JP2002280372A - 処理装置 - Google Patents

処理装置

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JP2002280372A
JP2002280372A JP2001078708A JP2001078708A JP2002280372A JP 2002280372 A JP2002280372 A JP 2002280372A JP 2001078708 A JP2001078708 A JP 2001078708A JP 2001078708 A JP2001078708 A JP 2001078708A JP 2002280372 A JP2002280372 A JP 2002280372A
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stainless steel
gas
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JP2001078708A
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Kazunari Ri
一成 李
Hironori Takahashi
宏徳 高橋
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Tokyo Electron Ltd
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Tokyo Electron Ltd
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 構成部材である金属の腐食が有効に防止さ
れ、金属汚染を伴わずに所定の処理を安定的に行うこと
ができる処理装置を提供すること。 【解決手段】 被処理体を処理するための処理装置であ
ってその構成部材の少なくとも一部がアルミニウムまた
はアルミニウム合金よりなると共に、少なくとも他の一
部がステンレス鋼またはニッケルよりなり、互いに隣接
するアルミニウムまたはアルミニウム合金と、ステンレ
ス鋼またはニッケルとの間に絶縁材が設けられている。
また、処理室を区画するアルミニウムよりなる処理室形
成材に設けられた処理ガスを導入するためのアルミニウ
ムよりなる処理ガス導入部材と、この処理ガス導入部材
および処理ガス供給源の両者を接続するステンレス鋼よ
りなる処理ガス供給管とを備えてなり、処理ガス供給管
が絶縁材を介して処理ガス導入部材に接続されている。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は処理装置に関し、詳
しくは、例えば半導体ウエハやガラス基板などの被処理
体の処理を行う枚葉式の処理装置であってその構成部材
の少なくとも一部がアルミニウムよりなり、少なくとも
他の一部がステンレス鋼よりなる処理装置に関する。
【0002】
【従来の技術】現在、例えば半導体デバイスの製造プロ
セスにおいては、被処理体である半導体ウエハについ
て、成膜処理やパターンエッチング処理が繰り返し行わ
れることによって所望の半導体デバイスが製造される
が、このような処理を行うための処理装置として、例え
ば処理室において半導体ウエハを1枚ずつ処理する、い
わゆる「枚葉式」のものが知られている。
【0003】例えば半導体ウエハに対して成膜処理を行
うための熱CVD装置を例に挙げて説明すると、被処理
体である半導体ウエハが、気密に構成された処理室に設
けられた載置手段により支持され、処理室が所定の減圧
状態、例えば0.1Pa(10-3Torr)程度とされ
た状態で、処理室に所定の処理ガスが導入されると共
に、半導体ウエハが所定の温度、例えば480〜520
℃程度に加熱されることにより、所定の成膜処理が行わ
れる。
【0004】上記のようなCVD装置においては、主と
して、耐食性と強度とを考慮して処理装置を構成すべき
材料が選択されるが、処理室を区画する処理室形成材
は、高い耐食性を有することに加え、例えば以下に示す
(1)〜(4)などの理由から、アルミニウムが広く利
用されている。 (1)処理室に導入される種々の処理ガスの吸着が少な
いこと。 (2)熱伝導率が高いこと。 (3)軽量であること。 (4)加工性に優れていること。
【0005】一方、十分な大きさの機械的強度を確保す
