JPH06112140A - 枚葉式気相成長装置の排気管 - Google Patents
枚葉式気相成長装置の排気管Info
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- JPH06112140A JPH06112140A JP27768492A JP27768492A JPH06112140A JP H06112140 A JPH06112140 A JP H06112140A JP 27768492 A JP27768492 A JP 27768492A JP 27768492 A JP27768492 A JP 27768492A JP H06112140 A JPH06112140 A JP H06112140A
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Abstract
(57)【要約】
【目的】 枚葉式気相成長装置の反応容器内を流れるガ
スを、均一で再現性のある流れにすることができるよう
にする。 【構成】 反応容器１に接続する排気管６の断面形状を
前記反応容器１の断面形状と同一にし、この排気管６の
第１の直線部６ａから第１の曲がり部６ｂを経て第２の
直線部６ｃに至る間の排気管６内部に、この排気管６の
形状に沿った多数の細管からなる細管構造７を配設す
る。細管構造７の終端以降すなわち第２の直線部６ｃよ
りも下流側の排気管の直径、断面形状、曲がり等は自由
に選択することができる。基体２上を流れるガスは、前
記細管構造７の整流作用により乱されることがなく、均
一で再現性のある流れにすることが可能となるので、高
品質のエピタキシャル薄膜を得ることができる。また、
気相成長装置をコンパクトにまとめることができるの
で、装置の省スペース化に寄与する。
スを、均一で再現性のある流れにすることができるよう
にする。 【構成】 反応容器１に接続する排気管６の断面形状を
前記反応容器１の断面形状と同一にし、この排気管６の
第１の直線部６ａから第１の曲がり部６ｂを経て第２の
直線部６ｃに至る間の排気管６内部に、この排気管６の
形状に沿った多数の細管からなる細管構造７を配設す
る。細管構造７の終端以降すなわち第２の直線部６ｃよ
りも下流側の排気管の直径、断面形状、曲がり等は自由
に選択することができる。基体２上を流れるガスは、前
記細管構造７の整流作用により乱されることがなく、均
一で再現性のある流れにすることが可能となるので、高
品質のエピタキシャル薄膜を得ることができる。また、
気相成長装置をコンパクトにまとめることができるの
で、装置の省スペース化に寄与する。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は気相成長装置に係わり、
特に枚葉式気相成長装置の排気管に関する。
特に枚葉式気相成長装置の排気管に関する。
【０００２】
【従来の技術】気相成長装置は、適当な温度に保たれた
反応容器内の基体近傍に原料となるガスを流し、熱分解
反応や水素還元反応等により前記基体上にシリコン、化
合物半導体等の単結晶層を成長させる装置である。この
ような装置の中で、基体を１枚ずつ処理することによっ
て大径かつ高品質の製品を得る装置が枚葉式気相成長装
置である。
反応容器内の基体近傍に原料となるガスを流し、熱分解
反応や水素還元反応等により前記基体上にシリコン、化
合物半導体等の単結晶層を成長させる装置である。この
ような装置の中で、基体を１枚ずつ処理することによっ
て大径かつ高品質の製品を得る装置が枚葉式気相成長装
置である。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】近年、基体の直径は著
しく大きくなるとともに、要求品質はますます厳しくな
ってきている。気相成長は原料の輸送律速サイドで行わ
れ、従って均一な膜質を得るためには、反応容器内のガ
スの流れを均一で再現性のあるものにする必要がある。
しかしながら従来の気相成長装置においては、ガスの導
入口に対してはそれなりの工夫がなされているが、ガス
の排出側すなわち排気管に関しては特に工夫らしいもの
はなされていない。図５および図６は従来の枚葉式気相
成長装置の例を示したものであるが、基体２上を流れて
反応容器１から排出されるガスはその流れる方向を９０
°変え、しかもその流路は排気管８によって著しく狭め
