(57)【要約】【課題】ゲート絶縁膜の窒化処理において、電気特性の良い半導体を製造する基板処理装置及び基板処理装置における半導体製造方法を提供することを目的とする。また、生産効率の良い基板処理装置及び基板処理装置における半導体製造方法を提供することを目的とする。【解決手段】基板を処理する処理室と、プラズマを生成するプラズマ生成部と、基板を加熱する加熱部と、ガス供給部と、第１の工程として供給された窒素含有ガスをプラズマ生成部によりプラズマ化し、さらに加熱部により基板を加熱し、第２の工程としてプラズマ生成を停止し、さらに基板温度を４５０℃以上で加熱する制御部を有する基板処理装置、基板処理装置における半導体製造方法を提供する。【選択図】図１
2008270764.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
基板を処理する処理室と、
プラズマを生成するプラズマ生成部と、
基板を加熱する加熱部と、
ガス供給部と、
第１の工程として供給された窒素含有ガスをプラズマ生成部によりプラズマ化し、さらに加熱部により基板を加熱し、
第２の工程としてプラズマ生成を停止し、さらに基板温度を４５０℃以上で加熱する制御部を有する、
基板処理装置。
【請求項２】
基板を処理する処理室と、
プラズマを生成するプラズマ生成部と、
基板を加熱する第１及び第２の加熱部と、
ガス供給部と、
第１の工程として供給された窒化含有ガスをプラズマ生成部によりプラズマ化し、さらに第１の加熱部により基板を加熱し、
第２の工程としてプラズマ生成を停止し、さらに第１及び第２の加熱部で基板加熱する制御部を有する
基板処理装置。
【請求項３】
請求項２記載の基板処理装置であって、第２の工程において、基板温度を４５０℃以上で加熱する基板処理装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、半導体基板やガラス基板等の基板を処理するための基板処理装置、及び基板処理装置における半導体製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
例えば、シリコン半導体基板を基にしたＭＯＳ型半導体装置の製造においては、シリコン半導体基板表面上にシリコン酸化膜からなるゲート酸化膜を形成する必要がある。また、薄膜トランジスタ（ＴＦＴ）の製造においても、同様に透明ガラス基板上に設けられたシリコン層の表面にゲート酸化膜を形成する必要がある。DRAM、FLASHなどのメモリにもこのようなゲート酸化膜が必要となる。このゲート酸化膜は、半導体装置の信頼性を担っており、このシリコン酸化膜には高い絶縁破壊耐性と長期信頼性が要求されている。
【０００３】
近年、ＣＭＯＳトランジスタにおいては、低消費電力化のために低電圧化が図られており、そのためにＰＭＯＳ半導体素子とＮＭＯＳ半導体素子に対して十分低く、かつ対称な閾値電圧が要求される。この要求に対応するために、ＰＭＯＳ半導体素子においては、これまでのｎ型不純物を含むポリシリコン層から構成されたゲート電極に替わり、ｐ型不純物を含むポリシリコン層から構成されるゲート電極が用いられるようになっている。ところが通常用いられているｐ型不純物原子であるボロン原子（Ｂ）は、ゲート電極形成後の半導体製造工程における様々な熱処理工程によりゲート電極からゲ−ト酸化膜を通過し、シリコン半導体基板まで到達し、ＰＭＯＳ半導体素子の閾値電圧を変化させることになる。
【０００４】
また、この現象は、半導体素子のデザインルールの微細化及び低消費電力化に伴う低電力化のためなどにより、ゲート酸化膜を薄くした場合には、より顕著に現れることになる。
【０００５】
上述の不純物原子であるボロン原子（Ｂ）のシリコン半導体基板内への拡散を抑制するためには、ゲート酸化膜中に窒素原子を導入することが考えられる。熱窒化法を用い高温中にアンモニア雰囲気中にゲート絶縁膜中に窒素原子を導入することが可能である。また、プラズマ処理により、窒素原子をゲート絶縁膜中に導入する方法（以下、窒化処理）がある。
【０００６】
