JP2015111544A - Plasma processing apparatus and method, and method of manufacturing electronic device - Google Patents

Plasma processing apparatus and method, and method of manufacturing electronic device Download PDF

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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a plasma processing apparatus and method capable of achieving uniform plasma processing with good reproductivity, and to provide a method of manufacturing an electronic device.SOLUTION: A base material holder 12 moves on a transportation roller 13. At a timing when a temperature measurement sample 14 is irradiated with a high-temperature plasma by an inductively-coupled plasma torch unit T, a temperature measurement unit 15 measures a temperature of the sample 14. A high-frequency power of the inductively-coupled plasma torch unit T is quickly controlled on the basis of the measurement value measured by the temperature measurement unit 15, and thereby, plasma processing with excellent reproductivity can be achieved.

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、プラズマ処理装置及び方法、電子デバイスの製造方法、電子デバイスの製造方法に関するものである。   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 a plasma processing apparatus and method, an electronic device manufacturing method, and an electronic device manufacturing 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。これを安価に形成する方法として、非晶質シリコン膜にレーザー光を照射して結晶化するものがある。レーザープロセスは、イオン注入やプラズマドーピングによって半導体基板に導入した不純物原子の活性化などにも適用しうる。しかしながら、このレーザー結晶化技術には継ぎ目が発生するなどの課題があり、また非常に高価な設備を要する。   Conventionally, semiconductor thin films such as polycrystalline silicon (poly-Si) are widely used for thin film transistors (TFTs) and solar cells. As a method of forming this inexpensively, there is a method of crystallizing an amorphous silicon film by irradiating a laser beam. The laser process can also be applied to activation of impurity atoms introduced into a semiconductor substrate by ion implantation or plasma doping. However, this laser crystallization technique has problems such as the occurrence of seams, and requires very expensive equipment.

そこで、長尺の熱プラズマを発生させ、一方向にのみ走査することで、継ぎ目なく、安価に熱処理を行う技術が検討されている（例えば、特許文献１〜３、及び、非特許文献１を参照）。   Therefore, techniques for performing heat treatment seamlessly and inexpensively by generating a long thermal plasma and scanning only in one direction have been studied (for example, Patent Documents 1 to 3 and Non-Patent Document 1). reference).

大気圧プラズマトーチにおいては、処理性能などを評価する上で、被処理物の温度測定が重要である。そこで、これまでにも様々な被処理物の温度測定方法が提案されている。長尺の誘導結合型プラズマトーチにおいて、被処理物の温度を斜め上から測定するもの（例えば、特許文献４を参照）、円筒型の誘導結合型プラズマトーチにおいて、被処理物たるガラス棒の温度を測定しながら、所望の温度になるようにトーチとの距離を調節するもの（例えば、特許文献５を参照）、点状領域を処理するＤＣプラズマトーチにおいて、被処理物の温度を測定するもの（例えば、特許文献６を参照）が開示されている。これらはいずれも放射温度計を用いるもので、放射温度計の優れた特徴である非接触性、高速応答性などが活かされている。   In the atmospheric pressure plasma torch, it is important to measure the temperature of an object to be processed in order to evaluate the processing performance. Thus, various methods for measuring the temperature of the workpiece have been proposed so far. In a long inductively coupled plasma torch, the temperature of the object to be processed is measured obliquely from above (for example, see Patent Document 4). In a cylindrical inductively coupled plasma torch, the temperature of the glass rod as the object to be processed Measuring the temperature of the object to be processed in a DC plasma torch for processing a dotted region, for example, adjusting the distance to the torch so that the desired temperature is obtained (see, for example, Patent Document 5) (See, for example, Patent Document 6). These all use a radiation thermometer, and take advantage of the excellent characteristics of the radiation thermometer, such as non-contact property and high-speed response.

特開２０１３−１２０６３３号公報JP 2013-120633 A 特開２０１３−１２０６８４号公報JP 2013-120684 A 特開２０１３−１２０６８５号公報JP 2013-120585 A 特開２０１２−５４１３２号公報JP 2012-54132 A 特開２００５−２００２６５号公報Japanese Patent Laid-Open No. 2005-200265 特開昭６２−５７７７０号公報JP-A-62-57770

Ｔ．Ｏｋｕｍｕｒａ ａｎｄ Ｈ．Ｋａｗａｕｒａ，Ｊｐｎ．Ｊ．Ａｐｐｌ．Ｐｈｙｓ．５２（２０１３）０５ＥＥ０１T. T. et al. Okumura and H.M. Kawaura, Jpn. J. et al. Appl. Phys. 52 (2013) 05EE01

しかしながら、半導体の結晶化など、ごく短時間だけ基材の表面近傍を高温処理する用途に対して、従来例に示した非特許文献１に記載の構成では、熱プラズマの高温部を基材に直接曝露することにより基材の温度を高めることは可能であるが、誘導結合型プラズマトーチユニットを基材に近接させる必要があるため、基材の表面からの放射光を直接見ることができないので、特許文献４、５または６に記載の方法を用いることができなかった。また、何らかの方法で所定の処理条件における基材の温度を予め測定できたとしても、誘導結合型プラズマトーチユニットと基材との距離及び相対的な傾き、高周波電力、走査速度などの重要なパラメータにわずかな違いが生じた場合、基材の温度に違いが生じてしまう、つまり、再現性や均一性が悪いという問題点があった。   However, for applications such as semiconductor crystallization where the vicinity of the surface of the substrate is treated at a high temperature for a very short time, the structure described in Non-Patent Document 1 shown in the conventional example uses the high temperature portion of the thermal plasma as the substrate. Although it is possible to increase the temperature of the substrate by direct exposure, it is necessary to bring the inductively coupled plasma torch unit close to the substrate, so that the emitted light from the surface of the substrate cannot be seen directly. However, the method described in Patent Document 4, 5 or 6 could not be used. Even if the temperature of the substrate under a predetermined processing condition can be measured in advance by some method, important parameters such as the distance and relative inclination between the inductively coupled plasma torch unit and the substrate, high frequency power, scanning speed, etc. When there is a slight difference, there is a problem that the temperature of the base material is different, that is, the reproducibility and uniformity are poor.

本発明はこのような課題に鑑みなされたもので、基材の表面近傍をごく短時間だけ高温熱処理するに際して、或いは、反応ガスによるプラズマまたはプラズマと反応ガス流を同時に基材へ照射して基材を低温プラズマ処理するに際して、再現性よく均一な処理が可能なプラズマ処理装置及び方法、電子デバイスの製造方法を提供することを目的としている。   The present invention has been made in view of such a problem. When a high-temperature heat treatment is performed on the vicinity of the surface of the substrate for a very short time, or the substrate is irradiated with plasma by a reactive gas or plasma and a reactive gas flow at the same time. It is an object of the present invention to provide a plasma processing apparatus and method capable of performing uniform processing with high reproducibility and a method for manufacturing an electronic device when a material is subjected to low-temperature plasma processing.

本願の第１発明のプラズマ処理装置は、スリット状の開口部を備える長尺チャンバと、長尺チャンバ内にガスを供給するガス導入口と、長尺チャンバ内に高周波電磁界を発生させるコイルと、コイルに高周波電力を供給する高周波電源と、基材を保持する基材載置部と備えるプラズマ処理装置において、以下の特徴を有する。   A plasma processing apparatus according to a first invention of the present application includes a long chamber having a slit-like opening, a gas inlet for supplying gas into the long chamber, a coil for generating a high-frequency electromagnetic field in the long chamber, The plasma processing apparatus provided with a high-frequency power source that supplies high-frequency power to the coil and a base-material placement unit that holds the base material has the following characteristics.

１）長尺チャンバの長手方向と開口部の長手方向とは平行に配置され、開口部の長手方向に対して垂直な向きに、長尺チャンバと基材とを相対的に移動可能とする移動機構を備えること。   1) Movement in which the longitudinal direction of the long chamber and the longitudinal direction of the opening are arranged in parallel, and the long chamber and the base material can be moved relative to each other in a direction perpendicular to the longitudinal direction of the opening. Provide a mechanism.

２）温度測定用試料載置部と、温度測定用試料の温度を測定する温度測定器と、温度測定器によって測定された温度に基づいて演算を行う演算ユニットと、演算ユニットの演算結果に基づいて高周波電源の出力、移動機構の駆動速度、または、開口部と基材載置部との距離を変化させる制御部とを備えること。   2) a temperature measurement sample placement unit, a temperature measurement device for measuring the temperature of the temperature measurement sample, an operation unit for performing an operation based on the temperature measured by the temperature measurement device, and an operation result of the operation unit And a control unit that changes the output of the high-frequency power source, the driving speed of the moving mechanism, or the distance between the opening and the base material placing unit.

このような構成により、再現性に優れた処理が可能となる。   Such a configuration enables processing with excellent reproducibility.

本願の第１発明のプラズマ処理装置において、好適には、前記温度測定器が、前記温度測定用試料から放射される光を受光する放射温度計であることが望ましい。   In the plasma processing apparatus of the first invention of the present application, it is preferable that the temperature measuring device is a radiation thermometer that receives light emitted from the temperature measurement sample.

このような構成により、高速で正確な温度測定が可能となる。   With such a configuration, high-speed and accurate temperature measurement is possible.

また、前記温度測定器が、前記温度測定用試料にレーザーを照射し、その入射光と前記温度測定用試料の表面で反射した反射光との干渉によって温度を測定するものであってもよい。   The temperature measuring device may irradiate the temperature measuring sample with a laser and measure the temperature by interference between the incident light and the reflected light reflected from the surface of the temperature measuring sample.

このような構成により、高速で正確な温度測定が可能となる。   With such a configuration, high-speed and accurate temperature measurement is possible.

また、好適には、前記温度測定器が、前記基材載置部を挟んで長尺チャンバとは反対側に設けられていることが望ましい。   Preferably, the temperature measuring device is provided on the side opposite to the long chamber with the base material placement portion interposed therebetween.

このような構成により、高速な処理が可能となる。   Such a configuration enables high-speed processing.

また、好適には、前記温度測定用試料が、前記移動機構の移動の向きに平行な直線に沿って複数設けられていることが望ましい。   Preferably, a plurality of the temperature measurement samples are provided along a straight line parallel to the moving direction of the moving mechanism.

このような構成により、より再現性に優れた処理が可能となる。   With such a configuration, processing with higher reproducibility is possible.

また、好適には、前記温度測定用試料が、前記移動機構の移動の向きに垂直な直線に沿って複数設けられていることが望ましい。   Preferably, a plurality of the temperature measurement samples are provided along a straight line perpendicular to the movement direction of the movement mechanism.

このような構成により、より再現性よく均一な処理が可能となる。   Such a configuration enables uniform processing with higher reproducibility.

また、好適には、前記温度測定用試料が、前記移動機構の移動の向きに垂直な直線に沿って斜めに複数設けられていることが望ましい。   Preferably, a plurality of the temperature measurement samples are provided obliquely along a straight line perpendicular to the direction of movement of the moving mechanism.

このような構成により、より簡単な構成を実現できる。   With such a configuration, a simpler configuration can be realized.

また、この場合、複数の前記温度測定用試料からの光を一つの前記温度測定器に導くためのミラーを備えることが望ましい。   In this case, it is desirable to provide a mirror for guiding light from a plurality of temperature measurement samples to one temperature measurement device.

このような構成により、より簡単な構成を実現できる。   With such a configuration, a simpler configuration can be realized.

また、好適には、長尺チャンバの長手方向に２つの昇降機構を備えることが望ましい。   Moreover, it is preferable to provide two lifting mechanisms in the longitudinal direction of the long chamber.

このような構成により、より再現性よく均一な処理が可能となる。   Such a configuration enables uniform processing with higher reproducibility.

また、好適には、前記基材までの距離を測定する測長器を備えることが望ましい。   Moreover, it is preferable to provide a length measuring device that measures the distance to the base material.

このような構成により、より再現性に優れた処理が可能となる。   With such a configuration, processing with higher reproducibility is possible.

また、好適には、前記温度測定用試料を冷却する冷却装置を備えることが望ましい。   Preferably, a cooling device for cooling the temperature measurement sample is preferably provided.

このような構成により、より再現性よく均一な処理が可能となる。   Such a configuration enables uniform processing with higher reproducibility.

本願の第２発明のプラズマ処理方法は、スリット状の開口部を備えた長尺チャンバ内にガスを供給しつつ、コイルに高周波電力を供給することで、長尺チャンバ内に高周波電磁界を発生させてプラズマを発生させ、長尺チャンバと基材とを相対的に移動させながら基材を開口部に近接して配置しつつ開口部近傍のプラズマに曝露することにより、基材の表面を処理するプラズマ処理方法であって、以下の特徴を有する。   The plasma processing method of the second invention of the present application generates a high-frequency electromagnetic field in the long chamber by supplying high-frequency power to the coil while supplying gas into the long chamber having a slit-like opening. The surface of the substrate is treated by generating plasma and exposing the plasma in the vicinity of the opening while placing the substrate close to the opening while relatively moving the long chamber and the substrate. The plasma processing method has the following characteristics.

基材の処理に先立ち、温度測定用試料を開口部近傍のプラズマに曝露しつつ、温度測定用試料の温度を測定し、測定された温度に基づいて演算を行い、演算結果に基づいて高周波電力、相対的な移動の駆動速度、または、開口部と基材との距離を変化させること。   Prior to processing the substrate, measure the temperature of the temperature measurement sample while exposing the temperature measurement sample to the plasma in the vicinity of the opening, perform the calculation based on the measured temperature, and perform high-frequency power based on the calculation result To change the driving speed of relative movement or the distance between the opening and the substrate.

