JP2022129872A - 基板処理方法および基板処理装置 - Google Patents

Abstract

【課題】基板の主面の各位置においてナノメートル以下の精度で金属層のエッチング量を良好に制御する基板処理装置および基板処理方法を提供する。【解決手段】基板処理方法は、基板の主面に向けて酸化性流体を供給することによって、１原子層または数原子層からなる酸化金属層を金属層の表層に形成する酸化金属層形成工程と、ガス状態の水およびミスト状態の水の少なくともいずれかと、水とともに酸化金属層と反応する反応性ガスとを含有するエッチング流体を基板の主面に向けて供給することによって、酸化金属層をエッチングして基板の主面から選択的に除去する酸化金属層除去工程とを含む。酸化金属層形成工程および酸化金属層除去工程を１サイクルとするサイクル処理を少なくとも１サイクル実行することによって、サイクル毎にナノメートル以下の精度で金属層のエッチング量が制御される。【選択図】図５

Description

この発明は、基板を処理する基板処理方法と、基板を処理する基板処理装置とに関する。処理の対象となる基板には、たとえば、半導体ウェハ、液晶表示装置および有機ＥＬ(Electroluminescence)表示装置等のＦＰＤ(Flat Panel Display)用基板、光ディスク用基板、磁気ディスク用基板、光磁気ディスク用基板、フォトマスク用基板、セラミック基板、太陽電池用基板等が含まれる。

下記特許文献１に開示されている基板処理では、ナノメートル以下の精度での金属層のエッチングを実現するために、過酸化水素水等の酸化剤で基板の主面の金属層を酸化させて１原子層または数原子層からなる酸化金属層を形成する酸化金属層形成工程と、希フッ酸等のエッチング液で酸化金属層を選択的に除去する酸化金属層除去工程とが繰り返される。酸化金属層形成工程および酸化金属層除去工程の間には、酸化剤やエッチング液を洗い流すリンス液でリンス工程が実行される。

特開２０１９－６１９７８号公報

特許文献１に開示される基板処理のように、１原子層または数原子層単位で金属層を液体でエッチングする手法をＡＬＷＥ（Atomic Layer Wet Etching）という。ＡＬＷＥでは、エッチング液やリンス液中の酸素の濃度（溶存酸素濃度）が高いと、エッチング液中の酸素によって金属層が酸化されて意図しない酸化金属層の形成が起きるおそれがある。そのため、ＡＬＷＥでは、酸化金属層の除去選択性の低下を防止するために、エッチング液やリンス液中の溶存酸素を充分に低減する必要がある。さらに、リンス液やエッチング液が基板の主面の全体に行き渡らなかった場合には、基板の主面の各位置においてエッチング量のむらが発生するおそれがある。

そこで、この発明の１つの目的は、基板の主面の各位置においてナノメートル以下の精度で金属層のエッチング量を良好に制御する基板処理方法および基板処理装置を提供することである。

この発明の一実施形態は、金属層を主面に有する基板を処理する基板処理方法である。前記基板処理方法は、前記基板の主面に向けて酸化性流体を供給することによって、１原子層または数原子層からなる酸化金属層を前記金属層の表層に形成する酸化金属層形成工程と、ガス状態の水およびミスト状態の水の少なくともいずれかと、前記水とともに前記酸化金属層と反応する反応性ガスとを含有するエッチング流体を前記基板の主面に向けて供給することによって、前記酸化金属層をエッチングして前記基板から選択的に除去する酸化金属層除去工程とを含む。そして、前記酸化金属層形成工程および前記酸化金属層除去工程を１サイクルとするサイクル処理を少なくとも１サイクル実行することによって、ナノメートル以下の精度で前記金属層のエッチング量を制御する。

この基板処理方法では、酸化金属層形成工程では、１原子層または数原子層からなる酸化金属層が形成される。金属および酸化金属の１原子層の厚みは、１ｎｍ以下（たとえば、０．３ｎｍ以上０．４ｎｍ以下）である。数原子層とは、２原子層から１０原子層のことをいう。そのため、酸化金属層の厚みは、数ｎｍ（たとえば、５ｎｍ）以下である。
そのため、酸化金属層除去工程において酸化金属層を選択的に除去することによって、金属層の表面から５ｎｍ以下の厚さの部分をエッチングすることができる。そして、この酸化金属層形成工程および酸化金属層除去工程を１サイクルとするサイクル処理が少なくとも１サイクル実行されることによって、サイクル毎にナノメートル以下の精度で金属層のエッチング量を制御することができる。ナノメートル以下の精度とは、数ｎｍ（たとえば、５ｎｍ）以下の精度をいう。

サイクル処理を１サイクル行うことによってエッチングされる金属層の厚みは、ほぼ一定である。そのため、酸化金属層形成工程および酸化金属層除去工程を繰り返し実行する回数を調節することによって、所望のエッチング量を達成することができる。
たとえば、サイクル処理を１サイクル行うことによって金属層が０．３ｎｍエッチングされる場合、サイクル処理の実行数を調整することで、金属層が１．５ｎｍエッチングされる基板処理を実行したり、金属層が１．８ｎｍエッチングされる基板処理を実行したりすることができる。すなわち、概ね０．３ｎｍの精度で金属層のエッチング量を制御することができる。

また、この基板処理方法では、酸化金属層を選択的に除去するために、ガス状態の水（水蒸気）およびミスト状態の水の少なくともいずれかと、反応性ガスとを含有するエッチング流体が用いられる。
この基板処理方法とは異なり、液体状態の水と、反応性ガスを液化させた反応性液体とを連続流で基板の主面に供給する場合、これらの液体と基板の主面との界面に凹凸が生じる。そのため、分子レベルでは、基板の主面の各位置において、基板の主面と反応性液体および反応性ガスを構成する分子（以下では、「反応性分子」という。）や水分子との衝突頻度にむらが生じる。

ガス状態の水またはミスト状態の水は、連続流の液体状態の水と比較して、基板の主面近傍で拡散しやすい。同様に、反応性ガスは、反応性液体と比較して基板の主面近傍で拡散しやすい。そのため、水分子および反応性分子を基板の主面の各位置において均等に衝突させやすい。したがって、ガス状態の水およびミスト状態の水の少なくともいずれかと反応性ガスとを含有するエッチング流体を用いる構成であれば、液体状態の水および反応性液体を含有するエッチング液を用いる構成と比較して、基板の主面におけるエッチング量のむらをナノメートル以下の精度で抑制しやすい。

その結果、基板の主面の各位置においてナノメートル以下の精度で金属層のエッチング量を良好に制御できる。
この発明の一実施形態では、前記基板処理方法は、前記酸化金属層除去工程の後、前記基板の主面へのガス状態の水およびミスト状態の水の少なくともいずれかの供給を継続して、前記基板の主面に接する空間から前記反応性ガスを排除する反応性ガス排除工程をさらに含む。

この基板処理方法によれば、エッチング流体の全体を別のガスで置換するのではなく、エッチング流体を構成するガス状態の水およびミスト状態の水の少なくともいずれかの供給を継続することで基板の主面に接する空間から反応性ガスが排除される。これにより、基板の主面に付着している反応性ガスの成分を水に吸着させて速やかに除去することができる。

この発明の一実施形態では、前記基板処理方法が、前記反応性ガス排除工程の後、前記基板の主面に接する空間に存在する水を不活性ガスで置換することによって、前記基板の主面に接する空間から水を排除する水排除工程をさらに含む。
この基板処理方法によれば、基板の主面に接する空間から水が不活性ガスによって置換されて当該空間から排除される。そのため、水分子に吸着されている微小量の酸素分子による意図しない金属層のエッチングを抑制できる。

この発明の一実施形態では、前記基板処理方法が、前記酸化金属層形成工程の後で、かつ、前記酸化金属層除去工程の前に、前記基板の主面に向けて不活性ガスを供給することによって、前記基板の主面に接する空間に存在する前記酸化性流体を不活性ガスで置換して、前記基板の主面に接する空間から前記酸化性流体を排除する酸化性流体排除工程をさらに含む。

この基板処理方法によれば、酸化金属層除去工程の前に、基板の主面に接する空間から酸化性流体が排除される。そのため、酸化金属層除去工程における意図しない金属層の酸化を抑制できる。
この発明の一実施形態では、前記酸化金属除去工程が、エッチング流体供給ユニットから前記基板の主面に向けてエッチング流体を供給するエッチング流体供給工程と、前記エッチング流体供給ユニットから供給されるエッチング流体よりも低い温度に前記基板の温度を調整する温度調整工程とを含む。

そのため、エッチング流体の温度が、基板の主面付近で低下するため、基板の主面付近において反応性分子および水分子の運動エネルギーが低下する。そのため、基板の主面に吸着された反応性分子および水分子が基板の主面から離れることが抑制される。言い換えると、基板の主面への反応性分子および水分子の吸着が促進される。これにより、金属層のエッチング速度を高めることができる。その結果、サイクル処理の１サイクル当たりのエッチング量を１原子層または数原子層に維持しながら、金属層のエッチング速度を高めることができる。

この発明の一実施形態では、前記酸化金属層形成工程が、前記基板を加熱しながら前記基板の主面に向けて前記酸化性流体を供給することによって、酸化金属層を形成する加熱酸化工程を含む。前記酸化金属層除去工程が、前記酸化金属層形成工程における前記基板の温度よりも前記基板の温度が低い状態で前記エッチング流体を前記基板の主面に向けて供給することによって、前記酸化金属層をエッチングする低温エッチング工程を含む。

この基板処理方法によれば、基板の温度が比較的高温（たとえば、１００℃以上で、かつ、４００℃以下）であるときに基板の主面の金属層が酸化される。そのため、金属層の酸化速度を高めることができる。一方、基板の温度が比較的低温（たとえば、２５℃以上で、かつ、１００℃未満）であるときにエッチングが行われる。基板の温度が比較的高温であれば、エッチング流体中に僅かに存在する酸素分子が酸化力を有する。そのため、エッチングが比較的低温で行われることで酸化金属層除去工程における金属層の意図しない酸化を抑制できる。

この発明の一実施形態では、前記加熱酸化工程において、前記基板の主面に向けて前記酸化性流体を供給しながらチャンバ内に配置された加熱部材の加熱面に前記基板を載置することによって、前記基板が加熱される。前記低温エッチング工程において、前記基板が前記加熱面に載置されている状態を維持しながら前記加熱部材の温度を低下させることで、前記基板の温度が低下する。

