JP2009224504A - 基板処理装置 - Google Patents

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Takayuki Nakada
高行 中田
Shinya Morita
慎也 森田
Toshihiko Yoneshima
利彦 米島
Kunio Maruyama
訓生 丸山
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Abstract

【課題】
保守時のガスノズルの取外しを容易に、且つ安全に行える様にした基板処理装置を提供する。
【解決手段】
基板を処理する処理室24と、該処理室にガスを供給するガスノズル3と、該ガスノズルを覆い支持するノズル支持部23と、該ノズル支持部に固定され、前記ガスノズルを保持するノズル保持具2と、該ノズル保持具に保持された前記ガスノズルを前記ノズル支持部からずらす為の位置ずらし治具とを有する。
【選択図】 図1

Description

本発明は、シリコンウェーハ等の基板に、酸化、拡散、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、アニール処理、CVD成膜処理等の処理を実行する基板処理装置に関するものである。
基板処理装置は、基板を処理する為の熱処理炉を具備しており、更に該熱処理炉は処理室を画成する反応管、該反応管を収納する様に設けられた加熱装置を有している。
基板(以下ウェーハ)は、処理室に収納され、加熱装置で加熱され、更に処理ガスが処理室に導入されて所要の処理がなされる。
例えば、反応炉が縦型反応炉であると、反応管の下側にマニホールドフランジが設けられ、該マニホールドフランジに管状のガスポートが水平方向に突出する様に設けられ、該ガスポートにガスノズルの下端部が貫通突出し、突出端に管継手を介してガス配管が接続されている。
尚、管継手と前記ガスノズルとの間にはOリングが嵌設され、気密にシールされている。
従来の基板処理装置に於ける、ガスノズル下端部とガス配管の連結について、図9〜図11により説明する。
図9、図10中、1は反応管下端に気密に連設される金属製のマニホールドフランジであり、該マニホールドフランジ1は上下にフランジを有する円筒形状をしている。前記マニホールドフランジ1の周壁にガスポート2が外方に向って水平に突設されている。
石英製のガスノズル3は前記マニホールドフランジ1、反応管(図示せず)の内壁面に沿って垂直に立設され、下端部3aは水平方向に屈曲している。該下端部3aが前記ガスポート2を挿通して外端部が外部に突出し、外端部に管継手4を介してガス配管5が連結される。
前記管継手4について説明する。
継手本体6の内端部6aは、前記ガスポート2に外嵌し、又該ガスポート2に摺動自在にブッシュ7が外嵌し、該ブッシュ7の外端部が前記内端部6aに内嵌する。前記ブッシュ7の外端と前記継手本体6との間には内端側Oリング8が挾設される。
前記ガスポート2が貫通し、前記ブッシュ7を収納する内端側ナット9が前記内端部6aに螺合し、前記内端側ナット9を締込むことで、前記ブッシュ7が前記内端側Oリング8を圧縮し、該内端側Oリング8は押潰され、内径側に変形して前記ガスポート2を押圧し、前記継手本体6と前記ガスポート2間とを気密にシールすると共に前記継手本体6を前記ガスポート2に固定する。
前記ガス配管5は先端に連結用のスリーブ14を有している。
該スリーブ14は先端部にフランジ部15と該フランジ部15より先端に延出して形成された連結部16を有し、該連結部16は前記下端部3aに外嵌すると共に前記継手本体6の外端部6bに内嵌する様になっている。前記スリーブ14には外端側ナット17が嵌装され、該外端側ナット17は前記外端部6bに螺合する様になっている。
前記下端部3aの先端部に外端側Oリング12を装着し、前記連結部16を前記外端部6bに内嵌し、前記外端側ナット17を前記外端部6bに螺合し、締込むことで、前記連結部16先端が前記外端側Oリング12を押潰し、該外端側Oリング12は前記下端部3aに密着する。
該下端部3aは前記ガスポート2、前記継手本体6によって覆われ、前記下端部3aは前記ガスポート2によって支持され、前記管継手4によって前記ガスポート2に固定される。
而して、前記スリーブ14は前記外端側ナット17によって前記継手本体6に固着され、前記スリーブ14と前記下端部3a間は前記外端側Oリング12によって気密にシールされる。
保守時、前記ガスノズル3を取外す場合は、前記外端側ナット17を緩め、前記外端側Oリング12の変形を除去し、前記ガスノズル3を軸心方向に(図中右方に)抜脱する(図11参照)。
