JP5272956B2 - Plasma processing apparatus and plasma processing method - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、プラズマ処理装置及びプラズマ処理方法に関する。 The present invention relates to a plasma processing apparatus and a plasma processing method.
プラズマを用いて基板などの被処理体を処理すること、例えばプラズマCVD法により成膜処理を行うことは、例えば太陽電池の製造や半導体装置の製造に広く用いられている。プラズマを用いて被処理体を処理するプラズマ処理装置の一つに、平行平板型の電極を有するプラズマ処理装置がある(例えば特許文献1及び2参照)。このプラズマ処理装置は、互いに対向する2枚の平板型の電極を処理室内に配置し、少なくとも一方の電極に高周波を印加することにより、2枚の電極の間の空間にプラズマを発生させるものである。 Processing an object to be processed such as a substrate using plasma, for example, performing a film forming process by a plasma CVD method is widely used for manufacturing a solar cell or a semiconductor device, for example. As one of plasma processing apparatuses that process an object to be processed using plasma, there is a plasma processing apparatus having parallel plate electrodes (see, for example, Patent Documents 1 and 2). In this plasma processing apparatus, two flat electrodes facing each other are arranged in a processing chamber, and a high frequency is applied to at least one of the electrodes to generate plasma in a space between the two electrodes. is there.
特に特許文献2には、高電圧電極の背面に排気ブロックを設け、高電圧電極と排気ブロックの間の隙間を介して処理室内を排気することが記載されている。
In particular,
特許文献2に記載のように、電極の裏面側に背面部材を設け、背面部材と電極の間の空間を介して処理室の中を排気する場合、電力を効率的に投入する必要があるなどの理由により、電極と背面部材の間隔を狭くしなければならないことがある。しかしこの場合、背面部材と電極の間の空間の排気抵抗が高くなってしまい、処理室の排気効率が低下してしまう。
As described in
本発明は上記事情に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、電極と背面部材の間隔を狭くしても、処理室の排気効率が低下することを抑制できるプラズマ処理装置及びプラズマ処理方法を提供することにある。 The present invention has been made in view of the above circumstances, and an object of the present invention is to provide a plasma processing apparatus and a plasma that can suppress a reduction in exhaust efficiency of the processing chamber even if the interval between the electrode and the back member is narrowed. It is to provide a processing method.
本発明によれば、被処理体をプラズマで処理する処理室と、
前記処理室の中に配置され、高周波が印加され、表面が前記被処理体に対向する高周波電極と、
前記高周波電極の裏面を覆うように前記裏面から離間して設けられ、前記高周波電極との間の空間が前記処理室の排気ルートとなる背面部材と、
を備え、
前記高周波電極は、
前記高周波電極の内部に設けられた第1中空部と、
前記高周波電極の側面に設けられ、前記高周波電極の周囲に位置する空間のうち前記側面に面する空間を前記第1中空部に接続する第1開口と、
前記高周波電極の前記裏面に設けられ、前記高周波電極と前記背面部材との間の空間に前記第1中空部を接続する第2開口と、
を備えるプラズマ処理装置が提供される。
According to the present invention, a processing chamber for processing an object to be processed with plasma;
A high frequency electrode disposed in the processing chamber, to which a high frequency is applied, and a surface facing the object to be processed;
A back member provided apart from the back surface so as to cover the back surface of the high-frequency electrode, and a space between the high-frequency electrode serving as an exhaust route of the processing chamber;
With
The high-frequency electrode is
A first hollow portion provided inside the high-frequency electrode;
A first opening that is provided on a side surface of the high-frequency electrode and connects a space facing the side surface among the spaces located around the high-frequency electrode, to the first hollow portion;
A second opening provided on the back surface of the high-frequency electrode and connecting the first hollow portion to a space between the high-frequency electrode and the back member;
A plasma processing apparatus is provided.