上記の窒化処理を実現するための装置として、例えば電界と磁界とによりプラズマを生成し、このプラズマを用いて基板を処理する変形マグネトロン型プラズマ処理炉（ＭＭＴ：Modified Magnetron Typed Plasma Source）が知られている。このＭＭＴ装置は、基板を保持するサセプタ内に加熱源であるヒータを有しており、このヒータにより基板を加熱する際の温度限界は、処理室内の圧力が１〜２００Ｐａ下で、７００℃程度である。
【０００７】
【特許文献１】特開２００３−２８２５６７号公報
【特許文献２】特開平１１−１２１１９８号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
高い基板温度でゲート酸化膜を窒化処理した場合、窒素で置換された酸素がシリコンと酸化膜の界面にも拡散して、シリコンと結合して再酸化が発生する。シリコンと酸化膜の界面で再酸化が起きると、酸化膜が厚くなり、そして電気的な膜圧も厚くなるので、半導体の微細化が困難になる。
【０００９】
また、低い基板電圧でゲート酸化膜を窒化するとシリコン界面での再酸化を抑制することができる。しかしながら、膜中に不安定なSi-O-Nのような結合組成が残り、デバイスの電気特性に悪い影響を与えてしまう。さらに、不安定な結合組成のため、再現性が悪く、結果的に生産管理面でも不都合がある。
【００１０】
本発明は、上記従来の問題を解消し、ゲート絶縁膜の窒化処理において、電気特性の良い半導体を製造する基板処理装置、及び基板処理装置における半導体製造方法を提供することを目的としている。また、生産効率の良い基板処理装置、及び基板処理装置における半導体製造方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
本発明は、基板を処理する処理室と、プラズマを生成するプラズマ生成部と、基板を加熱する加熱部と、ガス供給部と、第１の工程として供給された窒素含有ガスをプラズマ生成部によりプラズマ化し、さらに加熱部により基板を加熱し、第２の工程としてプラズマ生成を停止し、さらに基板温度を４５０℃以上で加熱する制御部を有する基板処理装置を提供する。
【発明の効果】
【００１２】
本発明によれば、ゲート絶縁膜の窒化処理において、電気特性の良い半導体を製造することができる。また、ゲート絶縁膜の窒化処理において、生産効率の良い半導体を提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１３】
以下に本発明の実施の形態を説明する。本発明のプラズマ処理炉は、電界と磁界により高密度プラズマを生成できる変形マグネトロン型プラズマ源（Modified Magnetron Typed Plasma Source）を用いてウエハ等の基板をプラズマ処理する基板処理炉（以下、ＭＭＴ装置と称する）である。このＭＭＴ装置は、気密性を確保した処理室に基板を設置し、シャワーヘッドを介して反応ガスを処理室に導入し、処理室をある一定の圧力に保ち、放電用電極に高周波電力を供給して電界を形成するとともに磁界を形成し、マグネトロン放電を起こす。放電用電極から放出された電子がドリフトしながらサイクロイド運動を続けて周回することにより長寿命となって電離生成率を高めるので高密度プラズマを生成できる。このように反応ガスを励起分解させて基板表面を酸化または窒化等の拡散処理、または基板表面に薄膜を形成する、または基板表面をエッチングする等、基板へ各種のプラズマ処理を施すことができる。
【００１４】
図１に、基板処理装置としてのＭＭＴ装置１００の概略構成図を示す。ＭＭＴ装置１００は、処理容器２０３を有し、この処理容器２０３は、第１の容器であるドーム型の上側容器２１０と第２の容器である碗型の下側容器２１１により形成され、上側容器２１０は下側容器２１１の上に被せられている。上側容器２１０は酸化アルミニウム又は石英等の非金属材料で形成されており、下側容器２１１は例えばアルミニウムで形成されている。また、処理容器２０３の上面には光透過性窓部２７８が配設され、この光透過性窓部２７８に対応する反応容器２０３外側に第２の加熱部であるランプ加熱ユニット（光源）２８０が設けられている。また、第１の加熱部を搭載するヒータ一体型の基板保持具（基板保持手段、基板載置部）であるサセプタ２１７を窒化アルミニウムやセラミックス又は石英等の非金属材料で構成することによって、処理の際に膜中に取り込まれる金属汚染を低減している。
