JP2005209754A - Substrate-treating device - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、半導体製造技術、特に、被処理基板を処理室に収容してヒータによって加熱
した状態で処理を施す熱処理技術に関し、例えば、半導体集積回路装置が作り込まれる半
導体ウエハに酸化処理や拡散処理、イオン打ち込み後のキャリア活性化や平坦化のための
リフローやアニール及び熱CVD反応による成膜処理などに使用される基板処理装置に利
用して有効なものに係わる。
The present invention relates to a semiconductor manufacturing technique, and more particularly, to a heat treatment technique in which a substrate to be processed is accommodated in a processing chamber and processed while being heated by a heater. For example, oxidation processing and diffusion are performed on a semiconductor wafer on which a semiconductor integrated circuit device is fabricated. The present invention relates to a substrate processing apparatus which is effective for use in a substrate processing apparatus used for processing, reflow for carrier activation after ion implantation, planarization, annealing, and thermal CVD reaction.
基板処理装置、例えば半導体製造装置の処理室構造の一例を図3に示す。図3は処理室
の縦断面構造を示している。また、図4は、従来例の温度検出手段を示す図である。
An example of a processing chamber structure of a substrate processing apparatus, for example, a semiconductor manufacturing apparatus is shown in FIG. FIG. 3 shows a longitudinal sectional structure of the processing chamber. FIG. 4 is a diagram showing a conventional temperature detecting means.
図3に示すように、上端が閉塞され下端に開口を有する円筒状の例えば石英などからな
る反応管205と、前記反応管205の下端開口を蓋するシールキャップ219などから
処理室201が形成される。処理室201内に、ウエハなどの基板200を載置し、前記
基板を加熱するヒータ207により基板200を所望の温度にした後、ガスの供給管23
2から処理用ガスが前記処理室201内に供給されることで、基板200に所望の処理が
なされるようになっている。
As shown in FIG. 3, a processing chamber 201 is formed by a
By supplying the processing gas from 2 into the processing chamber 201, a desired processing is performed on the
また、処理室201内には、処理室201内の温度を測定しヒータ207の出力を制御
するために、温度検出手段として熱電対263が設けられている。図4に示すように、前
記熱電対263は、処理ガスによる腐食などを防止するため、石英などの保護管50に挿
入された状態で、処理室201内に設けられる。また、より正確に基板200の温度を測
定し、適切なヒータ207の出力制御を行うために、前記熱電対263は処理室201内
に設けられ、極力基板200の近傍の温度を測定するようにされている。
In addition, a
上述のような基板処理の中には、基板200に薄膜を成膜するものがある(成膜処理)
。処理室201にて、成膜処理を行った場合、薄膜は、基板200上のみでなく、処理室
201の内壁や前記保護管50の表面など(即ち、処理ガスが接触するところ)にも副生
成物として成膜する。これらの副生成物は、膜厚の増加と共に剥がれやすくなり、パーテ
ィクルの原因となるため、定期的に取り除く(クリーニング)必要がある。
Among the above-described substrate processes, there is one that forms a thin film on the substrate 200 (film formation process).
. When film formation is performed in the processing chamber 201, the thin film is not only on the
前記クリーニングの手法としては、処理室201内にクリーニングガス(エッチングガ
ス)を供給して、前記処理室201内に付着した副生成物をエッチングし(削り取って)
除去するガスクリーニングがある。また、別のクリーニング手法としては、副生成物が付
着した部品(反応管205や保護管50など)を、基板処理装置から取り外し、洗浄液を
用いて副生成物を除去するウエットクリーニングがある。
As the cleaning method, a cleaning gas (etching gas) is supplied into the processing chamber 201 to etch (shave off) by-products attached in the processing chamber 201.
