KR101870649B1 - 기판 처리 장치 및 방법 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 기판 처리 장치 및 방법에 관한 것이다. 본 발명의 일 실시예에 따른 기판 처리 장치 및 방법은, 기판이 처리되는 처리 공간 내에 노출되는 노출면을 가지는 부품에 조사광을 조사하여 조사광에 반응하여 부품의 노출면이 방사하는 방출 광의 세기에 따라 부품의 손상 정도를 측정함으로써 부품의 교체시기를 판단할 수 있다.

Description

기판 처리 장치 및 방법{APPARATUS AND METHOD FOR TREATING SUBSTRATE}
본 발명은 기판 처리 장치에 관한 것으로, 보다 상세하게는 플라스마를 이용한 기판 처리 장치에 관한 것이다.
반도체소자를 제조하기 위해서, 기판을 포토리소그라피, 식각, 애싱, 이온주입, 박막증착, 그리고 세정 등 다양한 공정을 수행하여 기판 상에 원하는 패턴을 형성한다. 이 중 식각 공정은 기판 상에 형성된 막 중 선택된 가열 영역을 제거하는 공정으로 습식식각과 건식식각이 사용된다.
이 중 건식식각을 위해 플라스마를 이용한 식각 장치가 사용된다. 일반적으로 플라스마를 형성하기 위해서는 챔버의 내부공간에 전자기장을 형성하고, 전자기장은 챔버 내에 제공된 공정가스를 플라스마 상태로 여기시킨다.
플라스마는 이온이나 전자, 라디칼등으로 이루어진 이온화된 가스 상태를 말한다. 플라스마는 매우 높은 온도나, 강한 전계 혹은 고주파 전자계(RF Electromagnetic Fields)에 의해 생성된다. 반도체 소자 제조 공정은 플라스마를 사용하여 식각 공정을 수행한다. 식각 공정은 플라스마에 함유된 이온 입자들이 기판과 충돌함으로써 수행된다.
이 경우, 챔버 내부의 부품의 표면이 플라스마에 노출됨으로써 손상되므로 챔버 내부에 제공된 부품들의 손상 정도를 측정하여 교체 시기를 판단할 필요가 있다. 도 1은 일반적인 기판 처리 장치(1)를 나타낸 단면도이다. 도 1을 참고하면, 일반적으로 챔버(2) 내부에 제공된 부품들의 손상 정도를 측정하는 것은 장시간의 실험을 통한 예측 또는 챔버의 상부를 덮는 커버(3)를 개방하여 직접 부품의 손상 정도를 계측하는 방법을 이용하였다. 따라서, 정밀한 측정이 용이하지 않아 부품들의 손상 정도에 따른 공정의 정밀한 제어가 용이하지 않고, 손상 정도의 측정에 적지 않은 시간이 소요되는 문제점이 있다.
본 발명은 기판 처리 장치 내에 제공된 부품의 손상 정도를 정밀하게 측정할 수 있는 장치 및 방법을 제공하기 위한 것이다.
또한, 본 발명은 기판 처리 장치 내에 제공된 부품의 손상 정도를 측정하는 시간을 절감할 수 있는 장치 및 방법을 제공하기 위한 것이다.
또한, 본 발명은 기판 처리 공정을 정밀하게 제어할 수 있는 장치 및 방법을 제공하기 위한 것이다.
본 발명이 해결하고자 하는 과제가 상술한 과제들로 한정되는 것은 아니며, 언급되지 아니한 과제들은 본 명세서 및 첨부된 도면으로부터 본 발명의 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
본 발명은 기판 처리 장치를 제공한다. 본 발명의 일 실시예에 따른 기판 처리 장치는, 기판을 처리하는 장치에 있어서, 내부에 처리 공간을 가지는 챔버와; 상기 처리 공간 내에 배치되며 기판이 놓이는 지지판을 가지는 지지 유닛과; 상기 처리 공간 내로 공정 가스를 공급하는 가스 공급 유닛과; 상기 처리 공간의 외부에 제공되며, 상기 처리 공간 내의 공정 가스로부터 플라스마를 생성하는 플라스마 소스와; 상기 처리 공간 내에 노출된 노출면을 가지는 부품의 소모 상태를 측정하는 측정 유닛을 포함하되, 상기 측정 유닛은, 상기 부품에 조사 광을 조사하는 조사 부재와; 상기 부품으로부터 방출되는 방출 광을 수광하는 수광 부재와; 상기 수광 부재로부터 수광된 방출 광으로부터 상기 부품의 상태를 판단하는 판단 부재;를 포함한다.
상기 기판 처리 장치는 상기 처리 공간 내로 기판을 반입 및 반출하는 반송 부재를 더 포함하되, 상기 조사 부재는 상기 반송 부재에 지지된다.
상기 지지 유닛은 외부의 반송 부재로부터 기판을 전달받아 상기 지지 판으로 안착시키는 리프트 핀;을 더 포함하되, 상기 조사 부재는 상기 리프트 핀에 의해 지지된다.
상기 조사 부재는, 판 형상을 가지는 몸체; 및 상기 몸체에 제공되고 상기 조사 광을 발생시키는 발광 부재를 포함한다.
상기 발광 부재는 복수개로 제공되고, 상기 복수개의 발광 부재는 각각 서로 다른 파장의 조사 광을 발생시킨다.
상기 몸체는 링 형상으로 제공될 수 있다.
상기 수광 부재는 상기 몸체에 제공될 수 있다.
