JPH06158360A - 真空処理装置 - Google Patents

真空処理装置

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JPH06158360A
JPH06158360A JP4335186A JP33518692A JPH06158360A JP H06158360 A JPH06158360 A JP H06158360A JP 4335186 A JP4335186 A JP 4335186A JP 33518692 A JP33518692 A JP 33518692A JP H06158360 A JPH06158360 A JP H06158360A
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JP
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chamber
vacuum
gas
exhaust
vacuum processing
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JP4335186A
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English (en)
Inventor
Toru Ikeda
亨 池田
Teruo Iwata
輝夫 岩田
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Tokyo Electron Ltd
Original Assignee
Tokyo Electron Ltd
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Publication date
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 例えば1〜0.03μmのサブミクロン、ハ
ーフミクロンオーダーの極めて微小なパーティクルであ
っても、このようなパーティクルの舞い上がりを抑制
し、特に16MRAM以上のサブミクロン、ハーフミク
ロンオーダーの超微細加工を要する被処理体であっても
高品質で歩留りを低下させることなく真空処理すること
ができる真空処理装置を提供する。 【構成】 本真空処理装置は、半導体ウエハWに所定の
真空処理を施すに際し、上記半導体ウエハWの搬入、搬
出に伴って内部圧力が頻繁に変動する予備真空室30を
備え、上記予備真空室30に、少なくとも一つの気体排
気口が上記予備真空室30の壁面から室内へ突出する第
1排気管34Aを有する排気手段34を設けたものであ
る。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、真空処理装置に関す
る。
【0002】
【従来の技術】従来の真空処理装置は、一般に、真空処
理室内に被処理体を収納し、その室内を減圧して真空雰
囲気を作り、この真空雰囲気下で被処理体に所定の真空
処理を施すように構成されており、この種の真空処理装
置としては、例えばエッチング装置、アッシング装置、
イオン注入装置、スパッタ装置あるいは減圧CVD装置
がある。この種の真空処理装置では、真空処理室内を一
旦常圧に戻してしまうと、次の処理時に、再度真空処理
室内を所定の真空度まで真空引きしなくてはならず、そ
の真空引きに極めて長い時間を要する。そのため、真空
処理室に比べて容積の小さい予備真空室を真空処理室に
隣接させ、この予備真空室のみを常圧に戻し、あるいは
真空引きすることで真空処理のスループットを上げるよ
うにしている。
【0003】そこで、従来の真空処理装置を図4に示す
エッチング装置を参照しながら具体的に説明する。この
真空処理装置は、図4に示すように、被処理体(例え
ば、半導体ウエハ)Wにエッチング処理を施す真空処理
室10と、この真空処理室10の開口部10Aに対して
ゲートバルブ21を介して連通可能に開口部30Aで連
結された予備真空室30と、この予備真空室30の半導
体ウエハWの搬入、搬出口30Bに取り付けられたゲー
トバルブ22とを備えて構成されている。そして、上記
ゲートバルブ21は真空処理室10と予備真空室30と
の間で半導体ウエハWを遣取りする際に開放され、また
上記ゲートバルブ22は予備真空室30からエッチング
後の半導体ウエハWを搬出し、逆にエッチング処理用の
半導体ウエハWを予備真空室30内に搬入する際に開放
されるように構成されている。
【0004】そして、上記真空処理室10内には半導体
ウエハWの載置台を兼ねた下部電極11が配設されてい
る。この下部電極11内にはこの電極11を冷却する冷
媒(例えば、ヘリウムガス)が循環する循環路11Aが
形成され、この循環路11Aに連結された冷却配管11
Bから供給されたヘリウムガスが循環路11Aを循環す
る間に下部電極11を冷却するように構成されている。
また、この下部電極11の周囲には半導体ウエハWの周
縁部を下部電極11の周縁部に押圧して半導体ウエハW
を保持するクランプ機構12が配設されている。このク
