プラズマ成膜方法及びプラズマ成膜装置
【課題】構成が簡単なプラズマ成膜方法及びプラズマ成膜装置、より具体的には、危険な原料ガスを用いる必要がなく、高速に成膜が可能なプラズマ成膜方法及びプラズマ成膜装置を提供することを目的とする。
【解決手段】誘導結合型プラズマトーチユニットＴには、ソレノイドコイル３１が、石英管４の内部に配置され、その周囲に真鍮ブロック５が配置されている。筒状チャンバ内にガスを供給しつつ、ソレノイドコイル３１に高周波電力を供給して、筒状チャンバ内にプラズマを発生させる。誘導結合型プラズマトーチユニットＴと基材２間に設置したシリコン材料にプラズマが照射することで、基材２にシリコン系薄膜を成膜する。
【解決手段】誘導結合型プラズマトーチユニットＴには、ソレノイドコイル３１が、石英管４の内部に配置され、その周囲に真鍮ブロック５が配置されている。筒状チャンバ内にガスを供給しつつ、ソレノイドコイル３１に高周波電力を供給して、筒状チャンバ内にプラズマを発生させる。誘導結合型プラズマトーチユニットＴと基材２間に設置したシリコン材料にプラズマが照射することで、基材２にシリコン系薄膜を成膜する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、シリコン系材料の薄膜形成に係り、とくに、半導体装置や太陽電池などに用いられる半導体基板上やガラス基板上に電子素子を形成するための薄膜形成方法、液晶パネルや太陽電池などに用いられる基板に半導体薄膜を形成するためのプラズマ成膜方法及びプラズマ成膜装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
シリコン系薄膜は、液晶表示装置や有機ＥＬ表示装置などの画素回路を構成するスイッチング素子、或いは液晶駆動用ドライバの回路素子などの薄膜トランジスタ（ＴＦＴ：Ｔｈｉｎ Ｆｉｌｍ Ｔｒａｎｓｉｓｔｏｒ）や太陽電池などに広く利用されている。
【０００３】
これらに太陽電池に用いられるシリコン系薄膜を形成する方法としては、一般的には、プラズマ化学気層堆積（Ｃｈｅｍｉｃａｌ Ｖａｐｏｒ Ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ：ＣＶＤ）法が用いられる。真空チャンバの内に、シラン（ＳＩＨ4）、ジシラン（Ｓｉ2Ｈ6）や４フッ化珪素（ＳｉＦ4）などの原料ガスおよび水素（Ｈ2）やアルゴン（Ａｒ）などの希釈ガスを導入し、電極に高周波電力を印加することで、プラズマを発生させ、原料ガスを分解し、所望の基板に水素化アモルファスシリコン膜、微結晶シリコン膜やポリシリコン膜などを形成する方法である。成膜中にジボラン（Ｂ2Ｈ6）、ホスフィン（ＰＨ3）やアルシン（ＡｓＨ3）などのドーピングガスを混ぜることで、ｐ型やｎ型シリコン膜が容易に得られることやシリコン膜中に水素を多く含むことで膜欠陥の少ない高品質なシリコン薄膜が得られることから使用されている。
【０００４】
最近では、高額な真空チャンバ及び排気装置を使用せず、大気圧でプラズマを生成させ、また、有害で危険なＳｉＨ4，Ｓｉ2Ｈ6やＳｉＦ4などの原料ガスも使用せずに、シリコン薄膜を形成する方法や装置が知られている（例えば、特許文献１参照）。
【０００５】
図２２は、前記特許文献１に記載された従来のシリコン薄膜を形成するプラズマ成膜装置の概略構成を示している。図２２において、反応室内に上部電極５１と下部電極５２が平行に設けられ、上部電極５１には、水冷機構、下部電極５２には、サセプタ（加熱媒体）を用いた加熱機構が設けられている。
【０００６】
下部電極５２は接地され、上部電極には、マッチングボックス５３を介して高周波電力が印加できる機構になっている。下部電極５２は上下に移動可能であり、上下電極間の距離を任意に変化させることができる。下部電極５２のサセプタ上に基板５４を設置し、上部電極５１の下面には、結晶シリコン板（ターゲット）５５を装着する。反応室内に水素ガスを導入し、高周波を印加することで大気圧水素プラズマを発生させ、低温側の上部電極５１に設置したターゲット５５から放出されるシリコン原子によって、高温側の下部電極５２に設置した基板５４にシリコン薄膜を成膜することができる。
【０００７】
他に、有害で危険なＳｉＨ4，Ｓｉ2Ｈ6やＳｉＦ4などの原料ガスも使用しないシリコン膜形成方法としては、プラズマ溶射法（例えば、特許文献２参照）が提案されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００８】
【特許文献１】国際公開第２００７／０４９４０２号
【特許文献２】特開２０００−２１６０９０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
しかしながら、従来例に示した特許文献１に記載のプラズマ成膜方法においては、低温大気圧プラズマを用いているため、プラズマ密度が低く（一般的には、電子密度１０13ｃｍ-3程度）、シリコンの分解効率が悪く、成膜速度を大きくあげることができないという問題点があった。
【００１０】
また、従来例に示した特許文献２に記載のプラズマ溶射方法においては、成膜速度は極端に高いが、良質な膜を大面積領域に均一に成膜することは困難で、さらに、真空装置を用いる必要があった。
【００１１】
本発明はこのような課題に鑑みなされたもので、構成が簡単なプラズマ成膜方法及び装置、より具体的には、危険な原料ガスを用いる必要がなく、真空設備を用いる必要がなく、さらに、高速成膜が可能なプラズマ成膜方法及びプラズマ成膜装置を提供することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
本願の第１発明のプラズマ成膜方法は、プラズマ発生装置と基材との間に設置したシリコン材料を、プラズマの熱による昇華、または、プラズマ中の活性種による化学的エッチングによって発生させることで、前記基材にシリコン系薄膜を形成させることを特徴とする。
【００１３】
このような方法により、構成が簡単なプラズマ成膜方法が実現できる。また、本願使用のプラズマは、熱プラズマであるためガス温度が高く（１０，０００Ｋ以上）、電子密度も １０15ｃｍ-3程度と非常に高いため、プラズマ中の活性種による化学エッチングが促進され、成膜速度を劇的に増加させることができる。
【００１４】
本願の第１発明のプラズマ成膜方法において、前記シリコンは、ボロン、アルミニウム、リン、砒素のいずれか１つを含有するシリコン材料を用いても良い。
【００１５】
このような方法により、半導体装置、太陽電池、液晶パネルなどにおいて、ｐ型、ｎ型シリコン薄膜形成を簡単な構成で実現できる。
【００１６】
また、好適には、前記プラズマは、水素を含むガスを電離させることによって得られるものであることが望ましい。
【００１７】
このような方法により、シリコン薄膜の品質向上や高速化を図ることができる。
【００１８】
また、好適には、筒状チャンバ内にガスを供給しつつ、前記チャンバに形成されたスリット状の開口部から前記基材に向けてガスを噴出すると共に、コイルに高周波電力を供給することで、前記チャンバ内に前記プラズマを発生させるプラズマ成膜方法であって、
前記開口部の長手方向に対して垂直な向きに前記チャンバと前記基材とを相対的に移動しながら前記基材に成膜することが望ましい。
【００１９】
このような方法により、シリコン薄膜の大面積に均一に成膜することができる。
【００２０】
本願の第２発明のプラズマ成膜装置は、スリット状の開口部を備える筒状チャンバと、前記チャンバ内にガスを供給するガス導入口と、前記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、前記開口部と対向して配置され、かつ基材を保持する基材載置台と、を有し、前記基材にシリコン系薄膜を形成するプラズマ成膜装置であって、
前記筒状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、前記チャンバと前記基材載置台とを相対的に移動可能とする移動機構を備え、
前記スリット状の開口部と前記基材載置台との間に前記シリコン材料を配置していることを特徴とする。
【００２１】
このような構成により、構成が簡単なプラズマ成膜装置が実現できる。また、本願使用のプラズマは、熱プラズマであるためガス温度が高く（１０，０００Ｋ以上）、電子密度も １０15ｃｍ-3程度と非常に高いため、高速成膜が実現できる。
【００２２】
本願の第２発明のプラズマ成膜装置において、好適には、前記コイルはソレノイドコイルであり、前記コイルの延出方向と前記開口部の長手方向とは平行に配置されていることが望ましい。
【００２３】
このような構成により、シリコン薄膜の品質向上や高速化を図ることができる。
【００２４】
あるいは、前記コイルは、前記筒状チャンバの長手方向に平行に配置された複数の導体棒を、前記筒状チャンバの長手方向と垂直に配置された導体リンクにより接続してなるものであり、前記導体棒は、誘電体筒内に挿入され、前記誘電体筒の一部が前記筒状チャンバ内部の空間に露出するよう配置されている構成としてもよい。
【００２５】
このような構成により、シリコン薄膜の品質向上や高速化を図ることができる。
【００２６】
また、好適には、前記シリコン材料は、前記筒状チャンバの長手方向に対して垂直、前記筒状チャンバ方向および前記基材載値台方向へ移動可能とする移動機構を備えていることが望ましい。
【００２７】
このような構成により、シリコン薄膜の成膜速度や膜質を容易にかえることができる。
【００２８】
また、前記シリコン材料と前記基材載置台との間に、移動機能を備えたボロン、アルミニウム、リン、砒素のいずれか１つを含有する材料を配置してもよい。
【００２９】
このような構成により、半導体装置、太陽電池、液晶パネルなどにおいて、ｐ型、ｎ型シリコン薄膜形成を簡単な構成で実現できる。また、前記シリコン材料と不純物材料の位置調整することで、不純物濃度を可変することができる。
【００３０】
本願の第３発明のプラズマ処理装置は、誘電体で囲まれた長尺チャンバと、前記チャンバ内にガスを供給するガス導入口と、前記チャンバに平行に設けられ、かつ、誘電体で囲まれた長尺の穴と、前記長尺の穴内に設けられた長尺のソレノイドコイルと、前記ソレノイドコイルに接続された高周波電源と、前記チャンバに設けられたスリット状の開口部と、前記開口部と対向して配置され、かつ基材を保持する基材載置台と、を有するプラズマ処理装置において、前記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、前記チャンバと前記基材載置台とを相対的に移動可能とする移動機構を備え、
前記スリット状の開口部と前記基材載置台との間に前記シリコン材料を配置していることを特徴とする。
【００３１】
このような構成により、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にシリコン系薄膜を高速に形成することができる。
【００３２】
本願の第４発明のプラズマ処理装置は、誘電体で囲まれた長尺チャンバと、前記チャンバ内にガスを供給するガス導入口と、前記チャンバに平行に設けられ、かつ、誘電体で囲まれた長尺の穴と、前記長尺の穴内に設けられた導体棒と、前記導体棒に接続された高周波電源と、前記チャンバに設けられたスリット状の開口部と、前記開口部と対向して配置され、かつ基材を保持する基材載置台と、を有するプラズマ処理装置において、前記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、前記チャンバと前記基材載置台とを相対的に移動可能とする移動機構を備え、
前記スリット状の開口部と前記基材載置台との間に前記シリコン材料を配置していることを特徴とする。
【００３３】
このような構成により、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にシリコン系薄膜を高速で形成することできる。
【発明の効果】
【００３４】
本発明によれば、構成が簡単なプラズマ成膜方法、より具体的には、危険な原料ガスを用いる必要がなく、成膜工程において真空設備を用いる必要がなく、高速でシリコン系薄膜を形成するプラズマ成膜方法及びプラズマ成膜装置が実現できる。
【図面の簡単な説明】
【００３５】
【図１】本発明の実施の形態１におけるプラズマ成膜装置の構成を示す断面図
【図２】本発明の実施の形態１におけるプラズマ成膜装置の構成を示す斜視図
【図３】本発明の実施の形態１におけるプラズマ成膜装置の構成を示す斜視図
【図４】本発明の実施の形態２におけるプラズマ成膜装置の構成を示す断面図
【図５】本発明の実施の形態２におけるプラズマ成膜装置の構成を示す斜視図
【図６】本発明の実施の形態２におけるプラズマ成膜装置の構成を示す斜視図
【図７】本発明の実施の形態３におけるプラズマ成膜装置の構成を示す断面図
【図８】本発明の実施の形態３におけるプラズマ成膜装置の構成を示す斜視図
【図９】本発明の実施の形態３におけるプラズマ成膜装置の構成を示す断面図
【図１０】本発明の実施の形態３におけるプラズマ成膜装置の構成を示す斜視図
【図１１】本発明の実施の形態３におけるプラズマ成膜装置の構成を示す斜視図
【図１２】本発明の実施の形態３におけるプラズマ成膜装置の構成を示す斜視図
【図１３】本発明の実施の形態４におけるプラズマ成膜装置の構成を示す断面図
【図１４】本発明の実施の形態５におけるプラズマ成膜装置の構成を示す断面図
【図１５】本発明の実施の形態６におけるプラズマ成膜装置の構成を示す断面図
【図１６】本発明の実施の形態６におけるプラズマ成膜装置の構成を示す断面図
【図１７】本発明の実施の形態７におけるプラズマ成膜装置の構成を示す断面図
【図１８】本発明の実施の形態７におけるプラズマ成膜装置の構成を示す断面図
【図１９】本発明の実施の形態８におけるプラズマ成膜装置の構成を示す断面図
【図２０】本発明の実施の形態８におけるプラズマ成膜装置の構成を示す断面図
【図２１】本発明の実施の形態９におけるプラズマ成膜装置の構成を示す断面図
【図２２】従来例におけるプラズマ成膜装置の構成を示す断面図
【発明を実施するための形態】
【００３６】
以下、本発明の実施の形態におけるプラズマ成膜装置について図面を用いて説明する。
【００３７】
（実施の形態１）
以下、本発明の実施の形態１について、図１〜図３を参照して説明する。
【００３８】
本発明の実施の形態１においては、プラズマ成膜装置として誘導結合型プラズマトーチを用いるものを例示する。図１（ａ）は本発明の実施の形態１におけるプラズマ成膜装置の構成を示すもので、誘導結合型プラズマトーチユニットの長尺方向に垂直な面で切った断面図である。図１（ｂ）は、図１（ａ）の破線Ａ〜Ａ’で切った断面図であり、ソレノイドコイルの中心軸を含み、かつ、基材に垂直な面で切った断面図である。なお、図１（ａ）は、図１（ｂ）の破線Ｂ〜Ｂ’で切った断面図である。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、各部品の斜視図を並べたものである。また、図３は、誘導結合型プラズマトーチユニットを構成する蓋を、下から見たときの斜視図である。
【００３９】
図１〜図３において、基材載置台１上に基材２が載置されている。誘導結合型プラズマトーチユニットＴにおいて、ソレノイドコイル３１が、誘電体筒としての石英管４の内部に、石英管４を貫通して配置される。石英管４の周囲に、筒状チャンバの壁面を与える筐体としての真鍮ブロック５が配置され、また、石英管４の上側は、真鍮製の蓋６に接している。筒状チャンバ内部のチャンバ内部空間７は、石英管４、真鍮ブロック５、蓋６、真鍮ブロック１７により囲まれた筒状の長細いＵ字状の空間である。つまり、筒状チャンバを導体棒３の延出方向に対して垂直な面で切った断面形状のうち、筒状チャンバ内部の空間は、Ｕ字状である。なお、ソレノイドコイル３１の延出方向とは、ソレノイドコイル３１の中心軸の方向（図１（ｂ）の左右方向）であり、コイルが延びる方向を意味する。
【００４０】
蓋６の下方に、プラズマガスマニホールド８となる溝、プラズマガス供給穴９となる溝、シースガスマニホールド１０となる溝、シースガス供給穴１１となる溝が形成されている。また、基材載置台１に近い部分に、シールドガスノズル１３が配置され、その内部にはシールドガスマニホールド１４が設けられる。このように、３系統のガス導入が準備されており、プラズマ生成に適したプラズマガスと、真鍮ブロック５の内壁面を保護するシースガスとに分けて、ガス種・ガス流量などを適宜調整することにより、安定したプラズマ処理を可能とするほか、シールドガスを別途供給して大気中の酸素、二酸化炭素など、処理に不要、ある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が可能となる。
【００４１】
ソレノイドコイル３１が配置されている石英管４の内部は、絶縁性流体としての水に浸され、かつ、冷媒としての水が流れることによってソレノイドコイル３１が冷却される構成となっている。また、真鍮ブロック５及び蓋６には、これらを貫通する冷却水配管１５が設けられている。これらの水路（冷媒流路）は、真鍮ブロック１７の外側に設けられた樹脂ケース１８と真鍮ブロック１７との間の空間がなす冷媒マニホールドとしての冷却水マニホールド２２に連通している。樹脂ケース１８には、冷媒導入口・冷媒排出口としての冷却水出入口２４が各１箇所ずつ設けられ、誘導結合型プラズマトーチユニットＴへの水冷配管の引き回しが非常に簡潔なものとなっており、小型のトーチを構成しうる。すなわち、筒状チャンバの長手方向の両側に２つの冷却水マニホールド２２を備え、筒状チャンバを構成する各部材に、２つの冷却水マニホールド２２を連通する冷却水配管１５を備えた構成である。なお、石英管４の内部も冷媒流路である。また、全ての冷媒流路が並列に冷却水マニホールド２２に接続され、１つの冷媒導入口と１つの冷媒排出口が、それぞれ、２つの冷却水マニホールド２２のうちの片方に設けられている構成である。
【００４２】
また、冷却水マニホールド２２と各冷媒流路との接続部や、冷媒流路そのものの流路断面積は一様でなく、真鍮ブロック５、蓋６に設けられた冷媒流路やその接続部（真鍮ブロック１７に設けられた、小さい多数の貫通穴）の断面積は小さく、石英管４の内径（冷媒流路の径）やその接続部（真鍮ブロック１７に設けられた、１つの大きい貫通穴）の断面積は大きくなっている。このような構成により、強い冷却が必要な部材である、石英管４の流路断面積が大きくなるように構成することで、合計の冷媒流量を小さくすることができる。
【００４３】
ソレノイドコイル３１は樹脂ケース１８に設けられた高周波導入端子穴２６及び接地端子穴２７を介して銅ブロック１９に接続され、銅板２０を通じて図示しない高周波整合回路に接続される。
【００４４】
長方形のスリット状のプラズマ噴出口１２（これを「開口部」と称する場合もある）が設けられ、基材載置台１（或いは、基材載置台１上に基材２）は、プラズマ噴出口１２と対向して配置されている。この状態で、筒状チャンバ内にガスを供給しつつ、プラズマ噴出口１２から基材２に向けてガスを噴出させながら、図示していない高周波電源よりソレノイドコイル３１に高周波電力を供給することにより、筒状チャンバ内にプラズマを発生させ、プラズマ噴出口１２からプラズマを基材２に照射することにより、基材２上の薄膜１６を形成することができる。
【００４５】
本構成においては、筒状チャンバの長手方向と、コイルの延出方向と、プラズマ噴出口１２の長手方向とがすべて平行に配置されていることが特徴で、プラズマ噴出口１２の長手方向に対して垂直な向きに、チャンバと基材載置台１とを相対的に移動させることで、基材２を処理する。つまり、図１（ａ）の左右方向へ、図１（ｂ）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。
【００４６】
図１において、誘導結合型プラズマトーチユニットと基材２の間に、シリコン材料４５が設けられている。シリコン材料４５は、トーチの長尺方向（長手方向）に延びた棒である。プラズマ噴出口１２から噴出したプラズマがシリコン材料４５に照射されることにより、昇華または化学的エッチングが生じ、水素化シリコン（ＳｉxＨy）を発生し気相中に供給され、基材２の表面の半導体薄膜１６形成することができる。
【００４７】
シリコン材料４５は、処理の経過とともに簡単に交換することが可能であるし、長尺と垂直な方向に徐々に移動（プラズマに近づける）、もしくは回転することで、常に新しいシリコン面をプラズマに暴露させ続け、成膜速度を安定化させることができる。照射するプラズマとシリコン材料の相対的な位置を調整することで、シリコン系薄膜の成膜速度、膜質を容易に制御することが可能となる。
【００４８】
本実施の形態においては、シリコン材料４５を、プラズマ噴出口１２の直下から少しずらしたものを例示したが、このような構成により、プラズマ噴出口１２から基材２へと向かうプラズマの流れを乱すことが少ないという利点がある。勿論、処理の性質によっては、直下への配置も可能である。また、シリコン材料４５を２つ配置するものを例示したが、１つ、あるいは、３つ以上であってもかまわない。
【００４９】
また、シリコン材料４５の内部にヒーターを埋め込み、加熱しながら処理を行うことも可能である。逆に、シリコン材料４５の内部に冷媒流路を設け、冷却しながら処理を行うことも可能である。
【００５０】
