JP6022785B2 - 半導体装置の製造方法、基板処理装置、及びプログラム - Google Patents

半導体装置の製造方法、基板処理装置、及びプログラム Download PDF

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Description

本発明は、ＣＶＤ（Chemical Vapor Deposition）処理装置等の基板処理装置や、該基板処理装置を用いた基板処理方法や半導体装置の製造方法に係り、例えば、プラズマを用いて半導体ウエハ（以下、ウエハという。）等の基板を複数連続して処理する際に、該複数の基板間の処理を均一に行うことを可能にする基板処理装置や基板処理方法や半導体装置の製造方法に関する。
ウエハなどの表面を処理する方法として、プラズマ処理が行われ、このようなプラズマ処理の為の装置として、例えば１回の処理において処理室にウエハ１枚を投入し、１枚のウエハを処理する枚葉装置が用いられている。このような枚葉装置においては、ウエハ処理の開始時において、処理室内のガス濃度や温度を安定させるために、半導体チップ生産用の製品用ウエハ（プロダクトウエハ）でないダミーウエハを数枚連続処理（事前処理）した後に、製品用ウエハを処理（本処理）する方法が用いられている。これは、ダミーウエハを使用する事前処理をしないで、本処理である製品用ウエハを窒化処理した場合は、製品用ウエハの最初の数枚は窒素濃度が低くなることがあるためである。一般的にこのダミーウエハには、ベアシリコン基板が使用される。
ところが、シリコン基板表面に酸化膜が形成された製品用ウエハを窒化処理する場合において、ダミーウエハ処理直後における処理開始時の製品用ウエハの酸化膜中の窒素濃度が高く、その後処理する製品用ウエハの酸化膜中の窒素濃度が低くなり、数枚処理後に安定する現象が見出された。この現象は、製品用ウエハ処理を行わないアイドル状態を長時間続けた後や、メンテナンスするために処理室内を大気開放した後などに、水素プラズマ処理等により処理室内を無酸素状態にした場合に発生することが分かっている。
このように、ダミーウエハ処理直後において製品用ウエハの酸化膜中の窒素濃度が減少していく原因は、ダミーウエハと製品用ウエハの表面の材料の差に因るものと考えられる。すなわち、製品用ウエハ表面の酸化膜を窒化する場合は、酸化膜中の酸素とガス中の窒素を置き換える反応モデルであると考えられ、この場合は、酸化膜中からガス中に酸素が吐き出されることになる。このようにして、製品用ウエハ表面の酸化膜から吐き出された酸素が、処理室内壁等に付着する酸素の量を多くする。すると、次の製品用ウエハの窒化処理時において、処理室内壁等に付着した酸素が処理室内に吐き出され、処理室内のガス中の活性化された窒素濃度が低くなり、製品用ウエハ表面の酸化膜中の窒素濃度が低くなるものと考えられる。
このように、処理室内壁等に付着している酸素は、通常のガス置換工程で除去することは困難であり、製品用ウエハの窒化処理時において、処理室内の空間へ出てきて、製品用ウエハに形成される酸窒化膜中に取り込まれ、酸窒化膜の特性に影響を与える。
一方、ベアシリコンであるダミーウエハに対し窒化処理を行っても、酸素が吐き出されることはない。したがって、ベアシリコンであるダミーウエハで事前処理を行っても、処理室内壁は無酸素状態が維持される。そのため、酸化膜を有する製品用ウエハで本処理を開始すると、処理室内壁に付着する酸素が増加していくことになる。これでは、製品用ウエハに対し均一な窒化処理を行うことができない。
そこで、本出願人においては、表面に酸化膜を形成したダミーウエハを用いて、製品用ウエハ処理（本処理）時と同じプロセス条件で、事前処理を行うことを考案した。しかしながら、この方法は、ダミーウエハとしてベアシリコンを使用する従来方法よりも改善されたが、ウエハの酸化膜中の窒素濃度がほぼ一定状態に落ち着くまでには、多数の酸化膜を形成したダミーウエハを処理する必要がある。
図６は、表面に酸化膜を形成したウエハを連続窒化処理した場合において、酸化膜中に注入された窒素含有量を示す図である。図６において、縦軸は、窒素ドーズ量、つまり酸化膜中に注入された窒素原子の数（１×１０５／ｃｍ２）を示し、横軸は、処理した製品用ウエハの処理番号である。処理番号は、処理した順に付されている。図６の例は、表面に１０ｎｍの厚さの酸化膜（ＳｉＯ２）を形成したシリコンウエハ５枚でダミー処理（事前処理）を行った後、製品用ウエハを１〜５０枚処理（本処理）したものである。無酸素雰囲気の状態は、例えば水素プラズマ処理により実現できる。
図６に示すように、窒素ドーズ量に関するウエハ間の標準偏差（１σ）は、処理した製品用ウエハの１〜２５枚目までは３．１１％であり、２６〜５０枚目までは０．９４％である。このように、従来は、窒素ドーズ量が漸次低下して落ち着くまでに、２５ないし５０枚程度、窒化処理を行う必要があった。また、このように事前処理されたダミーウエハは窒化されるので、再使用ができず、コスト高の一因となっていた。
特許文献１には、装置立上げ時等における金属汚染を低減するため、処理室内に設けたサセプタ上にウエハを載置しない状態で、処理室内に窒素ガスを供給しつつプラズマ放電し、該プラズマ放電時の処理室内圧力を、製品用ウエハをプラズマ処理する時の圧力よりも低くする技術が開示されている。これは、プラズマ放電時の処理室内圧力を低くすることにより、電子やイオンの衝突力を大きくし、処理室内の部材に付着した金属汚染物が出やすくして、出てきた金属汚染物を処理室内から排出するものである。
特開２００６−５２８７号公報
上述したように、従来の製品用基板処理においては、表面に酸化膜を形成した製品基板を窒化処理する場合に、事前に、表面に酸化膜を形成したダミー基板を多数窒化処理する必要があった。
本発明の目的は、事前処理に必要なダミー基板を従来よりも低減することができる基板処理技術を提供することにある。
本発明に係る基板処理方法の代表的な構成は、次のとおりである。
製品用基板を窒化処理する本処理工程と、製品用でないダミー基板を窒化処理する事前処理工程とを有し、前記本処理工程の前に前記事前処理工程を行う基板処理方法であって、
前記本処理工程は、
酸化膜が形成された製品用基板を処理室に搬入するステップと、
前記処理室内に窒素元素を含有する処理ガスを供給して前記処理室内を第１の圧力にするステップと、
前記処理室内に搬入された前記製品用基板を第１の電位にするステップと、
前記処理室内を前記第１の圧力とし、前記製品用基板を前記第１の電位とした状態で、前記処理室内に供給された処理ガスをプラズマ化して、前記製品用基板に形成された酸化膜を窒化処理するステップと、
前記処理室内を排気するステップと、
前記窒化処理された製品用基板を前記処理室から搬出するステップと、
を有し、
前記事前処理工程は、
酸化膜が形成されたダミー基板を前記処理室に搬入するステップと、
前記処理室内に窒素元素を含有する処理ガスを供給して前記処理室内を前記第１の圧力よりも低い第２の圧力にするステップと、
前記処理室内に搬入されたダミー基板を前記第１の電位よりも低い第２の電位にするステップと、
前記処理室内を前記第２の圧力とし、前記ダミー基板を前記第２の電位とした状態で、前記処理室内に供給された処理ガスをプラズマ化して、前記ダミー基板に形成された酸化膜を窒化処理するステップと、
前記処理室内を排気するステップと、
前記窒化処理されたダミー基板を前記処理室から搬出するステップと、
を有する基板処理方法。
また、本発明に係る基板処理装置の代表的な構成は、次のとおりである。
酸化膜が形成された被処理基板を収容し、該被処理基板に形成された酸化膜を窒化処理する処理室と、
前記窒化処理を行う処理ガスを前記処理室内へ供給するガス供給部と、
前記処理室内のガスを排出するガス排気部と、
前記処理室内へ供給された前記処理ガスをプラズマ化するプラズマ生成部と、
前記処理室内へ搬入された被処理基板の電位を変更する基板電位変更部と、
前記ガス供給部と前記ガス排気部と前記プラズマ生成部と前記基板電位変更部とを制御する制御部とを備え、
前記制御部は、
酸化膜が形成された被処理基板を前記処理室内へ搬入し、その後、前記ガス供給部から前記処理ガスを前記処理室内へ供給して、前記処理室内を第１の圧力にするとともに、前記処理室内に搬入された前記被処理基板を前記基板電位変更部により第１の電位にし、前記処理室内を前記第１の圧力とし前記被処理基板を前記第１の電位とした状態で、前記処理室内に供給された前記処理ガスを前記プラズマ生成部によりプラズマ化して、前記被処理基板に形成された酸化膜を窒化処理し、その後、前記処理室内のガスを前記ガス排気部により排出した後、前記被処理基板を前記処理室内から搬出する第１の被処理基板処理工程と、
