JP2010524230A

JP2010524230A - プラズマ処理装置の基板ホルダー

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Publication number: JP2010524230A
Application number: JP2010502038A
Authority: JP
Inventors: キム、ジェオングタエ
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2008-02-22
Filing date: 2008-07-18
Publication date: 2010-07-15
Also published as: CN101681866A; US20100327508A1; CN101681866B; WO2009104842A1; DE112008001988T5; KR100856019B1; US8240649B2

Abstract

本発明は、プラズマ処理装置の基板ホルダーに関するものであって、複数個の基板が装入される下板と、上記下板の上部に結合されて装入された基板を固定させる上板とを含み、プラズマ工程時に基板をホールディングするプラズマ処理装置の基板ホルダーであって、上記上板は、テフロン、セラミック、及び金属類の中から選択されたいずれか１つから構成され、上記下板はアルミニウムまたはセラミックから構成され、上記下板には工程時に基板の温度が均一に維持されるようにするガスが供給されるガス供給口が穿孔され、上記基板と下板との間には基板の温度均一性を維持するための恒温シートまたは恒温コーティング層を構成したことを特徴として、プラズマ工程時、基板の縁領域で発生するプラズマエッチングパターンの均一度を向上させることができるようになる。
【選択図】図６

Description

本発明は、プラズマ処理装置の基板ホルダーに関し、より詳しくは、プラズマ工程時、基板の縁領域で発生するプラズマエッチングパターンの均一度を向上させるようにしたプラズマ処理装置の基板ホルダーに関する。

一般に、プラズマにより基板（ウエハ）の表面に希望する処理を実行することはサファイア基板を用いた発光ダイオードを製作して光の輝度を上げるためにサファイア基板の表面を半球型レンズ形状のエンボシングパターンでエッチング処理して発光された光の輝度を増加させている。例えば、基板の表面にエンボシングパターンを形成する場合には、フォトレジストを使用し、マスクを使用して現像した基板をプラズマエッチングによりエッチング工程を実施している。

このようなプラズマ処理装置では、処理室内にプラズマにより処理される基板を固定及び維持させる基板ホルダーが必要となる。このような基板ホルダーは、トレー（tray）またはウエハローダー（wafer
loader）ともいう。

このような従来の基板ホルダーは、本出願人により登録された登録番号１０−０７０７９９６号に開示されており、これを本発明の図１を部分的に参照しつつ簡略に説明する。

従来の基板ホルダーは、図１に示すように、複数個の基板Ｗが装入される下板１２と、上記下板１２の上部にボルト１３のような物理的で、かつ機構的手段により結合されて下板１２に装入された複数個の基板Ｗを固定させる上板１１からなる。

上記基板ホルダーの下板１２は、複数個の基板Ｗを一度に装入できるように形成されると共に、基板Ｗのエッチング工程時、プラズマにより基板ホルダーで発生する熱をプラズマエッチング用下部電極集合体（Plasma Etching Cathode）（図示せず）に安定的に伝達するようにする。

しかしながら、このような従来の基板ホルダーは、下板１２に装入された複数の基板Ｗを固定させる上板１１の材質がセラミックまたは金属類で形成されているので、このような上板１１の材質的な特性と基板を押さえている上板１１の形態、即ち基板Ｗとの多くの接触面積により基板Ｗのエッチング工程時、プラズマにより発生した熱とプラズマフィールド（Plasma Field）によるエッチングの均一度が影響を受けるようになるので、各々の個別基板Ｗの縁領域（Edge Zone）の半球型レンズパターンの形状が歪んで片方に偏るように形成される問題点があった。

本発明は、前述したような従来技術の問題点を解決するために案出したものであって、プラズマ工程時、基板の縁領域で発生する熱流れの痕跡を最小化し、基板の表面の縁領域でのエッチング均一度を最大に確保すると共に、感光液の厚み対比エッチング物の深さ選択比を増大させて、個別基板で生産される発光ダイオードの良品生産量を向上させるようにしたプラズマ処理装置の基板ホルダーを提供することをその目的とする。

前述した目的は、複数個の基板が装入される下板と、上記下板の上部に結合されて装入された基板を固定させる上板とを含み、プラズマ工程時に基板をホールディングするプラズマ処理装置の基板ホルダーであって、上記上板は、テフロン、セラミック、及び金属類の中から選択されたいずれか１つで構成され、上記下板はアルミニウムまたはセラミックから構成され、上記下板には工程時に基板の温度が均一に維持されるようにするガスが供給されるガス供給口が穿孔されたプラズマ処理装置の基板ホルダーにより達成できる。

