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JP7398493B2 - 基板処理方法、半導体装置の製造方法、プログラム、および基板処理装置 - Google Patents
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基板処理方法、半導体装置の製造方法、プログラム、および基板処理装置 Download PDF

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Description

本開示は、基板処理方法、半導体装置の製造方法、プログラム、および基板処理装置に関する。
基板の表面に形成された自然酸化膜を除去するために、例えばフッ化水素を用いることがある（例えば特許文献１参照）。
特開２０１７－１１７９７７号公報
しかしながら、フッ化水素を用いるだけでは、基板の表面に形成された自然酸化膜を十分に除去することができないことがある。そのため、より優れた自然酸化膜の除去方法が望まれている。
本開示の目的は、基板の表面に形成された自然酸化膜を十分に除去することが可能な技術を提供することにある。
本開示の一態様によれば、
（ａ）（ａ１）酸化膜を有する基板に対してフッ素含有ガスを供給する工程と、（ａ２）前記基板に対して第１還元ガスを供給する工程と、を所定回数行うことにより、前記酸化膜の少なくとも一部を改質させて改質層を形成する工程と、
（ｂ）前記改質層が形成された後、前記基板に対して前記フッ素含有ガスを供給する工程と、
を備える技術が提供される。
本開示によれば、基板の表面に形成された自然酸化膜を十分に除去することが可能となる。
図１は、本開示の一態様で好適に用いられる基板処理装置の縦型処理炉の概略構成図であり、処理炉２０２部分を縦断面図で示す図である。 図２は、本開示の一態様で好適に用いられる基板処理装置の縦型処理炉の概略構成図であり、処理炉２０２部分を図１のＡ－Ａ線断面図で示す図である。 図３は、本開示の一態様で好適に用いられる基板処理装置のコントローラ１２１の概略構成図であり、コントローラ１２１の制御系をブロック図で示す図である。 図４（Ａ）は、酸化膜３００が形成された基板の表面部分を示す断面模式図である。図４（Ｂ）は、図４（Ａ）の状態からフッ素含有ガスの供給と第１還元ガスの供給とを所定回数行うことで、表面の酸化膜３００が改質層４００に改質された後の基板の表面部分を示す断面模式図である。図４（Ｃ）は、図４（Ｂ）の後にフッ素含有ガスを供給することで、表面の改質層４００が改質層５００に改質された後の基板の表面部分を示す断面模式図である。図４（Ｄ）は、図４（Ｃ）の状態から昇華工程を行うことで、改質層５００が除去された後の基板の表面部分を示す断面模式図である。図４（Ｅ）は、図４（Ｄ）の状態から成膜工程を行うことで、表面にエピタキシャル膜６００が形成された後の基板の表面部分を示す断面模式図である。 図５は、本開示の一態様におけるプロセスフローを示す図である。 図６は、本開示の一態様における処理シーケンスの改質工程（ステップＡ）からパージ工程（ステップＧ）までを示す図である。
＜本開示の一態様＞
以下、本開示の一態様について、主に、図１～図６を参照しつつ説明する。なお、以下の説明において用いられる図面は、いずれも模式的なものであり、図面に示される、各要素の寸法の関係、各要素の比率等は、現実のものとは必ずしも一致していない。また、複数の図面の相互間においても、各要素の寸法の関係、各要素の比率等は必ずしも一致していない。
（１）基板処理装置の構成
図１に示すように、処理炉２０２は温度調整部（加熱部）としてのヒータ２０７を有する。ヒータ２０７は円筒形状であり、保持板に支持されることにより垂直に据え付けられている。ヒータ２０７は、ガスを熱で活性化（励起）させる活性化機構（励起部）としても機能する。
ヒータ２０７の内側には、ヒータ２０７と同心円状に反応管２０３が配設されている。反応管２０３は、例えば石英（ＳｉＯ２）または炭化シリコン（ＳｉＣ）等の耐熱性材料により構成され、上端が閉塞し下端が開口した円筒形状に形成されている。反応管２０３の下方には、反応管２０３と同心円状に、マニホールド２０９が配設されている。マニホールド２０９は、例えばステンレス鋼（ＳＵＳ）等の金属材料により構成され、上端および下端が開口した円筒形状に形成されている。マニホールド２０９の上端部は、反応管２０３の下端部に係合しており、反応管２０３を支持するように構成されている。マニホールド２０９と反応管２０３との間には、シール部材としてのＯリング２２０ａが設けられている。反応管２０３はヒータ２０７と同様に垂直に据え付けられている。主に、反応管２０３とマニホールド２０９とにより処理容器（反応容器）が構成される。処理容器の筒中空部には処理室２０１が形成される。処理室２０１は、基板としてのウエハ２００を収容可能に構成されている。この処理室２０１内でウエハ２００に対する処理が行われる。
処理室２０１内には、第１～第３供給部としてのノズル２４９ａ～２４９ｃが、マニホールド２０９の側壁を貫通するようにそれぞれ設けられている。ノズル２４９ａ～２４９ｃを、それぞれ第１～第３ノズルとも称する。ノズル２４９ａ～２４９ｃは、例えば石英またはＳｉＣ等の耐熱性材料により構成されている。ノズル２４９ａ～２４９ｃには、ガス供給管２３２ａ～２３２ｃがそれぞれ接続されている。ノズル２４９ａ～２４９ｃはそれぞれ異なるノズルであり、ノズル２４９ａ，２４９ｃのそれぞれは、ノズル２４９ｂに隣接して設けられている。
ガス供給管２３２ａ～２３２ｃには、ガス流の上流側から順に、流量制御器（流量制御部）であるマスフローコントローラ（ＭＦＣ）２４１ａ～２４１ｃおよび開閉弁であるバルブ２４３ａ～２４３ｃがそれぞれ設けられている。ガス供給管２３２ａのバルブ２４３ａよりも下流側には、ガス供給管２３２ｄ，２３２ｆがそれぞれ接続されている。ガス供給管２３２ｂのバルブ２４３ｂよりも下流側には、ガス供給管２３２ｅ，２３２ｇがそれぞれ接続されている。ガス供給管２３２ｃのバルブ２４３ｃよりも下流側には、ガス供給管２３２ｈが接続されている。ガス供給管２３２ｄ～２３２ｈには、ガス流の上流側から順に、ＭＦＣ２４１ｄ～２４１ｈおよびバルブ２４３ｄ～２４３ｈがそれぞれ設けられている。ガス供給管２３２ａ～２３２ｈは、例えば、ＳＵＳ等の金属材料により構成されている。
図２に示すように、ノズル２４９ａ～２４９ｃは、反応管２０３の内壁とウエハ２００との間における平面視において円環状の空間に、反応管２０３の内壁の下部より上部に沿って、ウエハ２００の配列方向上方に向かって立ち上がるようにそれぞれ設けられている。すなわち、ノズル２４９ａ～２４９ｃは、ウエハ２００が配列されるウエハ配列領域の側方の、ウエハ配列領域を水平に取り囲む領域に、ウエハ配列領域に沿うようにそれぞれ設けられている。平面視において、ノズル２４９ｂは、処理室２０１内に搬入されるウエハ２００の中心を挟んで後述する排気口２３１ａと一直線上に対向するように配置されている。ノズル２４９ａ，２４９ｃは、ノズル２４９ｂと排気口２３１ａの中心とを通る直線Ｌを、反応管２０３の内壁（ウエハ２００の外周部）に沿って両側から挟み込むように配置されている。直線Ｌは、ノズル２４９ｂとウエハ２００の中心とを通る直線でもある。すなわち、ノズル２４９ｃは、直線Ｌを挟んでノズル２４９ａと反対側に設けられているということもできる。ノズル２４９ａ，２４９ｃは、直線Ｌを対称軸として線対称に配置されている。ノズル２４９ａ～２４９ｃの側面には、ガスを供給するガス供給孔２５０ａ～２５０ｃがそれぞれ設けられている。ガス供給孔２５０ａ～２５０ｃは、それぞれが、平面視において排気口２３１ａと対向（対面）するように開口しており、ウエハ２００に向けてガスを供給することが可能となっている。ガス供給孔２５０ａ～２５０ｃは、反応管２０３の下部から上部にわたって複数設けられている。
ガス供給管２３２ａからは、フッ素（Ｆ）含有ガスが、ＭＦＣ２４１ａ、バルブ２４３ａ、ノズル２４９ａを介して処理室２０１内へ供給される。Ｆ含有ガスとしては、例えば、フッ素（Ｆ）及び水素（Ｈ）含有ガスを用いることができる。
ガス供給管２３２ｂからは、第１還元ガスが、ＭＦＣ２４１ｂ、バルブ２４３ｂ、ノズル２４９ｂを介して処理室２０１内へ供給される。第１還元ガスとしては、例えば、窒素（Ｎ）及び水素（Ｈ）含有ガスを用いることができる。
ガス供給管２３２ｃからは、第２還元ガスが、ＭＦＣ２４１ｃ、バルブ２４３ｃ、ノズル２４９ｃを介して処理室２０１内へ供給される。第２還元ガスとしては、例えば、窒素（Ｎ）非含有の水素（Ｈ）含有ガスを用いることができる。
ガス供給管２３２ｄからは、原料ガスとしての第１処理ガスが、ＭＦＣ２４１ｄ、バルブ２４３ｄ、ガス供給管２３２ａ、ノズル２４９ａを介して処理室２０１内へ供給される。
ガス供給管２３２ｅからは、ドーパントガスとしての第２処理ガスが、ＭＦＣ２４１ｅ、バルブ２４３ｅ、ガス供給管２３２ｂ、ノズル２４９ｂを介して処理室２０１内へ供給される。
ガス供給管２３２ｆ～２３２ｈからは、不活性ガスが、それぞれＭＦＣ２４１ｆ～２４１ｈ、バルブ２４３ｆ～２４３ｈ、ガス供給管２３２ａ～２３２ｃ、ノズル２４９ａ～２４９ｃを介して処理室２０１内へ供給される。不活性ガスは、パージガス、キャリアガス、希釈ガス等として作用する。
主に、ガス供給管２３２ａ、ＭＦＣ２４１ａ、バルブ２４３ａにより、Ｆ含有ガス供給系（Ｆ及びＨ含有ガス供給系）が構成される。主に、ガス供給管２３２ｂ、ＭＦＣ２４１ｂ、バルブ２４３ｂにより、第１還元ガス供給系（Ｎ及びＨ含有ガス供給系）が構成される。主に、ガス供給管２３２ｃ、ＭＦＣ２４１ｃ、バルブ２４３ｃにより、第２還元ガス供給系（Ｎ非含有のＨ含有ガス供給系）が構成される。主に、ガス供給管２３２ｄ、ＭＦＣ２４１ｄ、バルブ２４３ｄにより、第１処理ガス供給系（原料ガス供給系）が構成される。主に、ガス供給管２３２ｅ、ＭＦＣ２４１ｅ、バルブ２４３ｅにより、第２処理ガス供給系（ドーパントガス供給系）が構成される。主に、ガス供給管２３２ｆ～２３２ｈ、ＭＦＣ２４１ｆ～２４１ｈ、バルブ２４３ｆ～２４３ｈにより、不活性ガス供給系が構成される。