この基板処理方法によれば、単一の加熱部材の加熱面に基板が載置された状態で、基板の加熱および基板の温度低下の両方が行われる。そのため、基板の温度を変化させるために加熱部材とは別の部材に基板を移動させる構成と比較して、基板処理を簡略化できる。
この発明の一実施形態では、前記加熱酸化工程において、前記基板の主面に向けて前記酸化性流体を供給しながら第１チャンバ内に配置された第１温調部材の温度調節面に前記基板を載置することによって、前記基板が加熱される。そして、前記低温エッチング工程において、前記基板を前記温度調節面から移動させて第２チャンバ内に配置され前記第１温調部材よりも低温である第２温調部材の第２温度調節面に前記基板を載置することによって、前記基板の温度が低下される。

この基板処理方法によれば、基板の温度調節は、第１温調部材の第１温度調節面上で行われた後、第２温調部材の第２温度調節面上で行われる。つまり、２回の温度調節が別々の部材によって行われる。そのため、単一の温調部材の温度調節面の温度を変化させることで基板の温度を調節する構成と比較して、基板の温度調節に要する時間を短縮できる。
この発明の一実施形態では、前記金属層が、ＩＩＩ族金属を含有する窒化金属層を含む。ＩＩＩ族金属とは、周期表の第１３族のうちの金属を意味する。ＩＩＩ族金属は、具体的には、アルミニウム（Ａｌ）、ガリウム（Ｇａ）、インジウム（Ｉｎ）およびタリウム（Ｔｌ）のことである。ＩＩＩ族金属を含有する金属窒化物は、酸化によって、水および反応性ガスと反応する酸化物を形成する。

たとえば、窒化金属層が窒化ガリウム層（ＧａＮ）であり、酸化性流体がオゾンガスであれば、下記化学反応式１に示すように、オゾン分子（Ｏ_３）によって窒化ガリウムが酸化されて、酸化ガリウム（Ｇａ_２Ｏ_３）が生成される。詳しくは、オゾン分子は、加熱によって酸素ラジカルを生成し、この酸素ラジカルによって、窒化ガリウムが酸化される。

エッチング流体に含まれる反応性ガスがアンモニアガス（ＮＨ_３）である場合、下記化学反応式２および３に示す反応が起こる。化学反応式２に示すように、酸化ガリウムと水酸化物イオンとが反応し、酸化ガリウムがエッチング流体に溶解されてイオン状態となる。また、化学反応式３に示すように、酸化ガリウムと水とアンモニアとが反応し、酸化ガリウムがエッチング流体に溶解されてイオン状態となる。

エッチング流体に含まれる反応性ガスが塩化水素ガス（ＨＣｌ）である場合、下記化学反応式４および５に示す反応が起こる。化学反応式４に示すように、酸化ガリウムと水と塩化水素とが反応し、酸化ガリウムがエッチング流体に溶解されイオン状態となる。また、化学反応式５に示すように、酸化ガリウムと塩化水素とが反応し、酸化ガリウムがエッチング流体に溶解されイオン状態となる。

この発明の一実施形態では、前記エッチング流体に含有される水がガス状態の水である。酸化金属層除去工程においてガス状態の水を用いた場合、ミスト状態の水を用いた場合と比較して、基板の主面にバルク状態（微小なサイズの液滴状態）の水が付着しにくい。したがって、エッチング流体に含有される水としてガス状態の水を用いる構成であれば、基板の主面の各位置に水分子を一層むらなく衝突させることができる。

この発明の他の実施形態は、金属層を主面に有する基板を処理する基板処理装置を提供する。前記基板処理装置は、前記基板が載置される温度調節面を有し、前記温度調節面に載置された前記基板の温度を、所定の第１温度と前記第１温度よりも低温の第２温度とに調節する温度調節部材と、前記温度調節部材を収容するチャンバと、前記チャンバ内に酸化性流体を供給し、１原子層または数原子層からなる酸化金属層を前記金属層の表層に形成する酸化性流体供給ユニットと、ガス状態の水およびミスト状態の水の少なくともいずれかと、前記水とともに前記酸化金属層と反応する反応性ガスとを含有するエッチング流体を前記チャンバ内に供給し、前記酸化金属層を選択的にエッチングするエッチング流体供給ユニットとを含む。

この基板処理装置によれば、酸化性流体供給ユニットから供給される酸化性流体によって、１原子層または数原子層からなる酸化金属層が形成される。そのため、エッチング流体供給ユニットから供給されるエッチング流体によって酸化金属層を選択的に除去することによって、金属層の表面から５ｎｍ以下の厚さの部分をエッチングすることができる。酸化性流体供給ユニットによる酸化金属層の形成およびエッチング流体供給ユニットによる酸化金属層の選択的除去を繰り返すことによって、ナノメートル以下の精度で金属層のエッチング量を制御することができる。

酸化性流体供給ユニットによる酸化金属層の形成およびエッチング流体供給ユニットによる酸化金属層の選択的除去をそれぞれ一回行うことによってエッチングされる金属層の厚みは、ほぼ一定である。そのため、酸化金属層の形成および酸化金属層の除去を繰り返し実行する回数を調節することによって、所望のエッチング量を達成することができる。
また、この基板処理装置では、酸化金属層を選択的に除去するために、ガス状態の水（水蒸気）およびミスト状態の水の少なくともいずれかと、反応性ガスとを含有するエッチング流体が用いられる。そのため、上述したように、水分子および反応性分子を基板の主面の各位置において均等に衝突させやすい。したがって、ガス状態の水およびミスト状態の水の少なくともいずれかと反応性ガスとを含有するエッチング流体を用いる構成であれば、液体状態の水および反応性液体を含有するエッチング液を用いる構成と比較して、基板の主面におけるエッチング量のむらをナノメートル以下の精度で抑制できる。

その結果、基板の主面の各位置においてナノメートル以下の精度で金属層のエッチング量を良好に制御できる。
この発明の他の実施形態では、前記基板処理装置が、前記酸化性流体供給ユニットおよび前記エッチング流体供給ユニットを制御するコントローラとを含む。前記コントローラが、前記酸化性流体供給ユニットから基板の主面に向けて前記酸化性流体を１原子層または数原子層からなる前記酸化金属層を前記金属層の表層に形成する酸化金属層形成工程と、前記エッチング流体供給ユニットから前記基板の主面に向けてエッチング流体を供給することによって、前記酸化金属層をエッチングして前記基板の主面から選択的に除去する酸化金属層除去工程とを実行するようにプログラムされている。そして、前記酸化金属層形成工程および前記酸化金属層除去工程を１サイクルとするサイクル処理が少なくとも１サイクル実行されることによって、サイクル毎にナノメートル以下の精度で前記金属層のエッチング量を制御する。

この基板処理装置によれば、酸化金属層形成工程および酸化金属層除去工程を１サイクルとするサイクル処理を自動的に所望のサイクル数実行できる。サイクル処理を１サイクル行うことによってエッチングされる金属層の厚みは、ほぼ一定である。そのため、酸化金属層形成工程および酸化金属層除去工程を実行する回数を調節することによって、所望のエッチング量を達成することができる。

この発明の他の実施形態では、前記エッチング流体供給ユニットは、前記チャンバ内で開口する流体導入ポートを介して前記チャンバ内にエッチング流体を供給するように構成されている。そして、前記第２温度が、前記流体導入ポートを介して前記チャンバ内に導入されるエッチング流体の温度よりも低い。
そのため、エッチング流体の温度が、基板の主面付近で低下するため、基板の主面付近において反応性分子および水分子の運動エネルギーが低下する。そのため、基板の主面に吸着された反応性分子および水分子が基板の主面から離れることが抑制される。言い換えると、基板の主面への反応性分子および水分子の吸着が促進される。これにより、金属層のエッチング速度を高めることができる。その結果、サイクル処理の１サイクル当たりのエッチング量を１原子層または数原子層に維持しながら、金属層のエッチング速度を高めることができる。

この発明の他の実施形態では、前記温度調節部材が、単一の前記温度調節面を有し、当該単一の温度調節面上に前記基板を際している状態で、前記基板の温度を、前記第１温度と前記第２温度とに調節するように構成されている。
この基板処理装置によれば、単一の温度調節面に基板が載置された状態で、基板の加熱および基板の温度低下の両方が行われる。そのため、基板の温度を変化させるために加熱部材とは別の部材に基板を移動させる構成と比較して、基板処理を簡略化できる。

この発明の他の実施形態では、前記温度調節部材が、前記温度調節面としての第１温度調節面を有し、前記第１温度調節面に載置された前記基板を前記第１温度に調節する第１温度調節部材と、前記温度調節面としての第２温度調節面を有し、前記第２温度調節面に載置された前記基板を前記第２温度に調節する第２温度調節部材とを有する。前記チャンバが、前記第１温度調節部材を収容する第１チャンバと、前記第２温度調節部材を収容する第２チャンバとを有する。そして、前記酸化性流体供給ユニットが、前記第１チャンバ内に酸化性流体を供給するように構成されており、前記エッチング流体供給ユニットが、前記第２チャンバ内にエッチング流体を供給するように構成されている。

この基板処理装置によれば、基板の温度調節は、第１温調部材の第１温度調節面上で行われた後、第２温調部材の第２温度調節面上で行われる。つまり、２回の温度調節が別々の部材によって行われる。そのため、単一の温調部材の温度調節面の温度を変化させることで基板の温度を調節する構成と比較して、基板の温度調節に要する時間を短縮できる。
この発明の他の実施形態では、前記第１温度が１００℃以上で、かつ、４００℃以下であり、前記第２温度が２５℃以上で、かつ、１００℃未満である。すなわち、基板の温度が比較的高温（たとえば、１００℃以上で、かつ、４００℃以下）であるときに基板の主面の金属層が酸化される。そのため、金属層の酸化速度を高めることができる。一方、基板の温度が比較的低温（たとえば、２５℃以上で、かつ、１００℃未満）であるときにエッチングが行われる。基板の温度が比較的高温であれば、エッチング流体中に僅かに存在する酸素分子が酸化力を有する。そのため、エッチングが比較的低温で行われることによって、金属層の意図しない酸化を抑制できる。

図１Ａは、この発明の第１実施形態に係る基板処理装置の構成を説明するための平面図である。 図１Ｂは、前記基板処理装置の構成を説明するための図解的な立面図である。 図２は、前記基板処理装置に備えられる処理ユニットの構成例を説明するための模式的な断面図である。 図３は、前記基板処理装置に備えられる熱処理ユニットに基板を搬入および搬出するときの様子を説明するための模式図である。 図４は、前記基板処理装置の制御に関する構成例を説明するためのブロック図である。 図５は、前記基板処理装置による具体的な基板処理の流れを説明するためのフローチャートである。 図６は、前記基板処理において熱処理チャンバ内で行われる工程のタイムチャートである。 図７は、前記基板処理において酸化金属層形成工程と酸化金属層除去工程とが繰り返されることによる基板の表面状態の変化について説明するための模式図である。 図８は、前記熱処理ユニットの変形例の模式的な断面図である。 図９は、前記基板処理装置に備えられる処理ユニットの変形例の模式的な断面図である。 図１０は、第２実施形態に係る基板処理装置に備えられる第１熱処理ユニットの構成例を説明するための模式的な断面図である。 図１１は、第２実施形態に係る基板処理装置に備えられる第２熱処理ユニットの構成例を説明するための模式的な断面図である。 図１２は、第２実施形態に係る基板処理装置による具体的な基板処理の流れを説明するためのフローチャートである。