前述した目的は、複数個の基板が装入される下板と、上記下板の上部に結合されて装入された基板を固定させる上板とを含み、プラズマ工程時に基板をホールディングするプラズマ処理装置の基板ホルダーであって、上記基板と下板との間には基板の温度均一性を維持するための恒温シートまたは恒温コーティング層を構成したプラズマ処理装置の基板ホルダーにより達成できる。

そして、上記上板は複数の板から構成され、上記複数の上板のうち、下部上板は複数の基板が装入された下板の上部に結合されて基板を固定させ、上記上部上板はその内周縁部が基板と安定距離を維持するように離隔して下部上板の上部に結合固定される。

本発明のプラズマ処理装置の基板ホルダーによると、プラズマ工程時、基板の縁領域で発生するプラズマエッチングパターンの均一度を向上させて歩留まりを向上させ、プラズマエッチング工程の条件を制御するにおいて、選択できる範囲を多様に広めることができる効果がある。
また、発光ダイオードの生産のために投入される投入基板に対比して最大の歩留まりをなすことができる効果がある。

本発明に係るプラズマ処理装置の基板ホルダーを図示した断面図である。本発明に従って基板の熱均一のための恒温シートを構成したプラズマ処理装置の基板ホルダーを図示した断面図である。本発明に従って基板の熱均一のための恒温シートとガス供給口を構成したプラズマ処理装置の基板ホルダーを図示した断面図である。本発明に係る複層上板と恒温コーティングを構成したプラズマ処理装置の基板ホルダーを図示した一実施形態の断面図である。本発明に係る複層上板と恒温コーティングを用いたプラズマ処理装置の基板ホルダーを図示した他の実施形態の断面図である。本発明に係る複層上板と恒温コーティングを用いたプラズマ処理装置の基板ホルダーを図示した更に他の実施形態の断面図である。

Ｗ基板
１０ホルダー
１１、１１ａ、１１ｂ上板
１２下板
１３ボルト
１４ガス供給口
１５恒温シート
１６恒温コーティング
Ｌ安定距離
１２０安着部

以下、本発明を詳細に説明する。

本発明のプラズマ処理装置の基板ホルダー１０は、複数個の基板Ｗが装入される下板１２と、上記下板１２の上部にボルト１３などの物理的で、かつ機構的な手段により結合されて装入された基板Ｗを固定させる上板１１とを含み、プラズマ工程時に基板Ｗを固定させるように構成される。

そして、上記上板１１は、１つまたは２つ以上の金属または非金属材質からなる板で構成される。

上記下板１２には恒温性質がある樹脂系列のシートが付着されたり、または樹脂系列物質をコーティング処理することによって、プラズマエッチング工程時、基板Ｗで発生する熱が均一にプラズマエッチング用下部電極集合体（Plasma Etching Cathode）（図示せず）に安定的に抜け出すようにして基板Ｗの工程温度を維持するようになる。

特に、上記上板１１は、ステンレススチール（stainless steel）、モネル（monel:alloy400、インコネル（inconel 600）、ハストアロイ（hast alloy）、ニッケル合金（Ni alloy）、銅合金（Cu alloy）、コバルト合金（Co alloy）、タングステン合金（W
alloy）、アルミニウム合金（Al 6xxx、Al 7xxx系列）、及びセラミック（Al 2O3結晶質及び非晶質素材）の中から選択されたいずれか１つの材質で構成され、その厚みは０．０２ｍｍ〜５ｍｍであって、工程処理のための基板Ｗのサイズ、厚み、及び形態によって製作して使用する。

そして、上記下板１２は、アルミニウム合金（Al 6xxx、Al 7xxx系列）やセラミック材質から構成され、基板Ｗが装入される表面を恒温コーティング処理したり、または一面に粘着剤が形成されている薄い恒温シート（sheet）１５を付着する。この際、上記恒温シート１５を付着するための粘着剤の構成成分は、８０％以上がシリコンと添加物質とからなる。

また、上記恒温コーティング１６は、アクリル系列、テフロン系列、またはポリイミド系列のうち、択一されたものであり、上記テフロンは、ポリクロロトリフルオロエチレン（PolyChloroTri-Fluoroethylene：ＰＣＴＦＥ）、ポリテトラフルオロエチレン（Polytetrafluoroethlene：ＰＴＦＥ）、またはパーフルオロアルコキシ（Perfluoroalkoxy：ＰＦＡ）の中から選択されたいずれか１つで構成される。

