专利名称：等离子体处理装置及方法
技术领域：
本发明涉及进行将热等离子体向基材照射来处理基材的热等离子体处理、或者将反应气体所产生的等离子体或等离子体和反应气体流同时向基材照射来处理基材的低温等离子体处理等等离子体处理的等离子体处理装置及方法。
背景技术：
目前，多晶硅(poly-Si)等半导体薄膜广泛利用在薄膜晶体管(TFT=Thin FilmTransistor)或太阳能电池中。尤其是poly-SiTFT具有载体移动度高且能够在玻璃基板这样的透明的绝缘基板上制作的特征。有效地利用该特征，而将Poly-SiTFT广泛用于例如构成液晶显示装置、液晶投影仪或有机EL显示装置等的像素电路的开关元件、或者液晶驱动用驱动器的电路元件。
作为在玻璃基板上制作高性能的TFT的方法，已知有通常称作“高温工艺”的制造方法。在TFT的制造工艺中，将工序中使用最高温度为1000°C左右的高温的工艺通常称作“高温工艺”。高温工艺的特征除了能够利用硅的固相生长来形成比较优质的多晶硅膜之夕卜，还具有能够利用硅的热氧化来获得优质的栅极绝缘层、及能够形成清洁的多晶硅与栅极绝缘层的界面这些优点。在高温工艺中，通过上述特征，能够稳定地制造出高移动度且可靠性高的高性能TFT。另一方面，由于高温工艺是利用固相生长来进行硅膜的结晶化的工艺，因此需要在600°C左右的温度下进行48小时左右的长时间的热处理。这是时间非常长的工序，为了提高工序的生产率而必然需要多个热处理炉，因此存在难以低成本化这样的课题。此外，由于作为耐热性高的绝缘性基板来说不得不使用石英玻璃，因此基板的成本高，无法面向大面积化。另一方面，将工序中的最高温度降低且用于在廉价的大面积的玻璃基板上制造poly-SiTFT的技术是被称作“低温工艺”的技术。在TFT的制造工艺中，在最高温度为大约600°C以下的温度环境下在比较廉价的耐热性的玻璃基板上制造poly-SiTFT的工艺通常被称作“低温工艺”。在低温工艺中，广泛使用由振荡时间极短的脉冲激光来进行硅膜的结晶化的激光结晶化技术。激光结晶化是指如下技术通过向基板上的硅薄膜照射高输出的脉冲激光而使硅薄膜瞬间熔融，利用该熔融了的硅薄膜在凝固的过程中结晶化的性质。然而，该激光结晶化技术中存在几个大的课题。一个是在通过激光结晶化技术形成的多晶硅膜的内部局部存在的大量的俘获能级。由于这些俘获能级的存在，本来应该因电压的施加而在能动层移动的载体被俘获，无法有助于电传导，带来TFT的移动度降低、阈值电压的增大这样的恶劣影响。进而，由于激光输出的限制，还存在玻璃基板的尺寸受到限制这样的课题。为了提高激光结晶化工序的生产率，需要增加能够一次结晶化的面积。然而，由于目前的激光输出存在限制，因此在第七代(1800_X2100mm)这样的大型基板上采用该结晶化技术时，为了对一片基板进行结晶化而需要长时间。另外，激光结晶化技术通常使用成形为线状的激光，通过扫描该激光来进行结晶化。由于激光输出存在限制，因此该线束比基板的宽度短，为了对基板整面进行结晶化，需要将激光多次分别扫描。由此，在基板内产生线束的接缝的区域，形成被二次扫描的区域。该区域与在一次扫描下结晶化的区域相比，结晶性大不相同。因此两者的元件特性大不相同，这成为导致设备的偏差的要因。最后，由于激光结晶化装置的装置结构复杂且消耗部件的成本高，因此存在装置成本及运行成本高这样的课题。由此，使用由激光结晶化装置结晶化了的多晶硅膜的TFT会成为制造成本高的元件。为了克服这样的基板尺寸的限制及装置成本高这些课题，研究了称作“热等离子体流结晶化法”的结晶化技术(例如参照非专利文献I)。以下，对本技术简单地进行说明。当使钨(W)阴极与水冷了的铜(Cu)阳极对置并施加DC电压时，在两极间产生电弧放电。通过在该电极间在大气压下使氩气体流动，由此从铜阳极上开设的喷出孔喷出热等离子体。热等离子体是指热平衡等离子体，是指离子、电子及中性原子等的温度大致相等且它们的温度具有10000K左右的超高温的热源。因此，热等离子体能够将被热物体容易地加热至高温，通过将超高温的热等离子体前面相对于堆积有a-Si膜的基板高速扫描，由此使a-Si膜结晶化。 这样，由于装置结构极其简单且在大气压下进行结晶化工艺，因此无需用腔室等高价的构件来覆盖装置，可以期待装置成本极其低廉。另外，由于结晶化需要的是氩气体、电力和冷却水，因此是运行成本也低廉的结晶化技术。图16是用于说明使用了该热等离子体的半导体膜的结晶化方法的示意图。在图16中，热等离子体发生装置31构成为具备阴极32和与该阴极32离开规定距离而对置配置的阳极33。阴极32例如由钨等导电体构成。阳极33例如由铜等导电体构成。另外，阳极33中空地形成，通过使水通过该中空部分而能够冷却该阳极33。另外，在阳极33上设置有喷出孔(喷嘴)34。当在阴极32与阳极33之间施加直流(DC)电压时，在两极间产生电弧放电。在该状态下，通过在大气压下使氩气体等气体在阴极32与阳极33之间流动，由此能够从上述的喷出孔34喷出热等离子体35。这里，“热等离子体”是指热平衡等离子体，是指离子、电子及中性原子等的温度大致相等且它们的温度具有10000K左右的超闻温的热源。可以将这样的热等离子体利用在用于半导体膜的结晶化的热处理中。具体而言，预先在基板36上形成半导体膜37 (例如无定形硅膜)，使热等离子体(热等离子体流)35与该半导体膜37接触。此时，热等离子体35沿着与半导体膜37的表面平行的第一轴(在图示的例中为左右方向)相对地移动并同时与半导体膜37接触。即，热等离子体35沿着第一轴向扫描并同时与半导体膜37接触。这里，“相对地移动”是指使半导体膜37(及支承该半导体膜37的基板23)和热等离子体35相对地移动，仅使一方移动的情况和使两者一起移动的情况均包含在内。通过这样的热等离子体35的扫描，半导体膜37被热等离子体35所具有的高温加热，从而获得结晶化了的半导体膜38(在本例中为多晶硅膜)(例如参照专利文献I)。图17是表示距最表面的深度和温度的关系的概念图。如图17所示，通过使热等离子体35在基板36上高速地移动，由此能够仅对基板36的表面附近在高温下进行处理。热等离子体35通过后，被加热了的区域迅速地冷却，因此表面附近在极短时间内变成高温。这样的热等离子体通常在点状区域产生。热等离子体通过来自阴极32的热电子放出来维持，在等离子体密度高的位置处热电子放出更为频繁，因此正的反馈作用，而使等离子体密度越来越高。即，电弧放电会集中在阴极的一点处产生，热等离子体在点状区域产生。在半导体膜的结晶化等想要对平板状的基材均匀地进行处理的情况下，需要使点状的热等离子体遍及基材整体地扫描，但对于构筑减少扫描次数而能够在更短时间内进行处理的工艺来说，增大热等离子体的照射区域是有效的。因此，目前，研究了使热等离子体大面积地产生的技术。对例如通过等离子体喷枪的外喷嘴喷射的等离子体流而言，开发出在与外喷嘴的中心轴线交叉的方向上将用于使等离子体流宽幅化的宽幅化气体从两处同时喷出，而使等离子体流宽幅化的方法(例如参照专利文献2)。或者，公开了如下的方法，即，设置以喷嘴通路的口部相对于该喷嘴通路的轴芯以规定角度倾斜为特征的等离子体喷嘴，使构成喷嘴 通路的壳体或该壳体的一部分绕该长轴芯高速地旋转，使等离子体喷嘴沿着工件通过移动(例如参照专利文献3)。另外，还公开了设置有具有至少一个偏芯配置的等离子体喷嘴的旋转头的机构(例如参照专利文献4)。此外，虽然不是出于对大面积在短时间内进行处理这样的目的，但作为使用了热等离子体的焊接方法，公开了以使用带状电极并以其宽度方向成为焊接线方向的方式配置而进行焊接为特征的高速气体屏蔽电弧焊接方法(例如参照专利文献5)。