られているため、ガスの流れはこの部分で著しく乱れ、
排気管取り付け位置が反応容器１に近接しているので反
応容器内のガス流も乱れてしまう。このような気相成長
装置では、ガス導入口部分にどのように精密な調整機構
を設け、また、細心の注意を払って調整を行っても理想
的なガスの流れを期待することができず、従って、膜質
の飛躍的な向上を達成することができない。本発明は上
記従来の問題点に着目してなされたもので、反応容器内
を流れるガスを均一で再現性のある流れにすることがで
きるような、枚葉式気相成長装置の排気管を提供するこ
とを目的としている。
しく大きくなるとともに、要求品質はますます厳しくな
ってきている。気相成長は原料の輸送律速サイドで行わ
れ、従って均一な膜質を得るためには、反応容器内のガ
スの流れを均一で再現性のあるものにする必要がある。
しかしながら従来の気相成長装置においては、ガスの導
入口に対してはそれなりの工夫がなされているが、ガス
の排出側すなわち排気管に関しては特に工夫らしいもの
はなされていない。図５および図６は従来の枚葉式気相
成長装置の例を示したものであるが、基体２上を流れて
反応容器１から排出されるガスはその流れる方向を９０
°変え、しかもその流路は排気管８によって著しく狭め
られているため、ガスの流れはこの部分で著しく乱れ、
排気管取り付け位置が反応容器１に近接しているので反
応容器内のガス流も乱れてしまう。このような気相成長
装置では、ガス導入口部分にどのように精密な調整機構
を設け、また、細心の注意を払って調整を行っても理想
的なガスの流れを期待することができず、従って、膜質
の飛躍的な向上を達成することができない。本発明は上
記従来の問題点に着目してなされたもので、反応容器内
を流れるガスを均一で再現性のある流れにすることがで
きるような、枚葉式気相成長装置の排気管を提供するこ
とを目的としている。
【０００４】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するた
め、本発明に係る枚葉式気相成長装置の排気管は、枚葉
式気相成長装置の反応容器内にセットされた基体上を通
過するガス流の方向と同一の方向に長い形状を有するも
のとし、このような構成において、排気管の断面積が反
応容器の断面積に等しいもの、または、排気管の断面形
状が反応容器の断面形状と同一であるもの、あるいは、
排気管の内部に、ガスの流れる方向に沿った細管構造を
有するものとし、更に、前記細管構造が着脱可能となっ
ていることが望ましい。
め、本発明に係る枚葉式気相成長装置の排気管は、枚葉
式気相成長装置の反応容器内にセットされた基体上を通
過するガス流の方向と同一の方向に長い形状を有するも
のとし、このような構成において、排気管の断面積が反
応容器の断面積に等しいもの、または、排気管の断面形
状が反応容器の断面形状と同一であるもの、あるいは、
排気管の内部に、ガスの流れる方向に沿った細管構造を
有するものとし、更に、前記細管構造が着脱可能となっ
ていることが望ましい。
【０００５】
【作用】無限の長さと均一な断面形状を有し、管摩擦係
数の小さい排気管を仮定すると、この排気管の長さ方向
の任意の位置における排気管断面を流れるガスの流速分
布は、これとは別の位置における排気管断面を流れるガ
スの流速分布に等しい。しかし、この排気管の長さ方向
の任意の位置において管径を拡大または縮小し、あるい
は排気管を曲げたりすると、これらの位置の近傍の上下
流ではガスの流れが著しく乱れる。このことは、反応容
器とこれらの位置との距離が短い場合には、反応容器内
のガスの流れにも乱れが起こることを示唆している。そ
こで本発明の請求項１〜３では、枚葉式気相成長装置の
排気管を、反応容器内にセットされた基体上を通過する
ガス流の方向と同一の方向に長い形状を有するものと
し、排気管の断面積または排気管の断面形状を反応容器
の断面積または断面形状と同一にしたので、反応容器内
におけるガス流の乱れ発生を防止することができる。
数の小さい排気管を仮定すると、この排気管の長さ方向
の任意の位置における排気管断面を流れるガスの流速分
布は、これとは別の位置における排気管断面を流れるガ
スの流速分布に等しい。しかし、この排気管の長さ方向
の任意の位置において管径を拡大または縮小し、あるい
は排気管を曲げたりすると、これらの位置の近傍の上下
