(57)【要約】  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ができるプラズマ処理装置及びプラズマ処理方法を提供することを目的とする。  この目的を達成するために、開口部以外が誘電体部材に囲まれた環状チャンバ７と、この環状チャンバの近傍に設けられたコイル３と、開口部８に近接して配置された基材載置台１とを備えたプラズマ処理装置及びその処理方法において、上記基材載置台がなす面に垂直な面に沿って上記環状チャンバを設けたことを特徴とする。  この特徴によって、プラズマを安定的に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ができる。
2014045547.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
開口部と、前記開口部に連通し、かつ、前記開口部以外が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、基材を前記開口部に近接して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、前記基材載置台がなす面に垂直な面に沿って前記環状チャンバを設けたこと、
を特徴とするプラズマ処理装置。
【請求項２】
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、請求項１記載のプラズマ処理装置。
【請求項３】
前記コイルは、前記基材載置台がなす面に垂直な面に沿って設けられた、請求項１記載のプラズマ処理装置。
【請求項４】
前記誘電体部材は、２つの誘電体ブロックを貼り合わせることによって構成され、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、請求項１記載のプラズマ処理装置。
【請求項５】
前記開口部の端面と前記基材との距離は１ｍｍ以下である、請求項１記載のプラズマ処理装置。
【請求項６】
前記環状チャンバの太さは、１ｍｍ以上１０ｍｍ以下である、請求項１記載のプラズマ処理装置。
【請求項７】
前記環状チャンバの外径は、１０ｍｍ以上である、請求項１記載のプラズマ処理装置。
【請求項８】
前記開口部の開口幅は、前記環状チャンバの太さに等しい、請求項１記載のプラズマ処理装置。
【請求項９】
前記コイルは、前記２つの誘電体ブロックの両方の外側に設けられた、請求項４記載のプラズマ処理装置。
【請求項１０】
前記コイルよりも内側に接地された導体を設けた、請求項１記載のプラズマ処理装置。
【請求項１１】
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、請求項１記載のプラズマ処理装置。
【請求項１２】
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、請求項１１記載のプラズマ処理装置。
【請求項１３】
開口部以外が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、基材を前記開口部に近接して配置しつつ、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プラズマ処理方法であって、前記基材がなす面に垂直な面に沿って設けた前記環状チャンバ内にプラズマを発生させること、
を特徴とするプラズマ処理方法。
【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、反応ガスによるプラズマ処理、更には、プラズマと反応ガス流とを同時に基材に照射して該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プラズマ処理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。【０００８】
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。【０００９】
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。【００１０】
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（アモルファス・シリコン）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。【００１１】
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。【００１２】
図１９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。【００１３】
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。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。【００１４】
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。【００１５】
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。【００１６】
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）。【００１７】
図２０は、基板の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。【００１８】
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いる。従って、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。【００１９】
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２〜７を参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００２０】
【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
【非特許文献】
【００２１】
【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】
【００２２】
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２〜７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。そのため、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。
【００２３】
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技術、反応ガスによるプラズマ処理技術、更には、プラズマと反応ガス流とを同時に基材に照射して該基材を処理する低温プラズマ処理技術において、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プラズマ処理方法を提供することを目的としている。
【００２４】