るために、アルミニウムで構成する必要性の低い部分、
例えば処理室と処理ガス供給源とを接続するガス供給配
管、処理室を排気する排気配管、および真空計やゲート
バルブなどの各種の真空パーツなどは、ステンレス鋼な
どにより構成されることが有利である。
【0006】また、半導体デバイスの製造プロセスにお
いては、近年、パターン寸法が微細化する傾向にあり、
半導体デバイスの表面の汚染が信頼性や歩留りに直接的
に影響を及ぼすようになるため、微細なパーティクル、
微量な金属汚染などが深刻な問題となっており、また、
プロセス自体が汚染の発生を伴う場合も少なくなく、こ
のような汚染物質を抑制または低減することが求められ
ている。
【0007】而して、上記のような熱CVD装置におい
ては、被処理体である半導体ウエハに金属汚染が生ずる
ことが判明した。この原因を究明したところ、アルミニ
ウムとステンレス鋼とが直接的に接触された状態で構成
されており、しかも、処理室が大気に開放される際に、
大気中の水分が処理室に取り込まれたり、例えば酸化タ
ンタル膜(Ta2 5 )の成膜プロセスなどにおいては
水が生成されることがあるため、アルミニウムとステン
レス鋼との異種金属接触個所において腐食が生じ、その
ために金属汚染が発生することが判明した。
【0008】また、被処理体の成膜プロセスにおいて
は、被処理体の表面だけでなく、処理室の雰囲気に曝さ
れる、例えば載置手段、処理室を区画する区画壁および
その他の部材に対しても不可避的に反応生成物が付着さ
れるため、クリーニングガスを処理室に導入することに
より、被処理体以外の部分に付着した反応生成物を除去
することが行われているが、例えばClF3 ガスやHC
lガスなどの反応性の強いハロゲン系ガスをクリーニン
グガスとして用いた場合に、上記のような問題が顕著に
なる。
【0009】
【発明が解決しようとする課題】本発明は、以上のよう
な事情に基づいてなされたものであって、その目的は、
構成部材である金属の腐食が有効に防止され、金属汚染
を伴わずに所定の処理を安定的に行うことができる処理
装置を提供することにある。
【0010】
【課題を解決するための手段】本発明の処理装置は、被
処理体を処理するための処理装置であってその構成部材
の少なくとも一部がアルミニウムまたはアルミニウム合
金よりなると共に、少なくとも他の一部がステンレス鋼
またはニッケルよりなり、互いに隣接するアルミニウム
またはアルミニウム合金と、ステンレス鋼またはニッケ
ルとの間に絶縁材が設けられていることを特徴とする。
【0011】本発明の処理装置は、処理室を区画するア
ルミニウムよりなる処理室形成材と、この処理室形成材
に設けられた処理ガスを導入するためのアルミニウムよ
りなる処理ガス導入部材と、この処理ガス導入部材およ
び処理ガス供給源の両者を接続するステンレス鋼よりな
る処理ガス供給管とを備えてなり、処理ガス供給管が絶
縁材を介して処理ガス導入部材に接続されていることを
特徴とする。上記の処理装置においては、処理室形成材
には、被処理体を処理室に搬入、搬出するための搬出入
口を気密に塞ぐステンレス鋼よりなるゲートバルブが設
けられており、処理室形成材において、少なくともゲー
トバルブと隣接する部分の表面が絶縁処理されているこ
とが好ましい。また、上記の処理装置においては、処理
室形成材には、排気手段に接続されたステンレス鋼より
なる排気管が設けられており、この排気管が絶縁材を介
して処理室形成材に接続された構成であることが好まし
い。さらに、上記の処理装置においては、処理室内に
は、アルミニウム以外の金属製の部材が存在しないこと
が好ましい。また、上記の処理装置においては、処理室
形成材には、処理室内における被処理体の処理条件を計
測するための計測機器に接続されたステンレス鋼よりな
る接続用配管が設けられており、この接続用配管が絶縁
材を介して処理室形成材に接続された構成であることが
好ましい。
【0012】
【作用】本発明の処理装置によれば、アルミニウムまた
はアルミニウム合金と、ステンレス鋼またはニッケルと
が互いに隣接する個所において、アルミニウムまたはア
ルミニウム合金と、ステンレス鋼またはニッケルとが直
接的に接触することが禁止されるので、アルミニウムま
たはアルミニウム合金が腐食されることが確実に防止さ
れる。そして、その結果、被処理体に対する金属汚染を
低減または抑制することができる。
