JP2003183837A - 半導体装置の製造方法及び基板処理装置 - Google Patents
半導体装置の製造方法及び基板処理装置Info
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- JP2003183837A JP2003183837A JP2001378915A JP2001378915A JP2003183837A JP 2003183837 A JP2003183837 A JP 2003183837A JP 2001378915 A JP2001378915 A JP 2001378915A JP 2001378915 A JP2001378915 A JP 2001378915A JP 2003183837 A JP2003183837 A JP 2003183837A
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Abstract
(57)【要約】
【課題】半導体製造の昇温工程時のパーティクルの発生
を抑制し、半導体装置の品質、歩留りの向上を図る。 【解決手段】反応室で基板保持具により保持した基板の
温度を処理温度迄上昇させる昇温工程と、反応室内を真
空引きする真空引き工程と、反応室内に処理ガスを導入
し、基板を処理する処理工程とを有する半導体装置の製
造方法に於いて、前記昇温工程に於ける前記反応室の圧
力を、前記真空引き工程時の圧力よりも高い圧力で且つ
大気圧より低い圧力とする。
を抑制し、半導体装置の品質、歩留りの向上を図る。 【解決手段】反応室で基板保持具により保持した基板の
温度を処理温度迄上昇させる昇温工程と、反応室内を真
空引きする真空引き工程と、反応室内に処理ガスを導入
し、基板を処理する処理工程とを有する半導体装置の製
造方法に於いて、前記昇温工程に於ける前記反応室の圧
力を、前記真空引き工程時の圧力よりも高い圧力で且つ
大気圧より低い圧力とする。
Description
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は半導体装置の製造工
程で、昇温工程を含む半導体装置の製造方法及び基板処
理装置に関するものである。
程で、昇温工程を含む半導体装置の製造方法及び基板処
理装置に関するものである。
【0002】
【従来の技術】半導体装置はシリコンウェーハ等の被処
理基板に成膜、不純物の拡散、エッチング等の処理を行
って製造する。処理中ウェーハは、基板保持具に保持さ
れた状態で行われる。
理基板に成膜、不純物の拡散、エッチング等の処理を行
って製造する。処理中ウェーハは、基板保持具に保持さ
れた状態で行われる。
【0003】図4により、縦型反応炉を有する基板処理
装置について略述する。
装置について略述する。
【0004】反応管1は炉口フランジ2に立設され、前
記反応管1内には該反応管1と同心に内管3が支持され
ている。又、前記反応管1を囲む様に有天円筒状のヒー
タ4が設けられている。該ヒータ4、前記反応管1、内
管3により反応炉が構成され、該内管3内は基板を処理
する反応室5となっている。
記反応管1内には該反応管1と同心に内管3が支持され
ている。又、前記反応管1を囲む様に有天円筒状のヒー
タ4が設けられている。該ヒータ4、前記反応管1、内
管3により反応炉が構成され、該内管3内は基板を処理
する反応室5となっている。
【0005】該反応室5には図示しないボートエレベー
タによって基板保治具(以下ボート6)が前記反応室5
に装入、引出される。又、ボート6の装入時には炉口蓋
10によって前記反応室5が気密に閉塞される様になっ
ている。
タによって基板保治具(以下ボート6)が前記反応室5
に装入、引出される。又、ボート6の装入時には炉口蓋
10によって前記反応室5が気密に閉塞される様になっ
ている。
【0006】前記ボート6には所要枚数のウェーハ7が
水平姿勢で多段に保持され、該ウェーハ7は前記ボート
6に保持された状態で処理される。
水平姿勢で多段に保持され、該ウェーハ7は前記ボート
6に保持された状態で処理される。
【0007】前記反応室5には処理ガスを導入する第1
