KR101503258B1 - 플라즈마를 이용한 기판 처리 방법 - Google Patents

플라즈마를 이용한 기판 처리 방법 Download PDF

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Abstract

본 발명의 플라즈마를 이용한 기판 처리 방법은 다음과 같다. 먼저, 챔버 내부에 기판을 처리하기 위한 가스를 제공한다. 챔버 안에 배치된 기판의 상부에 플라즈마가 형성되도록 서로 다른 펄스 주파수 범위를 갖는 제1 및 제2 RF 파워를 제공한다. 여기서, 제1 및 제2 RF 파워를 제공하는 단계는, 펄싱 개수를 설정하여 제1 및 제2 RF 파워를 각각 펄싱하여 제공하되, 제1 RF 파워의 펄스 주파수와 제2 RF 파워의 펄스 주파수의 일부 영역인 유효 펄싱 주파수 범위 안에서 펄싱 개수만큼 펄스를 생성하여 제공한다. 이에 따라, 기판 처리 방법은 고주파 파워와 저주파 파워의 싱크 펄스를 위한 별도의 조작을 하지 않고서도 플라즈마 펄스 조절이 가능하므로, 박막의 식각율을 보다 세밀하게 조절할 수 있고, 보잉 현상을 방지할 수 있다.

Description

플라즈마를 이용한 기판 처리 방법{METHOD OF PROCESSING SUBTRATE USING PLASMA}
본 발명은 반도체 소자 제조 방법에 관한 것으로서, 플라즈마를 이용하여 박막을 처리하는 기판 처리 방법을 제공하는 것이다.
반도체 소자는 다수의 박막을 기판에 증착 및 이를 패터닝하는 일련의 반도체 공정을 통해 제조된다.
특히 박막을 패터닝하는 식각 공정은 반도체 소자의 집적도가 증가함에 따라 보다 미세한 패턴 형성을 위해 플라즈마를 이용한 식각 공정이 주로 이용되고 있다. 플라즈마를 이용한 반도체 공정 장치는 플라즈마를 형성하는 방법에 따라 분류될 수 있는데, 용량 결합형 플라즈마(Capacitive Coupled Plasma) 타입과 유도 결합형 플라즈마(Inductive Cupled Plasma) 타입 등이 있다.
플라즈마 공정 장치는 두 개의 전극에 각각 RF 파워를 제공하여 챔버 내부에 배치된 기판의 상부에 전계를 형성한다. 챔버 내부로 분사된 가스는 RF 전계에 의해서 플라즈마 상태로 여기되고, 이러한 플라즈마에서 나오는 이온과 전자를 이용하여 기판에 박막을 증착하거나 식각한다.
최근, 반도체 기술이 발달하면서 반도체 공정이 미세화되고 기판상의 셀이 점점 작아지면서 이웃한 셀과의 간격이 좁아져 전자가 누설되는 간섭 현상이 심화되고 있다. 이를 방지 하기 위해 3차원 수직 구조의 반도체 소자가 개발되고 있다.
기존의 단층 구조의 반도체 소자는 그 집적도가 단위 셀이 점유하는 면적에 의해 주로 결정되기 때문에 미세 패턴을 형성하는 기술의 수준에 따라 영향을 많이 받는다. 이로 인해 미세 패턴을 형성할 수 있는 초고가의 장비들이 필요하다.
반면, 수직 구조의 반도체 소자는 셀들이 3차원적으로 형성되므로, 기판의 면적을 효율적으로 활용할 수 있고, 단층 구조의 반도체 소자에 비해 집적도를 크게 향상시킬 수 있으며, 셀 간의 간격 확보 또한 단층 구조의 반도체 소자 보다 용이하다.
이러한 수직 구조의 반도체 소자는, 실리콘 산화막과 실리콘 질화막이 하나의 단을 이루어 보통 24개 이상의 단이 적층된다. 이렇게 적층된 단들은 컨택홀과 폴리 실리콘으로 이루어진 게이트 전극을 형성하기 위한 홀을 형성하도록 패터닝된다. 이때, 단이 여러 개 적층되어 있어 홀이 깊고, 서로 다른 막질이 교대로 반복적으로 적층되어 있어, 이로 인해 홀에 보잉 현상이 발생할 수 있다.
