KR20180107367A - 기판 처리 방법 - Google Patents
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Abstract
기판 처리 방법에 관한 기술이다. 본 실시예의 기판 처리 방법은, 반응기 내부를 제 1 온도에서 클리닝하는 단계, 상기 반응기 내부를 제 1 온도 보다 높은 제 2 온도까지 승온하는 승온 단계, 상기 제 2 온도에서 상기 반응기 내부에 시즈닝 박막을 증착하는 시즈닝 단계, 및 상기 반응기 내부에서 메인 공정을 진행하는 단계를 포함한다. 이때, 상기 승온 단계 중 상기 반응기 내부의 불순물을 제거하기 위해, 상기 반응기 내부에 플라즈마를 인가하여 처리하는 플라즈마 트리트먼트 단계를 포함한다.
Description
본 발명은 기판 처리 방법에 관한 것으로, 보다 구체적으로는 반도체 제조 장치에서 기판을 처리하는 방법에 관한 것이다.
반도체의 제조 프로세스에서는, 박막의 증착 또는 식각 등을 목적으로 한 플라즈마 처리 장치가 널리 이용되고 있다. 플라즈마 처리 장치는, 예컨대 박막의 증착 처리를 수행하는 플라즈마 CVD(Chemical Vapor Deposition) 장치 또는 식각 처리를 수행하는 플라즈마 식각 장치를 포함할 수 있다.
시즈닝 공정은 증착하려는 박막내로 불순물 유입 방지 및 박막 두께의 균일성을 목적으로, 증착하려는 물질과 동일한 물질을 챔버 내벽면에 사전 증착하는 공정을 일컫는다. 이와 같은 시즈닝 공정은 클리닝 공정과 메인 공정 사이에 진행될 수 있다.
그런데, 상기 승온 공정 및 시즈닝 공정은 클리닝 가스로서 제공된 Cl계 가스나 챔버내에 형성된 AlF 물질들이 잔류된 상태로 진행될 수 있다. 승온 공정시, 클리닝 가스 잔류물들이 활성화되어, 챔버 내벽, 샤워 헤드 및 히터에 흡착될 수 있고, 시즈닝 공정에 의해 생성되는 시즈닝층의 막질에도 영향을 미치게 된다.
이로 인해, 후속의 메인 공정에서 형성되는 막질 특성이 저하되는 문제가 있다.
본 발명은 막질 특성을 개선할 수 있는 기판 처리 방법을 제공하는 것이다.
본 발명의 일 실시예에 따른 기판 처리 방법은, 반응기 내부를 제 1 온도에서 클리닝하는 단계, 상기 반응기 내부를 제 1 온도 보다 높은 제 2 온도까지 승온하는 승온 단계, 상기 제 2 온도에서 상기 반응기 내부에 시즈닝 박막을 증착하는 시즈닝 단계, 및 상기 반응기 내부에서 메인 공정을 진행하는 단계를 포함한다. 이때, 상기 승온 단계 중 상기 반응기 내부의 불순물을 제거하기 위해, 상기 반응기 내부에 플라즈마를 인가하여 처리하는 플라즈마 트리트먼트 단계를 포함한다.
본 발명에 따르면, 기판 처리 장치의 클리닝 공정 이후, 승온 단계와 동시에, 또는 승온 단계 이후 플라즈마 트리트먼트 공정을 실시한다. 이에 따라, 클리닝시 발생되는 잔류 불순물들을 효과적으로 제거할 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 기판 처리 장치의 단면도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 기판 처리 방법을 설명하기 위한 플로우 차트이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 기판 처리 방법을 설명하기 위한 온도에 대한 시간별 동작을 설명하기 위한 그래프이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 플라즈마 트리트먼트 공정을 설명하기 위한 타이밍도이다.
도 5는 본 발명의 다른 실시예에 따른 기판 처리 방법을 설명하기 위한 온도에 대한 시간별 동작을 설명하기 위한 그래프이다.