以下では、この発明の実施の形態を、添付図面を参照して説明する。
＜第１実施形態＞
図１Ａは、この発明の第１実施形態に係る基板処理装置１の構成を説明するための平面図である。図１Ｂは、基板処理装置１の構成を説明するための図解的な立面図である。
基板処理装置１は、シリコンウエハ等の基板Ｗを一枚ずつ処理する枚葉式の装置である。この実施形態では、基板Ｗは、円板状の基板である。基板Ｗは、たとえば、金属層が露出する第１主面Ｗ１（図１Ｂを参照）と、第１主面Ｗ１とは反対側の第２主面Ｗ２とを有する。

第１主面Ｗ１から露出する金属層は、たとえば、ＩＩＩ族金属を含有する窒化金属層（金属窒化物層）である。ＩＩＩ族金属とは、周期表の第１３族のうちの金属を意味する。ＩＩＩ族金属は、具体的には、アルミニウム（Ａｌ）、ガリウム（Ｇａ）、インジウム（Ｉｎ）およびタリウム（Ｔｌ）のことである。
基板処理装置１は、処理流体で基板Ｗを処理する複数の処理ユニット２と、処理ユニット２で処理される複数枚の基板Ｗを収容するキャリヤＣが載置されるロードポートＬＰと、ロードポートＬＰと処理ユニット２との間で基板Ｗを搬送する搬送ロボットＩＲおよびＣＲと、基板処理装置１を制御するコントローラ３とを含む。

搬送ロボットＩＲは、キャリヤＣと搬送ロボットＣＲとの間で基板Ｗを搬送する。搬送ロボットＣＲは、搬送ロボットＩＲと処理ユニット２との間で基板Ｗを搬送する。搬送ロボットＩＲ，ＣＲは、複数のロードポートＬＰから複数の処理ユニット２に延びる搬送経路ＴＲ上に配置されている。
複数の処理ユニット２は、水平に離れた４つの位置にそれぞれ配置された４つの処理タワーを形成している。各処理タワーは、上下方向に積層された複数の処理ユニット２を含む。４つの処理タワーは、搬送経路ＴＲの両側に２つずつ配置されている。この実施形態では、処理ユニット２は、基板Ｗに液体を供給することなく、酸化性ガスやエッチングガス等の処理ガスで当該基板Ｗを処理するドライ処理ユニットである。

処理ユニット２は、基板Ｗが通過する搬入搬出口４ａが設けられたドライチャンバ４と、ドライチャンバ４内で基板Ｗを加熱しながら処理ガスを基板Ｗに供給する熱処理ユニット５とを含む。搬入搬出口４ａには、開閉可能なシャッタ６が設けられている。搬送ロボットＣＲのハンドＨが、搬入搬出口４ａを介して、ドライチャンバ４に基板Ｗを出し入れする。

図２は、熱処理ユニット５の構成例を説明するための模式的な断面図である。
熱処理ユニット５は、加熱部材としてのホットプレート２０と、ホットプレート２０を収容する熱処理チャンバ３０（チャンバ）と、ホットプレート２０を貫通して上下動する複数のリフトピン４０と、複数のリフトピン４０を上下方向に移動させるピン昇降駆動機構４１とを備えている。

ホットプレート２０は、基板Ｗが載置される加熱面２０ａを有している。ホットプレート２０にはヒータ２１が内蔵されている。ヒータ２１は、ヒータ２１の温度とほぼ等しい温度に基板Ｗを加熱できる。ヒータ２１は、加熱面２０ａに載置された基板Ｗを常温（たとえば、２５℃）以上４００℃以下の温度範囲で加熱できるように構成されている。具体的には、ヒータ２１には、通電ユニット（図示せず）が接続されており、この通電ユニットから供給される電流が調整されることによって、ヒータ２１の温度が温度範囲内の温度に変化する。ホットプレート２０は、温度調節部材の一例であり、加熱面２０ａは、温度調節面の一例である。

熱処理チャンバ３０は、チャンバ本体３１と、チャンバ本体３１の上方で上下動する蓋３２とを備えている。熱処理ユニット５は、蓋３２を昇降（上下方向に移動）させる蓋昇降駆動機構３３を備えている。
チャンバ本体３１は、上方に開放する開口を有している。詳しくは、チャンバ本体３１は、ホットプレート２０を支持する支持部３４と、支持部３４の周縁から上方に延びる筒部３５とを含む。支持部３４は、平面視において略円形状を有しており、それに応じて、筒部３５は円筒形状を有している。筒部３５によってチャンバ本体３１の開口が形成されている。

蓋３２は、加熱面２０ａに平行に延びるプレート部３７と、プレート部３７の周縁から下方に延びる筒部３８とを含む。プレート部３７は、平面視において略円形状であり、それに応じて、筒部３８は円筒形状を有している。筒部３８の下端は、チャンバ本体３１の筒部３５の上端に対向している。それにより、蓋３２の上下動によって、チャンバ本体３１の開口を開閉できる。チャンバ本体３１の筒部３５と蓋３２の筒部３８との間は、Ｏリング等の弾性部材３９によって密閉される。プレート部３７の下面は、ホットプレート２０の加熱面２０ａと平行である。より具体的には、加熱面２０ａに基板Ｗが載置されているとき、基板Ｗとプレート部３７との間に空間が形成される。

蓋３２は、蓋昇降駆動機構３３によって、チャンバ本体３１の開口を塞いで内部に密閉処理空間ＳＰを形成する下位置（図２に示す位置）と、開口を開放するように上方に退避した上位置（後述する図３に示す位置）との間で上下動される。蓋３２が下位置に位置するとき、チャンバ本体３１と蓋３２とが接触する。密閉処理空間ＳＰは、基板Ｗの上面に接する空間である。蓋３２が上位置に位置するとき、搬送ロボットＣＲのハンドＨが熱処理チャンバ３０内にアクセスできる。

蓋昇降駆動機構３３は、電動モータまたはエアシリンダであってもよいし、これら以外のアクチュエータであってもよい。
複数のリフトピン４０は、連結プレート４３によって連結されている。複数のリフトピン４０は、ピン昇降駆動機構４１が連結プレート４３を昇降させることによって、加熱面２０ａよりも上方で基板Ｗを支持する上位置（後述する図３の位置）と、先端部（上端部）が加熱面２０ａよりも下方に没入する下位置（図２に示す位置）との間で上下動される。ピン昇降駆動機構４１は、電動モータまたはエアシリンダであってもよいし、これら以外のアクチュエータであってもよい。

複数のリフトピン４０は、ホットプレート２０およびチャンバ本体３１を貫通する複数の貫通孔２２にそれぞれ挿入されている。熱処理チャンバ３０の外から貫通孔２２への流体の進入は、リフトピン４０を取り囲むベローズ４２によって防止される。ベローズ４２は、連結プレート４３の上下動に応じて伸縮し、かつ熱処理チャンバ３０内の空間の気密性を保つ。

リフトピン４０は、基板Ｗの下面に接触する半球状の上端部を含む。複数のリフトピン４０の先端部は、同じ高さに配置されている。
熱処理ユニット５は、熱処理チャンバ３０内の密閉処理空間ＳＰにガスを導入する複数の流体導入ポート１０を備えている。各流体導入ポート１０は、蓋３２のプレート部３７を貫通する貫通孔である。複数の流体導入ポート１０は、プレート部３７の周方向および半径方向に間隔を開けて配置されている。

複数の流体導入ポート１０は、不活性ガスおよび酸化性ガスを案内する第１流体ライン５０が接続される複数の第１流体導入ポート１０Ａと、不活性ガスおよびエッチングガスを案内する第２流体ライン５１が接続される複数の第２流体導入ポート１０Ｂとを含む。第１流体ライン５０および第２流体ライン５１は、主に配管によって構成されている。
不活性ガスは、たとえば、窒素（Ｎ_２）ガスである。不活性ガスは、基板Ｗの第１主面Ｗ１から露出する窒化金属層と反応しない（窒化金属層に対して不活性な）ガスである。

不活性ガスは、窒素ガスに限られず、たとえば、アルゴン（Ａｒ）ガス等の希ガスであってもよいし、窒素ガスおよび希ガスの混合ガスであってもよい。すなわち、不活性ガスは、窒素ガスおよび希ガスのうち少なくとも一方を含むガスであってもよい。
酸化性ガスは、たとえば、オゾン（Ｏ_３）ガスである。酸化性ガスは、基板Ｗの第１主面Ｗ１から露出する窒化金属層を酸化させて酸化金属層（金属酸化物層）を形成するガスである。酸化性ガスは、オゾンガスに限られず、たとえば、酸化性水蒸気、Ｏ_２、Ｎ_２Ｏ、ＮＯ_２、Ｎ_２Ｏ、または、Ｆ_２、Ｃｌ_２等のハロゲンガス等であってもよい。窒化金属層が窒化ガリウム層である場合、窒化金属層は、酸化性ガスによって酸化されて酸化ガリウム層に変化する。酸化性ガスは、ガス状酸化剤ともいう。

エッチングガスは、酸化金属層をエッチングして酸化金属層を基板Ｗの第１主面Ｗ１から除去するガスである。エッチングガスは、水蒸気と反応性ガスとの混合ガスである。反応性ガスは、水存在下で酸化金属層に対する反応性を有するガスであり、たとえば、アンモニア（ＮＨ_３）ガスである。水蒸気としては、充分に加熱された、すなわち、１００℃以上に加熱された過熱水蒸気を用いることが好ましい。エッチングガスは、エッチング流体の一例である。

酸化金属層を構成する金属酸化物が反応性ガスおよび水蒸気と反応することによって、水蒸気に吸着される金属水酸化物が生成される。エッチングガス中の水蒸気に金属水酸化物が吸着されて、金属水酸化物が基板Ｗの上面から除去される。
反応性ガスは、アンモニアガスに限られず、水中でアルカリ性を示すアルカリ性成分を含有するアルカリ性ガスまたは水中で酸性を示す酸性成分を含有する酸性ガスであればよい。アルカリ性ガスとしては、たとえば、アンモニアガスが選択される。