【0013】本発明の処理装置によれば、処理ガスの流
れ方向に対して被処理体より上流側に位置されるアルミ
ニウムとステンレス鋼とが互いに隣接する個所におい
て、アルミニウムおよびステンレス鋼の両者が直接的に
接触することが禁止されるので、アルミニウムが腐食さ
れることが確実に防止され、その結果、処理ガスと共に
汚染物質が処理室に供給されることがなく、被処理体に
対する金属汚染を低減または抑制することができる。
【0014】
【発明の実施の形態】以下、本発明について、熱CVD
法による成膜装置を例に挙げて説明する。図1は、本発
明の成膜装置の一例における構成の概略を示す説明用断
面図であり、処理室内に載置される被処理体に対して垂
直な断面を示している。この成膜装置10は、例えばア
ルミニウムよりなる処理室形成材により区画された全体
が略円筒状の処理室11を備えており、この処理室11
には、被処理体である半導体ウエハWが載置される被処
理体載置手段であるサセプタ12が炭化ケイ素(Si
C)製の支持部材13により支持された状態で設けられ
ている。このサセプタ12は、アルミナ(Al2 3
よりなるリング状の板状部材14により位置決めされて
いる。そして、処理室11内は、アルミニウム以外の金
属製の部材が存在しない状態、すなわち異種金属接触個
所が存在しない状態とされている。
【0015】サセプタ12は、例えば炭化ケイ素(Si
C)あるいは窒化アルミニウム(AlN)よりなり、後
述する加熱手段によって半導体ウエハWが所定の温度に
均一に加熱されるよう、半導体ウエハWの加熱状態を調
整する機能を有する。
【0016】処理室11における上部壁11Aには、開
口15が形成されており、この開口15には、処理室1
1に処理用ガス等を導入するためのガス導入部材である
シャワーヘッド20が、この開口15を気密に塞ぐ状態
で設けられており、シャワーヘッド20の下面は、サセ
プタ12上に載置された半導体ウエハWと対向した状態
とされている。
【0017】シャワーヘッド20は、例えばアルミニウ
ムの塊状体(ブロック)よりなり、その内部には、例え
ば機械工作により、互いに独立した2つのガス流路が形
成されていると共に、その下面に開口するようそれぞれ
のガス流路に接続された複数のガス吐出孔が形成されて
いる。
【0018】具体的には、第1のガス流路21Aには、
シャワーヘッド20の上部からシャワーヘッド20内に
突入するよう設けられたステンレス鋼よりなる第1の処
理ガス供給管24Aを介して、例えばタンタルエトキシ
ドガス(Ta(OC2 5 )ガス)源25Aに接続され
ると共に、シャワーヘッド20の内部における第1のガ
ス導入空間23Aに接続されており、このガス導入空間
23Aは、下方に伸びる複数のガス吐出孔22Aにより
処理室11と連通されている。
【0019】第2のガス流路21Bには、シャワーヘッ
ド20の上部からシャワーヘッド20内に突入するよう
設けられたステンレス鋼よりなる第2の処理ガス供給管
24Bを介して、例えば酸素ガス(O2 ガス)源25B
に接続されると共に、シャワーヘッド20の内部におけ
る第2のガス導入空間23Bに接続されており、この第
2のガス導入空間23Bは、下方に伸びる複数のガス吐
出孔22Bにより処理室11と連通されている。
【0020】また、第2のガス流路21Bには、例えば
クリーニングガスである三フッ化塩素ガス(ClF3
ス)源25Cが切替えバルブ(図示せず)を介して接続
されており、このバルブが切り替えられることにより、
ClF3 ガスが処理室11に導入される。
【0021】図2に示すように、第1の処理ガス供給管
24Aとシャワーヘッド20との間には、例えばポリテ
トラフルオロエチレン(PTFE)などのフッ素樹脂製
のセンターリングよりなる絶縁材26が設けられてお
り、この絶縁材26が第1の処理ガス供給管24Aに設
けられたフランジ部27によって上方から押圧された状
態とされて、取り付け金具28により第1の処理ガス供
給管24Aとシャワーヘッド20とが気密に接続されて
いる。また、図示してはいないが、第2の処理ガス供給
管24Bについても同様の構成とされており、絶縁材を
介してシャワーヘッド20に気密に接続されている。
【0022】処理室11における一方の側壁11Bに
は、半導体ウエハWが処理室11に搬入、搬出されるウ
エハ搬出入口16が形成されており、このウエハ搬出入
口16を一方の側壁11Bの外側において閉鎖するステ
