專利名稱：用于等離子工藝的硅片卡盤裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及用于等離子工藝的硅片卡盤裝置，更具體地涉及在等 離子工藝過程中改善在每個(gè)硅片邊緣區(qū)域出現(xiàn)的等離子刻蝕圖形的均 勻性的、用于等離子工藝的硅片卡盤裝置。
背景技術(shù)：
通常，為了預(yù)期的目的，采用等離子對(duì)襯底(或硅片)的表面進(jìn)
行處理。例如，為了采用藍(lán)寶石硅片來制造發(fā)光二極管(LED)以增 加光的亮度，將藍(lán)寶石硅片的表面刻蝕成具有半球形透鏡形狀的浮雕 圖形，從而增加發(fā)出的光的亮度。這樣，為了在硅片表面上形成浮雕 圖形，在硅片上覆蓋光刻膠，使用掩膜對(duì)硅片進(jìn)行顯影，并通過等離 子刻蝕硅片進(jìn)行刻蝕。
在該等離子工藝中，需要硅片卡盤裝置以固定和保持在處理腔室 中通過等離子進(jìn)行處理的硅片。該硅片卡盤裝置被稱為托盤或硅片裝 載器(wafer loader )。
在授予本發(fā)明的申請(qǐng)人的第10-0707996號(hào)韓國(guó)專利中公開了這種 傳統(tǒng)的硅片卡盤裝置，參照?qǐng)D1對(duì)該傳統(tǒng)的硅片卡盤裝置進(jìn)行示意性 的描述。
如圖1所示，傳統(tǒng)的硅片卡盤裝置包括下盤12和上盤11,在下 盤12上裝載有多個(gè)硅片W,上盤11通過諸如螺栓13的物理、機(jī)械 工具連接到下盤12的上部并固定裝載于下盤12上的多個(gè)硅片W。
傳統(tǒng)的硅片卡盤裝置的下盤12被形成為能夠一次裝載數(shù)片硅片 W，并且能夠?qū)⒖涛g硅片W時(shí)由等離子從該硅片卡盤裝置所產(chǎn)生的熱 量穩(wěn)定地傳遞到等離子刻蝕陰極(未示出)。
然而，在該傳統(tǒng)的硅片卡盤裝置中，固定裝載于下盤12上的多個(gè) 硅片W的上盤11由陶瓷或金屬制成。因此，由于上盤11的材料特性以及擠壓硅片的上盤11的形狀具體是與硅片W的寬大的接觸面積， 刻蝕均勻性受到刻蝕硅片W時(shí)由等離子從該硅片卡盤裝置所產(chǎn)生的 熱量和等離子場(chǎng)的影響，從而半球形透鏡圖形在每個(gè)硅片邊緣區(qū)域處 尋皮扭曲并向 一側(cè)傾凍+
發(fā)明內(nèi)容
技術(shù)問題
因此，提出本發(fā)明以解決在現(xiàn)有技術(shù)中出現(xiàn)的上述問題。本發(fā)明 的一個(gè)目的是提供一種用于等離子工藝的硅片卡盤裝置，該硅片卡盤 裝置使等離子工藝過程中從硅片邊緣區(qū)域產(chǎn)生的熱流跡象最小化、使 硅片邊緣區(qū)域處的刻蝕均勻性最大化、并具有較高的關(guān)于感光膠厚度 的刻蝕選擇性，因此提高了從每個(gè)硅片獲得的發(fā)光二極管的產(chǎn)量。
技術(shù)方案
為了解決現(xiàn)有技術(shù)中出現(xiàn)的問題，根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)方面，提供 了一種用于等離子工藝的硅片卡盤裝置，該硅片卡盤裝置包括下盤和 上盤，在下盤上裝載有多個(gè)硅片，上盤連接到下盤的上部并固定裝載 的硅片，該硅片卡盤裝置在等離子工藝過程中保持硅片。上盤由特氟 綸、陶瓷和金屬中的一種制成，下盤由鋁或陶瓷制成。下盤包括鉆制 的氣體給送孔，通過該鉆制的氣體給送孔給送氣體以在等離子工藝過 程中均勻地保持每個(gè)硅片的溫度。
根據(jù)本發(fā)明的另一方面，提供了一種用于等離子工藝的硅片卡盤 裝置，該硅片卡盤裝置包括下盤和上盤，在下盤上裝載有多個(gè)硅片， 上盤連接到下盤的上部并固定裝載的硅片，該硅片卡盤裝置在等離子 工藝過程中保持硅片。在硅片與下盤之間形成等溫片和等溫涂層中的 一個(gè)或全部，以保持硅片的溫度均勻性。
這里，上盤包括第一上盤和第二上盤，第二上盤連接到下盤的上 部并固定硅片，第一上盤與每個(gè)硅片隔開安全距離并且連接且固定到 第一上盤的上部。 有益效果.
