(57)【要約】【課題】基材の表面近傍をごく短時間だけ均一に高温熱処理するに際して、或いは、反応ガスによるプラズマまたはプラズマと反応ガス流を同時に基材へ照射して基材を低温プラズマ処理するに際して、プラズマを安定的かつ効率的に発生させ、基材の所望の被処理領域全体を短時間で効率よく処理すること。【解決手段】誘導結合型プラズマトーチユニットＴにおいて、ソレノイドコイル３が第一石英ブロック４及び第二石英ブロック５の近傍に配置され、長尺チャンバ７は環状で、基材載置台１がなす面に垂直な面に沿って配置される。（ａ）に示す位置に発生した強いプラズマＰは、（ｂ）に示すより安定な位置に移動する。従って、モードジャンプの起きやすさと、強い放電の安定性の両立を図ることができる。【選択図】図３
2014120361.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
誘電体部材に囲まれた環状チャンバと、前記環状チャンバの内部にガスを導入するためのガス供給配管と、前記環状チャンバの近傍に設けられたコイルと、前記コイルに接続された高周波電源と、前記環状チャンバと連通する開口部に近接して基材を配置するための基材載置台とを備えたプラズマ処理装置であって、
前記環状チャンバを構成する一続きの閉じたヒモの一断面において、前記環状チャンバの太さが一様でないこと、
を特徴とするプラズマ処理装置。
【請求項２】
誘電体部材に囲まれた環状チャンバと、前記環状チャンバの内部にガスを導入するためのガス供給配管と、前記環状チャンバの近傍に設けられたコイルと、前記コイルに接続された高周波電源と、前記環状チャンバと連通する開口部に近接して基材を配置するための基材載置台とを備えたプラズマ処理装置であって、
前記環状チャンバは、互いの相対位置を第一配置と第二配置に変化しうるよう構成された少なくとも２つの誘電体部材に囲まれ、かつ、環状チャンバを構成する一続きの閉じたヒモの一断面において、前記環状チャンバの太さが前記第一配置と前記第二配置とで異なること、
を特徴とするプラズマ処理装置。
【請求項３】
前記環状チャンバが、長尺な形状であり、前記開口部が、長尺で線状であり、前記コイルが、前記開口部の長手方向と平行な向きに長尺な形状をもち、前記開口部の長手方向に対して垂直な向きに、前記チャンバと前記基材載置台とを相対的に移動可能とする移動機構を備えたこと、
を特徴とする請求項１または２に記載のプラズマ処理装置。
【請求項４】
前記開口部の開口幅が１ｍｍよりも大きいことを特徴とする、請求項１または２記載のプラズマ処理装置。
【請求項５】
前記環状チャンバの太さが、前記開口部の開口幅以下であることを特徴とする、請求項１または２記載のプラズマ処理装置。
【請求項６】
前記開口部の長さが、環状チャンバの環の長さよりも短いことを特徴とする、請求項１または２記載のプラズマ処理装置。
【請求項７】
前記誘電体部材は、内部誘電体ブロックと、前記内部誘電体ブロックが挿入された外部誘電体ブロックとからなることを特徴とする、請求項１または２記載のプラズマ処理装置。
【請求項８】
前記誘電体部材は、貼り合わせられた２つの誘電体からなり、前記２つの誘電体ブロックのうち、少なくとも片方に溝を形成することで環状チャンバを構成していることを特徴とする、請求項１または２記載のプラズマ処理装置。
【請求項９】
前記基材が配置された際に前記基材の縁部を囲うように、前記基材載置台の周囲に平板状のカバーが設けられていることを特徴とする、請求項１または２記載のプラズマ処理装置。
【請求項１０】
前記カバーの表面と、前記基材が配置された際の前記基材の表面が、同一平面上に位置するよう構成されていることを特徴とする、請求項７記載のプラズマ処理装置。
【請求項１１】
誘電体部材で囲まれた環状チャンバ内にガスを供給しつつ、コイルに高周波電力を供給することで、前記環状チャンバ内に高周波電磁界を発生させてプラズマを発生させ、前記環状チャンバと連通する開口部に近接して基材を配置しつつ、前記開口部近傍のプラズマに曝露することにより、前記基材の表面を処理する方法であって、
環状チャンバ内の第一の位置に環状プラズマを発生させるステップと、環状チャンバ内の第二の位置に環状プラズマを発生させるステップを含むこと、
を特徴とするプラズマ処理方法。
【請求項１２】
前記環状チャンバの太さが第一配置と第二配置とで異なる配置に構成可能な装置を用いて前記基材の表面を処理するプラズマ処理方法であって、第一配置において前記第一の位置に環状プラズマを発生させるステップでプラズマの発生を検知し、その後、前記環状チャンバの太さを第二配置に変化させ、前記基材の表面を処理することを特徴とする、請求項１１記載のプラズマ処理方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、熱プラズマを基材に照射して基材を処理する熱プラズマ処理や、反応ガスによるプラズマまたはプラズマと反応ガス流を同時に基材へ照射して基材を処理する低温プラズマ処理などの、プラズマ処理装置及び方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、多結晶シリコン（ｐｏｌｙ−Ｓｉ）等の半導体薄膜は薄膜トランジスタ（ＴＦＴ：Ｔｈｉｎ  Ｆｉｌｍ  Ｔｒａｎｓｉｓｔｏｒ）や太陽電池に広く利用されている。とりわけ、ｐｏｌｙ−ＳｉＴＦＴは、キャリア移動度が高いうえ、ガラス基板のような透明の絶縁基板上に作製できるという特徴を活かして、例えば、液晶表示装置、液晶プロジェクタや有機ＥＬ表示装置などの画素回路を構成するスイッチング素子として、或いは液晶駆動用ドライバの回路素子として広く用いられている。
【０００３】
ガラス基板上に高性能なＴＦＴを作製する方法としては、一般に「高温プロセス」と呼ばれる製造方法がある。ＴＦＴの製造プロセスの中でも、工程中の最高温度が１０００℃程度の高温を用いるプロセスを一般的に「高温プロセス」と呼んでいる。高温プロセスの特徴は、シリコンの固相成長により比較的良質の多結晶シリコンを成膜することができる点、シリコンの熱酸化により良質のゲート絶縁層を得ることができる点、及び清浄な多結晶シリコンとゲート絶縁層との界面を形成できる点である。高温プロセスではこれらの特徴により、高移動度でしかも信頼性の高い高性能ＴＦＴを安定的に製造することができる。
【０００４】
他方、高温プロセスは固相成長によりシリコン膜の結晶化を行うプロセスであるために、６００℃程度の温度で４８時間程度の長時間の熱処理を必要とする。これは大変長時間の工程であり、工程のスループットを高めるためには必然的に熱処理炉を多数必要とし、低コスト化が難しいという点が課題である。加えて、耐熱性の高い絶縁性基板として石英ガラスを使わざるを得ないため基板のコストが高く、大面積化には向かないとされている。
【０００５】
