(57)【要約】【課題】従来は良好な酸化膜／シリコン界面を得るための高温プラズマ酸化処理のように被処理体を極短時間高温にしてイオン及びラジカルを作用させる処理を、高エネルギー密度の光により変色する可能性のあるガラス基板上で行うことのできる処理装置がなかった。【解決手段】プラズマ放電を用いた処理を行っている処理チャンバ内に配置された被処理体に対して、フラッシュランプによる短時間の光照射を処理面側から行い、高密度のラジカルとイオンを含む雰囲気下で極短時間の高温熱処理を行って薄膜形成及び薄膜改質を実現する半導体装置の製造方法及び製造装置である。【選択図】      図１
2008141067.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
処理チャンバ内におけるプロセスガス雰囲気下で発生させたプラズマに晒される被処理体の処理面を、処理面側からの光照射によって加熱することを特徴とする半導体装置の製造方法。
【請求項２】
前記プラズマが表面波プラズマであることを特徴とする請求項１に記載の半導体装置の製造方法。
【請求項３】
前記プラズマに晒される前記被処理体に交流電源を印加し、前記被処理体の処理面近傍に電界を発生することを特徴とする請求項１に記載の半導体装置の製造方法。
【請求項４】
前記処理チャンバにおいて、前記被処理体の処理面に対向する壁部分に気密に配置された、２００ｎｍよりも長い波長の光を透過する透明な誘電体を通して、前記光を前記被処理体の表面に照射するとともに、前記誘電体を通して電磁波を前記処理チャンバ内に導入し、前記プラズマを発生させて前記被処理体の処理面を処理することを特徴とする請求項１に記載の半導体装置の製造方法。
【請求項５】
前記光照射がフラッシュランプによるランプ光であり、光照射の時間が１ｍｓｅｃから１００ｍｓｅｃ間であることを特徴とする請求項１に記載の半導体装置の製造方法。
【請求項６】
前記処理チャンバに導入される前記プロセスガスが少なくとも酸素か窒素のいずれかを含むことを特徴とする請求項１に記載の半導体装置の製造方法。
【請求項７】
前記被処理体の表面に設けられたシリコン膜に対して、酸素ガス又は、酸素ガス及び希ガスの混合ガスを前記プロセスガスとして前記プラズマ放電を生じさせ、前記プラズマ放電が生じている間に前記被処理体の処理面へ、処理面側からの光照射を行うことを特徴とする請求項１に記載の半導体装置の製造方法。
【請求項８】
同一の真空系内で大気開放することなく、前記前記被処理体への光照射処理に続いて、所望する膜厚までＣＶＤ装置による絶縁膜成膜を行うことを特徴とする請求項７に記載の半導体装置の製造方法。
【請求項９】
処理チャンバ内に形成されたプロセスガス雰囲気下に配置された被処理体に対して、アンテナから放射した電磁波を前記プロセスガスに作用させてプラズマを発生させるプラズマ発生部と、
前記プラズマまたはプラズマから発生した活性種により処理される前記被処理体の処理面に光照射を行い、前記処理面を加熱する光照射部と、を具備し、前記プラズマ発生部と、前記光照射部と、を前記処理面と対向する位置に配置したことを特徴とする半導体製造装置。
【請求項１０】
前記半導体製造装置において、
前記処理チャンバは、被処理体の処理面に対向する壁部分に気密に嵌合され、２００ｎｍよりも長い波長の光を透過させる透明な誘電体を具備し、
前記プラズマ発生部の前記アンテナ及び前記光照射部は、前記誘電体の大気圧側に隣接して配置され、前記アンテナから前記誘電体を通して前記処理チャンバ内に前記電磁波を放射して前記プラズマを発生させ、
前記光照射部が照射した光が前記プラズマに晒される前記被処理体を照射することを特徴とする請求項９に記載の半導体製造装置。
【請求項１１】
前記処理チャンバ内には、電極機能を備えて交流電源が接続された、前記被処理基板を保持する基板保持台が備えられ、前記プラズマに晒される前記被処理体に交流電源を印加し、前記被処理体の処理面近傍に電界を発生することを特徴とする請求項９に記載の半導体製造装置。
