JP6064176B2 - Inductively coupled plasma processing apparatus and method - Google Patents

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Description

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、誘導結合型プラズマ処理装置及び方法に関するものである。   The present invention includes a thermal plasma process for treating a substrate by irradiating the substrate with thermal plasma, a low-temperature plasma process for treating a substrate by simultaneously irradiating the substrate with plasma by a reactive gas or plasma and a reactive gas flow, and the like The present invention relates to an inductively coupled plasma processing apparatus and method.

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。   Conventionally, semiconductor thin films such as polycrystalline silicon (poly-Si) are widely used for thin film transistors (TFTs) and solar cells. In particular, the poly-Si TFT has a high carrier mobility and can be manufactured on a transparent insulating substrate such as a glass substrate. For example, a pixel circuit such as a liquid crystal display device, a liquid crystal projector, or an organic EL display device can be used. It is widely used as a switching element constituting the circuit or as a circuit element of a liquid crystal driving driver.

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。   As a method for manufacturing a high-performance TFT on a glass substrate, there is a manufacturing method generally called “high temperature process”. Among TFT manufacturing processes, a process using a high temperature with a maximum temperature of about 1000 ° C. is generally called a “high temperature process”. Features of the high-temperature process are that a relatively good quality polycrystalline silicon can be formed by solid phase growth of silicon, a good quality gate insulating layer can be obtained by thermal oxidation of silicon, and a clean polycrystalline. This is the point that an interface between silicon and the gate insulating layer can be formed. Due to these characteristics, a high-performance TFT having high mobility and high reliability can be stably manufactured in a high-temperature process.

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。   On the other hand, since the high temperature process is a process of crystallizing a silicon film by solid phase growth, a long-time heat treatment of about 48 hours is required at a temperature of about 600 ° C. This is a very long process, and in order to increase the process throughput, a large number of heat treatment furnaces are inevitably required, and it is difficult to reduce the cost. In addition, quartz glass has to be used as an insulating substrate with high heat resistance, so the cost of the substrate is high and it is said that it is not suitable for large area.

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。   On the other hand, a technique for lowering the maximum temperature in the process and manufacturing a poly-Si TFT on an inexpensive large-area glass substrate is a technique called “low temperature process”. Among TFT manufacturing processes, a process for manufacturing poly-Si TFTs on a heat-resistant glass substrate that is relatively inexpensive in a temperature environment where the maximum temperature is approximately 600 ° C. or lower is generally called a “low-temperature process”. In a low temperature process, a laser crystallization technique for crystallizing a silicon film using a pulse laser having an extremely short oscillation time is widely used. Laser crystallization is a technique that utilizes the property of crystallizing in the process of solidifying instantaneously by irradiating a silicon thin film on a substrate with high-power pulsed laser light.

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。   However, this laser crystallization technique has some major problems. One is a large amount of trap levels localized inside the polysilicon film formed by the laser crystallization technique. Due to the presence of the trap level, carriers that are supposed to move in the active layer by the application of voltage are trapped and cannot contribute to electrical conduction, which has adverse effects such as a decrease in TFT mobility and an increase in threshold voltage. Further, there is a problem that the size of the glass substrate is limited due to the limitation of the laser output. In order to improve the throughput of the laser crystallization process, it is necessary to increase the area that can be crystallized at one time. However, since the current laser output is limited, when this crystallization technique is adopted for a large substrate such as the seventh generation (1800 mm × 2100 mm), it takes a long time to crystallize one substrate.

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。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。   Laser crystallization technology generally uses a laser shaped in a line, and crystallization is performed by scanning this laser. This line beam is shorter than the width of the substrate because of limited laser output, and it is necessary to scan the laser several times in order to crystallize the entire surface of the substrate. As a result, a line beam seam area is generated in the substrate, and an area that is scanned twice is formed. This region is significantly different in crystallinity from the region crystallized by one scan. For this reason, the element characteristics of the two are greatly different, which causes a large variation in devices. Finally, since the laser crystallization apparatus has a complicated apparatus configuration and a high cost of consumable parts, there are problems that the apparatus cost and running cost are high. As a result, a TFT using a polysilicon film crystallized by a laser crystallization apparatus becomes an element with a high manufacturing cost.

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。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。   In order to overcome the problems such as the limitation of the substrate size and the high apparatus cost, a crystallization technique called “thermal plasma jet crystallization method” has been studied (for example, see Non-Patent Document 1). The technology is briefly described below. When a tungsten (W) cathode and a water-cooled copper (Cu) anode are opposed to each other and a DC voltage is applied, an arc discharge occurs between the two electrodes. By flowing argon gas between these electrodes under atmospheric pressure, thermal plasma is ejected from the ejection holes vacated in the copper anode. Thermal plasma is thermal equilibrium plasma, which is an ultra-high temperature heat source having substantially the same temperature of ions, electrons, neutral atoms, etc., and the temperature of which is about 10,000K. Therefore, the thermal plasma can easily heat the object to be heated to a high temperature, and the substrate on which the a-Si film is deposited scans the front surface of the ultra-high temperature thermal plasma at a high speed, thereby crystallizing the a-Si film. Can be

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。   Thus, since the apparatus configuration is very simple and the crystallization process is performed under atmospheric pressure, it is not necessary to cover the apparatus with an expensive member such as a sealed chamber, and the apparatus cost can be expected to be extremely low. The utilities required for crystallization are argon gas, electric power, and cooling water, which is a crystallization technique with low running costs.

図17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。   FIG. 17 is a schematic diagram for explaining a method of crystallizing a semiconductor film using this thermal plasma.

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。   In FIG. 1, a thermal plasma generator 31 includes a cathode 32 and an anode 33 that is disposed to face the cathode 32 with a predetermined distance therebetween. The cathode 32 is made of a conductor such as tungsten. The anode 33 is made of a conductor such as copper, for example. Further, the anode 33 is formed in a hollow shape, and is configured to be cooled through water through the hollow portion.

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。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。   The anode 33 is provided with an ejection hole (nozzle) 34. When a direct current (DC) voltage is applied between the cathode 32 and the anode 33, an arc discharge is generated between the two electrodes. In this state, by flowing a gas such as argon gas between the cathode 32 and the anode 33 under atmospheric pressure, the thermal plasma 35 can be ejected from the ejection hole 34. Here, the “thermal plasma” is a thermal equilibrium plasma, which is an ultra-high temperature heat source having substantially the same temperature of ions, electrons, neutral atoms, etc., and having a temperature of about 10,000K.

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。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)。   Such thermal plasma can be used for heat treatment for crystallization of a semiconductor film. Specifically, a semiconductor film 37 (for example, an amorphous silicon film) is formed on the substrate 36, and thermal plasma (thermal plasma jet) 35 is applied to the semiconductor film 37. At this time, the thermal plasma 35 is applied to the semiconductor film 37 while relatively moving along a first axis (left and right direction in the illustrated example) parallel to the surface of the semiconductor film 37. That is, the thermal plasma 35 is applied to the semiconductor film 37 while scanning in the first axis direction. Here, “relatively move” refers to relatively moving the semiconductor film 37 (and the substrate 36 supporting the semiconductor film 37) and the thermal plasma 35, and moving only one or both of them. Any of the cases are included. By such scanning of the thermal plasma 35, the semiconductor film 37 is heated by the high temperature of the thermal plasma 35 to obtain a crystallized semiconductor film 38 (polysilicon film in this example) (for example, see Patent Document 1). ).

図18は、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。   FIG. 18 is a conceptual diagram showing the relationship between the depth from the outermost surface and the temperature. As shown in the figure, by moving the thermal plasma 35 at a high speed, only the vicinity of the surface can be processed at a high temperature. After the thermal plasma 35 passes, the heated region is quickly cooled, so that the vicinity of the surface becomes high temperature for a very short time.

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おり、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。   Such a thermal plasma is generally generated in a dotted region. The thermal plasma is maintained by thermionic emission from the cathode 32, and thermionic emission becomes more active at a position where the plasma density is high. Therefore, positive feedback is applied, and the plasma density becomes higher. That is, arc discharge is concentrated on one point of the cathode, and thermal plasma is generated in a dotted region.

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、古くから熱プラズマを大面積に発生させる技術が検討されている。   If you want to process a flat substrate uniformly, such as when crystallizing a semiconductor film, it is necessary to scan a dotted thermal plasma over the entire substrate. In order to construct a process that can be processed, it is effective to widen the thermal plasma irradiation area. For this reason, techniques for generating thermal plasma over a large area have been studied for a long time.

例えば、プラズマトーチの外ノズルより噴射するプラズマジェットに、外ノズルの中心軸線と交差する方向でプラズマジェットを広幅化させるための広幅化ガスを2ケ所から同時に噴出し、プラズマジェットを広幅化させる方法が開示されている(例えば、特許文献2を参照)。あるいは、ノズル通路の口部が、当該ノズル通路の軸芯に対して所定角度で傾斜していることを特徴とするプラズマノズルを設け、ノズル通路を構成するケーシング、またはそのケーシングの一部を、その長手軸芯回りに高速で回転させ、プラズマノズルをワークピースに沿って通過移動させる方法が開示されている(例えば、特許文献3を参照)。また、少なくとも一つの偏芯して配置されたプラズマノズルを持つ回転ヘッドを設けたものが開示されている(例えば、特許文献4を参照)。   For example, a method for widening a plasma jet by simultaneously jetting a widening gas for widening the plasma jet from two locations in a direction intersecting the central axis of the outer nozzle onto a plasma jet ejected from the outer nozzle of the plasma torch Is disclosed (for example, see Patent Document 2). Alternatively, a plasma nozzle characterized in that the mouth portion of the nozzle passage is inclined at a predetermined angle with respect to the axis of the nozzle passage, and a casing constituting the nozzle passage, or a part of the casing, A method is disclosed in which a plasma nozzle is passed and moved along a workpiece by rotating it around the longitudinal axis at high speed (see, for example, Patent Document 3). Further, there is disclosed one provided with a rotating head having at least one eccentrically arranged plasma nozzle (see, for example, Patent Document 4).

