CN102725834A - 等离子体氮化处理方法和等离子体氮化处理装置 - Google Patents

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Abstract

向等离子体氮化处理装置（100）的处理容器（1）中，导入包括氮气和稀有气体的处理气体，处理气体的流量在换算成每1L所述处理容器的容积的处理气体的合计流量[mL/min（sccm）]时处于1.5（mL/min）/L以上13（mL/min）/L以下的范围内，在处理容器（1）内产生含氮等离子体，更换晶片W并连续进行氮化处理。氮气和稀有气体的体积流量比（氮气/稀有气体）优选为0.05以上0.8以下的范围内。

Description

等离子体氮化处理方法和等离子体氮化处理装置
技术领域
本发明涉及等离子体氮化处理方法和等离子体装置。
背景技术
利用等离子体进行成膜等的处理的等离子体处理装置，例如，在硅、化合物半导体制作的各种半导体装置、液晶显示装置（LCD）为代表的FPD（平板显示器）等的制造过程中使用。这样的等离子体处理装置中，作为处理容器内的部件，多用石英等的电介质为材质的零部件。例如，已知有通过具有多个缝隙的平面天线向处理容器内导入微波，产生等离子体的微波激励等离子体处理装置。该微波激励等离子体处理装置将引导到平面天线的微波通过石英制的微波透过板（也称为顶板或透过窗），导入处理容器内的空间，由此，与处理气体反应，产生高密度的等离子体（例如，专利文献1）。
但是，制造各种半导体装置、FPD等的产品时，设定产品管理上容许的处理结果的面间均匀性（基板和基板之间的均匀性）和颗粒数的基准值（容许颗粒数）。因此，实现处理结果的面间均匀性的提高和颗粒数的降低对于提高产品的合格率是极其重要的。在此，“处理结果的面间均匀性”是指：例如，使用同一等离子体处理装置，在对被处理体表面的硅氮化处理的等离子体氮化处理中，在作为处理对象的多个基板间氮化膜的膜厚或氮掺入量等的不均在一定范围内。但是，使用某种等离子体处理装置，对多个被处理体反复实施等离子体氮化处理期间，氮掺入量的面间均匀性恶化，或者从处理装置产生的颗粒数增加，超过上述基准值。
在先技术文献
专利文献
专利文献1：日本特开2008-34579号公报（图1等）
发明内容
本发明提供一种即使在同一处理容器内对多个被处理体连续进行等离子体氮化处理，也能够维持氮掺入量的面间均匀性，并且能够抑制来自处理容器的颗粒的产生的等离子体氮化处理方法。
本发明者对于在等离子体处理装置中，对多个被处理体重复进行等离子体氮化处理期间面间均匀性恶化并且来自处理装置的颗粒数增加的现象，进行了原因的研究。其结果，根据处理条件，等离子体处理装置内的部件（例如，石英部件）的表面状态发生变化，这与面间均匀性的恶化和颗粒的具有很深的关系。本发明基于上述见解而完成。
即，本发明的等离子体氮化处理方法以使包括氮气和稀有气体的处理气体的流量在换算成每1L的处理容器的容积的处理气体的合计流量[mL/min（sccm）]时处于1.5（mL/min）/L以上13（mL/min）/L以下的范围内的方式，将所述处理气体导入等离子体处理装置的处理容器内，在所述处理容器内产生含氮等离子体，利用该含氮等离子体，更换具有含氧膜的被处理体，并对多个被处理体的含氧膜进行氮化处理。
本发明的等离子体氮化处理方法优选所述氮气和稀有气体的体积流量比（氮气/稀有气体）在0.05以上0.8以下的范围内。这种情况下，所述氮气的流量优选在4.7mL/min（sccm）以上225mL/min（sccm）以下的范围内，并且所述稀有气体的流量优选在95mL/min（sccm）以上275mL/min（sccm）以下的范围内。
此外，本发明的等离子体氮化处理方法优选所述处理容器内的压力1.3Pa以上133Pa以下的范围内。
此外，本发明的等离子体氮化处理方法优选所述等离子体氮化处理中对1枚被处理体的处理时间在10秒以上300秒以下。
此外，本发明的等离子体氮化处理装置方法中，所述等离子体处理装置包括：
上部具有开口的所述处理容器；
配置在所述处理容器内，载置被处理体的载置台；
与所述载置台相对设置，塞住所述处理容器的开口并且使微波透过的透过板；
设置在所述透过板的外侧，具有用于向所述处理容器内导入微波的多个缝隙的平面天线；
从气体供给装置向所述处理容器内导入包括氮气和稀有气体的处理气体的气体导入部；和
对所述处理容器内进行减压排气的排气装置，
所述氮等离子体优选为通过所述处理气体和由所述平面天线导入所述处理容器内的微波而形成的微波激励等离子体。
此外，本发明的等离子体氮化处理方法，优选所述微波的功率密度相对于所述透过板的每单位面积处于0.6W/cm2以上2.5W/cm2以下的范围内。
此外，本发明的等离子体氮化处理方法，处理温度作为所述载置台的温度，优选为25℃（室温）以上600℃以下的范围内。
此外，本发明的等离子体氮化处理装置包括：
上部具有开口的所述处理容器；
配置在所述处理容器内，载置被处理体的载置台；
与所述载置台相对设置，塞住所述处理容器的开口并且使微波透过的透过板；
设置于所述透过板的外侧，具有用于向所述处理容器内导入微波的多个缝隙的平面天线；
从气体供给装置向所述处理容器内导入包括氮气和稀有气体的处理气体的气体导入部；
对所述处理容器内进行减压排气的排气装置；
以在所述处理容器内对被处理体进行等离子体氮化处理的方式进行控制的控制部
在所述等离子体氮化处理装置中，所述控制部执行如下步骤，
通过所述排气装置对所述处理容器内进行排气，将所述处理容器内减压到规定的压力的步骤；
从所述气体供给装置经由所述气体导入部向所述处理容器内导入所述包括氮气和稀有气体的处理气体的步骤，所述处理气体得流量在换算成每1L所述处理容器的容积的处理气体的合计流量[mL/min（sccm）]时处于1.5（mL/min）/L以上13（mL/min）/L以下的范围内，；
经由所述平面天线和所述透过板将所述微波导入所述处理容器内，在所述处理容器内产生含氮等离子体的步骤；和，
通过所述含氮等离子体，对具有含氧膜的被处理体的该含氧膜进行氮化处理的步骤。
