特許 6982818 プラズマ処理装置及び方法、並びに電子デバイスの製造方法

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】6982818

(24)【登録日】2021年11月25日

(45)【発行日】2021年12月17日

(54)【発明の名称】プラズマ処理装置及び方法、並びに電子デバイスの製造方法

(51)【国際特許分類】

   H05H 1/30 20060101AFI20211206BHJP

   H01L 21/3065 20060101ALI20211206BHJP

【ＦＩ】

   H05H1/30

   H01L21/302 101E

【請求項の数】6

【全頁数】22

(21)【出願番号】特願2017-231972(P2017-231972)

(22)【出願日】2017年12月1日

(65)【公開番号】特開2019-102277(P2019-102277A)

(43)【公開日】2019年6月24日

【審査請求日】2020年7月27日

(73)【特許権者】

【識別番号】314012076

【氏名又は名称】パナソニックＩＰマネジメント株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100106518

【弁理士】

【氏名又は名称】松谷 道子

(74)【代理人】

【識別番号】100132241

【弁理士】

【氏名又は名称】岡部 博史

(74)【代理人】

【識別番号】100091524

【弁理士】

【氏名又は名称】和田 充夫

(72)【発明者】

【氏名】奥村 智洋

【審査官】 中尾 太郎

(56)【参考文献】

【文献】 特開平０９−０９６６０９（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００７−３２３８１２（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００８−０４７７４０（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０１３−１２０６８７（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０１７−２１２１９５（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｈ０５Ｈ １／３０

Ｈ０１Ｌ ２１／３０６５

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

線状の開口部と、前記開口部に連通し前記開口部を除いて周囲が囲まれた環状のチャンバとを有する誘電体部材と、
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て高周波を前記コイルに印加する高周波電源と、
基材を基材載置面に載置可能な基材載置台と、
前記開口部の長手方向に対して交差する向きに、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とを備えた誘導結合型プラズマトーチユニットを用いるプラズマ処理装置であって、
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を基材対向部としたとき、前記基材対向部は前記基材載置台の前記基材載置面に平行な平面であり、
前記基材対向部を前記開口部の長手方向に対して垂直な面で切った断面を、前記基材載置台が下方になるような向きに配置したとき、前記基材対向部と前記基材載置台の間の空間に、左右両側からガスをそれぞれ供給する左ガス噴出口及び右ガス噴出口が設けられ、
前記左ガス噴出口及び前記右ガス噴出口から噴出するガス流量を各々独立に制御する第１及び第２流量制御装置を備え、
前記第１及び第２流量制御装置のうち少なくとも一方の流量制御装置を制御して、前記左ガス噴出口から噴出するガス流量または前記右ガス噴出口から噴出するガス流量のうち、少なくとも一方を連続的に増減させるプラズマ処理制御装置を備えるとともに、
前記プラズマ処理制御装置は、前記左ガス噴出口から噴出するガス流量を連続的に増減させるように前記第１流量制御装置を制御し、前記右ガス噴出口から噴出するガス流量を連続的に増減させるように前記第２流量制御装置を制御するとともに、
前記プラズマ処理制御装置は、前記左ガス噴出口から噴出するガス流量を増加させる期間は、前記右ガス噴出口から噴出するガス流量を減少させるように前記第２流量制御装置を制御し、前記左ガス噴出口から噴出するガス流量を減少させる期間は、前記右ガス噴出口から噴出するガス流量を増加させるように前記第２流量制御装置を制御し、前記左ガス噴出口から噴出するガス流量及び前記右ガス噴出口から噴出するガス流量を同期して増減させることが可能なように前記第１及び第２流量制御装置が制御される、プラズマ処理装置。

【請求項2】

前記プラズマ処理制御装置は、前記左ガス噴出口から噴出するガス流量または前記右ガス噴出口から噴出するガス流量のうち、少なくとも一方を連続的に増減させるに際して、前記移動機構の速度を同期して増減させるように前記移動機構を制御する請求項１に記載のプラズマ処理装置。

【請求項3】

線状の開口部と、前記開口部に連通し前記開口部を除いて周囲が囲まれた環状のチャンバとを有する誘電体部材と、
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て高周波を前記コイルに印加する高周波電源と、
基材を基材載置面に載置可能な基材載置台と、
前記開口部の長手方向に対して交差する向きに、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とを備えた誘導結合型プラズマトーチユニットを用いるプラズマ処理装置であって、
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を基材対向部としたとき、前記基材対向部は前記基材載置台の前記基材載置面に平行な平面であり、
前記基材対向部を前記開口部の長手方向に対して垂直な面で切った断面を、前記基材載置台が下方になるような向きに配置したとき、前記基材対向部と前記基材載置台の間の空間に、左右両側からガスをそれぞれ供給する左ガス噴出口及び右ガス噴出口が設けられ、
前記左ガス噴出口及び前記右ガス噴出口から噴出するガス流量を各々独立に制御する第１及び第２流量制御装置を備え、
前記第１及び第２流量制御装置のうち少なくとも一方の流量制御装置を制御して、前記左ガス噴出口から噴出するガス流量または前記右ガス噴出口から噴出するガス流量のうち、少なくとも一方を連続的に増減させるプラズマ処理制御装置を備えるとともに、
前記プラズマ処理制御装置は、前記左ガス噴出口から噴出するガス流量または前記右ガス噴出口から噴出するガス流量のうち、少なくとも一方を連続的に増減させるに際して、前記移動機構の速度を同期して増減させるように前記移動機構を制御する、プラズマ処理装置。

【請求項4】

誘電体部材で囲まれた環状のチャンバ内に第１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、基材載置台に載置された基材に向けて第１ガスを噴出すると共に、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、前記開口部の長手方向に対して交差する向きに、前記チャンバと前記基材とを移動機構で相対的に移動させつつ前記基材の表面を処理する、誘導結合型プラズマトーチユニットを用いるプラズマ処理方法であって、
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を基材対向部としたとき、前記基材対向部は前記基材載置台の基材載置面に平行な平面であり、
前記基材対向部を前記開口部の長手方向に対して垂直な面で切った断面を、前記基材載置台が下方になるような向きに配置したとき、前記基材対向部と前記基材載置台の間の空間に、左ガス噴出口と右ガス噴出口とからガスを供給するとともに、
前記左ガス噴出口から噴出するガス流量または前記右ガス噴出口から噴出するガス流量のうち、少なくとも一方を連続的に増減させることにより、前記基材対向部と前記基材載置台の間の前記空間において前記プラズマを左右に位置変更させながらプラズマ処理するプラズマ処理方法。

