JP2019047027A - 基板処理装置、半導体装置の製造方法およびプログラム - Google Patents

基板処理装置、半導体装置の製造方法およびプログラム Download PDF

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Hidenari Yoshida
秀成 吉田
隆史 佐々木
Takashi Sasaki
隆史 佐々木
英俊 三村
Hidetoshi Mimura
英俊 三村
優作 岡嶋
Yusaku Okajima
優作 岡嶋
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Abstract

【課題】基板の面間均一性を向上させることが可能となる。【解決手段】プロダクトウエハ支持領域の上下にダミーウエハ支持領域を有する基板保持具と、基板保持具を収容する処理室と、基板保持具に沿って上下方向に延伸するように配されたチューブ状のノズルとノズルに設けられたガス供給孔とを有して基板保持具へのガス供給を行うガス供給部と、処理室の雰囲気を排気する排気部と、を備える基板処理装置において、ガス供給孔は、ダミーウエハ支持領域で支持される最も上方のダミーウエハよりも低い位置に上端が位置するように構成されている。【選択図】図1

Description

本開示は、基板処理装置、半導体装置の製造方法およびプログラムに関する。
半導体装置(デバイス)の製造工程では、例えば、複数枚の基板を一括して処理する縦型の基板処理装置が使用されている。縦型の基板処理装置は、複数枚の基板に沿って上下方向に延伸する多孔ノズルを用いて、各基板に対してガスを供給するように構成されている(例えば、特許文献1参照)。
特開2004−6551号公報
しかしながら、従来構成の基板処理装置では、各基板の面間において、処理状況が不均一になってしまうおそれがある。
本開示は、基板の面間均一性を向上させることが可能な技術を提供する。
一態様によれば、
パターンが形成されたプロダクトウエハを複数積層した状態で支持するプロダクトウエハ支持領域と、前記プロダクトウエハ支持領域の上方側にてダミーウエハを支持する上方ダミーウエハ支持領域と、前記プロダクトウエハ支持領域の下方側にて前記ダミーウエハを支持する下方ダミーウエハ支持領域と、を有する基板保持具と、
前記基板保持具を収容する処理室と、
前記処理室に収容される前記基板保持具に沿って上下方向に延伸するように配されたチューブ状のノズルと、前記ノズルに設けられたガス供給孔と、を有して前記基板保持具へのガス供給を行うガス供給部と、
前記処理室の雰囲気を排気する排気部と、を備え、
前記ガス供給孔は、前記上方ダミーウエハ支持領域で支持される最も上方のダミーウエハよりも低い位置に、前記ガス供給孔の上端が位置するように構成されている
技術が提供される。
本開示に係る技術によれば、基板の面間均一性を向上させることができる。
本発明の実施形態で好適に用いられる基板処理装置の一例を概略的に示す縦断面図である。 本発明の実施形態で好適に用いられる処理炉の一例を概略的に示す平面図である。 本発明の実施形態で好適に用いられるノズルの一例を概略的に示す模式図である。 ウエハに対するガスの流れの概念の一例を示す説明図である。 ウエハに対してガス供給を行った際のガス分圧分布のシミュレーション結果の一例を示す説明図である。
<本発明の一実施形態>
以下、図面を参照しながら、本発明の限定的でない例示の実施形態について説明する。なお、以下に示す全図面中において、同一または対応する構成については、同一または対応する参照符号を付し、重複する説明を省略する。
(1)基板処理装置の構成
先ず、本発明の一実施形態に係る基板処理装置の概略構成について説明する。
ここで例に挙げて説明する基板処理装置は、半導体装置(デバイス)の製造方法における製造工程の一工程として、成膜処理等の基板処理工程を実施するためのもので、複数枚の基板を一括して処理する縦型の基板処理装置(以下、単に「処理装置」と称する。)2として構成されている。
(反応管)
図1に示すように、処理装置2は、円筒形状の反応管10を備えている。反応管10は、例えば石英や炭化珪素(SiC)等の耐熱性および耐蝕性を有する材料によって形成されている。
反応管10の内部には、基板としてのウエハWを処理する処理室14が形成される。一方、反応管10の外周には、加熱手段(加熱機構)としてのヒータ12が設置され、これにより処理室14内を加熱し得るように構成されている。
また、図2に示すように、反応管10には、ガス供給室としての供給バッファ室10Aと排気バッファ室10Bが、それぞれ対面した状態で外方に突出するように形成されている。供給バッファ室10A内および排気バッファ室10B内は、隔壁10Cによって複数の空間に区画されている。供給バッファ室10A内の各区画には、後述するノズル44a,44bがそれぞれ設置される。供給バッファ室10Aおよび排気バッファ室10Bの内壁側(処理室14側)には、複数の横長形状のスリット10Dがそれぞれ形成されている。供給バッファ室10Aの側壁および隔壁10Cにおける処理室14側の端縁近傍部分10Eは、後述する理由により、角状ではなく丸みを帯びて形成され、これにより供給バッファ室10Aにおける処理室14側の出口部分が平面視したときにテーパ状に広がるように構成されていることが好ましい。なお、反応管10には、温度検出器としての温度検出部16が、反応管10の外壁に沿って立設されている。
また、図1に示すように、反応管10の下端開口部には、円筒形のマニホールド18が、Oリング等のシール部材20を介して連結され、反応管10の下端を支持している。マニホールド18は、例えばステンレス等の金属材料により形成されている。マニホールド18の下端開口部は円盤状の蓋部22によって開閉される。蓋部22は、例えば金属材料により形成されている。蓋部22の上面には、Oリング等のシール部材20が設置されており、これにより反応管10内と外気とが気密にシールされている。蓋部22上には、中央に上下に亘って孔が形成された断熱部24が載置されている。断熱部24は、例えば石英により形成されている。
(処理室)
このような反応管10の内部に形成される処理室14は、基板としてのウエハWを処理するためのもので、その内部に基板保持具としてのボート26を収容するように形成されている。つまり、処理室14は、ボート26の外周側を囲う円筒部14aと、その円筒部14aの上端を塞ぐ平板上の蓋体14bと、円筒部14aの側部から外方に突出するように遮断空間である供給バッファ室10Aを形成してノズル44a,44bを収容する格納体14cと、これとは反対の側部から外方に突出するように遮断された排気通路である排気バッファ室10Bを形成するダクト体14dとが、例えば石英やSiC等の耐熱性および耐蝕性を有する材料によって一体に形成されてなるものである。
