JP3112598B2 - 減圧処理装置及び減圧処理方法 - Google Patents

減圧処理装置及び減圧処理方法

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JP3112598B2
JP3112598B2 JP8634193A JP8634193A JP3112598B2 JP 3112598 B2 JP3112598 B2 JP 3112598B2 JP 8634193 A JP8634193 A JP 8634193A JP 8634193 A JP8634193 A JP 8634193A JP 3112598 B2 JP3112598 B2 JP 3112598B2
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lcd substrate
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Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】この発明は、例えば、半導体デバ
イス、液晶表示装置(LCD)等の製造工程で用いられ
る減圧処理装置に関する。
【0002】
【従来の技術】半導体デバイス、LCD等の製造工程に
おいては、減圧雰囲気下で半導体ウエハやLCD基板に
エッチング、アッシング等の所定の処理を施す減圧処理
装置が使用されている。
【0003】ここで、LCD基板の表面にプラズマエッ
チングするエッチング装置について説明すると、LCD
基板を搬送する搬送機構を備えた予備真空室と真空処理
室とに区画され、搬送機構によってLCD基板が予備真
空室から真空処理室に搬入され、この真空処理室におい
てエッチングが終了すると、搬送装置によって真空処理
室から搬出される。
【0004】真空処理室にはLCD基板を載置する載置
台としての下部電極と上部電極が対向して設置され、下
部電極上にLCD基板が被処理面を上にして載置され
る。そして、真空処理室にプロセスガスを送り込み、上
部電極と下部電極との間に高周波を印加すると、放電が
起こり、プラズマが発生してLCD基板の被処理面にエ
ッチングされるようになっている。また、エッチング中
におけるLCD基板の温度上昇を抑えるため下部電極の
中にチラー液を流して温度コントロールし、基板と下部
電極の隙間に例えばHe等のガスを流すことでLCD基
板の冷却効率を高める手段が設けられている。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、前述の
ように構成された従来の減圧処理装置は、真空処理室の
内部に設けられた下部電極の上面に、LCD基板が被処
理面を上にして載置された状態でエッチングされる。つ
まり、LCD基板は自重によって下部電極に接合された
状態にある。
【0006】したがって、下部電極の上面とLCD基板
の裏面との間には僅かな隙間があり、この隙間からエッ
チング中におけるプロセスガスがLCD基板の裏面に回
り込み、LCD基板の裏面にデボ物が付着する場合があ
る。また、LCD基板が撓んでいる場合には隙間が大き
くなり、プロセスガスの回り込み量も多くなり、LCD
基板の裏面に付着するデボ物の量も多くなる。
【0007】すなわち、図9に示すように、エッチング
が完了したLCD基板1の裏面の周縁部2には円弧縞状
のデボ物3が付着する。このデボ物3はLCD基板1の
周縁部2から略均等にプロセスガスがLCD基板1の裏
面に回り込んだ例であり、このデボ物3によってLCD
基板1の透明度が損なわれるという問題がある。
【0008】この発明は、前記事情に着目してなされた
もので、その目的とするところは、処理中におけるプロ
セスガスが被処理物の裏面に回り込むことなく、被処理
物の裏面にデボ物が付着するのを防止することができる
減圧処理装置を提供することにある。
【0009】
【課題を解決するための手段】この発明は、前述した目
的を達成するために、真空処理室に設けられた載置台に
被処理物であるLCD基板を載置し、減圧雰囲気下で前
記LCD基板に所定の処理を施す減圧処理装置におい
