用於製造半導體發光二極體的蝕刻處理室的製作方法
2023-10-17 21:20:29 1
用於製造半導體發光二極體的蝕刻處理室的製作方法
【專利摘要】本發明改善了用於製造半導體發光二極體的蝕刻處理室的結構，大大降低了因在蝕刻工序中產生並堆積的副產物掉落到晶片所導致的不良，進而減少因處理室的頻繁清洗而導致的生產性的下降。本發明的特徵在於，在處理室的上部頂棚，以朝向下方的方式設置晶片，在正下方設置真空泵，在其下面具備產生等離子的裝置，並且使正下方被開放，以使副產物掉落時不受到幹擾而直接向真空泵排出。
【專利說明】用於製造半導體發光二極體的蝕刻處理室
【技術領域】
[0001]本發明涉及在用於製造半導體發光二極體的工序中的等離子蝕刻工序(刻蝕；etching),特別是,通過對蝕刻處理室(chamber)的劃時代的結構改善,大大降低了因在蝕刻工序中產生並堆積的副產物(byproduct)掉落到晶片所致的不良問題，進而減少因處理室的頻繁清洗而導致的生產性的下降。
【背景技術】
[0002]如眾所周知，為了製造半導體,需要氧化工序、感光液塗布(photo resist)、曝光、顯影、蝕刻、離子注入、化學氣相沉積、金屬配線等多個工序，而本發明涉及在蝕刻工序中利用等尚子的乾式蝕刻。
[0003]如圖1所示，在以往技術中，一般的利用等離子的發光二極體(LED)的蝕刻處理室具有如下結構:在處理室(100)的上部設置源絕緣體(101 ；source insulator)，然後在其上面設置RF感應線圈(102)，在源絕緣體(101)的中央設置氣體注入口(103)而注入蝕刻用氣體(BCl3),在處理室(100)的下部，在偏置絕緣體(bias insulator) (104)上，安裝有藍寶石材質的晶片(WAFER)的託盤(110)固定於卡盤(chuck) (120)，在所述卡盤(120)的旁邊、即在側方向的下面設置有排氣通道(105)並連接有真空泵(130)。
[0004]在上述結構中，在處理室(100)的內部維持真空，在託盤(110)與卡盤(120)之間填充氦氣體，使得處理室(100)在真空狀態下也能夠實現傳熱，在這樣的狀態下，首先經由氣體注入口(103)而向處理室(100)的內部供給蝕刻用氣體，之後向上部的RF感應線圈(102)施加源功率，則會產生等離子而與氣體(BCl3)的分子產生非彈性衝突，從而產生大量的離子-活性氣體分子、原子團。此時，活性氣體分子與相鄰的被蝕刻物質的表面進行化學反應而引起蝕刻，但是藍寶石材質的晶片在化學特性上比較穩定，因此幾乎不產生化學蝕刻。
[0005]在如上所述的狀態下，向託盤(110)下端的卡盤(102)施加RF功率，向在上層部產生的等離子的離子(1N)施加引力，從而向離子付與物理性的勢能(potential)，具備物理性力的離子與作為被蝕刻物體的藍寶石晶片衝突而實現蝕刻。
[0006]在這樣的過程中所生成的被蝕刻物體的碎片與離子結合而產生副產物(byproduct),而該副產物通常為揮發性物質。B卩，氣體(BCl3)對晶片的材質即藍寶石(Al2O3)起作用而產生AlCl3和B203。
[0007]因這樣的問題，當蝕刻工序的次數累積時，在處理室內等離子所波及的面上堆積副產物，通常當工序次數超過80次時，副產物形成層，結構變弱，堆積在壁面的副產物通過等離子而再分解，在該過程中副產物塊掉落而導致晶片不良。
[0008]因此，通常處理室應在堆積於源絕緣體的副產物掉落之前進行清洗，而目前其周期不超過100次的作業次數，因此由頻繁清洗所需的時間的浪費而導致生產效率大大降低的問題。
【發明內容】
[0009]技術課題
[0010]本發明是鑑於上述的問題點而完成的，本發明的目的在於，最大程度地減少由在等離子蝕刻過程中發生的由副產物引起的不良的產生，並大大延長處理室的清洗周期，從而提聞生廣性。
[0011]解決課題的手段
[0012]為了實現上述目的，本發明的特徵在於，在處理室的上部頂棚，以朝向下方的方式設置晶片，在正下方設置真空泵，在其下面具備產生等離子的裝置，並且使正下方被開放，以使副產物掉落時不受到幹擾而直接向真空泵排出，並且用於固定晶片託盤的裝置構成為，具備彈簧的彈性並使夾鉗向上部方向拉引託盤並進行固定，從而能夠以簡單且迅速的動作進行固定的同時，防止因過度的夾緊而導致託盤破損的情況。
