KR101410296B1 - 반도체 공정용 윈도우 오염 지연 장치 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 반도체 공정용 윈도우의 오염을 지연시키기 위한 장치에 관한 것으로서, 반도체 공정용 공정 챔버에 설치된 윈도우의 오염을 억제하기 위한 장치에 있어서, 상기 공정 챔버의 에너지원이 공급되는 경로 측 또는 공정 진행 모니터링을 위한 셀프 플라즈마 챔버에 형성되며, 중공부가 형성된 결합플랜지와, 상기 결합플랜지 외측으로 기밀 결합되고, 이동가능하도록 형성되어 오염되지 않은 영역을 연속적으로 상기 중공부로 제공하도록 형성된 이동윈도우와, 상기 이동윈도우와 상기 공정 챔버를 기밀 결합시키는 기밀 결합수단과, 상기 이동윈도우의 움직임을 제어하는 구동부와, 상기 공정 챔버의 일측에 형성되고, 상기 이동윈도우, 기밀 결합수단 및 구동부를 내부에 포함하며, 상기 공정 챔버의 진공 상태를 유지시키는 보조 챔버 및 상기 보조 챔버에 형성되고, 상기 이동윈도우와 동일 경로 상에 형성된 고정윈도우를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 반도체 공정용 윈도우 오염 지연 장치를 기술적 요지로 한다. 이에 의해, 윈도우의 오염을 최대한 지연시켜 윈도우 교체 및 청소 주기를 길게 하여, 공정 진행 과정의 번거로움을 최소화시키고, 이에 따른 공정 수율을 높이며, 공정 재현성 및 신뢰성을 향상시켜, 고품질의 반도체 기판 및 박막을 제공할 수 있는 이점이 있다.

Description

반도체 공정용 윈도우 오염 지연 장치{window contaminating delay apparatus for semiconductor process}
본 발명은 반도체 공정용 윈도우의 오염을 지연시키기 위한 장치에 관한 것으로서, 반도체 박막 증착 장치에서 설치되는 윈도우가 이동가능하게 형성되어, 계속적으로 오염되지 않은 윈도우 영역을 제공하여 윈도우 오염 속도 및 교체, 청소 주기를 최대한 지연시킬 수 있는 반도체 공정용 윈도우 오염 지연 장치에 관한 것이다.
최근 전기, 전자 부품의 소형화, 고집적화에 따라, 반도체 웨이퍼 또는 액정 기판 등을 포함한 각종 기판 상층에 반도체, 금속, 산화물 등의 박막을 형성하고 부분적으로 그 박막을 식각하는 등의 공정을 반복적으로 수행하여 고집적 소자를 제조하게 된다.
이러한, 박막을 형성하는 공정은 물리적, 화학적 다양한 증착법이 사용되고 있는데, 스파터링증착법(Sputtering), 펄스레이저증착법(PLD), 금속유기체증착법(MOD), 금속유기화학기상증착법(MOCVD), 화학기상증착법(CVD), 플라즈마-강화 화학기상증착법(PECVD), 원자층 증착법(ALD) 등과 같이 다양한 증착방법들이 알려져 있다.
특히, 이러한 증착방법을 이용하기 위한 증착 장치에 있어서, 필수적으로 포함되는 장비는 박막 증착을 위한 반응 공간을 형성하는 공정 챔버(process chamber)이다.
통상 공정 챔버는 진공 상태를 유지하게 되고, 내부에는 박막 증착을 위한 기판 및 타겟 물질이 위치하게 된다. 그리고, 상기 타겟에 공급되는 에너지원은 상기 공정 챔버의 내부 또는 외부에 위치하게 된다.
상기 반도체 박막 증착 공정 중에서 타켓에 에너지를 공급하기 위한 에너지원이 공정 챔버의 외부에 존재하는 펄스레이저증착법 같은 경우에는, 펄스레이저의 광선이 일정 경로를 거쳐 공정 챔버 내부로 입사되어 타겟에 집광되면 그 대향되는 위치에 배치된 기판에 타겟 조성과 동일한 재료의 박막이 형성되게 된다.
이러한 펄스레이저증착법의 경우에는 펄스레이저 광선이 공정 챔버 내부로 입사하게 될 때, 필수적으로 공정 챔버의 레이저 광선 경로 상에 형성된 레이저 윈도우(window)를 통과하게 된다.
상기 레이저 윈도우는 오랜 증착 시간 및 많은 증착 횟수에 따라 시간이 지나감에 따라 내부가 불투명하게 오염되어 입사되는 펄스레이저 광선의 에너지를 감소시키게 된다. 이에 의해 플룸(plume)의 크기가 작아진다거나 형태가 변형되어, 다른 증착 조건이 모두 동일함에도 불구하고 박막의 조성이나 두께, 성장 방향 등에 영향을 미쳐 박막의 특성이 달라지는 문제점이 발생하게 된다.
이러한 문제점을 해결하기 위해 일반적으로 공정 챔버를 개방하여 오염된 레이저 윈도우를 닦아내거나 레이저 윈도우를 교체하게 되는데, 이는 공정 챔버의 진공 상태를 해제시킨 후 작업이 이루어진다는 점, 증착 물질들이 인체에 대체로 유해한 점 등 여러 가지 문제점이 있으며, 상당히 번거로운 단점도 있다.