另外，公开了使用扁平的长方体状的绝缘体材料且呈线状的细长形状的感应耦合型等离子体喷枪(例如参照专利文献6)。此外，公开了使用长条的电极来生成细长线状的等离子体的方法(例如参照专利文献7)。虽然记载有产生热等离子体的内容，但涉及的是产生低温等离子体的结构，而并非适合于热处理的结构。在假设产生了热等离子体时，由于为使用了电极的电容耦合型，因此推断电弧放电集中在一个部位，难以沿长度方向产生均匀的热等离子体。另一方面，作为低温等离子体处理装置，是指通过将蚀刻气体或CVD (Chemical Vapor Deposition)用的气体等离子体化而能够进行蚀刻或成膜等的等离子体处理的装置。在先技术文献专利文献专利文献I日本特开2008-53634号公报专利文献2日本特开平08-118027号公报专利文献3日本特开2001-68298号公报专利文献4日本特表2002-500818号公报专利文献5日本特开平04-284974号公报专利文献6日本特表2009-545165号公报专利文献7日本特开2007-287454号公报非专利文献非专利文献I"Crystallization of Si in Millisecond Time DomaionInduced by Thermal Jet Irradiation" S. Higashi, H. Kahu, T.Okada, H. Murakami, andS. Miyazaki,Japanese Journal of Applied Physics,Vol. 45,No. 5B,(2006)pp. 4313-4320
发明内容
发明要解决的问题然而，就半导体的结晶化等在极短时间内对基材的表面附近进行高温处理的用途来说，目前的使热等离子体大面积地产生的技术是没有效的。在现有例所示的专利文献2中记载的使热等离子体大面积地产生的技术中，虽然能够宽幅化，但宽幅化了的区域中的温度分布变成100°c以上，不可能实现均匀的热处理。另外，在现有例所示的专利文献3、4中记载的使热等离子体大面积地产生的技术中，本质上是使热等离子体摇动，因此实际上进行热处理的时间与不旋转而进行扫描的情况相比变短，因此对大面积进行处理的时间没有变得特别短。另外，为了进行均匀处理而需要使旋转速度比扫描速度足够大，不可避免地导致喷嘴的结构的复杂化。另外，现有例所示的专利文献5中记载的技术为焊接技术，而不是用于对大面积 均匀地进行处理的结构。即使假设将该焊接技术适用于大面积处理用途，由于在该结构中点状的电弧沿着带状电极振动，因此虽然在时间平均的情况下会均匀地产生等离子体，但瞬间产生了不均匀的等离子体。从而，无法适用于大面积的均匀处理。另外，现有例所示的专利文献6中记载的技术与非专利文献I或专利文献I所公开的使用了 DC电弧放电的技术不同，其特征在于是感应耦合型的高频等离子体喷枪。由于是无电极放电，因此具有热等离子体的稳定性优越(时间变化小)且向电极材料的基材的混入(污染)少这样的优点。这样，在感应耦合型等离子体喷枪中，为了保护绝缘体材料以防高温等离子体的侵害，通常采用将绝缘体材料形成为双重管结构并在其间使制冷剂流动的方法。然而，在现有例所示的专利文献6中记载的技术中，由于绝缘体材料形成为扁平的长方体状，因此仅通过将绝缘体材料单纯形成为双重管结构，是无法使充分的流量的制冷剂流动的。其原因在于，绝缘体材料与金属相比通常机械强度差，因此若将绝缘体材料在长度方向上形成得过长，则无法提高双重管的内压。因此，在对大面积均匀地进行处理方面存在限制。另外，即使假设不存在绝缘体材料的冷却的问题，在现有例所示的专利文献6中记载的技术中，由于是在绝缘体材料的内部空间形成的高温等离子体中，仅从内部空间的最下部喷出的极少一部分直接作用于基材的结构，因此存在电力效率差这样的问题。另外，在绝缘体材料的内部空间中，中心附近的等离子体密度变高，因此存在等离子体在长度方向上变得不均匀而无法对基材均匀地进行处理这样的问题。需要说明的是，即使是点状的热等离子体，由于其直径大的话则能够减少大面积处理时的扫描次数，因此根据用途不同而能够在短时间内进行处理。然而，若热等离子体的直径大，则扫描时热等离子体在基材上通过的时间实际上变长，因此无法在极短时间内仅对基材的表面附近进行高温处理，直至基材的相当深的区域都变成高温，例如会产生玻璃基板的破损或膜剥离等不良情况。本发明鉴于这样的课题而提出，其目的在于提供一种等离子体处理装置及方法，从而在对基材的表面附近在极短时间内均匀地进行高温热处理时，或者在将反应气体所产生的等离子体或等离子体和反应气体流同时向基材照射来对基材进行低温等离子体处理时，能够对基材的期望的被处理区域整体在短时间内进行处理。用于解决问题的手段
本发明为了达成上述目的而如下构成。本发明的等离子体处理装置，具备具备狭缝状的开口部的筒状腔室；经由气体导入口向所述腔室内供给气体的气体供给装置；具有与所述开口部的长度方向平行的线圈延伸方向且使所述腔室内产生高频电磁场的螺线管；向所述线圈供给高频电力的高频电源；
与所述开口部对置配置，且在基材载置面上载置基材的基材载置台；维持所述开口部的长度方向与所述基材载置台的所述基材载置面平行的状态，并同时使所述腔室与所述基材载置台相对地移动的移动装置。通过这样的结构，对基材的表面附近在极短时间内均匀地进行高温热处理时，或者将反应气体所产生的等离子体或等离子体和反应气体流同时向基材照射来对基材进行低温等离子体处理时，能够对基材的期望的被处理区域整体在短时间内进行处理。在本发明的等离子体处理装置中，可以构成为，所述移动装置使所述腔室和所述基材载置台沿着与所述开口部的长度方向正交的方向相对地移动。这样，能够对基材的期望的被处理区域整体在更短时间内进行处理。另外，在本发明的等离子体处理装置中，可以构成为，所述筒状腔室由电介质的圆筒构成，且在所述腔室的外侧设置有所述线圈。另外，在本发明的等离子体处理装置中，也可以构成为，所述筒状腔室由金属的圆筒构成，且在所述腔室的内侧设置有所述线圈。尤其在后者的情况下，由于构成为螺线管不位于等离子体喷射口与基材载置台之间的结构，因此具有长度方向上的处理的均匀性变高这样的优点。另外，在本发明的等离子体处理装置中，优选从所述气体供给装置向所述腔室供给气体的多个气体导入口与所述开口部的长度方向平行地设置，且设置在与所述开口部对 置的面上。通过这样的结构，具有从气体喷出口朝向基材载置台的气体的流动变得顺畅而易于层流化，能够进行稳定的等离子体处理这样的优点。另外，在本发明的等离子体处理装置中，也可以构成为，所述线圈的两端部的线状部向与所述线圈的延伸方向垂直的方向弯曲，并向与所述筒状腔室的开口部相反的方向且所述腔室的外侧引出。通过这样的结构，能够实现容易组装的装置。另外，在本发明的等离子体处理装置中，也可以构成为，将所述腔室用与所述线圈的延伸方向垂直的面剖开而得到的剖面形状中的所述腔室内部的空间为环状。另外，在本发明的等离子体处理装置中，还可以构成为，将所述腔室用与所述线圈的延伸方向垂直的面剖开而得到的剖面形状中的所述腔室内部的空间为U字状。尤其是在后者的情况下，具有从气体喷出口朝向基材载置台的气体的流动变得顺畅而易于层流化，能够进行稳定的等离子体处理这样的优点。另外，在本发明的等离子体处理装置中，也可以构成为，所述线圈收纳在绝缘构件的线圈外壳的空间内，所述线圈浸在所述空间内的绝缘性流体中，且所述绝缘性流体在所述空间内流动来冷却所述线圈。