ガス導入管8、第2ガス導入管9が連通され、前記第1
ガス導入管8には第1バルブ11、前記第2ガス導入管
9には第2バルブ12が設けられ、前記第1ガス導入管
8、第2ガス導入管9はそれぞれ処理ガス供給源(図示
せず)に接続されている。又、図示しないが、前記第1
ガス導入管8、第2ガス導入管9には流量制御器が設け
られ、導入するガスの供給量が制御可能となっている。
ガス導入管8、第2ガス導入管9が連通され、前記第1
ガス導入管8には第1バルブ11、前記第2ガス導入管
9には第2バルブ12が設けられ、前記第1ガス導入管
8、第2ガス導入管9はそれぞれ処理ガス供給源(図示
せず)に接続されている。又、図示しないが、前記第1
ガス導入管8、第2ガス導入管9には流量制御器が設け
られ、導入するガスの供給量が制御可能となっている。
【0008】又、前記反応管1には排気管13が連通し
ている。該排気管13には主排気バルブ14が設けら
れ、前記排気管13は真空ポンプ(図示せず)に接続さ
れている。更に前記排気管13には前記主排気バルブ1
4を迂回し、副排気バルブ15を有するバイパス管16
が設けられている。
ている。該排気管13には主排気バルブ14が設けら
れ、前記排気管13は真空ポンプ(図示せず)に接続さ
れている。更に前記排気管13には前記主排気バルブ1
4を迂回し、副排気バルブ15を有するバイパス管16
が設けられている。
【0009】而して、前記流量制御器、排気ポンプは図
示しない圧力制御部によって制御され、前記反応室5は
所定圧に制御することが可能である。
示しない圧力制御部によって制御され、前記反応室5は
所定圧に制御することが可能である。
【0010】図5は上記ボート6を示している。
【0011】該ボート6は石英製であり、底板18と天
板19間に4本の支柱21が設けられ、該支柱21には
所要間隔でウェーハ保持溝22が刻設され、該ウェーハ
保持溝22に前記ウェーハ7が挿入保持される様になっ
ている。
板19間に4本の支柱21が設けられ、該支柱21には
所要間隔でウェーハ保持溝22が刻設され、該ウェーハ
保持溝22に前記ウェーハ7が挿入保持される様になっ
ている。
【0012】以下、基板処理の一例を図6を参照して説
明する。
明する。
【0013】例として、シリコンウェーハにBTBAS
−Oxide膜(酸化膜)とBTBAS−Nitrid
e膜(窒化膜)とを連続して形成する複合プロセスにつ
いて説明する。BTBAS−Oxide膜(酸化膜)を
形成する場合には、その原料にBis−Tertiar
y Butyl Amino Silane(BTBA
S)とO2 を用い、BTBAS−Nitride膜(窒
化膜)を形成する場合には、BTBASとNH3 を用
い、これらのガスを混合して使用する。
−Oxide膜(酸化膜)とBTBAS−Nitrid
e膜(窒化膜)とを連続して形成する複合プロセスにつ
いて説明する。BTBAS−Oxide膜(酸化膜)を
形成する場合には、その原料にBis−Tertiar
y Butyl Amino Silane(BTBA
S)とO2 を用い、BTBAS−Nitride膜(窒
化膜)を形成する場合には、BTBASとNH3 を用
い、これらのガスを混合して使用する。
【0014】前記ウェーハ7が前記ボート6に所定枚数
装填された状態で、該ボート6は前記反応室5に装入さ
れる。装入時には自然酸化膜低減の目的で該反応室5内
は350℃に維持されている。
装填された状態で、該ボート6は前記反応室5に装入さ
れる。装入時には自然酸化膜低減の目的で該反応室5内
は350℃に維持されている。
【0015】前記ボート6の装入後、前記反応室5が真
空引きされ、760torrから0.1torr迄減圧
される。同時に前記ヒータ4により加熱され、前記反応
室5内の温度をBTBAS−Oxide膜の成膜温度の
530°迄昇温させる。
空引きされ、760torrから0.1torr迄減圧
される。同時に前記ヒータ4により加熱され、前記反応
室5内の温度をBTBAS−Oxide膜の成膜温度の
530°迄昇温させる。
【0016】前記第1ガス導入管8、第2ガス導入管9
より処理ガス(BTBAS、O2 )が導入されつつ、前