一方、工程中の最高温度を下げ、安価な大面積のガラス基板上にｐｏｌｙ−ＳｉＴＦＴを作製するための技術が「低温プロセス」と呼ばれる技術である。ＴＦＴの製造プロセスの中でも、最高温度が概ね６００℃以下の温度環境下において比較的安価な耐熱性のガラス基板上にｐｏｌｙ−ＳｉＴＦＴを製造するプロセスは、一般に「低温プロセス」と呼ばれている。低温プロセスでは、発振時間が極短時間のパルスレーザーを用いてシリコン膜の結晶化を行うレーザー結晶化技術が広く使われている。レーザー結晶化とは、基板上のシリコン薄膜に高出力のパルスレーザー光を照射することによって瞬時に溶融させ、これが凝固する過程で結晶化する性質を利用する技術である。
【０００６】
しかしながら、このレーザー結晶化技術には幾つかの大きな課題がある。一つは、レーザー結晶化技術によって形成したポリシリコン膜の内部に局在する多量の捕獲準位である。この捕獲準位の存在により、電圧の印加によって本来能動層を移動するはずのキャリアが捕獲され、電気伝導に寄与できず、ＴＦＴの移動度の低下、閾値電圧の増大といった悪影響を及ぼす。更に、レーザー出力の制限によって、ガラス基板のサイズが制限されるといった課題もある。レーザー結晶化工程のスループットを向上させるためには、一回で結晶化できる面積を増やす必要がある。しかしながら、現状のレーザー出力には制限があるため、第７世代（１８００ｍｍ×２１００ｍｍ）といった大型基板にこの結晶化技術を採用する場合には、基板一枚を結晶化するために長時間を要する。
【０００７】
また、レーザー結晶化技術は一般的にライン状に成形されたレーザーが用いられ、これを走査させることによって結晶化を行なう。このラインビームは、レーザー出力に制限があるため基板の幅よりも短く、基板全面を結晶化するためには、レーザーを数回に分けて走査する必要がある。これによって基板内にはラインビームの継ぎ目の領域が発生し、二回走査されてしまう領域ができる。この領域は一回の走査で結晶化した領域とは結晶性が大きく異なる。そのため両者の素子特性は大きく異なり、デバイスのバラツキの大きな要因となる。最後に、レーザー結晶化装置は装置構成が複雑であり且つ、消耗部品のコストが高いため、装置コストおよびランニングコストが高いという課題がある。これによって、レーザー結晶化装置によって結晶化したポリシリコン膜を使用したＴＦＴは製造コストが高い素子になってしまう。
【０００８】
このような基板サイズの制限、装置コストが高いといった課題を克服するため、「熱プラズマジェット結晶化法」と呼ばれる結晶化技術が研究されている（例えば、非特許文献１を参照）。本技術を以下に簡単に説明する。タングステン（Ｗ）陰極と水冷した銅（Ｃｕ）陽極を対向させ、ＤＣ電圧を印加すると両極間にアーク放電が発生する。この電極間に大気圧下でアルゴンガスを流すことによって、銅陽極に空いた噴出孔から熱プラズマが噴出する。
【０００９】
熱プラズマとは、熱平衡プラズマであり、イオン、電子、中性原子などの温度がほぼ等しく、それらの温度が１００００Ｋ程度を有する超高温の熱源である。このことから、熱プラズマは被熱物体を容易に高温に加熱することが可能であり、ａ−Ｓｉ膜を堆積した基板が超高温の熱プラズマ前面を高速走査することによってａ−Ｓｉ膜を結晶化することができる。
【００１０】
このように装置構成が極めて単純であり、且つ大気圧下での結晶化プロセスであるため、装置を密閉チャンバ等の高価な部材で覆う必要が無く、装置コストが極めて安くなることが期待できる。また結晶化に必要なユーティリティは、アルゴンガスと電力と冷却水であるため、ランニングコストも安い結晶化技術である。
【００１１】
図１６は、この熱プラズマを用いた半導体膜の結晶化方法を説明するための模式図である。
【００１２】
同図において、熱プラズマ発生装置３１は、陰極３２と、この陰極３２と所定距離だけ離間して対向配置される陽極３３とを備え構成される。陰極３２は、例えばタングステン等の導電体からなる。陽極３３は、例えば銅などの導電体からなる。また、陽極３３は、中空に形成され、この中空部分に水を通して冷却可能に構成されている。また、陽極３３には噴出孔（ノズル）３４が設けられている。陰極３２と陽極３３の間に直流（ＤＣ）電圧を印加すると両極間にアーク放電が発生する。
【００１３】
この状態において、陰極３２と陽極３３の間に大気圧下でアルゴンガス等のガスを流すことによって、上記の噴出孔３４から熱プラズマ３５を噴出させることができる。ここで「熱プラズマ」とは、熱平衡プラズマであり、イオン、電子、中性原子などの温度がほぼ等しく、それらの温度が１００００Ｋ程度を有する超高温の熱源である。
【００１４】
このような熱プラズマを半導体膜の結晶化のための熱処理に利用することができる。具体的には、基板３６上に半導体膜３７（例えば、アモルファスシリコン膜）を形成しておき、当該半導体膜３７に熱プラズマ（熱プラズマジェット）３５を当てる。このとき、熱プラズマ３５は、半導体膜３７の表面と平行な第１軸（図示の例では左右方向）に沿って相対的に移動させながら半導体膜３７に当てられる。すなわち、熱プラズマ３５は第１軸方向に走査しながら半導体膜３７に当てられる。
【００１５】
ここで「相対的に移動させる」とは、半導体膜３７（及びこれを支持する基板３６）と熱プラズマ３５とを相対的に移動させることを言い、一方のみを移動させる場合と両者をともに移動させる場合のいずれも含まれる。このような熱プラズマ３５の走査により、半導体膜３７が熱プラズマ３５の有する高温によって加熱され、結晶化された半導体膜３８（本例ではポリシリコン膜）が得られる（例えば、特許文献１を参照）。
【００１６】
図１７は、最表面からの深さと温度の関係を示す概念図である。同図に示すように、熱プラズマ３５を高速で移動させることにより、表面近傍のみを高温で処理することができる。熱プラズマ３５が通り過ぎた後、加熱された領域は速やかに冷却されるので、表面近傍はごく短時間だけ高温になる。
【００１７】
このような熱プラズマは、点状領域に発生させるのが一般的である。熱プラズマは、陰極３２からの熱電子放出によって維持されており、プラズマ密度の高い位置では熱電子放出がより盛んになるため、正のフィードバックがかかり、ますますプラズマ密度が高くなる。つまり、アーク放電は陰極の１点に集中して生じることとなり、熱プラズマは点状領域に発生する。
【００１８】
半導体膜の結晶化など、平板状の基材を一様に処理したい場合には、点状の熱プラズマを基材全体に渡って走査する必要があるが、走査回数を減らしてより短時間で処理できるプロセスを構築するには、熱プラズマの照射領域を広くすることが有効である。このため、長尺の熱プラズマを発生させ、一方向にのみ走査する技術が検討されている（例えば、特許文献２〜９を参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１９】
【特許文献１】特開２００８−５３６３４号公報
【特許文献２】国際公開第２０１１／１４２１２５号