通过这样的结构，能够有效地冷却螺线管、收纳有螺线管的绝缘构件的双方。另外，在本发明的等离子体处理装置中，也可以构成为，从所述气体供给装置经由所述气体导入口向所述腔室内供给的所述气体的供给系统由保护气体用和等离子体气体用的两个系统以上构成。通过这样的结构，分成适于等离子体生成的等离子体气体和对筒状腔室的内壁或收纳有螺线管的绝缘构件的壁面进行保护的保护气体，来适当调整气体种类或气体流量等，由此具有能够进行稳定的等离子体处理的优点。另外，也可以构成为，所述线圈的每单位长度的匝数在所述线圈的延伸方向上不均匀。或者，还可以构成为，所述螺线管在所述线圈的延伸方向上分割成多个。通过这样的结构，能够提高长度方向上的处理的均匀性。第二发明的等离子体处理方法，向筒状腔室内供给气体，且从形成在所述腔室上 的狭缝状的开口部朝向载置在基材载置台的基材载置面上的基材喷出气体，并且向具有与所述开口部的长度方向平行的线圈延伸方向的螺线管供给高频电力，由此使所述腔室内产生高频电磁场，维持所述开口部的长度方向与所述基材载置台的所述基材载置面平行的状态，并同时使所述腔室和所述基材载置台相对地移动，来对所述基材的表面进行热处理。在本发明的等离子体处理方法中，可以在构成筒状腔室的长度方向的壁由电介质构成且螺线管设置在筒状腔室的外侧的状态下对基材进行处理，或者，也可以在构成筒状腔室的长度方向的壁由金属构成且螺线管设置在筒状腔室的内侧的状态下对基材进行处理。尤其在后者的情况下，由于构成为螺线管不位于等离子体喷射口与基材载置台之间的结构，因此具有长度方向上的处理的均匀性变高这样的优点。另外，在本发明的等离子体处理方法中，优选在从所述气体供给装置向所述腔室供给气体的多个气体导入口与所述开口部的长度方向平行地设置且设置在与所述开口部对置的面上的状态下对基材进行处理。通过这样的结构，具有从气体喷出口朝向基材载置台的气体的流动变得顺畅而易于层流化，能够进行稳定的等离子体处理这样的优点。另外，在本发明的等离子体处理方法中，优选在如下状态下对基材进行处理，所述状态是指所述线圈的两端部的线状部向与所述线圈的延伸方向垂直的方向弯曲，并向与所述筒状腔室的开口部相反的方向且所述腔室的外侧引出。通过这样的结构，能够实现容易组装的装置中的处理。另外，在本发明的等离子体处理方法中，可以在将所述腔室用与所述线圈的延伸方向垂直的面剖开而得到的剖面形状中的所述腔室内部的空间为环状的状态下对基材进行处理，或者，也可以在将所述腔室用与所述线圈的延伸方向垂直的面剖开而得到的剖面形状中的所述腔室内部的空间为U字状的状态下对基材进行处理。尤其在后者的情况下，具有从气体喷出口朝向基材载置台的气体的流动变得顺畅而易于层流化，能够进行稳定的等离子体处理这样的优点。另外，在本发明的等离子体处理方法中，也可以在如下状态下对基材进行处理，所述状态是指所述线圈收纳在绝缘构件的线圈外壳的空间内，所述线圈浸在所述空间内的绝缘性流体中，且所述绝缘性流体在所述空间内流动来冷却所述线圈。
通过这样的结构，能够有效地冷却螺线管和收纳有螺线管的绝缘构件这两方。另外，在本发明的等离子体处理方法中，优选在从所述气体供给装置经由所述气体导入口向所述腔室内供给的所述气体的供给系统由保护气体用和等离子体气体用的两个系统以上构成的状态下对基材进行处理。通过这样的结构，分成适于等离子体生成的气体和对筒状腔室的内壁或收纳有螺线管的绝缘构件的壁面进行保护的气体，来适当调整气体种类或气体流量等，由此具有能够进行稳定的等离子体处理的优点。另外，在本发明的等离子体处理方法中，也可以在所述线圈的每单位长度的匝数在所述线圈的延伸方向上不均匀的状态下对基材进行处理，或者，还可以在所述螺线管在所述线圈的延伸方向上分割成多个的状态下对基材进行处理。通过这样的结构，能够提高长度方向上的处理的均匀性。
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发明效果根据本发明，对基材的表面附近在极短时间内均匀地进行高温热处理时，能够对基材的期望的被处理区域整体在短时间内进行处理。
本发明的上述及其它目的和特征通过基于附图对优选实施方式如下记述而得以明确。在这些附图中，图IA是表示本发明的第一实施方式中的等离子体处理装置的结构的剖视图。图IB是表示本发明的第一实施方式中的等离子体处理装置和四方形的基材及基材载置台的关系的等离子体处理装置的仰视图。图IC是表示本发明的第一实施方式中的等离子体处理装置和圆形的基材及基材载置台的关系的等离子体处理装置的仰视图。图2A是表示本发明的第一实施方式中的等离子体处理装置的结构的图IA的A-A线的剖开部端面图。图2B是表示本发明的第一实施方式中的等离子体处理装置的移动装置的立体图。图3是表示本发明的第一实施方式中的等离子体处理装置的结构的剖视图。图4是表示本发明的第一实施方式中的等离子体处理装置的结构的图3的B-B线的剖开部端面图。图5A是表示本发明的第二实施方式中的等离子体处理装置的结构的剖视图。图5B是表示图5A的本发明的第二实施方式中的等离子体处理装置和基材及基材载置台的关系的等离子体处理装置的仰视图。图6是表示本发明的第二实施方式中的等离子体处理装置的结构的图5A的C-C线的剖开部端面图。图7是表示本发明的第三实施方式中的等离子体处理装置的结构的剖视图。图8是表示本发明的第三实施方式中的等离子体处理装置的结构的图7的D-D线的剖开部端面图。图9A是表示本发明的第四实施方式中的等离子体处理装置的结构的剖视图。
图9B是表示图9A的本发明的第四实施方式中的等离子体处理装置和基材及基材载置台的关系的等离子体处理装置的仰视图。图IOA是表示本发明的第四实施方式中的等离子体处理装置的结构的图9A的E-E线的剖开部端面图。图IOB是表示图9A的本发明的第四实施方式中的等离子体处理装置和基材及基材载置台的关系的等离子体处理装置的仰视图。图11是表示本发明的第五实施方式中的等离子体处理装置的结构的剖视图。图12是表示本发明的第五实施方式中的等离子体处理装置的结构的剖视图。图13是表示本发明的第六实施方式中的等离子体处理装置的结构的剖视图。
图14是表示本发明的第七实施方式中的等离子体处理装置的结构的剖视图。图15A是表示本发明的第八实施方式中的等离子体处理装置的结构的剖视图。图15B是表示在本发明的所述各种实施方式中，能够取代螺旋形的螺线管使用的多重的螺旋形的线圈的图。图16是用于说明现有例的使用了热等离子体的半导体膜的结晶化方法的示意图。图17是表示现有例中的距最表面的深度和温度的关系的概念图。图18是表示本发明的第九实施方式中的等离子体处理装置的结构的剖视图。图19A是表示本发明的实施方式的第一变形例中的等离子体处理装置的结构的首1J视图。图19B是表示本发明的实施方式的第一变形例中的等离子体处理装置的结构的首1J视图。图20是表示本发明的实施方式的第一变形例中的等离子体处理装置的结构的立体图。图21是表示本发明的实施方式的第二变形例中的等离子体处理装置的结构的剖视图。图22是表示本发明的实施方式的第三变形例中的等离子体处理装置的结构的剖视图。图23是表示本发明的实施方式的第四变形例中的等离子体处理装置的结构的立体图。图24是表示本发明的实施方式的第五变形例中的等离子体处理装置的结构的剖视图。图25是表示本发明的实施方式的第六变形例中的等离子体处理装置的结构的立体图。图26是表示本发明的实施方式的第七变形例中的等离子体处理装置的结构的剖视图。
具体实施例方式以下，参照附图对本发明的第一实施方式详细地进行说明。以下，使用附图对本发明的实施方式中的热等离子体处理装置进行说明。
