KR20060082091A - Equipment for treating substrate - Google Patents
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Abstract
본 발명에서는 벨로우즈의 불량 시 척을 포함한 스테이지부를 분해하지 않고 신속하게 벨로우즈를 교체할 수 있도록 구성된 반도체 기판 처리장치가 개시된다.Disclosed is a semiconductor substrate processing apparatus configured to quickly replace a bellows without disassembling the stage including a bad chuck of the bellows.
이와 같은 본 발명은 공정진행을 위해 상기 반도체 기판이 안착되는 척과, 상기 척을 관통하여 설치되고 두 파트(part)로 분리되도록 구성되며 상하 이동에 따라 반도체 기판을 척 위에 안착시키거나 척으로부터 반도체 기판을 분리시키는 리프트 핀과, 상기 리프트 핀을 둘러싸며 챔버 내부가 고진공을 유지할 수 있도록 하는 벨로우즈를 포함하는 것을 특징으로 한다. 여기서, 상기 리프트 핀은 상부 리프트 핀과 하부 리프트 핀으로 이루어지며, 상부 리프트 핀은 상기 척을 관통하여 설치되고, 하부 리프트 핀은 상기 상부 리프트 핀 아래에서 이와 나사결합 하도록 구성될 수 있다. 또한, 상기 상부 리프트 핀의 재질은 세라믹으로 이루어져 이 상부 리프트 핀의 휘어짐을 방지 할 수 있다.
The present invention is configured such that the semiconductor substrate is seated for the process proceeding, and is installed through the chuck and separated into two parts, and seats the semiconductor substrate on the chuck or moves from the chuck according to the vertical movement. And a bellows to separate the lift pins and surrounding the lift pins to maintain a high vacuum inside the chamber. Here, the lift pin is composed of an upper lift pin and a lower lift pin, the upper lift pin is installed through the chuck, the lower lift pin may be configured to screw it under the upper lift pin. In addition, the material of the upper lift pin is made of a ceramic can prevent the bending of the upper lift pin.
반도체 기판 처리장치, 상부 리프트 핀, 하부 리프트 핀, 벨로우즈, 척Semiconductor Substrate Processing Unit, Upper Lift Pin, Lower Lift Pin, Bellows, Chuck
Description
도 1은 본 발명의 바람직한 일실시예에 따른 반도체 기판 처리장치를 설명하기 위한 개략적인 구성도이다.1 is a schematic diagram illustrating a semiconductor substrate processing apparatus according to an embodiment of the present invention.
도 2는 도 1에 표현된 상부 리프트 핀과 하부 리프트 핀을 분리하여 도시한 것이다
FIG. 2 illustrates the upper lift pin and the lower lift pin separately shown in FIG. 1.
<도면의 주요부분에 대한 참조 부호의 설명><Description of reference numerals for main parts of the drawings>
100 : 반도체 제조설비 107 : 상부뚜껑 100: semiconductor manufacturing equipment 107: upper lid
109 : 하부몸체 110 : 개구109: lower body 110: opening
112 : 가스 제공부 115 : 샤워헤드 112: gas providing unit 115: shower head
130 : 척(chuck) 140 : 지지부재130: chuck 140: support member
143 : 고정 플레이트 145 : 상부 리프트 핀143: fixing plate 145: upper lift pin
147: 하부 리프트핀 149 : 리프트핀 홀147: lower lift pin 149: lift pin hole
150 : 벨로우즈 155 : 구동 플레이트150: bellows 155: drive plate
157 : 구동부 166 : 진공펌프 157: drive unit 166: vacuum pump
168 : 압력계 168: pressure gauge
본 발명은 반도체 제조장치에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 반도체 기판을 척(chuck) 위에 안착시키고 또 척으로부터 반도체 기판을 분리시키기는 리프트 핀의 휘어짐을 방지할 수 있고, 또 챔버 내 고진공 상태를 유지하기 위하여 리프트 핀을 감싸고 있는 벨로우즈의 불량 시 척을 포함한 스테이지부를 분리하지 않고 벨로우즈를 교체할 수 있도록 구성된 반도체 기판 처리장치에 관한 것이다. BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a semiconductor manufacturing apparatus, and more particularly, to prevent bending of lift pins that seat a semiconductor substrate on a chuck and separate the semiconductor substrate from the chuck, and to maintain a high vacuum state in the chamber. The present invention relates to a semiconductor substrate processing apparatus configured to replace the bellows without removing the stage portion including the bad chuck of the bellows surrounding the lift pin.