【請求項5】

前記プラズマと前記基材載置台との相対的な移動速度が一定となるよう、前記左ガス噴出口から噴出するガス流量または前記右ガス噴出口から噴出するガス流量のうち、少なくとも一方を連続的に増減させるに際して、前記移動機構の速度を同期して増減させながら処理する請求項４に記載のプラズマ処理方法。

【請求項6】

請求項４又は５のプラズマ処理方法を用いて電子デバイスを製造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などの、プラズマ処理装置及び方法、並びに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）又は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、イオン注入又は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。

【0003】

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。

【0004】

そこで、基材の近傍に線状の熱プラズマを発生させ、熱プラズマを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１〜５、及び、非特許文献１を参照）。

【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】国際公開第２０１４／０４５５４７号

【特許文献5】特開２０１６−２２５１９０号公報

【非特許文献】

【0006】

【非特許文献1】Ｔ．Ｏｋｕｍｕｒａ ａｎｄ Ｈ．Ｋａｗａｕｒａ、「Ｅｌｏｎｇａｔｅｄ Ｉｎｄｕｃｔｉｖｅｌｙ Ｃｏｕｐｌｅｄ Ｔｈｅｒｍａｌ Ｐｌａｓｍａ Ｔｏｒｃｈ Ｏｐｅｒａｂｌｅ ａｔ Ａｔｍｏｓｐｈｅｒｉｃ Ｐｒｅｓｓｕｒｅ」、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、従来例に示した特許文献１〜４及び非特許文献１に記載の線状の熱プラズマを発生させる技術では、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ず、結果として処理時間を十分に短くできないという問題点、また、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。

【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均一に高温熱処理するに際して、短時間の加熱及び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、並びに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】

本発明の１つの態様のプラズマ処理装置は、
線状の開口部と、前記開口部に連通し前記開口部を除いて周囲が囲まれた環状のチャンバとを有する誘電体部材と、
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て高周波を前記コイルに印加する高周波電源と、
基材を基材載置面に載置可能な基材載置台と、
前記開口部の長手方向に対して交差する向きに、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とを備えた誘導結合型プラズマトーチユニットを用いるプラズマ処理装置であって、
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を基材対向部としたとき、前記基材対向部は前記基材載置台の前記基材載置面に平行な平面であり、
前記基材対向部を前記開口部の長手方向に対して垂直な面で切った断面を、前記基材載置台が下方になるような向きに配置したとき、前記基材対向部と前記基材載置台の間の空間に、左右両側からガスをそれぞれ供給する左ガス噴出口及び右ガス噴出口が設けられ、
前記左ガス噴出口及び前記右ガス噴出口から噴出するガス流量を各々独立に制御する第１及び第２流量制御装置を備え、
前記第１及び第２流量制御装置のうち少なくとも一方の流量制御装置を制御して、前記左ガス噴出口から噴出するガス流量または前記右ガス噴出口から噴出するガス流量のうち、少なくとも一方を連続的に増減させるプラズマ処理制御装置を備えるとともに、
前記プラズマ処理制御装置は、前記左ガス噴出口から噴出するガス流量を連続的に増減させるように前記第１流量制御装置を制御し、前記右ガス噴出口から噴出するガス流量を連続的に増減させるように前記第２流量制御装置を制御するとともに、
前記プラズマ処理制御装置は、前記左ガス噴出口から噴出するガス流量を増加させる期間は、前記右ガス噴出口から噴出するガス流量を減少させるように前記第２流量制御装置を制御し、前記左ガス噴出口から噴出するガス流量を減少させる期間は、前記右ガス噴出口から噴出するガス流量を増加させるように前記第２流量制御装置を制御し、前記左ガス噴出口から噴出するガス流量及び前記右ガス噴出口から噴出するガス流量を同期して増減させることが可能なように前記第１及び第２流量制御装置が制御される。

【0010】

本発明の別の態様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第１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、基材載置台に載置された基材に向けて第１ガスを噴出すると共に、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、前記開口部の長手方向に対して交差する向きに、前記チャンバと前記基材とを移動機構で相対的に移動させつつ前記基材の表面を処理する、誘導結合型プラズマトーチユニットを用いるプラズマ処理方法であって、
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を基材対向部としたとき、前記基材対向部は前記基材載置台の基材載置面に平行な平面であり、
前記基材対向部を前記開口部の長手方向に対して垂直な面で切った断面を、前記基材載置台が下方になるような向きに配置したとき、前記基材対向部と前記基材載置台の間の空間に、左ガス噴出口と右ガス噴出口とからガスを供給するとともに、
前記左ガス噴出口から噴出するガス流量または前記右ガス噴出口から噴出するガス流量のうち、少なくとも一方を連続的に増減させることにより、前記基材対向部と前記基材載置台の間の前記空間において前記プラズマを左右に位置変更させながらプラズマ処理する。

【発明の効果】

【0011】

本発明の前記態様によれば、前記基材対向部と前記基材載置台の間の空間において、左ガス噴出口から噴出するガス流量または右ガス噴出口から噴出するガス流量のうち、少なくとも一方を連続的に増減させることにより、前記プラズマを左右に揺動させながら基材を処理することができる。その結果、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、短時間の加熱及び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上に、誘電体部材の損傷を効果的に抑制できる。

【図面の簡単な説明】

【0012】

【図1A】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1B】図１Ａの点線Ｂ−Ｂ’で切った断面図

【図1C】図１Ａの点線Ｃ−Ｃ’で切った断面図

【図2】図１Ａの本発明の実施の形態１におけるプラズマ処理装置の誘導結合型プラズマトーチユニットの組立構成図

【図3】本発明の実施の形態１におけるガス流量、プラズマ位置、基材ステージ速度の変化を示すグラフ

【図4A】本発明の実施の形態１におけるプラズマの状態を示す断面図

【図4B】本発明の実施の形態１におけるプラズマの状態を示す断面図

【図5】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ブロック図

【図6】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7A】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7B】図７Ａの点線Ｂ−Ｂ’で切った断面図

