KR20040041917A - Diffusion furnace for manufacturing semiconductor - Google Patents
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Abstract
Description
본 발명은 반도체 제조용 확산로에 대한 것으로서, 보다 상세하게는 아우터 튜브의 하단부를 보다 하향 연장하여 매니폴드의 안쪽면이 커버되게 함으로써 아우터 튜브와 플랜지 결합되는 부위에서의 열손실 방지에 따라 날림성 파우더 생성 및 증착을 예방하여 제품 제조 수율과 품질이 향상되도록 하는 반도체 제조용 확산로에 관한 것이다.The present invention relates to a diffusion path for manufacturing a semiconductor, and more particularly, by blowing down the lower end portion of the outer tube to cover the inner surface of the manifold, the fly powder according to the heat loss prevention at the portion where the outer tube and the flange is coupled The present invention relates to a diffusion furnace for semiconductor manufacturing that prevents production and deposition to improve product manufacturing yield and quality.
일반적으로 반도체 제조용 종형의 저압화학기상증착 장치(low pressure chemical vaper deposition apparatus)는 고온 저압의 분위기에서 챔버의 내부로 웨이퍼의 막을 형성하는데 필요한 소정의 가스를 공급하므로서 웨이퍼의 표면에 요구되는 재질의 막질이 형성되도록 하는 것이다.In general, a vertical low pressure chemical vapor deposition apparatus for semiconductor manufacturing supplies a predetermined gas required to form a film of a wafer into a chamber inside a chamber in a high temperature and low pressure atmosphere, and thus the film quality of the material required for the surface of the wafer. It is to be formed.
이러한 종형의 저압화학기상증착 장치는 종형의 가열로(furnace)와 이 가열로에 수납되는 보트(boat)로서 이루어진다.This vertical low pressure chemical vapor deposition apparatus consists of a vertical furnace and a boat housed in the furnace.
가열로는 다시 도 1에서와 같이 원통형의 이너 튜브(10, inner tube)와 이 이너 튜브(10)를 외측에서 감싸는 형상으로 일정한 간격을 두고 형성되는 캡형상의 아우터 튜브(20, outer tube) 및 이들 이너 튜브(10)와 아우터 튜브(20)의 하단이 결합되는 매니폴드(30, manifold)로서 이루어진다.As shown in FIG. 1 again, the inner furnace tube 10 and the outer tube 20 having a cap-shaped outer tube are formed at regular intervals in a shape to surround the inner tube 10 from the outside, and these The lower end of the inner tube 10 and the outer tube 20 is formed as a manifold (30, manifold) is coupled.
이때의 매니폴드(30)는 주로 스테인레스 스틸로서 이루어지며, 상단부의 플랜지면은 아우터 튜브(20)의 하단부와 플랜지 결합되고, 하향 연장시킨 통형의 측면에는 안쪽면으로 아우터 튜브(20)보다 수직으로 더 하향 연장되게 한 이너 튜브(10)의 하단부가 결합되게 한다.At this time, the manifold 30 is mainly made of stainless steel, the flange surface of the upper end is flange-coupled with the lower end of the outer tube 20, the inner side to the downwardly extending cylindrical side of the inner tube vertically than the outer tube 20 It allows the lower end of the inner tube 10 to be extended further downward.
한편 아우터 튜브(20)의 외측에는 가열로의 내측 공간을 가열하는 히터(40)가 장착되며, 가열로의 하향 개방된 저부로부터는 다수의 웨이퍼(W)가 적재될 수 있도록 하는 보트(50)가 승강 작용에 의해 인출입되도록 하고 있다.On the other hand, the outer side of the outer tube 20 is equipped with a heater 40 for heating the inner space of the heating furnace, the boat 50 for loading a plurality of wafers (W) from the bottom open downward of the heating furnace Is withdrawn by the elevating action.
이와 같은 구성을 통한 공정 수행 시 매니폴드(30)를 통하여 공정 가스인 암모니아(NH3)+디크로실란(SiH2Cl2)가 공급되면서 보트(50)에 적재된 다수의 웨이퍼(W)에 필요로 하는 막질을 증착시키게 된다.When performing the process through such a configuration, ammonia (NH 3) + disilane (SiH 2 Cl 2), which is a process gas, is supplied through the manifold 30, and the film quality required for the plurality of wafers W loaded on the boat 50 is provided. Will be deposited.