て、前記LCD基板の周縁部に載置され、前記LCD基
板を前記載置台に押え付ける押え部材と、この押え部材
に押え付け力を付加する錘を前記真空処理室の下方の大
気中に設け、処理中に前記LCD基板を前記押え部材で
前記載置台に押え付けることにより、処理中における処
理ガスが前記LCD基板の裏面に回り込むことを防止し
たことを特徴とする。請求項2は、請求項1の真空処理
室の下方の大気中には、押え部材と錘とを昇降させるた
めの昇降手段が設けられていることを特徴とする。請求
項3は、請求項1または2の前記押え部材は、LCD基
板の周縁部の全周に載置される枠状体で形成されている
ことを特徴とする。請求項4は、真空処理室に設けられ
た載置台に被処理物であるLCD基板を載置し、減圧雰
囲気下で前記LCD基板に所定の処理を施す減圧処理方
法において、前記真空処理室の下方の大気中に錘を設
け、この錘によって押え部材に押し付け力を付加し、処
理中に前記押え部材により前記LCD基板を前記載置台
に押え付け、処理中における処理ガスが前記LCD基板
の裏面に回り込むことを防止することを特徴とする。
【0010】
【0011】
【0012】
【作用】請求項1、2、4によれば、LCD基板が載置
台に載置されると、LCD基板の周縁部は押え付け力を
付加する錘を有した押え部材によって載置台に押え付け
られ、処理中における処理ガスが前記LCD基板の裏面
に回り込むことを防止できる。しかも、錘は、真空処理
室の下方の大気中に設けられているため、真空処理室を
小型化できる。請求項3によれば、さらにLCD基板の
周縁部の全周を均一に押え付けることができる。
【0013】
【実施例】以下、この発明を、LCD基板のプラズマエ
ッチング装置に適用した実施例を図面に基づいて説明す
る。図1はプラズマエッチング装置の要部の縦断正面図
で、図2はその平面図である。
【0014】基台11は平板状プレートによって形成さ
れ、この基台11の中央部には開口部12が設けられて
いる。基台11の上面の左右両側部には一対のバッフル
プレート13が対称的に設けられている。これらバッフ
ルプレート13の内側には基台11の上面に対して複数
枚のスペーサ14が重合した状態で載置されており、こ
れは複数本のボルト15によって基台11に対して固定
されている。
【0015】前記スペーサ14は基台11の開口部12
と同一形状の開口部16を有して全体が枠状に形成さ
れ、このスペーサ14の上部には前記開口部16を閉塞
するように下部電極ベース17が載置され、この下部電
極ベース17は複数本のボルト18によってスペーサ1
4に固定されている。
【0016】下部電極ベース17の上面には載置台とし
ての矩形状の下部電極19が設けられている。この下部
電極19の外周縁部は基準面より低い段差部19aに形
成され、この段差部19aが複数本のボルト20によっ
て下部電極ベース17に着脱可能に固定されている。さ
らに、段差部19aにはボルト20の頭部を覆う押え枠
21が重合され、これは前記下部電極ベース17にボル
ト22によって固定されている。
【0017】したがって、下部部電極19は基台11よ
り高い位置に水平状態に設置されており、この下部電極
19の上面に被処理物としてのLCD基板23が載置さ
れる。下部電極19の周囲は基台11に固定された囲い
壁24によって囲繞され、真空状態に減圧される真空処
理室25が構成され、この真空処理室25の内部には下
部電極19に対向する上部電極(図示しない)が設置さ
れている。
【0018】また、前記下部電極ベース17と下部電極
19との間には下部電極19に載置されるLCD基板2
3の温度上昇を抑える後述する冷却機構が設けられてお
り、下部電極ベース17の下面中央部には冷却機構を構
成する冷却ガス通路26が設けられている。この冷却ガ
ス通路26はジョイント27を介してガス配管28に接
続され、このガス配管28はHe等の冷却ガス供給源
(図示しない)に接続されている。
【0019】さらに、下部電極ベース17の下面におけ
る四隅部にはそれぞれリニアガイド筒29(1個のみ図
示)が垂直方向に取付けられ、このリニアガイド筒29
にはリフタピン30が垂直方向にスライド自在に挿入さ
れている。このリフタピン30の上端部は下部電極ベー