한국등록특허 제10-1328800호 (2003.11.06) "다중 주파수의 RF 펄스 파워를 이용한 펄스 플라즈마의 특성 제어 방법" 한국공개특허 제10-2010-0022146호 (2010.03.02) "플라즈마 공정 장치 및 그 방법"
본 발명의 목적은 RF 파워의 펄스를 조절하여 플라즈마 특성을 조절할 수 있는 플라즈마를 이용한 기판 처리 방법을 제공하는 것이다.
상기한 본 발명의 목적을 실현하기 위한 하나의 특징에 따른 플라즈마를 이용하여 챔버 안에 배치된 기판을 처리하는 방법은, 상기 챔버 내부에 상기 기판을 처리하기 위한 가스를 제공하는 단계; 및 상기 기판의 상부에 상기 플라즈마가 형성되도록 서로 다른 펄스 주파수 범위를 갖는 제1 및 제2 RF 파워를 제공하는 단계를 포함할 수 있다. 여기서, 상기 제1 및 제2 RF 파워를 제공하는 단계는, 펄싱 개수를 설정하여 상기 제1 및 제2 RF 파워를 각각 펄싱하여 제공하되, 상기 제1 RF 파워의 펄스 주파수와 상기 제2 RF 파워의 펄스 주파수의 일부 영역인 유효 펄싱 주파수 범위 안에서 상기 펄싱 개수만큼 펄스를 생성하여 제공한다.
또한, 상기 제1 및 제2 RF 파워 펄싱 시, 상기 제1 및 제2 RF 파워 각각의 펄스 주파수와 상기 유효 펄싱 주파수 범위는 0㎐에서 시작할 수 있다.
더불어, 상기 제1 및 제2 RF 파워는 서로 다른 주파수 레벨을 가질 수 있다.
또한, 상기 제1 및 제2 RF 파워 중 어느 하나는 고주파 파워이고 나머지 하나는 저주파 파워일 수 있다.
더불어, 상기 고주파 파워의 펄스 주파수 범위는 0㎐ 부터 N1㎐ 까지이고, 상기 N1은 150 이상 5000 이하의 값을 가질 수 있다.
또한, 상기 저주파 파워의 펄스 주파수 범위는 0㎐ 부터 N2㎐ 까지이고, 상기 N2는 100 이상 10000 이하의 값을 가질 수 있다.
한편, 상기 제1 및 제2 RF 파워를 제공하는 단계는, 상기 제1 RF 파워의 펄스 주파수와 제2 RF 파워의 펄스 주파수가 0㎐ 에서 시작하도록 위상 변조기를 이용하여 상기 제1 RF 파워의 펄스를 조절하는 단계를 포함할 수 있다.
또한, 상기 펄싱 개수는 10개 이상 100개 이하로 설정될 수 있다.
한편, 기판 처리 방법은 상기 제1 및 제2 RF 파워를 제공하는 단계 이후에, 상기 기판에 형성된 박막을 상기 플라즈마를 이용하여 식각하는 단계를 더 포함할 수 있다.
또한, 상기 가스는 C4F6, C4F8, CH2F2, Cos, Co, Ar 중 적어도 어느 하나를 포함하여 제공될 수 있다.
본 발명의 실시예에 따른 플라즈마를 이용한 기판 처리 방법에 따르면,
첫째, 고주파 파워와 저주파 파워의 싱크 펄스를 위한 별도의 조작을 하지 않고서도 플라즈마 펄스 조절이 가능하므로, 박막의 식각율을 보다 세밀하게 조절할 수 있고, 보잉 현상을 방지할 수 있다.
둘째, 플라즈마 펄싱을 용이하게 하므로, 패턴 프로파일을 개선시키고, 마스크에 대한 선택비를 향상시킬 수 있다.
셋째, 제1 및 제2 RF 파워 각각의 펄스와 유효 펄싱 주파수 범위가 0㎐에서 시작하므로, 제1 및 제2 RF 파워의 위상을 맞추기 용이하다.
도 1은 본 발명의 플라즈마를 이용한 기판 처리 방법이 적용되는 기판 처리 장치를 개략적으로 나타낸 도면이다.
도 2는 본 발명의 플라즈마를 이용한 기판 처리 방법을 나타낸 흐름도이다.