【図7C】図７Ａの点線Ｃ−Ｃ’で切った断面図

【図7D】図７Ａの点線Ｄ−Ｄ’で切った断面図

【図7E】図７Ａの点線Ｅ−Ｅ’で切った断面図

【図8】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平面図

【図9】本発明の実施の形態３におけるプラズマの発生領域を示す斜視図

【図10】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

【図11】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

【図12A】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12B】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13】本発明の実施の形態４におけるガス流量、プラズマ位置、基材ステージ速度の変化を示すグラフ

【図14】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

【発明を実施するための形態】

【0013】

以下に、本発明にかかる実施の形態を図面に基づいて詳細に説明する。

【0014】

以下、図面を参照して本発明における実施形態を詳細に説明する前に、本発明の種々の態様について説明する。

【0015】

本発明の第１の態様のプラズマ処理装置は、
線状の開口部と、前記開口部に連通し前記開口部を除いて周囲が囲まれた環状のチャンバとを有する誘電体部材と、
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て高周波を前記コイルに印加する高周波電源と、
基材を基材載置面に載置可能な基材載置台と、
前記開口部の長手方向に対して交差する向きに、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とを備えた誘導結合型プラズマトーチユニットを用いるプラズマ処理装置であって、
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を基材対向部としたとき、前記基材対向部は前記基材載置台の前記基材載置面に平行な平面であり、
前記基材対向部を前記開口部の長手方向に対して垂直な面で切った断面を、前記基材載置台が下方になるような向きに配置したとき、前記基材対向部と前記基材載置台の間の空間に、左右両側からガスをそれぞれ供給する左ガス噴出口及び右ガス噴出口が設けられ、
前記左ガス噴出口及び前記右ガス噴出口から噴出するガス流量を各々独立に制御する第１及び第２流量制御装置を備え、
前記第１及び第２流量制御装置のうち少なくとも一方の流量制御装置を制御して、前記左ガス噴出口から噴出するガス流量または前記右ガス噴出口から噴出するガス流量のうち、少なくとも一方を連続的に増減させるプラズマ処理制御装置を備える。

【0016】

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くなり、高速で安定な処理が可能なプラズマ処理装置を実現できる。

【0017】

本発明の第２の態様のプラズマ処理装置において、前記態様において、前記プラズマ処理制御装置は、前記左ガス噴出口から噴出するガス流量を連続的に増減させるように前記第１流量制御装置を制御し、前記右ガス噴出口から噴出するガス流量を連続的に増減させるように前記第２流量制御装置を制御するとともに、
前記プラズマ処理制御装置は、前記左ガス噴出口から噴出するガス流量を増加させる期間は、前記右ガス噴出口から噴出するガス流量を減少させるように前記第２流量制御装置を制御し、前記左ガス噴出口から噴出するガス流量を減少させる期間は、前記右ガス噴出口から噴出するガス流量を増加させるように前記第２流量制御装置を制御し、前記左ガス噴出口から噴出するガス流量及び前記右ガス噴出口から噴出するガス流量を同期して増減させることが可能なように前記第１及び第２流量制御装置が制御されるようにしてもよい。

【0018】

このような構成により、安定性に優れたプラズマ処理を実現できる。

【0019】

本発明の第３の態様のプラズマ処理装置において、前記第１又は２態様において、前記プラズマ処理制御装置は、前記左ガス噴出口から噴出するガス流量または前記右ガス噴出口から噴出するガス流量のうち、少なくとも一方を連続的に増減させるに際して、前記移動機構の速度を同期して増減させるように前記移動機構を制御するようにしてもよい。

【0020】

このような構成により、均一なプラズマ処理を実現できる。

【0021】

本発明の第４の態様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第１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、基材載置台に載置された基材に向けて第１ガスを噴出すると共に、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、前記開口部の長手方向に対して交差する向きに、前記チャンバと前記基材とを移動機構で相対的に移動させつつ前記基材の表面を処理する、誘導結合型プラズマトーチユニットを用いるプラズマ処理方法であって、
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を基材対向部としたとき、前記基材対向部は前記基材載置台の基材載置面に平行な平面であり、
前記基材対向部を前記開口部の長手方向に対して垂直な面で切った断面を、前記基材載置台が下方になるような向きに配置したとき、前記基材対向部と前記基材載置台の間の空間に、左ガス噴出口と右ガス噴出口とからガスを供給するとともに、
前記左ガス噴出口から噴出するガス流量または前記右ガス噴出口から噴出するガス流量のうち、少なくとも一方を連続的に増減させることにより、前記基材対向部と前記基材載置台の間の前記空間において前記プラズマを左右に位置変更させながらプラズマ処理する。

【0022】

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くなり、高速で安定な処理が可能なプラズマ処理方法を実現できる。

【0023】

本発明の第５の態様のプラズマ処理方法において、前記第４の態様において、前記プラズマと前記基材載置台との相対的な移動速度が一定となるよう、前記左ガス噴出口から噴出するガス流量または前記右ガス噴出口から噴出するガス流量のうち、少なくとも一方を連続的に増減させるに際して、前記移動機構の速度を同期して増減させながら処理するようにしてもよい。

【0024】

このような構成により、均一なプラズマ処理を実現できる。

【0025】

本発明の第６の態様の電子デバイスの製造方法は、第４又は５の態様の前記プラズマ処理方法を、例えばエッチング又は成膜又はドーピング又は表面改質又は加熱の処理に用いて、電子デバイスを製造するようにしてもよい。

【0026】

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くなり、高速で安定な処理が可能な電子デバイスの製造方法を実現できる。

【0027】

以下、本発明の実施の形態におけるプラズマ処理装置及び方法について図面を用いて説明する。

【0028】

（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５を参照して説明する。

【0029】

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、プラズマ処理装置の誘導結合型プラズマトーチユニットＴを、１本の直線状の開口部８がなす線方向（すなわち長手方向）に垂直で、かつ、図１Ｂ及び図１Ｃの点線Ａ−Ａ’を通る面で切った断面図である。図１Ｂ〜図１Ｃ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１Ａの点線Ｂ−Ｂ’及びＣ−Ｃ’を通る面でそれぞれ切った断面図である。すなわち、図１Ｂは、図１Ａの点線Ｂ−Ｂ’で切った断面図である。図１Ｃは、図１Ａの点線Ｃ−Ｃ’で切った断面図である。図２は、図１Ａ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（言い換えれば、一部）の斜視図を並べたものである。図３は、ガス流量と、プラズマ位置と、基材ステージ速度との変化を示すグラフである。図４Ａ及び図４Ｂは、プラズマの状態を示す断面図であり、図１Ａの開口部８近傍の拡大図である。図５は、プラズマ処理装置の構成を示すブロック図である。