記排気管13より排気され、前記反応室5は所要の圧力
に維持される。処理ガスが熱分解され、BTBAS−O
xide膜が成膜される。
より処理ガス(BTBAS、O2 )が導入されつつ、前
記排気管13より排気され、前記反応室5は所要の圧力
に維持される。処理ガスが熱分解され、BTBAS−O
xide膜が成膜される。
【0017】次に、前記反応室5内をガス引し、BTB
AS―Nitride膜の成膜温度である600℃迄昇
温させる。前記反応室5の圧力は600℃に昇温する
迄、引続き0.1torrに維持される。
AS―Nitride膜の成膜温度である600℃迄昇
温させる。前記反応室5の圧力は600℃に昇温する
迄、引続き0.1torrに維持される。
【0018】前記第1ガス導入管8、第2ガス導入管9
より、BTBASとNH3 を供給し、前記反応室5の圧
力は0.5torrに維持される。処理ガスが熱分解さ
れ、BTBAS―Nitride膜が成膜される。
より、BTBASとNH3 を供給し、前記反応室5の圧
力は0.5torrに維持される。処理ガスが熱分解さ
れ、BTBAS―Nitride膜が成膜される。
【0019】成膜処理後、前記反応室5内は一旦減圧さ
れ、ガスパージされ、760torrに復帰され、前記
ボート6が前記反応室5から引出される。
れ、ガスパージされ、760torrに復帰され、前記
ボート6が前記反応室5から引出される。
【0020】
【発明が解決しようとする課題】上記した様に、基板処
理中、減圧下、0.1torrで、前記反応室5内の温
度を350℃から530℃、更に530℃から600℃
へと上昇させる昇温工程を含んでいる。
理中、減圧下、0.1torrで、前記反応室5内の温
度を350℃から530℃、更に530℃から600℃
へと上昇させる昇温工程を含んでいる。
【0021】前記ボート6は石英製であり、前記ウェー
ハ7に対して熱膨張係数が著しく小さい。この為、前記
ボート6の前記ウェーハ7の支持部6aに於いて、前記
ウェーハ7とボート6との熱膨張差による相対変位が生
じる。
ハ7に対して熱膨張係数が著しく小さい。この為、前記
ボート6の前記ウェーハ7の支持部6aに於いて、前記
ウェーハ7とボート6との熱膨張差による相対変位が生
じる。
【0022】上記した様に、昇温工程での前記反応室5
の圧力は0.1torrといった減圧の状態である。
の圧力は0.1torrといった減圧の状態である。
【0023】一般的に、圧力が低い程、摩擦係数が増大
することが知られており、前記ウェーハ7と支持部6a
との接触部で摩擦により前記ウェーハ7の裏面が掻取ら
れ傷が発生する。又、この裏面の傷はパーティクル発生
の原因となり、図2(B)に示される様に、下側のウェ
ーハ7にパーティクルが付着する。パーティクルの付着
は、歩留りの悪化、製品品質の低下を招いてしまう。
することが知られており、前記ウェーハ7と支持部6a
との接触部で摩擦により前記ウェーハ7の裏面が掻取ら
れ傷が発生する。又、この裏面の傷はパーティクル発生
の原因となり、図2(B)に示される様に、下側のウェ
ーハ7にパーティクルが付着する。パーティクルの付着
は、歩留りの悪化、製品品質の低下を招いてしまう。
【0024】本発明は斯かる実情に鑑み、昇温工程時の
パーティクルの発生を抑制し、半導体装置の品質の向上
を図るものである。
パーティクルの発生を抑制し、半導体装置の品質の向上
を図るものである。
【0025】
【課題を解決するための手段】本発明は、反応室で基板
保持具により保持した基板の温度を処理温度迄上昇させ
る昇温工程と、反応室内を真空引きする真空引き工程
と、反応室内に処理ガスを導入し、基板を処理する処理
工程とを有する半導体装置の製造方法に於いて、前記昇
温工程に於ける前記反応室の圧力を、前記真空引き工程
時の圧力よりも高い圧力で且つ大気圧より低い圧力とす
る半導体装置の製造方法に係り、又基板を処理する反応
炉と、該反応炉内で基板を保持する基板保持具と、前記
反応炉内の基板を加熱するヒータと、基板の温度を処理
温度に上昇させる際の炉内圧力を基板昇温後に炉内を真
空引きする時の圧力よりも高い圧力で且つ大気圧より低
