JP2022146386A - 半導体装置の製造方法、基板処理システム、およびプログラム - Google Patents

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    • H01L21/18—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof the devices having potential barriers, e.g. a PN junction, depletion layer or carrier concentration layer the devices having semiconductor bodies comprising elements of Group IV of the Periodic Table or AIIIBV compounds with or without impurities, e.g. doping materials
    • H01L21/30—Treatment of semiconductor bodies using processes or apparatus not provided for in groups H01L21/20 - H01L21/26
    • H01L21/31—Treatment of semiconductor bodies using processes or apparatus not provided for in groups H01L21/20 - H01L21/26 to form insulating layers thereon, e.g. for masking or by using photolithographic techniques; After treatment of these layers; Selection of materials for these layers
    • H01L21/3205—Deposition of non-insulating-, e.g. conductive- or resistive-, layers on insulating layers; After-treatment of these layers
    • H01L21/321—After treatment
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Abstract

【課題】基板上に形成される膜の特性を向上させる。【解決手段】（ａ）基板に対して第１処理ガスを供給することで、前記基板上に、アモルファス状態の第１膜を形成する工程と、（ｂ）前記基板に対して第２処理ガスを供給することで、前記第１膜上に、前記第１膜よりも結晶化温度が低いアモルファス状態の第２膜を形成する工程と、（ｃ）前記基板上に形成された前記第１膜と前記第２膜とを加熱することで結晶化させる工程と、（ｄ）前記第１膜と前記第２膜とを結晶化させた後に、前記基板の表面をエッチング剤に曝露することで、少なくとも前記第２膜を除去する工程と、を有する。【選択図】図４

Description

本開示は、半導体装置の製造方法、基板処理システム、およびプログラムに関する。
半導体装置の製造工程の一工程として、基板上に膜を形成する処理が行われることがある（例えば特許文献１参照）。
特開２０１７－１３５３４４号公報
本開示の目的は、基板上に高品質な膜を形成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）基板に対して第１処理ガスを供給することで、前記基板上に、アモルファス状態の第１膜を形成する工程と、
（ｂ）前記基板に対して第２処理ガスを供給することで、前記第１膜上に、前記第１膜よりも結晶化温度が低いアモルファス状態の第２膜を形成する工程と、
（ｃ）前記基板上に形成された前記第１膜と前記第２膜とを加熱することで結晶化させる工程と、
（ｄ）前記第１膜と前記第２膜とを結晶化させた後に、前記基板の表面をエッチング剤に曝露することで、少なくとも前記第２膜を除去する工程と、
を行う技術が提供される。
本開示によれば、基板上に高品質な膜を形成することが可能となる。
図１は、本開示の各態様で好適に用いられる基板処理システムの縦型処理炉の概略構成図であり、処理炉部分を縦断面図で示す図である。 図２は、本開示の各態様で好適に用いられる基板処理システムの縦型処理炉の概略構成図であり、処理炉部分を図１のＡ－Ａ線断面図で示す図である。 図３は、本開示の各態様で好適に用いられる基板処理システムのコントローラの概略構成図であり、コントローラの制御系をブロック図で示す図である。 図４（ａ）は、本開示の第１態様における基板処理シーケンスの、成膜処理を行う前におけるウエハ表面の部分断面拡大図である。図４（ｂ）は、本開示の第１態様における基板処理シーケンスの、シード層形成後におけるウエハ表面の部分断面拡大図である。図４（ｃ）は、本開示の第１態様における基板処理シーケンスの、第１膜形成後におけるウエハ表面の部分断面拡大図である。図４（ｄ）は、本開示の第１態様における基板処理シーケンスの、第２膜形成後におけるウエハ表面の部分断面拡大図である。図４（ｅ）は、本開示の第１態様における基板処理シーケンスの、結晶化後におけるウエハ表面の部分断面拡大図である。図４（ｆ）は、本開示の第１態様における基板処理シーケンスの、改質後におけるウエハ表面の部分断面拡大図である。図４（ｇ）は、本開示の第１態様における基板処理シーケンスの、エッチング後におけるウエハ表面の部分断面拡大図である。 図５（ａ）は、本開示の第１態様の変形例における基板処理シーケンスの、成膜処理を行う前におけるウエハ表面の部分断面拡大図である。図５（ｂ）は、本開示の第１態様の変形例における基板処理シーケンスの、シード層形成後におけるウエハ表面の部分断面拡大図である。図５（ｃ）は、本開示の第１態様の変形例における基板処理シーケンスの、第１膜形成後におけるウエハ表面の部分断面拡大図である。図５（ｄ）は、本開示の第１態様の変形例における基板処理シーケンスの、第２膜形成後におけるウエハ表面の部分断面拡大図である。図５（ｅ）は、本開示の第１態様の変形例における基板処理シーケンスの、結晶化後におけるウエハ表面の部分断面拡大図である。図５（ｆ）は、本開示の第１態様の変形例における基板処理シーケンスの、エッチング後におけるウエハ表面の部分断面拡大図である。 図６（ａ）は、本開示の第２態様における基板処理シーケンスの、成膜処理を行う前におけるウエハ表面の部分断面拡大図である。図６（ｂ）は、本開示の第２態様における基板処理シーケンスの、シード層形成後におけるウエハ表面の部分断面拡大図である。図６（ｃ）は、本開示の第２態様における基板処理シーケンスの、第１膜形成後におけるウエハ表面の部分断面拡大図である。図６（ｄ）は、本開示の第２態様における基板処理シーケンスの、第２膜形成後におけるウエハ表面の部分断面拡大図である。図６（ｅ）は、本開示の第２態様における基板処理シーケンスの、結晶化後におけるウエハ表面の部分断面拡大図である。図６（ｆ）は、本開示の第２態様における基板処理シーケンスの、改質後におけるウエハ表面の部分断面拡大図である。図６（ｇ）は、本開示の第２態様における基板処理シーケンスの、エッチング後におけるウエハ表面の部分断面拡大図である。 図７（ａ）は、本開示の第２態様の変形例における基板処理シーケンスの、成膜処理を行う前におけるウエハ表面の部分断面拡大図である。図７（ｂ）は、本開示の第２態様の変形例における基板処理シーケンスの、シード層形成後におけるウエハ表面の部分断面拡大図である。図７（ｃ）は、本開示の第２態様の変形例における基板処理シーケンスの、第１膜形成後におけるウエハ表面の部分断面拡大図である。図７（ｄ）は、本開示の第２態様の変形例における基板処理シーケンスの、第２膜形成後におけるウエハ表面の部分断面拡大図である。図７（ｅ）は、本開示の第２態様の変形例における基板処理シーケンスの、結晶化後におけるウエハ表面の部分断面拡大図である。図７（ｆ）は、本開示の第２態様の変形例における基板処理シーケンスの、エッチング後におけるウエハ表面の部分断面拡大図である。 図８（ａ）は、バッチ式の基板処理装置を用いる場合の基板処理システムの一態様を示す模式図である。図８（ｂ）は、バッチ式の基板処理装置を用いる場合の基板処理システムの他の態様を示す模式図である。 図９は、枚葉式のクラスタ型の基板処理装置を用いる場合の基板処理システムの一態様を示す模式図である。 図１０は、実施例１および比較例１における評価結果をそれぞれ示す図である。 図１１は、実施例２および比較例２における評価結果をそれぞれ示す図である。
