等离子体处理装置、等离子体处理方法和制造电子器件的方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种等离子体处理装置、等离子体处理方法和制造电子器件的方法，其中向衬底发射热等离子体来对衬底执行热等离子体处理，或其中通过发射使用反应气体的等离子体或同时发射等离子体和反应气体流来对衬底执行低温等离子体处理。
【背景技术】
[0002]在现有技术中，诸如多晶硅(poly-Si)的半导体薄膜广泛利用于薄膜晶体管(TFT)或太阳能电池中。作为以低成本形成半导体薄膜的方法，通过向非晶硅膜发射激光束而使半导体薄膜结晶。激光加工还能够适用于通过离子注入或等离子体掺杂而被导入到半导体衬底的杂质原子的活化等。然而，该激光退火技术存在所达到的温度取决于被加热物的光吸收的大小而极大变化或者产生接缝等缺点，并且需要非常昂贵的设备。
[0003]因此，已经研究了一种如下技术:其中通过产生长形的热等离子体并只沿一个方向执行扫描来执行加热，而不依赖于被加热物的光吸收，并且以低成本且无接缝地执行热处理(例如，参考 JP-A-2013-120633、JP-A-2013-120684、JP-A-2013-120685 和 T.0kumuraand H.Kawaura, Jpn.J.Appl.Phys.52 (2013) 05EE01)。
[0004]然而，用于诸如半导体的结晶化的在极短的时间内在衬底表面附近执行高温处理的用途的、在现有技术中的 JP-A-2013-120633、JP-A-2013-120684、JP-A-2013-120685 所公开的产生长形热等离子体的技术中，如果为了提高等离子体的发射强度而过度增大高频功率，则等离子体源会因热而受损。因此，不得不抑制高频功率。结果，存在延迟处理速度(能够在每单位时间内处理的衬底数量)的问题。
【发明内容】
[0005]本发明是鉴于这种问题而完成的，其目的在于提供一种等离子体处理装置、等离子体处理方法和制造电子器件的方法。根据本发明，当在极短的时间内在衬底表面附近均匀地执行高温热处理时，或者当通过发射使用反应气体的等离子体或通过同时发射等离子体和反应气体流来执行对衬底的低温等离子体处理时，能够执行快速处理，并且能够稳定地利用等离子体。
[0006]根据本发明的第一方面，提供一种等离子体处理装置。在包围长形且环状的腔室的电介质部件中，构成与用于载置衬底的衬底载置台相对的表面的部分被配置成包括与所述腔室的纵向方向平行布置的圆筒，所述腔室除开口部以外被电介质部件包围，并且与所述开口部连通。
[0007]根据这种构造，因为电介质部件即使接收高功率也不易受损，所以能够执行快速处理，并且能够稳定地利用等离子体。
[0008]根据本发明的第二方面，提供一种等离子体处理方法。在包围长形且环状的腔室的电介质部件中，构成与用于载置衬底的衬底载置台相对的表面的部分被配置成包括与所述腔室的纵向方向平行布置的圆筒，所述腔室被所述电介质部件包围。
[0009]根据这种构造，因为电介质部件即使接收高功率也不易受损，所以能够执行快速处理，并且能够稳定地利用等离子体。
[0010]根据本发明的第三方面，提供一种通过利用本发明的第二方面的等离子体处理方法来制造电子器件的方法。
[0011]根据这种构造，因为电介质部件即使接收高功率也不易受损，所以能够执行快速处理，并且能够稳定地利用等离子体。
[0012]根据本发明，当在极短的时间内在衬底表面附近均匀地执行高温热处理时，或者当通过发射使用反应气体的等离子体或通过同时发射等离子体和反应气体流来执行对衬底的等离子体处理时，能够执行快速处理，并且能够稳定地利用等离子体。
【附图说明】
[0013]图1A至1F是示出根据本发明的实施例1的等离子体处理装置的构造的截面图；
[0014]图2是示出根据本发明的实施例1的等离子体处理装置的构造的平面图；
[0015]图3是示出根据本发明的实施例1的等离子体产生区域的透视图；
[0016]图4A和4B是示出根据本发明的实施例2的等离子体处理装置的构造的截面图；