このような構成により、再現性よく均一な処理が可能となる。   Such a configuration enables uniform processing with high reproducibility.

本願の第３発明の電子デバイスの製造方法は、スリット状の開口部を備えた長尺チャンバ内にガスを供給しつつ、コイルに高周波電力を供給することで、前記長尺チャンバ内に高周波電磁界を発生させてプラズマを発生させ、前記長尺チャンバと前記基材とを相対的に移動させながら基材を前記開口部に近接して配置しつつ前記開口部近傍のプラズマに曝露することにより、前記基材の表面を処理する電子デバイスの製造方法である。とりわけ、前記基材の処理に先立ち、温度測定用試料を前記開口部近傍のプラズマに曝露しつつ、前記温度測定用試料の温度を測定し、測定された温度に基づいて演算を行い、演算結果に基づいて前記高周波電力、相対的な移動の駆動速度、または、前記開口部と前記基材との距離を変化させる点に特徴を有する。   According to a third aspect of the present invention, there is provided a method for manufacturing an electronic device, comprising: supplying a high frequency power to a coil while supplying a gas into a long chamber having a slit-like opening; Generating a plasma by generating a field, and exposing the plasma in the vicinity of the opening while disposing the base in proximity to the opening while moving the long chamber and the base material relatively A method for manufacturing an electronic device for treating the surface of the substrate. In particular, prior to the treatment of the substrate, the temperature measurement sample is exposed to the plasma in the vicinity of the opening, the temperature of the temperature measurement sample is measured, and the calculation is performed based on the measured temperature. Based on the above, the high-frequency power, the relative movement driving speed, or the distance between the opening and the base material is changed.

このような構成により、再現性よく均一な処理が可能となる。   Such a configuration enables uniform processing with high reproducibility.

本発明によれば、基材の表面近傍をごく短時間だけ均一に高温熱処理するに際して、或いは、反応ガスによるプラズマまたはプラズマと反応ガス流を同時に基材へ照射して基材をプラズマ処理するに際して、再現性よく均一な処理が可能となる。   According to the present invention, when the vicinity of the surface of the substrate is subjected to high-temperature heat treatment uniformly for a very short time, or when the substrate is subjected to plasma treatment by simultaneously irradiating the substrate with plasma or plasma and a reactive gas flow by the reaction gas. , Uniform processing with high reproducibility becomes possible.

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２におけるステージの構成を示す平面図The top view which shows the structure of the stage in Embodiment 2 of this invention. 本発明の実施の形態２における演算手順を説明するグラフA graph for explaining a calculation procedure in the second embodiment of the present invention 本発明の実施の形態３おけるステージの構成を示す平面図The top view which shows the structure of the stage in Embodiment 3 of this invention. 本発明の実施の形態３おけるプラズマ処理装置の構成を示す斜視図The perspective view 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おけるステージの構成を示す平面図The top view which shows the structure of the stage in Embodiment 4 of this invention. 本発明の実施の形態４おける演算手順を説明するグラフGraph explaining the calculation procedure in the fourth embodiment of the present invention 本発明の実施の形態５おけるステージの構成を示す平面図FIG. 5 is a plan view showing the configuration of the stage in the fifth embodiment of the present invention. 本発明の実施の形態５おけるプラズマ処理装置の構成を示す斜視図The perspective view 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おけるステージの構成を示す平面図The top view which shows the structure of the stage in Embodiment 6 of this invention. 本発明の実施の形態７おけるプラズマ処理装置の構成を示す断面図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８おけるステージの構成を示す平面図The top view which shows the structure of the stage in Embodiment 8 of this invention. 本発明の実施の形態８おけるプラズマ処理装置の構成を示す斜視図The perspective view 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 9 of this invention. 本発明の実施の形態１０おけるステージの構成を示す平面図FIG. 10 is a plan view showing the configuration of the stage according to the tenth embodiment of the present invention. 本発明の実施の形態１１おけるステージの構成を示す平面図A plan view showing a configuration of a stage according to an eleventh embodiment of the present invention.

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、長尺の誘導結合型プラズマトーチユニットの長尺方向に垂直な面で切った断面図である。図１（ｂ）は、誘導結合型プラズマトーチユニットの長尺方向に平行で、かつ、基材に垂直な面で切った断面図である。図１（ａ）は図１（ｂ）の破線Ａ−Ａ‘で切った断面図、図１（ｂ）は図１（ａ）の破線Ｂ−Ｂ’で切った断面図、また、図２は、図１に示した誘導結合型プラズマトーチユニットの組立構成図であり、各部品（一部）の斜視図を並べたものである。   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 a long inductively coupled plasma torch unit. FIG. 1B is a cross-sectional view of the inductively coupled plasma torch unit cut along a plane parallel to the longitudinal direction and perpendicular to the substrate. 1A is a cross-sectional view taken along the broken line AA ′ in FIG. 1B, FIG. 1B is a cross-sectional view taken along the broken line BB ′ in FIG. 1A, and FIG. Fig. 2 is an assembly configuration diagram of the inductively coupled plasma torch unit shown in Fig. 1, in which perspective views of parts (parts) are arranged.

図１及び図２において、基材載置部としての基材載置台１上に基材２が載置されている。誘導結合型プラズマトーチユニットＴにおいて、導体製のコイル３が誘電体製の第一セラミックブロック４及び第二セラミックブロック５の近傍に配置される。コイル３は、断面が円形の銅管を、断面が直方体の銅ブロックに接着したものである。第一セラミックブロック４、第二セラミックブロック５及び基材２によって囲まれた空間により、誘電体製の長尺チャンバ７が画定される。長尺チャンバ７は、基材載置台１がなす面に垂直な面に沿って設けられている。また、コイル３の中心軸は、基材載置台１に平行で、かつ、長尺チャンバ７を含む平面に垂直な向きになるよう構成される。   In FIG.1 and FIG.2, the base material 2 is mounted on the base material mounting base 1 as a base material mounting part. In the inductively coupled plasma torch unit T, the coil 3 made of a conductor is disposed in the vicinity of the first ceramic block 4 and the second ceramic block 5 made of a dielectric. The coil 3 is formed by bonding a copper tube having a circular cross section to a copper block having a rectangular cross section. The space surrounded by the first ceramic block 4, the second ceramic block 5, and the base material 2 defines a long chamber 7 made of a dielectric. The long chamber 7 is provided along a surface perpendicular to the surface formed by the substrate mounting table 1. The central axis of the coil 3 is configured to be parallel to the substrate mounting table 1 and to be oriented perpendicular to the plane including the long chamber 7.

すなわち、コイル３の一巻きが構成する面は基材がなす面に垂直な面に沿って、かつ、長尺チャンバ７を含む平面に沿って設けられている。また、コイル３は、第一セラミックブロック４の外側、第二セラミックブロック５の外側に各一つずつ配置され、かつ、長尺チャンバ７から離れた位置で直列に接続され、高周波電力を印加した際に長尺チャンバに発生させる高周波電磁界の向きが互いに等しくなるようになっている。   That is, the surface formed by one turn of the coil 3 is provided along a plane perpendicular to the surface formed by the base material and along a plane including the long chamber 7. The coils 3 are arranged one by one on the outside of the first ceramic block 4 and outside of the second ceramic block 5 and connected in series at a position away from the long chamber 7 to apply high-frequency power. In this case, the directions of the high-frequency electromagnetic fields generated in the long chamber are equal to each other.

コイル３は、これら二つのうちのどちらか一方だけでも機能しうるが、本実施の形態のように、長尺チャンバ７を挟んで二つを設けた方が、長尺チャンバ７内に発生する電磁界の強度を強めることができるという利点がある。   The coil 3 can function with only one of these two, but when the two are provided with the long chamber 7 interposed therebetween as in the present embodiment, the coil 3 is generated in the long chamber 7. There is an advantage that the strength of the electromagnetic field can be increased.

基材載置台１がなす面に垂直な面に沿ってコイル３及び長尺チャンバ７が配置されている。また、長尺チャンバ７のコイル３に近い側の内壁面は、コイル３と平行な面である。このような構成では、コイル３の任意の部位において、コイル３から長尺チャンバ７までの距離が等しくなるので、小さい高周波電力で誘導結合性プラズマの発生が可能となり、効率の良いプラズマ生成が実現できる。   The coil 3 and the long chamber 7 are arranged along a surface perpendicular to the surface formed by the substrate mounting table 1. The inner wall surface of the long chamber 7 on the side close to the coil 3 is a surface parallel to the coil 3. In such a configuration, since the distance from the coil 3 to the long chamber 7 is equal at any part of the coil 3, inductively coupled plasma can be generated with small high-frequency power, and efficient plasma generation is realized. it can.

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７は、第一セラミックブロック４の一つの平面と、第二セラミックブロック５に設けた溝に囲まれている。また、これらの誘電体部材としての２つの誘電体ブロックは貼り合わされている。つまり、長尺チャンバ７は、開口部８以外が誘電体で囲まれている構成である。また、長尺チャンバ７は環状である。   The long chamber 7 is surrounded by one plane of the first ceramic block 4 and a groove provided in the second ceramic block 5. Further, two dielectric blocks as these dielectric members are bonded together. That is, the long chamber 7 has a configuration in which a portion other than the opening 8 is surrounded by a dielectric. The long chamber 7 is annular.

ここでいう環状とは、一続きの閉じたヒモ状をなす形状を意味し、円形に限定されるものではない。本実施の形態においては、長方形（２つの長辺をなす直線部と、その両端に２つの短辺をなす直線が連結されてなる、一続きの閉じたヒモ状の形状）の長尺チャンバ７を例示している。長尺チャンバ７に発生したプラズマＰは、長尺チャンバ７における長尺で線状でスリット状の開口部８において、基材２の表面に接触する。また、長尺チャンバ７の長手方向と開口部８の長手方向とは平行に配置されている。   The term “annular” as used herein means a shape that forms a continuous string of strings, and is not limited to a circle. In the present embodiment, a long chamber 7 having a rectangular shape (a continuous closed string-like shape formed by connecting two straight lines having two long sides and two straight lines forming two short sides at both ends). Is illustrated. The plasma P generated in the long chamber 7 comes into contact with the surface of the substrate 2 at the long, linear, slit-like opening 8 in the long chamber 7. Further, the longitudinal direction of the long chamber 7 and the longitudinal direction of the opening 8 are arranged in parallel.

第二セラミックブロック５の内部にプラズマガスマニホールド９が設けられている。その内部に多孔質セラミックス材をはめ込んでもよい。プラズマガス供給配管１０よりプラズマガスマニホールド９に供給されたガスは、第二セラミックブロック５に設けられたガス導入部としてのプラズマガス供給穴１１（貫通穴）を介して、長尺チャンバ７に導入される。   A plasma gas manifold 9 is provided inside the second ceramic block 5. A porous ceramic material may be fitted in the inside. The gas supplied from the plasma gas supply pipe 10 to the plasma gas manifold 9 is introduced into the long chamber 7 through a plasma gas supply hole 11 (through hole) as a gas introduction portion provided in the second ceramic block 5. Is done.

このような構成により、長手方向に均一なガス流れを簡単に実現できる。プラズマガス供給配管１０へ導入するガスの流量は、その上流にマスフローコントローラなどの流量制御装置を備えることにより制御される。また、プラズマガスマニホールド９内を多孔質セラミックス材で構成すると、ガス流れの均一化が実現できるとともに、プラズマガスマニホールド９近傍での異常放電を防止することができる。   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. Further, if the inside of the plasma gas manifold 9 is made of a porous ceramic material, the gas flow can be made uniform and abnormal discharge in the vicinity of the plasma gas manifold 9 can be prevented.

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

なお、図示しないが基材載置台１に近い部分に、シールドガス供給口としてのシールドガスノズルを配置してもよい。プラズマ生成に適したプラズマガスとは別にシールドガスを供給して、大気中の酸素、二酸化炭素など、処理に不要、或いは悪影響を及ぼすガスのプラズマ照射面への混入を低減することも可能となる。   Although not shown, a shield gas nozzle as a shield gas supply port may be disposed in a portion close to the substrate mounting table 1. By supplying a shielding gas separately from the plasma gas suitable for plasma generation, it is also possible to reduce contamination of the plasma irradiation surface with gases such as oxygen and carbon dioxide in the atmosphere that are unnecessary or have an adverse effect on the processing. .

なお、シールドガス供給口は、開口部８の長尺方向と平行な向きに長尺な形状をもつスリットであってもよいし、或いは、開口部８の長尺方向と平行な向きに並んだ多数の穴であってもよい。   The shield gas supply port may be a slit having a shape that is long in a direction parallel to the long direction of the opening 8 or may be arranged in a direction parallel to the long direction of the opening 8. There may be multiple holes.