하지만 공정 가스의 주입에 의해 막질을 증착하게 될 때 아우터 튜브(20)가 매니폴드(30)에 결합되는 플랜지 결합 부위의 매니폴드(30)의 내주면에는 도 2에서와 같이 날림성 파우더(60, NH4Cl)가 다량으로 생성되면서 파티클 발생의 근본적인 원인이 되고 있다.However, when the film quality is deposited by injection of the process gas, the outer circumferential surface of the manifold 30 of the flange coupling portion where the outer tube 20 is coupled to the manifold 30, as shown in FIG. As NH4Cl) is produced in large quantities, it is a fundamental cause of particle generation.
즉 공정 수행 중 설비의 내부는 약 150℃ 이상의 고온 저압의 조건을 유지하게 되므로 150℃ 이상에서는 파우더가 생성되지 않는 가스의 특성 때문에 파티클 염려가 없으나 아우터 튜브(20)와 매니폴드(30)의 결합 부위에는 통상 리크 발생을 방지하기 위한 수단으로 O링(R)을 사용하면서 이 O링(R)이 고온의 공정 조건에서도 변형되지 않도록 하기 위하여 냉각수를 유동시켜 150℃ 이하가 되도록 하게 되는 바 이같이 부분적으로 공정 온도가 150℃ 이하가 되는 아우터 튜브(20)와 결합되는 금속 재질인 매니폴드(30)의 안쪽면에는 다수의 날림성 파우더(60)가 생성 및 고착되는 문제가 있다.That is, since the inside of the facility maintains the condition of high temperature and low pressure of about 150 ° C. or higher during the process, there is no concern about particles due to the nature of the gas that does not produce powder at 150 ° C. or higher, but the coupling between the outer tube 20 and the manifold 30 In this part, the O-ring (R) is usually used as a means to prevent the occurrence of leaks, so that the cooling water flows to 150 ° C or lower so that the O-ring (R) does not deform even at high temperature process conditions. As a result, a plurality of fly powders 60 may be generated and adhered to the inner surface of the manifold 30, which is a metal material that is coupled to the outer tube 20 at a process temperature of 150 ° C. or less.
이러한 날림성 파우더(60)는 결국 보트(50)에 적재되어 있는 복수의 웨이퍼(W)에 필요로 하는 막질을 형성하면서 일부는 가열로의 내부에서 날리게 되어 보트(50)에 증착되는 동시에 일부는 가열로 내부로 유입되어 웨이퍼(W)에 떨어지게 됨으로써 제품 수율을 저하시키는 동시에 불량률을 증가시키는 막대한 경제적 손실을 초래하는 문제가 있다.The fly powder 60 forms a film quality required for the plurality of wafers W loaded on the boat 50, while part of it is blown inside the furnace to be deposited on the boat 50 and at the same time, As it is introduced into the furnace and falls on the wafer W, there is a problem of causing an enormous economic loss that lowers the product yield and increases the defective rate.
따라서 본 발명은 상술한 종래 기술의 문제점들을 해결하기 위하여 발명된 것으로서, 본 발명의 목적은 매니폴드에 플랜지 결합되는 아우터 튜브의 플랜지부의 내측단부를 일체로 하향 연장하여 매니폴드의 내주면을 커버하도록 함으로써 플랜지 결합 부위에서의 날림성 파티클 증착이 방지되도록 하는데 있다.Therefore, the present invention has been invented to solve the above-described problems of the prior art, an object of the present invention to extend the inner end of the flange portion of the outer tube which is flanged to the manifold integrally downward to cover the inner circumferential surface of the manifold This is to prevent the deposition of flying particles at the flange bonding portion.