酸化膜が形成された被処理基板を前記処理室内へ搬入し、その後、前記ガス供給部から前記処理ガスを前記処理室内へ供給して、前記処理室内を前記第１の圧力よりも低い第２の圧力にするとともに、前記処理室内に搬入された前記被処理基板を前記基板電位変更部により前記第１の電位よりも低い第２の電位にし、前記処理室内を前記第２の圧力とし前記被処理基板を前記第２の電位とした状態で、前記処理室内に供給された前記処理ガスを前記プラズマ生成部によりプラズマ化して、前記被処理基板に形成された酸化膜を窒化処理し、その後、前記処理室内のガスを前記ガス排気部により排出した後、前記被処理基板を前記処理室内から搬出する第２の被処理基板処理工程と、
を行い、前記第１の被処理基板処理工程の前に前記第２の被処理基板処理工程を行うよう制御する基板処理装置。
上述のように基板処理方法や基板処理装置を構成すると、事前処理に必要なダミー基板を従来よりも低減することができる。
本発明の第１実施形態に係るＭＭＴ方式プラズマ処理装置の基板搬入時における垂直断面図である。 本発明の第１実施形態に係るＭＭＴ方式プラズマ処理装置の基板処理時における垂直断面図である。 本発明の第２実施形態に係るＩＣＰ方式プラズマ処理装置の垂直断面図である。 本発明の第３実施形態に係るＥＣＲ方式プラズマ処理装置の垂直断面図である。 本発明の第１実施形態により、表面に酸化膜を形成したウエハを連続窒化処理した場合において、酸化膜中に注入された窒素含有量と、その基板間均一性を示す図である。 従来方法により、表面に酸化膜を形成したウエハを連続窒化処理した場合において、酸化膜中に注入された窒素含有量を示す図である。 本発明の第１実施形態に係るコントローラの構成例を示す図である。
（第１実施形態）
（１）基板処理装置の構成
本発明の第１実施形態に係る基板処理装置について、図１と図２を用いて以下に説明する。図１と図２は、第１実施形態に係る基板処理装置としての変形マグネトロン型プラズマ処理装置の図であって、図１は基板の搬入時の様子を示す断面図であり、図２は基板の処理時の様子を示す断面図である。
第１実施形態に係る基板処理装置は、電界と磁界とにより高密度プラズマを生成する変形マグネトロン型プラズマ源（Modified Magnetron Typed Plasma Source）を用いて、シリコン（Ｓｉ）基板等のウエハ２００をプラズマ処理する変形マグネトロン型プラズマ処理装置（以下、ＭＭＴ装置と記載）である。ＭＭＴ装置１００は、気密性を保持した処理室２０１内にウエハ２００を搬入し、処理室２０１内に供給した各種のガスに、一定の圧力下で高周波電圧をかけてマグネトロン放電を起こすように構成されている。ＭＭＴ装置１００によれば、係る機構により例えば処理ガス等を励起させて、ウエハ２００に酸化、窒化等の拡散処理を行なったり、薄膜を形成したり、またはウエハ２００の表面をエッチングしたり等の各種プラズマ処理を施すことができる。
（処理室）
ＭＭＴ装置１００は、ウエハ２００をプラズマ処理する処理炉２０２を備えている。処理炉２０２には、処理室２０１を構成する処理容器２０３が設けられている。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とを備えている。上側容器２１０が下側容器２１１の上に被さることにより、処理室２０１が形成される。上側容器２１０は、例えば酸化アルミニウム（Ａｌ２Ｏ３）または石英（ＳｉＯ２）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（Ａｌ）で形成されている。
また、下側容器２１１の下部側壁には、ゲートバルブ２４４が設けられている。ゲートバルブ２４４は、開いているときには、搬送機構（図示せず）を用いて処理室２０１内へウエハ２００を搬入し、または処理室２０１外へウエハ２００を搬出することができるように構成されている。ゲートバルブ２４４は、閉まっているときには、処理室２０１内の気密性を保持する仕切弁となるように構成されている。
（サセプタ）
処理室２０１の底側中央には、ウエハ２００を支持するサセプタ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（ＡｌＮ）、セラミックス、石英等の非金属材料から形成されており、ウエハ２００上に形成される膜等への金属汚染を低減することができるように構成されている。
サセプタ２１７の内部には、加熱機構としてのヒータ２１７ｃが一体的に埋め込まれている。ヒータ２１７ｃは、電力が供給されると、ウエハ２００表面を例えば２５℃〜７００℃程度に加熱することができるように構成されている。
（基板電位変更部）
サセプタ２１７は、下側容器２１１とは電気的に絶縁されている。サセプタ２１７内部にはインピーダンス調整電極２１７ｂが装備されている。インピーダンス調整電極２１７ｂは、インピーダンス調整部としてのインピーダンス可変機構２７４を介して接地されている。インピーダンス調整電極２１７ｂは、後述する第１の電極としての筒状電極２１５に対する第２の電極として機能する。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ており、コイルのインダクタンス及び抵抗並びに可変コンデンサの容量値を制御することにより、インピーダンス調整電極２１７ｂ及びサセプタ２１７を介して、ウエハ２００の電位（バイアス電圧）を制御できるように構成されている。このように、インピーダンス可変機構２７４は、ウエハ２００の電位を変更する基板電位変更部を構成する。
サセプタ２１７には、サセプタ２１７を昇降させるサセプタ昇降機構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、一方、下側容器２１１の底面には、第１基板支持部としてのウエハ突上げピン２６６が設けられている。貫通孔２１７ａとウエハ突上げピン２６６とは互いに対向する位置に、少なくとも各３箇所ずつ設けられている。図１に示すように、サセプタ昇降機構２６８によりサセプタ２１７が下降させられたときには、ウエハ突上げピン２６６がサセプタ２１７とは非接触な状態で貫通孔２１７ａを突き抜けることで、ウエハ突上げピン２６６により、処理室２０１内に搬入されたウエハ２００を一時的に支持するように構成されている。また、図２に示すように、サセプタ昇降機構２６８によりサセプタ２１７が上昇させられたときには、ウエハ突上げピン２６６からサセプタ２１７へとウエハ２００を移載するように構成されている。
主に、サセプタ２１７により、本実施形態に係る第２基板支持部が構成されている。
（ランプ加熱ユニット）
処理室２０１の上方、つまり上側容器２１０の上面には、光透過窓２７８が設けられ、光透過窓２７８上の処理容器２０３外側には、ランプ加熱装置としてのランプ加熱ユニット２８０が設置されている。ランプ加熱ユニット２８０は、サセプタ２１７と対向する位置に設けられ、ウエハ２００の上方からウエハ２００を加熱するよう構成されている。ランプ加熱ユニット２８０を点灯することで、ヒータ２１７ｃと比較してより短時間でウエハ２００を加熱することができるよう構成されている。また、ヒータ２１７ｃを併用することで基板表面の温度を９００℃にすることができる。
（ガス供給部）
処理室２０１の上方、つまり上側容器２１０の上部には、ガス供給管２３２やシャワーヘッド２３６が設けられている。シャワーヘッド２３６は、キャップ状の蓋体２３３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、各種のガスを処理室２０１内へ供給できるように構成されている。バッファ室２３７は、ガス導入口２３４より導入されるガスを分散する分散空間として構成されている。
ガス供給管２３２には、水素含有ガスとしての水素（Ｈ２）ガスを供給する水素含有ガス供給管２３２ａの下流端と、窒素含有ガスとしての窒素（Ｎ２）ガスを供給する窒素含有ガス供給管２３２ｂの下流端とが合流するように接続されている。水素含有ガス供給管２３２ａには、上流側から順にＨ２ガス供給源２５０ａ、流量制御装置としてのマスフローコントローラ２５２ａ、開閉弁としてのバルブ２５３ａが設けられている。窒素含有ガス供給管２３２ｂには、上流側から順にＮ２ガス供給源２５０ｂ、流量制御装置としてのマスフローコントローラ２５２ｂ、開閉弁としてのバルブ２５３ｂが設けられている。
水素ガスは、処理室２０１内の窒素濃度の調整や、基板表面の酸化膜の窒化効率を向上させるために用いられる。また、窒素ガスは、製品用ウエハに形成された酸化膜を窒化するための改質ガスとしての窒化ガスや、不活性ガスとして用いられる。
酸化膜を窒化するための窒化ガスとして、ＮＨ３ガス等の不活性ガスとして使用できない窒素含有ガスを用いる場合は、窒素含有ガス供給管２３２ｂとは別に、不活性ガス供給管（不図示）を設け、該不活性ガス供給管に、不活性ガス供給源、マスフローコントローラ、バルブを設ける。