上述の各種供給系のうち、いずれか、或いは、全ての供給系は、バルブ２４３ａ～２４３ｈやＭＦＣ２４１ａ～２４１ｈ等が集積されてなる集積型供給システム２４８として構成されていてもよい。集積型供給システム２４８は、ガス供給管２３２ａ～２３２ｈのそれぞれに対して接続され、ガス供給管２３２ａ～２３２ｈ内への各種物質（各種ガス）の供給動作、すなわち、バルブ２４３ａ～２４３ｈの開閉動作やＭＦＣ２４１ａ～２４１ｈによる流量調整動作等が、後述するコントローラ１２１によって制御されるように構成されている。集積型供給システム２４８は、一体型、或いは、分割型の集積ユニットとして構成されており、ガス供給管２３２ａ～２３２ｈ等に対して集積ユニット単位で着脱を行うことができ、集積型供給システム２４８のメンテナンス、交換、増設等を、集積ユニット単位で行うことが可能なように構成されている。
反応管２０３の側壁下方には、処理室２０１内の雰囲気を排気する排気口２３１ａが設けられている。図２に示すように、排気口２３１ａは、平面視において、ウエハ２００を挟んでノズル２４９ａ～２４９ｃ（ガス供給孔２５０ａ～２５０ｃ）と対向（対面）する位置に設けられている。排気口２３１ａは、反応管２０３の側壁の下部より上部に沿って、すなわち、ウエハ配列領域に沿って設けられていてもよい。排気口２３１ａには排気管２３１が接続されている。排気管２３１には、処理室２０１内の圧力を検出する圧力検出器（圧力検出部）としての圧力センサ２４５および圧力調整器（圧力調整部）としてのＡＰＣ（Ａｕｔｏ Ｐｒｅｓｓｕｒｅ Ｃｏｎｔｒｏｌｌｅｒ）バルブ２４４を介して、真空排気装置としての真空ポンプ２４６が接続されている。ＡＰＣバルブ２４４は、真空ポンプ２４６を作動させた状態で弁を開閉することで、処理室２０１内の真空排気および真空排気停止を行うことができ、さらに、真空ポンプ２４６を作動させた状態で、圧力センサ２４５により検出された圧力情報に基づいて弁開度を調節することで、処理室２０１内の圧力を調整することができるように構成されている。主に、排気管２３１、ＡＰＣバルブ２４４、圧力センサ２４５により、排気系が構成される。真空ポンプ２４６を排気系に含めてもよい。
マニホールド２０９の下方には、マニホールド２０９の下端開口を気密に閉塞可能な炉口蓋体としてのシールキャップ２１９が設けられている。シールキャップ２１９は、例えばＳＵＳ等の金属材料により構成され、円盤状に形成されている。シールキャップ２１９の上面には、マニホールド２０９の下端と当接するシール部材としてのＯリング２２０ｂが設けられている。シールキャップ２１９の下方には、後述するボート２１７を回転させる回転機構２６７が設置されている。回転機構２６７の回転軸２５５は、シールキャップ２１９を貫通してボート２１７に接続されている。回転機構２６７は、ボート２１７を回転させることでウエハ２００を回転させるように構成されている。シールキャップ２１９は、反応管２０３の外部に設置された昇降機構としてのボートエレベータ１１５によって垂直方向に昇降されるように構成されている。ボートエレベータ１１５は、シールキャップ２１９を昇降させることで、ウエハ２００を処理室２０１内外に搬入および搬出（搬送）する搬送装置（搬送機構）として構成されている。
マニホールド２０９の下方には、シールキャップ２１９を降下させボート２１７を処理室２０１内から搬出した状態で、マニホールド２０９の下端開口を気密に閉塞可能な炉口蓋体としてのシャッタ２１９ｓが設けられている。シャッタ２１９ｓは、例えばＳＵＳ等の金属材料により構成され、円盤状に形成されている。シャッタ２１９ｓの上面には、マニホールド２０９の下端と当接するシール部材としてのＯリング２２０ｃが設けられている。シャッタ２１９ｓの開閉動作（昇降動作や回動動作等）は、シャッタ開閉機構１１５ｓにより制御される。
基板支持具としてのボート２１７は、複数枚、例えば２５～２００枚のウエハ２００を、水平姿勢で、かつ、互いに中心を揃えた状態で垂直方向に整列させて多段に支持するように、すなわち、間隔を空けて配列させるように構成されている。ボート２１７は、例えば石英やＳｉＣ等の耐熱性材料により構成される。ボート２１７の下部には、例えば石英やＳｉＣ等の耐熱性材料により構成される断熱板２１８が多段に支持されている。
反応管２０３内には、温度検出器としての温度センサ２６３が設置されている。温度センサ２６３により検出された温度情報に基づきヒータ２０７への通電具合を調整することで、処理室２０１内の温度が所望の温度分布となる。温度センサ２６３は、反応管２０３の内壁に沿って設けられている。
図３に示すように、制御部（制御手段）であるコントローラ１２１は、ＣＰＵ（Ｃｅｎｔｒａｌ Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ Ｕｎｉｔ）１２１ａ、ＲＡＭ（Ｒａｎｄｏｍ Ａｃｃｅｓｓ Ｍｅｍｏｒｙ）１２１ｂ、記憶装置１２１ｃ、Ｉ／Ｏポート１２１ｄを備えたコンピュータとして構成されている。ＲＡＭ１２１ｂ、記憶装置１２１ｃ、Ｉ／Ｏポート１２１ｄは、内部バス１２１ｅを介して、ＣＰＵ１２１ａとデータ交換可能なように構成されている。コントローラ１２１には、例えばタッチパネル等として構成された入出力装置１２２が接続されている。また、コントローラ１２１には、外部記憶装置１２３を接続することが可能となっている。
記憶装置１２１ｃは、例えばフラッシュメモリ、ＨＤＤ（Ｈａｒｄ Ｄｉｓｋ Ｄｒｉｖｅ）、ＳＳＤ（Ｓｏｌｉｄ Ｓｔａｔｅ Ｄｒｉｖｅ）等で構成されている。記憶装置１２１ｃ内には、基板処理装置の動作を制御する制御プログラムや、後述する基板処理の手順や条件等が記載されたプロセスレシピ等が、読み出し可能に格納されている。プロセスレシピは、後述する基板処理における各手順をコントローラ１２１によって、基板処理装置に実行させ、所定の結果を得ることができるように組み合わされたものであり、プログラムとして機能する。以下、プロセスレシピや制御プログラム等を総称して、単に、プログラムともいう。また、プロセスレシピを、単に、レシピともいう。本明細書においてプログラムという言葉を用いた場合は、レシピ単体のみを含む場合、制御プログラム単体のみを含む場合、または、それらの両方を含む場合がある。ＲＡＭ１２１ｂは、ＣＰＵ１２１ａによって読み出されたプログラムやデータ等が一時的に保持されるメモリ領域（ワークエリア）として構成されている。
Ｉ／Ｏポート１２１ｄは、上述のＭＦＣ２４１ａ～２４１ｈ、バルブ２４３ａ～２４３ｈ、圧力センサ２４５、ＡＰＣバルブ２４４、真空ポンプ２４６、温度センサ２６３、ヒータ２０７、回転機構２６７、ボートエレベータ１１５、シャッタ開閉機構１１５ｓ等に接続されている。
ＣＰＵ１２１ａは、記憶装置１２１ｃから制御プログラムを読み出して実行すると共に、入出力装置１２２からの操作コマンドの入力等に応じて記憶装置１２１ｃからレシピを読み出すことが可能なように構成されている。ＣＰＵ１２１ａは、読み出したレシピの内容に沿うように、ＭＦＣ２４１ａ～２４１ｈによる各種物質（各種ガス）の流量調整動作、バルブ２４３ａ～２４３ｈの開閉動作、ＡＰＣバルブ２４４の開閉動作および圧力センサ２４５に基づくＡＰＣバルブ２４４による圧力調整動作、真空ポンプ２４６の起動および停止、温度センサ２６３に基づくヒータ２０７の温度調整動作、回転機構２６７によるボート２１７の回転および回転速度調節動作、ボートエレベータ１１５によるボート２１７の昇降動作、シャッタ開閉機構１１５ｓによるシャッタ２１９ｓの開閉動作等を制御することが可能なように構成されている。
コントローラ１２１は、外部記憶装置１２３に格納された上述のプログラムを、コンピュータにインストールすることにより構成することができる。外部記憶装置１２３は、例えば、ＨＤＤ等の磁気ディスク、ＣＤ等の光ディスク、ＭＯ等の光磁気ディスク、ＵＳＢメモリやＳＳＤ等の半導体メモリ等を含む。記憶装置１２１ｃや外部記憶装置１２３は、コンピュータ読み取り可能な記録媒体として構成されている。以下、これらを総称して、単に、記録媒体ともいう。本明細書において記録媒体という言葉を用いた場合は、記憶装置１２１ｃ単体のみを含む場合、外部記憶装置１２３単体のみを含む場合、または、それらの両方を含む場合がある。なお、コンピュータへのプログラムの提供は、外部記憶装置１２３を用いず、インターネットや専用回線等の通信手段を用いて行ってもよい。
（２）基板処理工程
上述の基板処理装置を用い、半導体装置の製造工程の一工程として、基板を処理する方法、すなわち、基板としてのウエハ２００の表面に形成された自然酸化膜を除去し、自然酸化膜を除去した後のウエハ２００の表面上に膜を成長させるための処理シーケンスの例について、主に、図４（Ａ）～図４（Ｅ）、図５、図６を用いて説明する。以下の説明において、基板処理装置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。
本態様における処理シーケンスは、
（ａ）（ａ１）自然酸化膜としての酸化膜を有するウエハ２００に対してＦ含有ガスを供給するステップＡ１と、（ａ２）ウエハ２００に対して第１還元ガスを供給するステップＡ２と、を所定回数（ｎ回、ｎは１以上の整数）行うことにより、酸化膜の少なくとも一部を改質させて改質層を形成するステップＡと、
（ｂ）改質層が形成された後、ウエハ２００に対してＦ含有ガスを供給するステップＢと、
を有する。このとき、（ａ）および（ｂ）、すなわち、ステップＡおよびステップＢを、ウエハ２００を第１温度とした状態で実施することができる。
さらに、本態様における処理シーケンスは、
（ｃ）（ｂ）の後に、ウエハ２００を第１温度以上の第２温度として、好ましくは、第１温度から第２温度に昇温させて、改質層を昇華させるステップＣを有する。
このように、本態様では、ステップＡ、ステップＢ、ステップＣをこの順に行うことにより、ウエハ２００の表面に形成された酸化膜を、改質させて昇華させることで、エッチングすることが可能となる。
さらに、本態様における処理シーケンスは、
（ｄ）（ｃ）の後に、ウエハ２００を第２温度から第３温度に昇温させるステップＤを有する。
さらに、本態様における処理シーケンスは、
（ｅ）ウエハ２００を第３温度とした状態で、ウエハ２００に対して第２還元ガスを供給するステップＥを有する。
なお、（ｅ）、すなわち、ステップＥは、
（ｅ１）ウエハ２００が存在する空間の圧力を第１圧力とした状態で、ウエハ２００に対して第２還元ガスを供給するステップＥ１と、
（ｅ２）ウエハ２００が存在する空間の圧力を第１圧力よりも高い第２圧力とした状態で、ウエハ２００に対して第２還元ガスを供給するステップＥ２と、