ランプ機構12は、クランプ部12Aと、このクランプ
部12Aの下端に連結され且つ上記真空処理室10の底
面を貫通するロッド12Bと、このロッド12Bの下端
に連結された駆動装置12Cとを備え、この駆動装置1
2Cの駆動力で上記クランプ部12Aを昇降させて半導
体ウエハWを上記下部電極11とで保持するように構成
されている。
【0005】また、上記下部電極11の上方には中空の
円形状に形成された上部電極13が配設されている。そ
して、この上部電極13の上面にはエッチングガスを供
給するガス供給管13Aが連結され、また、その下面に
は多数の細孔(図示せず)が均等に分散して形成され、
上記ガス供給管13Aから上部電極13内に供給された
エッチングガスを多数の細孔から真空処理室10内へ供
給するように構成されている。また、上記下部電極11
と上記上部電極13には、図示しない高周波電源から高
周波電圧を印加するように構成されている。
【0006】また、上記真空処理室10の側部の下端近
傍には真空排気管14が連結され、この真空排気管14
を介して図示しない真空排気装置によって真空処理室1
0内を所定の真空度(例えば、10-6Torr)に真空引き
するように構成されている。
【0007】また、上記予備真空室30内には半導体ウ
エハWを搬送する搬送ロボット31が配設され、この搬
送ロボット31によって真空処理室10とこの予備真空
室30の外部に配設されたオートローダ40との間で半
導体ウエハWを遣取りするように構成されている。ま
た、この予備真空室30の底面には清浄な気体(例え
ば、窒素ガス)を室内に供給するガス供給管32と、室
内のガスを排気するガス排気管33とが連結されてい
る。そして、真空処理室10からエッチング後の半導体
ウエハWを外部へ搬出する際にガス供給管32から窒素
ガスを供給して室内を真空状態から常圧に戻し、逆に、
オートローダ40からエッチング処理用の半導体ウエハ
Wを受け取って真空処理室10内に搬入するためにガス
排気管33から室内の気体を排気して真空状態にするよ
うに構成されている。
【0008】次に、動作について説明する。まず、予備
真空室30を大気圧に設定しておき、ゲートバルブ22
を開放して搬送ロボット31によって半導体ウエハWを
オートローダ40から受け取り、その後ゲートバルブ2
2を閉じ、ガス排気管33を介して室内を上記真空処理
室10の真空度近傍達するまで真空引きする。然る後、
ゲートバルブ21を開放して真空処理室10と予備真空
室30とを連通させた後、搬送ロボット31によって半
導体ウエハWを真空処理室10の下部電極11に載せて
ゲートバルブ21を閉じる。真空処理室10では下部電
極11でクランプ機構12が作動して半導体ウエハWを
下部電極11上で保持し、この状態で上部電極13のガ
ス供給管13Aからエッチングガスを真空処理室10内
に供給すると共に、下部電極11及び上部電極13に印
加された高周波電圧でエッチングガスを活性化する。こ
の時下部電極11が加熱されるが、この間その循環路1
1A内を流れるヘリウムガスによって下部電極11は冷
却される。尚、このエッチング時には、室内のガスを真
空排気管14から排気して真空処理室10内を常に10
-6Torrの真空度を保っている。そして、エッチング後に
は、ゲートバルブ21を開放し、搬送ロボット31によ
って所定の真空度に保持された予備真空室30内へ半導
体ウエハWを移した後ゲートバルブ21を閉じる。その
後、ガス供給管32から窒素ガスを供給して予備真空室
30内を真空状態から常圧に戻した後、ゲートバルブ2
2を開放して半導体ウエハWを外部へ搬出する。
【0009】ところが、予備真空室30内には、真空処
理室10内でのエッチングで発生した反応生成物や、ゲ
ートバルブ21、22及びクランプ機構12、搬送ロボ
ット31などの駆動機構から発生したパーティクルが多
数存在する。そして、予備真空室30内をガス排気管3
3を介して真空排気する際、あるいは予備真空室30内
にガス供給管32から窒素ガスを供給して室内を常圧に
戻す際に発生する気体の気流によって室内に沈降したパ
ーティクルを舞い上げ、舞い上がったパーティクルが半
導体ウエハW等に付着して半導体ウエハWの品質を低下
させ、その歩留りを低下させるという課題があった。
【0010】そこで、従来は、このような予備真空室3
0内に窒素ガスを供給する際には窒素ガスをゆっくり供
給し、また、その室内の気体を真空排気する際にはゆっ
くり排気する、いわゆるスロー排気によって、あるいは
スローベントによって室内での乱気流を抑制してパーテ
ィクルの舞い上がりを極力抑制するようにしている。
【0011】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、従来の
真空処理装置の場合には、半導体ウエハWを取り扱う際
に予備真空室30のように圧力が常圧から真空、真空か
ら常圧へと頻繁に圧力変動する取扱室ではスロー排気等
によって排気口近傍での気体の乱気流を抑制してパーテ
ィクルの中でもミクロンオーダーのパーティクルの舞い
上がりは抑制することができる。しかし、例えば、1.
