JP5630319B2 - Parts for plasma processing apparatus and marking method for identification display - Google Patents
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本発明は、プラズマ処理装置に用いられる識別表示が付されたフォーカスリングや電極板等の部品及びその部品への識別表示の刻印方法に関する。 The present invention relates to a component such as a focus ring or an electrode plate with an identification display used in a plasma processing apparatus, and a method for marking the identification display on the component.
半導体デバイス製造プロセスに使用されるプラズマエッチング装置やプラズマCVD装置等のプラズマ処理装置は、チャンバー内に、高周波電源に接続される上部電極と下部電極とを、例えば、上下方向に対向配置し、下部電極の上に被処理基板を配置した状態として、上部電極に形成した通気孔からエッチングガス等を被処理基板に向かって流通させながら高周波電圧を印加することによりプラズマを発生させ、被処理基板にエッチング等の処理を行う構成とされている(特許文献1)。 A plasma processing apparatus such as a plasma etching apparatus or a plasma CVD apparatus used in a semiconductor device manufacturing process has, for example, an upper electrode and a lower electrode connected to a high-frequency power source disposed in a chamber facing each other in the vertical direction, In a state where the substrate to be processed is arranged on the electrode, plasma is generated by applying a high-frequency voltage while flowing an etching gas or the like from the air hole formed in the upper electrode toward the substrate to be processed, and the substrate is processed. It is set as the structure which performs processes, such as an etching (patent document 1).
そして、このようなプラズマ処理装置に用いられるフォーカスリングや電極板等の部品には、部品の交換時期を判定することや、部品の製造過程などの追跡調査を可能とするために、製造番号等の識別表示が付されている。識別表示は、レーザマーキング法により刻印するなどして形成されている。これらの識別表示が付された部品においては、プラズマ処理時に高温にさらされることより、識別表示を起点として割れを生ずることがあった。 And for parts such as focus rings and electrode plates used in such a plasma processing apparatus, in order to be able to determine the replacement timing of parts and to follow up the manufacturing process of parts, etc. The identification is attached. The identification display is formed by, for example, marking by a laser marking method. The parts with these identification marks may be cracked starting from the identification marks due to exposure to high temperatures during plasma processing.
特許文献2には、縦断面形状が略U字形状のドット穴を複数並べることにより、識別表示を形成する方法が提案されている。ドット穴の直径は、0.1mm以下(好ましくは0.05mm以下)に形成されており、このドット穴は、プラズマ処理時のシース厚よりも狭く、ドット穴の中心軸どうしの最短距離が直径の3倍以上(例えば、0.15mm以上)に形成されている。このようなドット穴により構成された識別表示とすることで、熱応力による影響を緩和して、識別表示を起点とする割れの発生を抑制するとされている。 Patent Document 2 proposes a method for forming an identification display by arranging a plurality of dot holes having a substantially U-shaped longitudinal section. The diameter of the dot hole is 0.1 mm or less (preferably 0.05 mm or less). This dot hole is narrower than the sheath thickness during plasma processing, and the shortest distance between the center axes of the dot holes is the diameter. 3 times or more (for example, 0.15 mm or more). By using the identification display constituted by such dot holes, it is said that the influence of thermal stress is alleviated and the generation of cracks starting from the identification display is suppressed.
しかしながら、特許文献2のように、ドット穴で識別表示を刻印する場合、視認性が劣るという問題がある。また、ドット穴を刻印する際には、集光性の高いレーザ光を一点に集中させることになるので、視認できる程度の加工を施す場合にはドット穴が深く刻まれ易いうえに、U字形状とすることが難しく、円錐状の底の尖ったドット穴が形成されることが少なくない。そして、異常放電によりドット穴に局所的に熱がかかり、底部分の尖った鋭角形状に応力が集中した場合、部品に割れを生じさせるおそれがある。
また、識別表示の形成に際しては、文字等を刻印後、その後のエッチング工程を経て表面をポリッシュする平滑化作業がなされるが、この平滑化作業においてもドット穴の中に入り込んだ研磨屑を完全に取り除けないなどの問題がある。
However, when the identification display is engraved with a dot hole as in Patent Document 2, there is a problem that visibility is inferior. In addition, when engraving the dot hole, the laser beam with high light condensing ability is concentrated on one point. Therefore, when processing to the extent that it can be visually recognized, the dot hole is easy to be engraved deeply, and the U-shape It is difficult to obtain a shape, and a conical bottomed dot hole is often formed. Then, when heat is locally applied to the dot holes due to abnormal discharge and stress is concentrated on an acute-angled shape with a sharp bottom, there is a risk of causing cracks in the component.