なお、大面積を短時間で処理することを目的としたものではないが、熱プラズマを用いた溶接方法として、帯状電極を用い、その幅方向が溶接線方向となるように配置して溶接することを特徴とする高速ガスシールドアーク溶接方法が開示されている(例えば、特許文献5を参照)。   It is not intended to process a large area in a short time, but as a welding method using thermal plasma, a strip electrode is used and the width direction is arranged to be the weld line direction and welding is performed. A high-speed gas shielded arc welding method is disclosed (see, for example, Patent Document 5).

また、扁平な直方体状の絶縁体材料を用いた、線状の細長い形状をなす誘導結合型プラズマトーチが開示されている(例えば、特許文献6を参照)。   In addition, an inductively coupled plasma torch having a linear elongated shape using a flat rectangular parallelepiped insulator material is disclosed (for example, see Patent Document 6).

なお、長尺の電極を用いた細長い線状のプラズマを生成する方法が開示されている(例えば、特許文献7を参照)。熱プラズマを発生させるものと記載されているが、これは低温プラズマを発生させるものであり、熱処理に適した構成ではない。仮に熱プラズマを発生させたとすると、電極を用いた容量結合型であるため、アーク放電が一箇所に集中し、長尺方向に均一な熱プラズマを発生させることは困難と推察される。一方、低温プラズマ処理装置としては、エッチングガスやCVD(Chemical Vapor Deposition)用のガスをプラズマ化することにより、エッチングや成膜などのプラズマ処理が可能な装置である。   In addition, a method of generating a long and narrow linear plasma using a long electrode has been disclosed (for example, see Patent Document 7). Although described as generating heat plasma, it generates low-temperature plasma and is not suitable for heat treatment. If thermal plasma is generated, it is assumed that it is difficult to generate uniform thermal plasma in the longitudinal direction because arc discharge is concentrated in one place because of the capacitive coupling type using electrodes. On the other hand, the low temperature plasma processing apparatus is an apparatus capable of performing plasma processing such as etching and film formation by converting an etching gas or a gas for CVD (Chemical Vapor Deposition) into plasma.

また、マイクロストリップラインを用いて長尺プラズマを生成する方法が開示されている(例えば、特許文献8を参照)。この構成では、プラズマに接触するチャンバ壁面が完全には冷却できない(水冷流路によって囲まれていない)ので、熱プラズマ源としては動作できないものと考えられる。   Further, a method for generating a long plasma using a microstrip line is disclosed (for example, see Patent Document 8). In this configuration, it is considered that the chamber wall surface in contact with the plasma cannot be completely cooled (not surrounded by the water-cooled flow path), and therefore cannot operate as a thermal plasma source.

また、複数の放電電極をライン状に並べることにより、線状の長尺プラズマトーチを形成するものが開示されている(例えば、特許文献9を参照)。   Moreover, what forms a linear elongate plasma torch by arranging a plurality of discharge electrodes in a line is disclosed (see, for example, Patent Document 9).

特開2008−53634号公報JP 2008-53634 A 特開平08−118027号公報Japanese Patent Laid-Open No. 08-118027 特開2001−68298号公報JP 2001-68298 A 特表2002−500818号公報Special Table 2002-500818 特開平04−284974号公報Japanese Patent Laid-Open No. 04-284974 特表2009−545165号公報Special table 2009-545165 gazette 特開2007−287454号公報JP 2007-287454 A 特表2010−539336号公報Special table 2010-539336 特開2009−158251号公報JP 2009-158251 A

S.Higashi, H.Kaku,T.Okada,H.Murakami and S.Miyazaki,Jpn.J.Appl.Phys.45,5B(2006)pp.4313−4320S. Higashi, H .; Kaku, T .; Okada, H .; Murakami and S.M. Miyazaki, Jpn. J. et al. Appl. Phys. 45, 5B (2006) pp. 4313-4320

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、従来の熱プラズマを大面積に発生させる技術は有効ではなかった。   However, conventional techniques for generating a large area of thermal plasma have not been effective for applications in which the vicinity of the surface of a substrate is treated at a high temperature for a very short time, such as crystallization of a semiconductor.

従来例に示した特許文献2に記載の、熱プラズマを大面積に発生させる技術においては、広幅化はされるものの、広幅化された領域における温度分布は100℃以上となっており、均一な熱処理の実現は不可能である。   In the technology for generating thermal plasma in a large area described in Patent Document 2 shown in the conventional example, although the width is widened, the temperature distribution in the widened region is 100 ° C. or more and is uniform. Realization of heat treatment is impossible.

また、従来例に示した特許文献3、4に記載の、熱プラズマを大面積に発生させる技術においては、本質的には熱プラズマを揺動させるものであるから、実質的に熱処理されている時間は、回転させずに走査した場合と比べて短くなるので、大面積を処理する時間が特段短くなるものではない。また、均一処理のためには回転速度を走査速度に比べて十分に大きくする必要があり、ノズルの構成が複雑化することは避けられない。   Further, in the techniques described in Patent Documents 3 and 4 shown in the conventional example, the thermal plasma is generated in a large area, and the heat plasma is essentially oscillated. Since the time is shorter than when scanning without rotating, the time for processing a large area is not particularly shortened. Further, for uniform processing, it is necessary to make the rotation speed sufficiently higher than the scanning speed, and it is inevitable that the nozzle configuration becomes complicated.

また、従来例に示した特許文献5に記載の技術は溶接技術であり、大面積を均一に処理するための構成ではない。仮にこれを大面積処理用途に適用しようとしても、この構成においては点状のアークが帯状電極に沿って振動するので、時間平均すると均一にプラズマが発生するものの、瞬間的には不均一なプラズマが生じている。したがって、大面積の均一処理には適用できない。   Moreover, the technique described in Patent Document 5 shown in the conventional example is a welding technique and is not a configuration for uniformly processing a large area. Even if this is applied to a large area processing application, in this configuration, since a point-like arc vibrates along the strip electrode, plasma is generated uniformly when time averaged, but instantaneously non-uniform plasma is generated. Has occurred. Therefore, it cannot be applied to large area uniform processing.

また、従来例に示した特許文献6に記載の技術は、非特許文献1や特許文献1に開示されているDCアーク放電を用いたものと異なり、誘導結合型の高周波プラズマトーチであることが特徴である。無電極放電であることから、熱プラズマの安定性に優れ(時間変化が小さい)、電極材料の基材への混入(コンタミネーション)が少ないという利点がある。   Further, the technique described in Patent Document 6 shown in the conventional example is an inductively coupled high-frequency plasma torch, unlike the technique using DC arc discharge disclosed in Non-Patent Document 1 and Patent Document 1. It is a feature. Since it is an electrodeless discharge, it has the advantages of excellent thermal plasma stability (small time change) and less contamination (contamination) of electrode material into the substrate.

さて、誘導結合型プラズマトーチにおいては、高温プラズマから絶縁体材料を保護するために、絶縁体材料を二重管構成としてその間に冷媒を流す方法が一般的に採用されている。しかしながら、従来例に示した特許文献6に記載の技術においては、絶縁体材料が扁平な直方体状をなしていることから、これを単純に二重管構成としただけでは、十分な流量の冷媒を流すことができない。なぜなら、絶縁体材料は一般に金属に比べて機械的強度に劣るため、絶縁体材料を長尺方向に余りに長くすると、二重管の内圧を高くできなくなるからである。このため、大面積を均一に処理するのに限界がある。   In an inductively coupled plasma torch, in order to protect the insulator material from high-temperature plasma, a method is generally adopted in which the insulator material is made into a double tube configuration and a coolant is passed therebetween. However, in the technique described in Patent Document 6 shown in the conventional example, since the insulator material has a flat rectangular parallelepiped shape, a refrigerant having a sufficient flow rate can be obtained simply by adopting a double tube configuration. Can't flow. This is because the insulator material is generally inferior in mechanical strength to metal, and if the insulator material is too long in the longitudinal direction, the internal pressure of the double pipe cannot be increased. For this reason, there is a limit to uniformly processing a large area.

なお、点状の熱プラズマであっても、その直径が大きければ大面積処理の際の走査回数を減らせるため、用途によっては短時間で処理できる。しかし、熱プラズマの直径が大きいと、走査時に熱プラズマが基材上を通過する時間が実質的に長くなるため、ごく短時間だけ基材の表面近傍のみを高温処理することはできず、基材のかなり深い領域までが高温になり、例えばガラス基板の割れや膜剥がれなどの不具合を生じることがある。   Even in the case of dot-like thermal plasma, if the diameter is large, the number of scans during large area processing can be reduced, so that it can be processed in a short time depending on the application. However, if the diameter of the thermal plasma is large, the time for the thermal plasma to pass over the substrate during scanning becomes substantially longer, so that only the vicinity of the surface of the substrate cannot be treated at a high temperature for a very short time. Even a considerably deep region of the material becomes high temperature, which may cause defects such as cracking of the glass substrate and peeling of the film.

