JP2001185535A - プラズマ真空装置及びプラズマ真空処理方法 - Google Patents

プラズマ真空装置及びプラズマ真空処理方法

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JP2001185535A
JP2001185535A JP36531099A JP36531099A JP2001185535A JP 2001185535 A JP2001185535 A JP 2001185535A JP 36531099 A JP36531099 A JP 36531099A JP 36531099 A JP36531099 A JP 36531099A JP 2001185535 A JP2001185535 A JP 2001185535A
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chamber
substrate
processing
sub
processed
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JP36531099A
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English (en)
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Manabu Yamauchi
学 山内
Iwao Ichikawa
岩夫 市川
Norio Kawatani
典夫 川谷
Kazumasa Osoniwa
和正 獺庭
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Original Assignee
Sony Corp
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 処理対象物の自動供給及び高速・大量処理が
可能な低コストのプラズマ真空装置及びプラズマ真空処
理方法を提供すること。 【解決手段】 プラズマ真空処理するための処理部を有
するチャンバ110と、前記チャンバに対し水平方向に
ゲートバルブ101を介して配設されたサブチャンバ1
40との間で水平方向に移動して処理対象を移動させる
移動手段111と、前記サブチャンバ内に配設されてお
り、前記処理対象を2段に収納可能で、垂直方向に移動
可能なホルダ141とを備える。そして、前記移動手段
により未処理の前記処理対象1と処理済の前記処理対象
を前記ホルダと前記処理部との間で交互に移動させ交換
する。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、真空中でのプラズ
マプロセスを利用したプラズマ真空装置及びプラズマ真
空処理方法に関し、例えばプラズマクリーニング装置
や、同様な構造のスパッタリング装置、エッチング装置
等のプラズマ真空装置及びプラズマ真空処理方法に関す
るものである。
【0002】
【従来の技術】図5は、一般的なプラズマクリーニング
装置の基本構成を示す概略図である。このプラズマクリ
ーニング装置10は、クリーニング対象となる基板1を
出し入れするための図示しない開閉機構を持つ真空チャ
ンバ11を備えている。
【0003】真空チャンバ11は、マスフローコントロ
ーラなどで構成されるガス供給系12に配管接続されて
いると共に、バルブや絞り弁などにより構成されるガス
排気系13を介して真空ポンプ14に配管接続されてい
る。また、真空チャンバ11内には、2つの電極15、
16が対向して配置されている。電極15は、接地され
ており、電極16は、コンデンサ17及び高周波電源1
8に配線接続されて接地されている。
【0004】このような構成において、その動作例を説
明する。先ず、開閉機構により真空チャンバ11を開い
て基板1を電極16上に載置する。そして、ガス排気系
13及び真空ポンプ14により真空チャンバ11内から
空気を排気し、ガス供給系12により真空チャンバ11
内にプラズマ発生のための反応ガスを一定量ずつ供給す
ると共に、ガス排気系13及び真空ポンプ14により真
空チャンバ11内からガスを排気することにより、真空
チャンバ11内を一定の真空状態に保つ。
【0005】次に、高周波電源18により電極16に高