＜本開示の第１態様＞
以下、本開示の第１態様について、主に、図１～図３、図４（ａ）～図４（ｇ）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は温度調整器（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２４９ｂ，２４９ｃのそれぞれは、ノズル２４９ａ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，２３２ｇが接続されている。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，２３２ｈが接続されている。ガス供給管２３２ｃのバルブ２４３ｃよりも下流側には、ガス供給管２３２ｆ，２３２ｉが接続されている。ガス供給管２３２ｄ～２３２ｉには、ガス流の上流側から順に、ＭＦＣ２４１ｄ～２４１ｉおよびバルブ２４３ｄ～２４３ｉがそれぞれ設けられている。ガス供給管２３２ａ～２３２ｉ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２４９ａ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２４９ｂ，２４９ｃは、ノズル２４９ａ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２４９ａ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２４９ｂと反対側に設けられているということもできる。ノズル２４９ｂ，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、ウエハ２００上に形成される膜を構成する主元素（所定元素）を含む原料ガスが、ＭＦＣ２４１ａ、バルブ２４３ａ、ノズル２４９ａを介して処理室２０１内へ供給される。
ガス供給管２３２ｂからは、シードガスが、ＭＦＣ２４１ｂ、バルブ２４３ｂ、ノズル２４９ｂを介して処理室２０１内へ供給される。
ガス供給管２３２ｃからは、ウエハ２００上に形成される膜に添加されるドーパント（不純物）を含むドーパントガスが、ＭＦＣ２４１ｃ、バルブ２４３ｃ、ノズル２４９ｃを介して処理室２０１内へ供給される。
ガス供給管２３２ｄからは、還元ガスが、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、エッチング剤が、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からは、改質ガスが、ＭＦＣ２４１ｆ、バルブ２４３ｆ、ガス供給管２３２ｃ、ノズル２４９ｃを介して処理室２０１内へ供給される。
ガス供給管２３２ｇ～２３２ｉからは、不活性ガスが、それぞれＭＦＣ２４１ｇ～２４１ｉ、バルブ２４３ｇ～２４３ｉ、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、原料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、シード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、ドーパント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、還元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、エッチング剤供給系（エッチング剤暴露系）が構成される。主に、ガス供給管２３２ｆ、ＭＦＣ２４１ｆ、バルブ２４３ｆにより、改質ガス供給系が構成される。主に、ガス供給管２３２ｇ～２３２ｉ、ＭＦＣ２４１ｇ～２４１ｉ、バルブ２４３ｇ～２４３ｉにより、不活性ガス供給系が構成される。
なお、原料ガス、シードガス、ドーパントガス、還元ガス、改質ガスのうち少なくともいずれかを、処理ガス（第１処理ガス、第２処理ガス）とも称し、原料ガス供給系、シードガス供給系、ドーパントガス供給系のうち少なくともいずれかを、処理ガス供給系（第１処理ガス供給系、第２処理ガス供給系）とも称する。
上述の各種ガス供給系のうち、いずれか、或いは、全てのガス供給系は、バルブ２４３ａ～２４３ｉやＭＦＣ２４１ａ～２４１ｉ等が集積されてなる集積型ガス供給システム２４８として構成されていてもよい。集積型ガス供給システム２４８は、ガス供給管２３２ａ～２３２ｉのそれぞれに対して接続され、ガス供給管２３２ａ～２３２ｉ内への各種ガスの供給動作、すなわち、バルブ２４３ａ～２４３ｉの開閉動作やＭＦＣ２４１ａ～２４１ｉ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。集積型ガス供給システム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～２３２ｉ等に対して集積ユニット単位で着脱を行うことができ、集積型ガス供給システム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は、例えばＳＵＳ等の金属材料により構成されている。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、更に、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を排気系に含めて考えてもよい。
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、例えばＳＵＳ等の金属材料により構成され、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～２４１ｉ、バルブ２４３ａ～２４３ｉ、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～２４１ｉによる各種ガスの流量調整動作、バルブ２４３ａ～２４３ｉ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。
以上述べたバッチ式の基板処理装置により、本態様における基板処理システムを構成することができる。
（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、基板としてのウエハ２００上に膜を形成する処理シーケンス例について、主に、図４（ａ）～図４（ｇ）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。
第１態様における処理シーケンスは、
（ａ）ウエハ２００に対して第１処理ガスを供給することで、ウエハ２００上に、アモルファス状態の第１膜を形成するステップＡと、
（ｂ）ウエハ２００に対して第２処理ガスを供給することで、第１膜上に、第１膜よりも結晶化温度が低いアモルファス状態の第２膜を形成するステップＢと、
（ｃ）ウエハ２００上に形成された第１膜と第２膜とを加熱することで結晶化させるステップＣと、
（ｄ）第１膜と第２膜とを結晶化させた後に、ウエハ２００の表面をエッチング剤に曝露することで、少なくとも第２膜を除去するステップＤと、
を含む。
この場合において、第１膜を、ドーパントがドープされていない膜とし、第２膜を、ドーパントがドープされた膜とすることができる。ドーパントは、リン（Ｐ）、ボロン（Ｂ）、ヒ素（Ａｓ）のうち少なくともいずれか１つを用いることができる。
ステップＡでは、第１膜を形成する前に、シード層を形成することが好ましい。この場合、ウエハ２００の表面上にシード層が形成され、シード層上に、第１膜が形成されることとなる。
ステップＡにおいて、第１膜として、ドーパントがドープされていない第１シリコン膜を形成する場合、第１処理ガスとしてシラン系ガス等の原料ガスを用いることができる。
ステップＢにおいて、第２膜として、ドーパントがドープされた第２シリコン膜を形成する場合、第２処理ガスとしてシラン系ガス等の原料ガスとドーパントガスとを用いることができる。