상기 수광 부재는 기판에 대한 공정 완료 시점을 검출하는 종점 검출 장치;를 포함한다.
상기 수광 부재는 포토 다이오드(Photo Diode)를 포함할 수 있다.
상기 노출 면은 상기 조사 광에 반응하여 상기 방출 광을 방사하는 방사 물질로 코팅된다.
상기 방사 물질은 산화 이트륨(Y2O3)을 포함한다.
상기 부품의 상태는 상기 코팅의 두께의 상태를 포함한다.
상기 판단 부재는 상기 방출 광의 세기가 설정 크기 이하이면 상기 부품의 교체 시기가 도래된 것으로 판단한다.
상기 조사 광은 자외선을 포함한다.
상기 지지 유닛은 상기 지지판을 둘러싸도록 제공된 포커스 링을 더 포함하고, 상기 부품은 상기 포커스 링을 포함할 수 있다.
상기 방출 광은 적색광을 포함할 수 있다.
또한, 본 발명은 기판 처리 방법을 제공한다. 본 발명의 실시 예에 따른 기판 처리 방법은 기판이 처리되는 처리 공간 내에 노출된 노출 면을 가지는 부품에 조사 광을 조사하는 조사광 조사 단계; 및 상기 조사 광에 반응하여 상기 노출 면이 방사하는 방출 광으로부터 상기 부품의 상태를 판단하는 판단 단계;를 포함한다.
상기 조사광 조사 단계에서는 조사 부재가 반송 부재에 지지된 상태에서 상기 부품에 조사 광을 조사한다.
상기 조사광 조사 단계에서는 조사 부재가 리프트 핀에 지지된 상태에서 상기 부품에 조사 광을 조사한다.
상기 조사광 조사 단계 이전에 이전 단계;를 더 포함하되, 상기 이전 단계에서는 상기 리프트 핀이 반송 부재로부터 상기 조사광을 조사하는 조사 부재를 이전 받는다.
상기 조사 광 조사 단계 이전에, 반송 부재가 상기 처리 공간의 외부에서 조사 부재를 지지하는 지지 단계; 및 상기 반송 부재가 상기 조사 부재를 상기 처리 공간으로 반입시키는 반입 단계;를 더 포함한다.
상기 노출 면은 상기 조사 광에 반응하여 상기 방출 광을 방사하는 방사 물질로 코팅되게 제공된다.
상기 판단 단계에서는 상기 코팅의 두께의 상태를 판단한다.
상기 판단 단계에서는 상기 방출 광의 세기가 설정 크기 이하이면 상기 부품의 교체 시기가 도래된 것으로 판단한다.
상기 조사 광 조사 단계에서는 상기 조사 광은 자외선을 포함하는 광으로 조사된다.
상기 방사 물질은 산화 이트륨(Y2O3)을 포함하는 물질로 제공될 수 있다.
상기 판단 단계 이 후에는, 플라스마를 이용하여 상기 처리 공간 내에 제공된 기판을 처리 하는 공정이 수행되는 공정 단계;를 더 포함한다.
본 발명의 일 실시 예에 따른 장치 및 방법은 기판 처리 장치 내에 제공된 부품의 손상 정도를 정밀하게 측정할 수 있다.
또한, 본 발명의 일 실시 예에 따른 장치 및 방법은 기판 처리 장치 내에 제공된 부품의 손상 정도를 측정하는 시간을 절감할 수 있다.
또한, 본 발명의 일 실시 예에 따른 장치 및 방법은 기판 처리 공정을 정밀하게 제어할 수 있다.
도 1은 일반적인 기판 처리 장치를 나타낸 단면도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 기판 처리 장치를 보여주는 단면도이다.
도 3은 도 2의 기판 처리 장치에 제공되는 측정 유닛을 설명하기 위한 측면도이다.
도 4는 도 3의 반송 부재에 지지된 조사 부재의 저면을 나타낸 사시도이다.
도 5는 도 3의 조사 부재가 리프트 핀에 지지되는 모습을 나타낸 측면도이다.
도 6은 본 발명의 다른 실시 예에 따른 몸체의 저면을 나타낸 저면도이다.
도 7은 본 발명의 일 실시 예에 따른 기판 처리 방법을 나타낸 순서도이다.
도 8은 본 발명의 다른 실시 예에 따른 기판 처리 방법을 나타낸 순서도이다.
이하, 본 발명의 실시 예를 첨부된 도면들을 참조하여 더욱 상세하게 설명한다. 본 발명의 실시 예는 여러 가지 형태로 변형할 수 있으며, 본 발명의 범위가 아래의 실시 예들로 한정되는 것으로 해석되어서는 안 된다. 본 실시 예는 당업계에서 평균적인 지식을 가진 자에게 본 발명을 더욱 완전하게 설명하기 위해 제공되는 것이다. 따라서 도면에서의 요소의 형상은 보다 명확한 설명을 강조하기 위해 과장되었다.
본 발명의 실시예에서는 플라스마를 이용하여 기판을 식각하는 기판 처리 장치 에 대해 설명한다. 그러나 본 발명은 이에 한정되지 않고, 챔버 내부의 부품의 손상 정도 측정이 요구되는 다양한 종류의 장치에 적용 가능하다.
또한 본 발명의 실시예에서는 지지 유닛으로 정전 척을 예로 들어 설명한다. 그러나 본 발명은 이에 한정되지 않고, 지지 유닛은 기계적 클램핑에 의해 기판을 지지하거나, 진공에 의해 기판을 지지할 수 있다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 기판 처리 장치를 보여주는 단면도이다. 도 3은 도 2의 기판 처리 장치에 제공되는 측정 유닛을 설명하기 위한 측면도이다.
