(57)【要約】【課題】効率よく均一性に優れた長尺の熱プラズマを発生させることが可能で、かつ、静電ダメージを抑制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する。【解決手段】誘導結合型プラズマトーチユニットＴに対向して、薄膜２が形成された基材１が配置される。コイル３が、第一セラミックスブロック４及び第二セラミックスブロック５の近傍に配置される。コイル３が発生する高周波電磁界は、シールド板１３によって効果的に遮蔽されるため、基材１近傍の高周波電磁界が相当に弱まるので、静電ダメージがほとんど生じない。【選択図】図１
2015146279.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
誘電体部材に囲まれたチャンバと、
前記チャンバに連通する開口部と、
前記チャンバの内部にガスを導入するガス供給配管と、
前記チャンバの近傍に設けられたコイルと、を備えた誘導結合型プラズマトーチと、
前記コイルに接続された高周波電源と、
前記開口部と対向して基材を保持する基材載置台と、を有するプラズマ処理装置であって、
前記コイルと前記基材載置台との間の、前記開口部を除く部分に導体部材が設けられていること、
を特徴とするプラズマ処理装置。
【請求項２】
前記チャンバが、スリット状の開口部と連通している環状で長尺のチャンバであり、
前記チャンバの長手方向と前記開口部の長手方向とは平行に配置され、
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】
前記チャンバが、基材載置台がなす平面に対して垂直に配置されている、
請求項１記載のプラズマ処理装置。
【請求項４】
前記チャンバと前記導体部材は一体である、
請求項１記載のプラズマ処理装置。
【請求項５】
前記導体部材が、シリコン、シリコンカーバイド、カーボンのいずれかである、
請求項１記載のプラズマ処理装置。
【請求項６】
前記導体部材が、前記チャンバの長手方向に平行な複数の線状の部材からなる、
請求項１記載のプラズマ処理装置。
【請求項７】
前記導体部材が、網状の部材からなる、
請求項１記載のプラズマ処理装置。
【請求項８】
誘電体で囲まれたチャンバ内にガスを供給しつつ、前記チャンバに連通する開口部から基材に向けてガスを噴出すると共に、
チャンバの近傍にコイルが配置された状態で、コイルに高周波電力を供給することで、前記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、前記基材の表面を処理する、誘導結合型プラズマトーチを用いるプラズマ処理方法であって、
前記コイルと前記基材載置台との間の、前記開口部を除く部分に導体部材が設けられている状態で基材を処理すること、
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、誘導結合型プラズマトーチを用いて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。これを形成する方法として、非晶質シリコン膜にレーザー光を照射して結晶化するものがある。レーザープロセスは、イオン注入やプラズマドーピングによって半導体基板に導入した不純物原子の活性化などにも適用しうる。しかしながら、このレーザーアニール技術には継ぎ目が発生するなどの課題があり、また非常に高価な設備を要する。
【０００３】
そこで、長尺の熱プラズマを発生させ、一方向にのみ走査することで、継ぎ目なく、安価に熱処理を行う技術が検討されている（例えば、特許文献１〜４、及び、非特許文献１を参照）。
【０００４】
さて、プラズマ処理における一般的な問題として、静電ダメージと呼ばれるものがある。これは、プラズマの空間的な不均一などによって、被処理物（基材）に流入する電子電流とイオン電流の平衡状態が局所的に崩れ、電荷が蓄積する問題である。結果として、基材がトランジスタを内包している場合、ゲート絶縁膜がトンネル電流によって劣化し、絶縁耐圧が低下したり、フラットバンド電圧が変化したりするといった問題が生じる（例えば、非特許文献２を参照）。
【０００５】
表面洗浄などに用いられる容量結合型の低温大気圧プラズマにおいて、静電ダメージを抑制できるリモート式と呼ばれる方式がある。基材をプラズマ空間の内部に配置するダイレクト式と、プラズマ空間の外部に配置するリモート式とを比較すると、リモート式の方が、静電ダメージが少なくなると考えられている（例えば、特許文献５を参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２０１３−１２０６３３号公報
【特許文献２】特開２０１３−１２０６８４号公報
【特許文献３】特開２０１３−１２０６８５号公報
【特許文献４】特開２０１１−０７１０１０号公報
【特許文献５】特開２００３−１００６４６号公報
【非特許文献】
【０００７】
【非特許文献１】Ｔ．Ｏｋｕｍｕｒａ  ａｎｄ  Ｈ．Ｋａｗａｕｒａ，Ｊｐｎ．Ｊ．Ａｐｐｌ．Ｐｈｙｓ．５２（２０１３）０５ＥＥ０１．
【非特許文献２】福本吉人，住江伸吾，「プラズマチャージアップダメージ評価ウェーハの開発」，神戸製鋼技報，５２（２００２）８３
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
しかしながら、本件発明者らによる、特許文献１〜３、及び、非特許文献１記載の環状のチャンバを用いる方法では、コイルが発生する高周波電磁界によって基材に静電ダメージが生じるという問題点があった。一方、特許文献４記載の直流トーチでは、効率よく均一性に優れた長尺の熱プラズマを発生させることは困難である。また、特許文献５記載の容量結合型の低温大気圧プラズマは、プラズマの温度が低く（１０００℃未満）、熱処理や高速反応に不向きである。
【０００９】