【0030】

プラズマ処理装置は、１本の直線状の開口部８と開口部８に連通するチャンバ７とを有する誘電体部材４，５と、ガス供給配管１０と、コイル３とを備える誘導結合型プラズマトーチユニットＴを用いる。ガス供給配管１０は、プラズマトーチユニットＴ外からチャンバ７内にガスを導入する。

【0031】

図１Ａなどにおいて、基材載置台の一例としての基材ステージ１の平面である基材載置面１ａ上に基材２が配置されている。

【0032】

誘導結合型プラズマトーチユニットＴにおいて、コイル３は、一例として、導体製の中空管で構成され、誘電体製の第１セラミックスブロック４及び誘電体製の第３セラミックスブロック６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。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、水などの冷媒を冷媒流路に流すことで、銅管の冷却が可能である。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１セラミックスブロック４又は第３セラミックスブロック６に接着されている。

【0033】

誘導結合型プラズマトーチユニットＴの下端には、細い長方形の線状の開口部８が設けられ、基材ステージ１の基材載置面１ａ或いは、基材ステージ１の基材載置面１ａ上の基材２の対向面は、開口部８と対向して配置されている。

【0034】

誘電体の第１セラミックスブロック４、第２セラミックスブロック５、第３セラミックスブロック６、及び基材２によって囲まれた細長い直方体形状の空間７０により、誘電体で囲まれた長尺のチャンバ７が画定される。すなわち、チャンバ７は、基材ステージ１の基材載置面１ａ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、基材ステージ１の基材載置面１ａに平行で、かつ、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。コイル３は、第１セラミックスブロック４の外側、第３セラミックスブロック６の外側に各一つずつ配置され、かつ、チャンバ７から離れた位置で直列に接続され、高周波電源７１から高周波電力を印加した際にチャンバ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。

【0035】

チャンバ７は、第１セラミックスブロック４の一つの平面、例えば第２セラミックスブロック側の端面と、第２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、これら誘電体部材としての２つの誘電体ブロック４，５は貼り合わされている。つまり、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。

【0036】

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、円形に限定されるものではない。本実施の形態１においては、長方形（２つの長辺をなす直線部７ａ，７ｃと、その両端に２つの短辺をなす直線部７ｅ，７ｅとが連結されてなる、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における長尺で線状である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、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。

【0037】

第２セラミックスブロック５の内部に、第１ガスを供給する第１ガス供給配管１０と接続される第１ガスマニホールド９が設けられている。第１ガスマニホールド９の内部に多孔質セラミックス材をはめ込んでもよい。第１ガス供給配管１０より第１ガスマニホールド９に供給されたアルゴン又はアルゴンと水素との混合ガスなどの第１ガスは、第２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第１ガス供給穴１１（例えば貫通穴）を介して、チャンバ７に導入される。第１ガス供給配管１０へ導入するガスの流量は、第１ガス供給配管１０の上流に流量制御装置としての第１マスフローコントローラ７２を備えることにより制御される。また、第１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、第１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。第１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。

【0038】

また、第２セラミックスブロック５の内部に、第２ガスが供給される第２ガス供給配管１３と接続される第２ガスマニホールド１２が設けられている。第２ガスマニホールド１２の内部に多孔質セラミックス材をはめ込んでもよい。第２ガス供給配管１３より第２ガスマニホールド１２に供給されたアルゴン又はアルゴンと水素との混合ガスなどの第２ガスは、第２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第２ガス供給穴１４（例えば貫通穴）及びその先端の第２ガス噴出口１４ａを介して、図１Ａの開口部８の左上端に噴出する。第２ガス供給配管１３へ導入するガスの流量は、第２ガス供給配管１３の上流に流量制御装置の例としての第２マスフローコントローラ４４を備えることにより制御される。また、第２ガスマニホールド１２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、第２ガスマニホールド１２近傍での異常放電を防止することができる。第２ガス供給穴１４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。第２ガスマニホールド１２は、チャンバ７が構成する環の内側に配置されている。

【0039】

さらに、第２セラミックスブロック５の内部に、第３ガスが供給される第３ガス供給配管１６と接続される第３ガスマニホールド１５が設けられている。第３ガスマニホールド１５の内部に多孔質セラミックス材をはめ込んでもよい。第３ガス供給配管１６より第３ガスマニホールド１５に供給されたアルゴン又はアルゴンと水素との混合ガスなどの第３ガスは、第２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第３ガス供給穴１７（例えば貫通穴）及びその先端の第３ガス噴出口１７ａを介して、図１Ａの開口部８の右上端に噴出する。第３ガス供給配管１６へ導入するガスの流量は、第３ガス供給配管１６の上流に流量制御装置の例としての第３マスフローコントローラ４５を備えることにより制御される。また、第３ガスマニホールド１５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、第３ガスマニホールド１５近傍での異常放電を防止することができる。第３ガス供給穴１７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。第３ガスマニホールド１５は、チャンバ７が構成する環の内側に配置されている。

【0040】

チャンバ７内にアルゴンなどのガスを第１ガス供給配管１０と第２ガス供給配管１３と第３ガス供給配管１６とから供給しつつ、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７１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２に照射することにより、基材２をプラズマ処理することができる。開口部８の線方向（すなわち、長手方向）に対して交差する向き、例えば垂直な向きに、移動機構の例としての直動装置、例えばリニアスライダ４３によりチャンバ７を有する誘導結合型プラズマトーチユニットＴと基材ステージ１とを相対的に移動させることで、基材２を処理する。ここでは、リニアスライダ４３により、誘導結合型プラズマトーチユニットＴに対して、図１Ａの左右方向へ基材ステージ１を動かす。

【0041】

基材２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２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、基材ステージ１近傍のチャンバ７の下側の長辺をなす直線部７ｃの底面、すなわち、基材ステージ１とは反対側の部分（基材ステージ１に相対する部分）たる基材対向部としての内壁面７ｄである。したがって、この内壁面７ｄの損傷を抑制するためには、この内壁面７ｄをより効果的に冷却する必要がある。