なお、処理室14を構成する円筒部14aの径は、円筒部14aと同軸に保持されるウエハW(特に後述するプロダクトウエハWp)と円筒部14aとの隙間にノズル44a,44bを配することができない程度に小さくなるように構成されているものとする。
(ボート)
処理室14に収容される基板保持具としてのボート26は、複数枚、例えば25〜150枚のウエハWを、垂直方向に棚状に支持するものである。ボート26は、例えば石英やSiC等の材料よって形成されている。
ボート26は、図3に示すように、ウエハWを支持するための領域として、プロダクトウエハ支持領域26a、上方ダミーウエハ支持領域26bおよび下方ダミーウエハ支持領域26cを有している。プロダクトウエハ支持領域26aは、パターンが形成されたプロダクトウエハWpを複数積層した状態で支持する領域である。上方ダミーウエハ支持領域26bは、プロダクトウエハ支持領域26aの上方側にて、パターンが形成されていないダミーウエハWdを支持する領域である。下方ダミーウエハ支持領域26cは、プロダクトウエハ支持領域26aの下方側にて、パターンが形成されていないダミーウエハWdを支持する領域である。
また、ボート26は、図1に示すように、蓋部22および断熱部24を貫通する回転軸28により、断熱部24の上方に支持される。蓋部22の回転軸28が貫通する部分には、例えば、磁性流体シールが設けられ、回転軸28は蓋部22の下方に設置された回転機構30に接続される。これにより、ボート26は、処理室14の内部を気密にシールした状態で、回転機構30によって回転可能に支持されることになる。
蓋部22は、昇降機構としてのボートエレベータ32により、上下方向に駆動される。これにより、ボート26は、ボートエレベータ32によって蓋部22と一体的に昇降され、反応管10の内部に形成される処理室14に対して搬入出されることになる。
(ガス供給部)
処理装置2は、基板処理に使用されるガスを処理室14内のボート26に供給するガス供給部としてのガス供給機構34を備えている。ガス供給機構34が供給するガスは、成膜される膜の種類に応じて換えられる。ここでは、ガス供給機構34は、原料ガス供給部、反応ガス供給部および不活性ガス供給部を含む。
原料ガス供給部は、図示しない原料ガス供給源に接続されたガス供給管36aを備えている。ガス供給管36aには、上流方向から順に、流量制御器(流量制御部)であるマスフローコントローラ(MFC)38aおよび開閉弁であるバルブ40aが設けられている。ガス供給管36aは、マニホールド18の側壁を貫通するノズル44aに接続される。ノズル44aは、供給バッファ室10A内に上下方向に沿って延伸するように立設されたチューブ状(管状)のもので、ボート26に保持されるウエハWに向かって開口するガス供給孔としての縦長形状のスリット45aが形成されている。このような構成の原料ガス供給部は、ノズル44aのスリット45aを通して供給バッファ室10A内に原料ガスを拡散させ、供給バッファ室10Aのスリット10Dを介してウエハWに対して原料ガスを供給する。ノズル44aの詳細については後述する。
反応ガス供給部は、原料ガス供給部と同様に構成され、供給管36b、MFC38bおよびバルブ40bを有しており、ノズル44bおよびスリット10Dを介して、図示しない反応ガス供給源からの反応ガスをウエハWに対して供給する。ノズル44bは、供給バッファ室10A内に上下方向に沿って延伸するように立設されたチューブ状(管状)のもので、ボート26に保持されるウエハWに向かって開口する複数のガス供給孔45bが形成されている。
不活性ガス供給部は、供給管36a,36bに接続される供給管36c,36d、その供給管36c,36dに設けられたMFC38c,38dおよびバルブ40c,40dを有しており、ノズル44a,44bおよびスリット10Dを介して、図示しない不活性ガス供給源からの不活性ガスをキャリアガスまたはパージガスとしてウエハWに対して供給する。
また、不活性ガス供給部は、蓋部22を貫通する供給管36e、その供給管36eに設けられたMFC38eおよびバルブ40eを有しており、処理室14内に供給されたガスが断熱部24の側に回り込むのを防ぐべく、図示しない不活性ガス供給源からの不活性ガスを反応管10の内部に供給する。
(排気部)
反応管10には、排気バッファ室10Bに連通するように、排気管46が取り付けられている。排気管46には、処理室14内の圧力を検出する圧力検出器(圧力検出部)としての圧力センサ48および圧力調整器(圧力調整部)としてのAPC(Auto Pressure Controller)バルブ50を介して、真空排気装置としての真空ポンプ52が接続されている。このような構成により、処理室14内の圧力を処理に応じた処理圧力とすることができる。
(コントローラ)
回転機構30、ボートエレベータ32、ガス供給機構34のMFC38a〜38eおよびバルブ40a〜40e、APCバルブ50には、これらを制御するコントローラ100が電気的に接続されている。コントローラ100は、例えば、CPU(Central Processing Unit)を備えたマイクロプロセッサ(コンピュータ)からなり、処理装置2の動作を制御するよう構成されている。コントローラ100には、例えばタッチパネル等として構成された入出力装置102が接続されている。
また、コントローラ100には、記憶媒体としての記憶部104が接続されている。記憶部104には、処理装置2の動作を制御する制御プログラムや、処理条件に応じて処理装置2の各構成部に処理を実行させるためのプログラム(「レシピプログラム」ともいう)が、読み出し可能に格納される。
記憶部104は、コントローラ100に内蔵された記憶装置(ハードディスクやフラッシュメモリ)であってもよいし、可搬性の外部記録装置(磁気テープ、フレキシブルディスクやハードディスク等の磁気ディスク、CDやDVD等の光ディスク、MO等の光磁気ディスク、USBメモリやメモリカード等の半導体メモリ)であってもよい。また、コンピュータへのプログラムの提供は、インターネットや専用回線等の通信手段を用いて行ってもよい。プログラムは、必要に応じて、入出力装置102からの指示等にて記憶部104から読み出され、読み出されたレシピプログラムに従った処理をコントローラ100が実行することで、処理装置2は、コントローラ100の制御のもと、所望の処理を実行する。
(2)基板処理の手順