(第一实施方式)以下，参照图IA 图4对本发明的第一实施方式进行说明。图IA是表示本发明的第一实施方式中的热等离子体处理装置的结构的图。图IB是表示本发明的第一实施方式中的等离子体处理装置和四方形的基材2及基材载置台I的关系的等离子体处理装置的仰视图。图IA及图IB是用与感应耦合型等离子体喷枪单元3的长度方向平行且包括螺线管9的中心轴10在内的与基材2的表面垂直的面剖开而得到的剖视图。另外，图2A是沿图IA所示的虚线A-A剖开而得到的剖开部端面图。需要说明的是，在以下的说明中，对基材2为四方形的结构进行了说明，但如图IC所示，本发明的第一实施方式中的等离子体处理装置也可以适用于圆形的基材2A(省略了基材载置台I的图示)。作为基材2的一例，例举有半导体基板等。
在图IA及图2A中，在基材载置台I的矩形或圆形的基材载置面Ia上载置有基材2。感应耦合型等离子体喷枪单元3包括筒状腔室7、作为气体导入口的一例的气体喷出口8和螺线管9。筒状腔室7包括在下端面设有长方形的狭缝状的等离子体喷出口 4(有时也称作“开口部”)且由绝缘体材料构成的圆筒5及分别闭塞圆筒5的两端的盖6。气体喷出口 8由从各盖6的中央部插入到筒状腔室7内的气体喷出管构成，将气体从气体供给装置40向筒状腔室7内以一定流速供给。螺线管9在圆筒5的外侧与圆筒5的中心轴10同心地配置，从高频电源41供给高频电力而使筒状腔室7内产生高频电磁场。基材载置台I (或者，载置在基材载置台I的基材载置面Ia上的基材2)与等离子体喷出口 4对置配置。在该状态下，利用气体喷出口 8向筒状腔室7内供给气体，且从等离子体喷出口 4朝向基材2喷出气体，并同时利用高频电源41向螺线管9供给高频电力，由此使筒状腔室7内产生等离子体P，且将等离子体P从等离子体喷出口 4向基材2照射。螺线管9的中心轴10的方向、等离子体喷出口 4(开口部)的长度方向和基材载置台I的基材载置面Ia(基材2的表面)平行地配置。螺线管9的中心轴10的方向意味着螺线管9延伸的方向(线圈延伸方向)。另外，能够利用移动装置42使包括筒状腔室7在内的等离子体喷枪单元3和基材载置台I沿与等离子体喷出口 4(开口部)的长度方向交叉的方向、例如从提高生产效率的观点出发与等离子体喷出口 4(开口部)的长度方向垂直的(正交的)方向(与图IA的纸面垂直的方向、图2A中的箭头的方向)以均匀速度相对地移动并同时对基材表面进行热处理。这样，能够对基材2的表面附近11均匀地进行热处理。相对于固定了的基材载置台I上的基材2而使等离子体喷枪单元3以均匀速度移动的移动装置42的一例如图2B所示。在图2B中，移动装置42包括托架42b，其供在两端支承等离子体喷枪单元3的等离子体喷枪单元支承臂42a固定；轨道42c，其沿着移动装置42的移动方向(线圈延伸方向)延伸出；移动台42e，其供托架42b固定，且使作为移动驱动装置的一例而设置的移动驱动用电动机42d正反旋转，从而使托架42b沿着固定有与电动机42d卡合的螺纹轴的轨道42c以均匀速度移动。由此，在控制装置43的控制下，移动驱动用电动机42d正转而使移动台42e沿着轨道42c以均匀速度前进或后退，从而能够经由托架42b及一对支承臂42a使等离子体喷枪单元3相对于基材2移动。这样，在控制装置43的控制下，能够通过移动装置42使等离子体喷枪单元33在基材2上以均匀速度移动并同时进行等离子体处理。当通过移动装置42使等离子体喷枪单元33在基材2上移动时，移动方向可以为一方向，也可以往复移动。该移动装置42也可以适用于后述的其它实施方式或变形例。控制装置43分别对气体供给装置40、高频电源41和移动装置42等的动作进行控制，从而控制成进行期望的等离子体处理。螺线管9是与圆筒5同轴且配置在圆筒5的外侧的螺旋形的铜管，使冷却水在内部流动来进行冷却。为了防止铜向等离子体的混入并抑制电弧放电，用绝缘膜覆盖螺线管 9的表面。另外，在构成圆筒5的构件的内部及盖6的内部也分别设置水冷配管，使冷却水在水冷配管内流动，由此进行圆筒5及盖6的冷却，减少来自等离子体P的热破坏。也可以将圆筒5由直径不同的两个绝缘材料的圆筒构件构成，由此利用这两个圆筒构件间的间隙构成水冷配管。在该结构中，构成筒状腔室7的长度方向的壁由电介质(圆筒5)构成，螺线管9设置在筒状腔室7的外侧，螺线管9的一部分位于等离子体喷射口 4与基材载置台I之间。另外，由于等离子体喷射口 4的长度方向的长度比基材2的宽度大，因此通过一次扫描(使等离子体喷枪单元3和基材载置台I相对地移动)就能够对基材2的表面附近11的整体进行热处理。另外，向筒状腔室7内供给气体的气体喷出口 8设置在两个盖6两方上，且设置在与螺线管9的中心轴向(延伸方向)垂直的面上。在这样的热等离子体处理装置中，通过使冷却水在螺线管9的内部流动且使冷却水也在圆筒5及盖6的内部的水冷配管内流动，从而分别进行冷却，并同时利用气体喷出口8向筒状腔室7内供给Ar或Ar+H2气体，且从等离子体喷出口 4朝向基材2喷出气体，利用高频电源41向螺线管9供给13. 56MHz的高频电力，由此使筒状腔室7内产生等离子体P，从等离子体喷出口 4向基材2照射等离子体P且进行扫描，从而能够进行半导体膜的结晶化等热处理。这样，由于在螺线管9的中心轴10的方向、等离子体喷出口 4的长度方向和基材载置台I的基材载置面Ia (基材2的表面)平行配置的状态下使筒状腔室7和基材载置台I沿与等离子体喷出口 4的长度方向垂直的方向相对地移动，因此能够使需要生成的等离子体P的长度与基材2的处理长度大致相等。若这样构成，则只要使筒状腔室7和基材载置台I相对地移动一次就能够完成基材2的热处理，因此生产效率变高。其中，即使在需要生成的等离子体P的长度比基材2的处理长度短，使筒状腔室7和基材载置台I相对地移动两次、三次即可的情况下，与现有的往复移动数百次的情况相比，也能够提高生产效率。另外，将筒状腔室7用与其中心轴垂直的面剖开而得到的剖面的宽度(图2A及图4中的筒状腔室7的内部空间的宽度)比等离子体喷出口 4的宽度(图2A及图4中的间隙的长度)稍大即可。即，能够使需要生成的等离子体P的体积与现有技术相比极小。其结果是，电力效率显著地提高。另外，维持螺线管9的中心轴10的方向和等离子体喷出口 4的长度方向平行配置的状态是为了确保热等离子体的长度方向的均匀性，因此能够在筒状腔室7的内部空间沿着中心轴10的方向生成比较均匀的等离子体，由此等离子体在长度方向上变得均匀，能够对基材2均匀地进行处理。即，维持螺线管9的中心轴10的方向和等离子体喷出口 4的长度方向平行配置的状态是为了确保热等离子体的长度方向的均匀性。若该平行关系大幅走样，则热等离子体在长度方向上会变得不均匀，因此不优选。另外，维持螺线管9的中心轴10的方向、等离子体喷出口 4的长度方向和基材载置台I的基材载置面Ia (基材2的表面)平行配置的状态是为了提高生产效率。由此螺线管9的中心轴10的方向、等离子体喷出口4的长度方向和基材载置台I的基材载置面Ia(基材2的 表面)的平行关系并不仅局限于本实施方式，在其它实施方式中也优选维持该平行关系。需要说明的是，如图3及图4所示，也可以构成为向筒状腔室7内供给气体的气体喷出口 8的排列方向与螺线管9的中心轴10的方向平行(换言之，来自气体喷出口 8的气体的喷出方向为与螺线管9的中心轴10的方向正交的方向)，且气体喷出口 8设置在与等离子体喷出口 4(开口部)对置的面上这样的结构。在该结构中，筒状腔室7内的气体流动的方向成为与螺线管9的中心轴10垂直的方向。通过这样的结构，具有从气体喷出口 8朝向基材载置台I侧的气体的流动变得顺畅而易于层流化，能够进行稳定的等离子体处理这样的优点。需要说明的是，图4是沿图3所示的虚线B-B剖开的剖开部端面图。