流ではガスの流れが著しく乱れる。このことは、反応容
器とこれらの位置との距離が短い場合には、反応容器内
のガスの流れにも乱れが起こることを示唆している。そ
こで本発明の請求項１〜３では、枚葉式気相成長装置の
排気管を、反応容器内にセットされた基体上を通過する
ガス流の方向と同一の方向に長い形状を有するものと
し、排気管の断面積または排気管の断面形状を反応容器
の断面積または断面形状と同一にしたので、反応容器内
におけるガス流の乱れ発生を防止することができる。
【０００６】しかしながら多くの枚葉式気相成長装置に
おいては、上述のように排気管の長さを十分に長くした
り、排気管を曲げずに設置することは、装置レイアウト
上の制約が多くて困難である。そこで本発明の請求項４
および５では、排気管の内部にガスの流れる方向に沿っ
た細管構造を設けたので、排気管内にはこの細管構造に
よる整流作用が生まれる。従って、前記細管構造の下流
側でいかに排気管径を変化させたり、排気管を曲げたり
しても、細管構造の上流側の整流効果を維持することが
できる。また、排気管の曲がり部分に細管構造を設ける
と、前記整流作用に加え、実質的に排気管の曲げ半径が
小さくなることにより、ガスの速度ベクトルが乱雑にな
ることを防止する作用が付加される。そして、前記細管
構造を着脱可能としたので、排気管の点検、清掃等を容
易に行うことができる。
おいては、上述のように排気管の長さを十分に長くした
り、排気管を曲げずに設置することは、装置レイアウト
上の制約が多くて困難である。そこで本発明の請求項４
および５では、排気管の内部にガスの流れる方向に沿っ
た細管構造を設けたので、排気管内にはこの細管構造に
よる整流作用が生まれる。従って、前記細管構造の下流
側でいかに排気管径を変化させたり、排気管を曲げたり
しても、細管構造の上流側の整流効果を維持することが
できる。また、排気管の曲がり部分に細管構造を設ける
と、前記整流作用に加え、実質的に排気管の曲げ半径が
小さくなることにより、ガスの速度ベクトルが乱雑にな
ることを防止する作用が付加される。そして、前記細管
構造を着脱可能としたので、排気管の点検、清掃等を容
易に行うことができる。
【０００７】
【実施例】以下に、本発明に係る枚葉式気相成長装置の
排気管の実施例について、図面を参照して説明する。図
１は、請求項１および請求項２による排気管を取着した
枚葉式気相成長装置の概略構造を示す斜視図で、この枚
葉式気相成長装置の反応容器１内にセットされた基体２
上を流れるガスの方向を矢印で示す。この反応容器１の
ガス排出口には、前記ガス流の方向と同一方向に長い形
状を有する排気管３が取着されている。前記排気管３の
各部断面積は、反応容器１の断面積に等しくなるように
製作され、反応容器１内を流れたガスは排気管３を経て
排気ポンプにより系外に排出される。
排気管の実施例について、図面を参照して説明する。図
１は、請求項１および請求項２による排気管を取着した
枚葉式気相成長装置の概略構造を示す斜視図で、この枚
葉式気相成長装置の反応容器１内にセットされた基体２
上を流れるガスの方向を矢印で示す。この反応容器１の
ガス排出口には、前記ガス流の方向と同一方向に長い形
状を有する排気管３が取着されている。前記排気管３の
各部断面積は、反応容器１の断面積に等しくなるように
製作され、反応容器１内を流れたガスは排気管３を経て
排気ポンプにより系外に排出される。
【０００８】図２は、請求項３による排気管を取着した
枚葉式気相成長装置の概略構造を示す斜視図で、排気管
４の断面形状を、反応容器１の断面形状と同一で、ガス
流の方向に沿って長い排気管としたものである。請求項
１〜３の排気管は、枚葉式気相成長装置の設置スペース
に比較的余裕のある場合に適用される。
枚葉式気相成長装置の概略構造を示す斜視図で、排気管
４の断面形状を、反応容器１の断面形状と同一で、ガス
流の方向に沿って長い排気管としたものである。請求項
１〜３の排気管は、枚葉式気相成長装置の設置スペース
に比較的余裕のある場合に適用される。
【０００９】図３は、請求項４による排気管を取着した
枚葉式気相成長装置における第１実施例の概略構造を示
す斜視図で、枚葉式気相成長装置の設置スペースに比較
的余裕がある場合に適用される。排気管４の断面形状は
反応容器１の断面形状と同一で、この排気管４の内部に
は、ガスの流れ方向に沿って設置した多数の細管からな