There is a gas cleaning to remove. As another cleaning method, there is wet cleaning in which a part (such as the
しかしながら、ガスクリーニングにおいては、前述のように、副生成物をエッチングし
除去する手法であるため、副生成物のみならず、反応管205や保護管50などもエッチ
ングしてしまい、所定の強度を保てなくなったり、または、前記保護管50においては、
エッチングによって穴が開き、熱電対263にダメージを与える虞がある。
However, as described above, gas cleaning is a method of etching and removing by-products, so that not only by-products but also the
A hole may be opened by etching, and the
また、ウエットクリーニングにおいては、前記保護管50を洗浄するとき、前記保護管
50からのびる熱電対263の配線30が洗浄液に触れないように保護しながら行ってい
るが、場合によっては、前記配線30を洗浄液で濡らしてしまう虞がある。熱電対263
の配線30が洗浄液に触れてしまうと、エッチングされ、温度測定ができなくなるという
問題が発生する。
In the wet cleaning, when the
If the
従って、本発明の目的は、熱電対を保護する保護管を処理室内に設置する場合であって
も、ガスクリーニング時の保護管のエッチング、また、ウエットクリーニング時の熱電対
の配線のエッチングを防止することができる。
Therefore, the object of the present invention is to prevent etching of the protective tube during gas cleaning and etching of the thermocouple wiring during wet cleaning even when a protective tube for protecting the thermocouple is installed in the processing chamber. can do.
上記課題を解決するために、本発明は特許請求の範囲に記載のような構成とするもので
ある。すなわち、本発明は請求項1に記載のように、基板を処理する処理室と、前記処理
室内に設けられる温度検出手段と、前記温度検出手段を覆う第1の保護管と、前記第1の
保護管を覆う第2の保護管とを有する基板処理装置とするものである。
In order to solve the above problems, the present invention is configured as described in the claims. That is, the present invention provides a processing chamber for processing a substrate, temperature detection means provided in the processing chamber, a first protective tube covering the temperature detection means, and the first The substrate processing apparatus includes a second protective tube that covers the protective tube.
本発明によれば、基板を処理する処理室と、前記処理室内に設けられる温度検出手段と
、前記温度検出手段を覆う第1の保護管と、前記第1の保護管を覆う第2の保護管とを有
する基板処理装置としたので、処理室内で成膜処理を行ったとしても、熱電対を保護する
第1の保護管は前記第2の保護管により保護されているので、副生成物は前記第2の保護
管のみに付着する。これにより、ウエットクリーニング時においては、副生成物の付着し
た第2の保護管のみを洗浄すればよいため、熱電対の配線を有する第1の保護管を洗浄す
る必要がなく、それゆえ、熱電対の配線に洗浄液が付着することはない。また、ガスクリ
ーニング時は前記第2の保護管のみにエッチングガスが接触するので、熱電対を保護して
いる第1の保護管がエッチングガスによって腐食して穴が開き、熱電対にダメージを与え
ることはない。
According to the present invention, a processing chamber for processing a substrate, temperature detection means provided in the processing chamber, a first protection tube covering the temperature detection means, and a second protection covering the first protection tube Since the first protective tube for protecting the thermocouple is protected by the second protective tube even if the film forming process is performed in the processing chamber, the by-product Adheres only to the second protective tube. Thus, during wet cleaning, it is only necessary to clean the second protective tube to which the by-product is attached. Therefore, it is not necessary to clean the first protective tube having the thermocouple wiring. The cleaning liquid does not adhere to the pair of wires. Further, since the etching gas contacts only the second protective tube during gas cleaning, the first protective tube protecting the thermocouple is corroded by the etching gas and a hole is opened to damage the thermocouple. There is nothing.
図2において本発明が適用される基板処理装置の一例である半導体製造装置についての
概略を説明する。
An outline of a semiconductor manufacturing apparatus which is an example of a substrate processing apparatus to which the present invention is applied will be described with reference to FIG.