5如上所述，根據(jù)本發(fā)明，該硅片卡盤裝置可以在等離子工藝過程 中改善每個(gè)硅片的邊緣區(qū)域處的等離子刻蝕圖形的均勻性，從而提高
硅片的產(chǎn)量，并且這種硅片卡盤裝置具有與等離子刻蝕工藝條件的控 制相結(jié)合的各種優(yōu)選的范圍。
此外，該硅片卡盤裝置可以確保用于生產(chǎn)發(fā)光二極管的硅片的最 大產(chǎn)量。


圖l是圖示根據(jù)本發(fā)明的、用于等離子工藝的硅片卡盤裝置的剖
視圖2是圖示根據(jù)本發(fā)明的、包括用于每個(gè)硅片的熱均勻性的等溫 片的、用于等離子工藝的硅片卡盤裝置的剖視圖3是圖示根據(jù)本發(fā)明的、包括用于每個(gè)硅片的熱均勻性的等溫 片和氣體給送孔的、用于等離子工藝的硅片卡盤裝置的剖視圖4是圖示根據(jù)本發(fā)明的、包括多重上盤和等溫涂層的、用于等 離子工藝的硅片卡盤裝置的 一 個(gè)示例的剖視圖5是圖示根據(jù)本發(fā)明的、包括多重上盤和等溫涂層的、用于等 離子工藝的硅片卡盤裝置的另 一 示例的剖視圖6是圖示根據(jù)本發(fā)明的、包括多重上盤和等溫涂層的、用于等 離子工藝的又一示例的剖浮見圖。
<附圖中主要部件的標(biāo)號(hào)的描述>
W:硅片
10:硅片卡盤裝置 11， lla， lib:上盤
12下盤
13螺栓
14氣體給送孔
15等溫片
16寺溫涂層
L:安全距離120:底座
實(shí)現(xiàn)本發(fā)明的最佳方式
在下文中，將詳細(xì)描述本發(fā)明。
根據(jù)本發(fā)明的用于等離子工藝的硅片卡盤裝置10包括下盤12和 上盤11，在下盤12上裝載有多個(gè)硅片W,上盤11通過諸如螺栓13 的物理、^L械工具連接到下盤12的上部并固定裝載于下盤12上的多 個(gè)硅片W,因此該硅片卡盤裝置10適于在等離子工藝過程中固定硅 片W。
上盤11由金屬或非金屬制成的至少一個(gè)盤構(gòu)成。
在下盤12上附著有基于具有等溫特性的樹脂的片或者涂有基于 樹脂的材料，從而允許在進(jìn)行等離子刻蝕時(shí)從每個(gè)硅片W產(chǎn)生的熱量 以均勻的方式穩(wěn)定地傳遞到等離子刻蝕陰極(未示出)，以保持每個(gè)硅 片W的處理溫度。
具體地，上盤11由選自不4秀鋼、蒙乃爾合金(Monel)(合金400)、 英科奈爾合金(Inconel) 600、哈氏合金(hastalloy)、鎳(Ni)合金、 銅(Cu )合金、鈷(Co )合金、鉤(W )合金、鋁(Al)合金(Al 6000 系列和Al 7000系列)、和陶瓷(Al 203結(jié)晶或非結(jié)晶材料)中的 一種 制成，并具有0.02mm至5mm之間的厚度。上盤根據(jù)用于處理的每個(gè) 硅片W的尺寸、厚度、和形狀進(jìn)行制造與使用。
下盤12由鋁合金(Al 6000系列和Al 7000系列)或陶瓷制成， 并且下盤12在其裝載有硅片W的表面上包括等溫涂層或者在形成有 黏合劑的一個(gè)面上附著有薄的等溫片15。這時(shí)，用于附著等溫片15 的膠黏劑的成分由80%或更多的硅以及添加劑組成。