周波電流を供給する。このとき、電極16は、コンデン
サ17により電気的に浮いているので、電極15、16
間に生じた電子により負に帯電する。このため、電極1
6近傍の陽イオンは、電極16に引き付けられ、電極1
6に垂直な一定の速度を持って電極16上の基板1に衝
突する。そして、この陽イオンの衝突により、基板1表
面は物理的にクリーニング処理される。
【0006】このようなプラズマクリーニング装置によ
れば、ワイヤボンディングプロセスにおいて、ワイヤボ
ンディング前に電極部表面の金属化合物やコンタミを除
去することにより、ワイヤと基板電極部の接合性を改善
することができる。また、樹脂接合やACFプロセスに
おいて、コンタミの除去や濡れ性の改善などを行なうこ
とにより、チップと基板間の接合強度を向上させること
ができる。また、実装工程において、はんだ接合面の酸
化膜を除去することにより、はんだ濡れ性を向上させる
ことができる。
【0007】
【発明が解決しようとする課題】従来、上述した構成の
プラズマクリーニング装置10では、クリーニング処理
スピードを上げるため、以下のような装置構成としてい
る。即ち、真空チャンバ11の容積を機能上必要最小限
に小さくし、真空排気時間を短縮することにより、クリ
ーニング処理スピードを上げている。また、真空チャン
バ11の処理面積を広くし、例えば20枚〜30枚の複
数の基板1を平面状に並べて同時処理することにより、
クリーニング処理スピードを上げている。
【0008】ところが、真空チャンバ11の容積を機能
上必要最小限に小さくした場合、クリーニング処理可能
な基板1の大きさも小さくする必要があり、最終製品の
生産量の大幅な増加は期待できないという欠点がある。
また、真空チャンバ11の処理面積を広くした場合、電
極16の面積が広くなるため、高周波電源18を大容量
にする必要があり、設備コストが上昇するという欠点が
ある。
【0009】さらに、真空チャンバ11の容積が大きく
なり、真空排気時間が掛かるため、基板1の1枚当たり
のクリーニング処理スピードの大幅なアップは期待でき
ないという欠点がある。この欠点を解消するには、ガス
排気系13及び真空ポンプ14の排気能力を高めればよ
いが、設備コストが上昇するという新たな欠点が生じ
る。また、真空チャンバ11内に平面状に複数の基板1
を並べる構造のために、基板1の自動供給は難しく、手
作業によるバッチ処理となる。本発明は、上述した事情
から成されたものであり、処理対象物の自動供給及び高
速・大量処理が可能な低コストのプラズマ真空装置及び
プラズマ真空処理方法を提供することを目的とする。
【0010】
【課題を解決するための手段】上記目的は、本発明にあ
っては、プラズマ真空処理するための処理部を有するチ
ャンバと、前記チャンバに対し水平方向にゲートバルブ
を介して配設されたサブチャンバとを備えたプラズマ真
空装置であって、前記チャンバと前記サブチャンバとの
間で水平方向に移動して処理対象を移動させる移動手段
と、前記サブチャンバ内に配設されており、前記処理対
象を2段に収納可能で、垂直方向に移動可能なホルダと
を備え、前記移動手段により未処理の前記処理対象と処
理済の前記処理対象を前記ホルダと前記処理部との間で
交互に移動させ交換することにより達成される。
【0011】また、上記目的は、本発明にあっては、水
平方向にゲートバルブを介して配設されたチャンバとサ
ブチャンバとを備えたプラズマ真空装置を使用して、処
理対象を前記チャンバ内の処理部にてプラズマ真空処理
する方法であって、未処理の前記処理対象と処理済の前
記処理対象を2段に収納可能なホルダを、前記サブチャ
ンバ内にて垂直方向に移動させ、未処理の前記処理対象
と処理済の前記処理対象を、前記ホルダと前記処理部と
の間で水平方向に交互に移動させ交換することにより達
成される。
【0012】上記構成によれば、処理対象を上下2段に
収納可能なホルダをサブチャンバにて上下動させ、その
ホルダにこれから処理する処理対象と、すでに処理が済
んだ処理対象を交互に収納するようにしている。このた
め、チャンバにおける処理対象の処理等と、サブチャン
バにおける処理対象の搬出・搬入を併行することがで
き、処理のサイクルタイムを短縮させることができる。
【0013】
【発明の実施の形態】以下、本発明の好適な実施形態を
添付図面に基づいて詳細に説明する。なお、以下に述べ
る実施形態は、本発明の好適な具体例であるから、技術