도 2 및 도 3을 참조하면, 기판 처리 장치(10)는 플라스마를 이용하여 기판(W)을 처리한다. 예를 들어, 기판 처리 장치(10)는 기판(W)에 대하여 식각 공정을 수행할 수 있다. 기판 처리 장치(10)는 챔버(100), 지지 유닛(200), 가스 공급 유닛(300), 플라스마 소스(400), 배기 유닛(500) 및 측정 유닛(600)을 포함한다.
챔버(100)는 기판을 처리하는 처리 공간을 가진다. 챔버(100)는 하우징(110), 커버(120), 그리고 라이너(130)를 포함한다.
하우징(110)은 내부에 상면이 개방된 공간을 가진다. 하우징(110)의 내부 공간은 기판 처리 공정이 수행되는 처리 공간으로 제공된다. 하우징(110)은 금속 재질로 제공된다. 하우징(110)은 알루미늄 재질로 제공될 수 있다. 하우징(110)은 접지될 수 있다. 하우징(110)의 바닥면에는 배기홀(102)이 형성된다. 배기홀(102)은 배기 라인(151)과 연결된다. 공정 과정에서 발생한 반응 부산물 및 하우징의 내부 공간에 머무르는 가스는 배기 라인(151)을 통해 외부로 배출될 수 있다. 배기 과정에 의해 하우징(110) 내부는 소정 압력으로 감압된다.
커버(120)는 하우징(110)의 개방된 상면을 덮는다. 커버(120)는 판 형상으로 제공되며, 하우징(110)의 내부공간을 밀폐시킨다. 커버(120)는 유전체(dielectric substance) 창을 포함할 수 있다.
라이너(130)는 하우징(110) 내부에 제공된다. 라이너(130)는 상면 및 하면이 개방된 내부 공간을 가진다. 라이너(130)는 원통 형상으로 제공될 수 있다. 라이너(130)는 하우징(110)의 내측면에 상응하는 반경을 가질 수 있다. 라이너(130)는 하우징(110)의 내측면을 따라 제공된다. 라이너(130)의 상단에는 지지 링(131)이 형성된다. 지지 링(131)은 링 형상의 판으로 제공되며, 라이너(130)의 둘레를 따라 라이너(130)의 외측으로 돌출된다. 지지 링(131)은 하우징(110)의 상단에 놓이며, 라이너(130)를 지지한다. 라이너(130)는 하우징(110)과 동일한 재질로 제공될 수 있다. 라이너(130)는 알루미늄 재질로 제공될 수 있다. 라이너(130)는 하우징(110) 내측면을 보호한다. 공정 가스가 여기되는 과정에서 챔버(100) 내부에는 아크(Arc) 방전이 발생될 수 있다. 아크 방전은 주변 장치들을 손상시킨다. 라이너(130)는 하우징(110)의 내측면을 보호하여 하우징(110)의 내측면이 아크 방전으로 손상되는 것을 방지한다. 또한, 기판 처리 공정 중에 발생한 반응 부산물이 하우징(110)의 내측벽에 증착되는 것을 방지한다. 라이너(130)는 하우징(110)에 비하여 비용이 저렴하고, 교체가 용이하다. 따라서, 아크 방전으로 라이너(130)가 손상될 경우, 작업자는 새로운 라이너(130)로 교체할 수 있다.
지지 유닛(200)은 챔버(100) 내부의 처리 공간 내에서 기판을 지지한다. 예를 들면, 지지 유닛(200)은 챔버 하우징(110)의 내부에 배치된다. 지지 유닛(200)은 기판(W)을 지지한다. 지지 유닛(200)은 정전기력(electrostatic force)을 이용하여 기판(W)을 흡착하는 정전 척을 포함할 수 있다. 이와 달리, 지지 유닛(200)은 기계적 클램핑과 같은 다양한 방식으로 기판(W)을 지지할 수도 있다. 이하에서는 정전 척을 포함하는 지지 유닛(200)에 대하여 설명한다.
지지 유닛(200)은 정전 척 및 하부 커버(270)를 포함한다. 지지 유닛(200)은 챔버(100) 내부에서 챔버 하우징(110)의 바닥면에서 상부로 이격되어 제공될 수 있다.
정전 척은 지지판 및 절연 플레이트(250)를 가진다. 지지판은 내부 유전판(220), 전극(223), 히터(225), 유로 형성판(230), 그리고 포커스 링(240)을 포함한다. 지지판에는 기판이 놓인다.
내부 유전판(220)은 정전 척의 상단부에 위치한다. 내부 유전판(220)은 원판 형상의 유전체(dielectric substance)로 제공된다. 내부 유전판(220)의 상면에는 기판(W)이 놓인다. 내부 유전판(220)의 상면은 기판(W)보다 작은 반경을 갖는다. 내부 유전판(220)에는 기판(W)의 저면으로 열 전달 가스가 공급되는 통로로 이용되는 제1 공급 유로(221)가 형성된다. 내부 유전판(220) 내에는 전극(223)과 히터(225)가 매설된다.
전극(223)은 히터(225)의 상부에 위치한다. 전극(223)은 제1 하부 전원(223a)과 전기적으로 연결된다. 전극(223)에 인가된 전류에 의해 전극(223)과 기판(W) 사이에는 정전기력이 작용하며, 정전기력에 의해 기판(W)은 내부 유전판(220)에 흡착된다.