ところが、長時間前記ガス配管5と前記管継手4との連結状態が維持されると、前記外端側Oリング12が前記下端部3aに貼付き密着してしまうことがある。この場合、前記外端側Oリング12に対して前記下端部3aを離脱させることが困難となり、前記ガスノズル3を揺動したり、前記下端部3aを中心に捻転させる等し、前記外端側Oリング12と前記下端部3a間の密着状態を解消している。又、上記した様に、前記ガスノズル3は石英製であり、抜脱時に損傷する可能性がある。
実開昭62−126833号公報
本発明は斯かる実情に鑑み、保守時のガスノズルの取外しを容易に、且つ安全に行える様にした基板処理装置を提供するものである。
本発明は、基板を処理する処理室と、該処理室にガスを供給するガスノズルと、該ガスノズルを覆い支持するノズル支持部と、該ノズル支持部に固定され、前記ガスノズルを保持するノズル保持具と、該ノズル保持具に保持された前記ガスノズルを前記ノズル支持部からずらす為の位置ずらし治具とを有する基板処理装置に係るものである。
本発明によれば、基板を処理する処理室と、該処理室にガスを供給するガスノズルと、該ガスノズルを覆い支持するノズル支持部と、該ノズル支持部に固定され、前記ガスノズルを保持するノズル保持具と、該ノズル保持具に保持された前記ガスノズルを前記ノズル支持部からずらす為の位置ずらし治具とを有するので、ガスノズルの取外しが簡単に行え、作業性が向上すると共にガスノズルを破損する可能性が解消されるという優れた効果を発揮する。
以下、図面を参照しつつ本発明を実施する為の最良の形態を説明する。
先ず、本発明が実施される基板処理装置について、図1により概略を説明する。
図1に示した処理炉21、例えば減圧CVD処理炉について説明する。尚、図9〜図11中で示したものと同等のものには同符号を付してある。
アウタチューブ22は、例えば石英(SiO2 )等の耐熱性材料から成り、上端が閉塞され、下端に開口を有する円筒形状をしている。インナチューブ23は、例えば石英(SiO2 )等の耐熱性材料から成り、上端及び下端の両端に開口を有する円筒形状であり、前記アウタチューブ22内に同心に配置されている。該アウタチューブ22、前記インナチューブ23は反応管を構成し、該反応管は、基板を処理する処理室24を画成する。
前記アウタチューブ22と前記インナチューブ23の間には筒状空間25が形成される。前記インナチューブ23の上部開口から上昇したガスは、前記筒状空間25を降下して排気管26(後述)から排気される様になっている。
前記アウタチューブ22及び前記インナチューブ23の下端には、例えばステンレス等より成るマニホールドフランジ1が連設され、該マニホールドフランジ1に前記アウタチューブ22及び前記インナチューブ23が支持されている。前記マニホールドフランジ1は支持部材27(例えば、後述するボートエレベータ28が収納される予備室、或はロードロック室の天井部)に固定される。前記アウタチューブ22の下端部及び前記マニホールドフランジ1の上端部には、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(図示せず))が挾設され、両者の間が気密にシールされている。
前記マニホールドフランジ1の下端開口部(炉口部)は、例えばステンレス等より成る円盤状の蓋体(以下シールキャップ29)によりOリング(図示せず)を介して気密に閉塞可能、或は開放可能となっている。
前記インナチューブ23の内面に沿って石英製等耐熱材料のガスノズル3が垂直に配置され、該ガスノズル3の下端部3aは水平方向に屈曲して延出している。前記マニホールドフランジ1の下部には外方に向けてガスポート2が水平方向に突設され、該ガスポート2には前記ガスノズル3の前記下端部3aが貫通している。
又前記ガスポート2には管継手4(図2参照)によってガス配管5が気密に連結され、該ガス配管5には供給ライン31が接続され、前記ガス配管5はガスの流量制御手段(以下マスフローコントローラ(MFC)32)を介して処理ガス供給源、或は窒素ガス等の不活性ガス供給源に接続されている。前記MFC32はガス流量制御部33により流量が制御され、前記ガスノズル3により処理用のガスが前記アウタチューブ22内に流量を所定の量に制御して供給される様になっている。