【特許文献３】特開２０１２−３８８３９号公報
【特許文献４】特開２０１２−５４１２９号公報
【特許文献５】特開２０１２−５４１３０号公報
【特許文献６】特開２０１２−５４１３１号公報
【特許文献７】特開２０１２−５４１３２号公報
【特許文献８】特開２０１２−１７４４９９号公報
【特許文献９】特開２０１２−１７４５００号公報
【非特許文献】
【００２０】
【非特許文献１】Ｓ．Ｈｉｇａｓｈｉ，  Ｈ．Ｋａｋｕ，Ｔ．Ｏｋａｄａ，Ｈ．Ｍｕｒａｋａｍｉ  ａｎｄ  Ｓ．Ｍｉｙａｚａｋｉ，Ｊｐｎ．Ｊ．Ａｐｐｌ．Ｐｈｙｓ．４５，５Ｂ（２００６）ｐｐ．４３１３−４３２０
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００２１】
しかしながら、半導体の結晶化など、ごく短時間だけ基材の表面近傍を高温処理する用途に対して、従来例に示した特許文献２〜９に記載の熱プラズマを長尺状に発生させる技術では、プラズマが最も高温になる部分が基板から遠いため、基板の温度を十分に高めることが困難であるという問題点があった。
【００２２】
本発明はこのような課題に鑑みなされたもので、基材の表面近傍をごく短時間だけ均一に高温熱処理するに際して、或いは、反応ガスによるプラズマまたはプラズマと反応ガス流を同時に基材へ照射して基材を低温プラズマ処理するに際して、プラズマを安定的かつ効率的に発生させることができ、基材の所望の被処理領域全体を短時間で効率よく処理することができるプラズマ処理装置及び方法を提供することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【００２３】
本願の第１発明に係るプラズマ処理装置は、誘電体部材に囲まれた環状チャンバと、環状チャンバ内にガスを導入するガス供給配管と、環状チャンバ近傍に設けられたコイルと、コイルに接続された高周波電源と、環状チャンバと連通する開口部に近接して基材を配置する基材載置台とを備えたプラズマ処理装置であって、環状チャンバを構成する一続きの閉じたヒモの一断面において、環状チャンバの太さが一様でないことを特徴とする。
【００２４】
このような構成により、基材の表面近傍をごく短時間だけ均一に高温熱処理するに際して、或いは、反応ガスによるプラズマまたはプラズマと反応ガス流を同時に基材へ照射して基材を低温プラズマ処理するに際して、プラズマを安定的かつ効率的に発生させることができる。
【００２５】
本願の第２発明に係るプラズマ処理装置は、誘電体部材に囲まれた環状チャンバが、互いの相対位置を第一配置と第二配置に変化しうるよう構成された少なくとも２つの誘電体部材に囲まれ、かつ、環状チャンバを構成する一続きの閉じたヒモの一断面において、環状チャンバの太さが第一配置と前記第二配置とで異なることを特徴とする。
【００２６】
このような構成により、基材の表面近傍をごく短時間だけ均一に高温熱処理するに際して、或いは、反応ガスによるプラズマまたはプラズマと反応ガス流を同時に基材へ照射して基材を低温プラズマ処理するに際して、プラズマを安定的かつ効率的に発生させることができる。
【００２７】
本願の第１または第２発明のプラズマ処理装置において、好適には、前記環状チャンバが、長尺な形状であり、前記開口部が、長尺で線状であり、前記コイルが、前記開口部の長手方向と平行な向きに長尺な形状をもち、前記開口部の長手方向に対して垂直な向きに、前記チャンバと前記基材載置台とを相対的に移動可能とする移動機構を備えることが望ましい。
【００２８】
このような構成により、基材の所望の被処理領域全体を短時間で効率よく処理することができる。
【００２９】
また、好適には、前記開口部の開口幅が１ｍｍよりも大きいことが望ましい。
【００３０】
このような構成により、高温のプラズマを確実に基材に照射することができる。
【００３１】
また、好適には、前記環状チャンバの太さが、前記開口部の開口幅以下であることが望ましい。
【００３２】
このような構成により、高温のプラズマをより確実に基材に照射することができる。
【００３３】
また、好適には、前記開口部の長さが、環状チャンバの環の長さよりも短いことが望ましい。
【００３４】
このような構成により、よりプラズマを安定的に発生させることができる。
【００３５】
また、好適には、前記誘電体部材は、内部誘電体ブロックと、前記内部誘電体ブロックが挿入された外部誘電体ブロックとからなることが望ましい。或いは、前記誘電体部材は、貼り合わせられた２つの誘電体からなり、前記２つの誘電体ブロックのうち、少なくとも片方に溝を形成することで環状チャンバを構成していて良い。
【００３６】
このような構成により、簡単に環状チャンバを構成することができる。
【００３７】
また、好適には、前記基材が配置された際に前記基材の縁部を囲うように、前記基材載置台の周囲に平板状のカバーが設けられていることが望ましい。
【００３８】
このような構成により、より安定なプラズマ発生が可能となる。
【００３９】
また、この場合、好適には、前記カバーの表面と、前記基材が配置された際の前記基材の表面が、同一平面上に位置するよう構成されていることが望ましい。
【００４０】
このような構成により、より安定なプラズマ発生が可能となる。
【００４１】
本願の第３発明に係るプラズマ処理方法は、誘電体部材で囲まれた環状チャンバと連通する開口部に近接して基材を配置しつつ、開口部近傍のプラズマに曝露することにより、基材の表面を処理する方法において、環状チャンバ内の第一の位置に環状プラズマを発生させるステップと、環状チャンバ内の第二の位置に環状プラズマを発生させるステップを含むことを特徴とする。
【００４２】
このような構成により、基材の表面近傍をごく短時間だけ均一に高温熱処理するに際して、或いは、反応ガスによるプラズマまたはプラズマと反応ガス流を同時に基材へ照射して基材を低温プラズマ処理するに際して、プラズマを安定的かつ効率的に発生させることができる。
【００４３】
本願の第３発明のプラズマ処理方法において、好適には、前記環状チャンバの太さが第一配置と第二配置とで異なる配置に構成可能な装置を用いて前記基材の表面を処理するプラズマ処理方法であって、第一配置において前記第一の位置に環状プラズマを発生させるステップでプラズマの発生を検知し、その後、前記環状チャンバの太さを第二配置に変化させ、前記基材の表面を処理することを特徴とする。
【００４４】
このような構成により、より安定なプラズマ発生が可能となる。
【発明の効果】
【００４５】
本発明によれば、基材の表面近傍をごく短時間だけ均一に高温熱処理するに際して、或いは、反応ガスによるプラズマまたはプラズマと反応ガス流を同時に基材へ照射して基材を低温プラズマ処理するに際して、プラズマを安定的かつ効率的に発生させることができ、基材の所望の被処理領域全体を短時間で効率よく処理することができる。