需要说明的是，以上例示了圆筒5的全部由绝缘体材料构成的情况。然而，由于只要能够使通过向螺线管9供给高频电力而产生的高频电磁场向筒状腔室7内放射即可，因此也可以在由金属材料构成的筒上设置由绝缘体材料构成的窗来构成圆筒5。例如若形成为与螺线管9的中心轴10平行的多个短条状的窗，则能够使高频电磁场的透过效率不那么降低，能够产生等离子体。另外，从尽可能缩短热处理的观点出发，作为一例，优选将等离子体喷出口 4的宽度设为Imm且将移动速度设为I 几mm/sec。根据本发明的第一实施方式，在对基材2的表面附近极短时间内均匀地进行高温热处理时，能够对基材2上的期望的被处理区域整体在短时间内进行处理。(第二实施方式)以下，参照图5A 图6对本发明的第二实施方式进行说明。图5A是表示本发明的第二实施方式中的热等离子体处理装置的结构的图，是用与感应耦合型等离子体喷枪单元3A的长度方向平行且包括螺线管9A的中心轴IOA在内的与基材2的表面垂直的面剖开而得到的剖视图。另外，图5B是表示图5A的本发明的第二实施方式中的等离子体处理装置和基材及基材载置台的关系的等离子体处理装置的仰视图。图6是沿着图5A所示的虚线C-C剖开而得到的剖开部端面图。在图5A及图6中，在基材载置台I的基材载置面Ia上载置有基材2。感应耦合型等离子体喷枪单元3A包括筒状腔室7A、作为气体导入口的一例的气体喷出口 8A、螺线管9A。筒状腔室7A包括在下端面的中央部设有长方形的狭缝状的等离子体喷出口4A(开口部)，由金属材料构成，外形为四棱柱状且在内部形成有圆形空间的圆筒12 ;及由金属材料构成且闭塞圆筒12的两端的盖6A。气体喷出口 8A由从各盖6A的上部插入到筒状腔室7A内的气体喷出管构成，向筒状腔室7A内供给气体。螺线管9A在圆筒12的内侧的圆形空间内与圆筒12的中心轴IOA同心地配置，通过从高频电源41供给高频电力而使筒状腔室7A内产生高频电磁场。由绝缘材料构成的衬套13沿轴向插入两个盖6A的中央部，为了向螺线管9A供电，螺线管9A的两端部的由铜等导电材料构成的线状部14向筒状腔室7A的外部引出。利用气体喷出口 8A向筒状腔室7A内供给气体，且从等离子体喷出口 4A朝向基材2喷出气体，并同时利用高频电源41向螺线管9A供给高频电力，由此使筒状腔室7内产生等离子体P，从等离子体喷出口 4A向基材2照射等离子体P。螺线管9A的中心轴IOA的方向、等离子体喷出口 4A(开口部)的长度方向和基材载置台I的基材载置面Ia(基材2的表面)平行地配置。螺线管9A的中心轴10的方向意味着螺线管9A延伸的方向(线圈延伸方向)。另外，能够利用移动装置42使包括筒状腔室7A在内的等离子体喷枪单元3A和基材载置台I沿与等离子体喷出口 4A(开口部)的长度方向交叉的方向、例如从提高生产效率的观点出发与等离子体喷出口 4(开口部)的长度方·向垂直的(正交的)方向(与图5A的纸面垂直的方向、图6中的箭头的方向)相对地移动并同时对基材表面进行热处理。这样，能够对基材2的表面附近11均匀地进行热处理。螺线管9A是与圆筒12同轴且配置在圆筒12的内侧的圆形空间内的螺旋形的铜管，使冷却水在内部流动来进行冷却。为了防止铜向等离子体的混入且抑制电弧放电，用绝缘膜覆盖螺线管9A的表面。另外，在构成圆筒12的构件的内部及盖6A的内部也分别设置水冷配管，使冷却水在水冷配管内流动，由此进行圆筒12及盖6A的冷却，减少来自等离子体P的热破坏。在该结构中，构成筒状腔室7A的长度方向的壁由金属(圆筒12)构成，螺线管9A设置在筒状腔室7A的内侧，螺线管9A的一部分不位于等离子体喷射口 4A与基材载置台I之间，因此具有长度方向上的处理的均匀性比第一实施方式的结构高这样的优点。另外，由于等离子体喷射口 4A的长度方向的长度比基材2的宽度大，因此通过一次扫描(使等离子体喷枪单元3A和基材载置台I相对地移动)就能够对基材2的表面附近11的整体进行热处理。另外，向筒状腔室7A内供给气体的气体喷出口 8A设置在两个盖6A两方上，且设置在与螺线管9A的中心轴向(延伸方向)垂直的面上。在这样的热等离子体处理装置中，利用气体喷出口 8A向筒状腔室7A内供给Ar或Ar+H2气体，且从等离子体喷出口 4A朝向基材2喷出气体，并同时利用高频电源41向螺线管9A供给13. 56MHz的高频电力，由此使筒状腔室7A内产生等离子体P，从等离子体喷出口4A向基材2照射等离子体P且进行扫描，从而能够进行半导体膜的结晶化等热处理。在之前的第一实施方式中，螺线管9经由在内部设有冷却水的流路且由绝缘材料构成的圆筒5而与等离子体结合。相对于此，在第二实施方式中，螺线管9A通过直接与等离子体接触这种程度的接近配置而与等离子体结合，因此具有电力效率比第一实施方式的电力效率优越的优点。(第三实施方式)以下，参照图7 图8对本发明的第三实施方式进行说明。图7是表示本发明的第三实施方式中的热等离子体处理装置的结构的图，是用与感应耦合型等离子体喷枪单元3B的长度方向平行且包括螺线管9B的中心轴IOB在内的与基材2的表面垂直的面剖开而得到的剖视图。另外，图8是沿图7所示的虚线D-D剖开而得到的剖开部端面图。在图7及图8中，在基材载置台I的基材载置面Ia上载置有基材2。感应耦合型等离子体喷枪单元3B大致包括筒状腔室7B ;呈下凸形状且前端为半圆形状的绝缘构件的线圈外壳16。筒状腔室7B包括基体块15和细长环17。基体块15由在下端面设有长方形的狭缝状的等离子体喷出口 4B(开口部)，上面开口且具有大幅向下弯曲的凹部15a的四棱柱状的金属材料(例如黄铜)构成。在凹部15a的下端面形成有等离子体喷出口 4B(开口部)。细长环17是配置在基体块15与线圈外壳16之间的四方框形状的构件，向筒状腔 室7B内分别供给气体的多个保护气体喷出口 18和多个等离子体气体喷出口 19以朝下、SP朝向基材载置台I喷出的方式形成。保护气体喷出口 18及等离子体气体喷出口 19分别由插入到细长环17中的气体喷出管构成，将来自气体供给装置40的气体分别独立且以一定流速向筒状腔室7B内供给。优选保护气体喷出口 18及等离子体气体喷出口 19例如分别将多个开口与线圈延伸方向平行地配置，或者分别将一个或多个狭缝形状的开口与线圈延伸方向平行地配置。从气体供给装置40经由保护气体喷出口 18以一定流速供给的保护气体为了保护收纳有螺线管9B的绝缘构件(线圈外壳16)的壁面而供给，使用Ar+仏气体等。从气体供给装置40经由等离子体气体喷出口 19以一定流速供给的等离子体气体为了生成等离子体而供给，使用Ar气体等。线圈外壳16内置有螺线管9B且由绝缘材料(例如电介质(陶瓷、石英等))构成。线圈外壳16从上部插入到基体块15的凹部15a，而在凹部15a的底面与线圈外壳16之间构成剖面U字形状的空间45。螺线管9是使筒状腔室7内产生高频电磁场的构件。线圈外壳16例如由电介质构成。为了向螺线管9B供电，螺线管9B的两端部的线状部14B向与螺线管9B的中心轴IOB的方向垂直的方向弯曲，并向与等离子体喷出口 4B相反的方向且线圈外壳16的外部引出。通过这样的结构，由于能够在预先将螺线管9B装入线圈外壳16的状态下组装线圈外壳16、基体块15和环17，因此能够实现易于组装的装置。利用气体喷出口 18及19从气体供给装置40将气体分别以一定流速向筒状腔室7B内供给，且从等离子体喷出口 4B朝向基材2喷出气体，并同时利用高频电源41向螺线管9B供给高频电力，由此使筒状腔室7B的空间45内产生等离子体P，从等离子体喷出口 4B向基材2照射等离子体P。螺线管9B的中心轴IOB的方向、等离子体喷出口 4B (开口部)的长度方向和基材载置台I的基材载置面Ia平行地配置。