前記マニホールドフランジ1の上部には前記排気管26が前記筒状空間25に連通する様に設けられ、前記排気管26に接続された排気ライン34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APC35とする)を介して排気装置(例えば真空ポンプ)(図示せず)に接続されている。前記排気管26には圧力検出手段(以下圧力センサ36)が設けられ、該圧力センサ36からの圧力検出信号は圧力制御部37に送出される。
前記筒状空間25を降下したガスは前記排気管26、前記排気ライン34を介して前記排気装置(図示せず)によって排気される。又、前記アウタチューブ22内の圧力を前記圧力センサ36により検出し、該圧力センサ36で検出した圧力に基づき前記圧力制御部37が前記APC35を制御することにより、前記アウタチューブ22を所定の圧力の減圧雰囲気にする様、圧力を制御する。
前記シールキャップ29には、回転手段38が設けられ、該回転手段38の回転軸39の上端にはボート受台40が設けられ、該ボート受台40に基板保持手段(以下ボート41)が載置される。前記回転手段38は、前記ボート41及び該ボート41に保持されているウェーハ42を回転させる様になっている。又、前記シールキャップ29は昇降ベース43を介して前記ボートエレベータ28に連結され、該ボートエレベータ28により前記ボート41が昇降される様になっている。前記回転手段38による前記ボート41の回転、及び前記ボートエレベータ28による前記ボートの41の昇降は駆動制御部44により所定のスピードとなる様に制御されている。
前記アウタチューブ22の外周には加熱手段(以下ヒータ45)が同心円状に配置され、該ヒータ45はヒータベース46上に立設されている。前記アウタチューブ22内の温度は温度検出手段(以下熱電対47)により検出され、温度制御部48は検出された温度に基づき前記アウタチューブ22内の温度を所定の処理温度にする様、前記ヒータ45を制御する。
前記ガス流量制御部33、前記圧力制御部37、前記駆動制御部44、前記温度制御部48は、主制御部49を構成する。
図1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、先ず、前記ボートエレベータ28により前記ボート41を降下させる。該ボート41に複数枚のウェーハ42を保持させる。次いで、前記ヒータ45により加熱しながら、前記アウタチューブ22内の温度を所定の処理温度にする。前記ガスノズル3に接続された前記MFC32により予め前記アウタチューブ22内を不活性ガスで充填しておき、前記ボートエレベータ28により、前記ボート41を上昇させて前記アウタチューブ22内に移し、該アウタチューブ22の内部温度を所定の処理温度に維持する。
該アウタチューブ22内を所定の真空状態迄排気した後、前記回転手段38により、前記ボート41及び該ボート41上に保持されているウェーハ42を回転させる。同時に前記ガスノズル3から処理用のガスを供給する。供給されたガスは、前記アウタチューブ22内を上昇し、ウェーハ42に対して均等に供給される。
前記減圧CVD処理中の前記アウタチューブ22内は、前記排気管26を介して排気され、所定の真空状態になる様前記APC35を介して前記圧力制御部37により圧力が制御され、所定時間減圧CVD処理を行う。
減圧CVD処理が終了すると、次のウェーハ42の減圧CVD処理に移行する為に、前記アウタチューブ22内のガスを不活性ガスで置換すると共に、圧力を常圧にし、その後、前記ボートエレベータ28により前記ボート41を降下させて、該ボート41及び処理済のウェーハ42を前記アウタチューブ22から取出す。該アウタチューブ22から取出された前記ボート41上の処理済のウェーハ42は、未処理のウェーハ42と交換され、再度前述したと同様にして前記アウタチューブ22内に上昇され、減圧CVD処理がなされる。
尚、ウェーハの処理の一例として、ウェーハの成膜を行う場合は、ウェーハ温度は530℃、処理ガスはSiH4 及びPH3 /He、各ガス流量は2000sccm及び200sccm、処理圧力は90Paである。
次に、図2に於いて前記ガスノズル3の支持構造について説明する。
上述した様に、前記インナチューブ23の内面に沿って前記ガスノズル3、即ち細管が垂直に配設されるが、該ガスノズル3は供給する処理ガスの種類に対応して複数本設けられ、或はパージ用のガス供給用として設けられる。更に、細管はガス供給管としてではなく、熱電対等を収納する保護管としても配設される。
前記マニホールドフランジ1の下部内面には全周に亘って内鍔51が形成され、該内鍔51の内端にリング状のシールリング52が設けられ、該シールリング52に前記インナチューブ23が立設される様になっている。尚、該インナチューブ23は前記内鍔51に直接立設される様にしてもよく、前記マニホールドフランジ1の内面に設けられた部材により前記アウタチューブ22に対して同心に支持されればよい。