【図面の簡単な説明】
【００４６】
【図１】本発明の実施の形態１におけるプラズマ処理装置の構成を示す断面図
【図２】本発明の実施の形態１におけるプラズマ処理装置の構成を示す斜視図
【図３】本発明の実施の形態１におけるプラズマ処理装置の構成を示す断面図
【図４】本発明の実施の形態２におけるプラズマ処理装置の構成を示す断面図
【図５】本発明の実施の形態３におけるプラズマ処理装置の構成を示す断面図
【図６】本発明の実施の形態４におけるプラズマ処理装置の構成を示す断面図
【図７】本発明の実施の形態５におけるプラズマ処理装置の構成を示す断面図
【図８】本発明の実施の形態６におけるプラズマ処理装置の構成を示す断面図
【図９】本発明の実施の形態７におけるプラズマ処理装置の構成を示す断面図
【図１０】本発明の実施の形態７におけるプラズマ処理装置の構成を示す断面図
【図１１】本発明の実施の形態８におけるプラズマ処理装置の構成を示す断面図
【図１２】本発明の実施の形態８におけるプラズマ処理装置の構成を示す断面図
【図１３】本発明の実施の形態９におけるプラズマ処理装置の構成を示す断面図
【図１４】本発明の実施の形態１０におけるプラズマ処理装置の構成を示す断面図
【図１５】本発明の実施の形態１０におけるプラズマ処理装置の構成を示す断面図
【図１６】従来例におけるプラズマ処理装置の構成を示す断面図
【図１７】従来例における最表面からの深さと温度の関係を示す概念図
【発明を実施するための形態】
【００４７】
以下、本発明の実施の形態におけるプラズマ処理装置について図面を用いて説明する。
【００４８】
（実施の形態１）
以下、本発明の実施の形態１について、図１〜図３を参照して説明する。
【００４９】
図１（ａ）は、本発明の実施の形態１におけるプラズマ処理装置の構成を示すもので、誘導結合型プラズマトーチユニットの長尺方向に垂直な面で切った断面図である。図１（ｂ）及び（ｃ）は、誘導結合型プラズマトーチユニットの長尺方向に平行で、かつ、基材に垂直な面で切った断面図である。図１（ａ）は図１（ｂ）の破線で切った断面図、図１（ｂ）は図１（ａ）の破線Ｂ−Ｂ‘で切った断面図、図１（ｃ）は図１（ａ）の破線Ｃ−Ｃ’で切った断面図、また、図２は、図１に示した誘導結合型プラズマトーチユニットの組立構成図であり、各部品（一部）の斜視図を並べたものである。
【００５０】
図１及び図２において、基材載置台１上に基材２が載置されている。誘導結合型プラズマトーチユニットＴにおいて、導体製のソレノイドコイル３が第一石英ブロック４及び第二石英ブロック５の近傍に配置される。第一石英ブロック４、第二石英ブロック５及び基材２の表面によって囲まれた空間により、誘電体製の長尺チャンバ７が画定される。長尺チャンバ７は、基材載置台１がなす面に垂直な面に沿って設けられている。
【００５１】
また、ソレノイドコイル３の中心軸は、基材載置台１に平行で、かつ、長尺チャンバ７を含む平面に垂直な向きになるよう構成される。すなわち、ソレノイドコイル３の一巻きが構成する面は基材載置台がなす面に垂直な面に沿って、かつ、長尺チャンバ７を含む平面に沿って設けられている。また、ソレノイドコイル３は、第一石英ブロック４の外側、第二石英ブロック５の外側に各一つずつ配置され、かつ、長尺チャンバ７から離れた位置で直列に接続され、高周波電力を印加した際に長尺チャンバに発生させる高周波電磁界の向きが互いに等しくなるようになっている。
【００５２】
ソレノイドコイル３は、これら二つのうちのどちらか一方だけでも機能しうるが、本実施の形態のように、長尺チャンバ７を挟んで二つを設けた方が、長尺チャンバ７内に発生する電磁界の強度を強めることができるという利点がある。
【００５３】
誘導結合型プラズマトーチユニットＴは、全体が接地された導体製のシールド部材（図示しない）で囲われ、高周波の漏洩（ノイズ）が効果的に防止できるとともに、好ましくない異常放電などを効果的に防止できる。
【００５４】
長尺チャンバ７は、第一石英ブロック４の一つの平面と、第二石英ブロック５に設けた溝に囲まれている。また、これらの誘電体部材としての２つの誘電体ブロックは貼り合わされている。つまり、長尺チャンバ７は、開口部８以外が誘電体で囲まれている構成である。また、長尺チャンバ７は環状である。ここでいう環状とは、一続きの閉じたヒモ状をなす形状を意味し、円形に限定されるものではない。
【００５５】
本実施の形態においては、長方形（２つの長辺をなす直線部と、その両端に２つの短辺をなす直線が連結されてなる、一続きの閉じたヒモ状の形状）の長尺チャンバ７を例示している。長尺チャンバ７に発生したプラズマＰは、長尺チャンバ７における長尺で線状の開口部８において、基材２に接触する。また、長尺チャンバ７の長手方向と開口部８の長手方向とは平行に配置されている。
【００５６】
なお、本実施の形態においては、長尺で線状の開口部８を、長尺チャンバの長辺に対応する位置に１箇所のみ配置する構成としている。長尺チャンバを構成するレーストラックの長さをＬ１、長辺をなす直線部の長さをＬ２、短辺をなす円、楕円、または直線の長さをＬ３としたとき、Ｌ１＝Ｌ２×２＋Ｌ３×２の関係がある。そして、開口部８の長さをＬ４としたとき、Ｌ４≒Ｌ２であるから、Ｌ４＜Ｌ１の関係がある。
【００５７】
すなわち、長尺で線状の開口部８の長さは、環状の長尺チャンバ７の環の長さよりも短く構成されている。このことは、プラズマＰが、一般に誘電体ブロックと材質の異なる基材２と接触する面積を小さくなるよう構成することで、プラズマの安定性向上に寄与している。また、特異点となる短辺部のプラズマＰを基材２に曝露せず、均一性の良い長辺部のみのプラズマＰを基材２に照射することで、処理の均一性向上に寄与している。
【００５８】
第二石英ブロック５の内部にプラズマガスマニホールド９が設けられている。プラズマガス供給配管１０よりプラズマガスマニホールド９に供給されたガスは、第二石英ブロック５に設けられたガス導入部としてのプラズマガス供給穴１１（貫通穴）を介して、長尺チャンバ７に導入される。このような構成により、長手方向に均一なガス流れを簡単に実現できる。プラズマガス供給配管１０へ導入するガスの流量は、その上流にマスフローコントローラなどの流量制御装置を備えることにより制御される。
【００５９】
プラズマガス供給穴１１は、長尺のスリットであるが、丸い穴状のものを長手方向に複数設けたものであっても良い。
【００６０】
ソレノイドコイル３は中空の銅管からなり、内部が冷媒流路となっている。また、接着剤６によってソレノイドコイル３の外皮部分と第一石英ブロック４及び第二石英ブロック５との熱伝導が確保されている。従って、ソレノイドコイル３を構成する銅管に水などの冷媒を流すことで、ソレノイドコイル３、第一石英ブロック４及び第二石英ブロック５の冷却が可能である。
【００６１】
