KR101367898B1 - 플라즈마 감금 장벽 및 이를 구비한 기판 처리 시스템 및방법 - Google Patents

플라즈마 감금 장벽 및 이를 구비한 기판 처리 시스템 및방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 복수 매의 기판들을 연속적으로 공정 챔버로 로딩.언로딩하여 처리할 수 있는 기판 처리 시스템에 관한 것으로, 기판 처리 시스템은 공정 챔버; 상기 공정 챔버에 구비되는 적어도 하나의 기판 지지부; 및 공정 진행시 상기 기판 지지부에 놓여지는 기판의 상부 공간을 그 주변 공간으로부터 격리(밀폐)시키기 위해 상기 기판 지지부의 주변을 감싸는 플라즈마 감금 장벽을 포함한다.
기판, 반송, 챔버, 장벽

Description

플라즈마 감금 장벽 및 이를 구비한 기판 처리 시스템 및 방법{PLASMA CONFINEMENT WALL, METHOD AND SYSTEM FOR SUBSTRATE PROCESSING HAVING THE SAME}
본 발명의 상세한 설명에서 사용되는 도면을 보다 충분히 이해하기 위하여, 각 도면의 간단한 설명이 제공된다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 기판 처리 시스템의 전체 구성을 보여주는 도면이다.
도 2는 공정 챔버에 설치된 기판 지지부와 플라즈마 감금 장벽을 보여주는 도면이다.
도 3 및 도 4는 플라즈마 감금 장벽이 대기 위치와 격리 위치로 동작된 상태를 보여주는 도면들이다.
도 5 및 도 6은 플라즈마 감금 장벽이 공정 챔버 상부에 설치된 예를 보여주는 도면들이다.
도 7 및 도 8은 2개의 플라즈마 감금 장벽이 공정 챔버 상부와 하부가 각각 설치된 예를 보여주는 도면들이다.
도 9 및 도 10은 격벽에 전자석 또는 유도 코일이 설치된 예를 보여주는 도면들이다.
*도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명*
100: 인덱스 110 : 대기압 반송 로봇
120 : 캐리어 200 : 공정 챔버
210 : 기판 지지부 300 : 트랜스퍼 챔버
310 : 기판 반송 장치 400 : 플라즈마 감금 장벽
500 : 플라즈마 소스부
본 발명은 기판 처리 시스템에 관한 것으로, 좀 더 구체적으로는 복수 매의 기판들을 연속적으로 공정 챔버로 로딩.언로딩하여 처리할 수 있는 플라즈마 감금 장벽 및 이를 구비한 기판 처리 시스템 및 방법에 관한 것이다.
최근, 액정 디스플레이 장치, 플라즈마 디스플레이 장치, 반도체 장치들의 제조를 위한 기판 처리 시스템들은 복수 매의 기판을 일관해서 처리할 수 있는 클러스터 시스템이 일반적으로 채용되고 있다.
일반적으로, 클러스터(cluster) 시스템은 반송 로봇(또는 핸들러; handler)과 그 주위에 마련된 복수의 기판 처리 모듈을 포함하는 멀티 챔버형 기판 처리 시스템을 지칭한다.
클러스터 시스템은 반송실(transfer chamber)과 반송실내에 회동이 자유롭게 마련된 반송 로봇을 구비한다. 반송실의 각 변에는 기판의 처리 공정을 수행하기 위한 공정 챔버가 장착된다. 이와 같은 클러스터 시스템은 복수개의 기판을 동시 에 처리하거나 또는 여러 공정을 연속해서 진행 할 수 있도록 함으로 기판 처리량을 높이고 있다. 기판 처리량을 높이기 위한 또 다른 노력으로는 하나의 공정 챔버에서 복수 매의 기판을 동시에 처리하도록 하여 시간당 기판 처리량을 높이도록 하고 있다.
그런데, 공정 챔버가 복수 매의 기판을 동시(또는 연속적으로)에 처리하더라도 공정 챔버에 처리 전후의 기판들이 효율적으로 교환되지 못하는 경우 시간적 손실이 발생하게 된다.
또한, 통상적인 클러스터 시스템은 6각형의 반송실을 구성하는 데 있어서(기본적으로 4개의 공정 챔버와 2개의 로드 락 챔버로 구성되는 경우), 반송실이 차지하는 면적 때문에 시스템전체의 면적은 물론, 제조 라인 내의 시스템배치에 있어서 중시되는 시스템 폭이 필요이상으로 증가되고, 반송실을 진공상태로 유지시키는 데 필요한 진공시스템의 규모가 증가되어 장치비 및 설치비가 증가하게 된다. 또한, 이러한 반송실의 면적은, 설치되는 공정챔버의 개수가 증가함에 따라서 더욱 가중된다. 또한, 공정 챔버 내부에서 복수 매의 기판을 처리하더라도, 인접한 기판 간의 상호 플라즈마 간섭(공정 간섭)이 발생된다.
그럼으로 복수 매의 기판을 처리하는 공정 챔버에서 복수 매의 기판을 동시(또는 연속적으로)에 상호 플라즈마 간섭 없이 처리하는 것과 더불어 처리 전후의 기판들을 보다 효율적으로 교환할 수 있는 기판 처리 시스템이 요구되고 있다.
본 발명은 동일 개수의 프로세스 챔버를 구비하면서도 반도체 처리 장치가 평면상에 차지하는 면적을 획기적으로 감소시킬 수 있는 플라즈마 감금 장벽 및 이를 구비한 기판 처리 시스템 및 방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.
