KR20060133630A - Apparatus for processing a substrate - Google Patents
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Abstract
Description
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 기판 가공 장치를 설명하기 위한 개략적인 구성도이다.1 is a schematic diagram illustrating a substrate processing apparatus according to an embodiment of the present invention.
도 2는 도 1의 누설 확인용 배관을 보다 상세하게 설명하기 위한 사시도이다.FIG. 2 is a perspective view for explaining in detail the piping for checking leakage of FIG. 1. FIG.
* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명 *Explanation of symbols on the main parts of the drawings
100 : 기판 가공 장치 102 : 상부 공간100: substrate processing apparatus 102: upper space
104 : 하부 공간 108 : 플레이트104: lower space 108: plate
110 : 공정 챔버 110a : 제1측벽110:
110b : 제2측벽 112 : 척(chuck)110b: second side wall 112: chuck
114 : 상부 전극 116 : 가스 공급 배관114: upper electrode 116: gas supply pipe
118 : 진공 시스템 122 : 뷰포트(view port)118: vacuum system 122: view port
124 : 체결공 132 : RF 파워 소스124: fastener 132: RF power source
134 : 바이어스 파워 소스 140 : 압력계134: bias power source 140: pressure gauge
150 : 누설 확인용 배관 152 : 배관 몸통150: leak check pipe 152: pipe body
154 : 제1결합부 156 : 제2결합부154: first coupling portion 156: second coupling portion
157 : 관통공 158 : 체결 부재157: through hole 158: fastening member
본 발명은 기판 가공 장치에 관한 것이다. 보다 상세하게는, 반도체 기판 상에 형성된 막을 제거하기 위한 공정을 수행하는 장치에 관한 것이다.The present invention relates to a substrate processing apparatus. More particularly, the present invention relates to an apparatus for performing a process for removing a film formed on a semiconductor substrate.
근래에 컴퓨터와 같은 정보 매체의 급속한 보급에 따라 반도체 장치도 비약적으로 발전하고 있다. 그 기능적인 면에 있어서, 반도체 장치는 고속으로 동작하는 동시에 대용량의 저장 능력을 가질 것이 요구된다.In recent years, with the rapid spread of information media such as computers, semiconductor devices are also rapidly developing. In terms of its function, the semiconductor device is required to operate at high speed and have a large storage capacity.
이러한 요구에 부응하여 반도체 장치의 제조 기술은 집적도, 신뢰도 및 응답 속도 등을 향상시키는 방향으로 발전되고 있다. 특히, 90nm이하의 디자인 룰(design rule)을 가진 반도체 장치를 제조함에 있어서 고온 공정(high-temperature processing)을 줄이고자 하는 요구가 강하게 대두되고 있다. 이는 고온 상태가 반도체 장치 내부의 금속 등의 미세 패턴을 열화시켜 소자의 신뢰성에 치명적인 영향을 줄 수 있기 때문이다.In response to these demands, the manufacturing technology of semiconductor devices has been developed to improve the degree of integration, reliability and response speed. In particular, there is a strong demand for reducing high-temperature processing in manufacturing a semiconductor device having a design rule of 90 nm or less. This is because the high temperature may deteriorate the fine pattern of the metal and the like in the semiconductor device, which may seriously affect the reliability of the device.
최근, 플라즈마(plasma)를 이용하여 고온 공정에서 진행하는 것과 같은 효과를 상기 고온 공정보다 훨씬 낮은 온도에서 획득할 수 있는 기술이 개발되고 있다. 이에 따라, 반도체 장치 제조 분야에서 플라즈마의 응용 범위는 점점 확대되고 있다.Recently, a technology has been developed that can achieve an effect such as progressing in a high temperature process using plasma at a temperature much lower than the high temperature process. Accordingly, the application range of plasma in the field of semiconductor device manufacturing is gradually expanding.