도 6 내지 도 8은 본 발명의 다른 실시예에 따른 플라즈마 트리트먼트 공정을 설명하기 위한 타이밍도이다.
도 9는 본 발명의 다른 실시예에 따른 기판 처리 방법을 설명하기 위한 플로우 차트이다.
도 10은 본 발명의 다른 실시예에 따른 기판 처리 방법을 설명하기 위한 온도에 대한 시간별 동작을 설명하기 위한 그래프이다.
도 11은 본 발명의 다른 실시예에 따른 플라즈마 트리트먼트 공정을 설명하기 위한 타이밍도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 기판 처리 방법을 설명하기 위한 플로우 차트이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 기판 처리 방법을 설명하기 위한 온도에 대한 시간별 동작을 설명하기 위한 그래프이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 플라즈마 트리트먼트 공정을 설명하기 위한 타이밍도이다.
도 5는 본 발명의 다른 실시예에 따른 기판 처리 방법을 설명하기 위한 온도에 대한 시간별 동작을 설명하기 위한 그래프이다.
도 6 내지 도 8은 본 발명의 다른 실시예에 따른 플라즈마 트리트먼트 공정을 설명하기 위한 타이밍도이다.
도 9는 본 발명의 다른 실시예에 따른 기판 처리 방법을 설명하기 위한 플로우 차트이다.
도 10은 본 발명의 다른 실시예에 따른 기판 처리 방법을 설명하기 위한 온도에 대한 시간별 동작을 설명하기 위한 그래프이다.
도 11은 본 발명의 다른 실시예에 따른 플라즈마 트리트먼트 공정을 설명하기 위한 타이밍도이다.
본 발명의 이점 및 특징, 그리고 그것들을 달성하는 방법은 첨부되는 도면과 함께 상세하게 후술되어 있는 실시예들을 참조하면 명확해질 것이다. 그러나 본 발명은 이하에서 개시되는 실시예들에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 것이며, 단지 본 실시예들은 본 발명의 개시가 완전하도록 하며, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이며, 본 발명은 청구항의 범주에 의해 정의될 뿐이다. 도면에서 층 및 영역들의 크기 및 상대적인 크기는 설명의 명료성을 위해 과장된 것일 수 있다. 명세서 전체에 걸쳐 동일 참조 부호는 동일 구성 요소를 지칭한다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 기판 처리 장치의 개략적인 단면도이다.
기판 처리 장치(100)는 공정 챔버에 해당하는 반응기(110), 기판 지지부(120) 및 가스 분사부(130)를 구비할 수 있다.
상기 반응기(110)는 바닥부(111), 외벽부(112) 및 반응기 덮개 (113)를 구비하여, 반응 공간이 한정된다.
외벽부(112)는 바닥부(111)의 가장자리로부터 상방으로 실질적인 수직방향을 향해 연장될 수 있다. 외벽부(112)에 기판(도시되지 않음)이 출입하는 게이트(도시되지 않음)가 설치되어 있다. 반응기 덮개(113)가 외벽부(112)의 상면에 결합되면 반응기(110) 내부에 처리 공간이 형성될 수 있다.
반응기(110) 내부에 잔존하는 불필요 가스 및 파티클을 배출하기 위한 배기구(도면 미도시)가 바닥부(111) 또는 외벽부(112)에 마련될 수 있다.
기판 지지부(120)는 반응기(110) 내부에 설치되며, 서셉터(121), 기판 안착부(122), 샤프트(123) 및 히터(도시되지 않음)를 구비할 수 있다.
서셉터(121)는 예를 들어, 원판의 형상을 가질 수 있으며, 기판 안착부(122)를 포함할 수 있다. 또한, 샤프트(123)는 서셉터(121)를 승강시키기 위한 승강 구동수단(도시되지 않음)과 연결될 수 있다. 상기 승강 구동 수단으로는 예컨대, 모터 및 기어 조립체(도시되지 않음) 등을 포함할 수 있다. 상기 히터는 서셉터(121) 내부에 내장될 수 있으며, 기판 안착부(122)에 안착되는 기판(w)의 온도를 조절할 수 있다.
