(57)【要約】【課題】再現性よく均一なプラズマ処理が可能なプラズマ処理装置及び方法、電子デバイスの製造方法を提供すること。【解決手段】基材ホルダ１２は搬送ローラ１３上を移動し、温度測定用試料１４に誘導結合型プラズマトーチユニットＴにより、高温のプラズマが照射されたタイミングでその温度を温度測定器１５で測定し、温度測定器１５で測定した測定値に基づいて誘導結合型プラズマトーチユニットＴの高周波電力を速やかに制御することにより、再現性に優れたプラズマ処理を実現する。【選択図】図３
2015111544.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
スリット状の開口部を備える長尺チャンバと、前記長尺チャンバ内にガスを供給するガス導入口と、前記長尺チャンバ内に高周波電磁界を発生させるコイルと、前記コイルに高周波電力を供給する高周波電源と、基材を保持する基材載置部と備えるプラズマ処理装置において、
前記長尺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、前記長尺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とともに、
温度測定用試料載置部と、温度測定用試料の温度を測定する温度測定器と、前記温度測定器によって測定された温度に基づいて演算を行う演算ユニットと、前記演算ユニットの演算結果に基づいて前記高周波電源の出力、前記移動機構の駆動速度、または、前記開口部と前記基材載置部との距離を変化させる制御部とを備えること、
を特徴とするプラズマ処理装置。
【請求項２】
前記温度測定器が、前記温度測定用試料から放射される光を受光する放射温度計であることを特徴とする、請求項１記載のプラズマ処理装置。
【請求項３】
前記温度測定器が、前記温度測定用試料にレーザーを照射し、その入射光と前記温度測定用試料の表面で反射した反射光との干渉によって温度を測定するものであることを特徴とする、請求項１記載のプラズマ処理装置。
【請求項４】
前記温度測定器が、前記基材載置部を挟んで長尺チャンバとは反対側に設けられていることを特徴とする、請求項１記載のプラズマ処理装置。
【請求項５】
前記温度測定用試料が、前記移動機構の移動の向きに平行な直線に沿って複数設けられていることを特徴とする、請求項１記載のプラズマ処理装置。
【請求項６】
前記温度測定用試料が、前記移動機構の移動の向きに垂直な直線に沿って複数設けられていることを特徴とする、請求項１記載のプラズマ処理装置。
【請求項７】
前記温度測定用試料が、前記移動機構の移動の向きに垂直な直線に沿って斜めに複数設けられていることを特徴とする、請求項１記載のプラズマ処理装置。
【請求項８】
複数の前記温度測定用試料からの光を一つの前記温度測定器に導くためのミラーを備えたことを特徴とする、請求項７記載のプラズマ処理装置。
【請求項９】
長尺チャンバの長手方向に２つの昇降機構を備えることを特徴とする、請求項１記載のプラズマ処理装置。
【請求項１０】
前記基材までの距離を測定する測長器を備えることを特徴とする、請求項１記載のプラズマ処理装置。
【請求項１１】
前記温度測定用試料を冷却する冷却装置を備えたことを特徴とする、請求項１記載のプラズマ処理装置。
【請求項１２】
スリット状の開口部を備えた長尺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、前記長尺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、前記長尺チャンバと前記基材とを相対的に移動させながら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、
前記基材の処理に先立ち、温度測定用試料を前記開口部近傍のプラズマに曝露しつつ、前記温度測定用試料の温度を測定し、測定された温度に基づいて演算を行い、演算結果に基づいて前記高周波電力、相対的な移動の駆動速度、または、前記開口部と前記基材との距離を変化させること、
を特徴とするプラズマ処理方法。
【請求項１３】
スリット状の開口部を備えた長尺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、前記長尺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、前記長尺チャンバと前記基材とを相対的に移動させながら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電子デバイスの製造方法であって、
前記基材の処理に先立ち、温度測定用試料を前記開口部近傍のプラズマに曝露しつつ、前記温度測定用試料の温度を測定し、測定された温度に基づいて演算を行い、演算結果に基づいて前記高周波電力、相対的な移動の駆動速度、または、前記開口部と前記基材との距離を変化させること、
を特徴とする電子デバイスの製造方法。
【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、電子デバイスの製造方法、電子デバイスの製造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。これを安価に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、このレーザー結晶化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１〜３、及び、非特許文献１を参照）。
【０００４】
大気圧プラズマトーチにおいては、処理性能などを評価する上で、被処理物の温度測定が重要である。そこで、これまでにも様々な被処理物の温度測定方法が提案されている。長尺の誘導結合型プラズマトーチにおいて、被処理物の温度を斜め上から測定するもの（例えば、特許文献４を参照）、円筒型の誘導結合型プラズマトーチにおいて、被処理物たるガラス棒の温度を測定しながら、所望の温度になるようにトーチとの距離を調節するもの（例えば、特許文献５を参照）、点状領域を処理するＤＣプラズマトーチにおいて、被処理物の温度を測定するもの（例えば、特許文献６を参照）が開示されている。これらはいずれも放射温度計を用いるもので、放射温度計の優れた特徴である非接触性、高速応答性などが活かされている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【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２０１２−５４１３２号公報
【特許文献５】特開２００５−２００２６５号公報
【特許文献６】特開昭６２−５７７７０号公報
【非特許文献】
【０００６】
【非特許文献１】Ｔ．Ｏｋｕｍｕｒａ  ａｎｄ  Ｈ．Ｋａｗａｕｒａ，Ｊｐｎ．Ｊ．Ａｐｐｌ．Ｐｈｙｓ．５２（２０１３）０５ＥＥ０１
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