도 1은 종래의 확산로를 도시한 측단면도,1 is a side cross-sectional view showing a conventional diffusion path,
도 2는 종래의 확산로에서 매니폴드의 내주면으로 날림성 파우더가 증착되는 상태를 도시한 요부 확대 단면도,Figure 2 is an enlarged cross-sectional view showing the main portion showing a state in which the fly powder is deposited on the inner peripheral surface of the manifold in the conventional diffusion path,
도 3은 본 발명의 확산로를 도시한 측단면도,Figure 3 is a side cross-sectional view showing a diffusion path of the present invention,
도 4는 본 발명에 따른 확산로의 아우터 튜브를 도시한 측단면도,4 is a side sectional view showing an outer tube of a diffusion path according to the present invention;
* 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 *Explanation of symbols on the main parts of the drawings
10 : 이너 튜브 20 : 아우터 튜브10: inner tube 20: outer tube
21 : 플랜지부 22 : 하향 연장 단부21 flange portion 22 downward extension end
30 : 매니폴드 31 : 플랜지부30: manifold 31: flange
32 : 가스 주입구 33 : 배출구32: gas inlet 33: outlet
40 : 히터 50 : 보트40: heater 50: boat
이와 같은 목적을 달성하기 위하여 본 발명은 중공의 실린더형 이너 튜브와, 상기 이너 튜브의 상부와 외측을 감싸는 아우터 튜브와, 상기 아우터 튜브의 외부를 감싸면서 소정의 온도로 가열되도록 하는 히터와, 상기 이너 튜브와 상기 아우터 튜브의 하단부가 결합되도록 지지하는 매니폴드와, 승강작용에 의해 상기 이너 튜브의 내측으로 삽입되면서 다수의 웨이퍼가 적층되는 보트를 구비한 반도체 제조용 확산로에 있어서, 상기 아우터 튜브는 상기 매니폴드와 플랜지 결합되는 플랜지부의 내주연 끝단부를 하향 연장하여 상기 매니폴드의 내주면을 감싸도록 하는 구성이다.In order to achieve the above object, the present invention provides a hollow cylindrical inner tube, an outer tube surrounding the upper and outer sides of the inner tube, a heater to be heated to a predetermined temperature while covering the outside of the outer tube, and The diffusion tube for manufacturing a semiconductor having a manifold supporting an inner tube and a lower end of the outer tube to be coupled, and a boat in which a plurality of wafers are stacked while being inserted into the inner tube by a lifting action, the outer tube is The inner circumferential end portion of the flange portion coupled to the manifold is extended downward to surround the inner circumferential surface of the manifold.
이하 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부된 도면에 의하여 더욱 상세히 설명하면 다음과 같다.Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.
도 3은 본 발명에 따른 확산로의 측단면 구조를 도시한 것으로서, 본 발명의 구성에서 종전과 동일한 구성에는 동일 부호를 적용하기로 한다.Figure 3 shows a side cross-sectional structure of the diffusion path according to the present invention, the same reference numerals will be applied to the same configuration as before in the configuration of the present invention.
본 발명에서 확산로는 수직으로 관통된 중공형상으로 이너 튜브(10)를 구비하고, 이 이너 튜브(10)의 외측에는 하향 개방되는 캡형상으로 이너 튜브(10)의 상부와 외측을 감싸는 구성으로 아우터 튜브(20)가 구비되며, 아우터 튜브(20)의 외부에는 히터(40)가 구비되고, 이너 튜브(10)와 아우터 튜브(20)의 하단부에는 매니폴드(30)를 구비하여 이들 이너 튜브(10)와 아우터 튜브(20)가 안착 고정되도록 지지하며, 매니폴드(30)를 통해 이너 튜브(10)의 내부에는 다수의 웨이퍼(W)가 적층되도록 하여 보트(50)가 구비되도록 하는 구성은 종전과 대동소이하다.In the present invention, the diffusion furnace is provided with an inner tube 10 in a hollow shape vertically penetrated, the outer tube 10 in the configuration of surrounding the top and the outside of the inner tube 10 in a cap shape that is open downward. The outer tube 20 is provided, the heater 40 is provided outside the outer tube 20, the inner tube 10 and the lower end of the outer tube 20 is provided with a manifold 30, these inner tubes The 10 and the outer tube 20 is supported to be seated and fixed, and a plurality of wafers W are stacked inside the inner tube 10 through the manifold 30 so that the boat 50 is provided. Is almost the same as before.
이때 이너 튜브(10)와 아우터 튜브(20)를 하부에서 지지하는 매니폴드(30)는 통상 상단부가 외측으로 연장되는 플랜지 형상으로 이루어지고, 이 플랜지부(31)의 내측단부는 하향 연장되면서 관형상으로 형성되도록 한다.At this time, the manifold 30 for supporting the inner tube 10 and the outer tube 20 from the bottom is generally formed in a flange shape with the upper end extending outward, and the inner end of the flange portion 31 extends downward while To be shaped.
매니폴드(30)에서 이너 튜브(10)의 하단부는 아우터 튜브(20)의 하단부보다는 하부에서 결합되며, 이너 튜브(10)의 하단부가 결합 부위를 기준으로 하측의 매니폴드(30)에는 가스 주입구(32)가 형성되고, 상측의 매니폴드(30)에는 배출구(33)가 각각 형성된다.The lower end of the inner tube 10 in the manifold 30 is coupled to the lower portion than the lower end of the outer tube 20, the lower end of the inner tube 10 is a gas inlet to the lower manifold 30 based on the coupling portion 32 is formed, and the discharge port 33 is formed in the upper manifold 30, respectively.
