KR20120097667A - Substrate tray for plasma processing with excellent cooling effect and plasma processing apparatus - Google Patents

Substrate tray for plasma processing with excellent cooling effect and plasma processing apparatus Download PDF

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KR20120097667A KR1020110017015A KR20110017015A KR20120097667A KR 20120097667 A KR20120097667 A KR 20120097667A KR 1020110017015 A KR1020110017015 A KR 1020110017015A KR 20110017015 A KR20110017015 A KR 20110017015A KR 20120097667 A KR20120097667 A KR 20120097667A
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Abstract

PURPOSE: A substrate tray for a plasma processing device with a superior cooling effect and the plasma processing device are provided to minimize etching imbalances by forming an embossing part on the lower side of a mounting groove of a tray body. CONSTITUTION: A tray body includes a mounting groove on the upper side thereof. One or more sapphire substrates are mounted in the mounting groove. A plurality of embossing parts(152a) are formed on the lower side of the mounting groove. A tray cover(12) faces the upper side of the tray body. The lower side of the tray body is downwardly convex.

Description

냉각효과가 우수한 플라즈마 처리장치용 기판 트레이 및 플라즈마 처리장치{SUBSTRATE TRAY FOR PLASMA PROCESSING WITH EXCELLENT COOLING EFFECT AND PLASMA PROCESSING APPARATUS}SUBSTRATE TRAY FOR PLASMA PROCESSING WITH EXCELLENT COOLING EFFECT AND PLASMA PROCESSING APPARATUS}

본 발명은 냉각효과가 우수한 플라즈마 처리장치용 기판 트레이 및 플라즈마 처리장치에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 전체적으로 저면이 아래로 볼록한 구조로 형성되어 열팽창시 트레이 가운데에서 위로 솟는 휨력이 발생하더라도 전체적으로 평탄화 균형을 맞출 수 있는 냉각효과가 우수한 플라즈마 처리장치용 기판 트레이를 제공함에 있다. The present invention relates to a substrate tray and a plasma processing apparatus for a plasma processing apparatus having an excellent cooling effect, and more particularly, the bottom surface is convex in its entirety, so that even if a bending force rises from the center of the tray during thermal expansion, the overall flatness balance An object of the present invention is to provide a substrate tray for a plasma processing apparatus, which is excellent in matching cooling effect.

일반적으로 웨이퍼의 식각을 진행하고자 할 때, 기존에는 웨이퍼 한 장을 식각장비의 전극에 직접 올려놓고 고밀도 플라즈마를 이용해서 웨이퍼를 식각하는 방식을 사용한다.In general, when etching the wafer, conventionally, a wafer is placed directly on an electrode of an etching apparatus and the wafer is etched using a high density plasma.

사파이어 웨이퍼의 식각방식은 12인치 사이즈의 원형판에 2인치 사파이어 웨이퍼를 여러장 올려놓고 웨이퍼를 직접 올려놓는 방식과 같이 트레이를 사용하여 웨이퍼를 식각장비의 전극판위에 올려놓고 고밀도 플라즈마를 이용하여 식각을 하는 방식이다.In the etching method of sapphire wafer, the wafer is placed on the electrode plate of the etching equipment by using a tray and the etching is performed by using high density plasma. That's the way it is.

또한, 사파이어기판패턴(Patterned Sapphire Substrate:이하 PSS라 칭함)이란 LED 제조공정 중의 하나로 패터닝된 사파이어 기판을 구비시킴으로써 함밀도를 감소시켜 내부양자 효율을 개선하고 기판표면에서의 광자의 난반사에 의한 추출효율을 증가시키기 위한 공정으로 생산효율을 5~20%정도 향상시킬 수 있는 기술이며 최근에는 기본공정으로 채택된 기술이다. In addition, the sapphire substrate pattern (hereinafter referred to as PSS) is one of the LED manufacturing processes that includes a sapphire substrate patterned to reduce the density to improve the internal quantum efficiency and extraction efficiency by diffuse reflection of photons on the substrate surface. It is a technology that can improve the production efficiency by 5 ~ 20% as a process to increase the efficiency, and has recently been adopted as the basic process.

도 1은 건식식각된 사파이어 웨이퍼의 PSS의 SEM 사진이다.1 is a SEM photograph of the PSS of a dry etched sapphire wafer.

PSS 공정을 하기 위해서는 우선 사파이어 웨이퍼에 일정 비율의 포토마스크(Photo mask)사진공정을 수행하고 이를 식각공정의 마스크로 사용하여 최종적으로 사파이어 웨이퍼 표면을 식각하며 그 결과물은 도 1과 같이 나타나고 있다.In order to perform the PSS process, first, a sapphire wafer is subjected to a certain ratio of a photo mask (Photo mask) process, and then used as a mask of an etching process to finally etch the surface of the sapphire wafer and the result is shown in FIG.

도 1과 같은 패턴을 얻기 위해서는 포토레지스트(Photo resist)로 패턴이 된 사파이어 웨이퍼를 고밀도 플라즈마를 발생하는 유도커플드 플라즈마(Inductive Coupled Plasma: ICP) 소스(Source)를 갖는 건식 식각장비에서 장시간 식각을 함으로써 얻을 수 있다. 이때 생산효율을 높이기 위해 2 인치(inch) 사이즈를 갖는 사파이어 웨이퍼를 여러 장 한꺼번에 로딩할 수 있는 트레이(Tray)를 사용하여 이를 식각장비에 로딩시켜 한꺼번에 여러 장 동시 식각하는 방법을 사용하게 된다.In order to obtain a pattern as shown in FIG. 1, a long time etching is performed in a dry etching apparatus having an Inductive Coupled Plasma (ICP) source generating a high density plasma of a sapphire wafer patterned with a photoresist. It can be obtained by. At this time, in order to increase production efficiency, using a tray that can be loaded at the same time several sheets of sapphire wafer having a size of 2 inches (Tray) is loaded into the etching equipment by using a method of simultaneously etching several sheets at once.