本発明はこのような課題に鑑みなされたもので、効率よく均一性に優れた長尺の熱プラズマを発生させることが可能で、かつ、静電ダメージを抑制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】
【００１０】
本願の第１発明のプラズマ処理装置は、誘電体部材に囲まれたチャンバと、チャンバに連通する開口部と、チャンバ内にガスを導入するガス供給配管と、チャンバの近傍に設けられたコイルとを備えた誘導結合型プラズマトーチと、コイルに接続された高周波電源と、開口部と対向して基材を保持する基材載置台とを備え、コイルと基材載置台との間の、開口部を除く部分に導体部材が設けられていることを特徴とする。
【００１１】
このような構成により、静電ダメージを抑制できることができる。
【００１２】
本願の第１発明のプラズマ処理装置において、好適には、前記チャンバが、スリット状の開口部と連通している環状で長尺のチャンバであり、前記チャンバの長手方向と前記開口部の長手方向とは平行に配置され、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。
【００１３】
このような構成により、効率よく均一性に優れた長尺の熱プラズマを発生させることが可能で、かつ、静電ダメージを抑制できる。
【００１４】
また、好適には、前記チャンバが、基材載置台がなす平面に対して垂直に配置されていることが望ましい。
【００１５】
このような構成により、より簡単な構成のプラズマ処理装置を実現できる。
【００１６】
また、好適には、前記チャンバと前記導体部材は一体であることが望ましい。
【００１７】
このような構成により、より高速な処理が実現できる。
【００１８】
また、好適には、前記導体部材が、シリコン、シリコンカーバイド、カーボンのいずれかであることが望ましい。
【００１９】
このような構成により、不要な不純物による汚染の少ない処理が実現できる。
【００２０】
また、前記導体部材が、前記チャンバの長手方向に平行な複数の線状の部材からなる構成としてもよく、或いは、前記導体部材が、網状の部材からなる構成としてもよい。
【００２１】
このような構成により、誘導結合型プラズマトーチの軽量化が可能となる。
【００２２】
本願の第２発明のプラズマ処理方法は、誘電体で囲まれたチャンバ内にガスを供給しつつ、チャンバに連通する開口部から基材に向けてガスを噴出すると共に、チャンバの近傍にコイルが配置された状態で、コイルに高周波電力を供給することで、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、基材の表面を処理する、誘導結合型プラズマトーチを用いる方法であって、コイルと基材載置台との間の、開口部を除く部分に導体部材が設けられている状態で基材を処理することを特徴とする。
【００２３】
このような構成により、静電ダメージを抑制できることができる。
【発明の効果】
【００２４】
本発明によれば、効率よく均一性に優れた長尺の熱プラズマを発生させることが可能で、かつ、静電ダメージを抑制できるプラズマ処理装置及び方法を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２５】
【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２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３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４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５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６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７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８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９におけるプラズマ処理装置の構成を示す断面図
【発明を実施するための形態】
【００２６】
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。
【００２７】
（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２を参照して説明する。
【００２８】
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Ｔの長尺方向に垂直な面で切った断面図である。図１（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。
【００２９】
図１及び図２において、基材１上に薄膜２が形成されている。誘導結合型プラズマトーチユニットＴにおいて、導体製のコイル３が誘電体製の第一セラミックスブロック４及び第二セラミックスブロック５の近傍に配置される。コイル３は、断面が円形の銅管を、断面が直方体の銅ブロックに接着したものである。第一セラミックスブロック４、第二セラミックスブロック５及び基材１の表面をなす薄膜２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１がなす面に垂直な面に沿って設けられている。また、コイル３の中心軸は、基材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、コイル３の一巻きが構成する面は基材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。