한편, 이러한 반도체 박막 증착 공정 중에 수율(yield)을 향상시키기 위해서는 공정 중에 발생하는 사고를 미리 방지하고, 장비의 오동작 등을 사전에 방지하기 위해 공정의 상태를 실시간으로 모니터링하여 이상 상태 발생시 공정(process)을 중단시키는 등의 조치를 취하여 불량율을 낮춤으로써 공정을 최적화하는 것이 필요하다.
이를 위해, 공정 챔버에 모니터링을 위한 윈도우를 설치하여 항시 공정 진행 상태를 육안으로 관찰하거나, 공정 모니터용 광학센서를 윈도우 외측에 설치하여 공정 상태를 모니터할 수 있도록 하였다.
그런데, 상기에서도 언급한 바와 같이 공정을 진행함에 따라 윈도우 내부가 오염되어 광학적인 모니터가 어려워지는 문제점이 발생하게 된다.
또한, 종래의 공정 챔버와는 별도로 공정 챔버의 배기관에 연결되는 셀프 플라즈마 챔버를 마련하여, 셀프 플라즈마 챔버로 유입된 공정가스의 성분 및 압력 등의 변화를 실시간으로 모니터함으로써 공정상의 변화를 감지하는 기술로. 한국공개특허 제2008-0101968호는 "반도체 제조 공정에 사용되는 가스 모니터링 장치", 본 출원인이 출원(출원번호 10-2012-0055917호)한 "셀프 플라즈마 챔버를 포함하는 공정 진행 모니터링 장치" 등이 있다.
상기 기술들은 분광기(Spectrometer)를 통해 상기 셀프 플라즈마 챔버 내의 플라즈마로부터 광선 빔을 감지하여 파장 영역별로 방출 감도를 측정하여 이를 분석하여 공정 챔버의 이상 여부를 판단하는 것이다.
이는 셀프 플라즈마 챔버에 형성된 윈도우를 통해서 셀프 플라즈마 챔버 외부에 있는 분광기로 측정이 이루어지게 되는 것이나, 이 경우에도 윈도우 오염 문제가 발생하게 되어 정확한 모니터링의 어려움이 있다.
이와 같이, 반도체 박막 공정을 위해 공정 챔버 외부에서 에너지를 공급하는 경우나, 공정 챔버 내부의 상태를 모니터함으로써 공정상의 변화를 실시간으로 관찰하기 위해서는 공정 챔버에 설치된 윈도우를 통해 이루어지게 되며, 시간이 지남에 따라 윈도우의 오염은 피할 수 없는 문제가 되고 있다.
이러한 윈도우의 오염을 최소화하거나, 윈도우의 교체를 용이하게 하기 위한 여러가지 연구가 진행되고 있으며, 특히 한국등록특허공보 등록번호 10=0713629호 "챔버 윈도우가 오염되는 것을 방지할 수 있는 레이저 열처리 장치", 한국등록특허공보 등록번호 10-0745610호 "레이저윈도우 오염 방지를 위한 레이저 증착 장치" 등이 있다.
상기 첫 번째 기술은, 윈도우와 기판 사이의 공간에 전기장을 발생시켜, 전기장에 의해 오염물들의 경로를 변경시켜, 윈도우에 도달하지 못하도록 하여 윈도우 오염을 방지시키는 것이다.
그러나, 상기 기술은 공정 챔버 내부의 다른 영역에 오염을 가속시키게 되며, 전기장 발생을 위한 전극판 형성이 번거롭고, 전극판의 오염이 된 후에는 윈도우의 오염이 다시 이루어지게 되므로, 오염된 윈도우의 교체 면에서는 바람직하지 않다. 또한, 양산 공정용 장비에서는 공정에 영향을 줄 수 있는 전기장 발생장치를 챔버 내부에 설치하는 것은 보다 큰 문제를 일으킬 수 있어 채택하지 않고 있다.
두 번째 종래 기술은, 펄스레이저 증착장치에 있어서, 레이저 윈도우의 오염을 방지하고자, 레이저 윈도우 내측에 플룸스크린부를 형성하고, 플룸스크린부에는 다수개의 스크린을 설치하여, 증착 과정 동안 하나의 스크린을 윈도우 전면에 위치시켜 윈도우의 오염을 방지하고, 그 스크린이 오염되면 다른 스크린을 윈도우 전면에 위치시켜 윈도우를 보호하고자 한 것이다.
그러나, 상기 기술은 공정 챔버의 윈도우에 연장 형성되는 플룸스크린부의 설치가 복잡하고 설치 공간을 많이 차지하게 되며, 레이저 윈도우의 전면에 또 다른 윈도우(스크린)를 설치하는 것과 동일한 구조로써, 이를 통과하는 에너지원의 파워를 감소시키거나, 외부에서 모니터링시에도 정확한 모니터링이 어려운 문제점이 있다.
본 발명은 상기 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 일반적인 반도체 박막 증착 장치에서 공정 챔버 또는 공정 모니터링을 위한 셀프 플라즈마 챔버 등에 설치되는 윈도우가 이동가능하게 형성되어, 계속적으로 오염되지 않은 윈도우 영역을 제공하여 윈도우 오염 속도 및 교체, 청소 주기를 최대한 지연시킬 수 있는 반도체 공정용 윈도우 오염 지연 장치의 제공을 그 목적으로 한다.