식각되어 PSS를 갖는 사파이어 웨이퍼의 특성은 웨이퍼 내의 균일한 모양을 갖는 원뿔 형태의 식각된 패턴이 도 1에 도시된 바와 같이, 수천개에서 수만개 가 일정한 배열로 균일하게 분포되어야 하며, 여러장을 놓아서 한꺼번에 식각한 여러 웨이퍼에서도 한 장에서 나타내는 특성을 일정 비율에 의거하여 균일한 동종의 패턴을 유지하고 있어야 한다.The characteristics of sapphire wafers that are etched with PSS should be uniformly distributed in a constant array of thousands to tens of thousands, as shown in FIG. Even several wafers etched at once must maintain a homogeneous pattern based on a certain ratio of characteristics shown in one sheet.

이런 특성을 유지하기 위해서는 식각장비의 특성도 매우 중요한 인자(factor)를 차지하지만 그보다 더 중요한 인자는 트레이(Tray) 자체가 갖고 있는 물질적 특성과 균일한 기하학적 모양을 갖는 구조와 트레이(Tray)와 식각장비의 균일한 접촉이 매우 중요하게 된다.In order to maintain these characteristics, the characteristics of the etching equipment also take a very important factor, but more important factors are the structure of the tray itself and the structure and the tray and the etching having a uniform geometric shape. Uniform contact of the equipment becomes very important.

종래의 트레이는The conventional tray

첫째, 트레이의 재질이 순수 알루미늄을 사용하여 식각시에 사파이어 웨이퍼를 식각하는 식각 가스인 BCl3에 의해 사파이어 웨이퍼보다는 알루미늄재질의 식각율이 더 높아 식각 가스가 사파이어 웨이퍼를 균일하게 식각하는데 집중되기 보다는 트레이를 더 많이 식각하게 되어 웨이퍼의 식각 균일성을 저해하는 문제점이 있고,First, the material of the tray is higher than that of the sapphire wafer by BCl 3 , an etching gas that etches the sapphire wafer during etching using pure aluminum. There is a problem that the more the tray is etched to inhibit the etching uniformity of the wafer,

둘째, 식각시 발열반응 및 식각을 유도하는 플라즈마에 의해 트레이가 휨이 생겨 구조적으로 평탄화를 저해하는 요소로 작용하는 문제점이 있고,Second, there is a problem that the tray acts as an element that inhibits the planarization due to the warpage of the tray by the plasma inducing the exothermic reaction and etching during etching,

셋째, 트레이와 접촉되는 하부전극과의 밀착성이 떨어져 이때 하부전극과 트레이의 균일접촉에 의해 하부전극 밑에서 열을 식히기 위한 냉각(cooling) 소스인 헬륨(He)가스와 냉매에 의해 냉각을 시키는 부분에 냉각 불균일을 초래하는 문제점이 있고,Third, the adhesion between the lower electrode in contact with the tray is inferior and at this time, the portion cooled by helium (He) gas, which is a cooling source for cooling the heat under the lower electrode by the uniform contact between the lower electrode and the tray. There is a problem that causes cooling unevenness,

넷째, 상기한 문제점들로 인해 트레이에 놓여있는 여러 장의 사파이어 웨이퍼에 식각 불균일을 초래하고 불량률이 증가되어 결국 생산성 저하가 발생되는 문제점이 있다.Fourth, due to the above problems, there is a problem that the etching unevenness occurs in a plurality of sapphire wafers placed in the tray and the defective rate is increased, resulting in a decrease in productivity.

본 발명의 목적은 트레이 몸체의 표면에 미세한 엠보싱을 주어 접촉면 비표면적을 증가시켜 냉각(COOLING) 효과를 극대화시키는 냉각효과가 우수한 플라즈마 처리장치용 기판 트레이를 제공함에 있다.An object of the present invention is to provide a substrate tray for a plasma processing apparatus excellent in cooling effect to maximize the cooling effect by increasing the contact surface specific surface area by giving a fine embossing on the surface of the tray body.

본 발명의 목적은 트레이 몸체의 표면에 반응성이 적은 특수금속을 얇게 코팅하여 웨이퍼의 식각 공정시 변형을 최소화하는 냉각효과가 우수한 플라즈마 처리장치용 기판 트레이를 제공함에 있다.An object of the present invention is to provide a substrate tray for a plasma processing apparatus excellent in cooling effect to minimize the deformation during the etching process of the wafer by thin coating a special metal less reactive on the surface of the tray body.

본 발명의 다른 목적은 저면이 아래 볼록한 구조로 구성되어 열팽창시 트레이 가운데에서 위로 솟는 휨력이 발생하더라도 전체적으로 평탄화 균형을 맞출 수 있는 냉각효과가 우수한 플라즈마 처리장치용 기판 트레이를 제공함에 있다.Another object of the present invention is to provide a substrate tray for a plasma processing apparatus having an excellent cooling effect that can be flattened overall balance even if a bending force rising from the center of the tray when the bottom surface is convex structure under the thermal expansion.

본 발명의 또 다른 목적은 트레이몸체의 장착홈 저면에 엠보싱을 형성하여 식각시에 트레이커버(COVER)와 웨이퍼의 접촉면을 최소화시킴으로써 식각시 나타나는 식각 불균형을 최소화시키는 냉각효과가 우수한 플라즈마 처리장치용 기판 트레이를 제공함에 있다.Another object of the present invention is to form an embossing on the bottom surface of the mounting groove of the tray body to minimize the contact surface of the tray cover (COVER) and the wafer during etching to minimize the etching imbalance that appears during etching excellent plasma processing apparatus substrate In providing a tray.

본 발명의 또 다른 목적은 냉각효과가 우수한 플라즈마 처리장치용 기판 트레이를 이용한 플라즈마 처리장치를 제공함에 있다.Still another object of the present invention is to provide a plasma processing apparatus using a substrate tray for a plasma processing apparatus excellent in cooling effect.