筐体101内部の前面側には、図示しない外部搬送装置との間で基板収納容器としての
カセット100の授受を行う保持具授受部材としてのカセットステージ105が設けられ
、該カセットステージ105の後側には昇降手段としてのカセットエレベータ115が設
けられ、該カセットエレベータ115には搬送手段としてのカセット移載機114が取り
つけられている。前記カセットエレベータ115の後側には、前記カセット100の載置
手段としてのカセット棚109が設けられ、該カセット棚109はスライドステージ12
2上に横行可能に設けられている。又、前記カセット棚の上方には前記カセット100の
載置手段としてのバッファカセット棚110が設けられている。更に、前記バッファカセ
ット棚110の後側にはクリーンユニット118が設けられ、クリーンエアを前記筐体1
01の内部を流通させるように構成されている。
A
2 is provided so that it can traverse. A
It is comprised so that the inside of 01 may be distribute | circulated.
前記筐体101の後部上方には、処理炉202が設けられ該処理炉202の下側には、
半円筒形状の気密室としてのロードロック室102が仕切弁としてのゲートバルブ244
により連接され、該ロードロック室102の前面には前記カセット棚109と対向する位
置に仕切手段としてのロードロックドア123が設けられている。前記ロードロック室1
02内には、基板としてのウエハ200を水平姿勢で多段に保持する基板保持手段として
のボート217を、前記処理炉202に昇降させる昇降手段としてのボートエレベータ1
21が内設され、該ボートエレベータ121には蓋体としてのシールキャップ219が取
りつけられ該ボート217を垂直に支持している。前記ロードロック室102と前記カセ
ット棚109との間には図示しない昇降手段としての移載エレベータが設けられ、該移載
エレベータには搬送手段としてのウエハ移載機112が取りつけられている。
A
The
A
In the boat 02, a boat elevator 1 as an elevating means for elevating and lowering a
21 is installed, and a
以下、基板処理装置における一連の動作を説明する。図示しない外部搬送装置から搬送
された前記カセット100は、前記カセットステージ105に載置され、該カセットステ
ージ105で該カセット100の姿勢を90°変換され、更に、前記カセットエレベータ
115の昇降動作、横行動作及び、前記カセット移載機114の進退動作の協働により前
記カセット棚109又は、前記バッファカセット棚110に搬送される。
Hereinafter, a series of operations in the substrate processing apparatus will be described. The
前記ウエハ移載機112により前記カセット棚109から前記ボート217へ前記ウエ
ハ200が移載される。前記ウエハ200を移載する準備として、前記ボート217が前
記ボートエレベータ121により降下され、前記ゲートバルブ244により前記処理炉2
02が閉塞され、更に前記ロードロック室102の内部に前記パージノズル234から窒
素ガス等のパージガスが導入される。前記ロードロック室102が大気圧に復圧された後
、前記ロードロックドア123が開かれる。
The
02 is closed, and purge gas such as nitrogen gas is introduced into the
前記水平スライド機構122は前記カセット棚109を水平移動させ、移載の対象とな
る前記カセット100を前記ウェハ移載機112に対峙する様に位置決めする。前記ウェ
ハ移載機は昇降動作、回転動作の協働により前記ウェハ200を前記カセット100より
前記ボート217へと移載する。前記ウェハ200の移載はいくつかの前記カセット10
0に対して行われ、前記ボート217へ所定枚数ウェハの移載が完了した後、前記ロード
ロックドア123が閉じられ、前記ロードロック室102が真空引きされる。
The
After the transfer of a predetermined number of wafers to the
真空引きが完了後に前記ガスパージノズル234よりガスが導入され、前記ロードロッ
ク室102内部が大気圧に復圧されると前記ゲートバルブ244が開かれ、前記ボートエ
レベータ121により前記ボート217が前記処理炉202内に装入され、該ゲートバル
ブ244が閉じられる。尚、真空引き完了後に前記ロードロック102内部を大気圧に復
圧させず大気圧未満の状態で前記ボート217を前記処理炉202内に装入しても良い。
前記処理炉202内で前記ウェハ200に所定の処理が為された後、前記ゲートバルブ2
44が開かれ、前記ボートエレベータ121により前記ボート217が引き出され更に、
前記ロードロック室102内部を大気圧に復圧させた後に前記ロードロックドア123が
開かれる。
After the evacuation is completed, when the gas is introduced from the
After predetermined processing is performed on the
44 is opened, the
After the inside of the
処理後の前記ウェハ200は上記した作動の逆の手順により前記ボート217から前記
カセット棚109を経て前記カセットステージ105に移載され、図示しない外部搬送装
置により搬出される。
The processed
前記カセット移載機114等の搬送動作は、搬送制御手段124により制御される。
The transport operation of the