前記マニホールドフランジ1の前記ガスノズル3が設けられる位置には、前記ガスポート2が設けられている。
前記ガスノズル3の下端部3aは、前記シールリング52の下方を通過し、前記ガスポート2を貫通する。前記下端部3aは該下端部3aを跨ぐ固定部材53と前記シールリング52との間に挾持され、前記固定部材53はボルト(図示せず)によって前記シールリング52に固定される。
前記下端部3aは前記ガスポート2に取付けられる前記管継手4によってスリーブ14と気密に連結される。尚、前記管継手4、前記下端部3aと前記スリーブ14との連結構造は図9、図10で説明したと同様である。
図3〜図6により、本発明に於ける前記ガスノズル3の取外しについて説明する。
本発明に係る基板処理装置では、前記ガスノズル3を取外す為に使用される位置ずらし治具55を有する。
該位置ずらし治具55が用いられる前記ガスノズルを覆い支持するノズル支持部である継手本体6の外端部6bに関する構造について図6を参照して説明する。
前記継手本体6を貫通して穿設されたノズル通し孔56の外端部分は外端側Oリング12が挿入される様太径の大径部6cとなっており、該大径部6cと前記ノズル通し孔56との境界部分はテーパとなっており、テーパ部分に前記外端側Oリング12が押圧されることで、該外端側Oリング12が内径側に潰され、前記下端部3aに密着されシールする様になっている。
前記外端部6bの外周面には螺子57が刻設され、該螺子57の終端には段差58が形成されている。前記螺子57には前記継手本体6に固定され、前記ガスノズルを保持するノズル保持具である外端側ナット17が螺合し、該外端側ナット17の先端が前記段差58に突当る様になっている。
前記位置ずらし治具55はフランジ部55aと、前記大径部6cに内嵌する差込部55bを有し、前記フランジ部55aの外径は前記外端側ナット17の内径よりも小さく、前記差込部55bは前記大径部6cに内嵌すると共に前記下端部3aに外嵌する様になっている。尚、前記差込部55bの外径を前記大径部6cの内径より充分小さくし、又前記差込部55bの高さを小さくしてもよい。又、前記位置ずらし治具55の材質は、前記下端部3aを損傷しない様に、フッ素樹脂、アクリル樹脂、ポリアセタール、ポリアミド等の合成樹脂が用いられることが好ましい。
保守を行う等の場合で、前記ガスノズル3を取外す場合、先ず前記外端側ナット17を緩め、前記スリーブ14(図2参照)、前記外端側ナット17を取外し、更に該外端側ナット17を前記スリーブ14から外す。
前記外端側ナット17に前記位置ずらし治具55を、前記差込部55bが前記ガスポート2側に向く様に、嵌込む。
図3に示される様に、前記下端部3aの外端を前記差込部55bに嵌合させ、又前記ガスノズル3を前記フランジ部55aに突当てた状態で、前記外端側ナット17を前記螺子57(図6参照)に螺合させる。尚、前記下端部3aの外端を前記差込部55bに嵌合させることで、前記位置ずらし治具55と前記下端部3aとの芯合せが同時に行われる。又、前記位置ずらし治具55を、先に前記下端部3aに嵌合させ、次に前記外端側ナット17を前記位置ずらし治具55に嵌込む様にしてもよい。
前記外端側ナット17を締込むことで、前記フランジ部55aが前記下端部3aを押込み、該下端部3aを前記継手本体6、前記ガスポート2に対して図4中、右方に移動させる。又、前記差込部55bは前記大径部6cに内嵌する。前記下端部3aが移動することで、該下端部3aの前記外端側Oリング12に固着していた部分3cが前記外端側Oリング12からずれる。前記部分3cが前記外端側Oリング12に対してずれることで、前記ガスノズル3は容易に移動可能な状態となる。
次に、前記外端側ナット17、前記位置ずらし治具55を取外し、前記ガスノズル3を前記マニホールドフランジ1の中心側に引抜く(図5参照)。上記した様に、前記外端側Oリング12は前記下端部3aに固着していないので、前記ガスノズル3を揺動することも、捻転することも必要ない。
保守後、前記ガスノズル3を前記ガスポート2に取付ける場合は、前記外端側ナット17から前記位置ずらし治具55を除去し、前記スリーブ14に前記外端側ナット17を取付ける。前記下端部3aを前記ガスポート2に挿通させ、前記外端側ナット17を前記外端部6bに螺合することで、前記ガスノズル3の取付け、前記スリーブ14と前記下端部3aとの連結が完了する。