【0042】

特許文献５には、内壁面７ｄを構成する部分を円筒状のセラミックス管とし、これを回転させることで、プラズマ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、急速に冷却される構成である。しかしながら、回転を可能とするために、モータ及びギアなどの回転機構、及び、冷媒及び高周波電力の供給のためのロータリーコネクタ及びロータリージョイントなど複雑な構成を要する。

【0043】

これに対して、本実施の形態１においては、基材対向部である内壁面７ｄと基材ステージ１の基材載置面１ａの間の空間７０において、プラズマＰを図１Ａの左右（言い換えれば、基材ステージ１と誘導結合型プラズマトーチユニットＴとの相対移動方向沿いの前後方向）に揺動させながら処理する構成としている。

【0044】

図３に示すように、第２ガス供給穴１４から直線部７ｃに噴出するアルゴンガスの流量は、第２マスフローコントローラ４４によって最少流量ｇ_２ＭＩＮと最大流量ｇ_２ＭＡＸとの間で増減を周期的に繰り返すように制御される。ここでは、流量が直線的に変化する場合を例示したが、正弦波形又は方物波形など種々の波形を採用してもよい。一方で、第３ガス供給穴１７から直線部７ｃに噴出するアルゴンガスの流量は、第３マスフローコントローラ４５によって一定の値ｇ_３を保つよう制御される。この一定の値ｇ_３は、ｇ_２ＭＩＮ＜ｇ_３＜ｇ_２ＭＡＸを満たすような値とする。第２ガス流量が最少流量ｇ_２ＭＩＮであるとき、図４Ａに示すように、プラズマＰは第３ガス供給穴１７から噴出するガスの圧力に押されて左に寄る。逆に、第２ガス流量が最大流量ｇ_２ＭＡＸであるときは、図４Ｂに示すように、プラズマＰは第２ガス供給穴１４から噴出するガスの圧力に押されて右に寄る。ここで、図３のプラズマＰの位置は、図４Ａ及び図４Ｂの左から右へ向かう方向を＋方向とした場合の、ヒモ状のプラズマＰの断面の中心位置を示している。先述のようにプラズマＰの位置は、第２ガス供給穴１４から噴出するガスの流量と、第３ガス供給穴１７から噴出するガスの流量の大小によって変化するので、第２ガス流量が徐々に増加していく期間Ｆにおいては、プラズマＰの位置が左から右へと移動する。逆に、第２ガス流量が徐々に減少していく期間Ｒにおいては、プラズマＰの位置が右から左へと移動する。

【0045】

このように、本実施の形態１においては、内壁面７ｄを開口部８の長手方向に対して垂直な面で切った断面を、基材ステージ１が下方になるような向きに配置したとき、内壁面７ｄと基材ステージ１の基材載置面１ａの間の空間７０に、左右両側からガスを供給するための左ガス噴出口１４ａ及び右ガス噴出口１７ａが設けられている。さらに、左ガス噴出口１４ａ及び右ガス噴出口１７ａから噴出するガス流量を各々独立に制御可能とするための流量制御装置の例としての第２マスフローコントローラ４４と第３マスフローコントローラ４５とを備えている。その上、左ガス噴出口１４ａ及び右ガス噴出口１７ａのうちのいずれか一方、例えば左ガス噴出口１４ａから噴出するガス流量を連続的に増減させるプラズマ処理制御装置として機能するタイミング制御装置４６を備えている。このように構成することにより、内壁面７ｄのうち、プラズマＰから熱を受ける位置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、プラズマＰの移動によって速やかにプラズマＰから熱を受けない状態となり、急速に冷却される構成である。したがって、従来例と比べて飛躍的に高い高周波電力をコイル３に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。

【0046】

基材ステージ１は、固定されている誘導結合型プラズマトーチユニットＴに対して一定速度ｖ_ｏで直線運動させてもよい。が、そのように直線運動させると、プラズマＰが左右に揺動するのに対応して、プラズマＰと基材ステージ１の相対的な移動速度が変動することとなる。このことは、プラズマ処理の強さ（基材２の表面温度など）が面内で不均一になることを意味する。プロセス条件のマージンが広い場合は何ら問題とならないが、マージンが狭い場合はプラズマＰと基材ステージ１との相対的な移動速度の変動を抑制する必要がある。

【0047】

そこで、図３に示すように、基材ステージ１の速度を、一定速度ｖ_ｏに対して時間的に変動させる構成とすることができる。なお、図３の基材ステージ速度は、図４Ａ及び図４Ｂの左から右へ向かう方向を＋方向とした場合の、基材ステージ１の速度を示している。ここでは、プラズマＰの位置の微分波形がプラズマＰの位置の変化速度を示すことから、これを基材ステージ１の移動速度に加えている。つまり、プラズマ位置が左から右へ移動している期間Ｆにおいては、基材ステージ速度を一定速度である基準速度ｖ_ｏよりも速くし、逆に、プラズマ位置が右から左へ移動している期間Ｒにおいては、基材ステージ速度を基準速度ｖ_ｏよりも遅くする。第２マスフローコントローラ４４の流量設定値と、リニアスライダ４３の速度設定値は、同期して増減させる必要があるため、タイミング制御装置４６が設けられる。

【0048】

なお、特許文献５には、左ガス噴出口及び右ガス噴出口から噴出する構成が開示されているが、基材対向部が円筒状のセラミックス管の曲面である。このような場合、本実施の形態１と同様のガス流量変化を与えても、プラズマが円滑に揺動できないという問題がある。何故なら、基材対向部が曲面であるため、左右の位置によってプラズマの位置安定性が異なり、プラズマ位置の制御が難しいためである。

【0049】

一方、本実施の形態１においては、内壁面７ｄは基材ステージ１の基材載置面１ａに平行な平面である。したがって、左ガス噴出口１４ａから噴出するガス流量または右ガス噴出口１７ａから噴出するガス流量のうち、少なくとも一方を連続的に増減させることにより、プラズマＰを左右に、すなわち、相対移動方向沿いに円滑に揺動させることができる。本実施の形態１においては、図４Ａに示すように、相対移動方向沿いの内壁面７ｄの幅ｗは、直線部７ｃの深さとしての、第３セラミックスブロック６の最下面から内壁面７ｄまでの高さｈの約５倍としているが、幅ｗは高さｈの２倍以上１０倍以下であることが好ましい。幅ｗが高さｈの２倍未満である場合、揺動するための空間７０が確保できず、逆に、幅ｗが高さｈの１０倍より大きいと、第２セラミックスブロック５が大きくなり、誘導結合型プラズマトーチユニットＴの重量及び部品コストの上昇を招くため、好ましくない。