이에 본 발명은 도 4에서와 같이 매니폴드(30)에 결합되는 아우터 튜브(20)의 하단부 즉 매니폴드(30)와 플랜지 결합되는 플랜지부(21)의 내측 단부를 이너 튜브(10)가 결합되는 부위에 이르도록 하단부가 하향 연장되게 함으로써 매니폴드(30)의 내주면을 커버하도록 하는데 가장 두드러진 특징이 있다.In the present invention, as shown in FIG. 4, the inner tube 10 is coupled to the lower end of the outer tube 20 coupled to the manifold 30, that is, the inner end of the flange portion 21 flanged to the manifold 30. The lower end portion extends downward to reach a portion that is the most prominent feature to cover the inner peripheral surface of the manifold (30).
이때 아우터 튜브(20)의 하향 연장시킨 하단부(22)에는 매니폴드(30)의 배출구(33)에 접하는 주면이 배출구(33)의 사이즈 및 그보다 큰 사이즈로서 개방되도록 하여 잔류 가스 배출이 원활하게 이루어지도록 한다.At this time, the lower end portion 22 of the outer tube 20 extends so that the main surface in contact with the outlet 33 of the manifold 30 is opened as the size of the outlet 33 and larger than that, so that residual gas is smoothly discharged. To lose.
이와 같이 구성된 본 발명에 따른 작용에 대해서 설명하면 매니폴드(30)의 안쪽으로 이너 튜브(10)가 조립되고, 그 외측으로 아우터 튜브(20)가 조립되며, 아우터 튜브(20)의 외측에는 히터(40)가 구비된다. 이와 같은 구성에서 매니폴드(30)의 하측에는 다수의 웨이퍼(W)가 일정한 간격으로 적층되도록 하는 보트(50)가 구비되도록 하고, 이 보트(50)는 승강이 가능하게 구비되면서 이너 튜브(10)의 내부로 인출입이 가능하도록 한다.Referring to the operation according to the present invention configured as described above, the inner tube 10 is assembled to the inside of the manifold 30, the outer tube 20 is assembled to the outside thereof, the heater outside the outer tube 20 40 is provided. In such a configuration, a boat 50 is provided below the manifold 30 so that a plurality of wafers W are stacked at regular intervals, and the boat 50 is provided to be able to lift and lower the inner tube 10. It is possible to draw in and out of.
이때 이너 튜브(10)에 삽입되는 보트(50)의 하단부는 매니폴드(30)의 하단부와 긴밀하게 밀착되면서 외부와의 기밀성이 유지되도록 하고 있다.At this time, the lower end of the boat 50 inserted into the inner tube 10 is in close contact with the lower end of the manifold 30 to maintain the airtightness with the outside.
한편 본 발명은 전술한 바와 같이 아우터 튜브(20)의 하단부가 보다 하향 연장되도록 하여 매니폴드(30)의 안쪽면이 커버되도록 하는데 특징이 있다. 즉 아우터 튜브(20)의 매니폴드(30)와 결합되는 플랜지부(21)의 내측단부를 소정의 길이로 하향 연장하여 링형으로 형성되게 함으로써 하향 연장 단부(22)에 의해 매니폴드(30)의 안쪽면을 감싸도록 하는 것이다.Meanwhile, the present invention is characterized in that the lower end portion of the outer tube 20 extends downward as described above so that the inner surface of the manifold 30 is covered. That is, the inner end of the flange portion 21 coupled with the manifold 30 of the outer tube 20 extends downward to a predetermined length so as to be formed in a ring shape so that the manifold 30 of the manifold 30 is extended by the downwardly extending end 22. It is to wrap the inner side.
아우터 튜브(20)에 의해 매니폴드(30)의 안쪽면을 감싸게 되면 공정의 수행 시 가열로에 공급되는 공정 가스에 의해 보트(50)에 적층된 웨이퍼(W)들에 필요로 하는 막질을 형성하게 되나 이때 미반응된 가스는 이너 튜브(10)와 아우터 튜브(20)간 공간을 통하여 매니폴드(30)의 배출구(33)로 배출하게 된다.When the inner surface of the manifold 30 is wrapped by the outer tube 20, the film quality required for the wafers W stacked on the boat 50 by the process gas supplied to the heating furnace during the process is formed. However, at this time, the unreacted gas is discharged to the outlet 33 of the manifold 30 through the space between the inner tube 10 and the outer tube 20.
