(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
線状の開口部を備え、前記開口部以外が誘電体部材に囲まれた前記開口部に連通する環状のチャンバと、前記チャンバ近傍に設けられたコイルと、前記コイルに接続された電源と、前記コイルと前記電源とを電気的に接続するための接続部と、基材載置台とを備え、誘導結合型プラズマトーチを利用するプラズマ処理装置であって、
前記チャンバが、線状の開口部に隣接した線状の領域と、これと平行に配置された線状の領域とからなる２つの線状の領域を含み、
前記コイルが、前記２つの線状の領域のそれぞれに沿って配置された２本の線状の導体からなり、
前記２本の線状の導体の両端部には、前記接続部が接続されていること、
を特徴とするプラズマ処理装置。
【請求項２】
前記チャンバを囲む前記誘電体部材のうち、前記基材載置台に相対する面を構成する部位が、前記開口部の線方向と平行に配置された円筒からなること、
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】
前記円筒を、前記円筒の軸を中心に回転させる回転機構を備えたこと、
を特徴とする、請求項２記載のプラズマ処理装置。
【請求項４】
前記円筒は、内部に空洞をもつ管であり、円筒内部の空洞に冷媒を流す機構を備えたこと、
を特徴とする、請求項２記載のプラズマ処理装置。
【請求項５】
前記円筒が、前記開口部の線方向の長さよりも長いこと、
を特徴とする、請求項２記載のプラズマ処理装置。
【請求項６】
前記基材載置台がなす面に概ね垂直な面に沿って前記チャンバが配置されていること、
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】
前記基材載置台がなす面に概ね平行な面に沿って前記チャンバが配置されていること、
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】
前記円筒の内部の空洞に、前記コイルのうち１本が配置されていること
を特徴とする、請求項２記載のプラズマ処理装置。
【請求項９】
線状の開口部を備え、前記開口部以外が誘電体部材に囲まれた前記開口部に連通する環状のチャンバと、前記チャンバ近傍に設けられたコイルと、前記コイルに接続された電源と、基材載置台とを備え、誘導結合型プラズマトーチを利用するプラズマ処理装置であって、
前記チャンバが、線状の開口部に隣接した線状の領域を含み、
前記チャンバを囲む前記誘電体部材のうち、前記基材載置台に相対する面を構成する部位が、前記開口部の線方向と平行に配置された円筒からなり、
前記円筒を、前記円筒の軸を中心に回転させる回転機構を備え、
前記円筒の内部の空洞に、前記コイルの一部が配置されていること、
を特徴とするプラズマ処理装置。
【請求項１０】
誘電体部材で囲まれた環状の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線状の開口部から基材に向けてガスを噴出すると共に、コイルと電源とを接続部によって電気的に接続し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利用するプラズマ処理方法であって、
前記チャンバが、線状の開口部に隣接した線状の領域と、これと平行に配置された線状の領域とからなる２つの線状の領域を含み、
前記コイルが、前記２つの線状の領域のそれぞれに沿って配置された２本の線状の導体からなり、
前記２本の線状の導体の両端部には、前記接続部が接続されていること、
を特徴とするプラズマ処理方法。
【請求項１１】
誘電体部材で囲まれた環状の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線状の開口部から基材に向けてガスを噴出すると共に、コイルに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利用するプラズマ処理方法であって、
前記チャンバが、線状の開口部に隣接した線状の領域を含み、
前記チャンバを囲む前記誘電体部材のうち、前記基材を載置する基材載置台に相対する面を構成する部位が、前記開口部の線方向と平行に配置された円筒からなり、
前記円筒を、前記円筒の軸を中心に回転させる回転機構を備え、
前記円筒の内部の空洞に、前記コイルの一部が配置されていること、
を特徴とするプラズマ処理方法。
【請求項１２】
請求項１０または１１記載のプラズマ処理方法を用い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、このレーザーアニール技術には、被加熱物の光吸収の大小によって到達温度がばらついたり、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、被加熱物の光吸収に依存しない加熱が可能で、また、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）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【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
【非特許文献】
【０００５】
【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】
【０００６】
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１〜３に記載の長尺の熱プラズマを発生させる技術では、コイルをチャンバの全体に沿って配置していたため設計自由度が低く、また、プラズマの照射強度を上げるために高周波電力を増大しすぎると、プラズマ源が熱により損傷してしまうので、高周波電力を抑制せざるを得ない。結果として処理速度（単位時間当たりに処理できる基板数）が小さくなる問題点があった。
【０００７】
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、設計自由度の高い構成が可能で、また、高速な処理が可能で、かつ、プラズマを安定的に利用することができる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】
【０００８】