히터(225)는 제2 하부 전원(225a)과 전기적으로 연결된다. 히터(225)는 제2 하부 전원(225a)에서 인가된 전류에 저항함으로써 열을 발생시킨다. 발생된 열은 내부 유전판(220)을 통해 기판(W)으로 전달된다. 히터(225)에서 발생된 열에 의해 기판(W)은 소정 온도로 유지된다. 히터(225)는 나선 형상의 코일을 포함한다. 내부 유전판(220)의 하부에는 유로 형성판(230)이 위치한다. 내부 유전판(220)의 저면과 유로 형성판(230)의 상면은 접착제(236)에 의해 접착될 수 있다.
유로 형성판(230)에는 제1 순환 유로(231), 제2 순환 유로(232), 그리고 제2 공급 유로(233)가 형성된다. 제1 순환 유로(231)는 열 전달 가스가 순환하는 통로로 제공된다. 제2 순환 유로(232)는 냉각 유체가 순환하는 통로로 제공된다. 제2 공급 유로(233)는 제1 순환 유로(231)와 제1 공급 유로(221)를 연결한다. 제1 순환 유로(231)는 열 전달 가스가 순환하는 통로로 제공된다. 제1 순환 유로(231)는 유로 형성판(230) 내부에 나선 형상으로 형성될 수 있다. 또는, 제1 순환 유로(231)는 서로 상이한 반경을 갖는 링 형상의 유로들이 동일한 중심을 갖도록 배치될 수 있다. 각각의 제1 순환 유로(231)들은 서로 연통될 수 있다. 제1 순환 유로(231)들은 동일한 높이에 형성된다.
제1 순환 유로(231)는 열전달 매체 공급라인(231b)을 통해 열전달 매체 저장부(231a)와 연결된다. 열전달 매체 저장부(231a)에는 열전달 매체가 저장된다. 열전달 매체는 불활성 가스를 포함한다. 실시예에 의하면, 열전달 매체는 헬륨(He) 가스를 포함한다. 헬륨 가스는 공급 라인(231b)을 통해 제1 순환 유로(231)에 공급되며, 제2 공급 유로(233)와 제1 공급 유로(221)를 순차적으로 거쳐 기판(W) 저면으로 공급된다. 헬륨 가스는 기판(W)과 정전 척(210) 간에 열 교환을 돕는 매개체 역할을 한다. 따라서 기판(W)은 전체적으로 온도가 균일하게 된다.
제2 순환 유로(232)는 냉각 유체 공급 라인(232c)을 통해 냉각 유체 저장부(232a)와 연결된다. 냉각 유체 저장부(232a)에는 냉각 유체가 저장된다. 냉각 유체 저장부(232a) 내에는 냉각기(232b)가 제공될 수 있다. 냉각기(232b)는 냉각 유체를 소정 온도로 냉각시킨다. 이와 달리, 냉각기(232b)는 냉각 유체 공급 라인(232c) 상에 설치될 수 있다. 냉각 유체 공급 라인(232c)을 통해 제2 순환 유로(232)에 공급된 냉각 유체는 제2 순환 유로(232)를 따라 순환하며 유로 형성판(230)을 냉각한다. 유로 형성판(230)은 냉각되면서 내부 유전판(220)과 기판(W)을 함께 냉각시켜 기판(W)을 소정 온도로 유지시킨다.
포커스 링(240)은 정전 척의 가장자리 영역에 배치된다. 포커스 링(240)은 링 형상을 가지며, 지지판을 둘러싸도록 제공된다. 예를 들면, 포커스 링(240)은 내부 유전판(220)의 둘레를 따라 배치되어 기판(W)의 가장자리 영역을 지지한다. 포커스 링(240)은 상부 가장자리 영역이 링 형상으로 돌출되게 제공됨으로써, 플라스마가 기판(W)상으로 집중되도록 유도한다. 유로 형성판(230)의 하부에는 절연 플레이트(250)가 위치한다. 절연 플레이트(250)는 절연 재질로 제공되며, 유로 형성판(230)과 하부 커버(270)를 전기적으로 절연시킨다.
하부 커버(270)는 지지 유닛(200)의 하단부에 위치한다. 하부 커버(270)는 하우징(110)의 바닥면에서 상부로 이격되어 위치한다. 하부 커버(270)는 상면이 개방된 공간이 내부에 형성된다. 하부 커버(270)의 상면은 절연 플레이트(250)에 의해 덮어진다. 따라서 하부 커버(270)의 단면의 외부 반경은 절연 플레이트(250)의 외부 반경과 동일한 길이로 제공될 수 있다. 하부 커버(270)의 내부 공간에는 반송되는 기판(W)을 외부의 반송 부재로부터 전달받아 지지판으로 안착시키는 리프트 핀 모듈(도 5의 290) 등이 위치할 수 있다.
하부 커버(270)는 연결 부재(273)를 갖는다. 연결 부재(273)는 하부 커버(270)의 외측면과 하우징(110)의 내측벽을 연결한다. 연결 부재(273)는 하부 커버(270)의 외측면에 일정한 간격으로 복수개 제공될 수 있다. 연결 부재(273)는 지지 유닛(200)을 챔버(100) 내부에서 지지한다. 또한, 연결 부재(273)는 하우징(110)의 내측벽과 연결됨으로써 하부 커버(270)가 전기적으로 접지(grounding)되도록 한다. 제1 하부 전원(223a)과 연결되는 제1 전원라인(223c), 제2 하부 전원(225a)과 연결되는 제2 전원라인(225c), 열전달 매체 저장부(231a)와 연결된 열전달 매체 공급라인(231b) 그리고 냉각 유체 저장부(232a)와 연결된 냉각 유체 공급 라인(232c)등은 연결 부재(273)의 내부 공간을 통해 하부 커버(270) 내부로 연장된다.
