JPH06151395A - Si清浄表面形成方法 - Google Patents
Si清浄表面形成方法Info
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- JPH06151395A JPH06151395A JP4299482A JP29948292A JPH06151395A JP H06151395 A JPH06151395 A JP H06151395A JP 4299482 A JP4299482 A JP 4299482A JP 29948292 A JP29948292 A JP 29948292A JP H06151395 A JPH06151395 A JP H06151395A
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- H01L21/02041—Cleaning
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- Physics & Mathematics (AREA)
- Condensed Matter Physics & Semiconductors (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Manufacturing & Machinery (AREA)
- Computer Hardware Design (AREA)
- Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
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Abstract
(57)【要約】
【目的】 従来方法より低温で、Siの反り、欠陥の増
大、または不純物の拡散等を抑えながら、原子レベルで
平坦なテラスとステップからなるSi清浄表面を形成する
方法を提供する。 【構成】 通常のSi11はSiOx12に覆われ、主な汚染はCH
x13である。これを真空中で750℃以上に加熱し、紫外線
を照射しながらO2ガスを導入すると、CHx中のCは紫外線
照射とO2ガスによって発生したオゾンガスによってCOx
の形で除去され、CHx中のHも除去される。SiOxはSiOの
昇華によって除去される。それにより空孔やSiの表面拡
散やステップの移動を妨げるものがなくなり、原子レベ
ルで平坦なテラスとステップからなるSi清浄表面を形成
できる。
大、または不純物の拡散等を抑えながら、原子レベルで
平坦なテラスとステップからなるSi清浄表面を形成する
方法を提供する。 【構成】 通常のSi11はSiOx12に覆われ、主な汚染はCH
x13である。これを真空中で750℃以上に加熱し、紫外線
を照射しながらO2ガスを導入すると、CHx中のCは紫外線
照射とO2ガスによって発生したオゾンガスによってCOx
の形で除去され、CHx中のHも除去される。SiOxはSiOの
昇華によって除去される。それにより空孔やSiの表面拡
散やステップの移動を妨げるものがなくなり、原子レベ
ルで平坦なテラスとステップからなるSi清浄表面を形成
できる。
Description
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は原子レベルで平坦なテラ
スとステップからなるSi清浄表面を従来方法よりも低温
で形成する方法に関するものである。
スとステップからなるSi清浄表面を従来方法よりも低温
で形成する方法に関するものである。
【0002】
【従来の技術】近年のSiの微細加工技術の進歩は目ざま
しく、近い将来にはMOS電界効果トランジスター(met
al-oxide semiconductor field effect transistor; MO
SFET)のゲート酸化膜の厚さは10nm以下になると予想さ
れる。そのようなデバイスを製造するためには原子レベ
ルで平坦なテラスとステップからなるSi清浄表面から出
発するのが有利である。
しく、近い将来にはMOS電界効果トランジスター(met
al-oxide semiconductor field effect transistor; MO
SFET)のゲート酸化膜の厚さは10nm以下になると予想さ
れる。そのようなデバイスを製造するためには原子レベ
ルで平坦なテラスとステップからなるSi清浄表面から出
発するのが有利である。
【0003】以下、第1の従来の技術における原子レベ
ルで平坦なテラスとステップからなるSi清浄表面を形成
する方法ついて説明する。