미반응 가스를 배출 시 가열로는 보통 내부 온도가 150℃ 이상을 유지하게 되므로 날림성 파티클인 파우더(NH4Cl)의 생성은 억제된다. 그리고 종전에는 다른 부위에 비해 냉각수에 의한 냉각 작용에 의해서 온도가 낮아져 150℃ 이하가 되는 부위인 아우터 튜브(20)와 매니폴드(30)가 플랜지 결합되는 부위간 기밀 유지를 위한 O링(R)의 보호를 위해 150℃ 이하로 유지되도록 함으로써 날림성 파우더의 생성이 초래되었으나 본 발명에서는 이들 결합 부위의 내주면을 종전과 같은 금속재의 매니폴드(30)가 아닌 아우터 튜브(20)의 플랜지부(21)의 내측 단부를 일체로 하향 연장하여 매니폴드(30)의 안쪽면을 커버하도록 함으로써 내부에서의 열손실이 방지되도록 하여 날림성 파우더(60)의 생성 및 고착이 방지되도록 하는 것이다.When the unreacted gas is discharged, the furnace usually maintains an internal temperature of 150 ° C. or higher, thereby suppressing the production of powder (NH 4 Cl), which is a flying particle. In the past, the O-ring (R) for maintaining the airtightness between the outer tube 20 and the manifold 30 is a flange-coupled portion, the temperature is lowered due to the cooling action by the cooling water compared to the other parts to 150 ° C or less The production of the fly powder was caused by keeping the temperature below 150 ° C. for the protection of the present invention. However, in the present invention, the inner circumferential surfaces of these coupling sites are not the metal manifold 30, but the flange 21 of the outer tube 20. By extending the inner end of the bottom integrally to cover the inner surface of the manifold (30) to prevent heat loss in the interior to prevent the generation and seizure of the fly powder (60).
이때 아우터 튜브(20)의 하향 연장 단부는 매니폴드(30)의 안쪽면과 면접촉되게 하는 것이 가장 바람직하다.In this case, it is most preferable that the downwardly extending end of the outer tube 20 is in surface contact with the inner surface of the manifold 30.
이와 같이 아우터 튜브(20)의 구성을 간단히 개선하여 아우터 튜브(20)와 매니폴드(30)의 플랜지 결합 부위에서의 열손실을 방지하게 되면 이 부위를 통과하는 배출 가스의 파우더화를 미연에 방지하게 됨으로써 이들 파티클에 의한 제품의 수율 저하 및 불량의 피해를 예방할 수가 있도록 한다.Thus, simply improving the configuration of the outer tube 20 to prevent heat loss in the flange coupling portion of the outer tube 20 and the manifold 30 to prevent powdering of the exhaust gas passing through this portion in advance. By doing so, it is possible to prevent the lowering of the product yield and damage caused by these particles.
한편 상기한 설명에서 많은 사항이 구체적으로 기재되어 있으나, 그들은 발명의 범위를 한정하는 것이라기보다는 바람직한 실시예의 예시로서 해석되어야 한다.On the other hand, while many matters have been described in detail in the above description, they should be construed as illustrative of preferred embodiments rather than to limit the scope of the invention.
따라서 본 발명의 범위는 설명된 실시예에 의하여 정하여 질 것이 아니고 특허 청구범위에 기재된 기술적 사상에 의해 정하여져야 한다.Therefore, the scope of the present invention should not be defined by the described embodiments, but should be determined by the technical spirit described in the claims.
상술한 바와 같이 본 발명에 의하면 아우터 튜브(20)를 보다 하향 연장시키는 간단한 구조 개선에 의해 매니폴드(30)와의 결합 부위에서의 열손실을 최대한 줄일 수 있도록 함으로써 날림성 파우더(60)의 생성 및 고착이 방지되도록 하여 제품의 수율 및 품질을 향상시킴과 동시에 생산성이 향상되도록 하는 유용한 효과가 있다.As described above, according to the present invention, by making a simple structure improvement that extends the outer tube 20 further downward, the loss of heat loss at the coupling site with the manifold 30 can be minimized. By preventing sticking, there is a useful effect of improving the yield and quality of the product and at the same time improving productivity.
Claims (4)
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Legal Events
Date | Code | Title | Description |
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WITN | Withdrawal due to no request for examination |