상기 목적을 달성하기 위해 본 발명은, 반도체 공정용 공정 챔버에 설치된 윈도우의 오염을 억제하기 위한 장치에 있어서, 상기 공정 챔버의 에너지원이 공급되는 경로 측 또는 공정 진행 모니터링을 위한 셀프 플라즈마 챔버에 형성되며, 중공부가 형성된 결합플랜지와, 상기 결합플랜지 외측으로 기밀 결합되고, 이동가능하도록 형성되어 오염되지 않은 영역을 연속적으로 상기 중공부로 제공하도록 형성된 이동윈도우와, 상기 이동윈도우와 상기 공정 챔버를 기밀 결합시키는 기밀 결합수단과, 상기 이동윈도우의 움직임을 제어하는 구동부와, 상기 공정 챔버의 일측에 형성되고, 상기 이동윈도우, 기밀 결합수단 및 구동부를 내부에 포함하며, 상기 공정 챔버의 진공 상태를 유지시키는 보조 챔버 및 상기 보조 챔버에 형성되고, 상기 이동윈도우와 동일 경로 상에 형성된 고정윈도우를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 반도체 공정용 윈도우 오염 지연 장치를 기술적 요지로 한다.
또한, 상기 결합플랜지는, 상기 공정 챔버의 외주면에서 연장형성되며, 에너지원 공급을 위해 필요한 영역 만큼의 크기를 가지는 중공부를 가지는 것이 바람직하며, 상기 결합플랜지에는 상기 중공부와 연결되며, 상기 공정 챔버 내측으로 샘방지부가 더 형성되는 것이 바람직하다.
또한, 상기 이동윈도우는, 수평, 수직 및 회전 중 어느 하나의 방향으로 이동되거나 둘 이상의 방향으로 조합되어 이동하는 것이 바람직하다.
또한, 상기 기밀 결합수단은, 상기 결합플랜지에 결합된 고무실링부재로 형성되며, 상기 고무실링부재에 이동윈도우의 내측면이 기밀접촉결합되거나, 벨로우즈 형태의 실링부재로 형성되며, 상기 벨로우즈 형태의 실링부재에 이동윈도우의 내측면이 기밀접촉결합되는 것이 바람직하다.
또한, 상기 구동부는, 상기 이동윈도우의 일측에 결합되어 상기 이동윈도우를 제어하고, 상기 보조 챔버의 진공을 유지시키는 것이 바람직하다.
한편, 상기 결합플랜지는 상기 공정 챔버의 일측에 모니터링을 위한 경로 측에 추가로 형성되며, 이에 대응하여 상기 이동윈도우, 상기 기밀 결합수단, 상기 구동부, 상기 보조 챔버 및 상기 고정 윈도우도 추가로 형성되는 것이 바람직하다.
또한, 오염된 이동윈도우 영역과 동일 경로 상의 상기 보조 챔버에 투과윈도우가 형성되어, 상기 보조 챔버 외측에서 제공된 레이저가 상기 투과윈도우를 투과하여 상기 오염된 이동윈도우 영역에 조사되도록 하여 오염된 이동윈도우 영역이 클리닝되도록 하는 것이 바람직하다.
또한, 오염된 이동윈도우 영역과 동일 경로 상의 상기 보조 챔버 외측에 마그넷부가 형성되고, 상기 보조 챔버 내부의 상기 오염된 이동윈도우 영역에 접하도록 세라믹연마부가 형성되어, 상기 마그넷부의 구동에 의해 상기 세라믹연마부가 구동되도록 하여 상기 오염된 이동윈도우 영역이 클리닝되도록 하는 것이 바람직하다.
상기 과제의 해결 수단에 의해 본 발명은, 반도체 공정시 오염되기 쉬운 윈도우를 오염되지 않은 새로운 영역으로 계속적으로 제공할 수 있는 이동윈도우를 도입하여, 윈도우의 오염을 최대한 지연시켜 윈도우 교체 및 청소 주기를 길게 하여, 공정 진행 과정의 번거로움을 최소화시키고, 이에 따른 공정 수율을 높일 수 있는 효과가 있다.
또한, 공정 진행 또는 공정 진행 상태를 모니터링하기 위한 윈도우 영역을 계속적으로 오염되지 않은 새로운 영역으로 제공할 수 있도록 하여, 정확한 에너지를 전달하고 모니터링을 하여 공정 전반에 재현성 및 신뢰성을 향상시켜, 고품질의 반도체 기판 및 박막을 제공할 수 있는 효과가 있다.
또한, 오염된 이동윈도우 영역 클리닝 방법으로 보조 챔버의 진공 상태를 해제하지 않고, 공정 진행 중 또는 공정 중단 중 어느 때에나 오염된 이동윈도우 영역을 클리닝 시킬 수 있어, 공진 진행 및 관리의 효율성을 도모할 수 있는 효과가 있다.
도 1 - 본 발명의 일실시예에 따른 반도체 공정용 윈도우 오염 억제 장치의 주요부에 대한 모식도.
도 2 - 본 발명에 따른 이동윈도우의 실시예를 나타낸 도.
도 3 - 본 발명의 다른 실시예에 따른 반도체 공정용 윈도우 오염 억제 장치의 주요부에 대한 모식도.
도 4 - 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 반도체 공정용 윈도우 오염 억제 장치에 있어서 클리닝 방법에 대한 모식도((a)레이저 클리닝, (b)세라믹연마부에 의한 클리닝).