고체, 액체 또는 기체 상태가 아닌 물질의 제4상태라고 불리는 플라즈마는 자유 운동하는 양·음의 하전 입자가 공존하여 전기적으로 중성이 되어 있는 물질 상태를 일컫는다. 이러한 플라즈마는 10,000℃ 온도의 열 공정에 대응하는 가스 활성화를 단 1eV의 전자 온도(electron temperature)로서 수행할 수 있다. 따라서, 열에 대한 반응성이 적은 가스조차 플라즈마 상태에서는 쉽게 활성화되는 특성을 보인다.Plasma, which is called a fourth state of a material that is not in a solid, liquid or gaseous state, refers to a material state in which freely moving positive and negative charged particles coexist and are electrically neutral. Such a plasma may perform gas activation corresponding to a thermal process at a temperature of 10,000 ° C. as an electron temperature of only 1 eV. Therefore, even a gas having low reactivity with heat exhibits a property of being easily activated in a plasma state.
이러한 플라즈마를 이용하는 증착 장치 또는 식각 장치의 공정 챔버는 일반적으로, 기 설정된 진공압이 유지된 상태에서 상기 공정들이 수행된다. 이를 위해서, 상기 공정 챔버의 일측에는 그 내부를 진공으로 형성하기 위한 진공 시스템이 구비된다.In a process chamber of a deposition apparatus or an etching apparatus using such a plasma, the processes are generally performed while a predetermined vacuum pressure is maintained. To this end, one side of the process chamber is provided with a vacuum system for forming the inside of the vacuum.
상기 진공 시스템에 의해 상기 공정 챔버의 내부가 진공 상태로 형성된 후, 아르곤(Ar) 또는 헬륨(He) 가스와 같은 불활성 가스가 제공되고, 상기 공정 챔버에 RF 전압이 인가됨으로써 상기 불활성 가스가 플라즈마 상태로 전환된다. 이어서, 상기 증착 또는 식각 공정에 필요한 공정 가스가 상기 공정 챔버 내부로 공급된다.After the inside of the process chamber is formed in a vacuum state by the vacuum system, an inert gas such as argon (Ar) or helium (He) gas is provided, and an RF voltage is applied to the process chamber so that the inert gas is in a plasma state. Is switched to. Subsequently, a process gas required for the deposition or etching process is supplied into the process chamber.
여기서, 상기 가스에 투입되면 상기 공정 챔버의 진공압이 떨어지기 때문에 상기 진공 시스템은 계속적으로 가동하게 된다. 그러므로, 기 설정된 진공압을 유지하기 위해서는 상기 공정 챔버에 진공 누설이 발생하는지를 주기적으로 확인하는 작업이 요구된다.In this case, the vacuum system is continuously operated because the vacuum pressure of the process chamber is dropped when the gas is injected into the gas. Therefore, in order to maintain a preset vacuum pressure, a task of periodically checking whether a vacuum leak occurs in the process chamber is required.
상기 진공 누설을 확인하는 방법은 상기 진공 시스템을 이용해서 상기 공정 챔버 내부에 진공을 제공한 상태에서 압력계에 나타나는 수치를 보고 진공 누설 여부를 확인할 수 있다.In the method of checking the vacuum leakage, it is possible to confirm whether the vacuum leakage by reading the value appearing on the pressure gauge in a state in which a vacuum is provided inside the process chamber using the vacuum system.
그 결과, 진공 누설이 발생할 경우에 작업자가 상기 누설되는 지점을 찾기가 용이하지 않다. 이에 따라, 상기 공정 챔버를 해체한 후에 재조립을 실시해야하는 번거로움이 있다. 즉, 작업자는 상기 공정 챔버를 구성하는 모든 부품들을 순차적으로 조립하면서 상기 누설 지점을 확인하는 것이 바람직하다.As a result, it is not easy for an operator to find the leaking point in the event of a vacuum leak. Accordingly, there is a hassle that needs to be reassembled after dismantling the process chamber. That is, the operator preferably checks the leak point while sequentially assembling all the parts constituting the process chamber.