ス17および下部電極19を貫通する貫通孔31にスラ
イド自在に挿通されている。そして、リフタピン30は
下部電極19の上面から突没自在で、4本のリフタピン
30によってLCD基板23の四隅を支持して昇降でき
るようになっている。
【0020】4本のリフタピン30の下端部は連結ロッ
ド32を介して下方へ突出しており、これら連結ロッド
32は基台11の下方に水平状態に支持された共通のリ
フタピンベース33に固定されている。リフタピンベー
ス33の下方にはシリンダベース34が設けられてお
り、このシリンダベース34には前記リフタピンベース
33を昇降する第1のエアシリンダ35が固定されてい
る。
【0021】さらに、リフタピンベース33には下方へ
突出する複数本のガイドピン36(1個のみ図示)が固
定され、これらカイドピン36はシリンダベース34に
設けられたガイドパイプ37に垂直方向にスライド自在
に挿入されている。
【0022】そして、1台の第1のエアシリンダ35の
駆動によりリフタピンベース33を介して4本のリフタ
ピン30が同時に昇降するようになっており、リフタピ
ンベース33の傾きはガイドピン36とガイドパイプ3
7によって規制されている。
【0023】また、前記下部電極19の上部にはLCD
基板23を下部電極19の上面に押え付けるための押え
部材40が設けられている。この押え部材40は図3お
よび図4に示すように、セラミックによって矩形枠状に
形成された押え部材本体41と、この押え部材本体41
に対して着脱交換可能でセラミックによって矩形枠状に
形成されたアダプタ42とから構成されている。
【0024】すなわち、押え部材本体41はLCD基板
23よりやや大きい開口を有しており、この開口縁にお
ける下面には切欠凹部43が形成され、この切欠凹部4
3に前記アダプタ42が嵌合され、アダプタ42は複数
本の取付けねじ44によって押え部材本体41に着脱可
能に締付け固定されている。
【0025】このアダプタ42の開口はLCD基板23
よりやや小さく、LCD基板23の上面に押え部材40
を載置したとき、LCD基板23の周縁部の全周にアダ
プタ42が重合されるようになっており、重合幅はこの
実施例においては約3mmに設定されている。
【0026】押え部材40の四隅部には外側へ突出する
突出片45が一体に設けられ、これら突出片45には押
え部材40の下方へ突出する昇降ロッド46(1本のみ
図示)が設けられている。これら昇降ロッド46は基台
11に穿設された通孔47を貫通してさらに下方へ延長
しており、この下端部にはロッド連結部材48を介して
スライドシャフト49が同軸的に連結されている。
【0027】昇降ロッド46の下端部およびロッド連結
部材48は基台11の下部に固定された円筒状のガイド
ホルダ50によって囲繞されており、このガイドホルダ
50の内部には昇降ロッド46の周囲を覆うベローズ5
1が設けられている。すなわち、ベローズ51によって
前記真空処理室25と連通する真空雰囲気と大気とを遮
断している。
【0028】ガイドホルダ50の下端部にはスライドシ
ャフト49をスライド自在に案内するリニアガイドパイ
プ52が設けられている。さらに、スライドシャフト4
9の中途部は昇降プレート54を貫通して昇降プレート
54の下方へ突出している。この昇降プレート54の上
部に位置するスライドシャフト49にはストッパ55が
固定されている。このストッパ55は昇降プレート54
が最下降位置にあるとき、昇降プレート54の上面より
上方に位置し、この間にギャップ56が形成され、昇降
プレート54が上昇したときストッパ55に当接してス
ライドシャフト49に押上げ力が伝達されるように構成
されている。
【0029】さらに、スライドシャフト49の下端部に
は円盤状の複数個の錘57が交換可能に嵌合され、この
錘57はスライドシャフト49の下端部に螺合されたナ
ット58によって支持されている。したがって、この錘
57の荷重によって前記押え部材40に下方への押付け
力、つまりLCD基板23に対する押え力を付加してい
る。
【0030】また、昇降プレート54の中央部には前記
シリンダベース34に固定された第2のエアシリンダ5
9が連結されており、この第2のエアシリンダ59によ