此外，等溫涂層16包括選自基于丙烯酸(acryl)的樹脂、基于特 氟綸(Teflon)的樹脂和基于聚酰亞胺的樹脂中的一種?；谔胤] 的樹脂包括選自聚三氟氯乙烯(PCTFE)、聚四氟乙烯(PTFE)和全 氟烷氧基(PFA)中的一種。
發(fā)明的方式
7現(xiàn)在將更詳細(xì)地參照本發(fā)明的示例性實(shí)施方式，附圖中圖示了本 發(fā)明的一個(gè)示例。
圖l是圖示根據(jù)本發(fā)明的、用于等離子工藝的硅片卡盤裝置的剖 視圖。
如圖l所示，根據(jù)本發(fā)明的、用于等離子工藝的硅片卡盤裝置10
包括下盤12和上盤11,在下盤12上裝載有多個(gè)硅片W，上盤ll通 過諸如螺栓13的物理、機(jī)械工具連接到下盤12的上部并固定裝載于 下盤12上的多個(gè)硅片W,因此該硅片卡盤裝置IO適于在等離子工藝 過程中固定硅片W。
如上述所配置的硅片卡盤裝置IO安裝在處理腔室(未示出)中， 以在硅片上進(jìn)行等離子刻蝕。
上盤ll由選自特氟綸、陶瓷和金屬中的一種制成。下盤12由鋁 或陶瓷制成并形成為電極從而在處理腔室中產(chǎn)生等離子以刻蝕硅片。
上盤11由選自特氟綸、陶瓷和金屬中的一種制成，以防止在進(jìn)行 等離子刻蝕時(shí)產(chǎn)生的熱量被傳遞到硅片W，甚至在刻蝕過程中應(yīng)用較 低的功率時(shí)仍然具有較高的關(guān)于光刻膠厚度的刻蝕選擇性，并且上盤 11固定;圭片W。
具體地，在上盤11的材料中，特氟綸包括選自聚三氟氯乙烯 (PCTFE)、聚四氟乙烯(PTFE)和全氟烷氧基(PFA)中的一種。這 是因?yàn)樘胤]具有不粘性、不濕潤(rùn)性、耐熱性、低溫穩(wěn)定性、和耐化 學(xué)性，從而當(dāng)在工藝過程中從下盤12傳遞的熱量通過上盤ll傳遞到 硅片W時(shí)，使每個(gè)硅片W的邊緣區(qū)域處產(chǎn)生的熱流跡象最小化。此 外，在相同的條件下，特氟綸具有低傳熱性，從而可以實(shí)現(xiàn)低功耗。
此外，由上述材料形成的上盤11被制成適當(dāng)?shù)男螤畈亩潭ü?片W，以在相同的條件下具有低傳熱特性并將等離子均勻性一直保持 到每個(gè)硅片W的邊緣區(qū)域。因此，在刻蝕硅片W后，可以最大程度 地獲得圖形均勻性。
詳細(xì)地，上盤11具有近似矩形的形狀，并沿其上邊緣倒角以形成 斜面。
因此，具有這種傾斜的上邊緣的上盤11以最小的面積擠壓硅片W，從而使場(chǎng)和進(jìn)行等離子刻蝕時(shí)產(chǎn)生的熱流所產(chǎn)生的影響最小化。 等離子刻蝕過程中產(chǎn)生的熱量被傳遞到具有冷卻功能的電極，從而可 以通過機(jī)械擠壓硅片W將圖形一直均勻地形成到每個(gè)硅片W的邊緣 區(qū)域。
因此，可以最大程度地確保圖形的均勻性。
此外，下盤12設(shè)置有底座120和氣體給送孔14,硅片W被放置 在底座120中，位于下盤12中心處的氣體給送孔14在豎直方向上鉆 制而成，并且氣體通過氣體給送孔14被給送到底座120，從而在等離 子工藝過程中可以在硅片W處均勻地保持熱量，即溫度。
通過氣體給送孔14給送的氣體包括惰性氣體(主要是氦氣)或氮
氣