가스 분사부(130)는 반응기(110)의 상부에 기판 지지부(120)와 대향하는 위치에 배치될 수 있다. 가스 분사부(130)는 공정가스를 반응기(110) 내부에 분사하도록 구성될 수 있다. 예를 들어, 가스 분사부(130)는 샤워 헤드(152)를 포함할 수 있다. 가스 분사부(130)는 샤워 헤드 형태, 노즐 형태 등과 같이 다양한 형태를 가질 수 있다. 가스 분사부(130)는 기판 지지부(120)와 실질적으로 동일한 크기로 제작될 수 있다. 가스 분사부(130)의 하부에 공정 가스를 분사하기 위한 복수의 홀(152)을 포함할 수 있다.
가스 분사부(130)를 통해 공급되는 원료 가스는 가스 분사부(130) 내부 혹은 외부에서 플라즈마화되어 반응기(110) 내부로 공급될 수 있다. 원료 가스를 플라즈마 상태로 변화시키기 위해, 반응기(110) 외부에 설치된 별도의 플라즈마 발생기(도시되지 않음)를 이용하거나, 가스 분사부(130)의 내부 또는 박막 증착 공간(140)에서 직접 플라즈마를 발생시켜 반응기(110) 내부로 공급할 수 있다.
다음, 본 발명의 기판 처리 장치의 처리 동작에 대해, 도 2 내지 도 4를 참조하여 설명하도록 한다.
먼저, 도 2 및 도 3을 참조하면, 기판 처리 장치(100)는 소정의 공정을 완료한 후, 반응기(110)의 내부를 클리닝하기 위한 클리닝 공정을 진행한다(S1). 예를 들어, 클리닝 이전의 공정 단계에서, TiCl4 가스, NH3 가스 및 H2 가스가 공정 가스로서 제공될 수 있고, 클리닝 가스로는 Cl계 가스, 예컨대, ClF3, Cl2 및 CCl2 가스 중 적어도 하나가 이용될 수 있다. 클리닝 공정은 제 1 온도, 예를 들어, 200 내지 450℃의 온도에서 진행될 수 있다. 이때, 클리닝 공정은 클리닝 가스의 높은 부식 특성으로 인해, 가급적 저온에서 실시하는 것이 바람직하다.
클리닝 공정(S1)을 완료한 후, 반응기(110) 내부가 메인 공정을 진행할 수 있는 제 2 온도가 될 수 있도록 승온시킨다(S2). 상기 제 2 온도는 메인 공정을 실시할 수 있는 온도, 예컨대, 300 내지 700℃의 온도일 수 있다.
상기 승온 단계(S2)는 상기 히터의 구동으로 달성될 수 있다. 본 실시예의 승온 단계(S2)는 플라즈마 트리트먼트 단계를 수반할 수 있다. 상기 플라즈마 트리트먼트 단계에서, 수소 가스(H2)가 이용될 수 있고, 상기 플라즈마에 의해 수소 라디칼(radical:H*)을 형성할 수 있다. 또한, 상기 수소 가스 외에도 NH3 가스등이 이용될 수 있다. 또한, 승온 단계(S2)에서 활성화되는 클리닝 가스 불순물들은 상기 수소 라디칼과 반응에 의해 효과적으로 제거될 수 있다.
이에 대해 보다 자세히 설명하면, 상기 클리닝 공정(S1)시, 공정 가스 잔류물과 클리닝 가스 잔류물 중 Cl기와 같은 불순물들이 반응기(110) 내벽에 흡착되거나, 잔류될 수 있다.