【００３０】
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。
【００３１】
長尺チャンバ７は、第一セラミックスブロック４の一つの平面と、第二セラミックスブロック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。
【００３２】
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１の表面をなす薄膜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。
【００３３】
第二セラミックスブロック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、第二セラミックスブロック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。
【００３４】
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。
【００３５】
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。
【００３６】
基材１は、基材載置台としての基材ホルダ１２上に載置される。基材ホルダ１２には、基材１の外形とほぼ相似形でわずかに小さい貫通穴と、基材１の外形とほぼ相似形でわずかに大きい座グリ部とが設けられ、基材１をこの座グリ部に載せることで、基材ホルダ１２の誘導結合型プラズマトーチユニットＴに対向する側の面の座グリ部よりも外側の部分と、基材１の表面とがほぼ同一面を構成するよう、座グリ部の深さは基材１の厚さとほぼ等しく構成される。
【００３７】
このような構成とすることで、基材ホルダ１２を誘導結合型プラズマトーチユニットＴに対して相対的に移動させたとき、基材ホルダ１２の位置にかかわらず、プラズマを発生させる空間たる環状の長尺チャンバ７の形状がほぼ一定となる。つまり、移動にともなうプラズマの揺動を抑えることができる。
【００３８】
コイル３内の銅管の内部は冷媒流路となっている。また、その外側に接着された銅ブロックは、接着剤（図示しない）によって第一セラミックスブロック４または第二セラミックスブロック５に接着されている。このように、コイル３の断面を直方体とすることで、第一セラミックスブロック４または第二セラミックスブロック５との間の接着剤をできるだけ薄くすることができるので、良好な熱伝導が確保される。従って、コイル３を構成する銅管に水などの冷媒を流すことで、コイル３、第一セラミックスブロック４及び第二セラミックスブロック５の冷却が可能である。
【００３９】
また、コイル３は、第一セラミックスブロック４の外側、第二セラミックスブロック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。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。
【００４０】
誘導結合型プラズマトーチユニットＴの最下部において、コイル３と基材ホルダ１２との間の、開口部８を除く部分に導体部材としてのシールド板１３が設けられている。環状の長尺チャンバ７の内周部が、全周にわたって絶縁体部材で構成されている点は、従来と同様である。シールド板１３は、ごく僅かの不純物が導入されたシリコンである。また、シールド板１３は、長尺チャンバ７と一体である。
【００４１】
ここで、「シールド板１３は、長尺チャンバ７と一体である」とは、長尺チャンバ７を構成する第一セラミックスブロック４及び第二セラミックスブロック５と、シールド板１３の間に隙間が無く、一体化されていることを意味する。
【００４２】
このような構成によれば、誘導結合型プラズマトーチユニットＴと基材１との距離は従来の構成とさほど変わらないので、従来と同等の高速な処理が実現できる。また、第二セラミックスブロック５の開口部８付近の凹部よりも、シールド板１３の中央部に設けられた貫通穴の方が大きくなるよう構成している。このような構成では、高温のプラズマがシールド板１３に与える物理的・熱的なダメージを低減することができる。
【００４３】
シールド板１３がシリコンである場合を例示したが、シールド板１３は、シリコンカーバイド、カーボンのいずれかであってもよい。これらの材料は、基材１（或いは、基材１上の薄膜２）への汚染が比較的少ないという利点がある。つまり、このような材料を選択することで、不要な不純物による汚染の少ない処理が実現できる。
【００４４】
長方形の線状の開口部８が設けられ、基材１（或いは、基材１上の薄膜２）は、開口部８と対向して配置されている。事前に、長尺チャンバ７内にガスを供給しつつ、開口部８からガスを噴出させながら、図示していない高周波電源よりコイル３に例えば１３．５６ＭＨｚの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を発生させておき、その後、基材１を誘導結合型プラズマトーチユニットＴの近傍に移動させ、開口部８付近のプラズマを基材１の表面をなす薄膜２に曝露することにより、基材１上の薄膜２をプラズマ処理することができる。
【００４５】
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１とを相対的に移動させることで、基材１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１を動かす。
【００４６】
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）。
【００４７】
