JP3945519B2 - 被処理体の熱処理装置、熱処理方法及び記憶媒体 - Google Patents

被処理体の熱処理装置、熱処理方法及び記憶媒体 Download PDF

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Description

本発明は、半導体ウエハ等の被処理体に対して薄膜を形成する際にリン(P)やボロン(B)等の不純物(ドーパント)をドーピングするようにした被処理体の熱処理装置、熱処理方法及び記憶媒体に関する。
一般に、半導体集積回路等の製造工程においては、被処理体である例えば半導体ウエハに対して成膜処理、酸化拡散処理、改質処理、エッチング処理等の各種の処理が繰り返し施される。また、上記成膜処理時には、ドープガスを添加して、堆積する膜中に不純物をドーピングする場合もある。このように不純物をドーピングする場合について説明すると、例えば特許文献1等に示すような縦型の熱処理装置の処理容器内に、多数枚の半導体ウエハを多段に収容し、そして、このウエハを加熱しつつ処理容器内に成膜ガスと不純物が含まれたドープガスとを供給し、これにより堆積する薄膜中に不純物をドープさせるようになっている。この場合、例えばリンドープのポリシリコンプロセスではドープガスとしてPH ガス等が用いられる。
この種のドープガスの蒸気圧が高い原料の場合には、純粋ドープガスを貯留する貯留タンクよりこの純粋ドープガスを流量制御しつつ処理容器内へ導入すればよいが、一般的にはこの種のドープガスの蒸気圧はかなり低いことから、純粋ガスのままで処理容器内へ導入しても拡散が十分でなくてドープ量が不均一な分布状態となってしまう。そこで、一般的には、この種のドープガスを供給する場合には、このドープガスを、N 等の不活性ガスにより予め例えば1%程度に希釈した状態で貯留ボンベ内に充填しており、使用時にはこの予め希釈された1%濃度のドープガスを貯留ボンベより流量制御しつつ流して拡散状態が良好な状態で処理容器内へ導入するようになっている。
特開2003−282566号公報
ところで、上記したように、予め希釈ガスにより例えば1%程度まで希釈されたガスを充填した貯留ボンベより、このガスを処理容器内へ導入する場合には、希釈された分だけ単位時間当たりのガス流量が多くなるので、比較的大容量の処理容器内に短時間で迅速に、且つ均一に拡散することができる。
しかしながら、この場合には、上記貯留ボンベ内にはドープガスは上述のように希釈された状態で充填されていることから、単位時間当たりのガスの使用量(流出量)が多くなって比較的短時間で貯留ボンベを交換しなければならず、その分、生産性が低下してスループットが低下する、といった問題があった。特に、ウエハサイズが8インチから12インチ(300mm)へと大きくなるに従って、いわゆるバッチ式の処理容器内の容量も格段に大きくなり、それに伴って高いスループットを維持しつつドープガスの処理容器内への導入時の均一拡散をより迅速に行う必要性が求められている。
本発明は、以上のような問題点に着目し、これを有効に解決すべく創案されたものである。本発明の目的は、処理容器内でのドープガスの拡散速度を高く維持しつつドープガス源の交換頻度を抑制して生産性、すなわちスループットを向上させることが可能な被処理体の熱処理装置、熱処理方法及び記憶媒体を提供することにある。
請求項1に係る発明は、被処理体を収容することができる処理容器と、前記被処理体を複数段に亘って支持する保持手段と、前記処理容器内を真空引きする排気系と、成膜を行う原料ガスを供給する原料ガス供給手段と、薄膜中に不純物を導入するためのドープガスを供給するドープガス供給手段と、前記被処理体を加熱する加熱手段と、制御手段と、を有する熱処理装置において、前記処理容器内へ希釈ガスを供給するための希釈ガス供給手段のガス供給通路からの希釈ガスと前記ドープガス供給手段のガス供給通路からのドープガスとを混合させて混合ガスを形成するための所定の容量のガス混合タンクが設けられると共に、該ガス混合タンクには、該ガス混合タンク内の圧力を測定する圧力計が設けられており、前記制御手段は、前記圧力計の測定値に基づいて前記処理容器内へ所定の流量のドープガスを供給するように制御することを特徴とする被処理体の熱処理装置である。
上記のようにドープガス供給手段と希釈ガス供給手段のガス供給通路の途中にガス混合タンクを設け、このガス混合タンク内にて上記両ガスを均一に混合させてからこの混合ガスを処理容器内へ導入するようにしたので、上記ドープガス供給手段のドープガス源には純粋なドープガスを充填しておくことができ、従って、処理容器内でのドープガスの拡散速度を高く維持しつつドープガス源の交換頻度を抑制して生産性、すなわちスループットを向上させることができる。