상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 실시예에 따른 냉각효과가 우수한 플라즈마 처리장치용 기판 트레이는 The substrate tray for the plasma processing apparatus excellent in the cooling effect according to an embodiment of the present invention for achieving the above object

하나 이상의 사파이어기판이 장착되는 장착홈이 상면에 구비된 트레이몸체와,A tray body having a mounting groove on which at least one sapphire substrate is mounted;

상기 트레이몸체 상면에 마주하여 접촉설치된 트레이커버를 포함하고,It includes a tray cover facing the upper surface of the tray body,

상기 트레이몸체 저면은 아래로 볼록한 형태로 형성된 것을 특징으로 한다.The tray body bottom surface is characterized in that formed in a convex shape down.

바람직하게는,Preferably,

상기 트레이몸체의 장착홈의 저면에는 복수개의 엠보싱이 구비된 것을 특징으로 한다.A bottom surface of the mounting groove of the tray body is characterized in that a plurality of embossing is provided.

또한 바람직하게는,Also preferably,

상기 트레이몸체의 저면에는 상기 장착홈에 대응되는 위치에 엠보싱 가공된 가공면이 형성된 것을 특징으로 한다.The bottom surface of the tray body is characterized in that the embossed processing surface is formed in a position corresponding to the mounting groove.

또한 바람직하게는,Also preferably,

상기 엠보싱 가공면을 포함한 트레이몸체는 크롬, 니켈 중 하나의 금속 또는 이들의 합금이 코팅된 것을 특징으로 한다.Tray body including the embossed surface is characterized in that the coating of one metal or alloys of chromium, nickel.

본 발명의 다른 측면에 따르면, 플라즈마 처리 장치는 According to another aspect of the invention, the plasma processing apparatus

플라즈마 처리 대상이 되는 다수의 기판이 장입된 냉각효과가 우수한 플라즈마 처리장치용 기판트레이와,A substrate tray for a plasma processing apparatus having excellent cooling effect in which a plurality of substrates to be subjected to plasma processing are loaded;

플라즈마가 생성되는 공간을 제공하는 반응챔버와,A reaction chamber providing a space in which a plasma is generated,

반응챔버의 내부 아래쪽에 마련되며 냉각기체이동로가 형성되며, 상하이동되어 상기 기판 트레이를 지지하는 척과,A chuck which is provided below the inside of the reaction chamber and has a cooling gas flow path, which is moved to support the substrate tray;

상기 척의 냉각기체이동로를 통해 냉각기체를 공급하는 냉각기체공급부와,A cooling gas supply unit for supplying a cooling gas through the cooling gas moving path of the chuck;

반응챔버의 상부에 배치되며 고주파전원이 접속된 안테나와,An antenna disposed above the reaction chamber and connected to a high frequency power source,

반응챔버와 안테나 사이에 배치되는 절연판과,An insulating plate disposed between the reaction chamber and the antenna,

안테나 및 절연판이 외부로 노출되지 않도록 절연판 상부에서 반응챔버와 결합되는 접지케이스, 및A grounding case coupled to the reaction chamber at the top of the insulating plate so that the antenna and the insulating plate are not exposed to the outside; and

고주파 전력을 공급할 수 있는 고주파 전원을 포함하는 것을 특징으로 한다.And a high frequency power source capable of supplying high frequency power.

본 발명에 따른 냉각효과가 우수한 플라즈마 처리장치용 기판 트레이에 의하면, 트레이몸체의 저면 표면에 미세한 0.1MM이하의 엠보싱을 주어 접촉면 비표면적을 증가시켜 하부전극과의 밀착시 냉각(COOLING) 효과를 극대화시키는 효과가 있고, 식각 공정을 균일하며 고르게 하는 효과가 있다.According to the substrate tray for the plasma processing apparatus excellent in cooling effect according to the present invention, by giving a small embossing of less than 0.1MM to the bottom surface of the tray body to increase the contact surface specific surface area to maximize the cooling effect when in close contact with the lower electrode It is effective in making the etching process uniform and even.

또한, 트레이몸체 전체 구조에서 저면부는 가운데에서 모서리 부분까지 전체적으로 0.5도 이하의 각도를 갖고 아래로 볼록한 구조로 구성됨으로써 열팽창시 트레이 가운데가 위로 솟는 휨이 발생하더라도 전체적으로 평탄화 균형을 맞추게 되는 효과가 있다.In addition, since the bottom portion of the entire tray body structure has an angle of 0.5 degrees or less from the center to the edge portion as a whole, and is convex downward, there is an effect that the overall flattening balance occurs even if a bending occurs when the center of the tray rises upward during thermal expansion.

즉, 트레이 형상이 평면구조가 아닌 아래로 볼록한 구조로 되어 있어서, 상기 트레이 형상의 가운데 부분이 열팽창에 의해 상승하더라도 하부전극과의 접촉 불량 현상의 발생을 방지할 수 있다.That is, since the tray shape is a convex structure instead of a flat structure, it is possible to prevent the occurrence of poor contact with the lower electrode even when the center portion of the tray shape rises due to thermal expansion.

또한, 트레이(몸체)는 좌우상하 대칭적(Symmetric) 구조로서 전체적으로 균일한 식각 특성을 얻을 수 있고, 저면과 사파이어 웨이퍼가 놓이는 트레이(몸체)의 장착홈에 저면에 형성된 엠보싱으로 인해, 플라즈마 식각시 발생하는 고온의 열을 효과적으로 처리하여 열에 의한 포토레지스트의 식각 방해막의 변형을 없애는 효과가 있다.In addition, the tray (body) is a symmetrical structure (symmetrical) structure can obtain a uniform etching as a whole, the embossing formed on the bottom surface in the mounting groove of the tray (body) on which the bottom and the sapphire wafer is placed, during the plasma etching By effectively treating the generated high temperature heat, there is an effect of eliminating the deformation of the etching barrier film of the photoresist by the heat.