또한, 본 발명은 반도체 제조 공장 내의 공간상 레이아웃을 효율적으로 이용할 수 있는 플라즈마 감금 장벽 및 이를 구비한 기판 처리 시스템 및 방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.
또한, 본 발명은 불필요한 진공면적을 축소함으로써 장치비 및 설치비를 최소화할 수 있는 플라즈마 감금 장벽 및 이를 구비한 기판 처리 시스템 및 방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.
또한, 본 발명은 하나의 트랜스퍼 로봇에 대응하는 처리모듈의 개수를 줄여 스루풋을 향상시킬 수 있는 플라즈마 감금 장벽 및 이를 구비한 기판 처리 시스템 및 방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.
또한, 본 발명은 효율적으로 기판을 처리할 수 있는 구조를 가지는 기판 반송 장치를 갖는 플라즈마 감금 장벽 및 이를 구비한 기판 처리 시스템 및 방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.
또한, 본 발명은 기판의 반송 시간을 감소시켜 생산성을 향상시킬 수 있는 기판 반송 장치를 갖는 플라즈마 감금 장벽 및 이를 구비한 기판 처리 시스템 및 방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.
또한, 본 발명은 작은 구동 면적을 가지는 기판 반송 장치를 갖는 플라즈마 감금 장벽 및 이를 구비한 기판 처리 시스템 및 방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.
또한, 본 발명은 공정에 소요되는 시간을 단축할 수 있는 구조를 가지는 플라즈마 감금 장벽 및 이를 구비한 기판 처리 시스템 및 방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.
또한, 본 발명은 공정 챔버의 가동률을 향상시킬 수 있는 구조를 가지는 플라즈마 감금 장벽 및 이를 구비한 기판 처리 시스템 및 방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.
또한, 본 발명은 복수의 기판 지지부를 갖는 공정 챔버에서 기판 지지부들간의 상호 공정 간섭을 방지할 수 있는 플라즈마 감금 장벽 및 이를 구비한 기판 처리 시스템 및 방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.
상기한 기술적 과제를 달성하기 위한 본 발명의 일면은 기판들간의 플라즈마 간섭을 방지하기 위해 기판 상부에 제공되는 플라즈마 처리 공간의 주변을 감싸는 격벽을 갖는 플라즈마 감금 장벽을 포함한다.
일 실시예에 있어서, 상기 격벽은 상기 플라즈마 처리 공간을 그 주변 공간으로부터 격리(밀폐)시킨다.
일 실시예에 있어서, 상기 격벽은 기판과 상기 플라즈마 처리 공간을 수용할 수 있는 내부 공간을 갖는 관 형상으로 이루어진다.
일 실시예에 있어서, 상기 플라즈마 감금 장벽은 상기 격벽을 이동시키기 위한 구동부를 더 포함한다.
일 실시예에 있어서, 상기 격벽은 기판이 로딩.언로딩될 수 있도록 기판 주변을 개방할 수 있는 위치로 이동된다.
일 실시예에 있어서, 상기 격벽은 금속 재질 또는 비금속 재질로 이루어지되; 상기 격벽이 금속 재질로 이루어지는 경우에는 전기적으로 접지된다.
상기한 기술적 과제를 달성하기 위한 본 발명의 일면은 기판 처리 시스템에 관한 것이다. 기판 처리 시스템은 공정 챔버; 상기 공정 챔버에 구비되는 적어도 하나의 기판 지지부; 및 공정 진행시 상기 기판 지지부에 놓여지는 기판의 상부 공간을 그 주변 공간으로부터 격리(밀폐)시키기 위해 상기 기판 지지부의 주변을 감싸는 플라즈마 감금 장벽을 포함한다.
일 실시예에 있어서, 상기 플라즈마 감금 장벽은 상기 기판 지지부에/로부터 기판이 로딩.언로딩될 수 있도록 상기 기판 지지부의 주변을 개방할 수 있는 위치에서 대기한다.
일 실시예에 있어서, 상기 플라즈마 감금 장벽은 상기 공정 챔버의 일면을 관통하여 설치되며, 상기 기판 지지부가 수용될 수 있는 개구를 갖는 관 형상의 격벽; 상기 격벽을 대기 위치 또는 격리 위치로 이동시키기 위한 구동부를 포함한다.
일 실시예에 있어서, 상기 공정 챔버는 상기 일면과 대응되는 타면에 상기 격벽이 대기 위치에서 격리 위치로 이동되었을 때 상기 격벽의 끝단이 삽입되는 삽입홈을 갖는다.
일 실시예에 있어서, 상기 플라즈마 감금 장벽은 상기 구동부와 연결되며 상기 격벽을 지지하는 지지링, 및 상기 격벽을 둘러싸며, 상기 격벽이 관통되는 상기 공정 챔버의 관통홀을 통해 진공이 누설되는 것을 방지하는 벨로우즈를 포함한다.
일 실시예에 있어서, 상기 공정 챔버의 일면은 상기 기판 지지부가 위치하는 바닥면이고, 상기 플라즈마 감금 장벽은 상기 바닥면에 설치된다.
일 실시예에 있어서, 상기 공정 챔버의 일면은 상기 기판 지지부와 마주하는 플라즈마 소스부가 설치되는 상면이고, 상기 플라즈마 감금 장벽은 상기 공정 챔버의 상면에 설치된다.
일 실시예에 있어서, 상기 플라즈마 감금 장벽은 상기 공정 챔버의 일면과, 상기 일면과 마주하는 타면에 서로 대응되게 설치된다.