を有する。
さらに、本態様における処理シーケンスは、
（ｆ）ウエハ２００を第３温度から第４温度に降温させ、ウエハ２００を第４温度とした状態でウエハ２００に対して所定元素を含有するガスを供給して、ウエハ２００上に、所定元素含有膜を形成するステップＦを有する。
本明細書において用いる「ウエハ」という用語は、ウエハそのものを意味する場合や、ウエハとその表面に形成された所定の層や膜との積層体を意味する場合がある。本明細書において用いる「ウエハの表面」という言葉は、ウエハそのものの表面を意味する場合や、ウエハ上に形成された所定の層等の表面を意味する場合がある。本明細書において「ウエハ上に所定の層を形成する」と記載した場合は、ウエハそのものの表面上に所定の層を直接形成することを意味する場合や、ウエハ上に形成されている層等の上に所定の層を形成することを意味する場合がある。本明細書において「基板」という言葉を用いた場合も、「ウエハ」という言葉を用いた場合と同義である。
（ウエハチャージおよびボートロード）
複数枚のウエハ２００がボート２１７に装填（ウエハチャージ）されると、シャッタ開閉機構１１５ｓによりシャッタ２１９ｓが移動させられて、マニホールド２０９の下端開口が開放される（シャッタオープン）。その後、図１に示すように、複数枚のウエハ２００を支持したボート２１７は、ボートエレベータ１１５によって持ち上げられて処理室２０１内へ搬入（ボートロード）される。この状態で、シールキャップ２１９は、Ｏリング２２０ｂを介してマニホールド２０９の下端をシールした状態となる。このようにして、ウエハ２００は、処理室２０１内に搬入されることとなる。
（圧力調整および温度調整）
ボートロードが終了した後、処理室２０１内、すなわち、ウエハ２００が存在する空間が所望の圧力（真空度）となるように、真空ポンプ２４６によって真空排気（減圧排気）される。この際、処理室２０１内の圧力は圧力センサ２４５で測定され、この測定された圧力情報に基づきＡＰＣバルブ２４４がフィードバック制御される。また、処理室２０１内のウエハ２００が所望の処理温度（第１温度）となるように、ヒータ２０７によって加熱される。この際、処理室２０１内が所望の温度分布となるように、温度センサ２６３が検出した温度情報に基づきヒータ２０７への通電具合がフィードバック制御される。また、回転機構２６７によるウエハ２００の回転を開始する。処理室２０１内の排気、ウエハ２００の加熱および回転は、いずれも、少なくともウエハ２００に対する処理が終了するまでの間は継続して行われる。
ここで、ウエハ２００が処理室２０１内へ搬入されるまでの間に、ウエハ２００の表面は一時的に大気に曝されることがある。このため、図４（Ａ）に示すように、処理室２０１内に搬入されるウエハ２００の表面の少なくとも一部には、自然酸化膜である酸化膜３００が形成されることがある。そこで、先ず、ウエハ２００上に膜を形成する前に、次の処理を行う。
［改質工程（ステップＡ、ステップＢ）］
ウエハ２００の表面に形成された酸化膜３００を、後述する昇華工程において昇華されやすい改質層４００に改質し、さらにＮ等の不純物の少ない改質層５００に改質させる工程を行う。すなわち、次のステップＡと、ステップＢと、をこの順に行う。
（ステップＡ）
ステップＡでは、ウエハ２００を第１温度とした状態で、ウエハ２００に対してＦ含有ガスを供給するステップＡ１と、ウエハ２００に対して第１還元ガスを供給するステップＡ２と、を所定回数（ｎ回、ｎは１以上の整数）行う。これにより、酸化膜３００の少なくとも一部を改質させて改質層４００を形成する。
［ステップＡ１］
ステップＡ１では、具体的には、バルブ２４３ａを開き、ガス供給管２３２ａ内へＦ含有ガスを流す。Ｆ含有ガスは、ＭＦＣ２４１ａにより流量調整され、ノズル２４９ａを介して処理室２０１内へ供給され、排気口２３１ａより排気される。このとき、ウエハ２００の側方から、ウエハ２００に対してＦ含有ガスが供給される。このとき、バルブ２４３ｆ～２４３ｈを開き、ノズル２４９ａ～２４９ｃのそれぞれを介して処理室２０１内へ不活性ガスを供給するようにしてもよい。
ステップＡ１にてＦ含有ガスを供給する際における処理条件としては、
処理温度（第１温度）：室温（２５℃）～９０℃、好ましくは４５～８０℃、より好ましくは５０～７０℃
処理圧力：１０～２０００Ｐａ、好ましくは５０～１０００Ｐａ
Ｆ含有ガス供給流量：０．５～３ｓｌｍ、好ましくは１～２ｓｌｍ
不活性ガス供給流量（ガス供給管毎）：０．５～１０ｓｌｍ、好ましくは１～５ｓｌｍ
ガス供給時間：６０～１８０秒、好ましくは６０～１２０秒
が例示される。
なお、本明細書における「室温～９０℃」のような数値範囲の表記は、下限値および上限値がその範囲に含まれることを意味する。よって、例えば、「室温～９０℃」とは「室温以上９０℃以下」を意味する。他の数値範囲についても同様である。また、本明細書における処理温度とはウエハ２００の温度または処理室２０１内の温度のことを意味し、処理圧力とは処理室２０１内の圧力のことを意味する。また、処理時間とは、その処理を継続する時間を意味する。また、供給流量に０ｓｌｍが含まれる場合、０ｓｌｍとは、その物質（ガス）を供給しないケースを意味する。これらは、以下の説明においても同様である。
上述の処理条件下でウエハ２００に対してＦ含有ガスを供給することにより、ウエハ２００の表面、すなわち、ウエハ２００の表面に形成された酸化膜３００の表面にＦ含有ガスの分子を吸着させることが可能となる。また、処理室２０１内をＦ含有ガス雰囲気とすることが可能となる。
Ｆ含有ガスとしては、例えば、フッ素（Ｆ２）ガス、三フッ化塩素（ＣｌＦ３）ガス、一フッ化塩素（ＣｌＦ）ガス、三フッ化窒素（ＮＦ３）ガス、フッ化水素（ＨＦ）ガス等を用いることができる。Ｆ含有ガスとしては、これらのうち１以上を用いることができる。なお、Ｆ含有ガスとしては、特に、ＨＦガスのようなＦ及びＨ含有ガスを用いることが好ましい。
不活性ガスとしては、窒素（Ｎ２）ガスや、アルゴン（Ａｒ）ガス、ヘリウム（Ｈｅ）ガス、ネオン（Ｎｅ）ガス、キセノン（Ｘｅ）ガス等の希ガスを用いることができる。不活性ガスとしては、これらのうち１以上を用いることができる。この点は、後述する各ステップにおいても同様である。
ステップＡ１が終了した後、バルブ２４３ａを閉じ、処理室２０１内へのＦ含有ガスの供給を停止する。その後、ステップＡ２を行う。
［ステップＡ２］
ステップＡ２では、具体的には、バルブ２４３ｂを開き、ガス供給管２３２ｂ内へ第１還元ガスを流す。第１還元ガスは、ＭＦＣ２４１ｂにより流量調整され、ノズル２４９ｂを介して処理室２０１内へ供給され、排気口２３１ａより排気される。このとき、ウエハ２００の側方から、ウエハ２００に対して第１還元ガスが供給される。このとき、バルブ２４３ｆ～２４３ｈを開き、ノズル２４９ａ～２４９ｃのそれぞれを介して処理室２０１内へ不活性ガスを供給するようにしてもよい。
ステップＡ２にて第１還元ガスを供給する際における処理条件としては、
処理温度（第１温度）：室温（２５℃）～９０℃、好ましくは４５～８０℃、より好ましくは５０～７０℃
処理圧力：１０～２０００Ｐａ、好ましくは５０～１０００Ｐａ
第１還元ガス供給流量：０．１～２ｓｌｍ、好ましくは０．２～１ｓｌｍ
不活性ガス供給流量（ガス供給管毎）：０．５～１０ｓｌｍ、好ましくは１～５ｓｌｍ
ガス供給時間：６０～１８０秒、好ましくは６０～１２０秒
が例示される。
上述の処理条件下でウエハ２００に対して第１還元ガスを供給することにより、ウエハ２００の表面の酸化膜３００の表面に吸着させたＦ含有ガスの分子と、第１還元ガスの分子と、ウエハ２００の表面に形成された酸化膜３００と、を反応させることが可能となる。このとき、処理室２０１内に浮遊しているＦ含有ガスの分子と、第１還元ガスの分子と、ウエハ２００の表面に形成された酸化膜３００と、を反応させることも可能となる。これらの反応により、酸化膜３００の少なくとも一部を改質させることができる。
なお、これらの反応の進行に伴い、水（Ｈ２Ｏ）等のＨ及びО含有物質が生成される場合がある。また、これらの反応の進行に伴い、四フッ化ケイ素（ＳｉＦ４）、ヘキサフルオロケイ酸（Ｈ２ＳｉＦ６）、ヘキサフルオロケイ酸アンモニウム（（ＮＨ４）２ＳｉＦ６、珪フッ化アンモニウムともいう）等を含むＦ及びＳｉ含有物質等の副生成物が生成される場合がある。そしてこれらの物質は、酸化膜３００の少なくとも一部を改質させた部分に含まれることがある。
第１還元ガスとしては、Ｎ及びＨ含有ガスを用いることができる。Ｎ及びＨ含有ガスとしては、例えば、アンモニア（ＮＨ３）ガス、ジアゼン（Ｎ２Ｈ２）ガス、ヒドラジン（Ｎ２Ｈ４）ガス、Ｎ３Ｈ８ガス等の窒化水素系ガス等を用いることができる。第１還元ガスとしては、これらのうち１以上を用いることができる。
ステップＡ２が終了した後、バルブ２４３ｂを閉じ、処理室２０１内への第１還元ガスの供給を停止する。
［所定回数実施］
上述のステップＡ１、ステップＡ２を交互に行うサイクルを所定回数（ｎ回、ｎは１以上の整数）行うことにより、図４（Ｂ）に示すように、ウエハ２００の表面に形成された酸化膜３００の少なくとも一部を、昇華されやすい改質層４００に改質させることができる。改質層４００は錯体を含むこととなる。なお、図４（Ｂ）は、ウエハ２００の表面に形成された酸化膜３００の全てを改質層４００に改質させる例を示している。
なお、第１還元ガスとしてＮ及びＨ含有ガスを用いる場合、ステップＡ１でウエハ２００に対して供給したＦ含有ガスの分子と、ステップＡ２でウエハ２００に対して供給したＮ及びＨ含有ガスの分子と、ウエハ２００の表面における酸化膜３００と、が反応し、酸化膜３００の表面に、Ｎ、Ｈ、Ｓｉ、Ｆを含む改質層４００が形成される。改質層４００は錯体を含むこととなる。このとき、珪フッ化アンモニウム等のＦ及びＳｉ含有物質や水（Ｈ２Ｏ）等のＨ及びО含有物質等の副生成物が生成される。これらの物質は、改質層４００に含まれることがある。そして、ステップＡ１と、ステップＡ２と、を交互に行うサイクルの実施回数を制御することで、この後のステップで昇華させることとなる改質層の厚さを微細に制御することが可能となり、結果として、エッチング量を精密に制御することが可能となる。