コイル３内の銅管の内部は冷媒流路となっている。すなわち、水などの冷媒を流すことで、冷却が可能である。また、その外側に接着された銅ブロックは、接着剤（図示しない）によって第一セラミックブロック４または第二セラミックブロック５に接着されている。このように、コイル３の断面を直方体とすることで、第一セラミックブロック４または第二セラミックブロック５との間の接着剤をできるだけ薄くすることができるので、良好な熱伝導が確保される。したがって、コイル３を構成する銅管に水などの冷媒を流すことで、コイル３、第一セラミックブロック４及び第二セラミックブロック５の冷却が可能である。   The inside of the copper pipe in the coil 3 is a refrigerant flow path. That is, cooling is possible by flowing a coolant such as water. Further, the copper block bonded to the outside is bonded to the first ceramic block 4 or the second ceramic block 5 with an adhesive (not shown). Thus, by making the cross section of the coil 3 a rectangular parallelepiped, the adhesive between the first ceramic block 4 or the second ceramic block 5 can be made as thin as possible, so that good heat conduction is ensured. Therefore, the cooling of the coil 3, the first ceramic block 4, and the second ceramic block 5 is possible by flowing a coolant such as water through the copper pipe constituting the coil 3.

長方形の線状の開口部８が設けられ、基材載置台１（或いは、基材載置台１上の基材２）は、開口部８と対向して配置されている。基材２を搭載した基材載置台１は、トレーとしての基材ホルダ１２上に載置される。事前に、長尺チャンバ７内にガスを供給しつつ、開口部８からガスを噴出させながら、図示していない高周波電源よりコイル３に例えば１３．５６ＭＨｚの高周波電力を供給することにより、長尺チャンバ７にプラズマＰを発生させておき、その後、基材２を誘導結合型プラズマトーチユニットＴの近傍に移動させ、開口部８付近のプラズマを基材２の表面に曝露する。   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. The substrate mounting table 1 on which the substrate 2 is mounted is mounted on a substrate holder 12 as a tray. By supplying high-frequency power of, for example, 13.56 MHz from the high-frequency power source (not shown) to the coil 3 while supplying gas into the long chamber 7 and ejecting gas from the opening 8 in advance, Plasma P is generated in the chamber 7, and then the substrate 2 is moved to the vicinity of the inductively coupled plasma torch unit T, and the plasma in the vicinity of the opening 8 is exposed to the surface of the substrate 2.

このとき、開口部８の長手方向に対して垂直な向きに、長尺チャンバ７と基材２とを相対的に移動させる。つまり、図１（ａ）の左右方向へ、図１（ｂ）の紙面に垂直な方向へ、誘導結合型プラズマトーチユニットＴまたは基材載置台１を動かす。   At this time, the long chamber 7 and the base material 2 are relatively moved 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 FIG.

長尺チャンバ７内に供給するプラズマガスとして種々のものが使用可能だが、プラズマの安定性、着火性、プラズマに暴露される部材の寿命などを考えると、不活性ガス、とくに希ガス主体であることが望ましい。なかでも、Ａｒガスが典型的に用いられる。Ａｒのみでプラズマを生成させた場合、プラズマは相当高温となる（１０，０００Ｋ以上）。   Various types of plasma gas can be used to supply the long chamber 7, but considering the stability of the plasma, the ignitability, the life of the member exposed to the plasma, etc., it is mainly an inert gas, especially a rare gas. It is desirable. 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).

なお、本構成においては、開口部８の長手方向の長さが、基材２の幅以上となっている。したがって、一度の走査（誘導結合型プラズマトーチユニットＴと基材載置台１とを相対的に移動すること）で基材２の表面近傍の全体を処理することができる。   In the present configuration, the length of the opening 8 in the longitudinal direction is equal to or greater than the width of the substrate 2. Therefore, the whole surface vicinity of the base material 2 can be processed by one scan (moving the inductively coupled plasma torch unit T and the base material mounting table 1 relatively).

このようなプラズマ処理装置において、長尺チャンバ７内にプラズマガスとしてＡｒまたはＡｒ＋Ｈ2ガスを供給しつつ、開口部８から基材２に向けてガスを噴出させながら、図示していない高周波電源より１３．５６ＭＨｚの高周波電力を、コイル３に供給することにより、長尺チャンバ７に高周波電磁界を発生させることでプラズマＰを発生させ、開口部８からプラズマを基材２に照射するとともに走査することで、半導体膜の結晶化などの熱処理を行うことができる。 In such a plasma processing apparatus, an Ar or Ar + H 2 gas is supplied as a plasma gas into the long chamber 7, and a gas is ejected from the opening 8 toward the base material 2. By supplying a high frequency power of 13.56 MHz to the coil 3, a plasma P is generated by generating a high frequency electromagnetic field in the long chamber 7, and the substrate 2 is irradiated with the plasma from the opening 8 and scanned. Thus, 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、開口部８と基材２間の距離＝０．１〜５ｍｍ、走査速度＝２０〜３０００ｍｍ／ｓ、プラズマガス総流量＝１〜１００ＳＬＭ、Ａｒ＋Ｈ2ガス中のＨ2濃度＝０〜１０％、高周波電力＝０．５〜５０ｋＷ程度の値が適切である。ただし、これらの諸量のうち、ガス流量及び電力は、開口部８の長さ１００ｍｍ当たりの値である。ガス流量や電力などのパラメータは、開口部８の長さに比例した量を投入することが適切と考えられるためである。 As conditions for generating plasma, the distance between the opening 8 and the substrate 2 is 0.1 to 5 mm, the scanning speed is 20 to 3000 mm / s, the total plasma gas flow rate is 1 to 100 SLM, and the H 2 concentration in Ar + H 2 gas. A value of about 0 to 10% and high frequency power of about 0.5 to 50 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７と基材載置台１とを相対的に移動するので、生成すべきプラズマの長さと、基材２の処理長さがほぼ等しくなるように構成することが可能となる。   Thus, the long chamber 7 and the substrate mounting table 1 are arranged 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. Therefore, 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.

図３はプラズマ処理装置の構成を示すもので、誘導結合型プラズマトーチユニットＴの長尺方向に垂直な面で切った断面図ある。   FIG. 3 shows a configuration of the plasma processing apparatus, and is a cross-sectional view of the inductively coupled plasma torch unit T cut along a plane perpendicular to the longitudinal direction.

図３（ａ）は誘導結合型プラズマトーチユニットＴの着火シーケンスを示し、図３（ｂ）は温度測定中の段階を示し、図３（ｃ）はプラズマ処理中の段階を示し、図３（ｄ）はプラズマ処理が完了した後の失火シーケンスを示す。基材ホルダ１２は搬送ローラ１３上を図の左から右へと移動する。基材載置台１上に基材２を搭載しているが、図中の表記は省略している。   3A shows an ignition sequence of the inductively coupled plasma torch unit T, FIG. 3B shows a stage during temperature measurement, FIG. 3C shows a stage during plasma processing, and FIG. d) shows a misfire sequence after the plasma treatment is completed. The substrate holder 12 moves on the transport roller 13 from the left to the right in the figure. Although the base material 2 is mounted on the base material mounting table 1, the notation in the drawing is omitted.

基材ホルダ１２上には、基材載置台１よりも図の右側の位置（基材載置台１よりも先に誘導結合型プラズマトーチユニットＴの直下に移動しプラズマに曝される位置）に、温度測定用試料１４が配置される。このとき、基材ホルダ１２は温度測定用試料載置部として機能する。   On the base material holder 12, a position on the right side of the drawing with respect to the base material mounting table 1 (a position where it moves directly under the inductively coupled plasma torch unit T and is exposed to plasma before the base material mounting table 1). A temperature measurement sample 14 is arranged. At this time, the substrate holder 12 functions as a temperature measurement sample placement unit.

なお、図３に示す基材載置台１を用いず、直接、基材２を基材ホルダ１２上に搭載してもよく、この場合、基材ホルダ１２は基材載置部として機能するものと考えられる。誘導結合型プラズマトーチユニットＴの真下には搬送ローラ１３が無い状態にしてあり、その下に温度測定器の一部としてのレンズ１５が配置される。つまり、レンズ１５は、基材載置部を挟んで長尺チャンバとは反対側に設けられている。温度測定用試料１４から放射される光をレンズ１５にて集め、図示しない温度測定器の一部としての放射温度計まで光ファイバで導く。レンズ１５を適切に設計することにより、直径１ｍｍ以下の領域の局所的な温度変化を測定することができる。基材ホルダ１２の左右両端には、基材ホルダ１２とともに搬送される第一セラミック板１６及び第二セラミック板１７を備える。第一セラミック板１６及び第二セラミック板１７は、その上面の高さが、基材ホルダ１２の上面及び基材載置台１上の基材２の上面と一致するように配置されている。   In addition, you may mount the base material 2 directly on the base material holder 12 without using the base material mounting base 1 shown in FIG. 3, and in this case, the base material holder 12 functions as a base material mounting part. it is conceivable that. There is no conveyance roller 13 directly under the inductively coupled plasma torch unit T, and a lens 15 as a part of the temperature measuring device is disposed below the conveyance roller 13. That is, the lens 15 is provided on the side opposite to the long chamber with the base material placement portion interposed therebetween. The light emitted from the temperature measurement sample 14 is collected by the lens 15 and guided to an emission thermometer as a part of a temperature measuring device (not shown) by an optical fiber. By designing the lens 15 appropriately, a local temperature change in a region having a diameter of 1 mm or less can be measured. The left and right ends of the substrate holder 12 are provided with a first ceramic plate 16 and a second ceramic plate 17 that are conveyed together with the substrate holder 12. The first ceramic plate 16 and the second ceramic plate 17 are arranged such that the heights of the upper surfaces thereof coincide with the upper surface of the substrate holder 12 and the upper surface of the substrate 2 on the substrate mounting table 1.

温度測定用試料１４としては種々のものが使用可能である。非特許文献１に記されたような、ガラス基板上にクロム薄膜を形成したもの、シリコン基板の裏面（図３の下面）に黒体スプレーなどの放射率の高い耐熱塗料を塗布したもの、セラミック基板、カーボン板などを用いることが可能である。材料選定においては、放射温度計の測定波長において不透明であることが望ましい。透明であると、プラズマの発光により温度測定精度が悪化する場合があるためである。   Various samples can be used as the temperature measurement sample 14. As described in Non-Patent Document 1, a chrome thin film formed on a glass substrate, a silicon substrate back surface (lower surface in FIG. 3) coated with a heat-resistant paint with high emissivity such as black body spray, ceramic A substrate, a carbon plate, or the like can be used. In material selection, it is desirable that the measurement wavelength of the radiation thermometer is opaque. This is because if it is transparent, temperature measurement accuracy may deteriorate due to light emission of plasma.

まず、図３（ａ）に示すように、第一セラミック板１６を誘導結合型プラズマトーチユニットＴの直下に配置した状態（静止状態）でプラズマの着火を行う。このとき、第一セラミック板１６が熱的な損傷を受けないよう、第一セラミック板１６は、これに接着された冷媒管１８によって水冷される。次いで、基材ホルダ１２を図の左から右へ移動させる。十分な加速を経て一定速度に達したところで、温度測定用試料１４が誘導結合型プラズマトーチユニットＴの直下に到達する。   First, as shown in FIG. 3A, plasma is ignited in a state where the first ceramic plate 16 is disposed immediately below the inductively coupled plasma torch unit T (stationary state). At this time, the first ceramic plate 16 is water-cooled by the refrigerant pipe 18 adhered thereto so that the first ceramic plate 16 is not thermally damaged. Next, the substrate holder 12 is moved from the left to the right in the figure. When the temperature reaches a constant speed through sufficient acceleration, the temperature measurement sample 14 reaches just below the inductively coupled plasma torch unit T.

このとき、温度測定用試料１４から放射される光をレンズ１５にて集め、その温度を測定する。プラズマ処理装置は、この温度に基づいて演算を行う演算ユニット（図示せず）と、演算ユニットの演算結果に基づいて高周波電源の出力、移動機構としての基材ホルダ１２の駆動速度、または、開口部と基材載置部との距離を変化させる制御部（図示せず）とを備える。   At this time, the light emitted from the temperature measurement sample 14 is collected by the lens 15 and its temperature is measured. The plasma processing apparatus includes an arithmetic unit (not shown) that performs an operation based on this temperature, an output of a high-frequency power source based on an operation result of the arithmetic unit, a driving speed of the substrate holder 12 as a moving mechanism, or an opening. And a control unit (not shown) that changes the distance between the unit and the substrate mounting unit.

そして、図３（ｃ）のように基材載置台１が誘導結合型プラズマトーチユニットＴの真下にくる前に、速やかに演算部及び制御部を動作させ、高周波電源の出力、移動機構としての基材ホルダ１２の駆動速度、または、開口部と基材載置部との距離を変化させる。基材２が誘導結合型プラズマトーチユニットＴの直下を通り過ぎた後、移動機構を減速させ、図３（ｄ）の配置にて停止し、高周波電力の供給を停止する。   Then, as shown in FIG. 3C, before the substrate mounting table 1 comes directly under the inductively coupled plasma torch unit T, the calculation unit and the control unit are quickly operated to output the high frequency power source as a moving mechanism. The driving speed of the base material holder 12 or the distance between the opening and the base material placement part is changed. After the base material 2 passes just below the inductively coupled plasma torch unit T, the moving mechanism is decelerated, stopped at the arrangement of FIG. 3D, and the supply of high-frequency power is stopped.