본 발명은 반도체 공정시 공정 챔버 등에 설치된 윈도우의 오염을 억제하기 위한 장치에 관한 것으로서, 일반적인 반도체 박막 증착 장치에서 공정 챔버 또는 공정 모니터링을 위한 셀프 플라즈마 챔버에 설치되는 윈도우가 이동가능하게 형성되어, 박막 증착 또는 공정 모니터링을 위한 필요한 윈도우 영역의 노출을 최소화하고 계속적으로 오염되지 않은 다른 윈도우 영역을 제공하여 윈도우 오염 속도를 최대한 늦출 수 있는 반도체 공정용 윈도우 오염 지연 장치에 관한 것이다.
이하에서는 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 대해 상세히 설명하고자 한다.
도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 반도체 공정용 윈도우 오염 억제 장치의 주요부에 대한 모식도이고, 도 2는 본 발명에 따른 이동윈도우(200)의 실시예를 나타낸 것이며, 도 3은 본 발명의 다른 실시예에 따른 반도체 공정용 윈도우 오염 억제 장치의 주요부에 대한 모식도이다.
도시된 바와 같이, 본 발명은 반도체 박막 등을 제조하기 위한 공정에 있어서, 공정 챔버(10)에 설치된 윈도우를 통해 공정에 필요한 에너지원을 공정 챔버(10) 내부의 타겟에 공급하거나, 공정 챔버(10) 또는 셀프 플라즈마 챔버(20)와 같은 모니터링을 위한 챔버에 설치된 윈도우를 통해 공정 진행 상태를 모니터링하는 경우에, 윈도우의 오염을 최대한 지연시키고, 오염되지 않은 윈도우를 증착 영역 또는 모니터링 영역에 제공하여 정확한 에너지를 전달하고 모니터링을 하여 공정 전반에 재현성 및 신뢰성을 향상시키기 위한 것이다.
본 발명의 일실시예로서, 반도체 박막 등의 증착 공정에 필요한 에너지를 공정 챔버(10) 내부의 타겟에 정확하게 공급하기 위해, 도 1에 도시된 에너지원이 통과하는 윈도우의 오염을 최대한 지연시키기 위한 장치에 관해 설명하고자 한다.
도 1에 도시된 바와 같이, 증착 공정시 윈도우 오염을 지연시키기 위한 장치는, 상기 공정 챔버(10)의 에너지원이 공급되는 경로 측에 형성되며, 중공부(110)가 형성된 결합플랜지(100)와, 상기 결합플랜지(100) 외측으로 기밀 결합되고, 이동가능하도록 형성되어 오염되지 않은 영역을 연속적으로 상기 중공부(110)로 제공하도록 형성된 이동윈도우(200)와, 상기 이동윈도우(200)와 상기 공정 챔버(10)를 기밀 결합시키는 기밀 결합수단(300), 상기 이동윈도우(200)의 움직임을 제어하는 구동부(400)와, 상기 공정 챔버(10)의 일측에 형성되고, 상기 이동윈도우(200), 기밀 결합수단(300) 및 구동부(400)를 내부에 포함하며, 상기 공정 챔버(10)의 진공 상태를 유지시키는 보조 챔버(500) 및 상기 보조 챔버(500)에 형성되고, 상기 이동윈도우(200)와 동일 경로 상에 형성된 고정윈도우(600)로 크게 구성된다.
먼저, 상기 결합플랜지(100)는 상기 공정 챔버(10)에 설치되는 것으로서, 에너지원이 공급되는 경로, 즉, 펄스레이저증착법의 경우에는 레이저 광선이 공정 챔버(10)로 입사하는 경로 상에 형성되게 된다. 상기 결합플랜지(100)는 에너지원이 통과하기 위한 중공부(110)가 형성되고, 일반적으로 투명하면서, 반사방지막이 형성된 윈도우(window)가 결합되게 되며, 이를 통해 레이저 광선이 공정 챔버(10) 내부의 타겟으로 조사되게 된다.
상기 결합플랜지(100)는 일반적으로 상기 윈도우의 결합 및 분리의 편의성을 도모하고, 오염을 최소화시키기 위해 공정 챔버(10)의 외주면에서 외측으로 돌출되게 연장형성되며, 에너지원 공급을 위해 필요한 영역만큼의 크기를 가지는 중공부(110)를 가지게 된다. 상기 중공부(110)는 에너지원, 즉 레이저 광선이 통과하기 위한 영역으로서, 크게 형성될 필요없이 레이저 광속(光束)이 통과할 수 있을 정도의 크기로 형성되면 된다.
또한, 상기 결합플랜지(100)는, 상기 중공부(110)와 연결되며, 상기 공정 챔버(10) 내측으로 샘방지부(120)가 더 형성되는 것이 바람직하다. 상기 샘방지부(120)는 상기 결합플랜지(100)의 단부가 공정 챔버(10) 내측으로 꺾여서 상기 중공부(110)를 따라 통로를 형성하는 것으로서, 상기 통로를 따라 레이저 광선이 통과하게 됨과 동시에, 공정 챔버(10) 내부에서 증착 공정 중에 발생하는 원자 기체, 플라즈마 등의 오염물이 중공부(110) 측으로 오는 것을 어느 정도 막아주게 된다.