この場合、例えば請求項2に規定するように、前記希釈ガス供給手段のガス供給通路と前記ドープガス供給手段のガス供給通路とは途中で合流されて合流通路となっており、該合流通路の途中に、前記ガス混合タンクが介設されている。
また、例えば請求項3に規定するように、前記ガス混合タンクの下流側の合流通路には開閉弁が設けられており、前記制御手段は、前記処理容器内へ前記混合ガスを供給する時には、前記ガス混合タンク内へ所定量の混合ガスを貯め込んだ後に前記混合ガスを前記処理容器内へ供給するように前記開閉弁を制御する
また例えば請求項4に規定するように、前記制御手段は、前記混合ガスを前記処理容器内へ間欠的に供給するように制御する。
また例えば請求項5に規定するように、前記処理容器内へパージガスを供給するためのパージガス供給手段が設けられており、前記合流通路には、前記パージガス供給手段のガス供給通路が接続されている。
また例えば請求項6に規定するように、前記制御手段は、前記処理容器内に前記混合ガスを供給していない時に前記処理容器内にパージガスを供給するように制御する。
また例えば請求項7に規定するように、前記ガス混合タンクの容量は、200〜5000ccの範囲内である。
また例えば請求項8に規定するように、前記ドープガス供給系は、純粋なドープガスを貯留するドープガス源を有する。
請求項9に係る発明は、被処理体を収容することができる処理容器と、前記被処理体を複数段に亘って支持する保持手段と、前記処理容器内を真空引きする排気系と、成膜を行う原料ガスを供給する原料ガス供給手段と、薄膜中に不純物を導入するためのドープガスを供給するドープガス供給手段と、前記被処理体を加熱する加熱手段と、前記処理容器内へ希釈ガスを供給するための希釈ガス供給手段と、を有する熱処理装置を用いて前記被処理体に成膜処理を施すようにした熱処理方法において、前記ドープガスと前記希釈ガスとをガス混合タンク内で予め混合して混合ガスを形成し、前記ガス混合タンク内の圧力を測定しつつ該測定値に基づいて前記混合ガスを前記処理容器内へ供給するようにしたことを特徴とする被処理体の熱処理方法である。
請求項10に係る発明は、被処理体を収容することができる処理容器と、前記被処理体を複数段に亘って支持する保持手段と、前記処理容器内を真空引きする排気系と、成膜を行う原料ガスを供給する原料ガス供給手段と、薄膜中に不純物を導入するためのドープガスを供給するドープガス供給手段と、前記被処理体を加熱する加熱手段と、前記処理容器内へ希釈ガスを供給するための希釈ガス供給手段と、を有する熱処理装置を用いて前記被処理体に成膜処理を施すに際して、前記ドープガスと前記希釈ガスとをガス混合タンク内で予め混合して混合ガスを形成し、前記ガス混合タンク内の圧力を測定しつつ該測定値に基づいて前記混合ガスを前記処理容器内へ供給して前記被処理体に成膜処理を施すように前記熱処理装置を制御するプログラムを記憶することを特徴とする記憶媒体である。

本発明の被処理体の熱処理装置、熱処理方法及び記憶媒体によれば、次のように優れた作用効果を発揮することができる。
ドープガス供給手段と希釈ガス供給手段のガス供給通路の途中である、例えば合流通路にガス混合タンクを設け、このガス混合タンク内にて上記両ガスを均一に混合させてからこの混合ガスを処理容器内へ導入するようにしたので、上記ドープガス供給手段のドープガス源には純粋なドープガスを充填しておくことができ、従って、処理容器内でのドープガスの拡散速度を高く維持しつつドープガス源の交換頻度を抑制して生産性、すなわちスループットを向上させることができる。
以下に、本発明に係る被処理体の熱処理装置、熱処理方法及び記憶媒体の一実施例を添付図面に基づいて詳述する。
図1は本発明方法を実施するための熱処理装置の一例を示す構成図である。図示するように、この熱処理装置2は下端が開放された円筒体状になされた縦型の処理容器4を有している。この処理容器4は、例えば耐熱性の高い石英を用いることができる。
この処理容器4の天井部には、開口された排気口6が設けられると共に、この排気口6に例えば直角に横方向へ屈曲された排気ノズル8が連設されている。そして、この排気ノズル8には、途中に圧力制御弁10や真空ポンプ12等が介設された排気系14が接続されており、上記処理容器4内の雰囲気を真空引きして排気出来るようになっている。
上記処理容器4の下端は、例えばステンレススチール製の筒体状のマニホールド16によって支持されており、このマニホールド16の下方より多数枚の被処理体としての半導体ウエハWを多段に所定のピッチで載置した保持手段としての石英製のウエハボート18が昇降可能に挿脱自在になされている。上記処理容器4の下端と上記マニホールド16の上端との間には、Oリング等のシール部材20が介在されて、この部分の気密性を維持している。本実施例の場合において、このウエハボート18には、例えば50〜100枚程度の直径が300mmのウエハWを略等ピッチで多段に支持できるようになっている。尚、上記マニホールド16の部分を石英により上記処理容器4側と一体成形する装置例もある。