長方形の線状の開口部８が設けられ、基材載置台１（或いは、基材載置台１上の基材２）は、開口部８と対向して配置されている。この状態で、長尺チャンバ内にガスを供給しつつ、開口部８から基材２に向けてガスを噴出させながら、図示していない高周波電源よりソレノイドコイル３に高周波電力を供給することにより、長尺チャンバ７にプラズマＰを発生させ、開口部８付近のプラズマＰを基材２に曝露することにより、基材２上の薄膜２２をプラズマ処理することができる。開口部８の長手方向に対して垂直な向きに、長尺チャンバ７と基材載置台１とを相対的に移動させることで、基材２を処理する。つまり、図１（ａ）の左右方向へ、図１（ｂ）の紙面に垂直な方向へ、誘導結合型プラズマトーチユニットＴまたは基材載置台１を動かす。
【００６２】
長尺チャンバ７内に供給するガスとして種々のものが使用可能だが、プラズマの安定性、着火性、プラズマに暴露される部材の寿命などを考えると、不活性ガス主体であることが望ましい。なかでも、Ａｒガスが典型的に用いられる。Ａｒのみでプラズマを生成させた場合、プラズマは相当高温となる（１０，０００Ｋ以上）。
【００６３】
このようなプラズマ処理装置において、長尺チャンバ７内にプラズマガス供給穴１１よりＡｒまたはＡｒ＋Ｈ2ガスを供給しつつ、開口部８から基材２に向けてガスを噴出させながら、図示していない高周波電源より１３．５６ＭＨｚの高周波電力を、ソレノイドコイル３に供給することにより、長尺チャンバ７内に高周波電磁界を発生させることでプラズマＰを発生させ、開口部８付近のプラズマを基材２に曝露するとともに走査することで、半導体膜の結晶化などの熱処理を行うことができる。
【００６４】
プラズマ発生の条件としては、走査速度＝５０〜３０００ｍｍ／ｓ、プラズマガス総流量＝１〜１００ＳＬＭ、Ａｒ＋Ｈ2ガス中のＨ2濃度＝０〜１０％、高周波電力＝０．５〜１０ｋＷ程度の値が適切である。ただし、これらの諸量のうち、ガス流量及び電力は、開口部８の長さ１００ｍｍ当たりの値である。ガス流量や電力などのパラメータは、開口部８の長さに比例した量を投入することが適切と考えられるためである。
【００６５】
このように、開口部８の長手方向と、基材載置台１とが平行に配置されたまま、開口部８の長手方向とは垂直な向きに、長尺チャンバと基材載置台１とを相対的に移動するので、図１（ｂ）及び（ｃ）に示すように、生成すべきプラズマの長さと、基材２の処理長さがほぼ等しくなるように構成することが可能となる。
【００６６】
高周波電力をソレノイドコイル３に供給すると、一般的には、まず弱い放電（容量性のプラズマ）が生じる。次いで強い放電（誘導性のプラズマ）に移行する様子が観察される。この現象はモードジャンプと呼ばれる。長尺チャンバ７が十分太いほど、モードジャンプは起きやすいが、太すぎると長尺チャンバ７内でプラズマが揺動することがある。そこで、本実施の形態においては、長尺チャンバ７の太さ（環状の長尺チャンバ７を構成する、一続きの閉じたヒモの太さ）が、その断面において一様でない構成とすることにより、この問題を解決した。
【００６７】
図１（ａ）において、長尺チャンバ７の太さが寸法ｄ１となる部分と、長尺チャンバ７の太さが寸法ｄ２となる部分を設けている。同様に、長尺チャンバ７の太さが寸法ｄ３となる部分と、長尺チャンバ７の太さが寸法ｄ４となる部分を設けている。モードジャンプは確率論的に生じる（予測できないタイミングで）生じるため、先述のとおり、長尺チャンバ７が太いほど起きやすい。
【００６８】
本実施の形態において、どの位置でモードジャンプが生じるかは定まっていないが、例えば、図３（ａ）に示すように、基材２に平行な方向の太さが狭い部分（太さｄ４の部分、図１（ａ）の７ｂに相当）で生じる場合もある。しかし、一旦強い放電が起きると、プラズマはより安定な位置に留まろうとするので、断面形状がより円形に近い部分（太さｄ３の部分、図１（ａ）の７ａに相当）に移動し、図３（ｂ）のような形態で安定する。
【００６９】
つまり、本実施の形態においては、モードジャンプの起きやすさと、強い放電の安定性の両立を図ることに成功している。
【００７０】
なお、本実施の形態においては、長尺チャンバ７は環状であって、開口部８を構成する第一石英ブロック４の最下面と基材２の表面との距離（図１（ａ）の寸法ｇ）を０．５ｍｍとしている。このような長尺チャンバの構造がもたらす効果について、以下で説明する。
【００７１】
従来の一般的な円筒型の誘導結合型プラズマトーチと同様の、一塊の直方体形状の空間に大気圧誘導結合型プラズマを発生させると、円環状の（ドーナツ形状の）プラズマがチャンバ内に発生しやすい。すなわち、直方体形状のチャンバ内に円環状のプラズマが発生するので、チャンバ内はその一部のみが非常に高密度のプラズマとなり、長尺方向に均一な処理を行うことが困難である。
【００７２】
一方、本実施の形態においては、環状の長尺チャンバ７を構成しているため、その形状に沿って長方形の細長い長尺のプラズマＰが発生する。従って、従来例に比べて、格段に長尺方向に均一な処理を行うことができる。また、チャンバの体積が従来例に比べて小さくなることから、単位体積当たりに作用する高周波電力が増すので、プラズマ発生効率がよくなるという利点もある。
【００７３】
また、従来の一般的な誘導結合型プラズマトーチにおいては、ガス流量を増すと放電が不安定になることが指摘されている（例えば、Ｈｉｒｏｎｏｂｕ  Ｙａｂｕｔａ  ｅｔ  ａｌ．，  “Ｄｅｓｉｇｎ  ａｎｄ  ｅｖａｌｕａｔｉｏｎ  ｏｆ  ｄｕａｌ  ｉｎｌｅｔ  ＩＣＰ  ｔｏｒｃｈ  ｆｏｒ  ｌｏｗ  ｇａｓ  ｃｏｎｓｕｍｐｔｉｏｎ”，  Ｊｏｕｒｎａｌ  ｏｆ  Ａｎａｌｙｔｉｃａｌ  Ａｔｏｍｉｃ  Ｓｐｅｃｔｒｏｍｅｔｒｙ，  １７（２００２）１０９０−１０９５頁を参照）。
【００７４】
これは、チャンバ内で環状プラズマが揺動した際に、ガス流れの下流域において環状プラズマとコイルとの距離が離れすぎて誘導結合を維持できなくなり、プラズマが失火してしまうためと考えられる。一方、本実施の形態においては、開口部８を構成する第一石英ブロック４の最下面と基材２の表面との距離ｇを０．５ｍｍと極めて狭く構成しているため、環状のプラズマＰが誘導結合型プラズマトーチユニットＴと基材２との間の隙間に侵入することができず、長尺チャンバ７内（隙間よりも上流の領域）にとどまる。
【００７５】
従って、ガス流量を増しても環状のプラズマＰの揺動が起きず、極めて安定した長尺の環状のプラズマＰが維持される。従って、従来例に比べて、格段に安定したプラズマ発生が可能となる。
【００７６】
また、プラズマＰにおいて電子密度や活性粒子密度の高い部分を基材２の表面に曝露させるので、高速な処理、或いは、高温処理が可能となる。高温のプラズマを確実に基材に照射するには、開口部の開口幅が１ｍｍよりも大きいことが望ましいことが実験的にわかっている。また、長尺チャンバ７の太さは、開口部において最大である（長尺チャンバの太さは開口部の開口幅以下である）と、プラズマの安定性がより高まる。
