JP4268852B2 - Plasma processing equipment - Google Patents
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この発明は、プラズマ処理装置に関し、特にガラス基材等の保熱性の小さい被処理物に対しプラズマCVD(成膜)等の処理を施すのに適した装置に関する。 The present invention relates to a plasma processing apparatus, and more particularly to an apparatus suitable for performing a process such as plasma CVD (film formation) on an object to be processed such as a glass substrate having low heat retention.
処理ガスを一対の電極間でプラズマ化して被処理物に吹付け、プラズマCVD等の処理を行なう装置は、公知である(特許文献1等)。
An apparatus for performing processing such as plasma CVD by converting a processing gas into a plasma between a pair of electrodes and spraying it on an object to be processed is known (
熱CVDでは、被処理物としてシリコンウェハーを載せた多数のセッタを一列に並べてコンベアで搬送しながら処理を行なうものが知られている(特許文献2)。コンベアの下方には均熱板とヒータを設け、搬送中ひいては処理中のセッタをコンベア越しに加熱するようになっている。 In thermal CVD, a process is known in which a large number of setters on which silicon wafers are placed as objects to be processed are arranged in a row and processed while being conveyed by a conveyor (Patent Document 2). A soaking plate and a heater are provided below the conveyor, and the setter being processed and thus being processed are heated through the conveyor.
特許文献3に記載の装置は、ガラス基材を被処理物とし、これを1枚ずつ1台の往復キャリアで搬送するようになっている。この往復キャリアの往路方向に沿って予備加熱部と処理部と冷却部が順次並べて配置されている。往路の始点でキャリアに載せられたガラス基材は、加熱部で予備加熱され、処理部で所定温度まで加熱されるとともに処理され、冷却部で冷却される。この文献3の装置は、1枚のガラス基材の処理を終えた後に、往復キャリアを戻して、次のガラス基材の処理を開始するものであるので、多くの枚数を処理するのに時間がかかる。1枚の処理時間が長ければ長いほど、全体の処理に膨大な時間を要する。その点で、文献2の装置のように、多数のセッタをコンベアに一列に並べて連続的に処理するほうが効率的である。
The apparatus described in
一般に、プラズマ処理において、被処理物は、反応の促進等のために所定の温度まで加熱されたうえで処理に付される。しかし、加熱部から処理部への移動中や処理中に冷めてしまうことがある。特に、ガラスは、保熱性が低く簡単に冷めてしまい温度維持が容易でない。上掲の熱CVDの文献2、3では、処理中もそれと同時併行して加熱する構成になっているが、加熱手段が搬送手段で遮られたり(文献2)、それを回避するために構成が煩雑(文献3)になったりしている。
In general, in plasma processing, an object to be processed is heated to a predetermined temperature in order to promote a reaction, and then subjected to processing. However, it may be cooled during movement from the heating unit to the processing unit or during processing. In particular, glass has a low heat retention and is easily cooled, so that the temperature cannot be easily maintained. In the above-mentioned
本発明は、多数のセッタを一列に並べて搬送しながら順次プラズマ処理するものであって、構成の複雑化を招くことなく、被処理物の温度低下を確実に防止できるプラズマ処理装置を提供することを目的とする。 The present invention provides a plasma processing apparatus that sequentially performs plasma processing while conveying a large number of setters in a line, and can reliably prevent a temperature drop of an object to be processed without complicating the configuration. With the goal.
本発明は、ガラス基材やシリコンウェハーなどの被処理物を載せた複数のセッタを一列に連ねて搬送しながら処理部にてプラズマCVD等のプラズマ処理を行なう装置であって、被処理物を所定温度まで加熱する加熱部と、前記処理部と、被処理物を冷却する冷却部とが、搬送ラインに沿って前段側から順次配置されており、前記処理部には、プラズマ処理のためのガスを吹出す処理ユニットと、この処理ユニットの前段側と後段側にそれぞれ配置されて被処理物を再加熱する補助ヒータとが備えられ、前記処理ユニットが、プラズマ生成のための複数の電極と、これら電極間の空間に連なる吹出し口が開口されるとともに被処理物と対向すべき面とを有し、この面が、被処理物又はセッタからの輻射熱を反射する輻射熱反射材にて構成されていることを特徴とする。これによって、加熱部で加熱した被処理物が温度低下しようとしても前段の補助ヒータで再加熱でき、処理ユニットにより良好な処理を施すことができる。しかも、後段の補助ヒータで再加熱されることにより、温度低下を一層確実に防止でき、一層良好な処理を施すことができる。また、多数の基材を連続的に処理でき、時間短縮を図ることができる。さらに、処理ユニットと補助ヒータは搬送ラインに沿ってずらして配置すればよく、搬送ラインの同一位置に干渉を回避する工夫をして配置する必要がなく、配置構成の簡素化を図ることができる。
本発明は、ガラス基材等の保熱性の低いものを被処理物とする場合に特に効果的である。被処理物がガラス基材である場合、前記セッタは、アルミナ製であることが好ましい。
The present invention is an apparatus for performing plasma processing such as plasma CVD in a processing section while transporting a plurality of setters carrying processing objects such as glass substrates and silicon wafers in a row. A heating unit that heats up to a predetermined temperature, the processing unit, and a cooling unit that cools an object to be processed are sequentially arranged along the transfer line from the front side, and the processing unit includes a plasma processing unit. A processing unit that blows out the gas, and an auxiliary heater that is disposed on each of the front side and the rear side of the processing unit to reheat the object to be processed, and the processing unit includes a plurality of electrodes for generating plasma. , has a surface and to be opposed to the object to be processed with the blowout connected to the space between the electrodes is opened, this surface is constituted by radiation heat reflective material that reflects radiant heat from the object to be treated or setter And said that you are. As a result, even if the temperature of the workpiece heated by the heating unit is about to decrease, it can be reheated by the auxiliary heater in the previous stage, and good processing can be performed by the processing unit. In addition, by being reheated by the auxiliary heater at the subsequent stage, the temperature drop can be prevented more reliably and a better treatment can be performed. In addition, a large number of substrates can be processed continuously, and the time can be reduced. Furthermore, the processing unit and the auxiliary heater need only be shifted along the transfer line, and it is not necessary to devise a device for avoiding interference at the same position on the transfer line, thereby simplifying the arrangement configuration. .