しかしながら、ステップＡ１と、ステップＡ２と、をこの順に交互に行うことで改質層４００を形成すると、Ｎ及びＨ含有ガス等の第１還元ガスに由来する不純物がウエハ２００の表面や処理室２０１内に残留することがあり、これがパーティクル発生の要因となることがある。そこで、本態様では、ステップＡを行った後に、ウエハ２００の表面等に残留する第１還元ガス由来の不純物を除去するために、ステップＢを行う。
（ステップＢ）
ステップＢでは、ステップＡが行われた後のウエハ２００に対してＦ含有ガスを供給する。ステップＢは、ステップＡ１と同様の処理手順にて行うことができる。
ステップＢにてＦ含有ガスを供給する際における処理条件としては、
処理温度（第１温度）：室温（２５℃）～９０℃、好ましくは４５～８０℃、より好ましくは５０～７０℃
処理圧力：１０～３０００Ｐａ、好ましくは１０～２０００Ｐａ
Ｆ含有ガス供給流量：０．５～５ｓｌｍ、好ましくは１～３ｓｌｍ
不活性ガス供給流量（ガス供給管毎）：０．５～１０ｓｌｍ、好ましくは１～５ｓｌｍ
ガス供給時間：６０～３００秒、好ましくは６０～１８０秒
が例示される。
上述の処理条件下でウエハ２００に対してＦ含有ガスを供給することにより、ウエハ２００の表面や処理室２０１内に残留する第１還元ガス由来の不純物（例えばＮ等）を、Ｆ含有ガスと反応させて除去することができる。そしてこれにより、ウエハ２００の表面や処理室２０１内への第１還元ガス由来の不純物の残留に起因するパーティクルの発生を抑制することができる。また、ウエハ２００の表面や処理室２０１内への第１還元ガス由来の不純物の残留に起因して、ウエハ２００の界面不純物濃度（Ｎ濃度等）が高くなることを抑制することもできる。なお、ウエハ２００の界面不純物濃度とは、ウエハ２００上に形成された膜と、ウエハ２００と、の界面における不純物の濃度を意味する。このことは以下の説明においても同様である。
このとき、図４（Ｃ）に示すように、ステップＡにおいてウエハ２００の表面に形成された改質層４００の少なくとも一部は、改質層４００に比べてＮ等の不純物の少ない改質層５００に改質されることとなる。ただし、改質層４００の表面だけが改質され、改質層５００の組成は、表面のＮ濃度以外は、改質層４００の組成と同様となる。すなわち、改質層５００は、表面のＮ濃度以外は、改質層４００と同等であり、改質層４００と同様に昇華されやすい物質となる。当然、改質層５００も改質層４００と同様、錯体を含むこととなる。これらのことから、ステップＣにおいて改質層５００を昇華させることは、改質層４００を昇華させることと同義といえる。
このように、ステップＡを行った後に、ステップＢを行うことにより、改質層４００に含まれる第１還元ガス由来のＮ等の不純物の量を低減することができ、また、第１還元ガス由来の不純物がウエハ２００の表面や処理室２０１内に残留することを抑制することができる。すなわち、第１還元ガスを供給した場合、その後に、第１還元ガス由来の不純物を除去することが可能な条件下で、Ｆ含有ガスを供給することにより、第１還元ガス由来の不純物の残留に起因する上述の課題を解消することができるようになる。そして、ステップＢを行った後は、第１還元ガスの供給を不実施とすることにより、ウエハ２００の表面や処理室２０１内から第１還元ガス由来の不純物を取り除いた状態を保持することが可能となる。
なお、ステップＢにおける処理条件を、ステップＡ１における処理条件と同様とすることもできるが、ウエハ２００の表面や処理室２０１内に残留する第１還元ガス由来の不純物の量によっては、ステップＢにおける処理条件を、ステップＡ１における処理条件と異ならせることが好ましい場合もある。ステップＢとステップＡ１とで異ならせる処理条件としては、例えば、Ｆ含有ガスの供給流量、不活性ガスの供給流量、Ｆ含有ガスの分圧、Ｆ含有ガスの濃度、処理圧力（ウエハ２００が存在する空間の圧力）、Ｆ含有ガスの供給時間等が挙げられる。
例えば、ウエハ２００の表面や処理室２０１内に残留する第１還元ガス由来の不純物の量が多い場合は、ステップＢにおけるＦ含有ガスの供給流量を、ステップＡ１におけるＦ含有ガスの供給流量よりも大きく（高く）することが好ましい。また、この場合、ステップＢにおける不活性ガスの供給流量を、ステップＡ１における不活性ガスの供給流量よりも小さく（低く）することが好ましい。また、この場合、ステップＢにおけるＦ含有ガスの分圧(濃度）を、ステップＡ１におけるＦ含有ガスの分圧（濃度）よりも大きく（高く）することが好ましい。また、この場合、ステップＢにおける処理圧力を、ステップＡ１における処理圧力よりも大きく（高く）することが好ましい。また、この場合、ステップＢにおけるＦ含有ガスの供給時間を、ステップＡ１におけるＦ含有ガスの供給時間よりも長くすることが好ましい。
また、例えば、ウエハ２００の表面や処理室２０１内に残留する第１還元ガス由来の不純物の量が少ない場合は、ステップＢにおけるＦ含有ガスの供給流量を、ステップＡ１におけるＦ含有ガスの供給流量よりも小さく（低く）することが好ましい。また、この場合、ステップＢにおける不活性ガスの供給流量を、ステップＡ１における不活性ガスの供給流量よりも大きく（高く）することが好ましい。また、この場合、ステップＢにおけるＦ含有ガスの分圧(濃度）を、ステップＡ１におけるＦ含有ガスの分圧（濃度）よりも小さく（低く）することが好ましい。また、この場合、ステップＢにおける処理圧力を、ステップＡ１における処理圧力よりも小さく（低く）することが好ましい。また、この場合、ステップＢにおけるＦ含有ガスの供給時間を、ステップＡ１におけるＦ含有ガスの供給時間よりも短くすることが好ましい。
なお、いずれの場合も、ステップＢとステップＡ１とで処理温度を変更することも可能だが、スループット、すなわち、生産性を考慮すると、処理温度を変更することなく、同様の温度に維持することが好ましい。
ステップＢが終了した後、バルブ２４３ａを閉じ、処理室２０１内へのＦ含有ガスの供給を停止する。
ここで、ステップＡおよびステップＢにおける処理温度である第１温度を室温未満とすると、上述の改質層４００や改質層５００が形成される際の反応が過剰となり、結果として、反応管２０３やボート２１７等の石英部材等にダメージを与えることがある。第１温度を室温以上とすることで、この課題を解消することが可能となる。第１温度を４５℃以上とすることで、この課題を効果的に解消することが可能となり、第１温度を５０℃以上とすることで、この課題をより効果的に解消することが可能となる。
また、第１温度を９０℃よりも高い温度とすると、上述の改質層４００や改質層５００が形成される際の反応が弱くなり、その反応が不十分となることもあり、結果として、酸化膜３００を十分にエッチングすることができなくなることがある。また、第１温度を９０℃よりも高い温度とすると、パーティクルが発生しやすくなることもある。第１温度を９０℃以下とすることで、これらの課題を解消することが可能となる。第１温度を８０℃以下とすることで、これらの課題を効果的に解消することが可能となり、第１温度を７０℃以下とすることで、これらの課題をより効果的に解消することが可能となる。
これらのことから、第１温度は、室温以上９０℃以下、好ましくは４５℃以上８０℃以下、より好ましくは５０℃以上７０℃以下とすることが望ましい。
［昇華工程（ステップＣ）］
ステップＢが終了した後、ステップＣを行う。ステップＣでは、ウエハ２００を第１温度以上の第２温度とし、好ましくは、ウエハ２００を第１温度から第２温度に昇温させて、ウエハ２００の表面に形成された改質層５００を昇華させる処理を行う。
具体的には、ウエハ２００の温度を、第１温度以上の第２温度とするように、好ましくは、第１温度よりも高い第２温度へと変更させるように、ヒータ２０７の出力を調整する。そして、ＡＰＣバルブ２４４を調整してステップＡやステップＢにおける処理圧力よりも低い処理圧力となるように、処理室２０１内を排気する。このとき、バルブ２４３ｆ～２４３ｈを開き、ガス供給管２３２ｆ～２３１ｈ内へパージガスとして不活性ガスを流す。不活性ガスは、ＭＦＣ２４１ｆ～２４１ｈにより流量調整され、ノズル２４９ａ～２４９ｃを介して処理室２０１内へ供給され、改質層５００が昇華されることでガス状となった物質と一緒に排気口２３１ａより排気される。このとき、バルブ２４３ｃを開き、ガス供給管２３２ｃ内へパージガスとして第２還元ガスを流すようにしてもよい。第２還元ガスは、ＭＦＣ２４１ｃにより流量調整され、ノズル２４９ｃを介して処理室２０１内へ供給され、改質層５００が昇華されることでガス状となった物質と一緒に排気口２３１ａより排気される。
ステップＣにおける処理条件としては、
処理温度（第２温度）：９０～２００℃、好ましくは１００～１５０℃
処理圧力：１０～３００Ｐａ、好ましくは、３０～１００Ｐａ
不活性ガス供給流量（ガス供給管毎）：０～２０ｓｌｍ、好ましくは、１～１０ｓｌｍ
第２還元ガス供給流量：０～１０ｓｌｍ、好ましくは、１～５ｓｌｍ
ガス供給時間：６０～７２０分、好ましくは１２０～３００分
が例示される。
上述の処理条件下で本ステップを行うことにより、図４（Ｄ）に示すように、ウエハ２００の表面に形成された改質層５００を昇華させて除去することが可能となる。すなわち、ウエハ２００の表面に形成された改質層５００を昇華させてガス状の物質とし、ガス状となった物質を処理室２０１内から排気口２３１ａを介して処理室２０１外へ排気して除去することが可能となる。このとき、ウエハ２００の他の表面や処理室２０１内に改質層５００と同様の副生成物が付着している場合は、これらの副生成物も同様に昇華させ、処理室２０１内から除去することも可能となる。
なお、本ステップにおいて、処理室２０１内へ第２還元ガスを供給する場合は、後述する成膜工程が終了するまでの間、処理室２０１内への第２還元ガスの供給を継続的に行うことが好ましい。第２還元ガスの供給を成膜工程が終了するまでの間、継続することにより、ウエハ２００の表面や処理室２０１内に付着し残留しようとする物質や残留した物質を、水分や有機物等に還元し続けることができる。結果として、成膜工程において形成する膜中への不純物の混入を低減することが可能となる。
第２還元ガスとしては、Ｎ非含有のＨ含有ガスを用いることができる。Ｎ非含有のＨ含有ガスとしては、例えば、水素（Ｈ２）ガス、重水素（Ｄ２）ガス等を用いることができる。第２還元ガスとしては、これらのうち１以上を用いることができる。
