KR200257724Y1 - deposition system - Google Patents

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thin film
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이인원
정한록
황영진
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엘지.필립스 엘시디 주식회사
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Abstract

본 고안은 스퍼터링에 의해 박막을 증착하는 증착 장비에 관한 것이다.The present invention relates to a deposition apparatus for depositing a thin film by sputtering.

박막을 균일하게 증착하기 위해 타겟이 일정 각도로 기울어져 있는 스퍼터링 장비를 이용할 경우, 기판의 가장자리 부분에 금속 물질이 증착된다. 이로 인해 기판을 외부로 반출하거나, 기판을 회전시킬 때 기판이 미끄러지는 것이 비정상적으로 이루어져 기판이 파손되는 문제가 발생한다.When using a sputtering apparatus in which the target is inclined at an angle to uniformly deposit the thin film, a metal material is deposited on the edge portion of the substrate. As a result, when the substrate is transported to the outside or the substrate is rotated, the substrate is abnormally slipped, resulting in a problem of breaking the substrate.

본 고안에 따른 증착 장비에서는 기판이 안치되는 하부 전극에 기판의 가장자리와 대응하도록 홈을 형성함으로써, 이 홈에 금속 물질이 증착되도록 하여 기판을 반송하거나 기판을 회전시킬 때 기판이 파손되는 것을 방지할 수 있다.In the deposition apparatus according to the present invention, by forming a groove in the lower electrode where the substrate is placed so as to correspond to the edge of the substrate, a metal material is deposited in the groove to prevent the substrate from being damaged when the substrate is transported or rotated. Can be.

Description

증착 장비{deposition system}Deposition System

본 고안은 반도체 소자의 제조 장비에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 스퍼터링에 의해 박막을 증착하는 증착 장비에 관한 것이다.The present invention relates to a manufacturing apparatus of a semiconductor device, and more particularly to a deposition equipment for depositing a thin film by sputtering.

최근 정보화 사회로 시대가 급발전함에 따라 고밀도 집적회로의 제작 및 박형화, 경량화, 저 소비전력화 등의 우수한 특성을 가지는 평판 표시 장치(flat panel display)의 필요성이 대두되었다.Recently, with the rapid development of the information society, the necessity of a flat panel display having excellent characteristics such as manufacturing and thinning of a high density integrated circuit, light weight, and low power consumption has emerged.

고밀도 집적회로는 그 집적도에 따라 LSI(large scale integration)와 VLSI(very large scale integration) 등으로 나누어진다.High-density integrated circuits are classified into large scale integration (LSI) and very large scale integration (VLSI) according to their integration.

한편, 평판 표시 장치 중 해상도, 컬러표시, 화질 등의 장점을 가지는 액정 표시 장치(liquid crystal display)가 널리 이용되고 있는데, 액정 표시 장치는 다수의 박막 트랜지스터가 배열되어 있는 어레이 기판을 포함한다.On the other hand, a liquid crystal display (liquid crystal display) having advantages such as resolution, color display, image quality, etc. of the flat panel display device is widely used, the liquid crystal display includes an array substrate in which a plurality of thin film transistors are arranged.

이러한 액정 표시 장치의 어레이 기판 및 고밀도 집적회로는 박막을 증착하고 사진 식각하는 공정을 반복함으로써 이루어진다.An array substrate and a high density integrated circuit of such a liquid crystal display device are formed by repeating a process of depositing and photographic etching a thin film.

여기서, 박막을 증착하는 방법에는 여러 가지가 있는데, 금속 박막은 주로 스퍼터링(sputtering) 방법에 의해 증착된다.Here, there are various methods of depositing a thin film, and a metal thin film is mainly deposited by a sputtering method.

스퍼터링 방법의 원리는 다음과 같다. 고전압이 인가된 증착할 금속으로 만든 타겟(target)과 애노드(anode) 전극 사이에 아르곤 가스(Ar gas)를 주입하고, 플라즈마(plasma) 방전을 이용하여 아르곤 이온(Ar+)을 여기시키면, 고전압에 의해가속된 아르곤 이온(Ar+)은 높은 운동 에너지를 가지고 금속 타겟에 충돌하게 된다. 이때, 가해지는 충격에너지가 금속 원자 간의 결합 에너지보다 클 경우, 금속 표면에 있는 원자를 떼어낼 수 있게 된다. 이와 같이 스퍼터링된 원자들은 상호 충돌과 간섭을 통하여 가진 에너지를 소모하고 유리 기판 표면에서 상호 결합하여 박막 형태로 성장하게 된다.The principle of the sputtering method is as follows. When argon gas (Ar gas) is injected between a target made of a metal to be deposited and an anode electrode to which a high voltage is applied, and the argon ions (Ar + ) are excited using plasma discharge, a high voltage The argon ions accelerated by (Ar + ) have high kinetic energy and collide with the metal target. At this time, when the applied impact energy is greater than the binding energy between the metal atoms, it is possible to remove the atoms on the metal surface. As such, sputtered atoms consume energy possessed by mutual collisions and interferences, and are bonded to each other on the surface of the glass substrate to grow into thin films.