本願の第１発明のプラズマ処理装置は、線状の開口部を備え、前記開口部以外が誘電体部材に囲まれた前記開口部に連通する環状のチャンバと、前記チャンバ近傍に設けられたコイルと、前記コイルに接続された電源と、基材載置台とを備え、誘導結合型プラズマトーチを利用するプラズマ処理装置であって、前記チャンバが、線状の開口部に隣接した線状の領域と、これと平行に配置された線状の領域とからなる２つの線状の領域を含み、
前記コイルが、前記２つの線状の領域のみに沿って配置された２本の線状の導体からなること、を特徴とする。
【０００９】
このような構成により、設計自由度の高いプラズマ処理装置を実現できる。
【００１０】
本願の第１発明のプラズマ処理装置において、好適には、前記チャンバを囲む前記誘電体部材のうち、前記基材載置台に相対する面を構成する部位が、前記開口部の線方向と平行に配置された円筒からなること、が望ましい。さらに好適には、前記円筒を、前記円筒の軸を中心に回転させる回転機構を備えたこと、が望ましい。
【００１１】
このような構成により、高パワーでも誘電体部材が損傷しにくいため、高速な処理が可能で、かつ、プラズマを安定的に利用することができる。
【００１２】
また、好適には、前記円筒は、内部に空洞をもつ管であり、前記円筒内部の空洞に冷媒を流す機構を備えることが望ましい。
【００１３】
このような構成により、より高いパワーでも誘電体部材が損傷しにくくなる。
【００１４】
また、好適には、前記円筒が、前記開口部の線方向の長さよりも長いことが望ましい。
【００１５】
このような構成により、効果的に誘電体部材の損傷を抑制できる。
【００１６】
本願の第１発明のプラズマ処理装置においては、前記基材載置台がなす面に概ね垂直な面に沿って前記チャンバが配置されていてもよいし、前記基材載置台がなす面に概ね平行な面に沿って前記チャンバが配置されていてもよい。
【００１７】
また、好適には、前記円筒の内部の空洞に、前記コイルのうち１本が配置されていることが望ましい。
【００１８】
このような構成により、プラズマ発生効率に優れたプラズマ処理を実現できる。
【００１９】
本願の第２発明のプラズマ処理装置は、線状の開口部を備え、開口部以外が誘電体部材に囲まれた開口部に連通する環状のチャンバと、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電源と、基材載置台とを備え、誘導結合型プラズマトーチを利用するプラズマ処理装置であり、さらに以下の特徴を有する。
【００２０】
〔１〕チャンバが、線状の開口部に隣接した線状の領域を含み、チャンバを囲む前記誘電体部材のうち、基材載置台に相対する面を構成する部位が、前記開口部の線方向と平行に配置された円筒からなる点。
【００２１】
〔２〕円筒を、円筒の軸を中心に回転させる回転機構を備える点。
【００２２】
〔３〕円筒の内部の空洞に、コイルの一部が配置されている点。
【００２３】
このような構成により、高パワーでも誘電体部材が損傷しにくいため、高速な処理が可能で、かつ、プラズマを安定的に利用することができる。
【００２４】
本願の第３発明のプラズマ処理方法は、誘電体部材で囲まれた環状のチャンバ内にガスを供給しつつ、チャンバに連通する線状の開口部から基材に向けてガスを噴出すると共に、コイルに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利用するプラズマ処理方法であり、さらに以下の特徴を有する。
【００２５】
チャンバが、線状の開口部に隣接した線状の領域と、これと平行に配置された線状の領域とからなる２つの線状の領域を含み、コイルが、２つの線状の領域のみに沿って配置された２本の線状の導体からなる点。
【００２６】
このような構成により、設計自由度の高いプラズマ処理方法を実現できる。
【００２７】
本願の第４発明のプラズマ処理法方は、誘電体部材で囲まれた環状のチャンバ内にガスを供給しつつ、チャンバに連通する線状の開口部から基材に向けてガスを噴出すると共に、コイルに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利用するプラズマ処理方法であり、さらに以下の特徴を有する。
【００２８】
〔１〕チャンバが、線状の開口部に隣接した線状の領域を含み、チャンバを囲む前記誘電体部材のうち、基材載置台に相対する面を構成する部位が、開口部の線方向と平行に配置された円筒からなる点。
【００２９】
〔２〕円筒を、円筒の軸を中心に回転させる回転機構を備える点。
【００３０】
〔３〕円筒の内部の空洞に、コイルの一部が配置されている点。
【００３１】
このような構成により、高パワーでも誘電体部材が損傷しにくいため、高速な処理が可能で、かつ、プラズマを安定的に利用することができる。
【００３２】
本願の第５発明の電子デバイスの製造方法は、本願の第３または第４発明のプラズマ処理方法を用いることを特徴とする。
【００３３】
このような構成により、設計自由度が高く、高速なプラズマ処理を実現できる。
【発明の効果】
【００３４】
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、設計自由度の高い構成が可能で、また、高速な処理が可能で、かつ、プラズマを安定的に利用することができる。
【図面の簡単な説明】
【００３５】
【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平面図
【図３】本発明の実施の形態１におけるプラズマの発生領域を示す斜視図
【図４】本発明の実施の形態１におけるコイルの構成を示す斜視図
【図５】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６】本発明の実施の形態２におけるコイルの構成を示す斜視図
【図７】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８】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９】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１０】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１１】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