次に、半導体装置の製造方法の一例として、上述の処理装置2を用い、基板としてのウエハW上に膜を形成する処理(成膜処理)を行う場合の基本的な手順について説明する。ここでは、ウエハWに対して、原料ガスとしてのHCDS(SiCl:ヘキサクロロジシラン)ガスと、反応ガスとしてのNH(アンモニア)ガスとを供給することで、ウエハW上にシリコン窒化(SiN)膜を形成する例について説明する。なお、以下の説明において、処理装置2を構成する各部の動作はコントローラ100により制御される。
(ウエハチャージおよびボートロード)
ウエハWに対する処理にあたっては、先ず、ボート26へのウエハWの装填(ウエハチャージ)を行う。このとき、ボート26における上方ダミーウエハ支持領域26bおよび下方ダミーウエハ支持領域26cにはダミーウエハWdを装填し、その間に位置するプロダクトウエハ支持領域26aにはパターンが形成されたプロダクトウエハWpを装填する。プロダクトウエハWpの上下にダミーウエハWdを配置するのは、後述するように、各プロダクトウエハWpの面間で処理状況が不均一になってしまうのを回避して、各プロダクトウエハWpの面間均一性を向上させるためである。ダミーウエハWdの装填枚数(上方ダミーウエハ支持領域26bおよび下方ダミーウエハ支持領域26cの領域範囲)については、特に限定されるものではなく、適宜設定されたものであればよい。なお、ダミーウエハWdとしては、パターンが形成されていないベアウエハを使用することが考えられる。
プロダクトウエハWpおよびダミーウエハWdがボート26の各領域に装填(ウエハチャージ)されると、ボート26は、ボートエレベータ32によって処理室14内に搬入(ボートロード)される。そして、反応管10の下部開口は、蓋部22によって気密に閉塞(シール)された状態となる。
(圧力調整および温度調整)
ウエハチャージおよびボートロードの後は、処理室14内が所定の圧力(真空度)となるように、真空ポンプ52によって真空排気(減圧排気)がされる。処理室14内の圧力は、圧力センサ48で測定され、この測定された圧力情報に基づきAPCバルブ50がフィードバック制御される。また、処理室14内のウエハWが所定の温度となるように、ヒータ12によって加熱される。この際、処理室14が所定の温度分布となるように、温度検出部16が検出した温度情報に基づきヒータ12への通電具合がフィードバック制御される。また、回転機構30によるボート26およびウエハWの回転を開始する。
(成膜処理)
処理室14内の温度が予め設定された処理温度に安定したら、処理室14内のウエハWに対して成膜処理を行う。成膜処理は、原料ガス供給工程、原料ガス排気工程、反応ガス供給工程、反応ガス排気工程の各工程を経て行う。
[原料ガス供給工程]
先ず、処理室14内のウエハWに対してHCDSガスを供給する。HCDSガスは、MFC38aにて所望の流量となるように制御され、ガス供給管36a、ノズル44aおよびスリット10Dを介して処理室14内に供給される。
このとき、ノズル44aを収容する供給バッファ室10Aの出口部分がテーパ状に構成されていれば、HCDSガスがスリット10Dから排出される際の乱流を抑制することができる。例えば、供給バッファ室10Aにおける出口側の端縁近傍部分10Eが丸みを帯びてなく角状のままであると、乱流が平面視したときの側面方向だけでなく各ウエハWが積載された垂直方向にも発生する可能性があり、これにより垂直方向におけるガス供給量の不均一が生じてしまうおそれがある。これに対して、供給バッファ室10Aの出口部分がテーパ状であれば、HCDSガスがスリット10Dから排出される際の乱流を抑制することができるので、各ウエハWの面間へのガス供給量を均一にすることができる。
[原料ガス排気工程]
次に、HCDSガスの供給を停止し、真空ポンプ52により処理室14内を真空排気する。このとき、不活性ガス供給部から不活性ガスとしてNガスを処理室14内に供給しても良い(不活性ガスパージ)。
[反応ガス供給工程]
次に、処理室14内のウエハWに対してNHガスを供給する。NHガスは、MFC38bにて所望の流量となるように制御され、ガス供給管36b、ノズル44bおよびスリット10Dを介して処理室14内に供給される。
このとき、ノズル44bを収容する供給バッファ室10Aの出口部分がテーパ状に構成されていれば、NHガスがスリット10Dから排出される際の乱流を抑制することができる。例えば、供給バッファ室10Aにおける出口側の端縁近傍部分10Eが丸みを帯びてなく角状のままであると、乱流が平面視したときの側面方向だけでなく各ウエハWが積載された垂直方向にも発生する可能性があり、これにより垂直方向におけるガス供給量の不均一が生じてしまうおそれがある。これに対して、供給バッファ室10Aの出口部分がテーパ状であれば、NHガスがスリット10Dから排出される際の乱流を抑制することができるので、各ウエハWの面間へのガス供給量を均一にすることができる。
[反応ガス排気工程]
次に、NHガスの供給を停止し、真空ポンプ52により処理室14内を真空排気する。この時、不活性ガス供給部からNガスを処理室14内に供給しても良い(不活性ガスパージ)。
上述した4つの工程を行うサイクルを所定回数(1回以上)行うことにより、ウエハW上に、所定組成および所定膜厚のSiN膜を形成することができる。
(ボートアンロードおよびウエハディスチャージ)
所定組成および所定膜厚のSiN膜を形成した後は、不活性ガス供給部からNガスが供給され、処理室14内の雰囲気がNガスに置換されるとともに、処理室14の圧力が常圧に復帰される。その後、ボートエレベータ32により蓋部22が降下されて、ボート26が反応管10から搬出(ボートアンロード)される。その後、処理済ウエハWはボート26より取出される(ウエハディスチャージ)。
ウエハWにSiN膜を形成する際の処理条件としては、例えば、下記が例示される。
処理温度(ウエハ温度):300℃〜700℃、
処理圧力(処理室内圧力):1Pa〜4000Pa、
HCDSガス:100sccm〜10000sccm、
NHガス:100sccm〜10000sccm、
ガス:100sccm〜10000sccm、
それぞれの処理条件を、それぞれの範囲内の値に設定することで、成膜処理を適正に進行させることが可能となる。
(3)ガス供給のための詳細構成
次に、処理室14内へのガス供給を行うための構成、特にガス供給を行うノズル44a,44bについて、その詳細を具体的に説明する。
(ダミーウエハ装填)
上述したように、処理室14内へのガス供給を行う場合には、その処理室14内にボート26が搬入される。そして、そのボート26には、上方ダミーウエハ支持領域26bおよび下方ダミーウエハ支持領域26cのそれぞれにダミーウエハWdが装填されている。