0〜0.03μmのサブミクロン、ハーフミクロンオー
ダーはスロー排気等でもその舞い上がりを抑制すること
は困難であることが判った。従って、ミクロンオーダー
の微細加工で済む4MRAM等の半導体装置を製造する
場合には従来の真空処理装置のスロー排気等で十分対応
することができたが、最近のようにサブミクロン、ハー
フミクロンオーダーの超微細加工を要する16MRAM
以上の半導体装置を製造する場合には従来の真空処理装
置ではサブミクロン、ハーフミクロンオーダーのパーテ
ィクルをの舞い上がりを抑制することが上述のように難
しく、このようなサブミクロン、ハーフミクロンオーダ
ーのパーティクルが半導体ウエハWに付着して品質の劣
化、歩留りの低下を招くという課題があった。
【0012】本発明は、上記課題を解決するためになさ
れたもので、例えば1〜0.03μmのサブミクロン、
ハーフミクロンオーダーの極めて微小なパーティクルで
あっても、このようなパーティクルの舞い上がりを抑制
し、特に16MRAM以上のサブミクロン、ハーフミク
ロンオーダーの超微細加工を要する被処理体であっても
高品質で歩留りを低下させることなく真空処理すること
ができる真空処理装置を提供することを目的としてい
る。
【0013】
【課題を解決するための手段】本発明者らは、真空処理
装置の中でも、特に予備真空室等のようにその内部圧力
が急激且つ頻繁に変動する被処理体の取扱室でのパーテ
ィクルの挙動、特にパーティクルの舞い上がる現象につ
いて種々検討した結果、従来の真空処理装置を用いた場
合には、このようなパーティクルの舞い上がりは真空排
気口が予備真空室30の底面に存在することに起因する
との結論に達した。
【0014】即ち、、真空排気口が予備真空室30の底
面に存在すると、その室内の気体を真空排気する際に、
気体が排気口を中心として排気されるが、常圧に近い状
態では気体は粘性流Sが支配的であるため、排気の初期
には図5に示すように予備真空室30の内壁面に粘性流
Sが作用し、仮にスロー排気等によって排気しても内壁
面に付着したパーティクル、特に粒径が極めて小さい、
例えば1〜0.03μmのサブミクロン、ハーフミクロ
ンオーダーのパーティクルであっても気体の粘性流Sに
よって舞い上がってしまうということが判った。そし
て、そのスロー排気が進み室内の真空度が高まるにつれ
て気体は徐々に分子流に変化し、初期の排気で舞い上が
った微小なパーティクルは初期の粘性流Sで得た運動エ
ネルギーで室内を自由に飛翔し、その後のパーティクル
の自重とが相俟ってパーティクルが半導体ウエハWに付
着し、半導体ウエハWの品質低下、歩留りの低下を招く
ということを知見した。本発明はこのような知見に基づ
いてなされたものである。
【0015】即ち、本発明の請求項1に記載の真空処理
装置は、被処理体に所定の真空処理を施すに際し、上記
被処理体の出し入れに伴って内部圧力が変動する取扱室
を備えた真空処理装置において、上記取扱室に、少なく
とも一つの気体排気口が上記取扱室の壁面から室内へ突
出する排気手段を設けて構成されたものである。
【0016】また、本発明の請求項2に記載の真空処理
装置は、請求項1に記載の発明において、上記排気手段
が上記取扱室の壁面から室内へ突出した排気管を有し、
この排気管の先端に排気口が形成されてなるものであ
る。
【0017】また、本発明の請求項3に記載の真空処理
装置は、請求項2に記載の発明において、上記排気管の
排気口が上記取扱室内で移動自在に構成されたものであ
る。
【0018】また、本発明の請求項4に記載の真空処理
装置は、請求項1ないし請求項3のいずれか一つに記載
の発明において、上記取扱室が真空予備室として構成さ
れたあるものである。
【0019】
【作用】本発明の請求項1に記載の発明によれば、被処
理体に所定の真空処理を施すに際に、例えば、取扱室に
被処理体を搬入した後その排気手段を用いて内部の気体
を排気すると、排気口が取扱室の底面から離れているた
め、取扱室の内部に突出した排気口を中心にして気体を