ステップＣにおいて、第２膜中のドーパントの一部が第１膜中へ拡散する場合、ステップＤでは、第１膜のうち第２膜中のドーパントが拡散した部分をも除去することが好ましい。この場合、ステップＤでは、第１膜のうちドーパントを含まない表面を露出させることが好ましい。
第１態様における処理シーケンスは、さらに、
（ｅ）ステップＣを行った後、ステップＤを行う前に、第１膜および第２膜のうちドーパントが存在する部分を改質させるステップＥを含むことが好ましい。この場合において、ステップＥでは、第１膜および第２膜のうちドーパントが存在する部分を酸化させることが好ましい。これにより、ステップＣを行った後における第１膜および第２膜のうちドーパントが存在する部分を、ステップＤにおいて除去し易く（エッチング剤によりエッチングされ易く）することが可能となる。
本明細書では、上述の処理シーケンスを、便宜上、以下のように示すこともある。以下の他の態様や変形例等の説明においても、同様の表記を用いる。
シード層形成→第１膜形成→第２膜形成→結晶化→改質→エッチング
本明細書において「ウエハ」という言葉を用いた場合は、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「ウエハの表面」という言葉を用いた場合は、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。なお、図４（ａ）に示すように、ウエハ２００の表面には、酸化膜として、例えば、シリコン酸化膜（ＳｉＯ膜）が予め形成されている。
（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（圧力調整）。また、処理室２０１内のウエハ２００が所望の処理温度となるように、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（温度調整）。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。
（ステップＡ）
その後、ステップＡを行う。本ステップでは、次のシード層形成、第１膜形成を順に行う。
〔シード層形成〕
シード層形成では、次のステップ１，２を順次実行する。
［ステップ１］
このステップでは、処理室２０１内のウエハ２００、すなわち、ウエハ２００上に形成された酸化膜の表面に対して、シードガスを供給する。
具体的には、バルブ２４３ｂを開き、ガス供給管２３２ｂ内へシードガスを流す。シードガスは、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、排気管２３１より排気される。このとき、ウエハ２００に対してシードガスが供給される（シードガス供給）。このとき、バルブ２４３ｇ～２４３ｉ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。
シードガス供給における処理条件としては、
シードガス供給流量：０．１～１ｓｌｍ
シードガス供給時間：０．５～２分
不活性ガス供給流量（ガス供給管毎）：０～２０ｓｌｍ
処理温度：３５０～４５０℃、好ましくは３５０～４００℃
処理圧力：２７７～１２００Ｐａ、好ましくは６６７～１２００Ｐａ
が例示される。
なお、本明細書における「２７７～１２００Ｐａ」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、「２７７～１２００Ｐａ」とは「２７７Ｐａ以上１２００Ｐａ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、ウエハ２００が存在する空間である処理室２０１内の圧力のことを意味する。また、ガス供給流量：０ｓｌｍとは、その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。
シードガスとして例えばクロロシラン系ガスを用い、上述の処理条件下でウエハ２００に対してシードガスを供給することにより、ウエハ２００の表面に、シードガスに含まれるシリコン（Ｓｉ）を吸着させ、シード（核）を形成することが可能となる。上述の処理条件下では、ウエハ２００の表面に形成される核には、所定量の塩素（Ｃｌ）が含まれることとなる。また、上述の処理条件下では、ウエハ２００の表面に形成される核の結晶構造は、アモルファス（非晶質）となる。
ウエハ２００の表面に核が形成された後、バルブ２４３ｂを閉じ、処理室２０１内へのシードガスの供給を停止する。そして、処理室２０１内を真空排気し、処理室２０１内に残留するガス等を処理室２０１内から排除する（パージ）。このとき、バルブ２４３ｇ～２４３ｉを開き、処理室２０１内へ不活性ガスを供給する。
シードガスとしては、例えば、モノクロロシラン（ＳｉＨ３Ｃｌ、略称：ＭＣＳ）ガス、ジクロロシラン（ＳｉＨ２Ｃｌ２、略称：ＤＣＳ）ガス、トリクロロシラン（ＳｉＨＣｌ３、略称：ＴＣＳ）ガス、テトラクロロシラン（ＳｉＣｌ４、略称：ＳＴＣ）ガス、ヘキサクロロジシラン（Ｓｉ２Ｃｌ６、略称：ＨＣＤＳ）ガス、オクタクロロトリシラン（Ｓｉ３Ｃｌ８、略称：ＯＣＴＳ）ガス等のクロロシラン系ガスを用いることができる。シードガスとしては、ここで例示した各種ガスのうち１以上を用いることができる。
シードガスとしては、例えば、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。シードガスとしては、ここで例示した各種ガスのうち１以上を用いることができる。
不活性ガスとしては、例えば、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、ここで例示した各種ガスのうち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２］
その後、処理室２０１内のウエハ２００、すなわち、酸化膜の表面に形成された核に対して、還元ガスを供給する。
具体的には、バルブ２４３ｄを開き、ガス供給管２３２ｄ内へ還元ガスを流す。還元ガスは、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、排気口２３１ａより排気される。このとき、ウエハ２００に対して還元ガスが供給される（還元ガス供給）。このとき、バルブ２４３ｇ～２４３ｉ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。
還元ガス供給における処理条件としては、
還元ガス供給流量：２～１０ｓｌｍ
還元ガス供給時間：２～５分
不活性ガス供給流量（ガス供給管毎）：０～２０ｓｌｍ
処理圧力：１３３３～１３３３２Ｐａ
が例示される。他の処理条件は、シードガス供給における処理条件と同様とすることができる。
上述の処理条件下でウエハ２００に対して還元ガスを供給することにより、ウエハ２００の表面に形成されている核から、Ｃｌを脱離させることが可能となる。核から脱離させたＣｌは、Ｃｌを含むガス状物質を生成し、処理室２０１内から排出される。なお、本態様では、還元ガス供給におけるウエハ２００が存在する空間の圧力（処理圧力）を、シードガス供給におけるウエハ２００が存在する空間の圧力（処理圧力）よりも高くする。このようにすることで、還元ガス供給において、核からのＣｌの脱離を促進させることが可能となる。結果として、ウエハ２００上に形成されるシード層を、Ｃｌ濃度の低い層とすることが可能となる。
ウエハ２００の表面に形成された核からＣｌを脱離させた後、バルブ２４３ｄを閉じ、処理室２０１内への還元ガスの供給を停止する。そして、ステップ１におけるパージと同様の処理手順、処理条件により、処理室２０１内に残留するガス等を処理室２０１内から排除する。
還元ガスとしては、例えば、水素（Ｈ２）ガス、重水素（Ｄ２）ガス、モノシランガス（ＳｉＨ４）ガス等の水素（Ｈ）含有ガスを用いることができる。Ｄ２ガスを２Ｈ２ガスと表記することもできる。還元ガスとしては、ここで例示した各種ガスのうち１以上を用いることができる。
［所定回数実施］