ルで平坦なテラスとステップからなるSi清浄表面を形成
する方法ついて説明する。
【0004】図2は従来の原子レベルで平坦なテラスと
ステップからなるSi清浄表面を形成する方法を示す断面
図である。図2のように通常のSi21の表面はSiOx22とCHx
23に覆われている。これを10-7Pa以下の真空中で750℃
以上に加熱するとSiOx22はSiOの形で除去され、CHx23中
のHも除去される。この温度ではSi原子や空孔の表面拡
散やステップの移動は十分に活発である。
ステップからなるSi清浄表面を形成する方法を示す断面
図である。図2のように通常のSi21の表面はSiOx22とCHx
23に覆われている。これを10-7Pa以下の真空中で750℃
以上に加熱するとSiOx22はSiOの形で除去され、CHx23中
のHも除去される。この温度ではSi原子や空孔の表面拡
散やステップの移動は十分に活発である。
【0005】しかし、CHx23中のCは除去できずに表面に
残留し、これがSi原子や空孔の表面拡散を妨げたりステ
ップの移動をピン止めするので原子レベルで平坦なテラ
スとステップからなるSi清浄表面は形成できない。
残留し、これがSi原子や空孔の表面拡散を妨げたりステ
ップの移動をピン止めするので原子レベルで平坦なテラ
スとステップからなるSi清浄表面は形成できない。
【0006】そのため従来はさらに1100℃以上に加熱す
ることによってCHx23中のCをSiCxの形で除去する。その
結果、Si原子や空孔の表面拡散を妨げたりステップの移
動をピン止めするものがなくなり、図3の断面図のよう
な原子レベルで平坦なテラスとステップからなるSi清浄
表面を形成できる。図3において31はSi、32はテラス、3
3はステップである。ここでいう原子レベルで平坦なテ
ラスとは表面のSi原子が周期的に規則正しく配置してい
るテラスをいう。
ることによってCHx23中のCをSiCxの形で除去する。その
結果、Si原子や空孔の表面拡散を妨げたりステップの移
動をピン止めするものがなくなり、図3の断面図のよう
な原子レベルで平坦なテラスとステップからなるSi清浄
表面を形成できる。図3において31はSi、32はテラス、3
3はステップである。ここでいう原子レベルで平坦なテ
ラスとは表面のSi原子が周期的に規則正しく配置してい
るテラスをいう。
【0007】また第2の従来の技術として、O2ガスと紫
外線を照射し、発生するオゾンによって表面のCHx中のC
を除去する方法がある。図4は第2の従来の技術における
Si表面のCHx中のCを除去する方法を示す断面図である。
36はSi、37はSiOx、38はCHxである。
外線を照射し、発生するオゾンによって表面のCHx中のC
を除去する方法がある。図4は第2の従来の技術における
Si表面のCHx中のCを除去する方法を示す断面図である。
36はSi、37はSiOx、38はCHxである。
【0008】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら上記の第
1の従来の技術では、Siを1100℃以上の高温に加熱する
ためにSiの反り、欠陥の増大、また不純物の拡散等が発
生し、実用のデバイスを製造するプロセスとしては好ま
しくなく、また大面積のウエハの場合は加熱によるガス
放出が多く、10-7Pa以下の真空を必要とするこのような
処理を行うのが困難であるという課題を有していた。
1の従来の技術では、Siを1100℃以上の高温に加熱する
ためにSiの反り、欠陥の増大、また不純物の拡散等が発
生し、実用のデバイスを製造するプロセスとしては好ま
しくなく、また大面積のウエハの場合は加熱によるガス
放出が多く、10-7Pa以下の真空を必要とするこのような
処理を行うのが困難であるという課題を有していた。
【0009】また第2の従来の技術は主に表面のCHx中の
Cを除去することが目的であり、原子レベルで平坦なテ
ラスとステップからなるSi清浄表面は形成できない。そ
の理由は室温ではSi原子や空孔の表面拡散やステップの
移動が十分活発でなく、また750℃より低い温度ではOが
表面に残留するのでこれがSi原子や空孔の表面拡散を妨
げたりステップの移動をピン止めするためである。
Cを除去することが目的であり、原子レベルで平坦なテ
ラスとステップからなるSi清浄表面は形成できない。そ
の理由は室温ではSi原子や空孔の表面拡散やステップの
移動が十分活発でなく、また750℃より低い温度ではOが
表面に残留するのでこれがSi原子や空孔の表面拡散を妨
げたりステップの移動をピン止めするためである。