【請求項１２】
前記誘電体が石英により形成されることを特徴とする請求項９に記載の半導体製造装置。
【請求項１３】
前記光照射部が光源としてフラッシュランプを備えることを特徴とする請求項９に記載の半導体製造装置。
【請求項１４】
処理室内に被処理体を保持する基板保持台を備え、排気系により所望の真空状態が保持される処理チャンバと、
前記処理チャンバ内にガス源から所望のプロセスガスを供給するガス導入系と、
前記基板保持台に保持される前記被処理体の処理面に対向する前記処理チャンバの壁部分に気密に嵌合される透明な誘電体と、
前記処理チャンバ内に形成されたプロセスガス雰囲気下に配置された前記被処理体に対して、複数の配列されたアンテナから発生させた電磁波を前記誘電体を通じて放射し、プラズマを発生させるプラズマ発生部と、
前記誘電体を透過させて、前記プラズマに晒される前記被処理体の処理面に光照射を行い、前記処理面を加熱する光照射部と
前記基板保持台に交流電源を印加し、保持される前記被処理体の処理面近傍に電界を発生する交流電源と、
を具備することを特徴とする半導体製造装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、例えば液晶表示装置のような表示装置のガラス基板を用いた半導体装置の製造プロセスにおいて、プラズマを用いた表面改質および薄膜形成に用いる半導体装置の製造方法及びその製造装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
一般に、半導体装置を形成するための製造工程において、成膜工程、マスク形成工程、エッチング工程及び熱処理工程がある。この熱処理工程においては、半導体装置の高集積化に伴い微細化された回路素子に対して熱処理による特性劣化を防止するために、極短時間で熱処理が完了することが必要とされている。
【０００３】
特に、液晶表示装置等の製造プロセスでは、ガラス基板上に半導体装置を形成するためガラスの耐熱温度の制約を受け、極短時間の局部的な熱処理を必要とすることがある。それらの短時間熱処理を行う手段として、エキシマレーザーやフラッシュランプが用いられている。
【０００４】
これまで極短時間の熱処理は、ドーパントの活性化やアモルファスシリコンの結晶化などを目的に行われ、その多くは還元性雰囲気下や不活性雰囲気下で行われている。
【０００５】
また、例えば、特許文献１に記載されるように、薄膜改質を目的とした極短時間の熱処理として、放電管で活性化した窒素ラジカルを容器内に導入し、窒素ラジカルの多い雰囲気下で非処理体の表面をフラッシュランプで極短時間熱処理して被処理体の表面のみを窒化する方法が提案されている。さらに、特許文献２に記載されるように、処理チャンバー内でプラズマ放電を行いプロセスガスを分解して成膜を行うと同時に被処理体の裏面から光照射による加熱を行うという方法が提案されている。
【特許文献１】特開２００３−２７３１０３号公報
【特許文献２】特開２００１−３１３２６２号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
前述した特許文献１に記載された従来の熱処理法によってにおける還元性雰囲気下、不活性雰囲気下及びラジカル雰囲気下で被処理体に極短時間の熱処理を施すことはできる。しかしながら、それらの雰囲気下では、イオンを被処理体に入射させながら極短時間に熱処理を施すことはできない。イオンはそれ自体の反応性が高いだけでなく、被処理体への入射運動エネルギーをコントロールすることができ、被処理体表面での反応を制御する上で重要な役割を果たす。
【０００７】
一方で、特許文献２に記載された従来の熱処理法ではイオンやとラジカルを同時に作用させつつ被処理体を光照射で加熱することが可能であるが、被処理体の裏面へ光照射を行う方法を採っているため光照射に用いる光源に制約がある。すなわち、例えばフラッシュランプのような放射エネルギー密度の高い光源を用いて極短時間の高温加熱を行うと、裏面から光を照射した場合には図５に示すようにガラス基板の光学特性が変化し、ガラス基板の変色を生じることがあり、放射エネルギー密度の高い光源を用いることができない。例えば、液晶表示装置などにおいてガラス基板が変色すると表示特性が劣化するため使用できない。