能够利用移动装置42使包括筒状腔室7B在内的等离子体喷枪单元3B和基材载置台I沿与等离子体喷出口 4B (开口部)的长度方向垂直的方向(贯通图7的纸面的垂直的方向、图8中的箭头的方向)相对地移动并同时对基材表面进行热处理。这样，能够对基材2的表面附近11均匀地进行热处理。螺线管9B为螺旋形的铜管，使冷却水在内部流动来进行冷却。由此，也能实现线圈外壳16的冷却。另外，在基体块15和环17的内部也分别设有水冷配管，使冷却水在水冷配管内流动，由此进行基体块15和环17的冷却，减少来自等离子体P的热破坏。在该结构中，构成筒状腔室7B的长度方向的壁由金属(基体块15及环17)构成，螺线管9B设置在筒状腔室7B的内侧，在等离子体喷射口 4B与基材载置台I之间没有障碍物，长度方向上的处理的均匀性变高。另外，由于等离子体喷射口 4B的长度方向上的长度比基材2的宽度大，因此通过一次扫描(使等离子体喷枪单元3B和基材载置台I相对地移动)就能够对基材2的表面附近11的整体进行热处理。另外，将气体向筒状腔室7B内以一定流速供给的气体喷出口 18、 19与螺线管9B的中心轴IOB的方向平行且设置在与等离子体喷出口 4B对置的面上。在该结构中，筒状腔室7B内的气体流动的方向成为与螺线管9B的中心轴IOB垂直的方向。通过这样的结构，从气体喷出口 18、19朝向基材载置台I侧的气体的流动变得顺畅而易于层流化，能够进行稳定的等离子体处理。另外，如图8所示，在基体块15的与基材载置台I的基材载置面Ia对置的面上以夹持等离子体喷出口 4B的方式设置有多个保护气体喷射口 20。优选多个保护气体喷射口20沿着与等离子体喷出口 4B(开口部)的长度方向垂直的方向(贯通图7的纸面的垂直的方向、图8中的箭头的方向)相对于等离子体喷出口 4B等间隔地离开(换言之，相对于等离子体喷出口 4B的长度方向中心轴对称地)配置。从由控制装置43控制的气体供给装置40B经由多个保护气体喷射口 20以一定流速供给的保护气体为了减少大气中的氧或二氧化碳等处理中不需要或者带来恶劣影响的气体向等离子体照射面的混入而供给，使用N2气体等。优选保护气体喷射口 20例如分别将多个开口与线圈延伸方向平行地配置(参照图9B)，或者分别将一个或多个狭缝形状的开口与线圈延伸方向平行地配置。通过这样的结构，分成适于等离子体生成的等离子体气体和对筒状腔室7B的内壁或收纳有螺线管9B的绝缘构件(线圈外壳16)的壁面进行保护的保护气体，来适当调整气体种类或气体流量等，由此能够进行稳定的等离子体处理，此外从多个保护气体喷射口20另行供给保护气体，从而能够减少大气中的氧、二氧化碳等处理中不需要或带来恶劣影响的气体向等离子体照射面的混入。在这样的热等离子体处理装置中，利用保护气体喷出口 18向筒状腔室7B内供给Ar+H2气体，利用等离子体气体喷出口 19向筒状腔室7B内供给Ar气体，从保护气体喷出口20向筒状腔室7B内供给N2气体，这些气体分别以一定流速供给，且从等离子体喷出口 4朝向基材2喷出气体，并同时利用高频电源41向螺线管9B供给13. 56MHz的高频电力。通过这样动作，由此使筒状腔室7内产生等离子体P，从等离子体喷出口 4向基材2照射等离子体P且使感应耦合型等离子体喷枪单元3B对基材2相对地进行扫描，从而能够进行半导体膜的结晶化等的热处理。在第三实施方式中，由于螺线管9B通过与等离子体接近的配置而与等离子体结合，因此具有电力效率优越这样的优点。另外，由于螺线管9B收纳在线圈外壳16中，因此等离子体P与螺线管9B不接触，非常不易引起铜向等离子体P的混入或电弧放电。另外，将筒状腔室7B用与螺线管9B的中心轴IOB垂直的面剖开而得到的剖面(图8)中的筒状腔室7B的内部的空间45的纵剖面形成为U字状形状，从气体喷出口 18、19朝向基材载置台I侧的气体的流动变得极其顺畅而易于层流化，能够进行非常稳定的等离子体处理。(第四实施方式)以下，参照图9A 图IOB对本发明的第四实施方式进行说明。图9A是表示本发明的第四实施方式中的热等离子体处理装置的结构的图，是用与感应耦合型等离子体喷枪单元3C的长度方向平行且包括螺线管9C的中心轴IOC在内的与基材垂直的面剖开而得到的剖视图。图9B是表示图9A的本发明的第四实施方式中的等离子体处理装置和基材及基材载置台的关系的等离子体处理装置的仰视图，是表示保护气体喷射口的配置的图。另外，图IOA是沿图9A所示的虚线E-E剖开而得到的剖开部端面图。图IOB是表示图9A的本发明的第四实施方式中的等离子体处理装置和基材及基材载置台的关系的等离子体处理装置的仰视图，是省略保护气体喷射口 20的图示，取而代之表示保护气体喷出口 18和等离子体气体喷出口 19的配置关系的图。 在图9A及图10中，线圈外壳16在内部具有收纳螺线管9C的空间16Ca，在该空间16Ca内填满绝缘性流体21。由此，螺线管9C浸在绝缘性流体21中，且绝缘性流体21在冷机的作用下循环，在线圈外壳16C内流动，由此冷却螺线管9C及线圈外壳16C。通过这样的结构，能够有效地冷却螺线管9C和收纳有螺线管9C的作为绝缘构件的线圈外壳16C这两方。另外，由于作为螺线管9C而言，不需要使用管形的管，因此具有容易成形这样的优点。作为绝缘性流体21，可以使用自来水、纯水、还原水或绝缘油等。需要说明的是，这以外的结构与第三实施方式相同，因此标注同一符号，并在此省略说明。(第五实施方式)以下，参照图11 图12对本发明的第五实施方式进行说明。图11、图12是表示本发明的第五实施方式中的热等离子体处理装置的结构的图。上述图是用与螺线管9D的中心轴垂直的面剖开而得到的剖开部端面图。用与感应耦合型等离子体喷枪单元3D的长度方向平行且包括螺线管9D的中心轴在内的与基材2垂直的面剖开而得到的剖开部端面图与第三实施方式中的图7相同，图11及图12是沿图7所示的虚线D-D剖开而得到的剖开部端面图。在图11中，基体块15D由上面开口且具有大幅向下凹陷的凹部15Da的四棱柱状的金属材料(例如黄铜)构成。基体块15D的凹部15Da的内部形状在纵剖视形状下由从上部至中央部为止向下笔直的一对侧壁lOTb、从中央部朝向下端越接近配置在下端面的中央的狭缝状的等离子体喷出口 4B越窄的一对倾斜面15Dc构成。在第三实施方式中，将基体块15的内部剖面形成为圆弧状，但第五实施方式的基体块15如图11及图12所示由从上部至中央部为止向下笔直的一对侧壁15Db构成，且由从中央部朝向下端越接近配置在下端面的中央的狭缝状的等离子体喷出口 4B越窄的一对倾斜面15Dc呈三角形状地构成。通过这样的结构，从气体喷出口 18、19朝向基材载置台I侧的气体的流动变得更加顺畅而易于层流化，能够进行非常稳定的等离子体处理。需要说明的是，这以外的结构与第三实施方式相同，因此标注同一符号，并在此省略说明。另外，控制装置43等装置也与第三实施方式相同，因此在此省略图示及说明。另外，在图12中，由金属材料构成的基体块15的内部形状如上所述那样构成为越接近狭缝状的等离子体喷出口 4越窄，此外线圈外壳16D的外形也以越接近等离子体喷出口 4越窄的方式呈下凸形状且前端构成为三角形状。在第三实施方式中，将线圈外壳16的外形剖面形成为圆弧状，但在第五实施方式中，如图12所示，将线圈外壳16的外形剖面形成为三角形状。通过这样的结构，形成在基体块15的凹部15Da的底面与线圈外壳16D之间的空间4 的下部成为剖面V字形状，从气体喷出口 18、19朝向基材载置台I侧的气体的流动变得更加顺畅而易于层流化，能够进行非常稳定的等离子体处理。