って昇降プレート54が昇降駆動されるようになってい
る。さらに、昇降プレート54には下方へ突出する複数
本のガイドピン50(1個のみ図示)が固定され、これ
らカイドピン60はシリンダベース34に設けられたガ
イドパイプ61に垂直方向にスライド自在に挿入されて
いる。
【0031】そして、1台の第2のエアシリンダ59の
駆動により昇降プレート54を介して4本のスライドシ
ャフト49および昇降ロッド46が同時に昇降され、押
え部材40を昇降するようになっており、昇降プレート
54の傾きはガイドピン60とガイドパイプ61によっ
て規制されている。
【0032】次に、前記下部電極ベース17に設けら
れ、下部電極19に載置されるLCD基板23の温度上
昇を抑える冷却機構について図5〜図7に基づいて説明
する。下部電極19の下面、つまり下部電極ベース17
の上面に接合される面には矩形環状のOリング溝63が
設けられている。
【0033】このOリング溝63によって囲まれる下部
電極19の下面には複数本のガス流通溝64が等間隔に
形成され、これらガス流通溝64は連通溝65によって
連通している。連通溝65は下部電極19の中央部に設
けられた分配溝66に連通しており、この分配溝66は
下部電極ベース17の中央部に設けられた冷却ガス通路
26と連通している。
【0034】ガス流通溝64および連通溝65には多数
のノズル67が等間隔に穿設されている。これらノズル
67は下部が大径部67aに、上部が小径部67bに形
成され、この小径部67bが下部電極19の上面に開口
しており、下部電極19の上面に載置されたLCD基板
23と下部電極19の間に冷却ガスを充填できるように
なっている。
【0035】次に、前述のように構成されたプラズマエ
ッチング装置の作用について説明する。真空処理室25
の内部にはプロセスガスが供給されているとともに、真
空ポンプによって減圧されている。まず、第2のエアシ
リンダ59が駆動して昇降プレート54が上昇すると、
昇降プレート54の上面がスライドシャフト49のスト
ッパ55に当接し、4本のスライドシャフト49が同時
に上昇する。
【0036】スライドシャフト49の上昇によって昇降
ロッド46が一体に上昇し、これら4本の昇降ロッド4
6に支持された押え部材40は水平状態を保ちながら上
昇し、最上昇位置で待機する。
【0037】また、第1のエアシリンダ35が駆動して
リフタピンベース33が上昇すると、連結ロッド32を
介して4本のリフタピン30が上昇し、上端部が下部電
極19の上面より突出して待機する。
【0038】この状態で、LCD基板23が搬送アーム
(図示しない)によって把持されて真空処理室25に搬
入されると、LCD基板23の四隅の下面が前記リフタ
ピン30によって支持され、LCD基板23は下部電極
19から浮いた状態に保持される。
【0039】LCD基板23の搬入が完了すると、搬送
アームは真空処理室25から退避し、第1のエアシリン
ダ35が駆動してリフタピンベース33が下降すると、
連結ロッド32を介して4本のリフタピン30が下降
し、上端部が下部電極19の上面より没入する。したが
って、LCD基板23は下部電極19の上面に被処理面
を上にして載置される。
【0040】次に、第2のエアシリンダ59が駆動して
昇降プレート54が下降すると、昇降プレート54はそ
の上面でストッパ55を支持しながら下降し、スライド
シャフト49とともに昇降ロッド46が一体に下降す
る。したがって、押え部材40が水平状態を保ちながら
下降する。
【0041】第2のエアシリンダ59によって昇降プレ
ート54がさらに下降すると、押え部材40はLCD基
板23の上面に載置される。押え部材40がLCD基板
23の上面に載置されると、昇降ロッド46およびスラ
イドシャフト49の下降は止まるが、昇降プレート54
はさらに下降するため、昇降プレート54の上面はスト
ッパ55から離れてギャップ56ができる。
【0042】したがって、スライドシャフト49は昇降
プレート54とはフリーの状態となり、錘57の荷重が
スライドロッド49および昇降ロッド46を介して押え
部材40に均一に加わり、押え部材40によってLCD