상기한 기술적 과제를 달성하기 위한 본 발명의 일면은 기판 지지부 주변을 감싸는 플라즈마 감금 장벽을 갖는 공정 챔버에서의 기판 처리 방법을 제공한다. 기판 처리 방법은 기판을 상기 기판 지지부에 로딩.언로딩하는 단계; 상기 기판 지지부에 로딩된 기판을 공정 처리하는 단계를 포함하되; 상기 공정 처리 단계는 상기 플라즈마 감금 장벽으로 상기 기판 지지부와 기판 상부의 플라즈마 처리 공간을 그 주변 공간으로부터 격리된 상태에서 진행된다.
일 실시예에 있어서, 기판의 로딩.언로딩 단계는 상기 플라즈마 감금 장벽이 기판이 상기 기판 지지부에 로딩.언로딩될 수 있도록 상기 플라즈마 처리 공간을 개방하는 대기 위치로 이동된 상태에서 진행된다.
예컨대, 본 발명의 실시예는 여러 가지 형태로 변형될 수 있으며, 본 발명의 범위가 아래에서 상술하는 실시예로 인해 한정되어 지는 것으로 해석되어져서는 안 된다. 본 실시예는 당업계에서 평균적인 지식을 가진 자에게 본 발명을 보다 완전하게 설명하기 위해서 제공 되어지는 것이다. 따라서, 도면에서의 요소의 형상 등 은 보다 명확한 설명을 강조하기 위해서 과장되어진 것이다. 각 도면을 이해함에 있어서, 동일한 부재는 가능한 한 동일한 참조부호로 도시하고자 함에 유의하여야 한다. 그리고 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 공지 기능 및 구성에 대한 상세한 기술은 생략된다.
(실시예)
이하, 첨부된 도면들을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 설명함으로써, 본 발명의 기판 처리 시스템을 상세히 설명한다. 또, 상기 도면들에서 동일한 기능을 수행하는 구성 요소에 대해서는 동일한 참조 번호를 병기한다.
본 발명의 기본적인 의도는 바닥면적이 작은 기판 처리 시스템을 제공한다. 또한, 복수매의 기판 처리 능력을 구비한 기판 처리 시스템을 제공한다. 또한, 복수매의 기판을 처리하는 과정에서 기판 상호간의 공정 간섭을 방지할 수 있는 독립 공간을 제공하는 기판 처리 시스템을 제공한다. 또한, 효율적인 기판 교환 방식에 기반하여 보다 많은 매수의 기판을 동시에 처리할 수 있는 기판 처리 시스템을 제공한다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 기판 처리 시스템의 전체 구성을 보여주는 도면이다.
도 1을 참조하면, 본 발명의 기판 처리 시스템(10)은 2개의 공정 챔버(200)와 그 사이에 배치된 트랜스퍼 챔버(300)를 구비한다. 트랜스퍼 챔버(300)의 전방으로는 대기압 반송 로봇(110)이 위치하는 로드 락 챔버(130)를 갖는 인덱스(100) 가 배치된다. 인덱스(100)의 전방에는 25매의 기판이 수납되는 다수의 캐리어(120)가 위치된다. 인덱스(100)는 설비 전방 단부 모듈(equipment front end module, 이하 EFEM)이라고도 하며, 때로는 로드 락 챔버(130)를 포괄하여 명칭 된다. 로드 락 챔버(130)에는 필요에 따라 처리 후 기판을 냉각하기 위한 냉각 챔버가 구비될 수 있다.
로드 락 챔버(130)는 대기압에서 동작되는 대기압 반송 로봇(110)이 구비된다. 대기압 반송 로봇(110)은 트랜스퍼 챔버(300)와 캐리어(120) 사이에서 4장의 기판(W)을 동시에 반송하기 위해 동작한다. 대기압 반송 로봇(110)은 캐리어(120)로부터 일회 동작에 4장의 기판(W)을 반출하여 트랜스퍼 챔버(300)로 반입할 수 있는 4개의 앤드 이팩터를 구비한 암 구조를 갖는 로봇으로 구성된다. 그리고 대기압 반송 로봇(110)은 승강 및 하강이 가능하다. 도시하지 않았지만, 캐리어(120)에 25장의 기판이 수납되어 있는 경우, 맨 마지막에 1장의 기판이 남게 되며, 이때에는 4장의 기판을 동시에 반송하는 암 구조로는 1장의 기판을 반송할 수 없기 때문에, 이러한 경우를 대비하여 1장의 기판만을 반송할 수 있는 싱글 앤드 이팩터를 구비한 암 구조를 추가로 구성할 수 있다. 대기압 반송 로봇(110)은 본 실시예에서 보여주는 암 구조의 방식 이외에도 통상적인 반도체 제조 공정에서 사용되는 다양한 로봇들이 사용될 수 있다. 예를 들어, 8 장의 기판(W)을 두 개의 암으로 핸들링 할 수 있는 블레이드 구조의 더블 암을 구비한 로봇이나, 4개 이상의 암을 구비한 로봇 또는 이들을 혼합적으로 채용한 로봇 등과 같은 다양한 구조의 로봇들이 사용될 수 있다.
2개의 공정 챔버(200)는 각기 두 개의 기판 지지대(210)가 전단과 후단에 그리고 기판 반송 장치(310)의 회전 플레이트 암들이 회전하는 경로(610) 상에 나누어 배치된다.