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、従来例に示した非特許文献１に記載の構成では、熱プラズマの高温部を基材に直接曝露することにより基材の温度を高めることは可能であるが、誘導結合型プラズマトーチユニットを基材に近接させる必要があるため、基材の表面からの放射光を直接見ることができないので、特許文献４、５または６に記載の方法を用いることができなかった。また、何らかの方法で所定の処理条件における基材の温度を予め測定できたとしても、誘導結合型プラズマトーチユニットと基材との距離及び相対的な傾き、高周波電力、走査速度などの重要なパラメータにわずかな違いが生じた場合、基材の温度に違いが生じてしまう、つまり、再現性や均一性が悪いという問題点があった。
【０００８】
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、再現性よく均一な処理が可能なプラズマ処理装置及び方法、電子デバイスの製造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】
【０００９】
本願の第１発明のプラズマ処理装置は、スリット状の開口部を備える長尺チャンバと、長尺チャンバ内にガスを供給するガス導入口と、長尺チャンバ内に高周波電磁界を発生させるコイルと、コイルに高周波電力を供給する高周波電源と、基材を保持する基材載置部と備えるプラズマ処理装置において、以下の特徴を有する。
【００１０】
１）長尺チャンバの長手方向と開口部の長手方向とは平行に配置され、開口部の長手方向に対して垂直な向きに、長尺チャンバと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。
【００１１】
２）温度測定用試料載置部と、温度測定用試料の温度を測定する温度測定器と、温度測定器によって測定された温度に基づいて演算を行う演算ユニットと、演算ユニットの演算結果に基づいて高周波電源の出力、移動機構の駆動速度、または、開口部と基材載置部との距離を変化させる制御部とを備えること。
【００１２】
このような構成により、再現性に優れた処理が可能となる。
【００１３】
本願の第１発明のプラズマ処理装置において、好適には、前記温度測定器が、前記温度測定用試料から放射される光を受光する放射温度計であることが望ましい。
【００１４】
このような構成により、高速で正確な温度測定が可能となる。
【００１５】
また、前記温度測定器が、前記温度測定用試料にレーザーを照射し、その入射光と前記温度測定用試料の表面で反射した反射光との干渉によって温度を測定するものであってもよい。
【００１６】
このような構成により、高速で正確な温度測定が可能となる。
【００１７】
また、好適には、前記温度測定器が、前記基材載置部を挟んで長尺チャンバとは反対側に設けられていることが望ましい。
【００１８】
このような構成により、高速な処理が可能となる。
【００１９】
また、好適には、前記温度測定用試料が、前記移動機構の移動の向きに平行な直線に沿って複数設けられていることが望ましい。
【００２０】
このような構成により、より再現性に優れた処理が可能となる。
【００２１】
また、好適には、前記温度測定用試料が、前記移動機構の移動の向きに垂直な直線に沿って複数設けられていることが望ましい。
【００２２】
このような構成により、より再現性よく均一な処理が可能となる。
【００２３】
また、好適には、前記温度測定用試料が、前記移動機構の移動の向きに垂直な直線に沿って斜めに複数設けられていることが望ましい。
【００２４】
このような構成により、より簡単な構成を実現できる。
【００２５】
また、この場合、複数の前記温度測定用試料からの光を一つの前記温度測定器に導くためのミラーを備えることが望ましい。
【００２６】
このような構成により、より簡単な構成を実現できる。
【００２７】
また、好適には、長尺チャンバの長手方向に２つの昇降機構を備えることが望ましい。
【００２８】
このような構成により、より再現性よく均一な処理が可能となる。
【００２９】
また、好適には、前記基材までの距離を測定する測長器を備えることが望ましい。
【００３０】
このような構成により、より再現性に優れた処理が可能となる。
【００３１】
また、好適には、前記温度測定用試料を冷却する冷却装置を備えることが望ましい。
【００３２】
このような構成により、より再現性よく均一な処理が可能となる。
【００３３】
本願の第２発明のプラズマ処理方法は、スリット状の開口部を備えた長尺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、長尺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、長尺チャンバと基材とを相対的に移動させながら基材を開口部に近接して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プラズマ処理方法であって、以下の特徴を有する。
【００３４】
基材の処理に先立ち、温度測定用試料を開口部近傍のプラズマに曝露しつつ、温度測定用試料の温度を測定し、測定された温度に基づいて演算を行い、演算結果に基づいて高周波電力、相対的な移動の駆動速度、または、開口部と基材との距離を変化させること。
【００３５】
このような構成により、再現性よく均一な処理が可能となる。
【００３６】
本願の第３発明の電子デバイスの製造方法は、スリット状の開口部を備えた長尺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、前記長尺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、前記長尺チャンバと前記基材とを相対的に移動させながら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電子デバイスの製造方法である。とりわけ、前記基材の処理に先立ち、温度測定用試料を前記開口部近傍のプラズマに曝露しつつ、前記温度測定用試料の温度を測定し、測定された温度に基づいて演算を行い、演算結果に基づいて前記高周波電力、相対的な移動の駆動速度、または、前記開口部と前記基材との距離を変化させる点に特徴を有する。
【００３７】
このような構成により、再現性よく均一な処理が可能となる。
【発明の効果】
【００３８】
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プラズマ処理するに際して、再現性よく均一な処理が可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００３９】
【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２におけるステージの構成を示す平面図
【図６】本発明の実施の形態２における演算手順を説明するグラフ
【図７】本発明の実施の形態３おけるステージの構成を示す平面図
【図８】本発明の実施の形態３おけるプラズマ処理装置の構成を示す斜視図
【図９】本発明の実施の形態４おけるステージの構成を示す平面図
【図１０】本発明の実施の形態４おける演算手順を説明するグラフ
【図１１】本発明の実施の形態５おけるステージの構成を示す平面図
【図１２】本発明の実施の形態５おけるプラズマ処理装置の構成を示す斜視図
【図１３】本発明の実施の形態６おけるステージの構成を示す平面図
【図１４】本発明の実施の形態７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８おけるプラズマ処理装置の構成を示す断面図
