JPS612320A - 試料処理装置 - Google Patents
試料処理装置Info
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- JPS612320A JPS612320A JP59123102A JP12310284A JPS612320A JP S612320 A JPS612320 A JP S612320A JP 59123102 A JP59123102 A JP 59123102A JP 12310284 A JP12310284 A JP 12310284A JP S612320 A JPS612320 A JP S612320A
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- JP
- Japan
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- gas
- electrode
- control electrode
- gas introduction
- electrodes
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-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C23—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
- C23C—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL BY DIFFUSION INTO THE SURFACE, BY CHEMICAL CONVERSION OR SUBSTITUTION; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL
- C23C16/00—Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes
- C23C16/44—Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes characterised by the method of coating
- C23C16/50—Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes characterised by the method of coating using electric discharges
- C23C16/505—Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes characterised by the method of coating using electric discharges using radio frequency discharges
- C23C16/509—Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes characterised by the method of coating using electric discharges using radio frequency discharges using internal electrodes
- C23C16/5096—Flat-bed apparatus
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Abstract
(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
〔発明の技術分野〕
本発明は、アモルファスシリコン(a−8i)等のSa
影形成の他の試料表面処理に用いられる装置の改良に関
する。
影形成の他の試料表面処理に用いられる装置の改良に関
する。
一般に水素化アモルファスシリコン(a−8i:H)膜
は、シランガス(SiH+)の直流又は高周波グロー放
電により基板上に形成される。第8図は従来の平行平板
電極を用いたグロー放電分解法による薄膜製造装置の一
例である。1は減圧容器であり、内部に互いに平行に電
極2.3が設けられている。一方の電極2は試料基板5
を載置する台を兼ねており、内部に基板加熱ヒータ4が
設けられている。他方の電極3には高周波電源6から高
周波電力が印加される。排気ロアはスロットルバルブ8
を介してメカニカルブースタポンプ9およびロータリポ
ンプ10に接続されている。11は真空計である。容器
1内部には電極2と3に間に、内方に複数のガス噴出口
13が形成されたガス導入リング管12が設けられてい
る。そして原料ガスボンベ14a、14b、14cから
必要な原料ガスがマス70−コントローラ15a、15
b、15Cにより流量調整されて容器1内に供給される
。
は、シランガス(SiH+)の直流又は高周波グロー放
電により基板上に形成される。第8図は従来の平行平板
電極を用いたグロー放電分解法による薄膜製造装置の一
例である。1は減圧容器であり、内部に互いに平行に電
極2.3が設けられている。一方の電極2は試料基板5
を載置する台を兼ねており、内部に基板加熱ヒータ4が