【0010】本発明は上記従来技術の課題を解決するも
ので、Siの反り、欠陥の増大、また不純物の拡散等を抑
えながら、大面積のウエハでも容易に原子レベルで平坦
なテラスとステップからなるSi清浄表面を形成する方法
を提供することを目的とする。
ので、Siの反り、欠陥の増大、また不純物の拡散等を抑
えながら、大面積のウエハでも容易に原子レベルで平坦
なテラスとステップからなるSi清浄表面を形成する方法
を提供することを目的とする。
【0011】
【課題を解決するための手段】この目的を達成するため
に本発明は、Siを真空中で従来方法よりも低温の750℃
以上に加熱し、紫外線を照射しながらO2ガスを導入する
ことを特徴とする。
に本発明は、Siを真空中で従来方法よりも低温の750℃
以上に加熱し、紫外線を照射しながらO2ガスを導入する
ことを特徴とする。
【0012】
【作用】本発明は上記方法によって、CHx中のCは紫外線
照射とO2ガスによって発生したオゾンガスによってCOx
の形で除去され、CHx中のHも除去される。Siを750℃以
上に加熱することによってSiOxもSiOの形で除去され、
またCHxの除去も室温よりもさらに活発に起こる。またS
i原子や空孔の表面拡散やステップの移動も十分に活発
になる。その結果、Si原子や空孔の表面拡散やステップ
の移動が自由に起こり、原子レベルで平坦なテラスとス
テップからなるSi清浄表面を形成できる。
照射とO2ガスによって発生したオゾンガスによってCOx
の形で除去され、CHx中のHも除去される。Siを750℃以
上に加熱することによってSiOxもSiOの形で除去され、
またCHxの除去も室温よりもさらに活発に起こる。またS
i原子や空孔の表面拡散やステップの移動も十分に活発
になる。その結果、Si原子や空孔の表面拡散やステップ
の移動が自由に起こり、原子レベルで平坦なテラスとス
テップからなるSi清浄表面を形成できる。
【0013】このように750℃以上に加熱することによ
り、SiOxも表面から完全に除去することができる。その
結果、第2の従来の技術では形成できなかった原子レベ
ルで平坦なテラスとステップからなるSi清浄表面を形成
できる。しかも本発明では750℃以上の加熱でよく、第1
の従来の技術の1100℃以上の加熱よりは十分低温であ
る。そのため、Siの反り、欠陥の増大、また不純物の拡
散等を抑えることができ、また大面積のウエハの場合に
もガス放出を抑えられるので処理が容易になる。
り、SiOxも表面から完全に除去することができる。その
結果、第2の従来の技術では形成できなかった原子レベ
ルで平坦なテラスとステップからなるSi清浄表面を形成
できる。しかも本発明では750℃以上の加熱でよく、第1
の従来の技術の1100℃以上の加熱よりは十分低温であ
る。そのため、Siの反り、欠陥の増大、また不純物の拡
散等を抑えることができ、また大面積のウエハの場合に
もガス放出を抑えられるので処理が容易になる。
【0014】
(実施例1)以下、本発明の第1の実施例について、図
面を参照しながら説明する。図1は本発明の一実施例に
おける原子レベルで平坦なテラスとステップからなるSi
清浄表面を形成する方法を示す断面図である。図1にお
いて、11はSi、12はSiOx、13はCHxである。このように
通常Si11表面はSiOx12とCHx13に覆われている。これを
真空中で750℃以上に加熱し、紫外線を照射しながらO2
ガスを導入すると、CHx中のCは紫外線照射とO2ガスによ
って発生したオゾンガスによってCOxの形で除去され、C
Hx中のHも除去される。SiOxはSiOの形で昇華し除去され
る。それによってSi原子や空孔の表面拡散を妨げたりス
テップの移動をピン止めするものがなくなるために、図
3の断面図のような原子レベルで平坦なテラスとステッ
プからなるSi清浄表面を形成できる。
面を参照しながら説明する。図1は本発明の一実施例に
おける原子レベルで平坦なテラスとステップからなるSi
清浄表面を形成する方法を示す断面図である。図1にお
いて、11はSi、12はSiOx、13はCHxである。このように
通常Si11表面はSiOx12とCHx13に覆われている。これを
真空中で750℃以上に加熱し、紫外線を照射しながらO2
ガスを導入すると、CHx中のCは紫外線照射とO2ガスによ
って発生したオゾンガスによってCOxの形で除去され、C
Hx中のHも除去される。SiOxはSiOの形で昇華し除去され
る。それによってSi原子や空孔の表面拡散を妨げたりス
テップの移動をピン止めするものがなくなるために、図
3の断面図のような原子レベルで平坦なテラスとステッ