排気し、取扱室の底面に沈降したパーティクルを殆ど舞
い上げることなく排気することができる。
【0020】また、本発明の請求項2に記載の発明によ
れば、被処理体に所定の真空処理を施すに際に、例え
ば、取扱室に被処理体を搬入した後その排気手段の排気
管を用いて内部の気体を排気すると、排気管の排気口が
取扱室の底面から離れているため、取扱室の内部に突出
した排気口を中心にして気体を排気し、取扱室の底面に
沈降したパーティクルを殆ど舞い上げることなく排気す
ることができる。
【0021】また、本発明の請求項3に記載の発明によ
れば、被処理体に所定の真空処理を施すに際に、取扱室
内の設備状況に応じて排気管の排気口の位置を適宜変更
した後、例えば、取扱室に被処理体を搬入した後その排
気管を用いて内部の気体を排気すると、排気管の排気口
が取扱室の底面から離れているため、取扱室の内部に突
出した排気口を中心にして気体を排気し、取扱室の底面
に沈降したパーティクルを殆ど舞い上げることなく排気
することができる。
【0022】また、本発明の請求項4に記載の発明によ
れば、被処理体に所定の真空処理を施すに際に、予備真
空室内の状況に応じて排気管の排気口の位置を適宜変更
した後、例えば、予備真空室に被処理体を搬入した後そ
の排気管を用いて内部の気体を排気すると、排気管の排
気口が取扱室の底面から離れているため、取扱室の内部
に突出した排気口を中心にして気体を排気し、取扱室の
底面に沈降したパーティクルを殆ど舞い上げることなく
排気することができる。
【0023】
【実施例】以下、図1〜図3に示す実施例の基づいて従
来と同一または相当部分には同一符号を付して本発明の
特徴を中心に説明する。尚、各図中、図1は本発明の真
空処理装置の一実施例の予備真空室を中心に示す概念
図、図2は図1に示す予備真空室内での排気流の挙動を
説明するための説明図、図3は本発明の真空処理装置の
他の実施例の予備真空室を中心に示す概念図である。
【0024】本実施例の真空処理装置は、図1に示すよ
うに、被処理体(例えば、半導体ウエハ)Wにエッチン
グ処理を施す真空処理室10と、この真空処理室10の
開口部10Aに対してゲートバルブ21を介して連通可
能に開口部30Aで連結された取扱室(例えば、予備真
空室)30と、この予備真空室30の半導体ウエハWの
搬入、搬出口30Bに取り付けられたゲートバルブ22
とを備えて構成されている。また、上記ゲートバルブ2
1は真空処理室10と予備真空室30との間で半導体ウ
エハWを遣取りする際に開放され、また上記ゲートバル
ブ22は予備真空室30からエッチング後の半導体ウエ
ハWを搬出し、逆にエッチング処理用の半導体ウエハW
を予備真空室30内に搬入する際に開放されるように構
成されている。
【0025】そして、上記予備真空室30は、図1に示
すように、半導体ウエハWを遣取りする搬送ロボット3
1と、真空状態から常圧状態に戻すために窒素ガスを供
給するガス供給管32と、常圧状態から真空状態に真空
引きするための排気手段34とを備え、半導体ウエハW
を搬入、搬出する際に内部圧力が真空から常圧、常圧か
ら真空へと変動するように構成されている。尚、図1に
おいて、Pは誇張して示すパーティクルである。
【0026】また、上記排気手段34は、従来のものと
は異なり、その先端(排気口)が上記予備真空室30の
底壁面からその内部空間の中央部へ突出し、室内中央部
から気体を吸引する第1排気管34Aと、この第1排気
管34Aとは別に上記予備真空室30の底壁面で開口し
且つ室外で上記第1排気管34Aに連結された第2排気
管34Bと、この第2排気管34Bの連結点の下流側に
順次配設されたターボポンプ34C及びロータリポンプ
34Dと、上記第1排気管34Aから分岐して上記ター
ボポンプ34Cの下流側で第1排気管34Aに連結され
た迂回配管34Eとを備えて構成されている。また、上
記第1排気管34Aと上記第2排気管34Bの連結点の
上流側にはバルブ34F、34Gがそれぞれ配設され、
また、上記第1排気管34Aと上記迂回配管34Eの分