[0013]發明效果
[0014]在本發明中，使卡盤的位置成為處理室的頂棚，在晶片朝向下方的狀態下實現蝕亥|J，從而具備有利的優點，晶片絲毫不會受到堆積到處理室的內部壁後又掉落的副產物的影響，由此具備能夠大大降低因副產物的掉落而導致的晶片的不良率的條件。
[0015]另外，由於能夠大大降低晶片的不良率，因此大大延長清洗處理室的周期，因此能夠增加蝕刻運行時間，由此能夠大大提高生產效率。
[0016]特別是，本發明為卡盤與真空泵的中心軸重合的直下排氣形態，並且具有卡盤位於上部且下方完全被打開的結構，因此在使用具備平均自由行程(Mean free path)的顆粒流動的特徵的加壓處理法(ProcessPressur)的PSS蝕刻工序(EtchingProcess)中，排氣結構最為理想。
[0017]如上所述，在排氣結構理想時，泵吸效率提高，能夠使用小容量的泵，因此能夠減少費用，實現裝置小型化，並且容易對掉落的副產物進行處理，還能夠減少副產物的堆積。並且，由於裝置結構簡單化，因此還具有縮短清洗時間的效果。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0018]圖1是表示以往的一般處理室的結構的剖面圖。
[0019]圖2是表示本發明的整體結構的概略圖。
[0020]圖3a、圖3b、圖3c是表示本發明的夾緊裝置部分的剖面圖。
[0021]圖3a是解除時的狀態圖。
[0022]圖3b是I次上升時的狀態圖。
[0023]圖3c是通過彈性作用而完全被夾緊的狀態圖。
[0024]圖4是圖2的A-A線剖面圖。
【具體實施方式】
[0025]下面，根據附圖，對實現本發明的優選實施例進行詳細說明。
[0026]本發明的處理室(I)基本上如下構成:在處理室(I)的內部頂棚設置有用於安裝託盤(10)的卡盤(20)，該託盤(10)用於裝載晶片，當安裝託盤時，使晶片朝向下方，在卡盤
(20)的上部，在卡盤(20)與處理室(I)之間設置了絕緣體(21)。
[0027]在處理室(I)上部的卡盤(20)的正下方側面形成有通道(2)，通道(2)供裝載有晶片的託盤(10)向側方向出入。
[0028]在上部卡盤(20)的下面，在隔開一定間隔的位置處，在以比卡盤(20)更寬的直徑設置絕緣筒體(31)之後，在所述絕緣筒體(31)的外部設置圓筒狀的RF感應線圈(30)，從而使得設置有託盤(10)的卡盤(20)的正下方朝向下方完全貫通。
[0029]在所述RF感應線圈(30)的下面，在以縮小直徑的方式形成傾斜面(3)之後，在下部設置真空閥(40)和真空泵(41)。所述真空泵(41)是能夠實現高真空的渦輪分子真空慄。
[0030]更具體地講，本發明的各個部分的結構如下。
[0031]首先，在將託盤(10)固定於卡盤(20)的裝置中，在處理室⑴的上部設置固定於支承臺(4)的氣缸(50)，之後使通過氣缸(50)的工作而升降的升降棒(51)貫通到處理室
(I)的內部，在升降棒(51)的下端固定夾鉗(52)而固定託盤(10)時，氣缸(50)使升降棒(51)上升而使夾鉗(52)將託盤(10)固定於卡盤(20)，在解除時，使升降棒(51)下降，由夾鉗(52)將託盤(10)與卡盤(20)隔開。
[0032]更具體地講，在氣缸(50)的杆(50』)上設置升降板(53)，之後使升降棒(51)貫通升降板(53)，在升降棒(51)的上端設置固定塊(54)之後，在固定塊(54)與升降板之間設置彈簧(55)，從而在升降板(53)上升時，彈簧(55)將固定塊(54)推上去，使升降棒(51)上升，當停止升降棒(51)的上升時，從此刻開始彈簧(55)被壓縮。
[0033]標號56是引導棒,57是波紋管。
[0034]如圖5所示，優選將所述升降棒(51)和夾鉗(52)以均等的角度在卡盤(20)的周邊配置3個，當以託盤(10)進入其中2個夾鉗(52)的中央的方式設計通道(2)時，如果託盤(10)水平地進入，則夾鉗(52)能夠直接將託盤(10)抬起而固定，因此這是優選的方式。