In addition, when forming the identification display, a smoothing operation is performed to polish the surface through a subsequent etching process after engraving characters and the like. Even in this smoothing operation, polishing dust that has entered the dot holes is completely removed. There are problems such as being unable to remove.
本発明は、このような事情に鑑みてなされたものであって、識別表記の視認性を阻害することがなく、プラズマ処理時において、識別表示を起点として生じる割れ等の弊害を防止することができるプラズマ処理装置用部品及び識別表示の刻印方法を提供する。 The present invention has been made in view of such circumstances, and does not hinder the visibility of identification notation, and can prevent adverse effects such as cracks that originate from the identification display during plasma processing. Provided are parts for a plasma processing apparatus and a marking method for identification display.
本発明のプラズマ処理装置用部品は、プラズマ処理装置内に配置される部品であって、前記部品の表面に、断面形状がU字状であって、ドット穴ではない凹溝により形成された識別表示が付されており、前記凹溝は、深さに対する幅の比率が0.3以上2.0以下であり、その凹溝の底部が30μm以上の曲率半径で形成されていることを特徴とする。 The component for a plasma processing apparatus of the present invention is a component disposed in the plasma processing apparatus, and has an identification formed on the surface of the component by a concave groove having a U-shaped cross section and not a dot hole. The concave groove is characterized in that the ratio of the width to the depth is 0.3 or more and 2.0 or less, and the bottom of the groove is formed with a radius of curvature of 30 μm or more. To do.
凹溝により識別表示を設けているので、ドット穴により識別表示を付した場合のように、視認性を阻害することがない。また、識別表示は、断面形状がU字状の凹溝によって形成されているので、識別表示の刻印時において生じた研磨屑の除去も容易に行うことができる。また、凹溝底部の緩やかなU字状の形状は、プラズマ処理時の応力集中を緩和して、部品に生じる割れ等の弊害を防止することができる。 Since the identification display is provided by the concave groove, the visibility is not hindered as in the case where the identification display is given by the dot hole. Moreover, since the identification display is formed by a U-shaped groove having a cross-sectional shape, it is possible to easily remove the polishing dust generated at the time of marking the identification display. In addition, the gentle U-shaped shape of the bottom of the groove can alleviate stress concentration during plasma processing and prevent adverse effects such as cracks occurring in the part.
また、本発明の識別表示の刻印方法は、プラズマ処理装置内に配置される部品の表面に凹溝を形成して識別表示を刻印する方法であって、前記部品の表面に、レーザ照射加工により少なくとも二列の小溝部を、隣接する小溝部の一部分を重ねた状態で並列に形成しておき、これらの小溝部の間を除去するようにフォーカス位置をずらしてレーザ照射加工することにより凹溝を形成し、識別表示を刻印することを特徴とする。 Further, the identification marking method according to the present invention is a method for forming a concave groove on the surface of a component arranged in the plasma processing apparatus and marking the identification marking on the surface of the component by laser irradiation processing. At least two rows of small groove portions are formed in parallel with a part of adjacent small groove portions overlapped, and the concave groove is formed by laser irradiation processing while shifting the focus position so as to remove the space between these small groove portions. And an identification display is imprinted.
小溝部を複数加工した後に、レーザ光のフォーカス位置をずらして小溝部全体にレーザ照射加工を施すことにより、凹溝表面を平滑化するとともに、幅は広く、深さは浅い凹溝を形成することができる。したがって、識別表示の視認性を阻害することがなく、プラズマ処理時において生じる部品の割れ等の弊害を防止することができる。 After machining a plurality of small grooves, the focus position of the laser beam is shifted and laser irradiation processing is performed on the entire small grooves, thereby smoothing the surface of the grooves and forming a groove having a wide width and a shallow depth. be able to. Therefore, the visibility of the identification display is not hindered, and adverse effects such as cracking of parts that occur during plasma processing can be prevented.