【0050】

このように、本実施の形態１によれば、左ガス噴出口１４ａ及び右ガス噴出口１７ａから噴出するガス流量を周期的に異ならせるように制御するため、プラズマＰの位置を相対移動方向の前後に周期的に移動させることができる。この結果、内壁面７ｄのうち、プラズマＰから熱を受ける位置が常に入れ替わるので、プラズマＰから熱を受けて高温になった部分は、プラズマＰの移動により、速やかにプラズマＰから熱を受けない状態となり、急速に冷却される。よって、従来よりも高い高周波電力をコイル３に投入することができる。つまり、基材２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、短時間の加熱及び高速な処理が可能で、かつ、プラズマＰ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Ｐ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。

【0051】

（実施の形態２）
以下、本発明の実施の形態２について、図６を参照して説明する。

【0052】

図６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、実施の形態２におけるプラズマ処理装置において、図１Ａの点線Ｂ−Ｂ’で切った断面図に相当する断面図であり、図１Ｂに相当する図である。

【0053】

図６において、実施の形態１において１つであった、第２ガスマニホールド１２及び第２ガス供給穴１４は、開口部８の長手方向に対して３つに分割され、奥側の第２ガスマニホールド１２１、中間の第２ガスマニホールド１２２、手前側第２ガスマニホールド１２３、及び、奥側の第２ガス供給穴１４１、中間の第２ガス供給穴１４２、手前側第２ガス供給穴１４３が設けられている。奥側の第２ガスマニホールド１２１、中間の第２ガスマニホールド１２２、手前側第２ガスマニホールド１２３には、ガス流量を各々独立に制御するための流量制御装置（マスフローコントローラなど）４４１，４４２，４４３がそれぞれ接続される。同様に、第３ガスマニホールド１５及び第３ガス供給穴１７は、開口部８の長手方向に対して３つに分割され、奥側の第３ガスマニホールド、中間の第３ガスマニホールド、手前側第３ガスマニホールド、及び、奥側の第３ガス供給穴、中間の第３ガス供給穴、手前側第３ガス供給穴が設けられる。奥側の第３ガスマニホールド、中間の第３ガスマニホールド、手前側第３ガスマニホールドには、ガス流量を各々独立に制御するための流量制御装置（マスフローコントローラなど）が接続される。第３ガスマニホールド１５及び第３ガス供給穴１７の分割状態の図は、符号が異なるだけで、図６と同じ図となる。

【0054】

このように、左側のガス噴出口１４１ａ，１４２ａ，１４３ａ及び右側のガス噴出口から噴出するガス流量を、開口部８の長手方向に複数個に分割して制御することにより、長手方向のプラズマ処理の強さ分布を制御できる。また、このような構成により、プラズマＰの位置をより精密に制御できる。

【0055】

（実施の形態３）
以下、本発明の実施の形態３について、図７Ａ〜図１２Ｂを参照して説明する。

【0056】

図７Ａ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、プラズマ処理装置の誘導結合型プラズマトーチユニットＴを、１本の直線状の開口部８がなす線方向（長手方向）に垂直で、かつ、図７Ｂ〜図７Ｅ及び図８の点線Ａ−Ａ’を通る面で切った断面図である。図７Ｂ〜図７Ｅ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７Ａの点線Ｂ−Ｂ’、Ｃ−Ｃ’、Ｄ−Ｄ’、Ｅ−Ｅ’を通る面で切った断面図である。図７Ｂは、図７Ａの点線Ｂ−Ｂ’で切った断面図である。図７Ｃは、図７Ａの点線Ｃ−Ｃ’で切った断面図である。図７Ｄは、図７Ａの点線Ｄ−Ｄ’で切った断面図である。図７Ｅは、図７Ａの点線Ｅ−Ｅ’で切った断面図である。図８は、図７Ａなどに示した誘導結合型プラズマトーチユニットＴを図７Ａの下方から上向きに見た平面図である。図９は、プラズマＰの発生領域を示す斜視図であり、図７Ａの右手前から斜め下方向を見た図である。図１０は、プラズマ処理装置のコイル３の構成を示す斜視図であり、図９と同様、図７Ａの右手前から斜め下方向を見た図である。図１１は、プラズマ処理装置のファラデーシールドの構成を示す斜視図であり、図９及び図１０と同様、図７Ａの右手前から斜め下方向を見た図である。図１２Ａ及び図１２Ｂは、プラズマの状態を示す断面図であり、図７Ａの開口部８近傍の拡大図である。

【0057】

図７Ａなどにおいて、基材載置台の一例としての基材ステージ１の基材載置面１ａ上に基材２が配置されている。

【0058】

誘導結合型プラズマトーチユニットＴにおいて、コイル３は、一例として、図１０に示すように、導体製の第１コイル３ａ及び第２コイル３ｂで構成されている。これらの第１コイル３ａ及び第２コイル３ｂが、誘電体部材の一例である第１セラミックスブロック４と第２セラミックスブロック５と基材２の表面（言い換えれば、装置構成的には、基材ステージ１の基材載置面１ａの表面）とによって囲まれた空間により画定される長尺で、かつ、基材２の表面又は基材ステージ１の基材載置面１ａの表面に対して垂直な面内に配置された環状のチャンバ７の近傍に配置される。第２セラミックスブロック５及び第３セラミックスブロック６の開口部８には、内部が空洞になった大略筒状のセラミックス管３３が配置される。大略筒状のセラミックス管３３は、縦断面形状において弓形の部分が一部欠落して、外周面の一部に平面３３ａを有している。

【0059】

より具体的には、コイル３、すなわち、第１コイル３ａ及び第２コイル３ｂは共に１本の直線状に配置されている。基材ステージ１から遠い側（すなわち、図７Ａでは上側）の第１コイル３ａは、第５セラミックスブロック２３に、線状の開口部８の長手方向沿いに延びるように設けられた真っ直ぐな溝内に配置される。基材ステージ１に近い側（すなわち、図７Ａでは下側）の第２コイル３ｂは、セラミックス管３３の軸方向沿いの真っ直ぐな内部空洞内に配置される。このようにして、基材ステージ１の基材載置面１ａに概ね垂直な面（例えば、図７Ａの上下方向沿いの面）に沿ってコイル３及びチャンバ７が配置されている。