【０００８】
そこで、本発明は、上記課題に対処してなされたもので、基板を変質させることなくイオンやラジカルを作用させつつ、放射エネルギー密度の高い光源を用いた極短時間の高温加熱処理を可能とする半導体製造装置、及び、その半導体製造装置を用いた半導体装置の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】
【０００９】
上記目的を達成するために本発明は、処理チャンバ内におけるプロセスガス雰囲気下で発生させたプラズマ放電に晒される被処理体の処理面を処理面側からの光照射によって加熱する半導体装置の製造方法を提供する。さらに本発明は、処理チャンバ内に形成されたプロセスガス雰囲気下に配置された被処理体に対して、アンテナから放射した電磁波を前記プロセスガスに作用させてプラズマ放電を発生させるプラズマ発生部と、前記プラズマ放電に晒される前記被処理体の処理面に光照射を行い、前記処理面を加熱する光照射部と、を備え、前記プラズマ発生部と、前記光照射部と、を前記処理面と対向する位置に配置したる半導体製造装置を提供する。
【００１０】
また本発明は、中空内に被処理体を保持する基板保持台を備え、排気系により所望の真空状態を保持する処理チャンバと、前記処理チャンバ内にガス源から所望のプロセスガスを供給するガス導入系と、前記基板保持台に保持される前記被処理体の処理面に対向する前記処理チャンバの壁部分に気密に嵌合される透明な誘電体と、前記処理チャンバ内に形成されたプロセスガス雰囲気下に配置された前記被処理体に対して、アンテナから放射した電磁波を前記プロセスガスに作用させてプラズマ放電を発生させるプラズマ発生部と、前記プラズマ放電に晒される前記被処理体の処理面に処理面側からの光照射を行い、前記処理面を加熱する光照射部と、前記基板保持台に交流電源を印加し、保持される前記被処理体の処理面近傍に電界を発生する交流電源と、で構成される半導体製造装置を提供する。
【発明の効果】
【００１１】
本発明によれば、基板を変質させることなくイオンやラジカルを作用させつつ、放射エネルギー密度の高い光源を用いて極短時間の高温加熱処理をすることが可能となり、良好な酸化膜／シリコン界面を得るための高温プラズマ酸化処理ができる半導体製造装置、及び、その半導体製造装置を用いた半導体装置の製造方法を提供することができる。
【００１２】
さらに、照射光を吸収する被処理体のみを加熱するので、Ｓｉ基板に対して耐熱温度が低いガラス基板の加熱を抑えつつガラス基板上のＳｉ薄膜を局部的に加熱し、Ｓｉ薄膜を高温にしてイオン及びラジカルを作用させることができ、ガラス基板上に設けたＳｉ薄膜の改質に有用である。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１３】
以下、図面を参照して本発明の実施形態について詳細に説明する。  
図１は、本発明の半導体装置の製造方法を実現するための第１の実施形態に係る半導体製造装置の一構成例を示す。本実施形態では、製造方法の一例として、被処理体としての被処理基板２０に絶縁膜を形成する処理方法について説明する。  
この半導体製造装置１は、処理チャンバ１０と、アンテナ２、導波管３、電磁波源となる高周波発振器４、被処理基板にバイアス電圧をかけるための交流電源５、ガス導入系７、排気系（ガス排出系）８、フラッシュランプ１４、ランプ光を反射する反射笠１９等を備えている。
【００１４】