酸性ガスは、典型的には、塩化水素（ＨＣｌ）ガスである。酸性ガスは、塩化水素ガス、二酸化炭素ガス、硫化水素（Ｈ_２Ｓ）ガスおよび二酸化硫黄（ＳＯ_２）ガスのうちから選択された少なくとも１種類のガスによって構成されていてもよい。
ＩＩＩ族金属は、シリコン（Ｓｉ）と同様にパワーデバイスの材料として用いられる。ＩＩＩ族金属の窒化物の結晶の表面に形成されたＩＩＩ族金属酸化物は、炭化ケイ素（ＳｉＣ）の結晶とは異なり、水存在下においてアルカリ性成分または酸性成分と反応して、水溶性の水酸化物を形成可能である。

窒化金属層が窒化ガリウム層である場合、上述した化学反応式１に示すように、窒化ガリウム層を構成する窒化ガリウムと酸化性ガスとしてのオゾンガスとが反応して、酸化金属層としての酸化ガリウム層を構成する酸化ガリウム（Ｇａ_２Ｏ_３）が生成される。反応性ガスがアンモニアガスである場合、酸化ガリウム層を構成する酸化ガリウムとアンモニアガスとが反応して、上述した化学反応式２および３に示すように、酸化ガリウムがアンモニアまたはアンモニアおよび水と反応してイオン状態（ＧａＯ^３－）となる。エッチング流体に含まれる反応性ガスが塩化水素ガスである場合、上述した化学反応式４および５に示すように、酸化ガリウムが塩化水素または塩化水素および水と反応してイオン状態（ＧａＯ^３－）となる。

第１流体ライン５０には、不活性ガスを第１流体ライン５０に供給する第１不活性ガスライン５２と、酸化性ガスを第１流体ライン５０に供給する酸化性流体ライン５３とが接続されている。
第１不活性ガスライン５２には、その流路を開閉する第１不活性ガスバルブ６２Ａと、第１流体ライン５０に供給される不活性ガスの流量を調整する第１不活性ガス流量調整バルブ６２Ｂとが介装されている。

酸化性流体ライン５３には、その流路を開閉する酸化性流体バルブ６３Ａと、第１流体ライン５０に供給される酸化性ガスの流量を調整する酸化性流体流量調整バルブ６３Ｂとが介装されている。
第１不活性ガスバルブ６２Ａが開かれると、複数の第１流体導入ポート１０Ａから密閉処理空間ＳＰに不活性ガスが導入され、基板Ｗの上面に向けて不活性ガスが供給される。酸化性流体バルブ６３Ａが開かれると、複数の第１流体導入ポート１０Ａから密閉処理空間ＳＰに酸化性ガスが導入され、基板Ｗの上面に向けて酸化性ガスが供給される。

第１不活性ガスバルブ６２Ａおよび酸化性流体バルブ６３Ａの両方が開かれると、複数の第１流体導入ポート１０Ａから密閉処理空間ＳＰに不活性ガスおよび酸化性ガスの混合ガスが導入される。第１不活性ガス流量調整バルブ６２Ｂおよび酸化性流体流量調整バルブ６３Ｂの開度を調整することで、複数の第１流体導入ポート１０Ａから密閉処理空間ＳＰに導入される混合ガス中の酸化性ガス成分の濃度（分圧）を調整できる。

第１流体ライン５０、第１不活性ガスライン５２および第１不活性ガスバルブ６２Ａは、不活性ガス供給ユニットの一例である。第１流体ライン５０、酸化性流体ライン５３および酸化性流体バルブ６３Ａは、熱処理チャンバ３０内に酸化性流体を供給する酸化性流体供給ユニットの一例である。
第２流体ライン５１には、不活性ガスを第２流体ライン５１に供給する第２不活性ガスライン５４と、水蒸気を第２流体ライン５１に供給する水ライン５５と、反応性ガスを第２流体ライン５１に供給する反応性ガスライン５６とが接続されている。

第２不活性ガスライン５４には、その流路を開閉する第２不活性ガスバルブ６４Ａと、第２流体ライン５１に供給される不活性ガスの流量を調整する第２不活性ガス流量調整バルブ６４Ｂとが介装されている。
水ライン５５には、その流路を開閉する水バルブ６５Ａと、第２流体ライン５１に供給される水蒸気の流量を調整する水流量調整バルブ６５Ｂとが介装されている。

反応性ガスライン５６には、その流路を開閉する反応性ガスバルブ６６Ａと、第２流体ライン５１に供給される反応性ガスの流量を調整する反応性ガス流量調整バルブ６６Ｂとが介装されている。
第２不活性ガスバルブ６４Ａが開かれると、複数の第２流体導入ポート１０Ｂから密閉処理空間ＳＰに不活性ガスが導入され、基板Ｗの上面に向けて不活性ガスが供給される。水バルブ６５Ａが開かれると、複数の第２流体導入ポート１０Ｂから密閉処理空間ＳＰに水蒸気が導入されて、基板Ｗの上面に向けて不活性ガスが供給される。反応性ガスバルブ６６Ａが開かれると、複数の第２流体導入ポート１０Ｂから密閉処理空間ＳＰに反応性ガスが導入されて、基板Ｗの上面に向けて不活性ガスが供給される。

第２不活性ガスバルブ６４Ａ、水バルブ６５Ａおよび反応性ガスバルブ６６Ａのうちの少なくとも２つが開かれると、複数の第２流体導入ポート１０Ｂから密閉処理空間ＳＰに、不活性ガス、水蒸気および反応性ガスのうちの開かれているバルブに対応するガスの混合ガスが導入（供給）される。水バルブ６５Ａおよび反応性ガスバルブ６６Ａの両方が開かれると、第２流体ライン５１内で水蒸気および反応性ガスが混合されてエッチングガスが形成され、複数の第２流体導入ポート１０Ｂから密閉処理空間ＳＰにエッチングガスが導入される。

第２不活性ガス流量調整バルブ６４Ｂ、水流量調整バルブ６５Ｂ、および、反応性ガス流量調整バルブ６６Ｂの開度を調整することで、複数の第２流体導入ポート１０Ｂから密閉処理空間ＳＰに導入されるガス中の反応性ガス成分および水蒸気の濃度（分圧）を調整できる。
第２流体ライン５１、第２不活性ガスライン５４および第２不活性ガスバルブ６４Ａは、不活性ガス供給ユニットの一例である。第２流体ライン５１、水ライン５５および水バルブ６５Ａは、水供給ユニット（水蒸気供給ユニット）の一例である。第２流体ライン５１、反応性ガスライン５６および反応性ガスバルブ６６Ａは、反応性ガス供給ユニットの一例である。水供給ユニットおよび反応性ガス供給ユニットは、熱処理チャンバ３０内にエッチングガスを供給するエッチングガス供給ユニット（エッチング流体供給ユニット）として機能する。

熱処理ユニット５は、チャンバ本体３１に形成され、熱処理チャンバ３０の内部雰囲気を排気する複数の流体排出ポート１５を備えている。各流体排出ポート１５は、ホットプレート２０の側方でチャンバ本体３１の支持部３４を貫通する貫通孔である。複数の流体排出ポート１５は、支持部３４の周方向に間隔を開けて配置されていることが好ましい。
複数の流体排出ポート１５は、主に酸化性ガスを排気する第１流体排出ライン５７が接続される複数の第１流体排出ポート１５Ａと、主にエッチングガスを排気する第２流体排出ライン５８が接続される複数の第２流体排出ポート１５Ｂとを含む。第１流体排出ライン５７および第２流体排出ライン５８は、主に配管によって構成されている。

第１流体排出ライン５７には、その流路を開閉する第１流体排出バルブ６７が介装されており、第２流体排出ライン５８には、その流路を開閉する第２流体排出バルブ６８が介装されている。第１流体排出ライン５７および第２流体排出ライン５８は、共通の排気装置（図示せず）に向けて流体を排出するように構成されていてもよいし、排気先が互いに異なっていてもよい。

図３は、熱処理ユニット５に基板Ｗを搬入および搬出するときの様子を説明するための模式図である。
熱処理ユニット５への基板Ｗの搬入は以下のように行われる。図３に示すように、蓋３２が上位置に位置し、複数のリフトピン４０が上位置に位置する状態で、搬送ロボットＣＲのハンドＨが、熱処理チャンバ３０内に進入し、複数のリフトピン４０に基板Ｗを受け渡す。ハンドＨを熱処理チャンバ３０から退避させた後、ピン昇降駆動機構４１が基板Ｗを下方から支持する複数のリフトピン４０を下降させてホットプレート２０の加熱面２０ａ上に基板Ｗ載置させる（図２を参照）。基板Ｗが加熱面２０ａ上に載置された状態で、蓋３２を下位置に移動させて密閉処理空間ＳＰを形成することで基板Ｗの搬入が終了する。

一方、熱処理ユニット５からの基板Ｗの搬出は以下のように行われる。図３に示すように、蓋昇降駆動機構３３が蓋３２を上位置に移動させ、かつ、ピン昇降駆動機構４１が複数のリフトピン４０を上位置に移動させる。蓋３２が上位置に位置し、かつ、複数のリフトピン４０が上位置に位置する状態で、搬送ロボットＣＲのハンドＨが、熱処理チャンバ３０内に進入し、複数のリフトピン４０から基板Ｗを受け取る。その後、搬送ロボットＣＲのハンドＨが熱処理チャンバ３０から退避することで、基板Ｗの搬出が終了する。

図４は、基板処理装置１の主要部の電気的構成を示すブロック図である。コントローラ３は、マイクロコンピュータを備え、所定の制御プログラムに従って基板処理装置１に備えられた制御対象を制御する。
具体的には、コントローラ３は、プロセッサ（ＣＰＵ）３ａと、制御プログラムが格納されたメモリ３ｂとを含むコンピュータであってもよい。コントローラ３は、プロセッサ３ａが制御プログラムを実行することによって、基板処理のための様々な制御を実行するように構成されている。

コントローラ３の具体的な制御対象は、搬送ロボットＩＲ，ＣＲ、ピン昇降駆動機構４１、蓋昇降駆動機構３３、ピン昇降駆動機構４１、ヒータ２１、第１不活性ガスバルブ６２Ａ、第１不活性ガス流量調整バルブ６２Ｂ、酸化性流体バルブ６３Ａ、酸化性流体流量調整バルブ６３Ｂ、第２不活性ガスバルブ６４Ａ、第２不活性ガス流量調整バルブ６４Ｂ、水バルブ６５Ａ、水流量調整バルブ６５Ｂ、反応性ガスバルブ６６Ａ、反応性ガス流量調整バルブ６６Ｂ、第１流体排出バルブ６７、第２流体排出バルブ６８等である。

以下では、基板Ｗの第１主面Ｗ１から露出する金属層が窒化ガリウム層であり、酸化性流体がオゾンガスであり、反応性ガスがアンモニアガスである基板処理の一例について説明する。図５は、基板処理装置１によって実行される基板処理の一例を説明するための流れ図である。図５は、主として、コントローラ３がプログラムを実行することによって実現される処理が示されている。