このウエハボート18は、石英製の保温筒22を介してテーブル24上に載置されており、このテーブル24は、マニホールド16の下端開口部を開閉する蓋部26を貫通する回転軸28の上端部に支持される。そして、この回転軸28の貫通部には、例えば磁性流体シール30が介設され、この回転軸28を気密にシールしつつ回転可能に支持している。また、蓋部26の周辺部とマニホールド16の下端部には、例えばOリング等よりなるシール部材32が介設されており、処理容器4内のシール性を保持している。
上記した回転軸28は、例えばボートエレベータ等の昇降機構34に支持されたアーム36の先端に取り付けられており、ウエハボート18及び蓋部26等を一体的に昇降できるようになされている。尚、上記テーブル24を上記蓋部26側へ固定して設け、ウエハボート18を回転させることなくウエハWの処理を行うようにしてもよい。
上記処理容器4の側部には、これを取り囲むようにして例えば特開2003−209063号公報に記載されたカーボンワイヤ製のヒータよりなる加熱手段38が設けられており、この内側に位置する上記半導体ウエハWを加熱し得るようになっている。このカーボンワイヤヒータは清浄なプロセスが実現でき、且つ昇降温特性に優れており、本発明のような複数連続処理プロセスに適している。またこの加熱手段38の外周には、断熱材40が設けられており、この熱的安定性を確保するようになっている。そして、上記マニホールド16には、各種のガスをこの処理容器4内へ導入して供給するための各種のガス供給手段が設けられている。
具体的には、このマニホールド16には、上記処理容器4内へ成膜用の原料ガスを供給する原料ガス供給手段42と、処理容器4内へ還元ガスを供給する還元ガス供給手段44と、処理容器4内へドープガスを供給するドープガス供給手段46と、処理容器4内へN 等の不活性ガスを希釈ガスとして供給する希釈ガス供給手段48とがそれぞれ設けられている。また、ここでは、必要に応じてN ガス等の不活性ガスをパージガスとして処理容器4内へ供給するパージガス供給手段50も設けられている。尚、希釈ガス、或いはパージガスとしては、N に替えてArやHe等も用いることができる。
上記原料ガス供給手段42、還元ガス供給手段44及びドープガス供給手段46は、上記マニホールド16の側壁を貫通させてその先端部を処理容器4内に臨ませて設けたガスノズル42A、44A及び46Aをそれぞれ有している。上記2つのガスノズル42A、44Aには、それぞれガス通路52、54が接続されると共に、各ガス通路52、54には、それぞれ開閉弁52A、54A及びマスフローコントローラのような流量制御器52B、54Bが介設されており、原料ガスや還元ガスをそれぞれ流量制御しつつ流すようになっている。ここで原料ガスとしてはシラン系ガス、例えばSiCl を用い、還元ガスとしてはH ガスを用いている。
また上記ドープガス供給手段46は、ドープガスとして例えば希釈ガスの入っていない純粋なドープガスの充填されたドープガス源(タンク)56を有しており、これよりガス供給通路58が延びている。そして、このガス供給通路58の途中には、開閉弁58A及びマスフローコントローラのような流量制御器58Bが順次介設されており、ドープガスを流量制御しつつ供給できるようになっている。ここではドープガスとして例えばリンをドープするためにPH ガスが用いられる。
また上記希釈ガス供給手段48は、希釈ガスとして不活性ガスであるN ガスの充填された希釈ガス源(タンク)60を有しており、これよりガス供給通路62が延びている。そして、このガス供給通路62の途中には、開閉弁62A及びマスフローコントローラのような流量制御器62Bが順次介設されており、希釈ガスを流量制御しつつ供給できるようになっている。
ここで上記両ガス供給通路58、62は途中で合流されて合流通路64となり、この合流通路64が上記ガスノズル46Aに接続されている。そして、この合流通路64の途中に上記ドープガスと希釈ガスとを混合させて混合ガスを形成するための所定の容量のガス混合タンク66が介設されている。尚、上記各ガス供給通路58、62をそれぞれ個別にガス混合タンク66へ接続するようにしてもよい。このガス混合タンク66の容量は、処理容器4の容量にもよるが例えば200〜5000ccの範囲内であり、特に、処理容器4内に300mmウエハを50〜100枚程度収容できる大きさの場合には、600〜700ccの範囲が望ましい。上記ガス混合タンク66の容量が200ccよりも少ない場合には、成膜時に必要な十分な量の混合ガスを形成することができず、また5000ccよりも大きい場合には装置自体も大型化し過ぎてしまう。