さらに、図示はしていないが、シリコン材料４５と基材２の間に、移動機能を備えた不純物材料を設置してもよい。不純物材料は、ボロン（Ｂ）、リン（Ｐ）、砒素（Ａｓ）を含む材料であり、シリコン材料４５と同様、トーチの長尺方向（長手方向）に延びた棒である。プラズマ噴出口１２から噴出したプラズマが不純物材料に照射されることにより、昇華または化学的エッチングが生じ、不純物の原子または分子が発生し気相中に供給され、基材２の表面の半導体薄膜１６に導入することができる。
【００５１】
不純物材料も、処理の経過とともに簡単に交換することが可能であるし、長尺と垂直な方向に徐々に移動（プラズマに近づける）、回転することで、常に新しい不純物面をプラズマに暴露させ続け、半導体薄膜１６に導入する不純物濃度を安定化させることができる。照射するプラズマ、シリコン材料の相対的な位置を調整することで、成膜速度、不純物濃度を容易に制御することが可能となる。
【００５２】
従来例では、低温大気圧プラズマにより、シリコン材料の分解が遅かったため、成膜速度を大きくあげることができなかったが、本実施の形態においては、熱プラズマを利用するため、シリコン材料からのシリコンの生成効率が高く、高速成膜が可能であるという利点がある。また、本実施の形態においては、昇華または化学的エッチングによって発生させたシリコン含有ガス利用するため、ガス流れ等の工夫により、長尺方向の成膜速度分布を均一化することは困難ではなく、
また、誘導結合型プラズマトーチユニットＴと基材２を相対的に移動させて走査し、基材２の全面を処理するので、走査方向の均一性は原理的に担保されており、従来例よりも均一性確保が容易なプラズマ成膜方法となっている。
【００５３】
筒状チャンバ内に供給するガスとして種々のものが使用可能だが、プラズマの安定性、着火性、プラズマに暴露される部材の寿命などを考えると、不活性ガス主体であることが望ましい。なかでも、Ａｒガスが典型的に用いられる。Ａｒのみでプラズマを生成させた場合、プラズマは相当高温となり（１０，０００Ｋ以上）、基材２の表面のシリコン薄膜１６を形成することができる。また、Ｈ2を添加すると、既に述べたように、化学的エッチングの作用をもたらす他、シリコン膜中の欠陥を水素（Ｈ）によって終端し、高品質なシリコン薄膜を得ることができる。また、窒素ガス（Ｎ2）やアンモニア（ＮＨ3）ガスを供給することで、プラズマ中及び基材表面で、シリコンが窒素化され、シリコン窒素化膜（ＳｉＮx）膜を形成することも可能である。さらに、同様に酸素（Ｏ2）を含有しているガスを用いることで、プラズマ中及び基材表面で、シリコンが酸化され、シリコン酸化膜（ＳｉＯx）膜などのシリコン系薄膜を形成することも可能である。
【００５４】
次に、ガス供給の構造について説明する。プラズマガス供給配管４１、シースガス供給配管４２は、蓋６に設けられ、蓋６内部の貫通穴を介してプラズマガスマニホールド８、シースガスマニホールド１０に連通する。図３に示すように、蓋６の下面にマニホールド８、１０やガス供給穴９、１１となる溝が形成されている。マニホールド８、１０となる溝は深く、筒状チャンバの長手方向に平行に長く掘り込まれており、ガス溜まりとして機能する。ガス供給穴９、１１となる溝は浅く、筒状チャンバの長手方向に平行に短く掘り込まれており、その数は多数となっている。蓋６の凸部と石英管４の間の僅かな隙間から、プラズマガスが下方、すなわち、誘導結合型プラズマトーチユニットＴから基材２へ向かう向きに染み出してくる構成である。
【００５５】
同様に、蓋６の凸部と真鍮ブロック５の間の僅かな隙間から、シースガスが下方、すなわち、誘導結合型プラズマトーチユニットＴから基材２へ向かう向きに染み出してくる構成である。ガスが筒状チャンバ内に染み出してくる部位をガス導入口と呼ぶならば、ガス導入口はプラズマ噴出口１２の長手方向と平行に設けられ、かつプラズマ噴出口１２と対向する面に設けられている構成となっている。
【００５６】
このような構成により、筒状チャンバ内のガスの流れと、ガス噴出口から基材載置台１に向かうガスの流れが、ともにスムーズになって層流化しやすく、安定したプラズマ処理が可能となる。一方、シールドガスは、シールドガスマニホールド１４に連通した多数の穴、または単一の溝から、プラズマ噴出口１２と基材２の間に向けて噴出させる。このとき、穴または単一の溝の向きを工夫することにより、ガス噴出の向きをプラズマ噴出口１２に向けたり、基材２の表面に向けたりすることも可能であり、処理の種類に応じて適宜選択すればよい。
【００５７】
また、本構成においては、プラズマ噴出口１２の長手方向の長さが、基材２の幅以上となっているので、一度の走査（誘導結合型プラズマトーチユニットＴと基材載置台１とを相対的に移動すること）で基材２の全体に半導体薄膜１６を形成することができる。
【００５８】
このようなプラズマ成膜装置において、筒状チャンバ内にガス噴出口よりＡｒまたはＡｒ＋Ｈ2ガス、シールドガス噴出口からＮ2やＯ2ガスを供給しつつ、プラズマ噴出口１２から基材２に向けてガスを噴出させながら、図示していない高周波電源より１３．５６ＭＨｚの高周波電力を、ソレノイドコイル３１に供給することにより、筒状チャンバ内にプラズマを発生させ、プラズマ噴出口１２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、半導体薄膜１６形成することができる。そして、半導体装置、太陽電池、液晶パネルなどに使用される、シリコン系薄膜を簡単な構成で実現できる。
【００５９】
本実施の形態で用いた誘導結合型プラズマトーチにおいては、ソレノイドコイルの中心軸の方向と、プラズマ噴出口１２の長手方向と、基材載置台１とが平行に配置されたまま、プラズマ噴出口１２の長手方向とは垂直な向きに、筒状チャンバと基材載置台１とを相対的に移動するので、生成すべきプラズマの長さと、基材２の処理長さがほぼ等しくなるように構成することが可能となる。また、筒状チャンバをその中心軸に垂直な面で切った断面の幅（図１（ｂ）における、チャンバ内部空間７の幅）は、プラズマ噴出口１２の幅（図１（ｂ）における隙間の長さ）より少しでも大きければよい。つまり、生成すべきプラズマの体積を極めて小さくすることができる。その結果、本方式は電力効率に優れる。
【００６０】
また、筒状チャンバの内部空間においては、中心軸の向きに比較的均一なプラズマを生成することができるので、長尺方向にプラズマが均一となり、基材を均一に処理することができる。
【００６１】
（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。
【００６２】
図４（ａ）は本発明の実施の形態２におけるプラズマ成膜装置の構成を示すもので、誘導結合型プラズマトーチユニットの長尺方向に垂直な面で切った断面図である。図４（ｂ）は、図４（ａ）の破線Ａ〜Ａ’で切った断面図であり、ソレノイドコイルの中心軸を含み、かつ、基材に垂直な面で切った断面図である。なお、図４（ａ）は、図４（ｂ）の破線Ｂ〜Ｂ’で切った断面図である。また、図５は、図４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、各部品の斜視図を並べたものである。また、図６は、誘導結合型プラズマトーチユニットを構成する蓋を、下から見たときの斜視図である。
【００６３】
本発明の実施の形態２においては、実施の形態１とは、石英管４と蓋６の形状が異なるだけであるから、それ以外の説明は省略する。
【００６４】
石英管４は、位置決めとシールのための突出部（一部、外径が大きくなっている部分）を除き、外径が一様の円筒であり、製作が極めて容易であるという点で、本発明の実施の形態１よりも優れる。石英管４の上方の空間を埋めることにより、ガス流れの層流化を図るため、蓋６の下方が下に向けて大きく凸になっている。そして、凸部の先端が石英管４に沿うように、円弧状に成形されている。また、凸部にも冷却水配管１５を形成できるので、実施の形態１よりも効果的な水冷が可能である。
【００６５】
プラズマガス供給配管４１、シースガス供給配管４２は、蓋６に設けられ、蓋６内部の貫通穴を介してプラズマガスマニホールド８、シースガスマニホールド１０に連通する。図６に示すように、蓋６の下面にマニホールド８、１０やガス供給穴９、１１となる溝が形成されている。マニホールド８、１０となる溝は深く、筒状チャンバの長手方向に平行に長く掘り込まれており、ガス溜まりとして機能する。ガス供給穴９となる溝は、浅く、筒状チャンバの長手方向に平行に長く掘り込まれており、その数は１つである。シースガス供給穴１１となる溝は浅く、筒状チャンバの長手方向に平行に短く掘り込まれており、その数は多数となっている。ガス供給穴９となる溝が、長手方向に長く掘り込まれている点が、実施の形態１との大きな違いである。
【００６６】
実施の形態２のような構成においても、長手方向に短く掘り込まれた多数の浅い溝を用いることができるし、逆に、実施の形態１のような構成においても、長手方向に長く掘り込まれた１つの浅い溝を用いることも可能である。
【００６７】
この構成は、蓋６の凸部と石英管４の間の僅かな隙間（浅い溝）から、プラズマガスが下方、すなわち、誘導結合型プラズマトーチユニットＴから基材２へ向かう向きに染み出してくる構成である。同様に、蓋６の凸部と真鍮ブロック５の間の僅かな隙間から、プラズマガスが下方、すなわち、誘導結合型プラズマトーチユニットＴから基材２へ向かう向きに染み出してくる構成である。
【００６８】
（実施の形態３）
以下、本発明の実施の形態３について、図７〜図１２を参照して説明する。
【００６９】
図７（ａ）は本発明の実施の形態３におけるプラズマ成膜装置の構成を示すもので、誘導結合型プラズマトーチユニットの長尺方向に垂直な面で切った断面図である。図７（ｂ）は、図７（ａ）の破線Ａ〜Ａ’で切った断面図であり、導体棒の中心軸を含み、かつ、基材に垂直な面で切った断面図である。
【００７０】
なお、図７（ａ）は、図７（ｂ）の破線Ｂ〜Ｂ’で切った断面図である。また、図８は、図７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、各部品の斜視図を並べたものである。また、図９は、図７（ｂ）Ｃ部の拡大断面図である。また、図１０は、導体棒の周辺構造を示す斜視図、図１１は長い導体棒の周辺構造を示す斜視図、図１２は、導体棒と導体リンクの配置を示す斜視図である。
【００７１】
図７〜図８において、基材載置台１上に基材２が載置されている。誘導結合型プラズマトーチユニットＴにおいて、コイルは、筒状チャンバの長手方向に平行に配置された複数の導体棒３を、筒状チャンバの長手方向と垂直に配置された導体リンク２３により接続してなるものであり、全体として螺旋形を構成し、その螺旋の内部空間と筒状チャンバ内部のチャンバ内部空間７が重なり合っている構造である。複数の導体棒３は、誘電体筒としての石英管４の内部に、石英管４を貫通して配置される。石英管４の周囲に、筒状チャンバの壁面を与える筐体としての真鍮ブロック５が配置され、また、石英管４の外側は、真鍮ブロック５に接している。筒状チャンバ内部のチャンバ内部空間７は、石英管４、真鍮ブロック５、真鍮ブロック１７により囲まれた筒状の長細い空間である。つまり、石英管４の一部（内側の半円柱部分）が筒状チャンバ内部のチャンバ内部空間７に露出するよう配置されている。
【００７２】
真鍮ブロック５の上方に、プラズマガスマニホールド８となる溝、プラズマガス供給穴９となる溝が形成されており、２つの真鍮ブロック５を組み合わせたときに、これらに囲まれた空間が閉じた空間としてプラズマガスマニホールド８とプラズマガス供給穴９が画定される構造である。また、蓋６にシースガスマニホールド１０となる座グリが設けられ、真鍮ブロック５と組み合わせたときに、真鍮ブロック５と蓋６に囲まれた空間が閉じた空間としてシースガスマニホールド１０が画定される構造である。また、真鍮ブロック５に、シースガス供給穴１１となる貫通孔が形成されている。また、基材載置台１に近い部分に、シールドガスノズル１３が配置され、その内部にはシールドガスマニホールド１４が設けられる。このように、３系統のガス導入が準備されており、プラズマ生成に適したプラズマガスと、石英管４の外壁面を保護するシースガスとに分けて、ガス種・ガス流量などを適宜調整することにより、安定したプラズマ処理を可能とするほか、シールドガスを別途供給して大気中の酸素、二酸化炭素など、処理に不要、ある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が可能となる。
【００７３】
導体棒３が配置されている石英管４の内部は、絶縁性流体としての水に浸され、かつ、冷媒としての水が流れることによって石英管４と導体棒３が冷却される構成となっている。さらに、導体棒３は中空の管状であり、導体棒３内部にも水が流れ、導体棒３が冷却される構成となっている。すなわち、導体棒３の外壁面と石英管４の内壁面の間の空間に冷媒としての絶縁性流体が流れることによって、導体棒３及び石英管４が冷却され、導体棒３が中空の管状であり、導体棒３がなす管の内部空間に冷媒が流れることによって、導体棒３が冷却される構成である。
【００７４】
また、真鍮ブロック５には、これらを貫通する冷媒流路としての冷却水配管１５が設けられている。これらの水路（冷媒流路）は、真鍮ブロック１７の外側に設けられた樹脂ケース１８と真鍮ブロック１７との間の空間がなす冷却水マニホールド２２に連通している。樹脂ケース１８には、冷媒導入口・冷媒排出口としての冷却水出入口２４が各１箇所ずつ設けられ、誘導結合型プラズマトーチユニットＴへの水冷配管の引き回しが非常に簡潔なものとなっており、小型のトーチを構成しうる。すなわち、筒状チャンバの長手方向の両側に２つの冷却水マニホールド２２を備え、筒状チャンバを構成する各部材に、２つの冷却水マニホールド２２を連通する冷却水配管１５を備えた構成である。
【００７５】
なお、導体棒３と石英管４の内壁の間の空間、及び、導体棒３の内部も冷媒流路である。また、全ての冷媒流路が並列に冷却水マニホールド２２に接続され、１つの冷媒導入口と１つの冷媒排出口が、それぞれ、２つの冷却水マニホールド２２のうちの片方に設けられている構成である。また、冷却水マニホールド２２と各冷媒流路との接続部や、冷媒流路そのものの流路断面積は一様でなく、真鍮ブロック５に設けられた冷媒流路やその接続部（真鍮ブロック１７に設けられた、小さい多数の貫通穴）の断面積は小さく、石英管４の内径（冷媒流路の径）やその接続部（真鍮ブロック１７に設けられた、６つの大きい貫通穴）の断面積は大きくなっている。
【００７６】
このような構成により、強い冷却が必要な部材である、石英管４の流路断面積が大きくなるように構成することで、合計の冷媒流量を小さくすることができる。
【００７７】
導体棒３のうち、２本の長い導体棒３ａは、樹脂ケース１８に設けられた高周波導入端子穴２６及び接地端子穴２７を介して銅ブロック１９に接続され、銅板２０を通じて図示しない高周波整合回路に接続される。
【００７８】
長方形のスリット状のプラズマ噴出口１２（これを「開口部」と称する場合もある）が設けられ、基材載置台１（或いは、基材載置台１上に基材２）は、プラズマ噴出口１２と対向して配置されている。この状態で、筒状チャンバ内にガスを供給しつつ、プラズマ噴出口１２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コイルをなす導体棒３に高周波電力を供給することにより、筒状チャンバ内にプラズマを発生させ、プラズマ噴出口１２からプラズマを基材２に照射することにより、基材２上の薄膜１６を形成することができる。
【００７９】
本構成においては、筒状チャンバの長手方向と、導体棒３の長手方向と、プラズマ噴出口１２の長手方向とがすべて平行に配置されていることが特徴で、プラズマ噴出口１２の長手方向に対して垂直な向きに、チャンバと基材載置台１とを相対的に移動させることで、基材２を処理する。つまり、図７（ａ）の左右方向へ、図７（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。
【００８０】
図７において、誘導結合型プラズマトーチユニットと基材２の間に、シリコン材料４５が設けられている。シリコン材料４５は、トーチの長尺方向（長手方向）に延びた棒である。プラズマ噴出口１２から噴出したプラズマがシリコン材料４５に照射されることにより、昇華または化学的エッチングが生じ、水素化シリコン（ＳｉxＨy）を発生し気相中に供給され、基材２の表面の半導体薄膜１６形成することができる。
【００８１】
シリコン材料４５は、処理の経過とともに簡単に交換することが可能であるし、長尺と垂直な方向に徐々に移動（プラズマに近づける）、もしくは回転することで、常に新しいシリコン面をプラズマに暴露させ続け、成膜速度を安定化させることができる。照射するプラズマとシリコン材料の相対的な位置を調整することで、シリコン系薄膜の成膜速度、膜質を容易に制御することが可能となる。
【００８２】
本実施の形態においては、シリコン材料４５を、プラズマ噴出口１２の直下から少しずらしたものを例示したが、このような構成により、プラズマ噴出口１２から基材２へと向かうプラズマの流れを乱すことが少ないという利点がある。勿論、処理の性質によっては、直下への配置も可能である。また、シリコン材料４５を２つ配置するものを例示したが、１つ、あるいは、３つ以上であってもかまわない。
【００８３】
また、シリコン材料４５の内部にヒーターを埋め込み、加熱しながら処理を行うことも可能である。逆に、シリコン材料４５の内部に冷媒流路を設け、冷却しながら処理を行うことも可能である。
【００８４】
さらに、図示はしていないが、シリコン材料４５と基材２の間に、移動機能を備えた不純物材料を設置してもよい。不純物材料は、ボロン（Ｂ）、リン（Ｐ）、砒素（Ａｓ）を含む材料であり、シリコン材料４５と同様、トーチの長尺方向（長手方向）に延びた棒である。プラズマ噴出口１２から噴出したプラズマが不純物材料に照射されることにより、昇華または化学的エッチングが生じ、不純物の原子または分子が発生し気相中に供給され、基材２の表面の半導体薄膜１６に導入することができる。
【００８５】
不純物材料も、処理の経過とともに簡単に交換することが可能であるし、長尺と垂直な方向に徐々に移動（プラズマに近づける）、回転することで、常に新しい不純物面をプラズマに暴露させ続け、半導体薄膜１６に導入する不純物濃度を安定化させることができる。照射するプラズマ、シリコン材料の相対的な位置を調整することで、成膜速度、不純物濃度を容易に制御することが可能となる。
【００８６】
従来例では、低温大気圧プラズマにより、シリコンターゲットの分解が遅かったため、成膜速度を大きくあげることができなかったが、本実施の形態においては、熱プラズマを利用するため、シリコン材料からのシリコンの生成効率が高く、高速成膜が可能であるという利点がある。また、本実施の形態においては、昇華または化学的エッチングによって発生させたシリコン含有ガス利用するため、ガス流れ等の工夫により、長尺方向の成膜速度分布を均一化することは困難ではなく、また、誘導結合型プラズマトーチユニットＴと基材２を相対的に移動させて走査し、基材２の全面を処理するので、走査方向の均一性は原理的に担保されており、従来例よりも均一性確保が容易なプラズマ成膜方法となっている。
【００８７】
筒状チャンバ内に供給するガスとして種々のものが使用可能だが、プラズマの安定性、着火性、プラズマに暴露される部材の寿命などを考えると、不活性ガス主体であることが望ましい。なかでも、Ａｒガスが典型的に用いられる。Ａｒのみでプラズマを生成させた場合、プラズマは相当高温となり（１０，０００Ｋ以上）、基材２の表面のシリコン薄膜１６を形成することができる。また、Ｈ2を添加すると、既に述べたように、化学的エッチングの作用をもたらす他、シリコン膜中の欠陥を水素によって終端し、高品質なシリコン薄膜を得ることができる。また、Ｎ2やＮＨ3ガスを供給することで、プラズマ中及び基材表面で、シリコンが窒素化され、シリコン窒素化膜（ＳｉＮx）膜を形成することも可能である。さらに、同様に酸素を含有しているガスを用いることで、プラズマ中及び基材表面で、シリコンが酸化され、シリコン酸化膜（ＳｉＯx）膜などのシリコン系薄膜を形成することも可能である。
【００８８】
次に、ガス供給の構造について説明する。プラズマガス供給配管４１はフランジ２５に設けられ、真鍮ブロック５を組み合わせてできる穴を介して、プラズマガスマニホールド８に連通する。また、シースガス供給配管４２は蓋６に設けられ、蓋６内部の貫通穴を介してシースガスマニホールド１０に連通する。プラズママニホールド８となる溝は深く、筒状チャンバの長手方向に平行に長く掘り込まれており、ガス溜まりとして機能する。プラズマガス供給穴９となる溝は浅く、筒状チャンバの長手方向に平行に短く掘り込まれており、その数は多数となっている。
【００８９】
真鍮ブロック５の凹部と石英管４の間の僅かな隙間から、プラズマガスが側方、すなわち、誘導結合型プラズマトーチユニットＴから基材２へ向かう向きとは垂直な向きに染み出してくる構成である。ガスが筒状チャンバ内に染み出してくる部位をガス導入口と呼ぶならば、ガス導入口はプラズマ噴出口１２の長手方向と平行に設けられる構成となっている。一方、シールドガスは、シールドガスマニホールド１４に連通した多数の穴、または単一の溝から、プラズマ噴出口１２と基材２の間に向けて噴出させる。
【００９０】
このとき、穴または単一の溝の向きを工夫することにより、ガス噴出の向きをプラズマ噴出口１２に向けたり、基材２の表面に向けたりすることも可能であり、処理の種類に応じて適宜選択すればよい。
【００９１】