【図１６】本発明の実施の形態８おけるステージの構成を示す平面図
【図１７】本発明の実施の形態８おけるプラズマ処理装置の構成を示す斜視図
【図１８】本発明の実施の形態９おけるプラズマ処理装置の構成を示す斜視図
【図１９】本発明の実施の形態１０おけるステージの構成を示す平面図
【図２０】本発明の実施の形態１１おけるステージの構成を示す平面図
【発明を実施するための形態】
【００４０】
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。
【００４１】
（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。
【００４２】
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、長尺の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）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Ａ−Ａ‘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、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。
【００４３】
図１及び図２において、基材載置部としての基材載置台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、導体製のコイル３が誘電体製の第一セラミックブロック４及び第二セラミックブロック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。第一セラミックブロック４、第二セラミックブロック５及び基材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、基材載置台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。
【００４４】
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。また、コイル３は、第一セラミックブロック４の外側、第二セラミックブロック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。
【００４５】
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。
【００４６】
基材載置台１がなす面に垂直な面に沿ってコイル３及び長尺チャンバ７が配置されている。また、長尺チャンバ７のコイル３に近い側の内壁面は、コイル３と平行な面である。このような構成では、コイル３の任意の部位において、コイル３から長尺チャンバ７までの距離が等しくなるので、小さい高周波電力で誘導結合性プラズマの発生が可能となり、効率の良いプラズマ生成が実現できる。
【００４７】
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。
【００４８】
長尺チャンバ７は、第一セラミックブロック４の一つの平面と、第二セラミックブロック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。
【００４９】
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。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でスリット状の開口部８において、基材２の表面に接触する。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。
【００５０】
第二セラミックブロック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。その内部に多孔質セラミックス材をはめ込んでもよい。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。
【００５１】
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。また、プラズマガスマニホールド９内を多孔質セラミックス材で構成すると、ガス流れの均一化が実現できるとともに、プラズマガスマニホールド９近傍での異常放電を防止することができる。
【００５２】
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。
【００５３】
なお、図示しないが基材載置台１に近い部分に、シールドガス供給口としてのシールドガスノズルを配置してもよい。プラズマ生成に適したプラズマガスとは別にシールドガスを供給して、大気中の酸素、二酸化炭素など、処理に不要、或いは悪影響を及ぼすガスのプラズマ照射面への混入を低減することも可能となる。
【００５４】
なお、シールドガス供給口は、開口部８の長尺方向と平行な向きに長尺な形状をもつスリットであってもよいし、或いは、開口部８の長尺方向と平行な向きに並んだ多数の穴であってもよい。
【００５５】
コイル３内の銅管の内部は冷媒流路となっている。すなわち、水などの冷媒を流すことで、冷却が可能である。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ブロック４または第二セラミックブロック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、第一セラミックブロック４または第二セラミックブロック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。したがって、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、第一セラミックブロック４及び第二セラミックブロック５の冷却が可能である。
【００５６】
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。基材２を搭載した基材載置台１は、トレーとしての基材ホルダ１２上に載置される。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２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２の表面に曝露する。
【００５７】
このとき、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２とを相対的に移動させる。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。
【００５８】
長尺チャンバ７内に供給するプラズマ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、とくに希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）。
【００５９】