このとき、低い駆動速度で第二セラミック板１７が加熱されるので、熱的な損傷を受けないよう、これに接着された冷媒管１８によって水冷される。基材２が誘導結合型プラズマトーチユニットＴの直下を通り過ぎた後、速やかに高周波電力の供給を停止するシーケンスにすることで、第二セラミック板の水冷を省くこともできるし、耐熱性に優れる第二セラミック板を用いない構成も考えられる。   At this time, since the second ceramic plate 17 is heated at a low driving speed, the second ceramic plate 17 is water-cooled by the refrigerant pipe 18 adhered thereto so as not to be thermally damaged. After the base material 2 passes directly under the inductively coupled plasma torch unit T, the water cooling of the second ceramic plate can be omitted and the heat resistance is excellent by making a sequence in which the supply of high-frequency power is stopped immediately. A configuration without using the second ceramic plate is also conceivable.

ここで、演算の手順について説明する。簡単のため、高周波電力の出力を変化させて制御する場合について述べる。まず、予め、温度測定用試料１４のピーク温度（アニール処理をした際の最高到達温度）がある所望の温度である場合の、高周波電源の出力を変化させたときの温度測定用試料１４の温度変化を測定しておく。そのピーク温度における基材２の表面温度との相関は、別途実験的に求めておくことができる。   Here, the calculation procedure will be described. For the sake of simplicity, the case of controlling by changing the output of the high frequency power will be described. First, the temperature of the sample 14 for temperature measurement when the output of the high-frequency power source is changed in advance when the peak temperature of the sample 14 for temperature measurement (the maximum temperature reached when annealing is performed) is a desired temperature. Measure changes. The correlation with the surface temperature of the base material 2 at the peak temperature can be obtained experimentally separately.

例えば、高周波電力が１９１００Ｗのときのピーク温度が１０００℃であったとする。移動機構としての基材ホルダ１２の駆動速度、及び、開口部と基材載置部との距離を同一の値としておき、十分に大きな差が得られるよう、高周波電力を、例えば±１０００Ｗ変化させ、ピーク温度が何℃変化するかを測定する。   For example, it is assumed that the peak temperature is 1000 ° C. when the high frequency power is 19100 W. The driving speed of the substrate holder 12 as the moving mechanism and the distance between the opening and the substrate mounting portion are set to the same value, and the high frequency power is changed, for example, ± 1000 W so that a sufficiently large difference is obtained. Measure how much the peak temperature changes.

必要ならば、複数回測定して平均化した値を用いてスムージングしてもよい。例えば、−１０００Ｗ（１８１００Ｗ）のときのピーク温度が９００℃、＋１０００Ｗ（２０１００Ｗ）のときのピーク温度が１１００℃であったとすると、２０００Ｗ変化で２００℃変化しているので、１０００℃狙いのときの高周波電力依存性を、２００÷２０００＝０．１℃／Ｗと近似することができる。   If necessary, smoothing may be performed using a value obtained by averaging a plurality of measurements. For example, if the peak temperature at −1000 W (18100 W) is 900 ° C. and the peak temperature at +1000 W (20100 W) is 1100 ° C., the change is 200 ° C. with a change of 2000 W. The high frequency power dependency can be approximated as 200 ÷ 2000 = 0.1 ° C./W.

この値を演算ユニットに格納しておき、実際に基材２を処理しようとする際の図３（ｂ）に相当するタイミングで測定された温度測定用試料１４のピーク温度と比較し、所望の温度（この場合は１０００℃）にできるだけ近づくよう、高周波電力の指令値（設定値）を増加または減少すべく、制御部から指令値を与える。例えば、実測温度が９９０℃であれば、１９１００＋（１０００−９９０）÷０．１＝１９２００Ｗに設定値を変化させる。このようにして、基材２を処理する直前に、基材２の処理に先立ち、温度測定用試料１４を開口部８近傍のプラズマに曝露しつつ、温度測定用試料１４の温度を測定し、測定された温度に基づいて演算を行い、演算結果に基づいて高周波電力を変化させる（フィードバック制御）ことにより、より所望の温度に近い処理を行うことができる。つまり、再現性に優れた処理が可能となる。   This value is stored in the arithmetic unit, and compared with the peak temperature of the temperature measurement sample 14 measured at the timing corresponding to FIG. In order to increase or decrease the command value (set value) of the high-frequency power so as to be as close as possible to the temperature (1000 ° C. in this case), a command value is given from the control unit. For example, if the measured temperature is 990 ° C., the set value is changed to 19100+ (1000−990) ÷ 0.1 = 19200 W. In this way, immediately before processing the base material 2, prior to the processing of the base material 2, the temperature of the temperature measurement sample 14 is measured while exposing the temperature measurement sample 14 to the plasma in the vicinity of the opening 8, By calculating based on the measured temperature and changing the high frequency power based on the calculation result (feedback control), processing closer to the desired temperature can be performed. That is, processing with excellent reproducibility is possible.

同様のことが、移動機構としての基材ホルダ１２の駆動速度、または、開口部８と基材載置部との距離を変化させることによっても実現できる。駆動速度が遅いほどピーク温度が高くなる傾向があり、開口部８と基材載置部との距離が近いほどピーク温度が高くなる傾向があるため、これを利用することができる。   The same thing can be realized by changing the driving speed of the base material holder 12 as the moving mechanism or the distance between the opening 8 and the base material placement portion. Since the peak temperature tends to be higher as the driving speed is slower, and the peak temperature tends to be higher as the distance between the opening 8 and the substrate mounting portion is closer, this can be utilized.

なお、基材載置台１の左右両側に温度測定用試料１４を配置しておき、左から右への移動時だけでなく、右から左への移動時にもプラズマ処理が行えるよう構成してもよい。   It should be noted that the temperature measurement samples 14 are arranged on both the left and right sides of the substrate mounting table 1 so that the plasma treatment can be performed not only when moving from left to right but also when moving from right to left. Good.

また、温度測定器として放射温度計を用いる代わりに、レーザー干渉温度計を用いることもできる。この方法は、温度測定用試料１４として、温度によって屈折率が変化する材料（例えば、シリコン基板）を用い、これにレーザーを照射し、その入射光と温度測定用試料１４の表面で反射した反射光との干渉によって温度を測定するものである。この方法は、放射温度計よりも正確な温度測定が可能という利点があるが、高価であるという欠点がある。   Further, instead of using a radiation thermometer as a temperature measuring device, a laser interference thermometer can also be used. In this method, a material whose refractive index changes with temperature (for example, a silicon substrate) is used as the temperature measurement sample 14, and this is irradiated with a laser, and the reflected light is reflected from the surface of the temperature measurement sample 14. Temperature is measured by interference with light. This method has the advantage of being able to measure temperature more accurately than the radiation thermometer, but has the disadvantage of being expensive.

（実施の形態２）
以下、本発明の実施の形態２について、図４〜図６を参照して説明する。 (Embodiment 2)
Hereinafter, a second embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS.

図４は、本発明の実施の形態２におけるプラズマ処理装置の構成を示すもので、誘導結合型プラズマトーチユニットＴの長尺方向に垂直な面で切った断面図ある。図４（ａ）は誘導結合型プラズマトーチユニットＴの着火シーケンスを示し、図４（ｂ）及び（ｃ）は温度測定中の段階を示し、図４（ｄ）はプラズマ処理中の段階を示し、図４（ｅ）はプラズマ処理が完了した後の失火シーケンスを示す。実施の形態１との違いは、温度測定用試料１４の他に、第二温度測定用試料１９を設けたことである。   FIG. 4 shows the configuration of the plasma processing apparatus according to the second embodiment of the present invention, and is a cross-sectional view of the inductively coupled plasma torch unit T cut along a plane perpendicular to the longitudinal direction. 4A shows the ignition sequence of the inductively coupled plasma torch unit T, FIGS. 4B and 4C show the stage during temperature measurement, and FIG. 4D shows the stage during plasma processing. FIG. 4E shows a misfire sequence after the plasma processing is completed. The difference from the first embodiment is that a second temperature measurement sample 19 is provided in addition to the temperature measurement sample 14.

図５は、図４の上方から下方を見た平面図である。基材ホルダ１２、第一セラミック板１６、第二セラミック板１７が連なったものをステージと呼ぶとすると、ステージの平面図と言い換えることができる。図に示すように、２つの温度測定用試料１４及び１９は、移動機構の移動の向きに平行な直線に沿って設けられている。この例では、ステージの中心（図の上下方向における中心）付近に配置しているが、上下いずれかに偏っていてもよい。ステージは、おおまかに分けて、静止ゾーンＳ−１（着火ゾーン）、加速ゾーンＡ、等速移動ゾーンＥ、減速ゾーンＢ、静止ゾーンＳ−２（失火ゾーン）で構成される。温度測定用試料１４及び１９、基材載置台１は、いずれも等速移動ゾーンＥに配置する必要がある。   FIG. 5 is a plan view of the lower side of FIG. If the substrate holder 12, the first ceramic plate 16, and the second ceramic plate 17 are connected to each other as a stage, it can be rephrased as a plan view of the stage. As shown in the figure, the two temperature measuring samples 14 and 19 are provided along a straight line parallel to the direction of movement of the moving mechanism. In this example, it is arranged near the center of the stage (the center in the vertical direction in the figure), but it may be biased either up or down. The stage is roughly divided into a stationary zone S-1 (ignition zone), an acceleration zone A, a constant velocity moving zone E, a deceleration zone B, and a stationary zone S-2 (misfire zone). All of the temperature measurement samples 14 and 19 and the substrate mounting table 1 need to be arranged in the constant velocity moving zone E.

図６は、演算手順を説明するグラフである。ここでは、簡単のため、温度測定用試料のピーク温度（アニール処理をした際の最高到達温度）がある所望の温度である場合の、高周波電源の出力を変化させたときの温度測定用試料の温度変化が、実施の形態１で説明したものと同様であったとする。この特性が直線（１）に示されている。   FIG. 6 is a graph illustrating the calculation procedure. Here, for the sake of simplicity, the temperature measurement sample when the output of the high-frequency power source is changed when the peak temperature of the temperature measurement sample (the maximum temperature reached when annealing is performed) is a desired temperature. It is assumed that the temperature change is the same as that described in the first embodiment. This characteristic is shown by the straight line (1).

まず、狙いのピーク温度よりも少し高めのピーク温度が観測されるよう、少し高めの高周波電力（１９１６０Ｗ）を投入する。そして、温度測定用試料１４が誘導結合型プラズマトーチユニットＴの真下にきたときのピーク温度を測定し、図６のケースでは、（２）に示すように、事前に予想される温度と同じ１００６℃が得られた。次に、速やかに高周波電力を１００Ｗ減少させ、第二温度測定用試料１９が誘導結合型プラズマトーチユニットＴの真下にきたときのピーク温度を測定し、（３）９９８℃が得られた。事前に取得したデータでは、（４）９９６℃が得られるものと予想されたが、種々のばらつき要因により、２℃の偏差が生じている。   First, high frequency power (19160 W) that is slightly higher is applied so that a peak temperature that is slightly higher than the target peak temperature is observed. Then, the peak temperature when the temperature measurement sample 14 comes directly below the inductively coupled plasma torch unit T is measured, and in the case of FIG. 6, as shown in (2), the same temperature 1006 as expected in advance 1006 C. was obtained. Next, the high-frequency power was quickly reduced by 100 W, and the peak temperature when the second temperature measurement sample 19 came directly under the inductively coupled plasma torch unit T was measured, and (3) 998 ° C. was obtained. In the data acquired in advance, (4) 996 ° C. was expected to be obtained, but a deviation of 2 ° C. was caused due to various variation factors.

そこで、高周波電力とピーク温度の相関を示す近似直線を修正し、直線（５）の関係を最新の装置状態として把握する。そして、直線（５）と所望の１０００℃とが交わる（６）１９０８５Ｗ（事前データでは１９１００Ｗ）が最も１０００℃に近いアニール条件を与えるものと期待されるので、速やかに高周波電力の指令値を変化させる。このようにして、実施の形態１よりもさらに精密な再現性を得ることができる。   Therefore, the approximate straight line indicating the correlation between the high frequency power and the peak temperature is corrected, and the relationship of the straight line (5) is grasped as the latest apparatus state. The straight line (5) intersects the desired 1000 ° C. (6) 19085W (19100W in the previous data) is expected to give the annealing condition closest to 1000 ° C. Let In this way, it is possible to obtain a more precise reproducibility than in the first embodiment.

同様のことが、移動機構としての基材ホルダ１２の駆動速度、または、開口部８と基材載置部との距離を変化させることによっても実現できる。駆動速度が遅いほどピーク温度が高くなる傾向があり、開口部８と基材載置部との距離が近いほどピーク温度が高くなる傾向があるため、これを利用することができる。   The same thing can be realized by changing the driving speed of the base material holder 12 as the moving mechanism or the distance between the opening 8 and the base material placement portion. Since the peak temperature tends to be higher as the driving speed is slower, and the peak temperature tends to be higher as the distance between the opening 8 and the substrate mounting portion is closer, this can be utilized.

（実施の形態３）
以下、本発明の実施の形態３について、図７及び図８を参照して説明する。 (Embodiment 3)
Hereinafter, a third embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS.

図７は、本発明の実施の形態３におけるステージの平面図である。また、図８は、プラズマ処理装置の構成を示す斜視図である。実施の形態１との違いは、温度測定用試料１４の他に、第二温度測定用試料１９を設けたこと、温度測定器の一部としての２つのレンズ１５１及び１５２を設けたことである。レンズ１５１及び１５２は、それぞれ温度測定用試料１４及び１９の温度を測定するために利用される。   FIG. 7 is a plan view of the stage according to Embodiment 3 of the present invention. FIG. 8 is a perspective view showing the configuration of the plasma processing apparatus. The difference from the first embodiment is that, in addition to the temperature measurement sample 14, a second temperature measurement sample 19 is provided, and two lenses 151 and 152 as part of the temperature measurement device are provided. . The lenses 151 and 152 are used to measure the temperatures of the temperature measurement samples 14 and 19, respectively.