ここで、ランプ加熱ユニット（光源）２８０は、サセプタ２１７と対向した面に設けらてもよい。ひとつ以上のランプ加熱ユニットが設けられている場合には、サセプタ２１７に搭載されているウエハ２００が、第１の加熱部の加熱方向と実質的に反対の方向から、加熱されるように、ランプ加熱ユニットが設けられる構成になっていてもよい。
【００１５】
シャワーヘッド２３６は、処理室（反応室）２０１の上部に設けられ、リング状の枠体２３３と、光透過性窓部２７８と、ガス導入口２３４と、バッファ室２３７と、開口２３８と、遮蔽プレート２４０と、ガス吹出口２３９とを備えている。バッファ室２３７は、ガス導入口２３４より導入されたガスを分散（拡散）するための分散空間として設けられる。
【００１６】
ガス導入口２３４には、ガスを供給するガス供給管２３２が接続されており、ガス供給管２３２は、開閉弁であるバルブ２４３ａ、流量制御器（流量制御手段）であるマスフローコントローラ２４１を介して図中省略の反応ガス２３０のガスボンベに繋がっている。シャワーヘッド２３６から反応ガス２３０が処理室２０１に供給され、また、サセプタ２１７の周囲から処理室２０１の底方向へ基板処理後のガスが流れるように下側容器２１１の側壁にガスを排気するガス排気口２３５が設けられている。ガス排気口２３５にはガスを排気するガス排気管２３１が接続されており、ガス排気管２３１は、圧力調整器であるＡＰＣ（Auto Pressure Controller）２４２、開閉弁であるバルブ２４３ｂを介して排気装置である真空ポンプ２４６に接続されている。
【００１７】
供給される反応ガス２３０を励起させる放電機構（放電用電極）として、筒状、例えば円筒状に形成された第１の電極である筒状電極２１５（リング電極部）が設けられる。筒状電極２１５は処理容器２０３（上側容器２１０）の外周に設置されて処理室２０１内のプラズマ生成領域２２４を囲んでいる。筒状電極２１５にはインピーダンスの整合を行う整合器２７２を介して高周波電力を印加する高周波電源２７３が接続されている。
尚、筒状電極２１５、整合器２７２、高周波電源２７３をプラズマ生成部と呼ぶ。
【００１８】
また、筒状、例えば円筒状に形成された磁界形成機構（磁界形成手段）である筒状磁石２１６、２１６ａは筒状の永久磁石となっている。筒状磁石２１６、２１６ａは、筒状電極２１５の外表面の上下端近傍に配置される。上下の筒状磁石２１６、２１６ａは、処理室２０１の半径方向に沿った両端（内周端と外周端）に磁極を持ち、上下の筒状磁石２１６、２１６ａの磁極の向きが逆向きに設定されている。従って、内周部の磁極同士が異極となっており、これにより、筒状電極２１５の内周面に沿って円筒軸方向に磁力線を形成するようになっている。
【００１９】
処理室２０１の底側中央には、基板であるウエハ２００を保持するための基板保持具（基板保持手段）としてサセプタ２１７が配置されている。サセプタ２１７は、例えば窒化アルミニウムやセラミックス、又は石英等の非金属材料で形成され、内部に加熱機構（加熱手段）としてのヒータ（図中省略）が一体的に埋め込まれており、ウエハ２００を加熱できるようになっている。ヒータは、電力が印加されてウエハ２００を５００℃程度にまで加熱できるようになっている。
【００２０】
また、サセプタ２１７の内部には、さらにインピーダンスを変化させるための電極である第２の電極も装備されており、この第２の電極がインピーダンス可変機構２７４を介して接地されている。インピーダンス可変機構２７４は、コイルや可変コンデンサから構成され、コイルのパターン数や可変コンデンサの容量値を制御することによって、上記電極及びサセプタ２１７を介してウエハ２００の電位を制御できるようになっている。