岐点の下流側にはバルブ34H、34Iがそれぞれ配設
されている。そして、上記第1排気管34Aの排気口
は、上記予備真空室30内の気体を排気する際に、仮に
パーティクルPが排気口に集束することがあっても半導
体ウエハWがこのパーティクルPの影響を受け難い位置
にあることが好ましく、例えば、半導体ウエハWのやや
下方などが好ましい。
【0027】次に、上記真空処理装置の真空排気動作に
ついて説明する。半導体ウエハWを搬送ロボット31で
受け取ってゲートバルブ22を閉じて予備真空室30を
密閉状態にした後、バルブ34F、34Iの少なくとも
一方を部分的に開放し、駆動するロータリポンプ34D
によってスロー排気する。この時、他のバルブ34G、
34Hは閉じている。すると予備真空室30内の気体が
第1排気管34Aの排気口から吸引されて徐々に排気さ
れるが、この時、第1排気管34Aの排気口がパーティ
クルPが沈降した予備真空室30の底壁面から離れた位
置にあるため、底壁面では殆ど気流を発生させることな
く気体を排気することができる。即ち、排気口での気体
は排気口から排気され、この時、排気作用は気体の粘性
によって排気口を中心にしてその周囲へ広がって図2に
示す粘性流Sを生じ、予備真空室30の中空部の気体か
らスロー排気される。そして、このスロー排気によって
予備真空室30内の圧力が例えば10-3Torr程度の真空
度に達したら残りのバルブ34G、34Hを開放してタ
ーボポンプ34C及びロータリポンプ34Dによって第
2排気管34Bから主排気を行なって真空処理室20と
同程度の10-6Torrの真空度に達するまで主排気を行な
う。主排気の時点では、予備真空室30内に真空度が高
く、気体は、その分子の平均自由行程が長い、分子流が
支配的になり、底壁面に沈降したパーティクルPに対す
る気体分子の衝突エネルギーは無視できるため、サブミ
クロン、ハーフミクロンオーダーのパーティクルPであ
っても分子流によってこれらが舞い上がる虞がない。
【0028】以上説明したように本実施例によれば、粘
性流Sが支配的な初期排気時には、予備真空室30の空
間内部へ突出し、底壁面から離れた第1排気管34Aの
排気口から気体を排気し、所定の真空度(本実施例で
は、約10-3Torr)に達し、分子流が支配的な主排気時
には、第2排気管34Bの底壁面の排気口から排気を行
なうようにしたため、気体の排気時に例えば1〜0.0
3μmという微細なサブミクロン、ハーフミクロンオー
ダーのパーティクルPでさえも殆ど舞い上がらせる虞が
なく、延いてはこのようなパーティクルPを予備真空室
30内での半導体ウエハWに付着させることがなく、1
6MRAM以上のサブミクロン、ハーフミクロンオーダ
ーの超微細加工を要する半導体ウエハWであっても高品
質で歩留りを低下させることなく真空処理することがで
きる。また、本実施例によれば、予備真空室30内に突
出する第1排気管34Aを1本増設するだけで済ませる
ことができるため、低いコストで効果の高いパーティク
ル対策を講じることができる。
【0029】また、図3は本発明の他の実施例を示す図
で、本実施例の真空処理装置は、その予備真空室30の
第1排気管34Aの排気口が予備真空室30の周壁面か
らその内部空間の中央部へ突出し、室内中央部から真空
排気するようにし、その他は上記実施例と同様に構成さ
れている。本実施例においても上記実施例と同様の作用
効果を期することができる。
【0030】尚、上記各実施例では、配管の先端を排気
口として利用したものについてのみ説明したが、排気口
の形状は必要に応じて自由に設計することができ、ま
た、配管の先端に複数の排気口を設けたものであっても
よく、更に、排気管を複数設け、それぞれの排気口を予
備真空室の内部空間へ突出させたものであってもよく、
このようなものでも上記各実施例と同様の作用効果を期
することができる。
【0031】また、上記各実施例では、予備真空室30
における真空排気について説明したが、本発明は、予備
真空室に制限されるものではなく、被処理体に所定の真