上述のステップ１，２を交互に、すなわち、同期させることなく非同時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上、すなわち、ウエハ２００の表面に形成された酸化膜上に、上述の核が高密度に形成されてなるシード層、すなわち、シリコンシード層を形成することが可能となる。本態様では、ステップ１，２を交互に行うことで、すなわち、シードガス供給を行うたびに還元ガス供給を行いウエハ２００の表面に形成された核からＣｌを脱離させることで、ウエハ２００上に形成されるシード層を、Ｃｌ濃度が低い層とすることが可能となる。上述の処理条件下では、ウエハ２００上に形成されるシード層の結晶構造を、アモルファスとすることが可能となる。
ウエハ２００上へのアモルファス状態のシード層の形成が完了した後、処理室２０１内の温度、すなわち、ウエハ２００の温度を、シード層形成におけるウエハ２００の温度よりも高い温度へ変更させるように、ヒータ２０７の出力を調整する。ウエハ２００の温度が所望の温度に到達して安定するまでの間、バルブ２４３ｇ～２４３ｉ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し、排気口２３１ａより排気して、処理室２０１内をパージする。
〔第１膜形成〕
シード層形成が終了した後、第１膜形成を行う。本ステップでは、処理室２０１内のウエハ２００、すなわち、ウエハ２００上に形成されたアモルファス状態のシード層の表面に対して、第１処理ガスとして、原料ガスを供給する。
具体的には、バルブ２４３ａを開き、ガス供給管２３２ａ内へ原料ガスを流す。原料ガスは、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に対して原料ガスが供給される（原料ガス供給）。このとき、バルブ２４３ｇ～２４３ｉ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。
第１膜形成における処理条件としては、
原料ガス供給流量：０．０１～５ｓｌｍ
原料ガス供給時間：１～３００分
不活性ガス供給流量（ガス供給管毎）：０～２０ｓｌｍ
処理温度：４５０～５５０℃
処理圧力：３０～４００Ｐａ
が例示される。
原料ガスとしてシラン系ガスを用い、上述の処理条件下でウエハ２００に対して原料ガスを供給することにより、原料ガスを気相中で分解させて、ウエハ２００の表面上、すなわち、ウエハ２００上に形成されたシード層上に、Ｓｉを吸着（堆積）させることができる。これにより、図４（ｃ）に示すように、ウエハ２００上、すなわち、ウエハ２００上に形成されたシード層上に、第１膜として、第１シリコン膜を形成することが可能となる。原料ガスとして、Ｃｌを含まないシラン系ガスを用いる場合、ウエハ２００上に形成される第１膜は、Ｃｌを含まない膜となる。また、上述の処理条件下では、ウエハ２００上に形成される第１膜の結晶構造は、アモルファスとなる。また、ウエハ２００上に形成されているシード層の結晶構造も、アモルファスのまま維持される。
ウエハ２００上へのアモルファス状態の第１膜の形成が完了した後、バルブ２４３ａを閉じ、処理室２０１内への原料ガスの供給を停止する。そして、シード層形成におけるパージと同様の処理手順、処理条件により、処理室２０１内に残留するガス等を処理室２０１内から排除する。
原料ガスとしては、例えば、モノシラン（ＳｉＨ４ガス）、ジシラン（Ｓｉ２Ｈ６）ガス、トリシラン（Ｓｉ３Ｈ８）ガス、テトラシラン（Ｓｉ４Ｈ１０）ガス、ペンタシラン（Ｓｉ５Ｈ１２）ガス、ヘキサシラン（Ｓｉ６Ｈ１４）ガス等の水素化ケイ素ガスを用いることができる。原料ガスとしては、ここで例示した各種ガスのうち１以上を用いることができる。なお、第１膜形成の終了時における第１膜の結晶状態を確実にアモルファスとするには、原料ガスとして、モノシランガスのような低次の水素化ケイ素ガスを用いることが好ましい。
（ステップＢ）
ステップＡが終了した後、ステップＢとして、第２膜形成を行う。本ステップでは、処理室２０１内のウエハ２００、すなわち、ウエハ２００上に形成された第１膜の表面に対して、第２処理ガスとして、原料ガスおよびドーパントガスを供給する。
具体的には、バルブ２４３ａ，２４３ｃを開き、ガス供給管２３２ａ，２３２ｃ内へ原料ガス、ドーパントガスをそれぞれ流す。原料ガス、ドーパントガスは、それぞれ、ＭＦＣ２４１ａ，２４１ｃ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、排気口２３１ａより排気される。このとき、ウエハ２００に対して原料ガスおよびドーパントガスがそれぞれ供給される（原料ガス＋ドーパントガス供給）。このとき、バルブ２４３ｇ～２４３ｉ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。
第２膜形成における処理条件としては、
原料ガス供給流量：０．０１～５ｓｌｍ
ドーパントガス供給流量：０．０１～５ｓｌｍ
各ガス供給時間：１～３００分
処理温度：４５０～５５０℃
処理圧力：３０～４００Ｐａ
が例示される。他の処理条件は、第１膜形成における処理条件と同様とすることができる。
原料ガスとしてシラン系ガスを、ドーパントガスとしてリン（Ｐ）含有ガスを用い、上述の処理条件下でウエハ２００に対してこれらのガスを供給することにより、原料ガス、ドーパントガスを気相中でそれぞれ分解させて、ウエハ２００の表面上、すなわち、ウエハ２００上に形成されたアモルファス状態の第１膜上に、Ｓｉを吸着（堆積）させることができる。これにより、図４（ｄ）に示すように、ウエハ２００上、すなわち、ウエハ２００上に形成された第１膜上に、第２膜として、ドーパントとしてのＰがドープされた第２シリコン膜を形成することが可能となる。原料ガスとして、Ｃｌを含まないシラン系ガスを用いる場合、ウエハ２００上に形成される第２膜は、Ｃｌを含まない膜となる。また、上述の処理条件下では、ウエハ２００上に形成される第２膜の結晶構造は、アモルファスとなる。また、ウエハ２００上に形成されているシード層、および、第１膜の結晶構造も、それぞれ、アモルファスのまま維持される。
ウエハ２００上へのアモルファス状態の第２膜の形成が完了した後、バルブ２４３ａ，２４３ｃを閉じ、処理室２０１内への原料ガス、ドーパントガスの供給をそれぞれ停止する。そして、シード層形成におけるパージと同様の処理手順、処理条件により、処理室２０１内に残留するガス等を処理室２０１内から排除する。
原料ガスとしては、第１膜形成で例示した各種水素化ケイ素ガスのうち１以上を用いることができる。なお、第２膜形成の終了時における第２膜の結晶状態を確実にアモルファスとするには、原料ガスとして、モノシランガスのような低次の水素化ケイ素ガスを用いることが好ましい。
ドーパントガスとしては、例えば、ホスフィン（ＰＨ３）ガス等のリン（Ｐ）含有ガスの他、ジボラン（Ｂ２Ｈ６）ガス等のボロン（Ｂ）含有ガス、アルシン（ＡｓＨ３）ガス等のヒ素（Ａｓ）含有ガス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。
（ステップＣ）
ステップＢが終了した後、ステップＣとして、結晶化を行う。
具体的には、処理室２０１内の温度、すなわち、ウエハ２００の温度を、上述の第２膜形成におけるウエハ２００の温度よりも高い温度へ変更させるように、ヒータ２０７の出力を調整し、シード層、第１膜、第２膜をそれぞれ熱処理（アニール）する。このとき、バルブ２４３ｇ～２４３ｉ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。
結晶化における処理条件としては、
不活性ガス供給流量（各ガス供給管）：０～２０ｓｌｍ
処理時間：６０～６００分
処理温度：５５０～６５０℃
処理圧力：１～１０１３２５Ｐａ
が例示される。
上述の処理条件下でアニールを行うことにより、図４（ｅ）に示すように、シード層、第１膜および第２膜のそれぞれを、ポリ化（結晶化、すなわち、多結晶化）させた状態とすることができる。上述のように、第１膜はドーパントがドープされていないアモルファス状態の膜であり、第２膜はドーパントがドープされたアモルファス状態の膜である。これにより、本ステップでは、第２膜の結晶化を、第１膜の結晶化よりも先に、開始させることができる。また、本ステップでは、第２膜の結晶化を、第１膜の結晶化よりも先に、完了させることができる。これらにより、本ステップでは、第２膜の結晶粒（グレイン）を起点として、第１膜を結晶化させることができる。すなわち、第２膜の結晶状態を、第１膜に引き継がせることができる。
