JP7140525B2 - 真空処理装置 - Google Patents
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Description
電極フランジには高周波電源が接続されている。電極フランジおよびシャワープレートは、カソード電極として機能する。
ここでは、ディフューザ20の幅がチャンバの正常な動作中の温度変化に応じて膨張や収縮する場合、可撓性側壁又はサスペンション24に力が加わりある量まで曲がってこの変形を吸収すること、また、側壁24がガス分配プレート20との間に良好なRF電流の接触を得ること、2つの隣接した側壁24部分は、ディフューザの4つの角のそれぞれの近傍で適合することが記載される。
1.シャワープレートまわりから漏れるガスシールの向上を図ること。
2.大面積処理におけるシャワープレート熱伸縮に対応可能とすること。
3.400℃越とされる処理温度の上昇に対応可能とすること。
チャンバ内に、高周波電源に接続された電極フランジと、
前記電極フランジと離間して対向し前記電極フランジとともにカソードとされて矩形輪郭を有するシャワープレートと、
前記シャワープレートの周囲に設けられた絶縁シールドと、
前記シャワープレートにおける前記電極フランジと反対側で被処理基板が配置される処理室と、
前記シャワープレートと前記電極フランジとの周縁部に周設され互いにスライド可能に取り付けられるスライドシール部材と、
前記シャワープレートの角部位置に設けられて前記スライドシール部材端部どうしをスライド可能にシールするコーナー部材と、
を有し、
前記スライドシール部材が、
前記シャワープレートの矩形輪郭各辺に延在して取り付けられるブラケットと、
このブラケットに対応して前記電極フランジに取り付けられる支持部と、
からなり、
前記ブラケットは、前記シャワープレートの主面と並行なすべりシール面と、前記シャワープレートの主面から垂直に前記電極フランジに向かうすべりシール面と、を有し、
前記支持部は、前記シャワープレートの主面と並行な前記すべりシール面に接するすべりシール面を有し、
前記コーナー部材は、前記ブラケットの前記すべりシール面に摺動可能なすべりシール面と、前記支持部の前記すべりシール面に摺動可能なすべりシール面と、を有し、
前記コーナー部材における前記シャワープレートの主面と並行な前記すべりシール面と、前記シャワープレートの主面から垂直に前記電極フランジに向かう前記すべりシール面とが連続しており、
前記コーナー部材と前記ブラケットと前記支持部との前記すべりシール面が摺動して、前記シャワープレートの昇降温時に生じる熱変形に対応して変形することなくスライド可能とされ、かつ、前記シャワープレートと前記電極フランジと前記絶縁シールドとで囲まれる空間のシール状態を維持したままスライド可能とされるとともに、前記シャワープレートの周縁部を電気的に前記電極フランジに接続することにより上記課題を解決した。
本発明において、前記ブラケットは、前記シャワープレートにおける前記電極フランジ側周縁部に取り付けられた基部と、この基部に接続されて前記シャワープレートから前記電極フランジに向かって立設される壁部と、前記壁部先端に、前記シャワープレートの主面と並行な前記すべりシール面を有するスライド部とを有し、
前記支持部は、前記すべりシール面に接する前記すべりシール面を有し前記スライド部よりも前記シャワープレート側に位置する支持スライド部と、前記支持スライド部を前記電極フランジに固定する固定部とを有することがより好ましい。
本発明は、前記ブラケットのスライド部が、前記シャワープレートの輪郭から内側中心に向かう配置とされるか、
前記ブラケットのスライド部が、前記シャワープレートの輪郭から外側に向かう配置とされることが可能である。
また、本発明において、前記コーナー部材には、
前記ブラケットの前記スライド部の端部が組み合わされて前記すべりシール面に摺動可能な前記すべりシール面を有する切欠と、
前記ブラケットの前記壁部の端部が組み合わされて前記すべりシール面に摺動可能な前記すべりシール面を有する切欠と、
前記ブラケットの前記基部の端部が組み合わされて前記すべりシール面に摺動可能な前記すべりシール面を有する切欠と、
前記支持部の端部が組み合わされて前記すべりシール面に摺動可能な前記すべりシール面と、
が形成され、