実施の形態２との違いは、温度測定用試料１４及び１９を、移動機構の移動の向きに垂直な直線に沿って設けたことである。誘導結合型プラズマトーチユニットＴは、長尺チャンバ７の長手方向に２つの昇降機構２０及び２１を備えている。昇降機構２０及び２１を動作させることにより、誘導結合型プラズマトーチユニットＴのステージに対する長尺方向の傾斜角と平均的な距離（ギャップ）を精密に制御できるように構成されている。   The difference from the second embodiment is that the temperature measurement samples 14 and 19 are provided along a straight line perpendicular to the moving direction of the moving mechanism. The inductively coupled plasma torch unit T includes two lifting mechanisms 20 and 21 in the longitudinal direction of the long chamber 7. By operating the elevating mechanisms 20 and 21, the tilt angle in the longitudinal direction and the average distance (gap) with respect to the stage of the inductively coupled plasma torch unit T can be precisely controlled.

動作の手順は、実施の形態１と類似したものである。まず、第一セラミック板１６を誘導結合型プラズマトーチユニットＴの直下に配置した状態（静止状態）でプラズマの着火を行う。次いで、基材ホルダ１２を図の左から右へ移動させる。十分な加速を経て一定速度に達したところで、温度測定用試料１４及び１９が誘導結合型プラズマトーチユニットＴの直下に到達する。   The operation procedure is similar to that of the first embodiment. First, plasma is ignited in a state where the first ceramic plate 16 is disposed immediately below the inductively coupled plasma torch unit T (stationary state). Next, the substrate holder 12 is moved from the left to the right in the figure. When a constant speed is reached through sufficient acceleration, the temperature measurement samples 14 and 19 reach directly below the inductively coupled plasma torch unit T.

このとき、温度測定用試料１４から放射される光をレンズ１５１にて集め、その温度を測定するとともに、第二温度測定用試料１９から放射される光を第二レンズ１５２にて集め、その温度を測定する。プラズマ処理装置は、この温度に基づいて演算を行う演算ユニット（図示せず）と、演算ユニットの演算結果に基づいて高周波電源の出力、移動機構としての基材ホルダ１２の駆動速度、または、開口部と基材載置部との距離を変化させる制御部（図示せず）とを備える。   At this time, the light emitted from the temperature measurement sample 14 is collected by the lens 151, the temperature is measured, and the light emitted from the second temperature measurement sample 19 is collected by the second lens 152, and the temperature is measured. Measure. The plasma processing apparatus includes an arithmetic unit (not shown) that performs an operation based on this temperature, an output of a high-frequency power source based on an operation result of the arithmetic unit, a driving speed of the substrate holder 12 as a moving mechanism, or an opening. And a control unit (not shown) that changes the distance between the unit and the substrate mounting unit.

そして、基材載置台１が誘導結合型プラズマトーチユニットＴの真下にくる前に、速やかに演算部及び制御部を動作させ、高周波電源の出力、移動機構としての基材ホルダ１２の駆動速度、または、開口部と基材載置部との距離を変化させる。基材２が誘導結合型プラズマトーチユニットＴの直下を通り過ぎた後、移動機構を減速させてから停止し、高周波電力の供給を停止する。   And before the base-material mounting base 1 comes directly under the inductively coupled plasma torch unit T, a calculation part and a control part are operated quickly, the output of a high frequency power supply, the drive speed of the base-material holder 12 as a moving mechanism, Alternatively, the distance between the opening and the substrate placement part is changed. After the base material 2 passes directly under the inductively coupled plasma torch unit T, the moving mechanism is decelerated and then stopped, and the supply of high-frequency power is stopped.

ここで、演算の手順について説明する。簡単のため、高周波電力の出力を変化させて狙い温度を制御しつつ、開口部と基材載置部との距離を変化させて均一性を制御する場合について述べる。まず、狙い温度については、実施の形態１と同様、予め、温度測定用試料のピーク温度がある所望の温度である場合の、高周波電源の出力を変化させたときの温度測定用試料の温度変化を測定しておく。このとき、温度測定用試料が２つあるので、その平均値に対する変化をみておく。   Here, the calculation procedure will be described. For the sake of simplicity, a case will be described in which the uniformity is controlled by changing the distance between the opening and the substrate placing portion while controlling the target temperature by changing the output of the high-frequency power. First, as for the target temperature, as in the first embodiment, the temperature change of the temperature measurement sample when the output of the high-frequency power source is changed in advance when the peak temperature of the temperature measurement sample is a desired temperature. Measure it. At this time, since there are two samples for temperature measurement, a change with respect to the average value is observed.

また、誘導結合型プラズマトーチユニットＴのステージに対する長尺方向の傾斜角を変化させたときの、温度測定用試料１４及び１９の温度差の変化を測定しておく。このとき、予め装置の機械調整の時点で、誘導結合型プラズマトーチユニットＴの長尺方向に（つまり、図７の上下方向に）基材２の温度ができるだけ均一になるように調整しておくことが望ましい。   Further, a change in temperature difference between the temperature measuring samples 14 and 19 when the longitudinal inclination angle with respect to the stage of the inductively coupled plasma torch unit T is changed is measured. At this time, when the apparatus is mechanically adjusted, the temperature of the substrate 2 is adjusted to be as uniform as possible in the longitudinal direction of the inductively coupled plasma torch unit T (that is, in the vertical direction in FIG. 7). It is desirable.

ここでは、簡単のため、そのような均一性が得られるのが、温度測定用試料１４及び１９が同じ温度を示す場合であるものとする（実際には、種々のばらつき要因により、温度測定用試料１４及び１９の指示温度が少し異なる場合に基材２の温度が均一になるという場合も考えられる）。   Here, for simplicity, it is assumed that such uniformity is obtained when the temperature measurement samples 14 and 19 exhibit the same temperature (actually, due to various variation factors, It is also conceivable that the temperature of the substrate 2 becomes uniform when the indicated temperatures of the samples 14 and 19 are slightly different).

狙い温度の制御については、実施の形態１と同様の手順で行う。ただし、演算の過程では、ピーク温度として温度測定用試料１４及び１９の平均値を用いる。   The control of the target temperature is performed in the same procedure as in the first embodiment. However, in the calculation process, the average value of the temperature measurement samples 14 and 19 is used as the peak temperature.

傾斜角についても同様の考え方で制御する。例えば、傾斜（ここでは、誘導結合型プラズマトーチユニットＴとステージとの距離の、長尺方向の差をギャップ差とし、ギャップ差をもって傾斜を表現するものとする）が０μｍのときの、温度測定用試料１４及び１９の温度差が０℃であったとする。高周波電力、移動機構としての基材ホルダ１２の駆動速度、及び、開口部と基材載置部との平均距離（平均ギャップ）を同一の値としておき、十分に大きな差が得られるよう、ギャップ差を、例えば±１０００μｍ変化させ、温度測定用試料１４及び１９の温度差が何℃変化するかを測定する。   The inclination angle is controlled in the same way. For example, temperature measurement when the inclination (here, the difference in the longitudinal direction of the distance between the inductively coupled plasma torch unit T and the stage is the gap difference and the inclination is expressed by the gap difference) is 0 μm. It is assumed that the temperature difference between the samples 14 and 19 is 0 ° C. The high frequency power, the driving speed of the substrate holder 12 as a moving mechanism, and the average distance (average gap) between the opening and the substrate mounting portion are set to the same value so that a sufficiently large difference is obtained. The difference is changed by, for example, ± 1000 μm, and the degree of change in the temperature difference between the temperature measurement samples 14 and 19 is measured.

必要ならば、複数回測定して平均化した値を用いてスムージングしてもよい。例えば、−１０００μｍのときのピーク温度差が−１００℃、＋１０００μｍのときのピーク温度差が＋１００℃であったとすると（ここでは、昇降機構２１のギャップ値―昇降機構２０のギャップ値をギャップ差、温度測定用試料１４のピーク温度−温度測定用試料１９のピーク温度をピーク温度差とする）、２０００μｍ変化で２００℃変化しているので、±０℃狙い（均一）のときのギャップ差依存性を、２０÷２０００＝０．１℃／μｍと近似することができる。この値を演算ユニットに格納しておき、実際に基材２を処理しようとする際の図３（ｂ）に相当するタイミングで測定された温度測定用試料１４及び１９のピーク温度差と比較し、所望の温度差（この場合は０℃）にできるだけ近づくよう、ギャップ差の指令値（設定値）を増加または減少させるべく、制御部から指令値を与える。   If necessary, smoothing may be performed using a value obtained by averaging a plurality of measurements. For example, if the peak temperature difference at −1000 μm is −100 ° C. and the peak temperature difference at +1000 μm is + 100 ° C. (here, the gap value of the lifting mechanism 21−the gap value of the lifting mechanism 20 is the gap difference, Since the peak temperature of the sample 14 for temperature measurement minus the peak temperature of the sample 19 for temperature measurement is a peak temperature difference), the change is 200 ° C. with a change of 2000 μm. Can be approximated as 20 ÷ 2000 = 0.1 ° C./μm. This value is stored in the arithmetic unit and compared with the peak temperature difference of the temperature measurement samples 14 and 19 measured at the timing corresponding to FIG. 3B when actually processing the substrate 2. In order to increase or decrease the gap difference command value (set value) as close as possible to the desired temperature difference (in this case, 0 ° C.), a command value is given from the control unit.

例えば、実測温度差が−１０℃であれば、１０÷０．１＝１００μｍに設定値を変化させる。このとき、平均ギャップは変化させないようにギャップを制御する必要があるので、昇降機構２１のギャップ値を＋５０μｍ、昇降機構２０のギャップ値を−５０μｍとする。このようにして、基材２を処理する直前に、基材２の処理に先立ち、温度測定用試料１４及び１９を開口部８近傍のプラズマに曝露しつつ、温度測定用試料１４及び１９の温度を測定し、測定された温度に基づいて演算を行い、演算結果に基づいて高周波電力を変化させるとともにギャップ差を変化させる（フィードバック制御）ことにより、より所望の温度に近く、かつ、均一な処理を行うことができる。つまり、再現性よく均一な処理が可能となる。   For example, if the measured temperature difference is −10 ° C., the set value is changed to 10 ÷ 0.1 = 100 μm. At this time, since it is necessary to control the gap so as not to change the average gap, the gap value of the elevating mechanism 21 is set to +50 μm, and the gap value of the elevating mechanism 20 is set to −50 μm. Thus, immediately before processing the base material 2, prior to the processing of the base material 2, the temperature measurement samples 14 and 19 are exposed to plasma in the vicinity of the opening 8, while the temperature of the temperature measurement samples 14 and 19 is exposed. By processing the measured value based on the measured temperature and changing the high-frequency power and changing the gap difference (feedback control) based on the calculated result, the processing is closer to the desired temperature and uniform processing. It can be performed. That is, uniform processing with high reproducibility is possible.

狙い温度の制御においては、高周波電力の代わりに、移動機構としての基材ホルダ１２の駆動速度、または、開口部８と基材載置部との平均距離（平均ギャップ）を変化させることによっても実現できる。   In controlling the target temperature, instead of the high-frequency power, the driving speed of the base material holder 12 as a moving mechanism or the average distance (average gap) between the opening 8 and the base material placement part can be changed. realizable.

（実施の形態４）
以下、本発明の実施の形態４について、図９〜図１０を参照して説明する。 (Embodiment 4)
Embodiment 4 of the present invention will be described below with reference to FIGS.

図９は、本発明の実施の形態４におけるステージの平面図である。実施の形態１との違いは、温度測定用試料１４の他に、第二温度測定用試料１９、第三温度測定用試料２２、第四温度測定用試料２３を設けたことである。温度測定器の一部としての２つのレンズ１５１及び１５２を設けたことは、実施の形態３と同様である。温度測定用試料１４及び１９は、移動機構の移動の向きに垂直な直線に沿って設けられ、温度測定用試料２２及び２３は、移動機構の移動の向きに垂直な別の直線に沿って設けられる。   FIG. 9 is a plan view of a stage according to Embodiment 4 of the present invention. The difference from the first embodiment is that, in addition to the temperature measurement sample 14, a second temperature measurement sample 19, a third temperature measurement sample 22, and a fourth temperature measurement sample 23 are provided. The provision of the two lenses 151 and 152 as a part of the temperature measuring device is the same as in the third embodiment. The temperature measurement samples 14 and 19 are provided along a straight line perpendicular to the movement direction of the movement mechanism, and the temperature measurement samples 22 and 23 are provided along another straight line perpendicular to the movement direction of the movement mechanism. It is done.

また、温度測定用試料１４及び２２は、移動機構の移動の向きに平行な直線に沿って設けられ、温度測定用試料１９及び２３は、移動機構の移動の向きに平行な別の直線に沿って設けられる。誘導結合型プラズマトーチユニットＴは、長尺チャンバ７の長手方向に２つの昇降機構２０及び２１を備えている。昇降機構２０及び２１を動作させることにより、誘導結合型プラズマトーチユニットＴのステージに対する長尺方向の傾斜角を精密に制御できるように構成されている（実施の形態３と同様）。   The temperature measurement samples 14 and 22 are provided along a straight line parallel to the movement direction of the movement mechanism, and the temperature measurement samples 19 and 23 are arranged along another straight line parallel to the movement direction of the movement mechanism. Provided. The inductively coupled plasma torch unit T includes two lifting mechanisms 20 and 21 in the longitudinal direction of the long chamber 7. By operating the elevating mechanisms 20 and 21, the tilt angle in the longitudinal direction with respect to the stage of the inductively coupled plasma torch unit T can be precisely controlled (similar to the third embodiment).