的に好ましい種々の限定が付されているが、本発明の範
囲は、以下の説明において、特に本発明を限定する旨の
記載がない限り、これらの形態に限られるものではな
い。
【0014】図1及び図2は、本発明のプラズマ真空装
置の実施形態の概略を示す平面図及び側面図である。こ
のプラズマ真空装置は、基板1をクリーニング処理する
プラズマクリーニング装置100である。このプラズマ
クリーニング装置100は、本体101上面に、チャン
バ110と、ゲートバルブ102によりチャンバ110
と仕切られたサブチャンバ140が配設され、本体10
1側面に、基板格納部170が配設された構成となって
いる。
【0015】このような構成において、基板1は、基板
格納部170からサブチャンバ140を介してチャンバ
110に搬入され、クリーニング処理された後、サブチ
ャンバ140を介して基板格納部170に搬出されるよ
うになっている。
【0016】チャンバ110は、真空排気機能及びプラ
ズマ発生機能を有し、基板1をクリーニング処理するよ
うになっている。チャンバ110内には、チャンバ11
0とサブチャンバ140との間で基板1を移動させる基
板移動手段111が配設されている。基板移動手段11
1は、移載アーム112と、この移載アーム112が連
結されたボールナット113と、このボールナット11
3が螺合されたボールネジ114と、このボールネジ1
14が連結されたモータ115と、基板1の移動を基板
1の両側面からガイドするガイドバー116で構成され
ている。ガイドバー116は、基板1の幅方向に調整可
能に構成されており、さらに、移載アーム112の移動
もガイド可能なように構成されている。
【0017】このような構成において、移載アーム11
2は、モータ115の駆動によるボールネジ114の回
転により、ボールナット113と共に移動し、基板1を
ガイドバー116に沿って移動させるようになってい
る。
【0018】さらに、チャンバ110は、マスフローコ
ントローラなどで構成されるガス供給系117に配管接
続されていると共に、バルブや絞り弁などにより構成さ
れるガス排気系118を介して真空ポンプ119に配管
接続されている。また、チャンバ110内には、2つの
電極120、121が対向して配置されている。電極1
20は、接地されており、電極121は、高周波電源1
22に配線接続されて接地されている。ガス供給系11
7、真空ポンプ119及び高周波電源122は、本体1
01内に配設されている。
【0019】このような構成において、ガス供給系11
7は、チャンバ110内にプラズマ発生のための反応ガ
スを一定量ずつ供給し、ガス排気系118及び真空ポン
プ119は、チャンバ110内から空気やガスを排気し
てチャンバ110内を一定の真空状態に保つようになっ
ている。高周波電源122は、電極121に高周波電流
を供給し、電極120、121間にプラズマ放電を発生
させるようになっている。
【0020】サブチャンバ140は、チャンバ110と
ほぼ同程度の真空排気機能及び基板1の受け渡し機能を
有し、チャンバ110におけるプラズマ処理時の真空排
気時間を短縮するようになっている。サブチャンバ14
0内には、チャンバ110と基板格納部170との間の
基板1の受け渡しを仲介する基板ホルダ141と、この
基板ホルダ141を昇降させるシリンダ142が配設さ
れている。基板ホルダ141は、図1の拡大図に示すよ
うに、クリーニング処理が完了した基板1を受け入れる
ための第1受台141aと、次にクリーニング処理を行
う基板1を保持するための第2受台141bの2段構造
となっている。
【0021】このように、基板ホルダ141を2段構造
としているので、移載アーム112の1往復のみで基板
1の交換が可能となり、タクト的にも有利となる。シリ
ンダ142は、基板ホルダ141を3段階の高さで調整
可能なガイド機能を有しており、シリンダ本体側は本体
101内に配設されている。また、サブチャンバ140
の上部には、図示しないシリンダ及びガイドにより開閉
可能な蓋140aが設けられている。
【0022】このような構成において、基板ホルダ14
1は、シリンダ142の動作により、サブチャンバ14
0内の下段の位置で、チャンバ110から移動される基
板1を受け入れ、サブチャンバ140内の中段の位置
で、チャンバ110に移動させる新たな基板1を受け渡