本発明のプラズマ処理装置は、開口部と、開口部に連通し、かつ、開口部以外が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ためのガス供給配管と、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、基材を開口部に近接して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、基材載置台がなす面に垂直な面に沿って環状チャンバを設けたことを特徴とする。
【００２５】
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技術、反応ガスによるプラズマ処理技術、更には、プラズマと反応ガス流とを同時に基材に照射して該基材を処理する低温プラズマ処理技術において、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。
【００２６】
本発明のプラズマ処理方法は、開口部以外が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生成し、基材を開口部に近接して配置し、開口部近傍のプラズマに曝露することで、基材の表面を処理するプラズマ処理方法であって、基材がなす面に垂直な面に沿って設けた環状チャンバ内にプラズマを生成させることを特徴とする。
【００２７】
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技術、反応ガスによるプラズマ処理技術、更には、プラズマと反応ガス流とを同時に基材に照射して該基材を処理する低温プラズマ処理技術において、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。
【００２８】
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技術、反応ガスによるプラズマ処理技術、更には、プラズマと反応ガス流とを同時に基材に照射して該基材を処理する低温プラズマ処理技術において、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】
【００２９】
【図１Ａ】図１Ａ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断面図である。
【図１Ｂ】図１Ｂ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断面図（図１Ａにおける破線部の断面を示す図）である。
【図２】図２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斜視図である。
【図３】図３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斜視図である。
【図４】図４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斜視図である。
【図５】図５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断面図である。
【図６】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斜視図である。
【図７】図７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斜視図である。
【図８】図８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断面図である。
【図９】図９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断面図である。
【図１０】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断面図である。
【図１１】図１１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断面図である。
【図１２】図１２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断面図である。
【図１３】図１３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断面図である。
【図１４】図１４は本発明の実施の形態１１におけるプラズマ処理装置の構成を示す断面図である。
【図１５】図１５は本発明の実施の形態１１におけるプラズマ処理装置の構成を示す斜視図である。
【図１６Ａ】図１６Ａは本発明の実施の形態１２におけるプラズマ処理装置の構成を示す断面図である。
【図１６Ｂ】図１６Ｂは本発明の実施の形態１２におけるプラズマ処理装置の構成を示す断面図である。
【図１６Ｃ】図１６Ｃは本発明の実施の形態１２におけるプラズマ処理装置の構成を示す断面図である。
【図１７】図１７は本発明の実施の形態１３におけるプラズマ処理装置の構成を示す断面図である。
【図１８】図１８は本発明の実施の形態１３におけるプラズマ処理装置の構成を示す断面図である。
【図１９】図１９は従来例におけるプラズマ処理装置の構成を示す断面図である。
【図２０】図２０は従来例における、基板の最表面からの深さと温度の関係を示す概念図である。
【発明を実施するための形態】
【００３０】
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。
【００３１】
（実施の形態１）
以下、本発明の実施の形態１について、図１Ａ，図１Ｂ及び図２を参照して説明する。
【００３２】
図１Ａ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１Ｂ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１Ａは図１Ｂの破線で切った断面図、図１Ｂは図１Ａの破線で切った断面図、また、図２は、図１Ａ及び図１Ｂ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。
【００３３】
図１Ａ，図１Ｂ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。
【００３４】
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。
【００３５】
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。
【００３６】
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。
【００３７】
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。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。
【００３８】
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。また、開口部８の開口幅は、環状チャンバの太さ（環状チャンバを構成する、一続きの閉じた通路、図１Ａの寸法ｄ）にほぼ等しい。
【００３９】
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。
【００４０】
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よい。
【００４１】