以下、本発明の好ましい実施形態を添付図面を参照しつつ詳細に説明する。

図１は、本発明に係るプラズマ処理装置の基板ホルダーを図示した断面図である。

本発明のプラズマ処理装置の基板ホルダー１０は、図１に示すように、複数個の基板Ｗが装入される下板１２と、上記下板１２の上部にボルト１３により結合されて装入された基板Ｗを固定させる上板１１とを含み、プラズマ工程時に基板Ｗを固定させるように構成される。

上記のように構成された基板ホルダー１０は、基板Ｗにプラズマエッチング工程を実施するために工程処理室（図示せず）の内部に設けられている。

そして、上記上板１１は、テフロン、セラミック、及び金属類の中から選択されたいずれか１つで構成され、上記下板１２はアルミニウムまたはセラミックで構成される一方、処理室内でプラズマを発生させて基板Ｗにエッチング工程を処理するために電極で形成するようになる。

上記上板１１は、プラズマエッチング工程時に発生した熱が基板Ｗに伝えられることを防止し、エッチング時間の間、低電力の印加量でも感光液と厚み対比エッチング深さ選択比を増加させることができるテフロン（Teflon）、セラミック、及び金属類の中から選択されたいずれか１つで構成されて基板Ｗを固定させる。

特に、この際、上記上板１１の材質のうち、テフロンは、ポリクロロトリフルオロエチレン（PolyChloroTri-Fluoroethylene：ＰＣＴＦＥ）、ポリテトラフルオロエチレン（Polytetrafluoroethlene：ＰＴＦＥ）、またはパーフルオロアルコキシ（Perfluoroalkoxy：ＰＦＡ）の中から選択されたいずれか１つで構成されるが、これはテフロンの場合、非粘着性、撥油性、耐熱性、低温安定性、及び耐化学性の性質があるので、工程中に下板１２から伝えられた熱が上板１１を通じて基板Ｗに伝えられて、基板Ｗの縁領域で熱流れ痕跡が生じることを最小化できるためである。また、同一条件下での熱伝達が少なくて低電力を実現できるようになる。

また、上記のような材質で形成された上板１１は、同一条件下での熱伝達が少なく、基板Ｗの縁領域までプラズマ均一度を維持できるように適切な形態に加工形成されて基板Ｗを固定することで、基板Ｗのエッチング後、パターン均一度を最大に確保できるようになる。

即ち、上記上板１１は略長方形状であって、図１乃至図３に示すように、隅上部が傾斜するように面取り加工されて斜面が形成される。

したがって、上板１１の上部の傾斜した隅部分が基板Ｗを最小面積に押さえることで、プラズマエッチング時に発生したフィールドと熱流れによる影響を最小化し、プラズマエッチング時に発生した熱は下板を通じて冷却機能がある電極に放熱されるので、この機構的な基板Ｗの押さえによりパターンが基板Ｗの縁部分まで均一に形成できる。

したがって、パターンの均一度を最大に確保できるようになる。

また、上記下板１２には、基板Ｗを安着させる安着部１２０が形成され、工程時に基板Ｗで熱、即ち温度が均一に維持できるようにするために、上記安着部１２０にガスを供給させるためのガス供給口１４が中心部に垂直に穿孔されて形成される。

上記ガス供給口１４に供給されるガスは、不活性ガス（主としてヘリウムガス）または窒素ガスが使われる。

図２は本発明に従って基板の熱均一のための恒温シートを構成したプラズマ処理装置の基板ホルダーを図示した断面図であり、図３は本発明に従って基板の熱均一のための恒温シートとガス供給口を構成したプラズマ処理装置の基板ホルダーを図示した断面図である。

上記基板Ｗが装入される下板１２の安着部１２０には、図２及び図３に示すように、基板Ｗの温度均一性を維持し、エッチング選択比を向上させるための恒温シート１５が形成されて、高温の基板Ｗの熱が下板１２に伝えられて冷却されれば、パターン作業が失敗するようになるので、この熱の伝達を遮断するようになる。

このような恒温シート１５は、０．０５ｍｍ〜３ｍｍ厚みのテフロン、アクリル系列またはポリイミド系列のうち、択一されたものであり、その一面にはシリコン材質からなる粘着剤が形成されているので、下板１２の上面に付着固定される。

一方、上記のような厚みを持つ恒温シート１５は、基板Ｗによってその厚みを選定して使用することが好ましくて、上記恒温シート１５は後述する恒温コーティング層に取り替えることもできる。

また、上記下板１２には、図３に示すように、工程時に基板Ｗと安着部１２０との間にガスを供給して温度伝達を遮断することによって、温度を維持するためのガス供給口１４が穿孔され、上記ガス供給口１４は下板１２は勿論、恒温シート１５まで貫通して形成される。