プからなるSi清浄表面を形成できる。
【0015】このような方法でSi清浄表面を形成する装
置の一具体例を図5に示す。図5において、Si41は真空容
器42内に入れられ、支え43で支えられている。真空容器
42内を真空ポンプ44でバックグランドの圧力を10-7Pa以
下の真空に保ちながら、加熱装置45でSi41を750℃以上
に加熱し、紫外線照射装置46でSi41に紫外線を照射し、
酸素導入装置47から分圧10-4Pa程度のO2にSi41をさら
す。
置の一具体例を図5に示す。図5において、Si41は真空容
器42内に入れられ、支え43で支えられている。真空容器
42内を真空ポンプ44でバックグランドの圧力を10-7Pa以
下の真空に保ちながら、加熱装置45でSi41を750℃以上
に加熱し、紫外線照射装置46でSi41に紫外線を照射し、
酸素導入装置47から分圧10-4Pa程度のO2にSi41をさら
す。
【0016】図6は真空中で紫外線を照射しながらO2ガ
スを導入し、加熱したSi基板の表面粗さの基板温度依存
性の例である。このとき750℃より低い温度の加熱では
表面に付着したSiOxは完全には除去されず、これがSi原
子や空孔の表面拡散を妨げたりステップの移動をピン止
めするために原子レベルで平坦なテラスとステップから
なる清浄表面は形成できない。このため750℃より低い
温度では表面粗さが大きい。それに対して750℃以上に
加熱すると、SiOxも表面から完全に除去することができ
る。
スを導入し、加熱したSi基板の表面粗さの基板温度依存
性の例である。このとき750℃より低い温度の加熱では
表面に付着したSiOxは完全には除去されず、これがSi原
子や空孔の表面拡散を妨げたりステップの移動をピン止
めするために原子レベルで平坦なテラスとステップから
なる清浄表面は形成できない。このため750℃より低い
温度では表面粗さが大きい。それに対して750℃以上に
加熱すると、SiOxも表面から完全に除去することができ
る。
【0017】その結果、図3のような原子レベルで平坦
なテラスとステップからなるSi清浄表面を形成でき、表
面粗さを小さくすることができる。全てのテラスの幅が
等しい理想的な場合には粗さRaはステップ33の高さの1/
4になる。Si(001)面の場合にはステップ33の高さは0.13
6nmなので、粗さRaは0.034nmに近い値になる。
なテラスとステップからなるSi清浄表面を形成でき、表
面粗さを小さくすることができる。全てのテラスの幅が
等しい理想的な場合には粗さRaはステップ33の高さの1/
4になる。Si(001)面の場合にはステップ33の高さは0.13
6nmなので、粗さRaは0.034nmに近い値になる。
【0018】このように750℃以上に加熱することによ
り、第2の従来の技術では形成できなかった原子レベル
で平坦なテラスとステップからなるSi清浄表面を形成で
きる。しかも本発明では750℃以上の加熱でよく、第1の
従来の技術の1100℃以上の加熱よりは十分低温である。
そのため、Siの反り、欠陥の増大、また不純物の拡散等
を抑えることができ、また大面積のウエハの場合にもガ
ス放出を抑えられるのでバックグランドの圧力を10-7Pa
以下の真空に保つのは容易になる。
り、第2の従来の技術では形成できなかった原子レベル
で平坦なテラスとステップからなるSi清浄表面を形成で
きる。しかも本発明では750℃以上の加熱でよく、第1の
従来の技術の1100℃以上の加熱よりは十分低温である。
そのため、Siの反り、欠陥の増大、また不純物の拡散等
を抑えることができ、また大面積のウエハの場合にもガ
ス放出を抑えられるのでバックグランドの圧力を10-7Pa
以下の真空に保つのは容易になる。
【0019】(実施例2)本発明の方法で形成した原子
レベルで平坦なテラスとステップからなるSi清浄表面を
用いると絶縁耐圧特性の優れたMOSデバイスを製造する
ことができる。その理由は、粗さの小さい平坦なSi表面
ほど酸化膜の表面やSi-酸化膜界面の凹凸の小さい酸化
膜を形成できるためである。ここではMOSデバイスの例
としてMOSキャパシターを挙げる。
レベルで平坦なテラスとステップからなるSi清浄表面を
用いると絶縁耐圧特性の優れたMOSデバイスを製造する
ことができる。その理由は、粗さの小さい平坦なSi表面
ほど酸化膜の表面やSi-酸化膜界面の凹凸の小さい酸化
膜を形成できるためである。ここではMOSデバイスの例
としてMOSキャパシターを挙げる。
【0020】まず始めに比較のため第2の従来の技術を
用いて製造した酸化膜厚5nmのMOSキャパシターの絶縁耐