이에 의해 오염물이 상기 결합플랜지(100)의 중공부(110) 외측으로 새는 것을 막아주게 되며, 상기 결합플랜지(100)에 결합되는 후술할 이동윈도우(200)의 오염을 방지하는 역할을 수행하게 된다.
한편, 상기 결합플랜지(100)에는 후술할 탄성력이 있는 기밀 결합수단(300)이 형성되어, 이동윈도우(200)가 이동도 가능하면서, 상기 공정 챔버(10)에 기밀 접촉결합되도록 한다.
다음으로, 상기 이동윈도우(200)에 대해 설명하고자 한다.
상기 이동윈도우(200)는 상기 결합플랜지(100) 외측으로 기밀 결합되고, 이동가능하도록 형성되어 오염되지 않은 영역을 연속적으로 상기 중공부(110)로 제공하도록 형성된다.
즉, 상기 결합플랜지(100)에 기밀 결합된 이동윈도우(200)는 증착을 위한 에너지원이 통과하여 중공부(110)를 통해 공정 챔버(10) 내부로 입사하게 되며, 장시간 사용으로 중공부(110) 측으로 제공된 이동윈도우(200) 상의 영역이 오염이 되면 이동윈도우(200)를 이동시켜 오염되지 않은 새로운 영역이 중공부(110) 측으로 제공되도록 하여, 증착 공정 동안 계속적으로 같은 에너지를 공급받을 수 있도록 하여지도록 공정 재현성 및 신뢰성을 향상시키도록 하는 것이다.
상기 이동윈도우(200)는 수평, 수직 및 회전 중 어느 하나의 방향으로 이동되거나 둘 이상의 방향으로 조합하여 이동하는 것이 바람직하며, 이는 상기 이동윈도우(200)의 일측에 결합된 구동부(400)에 의해 구현된다.
도 2는 상기 이동윈도우(200)에 대한 몇 가지 실시예를 나타낸 것으로서, 도 2(a)는 상기 이동윈도우(200)가 회전형으로 형성되어, 상기 이동윈도우(200)가 회전하면서 상기 중공부(110) 상으로 오염되지 않은 새로운 영역의 이동윈도우(200)가 제공되게 된다. 이 경우 상기 구동부(400)는 상기 이동윈도우(200)의 중심축에 결합되어, 상기 이동윈도우(200)를 회전시키게 된다.
그리고, 상기 도 2(b)는 수평 이동형으로, 상기 이동윈도우(200)가 수평 이동하면서 상기 중공부(110) 상으로 오염되지 않은 새로운 영역의 이동윈도우(200)가 제공되게 된다. 이 경우 상기 구동부(400)는 상기 이동윈도우(200)의 일측에 결합되어, 상기 이동윈도우를 수평이동시키게 된다.
다음으로, 상기 기밀 결합수단(300)은, 상기 이동윈도우(200)와 상기 공정 챔버(10)를 기밀 결합시키는 것으로, 상기 결합플랜지(100)에 결합된 고무실링부재로 형성되거나, 상기 결합플랜지(100)에 결합된 벨로우즈 형태의 실링부재로 형성되어, 상기 이동윈도우(200)의 내측면이 기밀접촉 결합되게 된다.
즉, 상기 기밀 결합수단(300)은 결합플랜지(100)에 형성된 결함홈 등에 결합되어, 외측으로는 이동윈도우(200)가 접촉 결합되어, 상기 공정 챔버(10) 내부의 진공 상태를 깨지 않으면서 탄성력이 있는 재질로 형성되어, 상기 이동윈도우(200)의 이동에 의하여도 기밀 결합이 깨지지 않도록 형성되는 것이다.
특히, 벨로우즈 형태의 실링부재는 이동윈도우(200)가 수평 또는 수직 이동하여도 기밀 결합 상태를 유지하여, 공정 챔버(10) 내부의 진공을 깨지 않으면서, 공정 챔버(10) 내부의 오염물이 이동윈도우(200)와 결합플랜지(100) 사이의 틈을 통해 외부로 새지 않도록 하는 것이다.
그리고, 상기 구동부(400)는 상기 이동윈도우(200)의 움직임을 제어하는 것으로서, 상기 이동윈도우(200)에 결합되어 상기 이동윈도우(200)를 제어하고, 후술할 보조 챔버(500) 내부의 진공 상태를 유지할 수 있도록 하는 진공용 모터를 사용한다.
상기 구동부(400)의 구동축과 상기 이동윈도우(200)를 결합하여, 상기 이동윈도우(200)의 회전 및 수직 또는 수평 이동을 제어할 수 있도록 한다. 이 경우에, 상기 구동부(400)의 구동축과 이동윈도우(200)는 공정 진행을 위한 에너지 공급경로를 방해하지 않도록 결합되도록 한다.
도 2(a)의 회전형인 경우에는 상기 구동부(400)의 구동축이 상기 이동윈도우(200)의 중심축에 결합되게 되고, 도 2(b)의 수평이동형인 경우에는 상기 구동부(200)의 구동축이 상기 이동윈도우(200)의 일측에 결합되어, 일 방향으로 이동윈도우(200)를 이동시키게 된다.
그리고, 상기 보조 챔버(500)는 상기 공정 챔버(10)의 일측에 형성되고, 상기 이동윈도우(200), 기밀 결합수단(300) 및 구동부(400)를 내부에 포함하며, 상기 공정 챔버(10)의 진공 상태를 유지시키기 위한 것이다. 그리고, 상기 고정윈도우(600)는 상기 보조 챔버(500)에 형성되고, 상기 이동윈도우(200)와 동일 경로 상에 형성된 것이다.