또한, 트레이몸체 상부에 트레이커버와의 직접 접촉부분을 3개의 지점으로 돌출부를 형성함으로써 사파이어 웨이퍼들을 로딩하는 부위와 이 부분을 눌러주는 트레이 커버의 직접 접촉면을 최소화시켜 국부적인 공정 불균형을 최소화시키는 효과가 있다.In addition, by forming protrusions at three points on the upper part of the tray body with direct contact parts, the effect of minimizing local process imbalance by minimizing the direct contact surface of the loading area of the sapphire wafers and the tray cover pressing this part. There is.

도 1은 건식식각된 사파이어 웨이퍼의 PSS의 SEM 사진이다.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 냉각효과가 우수한 플라즈마 처리장치용 기판 트레이의 평면도이다.
도 3은 도 2의 저면도이다.
도 4는 도 2의 A-A'선 측단면도이다.
도 5는 본 발명의 실시예에 따른 냉각효과가 우수한 플라즈마 처리장치용 기판 트레이가 구비된 플라즈마 처리장치의 구조를 나타내는 단면도이다.
도 6은 본 발명의 실시예에 따른 냉각효과가 우수한 플라즈마 처리장치용 기판 트레이가 구비된 플라즈마 처리장치의 분리사시도이다.1 is a SEM photograph of the PSS of a dry etched sapphire wafer.
2 is a plan view of a substrate tray for a plasma processing apparatus excellent in cooling effect according to an embodiment of the present invention.
3 is a bottom view of FIG. 2.
4 is a side cross-sectional view taken along the line AA ′ of FIG. 2.
5 is a cross-sectional view illustrating a structure of a plasma processing apparatus including a substrate tray for a plasma processing apparatus excellent in cooling effect according to an embodiment of the present invention.
6 is an exploded perspective view of a plasma processing apparatus having a substrate tray for a plasma processing apparatus excellent in cooling effect according to an embodiment of the present invention.

본 발명의 이점 및 특징, 그리고 그것들을 달성하는 방법은 첨부되는 도면과 함께 상세하게 후술되어 있는 실시예들을 참조하면 명확해질 것이다. 그러나, 본 발명은 이하에서 개시되는 실시예들에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 것이며, 단지 본 실시예들은 본 발명의 개시가 완전하도록 하며, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이며, 본 발명은 청구항의 범주에 의해 정의될 뿐이다.Advantages and features of the present invention and methods for achieving them will be apparent with reference to the embodiments described below in detail with the accompanying drawings. It should be understood, however, that the invention is not limited to the disclosed embodiments, but is capable of many different forms and should not be construed as limited to the embodiments set forth herein. Rather, these embodiments are provided so that this disclosure will be thorough and complete, To fully disclose the scope of the invention to those skilled in the art, and the invention is only defined by the scope of the claims.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 냉각효과가 우수한 플라즈마 처리장치용 기판 트레이에 관하여 상세히 설명하면 다음과 같다.Hereinafter, with reference to the accompanying drawings will be described in detail with respect to the substrate tray for a plasma processing apparatus excellent in the cooling effect according to a preferred embodiment of the present invention.

도 2는 본 발명의 실시예에 따른 냉각효과가 우수한 플라즈마 처리장치용 기판 트레이의 평면도이다.2 is a plan view of a substrate tray for a plasma processing apparatus excellent in cooling effect according to an embodiment of the present invention.

도 2를 참조하면, 본 발명에 따른 냉각효과가 우수한 플라즈마 처리장치용 기판 트레이(100)는2, the substrate tray 100 for a plasma processing apparatus excellent in cooling effect according to the present invention is

하나 이상의 사파이어기판(5)이 장착되는 장착홈(161)이 상면에 구비된 트레이몸체(14)와,A tray body 14 having a mounting groove 161 on which one or more sapphire substrates 5 are mounted on an upper surface thereof,

상기 트레이몸체(14)의 장착홈(161)에 대응되는 홀(13)이 구비되며 상기 트레이몸체(14)의 상부면을 커버하는 트레이커버(12)를 포함하고,A hole 13 corresponding to the mounting groove 161 of the tray body 14 is provided and includes a tray cover 12 covering an upper surface of the tray body 14.

상기 트레이몸체(14) 저면은 아래로 볼록한 형태로 형성된 것을 특징으로 한다.The bottom of the tray body 14 is characterized in that formed in a convex shape down.

본 발명의 실시예에 따른 냉각효과가 우수한 플라즈마 처리장치용 기판 트레이는 특히 기판 트레이의 후면을 균일하게 냉각할 수 있는 후면 균일 냉각 구조를 가진 기판 트레이이다.The substrate tray for the plasma processing apparatus excellent in the cooling effect according to the embodiment of the present invention is a substrate tray having a rear uniform cooling structure that can uniformly cool the rear surface of the substrate tray.

클램프수단(22)은 상기 트레이몸체(14) 및 트레이커버(12)를 하나이상의 측면에서 고정시킨다.The clamp means 22 secures the tray body 14 and the tray cover 12 from one or more side surfaces.

본 발명에 따른 기판 트레이는 균일한 식각 특성을 얻기 위해 좌우상하 대칭적(Symmetric) 구조를 가진다.The substrate tray according to the present invention has a symmetrical structure in order to obtain uniform etching characteristics.

상기 트레이몸체(14)의 장착홈(161)의 저면(162)에는 엠보싱(162a)이 복수개 형성된 것을 특징으로 한다.The bottom surface 162 of the mounting groove 161 of the tray body 14 is characterized in that a plurality of embossing (162a) is formed.