なお、本構成においては、開口部８の長手方向の長さが、基材２の幅以上となっている。したがって、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の表面近傍の全体を処理することができる。
【００６０】
このようなプラズマ処理装置において、長尺チャンバ７内にプラズマガスとして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、コイル３に供給することにより、長尺チャンバ７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からプラズマを基材２に照射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。
【００６１】
プラズマ発生の条件としては、開口部８と基材２間の距離＝０．１〜５ｍｍ、走査速度＝２０〜３０００ｍｍ／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。
【００６２】
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７と基材載置台１とを相対的に移動するので、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。
【００６３】
図３は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ある。
【００６４】
図３（ａ）は誘導結合型プラズマトーチユニットＴの着火シーケンスを示し、図３（ｂ）は温度測定中の段階を示し、図３（ｃ）はプラズマ処理中の段階を示し、図３（ｄ）はプラズマ処理が完了した後の失火シーケンスを示す。基材ホルダ１２は搬送ローラ１３上を図の左から右へと移動する。基材載置台１上に基材２を搭載しているが、図中の表記は省略している。
【００６５】
基材ホルダ１２上には、基材載置台１よりも図の右側の位置（基材載置台１よりも先に誘導結合型プラズマトーチユニットＴの直下に移動しプラズマに曝される位置）に、温度測定用試料１４が配置される。このとき、基材ホルダ１２は温度測定用試料載置部として機能する。
【００６６】
なお、図３に示す基材載置台１を用いず、直接、基材２を基材ホルダ１２上に搭載してもよく、この場合、基材ホルダ１２は基材載置部として機能するものと考えられる。誘導結合型プラズマトーチユニットＴの真下には搬送ローラ１３が無い状態にしてあり、その下に温度測定器の一部としてのレンズ１５が配置される。つまり、レンズ１５は、基材載置部を挟んで長尺チャンバとは反対側に設けられている。温度測定用試料１４から放射される光をレンズ１５にて集め、図示しない温度測定器の一部としての放射温度計まで光ファイバで導く。レンズ１５を適切に設計することにより、直径１ｍｍ以下の領域の局所的な温度変化を測定することができる。基材ホルダ１２の左右両端には、基材ホルダ１２とともに搬送される第一セラミック板１６及び第二セラミック板１７を備える。第一セラミック板１６及び第二セラミック板１７は、その上面の高さが、基材ホルダ１２の上面及び基材載置台１上の基材２の上面と一致するように配置されている。
【００６７】
温度測定用試料１４としては種々のものが使用可能である。非特許文献１に記されたような、ガラス基板上にクロム薄膜を形成したもの、シリコン基板の裏面（図３の下面）に黒体スプレーなどの放射率の高い耐熱塗料を塗布したもの、セラミック基板、カーボン板などを用いることが可能である。材料選定においては、放射温度計の測定波長において不透明であることが望ましい。透明であると、プラズマの発光により温度測定精度が悪化する場合があるためである。
【００６８】
まず、図３（ａ）に示すように、第一セラミック板１６を誘導結合型プラズマトーチユニットＴの直下に配置した状態（静止状態）でプラズマの着火を行う。このとき、第一セラミック板１６が熱的な損傷を受けないよう、第一セラミック板１６は、これに接着された冷媒管１８によって水冷される。次いで、基材ホルダ１２を図の左から右へ移動させる。十分な加速を経て一定速度に達したところで、温度測定用試料１４が誘導結合型プラズマトーチユニットＴの直下に到達する。
【００６９】
このとき、温度測定用試料１４から放射される光をレンズ１５にて集め、その温度を測定する。プラズマ処理装置は、この温度に基づいて演算を行う演算ユニット（図示せず）と、演算ユニットの演算結果に基づいて高周波電源の出力、移動機構としての基材ホルダ１２の駆動速度、または、開口部と基材載置部との距離を変化させる制御部（図示せず）とを備える。
【００７０】
そして、図３（ｃ）のように基材載置台１が誘導結合型プラズマトーチユニットＴの真下にくる前に、速やかに演算部及び制御部を動作させ、高周波電源の出力、移動機構としての基材ホルダ１２の駆動速度、または、開口部と基材載置部との距離を変化させる。基材２が誘導結合型プラズマトーチユニットＴの直下を通り過ぎた後、移動機構を減速させ、図３（ｄ）の配置にて停止し、高周波電力の供給を停止する。
【００７１】
このとき、低い駆動速度で第二セラミック板１７が加熱されるので、熱的な損傷を受けないよう、これに接着された冷媒管１８によって水冷される。基材２が誘導結合型プラズマトーチユニットＴの直下を通り過ぎた後、速やかに高周波電力の供給を停止するシーケンスにすることで、第二セラミック板の水冷を省くこともできるし、耐熱性に優れる第二セラミック板を用いない構成も考えられる。
【００７２】
ここで、演算の手順について説明する。簡単のため、高周波電力の出力を変化させて制御する場合について述べる。まず、予め、温度測定用試料１４のピーク温度（アニール処理をした際の最高到達温度）がある所望の温度である場合の、高周波電源の出力を変化させたときの温度測定用試料１４の温度変化を測定しておく。そのピーク温度における基材２の表面温度との相関は、別途実験的に求めておくことができる。
【００７３】
例えば、高周波電力が１９１００Ｗのときのピーク温度が１０００℃であったとする。移動機構としての基材ホルダ１２の駆動速度、及び、開口部と基材載置部との距離を同一の値としておき、十分に大きな差が得られるよう、高周波電力を、例えば±１０００Ｗ変化させ、ピーク温度が何℃変化するかを測定する。
【００７４】
必要ならば、複数回測定して平均化した値を用いてスムージングしてもよい。例えば、−１０００Ｗ（１８１００Ｗ）のときのピーク温度が９００℃、＋１０００Ｗ（２０１００Ｗ）のときのピーク温度が１１００℃であったとすると、２０００Ｗ変化で２００℃変化しているので、１０００℃狙いのときの高周波電力依存性を、２００÷２０００＝０．１℃／Ｗと近似することができる。
【００７５】
この値を演算ユニットに格納しておき、実際に基材２を処理しようとする際の図３（ｂ）に相当するタイミングで測定された温度測定用試料１４のピーク温度と比較し、所望の温度（この場合は１０００℃）にできるだけ近づくよう、高周波電力の指令値（設定値）を増加または減少すべく、制御部から指令値を与える。例えば、実測温度が９９０℃であれば、１９１００＋（１０００−９９０）÷０．１＝１９２００Ｗに設定値を変化させる。このようにして、基材２を処理する直前に、基材２の処理に先立ち、温度測定用試料１４を開口部８近傍のプラズマに曝露しつつ、温度測定用試料１４の温度を測定し、測定された温度に基づいて演算を行い、演算結果に基づいて高周波電力を変化させる（フィードバック制御）ことにより、より所望の温度に近い処理を行うことができる。つまり、再現性に優れた処理が可能となる。
