JP3454333B2 - プラズマエッチング電極 - Google Patents
プラズマエッチング電極Info
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- C23—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
- C23F—NON-MECHANICAL REMOVAL OF METALLIC MATERIAL FROM SURFACE; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL; MULTI-STEP PROCESSES FOR SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL INVOLVING AT LEAST ONE PROCESS PROVIDED FOR IN CLASS C23 AND AT LEAST ONE PROCESS COVERED BY SUBCLASS C21D OR C22F OR CLASS C25
- C23F4/00—Processes for removing metallic material from surfaces, not provided for in group C23F1/00 or C23F3/00
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- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01J—ELECTRIC DISCHARGE TUBES OR DISCHARGE LAMPS
- H01J37/00—Discharge tubes with provision for introducing objects or material to be exposed to the discharge, e.g. for the purpose of examination or processing thereof
- H01J37/32—Gas-filled discharge tubes
- H01J37/32431—Constructional details of the reactor
- H01J37/32532—Electrodes
- H01J37/32559—Protection means, e.g. coatings
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- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y10—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC
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Description
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、ＬＳＩやＩＣなど
の半導体集積回路や光通信用の導波路を製造する際に使
用されるプラズマエッチングに用いられる電極に関す
る。 【０００２】 【従来の技術及び発明が解決しようとする課題】最近に
なって、半導体集積回路の微細化技術と高密度化技術の
進展に伴い、ウエハ上に微細なパターンを高精度に形成
することのできるプラズマエッチング技術の重要性が高
まっている。 【０００３】この場合、このプラズマエッチングで用い
る電極は、アルミニウム、グラファイト、ガラス状カー
ボン、金属シリコン、石英などにより形成されている
が、この中で、特に微細加工、高集積半導体製造には、
シリコン電極、ガラス状カーボン電極が使用されてい
る。 【０００４】しかしながら、シリコン電極やガラス状カ
ーボン電極は高価であり、このため電極コストの低減が
求められていた。 【０００５】本発明は、かかる要求に応えたもので、高
性能な電極性能を維持したまま、コストを低減したプラ
ズマエッチング電極を提供することを目的とする。 【０００６】 【課題を解決するための手段及び発明の実施の形態】本
発明者は、上記目的を達成するため鋭意検討を行った結
果、プラズマにより消耗する部分を金属シリコン又はガ
ラス状カーボンにて形成すると共に、その他の部分をガ