도 3a 및 도 3b는 본 발명의 플라즈마를 이용한 기판 처리 방법에 의해 기판을 처리하는 과정을 나타낸 공정도이다.
이하, 첨부한 도면들을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 보다 상세하게 설명한다. 이때, 첨부된 도면에서 동일한 구성 요소는 가능한 동일한 부호로 나타내고 있음에 유의한다. 또한, 본 발명의 요지를 흐리게 할 수 있는 공지 기능 및 구성에 대한 상세한 설명은 생략할 것이다. 마찬가지 이유로 첨부 도면에 있어서 일부 구성 요소는 과장되거나 생략되거나 개략적으로 도시되었다.
도 1은 본 발명의 플라즈마를 이용한 기판 처리 방법이 적용되는 기판 처리 장치를 개략적으로 나타낸 도면이다.
도 1을 참조하면, 기판 처리 장치(100)는 플라즈마를 이용하여 기판을 처리하는 장치로서, 챔버(110), 기판 지지부재(120), 가스 제공부(130), 상부 전극(140), 제1 및 제2 RF 파워 제공부(150, 160), 위상 변조기(170), 매칭 네트워크(180) 및 펌프(190)를 포함한다.
구체적으로, 챔버(110)는 플라즈마를 이용한 반도체 공정이 이루어지는 공정 공간을 제공한다.
기판 지지부재(120)는 챔버(110) 내부에 구비되고, 기판(10)이 안착된다.
가스 제공부(130)는 기판(10)을 처리하기 위한 가스를 챔버(110)의 공정 영역에 제공한다.
상부 전극(140)은 챔버(110)의 상부에서 기판 지지부재(120)와 마주하게 구비된다. 이 실시예에 있어서, 상부 전극(140)은 접지된다.
한편, 제1 및 제2 RF 파워 제공부(150, 160)는 챔버(110)의 외부에 설치되며, 기판 지지부재(120)와 전기적으로 접속된다. 제1 RF 파워 제공부(150)는 제1 RF 파워를 제공하고, 제2 RF 파워 제공부(160)는 제2 RF 파워를 제공한다. 제1 및 2 RF 파워가 기판 지지부재(120)에 제공되면, 기판 지지부재(120)와 상부 전극(140) 사이에 플라즈마를 형성하기 위한 전계가 형성된다. 여기서, 기판 지지부재(120)는 전계를 형성하기 위한 하부 전극으로 제공된다.
이때, 상부 전극(140)은 플라즈마를 발생시키기 위한 소스 전극으로 제공되고, 기판 지지부재(120)는 플라즈마 내의 이온 및 전자를 기판(10)측으로 끌어당기기 위한 바이어스 전극으로 제공될 수 있다.
제1 RF 파워 제공부(150)는 위상 변조기(170)에 연결되며, 위상 변조기(170)는 제1 및 제2 RF 파워의 펄스를 조절하기 위해 제1 RF 파워 제공부(150)로부터 출력된 제1 RF 파워의 펄스를 조절한다. 이에 따라, 기판 지지부재(120)는 위상 변조기(170)에 의해 펄스가 변조된 제1 RF 파워를 제공받는다.
여기서, 위상 변조기(170)로는 신디사이저가 제공될 수 있다.
위상 변조기(170)로부터 변조된 제1 RF 파워와 제2 파워 제공부(160)로부터 출력된 제2 RF 파워는 매칭 네트워크(180)를 거쳐 기판 지지부재(120)에 제공된다. 매칭 네트워크(180)는 제1 및 제2 RF 파워의 임피던스와 챔버(110) 내부의 플라즈마 부하에서의 임피던스를 매칭시켜 반사 전력을 최소화하고 기판 지지부재(120)로의 전력 전달을 최대화한다.
한편, 펌프(190)는 챔버(110) 내부의 압력을 조절하며, 챔버(110)에 연결된 배기 라인(195)과 연결되어 챔버(110) 내부의 가스 배기시 배기 압력을 조절한다.