【００２１】
ウエハ２００をマグネトロン型プラズマ源でのマグネトロン放電により処理するための処理炉２０２は、少なくとも処理室２０１、処理容器２０３、サセプタ２１７、筒状電極２１５、筒状磁石２１６、２１６ａ、シャワーヘッド２３６、及び排気口２３５から構成されており、処理室２０１でウエハ２００をプラズマ処理することが可能となっている。
【００２２】
筒状電極２１５及び筒状磁石２１６、２１６ａの周囲には、この筒状電極２１５及び筒状磁石２１６、２１６ａで形成される電界や磁界を外部環境や他処理炉等の装置に悪影響を及ぼさないように、電界や磁界を有効に遮蔽する遮蔽板２２３が設けられている。
【００２３】
サセプタ２１７は下側容器２１１と絶縁され、サセプタ２１７を昇降させるサセプタ昇降機構（昇降手段）２６８が設けられている。またサセプタ２１７には貫通孔２１７ａが設けられ、下側容器２１１底面にはウエハ２００を突上げるためのウエハ突上げピン２６６が少なくとも３箇所に設けられている。そして、サセプタ昇降機構２６８によりサセプタ２１７が下降させられた時にはウエハ突上げピン２６６がサセプタ２１７と非接触な状態で貫通孔２１７ａを突き抜けるような位置関係となるよう、貫通孔２１７ａ及びウエハ突上げピン２６６が配置される。
【００２４】
また、下側容器２１１の側壁には仕切弁となるゲートバルブ２４４が設けられ、開いている時には図中省略の搬送機構（搬送手段）により処理室２０１に対してウエハ２００を搬入、または搬出することができ、閉まっている時には処理室２０１を気密に閉じることができる。
【００２５】
また、制御部（制御手段）としてのコントローラ１２１は信号線Ａを通じてＡＰＣ２４２、バルブ２４３ｂ、真空ポンプ２４６を、信号線Ｂを通じてサセプタ昇降機構２６８を、信号線Ｃを通じてゲートバルブ２４４を、信号線Ｄを通じて整合器２７２、高周波電源２７３を、信号線Ｅを通じてマスフローコントローラ２４１、バルブ２４３ａを、さらに図示しない信号線を通じてサセプタに埋め込まれたヒータやインピーダンス可変機構２７４を、信号線Ｆを通じてランプ加熱ユニット２８０をそれぞれ制御するよう構成されている。
【００２６】
次に上記のような構成の処理炉を用いて、半導体デバイスの製造工程の一工程として、ウエハ２００表面に対し、又はウエハ２００上に形成された下地膜の表面に対し所定のプラズマ処理を施す方法について説明する。尚、以下の説明において、ＭＭＴ装置１００を構成する各部の動作は制御部１２１により制御される。
【００２７】
本実施例におけるプラズマ処理は、第１の処理工程と第２の処理工程とからなる。まず、第１の処理工程であるプラズマ窒化処理について説明する。第1の処理工程は、ゲート絶縁膜の窒化工程である。
ウエハ２００は処理炉２０２を構成する処理室２０１の外部からウエハを搬送する図中省略の搬送機構によって処理室２０１に搬入され、サセプタ２１７上に搬送される。この搬送動作の詳細は次の通りである。サセプタ２１７が基板搬送位置まで下降し、ウエハ突上げピン２６６の先端がサセプタ２１７の貫通孔２１７ａを通過する。このときサセプタ２１７表面よりも所定の高さ分だけ突き上げピン２６６が突き出された状態となる。次に、下側容器２１１に設けられたゲートバルブ２４４が開かれ、図中省略の搬送機構によってウエハ２００をウエハ突上げピン２６６の先端に載置する。搬送機構が処理室２０１外へ退避すると、ゲートバルブ２４４が閉じられる。サセプタ２１７がサセプタ昇降機構２６８により上昇すると、サセプタ２１７上面にウエハ２００を載置することができ、更にウエハ２００を処理する位置まで上昇する。
【００２８】
サセプタ２１７に埋め込まれたヒータは予め加熱されており、搬入されたウエハ２００を１５０〜５００℃の範囲の内、所定のウエハ処理温度に加熱する。５００℃以下にすることにより、ゲート酸化膜の再酸化が生じないからである。なお、真空ポンプ２４６、及びＡＰＣ２４２を用いて処理室２０１の圧力を１〜２００Ｐａの範囲の内、所定の圧力に維持する。
【００２９】