処理チャンバ１０は、ガス排気系８内の真空ポンプにより排気されて所望する真空度（ここでは、真空状態或いはその近傍にまで減圧した状態を含むものとする）に維持可能な円柱又は四角の箱（直方体又は立方体）形状の気密な中空の処理室を有する真空容器である。処理チャンバ１０の処理室は、上壁１１ａ、底壁１１ｂ、及び上壁１１ａの周縁と底壁１１ｂの周縁とを繋ぐ周壁１１ｃにより形成され、被処理基板を出し入れするための図示しないゲートが設けられている。また処理チャンバ１０は、例えばアルミニウムやステンレス鋼等の金属材料を用いて、壁部の厚さ等が所望する真空度を維持できる強度になるように形成されている。
【００１５】
さらに上壁１１ａは、中央に四角形又は円形で鍔部１３ａが全周に亘り形成される開口部１３が開口され、この開口部は透光性の誘電体部材１２が嵌合して気密に塞がれている。透光性の誘電体部材１２とは光加熱するための光の波長に対して比較的吸収および反射の少ない材料で、さらにプラズマを発生させるためのマイクロ波を通過させる材料である。誘電体部材１２は、壁の一部を構成している。誘電体部材１２も前述した真空度を維持できる強度に形成されている。誘電体部材１２を形成する誘電体材料としては、例えば合成石英を用いることができる。
【００１６】
これらの上壁１１ａと誘電体部材１２との間を気密にする封止機構を有している。封止機構は、例えば、開口部１３の鍔部１３ａの上面に一周に亘る溝１５が形成し、シール部材となる例えばＯ−リング１６を嵌め込み、誘電体部材１２との間に気密性を持たせている。
【００１７】
また処理チャンバ１０内には、電極機能を備え、被処理基板２０を保持する基板保持台９が設けられている。尚、この基板保持台９内に、後述する本実施形態の加熱機構以外の加熱機能（ヒータ又はランプ等）及び冷却機能（冷媒による冷却又はガス冷却等）が、別途搭載されていても構わない。
【００１８】
図１に示すように、アンテナ２は、細長い直方体を成す複数の導波管スロットアンテナ１７を、その長手方向が互いに平行となるように並べて構成している。なお、本実施形態のアンテナ２の配置では、互いに隣り合う導波管スロットアンテナ１７同士が密着するように隣接しているが、互いに隣り合う導波管スロットアンテナ１７の間には任意で間隔を設けてもよい。
【００１９】
これら導波管スロットアンテナ１７は夫々、管壁の一部である下壁に複数のスリット状の開口部（スロット）１７ａを有している。これらの導波管スロットアンテナ１７は、一列または、それ以上の複数列で互い違いに開口部１７ａが配列される。これらの開口部１７ａ近傍で起きる電磁界結合を利用して電磁波を放射することで、夫々がアンテナとして機能する。
【００２０】
導波管スロットアンテナ１７は、一般に金属で構成されるため、誘電体で形成されるアンテナと比べて誘電損失が少なく、大電力に対する耐性が高いという特長がある。また、導波管スロットアンテナ１７は、構造が単純で放射特性の設計が比較的正確に行えるため、大型の被処理基板をプラズマで処理するための半導体製造装置に適している。特に、アンテナ２は、大型の液晶表示装置等に用いる角型基板の大きさに合わせて、複数の導波管スロットアンテナ１７を並べて配置することにより、大面積基板の表面改質や絶縁膜の形成を均一に処理することができる。
【００２１】
これら導波管スロットアンテナ１７の長手方向の一端部は夫々、導波管３を介して高周波発振器４と連結されている。これにより、高周波発振器４が発生した電磁波は、導波管３を介して各導波管スロットアンテナ１７に導かれる。なお、高周波発振器４と導波管スロットアンテナ１７の間に分配器を介して、１台の高周波発振器４から複数の導波管スロットアンテナ１７へ電磁波の供給を行ってもよい。前記高周波発振器４としては、例えば、２．４５ＧＨｚの発振器を用いることができる。
【００２２】
被処理基板２０の処理面を加熱するための光照射手段は、上記処理面と対向する位置に設けられる。例えば、導波管スロットアンテナ１７同士が隣接したそれぞれの箇所に加熱するための光照射手段であるフラッシュランプ１４及び反射笠８０ａが配置される。つまり、光照射手段を処理チャンバ１０の外部で誘電体部材１２を通して被処理基板２０に対向する位置に配置している。特に、フラッシュランプ１４及び反射笠８０ａの設置位置は、開口部１７ａからの電磁波の放射を妨げぬ位置となるように考慮している。フラッシュランプ１４の発光波長は少なくとも誘電体部材１２を透過し、被処理基板２０の被処理部に吸収される波長を含む。