The present invention is particularly effective when an object having a low heat retention such as a glass substrate is used as an object to be processed. When the object to be processed is a glass substrate, the setter is preferably made of alumina.
前記処理部には、前記処理ユニットが前記搬送ラインに沿って複数並んで設けられ、隣り合う処理ユニットの間と、先頭(最前段)の処理ユニットの前段側と末尾(最後段)の処理ユニットの後段側に、それぞれ前記補助ヒータが配置されていることが望ましい。これによって、プラズマ処理を複数段階にわたって実行できるとともに、各処理段階で被処理物の温度低下を確実に防止できる。 The processing unit is provided with a plurality of the processing units arranged along the transfer line, between the adjacent processing units, and at the front side and the last (last stage) processing unit of the top (frontmost) processing unit. It is desirable that the auxiliary heaters are respectively disposed on the rear stage side. Accordingly, plasma processing can be performed in a plurality of stages, and temperature reduction of the workpiece can be reliably prevented at each processing stage.
前記補助ヒータが、熱源と、被処理物に対向すべき面とを有し、この面が、前記熱源の熱を受けて遠赤外線を輻射する遠赤外線輻射材にて構成されていることが望ましい。これによって、被処理物およびセッタを内部まで十分に加熱でき、被処理物の温度低下を確実に抑えることができる。遠赤外線輻射材としては、例えば、Al2O3、ZrO2、CoO等の金属酸化物が挙げられる。遠赤外線輻射材からなる面は、輻射効率の向上のために粗面であることが好ましい。熱源の構成は、特に限定がなく、一般的な形式のヒータを用いることができ、例えば、抵抗加熱方式のラバーヒータやステンレスヒータやセラミックヒータ等を用いることができる。 It is desirable that the auxiliary heater has a heat source and a surface to be opposed to the object to be processed, and this surface is made of a far-infrared radiation material that radiates far-infrared rays by receiving heat from the heat source. . As a result, the object to be processed and the setter can be sufficiently heated to the inside, and the temperature decrease of the object to be processed can be reliably suppressed. Examples of the far-infrared radiation material include metal oxides such as Al 2 O 3 , ZrO 2 , and CoO. The surface made of the far-infrared radiation material is preferably a rough surface for improving the radiation efficiency. The configuration of the heat source is not particularly limited, and a general type heater can be used. For example, a resistance heating type rubber heater, a stainless steel heater, a ceramic heater, or the like can be used.
ここで、前記補助ヒータが、前記熱源を収容したハウジングを有し、このハウジングの被処理物に対向すべき板部に、前記遠赤外線輻射材が被膜されていてもよい。この遠赤外線輻射材の膜は、例えば、前記金属酸化物等からなる粉末をバインダ(結合剤)と混合してハウジングに塗布し、焼結させることにより、形成することができる。ハウジング21は、好ましくは良熱伝導性の金属(Al、Cu、Au等)にて構成されているが、これに限定されるものではなく、ステンレス等で構成されていてもよい。
Here, the auxiliary heater may include a housing that houses the heat source, and the far-infrared radiation material may be coated on a plate portion of the housing that should face the object to be processed. The film of the far-infrared radiation material can be formed, for example, by mixing the powder made of the metal oxide or the like with a binder (binder), applying it to the housing, and sintering it. The
あるいは、前記補助ヒータが、前記熱源を収容したハウジングを有し、このハウジングの少なくとも被処理物に対向すべき板部が、前記遠赤外線輻射材にて構成されていてもよい。この場合、遠赤外線輻射材の被膜は、勿論不要である。 Alternatively, the auxiliary heater may include a housing that houses the heat source, and at least a plate portion of the housing that should face the object to be processed may be formed of the far-infrared radiation material. In this case, the far infrared radiation material coating is of course unnecessary.
前記ハウジングの被処理物に対向すべき板部の内面に前記熱源が設けられ、この熱源より背部側のハウジング内部には断熱材が装填されていることが望ましい。これによって、熱源の熱が、被処理物とは逆側に放散されるのを防止できる。 It is desirable that the heat source is provided on the inner surface of the plate portion facing the object to be processed of the housing, and a heat insulating material is loaded inside the housing on the back side of the heat source. Thereby, the heat of the heat source can be prevented from being dissipated to the side opposite to the object to be processed.
さらに、前記処理ユニットが、プラズマ生成のための複数の電極と、これら電極間の空間に連なるプラズマ吹出し口が開口されるとともに被処理物に対向すべき面とを有し、この面が、被処理物からの輻射熱を反射する輻射熱反射材にて構成されていることによって、被処理物やセッタから処理ユニットに輻射された熱を反射でき、処理ユニットに被処理物の熱が奪われるのを防止でき、被処理物の温度低下を防止できる。輻射熱反射材としては、Alが挙げられる。
Further, the processing unit has a plurality of electrodes for generating plasma, and a surface that is open to a plasma blowing port connected to a space between the electrodes and that should face the object to be processed. By being composed of a radiant heat reflector that reflects the radiant heat from the treatment object, the heat radiated from the treatment object or setter to the treatment unit can be reflected, and the heat of the treatment object is taken away by the treatment unit. prevention can, Ru can prevent a temperature drop of the workpiece. Examples of the radiant heat reflecting material include Al.
前記処理ユニットにおける被処理物に対向すべき構成部材に、前記輻射熱反射材が被膜
されていることによって、構成部材については、セラミックやステンレスなどの適切な材質を用いることができ、その一方で、輻射熱反射作用を確保できる。
前記補助ヒータと処理ユニットとの間に通気ダクトが介在され、前記通気ダクトが、被処理物と対向すべき面を有し、この面が、被処理物又はセッタからの輻射熱を反射する輻射熱反射膜にて構成されていることが望ましい。
By coating the radiant heat reflecting material on the component member that should face the object to be processed in the processing unit, for the component member, an appropriate material such as ceramic or stainless steel can be used, The radiant heat reflection effect can be secured.
A ventilation duct is interposed between the auxiliary heater and the processing unit, and the ventilation duct has a surface to be opposed to the object to be processed, and this surface reflects the radiant heat from the object to be processed or the setter. It is desirable that the film is composed of a film.