圧特性を図7に示す。よこ軸は破壊電圧で、たて軸は相
対頻度である。第2の従来の技術を用いた場合は図7のよ
うに絶縁耐圧は低下する。これは粗さの大きい表面を酸
化したために発生した酸化膜のピンホールや表面の欠陥
に起因すると思われる。
用いて製造した酸化膜厚5nmのMOSキャパシターの絶縁耐
圧特性を図7に示す。よこ軸は破壊電圧で、たて軸は相
対頻度である。第2の従来の技術を用いた場合は図7のよ
うに絶縁耐圧は低下する。これは粗さの大きい表面を酸
化したために発生した酸化膜のピンホールや表面の欠陥
に起因すると思われる。
【0021】それに対して本発明を用いて形成した原子
レベルで平坦なテラスとステップからなるSi清浄表面を
用いて製造した酸化膜厚5nmのMOSキャパシターの絶縁耐
圧特性を図8に示す。本発明を用いた場合の絶縁耐圧特
性は図8のように良好である。このように本発明の方法
で形成した原子レベルで平坦なテラスとステップからな
るSi清浄表面を用いると絶縁耐圧特性の優れたMOSキャ
パシターを製造することができる。同様に本発明の方法
で形成した原子レベルで平坦なテラスとステップからな
るSi清浄表面を用いて絶縁耐圧特性の優れたMOSFETを製
造することもできる。
レベルで平坦なテラスとステップからなるSi清浄表面を
用いて製造した酸化膜厚5nmのMOSキャパシターの絶縁耐
圧特性を図8に示す。本発明を用いた場合の絶縁耐圧特
性は図8のように良好である。このように本発明の方法
で形成した原子レベルで平坦なテラスとステップからな
るSi清浄表面を用いると絶縁耐圧特性の優れたMOSキャ
パシターを製造することができる。同様に本発明の方法
で形成した原子レベルで平坦なテラスとステップからな
るSi清浄表面を用いて絶縁耐圧特性の優れたMOSFETを製
造することもできる。
【0022】
【発明の効果】以上のように本発明はSiを真空中で750
℃以上に加熱し、紫外線を照射しながらO2ガスを導入す
ることによって、原子レベルで平坦なテラスとステップ
からなるSi清浄表面を形成できる。しかも、Siウエハの
反り、欠陥の増大、また不純物の拡散等を抑えることが
でき、また大面積のウエハの場合にも処理が容易にな
る。
℃以上に加熱し、紫外線を照射しながらO2ガスを導入す
ることによって、原子レベルで平坦なテラスとステップ
からなるSi清浄表面を形成できる。しかも、Siウエハの
反り、欠陥の増大、また不純物の拡散等を抑えることが
でき、また大面積のウエハの場合にも処理が容易にな
る。
【図1】本発明の第1の実施例における原子レベルで平
坦なテラスとステップからなるSi清浄表面を形成する方
法を示す断面図
坦なテラスとステップからなるSi清浄表面を形成する方
法を示す断面図
【図2】第1の従来技術における原子レベルで平坦なテ
ラスとステップからなるSi清浄表面を形成する方法を示
す断面図
ラスとステップからなるSi清浄表面を形成する方法を示
す断面図
【図3】原子レベルで平坦なテラスとステップからなる
Si清浄表面の断面図
Si清浄表面の断面図
【図4】第2の従来技術におけるSi表面のCHx中のCを除
去する方法を示す断面図
去する方法を示す断面図
【図5】本発明の第1の実施例における原子レベルで平
坦なテラスとステップからなるSi清浄表面を形成する装
置の一具体例を示す構成図
坦なテラスとステップからなるSi清浄表面を形成する装
置の一具体例を示す構成図
【図6】真空中で紫外線を照射しながらO2ガスを導入
し、加熱したSi基板の表面粗さの基板温度依存性を示す
特性図
し、加熱したSi基板の表面粗さの基板温度依存性を示す
特性図
【図7】第2の従来の技術を用いて製造した酸化膜厚5nm
のMOSキャパシターの絶縁耐圧特性を示す特性図
のMOSキャパシターの絶縁耐圧特性を示す特性図
【図8】本発明を用いて形成した原子レベルで平坦なテ
ラスとステップからなるSi清浄表面を用いて製造した酸
化膜厚5nmのMOSキャパシターの絶縁耐圧特性を示す特性
図
ラスとステップからなるSi清浄表面を用いて製造した酸
化膜厚5nmのMOSキャパシターの絶縁耐圧特性を示す特性
図
11 Si 12 SiOx 13 CHx 21 Si 22 SiOx 23 CHx 31 Si 32 テラス 33 ステップ 36 Si 37 SiOx 38 CHx 41 Si 42 真空容器 43 支え 44 真空ポンプ 45 加熱装置 46 紫外線照射装置 47 酸素導入装置