【００２３】
また、処理チャンバ１０には、ガス導入系７と、排気系８とが設けられている。  ガス導入系７は、酸化処理を行う場合には、例えば、プロセスガスとして酸素を処理チャンバ１０の内部に導入するためのガス流量計（例えば、マスフローコントローラ）やバルブにより構成される機構である。ここではプロセスガスを酸素としたが、プロセスガスは酸素に限定されるものではなく、他にも例えばヘリウム、ネオン、アルゴン、クリプトン、又はキセノンなどの希ガスと酸素との混合ガスや、窒素ガス、シラン、テトラエトキシシランに代表される有機珪素化合物、亜酸化窒素など処理の内容に応じて選べばよい。さらに、ガス導入系７には、上記プロセスガスを収容するガス源（例えば着脱可能な単数または複数のガスシリンダ）１８が設けられている。
【００２４】
前述したプロセスガスにおけるガス排出は、排気系８が兼用して行う。排気系８のポンプとしては、例えば、ターボ分子ポンプ及び背圧を得るためのメカニカルポンプを用いることができる。
【００２５】
この半導体製造装置１では、処理チャンバ１０の内部に誘電体部材１２から電磁波を入射させると、ガス導入系７によって処理チャンバ１０の内部に導入されるプロセスガスが励振されてプラズマが生じ、誘電体部材１２近傍のプラズマ内の電子密度が増加する。さらに誘電体部材１２近傍のプラズマ内の電子密度が増加していくと、電磁波はプラズマ内を伝播することが困難になり、このプラズマ内で減衰する。従って、誘電体部材１２から離れた領域には電磁波が届かなくなり、プロセスガスが電磁波によって励振される領域は、誘電体部材１２の近傍に限られるようになる。この状態が、表面波プラズマが生じている状態である。
【００２６】
この表面波プラズマが生じている状態においては、電磁波によるエネルギーが与えられてラジカル、電子及びイオンの発生する領域が誘電体部材１２の近傍に局在する。  
つまり、表面波プラズマは、誘電体部材１２からの距離によってラジカル、電子及びイオンの密度及びエネルギーが異なる。
【００２７】
また、表面波プラズマが生じている状態においては、誘電体部材１２近傍のラジカル、電子及びイオンの生成領域から離れた位置に配置される被処理基板２０の近くでは電子温度（電子のエネルギー）が低くなり被処理基板２０の表面近傍に生じるシースの電界が小さい。そのため、被処理基板２０へのイオンの入射エネルギーが低く、イオンによる被処理基板２０の損傷が少ない。シースの電界強度は、被処理基板２０を保持する基板保持台９に、直流成分を排除するコンデンサ６を介して接続した交流電源５から、例えば１３．５６MHｚの交流電圧を印加することによって強めることができる。すなわち、シースの電界強度に依存する被処理基板２０へのイオンの入射エネルギーを基板保持台９に印加する交流電圧の振幅や周波数を変えることでコントロールし、それぞれの処理に応じたイオンアシスト効果を得ることができる。
【００２８】
本実施形態における各フラッシュランプ１４の管内には、キセノンなどの放電ガスが封入されており、管の両端に設けた電極間にたとえば３ＫＶ程度の電圧を印加して１ｍｓｅｃから１００ｍｓｅｃ程度の間、管の断面積に対して２５００Ａ／ｃｍ２程度の電流密度で電流を流し、放電ガスを発光させる。フラッシュランプ１４及び反射笠１９は、大気圧下の処理チャンバ１０外から開口部１７ａからの電磁波の放射を妨げぬように誘電体部材１２を透過して被処理基板２０にランプ光を放射する。
【００２９】
この場合、フラッシュランプ１４から約５０ｍｍ離れた位置でのエネルギー密度は２０Ｊ／ｃｍ２程度である。放電のための電源には通常コンデンサ（図示せず）を用いる。また、放電のトリガーは通常のフラッシュランプ装置では管の表面に設けたトリガー電極にたとえば８ＫＶの電圧をかけることによって行うが、本実施形態の半導体製造装置１では、フラッシュランプ１４が開口部１７ａからの電磁波にさらされるため、トリガー電極は用いず、電極への電力の供給の有無をもってトリガーに代える。