ンレス鋼よりなるゲートバルブ31が設けられている。
【0023】図3に示すように、処理室11の一方の側
壁11Bにおける、少なくともゲートバルブ31と接触
する部分の表面には、例えばアルミナ(Al2 3 )よ
りなる絶縁性皮膜32が形成されており、ゲートバルブ
31と処理室11とが直接的に接触することが禁止され
た状態とされている。絶縁性皮膜32の厚さは、例えば
20〜500μmであることが好ましく、より好ましく
は50〜100μmである。これにより、処理室11を
区画する処理室形成材が腐食されることを確実に防止す
ることができる。絶縁性皮膜32を形成する手段として
は、特に制限されるものではなく、例えば溶射法などを
利用することができる。
【0024】処理室11における他方の側壁11Cに
は、処理室11の上面と平行に伸びる処理室内圧力測定
用孔18が形成されており、この処理室内圧力測定用孔
18には、ステンレス鋼よりなる接続用配管33を介し
て、例えば処理室11内の圧力を計測するための計測機
器である例えばバラトロンセンサなどの圧力計34が接
続されている。
【0025】具体的には、図4に示すように、接続用配
管33の一端にフランジ33Aが設けられており、接続
用配管33と処理室11との間には、例えばフッ素ゴム
製のフランジ付きOリングよりなる絶縁材35が設けら
れており、この絶縁材35がフランジ33Aによって押
圧された状態で、処理室11とフランジ33Aとがステ
ンレス鋼よりなるネジ33Bによりネジ留めされて接続
用配管33と処理室11とが気密に接続されている。ま
た、処理室11の他方の側壁11Cにおいて、ネジ33
Bの先端部が位置される部分には、例えばアラルダイト
などの樹脂が充填されてなる固定用タップ33Cが形成
されており、この固定用タップ33Cにより、ネジ33
Bおよび処理室形成材の両者の接触が禁止されている。
【0026】処理室11における他方の側壁11Cの下
方位置には、処理室11の下面に開口する排気路19が
形成されており、この排気路19には、例えばフランジ
30Aが設けられたステンレス鋼よりなる排気管30
が、例えば石英よりなるプレート状の絶縁材36を介し
て設けられている。この排気管30には、例えば真空ポ
ンプなどの排気手段(図示せず)が接続されており、こ
の排気手段が作動されることにより、処理室11が所定
の減圧雰囲気に制御される。
【0027】処理室11の下部壁11Dに形成された開
口17には、サセプタ12と対向して光透過窓40が当
該開口17を気密に塞ぐよう設けられており、これによ
り処理室11が区画されている。そして、処理室11の
下方には、光透過窓40により処理室11と区画された
光源室41が形成されており、この光源室41には、半
導体ウエハWの加熱手段としての複数の加熱ランプ42
が、モータなどの回転駆動機構43によって所定の速度
で回転自在とされたターンテーブル44上に配設されて
いる。
【0028】上記の成膜装置10においては、以下のよ
うにして成膜処理が行われる。まず、ゲートバルブ31
が開放されてウエハ搬出入口16より半導体ウエハWが
搬送装置(図示せず)によって処理室11に搬入されて
サセプタ12上に載置され、ゲートバルブ31が閉鎖さ
れた後、排気手段が作動されて処理室11が減圧状態、
例えば40〜330Pa(0.3〜2.5Torr)と
されて、成膜用処理ガス、例えばTa(OC2 5 )ガ
スとO2 ガスとがシャワーヘッド20における互いに異
なるガス吐出孔22A、22Bから処理室11に導入さ
れると共に、サセプタ12におけるヒーターおよび加熱
ランプ42が作動されて半導体ウエハWが所定の温度、
例えば480〜520℃に加熱されて半導体ウエハWの
成膜処理が行われる。そして、処理室11内の部材の表
面にも反応生成物が付着するため、所定の処理回数毎、
例えば200回の成膜処理に対して1回の頻度で処理室
11内のクリーニング処理が行われる。
【0029】而して、上記の成膜装置10によれば、ア
ルミニウムとステンレス鋼とが隣接して接触すべきすべ
ての個所において、アルミニウムおよびステンレス鋼の
両者が直接的に接触することが禁止されているので、ス
テンレス鋼よりイオン化電位が低い金属であるアルミニ
ウムが腐食されることが確実に防止される結果、半導体
ウエハWに対する金属汚染を低減または抑制することが
できる。具体的には、処理ガスの流れ方向に対して半導