また、従来例に示した特許文献9に記載の技術では、先に述べた誘導結合型の高周波プラズマトーチと比較して、熱プラズマの安定性に劣り(時間変化が大きい)、電極材料の基材への混入(コンタミネーション)が多いという欠点がある。   Further, the technique described in Patent Document 9 shown in the conventional example is inferior in thermal plasma stability (large time change) as compared to the inductively coupled high-frequency plasma torch described above, and is based on the electrode material. There is a disadvantage that there is a lot of contamination (contamination) in the material.

また、従来例に示した特許文献6に記載の技術に見られるような誘導結合型の高周波プラズマトーチにおいては、円筒型のものが分析用あるいは溶射用に実用化されているが、プラズマの発生効率が悪く、ガス流量を増すと放電が不安定化するという欠点があった。   In addition, in the inductively coupled high-frequency plasma torch found in the technique described in Patent Document 6 shown in the conventional example, a cylindrical type is put to practical use for analysis or spraying, but plasma generation The efficiency is poor, and there is a drawback that the discharge becomes unstable when the gas flow rate is increased.

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、あるいは、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、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誘導結合型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。   The present invention has been made in view of such a problem. When the high-temperature heat treatment is performed uniformly in the vicinity of the surface of the base material for a very short time, or the base material is irradiated with plasma by the reactive gas or plasma and the reactive gas flow at the same time. Inductively coupled plasma processing apparatus that can generate plasma stably and efficiently when processing a substrate at low temperature plasma and can efficiently process the entire desired region of the substrate in a short time. And to provide a method.

本願の第1発明の誘導結合型プラズマ処理装置は、一続きの閉じたヒモ状の誘電体部材に囲まれた環状チャンバと、環状チャンバの一部をなす直線状の空間と、直線状の空間に沿って設けられた線状の開口部と、環状チャンバの内部にガスを導入するガス供給配管と、環状チャンバの近傍に設けられたコイルと、を有する誘導結合型プラズマトーチを備え、コイルに接続された高周波電源と、開口部に対向して配置され、基材を載置する基材載置台とを備えたことを特徴とする。   An inductively coupled plasma processing apparatus according to a first invention of the present application includes an annular chamber surrounded by a continuous string of string-like dielectric members, a linear space forming a part of the annular chamber, and a linear space. Including an inductively coupled plasma torch having a linear opening provided along the gas chamber, a gas supply pipe for introducing gas into the annular chamber, and a coil provided in the vicinity of the annular chamber. It is characterized by comprising a connected high-frequency power source and a base material mounting table that is disposed to face the opening and places the base material.

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に際して、あるいは、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、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。   With such a configuration, when the high temperature heat treatment is performed uniformly in the vicinity of the surface of the base material for a very short time, or the base material is subjected to low temperature plasma treatment by irradiating the base material with plasma or plasma and a reactive gas flow at the same time. At this time, plasma can be generated stably and efficiently.

本願の第1発明の誘導結合型プラズマ処理装置において、好適には、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ることが望ましい。   In the inductively coupled plasma processing apparatus according to the first invention of the present application, preferably, the annular chamber has a long shape, the opening has a long and linear shape, and the coil has the opening. A moving mechanism that has a shape that is long in a direction parallel to the longitudinal direction of the substrate and that can move the chamber and the substrate mounting table relatively in a direction perpendicular to the longitudinal direction of the opening. It is desirable.

このような構成により、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。   With such a configuration, the entire desired region to be treated of the substrate can be efficiently processed in a short time.

また、好適には、前記開口部の長さが、環状チャンバの環の長さよりも短いことが望ましい。   Preferably, the length of the opening is shorter than the length of the ring of the annular chamber.

このような構成により、プラズマをより安定的に発生させることができ、かつ、処理の均一性を向上させることができる。   With such a configuration, plasma can be generated more stably and the uniformity of processing can be improved.

また、この場合、好適には、前記誘電体部材の内部に、前記開口部の長手方向に対して平行に冷媒流路が設けられていることが望ましい。あるいは、前記開口部の長手方向に対して平行で、内部が冷媒流路となっている誘電体管が、前記誘電体部材に接合されていてもよい。   In this case, it is preferable that a coolant channel be provided in the dielectric member in parallel to the longitudinal direction of the opening. Or the dielectric pipe | tube which is parallel with the longitudinal direction of the said opening part and the inside becomes a refrigerant | coolant flow path may be joined to the said dielectric material member.

このような構成により、誘電体部材を効果的に冷却することができる。 また、本願の第1発明の誘導結合型プラズマ処理装置において、好適には、前記誘電体部材は、内部誘電体ブロックが外部誘電体ブロックに挿入されることによって構成されていることが望ましい。   With such a configuration, the dielectric member can be effectively cooled. In the inductively coupled plasma processing apparatus according to the first invention of the present application, it is preferable that the dielectric member is configured by inserting an internal dielectric block into an external dielectric block.

このような構成により、簡単な構成でプラズマ処理装置を実現できる。   With such a configuration, a plasma processing apparatus can be realized with a simple configuration.

本願の第2発明の誘導結合型プラズマ処理方法は、一続きの閉じたヒモ状の誘電体部材に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発生させ、環状チャンバの一部をなす直線状の空間に沿って設けられた線状の開口部に基材を近接して配置しつつ、開口部の近傍のプラズマに曝露することにより、基材の表面を処理こと、を含むことを特徴とする。   In the inductively coupled plasma processing method of the second invention of the present application, a high frequency power is supplied to a coil while supplying a gas into an annular chamber surrounded by a series of closed string-like dielectric members. A plasma is generated by generating a high-frequency electromagnetic field in the chamber, and the opening is placed in close proximity to a linear opening provided along a linear space forming a part of the annular chamber. Treating the surface of the substrate by exposing it to plasma in the vicinity of.

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に際して、あるいは、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、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。   With such a configuration, when the high temperature heat treatment is performed uniformly in the vicinity of the surface of the base material for a very short time, or the base material is subjected to low temperature plasma treatment by irradiating the base material with plasma or plasma and a reactive gas flow at the same time. At this time, plasma can be generated stably and efficiently.

本願の第2発明の誘導結合型プラズマ処理方法において、好適には、前記基材の表面に絶縁膜を形成した後に、前記基材の表面を処理することが望ましい。   In the inductively coupled plasma processing method of the second invention of the present application, it is preferable that the surface of the base material is processed after an insulating film is formed on the surface of the base material.

このような構成により、より安定なプラズマ処理が可能となる。   With such a configuration, more stable plasma processing can be performed.

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、あるいは、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、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。   According to the present invention, when a high temperature heat treatment is performed uniformly in the vicinity of the surface of the base material for a very short time, or the base material is subjected to low temperature plasma treatment by simultaneously irradiating the base material with plasma or plasma and a reactive gas flow. At this time, plasma can be generated stably and efficiently, and the entire desired region to be treated of the substrate can be efficiently treated in a short time.

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Sectional drawing which shows the structure of the plasma processing apparatus in Embodiment 1 of this invention 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The perspective view which shows the structure of the plasma processing apparatus in Embodiment 1 of this invention. 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Sectional drawing which shows the structure of the plasma processing apparatus in Embodiment 1 of this invention 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Sectional drawing which shows the structure of the plasma processing apparatus in Embodiment 2 of this invention. 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Sectional drawing which shows the structure of the plasma processing apparatus in Embodiment 3 of this invention. 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Sectional drawing which shows the structure of the plasma processing apparatus in Embodiment 4 of this invention. 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Sectional drawing which shows the structure of the plasma processing apparatus in Embodiment 5 of this invention. 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Sectional drawing which shows the structure of the plasma processing apparatus in Embodiment 6 of this invention. 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Sectional drawing which shows the structure of the plasma processing apparatus in Embodiment 7 of this invention. 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Sectional drawing which shows the structure of the plasma processing apparatus in Embodiment 8 of this invention. 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Sectional drawing which shows the structure of the plasma processing apparatus in Embodiment 9 of this invention. 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Sectional drawing which shows the structure of the plasma processing apparatus in Embodiment 10 of this invention. 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Sectional drawing which shows the structure of the plasma processing apparatus in Embodiment 11 of this invention. 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Sectional drawing which shows the structure of the plasma processing apparatus in Embodiment 11 of this invention. 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Sectional drawing which shows the structure of the plasma processing apparatus in Embodiment 12 of this invention. 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Sectional drawing which shows the structure of the plasma processing apparatus in Embodiment 13 of this invention. 従来例におけるプラズマ処理装置の構成を示す断面図Sectional drawing which shows the structure of the plasma processing apparatus in a prior art example 従来例における最表面からの深さと温度の関係を示す概念図Conceptual diagram showing the relationship between the depth from the outermost surface and the temperature in the conventional example

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。   Hereinafter, a plasma processing apparatus according to an embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings.

(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。
(Embodiment 1)
Hereinafter, Embodiment 1 of the present invention will be described with reference to FIGS.

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の長尺方向に垂直な面で切った断面図である。図1(b)、(c)及び(d)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’で切った断面図である。図1(b)は、図1(a)の破線B−B’で切った断面図、図1(c)は、図1(a)の破線C−C’で切った断面図、図1(d)は、図1(a)の破線D−D’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。   FIG. 1A shows the configuration of the plasma processing apparatus according to Embodiment 1 of the present invention, and is a cross-sectional view taken along a plane perpendicular to the longitudinal direction of an inductively coupled plasma torch unit. FIGS. 1B, 1C, and 1D are cross-sectional views taken along a plane that is parallel to the longitudinal direction of the inductively coupled plasma torch unit and perpendicular to the substrate. FIG. 1A is a cross-sectional view taken along the broken line A-A ′ in FIG. 1B is a cross-sectional view taken along a broken line BB ′ in FIG. 1A, FIG. 1C is a cross-sectional view taken along a broken line CC ′ in FIG. FIG. 2D is a cross-sectional view taken along the broken line DD ′ in FIG. 1A, and FIG. 2 is an assembly configuration diagram of the inductively coupled plasma torch unit shown in FIG. Part) are arranged in perspective view.