本发明的等离子体氮化处理方法，以包括氮气和稀有气体的处理气体的总流量在1.5（mL/min）/L以上13（mL/min）/L以下的范围内的方式，向处理容器导入该处理气体。由此，能够提高被处理体之间的处理的均匀性（面间均匀性）并且能够抑制处理容器内的石英部件的氧化，能够有效抑制在处理容器内颗粒的产生。此外，通过以上述总流量进行处理，能够抑制在不同的种类的晶片间由于累积效果带来的氮掺入量的变动。因此，能够实现颗粒发生减少、可靠性高的等离子体氮化处理。
附图说明
图1为表示适合实施本发明的等离子体氮化处理方法的等离子体淡化处理装置的构成例的概略截面图。
图2为表示平面天线的结构的图。
图3为表示控制部的结构的说明图。
图4为说明等离子体氮化处理中的石英部件的表面的变化的图。
图5为接着图4说明石英部件的表面的状态的图。
图6为接着图5说明石英部件的表面的状态的图。
图7为接着图6说明石英部件的表面的状态的图。
图8为表示实验例1中的小流量条件1-A下形成的硅氮化膜的氮掺入量和其晶片间的均匀性的结果的图。
图9为表示实验例1中的大流量条件1-B下形成的硅氮化膜的氮掺入量和其晶片间的均匀性的结果的图。
图10为表示实验例1中的大流量条件1-C下形成的硅氮化膜的氮掺入量和其晶片间的均匀性的结果的图。
图11为表示实验例2中的晶片的处理枚数和颗粒数的关系的图。
图12为表示实验例3中形成的硅氮化膜的氮掺入量和其晶片面内均匀性的图。
图13为比较实验例4中的小流量条件和大流量条件下的等离子体氮化处理后的透过板的状态的图。
图14为表示第一方案的等离子体调节前后的晶片表面的污染物量的测定结果的图。
图15为表示第一方案的等离子体调节前后的晶片背面的污染物量的测定结果的图。
图16为表示第二方案的等离子体调节前后的晶片表面的污染物量的测定结果的图。
图17为表示第二方案的等离子体调节前后的晶片背面的污染物量的测定结果的图。
图18为表示第三方案的等离子体调节后的晶片表面和背面的污染物量的测定结果的图。
具体实施方式
以下，参照附图详细说明本发明的一实施方式的等离子体氮化处理方法。首先，参照图1～3，对本发明的等离子体氮化处理方法能够利用的等离子体氮化处理装置的结构进行说明。图1为示意性的表示等离子体氮化处理装置100的概略结构的截面图。图2为表示图1的等离子体处理装置100的平面天线的平面图，图3为说明等离子体处理装置100的控制系统的结构的图。
等离子体处理装置100，作为例如通过具有多个缝隙状孔的平面天线，特别是RLSA（Radial Line Slot Antenna：自由基线性缝隙天线）直接将微波导入处理容器内，在处理容器内产生等离子体的RLSA微波等离子体处理装置而构成。等离子体氮化处理装置100中，能够产生高密度并且低电子温度的微波激励等离子体。等离子体氮化处理装置100，能够通过1×1010～5×1012/cm3的等离子体密度并且具有0.7～2eV的低电子温度的等离子体进行处理。因此，等离子体氮化处理装置100，在各种半导体装置的制造过程中，例如氮化氧化硅膜、硅形成氮化氧化硅膜（SiON膜）或氮化硅膜（SiN膜）等的目的中适宜利用。
等离子体氮化处理装置100作为主要构成具备：收纳作为被处理体的半导体晶片（以下，简记为“晶片”）W的处理容器1；在处理容器1内载置晶片W的载置台2；与气体供给装置18连接，向处理容器1内导入气体的气体导入部15；对处理容器1内进行减压排气用的排气装置24；设置在处理容器1的上部，向处理容器1内导入微波，产生等离子体的作为等离子体生成单元的微波导入装置27；和对这些等离子体处理装置100的各构成部进行控制的控制部50。另外，被处理体（晶片W）用于在其表面形成的各种薄膜，例如包括聚硅层、氧化硅膜等。此外，气体供给装置18可以包括在等离子体氮化处理装置100的构成部分中，也可以不包括在构成部分中，而将外部的气体供给装置与气体导入部15连接加以使用。
处理容器1由接地的大致圆筒状的容器形成。处理容器1的容积能够适当调整，但是本实施方式具有例如55L的容积。另外，处理容器1也可以由方筒形状的容器形成。处理容器1上部开口，具有铝等的材质构成的底壁1a和侧壁1b。在侧壁1b的内部设置热介质流路1c。
在处理容器1的内部，设置有水平载置作为被处理体的晶片W用的载置台2。载置台2例如由AlN、Al2O3等的陶瓷构成。其中，特别优选使用热传导性高的材质例如AlN。该载置台2通过从排气室11的底部中央向上方延伸的圆筒状的支撑部件3支撑。支撑部件3例如由AlN等的陶瓷构成。
此外，载置台2上设置覆盖其边缘部或整面，并且用于引导晶片W用的覆盖部件4。该覆盖部件4形成为环状，覆盖载置台2的载置面和/或侧面。通过覆盖部件4，截断载置台2和等离子体的接触，防止载置台2被溅射，能够实现防止对晶片W混入杂质。覆盖部件4例如由石英、单晶硅、聚硅、无定形硅、氮化硅等的材质构成。其中，优选与等离子体的相性好的石英。此外，构成覆盖部件4的上述材质优选碱金属、金属等的杂质含量少的高纯度的材质。
此外，载置台2中埋入有阻抗加热型的加热器5。该加热器5通过从加热器电源5a供电，对载置台2进行加热，利用该热量对作为被处理体的晶片W均匀加热。
此外，载置台2上配置有热电偶（TC）6。通过该热电偶6进行温度计测，将晶片W的加热温度控制在例如室温到900℃的范围内。
此外，载置台2上设置有将晶片W搬入处理容器1内时用于晶片W的交接的晶片支撑销（未图示）。各晶片支撑销以相对于载置台2的表面能够突出或没入的方式的设置。
在处理容器1的内周上设置有石英构成的圆筒状的内衬7。此外，在载置台2的外周侧，为了实现在处理容器1内的均匀排气，设置具有多个排气孔8a的石英制的环状的挡板8。该挡板8通过多个支柱9支撑。
在处理容器1的底壁1a的大致中央部形成有圆形的开口部10。底壁1a上设置有与该开口部10连通，向着下方突出的排气室11。该排气室11连接有排气管12，该排气管12与排气装置24连接。这样，能够对处理容器1内进行真空排气。
处理容器1的上部进行开口，处理容器1的上部配置有具备开闭功能（Lid功能）并形成框状的板13。构成框状的板13的内周向着内侧（处理容器1内的空间）突出，形成环状的支撑部13a。该支撑部13a和处理容器1之间通过密封部件14气密密封。
在处理容器1的侧壁1b上设置有在等离子体氮化处理装置100和与其邻接的搬送室（未图示）之间进行晶片W的搬入搬出用的搬入搬出口16和开闭该搬入搬出口16的闸阀17。