また、ドーパントがドープされていないアモルファス状態の膜よりも、ドーパントがドープされたアモルファス状態の膜の方が、結晶化させた際に、結晶粒径（グレインサイズ）を大きくすることができる。本ステップでは、第２膜の結晶化を、第１膜の結晶化よりも先に、開始させ、第１膜の結晶化よりも先に、完了させることから、先に結晶化させる方の膜である第２膜のグレインサイズを大きくすることができ、その大きくした第２膜のグレインサイズを、遅れて結晶化させる方の膜である第１膜に引き継がせることができる。結果として、第１膜を結晶化させる際に、第１膜のクレインサイズを拡大させることが可能となる。
上述のように、第１膜は、第２膜の結晶状態を引き継ぐことから、第１膜のグレインサイズをより大きくするには、第２膜のグレインサイズをより大きくすることが有効である。ここで、アモルファス状態の第２膜の厚さを、アモルファス状態の第１膜の厚さ以上としておくことで、結晶化させた第２膜のグレインサイズをより大きくすることができ、結果として、第１膜のグレインサイズをより大きくすることが可能となる。また、アモルファス状態の第２膜の厚さを、アモルファス状態の第１膜の厚さよりも厚くすることで、結晶化させた第２膜のグレインサイズをさらに大きくすることができ、結果として、第１膜のグレインサイズをさらに大きくすることが可能となる。
なお、上述の処理条件下でアニールを行うことにより、第２膜中のドーパントの一部が、第１膜中へと拡散することがある。これにより、第１膜のうち、例えば、第２膜との界面近傍の領域には、ドーパントが所定の濃度で添加された状態となることがある。
（ステップＥ）
ステップＣが終了した後、ステップＥとして、改質を行う。本ステップでは、処理室２０１内のウエハ２００、すなわち、結晶化させた第２膜の表面に対して、改質ガスを供給する。
具体的には、バルブ２４３ｆを開き、ガス供給管２３２ｆ内へ改質ガスを流す。改質ガスは、ＭＦＣ２４１ｆにより流量調整され、ガス供給管２３２ｃ、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に対して改質ガスが供給される（改質ガス供給）。このとき、バルブ２４３ｇ～２４３ｉ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。
改質における処理条件としては、
改質ガス供給流量：１～１０ｓｌｍ
改質ガス供給時間：１～５分
不活性ガス供給流量（ガス供給管毎）：０～２０ｓｌｍ
処理温度：５００～８００℃
処理圧力：１～１０１３２５Ｐａ
が例示される。
改質ガスとして例えばＯ含有ガス（酸化ガス）を用い、上述の処理条件下でウエハ２００に対して改質ガスを供給することにより、第１膜および第２膜のうちドーパントが存在する部分を、酸化させることができる。これにより、図４（ｆ）に示すように、第１膜および第２膜のうちドーパントが存在する部分を、後述するエッチングにおいてエッチングされやすい酸化膜（第１膜、第２膜としてシリコン膜を形成する場合は、シリコン酸化膜）へと改質させることが可能となる。
第１膜および第２膜のうちドーパントが存在する部分の改質が完了した後、バルブ２４３ｆを閉じ、処理室２０１内への改質ガスの供給を停止する。そして、シード層形成におけるパージと同様の処理手順、処理条件により、処理室２０１内に残留するガス等を処理室２０１内から排除する。
改質ガスとしては、例えば、酸素（Ｏ２）ガス、オゾン（Ｏ３）ガス、水蒸気（Ｈ２Ｏガス）、過酸化水素（Ｈ２Ｏ２）ガス、一酸化窒素（ＮＯ）ガス、亜酸化窒素（Ｎ２Ｏ）ガス、二酸化窒素（ＮＯ２）ガス、一酸化炭素（ＣＯ）ガス、二酸化炭素（ＣＯ２）ガス等のＯ含有ガスを用いることができる。改質ガスとしては、これらの他、Ｏ含有ガス＋Ｈ含有ガスを用いることもできる。Ｈ含有ガスとしては、Ｈ２ガスの他、２Ｈ２ガスを用いることもできる。例えば、改質ガスとしては、Ｏ２ガス＋Ｈ２ガス、Ｏ３ガス＋Ｈ２ガス等を用いることができる。また、改質ガスとしては、これらのうち少なくともいずれかをプラズマ状態に励起したガスを用いることもできる。改質ガスとしては、ここで例示した各種ガスのうち１以上を用いることができる。
なお、本明細書において「Ｏ含有ガス＋Ｈ含有ガス」というような２つのガスの併記記載は、Ｏ含有ガスとＨ含有ガスとの混合ガスを意味している。混合ガスを供給する場合は、２つのガスを供給管内で混合（プリミックス）させた後、処理室２０１内へ供給するようにしてもよいし、２つのガスを異なる供給管より別々に処理室２０１内へ供給し、処理室２０１内で混合（ポストミックス）させるようにしてもよい。
（ステップＤ）
ステップＥが終了した後、ステップＤとして、エッチングを行う。本ステップでは、処理室２０１内のウエハ２００の表面、すなわち、第１膜および第２膜のうちドーパントが存在する部分か改質されてなる酸化膜の表面を、エッチング剤に暴露する。
具体的には、バルブ２４３ｅを開き、ガス供給管２３２ｅ内へエッチング剤を流す。エッチング剤は、ＭＦＣ２４１ｅにより流量調整され、ガス供給管２３２ｂ、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の表面がエッチング剤に暴露される（エッチング剤暴露）。このとき、バルブ２４３ｇ～２４３ｉ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。
エッチングにおける処理条件としては、
エッチング剤供給流量：１～１０ｓｌｍ
エッチング剤供給時間：１～１０分
不活性ガス供給流量（ガス供給管毎）：０～２０ｓｌｍ
処理温度：室温（２５℃）～１０００℃
処理圧力：１３３～５００００Ｐａ
が例示される。
上述の処理条件下でウエハ２００に対してエッチング剤を供給することにより、結晶化させた第１膜および第２膜のうち、酸化膜へと改質させた部分、すなわち、ドーパントが存在する部分を、エッチング（除去）することができる。これにより、図４（ｇ）に示すように、第１膜のうち、ドーパントを含まない表面を露出させることが可能となる。エッチングを行った後に得られる第１膜は、ドーパントがドープされていないノンドープ膜となる。
なお、上述のように、結晶化では、第２膜中のドーパントの一部が第１膜中へ拡散することがある。その場合、エッチングでは、少なくとも第２膜を除去するとともに、第１膜のうち第２膜中のドーパントが拡散した部分をも除去する。すなわち、エッチングを行った後の第１膜の膜厚は、第１膜形成を行った直後における第１膜の膜厚よりも、少なくとも、結晶化において第２膜中から第１膜中へドーパントが拡散する深さ分だけ薄くなることがある。したがって、この場合において、エッチングを行った後に得られる第１膜の膜厚、すなわち、最終的に得られる第１膜の膜厚を所望の厚さとするには、第１膜形成において、エッチングを行った後に得られる第１膜の膜厚よりも、結晶化において第２膜中から第１膜中へドーパントが拡散する深さ分以上、厚く第１膜を形成することが好ましい。例えば、第１膜形成において、エッチングを行った後に得られる第１膜の膜厚よりも、結晶化において第２膜中から第１膜中へドーパントが拡散する深さ分だけ、厚く第１膜を形成することが好ましい。
第１膜および第２膜のうち、酸化膜へと改質させた部分、すなわち、ドーパントが存在する部分を除去した後、バルブ２４３ｅを閉じ、処理室２０１内へのエッチング剤の供給を停止する。そして、シード層形成におけるパージと同様の処理手順、処理条件により、処理室２０１内に残留するガス等を処理室２０１内から排除する。
エッチング剤としては、例えば、フッ化水素（ＨＦ）ガス、三フッ化塩素（ＣｌＦ３）ガス、フッ化塩素ガス（ＣｌＦ）ガス、フッ素（Ｆ２）ガス、三フッ化窒素（ＮＦ３）ガス、フッ化ニトロシル（ＦＮＯ）ガス、塩化水素（ＨＣｌ）ガス、塩素（Ｃｌ２）ガス等のエッチングガス、或いは、これらの混合ガスを用いることができる。エッチング剤としては、ここで例示した各種ガスのうち１以上を用いることができる。なお、第１膜および第２膜のうちドーパントが存在する部分を、酸化膜へと改質させる場合は、エッチング剤として、ＨＦガス等のフッ素系ガス（フッ素含有ガス）を用いることが好ましい。ＨＦガス等のフッ素系ガスを用いる場合、結晶化後のシリコン膜、すなわち、多結晶シリコン膜のうち、酸化させた膜厚分のみ選択的にエッチングすることができ、酸化させていない膜厚分をエッチングすることなく残すことができる。すなわち、ＨＦガス等のフッ素系ガスを用いる場合、多結晶シリコン膜を酸化させた膜厚分のみエッチングさせ、所定の膜厚の多結晶シリコン膜を得ることができる。