즉, 상기 공정 챔버(10)의 일측에 보조 챔버(500)가 더 형성되며, 상기 보조 챔버(500)의 일측에는 이동윈도우(200)와 동일 경로 상에 고정윈도우(600)가 형성되어, 공정 진행을 위한 에너지원이 고정윈도우(600)를 통해 보조 챔버(500) 내부로 입사되어 이동윈도우(200)를 통과하여 공정 챔버(10)로 입사되게 된다.
상기와 같이, 공정 챔버(10)의 일측에 보조 챔버(500)가 형성되고, 그 내부에 이동윈도우(200)가 형성되고, 상기 이동윈도우(200)는 공정 챔버(10)의 결합플랜지(100)와 기밀 결합수단(300)에 의해 기밀 결합되어, 장시간 사용 후 이동윈도우(200)의 중공부(110) 제공 영역이 오염되면, 상기 구동부(400)의 작동에 의해 오염되지 않은 새로운 상기 이동윈도우(200) 영역으로 이동시켜 계속적으로 오염되지 않은 윈도우를 제공할 수 있도록 하는 것이다.
여기에서, 상기 결합플랜지(100)는 상기 공정 챔버(10)의 일측에 모니터링을 위한 경로 측에 추가로 형성하여, 이에 대응하여 상기 이동윈도우(200), 상기 기밀 결합수단(300), 상기 구동부(400), 상기 보조 챔버(500) 및 상기 고정윈도우(600)도 추가로 형성할 수도 있다.
즉, 공정 챔버(10)의 일측에는 공정 진행을 위한 에너지원 공급 경로 상에 이동윈도우(200) 장치를 구현하고, 다른 측에는 모니터링을 위해 이동윈도우(200) 장치를 구현할 수 있는 것이다. 이러한 시스템은 필요에 의해 복수 개 설치하여도 무방하다.
도 1(a)는 공정 챔버(10) 내부에 플라즈마 상태의 증착 기체가 형성되어 반도체 공정이 진행되고 있는 상태를 나타낸 것으로서, 상기 공정 챔버(10) 일측에 본 발명에 따른 이동윈도우(200)를 포함하는 보조 챔버(500)가 설치되고, 고정윈도우(600) 바깥으로 광센서나 분광기(Spectrometer) 등이 설치되어 플라즈마로부터의 광선 빔을 감지하여 파장 영역별로 방출 감도를 측정하거나, 시간과 파장에 따른 분광 분포 등을 측정하여 공정 챔버(10) 내부의 물리적, 화학적 상태를 실시간으로 모니터링할 수 있도록 하는 것이다.
이 경우, 공정 챔버(10) 내의 플라즈마 등에 의해 중공부(110) 상으로 제공된 이동윈도우(200)의 모니터링 영역이 오염되면, 이동윈도우(200)를 수평, 수직 또는 회전 이동시켜 오염되지 않은 새로운 영역의 이동윈도우(200)를 중공부(110) 상으로 제공하도록 하여, 신뢰성있는 모니터링이 가능하도록 한 것이다.
도 1(b)는 공정 챔버(10) 내부에 공정 진행을 위한 에너지원을 공급하면서, 다른 측으로는 공정 진행 상태를 모니터링하기 위한 광센서 등이 설치된 장치를 나타낸 것으로서, 본 발명에 따른 이동윈도우(200)를 각각 적용함으로써, 공정 진행 및 공정 모니터링에 있어서 재현성 및 신뢰성있는 실험이 가능하도록 한 것이다.
한편, 도 3은 공정 진행 모니터링을 위한 셀프 플라즈마 챔버(20)에 중공부(110)가 형성된 결합플랜지(100)가 형성되어, 상기와 같은 이동윈도우(200) 장치가 구현된 것을 나타낸 것이다.
도 3(a)는 종래의 셀프 플라즈마 챔버(20)에 고정윈도우(600)가 형성되어 그 외측의 분광기에 의해 셀프 플라즈마 챔버(20) 내의 플라즈마 상태를 모니터링하는 장치이나, 장시간 사용에 의해 셀프 플라즈마 챔버(20)의 일측에 형성된 윈도우가 오염되어 정확한 모니터링이 어려운 문제점이 있었다.
도 3(b)는 셀프 플라즈마 챔버(20)에 본 발명에 따른 이동윈도우(200) 시스템을 적용하여 윈도우가 어느 정도 오염되면 오염되지 않은 새로운 영역의 윈도우를 제공하여, 모니터링에 대한 신뢰성을 향상시킬 수 있도록 한 것이다.
여기에서, 셀프 플라즈마 챔버(20)에 이동윈도우(200)를 적용하기 위한 구성은 상술한 공정 챔버(10) 내부로의 에너지원 공급 시 적용되는 모든 구성요소에 대한 설명과 동일하며, 공정 챔버(10)가 아닌 공정 모니터링을 위한 추가로 설치된 셀프 플라즈마 챔버(20)에 본 발명에 따른 이동윈도우(200) 장치가 형성된 것이다.
