KR20120056342A - 플라스마 처리장치의 기판 홀더 - Google Patents

Abstract

플라스마 공정 시 기판의 가장자리 영역에서 발생하는 플라스마 에칭 패턴의 균일도를 향상시키고 기판의 가공 수율을 향상시키는 플라스마 처리장치의 기판 홀더에 관한 것으로, 다수개의 기판이 장입되도록 다수의 원형의 안착부가 형성되고, 각각의 안착부의 중심부에 상기 안착부로 가스를 공급하는 가스공급구가 형성된 하판, 상기 하판의 상부에 결합되어 상기 안착부에 장입된 기판을 고정시키는 중판 및 상기 중판을 고정시키는 상판을 포함하며, 상기 중판에 마련된 제1 개구부의 직경은 상기 안착부의 직경보다 크게 형성되고, 상기 상판에 마련된 제2 개구부의 직경은 상기 제1 개구부의 직경과 대략 동일한 구성을 마련한다.
상기와 같은 플라스마 처리장치의 기판 홀더를 이용하는 것에 의해, 기판(웨이퍼)의 가공 수율을 향상시킬 수 있다.

Description

플라스마 처리장치의 기판 홀더{Wafer Chucking Apparatus for Plasma Process}

본 발명은 플라스마 처리장치의 기판 홀더에 관한 것으로, 특히 플라스마 공정 시 기판의 가장자리 영역에서 발생하는 플라스마 에칭 패턴의 균일도를 향상시키고 기판의 가공 수율을 향상시키는 플라스마 처리장치의 기판 홀더에 관한 것이다.

일반적으로 플라스마에 의해서 기판(웨이퍼)의 표면에 원하는 처리를 실행하는 것은 사파이어 기판을 이용한 발광 다이오드를 제작하여 빛의 휘도를 높이기 위해 사파이어 기판의 표면을 반구형 렌즈모양의 엠보싱 패턴으로 에칭 처리하여 발광된 빛의 휘도를 증가시키고 있다. 예컨대 기판의 표면에 엠보싱 패턴을 형성하는 경우에는 포토레지스트를 사용하고, 마스크를 사용하여 현상한 기판을 플라스마 에칭에 의해 에칭 공정을 실시하고 있다.

이러한 플라스마 처리장치에서는 처리실 내에 플라스마에 의해 처리되는 기판을 고정 및 유지시키는 기판 홀더가 필요하게 된다. 이러한 기판 홀더는 트레이(tray) 또는 웨이퍼 로더(wafer loader)라고도 한다.

이러한 종래의 기판 홀더의 일 예가 본 출원인에 의해 등록된 하기 문헌 1인 특허등록번호 10-0856019호에 개시되어 있다.

도 1은 하기 문헌 1에 개시된 기판 홀더의 단면도이다.

도 1에 도시된 바와 같이, 종래의 기판 홀더(10)는 다수개의 기판(W)이 장입되는 하판(12), 상기 하판(12)의 상부에 볼트(13) 등과 같은 물리적이며 기구적 수단으로 결합되어 하판(12)에 장입된 다수개의 기판(W)을 고정시키는 상판으로 이루어진다.

상기 상판은 상부 상판(11a)과 하부 상판(11b)으로 이루어지고, 하부 상판(11b)은 다수의 기판(W)이 장입된 하판(12)의 상부에 결합되어 기판(W)을 고정시키고, 상기 상부 상판(11a)은 하부 상판(11b)의 상부에 결합되어 고정된다.

또, 하부 상판(11b)은 상부 경사진 모서리 부분이거나 또는 수직 형상으로 처리하여 이 기판(W)을 누름으로서 플라스마 에칭시 발생된 필드와 열 흐름에 의한 영향을 최소화하며 플라스마 에칭시 발생한 열은 하판을 통해 냉각기능이 있는 전극에 방열되므로, 패턴이 기판(W)의 가장자리 부분까지 균일하게 형성될 수 있어 패턴의 균일도를 최대한 확보할 수 있게 된다.