そして、上記ガス混合タンク66の下流側の合流通路64の途中には、開閉弁64Aが介設されており、上記混合ガスの流れを制御できるようになっている。また上記パージガス供給手段50は、処理容器4内の残留ガスを排除するために不活性ガスとして例えばN ガスを供給するものであり、このパージガス供給手段50のガス供給通路68の途中には、マスフローコントローラのような流量制御器68B及び開閉弁68Aがそれぞれ順次介設されている。そして、上記パージガス用のガス供給通路68の先端側は、上記合流通路64に介設された開閉弁64Aの下流側において、上記合流通路64に接続されている。
そして、上記各開閉弁52A、54A、64A、68A、58A、62Aの開閉は、例えばマイクロコンピュータ等よりなる制御手段70により制御される。また上記ガス混合タンク66には、この内部圧力を測定するための圧力計72が設けられており、この圧力測定値をリアルタイムで上記制御手段70に向けて出力し得るようになっている。ここで、この制御手段70は、上記ドープガスと希釈ガスとの流量比と、上記圧力測定値とに基づいてドープガスの体積をリアルタイムで演算により求め得るようになっている。
また、熱処理装置2には、この熱処理装置2の全体の動作を制御するために例えばコンピュータ等よりなる装置制御手段80が設けられている。この装置制御手段80は、上記制御手段70を支配下に置く。そして、この装置制御手段80は、この熱処理装置2の動作を制御する時に用いるプログラムを記憶するために例えばフロッピディスクやフラッシュメモリ等よりなる記憶媒体82を有している。
次に、上述のように構成された熱処理装置2を用いて行われる熱処理方法について説明する。以下に説明する各動作は、前述したようにコンピュータよりなる装置制御手段80の制御のもとに行われれる。本発明方法では、原料ガス、還元ガス、ドープガスと希釈ガスとの混合ガスをそれぞれ間欠的に処理容器4内へ導入して、原子層レベル或いは分子層レベルの薄膜を繰り返し成膜することにより、リンドープのポリシリコン膜を堆積するようになっている。この種の成膜方法を、いわゆるALD(Atomic Layer Deposition)成膜とも称する。
まず、ウエハボート18に未処理の半導体ウエハWが多段に支持された状態でこれが処理容器4内に密閉状態で収容されている。そして、この処理容器4内の真空引きを開始すると共に、加熱手段38によりウエハWを所定の熱処理温度まで昇温し、そして、上記各種ガスを処理容器4内へ供給して成膜処理を行う。
上述したように、各種ガスの供給は間欠的に行われ、これらの各種ガスの供給及び供給の停止は、制御手段70により各開閉弁52A、54A、64A、68A等を制御することにより行う。尚、開閉弁58A、62Aは、成膜処理が開始されると開状態となって、常にドープガス源56からは所定の流量のドープガスが流れ出ており、また希釈ガス源60からは所定の流量の希釈ガス、すなわちN ガスが流れて出ている。このように、ガス混合タンク66内へは、予め定められた流量比のドープガスと希釈ガスとが常に流れ込んできており、このガス混合タンク66内で均一に混合されて混合ガスが形成されてその圧力は圧力計72にてリアルタイムで測定されてモニタされている。そして、このガス混合タンク66から、このタンク66内の混合ガスが間欠的に上記処理容器4内へ供給されることになる。ここで、この成膜処理中における処理容器4内におけるガスの流入状態、ガス混合タンク内へのガスの流入量、各開閉弁の開閉状態、ガス混合タンク66内及び処理容器4内の圧力は図2に示されている。
まず、成膜処理が開始されると、上述のように、開閉弁58A、62Aが共に開状態になされてドープガスであるPH ガスと希釈ガスであるN ガスの流出が開始され、これらの両ガスはガス混合タンク66内にて均一に混合される(図2(D)及び図2(E)参照)。この状態では、開閉弁64Aは閉状態なので、その混合ガスが下流側へは流れて行かない。そして、ガス混合タンク66内にある程度の量の混合ガスが貯留された以降は、間欠的にこの混合ガスが処理容器4へ供給される(図2(B)参照)。この混合ガスの供給に同期させて、処理容器4内へ原料ガス(SiCl )や還元ガス(H )も間欠的に供給して成膜処理を行う(図2(A)参照)。また、上記原料ガス、還元ガス、混合ガスを共に処理容器4内へ導入していない時には、パージガスとしてここではN ガスを処理容器4内へ供給し、残留ガスを排除する(図2(C)参照)。
上記各種のガスの処理容器4内への供給と供給停止は、図2(F)〜図2(H)に示すように各開閉弁52A、54A、64A、68Aの開閉制御により行う。この場合、図2(I)に示すようにガス混合タンク66内の圧力は略圧力P1と圧力P2との間を繰り返すことになり、また処理容器4内の圧力も略圧力P3と圧力P4との間を繰り返すことになる。