圖2是圖示根據(jù)本發(fā)明的、包括用于每個(gè)硅片的熱均勻性的等溫 片的、用于等離子工藝的硅片卡盤裝置的剖視圖。圖3是圖示根據(jù)本 發(fā)明的、包括用于每個(gè)硅片的熱均勻性的等溫片和氣體給送孔的、用 于等離子工藝的硅片卡盤裝置的剖視圖。
如圖2和3所示，下盤12的、其上裝載有^^片W的底座12(H殳 置有用于保持硅片W的溫度均勻性和提供較高的刻蝕選擇性的等溫 片15， 乂人而防止石圭片W的高溫?zé)崃縙L傳遞到下盤12并在下盤12處 冷卻。這種傳熱導(dǎo)致差的圖形。
該等溫片15由選自基于特氟綸的樹脂、基于丙烯酸的樹脂、和基 于聚酰亞胺的樹脂中的一種制成并具有0.05mm至3mm的厚度，并且 等溫片15在其一個(gè)表面上具有有機(jī)硅膠黏劑以固定地附著到下盤12 的上表面。
同時(shí)，等溫片15的厚度隨硅片W的類型而變化。等溫片15可由 等溫涂層代替，等溫涂層將在下面進(jìn)行描述。
此外，如圖3所示，下盤12包括氣體給送孔14,在等離子工藝 過程中通過氣體給送孔14在硅片W與底座120之間給送氣體，從而 中斷傳熱以保持固定的溫度。氣體給送孔14穿過下盤12和等溫片15。
通過氣體給送孔14給送的氣體包括惰性氣體(主要是氦氣)或氮
9圖4是圖示根據(jù)本發(fā)明的、包括多重上盤和等溫涂層的、用于等 離子工藝的硅片卡盤裝置的一個(gè)示例的剖視圖。圖5是圖示根據(jù)本發(fā) 明的、包括多重上盤和等溫涂層的、用于等離子工藝的硅片卡盤裝置
的另一示例的剖視圖。圖6是圖示根據(jù)本發(fā)明的、包括多重上盤和等
溫涂層的、用于等離子工藝的硅片卡盤裝置的又 一 示例的剖視圖。
如圖4、 5和6所示，多重上盤由第一上盤lla和第二上盤llb構(gòu)成。
如上述所配置的上盤lla和llb的第二上盤llb連接到下盤12的、 其上裝載有硅片W的上部并固定硅片W。第一上盤lla連接并固定到 第二上盤lib的上部。
這時(shí)，類似于上述實(shí)施方式的上盤11，第二上盤llb沿其上邊緣
倒角以形成斜面或者具有矩形形狀并擠壓硅片W，從而使場(chǎng)和進(jìn)行等 離子刻蝕時(shí)產(chǎn)生的熱流所產(chǎn)生的影響最小化。等離子刻蝕過程中產(chǎn)生 的熱量通過下盤被傳遞到具有冷卻功能的電極，從而可以通過機(jī)械擠 壓硅片W將圖形一直均勻地形成到每個(gè)硅片W的邊緣區(qū)域。因而， 可以最大程度地確保圖形的均勻性。
同時(shí)，第一上盤lla在其中心部分設(shè)置有孔，該孔的直徑大于第 二上盤llb的直徑，并且該孔的內(nèi)周與每個(gè)石圭片W的外周隔開1 mm 至12mm的安全距離L。該安全距離L^艮據(jù)硅片W的類型進(jìn)行選才奪。
此外，如上述所配置的第一盤lla和第二上盤llb具有根據(jù)硅片 W的類型而在0.02mm至5mm的范圍內(nèi)選擇的厚度，并由金屬合金或 陶瓷制成。
第一上盤lla和第二上盤lib由選自不銹鋼、蒙乃爾合金(合金 400)、英科奈爾合金600、哈氏合金、Ni合金、Cu合金、Co合金、 W合金、Al合金(Al 6000系列和Al 7000系列)、和陶瓷(Al 203結(jié) 晶或非結(jié)晶材料)中的一種制成。