ここで、演算の手順について説明する。簡単のため、高周波電力の出力を変化させて狙い温度を制御しつつ、開口部と基材載置部との距離を変化させて均一性を制御する場合について述べる。まず、狙い温度については、実施の形態２と同様の手順で行う。ただし、演算の過程では、ピーク温度として温度測定用試料１４及び１９の平均値と、温度測定用試料２２及び２３の平均値を用いる。   Here, the calculation procedure will be described. For the sake of simplicity, a case will be described in which the uniformity is controlled by changing the distance between the opening and the substrate placing portion while controlling the target temperature by changing the output of the high-frequency power. First, the target temperature is performed in the same procedure as in the second embodiment. However, in the calculation process, the average value of the temperature measurement samples 14 and 19 and the average value of the temperature measurement samples 22 and 23 are used as the peak temperature.

次に、傾斜角（ギャップ差）の制御について説明する。図１０は、ギャップ差制御の演算手順を説明するグラフである。例えば、傾斜（ここでは、誘導結合型プラズマトーチユニットＴとステージとの距離の、長尺方向の差をギャップ差とし、ギャップ差をもって傾斜を表現するものとする）が０μｍのときの、温度測定用試料１４及び１９の温度差、及び、温度測定用試料２２及び２３の温度差がともに０℃であったとする。高周波電力、移動機構としての基材ホルダ１２の駆動速度、及び、開口部と基材載置部との平均距離（平均ギャップ）を同一の値としておき、十分に大きな差が得られるよう、ギャップ差を、例えば±１０００μｍ変化させ、温度測定用試料１４及び１９の温度差、温度測定用試料２２及び２３の温度差が何℃変化するかを測定する。   Next, control of the tilt angle (gap difference) will be described. FIG. 10 is a graph illustrating a calculation procedure for gap difference control. For example, temperature measurement when the inclination (here, the difference in the longitudinal direction of the distance between the inductively coupled plasma torch unit T and the stage is the gap difference and the inclination is expressed by the gap difference) is 0 μm. It is assumed that the temperature difference between the samples 14 and 19 and the temperature difference between the temperature measurement samples 22 and 23 are both 0 ° C. The high frequency power, the driving speed of the substrate holder 12 as a moving mechanism, and the average distance (average gap) between the opening and the substrate mounting portion are set to the same value so that a sufficiently large difference is obtained. The difference is changed by, for example, ± 1000 μm, and the degree of change in the temperature difference between the temperature measurement samples 14 and 19 and the temperature difference between the temperature measurement samples 22 and 23 is measured.

必要ならば、複数回測定して平均化した値を用いてスムージングしてもよい。ここでは、例えば、−１０００μｍの時のピーク温度差が−１００℃、＋１０００μｍの時のピーク温度差が＋１００℃であったとすると（ここでは、昇降機構２１のギャップ値―昇降機構２０のギャップ値をギャップ差、温度測定用試料１４のピーク温度−温度測定用試料１９のピーク温度＝温度測定用試料２２のピーク温度−温度測定用試料２３のピーク温度をピーク温度差とする）、２０００μｍ変化で２００℃変化している。そのため、±０℃狙い（均一）の時のギャップ差依存性を、２０÷２０００＝０．１℃／μｍと近似することができる。この特性が直線（６）に示されている。   If necessary, smoothing may be performed using a value obtained by averaging a plurality of measurements. Here, for example, if the peak temperature difference at −1000 μm is −100 ° C. and the peak temperature difference at +1000 μm is + 100 ° C. (here, the gap value of the lifting mechanism 21−the gap value of the lifting mechanism 20 is Gap difference, peak temperature of sample 14 for temperature measurement−peak temperature of sample 19 for temperature measurement = peak temperature of sample 22 for temperature measurement−peak temperature of sample 23 for temperature measurement) The temperature is changing. Therefore, the gap difference dependency when aiming at ± 0 ° C. (uniform) can be approximated as 20 ÷ 2000 = 0.1 ° C./μm. This characteristic is shown in line (6).

まず、狙いのピーク温度差よりも少し低めのピーク温度差が観測されるよう、少し小さめのギャップ差（−８０μｍ）で処理する。そして、温度測定用試料１４及び１９が誘導結合型プラズマトーチユニットＴの真下にきたときのピーク温度差を測定し、図１０のケースでは、（７）に示すように、事前に予想される温度と同じ−８℃が得られた。   First, processing is performed with a slightly smaller gap difference (−80 μm) so that a peak temperature difference slightly lower than the target peak temperature difference is observed. Then, the peak temperature difference when the temperature measurement samples 14 and 19 are directly below the inductively coupled plasma torch unit T is measured. In the case of FIG. 10, as shown in (7), the temperature expected in advance is measured. The same -8 ° C was obtained.

次に、速やかにギャップ差を１２０μｍ増加させて＋４０μｍとし、温度測定用試料２２及び２３が誘導結合型プラズマトーチユニットＴの真下にきたときのピーク温度差を測定し、（８）＋６℃が得られた。事前に取得したデータでは、（９）＋４℃が得られるものと予想されたが、種々のばらつき要因により、２℃の偏差が生じている。そこで、ギャップ差とピーク温度差の相関を示す近似直線を修正し、直線（１０）の関係を最新の装置状態として把握する。   Next, the gap difference was quickly increased by 120 μm to +40 μm, and the peak temperature difference was measured when the temperature measurement samples 22 and 23 were directly below the inductively coupled plasma torch unit T, and (8) + 6 ° C. was obtained. It was. In the data acquired in advance, it was predicted that (9) + 4 ° C. was obtained, but a deviation of 2 ° C. was caused by various variation factors. Therefore, the approximate straight line indicating the correlation between the gap difference and the peak temperature difference is corrected, and the relationship of the straight line (10) is grasped as the latest apparatus state.

そして、直線（１０）と所望の±０℃とが交わる（１１）−１１μｍ（事前データでは±０μｍ）が最も均一なアニール条件を与えるものと期待されるので、速やかにギャップ差の指令値を変化させる。このようにして、実施の形態１〜３よりもさらに精密な再現性・均一性を得ることができる。なお、ギャップ差を変化させるとき、平均ギャップは変化させないように制御する必要があることに注意が必要である。   Since the straight line (10) intersects the desired ± 0 ° C. (11) -11 μm (± 0 μm in the prior data) is expected to give the most uniform annealing conditions, the command value for the gap difference can be quickly determined. Change. In this way, it is possible to obtain more precise reproducibility and uniformity than in the first to third embodiments. Note that when changing the gap difference, it is necessary to control the average gap not to change.

（実施の形態５）
以下、本発明の実施の形態５について、図１１及び図１２を参照して説明する。 (Embodiment 5)
The fifth embodiment of the present invention will be described below with reference to FIGS.

図１１は、本発明の実施の形態５におけるステージの平面図である。また、図１２は、プラズマ処理装置の構成を示す斜視図である。実施の形態３との違いは、温度測定用試料１４と第二温度測定用試料１９とを、移動機構の移動の向きに垂直な直線に沿って斜めに設けたことである。   FIG. 11 is a plan view of the stage in the fifth embodiment of the present invention. FIG. 12 is a perspective view showing the configuration of the plasma processing apparatus. The difference from the third embodiment is that the temperature measurement sample 14 and the second temperature measurement sample 19 are provided obliquely along a straight line perpendicular to the direction of movement of the movement mechanism.

図１２において、温度測定器の一部としてのレンズ１５が設けられ、また、温度測定用試料１４から放射される光を２段階で反射させ、レンズ１５に導くための第一固定ミラー２４と回転ミラー２６を備える。第二温度測定用試料１９から放射される光を２段階で反射させ、レンズ１５に導くため、第二固定ミラー２５と回転ミラー２６が利用される。ステージが図の左から右へ移動していくとき、まず、温度測定用試料１４から放射される光がレンズ１５に導かれるよう、回転ミラー２６の回転角を設定しておく。   In FIG. 12, a lens 15 is provided as a part of the temperature measuring device, and the first fixed mirror 24 for reflecting the light emitted from the temperature measurement sample 14 in two stages and guiding it to the lens 15 is rotated. A mirror 26 is provided. In order to reflect the light emitted from the second temperature measurement sample 19 in two stages and guide it to the lens 15, the second fixed mirror 25 and the rotating mirror 26 are used. When the stage moves from left to right in the drawing, first, the rotation angle of the rotary mirror 26 is set so that the light emitted from the temperature measurement sample 14 is guided to the lens 15.

ピーク温度が測定されれば速やかに回転ミラー２６を回転させ、第二温度測定用試料１９から放射される光がレンズ１５に導かれるよう回転ミラー２６の回転角を変更する。このような構成とすることで、高価な高速放射温度計を１つで、長尺方向に異なる複数の部分の温度を測定することができ、より簡単な構成を実現できる。また、温度測定器の個体差に起因する測定誤差をなくすことができるという大きな利点がある。温度測定器が、温度測定用試料にレーザーを照射し、その入射光と前記温度測定用試料の表面で反射した反射光との干渉によって温度を測定するものであっても、同様の構成が可能である。   When the peak temperature is measured, the rotating mirror 26 is quickly rotated, and the rotation angle of the rotating mirror 26 is changed so that the light emitted from the second temperature measurement sample 19 is guided to the lens 15. With such a configuration, it is possible to measure the temperatures of a plurality of different portions in the longitudinal direction with a single expensive high-speed radiation thermometer, and to realize a simpler configuration. Moreover, there is a great advantage that measurement errors due to individual differences of temperature measuring devices can be eliminated. The same configuration is possible even if the temperature measuring instrument irradiates the temperature measurement sample with a laser and measures the temperature by interference between the incident light and the reflected light reflected from the surface of the temperature measurement sample. It is.

なお、本実施の形態では、ステージの左端に第二セラミック板を備えない場合を例示した。誘導結合型プラズマトーチユニットＴの直下を基材２が通り過ぎた後、速やかに高周波電力をＯＦＦするという手順で運転する場合、失火位置を強く冷却する必要はなく、本実施の形態ではこれに対応する構成を示した。   In the present embodiment, the case where the second ceramic plate is not provided at the left end of the stage is illustrated. When operating in the procedure of quickly turning off the high-frequency power after the base material 2 passes directly under the inductively coupled plasma torch unit T, it is not necessary to strongly cool the misfire position, and this embodiment supports this. The configuration to do was shown.

（実施の形態６）
以下、本発明の実施の形態６について、図１３を参照して説明する。 (Embodiment 6)
Hereinafter, a sixth embodiment of the present invention will be described with reference to FIG.

図１３は、本発明の実施の形態６におけるステージの平面図である。実施の形態４との違いは、温度測定用試料１４と第二温度測定用試料１９とを、移動機構の移動の向きに垂直な直線に沿って斜めに設け、第三温度測定用試料２２と第四温度測定用試料２３とを、移動機構の移動の向きに垂直な直線に沿って斜めに設けたことである。温度測定器の一部としてのレンズ１５やミラー群の構成は、図１２と同様である。   FIG. 13 is a plan view of the stage in the sixth embodiment of the present invention. The difference from the fourth embodiment is that the temperature measurement sample 14 and the second temperature measurement sample 19 are provided obliquely along a straight line perpendicular to the direction of movement of the moving mechanism, and the third temperature measurement sample 22 The fourth temperature measurement sample 23 is provided obliquely along a straight line perpendicular to the direction of movement of the moving mechanism. The configuration of the lens 15 and the mirror group as a part of the temperature measuring device is the same as in FIG.

このような構成とすることで、高価な高速放射温度計、１つで、長尺方向に異なる複数の部分の温度を測定することができる。また、温度測定器の個体差に起因する測定誤差をなくすことができるという大きな利点がある。温度測定用試料は、（ａ）のように千鳥配置としてもよいし、（ｂ）のように、第二温度測定用試料１９と第三温度測定用試料２２を長尺方向の同じ位置に配置してもよい。（ｂ）の配置の場合、回転ミラー２６の回転回数が少なくて済むという利点がある。   By setting it as such a structure, the temperature of several parts which differ in a longitudinal direction can be measured with one expensive high-speed radiation thermometer. Moreover, there is a great advantage that measurement errors due to individual differences of temperature measuring devices can be eliminated. The temperature measurement sample may be arranged in a staggered manner as shown in (a), or the second temperature measurement sample 19 and the third temperature measurement sample 22 are arranged at the same position in the longitudinal direction as shown in (b). May be. The arrangement (b) has the advantage that the number of rotations of the rotating mirror 26 can be reduced.

温度測定器が、温度測定用試料にレーザーを照射し、その入射光と前記温度測定用試料の表面で反射した反射光との干渉によって温度を測定するものであっても、同様の構成が可能である。   The same configuration is possible even if the temperature measuring instrument irradiates the temperature measurement sample with a laser and measures the temperature by interference between the incident light and the reflected light reflected from the surface of the temperature measurement sample. It is.