ここで、ステップＣにおける処理温度である第２温度を９０℃未満とすると、錯体を含む改質層５００を十分に昇華させることができなくなることがあり、結果として、酸化膜３００を十分にエッチングすることができなくなることがある。第２温度を９０℃以上とすることで、この課題を解消することが可能となる。第２温度を１００℃以上とすることで、この課題を効果的に解消することが可能となる。
第２温度を２００℃よりも高い温度とすると、後述する成膜工程後に、パーティクルやヘイズが発生しやすくなることがある。第２温度を２００℃以下とすることで、この課題を解消することが可能となる。第２温度を１５０℃以下とすることで、この課題を効果的に解消することが可能となる。
これらのことから、第２温度は、９０℃以上２００℃以下、好ましくは１００℃以上１５０℃以下とすることが望ましい。
なお、本ステップでは、改質層５００を昇華させつつ、サイクルパージを行うようにしてもよい。このとき、パージガスとしては、不活性ガスおよび第２還元ガスのうち少なくともいずれかを用いることができる。すなわち、改質層５００を昇華させつつ、処理室２０１内への不活性ガスおよび第２還元ガスのうち少なくともいずれかの供給による処理室２０１内のパージと、処理室２０１内の排気（真空排気）と、を交互に所定回数、好ましくは、複数回繰り返し行うようにしてもよい。これにより、改質層５００が昇華されることでガス状となった物質を、効率的かつ効果的に、処理室２０１内から排出して除去することが可能となる。なお、サイクルパージを行う際は、不活性ガスや第２還元ガスの供給タイミングに合わせて、バルブ２４３ｆ～２４３ｈやバルブ２４３ｃ等の開閉制御を適宜行うこととなる。
ステップＣにおいてサイクルパージを行う際の処理条件としては、
処理温度（第２温度）：９０～２００℃、好ましくは１００～１５０℃
パージガス供給時の処理圧力：３０～３００Ｐａ
真空排気時の処理圧力：１０～１００Ｐａ
パージガス供給流量：１～２０ｓｌｍ、好ましくは、１～１０ｓｌｍ
パージガス供給時間：３０～１８０秒／サイクル
真空排気時間：３０～１８０秒／サイクル
が例示される。
この場合、処理室２０１内への不活性ガスの供給と、処理室２０１内の排気と、を交互に所定回数、好ましくは、複数回行うようにしてもよい。また、処理室２０１内への第２還元ガスの供給と、処理室２０１内の排気と、を交互に所定回数、好ましくは、複数回行うようにしてもよい。また、処理室２０１内への不活性ガスおよび第２還元ガスの供給と、処理室２０１内の排気と、を交互に所定回数、好ましくは、複数回行うようにしてもよい。なお、図６は、ステップＣにおいて、処理室２０１内への不活性ガスおよび第２還元ガスの供給と、処理室２０１内の排気と、を交互に複数回行う例を示している。
また、この場合、処理室２０１内へ第２還元ガスを連続的に供給した状態で、処理室２０１内への不活性ガスの供給と、処理室２０１内の排気と、を交互に所定回数、好ましくは、複数回行うようにしてもよい。また、処理室２０１内へ不活性ガスを連続的に供給した状態で、処理室２０１内への第２還元ガスの供給と、処理室２０１内の排気と、を交互に所定回数、好ましくは、複数回行うようにしてもよい。
これらのいずれの場合も、改質層５００が昇華されることでガス状となった物質を、効率的かつ効果的に、処理室２０１内から排出して除去することが可能となる。なお、パージガスとして不活性ガスを用いる場合は、主に、物理的な作用により、処理室２０１内をパージすることとなる。一方、パージガスとして第２還元ガスを用いる場合は、物理的な作用だけでなく、化学的な作用をも生じさせることができ、パージ効果をより高めることが可能となる。なお、サイクルパージを行う際は、処理室２０１内へのパージガスの供給と、処理室２０１内の排気と、のうちいずれを先に行うようにしてもよい。
［パージ工程（ステップＤ）］
ステップＣが終了した後、ステップＤを行う。ステップＤでは、ウエハ２００を第２温度から後述する第３温度に昇温させながら、サイクルパージを行う。
本ステップにおいてサイクルパージを行う際の処理手順、処理条件は、処理温度を第２温度から第３温度に昇温させること以外は、ステップＣにおいて説明した各種サイクルパージの処理手順、処理条件と同様とすることができる。なお、図６は、ステップＤにおいて、処理室２０１内への不活性ガスおよび第２還元ガスの供給と、処理室２０１内の排気と、を交互に複数回行う例を示している。
本ステップにおいて、ウエハ２００を第２温度から第３温度に昇温させつつ、上述のサイクルパージを行うことにより、ウエハ２００の表面や処理室２０１内に残留するＦ含有物質を、効率的かつ効果的に、処理室２０１内から排出して除去することが可能となる。そしてこれにより、ウエハ２００の表面や処理室２０１内へのＦ含有物質を含む不純物の残留に起因して、ウエハ２００の界面不純物濃度（Ｆ濃度）が高くなることを抑制することもできる。
なお、パージガスとして不活性ガスを用いる場合は、Ｆ含有物質の物理的な脱離を促すことができ、処理室２０１内に残留するＦ含有物質を効果的に除去することが可能となる。また、パージガスとして第２還元ガスを用いる場合は、Ｆ含有物質の物理的な脱離に加え、化学的な脱離をも促すことができ、処理室２０１内に残留するＦ含有物質を、より効率的かつ効果的に除去することが可能となる。
また、第２温度から第３温度に昇温させながら、すなわち、ウエハ２００の表面や処理室２０１内に与える熱エネルギーを徐々に大きくしながら、上述のサイクルパージを行うことにより、処理室２０１内に残留するＦ含有物質を、さらに効率的かつ効果的に除去することが可能となる。また、第２温度から第３温度への昇温と並行して上述のサイクルパージを行うことにより、処理室２０１内に残留するＦ含有物質を除去するステップを別途設ける必要がなく、トータルでの処理時間を短縮させることが可能となり、スループット、すなわち、生産性を向上させることが可能となる。
［ベーク工程（ステップＥ）］
ステップＤが終了した後、ステップＥを行う。ステップＥでは、ウエハ２００を第３温度に加熱した状態で、ウエハ２００に対して第２還元ガスを供給する。すなわち、第２還元ガス雰囲気下でベーク処理を行う。なお、ステップＣにおいて、第２還元ガスを供給していた場合は、ステップＤにおいてもその供給を継続する。
具体的には、ウエハ２００の温度を、第３温度に維持させるように、ヒータ２０７の出力を調整する。そして、バルブ２４３ｃを開き、もしくは、バルブ２４３ｃを開いた状態を維持し、ガス供給管２３２ｃ内へ第２還元ガスを流す。第２還元ガスは、ＭＦＣ２４１ｃにより流量調整され、ノズル２４９ｃを介して処理室２０１内へ供給され、排気口２３１ａより排気される。このとき、ウエハ２００の側方から、ウエハ２００に対して第２還元ガスが供給される。
ステップＥにおける処理条件としては、
処理温度（第３温度）：７００～１０００℃、好ましくは８００～９００℃
処理圧力：３０～２０００Ｐａ、好ましくは３０～１０００Ｐａ
第２還元ガス供給流量：１～１０ｓｌｍ、好ましくは、１～５ｓｌｍ
不活性ガス供給流量（ガス供給管毎）：０～２０ｓｌｍ、好ましくは、１～１０ｓｌｍ
ガス供給時間：３０～１２０分、好ましくは３０～９０分
が例示される。
上述の処理条件下でウエハ２００に対して第２還元ガスを供給することにより、ウエハ２００の表面や処理室２０１内に残留する有機物や水分等の副生成物等を含む物質を、第２還元ガスと反応させて除去することが可能となる。このとき、ステップＣやステップＤで除去しきれなかった物質が、ウエハ２００の表面や処理室２０１内に残留している場合は、これらの物質をも、第２還元ガスと反応させて除去することが可能となる。すなわち、本ステップにより、ウエハ２００の表面や処理室２０１内を清浄な状態とすることができ、その清浄な状態を成膜工程が行われるまで維持することができる。
ここで、ステップＥにおける処理温度である第３温度を７００℃未満とすると、ウエハ２００の界面における有機物を含む不純物濃度を十分に低減することができなくなることがある。第３温度を７００℃以上とすることで、この課題を解消することが可能となる。第３温度を８００℃以上とすることで、この課題を効果的に解消することが可能となる。
第３温度を１０００℃よりも高い温度とすると、Ｏリング等の基板処理装置を構成する部材にダメージを与えることがある。また、昇降温にかかる時間が増大し、スループット、すなわち、生産性に影響を与えることがある。第３温度を１０００℃以下とすることで、この課題を解消することが可能となる。第３温度を９００℃以下とすることで、この課題を効果的に解消することが可能となる。
これらのことから、第３温度は、７００℃以上１０００℃以下、好ましくは８００℃以上９００℃以下とすることが望ましい。
なお、ステップＥでは、処理室２０１内の圧力を第１圧力とした状態で、ウエハ２００に対して第２還元ガスを供給するステップＥ１と、処理室２０１内の圧力を第１圧力よりも高い第２圧力とした状態で、ウエハ２００に対して第２還元ガスを供給するステップＥ２と、を行うことが好ましい。図６は、このように、ステップＥにおいて、低圧と高圧の２段階で、ベーク処理を行う例を示している。この場合、第１圧力を、例えば、１～６００Ｐａ、好ましくは１～３０Ｐａとすることができ、第２圧力を、例えば、７００～２０００Ｐａ、好ましくは１０００～１５００Ｐａとすることができる。なお、第１圧力を、ステップＡ～Ｄ，Ｆにおけるそれぞれの処理圧力以下の圧力とすることが好ましく、第２圧力を、ステップＡ～Ｄ，Ｆにおけるそれぞれの処理圧力よりも高い圧力とすることが好ましい。さらには、第１圧力を、ステップＡ，Ｂにおけるそれぞれの処理圧力よりも低い圧力とすることがより好ましい。
上述の処理条件下でステップＥ１を行うことにより、すなわち、低圧でベーク処理を行うことにより、特に、ウエハ２００の表面や処理室２０１内に残留する水分等のＯ含有物質を、第２還元ガスと反応させて、効率的かつ効果的に除去することが可能となる。結果として、ウエハ２００の界面不純物濃度（Ｏ濃度）を大幅に低減することが可能となる。
また、上述の処理条件下でステップＥ２を行うことにより、すなわち、高圧でベーク処理を行うことにより、特に、ウエハ２００の表面や処理室２０１内に残留する有機物等のＣ含有物質を、第２還元ガスと反応させて、効率的かつ効果的に除去することが可能となる。結果として、ウエハ２００の界面不純物濃度（Ｃ濃度）を大幅に低減することが可能となる。