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＝０．５〜５０ｋＷ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。
【００４８】
このように、開口部８の長手方向と、基材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１とを相対的に移動するので、図１（ｂ）に示すように、生成すべきプラズマの長さと、基材１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。
【００４９】
また、プラズマＰにおいて温度、電子密度、活性粒子密度の高い部分を基材１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。
【００５０】
このような構成においては、コイル３が発生する高周波電磁界は、シールド板１３によって効果的に遮蔽されるため、基材１近傍の高周波電磁界が相当に弱まるので、静電ダメージがほとんど生じない。これは、非特許文献２記載と同様のアンテナＭＯＳ評価により、アンテナ比：１，０００，０００倍のＭＯＳデバイスが破壊しないこと、及び、ケルビンプローブ法によって基材１上の絶縁薄膜にほとんど電荷が発生しない（±３Ｖ以下）ことによって確認した。
【００５１】
比較のため、シールド板１３が無い状態における静電ダメージを評価したところ、アンテナ比：１，０００，０００倍のＭＯＳデバイスが破壊し、更に、アンテナ比：１０，０００倍のＭＯＳデバイスも破壊することがわかった。更に、ケルビンプローブ法による評価では、基材１上の絶縁薄膜に＋１０〜３０Ｖもの電荷が発生することがわかった。
【００５２】
このことにより、従来の構成では、顕著な静電ダメージが見られるが、本実施の形態においては、静電ダメージは効果的に抑制されることがわかった。
【００５３】
（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。
【００５４】
図３は本発明の実施の形態２における、誘導結合型プラズマトーチユニットＴ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。
【００５５】
図３においては、第二セラミックスブロック５の開口部８付近の凹部と、シールド板１３の中央部に設けられた貫通穴の大きさがほぼ等しくなるよう構成している。このような構成では、プラズマが図３の左右に揺動してしまうおそれが少ない。
【００５６】
（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。
【００５７】
図４は本発明の実施の形態３における、誘導結合型プラズマトーチユニットＴ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。
【００５８】
図４においては、第二セラミックスブロック５の開口部８付近に凹部を設けず、シールド板１３の中央部に設けられた貫通穴によって開口部８付近の凹部を構成している。このような構成では、高温のプラズマをより基材１に近接できるため、効率のよい処理が可能となる。
【００５９】
（実施の形態４）
以下、本発明の実施の形態４について、図５を参照して説明する。
【００６０】
図５は本発明の実施の形態４における、誘導結合型プラズマトーチユニットＴ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。
【００６１】
図５においては、シールド板１３の代わりに、導体部材としての金属薄膜１４が設けられている。このような構では、コイル３と基材１との間の距離を短くできるので、効率よくプラズマを発生させることができる。
【００６２】
（実施の形態５）
以下、本発明の実施の形態５について、図６を参照して説明する。
【００６３】
図６は本発明の実施の形態５における、誘導結合型プラズマトーチユニットＴ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。
【００６４】
図６においては、第一セラミックスブロック４及び第二セラミックスブロック５の基材１に対向する部分の一部を凸部とすることで、開口部８付近の凹部が従来例と同様に誘電体部材で囲われ、かつ、開口部８付近よりも外側が導体部材としてのシールド板１３で覆われている構成となっている。このような構成では、高温のプラズマが第一セラミックスブロック４及び第二セラミックスブロック５のみに直接触れるので、熱的なダメージによる誘導結合型プラズマトーチユニットＴに対する影響を低減することができる。
【００６５】
（実施の形態６）
以下、本発明の実施の形態６について、図７を参照して説明する。
【００６６】
図７は本発明の実施の形態６における、誘導結合型プラズマトーチユニットＴ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。
【００６７】
図７においては、第一セラミックスブロック４及び第二セラミックスブロック５の庇部分（コイル３と基材１の間に位置する部分）の、基材１とは反対側の面にシールド板１３を配置する構成となっている。このような構成では、コイル３とシールド板１３の間を絶縁するために空間を設ける必要があり、誘導結合型プラズマトーチユニットＴの基材１に近い部分の冷却性が悪くなるものの、シールド板１３が高温のプラズマによってダメージを受ける可能性をほぼ皆無にすることができる。また、このような構成では、シールド板１３から発生する不純物の基材１への汚染はほとんど無視できるので、アルミニウム、銅などの金属材料を用いてシールド板１３を構成してもよい。
【００６８】
（実施の形態７）
以下、本発明の実施の形態７について、図８を参照して説明する。
【００６９】
図８は本発明の実施の形態７における、誘導結合型プラズマトーチユニットＴ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。