가스 공급 유닛(300)은 챔버(100) 내부의 처리 공간에 공정 가스를 공급한다. 가스 공급 유닛(300)은 가스 공급 노즐(310), 가스 공급 라인(320), 그리고 가스 저장부(330)를 포함한다. 가스 공급 노즐(310)은 커버(120)의 중앙부에 설치된다. 가스 공급 노즐(310)의 저면에는 분사구가 형성된다. 분사구는 커버(120)의 하부에 위치하며, 챔버(100) 내부로 공정 가스를 공급한다. 가스 공급 라인(320)은 가스 공급 노즐(310)과 가스 저장부(330)를 연결한다. 가스 공급 라인(320)은 가스 저장부(330)에 저장된 공정 가스를 가스 공급 노즐(310)에 공급한다. 가스 공급 라인(320)에는 밸브(321)가 설치된다. 밸브(321)는 가스 공급 라인(320)을 개폐하며, 가스 공급 라인(320)을 통해 공급되는 공정 가스의 유량을 조절한다.
플라스마 소스(400)는 챔버(100) 내부의 처리 공간 내에 공급된 공정가스로부터 플라스마를 생성한다. 플라스마 소스(400)는 챔버(100)의 처리 공간의 외부에 제공된다. 일 실시 예에 따르면, 플라스마 소스(400)로는 유도결합형 플라스마(ICP: inductively coupled plasma) 소스가 사용될 수 있다. 플라스마 소스(400)는 안테나 실(410), 안테나(420), 그리고 플라스마 전원(430)을 포함한다. 안테나 실(410)은 하부가 개방된 원통 형상으로 제공된다. 안테나 실(410)은 내부에 공간이 제공된다. 안테나 실(410)은 챔버(100)와 대응되는 직경을 가지도록 제공된다. 안테나 실(410)의 하단은 커버(120)에 탈착 가능하도록 제공된다. 안테나(420)는 안테나 실(410)의 내부에 배치된다. 안테나(420)는 복수 회 감기는 나선 형상의 코일로 제공되고, 플라스마 전원(430)과 연결된다. 안테나(420)는 플라스마 전원(430)으로부터 전력을 인가받는다. 플라스마 전원(430)은 챔버(100) 외부에 위치할 수 있다. 전력이 인가된 안테나(420)는 챔버(100)의 처리공간에 전자기장을 형성할 수 있다. 공정가스는 전자기장에 의해 플라스마 상태로 여기된다.
배기 유닛(500)은 하우징(110)의 내측벽과 지지 유닛(200)의 사이에 위치된다. 배기 유닛(500)은 관통홀(511)이 형성된 배기판(510)을 포함한다. 배기판(510)은 환형의 링 형상으로 제공된다. 배기판(510)에는 복수의 관통홀(511)들이 형성된다. 하우징(110) 내에 제공된 공정가스는 배기판(510)의 관통홀(511)들을 통과하여 배기홀(102)로 배기된다. 배기판(510)의 형상 및 관통홀(511)들의 형상에 따라 공정가스의 흐름이 제어될 수 있다.
측정 유닛(600)은 챔버(100) 내부의 처리 공간 내에 노출된 노출 면을 가지는 부품의 소모 상태를 측정하여 부품의 교체 시기를 판단한다. 일 실시 예에 따르면, 부품의 노출 면은 방사 물질로 코팅되게 제공된다. 방사 물질은 조사 광에 반응 하여 방출 광을 방사하는 물질 일 수 있다. 예를 들면, 방사 물질은 산화 이트륨(Y2O3)을 포함하는 물질 일 수 있다. 산화 이트륨(Y2O3)은 자외선에 반응하여 적색 광을 방사한다. 예를 들면, 처리 공간 내에 노출된 노출 면을 가지는 부품은 포커스 링(240)일 수 있다. 이와 달리, 처리 공간 내에 노출된 노출 면을 가지는 부품은 라이너(130), 지지판 등 처리 공간 내에 노출된 노출 면을 가지고 플라스마에 의해 손상 가능성이 있어 교체가 예정된 다양한 종류의 부품일 수 있다. 도 4는 도 3의 반송 부재(700)에 지지된 조사 부재(610)의 저면을 나타낸 사시도이다. 도 2 내지 도 4를 참고하면, 측정 유닛(600)은 조사 부재(610), 수광 부재(620) 및 판단 부재(630)를 포함한다.
조사 부재(610)는 챔버(100) 내부의 처리 공간 내에 노출된 노출 면을 가지는 부품에 조사 광을 조사한다. 조사 광은 자외선을 포함할 수 있다. 조사 부재(610)는 몸체(611) 및 발광 부재(612)를 포함한다.
일 실시 예에 따르면, 몸체(611)는 상부에서 바라볼 때, 링 형상을 가지는 판 형상으로 제공될 수 있다. 이와 달리 몸체(611)는 기판을 반송시키는 반송 부재(700) 또는 기판을 지지하는 리프트 핀(도 6의 290)에 의해 지지되고, 기판 출입구(140)에 의해 챔버(100) 내부의 처리 공간으로 출입될 수 있는 다양한 형태로 제공될 수 있다.