なお、ステップＥにおいて、ステップＥ２を行うことなく、ステップＥ１だけを行うと、ウエハ２００の界面不純物濃度（Ｃ濃度）を大幅に低減することができなくなる場合がある。また、ステップＥにおいて、ステップＥ１を行うことなく、ステップＥ２だけを行うと、ウエハ２００の界面不純物濃度（Ｏ濃度）を大幅に低減することができなくなる場合がある。よって、ウエハ２００の界面不純物濃度（Ｃ濃度）および界面不純物濃度（Ｏ濃度）の両方を大幅に低減させるためには、ステップＥにおいて、ステップＥ１とステップＥ２との両方を行うことが好ましい。なお、ステップＥ１を行った後に、ステップＥ２を行うようにしてもよく、ステップＥ２を行った後に、ステップＥ１を行うようにしてもよく、ステップＥ１とステップＥ２とを交互に繰り返し行うようにしてもよい。
また、このベーク処理と並行して、サイクルパージを行うようにしてもよい。本ステップにおいてサイクルパージを行う際の処理手順、処理条件は、処理温度を第３温度とすること以外は、ステップＣにおいて説明したサイクルパージの処理手順、処理条件と同様とすることができる。
本ステップにおいて上述のサイクルパージを行うことにより、ウエハ２００の表面や処理室２０１内に残留する有機物や水分等の副生成物等を含む物質やステップＣやステップＤで除去しきれなかった物質等を、より効率的かつ効果的に、処理室２０１内から排出して除去することが可能となる。
第２還元ガス雰囲気下でのベーク処理が完了した後、ウエハ２００を第３温度から第４温度に降温させる。
［成膜工程（ステップＦ）］
ステップＥが終了した後、すなわち、ベーク処理が完了し、ウエハ２００の温度を第３温度から第４温度に降下させた後、ステップＦを行う。ステップＦでは、ウエハ２００を第４温度に加熱した状態で、ウエハ２００に対して第１処理ガスと第２還元ガスとを供給し、酸化膜３００が除去された後のウエハ２００の表面上に膜を成長させる成膜処理を行う。
具体的には、バルブ２４３ｃを開いた状態を維持することで、第２還元ガスがノズル２４９ｃを介して処理室２０１内へ供給され、排気口２３１ａより排気された状態を維持する。この状態で、バルブ２４３ｄを開き、ガス供給管２３２ｄ内へ第１処理ガスを流す。第１処理ガスは、ＭＦＣ２４１ｄにより流量調整され、ガス供給管２３２ａ、ノズル２４９ａを介して処理室２０１内へ供給され、第２還元ガスと一緒に排気口２３１ａより排気される。このとき、ウエハ２００の側方から、ウエハ２００に対して第１処理ガスと第２還元ガスとが供給される。このとき、バルブ２４３ｆ～２４３ｈを開き、ノズル２４９ａ～２４９ｃのそれぞれを介して処理室２０１内へ不活性ガスを供給するようにしてもよい。
ステップＦにおける処理条件としては、
処理温度（第４温度）：５００～６５０℃、好ましくは５５０～６００℃
処理圧力：４～２００Ｐａ、好ましくは１～１２０Ｐａ
第１処理ガス供給流量：０．１～５ｓｌｍ、好ましくは０．２～３ｓｌｍ
第２還元ガス供給流量：１～２０ｓｌｍ、好ましくは１～１０ｓｌｍ
不活性ガス供給流量（ガス供給管毎）：０～２０ｓｌｍ、好ましくは０．１～１０ｓｌｍ
ガス供給時間：２０～１２０分、好ましくは３０～６０分
が例示される。
上述の処理条件下でウエハ２００に対して第１処理ガスと第２還元ガスとを供給することで、ウエハ２００の表面上にエピタキシャル膜６００として、例えば、所定元素含有膜としてのエピタキシャルＳｉ膜を形成することができる。
ここで、ウエハ２００が単結晶Ｓｉにより構成される場合、単結晶Ｓｉの表面に形成されていた自然酸化膜（酸化膜３００）はステップＡ～Ｃにより除去される。すなわち、ステップＡ～Ｃにより、自然酸化膜に含まれていたＳｉ－Ｏ結合が切断され、単結晶Ｓｉの表面におけるＳｉの結合手はフリーな状態、すなわち、ダングリングボンド（未結合手）を有する状態となる。その後、ステップＤ，Ｅにより、単結晶Ｓｉの表面や処理室２０１内が清浄化され、その清浄化された状態が、ステップＦが行われるまで維持される。これらにより、単結晶Ｓｉの表面におけるＳｉの結合手がフリーな状態は、ステップＦが行われるまで維持される。これらにより、エピタキシャル成長が進行しやすい環境が整うこととなる。この状態で、ウエハ２００に対して第１処理ガスと第２還元ガスとを供給することにより、単結晶Ｓｉの表面等が清浄化された状態を維持しつつ、単結晶Ｓｉ上に、Ｓｉ結晶をエピタキシャル成長（気相エピタキシャル成長）させることが可能となる。
なお、下地となる結晶と、この結晶上に成長する結晶と、が同じ材質（Ｓｉ）である場合、この成長は、ホモエピタキシャル成長となる。ホモエピタキシャル成長では、下地となる結晶の上に、この結晶と同じ格子定数を持ち、同じ材料からなる結晶が、同一の結晶方位で成長する。そのため、ホモエピタキシャル成長では、下地となる結晶と、この結晶上に成長する結晶と、が異なる材質であるヘテロエピタキシャル成長に比べ、欠陥の少ない、良質な結晶を得ることができる。なお、本態様は、ホモエピタキシャル成長を行う場合に限定されるものではなく、ヘテロエピタキシャル成長を行う場合にも適用することができる。
ここで、ステップＦにおける処理温度である第４温度を５００℃未満の温度または６５０℃よりも高い温度とすると、エピタキシャル膜６００の結晶性が悪くなることがある。例えば、エピタキシャル膜６００が結晶欠陥を多く含むようになることがある。第４温度を５００℃以上６５０℃以下とすることで、この課題を解消することが可能となる。第４温度を５５０℃以上６００℃以下とすることで、この課題を効果的に解消することが可能となる。
第１処理ガス（原料ガス）としては、例えば、所定元素としての半導体元素であるＳｉを含有するガスを用いることができる。Ｓｉを含有するガスとしては、例えば、Ｓｉ及びＨを含有するガスを用いることができる。Ｓｉ及びＨを含有するガスとしては、例えば、水素化ケイ素化合物、すなわち、Ｓｉの水素化合物を含むシラン系ガスを用いることができる。第１処理ガスとしては、例えば、モノシラン（ＳｉＨ４）ガス、ジシラン（Ｓｉ２Ｈ６）ガス等のシラン系ガスを用いることができる。なお、これらを、ハロゲン非含有のＳｉ及びＨ含有ガスと称することもできる。第１処理ガスとしては、これらのうち１以上を用いることができる。
［パージ工程（ステップＧ）］
成膜工程が終了した後、ノズル２４９ａ～２４９ｃのそれぞれからパージガスとしての不活性ガスを処理室２０１内へ供給し、排気口２３１ａより排気する。これにより、処理室２０１内がパージされ、処理室２０１内に残留するガスや副生成物等が処理室２０１内から除去される（アフターパージ）。その後、処理室２０１内の雰囲気が不活性ガスに置換され（不活性ガス置換）、処理室２０１内の圧力が常圧に復帰される（大気圧復帰）。
（ボートアンロードおよびウエハディスチャージ）
その後、ボートエレベータ１１５によりシールキャップ２１９が下降され、マニホールド２０９の下端が開口される。そして、処理済のウエハ２００が、ボート２１７に支持された状態でマニホールド２０９の下端から反応管２０３の外部に搬出（ボートアンロード）される。ボートアンロードの後は、シャッタ２１９ｓが移動させられ、マニホールド２０９の下端開口がＯリング２２０ｃを介してシャッタ２１９ｓによりシールされる（シャッタクローズ）。処理済のウエハ２００は、反応管２０３の外部に搬出された後、ボート２１７より取り出される（ウエハディスチャージ）。
ステップＡ～ステップＧは、同一処理室内にて（ｉｎ－ｓｉｔｕにて）行うことが好ましい。これにより、ステップＡ～ステップＥによりウエハ２００の表面を清浄化させた後（自然酸化膜を除去した後）、ウエハ２００を大気に曝すことなく、すなわち、ウエハ２００の表面を清浄な状態に保持したまま、ステップＦを行うことができ、エピタキシャル成長を適正に行うことが可能となる。
（３）本態様による効果
本態様によれば、以下に示す１つ又は複数の効果が得られる。
（ａ）ステップＡおよびステップＢを行うことにより、ウエハ２００の表面に形成された自然酸化膜を十分に改質させて、昇華されやすい改質層を形成することができ、その改質層をステップＣにより昇華させることにより、ウエハ２００の表面に形成された自然酸化膜を十分に除去することが可能となる。
（ｂ）ステップＡを行った後に、ステップＢを行うことにより、第１還元ガス由来の不純物がウエハ２００の表面や処理室２０１内に残留することを抑制することができる。すなわち、ステップＡを行うことでウエハ２００の表面や処理室２０１内に残留する第１還元ガス由来の不純物を、ステップＢにより適正に除去することができ、その残留を抑制することが可能となる。そしてこれにより、ウエハ２００の表面や処理室２０１内への第１還元ガス由来の不純物の残留に起因するパーティクルの発生を抑制することが可能となる。また、ウエハ２００の表面や処理室２０１内への第１還元ガス由来の不純物の残留に起因して、ウエハ２００の界面不純物濃度（Ｎ濃度等）が高くなることを抑制することが可能となる。換言すると、ウエハ２００の界面不純物濃度（Ｎ濃度等）を低減することが可能となる。
（ｃ）ステップＢにおける処理条件を、ステップＡ１における処理条件と異ならせることにより、ウエハ２００の表面や処理室２０１内に残留する第１還元ガス由来の不純物の量に応じた適正な処理を行うことが可能となる。例えば、ステップＢにおいて、Ｆ含有ガスの供給やＦ含有ガスによる処理が不十分となることを回避することができ、ウエハ２００の表面や処理室２０１内に残留する第１還元ガス由来の不純物を十分に除去することができなくなることを回避することが可能となる。また例えば、ステップＢにおいて、Ｆ含有ガスの供給やＦ含有ガスによる処理が過剰となることを回避することができ、Ｆ含有ガス由来の不純物がウエハ２００の表面や処理室２０１内に残留しやすくなることを抑制することも可能となる。
（ｄ）ステップＣにおいて、ウエハ２００が存在する空間の排気と、ウエハ２００が存在する空間へのパージガスとしての不活性ガスおよび第２還元ガスのうち少なくともいずれかの供給と、を交互に所定回数行うことで、改質層５００が昇華されることでガス状となった物質を、効率的かつ効果的に、処理室２０１内から排出して除去することが可能となる。なお、パージガスとして不活性ガスを用いる場合は、主に、物理的な作用により、処理室２０１内をパージすることが可能となる。一方、パージガスとして第２還元ガスを用いる場合は、物理的な作用だけでなく、化学的な作用をも生じさせることができ、パージ効果をより高めることが可能となる。なお、パージガスとして第２還元ガスを用いる場合は、ウエハ２００の表面や処理室２０１内に残留する有機物や水分等のＯ含有物質やＣ含有物質の少なくとも一部を除去することもできる。