此外，处理容器1的侧壁1b上设置有构成为环状的气体导入部15。该气体导入部15与供给稀有气体或氮气的气体供给装置18连接。其中，气体导入部15设置为喷嘴状或喷淋头状。
气体供给装置18具有气体供给源、配管（例如，气体管线20a、20b、20c）、流量控制装置（例如，质量流量控制器21a、21b）和阀（例如，开闭阀22a、22b）。作为气体供给源，例如具有稀有气体供给源19a和氮气供给源19b。气体供给装置18作为上述以外的未图示的气体供给源，也可以具有例如置换处理容器1内气氛时使用的清洁气体供给源。
图1为从稀有气体供给源19a供给Ar气体的结构。作为稀有气体，除此之外例如能够使用Kr气体、Xe气体、He气体等。稀有气体中，从经济性良好的观点出发，特别优选使用Ar气体。
从气体供给装置18的稀有气体供给源19a和氮气供给源19b，分别经由气体管线（配管）20a、20b供给稀有气体和氮气。气体管线20a、20b，在管线20c合流，从与该管线20c连接的气体导入部15导入处理容器1内。与各气体供给源连接的各个气体管线20a、20b上分别设置质量流量控制器21a、21b和其前后配备的一组开闭阀22a、22b。通过该气体供给装置18的结构，进行供给的气体的切换和流量等的控制。
排气装置24例如具备涡旋分子泵等的高速真空泵。如前所述，排气装置24通过排气管12与处理容器1的排气室11连接。处理容器1内的气体，均匀流向排气室11的空间11a内，使得排气装置24动作，由此从空间11a通过排气管12向外部排气。由此，将处理容器1内高速减压到规定的真空度，例如0.133Pa。
形成有在处理容器1的侧壁1b内形成的热介质流路1c。该热介质流路1c通过热介质导入管25a和热介质排出管25b，与冷却单元26连接。冷却单元26使得调节到规定的温度的热介质在热介质流路1c中流通，由此对处理容器1的侧壁1b进行温度调节。
接着，对微波导入装置27的结构进行说明。微波导入装置27作为主要结构具备：透过板28、平面天线31、慢波材料33、金属制覆盖部件34、波导管37、匹配电路38和微波发生装置39。微波导入装置27为向处理容器1内导入电磁波（微波）产生等离子体的等离子体生成单元。
具有透过微波的功能的透过板28配置在向板13的内周侧突出的支撑部13a上。透过板28由电介质例如石英等材质构成。该透过板28和支撑部13a之间，通过O型环等的密封部件29气密密封。因此，处理容器1内被保持气密。
平面天线31在透过板28上方（处理容器1的外侧），以与载置台2相对的方式设置。平面天线31构成圆板状。其中，平面天线31的形状，不限于圆板状，例如也可以为四边板状。该平面天线31卡止于板13的上端。
平面天线31例如由表面镀金或银的铜板、铝板、镍板和它们的合金等的导电性部件构成。平面天线31具有放射微波的多个缝隙状的微波放射孔32。微波放射孔32以规定的图案贯通平面天线31而形成。
各个微波放射孔32例如如图2所示，构成细长的长方形形状（缝隙状）。典型地为，邻接的微波放射孔32配置成“L”字状。此外，如此组合成规定形状（例如L字状）配置的微波放射孔32，进而整体配置为同心圆状。微波放射孔32的长度和排列间隔，对应于微波的波长（λg）决定。例如，微波放射孔32的间隔，配置为λg/4～λg。图2中，形成为同心圆状的邻接的微波放射孔32之间的间隔用Δr表示。其中，微波放射孔32的形状也可以为圆形状、圆弧状等的其他形状。并且，微波放射孔32的配置方式没有特别限定，除了同心圆状，也可以配置为螺旋状、放射状等。
在平面天线31的上表面（平面天线31和金属制覆盖部件34之间形成的扁平波导路径）上设置有具备比真空大的介电常数的慢波材料33。该慢波材料33具有由于在真空中微波的长度变长，而使微波的波长变短，调整等离子体的功能。作为慢波材料33的材质，例如能够使用石英、聚四氟乙烯树脂、聚酰亚胺树脂等。其中，平面天线31和透过板28之间，并且，慢波材料33和平面天线31之间，可以分别接触，也可以离开，但优选接触。
在处理容器1的上部以覆盖这些平面天线31和慢波材料33的方式设置有金属制覆盖部件34。金属制覆盖部件34例如由铝或不锈钢等的金属材料构成。通过金属制覆盖部件34和平面天线31形成扁平波导路径，能够将微波均匀供给到处理容器1内。板13的上端和金属制覆盖部件34通过密封部件35密封。此外，在金属制覆盖部件34的壁体的内部形成有流路34a。该流路34a通过未图示的配管与冷却单元26连接。在流路34a中流通来自冷却单元26的冷却水等的热介质，由此，能够冷却金属制覆盖部件34、慢波材料33、平面天线31和透过板28。此外，金属制覆盖部件34接地。
金属制覆盖部件34的上壁（顶部）的中央形成有开口部36，该开口部36上连接波导管37。波导管37的另一端侧通过匹配电路38与产生微波的微波发生装置39连接。
波导管37具有：从上述金属制覆盖部件34的开口部36向着上方延伸的截面为圆形状的同轴波导管37a；和经由模式转换器40与该同轴波导管37a的上端部连接的在水平方向延伸的矩形波导管37b。模式转换器40具有将以TE模式在矩形波导管37b内传播的微波转换为TEM模式的功能。
在同轴波导管37a的中心延伸存在有内导体41。该内导体41在其下端部，连接固定于平面天线31的中心。通过该结构，微波经由同轴波导管37a的内导体41向由平面天线31和金属制覆盖部件34形成的扁平波导路径以放射状高效均匀地传播。
通过以上结构的微波导入装置27，使在微波发生装置39发生的微波经由波导管37向平面天线31传播，进而从微波放射孔32（缝隙）经由透过板28被导入处理容器1内。另外，作为微波的频率，例如优选使用2.45GHz，其他也能够使用8.35GHz、1.98GHz等。
等离子氮化处理装置100的各构成部与控制部50连接而被控制。控制部50典型的为计算机，例如，如图3所示，包括：具备CPU的程序控制器51、与该程序控制器51连接的用户界面52和存储部53。程序控制器51为在等离子体氮化处理装置100中，对与例如温度、压力、气体流量、微波输出等的处理条件相关的各构成部（例如，加热器电源5a、气体供给装置18、排气装置24、微波发生装置39等）进行总体控制的控制单元。