し、サブチャンバ140の上部開放口より上方の上段の
位置で、基板格納部170から搬出される新たな基板1
を受け入れると共に、基板格納部170に搬入させる基
板1を受け渡すようになっている。
【0023】さらに、サブチャンバ140は、バルブや
絞り弁などにより構成されるガス排気系143を介して
真空ポンプ144に配管接続されている。ガス排気系1
43及び真空ポンプ144は、本体101内に配設され
ている。このような構成において、ガス排気系143及
び真空ポンプ144は、サブチャンバ140内から空気
を排気してサブチャンバ140内を一定の真空状態に保
つようになっている。
【0024】基板格納部170は、サブチャンバ140
に対する基板1の搬出・搬入機能を有している。基板格
納部170は、マガジン供給部171と、基板搬出・搬
入部172を備えている。マガジン供給部171は、図
1の拡大図に示すような複数の基板1を多段に収納可能
なマガジン173を定位置に位置決め固定するマガジン
ベース174と、このマガジンベース174を基板収納
ピッチずつ昇降させる昇降機構175を備えており、本
体101のサブチャンバ140側に配設されている。
【0025】基板搬出・搬入部172は、マガジン17
3に収納されている基板1を基板ホルダ141に押し出
す搬出シリンダ176と、基板ホルダ141に収納され
ている基板1をマガジン173に押し出す搬入シリンダ
177を備えており、搬出シリンダ176はマガジン供
給部171の外側側面に配設され、搬入シリンダ177
はチャンバ110上部に配設されている。
【0026】このような構成において、搬出シリンダ1
76は、マガジン173に収納されている基板1を押し
出して、基板ホルダ141の第2受台141bに収納
し、搬入シリンダ177は、基板ホルダ141の第1受
台141aに収納されている基板1を押し出して、マガ
ジン173に収納するようになっている。
【0027】以上のような構成のプラズマクリーニング
装置100の自動運転動作手順を図3及び図4を参照し
て説明する。尚、予め、複数の未処理基板1が収納され
たマガジン173は、マガジンベース174上の定位置
に位置決め固定され、最初に処理される未処理基板1
が、昇降機構175により搬出シリンダ176脇に位置
決めされているものとする。
【0028】オペレータがプラズマクリーニング装置1
00のスタートスイッチを押すと、真空ポンプ119が
作動し、チャンバ110内の真空排気をガス排気系11
8を介して開始すると同時に、サブチャンバ140の蓋
140aが開く。そして、シリンダ142が作動して、
基板ホルダ141が上段位置まで上昇する。位置検出セ
ンサにより基板ホルダ141が上段位置まで上昇したこ
とが確認されると、搬出シリンダ176が作動して、1
枚目の未処理基板1をマガジン173から押し出し、基
板ホルダ141の第2受台141bに収納する(図3
(A))。
【0029】続いて、シリンダ142が作動して、基板
ホルダ141が下段位置まで下降し、サブチャンバ14
0の蓋140aが閉じる。位置検出センサにより基板ホ
ルダ141が下段位置まで下降したことが確認される
と、真空ポンプ144が作動し、サブチャンバ140内
の真空排気をガス排気系143を介して開始する。そし
て、真空センサによりチャンバ110内及びサブチャン
バ140内が所定の真空度になったことが確認される
と、ゲートバルブ102が開き、モータ115が作動し
て、移載アーム112がサブチャンバ140内の基板ホ
ルダ141上に移動する(図3(B))。
【0030】続いて、シリンダ142が作動して、基板
ホルダ141が中段位置まで上昇する。位置検出センサ
により基板ホルダ141が中段位置まで上昇したことが
確認されると、モータ115が作動して、移載アーム1
12が第2受台141b上に載置されている1枚目の未
処理基板1をチャンバ110内の電極121上に移動す
る。そして、ゲートバルブ102が閉じ、ガス供給系1
17が作動して、反応ガスをチャンバ110内に供給す
る。その後、高周波電源122が作動して、高周波電流
を電極121に供給し、電極120、121間にプラズ
マ放電を発生させ、1枚目の未処理基板1をクリーニン
グ処理する(図3(C))。
【0031】また、ゲートバルブ102が閉じると同時
に、真空ポンプ144が停止してサブチャンバ140内
をパージして大気圧に戻す。その後、サブチャンバ14