（ｅ）ステップＤにおいて、ウエハ２００を第２温度から第３温度に昇温させながら、ウエハ２００が存在する空間の排気と、ウエハ２００が存在する空間へのパージガスとしての不活性ガスおよび第２還元ガスのうち少なくともいずれかの供給と、を交互に所定回数行うことで、処理室２０１内に残留するＦ含有物質を、効率的かつ効果的に除去することが可能となる。結果として、ウエハ２００の界面不純物濃度（Ｆ濃度）を大幅に低減することが可能となる。なお、パージガスとして不活性ガスを用いる場合は、Ｆ含有物質の物理的な脱離を促すことができる。また、パージガスとして第２還元ガスを用いる場合は、Ｆ含有物質の物理的な脱離に加え、化学的な脱離をも促すことができ、パージ効果をより高めることが可能となる。なお、パージガスとして第２還元ガスを用いる場合は、ウエハ２００の表面や処理室２０１内に残留する有機物や水分等のＯ含有物質やＣ含有物質の少なくとも一部を除去することもできる。
（ｆ）ステップＥにおいて、低圧ベーク処理であるステップＥ１を行うことにより、特に、ウエハ２００の表面や処理室２０１内に残留する水分等のＯ含有物質を、第２還元ガスと反応させて、効率的かつ効果的に除去することが可能となる。結果として、ウエハ２００の界面不純物濃度（Ｏ濃度）を大幅に低減することが可能となる。また、ステップＥにおいて、高圧ベーク処理であるステップＥ２を行うことにより、特に、ウエハ２００の表面や処理室２０１内に残留する有機物等のＣ含有物質を、第２還元ガスと反応させて、効率的かつ効果的に除去することが可能となる。結果として、ウエハ２００の界面不純物濃度（Ｃ濃度）を大幅に低減することが可能となる。すなわち、ステップＥにおいて、ステップＥ１とステップＥ２との両方を行うことにより、ウエハ２００の界面不純物濃度（Ｃ濃度）および界面不純物濃度（Ｏ濃度）の両方を大幅に低減させることが可能となる。
（ｇ）ステップＣの開始時からステップＦの終了時まで、第２還元ガスの供給を継続して行うことにより、ウエハ２００の表面や処理室２０１内に付着し残留しようとする物質や残留した物質を、水分や有機物等に還元し続けることができる。結果として、成膜工程において形成する膜中への不純物の混入を低減することが可能となる。そしてこれにより、純度の高いエピタキシャル膜を形成することが可能となる。
（ｈ）第３温度＞第４温度＞第２温度≧第１温度とするように、もしくは、第３温度＞第４温度＞第２温度＞第１温度とするように、各ステップにおける処理温度のバランスを制御することにより、各ステップにおける処理に必要な反応を効率的に生じさせることが可能となる。
（ｉ）ステップＥ２における処理圧力＞ステップＡ，Ｂにおける処理圧力＞ステップＣ，Ｄにおける最大処理圧力＞ステップＦにおける処理圧力＞ステップＥ１における処理圧力およびステップＣ，Ｄにおける最小処理圧力とするように、各ステップにおける処理圧力のバランスを制御することにより、各ステップにおける処理に必要な反応を効率的に生じさせることが可能となる。
（ｊ）ステップＡ～Ｅを行うことで、ウエハ２００の表面を多段階で清浄化させることができ、さらに、その清浄化させた状態を、ステップＦの開始時まで維持することが可能となる。なお、ステップＦにて第２還元ガスを供給することにより、その清浄化させた状態を、成膜中も維持することが可能となる。これらにより、ウエハ２００の界面不純物濃度（Ｎ濃度、Ｆ濃度、Ｃ濃度、Ｏ濃度等）を大幅に低減することが可能となる。
（４）変形例
本態様における処理シーケンスは、以下に示す変形例のように変更することができる。これらの変形例は、任意に組み合わせることができる。特に説明がない限り、各変形例の各ステップにおける処理手順、処理条件は、上述の処理シーケンスの各ステップにおける処理手順、処理条件と同様とすることができる。
（変形例１）
ステップＡにおいて、自然酸化膜を有するウエハ２００に対して、Ｆ含有ガスを供給するステップＡ１と、第１還元ガスを供給するステップＡ２と、を同時に所定回数行うようにしてもよい。すなわち、ステップＡにおいて、Ｆ含有ガスを供給するステップＡ１と、第１還元ガスを供給するステップＡ２と、を同時に所定回数行った後に、Ｆ含有ガスを供給するステップＢを行うようにしてもよい。その他は上述の態様と同様とすることができる。本変形例においても、上述の態様と同様の効果が得られる。なお、本変形例においては、ステップＡにおける改質レートを高めることができ、それにより、トータルでの処理時間を短縮させることが可能となり、スループット、すなわち、生産性を向上させることが可能となる。
（変形例２）
ステップＣからステップＦのうち少なくとも一部のステップにおいて、第２還元ガスの供給を不実施とするようにしてもよい。例えば、ステップＣにおいて、第２還元ガスの供給を不実施とするようにしてもよい。また例えば、ステップＤにおいて、第２還元ガスの供給を不実施とするようにしてもよい。この場合、物理的な作用によりパージが行われることとなる。この場合においても、上述の態様で述べた効果のうち、少なくとも一部の効果を得ることができる。
（変形例３）
ウエハ２００の表面や処理室２０１内への第１還元ガス由来の不純物の残留が問題とならない場合は、ステップＢを省略することもできる。この場合、ステップＡ、ステップＣ、ステップＤ、ステップＥ、ステップＦをこの順に行うようにすればよい。その他は上述の態様と同様とすることができる。この場合においても、上述の態様で述べた効果のうち、少なくとも一部の効果を得ることができる。
（変形例４）
自然酸化膜が除去されたウエハ２００を用いる場合、ステップＡ～Ｃを省略することもできる。この場合、ステップＤ、ステップＥ、ステップＦをこの順に行うようにすればよい。その他は上述の態様と同様とすることができる。この場合においても、上述の態様で述べた効果のうち、少なくとも一部の効果を得ることができる。
（変形例５）
自然酸化膜が除去されたウエハ２００を用いる場合、ステップＡ～Ｄを省略することもできる。この場合、ステップＥ、ステップＦをこの順に行うようにすればよい。その他は上述の態様と同様とすることができる。この場合においても、上述の態様で述べた効果のうち、少なくとも一部の効果を得ることができる。
（変形例６）
ウエハ２００の表面や処理室２０１内に残留するＯ含有物質やＣ含有物質を、ステップＣやステップＤにて十分に除去できる場合や、ウエハ２００の表面や処理室２０１内へのＯ含有物質やＣ含有物質の残留量が許容できるレベルである場合は、ステップＥを省略することもできる。この場合、ステップＡ、ステップＢ、ステップＣ、ステップＤ、ステップＦをこの順に行うようにすればよい。なお、この場合、ステップＤでは、ウエハ２００を第２温度から第４温度へ昇温させることとなる。その他は上述の態様と同様とすることができる。この場合においても、上述の態様で述べた効果のうち、少なくとも一部の効果を得ることができる。
（変形例７）
ステップＦでは、ウエハ２００に対して、第１処理ガスおよび第２還元ガスに加え、第２処理ガスとしてドーパントガスを供給するようにしてもよい。ドーパントガスは上述のドーパントガス供給系より供給することができる。ドーパントガスとしては、ＩＩＩ族元素（Ｐ，Ａｓ等）およびＶ族元素（Ｂ等）のうちいずれかの元素を含むガスを用いることができる。ドーパントガスとしては、例えば、ホスフィン（ＰＨ３）ガス、アルシン（ＡｓＨ３）ガス、ジボラン（Ｂ２Ｈ６）ガス、トリクロロボラン（ＢＣｌ３）ガス等を用いることができる。ドーパントガスとしては、これらのうち１以上を用いることができる。本変形例においても、上述の態様と同様の効果が得られる。なお、本変形例によれば、ドーパント（Ｐ，Ａｓ，Ｂ等）がドープされた膜を形成することが可能となる。
（変形例８）
ステップＦでは、ウエハ２００に対して、第１処理ガスと第２還元ガスとを交互に供給するようにしてもよい。この場合、第１処理ガスとしては、上述の水素化ケイ素化合物ガスの他、所定元素であるＳｉ及びハロゲンを含むハロシラン系ガスや、所定元素であるＳｉ及びアミノ基を含むアミノシラン系ガスを用いることもできる。
ハロシラン系ガスとしては、例えば、ジクロロシラン（ＳｉＨ２Ｃｌ２）ガス、トリクロロシラン（ＳｉＨＣｌ３）ガス、テトラクロロシラン（ＳｉＣｌ４）ガス、ヘキサクロロジシラン（Ｓｉ２Ｃｌ６）ガス等のクロロシラン系ガスや、テトラフルオロシラン（ＳｉＦ４）ガス、ジフルオロシラン（ＳｉＨ２Ｆ２）ガス等のフルオロシラン系ガスや、テトラブロモシラン（ＳｉＢｒ４）ガス、ジブロモシラン（ＳｉＨ２Ｂｒ２）ガス等のブロモシラン系ガスや、テトラヨードシラン（ＳｉＩ４）ガス、ジヨードシラン（ＳｉＨ２Ｉ２）ガス等のヨードシラン系ガスを用いることができる。第１処理ガスとしては、これらのうち１以上を用いることができる。
アミノシラン系ガスとしては、例えば、テトラキス（ジメチルアミノ）シラン（Ｓｉ［Ｎ（ＣＨ３）２］４）ガス、トリス（ジメチルアミノ）シラン（Ｓｉ［Ｎ（ＣＨ３）２］３Ｈ）ガス、ビス（ジエチルアミノ）シラン（Ｓｉ［Ｎ（Ｃ２Ｈ５）２］２Ｈ２）ガス、ビス（ターシャリーブチルアミノ）シラン（ＳｉＨ２［ＮＨ（Ｃ４Ｈ９）］２）ガス、（ジイソプロピルアミノ）シラン（ＳｉＨ３［Ｎ（Ｃ３Ｈ７）２］）ガス等を用いることができる。第１処理ガスとしては、これらのうち１以上を用いることができる。
なお、第１処理ガスとして分子構造が異なるガスをウエハ２００に対して交互に供給するようにしてもよい。例えば、ウエハ２００に対して、ハロシラン系ガスと、水素化ケイ素化合物ガスと、を交互に供給するようにしてもよい。また例えば、ウエハ２００に対して、ハロシラン系ガスと、アミノシラン系ガスと、を交互に供給するようにしてもよい。また例えば、ウエハ２００に対して、アミノシラン系ガスと、水素化ケイ素化合物ガスと、を交互に供給するようにしてもよい。また例えば、ウエハ２００に対して、ハロシラン系ガスと、アミノシラン系ガスと、水素化ケイ素化合物ガスと、を非同時に供給するようにしてもよい。
本変形例においても、上述の態様と同様の効果が得られる。なお、本変形例によれば、形成される膜の膜厚の制御性や均一性を高めることが可能となる。また、分子構造が異なるガスの組合せによっては、さらに、清浄な環境下で成膜処理を行うことが可能となる。
＜本開示の他の態様＞