【0060】

チャンバ７は、第１セラミックスブロック４に設けた溝、及び、第２セラミックスブロック５と第３セラミックスブロック６の下方の溝、セラミックス管３３の外周面に大部分が囲まれて形成されている。つまり、チャンバ７全体が、誘電体部材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。

【0061】

本実施の形態３において、チャンバ７の下側の直線部７ｃは、第２セラミックスブロック５及び第３セラミックスブロック６の最下部に設けられ、下側直線部７ｃの内壁面７ｄは、セラミックス管３３の平面３３ａで構成されている。この平面３３ａは、セラミックス管３３の図７Ａの下面であり、開口部８の方向に露出している部分である。

【0062】

また、コイル３は、環状のチャンバ７の２つの線状の領域（すなわち、長辺をなす直線部７ａ，７ｃ）のみに沿って配置された２本の線状の導体で構成される。図１０に示すように、第１コイル３ａの一端と第２コイル３ｂの一端とが高周波電源３８に接続され、第１コイル３ａの他端と第２コイル３ｂの他端とがそれぞれ接地されている。よって、第１コイル３ａと第２コイル３ｂとには、開口部８の長手方向に沿って逆向き（すなわち、逆位相）の高周波電力を高周波電源３８から印加する。ここでは、１つの高周波電源３８を分岐する場合を例示しているが、２台の高周波電源を２つの第１コイル３ａと第２コイル３ｂとにそれぞれ別々に接続し、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。

【0063】

第１コイル３ａの両端には、第１コイル３ａの長手方向とは直角方向に屈曲して連続した接続部の例としての銅棒３７がそれぞれ設けられ、各銅棒３７が冷媒流路１２６ｂと第５セラミックスブロック２３とを貫通して外部との電気的接続がなされる。一方、第２コイル３ｂは、セラミックス管３３を貫通するなどして、誘導結合型プラズマトーチユニットＴの外部との電気的接続がなされる。

【0064】

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２セラミックスブロック５及び第３セラミックスブロック６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２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。

【0065】

第１セラミックスブロック４の第２セラミックスブロック５に対向する面の上部に設けた縦断面長方形の溝は、第１ガスマニホールド９である。第１ガス供給配管１０より第１ガスマニホールド９に供給されたガスは、第１ガスマニホールド９から、第１セラミックスブロック４の第２セラミックスブロック対向面の中間部に設けられた溝と第２セラミックスブロック５の図７Ａの縦方向沿いの平面部との間に縦方向沿いに位置するガス導入部の例としての第１ガス供給穴１１を介してチャンバ７に、導入される。

【0066】

第２セラミックスブロック５と第３セラミックスブロック６の最下部の湾曲した凹部内に、大略筒状のセラミックス管３３が設けられ、チャンバ７の最下部の上面が、セラミックス管３３の平面状の底面（内壁面７ｄ）３３ａにより構成される配置となっている。セラミックス管３３は、内部に空洞を持つ管であり、その内部の空洞の冷媒流路１２６ｅに冷媒２６を流す機構が備えられている。

【0067】

第１セラミックスブロック４と第４セラミックスブロック２２とに囲まれた冷媒２６の冷媒流路１２６ａ，１２６ｄが設けられ、冷媒２６で第１セラミックスブロック４の冷却がなされる。

【0068】

また、第１コイル３ａは、断面が円形の銅棒を、第２セラミックスブロック５と第５セラミックスブロック２３とに囲まれた冷媒２６の冷媒流路１２６ｂの内部に配置したものである。また、第３セラミックスブロック６と第６セラミックスブロック２４とに囲まれた冷媒２６の冷媒流路１２６ｃも配置している。各コイル３を中空の管とし、冷媒流路１２６ａ，１２６ｂとは別系統で冷媒２６を給排してもよい。このように、セラミックス管３３の内部空洞、コイル３の中空の管内、及び冷媒流路１２６ａ，１２６ｂに水などの冷媒２６を流すことで、コイル３及び各セラミックス部品の冷却が可能である。第１セラミックスブロック４と第４セラミックスブロック２２との間、第２セラミックスブロック５と第５セラミックスブロック２３との間、及び、第３セラミックスブロック６と第６セラミックスブロック２４との間の冷媒流路の周りには、オーリング２７が配置され、冷媒２６が漏れないように構成されている。

【0069】

図７Ｄに示すように、シールド筒３２は、セラミックス管３３の端部にねじ込まれたシールド筒端部３４と導通しており、ブラシなどを介して回転しながら、常時、外部回路と電気的な接続が確保される。シールド筒端部３４にねじ込まれたセラミックスアダプタ３５に、第２コイル３ｂの第１端部３６がねじ込まれており、第２コイル３ｂの第１端部３６に第２コイル３ｂが導通している。また、第２コイル３ｂの第２端部３１がセラミックス管３３の端部にねじ込まれ、第２コイル３ｂの第２端部３１に第２コイル３ｂが導通している。従って、第２コイル３ｂへの通電は、ブラシなどの回転導通手段を適宜用いることにより、第２コイル３ｂの第１端部３６及び第２コイル３ｂの第２端部３１を介して実現される。

【0070】

図８〜図９からわかるように、発生するプラズマＰは、開口部８の線方向の長さと同じ長さの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、本実施の形態３では、プラズマＰが、レーストラック形状に対して若干いびつな形状となっている。これは、チャンバ７をセラミックス管３３と干渉しないように配置する必要があるためである。

【0071】

図１１に示すように、ファラデーシールドとして作用するシールド筒３２は、第２コイル３ｂを構成する素線の周りに、第２コイル３ｂがなす線方向とは交差する向きに多数の導通部としての導体線３２ａを有する導体部からなる。導体線３２ａが１つの直線に沿って等間隔で並べられ、その内部に第２コイル３ｂを配置する。複数の導体線３２ａは、その電位を等しく保つため、接続線３２ｂによって導通が図られる。第２コイル３ｂには高い高周波電圧が印加されるので、第２コイル３ｂとシールド筒３２との間で放電が起きるのを防止するため、セラミックス管３３の内部の冷媒流路１２６ｅには、水ではなく絶縁性に優れた冷媒２６、たとえば、絶縁油、又は、パーフロロポリエーテル等のフッ素化液などを流すことが好ましい。第２コイル３ｂとシールド筒３２との間に、ガラス又はセラミックス材などの筒を配置してもよい。