このような装填状態のボート26においては、図4に示すように、上方ダミーウエハ支持領域26bで支持される最も上方のダミーウエハWdの上側にそのダミーウエハWdと隣り合うようにボート26の天板26dが位置し、下方ダミーウエハ支持領域26cで支持される最も下方のダミーウエハWdの下側にそのダミーウエハWdと隣り合うようにボート26の底板26eが位置することになる。
ところで、ガス供給を行う場合、一般的に、ガスの進行方向に障害物があると、その障害物に衝突したガスの乱流が発生する。発生する乱流は、衝突面積によって大きさが変わる。例えば、ボート26の天板26dに衝突した場合と、ウエハWに衝突した場合とでは、衝突面積の大きさが異なることから、発生する乱流の大きさもそれぞれの箇所で異なるものとなる。
仮に、ダミーウエハWdを装填せず、天板26dの隣接領域までプロダクトウエハWpを装填した場合には、発生する乱流の大きさの違いに起因して、ボート26の最上部(天板26dのすぐ下)に支持されるプロダクトウエハWpと、ボート26の上下方向の中央部付近に支持されるプロダクトウエハWpとで、ガスの供給量に相違が生じてしまうおそれがある(図4中A部参照)。このようなガス供給量の相違は、ボート26における各プロダクトウエハWpの面間での処理状況の不均一性を招く要因となり、プロダクトウエハWpに対する基板処理の歩留まりの低下に繋がるため、その発生を未然に回避すべきである。
このことは、ボート26における天板26dの近傍のみならず、ボート26における底板26eの近傍についても、同様である(図4中A´部参照)。
そこで、本実施形態においては、乱流の大きさの違いの影響を受け易い領域である上方ダミーウエハ支持領域26bおよび下方ダミーウエハ支持領域26cのそれぞれにダミーウエハWdを配することで、各プロダクトウエハWpへのガス供給量の面間均一性を向上させ、これにより各プロダクトウエハWpに対する基板処理の歩留まり低下を抑制している。
(ノズル端の位置)
上述したように、本実施形態においては、乱流の大きさの違いの影響がプロダクトウエハWpに及ぶのを回避すべく、ダミーウエハWdを利用している。ただし、ダミーウエハWdを利用しただけでは、必ずしもプロダクトウエハWpの面間の不均一性を完全に是正し得るとは限らない。
面間不均一性を是正するためには、例えば、ガスの流れをボート26の天板26dまたは底板26eには衝突させないようにして、乱流の大きさの違いが生じないようにすることが有効と考えられる。そこで、本実施形態においては、処理室14内へのガス供給を行うノズル44a,44bが、以下に述べるように構成されている。
具体的には、図3(a)に示すように、ノズル44aにおいて、そのノズル44aに設けられたガス供給孔としてのスリット45aの上端46aが、上方ダミーウエハ支持領域26bで支持される最も上方のダミーウエハWdよりも低い位置に配されている。ここで、「上方ダミーウエハ支持領域26bで支持される最も上方のダミーウエハWdよりも低い位置」とは、ガスの流れがボート26の天板26dによる乱流の影響を受けない位置のことである。
さらに、ノズル44aにおいて、そのノズル44aに設けられたガス供給孔としてのスリット45aの下端47aが、下方ダミーウエハ支持領域26cで支持される最も下方のダミーウエハWdよりも高い位置に配されている。ここで、「下方ダミーウエハ支持領域26cで支持される最も下方のダミーウエハWdよりも高い位置」とは、ガスの流れがボート26の底板26eによる乱流の影響を受けない位置のことである。
また、図3(b)に示すように、ノズル44bにおいても、そのノズル44bに設けられた複数のガス供給孔45bの上端46bが、上方ダミーウエハ支持領域26bで支持される最も上方のダミーウエハWdよりも低い位置に配されている。
さらに、ノズル44bにおいて、そのノズル44bに設けられた複数のガス供給孔45bの下端47bが、下方ダミーウエハ支持領域26cで支持される最も下方のダミーウエハWdよりも高い位置に配されている。
かかる構成のノズル44a,44bであれば、ボート26の天板26dまたは底板26eに衝突するガスの乱流の影響を受け難くすることができる。したがって、プロダクトウエハWpの面間不均一性を是正する上で非常に有効なものとなる。
また、かかる構成のノズル44a,44bは、以下の点においても、プロダクトウエハWpの面間不均一性を是正する上で有効である。
例えば、ボート26に支持されるプロダクトウエハWpが高アスペクト比のパターンウエハの場合、パターン倍率に比例してガス消費量が増える。このようなパターンウエハを忠実に模擬するダミーウエハを維持することはコスト的に困難である。そのため、実際には、ダミーウエハWdとして、プロダクトウエハWpに比べ単位面積当たりのガス消費量が少ないものが用いられる。つまり、プロダクトウエハWpについてはガス消費量が多いのに対して、ダミーウエハWdについてはガス消費量が少ないものが用いられる。
したがって、プロダクトウエハ支持領域26aではガス消費が増大してガスが不足気味になる一方で、上方ダミーウエハ支持領域26bおよび下方ダミーウエハ支持領域26cではガス消費が少なく余剰ガスが発生する。その結果、余剰ガスによって上方ダミーウエハ支持領域26bまたは下方ダミーウエハ支持領域26cの近傍に位置するプロダクトウエハWpのパターン膜厚が増加し、これにより各プロダクトウエハWpの面間均一性が悪化してしまうおそれがある。このことは、特に、ボート26の上方側で顕著となる。なぜならば、ボート26の下方側では、蓋部22を貫通する供給管36eからの不活性ガス供給による希釈効果があり、また排気管46の影響によりガス流速が上方側より下方側のほうが大きいためである。
なお、ダミーウエハWdには、パターンが形成されていないものと、パターンが形成されているものが存在する。パターンが形成されていないものは、前述のとおりプロダクトウエハWpよりもガス消費量が少ないことは当然である。その一方で、パターンが形成されているダミーウエハWdについても、ガス消費量が少ないことは同様であり、例えば繰り返し使用したり、あるいはコストの問題からプロダクトウエハWpよりもパターンを含む表面積が少なかったりするため、結果的にプロダクトウエハWpよりもガス消費量が少ない。したがって、パターンが形成されていないダミーウエハWdのみならず、パターンが形成されたダミーウエハWdにおいても、それぞれ同様に各プロダクトウエハWpの面間均一性の悪化の問題が生じ得る。
これに対して、上述したように、スリット45aの上端46aおよび下端47aの位置が設定されたノズル44a、並びに、ガス供給孔45bの上端46bおよび下端47bの位置が設定されたノズル44bであれば、上方ダミーウエハ支持領域26bおよび下方ダミーウエハ支持領域26cへのガス供給量を減らすことが可能となるので、プロダクトウエハWpがパターンウエハの場合であっても、各プロダクトウエハWpの面間不均一性が是正される。