ラス状カーボンを被膜厚みが５００〜０．１μｍとなる
ように被覆した黒鉛にて形成することにより、安価に、
しかも高精度にエッチングが可能なプラズマエッチング
電極が得られることを知見した。 【０００７】即ち、エッチング電極の形状は様々である
が、実際に消耗し、ダストの発生などで直接的な性能を
左右するのは、プラズマに接している部分である。しか
し、電極の取り付け部など、その他の余分な部分も単一
の高価なシリコンやガラス状カーボンを使用して電極を
形成しているのが現状である。このようなエッチング電
極は、通常、電極の表面の一部が消耗しただけで交換
し、使用済みの電極は廃棄してしまうため、高価な材料
がすべて廃棄されることになり、従って電極が高価であ
る上、それを使用するプラズマエッチングのランニング
コストも高くなり、その結果、得られる半導体もコスト
高になってしまう。 【０００８】このような点を解決するためには、電極の
プラズマにより消耗する部分は従来通り金属シリコンや
ガラス状カーボンを使用し、その他の部分は安価な材
料、特に電極であることから導電性を有する材料にて形
成することが考えられ、本発明者はプラズマで消耗する
以外の部分を形成する材料として黒鉛などの炭素材料に
注目し、検討を行ったが、単にプラズマ消耗部分以外の
部分を炭素材料で形成した場合には、使用中に粉末の脱
落が生じ、ウエハ等のプラズマエッチング物上にかなり
のダストが生じる不都合があることが判明した。このた
め、このようなダストの発生を低減することについて更
に検討を進めた結果、炭素材料の表面をガラス状カーボ
ンで被覆すれば粉末の脱落もなく、しかも導電性を有す
るものとなり、このガラス状カーボン被覆材料をシリコ
ンやガラス状カーボンと組み合わせることにより、高性
能を維持しながら、低コストであるプラズマエッチング
電極が得られることを知見し、本発明をなすに至ったも
のである。 【０００９】以下、本発明につき更に詳しく説明する
と、本発明のプラズマエッチング電極は、プラズマに接
し、プラズマによって消耗する部分が金属シリコン又は
ガラス状カーボンにて形成され、その他の部分がガラス
状カーボンを被膜厚みが５００〜０．１μｍとなるよう
に被覆した黒鉛にて形成されていることを特徴とするも
のである。 【００１０】この場合、電極の全体形状は、図１〜４に
示すような公知の形状とすることができ、このような形
状において、プラズマに接し、プラズマによって消耗せ
しめられる部分１が上記のようにシリコン又はガラス状
カーボン、それ以外のプラズマに直接接するおそれのな
い部分２がガラス状カーボン被覆黒鉛からなるものであ
る。なお、電極形状は図示のものに限定されるものでは
ない。 【００１１】ここで、電極のプラズマ消耗部分を形成す
る金属シリコンとしては、単結晶シリコン、多結晶シリ
コンのいずれでもよい。また、ガラス状カーボンとして
は、セルロース、フルフリルアルコール、フェノール樹
脂、アセトン、ポリカルボジイミド樹脂、フラン樹脂、
フルフラール樹脂、その他の熱硬化樹脂、あるいはそれ
らの混合樹脂を原料として得られるものを使用すること
ができる。 【００１２】また、ガラス状カーボンの被覆は、黒鉛の
表面に、セルロース、フルフリルアルコール、フェノー
ル樹脂、アセトン、ポリカルボジイミド樹脂、フラン樹
脂、フルフラール樹脂、その他の熱硬化樹脂、あるいは
それらの混合樹脂、ピッチ、樹脂分解物を溶剤に溶解し
た溶液などを真空含浸、超音波含浸、はけ塗り、スプレ
ー塗りなどの方法によって被覆し、その後焼成すること
で得ることができる。又は、スパッタ、プラズマＣＶＤ
などの方法によってもガラス状カーボン被覆できるが、
このガラス状カーボンの被覆は、これに限られるもので
はない。なお、ガラス状カーボン被覆層の厚さは、強度
及び耐摩耗性の点から５００〜０．１μｍ、特に２００
〜０．５μｍであることが好ましい。 【００１３】上記シリコン又はガラス状カーボンからな
るプラズマ消耗部分とガラス状カーボン被覆黒鉛からな
るプラズマ非消耗部分とは、ボルト締め、金属ロウ材に
よるロウ付け、ねじ加工によるねじ止め、有機接着剤に
よる接着、カーボン接着剤による接着、導電性接着剤に
よる接着などにより接合でき、その接合法は特に制限さ
れるものではないが、導電性の確保できる方法が望まし
い。 【００１４】本発明の電極は、その表面、特にプラズマ
に接する表面を、例えば砥粒によるラップポリッシュ、