体ウエハWより上流側に位置されるアルミニウムとステ
ンレス鋼とが隣接する個所、すなわちシャワーヘッド2
0と処理ガス供給管24A、24Bとの間に絶縁材が介
在されていることにより、シャワーヘッド20と処理ガ
ス供給管24A、24Bとが直接的に接触することが禁
止されるので、アルミニウムよりなるシャワーヘッド2
0が腐食されることが確実に防止され、その結果、処理
ガスと共に汚染物質が処理室11に供給されることがな
く、処理室11が所定の雰囲気に制御された状態におい
て、半導体ウエハWに対する金属汚染を伴うことなしに
所望の成膜処理を行うことができる。
【0030】従って、本発明によれば、異種金属接触腐
食が確実に防止されるので、例えば従来においてステン
レス鋼、ニッケルまたはその合金を使用せざるを得なか
った個所をアルミニウムまたはアルミニウム合金に変更
することが可能となり、これにより、処理装置の軽量化
などを図ることができ、また、従来においてアルミニウ
ムまたはその合金を使用せざるを得なかった個所をステ
ンレス鋼、ニッケルまたはその合金に変更することが可
能となり、装置の機械的強度を向上させることができ
る。このように、処理装置10を構成する材料に対する
条件が緩和されるので、その選択範囲が広いものとな
る。
【0031】また、処理ガスの流れ方向に対して半導体
ウエハWより下流側に位置される、異種金属が隣接する
個所、すなわち処理室11と排気管30とが直接的に接
触することが禁止されているので、より一層、処理室1
1に金属汚染の発生を低減または抑制することができ
る。さらに、処理室11の雰囲気に接触するゲートバル
ブ31と処理室形成材とが直接的に接触することが禁止
されているので、より一層、処理室11に金属汚染の発
生を低減または抑制することができる。
【0032】処理室11内には、アルミニウム以外の金
属部材を存在させないことにより、処理室11を区画す
る処理室形成材との間に異種金属接触腐食が発生するこ
とがなく、半導体ウエハWに対する金属汚染を低減また
は抑制することができる。
【0033】以上、本発明の実施の形態について説明し
たが、本発明は上記の形態に限定されるものではなく、
種々の変更を加えることができる。例えば、異種金属接
触個所に対してなされる絶縁処理は、上記実施例の態様
に限定されるものではなく、例えば処理ガス供給管とシ
ャワーヘッドとの接続個所に絶縁線皮膜を形成したり、
プレート状の絶縁材を介在させることにより、処理ガス
供給管およびシャワーヘッドの両者が電気的に絶縁され
た構成とすることもできる。また、上記においては、本
発明をいわゆる熱CVD装置に適用した実施例について
説明したが、本発明は熱CVD装置に限らず、例えばエ
ッチング装置、アッシング装置、スパッタ装置およびそ
の他の半導体処理装置に適用することが可能であり、目
的とする処理に応じた種々の処理ガスを用いることがで
きる。さらに、ステンレス鋼とアルミニウムとに限定さ
れるものではなく、種々の金属に対して有効である。ま
た、本発明の処理装置において処理される被処理体は、
半導体ウエハに限定されるものではなく、例えばガラス
ウエハ、セラミックウエハなどに対しても好適に用いら
れる。
【0034】
【発明の効果】本発明の処理装置によれば、アルミニウ
ムまたはアルミニウム合金と、ステンレス鋼またはニッ
ケルとが互いに隣接する個所において、アルミニウムま
たはアルミニウム合金と、ステンレス鋼またはニッケル
とが直接的に接触することが禁止されているので、アル
ミニウムまたはアルミニウム合金が腐食されることが確
実に防止され、その結果、被処理体に対する金属汚染を
低減または抑制することができ、所定の処理を安定的に
行うことができる。
【0035】本発明の処理装置によれば、処理ガスの流
れ方向に対して被処理体より上流側に位置されるアルミ
ニウムとステンレス鋼とが互いに隣接する個所におい
て、アルミニウムおよびステンレス鋼の両者が直接的に
接触することが禁止されているので、アルミニウムが腐
食されることが確実に防止され、その結果、処理ガスと
共に汚染物質が処理室に供給されることがなく、被処理
体に対する金属汚染を低減または抑制することができ、
従って、所定の処理を安定的に行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の成膜装置の一例における構成の概略を
示す説明用断面図である。
【図2】図1に示す成膜装置において、シャワーヘッド