次に、本発明が適用される基板処理装置の処理炉にて行われる処理の一例として、図3に
示した減圧CVD処理炉を用いたウエハ等の基板への成膜処理について、簡単に説明する
。
反応管(アウターチューブとも呼ぶ)205は例えば石英(SiO2)等の耐熱性材料か
らなり、上端が閉塞され、下端に開口を有する円筒状の形態である。内管(以下インナー
チューブ204)は、上端及び下端の両端に開口を有する円筒状の形態を有し、アウター
チューブ205内に同心円状に配置されている。アウターチューブ205とインナーチュ
ーブ204の間の空間は筒状空間250を成す。インナーチューブ204の上部開口から
上昇したガスは、筒状空間250を通過して排気管231から排気されるようになってい
る。
Next, as an example of processing performed in a processing furnace of a substrate processing apparatus to which the present invention is applied, a film forming process on a substrate such as a wafer using the low pressure CVD processing furnace shown in FIG. 3 will be briefly described. To do.
A reaction tube (also referred to as an outer tube) 205 is made of a heat-resistant material such as quartz (SiO 2), and has a cylindrical shape with an upper end closed and an opening at the lower end. The inner tube (hereinafter referred to as the inner tube 204) has a cylindrical shape having openings at both ends of the upper end and the lower end, and is disposed concentrically within the
アウターチューブ205およびインナーチューブ204の下端には、例えばステンレス等
よりなるマニホールド209が係合され、このマニホールド209にアウターチューブ2
05およびインナーチューブ204が保持されている。このマニホールド209は保持手
段(以下ヒータベース251)に固定される。アウターチューブ205の下端部およびマ
ニホールド209の上部開口端部には、それぞれ環状のフランジが設けられ、これらのフ
ランジ間には気密部材(以下Oリング220)が配置され、両者の間が気密にシールされ
ている。
A manifold 209 made of, for example, stainless steel is engaged with lower ends of the
05 and the
マニホールド209の下端開口部には、例えばステンレス等よりなる円盤状の蓋体(以下
シールキャップ219)がOリング220を介して気密シール可能に着脱自在に取付けら
れている。シールキャップ219には、ガスの供給管232が貫通するよう設けられてい
る。これらのガスの供給管232により、処理用のガスがアウターチューブ205内に供
給されるようになっている。これらのガスの供給管232はガスの流量制御手段(以下マ
スフローコントローラ(MFC)241)に連結されており、MFC241はガス流量制
御部に接続されており、供給するガスの流量を所定の量に制御し得る。
A disc-shaped lid (hereinafter referred to as a seal cap 219) made of, for example, stainless steel is detachably attached to the lower end opening of the manifold 209 through an O-
マニホールド209の上部には、圧力調節器(例えばAPC、N2バラスト制御器があり
、以下ここではAPC242とする)及び、排気装置(以下真空ポンプ246)に連結さ
れたガスの排気管231が接続されており、アウターチューブ205とインナーチューブ
204との間の筒状空間250を流れるガスを排出し、アウターチューブ205内をAP
C242により圧力を制御することにより、所定の圧力の減圧雰囲気にするよう圧力検出
手段(以下圧力センサ245)により検出し、圧力制御部により制御する。
Connected to the upper portion of the manifold 209 are a pressure regulator (for example, an APC and N2 ballast controller, hereinafter referred to as APC 242) and a gas exhaust pipe 231 connected to an exhaust device (hereinafter referred to as a vacuum pump 246). The gas flowing in the
By controlling the pressure with C242, the pressure is detected by pressure detection means (hereinafter referred to as pressure sensor 245) so as to obtain a reduced pressure atmosphere of a predetermined pressure, and is controlled by the pressure controller.