공정 챔버(200)는 소정의 플라즈마 처리 공정을 수행하기 위한 진공 챔버로서, 상부에 플라즈마 소스(500)가 구비되며 플라즈마 소스(500)와 대향되는 하부에 기판 지지부(210)가 구비된다. 공정 챔버(200)는 다양한 기판 프로세싱 작동들을 수행하도록 구성될 수 있다. 예를 들어, 포토 레지스트를 제거하기 위해서 플라즈마를 이용하여 포토 레지스트를 제거하는 애싱(ashing) 챔버일 수 있고, 절연막을 증착시키도록 구성된 CVD(Chemical Vapor Deposition) 챔버일 수 있고, 인터커넥트 구조들을 형성하기 위해 절연막에 애퍼쳐(aperture)들이나 개구들을 에치하도록 구성된 에치 챔버일 수 있다. 또는 장벽(barrier) 막을 증착시키도록 구성된 PVD 챔버일 수 있으며, 금속막을 증착시키도록 구성된 PVD 챔버일 수 있다.
본 기판 처리 시스템(10)에서 처리되는 피 처리 기판(W)은 대표적으로 반도체 회로를 제조하기 위한 웨이퍼 기판이거나 액정 디스플레이를 제조하기 위한 유리 기판이다. 본 기판 처리 시스템의 도시된 구성 외에도 집적 회로 또는 칩의 완전한 제조에 요구되는 모든 프로세스를 수행하기 위해 다수의 프로세싱 시스템들이 요구될 수 있다. 그러나 본 발명의 명확한 설명을 위하여 통상적인 구성이나 당업자 수준에서 이해될 수 있는 구성들은 생략하였다.
발명의 기판 처리 시스템(10)은 중앙에 위치하는 트랜스퍼 챔버(300)와 그 양편으로 공정 챔버(200)가 배치된다. 공정 챔버(200)에는 각각 적어도 두 개의 기판 지지대(210)가 설치되며, 트랜스퍼 챔버(300)에는 기판 반송 장치(310)가 구비된다.
트랜스퍼 챔버(300)와 공정 챔버(200) 사이로 제1기판 출입구(202)가 개설되어 있으며, 트랜스퍼 챔버(300)와 로드 락 챔버(130) 사이에는 제2 기판 출입구(302)가 개설되어 있다. 제1 및 제2 기판 출입구(202, 302)들은 각각 슬릿 밸브(미도시)에 의해 개폐 작동된다.
대기압 반송 로봇(110)이 트랜스퍼 챔버(300)에서 처리 전후의 기판을 교환하는 과정은 제1 기판 출입구(202)는 폐쇄되고 제2 기판 출입구(302)가 열린 대기압 상태에서 진행된다. 반면, 기판 반송 장치(310)가 양측의 공정 챔버(200)와 트랜스 챔버(300) 사이에서 처리 전후의 기판을 교환하는 과정은 제2 기판 출입구(302)는 폐쇄된 상태로 진공을 유지하는 가운데 양측의 제1기판 출입구(202)를 열고 진공 상태에서 진행된다.
도 2는 공정 챔버에 설치된 기판 지지부와 플라즈마 감금 장벽을 보여주는 도면이다.
도 1 및 도 2를 참조하면, 기판 지지부(210)는 기판(W)이 놓여지는 서셉터이다. 도시하지 않았지만, 기판 지지부(210)는 기판을 고정하는 정전척, 정전척 아래에 배치되는 하부전극, 기판을 정전척 위에 안착시키거나 정전척으로부터 기판을 이격시키는 3개의 리프트 핀 부재, 기판을 가열시키기 위한 가열 부재 등이 구비될 수 있다. 이처럼 기판을 고정하고, 기판을 가열하고, 기판에 고전압을 인가하고, 기판을 업다운 시키는 구성 및 방법은 통상적인 것으로써 당업자 수준에서 이해될 수 있기 때문에 그에 대한 구성들은 생략하였다.
도 3에 도시한 바와 같이, 기판 지지부(210)는 공정 챔버(200)의 바닥면(204)에 배치되도록 별도의 지지 구조물(290)에 의해 지지되며, 지지 구조물(290)은 공정 챔버(200)의 바닥면(204)에 고정될 수 있다.
플라즈마 감금 장벽(400은 기판(W)이 놓여지는 기판 지지부(210)와 플라즈마 소스부(500) 사이의 플라즈마 처리 공간(b)(도 2에서 빗금 처리한 부분)을 그 주변 공간(a)으로부터 격리(밀폐)시키기 위해 기판 지지부(210)의 주변을 둘러싼다. 플라즈마 감금 장벽(400)은 원통형 격벽(410), 구동부(420) 그리고 벨로우즈(414) 등을 포함한다. 본 실시예에서는 기판 지지부의 형상이 원판 형상이기 때문에 격벽(410)의 형상 또한 원통형으로 형성하였으나, 기판 지지부의 형상이 사각판 형상인 경우에는 격벽의 형상은 사각통형으로 형성될 수 있다.