本発明によれば、識別表示を形成する凹溝を、幅は広く、深さは浅く形成できるとともに、凹溝表面を平滑化して形成することができるので、識別表示の視認性を阻害することがなく、プラズマ処理時において、識別表示を起点として生じる割れ等の弊害を防止することができる。 According to the present invention, the groove for forming the identification display can be formed with a wide width and a shallow depth, and the surface of the groove can be smoothed, so that the visibility of the identification display is hindered. In the plasma processing, it is possible to prevent a bad effect such as a crack generated from the identification display as a starting point.
以下、本発明のプラズマ処理装置用部品を電極板に適用した一実施形態について、図面を参照しながら説明する。
まず、この電極板が用いられるプラズマ処理装置としてプラズマエッチング装置1について説明する。
このプラズマエッチング装置1は、図1の概略断面図に示されるように、真空チャンバー2内の上部に電極板(上部電極)3が設けられるとともに、下部に上下動可能な架台(下部電極)4が電極板3と相互間隔をおいて平行に設けられている。この場合、上部の電極板3は絶縁体5により真空チャンバー2の壁に対して絶縁状態に支持されているとともに、架台4の上には、静電チャック6と、その周りを囲むフォーカスリング7とが設けられており、静電チャック6の上に、フォーカスリング7により周縁部を支持した状態でウエハ(被処理基板)8を載置するようになっている。また、真空チャンバー2の上部にはエッチングガス供給管9が設けられ、このエッチングガス供給管9から送られてきたエッチングガスは拡散部材10を経由した後、電極板3に設けられたガス通過孔11を通してウエハ8に向かって流され、真空チャンバー2の側部の排出口12から外部に排出される構成とされている。一方、電極板3と架台4との間には高周波電源13により高周波電圧が印加されるようになっている。
Hereinafter, an embodiment in which a component for a plasma processing apparatus of the present invention is applied to an electrode plate will be described with reference to the drawings.
First, a plasma etching apparatus 1 will be described as a plasma processing apparatus using this electrode plate.
As shown in the schematic cross-sectional view of FIG. 1, the plasma etching apparatus 1 is provided with an electrode plate (upper electrode) 3 in the upper part of the vacuum chamber 2 and a gantry (lower electrode) 4 that can be moved up and down in the lower part. Are provided in parallel with the
また、電極板3は、シリコンによって円板状に形成されており、その背面には熱伝導性に優れるアルミニウム等からなる冷却板14が固定され、この冷却板14にも電極板3のガス通過孔11に連通するように、このガス通過孔11と同じピッチで貫通孔15が形成されている。そして、電極板3は、背面が冷却板14に接触した状態でねじ止め等によってプラズマ処理装置1内に固定される。この電極板3には、図2に示すように、冷却板14と接触する背面に、製造番号等の識別表示30が付されている。
The
プラズマエッチング装置1では、高周波電源13から高周波電圧を印加してエッチングガスを供給すると、このエッチングガスは拡散部材10を経由して、電極板3に設けられたガス通過孔11を通って電極板3と架台4との間の空間に放出され、この空間内でプラズマとなってウエハ8に当り、このプラズマによるスパッタリングすなわち物理反応と、エッチングガスの化学反応とにより、ウエハ8の表面がエッチングされる。
また、ウエハ8の均一なエッチングを行う目的で、発生したプラズマをウエハ8の中央部に集中させ、外周部へ拡散するのを阻止して電極板3とウエハ8との間に均一なプラズマを発生させるために、通常、プラズマ発生領域16がシリコン製のシールドリング17で囲われた状態とされている。
In the plasma etching apparatus 1, when an etching gas is supplied by applying a high-frequency voltage from a high-
Further, for the purpose of uniformly etching the
次に、電極板3について、図2から図4を参照しながら説明する。
この電極板3の背面には、図2に示す位置に、識別表示30が付されている。識別表示30は、図3に示す凹溝31によって、文字や数字等を組み合わせた文字列を刻印することにより構成されている。この場合、直径300mm、板厚10mmとされる電極板3に対して、電極板3の外周より内側10mmの位置に、識別表示30が付されている。
なお、電極板3は、単結晶シリコン、柱状晶シリコン、又は多結晶シリコンにより円板状に形成されている。
凹溝31は、レーザマーカ等によって加工され、図3に示すように、断面形状がU字状になっている。この凹溝31は、深さHに対する幅Wの比率(H/W)が0.3以上2.0以下とされており、その底部33の曲率半径Rが30μm以上で形成されている。
Next, the
An
The
The
次に、電極板3に凹溝31を刻印する方法について説明する。
凹溝31は、例えば、レーザマーカ等によるレーザ照射加工により形成される。
レーザマーカは、レーザ光を被加工物上に集光させて熱加工によって、被加工物の表面に文字等を刻印することができる装置である。レーザ光のフォーカス位置や出力強度、走査速度を管理することによって所望の幅と深さの加工を施すことができる。
Next, a method for marking the
The
A laser marker is a device that can focus characters on a surface of a workpiece by condensing a laser beam on the workpiece and perform thermal processing. By controlling the focus position, output intensity, and scanning speed of the laser beam, processing with a desired width and depth can be performed.