ウエハ２００の温度が処理温度に達し、安定化したら、ガス導入口２３４から遮蔽プレート２４０のガス噴出孔２３９を介して、窒素含有ガスを処理室２０１に配置されているウエハ２００の上面（処理面）に向けて導入する。このときのガス流量は所定の流量（例えば１００〜５００ｓｃｃｍ）とする。同時に筒状電極２１５に高周波電源２７３から整合器２７２を介して高周波電力を印加する。印加する電力は、１５０〜２００Ｗの範囲の内、所定の出力値を投入する。このときインピーダンス可変機構２７４は予め所望のインピーダンス値となるように制御しておく。
【００３０】
筒状磁石２１６、２１６ａの磁界の影響を受けてマグネトロン放電が発生し、ウエハ２００の上方空間に電荷をトラップしてプラズマ生成領域２２４に高密度プラズマが生成される。そして、生成された高密度プラズマにより、サセプタ２１７上のウエハ２００の表面にプラズマ窒化処理が施される。
【００３１】
第１の工程であるプラズマ窒化処理が終了すると、第２の工程であるＰＮＡ（Post Nitride Anneal）処理が開始する。ＰＮＡ処理とは、プラズマ窒化処理後に、被処理基板を加熱する処理のことをいう。以下に、第２の工程であるＰＮＡ処理について説明する。
プラズマ窒化処理が終了したら、筒状電極２１５への電力供給を停止し、マグネトロン放電を停止する。マグネトロン放電を停止した後、ランプ加熱ユニット２８０を起動し、ウエハ温度を４５０℃以上になるように加熱する。ここで、サセプタ２１７に埋め込まれたヒータは、第１の工程に続いて、稼働し続けておく。本実施例において、ウエハは、２つの方向（例えば、基板の両面）から加熱される。一般的には、４５０℃以上でSi-O-N結合の結合度が高くなるといわれているからである。但し、基板の温度が低温（４５０℃程度）の場合、結合度を高めるためには、長時間の処理が必要となる。基板の温度が高ければ高いほど結合する時間が短くなるので、基板の温度は５３０℃以上が好ましい。しかし、逆にヒータの温度を高くするのに時間がかかってしまう。そこで、５３０℃程度がより良い選択となる。ウエハをこのような温度に加熱することにより、不安定なSi-O-N結合が残らない。
なお、第１の工程に引き続いて、真空ポンプ２４６、及びＡＰＣ２４２を用いて、処理室２０１の圧力を１〜２００Ｐａの範囲の内、所定の圧力に維持する。特に、第１の工程から圧力を調整する必要はない。さらに、このときのガス流量は、第１の工程と同じ所定の流量とする。また、筒状電極２１５への高周波電力の印加を停止する。第２の工程では、プラズマを立てないので、筒内電極へ高周波電力を印加する必要がないからである。
なお、第１の工程から第２の工程に移行するときに、必要であれば、サセプタ昇降機構２６８を用いて、サセプタ２１７の位置を同一処理室内で移動させてもよい。また、本実施例では、基板温度を４５０℃以上に加熱するために、サセプタ２１７に埋め込まれたヒータとランプ加熱ユニット２８０とを用いたが、別の実施例としては、ひとつの加熱手段によって加熱が実現されてもよく、更に別の実施例としては、３つ以上の加熱手段によって加熱が実現されてもよい。
【００３２】
上述した本実施例の第１の工程と第２の工程との処理についてまとめると以下の表のようになる。
【表１】
2008270764.tif 000003
【００３３】
ここで、図２、図３を用いて、ＰＮＡの効果について説明する。図２、図３は、膜組成を表したものであり、特に図２はＰＮＡを行う前の窒化結合度（ＳＮ１）を、図３は５３０℃より上の基板温度でＰＮＡを行った場合の窒化結合度（ＳＮ１）を表している。縦軸（Intensity）は信号の強度を示しており、横軸（Binding Energy）は、結合エネルギーを示している。また、８０Ｃは８０℃、４００Ｃは４００℃、７００Ｃは７００℃というように、窒化処理時の基板温度を表している。
【００３４】
結合度が４０４〜４０２ｅＶの領域に注目する。図２に示されているように、ＰＮＡを行う前は、基板温度が７００℃である基板以外、つまり８０℃の基板、４００℃の基板は強度が不安定であることがわかる。しかしながら、図３に示されているように、ＰＮＡを行った後は、強度が不安定であった８０℃の基板、４００℃の基板のＳｉ−Ｏ−Ｎの強度が安定していることがわかる。