この時の原料ガス等の1回の供給期間T1は例えば1〜180sec程度の範囲内、N ガスによるパージ期間T2は例えば1〜180sec程度の範囲内である。成膜温度は例えば300〜650℃程度の範囲内、成膜圧力は例えば26.6〜1333Pa程度の範囲内である。
またSiCl ガスの流量は例えば200〜5000sccm程度の範囲内、H ガスの流量は例えば200〜5000sccm程度の範囲内である。
更に、ドープガスであるPH ガスの流量は例えば0.1〜1000sccm程度の範囲内、希釈ガスであるN ガスの流量は例えば1〜5000sccm程度の範囲内である。
ここで各ガスの供給と供給停止のタイミングは、上記各期間T1、T2をタイマーによって計測することによって求めてもよいし、或いは、ガス混合タンク66内の圧力を圧力計72でモニターし、この圧力変化に基づいて求めてもよい。例えば1パルスでの混合ガスの供給量が予め定められておれば、混合ガスを処理容器4内へ供給を開始した時の圧力P1を計測し、これに基づいて供給を停止すべき圧力を直ちに計算してその圧力P2で混合ガスの供給を停止するように制御してもよい。
このように、本発明では、ドープガス源56として希釈ガスの混合されていない純粋なドープガスを充填したタンクを用いても、このタンクより流れ出た純粋なドープガスを途中のガス混合タンク66内で希釈ガスと均一に混合させて大容量の混合ガスを形成し、この混合ガスを処理容器4内へ供給するようにしたので、ドープガスの拡散速度が上がって処理容器4内へドープガスを迅速に且つ短時間で均一に拡散させることが可能となる。
また、上述のようにドープガス源56のタンクには、純粋なドープガスを充填していることから、この交換頻度が少なくて済み、生産性、すなわちスループットを高く維持することが可能となる。
ここではドープガス源56に純粋なドープガスを、充填した場合を例にとって説明したが、純粋ガスでなくても、ある程度以上、例えば濃度10%以上の濃度の高いドープガスを充填した場合にあっても本発明を適用し得る。
また、ここではリンドープのポリシリコン膜の成膜方法を例にとって説明したが、これに限定されず、他の不純物をドープする場合、或いは他の膜種を成膜する場合にも本発明を適用することができる。例えば原料ガスとしてジクロロシランとアンモニアとを用い、ドープガスとしてBCl ガス等を用いてSiBN等を成膜する場合にも本発明方法を適用することができる。
更には、熱処理装置の処理容器4としては、図1に示したような単管構造のものに限らず、例えば2重管構造のものでもよい。
また被処理体としては、半導体ウエハの限定されず、LCD基板、ガラス基板等にも本発明を適用することができる。
本発明方法を実施するための熱処理装置の一例を示す構成図である。 処理容器内におけるガスの流入状態、ガス混合タンク内へのガスの流入量、各開閉弁の開閉状態、ガス混合タンク内及び処理容器内の圧力を示す図である。
符号の説明
2 熱処理装置
4 処理容器
14 排気系
18 ウエハボート(保持手段)
38 加熱手段
42 原料ガス供給手段
44 還元ガス供給手段
46 ドープガス供給手段
48 希釈ガス供給手段
50 パージガス供給手段
56 ドープガス源
58 ガス供給通路
60 希釈ガス源
62 ガス供給通路
64 合流通路
66 ガス混合タンク
70 制御手段
72 圧力計
80 装置制御手段
82 記憶媒体
W 半導体ウエハ(被処理体)

Claims (10)

  1. 被処理体を収容することができる処理容器と、
    前記被処理体を複数段に亘って支持する保持手段と、
    前記処理容器内を真空引きする排気系と、
    成膜を行う原料ガスを供給する原料ガス供給手段と、
    薄膜中に不純物を導入するためのドープガスを供給するドープガス供給手段と、
    前記被処理体を加熱する加熱手段と、
    制御手段と、
    を有する熱処理装置において、
    前記処理容器内へ希釈ガスを供給するための希釈ガス供給手段のガス供給通路からの希釈ガスと前記ドープガス供給手段のガス供給通路からのドープガスとを混合させて混合ガスを形成するための所定の容量のガス混合タンクが設けられると共に、該ガス混合タンクには、該ガス混合タンク内の圧力を測定する圧力計が設けられており、前記制御手段は、前記圧力計の測定値に基づいて前記処理容器内へ所定の流量のドープガスを供給するように制御することを特徴とする被処理体の熱処理装置。
  2. 前記希釈ガス供給手段のガス供給通路と前記ドープガス供給手段のガス供給通路とは途中で合流されて合流通路となっており、該合流通路の途中に、前記ガス混合タンクが介設されていることを特徴とする請求項1記載の被処理体の熱処理装置。