이러한 스퍼터링 방법에는 마그네트론 스퍼터링(magnetron sputtering)과 리액티브 스퍼터링(reactive sputtering)이 있다. 일반적으로 금속막 증착시 쓰이는 마그네트론 스퍼터링은 직렬 플라즈마(DC plasma)를 이용하는데, 소스 타겟의 둘레와 뒷쪽에 자석을 설치한 다이오드 구조로, 여기서 발생하는 자기장(magnetic field)이 아르곤을 여기시키는데 방해가 되는 이차 전자(secondary electron)를 격리시키며, 플라즈마 조정을 용이하게 하여 증착 효율을 높일 수 있다. 리액티브 스퍼터링은 증착 중에 챔버(chamber) 내에 반응 가스(reactive gas)를 주입시켜서 타겟으로부터 스퍼터링되는 원자들과 주입된 가스들이 반응하도록 함으로써, 층(layer) 별로 화합물이나 산화막(oxide)을 증착할 수 있다.Such sputtering methods include magnetron sputtering and reactive sputtering. In general, magnetron sputtering, which is used for metal film deposition, uses a series plasma (DC plasma), a diode structure in which magnets are installed around and behind the source target, and a magnetic field generated therein prevents the excitation of argon. Secondary electrons (secondary electrons) to be separated, and the plasma adjustment can be facilitated to increase the deposition efficiency. Reactive sputtering injects a reactive gas into the chamber during deposition, allowing atoms to be sputtered from the target to react with the injected gases, thereby depositing compounds or oxides on a layer-by-layer basis. have.

도 1에는 종래의 스퍼터링 장비에 대한 일례를 도시하였다.Figure 1 shows an example of a conventional sputtering equipment.

도시한 바와 같이, 스퍼터링 장비는 6개의 챔버로 되어 있는데, 제 1 챔버(11)는 기판을 로딩(loading) 및 언로딩(unloading)하기 위한 챔버이며, 제 2 챔버(12)는 박막을 증착하기 전 기판을 먼저 가열하기 위한(pre heating) 챔버이고, 제 3 내지 제 5 챔버(13, 14, 15)는 각각 스퍼터링 방법으로 박막을 증착하기위한 챔버이고, 제 6 챔버(16)는 박막이 증착된 기판의 온도 등을 낮추고 또는 언로딩하는 챔버이다. 여기서, 각 챔버(11, 12, 13, 14, 15, 16)는 진공 상태로 연결되어 있으며, 제 1 또는 제 6 챔버(11, 16)를 통해서만 외부의 공기와 접촉하게 된다. 여기서는 박막을 증착하기 위한 챔버가 3개이므로, 한꺼번에 3매의 기판을 투입하여 박막을 증착할 수 있다.As shown, the sputtering equipment consists of six chambers, the first chamber 11 being a chamber for loading and unloading a substrate, and the second chamber 12 for depositing a thin film. The chamber is for pre-heating the entire substrate, and the third to fifth chambers 13, 14, and 15 are chambers for depositing thin films by sputtering, respectively, and the sixth chamber 16 is for depositing thin films. It is a chamber for lowering or unloading the temperature and the like of the substrate. Here, each of the chambers 11, 12, 13, 14, 15, and 16 is connected in a vacuum state and comes into contact with outside air only through the first or sixth chambers 11 and 16. Here, since there are three chambers for depositing a thin film, three substrates can be put at a time to deposit a thin film.

이와 같이, 일반적으로 스퍼터링 장비는 박막이 증착될 챔버를 진공 상태로 유지하고, 시료를 로딩하거나 언로딩하는 챔버를 증착 챔버와 연결하여 증착 챔버의 내부가 외부 공기와 접촉하지 않도록 한다.As such, sputtering equipment generally maintains the chamber in which the thin film is to be deposited in a vacuum state and connects the chamber for loading or unloading the sample with the deposition chamber so that the interior of the deposition chamber does not come into contact with outside air.