バフによるポリッシュ、電解研磨などにより加工するこ
とができるが、これに限定されるものではない。この場
合、その表面粗さは、ＪＩＳ−Ｂ０６０１により定義さ
れるＲａが０．００１〜０．５μｍ、好ましくは０．０
０１〜０．０１５μｍ、Ｒｍａｘが０．００１〜２μ
ｍ、好ましくは０．０１〜０．１５μｍであることがダ
ストの発生を顕著に抑制し得る点から好適である。 【００１５】また、本発明のプラズマエッチング電極に
は、反応ガスがプラズマ中に円滑に流入するための貫通
孔を適宜数設けておくこともできる。このような貫通孔
は、超音波加工、放電加工、ドリル加工、レーザー加
工、ウォータージェット加工などを利用することで形成
することができる。 【００１６】本発明のプラズマエッチング電極は、平行
平板型プラズマエッチングに適しているが、これは通常
のプラズマエッチング法に従った方法によって使用し
得、かかる電極を用いたプラズマエッチングは通常の条
件で実施し得る。 【００１７】 【発明の効果】本発明のプラズマエッチング電極は、ダ
ストの発生が少なく、高性能な電極性能を有する上、安
価なものである。 【００１８】 【実施例】以下、実施例と比較例を示し、本発明を具体
的に説明するが、本発明は下記の実施例に制限されるも
のではない。 【００１９】〔実施例〕Ｐ型，ボロンをドーピングした
抵抗値１５Ω・ｃｍのシリコン単結晶を厚さ７ｍｍ，直
径２２３．５ｍｍに加工し、直径０．８４ｍｍの穴３０
２５個をドリル加工により開けた後、ラップ、ポリッシ
ュマシンを使用して表面加工し、図５，６に示す電極の
プラズマ消耗部分１を作製した。また、不純物濃度２ｐ
ｐｍの５ｍｍ厚のガラス状カーボン板を用い、上記と同
様にしてプラズマ消耗部分１を作製した。 【００２０】一方、密度１．８２ｇ／ｃｍ3の等方性黒
鉛を外径２４１．５ｍｍ，厚さ１９．０５ｍｍのリング
状に加工し、その全面にポリカルボジイミド樹脂を真空
含浸及びスプレーによりコートした。その後、焼成炉に
セットし、温度２０００℃、不活性雰囲気で焼成し、被
覆厚みが５μｍのガラス状カーボン被覆黒鉛からなる、
図６に示すプラズマ非消耗部分２を作製した。 【００２１】次に、上記プラズマ消耗部分１とプラズマ
非消耗部分２とをインジウム金属でロウ付けを行い、電
極を得た。 【００２２】〔比較例〕プラズマ非消耗部分２として、
ガラス状カーボンを被覆していない等方性黒鉛を用いた
以外は実施例と同様の電極を作製した。また、すべてを
シリコンにて形成した電極を上記と同様にして作製し
た。 【００２３】次に、上記した電極をプラズマエッチング
装置にセットし、反応ガスであるトリフロロメタン、ア
ルゴン及び酸素の混合ガスを流し、プラズマを発生させ
た。８インチのシリコンウエハの酸化膜をエッチング
し、その時のウエハ表面に付着した０．３μｍ以上の粉
末粒子の個数をカウントした。結果を表１に示す。 【００２４】 【表１】 【００２５】表１の結果より、本発明によれば、高性能
なプラズマエッチング電極を安価に作製できることが認
められる。
の半導体集積回路や光通信用の導波路を製造する際に使
用されるプラズマエッチングに用いられる電極に関す
る。 【０００２】 【従来の技術及び発明が解決しようとする課題】最近に
なって、半導体集積回路の微細化技術と高密度化技術の
進展に伴い、ウエハ上に微細なパターンを高精度に形成
することのできるプラズマエッチング技術の重要性が高
まっている。 【０００３】この場合、このプラズマエッチングで用い
る電極は、アルミニウム、グラファイト、ガラス状カー
ボン、金属シリコン、石英などにより形成されている
が、この中で、特に微細加工、高集積半導体製造には、
シリコン電極、ガラス状カーボン電極が使用されてい
る。 【０００４】しかしながら、シリコン電極やガラス状カ
ーボン電極は高価であり、このため電極コストの低減が
求められていた。 【０００５】本発明は、かかる要求に応えたもので、高
性能な電極性能を維持したまま、コストを低減したプラ
ズマエッチング電極を提供することを目的とする。 【０００６】 【課題を解決するための手段及び発明の実施の形態】本
発明者は、上記目的を達成するため鋭意検討を行った結
果、プラズマにより消耗する部分を金属シリコン又はガ
ラス状カーボンにて形成すると共に、その他の部分をガ
ラス状カーボンを被膜厚みが５００〜０．１μｍとなる
ように被覆した黒鉛にて形成することにより、安価に、