원통형 격벽(410)은 공정 챔버(200)의 일면에 형성된 오프닝(206)에 관통되어 설치된다. 원통형 격벽(410)은 상단이 공정 챔버(200)의 내부에 위치되고, 하단이 공정챔버의 바닥면 바깥쪽에 위치된다. 원통형 격벽(410)은 기판 지지부(210)와 플라즈마 소스부(500)가 수용될 수 있는 충분한 내부 공간을 제공한다. 원통형 격벽은 금속 또는 비금속(세라믹 등) 소재로 제작될 수 있으나, 금속 소재로 만들 경우에는 반듯히 전기적으로 접지하는 것이 바람직하다. 지지 구조물(290)에 의해 지지되어 있는 기판 지지부(210)는 플라즈마 소스부(500)와 소정 간격 이격된 높이에서 원통형 격벽(410) 안쪽에 위치된다. 기판 지지부(210)와 원통형 격벽(410) 사이는 수평 플레이트(490)가 설치되며, 수평 플레이트(490)는 공정 챔버(200)의 바닥면(204)과 동일 선상에 위치된다. 원통형 격벽(410)은 하단에 개방된 통로(416)를 갖으며, 이 통로(416)를 통해 지지 구조물(290)이 기판 지지부(210)를 지지하고, 기판 지지부(210)로 제공되는 다양한 라인(진공라인, 전원라인, 냉각라인 등)(미도시됨)들이 기판 지지부(210)와 연결된다.
한편, 도 9 및 도 10에 도시된 바와 같이, 플라즈마 감금 장벽(400)은 격벽(410)에 전자석(480) 또는 유도 코일(482)이 설치될 수 있다. 이처럼, 각각의 격벽(410)에 전자석(480) 또는 유도 코일(482)이 설치됨으로써 플라즈마의 밀도를 향상시키거나 또는 플라즈마 처리 공간에 고밀도의 플라즈마를 발생시킬 수 있다. 이러한 전자석(480) 또는 유도 코일(482)은 격벽(410) 안에 설치되는 것이 바람직하며, 이를 위해 격벽(410)은 이중 격벽 구조로 구성하여 그 이중 격벽 안에 설치된다. 참고로, 이중 격벽 구조에서 안쪽 격벽은 석영, 알루미나와 같은 유전체 창으로 이루어지는 것이 바람직하다.
지지링(412)은 원통형 격벽(410) 하단에 설치되어 격벽(410)을 지지한다. 지지링(412)은 구동부(420)와 연결되며, 구동부(420)는 원통형 격벽(410)을 대기 위치(도 3 참조)와 격리 위치(도 4 참조)로 이동시킨다. 구동부(420)는 유압 실린더와 같은 다양한 승강 부재가 적용될 수 있다.
벨로우즈(414)는 공정 챔버(200)의 외부로 노출되는 원통형 격벽(410)을 둘러싸도록 설치되어, 원통형 격벽(410)이 관통되는 공정 챔버(200)의 오프닝(206)을 통해 진공이 누설되는 것을 차단한다. 벨로우즈(414)의 상단은 공정 챔버(200)의 바닥면(204)과 수평 플레이트(490)에 밀착 설치되며, 하단은 지지링(412)에 밀착 설치된다. 벨로우즈(414)는 원통형 격벽(410)이 대기 위치(도 3 참조)에서 격리 위치(도 4 참조)로 이동하게 되면 수축 작용하며, 격리 위치에서 대기 위치로 이동하게 되면 팽창 작용하게 된다. 도면에는 도시되어 있지 않지만, 수평 플레이트(490)에는 진공 라인과 연결되는 배기부가 구비되며, 배기부를 통해 플라즈마 처리 공간(b)의 진공도를 조절하거나 공정 처리 과정에서 발생되는 미반응 가스 및 부산물 등을 배출하게 된다.
도 3 및 도 4는 플라즈마 감금 장벽이 대기 위치와 격리 위치로 동작된 상태를 보여주는 도면들이다.
도 3에서와 같이, 원통형 격벽(410)은 기판 반송 장치(310)가 기판 지지부(210)에/로부터 기판이 로딩.언로딩될 수 있도록 기판 지지부(210)의 주변을 개방할 수 있는 대기 위치에서 대기한다. 대기 위치는 원통형 격벽(410)의 상단이 기판 지지부(210)의 상면보다 낮게 위치되는 것이 바람직하다.
도 4에서와 같이, 원통형 격벽(410)은 기판이 기판 지지부(210)에 놓이면(공정 진행시), 구동부(420)에 의해 격리 위치로 이동된다. 원통형 격벽(410)이 격리 위치로 이동되었을 때, 원통형 격벽(410) 상단은 공정 챔버(200)의 상면(205)에 형성된 삽입홈(208)에 삽입된다. 원통형 격벽(410)이 격리 위치로 이동됨으로써, 기판 지지부(210)의 상부 공간(b)(기판 지지부와 플라즈마 소스부 사이 공간)은 그 주변 공간(a)으로부터 격리(밀폐)된다. 여기서, 플라즈마 소스부(500)는 원통형 격벽(410)에 의해 격리된 상부 공간(b) 안에 위치하게 된다.
이처럼, 본 발명의 기판 처리 시스템(10)은 평면 및 측면 배치로 보면 공정 챔버(200)에 나란하게 배치된 기판 지지부(210)들의 주변을 감싸도록 플라즈마 감금 장벽(400)이 배치됨으로써 공정 진행시 기판 지지부(210)들 간의 플라즈마 간섭을 방지하여 각 기판 지지부(210)에 놓여진 기판(W)에 대한 균일하고 독립적인 플라즈마 처리가 가능할 뿐만 아니라, 실제로 기판 처리를 위한 공간이 작게 하여 공정에 필요한 공정 가스 등의 사용량을 경감시키고 플라즈마 밀도를 증가시킬 수 있다.
다시 도 3을 참조하면, 트랜스퍼 챔버(300)에 설치된 기판 반송 장치(310)는 회전력을 제공하는 구동부(318)와 구동부(318)에 연결되는 하나의 스핀들(316) 그리고 스핀들(316)에 장착되는 8개의 플레이트 암(312,314)을 구비한다. 예컨대, 기판 반송 장치(310)는 8개의 회전 플레이트 암(312,314)이 개별적으로 회전될 수 있도록 복수의 구동부와 각각의 구동부에 연결되는 복수의 스핀들을 가질 수도 있다.