즉, 고정윈도우(600) 외측으로 분광기(Spectrometer) 등이 형성되어, 내부의 플라즈마 상태를 체크하여 공정 진행 상태를 모니터링할 수 있도록 한 것이다. 이 경우에도 계속적으로 오염되지 않은 윈도우 영역을 제공하여 정확한 모니텅링이 가능하도록 하고, 공정 진행의 신뢰성이 유지되도록 한 것이다.
한편, 도 4(a)에 도시된 바와 같이, 오염된 이동윈도우 영역(C)과 동일 경로 상의 상기 보조 챔버(500)에 투과윈도우(700)가 형성되어, 상기 보조 챔버(500) 외측에서 제공된 레이저가 상기 투과윈도우(700)를 투과하여 상기 오염된 이동윈도우 영역(C)에 조사되도록 하여 오염된 이동윈도우 영역(C)이 클리닝되도록 한다.
즉, 상기 보조 챔버(500) 외측에서 레이저를 제공하여 그 경로 및 초점 거리를 조절하여, 상기 투과윈도우(700)로 투과시켜 상기 오염된 이동윈도우 영역(C)으로 조사되도록 하여 오염된 이동윈도우 영역(C)이 레이저 클리닝되도록 하는 것으로, 미러(mirror) 등을 이용하여 레이저의 경로를 조절하여 상기 오염된 이동윈도우 영역(C)의 클리닝이 되도록 하는 것이다.
또한, 도 4(b)에 도시된 바와 같이, 오염된 이동윈도우 영역(C)과 동일 경로 상의 상기 보조 챔버(500) 외측에 마그넷부(810)가 형성되고, 상기 보조 챔버(500) 내부의 상기 오염된 이동윈도우 영역(C)에 접하도록 세라믹연마부(820)가 형성되어, 상기 마그넷부(810)의 구동에 의해 상기 세라믹연마부(820)가 구동되도록 하여 상기 오염된 이동윈도우 영역(C)이 클리닝되도록 한다.
즉, 상기 보조 챔버 외측에 마그넷부(810)를 형성시키고, 상기 마그넷부(810)의 자력이 미치고 상기 보조 챔버(500) 내부의 상기 오염된 이동윈도우 영역(C)에 접하도록 세라믹연마부(820)를 형성하여, 상기 마그넷부(810)의 구동에 의해 자력이 미치는 상기 세라믹연마부(820)를 구동시켜, 상기 오염된 이동윈도우 영역(C)이 세라믹연마부(820)에 의해 클리닝되도록 한다.
상기 세라믹연마부(820)는 상기 오염된 이동윈도우 영역(C)과 접하는 부분은 이동윈도우와 접촉되어 오염된 부분이 세라믹연마되도록 세라믹연마판으로 형성되고, 그 뒤쪽으로는 상기 마그넷부(810)의 자력이 미치도록 마그넷판으로 형성되거나, 마그넷 또는 자석에 붙은 금속을 내장하여 형성된다.
상기의 오염된 이동윈도우 영역(C)의 클리닝 방법은 보조 챔버(500)의 진공 상태를 해제하지 않고, 공정 진행 중 또는 공정 중단 중 어느 때에나 오염된 이동윈도우 영역을 클리닝 시킬 수 있어, 공진 진행 및 관리의 효율성을 도모할 수 있는 이점이 있다.
이와 같이 본 발명에 따른 반도체 공정용 윈도우 오염 억제 장치는, 반도체 증착 공정 중 에너지원 공급시, 또는 공정 진행 상태를 모니터링하기 위해 광학적 센서 등을 이용한 측정 시의 모든 경우에 사용되는 윈도우에 적용이 가능하다. 특히, OES(Optical Emission Spectrometer) 장치, Laser Particle Counter, SPOES(Self Plasma Optical Emission Spectrometer), SR 센서 등과 같은 모니터링 장치에도 적용이 가능하여, 정확한 공정 모니터링이 가능하도록 한다.
10 : 공정 챔버 20 : 셀프 플라즈마 챔버
100 : 결합플랜지 110 : 중공부
120 : 샘방지부 200 : 이동윈도우
300 : 기밀 결합수단 400 : 구동부
500 : 보조 챔버 600 : 고정윈도우
700 : 투과윈도우 810 : 마그넷부
820 : 세라믹연마부

Claims (17)

  1. 반도체 공정용 공정 챔버에 설치된 윈도우의 오염을 억제하기 위한 장치에 있어서,
    상기 공정 챔버의 에너지원이 공급되는 경로 측에 형성되며, 중공부가 형성된 결합플랜지;
    상기 결합플랜지 외측으로 기밀 결합되고, 이동가능하도록 형성되어 오염되지 않은 영역을 연속적으로 상기 중공부로 제공하는 이동윈도우;
    상기 이동윈도우와 상기 공정 챔버를 기밀 결합시키는 기밀 결합수단;
    상기 이동윈도우의 움직임을 제어하는 구동부;
    상기 공정 챔버의 일측에 형성되고, 상기 이동윈도우, 기밀 결합수단 및 구동부를 내부에 포함하며, 상기 공정 챔버의 진공 상태를 유지시키는 보조 챔버; 및
    상기 보조 챔버에 형성되고, 상기 이동윈도우와 동일 경로 상에 형성된 고정윈도우;를 포함하여 구성되되,
    상기 기밀 결합수단은,
    상기 결합플랜지에 결합된 벨로우즈 형태의 실링부재로 형성되며, 상기 벨로우즈 형태의 실링부재에 이동윈도우의 내측면이 기밀접촉결합되는 것을 특징으로 하는 반도체 공정용 윈도우 오염 지연 장치.