반도체 소자의 제조 기술은 소비자의 다양한 욕구를 충족시키기 위해 집적도, 신뢰도, 응답속도 등을 향상시키는 방향으로 발전하고 있다. 일반적으로, 반도체 소자는 반도체 기판으로 사용되는 웨이퍼 상에 소정의 막을 형성하고, 상기 막을 전기적 특성을 갖는 패턴으로 형성함으로서 제조된다. BACKGROUND OF THE INVENTION The manufacturing technology of semiconductor devices has been developed to improve the degree of integration, reliability, response speed, etc. in order to satisfy various needs of consumers. Generally, a semiconductor device is manufactured by forming a predetermined film on a wafer used as a semiconductor substrate and forming the film in a pattern having electrical properties.
상기 패턴은 화학 기상 증착, 스퍼터링, 포토리소그래피, 식각, 이온주입, 화학적 기계적 연마(CMP) 등과 같은 단위공정들의 순차적 또는 반복적인 수행에 의해 형성된다. The pattern is formed by sequential or repeated performance of unit processes such as chemical vapor deposition, sputtering, photolithography, etching, ion implantation, chemical mechanical polishing (CMP), and the like.
상기와 같은 단위 공정들에 사용되는 반도체 제조장치는 챔버 내부에 반도체 기판인 웨이퍼를 지지하고, 고정시키는 척을 구비한다. 반도체 기판을 고정시키는 방법은 클램프 또는 진공을 이용하여 반도체 기판을 고정시키거나, 정전기력을 이용하여 반도체 기판을 고정시키는 방법 등이 있다. 근래 반도체 소자의 미세화 및 대용량화를 요구하는 반도체 기판 가공 기술에서는 매엽식 가공 공정 및 건식 가공 공정이 선호됨에 따라 정전기력을 이용하여 반도체 기판을 고정시키는 동시에 반도체 기판의 온도를 일정하게 유지하기 위한 온도 조절 가스를 제공하는 정전척(electro static chuck ; ESC)이 주로 사용되고 있다. 상기 정전척의 사용 범위는 화학 기상 증착, 식각, 스퍼터링, 이온 주입공정 등과 같이 전반적인 반도체 기판 가공 공정으로 확대되고 있다.The semiconductor manufacturing apparatus used in such unit processes includes a chuck for supporting and fixing a wafer, which is a semiconductor substrate, in a chamber. The method of fixing a semiconductor substrate includes a method of fixing a semiconductor substrate using a clamp or a vacuum, or a method of fixing a semiconductor substrate using an electrostatic force. In recent years, in the semiconductor substrate processing technology which requires the miniaturization and the large capacity of the semiconductor device, the sheet-fed process and the dry process are preferred, so that the temperature control gas is used to fix the semiconductor substrate by using electrostatic force and to keep the temperature of the semiconductor substrate constant. Electrostatic chucks (ESCs) which provide a high performance are mainly used. The use range of the electrostatic chuck has been extended to the overall semiconductor substrate processing process, such as chemical vapor deposition, etching, sputtering, ion implantation process.