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。
【００４２】
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、高周波電源Ｒ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を発生させる。開口部８付近のプラズマを基材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。
【００４３】
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１Ａの左右方向へ、図１Ｂ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。
【００４４】
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）。
【００４５】
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、高周波電源Ｒ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を発生させる。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。
【００４６】
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。
【００４７】
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１Ｂ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。
【００４８】
また、本実施の形態においては、長尺チャンバ７は環状である。そして、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１Ａ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。
【００４９】
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。
【００５０】
一方、本実施の形態においては、長尺の環状チャンバ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。
【００５１】
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）。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。
【００５２】
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。従って、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。よって、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。
【００５３】
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。
【００５４】
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。一方、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。従って、距離ｇは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。
【００５５】
また、長尺チャンバ７の太さ（長尺チャンバ７を構成する、一続きの閉じた通路）ｄは、図１Ａにおいては、長尺チャンバ７における、第二石英ブロック５に設けた溝の幅ｄとして表される。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１Ａ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。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が異なる。具体的には、長辺部における長尺チャンバ７の外径ｅの方が短辺部における長尺チャンバ７の外径ｅよりも小さい。
【００５６】
これらの寸法ｄ（長尺チャンバ７の太さ）、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、ｄが１ｍｍ未満であると、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。また、ｅが１０ｍｍ未満の場合も、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。こうした実験から、長尺チャンバ７の太さｄは、１ｍｍ以上であることが好ましく、長尺チャンバ７の外径ｅは、１０ｍｍ以上であることが好ましいことがわかった。
【００５７】
また、ｄが太すぎるとプラズマ発生効率が低下するので、長尺チャンバ７の太さｄは１０ｍｍ以下であることが望ましい。
【００５８】
（実施の形態２）
以下、本発明の実施の形態２について、図３を参照して説明する。
【００５９】
図３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り、図２に相当する。
【００６０】
実施の形態２においては、ソレノイド形のコイルではなく、平面状のスパイラルコイル２３を用いる構成としている。
【００６１】
このような構成では、スパイラルコイル２３に同一の電流を流した際、実施の形態１に比べて長尺チャンバ７内に発生する電磁界の強度が強まるという利点がある。従って、より高速または高温のプラズマ処理が可能となる。
【００６２】
なお、スパイラルコイル２３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７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。スパイラルコイル２３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。
【００６３】
或いは、二つのスパイラルコイル２３を直列接続せず、片方のコイル２３の一端を高周波に接続しつつ他端を接地することでコイルとして機能させるとともに、他方のコイル２３を接地することにより、プラズマの着火性を向上することも可能である。
【００６４】
（実施の形態３）
以下、本発明の実施の形態３について、図４を参照して説明する。
【００６５】
図４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り、図２に相当する。
【００６６】
実施の形態３においては、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たワンターンコイル４３を、長尺チャンバ７から離れた位置で並列に接続しており、高周波電力を印加した際に長尺チャンバ７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。
【００６７】
このような構成により、コイル全体のインダクタンスが小さくなるので、高い周波数の高周波電力を用いたい場合、或いは、長尺チャンバ７をより長くしたい場合に有効で、より高い電力効率を得ることができる。