これにより、ＰＮＡでは、５３０℃より上の温度で基板を加熱するべきことがわかる。
尚、基板温度が７００℃の場合、前述したようなシリコンと酸化膜の界面で再酸化が起こり、酸化膜が厚くなってしまう。従って、基板の窒化温度は５００℃以下が望ましい。
【００３５】
ランプ加熱ユニット２８０の起動持続時間は、ランプ装置２８０の起動時のウエハ２００の温度にもよるが、少なくとも５秒必要である。例えば図４に記載のように、ウエハ２００の初期温度（プラズマ窒化処理時）が１００℃の場合、約６０秒で５３０℃なるので、少なくとも６０秒以上の起動持続時間が必要である。また、初期温度（プラズマ窒化処理時）が４００℃の場合、約１１秒で５３０℃に到達する。よって、初期温度（プラズマ窒化処理時）は、４００℃程度が好ましい。従って、約１分１１秒以上の起動持続時間が必要である。
このように、ランプ加熱ユニット２８０を起動することにより、短時間で基板２００を所望の温度、つまり５３０℃以上にすることができる。
その後、３秒間、５３０℃以上を維持しつつ加熱を行う。
上記のように、ウエハ２００の初期温度が高いほど、目標の温度に早く到達するので、スループットを考慮した場合、プラズマ処理後の基板２００の温度を、５００℃に近い値に維持することが望ましい。
【００３６】
ここで、ランプ加熱ユニット２８０を使用せずに、サセプタ２１７に内蔵したヒータを用いて基板温度を上昇させることも考えられるが、ランプ加熱ユニット２８０に比べて基板温度の上昇時間が非常にかかってしまう。
そこで、スループットを考慮した場合は、ランプ加熱ユニット２８０を起動し、短時間で基板２００を暖めることが望ましい。
【００３７】
プラズマ処理が終わると、筒状電極への電力供給を停止し、窒素含有ガスを処理室２０１から排気する。排気した後、ウエハ４００は、図示略の搬送機構を用いて、基板搬入と逆の手順で処理室２０１外へ搬送される。
【００３８】
続いて、図５の構成の装置を用いて比較例の説明をする。図５では、図１と同様の番号は同様の機能を有するものとする。
図５のような構成の処理炉を用いて、半導体デバイスの製造工程の一工程として、ウエハ４００の表面に対し、又はウエハ４００上に形成された下地膜の表面に対し所定のプラズマ処理を施す方法について説明する。尚、以下の説明において、ＭＭＴ装置３００を構成する各部の動作は制御部３２１により制御される。
【００３９】
ウエハ４００は処理炉２０２を構成する処理室２０１の外部からウエハを搬送する図中省略の搬送機構によって処理室２０１に搬入され、サセプタ２１７上に搬送される。この搬送動作の詳細は次の通りである。サセプタ２１７が基板搬送位置まで下降し、ウエハ突き上げピン２６６の先端がサセプタ２１７の貫通孔２１７ａを通過する。このときサセプタ２１７表面よりも所定の高さ分だけ突き上げピン２６６が突き出された状態となる。次に、下側容器２１１に設けられたゲートバブル２４４が開かれ、図中省略の搬送機構によってウエハ４００をウエハ突き上げピン２６６の先端に載置する。搬送機構が処理室２０１外へ退避すると、ゲートバブル２４４が閉じられる。サセプタ２１７がサセプタ昇降機構２６８により上昇すると、サセプタ２１７上面にウエハ４００を載置することができ、更にウエハ４００を処理する位置まで上昇する。
【００４０】
サセプタ２１７に埋め込まれたヒータは予め加熱されており、搬入されたウエハ４００を１５０〜５００℃の範囲の内、所定のウエハ処理温度に加熱する。５００℃以下にすることにより、ゲート酸化膜の再酸化が生じないからである。
真空ポンプ２４６、及びＡＰＣ２４２を用いて処理室２０１の圧力を１〜２００Ｐａの範囲の内、所定の圧力に維持する。
【００４１】