い圧力となる様制御する制御手段とを有する基板処理装
置に係るものである。尚、昇温時の圧力は、10tor
r以上とするのが好ましい。
保持具により保持した基板の温度を処理温度迄上昇させ
る昇温工程と、反応室内を真空引きする真空引き工程
と、反応室内に処理ガスを導入し、基板を処理する処理
工程とを有する半導体装置の製造方法に於いて、前記昇
温工程に於ける前記反応室の圧力を、前記真空引き工程
時の圧力よりも高い圧力で且つ大気圧より低い圧力とす
る半導体装置の製造方法に係り、又基板を処理する反応
炉と、該反応炉内で基板を保持する基板保持具と、前記
反応炉内の基板を加熱するヒータと、基板の温度を処理
温度に上昇させる際の炉内圧力を基板昇温後に炉内を真
空引きする時の圧力よりも高い圧力で且つ大気圧より低
い圧力となる様制御する制御手段とを有する基板処理装
置に係るものである。尚、昇温時の圧力は、10tor
r以上とするのが好ましい。
【0026】
【発明の実施の形態】以下、図面を参照しつつ本発明の
実施の形態を説明する。
実施の形態を説明する。
【0027】尚、本実施の形態に於いて、基板処理装置
の構成は上述したものと同等であるので、図4を参照
し、図1により説明する。尚、特に図示しないが、反応
室5内の圧力は圧力制御部により、前記反応室5内に導
入されるガス流量、該反応室5から排気されるガス排気
量が制御され、所要の値に制御され、更に該反応室5内
の温度は図示しない温度制御部により前記ヒータ4の発
熱量が制御され、所要の値に制御される。
の構成は上述したものと同等であるので、図4を参照
し、図1により説明する。尚、特に図示しないが、反応
室5内の圧力は圧力制御部により、前記反応室5内に導
入されるガス流量、該反応室5から排気されるガス排気
量が制御され、所要の値に制御され、更に該反応室5内
の温度は図示しない温度制御部により前記ヒータ4の発
熱量が制御され、所要の値に制御される。
【0028】前記反応室5の圧力が760torrとさ
れ、ウェーハ7を保持しているボート6が350℃に加
熱された前記反応室5に装入される。
れ、ウェーハ7を保持しているボート6が350℃に加
熱された前記反応室5に装入される。
【0029】該反応室5が760torrに維持され、
前記ウェーハ7の温度を350℃から530℃迄上昇さ
せる。
前記ウェーハ7の温度を350℃から530℃迄上昇さ
せる。
【0030】図示しない真空ポンプを用いて排気管13
より前記反応室5を真空引き(真空排気)し、0.1t
orr迄減圧する。
より前記反応室5を真空引き(真空排気)し、0.1t
orr迄減圧する。
【0031】BTBASとO2 が第1ガス導入管8、第
2ガス導入管9より導入され、BTBAS−Oxide
膜が成膜される。
2ガス導入管9より導入され、BTBAS−Oxide
膜が成膜される。
【0032】BTBAS−Oxide膜の成膜が完了す
ると前記反応室5内を真空引きし、BTBASとO2 及
び反応後のガスが排気された後、窒素ガス等の不活性ガ
スが導入され、前記反応室5の圧力が10torr迄上
昇され、この圧力が保たれた状態で前記ウェーハ7の温
度が530℃からBTBAS―Nitride膜の成膜
温度である600℃迄上昇される。
ると前記反応室5内を真空引きし、BTBASとO2 及
び反応後のガスが排気された後、窒素ガス等の不活性ガ
スが導入され、前記反応室5の圧力が10torr迄上
昇され、この圧力が保たれた状態で前記ウェーハ7の温
度が530℃からBTBAS―Nitride膜の成膜
温度である600℃迄上昇される。
【0033】600℃に達すると、0.5torr迄減
圧され、BTBASとNH3 が前記第1ガス導入管8、
第2ガス導入管9より導入され、BTBAS―Nitr
ide膜が成膜される。
圧され、BTBASとNH3 が前記第1ガス導入管8、
第2ガス導入管9より導入され、BTBAS―Nitr
ide膜が成膜される。
【0034】成膜処理後、前記反応室5は一旦減圧さ
れ、ガスパージされ、BTBASとNH3 及び反応後の
ガスが排気された後、760torrに復帰され、ボー
ト6が反応室5から引出される。