【００６８】
（実施の形態４）
以下、本発明の実施の形態４について、図５〜図７を参照して説明する。
【００６９】
図５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１Ａに相当する。図６は、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り、図２に相当する。また、図７は、図６とは左右を逆向きにして一部の部品を並べたものである。
【００７０】
実施の形態４においては、第二石英ブロック５の外側（長尺チャンバ７を構成する溝とは逆の面）に溝１２を設け、その内部に接地された導体としての銅管１３を配置している。溝１２は長尺チャンバ７と平行な向きに長尺な形状であり、コイルの長尺方向の長さより短い。銅管１３は、Ｕ字形に整形されており、ソレノイドコイル３と同様、接着剤６によって溝１２に接着される。また、銅管１３に水などの冷媒を流すことで、第二石英ブロック５のさらなる冷却が可能である。
【００７１】
このような構成により、実施の形態１と比較して長尺チャンバ７内の静電界が高まるため、プラズマの着火性を高めることができる。また、冷却効率が高まるため、より高い高周波電力を印加することができるので、より高速な処理、或いは、より高温の処理が可能となる。
【００７２】
（実施の形態５）
以下、本発明の実施の形態５について、図８を参照して説明する。
【００７３】
図８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１Ａに相当する。
【００７４】
実施の形態５においては、第一石英ブロック４に貫通穴を設けるとともに、第二石英ブロック５に設けた溝１２を囲う凸部を貫通穴に挿入する構成としている。その他の構成については、実施の形態４と同様である。
【００７５】
このような構成により、接地した銅管１３の配置を、より長尺チャンバ７に近づけることができる。従って、実施の形態４と比較して長尺チャンバ７内の静電界が高まるとともに冷却効率が高まるため、より高い高周波電力を印加することができ、より高速な処理、或いは、より高温の処理が可能となる。
【００７６】
（実施の形態６）
以下、本発明の実施の形態６について、図９を参照して説明する。
【００７７】
図９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あり、図１Ａに相当する。
【００７８】
実施の形態６においては、第二石英ブロック５に上下二本の溝１２を設け、各溝１２に接地された銅管１３を配置している点で、実施の形態５と異なる。
【００７９】
このような構成により、接地した銅管１３の配置を、さらに長尺チャンバ７に近づけることができる。従って、実施の形態４と比較して長尺チャンバ７内の静電界が高まるとともに冷却効率が高まるため、さらに高い高周波電力を印加することができ、さらに高速な処理、或いは、さらに高温の処理が可能となる。
【００８０】
（実施の形態７）
以下、本発明の実施の形態７について、図１０を参照して説明する。
【００８１】
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平行で、かつ、基材に垂直な面で切った断面図であり、図１Ｂに相当する。
【００８２】
図１０において、レーストラック形（２つの長辺をなす直線部と、その両端に２つの短辺をなす円、または楕円が連結されてなる、一続きの閉じたヒモ状の形状）の長尺チャンバを例示している。
【００８３】
このような構成により、高温のプラズマによる溝１２の損傷や変形が小さくなり、誘電体部材の長寿命化を図ることができる。
【００８４】
（実施の形態８）
以下、本発明の実施の形態８について、図１１を参照して説明する。
【００８５】
図１１は本発明の実施の形態１１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り、図１Ａに相当する。
【００８６】
図１１において、第二石英ブロック５には、長尺チャンバ７を構成する溝の内側部分にガス流路１４が設けられ、長尺チャンバ７を構成する長辺の一方である、誘導結合型プラズマトーチユニットＴと基材２との間の空間への、Ａｒガス供給を円滑化している。すなわち、実施の形態１においては、誘導結合型プラズマトーチユニットＴと基材２との間の空間へのガス供給が、長尺チャンバ７を構成する短辺からのみなされていたのに対して、本実施の形態においては、２つの長辺間の隙間であるガス流路１４を通じてガス供給が促進される。従って、誘導結合型プラズマトーチユニットＴと基材２との間の空間におけるＡｒ濃度が増す（実施の形態１では空気の巻き込みが多いため）。従って、より安定したプラズマを得ることができる。
【００８７】
なお、ガス流路１４の厚さ（図１１における左右方向の隙間の大きさ）は、長尺チャンバ７に形成されたリング状のプラズマが入り込まない程度に十分薄く構成する必要があり、ｄが１ｍｍ未満であると、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ので、ガス流路１４の厚さは１ｍｍ未満であることが望ましい。
【００８８】
（実施の形態９）
以下、本発明の実施の形態９について、図１２を参照して説明する。
【００８９】
図１２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り、図１Ａに相当する。
【００９０】
図１２において、第二石英ブロック５には、長尺チャンバ７を構成する溝の内側部分にガス流路１４が設けられ、かつ、長尺チャンバ７を構成する溝の内側部分にプラズマガスマニホールド９が設けられる。
【００９１】
このような構成により、長尺チャンバ７を構成する２つの長辺へのガス供給がより均等化され、誘導結合型プラズマトーチユニットＴと基材２との間の空間におけるＡｒ濃度が増す（実施の形態１では空気の巻き込みが多いため）。従って、より安定したプラズマを得ることができる。
【００９２】
（実施の形態１０）
以下、本発明の実施の形態１０について、図１３を参照して説明する。
【００９３】
図１３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り、図１Ａに相当する。
【００９４】
図１３において、第一石英ブロック４の最下部に設けた溝と、第二石英ブロック５に設けた溝が、図示していない短辺側の溝として第一石英ブロック４及び第二石英ブロックの双方に設けられた溝を介して、全体として環状の長尺チャンバ７を構成している。すなわち、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ものの、わずかに傾斜した配置となっている。このような構成も、本発明の適用範囲内である。
【００９５】
（実施の形態１１）
以下、本発明の実施の形態１１について、図１４及び図１５を参照して説明する。
【００９６】
図１４は本発明の実施の形態１１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り、図１Ａに相当する。また、図１５は、図１４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り、図２に相当する。
【００９７】
図１４及び図１５において、第二石英ブロック５には、長尺チャンバ７を構成する溝の内側部分にガス流路１４が設けられ、長尺チャンバ７を構成する長辺の一方である、誘導結合型プラズマトーチユニットＴと基材２との間の空間への、Ａｒガス供給を円滑化している。実施の形態８との違いは、ガス流路１４が複数の比較的深い溝により構成されていることである。