【００７６】
同様のことが、移動機構としての基材ホルダ１２の駆動速度、または、開口部８と基材載置部との距離を変化させることによっても実現できる。駆動速度が遅いほどピーク温度が高くなる傾向があり、開口部８と基材載置部との距離が近いほどピーク温度が高くなる傾向があるため、これを利用することができる。
【００７７】
なお、基材載置台１の左右両側に温度測定用試料１４を配置しておき、左から右への移動時だけでなく、右から左への移動時にもプラズマ処理が行えるよう構成してもよい。
【００７８】
また、温度測定器として放射温度計を用いる代わりに、レーザー干渉温度計を用いることもできる。この方法は、温度測定用試料１４として、温度によって屈折率が変化する材料（例えば、シリコン基板）を用い、これにレーザーを照射し、その入射光と温度測定用試料１４の表面で反射した反射光との干渉によって温度を測定するものである。この方法は、放射温度計よりも正確な温度測定が可能という利点があるが、高価であるという欠点がある。
【００７９】
（実施の形態２）
以下、本発明の実施の形態２について、図４〜図６を参照して説明する。
【００８０】
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Ｔの長尺方向に垂直な面で切った断面図ある。図４（ａ）は誘導結合型プラズマトーチユニットＴの着火シーケンスを示し、図４（ｂ）及び（ｃ）は温度測定中の段階を示し、図４（ｄ）はプラズマ処理中の段階を示し、図４（ｅ）はプラズマ処理が完了した後の失火シーケンスを示す。実施の形態１との違いは、温度測定用試料１４の他に、第二温度測定用試料１９を設けたことである。
【００８１】
図５は、図４の上方から下方を見た平面図である。基材ホルダ１２、第一セラミック板１６、第二セラミック板１７が連なったものをステージと呼ぶとすると、ステージの平面図と言い換えることができる。図に示すように、２つの温度測定用試料１４及び１９は、移動機構の移動の向きに平行な直線に沿って設けられている。この例では、ステージの中心（図の上下方向における中心）付近に配置しているが、上下いずれかに偏っていてもよい。ステージは、おおまかに分けて、静止ゾーンＳ−１（着火ゾーン）、加速ゾーンＡ、等速移動ゾーンＥ、減速ゾーンＢ、静止ゾーンＳ−２（失火ゾーン）で構成される。温度測定用試料１４及び１９、基材載置台１は、いずれも等速移動ゾーンＥに配置する必要がある。
【００８２】
図６は、演算手順を説明するグラフである。ここでは、簡単のため、温度測定用試料のピーク温度（アニール処理をした際の最高到達温度）がある所望の温度である場合の、高周波電源の出力を変化させたときの温度測定用試料の温度変化が、実施の形態１で説明したものと同様であったとする。この特性が直線（１）に示されている。
【００８３】
まず、狙いのピーク温度よりも少し高めのピーク温度が観測されるよう、少し高めの高周波電力（１９１６０Ｗ）を投入する。そして、温度測定用試料１４が誘導結合型プラズマトーチユニットＴの真下にきたときのピーク温度を測定し、図６のケースでは、（２）に示すように、事前に予想される温度と同じ１００６℃が得られた。次に、速やかに高周波電力を１００Ｗ減少させ、第二温度測定用試料１９が誘導結合型プラズマトーチユニットＴの真下にきたときのピーク温度を測定し、（３）９９８℃が得られた。事前に取得したデータでは、（４）９９６℃が得られるものと予想されたが、種々のばらつき要因により、２℃の偏差が生じている。
【００８４】
そこで、高周波電力とピーク温度の相関を示す近似直線を修正し、直線（５）の関係を最新の装置状態として把握する。そして、直線（５）と所望の１０００℃とが交わる（６）１９０８５Ｗ（事前データでは１９１００Ｗ）が最も１０００℃に近いアニール条件を与えるものと期待されるので、速やかに高周波電力の指令値を変化させる。このようにして、実施の形態１よりもさらに精密な再現性を得ることができる。
【００８５】
同様のことが、移動機構としての基材ホルダ１２の駆動速度、または、開口部８と基材載置部との距離を変化させることによっても実現できる。駆動速度が遅いほどピーク温度が高くなる傾向があり、開口部８と基材載置部との距離が近いほどピーク温度が高くなる傾向があるため、これを利用することができる。
【００８６】
（実施の形態３）
以下、本発明の実施の形態３について、図７及び図８を参照して説明する。
【００８７】
図７は、本発明の実施の形態３におけるステージの平面図である。また、図８は、プラズマ処理装置の構成を示す斜視図である。実施の形態１との違いは、温度測定用試料１４の他に、第二温度測定用試料１９を設けたこと、温度測定器の一部としての２つのレンズ１５１及び１５２を設けたことである。レンズ１５１及び１５２は、それぞれ温度測定用試料１４及び１９の温度を測定するために利用される。
【００８８】
実施の形態２との違いは、温度測定用試料１４及び１９を、移動機構の移動の向きに垂直な直線に沿って設けたことである。誘導結合型プラズマトーチユニットＴは、長尺チャンバ７の長手方向に２つの昇降機構２０及び２１を備えている。昇降機構２０及び２１を動作させることにより、誘導結合型プラズマトーチユニットＴのステージに対する長尺方向の傾斜角と平均的な距離（ギャップ）を精密に制御できるように構成されている。
【００８９】
動作の手順は、実施の形態１と類似したものである。まず、第一セラミック板１６を誘導結合型プラズマトーチユニットＴの直下に配置した状態（静止状態）でプラズマの着火を行う。次いで、基材ホルダ１２を図の左から右へ移動させる。十分な加速を経て一定速度に達したところで、温度測定用試料１４及び１９が誘導結合型プラズマトーチユニットＴの直下に到達する。
【００９０】
このとき、温度測定用試料１４から放射される光をレンズ１５１にて集め、その温度を測定するとともに、第二温度測定用試料１９から放射される光を第二レンズ１５２にて集め、その温度を測定する。プラズマ処理装置は、この温度に基づいて演算を行う演算ユニット（図示せず）と、演算ユニットの演算結果に基づいて高周波電源の出力、移動機構としての基材ホルダ１２の駆動速度、または、開口部と基材載置部との距離を変化させる制御部（図示せず）とを備える。
【００９１】
そして、基材載置台１が誘導結合型プラズマトーチユニットＴの真下にくる前に、速やかに演算部及び制御部を動作させ、高周波電源の出力、移動機構としての基材ホルダ１２の駆動速度、または、開口部と基材載置部との距離を変化させる。基材２が誘導結合型プラズマトーチユニットＴの直下を通り過ぎた後、移動機構を減速させてから停止し、高周波電力の供給を停止する。
【００９２】
ここで、演算の手順について説明する。簡単のため、高周波電力の出力を変化させて狙い温度を制御しつつ、開口部と基材載置部との距離を変化させて均一性を制御する場合について述べる。まず、狙い温度については、実施の形態１と同様、予め、温度測定用試料のピーク温度がある所望の温度である場合の、高周波電源の出力を変化させたときの温度測定用試料の温度変化を測定しておく。このとき、温度測定用試料が２つあるので、その平均値に対する変化をみておく。
【００９３】