基板処理装置１による基板処理では、たとえば、図５に示すように、まず、基板搬入工程（ステップＳ１）、および、予備置換工程（ステップＳ２）がこの順番で実行される。その後、酸化性ガス供給工程（ステップＳ３）、酸化性ガス排除工程（ステップＳ４）、エッチングガス供給工程（ステップＳ５）、水供給継続工程（ステップＳ６）、および、水排除工程（ステップＳ７）が、この順番で少なくとも１回ずつ実行される。そして、最後の水排除工程の後、基板搬出工程（ステップＳ８）が実行される。

図６は、基板処理において熱処理チャンバ３０内で行われる工程のタイムチャートである。以下では、主に、図２、図５および図６を参照する。
まず、未処理の基板Ｗは、搬送ロボットＩＲ，ＣＲ（図１参照）によってキャリヤＣから処理ユニット２に搬入される（基板搬入工程：ステップＳ１）。基板Ｗは、窒化ガリウム層が露出する第１主面Ｗ１を上方に向けた状態でホットプレート２０の加熱面２０ａ上に載置される（基板載置工程）。

その後、蓋３２を下降させることによって、チャンバ本体３１と蓋３２とによって形成される密閉処理空間ＳＰ内で、ホットプレート２０上に基板Ｗが載置された状態となる。加熱面２０ａ上に載置された基板Ｗは、ホットプレート２０によって、所定の酸化温度（第１温度）に加熱される（基板加熱工程）。所定の酸化温度は、たとえば、１００℃以上で、かつ、４００℃以下の温度である。

密閉処理空間ＳＰが形成された状態で、第１流体排出バルブ６７および第１不活性ガスバルブ６２Ａが開かれる。これにより、第１流体導入ポート１０Ａから密閉処理空間ＳＰに不活性ガスが導入される一方で、密閉処理空間ＳＰ内の雰囲気が第１流体排出ポート１５Ａを介して熱処理チャンバ３０の外部に排出される。つまり、密閉処理空間ＳＰに酸化性ガスが供給される前に、密閉処理空間ＳＰ内の雰囲気が不活性ガスで置換される（予備置換工程：ステップＳ２）。

不活性ガスの供給を所定の置換時間継続することによって、密閉処理空間ＳＰ内の雰囲気が不活性ガスで充分に置換されて、密閉処理空間ＳＰに不活性ガスが充満する。所定の置換時間は、たとえば、１０秒以上で、かつ、１２０秒以下である。予備置換工程における不活性ガスの流量（予備置換流量）は、第１流量である。第１流量は、たとえば、５Ｌ／ｍｉｎ以上で、かつ、５０Ｌ／ｍｉｎ以下である。予備置換流量は、複数の第１流体導入ポート１０Ａから密閉処理空間ＳＰに導入される不活性ガスの流量の合計を意味する。

密閉処理空間ＳＰに不活性ガスが充満している状態で、酸化性流体バルブ６３Ａが開かれる。これにより、複数の第１流体導入ポート１０Ａから密閉処理空間ＳＰにオゾンガスが導入され、基板Ｗの第１主面Ｗ１に向けてオゾンガスが供給される（酸化性ガス供給工程：ステップＳ３）。酸化性ガス供給工程は、酸化性流体供給工程の一例である。
複数の第１流体導入ポート１０Ａから吐出されたオゾンガスによって、基板Ｗの第１主面Ｗ１が処理される（酸化処理工程）。詳しくは、基板Ｗの第１主面Ｗ１から露出する窒化ガリウム層の表層に、１原子層または数原子層からなる酸化ガリウム層が形成される（酸化金属層形成工程、酸化ガリウム層形成工程）。基板Ｗは、ホットプレート２０上で酸化温度にまで加熱されている。そのため、酸化金属層形成工程では、基板Ｗを酸化温度に加熱しながら基板Ｗの第１主面Ｗ１に向けてオゾンガスを供給する加熱酸化工程が実行される。

密閉処理空間ＳＰへのオゾンガスの導入は、所定の酸化処理時間継続される。所定の酸化処理時間は、たとえば、１０秒以上で、かつ、３００秒以下である。
酸化性ガス供給工程における酸化性ガスの流量は、所定の酸化流量である。酸化流量は、たとえば、５Ｌ／ｍｉｎ以上で、かつ、５０Ｌ／ｍｉｎ以下である。酸化流量は、全ての第１流体導入ポート１０Ａから密閉処理空間ＳＰに導入される酸化性ガスの流量の合計を意味する。

密閉処理空間ＳＰへの酸化性ガスの導入中、不活性ガスの流量は、第１分圧調整流量に調整される。第１分圧調整流量は、たとえば、第１流量よりも低い第２流量である。第２流量は、たとえば、０Ｌ／ｍｉｎ以上であり、５０Ｌ／ｍｉｎ以下である。第１分圧調整流量は、複数の第１流体導入ポート１０Ａから密閉処理空間ＳＰに導入される不活性ガスの流量の合計を意味する。

不活性ガスの流量を調整することによって、密閉処理空間ＳＰ内におけるオゾンガスの分圧を、窒化ガリウム層の表層の１原子層または数原子層の部分を酸化するのに適した分圧に調整できる（オゾンガス分圧調整工程、酸化性ガス分圧調整工程）。
オゾンガスの供給中においても第１流体排出バルブ６７が開かれた状態が継続されているため、密閉処理空間ＳＰ内のオゾンガスは第１流体排出ライン５７から排気される。

オゾンガスで基板Ｗの第１主面Ｗ１を処理した後、酸化性流体バルブ６３Ａが閉じられる。これにより、複数の第１流体導入ポート１０Ａからの不活性ガスの吐出が継続される一方で、オゾンガスの吐出が停止される。
基板Ｗの主面に向けて不活性ガスを供給することで、密閉処理空間ＳＰ内の雰囲気が不活性ガスで置換され、密閉処理空間ＳＰからオゾンガスが排除される（酸化性ガス排除工程：ステップＳ４）。酸化性ガス排除工程は、酸化性流体排除工程の一例である。

酸化性流体バルブ６３Ａが閉じられると同時に、あるいは、酸化性流体バルブ６３Ａが閉じられた後、第１不活性ガス流量調整バルブ６２Ｂが制御されて、不活性ガスの流量が、所定の酸化性流体排除流量に変更される。酸化性流体排除流量は、たとえば、第１流量である。酸化性流体排除流量は、全ての第１流体導入ポート１０Ａから密閉処理空間ＳＰに導入される不活性ガスの流量の合計を意味する。

オゾンガスで基板Ｗの第１主面Ｗ１を処理した後、基板Ｗが加熱面２０ａに載置されている状態を維持しながらホットプレート２０の温度が低下される。ホットプレート２０の温度の低下に伴って、基板Ｗの温度が低下する。具体的には、ヒータ温度をエッチング温度に変更することで、ホットプレート２０および基板Ｗの温度が徐々に低下し、エッチング温度（第２温度）に達する。このように、基板Ｗに対する加熱が弱められて、基板Ｗの温度が酸化温度よりも低い所定のエッチング温度に調整される（温度調整工程、加熱弱化工程、低温加熱工程）。エッチング温度は、たとえば、２５℃以上で、かつ、１００℃未満の温度である。

ホットプレート２０は、温度調節面としての加熱面２０ａに載置された基板Ｗの温度を、第１温度と第２温度とに調節する温度調節部材として機能する。
基板Ｗの温度を低下させる過程で、第１流体排出バルブ６７が閉じられ第２流体排出バルブ６８が開かれる。これにより、密閉処理空間ＳＰからの雰囲気の排気先が第１流体排出ライン５７から第２流体排出ライン５８に変更される（流体排出ライン変更工程）。

基板Ｗの温度の低下中に、第１不活性ガスバルブ６２Ａが閉じられ、第２不活性ガスバルブ６４Ａが開かれる。これにより、複数の第１流体導入ポート１０Ａからの不活性ガスの吐出が停止され、複数の第２流体導入ポート１０Ｂからの不活性ガスの吐出が開始される。第２不活性ガス流量調整バルブ６４Ｂが制御されて、複数の第２流体導入ポート１０Ｂから密閉処理空間ＳＰに導入される不活性ガスの流量は、第１流量に調整される。

基板Ｗの温度がエッチング温度に達した後、水バルブ６５Ａおよび反応性ガスバルブ６６Ａが開かれる。これにより、複数の第２流体導入ポート１０Ｂから密閉処理空間ＳＰにエッチングガス（水蒸気およびアンモニアガスの混合ガス）が導入されることで、基板Ｗの第１主面Ｗ１に向けてエッチングガスが供給される（エッチングガス供給工程：ステップＳ５）。エッチングガス供給工程は、エッチング流体供給工程の一例である。

複数の第２流体導入ポート１０Ｂから吐出されたエッチングガスによって、基板Ｗの第１主面Ｗ１が処理される（エッチング処理工程）。詳しくは、基板Ｗの第１主面Ｗ１に形成された酸化ガリウム層がエッチングされて、酸化ガリウム層が選択的に除去される（酸化金属層除去工程、酸化ガリウム層除去工程）。酸化金属層除去工程では、基板Ｗの温度がエッチング温度である状態で酸化ガリウム層がエッチングされる（低温エッチング工程）。

密閉処理空間ＳＰへのエッチングガスの導入は、所定のエッチング処理時間継続される。所定のエッチング処理時間は、たとえば、５秒以上で、かつ、１２０秒以下である。
エッチングガス供給工程における水蒸気の流量は、所定の第１エッチング流量である。第１エッチング流量は、たとえば、５Ｌ／ｍｉｎ以上で、かつ、５０Ｌ／ｍｉｎ以下である。エッチングガス供給工程における水蒸気の流量は、全ての第２流体導入ポート１０Ｂから密閉処理空間ＳＰに導入される水蒸気の流量の合計を意味する。

エッチングガス供給工程におけるアンモニアガスの流量は、所定の第２エッチング流量である。第２エッチング流量は、たとえば、１Ｌ／ｍｉｎ以上で、かつ、５０Ｌ／ｍｉｎ以下である。エッチングガス供給工程におけるアンモニアガスの流量は、全ての第２流体導入ポート１０Ｂから密閉処理空間ＳＰに導入されるアンモニアガスの流量の合計を意味する。

複数の第２流体導入ポート１０Ｂから密閉処理空間ＳＰにエッチングガスが導入されている間、第２不活性ガス流量調整バルブ６４Ｂの開度を調整することによって、不活性ガスの流量は、第２分圧調整流量に調整される。第２分圧調整流量は、予備置換流量よりも低く、たとえば、第２流量である。第２分圧調整流量は、複数の第２流体導入ポート１０Ｂから密閉処理空間ＳＰに導入される不活性ガスの流量の合計を意味する。