【発明を実施するための形態】
【００３６】
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。
【００３７】
（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４を参照して説明する。
【００３８】
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を、開口部８がなす線方向に垂直で、かつ、図１（ｂ）〜（ｅ）及び図２の点線Ａ−Ａ‘を通る面で切った断面図である。図１（ｂ）〜（ｅ）は、誘導結合型プラズマトーチユニットＴを、開口部８がなす線方向に平行で、かつ、図１（ａ）の点線を通る面で切った断面図である。図１（ｂ）は図１（ａ）の点線Ｂ−Ｂ’で切った断面図、図１（ｃ）は図１（ａ）の点線Ｃ−Ｃ’で切った断面図、図１（ｄ）は図１（ａ）の点線Ｄ−Ｄ’で切った断面図、図１（ｅ）は図１（ａ）の点線Ｅ−Ｅ’で切った断面図である。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Ｔを図１の下方から上方を見た平面図である。図３は、プラズマの発生領域を示す斜視図であり、図１（ａ）の右手前から斜め下方向を見た図である。図４は、コイルの構成を示す斜視図であり、図３と同様、図１（ａ）の右手前から斜め下方向を見た図である。
【００３９】
図１において、基材載置台としてのトレー１２上に基材１が配置され、基材１の上に薄膜２が配置されている。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３ａ及び３ｂが、第一セラミックブロック４、第二セラミックブロック５及びトレー１２（あるいは、その上の基材１）によって囲まれた空間により画定される長尺で環状のチャンバ７の近傍に配置される。より具体的には、コイル３（３ａ及び３ｂ）はともに線状であり、トレー１２から遠い側のコイル３ａは、第二セラミックブロック５に設けられた溝内に配置され、トレー１２に近い側のコイル３ｂは、セラミック管１３の内部に配置される。
【００４０】
基材１は、基材載置台としてのトレー１２上に配置される。トレー１２がなす面に概ね垂直な面に沿ってコイル３及びチャンバ７が配置されている。
【００４１】
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。
【００４２】
チャンバ７は、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に設けた溝が一続きとなった環状の溝に囲まれている。つまり、チャンバ７全体が誘電体で囲まれている構成である。また、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ている。本実施の形態において、チャンバ７は、第一セラミックブロック４に設けた長辺をなす直線部、第一セラミックブロック４に設けた、前記直線部の両端に配された２つの短辺をなす直線部、及び第二セラミックブロック５の最下部に設けた長辺をなす直線部が連結されてなる、一続きの閉じたヒモ状の形状である。言い換えると、チャンバ７は、線状の開口部８に隣接した線状の領域（第二セラミックブロック５の最下部に設けた長辺をなす直線部）と、これと平行に配置された線状の領域とからなる２つの線状の領域（第一セラミックブロック４に設けた長辺をなす直線部）を含んでいる。また、開口部８を構成する環状のチャンバ７の内壁面は、セラミック管１３が開口部８の方向に露出している部分であり、線状をなしている。
【００４３】
したがって、基材１にプラズマが照射される領域（開口部８付近）においては、基材１またはトレー１２とチャンバ７の内壁面との距離が一定であるので、均一な処理を行うことができる。また、チャンバ７は扁平であり、開口部８は、チャンバ７を囲う誘電体の一部を直線状に切除することによって開口されている。
【００４４】
また、コイル３は、２つの線状の領域のみに沿って配置された２本の線状の導体からなる。つまり、コイル３は、２つの短辺をなす直線部に沿っては設けられていない。旧来の誘導結合型プラズマトーチにおいては、円筒形のチャンバを取り巻くように螺旋状のコイルが設けられるのが通常であった。つまり、チャンバの全体に沿ってコイルが配置される。また、非特許文献１に開示されている新しい細長いタイプ（ライン状のプラズマ処理を実現するもの）の誘導結合型プラズマトーチにおいても、コイルはチャンバの全体に沿って配置されていた。
【００４５】
本実施の形態のようなコイル形状であっても問題なく熱プラズマを発生させることができることは、発明者らが初めて明らかにしたことである。このような、２つの長辺と２つの短辺からなるチャンバにおいては、より長い領域となる長辺に沿ってのみコイルを配置するだけで、所望のプラズマを得ることができる。したがって、設計自由度の高いプラズマ処理装置を実現できる。従来のような螺旋形やスパイラル形のコイルでは、円筒内にコイルを配置できなかったが、本実施の形態で説明するように、コイルが線状なので、これを回転する円筒内に配置できるという大きな利点がある。
【００４６】
なお、図４に示すように、コイル３ａと３ｂには、開口部８の長手方向に沿って逆向き（逆位相）の高周波電力を印加する。ここでは、１つの高周波電源を分岐する場合を例示したが、２台の高周波電源を、フェーズシフターなどを適宜用いて同期運転させてもよい。コイル３ａ及び３ｂが並列回路を構成しているため、合成インダクタンスが小さくなり、駆動電圧が小さくて済むという利点もある。コイル３ａの両端には、コイル３ａとは垂直方向に連続した接続部としての銅棒１７が設けられ、後で詳しく述べる冷媒流路１６と第二セラミックブロック５を貫通して外部との電気的接続がなされる。一方、コイル３ｂはセラミック管１３を貫通して、ロータリージョイントなどで構成された回転機構を貫通して外部との電気的接続がなされる。
【００４７】
チャンバ７に発生したプラズマＰは、チャンバ７の最下部をなすプラズマ噴出口（第二セラミックブロック５の最下部に設けた長辺をなす直線状の開口部８）より基材１に向けて噴出する。また、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。