이때, 시료를 이송하기 위해서는 로봇 암(robot arm)과 같은 장치를 이용한다.In this case, a device such as a robot arm is used to transfer the sample.

한편, 이러한 스퍼터링 장비에서 증착 챔버에 대한 단면도를 도 2에 도시하였다.Meanwhile, a cross-sectional view of the deposition chamber in the sputtering apparatus is shown in FIG. 2.

도시한 바와 같이, 상부의 가스 주입구(21)와 하부의 배기구(22)를 가지는 챔버(20) 내부의 아래쪽에는 히터(23)가 위치하고, 그 위에 하부 전극(또는 서셉터(susceptor)라고 함)(24)이 배치되어 있다. 하부 전극(24) 위에는 박막이 증착될 기판(25)이 놓여 있고, 하부 전극(24) 상부의 기판(25) 우측에는 고정핀(stopper pin)(26)이 위치한다. 여기서 고정핀(26)은 기판(25)과 소정 간격 이격되어 있다.As shown, the heater 23 is located below the inside of the chamber 20 having the upper gas inlet 21 and the lower exhaust 22, and a lower electrode (or susceptor) thereon. 24 is arrange | positioned. A substrate 25 on which the thin film is to be deposited is disposed on the lower electrode 24, and a stopper pin 26 is positioned on the right side of the substrate 25 above the lower electrode 24. Here, the fixing pin 26 is spaced apart from the substrate 25 by a predetermined interval.

다음, 챔버(20) 내의 상부에는 증착될 박막의 소스 물질이 되는 금속 타겟(27)이 챔버(20)의 하부면에 대해 약 85도의 각을 가지고 배치되어 있다.Next, a metal target 27, which is a source material of the thin film to be deposited, is disposed at an upper portion of the chamber 20 with an angle of about 85 degrees with respect to the lower surface of the chamber 20.

따라서, 기판(25)을 하부 전극(24) 위에 안치하고, 도 3에 도시한 바와 같이 히터(23)와 하부 전극(24) 및 기판(25)을 약 85도로 회전시켜 기판(25)과 타겟(27)이 평행하게 되도록 한 다음, 스퍼터링에 의해 박막을 증착한다. 여기서는 타겟(27)이 챔버(20)의 하부면에 대해 약 85도로 기울어져 있는데, 이는 타겟(27)으로부터 스퍼터링된 원자 중 증착에 기여하지 않는 것은 배기가 원활하게 되도록함으로써, 증착된 박막의 균일도(uniformity)를 좋게 하기 위한 것이다.Accordingly, the substrate 25 is placed on the lower electrode 24, and as shown in FIG. 3, the heater 23, the lower electrode 24, and the substrate 25 are rotated about 85 degrees so that the substrate 25 and the target are rotated. (27) is made parallel, and a thin film is deposited by sputtering. Here, the target 27 is inclined at about 85 degrees with respect to the lower surface of the chamber 20, which does not contribute to the deposition of sputtered atoms from the target 27, so that the exhaust is smoothed, thereby ensuring uniformity of the deposited thin film. It is to make (uniformity) good.

한편, 고정핀(26)은 기판(25)을 회전시켰을 때 기판(25)이 하부 전극(24)에서 미끄러져 떨어지는 것을 방지하기 위한 것으로, 그 크기는 2.5 내지 3 ㎜로 형성할 수 있다.On the other hand, the fixing pin 26 is to prevent the substrate 25 from slipping off the lower electrode 24 when the substrate 25 is rotated, the size may be formed of 2.5 to 3 mm.

이와 같이, 스퍼터링 방법에 의해 박막을 증착할 경우, 기판(25)의 가장자리 부분에도 금속 물질이 증착되게 된다. 이 금속 물질은 기판(25)과 하부 전극(24)을 연결하게 되어, 이후 박막이 증착된 기판(25)을 외부로 반출하기 위해 도 1의 제 1 챔버(11)로 반송하는 과정에서 기판(25)이 파손되는 문제가 발생한다. 또한, 이러한 금속 물질이 하부 전극(24) 표면에 위치하며, 기판(25)을 회전시킬 때 기판(25)이 미끄러지는 것을 비정상적으로 이루어지게 하여 기판(25)의 파손을 유발하게 된다.As described above, when the thin film is deposited by the sputtering method, a metal material is also deposited on the edge portion of the substrate 25. The metal material connects the substrate 25 and the lower electrode 24, and then the substrate 25 is transported to the first chamber 11 of FIG. 1 to carry out the substrate 25 on which the thin film is deposited. 25) is a problem that is broken. In addition, such a metal material is located on the surface of the lower electrode 24, and when the substrate 25 is rotated, the substrate 25 slips abnormally, causing damage to the substrate 25.