水素含有ガス供給管２３２ａと窒素含有ガス供給管２３２ｂとが合流した下流側には、バルブ２５４が設けられ、ガスケット２０３ｂを介してガス導入口２３４に接続されている。バルブ２５３ａ，２５３ｂ，２５４を開くことによって、マスフローコントローラ２５２ａ，２５２ｂによりそれぞれのガスの流量を調整しつつ、ガス供給管２３２ａ，２３２ｂを介して、水素含有ガス及び窒素含有ガスを処理室２０１内へ供給できるように構成されている。
主に、シャワーヘッド２３６（蓋体２３３、ガス導入口２３４、バッファ室２３７、開口２３８、遮蔽プレート２４０、ガス吹出口２３９）、ガス供給管２３２、マスフローコントローラ２５２ａ，２５２ｂ、バルブ２５３ａ，２５３ｂ，２５４により、本実施形態に係るガス供給部が構成されている。なお、水素含有ガス供給管２３２ａ、窒素含有ガス供給管２３２ｂ、Ｈ２ガス供給源２５０ａ、Ｎ２ガス供給源２５０ｂを、ガス供給部に含めてもよい。
（ガス排気部）
下側容器２１１の側壁には、処理室２０１内から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、ガス排気管２３１ａの上流端が接続されている。ガス排気口２３５には、例えばキャパシタンスマノメータ等の圧力制御センサとしてのダイアフラムゲージ（不図示）が設けられている。ダイアフラムゲージは、例えば上限の圧力として２Ｔｏｒr（２６６Ｐａ）まで計測可能に構成されている。
ガス排気管２３１ａには、上流側から順に、圧力調整器（圧力調整部）としてのＡＰＣ（Auto Pressure Controller）２４２、真空排気装置としてのターボ分子ポンプ２４６ａ、開閉弁としての主要バルブ２４３ａ、真空排気装置としてのドライポンプ２４６ｂが設けられている。
ＡＰＣ２４２は、弁を開閉することで真空排気・排気停止ができ、さらに、ダイアフラムゲージにより計測された圧力情報に基づき弁を開度調節することで、処理室２０１内圧力の調整が可能な開閉弁である。ＭＭＴ装置１００を用いた基板処理は、例えば２４０Ｐａ以下の圧力下で実施される。ダイアフラムゲージの上限の圧力を例えば２Ｔｏｒr（２６６Ｐａ）とすることで、基板処理の圧力領域での計測精度が向上し、基板処理時に高い圧力制御性及び分解能を得ることができる。
ターボ分子ポンプ２４６ａには、例えば広帯域型を用いることができ、その場合、ターボ分子ポンプ２４６ａの上流側、すなわち、ターボ分子ポンプ２４６ａの１次側の最大圧力として４００Ｐａまで対応可能に構成されている。
ターボ分子ポンプ２４６ａの下流側、すなわち、ターボ分子ポンプ２４６ａの２次側には、スロー排気ラインを構成するガス排気管２３１ｂが設けられている。具体的には、ガス排気管２３１ａのターボ分子ポンプ２４６ａと主要バルブ２４３ａとの間には、ガス排気管２３１ｂの上流端が接続されている。また、ガス排気管２３１ａの主要バルブ２４３ａとドライポンプ２４６ｂとの間には、ガス排気管２３１ｂの下流端が接続されている。ガス排気管２３１ｂには、例えば３／８インチ配管が用いられ、開閉弁としてのスロー排気バルブ２４３ｂが設けられている。
主に、ガス排気口２３５、ダイアフラムゲージ、ガス排気管２３１ａ、ＡＰＣ２４２により、本実施形態に係るガス排気部が構成されている。なお、ターボ分子ポンプ２４６ａ、主要バルブ２４３ａ、ドライポンプ２４６ｂ、ガス排気管２３１ｂ、スロー排気バルブ２４３ｂを、ガス排気部に含めてもよい。
（励起部）
次に、励起部としてのプラズマ生成部を説明する。
処理室２０１の外周部、すなわち上側容器２１０の側壁の外側には、処理室２０１を囲うように、第１の電極としての筒状電極２１５が設けられている。筒状電極２１５は、筒状、例えば円筒状に形成されている。筒状電極２１５は、インピーダンスの整合を行なう整合器２７２を介して、高周波電力を印加する、例えば周波数が１３．５６ＭＨｚの高周波電源２７３に接続されている。
筒状電極２１５の外側表面の上下端部には、上側磁石２１６ａ及び下側磁石２１６ｂがそれぞれ取り付けられている。上側磁石２１６ａおよび下側磁石２１６ｂは、ともに筒状、例えば円筒状に形成された永久磁石により構成されている。上側磁石２１６ａおよび下側磁石２１６ｂは、処理室２０１に向いた面側とその反対の面側とに磁極を有している。上側磁石２１６ａおよび下側磁石２１６ｂの磁極の向きは、逆向きになるよう配置されている。すなわち、上側磁石２１６ａおよび下側磁石２１６ｂの処理室２０１に向いた面側の磁極同士は互いに異極となっている。これにより、筒状電極２１５の内側表面に沿って円筒軸方向の磁力線が形成される。
上側磁石２１６ａおよび下側磁石２１６ｂにより磁界を発生させ、さらに処理室２０１内に各種のガスを導入した後、筒状電極２１５に高周波電力を供給して電界を形成することで、図２に示すように、処理室２０１内のプラズマ生成領域２２４にマグネトロン放電プラズマが生成されるように構成されている。放出された電子を上述の電界と磁界が周回運動させることによって、プラズマの電離生成率が高まり、長寿命かつ高密度のプラズマを生成させることができる。
なお、筒状電極２１５、上側磁石２１６ａおよび下側磁石２１６ｂの周囲には、これらが形成する電界や磁界が他の装置や外部環境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金属製の遮蔽板２２３が設けられている。
主に、筒状電極２１５、整合器２７２、高周波電源２７３、上側磁石２１６ａおよび下側磁石２１６ｂにより、本実施形態に係る励起部としてのプラズマ生成部が構成されている。
（制御部）
制御部としてのコントローラ１２１は、基板処理装置を構成するガス供給部やガス排気部や励起部等の各構成部を制御するもので、信号線Ａを通じてダイアフラムゲージ、ＡＰＣ２４２、ターボ分子ポンプ２４６ａ、ドライポンプ２４６ｂ、主要バルブ２４３ａ、スロー排気バルブ２４３ｂを、信号線Ｂを通じてサセプタ昇降機構２６８を、信号線Ｃを通じてヒータ２１７ｃ及びインピーダンス可変機構２７４を、信号線Ｄを通じてゲートバルブ２４４を、信号線Ｅを通じて整合器２７２及び高周波電源２７３を、信号線Ｆを通じてマスフローコントローラ２５２ａ，２５２ｂ及びバルブ２５３ａ，２５３ｂ，２５４を、信号線Ｇ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に構成されている。
また、制御部１２１は、図７に示すように、操作者からの各種指示やデータ入力を受け付ける操作部１２２と、各種データ等を表示する表示部１２３と、各入力されたデータを演算する演算部１２４と、上述の各構成部を制御し後述の基板処理工程を実行するためのプログラム（レシピ）が記録された記録媒体を有する記録部１２５と、を備えている。
（基板搬送室）
またＭＭＴ装置１００には、ゲートバルブ２４４を介し処理室２０１に隣接して、基板搬送室（不図示）が設けられている。基板搬送室には搬送機構が設けられ、基板を処理炉２０２に搬入・搬出自在に構成されている。なお、基板搬送室内の温度は室温、圧力は、０．１Ｐａ以上２６６Ｐａ以下、例えば１００Ｐａ程度に保たれており、基板搬送室内にパーティクルが発生したとしても、搬送機構の動作により、パーティクルが舞う事の無いように構成されている。
（２）基板処理工程
次に、第１実施形態に係る基板処理装置を用いた基板の処理工程について説明する。本実施形態に係る基板処理工程は、ダミー基板を処理する事前処理工程（ダミー基板処理工程）と、製品用基板を処理する本処理工程（製品用基板処理工程）とから構成される。この基板処理工程は、例えば半導体装置の製造工程の一工程として、上述のＭＭＴ装置１００により実施される。本処理工程においては、例えば、ゲート酸化膜の窒化処理のように、シリコン（Ｓｉ）からなるウエハ２００の表面に形成された酸化膜に改質処理としての窒化処理を施す。なお以下の説明において、ＭＭＴ装置１００を構成する各部の動作は、コントローラ１２１により制御される。
（２−１）製品用基板の処理工程
まず、製品用基板の処理工程（本処理工程）について説明する。本処理工程は、以下に説明するＡ基板搬入工程、Ｂ基板昇温工程、Ｃ基板移載工程、Ｄ処理ガス供給工程、Ｅプラズマ処理工程、Ｆ排気工程、Ｇ基板搬出工程から構成される。
（Ａ基板搬入工程）
まずは、処理室２０１内を基板搬送室内の圧力と同じ圧力、例えば、１００Ｐａにした後、酸化膜が表面に形成されたウエハ２００を基板搬送室から処理室２０１内に搬入する。具体的には、ターボ分子ポンプ２４６ａとドライポンプ２４６ｂを用いて処理室２０１内を真空排気すると共に、ウエハ２００及びウエハ２００に施す処理に対して不活性なガス、例えばＮ２ガスを供給し、圧力を調整する。
次に、ウエハ２００の搬送位置までサセプタ２１７を下降させて、サセプタ２１７の貫通孔２１７ａにウエハ突上げピン２６６を貫通させる。その結果、ウエハ突上げピン２６６が、サセプタ２１７上面よりも所定の高さ分だけ例えば、０．５〜３．０ｍｍ程度、突出した状態となる。