空処理を施すに際し、上記被処理体の出し入れに伴って
内部圧力が変動する取扱室に広く適用することができ
る。
【0032】
【発明の効果】以上説明したように本発明の請求項1に
記載の発明によれば、被処理体の出し入れに伴って内部
圧力が変動する取扱室の内部へ少なくとも一つの気体排
気口を上記取扱室の壁面から突出する排気手段を設けた
たため、例えば1〜0.03μmのサブミクロン、ハー
フミクロンオーダーの極めて微小なパーティクルであっ
ても、このようなパーティクルの舞い上がりを抑制し、
特に16MRAM以上のサブミクロン、ハーフミクロン
オーダーの超微細加工を要する被処理体であっても高品
質で歩留りを低下させることなく真空処理することがで
きる真空処理装置を提供することができる。
【0033】また、本発明の請求項2に記載の発明によ
れば、請求項1に記載の発明において、上記排気手段が
上記取扱室の壁面から突出した排気管を有し、この排気
管の先端に排気口が形成したため、排気口を取扱室の室
内に中空部に集中して設けることができるため、排気気
流を上記排気口に集中させて仮にパーティクルが舞い上
がったとしてもパーティクルの上記室内での蓄積を防止
することができる真空処理装置を提供することができ
る。
【0034】また、本発明の請求項3に記載の発明によ
れば、請求項2に記載の発明において、上記排気管の排
気口が上記取扱室内で移動自在に構成されているため、
上記効果の他、排気口を取扱室内の設備の配置状況に応
じて適宜変更できる真空処理装置を提供することができ
る。
【0035】また、本発明の請求項4に記載の発明によ
れば、請求項1ないし請求項3に記載の発明において、
予備真空室内でのパーティクルの付着を抑制した真空処
理装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の真空処理装置の一実施例の予備真空室
を中心に示す概念図である。
【図2】図1に示す予備真空室内での排気流の挙動を説
明するための説明図である。
【図3】本発明の真空処理装置の他の実施例の予備真空
室を中心に示す概念図である。
【図4】従来の真空処理装置の一例であるエッチング装
置を示す断面図である。
【図5】図4に示す予備真空室内での排気流の挙動を説
明するための説明図である。
【符号の説明】
W 半導体ウエハ(被処理体) 10 真空処理室 30 予備真空室(取扱室) 34 排気手段 34A 第1排気管(排気管)

Claims (4)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 被処理体に所定の真空処理を施すに際
    し、上記被処理体の出し入れに伴って内部圧力が変動す
    る取扱室を備えた真空処理装置において、上記取扱室
    に、少なくとも一つの気体排気口が上記取扱室の壁面か
    ら室内へ突出する排気手段を設けたことを特徴とする真
    空処理装置。
  2. 【請求項2】 上記排気手段が上記取扱室の壁面から室
    内へ突出した排気管を有し、この排気管の先端に排気口
    が形成されてなることを特徴とする請求項1に記載の真
    空処理装置。
  3. 【請求項3】 上記排気管の排気口が上記取扱室内で移
    動自在に構成されたことを特徴とする請求項2に記載の
    真空処理装置。
  4. 【請求項4】 上記取扱室が真空予備室として構成され
    たことを特徴とする請求項1ないし請求項3のいずれか
    一つに記載の真空処理装置。
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2009016727A (ja) * 2007-07-09 2009-01-22 Tokyo Electron Ltd 基板処理装置
WO2011102405A1 (ja) * 2010-02-18 2011-08-25 株式会社アルバック 縦型真空装置及び処理方法

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