（アフターパージおよび大気圧復帰）
エッチングが終了した後、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反応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）。
（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）第１膜形成、第２膜形成、結晶化、エッチングを順に行うことにより、最終的に得られる第１膜のグレインサイズを拡大させることができ、最終的に得られる第１膜における結晶粒界の密度を低減させることができる。結果として、最終的に得られる第１膜における電子の移動度を高くすることが可能となる。
（ｂ）第１膜をドーパントがドープされていないアモルファス状態の膜とし、第２膜をドーパントがドープされたアモルファス状態の膜とすることにより、結晶化において、第２膜の結晶化を、第１膜の結晶化よりも先に、開始させることが可能となる。これにより、先に結晶化させる方の膜である第２膜のグレインサイズを大きくすることができ、そのグレインサイズを、遅れて結晶化させる方の膜である第１膜に引き継がせる（承継させる）ことが可能となる。すなわち、結晶化により得られる第１膜のグレインサイズを、拡大させることが可能となる。
（ｃ）結晶化において、第２膜中のドーパントの一部が第１膜中へと拡散した場合に、エッチングにおいて、第１膜のうち第２膜中のドーパントが拡散した部分をも除去することにより、第１膜のうちドーパントがドープされていない部分を残すことができる。これにより、第１膜のうちドーパントがドープされていない部分、すなわち、第１膜のうちドーパントを含まない部分を露出させることができる。結果として、エッチングを行った後に得られる第１膜を、ドーパントがドープされていないノンドープ膜とすることが可能となる。
（ｄ）結晶化を行った後、エッチングを行う前に、改質を行うことにより、結晶化を行った後における第１膜および第２膜のうちドーパントが存在する部分を、エッチングにおいて除去し易く（エッチング剤によりエッチングされ易く）することが可能となる。これにより、エッチングにおいて、第１膜および第２膜のうちドーパントが存在する部分を選択的にエッチングすることが可能となる。
（ｅ）結晶化では、ウエハ２００の温度を５５０℃以上６５０℃以下とすることにより、第２膜を、第１膜よりも先に、適正に結晶化させることができ、第２膜中のドーパントの一部の第１膜中への拡散を抑制することが可能となる。
（ｆ）第１膜形成において、エッチングを行った後に得られる第１膜の膜厚よりも、結晶化において第２膜中から第１膜中へドーパントが拡散する深さ分以上、例えば、深さ分だけ、厚く第１膜を形成することにより、エッチングを行った後に得られる第１膜の膜厚が、必要な膜厚よりも薄くなることを防止することが可能となる。
（ｇ）第２膜形成において、第２膜の厚さを、第１膜の厚さ以上、例えば、第１膜の厚さよりも厚くすることにより、結晶化において、第２膜のグレインサイズを、より大きくすることができ、そのグレインサイズを、第１膜に引き継がせ、第１膜のグレインサイズを、より拡大させることが可能となる。
（ｈ）本態様の手法は、成膜前のウエハ２００の表面に酸化膜が形成されている場合に特に有効である。酸化膜上に膜を形成する場合、この膜のグレインサイズが小さくなることがあるが、本手法によれば、酸化膜上に膜を形成する場合であっても、この膜のグレインサイズを大きくすることができる。すなわち、本手法によれば、酸化膜上に、グレインサイズを拡大させた膜を形成することが可能となる。
（ｉ）上述の効果は、上述の各種シードガスを用いる場合や、上述の各種還元ガスを用いる場合や、上述の各種原料ガスを用いる場合や、上述の各種改質ガスを用いる場合や、上述の各種エッチング剤を用いる場合や、上述の各種不活性ガスを用いる場合にも、同様に得ることができる。
（４）変形例
なお、上述の態様では、結晶化させた後の第１膜と第２膜とのうち、ドーパントが存在する部分を、改質させた後に、ドライエッチングにより除去する例について説明したが、本開示はこれに限定されるものではない。
例えば、結晶化させた後の第１膜と第２膜とのうち、ドーパントが存在する部分を、改質させた後に、ウェットエッチングにより除去するようにしてもよい。この場合、エッチング剤として、エッチングガスの代わりに、例えば、ＨＦ水溶液を用い、ウエハ２００の表面をＨＦ水溶液に曝露することで、上述のエッチングと同様のエッチングを行うことができる。この場合においても、上述の態様と同様の効果が得られる。
また例えば、上述の態様では、図４（ａ）～図４（ｇ）に示すように、結晶化させた後の第１膜と第２膜とのうち、ドーパントが存在する部分を、改質させた後に、エッチングする例について説明したが、本開示はこれに限定されるものではない。
例えば、以下の処理シーケンスや図５（ａ）～図５（ｆ）に示すように、結晶化させた後の第１膜と第２膜とのうち、ドーパントが存在する部分を、改質させることなく、エッチングするようにしてもよい。すなわち、改質を省略するようにしてもよい。この場合、エッチング剤としては、ＨＣｌガスやＣｌ２ガス等の塩素系ガス（塩素含有ガス）を用いることが好ましい。
シード層形成→第１膜形成→第２膜形成→結晶化→エッチング
この場合においても、上述の態様と同様の効果が得られる。
また上述の態様では、ウエハ２００上に、第１膜、第２膜として、それぞれシリコン膜を形成する例について説明したが、本態様はこれに限定されるものではない。例えば、ウエハ２００上に、第１膜、第２膜として、ゲルマニウム膜（Ｇｅ膜）を形成する場合や、シリコンゲルマニウム膜（ＳｉＧｅ膜）を形成する場合にも、本態様の手法を適用することができる。これらの場合においても、上述の態様と同様の効果が得られる。
＜本開示の第２態様＞
上述の第１態様では、ステップＢ（第２膜形成）において、第１膜上に、第１膜よりも結晶化温度が低い第２膜、すなわち、ドーパントがドープされた第２膜を形成する例について説明した。しかしながら、ステップＢにおいて、第２膜として、ドーパントがドープされていない第２膜を形成するようにしてもよい。
第２態様における処理シーケンスは、
（ａ）ウエハ２００に対して第１処理ガスを供給することで、ウエハ２００上に、アモルファス状態の第１膜を形成するステップＡと、
（ｂ）ウエハ２００に対して第２処理ガスを供給することで、第１膜上に、アモルファス状態の第２膜を形成するステップＢと、
（ｃ）ウエハ２００上に形成された第１膜と第２膜とを加熱することで結晶化させるステップＣと、
（ｄ）第１膜と第２膜とを結晶化させた後に、ウエハ２００の表面をエッチング剤に曝露することで、少なくとも第２膜を除去するステップＤと、
を含む。
第２態様では、第１膜を、ドーパントがドープされていない膜とし、第２膜を、ドーパントがドープされていない膜とする。すなわち、第２態様では、第１膜および第２膜の両方を、ドーパントがドープされていない膜とする。
第２態様においても、第１態様と同様、ステップＡでは、第１膜を形成する前に、シード層として、シリコンシード層を形成することが好ましい。この場合、ウエハ２００の表面上にシード層が形成され、シード層上に、第１膜が形成されることとなる。
ステップＡにおいて、第１膜として、ドーパントがドープされていない第１シリコン膜を形成する場合、第１処理ガスとしてシラン系ガス等の原料ガスを用いることができる。
ステップＢにおいて、第２膜として、ドーパントがドープされていない第２シリコン膜を形成する場合、第２処理ガスとしてシラン系ガス等の原料ガスを用いることができる。
第２態様における処理シーケンスは、さらに、
（ｅ）ステップＣを行った後、ステップＤを行う前に、第２膜を改質させるステップＥを含むことが好ましい。この場合において、ステップＥでは、第２膜を酸化させることが好ましい。これにより、ステップＣを行った後における第２膜を、ステップＤにおいて除去し易く（エッチング剤によりエッチングされ易く）することが可能となる。
第２態様が第１態様と異なるのは、ステップＢにおいて形成する第２膜がドーパントを含まないことだけ（ステップＢにおいてドーパントガスを供給しないことだけ）であり、その他は、第１態様と同様である。第２態様の処理シーケンスの各ステップにおける処理手順、処理条件は、上述の第１態様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。