続いて、ゲートバルブ２４４を開き、図中省略の搬送機構を用いて処理室２０１に隣接する基板搬送室（不図示）から処理室２０１内にウエハ２００を搬入する。その結果、ウエハ２００は、サセプタ２１７の上面から突出したウエハ突上げピン２６６上に水平姿勢で支持される。処理室２０１内にウエハ２００を搬入した後、搬送機構を処理室２０１外へ退避させ、ゲートバルブ２４４を閉じて処理室２０１内を密閉する。
ヒータ２１７ｃには予め電力が供給され、ヒータ２７１ｂ及びサセプタ２１７は、例えば２５℃以上７００℃以下の範囲内の所定温度に加熱されている。ここで、搬入したウエハ２００を直ちにサセプタ２１７上に移載すると、ウエハ２００のサセプタ２１７との接触面の方が加熱され易く、ウエハ２００の反対側の面との昇温速度に差が生じてしまう。その結果、ウエハ２００両面の熱膨張の差によりウエハ２００が反ってしまうおそれがある。ウエハ２００の反りは、例えば７００℃以上で起こり易い。
そこで本実施形態においては、ウエハ２００をサセプタ２１７に移載する前に以下の基板昇温工程を実施することで、ウエハ２００の反りを抑制する。
（Ｂ基板昇温工程）
基板昇温工程では、処理室２０１内に搬入したウエハ２００の昇温を行う。具体的には、例えば２５℃以上９００℃以下の範囲内の所定温度に加熱されたサセプタ２１７の上方に、ウエハ突上げピン２６６によりウエハ２００をサセプタ２１７から離して支持させる。また、ターボ分子ポンプ２４６ａ及びドライポンプ２４６ｂによりガス排気管２３１ａを介して処理室２０１内を排気し、処理室２０１内の圧力を例えば０．１Ｐａ以上２６６Ｐａ以下の範囲内の所定値とする。ターボ分子ポンプ２４６ａ及びドライポンプ２４６ｂは、少なくとも後述のＧ基板搬出工程が終了するまで作動させておく。
上記の状態を所定時間、例えば４０秒間〜６０秒間保つことで、サセプタ２１７からの熱の輻射により、ウエハ２００は、サセプタ２１７側の面から徐々に昇温されて所定温度となる。このとき、ウエハ２００をサセプタ２１７から離して支持させているので、ウエハ２００のサセプタ２１７側の面が急激に昇温されてしまうことを抑制し、ウエハ２００のサセプタ２１７側の面（以降、下面ともいう）と反対側の面（以降、上面ともいう）との昇温速度の差を低減して、ウエハ２００の反りを抑制することができる。
また、ウエハ２００とサセプタ２１７との距離は、搬入時のウエハ２００の温度（例えば常温）と所定温度に加熱されたサセプタ２１７の温度との差に応じて調整することが好ましい。すなわち、ウエハ２００の温度とサセプタ２１７の温度との差が大きいときは、ウエハ２００とサセプタ２１７との距離を大きく取ることで、ウエハ２００の下面が急激に昇温されて上面との昇温速度差が生じることを抑制する。また、ウエハ２００の温度とサセプタ２１７の温度との差が小さいときは、ウエハ２００とサセプタ２１７との距離を小さく取ることで、ウエハ２００の昇温を加速し、ウエハ２００が所定温度に到達するまでの時間を短縮することができる。ウエハ２００とサセプタ２１７との距離は、例えばサセプタ昇降機構２６８によるサセプタ２１７の昇降により調整することができる。
（Ｃ基板移載工程）
所定時間が経過した後に、所定温度まで昇温されたウエハ２００をウエハ突上げピン２６６からサセプタ２１７へと移載する。つまり、サセプタ昇降機構２６８を用いてサセプタ２１７を上昇させ、ウエハ２００をサセプタ２１７の上面に支持させる。その後、ウエハ２００を所定の処理位置まで上昇させる。
（Ｄ処理ガス供給工程）
次に、ウエハ２００表面の酸化膜を窒化させるための改質処理ガスとしての窒素含有ガス（本実施形態ではＮ２ガス）と水素ガスとを、処理室２０１内へ供給する。水素ガスは、前述したように、処理室２０１内の窒素濃度の調整や、ウエハ２００表面の酸化膜の窒化効率を向上させるために用いられる。
具体的には、バルブ２５３ａ，２５３ｂ，２５４を開け、マスフローコントローラ２５２ａ，２５２ｂにて流量制御しながら、バッファ室２３７を介して処理室２０１内に、Ｈ２ガスとＮ２ガスを供給する。このとき、Ｈ２ガスとＮ２ガスの流量をそれぞれ、例えば５０ｓｃｃｍ以上２０００ｓｃｃｍ以下の範囲内の所定値とする。また、処理室２０１内の圧力が、例えば１Ｐａ以上２６６Ｐａ以下の範囲内の所定圧力となるように、ＡＰＣ２４２の開度を調整して処理室２０１内を排気する。このように、処理室２０１内を適度に排気しつつ、後述のＥプラズマ処理工程の終了時までＨ２ガスとＮ２ガスの供給を継続する。
（Ｅプラズマ処理工程）
処理室２０１内の圧力が安定した後、筒状電極２１５に対して高周波電源２７３から整合器２７２を介して、例えば１５０Ｗ以上１０００Ｗ以下の範囲内の所定の出力値の高周波電力の印加を開始する。このとき、インピーダンス可変機構２７４は、予め所定のインピーダンス値に制御し、サセプタ２１７と筒状電極２１５との電位差、つまりサセプタ２１７のバイアス電圧を所定の値に制御しておく。これにより、処理室２０１内、より具体的にはウエハ２００の上方のプラズマ生成領域２２４内にプラズマ放電を起こしてＮ２ガス及びＨ２ガスを励起する。Ｎ２ガス及びＨ２ガスは例えばプラズマ化されて解離し、窒素（Ｎ）を含む窒素活性種等の反応種を生成する。Ｎ２ガスが励起して生じた窒素活性種により、ウエハ２００の表面に改質処理である窒化処理が施される。
その後、所定の処理時間、例えば４５秒間が経過した後、高周波電源２７３からの電力の印加を停止して、処理室２０１内のプラズマ放電を停止する。また、バルブ２５３ａ，２５３ｂ，２５４を閉めて、Ｈ２ガスとＮ２ガスの処理室２０１内への供給を停止する。以上により、Ｅプラズマ処理工程が終了する。
（Ｆ排気工程）
Ｈ２ガスとＮ２ガスの供給を停止した後、ガス排気管２３１ａを用いて処理室２０１内を排気する。これにより、処理室２０１内のＨ２ガスとＮ２ガスや、Ｎ２ガスが反応した後のガス等を処理室２０１外へと排気する。その後、ＡＰＣ２４２の開度を調整し、処理室２０１内の圧力を処理室２０１に隣接する基板搬送室（ウエハ２００の搬出先。図示せず）と同じ圧力（例えば１００Ｐａ）に調整する。
（Ｇ基板搬出工程）
処理室２０１内が所定の圧力となった後、サセプタ２１７をウエハ２００の搬送位置まで下降させ、ウエハ突上げピン２６６上にウエハ２００を支持させる。そして、ゲートバルブ２４４を開き、図中省略の搬送機構を用いてウエハ２００を処理室２０１外へ搬出する。以上により、本処理工程を終了する。
（２−２）ダミー基板の処理工程
次に、本実施形態におけるダミーウエハの処理工程（事前処理工程）について説明する。
事前処理工程は、本処理工程において、特に製品用ウエハ処理の開始時において、処理室内のガス濃度や温度を安定させ、処理後の製品用ウエハの品質、例えば酸化膜中の窒素濃度が所定の基準内に収まり、製品用ウエハ毎に大きくばらつくことのないようにするために、本処理工程の前段階で行う。例えば、製品用ウエハ処理を行わないアイドル状態を長時間続けた後や、メンテナンスするために処理室内を大気開放した後など、処理室内の雰囲気が所定値とは異なる酸素濃度になった場合に行う。
事前処理工程においては、表面に酸化膜が形成されたダミーウエハを、本処理工程よりも強い窒化処理（窒化力の高い処理）を行うことにより、酸化膜から放出された酸素を、本処理工程よりも多く処理室内壁やサセプタやシャワーヘッド等に付着させ、該付着させた微量の酸素の量を迅速に微調整する。
ここで、上記の事前処理工程における強い窒化処理は、次の（ａ）〜（ｄ）のいずれか、あるいは組み合わせにより実現できる。
（ａ）処理室内の圧力を本処理工程よりも低くする。これにより、ガスの平均自由工程が長くなり、ウエハ表面の酸化膜から放出された酸素が、処理室内壁表面まで到達し易くなる。
（ｂ）サセプタのバイアス電圧を本処理工程よりも大きくする。これにより、ウエハへのプラズマ引き込み量を多くすることができ、ウエハ表面の酸化膜から放出される酸素量を多くすることができる。また、プラズマが全体的に、処理室内壁よりもウエハ側へ引き寄せられるので、ウエハは、処理室内壁よりも多くのプラズマに晒される。したがって、ウエハから放出された酸素原子は、処理室内壁等に付着し易くなり、処理室内壁等に付着する酸素量の微調整を迅速に行うことができる。もし、サセプタのバイアス電圧を本処理工程よりも大きくしない場合は、処理室内壁も多くのプラズマに晒されるので、酸素原子が処理室内壁等に付着し難くなる。
（ｃ）筒状電極に印加する高周波電力を本処理工程よりも大きくする。これにより、ウエハ表面の酸化膜から放出される酸素量を、本処理工程よりも多くすることができる。
（ｄ）プラズマ処理時間を本処理工程よりも長くする。これにより、ウエハ表面の酸化膜から放出される酸素量を、本処理工程よりも多くすることができる。
ダミーウエハの処理工程（事前処理工程）においては、ＤＡ基板搬入工程、ＤＢ基板昇温工程、ＤＣ基板移載工程、ＤＤ処理ガス供給工程、ＤＥプラズマ処理工程、ＤＦ排気工程、ＤＧ基板搬出工程を行う。