本発明は、略常圧(大気圧近傍の圧力)の環境でのプラズマ処理に好適である。本発明における略常圧とは、1.333×104〜10.664×104Paの範囲を言う。中でも、9.331×104〜10.397×104Paの範囲は、圧力調整が容易で装置構成が簡便になり、好ましい。 The present invention is suitable for plasma processing in an environment of substantially normal pressure (pressure near atmospheric pressure). The substantially normal pressure in the present invention refers to a range of 1.333 × 10 4 to 10.664 × 10 4 Pa. Among these, the range of 9.331 × 10 4 to 10.9797 × 10 4 Pa is preferable because pressure adjustment is easy and the apparatus configuration is simple.
本発明によれば、加熱部で加熱した被処理物が温度低下しようとしても前段の補助ヒータで再加熱でき、処理ユニットにより良好な処理を施すことができる。しかも、後段の補助ヒータで再加熱されることにより、温度低下を一層確実に防止でき、一層良好な処理を施すことができる。処理ユニットと補助ヒータは搬送ラインに沿ってずらして配置すればよく、搬送ラインの同一位置に干渉を回避する工夫をして配置する必要がなく、配置構成の簡素化を図ることができる。 According to the present invention, even if the temperature of the workpiece heated by the heating unit is lowered, it can be reheated by the auxiliary heater in the previous stage, and a good process can be performed by the processing unit. In addition, by being reheated by the auxiliary heater at the subsequent stage, the temperature drop can be prevented more reliably and a better treatment can be performed. The processing unit and the auxiliary heater need only be shifted along the transfer line, and it is not necessary to devise a way to avoid interference at the same position on the transfer line, so that the arrangement configuration can be simplified.
図1は、本発明の一実施形態に係る連続式常圧プラズマCVD装置M1を示したものである。プラズマCVD装置M1は、ローラコンベア1と、加熱ユニット2(加熱部)と、処理部3と、冷却ユニット4(冷却部)を備えている。
FIG. 1 shows a continuous atmospheric plasma CVD apparatus M1 according to an embodiment of the present invention. The plasma CVD apparatus M1 includes a
ローラコンベア1は、水平な一方向に沿って延在され、「搬送ライン」を構成している。ローラコンベア1上には、多数のセッタ5が隙間なく一列に並べられる。セッタ5は、アルミナにて構成され、四角形の板状をなしている。図2に示すように、セッタ5の上面には、浅い四角形の凹部5aが形成されている。各セッタ5の凹部5aに、被処理物としてガラス基材Wが、それぞれ収容載置されている。ローラコンベア1は、一列をなすセッタ5ひいてはガラス基材Wを連続的に搬送する。ローラコンベア1の前端部(図1において左端)には、新たなガラス基材Wを載せたセッタ5が順次継ぎ足される。ローラコンベア1の後端部(図1において右端)では、処理済みのガラス基材Wを載せたセッタ5が順次取り出される。
The
図1に示すように、ローラコンベア1の上方には、前記加熱ユニット2と、処理部3と、冷却ユニット4が、前段側から順次配置されている。
As shown in FIG. 1, the
詳細な図示は省略するが、最前段の加熱ユニット2は、ローラコンベア1ひいては搬送中のセッタ上に被さるフード2aと、このフード2a内とセッタとの間に循環風を形成する風循環手段と、この循環風を加熱する加熱手段とを有している。フード2a内の加熱された循環風により、搬送中のセッタ5およびガラス基材Wを成膜に適した所定温度まで加熱するようになっている。なお、この所定温度は、200〜500℃程度が好ましい。この温度範囲でないと、成膜がなされず、成膜されたとしても良好な膜質を得ることができない。所定温度は、350℃付近がより好ましい。
Although the detailed illustration is omitted, the
また、最後段の冷却ユニット4は、ローラコンベア1ひいては搬送中のセッタ上に被さるフード4aと、このフード4a内とセッタとの間に循環風を形成する風循環手段とを有している。フード4a内の常温循環風により、セッタ5およびガラス基材Wを冷却するようになっている。
The
加熱ユニット2と冷却ユニット4との間の処理部3には、2つ(複数)の成膜ユニット10(処理ユニット)と、3つ(複数)の補助ヒータ20と、6つ(複数)の通気ダクト30が設けられている。
The
2つの成膜ユニット10は、ローラコンベア1に沿って前後に離間されている。
The two
補助ヒータ20は、前側(先頭)の成膜ユニット10の更に前段側と、前後の成膜ユニット10の間と、後側(末尾)の成膜ユニット10の更に後段側に、それぞれ配置されている。
The
通気ダクト30は、成膜ユニット10と補助ヒータ20の間にそれぞれ介在されている。更に、加熱ユニット2と前側補助ヒータ20の間(加熱ユニット2と処理部3の境)と、後側補助ヒータ20と冷却ユニット4との間(処理部3と冷却ユニット4の境)にもそれぞれ介在されている。(通気ダクト30は、各成膜ユニット10を前後から挟むように設けられると共に、各補助ヒータ20を前後から挟むように設けられている。)
The
加熱ユニット2のフード2aと処理部3の各構成要素10,20,30と冷却ユニット4のフード4aは、前後に隣接するものどうしがぴったりとくっついて一列をなしている。また、処理部3の各構成要素10,20,30の下面(セッタ5およびガラス基材Wと対向すべき面)どうしは、互いに面一をなしている。この処理部3の下面とローラコンベア1上のセッタ5の列との間に、前後細長の薄厚空間100が形成されるようになっている。空間100の上下厚さは、いわゆるワーキングディスタンス(後記吹出し口10f,10m,10rとガラス基材Wとの距離)に相当するものであり、非常に薄く、例えば4mmである。なお、空間100の左右幅方向の両側は、チャンバー壁9(図4)でほぼ塞がれている。
The
処理部3の各構成体10,20,30の具体構造を詳述する。
図2に示すように、各成膜ユニット10は、上側のガス均一導入部12と、下側の電極部13と、これらを囲む外筐11とを有している。
A specific structure of each
As shown in FIG. 2, each
図2および図4に示すように、外筐11は、平面視長方形状の外枠14と、この外枠14の前後の長片部に一体に設けられた一対の排気ダクト15(吸気口)とを有している。これら外枠14と排気ダクト15は、ステンレスなどの金属によって構成されている。