ウエハ４００の温度が処理温度に達し、安定したら、ガス導入口２３４から遮蔽プレート２４０のガス噴出孔２３９を介して、窒素含有ガスを処理室２０１に配置されているウエハ２００の上面（処理面）に向けて導入する。このときのガス流量は所定の流量（例えば、１００〜５００ｓｃｃｍ）とする。同時に筒状電極２１５に高周波電源２７３から整合器２７２を介して高周波電力を印加する。印加する電力は、１５０〜２００Ｗの範囲の内、所定の出力値を投入する。このときインピーダンス可変機構２７４は予め所望のインピーダンス値となるように制御しておく。
【００４２】
筒状磁石２１６、２１６ａの磁界の影響を受けてマグネトロン放電が発生し、ウエハ４００の上方空間に電荷をトラップしてプラズマ生成領域２２４に高密度プラズマが生成される。そして、生成された高密度プラズマにより、サセプタ２１７上のウエハ４００の表面にプラズマ処理（窒化処理）が施される。
【００４３】
プラズマ処理が終わると、筒状電極への電力供給を停止し、窒素含有ガスを処理室２０１から排気する。排気した後、ウエハ４００は、図示略の搬送機構を用いて、基板搬入と逆の手順で処理室２０１外へ搬送される。
【００４４】
処理室２０１外へ搬送された基板４００は、別に設けた加熱装置に搬入される。加熱装置は、プラズマ処理を行ったＭＭＴ装置とは別のＭＭＴ装置３００を用いても良いし、専用の加熱装置でも良い。
搬送された基板４００は、加熱装置にて所定の温度に加熱される。
その後、加熱装置から搬送機構を用いて、基板搬入と逆の手順で加熱装置外へ搬送される。
【００４５】
次に、本発明と比較例とを比較する。
本発明の場合、プラズマ処理を施した後、引き続き同じ処理室で基板の加熱を行うものである。即ち、別チャンバ処理の場合、第１の工程の後、基板搬送室を経由して、第２の工程の処理室へ搬送されるため、基板搬送室を通過する分、スループットが落ちる。従って、本発明は、別の加熱装置に搬送する必要が無いので、比較例に比べてスループットが非常に高い。
また、比較例では、基板搬送室は、ドライポンプで雰囲気を引いているため、真空ポンプで引いている処理室と比較すると真空度が低い。そのため、第１の工程の処理室から第２の工程の処理室へ搬送するときに、基板が酸化する可能性が高くなったり、不要物質などの付着により基板が汚染される可能性が高くなる。その結果、出来上がった半導体の電気特性が低くなる。一方、本発明では、同一チャンバ（処理室）で第１の工程および第２の工程の処理を行っているので、再酸化が起きず、基板が汚染されることもない。
また、プラズマ処理を行った後、引き続き同じ装置で加熱処理を行うことができるので、プラズマ処理装置とは別に、新たに加熱装置を用意する必要が無い。これにより、装置価格の低減、クリーンルーム中に設置するために必要な面積の低減を図ることができる。
【００４６】
尚、本発明ではＭＭＴ装置を用いて実施する例を説明したが、それに限られるものではなく、他の枚葉装置を用いて実施してもよい。前述の枚葉装置は、例えば、並行平板、ＩＣＰ（Inductively Coupled Plasma）、ＥＣＲ（Electron Cyclotron Resonance）装置である。
【００４７】
以上説明した本発明の実施態様を列記すれば次の通りである。
【００４８】
本発明の第１の態様によれば、基板を処理する処理室と、プラズマを生成するプラズマ生成部と、基板を加熱する加熱部と、ガス供給部と、第１の工程として供給された窒素含有ガスをプラズマ生成部によりプラズマ化し、さらに加熱部により基板を加熱し、第２の工程としてプラズマ生成を停止し、さらに基板温度を４５０℃以上で加熱する制御部を有する基板処理装置が提供される。
【００４９】
本発明の第２の態様によれば、基板を処理する処理室と、プラズマを生成するプラズマ生成部と、基板を加熱する第１及び第２の加熱部と、ガス供給部と、第１の工程として供給された窒化含有ガスをプラズマ生成部によりプラズマ化し、さらに第１の加熱部により基板を加熱し、第２の工程としてプラズマ生成を停止し、さらに第１及び第２の加熱部で基板加熱する制御部を有する基板処理装置が提供される。
【００５０】
本発明の第３の態様によれば、本発明の第２の態様の基板処理装置であって、第２の工程において、基板温度を４５０℃以上で加熱する基板処理装置が提供される。