【００９８】
ガス流路１４は、溝のみでなく、実施の形態８と同様の全体的に薄い隙間と、溝との双方によって構成してもよい。
【００９９】
このような構成により、実施の形態８よりもさらにガス供給が促進され、誘導結合型プラズマトーチユニットＴと基材２との間の空間におけるＡｒ濃度が増すため、より安定したプラズマを得ることができる。
【０１００】
なお、ガス流路１４の厚さ（図１４における左右方向の隙間の大きさ）は、長尺チャンバ７に形成されたリング状のプラズマが入り込まない程度に十分薄く構成する必要がある。ｄが１ｍｍ未満であると長尺チャンバ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ので、ガス流路１４の幅は１ｍｍ未満であることが望ましい。
【０１０１】
（実施の形態１２）
以下、本発明の実施の形態１２について、図１６Ａ，図１６Ｂ，図１６Ｃを参照して説明する。
【０１０２】
図１６Ａ，図１６Ｂ，図１６Ｃは本発明の実施の形態１２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１６Ａ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１６Ｂはプラズマ処理中の段階を示し、図１６Ｃ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。
【０１０３】
図１６Ａ，図１６Ｂ，図１６Ｃ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の両隣に設けられる。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、環状チャンバ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。
【０１０４】
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よいし、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よい。
【０１０５】
（実施の形態１３）
以下、本発明の実施の形態１３について、図１７及び図１８を参照して説明する。
【０１０６】
図１７は本発明の実施の形態１３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１７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１８は、本発明の実施の形態１３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１Ｂに相当する。
【０１０７】
実施の形態１２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。しかし、本実施の形態においては、図１７に示すように、この隙間ができないように構成している。実施の形態１２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。
【０１０８】
また、図１８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、環状チャンバの形状を一定に保つ機能がある。
【０１０９】
なお、図１８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、カバー１６の内部に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。
【０１１０】
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。
【０１１１】
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よいが、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を走査してもよい。
【０１１２】
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。具体的には、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。
【０１１３】
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。
【０１１４】
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。
【０１１５】
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。
【０１１６】
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。
【０１１７】
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。
【０１１８】
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。
【０１１９】
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。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。
【０１２０】
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る。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】
【０１２１】
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。更に、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。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】
【０１２２】
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
１２  溝
１３  銅管
１４  ガス流路
Ｐ  プラズマ
２２  薄膜
２３  スパイラルコイル
４３  ワンターンコイル
【図１Ａ】
2014045547.tif 000003
【図１Ｂ】
2014045547.tif 000004
【図２】
2014045547.tif 000005
【図３】
2014045547.tif 000006
【図４】
2014045547.tif 000007
【図５】
2014045547.tif 000008
【図６】
2014045547.tif 000009
【図７】
2014045547.tif 000010
【図８】
2014045547.tif 000011
【図９】
2014045547.tif 000012
【図１０】
2014045547.tif 000013
【図１１】
2014045547.tif 000014
【図１２】
2014045547.tif 000015
【図１３】
2014045547.tif 000016
【図１４】
2014045547.tif 000017