또한, 트레이몸체(14) 상부면에는 상기 트레이커버(12)의 하부면과 직접 접촉되는 접촉부가 3개의 지점(122a,122b,122c) 또는 다른 3개의 지점(124a,124b,124c)에 돌출 형성되며(3개 이상 형성될 수 있다, 그리고 접촉부의 돌출형성 지점을 변경가능하다), 이로 인해 식각 공정시 웨이퍼와의 접촉면을 최소화시켜 국부적인 공정 불균형을 최소화시킨다.In addition, a contact portion in direct contact with the lower surface of the tray cover 12 protrudes at three points 122a, 122b and 122c or three other points 124a, 124b and 124c on the upper surface of the tray body 14. (More than three can be formed, and the protruding points of the contacts can be changed), thereby minimizing the local process imbalance by minimizing the contact surface with the wafer during the etching process.

도 3은 도 2의 저면도이고, 도 4는 도 2의 A-A'선 측단면도이다.3 is a bottom view of FIG. 2, and FIG. 4 is a side cross-sectional view taken along line AA ′ of FIG. 2.

도 3 및 도 4를 참조하면, 참조부호 20는 상기 트레이(몸체)의 저면에 배치되어 냉각(COOLING)작용을 하는 척(하부전극의 역할을 함)을 나타낸다.Referring to FIGS. 3 and 4, reference numeral 20 denotes a chuck (acting as a lower electrode) disposed on a bottom surface of the tray (body) to perform a cooling function.

상기 기판 트레이의 트레이몸체(14)의 저면(15)은 측면에서 볼 때 아래로 볼록한 저면을 형성하며, 하나 이상의 위치에, 바람직하게는 상기 트레이몸체(14)의 하나이상의 장착홈(161)에 대응되는 위치에 엠보싱 가공영역(152)이 복수개 위치하며, 이 엠보싱 가공영역(152)에 복수개의 엠보싱(152a)이 형성된 것을 특징으로 한다.The bottom surface 15 of the tray body 14 of the substrate tray forms a bottom surface which is convex downward when viewed from the side, and in one or more positions, preferably in one or more mounting grooves 161 of the tray body 14. A plurality of embossing regions 152 are located at corresponding positions, and a plurality of embossing regions 152a are formed in the embossing region 152.

또한, 상기 복수개의 엠보싱 가공영역(152)과 아래로 볼록한 저면(15)을 포함하는 상기 트레이몸체(14)의 저면에는 반응성이 적은 특수금속인 크롬, 니켈 중 하나의 금속 또는 그들의 합금이 얇게 코팅된 것을 특징으로 한다. 이는, 알루미늄 재질의 트레이몸체(14)가(혹은 트레이커버(12)를 포함한 기판 트레이 전체) 플라즈마에 노출될 경우 생길 수 있는 변형을 차단하기 위한 것이다. 상기 특수금속의 코팅부위는 상기 트레이몸체(14)의 저면 뿐만 아니라 상하좌우 전면에 코팅될 수 있음은 물론 가능하다.In addition, the bottom surface of the tray body 14 including the plurality of embossing regions 152 and the bottom surface 15 convex downward is coated with a thin metal of one of chromium and nickel, or alloys thereof, which are less reactive special metals. It is characterized by. This is to prevent deformation that may occur when the tray body 14 made of aluminum (or the entire substrate tray including the tray cover 12) is exposed to the plasma. The coating portion of the special metal can be coated on the front, top, bottom, left and right as well as the bottom of the tray body 14 is possible.

상기한 바와 같이 본 발명에 따른 냉각효과가 우수한 플라즈마 처리장치용 기판 트레이(100)는 트레이 몸체(14)의 아래로 볼록한 저면(15)에 미세한 0.1MM이하의 엠보싱(162a)이 복수개 형성되어 있으므로, 접촉면 비표면적이 증가되고 이로인해 냉각(COOLING) 효과가 극대화된다.As described above, the substrate tray 100 for the plasma processing apparatus having the excellent cooling effect according to the present invention is provided with a plurality of fine embossing 162a or less of 0.1MM or less on the convex bottom surface 15 of the tray body 14. As a result, the contact surface specific surface area is increased, thereby maximizing the cooling effect.

또한, 상기 볼록한 곡면형태의 저면(15)은 가운데에서부터 모서리 부분까지 전체적으로 0.5도 이하의 각도를 갖고 미세하게 상방으로 휘는 구조(전체적인 형상은 측면에서 볼 때 큰 곡률반경을 가진 곡면형태가 됨)로 구성된 것으로, 열팽창시 트레이몸체(14) 가운데 부분이 위로 솟는 휨이 발생하더라도 전체적으로 평탄화 균형을 맞출 수 있게 된다. 결국 트레이몸체(14)가 척(20)(또는 하부전극이라고도 함)과의 밀착시 냉각(COOLING)효과가 개선되며 이로인해 사파이어기판(5)의 식각이 균일하고 고르게 된다. 또한, 식각 공정진행시 플라즈마등에 의한 열 발생에 의해 트레이(TRAY)몸체(14)가 가운데가 휨이 발생하여 척(20)과의 접촉효과 감소문제를 해소하게 된다. In addition, the convex curved bottom surface 15 has an angle of 0.5 degrees or less from the center to the corner portion as a whole and is bent upwardly in fine structure (the overall shape becomes a curved surface having a large curvature radius when viewed from the side). In this case, even if a bending occurs when the center portion of the tray body 14 rises during thermal expansion, the entire flatness can be balanced. As a result, when the tray body 14 is in close contact with the chuck 20 (or also referred to as a lower electrode), a cooling effect is improved, and thus the etching of the sapphire substrate 5 is uniform and even. In addition, when the etching process proceeds, heat generated by plasma or the like causes the tray body 14 to be warped in the middle, thereby eliminating the problem of reducing the contact effect with the chuck 20.