設けられている。他方の電極3には高周波電源6から高
周波電力が印加される。排気ロアはスロットルバルブ8
を介してメカニカルブースタポンプ9およびロータリポ
ンプ10に接続されている。11は真空計である。容器
1内部には電極2と3に間に、内方に複数のガス噴出口
13が形成されたガス導入リング管12が設けられてい
る。そして原料ガスボンベ14a、14b、14cから
必要な原料ガスがマス70−コントローラ15a、15
b、15Cにより流量調整されて容器1内に供給される
。
このような装置を用いて例えば、a−3i:H9膜を形
成する場合、原料ガスとしてシランガス(SiH+)、
ドーピングガスとしてホスフィンガス(PH3>又はジ
ボランガス(B2.)−16)を用いる。膜堆積条件は
、各ガスの流量、基板加熱潤度、容器内圧力、印加高周
波電力等により決定される。こうして得られるa−3i
:H膜は、膜中水素濃度、膜中不純物濃度の面内分布が
均一であることが要求され、また膜厚の均一性を保ちな
がら速い堆積速度が得られることがコスト低減。
成する場合、原料ガスとしてシランガス(SiH+)、
ドーピングガスとしてホスフィンガス(PH3>又はジ
ボランガス(B2.)−16)を用いる。膜堆積条件は
、各ガスの流量、基板加熱潤度、容器内圧力、印加高周
波電力等により決定される。こうして得られるa−3i
:H膜は、膜中水素濃度、膜中不純物濃度の面内分布が
均一であることが要求され、また膜厚の均一性を保ちな
がら速い堆積速度が得られることがコスト低減。
信頼性向上等のために要求される。このような要求を満
たすためには、基本的には、減圧容器1内の電極2と3
の間の非平衡プラズマが面内分布を持たないように原料
ガスを導入して、導入ガスの分解効率を高くすることが
必要である。
たすためには、基本的には、減圧容器1内の電極2と3
の間の非平衡プラズマが面内分布を持たないように原料
ガスを導入して、導入ガスの分解効率を高くすることが
必要である。
しかしながら、第8図に示すような従来の平行平板型グ
ロー放電薄膜製造装置では、1μTrL/時程度の堆積
速度が一般的であり、原料ガスの利用効率が低く、a−
3i:H膜を用いた半導体装置のコスト低減に問題があ
った。
ロー放電薄膜製造装置では、1μTrL/時程度の堆積
速度が一般的であり、原料ガスの利用効率が低く、a−
3i:H膜を用いた半導体装置のコスト低減に問題があ
った。
本発明は上記の点に鑑みなされたもので、原料ガスの利
用効率を高め、もって薄膜の堆積速度の向上、コスト低
減等を可能とした試料処理装置を提供することを目的と
する。
用効率を高め、もって薄膜の堆積速度の向上、コスト低
減等を可能とした試料処理装置を提供することを目的と
する。
本発明の骨子は、平行平板電極型の試料処理装置におい
て、平行平板電極の間に制御電極を設けることにある。
て、平行平板電極の間に制御電極を設けることにある。
この制御電極は、原料ガスを容器内に導入する。内方に
複数のガス噴出口を持つガス導入リング管の径よりも小
さい開孔を中央部に形成したものとする。そしてこの制
御電極を例えば試料基板が載置される側の電極と同じ接
地電位又は他の適当な電位に設定することによって、原
料ガスの分解効率を高め高密度プラズマを生成すること
が出来る。
複数のガス噴出口を持つガス導入リング管の径よりも小
さい開孔を中央部に形成したものとする。そしてこの制
御電極を例えば試料基板が載置される側の電極と同じ接
地電位又は他の適当な電位に設定することによって、原
料ガスの分解効率を高め高密度プラズマを生成すること
が出来る。
制御電極は、ガス導入リング管と試料基板が載置される
電極との間又はガス導入リング管と密着させて設けるこ
とができ、或いはガス導入リング管と一体的に形成する
ことが出来る。
電極との間又はガス導入リング管と密着させて設けるこ
とができ、或いはガス導入リング管と一体的に形成する
ことが出来る。
本発明によれば、制御電極を設けることによって、容器
内部の電界を効果的に高めて原料ガスの分解効率を高め
ることができる。また制御電極は未反応のガスが未反応
のまま排気されるのを抑制する効果もあり、この結果、
効果的に活性種が生成される。従って従来にない高密度
プラズマが生成され、例えばa−8i:H膜の堆積に適
用して非常に速い堆積速度を得ることができる。
内部の電界を効果的に高めて原料ガスの分解効率を高め
ることができる。また制御電極は未反応のガスが未反応
のまま排気されるのを抑制する効果もあり、この結果、
効果的に活性種が生成される。従って従来にない高密度
プラズマが生成され、例えばa−8i:H膜の堆積に適
用して非常に速い堆積速度を得ることができる。
プラズマの高密度化のためには、平行平板電極に印加す
る電力そのものを大きくすることが考えられる。しかし
これは、高周波電源として大電力のものを必要とするこ
と、平行平板電極間の電界を余り大きくすると一方の電
極に試料基板が載置されるため基板のダメージが大きく
なること等の難点が生じる。この点本発明では、外部か
らの印加電力を大きくすることなく平行平板電極の一方
と制御電極との間で効果的に電界を高めることができ、
しかも試料基板に対するダメージを大ぎくすることもな
い、という利点を有する。
る電力そのものを大きくすることが考えられる。しかし