이 실시예에 있어서, 도 1에 도시된 기판 처리 장치(100)는 용량 결합형 플라즈마를 이용하는 기판 처리 장치를 일례로 하여 도시하였으나, 본 발명의 기판 처리 방법은 이에 한정되지 않고 유도 결합형 플라즈마 장치 등 플라즈마를 이용하여 기판을 처리하는 다양한 반도체 공정 장치에 적용될 수 있다.
이하, 도면을 참조하여 도 1에 도시된 기판 처리 장치(100)에서 본 발명의 플라즈를 이용한 기판 처리 방법에 따라 기판(10)을 처리하는 과정을 구체적으로 설명한다.
도 2는 본 발명의 플라즈마를 이용한 기판 처리 방법을 나타낸 흐름도이고, 도 3a 및 도 3b는 본 발명의 플라즈마를 이용한 기판 처리 방법에 의해 기판을 처리하는 과정을 나타낸 공정도이다.
도 1 내지 도 3b를 참조하면, 먼저, 가스 제공부(130)로부터 기판(10)이 배치된 챔버(110) 내부로 가스가 제공된다(단계 S110). 여기서, 기판 지지부재(120)에 배치된 기판(10)은 도 3a에 도시된 것처럼 베이스 기판(11) 상에 다수의 박막(12, 13)이 증착된 기판이 제공된다. 다수의 박막(12, 13)은 서로 다른 물질로 이루어진 제1 및 제2 박막(12, 13)이 서로 교대로 다수 적층되어 형성된다. 이때, 제1 박막(12)은 실리콘 산화막으로 이루어질 수 있고, 제2 박막(13)은 실리콘 질화막으로 이루어질 수 있다.
또한, 가스 제공부(130)에서 제공되는 가스로는 다수의 박막(12, 13)을 식각하기 위한 식각 가스가 제공될 수 있다. 이때, 식각 가스는 C4F6, C4F8, CH2F2, Cos, Co, Ar 중 적어도 어느 하나를 포함할 수 있다.
이어, 제1 및 제2 RF 파워 제공부(150, 160)는 기판 지지부재(120)에 제1 및 제2 RF 파워를 제공하여 기판(10)의 상부에 다수의 박막(12, 13)을 패터닝하기 위한 플라즈마를 형성한다(단계 S120).
구체적으로, 제1 RF 파워 제공부(150)는 제1 RF 파워를 기판 지지부재(120)에 제공하고, 제2 RF 파워 제공부(160)는 제2 RF 파워를 기판 지지부재(120)에 제공한다. 이때, 제1 및 제2 RF 파워는 펄싱 개수가 설정되어 기판 지지부재(120)에 각각 제공되며, 제1 RF 파워의 펄스 주파수와 제2 RF 파워의 펄스 주파수의 일부 영역인 유효 펄싱 주파수 범위 안에서 기 설정된 펄싱 개수만큼 펄스를 생성하여 제공된다. 여기서, 펄싱 개수는 10개 내지 100개일 수 있다.
제1 및 제2 RF 파워 펄싱 시, 제1 및 제2 RF 파워 각각의 펄스 주파수와 유효 펄싱 주파수 범위는 항상 0㎐에서 시작하도록 한다. 이를 위해 위상 변조기(170)는 제1 파워 제공부(150)로부터 출력된 제1 RF 파워의 펄스를 조절하고, 변조된 제1 RF 파워는 매칭 네트워크(180)를 거쳐 기판 지지부재(120)에 제공된다. 이에 따라, 제1 RF 파워의 펄스 주파수와 제2 RF 파워의 펄스 주파수가 항상 0㎐에서 시작된다.
이 실시예에 있어서, 제1 및 제2 RF 파워는 서로 다른 주파수 레벨을 가질 수 있으며, 제1 및 제2 RF 파워 중 어느 하나는 다른 하나에 비해 고주파 파워일 수 있다. 예컨대, 제1 RF 파워의 주파수가 제2 RF 파워보다 높을 경우, 제1 RF 파워는 고주파 파워이고, 제2 RF 파워는 저주파 파워라고 할 수 있다. 여기서, 고주파 파워의 주파수는 4㎒에서 100㎒ 사이이고, 저주파 파워의 주파수는 400㎑에서 4㎒ 사이일 수 있다.