이 부분을 좀 더 자세히 설명하면, 종래기술의 문제점인 하부전극 역할을 하는 척(20)과 트레이몸체(14)와의 접촉불균형은, 종래 평면형태인 트레이몸체(14)의 저면이 플라즈마 처리 과정에서 열로 인해 상방으로 굴곡됨으로써 발생하게 되므로 이 부분에 착안하여 미리 트레이몸체(14)의 저면부분을 하방으로 굴곡지게 곡면형태로 형성함으로써 미리 변형량 만큼에 해당하는 미세한 각도로 큰 곡률반경을 가지도록 저면(15)을 곡면형태로 형성한 것이다. 이로인해 플라즈마 처리과정에서도 트레이몸체(14)가 상방으로 굴곡되어도 미리 하방으로 굴곡된 만큼 상방으로 굴곡지게 됨으로써 접촉불균형이 해소되게 된다.In more detail, the contact imbalance between the chuck 20 and the tray body 14 serving as a lower electrode, which is a problem of the prior art, is that the bottom surface of the tray body 14, which is a conventional planar shape, Since it is generated by bending upward due to heat, the bottom surface of the tray body 14 is formed in a curved shape to bend downward in advance by focusing on this portion so that the bottom surface has a large curvature radius at a fine angle corresponding to the amount of deformation in advance. 15) is formed in a curved shape. As a result, even in the plasma treatment process, even if the tray body 14 is bent upwards, the tray body 14 is bent upwards in advance so that contact imbalance is eliminated.

또한, 트레이(TRAY)몸체(14) 장착홈(161)의 저면(162)에 여러 장의 사파이어 웨이퍼(5)를 로딩하고 로딩된 사파이어 웨이퍼(5)들을 클램핑하는 트레이커버(12)가 최소한의 면적으로 로딩된 사파이어 웨이퍼(5)들을 눌러주게 되는데, 이는 상기 설명한 트레이몸체(14)의 3개의 지점(122a,122b,122c) 또는 다른 3개의 지점(124a,124b,124c)에 돌출 형성된 직접접촉부를 통해 이루어진다. 또한, 상기 장착홈(161)의 저면(162)에 형성된 엠보싱(162a)(작은 돌기형 클램프 칩)을 통해, 식각시에 트레이몸체(14) 및 트레이커버(12)와 사파이어 웨이퍼(5)의 접촉면이 최소화되어(도 4 확대도 A 참조), 식각시 나타나는 식각 불균형이 최소화된다.In addition, a tray cover 12 for loading a plurality of sapphire wafers 5 on the bottom 162 of the tray body 14 mounting groove 161 and clamping the loaded sapphire wafers 5 has a minimum area. The sapphire wafer (5) loaded into the pressing is pressed, which is a direct contact portion protruding from the three points (122a, 122b, 122c) or the other three points (124a, 124b, 124c) of the tray body 14 described above Is done through. In addition, the tray body 14, the tray cover 12, and the sapphire wafer 5 may be etched through an embossing 162a (small protrusion clamp chip) formed in the bottom 162 of the mounting groove 161. The contact surface is minimized (see FIG. 4 enlarged view A), thereby minimizing etching imbalance during etching.

도 5는 본 발명의 실시예에 따른 냉각효과가 우수한 플라즈마 처리장치용 기판 트레이가 구비된 플라즈마 처리장치의 구조를 나타내는 단면도이고, 도 6은 본 발명의 실시예에 따른 냉각효과가 우수한 플라즈마 처리장치용 기판 트레이가 구비된 플라즈마 처리장치의 분리사시도이다.5 is a cross-sectional view illustrating a structure of a plasma processing apparatus having a substrate tray for a plasma processing apparatus excellent in cooling effect according to an embodiment of the present invention, and FIG. 6 is a plasma processing apparatus excellent in cooling effect according to an embodiment of the present invention. It is an exploded perspective view of the plasma processing apparatus provided with the substrate tray.

도 5 및 도 6을 참조하면, 플라즈마 처리장치(1)는, 플라즈마가 생성되는 공간을 제공하는 반응챔버(10)와, 플라즈마 처리 대상이 되는 다수의 기판(5)이 장입된 기판 트레이(100)와, 반응챔버(10)의 내부 아래쪽에 마련되어 기판 트레이(100)를 지지하는 척(20, Chuck, 하부전극의 역할을 함)과, 반응챔버(10)의 상부에 배치되며 고주파전원(도시안됨)이 접속된 안테나(40)와, 반응챔버(10)와 안테나(40) 사이에 배치되는 절연판(45)과, 안테나(40) 및 절연판(45)이 외부로 노출되지 않도록 절연판(45) 상부에서 반응챔버(10)와 결합되는 접지케이스(30)를 구비한다.5 and 6, the plasma processing apparatus 1 includes a substrate tray 100 in which a reaction chamber 10 providing a space in which plasma is generated and a plurality of substrates 5 to be subjected to plasma processing are loaded. ), A chuck 20 serving as a lower electrode provided under the inside of the reaction chamber 10 to support the substrate tray 100, and a high frequency power source (shown above) of the reaction chamber 10. No) is connected to the antenna 40, the insulating plate 45 disposed between the reaction chamber 10 and the antenna 40, and the insulating plate 45 so that the antenna 40 and the insulating plate 45 are not exposed to the outside It is provided with a grounding case 30 coupled to the reaction chamber 10 at the top.

반응챔버(10)는 전체적으로 원통 형상을 가지며 해당 기판(5)을 플라즈마 처리하기 위한 플라즈마가 생성 및 반응하는 공간을 제공한다. 반응챔버(10)의 측벽에는 공정가스를 반응챔버(10) 내부로 주입하기 위한 가스공급구(24)와, 로드락 챔버(2) 내의 이송 로봇(2a)에 의해 기판 트레이(100)가 반응챔버(10) 내부로 인입되기 위한 슬롯(23)이 형성되며, 반응챔버에 형성된 슬롯(23)과 로드락 챔버(2) 사이에는 슬롯(23)을 개폐하기 위한 슬롯밸브(3)가 마련된다.The reaction chamber 10 has a cylindrical shape as a whole and provides a space for generating and reacting plasma for plasma processing the substrate 5. The substrate tray 100 is reacted by a gas supply port 24 for injecting process gas into the reaction chamber 10 and a transfer robot 2a in the load lock chamber 2 on the side wall of the reaction chamber 10. A slot 23 for introducing into the chamber 10 is formed, and a slot valve 3 for opening and closing the slot 23 is provided between the slot 23 formed in the reaction chamber and the load lock chamber 2. .