次に、冷却水の流れ方について説明する。図９において、真鍮ブロック１７には、石英管４の位置決めを担う機能があり、石英管４の数に応じて貫通穴が設けられる。貫通穴には両側から座グリが形成され、内側の座グリには水漏れ防止のためのオーリング２８が配置されるとともに、石英管４の外径が太くなった部分が嵌め込まれる。図９、１０に示すように、石英管４の両端の先端付近に、矩形の貫通穴２９が設けられ、真鍮ブロック１７に嵌め込まれたときに、貫通穴２９ａが外側の座グリ３０の中に配置されるようになっている。石英管４の両端は、導体棒３と石英管４の中心軸を一致させるためのブッシュ２１により蓋される。したがって、冷却水は、外側の座グリ３０、貫通穴２９ａを通って、石英管４の内部に流れ込み、出て行く構造となっている。
【００９２】
一方、ブッシュ２１の中心には貫通穴が設けられ、冷却水マニホールド２２から導体棒３の内部に冷却水が流れ込み、出て行くことができる。ただし、長い導体棒３ａは、樹脂ケース１８に設けられた高周波導入端子穴２６及び接地端子穴２７を突き抜ける構造であり、その内部に水を連通させるために、貫通穴２９ｂが設けられている。つまり、冷却水は、樹脂ケースに設けられた座グリ、貫通穴２９ｂを通って、長い導体棒３ａの内部に流れ込み、出て行く構造となっている。
【００９３】
また、図１２に示すように、複数の導体棒３は、導体リンク２３により接続され、全体として３ターンの螺旋形を構成し、その螺旋の内部空間と筒状チャンバ内部のチャンバ内部空間７が重なり合っている構造となっている。
【００９４】
本構成においては、プラズマ噴出口１２の長手方向の長さが、基材２の幅以上となっているので、一度の走査（誘導結合型プラズマトーチユニットＴと基材載置台１とを相対的に移動すること）で基材２にシリコン薄膜１６形成することができる。
【００９５】
このようなプラズマ処理装置において、筒状チャンバ内にガス噴出口よりＡｒまたはＡｒ＋Ｈ2ガス、シールドガス噴出口からＮ2やＯ2ガスを供給しつつ、プラズマ噴出口１２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、コイルをなす導体棒３に供給することにより、筒状チャンバ内にプラズマを発生させ、プラズマ噴出口１２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、シリコン系薄膜１６形成することができる。そして、半導体装置、太陽電池、液晶パネルなどにおいて、半導体膜形成を簡単な構成で実現できる。
【００９６】
本実施の形態で用いた誘導結合型プラズマトーチにおいては、プラズマ噴出口１２の長手方向と、基材載置台１とが平行に配置されたまま、プラズマ噴出口１２の長手方向とは垂直な向きに、筒状チャンバと基材載置台１とを相対的に移動するので、生成すべきプラズマの長さと、基材２の処理長さがほぼ等しくなるように構成することが可能となる。
【００９７】
また、筒状チャンバをその中心軸に垂直な面で切った断面の幅（図７（ｂ）における、チャンバ内部空間７の幅）は、プラズマ噴出口１２の幅（図７（ｂ）における隙間の長さ）より少しでも大きければよい。つまり、生成すべきプラズマの体積を極めて小さくすることができる。その結果、本方式は電力効率に優れる。
【００９８】
また、筒状チャンバの内部空間においては、中心軸の向きに比較的均一なプラズマを生成することができるので、長尺方向にプラズマが均一となり、基材を均一に処理することができる。
【００９９】
（実施の形態４）
以下、本発明の実施の形態４について、図１３を参照して説明する。
【０１００】
図１３は本発明の実施の形態４におけるプラズマ成膜装置の構成を示すもので、誘導結合型プラズマトーチユニットの長尺方向に垂直な面で切った断面図である。
【０１０１】
本発明の実施の形態４においては、実施の形態３とは、導体棒３と石英管４の本数が異なるだけであるから、それ以外の説明は省略する。
【０１０２】
図１３において、導体棒３はともに長い導体棒３ａであり、導体リンク２３で接続されることにより、１ターンコイルを構成する。
【０１０３】
この構成では、プラズマの発生する体積が実施の形態３よりも小さくなり、パワー効率に優れたトーチユニットを実現可能である。
【０１０４】
（実施の形態５）
以下、本発明の実施の形態５について、図１４を参照して説明する。
【０１０５】
図１４は本発明の実施の形態５におけるプラズマドーピング装置の構成を示すもので、誘導結合型プラズマトーチユニットの長尺方向に垂直な面で切った断面図である。
【０１０６】
本発明の実施の形態５においては、実施の形態４とは、導体棒３と石英管４の配置が異なるだけであるから、それ以外の説明は省略する。
【０１０７】
図１４において、２本の導体棒３は、プラズマ噴出口１２から同じ距離に配置されており、導体リンク２３で接続されることにより、１ターンコイルを構成する。
【０１０８】
この構成では、プラズマの発生する体積が実施の形態４よりも小さくなり、パワー効率に優れたトーチユニットを実現可能である。
【０１０９】
（実施の形態６）
以下、本発明の実施の形態６について、図１５〜図１６を参照して説明する。
【０１１０】
図１５は本発明の実施の形態６におけるプラズマ成膜装置の構成を示すもので、誘導結合型プラズマトーチユニットの長尺方向に垂直な面で切った断面図である。
【０１１１】
本発明の実施の形態６においては、実施の形態３とは、導体棒３と石英管４の配置が異なるだけであるから、それ以外の説明は省略する。
【０１１２】
図１５において、６本の導体棒３は、２本ずつペアになってプラズマ噴出口１２から同じ距離に配置されており、導体リンク２３で接続されることにより、３ターンコイルを構成する。
【０１１３】
あるいは、２本ずつのペアごとに異なる高周波電源に接続することで、各ペアに供給する電力を独立に制御することができる。
【０１１４】
さらに、図１６に示すように、シースガスマニホールド１０、シースガス供給穴１１を、各ペアに別系統に構成することも可能である。このような構成により、各ペアに必要最小限のシースガス流量を流すことが可能である。
【０１１５】
あるいは、各ペアに供給する電力を独立に制御することと、シースガスマニホールド１０、シースガス供給穴１１を、各ペアに別系統に構成することを同時に行うこともできる。この場合、各系統に異なるガス種を供給し、その電離度を電力バランスで制御することで、より制御性に優れたプラズマ処理が可能となる。
【０１１６】
（実施の形態７）
以下、本発明の実施の形態７について、図１７及び図１８を参照して説明する。
【０１１７】
図１７（ａ）は、本発明の実施の形態１におけるプラズマ成膜装置の構成を示すもので、誘導結合型プラズマトーチユニットの長尺方向に垂直な面で切った断面図である。図１７（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１７（ｂ）は図１７（ａ）の破線で切った断面図、図１７（ｃ）は図１７（ａ）の破線Ｂ〜Ｂ‘で切った断面図である。また、図１７（ａ）は図１７（ｂ）の破線で切った断面図である。また、図１８は、図１７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。
【０１１８】
図１７及び図１８において、基材載置台１上に基材２が載置されている。誘導結合型プラズマトーチユニットＴにおいて、銅製で長尺のソレノイドコイル３１が、誘電体製の長尺チャンバの内側に配置される。すなわち、誘電体ブロックとしての石英ブロック内に円筒型の誘電体管としての石英管４が挿入され、石英管４内に長尺の穴が設けられており、この長尺の穴内にソレノイドコイル３１が設けられる。長尺チャンバの外壁を与える誘電体製の石英ブロック４は、真鍮ブロック５及び真鍮蓋６で囲まれた部分に収納される。真鍮ブロック５及び真鍮蓋６は接地されるので、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。
【０１１９】
長尺チャンバ内部のチャンバ内部空間７は、石英ブロックに設けられたスリット、及び、石英ブロックとソレノイドコイル３１が挿入されている石英管４との間の空間である。つまり、長尺チャンバが誘電体で囲まれている構成である。長尺チャンバ内部のチャンバ内部空間７に発生したプラズマは、長尺チャンバにおけるスリット状の開口部としてのプラズマ噴出口１２より基材２に向けて噴出する。また、長尺チャンバの長手方向とプラズマ噴出口１２の長手方向とは平行に配置されている。
【０１２０】
真鍮蓋６の上方に、プラズマガスマニホールド８が設けられる。プラズマガスマニホールドに供給されたガスは、石英ブロック４に設けられた穴からなるプラズマガス供給配管９を介して、石英ブロック４に設けられたガス導入口としてのプラズマガス供給穴９より長尺チャンバ内部のチャンバ内部空間７に導入される。プラズマガス供給配管９は長手方向に複数設けられているので、長手方向に均一なガス流れを簡単に形成できる。
【０１２１】
ソレノイドコイル３１は長尺チャンバに平行に設けられ、かつ、誘電体である石英に囲まれた長尺の穴である石英管４内に設けられている。
【０１２２】
また、基材載置台１に近い部分に、シールドガスノズル１３が配置され、その内部にはシールドガスマニホールド１４が設けられる。このように、２系統のガス導入が準備されており、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、ある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が可能となる。
【０１２３】
石英ブロック４及び真鍮ブロック５には、これらを貫通する冷却水配管１５が設けられている。石英管４と冷却水配管１５は互いに平行に配置された水路（冷媒流路）であり、真鍮ブロック１７の外側に設けられた樹脂ケース１８と真鍮ブロック１７との間の空間がなす冷媒マニホールドとしての冷却水マニホールド２２に連通している。樹脂ケース１８には、図示しない冷媒導入口・冷媒排出口としての冷却水出入口が各１箇所ずつ設けられ、誘導結合型プラズマトーチユニットＴへの水冷配管の引き回しが非常に簡潔なものとなっており、小型のトーチを構成しうる。すなわち、長尺チャンバの長手方向の両側に２つの冷却水マニホールド２２を備え、各部材に２つの冷却水マニホールド２２を連通する冷媒流路を備えた構成である。
【０１２４】
ソレノイドコイル３１の両端は、真鍮ブロック１７を貫通し、樹脂ケース１８に設けられた高周波導入端子穴または接地端子穴を介して銅ブロック１９に接続され、図示しない銅板を通じて図示しない高周波整合回路に接続される。
【０１２５】
このように、本実施の形態においては、石英ブロック４を貫通する、断面が円形の石英管及び冷却水配管１５が設けられているので、冷却効率が非常に高い。
【０１２６】
なお、プラズマガスマニホールド８へのガス導入は、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たプラズマガス供給配管９を介して実現される。
【０１２７】
長方形のスリット状のプラズマ噴出口１２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、プラズマ噴出口１２と対向して配置されている。この状態で、長尺チャンバ内にガスを供給しつつ、プラズマ噴出口１２から基材２に向けてガスを噴出させながら、図示していない高周波電源よりソレノイドコイルに高周波電力を供給することにより、長尺チャンバ内部のチャンバ内部空間７にプラズマを発生させ、プラズマ噴出口１２からプラズマを基材２に照射することにより、基材２上の半導体薄膜１６を形成することができる。プラズマ噴出口１２の長手方向に対して垂直な向きに、長尺チャンバと基材載置台１とを相対的に移動させることで、基材２を処理する。つまり、図１７（ａ）の左右方向へ、図１７（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。
【０１２８】
図１７において、誘導結合型プラズマトーチユニットと基材２の間に、シリコン材料４５が設けられている。シリコン材料４５は、トーチの長尺方向（長手方向）に延びた棒である。プラズマ噴出口１２から噴出したプラズマがシリコン材料４５に照射されることにより、昇華または化学的エッチングが生じ、水素化シリコン（ＳｉxＨy）を発生し気相中に供給され、基材２の表面の半導体薄膜１６形成することができる。
【０１２９】
シリコン材料４５は、処理の経過とともに簡単に交換することが可能であるし、長尺と垂直な方向に徐々に移動（プラズマに近づける）、もしくは回転することで、常に新しいシリコン面をプラズマに暴露させ続け、成膜速度を安定化させることができる。照射するプラズマとシリコン材料の相対的な位置を調整することで、シリコン系薄膜の成膜速度、膜質を容易に制御することが可能となる。
【０１３０】
本実施の形態においては、シリコン材料４５を、プラズマ噴出口１２の直下から少しずらしたものを例示したが、このような構成により、プラズマ噴出口１２から基材２へと向かうプラズマの流れを乱すことが少ないという利点がある。勿論、処理の性質によっては、直下への配置も可能である。また、シリコン材料４５を２つ配置するものを例示したが、１つ、あるいは、３つ以上であってもかまわない。
【０１３１】
また、シリコン材料４５の内部にヒーターを埋め込み、加熱しながら処理を行うことも可能である。逆に、シリコン材料４５の内部に冷媒流路を設け、冷却しながら処理を行うことも可能である。
【０１３２】
さらに、図示はしていないが、シリコン材料４５と基材２の間に、移動機能を備えた不純物材料を設置してもよい。不純物材料は、ボロン（Ｂ）、リン（Ｐ）、砒素（Ａｓ）を含む材料であり、シリコン材料４５と同様、トーチの長尺方向（長手方向）に延びた棒である。プラズマ噴出口１２から噴出したプラズマが不純物材料に照射されることにより、昇華または化学的エッチングが生じ、不純物の原子または分子が発生し気相中に供給され、基材２の表面の半導体薄膜１６に導入することができる。
【０１３３】
不純物材料も、処理の経過とともに簡単に交換することが可能であるし、長尺と垂直な方向に徐々に移動（プラズマに近づける）、回転することで、常に新しい不純物面をプラズマに暴露させ続け、半導体薄膜１６に導入する不純物濃度を安定化させることができる。照射するプラズマ、シリコン材料の相対的な位置を調整することで、成膜速度、不純物濃度を容易に制御することが可能となる。
【０１３４】
本構成では、長尺チャンバを含む長尺方向に垂直な面で切った任意の断面において、ソレノイドコイル３１とソレノイドコイル３１以外の導体（真鍮ブロック５及び真鍮蓋６）との距離が、銅棒３と長尺チャンバの距離よりも大きくなっている。なお、ここでは、ソレノイドコイル３１と長尺チャンバの距離とは、ソレノイドコイル３１と長尺チャンバ内部のチャンバ内部空間７（が構成する直方体）との距離を意味する。一般に、高周波電流源が形成する誘導電磁界は、高周波電流源からの距離の二乗に反比例するので、ソレノイドコイル３１とソレノイドコイル３１以外の導体との距離がソレノイドコイル３１と長尺チャンバの距離よりも近いと、プラズマ生成に有効な電磁界よりもソレノイドコイル３１以外の導体内に渦電流を誘導する電磁界の方が大きくなり、銅損（渦電流損）が大きくなってしまう。これを避けるために、ソレノイドコイル３１とソレノイドコイル３１以外の導体との距離が、ソレノイドコイル３１と長尺チャンバの距離よりも大きくなるように構成している。
【０１３５】
このような構成においては、ソレノイドコイル３１とプラズマ噴出口１２の間にある程度の距離を保つ必要があるので、ソレノイドコイル３１よりもプラズマ噴出口１２に近い部位に、石英ブロック４を冷却するための冷却水配管１５を配している。同様に、ソレノイドコイル３１よりも真鍮蓋６に近い部位にも、石英ブロック４を冷却するための冷却水配管１５を配している。
【０１３６】
また、真鍮ブロック５及び真鍮蓋６には、ソレノイドコイル３１からの距離を保ったとしても、銅損（渦電流損）が生じるので、これによる問題を防ぐために冷却水配管１５をソレノイドコイル３１に近い部位に設けている。
【０１３７】
長尺チャンバ内に供給するガスとして種々のものが使用可能だが、プラズマの安定性、着火性、プラズマに暴露される部材の寿命などを考えると、不活性ガス主体であることが望ましい。なかでも、Ａｒガスが典型的に用いられる。Ａｒのみでプラズマを生成させた場合、プラズマは相当高温となり（１０，０００Ｋ以上）、基材２の表面のシリコン薄膜１６を形成することができる。また、Ｈ2を添加すると、既に述べたように、化学的エッチングの作用をもたらす他、シリコン膜中の欠陥を水素によって終端し、高品質なシリコン薄膜を得ることができる。また、Ｎ2やＮＨ3ガスを供給することで、プラズマ中及び基材表面で、シリコンが窒素化され、シリコン窒素化膜（ＳｉＮx）膜を形成することも可能である。さらに、同様に酸素を含有しているガスを用いることで、プラズマ中及び基材表面で、シリコンが酸化され、シリコン酸化膜（ＳｉＯx）膜などのシリコン系薄膜を形成することも可能である。
【０１３８】
真鍮ブロック５のプラズマ噴出口の下流にあたる部分は、基材２に向かって徐々に広くなる空間を形成している。このような構成により、真鍮ブロック５へのプラズマの接触によるプラズマ密度の低下を抑制できると同時に、プラズマと接触する部位に近い位置に冷却水配管１５を設けることができる。
【０１３９】
なお、本構成においては、プラズマ噴出口１２の長手方向の長さが、基材２の幅以上となっているので、一度の走査（誘導結合型プラズマトーチユニットＴと基材載置台１とを相対的に移動すること）で基材２に半導体薄膜１６を形成するができる。
【０１４０】
このようなプラズマ処理装置において、長尺チャンバ内にガス噴出口よりＡｒまたはＡｒ＋Ｈ2ガスを供給しつつ、プラズマ噴出口１２から基材２に向けてガスを噴出させながら、図示していない高周波電源より１３．５６ＭＨｚの高周波電力を、ソレノイドコイル３１に供給することにより、長尺チャンバ内部のチャンバ内部空間７に高周波電磁界を発生させてプラズマを発生させ、プラズマ噴出口１２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、シリコン膜を形成することができる。
【０１４１】
このように、プラズマ噴出口１２の長手方向と、基材載置台１とが平行に配置されたまま、プラズマ噴出口１２の長手方向とは垂直な向きに、長尺チャンバと基材載置台１とを相対的に移動するので、生成すべきプラズマの長さと、基材２の処理長さがほぼ等しくなるように構成することが可能となる。また、長尺チャンバをその中心軸に垂直な面で切った断面の幅（図１７（ａ）における、チャンバ内部空間７の幅）は、プラズマ噴出口１２の幅（図１７（ａ）における隙間の幅）と同じか、少し大きい程度でよい。つまり、生成すべきプラズマの体積を、従来と比較して極めて小さくすることができる。その結果、電力効率が飛躍的に高まる。
【０１４２】
（実施の形態８）
以下、本発明の実施の形態８について、図１９及び図２０を参照して説明する。
【０１４３】
図１９（ａ）は、本発明の実施の形態８におけるプラズマ処理装置の構成を示すもので、誘導結合型プラズマトーチユニットの長尺方向に垂直な面で切った断面図である。図１９（ｂ）及び（ｃ）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１９（ｂ）は図１９（ａ）の破線Ａ〜Ａ‘で切った断面図、図１９（ｃ）は図１９（ａ）の破線Ｂ〜Ｂ‘で切った断面図である。また、図１９（ａ）は図１９（ｂ）の破線で切った断面図である。また、図２０は、図１９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。
【０１４４】
図１９及び図２０において、基材載置台１上に基材２が載置されている。誘導結合型プラズマトーチユニットＴにおいて、コイルをなす導体棒としての銅棒３が、誘電体製の長尺チャンバを構成する石英ブロック４の内部に配置される。石英ブロック４の周囲に設けられた真鍮ブロック５及び真鍮蓋６で囲まれた部分に、石英ブロック４が収納されている。真鍮ブロック５及び真鍮蓋６は接地されるので、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。
【０１４５】
長尺チャンバ内部のチャンバ内部空間７は、石英ブロック４に設けられたスリットである。つまり、長尺チャンバが誘電体で囲まれている構成である。長尺チャンバ内部のチャンバ内部空間７に発生したプラズマは、長尺チャンバにおけるスリット状の開口部としてのプラズマ噴出口１２より基材２に向けて噴出する。また、長尺チャンバの長手方向とプラズマ噴出口１２の長手方向とは平行に配置されている。
【０１４６】
真鍮蓋６の上方に、プラズマガスマニホールド８が設けられる。プラズマガスマニホールドに供給されたガスは、石英ブロック４に設けられた穴からなるプラズマガス供給配管４１を介して、石英ブロック４に設けられたガス導入口としてのプラズマガス供給穴９より長尺チャンバ内部のチャンバ内部空間７に導入される。プラズマガス供給配管４１は長手方向に複数設けられているので、長手方向に均一なガス流れを簡単に形成できる。
【０１４７】
銅棒３は４本設けられており、これらは端部で電気的に接続され、全体としてコイルを構成するよう構成されている。各銅棒３は、長尺チャンバに平行に設けられ、かつ、誘電体である石英に囲まれた長尺の穴である銅棒挿入穴の内部に設けられている。
【０１４８】