이러한 불순물들은 반응기(110) 내부의 온도가 증가되면, 보다 활성화되어, 또 다른 반응 부산물을 유발하거나, 상술한 바와 같이 반응기(110) 내벽을 부식시킬 수 있다. 이때, 수소 가스를 이용하여 플라즈마 트리트먼트 공정을 실시하면, 수소 라디칼들이 상기 클리닝 불순물과 효과적으로 반응되어 제거되기 때문에, 불순물의 영향을 줄일 수 있다.
도 4는 승온 단계(S2)를 설명하기 위한 공정 타이밍도로서, 플라즈마 트리트먼트 공정은 플라즈마 인가 단계, 퍼지 단계 및 펌핑 단계를 적어도 하나의 사이클로 하여 실시할 수 있다.
상기 플라즈마 트리트먼트 단계에서, 상기 클리닝 가스 불순물과 수소 라디칼이 반응될 수 있고, 반응된 물질은 상기 퍼지 및 펌핑 단계를 통해 장치(100) 외부로 배출될 수 있다.
예를 들어, 클리닝 가스 불순물이 AlF 성분 혹은 Cl 성분인 경우, 다음과 같은 화학 반응을 통해 클리닝 가스 불순물이 제거될 수 있다.
<화학식>
AlF + H* = Al+HF(↑)
Cl- + H+ = HCl(↑)
상기 화학 반응에 의해 발생된 반응 물질(HF, HCl)은 상기 퍼지 및 펌핑 단계에 의해 외부로 배출될 수 있다.
다음, 반응기(110) 내부를 상기 제 2 온도까지 승온시킨 다음, 시즈닝 공정을 실시한다(S3). 시즈닝 공정(S3) 초기에는 기 증착된 막에 대한 플라즈마 트리트먼트가 진행되고, 소정 시간 경과후, 메인 시즈닝 공정에서는 상기 기 증착된 막의 질화처리 하기 위한 트리트먼트가 진행될 수 있다. 시즈닝 공정(S3)에 의해, 반응기(110) 내벽을 보호하기 위한 시즈닝 박막(도시되지 않음)이 형성되어, 반응기(110) 내부를 안정화시킬 수 있다. 예를 들어, 메인 공정시 증착될 막이 Ti/TiN막인 경우, 상기 시즈닝 박막 역시 Ti/TiN막 일 수 있다. 이때, 시즈닝 박막은 상기 시즈닝 단계 이후에 플라즈마 후처리 되거나, 혹은 시즈닝 단계 도중 플라즈마 후처리될 수 있다.
상기 시즈닝 공정(S3) 이전에, 승온 공정(S2)과 함께 플라즈마 트리트먼트를 실시하였기 때문에, 대부분의 클리닝 불순물이 제거될 수 있다. 이에 따라, 상기 시즈닝층의 클리닝 가스 불순물 함유 비율이 현격히 낮아질 수 있다.
시즈닝 공정 이후, 메인 공정을 실시한다(S4). 상기 메인 공정은 예를 들어, 박막 증착 공정일 수 있다.
상기 실시예에서는 플라즈마 트린트먼트 공정이 승온 단계 전과정에서 동시에 진행되었지만, 도 5에 도시된 바와 같이, 플라즈마 트리트먼트 공정(S22)은 승온 단계(S21,S23) 중, 제 1 온도와 제 2 온도 사이의 제 3 온도 대역에서 소정 시간 동안 진행될 수도 있다.
또한, 상기 실시예에서는 승온 단계(S2)는 플라즈마 인가 단계, 퍼지 단계 및 펌핑 단계로 진행되었지만, 도 6에 도시된 바와 같이, 플라즈마 인가 단계, 펌핑 단계 및 퍼지 단계를 하나의 사이클로 하여 실시될 수 있다.
또한, 도 7에 도시된 바와 같이, 플라즈마 인가 단계 후, 펌핑 단계만을 진행할 수도 있고, 도 8에 도시된 바와 같이, 플라즈마 인가 단계 후, 퍼지 단계만을 진행할 수도 있다.