特に、上述した構成のノズル44a,44bでは、少なくともスリット45aの上端46aおよびガス供給孔45bの上端46bの位置設定により、上方ダミーウエハ支持領域26bへのガス供給量を減らすことが可能となるので、面間均一性の悪化がボート26の上方側で顕著な場合であっても、その面間均一性の悪化を是正する上で非常に有効なものとなる。
ここで、実際にガス供給を行った際のガスの分圧分布について、図5を参照しながら具体的に説明する。ここでは、本実施形態におけるノズル44aのスリット45aから、原料ガスとしてのHCDS(SiCl)ガスを、処理室14内のボート26に対して供給した場合のガス分圧分布(以下「本実施形態のSiCl分圧」という。)を例に挙げる。ノズル44aのスリット45aは、そのスリット45aの上端46aの位置が、ボート26の最上段から4スロット分(ウエハ4枚に相当する段数分)だけ低い位置に配されているものとする。また、比較例として、従来構成の場合、すなわちスリット上端がボート最上段よりも高い位置に配されているノズルからガス供給を行う場合(以下「比較例のSiCl分圧」という。)についても、併せて例に挙げる。
図5(a)は、本実施形態のSiCl分圧および比較例のSiCl分圧について、それぞれの解析モデルをグラフ化したものである。グラフの縦軸はSiClガスの分圧、横軸はウエハのスロットナンバーを示している。なお、図中において一点鎖線で囲まれた領域は、上方ダミーウエハ支持領域26bおよび下方ダミーウエハ支持領域26cに相当する部分である。
また、図5(b)は、図5(a)の一部(図中の矩形領域)を拡大表示したものである。したがって、図5(b)のグラフにおいても、図5(a)と同様に、縦軸はSiClガスの分圧、横軸はウエハのスロットナンバーを示している。
図5(a)および(b)を参照すると、特に図5(b)の拡大表示において明らかなように、比較例のSiCl分圧ではボート上方側部分の分圧分布が徐々に上昇しているのに対して、本実施形態のSiCl分圧では分圧分布が比較的フラット(平坦)になっていることがわかる(図5(b)中矢印参照)。
このことからも明らかなように、本実施形態で説明した構成のノズル44aによれば、特に面間均一性の悪化が顕著である上方ダミーウエハ支持領域26bの近傍へのガス供給量を減らすことができ、その上方ダミーウエハ支持領域26bの近傍における余剰ガスの発生を抑制することができる。このことは、反応ガスとしてのNHガスを供給するノズル44bにおいても、同様であると考えられる。したがって、本実施形態で説明した構成のノズル44a,44bによれば、例えばプロダクトウエハWpがパターンウエハの場合であっても、特に上方ダミーウエハ支持領域26bの近傍に位置するプロダクトウエハWpのパターン膜厚の増加を抑制することができる。つまり、各プロダクトウエハWpの面間の処理状況を均一化できるので、各プロダクトウエハWpの面間均一性の悪化を是正して、その面間均一性を改善する上で非常に有効なものとなる。
(ガス供給孔の形状)
以上のようなガス供給を行うノズル44a,44bにおいて、そのうちの一方であるノズル44aには、ウエハWに向かって開口するガス供給孔としてのスリット45aが形成されている。スリット45aは、図3(a)に示すように、縦長形状のスリット構造のもので、その上端46aから下端47aまで連続した孔形状のものである。
かかる構成のノズル44aでは、ガス供給孔であるスリット45aの形状が、上端46aから下端47aまで連続した孔形状のスリット構造となっているので、多孔構造の場合とは異なり、ノズル44aのチューブ内(管内)における圧力にバラツキが生じ難く、そのチューブ内における圧力の均一化が図れる。一般的に、ガスの圧力と熱分解温度とは比例する。つまり、例えば公知の飽和水蒸気圧曲線からも明らかなように、ガスの圧力が高いほど、そのガスにおける熱分解温度も高くなる。したがって、チューブ内の圧力の均一化が図れるノズル44aによれば、均一に分解されたガスを各プロダクトウエハWpの間に供給可能となり、プロダクトウエハWpに対する基板処理の歩留まりを向上させることができる。
また、他方であるノズル44bには、ウエハWに向かって開口する複数のガス供給孔45bが形成されている。ガス供給孔45bは、図3(b)に示すように、その上端46bから下端47bまで断続的に複数の孔が設けられた構造のものである。
かかる構成のノズル44bでは、ガス供給孔45bが断続的に配された多孔構造となっているので、連続した孔形状のスリット構造の場合とは異なり、ノズル44b自体の強度を向上させることができる。したがって、熱分解温度が高いガス種の供給を行う場合に用いて特に好適なものとなる。
(4)本実施形態による効果
本実施形態によれば、以下に示す1つまたは複数の効果を奏する。
(a)本実施形態においては、ダミーウエハWdをプロダクトウエハWpの上下に配した状態でガス供給を行うので、そのガス供給の際に発生し得る乱流の大きさの違いの影響がプロダクトウエハWpに及ぶのを抑制できる。つまり、ダミーウエハWdを利用することで、各プロダクトウエハWpへのガス供給量の面間均一性を向上させ、これにより各プロダクトウエハWpの面間の処理状況の均一化を図り、その結果として各プロダクトウエハWpに対する基板処理の歩留まり低下を抑制することができる。
(b)また、本実施形態においては、ノズル44aにおけるスリット45aの上端46a、および、ノズル44bにおけるガス供給孔45bの上端46bのそれぞれが、いずれも、上方ダミーウエハ支持領域26bで支持される最も上方のダミーウエハWdよりも低い位置に配されている。つまり、ダミーウエハWdを利用しつつ、スリット45aの上端46aおよびガス供給孔45bの上端46bの位置設定により、供給するガスの流れをボート26の天板26dに衝突させないようにして、プロダクトウエハWpへの乱流の影響の抑制を確実なものとすることができる。したがって、各プロダクトウエハWpの面間の不均一性を是正することが実現可能となり、各プロダクトウエハWpの面間の処理状況の均一化を通じて各プロダクトウエハWpに対する基板処理の歩留まり低下を抑制する上で非常に有効なものとなる。
(c)さらに、本実施形態においては、スリット45aの上端46aおよびガス供給孔45bの上端46bの位置設定により、特に面間均一性の悪化が顕著である上方ダミーウエハ支持領域26bの近傍へのガス供給量を減らすことができ、その上方ダミーウエハ支持領域26bの近傍における余剰ガスの発生を抑制することができる。つまり、例えばプロダクトウエハWpがパターンウエハの場合であっても、上方ダミーウエハ支持領域26bの近傍に位置するプロダクトウエハWpのパターン膜厚の増加を抑制できる。したがって、面間均一性の悪化がボート26の上方側で顕著な場合であっても、その面間均一性の悪化を是正して、その面間均一性を改善する上で非常に有効なものとなる。この点によっても、各プロダクトウエハWpの面間の処理状況の均一化が図れ、各プロダクトウエハWpに対する基板処理の歩留まり低下を抑制する上で非常に有効なものとなる。