【００４８】
第一セラミックブロック４に設けた長方形の溝はガスマニホールド９であり、その内部には多孔質セラミックス材がはめ込まれている。ガス供給配管１０よりガスマニホールド９に供給されたガスは、第一セラミックブロック４に設けられた溝と第二セラミックブロック５の平面部との間に位置するガス導入部としてのガス供給穴１１を介して、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。
【００４９】
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、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ことで、ガス流れの均一化が実現できるとともに、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。
【００５０】
ガス供給穴１１は、長手方向に丸い穴状のものを複数設けたものであるが、長手方向に長尺のスリット状の穴を設けたものであってもよい。
【００５１】
第一セラミックブロック４と第二セラミックブロック５の間に、円筒状のセラミック管１３が設けられ、チャンバ７の最下部の上面がセラミック管１３により構成される配置となっている。つまり、チャンバ７を囲む誘電体部材のうち、トレー１２に相対する面を構成する部位が、開口部８の線方向と平行に配置された円筒からなっている。また、セラミック管１３を、その軸を中心に回転させる回転機構が備えられている。さらに、セラミック管１３は、内部に空洞をもつ管であり、その内部の空洞に冷媒を流す機構が備えられている。
【００５２】
また、図１（ｅ）に示すように、セラミック管１３は開口部８の線方向の長さよりも長く、チャンバ７から十分離れた位置に回転機構（図示しない）を配置している。回転機構としては、セラミック管１３の回転によってチャンバ７の形状が変化しないよう、高精度の回転ガイドを設けることが望ましく、ベルトドライブなどの機構によってモータなどの回転動力が伝達される。また、内部に冷媒を流しつつ回転できるよう、回転継手（ロータリージョイント）を用いることができる。
【００５３】
回転する円筒状のセラミック管１３の内部に、円筒の軸に沿って線状のコイル３ｂが設けられている。このような配置は、コイル３ｂと、開口部８と連通しこれに隣接するチャンバ７の直線部との距離を小さくできる。つまり、コイル３とチャンバ７の距離を近づけた配置が可能となる。このことは、プラズマ生成効率の向上に大きく寄与する。つまり、高速で効率的なプラズマ処理が実現できる。
【００５４】
第一セラミックブロック４と第三セラミックブロック１４に囲まれた冷媒流路１６が設けられ、第一セラミックブロック４の冷却がなされる。また、コイル３ａは、断面が円形の銅棒を、第二セラミックブロック５と第四セラミックブロック１５に囲まれた冷媒流路１６の内部に配置したものである。コイル３を中空の管とし、冷媒流路１６とは別系統で冷媒を給排してもよい。
【００５５】
このように、冷媒流路１６に水などの冷媒を流すことで、コイル３及び各セラミック部品の冷却が可能である。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には優れた耐熱性が求められるので、窒化シリコンを主成分とするセラミックス、または、シリコン、アルミニウム、酸素、窒素を主成分とするセラミックスが適している。第三セラミックブロック１４及び第四セラミックブロック１５にはさほどの耐熱性は必要ないので、酸化アルミニウム（アルミナ）などの比較的安価なセラミックスを用いることができる。
【００５６】
銅棒１７は、図示しない継ぎ手によって第四セラミックブロック１５に固定され、冷媒が漏れないように構成することが可能である。第一セラミックブロック４と第三セラミックブロック１４、及び、第二セラミックブロック５と第四セラミックブロック１５の間には、外側オーリング１９及び内側オーリング２０が配置され、冷媒が漏れないように構成されている。
【００５７】
冷媒流路１６は、図１（ｂ）に示すように、仕切り２１により内部で仕切られており、一続きの流路をなす。コイル３に流れる高周波電流の向きと冷媒流路１６に流れる冷媒の流れの向きが平行している構成である。また、図２及び図３からわかるように、発生するプラズマＰは開口部８の線方向の長さが等しい２つの長方形がＬ字状に接合された立体の外縁と同じような形状となる。このように、従来例と比べてプラズマＰが若干いびつな形状となっているのは、チャンバ７をセラミック管１３と干渉しないように配置する必要があるためである。
【００５８】
チャンバ７内にプラズマガスを供給しつつ、開口部８から基材１に向けてガスを噴出させながら、高周波電源２４よりコイル３に高周波電力を供給することにより、チャンバ７にプラズマＰを発生させ、開口部８からプラズマＰを基材１に照射することにより、基材１上の薄膜２をプラズマ処理することができる。開口部８の線方向（長手方向）に対して垂直な向きに、チャンバ７とトレー１２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の左右方向へ誘導結合型プラズマトーチユニットＴまたはトレー１２を動かす。
【００５９】
基材１を効率的に処理するために誘導結合型プラズマトーチユニットＴと基材１との距離を小さくしていったとき、最も大きな熱量を受けるのは、トレー１２近傍のチャンバ７の、トレー１２とは反対側の部分（トレー１２に相対する部分）の内壁面である。したがって、損傷を抑制するためには、この部分をより効果的に冷却する必要がある。そこで、本実施の形態においては、冷媒流路１６を内部に備えたセラミック管１３を用いる構成とした。セラミック管１３を円筒状とすることで高い強度が確保でき、内部の水圧を高められるので、より多くの冷却水を流すことが可能となる。
【００６０】
また、セラミック管１３を回転させることで、プラズマＰから熱を受ける面が常に入れ替わる構成としている。つまり、プラズマＰから熱を受けて高温になった部分は、回転によって速やかにプラズマＰから熱を受けない位置に移動し、急速に冷却される。したがって、従来例と比べて飛躍的に高い高周波電力を印加できるようになり、高速のプラズマ処理が可能となる。
【００６１】