ＤＡ基板搬入工程、ＤＢ基板昇温工程、ＤＣ基板移載工程、ＤＦ排気工程、ＤＧ基板搬出工程は、製品用ウエハの代わりにダミーウエハを使用する点以外は、それぞれ、製品用ウエハの本処理工程におけるＡ基板搬入工程、Ｂ基板昇温工程、Ｃ基板移載工程、Ｆ排気工程、Ｇ基板搬出工程と同様であるので説明を省略し、ＤＤ処理ガス供給工程とＤＥプラズマ処理工程について説明する。
（ＤＤ処理ガス供給工程）
製品用ウエハのＡ基板搬入工程、Ｂ基板昇温工程、Ｃ基板移載工程と同様に、ＤＡ基板搬入工程、ＤＢ基板昇温工程、ＤＣ基板移載工程を行った後、ＤＤ処理ガス供給工程において、処理室２０１内に、水素ガスと改質処理ガスとしての窒素含有ガス、本実施形態ではＨ２ガスとＮ２ガスの混合ガスの供給を行う。
Ｈ２ガスとＮ２ガスの供給方法は、ガス流量と処理室２０１内の圧力以外の点は、製品用ウエハのＤ処理ガス供給工程と同様である。ＤＤ処理ガス供給工程においては、Ｈ２ガスとＮ２ガスの流量をそれぞれ、例えば５０ｓｃｃｍ以上２０００ｓｃｃｍ以下の範囲内の所定値とする。また、処理室２０１内の圧力が、例えば１Ｐａ以上２６６Ｐａ以下の範囲内であって、製品用ウエハのＤ処理ガス供給工程よりも低い所定圧力となるように、ＡＰＣ２４２の開度を調整して処理室２０１内を排気する。このように、処理室２０１内を適度に排気しつつ、後述のＤＥプラズマ処理工程の終了時までＨ２ガスとＮ２ガスの供給を継続する。
（ＤＥプラズマ処理工程）
本実施形態のＤＥプラズマ処理工程は、処理室２０１内の圧力とサセプタ２１７の電位と処理時間以外の点は、製品用ウエハのＥプラズマ処理工程と同様である。ＤＥプラズマ処理工程においては、処理室２０１内の圧力が安定した後、製品用ウエハのＥプラズマ処理工程と同様に、筒状電極２１５に対して高周波電源２７３から整合器２７２を介して、例えば１５０Ｗ以上１０００Ｗ以下の範囲内の所定の出力値の高周波電力の印加を開始する。このとき、インピーダンス可変機構２７４は、後述するように予め所定のインピーダンス値に制御しておく。こうして、処理室２０１内、より具体的にはダミーウエハの上方のプラズマ生成領域２２４内にプラズマ放電を起こしてＮ２ガス及びＨ２ガスを励起する。Ｎ２ガス及びＨ２ガスは例えばプラズマ化されて解離し、窒素（Ｎ）を含む窒素活性種等の反応種を生成する。この窒素活性種により、ダミーウエハ表面や処理室２０１の内壁表面等に窒化処理が施される。
このとき、インピーダンス可変機構２７４は、次のように所定のインピーダンス値に制御する、すなわち、インピーダンス可変機構２７４の可変コンデンサＣの値を変更し、サセプタ２１７の電位（バイアス電圧）を、製品用ウエハのＥプラズマ処理工程におけるサセプタ２１７の電位よりも低い（サセプタ２１７のバイアス電圧よりも大きい）所定の値に制御しておく。これにより、ダミーウエハの電位が、製品用ウエハのＥプラズマ処理工程における製品用ウエハの電位よりも低くなるので、上述したように、ダミーウエハへのプラズマ引き込み量を多くすることができ、ダミーウエハ表面の酸化膜から放出される酸素量を多くすることができる。また、プラズマが全体的に、処理室内壁よりもダミーウエハ側へ引き寄せられるので、ダミーウエハから放出された酸素原子は、処理室内壁等に付着し易くなる。
その後、所定の処理時間、例えば１２０秒間が経過した後、高周波電源２７３からの電力の印加を停止して、処理室２０１内のプラズマ放電を停止する。また、バルブ２５３ａ，２５３ｂ，２５４を閉めて、Ｈ２ガスとＮ２ガスの処理室２０１内への供給を停止する。以上により、ＤＥプラズマ処理工程が終了する。その後、製品用ウエハのＦ排気工程とＧ基板搬出工程と同様に、ＤＦ排気工程とＤＧ基板搬出工程を行う。
上述のように、ＤＥプラズマ処理工程において、製品用ウエハのＥプラズマ処理工程よりも、処理室２０１内の圧力を低くし、かつサセプタ２１７の電位を低くして（サセプタ２１７のバイアス電圧を大きくして）、つまりダミーウエハの電位を低くして、窒化力の高い処理を行うことにより、ダミーウエハの使用数を低減することができ、また、製品用ウエハのＥプラズマ処理工程における処理室２０１内の酸素量を、ｐｐｍオーダー又はｐｐｂオーダーで微調整することが容易となる。
本出願の発明者の実験によれば、ダミーウエハのＤＥプラズマ処理工程におけるプロセス条件（処理室２０１内の圧力やサセプタ２１７の電位等）を製品用ウエハのＥプラズマ処理工程におけるプロセス条件と同じにすると、製品用ウエハのＥプラズマ処理工程における処理室２０１内の酸素量を、ｐｐｍオーダー又はｐｐｂオーダーで微調整することは容易ではない。そこで、本出願の発明者は、上述したように、ＤＥプラズマ処理工程において、製品用ウエハのＥプラズマ処理工程よりも窒化力の高い処理を行うことを考案したものである。
（３）実施例
次に、第１実施形態に係る事前処理工程と本処理工程とを合わせた基板処理工程を行った実施例について説明する。
図５は、本発明の第１実施形態により、表面に酸化膜を形成したウエハを連続窒化処理した場合において、酸化膜中に注入された窒素含有量と、ウエハ間の窒素含有量の均一性を示す図である。図５において、左縦軸は、窒素ドーズ量、つまり酸化膜中に注入された窒素原子の数（１×１０５／ｃｍ２）を示し、右縦軸は、ウエハ間の窒素ドーズ量の標準偏差（１σ）、横軸は、処理した製品用ウエハの処理番号である。処理番号は、処理した順に付されている。
また、５１は、処理室２０１内を酸素のない無酸素雰囲気の状態、つまり、酸素の影響が無視できる状態にした後、表面に１０ｎｍの厚さの酸化膜（ＳｉＯ２）を形成したシリコンウエハ８枚に対し、ウエハの温度を６５０℃、Ｈ２ガスとＮ２ガスの流量をそれぞれ、５００ｓｃｃｍ、処理室２０１内圧力を３０Ｐａ、筒状電極２１５に印加する高周波電力を８００Ｗ、サセプタ２１７のバイアス電圧を本処理工程よりも大きい所定の値（このとき、インピーダンス可変機構２７４の可変コンデンサＣの位置が４０）、つまりウエハの電位を本処理工程よりも低い所定の値に制御して、１２０秒間、ダミー処理（事前処理）工程を行ったときの窒素ドーズ量である。
５２は、そのダミー処理工程に引き続き、表面に１０ｎｍの厚さの酸化膜（ＳｉＯ２）を形成したシリコンウエハに対し、ウエハの温度を６５０℃、Ｈ２ガスとＮ２ガスの流量をそれぞれ、１０００ｓｃｃｍ、処理室２０１内圧力を事前処理工程よりも高い１００Ｐａ、筒状電極２１５に印加する高周波電力を８００Ｗ、サセプタ２１７のバイアス電圧を事前処理工程よりも小さい所定の値（このとき、インピーダンス可変機構２７４の可変コンデンサＣの位置が１６）、つまりウエハの電位を事前処理工程よりも高い所定の値に制御して、４５秒間、本処理工程を行ったときの窒素ドーズ量である。
５３は、本処理工程を行ったウエハ間の窒素ドーズ量の標準偏差（１σ）である。
このように、図５の例では、処理室２０１内を酸素のない無酸素雰囲気状態にした後、表面に１０ｎｍの厚さの酸化膜（ＳｉＯ２）を形成したシリコンウエハ８枚でダミー処理（事前処理）を行い、その後、製品用ウエハを処理（本処理）したものである。なお、ダミー処理は５枚でも同程度の効果があることが確認されている。
図５に示すように、製品用ウエハ１〜２５枚間における窒素ドーズ量の標準偏差（１σ）は、１．０９％であり、ウエハ５〜８枚程度で第１実施形態に係るダミー処理（事前処理）を行うことにより、良好な結果が出ている。このように、従来よりもダミー処理の必要数を大きく低減できている。
また、上記したように、事前処理工程時の処理条件は、ウエハの温度が６５０℃、Ｈ２ガスとＮ２ガスの流量がそれぞれ、５００ｓｃｃｍ、処理室２０１内圧力が３０Ｐａ、高周波電力が８００Ｗ、インピーダンス可変機構２７４の可変コンデンサＣの位置が４０、処理時間が１２０秒間であり、本処理工程の処理条件に対して、ウエハの温度が１倍、Ｈ２ガスとＮ２ガスの流量が０．５倍、処理室２０１内圧力が０．３倍、高周波電力が１倍、可変コンデンサＣの位置が２．５倍、処理時間が２．７倍と簡単な倍率になっており、操作者が事前処理工程時の処理条件を設定することが容易となっている。事前処理工程時の処理条件は、操作部から入力することができる。
第１の実施形態によれば、少なくとも次の（１）〜（３）の効果を得ることができる。
（１）製品用ウエハ処理（本処理工程）の前に行うダミーウエハ処理（事前処理工程）において、製品用ウエハ処理よりも窒化力が高い条件で窒化処理を行うように構成したので、事前処理工程のプラズマ処理時における処理室内の酸素濃度を、従来よりも早く所定の一定濃度とすることができる。したがって、従来よりもダミーウエハの数を低減することができる。また、これにより、事前処理工程と本処理工程とを合わせた全体の基板処理工程の処理時間を低減することができる。