As shown in FIGS. 2 and 4, the
排気ダクト15は、下方に開口するとともに左右(搬送ラインと直交する方向、図2において紙面と直交する方向)に延びている。排気ダクト15の上端部は、吸引管7aを介して排気ポンプ7に接続されている。
The
排気ダクト15より前後外側の外枠14には、カーテンガス吹出し路14aが形成されている。カーテンガス吹出し路14aは、スリット状をなして左右に延び、外枠14の下端面に開口している。なお、カーテンンガス吹出し孔は、左右に並べられた多数の小孔であってもよい。カーテンガス吹出し路14aの上端部は、カーテンガス供給管6fを介してカーテンガス供給源6Cに接続されている。カーテンガス供給源6Cには、カーテンガスとして例えばN2が貯えられている。
A curtain
図2に示すように、ガス均一導入部12には、3つのガス均一化路12f,12m,12rが前後に並んで形成されている。詳細な図示は省略するが、ガス均一導入部12は、アルミニウムなどの金属からなる複数の平板を上下に積層することによって構成されている。各金属板には、左右に分散配置された多数の小孔や左右に延びるスリット状チャンバー等が前後に3列ずつ並んで形成されている。上下に重ねられた金属板どうしにおいて、各列の小孔やチャンバー等が互いに連なり、これにより、ガス均一化路12f,12m,12rが構成されている。
As shown in FIG. 2, the gas
中央のガス均一化路12mの上端部には、ソースガス供給源6Aからのソースガス供給管6dが接続されている。前後両側のガス均一化路12f,12rには、被プラズマガス供給源6Bからの被プラズマガス供給管6eが分岐して接続されている。
A source
ここで、2種類の処理ガス供給源6A,6Bのうち、ソースガス供給源6Aは、シリコンソースとドーパンソースとキャリアガスを別々に貯えるとともに所定の流量比で混合してソースガスを生成し、ガス供給管6dへ送出するようになっている。元の状態が液体のソースは、気化器を用いて気化させる。独立に気化させた後混合してもよく、液体のまま混合したのち気化させてもよい。
Here, of the two types of processing
シリコンソースとしては、例えばTMOS、TEOS、MTMOSなどのアルコキシ化合物、HMDSO、TMCTSなどのシロキサン化合物などが用いられる。 As the silicon source, for example, alkoxy compounds such as TMOS, TEOS, and MTMOS, and siloxane compounds such as HMDSO and TMCTS are used.
ドーパンソースとしては、例えばTEOP、TMOPなどのリン酸エステル、TMP、TEPなどの亜リン酸エステル、TEB、TMBなどのアルキルボレート、TMGe、TEGeなどのアルコキシゲルマニウムなどが用いられる。 Examples of the dopan sauce include phosphate esters such as TEOP and TMOP, phosphite esters such as TMP and TEP, alkyl borates such as TEB and TMB, and alkoxygermanium such as TMGe and TEGe.
キャリアガスとしては、例えばO2、N2、N2Oが用いられる。なお、キャリアガスと前記カーテンガスが同一物質の場合には、それらのガスタンクを共有させてもよい。 For example, O 2 , N 2 , or N 2 O is used as the carrier gas. When the carrier gas and the curtain gas are the same substance, these gas tanks may be shared.
もう一種類の処理ガス供給源である被プラズマガス供給源6Bには、電界印加によりプラズマ化される被プラズマガスが貯えられている。
被プラズマガスとしては、例えばO2、N2O、NO2、NO、H2O、O3の何れか1つ、またはこれらの中から複数選んで混合したものが用いられる。
A plasma
As the plasma gas, for example, any one of O 2 , N 2 O, NO 2 , NO, H 2 O, and O 3 , or a mixture selected from a plurality of these is used.
各処理ガス供給源6A,6Bから供給管6d,6eを経てガス均一導入部12のガス均一化路12f,12m,12rへ導かれた処理ガス(ソースガスおよび被プラズマガス)は、これら路12f,12m,12rを構成する上記小孔やチャンバー等を順次流通する過程でそれぞれ左右方向に均一化されるようになっている。
The processing gases (source gas and plasma target gas) guided from the processing
さらに、ガス均一導入部12には、図示しないヒータ(温度調節手段)が付設されている。これにより、ガス均一導入部12は、例えば50〜200℃程度の範囲で加温(温度調節)されるようになっている。50℃未満では、気化させたシリコンソースやドーパンソースが再液化するおそれがあり、200℃を超えると熱反応を起こすおそれがある。
Further, the gas
次に、成膜ユニット10の電極部13について説明する。
図2および図3に示すように、電極部13は、4つ(複数)の電極18H,18Eと、これら電極18H,18Eを絶縁しつつ収容保持するホルダ16と、このホルダ16を収容保持するケーシング17を有している。
Next, the
As shown in FIGS. 2 and 3, the
ケーシング17は、ステンレス等の剛性金属によって構成され、上下両側に開口する左右細長の箱状をなしている。ケーシング17の上端部に、ガス均一導入部12がボルト(図示せず)などによって固定されている。ケーシング17の下端外周には、全周にわたって段差17aが形成されており、この段差17aが、前記外筐11の内フランジ19に引っ掛けられている。これによって、電極部13およびガス均一導入部12が、外筐11に支持されている。
The
各電極18H,18Eは、幅方向を上下に向けた左右に細長い板状をなしている。電極18H,18Eの材質としては、例えばステンレスが用いられているが、これに限定されるものではなく、アルミニウムなどの他の導電金属を用いてもよい。
Each of the
4つの電極18H,18Eは、前後に間隔を置いて並べられている。隣り合う電極18H,18E間に、左右細長状の空間18f,18m,18rが形成されている。これら電極間空間18f,18m,18rの厚さ(電極18H,18E間の距離)は、0.1〜50mmが好ましく、5mm以下がより好ましい。
The four
図3に示すように、パルス電源8(電界印加手段)から給電線8hが延び、中央の2つの電極18Hの一端部に接続されている。これによって、中央の2つの電極18Hは、電界印加電極となっている。したがって、中央の電極間空間18mには、電界が印加されないようになっている。
As shown in FIG. 3, a
ここで、パルス電源8は、パルス状の電圧を出力するようになっている。このパルスの立上がり時間及び/又は立下り時間は、10μs以下、パルス継続時間は、200μs以下、電界強度は1〜1000kV/cm、周波数は0.5kHz以上であることが望ましい。 Here, the pulse power supply 8 outputs a pulse voltage. It is desirable that the rise time and / or fall time of this pulse is 10 μs or less, the pulse duration is 200 μs or less, the electric field strength is 1-1000 kV / cm, and the frequency is 0.5 kHz or more.