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）。
【００６２】
このようなプラズマ処理装置において、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１に向けてガスを噴出させながら、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、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Ｐを基材１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。
【００６３】
プラズマ発生の条件としては、開口部８と基材１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＝０．５〜３０ｋＷ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。
【００６４】
このように、本実施の形態によれば、高い高周波電力を投入することができる。つまり、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、高速な処理が可能で、かつ、プラズマを安定的に利用することができる。つまり、大きな電力で運転できるため、プラズマの照射強度が上げられ、結果として処理速度（単位時間当たりに処理できる基板数）が大きくなる。
【００６５】
（実施の形態２）
以下、本発明の実施の形態２について、図５及び図６を参照して説明する。
【００６６】
図５（ａ）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を、２つの開口部８がなす線方向に垂直で、かつ、図５（ｂ）〜（ｅ）の点線Ａ−Ａ‘を通る面で切った断面図である。
【００６７】
図５（ｂ）〜（ｅ）は、誘導結合型プラズマトーチユニットＴを、２つの開口部８がなす線方向に平行で、かつ、図５（ａ）の点線を通る面で切った断面図である。図５（ｂ）は図５（ａ）の点線Ｂ−Ｂ’で切った断面図、図５（ｃ）は図５（ａ）の点線Ｃ−Ｃ’で切った断面図、図５（ｄ）は図５（ａ）の点線Ｄ−Ｄ’で切った断面図、図５（ｅ）は図５（ａ）の点線Ｅ−Ｅ’で切った断面図である。図６は、コイル３の形状を示す斜視図であり、図５（ａ）の右手前から斜め下方向を見た図である。
【００６８】
図５において、基材載置台としてのトレー１２（図示しない）上に載置された基材１上に薄膜２が配置されている。誘導結合型プラズマトーチユニットＴにおいて、２本の線状の導体からなるコイル３が、円筒状のセラミック管１３の内部に配置される。チャンバ７は、セラミック管１３、第一セラミックブロック２２及び基材１によって囲まれた空間により画定される。また、トレー１２がなす面に概ね平行な面に沿ってコイル３及びチャンバ７が配置されている。
【００６９】
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。
【００７０】
チャンバ７は、第一セラミックブロック２２に設けた溝が一続きとなった環状の溝と、セラミック管１３に囲まれている。つまり、チャンバ７全体が誘電体で囲まれている構成である。また、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、図５（ｅ）に示すような長方形に限定されるものではない。
【００７１】
本実施の形態においては、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つの短辺をなす直線が連結されてなる、一続きの閉じたヒモ状の形状）のチャンバ７を例示している。チャンバ７に発生したプラズマＰは、チャンバ７における開口部８（プラズマ噴出口）より基材１に向けて噴出する。また、チャンバ７の長手方向とプラズマ噴出口としての開口部８の長手方向とは平行に配置されている。
【００７２】
言い換えると、チャンバ７は、２つの線状の開口部８に隣接した２つの線状の領域（第一セラミックブロック２２の下方に設けた長辺をなす直線部）を含んでいる。
【００７３】
また、コイル３は、２つの線状の領域のみに沿って配置された２本の線状の導体からなる。つまり、コイル３は、実施の形態１と同様、２つの短辺をなす直線部に沿っては設けられていない。このような、２つの長辺と２つの短辺からなるチャンバにおいては、より長い領域となる長辺に沿ってのみコイルを配置するだけで、所望のプラズマを得ることができる。
【００７４】
したがって、設計自由度の高いプラズマ処理装置を実現できる。なお、図６に示すように、２つのコイル３には、開口部８の長手方向に沿って逆向き（逆位相）の高周波電力を印加する。コイル３はセラミック管１３を貫通して、ロータリージョイントなどで構成された回転機構を貫通して外部との電気的接続がなされる。
【００７５】
第二セラミックブロック２３に設けた環状の溝はガスマニホールド９であり、その内部には多孔質セラミックス材がはめ込まれている。ガス供給配管１０よりガスマニホールド９に供給されたガスは、第一セラミックブロック２２に設けられたガス導入部としてのガス供給穴１１（貫通穴）を介して、第一セラミックブロック２２とセラミック管１３の隙間を通ってチャンバ７に導入される。
【００７６】
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。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、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ことで、ガス流れの均一化が実現できるとともに、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。
【００７７】
ガス供給穴１１は、長手方向に丸い穴状のものを複数設けたものであるが、長手方向に長尺のスリット状の穴を設けたものであってもよい。
【００７８】
第一セラミックブロック２２に設けた溝に、円筒状のセラミック管１３が設けられ、チャンバ７を構成する２つの長辺部の上面がセラミック管１３により構成される配置となっている。つまり、チャンバ７の長辺部を囲む誘電体部材のうち、トレー１２に相対する面を構成する部位が、開口部８の線方向と平行に配置された円筒からなっている。また、セラミック管１３を、その軸を中心に回転させる回転機構が備えられている。さらに、セラミック管１３は、内部に空洞をもつ管であり、その内部の空洞に冷媒を流す機構が備えられている。