척(20)은, 상기 반응챔버(10)의 내부 아래쪽에 마련되어 기판 트레이(100)를 지지하는 동시에 안테나(40)에 고주파전력을 인가하는 고주파전원(도시안됨)과 다른 별도의 고주파전원에 의해 고주파전력이 인가되는 고주파 전극의 역할을 담당한다.척(20)에는 기판 트레이(100)에 장입된 다수의 기판(5)에 헬륨가스를 공급하기 위한 냉각기체(헬륨가스)공급로(21)가 관통 형성된다. 상기 냉각기체공급로(21)는 상기 척에 냉각기체를 공급하는 공급기체공급부(500)의 냉각기체공급로(110)와 연통된다.The chuck 20 is provided below the reaction chamber 10 by a high frequency power source (not shown) and other high frequency power sources that support the substrate tray 100 and apply high frequency power to the antenna 40. It serves as a high frequency electrode to which high frequency power is applied. The chuck 20 has a cooling gas (helium gas) supply path 21 for supplying helium gas to a plurality of substrates 5 loaded in the substrate tray 100. Is formed through. The cooling gas supply passage 21 communicates with the cooling gas supply passage 110 of the supply gas supply unit 500 that supplies the cooling gas to the chuck.

상기 기판 트레이(100)의 트레이몸체(14)에도 냉각기체공급로(211)가 형성되며, 바람직하게는 각각의 장착홈(161)의 저면(162)까지 연결되도록 관통 형성된다.A cooling gas supply path 211 is also formed in the tray body 14 of the substrate tray 100, and is preferably penetrated to be connected to the bottom 162 of each mounting groove 161.

상기 척(20)에는 도 4에 도시한 바와 같이, 다수개의 사파이어웨이퍼(5)가 로딩된 트레이몸체(14) 및 트레이커버(12)가 클램프수단(22)에 의해 클램핑된다.As shown in FIG. 4, the chuck 20 has a tray body 14 and a tray cover 12 loaded with a plurality of sapphire wafers 5 by the clamp means 22.

또한, 반응챔버(10) 내부에는 기판 트레이(100)의 상단부를 가압하는 클램프(16, Clamp)가 마련된다.In addition, a clamp 16 for pressing the upper end of the substrate tray 100 is provided in the reaction chamber 10.

접지케이스(30)는, 전체적으로 원통 형상의 접지된 금속케이스이며, 반응챔버(10)의 측벽 상단부에 결합되어 안테나(40) 및 절연판(45)이 외부로 노출되지 않도록 하는 동시에 플라즈마 처리장치(1)에서 척(20)으로 이루어지는 고주파 전극에 대응되는 접지된 영역을 제공한다.The grounding case 30 is a cylindrically grounded metal case as a whole and is coupled to the upper end of the side wall of the reaction chamber 10 to prevent the antenna 40 and the insulating plate 45 from being exposed to the outside and at the same time, the plasma processing apparatus 1 ) Provides a grounded region corresponding to the high frequency electrode composed of the chuck 20.

안테나(40)는, 코일 형태의 구조를 가지며 고주파전원으로부터 고주파전력을 인가받아 반응챔버(10) 내부에 플라즈마를 생성한다. 즉, 안테나(40)에 고주파전력이 인가되면 안테나(40)에 전류가 흐르고 이 전류는 안테나(40) 주변에 시간적으로 변화하는 자기장을 형성하며, 이러한 자기장은 반응챔버(10) 내부에 유도전기장을 형성하고 유도전기장은 전자들을 가열하여 안테나(40)와 유도성으로 결합된 플라즈마를 발생시킨다. 이와 같이 플라즈마 처리장치(1)는 생성된 플라즈마 내의 전자들이 주변의 중성기체입자들과 충돌하여 생성된 이온 및 라디칼 등을 이용하여 플라즈마 에칭 및 증착 공정을 수행하게 된다. 한편, 별도의 고주파전원을 사용하여 척(20)에 고주파전력을 인가하면 기판(5)에 입사하는 이온의 에너지를 제어하는 것도 가능하게 된다. The antenna 40 has a coil-like structure and generates plasma in the reaction chamber 10 by receiving high frequency power from a high frequency power source. That is, when a high frequency power is applied to the antenna 40, a current flows in the antenna 40, and this current forms a magnetic field that changes in time around the antenna 40, and the magnetic field is an induction electric field inside the reaction chamber 10. And the induced electric field heats the electrons to generate a plasma inductively coupled with the antenna 40. As such, the plasma processing apparatus 1 performs plasma etching and deposition processes using ions and radicals generated by electrons in the generated plasma collide with surrounding neutral gas particles. On the other hand, when a high frequency power is applied to the chuck 20 using a separate high frequency power source, it is also possible to control the energy of ions incident on the substrate 5.