また、基材載置台１に近い部分に、シールドガスノズル１３が配置され、その内部にはシールドガスマニホールド１４が設けられる。このように、２系統のガス導入が準備されており、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、ある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が可能となる。
【０１４９】
石英ブロック４及び真鍮ブロック５には、これらを貫通する冷却水配管１５が設けられている。銅棒挿入穴と冷却水配管１５は互いに平行に配置された水路（冷媒流路）であり、真鍮ブロック１７の外側に設けられた樹脂ケース１８と真鍮ブロック１７との間の空間がなす冷媒マニホールドとしての冷却水マニホールド２２に連通している。樹脂ケース１８には、図示しない冷媒導入口・冷媒排出口としての冷却水出入口が各１箇所ずつ設けられ、誘導結合型プラズマトーチユニットＴへの水冷配管の引き回しが非常に簡潔なものとなっており、小型のトーチを構成しうる。すなわち、長尺チャンバの長手方向の両側に２つの冷却水マニホールド２２を備え、各部材に２つの冷却水マニホールド２２を連通する冷媒流路を備えた構成である。
【０１５０】
銅棒３は冷却水マニホールド２２内でカプラ２３により電気的に接続され、４本の銅棒３全体として螺旋形で巻き数２のソレノイドコイルを形成する。銅棒３のうち２本は、真鍮ブロック１７を貫通し、樹脂ケース１８に設けられた高周波導入端子穴または接地端子穴を介して銅板２０に接続され、銅板２０を通じて図示しない高周波整合回路に接続される。
【０１５１】
このように、本実施の形態においては、石英ブロック４を貫通する、断面が円形の銅棒挿入穴及び冷却水配管１５が設けられているので、冷却効率が非常に高い。
【０１５２】
なお、プラズマガスマニホールド８へのガス導入は、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たプラズマガス供給配管４１を介して実現される。
【０１５３】
長方形のスリット状のプラズマ噴出口１２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、プラズマ噴出口１２と対向して配置されている。この状態で、長尺チャンバ内にガスを供給しつつ、プラズマ噴出口１２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コイルをなす銅棒３に高周波電力を供給することにより、長尺チャンバ内部のチャンバ内部空間７にプラズマを発生させ、プラズマ噴出口１２からプラズマを基材２に照射することにより、基材２上のシリコン薄膜１６を形成することができる。プラズマ噴出口１２の長手方向に対して垂直な向きに、長尺チャンバと基材載置台１とを相対的に移動させることで、基材２を処理する。つまり、図１９（ａ）の左右方向へ、図１９（ｂ）（ｃ）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。
【０１５４】
図１９において、誘導結合型プラズマトーチユニットと基材２の間に、シリコン材料４５が設けられている。シリコン材料４５は、トーチの長尺方向（長手方向）に延びた棒である。プラズマ噴出口１２から噴出したプラズマがシリコン材料４５に照射されることにより、昇華または化学的エッチングが生じ、水素化シリコン（ＳｉxＨy）を発生し気相中に供給され、基材２の表面の半導体薄膜１６形成することができる。
【０１５５】
シリコン材料４５は、処理の経過とともに簡単に交換することが可能であるし、長尺と垂直な方向に徐々に移動（プラズマに近づける）、もしくは回転することで、常に新しいシリコン面をプラズマに暴露させ続け、成膜速度を安定化させることができる。照射するプラズマとシリコン材料の相対的な位置を調整することで、シリコン系薄膜の成膜速度、膜質を容易に制御することが可能となる。
【０１５６】
本実施の形態においては、シリコン材料４５を、プラズマ噴出口１２の直下から少しずらしたものを例示したが、このような構成により、プラズマ噴出口１２から基材２へと向かうプラズマの流れを乱すことが少ないという利点がある。勿論、処理の性質によっては、直下への配置も可能である。また、シリコン材料４５を２つ配置するものを例示したが、１つ、あるいは、３つ以上であってもかまわない。
【０１５７】
また、シリコン材料４５の内部にヒーターを埋め込み、加熱しながら処理を行うことも可能である。逆に、シリコン材料４５の内部に冷媒流路を設け、冷却しながら処理を行うことも可能である。
【０１５８】
さらに、図示はしていないが、シリコン材料４５と基材２の間に、移動機能を備えた不純物材料を設置してもよい。不純物材料は、ボロン（Ｂ）、リン（Ｐ）、砒素（Ａｓ）を含む材料であり、シリコン材料４５と同様、トーチの長尺方向（長手方向）に延びた棒である。プラズマ噴出口１２から噴出したプラズマが不純物材料に照射されることにより、昇華または化学的エッチングが生じ、不純物の原子または分子が発生し気相中に供給され、基材２の表面の半導体薄膜１６に導入することができる。
【０１５９】
不純物材料も、処理の経過とともに簡単に交換することが可能であるし、長尺と垂直な方向に徐々に移動（プラズマに近づける）、回転することで、常に新しい不純物面をプラズマに暴露させ続け、半導体薄膜１６に導入する不純物濃度を安定化させることができる。照射するプラズマ、シリコン材料の相対的な位置を調整することで、成膜速度、不純物濃度を容易に制御することが可能となる。
【０１６０】
複数の銅棒３は平行に配置され、４本の銅棒３全体として螺旋形で巻き数２のソレノイドコイルを形成する。すなわち、複数の導体棒のうち、長尺チャンバを挟んで対向する導体棒に逆位相の高周波電流が流れるよう構成されている。この場合、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において、長尺チャンバを挟んで対向する導体棒の中心を結ぶ線分の中点付近の誘導電磁界が強くなり、効率的なプラズマ発生を実現しうる。
【０１６１】
これに対して、４本の銅棒３の全てを冷却水マニホールド２２内で束ね、長手方向の片側に高周波電力を供給し、他の片側を接地することにより、４本の銅棒３全てに同位相の高周波電流を流すこともできる。すなわち、複数の導体棒のうち、長尺チャンバを挟んで対向する導体棒に同位相の高周波電流が流れるよう構成することも可能である。この場合、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において、長尺チャンバを挟んで対向する導体棒の中心を結ぶ線分の中点付近の誘導電磁界はほぼゼロになるが、長尺チャンバの上下端付近に強い誘導電磁界が発生するので、効率的なプラズマ発生を実現しうる。
【０１６２】
また、この場合、４本の銅棒に高周波電流が分岐するので、１本当たりの電流が小さくなる。言い換えると、同じ太さの銅棒を使用した場合、コイル全体の直流抵抗及びインダクタンスが小さくなる。したがって、コイルにおける銅損が小さくなり、電力効率が高まる。
【０１６３】
長尺チャンバを挟んで同じ側に配置された２本の導体棒を冷却水マニホールド２２内で束ねることで、巻き数１のコイルを２段に並列配置することも可能である。この場合も、複数の導体棒のうち、長尺チャンバを挟んで対向する導体棒に逆位相の高周波電流が流れるが、２系統の銅棒に高周波電流が分岐するので、１本当たりの電流が小さくなる。言い換えると、同じ太さの銅棒を使用した場合、コイル全体の直流抵抗及びインダクタンスが小さくなる。したがって、コイルにおける銅損が小さくなり、電力効率が高まる。
【０１６４】
このような配線構成上の工夫によって銅損を低減する方法は、処理したい基材２の幅が大きい場合、すなわち、誘導結合型プラズマトーチユニットＴが長尺方向に長くなる場合にとくに有効である。
【０１６５】
また、本構成では、長尺チャンバを含む長尺方向に垂直な面で切った任意の断面において、銅棒３と銅棒３以外の導体（真鍮ブロック５及び真鍮蓋６）との距離が、銅棒３と長尺チャンバの距離よりも大きくなっている。なお、ここでは、銅棒３と長尺チャンバの距離とは、銅棒３と長尺チャンバ内部のチャンバ内部空間７（が構成する直方体）との距離を意味する。一般に、高周波電流源が形成する誘導電磁界は、高周波電流源からの距離の二乗に反比例するので、銅棒３と銅棒３以外の導体との距離が銅棒３と長尺チャンバの距離よりも近いと、プラズマ生成に有効な電磁界よりも銅棒３以外の導体内に渦電流を誘導する電磁界の方が大きくなり、銅損（渦電流損）が大きくなってしまう。これを避けるために、銅棒３と銅棒３以外の導体との距離が、銅棒３と長尺チャンバの距離よりも大きくなるように構成している。
【０１６６】
このような構成においては、銅棒３とプラズマ噴出口１２の間にある程度の距離を保つ必要があるので、最もプラズマ噴出口に近い銅棒３よりもプラズマ噴出口に近い部位に、石英ブロック４を冷却するための冷却水配管１５を配している。同様に、最も真鍮蓋６に近い銅棒３よりも真鍮蓋６に近い部位にも、石英ブロック４を冷却するための冷却水配管１５を配している。
【０１６７】
また、真鍮ブロック５及び真鍮蓋６には、銅棒３からの距離を保ったとしても、銅損（渦電流損）が生じるので、これによる問題を防ぐために冷却水配管１５を銅棒３に近い部位に設けている。
【０１６８】
長尺チャンバ内に供給するガスとして種々のものが使用可能だが、プラズマの安定性、着火性、プラズマに暴露される部材の寿命などを考えると、不活性ガス主体であることが望ましい。なかでも、Ａｒガスが典型的に用いられる。Ａｒのみでプラズマを生成させた場合、プラズマは相当高温となり（１０，０００Ｋ以上）、基材２の表面のシリコン薄膜１６を形成することができる。また、Ｈ2を添加すると、既に述べたように、化学的エッチングの作用をもたらす他、シリコン膜中の欠陥を水素によって終端し、高品質なシリコン薄膜を得ることができる。
【０１６９】
また、Ｎ2やＮＨ3ガスを供給することで、プラズマ中及び基材表面で、シリコンが窒素化され、シリコン窒素化膜（ＳｉＮx）膜を形成することも可能である。さらに、同様に酸素を含有しているガスを用いることで、プラズマ中及び基材表面で、シリコンが酸化され、シリコン酸化膜（ＳｉＯx）膜などのシリコン系薄膜を形成することも可能である。真鍮ブロック５のプラズマ噴出口の下流にあたる部分は、基材２に向かって徐々に広くなる空間を形成している。このような構成により、真鍮ブロック５へのプラズマの接触によるプラズマ密度の低下を抑制できると同時に、プラズマと接触する部位に近い位置に冷却水配管１５を設けることができる。
【０１７０】
なお、本構成においては、プラズマ噴出口１２の長手方向の長さが、基材２の幅以上となっているので、一度の走査（誘導結合型プラズマトーチユニットＴと基材載置台１とを相対的に移動すること）で基材２にシリコン系薄膜１６形成することができる。
【０１７１】
このようなプラズマ処理装置において、長尺チャンバ内にガス噴出口よりＡｒまたはＡｒ＋Ｈ2ガスを供給しつつ、プラズマ噴出口１２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、コイルをなす銅棒３に供給することにより、長尺チャンバ内部のチャンバ内部空間７に高周波電磁界を発生させてプラズマを発生させ、プラズマ噴出口１２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、シリコン系薄膜を形成することができる。
【０１７２】
このように、プラズマ噴出口１２の長手方向と、基材載置台１とが平行に配置されたまま、プラズマ噴出口１２の長手方向とは垂直な向きに、長尺チャンバと基材載置台１とを相対的に移動するので、生成すべきプラズマの長さと、基材２の処理長さがほぼ等しくなるように構成することが可能となる。また、長尺チャンバをその中心軸に垂直な面で切った断面の幅（図１９（ａ）における、チャンバ内部空間７の幅）は、プラズマ噴出口１２の幅（図１９（ａ）における隙間の幅）と同じか、少し大きく程度でよい。つまり、生成すべきプラズマの体積を、従来と比較して極めて小さくすることができる。その結果、電力効率が飛躍的に高まる。
【０１７３】
（実施の形態９）
以下、本発明の実施の形態９について、図２１を参照して説明する。
【０１７４】
図２１は本発明の実施の形態９におけるプラズマ成膜装置の構成を示す断面図である。
【０１７５】
図２１において、プラズマ成膜装置を構成するＤＣトーチユニットは、陰極３２と、この陰極３２と所定距離だけ離間して対向配置される陽極３３を含んで構成される。陽極３３は、例えば銅などの導電体からなる。また、陽極３３は、中空に形成され、この中空部分に水を通して冷却可能に構成されている。また、陽極３３には噴出孔（ノズル）３４が設けられている。陰極３２と陽極３３の間に直流（ＤＣ）電圧を印加すると両極間にアーク放電が発生する。図示はしていないが、図１の同じようにＤＣプラズマトーチユニットと基材２の間に、シリコン材料４５を配置する。シリコン材料４５は、ＤＣプラズマトーチの長尺方向（長手方向）に延びた棒である。
【０１７６】
プラズマ噴出孔３４から噴出したプラズマがシリコン材料４５に照射されることにより、昇華または化学的エッチングが生じ、水素化シリコン（ＳｉxＨy）を発生し気相中に供給され、基材２の表面の半導体薄膜１６形成することができる。
【０１７７】
シリコン材料４５は、処理の経過とともに簡単に交換することが可能であるし、長尺と垂直な方向に徐々に移動（プラズマに近づける）、もしくは回転することで、常に新しいシリコン面をプラズマに暴露させ続け、成膜速度を安定化させることができる。照射するプラズマとシリコン材料の相対的な位置を調整することで、シリコン系薄膜の成膜速度、膜質を容易に制御することが可能となる。
【０１７８】
本実施の形態においては、シリコン材料４５を、プラズマ噴出孔３４の直下から少しずらしたものを例示したが、このような構成により、プラズマ噴出孔３４から基材２へと向かうプラズマの流れを乱すことが少ないという利点がある。勿論、処理の性質によっては、直下への配置も可能である。また、シリコン材料４５を２つ配置するものを例示したが、１つ、あるいは、３つ以上であってもかまわない。
【０１７９】
また、シリコン材料４５の内部にヒーターを埋め込み、加熱しながら処理を行うことも可能である。逆に、シリコン材料４５の内部に冷媒流路を設け、冷却しながら処理を行うことも可能である。
【０１８０】
さらに、図示はしていないが、シリコン材料４５と基材２の間に、移動機能を備えた不純物材料を設置してもよい。不純物材料は、ボロン（Ｂ）、リン（Ｐ）、砒素（Ａｓ）を含む材料であり、シリコン材料４５と同様、トーチの長尺方向（長手方向）に延びた棒である。プラズマ噴出口１２から噴出したプラズマが不純物材料に照射されることにより、昇華または化学的エッチングが生じ、不純物の原子または分子が発生し気相中に供給され、基材２の表面の半導体薄膜１６に導入することができる。
【０１８１】
不純物材料も、処理の経過とともに簡単に交換することが可能であるし、長尺と垂直な方向に徐々に移動（プラズマに近づける）、回転することで、常に新しい不純物面をプラズマに暴露させ続け、半導体薄膜１６に導入する不純物濃度を安定化させることができる。照射するプラズマ、シリコン材料の相対的な位置を調整することで、成膜速度、不純物濃度を容易に制御することが可能となる。
【産業上の利用可能性】
【０１８２】
以上のように本発明は、半導体膜形成に係り、とくに、半導体装置や太陽電池などに用いられる半導体基板上に電子素子を形成するためのシリコン系薄膜の形成、液晶パネルや太陽電池などに用いられる電子素子を形成するためのシリコン膜の形成などに有用な発明である。
【符号の説明】
【０１８３】
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
５ 真鍮ブロック
７ チャンバ内部空間
１０ シースガスマニホールド
１１ シースガス供給穴
１２ プラズマ噴出口
１３ シールドガスノズル
１４ シールドガスマニホールド
１５ 冷却水配管
１７ 真鍮ブロック
１８ 樹脂ケース
１９ 銅ブロック
２０ 銅板、銅ブロック
２２ 冷却水マニホールド
３１ ソレノイドコイル
４５ シリコン材料
【技術分野】
【０００１】
本発明は、シリコン系材料の薄膜形成に係り、とくに、半導体装置や太陽電池などに用いられる半導体基板上やガラス基板上に電子素子を形成するための薄膜形成方法、液晶パネルや太陽電池などに用いられる基板に半導体薄膜を形成するためのプラズマ成膜方法及びプラズマ成膜装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
シリコン系薄膜は、液晶表示装置や有機ＥＬ表示装置などの画素回路を構成するスイッチング素子、或いは液晶駆動用ドライバの回路素子などの薄膜トランジスタ（ＴＦＴ：Ｔｈｉｎ Ｆｉｌｍ Ｔｒａｎｓｉｓｔｏｒ）や太陽電池などに広く利用されている。
【０００３】
これらに太陽電池に用いられるシリコン系薄膜を形成する方法としては、一般的には、プラズマ化学気層堆積（Ｃｈｅｍｉｃａｌ Ｖａｐｏｒ Ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ：ＣＶＤ）法が用いられる。真空チャンバの内に、シラン（ＳＩＨ4）、ジシラン（Ｓｉ2Ｈ6）や４フッ化珪素（ＳｉＦ4）などの原料ガスおよび水素（Ｈ2）やアルゴン（Ａｒ）などの希釈ガスを導入し、電極に高周波電力を印加することで、プラズマを発生させ、原料ガスを分解し、所望の基板に水素化アモルファスシリコン膜、微結晶シリコン膜やポリシリコン膜などを形成する方法である。成膜中にジボラン（Ｂ2Ｈ6）、ホスフィン（ＰＨ3）やアルシン（ＡｓＨ3）などのドーピングガスを混ぜることで、ｐ型やｎ型シリコン膜が容易に得られることやシリコン膜中に水素を多く含むことで膜欠陥の少ない高品質なシリコン薄膜が得られることから使用されている。
【０００４】
最近では、高額な真空チャンバ及び排気装置を使用せず、大気圧でプラズマを生成させ、また、有害で危険なＳｉＨ4，Ｓｉ2Ｈ6やＳｉＦ4などの原料ガスも使用せずに、シリコン薄膜を形成する方法や装置が知られている（例えば、特許文献１参照）。
【０００５】
図２２は、前記特許文献１に記載された従来のシリコン薄膜を形成するプラズマ成膜装置の概略構成を示している。図２２において、反応室内に上部電極５１と下部電極５２が平行に設けられ、上部電極５１には、水冷機構、下部電極５２には、サセプタ（加熱媒体）を用いた加熱機構が設けられている。
【０００６】
下部電極５２は接地され、上部電極には、マッチングボックス５３を介して高周波電力が印加できる機構になっている。下部電極５２は上下に移動可能であり、上下電極間の距離を任意に変化させることができる。下部電極５２のサセプタ上に基板５４を設置し、上部電極５１の下面には、結晶シリコン板（ターゲット）５５を装着する。反応室内に水素ガスを導入し、高周波を印加することで大気圧水素プラズマを発生させ、低温側の上部電極５１に設置したターゲット５５から放出されるシリコン原子によって、高温側の下部電極５２に設置した基板５４にシリコン薄膜を成膜することができる。
【０００７】
他に、有害で危険なＳｉＨ4，Ｓｉ2Ｈ6やＳｉＦ4などの原料ガスも使用しないシリコン膜形成方法としては、プラズマ溶射法（例えば、特許文献２参照）が提案されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００８】
【特許文献１】国際公開第２００７／０４９４０２号
【特許文献２】特開２０００−２１６０９０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
しかしながら、従来例に示した特許文献１に記載のプラズマ成膜方法においては、低温大気圧プラズマを用いているため、プラズマ密度が低く（一般的には、電子密度１０13ｃｍ-3程度）、シリコンの分解効率が悪く、成膜速度を大きくあげることができないという問題点があった。
【００１０】
また、従来例に示した特許文献２に記載のプラズマ溶射方法においては、成膜速度は極端に高いが、良質な膜を大面積領域に均一に成膜することは困難で、さらに、真空装置を用いる必要があった。
【００１１】
本発明はこのような課題に鑑みなされたもので、構成が簡単なプラズマ成膜方法及び装置、より具体的には、危険な原料ガスを用いる必要がなく、真空設備を用いる必要がなく、さらに、高速成膜が可能なプラズマ成膜方法及びプラズマ成膜装置を提供することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
本願の第１発明のプラズマ成膜方法は、プラズマ発生装置と基材との間に設置したシリコン材料を、プラズマの熱による昇華、または、プラズマ中の活性種による化学的エッチングによって発生させることで、前記基材にシリコン系薄膜を形成させることを特徴とする。
【００１３】
このような方法により、構成が簡単なプラズマ成膜方法が実現できる。また、本願使用のプラズマは、熱プラズマであるためガス温度が高く（１０，０００Ｋ以上）、電子密度も １０15ｃｍ-3程度と非常に高いため、プラズマ中の活性種による化学エッチングが促進され、成膜速度を劇的に増加させることができる。
【００１４】
本願の第１発明のプラズマ成膜方法において、前記シリコンは、ボロン、アルミニウム、リン、砒素のいずれか１つを含有するシリコン材料を用いても良い。
【００１５】
このような方法により、半導体装置、太陽電池、液晶パネルなどにおいて、ｐ型、ｎ型シリコン薄膜形成を簡単な構成で実現できる。
【００１６】