【００５１】
本発明の第４の態様によれば、基板を処理する処理室と、プラズマを生成するプラズマ生成部と、基板を載置し、基板を加熱する第１の加熱部を有する基板載置部と、ガス供給部と、前記基板載置部と対向した面に設けられ、基板処理面を加熱する第２の加熱部と、第１の工程として供給された窒化含有ガスをプラズマ生成部によりプラズマ化し、さらに第１の加熱部により基板を加熱し、第２の工程としてプラズマ生成を停止し、さらに第１及び第２の加熱部で基板を加熱する制御部を有する基板処理装置が提供される。
【００５２】
本発明の第５の態様によれば、本発明の第１から４のいずれかの態様の基板処理装置であって、基板処理装置の第２の工程の基板温度を、５３０℃とする基板処理装置が提供される。
【００５３】
本発明の第６の態様によれば、本発明の第１から５のいずれかの態様の基板処理装置であって、基板処理装置の第１の工程では、基板処理温度を４００℃とする基板処理装置が提供される。
【００５４】
本発明の第７の態様によれば、基板を処理する処理室と、プラズマを生成するプラズマ生成部と、基板を加熱する加熱部と、ガス供給部と、を有する基板処理装置における半導体製造方法であって、第１の工程として供給された窒素含有ガスをプラズマ生成部によりプラズマ化し、さらに加熱部により基板を加熱し、第２の工程としてプラズマ生成を停止し、さらに基板温度を４５０℃以上で加熱する半導体製造方法が提供される。
【００５５】
本発明の第８の態様によれば、基板を処理する処理室と、プラズマを生成するプラズマ生成部と、基板を加熱する第１及び第２の加熱部と、ガス供給部とを有する基板処理装置における半導体製造方法であって、第１の工程として供給された窒化含有ガスをプラズマ生成部によりプラズマ化し、さらに第１の加熱部により基板を加熱し、第２の工程としてプラズマ生成を停止し、さらに第１及び第２の加熱部で基板加熱する基板処理装置が提供される。
【００５６】
本発明の第９の態様によれば、本発明の第８の態様の半導体製造方法であって、第２の工程において、基板温度を４５０℃以上で加熱する半導体製造方法が提供される。
【００５７】
本発明の第１０の態様によれば、基板を処理する処理室と、プラズマを生成するプラズマ生成部と、基板を載置し、基板を加熱する第１の加熱部を有する基板載置部と、ガス供給部と、前記基板載置部と対向した面に設けられ、基板処理面を加熱する第２の加熱部とを有する基板処理装置における半導体製造方法であって、第１の工程として供給された窒化含有ガスをプラズマ生成部によりプラズマ化し、さらに第１の加熱部により基板を加熱し、第２の工程としてプラズマ生成を停止し、さらに第１及び第２の加熱部で基板を加熱する制御部を有する半導体製造方法が提供される。
【００５８】
本発明の第１１の態様によれば、本発明の第７から１０のいずれかの態様の半導体製造方法であって、基板処理装置の第２の工程の基板温度を、５３０℃とする半導体製造方法が提供される。
【００５９】
本発明の第１２の態様によれば、本発明の第７から１１のいずれかの態様の半導体製造方法であって、基板処理装置の第１の工程では、基板処理温度を４００℃とする半導体製造方法が提供される。
【図面の簡単な説明】
【００６０】
【図１】本発明の実施形態に係る基板処理装置に用いられる処理炉を示す縦断面図である。
【図２】ＰＮＡを行う前の膜組成図である。
【図３】ＰＮＡを行った後の膜組成比較図である。
【図４】本発明のランプ加熱ユニットの性能図である。
【図５】比較例に用いられる装置の断面図である。
【符号の説明】
【００６１】
１００  ＭＭＴ処理炉
２００  ウエハ
２０１  処理室
２１５  筒状電極
２１６、２１６ａ  筒状磁石
２７８  光透過性窓部
２８０  ランプ加熱ユニット
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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