れ、ガスパージされ、BTBASとNH3 及び反応後の
ガスが排気された後、760torrに復帰され、ボー
ト6が反応室5から引出される。
【0035】上記昇温工程を、反応室内を真空引きした
時の圧力よりも高い圧力である760torr、或は1
0torrの高圧の状態で行っている。尚、この昇温工
程時の圧力は、成膜時の圧力よりも高い。前記反応室5
が高圧となることで、前記ボート6の支持部6aとウェ
ーハ7との接触面間に気体の膜が介在することとなり、
熱膨張差により前記支持部6aとウェーハ7に相対変位
が生じたとしても、前記気体の膜により摩擦係数が大幅
に減少し、ウェーハ7裏面の傷の発生が抑制される。従
って、パーティクルの発生が防止され、下側のウェーハ
7に付着するパーティクルの数も大幅に減少する。
時の圧力よりも高い圧力である760torr、或は1
0torrの高圧の状態で行っている。尚、この昇温工
程時の圧力は、成膜時の圧力よりも高い。前記反応室5
が高圧となることで、前記ボート6の支持部6aとウェ
ーハ7との接触面間に気体の膜が介在することとなり、
熱膨張差により前記支持部6aとウェーハ7に相対変位
が生じたとしても、前記気体の膜により摩擦係数が大幅
に減少し、ウェーハ7裏面の傷の発生が抑制される。従
って、パーティクルの発生が防止され、下側のウェーハ
7に付着するパーティクルの数も大幅に減少する。
【0036】図2(A)は本実施の形態でのパーティク
ルの付着状態を示し、図2(B)は従来例でのパーティ
クルの付着状態を示している。
ルの付着状態を示し、図2(B)は従来例でのパーティ
クルの付着状態を示している。
【0037】図2(A)(B)の比較で明らかな様に、
パーティクルの付着量が大幅に減少していることが分
る。
パーティクルの付着量が大幅に減少していることが分
る。
【0038】次に、昇温工程での圧力とパーティクルの
付着量の関係を図3に示す。
付着量の関係を図3に示す。
【0039】図示される様に、1torrで付着量が4
00個であったのが、10torrとすることで、パー
ティクルの付着量が10個と激減する。又、100to
rrとした場合は、パーティクルの付着量が13個と測
定されており、昇温工程の圧力が10torrと100
torrとでは実質的に変わりないことが分る。
00個であったのが、10torrとすることで、パー
ティクルの付着量が10個と激減する。又、100to
rrとした場合は、パーティクルの付着量が13個と測
定されており、昇温工程の圧力が10torrと100
torrとでは実質的に変わりないことが分る。
【0040】従って、パーティクルの付着量について言
えば、昇温工程での圧力は10torr以上であればよ
く、又圧力を上昇させる場合に要する時間、供給する不
活性ガスの量等を考慮すると、昇温工程の圧力は、10
〜20torr、特に10torr程度が好ましいと言
える。
えば、昇温工程での圧力は10torr以上であればよ
く、又圧力を上昇させる場合に要する時間、供給する不
活性ガスの量等を考慮すると、昇温工程の圧力は、10
〜20torr、特に10torr程度が好ましいと言
える。
【0041】本実施の形態に於ける基板処理装置では、
100torr迄上昇するのに、10分以上掛ってお
り、10torr迄上昇する場合は、1分30秒であ
る。
100torr迄上昇するのに、10分以上掛ってお
り、10torr迄上昇する場合は、1分30秒であ
る。
【0042】尚、BTBAS―Nitride膜の成膜
のみならず、poly―Si、CVD酸化膜に於いても
同じ効果が得られ、又縦型CVD装置のみならず、枚葉
CVD装置、プラズマCVD装置に於いても同様な効果
が得られることは言う迄もない。
のみならず、poly―Si、CVD酸化膜に於いても
同じ効果が得られ、又縦型CVD装置のみならず、枚葉
CVD装置、プラズマCVD装置に於いても同様な効果
が得られることは言う迄もない。
【0043】要はウェーハが熱膨張する時の、ウェーハ
の雰囲気を10torr程度以上とすればよい。
の雰囲気を10torr程度以上とすればよい。
【0044】
【発明の効果】以上述べた如く本発明によれば、反応室