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 平井 義彦 大阪府門真市大字門真1006番地 松下電器 産業株式会社内 (72)発明者 岡田 健治 大阪府門真市大字門真1006番地 松下電器 産業株式会社内 (72)発明者 森本 廉 大阪府門真市大字門真1006番地 松下電器 産業株式会社内 (72)発明者 幸 康一郎 大阪府門真市大字門真1006番地 松下電器 産業株式会社内
Claims (1)
- 【請求項1】Siを真空中で750℃以上に加熱し、紫外線
を照射しながらO2ガスを導入することを特徴とするSi清
浄表面形成方法。
Priority Applications (3)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP4299482A JPH06151395A (ja) | 1992-11-10 | 1992-11-10 | Si清浄表面形成方法 |
US08/136,197 US5480492A (en) | 1992-11-10 | 1993-10-15 | Method for removing organic or inorganic contaminant from silicon substrate surface |
EP9393116812A EP0598230A3 (en) | 1992-11-10 | 1993-10-18 | Method of cleaning the surface of a silicon substrate. |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP4299482A JPH06151395A (ja) | 1992-11-10 | 1992-11-10 | Si清浄表面形成方法 |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH06151395A true JPH06151395A (ja) | 1994-05-31 |
Family
ID=17873146
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP4299482A Pending JPH06151395A (ja) | 1992-11-10 | 1992-11-10 | Si清浄表面形成方法 |
Country Status (3)
Country | Link |
---|---|
US (1) | US5480492A (ja) |
EP (1) | EP0598230A3 (ja) |
JP (1) | JPH06151395A (ja) |
Cited By (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US5886389A (en) * | 1995-05-31 | 1999-03-23 | Matsushita Electric Industrial Co., Ltd. | Field-effect transistor and method for producing the same |
EP1219464A2 (en) | 2000-12-20 | 2002-07-03 | Fuji Photo Film Co., Ltd. | Lithographic printing plate precursor |
JP2007158314A (ja) * | 2005-11-10 | 2007-06-21 | Sumco Corp | エピタキシャル層の前処理方法およびエピタキシャル層の評価方法並びにエピタキシャル層の評価装置 |
Families Citing this family (11)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US5814156A (en) * | 1993-09-08 | 1998-09-29 | Uvtech Systems Inc. | Photoreactive surface cleaning |
US6627404B1 (en) * | 1995-04-18 | 2003-09-30 | Biosite, Inc. | Methods for improving the recovery of troponin I and T in membranes, filters and vessels |
JP3166065B2 (ja) * | 1996-02-08 | 2001-05-14 | 東京エレクトロン株式会社 | 処理装置及び処理方法 |
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