【図１５】
2014045547.tif 000018
【図１６Ａ】
2014045547.tif 000019
【図１６Ｂ】
2014045547.tif 000020
【図１６Ｃ】
2014045547.tif 000021
【図１７】
2014045547.tif 000022
【図１８】
2014045547.tif 000023
【図１９】
2014045547.tif 000024
【図２０】
2014045547.tif 000025
【手続補正書】
【提出日】平成27年11月16日(2015.11.16)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
長尺で線状の開口部と、前記開口部に連通し、かつ、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、かつ、前記開口部の長手方向と平行な向きに長尺な形状をもつコイルと、前記コイルに接続された高周波電源と、基材を前記開口部に近接して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、前記基材載置台がなす面に垂直な面に沿って前記環状チャンバを設け、前記開口部は、前記環状チャンバの一部であり前記基材載置台と反対方向に凹む段差形状であること、
を特徴とするプラズマ処理装置。
【請求項２】
前記環状チャンバが、長尺な形状であり、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、請求項１記載のプラズマ処理装置。
【請求項３】
前記コイルは、前記基材載置台がなす面に垂直な面に沿って設けられた、請求項１記載のプラズマ処理装置。
【請求項４】
前記誘電体部材は、２つの誘電体ブロックを貼り合わせることによって構成され、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、請求項１記載のプラズマ処理装置。
【請求項５】
前記開口部の端面と前記基材との距離は１ｍｍ以下である、請求項１記載のプラズマ処理装置。
【請求項６】
前記環状チャンバの太さは、１ｍｍ以上１０ｍｍ以下である、請求項１記載のプラズマ処理装置。
【請求項７】
前記環状チャンバの外径は、１０ｍｍ以上である、請求項１記載のプラズマ処理装置。
【請求項８】
前記開口部の開口幅は、前記環状チャンバの太さに等しい、請求項１記載のプラズマ処理装置。
【請求項９】
前記コイルは、前記２つの誘電体ブロックの両方の外側に設けられた、請求項４記載のプラズマ処理装置。
【請求項１０】
前記コイルよりも内側に接地された導体を設けた、請求項１記載のプラズマ処理装置。
【請求項１１】
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、請求項１記載のプラズマ処理装置。
【請求項１２】
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、請求項１１記載のプラズマ処理装置。
【請求項１３】
長尺で線状の開口部に連通し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、前記開口部の長手方向と平行な向きに長尺な形状をも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、基材を前記環状チャンバの一部であり前記基材と反対方向に凹む段差形成である前記開口部に近接して配置しつつ、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プラズマ処理方法であって、前記基材がなす面に垂直な面に沿って設けた前記環状チャンバ内にプラズマを発生させること、
を特徴とするプラズマ処理方法。
【手続補正書】
【提出日】平成28年6月17日(2016.6.17)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
長尺で線状の開口部と、前記開口部に連通し、かつ、第一石英ブロックと第二石英ブロック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、かつ、前記開口部の長手方向と平行な向きに長尺な形状をもつコイルと、前記コイルに接続された高周波電源と、基材を前記開口部に近接して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、前記基材載置台がなす面に垂直な面に沿って前記環状チャンバを設け、前記開口部は、前記環状チャンバの一部であり前記第二石英ブロックに形成されている中子状の部分によって前記基材載置台と反対方向に凹む段差形状であること、
を特徴とするプラズマ処理装置。
【請求項２】
前記環状チャンバが、長尺な形状であり、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、請求項１記載のプラズマ処理装置。
【請求項３】
前記コイルは、前記基材載置台がなす面に垂直な面に沿って設けられた、請求項１記載のプラズマ処理装置。
【請求項４】
前記第一石英ブロックと前記第二石英ブロックは貼り合わせることによって構成され、前記第一石英ブロックと前記第二石英ブロックのうち、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、請求項１記載のプラズマ処理装置。
【請求項５】
前記開口部の端面と前記基材との距離は１ｍｍ以下である、請求項１記載のプラズマ処理装置。
【請求項６】
前記環状チャンバの太さは、１ｍｍ以上１０ｍｍ以下である、請求項１記載のプラズマ処理装置。
【請求項７】
前記環状チャンバの外径は、１０ｍｍ以上である、請求項１記載のプラズマ処理装置。
【請求項８】
前記開口部の開口幅は、前記環状チャンバの太さに等しい、請求項１記載のプラズマ処理装置。
【請求項９】
前記コイルは、前記第一石英ブロックと前記第二石英ブロックの両方の外側に設けられた、請求項４記載のプラズマ処理装置。
【請求項１０】
前記コイルよりも内側に接地された導体を設けた、請求項１記載のプラズマ処理装置。
【請求項１１】
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、請求項１記載のプラズマ処理装置。
【請求項１２】
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、請求項１１記載のプラズマ処理装置。
【請求項１３】
長尺で線状の開口部に連通し第一石英ブロックと第二石英ブロックで囲まれた環状チャンバ内にガスを供給しつつ、前記開口部の長手方向と平行な向きに長尺な形状をも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、基材を前記環状チャンバの一部であり前記第二石英ブロックに形成されている中子状の部分によって前記基材と反対方向に凹む段差形成である前記開口部に近接して配置しつつ、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プラズマ処理方法であって、前記基材がなす面に垂直な面に沿って設けた前記環状チャンバ内にプラズマを発生させること、
を特徴とするプラズマ処理方法。
【国際調査報告】
2014045547.tif 000026
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