る細管構造５が設けられている。前記細管構造５よりも
下流側は、排気管の直径、断面形状、曲がり等を自由に
選択することができる。
枚葉式気相成長装置における第１実施例の概略構造を示
す斜視図で、枚葉式気相成長装置の設置スペースに比較
的余裕がある場合に適用される。排気管４の断面形状は
反応容器１の断面形状と同一で、この排気管４の内部に
は、ガスの流れ方向に沿って設置した多数の細管からな
る細管構造５が設けられている。前記細管構造５よりも
下流側は、排気管の直径、断面形状、曲がり等を自由に
選択することができる。
【００１０】図４は請求項４による排気管を取着した枚
葉式気相成長装置における第２実施例の概略構造を示す
斜視図である。この排気管は枚葉式気相成長装置の構造
やレイアウトの都合上、ガスの流れ方向や排気管の断面
積あるいは断面形状を変えざるを得ない場合に適用され
る。たとえば反応容器の設置場所がポンプに極めて接近
している場合、あるいは反応容器に接続した排気管を直
ちに上下左右いずれかの方向に曲げなければならない場
合等、気相成長装置の設置スペースに制限がある場合に
適用される構造である。排気管６の第１の直線部６ａか
ら第１の曲がり部６ｂを経て第２の直線部６ｃに至る間
の排気管６内部に、この排気管６の形状に沿った多数の
細管からなる細管構造７が配設されている。細管構造７
の終端以降すなわち第２の直線部６ｃよりも下流側の排
気管は、図３の場合と同様に排気管の直径、断面形状、
曲がり等を自由に選択することができる。
葉式気相成長装置における第２実施例の概略構造を示す
斜視図である。この排気管は枚葉式気相成長装置の構造
やレイアウトの都合上、ガスの流れ方向や排気管の断面
積あるいは断面形状を変えざるを得ない場合に適用され
る。たとえば反応容器の設置場所がポンプに極めて接近
している場合、あるいは反応容器に接続した排気管を直
ちに上下左右いずれかの方向に曲げなければならない場
合等、気相成長装置の設置スペースに制限がある場合に
適用される構造である。排気管６の第１の直線部６ａか
ら第１の曲がり部６ｂを経て第２の直線部６ｃに至る間
の排気管６内部に、この排気管６の形状に沿った多数の
細管からなる細管構造７が配設されている。細管構造７
の終端以降すなわち第２の直線部６ｃよりも下流側の排
気管は、図３の場合と同様に排気管の直径、断面形状、
曲がり等を自由に選択することができる。
【００１１】請求項５の排気管については図示しない
が、図３および図４に示した請求項４の排気管内にそれ
ぞれ設けられた細管構造の両端にアダプタを取着してカ
ートリッジ方式とし、細管構造部分の交換を容易にした
ものである。
が、図３および図４に示した請求項４の排気管内にそれ
ぞれ設けられた細管構造の両端にアダプタを取着してカ
ートリッジ方式とし、細管構造部分の交換を容易にした
ものである。
【００１２】次に、本実施例の排気管を取着した枚葉式
気相成長装置を用いて得られたエピタキシャル薄膜の品
質試験結果について説明する。排気管の断面形状が反応
容器の断面形状と同一で、排気管長さが十分に長い（排
気管の長さ３ｍ）図２の枚葉式気相成長装置、排気管内
部に細管構造を付加した図３の枚葉式気相成長装置およ
び排気管のベント部内部に細管構造を付加した図４の枚
葉式気相成長装置を使用して、ｐ型８インチシリコンウ
ェーハの常圧エピタキシャル成長を試みた。ソースガス
としてトリクロルシラン（ノンドープ）、加熱手段とし
てランプを選択し、ガスインレットと石英ガラス製反応
容器は同じものを使用、排気管のみ逐次交換した。その
結果、どの排気管を使用した場合においても、得られた
シリコンエピタキシャル薄膜の比抵抗、膜厚分布はそれ
ぞれ３．３％、１．４％であり、再現性も高い。
気相成長装置を用いて得られたエピタキシャル薄膜の品
質試験結果について説明する。排気管の断面形状が反応
容器の断面形状と同一で、排気管長さが十分に長い（排
気管の長さ３ｍ）図２の枚葉式気相成長装置、排気管内
部に細管構造を付加した図３の枚葉式気相成長装置およ
び排気管のベント部内部に細管構造を付加した図４の枚
葉式気相成長装置を使用して、ｐ型８インチシリコンウ
ェーハの常圧エピタキシャル成長を試みた。ソースガス
としてトリクロルシラン（ノンドープ）、加熱手段とし
てランプを選択し、ガスインレットと石英ガラス製反応