한편, 척을 구비한 반도체 제조설비의 경우, 반도체 기판을 척 위에 안착시키고 또 척으로부터 반도체 기판을 분리시키기 위한 리프트 핀이 척 및 척 하부에 결합된 지지부재를 관통하여 설치된다. 그리고 상기 리프트 핀의 아래쪽 끝은 구동부와 연결되고, 이 구동부에 의해 리프트 핀이 상하 운동을 한다. 벨로우즈는 지지부재 아래쪽에 위치한 리프트 핀 둘레를 감싸도록 구성되고, 지지부재에 형성된 홀 즉 리프트 핀이 삽입되는 홀로 유체의 흐름을 막아 챔버 내부가 고진공을 유지할 수 있도록 한다.On the other hand, in the case of a semiconductor manufacturing equipment having a chuck, a lift pin for mounting the semiconductor substrate on the chuck and separating the semiconductor substrate from the chuck is provided through the support member coupled to the chuck and the lower portion of the chuck. The lower end of the lift pin is connected to the driving unit, and the lift pin moves up and down by the driving unit. The bellows is configured to wrap around the lift pin located below the support member, and prevents the flow of fluid into a hole formed in the support member, that is, a hole into which the lift pin is inserted, to maintain a high vacuum inside the chamber.
반도체 기판이 프로세스 챔버 및 트랜스퍼 챔버로 이송될 때에 챔버 내부는 고진공(high vacuum)을 유지해야한다. 리크(leak)가 발생하게 되면 챔버 내부는 고진공을 유지할 수 없기 때문에 반도체 소자의 품질면 등에서 문제가 발생하게 된다. 가령, 상술한 벨로우즈가 찢어지는 등 불량이 발생하게 되면 외부의 유체가 챔버 내부로 유동할 수 있게 되므로 챔버 내부는 고진공 상태를 유지할 수 없게 된다. 이때 작업자는 불량이 발생한 벨로우즈를 교체해야 한다.When the semiconductor substrate is transferred to the process chamber and the transfer chamber, the chamber interior must maintain a high vacuum. If a leak occurs, the inside of the chamber cannot maintain a high vacuum, causing problems in terms of quality of the semiconductor device. For example, when a defect occurs, such as the above-described bellows tearing, the external fluid can flow into the chamber, so that the inside of the chamber cannot maintain a high vacuum state. At this time, the worker should replace the defective bellows.
그런데 종래 기술에 의하면, 벨로우즈 교체작업 시 길이가 긴 리프트 핀에서 벨로우즈를 분리시키기 위해 척을 포함한 스테이지부 전부를 분해하여야한다. 벨로 우즈만을 교체함에 있어 스테이지부 전부를 분해하는 것은 상당히 번거로운 작업일 뿐만 아니라, 설비 다운시간이 길어져 반도체 소자의 생산성 저하를 초래하는 원인이 된다.However, according to the related art, when replacing the bellows, it is necessary to disassemble all the stage parts including the chuck to separate the bellows from the long lift pin. Disassembling all the stages in replacing only the bellows is not only a cumbersome work, but also leads to a long equipment down time, which causes a decrease in the productivity of the semiconductor device.
또한, 종래 기술에 의하면 리프트 핀은 스테인리스 재질로 구성되어 있는 바, 리프트 핀의 지속적인 왕복운동에 의해 상기 리프트 핀이 휘어지는 현상이 발생하게 된다. 이로 인해, 리프트 핀의 상승 또는 하강 시 웨이퍼 진동(wafer vibration)이 발생하고, 결국 반도체 소자의 품질이 저하되는 문제가 발생한다.
In addition, according to the related art, the lift pin is made of stainless steel, and the lift pin is bent due to the continuous reciprocation of the lift pin. As a result, wafer vibration occurs when the lift pin is raised or lowered, and thus, the quality of the semiconductor device is deteriorated.
이에 본 발명의 목적은 상기와 같은 종래의 문제점을 해결하기 위한 것으로, 반도체 기판을 척 위에 안착시키고 또 척으로부터 반도체 기판을 분리시키기는 리프트 핀의 휘어짐을 방지할 수 있는 반도체 기판 처리장치를 제공하는 데 있다.Accordingly, an object of the present invention is to solve the conventional problems as described above, to provide a semiconductor substrate processing apparatus that can prevent the bending of the lift pin to seat the semiconductor substrate on the chuck and to separate the semiconductor substrate from the chuck. There is.