（２）ダミーウエハ処理（事前処理工程）と製品用ウエハ処理（本処理工程）をいずれも、Ｎ２ガスとＨ２ガスとを用いて行うように構成したので、本処理工程ではウエハ表面に形成された酸化膜を効率よく窒化することができ、事前処理工程では処理室内の酸素濃度を、本処理工程における酸素濃度に近づけることが容易となる。
（３）ダミーウエハ処理（事前処理工程）を、Ｎ２ガスとＨ２ガスとを用いて行うように構成したので、例えばＮ２ガスとＯ２ガスとを用いて行うように構成した場合に比べ、事前処理工程のプラズマ処理時における処理室内の酸素量を、ｐｐｍオーダー又はｐｐｂオーダーで微調整することが容易となる。
なお、上述した実施形態では、処理ガスとしての窒素含有ガスとしてＮ２ガスを用いたが、窒化作用のある他のガス、例えばアンモニアガス（ＮＨ３ガス）等を用いることもできる。また、Ｈ２ガスの代わりに、Ａｒガス等を用いることもできる。
また、上述した実施形態では、サセプタ２１７に設けたインピーダンス調整電極２１７ｂをインピーダンス可変機構２７４により調整して、サセプタ２１７のバイアス電圧を所定の値に制御したが、インピーダンス調整電極をサセプタ２１７に設けずにサセプタ２１７のバイアス電圧を所定の値に制御するように構成してもよい。例えば、処理容器２０３全体にバイアスをかけるように構成してもよい。
また、上述した実施形態では、サセプタ２１７の内部に設けたヒータ２１７ｃによってウエハ２００を加熱するようにしていたが、本発明はこのような形態に限定されない。例えば、ヒータ２１７ｃに加えて、ランプ加熱ユニット２８０からも赤外線等を照射することでウエハ２００を加熱するようにしてもよい。また、ヒータ２１７ｃとランプ加熱ユニット２８０とを併用することで、ヒータ２１７ｃのみを用いて加熱する場合と比較して、より短時間でウエハ２００を昇温させることが可能である。また、ヒータ２１７ｃを設けずに、ランプ加熱ユニット２８０のみを用いてウエハ２００を加熱するようにしてもよい。なお、ランプ加熱ユニット２８０は、信号線Ｇを通じて制御部１２１により制御するように構成されている。
また、上述の各実施形態では、ダミーウエハで事前処理を行った後、製品用ウエハで本処理を行ったが、製品用ウエハで事前処理を行うことも可能である。
また、上述の実施形態では、事前処理工程のＤＢ基板昇温工程を、本処理工程のＢ基板昇温工程と同様の工程を行うことによって、処理室２０１内の雰囲気調整を行ったが、ウエハ２００をサセプタ２１７の上方に、ウエハ突上げピン２６６によりウエハ２００をサセプタ２１７から離して支持させて加熱するステップを省略することにより、ＤＢ基板昇温工程を短縮することができる。
また、上述した実施形態では、ＭＭＴ装置として構成された基板処理装置１００を用いて実施する場合を説明したが、本発明は、それに限らずその他の装置、例えばＩＣＰ（Inductively Coupled Plasma）装置、ＥＣＲ（Electron Cyclotron Resonance）装置を用いても実施可能である。
（第２実施形態）
次に、第２実施形態について、図３を用いて説明する。図３は、本発明の第２実施形態に係る基板処理装置であるＩＣＰ方式プラズマ処理装置３００を示している。第２実施形態にかかる構成の詳細な説明は、第１実施形態と同様の機能を有する構成要件に同一の符号を付して省略する。また、ガス供給部についても図示を省略している。
第２実施形態に係るＩＣＰ方式プラズマ処理装置３００は、整合器２７２ａ、２７２ｂ、高周波電源２７３ａ、２７３ｂ及び誘電コイル３１５ａ，３１５ｂを介してそれぞれ電力が供給されることで、プラズマが生成される。誘電コイル３１５ａは、処理容器２０３の天井側の外側に敷設されている。誘電コイル３１５ｂは、処理容器２０３の外周壁の外側に敷設されている。
第２実施形態においても、事前処理や本処理において、水素原子や窒素原子を含む処理ガスをガス供給管２３２から、ガス導入口２３４を経由して処理室２０１内へ供給する。また、ガス供給と前後して、励起部である誘電コイル３１５ａ，３１５ｂへ高周波電力を流すと、電磁誘導により電界が生じる。この電界をエネルギーとして、供給された処理ガスをプラズマ状態として励起させて、活性種を生成することができる。
第２実施形態においても、本処理として製品用ウエハ上に形成された酸化膜の窒化処理を行う前に、事前処理として本発明のダミーウエハ処理を行う。
（第３実施形態）
次に、第３実施形態について、図４を用いて説明する。図４は、本発明の第３実施形態に係る基板処理装置であるＥＣＲ方式プラズマ処理装置４００を示している。第３実施形態にかかる構成の詳細な説明は、第１実施形態と同様の機能を有する構成要件に同一の符号を付して省略する。また、ガス供給部についても図示を省略している。
第３実施形態に係るＥＣＲ方式プラズマ処理装置４００は、マイクロ波を供給してプラズマを生成する整合器２７２ｂ、高周波電源２７３ｂ、マイクロ波導入管４１５ａ及び誘電コイル４１５ｂを備えている。マイクロ波導入管４１５ａは、処理容器２０３の天井壁に敷設されている。誘電コイル４１５ｂは、処理容器２０３の外周壁の外側に敷設されている。
第３実施形態においても、事前処理や本処理において、水素原子や窒素原子を含む処理ガスをガス供給管２３２から、ガス導入口２３４を経由して処理室２０１内へ供給する。また、ガス供給と前後して、マイクロ波導入管４１５ａへマイクロ波４１８ａを導入し、マイクロ波４１８ａを処理室２０１へ放射させる。このマイクロ波４１８ａと、誘電コイル４１５ｂからの高周波電力とにより、供給された処理ガスをプラズマ状態として励起させ、活性種を生成することができる。なお、マイクロ波として、例えば可変周波数マイクロ波（ＶＦＭ）、固定周波数マイクロ波（ＦＦＭ）等を用いることができる。
第３実施形態においても、本処理として製品用ウエハ上に形成された酸化膜の窒化処理を行う前に、事前処理として本発明のダミーウエハ処理を行う。
この他、紫外線やレーザ光を照射することで、処理室内に導入されたガスを励起し、本処理としてウエハ上に形成された酸化膜の窒化処理を行う前に、事前処理として本発明のダミーウエハ処理を行うことができる。ただし、これらの場合、プラズマ処理に比べてガスの活性度が低いので、ダミーウエハ処理に要する時間は、プラズマ処理におけるダミーウエハ処理時間よりも長くなる。
また、ＲＴＰ（Rapid Thermal Processing）装置等の加熱装置を用いて、処理室内に導入されたガスを熱エネルギーにより励起する場合は、処理室全体や処理室内の部材を加熱して高温にすると、酸素の付着量が減少するので、プラズマ処理に比べて不利になる。
なお、本発明は、上述の各実施形態に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で種々に変更が可能であることはいうまでもない。
また、上述の各実施形態では、ウエハに処理が施される場合について説明したが、処理対象はホトマスクやプリント配線基板、液晶パネル、コンパクトディスクおよび磁気ディスク等であってもよい。
本明細書には、少なくとも次の構成が含まれる。すなわち、
第１の構成は、
製品用基板を窒化処理する本処理工程と、製品用でないダミー基板を窒化処理する事前処理工程とを有し、前記本処理工程の前に前記事前処理工程を行う基板処理方法であって、
前記本処理工程は、
酸化膜が形成された製品用基板を処理室に搬入するステップと、
前記処理室内に窒素元素を含有する処理ガスを供給して前記処理室内を第１の圧力にするステップと、
前記処理室内に搬入された前記製品用基板を第１の電位にするステップと、
前記処理室内を前記第１の圧力とし、前記製品用基板を前記第１の電位とした状態で、前記処理室内に供給された処理ガスをプラズマ化して、前記製品用基板に形成された酸化膜を窒化処理するステップと、
前記処理室内を排気するステップと、
前記窒化処理された製品用基板を前記処理室から搬出するステップと、
を有し、
前記事前処理工程は、
酸化膜が形成されたダミー基板を前記処理室に搬入するステップと、
前記処理室内に窒素元素を含有する処理ガスを供給して前記処理室内を前記第１の圧力よりも低い第２の圧力にするステップと、
前記処理室内に搬入されたダミー基板を前記第１の電位よりも低い第２の電位にするステップと、
前記処理室内を前記第２の圧力とし、前記ダミー基板を前記第２の電位とした状態で、前記処理室内に供給された処理ガスをプラズマ化して、前記ダミー基板に形成された酸化膜を窒化処理するステップと、
前記処理室内を排気するステップと、
前記窒化処理されたダミー基板を前記処理室から搬出するステップと、
を有する基板処理方法。
第２の構成は、前記第１の構成の基板処理方法であって、
前記事前処理工程は、前記処理室内の雰囲気が所定値以上の酸素濃度になった場合に行われる基板処理方法。
第３の構成は、前記第１の構成又は第２の構成の基板処理方法であって、