도 1에 도시된 바와 같이, 상부 상판(11a)은 그 중앙부의 구멍이 하부 상판(11b)의 구멍보다 큰 직경으로 형성되고, 그 구멍의 내주연은 에칭용 플라스마의 균일성을 유지하기 위해, 기판(W)의 외측 끝단부로부터 1?12㎜의 거리로 이격된 안정거리(L)를 유지한 채로 설치된다.

또한, 상기 하판(12)의 중심부에는 공정 시 기판(W)과 안착부(120) 사이에 가스를 공급하여 기판(W)과 하판(12)의 물리적인 표면 밀착성에 의한 온도 전달의 불균일성을 보완하기 위해 온도전달의 매개체로서 가스를 인가하기 위한 가스공급구(14)가 수직되게 천공된다. 도 1에서, 부호 (16)은 항온코팅층이다.

그러나 도 1에 도시된 바와 같은 구조에서는 도 2에 도시된 바와 같이, 하부 상판(11b)은 기판(W)의 둘레 전체 0.1?1㎜의 영역에서 기판을 고정시키므로, 기판의 전체 둘레에 걸쳐서 유효 영역이 손상되어 기판(웨이퍼)의 가공 수율(yield)이 저하된다는 문제가 있었다.

또 가스 공급구(14)에서 웨이퍼를 향해 공급된 헬륨 가스 등의 매개체가 안착부(120)에서 누설된다는 문제도 있었다.

[문헌 1] 대한민국 특허 등록공보 제0856019호 (2008.8.27 등록)

본 발명의 목적은 상술한 바와 같은 문제점을 해결하기 위해 이루어진 것으로서, 플라스마 공정 시 기판의 고정부분을 최소화하여 기판(웨이퍼)의 가공 수율을 향상시키는 플라스마 처리장치의 기판 홀더를 제공하는 것이다.

본 발명의 다른 목적은 기판의 가공 공정에서 플라스마의 영향을 최소화할 수 있는 플라스마 처리장치의 기판 홀더를 제공하는 것이다.

본 발명의 또 다른 목적은 사용자의 요구, 즉 사용자가 원하는 수량의 웨이퍼만의 가공 공정을 실행할 수 있는 플라스마 처리장치의 기판 홀더를 제공하는 것이다.

상기 목적을 달성하기 위해 본 발명에 따른 플라스마 처리장치의 기판 홀더는 다수개의 기판이 장입되도록 다수의 원형의 안착부가 형성되고, 각각의 안착부의 중심부에 상기 안착부로 가스를 공급하는 가스공급구가 형성된 하판, 상기 하판의 상부에 결합되어 상기 안착부에 장입된 기판을 고정시키는 중판 및 상기 중판을 고정시키는 상판을 포함하며, 상기 중판에 마련된 제1 개구부의 직경은 상기 안착부의 직경보다 크게 형성되고, 상기 상판에 마련된 제2 개구부의 직경은 상기 제1 개구부의 직경과 대략 동일한 것을 특징으로 한다.

또 본 발명에 따른 플라스마 처리장치의 기판 홀더에 있어서, 상기 중판에는 상기 제1 개구부의 둘레 방향에서 상기 제1 개구부의 중심을 향해 일정 간격으로 돌출된 다수의 고정부가 형성된 것을 특징으로 한다.

또 본 발명에 따른 플라스마 처리장치의 기판 홀더에 있어서, 상기 다수의 고정부는 상기 중판과 일체로 3 내지 8개가 형성되는 것을 특징으로 한다.

또 본 발명에 따른 플라스마 처리장치의 기판 홀더에 있어서, 상기 원형의 안착부에는 상기 가스공급구를 중심으로 하여 다수의 동심원 형상의 홈이 형성된 것을 특징으로 한다.

또 본 발명에 따른 플라스마 처리장치의 기판 홀더에 있어서, 상기 다수의 고정부는 각각 상기 제1 개구부의 둘레 방향에서 상기 제1 개구부의 중심을 향해 1?5㎜의 길이로 돌출된 것을 특징으로 한다.

또 본 발명에 따른 플라스마 처리장치의 기판 홀더에 있어서, 상기 중판은 상기 다수의 원형의 안착부에 각각 대응하도록 모듈화된 것을 특징으로 한다.