本実施形態においては、所望の凹溝31の幅を得るまで、複数回にわたってレーザ照射加工し、加工溝を徐々に広げて形成している。
まず、図4(a)に示すように、電極板3の背面の所定の位置に、1回目のレーザ照射によって、幅80μm程度の小溝部32aを加工する。次に、図4(b)に示すように、小溝部32aと一部分を重ねるようにして並列に二回目のレーザ照射、三回目のレーザ照射と、順次実施して、隣接する小溝部32の一部分を重ねた状態で小溝部32b,32cを加工する。このように、所望の幅(ここでは、200μm程度)となるまで、複数回、レーザ照射を繰り返す。
In the present embodiment, laser irradiation processing is performed a plurality of times until the desired width of the
First, as shown in FIG. 4A, a
凹溝31を構成する小溝部32による加工溝が、所望の幅となったところで、これら複数列の小溝部32の間の鋸溝部34を除去するようにレーザ光のフォーカス位置をずらして、小溝部32による加工溝の幅全体をレーザ光でなぞるように加工を施す。これにより、図4(c)に示すように、鋸溝部34が除去されて、加工溝の表面がU字状の断面形状に加工される。その後、レーザ照射加工後に残る熱の影響層を除去するため、電極板3をエッチングする。さらに、電極板3の表面を数10〜100μm程度研磨することにより、所定の厚みとされる。
なお、小溝部32による加工溝は、電極板3の表面を研磨した後においても凹溝31を確実に視認できる状態とするため、200μm程度の深さを目途に加工されている。
When the processed groove formed by the
The processed grooves formed by the
このように、小溝部32を複数加工した後に、その小溝部32による加工溝の全体に、レーザ光のフォーカス位置をずらしてレーザ照射加工を施すことにより、加工溝の表面を平滑化するとともに、幅Wが大きい凹溝31を形成することができる。
In this way, after processing a plurality of
ところで、プラズマエッチング処理時には、プラズマ発生領域に露出している電極板3は高温にさらされ、処理の度に膨張、収縮を繰り返すことにより、電極板3に熱応力が加わることとなる。しかしながら、本実施形態の電極板3においては、背面に付された識別表示30を構成する凹溝31が、U字状の断面形状となるように形成されており、かつ、その凹溝31の深さHに対する幅Wの比率が大きく構成されている。そのため、凹溝31の幅Wを十分に確保することができ、識別表示30の視認性を阻害することがない。また、プラズマ処理時において応力集中を緩和して、部品に生じる割れ等の弊害を防止することができる。また、凹溝31により構成される識別表示30においては、刻印時において生じた研磨屑の除去も容易に行うことができる。
By the way, at the time of the plasma etching process, the
次に、本発明のプラズマ処理装置用部品に係る実施例について説明する。
試料には、第1実施形態と同様に直径300mm、厚さ10mmの単結晶シリコン電極板を用い、識別表示を構成する凹溝の違いによる、割れの発生状況を確認した。
識別表示は、電極板の片面に下記の表1に示す条件で、また、図3に示す形状の凹溝を形成することにより刻印した。なお、試料に付する識別表示は、文字列「ABC123」、文字高さ6mmとし、電極板の外周から内側10mmの位置に刻印した。
また、試料となる電極板は、条件毎に50枚作製した。そして、100℃に加熱されたホットプレート上に、識別表示を付した刻印面を上にして電極板を載置し、この際に識別表示を起点とする割れが発生した電極板の数を確認した。なお、識別表示を起点とする割れは、ホットプレート上に載置した直後に発生していた。
また、視認性の評価は、5名が垂直方向(識別表示の直上50cm)から観察することにより行い、5名全員が文字を正しく確認できた場合を「○」とし、1名でも読み取れなかった場合を「×」として評価した。
Next, the Example which concerns on the components for plasma processing apparatuses of this invention is described.