【００７０】
図８においては、実施の形態４と同様、シールド板１３の代わりに、導体部材としての金属薄膜１４が設けられているが、更にシールド板１３と基材１の間に、絶縁板１５が設けられている。このような構成では、シールド板１３が高温のプラズマによってダメージを受ける可能性を低減することができる。
【００７１】
（実施の形態８）
以下、本発明の実施の形態８について、図９を参照して説明する。
【００７２】
図９は本発明の実施の形態８における、誘導結合型プラズマトーチユニットＴ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。
【００７３】
図９においては、第一セラミックスブロック４及び第二セラミックスブロックの庇部分に設けられた、基材１と平行なスリット内に、ごく薄いシールド板１３が挿入された構成となっている。このような構成では、高温のプラズマが第一セラミックスブロック４及び第二セラミックスブロック５のみに直接触れるので、熱的なダメージによる誘導結合型プラズマトーチユニットＴに対する影響を低減することができる。
【００７４】
また、このような構成では、シールド板１３から発生する不純物の基材１への汚染はほとんど無視できるので、アルミニウム、銅などの金属材料を用いてシールド板１３を構成してもよい。
【００７５】
（実施の形態９）
以下、本発明の実施の形態９について、図１０を参照して説明する。
【００７６】
図１０は本発明の実施の形態９における、誘導結合型プラズマトーチユニットＴ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。
【００７７】
図１０においては、シールド板１３が、長尺チャンバ７の長手方向に平行な複数の線状の部材からなる構成となっている。コイル３が長尺な形状であるため、コイル３の近傍に発生する高周波電界の向きは、長尺チャンバ７の長手方向と平行になる。従って、長尺チャンバ７の長手方向に平行な複数の線状の部材によっても、効果的に高周波電磁界の遮蔽が実現できる。このような構成により、誘導結合型プラズマトーチの軽量化が可能となる。なお、導体部材は、網状の部材からなる構成としてもよい。
【００７８】
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。
【００７９】
例えば、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、基材ホルダ１２を走査するものを例示したが、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に対して走査してもよい。
【００８０】
また、本発明の種々の構成によって、基材１の表面近傍を高温処理することが可能となり、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。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、半導体デバイスのＲＴＰ（Ｒａｐｉｄ  Ｔｈｅｒｍａｌ  Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ）、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、さまざまな表面処理に適用できる。
【００８１】
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。
【００８２】
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。
【００８３】
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。
【００８４】
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。
【００８５】
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。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、極薄の酸化膜形成などが可能となる。
【００８６】
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。
【００８７】
その他、撥水性・親水性を改質する表面処理など、種々の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】
【００８８】
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。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、半導体デバイスのＲＴＰ、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有用な発明である。
【００８９】
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】
【００９０】
Ｔ  誘導結合型プラズマトーチユニット
１  基材
２  薄膜
３  コイル
４  第一セラミックスブロック
５  第二セラミックスブロック
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
１３  シールド板
【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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