容器は同じものを使用、排気管のみ逐次交換した。その
結果、どの排気管を使用した場合においても、得られた
シリコンエピタキシャル薄膜の比抵抗、膜厚分布はそれ
ぞれ３．３％、１．４％であり、再現性も高い。
【００１３】同じく図２〜図４に示した枚葉式気相成長
装置を使用して、ｐ型８インチシリコンウェーハの常圧
エピタキシャル成長を試みた。ソースガスとして、若干
のドープを施したモノシラン、加熱手段としてランプを
選択し、ガスインレットと石英ガラス製反応容器は同じ
ものを使用、排気管のみ逐次交換した。前記シリコンウ
ェーハとランプとの間に介在する石英ガラス製の反応容
器内壁に、モノシランの熱分解によって生成されるアモ
ルファスシリコンが付着するのを防ぐため、特願平３−
２４９７９６に示されたエピタキシャル成長装置および
エピタキシャル成長方法に準じたガスの流し方をした。
その結果、どの排気管を使用した場合においても、得ら
れたシリコンエピタキシャル薄膜の比抵抗、膜厚分布は
それぞれ４．２％、２．３％であり、再現性も高い。
装置を使用して、ｐ型８インチシリコンウェーハの常圧
エピタキシャル成長を試みた。ソースガスとして、若干
のドープを施したモノシラン、加熱手段としてランプを
選択し、ガスインレットと石英ガラス製反応容器は同じ
ものを使用、排気管のみ逐次交換した。前記シリコンウ
ェーハとランプとの間に介在する石英ガラス製の反応容
器内壁に、モノシランの熱分解によって生成されるアモ
ルファスシリコンが付着するのを防ぐため、特願平３−
２４９７９６に示されたエピタキシャル成長装置および
エピタキシャル成長方法に準じたガスの流し方をした。
その結果、どの排気管を使用した場合においても、得ら
れたシリコンエピタキシャル薄膜の比抵抗、膜厚分布は
それぞれ４．２％、２．３％であり、再現性も高い。
【００１４】
【発明の効果】以上説明したように本発明によれば、反
応容器内にセットされた基体上を通過するガス流の方向
と同一の方向に長い形状を有する排気管、望ましくは断
面積または断面形状が反応容器の断面積、断面形状に等
しい排気管を前記反応容器に接続することとし、更には
このような排気管内に細管構造を付設して、基体上を通
過するガスに対する整流機能を持たせることにしたの
で、反応容器内でのガスの流れを乱すことなく系外に排
出することができる。これにより、比抵抗、膜厚分布の
良好な気相成長を行うことが可能となり、高品質のエピ
タキシャル薄膜を得ることができる。また、排気管内に
細管構造を付設した場合は、減圧下においても基体上を
流れるガスを乱すことなく系外に排出することができる
ため、高品質のＭＯＳエピタキシャル成長にも適用可能
である。
応容器内にセットされた基体上を通過するガス流の方向
と同一の方向に長い形状を有する排気管、望ましくは断
面積または断面形状が反応容器の断面積、断面形状に等
しい排気管を前記反応容器に接続することとし、更には
このような排気管内に細管構造を付設して、基体上を通
過するガスに対する整流機能を持たせることにしたの
で、反応容器内でのガスの流れを乱すことなく系外に排
出することができる。これにより、比抵抗、膜厚分布の
良好な気相成長を行うことが可能となり、高品質のエピ
タキシャル薄膜を得ることができる。また、排気管内に
細管構造を付設した場合は、減圧下においても基体上を
流れるガスを乱すことなく系外に排出することができる
ため、高品質のＭＯＳエピタキシャル成長にも適用可能
である。
【００１５】上記細管構造は排気管の曲げ部分に付設す
ることも可能であり、気相成長装置をコンパクトにまと
めることができるので、装置の省スペース化に寄与する
ことができる。また、本発明は反応容器の上流側のガス
インレット部分のみで、ガスの流れを簡単に、かつダイ
ナミックに変更することができ、気相成長装置のセット
アップ時間を大幅に短縮することが可能となる。
ることも可能であり、気相成長装置をコンパクトにまと
めることができるので、装置の省スペース化に寄与する
ことができる。また、本発明は反応容器の上流側のガス
インレット部分のみで、ガスの流れを簡単に、かつダイ
ナミックに変更することができ、気相成長装置のセット
アップ時間を大幅に短縮することが可能となる。
【図１】請求項１および請求項２による排気管を取着し
た枚葉式気相成長装置の斜視図である。
た枚葉式気相成長装置の斜視図である。