  3. 前記ガス混合タンクの下流側の合流通路には開閉弁が設けられており、前記制御手段は、前記処理容器内へ前記混合ガスを供給する時には、前記ガス混合タンク内へ所定量の混合ガスを貯め込んだ後に前記混合ガスを前記処理容器内へ供給するように前記開閉弁を制御することを特徴とする請求項2記載の被処理体の熱処理装置。
  4. 前記制御手段は、前記混合ガスを前記処理容器内へ間欠的に供給するように制御することを特徴とする請求項1乃至3のいずれかに記載の被処理体の熱処理装置。
  5. 前記処理容器内へパージガスを供給するためのパージガス供給手段が設けられており、前記合流通路には、前記パージガス供給手段のガス供給通路が接続されていることを特徴とする請求項1乃至4のいずれかに記載の被処理体の熱処理装置。
  6. 前記制御手段は、前記処理容器内に前記混合ガスを供給していない時に前記処理容器内にパージガスを供給するように制御することを特徴とする請求項5記載の被処理体の熱処理装置。
  7. 前記ガス混合タンクの容量は、200〜5000ccの範囲内であることを特徴とする請求項1乃至6のいずれかに記載の被処理体の熱処理装置。
  8. 前記ドープガス供給系は、純粋なドープガスを貯留するドープガス源を有することを特徴とする請求項1乃至7のいずれかに記載の被処理体の熱処理装置。
  9. 被処理体を収容することができる処理容器と、
    前記被処理体を複数段に亘って支持する保持手段と、
    前記処理容器内を真空引きする排気系と、
    成膜を行う原料ガスを供給する原料ガス供給手段と、
    薄膜中に不純物を導入するためのドープガスを供給するドープガス供給手段と、
    前記被処理体を加熱する加熱手段と、
    前記処理容器内へ希釈ガスを供給するための希釈ガス供給手段と、
    を有する熱処理装置を用いて前記被処理体に成膜処理を施すようにした熱処理方法において、
    前記ドープガスと前記希釈ガスとをガス混合タンク内で予め混合して混合ガスを形成し、前記ガス混合タンク内の圧力を測定しつつ該測定値に基づいて前記混合ガスを前記処理容器内へ供給するようにしたことを特徴とする被処理体の熱処理方法。
  10. 被処理体を収容することができる処理容器と、
    前記被処理体を複数段に亘って支持する保持手段と、
    前記処理容器内を真空引きする排気系と、
    成膜を行う原料ガスを供給する原料ガス供給手段と、
    薄膜中に不純物を導入するためのドープガスを供給するドープガス供給手段と、
    前記被処理体を加熱する加熱手段と、
    前記処理容器内へ希釈ガスを供給するための希釈ガス供給手段と、
    を有する熱処理装置を用いて前記被処理体に成膜処理を施すに際して、
    前記ドープガスと前記希釈ガスとをガス混合タンク内で予め混合して混合ガスを形成し、前記ガス混合タンク内の圧力を測定しつつ該測定値に基づいて前記混合ガスを前記処理容器内へ供給して前記被処理体に成膜処理を施すように前記熱処理装置を制御するプログラムを記憶することを特徴とする記憶媒体。
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Families Citing this family (30)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP3985899B2 (ja) * 2002-03-28 2007-10-03 株式会社日立国際電気 基板処理装置
JP4734317B2 (ja) * 2005-02-17 2011-07-27 株式会社日立国際電気 基板処理方法および基板処理装置
JP4258518B2 (ja) * 2005-03-09 2009-04-30 東京エレクトロン株式会社 成膜方法、成膜装置及び記憶媒体
JP2008235865A (ja) * 2007-02-21 2008-10-02 Hitachi Kokusai Electric Inc 基板処理装置、及び基板処理方法
US20090197424A1 (en) * 2008-01-31 2009-08-06 Hitachi Kokusai Electric Inc. Substrate processing apparatus and method for manufacturing semiconductor device
JP5251243B2 (ja) * 2008-05-12 2013-07-31 信越半導体株式会社 気相成長装置およびシリコンエピタキシャル膜の気相成長方法
JP5665290B2 (ja) * 2009-08-24 2015-02-04 富士フイルム株式会社 成膜装置
JP5520552B2 (ja) * 2009-09-11 2014-06-11 株式会社日立国際電気 半導体装置の製造方法及び基板処理装置