또한, 제1 및 제2 RF 파워는 서로 다른 펄스 주파수 범위를 가질 수 있다. 여기서, 고주파 파워의 펄스 주파수 범위는 0㎐ 부터 N1㎐ 까지이며, 이때, N1은 150 이상 5000 이하의 값을 가질 수 있다. 더불어, 저주파 파워의 펄스 주파수 범위는 0㎐ 부터 N2㎐ 까지이며, 여기서 N2는 100 이상 10000 이하의 값을 가질 수 있다.
예컨대, 고주파 파워의 주파수는 5000㎑이고, 저주파 파워의 주파수는 10㎑일 때, 고주파 파워의 펄스 주파수는 0㎐ 부터 150㎐ 로 설정될 수 있으며, 저주파 파워의 펄스 주파수는 0㎐ 부터 100㎐ 로 설정될 수 있다. 이때, 유효 펄싱 주파수 범위는 0㎐부터 시작하며, 10㎑ 보다 작게 설정된다.
한편, 챔버(110) 내부의 공정 영역에서는 기판(10)의 상부에 형성된 플라즈마에 의해 기판(10) 상의 다수의 박막(12, 13)이 식각된다(단계 S130). 그 결과, 도 3b에 도시된 바와 같이, 게이트 전극을 형성하기 위한 홀(H1)과 컨택홀(H2)이 다수 형성된다.
상술한 바와 같이, 본 발명의 기판 처리 방법은 제1 및 제2 RF 파워의 펄스 주파수 범위 전체를 사용하지 않고, 그 일부 영역인 유효 펄싱 주파수 범위를 설정한 후 유효 펄싱 주파수 범위 영역 내에서 펄싱 개수를 기 설정된 개수만큼 제공하여 플라즈마 펄싱을 진행한다. 즉, 본 발명의 기판 처리 방법은 플라스마 제어를 위한 싱크 펄스(sync pulse)를 진행하지 않고 기 설정한 펄싱 개수만큼만 펄싱을 하여 플라즈마를 제어한다. 또한, 제1 및 제2 RF 파워 각각의 펄스와 유효 펄싱 주파수 범위가 0㎐에서 시작하므로, 제1 및 제2 RF 파워의 위상을 맞추기 용이하다.
이에 따라, 고주파 파워와 저주파 파워의 싱크 펄스를 위한 별도의 조작을 하지 않고서도 플라즈마 펄스 조절이 가능하므로, 박막의 식각율을 보다 세밀하게 조절할 수 있고, 보잉 현상을 방지할 수 있다. 특히, 식각 공정은 플라즈마 발생 비율과 밀도, 충돌 에너지 등에 따라 식각 속도가 달라지는데 이는 RF 파워에 의해 조절된다. 본 발명의 기판 처리 방법은 이러한 플라즈마 펄싱을 용이하게 하므로, 패턴 프로파일을 개선시키고, 마스크에 대한 선택비를 향상시킬 수 있다.
이상, 도 2에서는 본 발명의 기판 처리 방법이 플라즈마를 이용한 식각 공정에 적용된 것을 일례로 도시하였으나, 본 발명의 기판 처리 방법은 박막 증착 등 플라즈마를 이용한 다양한 반도체 공정에 적용될 수 있다. 또한, 도 3a 및 도 3b는 본 발명의 기판 처리 방법에 의해 제조되는 반도체 소자로 3차원 수직 구조의 반도체 소자를 일례로 하여 식각 공정 과정을 도시하였으나, 본 발명의 기판 처리 방법에 의해 제조되는 반도체 소자는 이에 한정되지 않는다.
이상 실시예를 참조하여 설명하였지만, 해당 기술 분야의 숙련된 당업자는 하기의 특허 청구의 범위에 기재된 본 발명의 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 이해할 수 있을 것이다.
10 : 기판 11 : 베이스 기판
12, 13 : 박막 100 : 기판 처리 장치
110 : 챔버 120 : 기판 지지부재
130 : 가스 제공부 140 : 상부 전극
150 : 제1 RF 파워 제공부 160 : 제2 RF 파워 제공부
170 : 위상 변조기 180 : 매칭 네트워크
190 : 펌프