これは、高周波電源として大電力のものを必要とするこ
と、平行平板電極間の電界を余り大きくすると一方の電
極に試料基板が載置されるため基板のダメージが大きく
なること等の難点が生じる。この点本発明では、外部か
らの印加電力を大きくすることなく平行平板電極の一方
と制御電極との間で効果的に電界を高めることができ、
しかも試料基板に対するダメージを大ぎくすることもな
い、という利点を有する。
第1図は本発明の一実施例の薄膜製造装置である。従来
例の第8図の装置と対応する部分には同じ符号を付しで
ある。第8図と異なる点は、ガス導入リング管12と試
料基板5が載置される電極2との間に制御電極16を設
けていることである。
例の第8図の装置と対応する部分には同じ符号を付しで
ある。第8図と異なる点は、ガス導入リング管12と試
料基板5が載置される電極2との間に制御電極16を設
けていることである。
第2図にガス導入リング管12と制御電極16の配置関
係を拡大斜視図で示す。制御電極16は金属メツシュ又
は金属板がらなり、その中央部に試料基板5の外径と同
程度又はそれより僅かに大きい径の開孔17が設けられ
ている。この実施例では、制御電極16は試料基板5が
載置される電極2と同じ接地電位に設定される。
係を拡大斜視図で示す。制御電極16は金属メツシュ又
は金属板がらなり、その中央部に試料基板5の外径と同
程度又はそれより僅かに大きい径の開孔17が設けられ
ている。この実施例では、制御電極16は試料基板5が
載置される電極2と同じ接地電位に設定される。
この装置を用いてa−8ill−Illを堆積した具体
例を説明する。ガス導入リング管12は直径24 cm
のステンレス製パイプでその内側に直径2顯のガス噴出
口13が10m間隔で形成されたものである。制御電極
16は#5oメツシュのステンレス製メツシュを用いて
外径24 cmで中央に直径10(Jの開孔17を形成
したものである。
例を説明する。ガス導入リング管12は直径24 cm
のステンレス製パイプでその内側に直径2顯のガス噴出
口13が10m間隔で形成されたものである。制御電極
16は#5oメツシュのステンレス製メツシュを用いて
外径24 cmで中央に直径10(Jの開孔17を形成
したものである。
膜堆積条件は、減圧容器1内圧力を0.1tor−r、
印加高周波電力を100W1基板温度を230”Cとし
、100%シランガスを流量調整して供給した。
印加高周波電力を100W1基板温度を230”Cとし
、100%シランガスを流量調整して供給した。
シランガス流量を10800Mがら100SCCMまで
変化させた場合に得られたa−8i:H膜堆積速度のデ
ータを第3図の■に示す。
変化させた場合に得られたa−8i:H膜堆積速度のデ
ータを第3図の■に示す。
このデータから明らかなように、10SCCMの100
%シランガス流量で2μ7yL/時の堆積速度が得られ
、508CCM以上の流量では飽和傾向があるものの1
1008CCで9μm/時の堆積速度が得られている。
%シランガス流量で2μ7yL/時の堆積速度が得られ
、508CCM以上の流量では飽和傾向があるものの1
1008CCで9μm/時の堆積速度が得られている。
第7図(a)は、この実施例の装置でのガス導入リング
管12からの原料ガスの流れ(矢印)と生成されるプラ
ズマ(斜線部)の様子を示す。制御電極16を設けたこ
とによって、これと高周波電力が印加される電極3との
間の電界が大きくなり、また原料ガスがその高電界領域
に効果的に供給される結果、高密度プラズマが生成され
ることになる。
管12からの原料ガスの流れ(矢印)と生成されるプラ
ズマ(斜線部)の様子を示す。制御電極16を設けたこ
とによって、これと高周波電力が印加される電極3との
間の電界が大きくなり、また原料ガスがその高電界領域
に効果的に供給される結果、高密度プラズマが生成され
ることになる。
なお制御電極16をメツシュ電極とした場合とプレート
状電極とした場合とでは一長一短がある。
状電極とした場合とでは一長一短がある。
即ち、プレート状電極とすると原料ガスがこれにより反
射されて無駄なく励起されるが、ガス導入リング管への
製膜が多くなり、ガス導入リング管のたわみを生じる虞
れがある。これに対してメツシュ状電極とすると、未反
応ガスをある程度通過させるためガス導入リング管への
製膜が少ないが、試料基板への膜堆積速度がプレート状
電極に比べて若干低下すると思われる。
射されて無駄なく励起されるが、ガス導入リング管への
製膜が多くなり、ガス導入リング管のたわみを生じる虞
れがある。これに対してメツシュ状電極とすると、未反
応ガスをある程度通過させるためガス導入リング管への
製膜が少ないが、試料基板への膜堆積速度がプレート状
電極に比べて若干低下すると思われる。
また上記実施例では、制御電極16への製膜が生じるた
め、制御電極16を何回も使用することが出来ない場合
もある。
め、制御電極16を何回も使用することが出来ない場合
もある。
第4図は、制御電極への製膜を回避するようにした実施
例の要部を示す。この実施例はガス導入リング管12に
密着させた状態で制御電極16を設けたものである。こ
の場合のガスの流れとプラズマ生成の様子を第7図(b
)に示す。このような構造とすれば、ガス導入リング管
12および制御電極16への製膜を防止して、上記実施
例と同様の大きい堆積速度を実現することができる。・