(d)また、本実施形態においては、ノズル44aにおけるスリット45aの下端47a、および、ノズル44bにおけるガス供給孔45bの下端47bのそれぞれが、いずれも、上方ダミーウエハ支持領域26bで支持される最も下方のダミーウエハWdよりも高い位置に配されている。つまり、ダミーウエハWdを利用しつつ、スリット45aの下端47aおよびガス供給孔45bの下端47bの位置設定により、供給するガスの流れをボート26の底板26eに衝突させないようにして、プロダクトウエハWpへの乱流の影響の抑制を確実なものとすることができる。したがって、各プロダクトウエハWpの面間の不均一性を是正することが実現可能となり、各プロダクトウエハWpの面間の処理状況の均一化を通じて各プロダクトウエハWpに対する基板処理の歩留まり低下を抑制する上で非常に有効なものとなる。
(e)本実施形態においては、ノズル44aのガス供給孔であるスリット45aが上端46aから下端47aまで連続した孔形状のスリット構造となっているので、ノズル44aのチューブ内(管内)における圧力にバラツキが生じ難く、そのチューブ内における圧力の均一化が図れる。したがって、ノズル44aのスリット45aからは、圧力の均一化に応じて均一に熱分解されたガスを各プロダクトウエハWpの間に供給可能となり、プロダクトウエハWpに対する基板処理の歩留まりを向上させることができる。この孔形状は、特に、原料ガスの供給を行うノズル44aに適用した場合に有効なものとなる。原料ガスの熱分解は、各プロダクトウエハWpの面間の均一性に影響を及ぼし得るからである。
(f)本実施形態においては、ノズル44bにおけるガス供給孔45bが上端46bから下端47bまで断続的に複数の孔が設けられた多孔構造となっているので、ノズル44b自体の強度を向上させることができる。したがって、熱分解温度が問題にならないガス種の供給を行う場合に用いて特に好適なものとなる。
(g)本実施形態においては、処理室14を構成する円筒部14a、蓋体14b、格納体14cおよびダクト体14dが、耐熱性および耐蝕性を有する材料によって一体に形成されている。そして、円筒部14aの径は、円筒部14aと同軸に保持されるプロダクトウエハWpと円筒部14aとの隙間にノズル44a,44bを配することができない程度に小さくなるように構成されている。このような処理室14の構成により、処理室14内に上述したガスの流れを確実に生じさせることが実現可能となる。つまり、プロダクトウエハWpと円筒部14aとの隙間を狭めることで、ガスの乱流の影響がプロダクトウエハWpに及び難くなるようにし、これにより各プロダクトウエハWpの面間の処理状況の均一化を確実なものとしている。
<変形例>
以上、本発明の一実施形態を具体的に説明した。ただし、本発明は、上述の実施形態に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で種々変更可能である。
例えば、上述の実施形態では、原料ガスとしてHCDSガスを用いる場合を例に挙げて説明したが、本発明はこのような態様に限定されない。例えば、原料ガスの分解がウエハ面間の均一性に影響を与えるガスに本ノズルを用いることが望ましい。また、例えば、原料ガスの分解温度とプロセス温度とが近い場合にも好適に用いられる。
また例えば、原料ガスとしては、HCDSガスの他、DCS(SiHCl:ジクロロシラン)ガス、MCS(SiHCl:モノクロロシラン)ガス、TCS(SiHCl:トリクロロシラン)ガス等の無機系ハロシラン原料ガスや、3DMAS(Si[N(CHH:トリスジメチルアミノシラン)ガス、BTBAS(SiH[NH(C)]:ビスターシャリブチルアミノシラン)ガス等のハロゲン基非含有のアミノ系(アミン系)シラン原料ガスや、MS(SiH:モノシラン)ガス、DS(Si:ジシラン)ガス等のハロゲン基非含有の無機系シラン原料ガスを用いることができる。
また例えば、本発明は、ウエハW上に、チタン(Ti)、ジルコニウム(Zr)、ハフニウム(Hf)、タンタル(Ta)、ニオブ(Nb)、アルミニウム(Al)、モリブデン(Mo)、タングステン(W)等の金属元素を含む膜、すなわち、金属系膜を形成する場合においても、好適に適用可能である。
また、上述の実施形態や変形例は、適宜組み合わせて用いることができる。
<本発明の好ましい態様>
以下に、本発明の好ましい態様について付記する。
[付記1]
本発明の一態様によれば、
パターンが形成されたプロダクトウエハを複数積層した状態で支持するプロダクトウエハ支持領域と、前記プロダクトウエハ支持領域の上方側にてダミーウエハを支持する上方ダミーウエハ支持領域と、前記プロダクトウエハ支持領域の下方側にて前記ダミーウエハを支持する下方ダミーウエハ支持領域と、を有する基板保持具と、
前記基板保持具を収容する処理室と、
前記処理室に収容される前記基板保持具に沿って上下方向に延伸するように配されたチューブ状のノズルと、前記ノズルに設けられたガス供給孔と、を有して前記基板保持具へのガス供給を行うガス供給部と、
前記処理室の雰囲気を排気する排気部と、を備え、
前記ガス供給孔は、前記上方ダミーウエハ支持領域で支持される最も上方のダミーウエハよりも低い位置に、前記ガス供給孔の上端が位置するように構成されている
基板処理装置が提供される。
[付記2]
好ましくは、
前記ガス供給孔は、前記下方ダミーウエハ支持領域で支持される最も下方のダミーウエハよりも高い位置に、前記ガス供給孔の下端が位置するように構成されている
付記1に記載の基板処理装置が提供される。
[付記3]
好ましくは、
前記ガス供給孔は、上端から下端まで連続した孔形状である
付記1または2に記載の基板処理装置が提供される。
[付記4]
好ましくは、
前記ガス供給孔は、上端から下端まで断続的に複数の孔が設けられた構造である
付記1または2に記載の基板処理装置が提供される。
[付記5]
好ましくは、
前記処理室は、前記基板保持具の外周側を囲う円筒部と、前記円筒部の上端を塞ぐ平板上の蓋体と、前記円筒部の側部から外方に突出するように遮断空間を形成して前記ノズルを収容する格納体と、前記側部とは反対の側部から外方に突出するように遮断された排気通路を形成するダクト体とが、耐熱性および耐蝕性を有する材料によって一体に形成されてなり、