用户界面52具有工程管理者为了管理等离子体氮化处理装置100而进行命令的输入操作等的键盘；和将等离子体氮化处理装置100的运行状况可视化显示的显示器等。此外，存储部53中保存有通过程序控制器51的控制实现等离子体氮化处理装置100中执行的各种处理用的控制程序（软件）或存储处理条件数据等的方案等。
根据需要，通过来自用户界面52的指示等，从存储部53调出任意的方案，在程序控制器51执行，由此通过程序控制器51控制，在等离子体氮化处理装置100的处理容器1内进行期望的处理。此外，上述控制程序、处理条件数据等的方案，能够利用存储在计算机可读取的存储介质，例如CD-ROM、硬盘、软盘、闪存、DVD、蓝光碟等中的状态的形式。此外，上述方案还能够从其他装置例如经由专用线路传送而利用。
如此构成的等离子体氮化处理装置100，在例如室温（25℃左右）以上600℃以下的低温，对晶片W进行无损害的等离子体处理。此外，等离子体氮化处理装置100在等离子体的均匀性方面优异，因此，对大口径的晶片W（被处理体）也能够实现良好的面内均匀性和面间均匀性。
接着，说明使用RLSA方式的等离子体氮化处理装置100的等离子体氮化处理的一般流程。首先，打开闸阀17，从搬入搬出口16将晶片W搬入处理容器1内，载置在载置台2上。接着，对处理容器1内进行减压排气，并从气体供给装置18的稀有气体供给源19a和氮气供给源19b以规定的流量使稀有气体和氮气分别经由气体导入部15导入处理容器1内。如此，将处理容器1内调整到规定的压力。此外，通过冷却单元26，使得调节到规定温度的热介质在热介质流路1c中流通，将处理容器1的侧壁1b温度调节到规定的温度。
接着，从微波发生装置39中将规定频率例如2.45GHz的微波经由匹配电路38导入波导管37。被导入波导管37的微波，依次在矩形波导管37b和同轴波导管37a中传播，经由内导体41供给到平面天线31。即，微波在矩形波导管37b内以TE模式传播，该TE模式的微波在模式转换器40中，转换为TEM模式，从同轴波导管37a内向平面天线31传播。微波从贯通平面天线31形成的缝隙状的微波放射孔32通过透过板28，放射到处理容器1内的晶片W的上方空间。
通过从平面天线31经过透过板28放射到处理容器1中的微波，在处理容器1内形成电磁场，将稀有气体和氮气分别等离子体化。这样生成的微波激励等离子体，微波从平面天线31的多个微波放射孔32放射，由此，以大约1×1010～5×1012/cm3的高密度并且在晶片W附近形成大约1.2eV以下的低电子温度的等离子体。
在等离子体氮化处理装置100中实施的等离子体氮化处理的条件，能够作为方案预先存储在控制部50的存储部53中。程序控制器51读出该方案，向等离子体氮化处理装置100的各构成部，例如气体供给装置18、排气装置24、微波发生装置39、加热器电源5a等送出控制信号，由此在规定的条件下实现等离子体氮化处理。
<等离子体氮化处理的条件>
在此，对等离子体氮化处理装置100中进行的等离子体氮化处理的优选条件进行说明。本实施方式的等离子体氮化处理，在下述条件中，特别是处理气体的流量和流量比率很重要，通过考虑到这些能够有效排除处理容器1内的氧，能够除去氮掺入量的面间均匀性和颗粒的产生原因。
[处理气体]
作为处理气体，优选使用N2气体和Ar气体。包括氮气和稀有气体的处理气体的流量在换算成每1L处理容器1的容积的处理气体的合计流量[mL/min（sccm）]时处于1.5（mL/min）/L以上13（mL/min）L以下的范围内。由此，能够有效排除处理容器1内的氧，能够除去等离子体氮化处理装置100中的氮掺入量的面间均匀性和颗粒的产生原因。处理气体的总流量比1.5（mL/min）/L少时，则不能进行处理容器1内的氧的排出，在反复处理晶片W期间，处理容器1的部件（特别是顶板等的石英部件）被氧化，应力剥离，成为产生颗粒的原因。另一方面，处理气体的总流量超过13（mL/min）/L时，同样，不能进行氧的排出，石英部件被氧化，成为产生颗粒的原因。另外，总流量的单位[（mL/min）/L]是指每1L处理容器1的容积的处理气体的合计流量[mL/min(sccm)]。例如，处理容器1的容积为55L的情况下，处理气体的合计流量为82.5mL/min(sccm)以上715mL/min(sccm)以下。这种情况下，N2气体流量例优选为4.7mL/min(sccm)以上225mL/min(sccm)以下的范围内。此外，Ar气体的流量例如优选为95mL/min(sccm)以上275mL/min(sccm)以下的范围内。
全处理气体中所含的N2气体和Ar气体的体积流量比（N2气体/Ar气体），从增强等离子体的氮化力，抑制处理容器1内的部件（特别是石英部件）的氧化，防止成为颗粒的原因的观点出发，例如优选0.05以上0.8以下的范围内，更优选0.2以上0.8以下的范围内。
[处理压力]
处理压力从增强等离子体的氮化力的观点出发，优选设定为1.3Pa以上133Pa以下的范围内，更优选1.3Pa以上53.3Pa以下的范围内。处理压力不足1.3Pa时，会存在对基膜的损害，超过133Pa时，不能得到充分的氮化力，抑制处理容器1内的石英部件的氧化、排出颗粒原因的效果变低。
[处理时间]
处理时间优选设定为例如10秒以上300秒以下，更优选设定为30秒以上180秒以下。在换算成每1L处理容器1的容积的处理气体的合计流量[mL/min(sccm)]时处于1.5（mL/min）/L以上13（mL/min）L以下的范围内产生的包括氮的等离子体带来的氧的除去效果直到某程度的时间与处理时间按比例增大，但是处理时间过长，达到极限，生产率下降。因此，在得到期望的氧排出效果的范围内，优选尽可能缩短处理时间。
[微波功率]
等离子体氮化处理中的微波的功率密度，从稳定并且均匀的产生氮等离子体并且降低处理容器1内的温度从而降低热应力导致的来自石英部件（例如透过板28）的颗粒的观点出发，例如优选在0.6W/cm2以上2.5W/cm2以下的范围。另外，本发明中微波的功率密度，是指透过板28的每单位面积1cm2的微波功率。
[处理温度]