そして、上記ガス供給口１４に供給されるガスは不活性ガス（主としてヘリウムガス）または窒素ガスから構成される。

図４は本発明に係る複層上板と恒温コーティングを構成したプラズマ処理装置の基板ホルダーを図示した一実施形態の断面図であり、図５は本発明に係る複層上板と恒温コーティングを用いたプラズマ処理装置の基板ホルダーを図示した他の実施形態の断面図であり、図６は本発明に係る複層上板と恒温コーティングを用いたプラズマ処理装置の基板ホルダーを図示した更に他の実施形態の断面図である。

上記上板は、図４乃至図６に示すように、上部上板１１ａと下部上板１１ｂからなる複数個の板で構成される。

上記のように構成された上板１１ａ、１１ｂのうち、下部上板１１ｂは複数の基板Ｗが装入された下板１２の上部に結合されて基板Ｗを固定させ、上記上部上板１１ａは下部上板１１ｂの上部に結合されて固定される。

この際、上記下部上板１１ｂは、前述した実施形態の上板１１と同様に、上部傾斜した隅部分であるとか、垂直形状で処理して、この基板Ｗを押さえることで、プラズマエッチング時に発生したフィールドと熱流れによる影響を最小化し、プラズマエッチング時に発生した熱は下板を通じて冷却機能がある電極に放熱されるので、この機構的な基板Ｗの押さえによりパターンが基板Ｗの縁部分まで均一に形成できるので、パターンの均一度を最大に確保できるるようになる。

一方、上記上部上板１１ａは、その中央部の孔が下部上板１１ｂの孔より大きい直径で形成され、その孔の内周縁はエッチング用プラズマの均一性を維持するために、基板Ｗの外側端部から１〜１２ｍｍの距離に離隔された安定距離Ｌを維持したまま設置され、この安定距離Ｌは基板Ｗによって選択して適用する。

また、上記のように構成された上部及び下部上板１１ａ、１１ｂは、０．０２ｍｍ〜５ｍｍの厚み範囲内で基板Ｗによって選ばれて、金属合金またはセラミック系列で形成される。

上記上部及び下部上板１１ａ、１１ｂの材質は、ステンレススチール（stainless steel）、モネル（monel:alloy400、インコネル（inconel 600）、ハストアロイ（hast alloy）、ニッケル合金（Ni alloy）、銅合金（Cu alloy）、コバルト合金（Co alloy）、タングステン合金（W
alloy）、アルミニウム合金（Al 6xxx、Al 7xxx系列）、及びセラミック（Al 2O3結晶質及び非晶質素材）の中から選択されたいずれか１つの材質で構成される。

そして、上記下板１２の安着部１２０の上部には、基板Ｗの温度均一性を維持し、エッチング選択比を向上させるための恒温コーティング層１６が構成され、上記恒温コーティング層１６は前述した恒温シート１５と同一な機能をする。

即ち、プラズマエッチングにより発生した高温の基板Ｗの熱が下板１２に不均一に伝えられて冷却されれば、パターン形成が正確に遂行できない虞があるので、この熱の伝達を遅くして基板Ｗが恒温維持できるようにする。

勿論、上記恒温コーティング層１６は、恒温シート１５に取り替えて構成されることもでき、恒温コーティング層１６と恒温シート１５とを複合して使用することができる。

一方、このような恒温コーティング層１６は、０．０２ｍｍ〜５ｍｍの厚みのアクリル系列またはテフロン系列で形成され、上記テフロンは、ポリクロロトリフルオロエチレン（PolyChloroTri-Fluoroethylene：ＰＣＴＦＥ）、ポリテトラフルオロエチレン（Polytetrafluoroethlene：ＰＴＦＥ）、またはパーフルオロアルコキシ（Perfluoroalkoxy：ＰＦＡ）の中から選択されたいずれか１つで構成される。

上記恒温コーティング層１６も前述した恒温シート１５と同一に基板Ｗによってその厚みを選定して使用することが好ましい。

また、上記恒温コーティング層１６は、図５のように、安着部１２０の上面は勿論、内側面まで形成されることによって、基板Ｗの底面だけでなく、側面まで覆いかぶせるようにする。
図６のように、上記恒温コーティング層１６は、上記安着部１２０の上面と内側面と下板１２の上面まで形成される。これは、プラズマエッチング工程時、複数個の基板Ｗを装入した基板ホルダー１０の全面の温度を均一に維持できる効果がある。

また、上記下板１２の中心部には、図４乃至図６に示すように、工程時に基板Ｗと安着部１２０との間にガスを供給して、基板Ｗと下板１２の物理的な表面密着性による温度伝達の不均一性を補完するために、温度伝達の媒介体としてガスを印加するためのガス供給口１４が垂直になるように穿孔される。