本発明によれば、被処理体をプラズマで処理する処理室と、
前記処理室の中に配置され、高周波が印加され、表面が前記被処理体に対向する高周波電極と、
前記高周波電極の裏面を覆うように前記裏面から離間して設けられ、前記高周波電極との間の空間が前記処理室の排気ルートとなる背面部材と、
を備えるプラズマ処理装置を用いて前記被処理体を処理するプラズマ処理方法であって、
前記高周波電極は、
前記高周波電極の内部に設けられた第1中空部と、
前記高周波電極の側面に設けられ、前記高周波電極の周囲に位置する空間のうち前記側面に面する空間を前記第1中空部に接続する第1開口と、
前記高周波電極の前記裏面に設けられ、前記高周波電極と前記背面部材との間の空間に前記第1中空部を接続する第2開口と、
を有しており、
前記空間に加えて、前記第1開口、前記第1中空部、及び前記第2開口を介して前記処理室内を排気する、プラズマ処理方法が提供される。
According to the present invention, a processing chamber for processing an object to be processed with plasma;
A high frequency electrode disposed in the processing chamber, to which a high frequency is applied, and a surface facing the object to be processed;
A back member provided apart from the back surface so as to cover the back surface of the high-frequency electrode, and a space between the high-frequency electrode serving as an exhaust route of the processing chamber;
A plasma processing method of processing the object to be processed using a plasma processing apparatus comprising:
The high-frequency electrode is
A first hollow portion provided inside the high-frequency electrode;
A first opening that is provided on a side surface of the high-frequency electrode and connects a space facing the side surface among the spaces located around the high-frequency electrode, to the first hollow portion;
A second opening provided on the back surface of the high-frequency electrode and connecting the first hollow portion to a space between the high-frequency electrode and the back member;
Have
In addition to the space, a plasma processing method is provided in which the processing chamber is exhausted through the first opening, the first hollow portion, and the second opening.
本発明によれば、高周波電極と背面部材の間隔を狭くしても、処理室の排気効率が低下することを抑制できる。 According to the present invention, even if the interval between the high-frequency electrode and the back member is narrowed, the exhaust efficiency of the processing chamber can be suppressed from decreasing.
以下、本発明の実施の形態について、図面を用いて説明する。尚、すべての図面において、同様な構成要素には同様の符号を付し、適宜説明を省略する。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings. In all the drawings, the same reference numerals are given to the same components, and the description will be omitted as appropriate.
図1は、第1の実施形態に係るプラズマ処理装置の構成を示す図である。このプラズマ処理装置は、処理室100、高周波電極320、及び背面部材210を備える。処理室100は、基板などの被処理体10をプラズマで処理する。ここで行われる処理は、例えばプラズマCVD法による成膜処理である。成膜される膜は、例えば太陽電池の光電変換素子を形成するいずれかの層である。
FIG. 1 is a diagram illustrating a configuration of a plasma processing apparatus according to the first embodiment. This plasma processing apparatus includes a
高周波電極320は、処理室100の中に配置され、高周波が印加される。高周波の周波数は、例えば10MHz以上100MHz以下である。高周波電極320の表面は、被処理体10に対向している。背面部材210は、高周波電極320の裏面を覆うように、この裏面から離間して設けられている。背面部材210と高周波電極320との間の空間504は処理室100の排気ルートとなっている。そして高周波電極320は、高周波電極320の内部に設けられた第1中空部325と、高周波電極320の側面に設けられた第1開口321aと、高周波電極320の裏面に設けられた第2開口321bとを備えている。第1開口321aは、高周波電極320の周囲に位置する空間のうち高周波電極320の側面に面する空間502を第1中空部325に接続する。第2開口321bは、高周波電極320と背面部材210との間の空間504に第1中空部325を接続する。