处理温度（晶片W的加热温度），从降低处理容器1内的温度从而减少热应力导致的来自石英部件（例如透过板28）的颗粒的观点出发，作为载置台2的温度，例如优选为25℃（室温左右）以上600℃以下的范围内，更优选100℃以上500℃以下的范围内。如果降低处理温度，则氮掺入量降低。但是，使处理气体的流量为在换算成每1L处理容器1的容积的处理气体的合计流量[mL/min(sccm)]时处于1.5（mL/min）/L以上13（mL/min）L以下的范围内的大流量，由此能够抑制温度降低造成的氮化掺入量的降低，进行高掺入量的氮化处理。
[冷却温度]
等离子体氮化处理期间，由等离子体带来的腔室的热的增加通过从冷却单元26向处理容器1的侧壁1b和金属制覆盖部件34的流路34a供给的热介质冷却。其温度从降低处理容器1内的温度从而减少热应力产生的来自石英部件（例如透过板28）表面的颗粒的观点出发，例如优选设定为5℃以上25℃以下的范围内，更优选设定为10℃以上15℃以下的范围内。
以上的等离子体氮化处理的条件作为方案可以预先保存在控制部50的存储部53中。程序控制器51读出该方案，向等离子体氮化处理装置100的各构成部，例如气体供给装置18、排气装置24、微波发生装置39、加热器电源5a等送出控制信号，从而实现在期望条件下的等离子体氮化处理。
<作用>
图4～图7，表示在等离子体氮化处理装置100的处理容器1内进行等离子体氮化处理时的石英部件（例如透过板28）的表面的状态变化。等离子体氮化处理装置100的处理容器1内进行等离子体氮化处理时，透过板28等的石英部件的表面暴露在氮等离子体中。因此，在石英表面，SiO2被氮化，成为SiON，进一步进行氮化，如图4所示，在石英部件的表面形成薄的SiN层101。
在图4的状态中，对多枚晶片W连续进行等离子体氮化处理，例如，如图5所示，等离子体氮化处理装置100的处理容器1内存在的氧被激励，成为原子状氧（O*），该原子状氧（O*）在处理容器1内扩散，对透过板28等的石英部件的表面进行氧化。作为处理容器1内的氧不断增加的主要原因，能够举出在处理对象的晶片W的表面存在容易放出氧的含氧膜（例如二氧化硅膜、金属氧化膜、金属硅氧化膜等）的情况。通过氮等离子体氮化含氧膜例如SiO2膜时，将氧和氮置换，从该膜中迫出氧原子（O*），并将其释放到处理容器1内，石英部件的表面被氧化。此外，在晶片W中附着的大气中的水分等，由于从处理容器1的外部进入的氧，同样在石英部件的表面产生氧化。此外，对一枚晶片W的处理时间短的情况下，从晶片W释放的氧不会与排气一起排出，每次少量残留在处理容器1内，随着晶片W的处理枚数的增加，容易在处理容器1内积蓄。
如果进行上述结构的氧化，则如图6所示，在处理容器1内的透过板28等的石英部件的表面形成的SiN层101的表面被氧化，形成氮氧化硅层（SiON层）102。即，石英部件的表面附近从内部向着表面侧，形成SiO2/SiN/SiON的层结构。另外，等离子体激励的微波功率小的情况下，由于氮化力降低，所以相对地氧的影响力增强，容易进行氧带来的石英部件的氧化。
在如图6所示，在形成有SiON层102的状态下，对多个晶片W继续进行等离子体氮化处理期间，热应力增加时，由于SiON层102和SiN层101的热膨胀率不同，而在SiON层102上产生断裂，如图7所示，SiON层102剥离。这被认为是产生颗粒P的原因。
本实施方式的等离子体氮化处理方法，以在换拴成每1L处理容器1的容积的处理气体的合计流量[mL/min(sccm)]时处于1.5（mL/min）/L以上13（mL/min）L以下的范围内的方式将大流量的处理气体导入处理容器1内，通过排气装置24排气，同时进行等离子体氮化处理。由此，能够使从晶片W释放的氧原子（氧自由基）、氧离子、或在处理容器1内附着或滞留的氧源迅速排出到处理容器1外。其结果，即使在处理容器1内反复实施等离子体氮化处理，通常也能够将石英部件的表面维持在图4所示的状态（形成SiN层101的状态）。即，通过导入大流量的处理气体和排气，从处理容器1内将成为石英部件等的表面氧化的原因的氧原子（氧自由基）、氧离子、或存在于处理容器1内的氧源排出，抑制SiON层102的形成，因此，维持难以产生热应力带来的剥离的状态。因此，能够将如上所述石英部件的表面剥离造成颗粒的现象防止于未然。
此外，从上述石英部件剥离SiON层102，主要是由于热应力产生，因此通过降低处理容器1内的温度，能够进一步可靠降低颗粒的产生。从上述观点出发，例如将处理温度（载置台2的加热器5对晶片W的加热温度）、微波发生装置39产生的微波功率、冷却单元26的热介质的温度设定的低很有效。这种情况下，处理容器1内的温度降低时，氮化速度也有降低的倾向，但是，如上所述，处理气体的流量预先设置为大流量，由此能够回避氮化速度的极端降低。即，通过处理气体的流量增加能够补偿处理容器1的温度降低带来的氮化速度的降低。
此外，处理容器1内，使处理气体的流量为在换算成每1L处理容器1的容积的处理气体的合计流量[mL/min(sccm)]时处于1.5（mL/min）/L以上13（mL/min）L以下的范围内的大流量。由此，从被处理的晶片W产生的气体，在每处理一枚时容易从处理容器1内排出。因此，能够排除接着处理的晶片W被前面的晶片W产生的气体影响，由此能够大幅度改善晶片W间的处理的均匀性。
接着，对本发明的基础的实验结果进行说明。
实验例1：
使用与图1的等离子体氮化处理装置100同样的结构的装置，在下述的总流量小的氮化条件1-A、总流量大的氮化条件1-B和1-C下，分别对25枚晶片W重复实施等离子体氮化处理。晶片W使用表面具有硅氧化膜的物质。对等离子体氮化处理后的附有氧化膜的晶片，测定硅氧化膜中的氮掺入量，评价晶片间的氮掺入量的均匀性。总流量小的氮化条件1-A的结果如图8所示，总流量大的氮化条件1-B的结果如图9所示，总流量大的氮化条件1-C的结果如图10所示。图8～图10中，横轴表示晶片序号，面对时左侧的纵轴表示晶片W上的9处的平均氮掺入量，面对时右侧的纵轴表示作为均匀性指标的Range/2Ave.(%)[即，（氮掺入量的最大值-氮掺入量的最小值）/（2×平均氮掺入量）的百分率]。
<氮化条件1-A>
处理压力：20Pa
Ar气体流量：60mL/min(sccm)
N2气体流量：20mL/min(sccm)