（実施の形態７）
以下、本発明の実施の形態７について、図１４を参照して説明する。 (Embodiment 7)
Embodiment 7 of the present invention will be described below with reference to FIG.

図１４は、本発明の実施の形態７におけるプラズマ処理装置の構成を示すもので、誘導結合型プラズマトーチユニットＴの長尺方向に垂直な面で切った断面図ある。   FIG. 14 shows the configuration of the plasma processing apparatus according to the seventh embodiment of the present invention, and is a cross-sectional view of the inductively coupled plasma torch unit T cut along a plane perpendicular to the longitudinal direction.

図１４（ａ）は基材２を搭載した基材載置台１を基材ホルダ１２に載せ換える（基材交換）段階を示す。図１４（ｂ）は誘導結合型プラズマトーチユニットＴから基材２までの距離を測定する段階を示す（着火シーケンスは、誘導結合型プラズマトーチユニットＴの真下に第一セラミック板１６が位置する配置で行うが、ここでは省略している）。図１４（ｃ）及び（ｄ）は温度測定中の段階を示し、図１４（ｅ）はプラズマ処理中の段階を示す。図１４（ｆ）はプラズマ処理が完了した後の失火シーケンス及び基材２を搭載した基材載置台１を基材ホルダ１２に載せ換える（基材交換）段階を示す。装置構成における実施の形態２との違いは、誘導結合型プラズマトーチユニットＴから基材２までの距離を測定する測長器２７を設けたことである。   FIG. 14A shows a stage of replacing the substrate mounting table 1 on which the substrate 2 is mounted on the substrate holder 12 (substrate replacement). FIG. 14B shows a step of measuring the distance from the inductively coupled plasma torch unit T to the base material 2 (the ignition sequence is an arrangement in which the first ceramic plate 16 is located directly under the inductively coupled plasma torch unit T. (It is omitted here). 14C and 14D show the stage during temperature measurement, and FIG. 14E shows the stage during plasma processing. FIG. 14 (f) shows a misfire sequence after the plasma processing is completed and a step of replacing the substrate mounting table 1 mounted with the substrate 2 on the substrate holder 12 (substrate replacement). The difference from the second embodiment in the apparatus configuration is that a length measuring device 27 for measuring the distance from the inductively coupled plasma torch unit T to the substrate 2 is provided.

本実施の形態においては、ステージを図の左から右へ移動させる際にはプラズマを発生させず、（ｂ）において測長器２７を用いて誘導結合型プラズマトーチユニットＴから基材２までの距離を正確に測定する。これは、基材２の厚さのばらつきや、基材２の基材載置台１への搭載状態及び基材載置台１の基材ホルダ１２への搭載状態のばらつきによる誘導結合型プラズマトーチユニットＴから基材２までの距離のばらつきを正確に把握するためである。この測定結果に基づき、誘導結合型プラズマトーチユニットＴを昇降させ、所定の距離（ギャップ）になるよう調整することができる。このとき、測長器２７を２つ設けておき、誘導結合型プラズマトーチユニットＴの基材２に対する傾斜角（ギャップ差）を補償してもよい。   In the present embodiment, plasma is not generated when the stage is moved from the left to the right in the drawing, and the length measuring device 27 is used in (b) from the inductively coupled plasma torch unit T to the substrate 2. Measure distance accurately. This is because the inductively coupled plasma torch unit is caused by variations in the thickness of the base material 2, the mounting state of the base material 2 on the base material mounting table 1, and the mounting state of the base material mounting table 1 on the base material holder 12. This is for accurately grasping the variation in the distance from T to the substrate 2. Based on the measurement result, the inductively coupled plasma torch unit T can be moved up and down and adjusted to a predetermined distance (gap). At this time, two length measuring devices 27 may be provided to compensate for the inclination angle (gap difference) of the inductively coupled plasma torch unit T with respect to the substrate 2.

そして、ステージを図の右から左へ移動させる際にプラズマを発生させ、基材２の処理を行う。このような手順とすることで、基材２の交換を図の左端の位置でのみ行う構成とすることができ、装置構成がより簡単になるという利点がある。   And when moving a stage from the right to the left of a figure, a plasma is generated and the base material 2 is processed. By setting it as such a procedure, it can be set as the structure which replaces | exchanges the base material 2 only in the position of the left end of a figure, and there exists an advantage that an apparatus structure becomes simpler.

（実施の形態８）
以下、本発明の実施の形態８について、図１５〜図１７を参照して説明する。 (Embodiment 8)
Hereinafter, an eighth embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS.

図１５は、本発明の実施の形態８におけるプラズマ処理装置の構成を示すもので、誘導結合型プラズマトーチユニットＴの長尺方向に平行な面で切った断面図ある。また、図１６は、ステージの構成を示すもので、図１５の上方から下方を見た平面図である。また、図１７は、プラズマ処理装置の構成を示す斜視図である。   FIG. 15 shows the configuration of the plasma processing apparatus according to the eighth embodiment of the present invention, and is a cross-sectional view of the inductively coupled plasma torch unit T cut along a plane parallel to the longitudinal direction. FIG. 16 shows the configuration of the stage, and is a plan view as seen from above in FIG. FIG. 17 is a perspective view showing the configuration of the plasma processing apparatus.

本実施の形態においては、基材載置台１は、実施の形態１〜７における基材ホルダ１２の役割をも果たす。すなわち、基材載置台１は、基材２、温度測定用試料１４、第二温度測定用試料１９を搭載した状態で走査される。図１５において、基材２は、基材載置台１に設けられた貫通穴に備えられた座グリに搭載される。このとき、基材載置台１の誘導結合型プラズマトーチユニットＴに対向する面と基材２の表面が、同一面となるように座グリの深さが設定される。同様に、温度測定用試料１４、第二温度測定用試料１９は、基材載置台１に設けられた貫通穴に備えられた座グリに搭載され、このとき、基材載置台１の誘導結合型プラズマトーチユニットＴに対向する面と、温度測定用試料１４及び第二温度測定用試料１９の表面が、同一面となるように座グリの深さが設定される。   In the present embodiment, the substrate mounting table 1 also serves as the substrate holder 12 in the first to seventh embodiments. That is, the substrate mounting table 1 is scanned with the substrate 2, the temperature measurement sample 14, and the second temperature measurement sample 19 mounted thereon. In FIG. 15, the substrate 2 is mounted on a spot facing provided in a through hole provided in the substrate mounting table 1. At this time, the depth of the spot facing is set so that the surface of the substrate mounting table 1 facing the inductively coupled plasma torch unit T and the surface of the substrate 2 are the same surface. Similarly, the temperature measurement sample 14 and the second temperature measurement sample 19 are mounted on a spot facing provided in a through hole provided in the substrate mounting table 1, and at this time, inductive coupling of the substrate mounting table 1 is performed. The depth of the spot facing is set so that the surface facing the type plasma torch unit T and the surfaces of the temperature measurement sample 14 and the second temperature measurement sample 19 are the same surface.

図１６及び図１７に示すように、温度測定用試料１４、第二温度測定用試料１９は細長い長方形であり、移動機構の移動の向きに垂直な方向に、基材２よりも外側に配置されている。そして、移動機構の移動の向きに平行な方向には、基材２よりも外側を含んで並列した配置となっている。したがって、プラズマが基材２に照射される直前、最中、直後の、移動機構の移動の向きに垂直な方向に基材２よりも外側の２箇所の温度を測定することができるようになっている。   As shown in FIGS. 16 and 17, the temperature measurement sample 14 and the second temperature measurement sample 19 are elongated rectangles, and are arranged outside the substrate 2 in a direction perpendicular to the direction of movement of the movement mechanism. ing. And in the direction parallel to the direction of movement of the moving mechanism, the arrangement is arranged in parallel, including the outside of the substrate 2. Therefore, it becomes possible to measure the temperatures at two locations outside the base material 2 in the direction perpendicular to the direction of movement of the moving mechanism immediately before, during, and immediately after the plasma is irradiated onto the base material 2. ing.

このような構成によれば、実施の形態１〜７に示したような、プラズマが基材２に照射される直前の温度測定値からの推定によって、処理条件を調整することができるだけでなく、プラズマが基材２に照射されている最中の温度測定値からリアルタイムでフィードバック制御をかけることもできる。ただし、演算による遅れはあり得る。   According to such a configuration, as shown in the first to seventh embodiments, not only can the processing conditions be adjusted by estimation from the temperature measurement value immediately before the plasma is irradiated onto the base material 2, It is also possible to apply feedback control in real time from the temperature measurement value during the irradiation of the substrate 2 with plasma. However, there may be a delay due to computation.

このような構成においては、開口部８の長手方向の長さが、基材２の幅を越え、温度測定用試料１４、第二温度測定用試料１９の位置をも越える長さである必要があり、実施の形態１〜７よりも若干の電力効率低下はあり得る。   In such a configuration, the length of the opening 8 in the longitudinal direction needs to exceed the width of the substrate 2 and exceed the position of the temperature measurement sample 14 and the second temperature measurement sample 19. There can be a slight reduction in power efficiency as compared with the first to seventh embodiments.

（実施の形態９）
以下、本発明の実施の形態９について、図１８を参照して説明する。 (Embodiment 9)
Embodiment 9 of the present invention will be described below with reference to FIG.

図１８は、本発明の実施の形態９におけるプラズマ処理装置の構成を示すもので、プラズマ処理装置の構成を示す斜視図である。   FIG. 18 is a perspective view showing the configuration of the plasma processing apparatus in accordance with the ninth embodiment of the present invention.

本実施の形態においては、温度測定器の一部としてのレンズ１５が設けられ、また、温度測定用試料１４及び第二温度測定用試料１９から放射される光を２段階で反射させ、レンズ１５に導くための固定ミラー２４及び２５と回転ミラー２６を備える点で、実施の形態８と相違する。このような構成により、高価な高速放射温度計を１つで、長尺方向に異なる複数の部分の温度を測定することができ、より簡単な構成を実現できる。また、温度測定器の個体差に起因する測定誤差をなくすことができるという大きな利点がある。   In the present embodiment, a lens 15 is provided as a part of the temperature measuring device, and the light emitted from the temperature measurement sample 14 and the second temperature measurement sample 19 is reflected in two stages, so that the lens 15 This embodiment is different from the eighth embodiment in that fixed mirrors 24 and 25 and a rotating mirror 26 are provided for guiding the light beam to the first position. With such a configuration, a single expensive high-speed radiation thermometer can be used to measure the temperatures of a plurality of portions that differ in the longitudinal direction, and a simpler configuration can be realized. Moreover, there is a great advantage that measurement errors due to individual differences of temperature measuring devices can be eliminated.

（実施の形態１０）
以下、本発明の実施の形態１０について、図１９を参照して説明する。 (Embodiment 10)
Embodiment 10 of the present invention will be described below with reference to FIG.

図１９は、本発明の実施の形態１０におけるステージの構成を示すもので、上方から下方を見た平面図である。   FIG. 19 shows the configuration of the stage according to the tenth embodiment of the present invention, and is a plan view as seen from above.

図１９において、温度測定用試料１４、第二温度測定用試料１９は長方形のものを複数設けており、移動機構の移動の向きに垂直な方向に、基材２よりも外側に配置されている。そして、移動機構の移動の向きに平行な方向には、基材２よりも外側を含む位置に、各４つを並列した配置となっている。したがって、プラズマが基材２に照射される直前、最中、直後の、移動機構の移動の向きに垂直な方向に基材２よりも外側の２箇所の温度を測定することができるようになっている。   In FIG. 19, the temperature measurement sample 14 and the second temperature measurement sample 19 are provided with a plurality of rectangular shapes, and are arranged outside the base material 2 in a direction perpendicular to the direction of movement of the movement mechanism. . And in the direction parallel to the direction of movement of the moving mechanism, the four are arranged in parallel at positions including the outside of the base 2. Therefore, it becomes possible to measure the temperatures at two locations outside the base material 2 in the direction perpendicular to the direction of movement of the moving mechanism immediately before, during, and immediately after the plasma is irradiated onto the base material 2. ing.

このような構成では、実施の形態８または９と比較すると、装置のトラブルによって温度測定用試料１４または第二温度測定用試料１９が破損する確率を小さくでき、また、たとえ破損したとしても、より小さな個片を交換するだけで済むという利点がある。   In such a configuration, the probability that the temperature measurement sample 14 or the second temperature measurement sample 19 is damaged due to the trouble of the apparatus can be reduced as compared with the eighth or ninth embodiment. There is an advantage that only a small piece needs to be replaced.

（実施の形態１１）
以下、本発明の実施の形態１１について、図２０を参照して説明する。 (Embodiment 11)
Hereinafter, an eleventh embodiment of the present invention will be described with reference to FIG.

図２０は、本発明の実施の形態１１におけるステージの構成を示すもので、上方から下方を見た平面図である。   FIG. 20 shows the configuration of the stage according to the eleventh embodiment of the present invention, and is a plan view as seen from above.

図２０において、一辺が移動機構の移動の向きに平行で、かつ、円形の基材２に外接する正方形２８の内側に、温度測定用試料１４及び第二温度測定用試料１９が設けられる。このような構成によれば、プラズマが基材２に照射されている最中の温度測定値からリアルタイムでフィードバック制御をかけることもできるとともに、開口部８の長手方向の長さは、基材２の幅を僅かに越える長さであればよく、実施の形態１〜７と同等の電力効率を実現できる。   In FIG. 20, a temperature measurement sample 14 and a second temperature measurement sample 19 are provided inside a square 28 whose one side is parallel to the moving direction of the moving mechanism and circumscribes the circular base material 2. According to such a configuration, it is possible to apply feedback control in real time from the temperature measurement value during the irradiation of the substrate 2 with the plasma, and the length of the opening 8 in the longitudinal direction is It is sufficient that the length is slightly longer than the width, and the power efficiency equivalent to that of the first to seventh embodiments can be realized.