在该结构中，也可以不将螺线管9D形成为圆筒状的螺旋形状而形成为三棱柱状的螺旋形状。需要说明的是，这以外的结构与第三实施方式相同，因此在此省略说明。(第六实施方式)以下，参照图13对本发明的第六实施方式进行说明。需要说明的是，在该第六实施方式中，由于控制装置43、气体供给装置40、高频电源41、移动装置42等的关系与之前的实施方式相同，因此省略图示。 图13是表示本发明的第六实施方式中的热等离子体处理装置的结构的图，是用与感应耦合型等离子体喷枪单元3E的长度方向平行且包括螺线管9E的中心轴10在内的与基材2垂直的面剖开而得到的剖视图。在图13中，示出了想要处理的基材2的宽度大(例如宽度或直径为IOOmm以上)的情况下的热等离子体处理装置的结构。与第三实施方式中的图7的不同之处在于，感应耦合型等离子体喷枪单元3E在长度方向上变长，且螺线管9E的长度也变长，另外，螺线管9E的匝数也变多。需要说明的是，这以外的结构与第三实施方式相同，因此在此省略说明。(第七实施方式)以下，参照图14对本发明的第七实施方式进行说明。需要说明的是，在该第七实施方式中，控制装置43、气体供给装置40、高频电源41、移动装置42等的关系与之前的实施方式相同，因此省略图示。图14是表示本发明的第七实施方式中的热等离子体处理装置的结构的图，是用与感应耦合型等离子体喷枪单元3F的长度方向平行且包括螺线管9F的中心轴10在内的与基材2垂直的面剖开而得到的剖视图。在图14中，示出了想要处理的基材2的宽度大(例如宽度或直径为IOOmm以上)的情况下的热等离子体处理装置的结构。与第六实施方式中的图13的不同之处在于螺线管9F的卷绕方式。在第七实施方式中，使两端部9Fb的每单位长度的匝数比螺线管9F的中央部9Fa的每单位长度的匝数增多。即，有意地使螺线管9F的每单位长度的匝数在螺线管9F的长度方向上不均匀。进而换言之，就螺线管9F的每单位长度的匝数来说，螺线管9F的两端部9Fb比中央部9Fa紧密。从喷枪单元3F的结构上来说，筒状腔室7内的等离子体密度容易在长度方向的两端部变低。这是因为，在两端部产生等离子体向基体块15的内壁面的损失。因此，在第七实施方式中，通过以螺线管9F的两端部9Fb比中央部9Fa紧密的方式卷绕螺线管9F，由此提高两端部的等离子体生成量，提高长度方向上的处理的均匀性。螺线管9F的卷绕方式(如何使每单位长度的匝数在长度方向上不均匀)可以根据筒状腔室7的大小、所使用的气体种类等适当选择。需要说明的是，这以外的结构与第六实施方式相同，因此在此省略说明。
(第八实施方式)以下，参照图15A对本发明的第八实施方式进行说明。图15A是表示本发明的第八实施方式中的热等离子体处理装置的结构的图，是用与感应耦合型等离子体喷枪单元3G的长度方向平行且包括螺线管22、23、24的中心轴10在内的与基材2垂直的面剖开而得到的剖视图。在图15A中，示出了需要处理的基材2的宽度大(例如宽度或直径为IOOmm以上)的情况下的热等离子体处理装置的结构。与第六实施方式中的图13的不同之处在于由三个螺线管22、23、24构成喷枪单元3G这一点。即，使用沿长度方向分割成多个的螺线管22、23、24。上述螺线管22 24由独立的高频电源41a、41b、41c控制，能够在长度方向上控制筒状腔室7内的等离子体密度分布。需要说明的是，在该情况下，就螺线管的每单位长度的匝数而言，如图14所示，也可以构成为两端部的螺线管22、24比中央部的螺线管23紧密。
也可以使螺线管22 24的长度不同而加以组合，或者将螺线管的个数设为3以外的任意数，或者将多个螺线管串联或并联连接，且由一个高频电源41驱动等。需要说明的是，这以外的结构与第六实施方式相同，因此在此省略说明。(第九实施方式)以下，参照图18对本发明的第九实施方式进行说明。图18是表示本发明的第九实施方式中的等离子体处理装置的结构的图，是用与感应耦合型等离子体喷枪单元T的长度方向垂直的面剖开而得到的剖视图，与图19A相当。在图18中，在石英块64上与长条腔室平行地设置由电介质围成的长条的孔，在该孔的内部收纳有长条的螺线管63。等离子体气体从等离子体气体歧管69经由贯通黄铜块65及石英块64的等离子体气体供给配管70、等离子体气体供给孔71而从喷枪单元T的侧方向长条腔室内部的空间67供给。另外，石英块64收纳在经由空气层接地的作为导体壳体的黄铜块65的内部。根据这样的结构，能够减少石英制部件的件数，能够实现结构简单的等离子体处理装置。进而，能够有效地避免因Ar等非活性气体侵入石英块64与黄铜块65或黄铜盖66之间的间隙而可能产生的异常放电。就更为可靠地抑制Ar等非活性气体的滞留来说，设置使空气层与喷枪单元外部的空间连通的孔、或者使用风扇等来促进空气层的气体与喷枪单元外部的空间中的气体的交换也是有效的。需要说明的是，这里，基于喷枪单元外部的空间的氛围气为空气这一前提进行了说明，但在喷枪单元外部的空间的氛围气为N2等非活性且大气压下的放电开始电压高的气体的情况下，也具有同样的效果。或者，使用流量控制机器向该空气层供给空气或N2等来避免Ar等非活性气体的滞留也是有效的。另外，在该第九实施方式中，还具有能够实现石英块64、甚至感应耦合型等离子体喷枪单元T的轻量化这样的优点。需要说明的是，等离子体气体供给孔71可以是与等离子体喷出口 68平行的狭缝状的气体出口，也可以是与等离子体喷出口 68平行配置的多个孔状的气体出口。图19A 图26不出所述实施方式的各种变型例。需要说明的是,61表不基材载置台，62表不基材,66表不黄铜盖,72表不石英管,73表不保护气体喷嘴,74表不保护气体歧管，75表不冷却水配管，76表不黄铜块，77表不树脂壳体，78表不冷却水歧管，79表不铜块，80表示等离子体气体供给管，81表示薄膜，82表示石英管。另外，也可以构成为等离子体气体供给配管70由接地的导体包围的结构。在等离子体气体供给配管70为电介质制时，存在向配管内部照射高频电磁场而在配管内部产生不期望的放电的情况。通过构成为等离子体气体供给配管70由接地的导体包围的结构，能够有效地抑制这样的不期望的放电。以上所述的热等离子体处理装置只不过是例示了本发明的适用范围中的典型例而已。通过本发明的各种结构，能够对基材2的表面附近进行高温处理，但当然能够适用于现有例中详述过的TFT用半导体膜的结晶化或太阳能电池用半导体膜的改性，可以在等离子体显示面板的保护层的清洁化或脱气减少、由二氧化硅微粒子的集合体构成的电介质层的表面平坦化或脱气减少、各种电子设备的回流、使用了固体杂质源的等离子体掺杂等各种表面处理中适用。另外，本发明在太阳能电池的制造方法中也可以适用于将粉碎硅铸块而得到的粉末涂敷在基材上并对其照射等离子体而使该粉末熔融来获得多晶硅膜的·方法。另外，例示了将等离子体喷枪单元3、3A、3B或T等相对于固定的基材载置台I或61进行扫描的情况，但也可以利用移动装置将基材载置台I或61相对于固定的等离子体喷枪单元3、3A、3B或T等进行扫描。另外，如图15B所示，螺旋形的螺线管9、9A 9F、22 24等可以是日本特开平8-83696号公报所公开那样的多重的螺旋形的线圈9H。通过构成为这样的结构，由此能够降低螺线管的电感，实现电力效率的改善。这在需要处理的基材2的宽度大的情况、即感应耦合型等离子体喷枪单元或螺线管在长度方向上长的情况下尤为有效。另外，当从气体供给装置40、40B向各气体喷出口 18、19、20供给气体时，为了从各气体喷出口 18、19、20的多个开口进行均匀的气体供给，也可以经由歧管来进行供给。