본 발명의 또 다른 목적은 벨로우즈의 불량 시 척을 포함한 스테이지부를 분해하지 않고 신속하게 벨로우즈를 교체할 수 있도록 구성된 반도체 기판 처리장치를 제공하는 데 있다.
It is still another object of the present invention to provide a semiconductor substrate processing apparatus configured to quickly replace a bellows without disassembling the stage portion including the bad chuck of the bellows.
상기의 목적을 달성하기 위하여 본 발명인 반도체 기판 처리장치는 공정진행을 위해 상기 반도체 기판이 안착되는 척과, 상기 척을 관통하여 설치되고 두 파트(part)로 분리되도록 구성되며 상하 이동에 따라 반도체 기판을 척 위에 안착시키 거나 척으로부터 반도체 기판을 분리시키는 리프트 핀과, 상기 리프트 핀을 둘러싸며 챔버 내부가 고진공을 유지할 수 있도록 하는 벨로우즈를 포함하는 것을 특징으로 한다. In order to achieve the above object, the semiconductor substrate processing apparatus of the present invention comprises a chuck on which the semiconductor substrate is seated for processing, and is installed to penetrate the chuck and separated into two parts. And a lift pin seated on the chuck or separating the semiconductor substrate from the chuck, and a bellows surrounding the lift pin to maintain a high vacuum inside the chamber.
여기서, 상기 리프트 핀은 상부 리프트 핀과 하부 리프트 핀으로 이루어지며, 상부 리프트 핀은 상기 척을 관통하여 설치되고, 하부 리프트 핀은 상기 상부 리프트 핀 아래에서 이와 나사결합 하도록 구성될 수 있다. Here, the lift pin is composed of an upper lift pin and a lower lift pin, the upper lift pin is installed through the chuck, the lower lift pin may be configured to screw it under the upper lift pin.
또한, 상기 상부 리프트 핀의 재질은 세라믹으로 이루어져 이 상부 리프트 핀의 휘어짐을 방지 할 수 있다. In addition, the material of the upper lift pin is made of a ceramic can prevent the bending of the upper lift pin.
이와 같은 본 발명의 특징적인 구성 및 이에 따른 작용효과는 첨부도면을 참조한 실시예의 상세한 설명을 통해 더욱 명확해 질 것이다. Such a characteristic configuration and the effects of the present invention will become more apparent through the detailed description of the embodiments with reference to the accompanying drawings.
본 발명의 실시예들은 당해 기술이 속한 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 본 발명을 보다 완전하게 설명하기 위해 제공되는 것이다. 그리고 도면에서 요소의 형상 등은 보다 명확한 설명을 위해 도시된 것이며, 도면상에서 동일한 부호로 표시된 요소는 동일한 요소를 의미한다. Embodiments of the present invention are provided to more fully explain the present invention to those skilled in the art. And the shape of the elements in the drawings and the like are shown for more clear description, the elements denoted by the same reference numerals in the drawings means the same element.
본 발명은 첨부된 도면에 의하여 설명되지만, 다양한 형태, 크기 등으로 대체될 수 있음은 당해 기술이 속한 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 자명한 일이다. 한편, 일반적으로 널리 알려져 있는 공지기술의 경우 그 구체적인 설명은 생략하도록 한다.Although the present invention is described by the accompanying drawings, it can be replaced by various forms, sizes, etc. It will be apparent to those skilled in the art. On the other hand, in the case of well-known techniques generally known, the detailed description thereof will be omitted.
도 1은 본 발명의 바람직한 일실시예에 따른 반도체 기판 처리장치를 설명하기 위한 개략적인 구성도이다. 1 is a schematic diagram illustrating a semiconductor substrate processing apparatus according to an embodiment of the present invention.