【００３０】
ここで、図２は、フラッシュランプ１４によりガラス基板の表面を１４００℃まで加熱した際のガラス基板内部の深さ方向の温度特性を示す図である。  
この温度特性によると、フラッシュランプ１４を点灯させてから１ｍｓｅｃ程度でガラス基板表面の温度が１４００℃に達する。ガラス基板の表面がこのような温度変化をした場合でも、深さ５０μｍの基板内部の最高温度は４００℃程度にとどまり、ガラス基板に加熱に伴う歪は生じない。尚、ガラス基板の表面の温度は１４００℃に限定されるものではなく、ガラス基板の歪みが発生しない上限で処理目的に応じて温度を設定することができる。特に、ガラス基板の種別（材質）により加熱温度の上限は異なっているため、プロセス条件設定時に適宜設定される。
【００３１】
次に、図３に示すフローチャートを参照して、本実施形態の半導体製造装置１において、プロセスガスに酸素を用いたプラズマ酸化処理の一例を説明する。  
まず、基板保持台９上に、シリコン薄膜を成膜したガラス基板である被処理基板２０を配置する（ステップＳ１）。このとき予備加熱として、基板保持台９に設けられているヒータ等によって、被処理基板２０を適切な温度（ガラス基板の歪点以下）に保ってもよい。処理チャンバ１０内を排気系８により排気して大気圧から高真空まで排気する（ステップＳ２）。尚、真空度は、残留ガス（大気を含む）がほぼ排気された実質的な真空状態であればよい。処理チャンバ１０内のガス圧が８０Ｐａとなるように、ガス導入系７から処理チャンバ１０内に酸素を２００ＳＣＣＭの流量で供給する（ステップＳ３）。
【００３２】
高周波発振器４をＯＮして、電磁波を入射して誘電体部材１２下に表面波プラズマを発生させる（ステップＳ４）。入射された２．４５ＧＨｚの電磁波は、導波管３を介してアンテナ２を構成する各導波管スロットアンテナ１７に導かれる。導波管スロットアンテナ１７から放射された電磁波は、誘電体部材１２を介して処理チャンバ１０の内部に所定の電力密度で入射される。
【００３３】
入射した電磁波により、プロセスガスが励振されて、誘電体部材１２の内面近傍にプラズマが生じ、誘電体部材１２の内面近傍のプラズマ内の電子密度が増加する。  
誘電体部材１２の内面近傍のプラズマ内の電子密度が増加していくと、電磁波はプラズマ内を伝播することが困難になり、このプラズマ内で減衰する。従って、誘電体部材１２の内面から離れた領域には電磁波が届かなくなり、表面波プラズマが生じる。表面波プラズマ状態の高密度なプラズマにより酸素分子が励振され、効率良く酸素ラジカルが生成される。
【００３４】
生成した酸素ラジカルは拡散流として被処理基板２０に到達する。すなわち、被処理基板２０上のシリコン膜に高密度の酸素ラジカルが供給され、酸化反応が促進される。このとき、被処理基板２０上のシリコン膜の表面が高エネルギーのプラズマにさらされることがないためプラズマによる被処理基板２０の損傷を防ぐことができる。  
この被処理基板２０に高密度の酸素ラジカルが供給されている状態で、フラッシュランプ１４の管の両端に設けた電極間に３ＫＶの電圧を印加すし、フラッシュランプ１４を放電させる（ステップＳ５）。放電時間はコンデンサに蓄積された電荷量によって異なるが通常は１ｍｓｅｃから１００ｍｓｅｃとする。
【００３５】
ここで１００ｍｓｅｃ以内とするのは、経験的に得た数値である。被処理基板となる液晶用基板として、歪点が７００℃未満の無アルカリガラス基板が採用され、そのガラス基板上に例えば、シリコン薄膜が設けられている構成の場合、シリコン薄膜からの熱伝導による無アルカリガラス基板の変形を防止するためには放電時間が１００ｍｓｅｃ以内であることが望ましいためである。
【００３６】
フラッシュランプ１４から照射されたランプ光は、誘電体部材１２を透過してガラス基板上のシリコン薄膜に吸収される。シリコン薄膜はシリコンの融点近傍まで昇温する。  