また、誘導結合型プラズマトーチユニットＴのステージに対する長尺方向の傾斜角を変化させたときの、温度測定用試料１４及び１９の温度差の変化を測定しておく。このとき、予め装置の機械調整の時点で、誘導結合型プラズマトーチユニットＴの長尺方向に（つまり、図７の上下方向に）基材２の温度ができるだけ均一になるように調整しておくことが望ましい。
【００９４】
ここでは、簡単のため、そのような均一性が得られるのが、温度測定用試料１４及び１９が同じ温度を示す場合であるものとする（実際には、種々のばらつき要因により、温度測定用試料１４及び１９の指示温度が少し異なる場合に基材２の温度が均一になるという場合も考えられる）。
【００９５】
狙い温度の制御については、実施の形態１と同様の手順で行う。ただし、演算の過程では、ピーク温度として温度測定用試料１４及び１９の平均値を用いる。
【００９６】
傾斜角についても同様の考え方で制御する。例えば、傾斜（ここでは、誘導結合型プラズマトーチユニットＴとステージとの距離の、長尺方向の差をギャップ差とし、ギャップ差をもって傾斜を表現するものとする）が０μｍのときの、温度測定用試料１４及び１９の温度差が０℃であったとする。高周波電力、移動機構としての基材ホルダ１２の駆動速度、及び、開口部と基材載置部との平均距離（平均ギャップ）を同一の値としておき、十分に大きな差が得られるよう、ギャップ差を、例えば±１０００μｍ変化させ、温度測定用試料１４及び１９の温度差が何℃変化するかを測定する。
【００９７】
必要ならば、複数回測定して平均化した値を用いてスムージングしてもよい。例えば、−１０００μｍのときのピーク温度差が−１００℃、＋１０００μｍのときのピーク温度差が＋１００℃であったとすると（ここでは、昇降機構２１のギャップ値―昇降機構２０のギャップ値をギャップ差、温度測定用試料１４のピーク温度−温度測定用試料１９のピーク温度をピーク温度差とする）、２０００μｍ変化で２００℃変化しているので、±０℃狙い（均一）のときのギャップ差依存性を、２０÷２０００＝０．１℃／μｍと近似することができる。この値を演算ユニットに格納しておき、実際に基材２を処理しようとする際の図３（ｂ）に相当するタイミングで測定された温度測定用試料１４及び１９のピーク温度差と比較し、所望の温度差（この場合は０℃）にできるだけ近づくよう、ギャップ差の指令値（設定値）を増加または減少させるべく、制御部から指令値を与える。
【００９８】
例えば、実測温度差が−１０℃であれば、１０÷０．１＝１００μｍに設定値を変化させる。このとき、平均ギャップは変化させないようにギャップを制御する必要があるので、昇降機構２１のギャップ値を＋５０μｍ、昇降機構２０のギャップ値を−５０μｍとする。このようにして、基材２を処理する直前に、基材２の処理に先立ち、温度測定用試料１４及び１９を開口部８近傍のプラズマに曝露しつつ、温度測定用試料１４及び１９の温度を測定し、測定された温度に基づいて演算を行い、演算結果に基づいて高周波電力を変化させるとともにギャップ差を変化させる（フィードバック制御）ことにより、より所望の温度に近く、かつ、均一な処理を行うことができる。つまり、再現性よく均一な処理が可能となる。
【００９９】
狙い温度の制御においては、高周波電力の代わりに、移動機構としての基材ホルダ１２の駆動速度、または、開口部８と基材載置部との平均距離（平均ギャップ）を変化させることによっても実現できる。
【０１００】
（実施の形態４）
以下、本発明の実施の形態４について、図９〜図１０を参照して説明する。
【０１０１】
図９は、本発明の実施の形態４におけるステージの平面図である。実施の形態１との違いは、温度測定用試料１４の他に、第二温度測定用試料１９、第三温度測定用試料２２、第四温度測定用試料２３を設けたことである。温度測定器の一部としての２つのレンズ１５１及び１５２を設けたことは、実施の形態３と同様である。温度測定用試料１４及び１９は、移動機構の移動の向きに垂直な直線に沿って設けられ、温度測定用試料２２及び２３は、移動機構の移動の向きに垂直な別の直線に沿って設けられる。
【０１０２】
また、温度測定用試料１４及び２２は、移動機構の移動の向きに平行な直線に沿って設けられ、温度測定用試料１９及び２３は、移動機構の移動の向きに平行な別の直線に沿って設けられる。誘導結合型プラズマトーチユニットＴは、長尺チャンバ７の長手方向に２つの昇降機構２０及び２１を備えている。昇降機構２０及び２１を動作させることにより、誘導結合型プラズマトーチユニットＴのステージに対する長尺方向の傾斜角を精密に制御できるように構成されている（実施の形態３と同様）。
【０１０３】
ここで、演算の手順について説明する。簡単のため、高周波電力の出力を変化させて狙い温度を制御しつつ、開口部と基材載置部との距離を変化させて均一性を制御する場合について述べる。まず、狙い温度については、実施の形態２と同様の手順で行う。ただし、演算の過程では、ピーク温度として温度測定用試料１４及び１９の平均値と、温度測定用試料２２及び２３の平均値を用いる。
【０１０４】
次に、傾斜角（ギャップ差）の制御について説明する。図１０は、ギャップ差制御の演算手順を説明するグラフである。例えば、傾斜（ここでは、誘導結合型プラズマトーチユニットＴとステージとの距離の、長尺方向の差をギャップ差とし、ギャップ差をもって傾斜を表現するものとする）が０μｍのときの、温度測定用試料１４及び１９の温度差、及び、温度測定用試料２２及び２３の温度差がともに０℃であったとする。高周波電力、移動機構としての基材ホルダ１２の駆動速度、及び、開口部と基材載置部との平均距離（平均ギャップ）を同一の値としておき、十分に大きな差が得られるよう、ギャップ差を、例えば±１０００μｍ変化させ、温度測定用試料１４及び１９の温度差、温度測定用試料２２及び２３の温度差が何℃変化するかを測定する。
【０１０５】
必要ならば、複数回測定して平均化した値を用いてスムージングしてもよい。ここでは、例えば、−１０００μｍの時のピーク温度差が−１００℃、＋１０００μｍの時のピーク温度差が＋１００℃であったとすると（ここでは、昇降機構２１のギャップ値―昇降機構２０のギャップ値をギャップ差、温度測定用試料１４のピーク温度−温度測定用試料１９のピーク温度＝温度測定用試料２２のピーク温度−温度測定用試料２３のピーク温度をピーク温度差とする）、２０００μｍ変化で２００℃変化している。そのため、±０℃狙い（均一）の時のギャップ差依存性を、２０÷２０００＝０．１℃／μｍと近似することができる。この特性が直線（６）に示されている。
【０１０６】
まず、狙いのピーク温度差よりも少し低めのピーク温度差が観測されるよう、少し小さめのギャップ差（−８０μｍ）で処理する。そして、温度測定用試料１４及び１９が誘導結合型プラズマトーチユニットＴの真下にきたときのピーク温度差を測定し、図１０のケースでは、（７）に示すように、事前に予想される温度と同じ−８℃が得られた。
【０１０７】
次に、速やかにギャップ差を１２０μｍ増加させて＋４０μｍとし、温度測定用試料２２及び２３が誘導結合型プラズマトーチユニットＴの真下にきたときのピーク温度差を測定し、（８）＋６℃が得られた。事前に取得したデータでは、（９）＋４℃が得られるものと予想されたが、種々のばらつき要因により、２℃の偏差が生じている。そこで、ギャップ差とピーク温度差の相関を示す近似直線を修正し、直線（１０）の関係を最新の装置状態として把握する。
【０１０８】