절연판(45)은, 위와 같은 축전전기장으로 인한 부정적인 영향을 해결하기 위한 수단으로, 반응챔버(10)와 안테나(40) 사이에 배치되어 축전전기장은 감소시키고 유도전기장을 플라즈마에 더 효과적으로 전달하도록 하는 역할을 담당한다. 즉, 절연판(45)은 안테나(40)와 플라즈마 사이의 용량성(축전성) 결합을 감소시켜 고주파전원에 의한 에너지를 유도성 결합으로 플라즈마에 더 효과적으로 전달하도록 한다. 한편, 플라즈마 처리장치(1)는, 도 5 및 도 6에는 도시되지 않았지만, 반응챔버(10) 내부를 진공으로 유지하고 반응 중 발생하는 가스를 배출하기 위한 진공펌프 및 반응챔버(10)에 형성된 가스배출구를 더 구비한다.Insulation plate 45 is a means for solving the negative effects of the above-described storage electric field, disposed between the reaction chamber 10 and the antenna 40 to reduce the storage electric field and transfer the induced electric field to the plasma more effectively. Play a role. That is, the insulating plate 45 reduces the capacitive (capacitive) coupling between the antenna 40 and the plasma to more effectively transfer energy from the high frequency power source to the plasma by inductive coupling. Meanwhile, although not shown in FIGS. 5 and 6, the plasma processing apparatus 1 is formed in the vacuum pump and the reaction chamber 10 for maintaining the inside of the reaction chamber 10 in a vacuum and discharging gas generated during the reaction. A gas discharge port is further provided.

이상에서는 본 발명의 실시예를 중심으로 설명하였지만, 당업자의 수준에서 다양한 변경이나 변형을 가할 수 있다. 이러한 변경과 변형이 본 발명의 범위를 벗어나지 않는 한 본 발명에 속한다고 할 수 있다. 따라서 본 발명의 권리범위는 이하에 기재되는 청구범위에 의해 판단되어야 할 것이다.While the invention has been described in connection with what is presently considered to be the most practical and preferred embodiment, it is to be understood that the invention is not limited to the disclosed embodiments. Such changes and modifications may belong to the present invention without departing from the scope of the present invention. Therefore, the scope of the present invention will be determined by the claims described below.

5: 사파이어기판 12: 트레이커버
14: 트레이몸체 15,162: 저면
22: 클램프수단 20: 척(하부전극)
100: 기판트레이 110: 냉각기체공급로
152: 엠보싱영역 152a,162a: 엠보싱
161: 장착홈 211: 냉각기체공급로5: sapphire substrate 12: tray cover
14: tray body 15,162: bottom
22: clamp means 20: chuck (lower electrode)
100: substrate tray 110: cooling gas supply passage
152: embossing area 152a, 162a: embossing
161: mounting groove 211: cooling gas supply passage

Claims (5)

하나 이상의 사파이어기판이 장착되는 장착홈이 상면에 구비된 트레이몸체와,
상기 트레이몸체 상면에 마주하여 접촉설치된 트레이커버를 포함하고,
상기 트레이몸체 저면은 아래로 볼록한 형태로 형성된 것을 특징으로 하는 냉각효과가 우수한 플라즈마 처리장치용 기판 트레이.A tray body having a mounting groove on which at least one sapphire substrate is mounted;
It includes a tray cover facing the upper surface of the tray body,
The lower surface of the tray body is a substrate tray for a plasma processing apparatus excellent in cooling effect, characterized in that formed in a convex shape down. 제 1 항에 있어서,
상기 트레이몸체의 장착홈의 저면에는 복수개의 엠보싱이 구비된 것을 특징으로 하는 냉각효과가 우수한 플라즈마 처리장치용 기판 트레이.The method of claim 1,
Substrate tray for plasma processing apparatus excellent in cooling effect, characterized in that a plurality of embossing is provided on the bottom surface of the mounting groove of the tray body. 제 1 항에 있어서,
상기 트레이몸체의 저면에는 상기 장착홈에 대응되는 위치에 엠보싱 가공된 가공면이 형성된 것을 특징으로 하는 냉각효과가 우수한 플라즈마 처리장치용 기판 트레이.The method of claim 1,
The substrate tray for plasma processing apparatus excellent in cooling effect, characterized in that the bottom surface of the tray body is embossed processing surface is formed in a position corresponding to the mounting groove. 제 1 항에 있어서,
상기 엠보싱 가공면을 포함한 트레이몸체는 크롬, 니켈 중 하나의 금속 또는 이들의 합금이 코팅된 것을 특징으로 하는 냉각효과가 우수한 플라즈마 처리장치용 기판 트레이.The method of claim 1,
The tray body including the embossed surface is a substrate tray for a plasma processing apparatus excellent in cooling effect, characterized in that the coating of one metal or alloys of chromium, nickel. 플라즈마 처리 대상이 되는 다수의 기판이 장입된 상기 제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 기재된 상기 냉각효과가 우수한 플라즈마 처리장치용 기판트레이와,
플라즈마가 생성되는 공간을 제공하는 반응챔버와,
반응챔버의 내부 아래쪽에 마련되며 냉각기체이동로가 형성되며, 상하이동 되어 상기 기판 트레이를 지지하는 척과,
상기 척의 냉각기체이동로를 통해 냉각기체를 공급하는 냉각기체공급부와,
반응챔버의 상부에 배치되며 고주파전원이 접속된 안테나와,
반응챔버와 안테나 사이에 배치되는 절연판과,
안테나 및 절연판이 외부로 노출되지 않도록 절연판 상부에서 반응챔버와 결합되는 접지케이스, 및
고주파 전력을 공급할 수 있는 고주파 전원을 포함하는 플라즈마 처리 장치.






A substrate tray for a plasma processing apparatus excellent in the cooling effect according to any one of claims 1 to 4, in which a plurality of substrates to be subjected to plasma processing are inserted;
A reaction chamber providing a space in which a plasma is generated,
It is provided in the lower inside of the reaction chamber and a cooling gas flow path is formed, and moved to the chuck to support the substrate tray,
A cooling gas supply unit for supplying a cooling gas through the cooling gas moving path of the chuck;
An antenna disposed above the reaction chamber and connected to a high frequency power source,
An insulating plate disposed between the reaction chamber and the antenna,
A grounding case coupled to the reaction chamber at the top of the insulating plate so that the antenna and the insulating plate are not exposed to the outside; and
A plasma processing apparatus comprising a high frequency power source capable of supplying high frequency power.






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