하기의 표 1은 플라즈마 트리트먼트 여부에 따른 증착된 박막의 면저항(Rs)의 변화를 보여주는 실험 데이터이다.
| 웨어퍼 중심 영역에 위치하는 박막의 면저항 (Ω/□) | 웨이퍼 가장자리 영역에 위치하는 박막의 면저항 (Ω/□) | |
| 단순 승온 | 151.84 | 199.31 |
| 승온 공정 + 플라즈마 트리트먼트(H2) | 149.46 | 163.45 |
상기 표 1에 따르면, 승온시 플라즈마 트리트먼트를 병행하지 않고 단순 승온 공정만 실시한 경우, 반응기(110) 내벽의 불순물들이 잔류하거나, 오히려 더욱 활성화되어 새로운 부산물을 생성할 수 있다. 이에 따라, 메인 공정시 증착되는 박막에 대거 침투되어, 박막의 면저항을 증대시킬 수 있다. 특히, 웨이퍼 중심 영역보다, 클리닝 가스 불순물의 흡착이 쉽게 일어나는 반응기(110)의 내벽과 인접한 웨이퍼 가장자리 영역의 박막의 면저항이 현격히 증대됨을 확인할 수 있다.
반면, 본 실시예와 같이, 승온과 플라즈마 트리트먼트를 병행한 경우, 반응기(110) 내벽의 클리닝 가스 불순물들이 대부분 제거되었기 때문에, 상기 클리닝 가스 불순물들이 메인 공정 반응에 영향을 줄 수 있는 확률이 크게 감소된다. 이에 따라, 웨이퍼 가장자리 영역에 위치하는 박막의 면저항이 크게 감소되어, 웨이퍼 중심 영역에 위치하는 박막의 면저항과의 차이를 줄일 수 있다. 이에 따라, 증착된 박막의 비저항 균일도를 개선할 수 있다.
또한, 본 발명의 발명자들은 플라즈마 트리트먼트 공정에 의해 클리닝 가스 잔류 불순물의 제거되는 지를 확인하기 위하여, 승온 동작시, 테스트 박막층을 구비한 더미 웨이퍼를 로딩한 후, 승온 동작 전후의 테스트 박막층의 비저항을 비교 검토하였다.
표 2는 플라즈마 트리트먼트 공정에 따른 테스트 박막층의 비저항의 변화를 보여주는 표이다.
| 승온전 비저항(Ωm) | 승온후 비저항(Ωm) | |
| 단순 승온 공정 | 229.6 | 228.1 |
| 승온 공정 + 플라즈마 트리트먼트(H2) | 230.4 | 538.3 |
상기 표 2에 따르면, 단순 승온 공정만을 진행한 경우, 승온 전 및 승온 후 테스트층의 비저항은 거의 동일하였다.
반면, 승온과 함께 수소 가스를 이용한 플라즈마 트리트먼트를 병행한 경우, 승온전 테스트층의 비저항은 230.4 Ωm인데 반해, 승온후 테스트층의 비저항은 538.3 Ωm으로 크게 증대되었다.
이렇게 비저항이 증대된 것은 승온 구간 중 클리닝 가스 불순물과 수소 라디칼간의 반응이 활발히 진행되어, 클리닝 가스 불순물과 수소 라디칼간의 반응 부산물들이 상기 테스트 박막층상에 쌓여졌기 때문이다.
그러므로, 상기 테스트 박막층의 비저항의 변화로부터, 승온과 함께 플라즈마 트리트먼트시 다량의 클리닝 가스 불순물과 수소 라디칼의 반응에 의해 제거됨을 예측할 수 있다.
한편, 도 9 내지 도 11은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 기판 처리 방법을 설명하기 위한 도면들이다.