The
本実施形態に係るプラズマ処理装置は、平行平板型のプラズマ処理装置である。被処理体10は、接地電極310に接触している。接地電極310は、処理室100の中に高周波電極320と対向するように配置されている。整合器410を介して高周波電源400から高周波電極320に高周波が印加されると、高周波電極320と接地電極310の間の放電空間にプラズマが発生し、被処理体10に処理が行われる。また接地電極310はヒータを内蔵しており、被処理体10を加熱する。本図に示す例において、接地電極310及び高周波電極320は表面が垂直になるように配置されている。このため被処理体10は、垂直に立った状態で処理される。
The plasma processing apparatus according to this embodiment is a parallel plate type plasma processing apparatus. The
高周波電極320は、高周波電極320の表面を形成する板状の表面部材322と、表面部材322の裏面に取り付けられた筐体324から形成されている。表面部材322は、例えばステンレスなどの金属で形成されている。筐体324は、箱状であり、多孔板、例えばステンレスなどの金属板にパンチングにより多数の孔を形成したパンチングメタルで形成されている。そして、筐体324の側面に位置する孔が上記した第1開口321aに相当し、筐体324の裏面に位置する孔が上記した第2開口321bに相当し、筐体324の内部空間が、第1開口321aと第2開口321bを相互に連結する第1中空部325になっている。筐体324の平面形状は表面部材322の平面形状と略同じであるが、表面部材322の平面形状より小さくても良い。
The high-
背面部材210は、ステンレスなどの導電性の材料から形成されており、高周波電極320の側面及び背面を覆う形状を有している。本実施形態において背面部材210は、平板部212及び凸部214を有している。平板部212は高周波電極320の裏面を覆っている。平板部212は、平面形状が高周波電極320の平面形状と相似形であり、高周波電極320より少し大きい。凸部214は平板部212の周縁部の全周に設けられており、高周波電極320の側面を覆うように平板部212の周縁部から突出している。本図に示す例において、接地電極310の表面を基準にした場合に、凸部214の先端は、高周波電極320の表面部材322の表面と略同じ高さに位置している。
The
背面部材210と高周波電極320の間には空間504が設けられている。背面部材210の平板部212には、排気管330が取り付けられている。排気管330は、平板部212の中心から外れた位置に設けられており、排気ポンプ(図示せず)に接続されている。この排気ポンプは、高周波電極320と接地電極310の間の放電空間を排気するために設けられている。すなわちこの排気ポンプが動作すると、高周波電極320と接地電極310の間の放電空間に位置していたプロセスガスやパーティクルは、排気ガスとして、背面部材210と高周波電極320の間の空間502,504及び排気管330を介して排気される。高周波電極320に対して垂直な方向から見た場合、排気管330は高周波電極320の内側に位置している。
A
本実施形態において、高周波電源400が出力した高周波電力は、背面部材210の平板部212の中心に設けられた入力部326に入力される。また背面部材210と高周波電極320の表面部材322は、平板部212の中心に設けられた接続板328を介して互いに接続している。このため、高周波電源400が出力した高周波電力は、背面部材の平板部212および接続板328を介して表面部材322に伝達される。そして背面部材210は、高周波電極320と同電位になり、高周波電極320のシールド部材として機能する。
In the present embodiment, the high frequency power output from the high
また接地電極310の背面及び側面は、背面部材220で覆われている。背面部材220は、ステンレスなどの導電性の材料から形成されており、平板部222及び凸部224を有している。平板部222は、平面形状が接地電極310の平面形状と相似形であり、接地電極310より少し大きい。凸部224は平板部222の周縁部の全周に設けられている。平板部222は接地電極310の背面を覆っており、凸部224は接地電極310の側面を覆っている。平板部222は、中心を接地電極310の支持軸312が貫通しており、この貫通する部分で支持軸312に取り付けられている。背面部材220は、支持軸312及び後述するシールド部材230を介して接地されており、接地電極310と同電位になっている。
The back and side surfaces of the
凸部224の先端は、シールド部材230に接続している。シールド部材230は、被覆部232及び接続部234を有している。被覆部232は、導電性を有している。被覆部232は、背面部材210の凸部214の外側に位置しており、高周波電極320の背面部材210の少なくとも一部分を囲んでいる。被覆部232は、一端が処理室100の筐体110に接続しており、他端が接続部234に接続している。接続部234はリング状、又は矩形状の導電性の板であり、高周波電極320の表面と略平行である。接続部234は、一面側に接地電極310の背面部材220の凸部224の先端が取り付けられており、他面側に、絶縁部材236を介して高周波電極320の背面部材210の凸部214の先端が取り付けられている。
The tip of the
なおプロセスガスは、ガス導入管327を介して接地電極310及び高周波電極320の間の放電空間に導入される。本実施形態においてガス導入管327は、高周波電極320を貫通しており、高周波電極320側からプロセスガスを導入する。ただしガス導入管327は、側面側から接地電極310及び高周波電極320の間の放電空間にプロセスガスを導入してもよい。
The process gas is introduced into the discharge space between the