도 1을 참조하면, 반도체 제조설비(100)는 챔버와, 상기 챔버 내부에 구비되며 반도체 기판을 지지하기 위한 척(130)과, 상기 척(130) 아래에 위치한 지지부재(140)와, 반도체 기판을 가공하기 위한 가스를 챔버 내부로 균일하게 제공하기 위한 샤워헤드(115)와, 상기 가스를 제공하는 가스 제공부(112)를 포함하여 구성된다.Referring to FIG. 1, a
상기 챔버는 상부뚜껑(107)과 하부몸체(109)에 의해 일정공간이 한정되며, 이러한 챔버의 일측에는 챔버 내부를 고진공(high vacuum) 상태로 만들기 위한 진공장치가 연결되어 있다. 진공장치는 챔버와 연결된 진공라인(164)과, 상기 진공라인(164)의 끝에 결합된 진공펌프(166)와, 상기 진공 라인(164)에 설치되고 챔버의 내부 압력을 조절하기 위한 압력조절밸브(162)를 포함하여 구성된다.The chamber is limited to a predetermined space by the
한편, 챔버의 다른 일측에는 챔버 내부의 압력을 측정하기 위한 압력계(168)가 연결되어 있다. 상기 압력계(168)는 챔버 내부에 설치되는 압력 센서(미도시)와, 상기 압력 센서와 연결되며, 상기 압력 센서로부터 측정된 압력을 보여주는 디스플레이로 구성될 수 있다. 그리고 상기 압력계(168) 아래에는 반도체 기판이 드나들 수 있는 개구(110)가 형성되어 있다. 이 개구(110)는 오링(미도시)을 구비한 슬롯밸브(미도시)에 의하여 개폐된다.On the other hand, the other side of the chamber is connected to the
반도체 기판이 안착되는 척(130)은 지지부재(140) 위에 장착되며, 지지부재(140)는 챔버의 하부에 고정되어 있다. 척(130)과 지지부재(140)에는 3개의 리프트핀 홀(149)이 형성되고, 상기 리프트핀 홀(149)에는 상하 이동에 따라 반도체 기판을 척(130) 위에 안착시키거나 척(130)으로부터 반도체 기판을 분리시키는 3개의 상부 리프트 핀(145)이 배치된다. 그리고 지지부재(140)의 하부면에는 리프트핀 홀(149)의 기밀을 위한 오링(미도시) 및 고정 플레이트(143)가 장착되며, 상기 고정 플레이트(143)에는 상부 리프트 핀(145)이 관통되어 있다. 즉, 상부 리프트 핀(145)은 리프트핀 홀(149) 및 고정 플레이트(143)를 따라 상하 이동할 수 있도록 구성되어 있다. 한편, 본 실시예에서는 리프트핀 홀(149) 및 상부 리프트 핀(145)이 3개로 구성되나, 다양한 개수로 구성될 수 있음은 물론이다. The
하부 리프트 핀(147)은 상부 리프트 핀(145) 아래에서 이와 나사결합을 하고 있다. 즉, 상부 리프트 핀(145)과 하부 리프트 핀(147)은 두 파트(part)로 분리될 수 있도록 구성된다. 하부 리프트핀(147)의 다른 끝은 지지부재(140)의 아래로 일정간격 이격된 곳에 위치한 구동 플레이트(155)에 연결되고, 이 구동 플레이트(155)는 구동부(157)에 의해 상하 운동을 한다. 구동부(157)는 공압 또는 유압 등을 이용한 피스톤 운동에 의해 동작될 수 있다. The
벨로우즈(150)는 상부 리프트 핀(145)과 하부 리프트 핀(147)이 결합되는 주변에서 이들을 둘러싸며, 고정 플레이트(143)에 장착된다. 이러한 벨로우즈(150)는 유체가 리프트핀 홀(149)로 흐르는 것을 막아 챔버 내부가 고진공을 유지할 수 있도록 한다.The
가스 제공부(112)로부터 제공되는 가스는 샤워헤드(115)를 통해 챔버 내부로 균일하게 제공된다. 샤워헤드(115)에는 상기 가스를 균일하게 제공하기 위한 다수의 분사홀이 형성되어 있으며, 또한 상기 가스를 플라즈마 상태로 형성하기 위한 고주파 전원이 연결된다. 여기서, 상기 가스는 반도체 기판 상에 막을 형성하기 위 한 가스일 수도 있고, 반도체 기판 상에 형성된 막을 제거하기 위한 가스일 수도 있다.The gas provided from the
도 2는 도 1에 표현된 상부 리프트 핀(145)과 하부 리프트 핀(147)을 분리하여 도시한 것이다. 이를 참조하면, 종래와는 달리 리프트 핀이 분리될 수 있도록 구성되어 있다. 즉, 하부 리프트 핀(147)의 한쪽 끝에는 수나사가 형성되고 상부 리프트 핀(145)에는 이에 대응해 암나사가 형성되어 결합 및 분리가 가능하다. 물론, 수나사 및 암나사는 상기와 역으로 형성될 수 있음은 당업자에게 자명한 일이다. FIG. 2 shows the