前記コーナー部材における前記シャワープレートの主面と並行な前記すべりシール面と、前記シャワープレートの輪郭線と前記壁部と並行な前記すべりシール面とが連続していることもできる。
本発明においては、前記コーナー部材の前記すべりシール面が、前記コーナー部材と前記ブラケットおよび前記支持部とが、矩形輪郭形状とされる前記シャワープレートの辺に並行な方向に伸縮してもシール可能に配置されることができる。
また、前記シャワープレートの周縁面と、前記絶縁シールドとの間には、前記シャワープレートが熱伸び可能とする隙間部が設けられることができる。
また、前記すべりシール面には、アルマイト処理層が設けられることができる。
本発明において、前記コーナー部材は、前記シャワープレートに立設された壁スライド部と、前記電極フランジに取り付けられる上スライド部と、を有し、
前記上スライド部には、前記シャワープレートの面内方向中心向きに突出する支持突部が形成され、
前記支持突部は、前記壁スライド部の前記シャワープレート輪郭外側位置に設けられた支持横穴に挿入されることができる。
チャンバ内に、高周波電源に接続された電極フランジと、前記電極フランジと離間して対向し前記電極フランジとともにカソードとされるシャワープレートと、前記シャワープレートの周囲に設けられた絶縁シールドと、前記シャワープレートにおける前記電極フランジと反対側で被処理基板が配置される処理室と、
を有し、
前記シャワープレートの昇降温時に生じる熱変形に対応してスライド可能とされ、かつ、前記シャワープレートと前記電極フランジと前記絶縁シールドとで囲まれる空間をシールしてスライド可能とされるとともに、前記シャワープレートの周縁部を前記電極フランジに接続するスライドシール部材が設けられることにより、シャワープレートの昇温時に熱変形、特に、熱伸びが生じた際にスライドシール部材がスライドして、シャワープレートの寸法が伸長する変形を電極フランジと絶縁シールドとに影響を与えずに吸収する。同時に、スライドシール部材がスライドすることで、シャワープレートと電極フランジと絶縁シールドとで囲まれる空間におけるシール状態を維持することができる。
また、降温時に熱伸びしていたシャワープレートに縮みが生じた際にスライドシール部材がスライドして、シャワープレートの寸法が収縮する変形を電極フランジと絶縁シールドとに影響を与えずに吸収する。同時に、スライドシール部材がスライドすることで、シャワープレートと電極フランジと絶縁シールドとで囲まれる空間におけるシール状態を維持することができる。
ここで、シャワープレートと電極フランジと絶縁シールドとで囲まれる空間におけるシール状態とは、この空間に供給される原料ガスが、シャワープレートに多数形成された貫通孔を通って被処理基板側に移動する経路以外の経路を辿ってガスが漏れることを意味している。
前記スライドシール部材が、前記シャワープレートに取り付けられるブラケットと、このブラケットに対応して前記電極フランジに取り付けられる支持部と、からなり、
前記ブラケットは、前記シャワープレートにおける前記電極フランジ側周縁部に取り付けられた基部と、この基部に接続されて前記シャワープレートから前記電極フランジに向かって立設される壁部と、前記壁部先端に、前記シャワープレートの主面と並行なすべりシール面を有するスライド部とを有し、
前記支持部は、前記すべりシール面に接するすべりシール面を有し前記スライド部よりも前記シャワープレート側に位置する支持スライド部と、前記支持スライド部を前記電極フランジに固定する固定部とを有することにより、シャワープレート輪郭各辺に延在するように、かつ、シャワープレートとの間をシール状態としてブラケットが取り付けられて、また、ブラケットに対応する位置に電極フランジとの間をシール状態として支持部が取り付けられていることで、これらブラケットと支持部とがすべりシール面で、互いにスライドすることで、シール状態を維持したまま、電極フランジとシャワープレート輪郭との相対位置変更に対応することができる。
ここで、ブラケットの基部により、シャワープレートとブラケットとの間をシール状態としてブラケットを取り付けることができる。また、壁部により、離間した電極フランジとシャワープレートとの間をシールしつつこれら電極フランジとシャワープレートとを電気的に接続することができる。さらに、スライド部により、支持部とすべりシール面で互いにスライドして、シール状態を維持したまま、電極フランジとシャワープレート輪郭との相対位置変更に対応することができる。