JP5462671B2 (ja) * 2010-03-15 2014-04-02 株式会社豊田中央研究所 気相成長方法
US9348339B2 (en) 2010-09-29 2016-05-24 Mks Instruments, Inc. Method and apparatus for multiple-channel pulse gas delivery system
US20130153201A1 (en) * 2010-12-30 2013-06-20 Poole Ventura, Inc. Thermal diffusion chamber with cooling tubes
US10126760B2 (en) 2011-02-25 2018-11-13 Mks Instruments, Inc. System for and method of fast pulse gas delivery
US10031531B2 (en) * 2011-02-25 2018-07-24 Mks Instruments, Inc. System for and method of multiple channel fast pulse gas delivery
US10353408B2 (en) * 2011-02-25 2019-07-16 Mks Instruments, Inc. System for and method of fast pulse gas delivery
JP5657446B2 (ja) * 2011-03-23 2015-01-21 株式会社東芝 シリンダーキャビネット
JP5854112B2 (ja) * 2011-09-30 2016-02-09 東京エレクトロン株式会社 薄膜の形成方法及び成膜装置
KR101333425B1 (ko) * 2011-11-22 2013-11-26 현대하이스코 주식회사 퍼지 구조를 개선한 연속소둔설비
JP5824372B2 (ja) * 2012-01-25 2015-11-25 東京エレクトロン株式会社 処理装置及びプロセス状態の確認方法
JP5959907B2 (ja) * 2012-04-12 2016-08-02 株式会社日立国際電気 半導体装置の製造方法、基板処理方法、基板処理装置およびプログラム
US9337018B2 (en) 2012-06-01 2016-05-10 Air Products And Chemicals, Inc. Methods for depositing films with organoaminodisilane precursors
JP5920242B2 (ja) * 2012-06-02 2016-05-18 東京エレクトロン株式会社 成膜方法及び成膜装置
JP6017396B2 (ja) * 2012-12-18 2016-11-02 東京エレクトロン株式会社 薄膜形成方法および薄膜形成装置
JP2014187113A (ja) * 2013-03-22 2014-10-02 Toshiba Corp 気相成長装置および気相成長方法
KR101688785B1 (ko) * 2013-08-13 2016-12-21 다이쿄기켄고교 가부시키가이샤 천적곤충 증식장치
JP6413293B2 (ja) * 2014-03-27 2018-10-31 東京エレクトロン株式会社 成膜方法及び記憶媒体
CN107815730A (zh) * 2016-09-14 2018-03-20 上海新昇半导体科技有限公司 掺杂气体缓冲装置、掺杂气体供给装置及方法
JP6955260B2 (ja) * 2017-12-28 2021-10-27 株式会社エー・シー・イー 気体供給装置
FR3086705B1 (fr) * 2018-09-27 2020-10-23 Pfeiffer Vacuum Pompe a vide primaire de type seche et procede de controle de l'injection d'un gaz de purge
CN109234703B (zh) * 2018-11-27 2020-10-16 湖南顶立科技有限公司 一种气相沉积系统
JP7455013B2 (ja) * 2020-07-10 2024-03-25 東京エレクトロン株式会社 プラズマ処理装置及びプラズマ処理方法

Family Cites Families (28)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DK126025B (da) * 1968-06-15 1973-06-04 Draegerwerk Ag Fremgangsmåde til blanding af trykgasser og apparat til udførelse af fremgangsmåden.