このような構成において、接地電極310及び高周波電極320は、背面部材210,220、シールド部材230、及び絶縁部材236によって形成された閉空間内に配置されている。従って、接地電極310と高周波電極320の間に供給されるプロセスガスが拡散する空間が狭くなり、処理効率が向上する。
In such a configuration, the
なお、背面部材220は高周波電極320と同電位になっており、高周波が印加される。このため、高周波を効率よく高周波電極320に導入するために、背面部材220と高周波電極320の距離は、接地電極310の表面から高周波電極320の表面までの距離と同等又はそれ以下、例えば20mm以下と狭くすることが必要になる場合がある。
The
図2は、図1に示したプラズマ処理装置の要部拡大図である。この図は、高周波電極320を表面部材322及び筐体324で形成したことによる作用及び効果を説明するための図である。
FIG. 2 is an enlarged view of a main part of the plasma processing apparatus shown in FIG. This figure is a diagram for explaining the operation and effect of the high-
図1に示したプラズマ処理装置を用いて被処理体10を処理するとき、高周波電極320と接地電極310の間の放電空間にはプロセスガスが供給される。排気管330に接続された排気ポンプが動作することにより、高周波電極320と接地電極310の間の放電空間が排気され、これにより、高周波電極320と接地電極310の間の放電空間の圧力が制御される。
When the object to be processed 10 is processed using the plasma processing apparatus shown in FIG. 1, a process gas is supplied to the discharge space between the high-
詳細には、排気管330に接続された排気ポンプが動作すると、高周波電極320と接地電極310の間の放電空間は、背面部材210と高周波電極320の間の空間502,504及び排気管330を介して排気される(図2の点線で示すルートA)。また本実施形態では、高周波電極320の筐体324は多孔板から形成されている。このため、排気ポンプが動作すると、高周波電極320と接地電極310の間の放電空間に位置する気体は、筐体324の側面に位置する孔である開口321a、筐体324の第1中空部325、及び筐体324の裏面に位置する孔である開口321bを介しても排気される(図2の一点鎖線で示すルートB)。
Specifically, when the exhaust pump connected to the
このため、本実施形態によれば、高周波電極320と接地電極310の間の放電空間の排気効率が向上する。特に背面部材220は高周波電極320と同電位になっており、背面部材220と高周波電極320の距離を狭くする必要がある場合に、この効果は顕著になる。
For this reason, according to this embodiment, the exhaust efficiency of the discharge space between the
また本実施形態では、多孔板で形成された筐体324により、高周波電極320の裏面側を形成している。そして筐体324の孔が、高周波電極320の側面及び裏面に設けられた開口321a,321bに相当し、筐体324の中空部が、これら開口を接続するための第1中空部325になっている。このため、高周波電極320の側面及び裏面に開口321a,321bを設け、かつ第1中空部325を形成するためのコストが低くなる。
Moreover, in this embodiment, the back surface side of the
図3は、第2の実施形態に係るプラズマ処理装置の構成を示す図である。このプラズマ処理装置は、ガス導入管327を有していない点、及び表面部材322の形状を除いて、第1の実施形態に係るプラズマ処理装置と同様の構成である。
FIG. 3 is a diagram illustrating a configuration of a plasma processing apparatus according to the second embodiment. This plasma processing apparatus has the same configuration as that of the plasma processing apparatus according to the first embodiment except that the
本実施形態において、高周波電極320は、高周波電極320と接地電極310の間の放電空間にプロセスガスを供給する機能を有しており、シャワーヘッド構造となっている。詳細には、表面部材322は、中空の筐体構造を有している。そして表面部材322の表面には、表面部材322の中空部である第2中空部323に接続する複数の孔が形成されている。表面部材322の第2中空部323には、表面部材322の裏面側に接続されたガス導入管350を介して、プロセスガスが供給される。第2中空部323に供給されたプロセスガスは、表面部材322の表面に形成された孔を介して、高周波電極320と接地電極310の間の放電空間に供給される。
In the present embodiment, the
本実施形態においても、表面部材322の裏面側に、多孔板から形成された筐体324が設けられているため、第1の実施形態と同様の効果を得ることができる。
Also in this embodiment, since the
以上、図面を参照して本発明の実施形態について述べたが、これらは本発明の例示であり、上記以外の様々な構成を採用することもできる。 As mentioned above, although embodiment of this invention was described with reference to drawings, these are the illustrations of this invention, Various structures other than the above are also employable.