이와 같이, 공정 챔버에 누설 지점을 찾거나 또는 상기 공정 챔버의 누설을 막기 위해서 상기 공정 챔버를 재조립하는데 소요되는 시간 손실 및 작업 인력 손실이 큰 문제로 대두되고 있다. 상기 손실들로 인하여 기판 가공 장치의 단위 시간당 처리량(throughput)이 떨어지고, 이는 경제적인 손실로 이어지는 문제점이 있다.As such, the loss of time and labor required for reassembling the process chamber to find a leak point in the process chamber or to prevent the leakage of the process chamber has been a big problem. Due to these losses, the throughput per unit time of the substrate processing apparatus falls, which leads to economic losses.
상술한 바와 같은 문제점들을 해결하기 위한 본 발명의 목적은 공정 챔버의 내부 공간을 한정하고, 상기 한정된 공간을 밀폐시킨 후 진공 누설 검사를 수행함으로써 상기 진공 누설이 발생하는 지점을 보다 효율적으로 찾을 수 있는 기판 가공 장치를 제공하는데 있다.An object of the present invention for solving the above problems is to limit the internal space of the process chamber, and to close the limited space and perform a vacuum leak test to more efficiently find the point where the vacuum leakage occurs It is to provide a substrate processing apparatus.
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 일 측면에 따른 기판 가공 장치는, 기판을 가공하기 위한 가스가 제공되고 상기 가스를 이용하여 상기 기판을 가공하기 위한 밀폐 공간을 제공하며 상기 공간을 한정하는 측벽에는 상기 공간 내부를 확인하기 위한 뷰포트가 형성된 공정 챔버와, 상기 공정 챔버의 가스 누설 여부를 확인하기 위하여 상기 공정 챔버 내부 압력을 측정하기 위한 압력계와, 상기 뷰포트를 커버하도록 결합되어 상기 공정 챔버와 상기 압력계를 연결하기 위한 누설 확인용 배관을 포함한다.The substrate processing apparatus according to an aspect of the present invention for achieving the above object is provided with a gas for processing the substrate, and provides a sealed space for processing the substrate using the gas and the side wall defining the space A process chamber having a viewport for checking the inside of the space, a pressure gauge for measuring an internal pressure of the process chamber to check whether the process chamber leaks gas, and a cover coupled to cover the viewport, the process chamber and the pressure gauge Includes a leak-checking pipe for connecting the
본 발명의 일 실시예에 따르면 상기 누설 확인용 배관은, 배관 몸통과, 상기 배관 몸통의 일단에 구비되고 상기 배관 몸통과 상기 공정 챔버에 형성된 상기 뷰포트를 결합하기 위한 제1결합부와, 상기 배관 몸통의 타단에 구비되고 상기 배관 몸통과 상기 압력계를 결합하기 위한 제2결합부를 포함할 수 있다.According to an embodiment of the present invention, the leakage check pipe includes a pipe body, a first coupling part provided at one end of the pipe body, and configured to couple the view port formed in the pipe body and the process chamber, and the pipe. It is provided at the other end of the body and may include a second coupling portion for coupling the pipe body and the pressure gauge.
또한, 상기 공정 챔버 내부 공간을 상부 공간 및 하부 공간으로 분리시키기 위한 플레이트를 더 포함하며, 상기 뷰포트는 상기 하부 공간과 인접하게 위치될 수 있다.The apparatus may further include a plate for separating the process chamber internal space into an upper space and a lower space, and the viewport may be positioned adjacent to the lower space.
상기와 같은 구성을 갖는 기판 가공 장치는 상기 플레이트를 이용하여 상기 공정 챔버 내부 공간을 보다 한정하고, 상기 한정된 공간과 연통하는 뷰포트에 누설 확인용 배관을 연결함으로써 상기 공정 챔버 내에 발생하는 진공 누설 지점을 보다 용이하게 찾을 수 있다.The substrate processing apparatus having the above configuration further defines a space inside the process chamber by using the plate, and connects a leak check pipe to a viewport communicating with the limited space, thereby reducing the vacuum leakage point generated in the process chamber. It is easier to find.