本態様においても、第１態様と同様の効果が得られる。
なお、本態様においても、結晶化させ、改質させた第２膜を、ドライエッチングおよびウェットエッチングのいずれかにより、除去することができる。いずれの場合においても、上述の態様と同様の効果が得られる。
また、本態様においても、第１態様と同様、図６（ａ）～図６（ｇ）に示すように、結晶化させ、改質させた第２膜を、エッチングすることもできる。また、図７（ａ）～図７（ｆ）に示すように、結晶化させた後の第２膜を、改質させることなく、エッチングすることもできる。すなわち、結晶化を行った後、エッチングを行う前に、改質を行うようにしてもよく、改質を行わないようにしてもよい。いずれの場合も、第１態様と同様のエッチング剤を用いることが好ましい。すなわち、結晶化させ、酸化膜へと改質させた第２膜をエッチングする場合は、エッチング剤として、ＨＦガス等のフッ素系ガス（フッ素含有ガス）やＨＦ水溶液を用いることが好ましい。また、結晶化させた後の第２膜を、改質させることなく、エッチングする場合は、エッチング剤として、ＨＣｌガスやＣｌ２ガス等の塩素系ガス（塩素含有ガス）を用いることが好ましい。いずれの場合においても、上述の態様と同様の効果が得られる。
＜本開示の他の態様＞
以上、本開示の種々の態様を具体的に説明した。但し、本開示は上述の態様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。
上述の態様では、シード層形成からエッチングに至る一連のステップを、同一の処理室２０１内で（ｉｎ－ｓｉｔｕで）行う例について説明した。しかしながら、本開示はこのような態様に限定されない。例えば、一連のステップのうち、シード層形成から一部のステップまでを同一の処理室内で行い、その後のステップを他の処理室内で（ｅｘ－ｓｉｔｕで）行うようにしてもよい。
例えば、シード層形成、第１膜形成および第２膜形成と、結晶化と、エッチングとを、それぞれ、異なるスタンドアローン型の装置（第１基板処理装置、第２基板処理装置、第３基板処理装置）を用いて行うようにしてもよい。この場合、図８（ａ）に示すような、第１基板処理装置、第２基板処理装置、第３基板処理装置により、基板処理システムを構成することができる。
また例えば、シード層形成、第１膜形成、第２膜形成、結晶化までの一連のステップと、エッチングとを、それぞれ、異なるスタンドアローン型の装置（第１基板処理装置、第２基板処理装置）を用いて行うようにしてもよい。この場合、図８（ｂ）に示すような、第１基板処理装置、第２基板処理装置により、基板処理システムを構成することができる。
また例えば、シード層形成、第１膜形成および第２膜形成と、結晶化と、エッチングとを、それぞれ、クラスタ装置における異なる処理室（第１処理室、第２処理室、第３処理室）内で行うようにしてもよい。この場合、図９に示すような、第１処理室、第２処理室、第３処理室を有するクラスタ装置により、基板処理システムを構成することができる。なお、図９における第４処理室は、他の処理を行う処理室として用いることができる。
また例えば、シード層形成、第１膜形成、第２膜形成、結晶化までの一連のステップと、エッチングとを、それぞれ、クラスタ装置における異なる処理室（第１処理室、第２処理室）内で行うようにしてもよい。この場合、図９に示すような、第１処理室、第２処理室を有するクラスタ装置により、基板処理システムを構成することができる。なお、図９における第３処理室、第４処理室は、他の処理を行う処理室として用いてもよく、また、第３処理室内、第４処理室内においても、第１膜形成、第２膜形成、結晶化までの一連のステップと、エッチングとを、それぞれ、行うようにしてもよい。
これらの場合においても上述の態様における効果と同様の効果が得られる。なお、上述の種々の場合において、一連のステップをｉｎ－ｓｉｔｕで行えば、途中、ウエハ２００が大気曝露されることはなく、ウエハ２００を真空下に置いたまま一貫して処理を行うことができ、安定した基板処理を行うことができる。また、一部のステップをｅｘ－ｓｉｔｕで行えば、それぞれの処理室内の温度を例えば各ステップでの処理温度又はそれに近い温度に予め設定しておくことができ、温度調整に要する時間を短縮させ、生産効率を高めることができる。
基板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、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、基板処理の内容に応じて、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、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するようにしてもよい。
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、上述の態様や変形例と同様なシーケンス、処理条件にて成膜を行うことができ、これらと同様の効果が得られる。
また、上述の態様や変形例等は、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、上述の態様の処理手順、処理条件と同様とすることができる。
実施例１として、図１に示す基板処理装置を用い、第１態様の処理シーケンス（シード層形成、第１膜形成、第２膜形成、結晶化、改質、エッチング）により、表面にシリコン酸化膜が形成されたウエハ上に、シリコン膜を形成して、評価サンプルを作製した。各ステップにおける処理条件は、第１態様の処理シーケンスの各ステップにおける処理条件範囲内の所定の条件とした。第１膜としてのアモルファスシリコン膜（ノンドープ）の厚さを３０ｎｍとし、第２膜としてのアモルファスシリコン膜（Ｐドープ）の厚さを１５ｎｍとし、エッチングを行うことで最終的にウエハ上に形成されるシリコン膜（ノンドープ）の厚さを３０ｎｍとした。
比較例１として、図１に示す基板処理装置を用い、第１態様の処理シーケンスのうち、シード層形成、第１膜形成、結晶化を行うことにより、表面にシリコン酸化膜が形成されたウエハ上に、シリコン膜を形成して、評価サンプルを作製した。各ステップにおける処理条件は、実施例１の各ステップにおける処理条件と同様とした。なお、結晶化を行うことで最終的にウエハ上に形成されるシリコン膜（ノンドープ）の厚さを３０ｎｍとした。
そして、実施例１および比較例１のそれぞれの評価サンプルにおけるシリコン膜のグレインサイズを測定した。その結果を図１０に示す。図１０に示すように、実施例１の方が、比較例１よりも、シリコン膜のグレインサイズを拡大させることができることを確認した。
実施例２として、図１に示す基板処理装置を用い、第２態様の処理シーケンス（シード層形成、第１膜形成、第２膜形成、結晶化、改質、エッチング）により、表面にシリコン酸化膜が形成されたウエハ上に、シリコン膜を形成して、評価サンプルを作製した。各ステップにおける処理条件は、第２態様の処理シーケンスの各ステップにおける処理条件範囲内の所定の条件とした。第１膜としてのアモルファスシリコン膜（ノンドープ）の厚さを３０ｎｍとし、第２膜としてのアモルファスシリコン膜（ノンドープ）の厚さを１５ｎｍとし、エッチングを行うことで最終的にウエハ上に形成されるシリコン膜（ノンドープ）の厚さを３０ｎｍとした。
比較例２として、図１に示す基板処理装置を用い、第２態様の処理シーケンスのうち、シード層形成、第１膜形成、結晶化を行うことより、表面にシリコン酸化膜が形成されたウエハ上に、シリコン膜を形成して、評価サンプルを作製した。各ステップにおける処理条件は、実施例２の各ステップにおける処理条件と同様とした。なお、結晶化を行うことで最終的にウエハ上に形成されるシリコン膜（ノンドープ）の厚さを３０ｎｍとした。
そして、実施例２および比較例２のそれぞれの評価サンプルにおけるシリコン膜のグレインサイズを測定した。その結果を図１１に示す。図１１に示すように、実施例２の方が、比較例２よりも、シリコン膜のグレインサイズを拡大させることができることを確認した。
なお、実施例１と実施例２とを比較すると、実施例１の方が実施例２よりも、すなわち、第１態様の処理シーケンスの方が第２態様の処理シーケンスよりも、シリコン膜のグレインサイズを拡大させることができることを確認した。