図1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。誘電体製の長尺チャンバは、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(長尺チャンバ内部の空間7)により画定される。長尺チャンバのソレノイドコイル3に近い側の内壁面は、ソレノイドコイル3と平行な曲面である。このような構成では、ソレノイドコイル3の任意の部位において、ソレノイドコイル3から長尺チャンバ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。   1 and 2, the base material 2 is placed on the base material placing table 1. In the inductively coupled plasma torch unit T, a conductor solenoid coil 3 is disposed in the vicinity of the first quartz block 4 and the second quartz block 5. The long chamber made of a dielectric is defined by a space surrounded by the surfaces of the first quartz block 4, the second quartz block 5 and the substrate 2 (space 7 inside the long chamber). The inner wall surface of the long chamber close to the solenoid coil 3 is a curved surface parallel to the solenoid coil 3. In such a configuration, since the distance from the solenoid coil 3 to the long chamber becomes equal at any part of the solenoid coil 3, inductively coupled plasma can be generated with a small high-frequency power, and efficient plasma generation can be achieved. realizable.

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。   The inductively coupled plasma torch unit T is entirely surrounded by a shield member (not shown) made of a grounded conductor, which can effectively prevent high-frequency leakage (noise) and effectively prevent undesirable abnormal discharge. Can be prevented.

長尺チャンバ内部の空間7は、内部誘電体ブロックとしての第二石英ブロック5の外壁面と、これが挿入された外部誘電体ブロックとしての第一石英ブロック4の内壁面に囲まれている。つまり、長尺チャンバは、開口部8以外が誘電体で囲まれている構成である。また、長尺チャンバ内部の空間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。   The space 7 inside the long chamber is surrounded by the outer wall surface of the second quartz block 5 as an internal dielectric block and the inner wall surface of the first quartz block 4 as an external dielectric block into which the space is inserted. That is, the long chamber has a configuration in which the portion other than the opening 8 is surrounded by the dielectric. The space 7 inside the long chamber is annular. The term “annular” as used herein means a shape that forms a continuous string of strings, and is not limited to a circle.

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つの短辺をなす円、楕円、または直線が連結されてなる、一続きの閉じたヒモ状の形状)の長尺チャンバを例示している。長尺チャンバ内部の空間7に発生したプラズマPは、長尺チャンバ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、一続きの閉じたヒモの太さ、図1(a)の寸法d)に等しい。   In the present embodiment, a racetrack shape (a series of closed string-like shapes formed by connecting a straight line portion having two long sides and a circle, an ellipse, or a straight line having two short sides at both ends thereof. (Shape) is illustrated. The plasma P generated in the space 7 inside the long chamber contacts the substrate 2 at the long and linear opening 8 in the long chamber. The longitudinal direction of the long chamber and the longitudinal direction of the opening 8 are arranged in parallel. Further, the opening width of the opening 8 is equal to the thickness of the annular chamber (the thickness of a series of closed strings constituting the annular chamber, the dimension d in FIG. 1A).

なお、本実施の形態においては、長尺で線状の開口部8を、長尺チャンバの長辺に対応する位置に1箇所のみ配置する構成としている。長尺チャンバを構成するレーストラックの長さをL1、長辺をなす直線部の長さをL2、短辺をなす円、楕円、または直線の長さをL3としたとき、L1=L2×2+L3×2の関係がある。そして、開口部8の長さをL4としたとき、L4≒L2であるから、L4<L1の関係がある。すなわち、長尺で線状の開口部8の長さは、環状チャンバの環の長さよりも短く構成されている。このことは、プラズマPが、一般に誘電体ブロックと材質の異なる基材2と接触する面積を小さくなるよう構成することで、プラズマの安定性向上に寄与している。また、特異点となる短辺部のプラズマPを基材2に曝露せず、均一性のよい長辺部のみのプラズマPを基材2に照射することで、処理の均一性向上に寄与している。   In the present embodiment, the long and linear opening 8 is arranged at only one position at a position corresponding to the long side of the long chamber. L1 = L2 × 2 + L3 where L1 is the length of the race track constituting the long chamber, L2 is the length of the straight line portion forming the long side, and L3 is the length of the circle, ellipse, or straight line forming the short side. There is a relationship of × 2. When the length of the opening 8 is L4, since L4≈L2, there is a relationship of L4 <L1. That is, the length of the long and linear opening 8 is configured to be shorter than the length of the ring of the annular chamber. This contributes to improving the stability of the plasma by configuring the plasma P so as to reduce the area of the plasma P that is generally in contact with the base material 2 made of a different material. In addition, by irradiating the base material 2 with only the long-side plasma P having good uniformity without exposing the short-side plasma P, which is a singular point, to the base material 2, it contributes to the improvement of the processing uniformity. ing.

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、長尺チャンバ内部の空間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。   A plasma gas manifold 9 is provided inside the second quartz block 5. The gas supplied to the plasma gas manifold 9 from the plasma gas supply pipe 10 passes through a plasma gas supply hole 11 (through hole) as a gas introduction part provided in the second quartz block 5 and is a space inside the long chamber. 7 is introduced. With such a configuration, a uniform gas flow in the longitudinal direction can be easily realized. The flow rate of the gas introduced into the plasma gas supply pipe 10 is controlled by providing a flow rate control device such as a mass flow controller upstream thereof.

プラズマガス供給穴11は、丸い穴状のものを長手方向に複数設けたものであるが、長尺のスリットであってもよい。   The plasma gas supply hole 11 is provided with a plurality of round holes in the longitudinal direction, but may be a long slit.

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。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、第一石英ブロック4及び第二石英ブロック5には、開口部8の長手方向に対して平行に冷媒流路15が設けられている。また、第一石英ブロック4には、開口部8の長手方向に対して垂直な向きにも冷媒流路15が設けられ、開口部8の長手方向に対して平行な冷媒流路15と立体的に交差し、外部との間で冷媒の給排水が行われる。   The solenoid coil 3 is made of a hollow copper tube, and the inside is a refrigerant flow path. That is, cooling is possible by flowing a coolant such as water. The first quartz block 4 and the second quartz block 5 are provided with a coolant channel 15 in parallel to the longitudinal direction of the opening 8. The first quartz block 4 is also provided with a coolant channel 15 in a direction perpendicular to the longitudinal direction of the opening 8, and is three-dimensionally connected to the coolant channel 15 parallel to the longitudinal direction of the opening 8. The refrigerant is supplied and drained to and from the outside.

また、第二石英ブロック5内においては、図1(c)に示すように、冷媒流路が合流して束ねられ、外部との冷媒の給排水が行われる。これらの冷媒流路は、その断面が円であるから、大量の冷媒を流した際もその内圧によって構成部材の変形が起きにくい。つまり、本実施の形態においては、従来例に示した特許文献6に記載の技術において二重管構成として水冷した場合に比べて、はるかに大量の冷媒を流すことができ、効果的な冷却が可能である。   Further, in the second quartz block 5, as shown in FIG. 1 (c), the refrigerant flow paths are merged and bundled to supply and discharge the refrigerant to and from the outside. Since these refrigerant flow paths have a circular cross section, even when a large amount of refrigerant is flowed, deformation of the constituent members hardly occurs due to the internal pressure. In other words, in the present embodiment, a much larger amount of refrigerant can be allowed to flow than in the case of water-cooling as a double-pipe structure in the technique described in Patent Document 6 shown in the conventional example, and effective cooling is achieved. Is possible.

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、図示していない高周波電源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、長尺チャンバ内部の空間7にプラズマPを発生させ、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。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1(a)の左右方向へ、図1(b)(c)(d)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。   A rectangular linear opening 8 is provided, and the substrate mounting table 1 (or the substrate 2 on the substrate mounting table 1) is arranged to face the opening 8. In this state, by supplying high-frequency power to the solenoid coil 3 from a high-frequency power source (not shown) while supplying gas into the long chamber and spouting gas from the opening 8 toward the base material 2, By generating plasma P in the space 7 inside the long chamber and exposing the plasma in the vicinity of the opening 8 to the base material 2, the thin film 22 on the base material 2 can be subjected to plasma treatment. The base material 2 is processed by relatively moving the long chamber and the base material mounting table 1 in a direction perpendicular to the longitudinal direction of the opening 8. That is, the inductively coupled plasma torch unit T or the substrate mounting table 1 is moved in the left-right direction in FIG. 1A and in the direction perpendicular to the paper surface in FIGS. 1B, 1C, and 1D.

長尺チャンバ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)。   Various gases can be used as the gas supplied into the long chamber. However, considering the stability of the plasma, the ignitability, the life of the member exposed to the plasma, etc., it is desirable that the main gas is an inert gas. Among these, Ar gas is typically used. When plasma is generated only by Ar, the plasma becomes considerably high temperature (10,000 K or more).

このようなプラズマ処理装置において、長尺チャンバ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、図示していない高周波電源より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、長尺チャンバ内部の空間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。 In such a plasma processing apparatus, an Ar or Ar + H 2 gas is supplied into the long chamber from the plasma gas supply hole 11 and a gas is ejected from the opening 8 toward the base material 2 while a high frequency (not shown) is used. By supplying high frequency power of 13.56 MHz from the power source to the solenoid coil 3, a plasma P is generated by generating a high frequency electromagnetic field in the space 7 inside the long chamber, and the plasma in the vicinity of the opening 8 is formed as a base material. By performing exposure and scanning, heat treatment such as crystallization of the semiconductor film can be performed.