발광 부재(612)는 조사 광을 발생시킨다. 발광 부재(612)는 몸체(611)에 제공된다. 예를 들면, 조사 광이 조사되는 부품이 몸체(611)의 하부에 제공되는 경우, 발광 부재(612)는 몸체(611)의 하면에 제공될 수 있다. 이와 달리, 조사 광이 조사되는 부품이 몸체(611)의 상부에 제공되는 경우, 발광 부재(612)는 몸체(611)의 상면에 제공될 수 있다. 발광 부재(612)는 복수개로 제공될 수 있다. 복수개의 발광 부재(612)는 각각 서로 다른 파장의 조사광을 발생시킬 수 있다. 따라서, 조사광이 조사된 부품의 노출면이 발광 부재들 중 하나의 조사광의 파장에 대한 방출 광의 세기가 측정하기에 충분하지 않은 경우, 다른 파장의 조사 광을 조사하여 방출 광의 세기가 측정하기에 충분하도록 방출광을 방출되게 할 수 있다. 발광 부재(612)는 자외선을 발생시키는 발광다이오드(LED)로 제공될 수 있다. 발광 부재(612)는 전원을 제공하는 베터리(미도시)를 포함할 수 있다.
기판 처리 장치(10)는 반송 부재(700)를 더 포함할 수 있다. 반송 부재(700)는 기판(W) 및 조사 부재(610)를 챔버(100) 내부의 처리 공간으로 반입 및 반출 시킨다. 일 실시 예에 따르면, 반송 부재(700)는 기판(W)이 챔버(100) 내부의 처리 공간으로 반입 및 반출되는 기판 출입구(140)를 통해 처리 공간으로 조사 부재(610)를 반입 및 반출시킨다. 따라서, 부품의 손상 정도 측정 시 커버(120)의 개폐가 요구되지 않으므로, 부품의 손상 정도를 측정하는 시간이 절감된다. 기판 출입구(140)는 하우징(110)의 측벽 및 라이너(130)의 측벽을 순차적으로 관통함으로써 형성될 수 있다. 기판 출입구(140)에 대향되는 하우징(110)의 외측면 또는 라이너(130)의 내측면에는 기판 출입구(140)를 개폐하는 도어가 제공된다.
조사 부재(610)는 반송 부재(700)에 지지된 상태에서 챔버(100) 내부의 처리 공간 내에 노출된 노출 면을 가지는 부품에 조사광을 조사할 수 있다. 이 경우, 조사 부재(610)는 조사 부재(610)가 직접 놓이는 반송 부재(700)의 핸드부와 발광 부재(612)가 간섭되지 않도록 반송 부재(700)의 핸드부에 지지된다.
도 5는 도 3의 조사 부재(610)가 리프트 핀(290)에 지지되는 모습을 나타낸 측면도이다. 도 5를 참고하면, 도 3 및 도 4의 경우와 달리, 조사 부재(610)는 리프트 핀(290)에 의해 지지된 상태에서 챔버(100) 내부의 처리 공간 내에 노출된 노출 면을 가지는 부품에 조사광을 조사할 수 있다.
수광 부재(620)는 챔버(100) 내부의 처리 공간 내에 노출된 노출 면을 가지는 부품으로부터 방출되는 방출 광을 수광한다. 수광 부재(620)는 수광한 방출 광의 세기 등의 데이터를 판단 부재(630)로 전달한다.
일 실시 예에 따르면, 수광 부재(620)는 종점 검출 장치를 포함한다. 종점 검출 장치는 기판(W)에 대한 공정 완료 시점을 검출한다. 이 경우, 종점 검출 장치는 부품으로부터 방출되는 방출 광을 수광한다. 따라서 별도의 방출 광을 수광하는 수단이 요구되지 않는다. 방출 광은 산화 이트륨(Y2O3)이 자외선에 반응하여 방사하는 적색 광일 수 있다.
도 6은 본 발명의 다른 실시 예에 따른 몸체의 저면을 나타낸 저면도이다. 도 6을 참고하면 도 3 및 도 5의 경우와는 달리, 수광 부재(620)는 몸체(611)의 하면에 제공될 수 있다. 이 경우, 방출 광이 방사되는 부품은 몸체(611)의 하부에 제공된다. 이와 달리, 방출 광이 방사되는 부품이 몸체(611)의 상부에 제공되는 경우, 수광 부재(620)는 몸체(611)의 상면에 제공될 수 있다. 수광 부재(620)가 몸체(611)의 하면에 제공되는 경우, 수광 부재(620)는 포토 다이오드(Photo Diode)를 포함할 수 있다. 종점 검출 장치는 일반적으로 챔버 측벽에 형성된 채광 창 등을 통해 처리 공간으로부터 발생되는 빛을 수광하여 측정한다. 따라서, 채광 창이 반응 부산물 등에 의해 오염되는 경우, 측정의 정밀도가 저하된다. 그러므로 수광 부재(620)가 포토 다이오드를 이용하여 방출 광을 수광하는 경우, 보다 정밀한 측정이 가능하다.