上記ガス供給口１４は、下板１２は勿論、恒温コーティング層１６まで貫通して形成されることが好ましい。

そして、上記ガス供給口１４に供給されるガスには、不活性ガス（主としてヘリウムガス）または窒素ガスが使われる。

以上、説明した本発明は、前述した実施形態により限定されず、当業者により多様な変形及び変更をもたらすことができ、これは下記の請求範囲で定義される本発明の趣旨と範囲に含まれる。

Claims

複数個の基板が装入される下板と、前記下板の上部に結合されて装入された基板を固定させる上板とから構成されたものであり、
前記上板の基板を押さえる部分は長方形であり、隅上部が傾斜するように面取り加工されて斜面が形成されたものであり、
前記下板は基板を安着させる安着部が形成され、中心部には前記安着部にガスを供給するガス供給口が形成され、
前記下板の安着部には恒温シートまたは恒温コーティング層が更に形成され、
前記恒温シートは、厚みが０．０５ｍｍ〜３ｍｍのテフロン樹脂、アクリル系列、またはポリイミド系列のうち、択一されたものであり、下部面には粘着剤が形成されてなされたことを特徴とするプラズマ処理装置の基板ホルダー。
前記恒温コーティング層は、０．０２ｍｍ〜５ｍｍの厚みのアクリル系列、テフロン系列、またはポリイミド系列のうち、択一されたものであり、前記テフロンは、ポリクロロトリフルオロエチレン（PolyChloroTri-Fluoroethylene：ＰＣＴＦＥ）、ポリテトラフルオロエチレン（Polytetrafluoroethlene：ＰＴＦＥ）、またはパーフルオロアルコキシ（Perfluoroalkoxy：ＰＦＡ）の中から選択されたいずれか１つで構成されたことを特徴とする請求項１に記載のプラズマ処理装置の基板ホルダー。
前記上板は、テフロン、セラミック、及び金属類の中から選択されたいずれか１つからなることを特徴とする請求項１または２に記載のプラズマ処理装置の基板ホルダー。
前記金属類は、ステンレススチール（stainless steel）、モネル（monel:alloy400、インコネル（inconel 600）、ハストアロイ（hast alloy）、ニッケル合金（Ni alloy）、銅合金（Cu alloy）、コバルト合金（Co alloy）、タングステン合金（W
alloy）、及びアルミニウム合金（Al 6xxx、Al 7xxx系列）の中から選択されたいずれか１つの材質からなることを特徴とする請求項３に記載のプラズマ処理装置の基板ホルダー。
前記下板は、アルミニウムまたはセラミックからなることを特徴とする請求項１または２に記載のプラズマ処理装置の基板ホルダー。
前記恒温シートまたは恒温コーティング層は、前記安着部の上面及び内側面まで形成されたことを特徴とする請求項１または２に記載のプラズマ処理装置の基板ホルダー。
前記恒温コーティング層は、安着部の上面と内側面と前記下板の上面まで形成されたことを特徴とする請求項１または２に記載のプラズマ処理装置の基板ホルダー。
複数個の基板が装入される下板と、前記下板の上部に結合されて装入された基板を固定させる上板とから構成されたものであり、
前記上板は、上部上板と下部上板から構成され、前記下部上板は下板の上部に結合されて基板を固定させ、前記上部上板は基板と安定距離を維持するように離隔して下部上板の上部に結合されて固定されたものであり、
前記下板は基板を安着させる安着部が形成され、中心部には前記安着部にガスを供給するガス供給口が形成されてなされたことを特徴とするプラズマ処理装置の基板ホルダー。
前記安定距離は、前記基板の外側端部から１ｍｍ〜１２ｍｍの間隔で離隔した距離であることを特徴とする請求項８に記載のプラズマ処理装置の基板ホルダー。
前記上部上板及び下部上板は、０．０２ｍｍ〜５ｍｍの厚み範囲内で選ばれて、金属合金またはセラミック系列で形成されたことを特徴とする請求項８に記載のプラズマ処理装置の基板ホルダー。
前記金属合金は、ステンレススチール（stainless steel）、モネル（monel:alloy400、インコネル（inconel 600）、ハストアロイ（hast alloy）、ニッケル合金（Ni alloy）、銅合金（Cu alloy）、コバルト合金（Co alloy）、タングステン合金（W
alloy）、及びアルミニウム合金（Al 6xxx、Al 7xxx系列）の中から選択されたいずれか１つで構成されたことを特徴とする請求項１０に記載のプラズマ処理装置の基板ホルダー。