前後両側の2つの電極18Eの他端部には、接地線8eが接続されている。この接地線8eが接地されることにより、両側の電極18Eは、接地電極となっている。これによって、両側の電極間空間18f,18rは、電源8からの電圧供給で電界が印加され、プラズマ化空間となるようになっている。
A ground wire 8e is connected to the other end of the two
詳細な図示は省略するが、各電極18H,18Eのプラズマ化空間18f,18r形成面並びに上面及び下面には、固体誘電体層が例えば溶射にて被膜されている。この固体誘電体の誘電率は、2以上であることが好ましく、10以上であることがより好ましい。固体誘電体の材質としては、ポリテトラフルオロエチレンなどの樹脂、Al2O3などの金属酸化物、BaTiO3などの複酸化物が用いられる。固体誘電体層は、単層でもよく、複数の層の積層構造でもよい。例えば、電極18H,18Eを構成する金属面の側にBaTiO3の層を被膜し、その外側にAl2O3の層を被膜すると、誘電率を確実に10以上にすることができ、好ましい。
Although detailed illustration is omitted, a solid dielectric layer is coated by, for example, thermal spraying on the surface where the
図示は省略するが、各電極18H,18Eには、温調用の冷媒路が形成されており、これに冷媒を通すことにより例えば50〜200℃程度の範囲で電極18H,18Eの加熱(温度調節)ができるようになっている。50℃未満では、気化させたシリコンソースやドーパンソースが再液化するおそれがある。上限の200℃は、電極18H,18Eを構成するステンレスと固体誘電体層との熱膨張差を考慮したものである。
Although illustration is omitted, a temperature control refrigerant path is formed in each of the
図2〜図4に示すように、電極部13のホルダ16は、4つの電極18H,18Eの上側の面間に跨るアッパープレート16Aと、下側の面間に跨るロアプレート16Bと、前後両側に配置されたサイドプレート16Cと、左右両側に配置されたエンドキャップ16Dとを有している。
As shown in FIGS. 2 to 4, the
図3に示すように、絶縁樹脂からなる左右のエンドキャップ16Dには、3つの板状スペーサ16Eが設けられている。このスペーサ16Eが、隣り合う電極18H,18E間の隙間に挿入されることにより、それら電極18H,18E間の間隔が維持されている。
As shown in FIG. 3, three
ホルダ16の上下前後の各プレート16A,16B,16Cは、アルミナ等のセラミック(絶縁材料)にて構成されている。これによって、電極18H,18Eが絶縁されている。なお、セラミックの材質に特に限定はないが、誘電率は、20以下が好ましく、10以下がより好ましい。誘電率が20を超えると、周辺の金属部材に局部的に電流がリークするおそれがある。
Each
ホルダ16のアッパープレート16Aは、左右細長の板状をなしている。図2に示すように、アッパープレート16Aは、ガス均一導入部12と電極18H,18Eとによって上下から挟持されている。アッパープレート16Aには、3つのガス導入路13f,13m,13rが形成されている。これら導入路13f,13m,13rは、図2の紙面と直交する左右方向に延びるとともに、互いに前後に離れて配置されている。前側の導入路13fは、ガス均一導入部12の前側のガス均一化路12fに連なるとともに下に向かって後方へ傾き、前側の電極間空間18fに連なっている。中央の導入路13mは、ガス均一導入部12の中央のガス均一化路12mに連なるとともに真下へ延び、中央の電極間空間18mに連なっている。後側の導入路13rは、ガス均一導入部12の後側のガス均一化路12rに連なるとともに下に向かって前方へ傾き、後側の電極間空間18rに連なっている。
The
ホルダ16のセラミック製ロアプレート16B(吹出し口構成部材)は、左右細長の板状をなしている。ロアプレート16Bの上面には、浅い凹部16gが形成されている。この凹部16gに、電極18H,18Eの下端部が収容、載置されている。(電極18H,18Eの下端面(被処理物側の面)にロアプレート16Bが宛がわれている。)ロアプレート16Bの周縁部には、段差が形成され、この段差がケーシング17の下端の内周面の段差に引っ掛けられている。これによって、ロアプレート16Bが、ケーシング17に支持されている。
The ceramic
図2および図4に示すように、ロアプレート16Bには、上下厚さ方向に貫通する3つの吹出し口10f,10m,10rが形成されている。これら吹出し口10f,10m,10rは、スリット状をなして左右に延びるとともに、互いに前後に離れて配置されている。前側の被プラズマガス吹出し口10fは、前側の電極間空間18fに連なっている。中央のソースガス吹出し口10mは、中央の電極間空間18mに連なっている。後側の被プラズマガス吹出し口10rは、後側の電極間空間18rに連なっている。吹出し口10f,10m,10rは、成膜ユニット10の下面に開口している。
なお、ロアプレート16Bに、中央の電極間空間18mからのソースガスと両側の電極間空間18f,18rからの被プラズマガスを合流させる合流路を設け、この合流路に連なる単一の吹出し口をロアプレート16Bの下面に開口させてもよい。
As shown in FIGS. 2 and 4, the
The
成膜ユニット10の下面(ガラス基材Wと対向すべき面)は、セッタ5やガラス基材Wからの輻射熱を反射する輻射熱反射材にて構成されている。
The lower surface (surface to be opposed to the glass substrate W) of the
詳述すると、図2および図4に示すように、成膜ユニット10におけるガラス基材Wと対向すべき構成部材、すなわちロアプレート16Bとケーシング17と外筐11の各々の下面には、輻射熱反射膜A16,A17,A14,A19がそれぞれ被膜されている。
More specifically, as shown in FIGS. 2 and 4, radiant heat reflection is applied to constituent members to be opposed to the glass substrate W in the
ロアプレート16Bの輻射熱反射膜A16は、該プレート16Bの下面の全域に隈なく及んでいる。勿論、吹出し口10f,10m,10rの部分には設けられていない。
Radiant heat reflective film A 16 of the
ケーシング17の輻射熱反射膜A17は、該ケーシング17の下端露出部分の全域に隈なく及んでいる。内フランジ19に引っ掛けられる段差17aには、被膜されていないが、被膜してもよい。
The radiant heat reflecting film A 17 of the
外筐11の輻射熱反射膜A14,A19は、該外筐11の下端面の全域に隈なく及んでいる。すなわち、外枠14の下端面の全域に膜A14が被膜され、内フランジ19の下端面の全域に膜A19が被膜されている。勿論、外枠14の膜A14は、カーテンガス吹出し路14aの部分には設けられていない。外枠14の外側面やダクト15の内周面にも被膜を及ぼすことにしてもよい。
これによって、輻射熱反射膜A16,A17,A14,A19が、成膜ユニット10の下面の全域に隈なく及んでいる。