판단 부재(630)는 수광 부재(620)로부터 수광된 방출 광으로부터 부품의 상태를 판단한다. 예를 들면, 부품의 노출면이 산화 이트륨(Y2O3)으로 코팅된 경우, 노출 면에 자외선을 조사하면 자외선에 반응하여 코팅의 두께가 두꺼울수록 강한 세기의 적색 광을 방사한다. 따라서, 조사광이 자외선을 포함하는 경우, 노출 면은 코팅의 두께에 따라 상이한 세기의 방출 광을 방사한다. 이 경우, 판단 부재(630)는 수광된 방출 광의 세기로부터 부품의 노출면의 산화 이트륨(Y2O3) 코팅 두께의 상태를 판단한다. 즉, 판단 부재(630)는 방출 광의 세기가 설정 크기 이하이면 부품의 교체 시기가 도래된 것으로 판단한다.
이하, 본 발명에 실시 예에 따른 기판 처리 방법을 설명한다. 설명의 편의를 위해 상술한 기판 처리 장치를 이용하여 수행되는 것으로 가정한다.
도 7은 본 발명의 일 실시 예에 따른 기판 처리 방법을 나타낸 순서도이다. 도 7을 참고하면, 기판 처리 방법은 지지 단계(S01a), 반입 단계(S01b), 조사광 조사 단계(S02), 판단 단계(S03) 및 공정 단계(S04)를 포함한다.
지지 단계(S01a)에서는 반송 부재(700)가 챔버(100)의 처리 공간의 외부에서 조사 부재(610)를 지지한다.
이 후, 반입 단계(S01b)에서는 반송 부재(700)가 조사 부재(610)를 챔버(100) 내부의 처리 공간으로 반입시킨다.
이 후, 조사광 조사 단계(S02)에서는 기판(W)이 처리되는 처리 공간 내에 노출된 노출 면을 가지는 부품에 조사 광을 조사한다. 예를 들면, 도 3의 경우와 같이, 조사 부재(610)는 반송 부재(700)에 지지된 상태에서 처리 공간 내에 노출된 노출면을 가지는 부품에 조사 광을 조사한다.
판단 단계(S03)에서는 조사 광에 반응하여 처리 공간 내에 노출된 노출 면을 가지는 부품의 노출 면이 방사하는 방출 광으로부터 부품의 상태를 판단한다. 일 실시 예에 따르면, 부품의 노출면은 조사 광에 반응하여 방출광을 방사하는 방사 물질로 코팅되고, 판단 단계(S03)에서는 조사 부재(610)에 의해 조사된 조사광에 반응하여 노출 면이 방사하는 방출 광을 수광 부재(620)가 수광한다. 이 후, 수광 부재(620)는 방출 광의 세기 등의 데이터를 판단 부재(630)로 전달한다. 판단 부재(630)는 수광 부재(620)로부터 전달받은 방출 광의 세기로부터 노출 면의 코팅의 두께의 상태를 판단한다. 예를 들면, 판단 단계(S03)에서는 판단 부재(630)가 방출 광의 세기가 설정 크기 이하이면 부품의 교체 시기가 도래된 것으로 판단하여 공정 단계(S04) 이전에 부품을 교체 또는 수리한다.
이 후, 공정 단계(S04)에서는 플라스마를 이용하여 챔버(100)의 처리 공간 내에 제공된 기판(W)을 처리하는 공정이 수행된다.
도 8은 본 발명의 다른 실시 예에 따른 기판 처리 방법을 나타낸 순서도이다. 도 8을 참고하면, 도 7의 경우와 달리, 기판 처리 방법은 반입 단계(S01b)와 조사광 조사 단계(S02)의 사이에 인수 단계(S01c)를 더 포함한다. 인수 단계(S01c)에서는 리프트 핀(290)은 조사 부재(610)를 반입시킨 반송 부재(700)로부터 조사 부재(610)를 이전 받는다. 이 경우, 조사광 조사 단계(S02)에서는 조사 부재(610)가 리프트 핀(290)에 지지된 상태에서 부품에 조사 광을 조사한다. 그 외의 이용되는 장치의 구성, 구조 및 공정 등은 도 7의 경우와 유사하다.
상술한 바와 같이, 본 발명의 실시 예에 따른 기판 처리 장치 및 기판 처리 방법은 부품의 표면에 조사 광을 조사하여 조사광에 반응하여 부품이 방사하는 방출 광의 세기로부터 부품의 교체 손상 정도를 측정할 수 있으므로, 기판 처리 장치 내에 제공된 부품의 손상 정도를 정밀하게 측정할 수 있다. 따라서, 본 발명의 실시 예에 따른 장치 및 방법은 기판 처리 공정을 정밀하게 제어할 수 있다. 또한, 조사광을 조사하는 조사 부재(610)가 반송 부재에 의해 기판 출입구를 통해 처리 공간으로 반입 및 반출될 수 있으므로 처리 공간 상부를 덮는 커버(120)를 개방할 필요가 없어 기판 처리 장치 내에 제공된 부품의 손상 정도를 측정하는 시간을 절감할 수 있다.