下盤12的底座120包括用于保持硅片W的溫度均勻性和提供較 高的刻蝕選擇性的等溫涂層16。等溫涂層16具有與上述等溫片15相 同的功能。
換言之，當(dāng)由等離子刻蝕從硅片W產(chǎn)生的高溫?zé)崃勘环蔷鶆虻貍鬟f到下盤12并在下盤12處冷卻時(shí)，可能無法準(zhǔn)確地形成圖形。因此， 使傳熱放慢從而可以將硅片W保持在固定的溫度。
當(dāng)然，等溫涂層16可由等溫片15來代替?？蛇x地，等溫涂層16 可以與等溫片15結(jié)合使用。
同時(shí)，等溫涂層16由基于丙烯酸的樹脂或基于特氟綸的樹脂制成 并具有0.02mm至5mm的厚度?；谔胤]的樹脂包括選自PCTFE、 PTFE禾口 PFA中的一種。
類似于上述等溫片15,等溫涂層16的厚度優(yōu)選地隨硅片W的類 型而變化。
此外，如圖5所示，等溫涂層16形成在底座120的上表面以及內(nèi) 側(cè)壁上，從而包圍最下面的硅片的底面和硅片W的外周。
如圖6所示，等溫涂層16形成在底座120的上表面和內(nèi)側(cè)壁上以 及下盤120的上表面上。因此，當(dāng)進(jìn)行等離子刻蝕時(shí)，硅片卡盤裝置 IO的下盤的、其上裝載有多個(gè)硅片W的上表面可以保持在均勻的溫 度。
而且，如圖4至6所示，下盤12具有豎直鉆制的氣體給送孔14 以應(yīng)用氣體即傳熱介質(zhì)，從而在等離子工藝過程中在硅片W與底座 120之間給送氣體，以補(bǔ)償由硅片W與下盤12之間的物理表面的緊 密接觸而導(dǎo)致的傳熱的非均勻性。
氣體給送孔14優(yōu)選地穿過下盤12以及等溫涂層16。 通過氣體給送孔14給送的氣體包括惰性氣體(主要是氦氣)或氮
盡管為說明目的對(duì)本發(fā)明的示例性實(shí)施方式進(jìn)行了描述，但是本 領(lǐng)域技術(shù)人員會(huì)理解，在不偏離所附權(quán)利要求書中所公開的本發(fā)明的 范圍和精神的情況下，可以進(jìn)行各種修改、添加和替換。
ii
權(quán)利要求
1.一種用于等離子工藝的硅片卡盤裝置，包括下盤，在所述下盤上裝載有多個(gè)硅片；以及上盤，連接到所述下盤的上部并固定所裝載的硅片，其中，所述上盤具有矩形形狀以擠壓所述硅片，并且所述上盤沿其上邊緣倒角以形成斜面，所述下盤包括底座，所述硅片被放置在所述底座中，所述下盤在其中心處包括氣體給送孔以向所述底座給送氣體，所述下盤的底座包括等溫片和等溫涂層的至少之一，所述等溫片包括選自基于特氟綸的樹脂、基于丙烯酸的樹脂、和基于聚酰亞胺的樹脂中的一種樹脂并具有0.05mm至3mm的厚度，并且所述等溫片在其一個(gè)表面上具有有機(jī)硅膠黏劑。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的硅片卡盤裝置，其中，所述等溫涂層包 括選自基于丙烯酸的樹脂、基于特氟綸的樹脂、和基于聚酰亞胺的樹 脂中的一種樹脂并具有0.02mm至5mm的厚度，所述基于特氟綸的樹 脂包括選自聚三氟氯乙烯(PCTFE)、聚四氟乙烯(PTFE)、和全氟烷 氧基(PFA)中的一種。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的硅片卡盤裝置，其中，所述上盤包 括選自特氟綸、陶瓷和金屬中的一種。