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。 As conditions for plasma generation, scanning speed = 50 to 3000 mm / s, total plasma gas flow rate = 1 to 100 SLM, H 2 concentration in Ar + H 2 gas = 0 to 10%, high frequency power = 0.5 to 10 kW Is appropriate. However, among these quantities, the gas flow rate and power are values per 100 mm of the length of the opening 8. This is because it is considered appropriate to input parameters proportional to the length of the opening 8 for parameters such as gas flow rate and electric power.

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、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。   In this manner, the long chamber and the substrate mounting table 1 are placed in a direction perpendicular to the longitudinal direction of the opening 8 while the longitudinal direction of the opening 8 and the substrate mounting table 1 are arranged in parallel. Since they move relatively, it is possible to configure so that the length of the plasma to be generated is substantially equal to the processing length of the substrate 2.

また、本実施の形態においては、長尺チャンバ内部の空間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1(a)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。   Moreover, in this Embodiment, the space 7 inside a long chamber is cyclic | annular. The distance between the bottom surface of the first quartz block 4 constituting the opening 8 and the surface of the substrate 2 (dimension g in FIG. 1A) is set to 0.5 mm. The effects brought about by such a long chamber structure will be described below.

従来例に示した特許文献6には、プラズマトーチ内部の構造は詳細に開示されていないが、一般的な円筒型の誘導結合型プラズマトーチと同様、一塊の直方体形状の空間であるものと推察される。このような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。   Although the internal structure of the plasma torch is not disclosed in detail in Patent Document 6 shown in the conventional example, it is inferred that it is a block of rectangular parallelepiped space like a general cylindrical inductively coupled plasma torch. Is done. When atmospheric pressure inductively coupled plasma is generated in such a space, an annular (doughnut-shaped) plasma is likely to be generated in the chamber. That is, since an annular plasma is generated in a rectangular parallelepiped chamber, only a part of the chamber becomes a very high-density plasma, and it is difficult to perform uniform processing in the longitudinal direction.

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、その形状に沿ってレーストラック形の細長い長尺のプラズマPが発生する。したがって、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。   On the other hand, in the present embodiment, since a long annular chamber is formed, a long and narrow plasma P having a racetrack shape is generated along the shape. Therefore, it is possible to perform processing that is much more uniform in the longitudinal direction than in the conventional example. Further, since the volume of the chamber is smaller than that of the conventional example, the high frequency power acting per unit volume is increased, and there is an advantage that the plasma generation efficiency is improved.

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。
In addition, it has been pointed out that in a conventional general inductively coupled plasma torch, the discharge becomes unstable when the gas flow rate is increased (for example, Hironobu Yabuta et al., “Design and evaluation of dual int ICP torque”). for low gas consumption ", Journal of Analytical Atomic Spectrometry,
17 (2002) 1090-1095). This is presumably because when the annular plasma oscillates in the chamber, the distance between the annular plasma and the coil is too far away in the downstream region of the gas flow, so that inductive coupling cannot be maintained, and the plasma misfires.

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、環状チャンバ内(隙間よりも上流の領域)にとどまる。したがって、ガス流量を増しても環状のプラズマ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。したがって、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。   On the other hand, in the present embodiment, since the distance g between the lowermost surface of the first quartz block 4 constituting the opening 8 and the surface of the substrate 2 is very narrow as 0.5 mm, the annular plasma P Cannot enter the gap between the inductively coupled plasma torch unit T and the base material 2, and remains in the annular chamber (a region upstream of the gap). Therefore, even if the gas flow rate is increased, the annular plasma P does not fluctuate, and an extremely stable long annular plasma P is maintained. Therefore, it is possible to generate plasma that is much more stable than the conventional example.

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、あるいは、高温処理が可能となる。   Moreover, since the part with high electron density and active particle density in plasma P is exposed to the surface of the base material 2, a high-speed process or a high temperature process is attained.

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。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ため、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。   When the distance g between the lowermost surface of the first quartz block 4 constituting the opening 8 and the surface of the substrate 2 was examined in detail, the oscillation of the annular plasma P was suppressed when g was 1 mm or less. I knew it was possible. If g is too small, the influence of parts processing and assembly accuracy in the longitudinal direction increases, and the plasma flow that reaches the base material 2 through the passage is weakened. Therefore, it is 0.1 mm or more, preferably 0.3 mm or more. It is desirable to configure.

また、環状チャンバの太さ(環状チャンバを構成する、一続きの閉じたヒモの太さ)dは、図1(a)においては、環状チャンバにおける、第一石英ブロック4の内壁面と、第二石英ブロック5の外壁面との間の距離dとして表される。また、環状チャンバの外径(環状チャンバの全体としての大きさ)をeとすると、図1(a)においては、互いに向かい合った、第一石英ブロック4の内壁面の距離eとして表される。環状チャンバは長尺であるので、長辺部と短辺部とでは、環状チャンバの外径eは異なり、長辺部における環状チャンバの外径eの方が小さい。   In addition, in FIG. 1A, the thickness d of the annular chamber (the thickness of the continuous closed string constituting the annular chamber) and the inner wall surface of the first quartz block 4 in the annular chamber, This is expressed as a distance d between the outer wall surface of the two-quartz block 5. If the outer diameter of the annular chamber (the overall size of the annular chamber) is e, in FIG. 1 (a), it is represented as the distance e between the inner wall surfaces of the first quartz block 4 facing each other. Since the annular chamber is long, the outer diameter e of the annular chamber is different between the long side portion and the short side portion, and the outer diameter e of the annular chamber at the long side portion is smaller.

これらの寸法d(環状チャンバの太さ)、e(環状チャンバの外径)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、環状チャンバ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、環状チャンバ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、環状チャンバの太さは、1mm以上であることが好ましく、環状チャンバの外径は、10mm以上であることが好ましいことがわかった。   When these dimensions d (the thickness of the annular chamber) and e (the outer diameter of the annular chamber) were examined in detail experimentally, if d was less than 1 mm, a high-density thermal plasma was extremely generated in the annular chamber. It has been found that it is less likely to occur. It has also been found that even when e is less than 10 mm, high-density thermal plasma is hardly generated in the annular chamber. From these experiments, it was found that the thickness of the annular chamber is preferably 1 mm or more, and the outer diameter of the annular chamber is preferably 10 mm or more.

また、dが太すぎるとプラズマ発生効率が低下するので、環状チャンバの太さdは10mm以下であることが望ましい。   Moreover, since plasma generation efficiency will fall if d is too thick, it is desirable that the thickness d of the annular chamber be 10 mm or less.

また、図3に示すように、開口部の開口幅fを、環状チャンバの太さよりと異なるように構成したものも考えられるが、開口部8付近のプラズマを基材2に曝露するためには、開口幅fを1mmよりも大きくする必要がある。   In addition, as shown in FIG. 3, it may be possible to configure the opening width f of the opening to be different from the thickness of the annular chamber, but in order to expose the plasma in the vicinity of the opening 8 to the substrate 2. The opening width f needs to be larger than 1 mm.

これは、先に述べた、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と同様のメカニズムに基づいている。gが1mm以下であれば、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、環状チャンバ内(隙間よりも上流の領域)にとどまる。同様に、fが1mm以下であれば、環状のプラズマPが開口部に侵入することができず、基材2へのプラズマ曝露ができない。   This is based on the same mechanism as described above that the oscillation of the annular plasma P can be suppressed when the distance g between the lowermost surface of the first quartz block 4 and the surface of the substrate 2 is 1 mm or less. Yes. If g is 1 mm or less, the annular plasma P cannot enter the gap between the inductively coupled plasma torch unit T and the substrate 2 and stays in the annular chamber (region upstream from the gap). . Similarly, if f is 1 mm or less, the annular plasma P cannot enter the opening, and the substrate 2 cannot be exposed to plasma.

言い換えると、図の左から基材載置台1がなす面に平行な方向から見た際に、誘導結合型プラズマトーチユニットTと基材2の間にプラズマの発光が観測できる状態を得るためには、開口幅fを1mmよりも大きくする必要がある。   In other words, in order to obtain a state in which plasma emission can be observed between the inductively coupled plasma torch unit T and the substrate 2 when viewed from the left in the drawing in a direction parallel to the surface formed by the substrate mounting table 1. Needs to have an opening width f larger than 1 mm.

(実施の形態2)
以下、本発明の実施の形態2について、図4を参照して説明する。
(Embodiment 2)
Hereinafter, Embodiment 2 of the present invention will be described with reference to FIG.

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。   FIG. 4 shows the configuration of the plasma processing apparatus according to Embodiment 2 of the present invention, which is a cross-sectional view taken along a plane perpendicular to the longitudinal direction of the inductively coupled plasma torch unit, and corresponds to FIG. To do.

実施の形態2においては、長尺で線状の開口部8を、長尺チャンバの長辺に対応する位置に2箇所配置する構成としている。   In the second embodiment, two long and linear openings 8 are arranged at positions corresponding to the long sides of the long chamber.

このような構成では、基材2の表面の任意の場所が、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)で二度プラズマに曝露されることになる。したがって、より高速または高温のプラズマ処理が可能となる。   In such a configuration, an arbitrary place on the surface of the substrate 2 is exposed to the plasma twice by one scan (moving the inductively coupled plasma torch unit T and the substrate mounting table 1 relatively). Will be. Therefore, higher-speed or high-temperature plasma processing becomes possible.