これにより、高温で原子の動きの激しい状態のシリコンと、シリコン薄膜中を高速で拡散する酸素ラジカルが反応することにより、シリコン薄膜の表面に欠陥の少ない生成した酸化シリコン薄膜が形成され、良好な酸化膜／シリコン界面が得られる。
【００３７】
その後、高周波発振器４をＯＦＦし、プラズマ放電を停止する（ステップＳ６）。  
このプロセスで形成されるシリコン酸化膜は、数ｎｍに留まってしまうため、以降の必要とされる膜厚までは、ＣＶＤ装置を用いて酸化膜を堆積させて積み増す（ステップＳ７）。このプロセス工程を移行させる際に、フラッシュランプ１４を照射したプラズマ酸化膜を大気に晒せずに、ＣＶＤ装置で堆積させて、酸化膜同士の界面を良好に保つことが望まれる。従って、本実施形態の半導体製造装置が真空搬送路でＣＶＤ処理室に連結するマルチチャンバ構成の装置システムを構築することがよい。尚、本実施形態の半導体製造装置のみで実施する場合には、処理チャンバ１０の処理室をＣＶＤ処理室として利用してもよい。この場合には、プロセスガスとしてシラン、テトラエトキシシランなどシリコンを含む化合物ガス及び亜酸化窒素、酸素など酸素の供給源となるガスを用い、表面波プラズマでプロセスガスを分解して成膜する。
【００３８】
このように、本実施形態の半導体製造装置１を用いれば、シリコン基板のみならず、シリコン基板に比べて耐熱性の低いガラス基板上のシリコン薄膜に対しても高密度ラジカル中での高温熱処理が可能であり、プラズマ酸化処理において、欠陥の少ない酸化膜／シリコン界面を実現することができる。なお、本実施形態の説明では、プラズマ処理として、絶縁膜の形成を例に挙げたが、本発明の処理装置は、絶縁膜の形成だけでなく、表面改質等にも用いることができる。例えば、希ガスをプロセスガスとしたプラズマ放電中でアモルファスシリコンに対して極短時間の高温加熱処理を行い、イオンアシストを行いつつ多結晶化させたりすることができる。
【００３９】
次に、第２の実施形態について説明する。  
図４に示すように、本実施形態は、前述した第１の実施形態（図１）において導波管スロットアンテナ１７間に設けられているフラッシュランプ１４及び反射笠１９を処理チャンバ１０内に設けた例である。この構成においては、誘電体部材１２の近傍に局在している表面波プラズマ内でプロセスガスより生成し、被処理基板２０に作用させようとするラジカル及びイオンが通過するのに最低限の影響で済むように配置を考慮する。
【００４０】
本実施形態によれば、処理チャンバ１０内の被処理基板の近傍に設けているため、第１の実施形態に用いたフラッシュランプ１４と同じ光量を得る場合には、小型化及び省消費電力化を実現できる。
【００４１】
尚、本発明は以下の第１乃至第１６の方法又は形態を含んでいる。  
第１の方法として、半導体装置の製造方法は、プロセスガスのプラズマ放電が生じている容器内に配置された被処理体を、処理面側からの光照射によって加熱するものである。この第１の方法により、高密度のラジカルとイオンを含む雰囲気下で極短時間の高温熱処理を行うことができる。
【００４２】
第２の方法として、第１の方法におけるプラズマ放電に表面波プラズマを用いるものである。表面波プラズマを用いることにより、ラジカル及びイオンを被処理体の全面に渡って均一に供給することができる。  
第３の方法は、被処理体を配置する台に交流電源を接続し、被処理体近傍に電界を発生させるものである。この方法を用いることにより、被処理体へのイオンの入射エネルギーを制御することができる。
【００４３】
第４の方法は、処理チャンバの少なくとも一部分が２００ｎｍよりも長い波長の光を透過する誘電体により形成され、その誘電体を通して処理面側から光を被処理体に照射するとともに、誘電体を通して電磁波を容器内に導入し、プラズマ放電を発生させるものである。この方法により、誘電体全面から光を照射するとともに誘電体全面から電磁波を導入してプラズマ放電を発生させるため、均一性の高い処理が可能となる。
【００４４】
第５の方法は、誘電体の材料を石英を用いる。この石英にすることにより不純物の影響の少ない処理が実現される。  