0の蓋140aが開き、シリンダ142が作動して、基
板ホルダ141が上段位置まで上昇する。位置検出セン
サにより基板ホルダ141が上段位置まで上昇したこと
が確認されると、搬出シリンダ176が作動して、2枚
目の未処理基板1をマガジン173から押し出し、基板
ホルダ141の第2受台141bに収納する(図3
(D))。
【0032】続いて、シリンダ142が作動して、基板
ホルダ141が下段位置まで下降し、サブチャンバ14
0の蓋140aが閉じる。位置検出センサにより基板ホ
ルダ141が下段位置まで下降したことが確認される
と、真空ポンプ144が作動し、サブチャンバ140内
の真空排気をガス排気系143を介して開始する(図4
(A))。
【0033】真空センサによりサブチャンバ140内が
所定の真空度になったことが確認され、所定のクリーニ
ング処理時間経過による1枚目の基板1のクリーニング
処理が確認されると、ゲートバルブ102が開き、モー
タ115が作動して、移載アーム112がチャンバ14
0内の電極121上に載置されている1枚目の処理済基
板1をサブチャンバ140内の基板ホルダ141の第1
受台141a上に移動する(図4(B))。
【0034】続いて、シリンダ142が作動して、基板
ホルダ141が中段位置まで上昇する。位置検出センサ
により基板ホルダ141が中段位置まで上昇したことが
確認されると、モータ115が作動して、移載アーム1
12が第2受台141b上に載置されている2枚目の未
処理基板1をチャンバ110内の電極121上に移動す
る。そして、ゲートバルブ102が閉じ、ガス供給系1
17が作動して、反応ガスをチャンバ110内に供給す
る。その後、高周波電源122が作動して、高周波電流
を電極121に供給し、電極120、121間にプラズ
マ放電を発生させ、2枚目の未処理基板1をクリーニン
グ処理する(図4(C))。
【0035】また、ゲートバルブ102が閉じると同時
に、真空ポンプ144が停止してサブチャンバ140内
をパージして大気圧に戻す。その後、サブチャンバ14
0の蓋140aが開き、シリンダ142が作動して、基
板ホルダ141が上段位置まで上昇する。位置検出セン
サにより基板ホルダ141が上段位置まで上昇したこと
が確認されると、搬入シリンダ177が作動して、1枚
目の処理済基板1を第1受台141aから押し出し、マ
ガジン173に収納する(図4(D))。
【0036】以降、図3(D)から図4(D)までの動
作を繰り返すことにより、未処理基板1をマガジン17
3から出してクリーニング処理する作業と、処理済基板
1をマガジン173へ戻す作業をほぼ併行して連続的に
行うことができる。
【0037】従来のプラズマ真空装置においては、基板
交換、チャンバ内の真空排気、ガス供給、プラズマ処
理、パージの順で作業がシリーズに行われる。これに対
し、本実施形態では、サブチャンバ140を設け、チャ
ンバ110での基板1の交換をサブチャンバ140を介
して真空状態で行えるようにしており、またチャンパ1
10でのクリーニング処理中にサブチャンバ140単独
で大気圧中での基板1の搬出・搬入及び真空排気を行え
るようにしているので、サイクルタイムを大幅に短縮す
ることができる。
【0038】例えばチャンバ110での作業時間は、サ
ブチャンバ140との基板1の移載時間+クリーニング
処理時間であり、サブチャンバ140での作業時間は、
パージ時間+基板1の搬出・搬入時間+真空排気時間で
ある。クリーニング処理の内容により異なるが、クリー
ニング処理時間が25秒である場合、チャンバ110で
の作業時間は約30秒となり、また、サブチャンバ14
0での作業時間は30秒である。従って、本実施形態の
サイクルタイムは30秒となり、従来のサイクルタイム
である55秒と比較して25秒のタクト短縮を図ること
ができる。
【0039】また、本実施形態では、チャンバ110
と、サブチャンバ140と、基板格納部170とを基本
構成としているが、基板格納部170を除くチャンバ1
10と、サブチャンバ140のみで構成し、基板1の搬
出・搬入を手作業で行うようにしても同様の効果を得る
ことができる。さらに、基板1の搬出・搬入位置の両側
にコンベアユニットを取り付けるようにすれば、インラ
インでの使用が可能となる。
【0040】
【発明の効果】以上のように、本発明によれば、処理対
象物を自動供給することができると共に、高速・大量に