また、好適には、前記プラズマは、水素を含むガスを電離させることによって得られるものであることが望ましい。
【００１７】
このような方法により、シリコン薄膜の品質向上や高速化を図ることができる。
【００１８】
また、好適には、筒状チャンバ内にガスを供給しつつ、前記チャンバに形成されたスリット状の開口部から前記基材に向けてガスを噴出すると共に、コイルに高周波電力を供給することで、前記チャンバ内に前記プラズマを発生させるプラズマ成膜方法であって、
前記開口部の長手方向に対して垂直な向きに前記チャンバと前記基材とを相対的に移動しながら前記基材に成膜することが望ましい。
【００１９】
このような方法により、シリコン薄膜の大面積に均一に成膜することができる。
【００２０】
本願の第２発明のプラズマ成膜装置は、スリット状の開口部を備える筒状チャンバと、前記チャンバ内にガスを供給するガス導入口と、前記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、前記開口部と対向して配置され、かつ基材を保持する基材載置台と、を有し、前記基材にシリコン系薄膜を形成するプラズマ成膜装置であって、
前記筒状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、前記チャンバと前記基材載置台とを相対的に移動可能とする移動機構を備え、
前記スリット状の開口部と前記基材載置台との間に前記シリコン材料を配置していることを特徴とする。
【００２１】
このような構成により、構成が簡単なプラズマ成膜装置が実現できる。また、本願使用のプラズマは、熱プラズマであるためガス温度が高く（１０，０００Ｋ以上）、電子密度も １０15ｃｍ-3程度と非常に高いため、高速成膜が実現できる。
【００２２】
本願の第２発明のプラズマ成膜装置において、好適には、前記コイルはソレノイドコイルであり、前記コイルの延出方向と前記開口部の長手方向とは平行に配置されていることが望ましい。
【００２３】
このような構成により、シリコン薄膜の品質向上や高速化を図ることができる。
【００２４】
あるいは、前記コイルは、前記筒状チャンバの長手方向に平行に配置された複数の導体棒を、前記筒状チャンバの長手方向と垂直に配置された導体リンクにより接続してなるものであり、前記導体棒は、誘電体筒内に挿入され、前記誘電体筒の一部が前記筒状チャンバ内部の空間に露出するよう配置されている構成としてもよい。
【００２５】
このような構成により、シリコン薄膜の品質向上や高速化を図ることができる。
【００２６】
また、好適には、前記シリコン材料は、前記筒状チャンバの長手方向に対して垂直、前記筒状チャンバ方向および前記基材載値台方向へ移動可能とする移動機構を備えていることが望ましい。
【００２７】
このような構成により、シリコン薄膜の成膜速度や膜質を容易にかえることができる。
【００２８】
また、前記シリコン材料と前記基材載置台との間に、移動機能を備えたボロン、アルミニウム、リン、砒素のいずれか１つを含有する材料を配置してもよい。
【００２９】
このような構成により、半導体装置、太陽電池、液晶パネルなどにおいて、ｐ型、ｎ型シリコン薄膜形成を簡単な構成で実現できる。また、前記シリコン材料と不純物材料の位置調整することで、不純物濃度を可変することができる。
【００３０】
本願の第３発明のプラズマ処理装置は、誘電体で囲まれた長尺チャンバと、前記チャンバ内にガスを供給するガス導入口と、前記チャンバに平行に設けられ、かつ、誘電体で囲まれた長尺の穴と、前記長尺の穴内に設けられた長尺のソレノイドコイルと、前記ソレノイドコイルに接続された高周波電源と、前記チャンバに設けられたスリット状の開口部と、前記開口部と対向して配置され、かつ基材を保持する基材載置台と、を有するプラズマ処理装置において、前記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、前記チャンバと前記基材載置台とを相対的に移動可能とする移動機構を備え、
前記スリット状の開口部と前記基材載置台との間に前記シリコン材料を配置していることを特徴とする。
【００３１】
このような構成により、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にシリコン系薄膜を高速に形成することができる。
【００３２】
本願の第４発明のプラズマ処理装置は、誘電体で囲まれた長尺チャンバと、前記チャンバ内にガスを供給するガス導入口と、前記チャンバに平行に設けられ、かつ、誘電体で囲まれた長尺の穴と、前記長尺の穴内に設けられた導体棒と、前記導体棒に接続された高周波電源と、前記チャンバに設けられたスリット状の開口部と、前記開口部と対向して配置され、かつ基材を保持する基材載置台と、を有するプラズマ処理装置において、前記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、前記チャンバと前記基材載置台とを相対的に移動可能とする移動機構を備え、
前記スリット状の開口部と前記基材載置台との間に前記シリコン材料を配置していることを特徴とする。
【００３３】
このような構成により、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にシリコン系薄膜を高速で形成することできる。
【発明の効果】
【００３４】
本発明によれば、構成が簡単なプラズマ成膜方法、より具体的には、危険な原料ガスを用いる必要がなく、成膜工程において真空設備を用いる必要がなく、高速でシリコン系薄膜を形成するプラズマ成膜方法及びプラズマ成膜装置が実現できる。
【図面の簡単な説明】
【００３５】
【図１】本発明の実施の形態１におけるプラズマ成膜装置の構成を示す断面図
【図２】本発明の実施の形態１におけるプラズマ成膜装置の構成を示す斜視図
【図３】本発明の実施の形態１におけるプラズマ成膜装置の構成を示す斜視図
【図４】本発明の実施の形態２におけるプラズマ成膜装置の構成を示す断面図
【図５】本発明の実施の形態２におけるプラズマ成膜装置の構成を示す斜視図
【図６】本発明の実施の形態２におけるプラズマ成膜装置の構成を示す斜視図
【図７】本発明の実施の形態３におけるプラズマ成膜装置の構成を示す断面図
【図８】本発明の実施の形態３におけるプラズマ成膜装置の構成を示す斜視図
【図９】本発明の実施の形態３におけるプラズマ成膜装置の構成を示す断面図
【図１０】本発明の実施の形態３におけるプラズマ成膜装置の構成を示す斜視図
【図１１】本発明の実施の形態３におけるプラズマ成膜装置の構成を示す斜視図
【図１２】本発明の実施の形態３におけるプラズマ成膜装置の構成を示す斜視図
【図１３】本発明の実施の形態４におけるプラズマ成膜装置の構成を示す断面図
【図１４】本発明の実施の形態５におけるプラズマ成膜装置の構成を示す断面図
【図１５】本発明の実施の形態６におけるプラズマ成膜装置の構成を示す断面図
【図１６】本発明の実施の形態６におけるプラズマ成膜装置の構成を示す断面図
【図１７】本発明の実施の形態７におけるプラズマ成膜装置の構成を示す断面図
【図１８】本発明の実施の形態７におけるプラズマ成膜装置の構成を示す断面図
【図１９】本発明の実施の形態８におけるプラズマ成膜装置の構成を示す断面図
【図２０】本発明の実施の形態８におけるプラズマ成膜装置の構成を示す断面図
【図２１】本発明の実施の形態９におけるプラズマ成膜装置の構成を示す断面図
【図２２】従来例におけるプラズマ成膜装置の構成を示す断面図
【発明を実施するための形態】
【００３６】
以下、本発明の実施の形態におけるプラズマ成膜装置について図面を用いて説明する。
【００３７】
（実施の形態１）
以下、本発明の実施の形態１について、図１〜図３を参照して説明する。
【００３８】
本発明の実施の形態１においては、プラズマ成膜装置として誘導結合型プラズマトーチを用いるものを例示する。図１（ａ）は本発明の実施の形態１におけるプラズマ成膜装置の構成を示すもので、誘導結合型プラズマトーチユニットの長尺方向に垂直な面で切った断面図である。図１（ｂ）は、図１（ａ）の破線Ａ〜Ａ’で切った断面図であり、ソレノイドコイルの中心軸を含み、かつ、基材に垂直な面で切った断面図である。なお、図１（ａ）は、図１（ｂ）の破線Ｂ〜Ｂ’で切った断面図である。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、各部品の斜視図を並べたものである。また、図３は、誘導結合型プラズマトーチユニットを構成する蓋を、下から見たときの斜視図である。
【００３９】
図１〜図３において、基材載置台１上に基材２が載置されている。誘導結合型プラズマトーチユニットＴにおいて、ソレノイドコイル３１が、誘電体筒としての石英管４の内部に、石英管４を貫通して配置される。石英管４の周囲に、筒状チャンバの壁面を与える筐体としての真鍮ブロック５が配置され、また、石英管４の上側は、真鍮製の蓋６に接している。筒状チャンバ内部のチャンバ内部空間７は、石英管４、真鍮ブロック５、蓋６、真鍮ブロック１７により囲まれた筒状の長細いＵ字状の空間である。つまり、筒状チャンバを導体棒３の延出方向に対して垂直な面で切った断面形状のうち、筒状チャンバ内部の空間は、Ｕ字状である。なお、ソレノイドコイル３１の延出方向とは、ソレノイドコイル３１の中心軸の方向（図１（ｂ）の左右方向）であり、コイルが延びる方向を意味する。
【００４０】
蓋６の下方に、プラズマガスマニホールド８となる溝、プラズマガス供給穴９となる溝、シースガスマニホールド１０となる溝、シースガス供給穴１１となる溝が形成されている。また、基材載置台１に近い部分に、シールドガスノズル１３が配置され、その内部にはシールドガスマニホールド１４が設けられる。このように、３系統のガス導入が準備されており、プラズマ生成に適したプラズマガスと、真鍮ブロック５の内壁面を保護するシースガスとに分けて、ガス種・ガス流量などを適宜調整することにより、安定したプラズマ処理を可能とするほか、シールドガスを別途供給して大気中の酸素、二酸化炭素など、処理に不要、ある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が可能となる。
【００４１】
ソレノイドコイル３１が配置されている石英管４の内部は、絶縁性流体としての水に浸され、かつ、冷媒としての水が流れることによってソレノイドコイル３１が冷却される構成となっている。また、真鍮ブロック５及び蓋６には、これらを貫通する冷却水配管１５が設けられている。これらの水路（冷媒流路）は、真鍮ブロック１７の外側に設けられた樹脂ケース１８と真鍮ブロック１７との間の空間がなす冷媒マニホールドとしての冷却水マニホールド２２に連通している。樹脂ケース１８には、冷媒導入口・冷媒排出口としての冷却水出入口２４が各１箇所ずつ設けられ、誘導結合型プラズマトーチユニットＴへの水冷配管の引き回しが非常に簡潔なものとなっており、小型のトーチを構成しうる。すなわち、筒状チャンバの長手方向の両側に２つの冷却水マニホールド２２を備え、筒状チャンバを構成する各部材に、２つの冷却水マニホールド２２を連通する冷却水配管１５を備えた構成である。なお、石英管４の内部も冷媒流路である。また、全ての冷媒流路が並列に冷却水マニホールド２２に接続され、１つの冷媒導入口と１つの冷媒排出口が、それぞれ、２つの冷却水マニホールド２２のうちの片方に設けられている構成である。
【００４２】
また、冷却水マニホールド２２と各冷媒流路との接続部や、冷媒流路そのものの流路断面積は一様でなく、真鍮ブロック５、蓋６に設けられた冷媒流路やその接続部（真鍮ブロック１７に設けられた、小さい多数の貫通穴）の断面積は小さく、石英管４の内径（冷媒流路の径）やその接続部（真鍮ブロック１７に設けられた、１つの大きい貫通穴）の断面積は大きくなっている。このような構成により、強い冷却が必要な部材である、石英管４の流路断面積が大きくなるように構成することで、合計の冷媒流量を小さくすることができる。
【００４３】
ソレノイドコイル３１は樹脂ケース１８に設けられた高周波導入端子穴２６及び接地端子穴２７を介して銅ブロック１９に接続され、銅板２０を通じて図示しない高周波整合回路に接続される。
【００４４】
長方形のスリット状のプラズマ噴出口１２（これを「開口部」と称する場合もある）が設けられ、基材載置台１（或いは、基材載置台１上に基材２）は、プラズマ噴出口１２と対向して配置されている。この状態で、筒状チャンバ内にガスを供給しつつ、プラズマ噴出口１２から基材２に向けてガスを噴出させながら、図示していない高周波電源よりソレノイドコイル３１に高周波電力を供給することにより、筒状チャンバ内にプラズマを発生させ、プラズマ噴出口１２からプラズマを基材２に照射することにより、基材２上の薄膜１６を形成することができる。
【００４５】
本構成においては、筒状チャンバの長手方向と、コイルの延出方向と、プラズマ噴出口１２の長手方向とがすべて平行に配置されていることが特徴で、プラズマ噴出口１２の長手方向に対して垂直な向きに、チャンバと基材載置台１とを相対的に移動させることで、基材２を処理する。つまり、図１（ａ）の左右方向へ、図１（ｂ）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。
【００４６】
図１において、誘導結合型プラズマトーチユニットと基材２の間に、シリコン材料４５が設けられている。シリコン材料４５は、トーチの長尺方向（長手方向）に延びた棒である。プラズマ噴出口１２から噴出したプラズマがシリコン材料４５に照射されることにより、昇華または化学的エッチングが生じ、水素化シリコン（ＳｉxＨy）を発生し気相中に供給され、基材２の表面の半導体薄膜１６形成することができる。
【００４７】
シリコン材料４５は、処理の経過とともに簡単に交換することが可能であるし、長尺と垂直な方向に徐々に移動（プラズマに近づける）、もしくは回転することで、常に新しいシリコン面をプラズマに暴露させ続け、成膜速度を安定化させることができる。照射するプラズマとシリコン材料の相対的な位置を調整することで、シリコン系薄膜の成膜速度、膜質を容易に制御することが可能となる。
【００４８】
本実施の形態においては、シリコン材料４５を、プラズマ噴出口１２の直下から少しずらしたものを例示したが、このような構成により、プラズマ噴出口１２から基材２へと向かうプラズマの流れを乱すことが少ないという利点がある。勿論、処理の性質によっては、直下への配置も可能である。また、シリコン材料４５を２つ配置するものを例示したが、１つ、あるいは、３つ以上であってもかまわない。
【００４９】
また、シリコン材料４５の内部にヒーターを埋め込み、加熱しながら処理を行うことも可能である。逆に、シリコン材料４５の内部に冷媒流路を設け、冷却しながら処理を行うことも可能である。
【００５０】
さらに、図示はしていないが、シリコン材料４５と基材２の間に、移動機能を備えた不純物材料を設置してもよい。不純物材料は、ボロン（Ｂ）、リン（Ｐ）、砒素（Ａｓ）を含む材料であり、シリコン材料４５と同様、トーチの長尺方向（長手方向）に延びた棒である。プラズマ噴出口１２から噴出したプラズマが不純物材料に照射されることにより、昇華または化学的エッチングが生じ、不純物の原子または分子が発生し気相中に供給され、基材２の表面の半導体薄膜１６に導入することができる。
【００５１】
不純物材料も、処理の経過とともに簡単に交換することが可能であるし、長尺と垂直な方向に徐々に移動（プラズマに近づける）、回転することで、常に新しい不純物面をプラズマに暴露させ続け、半導体薄膜１６に導入する不純物濃度を安定化させることができる。照射するプラズマ、シリコン材料の相対的な位置を調整することで、成膜速度、不純物濃度を容易に制御することが可能となる。
【００５２】
従来例では、低温大気圧プラズマにより、シリコン材料の分解が遅かったため、成膜速度を大きくあげることができなかったが、本実施の形態においては、熱プラズマを利用するため、シリコン材料からのシリコンの生成効率が高く、高速成膜が可能であるという利点がある。また、本実施の形態においては、昇華または化学的エッチングによって発生させたシリコン含有ガス利用するため、ガス流れ等の工夫により、長尺方向の成膜速度分布を均一化することは困難ではなく、
また、誘導結合型プラズマトーチユニットＴと基材２を相対的に移動させて走査し、基材２の全面を処理するので、走査方向の均一性は原理的に担保されており、従来例よりも均一性確保が容易なプラズマ成膜方法となっている。
【００５３】
筒状チャンバ内に供給するガスとして種々のものが使用可能だが、プラズマの安定性、着火性、プラズマに暴露される部材の寿命などを考えると、不活性ガス主体であることが望ましい。なかでも、Ａｒガスが典型的に用いられる。Ａｒのみでプラズマを生成させた場合、プラズマは相当高温となり（１０，０００Ｋ以上）、基材２の表面のシリコン薄膜１６を形成することができる。また、Ｈ2を添加すると、既に述べたように、化学的エッチングの作用をもたらす他、シリコン膜中の欠陥を水素（Ｈ）によって終端し、高品質なシリコン薄膜を得ることができる。また、窒素ガス（Ｎ2）やアンモニア（ＮＨ3）ガスを供給することで、プラズマ中及び基材表面で、シリコンが窒素化され、シリコン窒素化膜（ＳｉＮx）膜を形成することも可能である。さらに、同様に酸素（Ｏ2）を含有しているガスを用いることで、プラズマ中及び基材表面で、シリコンが酸化され、シリコン酸化膜（ＳｉＯx）膜などのシリコン系薄膜を形成することも可能である。
【００５４】
次に、ガス供給の構造について説明する。プラズマガス供給配管４１、シースガス供給配管４２は、蓋６に設けられ、蓋６内部の貫通穴を介してプラズマガスマニホールド８、シースガスマニホールド１０に連通する。図３に示すように、蓋６の下面にマニホールド８、１０やガス供給穴９、１１となる溝が形成されている。マニホールド８、１０となる溝は深く、筒状チャンバの長手方向に平行に長く掘り込まれており、ガス溜まりとして機能する。ガス供給穴９、１１となる溝は浅く、筒状チャンバの長手方向に平行に短く掘り込まれており、その数は多数となっている。蓋６の凸部と石英管４の間の僅かな隙間から、プラズマガスが下方、すなわち、誘導結合型プラズマトーチユニットＴから基材２へ向かう向きに染み出してくる構成である。
【００５５】
同様に、蓋６の凸部と真鍮ブロック５の間の僅かな隙間から、シースガスが下方、すなわち、誘導結合型プラズマトーチユニットＴから基材２へ向かう向きに染み出してくる構成である。ガスが筒状チャンバ内に染み出してくる部位をガス導入口と呼ぶならば、ガス導入口はプラズマ噴出口１２の長手方向と平行に設けられ、かつプラズマ噴出口１２と対向する面に設けられている構成となっている。
【００５６】
このような構成により、筒状チャンバ内のガスの流れと、ガス噴出口から基材載置台１に向かうガスの流れが、ともにスムーズになって層流化しやすく、安定したプラズマ処理が可能となる。一方、シールドガスは、シールドガスマニホールド１４に連通した多数の穴、または単一の溝から、プラズマ噴出口１２と基材２の間に向けて噴出させる。このとき、穴または単一の溝の向きを工夫することにより、ガス噴出の向きをプラズマ噴出口１２に向けたり、基材２の表面に向けたりすることも可能であり、処理の種類に応じて適宜選択すればよい。
【００５７】
また、本構成においては、プラズマ噴出口１２の長手方向の長さが、基材２の幅以上となっているので、一度の走査（誘導結合型プラズマトーチユニットＴと基材載置台１とを相対的に移動すること）で基材２の全体に半導体薄膜１６を形成することができる。
【００５８】
このようなプラズマ成膜装置において、筒状チャンバ内にガス噴出口よりＡｒまたはＡｒ＋Ｈ2ガス、シールドガス噴出口からＮ2やＯ2ガスを供給しつつ、プラズマ噴出口１２から基材２に向けてガスを噴出させながら、図示していない高周波電源より１３．５６ＭＨｚの高周波電力を、ソレノイドコイル３１に供給することにより、筒状チャンバ内にプラズマを発生させ、プラズマ噴出口１２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、半導体薄膜１６形成することができる。そして、半導体装置、太陽電池、液晶パネルなどに使用される、シリコン系薄膜を簡単な構成で実現できる。
【００５９】
本実施の形態で用いた誘導結合型プラズマトーチにおいては、ソレノイドコイルの中心軸の方向と、プラズマ噴出口１２の長手方向と、基材載置台１とが平行に配置されたまま、プラズマ噴出口１２の長手方向とは垂直な向きに、筒状チャンバと基材載置台１とを相対的に移動するので、生成すべきプラズマの長さと、基材２の処理長さがほぼ等しくなるように構成することが可能となる。また、筒状チャンバをその中心軸に垂直な面で切った断面の幅（図１（ｂ）における、チャンバ内部空間７の幅）は、プラズマ噴出口１２の幅（図１（ｂ）における隙間の長さ）より少しでも大きければよい。つまり、生成すべきプラズマの体積を極めて小さくすることができる。その結果、本方式は電力効率に優れる。
【００６０】
また、筒状チャンバの内部空間においては、中心軸の向きに比較的均一なプラズマを生成することができるので、長尺方向にプラズマが均一となり、基材を均一に処理することができる。
【００６１】
（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。
【００６２】