以上、本開示の態様及び変形例を具体的に説明した。しかしながら、本開示は上述の態様及び変形例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変更可能である。
例えば、上述の態様では、ステップＦにおいて、第１処理ガスとして、所定元素としてＳｉを含有するガスを用い、自然酸化膜が除去されたウエハ２００上にＳｉ膜等のＳｉ含有膜を形成する例について説明した。しかしながら、本開示はこれに限らず、ステップＦにおいて、他の半導体元素を含有するガスを用い、自然酸化膜が除去されたウエハ２００上に半導体元素含有膜を形成するようにしてもよい。例えば、第１処理ガスとして、所定元素としてゲルマニウム（Ｇｅ）を含有するガスを用い、Ｇｅ膜等のＧｅ含有膜を形成するようにしてもよい。Ｇｅを含有するガスとしては、例えば、モノゲルマン（ＧｅＨ４）ガスを用いることができる。また例えば、第１処理ガスとして、Ｓｉを含有するガスとＧｅを含有するガスとを用い、ＳｉＧｅ膜等のＳｉ及びＧｅ含有膜を形成するようにしてもよい。また、ステップＦにおいて、タングステン（Ｗ）、モリブデン（Ｍｏ）、アルミニウム（Ａｌ）、チタン（Ｔｉ）、ジルコニウム（Ｚｒ）、ハフニウム（Ｈｆ）、タンタル（Ｔａ）等の金属元素を含有するガスを用い、自然酸化膜が除去されたウエハ２００上に金属元素含有膜を形成するようにしてもよい。これらの場合においても、上述の態様で述べた効果のうち、少なくとも一部の効果を得ることができる。
また、上述の態様では、ステップＦにおいて、ウエハ２００上にエピタキシャル膜を形成する例について説明した。しかしながら、本開示はこれに限定されず、単結晶膜の他、非晶質膜（アモルファス膜）や、多結晶膜や、これらの混晶膜を形成するようにしてもよい。これらの場合においても、上述の態様で述べた効果のうち、少なくとも一部の効果を得ることができる。
各処理に用いられるレシピは、処理内容に応じて個別に用意し、電気通信回線や外部記憶装置１２３を介して記憶装置１２１ｃ内に格納しておくことが好ましい。そして、各処理を開始する際、ＣＰＵ１２１ａが、記憶装置１２１ｃ内に格納された複数のレシピの中から、処理内容に応じて適正なレシピを適宜選択することが好ましい。これにより、１台の基板処理装置で様々な膜種、組成比、膜質、膜厚の膜を、再現性よく形成することができるようになる。また、オペレータの負担を低減でき、操作ミスを回避しつつ、各処理を迅速に開始できるようになる。
上述のレシピは、新たに作成する場合に限らず、例えば、基板処理装置に既にインストールされていた既存のレシピを変更することで用意してもよい。レシピを変更する場合は、変更後のレシピを、電気通信回線や当該レシピを記録した記録媒体を介して、基板処理装置にインストールしてもよい。また、既存の基板処理装置が備える入出力装置１２２を操作し、基板処理装置に既にインストールされていた既存のレシピを直接変更してもよい。
上述の態様では、一度に複数枚の基板を処理するバッチ式の基板処理装置を用いて膜を形成する例について説明した。本開示は上述の態様に限定されず、例えば、一度に１枚または数枚の基板を処理する枚葉式の基板処理装置を用いて膜を形成する場合にも、好適に適用できる。また、上述の態様では、ホットウォール型の処理炉を有する基板処理装置を用いて膜を形成する例について説明した。本開示は上述の態様に限定されず、コールドウォール型の処理炉を有する基板処理装置を用いて膜を形成する場合にも、好適に適用できる。
これらの基板処理装置を用いる場合においても、上述の態様及び変形例における処理手順、処理条件と同様な処理手順、処理条件にて各処理を行うことができ、上述の態様及び変形例と同様の効果が得られる。
また、上述の態様及び変形例は、適宜組み合わせて用いることができる。このときの処理手順、処理条件は、例えば、上述の態様及び変形例における処理手順、処理条件と同様とすることができる。
２００ ウエハ（基板）

Claims (20)

  1. （ａ）（ａ１）酸化膜を有する第１温度とした基板に対してフッ素含有ガスを供給する工程と、（ａ２）前記第１温度とした前記基板に対して第１還元ガスを供給する工程と、を所定回数行うことにより、前記酸化膜の少なくとも一部を改質させて改質層を形成する工程と、
    （ｂ）前記改質層が形成された後、前記基板に対して前記フッ素含有ガスを供給する工程と、
    （ｃ）前記基板を前記第１温度以上の第２温度として前記改質層を昇華させる工程と、
    （ｄ）前記基板を前記第２温度から第３温度に昇温させる工程と、
    （ｅ）前記基板を前記第３温度とした状態で、前記基板に対して第２還元ガスを供給する工程と、
    を備える基板処理方法。
  2. （ｃ）および（ｄ）のうち少なくともいずれかでは、前記基板が存在する空間の排気と、前記基板が存在する空間へのパージガスの供給と、を交互に所定回数行う請求項１に記載の基板処理方法。
  3. （ｅ）は、
    （ｅ１）前記基板が存在する空間の圧力を第１圧力とした状態で、前記基板に対して前記第２還元ガスを供給する工程と、
    （ｅ２）前記基板が存在する空間の圧力を前記第１圧力よりも高い第２圧力とした状態で、前記基板に対して前記第２還元ガスを供給する工程と、
    を有する請求項１に記載の基板処理方法。
  4. （ｃ）、（ｄ）、および（ｅ）のうち少なくともいずれかでは、前記基板が存在する空間の排気と、前記基板が存在する空間への不活性ガスおよび前記第２還元ガスのうち少なくともいずれかの供給と、を交互に所定回数行う請求項１又は３に記載の基板処理方法。
  5. （ｆ）前記基板を前記第３温度から第４温度に降温させ、前記基板を前記第４温度とした状態で前記基板に対して所定元素を含有するガスを供給して、前記基板上に、所定元素含有膜を形成する工程をさらに有する請求項１～４のいずれか１項に記載の基板処理方法。
  6. 前記所定元素は半導体元素または金属元素を含む請求項５に記載の基板処理方法。
  7. 前記所定元素はＳｉを含む請求項５又は６に記載の基板処理方法。
  8. 前記所定元素含有膜はエピタキシャル膜を含む請求項５～７のいずれか１項に記載の基板処理方法。
  9. 前記所定元素含有膜はエピタキシャルシリコン膜を含む請求項５～８のいずれか1項に記載の基板処理方法。
  10. （ｂ）を行った後、前記基板への前記第１還元ガスの供給を不実施とする請求項１～９のいずれか１項に記載の基板処理方法。
  11. 前記第１還元ガスは、窒素及び水素含有ガスである請求項１～１０のいずれか１項に記載の基板処理方法。
  12. 前記第１還元ガスは、ＮＨ３ガス、Ｎ２Ｈ２ガス、Ｎ２Ｈ４ガス、およびＮ３Ｈ８ガスのうち少なくともいずれかを含む請求項１１に記載の基板処理方法。
  13. 前記第２還元ガスは、窒素非含有の水素含有ガスである請求項１～１２のいずれか１項に記載の基板処理方法。
  14. 前記第２還元ガスは、Ｈ２ガスおよびＤ２ガスのうち少なくともいずれかを含む請求項１３記載の基板処理方法。
  15. 前記フッ素含有ガスは、フッ素及び水素含有ガスである請求項１～１４のいずれか１項に記載の基板処理方法。
  16. 前記フッ素含有ガスは、Ｆ２ガス、ＣｌＦ３ガス、ＣｌＦガス、ＮＦ３ガス、およびＨＦガスのうち少なくともいずれかを含む請求項１～１５のいずれか１項に記載の基板処理方法。
  17. （ｂ）と（ａ１）とで、前記フッ素含有ガスの供給時間、前記フッ素含有ガスの供給流量、前記基板が存在する空間の圧力のうち少なくともいずれかを異ならせる請求項１～１６のいずれか１項に記載の基板処理方法。
  18. （ａ）（ａ１）酸化膜を有する第１温度とした基板に対してフッ素含有ガスを供給する工程と、（ａ２）前記第１温度とした前記基板に対して第１還元ガスを供給する工程と、を所定回数行うことにより、前記酸化膜の少なくとも一部を改質させて改質層を形成する工程と、
    （ｂ）前記改質層が形成された後、前記基板に対して前記フッ素含有ガスを供給する工程と、
    （ｃ）前記基板を前記第１温度以上の第２温度として前記改質層を昇華させる工程と、
    （ｄ）前記基板を前記第２温度から第３温度に昇温させる工程と、
    （ｅ）前記基板を前記第３温度とした状態で、前記基板に対して第２還元ガスを供給する工程と、
    を備える半導体装置の製造方法。
  19. （ａ）（ａ１）酸化膜を有する第１温度とした基板に対してフッ素含有ガスを供給する手順と、（ａ２）前記第１温度とした前記基板に対して第１還元ガスを供給する手順と、を所定回数行うことにより、前記酸化膜の少なくとも一部を改質させて改質層を形成する手順と、
    （ｂ）前記改質層が形成された後、前記基板に対して前記フッ素含有ガスを供給する手順と、
    （ｃ）前記基板を前記第１温度以上の第２温度として前記改質層を昇華させる手順と、
    （ｄ）前記基板を前記第２温度から第３温度に昇温させる手順と、
    （ｅ）前記基板を前記第３温度とした状態で、前記基板に対して第２還元ガスを供給する手順と、
    をコンピュータによって基板処理装置に実行させるプログラム。
  20. 基板に対してフッ素含有ガスを供給するフッ素含有ガス供給系と、
    基板に対して第１還元ガスを供給する第１還元ガス供給系と、
    基板に対して第２還元ガスを供給する第２還元ガス供給系と、
    基板の温度を調整する温度調整部と、
    （ａ）（ａ１）酸化膜を有する第１温度とした基板に対して前記フッ素含有ガスを供給する処理と、（ａ２）前記第１温度とした前記基板に対して前記第１還元ガスを供給する処理と、を所定回数行うことにより、前記酸化膜の少なくとも一部を改質させて改質層を形成する処理と、
    （ｂ）前記改質層が形成された後、前記基板に対して前記フッ素含有ガスを供給する処理と、
    （ｃ）前記基板を前記第１温度以上の第２温度として前記改質層を昇華させる処理と、
    （ｄ）前記基板を前記第２温度から第３温度に昇温させる処理と、
    （ｅ）前記基板を前記第３温度とした状態で、前記基板に対して第２還元ガスを供給する処理と、
    を行わせるように、前記フッ素含有ガス供給系、前記第１還元ガス供給系、前記第２還元ガス供給系、及び前記温度調整部を制御することが可能なよう構成される制御部と、
    を有する基板処理装置。
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