【００７７】
なお、開口部８を構成する第一石英ブロック４の最下面と基材２の表面との距離ｇについて詳細に調べたところ、ｇが１ｍｍ以下である場合に環状のプラズマＰの揺動を抑制できることがわかった。ｇがあまりに小さいと、長尺方向の部品加工や組立精度の影響が増し、また、通路を通過して基材２に到達するプラズマ流が弱まるため、０．１ｍｍ以上、好ましくは０．３ｍｍ以上に構成することが望ましい。
【００７８】
また、長尺チャンバ７の外径（長尺チャンバ７の全体としての大きさ）をｅとすると、図１（ａ）においては、第二石英ブロック５に設けた溝の上側の内壁面と、基材２とがなす距離ｅとして表される。環状の長尺チャンバ７は長尺であるので、長辺部と短辺部とでは、長尺チャンバ７の外径ｅは異なり、長辺部における長尺チャンバ７の外径ｅの方が小さい。
【００７９】
寸法ｅ（長尺チャンバ７の外径）について実験的に詳細に調べたところ、ｅが１０ｍｍ未満の場合は、長尺チャンバ７内には高密度の熱プラズマが極めて発生しにくくなることが判明した。この実験から、長尺チャンバ７の外径は、１０ｍｍ以上であることが好ましいことがわかった。
【００８０】
（実施の形態２）
以下、本発明の実施の形態２について、図４を参照して説明する。
【００８１】
図４は本発明の実施の形態２におけるプラズマ処理装置の構成を示すもので、誘導結合型プラズマトーチユニットの長尺方向に垂直な面で切った断面図であり、図１（ａ）に相当する。
【００８２】
実施の形態２においては、長尺チャンバ７の太さを連続的に変化させることで、太さがその断面において一様でない構成となっている。
【００８３】
このような構成においては、モードジャンプが生じた後、プラズマＰが安定位置へスムーズに、短時間で移動するという利点がある。
【００８４】
（実施の形態３）
以下、本発明の実施の形態３について、図５を参照して説明する。
【００８５】
図５は本発明の実施の形態３におけるプラズマ処理装置の構成を示すもので、誘導結合型プラズマトーチユニットの長尺方向に垂直な面で切った断面図であり、図１（ａ）に相当する。
【００８６】
実施の形態３においては、長尺チャンバ７の太さを階段状に不連続的に変化させることで、太さがその断面において一様でない構成となっている。
【００８７】
このような構成においては、モードジャンプ後のプラズマＰの移動を円滑化することと、移動後のプラズマ安定化の両立が図れる。
【００８８】
（実施の形態４）
以下、本発明の実施の形態４について、図６を参照して説明する。
【００８９】
図６は本発明の実施の形態４におけるプラズマ処理装置の構成を示すもので、誘導結合型プラズマトーチユニットの長尺方向に垂直な面で切った断面図であり、図１（ａ）に相当する。
【００９０】
実施の形態４においては、長尺チャンバ７の太さがその断面において一様でない部分を、長尺チャンバ７全周に渡って設けるのではなく、一部のみ（長辺部のうち、基材２から遠い方）に設けている。
【００９１】
（実施の形態５）
以下、本発明の実施の形態５について、図７を参照して説明する。
【００９２】
図７は本発明の実施の形態５におけるプラズマ処理装置の構成を示すもので、誘導結合型プラズマトーチユニットの長尺方向に垂直な面で切った断面図であり、図１（ａ）に相当する。
【００９３】
実施の形態５においては、長尺チャンバ７の太さがその断面において一様でない部分を、長尺チャンバ７全周に渡って設けるのではなく、一部のみ（長辺部のうち、基材２に近い方）に設けている。
【００９４】
（実施の形態６）
以下、本発明の実施の形態６について、図８を参照して説明する。
【００９５】
図８（ａ）は、本発明の実施の形態６におけるプラズマ処理装置の構成を示すもので、誘導結合型プラズマトーチユニットの長尺方向に垂直な面で切った断面図であり、図１（ａ）に相当する。図８（ｂ）、（ｃ）及び（ｄ）は、誘導結合型プラズマトーチユニットの長尺方向に平行で、かつ、基材に垂直な面で切った断面図である。図８（ａ）は図８（ｂ）の破線で切った断面図、図８（ｂ）は図８（ａ）の破線Ｂ−Ｂ‘で切った断面図、図８（ｃ）は図８（ａ）の破線Ｃ−Ｃ’で切った断面図、図８（ｄ）は図８（ａ）の破線Ｄ−Ｄ’で切った断面図である。
【００９６】
図８において、基材載置台１上に基材２が載置されている。誘導結合型プラズマトーチユニットＴにおいて、導体製のソレノイドコイル３が第一石英ブロック４及び第二石英ブロック５の近傍に配置される。第一石英ブロック４は細長い管状で、その内部に第二石英ブロック５が挿入されている。誘電体製の環状の長尺チャンバは、第一石英ブロック４、第二石英ブロック５及び基材２の表面によって囲まれた空間により画定される。
【００９７】
長尺チャンバ７は、内部誘電体ブロックとしての第二石英ブロック５の外壁面と、これが挿入された外部誘電体ブロックとしての第一石英ブロック４の内壁面に囲まれている。つまり、長尺チャンバ７は、開口部８以外が誘電体で囲まれている構成である。
【００９８】
図８（ａ）において、長尺チャンバ７の太さは、その断面において一様でない構成となっている。すなわち、断面形状がより円形に近い部分７ａと、より円形から遠い部分７ｂを備える。
【００９９】
（実施の形態７）
以下、本発明の実施の形態７について、図９及び図１０を参照して説明する。
【０１００】
図９（ａ）及び図１０は、本発明の実施の形態７におけるプラズマ処理装置の構成を示すもので、誘導結合型プラズマトーチユニットの長尺方向に垂直な面で切った断面図であり、図１（ａ）に相当する。図９（ｂ）及び（ｃ）は、誘導結合型プラズマトーチユニットの長尺方向に平行で、かつ、基材に垂直な面で切った断面図である。図９（ａ）は図９（ｂ）の破線で切った断面図、図９（ｂ）は図９（ａ）の破線Ｂ−Ｂ‘で切った断面図、図９（ｃ）は図９（ａ）の破線Ｃ−Ｃ’で切った断面図である。
【０１０１】
図９（ａ）において、長尺チャンバ７の太さは、その断面において一様でない構成となっている。すなわち、断面形状がより円形に近い部分７ａと、より円形から遠い部分７ｂを備える。また、本実施の形態においては、第一石英ブロック４が、基材２に平行に第二石英ブロック５に向けて可動となっている。すなわち、図９（ａ）に示す構成と、図１０に示すような、長尺チャンバ７の太さがその断面において一様な構成との間で変化することができる。
【０１０２】
すなわち、長尺チャンバ７は、互いの相対位置を第一配置と第二配置に変化しうるよう構成された２つの誘電体部材たる第一石英ブロック４及び第二石英ブロック５に囲まれ、かつ、長尺チャンバ７を構成する一続きの閉じたヒモの一断面において、長尺チャンバ７の太さが第一配置と第二配置とで異なる構成である。
【０１０３】