図４（ａ）は本発明の実施の形態２におけるプラズマ成膜装置の構成を示すもので、誘導結合型プラズマトーチユニットの長尺方向に垂直な面で切った断面図である。図４（ｂ）は、図４（ａ）の破線Ａ〜Ａ’で切った断面図であり、ソレノイドコイルの中心軸を含み、かつ、基材に垂直な面で切った断面図である。なお、図４（ａ）は、図４（ｂ）の破線Ｂ〜Ｂ’で切った断面図である。また、図５は、図４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、各部品の斜視図を並べたものである。また、図６は、誘導結合型プラズマトーチユニットを構成する蓋を、下から見たときの斜視図である。
【００６３】
本発明の実施の形態２においては、実施の形態１とは、石英管４と蓋６の形状が異なるだけであるから、それ以外の説明は省略する。
【００６４】
石英管４は、位置決めとシールのための突出部（一部、外径が大きくなっている部分）を除き、外径が一様の円筒であり、製作が極めて容易であるという点で、本発明の実施の形態１よりも優れる。石英管４の上方の空間を埋めることにより、ガス流れの層流化を図るため、蓋６の下方が下に向けて大きく凸になっている。そして、凸部の先端が石英管４に沿うように、円弧状に成形されている。また、凸部にも冷却水配管１５を形成できるので、実施の形態１よりも効果的な水冷が可能である。
【００６５】
プラズマガス供給配管４１、シースガス供給配管４２は、蓋６に設けられ、蓋６内部の貫通穴を介してプラズマガスマニホールド８、シースガスマニホールド１０に連通する。図６に示すように、蓋６の下面にマニホールド８、１０やガス供給穴９、１１となる溝が形成されている。マニホールド８、１０となる溝は深く、筒状チャンバの長手方向に平行に長く掘り込まれており、ガス溜まりとして機能する。ガス供給穴９となる溝は、浅く、筒状チャンバの長手方向に平行に長く掘り込まれており、その数は１つである。シースガス供給穴１１となる溝は浅く、筒状チャンバの長手方向に平行に短く掘り込まれており、その数は多数となっている。ガス供給穴９となる溝が、長手方向に長く掘り込まれている点が、実施の形態１との大きな違いである。
【００６６】
実施の形態２のような構成においても、長手方向に短く掘り込まれた多数の浅い溝を用いることができるし、逆に、実施の形態１のような構成においても、長手方向に長く掘り込まれた１つの浅い溝を用いることも可能である。
【００６７】
この構成は、蓋６の凸部と石英管４の間の僅かな隙間（浅い溝）から、プラズマガスが下方、すなわち、誘導結合型プラズマトーチユニットＴから基材２へ向かう向きに染み出してくる構成である。同様に、蓋６の凸部と真鍮ブロック５の間の僅かな隙間から、プラズマガスが下方、すなわち、誘導結合型プラズマトーチユニットＴから基材２へ向かう向きに染み出してくる構成である。
【００６８】
（実施の形態３）
以下、本発明の実施の形態３について、図７〜図１２を参照して説明する。
【００６９】
図７（ａ）は本発明の実施の形態３におけるプラズマ成膜装置の構成を示すもので、誘導結合型プラズマトーチユニットの長尺方向に垂直な面で切った断面図である。図７（ｂ）は、図７（ａ）の破線Ａ〜Ａ’で切った断面図であり、導体棒の中心軸を含み、かつ、基材に垂直な面で切った断面図である。
【００７０】
なお、図７（ａ）は、図７（ｂ）の破線Ｂ〜Ｂ’で切った断面図である。また、図８は、図７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、各部品の斜視図を並べたものである。また、図９は、図７（ｂ）Ｃ部の拡大断面図である。また、図１０は、導体棒の周辺構造を示す斜視図、図１１は長い導体棒の周辺構造を示す斜視図、図１２は、導体棒と導体リンクの配置を示す斜視図である。
【００７１】
図７〜図８において、基材載置台１上に基材２が載置されている。誘導結合型プラズマトーチユニットＴにおいて、コイルは、筒状チャンバの長手方向に平行に配置された複数の導体棒３を、筒状チャンバの長手方向と垂直に配置された導体リンク２３により接続してなるものであり、全体として螺旋形を構成し、その螺旋の内部空間と筒状チャンバ内部のチャンバ内部空間７が重なり合っている構造である。複数の導体棒３は、誘電体筒としての石英管４の内部に、石英管４を貫通して配置される。石英管４の周囲に、筒状チャンバの壁面を与える筐体としての真鍮ブロック５が配置され、また、石英管４の外側は、真鍮ブロック５に接している。筒状チャンバ内部のチャンバ内部空間７は、石英管４、真鍮ブロック５、真鍮ブロック１７により囲まれた筒状の長細い空間である。つまり、石英管４の一部（内側の半円柱部分）が筒状チャンバ内部のチャンバ内部空間７に露出するよう配置されている。
【００７２】
真鍮ブロック５の上方に、プラズマガスマニホールド８となる溝、プラズマガス供給穴９となる溝が形成されており、２つの真鍮ブロック５を組み合わせたときに、これらに囲まれた空間が閉じた空間としてプラズマガスマニホールド８とプラズマガス供給穴９が画定される構造である。また、蓋６にシースガスマニホールド１０となる座グリが設けられ、真鍮ブロック５と組み合わせたときに、真鍮ブロック５と蓋６に囲まれた空間が閉じた空間としてシースガスマニホールド１０が画定される構造である。また、真鍮ブロック５に、シースガス供給穴１１となる貫通孔が形成されている。また、基材載置台１に近い部分に、シールドガスノズル１３が配置され、その内部にはシールドガスマニホールド１４が設けられる。このように、３系統のガス導入が準備されており、プラズマ生成に適したプラズマガスと、石英管４の外壁面を保護するシースガスとに分けて、ガス種・ガス流量などを適宜調整することにより、安定したプラズマ処理を可能とするほか、シールドガスを別途供給して大気中の酸素、二酸化炭素など、処理に不要、ある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が可能となる。
【００７３】
導体棒３が配置されている石英管４の内部は、絶縁性流体としての水に浸され、かつ、冷媒としての水が流れることによって石英管４と導体棒３が冷却される構成となっている。さらに、導体棒３は中空の管状であり、導体棒３内部にも水が流れ、導体棒３が冷却される構成となっている。すなわち、導体棒３の外壁面と石英管４の内壁面の間の空間に冷媒としての絶縁性流体が流れることによって、導体棒３及び石英管４が冷却され、導体棒３が中空の管状であり、導体棒３がなす管の内部空間に冷媒が流れることによって、導体棒３が冷却される構成である。
【００７４】
また、真鍮ブロック５には、これらを貫通する冷媒流路としての冷却水配管１５が設けられている。これらの水路（冷媒流路）は、真鍮ブロック１７の外側に設けられた樹脂ケース１８と真鍮ブロック１７との間の空間がなす冷却水マニホールド２２に連通している。樹脂ケース１８には、冷媒導入口・冷媒排出口としての冷却水出入口２４が各１箇所ずつ設けられ、誘導結合型プラズマトーチユニットＴへの水冷配管の引き回しが非常に簡潔なものとなっており、小型のトーチを構成しうる。すなわち、筒状チャンバの長手方向の両側に２つの冷却水マニホールド２２を備え、筒状チャンバを構成する各部材に、２つの冷却水マニホールド２２を連通する冷却水配管１５を備えた構成である。
【００７５】
なお、導体棒３と石英管４の内壁の間の空間、及び、導体棒３の内部も冷媒流路である。また、全ての冷媒流路が並列に冷却水マニホールド２２に接続され、１つの冷媒導入口と１つの冷媒排出口が、それぞれ、２つの冷却水マニホールド２２のうちの片方に設けられている構成である。また、冷却水マニホールド２２と各冷媒流路との接続部や、冷媒流路そのものの流路断面積は一様でなく、真鍮ブロック５に設けられた冷媒流路やその接続部（真鍮ブロック１７に設けられた、小さい多数の貫通穴）の断面積は小さく、石英管４の内径（冷媒流路の径）やその接続部（真鍮ブロック１７に設けられた、６つの大きい貫通穴）の断面積は大きくなっている。
【００７６】
このような構成により、強い冷却が必要な部材である、石英管４の流路断面積が大きくなるように構成することで、合計の冷媒流量を小さくすることができる。
【００７７】
導体棒３のうち、２本の長い導体棒３ａは、樹脂ケース１８に設けられた高周波導入端子穴２６及び接地端子穴２７を介して銅ブロック１９に接続され、銅板２０を通じて図示しない高周波整合回路に接続される。
【００７８】
長方形のスリット状のプラズマ噴出口１２（これを「開口部」と称する場合もある）が設けられ、基材載置台１（或いは、基材載置台１上に基材２）は、プラズマ噴出口１２と対向して配置されている。この状態で、筒状チャンバ内にガスを供給しつつ、プラズマ噴出口１２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コイルをなす導体棒３に高周波電力を供給することにより、筒状チャンバ内にプラズマを発生させ、プラズマ噴出口１２からプラズマを基材２に照射することにより、基材２上の薄膜１６を形成することができる。
【００７９】
本構成においては、筒状チャンバの長手方向と、導体棒３の長手方向と、プラズマ噴出口１２の長手方向とがすべて平行に配置されていることが特徴で、プラズマ噴出口１２の長手方向に対して垂直な向きに、チャンバと基材載置台１とを相対的に移動させることで、基材２を処理する。つまり、図７（ａ）の左右方向へ、図７（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。
【００８０】
図７において、誘導結合型プラズマトーチユニットと基材２の間に、シリコン材料４５が設けられている。シリコン材料４５は、トーチの長尺方向（長手方向）に延びた棒である。プラズマ噴出口１２から噴出したプラズマがシリコン材料４５に照射されることにより、昇華または化学的エッチングが生じ、水素化シリコン（ＳｉxＨy）を発生し気相中に供給され、基材２の表面の半導体薄膜１６形成することができる。
【００８１】
シリコン材料４５は、処理の経過とともに簡単に交換することが可能であるし、長尺と垂直な方向に徐々に移動（プラズマに近づける）、もしくは回転することで、常に新しいシリコン面をプラズマに暴露させ続け、成膜速度を安定化させることができる。照射するプラズマとシリコン材料の相対的な位置を調整することで、シリコン系薄膜の成膜速度、膜質を容易に制御することが可能となる。
【００８２】
本実施の形態においては、シリコン材料４５を、プラズマ噴出口１２の直下から少しずらしたものを例示したが、このような構成により、プラズマ噴出口１２から基材２へと向かうプラズマの流れを乱すことが少ないという利点がある。勿論、処理の性質によっては、直下への配置も可能である。また、シリコン材料４５を２つ配置するものを例示したが、１つ、あるいは、３つ以上であってもかまわない。
【００８３】
また、シリコン材料４５の内部にヒーターを埋め込み、加熱しながら処理を行うことも可能である。逆に、シリコン材料４５の内部に冷媒流路を設け、冷却しながら処理を行うことも可能である。
【００８４】
さらに、図示はしていないが、シリコン材料４５と基材２の間に、移動機能を備えた不純物材料を設置してもよい。不純物材料は、ボロン（Ｂ）、リン（Ｐ）、砒素（Ａｓ）を含む材料であり、シリコン材料４５と同様、トーチの長尺方向（長手方向）に延びた棒である。プラズマ噴出口１２から噴出したプラズマが不純物材料に照射されることにより、昇華または化学的エッチングが生じ、不純物の原子または分子が発生し気相中に供給され、基材２の表面の半導体薄膜１６に導入することができる。
【００８５】
不純物材料も、処理の経過とともに簡単に交換することが可能であるし、長尺と垂直な方向に徐々に移動（プラズマに近づける）、回転することで、常に新しい不純物面をプラズマに暴露させ続け、半導体薄膜１６に導入する不純物濃度を安定化させることができる。照射するプラズマ、シリコン材料の相対的な位置を調整することで、成膜速度、不純物濃度を容易に制御することが可能となる。
【００８６】
従来例では、低温大気圧プラズマにより、シリコンターゲットの分解が遅かったため、成膜速度を大きくあげることができなかったが、本実施の形態においては、熱プラズマを利用するため、シリコン材料からのシリコンの生成効率が高く、高速成膜が可能であるという利点がある。また、本実施の形態においては、昇華または化学的エッチングによって発生させたシリコン含有ガス利用するため、ガス流れ等の工夫により、長尺方向の成膜速度分布を均一化することは困難ではなく、また、誘導結合型プラズマトーチユニットＴと基材２を相対的に移動させて走査し、基材２の全面を処理するので、走査方向の均一性は原理的に担保されており、従来例よりも均一性確保が容易なプラズマ成膜方法となっている。
【００８７】
筒状チャンバ内に供給するガスとして種々のものが使用可能だが、プラズマの安定性、着火性、プラズマに暴露される部材の寿命などを考えると、不活性ガス主体であることが望ましい。なかでも、Ａｒガスが典型的に用いられる。Ａｒのみでプラズマを生成させた場合、プラズマは相当高温となり（１０，０００Ｋ以上）、基材２の表面のシリコン薄膜１６を形成することができる。また、Ｈ2を添加すると、既に述べたように、化学的エッチングの作用をもたらす他、シリコン膜中の欠陥を水素によって終端し、高品質なシリコン薄膜を得ることができる。また、Ｎ2やＮＨ3ガスを供給することで、プラズマ中及び基材表面で、シリコンが窒素化され、シリコン窒素化膜（ＳｉＮx）膜を形成することも可能である。さらに、同様に酸素を含有しているガスを用いることで、プラズマ中及び基材表面で、シリコンが酸化され、シリコン酸化膜（ＳｉＯx）膜などのシリコン系薄膜を形成することも可能である。
【００８８】
次に、ガス供給の構造について説明する。プラズマガス供給配管４１はフランジ２５に設けられ、真鍮ブロック５を組み合わせてできる穴を介して、プラズマガスマニホールド８に連通する。また、シースガス供給配管４２は蓋６に設けられ、蓋６内部の貫通穴を介してシースガスマニホールド１０に連通する。プラズママニホールド８となる溝は深く、筒状チャンバの長手方向に平行に長く掘り込まれており、ガス溜まりとして機能する。プラズマガス供給穴９となる溝は浅く、筒状チャンバの長手方向に平行に短く掘り込まれており、その数は多数となっている。
【００８９】
真鍮ブロック５の凹部と石英管４の間の僅かな隙間から、プラズマガスが側方、すなわち、誘導結合型プラズマトーチユニットＴから基材２へ向かう向きとは垂直な向きに染み出してくる構成である。ガスが筒状チャンバ内に染み出してくる部位をガス導入口と呼ぶならば、ガス導入口はプラズマ噴出口１２の長手方向と平行に設けられる構成となっている。一方、シールドガスは、シールドガスマニホールド１４に連通した多数の穴、または単一の溝から、プラズマ噴出口１２と基材２の間に向けて噴出させる。
【００９０】
このとき、穴または単一の溝の向きを工夫することにより、ガス噴出の向きをプラズマ噴出口１２に向けたり、基材２の表面に向けたりすることも可能であり、処理の種類に応じて適宜選択すればよい。
【００９１】
次に、冷却水の流れ方について説明する。図９において、真鍮ブロック１７には、石英管４の位置決めを担う機能があり、石英管４の数に応じて貫通穴が設けられる。貫通穴には両側から座グリが形成され、内側の座グリには水漏れ防止のためのオーリング２８が配置されるとともに、石英管４の外径が太くなった部分が嵌め込まれる。図９、１０に示すように、石英管４の両端の先端付近に、矩形の貫通穴２９が設けられ、真鍮ブロック１７に嵌め込まれたときに、貫通穴２９ａが外側の座グリ３０の中に配置されるようになっている。石英管４の両端は、導体棒３と石英管４の中心軸を一致させるためのブッシュ２１により蓋される。したがって、冷却水は、外側の座グリ３０、貫通穴２９ａを通って、石英管４の内部に流れ込み、出て行く構造となっている。
【００９２】
一方、ブッシュ２１の中心には貫通穴が設けられ、冷却水マニホールド２２から導体棒３の内部に冷却水が流れ込み、出て行くことができる。ただし、長い導体棒３ａは、樹脂ケース１８に設けられた高周波導入端子穴２６及び接地端子穴２７を突き抜ける構造であり、その内部に水を連通させるために、貫通穴２９ｂが設けられている。つまり、冷却水は、樹脂ケースに設けられた座グリ、貫通穴２９ｂを通って、長い導体棒３ａの内部に流れ込み、出て行く構造となっている。
【００９３】
また、図１２に示すように、複数の導体棒３は、導体リンク２３により接続され、全体として３ターンの螺旋形を構成し、その螺旋の内部空間と筒状チャンバ内部のチャンバ内部空間７が重なり合っている構造となっている。
【００９４】
本構成においては、プラズマ噴出口１２の長手方向の長さが、基材２の幅以上となっているので、一度の走査（誘導結合型プラズマトーチユニットＴと基材載置台１とを相対的に移動すること）で基材２にシリコン薄膜１６形成することができる。
【００９５】
このようなプラズマ処理装置において、筒状チャンバ内にガス噴出口よりＡｒまたはＡｒ＋Ｈ2ガス、シールドガス噴出口からＮ2やＯ2ガスを供給しつつ、プラズマ噴出口１２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、コイルをなす導体棒３に供給することにより、筒状チャンバ内にプラズマを発生させ、プラズマ噴出口１２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、シリコン系薄膜１６形成することができる。そして、半導体装置、太陽電池、液晶パネルなどにおいて、半導体膜形成を簡単な構成で実現できる。
【００９６】
本実施の形態で用いた誘導結合型プラズマトーチにおいては、プラズマ噴出口１２の長手方向と、基材載置台１とが平行に配置されたまま、プラズマ噴出口１２の長手方向とは垂直な向きに、筒状チャンバと基材載置台１とを相対的に移動するので、生成すべきプラズマの長さと、基材２の処理長さがほぼ等しくなるように構成することが可能となる。
【００９７】
また、筒状チャンバをその中心軸に垂直な面で切った断面の幅（図７（ｂ）における、チャンバ内部空間７の幅）は、プラズマ噴出口１２の幅（図７（ｂ）における隙間の長さ）より少しでも大きければよい。つまり、生成すべきプラズマの体積を極めて小さくすることができる。その結果、本方式は電力効率に優れる。
【００９８】
また、筒状チャンバの内部空間においては、中心軸の向きに比較的均一なプラズマを生成することができるので、長尺方向にプラズマが均一となり、基材を均一に処理することができる。
【００９９】
（実施の形態４）
以下、本発明の実施の形態４について、図１３を参照して説明する。
【０１００】
図１３は本発明の実施の形態４におけるプラズマ成膜装置の構成を示すもので、誘導結合型プラズマトーチユニットの長尺方向に垂直な面で切った断面図である。
【０１０１】
本発明の実施の形態４においては、実施の形態３とは、導体棒３と石英管４の本数が異なるだけであるから、それ以外の説明は省略する。
【０１０２】
図１３において、導体棒３はともに長い導体棒３ａであり、導体リンク２３で接続されることにより、１ターンコイルを構成する。
【０１０３】
この構成では、プラズマの発生する体積が実施の形態３よりも小さくなり、パワー効率に優れたトーチユニットを実現可能である。
【０１０４】
（実施の形態５）
以下、本発明の実施の形態５について、図１４を参照して説明する。
【０１０５】
図１４は本発明の実施の形態５におけるプラズマドーピング装置の構成を示すもので、誘導結合型プラズマトーチユニットの長尺方向に垂直な面で切った断面図である。
【０１０６】
本発明の実施の形態５においては、実施の形態４とは、導体棒３と石英管４の配置が異なるだけであるから、それ以外の説明は省略する。
【０１０７】
図１４において、２本の導体棒３は、プラズマ噴出口１２から同じ距離に配置されており、導体リンク２３で接続されることにより、１ターンコイルを構成する。
【０１０８】
この構成では、プラズマの発生する体積が実施の形態４よりも小さくなり、パワー効率に優れたトーチユニットを実現可能である。
【０１０９】
（実施の形態６）
以下、本発明の実施の形態６について、図１５〜図１６を参照して説明する。
【０１１０】
図１５は本発明の実施の形態６におけるプラズマ成膜装置の構成を示すもので、誘導結合型プラズマトーチユニットの長尺方向に垂直な面で切った断面図である。
【０１１１】
本発明の実施の形態６においては、実施の形態３とは、導体棒３と石英管４の配置が異なるだけであるから、それ以外の説明は省略する。
【０１１２】
図１５において、６本の導体棒３は、２本ずつペアになってプラズマ噴出口１２から同じ距離に配置されており、導体リンク２３で接続されることにより、３ターンコイルを構成する。
【０１１３】
あるいは、２本ずつのペアごとに異なる高周波電源に接続することで、各ペアに供給する電力を独立に制御することができる。
【０１１４】
さらに、図１６に示すように、シースガスマニホールド１０、シースガス供給穴１１を、各ペアに別系統に構成することも可能である。このような構成により、各ペアに必要最小限のシースガス流量を流すことが可能である。
【０１１５】
あるいは、各ペアに供給する電力を独立に制御することと、シースガスマニホールド１０、シースガス供給穴１１を、各ペアに別系統に構成することを同時に行うこともできる。この場合、各系統に異なるガス種を供給し、その電離度を電力バランスで制御することで、より制御性に優れたプラズマ処理が可能となる。
【０１１６】
（実施の形態７）
以下、本発明の実施の形態７について、図１７及び図１８を参照して説明する。
【０１１７】