尚、前記位置ずらし治具55の形状は、種々変更が可能であり、前記フランジ部55aは前記下端部3aの端面に突当ればよく、リング状であってもよい。又、前記差込部55bが省略され、円板形状であってもよい。又、前記外端側ナット17と一体形状であってもよい。即ち、前記フランジ部55aを一体的に有する外端側ナット17を別途製作してもよい。
図7、図8は他の実施の形態を示している。図7、図8中、図3、図4中で示したものと同等のものには同符号を付してある。
該他の実施の形態に用いられる位置ずらし治具61は、フランジ部61aと該フランジ部61aから同心に延出する差込部61bを有し、前記フランジ部61aの外径は少なくともガスポート2の内径よりも大きく、前記差込部61bの外径は、下端部3aの内径よりも大きく、前記ガスポート2の内径よりも小さくなっている。前記位置ずらし治具61の材質は、前記位置ずらし治具55同様、前記下端部3aを損傷しない様に、フッ素樹脂、アクリル樹脂、ポリアセタール、ポリアミド等の合成樹脂が用いられることが好ましい。
前記位置ずらし治具61を用いてガスノズル3を取外す場合は、スリーブ14、外端側ナット17を取除き(図10参照)、該外端側ナット17を再び外端部6b(図3参照)に螺着する。この場合、前記外端側ナット17は前記差込部61bを挿入する場合のガイドとして機能する。
前記位置ずらし治具61の前記差込部61bを前記継手本体6に挿通し、更に押込む。前記下端部3aが前記差込部61bに押され、マニホールドフランジ1の中心に向って移動する。尚、前記差込部61bの長さは、前記フランジ部61aが継手本体6に突当った状態で、前記下端部3aが所要量突出する様に設定する。
前記位置ずらし治具61により、前記下端部3aをずらせる場合、前記差込部61bは前記下端部3aの端面に当接し、作用する力は端面に垂直となるので、又前記位置ずらし治具61は合成樹脂であるので、前記下端部3aを損傷する可能性が極めて小さい。
(付記)
又、本発明は以下の実施の態様を含む。
(付記1)基板を処理する処理室と、該処理室内にガスを供給するガスノズルと、該ガスノズルを覆っているノズル支持具と、前記ガスノズルと前記ノズル支持具との間に設けられた前記ガスノズルを保持する保持具と、前記保持具に保持された前記ガスノズルの位置を、前記ノズル支持具からずらす為の位置ずらし治具とを有することを特徴とする半導体製造装置。
(付記2)前記位置ずらし治具は、前記ノズル支持具に差込む部位を前記ノズル支持具よりも小さい径とし、前記ノズル支持具に差込まない部位を前記ノズル支持具よりも大きい径とする付記1の半導体製造装置。
(付記3)前記位置ずらし治具の前記ノズル支持具に差込む部位が前記ノズル支持具よりも短いことにより、前記ガスノズルが前記ノズル支持具から落下しない形状とした付記1の半導体製造装置。
(付記4)前記ガスノズルの材質が石英である付記1の半導体製造装置。
(付記5)前記位置ずらし治具の材質がフッ素樹脂である付記1の半導体製造装置。
本発明の実施の形態で用いられる処理炉の概略断面図である。 該処理炉のマニホールドフランジ部分の拡大図である。 該マニホールドフランジのガスポート部分の拡大図であり、ガスノズルの取外し手順を示す断面図である。 ガスノズルの取外し手順を示す断面図である。 ガスノズルの取外し手順を示す断面図である。 本発明に係る位置ずらし治具と継手本体との関係を示す部分断面図である。 他の実施の形態に於けるガスノズルの取外し手順を示す断面図である。 他の実施の形態に於けるガスノズルの取外し手順を示す断面図である。 従来に於けるガスノズルとガス配管との連結部分を示す断面図である。 従来に於けるガスノズルの取外し手順を示す断面図である。 従来に於けるガスノズルの取外し手順を示す断面図である。
符号の説明
1 マニホールドフランジ
2 ガスポート
6 継手本体
6a 内端部
6b 外端部
7 ブッシュ
8 内端側Oリング
9 内端側ナット
12 外端側Oリング
14 スリーブ
15 フランジ部
16 連結部
17 外端側ナット
55 位置ずらし治具
55a フランジ部
55b 差込部
61 位置ずらし治具
61a フランジ部
61b 差込部

Claims (1)

  1. 基板を処理する処理室と、該処理室にガスを供給するガスノズルと、該ガスノズルを覆い支持するノズル支持部と、該ノズル支持部に固定され、前記ガスノズルを保持するノズル保持具と、該ノズル保持具に保持された前記ガスノズルを前記ノズル支持部からずらす為の位置ずらし治具とを有することを特徴とする基板処理装置。
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