8개의 회전 플레이트 암(312,314)은 아래로부터 일측의 공정 챔버(200)로 각각 기판을 로딩.언로딩 하기 위한 4개의 제1 회전 플레이트 암(312)과, 타측의 공정 챔버(200)로 기판을 로딩.언로딩 하기 위한 4개의 제2 회전 플레이트 암(314)을 포함한다. 제1 및 제2 회전 플레이트 암(312,314)은 순차적으로 배열된다. 그러나 교대적으로 배열되어도 무방하다. 제1,2회전 플레이트 암(312,314)들은 다시 로딩용 암과 언로딩 암으로 구분될 수 있다. 이때, 언로딩용 암은 로딩용 암 보다 낮게 배열되는 것이 바람직하다. 로딩용 암과 언로딩용 암은 각기 쌍을 이루게 되며, 일 실시예에서는 도시된 바와 같이 전체적으로 4쌍을 이루는 8개의 회전 플레이트 암이 구비된다. 복수의 회전 플레이트 암(312.314)은 도 1에서 도시된 바와 같이, 부채꼴 형상으로 펼쳐지도록 동작하며 회전 및 승강과 하강이 가능하다. 로딩용 암과 언로딩용 암들은 쌍을 이루어 동작한다.
도면에는 구체적으로 도시하지 않았으나, 구동부(318)는 회전력을 발생하는 전기 모터와 발생된 회전력을 스핀들(316)로 전달하여 다수의 회전 플레이트 암(312,314)들이 원하는 동작을 수행하도록 하는 기어 어셈블리가 포함된다. 그럼으로 다수의 회전 플레이트 암(312,314)들은 스핀들(316)에 장착되어, 도 1에 도시된 바와 같이, 서로 다른 회전 반경을 갖고 트랜스퍼 챔버(300)를 중심으로 대칭되게 부채꼴 형태로 펼쳐지고 접혀지는 동작을 수행한다.
한편, 본 발명에서는 기판 반송 장치(310)가 하나의 스핀들을 갖는 것으로 설명되었으나, 양측으로 각각 분리되어 기판 반송 장치가 설치될 수 있다. 도면에 도시하지는 않았지만, 기판 반송 장치(310)는 로딩용 암과 언로딩용 암이 각기 분리되어 장착되는 상부와 하부로 독립된 스핀들과 이를 구동하는 상부와 하부로 분리 설치된 구동부를 구비할 수 도 있다.
본 발명의 기판 처리 시스템은 다음과 같은 대안적 실시예들로도 변형 실시할 수 있다.
도 5 및 도 6은 플라즈마 감금 장벽이 공정 챔버 상부에 설치된 예를 보여주는 도면들이다.
도 5 및 도 6에서와 같이, 플라즈마 감금 장벽(400)는 기판 지지부(210)가 위치된 공정 챔버(200)의 하부가 아니라 플라즈마 소스부(500)가 위치된 공정 챔버(200)의 상부(상면)에 설치될 수 있다. 플라즈마 감금 장벽(400)는 기판(W)이 놓 여지는 기판 지지부(210)와 플라즈마 소스부(500) 사이의 공간(b)을 그 주변 공간(a)으로부터 격리(밀폐)시키기 위해 플라즈마 소스부(500)의 주변을 둘러싼다. 플라즈마 감금 장벽(400)는 도 2에서 언급한 동일한 원통형 격벽(410), 구동부(420) 그리고 벨로우즈(414) 등을 포함한다.
원통형 격벽(410)은 공정 챔버(200)의 상면(205)에 형성된 오프닝(207)에 관통되어 설치된다. 원통형 격벽(410)은 하단이 공정 챔버(200)의 내부에 위치되고, 상단이 공정챔버의 상면(205) 밖에 위치된다. 원통형 격벽(410)은 기판 지지부(210)와 플라즈마 소스부(500)가 수용될 수 있는 충분한 내부 공간을 제공한다. 지지 구조물(290)에 의해 지지되어 있는 플라즈마 소스부(500)는 기판 지지부(210)와 소정 간격 이격된 높이에서 원통형 격벽(410) 안쪽에 위치된다. 기판 지지부(210)와 원통형 격벽(410) 사이는 수평 플레이트(490)가 설치되며, 수평 플레이트(490)는 공정 챔버(200)의 상면(205)과 동일 선상에 위치된다. 원통형 격벽(410)은 상단에 개방된 통로(416)를 갖으며, 이 통로(416)를 통해 지지 구조물(290)이 플라즈마 소스부(500)를 지지하고, 플라즈마 소스부(500)로 제공되는 다양한 라인(소스 가스 공급라인, 고주파 전원 라인 등)들이 플라즈마 소스부(500)와 연결된다.
도 5에서와 같이, 원통형 격벽(410)은 기판 반송 장치(310)가 기판 지지부(210)에/로부터 기판이 로딩.언로딩될 수 있도록 기판 지지부(210)의 주변을 개방할 수 있는 대기 위치로 이동될 수 있다. 대기 위치는 원통형 격벽(410) 하단이 기판이 로딩.언로딩되는 높이보다 높게 위치되는 것이 바람직하다.