そして、直線（１０）と所望の±０℃とが交わる（１１）−１１μｍ（事前データでは±０μｍ）が最も均一なアニール条件を与えるものと期待されるので、速やかにギャップ差の指令値を変化させる。このようにして、実施の形態１〜３よりもさらに精密な再現性・均一性を得ることができる。なお、ギャップ差を変化させるとき、平均ギャップは変化させないように制御する必要があることに注意が必要である。
【０１０９】
（実施の形態５）
以下、本発明の実施の形態５について、図１１及び図１２を参照して説明する。
【０１１０】
図１１は、本発明の実施の形態５におけるステージの平面図である。また、図１２は、プラズマ処理装置の構成を示す斜視図である。実施の形態３との違いは、温度測定用試料１４と第二温度測定用試料１９とを、移動機構の移動の向きに垂直な直線に沿って斜めに設けたことである。
【０１１１】
図１２において、温度測定器の一部としてのレンズ１５が設けられ、また、温度測定用試料１４から放射される光を２段階で反射させ、レンズ１５に導くための第一固定ミラー２４と回転ミラー２６を備える。第二温度測定用試料１９から放射される光を２段階で反射させ、レンズ１５に導くため、第二固定ミラー２５と回転ミラー２６が利用される。ステージが図の左から右へ移動していくとき、まず、温度測定用試料１４から放射される光がレンズ１５に導かれるよう、回転ミラー２６の回転角を設定しておく。
【０１１２】
ピーク温度が測定されれば速やかに回転ミラー２６を回転させ、第二温度測定用試料１９から放射される光がレンズ１５に導かれるよう回転ミラー２６の回転角を変更する。このような構成とすることで、高価な高速放射温度計を１つで、長尺方向に異なる複数の部分の温度を測定することができ、より簡単な構成を実現できる。また、温度測定器の個体差に起因する測定誤差をなくすことができるという大きな利点がある。温度測定器が、温度測定用試料にレーザーを照射し、その入射光と前記温度測定用試料の表面で反射した反射光との干渉によって温度を測定するものであっても、同様の構成が可能である。
【０１１３】
なお、本実施の形態では、ステージの左端に第二セラミック板を備えない場合を例示した。誘導結合型プラズマトーチユニットＴの直下を基材２が通り過ぎた後、速やかに高周波電力をＯＦＦするという手順で運転する場合、失火位置を強く冷却する必要はなく、本実施の形態ではこれに対応する構成を示した。
【０１１４】
（実施の形態６）
以下、本発明の実施の形態６について、図１３を参照して説明する。
【０１１５】
図１３は、本発明の実施の形態６におけるステージの平面図である。実施の形態４との違いは、温度測定用試料１４と第二温度測定用試料１９とを、移動機構の移動の向きに垂直な直線に沿って斜めに設け、第三温度測定用試料２２と第四温度測定用試料２３とを、移動機構の移動の向きに垂直な直線に沿って斜めに設けたことである。温度測定器の一部としてのレンズ１５やミラー群の構成は、図１２と同様である。
【０１１６】
このような構成とすることで、高価な高速放射温度計、１つで、長尺方向に異なる複数の部分の温度を測定することができる。また、温度測定器の個体差に起因する測定誤差をなくすことができるという大きな利点がある。温度測定用試料は、（ａ）のように千鳥配置としてもよいし、（ｂ）のように、第二温度測定用試料１９と第三温度測定用試料２２を長尺方向の同じ位置に配置してもよい。（ｂ）の配置の場合、回転ミラー２６の回転回数が少なくて済むという利点がある。
【０１１７】
温度測定器が、温度測定用試料にレーザーを照射し、その入射光と前記温度測定用試料の表面で反射した反射光との干渉によって温度を測定するものであっても、同様の構成が可能である。
【０１１８】
（実施の形態７）
以下、本発明の実施の形態７について、図１４を参照して説明する。
【０１１９】
図１４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Ｔの長尺方向に垂直な面で切った断面図ある。
【０１２０】
図１４（ａ）は基材２を搭載した基材載置台１を基材ホルダ１２に載せ換える（基材交換）段階を示す。図１４（ｂ）は誘導結合型プラズマトーチユニットＴから基材２までの距離を測定する段階を示す（着火シーケンスは、誘導結合型プラズマトーチユニットＴの真下に第一セラミック板１６が位置する配置で行うが、ここでは省略している）。図１４（ｃ）及び（ｄ）は温度測定中の段階を示し、図１４（ｅ）はプラズマ処理中の段階を示す。図１４（ｆ）はプラズマ処理が完了した後の失火シーケンス及び基材２を搭載した基材載置台１を基材ホルダ１２に載せ換える（基材交換）段階を示す。装置構成における実施の形態２との違いは、誘導結合型プラズマトーチユニットＴから基材２までの距離を測定する測長器２７を設けたことである。
【０１２１】
本実施の形態においては、ステージを図の左から右へ移動させる際にはプラズマを発生させず、（ｂ）において測長器２７を用いて誘導結合型プラズマトーチユニットＴから基材２までの距離を正確に測定する。これは、基材２の厚さのばらつきや、基材２の基材載置台１への搭載状態及び基材載置台１の基材ホルダ１２への搭載状態のばらつきによる誘導結合型プラズマトーチユニットＴから基材２までの距離のばらつきを正確に把握するためである。この測定結果に基づき、誘導結合型プラズマトーチユニットＴを昇降させ、所定の距離（ギャップ）になるよう調整することができる。このとき、測長器２７を２つ設けておき、誘導結合型プラズマトーチユニットＴの基材２に対する傾斜角（ギャップ差）を補償してもよい。
【０１２２】
そして、ステージを図の右から左へ移動させる際にプラズマを発生させ、基材２の処理を行う。このような手順とすることで、基材２の交換を図の左端の位置でのみ行う構成とすることができ、装置構成がより簡単になるという利点がある。
【０１２３】
（実施の形態８）
以下、本発明の実施の形態８について、図１５〜図１７を参照して説明する。
【０１２４】
図１５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Ｔの長尺方向に平行な面で切った断面図ある。また、図１６は、ステージの構成を示すもので、図１５の上方から下方を見た平面図である。また、図１７は、プラズマ処理装置の構成を示す斜視図である。
【０１２５】
本実施の形態においては、基材載置台１は、実施の形態１〜７における基材ホルダ１２の役割をも果たす。すなわち、基材載置台１は、基材２、温度測定用試料１４、第二温度測定用試料１９を搭載した状態で走査される。図１５において、基材２は、基材載置台１に設けられた貫通穴に備えられた座グリに搭載される。このとき、基材載置台１の誘導結合型プラズマトーチユニットＴに対向する面と基材２の表面が、同一面となるように座グリの深さが設定される。同様に、温度測定用試料１４、第二温度測定用試料１９は、基材載置台１に設けられた貫通穴に備えられた座グリに搭載され、このとき、基材載置台１の誘導結合型プラズマトーチユニットＴに対向する面と、温度測定用試料１４及び第二温度測定用試料１９の表面が、同一面となるように座グリの深さが設定される。
【０１２６】