図１７（ａ）は、本発明の実施の形態１におけるプラズマ成膜装置の構成を示すもので、誘導結合型プラズマトーチユニットの長尺方向に垂直な面で切った断面図である。図１７（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１７（ｂ）は図１７（ａ）の破線で切った断面図、図１７（ｃ）は図１７（ａ）の破線Ｂ〜Ｂ‘で切った断面図である。また、図１７（ａ）は図１７（ｂ）の破線で切った断面図である。また、図１８は、図１７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。
【０１１８】
図１７及び図１８において、基材載置台１上に基材２が載置されている。誘導結合型プラズマトーチユニットＴにおいて、銅製で長尺のソレノイドコイル３１が、誘電体製の長尺チャンバの内側に配置される。すなわち、誘電体ブロックとしての石英ブロック内に円筒型の誘電体管としての石英管４が挿入され、石英管４内に長尺の穴が設けられており、この長尺の穴内にソレノイドコイル３１が設けられる。長尺チャンバの外壁を与える誘電体製の石英ブロック４は、真鍮ブロック５及び真鍮蓋６で囲まれた部分に収納される。真鍮ブロック５及び真鍮蓋６は接地されるので、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。
【０１１９】
長尺チャンバ内部のチャンバ内部空間７は、石英ブロックに設けられたスリット、及び、石英ブロックとソレノイドコイル３１が挿入されている石英管４との間の空間である。つまり、長尺チャンバが誘電体で囲まれている構成である。長尺チャンバ内部のチャンバ内部空間７に発生したプラズマは、長尺チャンバにおけるスリット状の開口部としてのプラズマ噴出口１２より基材２に向けて噴出する。また、長尺チャンバの長手方向とプラズマ噴出口１２の長手方向とは平行に配置されている。
【０１２０】
真鍮蓋６の上方に、プラズマガスマニホールド８が設けられる。プラズマガスマニホールドに供給されたガスは、石英ブロック４に設けられた穴からなるプラズマガス供給配管９を介して、石英ブロック４に設けられたガス導入口としてのプラズマガス供給穴９より長尺チャンバ内部のチャンバ内部空間７に導入される。プラズマガス供給配管９は長手方向に複数設けられているので、長手方向に均一なガス流れを簡単に形成できる。
【０１２１】
ソレノイドコイル３１は長尺チャンバに平行に設けられ、かつ、誘電体である石英に囲まれた長尺の穴である石英管４内に設けられている。
【０１２２】
また、基材載置台１に近い部分に、シールドガスノズル１３が配置され、その内部にはシールドガスマニホールド１４が設けられる。このように、２系統のガス導入が準備されており、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、ある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が可能となる。
【０１２３】
石英ブロック４及び真鍮ブロック５には、これらを貫通する冷却水配管１５が設けられている。石英管４と冷却水配管１５は互いに平行に配置された水路（冷媒流路）であり、真鍮ブロック１７の外側に設けられた樹脂ケース１８と真鍮ブロック１７との間の空間がなす冷媒マニホールドとしての冷却水マニホールド２２に連通している。樹脂ケース１８には、図示しない冷媒導入口・冷媒排出口としての冷却水出入口が各１箇所ずつ設けられ、誘導結合型プラズマトーチユニットＴへの水冷配管の引き回しが非常に簡潔なものとなっており、小型のトーチを構成しうる。すなわち、長尺チャンバの長手方向の両側に２つの冷却水マニホールド２２を備え、各部材に２つの冷却水マニホールド２２を連通する冷媒流路を備えた構成である。
【０１２４】
ソレノイドコイル３１の両端は、真鍮ブロック１７を貫通し、樹脂ケース１８に設けられた高周波導入端子穴または接地端子穴を介して銅ブロック１９に接続され、図示しない銅板を通じて図示しない高周波整合回路に接続される。
【０１２５】
このように、本実施の形態においては、石英ブロック４を貫通する、断面が円形の石英管及び冷却水配管１５が設けられているので、冷却効率が非常に高い。
【０１２６】
なお、プラズマガスマニホールド８へのガス導入は、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たプラズマガス供給配管９を介して実現される。
【０１２７】
長方形のスリット状のプラズマ噴出口１２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、プラズマ噴出口１２と対向して配置されている。この状態で、長尺チャンバ内にガスを供給しつつ、プラズマ噴出口１２から基材２に向けてガスを噴出させながら、図示していない高周波電源よりソレノイドコイルに高周波電力を供給することにより、長尺チャンバ内部のチャンバ内部空間７にプラズマを発生させ、プラズマ噴出口１２からプラズマを基材２に照射することにより、基材２上の半導体薄膜１６を形成することができる。プラズマ噴出口１２の長手方向に対して垂直な向きに、長尺チャンバと基材載置台１とを相対的に移動させることで、基材２を処理する。つまり、図１７（ａ）の左右方向へ、図１７（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。
【０１２８】
図１７において、誘導結合型プラズマトーチユニットと基材２の間に、シリコン材料４５が設けられている。シリコン材料４５は、トーチの長尺方向（長手方向）に延びた棒である。プラズマ噴出口１２から噴出したプラズマがシリコン材料４５に照射されることにより、昇華または化学的エッチングが生じ、水素化シリコン（ＳｉxＨy）を発生し気相中に供給され、基材２の表面の半導体薄膜１６形成することができる。
【０１２９】
シリコン材料４５は、処理の経過とともに簡単に交換することが可能であるし、長尺と垂直な方向に徐々に移動（プラズマに近づける）、もしくは回転することで、常に新しいシリコン面をプラズマに暴露させ続け、成膜速度を安定化させることができる。照射するプラズマとシリコン材料の相対的な位置を調整することで、シリコン系薄膜の成膜速度、膜質を容易に制御することが可能となる。
【０１３０】
本実施の形態においては、シリコン材料４５を、プラズマ噴出口１２の直下から少しずらしたものを例示したが、このような構成により、プラズマ噴出口１２から基材２へと向かうプラズマの流れを乱すことが少ないという利点がある。勿論、処理の性質によっては、直下への配置も可能である。また、シリコン材料４５を２つ配置するものを例示したが、１つ、あるいは、３つ以上であってもかまわない。
【０１３１】
また、シリコン材料４５の内部にヒーターを埋め込み、加熱しながら処理を行うことも可能である。逆に、シリコン材料４５の内部に冷媒流路を設け、冷却しながら処理を行うことも可能である。
【０１３２】
さらに、図示はしていないが、シリコン材料４５と基材２の間に、移動機能を備えた不純物材料を設置してもよい。不純物材料は、ボロン（Ｂ）、リン（Ｐ）、砒素（Ａｓ）を含む材料であり、シリコン材料４５と同様、トーチの長尺方向（長手方向）に延びた棒である。プラズマ噴出口１２から噴出したプラズマが不純物材料に照射されることにより、昇華または化学的エッチングが生じ、不純物の原子または分子が発生し気相中に供給され、基材２の表面の半導体薄膜１６に導入することができる。
【０１３３】
不純物材料も、処理の経過とともに簡単に交換することが可能であるし、長尺と垂直な方向に徐々に移動（プラズマに近づける）、回転することで、常に新しい不純物面をプラズマに暴露させ続け、半導体薄膜１６に導入する不純物濃度を安定化させることができる。照射するプラズマ、シリコン材料の相対的な位置を調整することで、成膜速度、不純物濃度を容易に制御することが可能となる。
【０１３４】
本構成では、長尺チャンバを含む長尺方向に垂直な面で切った任意の断面において、ソレノイドコイル３１とソレノイドコイル３１以外の導体（真鍮ブロック５及び真鍮蓋６）との距離が、銅棒３と長尺チャンバの距離よりも大きくなっている。なお、ここでは、ソレノイドコイル３１と長尺チャンバの距離とは、ソレノイドコイル３１と長尺チャンバ内部のチャンバ内部空間７（が構成する直方体）との距離を意味する。一般に、高周波電流源が形成する誘導電磁界は、高周波電流源からの距離の二乗に反比例するので、ソレノイドコイル３１とソレノイドコイル３１以外の導体との距離がソレノイドコイル３１と長尺チャンバの距離よりも近いと、プラズマ生成に有効な電磁界よりもソレノイドコイル３１以外の導体内に渦電流を誘導する電磁界の方が大きくなり、銅損（渦電流損）が大きくなってしまう。これを避けるために、ソレノイドコイル３１とソレノイドコイル３１以外の導体との距離が、ソレノイドコイル３１と長尺チャンバの距離よりも大きくなるように構成している。
【０１３５】
このような構成においては、ソレノイドコイル３１とプラズマ噴出口１２の間にある程度の距離を保つ必要があるので、ソレノイドコイル３１よりもプラズマ噴出口１２に近い部位に、石英ブロック４を冷却するための冷却水配管１５を配している。同様に、ソレノイドコイル３１よりも真鍮蓋６に近い部位にも、石英ブロック４を冷却するための冷却水配管１５を配している。
【０１３６】
また、真鍮ブロック５及び真鍮蓋６には、ソレノイドコイル３１からの距離を保ったとしても、銅損（渦電流損）が生じるので、これによる問題を防ぐために冷却水配管１５をソレノイドコイル３１に近い部位に設けている。
【０１３７】
長尺チャンバ内に供給するガスとして種々のものが使用可能だが、プラズマの安定性、着火性、プラズマに暴露される部材の寿命などを考えると、不活性ガス主体であることが望ましい。なかでも、Ａｒガスが典型的に用いられる。Ａｒのみでプラズマを生成させた場合、プラズマは相当高温となり（１０，０００Ｋ以上）、基材２の表面のシリコン薄膜１６を形成することができる。また、Ｈ2を添加すると、既に述べたように、化学的エッチングの作用をもたらす他、シリコン膜中の欠陥を水素によって終端し、高品質なシリコン薄膜を得ることができる。また、Ｎ2やＮＨ3ガスを供給することで、プラズマ中及び基材表面で、シリコンが窒素化され、シリコン窒素化膜（ＳｉＮx）膜を形成することも可能である。さらに、同様に酸素を含有しているガスを用いることで、プラズマ中及び基材表面で、シリコンが酸化され、シリコン酸化膜（ＳｉＯx）膜などのシリコン系薄膜を形成することも可能である。
【０１３８】
真鍮ブロック５のプラズマ噴出口の下流にあたる部分は、基材２に向かって徐々に広くなる空間を形成している。このような構成により、真鍮ブロック５へのプラズマの接触によるプラズマ密度の低下を抑制できると同時に、プラズマと接触する部位に近い位置に冷却水配管１５を設けることができる。
【０１３９】
なお、本構成においては、プラズマ噴出口１２の長手方向の長さが、基材２の幅以上となっているので、一度の走査（誘導結合型プラズマトーチユニットＴと基材載置台１とを相対的に移動すること）で基材２に半導体薄膜１６を形成するができる。
【０１４０】
このようなプラズマ処理装置において、長尺チャンバ内にガス噴出口よりＡｒまたはＡｒ＋Ｈ2ガスを供給しつつ、プラズマ噴出口１２から基材２に向けてガスを噴出させながら、図示していない高周波電源より１３．５６ＭＨｚの高周波電力を、ソレノイドコイル３１に供給することにより、長尺チャンバ内部のチャンバ内部空間７に高周波電磁界を発生させてプラズマを発生させ、プラズマ噴出口１２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、シリコン膜を形成することができる。
【０１４１】
このように、プラズマ噴出口１２の長手方向と、基材載置台１とが平行に配置されたまま、プラズマ噴出口１２の長手方向とは垂直な向きに、長尺チャンバと基材載置台１とを相対的に移動するので、生成すべきプラズマの長さと、基材２の処理長さがほぼ等しくなるように構成することが可能となる。また、長尺チャンバをその中心軸に垂直な面で切った断面の幅（図１７（ａ）における、チャンバ内部空間７の幅）は、プラズマ噴出口１２の幅（図１７（ａ）における隙間の幅）と同じか、少し大きい程度でよい。つまり、生成すべきプラズマの体積を、従来と比較して極めて小さくすることができる。その結果、電力効率が飛躍的に高まる。
【０１４２】
（実施の形態８）
以下、本発明の実施の形態８について、図１９及び図２０を参照して説明する。
【０１４３】
図１９（ａ）は、本発明の実施の形態８におけるプラズマ処理装置の構成を示すもので、誘導結合型プラズマトーチユニットの長尺方向に垂直な面で切った断面図である。図１９（ｂ）及び（ｃ）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１９（ｂ）は図１９（ａ）の破線Ａ〜Ａ‘で切った断面図、図１９（ｃ）は図１９（ａ）の破線Ｂ〜Ｂ‘で切った断面図である。また、図１９（ａ）は図１９（ｂ）の破線で切った断面図である。また、図２０は、図１９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。
【０１４４】
図１９及び図２０において、基材載置台１上に基材２が載置されている。誘導結合型プラズマトーチユニットＴにおいて、コイルをなす導体棒としての銅棒３が、誘電体製の長尺チャンバを構成する石英ブロック４の内部に配置される。石英ブロック４の周囲に設けられた真鍮ブロック５及び真鍮蓋６で囲まれた部分に、石英ブロック４が収納されている。真鍮ブロック５及び真鍮蓋６は接地されるので、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。
【０１４５】
長尺チャンバ内部のチャンバ内部空間７は、石英ブロック４に設けられたスリットである。つまり、長尺チャンバが誘電体で囲まれている構成である。長尺チャンバ内部のチャンバ内部空間７に発生したプラズマは、長尺チャンバにおけるスリット状の開口部としてのプラズマ噴出口１２より基材２に向けて噴出する。また、長尺チャンバの長手方向とプラズマ噴出口１２の長手方向とは平行に配置されている。
【０１４６】
真鍮蓋６の上方に、プラズマガスマニホールド８が設けられる。プラズマガスマニホールドに供給されたガスは、石英ブロック４に設けられた穴からなるプラズマガス供給配管４１を介して、石英ブロック４に設けられたガス導入口としてのプラズマガス供給穴９より長尺チャンバ内部のチャンバ内部空間７に導入される。プラズマガス供給配管４１は長手方向に複数設けられているので、長手方向に均一なガス流れを簡単に形成できる。
【０１４７】
銅棒３は４本設けられており、これらは端部で電気的に接続され、全体としてコイルを構成するよう構成されている。各銅棒３は、長尺チャンバに平行に設けられ、かつ、誘電体である石英に囲まれた長尺の穴である銅棒挿入穴の内部に設けられている。
【０１４８】
また、基材載置台１に近い部分に、シールドガスノズル１３が配置され、その内部にはシールドガスマニホールド１４が設けられる。このように、２系統のガス導入が準備されており、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、ある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が可能となる。
【０１４９】
石英ブロック４及び真鍮ブロック５には、これらを貫通する冷却水配管１５が設けられている。銅棒挿入穴と冷却水配管１５は互いに平行に配置された水路（冷媒流路）であり、真鍮ブロック１７の外側に設けられた樹脂ケース１８と真鍮ブロック１７との間の空間がなす冷媒マニホールドとしての冷却水マニホールド２２に連通している。樹脂ケース１８には、図示しない冷媒導入口・冷媒排出口としての冷却水出入口が各１箇所ずつ設けられ、誘導結合型プラズマトーチユニットＴへの水冷配管の引き回しが非常に簡潔なものとなっており、小型のトーチを構成しうる。すなわち、長尺チャンバの長手方向の両側に２つの冷却水マニホールド２２を備え、各部材に２つの冷却水マニホールド２２を連通する冷媒流路を備えた構成である。
【０１５０】
銅棒３は冷却水マニホールド２２内でカプラ２３により電気的に接続され、４本の銅棒３全体として螺旋形で巻き数２のソレノイドコイルを形成する。銅棒３のうち２本は、真鍮ブロック１７を貫通し、樹脂ケース１８に設けられた高周波導入端子穴または接地端子穴を介して銅板２０に接続され、銅板２０を通じて図示しない高周波整合回路に接続される。
【０１５１】
このように、本実施の形態においては、石英ブロック４を貫通する、断面が円形の銅棒挿入穴及び冷却水配管１５が設けられているので、冷却効率が非常に高い。
【０１５２】
なお、プラズマガスマニホールド８へのガス導入は、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たプラズマガス供給配管４１を介して実現される。
【０１５３】
長方形のスリット状のプラズマ噴出口１２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、プラズマ噴出口１２と対向して配置されている。この状態で、長尺チャンバ内にガスを供給しつつ、プラズマ噴出口１２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コイルをなす銅棒３に高周波電力を供給することにより、長尺チャンバ内部のチャンバ内部空間７にプラズマを発生させ、プラズマ噴出口１２からプラズマを基材２に照射することにより、基材２上のシリコン薄膜１６を形成することができる。プラズマ噴出口１２の長手方向に対して垂直な向きに、長尺チャンバと基材載置台１とを相対的に移動させることで、基材２を処理する。つまり、図１９（ａ）の左右方向へ、図１９（ｂ）（ｃ）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。
【０１５４】
図１９において、誘導結合型プラズマトーチユニットと基材２の間に、シリコン材料４５が設けられている。シリコン材料４５は、トーチの長尺方向（長手方向）に延びた棒である。プラズマ噴出口１２から噴出したプラズマがシリコン材料４５に照射されることにより、昇華または化学的エッチングが生じ、水素化シリコン（ＳｉxＨy）を発生し気相中に供給され、基材２の表面の半導体薄膜１６形成することができる。
【０１５５】
シリコン材料４５は、処理の経過とともに簡単に交換することが可能であるし、長尺と垂直な方向に徐々に移動（プラズマに近づける）、もしくは回転することで、常に新しいシリコン面をプラズマに暴露させ続け、成膜速度を安定化させることができる。照射するプラズマとシリコン材料の相対的な位置を調整することで、シリコン系薄膜の成膜速度、膜質を容易に制御することが可能となる。
【０１５６】
本実施の形態においては、シリコン材料４５を、プラズマ噴出口１２の直下から少しずらしたものを例示したが、このような構成により、プラズマ噴出口１２から基材２へと向かうプラズマの流れを乱すことが少ないという利点がある。勿論、処理の性質によっては、直下への配置も可能である。また、シリコン材料４５を２つ配置するものを例示したが、１つ、あるいは、３つ以上であってもかまわない。
【０１５７】
また、シリコン材料４５の内部にヒーターを埋め込み、加熱しながら処理を行うことも可能である。逆に、シリコン材料４５の内部に冷媒流路を設け、冷却しながら処理を行うことも可能である。
【０１５８】
さらに、図示はしていないが、シリコン材料４５と基材２の間に、移動機能を備えた不純物材料を設置してもよい。不純物材料は、ボロン（Ｂ）、リン（Ｐ）、砒素（Ａｓ）を含む材料であり、シリコン材料４５と同様、トーチの長尺方向（長手方向）に延びた棒である。プラズマ噴出口１２から噴出したプラズマが不純物材料に照射されることにより、昇華または化学的エッチングが生じ、不純物の原子または分子が発生し気相中に供給され、基材２の表面の半導体薄膜１６に導入することができる。
【０１５９】
不純物材料も、処理の経過とともに簡単に交換することが可能であるし、長尺と垂直な方向に徐々に移動（プラズマに近づける）、回転することで、常に新しい不純物面をプラズマに暴露させ続け、半導体薄膜１６に導入する不純物濃度を安定化させることができる。照射するプラズマ、シリコン材料の相対的な位置を調整することで、成膜速度、不純物濃度を容易に制御することが可能となる。
【０１６０】
複数の銅棒３は平行に配置され、４本の銅棒３全体として螺旋形で巻き数２のソレノイドコイルを形成する。すなわち、複数の導体棒のうち、長尺チャンバを挟んで対向する導体棒に逆位相の高周波電流が流れるよう構成されている。この場合、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において、長尺チャンバを挟んで対向する導体棒の中心を結ぶ線分の中点付近の誘導電磁界が強くなり、効率的なプラズマ発生を実現しうる。
【０１６１】
これに対して、４本の銅棒３の全てを冷却水マニホールド２２内で束ね、長手方向の片側に高周波電力を供給し、他の片側を接地することにより、４本の銅棒３全てに同位相の高周波電流を流すこともできる。すなわち、複数の導体棒のうち、長尺チャンバを挟んで対向する導体棒に同位相の高周波電流が流れるよう構成することも可能である。この場合、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において、長尺チャンバを挟んで対向する導体棒の中心を結ぶ線分の中点付近の誘導電磁界はほぼゼロになるが、長尺チャンバの上下端付近に強い誘導電磁界が発生するので、効率的なプラズマ発生を実現しうる。
【０１６２】