도 6에서와 같이, 원통형 격벽(410)은 기판(W)이 기판 지지부(210)에 놓여지면(공정 진행시), 구동부(420)에 의해 격리 위치로 하강된다. 원통형 격벽(410)이 격리 위치로 이동되었을 때, 원통형 격벽(410) 하단은 공정 챔버(200)의 바닥면(204)에 형성된 삽입홈(208)에 삽입된다. 원통형 격벽(410)이 격리 위치로 이동됨으로써, 기판 지지부(210)와 플라즈마 소스부(500) 사이의 공간(b)은 그 주변 공간(a)으로부터 격리(밀폐)된다. 여기서, 기판 지지부(210)는 원통형 격벽(410)에 의해 격리된 공간(b) 안에 위치하게 된다.
도 7 및 도 8은 2개의 플라즈마 감금 장벽이 공정 챔버 상부와 하부가 각각 설치된 예를 보여주는 도면들이다.
도 7 및 도 8에서와 같이, 상부 플라즈마 감금 장벽(400a)와 하부 플라즈마 감금 장벽(400b)는 기판 지지부(210)가 위치된 공정 챔버(200)의 상부와, 플라즈마 소스부(500)가 위치된 공정 챔버(200)의 하부부에 각각 마주보며 설치된다.
상부 플라즈마 감금 장벽(400a)와 하부 플라즈마 감금 장벽(400b)는 기판(W)이 놓여지는 기판 지지부(210)와 플라즈마 소스부(500) 사이의 공간(b)을 그 주변 공간(a)으로부터 격리(밀폐) 또는 개방시키기 위해 기판 지지부(210)와 플라즈마 소스부(500)의 주변을 둘러싼다. 상부 플라즈마 감금 장벽(400a)와 하부 플라즈마 감금 장벽(400b)는 앞에서 언급했던 바와 같은 동일한 기능을 갖는 제1,2원통형 격벽(410a,410b), 제1,2구동부(420a,420b) 그리고 제1,벨로우즈(414a,414) 등을 포함하며, 이들에 대한 상세한 설명은 생략하기로 한다.
다만, 제2원통형 격벽(410b)은 공정 챔버(200)의 바닥면(204)에 형성된 오프 닝(206)에 관통되어 설치되며, 도 3에 도시된 원통형 격벽(410)보다 그 길이가 절반 정도로 짧고, 그 이동 거리도 절반 정도로 짧다는 것이 특징이다. 제2원통형 격벽(410b)은 상단이 공정 챔버(200)의 내부에 위치되고, 하단이 공정챔버(200)의 바닥면(204) 밖에 위치된다. 제2원통형 격벽(410b)은 기판 지지부(210)와 플라즈마 소스부(500)가 수용될 수 있는 충분한 내부 공간을 제공한다. 지지 구조물(290)에 의해 지지되어 있는 기판 지지부(210)는 플라즈마 소스부(500)와 소정 간격 이격된 높이에서 제2원통형 격벽(410b) 안쪽에 위치된다. 기판 지지부(210)와 제2원통형 격벽(410b) 사이는 수평 플레이트(490b)가 설치되며, 수평 플레이트(490b)는 공정 챔버(200)의 바닥면(204)과 동일 선상에 위치된다. 제2원통형 격벽(410b)은 하단에 개방된 통로(416b)를 갖으며, 이 통로(416b)를 통해 지지 구조물(290)이 기판 지지부(210)를 지지하고, 기판 지지부(210)로 제공되는 다양한 라인들이 기판 지지부와 연결된다.
한편, 제1원통형 격벽(410a)은 공정 챔버(200)의 상면(205)에 형성된 오프닝(207)에 관통되어 설치되며, 도 3에 도시된 원통형 격벽(410)보다 그 길이와 이동 거리가 절반 정도로 짧다는 것이 특징이다. 제1원통형 격벽(410a)은 하단이 공정 챔버(200)의 내부에 위치되고, 상단이 공정챔버(200)의 상면(205) 밖에 위치된다. 제1원통형 격벽(410a)은 기판 지지부(210)와 플라즈마 소스부(500)가 수용될 수 있는 충분한 내부 공간을 제공한다. 지지 구조물(290)에 의해 지지되어 있는 플라즈마 소스부(500)는 기판 지지부(210)와 소정 간격 이격된 높이에서 제1원통형 격벽(410a) 안쪽에 위치된다. 기판 지지부(210)와 제1원통형 격벽(410a) 사이는 수평 플레이트(490a)가 설치되며, 수평 플레이트(490a)는 공정 챔버(200)의 상면(205)과 동일 선상에 위치된다. 제1원통형 격벽(410a)은 상단에 개방된 통로(416a)를 갖으며, 이 통로(416a)를 통해 지지 구조물(290)이 플라즈마 소스부(500)를 지지하고, 플라즈마 소스부(500)로 제공되는 다양한 라인(소스 가스 공급라인, 고주파 전원 라인 등)들이 플라즈마 소스부(500)와 연결된다.
도 7에서와 같이, 제1,2원통형 격벽(410a,410b)은 기판 반송 장치(310)가 기판 지지부(210)에/로부터 기판이 로딩.언로딩될 수 있도록 기판 지지부(210)의 주변을 개방할 수 있는 대기 위치에서 대기한다.
도 8에서와 같이, 제1,2원통형 격벽(410a,410b)은 기판이 기판 지지부(210)에 놓여지면(공정 진행시), 제1,2구동부(420a,420b)에 의해 격리 위치로 승,하강된다. 제1,2원통형 격벽(410a,410b)이 격리 위치로 이동되었을 때 서로 맞붙게 되면서, 플라즈마 소스부(500)와 기판 지지부(210) 사이의 공간(b)을 밀폐시킨다.