(実施の形態3)
以下、本発明の実施の形態3について、図5を参照して説明する。
(Embodiment 3)
Hereinafter, a third embodiment of the present invention will be described with reference to FIG.

図5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。   FIG. 5 shows the configuration of the plasma processing apparatus according to Embodiment 3 of the present invention, which is a cross-sectional view of the inductively coupled plasma torch unit taken along a plane perpendicular to the longitudinal direction, and corresponds to FIG. To do.

実施の形態3においては、第一石英ブロック4及び第二石英ブロック5の高さを小さく構成している。   In the third embodiment, the height of the first quartz block 4 and the second quartz block 5 is configured to be small.

このような構成により、トーチユニットが非常に小さくなる。   With such a configuration, the torch unit becomes very small.

(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。
(Embodiment 4)
Hereinafter, a fourth embodiment of the present invention will be described with reference to FIG.

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1(a)に相当する。   FIG. 6 shows the configuration of the plasma processing apparatus according to Embodiment 4 of the present invention, which is a cross-sectional view of the inductively coupled plasma torch unit cut along a plane perpendicular to the longitudinal direction, and corresponds to FIG. To do.

実施の形態4においては、実施の形態3と同様、第一石英ブロック4及び第二石英ブロック5の高さを小さく構成している。さらに、ソレノイドコイル3の代わりに、平面状のスパイラルコイル21を、第二石英ブロック5の上方に設けている。   In the fourth embodiment, as in the third embodiment, the heights of the first quartz block 4 and the second quartz block 5 are configured to be small. Furthermore, instead of the solenoid coil 3, a planar spiral coil 21 is provided above the second quartz block 5.

このような構成により、トーチユニットが非常に小さくなる。   With such a configuration, the torch unit becomes very small.

(実施の形態5)
以下、本発明の実施の形態5について、図7を参照して説明する。
(Embodiment 5)
The fifth embodiment of the present invention will be described below with reference to FIG.

図7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1(a)に相当する。   FIG. 7 shows the configuration of the plasma processing apparatus according to the fifth embodiment of the present invention, which is a cross-sectional view of the inductively coupled plasma torch unit cut along a plane perpendicular to the longitudinal direction, and corresponds to FIG. To do.

実施の形態5においては、第二石英ブロック5の下方を、基材載置台1に平行な面で切った断面が同じ形状になるよう構成するとともに、第一石英ブロック4の中間部に外側に向けて溝を形成する(図の左側の長辺)とともに、第一石英ブロック4の下部に外側に向けて凹部を形成する(図の右側の長辺)することで、これら溝及び凹部と第二石英ブロック5の外壁面との間に長尺チャンバ内部の空間7を構成している。   In the fifth embodiment, the lower part of the second quartz block 5 is configured so that the cross-section cut by a plane parallel to the substrate mounting table 1 has the same shape, and the intermediate part of the first quartz block 4 is placed outside. Grooves are formed toward the left side (the long side on the left side of the figure), and concave portions are formed on the lower side of the first quartz block 4 toward the outside (the long side on the right side of the figure). A space 7 inside the long chamber is formed between the outer wall surface of the two-quartz block 5.

(実施の形態6)
以下、本発明の実施の形態6について、図8を参照して説明する。
(Embodiment 6)
The sixth embodiment of the present invention will be described below with reference to FIG.

図8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1(a)に相当する。   FIG. 8 shows the configuration of the plasma processing apparatus according to Embodiment 6 of the present invention, which is a cross-sectional view of the inductively coupled plasma torch unit cut along a plane perpendicular to the longitudinal direction, and corresponds to FIG. .

図8において、内部が冷媒流路を構成する銅管12が、第二石英ブロック5の内側に設けられた凹部内に、接着剤14により接合されている。銅管12は接地され、プラズマの着火性向上に寄与している。第一石英ブロック4に対しては、その外壁面に誘電体管としての石英管13が接着剤14により接合される。また、ソレノイドコイル3が第一石英ブロック4の外壁面に接着剤14により接合されており、ソレノイドコイル3自身と第一石英ブロック4の両方を冷却することができる構造である。   In FIG. 8, a copper tube 12, the inside of which forms a coolant channel, is joined by an adhesive 14 in a recess provided inside the second quartz block 5. The copper tube 12 is grounded and contributes to improving the ignitability of the plasma. A quartz tube 13 as a dielectric tube is bonded to the first quartz block 4 by an adhesive 14 on its outer wall surface. In addition, the solenoid coil 3 is bonded to the outer wall surface of the first quartz block 4 with an adhesive 14 so that both the solenoid coil 3 itself and the first quartz block 4 can be cooled.

また、第二石英ブロック5の凹部においては、銅管12内に冷媒を流すことで、凹部を効果的に冷却するとともに、プラズマPに接する第二石英ブロック5の外壁面(長尺チャンバの内壁面)を効果的に冷却することができる。   Further, in the recess of the second quartz block 5, the coolant is allowed to flow into the copper tube 12, thereby effectively cooling the recess and the outer wall surface of the second quartz block 5 in contact with the plasma P (inside the long chamber). Wall surface) can be effectively cooled.

また、第二石英ブロック5に上方から凹部を形成しているため、プラズマガスマニホールド9及びプラズマガス供給配管10を、トーチユニットの長尺方向に対して平行に2箇所ずつ設ける構成としている。このような構成では、2つのガス供給系(プラズマガスマニホールド9及びプラズマガス供給配管10)のガス流量バランスを制御できるという利点もある。   Further, since the concave portion is formed in the second quartz block 5 from above, two plasma gas manifolds 9 and two plasma gas supply pipes 10 are provided in parallel to the longitudinal direction of the torch unit. Such a configuration also has an advantage that the gas flow rate balance of the two gas supply systems (plasma gas manifold 9 and plasma gas supply pipe 10) can be controlled.

(実施の形態7)
以下、本発明の実施の形態7について、図9を参照して説明する。
(Embodiment 7)
The seventh embodiment of the present invention will be described below with reference to FIG.

図9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垂直な面で切った断面図あり、図1(a)に相当する。   FIG. 9 shows the configuration of the plasma processing apparatus according to Embodiment 7 of the present invention, which is a cross-sectional view taken along a plane perpendicular to the longitudinal direction of the inductively coupled plasma torch unit, and corresponds to FIG. .

図9において、第一石英ブロック4の最下部に張り出し部4aが設けられ、ソレノイドコイル3と基材2の間にプラズマガスが主成分となる空間ができないように構成されている。   In FIG. 9, an overhanging portion 4 a is provided at the lowermost part of the first quartz block 4 so that a space mainly composed of plasma gas is not formed between the solenoid coil 3 and the substrate 2.

このような構成により、プラズマPとソレノイドコイル3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。   With such a configuration, the occurrence of arc discharge between the plasma P and the solenoid coil 3 can be effectively suppressed.

(実施の形態8)
以下、本発明の実施の形態8について、図10を参照して説明する。
(Embodiment 8)
Hereinafter, an eighth embodiment of the present invention will be described with reference to FIG.

図10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の長尺方向に垂直な面で切った断面図あり、図1(a)に相当する。   FIG. 10 shows the configuration of the plasma processing apparatus according to the eighth embodiment of the present invention, which is a cross-sectional view of the inductively coupled plasma torch unit cut along a plane perpendicular to the longitudinal direction, and corresponds to FIG. .

図10において、第二石英ブロック5の内側に設けられた凹部内に、ソレノイドコイル3が挿入されている。ソレノイドコイル3の中心軸は、図の紙面上、上下方向である。   In FIG. 10, the solenoid coil 3 is inserted into a recess provided inside the second quartz block 5. The central axis of the solenoid coil 3 is the vertical direction on the drawing sheet.

このような構成により、誘導結合型プラズマトーチユニットTが小型化できる。また、環状チャンバ内の放電や開口部8直下の基材2表面の視認性が高まるので、発光モニタリング、温度モニタリングなどの種々のモニタリングが容易に行える。また、プラズマPとソレノイドコイル3が空間的に分離されるので、プラズマPとソレノイドコイル3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。   With such a configuration, the inductively coupled plasma torch unit T can be reduced in size. Moreover, since the visibility in the discharge in the annular chamber and the surface of the base material 2 immediately below the opening 8 is enhanced, various monitoring such as light emission monitoring and temperature monitoring can be easily performed. Moreover, since the plasma P and the solenoid coil 3 are spatially separated, it is possible to effectively suppress the occurrence of arc discharge between the plasma P and the solenoid coil 3.

(実施の形態9)
以下、本発明の実施の形態9について、図11を参照して説明する。
(Embodiment 9)
Embodiment 9 of the present invention will be described below with reference to FIG.

図11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1(a)に相当する。   FIG. 11 shows the configuration of the plasma processing apparatus according to the ninth embodiment of the present invention, which is a cross-sectional view taken along a plane perpendicular to the longitudinal direction of the inductively coupled plasma torch unit, and corresponds to FIG. .

図11において、第二石英ブロック5の内側に設けられた凹部内に、ソレノイドコイル3が挿入されている。ソレノイドコイル3の中心軸は、図の紙面上、左右方向である。また、実施の形態1〜8においては、ソレノイドコイル3の中心軸が基材2に垂直で、かつ、環状チャンバがなす面が基材2に概ね平行であったのに対して、本実施の形態においては、ソレノイドコイル3の中心軸が基材2に平行で、かつ、環状チャンバがなす面が基材2に垂直となる構成としている。   In FIG. 11, the solenoid coil 3 is inserted into a recess provided inside the second quartz block 5. The central axis of the solenoid coil 3 is the left-right direction on the drawing sheet. Further, in the first to eighth embodiments, the central axis of the solenoid coil 3 is perpendicular to the base material 2 and the surface formed by the annular chamber is substantially parallel to the base material 2. In the embodiment, the central axis of the solenoid coil 3 is parallel to the substrate 2 and the surface formed by the annular chamber is perpendicular to the substrate 2.