前記事前処理工程において前記ダミー基板に形成された酸化膜を窒化処理する時間は、前記本処理工程において前記被処理基板に形成された酸化膜を窒化処理する時間よりも長い基板処理方法。
第４の構成は、
酸化膜が形成された被処理基板を収容し、該被処理基板に形成された酸化膜を窒化処理する処理室と、
前記窒化処理を行う処理ガスを前記処理室内へ供給するガス供給部と、
前記処理室内のガスを排出するガス排気部と、
前記処理室内へ供給された前記処理ガスをプラズマ化するプラズマ生成部と、
前記処理室内へ搬入された被処理基板の電位を変更する基板電位変更部と、
前記ガス供給部と前記ガス排気部と前記プラズマ生成部と前記基板電位変更部とを制御する制御部とを備え、
前記制御部は、
酸化膜が形成された被処理基板を前記処理室内へ搬入し、その後、前記ガス供給部から前記処理ガスを前記処理室内へ供給して、前記処理室内を第１の圧力にするとともに、前記処理室内に搬入された前記被処理基板を前記基板電位変更部により第１の電位にし、前記処理室内を前記第１の圧力とし前記被処理基板を前記第１の電位とした状態で、前記処理室内に供給された前記処理ガスを前記プラズマ生成部によりプラズマ化して、前記被処理基板に形成された酸化膜を窒化処理し、その後、前記処理室内のガスを前記ガス排気部により排出した後、前記被処理基板を前記処理室内から搬出する第１の被処理基板処理工程と、
酸化膜が形成された被処理基板を前記処理室内へ搬入し、その後、前記ガス供給部から前記処理ガスを前記処理室内へ供給して、前記処理室内を前記第１の圧力よりも低い第２の圧力にするとともに、前記処理室内に搬入された前記被処理基板を前記基板電位変更部により前記第１の電位よりも低い第２の電位にし、前記処理室内を前記第２の圧力とし前記被処理基板を前記第２の電位とした状態で、前記処理室内に供給された前記処理ガスを前記プラズマ生成部によりプラズマ化して、前記被処理基板に形成された酸化膜を窒化処理し、その後、前記処理室内のガスを前記ガス排気部により排出した後、前記被処理基板を前記処理室内から搬出する第２の被処理基板処理工程と、
を行い、前記第１の被処理基板処理工程の前に前記第２の被処理基板処理工程を行うよう制御する基板処理装置。
第５の構成は、
製品用基板を窒化処理する本処理工程と、製品用でないダミー基板を窒化処理する事前処理工程とを有し、前記本処理工程の前に前記事前処理工程を行う半導体装置の製造方法であって、
前記本処理工程は、
酸化膜が形成された製品用基板を処理室に搬入するステップと、
前記処理室内に窒素元素を含有する処理ガスを供給して前記処理室内を第１の圧力にするステップと、
前記処理室内に搬入された前記製品用基板を第１の電位にするステップと、
前記処理室内を前記第１の圧力とし、前記製品用基板を前記第１の電位とした状態で、前記処理室内に供給された処理ガスをプラズマ化して、前記製品用基板に形成された酸化膜を窒化処理するステップと、
前記処理室内を排気するステップと、
前記窒化処理された製品用基板を前記処理室から搬出するステップと、
を有し、
前記事前処理工程は、
酸化膜が形成されたダミー基板を処理室に搬入するステップと、
前記処理室内に窒素元素を含有する処理ガスを供給して前記処理室内を前記第１の圧力よりも低い第２の圧力にするステップと、
前記処理室内に搬入されたダミー基板を前記第１の電位よりも低い第２の電位にするステップと、
前記処理室内を前記第２の圧力とし、前記ダミー基板を前記第２の電位とした状態で、前記処理室内に供給された処理ガスをプラズマ化して、前記ダミー基板に形成された酸化膜を窒化処理するステップと、
前記処理室内を排気するステップと、
前記窒化処理されたダミー基板を前記処理室から搬出するステップと、
を有する半導体装置の製造方法。
第６の構成は、
被処理基板を窒化処理する第１の処理工程と第２の処理工程とを有し、前記第１の処理工程の前に前記第２の処理工程を行う基板処理方法であって、
前記第１の処理工程は、
酸化膜が形成された被処理基板を処理室に搬入するステップと、
前記処理室内に窒素元素を含有する処理ガスを供給して前記処理室内を第１の圧力にするステップと、
前記処理室内に搬入された前記被処理基板を第１の電位にするステップと、
前記処理室内を前記第１の圧力とし、前記被処理基板を前記第１の電位とした状態で、前記処理室内に供給された処理ガスをプラズマ化して、前記被処理基板に形成された酸化膜を窒化処理するステップと、
前記処理室内を排気するステップと、
前記窒化処理された被処理基板を前記処理室から搬出するステップと、
を有し、
前記第２の処理工程は、
酸化膜が形成された被処理基板を処理室に搬入するステップと、
前記処理室内に窒素元素を含有する処理ガスを供給して前記処理室内を前記第１の圧力よりも低い第２の圧力にするステップと、
前記処理室内に搬入された被処理基板を前記第１の電位よりも低い第２の電位にするステップと、
前記処理室内を前記第２の圧力とし、前記被処理基板を前記第２の電位とした状態で、前記処理室内に供給された処理ガスをプラズマ化して、前記被処理基板に形成された酸化膜を窒化処理するステップと、
前記処理室内を排気するステップと、
前記窒化処理された被処理基板を前記処理室から搬出するステップと、
を有する基板処理方法。
第７の構成は、
製品用基板を窒化処理する本処理工程と、製品用でないダミー基板を窒化処理する事前処理工程とを有し、前記本処理工程の前に前記事前処理工程を行う基板処理方法であって、
前記本処理工程は、
酸化膜が形成された製品用基板を処理室に搬入するステップと、
前記処理室内に窒素元素を含有する処理ガスを供給して前記処理室内を第１の圧力にするステップと、
前記処理室内に搬入された前記製品用基板を第１の電位にするステップと、
前記処理室内を前記第１の圧力とし、前記製品用基板を前記第１の電位とした状態で、前記処理室内に供給された処理ガスを第１の電力によりプラズマ化して、前記製品用基板に形成された酸化膜を第１の時間窒化処理するステップと、
前記処理室内を排気するステップと、
前記窒化処理された製品用基板を前記処理室から搬出するステップと、
を有し、
前記事前処理工程は、
酸化膜が形成されたダミー基板を前記処理室に搬入するステップと、
前記処理室内に窒素元素を含有する処理ガスを供給して前記処理室内を第２の圧力にするステップと、
前記処理室内に搬入されたダミー基板を第２の電位にするステップと、
前記処理室内を前記第２の圧力とし、前記ダミー基板を前記第２の電位とした状態で、前記処理室内に供給された処理ガスを第２の電力によりプラズマ化して、前記ダミー基板に形成された酸化膜を第２の時間窒化処理するステップと、
前記処理室内を排気するステップと、
前記窒化処理されたダミー基板を前記処理室から搬出するステップと、
を有し、
前記第２の圧力が前記第１の圧力よりも低いか、又は、前記第２の電位が前記第１の電位よりも低いか、又は、前記第２の電力が前記第１の電力よりも大きいか、又は、前記第２の時間が前記第１の時間よりも長い基板処理方法。
第８の構成は、
酸化膜が形成された被処理基板を収容し、該被処理基板に形成された酸化膜を窒化処理する処理室と、
前記窒化処理を行う処理ガスを前記処理室内へ供給するガス供給部と、
前記処理室内のガスを排出するガス排気部と、
前記処理室内へ供給された前記処理ガスをプラズマ化するプラズマ生成部と、
前記処理室内へ搬入された被処理基板の電位を変更する基板電位変更部と、
前記ガス供給部と前記ガス排気部と前記プラズマ生成部と前記基板電位変更部とを制御する制御部とを備え、
前記制御部は、
酸化膜が形成された被処理基板を前記処理室内へ搬入し、その後、前記ガス供給部から前記処理ガスを前記処理室内へ供給して、前記処理室内を第１の圧力にするとともに、前記処理室内に搬入された前記被処理基板を前記基板電位変更部により第１の電位にし、前記処理室内を前記第１の圧力とし前記被処理基板を前記第１の電位とした状態で、前記処理室内に供給された前記処理ガスを前記プラズマ生成部により第１の電力でプラズマ化して、前記被処理基板に形成された酸化膜を第１の時間窒化処理し、その後、前記処理室内のガスを前記ガス排気部により排出した後、前記被処理基板を前記処理室内から搬出する第１の被処理基板処理工程と、
酸化膜が形成された被処理基板を前記処理室内へ搬入し、その後、前記ガス供給部から前記処理ガスを前記処理室内へ供給して、前記処理室内を第２の圧力にするとともに、前記処理室内に搬入された前記被処理基板を前記基板電位変更部により第２の電位にし、前記処理室内を前記第２の圧力とし前記被処理基板を前記第２の電位とした状態で、前記処理室内に供給された前記処理ガスを前記プラズマ生成部により第２の電力でプラズマ化して、前記被処理基板に形成された酸化膜を第２の時間窒化処理し、その後、前記処理室内のガスを前記ガス排気部により排出した後、前記被処理基板を前記処理室内から搬出する第２の被処理基板処理工程と、