【0072】

本実施の形態３においても、実施の形態１と同様に、第２ガス供給穴１４から直線部７ｃに噴出するアルゴンガスの流量を増減し、図１２Ａ及び図１２Ｂに示すように、プラズマＰの位置を左右に揺動することができる。

【0073】

（実施の形態４）
以下、本発明の実施の形態４について、図１３を参照して説明する。

【0074】

図１３は、実施の形態４における、ガス流量と、プラズマ位置と、基材ステージ速度との変化を示すグラフである。図１３に示すように、第２ガス供給穴１４から直線部７ｃに噴出するアルゴンガスの流量は、タイミング制御装置４６の制御の下に、第２マスフローコントローラ４４によって最少流量ｇ_２ＭＩＮと最大流量ｇ_２ＭＡＸの間で増減を繰り返すように制御される。また、この増減に同期して、タイミング制御装置４６の制御の下に、第３ガス供給穴１７から直線部７ｃに噴出するアルゴンガスの流量を、第３マスフローコントローラ４５によって最少流量ｇ_３ＭＩＮと最大流量ｇ_３ＭＡＸとの間で増減を繰り返すように制御する。典型的には、ｇ_２ＭＩＮ＝ｇ_３ＭＩＮ、ｇ_２ＭＡＸ＝ｇ_３ＭＡＸである。タイミング制御装置４６の制御の下に、第２ガス流量ｇ_２が徐々に増加していく期間Ｆにおいて、第３ガス流量ｇ_３が徐々に減少していくよう、また、第２ガス流量ｇ_２が徐々に減少していく期間Ｒにおいて、第３ガス流量ｇ_３が徐々に増加していくように、２系統のガス流量を同期して制御する。

【0075】

このような構成によっても、プラズマＰの位置を左右に揺動することができる。

【0076】

（実施の形態５）
以下、本発明の実施の形態５について、図１４を参照して説明する。

【0077】

図１４は、開口部８近傍の拡大図であり、図１２Ａに相当する。

【0078】

本実施の形態５においては、実施の形態３と異なり、セラミックス管３３の断面が長方形である。

【0079】

このような構成によっても、プラズマＰの位置を左右に揺動することができる。

【0080】

（変形例等）
以上述べた前記実施の形態１〜５にかかる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。

【0081】

例えば、誘導結合型プラズマトーチユニットＴを、直交ロボットのような移動機構により、固定された基材ステージ１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、基材ステージ１をＸＹステージのようなステージ移動機構で走査してもよい。

【0082】

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、電子デバイス、例えば、従来例で述べたＴＦＴ用半導体膜の結晶化又は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、種々の電子デバイスのリフロー、又は、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。

【0083】

また、この明細書においては、簡単に理解しやすくするため「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と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、又は、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。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との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。

【0084】

なお、前記様々な実施形態１〜５又は変形例のうちの任意の実施形態又は変形例を適宜組み合わせることにより、それぞれの有する効果を奏するようにすることができる。また、実施形態同士の組み合わせ又は実施例同士の組み合わせ又は実施形態と実施例との組み合わせが可能であると共に、異なる実施形態又は実施例の中の特徴同士の組み合わせも可能である。

【産業上の利用可能性】

【0085】

以上のように、本発明の前記態様にかかるプラズマ処理装置及び方法、並びに電子デバイスの製造方法は、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、短時間の加熱及び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上に、誘電体部材の損傷を効果的に抑制でき、様々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又は太陽電池用半導体膜の改質に適用可能である。勿論、本発明の前記態様は、半導体の活性化アニール、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、短時間の加熱及び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上に、誘電体部材の損傷を効果的に抑制できる有用な発明である。

【0086】

また、本発明の前記態様にかかる電子デバイスの製造方法は、種々の電子デバイスなどの製造における、エッチング又は成膜又はドーピング又は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良く処理する上で有用な発明である。

【符号の説明】

【0087】

１・・・基材ステージ
１ａ・・・基材載置面
２・・・基材
３・・・コイル
３ａ・・・第１コイル
３ｂ・・・第２コイル
４・・・第１セラミックスブロック
５・・・第２セラミックスブロック
６・・・第３セラミックスブロック
７・・・チャンバ
７ａ，７ｃ・・・長辺をなす直線部
７ｄ・・・内壁面
７ｅ・・・短辺をなす直線部
８・・・開口部
９・・・第１ガスマニホールド
１０・・・第１ガス供給配管
１１・・・第１ガス供給穴
１２・・・第２ガスマニホールド
１３・・・第２ガス供給配管
１４・・・第２ガス供給穴
１５・・・第３ガスマニホールド
１６・・・第３ガス供給配管
１７・・・第３ガス供給穴
２２・・・第４セラミックスブロック
２３・・・第５セラミックスブロック
２４・・・第６セラミックスブロック
２６・・・冷媒
２７・・・Ｏリング
３１・・・第２コイルの第２端部
３２・・・シールド筒
３２ａ・・・導体線
３２ｂ・・・接続線
３３・・・セラミックス管
３３ａ・・・平面状の底面
３４・・・シールド筒端部
３５・・・セラミックスアダプタ
３６・・・第２コイルの第１端部
４３・・・リニアスライダ
４４・・・第２マスフローコントローラ
４５・・・第３マスフローコントローラ
４６・・・タイミング制御装置
７０・・・空間
７１・・・高周波電源
１２１・・・奥側の第２ガスマニホールド
１２２・・・中間の第２ガスマニホールド
１２３・・・手前側の第２ガスマニホールド
１２６ａ，１２６ｂ，１２６ｃ，１２６ｄ，１２６ｅ・・・冷媒流路
１４１・・・奥側の第２ガス供給穴
１４１ａ・・・左側のガス噴出口
１４２・・・中間の第２ガス供給穴
１４２ａ・・・左側のガス噴出口
１４３・・・手前側の第２ガス供給穴
１４３ａ・・・左側のガス噴出口
Ｐ・・・プラズマ
Ｔ・・・誘導結合型プラズマトーチユニット

【図1A】

【図1B】

【図1C】

【図2】

【図3】

【図4A】

【図4B】

【図5】

【図6】

【図7A】

【図7B】

【図7C】

【図7D】

【図7E】

【図8】

【図9】

【図10】

【図11】

【図12A】

【図12B】

【図13】

【図14】