このような構成により、誘導結合型プラズマトーチユニットTが小型化できる。また、環状チャンバ内の放電や開口部8直下の基材2表面の視認性が高まるので、発光モニタリング、温度モニタリングなどの種々のモニタリングが容易に行える。また、プラズマPとソレノイドコイル3が空間的に分離されるので、プラズマPとソレノイドコイル3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。   With such a configuration, the inductively coupled plasma torch unit T can be reduced in size. Moreover, since the visibility in the discharge in the annular chamber and the surface of the base material 2 immediately below the opening 8 is enhanced, various monitoring such as light emission monitoring and temperature monitoring can be easily performed. Moreover, since the plasma P and the solenoid coil 3 are spatially separated, it is possible to effectively suppress the occurrence of arc discharge between the plasma P and the solenoid coil 3.

(実施の形態10)
以下、本発明の実施の形態10について、図12を参照して説明する。
(Embodiment 10)
Embodiment 10 of the present invention will be described below with reference to FIG.

図12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る。図12(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・加速を実施する準備段階を示し、図12(b)はプラズマ処理中の段階を示し、図12(c)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。   FIG. 12 shows the configuration of the plasma processing apparatus according to the tenth embodiment of the present invention, and is a cross-sectional view taken along a plane perpendicular to the longitudinal direction of the inductively coupled plasma torch unit. FIG. 12A shows a preparatory stage for performing the ignition sequence / acceleration of the inductively coupled plasma torch unit T, FIG. 12B shows a stage during the plasma processing, and FIG. 12C shows the completion of the plasma processing. After that, the stage of deceleration and misfire is shown.

図12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の周囲に設けられる。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。   In FIG. 12, a flat cover 16 is provided on both sides of the substrate mounting table 1. The cover 16 is provided around the substrate mounting table 1 so as to surround the edge of the substrate 2 when the substrate 2 is disposed. Further, the surface of the cover 16 and the surface of the substrate 2 are configured to be located on the same plane. A coolant channel 17 for cooling the cover 16 is provided inside the cover 16. The cover 16 has a function of protecting the apparatus from plasma and a function of keeping the shape of the annular chamber constant so that plasma can be ignited and misfired smoothly. It is preferable that the gap w generated between the cover 16 and the base material 2 when the base material 2 is placed on the base material mounting table 1 is as small as possible.

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。   Note that at least the surface of the cover 16 is preferably made of an insulating material. With such a configuration, it is possible to effectively suppress the occurrence of arc discharge between the plasma and the cover 16. When at least the surface of the cover 16 is made of an insulating material, the entire cover 16 may be made of an insulator such as quartz or ceramic, or sprayed, CVD, coating, etc. on a metal (conductor) such as stainless steel or aluminum. You may use what formed the insulating film by.

(実施の形態11)
以下、本発明の実施の形態11について、図13及び図14を参照して説明する。
(Embodiment 11)
Hereinafter, an eleventh embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS.

図13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る。図13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平行で、かつ、基材に垂直な面で切った断面図であり、図1(d)に相当する。   FIG. 13 shows the configuration of the plasma processing apparatus according to the eleventh embodiment of the present invention, and is a cross-sectional view taken along a plane perpendicular to the longitudinal direction of the inductively coupled plasma torch unit. FIG. 13 shows a preparatory stage in which the ignition sequence / acceleration of the inductively coupled plasma torch unit T is performed. FIG. 14 shows the configuration of the plasma processing apparatus according to the eleventh embodiment of the present invention, and is a cross section cut by a plane parallel to the longitudinal direction of the inductively coupled plasma torch unit and perpendicular to the substrate. FIG. 6 corresponds to FIG.

実施の形態10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が、本実施の形態においては、図13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10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。   In the tenth embodiment, the case where the gap w is generated between the cover 16 and the base material 2 when the base material 2 is placed on the base material placing table 1 is illustrated. However, in the present embodiment, As shown in FIG. 13, the gap is not formed. In the tenth embodiment, when the inductively coupled plasma torch unit T passes near the gap w, the plasma may fluctuate or misfire, but this embodiment can effectively suppress this. In order to realize such a configuration, the cover 16 is kept movable, and after the base material 2 is placed on the base material placing table 1, a motor driving mechanism, an air driving mechanism, a spring driving mechanism, or the like is used as appropriate. A method of approaching and pressing the cover 16 toward the base material 2 slowly can be considered.

また、図14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。   In FIG. 14, the length of the opening 8 is equal to or greater than the width of the base material 2, so that one-time scanning (relative movement of the inductively coupled plasma torch unit T and the base material mounting table 1 is performed). ), The entire thin film 22 near the surface of the substrate 2 can be processed. A flat cover 16 is provided on both sides of the substrate mounting table 1. The cover 16 has a function of protecting the apparatus from plasma and a function of keeping the shape of the annular chamber constant so that plasma destabilization / misfire can be suppressed.

なお、図14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、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。   In FIG. 14, the refrigerant flow path is not provided inside the cover 16, but this is because the inductively coupled plasma torch unit T passes over the cover 16 in a short time, so that the inductively coupled plasma torch unit T This is because the heat energy flowing into the cover 16 is relatively small. Depending on the nature of the treatment, it may be preferable to provide a coolant channel and cool with water.

(実施の形態12)
以下、本発明の実施の形態12について、図15を参照して説明する。
(Embodiment 12)
Hereinafter, a twelfth embodiment of the present invention will be described with reference to FIG.

図15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り、図1(a)に相当する。   FIG. 15 shows the configuration of the plasma processing apparatus according to the twelfth embodiment of the present invention, which is a cross-sectional view of the inductively coupled plasma torch unit cut along a plane perpendicular to the longitudinal direction, and corresponds to FIG. .

図15において、長尺で線状の開口部8を構成する線状の隙間を隔てて、第三石英ブロック18及び第四石英ブロック19が誘導結合型プラズマトーチユニットTの最下部に設けられ、第一石英ブロック4及び第二石英ブロック5との間に、環状チャンバ内部の空間を構成している。第三石英ブロック18及び第四石英ブロック19は、少なくとも一方が図の左右方向にスライド可能なように構成され、開口部8の開口幅が可変となっている。   In FIG. 15, a third quartz block 18 and a fourth quartz block 19 are provided at the lowermost part of the inductively coupled plasma torch unit T with a linear gap constituting the long and linear opening 8 interposed therebetween. A space inside the annular chamber is formed between the first quartz block 4 and the second quartz block 5. At least one of the third quartz block 18 and the fourth quartz block 19 is configured to be slidable in the horizontal direction in the figure, and the opening width of the opening 8 is variable.

このような構成により、基材2へのプラズマ曝露の強度や、プラズマに曝露される時間などの処理パラメータを制御することができる。   With such a configuration, it is possible to control processing parameters such as the intensity of plasma exposure to the substrate 2 and the time of exposure to plasma.

(実施の形態13)
以下、本発明の実施の形態13について、図16を参照して説明する。
(Embodiment 13)
Hereinafter, a thirteenth embodiment of the present invention will be described with reference to FIG.

図16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り、図1(a)に相当する。   FIG. 16 shows the configuration of the plasma processing apparatus according to the thirteenth embodiment of the present invention, which is a cross-sectional view taken along a plane perpendicular to the longitudinal direction of the inductively coupled plasma torch unit, and corresponds to FIG. .

図16において、ソレノイドコイル3の中心軸は、図の紙面上、左右方向である。また、実施の形態9と同様、ソレノイドコイル3の中心軸が基材2に平行で、かつ、環状チャンバがなす面が基材2に垂直となる構成としている。ソレノイドコイル3は、中心軸に対して少し傾斜して配置されているが、環状チャンバに十分近接しているので、環状チャンバ内部の空間に高密度プラズマを生成することができる。ソレノイドコイル3と基材2との間には誘電体ブロック20が設けられ、プラズマから供給された荷電粒子がソレノイドコイル3に到達しないような構造となっている。   In FIG. 16, the central axis of the solenoid coil 3 is the left-right direction on the drawing sheet. As in the ninth embodiment, the central axis of the solenoid coil 3 is parallel to the base material 2 and the surface formed by the annular chamber is perpendicular to the base material 2. The solenoid coil 3 is disposed slightly inclined with respect to the central axis, but is sufficiently close to the annular chamber, so that high-density plasma can be generated in the space inside the annular chamber. A dielectric block 20 is provided between the solenoid coil 3 and the substrate 2 so that charged particles supplied from plasma do not reach the solenoid coil 3.

このような構成により、誘導結合型プラズマトーチユニットTが小型化できる。また、環状チャンバ内の放電や開口部8直下の基材2表面の視認性が高まるので、発光モニタリング、温度モニタリングなどの種々のモニタリングが容易に行える。また、プラズマPとソレノイドコイル3が空間的に分離されるので、プラズマPとソレノイドコイル3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。   With such a configuration, the inductively coupled plasma torch unit T can be reduced in size. Moreover, since the visibility in the discharge in the annular chamber and the surface of the base material 2 immediately below the opening 8 is enhanced, various monitoring such as light emission monitoring and temperature monitoring can be easily performed. Moreover, since the plasma P and the solenoid coil 3 are spatially separated, it is possible to effectively suppress the occurrence of arc discharge between the plasma P and the solenoid coil 3.

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。   The plasma processing apparatus and method described above merely exemplify typical examples of the scope of application of the present invention.