第5図は、ガス導入リング管12′を、これ自身で制御
電極を兼ねるように加工した実施例である。このような
制御電極兼ガス導入リング管12′を用いた時のガス°
の流れとプラズマ生成の様子を第7図(C)に示す。こ
の実施例によっても制御電極兼ガス導入リング管12−
への製膜は防止される。また制御電極とガス導入リング
管を別々に作る必要がない点で有利である。
例の要部を示す。この実施例はガス導入リング管12に
密着させた状態で制御電極16を設けたものである。こ
の場合のガスの流れとプラズマ生成の様子を第7図(b
)に示す。このような構造とすれば、ガス導入リング管
12および制御電極16への製膜を防止して、上記実施
例と同様の大きい堆積速度を実現することができる。・
第5図は、ガス導入リング管12′を、これ自身で制御
電極を兼ねるように加工した実施例である。このような
制御電極兼ガス導入リング管12′を用いた時のガス°
の流れとプラズマ生成の様子を第7図(C)に示す。こ
の実施例によっても制御電極兼ガス導入リング管12−
への製膜は防止される。また制御電極とガス導入リング
管を別々に作る必要がない点で有利である。
具体例として、制御電極兼ガス導入管12′を外径25
0悶、厚み10m、内径100馴のステンレス製とし、
その内側に直径10馴のガス噴出口13を1011II
i間隔で形成したものを用い、その他は第1図と同様の
構成とした装置により、A−8i:H膜を形成した。膜
堆積条件は、圧力0゜1 tOrr、印加高周波電力1
00W、基板温度260℃とし、100%シランガスを
用いた。制御電極兼ガス導入リング管12−は接地電位
に設定した。シランガス流量を208CCMから200
80CMまで変化された時のガス流量と膜堆積速度の関
係を第3図■に示す。
0悶、厚み10m、内径100馴のステンレス製とし、
その内側に直径10馴のガス噴出口13を1011II
i間隔で形成したものを用い、その他は第1図と同様の
構成とした装置により、A−8i:H膜を形成した。膜
堆積条件は、圧力0゜1 tOrr、印加高周波電力1
00W、基板温度260℃とし、100%シランガスを
用いた。制御電極兼ガス導入リング管12−は接地電位
に設定した。シランガス流量を208CCMから200
80CMまで変化された時のガス流量と膜堆積速度の関
係を第3図■に示す。
このデータから明らかなように、シランガス流量508
CCMで8.0um/時の堆積速度が得られ、1008
CCMを越える流量で15μ?7L/時という大きな堆
積速度が得られている。
CCMで8.0um/時の堆積速度が得られ、1008
CCMを越える流量で15μ?7L/時という大きな堆
積速度が得られている。
第6図は、第5図の制御電極兼ガス導入リング管12′
を用い、更にその外側にプラズマを閉じ込めるための金
属メツシュ電極18を設けた実施例を示すものである。
を用い、更にその外側にプラズマを閉じ込めるための金
属メツシュ電極18を設けた実施例を示すものである。
このメツシュ電極18は例えば#50メツシュのステン
レスを用いて形成され、接地電位に設定される。
レスを用いて形成され、接地電位に設定される。
このような構造を用いた他、第1図と同様の装置により
A−8i:H膜を堆積した。膜堆積条件は、容器内圧力
0.1torr、印加高周波電力50W1基板温度26
0℃とし、100%シランガスを用いた。ガス流量に対
する膜堆積速度のデータを第3図の■に示す。膜堆積速
度は最高で12μm/時が得られている。先の実施例の
■とは、印加高周波電力が異なるためこのデータ上では
直接の比較は出来ないが、金属メツシュ電極がない場合
に比べてより堆積速度向上が図られている。
A−8i:H膜を堆積した。膜堆積条件は、容器内圧力
0.1torr、印加高周波電力50W1基板温度26
0℃とし、100%シランガスを用いた。ガス流量に対
する膜堆積速度のデータを第3図の■に示す。膜堆積速
度は最高で12μm/時が得られている。先の実施例の
■とは、印加高周波電力が異なるためこのデータ上では
直接の比較は出来ないが、金属メツシュ電極がない場合
に比べてより堆積速度向上が図られている。
本発明は以上の実施例に限られるものではなく、種々変
形実施することが出来る。例えば第6図に示した金属メ
ツシュ電極は第2図或いは第5図の構造を用いた場合に
適用することも勿論できる。
形実施することが出来る。例えば第6図に示した金属メ
ツシュ電極は第2図或いは第5図の構造を用いた場合に
適用することも勿論できる。
また本発明はa−8t:H膜堆積の他、各種の膜堆積に
適用することができることは勿論、反応性ガスをグロー
放電分解して試料基板をエツチング処理する等の表面処
理にも適用することができる。
適用することができることは勿論、反応性ガスをグロー
放電分解して試料基板をエツチング処理する等の表面処
理にも適用することができる。
第1図は本発明の一実施例の膜形成装置を示す図、第2
図はその要部を示す斜視図、第3図は本発明の実施例に
よるa−8i’:H膜堆積速度のデータを示す図、第4
図ないし16図は他の実施例の要部を示す図、第7図(
a)〜(C)は各実施例によるガスの流れとプラズマ生
成の様子を示す図、第8図は従来の膜形成装置を示す図
である。 1・・・減圧容器、2,3・・・電極、4・・・基板加