しかも高精度にエッチングが可能なプラズマエッチング
電極が得られることを知見した。 【０００７】即ち、エッチング電極の形状は様々である
が、実際に消耗し、ダストの発生などで直接的な性能を
左右するのは、プラズマに接している部分である。しか
し、電極の取り付け部など、その他の余分な部分も単一
の高価なシリコンやガラス状カーボンを使用して電極を
形成しているのが現状である。このようなエッチング電
極は、通常、電極の表面の一部が消耗しただけで交換
し、使用済みの電極は廃棄してしまうため、高価な材料
がすべて廃棄されることになり、従って電極が高価であ
る上、それを使用するプラズマエッチングのランニング
コストも高くなり、その結果、得られる半導体もコスト
高になってしまう。 【０００８】このような点を解決するためには、電極の
プラズマにより消耗する部分は従来通り金属シリコンや
ガラス状カーボンを使用し、その他の部分は安価な材
料、特に電極であることから導電性を有する材料にて形
成することが考えられ、本発明者はプラズマで消耗する
以外の部分を形成する材料として黒鉛などの炭素材料に
注目し、検討を行ったが、単にプラズマ消耗部分以外の
部分を炭素材料で形成した場合には、使用中に粉末の脱
落が生じ、ウエハ等のプラズマエッチング物上にかなり
のダストが生じる不都合があることが判明した。このた
め、このようなダストの発生を低減することについて更
に検討を進めた結果、炭素材料の表面をガラス状カーボ
ンで被覆すれば粉末の脱落もなく、しかも導電性を有す
るものとなり、このガラス状カーボン被覆材料をシリコ
ンやガラス状カーボンと組み合わせることにより、高性
能を維持しながら、低コストであるプラズマエッチング
電極が得られることを知見し、本発明をなすに至ったも
のである。 【０００９】以下、本発明につき更に詳しく説明する
と、本発明のプラズマエッチング電極は、プラズマに接
し、プラズマによって消耗する部分が金属シリコン又は
ガラス状カーボンにて形成され、その他の部分がガラス
状カーボンを被膜厚みが５００〜０．１μｍとなるよう
に被覆した黒鉛にて形成されていることを特徴とするも
のである。 【００１０】この場合、電極の全体形状は、図１〜４に
示すような公知の形状とすることができ、このような形
状において、プラズマに接し、プラズマによって消耗せ
しめられる部分１が上記のようにシリコン又はガラス状
カーボン、それ以外のプラズマに直接接するおそれのな
い部分２がガラス状カーボン被覆黒鉛からなるものであ
る。なお、電極形状は図示のものに限定されるものでは
ない。 【００１１】ここで、電極のプラズマ消耗部分を形成す
る金属シリコンとしては、単結晶シリコン、多結晶シリ
コンのいずれでもよい。また、ガラス状カーボンとして
は、セルロース、フルフリルアルコール、フェノール樹
脂、アセトン、ポリカルボジイミド樹脂、フラン樹脂、
フルフラール樹脂、その他の熱硬化樹脂、あるいはそれ
らの混合樹脂を原料として得られるものを使用すること
ができる。 【００１２】また、ガラス状カーボンの被覆は、黒鉛の
表面に、セルロース、フルフリルアルコール、フェノー
ル樹脂、アセトン、ポリカルボジイミド樹脂、フラン樹
脂、フルフラール樹脂、その他の熱硬化樹脂、あるいは
それらの混合樹脂、ピッチ、樹脂分解物を溶剤に溶解し
た溶液などを真空含浸、超音波含浸、はけ塗り、スプレ
ー塗りなどの方法によって被覆し、その後焼成すること
で得ることができる。又は、スパッタ、プラズマＣＶＤ
などの方法によってもガラス状カーボン被覆できるが、
このガラス状カーボンの被覆は、これに限られるもので
はない。なお、ガラス状カーボン被覆層の厚さは、強度
及び耐摩耗性の点から５００〜０．１μｍ、特に２００
〜０．５μｍであることが好ましい。 【００１３】上記シリコン又はガラス状カーボンからな
るプラズマ消耗部分とガラス状カーボン被覆黒鉛からな
るプラズマ非消耗部分とは、ボルト締め、金属ロウ材に
よるロウ付け、ねじ加工によるねじ止め、有機接着剤に
よる接着、カーボン接着剤による接着、導電性接着剤に
よる接着などにより接合でき、その接合法は特に制限さ
れるものではないが、導電性の確保できる方法が望まし
い。 【００１４】本発明の電極は、その表面、特にプラズマ
に接する表面を、例えば砥粒によるラップポリッシュ、
バフによるポリッシュ、電解研磨などにより加工するこ
とができるが、これに限定されるものではない。この場