10 被処理体
100 処理室
110 筐体
210 背面部材
212 平板部
214 凸部
220 背面部材
222 平板部
224 凸部
230 シールド部材
232 被覆部
234 接続部
236 絶縁部材
310 接地電極
312 支持軸
320 高周波電極
321a,321b 開口
322 表面部材
323 第2中空部
324 筐体
325 第1中空部
326 入力部
327 ガス導入管
328 接続板
330 排気管
350 ガス導入管
400 高周波電源
410 整合器
502 空間
504 空間
DESCRIPTION OF
Claims (7)
前記処理室の中に配置され、高周波が印加され、表面が前記被処理体に対向する高周波電極と、
前記高周波電極の裏面を覆うように前記裏面から離間して設けられ、前記高周波電極との間の空間が前記処理室の排気ルートとなる背面部材と、
を備え、
前記高周波電極は、
前記高周波電極の内部に設けられた第1中空部と、
前記高周波電極の側面に設けられ、前記高周波電極の周囲に位置する空間のうち前記側面に面する空間を前記第1中空部に接続する第1開口と、
前記高周波電極の前記裏面に設けられ、前記高周波電極と前記背面部材との間の空間に前記第1中空部を接続する第2開口と、
を備えるプラズマ処理装置。 A processing chamber for processing an object to be processed with plasma;
A high frequency electrode disposed in the processing chamber, to which a high frequency is applied, and a surface facing the object to be processed;
A back member provided apart from the back surface so as to cover the back surface of the high-frequency electrode, and a space between the high-frequency electrode serving as an exhaust route of the processing chamber;
With
The high-frequency electrode is
A first hollow portion provided inside the high-frequency electrode;
A first opening that is provided on a side surface of the high-frequency electrode and connects a space facing the side surface among the spaces located around the high-frequency electrode, to the first hollow portion;
A second opening provided on the back surface of the high-frequency electrode and connecting the first hollow portion to a space between the high-frequency electrode and the back member;
A plasma processing apparatus comprising:
前記背面部材は、前記高周波電極と電気的に接続しているプラズマ処理装置。 The plasma processing apparatus according to claim 1,
The plasma processing apparatus, wherein the back member is electrically connected to the high-frequency electrode.
前記高周波電極は、
前記高周波電極の表面側を形成し、表面が前記被処理体に対向する表面部材と、
前記表面部材の裏面に取り付けられ、多孔板から形成された筐体と、
を備え、前記筐体の側面及び裏面それぞれに位置する孔が前記第1開口及び前記第2開口であるプラズマ処理装置。 The plasma processing apparatus according to claim 1 or 2,
The high-frequency electrode is
Forming a surface side of the high-frequency electrode, and a surface member whose surface faces the object to be processed;
A housing attached to the back surface of the surface member and formed from a perforated plate,
A plasma processing apparatus in which holes located on a side surface and a back surface of the housing are the first opening and the second opening, respectively.
前記表面部材は板状であるプラズマ処理装置。 The plasma processing apparatus according to claim 3, wherein
The plasma processing apparatus, wherein the surface member has a plate shape.
前記表面部材は、
内部に設けられ、処理ガスが導入される第2中空部と、
表面に設けられ、前記第2中空部に接続している複数の孔と、
を備えるプラズマ処理装置。 The plasma processing apparatus according to claim 3, wherein
The surface member is
A second hollow portion provided inside and into which a processing gas is introduced;
A plurality of holes provided on the surface and connected to the second hollow portion;
A plasma processing apparatus comprising:
前記処理室の中に配置され、高周波が印加され、表面が前記被処理体に対向する高周波電極と、
前記高周波電極の裏面を覆うように前記裏面から離間して設けられ、前記高周波電極との間の空間が前記処理室の排気ルートとなる背面部材と、
を備えるプラズマ処理装置を用いて前記被処理体を処理するプラズマ処理方法であって、
前記高周波電極は、
前記高周波電極の内部に設けられた第1中空部と、
前記高周波電極の側面に設けられ、前記高周波電極の周囲に位置する空間のうち前記側面に面する空間を前記第1中空部に接続する第1開口と、
前記高周波電極の前記裏面に設けられ、前記高周波電極と前記背面部材との間の空間に前記第1中空部を接続する第2開口と、
を有しており、
前記高周波電極と前記背面部材の間の前記空間に加えて、前記第1開口、前記第1中空部、及び前記第2開口を介して前記処理室内を排気する、プラズマ処理方法。 A processing chamber for processing an object to be processed with plasma;
A high frequency electrode disposed in the processing chamber, to which a high frequency is applied, and a surface facing the object to be processed;
A back member provided apart from the back surface so as to cover the back surface of the high-frequency electrode, and a space between the high-frequency electrode serving as an exhaust route of the processing chamber;
A plasma processing method of processing the object to be processed using a plasma processing apparatus comprising:
The high-frequency electrode is
A first hollow portion provided inside the high-frequency electrode;
A first opening that is provided on a side surface of the high-frequency electrode and connects a space facing the side surface among the spaces located around the high-frequency electrode, to the first hollow portion;
A second opening provided on the back surface of the high-frequency electrode and connecting the first hollow portion to a space between the high-frequency electrode and the back member;
Have
A plasma processing method of exhausting the processing chamber through the first opening, the first hollow portion, and the second opening in addition to the space between the high-frequency electrode and the back member .
前記被処理体は太陽電池が形成される基板であるプラズマ処理方法。 The plasma processing method according to claim 6,
The plasma processing method, wherein the object to be processed is a substrate on which a solar cell is formed.
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