前記ブラケットのスライド部が、前記シャワープレートの輪郭から外側に向かう配置とされることにより、スライド部が内側に向かう場合には、平面視した場合に、シャワープレートの輪郭とスライドシール部材の外形輪郭とが一致するように形成することができるため、絶縁シールド側に、スライドシール部材が延出してしまうことがない。また、スライド部が外側に向かう場合には、シャワープレートが熱伸びした際に、スライド部が前記外側に向けて移動するため、支持部と接するすべりシール面が増大し、よりシール状態wを確実にすることができる。
図1は、本実施形態における真空処理装置を示す模式断面図であり、図において、符号100は、真空処理装置である。
本実施形態に係る真空処理装置100は、プラズマCVD法による成膜をおこなうものとされ、図1に示すように、反応室である成膜空間101aを有する処理室101を有する。処理室101は、真空チャンバ102(チャンバ)と、電極フランジ104と、真空チャンバ102および電極フランジ104に挟持された絶縁フランジ103とから構成されている。
また、支柱145は、真空チャンバ2の外部に設けられた昇降機構(不図示)に接続されており、基板Sの鉛直方向において上下に移動可能である。
空間101bは、プロセスガスが導入されるガス導入空間として機能している。
電極フランジ104の周囲には、電極フランジ104を覆うようにシールドカバーが設けられている。シールドカバーは、電極フランジ104と非接触であり、かつ、真空チャンバ102の周縁部に連設するように配置されている。また、電極フランジ104には、真空チャンバ102の外部に設けられたRF電源(高周波電源)147がマッチングボックスを介して接続されている。マッチングボックスは、シールドカバーに取り付けられており、真空チャンバ102は、シールドカバーを介して接地されている。
シャワープレート105は、棒状の固定シャフト109,変形シャフト108によって電極フランジ104から吊り下げられて支持されている。
固定シャフト109は、シャワープレート105を平面視した中央位置に固着して取り付けられる。変形シャフト108は、固定シャフト109を中心とした矩形の頂点および四辺の中点に配置される。
シャワープレート105周縁部外側位置には、このシャワープレート105縁部と離間するように絶縁シールド106が周設されている。絶縁シールド106は、電極フランジ104b(104)に取り付けられている。絶縁シールド106とシャワープレート105周縁部との外側位置は、熱伸び吸収空間(隙間部)106aが形成されている。
ブラケット111においては、図3に示すように、スライド部114が、シャワープレート105の外周輪郭から内側中心に向かう配置とされている。つまり、スライド部114が、壁部113先端からシャワープレート105の内側中心に向かう配置とされている。
また、熱伸び吸収空間(隙間部)106aは、シャワープレート105およびブラケット111の高さ寸法に対応した高さ寸法を有し、シャワープレート105の熱伸び時に、一体としてシャワープレート105の外向きに移動するブラケット111が当接しないように設定されている。
このように、スライド部114のすべりシール面114aと、支持スライド部118のすべりシール面118aとが、互いに接触していることにより、シャワープレート105周縁部の荷重がブラケット111および支持部117を介して電極フランジに支持されている。
後述する装置使用時には、加温されるためシャワープレート105が熱伸び(熱変形)する。この熱伸び時には、図4に示すように、シャワープレート105が固定シャフト109を中心として面内方向外向きに膨張する。
このとき、変形シャフト108は、下端の球面ブシュによって、変形したシャワープレート105を支持可能となっている。
本実施形態において、矩形輪郭形状とされるシャワープレート105の角部位置には、スライドシール部材110の端部どうしをスライド可能にシールするコーナー部材120が設けられる。
コーナー部材120は、図5に示すように、四分の一円弧状の外側輪郭を有して、シャワープレート105の角部に立設されている。