The radiant heat reflecting films A 14 and A 19 of the
As a result, the radiant heat reflection films A 16 , A 17 , A 14 , and A 19 extend over the entire area of the lower surface of the
これら輻射熱反射膜A16,A17,A14,A19は、良好な輻射熱反射材であるアルミニウムにて構成されている。膜A16,A17,A14,A19は、蒸着、溶射、接着等の貼付け手段で各基板対向部材16B,17,11に被膜されている。膜A16,A17,A14,A19の表面(下面)は、滑らかな鏡面になっている。なお、輻射熱反射材として、シリカやセラミックの粉末を用い、この粉末をバインダで混合して各基板対向部材16B,17,11に塗布し、焼結することにより、輻射熱反射膜A16,A17,A14,A19を構成してもよい。
These radiant heat reflecting films A 16 , A 17 , A 14 and A 19 are made of aluminum which is a good radiant heat reflecting material. The films A 16 , A 17 , A 14 , and A 19 are coated on the
次に、補助ヒータ20について、その具体構造を説明する。
図5に示すように、補助ヒータ20は、ハウジング21と、このハウジング21に収容された熱源22を有している。ハウジング21は、平面視四角形の扁平容器状をなしている。図4に示すように、ハウジング21の左右長さは、成膜ユニット10の左右長さと同寸法になっている。図1に示すように、ハウジンング21の前後長さは、成膜ユニット10の前後長さ程度かそれよりやや小さくなっている。なお、前側補助ヒータ20のハウジング21の前後長さは、中央及び後側の補助ヒータ20より大きくなっているが、これに限定されるものではない。ハウジング21は、良好な熱伝導性金属であるアルミニウムにて構成されているが、これに限定されるものではなく、CuやAu等の他の良熱伝導性金属にて構成してもよく、或いは、ステンレスにて構成していてもよい。
Next, the specific structure of the
As shown in FIG. 5, the
図5に示すように、補助ヒータ20の熱源22は、パネル状をなし、ハウジング21の底板の上面(ガラス基材Wに対向すべき板部の内面)に添えられている。熱源22としては、例えばラバーヒータが用いられているが、これに限定されるものではなく、ステンレスヒータやセラミックヒータ等の他の抵抗加熱方式のヒータを用いてもよく、その他の方式のヒータを用いてもよい。
As shown in FIG. 5, the
熱源22より上側(背部側)のハウジング21の内部は、間仕切り板23によって上下2つの室21a,21bに分けられている。各室21a,21bには、断熱材24が装填されている。断熱材24は、発塵が少なく耐熱性の高い材料であることが好ましく、そのような材料として例えばグラスウールにて構成されているが、これに限定されるものでない。間仕切り板23は、熱反射率の高い材料にて構成され、熱源22の熱が上側へ逃げるのを防止している。
The interior of the
図2に示すように、この補助ヒータ20の下面は、熱源22の熱を受けて遠赤外線を輻射する遠赤外線輻射材にて構成されている。詳述すると、図4および図5に示すように、ハウジング21の底板の下面には、遠赤外線輻射膜B21が被膜されている。遠赤外線輻射膜B21は、例えば、Al2O3、ZrO2、CoO等の金属酸化物からなる粉末をバインダと混合してハウジング21に塗布し、焼結させることにより、形成されている。この遠赤外線輻射膜B21の表面(下面)は、輻射効率の向上のために粗面になっている。
As shown in FIG. 2, the lower surface of the
次に、通気ダクト30の具体構造を説明する。
図4および図6に示すように、通気ダクト30は、長手方向を左右に向け、幅方向を上下に向けた細長容器状をなすダクト本体31を有している。ダクト本体31の左右長さは、成膜ユニット10と同寸法になっている。ダクト本体31の前後厚さは、極めて薄く、例えば20mm程度である。ダクト本体31の上側部には、外部連通部材32が前後に突出するようにして設けられている。外部連通部材32は、ダクト本体31の全長にわたって左右(図6の紙面と直交する方向)に延びている。外部連通部材32の突出端面は、全面開口され、通気ダクト30内を処理部3の上側の外部空間に連ねる外部連通口32aとなっている。外部連通部材32の内端部には、左右全長にわたって延びるスリット状の絞り部32cが形成されている。この絞り部32cを介して、外部連通部材32の内部(通気室32b)と、ダクト本体31の上側部の内部(通気室31a)が連なっている。
Next, a specific structure of the
As shown in FIGS. 4 and 6, the
ダクト本体31の下側部には、縦長幅細の略U字状断面をなして左右に延びる整流板33が収容されている。整流板33の一対の板部とダクト本体31の前後の側壁との間に、それぞれ縦細をなして左右に延びる通気室30bが形成されている。整流板33の一対の板部の上端部は、それぞれ前後に折曲されている。これら上端折曲部とダクト本体31の前後の側壁との間に、左右に延びるスリット状の絞り部30aがそれぞれ形成されている。この絞り部30aを介して上下の通気室31a,30bどうしが連なっている。
A rectifying
ダクト本体31の底部は開口され、そこに整流板33の底部が臨んでいる。これにより、通気ダクト30の左右に延びる2条のスリット状の絞り部30c(通気の出入口)が形成されている。各絞り部30cは、通気室30bにそれぞれ連なるとともに薄厚空間100に連なり、通気ダクト30の薄厚空間100への連通口となっている。
したがって、薄厚空間100は、通気ダクト30の絞り部30c、通気室30b、絞り部30a、通気室31a、絞り部32c、通気室32b、連通口32aを順次経て、処理部3の上側の外部空間に連なっている。
The bottom of the
Therefore, the
通気ダクト30の下面(ガラス基材に対向すべき面)は、成膜ユニット10および補助ヒータ20の下面と同一水平面上に位置している。この通気ダクト30の下面にも、成膜ユニット10と同様に輻射熱反射膜A30が被膜されている。
The lower surface of the ventilation duct 30 (the surface that should face the glass substrate) is located on the same horizontal plane as the lower surfaces of the
上記構成の連続式常圧プラズマCVD装置M1の動作を説明する。
処理すべきガラス基材Wを載せた新たなセッタ5がローラコンベア1上のセッタ列の最前部に継ぎ足される。このセッタ5は、先ず加熱ユニット2に通される。これにより、セッタ5とその上のガラス基材Wを、所定温度まで温風加熱できる。
The operation of the continuous atmospheric plasma CVD apparatus M1 having the above configuration will be described.