总流量：80mL/min(sccm)
微波的频率：2.45GHz
微波功率：1500W（功率密度0.76W/cm2）
处理温度：500℃
处理时间：90秒
晶片直径：300mm
处理容器容积：55L（总流量小：1.45（mL/min）/L）
<氮化条件1-B>
处理压力：20Pa
Ar气体流量：255mL/min(sccm)
N2气体流量：70mL/min(sccm)
总流量：325mL/min(sccm)
微波的频率：2.45GHz
微波功率：1500W（功率密度0.76W/cm2）
处理温度：500℃
处理时间：90秒
晶片直径：300mm
处理容器容积：55L（总流量大：5.91（mL/min）/L）
<氮化条件1-C>
处理压力：20Pa
Ar气体流量：195mL/min(sccm)
N2气体流量：130mL/min(sccm)
总流量：325mL/min(sccm)
微波的频率：2.45GHz
微波功率：2000W（功率密度1.01W/cm2）
处理温度：500℃
处理时间：90秒
晶片直径：300mm
处理容器容积：55L（总流量大：5.91（mL/min）/L）
如图8～图10所示，关于平均氮掺入量（黑色菱形的块），与总流量小的条件1-A（图8）相比，在总流量大的条件1-B（图9）、条件1-C（图10）下上升。此外，关于Range/2Ave（白色四边形块），在晶片间比较，总流量小的条件1-A（图8）为3.800%，流量大的条件1-B（图9）为2.338%、总流量大的条件1-C（图10）为1.596%。在总流量大的条件1-B（图9）、条件1-C（图10）下，在晶片间的氮掺入量的不均较少，可以确认晶片间的处理的均匀性（面间均匀性）较高。因此，可以确认：在等离子体氮化处理中，与总流量小的条件1-A相比，在总流量大的条件1-B、1-C下，氮掺入量在晶片间的均匀性良好。
实验例2：
使用与图1的等离子体氮化处理装置100同样的结构的装置，在下述氮化条件2-A和氮化条件2-B下，分别对约30000枚替代晶片重复实施进行等离子体氮化处理的运行实验。作为替代晶片，使用表面具有硅氧化膜的晶片。对等离子体氮化处理后的替代晶片，用颗粒计数器计测颗粒数。在图11中表示其结果。另外，氮化条件2-A相对的处理气体的流量为小流量，氮化条件2-B相对的处理容器的流量为大流量。
<氮化条件2-A>
处理压力：20Pa
Ar气体流量：48mL/min(sccm)
N2气体流量：32mL/min(sccm)
总流量：80mL/min(sccm)
微波的频率：2.45GHz
微波功率：1500W（功率密度0.76W/cm2）
处理温度：500℃
处理时间：90秒
晶片直径：300mm
处理容器容积：55L（总流量小：1.45（mL/min）/L）
<氮化条件2-B>
处理压力：20Pa
Ar气体流量：271mL/min(sccm)
N2气体流量：54mL/min(sccm)
总流量：325mL/min(sccm)
微波的频率：2.45GHz
微波功率：1500W（功率密度0.76W/cm2）
处理温度：500℃
处理时间：90秒
晶片直径：300mm
处理容器容积：55L（总流量大：5.91（mL/min）/L）
如图11所示，在总流量小的氮化条件2-A下，通过实施等离子体氮化处理，从15000枚前后颗粒数大幅度增加。另一方面，在总流量大的氮化条件2-B下，约30000枚处理结束的时点也几乎没有产生颗粒数的增加。这是因为在总流量大的氮化条件2-B下，在处理容器内产生的氧被迅速排出，不会滞留在处理容器内，抑制石英部件等的氧化，难以形成成为颗粒的原因的SiON层。因此，可以确认通过总流量大的等离子体氮化处理，能够有效降低处理容器内产生的颗粒。
实验例3：
下面，使微波功率从1000W（透过板单位1cm2的功率密度（以下，记为“功率密度”）：0.5W/cm2）到2000W（功率密度：1.0W/cm2）按照每100W分阶段变化，除此之外，与实施例2的条件2-B相同，对在表面具有6nmSiO2膜的晶片25枚分别进行等离子体氮化处理。对SiO2膜中的氮掺入量和在其晶片面内的Range/2Ave.(%)进行评价。在图12中表示其结果。微波功率在1200W（功率密度0.6W/cm2）以上2000W（功率密度1.0W/cm2）以下的范围内，氮掺入量的晶片内的均匀性（面内均匀性）良好。
实施例4：
使用与图1的等离子体氮化处理装置100相同的结构的装置，在与实施例2同样的条件2-A、条件2-B下，实施对表面具有SiO2膜的多数晶片，连续进行等离子体氮化处理的运行试验。在条件2-A下处理少于约30000枚的晶片W，在条件2-B下处理少于约85000枚的晶片W。其后，通过电子显微镜确认透过板28的表面附近的截面，并且通过能量分散型X射线分析装置（EDS）分析同部位的元素存在比。在图13种表示其结果。
从图13可知，在总流量小的条件2-A的情况下，通过EDS分析的氮的存在深度为0.2μm。在该深度范围中不包括氧，因此，可以确认在少于约30000枚的处理枚数，在透过板28的表面形成SiON层。这是因为对氧化膜氮化时，从膜释放的氧对透过板28的表面进行氧化。
另一方面，在条件2-B的情况下，通过EDS分析可知氮的存在深度为1μm。该深度范围不含氧，因此，可以确认即使在处理少于约85000枚的晶片之后，也能够维持SiN层。因此，可以确认通过在总流量大的条件2-B下进行等离子体氮化处理，处理枚数即使达到85000枚，也能够抑制在处理容器1内的石英部件表面形成作为产生颗粒原因的SiON层。
如上所述，根据本实施方式的等离子体氮化处理方法，将包括氮气和稀有气体的处理气体导入处理容器1内，该处理气体得流量在换算成每1L处理容器1的容积的处理气体的合计流量[mL/min(sccm)]时处于1.5（mL/min）/L以上13（mL/min）L以下的范围内。由此，抑制处理容器1内的石英部件表面的氧化，能够有效抑制处理容器1内的颗粒的产生，并且能够确保晶片W之间的处理的均匀性。因此，在等离子体氮化处理装置100中，能够实现颗粒的产生较少的可靠性高的等离子体氮化处理。