또 본 발명에 따른 플라스마 처리장치의 기판 홀더에 있어서, 상기 상판과 중판은 각각 테프론, 세라믹, 쿼츠, 석영유리, 금속류 중 선택된 어느 하나의 재질로 구성되고, 상기 하판은 알루미늄, 스테인레스 스틸 또는 세라믹 중 선택된 어느 하나의 재질로 구성된 것을 특징으로 한다.

상술한 바와 같이, 본 발명에 따른 플라스마 처리장치의 기판 홀더에 따르면, 제1 개구부의 직경을 안착부의 직경보다 크게 형성하는 것에 의해 기판(웨이퍼)의 가공 수율을 향상시킬 수 있는 효과가 얻어진다.

또, 본 발명에 따른 플라스마 처리장치의 기판 홀더에 의하면, 제1 개구부의 중심을 향해 일정 간격으로 돌출된 다수의 고정부가 형성되고, 안착부에 가스공급구를 중심으로 하여 다수의 동심원 형상의 홈이 형성되므로, 플라스마의 영향을 최소화할 수 있다는 효과가 얻어진다.

도 1은 종래의 플라스마 처리장치의 기판 홀더를 도시한 단면도,
도 2는 도 1에 도시된 하부 상판과 기판의 관계를 나타내는 설명도,
도 3은 본 발명에 따른 상판, 중판, 하판의 평면도,
도 4는 본 발명에 따른 상판의 안착부, 중판의 제1 개구부, 하판의 제2 개구부의 상관 관계를 설명하기 위한 도면,
도 5는 본 발명에 따른 중판과 기판의 관계를 나타내는 설명도,
도 6은 본 발명에 따른 중판의 모듈화를 설명하기 위한 도면,
도 7은 본 발명에 따른 상판의 안착부의 단면도.

본 발명의 상기 및 그 밖의 목적과 새로운 특징은 본 명세서의 기술 및 첨부 도면에 의해 더욱 명확하게 될 것이다.

이하, 본 발명의 구성을 도면에 따라서 설명한다.

또한, 본 발명의 설명에 있어서는 동일 부분은 동일 부호를 붙이고, 그 반복 설명은 생략한다.

도 3은 본 발명에 따른 상판, 중판, 하판의 평면도이고, 도 4는 본 발명에 따른 상판의 안착부, 중판의 제1 개구부, 하판의 제2 개구부의 상관 관계를 설명하기 위한 도면이고, 도 5는 본 발명에 따른 중판과 기판의 관계를 나타내는 설명도 이다.

도 3 및 도 4에 도시된 바와 같이, 본 발명의 플라스마 처리장치의 기판 홀더는 다수개의 기판이 장입되도록 다수의 원형의 안착부(51)가 형성되고, 각각의 안착부(51)의 중심부에는 상기 안착부(51)로 가스를 공급하는 가스공급구가 형성된 하판(50), 상기 하판(50)의 상부에 결합되어 상기 안착부(51)에 장입된 기판을 고정시키는 중판(60) 및 상기 중판(60)을 고정시키는 상판(70)으로 구성되며, 하판(50) 중판(60) 및 상판(70)은 볼트 등으로 체결된다.

상기 하판(50)은 알루미늄, 스테인레스 스틸 또는 세라믹 중 선택된 어느 하나의 재질로 구성되고, 상기 중판(60)과 상판(70)은 각각 테프론, 세라믹, 쿼츠, 석영유리, 금속류 중 선택된 어느 하나의 재질로 구성되고, 각각의 두께는 0.02㎜?5㎜로서 공정 처리를 위한 기판(W)의 크기와 두께, 형태에 따라 제작하여 사용한다.

또한 상기 하판(50)에는 기판(W)의 공정온도를 유지하도록 상술한 종래의 기술과 마찬가지로 항온성질이 있는 수지계열의 시트가 부착되거나 또는 수지계열 물질을 코팅 처리를 실시할 수도 있다.