すべりシール面124aは、シャワープレート105輪郭辺直線に沿った水平方向に形成されている。これら、すべりシール面124b,124cは、いずれもシャワープレート105輪郭辺直線に沿った鉛直方向に形成されている。
切欠124A外側のすべりシール面124bは、切欠124A内側のすべりシール面124c外側よりも短くなるように形成されている。
切欠(凹部)123Aには、シャワープレート105輪郭外側位置にすべりシール面123bが形成されている。切欠(凹部)123Aは、壁スライド部123の高さ方向全長に配置されている。
切欠122Aのシャワープレート105輪郭外側側面位置には、図5~図7,図9に示すように、すべりシール面122bがシャワープレート105輪郭内側向きに形成されている。切欠122Aのシャワープレート105輪郭外側側面位置におけるブラケット111端部側は、さらに、壁部113の厚さに対応する部分が切り欠かれている。
すべりシール面122aは、シャワープレート105輪郭辺直線に沿った水平方向に形成されている。また、すべりシール面122b,122cは、いずれもシャワープレート105輪郭辺直線に沿った鉛直方向に形成されている。
凸部114Aにおけるシャワープレート105輪郭辺直線に沿った方向先端側が切欠(凹部)124Aに対応してシャワープレート105輪郭辺直線と直交する直線状に形成されている。
これら、すべりシール面114a,114b,114cは、いずれもシャワープレート105輪郭辺直線に沿った方向に形成されている。
凸部114A外側のすべりシール面114bは、凸部114A内側のすべりシール面114c外側よりも短くなるように形成されている。
すべりシール面113bは、壁部113の高さ方向全長に形成されている。また、すべりシール面113bは、シャワープレート105輪郭辺直線に沿った鉛直方向に形成されている。
凸部112Aにおけるシャワープレート105輪郭辺直線に沿った方向先端側が、切欠122Aに対応してシャワープレート105輪郭辺直線と直交する直線状に形成されている。
凸部112Aのシャワープレート105輪郭外側側面位置には、すべりシール面122bと摺動可能なすべりシール面112bがシャワープレート105輪郭外側向きに形成されている。
すべりシール面112aは、シャワープレート105輪郭辺直線に沿った水平方向に形成されている。これら、すべりシール面112b,112cは、いずれもシャワープレート105輪郭辺直線に沿った鉛直方向に形成されている。
このとき、すべりシール面112aとすべりシール面122a、すべりシール面112bとすべりシール面122b、すべりシール面112cとすべりシール面122c、すべりシール面113bとすべりシール面123b、すべりシール面114aとすべりシール面124a、すべりシール面114bとすべりシール面124b、すべりシール面114cとすべりシール面124cが、それぞれ、シャワープレート105輪郭辺直線に沿った方向に摺動することで、シール状態を維持したままブラケット111と、コーナー部材120とが離間することができる。
まず、真空ポンプ148を用いて真空チャンバ102内を減圧する。真空チャンバ102内が真空に維持された状態で、真空チャンバ2の外部から成膜空間101aに向けて基板Sが搬入される。基板Sは、支持部(ヒータ)141上に載置される。支柱145が上方へ押し上げられ、ヒータ141上に載置された基板Sも上方へ移動する。これによって、適切に成膜を行うために必要な間隔になるようにシャワープレート105と基板Sとの間隔が所望に決定され、この間隔が維持される。
次に、RF電源147を起動して電極フランジ104に高周波電力を印加する。
こうして発生したプラズマ内でプロセスガスが分解され、プラズマ状態のプロセスガスが得られ、基板Sの処理面で気相成長反応が生じ、薄膜が処理面上に成膜される。
図11は、本実施形態におけるスライドシール部材およびシャワープレート周縁部を示す断面図であり、本実施形態において、上述した第1実施形態と異なるのは、ブラケットにおけるスライド部に関する点であり、これ以外の上述した第1実施形態と対応する構成には同一の符号を付してその説明を省略する。
なお、支持スライド部218は、熱伸び吸収空間(隙間部)106aおよび絶縁シールド106の上側(電極フランジ104側)に位置し、シャワープレート105の熱伸び時に、支持スライド部218は、絶縁シールド106および電極フランジ104の間に侵入していくことになる。