基板23が下部電極19に押え付けられる。
【0043】押え部材40は、矩形枠状に形成された押
え部材本体41の内側にアダプタ42が設けられてお
り、このアダプタ42の開口はLCD基板23よりやや
小さく形成されているため、LCD基板23の周縁部の
全周がアダプタ42に重合される。つまり、LCD基板
23の周縁部が均一に下部電極19に押え付けられる。
【0044】この状態で、冷却ガス供給源からHe等の
冷却ガスを供給すると、ガス配管28を介して冷却ガス
通路26から下部電極10の分配溝66に冷却ガスが導
入され、連通溝65およびガス流通路64を介して多数
のノズル67に導かれ、冷却ガスはノズル67から下部
電極19の上面とLCD基板23の裏面との間に充填さ
れる。
【0045】一方、上部電極と下部電極19との間に高
周波を印加すると、放電が起こり、プラズマが発生して
LCD基板23の被処理面がプラズマエッチングされ
る。エッチング中、つまり放電が開始すると、LCD基
板23が温度上昇するが、LCD基板23はチラー液を
循環することにより、例えば20℃に調温されている下
部電極19のノズル67からLCD基板23と下部電極
19との間に充填された冷却ガスにより効率よく熱が下
部電極19に逃げることによりLCD基板23の温度上
昇を抑えることができる。
【0046】このようにLCD基板23は押え部材40
によって下部電極19に押え付けられ、さらにLCD基
板23の裏面に冷却ガスが供給されるため、プロセスガ
スがLCD基板23の周縁部からその裏面側に回り込む
ことはなく、LCD基板23の被処理面のみをプラズマ
エッチングできる。
【0047】また、LCD基板23の周縁部が押え部材
40によって下部電極19に押え付けられ、さらにLC
D基板23の裏面に冷却ガスが供給されるため、LCD
基板23と下部電極19との間の隙間に冷却ガスが充填
された状態となり、LCD基板23と下部電極19との
間の熱伝達率を向上させることができ、かつ均一な冷却
を実現できる。
【0048】上部電極と下部電極19との間に印加して
いた高周波を停止し、プラズマエッチングが終了する
と、冷却ガスの供給も停止する。そして、第2のエアシ
リンダ59が駆動し、前述と同様な動作によって押え部
材40が上昇してLCD基板23から離れる。また、第
1のエアシリンダ35が駆動し、4本のリフタピン30
が上昇してLCD基板23を下部電極19から浮上させ
る。この状態で、プラズマエッチングが終了したLCD
基板23は搬送アームによって把持されて真空処理室2
5から搬出される。
【0049】なお、前記一実施例においては、押え部材
40を矩形枠状に形成し、LCD基板23の周縁部の全
周を均一に押え付けるようにしたが、帯状の2枚の板状
体によってLCD基板23の左右両側縁部のみを下部電
極19に押え付けるようにしてもよく、LCD基板23
の四隅部を押え付けるようにしてもよい。
【0050】このようにLCD基板23の一部を押え付
けるような押え部材を設けた場合、押え部材によって押
え付けられないLCD基板23の周縁部は下部電極19
との間に隙間ができやすく、この隙間からプロセスガス
が回り込みやすいが、前述した実施例のように、LCD
基板23の裏面に冷却ガスが供給され、冷却ガスがLC
D基板23の周縁部から外側へ噴出されているためプロ
セスガスがLCD基板23の周縁部からその裏面側に回
り込むのを防止できる。
【0051】なお、押え部材40に錘57を設け、錘5
7の荷重によってLCD基板23の押し付け力を付加さ
せているため、錘57を交換することにより、任意の荷
重に調整でき、また錘57を設けることに限定されず、
押え部材40の自重だけで押え付けるようにしてもよ
い。
【0052】また、LCD基板23の左右両側縁部を押
え部材によって下部電極19に押え付け、さらにLCD
基板23の裏面に冷却ガスを供給すると、冷却ガスの圧
力によってLCD基板23が僅かに撓み、この撓みによ
って温度分布が不均衡になることも考えられる。
【0053】しかし、図8に示す変形例のように、下部
電極70の上面を曲面に加工し、この下部電極70の曲
面にLCD基板23を載置し、押え部材71によってL
CD基板23を下部電極70に押え付けることによっ