상기와 같이 구성된 기판 홀더는 기판에 플라스마 에칭 공정을 실시하기 위해 공정처리실(미도시) 내부에 설치되어 있다.

상기 중판(60) 및 상판(70)은 플라스마 에칭 공정 시 발생된 열이 기판(W)으로 전달되는 것을 방지하고, 에칭 시간 동안 저전력의 인가량에서도 감광액과 두께 대비 에칭 깊이 선택비를 증가시킬 수 있는 테프론(Teflon), 세라믹, 쿼츠, 금속류 중 선택된 어느 하나로 구성되어 기판(W)을 고정시킨다.

특히, 이때 상기 상판(11)의 재질 중 테프론은 폴리클로트리플루오로에틸렌(PolyChloroTri-Fluoroethylene : PCTFE) 또는 폴리오로에틸렌(Polytetrafluoroethlene : PTFE) 또는 페이프로오옥시(Perfluoroalkoxy : PFA) 중 선택된 어느 하나로 구성되는데, 이는 테프론의 경우 비점착성, 비유성, 내열성, 저온 안정성 및 내화학성의 성질이 있어서 공정 중 하판(50)에서 전달된 열이 중판(60) 및 상판(70)을 통해 기판(W)으로 전달되어 기판(W)의 가장자리 영역에서 열 흐름 흔적이 생기는 것을 최소화할 수 있기 때문이다. 또한 동일 조간하에서의 열전달이 적어 저전력을 실현할 수 있게 된다.

또, 상기와 같은 재질로 형성된 중판(60) 및 상판(70)은 동일 조건하에서의 열 전달이 적고 기판(W) 가장자리 영역까지 플라스마 균일도를 유지할 수 있도록 적절한 형태로 가공 형성되어 기판(W)을 고정함으로써, 기판(W)의 에칭 후 패턴 균일도를 최대한 확보할 수 있게 된다.

또한, 상기 안착부(51)의 크기는 기판(W)의 크기와 거의 동일 크기로 형성되어 기판이 안착부(51)에 끼워 맞추어진다. 한편, 도 4에 도시된 바와 같이, 상기 중판(60)에 마련된 제1 개구부(61)의 직경은 상기 안착부(51)의 직경보다 크게 형성되고, 상기 상판(70)에 마련된 제2 개구부(71)의 직경은 상기 제1 개구부(61)의 직경과 대략 동일하게 형성된다.

따라서, 도 5에 도시된 바와 같이, 상기 중판의 제1 개구부(61)는 기판(W)의 직경보다 1?5㎜ 정도 크게 형성된다.

상기 중판(60)의 제1 개구부(61)가 기판(W)의 직경보다 크게 형성되므로, 본 발명에 따른 중판(60)에는 상기 기판을 고정하기 위해 도 3(b) 및 도 5에 도시된 바와 같이, 제1 개구부(61)의 둘레 방향에서 제1 개구부(61)의 중심을 향해 일정 간격으로 돌출된 다수의 고정부(62)가 형성된다. 이 고정부(62)는 중판(60)과 일체로 형성되며, 도 5에서는 120도 간격으로 3개가 형성된 것을 나타내었지만 이에 한정되는 것은 아니며, 기판의 크기 등의 조건에 따라 4개 내지 8개를 마련할 수도 있다.

또 상술한 다수의 고정부는 각각 제1 개구부(61)의 둘레 방향에서 제1 개구부의 중심을 향해 1?5㎜의 길이로 돌출된다. 이러한 돌출 길이는 가공될 기판(웨이퍼)의 수율에 따라 증감될 수 있다.

또한, 상기 설명에서는 중판(60)의 형상이 하판(50)과 상판(70)과 동일 형상으로 설명하였지만, 사용자가 원하는 수량의 웨이퍼만의 가공 공정을 실행하는 경우, 도 6에 도시된 바와 같이, 다수의 원형의 안착부(51)에 각각 대응하도록 모듈화하여 형성할 수도 있다. 즉, 상기 중판은 도 6(a)에 도시된 바와 같이, 하나의 웨이퍼만을 가공하기 위해 하나의 제1 개구부(61)만을 구비한 중판, 도 6(b)에 도시된 바와 같이, 3개의 제1 개구부(61)만을 구비한 중판 또는 도 6(c)에 도시된 바와 같이, 6개의 제1 개구부(61)만을 구비한 중판으로 형성하여 사용될 수 있다.