また、この場合、４本の銅棒に高周波電流が分岐するので、１本当たりの電流が小さくなる。言い換えると、同じ太さの銅棒を使用した場合、コイル全体の直流抵抗及びインダクタンスが小さくなる。したがって、コイルにおける銅損が小さくなり、電力効率が高まる。
【０１６３】
長尺チャンバを挟んで同じ側に配置された２本の導体棒を冷却水マニホールド２２内で束ねることで、巻き数１のコイルを２段に並列配置することも可能である。この場合も、複数の導体棒のうち、長尺チャンバを挟んで対向する導体棒に逆位相の高周波電流が流れるが、２系統の銅棒に高周波電流が分岐するので、１本当たりの電流が小さくなる。言い換えると、同じ太さの銅棒を使用した場合、コイル全体の直流抵抗及びインダクタンスが小さくなる。したがって、コイルにおける銅損が小さくなり、電力効率が高まる。
【０１６４】
このような配線構成上の工夫によって銅損を低減する方法は、処理したい基材２の幅が大きい場合、すなわち、誘導結合型プラズマトーチユニットＴが長尺方向に長くなる場合にとくに有効である。
【０１６５】
また、本構成では、長尺チャンバを含む長尺方向に垂直な面で切った任意の断面において、銅棒３と銅棒３以外の導体（真鍮ブロック５及び真鍮蓋６）との距離が、銅棒３と長尺チャンバの距離よりも大きくなっている。なお、ここでは、銅棒３と長尺チャンバの距離とは、銅棒３と長尺チャンバ内部のチャンバ内部空間７（が構成する直方体）との距離を意味する。一般に、高周波電流源が形成する誘導電磁界は、高周波電流源からの距離の二乗に反比例するので、銅棒３と銅棒３以外の導体との距離が銅棒３と長尺チャンバの距離よりも近いと、プラズマ生成に有効な電磁界よりも銅棒３以外の導体内に渦電流を誘導する電磁界の方が大きくなり、銅損（渦電流損）が大きくなってしまう。これを避けるために、銅棒３と銅棒３以外の導体との距離が、銅棒３と長尺チャンバの距離よりも大きくなるように構成している。
【０１６６】
このような構成においては、銅棒３とプラズマ噴出口１２の間にある程度の距離を保つ必要があるので、最もプラズマ噴出口に近い銅棒３よりもプラズマ噴出口に近い部位に、石英ブロック４を冷却するための冷却水配管１５を配している。同様に、最も真鍮蓋６に近い銅棒３よりも真鍮蓋６に近い部位にも、石英ブロック４を冷却するための冷却水配管１５を配している。
【０１６７】
また、真鍮ブロック５及び真鍮蓋６には、銅棒３からの距離を保ったとしても、銅損（渦電流損）が生じるので、これによる問題を防ぐために冷却水配管１５を銅棒３に近い部位に設けている。
【０１６８】
長尺チャンバ内に供給するガスとして種々のものが使用可能だが、プラズマの安定性、着火性、プラズマに暴露される部材の寿命などを考えると、不活性ガス主体であることが望ましい。なかでも、Ａｒガスが典型的に用いられる。Ａｒのみでプラズマを生成させた場合、プラズマは相当高温となり（１０，０００Ｋ以上）、基材２の表面のシリコン薄膜１６を形成することができる。また、Ｈ2を添加すると、既に述べたように、化学的エッチングの作用をもたらす他、シリコン膜中の欠陥を水素によって終端し、高品質なシリコン薄膜を得ることができる。
【０１６９】
また、Ｎ2やＮＨ3ガスを供給することで、プラズマ中及び基材表面で、シリコンが窒素化され、シリコン窒素化膜（ＳｉＮx）膜を形成することも可能である。さらに、同様に酸素を含有しているガスを用いることで、プラズマ中及び基材表面で、シリコンが酸化され、シリコン酸化膜（ＳｉＯx）膜などのシリコン系薄膜を形成することも可能である。真鍮ブロック５のプラズマ噴出口の下流にあたる部分は、基材２に向かって徐々に広くなる空間を形成している。このような構成により、真鍮ブロック５へのプラズマの接触によるプラズマ密度の低下を抑制できると同時に、プラズマと接触する部位に近い位置に冷却水配管１５を設けることができる。
【０１７０】
なお、本構成においては、プラズマ噴出口１２の長手方向の長さが、基材２の幅以上となっているので、一度の走査（誘導結合型プラズマトーチユニットＴと基材載置台１とを相対的に移動すること）で基材２にシリコン系薄膜１６形成することができる。
【０１７１】
このようなプラズマ処理装置において、長尺チャンバ内にガス噴出口よりＡｒまたはＡｒ＋Ｈ2ガスを供給しつつ、プラズマ噴出口１２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、コイルをなす銅棒３に供給することにより、長尺チャンバ内部のチャンバ内部空間７に高周波電磁界を発生させてプラズマを発生させ、プラズマ噴出口１２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、シリコン系薄膜を形成することができる。
【０１７２】
このように、プラズマ噴出口１２の長手方向と、基材載置台１とが平行に配置されたまま、プラズマ噴出口１２の長手方向とは垂直な向きに、長尺チャンバと基材載置台１とを相対的に移動するので、生成すべきプラズマの長さと、基材２の処理長さがほぼ等しくなるように構成することが可能となる。また、長尺チャンバをその中心軸に垂直な面で切った断面の幅（図１９（ａ）における、チャンバ内部空間７の幅）は、プラズマ噴出口１２の幅（図１９（ａ）における隙間の幅）と同じか、少し大きく程度でよい。つまり、生成すべきプラズマの体積を、従来と比較して極めて小さくすることができる。その結果、電力効率が飛躍的に高まる。
【０１７３】
（実施の形態９）
以下、本発明の実施の形態９について、図２１を参照して説明する。
【０１７４】
図２１は本発明の実施の形態９におけるプラズマ成膜装置の構成を示す断面図である。
【０１７５】
図２１において、プラズマ成膜装置を構成するＤＣトーチユニットは、陰極３２と、この陰極３２と所定距離だけ離間して対向配置される陽極３３を含んで構成される。陽極３３は、例えば銅などの導電体からなる。また、陽極３３は、中空に形成され、この中空部分に水を通して冷却可能に構成されている。また、陽極３３には噴出孔（ノズル）３４が設けられている。陰極３２と陽極３３の間に直流（ＤＣ）電圧を印加すると両極間にアーク放電が発生する。図示はしていないが、図１の同じようにＤＣプラズマトーチユニットと基材２の間に、シリコン材料４５を配置する。シリコン材料４５は、ＤＣプラズマトーチの長尺方向（長手方向）に延びた棒である。
【０１７６】
プラズマ噴出孔３４から噴出したプラズマがシリコン材料４５に照射されることにより、昇華または化学的エッチングが生じ、水素化シリコン（ＳｉxＨy）を発生し気相中に供給され、基材２の表面の半導体薄膜１６形成することができる。
【０１７７】
シリコン材料４５は、処理の経過とともに簡単に交換することが可能であるし、長尺と垂直な方向に徐々に移動（プラズマに近づける）、もしくは回転することで、常に新しいシリコン面をプラズマに暴露させ続け、成膜速度を安定化させることができる。照射するプラズマとシリコン材料の相対的な位置を調整することで、シリコン系薄膜の成膜速度、膜質を容易に制御することが可能となる。
【０１７８】
本実施の形態においては、シリコン材料４５を、プラズマ噴出孔３４の直下から少しずらしたものを例示したが、このような構成により、プラズマ噴出孔３４から基材２へと向かうプラズマの流れを乱すことが少ないという利点がある。勿論、処理の性質によっては、直下への配置も可能である。また、シリコン材料４５を２つ配置するものを例示したが、１つ、あるいは、３つ以上であってもかまわない。
【０１７９】
また、シリコン材料４５の内部にヒーターを埋め込み、加熱しながら処理を行うことも可能である。逆に、シリコン材料４５の内部に冷媒流路を設け、冷却しながら処理を行うことも可能である。
【０１８０】
さらに、図示はしていないが、シリコン材料４５と基材２の間に、移動機能を備えた不純物材料を設置してもよい。不純物材料は、ボロン（Ｂ）、リン（Ｐ）、砒素（Ａｓ）を含む材料であり、シリコン材料４５と同様、トーチの長尺方向（長手方向）に延びた棒である。プラズマ噴出口１２から噴出したプラズマが不純物材料に照射されることにより、昇華または化学的エッチングが生じ、不純物の原子または分子が発生し気相中に供給され、基材２の表面の半導体薄膜１６に導入することができる。
【０１８１】
不純物材料も、処理の経過とともに簡単に交換することが可能であるし、長尺と垂直な方向に徐々に移動（プラズマに近づける）、回転することで、常に新しい不純物面をプラズマに暴露させ続け、半導体薄膜１６に導入する不純物濃度を安定化させることができる。照射するプラズマ、シリコン材料の相対的な位置を調整することで、成膜速度、不純物濃度を容易に制御することが可能となる。
【産業上の利用可能性】
【０１８２】
以上のように本発明は、半導体膜形成に係り、とくに、半導体装置や太陽電池などに用いられる半導体基板上に電子素子を形成するためのシリコン系薄膜の形成、液晶パネルや太陽電池などに用いられる電子素子を形成するためのシリコン膜の形成などに有用な発明である。
【符号の説明】
【０１８３】
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
５ 真鍮ブロック
７ チャンバ内部空間
１０ シースガスマニホールド
１１ シースガス供給穴
１２ プラズマ噴出口
１３ シールドガスノズル
１４ シールドガスマニホールド
１５ 冷却水配管
１７ 真鍮ブロック
１８ 樹脂ケース
１９ 銅ブロック
２０ 銅板、銅ブロック
２２ 冷却水マニホールド
３１ ソレノイドコイル
４５ シリコン材料
【特許請求の範囲】
【請求項１】
プラズマ発生装置と基材との間に設置したシリコン材料を、プラズマの熱による昇華、または、プラズマ中の活性種による化学的エッチングによって発生させることで、前記基材にシリコン系薄膜を形成させることを特徴とするプラズマ成膜方法。
【請求項２】
前記シリコンには、ボロン、アルミニウム、リン、砒素のいずれか１つを含有することを特徴とする、請求項１記載のプラズマ成膜方法。
【請求項３】
前記プラズマは、水素を含むガスを電離させることによって得られるものであることを特徴とする、請求項１記載のプラズマ成膜方法。
【請求項４】
筒状チャンバ内にガスを供給しつつ、前記チャンバに形成されたスリット状の開口部から前記基材に向けてガスを噴出すると共に、コイルに高周波電力を供給することで、前記チャンバ内に前記プラズマを発生させるプラズマ成膜方法であって、
前記開口部の長手方向に対して垂直な向きに前記チャンバと前記基材とを相対的に移動しながら前記基材の表面を処理することを特徴とする、請求項１記載のプラズマ成膜方法。
【請求項５】
スリット状の開口部を備える筒状チャンバと、前記チャンバ内にガスを供給するガス導入口と、前記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、前記開口部と対向して配置され、かつ基材を保持する基材載置台と、を有し、前記基材にシリコン膜を形成するプラズマ成膜装置であって、
前記筒状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、前記チャンバと前記基材載置台とを相対的に移動可能とする移動機構を備え、
前記スリット状の開口部と前記基材載置台との間にシリコン材料を配置していること
を特徴とするプラズマ成膜装置。
【請求項６】
前記コイルはソレノイドコイルであり、前記コイルの延出方向と前記開口部の長手方向とは平行に配置されていることを特徴とする、請求項５記載のプラズマ成膜装置。
【請求項７】
前記コイルは、前記筒状チャンバの長手方向に平行に配置された複数の導体棒を、前記筒状チャンバの長手方向と垂直に配置された導体リンクにより接続してなるものであり、
前記導体棒は、誘電体筒内に挿入され、
前記誘電体筒の一部が前記筒状チャンバ内部の空間に露出するよう配置されていること
を特徴とする、請求項５記載のプラズマ成膜装置。
【請求項８】
前記シリコン材料は、前記筒状チャンバの長手方向に対して垂直、前記筒状チャンバ方向および前記基材載値台方向へ移動可能とする移動機構を備えたことを特徴とする、請求項５記載のプラズマ成膜装置。
【請求項９】
前記シリコン材料と前記基材載置台との間に、移動機能を備えたボロン、アルミニウム、リン、砒素のいずれか１つを含有する材料を配置されていることを特徴とする、請求項５記載のプラズマ成膜装置。
【請求項１０】
誘電体で囲まれた長尺チャンバと、前記チャンバ内にガスを供給するガス導入口と、前記チャンバに平行に設けられ、かつ、誘電体で囲まれた長尺の穴と、前記長尺の穴内に設けられた長尺のソレノイドコイルと、前記ソレノイドコイルに接続された高周波電源と、前記チャンバに設けられたスリット状の開口部と、前記開口部と対向して配置され、かつ基材を保持する基材載置台と、を有するプラズマ処理装置において、
前記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、前記チャンバと前記基材載置台とを相対的に移動可能とする移動機構を備え、
前記スリット状の開口部と前記基材載置台の間に、シリコン材料で配置されていること
を特徴とするプラズマ成膜装置。
【請求項１１】
前記シリコン材料は、前記筒状チャンバの長手方向に対して垂直、前記筒状チャンバ方向および前記基材載値台方向へ移動可能とする移動機構を備えたことを特徴とする、請求項１０記載のプラズマ成膜装置。
【請求項１２】
前記シリコン材料と前記基材載置台との間に、移動機能を備えたボロン、アルミニウム、リン、砒素のいずれか１つを含有する材料を配置されていることを特徴とする、請求項１０記載のプラズマ成膜装置。
【請求項１３】
誘電体で囲まれた長尺チャンバと、前記チャンバ内にガスを供給するガス導入口と、前記チャンバに平行に設けられ、かつ、誘電体で囲まれた長尺の穴と、前記長尺の穴内に設けられた導体棒と、前記導体棒に接続された高周波電源と、前記チャンバに設けられたスリット状の開口部と、前記開口部と対向して配置され、かつ基材を保持する基材載置台と、を有するプラズマ処理装置において、
前記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、前記チャンバと前記基材載置台とを相対的に移動可能とする移動機構を備え、
前記スリット状の開口部と前記基材載置台の間に、シリコン材料で配置されていること
を特徴とするプラズマ成膜装置。
【請求項１４】
前記シリコン材料は、前記筒状チャンバの長手方向に対して垂直、前記筒状チャンバ方向および前記基材載値台方向へ移動可能とする移動機構を備えたことを特徴とする、請求項１３記載のプラズマ成膜装置。
【請求項１５】
前記シリコン材料と前記基材載置台との間に、移動機能を備えたボロン、アルミニウム、リン、砒素のいずれか１つを含有する材料を配置されていることを特徴とする、請求項１３記載のプラズマ成膜装置。
【請求項１】
プラズマ発生装置と基材との間に設置したシリコン材料を、プラズマの熱による昇華、または、プラズマ中の活性種による化学的エッチングによって発生させることで、前記基材にシリコン系薄膜を形成させることを特徴とするプラズマ成膜方法。
【請求項２】
前記シリコンには、ボロン、アルミニウム、リン、砒素のいずれか１つを含有することを特徴とする、請求項１記載のプラズマ成膜方法。
【請求項３】
前記プラズマは、水素を含むガスを電離させることによって得られるものであることを特徴とする、請求項１記載のプラズマ成膜方法。
【請求項４】
筒状チャンバ内にガスを供給しつつ、前記チャンバに形成されたスリット状の開口部から前記基材に向けてガスを噴出すると共に、コイルに高周波電力を供給することで、前記チャンバ内に前記プラズマを発生させるプラズマ成膜方法であって、
前記開口部の長手方向に対して垂直な向きに前記チャンバと前記基材とを相対的に移動しながら前記基材の表面を処理することを特徴とする、請求項１記載のプラズマ成膜方法。
【請求項５】
スリット状の開口部を備える筒状チャンバと、前記チャンバ内にガスを供給するガス導入口と、前記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、前記開口部と対向して配置され、かつ基材を保持する基材載置台と、を有し、前記基材にシリコン膜を形成するプラズマ成膜装置であって、
前記筒状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、前記チャンバと前記基材載置台とを相対的に移動可能とする移動機構を備え、
前記スリット状の開口部と前記基材載置台との間にシリコン材料を配置していること
を特徴とするプラズマ成膜装置。
【請求項６】
前記コイルはソレノイドコイルであり、前記コイルの延出方向と前記開口部の長手方向とは平行に配置されていることを特徴とする、請求項５記載のプラズマ成膜装置。
【請求項７】
前記コイルは、前記筒状チャンバの長手方向に平行に配置された複数の導体棒を、前記筒状チャンバの長手方向と垂直に配置された導体リンクにより接続してなるものであり、
前記導体棒は、誘電体筒内に挿入され、
前記誘電体筒の一部が前記筒状チャンバ内部の空間に露出するよう配置されていること
を特徴とする、請求項５記載のプラズマ成膜装置。
【請求項８】
前記シリコン材料は、前記筒状チャンバの長手方向に対して垂直、前記筒状チャンバ方向および前記基材載値台方向へ移動可能とする移動機構を備えたことを特徴とする、請求項５記載のプラズマ成膜装置。
【請求項９】
前記シリコン材料と前記基材載置台との間に、移動機能を備えたボロン、アルミニウム、リン、砒素のいずれか１つを含有する材料を配置されていることを特徴とする、請求項５記載のプラズマ成膜装置。
【請求項１０】
誘電体で囲まれた長尺チャンバと、前記チャンバ内にガスを供給するガス導入口と、前記チャンバに平行に設けられ、かつ、誘電体で囲まれた長尺の穴と、前記長尺の穴内に設けられた長尺のソレノイドコイルと、前記ソレノイドコイルに接続された高周波電源と、前記チャンバに設けられたスリット状の開口部と、前記開口部と対向して配置され、かつ基材を保持する基材載置台と、を有するプラズマ処理装置において、
前記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、前記チャンバと前記基材載置台とを相対的に移動可能とする移動機構を備え、
前記スリット状の開口部と前記基材載置台の間に、シリコン材料で配置されていること
を特徴とするプラズマ成膜装置。
【請求項１１】
前記シリコン材料は、前記筒状チャンバの長手方向に対して垂直、前記筒状チャンバ方向および前記基材載値台方向へ移動可能とする移動機構を備えたことを特徴とする、請求項１０記載のプラズマ成膜装置。
【請求項１２】
前記シリコン材料と前記基材載置台との間に、移動機能を備えたボロン、アルミニウム、リン、砒素のいずれか１つを含有する材料を配置されていることを特徴とする、請求項１０記載のプラズマ成膜装置。
【請求項１３】
誘電体で囲まれた長尺チャンバと、前記チャンバ内にガスを供給するガス導入口と、前記チャンバに平行に設けられ、かつ、誘電体で囲まれた長尺の穴と、前記長尺の穴内に設けられた導体棒と、前記導体棒に接続された高周波電源と、前記チャンバに設けられたスリット状の開口部と、前記開口部と対向して配置され、かつ基材を保持する基材載置台と、を有するプラズマ処理装置において、
前記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、前記チャンバと前記基材載置台とを相対的に移動可能とする移動機構を備え、
前記スリット状の開口部と前記基材載置台の間に、シリコン材料で配置されていること
を特徴とするプラズマ成膜装置。
【請求項１４】
前記シリコン材料は、前記筒状チャンバの長手方向に対して垂直、前記筒状チャンバ方向および前記基材載値台方向へ移動可能とする移動機構を備えたことを特徴とする、請求項１３記載のプラズマ成膜装置。
【請求項１５】
前記シリコン材料と前記基材載置台との間に、移動機能を備えたボロン、アルミニウム、リン、砒素のいずれか１つを含有する材料を配置されていることを特徴とする、請求項１３記載のプラズマ成膜装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【図１６】
【図１７】
【図１８】
【図１９】
【図２０】
【図２１】
【図２２】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
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【図１４】
【図１５】
【図１６】
【図１７】
【図１８】
【図１９】
【図２０】
【図２１】
【図２２】
【公開番号】特開２０１３−４５８２２（Ｐ２０１３−４５８２２Ａ）
【公開日】平成２５年３月４日（２０１３．３．４）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−１８１２４４（Ｐ２０１１−１８１２４４）
【出願日】平成２３年８月２３日（２０１１．８．２３）
【出願人】（０００００５８２１）パナソニック株式会社 (73,050)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２５年３月４日（２０１３．３．４）
【国際特許分類】
【出願日】平成２３年８月２３日（２０１１．８．２３）
【出願人】（０００００５８２１）パナソニック株式会社 (73,050)
【Ｆターム（参考）】
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