不活性ガスの流量を調整することによって、密閉処理空間ＳＰ内における水蒸気の分圧およびアンモニアガスの分圧を、酸化ガリウム層の選択的なエッチングに適した分圧に調整できる（エッチングガス分圧調整工程）。
複数の第２流体導入ポート１０Ｂから吐出される水蒸気の温度は、エッチングガス供給工程における基板Ｗの温度（エッチング温度）よりも高い。そのため、基板Ｗの第１主面Ｗ１の近傍では、水蒸気の温度が低下し、微細な液状の水が形成される。

この微細なミスト状の水に溶け込むアンモニアガスの濃度が１×１０^－６ｍｏｌ／Ｌ以上で、かつ、１５ｍｏｌ／Ｌ以下であれば、１原子または数原子層の厚みを有する酸化ガリウム層の選択的なエッチングが達成される。この微細なミスト状の水に溶け込むアンモニアガスの濃度は、１ｍｏｌ／Ｌであることが特に好ましい。
基板Ｗの第１主面Ｗ１から酸化ガリウム層が除去された後、水バルブ６５Ａが開かれた状態に維持される一方で、反応性ガスバルブ６６Ａが閉じられる。これにより、複数の第２流体導入ポート１０Ｂから密閉処理空間ＳＰへのアンモニアガスの導入が停止され、複数の第２流体導入ポート１０Ｂから密閉処理空間ＳＰへの水蒸気の導入が継続される（水蒸気供給継続工程：ステップＳ６）。酸化金属層除去工程の後、密閉処理空間ＳＰへの水蒸気の導入を継続することによって、密閉処理空間ＳＰから反応性ガスが排除される（反応性ガス排除工程、アンモニアガス排除工程）。

反応性ガスの供給停止後、密閉処理空間ＳＰへの水蒸気の導入は、所定の水供給継続時間継続される。所定の水供給継続時間は、たとえば、１０秒以上で、かつ、１２０秒以下である。
密閉処理空間ＳＰへの水蒸気の供給が継続されている間、第２不活性ガス流量調整バルブ６４Ｂの開度を調整することによって、不活性ガスの流量は、所定のアンモニアガス排除流量に調整される。アンモニアガス排除流量は、たとえば、第２分圧調整流量と等しく第２流量である。水蒸気供給継続工程における不活性ガスの流量は、複数の第２流体導入ポート１０Ｂから密閉処理空間ＳＰに導入される不活性ガスの流量の合計を意味する。

水蒸気の供給が所定の水供給継続時間継続された後、水バルブ６５Ａが閉じられる。これにより、密閉処理空間ＳＰへの水蒸気の供給が停止される。その一方で、密閉処理空間ＳＰへの不活性ガスの供給が継続されるため、密閉処理空間ＳＰから水蒸気が排除される（水排除工程、水蒸気排除工程：ステップＳ７）。
水バルブ６５Ａが閉じられると同時に、あるいは、水バルブ６５Ａが閉じられた後に、基板Ｗに対する加熱が強められて、基板Ｗの温度が酸化温度に調整される（加熱強化工程）。具体的には、ヒータ温度を所定のエッチング温度に変更することで、ホットプレート２０および基板Ｗの温度が徐々に上昇し、所定の酸化温度に達する。

基板Ｗの温度を上昇させる過程で、第２流体排出バルブ６８が閉じられ第１流体排出バルブ６７が開かれる。これにより、密閉処理空間ＳＰからの雰囲気の排気先が第２流体排出ライン５８から第１流体排出ライン５７に変更される（流体排出ライン変更工程）。
水バルブ６５Ａが閉じられると同時に、あるいは、水バルブ６５Ａが閉じられた後、不活性ガスの流量が、所定の水排除流量に変更される。水排除流量は、たとえば、第１流量である。水排除工程における不活性ガスの流量は、全ての第２流体導入ポート１０Ｂから密閉処理空間ＳＰに導入される不活性ガスの流量の合計を意味する。

その後、再び、酸化性ガス供給工程（ステップＳ３）～水排除工程（ステップＳ７）が１回ずつ以上実行されてもよい。図５における「Ｎ」は、０以上の整数（Ｎ＝０，１，２・・・）を意味している。サイクル処理が合計で１回以上行われ、その後、最後の水排除工程（ステップＳ７）において加熱強化工程を行うことなく、基板搬出工程（ステップＳ８）が実行される。熱処理ユニット５から搬出された基板Ｗは、搬送ロボットＣＲから搬送ロボットＩＲへと渡され、搬送ロボットＩＲによって、キャリヤＣに収納される。

図７は、基板処理において酸化金属層形成工程と酸化金属層除去工程とが繰り返されることによる基板Ｗの表面状態の変化について説明するための模式図である。
酸化金属層形成工程（ステップＳ３）および酸化金属層除去工程（ステップＳ５）による窒化ガリウム層１００の表層の様子の変化について図７を用いて説明する。図７（ａ）および図７（ｂ）に示すように、オゾンガスを基板Ｗの第１主面Ｗ１に供給することによって、１原子層または数原子層からなる酸化ガリウム層１０１が窒化ガリウム層１００の表層に形成される（酸化金属層形成工程）。酸化ガリウム層１０１の厚みＤ１は、０．３ｎｍ以上でかつ５ｎｍ以下である。

酸化金属層形成工程では、１原子層または数原子層からなる酸化ガリウム層１０１が形成される。窒化ガリウム層１００の１原子層の厚みと酸化ガリウム層１０１の１原子層の厚みはほぼ同じである。酸化ガリウム層１０１の１原子層の厚みは、１ｎｍ以下（たとえば、０．３ｎｍ～０．４ｎｍ）である。上述したように、数原子層とは、２原子層から１０原子層のことをいう。

そして、図７（ｃ）および図７（ｄ）に示すように、エッチングガスを酸化ガリウム層１０１に向けて供給することによって、酸化ガリウム層１０１が基板Ｗから選択的に除去される（酸化金属層除去工程）。すなわち、窒化ガリウム層１００の表層に形成された１原子層または数原子層の酸化ガリウム層１０１の全体が除去される。このように、酸化金属層形成工程および酸化金属層除去工程を１サイクルとするサイクル処理を１サイクル行うことによって、１原子層または数原子層の厚みＤ１分の窒化ガリウム層１００がエッチングされる。

その後、図７（ｅ）および図７（ｆ）に示すようにサイクル処理をさらに１サイクル行うことによって、１原子層または数原子層の厚みＤ１分の窒化ガリウム層１００がエッチングされる。サイクル処理を１サイクル行うことによってエッチングされる窒化ガリウム層１００の厚みＤ１は、ほぼ一定である。
サイクル処理が複数サイクル実行される場合、図７（ｇ）に示すように、窒化ガリウム層１００の表層において、厚みＤ１とサイクル数（図７（ｇ）では３サイクル）との積に相当する厚みＤ２の部分が基板Ｗから除去される（Ｄ２＝Ｄ１ｘサイクル数）。サイクル処理を複数サイクル行うことによってエッチングされる窒化ガリウム層１００の量が、厚みＤ２に相当する。

そのため、酸化金属層形成工程および酸化金属層除去工程を繰り返し実行する回数を調節することによって、所望のエッチング量（厚みＤ２と同じ量）を達成することができる。
たとえば、サイクル処理を１サイクル行うことによって窒化ガリウム層１００が０．３ｎｍエッチングされる場合、サイクル処理の実行回数を調整することで、窒化ガリウム層１００が１．５ｎｍエッチングされる基板処理を実行したり、窒化ガリウム層１００が１．８ｎｍエッチングされる基板処理を実行したりすることができる。すなわち、サイクル毎にナノメートル以下の精度で窒化ガリウム層１００のエッチング量を制御することができる。

また、この基板処理方法では、酸化ガリウム層１０１を選択的に除去するために水蒸気と反応性ガスとを含有するエッチングガスが用いられる。
この基板処理方法とは異なり、液体状態の水と反応性液体とを連続流で基板Ｗの第１主面Ｗ１に供給する構成であれば、液体状態の水と基板Ｗの第１主面Ｗ１との界面に凹凸が生じる。そのため、分子レベルでは基板Ｗの第１主面Ｗ１の各位置において基板Ｗの第１主面Ｗ１と水分子および反応性分子との衝突頻度にむらが生じる。

さらに、熱処理ユニット５では、熱処理中に基板Ｗが回転されないため、液体状態の水と反応性液体とを連続流で基板Ｗの第１主面Ｗ１に供給する場合、基板Ｗの第１主面Ｗ１を充分に乾燥できず、ウォータマークが発生するおそれがある。
水蒸気は、液体状態の水と比較して、基板Ｗの第１主面Ｗ１付近で拡散しやすい。そのため、水分子を基板Ｗの第１主面Ｗ１の各位置において均等に衝突させやすい。したがって、酸化ガリウム層１０１の除去に液体を用いる場合と比較して、基板Ｗの第１主面Ｗ１におけるエッチング量のむらをナノメートル以下の精度で抑制できる。特に、サイクル処理が複数サイクル実行される場合に、基板Ｗの第１主面Ｗ１におけるエッチング量のむらの抑制効果が顕著となる。

窒化金属層を構成する物質が、窒化ガリウム以外のＩＩＩ族金属の窒化物である場合であっても、上述したように、水蒸気および反応性ガスによるナノメートル以下の精度でのエッチングが可能である。
以上のように、サイクル処理を少なくとも１サイクル実行することによって、基板Ｗの第１主面Ｗ１の各位置においてナノメートル以下の精度でＩＩＩ族窒化金属層のエッチング量を良好に制御できる。

反応性ガスとして塩化水素ガスを用いる場合には、炭化シリコン膜を熱処理チャンバ３０の内壁に設け、塩化水素による腐食から熱処理チャンバを保護する必要がある。一方、反応性ガスとしてアンモニアガスを用いれば、炭化シリコン膜等の保護膜を熱処理チャンバ３０の内壁に設ける必要がない。そのため、基板処理装置１のコストの低減を図れる。
第１実施形態によれば、エッチングガスの全体を別のガスで置換するのではなく、エッチングガスを構成する水蒸気の供給を継続することで密閉処理空間ＳＰから反応性ガスが排除される（反応性ガス排除工程）。これにより、基板Ｗの第１主面Ｗ１に付着している反応性ガスの成分を水に吸着させて速やかに除去することができる。