図１６及び図１７に示すように、温度測定用試料１４、第二温度測定用試料１９は細長い長方形であり、移動機構の移動の向きに垂直な方向に、基材２よりも外側に配置されている。そして、移動機構の移動の向きに平行な方向には、基材２よりも外側を含んで並列した配置となっている。したがって、プラズマが基材２に照射される直前、最中、直後の、移動機構の移動の向きに垂直な方向に基材２よりも外側の２箇所の温度を測定することができるようになっている。
【０１２７】
このような構成によれば、実施の形態１〜７に示したような、プラズマが基材２に照射される直前の温度測定値からの推定によって、処理条件を調整することができるだけでなく、プラズマが基材２に照射されている最中の温度測定値からリアルタイムでフィードバック制御をかけることもできる。ただし、演算による遅れはあり得る。
【０１２８】
このような構成においては、開口部８の長手方向の長さが、基材２の幅を越え、温度測定用試料１４、第二温度測定用試料１９の位置をも越える長さである必要があり、実施の形態１〜７よりも若干の電力効率低下はあり得る。
【０１２９】
（実施の形態９）
以下、本発明の実施の形態９について、図１８を参照して説明する。
【０１３０】
図１８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、プラズマ処理装置の構成を示す斜視図である。
【０１３１】
本実施の形態においては、温度測定器の一部としてのレンズ１５が設けられ、また、温度測定用試料１４及び第二温度測定用試料１９から放射される光を２段階で反射させ、レンズ１５に導くための固定ミラー２４及び２５と回転ミラー２６を備える点で、実施の形態８と相違する。このような構成により、高価な高速放射温度計を１つで、長尺方向に異なる複数の部分の温度を測定することができ、より簡単な構成を実現できる。また、温度測定器の個体差に起因する測定誤差をなくすことができるという大きな利点がある。
【０１３２】
（実施の形態１０）
以下、本発明の実施の形態１０について、図１９を参照して説明する。
【０１３３】
図１９は、本発明の実施の形態１０におけるステージの構成を示すもので、上方から下方を見た平面図である。
【０１３４】
図１９において、温度測定用試料１４、第二温度測定用試料１９は長方形のものを複数設けており、移動機構の移動の向きに垂直な方向に、基材２よりも外側に配置されている。そして、移動機構の移動の向きに平行な方向には、基材２よりも外側を含む位置に、各４つを並列した配置となっている。したがって、プラズマが基材２に照射される直前、最中、直後の、移動機構の移動の向きに垂直な方向に基材２よりも外側の２箇所の温度を測定することができるようになっている。
【０１３５】
このような構成では、実施の形態８または９と比較すると、装置のトラブルによって温度測定用試料１４または第二温度測定用試料１９が破損する確率を小さくでき、また、たとえ破損したとしても、より小さな個片を交換するだけで済むという利点がある。
【０１３６】
（実施の形態１１）
以下、本発明の実施の形態１１について、図２０を参照して説明する。
【０１３７】
図２０は、本発明の実施の形態１１におけるステージの構成を示すもので、上方から下方を見た平面図である。
【０１３８】
図２０において、一辺が移動機構の移動の向きに平行で、かつ、円形の基材２に外接する正方形２８の内側に、温度測定用試料１４及び第二温度測定用試料１９が設けられる。このような構成によれば、プラズマが基材２に照射されている最中の温度測定値からリアルタイムでフィードバック制御をかけることもできるとともに、開口部８の長手方向の長さは、基材２の幅を僅かに越える長さであればよく、実施の形態１〜７と同等の電力効率を実現できる。
【０１３９】
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。
【０１４０】
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。
【０１４１】
また、より正確な温度測定を行うため、温度測定用試料を冷却する冷却装置を備えることが望ましい。例えば、基材２の交換を行う間、温度測定用試料の上下から窒素などのガスを吹きつける方法、水またはアルコールなどの液体を吹きかける方法、熱伝導性のよい冷却された物体（アルミニウム板、炭化珪素板など）、あるいは、密着性のよい物体（ゴムなどの樹脂板など）を温度測定用試料に押し当てる方法、などを用いることができる。
【０１４２】
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。それにより、従来例で述べた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、シリコン半導体集積回路の酸化、活性化、シリサイド形成などのアニール、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。
【０１４３】
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。
【０１４４】
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。
【０１４５】
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。
【０１４６】
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。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。
【０１４７】
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。
【０１４８】
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。容量結合型大気圧プラズマを用いた従来技術に比較すると、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く、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】
【０１４９】
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、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、高速な処理が可能となる有用な発明である。
【０１５０】
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】
【０１５１】
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  コイル
４  第一セラミックブロック
５  第二セラミックブロック
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
Ｐ  プラズマ
【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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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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