熱ヒータ、5・・・試料基板、6・・・高周波電源、7
・・・排気口、8・・・スロットルバルブ スタポンプ、10・・・ロータリポンプ、1・・・真空
計、12・・・ガス導入リング管、13・・・ガス噴出
口、14a,i4b, 14cm・・ガスボンベ、15
a,15b.、15C・・・マスフローコントローラ、
16・・・制御電極、17・・・開孔、12′・・・制
mN極兼ガス導入リング管、18・・・金属メツシュ電
極。 第3図 SiH. 7I’人7えt(SCCM)第4図 16 1V 第5図 第6図 第7図
図はその要部を示す斜視図、第3図は本発明の実施例に
よるa−8i’:H膜堆積速度のデータを示す図、第4
図ないし16図は他の実施例の要部を示す図、第7図(
a)〜(C)は各実施例によるガスの流れとプラズマ生
成の様子を示す図、第8図は従来の膜形成装置を示す図
である。 1・・・減圧容器、2,3・・・電極、4・・・基板加
熱ヒータ、5・・・試料基板、6・・・高周波電源、7
・・・排気口、8・・・スロットルバルブ スタポンプ、10・・・ロータリポンプ、1・・・真空
計、12・・・ガス導入リング管、13・・・ガス噴出
口、14a,i4b, 14cm・・ガスボンベ、15
a,15b.、15C・・・マスフローコントローラ、
16・・・制御電極、17・・・開孔、12′・・・制
mN極兼ガス導入リング管、18・・・金属メツシュ電
極。 第3図 SiH. 7I’人7えt(SCCM)第4図 16 1V 第5図 第6図 第7図
Claims (6)
- (1)容器内に互いに平行な電極を有し、この電極間に
内方に複数のガス噴出口を有するガス導入リング管が設
けられ、このガス導入リング管からのガスを前記電極間
に直流又は高周波電力を印加することにより分解して、
前記電極の一方に設けられた試料の表面処理を行なう装
置において、前記電極間に、前記ガス導入リング管より
も小さい径の開孔を中央部に持つ制御電極を設けたこと
を特徴とする試料処理装置。 - (2)前記表面処理は、導入ガスをグロー放電分解して
試料表面に薄膜を堆積するものである特許請求の範囲第
1項記載の試料処理装置。 - (3)前記制御電極は、金属板又は金属メッシュからな
り、前記ガス導入リング管と試料が置かれる電極との中
間位置に設けられる特許請求の範囲第1項記載の試料処
理装置。 - (4)前記制御電極は、前記ガス導入リング管に密着さ
せて設けられる特許請求の範囲第1項記載の試料処理装
置。 - (5)前記制御電極は、前記ガス導入リング管と一体形
成したものである特許請求の範囲第1項記載の試料処理
装置。 - (6)前記ガス導入リング管の外側にプラズマを閉じこ
めるメッシュ電極を有する特許請求の範囲第1項記載の
試料処理装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP59123102A JPS612320A (ja) | 1984-06-15 | 1984-06-15 | 試料処理装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP59123102A JPS612320A (ja) | 1984-06-15 | 1984-06-15 | 試料処理装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS612320A true JPS612320A (ja) | 1986-01-08 |
Family
ID=14852236
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP59123102A Pending JPS612320A (ja) | 1984-06-15 | 1984-06-15 | 試料処理装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS612320A (ja) |
Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS57184224A (en) * | 1981-05-08 | 1982-11-12 | Fujitsu Ltd | Microwave plasma treating method and its device |
| JPS5890731A (ja) * | 1981-11-25 | 1983-05-30 | Sony Corp | 感光性高分子膜形成用プラズマ処理装置 |
-
1984
- 1984-06-15 JP JP59123102A patent/JPS612320A/ja active Pending
Patent Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS57184224A (en) * | 1981-05-08 | 1982-11-12 | Fujitsu Ltd | Microwave plasma treating method and its device |
| JPS5890731A (ja) * | 1981-11-25 | 1983-05-30 | Sony Corp | 感光性高分子膜形成用プラズマ処理装置 |
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