処理することができる。また、装置を低コストで構成す
ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明のプラズマ真空装置の実施形態の概略を
示す平面図。
【図2】図1のプラズマ真空装置の側面図。
【図3】図1のプラズマ真空装置の自動運転動作手順を
示す第1の図。
【図4】図1のプラズマ真空装置の自動運転動作手順を
示す第2の図。
【図5】従来のプラズマ真空装置の概略を示す平面図。
【符号の説明】
1・・・基板、100・・・プラズマクリーニング装
置、101・・・・・・本体、102・・・ゲートバル
ブ、110・・・チャンバ、111・・・基板移動手
段、112・・・移載アーム、113・・・ボールナッ
ト、114・・・ボールネジ、115・・・モータ、1
16・・・ガイドバー、117・・・ガス供給系、11
8・・・ガス排気系、119・・・真空ポンプ、12
0、121・・・電極、122・・・高周波電源、14
0・・・サブチャンバ、140a・・・蓋、141・・
・基板ホルダ、142・・・シリンダ、141a・・・
第1受台、141b・・・第2受台、142・・・シリ
ンダ、143・・・ガス排気系、144・・・真空ポン
プ、170・・・基板格納部、171・・・マガジン供
給部、172・・・基板搬出・搬入部、173・・・マ
ガジン、174・・・マガジンベース、175・・・昇
降機構、176・・・搬出シリンダ、177・・・搬入
シリンダ
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.7 識別記号 FI テーマコート゛(参考) H05H 1/46 H01L 21/302 B (72)発明者 川谷 典夫 東京都品川区北品川6丁目7番35号 ソニ ー株式会社内 (72)発明者 獺庭 和正 東京都品川区北品川6丁目7番35号 ソニ ー株式会社内 Fターム(参考) 4K029 CA05 DA01 KA02 KA09 4K030 FA01 GA12 KA28 5F004 AA16 BB11 BB18 BC08 5F045 DP02 DQ10 DQ17 EN04 EN05 5F103 BB36 BB44 RR02

Claims (4)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 プラズマ真空処理するための処理部を有
    するチャンバと、 前記チャンバに対し水平方向にゲートバルブを介して配
    設されたサブチャンバとを備えたプラズマ真空装置であ
    って、 前記チャンバと前記サブチャンバとの間で水平方向に移
    動して処理対象を移動させる移動手段と、 前記サブチャンバ内に配設されており、前記処理対象を
    2段に収納可能で、垂直方向に移動可能なホルダとを備
    え、 前記移動手段により未処理の前記処理対象と処理済の前
    記処理対象を前記ホルダと前記処理部との間で交互に移
    動させ交換することを特徴とするプラズマ真空装置。
  2. 【請求項2】 前記ホルダが、垂直方向の移動により前
    記サブチャンバから外部へ突出可能に構成されており、
    未処理の前記処理対象と処理済の前記処理対象を搬出・
    搬入させる請求項1に記載のプラズマ真空装置。
  3. 【請求項3】 水平方向にゲートバルブを介して配設さ
    れたチャンバとサブチャンバとを備えたプラズマ真空装
    置を使用して、処理対象を前記チャンバ内の処理部にて
    プラズマ真空処理する方法であって、 未処理の前記処理対象と処理済の前記処理対象を2段に
    収納可能なホルダを、前記サブチャンバ内にて垂直方向
    に移動させ、 未処理の前記処理対象と処理済の前記処理対象を、前記
    ホルダと前記処理部との間で水平方向に交互に移動させ
    交換することを特徴とするプラズマ真空処理方法。
  4. 【請求項4】 前記ホルダを、垂直方向に移動させて前
    記サブチャンバから外部へ突出させ、未処理の前記処理
    対象と処理済の前記処理対象を搬出・搬入させる請求項
    3に記載のプラズマ真空処理方法。
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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