【００７９】
また、図５（ｃ）及び（ｄ）に示すように、セラミック管１３は開口部８の線方向の長さよりも長く、チャンバ７から十分離れた位置に回転機構（図示しない）を配置している。回転機構としては、セラミック管１３の回転によってチャンバ７の形状が変化しないよう、高精度の回転ガイドを設けることが望ましく、ベルトドライブなどの機構によってモータなどの回転動力が伝達される。また、内部に冷媒を流しつつ回転できるよう、回転継手（ロータリージョイント）を用いることができる。
【００８０】
回転する円筒状のセラミック管１３の内部に、円筒の軸に沿って線状のコイル３が２つ設けられている。このような配置は、コイル３と、開口部８と連通しこれに隣接するチャンバ７の直線部との距離を小さくできる。つまり、コイル３とチャンバ７の距離を近づけた配置が可能となる。このことは、プラズマ生成効率の向上に大きく寄与する。つまり、高速で効率的なプラズマ処理が実現できる。
【００８１】
このように、冷媒流路１６に水などの冷媒を流すことで、コイル３及び各セラミック部品の冷却が可能である。第一セラミックブロック２２には優れた耐熱性が求められるので、窒化シリコンを主成分とするセラミックス、または、シリコン、アルミニウム、酸素、窒素を主成分とするセラミックスが適している。第二セラミックブロック２３にはさほどの耐熱性は必要ないので、酸化アルミニウム（アルミナ）などの比較的安価なセラミックスを用いることができる。第一セラミックブロック２２と第二セラミックブロック２３の間には、外側オーリング１９及び内側オーリング２０が配置され、冷媒が漏れないように構成されている。
【００８２】
冷媒流路１６は、２つの長辺、長辺よりも基材１から遠い位置に配置された２つの短辺、及び、長辺と短辺を繋ぐ短い垂直方向の線分とを繋ぎ合わせた形状となっている。このように、冷媒流路１６が若干いびつな形状となっているのは、セラミック管１３と干渉しないように配置する必要があるためである。また、冷媒流路１６は、図５（ｃ）に示すように、仕切り２１により内部で仕切られており、一続きの流路をなす。
【００８３】
チャンバ７内にプラズマガスを供給しつつ、開口部８から基材１に向けてガスを噴出させながら、高周波電源２４よりコイル３に高周波電力を供給することにより、チャンバ７にプラズマＰを発生させ、開口部８からプラズマＰを基材１に照射することにより、基材１上の薄膜２をプラズマ処理することができる。開口部８の線方向に対して垂直な向きに、チャンバ７とトレー１２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５の左右方向へ誘導結合型プラズマトーチユニットＴまたはトレー１２を動かす。
【００８４】
基材１を効率的に処理するために誘導結合型プラズマトーチユニットＴと基材１との距離を小さくしていったとき、最も大きな熱量を受けるのは、トレー１２近傍のチャンバ７の、トレー１２とは反対側の部分（トレー１２に相対する部分）の内壁面である。したがって、損傷を抑制するためには、この部分をより効果的に冷却する必要がある。そこで、本実施の形態においては、冷媒流路１６を内部に備えたセラミック管１３を用いる構成とした。セラミック管１３を円筒状とすることで高い強度が確保でき、内部の水圧を高められるので、より多くの冷却水を流すことが可能となる。
【００８５】
また、セラミック管１３を回転させることで、プラズマＰから熱を受ける面が常に入れ替わる構成としている。つまり、プラズマＰから熱を受けて高温になった部分は、回転によって速やかにプラズマＰから熱を受けない位置に移動し、急速に冷却される。したがって、従来例と比べて飛躍的に高い高周波電力を印加できるようになり、高速のプラズマ処理が可能となる。
【００８６】
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）。
【００８７】
なお、本構成においては、開口部８の線方向の長さが、基材１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と基材載置台とを相対的に移動すること）で基材１の表面近傍の薄膜２の全体を処理することができる。また、このような構成により、全体として長方形をなす開口部８の短辺側のプラズマが基板に照射されることがないので、均一な処理が可能となる。
【００８８】
このようなプラズマ処理装置において、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１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、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１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。
【００８９】
プラズマ発生の条件としては、開口部と基材１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＝０．５〜３０ｋＷ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。
【００９０】
このように、本実施の形態によれば、基材１が長尺の熱プラズマに近く、また、長尺のチャンバ７を構成する２つの長い直線部の両方を用いて基材１に直接プラズマを照射する構成であるため、ガス及び高周波電力の利用効率に優れる。つまり、一度の走査で基材１が２度プラズマの照射を受けるので、より短時間でプラズマ処理を行うことができ、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、高速な処理が可能で、かつ、プラズマを安定的に利用することができる。
【００９１】
（実施の形態３）
以下、本発明の実施の形態３について、図７を参照して説明する。
【００９２】
図７（ａ）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Ｔを、開口部８がなす線方向に垂直で、かつ、図７（ｄ）の点線Ａ−Ａ‘を通る面で切った断面図で、図１（ａ）に相当する。図７（ｄ）は、誘導結合型プラズマトーチユニットＴを、２つの開口部８がなす線方向に平行で、かつ、図７（ａ）の点線Ｄ−Ｄ’で切った断面図であり、図１（ｄ）に相当する。