合、その表面粗さは、ＪＩＳ−Ｂ０６０１により定義さ
れるＲａが０．００１〜０．５μｍ、好ましくは０．０
０１〜０．０１５μｍ、Ｒｍａｘが０．００１〜２μ
ｍ、好ましくは０．０１〜０．１５μｍであることがダ
ストの発生を顕著に抑制し得る点から好適である。 【００１５】また、本発明のプラズマエッチング電極に
は、反応ガスがプラズマ中に円滑に流入するための貫通
孔を適宜数設けておくこともできる。このような貫通孔
は、超音波加工、放電加工、ドリル加工、レーザー加
工、ウォータージェット加工などを利用することで形成
することができる。 【００１６】本発明のプラズマエッチング電極は、平行
平板型プラズマエッチングに適しているが、これは通常
のプラズマエッチング法に従った方法によって使用し
得、かかる電極を用いたプラズマエッチングは通常の条
件で実施し得る。 【００１７】 【発明の効果】本発明のプラズマエッチング電極は、ダ
ストの発生が少なく、高性能な電極性能を有する上、安
価なものである。 【００１８】 【実施例】以下、実施例と比較例を示し、本発明を具体
的に説明するが、本発明は下記の実施例に制限されるも
のではない。 【００１９】〔実施例〕Ｐ型，ボロンをドーピングした
抵抗値１５Ω・ｃｍのシリコン単結晶を厚さ７ｍｍ，直
径２２３．５ｍｍに加工し、直径０．８４ｍｍの穴３０
２５個をドリル加工により開けた後、ラップ、ポリッシ
ュマシンを使用して表面加工し、図５，６に示す電極の
プラズマ消耗部分１を作製した。また、不純物濃度２ｐ
ｐｍの５ｍｍ厚のガラス状カーボン板を用い、上記と同
様にしてプラズマ消耗部分１を作製した。 【００２０】一方、密度１．８２ｇ／ｃｍ3の等方性黒
鉛を外径２４１．５ｍｍ，厚さ１９．０５ｍｍのリング
状に加工し、その全面にポリカルボジイミド樹脂を真空
含浸及びスプレーによりコートした。その後、焼成炉に
セットし、温度２０００℃、不活性雰囲気で焼成し、被
覆厚みが５μｍのガラス状カーボン被覆黒鉛からなる、
図６に示すプラズマ非消耗部分２を作製した。 【００２１】次に、上記プラズマ消耗部分１とプラズマ
非消耗部分２とをインジウム金属でロウ付けを行い、電
極を得た。 【００２２】〔比較例〕プラズマ非消耗部分２として、
ガラス状カーボンを被覆していない等方性黒鉛を用いた
以外は実施例と同様の電極を作製した。また、すべてを
シリコンにて形成した電極を上記と同様にして作製し
た。 【００２３】次に、上記した電極をプラズマエッチング
装置にセットし、反応ガスであるトリフロロメタン、ア
ルゴン及び酸素の混合ガスを流し、プラズマを発生させ
た。８インチのシリコンウエハの酸化膜をエッチング
し、その時のウエハ表面に付着した０．３μｍ以上の粉
末粒子の個数をカウントした。結果を表１に示す。 【００２４】 【表１】 【００２５】表１の結果より、本発明によれば、高性能
なプラズマエッチング電極を安価に作製できることが認
められる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１の実施例にかかる電極の断面図で
ある。 【図２】本発明の第２の実施例にかかる電極の断面図で
ある。 【図３】本発明の第３の実施例にかかる電極の断面図で
ある。 【図４】本発明の第４の実施例にかかる電極の断面図で
ある。 【図５】本発明の第５の実施例にかかる電極の平面図で
ある。 【図６】本発明の第５の実施例にかかる電極の断面図で
ある。 【符号の説明】 １ プラズマ消耗部分 ２ プラズマ非消耗部分
ある。 【図２】本発明の第２の実施例にかかる電極の断面図で
ある。 【図３】本発明の第３の実施例にかかる電極の断面図で
ある。 【図４】本発明の第４の実施例にかかる電極の断面図で
ある。 【図５】本発明の第５の実施例にかかる電極の平面図で
ある。 【図６】本発明の第５の実施例にかかる電極の断面図で
ある。 【符号の説明】 １ プラズマ消耗部分 ２ プラズマ非消耗部分
─────────────────────────────────────────────────────
フロントページの続き
(72)発明者 山口 彰
東京都足立区西新井栄町１−18−１ 日
清紡績株式会社 東京研究センター内
(56)参考文献 特開 平６−216225（ＪＰ，Ａ)
特開 平８−96987（ＪＰ，Ａ)
特開 平４−209781（ＪＰ，Ａ)
Claims (1)
- (57)【特許請求の範囲】 【請求項１】 プラズマにより消耗する部分が金属シリ