シールキャップ219には、回転手段(以下回転軸254)が連結されており、回転軸2
54により、基板保持手段(以下ボート217)及びボート217上に保持されている基
板(以下ウエハ200)を回転させる。又、シールキャップ219は昇降手段(以下ボー
トエレベータ115)に連結されていて、ボート217を昇降させる。回転軸254、及
びボートエレベータ115を所定のスピードにするように、駆動制御部により制御する。
The
54, the substrate holding means (hereinafter referred to as boat 217) and the substrate (hereinafter referred to as wafer 200) held on the
アウターチューブ205の外周には加熱手段(以下ヒータ207)が同心円状に配置され
ている。ヒータ207は、アウターチューブ205内の温度を所定の処理温度にするよう
温度検出手段(以下熱電対263)により温度を検出し、温度制御部により制御する。
On the outer periphery of the
図3に示した処理炉による減圧CVD処理方法の一例を説明すると、まず、ボートエレベ
ータ115によりボート217を下降させる。ボート217に複数枚のウエハ200を保
持する。次いで、ヒータ207により加熱しながら、アウターチューブ205内の温度を
所定の処理温度にする。ガスの供給管232に接続されたMFC241により予めアウタ
ーチューブ205内を不活性ガスで充填しておき、ボートエレベータ115により、ボー
ト217を上昇させてアウターチューブ205内に移し、アウターチューブ205の内部
温度を所定の処理温度に維持する。アウターチューブ205内を所定の真空状態まで排気
した後、回転軸254により、ボート217及びボート217上に保持されているウエハ
200を回転させる。同時にガスの供給管232から処理用のガスを供給する。供給され
たガスは、アウターチューブ205内を上昇し、ウエハ200に対して均等に供給される
。
An example of the low pressure CVD processing method using the processing furnace shown in FIG. 3 will be described. First, the
減圧CVD処理中のアウターチューブ205内は、排気管231を介して排気され、所定
の真空になるようAPC242により圧力が制御され、所定時間減圧CVD処理を行う。
The inside of the
このようにして減圧CVD処理が終了すると、次のウエハ200の減圧CVD処理に移る
べく、アウターチューブ205内のガスを不活性ガスで置換するとともに、圧力を常圧に
し、その後、ボートエレベータ115によりボート217を下降させて、ボート217及
び処理済のウエハ200をアウターチューブ205から取出す。アウターチューブ205
から取出されたボート217上の処理済のウエハ200は、未処理のウエハ200と交換
され、再度前述同様にしてアウターチューブ205内に上昇され、減圧CVD処理が成さ
れる。
When the reduced-pressure CVD process is completed in this way, the gas in the
The processed
なお、一例まで、本実施例の処理炉にて処理される処理条件は、SiN膜の成膜において
、ウエハ温度は約740℃、ガス種とガス供給量はNH4が0.5SLM、DCS(ジク
ロルシラン)が0.2SLM、処理圧力は約120Paである。
Note that, up to one example, the processing conditions processed in the processing furnace of the present embodiment are as follows: in the formation of the SiN film, the wafer temperature is about 740 ° C., the gas type and the gas supply amount are NH4 0.5 SLM, DCS (dichlorosilane ) Is 0.2 SLM, and the processing pressure is about 120 Pa.
次に本発明における温度検出手段(熱電対263)について、図1を参照しつつ説明す
る。
上述のように、処理室201内には、処理室201内の温度を測定しヒータ207の出
力を制御するために、温度検出手段として熱電対263が設けられている。また、前記熱
電対263は、より正確に基板の温度を測定し、適切なヒータ207の出力制御を行うた
めに、処理室201内に設けられ、極力基板200の近傍の温度を測定するようにされて
いる。
Next, the temperature detection means (thermocouple 263) in the present invention will be described with reference to FIG.