接着，对能够与本发明的等离子体氮化处理方法组合实施的作为前处理的等离子体调整方法进行说明。该等离子体调整方法涉及为了降低颗粒、污染物（金属元素、碱金属元素等带来的污染），对等离子体氮化处理装置100的处理容器1内进行调整的方法。一直以来，等离子体氮化处理装置100启动时（开始）、分解、进行部件交换等的维修后，实施基于共同条件的等离子体调整。现有的等离子体调整，是在处理容器1内产生氧等离子体和氮等离子体。该等离子体调整，例如需要13～14小时左右。但是，由于不论处理容器1内的状态，在一律相同条件、相同时间进行等离子体调整，因此，装置的停止运行时间增长。此外，由于长时间的等离子体照射，还有缩短处理容器1内的部件（例如透过板28）的寿命的问题。
因此，重新考虑等离子体调整的方案，对应于处理容器1内的状态（特别是污染水平），准备三阶段的等离子体调整方案（第一～第三方案）。第一方案是等离子体氮化处理装置100的启动（开始）时实施的方案。第二方案是在比较费事的维修后实施的方案。在此，作为比较费事的维修，例如可以举出载置台2的更换、伴随载置台2的拆卸的维修的情况。第三方案时实施比较轻微的维修后进行的方案。在此，作为比较轻微的维修，例如能够举出透过板28的更换、排气装置24的涡轮分子泵的更换、闸阀17的O型环或阀体的更换等。
例举第一到第三方案的内容。按照第一方案>第二方案>第三方案的顺序，等离子体调整的程度高，根据第一方案，与现有的等离子体调整相同内容，以最彻底的内容进行等离子体调整。
[第一方案]
按照以下的高压氧化调整、低压氧化调整、无晶片直射调整和氮化调整的顺序实施。等离子体调整需要的时间合计为13～14小时左右。此外，本说明书中，所谓的“高压”、“低压”，是为了区别彻底的真空条件下的压力的不同的相对地表示。以下，表示各调整的工艺条件。
<高压氧化调整>
处理压力：400Pa
微波的频率：2.45GHz
微波功率：3800W（功率密度：1.95W/cm2）
Ar气体流量：200mL/min(sccm)
H2气体流量：20mL/min(sccm)
O2气体流量：80mL/min(sccm)
处理温度：500℃
处理时间·次数：60秒×10个循环
使用晶片：3枚
<低压氧化调整>
处理压力：67Pa
微波的频率：2.45GHz
微波功率：3200W（功率密度：1.64W/cm2）
Ar气体流量：200mL/min(sccm)
H2气体流量：20mL/min(sccm)
O2气体流量：80mL/min(sccm)
处理温度：500℃
处理时间·次数：60秒×30个循环
使用晶片：10枚
<无晶片直射调整>
处理压力：67Pa
微波的频率：2.45GHz
微波功率：3200W（功率密度：1.64W/cm2）
Ar气体流量：200mL/min(sccm)
H2气体流量：20mL/min(sccm)
O2气体流量：80mL/min(sccm)
处理温度：500℃
处理时间·次数：60秒×10个循环
使用晶片：无
<氮化调整>
处理压力：20Pa
微波的频率：2.45GHz
微波功率：2000W（功率密度：1.0W/cm2）
Ar气体流量：48mL/min(sccm)
N2气体流量：32mL/min(sccm)
处理温度：500℃
处理时间·次数：60秒×10个循环
使用晶片：5枚
[第二方案]
在实施以下的无晶片直射调整之后，交替反复进行高压氧化调整和低压氧化调整，其后，实施氮化调整。等离子体调整需要的时间合计为7～8小时左右。以下，表示各调整的工艺条件。
<无晶片直射调整>
处理压力：67Pa
微波的频率：2.45GHz
微波功率：3200W（功率密度：1.64W/cm2）
Ar气体流量：200mL/min(sccm)
H2气体流量：20mL/min(sccm)
O2气体流量：80mL/min(sccm)
处理温度：500℃
处理时间·次数：60秒×30个循环
使用晶片：无
<高压氧化调整>
处理压力：400Pa
微波的频率：2.45GHz
微波功率：3800W（功率密度：1.95W/cm2）
Ar气体流量：200mL/min(sccm)
H2气体流量：20mL/min(sccm)
O2气体流量：80mL/min(sccm)
处理温度：500℃
处理时间·次数：60秒×1个循环
<低压氧化调整>
处理压力：67Pa
微波的频率：2.45GHz
微波功率：3200W（功率密度：1.64W/cm2）
Ar气体流量：200mL/min(sccm)
H2气体流量：20mL/min(sccm)
O2气体流量：80mL/min(sccm)
处理温度：500℃
处理时间·次数：60秒×1个循环
高压氧化调整和低压氧化调整，使用1枚晶片反复进行30个循环。
<氮化调整>
处理压力：20Pa
微波的频率：2.45GHz
微波功率：2000W（功率密度：1.0W/cm2）
Ar气体流量：48mL/min(sccm)
N2气体流量：32mL/min(sccm)
处理温度：500℃
处理时间·次数：60秒×50个循环
使用晶片：1枚
[第三方案]
在实施以下的无晶片直射调整之后，只实施氮化调整。等离子体调整需要的时间，合计为2～3小时左右。以下，表示各调整的工艺条件。
<无晶片直射调整>
处理压力：20Pa
微波的频率：2.45GHz
微波功率：2000W（功率密度：1.0W/cm2）
Ar气体流量：48mL/min(sccm)
N2气体流量：32mL/min(sccm)
处理温度：500℃
处理时间·次数：60秒×30个循环
使用晶片：无
<氮化调整>
处理压力：20Pa
微波的频率：2.45GHz
微波功率：2000W（功率密度：1.0W/cm2）
Ar气体流量：48mL/min(sccm)
N2气体流量：32mL/min(sccm)
处理温度：500℃
处理时间·次数：60秒×50个循环
使用晶片：1枚
接着，利用上述第一～第三方案进行等离子体调整，测定等离子体调整前后的晶片W的污染物量。污染物量的测定，针对Al、Cu、Na、Cr、Fe、K来进行。图14和图15为第一方案的情况，图14表示晶片W的表面的污染物量的测定结果，图15表示晶片W的背面的污染物量的测定结果。同样，图16和图17为第二方案的情况，图16为晶片W的表面的污染物量的测定结果，图17为晶片W的背面的污染物量的测定结果。进而，图18为第三方案的情况，表示等离子体调整后的晶片W的表面和背面的污染物量的测定结果。在该实验中，污染物量的基准值设定为10×1010[atom/cm2]。