コン又はガラス状カーボンから形成され、その他の部分
が、ガラス状カーボンを被膜厚みが５００〜０．１μｍ
となるように被覆した黒鉛からなることを特徴とするプ
ラズマエッチング電極。
Priority Applications (6)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP12407496A JP3454333B2 (ja) | 1996-04-22 | 1996-04-22 | プラズマエッチング電極 |
| TW086104970A TW379257B (en) | 1996-04-22 | 1997-04-17 | Electrode for plasma etching |
| US08/837,468 US5951814A (en) | 1996-04-22 | 1997-04-18 | Electrode for plasma etching |
| KR1019970014667A KR100417926B1 (ko) | 1996-04-22 | 1997-04-21 | 플라즈마에칭전극 |
| DE69715289T DE69715289T2 (de) | 1996-04-22 | 1997-04-22 | Elektrode für Plasmaätzen; Vorrichtung und Verfahren mit dieser Elektrode |
| EP97302745A EP0803897B1 (en) | 1996-04-22 | 1997-04-22 | Electrode for plasma etching; apparatus and process using such electrode |
Applications Claiming Priority (1)
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|---|---|---|---|
| JP12407496A JP3454333B2 (ja) | 1996-04-22 | 1996-04-22 | プラズマエッチング電極 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH09289197A JPH09289197A (ja) | 1997-11-04 |
| JP3454333B2 true JP3454333B2 (ja) | 2003-10-06 |
Family
ID=14876298
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP12407496A Expired - Fee Related JP3454333B2 (ja) | 1996-04-22 | 1996-04-22 | プラズマエッチング電極 |
Country Status (6)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US5951814A (ja) |
| EP (1) | EP0803897B1 (ja) |
| JP (1) | JP3454333B2 (ja) |
| KR (1) | KR100417926B1 (ja) |
| DE (1) | DE69715289T2 (ja) |
| TW (1) | TW379257B (ja) |
Families Citing this family (18)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US6399499B1 (en) * | 1999-09-14 | 2002-06-04 | Jeong Gey Lee | Method for fabricating an electrode of a plasma chamber |
| JP2003533879A (ja) * | 2000-05-12 | 2003-11-11 | 東京エレクトロン株式会社 | プラズマ処理システムにおける電極の厚さを調整する方法 |
| JP2002093777A (ja) * | 2000-07-11 | 2002-03-29 | Nisshinbo Ind Inc | ドライエッチング装置 |
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