4. 根據(jù)權(quán)利要求3所述的硅片卡盤裝置，其中，所述金屬包括選 自不銹鋼、蒙乃爾合金(合金400)、英科奈爾合金600、哈氏合金、 鎳(Ni)合金、銅(Cu)合金、鈷(Co)合金、鎢(W)合金、和鋁 (Al)合金(Al 6000系列和Al 7000系列)中的一種。
5. 根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的硅片卡盤裝置，其中，所述下盤包 括鋁和陶乾中的一種。
6. 根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的硅片卡盤裝置，其中，所述等溫片 或所述等溫涂層的其中之一形成在所述底座的上表面和內(nèi)側(cè)壁上。
7. 根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的硅片卡盤裝置，其中，所述等溫片 或所述等溫涂層的其中之一形成在所述底座的上表面和內(nèi)側(cè)壁上以及 所述下盤的上部。
8. —種用于等離子工藝的硅片卡盤裝置，包括 下盤，在所述下盤上裝載有多個(gè)硅片；以及 上盤，連接到所述下盤的上部并固定所裝載的硅片，其中，所述上盤包括第一上盤和第二上盤，所述第二上盤連接到 所述下盤的上部并固定所述硅片，所述第一上盤與每個(gè)硅片隔開安全 距離并且連接且固定到所述第 一上盤的上部，所述下盤包括底座，所述硅片被放置在所述底座中，并且所述下 盤在其中心處包括氣體給送孔以向所述底座給送氣體。
9. 根據(jù)權(quán)利要求8所述的硅片卡盤裝置，其中，所述安全距離相 對(duì)于每個(gè)硅片的外周處于lmm至12mm的范圍。
10. 根據(jù)權(quán)利要求8所述的硅片卡盤裝置，其中，所述第一上盤 和第二上盤具有選自0.02mm至5mm范圍內(nèi)的厚度并由金屬合金和陶 瓷中的一種制成。
11. 根據(jù)權(quán)利要求IO所述的硅片卡盤裝置，其中，所述金屬合金 包括選自不銹鋼、蒙乃爾合金(合金400)、英科奈爾合金600、哈氏 合金、鎳(Ni)合金、銅(Cu)合金、鈷(Co)合金、鴒(W)合金、 和鋁(Al)合金(Al 6000系列和Al 7000系列)中的 一種。
全文摘要
一種用于等離子工藝的硅片卡盤裝置，其包括下盤和上盤，在下盤上裝載有多個(gè)硅片，上盤連接到下盤的上部并固定裝載的硅片。上盤由特氟綸、陶瓷和金屬中的一種制成，下盤由鋁或陶瓷制成。下盤包括鉆制的氣體給送孔，通過該鉆制的氣體給送孔給送氣體以在等離子工藝過程中均勻地保持每個(gè)硅片的溫度。在硅片和下盤之間形成等溫片和等溫涂層中的一個(gè)或全部，以保持硅片的溫度均勻性。因此，硅片卡盤裝置可以在等離子工藝過程中改善每個(gè)硅片的邊緣區(qū)域處的等離子刻蝕圖形的均勻性。
文檔編號(hào)H01L21/683GK101681866SQ200880016694
公開日2010年3月24日 申請(qǐng)日期2008年7月18日 優(yōu)先權(quán)日2008年2月22日
發(fā)明者金正泰 申請(qǐng)人:泰尼克斯有限公司;金正泰