이와 같이 리프트 핀(145, 147)이 분리 가능하기 때문에, 벨로우즈(150)를 교체할 때 척(130) 및 지지부재(140)를 포함한 스테이지부를 전부 분해할 필요가 없다. 즉, 벨로우즈(150)는 상부 리프트 핀(145)과 하부 리프트 핀(147)을 분리한 후 쉽게 교체할 수 있게 된다.Since the lift pins 145 and 147 are detachable as described above, it is not necessary to disassemble all the stage parts including the
벨로우즈(150) 분해과정을 살펴보면, 우선 구동 플레이트(155)와 하부 리프트 핀(147)을 분해하고, 이어서 상부 리프트 핀(145)의 끝부분과 하부 리프트 핀(147)의 끝부분을 잡고 나사결합을 푼다. 이어서 하부 리프트 핀(147)을 분리하고 불량이 발생한 벨로우즈를 아래로 빼낸다. 다음으로 새로운 벨로우즈를 고정 플레이트(143)에 결합시킨 후, 하부 리프트 핀(147)과 상부 리프트 핀(145)을 나사결합시킨다. 마지막으로 하부 리프트 핀(147)을 구동 플레이트(155)에 결합시킴으로써 작업은 종료된다. 이때 상부 리프트 핀(145)은 척(130) 및 지지부재(140)에 형성된 리프트핀 홀(149)에서 분리될 필요가 없으므로 벨로우즈(150) 교체시 척(130) 및 지지부재(140)를 포함한 스테이지부를 들어낼 필요가 없게 된다.Looking at the disassembling process of the
한편, 상부 리프트 핀(145)은 세라믹으로 제작된다. 따라서 상부 리프트 핀(145)의 지속적인 왕복운동에도 휘어지는 등의 문제는 발생하지 않게 된다. On the other hand, the
한편, 본 발명은 상술한 실시예에 한정되지 않고, 본 발명의 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 당업자에 의해 그 변형이나 개량이 가능함은 명백하다.
In addition, this invention is not limited to the above-mentioned embodiment, It is clear that the deformation | transformation and improvement are possible for those skilled in the art within the range which does not deviate from the idea of this invention.
상술한 바와 같이 본 발명에 의하면 리프트 핀이 분리될 수 있도록 구성되기 때문에 척 및 지지부재를 포함한 스테이지부 분해하지 않고서 신속하게 벨로우즈를 교체할 수 있다. 이로써, 설비 다운시간을 단축시키는 효과가 있다.As described above, according to the present invention, since the lift pin is configured to be detachable, the bellows can be quickly replaced without disassembling the stage including the chuck and the support member. This has the effect of shortening the equipment down time.
그리고 본 발명에 의하면 상부 리프트 핀이 세라믹으로 제작되는 바, 지속적인 왕복운동에 의해 상부 리프트 핀이 휘어지는 현상을 방지할 수 있다. 또한, 휘어진 리프트 핀으로 인한 웨이퍼 진동(wafer vibration)이 방지되고, 결국 반도체 소자의 품질 저하를 방지하게 된다. In addition, according to the present invention, since the upper lift pin is made of ceramic, it is possible to prevent the upper lift pin from being bent by continuous reciprocating motion. In addition, wafer vibration due to the bent lift pins is prevented, which in turn prevents deterioration of the quality of the semiconductor device.
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