先述のとおり、どの位置でモードジャンプが生じるかは定まっていないが、例えば、図９（ａ）に示すように、第一配置にある状態で、上方の長辺部においては、基材２に平行な方向の太さが大きい部分、下方の長辺部（開口部）においては、基材２に平行な方向の太さが小さい部分で生じる場合もある。この第一の位置で環状の強いプラズマが発生したことを検知し、その後、第二配置に変化させ、図１０の構成に変化させる。すると、プラズマの位置は確定され、安定な強い放電を形成することができる。つまり、本実施の形態においても、モードジャンプの起きやすさと、強い放電の安定性の両立を図ることができる。
【０１０４】
なお、強いプラズマが発生したことは、プラズマの発光強度が予め定めた値よりも大きいことで判断できる。或いは、モードジャンプ時に負荷インピーダンスが変化する（抵抗成分が増加して力率が向上する）ことから判断しても良い。
【０１０５】
（実施の形態８）
以下、本発明の実施の形態８について、図１１及び図１２を参照して説明する。
【０１０６】
図１１（ａ）及び図１２（ａ）は、本発明の実施の形態８におけるプラズマ処理装置の構成を示すもので、誘導結合型プラズマトーチユニットの長尺方向に垂直な面で切った断面図であり、図１（ａ）に相当する。図１１（ｂ）及び図１２（ｂ）は、誘導結合型プラズマトーチユニットの長尺方向に平行で、かつ、基材に垂直な面で切った断面図である。図１１（ａ）及び図１２（ａ）は、それぞれ、図１１（ｂ）及び図１２（ｂ）の破線で切った断面図、図１１（ｂ）及び図１２（ｂ）は、それぞれ、図１１（ａ）及び図１２（ａ）の破線で切った断面図である。
【０１０７】
図１１及び図１２において、基材載置台１上に基材２が載置されている。誘導結合型プラズマトーチユニットＴにおいて、導体製のソレノイドコイル３が第一石英ブロック４及び第二石英ブロック５の近傍に配置される。第一石英ブロック４は細長い形状で、かつ、環状の長尺チャンバ７を構成する環状の溝が図の上方より形成されており、その溝に第二石英ブロック５の凸部が挿入されている。つまり、長尺チャンバ７は、第一石英ブロック４の溝と第二石英ブロック５の凸部の下面とに囲まれた空間である。溝の２つの長辺の片側の下面は開口され、開口部８を構成する。
【０１０８】
プラズマガス供給配管１０より供給されたガスは、第二石英ブロック５に設けられたガス導入部としてのプラズマガス供給穴１１を介して、長尺チャンバ７に導入される。このような構成により、長手方向に均一なガス流れを簡単に実現できる。プラズマガス供給配管１０へ導入するガスの流量は、その上流にマスフローコントローラなどの流量制御装置を備えることにより制御される。本実施の形態においては、長尺チャンバ７の２つの長辺の両側にプラズマガスを供給できるよう、プラズマガス供給配管１０を２つ設けている。
【０１０９】
長尺チャンバ７の基材２に垂直方向の太さｄは、その断面においてほぼ一様であるが、第二石英ブロック５が、基材２に垂直に第一石英ブロック４に向けて可動となっている。すなわち、図１１に示すように長尺チャンバ７の基材２に垂直方向の太さｄが大きい第一配置の構成と、図１２に示すようにｄが第一配置よりも小さい第二配置の構成との間で変化することができる。すなわち、長尺チャンバ７は、互いの相対位置を第一配置と第二配置に変化しうるよう構成された２つの誘電体部材たる第一石英ブロック４及び第二石英ブロック５に囲まれ、かつ、長尺チャンバ７を構成する一続きの閉じたヒモの一断面において、長尺チャンバ７の太さが第一配置と第二配置とで異なる構成である。
【０１１０】
先述のとおり、どの位置でモードジャンプが生じるかは定まっていないが、例えば、図１１（ａ）に示すような位置で生じる場合もある。この第一の位置で環状プラズマが発生したことを検知し、その後、第二配置に変化させ、図１２の構成に変化させる。すると、プラズマの位置は確定され、安定な強い放電を形成することができる。つまり、本実施の形態においても、モードジャンプの起きやすさと、強い放電の安定性の両立を図ることができる。
【０１１１】
なお、本実施の形態においては、第一石英ブロック４の中央部（長尺チャンバ７の２つの長辺の間）にも図の上方から溝が形成され、その内部に接地銅管１３が設けられており、プラズマの着火性をより高める構成としている。
【０１１２】
（実施の形態９）
以下、本発明の実施の形態９について、図１３を参照して説明する。
【０１１３】
図１３は本発明の実施の形態９におけるプラズマ処理装置の構成を示すもので、誘導結合型プラズマトーチユニットの長尺方向に垂直な面で切った断面図ある。図１３（ａ）は誘導結合型プラズマトーチユニットＴの着火シーケンス・加速を実施する準備段階を示し、図１３（ｂ）はプラズマ処理中の段階を示し、図１３（ｃ）はプラズマ処理が完了した後に減速・失火を実施する段階を示す。
【０１１４】
図１３において、基材載置台１の両隣に、平板状のカバー１６が設けられている。カバー１６は、基材２が配置された際に基材２の縁部を囲うように、基材載置台１の周囲に設けられる。また、カバー１６の表面と、基材２の表面が、同一平面上に位置するよう構成される。カバー１６の内部には、カバー１６を冷却するための冷媒流路１７が設けられている。カバー１６は、装置をプラズマから保護する機能と、プラズマの着火・失火をスムーズに行えるよう、長尺チャンバ７の形状を一定に保つ機能がある。基材２を基材載置台１上に載置した際に、カバー１６と基材２との間に生ずる隙間ｗはできるだけ小さい方が好ましい。
【０１１５】
なお、カバー１６の少なくとも表面は、絶縁材料から構成されていることが好ましい。このような構成により、プラズマとカバー１６との間でアーク放電が起きることを効果的に抑制できる。カバー１６の少なくとも表面を絶縁材料から構成するに際して、カバー１６全体を石英、セラミックスなどの絶縁体で構成しても良いし、ステンレス、アルミニウムなどの金属（導体）に、溶射、ＣＶＤ、塗工などにより絶縁皮膜を形成したものを用いても良い。
【０１１６】
（実施の形態１０）
以下、本発明の実施の形態１０について、図１４及び図１５を参照して説明する。
【０１１７】
図１４は本発明の実施の形態１０におけるプラズマ処理装置の構成を示すもので、誘導結合型プラズマトーチユニットの長尺方向に垂直な面で切った断面図ある。図１４は誘導結合型プラズマトーチユニットＴの着火シーケンス・加速を実施する準備段階を示している。また、図１５は、本発明の実施の形態１０におけるプラズマ処理装置の構成を示すもので、誘導結合型プラズマトーチユニットの長尺方向に平行で、かつ、基材に垂直な面で切った断面図であり、図１（ｂ）に相当する。
【０１１８】
実施の形態９においては、基材２を基材載置台１上に載置した際に、カバー１６と基材２との間に隙間ｗが生じる場合を例示したが、本実施の形態においては、図１４に示すように、この隙間ができないように構成している。
【０１１９】