で基板保持具により保持した基板の温度を処理温度迄上
昇させる昇温工程と、反応室内を真空引きする真空引き
工程と、反応室内に処理ガスを導入し、基板を処理する
処理工程とを有する半導体装置の製造方法に於いて、前
記昇温工程に於ける前記反応室の圧力を、前記真空引き
工程時の圧力よりも高い圧力で且つ大気圧より低い圧力
とするので、基板と基板保持具の接触部との摩擦抵抗が
減少し、パーティクルの発生が抑制され、半導体装置の
品質、歩留りが向上するという優れた効果を発揮する。
で基板保持具により保持した基板の温度を処理温度迄上
昇させる昇温工程と、反応室内を真空引きする真空引き
工程と、反応室内に処理ガスを導入し、基板を処理する
処理工程とを有する半導体装置の製造方法に於いて、前
記昇温工程に於ける前記反応室の圧力を、前記真空引き
工程時の圧力よりも高い圧力で且つ大気圧より低い圧力
とするので、基板と基板保持具の接触部との摩擦抵抗が
減少し、パーティクルの発生が抑制され、半導体装置の
品質、歩留りが向上するという優れた効果を発揮する。
【図1】本発明の実施の形態に於ける温度と圧力との関
係を示す線図である。
係を示す線図である。
【図2】ウェーハへのパーティクルの付着状態を示す図
であり、(A)は本実施の形態、(B)は従来例を示
す。
であり、(A)は本実施の形態、(B)は従来例を示
す。
【図3】昇温工程での圧力と、ウェーハに付着するパー
ティクルの量を示す説明図である。
ティクルの量を示す説明図である。
【図4】基板処理装置の概略説明図である。
【図5】ボートの斜視図である。
【図6】従来例に於ける処理工程での温度と圧力との関
係を示す線図である。
係を示す線図である。
【図7】熱膨張差によるウェーハとボートの相対変位を
示す説明図である。
示す説明図である。
1 反応管
4 ヒータ
5 反応室
6 ボート
7 ウェーハ
8 第1ガス導入管
9 第2ガス導入管
13 排気管
Claims (2)
- 【請求項1】 反応室で基板保持具により保持した基板
の温度を処理温度迄上昇させる昇温工程と、反応室内を
真空引きする真空引き工程と、反応室内に処理ガスを導
入し、基板を処理する処理工程とを有する半導体装置の
製造方法に於いて、前記昇温工程に於ける前記反応室の
圧力を、前記真空引き工程時の圧力よりも高い圧力で且
つ大気圧より低い圧力とすることを特徴とする半導体装
置の製造方法。 - 【請求項2】 基板を処理する反応炉と、該反応炉内で
基板を保持する基板保持具と、前記反応炉内の基板を加
熱するヒータと、基板の温度を処理温度に上昇させる際
の炉内圧力を基板昇温後に炉内を真空引きする時の圧力
よりも高い圧力で且つ大気圧より低い圧力となる様制御
する制御手段とを有することを特徴とする基板処理装
置。
Priority Applications (4)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2001378915A JP2003183837A (ja) | 2001-12-12 | 2001-12-12 | 半導体装置の製造方法及び基板処理装置 |
KR10-2002-0069077A KR100499211B1 (ko) | 2001-11-13 | 2002-11-08 | 반도체 장치의 제조 방법 및 기판 처리 장치 |
US10/291,474 US6720274B2 (en) | 2001-11-13 | 2002-11-12 | Method for fabricating a semiconductor device and a substrate processing apparatus |
TW091133169A TW567558B (en) | 2001-11-13 | 2002-11-12 | Method for fabricating a semiconductor device and a substrate processing apparatus |
Applications Claiming Priority (1)
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