Claims (10)

  1. 플라즈마를 이용하여 챔버 안에 배치된 기판을 처리하는 방법에 있어서,
    상기 챔버 내부에 상기 기판을 처리하기 위한 가스를 제공하는 단계; 및
    상기 기판의 상부에 상기 플라즈마가 형성되도록 서로 다른 펄스 주파수 범위를 갖는 제1 및 제2 RF 파워를 제공하는 단계를 포함하고,
    상기 제1 및 제2 RF 파워를 제공하는 단계는,
    펄싱 개수를 설정하여 상기 제1 및 제2 RF 파워를 각각 펄싱하여 제공하되, 상기 제1 RF 파워의 펄스 주파수와 상기 제2 RF 파워의 펄스 주파수의 일부 영역인 유효 펄싱 주파수 범위 안에서 상기 펄싱 개수만큼 펄스를 생성하여 제공하는 것을 특징으로 하는 플라즈마를 이용한 기판 처리 방법.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 제1 및 제2 RF 파워 펄싱 시,
    상기 제1 및 제2 RF 파워 각각의 펄스 주파수와 상기 유효 펄싱 주파수 범위는 0㎐에서 시작하는 것을 특징으로 하는 플라즈마를 이용한 기판 처리 방법.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 제1 및 제2 RF 파워는 서로 다른 주파수 레벨을 갖는 것을 특징으로 하는 플라즈마를 이용한 기판 처리 방법.
  4. 삭제
  5. 제3항에 있어서,
    상기 제1 및 제2 RF 파워 중 어느 하나의 펄스 주파수 범위는 0㎐ 부터 N1㎐ 까지이고, 상기 N1은 150 이상 5000 이하의 값을 갖는 것을 특징으로 하는 플라즈마를 이용한 기판 처리 방법.
  6. 제5항에 있어서,
    상기 제1 및 제2 RF 파워 중 나머지 하나의 펄스 주파수 범위는 0㎐ 부터 N2㎐ 까지이고, 상기 N2는 100 이상 10000 이하의 값을 갖는 것을 특징으로 하는 플라즈마를 이용한 기판 처리 방법.
  7. 제2항에 있어서,
    상기 제1 및 제2 RF 파워를 제공하는 단계는,
    상기 제1 RF 파워의 펄스 주파수와 제2 RF 파워의 펄스 주파수가 0㎐ 에서 시작하도록 위상 변조기를 이용하여 상기 제1 RF 파워의 펄스를 조절하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 플라즈마를 이용한 기판 처리 방법.
  8. 제1항에 있어서,
    상기 펄싱 개수는 10개 이상 100개 이하인 것을 특징으로 하는 플라즈마를 이용한 기판 처리 방법.
  9. 제1항에 있어서,
    상기 제1 및 제2 RF 파워를 제공하는 단계 이후에,
    상기 기판에 형성된 박막을 상기 플라즈마를 이용하여 식각하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 플라즈마를 이용한 기판 처리 방법.
  10. 제9항에 있어서,
    상기 가스는 C4F6, C4F8, CH2F2, Cos, Co, Ar 중 적어도 어느 하나를 포함하는 것을 특징으로 하는 플라즈마를 이용한 기판 처리 방법.
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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US10115583B2 (en) 2017-02-16 2018-10-30 Hitachi Kokusai Electric Inc. Method of manufacturing semiconductor device

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20090056475A (ko) * 2007-11-30 2009-06-03 삼성전자주식회사 플라즈마 처리장치
KR20140026234A (ko) * 2012-08-24 2014-03-05 가부시키가이샤 히다치 하이테크놀로지즈 플라즈마 처리 장치 및 플라즈마 처리 방법
KR20140105467A (ko) * 2011-12-15 2014-09-01 도쿄엘렉트론가부시키가이샤 플라즈마 처리 장치

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20090056475A (ko) * 2007-11-30 2009-06-03 삼성전자주식회사 플라즈마 처리장치
KR20140105467A (ko) * 2011-12-15 2014-09-01 도쿄엘렉트론가부시키가이샤 플라즈마 처리 장치
KR20140026234A (ko) * 2012-08-24 2014-03-05 가부시키가이샤 히다치 하이테크놀로지즈 플라즈마 처리 장치 및 플라즈마 처리 방법

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US10115583B2 (en) 2017-02-16 2018-10-30 Hitachi Kokusai Electric Inc. Method of manufacturing semiconductor device
KR101946723B1 (ko) * 2017-02-16 2019-02-11 가부시키가이샤 코쿠사이 엘렉트릭 반도체 장치의 제조 방법, 기판 처리 장치 및 기억 매체

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