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、より正確な温度測定を行うため、温度測定用試料を冷却する冷却装置を備えることが望ましい。例えば、基材２の交換を行う間、温度測定用試料の上下から窒素などのガスを吹きつける方法、水またはアルコールなどの液体を吹きかける方法、熱伝導性のよい冷却された物体（アルミニウム板、炭化珪素板など）、あるいは、密着性のよい物体（ゴムなどの樹脂板など）を温度測定用試料に押し当てる方法、などを用いることができる。   In order to perform more accurate temperature measurement, it is desirable to include a cooling device that cools the temperature measurement sample. For example, while exchanging the base material 2, a method of spraying a gas such as nitrogen from above and below the temperature measurement sample, a method of spraying a liquid such as water or alcohol, a cooled object with good thermal conductivity (aluminum plate, For example, a silicon carbide plate or the like, or a method of pressing an object having good adhesion (such as a resin plate such as rubber) against a temperature measurement sample can be used.

また、本発明の種々の構成によって、基材２の表面近傍を高温処理することが可能となる。それにより、従来例で述べたＴＦＴ用半導体膜の結晶化や太陽電池用半導体膜の改質に適用可能であることは勿論、シリコン半導体集積回路の酸化、活性化、シリサイド形成などのアニール、プラズマディスプレイパネルの保護層の清浄化や脱ガス低減、シリカ微粒子の集合体からなる誘電体層の表面平坦化や脱ガス低減、種々の電子デバイスのリフロー、固体不純物源を用いたプラズマドーピングなど、様々な表面処理に適用できる。また、太陽電池の製造方法としては、シリコンインゴットを粉砕して得られる粉末を基材上に塗布し、これにプラズマを照射して溶融させ多結晶シリコン膜を得る方法にも適用可能である。   Moreover, it becomes possible by the various structure of this invention to process the surface vicinity of the base material 2 at high temperature. As a result, it can be applied to the crystallization of TFT semiconductor films and the modification of semiconductor films for solar cells as described in the prior art, as well as annealing, plasma activation, activation of silicon semiconductor integrated circuits, silicide formation, etc. Display panel protective layer cleaning and degassing reduction, dielectric layer composed of aggregates of silica particles, surface flattening and degassing reduction, reflow of various electronic devices, plasma doping using solid impurity source, etc. Applicable to various surface treatments. 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、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 performed in the vicinity of the surface of the base material uniformly for a very short time is illustrated in detail. 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.

或いは、プラズマガスとしては希ガスまたは希ガスに少量のＨ2ガスを加えたガスを用いつつ、シールドガスとして反応ガスを含むガスを供給することによって、プラズマと反応ガス流を同時に基材へ照射し、エッチング、ＣＶＤ、ドーピングなどのプラズマ処理を実現することもできる。プラズマガスとしてアルゴンを主成分とするガスを用いると、実施例で詳しく例示したように、熱プラズマが発生する。 Alternatively, by using a rare gas or a gas obtained by adding a small amount of H 2 gas to a rare gas as a plasma gas, supplying a gas containing a reactive gas as a shielding gas, the plasma and the reactive gas flow are simultaneously irradiated onto the substrate. 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、ＣxＦy（ｘ、ｙは自然数）、ＳＦ6などがあり、シリコンやシリコン化合物などをエッチングすることができる。反応ガスとしてＯ2を用いれば、有機物の除去、レジストアッシングなどが可能となる。ＣＶＤに用いる反応ガスとしては、モノシラン、ジシランなどがあり、シリコンやシリコン化合物の成膜が可能となる。 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. 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.

或いは、ＴＥＯＳ（Ｔｅｔｒａｅｔｈｏｘｙｓｉｌａｎｅ）に代表されるシリコンを含有した有機ガスとＯ2の混合ガスを用いれば、シリコン酸化膜を成膜することができる。その他、撥水性・親水性を改質する表面処理など、種々の低温プラズマ処理が可能である。容量結合型大気圧プラズマを用いた従来技術に比較すると、誘導結合型であるため、単位体積あたり高いパワー密度を投入してもアーク放電に移行しにくく、より高密度なプラズマが発生可能であり、その結果、速い反応速度が得られ、基材の所望の被処理領域全体を短時間で効率よく処理することが可能となる。 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). In addition, various low-temperature plasma treatments such as surface treatment for modifying water repellency and hydrophilicity are possible. Compared to the conventional technology using capacitively coupled atmospheric pressure plasma, it is inductively coupled, so even if a high power density per unit volume is applied, it is difficult to shift to arc discharge, and higher density plasma can be generated. As a result, a high reaction rate is obtained, and the entire desired region to be treated of the substrate can be efficiently processed 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、様々な表面処理において、基材の表面近傍をごく短時間だけ均一に高温熱処理するに際して、高速な処理が可能となる有用な発明である。   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 and the like, this is a useful invention that enables high-speed treatment when the high-temperature heat treatment is performed uniformly in the vicinity of the surface of the substrate for a very short time.

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 コイル
４ 第一セラミックブロック
５ 第二セラミックブロック
７ 長尺チャンバ
８ 開口部
９ プラズマガスマニホールド
１０ プラズマガス供給配管
１１ プラズマガス供給穴
Ｐ プラズマ DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Base material mounting base 2 Base material T Inductive coupling type plasma torch unit 3 Coil 4 1st ceramic block 5 2nd ceramic block 7 Long chamber 8 Opening part 9 Plasma gas manifold 10 Plasma gas supply piping 11 Plasma gas supply hole P Plasma

Claims (13)

スリット状の開口部を備える長尺チャンバと、前記長尺チャンバ内にガスを供給するガス導入口と、前記長尺チャンバ内に高周波電磁界を発生させるコイルと、前記コイルに高周波電力を供給する高周波電源と、基材を保持する基材載置部と備えるプラズマ処理装置において、
前記長尺チャンバの長手方向と前記開口部の長手方向とは平行に配置され、前記開口部の長手方向に対して垂直な向きに、前記長尺チャンバと前記基材とを相対的に移動可能とする移動機構を備えるとともに、
温度測定用試料載置部と、温度測定用試料の温度を測定する温度測定器と、前記温度測定器によって測定された温度に基づいて演算を行う演算ユニットと、前記演算ユニットの演算結果に基づいて前記高周波電源の出力、前記移動機構の駆動速度、または、前記開口部と前記基材載置部との距離を変化させる制御部とを備えること、
を特徴とするプラズマ処理装置。 A long chamber having a slit-like opening, a gas inlet for supplying gas into the long chamber, a coil for generating a high-frequency electromagnetic field in the long chamber, and high-frequency power to the coil In a plasma processing apparatus provided with a high-frequency power source and a base material placement unit that holds the base material,
The longitudinal direction of the long chamber and the longitudinal direction of the opening are arranged in parallel, and the long chamber and the base material can be relatively moved in a direction perpendicular to the longitudinal direction of the opening. And a moving mechanism
A temperature measurement sample mounting unit; a temperature measurement device that measures the temperature of the temperature measurement sample; an operation unit that performs an operation based on the temperature measured by the temperature measurement device; and an operation result of the operation unit. An output of the high-frequency power source, a driving speed of the moving mechanism, or a control unit that changes a distance between the opening and the base material mounting unit,
A plasma processing apparatus. 前記温度測定器が、前記温度測定用試料から放射される光を受光する放射温度計であることを特徴とする、請求項１記載のプラズマ処理装置。 The plasma processing apparatus according to claim 1, wherein the temperature measuring device is a radiation thermometer that receives light emitted from the temperature measurement sample. 前記温度測定器が、前記温度測定用試料にレーザーを照射し、その入射光と前記温度測定用試料の表面で反射した反射光との干渉によって温度を測定するものであることを特徴とする、請求項１記載のプラズマ処理装置。 The temperature measuring device irradiates the temperature measuring sample with a laser, and measures the temperature by interference between the incident light and the reflected light reflected from the surface of the temperature measuring sample, The plasma processing apparatus according to claim 1. 前記温度測定器が、前記基材載置部を挟んで長尺チャンバとは反対側に設けられていることを特徴とする、請求項１記載のプラズマ処理装置。 The plasma processing apparatus according to claim 1, wherein the temperature measuring device is provided on a side opposite to the long chamber with the base material placing portion interposed therebetween. 前記温度測定用試料が、前記移動機構の移動の向きに平行な直線に沿って複数設けられていることを特徴とする、請求項１記載のプラズマ処理装置。 The plasma processing apparatus according to claim 1, wherein a plurality of the temperature measurement samples are provided along a straight line parallel to a moving direction of the moving mechanism. 前記温度測定用試料が、前記移動機構の移動の向きに垂直な直線に沿って複数設けられていることを特徴とする、請求項１記載のプラズマ処理装置。 The plasma processing apparatus according to claim 1, wherein a plurality of the temperature measurement samples are provided along a straight line perpendicular to the direction of movement of the moving mechanism. 前記温度測定用試料が、前記移動機構の移動の向きに垂直な直線に沿って斜めに複数設けられていることを特徴とする、請求項１記載のプラズマ処理装置。 The plasma processing apparatus according to claim 1, wherein a plurality of the temperature measurement samples are provided obliquely along a straight line perpendicular to the direction of movement of the moving mechanism. 複数の前記温度測定用試料からの光を一つの前記温度測定器に導くためのミラーを備えたことを特徴とする、請求項７記載のプラズマ処理装置。 The plasma processing apparatus according to claim 7, further comprising a mirror for guiding light from a plurality of the temperature measurement samples to one of the temperature measuring devices. 長尺チャンバの長手方向に２つの昇降機構を備えることを特徴とする、請求項１記載のプラズマ処理装置。 The plasma processing apparatus according to claim 1, further comprising two lifting mechanisms in a longitudinal direction of the long chamber. 前記基材までの距離を測定する測長器を備えることを特徴とする、請求項１記載のプラズマ処理装置。 The plasma processing apparatus according to claim 1, further comprising a length measuring device that measures a distance to the base material. 前記温度測定用試料を冷却する冷却装置を備えたことを特徴とする、請求項１記載のプラズマ処理装置。 The plasma processing apparatus according to claim 1, further comprising a cooling device that cools the temperature measurement sample. スリット状の開口部を備えた長尺チャンバ内にガスを供給しつつ、コイルに高周波電力を供給することで、前記長尺チャンバ内に高周波電磁界を発生させてプラズマを発生させ、前記長尺チャンバと前記基材とを相対的に移動させながら基材を前記開口部に近接して配置しつつ前記開口部近傍のプラズマに曝露することにより、前記基材の表面を処理するプラズマ処理方法であって、
前記基材の処理に先立ち、温度測定用試料を前記開口部近傍のプラズマに曝露しつつ、前記温度測定用試料の温度を測定し、測定された温度に基づいて演算を行い、演算結果に基づいて前記高周波電力、相対的な移動の駆動速度、または、前記開口部と前記基材との距離を変化させること、
を特徴とするプラズマ処理方法。 By supplying high frequency power to the coil while supplying gas into a long chamber having a slit-like opening, a high frequency electromagnetic field is generated in the long chamber to generate plasma, and the long A plasma processing method of treating the surface of the substrate by exposing the plasma to the vicinity of the opening while disposing the substrate close to the opening while relatively moving the chamber and the substrate. There,
Prior to the treatment of the base material, the temperature measurement sample is exposed to the plasma in the vicinity of the opening, the temperature of the temperature measurement sample is measured, and the calculation is performed based on the measured temperature. Changing the high-frequency power, the relative movement driving speed, or the distance between the opening and the base material,
A plasma processing method characterized by the above. スリット状の開口部を備えた長尺チャンバ内にガスを供給しつつ、コイルに高周波電力を供給することで、前記長尺チャンバ内に高周波電磁界を発生させてプラズマを発生させ、前記長尺チャンバと前記基材とを相対的に移動させながら基材を前記開口部に近接して配置しつつ前記開口部近傍のプラズマに曝露することにより、前記基材の表面を処理する電子デバイスの製造方法であって、
前記基材の処理に先立ち、温度測定用試料を前記開口部近傍のプラズマに曝露しつつ、前記温度測定用試料の温度を測定し、測定された温度に基づいて演算を行い、演算結果に基づいて前記高周波電力、相対的な移動の駆動速度、または、前記開口部と前記基材との距離を変化させること、
を特徴とする電子デバイスの製造方法。 By supplying high frequency power to the coil while supplying gas into a long chamber having a slit-like opening, a high frequency electromagnetic field is generated in the long chamber to generate plasma, and the long Manufacture of an electronic device that treats the surface of the substrate by exposing the plasma to the vicinity of the opening while placing the substrate close to the opening while moving the chamber and the substrate relatively A method,
Prior to the treatment of the base material, the temperature measurement sample is exposed to the plasma in the vicinity of the opening, the temperature of the temperature measurement sample is measured, and the calculation is performed based on the measured temperature. Changing the high-frequency power, the relative movement driving speed, or the distance between the opening and the base material,
An electronic device manufacturing method characterized by the above.
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