＜本開示の好ましい態様＞
以下、好ましい態様について付記する。
（付記１）
本開示の一態様によれば、
（ａ）基板に対して第１処理ガスを供給することで、前記基板上に、アモルファス状態の第１膜を形成する工程と、
（ｂ）前記基板に対して第２処理ガスを供給することで、前記第１膜上に、前記第１膜よりも結晶化温度が低いアモルファス状態の第２膜を形成する工程と、
（ｃ）前記基板上に形成された前記第１膜と前記第２膜とを加熱することで結晶化させる工程と、
（ｄ）前記第１膜と前記第２膜とを結晶化させた後に、前記基板の表面をエッチング剤に曝露することで、少なくとも前記第２膜を除去する工程と、
を有する半導体装置の製造方法、または、基板処理方法が提供される。
（付記２）
付記１に記載の方法であって、
前記第１膜は、ドーパントがドープされていない膜であり、
前記第２膜は、ドーパントがドープされた膜である。
（付記３）
付記２に記載の方法であって、
（ｃ）では、前記第２膜中のドーパントの一部が前記第１膜中へ拡散し、
（ｄ）では、前記第１膜のうち前記第２膜中のドーパントが拡散した部分をも除去する。
（付記４）
付記３に記載の方法であって、
（ｄ）では、前記第１膜のうちドーパントを含まない表面を露出させる。
（付記５）
付記２～４のいずれか１項に記載の方法であって、
（ｅ）（ｃ）を行った後、（ｄ）を行う前に、前記第１膜および前記第２膜のうちドーパントが存在する部分を改質させる工程を、さらに有する。
（付記６）
付記２～５のいずれか１項に記載の方法であって、
（ｅ）（ｃ）を行った後、（ｄ）を行う前に、前記第１膜および前記第２膜のうちドーパントが存在する部分を酸化させる工程を、さらに有する。
（付記７）
付記１～６、１７のいずれか１項に記載の方法であって、
（ｃ）では、前記第２膜の結晶化を、前記第１膜の結晶化よりも先に、開始させる。
（付記８）
付記１～７、１７のいずれか１項に記載の方法であって、
（ｃ）では、前記第２膜の結晶化を、前記第１膜の結晶化よりも先に、完了させる。
（付記９）
付記７、８、１７のいずれか１項に記載の方法であって、
（ｃ）では、前記第２膜の結晶粒を起点として、前記第１膜を結晶化させる。
（付記１０）
付記７～９、１７のいずれか１項に記載の方法であって、
（ｃ）では、前記第２膜の結晶状態を、前記第１膜に引き継がせる。
（付記１１）
付記１～１０のいずれか１項に記載の方法であって、
（ｃ）では、前記基板の温度を５５０℃以上６５０℃以下とする。
（付記１２）
付記３～１１のいずれか１項に記載の方法であって、
（ａ）では、（ｄ）を行った後に得られる前記第１膜の膜厚よりも、（ｃ）において前記第２膜中から前記第１膜中へドーパントが拡散する深さ分以上、厚く前記第１膜を形成する。好ましくは、（ａ）では、（ｄ）を行った後に得られる前記第１膜の膜厚よりも、（ｃ）において前記第２膜中から前記第１膜中へドーパントが拡散する深さ分だけ、厚く前記第１膜を形成する。
（付記１３）
付記２～１２、１７のいずれか１項に記載の方法であって、
前記第２膜の厚さを前記第１膜の厚さ以上とする。
（付記１４）
付記２～１３、１７のいずれか１項に記載の方法であって、
前記第２膜の厚さを前記第１膜の厚さよりも厚くする。
（付記１５）
付記１～１４のいずれか１項に記載の方法であって、
前記第１膜は、ドーパントがドープされていないアモルファスシリコン膜であり、
前記第２膜は、ドーパントがドープされたアモルファスシリコン膜である。
（付記１６）
付記１～１５、１７のいずれか１項に記載の方法であって、
前記基板の表面には酸化膜が形成されており、（ａ）では前記酸化膜上に、前記第１膜を形成する。
（付記１７）
本開示の他の態様によれば、
（ａ）基板に対して第１処理ガスを供給することで、前記基板上に、アモルファス状態の第１膜を形成する工程と、
（ｂ）前記基板に対して第２処理ガスを供給することで、前記第１膜上に、アモルファス状態の第２膜を形成する工程と、
（ｃ）前記基板上に形成された前記第１膜と前記第２膜とを加熱することで結晶化させる工程と、
（ｄ）前記第１膜と前記第２膜とを結晶化させた後に、前記基板の表面をエッチング剤に曝露することで、少なくとも前記第２膜を除去する工程と、
を有する半導体装置の製造方法、または、基板処理方法が提供される。
（付記１８）
付記１７に記載の方法であって、
（ｅ）（ｃ）を行った後、（ｄ）を行う前に、前記第２膜を改質させる工程を、さらに有する。
（付記１９）
付記１７または１８に記載の方法であって、
（ｅ）（ｃ）を行った後、（ｄ）を行う前に、前記第２膜を酸化させる工程を、さらに有する。
（付記２０）
本開示のさらに他の態様によれば、
基板に対して第１処理ガスを供給する第１処理ガス供給系と、
基板に対して第２処理ガスを供給する第２処理ガス供給系と、
基板を加熱するヒータと、
基板をエッチング剤に曝露するエッチング剤曝露系と、
付記１、１７の各処理（各工程）を行わせるように、前記第１処理ガス供給系、前記第２処理ガス供給系、前記ヒータ、および前記エッチング剤曝露系を制御することが可能なよう構成される制御部と、
を有する基板処理システムが提供される。
（付記２１）
本開示の更に他の態様によれば、
付記１の各手順（各工程）をコンピュータによって基板処理システムに実行させるプログラム、または、該プログラムを記録したコンピュータ読み取り可能な記録媒体が提供される。
２００ ウエハ（基板）
２０１ 処理室

Claims (5)

  1. （ａ）基板に対して第１処理ガスを供給することで、前記基板上に、アモルファス状態の第１膜を形成する工程と、
    （ｂ）前記基板に対して第２処理ガスを供給することで、前記第１膜上に、前記第１膜よりも結晶化温度が低いアモルファス状態の第２膜を形成する工程と、
    （ｃ）前記基板上に形成された前記第１膜と前記第２膜とを加熱することで結晶化させる工程と、
    （ｄ）前記第１膜と前記第２膜とを結晶化させた後に、前記基板の表面をエッチング剤に曝露することで、少なくとも前記第２膜を除去する工程と、
    を有する半導体装置の製造方法。
  2. 前記第１膜は、ドーパントがドープされていない膜であり、
    前記第２膜は、ドーパントがドープされた膜である請求項１に記載の半導体装置の製造方法。
  3. （ｃ）では、前記第２膜中のドーパントの一部が前記第１膜中へ拡散し、
    （ｄ）では、前記第１膜のうち前記第２膜中のドーパントが拡散した部分をも除去する請求項２に記載の半導体装置の製造方法。
  4. 基板に対して第１処理ガスを供給する第１処理ガス供給系と、
    基板に対して第２処理ガスを供給する第２処理ガス供給系と、
    基板を加熱するヒータと、
    基板をエッチング剤に曝露するエッチング剤曝露系と、
    （ａ）基板に対して前記第１処理ガスを供給することで、前記基板上に、アモルファス状態の第１膜を形成する処理と、
    （ｂ）前記基板に対して前記第２処理ガスを供給することで、前記第１膜上に、前記第１膜よりも結晶化温度が低いアモルファス状態の第２膜を形成する処理と、
    （ｃ）前記基板上に形成された前記第１膜と前記第２膜とを加熱することで結晶化させる処理と、
    （ｄ）前記第１膜と前記第２膜とを結晶化させた後に、前記基板の表面を前記エッチング剤に曝露することで、少なくとも前記第２膜を除去する処理と、
    を行わせるように、前記第１処理ガス供給系、前記第２処理ガス供給系、前記ヒータ、および前記エッチング剤曝露系を制御することが可能なよう構成される制御部と、
    を有する基板処理システム。
  5. （ａ）基板に対して第１処理ガスを供給することで、前記基板上に、アモルファス状態の第１膜を形成する手順と、
    （ｂ）前記基板に対して第２処理ガスを供給することで、前記第１膜上に、前記第１膜よりも結晶化温度が低いアモルファス状態の第２膜を形成する手順と、
    （ｃ）前記基板上に形成された前記第１膜と前記第２膜とを加熱することで結晶化させる手順と、
    （ｄ）前記第１膜と前記第２膜とを結晶化させた後に、前記基板の表面をエッチング剤に曝露することで、少なくとも前記第２膜を除去する手順と、
    をコンピュータによって、基板処理システムに実行させるプログラム。
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