  2. 제 1항에 있어서, 상기 결합플랜지는,
    상기 공정 챔버의 외주면에서 연장형성되며, 에너지원 공급을 위해 필요한 영역 만큼의 크기를 가지는 중공부를 가지는 것을 특징으로 하는 반도체 공정용 윈도우 오염 지연 장치.
  3. 제 2항에 있어서, 상기 결합플랜지는,
    상기 중공부와 연결되며, 상기 공정 챔버 내측으로 샘방지부가 더 형성되는 것을 특징으로 하는 반도체 공정용 윈도우 오염 지연 장치.
  4. 제 1항에 있어서, 상기 이동윈도우는,
    수평, 수직 및 회전 중 어느 하나의 방향으로 이동되거나 둘 이상의 방향으로 조합되어 이동하는 것을 특징으로 하는 반도체 공정용 윈도우 오염 지연 장치.
  5. 삭제
  6. 삭제
  7. 제 1항에 있어서, 상기 구동부는,
    상기 이동윈도우에 결합되어 상기 이동윈도우를 제어하고, 상기 보조 챔버의 진공을 유지시키는 것을 특징으로 하는 반도체 공정용 윈도우 오염 지연 장치.
  8. 제 1항에 있어서, 상기 결합플랜지는 상기 공정 챔버의 일측에 모니터링을 위한 경로 측에 추가로 형성되며, 이에 대응하여 상기 이동윈도우, 상기 기밀 결합수단, 상기 구동부, 상기 보조 챔버 및 상기 고정 윈도우도 추가로 형성되는 것을 특징으로 하는 반도체 공정용 윈도우 오염 지연 장치.
  9. 반도체 공정용 공정 챔버에 설치된 윈도우의 오염을 억제하기 위한 장치에 있어서,
    공정 진행 모니터링을 위한 셀프 플라즈마 챔버에 형성되며, 중공부가 형성된 결합플랜지;
    상기 결합플랜지 외측으로 기밀 결합되고, 이동가능하도록 형성되어 오염되지 않은 영역을 연속적으로 상기 중공부로 제공하도록 형성된 이동윈도우;
    상기 이동윈도우와 상기 공정 챔버를 기밀 결합시키는 기밀 결합수단;
    상기 이동윈도우의 움직임을 제어하는 구동부;
    상기 공정 챔버의 일측에 형성되고, 상기 이동윈도우, 기밀 결합수단 및 구동부를 내부에 포함하며, 상기 공정 챔버의 진공 상태를 유지시키는 보조 챔버; 및
    상기 보조 챔버에 형성되고, 상기 이동윈도우와 동일 경로 상에 형성된 고정윈도우;를 포함하여 구성되되,
    상기 기밀 결합수단은,
    상기 결합플랜지에 결합된 벨로우즈 형태의 실링부재로 형성되며, 상기 벨로우즈 형태의 실링부재에 이동윈도우의 내측면이 기밀접촉결합되는 것을 특징으로 하는 반도체 공정용 윈도우 오염 지연 장치.
  10. 제 9항에 있어서, 상기 결합플랜지는,
    상기 셀프 플라즈마 챔버의 외주면에서 연장형성되며, 에너지원 공급을 위해 필요한 영역 만큼의 크기를 가지는 중공부를 가지는 것을 특징으로 하는 반도체 공정용 윈도우 오염 지연 장치.
  11. 제 10항에 있어서, 상기 결합플랜지는,
    상기 중공부와 연결되며, 상기 공정 챔버 내측으로 샘방지부가 더 형성되는 것을 특징으로 하는 반도체 공정용 윈도우 오염 지연 장치
  12. 제 9항에 있어서, 상기 이동윈도우는,
    수평, 수직 및 회전 중 어느 하나의 방향으로 이동되거나 둘 이상의 방향으로 조합되어 이동하는 것을 특징으로 하는 반도체 공정용 윈도우 오염 지연 장치.
  13. 삭제
  14. 삭제
  15. 제 9항에 있어서, 상기 구동부는,
    상기 이동윈도우의 일측에 결합되어 상기 이동윈도우를 제어하고, 상기 보조 챔버의 진공을 유지시키는 것을 특징으로 하는 반도체 공정용 윈도우 오염 지연 장치.
  16. 제 1항에 있어서, 오염된 이동윈도우 영역과 동일 경로 상의 상기 보조 챔버에 투과윈도우가 형성되어, 상기 보조 챔버 외측에서 제공된 레이저가 상기 투과윈도우를 투과하여 상기 오염된 이동윈도우 영역에 조사되도록 하여 오염된 이동윈도우 영역이 클리닝되도록 하는 것을 특징으로 하는 반도체 공정용 윈도우 오염 지연 장치.
  17. 제 1항에 있어서, 오염된 이동윈도우 영역과 동일 경로 상의 상기 보조 챔버 외측에 마그넷부가 형성되고, 상기 보조 챔버 내부의 상기 오염된 이동윈도우 영역에 접하도록 세라믹연마부가 형성되어, 상기 마그넷부의 구동에 의해 상기 세라믹연마부가 구동되도록 하여 상기 오염된 이동윈도우 영역이 클리닝되도록 하는 것을 특징으로 하는 반도체 공정용 윈도우 오염 지연 장치.
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