を行い、前記第１の被処理基板処理工程の前に前記第２の被処理基板処理工程を行うとともに、前記第２の圧力が前記第１の圧力よりも低いか、又は、前記第２の電位が前記第１の電位よりも低いか、又は、前記第２の電力が前記第１の電力よりも大きいか、又は、前記第２の時間が前記第１の時間よりも長いか、少なくともいずれか１つを行うよう制御する基板処理装置。
第９の構成は、
前記第１ないし第３の構成、あるいは前記第６又は第７の構成のいずれかの基板処理方法を実行させるためのプログラムが記録された記録媒体。
第１０の構成は、
前記第５の構成の半導体装置の製造方法を実行させるためのプログラムが記録された記録媒体。
１００…ＭＭＴ装置、１２１…コントローラ、１２２…操作部、１２３…表示部、１２４…演算部、１２５…記録部、２００…ウエハ、２０１…処理室、２０２…処理炉、２０３…処理容器、２０３ｂ…ガスケット、２１０…上側容器、２１１…下側容器、２１５…筒状電極、２１６ａ…上側磁石、２１６ｂ…下側磁石、２１７…サセプタ、２１７ａ…貫通孔、２１７ｃ…ヒータ、２１７ｂ…インピーダンス調整電極、２２３…遮蔽板、２２４…プラズマ生成領域、２３１ａ…ガス排気管、２３１ｂ…ガス排気管、２３２…ガス供給管、２３２ａ…水素含有ガス供給管、２３２ｂ…窒素含有ガス供給管、２３３…蓋体、２３４…ガス導入口、２３５…ガス排気口、２３６…シャワーヘッド、２３７…バッファ室、２３８…開口、２３９…ガス吹出口、２４０…遮蔽プレート、２４２…ＡＰＣ、２４３ａ…主要バルブ、２４３ｂ…スロー排気バルブ、２４４…ゲートバルブ、２４６ａ…ターボ分子ポンプ、２４６ｂ…ドライポンプ、２５０ａ…Ｈ２ガス供給源、２５０ｂ…Ｎ２ガス供給源、２５２ａ…マスフローコントローラ、２５２ｂ…マスフローコントローラ、２５３ａ…バルブ、２５３ｂ…バルブ、２５４…バルブ、２６６…ウエハ突き上げピン、２６８…サセプタ昇降機構、２７２…整合器、２７２ａ…整合器、２７２ｂ…整合器、２７３…高周波電源、２７３ａ…高周波電源、２７３ｂ…高周波電源、２７４…インピーダンス可変機構、２７８…光透過窓、２８０…ランプ加熱ユニット、３００…ＩＣＰ方式プラズマ処理装置、３１５ａ…放電コイル、３１５ｂ…放電コイル、４００…ＥＣＲ方式プラズマ処理装置、４１５ａ…マイクロ波導入管、４１５ｂ…誘電コイル、４１８ａ…マイクロ波。

Claims (12)

  1. 製品用基板を窒化処理する本処理工程と、製品用でないダミー基板を窒化処理する事前処理工程とを有し、前記本処理工程の前に前記事前処理工程を行う半導体装置の製造方法であって、
    前記本処理工程は、
    酸化膜が形成された前記製品用基板を処理室に収容する工程と、
    前記処理室内に窒素を含有する処理ガスを供給する工程と、
    前記処理室内の圧力を第１圧力、前記製品用基板の電位を第１電位にした状態で前記処理ガスをプラズマ励起して、前記製品用基板に形成された前記酸化膜を窒化処理する工程と、
    前記製品用基板を前記処理室から搬出する工程と、を含み、
    前記事前処理工程は、
    酸化膜が形成された前記ダミー基板を前記処理室に収容する工程と、
    前記処理室内に窒素を含有する前記処理ガスを供給する工程と、
    前記処理室内の圧力を前記第１圧力よりも低い第２圧力、前記ダミー基板の電位を前記第１電位よりも低い第２電位にした状態で前記処理ガスをプラズマ励起して、前記ダミー基板に形成された前記酸化膜から放出される酸素原子を前記処理室の内壁に付着させる工程と、
    前記ダミー基板を前記処理室から搬出する工程と、を含む、
    半導体装置の製造方法。
  2. 前記事前処理工程は、前記処理室内の雰囲気が所定値とは異なる酸素濃度になった場合に行われる、
    請求項１に記載の半導体装置の製造方法。
  3. 前記事前処理工程において前記処理ガスをプラズマ励起する時間は、前記本処理工程において前記処理ガスをプラズマ励起する時間よりも長い、
    請求項１又は２に記載の半導体装置の製造方法。
  4. 前記事前処理工程において前記処理ガスをプラズマ励起するために印加される高周波電力の大きさは、前記本処理工程において前記処理ガスをプラズマ励起するために印加される高周波電力の大きさよりも大きい、
    請求項１乃至３のいずれかに記載の半導体装置の製造方法。
  5. 酸化膜が形成された基板を収容する処理室と、
    基板を前記処理室に対して搬入及び搬出する搬送機構と、
    前記処理室に収容された基板に窒素を含有する処理ガスを供給するガス供給部と、
    前記処理ガスを励起するプラズマ生成部と、
    前記基板の電位を変更する基板電位変更部と、
    製品用でないダミー基板を窒化処理する事前処理工程の後に、製品用基板を窒化処理する本処理工程を行うように、前記ガス供給部、前記プラズマ生成部、及び前記基板電位変更部を制御するよう構成される制御部と、を有し、
    前記本処理工程は、酸化膜が形成された前記製品用基板を前記処理室に収容する工程と、前記処理室内に前記処理ガスを供給する工程と、前記処理室内の圧力を第１圧力、前記製品用基板の電位を第１電位にした状態で前記処理ガスをプラズマ励起して、前記製品用基板に形成された前記酸化膜を窒化処理する工程と、前記製品用基板を前記処理室から搬出する工程と、を含み、
    前記事前処理工程は、酸化膜が形成された前記ダミー基板を前記処理室に収容する工程と、前記処理室内に前記処理ガスを供給する工程と、前記処理室内の圧力を前記第１圧力よりも低い第２圧力、前記ダミー基板の電位を前記第１電位よりも低い第２電位にした状態で前記処理ガスをプラズマ励起して、前記ダミー基板に形成された前記酸化膜から放出される酸素原子を前記処理室の内壁に付着させる工程と、前記ダミー基板を前記処理室から搬出する工程と、を含む、
    基板処理装置。
  6. 前記制御部は、前記事前処理工程を、前記処理室内の雰囲気が所定値とは異なる酸素濃度になった時に行うように前記ガス供給部、前記プラズマ生成部、及び前記基板電位変更部を制御するよう構成される、
    請求項５に記載の基板処理装置。
  7. 前記制御部は、前記事前処理工程において前記処理ガスをプラズマ励起する時間が、前記本処理工程において前記処理ガスをプラズマ励起する時間よりも長くなるように前記プラズマ生成部を制御するよう構成される、
    請求項５又は６に記載の基板処理装置。
  8. 前記制御部は、前記事前処理工程において前記処理ガスをプラズマ励起するために印加される高周波電力の大きさが、前記本処理工程において前記処理ガスをプラズマ励起するために印加される高周波電力の大きさよりも大きくなるように前記プラズマ生成部を制御するように構成される、
    請求項５乃至７のいずれかに記載の基板処理装置。
  9. 製品用基板を窒化処理する本処理手順と、製品用でないダミー基板を窒化処理する事前処理手順とを有し、前記本処理手順の前に前記事前処理手順をコンピュータにより基板処理装置に実行させるプログラムであって、
    前記本処理手順は、
    酸化膜が形成された前記製品用基板を処理室に収容する手順と、
    前記処理室内に窒素を含有する処理ガスを供給する手順と、
    前記処理室内の圧力を第１圧力、前記製品用基板の電位を第１電位にした状態で前記処理ガスをプラズマ励起して、前記製品用基板に形成された前記酸化膜を窒化処理する手順と、
    前記製品用基板を前記処理室から搬出する手順と、を含み、
    前記事前処理手順は、
    酸化膜が形成された前記ダミー基板を前記処理室に収容する手順と、
    前記処理室内に窒素を含有する前記処理ガスを供給する手順と、
    前記処理室内の圧力を前記第１圧力よりも低い第２圧力、前記ダミー基板の電位を前記第１電位よりも低い第２電位にした状態で前記処理ガスをプラズマ励起して、前記ダミー基板に形成された前記酸化膜から放出される酸素原子を前記処理室の内壁に付着させる手順と、
    前記ダミー基板を前記処理室から搬出する手順と、を含む、
    プログラム。
  10. 前記事前処理手順は、前記処理室内の雰囲気が所定値とは異なる酸素濃度になった時に行う、
    請求項９に記載のプログラム。
  11. 前記事前処理手順において前記処理ガスをプラズマ励起する時間は、前記本処理手順において前記処理ガスをプラズマ励起する時間よりも長い、
    請求項９又は１０に記載のプログラム。
  12. 前記事前処理手順において前記処理ガスをプラズマ励起するために印加される高周波電力の大きさは、前記本処理手順において前記処理ガスをプラズマ励起するために印加される高周波電力の大きさよりも大きい、
    請求項９乃至１１のいずれかに記載のプログラム。
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