도 9 및 도 10을 참조하면, 본 실시예의 기판 처리 방법은, 기판 처리 장치의 반응기(110) 내부를 클리닝하는 단계(S11), 상기 기판 처리 장치의 반응기(110) 내부를 승온하는 단계(S12), 플라즈마 트리트먼트하는 단계(S13), 시즈닝 단계(S14) 및 메인 공정 단계(S15)를 포함할 수 있다.
본 실시예에서는 플라즈마 트리트먼트 단계(S13)를 승온 단계(S12) 이후, 제 2 온도에서 진행할 수 있다. 플라즈마 트리트먼트 단계(S13)를 안정화된 제 2 온도 대역에서 시즈닝 단계(S14) 직전에 실시하므로써, 반응기 내벽에 잔류하는 클리닝 불순물들을 제거할 수 있다. 또한, 앞서 설명한 바와 같이, 상기 시즈닝 단계(S14)를 수행함에 따라, 반응기 내벽을 보호할 수 있는 시즈닝 박막이 생성될 수 있으며, 시즈닝 박막은 상기 시즈닝 단계 이후에 플라즈마 후처리 되거나, 혹은 시즈닝 단계 도중 플라즈마 후처리되어, 안정화된 상태를 가질 수 있다.
또한, 상기 승온 단계(S12)시 도 11에 도시된 바와 같이, 퍼지 공정이 수반될 수 있고, 상기 플라즈마 트리트먼트 단계(S13)는 플라즈마 인가 단계, 펌핑 단계, 및 퍼지 단계를 적어도 한 사이클로 실시할 수 있다.
본 발명에 따르면, 기판 처리 장치의 클리닝 공정 이후, 승온 단계와 동시에, 또는 승온 단계 이후 플라즈마 트리트먼트 공정을 실시한다. 이에 따라, 클리닝시 발생되는 불순물들을 효과적으로 제거할 수 있다.
이상 본 발명을 바람직한 실시예를 들어 상세하게 설명하였으나, 본 발명은 상기 실시예에 한정되지 않고, 본 발명의 기술적 사상의 범위 내에서 당 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의하여 여러 가지 변형이 가능하다.
100: 박막 증착 장치 110 : 반응기
120 : 기판 지지부 121 : 서셉터
130 : 가스 분사부
120 : 기판 지지부 121 : 서셉터
130 : 가스 분사부
Claims (9)
- 반응기 내부를 제 1 온도에서 클리닝하는 단계;
상기 반응기 내부를 제 1 온도 보다 높은 제 2 온도까지 승온하는 승온 단계;
상기 제 2 온도에서 상기 반응기 내부에 시즈닝 박막을 증착하는 시즈닝 단계; 및
상기 반응기 내부에서 메인 공정을 진행하는 단계를 포함하되,
상기 승온 단계 중 상기 반응기 내부의 불순물을 제거하기 위해, 상기 반응기 내부에 플라즈마를 인가하여 처리하는 플라즈마 트리트먼트 단계를 포함하는 기판 처리 방법. - 제 1항에 있어서,
상기 플라즈마 트리트먼트 단계는 상기 승온 단계와 동시에 진행하는 기판 처리 방법. - 제 1 항에 있어서,
상기 플라즈마 트리트먼트 단계는 상기 반응기 내부의 불순물을 제거하기 위해수소 가스 또는 수소를 포함하는 가스를 공급하여
상기 플라즈마에 의해 활성화된 수소 라디칼을 생성하는 것을 특징으로 하는 기판 처리 방법 - 제 1 항에 있어서,
상기 시즈닝 단계 이후, 상기 반응기 내부에 플라즈마를 인가하여 상기 시즈닝 박막을 플라즈마로 후처리하는 단계를 더 포함하는 기판 처리 방법. - 제 1 항에 있어서,
상기 시즈닝 단계 중 적어도 일부 구간에서 상기 반응기 내부를 플라즈마를 인가하여 처리하는 단계를 더 포함하는 기판 처리 방법. - 제 1 항에 있어서,
상기 승온 단계는,
상기 제 1 온도에서 상기 제 2 온도 보다 낮은 제 3 온도로 승온하는 단계;
상기 제 3 온도에서 일정 시간 유지하는 유지 단계; 및
상기 제 3 온도에서 상기 제 2 온도로 승온하는 단계를 포함하고,
상기 플라즈마 트리트먼트 단계는 상기 유지 단계 중 적어도 일부 구간동안 수행하는 것을 특징으로 하는 기판 처리 방법. - 제 1 항에 있어서,
상기 제 1 온도는 200 내지 450℃이고,
상기 제 2 온도는 300 내지 700℃인 기판 처리 방법. - 제 1 항에 있어서,
상기 시즈닝 박막은 Ti 박막 및 TiN 박막 중 선택되는 하나인 것을 특징으로 하는 기판 처리 방법. - 제 1 항에 있어서,
상기 클리닝 단계는,