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。   For example, the inductively coupled plasma torch unit T may be scanned with respect to the fixed substrate mounting table 1, but the substrate mounting table 1 is scanned with respect to the fixed inductively coupled plasma torch unit T. May be.

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。加えて、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、さまざま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。   Moreover, it becomes possible by the various structure of this invention to process the surface vicinity of the base material 2 at high temperature. In addition, it can be applied to the crystallization of TFT semiconductor films and the modification of semiconductor films for solar cells, which have been described in detail in the prior art, as well as cleaning and reducing degassing of plasma display panel protective layers, silica fine particles The present invention can be applied to various surface treatments such as surface flattening and reduction of degassing of a dielectric layer made of an assembly of various materials, reflow of various electronic devices, and plasma doping using a solid impurity source. Moreover, as a manufacturing method of a solar cell, it can apply also to the method of apply | coating the powder obtained by grind | pulverizing a silicon ingot on a base material, and irradiating this with a plasma and fuse | melting it, and obtaining a polycrystalline silicon film.

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。   It is also possible to use an ignition source in order to facilitate plasma ignition. As an ignition source, an ignition spark device used for a gas water heater or the like can be used.

また、長尺の環状チャンバを構成するのではなく、円筒状の石英ブロック、円筒状に成形された導体製のソレノイドコイル3などを用いて、円筒状のトーチユニットを用いることも考えられる。   It is also conceivable to use a cylindrical torch unit by using a cylindrical quartz block, a solenoid coil 3 made of a conductor formed into a cylindrical shape, etc., instead of constituting a long annular chamber.

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、あるいは、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。   When the insulating base material 2 is used, the present invention is relatively easy to apply. However, when the base material 2 is a conductor or a semiconductor, or when the thin film 22 is a conductor or a semiconductor, Arc discharge is likely to occur on the surface of the material 2. In order to prevent this, a method of treating the surface of the substrate 2 after forming an insulating film on the surface of the substrate 2 can be used.

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。   In the description, the term “thermal plasma” is used for simplicity. However, it is difficult to distinguish between thermal plasma and low temperature plasma. For example, Tanaka Yasunori “Non-equilibrium in thermal plasma” plasma nucleus Journal of Fusion Society, Vol. 82, no. 8 (2006) p. As described in 479-483, it is also difficult to classify plasma types based on thermal equilibrium alone. The present invention has an object of heat-treating a substrate, and can be applied to a technique for irradiating high-temperature plasma without being bound by terms such as thermal plasma, thermal equilibrium plasma, and high-temperature plasma.

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。   In addition, the case where high-temperature heat treatment is uniformly performed in the vicinity of the surface of the base material for a very short time has been illustrated in detail. However, when the base material is subjected to low-temperature plasma processing by irradiating the base material with plasma or plasma and reactive gas flow at the same time. The present invention can also be applied. By mixing the reaction gas with the plasma gas, the plasma by the reaction gas is irradiated onto the substrate, and etching and CVD can be realized.

あるいは、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。 Alternatively, the plasma and the reactive gas flow are simultaneously irradiated onto the substrate by supplying a gas containing a reactive gas as a shielding gas while using a rare gas or a gas obtained by adding a small amount of H 2 gas to the rare gas as the plasma gas. In addition, plasma processing such as etching, CVD, and doping can be realized. When a gas containing argon as a main component is used as the plasma gas, thermal plasma is generated as exemplified in detail in the embodiment.

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、Cxy(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。 On the other hand, when a gas containing helium as a main component is used as the plasma gas, a relatively low temperature plasma can be generated. By such a method, processing such as etching and film formation can be performed without heating the substrate too much. Examples of the reactive gas used for etching include a halogen-containing gas such as C x F y (x and y are natural numbers), SF 6, and the like, and silicon and silicon compounds can be etched.

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。あるいは、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。 If O 2 is used as the reaction gas, it is possible to remove organic substances, resist ashing, and the like. The reactive gas used for CVD includes monosilane, disilane, and the like, and silicon or silicon compound can be formed. Alternatively, a silicon oxide film can be formed by using a mixed gas of O 2 and an organic gas containing silicon typified by TEOS (Tetraethoxysilane).

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。従来技術(例えば、特許文献7に記載のもの)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。   In addition, various low-temperature plasma treatments such as surface treatment for modifying water repellency and hydrophilicity are possible. Compared to the prior art (for example, described in Patent Document 7), since it is an inductive coupling type, even if a high power density per unit volume is applied, it is difficult to shift to arc discharge, so a higher density plasma is generated. As a result, a high reaction rate can be obtained, and the entire desired region to be treated of the substrate can be efficiently treated in a short time.

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、さまざま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。   As described above, the present invention can be applied to crystallization of a TFT semiconductor film and modification of a solar cell semiconductor film. Of course, cleaning and degassing of the protective layer of the plasma display panel, surface flattening and degassing reduction of the dielectric layer composed of aggregates of silica fine particles, reflow of various electronic devices, plasma doping using a solid impurity source In various surface treatments, plasma is generated stably and efficiently in the vicinity of the surface of the base material for high-temperature heat treatment uniformly for a short time, and the entire desired area of the base material is efficiently processed in a short time. It is an invention useful for processing well.

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。   In addition, the invention is useful for efficiently treating the entire desired region of the substrate in a short time in low temperature plasma processing such as etching, film formation, doping, and surface modification in the manufacture of various electronic devices. It is.

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
7 長尺チャンバ内部の空間
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
15,17 冷媒流路
P プラズマ
22 薄膜
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Base material mounting base 2 Base material T Inductive coupling type plasma torch unit 3 Solenoid coil 4 1st quartz block 5 2nd quartz block 7 Space inside long chamber 8 Opening 9 Plasma gas manifold 10 Plasma gas supply piping 11 Plasma gas Supply hole 15, 17 Refrigerant flow path P Plasma 22 Thin film

Claims (7)

誘電体部材に囲まれ、かつ、一続きの閉じたヒモ状の形状をもつ環状チャンバと、
前記環状チャンバの一部をなす直線状の空間と、前記直線状の空間に沿って設けられた線状の開口部と、
前記環状チャンバの内部にガスを導入するガス供給配管と、
前記環状チャンバの近傍に設けられたコイルと、を有する誘導結合型プラズマトーチを備え、
前記コイルに接続された高周波電源と、
前記開口部に対向して配置され、基材を載置する基材載置台と、
を備え、前記誘導結合型プラズマトーチと前記基材載置台とを一方向かつ直線的に相対的に移動させる機構を有すること、
を特徴とする誘導結合型プラズマ処理装置。
An annular chamber surrounded by a dielectric member and having a continuous closed string-like shape ;
A linear space that forms a part of the annular chamber; and a linear opening provided along the linear space;
A gas supply pipe for introducing gas into the annular chamber;
An inductively coupled plasma torch having a coil provided in the vicinity of the annular chamber;
A high-frequency power source connected to the coil;
A substrate mounting table disposed opposite to the opening and for mounting a substrate,
The Bei example, to have the inductively coupled plasma torch and the mechanism for the substrate mounting table in one direction and linearly moved relative,
An inductively coupled plasma processing apparatus.
前記環状チャンバは、長尺な形状であり、
前記開口部は、長尺で線状であり、
前記コイルは、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記載の誘導結合型プラズマ処理装置。
The annular chamber has an elongated shape,
The opening is long and linear,
The coil has a long shape in a direction parallel to the longitudinal direction of the opening,
The inductively coupled plasma processing apparatus according to claim 1, further comprising a moving mechanism that allows the chamber and the substrate mounting table to move relatively in a direction perpendicular to a longitudinal direction of the opening.
前記開口部の長さは、環状チャンバの環の長さよりも短い、請求項1記載の誘導結合型プラズマ処理装置。   The inductively coupled plasma processing apparatus according to claim 1, wherein a length of the opening is shorter than a ring length of the annular chamber. 前記誘電体部材の内部に、前記開口部の長手方向に対して平行に冷媒流路が設けられている、請求項2記載の誘導結合型プラズマ処理装置。   The inductively coupled plasma processing apparatus according to claim 2, wherein a coolant channel is provided in the dielectric member in parallel to the longitudinal direction of the opening. 前記誘電体部材は、内部誘電体ブロックが外部誘電体ブロックに挿入されることによって構成されている、請求項1記載の誘導結合型プラズマ処理装置。   The inductively coupled plasma processing apparatus according to claim 1, wherein the dielectric member is configured by inserting an internal dielectric block into an external dielectric block. 誘電体部材に囲まれ、かつ、一続きの閉じたヒモ状の形状をもつ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、前記環状チャンバの一部をなす直線状の空間に沿って設けられた線状の開口部に基材を近接して配置しつつ、前記環状チャンバと前記基材とを一方向かつ直線的に相対的に移動させながら、前記開口部の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こと、
を特徴とする誘導結合型プラズマ処理方法。
A high-frequency electromagnetic field is generated in the annular chamber by supplying high-frequency power to the coil while supplying gas into the annular chamber surrounded by a dielectric member and having a continuous string-like shape. The annular chamber and the base material are placed in close proximity to a linear opening provided along a linear space that forms a part of the annular chamber. Treating the surface of the substrate by exposing it to plasma in the vicinity of the opening , while relatively moving in one direction and linearly ;
An inductively coupled plasma processing method.
前記基材の表面に絶縁膜を形成した後に、前記基材の表面を処理する、請求項6記載の誘導結合型プラズマ処理方法。   The inductively coupled plasma processing method according to claim 6, wherein the surface of the substrate is treated after forming an insulating film on the surface of the substrate.
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