A
次に、セッタ5は、前側補助ヒータ20の下方に通され、再加熱される。これによって、保熱性の低いガラス基材Wが温度低下しようとしても、これを阻止することができる。しかも、補助ヒータ20の膜B20から遠赤外線が輻射されるので、ガラス基材Wを内部まで十分に加熱でき、温度低下を確実に防止できる。また、セッタ5をも内部まで十分に加熱できるので、セッタ5からガラス基材Wに熱供給することができ、ガラス基材Wの温度低下を一層確実に防止できる。
Next, the
次に、セッタ5は、前側成膜ユニット10の下方に通される。これによって、ガラス基材Wにプラズマ成膜が施される。
詳述すると、供給源6Bからの被プラズマガスが、管6eを経て、前側成膜ユニット10の前後のガス均一化路12f,12rにて左右に均一化された後、導入路13f,13rを通り、前後の電極間空間18f,18rに導入される。また、パルス電源8からのパルス電圧が、電極18H,18E間に印加される。これによって、前後の異極電極18H,18Eどうし間の空間18f,18rにパルス電界が発生してグロー放電が起き、被プラズマガスがプラズマ化(励起、活性化)される。プラズマ化した被プラズマガスは、前後の吹出し口10f,10rから略閉鎖空間100へ吹出される。被プラズマガスは、膜の原料を含んでいないので、プラズマ化しても電極18H,18Eの電極間空間18f,18r形成面に付着することはない。
Next, the
More specifically, the plasma target gas from the
被プラズマガスの流通と同時併行して、供給源6Aからのソースガスが、管6dを経て、前側成膜ユニット10の中央のガス均一化路12mにて左右に均一化された後、導入路13mを通り、中央の同極電極間空間18mに導入される。この電極間空間18mでは電界が印加されないため、ソースガスは、プラズマ化されることなくそのまま通過する。したがって、電極18Hの空間18m形成面に膜が付着することはない。
Simultaneously with the flow of the plasma gas, the source gas from the
中央の電極間空間18mを通過したソースガスは、中央の吹出し口10mから略閉鎖空間100へ吹出され、前後2手に分流し、吹出し口10f,10rからのプラズマ化された被プラズマガスと接触する(図2の矢印線参照)。これにより、ソースガスの反応が起き、ガラス基材Wの上面(表側面)にアモルファスシリコン等の膜を形成することができる。
The source gas that has passed through the central
また、供給源6Cからのカーテンガスが、管6fを経て、前側成膜ユニット10の外筐11のカーテンガス吹出し路14aから吹出される。これにより、ユニット10の前後の縁部とガラス基材Wとの間にガスカーテンを形成でき、処理ガスの漏れを防止できる。
処理済みのガスや反応副生成物は、排気ダクト15に吸込まれ、排気ポンプ7にて排気される。
Further, the curtain gas from the
The treated gas and reaction by-products are sucked into the
前述したように、この前側成膜ユニット10での成膜工程に付されるガラス基材Wは、前側補助ヒータ20にて所定温度に維持されながら送られて来るので、成膜の効率を高めることができ、膜質を良好にすることができる。しかも、前側成膜ユニット20の後段には、中央補助ヒータ20が有るので、成膜中のガラス基材Wから熱が後方に逃げるのを防止でき、成膜効率を一層確実に高めることができ、一層良好な膜質を得ることができる。
As described above, since the glass substrate W subjected to the film forming process in the front
一方、前側成膜ユニット10での成膜中、所定温度に加熱されたガラス基材Wからユニット10へ向けて輻射熱が放射される。この輻射熱は、成膜ユニット10の下面のアルミニウム膜A16,A17,A14,A19によってガラス基材Wへ反射することができる。したがって、ガラス基材Wの熱が成膜ユニット10に奪われるのを防止できる。これにより、成膜効率を確実に高めることができ、膜質を一層良好にすることができる。なお、通気ダクト30の下面被膜A30の作用も同様である。
On the other hand, during film formation in the front
前側成膜ユニット10を通過後のセッタは、中央補助ヒータ20の下方に通され、再加熱される。これによって、後側成膜ユニット10へ移動中のガラス基材20の温度低下を阻止でき、所定温度に維持できる。また、たとえ前側成膜ユニット10での成膜中にガラス基材Wの温度が低下しても所定温度まで戻すことができる。前側補助ヒータ20と同様に、遠赤外線によりガラス基材Wやセッタ5の内部まで十分に加熱できることは言うまでもない。
The setter after passing through the front
次に、セッタ5は、後側成膜ユニット10の下方に通される。これによって、ガラス基材Wへの成膜を重ねて行なうことができる。中央補助ヒータ20を経て送られて来たものであり、しかも後段には後側補助ヒータ20が有り、更に輻射熱が膜A16,A17,A14,A19,A30によって反射されるので、温度低下を確実に防止でき、良好な膜質を得られることは、前段での成膜時と同様である。
Next, the
その後、セッタ5は、後側補助ヒータ20の下方を経て、冷却ユニット4に通される。これによって、成膜処理済みのガラス基材Wとセッタ5をハンドリング可能な温度まで通風冷却できる。
Thereafter, the
常圧プラズマCVD装置M1では、多数のガラス基材Wをコンベア1で順次送りながら連続的に成膜処理でき、全体の処理時間の短縮を図ることができる。
成膜ユニット10の前段と後段で再加熱することにより、成膜中の加熱を不要にすることができる。成膜ユニット10と再加熱用の補助ヒータ20は、搬送ラインに沿って前後にずらして配置すればよく、搬送ラインの同一位置に干渉を回避する工夫をして配置する必要がなく、配置構成の簡素化を図ることができる。
In the atmospheric pressure plasma CVD apparatus M1, film formation can be continuously performed while sequentially feeding a large number of glass substrates W by the
By performing reheating at the front stage and the rear stage of the
成膜ユニット10の基材対向部材であるロアプレート16B自体については、アルミニウム(輻射熱反射材)ではなくアルミナ等のセラミックにて構成することにより、電極18H,18Eを確実に絶縁でき、ガラス基材Wにアークが落ちるのを防止できる一方、該プレート16Bの下面にアルミニウムを被膜することによって上記輻射熱の反射作用を確保することができる。また、ケーシング17や外筐11自体については、それぞれステンレスにて構成することによって、剛性を確保し撓みを防止する一方、それらの下面にアルミニウムを被膜することによって上記輻射熱の反射作用を確保することができる。
The