【００９３】
実施の形態１との違いは、コイル３ｂの形状である。図７において、コイル３ｂは、開口部８に沿った部分で開口部８に近く、それ以外の部分ではセラミック管１３の回転軸（中心）に配置されるよう、途中で曲げられた形状である。これに対して、実施の形態１においては、コイル３ｂは、端から端までセラミック管１３の回転軸（中心）に配置されるように構成されている。
【００９４】
実施の形態１の構成では、セラミック管１３の回転に伴ってコイル３ｂを回転させてもよいし、回転させずに静止状態を保ってもよい。しかし、本実施の形態のように、コイル３ｂが開口部８に近い方が、より高効率なプラズマ発生が可能となる。そのためには、コイル３ｂを開口部８に近く配置した状態を保ちながら、セラミック管１３の回転に伴ってコイル３ｂを回転させずに静止状態を保つことが好ましい。
【００９５】
これを実現するには、ロータリージョイントにおいて、その回転軸と同軸配置された継手部を通じて、コイル３ｂの両端を外部へ取り出すことが必要となる。したがって、コイル３ｂを途中で曲げ、両端部でセラミック管１３の回転軸（中心）に配置されるような形状としている。
【００９６】
（実施の形態４）
以下、本発明の実施の形態４について、図８を参照して説明する。
【００９７】
図８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Ｔを、２つの開口部８がなす線方向に垂直な面で切った断面図で、図５（ａ）に相当する。
【００９８】
実施の形態２との違いは、コイル３の形状である。図８において、コイル３は、開口部８に沿った部分で開口部８に近く、それ以外の部分ではセラミック管１３の回転軸（中心）に配置されるよう、途中で曲げられた形状であり、図７（ｄ）におけるコイル３ｂと同様の形状である。
【００９９】
これに対して、実施の形態２においては、コイル３は、端から端までセラミック管１３の回転軸（中心）に配置されるように構成されている。実施の形態２の構成では、セラミック管１３の回転に伴ってコイル３を回転させてもよいし、回転させずに静止状態を保ってもよい。しかし、本実施の形態のように、コイル３が開口部８に近い方が、より高効率なプラズマ発生が可能となる。そのためには、コイル３を開口部８に近く配置した状態を保ちながら、セラミック管１３の回転に伴ってコイル３を回転させずに静止状態を保つことが好ましい。これを実現するには、ロータリージョイントにおいて、その回転軸と同軸配置された継手部を通じて、コイル３の両端を外部へ取り出すことが必要となる。したがって、コイル３を途中で曲げ、両端部でセラミック管１３の回転軸（中心）に配置されるような形状としている。
【０１００】
（実施の形態５）
以下、本発明の実施の形態５について、図９を参照して説明する。
【０１０１】
図９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Ｔを、開口部８がなす線方向に垂直な面で切った断面図で、図１（ａ）に相当する。
【０１０２】
実施の形態１との違いは、第三セラミックブロック１４及び第四セラミックブロック１５に設けた溝からなる冷媒流路１６内に、導体棒２５を配置したことである。導体棒２５は接地されるか、または、電気的にフローティング状態とする。このような構成とすることにより、コイル３と導体棒２５の間に強い電界が生じるので、実施の形態１と比較して、チャンバ７内の電界が強くなり、プラズマの着火性が向上する（低い電力で放電が開始する）という利点がある。
【０１０３】
（実施の形態６）
以下、本発明の実施の形態６について、図１０を参照して説明する。
【０１０４】
図１０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、トレー１２の全体を含む領域で、誘導結合型プラズマトーチユニットＴの開口部８がなす線方向に垂直な面で切った断面図である。
【０１０５】
実施の形態１との違いは、第三セラミックブロック１４に設けた溝からなる冷媒流路１６内に、導体棒２５を配置するとともに、トレー１２の基材１を載置する位置から離れた部分に導体板２６を配置したことである。実施の形態５では、トレー１２から遠い側のコイル３ａと、トレー１２に近い側のコイル３ｂの両方に近い位置に２つの導体棒２５を配置したが、本実施の形態では、トレー１２に遠い側のコイル３ａに近い位置のみに導体棒２５を配置する。
【０１０６】
このままでは着火性の改善が不十分なため、トレー１２の誘導結合型プラズマトーチユニットＴとは反対側に導体板２６を設ける。導体板２６を誘導結合型プラズマトーチユニットＴの近くに配置させた状態では、図１０（ａ）のように誘導結合型プラズマトーチユニットＴと導体板２６の間にトレー１２が位置するような配置となり、コイル３ｂと導体板２６の間に発生する強電界を利用して良好な着火性を得る。一旦プラズマが発生した後の放電維持は強電界を必要としないので、図１０（ｂ）のように放電を維持したままトレー１２を矢印の方向に移動させ、基材１を処理することができる。なお、導体板２６は接地されるか、または、電気的にフローティング状態とする。
【０１０７】
（実施の形態７）
以下、本発明の実施の形態７について、図１１を参照して説明する。
【０１０８】
図１１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を、開口部８がなす線方向に垂直な面で切った断面図で、図１（ａ）に相当する。ただし、図１では、基材１が誘導結合型プラズマトーチユニットＴの近くに位置している状態を示しているのに対して、図１１では、基材１が誘導結合型プラズマトーチユニットＴから離れたところに位置している状態を示している。より具体的には、プラズマを着火させるときの配置を示しており、この意味において図１０（ａ）に相当する。
【０１０９】