As described above, in the processing chamber 201, the
熱電対263は、処理ガスによる腐食などを防止するために、例えば石英から成る第1
の保護管10にて保護されており、前記第1の保護管の一端からは熱電対263に接続さ
れる配線30がのびている。又、前記第1の保護管10の外壁を覆うように、例えば石英
などから成る第2の保護管20が設けられている。前記第1の保護管10と前記第2の保
護管20との間の隙間15内に、前記第2の保護管20の開口5を介して処理ガス(成膜
用のガスやエッチングガス)が侵入しないように、封止部材40にて前記開口5を封止し
ている。この封止部材40は、例えば石英及びSiCにて製作され、図1(b)に示すよう
なテーパー形状や、図1(c)に示すような差し込み可能な形状をおり、前記封止部材4
0を前記開口5に挿入・排出可能に設けられる。
The
The
0 is provided in the opening 5 so that it can be inserted and discharged.
本発明が適用される基板処理装置は、熱電対263を第1の保護管10で保護し、更に
、前記第1の保護管10を第2の保護管20で覆う様にし、前記第1の保護管10と前記
第2の保護管20の隙間15を、封止部材5にて封止する様にしたので、前記隙間15に
処理ガスが侵入するのを防止でき、前記第1の保護管10に副生成物が付着することはな
い。従って、前記第1の保護管10をクリーニングする必要はない。
The substrate processing apparatus to which the present invention is applied protects the
前記封止部材40は、前記開口5に対しほぼ気密に取り付け・取り外し可能に設けられ
るので、ウエットクリーニング時においては、前記封止部材40を前記開口5から取り外
して前記第2の保護管20と前記第1の保護管10を分離して、前記第2の保護管20の
みをウエットクリーニングすれば良く、それゆえ、前記第1の保護管10からのびる熱電
対263の配線30が洗浄液に触れることはない。また、従来のように、ウエットクリー
ニング時に熱電対263の配線30を保護しながら洗浄する必要もなくなるので、メンテ
ナンス性が容易になる。
Since the sealing
また、ガスクリーニング時は、副生成物の付着した第2の保護管20や反応管205な
どに対して、エッチングガスが作用するので、従来のように、エッチングガスによって熱
電対263を保護する保護管50(本実施例では、第1の保護管10に相当)に穴が開き
、熱電対263にダメージを与え、熱電対263の寿命が短くなる虞はない。尚、エッチ
ングによって、第2の保護管20がエッチングされ、所定の強度が保てなくなった場合は
、前記第2の保護管20のみを新品に交換すれば良く、熱電対263を封入した第1の保
護管10を交換する場合に比べて、基板処理装置の保守費用を安く抑えることができる。
Further, during the gas cleaning, the etching gas acts on the second
5 開口
10 第1の保護管
15 隙間
20 第2の保護管
30 配線
40 封止部材
50 保護管
109 カセット棚
110 バッファカセット棚
112 ウエハ移載機
114 カセット移載機
121 ボートエレベータ
122 スライドステージ
123 ロードロックドア
124 搬送制御手段
200 ウエハ
201 処理室
202 処理炉
205 反応管(アウターチューブ)
217 ボート
219 シールキャップ
244 ゲートバルブ
263 熱電対
232 ガス供給管
5 opening 10 first
217
Claims (1)
前記処理室内に設けられる温度検出手段と、
前記温度検出手段を覆う第1の保護管と、
前記第1の保護管を覆う第2の保護管と
を有する基板処理装置。
A processing chamber for processing the substrate;
Temperature detection means provided in the processing chamber;
A first protective tube covering the temperature detecting means;
A substrate processing apparatus comprising: a second protective tube that covers the first protective tube.
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JP2004012604A JP2005209754A (en) | 2004-01-21 | 2004-01-21 | Substrate-treating device |
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---|---|---|---|
JP2004012604A JP2005209754A (en) | 2004-01-21 | 2004-01-21 | Substrate-treating device |
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Cited By (2)
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