とガス導入管との接続個所を拡大して示す説明用断面図
である。
【図3】図1に示す成膜装置において、ゲートバルブと
処理室との接続個所を拡大して示す説明用断面図であ
る。
【図4】図1に示す成膜装置において、排気管および圧
力計接続用配管と、処理室との接続個所を拡大して示す
説明用断面図である。
【符号の説明】
10 成膜装置 11 処理室 11A 上部壁 11B 一方の側壁 11C 他方の側壁 11D 下部壁 12 サセプタ 13 支持部材 14 板状部材 15 開口 16 ウエハ搬出入口 17 開口 18 処理室内圧力測定用孔 19 排気路 20 シャワーヘッド 21A 第1のガス流路 21B 第2のガス流路 22A、22B ガス吐出孔 23A 第1のガス導入空間 23B 第2のガス導入空間 24A 第1の処理ガス供給管 24B 第2の処理ガス供給管 25A タンタルエトキシドガス(Ta(OC2 5
ガス)源 25B 酸素ガス(O2 ガス)源 25C 三フッ化塩素ガス(ClF3 ガス)源 26 絶縁材(樹脂製センターリング) 27 フランジ 28 取り付け金具 30 排気管 31 ゲートバルブ 32 絶縁性皮膜 33 接続用配管 33A フランジ 33B ネジ 33C 固定用タップ 34 圧力計 35 絶縁材(フランジ付きOリング) 36 絶縁材(プレート) 40 光透過窓 41 光源室 42 加熱ランプ 43 回転駆動機構 44 ターンテーブル W 半導体ウエハ
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き Fターム(参考) 4K030 AA11 AA14 CA04 EA01 FA10 KA46 KA47 LA15 5F004 AA15 BB28 BB29 BC03 BD01 BD04 DA00 DA29 5F045 AA03 AB31 AC11 AD08 AD09 AE19 BB14 DP03 EB06 EC05 EF01 EF11 EG01 EK14 EN01

Claims (6)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 被処理体を処理するための処理装置であ
    ってその構成部材の少なくとも一部がアルミニウムまた
    はアルミニウム合金よりなると共に、少なくとも他の一
    部がステンレス鋼またはニッケルよりなり、 互いに隣接するアルミニウムまたはアルミニウム合金
    と、ステンレス鋼またはニッケルとの間に絶縁材が設け
    られていることを特徴とする処理装置。
  2. 【請求項2】 処理室を区画するアルミニウムよりなる
    処理室形成材と、この処理室形成材に設けられた、処理
    ガスを導入するためのアルミニウムよりなる処理ガス導
    入部材と、この処理ガス導入部材および処理ガス供給源
    の両者を接続するステンレス鋼よりなる処理ガス供給管
    とを備えてなり、 処理ガス供給管が絶縁材を介して処理ガス導入部材に接
    続されていることを特徴とする処理装置。
  3. 【請求項3】 処理室形成材には、被処理体を処理室に
    搬入、搬出するための搬出入口を気密に塞ぐステンレス
    鋼よりなるゲートバルブが設けられており、 処理室形成材において、少なくともゲートバルブと隣接
    する部分の表面が絶縁処理されていることを特徴とする
    請求項2に記載の処理装置。
  4. 【請求項4】 処理室形成材には、排気手段に接続され
    たステンレス鋼よりなる排気管が設けられており、この
    排気管が絶縁材を介して処理室形成材に接続されている
    ことを特徴とする請求項2または請求項3に記載の処理
    装置。
  5. 【請求項5】 処理室内には、アルミニウム以外の金属
    製の部材が存在しないことを特徴とする請求項2乃至請
    求項4のいずれかに記載の処理装置。
  6. 【請求項6】 処理室形成材には、処理室内における被
    処理体の処理条件を計測するための計測機器に接続され
    たステンレス鋼よりなる接続用配管が設けられており、
    この接続用配管が絶縁材を介して処理室形成材に接続さ
    れていることを特徴とする請求項2乃至請求項5のいず
    れかに記載の処理装置。
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