US3841344A (en) * 1973-06-06 1974-10-15 Airco Inc Gas mixing systems
JPS5183473A (en) * 1975-01-20 1976-07-22 Hitachi Ltd Fujunbutsuno doopinguhoho
DE2637978B2 (de) * 1976-08-24 1979-10-25 Hoechst Ag, 6000 Frankfurt HeiBsiegelfähige Kunststoffolie und Verfahren zu ihrer Herstellung
IT1098272B (it) * 1978-08-22 1985-09-07 Montedison Spa Componenti,di catalizzatori e catalizzatori per la polimerizzazione delle alfa-olefine
US4279670A (en) * 1979-08-06 1981-07-21 Raytheon Company Semiconductor device manufacturing methods utilizing a predetermined flow of reactive substance over a dopant material
US4532189A (en) * 1982-02-19 1985-07-30 W. R. Grace & Co., Cryovac Div. Linear polyethylene shrink films
JPH0616177B2 (ja) * 1983-07-27 1994-03-02 キヤノン株式会社 電子写真用光導電部材
US4683147A (en) * 1984-04-16 1987-07-28 Canon Kabushiki Kaisha Method of forming deposition film
US4773355A (en) * 1985-06-10 1988-09-27 Massachusetts Institute Of Technology Growth of epitaxial films by chemical vapor deposition
JP2819073B2 (ja) * 1991-04-25 1998-10-30 東京エレクトロン株式会社 ドープド薄膜の成膜方法
JPH0626247A (ja) 1992-03-09 1994-02-01 Interlock Hardware Dev Ltd 取っ手及び取っ手装着装置
JPH0635544A (ja) * 1992-07-16 1994-02-10 Casio Comput Co Ltd 混合ガスの流量制御方法
JPH0626247U (ja) * 1992-09-04 1994-04-08 信越石英株式会社 半導体熱処理装置
JPH06216114A (ja) * 1993-01-20 1994-08-05 Toshiba Mach Co Ltd シーケンス制御装置およびそれを用いた半導体製造装置
US5487346A (en) * 1994-01-10 1996-01-30 Taylor; Donald K. Soil injection system
JP3373990B2 (ja) * 1995-10-30 2003-02-04 東京エレクトロン株式会社 成膜装置及びその方法
JP4155653B2 (ja) * 1999-02-16 2008-09-24 Sumco Techxiv株式会社 混合ガス生成方法およびその装置
JP3527503B2 (ja) * 2000-05-31 2004-05-17 松下電器産業株式会社 半導体装置
US6630201B2 (en) * 2001-04-05 2003-10-07 Angstron Systems, Inc. Adsorption process for atomic layer deposition
US6951804B2 (en) * 2001-02-02 2005-10-04 Applied Materials, Inc. Formation of a tantalum-nitride layer
KR101050377B1 (ko) * 2001-02-12 2011-07-20 에이에스엠 아메리카, 인코포레이티드 반도체 박막 증착을 위한 개선된 공정
US6913031B2 (en) * 2001-10-18 2005-07-05 Ckd Corporation Pulse shot type flow controller and pulse shot type flow controlling method
JP3915697B2 (ja) 2002-01-15 2007-05-16 東京エレクトロン株式会社 成膜方法及び成膜装置
US6846516B2 (en) * 2002-04-08 2005-01-25 Applied Materials, Inc. Multiple precursor cyclical deposition system
US7084078B2 (en) * 2002-08-29 2006-08-01 Micron Technology, Inc. Atomic layer deposited lanthanide doped TiOx dielectric films
US7063097B2 (en) * 2003-03-28 2006-06-20 Advanced Technology Materials, Inc. In-situ gas blending and dilution system for delivery of dilute gas at a predetermined concentration
US7125815B2 (en) * 2003-07-07 2006-10-24 Micron Technology, Inc. Methods of forming a phosphorous doped silicon dioxide comprising layer

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