第６の方法は、フラッシュランプを用いて、略１msecから１００msecの光照射時間によるランプ光を処理面側から被処理基板の処理面に照射して加熱するものである。
【００４５】
第７の方法は、プロセスガスを少なくとも酸素か窒素のいずれかを含むガスにするものである。そのようなガスを使うことにより、極短時間の酸化または窒化処理ができる。
【００４６】
第８の方法は、被処理体の表面にシリコン膜を設け、酸素または酸素と希ガスの混合ガスをプロセスガスとしてプラズマ放電を生じさせ、プラズマ放電が生じている間に被処理体へ光照射を行うステップを有するものである。第８の方法を用いることにより、シリコン膜の表面に構造欠陥の少ない極薄酸化膜を形成することができる。
【００４７】
第９の方法は、同一の真空系内で大気開放することなく、プラズマ放電及びランプ光照射のステップに続いてＣＶＤ装置による絶縁膜成膜を行うものである。第９の形態に係る方法を用いることにより、構造欠陥の少ない極薄酸化膜上に極薄酸化膜とＣＶＤ膜の界面を汚染することなくＣＶＤ膜を堆積し、絶縁膜厚を増すことができる。
【００４８】
第１の形態は、処理チャンバ内のプラズマ発生部と、基板保持台上に配置した被処理体を処理面側からの光照射によって加熱する手段を備えた構成であり、第１の方法を実施する。  
第２の形態は、プラズマ発生部として、処理チャンバの少なくとも一部分を透明な誘電体で構成し、透明な誘電体を透過して処理チャンバ内に電磁波を放射するためのアンテナを設けたものであり、第２の方法を実施する。
【００４９】
第３の形態は、被処理体を配置する台に交流電源を接続する構成であり、被処理体近傍に電界を発生する。第３の方法を実施する。  
第４の形態は、誘電体が２００ｎｍよりも長い波長の光を透過する材質により形成され、誘電体を透過したランプ光を被処理体に照射するとともに、誘電体を通して電磁波を処理チャンバ内に導入する構成であり、第４の方法を実施する。
【００５０】
第５の形態は、誘電体は石英により形成され、第５の方法を実施する。 
第６の形態は、光照射の手段としてフラッシュランプを備えたものであり、第６の方法を実施する。  
第７の形態は、真空状態の処理チャンバ内または真空搬送機構に接続されたＣＶＤ装置により構成される。第９の方法を実施する。
【００５１】
光照射の手段としては、フラッシュランプの他、被処理基板の被処理面が所望の温度、例えば１４００℃に極短時間の処理で加熱できる光源であればよく、例えばレーザー光源であってもよい。さらに、プラズマ発生手段はマイクロ波励起によるプラズマ発生手段に限定されることなく平行平板対向電極間に高周波電力を印加してプラズマを発生するようにしてもよい。
【図面の簡単な説明】
【００５２】
【図１】本発明の半導体装置の製造方法を実現するための第１の実施形態に係る半導体製造装置の一構成例を示す図である。
【図２】ガラス基板の表面を１４００℃まで加熱した際のガラス基板内部の深さ方向における温度特性を示す図である。
【図３】第１の実施形態によるプラズマ酸化処理の一例を説明するためのフローチャートである。
【図４】第２の実施形態に係る半導体製造装置の一構成例を示す図である。
【図５】ガラス基板の透過率を示す図である。
【符号の説明】
【００５３】
１…半導体製造装置、２…アンテナ、３…導波管、４…高周波発振器、５…交流電源、６…コンデンサ、７…ガス導入系、８…排気系（ガス排出系）、９…基板保持台、１０…処理チャンバ、１１…、１１ａ…上壁、１１ｂ…底壁、１１ｃ…周壁１２…誘電体部材、１３…開口部、１３ａ…鍔部、１４…フラッシュランプ、１５…溝、１６…Ｏ−リング、１７…導波管スロットアンテナ、１７ａ…開口部（スロット）、１８…ガス源、１９…反射笠、２０…被処理基板。
【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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