このように、スライド部214のすべりシール面214aと、支持スライド部218のすべりシール面218aとが、互いに接触していることにより、シャワープレート105周縁部の荷重がブラケット211および支持部217を介して電極フランジに支持されている。
装置使用時には、加温されるためシャワープレート105が熱伸び(熱変形)する。この熱伸び時には、図12に示すように、シャワープレート105が固定シャフト109を中心として面内方向外向きに膨張する。
本実施形態において、矩形輪郭形状とされるシャワープレート105の角部位置には、スライドシール部材210の端部どうしをスライド可能にシールするコーナー部材220が設けられる。
コーナー部材220は、図13に示すように、シャワープレート105における電極フランジ104側となる周縁角部に固定して立設された壁スライド部223と、この壁スライド部223よりもシャワープレート105の輪郭外側位置で、電極フランジ104に取り付けられる上スライド部224と、を有している。
壁スライド部223は、すべりシール面223a,223b,223cを有し、上スライド部224は、すべりシール面224aを有しており、これらがブラケット211と摺動可能にシールしている。
支持突部224Bは、シャワープレート105の角頂部から中心向き、つまり、シャワープレート105の熱伸びが最も大きい方向に沿って設けられている。
電極フランジ104に吊り下げ固定された支持突部224B側に、支持横穴223Bの設けられた壁スライド部223の下部222が固定されたシャワープレート105周縁部の荷重がかかっており、熱伸び時にもこれを支持することができる。
すべりシール面223aは、シャワープレート105輪郭辺直線に沿った水平方向に形成されている。これら、すべりシール面223b,223cは、いずれもシャワープレート105輪郭辺直線に沿った鉛直方向に形成されている。
ブラケット211端部は、シャワープレート105輪郭辺直線に直交する略直線状に形成されている。
すべりシール面214aは、シャワープレート105輪郭辺直線に沿った水平方向に形成されている。
同時に、電極フランジ104に固定された上スライド部224と、ブラケット211およびコーナー部材220とが位置変化する。
101…処理室
101a…成膜空間
101b…ガス導入空間
102…真空チャンバ
103…絶縁フランジ
104…電極フランジ
104a…上壁
104b…周壁
105…シャワープレート
105a…ガス噴出口
106…絶縁シールド
106a…熱伸び吸収空間(隙間部)
108…変形シャフト
109…固定シャフト
141…支持部
142…ガス供給手段
145…支柱
147…RF電源(高周波電源)
148…真空ポンプ(排気手段)
110,210…スライドシール部材
111,211…ブラケット
112,212…基部
112a,112b,112c,113b,114a,114b,114c,118a…すべりシール面
112A,114A…凸部
112d,119d,212d,219d…固定ボルト
112e…押さえ板
113,213…壁部
114,214…スライド部
117,217…支持部
118,218…支持スライド部
119,219…固定部
106a…熱伸び吸収空間(隙間部)
120,220…コーナー部材
122…下スライド部
123,223…壁スライド部
124…上スライド部
122A,123A,124A,223A,224A…切欠(凹部)
122a,122b,122c,123b,124a,124b,124c…すべりシール面
224…スライド部
223B…支持横穴
224B…支持突部
222…下部
222d…固定ボルト
223a,223b,223c,123b,224a…すべりシール面
Claims (8)
- プラズマ処理をおこなう真空処理装置であって、
チャンバ内に、高周波電源に接続された電極フランジと、
前記電極フランジと離間して対向し前記電極フランジとともにカソードとされて矩形輪郭を有するシャワープレートと、
前記シャワープレートの周囲に設けられた絶縁シールドと、
前記シャワープレートにおける前記電極フランジと反対側で被処理基板が配置される処理室と、
前記シャワープレートと前記電極フランジとの周縁部に周設され互いにスライド可能に取り付けられるスライドシール部材と、