本実施の形態においては、誘導結合型プラズマトーチユニットＴの構成は、実施の形態６と同様である。良好な着火性を得るための工夫が、実施の形態６とは異なっている。本実施の形態では、第三セラミックブロック１４に設けた溝からなる冷媒流路１６内に、導体棒２５を配置する。また、トレー１２の基材１を載置する位置から離れた部分の一部に、セラミック管２７を配置する。セラミック管２７は、トレー１２に設けられた円筒状の凹部にはめ込まれ、セラミック管２７の誘導結合型プラズマトーチユニットＴに対向する側が開口部８に最接近したときのセラミック管２７と開口部８との距離が、それ以外のときのトレー１２と開口部８との距離にほぼ等しくなるように構成される。
【０１１０】
セラミック管２７は、その軸を中心に回転させる回転機構が備えられている。さらに、セラミック管２７は、内部に空洞をもつ管であり、その内部の空洞に冷媒を流す機構が備えられ、冷媒流路１６を構成する。
【０１１１】
また、セラミック管２７は開口部８の線方向の長さよりも長く、開口部８から十分離れた位置に回転機構（図示しない）を配置している。回転機構としては、セラミック管２７の回転によってセラミック管２７と開口部８の距離が変化しないよう、高精度の回転ガイドを設けることが望ましく、ベルトドライブなどの機構によってモータなどの回転動力が伝達される。また、内部に冷媒を流しつつ回転できるよう、回転継手（ロータリージョイント）を用いることができる。
【０１１２】
回転する円筒状のセラミック管２７の内部に、円筒の軸に沿って線状の導体棒２８が設けられている。このような構成により、コイル３ｂと、導体棒２８との間に強電界を発生させることが可能となるので、良好な着火性が得られる。
【０１１３】
誘導結合型プラズマトーチを用いた熱処理においては、プラズマを着火させた後に、弱い放電から強い放電（誘導結合放電モード）へのモードジャンプを行い、高周波の整合やガス流れの調整などが完了するまでの間、トレー１２の移動を開始させたくない場合がある。この場合、モードジャンプ後にしばらくの間、トレー１２に大きな熱量が供給されることになるが、本実施の形態では、セラミック管２７を回転させることで、効果的にトレー１２の損傷を防げるという利点がある。なお、導体棒２８は接地されるか、または、電気的にフローティング状態とする。
【０１１４】
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。
【０１１５】
例えば、誘導結合型プラズマトーチユニットＴを、固定されたトレー１２に対して走査してもよいし、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、トレー１２を走査してもよい。
【０１１６】
また、典型例としてチャンバが、線状の開口部に隣接した線状の領域と、これと平行に配置された線状の領域とからなる２つの線状の領域を含み、コイルが、２つの線状の領域のみに沿って配置された２本の線状の導体からなる場合を例示した。しかし、線状の開口部に隣接した線状の領域を回転するセラミック管によって構成する場合、コイルの一部をこの内部に配置し、チャンバのそれ以外の領域は線状でなく（任意の曲線）ても、線状のコイルによる設計自由度に関する優位性を活かしつつ、高い効率でプラズマを発生させることは可能である。
【０１１７】
この場合の構成は、チャンバが、線状の開口部に隣接した線状の領域を含み、チャンバを囲む誘電体部材のうち、基材載置台に相対する面を構成する部位が、開口部の線方向と平行に配置された円筒からなり、円筒を、円筒の軸を中心に回転させる回転機構を備え、
円筒の内部の空洞に、コイルの一部が配置されているものとなる。
【０１１８】
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。
【０１１９】
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。
【０１２０】
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。
【０１２１】
前述のとおり、誘導結合型プラズマトーチにおいては、弱い放電と強い放電の２つのモードが存在しうるが、本発明は強い放電を効果的に利用するためのものであるということもできる。
【０１２２】
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。
【０１２３】
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。
【０１２４】
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。
【０１２５】
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】
【０１２６】
以上のように本発明は、さまざまな電子デバイスの製造に利用可能で、例えば、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、半導体の活性化アニール、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、高速な処理が可能で、かつ、プラズマを安定的に利用することができる有用な発明である。
【０１２７】
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】
【０１２８】
Ｔ  誘導結合型プラズマトーチユニット
１  基材
２  薄膜
３，３ａ，３ｂ  コイル
４，２２  第一セラミックブロック
５，２３  第二セラミックブロック
７  チャンバ
８  開口部
９  ガスマニホールド
１０  ガス供給配管
１１  ガス供給穴
１３，２７  セラミック管
１４  第三セラミックブロック
１５  第四セラミックブロック
１６  冷媒流路
１９  外側オーリング
２０  内側オーリング
Ｐ  プラズマ
【図１】
0006379355.tif 000002
【図２】
0006379355.tif 000003
【図３】
0006379355.tif 000004
【図４】
0006379355.tif 000005
【図５】
0006379355.tif 000006
【図６】
0006379355.tif 000007
【図７】
0006379355.tif 000008
【図８】
0006379355.tif 000009
【図９】
0006379355.tif 000010
【図１０】
0006379355.tif 000011
【図１１】
0006379355.tif 000012