実施の形態９においては、誘導結合型プラズマトーチユニットＴが隙間ｗの近傍を通り過ぎる時に、プラズマが揺らいだり失火したりすることがあり得るが、本実施の形態ではこれを効果的に抑制できる。このような構成を実現するには、カバー１６を可動にしておき、基材２を基材載置台１上に載置した後、モータ駆動機構、エア駆動機構、バネ駆動機構などを適宜用いてカバー１６を基材２に向けてゆっくりと近づけ、押し当てる方法が考えられる。
【０１２０】
また、図１５において、開口部８の長さが基材２の幅以上となっているので、一度の走査（誘導結合型プラズマトーチユニットＴと基材載置台１とを相対的に移動すること）で基材２の表面近傍の薄膜２２の全体を処理することができる。基材載置台１の両隣に、平板状のカバー１６が設けられている。カバー１６は、装置をプラズマから保護する機能と、プラズマ不安定化・失火を抑制できるよう、長尺チャンバ７の形状を一定に保つ機能がある。
【０１２１】
なお、図１５においては、カバー１６の内部に冷媒流路を設けていないが、これは、誘導結合型プラズマトーチユニットＴがカバー１６上を短時間で通り過ぎるため、誘導結合型プラズマトーチユニットＴからカバー１６への熱エネルギー流入が比較的小さいためである。処理の性質によっては、冷媒流路を設けて水冷することが好ましい場合もありうる。
【０１２２】
以上述べたプラズマ処理装置及び方法は、本発明の適用範囲のうちの典型例を例示したに過ぎない。
【０１２３】
例えば、誘導結合型プラズマトーチユニットＴを、固定された基材載置台１に対して走査しても良いが、固定された誘導結合型プラズマトーチユニットＴに対して、基材載置台１を走査しても良い。
【０１２４】
また、本発明の種々の構成によって、基材２の表面近傍を高温処理することが可能となる。更に、従来例で詳しく述べたＴＦＴ用半導体膜の結晶化や太陽電池用半導体膜の改質に適用可能であることは勿論、プラズマディスプレイパネルの保護層の清浄化や脱ガス低減、シリカ微粒子の集合体からなる誘電体層の表面平坦化や脱ガス低減、種々の電子デバイスのリフロー、固体不純物源を用いたプラズマドーピングなど、様々な表面処理に適用できる。また、太陽電池の製造方法としては、シリコンインゴットを粉砕して得られる粉末を基材上に塗布し、これにプラズマを照射して溶融させ多結晶シリコン膜を得る方法にも適用可能である。
【０１２５】
また、プラズマの着火を容易にするために、着火源を用いることも可能である。着火源としては、ガス給湯器などに用いられる点火用スパーク装置などを利用できる。
【０１２６】
なお、絶縁体の基材２を用いる場合は、本発明の適用は比較的容易であるが、基材２が導体や半導体である場合、或いは、薄膜２２が導体や半導体である場合は、基材２の表面でアーク放電が発生しやすい。これを防ぐため、基材２の表面に絶縁膜を形成した後に、基材２の表面を処理する方法を用いることができる。
【０１２７】
また、説明においては簡単のため「熱プラズマ」という言葉を用いているが、熱プラズマと低温プラズマの区分けは厳密には難しく、また、例えば、田中康規「熱プラズマにおける非平衡性」プラズマ核融合学会誌、Ｖｏｌ．８２、Ｎｏ．８（２００６）ｐｐ．４７９−４８３において解説されているように、熱的平衡性のみでプラズマの種類を区分することも困難である。本発明は、基材を熱処理することを一つの目的としており、熱プラズマ、熱平衡プラズマ、高温プラズマなどの用語にとらわれず、高温のプラズマを照射する技術に関するものに適用可能である。
【０１２８】
また、基材の表面近傍をごく短時間だけ均一に高温熱処理する場合について詳しく例示したが、反応ガスによるプラズマまたはプラズマと反応ガス流を同時に基材へ照射して基材を低温プラズマ処理する場合においても、本発明は適用できる。プラズマガスに反応ガスを混ぜることにより、反応ガスによるプラズマを基材へ照射し、エッチングやＣＶＤが実現できる。或いは、プラズマガスとしては希ガスまたは希ガスに少量のＨ2ガスを加えたガスを用いつつ、シールドガスとして反応ガスを含むガスをプラズマガスの周辺に供給することによって、プラズマと反応ガス流を同時に基材へ照射し、エッチング、ＣＶＤ、ドーピングなどのプラズマ処理を実現することもできる。
【０１２９】
プラズマガスとしてアルゴンを主成分とするガスを用いると、実施例で詳しく例示したように、熱プラズマが発生する。一方、プラズマガスとしてヘリウムを主成分とするガスを用いると、比較的低温のプラズマを発生させることができる。このような方法で、基材をあまり加熱することなく、エッチングや成膜などの処理が可能となる。
【０１３０】
エッチングに用いる反応ガスとしては、ハロゲン含有ガス、例えば、ＣxＦy（ｘ、ｙは自然数）、ＳＦ6などがあり、シリコンやシリコン化合物などをエッチングすることができる。反応ガスとしてＯ2を用いれば、有機物の除去、レジストアッシングなどが可能となる。ＣＶＤに用いる反応ガスとしては、モノシラン、ジシランなどがあり、シリコンやシリコン化合物の成膜が可能となる。
【０１３１】
或いは、ＴＥＯＳ（Ｔｅｔｒａｅｔｈｏｘｙｓｉｌａｎｅ）に代表されるシリコンを含有した有機ガスとＯ2の混合ガスを用いれば、シリコン酸化膜を成膜することができる。その他、撥水性・親水性を改質する表面処理など、種々の低温プラズマ処理が可能である。本発明の構成は誘導結合型であるため、単位体積あたり高いパワー密度を投入してもアーク放電に移行しにくいため、より高密度なプラズマが発生可能であり、その結果、速い反応速度が得られ、基材の所望の被処理領域全体を短時間で効率よく処理することが可能となる。
【産業上の利用可能性】
【０１３２】
以上のように本発明は、ＴＦＴ用半導体膜の結晶化や太陽電池用半導体膜の改質に適用可能である。一例としては、プラズマディスプレイパネルの保護層の清浄化や脱ガス低減、シリカ微粒子の集合体からなる誘電体層の表面平坦化や脱ガス低減、種々の電子デバイスのリフロー、固体不純物源を用いたプラズマドーピングなど、様々な表面処理において、基材の表面近傍をごく短時間だけ均一に高温熱処理するに際して、プラズマを安定的かつ効率的に発生させ、基材の所望の被処理領域全体を短時間で効率よく処理する上で有用な発明である。
【０１３３】
また、種々の電子デバイスなどの製造における、エッチング・成膜・ドーピング・表面改質などの低温プラズマ処理において、基材の所望の被処理領域全体を短時間で効率よく処理する上で有用な発明である。
【符号の説明】
【０１３４】
１  基材載置台
２  基材
Ｔ  誘導結合型プラズマトーチユニット
３  ソレノイドコイル
４  第一石英ブロック
５  第二石英ブロック
６  接着剤
７  長尺チャンバ
８  開口部
９  プラズマガスマニホールド
１０  プラズマガス供給配管
１１  プラズマガス供給穴
Ｐ  プラズマ
２２  薄膜
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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