另外，如图9B或图IOB所示，可以与线圈延伸方向平行地将各气体喷出口 18、19、20的点状的开口多个排列配置，也可以与线圈延伸方向平行地配置线状(狭缝状)的开口。另外，例示了使用由金属材料构成的部件的结构，但通过将由金属材料构成的部件中的与筒状腔室7的内壁接触的部分用绝缘体材料涂敷，由此能够防止金属材料向等离子体的混入且抑制电弧放电。另外，为了使等离子体的点火容易，也可以使用点火源。作为点火源，可以利用气体供热水器等中使用的点火用火花装置等。另外，在该说明书中，为了方便，使用了“热等离子体”这样的语言，但难以严格地进行热等离子体与低温等离子体的区分，另外，例如像非专利文献(田中康规等，“热等离子体的非平衡性”等离子体核融合学会志，V01. 82,NO. 8 (2006) pp. 479-483)中解说的那样，仅凭热的平衡性来区分等离子体的种类的话也存在困难。本发明以对基材2进行热处理为一个目的，不局限于热等离子体、热平衡等离子体、高温等离子体等用语，还可以适用于与照射高温的等离子体的技术相关的内容。另外，详细地例示了对基材2的表面附近在极短时间内均匀地进行高温热处理的情况，但在将反应气体所产生的等离子体或等离子体和反应气体流同时向基材照射来对基材进行低温等离子体处理的情况下，也可以适用本发明。通过在等离子体气体或保护气体中混合反应气体，由此将反应气体所产生的等离子体向基材照射，从而能够实现蚀刻或CVD。或者，也可以使用惰性气体或在惰性气体中加入少量的H2气体而成的气体作为等离子体气体或保护气体，并供给含有反应气体的气体作为保护气体，由此将等离子体和反应气体流同时向基材照射，从而能够实现蚀刻、CVD或掺杂等的等离子体处理。当使用以氩为主成分的气体作为等离子体气体或保护气体时，如实施例中详细例示的那样，产生热等离子体。另一方面，当使用以氦为主成分的气体作为等离子体气体或保护气体时，能够产生比较低温的等离子体。通过这样的方法能够对基材在不太加热的情况下进行蚀刻或成膜
等处理。作为用于蚀刻的反应气体，已知有齒素含有气体、例如CxFyOu y为自然数)、SF6等，可以对硅或硅化合物等进行蚀刻。若使用O2作为反应气体，则能够进行有机物的除去、抗蚀剂灰化等。作为用于CVD的反应气体，已知有甲硅烷、乙硅烷等，能够进行硅或硅化合物的成膜。或者，若使用以TEOS (Tetraethoxysilane)为代表的含有硅的有机气体和O2的混合气体，则能够形成硅氧化膜。此外，能够进行改变防水性或亲水性的表面处理等各种低温等离子体处理。与现有技术(例如专利文献7所记载的技术)相比，由于是感应耦合型，因此即使投入每单位体积高的功率密度也不易向电弧放电转变，从而能够产生更高密度的等离子体，其结果是，获得快速的反应速度，能够对基材的期望的被处理区域整体在短时间内进行处理。需要说明的是，通过将上述各种各样的实施方式或变形例中的任意的实施方式或变形例适当组合，由此能够起到各自所具有的效果。在本发明中，参照附图对优选的实施方式充分地进行了记载，但对本领域技术人员来说当然可以进行各种变形或修正。应该理解为这样的变形或修正只要不脱离权利要求书所限定的本发明的范围，就包含在本发明的范围中。工业实用性如上所示，本发明涉及的等离子体处理装置及方法当然能够适用于TFT用半导体膜的结晶化或太阳能电池用半导体膜的改性，在等离子体显示面板的保护层的清洁化或脱气减少、由二氧化硅微粒子的集合体构成的电介质层的表面平坦化或脱气减少、各种电子设备的回流等各种表面处理中，对基材的表面附近在极短时间内均匀地进行高温热处理时，在对基材的期望的被处理区域整体短时间内进行处理这方面是有用的发明。另外，本发明涉及的等离子体处理装置及方法在各种电子设备等的制造中的蚀刻或成膜或表面改性等低温等离子体处理中，在对基材的期望的被处理区域整体短时间内进 行处理这方面是有用的发明。
权利要求
1.一种等离子体处理装置，具备 具备狭缝状的开口部的筒状腔室； 经由气体导入口向所述腔室内供给气体的气体供给装置； 具有与所述开口部的长度方向平行的线圈延伸方向且使所述腔室内产生高频电磁场的螺线管； 向所述线圈供给高频电力的高频电源； 与所述开口部对置配置，且在基材载置面上载置基材的基材载置台； 维持所述开口部的长度方向与所述基材载置台的所述基材载置面平行的状态，并同时使所述腔室与所述基材载置台相对地移动的移动装置。
2.根据权利要求I所述的等离子体处理装置，其中， 所述移动装置使所述腔室和所述基材载置台沿着与所述开口部的长度方向正交的方向相对地移动。
3.根据权利要求I或2所述的等离子体处理装置，其中， 所述筒状腔室由电介质的圆筒构成，且在所述腔室的外侧设置有所述线圈。
4.根据权利要求I或2所述的等离子体处理装置，其中， 所述筒状腔室由金属的圆筒构成，且在所述腔室的内侧设置有所述线圈。
5.根据权利要求I或2所述的等离子体处理装置，其中， 从所述气体供给装置向所述腔室供给气体的多个气体导入口与所述开口部的长度方向平行地设置，且设置在与所述开口部对置的面上。
6.根据权利要求I或2所述的等离子体处理装置，其中， 所述线圈的两端部的线状部向与所述线圈的延伸方向垂直的方向弯曲，并向与所述筒状腔室的开口部相反的方向且所述腔室的外侧引出。
7.根据权利要求I或2所述的等离子体处理装置，其中， 将所述腔室用与所述线圈的延伸方向垂直的面剖开而得到的剖面形状中的所述腔室内部的空间为环状。
8.根据权利要求I或2所述的等离子体处理装置，其中， 将所述腔室用与所述线圈的延伸方向垂直的面剖开而得到的剖面形状中的所述腔室内部的空间为U字状。
9.根据权利要求I或2所述的等离子体处理装置，其中， 所述线圈收纳在绝缘构件的线圈外壳的空间内，所述线圈浸在所述空间内的绝缘性流体中，且所述绝缘性流体在所述空间内流动来冷却所述线圈。
10.根据权利要求I或2所述的等离子体处理装置，其中， 从所述气体供给装置经由所述气体导入口向所述腔室内供给的所述气体的供给系统由保护气体用和等离子体气体用的两个系统以上构成。
11.根据权利要求I或2所述的等离子体处理装置，其中， 所述线圈的每单位长度的匝数在所述线圈的延伸方向上不均匀。
12.根据权利要求I或2所述的等离子体处理装置，其中， 所述螺线管在所述线圈的延伸方向上分割成多个。
13.一种等离子体处理方法，向筒状腔室内供给气体，且从形成在所述腔室上的狭缝状的开口部朝向载置在基材载置台的基材载置面上的基材喷出气体，并且向具有与所述开口部的长度方向平行的线圈延伸方向的螺线管供给高频电力，由此使所述腔室内产生高频电磁场， 维持所 述开口部的长度方向与所述基材载置台的所述基材载置面平行的状态，并同时使所述腔室和所述基材载置台相对地移动，来对所述基材的表面进行热处理。
全文摘要
在基材载置台(1)的基材载置面(1a)上载置有基材(2)。感应耦合型等离子体喷枪单元(3)包括筒状腔室(7)，其包括设有长方形的狭缝状的等离子体喷出口(4)且由绝缘体材料构成的圆筒(5)、及闭塞圆筒(5)的两端的盖(6)；气体喷出口(8)，其向筒状腔室(7)内供给气体；螺线管(9)，其使筒状腔室(7)内产生高频电磁场。通过从高频电源(41)向螺线管(9)供给高频电力，由此使筒状腔室(7)内产生等离子体(P)并将其从等离子体喷出口(4)向基材(2)照射。能够使等离子体喷枪单元(3)和基材载置台(1)相对地移动并同时对基材表面进行热处理。
文档编号H01L21/20GK102782817SQ201180012319
公开日2012年11月14日 申请日期2011年5月11日 优先权日2010年5月13日
发明者中山一郎, 奥村智洋, 斋藤光央 申请人:松下电器产业株式会社