As in the first embodiment, a single crystal silicon electrode plate having a diameter of 300 mm and a thickness of 10 mm was used as the sample, and the occurrence of cracks due to the difference in the groove forming the identification display was confirmed.
The identification display was engraved on one side of the electrode plate under the conditions shown in Table 1 below and by forming a concave groove having the shape shown in FIG. In addition, the identification display attached to the sample was a character string “ABC123”, a character height of 6 mm, and was stamped at a
Further, 50 electrode plates as samples were prepared for each condition. Then, on the hot plate heated to 100 ° C., the electrode plate is placed with the engraved surface with the identification indication on top, and the number of electrode plates with cracks starting from the identification indication at this time is confirmed. did. In addition, the crack which started from the identification display had generate | occur | produced immediately after mounting on a hotplate.
Visibility was evaluated by observing 5 people from the vertical direction (50 cm directly above the identification display), and when all 5 people confirmed the characters correctly, “◯” was given, and even one person could not read. Cases were evaluated as “x”.
表1に示すとおり、各凹溝の深さHに対する幅Wの比率(H/W)が0.3以上2.0以下で、凹溝の底部の半径Rが30μm以上であれば、識別表示を起点とする割れを効果的に防止でき、良好な視認性を得られることがわかる。また、識別表示の良好な視認性を得るためには、凹溝の幅Wを200μm程度とすれば十分であるが、表1によれば、幅Wを240μmとした凹溝を形成することも可能である。 As shown in Table 1, if the ratio (H / W) of the width W to the depth H of each groove is 0.3 or more and 2.0 or less and the radius R of the bottom of the groove is 30 μm or more, the identification display It can be seen that cracks originating from can be effectively prevented and good visibility can be obtained. Further, in order to obtain good visibility of the identification display, it is sufficient that the width W of the groove is about 200 μm. However, according to Table 1, a groove having a width W of 240 μm may be formed. Is possible.
なお、本発明は上記実施形態に限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲において種々の変更を加えることが可能である。
例えば、レーザマーカのレーザ媒体、光源等に関しては、電極板等の部品に刻印が可能であるならば、特に制限されるものではない。
また、上記実施形態においては、プラズマ処理装置用部品としてSi製の電極板を用いて説明したが、本発明は、石英、アルミナセラミックス、イットリアセラミックス、SiC等の部品表面に識別表示を刻印する際にも有効である。
In addition, this invention is not limited to the said embodiment, A various change can be added in the range which does not deviate from the meaning of this invention.
For example, the laser medium of the laser marker, the light source, and the like are not particularly limited as long as the parts such as the electrode plate can be stamped.
In the above-described embodiment, the Si electrode plate is used as the plasma processing apparatus component. However, in the present invention, the identification display is engraved on the surface of the component such as quartz, alumina ceramic, yttria ceramic, or SiC. Also effective.
1 プラズマエッチング装置
2 真空チャンバー
3 電極板(プラズマ処理装置用部品)
4 架台
5 絶縁体
6 静電チャック
7 フォーカスリング
8 ウエハ
9 エッチングガス供給管
10 拡散部材
11 ガス通過孔
12 排出口
13 高周波電源
14 冷却板
15 貫通孔
16 プラズマ発生領域
17 シールドリング
30 識別表示
31 凹溝
32,32a,32b,32c 小溝部
33 底部
34 鋸溝部
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4 Stand 5 Insulator 6 Electrostatic Chuck 7
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