第１実施形態によれば、反応性ガス排除工程の後、密閉処理空間ＳＰに存在する水蒸気を不活性ガスで置換することによって、密閉処理空間ＳＰから水蒸気が排除される（水排除工程）。そのため、水分子または水中に僅かに溶け込んでいる酸素分子による意図しない窒化金属層のエッチングを抑制できる。
第１実施形態によれば、酸化金属層形成工程の後で、かつ、酸化金属層除去工程の前に、基板Ｗの第１主面Ｗ１に不活性ガスを供給することによって、密閉処理空間ＳＰに存在する酸化性ガスを不活性ガスで置換される。これにより、酸化金属層除去工程の前に、密閉処理空間ＳＰから酸化性ガスが排除される（酸化性ガス排除工程）。そのため、酸化金属層除去工程における意図しない窒化金属層の酸化を抑制できる。

第１実施形態によれば、酸化金属層除去工程において、基板Ｗの第１主面Ｗ１に向けてエッチング流体供給ユニットから供給されるエッチングガスよりも低い温度に基板Ｗの温度が調整される（温度調整工程）。そのため、エッチングガスの温度が、基板Ｗの第１主面Ｗ１付近で低下するため、基板Ｗの第１主面Ｗ１付近において反応性分子および水分子の運動エネルギーが低下する。そのため、基板Ｗの第１主面Ｗ１に吸着された反応性分子および水分子が基板Ｗの第１主面Ｗ１から離れることが抑制される。言い換えると、基板Ｗの第１主面Ｗ１への反応性分子および水分子の吸着が促進される。これにより、窒化金属層のエッチング速度を高めることができる。その結果、サイクル処理の１サイクル当たりのエッチング量を１原子層または数原子層に維持しながら、窒化金属層のエッチング速度を高めることができる。

第１実施形態によれば、酸化金属層形成工程において、基板Ｗを酸化温度（第１温度）に加熱しながら基板Ｗの第１主面Ｗ１に向けて酸化性ガスを供給することによって、酸化金属層が形成される（加熱酸化工程）。そして、酸化金属層除去工程において、基板Ｗの温度がエッチング温度（第２温度）である状態でエッチング流体を基板Ｗの第１主面Ｗ１に向けて供給することによって、酸化金属層がエッチングされる（低温エッチング工程）。

具体的には、基板Ｗの温度が比較的高温な酸化温度（たとえば、１００℃以上で、かつ、４００℃以下）であるときに基板Ｗの第１主面Ｗ１の窒化金属層が酸化され、基板Ｗの温度が比較的低温なエッチング温度（たとえば、２５℃以上で、かつ、１００℃未満）であるときにエッチングが行われる。
そのため、酸化金属層形成工程において、窒化金属層の酸化速度を高めることができる。一方、酸化金属除去工程において基板Ｗの温度が比較的高温であれば、エッチング流体に僅かに含有される酸素が酸化力を有するところ、エッチングが比較的低温で行われる。そのため、酸化金属層除去工程において窒化金属層の意図しない酸化を抑制できる。

第１実施形態によれば、単一のホットプレート２０の加熱面２０ａに基板Ｗが載置された状態で、基板Ｗの加熱および基板Ｗの温度低下の両方が行われる。そのため、基板Ｗの温度を変化させるためにホットプレート２０とは別の部材に基板Ｗを移動させる構成と比較して、基板処理を簡略化できる。
また、第１実施形態によれば、コントローラ３によって、酸化金属層形成工程および酸化金属層除去工程を１サイクルとするサイクル処理が所望のサイクル数自動的に実行される。そのため、酸化金属層形成工程および酸化金属層除去工程を実行する回数を調節することによって、所望のエッチング量を達成することができる。

図８は、第１実施形態の熱処理ユニット５の変形例の模式的な断面図である。変形例に係る熱処理ユニット５は、ホットプレート２０に接触し、ホットプレート２０の温度を低下させるクールプレート７０を含んでいてもよい。クールプレート７０は、チャンバ本体３１の支持部３４とホットプレート２０との間に介在されている。クールプレート７０の内部には、冷媒（典型的には冷却水）が循環する冷媒経路（図示せず）が形成されている。

この変形例に係る熱処理ユニット５を用いて基板処理を行う場合、ホットプレート２０のヒータ出力を変更せずに、冷却水の循環を開始することによって速やかにホットプレート２０の温度を低下させることができる。すなわち、基板Ｗの温度を速やかに低下させることができる。
図９は、第１実施形態の処理ユニット２の変形例の模式的な断面図である。図９に示すように、処理ユニット２は、熱処理ユニット５によって加熱された基板Ｗをドライチャンバ４内で冷却する冷却ユニット８０と、ドライチャンバ４内で基板Ｗを搬送する室内搬送機構９０とをさらに含んでいてもよい。搬入搬出口４ａの近傍のドライチャンバ４内に冷却ユニット８０が配置されている。

冷却ユニット８０は、クールプレート８１と、クールプレート８１を貫通して上下動する複数のリフトピン８２と、リフトピン８２を上下動させるピン昇降駆動機構８３とを含む。クールプレート８１は、基板Ｗが載置される冷却面８１ａを有する。複数のリフトピン８２は、連結プレート８４によって連結されている。
クールプレート８１の内部には、冷媒（典型的には冷却水）が循環する冷媒経路（図示省略）が形成されている。複数のリフトピン８２は、冷却面８１ａよりも上方で基板Ｗを支持する上位置と、先端が冷却面８１ａよりも下方に没入する下位置との間で上下動される。

室内搬送機構９０は、ドライチャンバ４の内部で基板Ｗを搬送する。より具体的には、室内搬送機構９０は、冷却ユニット８０と熱処理ユニット５との間で基板Ｗを搬送する室内搬送ハンド９０Ｈを備えている。室内搬送ハンド９０Ｈは、冷却ユニット８０の複数のリフトピン８２との間で基板Ｗを受け渡しでき、かつ熱処理ユニット５のリフトピン４０との間で基板Ｗを受け渡しできるように構成されている。それにより、室内搬送ハンド９０Ｈは、冷却ユニット８０のリフトピン４０から基板Ｗを受け取って熱処理ユニット５のリフトピン４０にその基板Ｗを渡すように動作できる。さらに、室内搬送ハンド９０Ｈは、熱処理ユニット５のリフトピン４０から基板Ｗを受け取って冷却ユニット８０のリフトピン４０にその基板Ｗを渡すように動作できる。

搬送ロボットＣＲ（図１参照）が基板Ｗをドライチャンバ４に搬入するとき、シャッタ６は、搬入搬出口４ａを開放する開位置に制御される。その状態で、搬送ロボットＣＲのハンドＨがドライチャンバ４に進入し、基板Ｗをクールプレート８１の上方に配置する。すると、複数のリフトピン８２が上位置まで上昇し、搬送ロボットＣＲのハンドＨから基板Ｗを受け取る。その後、搬送ロボットＣＲのハンドＨはドライチャンバ４外へと後退する。

次に、室内搬送機構９０の室内搬送ハンド９０Ｈは、複数のリフトピン８２から基板Ｗを受け取って熱処理ユニット５へと基板Ｗを搬送する。このとき蓋３２は開位置（上位置）にあり、複数のリフトピン４０は受け取った基板Ｗを上位置で支持する。室内搬送ハンド９０Ｈが熱処理チャンバ３０から退避した後、リフトピン４０は下位置まで下降して、基板Ｗを加熱面２０ａ（図２を参照）に載置する。一方、蓋３２は、閉位置（下位置）へと下降し、ホットプレート２０を内包する密閉処理空間ＳＰを形成する。この状態で、基板Ｗに対する熱処理（たとえば、図４のステップＳ２～ステップＳ８）が行われる。

熱処理を終えると、蓋３２が開位置（上位置）へと上昇して熱処理チャンバ３０が開放される。さらに、複数のリフトピン４０が上位置へと上昇し、基板Ｗを加熱面２０ａの上方へと押し上げる。その状態で、室内搬送機構９０の室内搬送ハンド９０Ｈは、複数のリフトピン４０から基板Ｗを受け取って、冷却ユニット８０の複数のリフトピン８２へとその基板Ｗを搬送する。冷却ユニット８０は、受け取った基板Ｗを上位置で支持する。室内搬送ハンド９０Ｈの退避を待って、複数のリフトピン８２が下位置へと下降し、それにより、基板Ｗがクールプレート８１の冷却面８１ａに載置される。それにより、基板Ｗが冷却される。

基板Ｗの冷却を終えると、リフトピン８２が上位置へと上昇し、それにより、基板Ｗを冷却面８１ａの上方へと押し上げる。その状態で、シャッタ６が開かれ、搬送ロボットＣＲのハンドＨがドライチャンバ４へと進入し、上位置にあるリフトピン４０によって支持された基板Ｗの下方に配置される。その状態で、リフトピン４０が下降することにより、搬送ロボットＣＲのハンドＨに基板Ｗが渡される。基板Ｗを保持したハンドＨは、ドライチャンバ４外へと退避し、その後に、シャッタ６が搬入搬出口４ａを閉じる。

＜第２実施形態＞
以下では、この発明の第２実施形態に係る基板処理装置１Ｐの構成について説明する。
第２実施形態に係る基板処理装置１Ｐが、第１実施形態に係る基板処理装置１と主に異なる点は、基板処理装置１Ｐの熱処理ユニット５が、第１熱処理ユニット５Ａ（図１０を参照）および第２熱処理ユニット５Ｂ（図１１を参照）を含む点である。図１０は、第１熱処理ユニット５Ａの構成例を説明するための模式的な断面図である。図１１は、第２熱処理ユニット５Ｂの構成例を説明するための模式的な断面図である。図１０および図１１ならびに後述する図１２において、前述の図１～図９に示された構成と同等の構成については、図１等と同一の参照符号を付してその説明を省略する。

図１０を参照して、第１熱処理ユニット５Ａが、第１実施形態に係る熱処理ユニット５と主に異なる点は、第１熱処理ユニット５Ａには、第２流体ライン５１（図２を参照）が設けられておらず、第１熱処理ユニット５Ａの全ての流体導入ポート１０には、第１流体ライン５０が接続されている点である。つまり、第１熱処理ユニット５Ａに設けられている流体導入ポート１０は、全て、第１流体導入ポート１０Ａである。また、第１熱処理ユニット５Ａに設けられている流体排出ポート１５は、全て、主に酸化性ガスを排気する第１流体排出ポート１５Ａである。

以下では、第１熱処理ユニット５Ａに備えられた熱処理チャンバ３０、密閉処理空間ＳＰ、ホットプレート２０、および、リフトピン４０をそれぞれ、第１熱処理チャンバ３０Ａ（第１チャンバ）、第１密閉処理空間ＳＰ１、第１ホットプレート２０Ａ、および第１リフトピン４０Ａともいう。
図１１を参照して、第２熱処理ユニット５Ｂが、第１実施形態に係る熱処理ユニット５と主に異なる点は、第２熱処理ユニット５Ｂには、第１流体ライン５０が設けられておらず、第２熱処理ユニット５Ｂの全ての流体導入ポート１０には、第２流体ライン５１が接続されている点である。つまり、第２熱処理ユニット５Ｂに設けられている流体導入ポート１０は、全て、第２流体導入ポート１０Ｂである。また、第２熱処理ユニット５Ｂに設けられている流体排出ポート１５は、全て、主にエッチングガスを排気する第２流体排出ポート１５Ｂである。