상기 반응기 내부를 ClF3, Cl2 및 CCl2 중 적어도 어느 하나의 가스를 이용하여 클리닝 하는 것을 특징으로 하는 기판 처리 방법.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| KR1020170033721A KR102327013B1 (ko) | 2017-03-17 | 2017-03-17 | 기판 처리 방법 |
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|---|---|
| KR20180107367A true KR20180107367A (ko) | 2018-10-02 |
| KR102327013B1 KR102327013B1 (ko) | 2021-11-17 |
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| KR (1) | KR102327013B1 (ko) |
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN114807893A (zh) * | 2021-01-19 | 2022-07-29 | 圆益Ips股份有限公司 | 薄膜形成方法 |
| CN115584493A (zh) * | 2021-07-06 | 2023-01-10 | Tes股份有限公司 | 利用加热器温度控制的基板处理方法 |
Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR20050102215A (ko) * | 2004-04-21 | 2005-10-26 | 주식회사 아이피에스 | 박막 증착 방법 |
| KR20070030596A (ko) * | 2005-09-13 | 2007-03-16 | 삼성전자주식회사 | 화학기상증착 챔버의 시즈닝 방법 |
| KR20080089902A (ko) * | 2007-04-03 | 2008-10-08 | 주식회사 아이피에스 | 탄소 함유 박막을 증착하는 박막 증착 장치의 건식 세정방법 |
| KR20090025053A (ko) * | 2007-09-05 | 2009-03-10 | 주식회사 아이피에스 | 화학기상증착 챔버의 시즈닝 방법 |
| KR20160062370A (ko) * | 2014-11-25 | 2016-06-02 | 주식회사 원익아이피에스 | 반도체 소자의 제조방법 |
-
2017
- 2017-03-17 KR KR1020170033721A patent/KR102327013B1/ko active IP Right Grant
Patent Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR20050102215A (ko) * | 2004-04-21 | 2005-10-26 | 주식회사 아이피에스 | 박막 증착 방법 |
| KR20070030596A (ko) * | 2005-09-13 | 2007-03-16 | 삼성전자주식회사 | 화학기상증착 챔버의 시즈닝 방법 |
| KR20080089902A (ko) * | 2007-04-03 | 2008-10-08 | 주식회사 아이피에스 | 탄소 함유 박막을 증착하는 박막 증착 장치의 건식 세정방법 |
| KR20090025053A (ko) * | 2007-09-05 | 2009-03-10 | 주식회사 아이피에스 | 화학기상증착 챔버의 시즈닝 방법 |
| KR20160062370A (ko) * | 2014-11-25 | 2016-06-02 | 주식회사 원익아이피에스 | 반도체 소자의 제조방법 |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN114807893A (zh) * | 2021-01-19 | 2022-07-29 | 圆益Ips股份有限公司 | 薄膜形成方法 |
| CN115584493A (zh) * | 2021-07-06 | 2023-01-10 | Tes股份有限公司 | 利用加热器温度控制的基板处理方法 |
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| Publication number | Publication date |
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