参照图14～图18，通过第二方案（图16和图17）、第三方案（图18）的等离子体调整，使得晶片W表面和背面的污染物量均在基准值以下。即，可以确认通过第二方案、第三方案的等离子体调整，能够将污染物的量降低到与第一方案的等离子体调整的情况（图14和图15）相同水平。等离子体调整需要的时间，第一方案的等离子体调整为100时，第二方案能缩短到41（即，1/2以下）、第三方案能缩短到19（约1/5）。即，对应于处理容器1内的污染物水平，选择第一～第三方案的任一个，由此能够缩短等离子体调整的时间，因此，能够缩短等离子体氮化处理装置100的停机时间，能够提高生产效率。此外，通过缩短等离子体调整的时间，能够消减对处理容器1内的消耗部件的等离子体照射时间，因此能够使得例如透过板28等的石英部件的寿命长期化。
以上的等离子体调整方法作为前处理方法，与本发明的等离子体氮化处理方法组合实施，由此，能够实现颗粒量和污染物量的降低。因此，能够实现大力抑制颗粒污染和污染物的半导体工艺，提供可靠性高的半导体装置。此外，等离子体处理装置中，进行本等离子体调整之后，进行等离子体氮化处理，由此能够提高生产率。
以上，以示例为目的详细说明了本发明的实施方式，但本发明不受上述实施方式的制约。本领域技术人员能够不脱离本发明的思想和范围而实现很多改变，这些也包括在本发明的范围内。例如，上述实施方式，使用了RLSA方式的等离子体氮化处理装置100，但也可以使用其它方式的等离子体处理装置，例如也可以利用平行平板方式、电子回旋加速共鸣（ECR）等离子体、磁控管等离子体、表面波等离子体（SWP）等方式的等离子体处理装置。
此外，上述实施方式，举出半导体晶片作为被处理体的等离子体氮化处理为例进行说明，但作为被处理体的基板，也可以使用例如FPD（平面显示器）用的基板或太阳电池用基板等。
本国际申请，基于2010年3月31日申请的日本国专利申请2010-81989号主张优先权，在此引用该申请的全部内容。
符号说明
1 处理容器
2 载置台
3 支撑部件
5 加热器
12 排气管
15 气体导入部
16 搬入搬出口
17 闸阀
18 气体供给装置
19a 稀有气体供给源
19b 氮气供给源
24 排气装置
28 透过板
29 密封部件
31 平面天线
32 微波放射孔
37 波导管
37a 同轴波导管
37b 矩形波导管
39 微波发生装置
50 控制部
51 程序控制器
52 用户界面
53 存储部
100 等离子体氮化处理装置
W 晶片（半导体基板）

Claims (9)

1.一种等离子体氮化处理方法，其特征在于：
以使包括氮气和稀有气体的处理气体的流量在换算成每1L的处理容器的容积的处理气体的合计流量[mL/min（sccm）]时处于1.5（mL/min）/L以上13（mL/min）/L以下的范围内的方式，将所述处理气体导入等离子体处理装置的处理容器内，在所述处理容器内产生含氮等离子体，利用该含氮等离子体，更换具有含氧膜的被处理体，并对多个被处理体的含氧膜进行氮化处理。
2.如权利要求1所述的等离子体氮化处理方法，其特征在于：
所述氮气和稀有气体的体积流量比（氮气/稀有气体）在0.05以上0.8以下的范围内。
3.如权利要求2所述的等离子体氮化处理方法，其特征在于：
所述氮气的流量在4.7mL/min（sccm）以上225mL/min（sccm）以下的范围内，并且所述稀有气体的流量在95mL/min（sccm）以上275mL/min（sccm）以下的范围内。
4.如权利要求1所述的等离子体氮化处理方法，其特征在于：
所述处理容器内的压力为1.3Pa以上133Pa以下的范围内。
5.如权利要求1所述的等离子体氮化处理方法，其特征在于：
所述等离子体氮化处理中对1枚被处理体的处理时间在10秒以上300秒以下。
6.如权利要求1所述的等离子体氮化处理方法，其特征在于：
所述等离子体处理装置包括：
上部具有开口的所述处理容器；
配置在所述处理容器内，载置被处理体的载置台；
与所述载置台相对设置，塞住所述处理容器的开口并且使微波透过的透过板；
设置在所述透过板的外侧，具有用于向所述处理容器内导入微波的多个缝隙的平面天线；
从气体供给装置向所述处理容器内导入包括氮气和稀有气体的处理气体的气体导入部；和
对所述处理容器内进行减压排气的排气装置，
所述氮等离子体为通过所述处理气体和由所述平面天线导入所述处理容器内的微波而形成的微波激励等离子体。
7.如权利要求6所述的等离子体氮化处理方法，其特征在于：
所述微波的功率密度相对于所述透过板的每单位面积处于0.6W/cm2以上2.5W/cm2以下的范围内。
8.如权利要求6所述的等离子体氮化处理方法，其特征在于：
处理温度作为所述载置台的温度处于25℃（室温）以上600℃以下的范围内。
9.一种等离子体氮化处理装置，其包括：
上部具有开口的所述处理容器；
配置在所述处理容器内，载置被处理体的载置台；
与所述载置台相对设置，塞住所述处理容器的开口并且使微波透过的透过板；
设置于所述透过板的外侧，具有用于向所述处理容器内导入微波的多个缝隙的平面天线；
从气体供给装置向所述处理容器内导入包括氮气和稀有气体的处理气体的气体导入部；
对所述处理容器内进行减压排气的排气装置；
以在所述处理容器内对被处理体进行等离子体氮化处理的方式进行控制的控制部
所述等离子体氮化处理装置的特征在于：
所述控制部执行如下步骤，
通过所述排气装置对所述处理容器内进行排气，将所述处理容器内减压到规定的压力的步骤；
从所述气体供给装置经由所述气体导入部向所述处理容器内导入所述包括氮气和稀有气体的处理气体的步骤，所述处理气体得流量在换算成每1L所述处理容器的容积的处理气体的合计流量[mL/min（sccm）]时处于1.5（mL/min）/L以上13（mL/min）/L以下的范围内，；
经由所述平面天线和所述透过板将所述微波导入所述处理容器内，在所述处理容器内产生含氮等离子体的步骤；和，
通过所述含氮等离子体，对具有含氧膜的被处理体的该含氧膜进行氮化处理的步骤。
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