10: 기판 처리 장치 W: 기판
100: 챔버 200: 지지 유닛
240: 포커스 링 290: 리프트 핀
300: 가스 공급 유닛 400: 플라스마 소스
500: 배기 유닛 600: 측정 유닛
610: 조사 부재 620: 수광 부재
630: 판단 부재 700: 반송 부재

Claims (28)

  1. 기판을 처리하는 장치에 있어서,
    내부에 처리 공간을 가지는 챔버와;
    상기 처리 공간 내에 배치되며 기판이 놓이는 지지판을 가지는 지지 유닛과;
    상기 처리 공간 내로 공정 가스를 공급하는 가스 공급 유닛과;
    상기 처리 공간의 외부에 제공되며, 상기 처리 공간 내의 공정 가스로부터 플라스마를 생성하는 플라스마 소스와;
    상기 처리 공간 내에 노출된 노출면을 가지는 부품의 소모 상태를 측정하는 측정 유닛을 포함하되,
    상기 측정 유닛은,
    상기 부품에 조사 광을 조사하는 조사 부재와;
    상기 부품으로부터 방출되는 방출 광을 수광하여 상기 방출 광의 세기를 측정하는 수광 부재와;
    상기 방출 광의 세기에 기초하여 상기 부품의 상태를 판단하는 판단 부재;를 포함하고,
    상기 노출 면은 상기 조사 광에 반응하여 상기 방출 광을 방사하는 방사 물질로 코팅되며,
    상기 조사 부재는,
    판 형상을 가지는 몸체 및 상기 몸체에 제공되고 상기 조사 광을 발생시키는 발광 부재를 포함하고,
    상기 발광 부재는,
    복수 개 제공되고, 각각 서로 다른 파장의 조사 광을 발생시키는 기판 처리 장치.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 기판 처리 장치는 상기 처리 공간 내로 기판을 반입 및 반출하는 반송 부재를 더 포함하되,
    상기 조사 부재는 상기 반송 부재에 지지되는 기판 처리 장치.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 지지 유닛은 외부의 반송 부재로부터 기판을 전달받아 상기 지지 판으로 안착시키는 리프트 핀;을 더 포함하되,
    상기 조사 부재는 상기 리프트 핀에 의해 지지되는 기판 처리 장치.
  4. 삭제
  5. 삭제
  6. 삭제
  7. 삭제
  8. 제 1 항에 있어서,
    상기 수광 부재는 상기 몸체에 제공되는 기판 처리 장치.
  9. 제 1 항 내지 제 3 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 수광 부재는 기판에 대한 공정 완료 시점을 검출하는 종점 검출 장치;를 포함하는 기판 처리 장치.
  10. 제 1 항 내지 제 3 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 수광 부재는 포토 다이오드(Photo Diode)를 포함하는 기판 처리 장치.
  11. 삭제
  12. 제 1 항에 있어서,
    상기 방사 물질은 산화 이트륨(Y2O3)을 포함하는 기판 처리 장치.
  13. 제 1 항에 있어서,
    상기 부품의 상태는 상기 코팅의 두께의 상태를 포함하는 기판 처리 장치.
  14. 제 1 항 내지 제 3 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 판단 부재는 상기 방출 광의 세기가 설정 크기 이하이면 상기 부품의 교체 시기가 도래된 것으로 판단하는 기판 처리 장치.
  15. 제 1 항 내지 제 3 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 조사 광은 자외선을 포함하는 기판 처리 장치.
  16. 제 1 항 내지 제 3 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 지지 유닛은 상기 지지판을 둘러싸도록 제공된 포커스 링을 더 포함하고,
    상기 부품은 상기 포커스 링을 포함하는 기판 처리 장치.
  17. 제 1 항 내지 제 3 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 방출 광은 적색광을 포함하는 기판 처리 장치.
  18. 기판이 처리되는 처리 공간 내에 노출된 노출 면을 가지는 부품에 조사 광을 조사하는 조사광 조사 단계;
    상기 조사 광에 반응하여 상기 노출 면이 방사하는 방출 광의 세기를 측정하는 단계; 및
    상기 방출 광의 세기에 기초하여 상기 부품의 상태를 판단하는 판단 단계;를 포함하고,
    상기 노출 면은 상기 조사 광에 반응하여 상기 방출 광을 방사하는 방사 물질로 코팅되며,
    상기 조사광 조사 단계는, 상기 부품에 서로 다른 파장의 복수의 조사 광을 조사하는 기판 처리 방법.
  19. 제 18 항에 있어서,
    상기 조사광 조사 단계에서는 조사 부재가 반송 부재에 지지된 상태에서 상기 부품에 조사 광을 조사하는 기판 처리 방법.
  20. 제 18 항에 있어서,
    상기 조사광 조사 단계에서는 조사 부재가 리프트 핀에 지지된 상태에서 상기 부품에 조사 광을 조사하는 기판 처리 방법.
  21. 제 20 항에 있어서,
    상기 조사광 조사 단계 이전에 이전 단계;를 더 포함하되,
    상기 이전 단계에서는 상기 리프트 핀이 반송 부재로부터 상기 조사광을 조사하는 조사 부재를 이전 받는 기판 처리 방법.
  22. 제 18 항에 있어서,
    상기 조사 광 조사 단계 이전에,
    반송 부재가 상기 처리 공간의 외부에서 조사 부재를 지지하는 지지 단계; 및
    상기 반송 부재가 상기 조사 부재를 상기 처리 공간으로 반입시키는 반입 단계;를 더 포함하는 기판 처리 방법.
  23. 삭제
  24. 제 18 항에 있어서,
    상기 판단 단계에서는 상기 코팅의 두께의 상태를 판단하는 기판 처리 방법.
  25. 제 18 항 내지 제 21 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 판단 단계에서는 상기 방출 광의 세기가 설정 크기 이하이면 상기 부품의 교체 시기가 도래된 것으로 판단하는 기판 처리 방법.
  26. 삭제
  27. 삭제
  28. 제 18 항 내지 제 21 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 판단 단계 이 후에는,
    플라스마를 이용하여 상기 처리 공간 내에 제공된 기판을 처리 하는 공정이 수행되는 공정 단계;를 더 포함하는 기판 처리 방법.
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