[0017]图5A至5E是示出根据本发明的实施例3的等离子体处理装置的构造的截面图；
[0018]图6是示出根据本发明的实施例3的等离子体处理装置的构造的透视图；
[0019]图7A至7E是示出根据本发明的实施例4的等离子体处理装置的构造的截面图；以及
[0020]图8是示出根据本发明的实施例5的等离子体处理装置的构造的截面图。
【具体实施方式】
[0021 ] 以下，利用附图对根据本发明的实施例的等离子体处理装置进行说明。
[0022](实施例1)
[0023]以下，参考图1A至图3对根据本发明的实施例1进行说明。
[0024]图1A示出根据本发明的实施例1的等离子体处理装置的构造，并且是以与长形的电感耦合等离子炬单元的纵向方向垂直且通过图1B至F的虚线A-A’的平面截取的截面图。
[0025]图1B至1F是以与长形的电感耦合等离子炬单元的纵向方向平行且通过图1A的虚线的平面截取的截面图。图1B是以图1A的虚线B-B’截取的截面图，图1C是以图1A的虚线C-C’截取的截面图，图1D是以图1A的虚线D-D’截取的截面图，图1E是以图1A的虚线E-E’截取的截面图，并且图1F是以图1A的虚线F-F’截取的截面图。
[0026]图2是从图1A至1F中的下方向上方观察图1A至1F所示的电感耦合等离子炬单元的平面图。图3是表示等离子体的产生区域的透视图，并且是从图1A的右前侧在斜下方方向上观察电感耦合等离子炬单元时的图。
[0027]参考图1A至1F，在用作衬底载置台12的托盘上布置有衬底1，并且在衬底1上布置有薄膜2。在电感耦合等离子炬单元T中，由导体制成的线圈3布置于第一陶瓷块4及第二陶瓷块5的附近。长形的腔室7通过被第一陶瓷块4、第二陶瓷块5及衬底载置台12 (或其上的衬底1)包围的空间限定。
[0028]衬底1布置于用作衬底载置台12的托盘上。沿着与由衬底载置台12形成的平面大致垂直的平面布置有线圈3及腔室7。腔室7的靠近线圈3的内壁表面为与线圈3大致平行的平面。根据这种构造，从线圈3至腔室7的距离在布置有线圈3的任意位置均相等。因此较小的高频功率能够产生电感耦合等离子体，从而能够有效产生等离子体。
[0029]电感耦合等离子炬单元T整体地被由接地的导体制成的屏蔽部件(未图示)包围。以此方式，能够有效地防止高频泄漏(噪声)，并且能够有效地防止不理想的异常放电等。
[0030]腔室7被环状的槽包围，其中设置于第一陶瓷块4及第二陶瓷块5中的槽连续。SP，采用腔室7整体地被电介质包围的构造。腔室7具有环状。
[0031]在此所说的环状是指连续的封闭带状的形状。本实施例中，腔室7具有通过将设置于第一陶瓷块4中的形成长边的线状部、设置于第一陶瓷块4中的形成布置于上述线状部的两端中的两个短边的线状部、以及设置于第二陶瓷块5的底部的形成长边的线状部连接而成的、连续的封闭带状的形状。
[0032]腔室7中产生的等离子体P从形成腔室7的底部的等离子体喷出口(具有设置于第二陶瓷块5的底部的形成长边的线状的开口部)朝向衬底1喷出。腔室7的纵向方向和等离子体喷出口的纵向方向彼此平行布置。
[0033]设置于第一陶瓷块4的长方形的槽为气体歧管9，并且在其内部配备有多孔质陶瓷材料。从气体供应管10供应至气体歧管9的气体经由设置于第一陶瓷块4的作为气体导入部的气体供应孔11 (通孔)导入到腔室7。根据这种构造，气体能够均匀且简单地在纵向方向上流动。导入到气体供应管10的气体的流量通过在其上游侧提供诸如质量流量控制器的流量控制装置而受到控制。
[0034]气体歧管9被配置成内部包括多孔质陶瓷材料。以此方式，能够实现均匀的气体流，并且能够防止气体歧管9附近处的异常放电。
[0035]气体供应孔11被配置成使得沿纵向方向设置有多个圆孔。但也可以沿纵向方向设置有狭缝状长形孔。
[0036]在第一陶瓷块4与第二陶瓷块5之间设置有圆筒状的陶瓷管13。腔室7的底部的上表面被配置成包括陶瓷管13。S卩，在包围腔室7的电介质部件内构成与衬底载置台12相对的表面的部分被配