이하, 본 발명에 따른 바람직한 실시예를 첨부된 도면을 참조하여 상세하게 설명하면 다음과 같다.Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 기판 가공 장치를 설명하기 위한 개략적인 단면도이다.1 is a schematic cross-sectional view illustrating a substrate processing apparatus in an embodiment of the present invention.
도 1을 참조하면, 도시된 기판 가공 장치(100)는 반도체 기판(10)을 가공하기 위한 공정 챔버(110)와, 상기 공정 챔버의 누설 여부를 확인하기 위한 압력계(140)와, 상기 공정 챔버(110) 및 압력계(140)를 연결하기 위한 누설 확인용 배관(150)을 포함하여 구성된다.Referring to FIG. 1, the illustrated
상기 기판 가공 장치(100)는 플라즈마를 이용하여 반도체 기판(10) 상에 형성된 막 또는 패턴을 식각하기 위한 장치로 사용될 수 있다. 이때, 상기 공정 챔버(110)는 식각 챔버로서 기능한다.The
상기 공정 챔버(110) 내부에는 반도체 기판(10)을 지지하기 위한 척(112)과 상기 공정 챔버(110)로 공급된 공정 가스를 플라즈마로 형성하기 위한 상부 전극(114)이 배치된다. 상기 척(112)과 상부 전극(114)은 서로 마주보도록 배치되며, 플라즈마는 상기 척(112)과 상부 전극(114) 사이에서 형성된다.Inside the
상기 상부 전극(114)에는 플라즈마를 형성하기 위한 RF(radio frequency) 파워 소스(132)가 연결되며, 상기 척(112)에는 바이어스(bias) 파워 소스(134)가 연결된다.An
상기 공정 챔버(110)의 제1측벽(110a)에는 상기 공정 가스를 공급하기 위한 가스 공급 배관(116)이 연결되어 있으며, 공정 챔버(110)의 바닥에는 공정 챔버(110)의 내부를 진공으로 형성하기 위한 진공 시스템(118)이 연결된다.A
또한, 상기 공정 챔버(110)의 일 측벽, 예를 들면 제2측벽(110b)에는 공정 챔버(110) 내부와 외부가 연통하는 뷰포트(view port, 122)가 형성된다. 이 때, 상기 뷰포트(122)는 반도체 기판(10)에 대한 가공 공정의 수행 상태 또는 공정 챔버(110)의 내부 상태를 작업자가 육안으로 관찰할 수 있도록 투명한 재질로 이루어지는 육안 검사용 윈도우(미도시)를 설치하기 위한 포트일 수 있다.In addition, a
이 때, 상기 육안 검사용 윈도우는 석영으로 이루어질 수 있으며, 작업자는 상기 육안 검사용 윈도우를 통해 플라즈마를 이용하는 가공 공정의 수행 상태, 플 라즈마에 의한 공정 챔버(110) 내부 표면의 손상 정도, 공정 챔버(110) 내부 표면에 형성된 폴리머 등을 육안으로 직접 관찰할 수 있다.In this case, the visual inspection window may be made of quartz, and the operator may perform a machining process using a plasma through the visual inspection window, a degree of damage of an inner surface of the
이와는 다르게, 상기 뷰포트(122)는 상기 플라즈마 식각 공정의 종점(end point)을 검출하기 위한 종점 검출용 윈도우(미도시)를 설치하기 위한 포트일 수 있다. 이는 플라즈마에 의해 식각 되는 막의 과도 식각(overetching)을 방지하기 위한 것이다. 상기 종점 검출용 윈도우를 통해 상기 종점을 검출하기 위한 종점 검출 시스템(미도시)이 상기 검출용 윈도우와 연결된다.Alternatively, the
여기서, 상기 공정 챔버(110)의 내부 공간은 상기 공정 챔버(110) 측벽의 일 부위에 결합되는 플레이트(108)에 의해 상부 공간(102) 및 하부 공간(104)으로 분리될 수 있다. 구체적으로, 상기 플레이트(108)는 상기 하부 공간(104)을 밀봉 처리하여 상기 하부 공간(104) 내부를 완전히 밀폐시키도록 결합되는 것이 바람직하다.Here, the inner space of the
여기서, 상기 플레이트(108)는 상기 하부 공간(104)의 체적이 변화될 수 있도록 상기 공정 챔버(110) 내부의 다양한 지점에 결합될 수 있다. 이를 위하여, 상기 공정 챔버(110)의 내측벽에는 상기 플레이트(108)와 결합되기 위한 다양한 형태의 결합홈(미도시), 오 링(o-ring)과 같은 밀봉 부재(미도시) 등이 구비될 수 있다.Here, the