[0035]在處理室(I)的通道(2)下面形成有使處理室(I)內部空間的直徑縮小的上部傾斜面(5)，在所述上部傾斜面(5)的中間形成供蝕刻氣體流入到處理室(I)內部的氣體流入口(6)。
[0036]標號7是氦氣線，8是為了實現最初真空的幹泵線。
[0037]如上所述構成的本發明的作用如下。
[0038]經由通道(2)，使安裝有晶片的託盤(10)以直線方向進入到始終保持高真空的處理室(I)的內部，並進入到2個夾鉗(52)之間，當完成進入時，託盤(10)位於三個夾鉗(52)之間的正中央。
[0039]在託盤(10)進入之前，氣缸(50)下降，從而升降板(53)與升降棒(51)下降，由此夾鉗(53)也比所進入的託盤(10)更位於下方。
[0040]當託盤(10)進入完時，氣缸(50)立即作用而提升升降板(53)，升降板(53)將彈簧(55)推上去，從而彈簧(55)將固定塊(54)推上去，由此固定於固定塊(54)的升降棒
(51)上升，並且由末端的夾鉗(52)向上拉託盤(10)而使其緊貼到卡盤(20)。
[0041]當夾鉗(52)將託盤(10)提升而緊貼到卡盤(20)(參照圖3b)時，從此刻開始升降棒(51)和夾鉗(52)無法再上升，因此升降板(53)壓縮彈簧(55)並再上升一點。(參照圖3c)。因此，彈簧(55)的彈性力作用於升降棒(51)和夾鉗(52)，由此將託盤(10)堅固且穩定地進行固定，還能夠防止陶瓷材質的託盤被破損的情況。
[0042]經由氣體注入口向處理室(I)的內部注入用於等離子的蝕刻氣體。
[0043]當向RF感應線圈(30)接入電源時產生等離子，與蝕刻氣體的分子產生非彈性衝突，從而產生大量的離子-活性氣體分子(激發)、原子團。
[0044]向處理室(I)上端部的卡盤(20)施加RF功率，向在下層部產生的等離子的離子施加引力，並對離子付與朝向重力的相反方向的物理勢能(POTENTIAL)，從而對被蝕刻物體(藍寶石晶片)進行蝕刻，在這樣的過程中產生的副產物(byproduct ;麼1(:13和8203)在處理室(I)的內部進行布朗運動，然後逐漸堆積到內部壁，在堆積之後，即使根據重力而掉落，副產物也不會被擋在中間而直接通過真空泵(41)排出，因此對晶片絲毫不產生影響。
[0045]在完成蝕刻之後，氣缸(50)下降而使升降板(53)下降，則在升降棒(51)下降之前，首先實現與彈簧(55)的壓縮量對應的鬆弛作用，之後升降棒(51)和夾鉗(52)下降，將託盤(10)從卡盤(20)分離，之後經由通道(2)將託盤(10)向所進入的相反方向排出。
【權利要求】
1.一種用於製造半導體發光二極體的蝕刻處理室，其特徵在於， 在處理室的內部頂棚設置有以朝向下方的方式安裝晶片裝載託盤的卡盤，在卡盤的中心線上的正下方設置有真空泵。
2.根據權利要求1所述的用於製造半導體發光二極體的蝕刻處理室，其特徵在於， 在卡盤的周邊，在3個方向上配置夾鉗，以使託盤進入到2個夾鉗之間的方式形成通道，當託盤進入完成時，夾鉗上升而使託盤固定。
3.根據權利要求1或2所述的用於製造半導體發光二極體的蝕刻處理室，其特徵在於， 在卡盤的下面，在以一定間隔隔開的位置上設置有絕緣筒體，在該絕緣筒體的外部配置RF感應線圈，使卡盤的下部完全開放。
4.根據權利要求1或2所述的用於製造半導體發光二極體的蝕刻處理室，其特徵在於， 構成使夾鉗升降的結構，在處理室的上部設置根據氣缸的作用而升降並與處理室內部連接的升降棒，在升降棒的下端設置夾鉗。
5.根據權利要求4所述的用於製造半導體發光二極體的蝕刻處理室，其特徵在於， 氣缸的杆與升降板連接，升降棒貫通升降板而設置，在升降棒的上端與升降板之間設置彈簧，在通過夾鉗使託盤緊貼於卡盤之後，使彈簧壓縮並使升降板上升，從而固定託盤。
6.根據權利要求1或2所述的用於製造半導體發光二極體的蝕刻處理室，其特徵在於， 在處理室的通道下面形成使處理室內部空間的直徑縮小的上部傾斜面，在所述上部傾斜面的中間形成有供蝕刻氣體流入到處理室內部的氣體流入口。
【文檔編號】H01L21/3065GK104054162SQ201280064242
【公開日】2014年9月17日 申請日期:2012年12月18日 優先權日:2012年7月13日
【發明者】李相必, 金相珍 申請人:株式會社韓國 Q.Tech