前記円筒部の径は、前記円筒部と同軸に保持される前記プロダクトウエハと前記円筒部との隙間に前記ノズルを配することができない程度に小さくなるように構成されている
付記1から4のいずれか一つに記載の基板処理装置が提供される。
[付記6]
本発明の他の一態様によれば、
パターンが形成されたプロダクトウエハを複数積層した状態で支持するプロダクトウエハ支持領域と、前記プロダクトウエハ支持領域の上方側にてダミーウエハを支持する上方ダミーウエハ支持領域と、前記プロダクトウエハ支持領域の下方側にて前記ダミーウエハを支持する下方ダミーウエハ支持領域と、を有する基板保持具に対して、前記プロダクトウエハ支持領域に複数の前記プロダクトウエハを搭載するとともに、前記上方ダミーウエハ支持領域および前記下方ダミーウエハ支持領域のそれぞれに前記ダミーウエハを搭載する工程と、
前記プロダクトウエハおよび前記ダミーウエハを搭載した前記基板保持具を、前記基板保持具を収容する処理室に搬入する工程と、
前記処理室に収容される前記基板保持具に沿って上下方向に延伸するように配されたチューブ状のノズルと、前記ノズルに設けられたガス供給孔と、を有するとともに、前記上方ダミーウエハ支持領域で支持される最も上方のダミーウエハよりも低い位置に、前記ガス供給孔の上端が位置するように構成されてなるガス供給部から、前記基板保持具へのガス供給を行って前記プロダクトウエハを処理する工程と、
を有する半導体装置の製造方法が提供される。
[付記7]
本発明のさらに他の一態様によれば、
パターンが形成されたプロダクトウエハを複数積層した状態で支持するプロダクトウエハ支持領域と、前記プロダクトウエハ支持領域の上方側にてダミーウエハを支持する上方ダミーウエハ支持領域と、前記プロダクトウエハ支持領域の下方側にて前記ダミーウエハを支持する下方ダミーウエハ支持領域と、を有する基板保持具に対して、前記プロダクトウエハ支持領域に複数の前記プロダクトウエハを搭載するとともに、前記上方ダミーウエハ支持領域および前記下方ダミーウエハ支持領域のそれぞれに前記ダミーウエハを搭載する手順と、
前記プロダクトウエハおよび前記ダミーウエハを搭載した前記基板保持具を、前記基板保持具を収容する処理室に搬入する手順と、
前記処理室に収容される前記基板保持具に沿って上下方向に延伸するように配されたチューブ状のノズルと、前記ノズルに設けられたガス供給孔と、を有するとともに、前記上方ダミーウエハ支持領域で支持される最も上方のダミーウエハよりも低い位置に、前記ガス供給孔の上端が位置するように構成されてなるガス供給部から、前記基板保持具へのガス供給を行って前記プロダクトウエハを処理する手順と、
をコンピュータによって基板処理装置に実行させるプログラムが提供される。
2…基板処理装置、10A…供給バッファ室(遮断空間)、10B…排気バッファ室(排気通路)、14…処理室、14a…円筒部、14b…蓋体、14c…格納体、14d…ダクト体、26…ボート(基板保持具)、26a…プロダクトウエハ支持領域、26b…上方ダミーウエハ支持領域、26c…下方ダミーウエハ支持領域、34…ガス供給機構、44a,44b…ノズル、45a…スリットガス(ガス供給孔)、45b…ガス供給孔、46a,46b…上端、47a,47b…下端、100…コントローラ、104…記憶部、W…ウエハ、Wp…プロダクトウエハ、Wd…ダミーウエハ

Claims (5)

  1. パターンが形成されたプロダクトウエハを複数積層した状態で支持するプロダクトウエハ支持領域と、前記プロダクトウエハ支持領域の上方側にてダミーウエハを支持する上方ダミーウエハ支持領域と、前記プロダクトウエハ支持領域の下方側にて前記ダミーウエハを支持する下方ダミーウエハ支持領域と、を有する基板保持具と、
    前記基板保持具を収容する処理室と、
    前記処理室に収容される前記基板保持具に沿って上下方向に延伸するように配されたチューブ状のノズルと、前記ノズルに設けられたガス供給孔と、を有して前記基板保持具へのガス供給を行うガス供給部と、
    前記処理室の雰囲気を排気する排気部と、を備え、
    前記ガス供給孔は、前記上方ダミーウエハ支持領域で支持される最も上方のダミーウエハよりも低い位置に、前記ガス供給孔の上端が位置するように構成されている
    基板処理装置。
  2. 前記ガス供給孔は、前記下方ダミーウエハ支持領域で支持される最も下方のダミーウエハよりも高い位置に、前記ガス供給孔の下端が位置するように構成されている
    請求項1に記載の基板処理装置。
  3. 前記ガス供給孔は、上端から下端まで連続した孔形状である
    請求項1または2に記載の基板処理装置。
  4. パターンが形成されたプロダクトウエハを複数積層した状態で支持するプロダクトウエハ支持領域と、前記プロダクトウエハ支持領域の上方側にてダミーウエハを支持する上方ダミーウエハ支持領域と、前記プロダクトウエハ支持領域の下方側にて前記ダミーウエハを支持する下方ダミーウエハ支持領域と、を有する基板保持具に対して、前記プロダクトウエハ支持領域に複数の前記プロダクトウエハを搭載するとともに、前記上方ダミーウエハ支持領域および前記下方ダミーウエハ支持領域のそれぞれに前記ダミーウエハを搭載する工程と、
    前記プロダクトウエハおよび前記ダミーウエハを搭載した前記基板保持具を、前記基板保持具を収容する処理室に搬入する工程と、
    前記処理室に収容される前記基板保持具に沿って上下方向に延伸するように配されたチューブ状のノズルと、前記ノズルに設けられたガス供給孔と、を有するとともに、前記上方ダミーウエハ支持領域で支持される最も上方のダミーウエハよりも低い位置に、前記ガス供給孔の上端が位置するように構成されてなるガス供給部から、前記基板保持具へのガス供給を行って前記プロダクトウエハを処理する工程と、
    を有する半導体装置の製造方法。
  5. パターンが形成されたプロダクトウエハを複数積層した状態で支持するプロダクトウエハ支持領域と、前記プロダクトウエハ支持領域の上方側にてダミーウエハを支持する上方ダミーウエハ支持領域と、前記プロダクトウエハ支持領域の下方側にて前記ダミーウエハを支持する下方ダミーウエハ支持領域と、を有する基板保持具に対して、前記プロダクトウエハ支持領域に複数の前記プロダクトウエハを搭載するとともに、前記上方ダミーウエハ支持領域および前記下方ダミーウエハ支持領域のそれぞれに前記ダミーウエハを搭載する手順と、
    前記プロダクトウエハおよび前記ダミーウエハを搭載した前記基板保持具を、前記基板保持具を収容する処理室に搬入する手順と、
    前記処理室に収容される前記基板保持具に沿って上下方向に延伸するように配されたチューブ状のノズルと、前記ノズルに設けられたガス供給孔と、を有するとともに、前記上方ダミーウエハ支持領域で支持される最も上方のダミーウエハよりも低い位置に、前記ガス供給孔の上端が位置するように構成されてなるガス供給部から、前記基板保持具へのガス供給を行って前記プロダクトウエハを処理する手順と、