前記シャワープレートの角部位置に設けられて前記スライドシール部材端部どうしをスライド可能にシールするコーナー部材と、
を有し、
前記スライドシール部材が、
前記シャワープレートの矩形輪郭各辺に延在して取り付けられるブラケットと、
このブラケットに対応して前記電極フランジに取り付けられる支持部と、
からなり、
前記ブラケットは、前記シャワープレートの主面と並行なすべりシール面と、前記シャワープレートの主面から垂直に前記電極フランジに向かうすべりシール面と、を有し、
前記支持部は、前記シャワープレートの主面と並行な前記すべりシール面に接するすべりシール面を有し、
前記コーナー部材は、前記ブラケットの前記すべりシール面に摺動可能なすべりシール面と、前記支持部の前記すべりシール面に摺動可能なすべりシール面と、を有し、
前記コーナー部材における前記シャワープレートの主面と並行な前記すべりシール面と、前記シャワープレートの主面から垂直に前記電極フランジに向かう前記すべりシール面とが連続しており、
前記コーナー部材と前記ブラケットと前記支持部との前記すべりシール面が摺動して、前記シャワープレートの昇降温時に生じる熱変形に対応して変形することなくスライド可能とされ、かつ、前記シャワープレートと前記電極フランジと前記絶縁シールドとで囲まれる空間のシール状態を維持したままスライド可能とされるとともに、前記シャワープレートの周縁部を電気的に前記電極フランジに接続することを特徴とする真空処理装置。 - 前記ブラケットは、前記シャワープレートにおける前記電極フランジ側周縁部に取り付けられた基部と、この基部に接続されて前記シャワープレートから前記電極フランジに向かって立設される壁部と、前記壁部先端に、前記シャワープレートの主面と並行な前記すべりシール面を有するスライド部とを有し、
前記支持部は、前記すべりシール面に接する前記すべりシール面を有し前記スライド部よりも前記シャワープレート側に位置する支持スライド部と、前記支持スライド部を前記電極フランジに固定する固定部とを有することを特徴とする請求項1記載の真空処理装置。 - 前記ブラケットのスライド部が、前記シャワープレートの輪郭から内側中心に向かう配置とされるか、
前記ブラケットのスライド部が、前記シャワープレートの輪郭から外側に向かう配置とされることを特徴とする請求項2記載の真空処理装置。 - 前記コーナー部材には、
前記ブラケットの前記スライド部の端部が組み合わされて前記すべりシール面に摺動可能な前記すべりシール面を有する切欠と、
前記ブラケットの前記壁部の端部が組み合わされて前記すべりシール面に摺動可能な前記すべりシール面を有する切欠と、
前記ブラケットの前記基部の端部が組み合わされて前記すべりシール面に摺動可能な前記すべりシール面を有する切欠と、
前記支持部の端部が組み合わされて前記すべりシール面に摺動可能な前記すべりシール面と、
が形成され、
前記コーナー部材における前記シャワープレートの主面と並行な前記すべりシール面と、前記シャワープレートの輪郭線と前記壁部と並行な前記すべりシール面とが連続していることを特徴とする請求項2または3記載の真空処理装置。 - 前記コーナー部材の前記すべりシール面が、前記コーナー部材と前記ブラケットおよび前記支持部とが、矩形輪郭形状とされる前記シャワープレートの辺に並行な方向に伸縮してもシール可能に配置されることを特徴とする請求項4記載の真空処理装置。
- 前記シャワープレートの周縁面と、前記絶縁シールドとの間には、前記シャワープレートが熱伸び可能とする隙間部が設けられることを特徴とする請求項1から5のいずれか記載の真空処理装置。
- 前記すべりシール面には、アルマイト処理層が設けられることを特徴とする請求項1から6のいずれか記載の真空処理装置。
- 前記コーナー部材は、前記シャワープレートに立設された壁スライド部と、前記電極フランジに取り付けられる上スライド部と、を有し、
前記上スライド部には、前記シャワープレートの面内方向中心向きに突出する支持突部が形成され、
前記支持突部は、前記壁スライド部の前記シャワープレート輪郭外側位置に設けられた支持横穴に挿入されることを特徴とする請求項1記載の真空処理装置。
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