본 고안은 상기한 종래의 문제점을 해결하기 위해 안출된 것으로서, 본 고안의 목적은 하부 전극 표면의 금속 물질에 의해 기판이 파손되는 것을 방지할 수 있는 증착 장비를 제공하는 것이다.The present invention has been made to solve the above-mentioned conventional problems, an object of the present invention is to provide a deposition equipment that can prevent the substrate is damaged by the metal material of the lower electrode surface.

도 1은 종래의 스퍼터링 장비에 대한 일례를 도시한 도면.1 is a view showing an example of a conventional sputtering equipment.

도 2 및 도 3은 도 1의 스퍼터링 장비에서 증착 챔버에 대한 단면도.2 and 3 are cross-sectional views of the deposition chamber in the sputtering equipment of FIG.

도 4는 본 고안에 따른 스퍼터링 장비의 하부 전극을 도시한 평면도.Figure 4 is a plan view showing a lower electrode of the sputtering equipment according to the present invention.

도 5는 본 고안에 따른 스퍼터링 장비의 하부 전극을 이용하여 박막을 증착한 경우를 도시한 것으로서, 도 4에서 Ⅴ-Ⅴ선을 따라 자른 단면에 해당하는 도면.5 is a view showing a case of depositing a thin film by using the lower electrode of the sputtering apparatus according to the present invention, a view corresponding to the cross section taken along the line V-V in FIG.

도 6은 도 5의 A 부분을 확대한 도면.FIG. 6 is an enlarged view of a portion A of FIG. 5; FIG.

도 7은 하부 전극의 홈에 금속 물질이 증착된 모습을 정면에서 본 것을 도시한 도면.FIG. 7 is a front view of a metal material deposited in a groove of a lower electrode; FIG.

< 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명 ><Description of Symbols for Major Parts of Drawings>

110 : 하부 전극 111, 113 : 홈110: lower electrode 111, 113: groove

120 : 기판 130 : 금속 박막120 substrate 130 metal thin film

131 : 금속 물질131: metal material

상기한 목적을 달성하기 위해 본 고안에 따른 증착 장비는 가스 주입구와 배기구를 가지는 챔버와, 상기 챔버 내부에 형성되고 일정 각도를 가지고 기울어져 있는 타겟과, 기판이 안착되고 상기 타겟과 대응하여 회전하는 하부 전극을 가지며, 상기 하부 전극은 상기 기판의 가장자리에 대응하는 부분에 일정 크기의 홈을 가진다.In order to achieve the above object, a deposition apparatus according to the present invention includes a chamber having a gas inlet and an exhaust port, a target formed inside the chamber and inclined at a predetermined angle, and a substrate seated and rotating in correspondence with the target. The lower electrode has a lower sized groove in a portion corresponding to an edge of the substrate.

이와 같이, 본 고안에 따른 증착 장비에서는 기판이 안치되는 하부 전극에 기판의 가장자리와 대응하도록 홈을 형성함으로써, 기판을 반송하거나 기판을 회전시킬 때 기판이 파손되는 것을 방지할 수 있다.As described above, in the deposition apparatus according to the present invention, by forming a groove in the lower electrode where the substrate is placed so as to correspond to the edge of the substrate, it is possible to prevent the substrate from being damaged when the substrate is transported or rotated.

이하, 첨부한 도면을 참조하여 본 고안의 실시예에 따른 증착 장비에 대하여 상세히 설명한다.Hereinafter, with reference to the accompanying drawings will be described in detail with respect to the deposition equipment according to an embodiment of the present invention.

도 4는 본 고안에 따른 스퍼터링 장비의 하부 전극을 도시한 평면도로서, 본 고안에 따른 스퍼터링 장비는 하부 전극 구조를 제외하고 앞선 도 2의 스퍼터링 장비와 같은 구조를 가지므로 여기서는 하부 전극 구조에 대하여만 설명한다.Figure 4 is a plan view showing a lower electrode of the sputtering equipment according to the present invention, since the sputtering equipment according to the present invention has the same structure as the sputtering equipment of Figure 2 except for the lower electrode structure here only for the lower electrode structure Explain.