이는 상기 공정 챔버(110)에 진공 누설이 발생했을 경우, 상기 플레이트(108)를 이용하여 상기 공정 챔버(110)의 공간을 한정시킨 후 진공 누설 검사를 수행함으로써, 상기 누설이 발생되는 지점을 보다 효과적으로 찾기 위함이다. 즉, 상 기 플레이트(108)의 결합 위치를 변화시키게 되면 상기 플레이트(108)에 의해 한정되는 공간이 변화하고, 상기 한정된 공간에 대해 진공 누설 여부에 대한 검사를 수행할 수 있다. 그러므로, 상술한 뷰포트(122)는 상기 하부 공간(104)에 인접하도록 형성되는 것이 바람직하다.When a vacuum leak occurs in the
상기 공정 챔버(110)의 일 측에는 상기 공정 챔버(110) 내부의 가스 누설 여부를 검사하기 위한 압력계(manometer, 140)가 배치된다. 상기 압력계(140)의 예로는 공정 챔버의 실제 압력을 정확하게 측정할 수 있고, 측정되는 가스 종류의 영향을 받지 않는 용량형 압력계(capacitance manometer)가 있다.One side of the
상기 압력계(140)는 누설 확인용 배관(150)을 통해 상기 공정 챔버(110)와 연결된다. 구체적으로, 상기 누설 확인용 배관(150)은 상기 뷰포트(122)를 충분히 커버하도록 상기 공정 챔버(110)와 결합되는 것이 바람직하다. The
도 2는 도 1의 누설 확인용 배관을 보다 상세하게 설명하기 위한 사시도이다.FIG. 2 is a perspective view for explaining in detail the piping for checking leakage of FIG. 1. FIG.
도 2를 참조하면, 도시된 누설 확인용 배관(150)은 배관 몸통(152)과, 상기 배관 몸통(152)의 일단에 구비되고 상기 배관 몸통(152)을 상기 공정 챔버(110)의 측벽에 결합하기 위한 제1결합부(154)와, 상기 배관 몸통(152)의 타단에 구비되고 상기 배관 몸통(152)을 상기 압력계(140)에 결합하기 위한 제2결합부(156)를 포함하여 구성된다.Referring to FIG. 2, the
상기 배관 몸통(152)은 상기 기판 가공 장치(100)의 설치 면적을 최소화하기 위하여 굴곡된 형상을 가지는 것이 바람직하다. 구체적으로, 상기 누설 확인용 배 관(150)이 상기 공정 챔버(110)의 제2측벽(110b)에 결합되었을 때, 상기 누설 확인용 배관(150)은 상기 제2측벽(110b)으로부터 연장되어 상기 공정 챔버(110)의 상부 방향으로 굴곡된 "L"자 형상을 가질 수 있다.The
상기 공정 챔버(110)와 상기 배관 몸통(152)은 상기 제1결합부(154)에 의해 결합된다. 구체적으로, 상기 제1결합부(154)는 상기 배관 몸통(152)의 일단에 결합된다. 상기 제1결합부(154)의 예로는 원판 형상을 갖는 플랜지(flange)가 있다. 여기서, 상기 제1결합부(154)는 상기 공정 챔버(110)의 뷰포트(122)를 커버하도록 결합되는 것이 바람직하다.The
상기 제1결합부(154)의 가장 자리에는 다수 개의 관통공들(157)이 형성되어 있으며, 상기 제2측벽(110b)의 뷰포트(122)의 가장 자리에는 상기 관통공들(157)과 각각 연통하는 다수 개의 체결공들(124)이 형성되어 있다.A plurality of through
상기 관통공들(157) 및 체결공들(124)을 통해 상기 제1결합부(154)를 상기 제2측벽(110b)에 체결하기 위한 다수 개의 체결 부재들(158)이 구비된다. 상기 체결 부재들(158)의 예로는 볼트(bolt)가 있다.A plurality of
일 예로, 상기 제1결합부(154) 및 제2측벽(110b)에는 각각 3개의 관통공들(157) 및 체결공들(124)이 형성되고, 이에 따라 상기 각각의 공들(124, 157)을 관통하는 3개의 체결 부재들(158)이 구비된다. 그러나, 상기 각각의 체결 부재들(158)에 의해 발생되는 체결력을 보다 강하고, 균일하게 형성하기 위해서, 각각 4개의 체결 부재(158), 체결공(124) 및 관통공(157)이 구비될 수 있다.For example, three through
상기 압력계(140)와 상기 배관 몸통(152)은 상기 제2결합부(156)에 의해 결 합된다. 상기 제2결합부(156)는 상기 압력계(140)의 형태 및 종류에 따라 다양한 형상을 가질 수 있다.The