다음에 도 7에 따라 상판의 안착부(51)의 구조에 대해 도 7에 따라 설명한다. 도 7은 본 발명에 따른 상판의 안착부의 단면도이다.

도 3(a) 및 도 7에 도시한 바와 같이, 상기 원형의 안착부(51)에는 가스공급구(14)를 중심으로 하여 다수의 동심원 형상의 홈(52)이 형성된다.

이 홈(52)은 가스공급구(14)로 공급되는 가스인 불활성가스(주로 헬륨가스) 또는 질소가스가 안착부로 부터 누출되는 것을 방지한다. 이러한 홈(52)을 형성하는 것에 의해, 플라스마 에칭시 발생된 피일드와 열흐름에 의한 영향을 최소화하ㅁ므로, 패턴의 균일도를 최대한 확보할 수 있게 된다.

이상 본 발명자에 의해서 이루어진 발명을 상기 실시예에 따라 구체적으로 설명하였지만, 본 발명은 상기 실시예에 한정되는 것은 아니고 그 요지를 이탈하지 않는 범위에서 여러 가지로 변경 가능한 것은 물론이다.

본 발명에 따른 플라스마 처리장치의 기판 홀더는 반도체용 웨이퍼, LED용 웨이퍼 등의 가공에 이용된다.

W : 기판 50 : 하판
51 : 안착부 52 : 홈
60 : 중판 61 : 제1 개구부
62 : 고정부 70 : 상판
71 : 제2 개구부

Claims (7)

1. 다수개의 기판이 장입되도록 다수의 원형의 안착부가 형성되고, 각각의 안착부의 중심부에 상기 안착부로 가스를 공급하는 가스공급구가 형성된 하판,
   상기 하판의 상부에 결합되어 상기 안착부에 장입된 기판을 고정시키는 중판 및
   상기 중판을 고정시키는 상판을 포함하며,
   상기 중판에 마련된 제1 개구부의 직경은 상기 안착부의 직경보다 크게 형성되고,
   상기 상판에 마련된 제2 개구부의 직경은 상기 제1 개구부의 직경과 대략 동일한 것을 특징으로 하는 플라스마 처리장치의 기판 홀더.
2. 제1항에 있어서,
   상기 중판에는 상기 제1 개구부의 둘레 방향에서 상기 제1 개구부의 중심을 향해 일정 간격으로 돌출된 다수의 고정부가 형성된 것을 특징으로 하는 플라스마 처리장치의 기판 홀더.
3. 제2항에 있어서,
   상기 다수의 고정부는 상기 중판과 일체로 3 내지 8개가 형성되는 것을 특징으로 하는 플라스마 처리장치의 기판 홀더.
4. 제1항에 있어서,
   상기 원형의 안착부에는 상기 가스공급구를 중심으로 하여 다수의 동심원 형상의 홈이 형성된 것을 특징으로 하는 플라스마 처리장치의 기판 홀더.
5. 제3항에 있어서,
   상기 다수의 고정부는 각각 상기 제1 개구부의 둘레 방향에서 상기 제1 개구부의 중심을 향해 1?5㎜의 길이로 돌출된 것을 특징으로 하는 플라스마 처리장치의 기판 홀더.
6. 제1항에 있어서,
   상기 중판은 상기 다수의 원형의 안착부에 각각 대응하도록 모듈화된 것을 특징으로 하는 플라스마 처리장치의 기판 홀더.
7. 제1항에 있어서,
   상기 상판과 중판은 각각 테프론, 세라믹, 쿼츠, 석영유리, 금속류 중 선택된 어느 하나의 재질로 구성되고, 상기 하판은 알루미늄, 스테인레스 스틸 또는 세라믹 중 선택된 어느 하나의 재질로 구성된 것을 특징으로 하는 플라스마 처리장치의 기판 홀더.
   
   

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