본 발명에 따른 기판 처리 시스템은 다양하게 변형될 수 있고 여러 가지 형태를 취할 수 있다. 하지만, 본 발명은 상기의 상세한 설명에서 언급되는 특별한 형태로 한정되는 것이 아닌 것으로 이해되어야 하며, 오히려 첨부된 청구범위에 의해 정의되는 본 발명의 정신과 범위 내에 있는 모든 변형물과 균등물 및 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다.
상술한 바와 같이, 본 발명은 공정 챔버에 나란하게 배치된 기판 지지부들의 주변을 감싸도록 플라즈마 감금 장벽이 배치됨으로써 공정 진행시 기판 지지부들 간의 플라즈마 간섭을 방지하여 각 기판 지지부에 놓여진 기판에 대한 균일하고 독립적인 플라즈마 처리가 가능할 뿐만 아니라, 실제로 플라즈마가 격벽에 의해 감금됨으로써 플라즈마 밀도를 증가시킬 수 있고, 기판 처리를 위한 공간이 작게 하여 공정에 필요한 공정 가스 등의 사용량을 경감시킬 수 있는 각별한 효과를 갖는다.
본 발명은 복수 매의 기판을 동시에 또는 연속적으로 처리하는 기판 처리 시스템에서 처리 전/후의 기판 교환을 신속히 수행할 수 있어서 시스템의 처리율을 높여서 전체적인 기판의 생산성을 높일 수 있다.
또한, 본 발명은 기판의 로딩과 언로딩을 동시에 수행하는 기판 반송 장치가 제공됨으로서 복수 매의 기판 처리를 위한 공정 챔버의 구현이 매우 용이하다.
또한, 본 발명은 기판의 반송 시간을 감소시켜 생산성을 향상시킬 수 있다. 또한 본 발명은 시스템의 면적 및 시스템 폭을 획기적으로 축소함으로써 장치비 및 설치비를 최소화할 수 있다.

Claims (20)

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  7. 공정 챔버와;
    상기 공정 챔버에 구비되는 적어도 하나의 기판 지지부; 및
    상기 기판 지지부 주변을 감싸되 상기 공정 챔버의 일면을 관통하여 설치되며, 상기 기판 지지부가 수용될 수 있는 공간을 갖는 격벽과, 상기 격벽을 대기 위치 또는 격리 위치로 이동시키기 위한 구동부로 이루어진 플라즈마 감금 장벽을 포함하는 것을 특징으로 하는 기판 처리 시스템에 있어서,
    상기 플라즈마 감금 장벽은 상기 구동부와 연결되며 상기 격벽을 지지하는 지지링을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 기판 처리 시스템.
  8. 제7항에 있어서,
    상기 플라즈마 감금 장벽은
    상기 기판 지지부로부터 기판이 로딩 및 언로딩될 수 있도록 상기 기판 지지부의 주변을 개방할 수 있는 위치에서 대기하는 것을 특징으로 하는 기판 처리 시스템.
  9. 삭제
  10. 제7항에 있어서,
    상기 공정 챔버는
    상기 일면과 대응되는 타면에 상기 격벽이 대기 위치에서 격리 위치로 이동되었을 때 상기 격벽의 끝단이 삽입되는 삽입홈을 갖는 것을 특징으로 하는 기판 처리 시스템.
  11. 제7항에 있어서,
    상기 플라즈마 감금 장벽은 상기 구동부와 연결되며 상기 격벽을 지지하는 지지링을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 기판 처리 시스템.
  12. 제7항에 있어서,
    상기 플라즈마 감금 장벽은
    상기 격벽을 둘러싸며, 상기 격벽이 관통되는 상기 공정 챔버의 관통홀을 통해 진공이 누설되는 것을 방지하는 수단을 더 포함하는 것을 기판 처리 시스템.
  13. 제7항에 있어서,
    상기 공정 챔버의 일면은 상기 기판 지지부가 위치하는 바닥면이고,
    상기 플라즈마 감금 장벽은 상기 바닥면에 설치되는 것을 특징으로 하는 기판 처리 시스템.
  14. 제7항, 제8항, 제10항 제11항, 제12항, 제13항 중에서 어느 한 항에 있어서,
    상기 공정 챔버의 일면은 상기 기판 지지부와 마주하는 플라즈마 소스부가 설치되는 상면이고,
    상기 플라즈마 감금 장벽은 상기 공정 챔버의 상면에 설치되는 것을 특징으로 하는 기판 처리 시스템.
  15. 제7항, 제8항, 제10항 제11항, 제12항, 제13항 중에서 어느 한 항에 있어서,
    상기 플라즈마 감금 장벽은 상기 공정 챔버의 일면과, 상기 일면과 마주하는 타면에 서로 대응되게 설치되는 것을 특징으로 하는 기판 처리 시스템.
  16. 제7항에 있어서,
    상기 플라즈마 감금 장벽은
    상기 격벽에 설치되는 전자석을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 기판 처리 시스템.
  17. 제7항에 있어서,
    상기 플라즈마 감금 장벽은
    상기 격벽에 설치되는 유도 코일을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 기판 처리 시스템.
  18. 제7항에 있어서,
    상기 격벽은 이중 격벽으로 이루어지며,
    상기 이중 격벽 사이에는 전자석 또는 유도 코일이 설치되는 것을 특징으로 하는 기판 처리 시스템.
  19. 삭제
  20. 삭제
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