이와 같이, 상기 플레이트(108)를 상기 공정 챔버(110) 내부에 결합시키고, 상기 누설 확인용 배관(150)의 일단을 상기 뷰포트(122)에 결합하고, 타단에는 압력계(140)를 결합함으로써, 상기 플레이트(108)에 의해 한정된 공정 챔버(110) 내부 공간의 진공 누설을 확인할 수 있다. 여기서, 상기 뷰포트(122)는 플라즈마 확인용 뷰포트 또는 종점 검출용 포트로서, 플라즈마를 이용하는 기판 가공 장치에 일반적으로 구비되어 있다. 따라서, 상기 누설 확인용 배관(150)을 기 형성되어 있는 상기 뷰포트(122)에 결합함으로써, 공정 챔버를 새로이 제작할 필요가 없다는 경제적인 이점이 있다.As such, by coupling the
상기와 같은 본 발명에 따르면, 공정 챔버의 공간을 한정하고, 상기 공간을 밀폐시킨 후에 상기 하부 공간과 연통하는 뷰포트에 누설 확인용 배관을 설치함으로써, 공정 챔버에서 진공 누설이 발생하는 지점을 보다 효과적으로 확인할 수 있다.According to the present invention as described above, by limiting the space of the process chamber, and after closing the space by installing a leak check pipe in the viewport communicating with the lower space, the point where the vacuum leakage occurs in the process chamber more effectively You can check it.
따라서, 공정 챔버에 누설이 발생되었을 때, 상기 누설 지점을 보다 빠른 시간 내에 찾아 낼 수 있기 때문에 장치 가동율이 향상되는 효과가 있다.Therefore, when a leak occurs in the process chamber, the leak point can be found in a shorter time, thereby improving the device operation rate.
상기에서는 본 발명의 바람직한 실시예를 참조하여 설명하였지만, 해당 기술분야의 숙련된 당업자는 하기의 특허 청구 범위에 기재된 본 발명의 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있 음을 이해할 수 있을 것이다.Although the above has been described with reference to a preferred embodiment of the present invention, those skilled in the art will be able to variously modify and change the present invention without departing from the spirit and scope of the invention as set forth in the claims below. I can understand that you can.
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Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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KR100930825B1 (en) * | 2008-04-25 | 2009-12-10 | 주식회사 케이씨텍 | A cleaning device having a window |
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2005
- 2005-06-21 KR KR1020050053334A patent/KR20060133630A/en not_active Application Discontinuation
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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KR100930825B1 (en) * | 2008-04-25 | 2009-12-10 | 주식회사 케이씨텍 | A cleaning device having a window |
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