도 4에 도시한 바와 같이, 본 고안에 따른 스퍼터링 장비에서 하부 전극(110)은 내부에 제 1 내지 제 4 홈(111, 112, 113, 114)을 가지는데, 이 홈(111, 112, 113, 114)은 하부 전극(110) 위에 놓이는 기판(120)의 가장자리가 홈(111, 112, 113, 114) 내에 대응하도록 형성된다. 여기서, 기판(120)은 유리나실리콘 웨이퍼(silicon wafer)로 이루어질 수 있다.As shown in FIG. 4, in the sputtering apparatus according to the present invention, the lower electrode 110 has first to fourth grooves 111, 112, 113, and 114 therein, which are grooves 111, 112, and 113. , 114 is formed such that the edge of the substrate 120 overlying the lower electrode 110 corresponds in the grooves 111, 112, 113, 114. Here, the substrate 120 may be made of glass or silicon wafer (silicon wafer).

따라서, 본 고안에 따른 전극을 이용하여 박막을 증착한 경우를 도 5 및 도 6에 도시하였다. 도 5는 도 4에서 Ⅴ-Ⅴ선을 따라 자른 단면에 해당하는 것이고, 도 6은 도 5에서 A 부분을 확대 도시한 도면이다.Therefore, the case of depositing a thin film using the electrode according to the present invention is shown in FIGS. 5 and 6. 5 is a cross-sectional view taken along the line VV of FIG. 4, and FIG. 6 is an enlarged view of portion A of FIG. 5.

도 5 및 도 6에 도시한 바와 같이, 홈(111, 113)을 가지는 하부 전극(110) 위에 기판(120)이 놓여 있고, 그 위에 금속 박막(130)이 증착되어 있다. 여기서, 홈(111, 113)의 상부에 기판(120) 가장자리가 위치하도록 되어 있어, 박막 증착시 하부 전극(110) 상에 형성되는 금속 물질(131)이 홈(111, 113)에 걸쳐 형성된다. 따라서, 금속 물질(131)과 기판(120)이 접촉하지 않으므로 기판(120)을 반송하거나 기판(120)을 회전시켰을 때, 기판(120)이 파손되는 것을 방지할 수 있다.As shown in FIGS. 5 and 6, the substrate 120 is disposed on the lower electrode 110 having the grooves 111 and 113, and the metal thin film 130 is deposited thereon. Here, the edge of the substrate 120 is positioned above the grooves 111 and 113, so that a metal material 131 formed on the lower electrode 110 is formed over the grooves 111 and 113 when the thin film is deposited. . Therefore, since the metal material 131 and the substrate 120 do not contact each other, the substrate 120 may be prevented from being damaged when the substrate 120 is transported or the substrate 120 is rotated.

한편, 도 7에는 하부 전극의 홈에 금속 물질이 증착된 모습을 정면에서 본 경우를 도시하였다.Meanwhile, FIG. 7 illustrates a case in which the metal material is deposited in the groove of the lower electrode from the front.

본 고안은 상기한 실시예에 한정되지 아니하며, 본 발명의 정신을 벗어나지 않는 이상 다양한 변화와 변형이 가능하다.The present invention is not limited to the above embodiments, and various changes and modifications are possible without departing from the spirit of the present invention.

본 고안에 따른 스퍼터링 장비에서는 기판이 안치되는 하부 전극에 기판의 가장자리와 대응하도록 홈을 형성함으로써, 금속 물질이 홈 부분에 형성되도록 하여 금속 물질이 기판과 접촉하는 것을 방지한다. 따라서, 기판을 반송할 때 기판이 파손되는 것을 막을 수 있으며, 또한 기판이 미끄러질 때 금속 물질에 의해 기판이파손되는 것을 방지할 수 있다.In the sputtering apparatus according to the present invention by forming a groove in the lower electrode on which the substrate is placed to correspond to the edge of the substrate, the metal material is formed in the groove portion to prevent the metal material from contacting the substrate. Therefore, it is possible to prevent the substrate from being broken when carrying the substrate, and to prevent the substrate from being damaged by the metal material when the substrate is slipped.

Claims (1)

가스 주입구와 배기구를 가지는 챔버와, 상기 챔버 내부에 형성되고 일정 각도를 가지고 기울어져 있는 타겟과, 기판이 안착되고 상기 타겟과 대응하여 회전하는 하부 전극에 있어서,A chamber having a gas inlet and an exhaust port, a target formed inside the chamber and inclined at an angle, and a lower electrode on which a substrate is seated and rotates corresponding to the target, 상기 하부 전극은 상기 기판의 가장자리에 대응하는 부분에 일정 크기의 홈을 가지는 스퍼터링 장비.And the lower electrode has a groove having a predetermined size in a portion corresponding to an edge of the substrate.
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