【図２】請求項３による排気管を取着した枚葉式気相成
長装置の斜視図である。
長装置の斜視図である。
【図３】請求項４による排気管を取着した枚葉式気相成
長装置における第１実施例の斜視図である。
長装置における第１実施例の斜視図である。
【図４】請求項４による排気管を取着した枚葉式気相成
長装置における第２実施例の斜視図である。
長装置における第２実施例の斜視図である。
【図５】従来の枚葉式気相成長装置の一例を示す斜視図
である。
である。
【図６】従来の枚葉式気相成長装置の他の例を示す斜視
図である。
図である。
１ 反応容器 ２ 基体 ３，４，６，８ 排気管 ５，７ 細管構造
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 日野 和彦 神奈川県平塚市万田1200 株式会社小松製 作所研究所内 (72)発明者 久永 直人 神奈川県平塚市万田1200 株式会社小松製 作所研究所内
Claims (5)
- 【請求項１】 枚葉式気相成長装置の反応容器内にセッ
トされた基体上を通過するガス流の方向と同一の方向に
長い形状を有することを特徴とする枚葉式気相成長装置
の排気管。 - 【請求項２】 排気管の断面積が反応容器の断面積に等
しいことを特徴とする請求項１の枚葉式気相成長装置の
排気管。 - 【請求項３】 排気管の断面形状が反応容器の断面形状
と同一であることを特徴とする請求項１の枚葉式気相成
長装置の排気管。 - 【請求項４】 排気管の内部に、ガスの流れる方向に沿
った細管構造を有することを特徴とする請求項１、請求
項２または請求項３の枚葉式気相成長装置の排気管。 - 【請求項５】 細管構造が着脱可能となっていることを
特徴とする請求項４の枚葉式気相成長装置の排気管。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP27768492A JP3200197B2 (ja) | 1992-09-24 | 1992-09-24 | 気相成長装置及びその排気管 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP27768492A JP3200197B2 (ja) | 1992-09-24 | 1992-09-24 | 気相成長装置及びその排気管 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH06112140A true JPH06112140A (ja) | 1994-04-22 |
| JP3200197B2 JP3200197B2 (ja) | 2001-08-20 |
Family
ID=17586868
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP27768492A Expired - Fee Related JP3200197B2 (ja) | 1992-09-24 | 1992-09-24 | 気相成長装置及びその排気管 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3200197B2 (ja) |
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US20120064245A1 (en) * | 2009-02-27 | 2012-03-15 | Cambridge Nanotech Inc. | Ald systems and methods |
| US8360001B2 (en) | 2001-02-12 | 2013-01-29 | Asm America, Inc. | Process for deposition of semiconductor films |
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| WO2019039337A1 (ja) * | 2017-08-25 | 2019-02-28 | 東京エレクトロン株式会社 | インナーウォール及び基板処理装置 |
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1992
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