て、LCD基板23にプリロードをかけることができ
る。プリロードの曲面形状は、材料力学の両端固定ばり
に等分布荷重(プリロードに相当する)をかけた際に得
られる撓み曲線を用いればよい。
【0054】このようにプリロードをかけることによっ
て下部電極70の上面にLCD基板23が密着し、冷却
ガスの圧力を上げても下部電極70とLCD基板23と
の間の隙間を十分に狭く保つことができ、熱伝達効率を
向上させ、冷却効率が向上するという効果がある。ま
た、前記一実施例においては、LCD基板のプラズマエ
ッチングについて説明したが、プラズマアッシングにも
適用できる。
【0055】
【発明の効果】以上説明したように、請求項1、2、4
によれば、被処理物の周縁部を載置台に対して押え付け
る押え部材に錘を設け、押え付け力を付加することによ
り、処理中におけるプロセスガスがLCD基板の裏面に
回り込むことはなく、LCD基板の裏面にデボ物の付着
を防止できる。しかも、錘は、真空処理室の下方の大気
中に設けられているため、真空処理室を小型化できる。
請求項によれば、LCD基板の周縁部の全周を均一に
押え付けることができる。
【0056】
【図面の簡単な説明】
【図1】この発明の一実施例を示すプラズマエッチング
装置の要部の縦断側面図。
【図2】図1の平面図。
【図3】同実施例の押え部材の平面図。
【図4】図3のA部を拡大して示す縦断側面図。
【図5】同実施例の下部電極の下面図。
【図6】同実施例の下部電極ベースと下部電極の縦断側
面図。
【図7】図6のB部を拡大して示す縦断側面図。
【図8】この発明の下部電極の変形例を示す側面図。
【図9】LCD基板の裏面に生じたデボ物の説明図。
【符号の説明】
17…下部電極ベース 19…下部電極(載置台) 25…真空処理室 23…LCD基板(被処理物) 40…押え部材 57…錘
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 昭63−100732(JP,A) 特開 平5−13370(JP,A) 特開 昭60−195938(JP,A) 特開 平1−189125(JP,A) 特開 昭63−219137(JP,A) (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) H01L 21/3065 H01L 21/68

Claims (4)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 真空処理室に設けられた載置台に被処理
    物であるLCD基板を載置し、減圧雰囲気下で前記LC
    D基板に所定の処理を施す減圧処理装置において、 前記LCD基板の周縁部に載置され、前記LCD基板を
    前記載置台に押え付ける押え部材と、この押え部材に押
    え付け力を付加する錘を前記真空処理室の下方の大気中
    に設け、処理中に前記LCD基板を前記押え部材で前記
    載置台に押え付けることにより、処理中における処理ガ
    スが前記LCD基板の裏面に回り込むことを防止したこ
    とを特徴とする減圧処理装置。
  2. 【請求項2】 真空処理室の下方の大気中には、押え部
    材と錘とを昇降させるための昇降手段が設けられている
    ことを特徴とする請求項1記載の減圧処理装置。
  3. 【請求項3】 前記押え部材は、LCD基板の周縁部の
    全周に載置される枠状体で形成されていることを特徴と
    する請求項1または2に記載の減圧処理装置。
  4. 【請求項4】 真空処理室に設けられた載置台に被処理
    物であるLCD基板を載置し、減圧雰囲気下で前記LC
    D基板に所定の処理を施す減圧処理方法において、 前記真空処理室の下方の大気中に錘を設け、この錘によ
    って押え部材に押し付け力を付加し、処理中に前記押え
    部材により前記LCD基板を前記載置台に押え付け、処
    理中における処理ガスが前記LCD基板の裏面に回り込
    むことを防止することを特徴とする減圧処理方法。
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