    をコンピュータによって基板処理装置に実行させるプログラム。
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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPWO2021024385A1 (ja) * 2019-08-06 2021-02-11

Families Citing this family (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR102241665B1 (ko) * 2015-09-04 2021-04-19 가부시키가이샤 코쿠사이 엘렉트릭 반응관, 기판 처리 장치 및 반도체 장치의 제조 방법
SG11201913857YA (en) * 2017-08-30 2020-01-30 Kokusai Electric Corp Protective plate, substrate processing apparatus, and method of manufacturing semiconductor device
JP6820816B2 (ja) * 2017-09-26 2021-01-27 株式会社Kokusai Electric 基板処理装置、反応管、半導体装置の製造方法、及びプログラム
KR102204883B1 (ko) * 2019-05-09 2021-01-19 세메스 주식회사 기판 처리 장치
CN110684961B (zh) * 2019-10-30 2024-04-05 四川三三零半导体有限公司 一种用于mpcvd的张紧装置
CN111235549A (zh) * 2020-01-16 2020-06-05 长江存储科技有限责任公司 晶圆薄膜的生长方法、炉管晶圆排布系统以及挡片
CN112466794B (zh) * 2020-11-24 2021-12-03 长江存储科技有限责任公司 薄膜沉积装置及晶舟组件
JP2022124138A (ja) * 2021-02-15 2022-08-25 東京エレクトロン株式会社 処理装置
CN114188253B (zh) * 2021-12-03 2022-12-09 北京北方华创微电子装备有限公司 半导体设备的片舟暂存装置及半导体设备

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH04206629A (ja) * 1990-11-30 1992-07-28 Tokyo Electron Ltd 縦型熱処理装置
JP2003045811A (ja) * 2001-07-31 2003-02-14 Hitachi Kokusai Electric Inc 半導体デバイスの製造方法および基板処理装置
JP2005123532A (ja) * 2003-10-20 2005-05-12 Tokyo Electron Ltd 成膜装置及び成膜方法
JP2012169307A (ja) * 2011-02-09 2012-09-06 Tokyo Electron Ltd 成膜装置
WO2017047686A1 (ja) * 2015-09-17 2017-03-23 株式会社日立国際電気 ガス供給部、基板処理装置、及び半導体装置の製造方法

Family Cites Families (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP4045689B2 (ja) * 1999-04-14 2008-02-13 東京エレクトロン株式会社 熱処理装置
JP2004006551A (ja) 2002-06-03 2004-01-08 Hitachi Kokusai Electric Inc 基板処理装置および基板処理方法
JP5658463B2 (ja) * 2009-02-27 2015-01-28 株式会社日立国際電気 基板処理装置及び半導体装置の製造方法
JP5958231B2 (ja) * 2012-09-24 2016-07-27 東京エレクトロン株式会社 縦型熱処理装置
JP6579974B2 (ja) * 2015-02-25 2019-09-25 株式会社Kokusai Electric 基板処理装置、温度センサ及び半導体装置の製造方法
TWI611043B (zh) * 2015-08-04 2018-01-11 Hitachi Int Electric Inc 基板處理裝置、半導體裝置之製造方法及記錄媒體
JP6448502B2 (ja) * 2015-09-09 2019-01-09 株式会社Kokusai Electric 半導体装置の製造方法、基板処理装置及びプログラム

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH04206629A (ja) * 1990-11-30 1992-07-28 Tokyo Electron Ltd 縦型熱処理装置
JP2003045811A (ja) * 2001-07-31 2003-02-14 Hitachi Kokusai Electric Inc 半導体デバイスの製造方法および基板処理装置
JP2005123532A (ja) * 2003-10-20 2005-05-12 Tokyo Electron Ltd 成膜装置及び成膜方法
JP2012169307A (ja) * 2011-02-09 2012-09-06 Tokyo Electron Ltd 成膜装置
WO2017047686A1 (ja) * 2015-09-17 2017-03-23 株式会社日立国際電気 ガス供給部、基板処理装置、及び半導体装置の製造方法

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPWO2021024385A1 (ja) * 2019-08-06 2021-02-11
WO2021024385A1 (ja) * 2019-08-06 2021-02-11 株式会社Kokusai Electric 基板処理装置、基板支持具、半導体装置の製造方法およびプログラム
JP7270045B2 (ja) 2019-08-06 2023-05-09 株式会社Kokusai Electric 基板処理装置、基板支持具、半導体装置の製造方法およびプログラム

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