補助ヒータ20のハウジング21自体についてはアルミニウムにて構成することによって、熱伝導性を確保できる一方、その下面に遠赤外線輻射膜B21を被膜することにより、ガラス基材Wの再加熱作用を十分に確保することができる。また、ハウジング21全体を遠赤外線輻射材で構成するよりも、材料コストを大幅に削減することができる。
The
連続式常圧プラズマCVD装置M1における処理部3とセッタ5の列との間の薄厚空間100には、成膜ユニット10の吹出し口10f,10m,10rからガスが吹出されるだけでなく、それと同時に排気ダクト15では吸気がなされ、吹出し路14aからはカーテンガスの吹出しがなされる。更には、前端部の加熱ユニット2や後端部の冷却ユニット4から循環風が流れ込んだりする。一方、処理部3には、薄厚空間100と外部を連ねる通気ダクト30が設けられている。これにより、各吹出し口10f,10m,10rからの吹出し流が、前記吸気等の他のガス流の影響を受けるのを緩和することができる。この結果、各成膜ユニット10の直下で成膜される膜厚の均一性を確保することができる。
In the
また、補助ヒータ20の熱源22の熱は、ハウジング21の底板から側板に伝わり通気ダクト30に伝達される。これによって、通気ダクト30の内部を加温することができる。したがって、外気が通気ダクト30に取り込まれた場合、通気ダクト30内で加温されたうえで薄厚空間100に流れ込むようにすることができる。しかも、通気ダクト30には、狭い絞り部30c,30a,32cを出入口とする通気室32b,31a,30bが設けられているため、入って来た外気の流れを抑制して通気室32b,31a,30b内に長く留まるようにすることができ、この滞留の間に十分に加温したうえで薄厚空間100に流れ込むようにすることができる。この結果、ガラス基材Wの温度低下を一層確実に防止でき、膜厚の均一性を確実に確保でき、成膜特性を確実に安定化させることができる。
The heat of the
連続式常圧プラズマCVD装置M1では、ガラス基材Wを再加熱するための補助ヒータ30が通気ダクト20の加熱手段を兼ねており、通気ダクト30にそれ専用の加熱手段を設ける必要がないので、構成の合理化を図ることができ、コストの削減を図ることができる。
In the continuous atmospheric plasma CVD apparatus M1, the
本発明は、上記実施形態に限定されるものではなく、種々の改変が可能である。
例えば、処理部3の成膜ユニット10は、搬送ラインに沿って3つ以上並設してもよく、1つだけにしてもよい。勿論、3つ以上の場合は、隣り合う前後の成膜ユニット10の間に補助ヒータ20をそれぞれ設け、各補助ヒータ20とその前後の成膜ユニット10の間に通気ダクト30を設けるとよい。
The present invention is not limited to the above-described embodiment, and various modifications can be made.
For example, three or more
成膜ユニット10の輻射熱反射材や補助ヒータ20の遠赤外線輻射材は、一定の厚さを有する板状をなしていてもよい。ケーシング17や外筐11等の処理ヘッド下端構成部材自体を、ステンレス等の輻射熱吸収材に代えて、アルミニウム等の輻射熱反射材で構成してもよい。
補助ヒータ20のハウジング21自体を、遠赤外線輻射材にて構成してもよい。ハウジング21全体ではなく、少なくともガラス基材Wに対向すべき底板部だけでも遠赤外線輻射材にて構成することにしてもよい。
The radiant heat reflecting material of the
You may comprise the
補助ヒータ20や通気ダクト30等は、上記に限定されるものではなく、種々の形態を採用可能である。
通気ダクト30の加熱手段として、補助ヒータ20を兼用するのではなく、専用のものを設けることにしてもよい。
The
As a heating means for the
本発明は、グロー放電に限らず、コロナ放電や沿面放電によるプラズマ処理にも適用でき、略常圧下に限らず、減圧下でのプラズマ処理にも適用でき、プラズマCVD(成膜)に限らず、洗浄、表面改質、エッチング、アッシングなどの種々のプラズマ処理にあまねく適用できる。 The present invention is not limited to glow discharge, but can be applied to plasma processing using corona discharge or creeping discharge, and is not limited to plasma pressure (deposition). It can be applied to various plasma treatments such as cleaning, surface modification, etching and ashing.
W ガラス基材(被処理物)
M1 連続式常圧プラズマCVD装置(プラズマ処理装置)
1 ローラコンベア(搬送ライン)
2 加熱ユニット(加熱部)
2a フード
3 処理部
4 冷却ユニット(冷却部)
4a フード
5 セッタ
10 成膜ユニット(処理ユニット)
10f,10m,10r 処理ガス吹出し口
11 外筐(被処理物と対向すべき構成部材)
14a カーテンガス吹出し路(カーテンガス吹出し口)
15 排気ダクト(吸気口)
16B ロアプレート(被処理物と対向すべき構成部材、吹出し口構成部材)
17 ケーシング(被処理物と対向すべき構成部材)
18H,18E 電極
18f,18m,18r 電極間空間
20 補助ヒータ
21 ハウジング
22 熱源
24 断熱材
30 通気ダクト
30b,31a,32b 通気室
30a,30c,32c 絞り部
A14,A16,A17,A19,A30 輻射熱反射膜
B20 遠赤外線輻射膜
W Glass substrate (object to be treated)
M1 Continuous atmospheric pressure plasma CVD equipment (plasma processing equipment)
1 Roller conveyor (conveyance line)
2 Heating unit (heating unit)
10f, 10m, 10r
14a Curtain gas outlet (curtain gas outlet)
15 Exhaust duct (intake port)
16B Lower plate (component to be treated, component to be blown out)
17 Casing (component to be opposed to workpiece)
18H,
Claims (8)
る請求項5に記載のプラズマ処理装置。 The auxiliary heater has a housing containing the heat source, the plate portion to be opposed to at least the treatment of this housing, in claim 5, characterized in that it is constituted by the far-infrared radiation material The plasma processing apparatus as described.
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