以下では、第２熱処理ユニット５Ｂに備えられた熱処理チャンバ３０、密閉処理空間ＳＰ、ホットプレート２０、およびリフトピン４０をそれぞれ、第２熱処理チャンバ３０Ｂ（第２チャンバ）、第２密閉処理空間ＳＰ２、第２ホットプレート２０Ｂおよび第２リフトピン４０Ｂともいう。
第２実施形態に係る基板処理装置１Ｐによる基板処理は、第１実施形態に係る基板処理装置１とは異なる。具体的には、酸化金属層形成工程と、酸化金属層除去工程とが別々の熱処理ユニット５で実行される。図１２は、基板処理装置１Ｐによって実行される基板処理の一例を説明するための流れ図である。

基板処理装置１Ｐによる基板処理では、たとえば、図１２に示すように、まず、第１基板搬入工程（ステップＳ１１）、第１予備置換工程（ステップＳ１２）、酸化性ガス供給工程（ステップＳ１３）、酸化性ガス排除工程（ステップＳ１４）、第１基板搬出工程（ステップＳ１５）、第２基板搬入工程（ステップＳ１６）、第２予備置換工程（ステップＳ１７）、エッチングガス供給工程（ステップＳ１８）、水供給継続工程（ステップＳ１９）、および、水排除工程（ステップＳ２０）、第２基板搬出工程（ステップＳ２１）が、この順番で少なくとも１回ずつ実行される。

以下では、主に、図１０～図１２を参照する。
まず、未処理の基板Ｗは、搬送ロボットＩＲ，ＣＲ（図１参照）によってキャリヤＣから第１熱処理ユニット５Ａに搬入される（第１基板搬入工程：ステップＳ１１）。基板Ｗは、窒化ガリウムが露出する第１主面Ｗ１を上方に向けた状態で第１ホットプレート２０Ａの加熱面２０ａ上に載置される（第１基板載置工程）。

その後、第１熱処理チャンバ３０Ａの蓋３２を下降させることによって、チャンバ本体３１と蓋３２とによって形成される第１密閉処理空間ＳＰ１内で、第１ホットプレート２０Ａ上に基板Ｗが載置された状態となる。加熱面２０ａ上に載置された基板Ｗは、第１ホットプレート２０Ａによって、所定の酸化温度に加熱される（基板加熱工程）。所定の酸化温度は、たとえば、１００℃以上で、かつ、４００℃以下の温度である。第１ホットプレート２０Ａは、第１温度調節部材の一例であり、第１ホットプレート２０Ａの加熱面２０ａは、第１温度調節面の一例である。

第１密閉処理空間ＳＰ１が形成された状態で、第１流体排出バルブ６７および第１不活性ガスバルブ６２Ａが開かれる。これにより、複数の第１流体導入ポート１０Ａから第１密閉処理空間ＳＰ１に不活性ガスが導入される一方で、第１密閉処理空間ＳＰ１内の雰囲気が複数の第１流体排出ポート１５Ａを介して熱処理チャンバ３０の外部に排出される。つまり、第１密閉処理空間ＳＰ１に酸化性ガスが供給される前に、第１密閉処理空間ＳＰ１内の雰囲気が不活性ガスで置換される（第１予備置換工程：ステップＳ１２）。

不活性ガスの供給を所定の第１置換時間継続することによって、第１密閉処理空間ＳＰ１内の雰囲気が不活性ガスで充分に置換されて、第１密閉処理空間ＳＰ１に不活性ガスが充満する。所定の第１置換時間は、たとえば、１０秒以上で、かつ、１２０秒以下である。第１予備置換工程における不活性ガスの流量（第１予備置換流量）は、所定の第１流量である。第１流量は、たとえば、５Ｌ／ｍｉｎ以上で、かつ、５０Ｌ／ｍｉｎ以下である。第１予備置換工程における不活性ガスの流量は、複数の第１流体導入ポート１０Ａから第１密閉処理空間ＳＰ１に導入される不活性ガスの流量の合計を意味する。

第１密閉処理空間ＳＰ１に不活性ガスが充満している状態で、酸化性流体バルブ６３Ａが開かれる。これにより、複数の第１流体導入ポート１０Ａから第１密閉処理空間ＳＰ１にオゾンガスが導入され、基板Ｗの第１主面Ｗ１に向けてオゾンガスが供給される（酸化性ガス供給工程、オゾンガス供給工程：ステップＳ１３）。
複数の第１流体導入ポート１０Ａから吐出されたオゾンガスによって、基板Ｗの第１主面Ｗ１が処理される（酸化処理工程）。詳しくは、基板Ｗの第１主面Ｗ１から露出する窒化ガリウム層の表層に、１原子層または数原子層からなる酸化ガリウム層が形成される（酸化金属層形成工程、酸化ガリウム層形成工程）。第１密閉処理空間ＳＰ１へのオゾンガスの導入は、所定の酸化処理時間継続される。所定の酸化処理時間は、たとえば、１０秒以上で、かつ、１２０秒以下である。

酸化性ガス供給工程における酸化性ガスの流量は、所定の酸化流量である。酸化流量は、たとえば、５Ｌ／ｍｉｎ以上で、かつ、５０Ｌ／ｍｉｎ以下である。酸化性ガス供給工程における酸化性ガスの流量は、全ての第１流体導入ポート１０Ａから第１密閉処理空間ＳＰ１に導入される酸化性ガスの流量の合計を意味する。
第１密閉処理空間ＳＰ１への酸化性ガスの導入中、第１不活性ガス流量調整バルブ６４Ｂが制御されて、不活性ガスの流量は、第１分圧調整流量に調整される。第１分圧調整流量は、たとえば、第１流量よりも低い第２流量である。第２流量は、たとえば、５Ｌ／ｍｉｎ以上であり、５０Ｌ／ｍｉｎ以下である。第１分圧調整流量は、複数の第１流体導入ポート１０Ａから密閉処理空間ＳＰに導入される不活性ガスの流量の合計を意味する。

不活性ガスの流量を調整することによって、第１密閉処理空間ＳＰ１内におけるオゾンガスの分圧を、窒化ガリウム層の表層の１原子層または数原子層の部分を酸化するのに適した分圧に調整できる（オゾンガス分圧調整工程、酸化性ガス分圧調整工程）
オゾンガスの供給中においても第１流体排出バルブ６７が開かれた状態が継続されているため、第１密閉処理空間ＳＰ１内のオゾンガスは第１流体排出ライン５７から排気される。

オゾンガスで基板Ｗの第１主面Ｗ１を処理した後、酸化性流体バルブ６３Ａが閉じられる。これにより、複数の第１流体導入ポート１０Ａからの不活性ガスの吐出が継続される一方で、オゾンガスの吐出が停止される。
基板Ｗの主面に向けて不活性ガスを供給することで、第１密閉処理空間ＳＰ１内の雰囲気が不活性ガスで置換され、第１密閉処理空間ＳＰ１からオゾンガスが排除される（酸化性ガス排除工程：ステップＳ１４）。

酸化性流体バルブ６３Ａが閉じられると同時に、あるいは、酸化性流体バルブ６３Ａが閉じられた後、第１不活性ガス流量調整バルブ６２Ｂが制御されて、不活性ガスの流量が、所定の酸化性流体排除流量に変更される。酸化性流体排除流量は、たとえば、第１流量である。酸化性流体排除流量は、複数の第１流体導入ポート１０Ａから第１密閉処理空間ＳＰ１に導入される不活性ガスの流量の合計を意味する。

その後、酸化処理済みの基板Ｗが第１熱処理ユニット５Ａ外へと搬出される（ステップＳ１５：第１基板搬出工程）。
第１熱処理ユニット５Ａから搬出された基板Ｗは、搬送ロボットＣＲによって、第２熱処理ユニット５Ｂに搬入される（ステップＳ１６：第２基板搬入工程）。基板Ｗは、第１主面Ｗ１を上方に向けた状態で第２ホットプレート２０Ｂの加熱面２０ａ上に載置される（第２基板載置工程）。

その後、第２熱処理チャンバ３０Ｂの蓋３２を下降させることによって、チャンバ本体３１と蓋３２とによって形成される第２密閉処理空間ＳＰ２内で、第２ホットプレート２０Ｂ上に基板Ｗが載置された状態となる。加熱面２０ａ上に載置された基板Ｗの温度は、第２ホットプレート２０Ｂによって、所定のエッチング温度に調節される（温度調節工程）。所定のエッチング温度は、たとえば、２５℃以上で、かつ、１００℃未満の温度である（低温加熱工程）。第２ホットプレート２０Ｂは、第１温度調節部材よりも低温である第２温度調節部材の一例であり、第２ホットプレート２０Ｂの加熱面２０ａは、第２温度調節面の一例である。

第２熱処理チャンバ３０Ｂに搬入される基板Ｗが既にエッチング温度よりも低い温度に冷却されている場合、基板Ｗは、第２ホットプレート２０Ｂの加熱面２０ａに載置されることでエッチング温度にまで加熱される。逆に、第２熱処理チャンバ３０Ｂに搬入される基板Ｗの温度がエッチング温度よりも高い場合、基板Ｗは、第２ホットプレート２０Ｂの加熱面２０ａに載置されることでエッチング温度にまで冷却される。

第２密閉処理空間ＳＰ２が形成された状態で、第２流体排出バルブ６８および第２不活性ガスバルブ６４Ａが開かれる。これにより、複数の第２流体導入ポート１０Ｂから第２密閉処理空間ＳＰ２に不活性ガスが導入される一方で、第２密閉処理空間ＳＰ２内の雰囲気が複数の第２流体排出ポート１５Ｂを介して第２熱処理チャンバ３０Ｂの外部に排出される。つまり、第２密閉処理空間ＳＰ２に酸化性ガスが供給される前に、第２密閉処理空間ＳＰ２内の雰囲気が不活性ガスで置換される（第２予備置換工程：ステップＳ１７）。

不活性ガスの供給を所定の第２置換時間継続することによって、第２密閉処理空間ＳＰ２内の雰囲気が不活性ガスで充分に置換されて、第２密閉処理空間ＳＰ２に不活性ガスが充満する。所定の第２置換時間は、たとえば、３０秒である。第２予備置換工程における不活性ガスの流量（第２予備置換流量）は、たとえば、５Ｌ／ｍｉｎ以上で、かつ、５０Ｌ／ｍｉｎ以下である。第２予備置換流量は、第１予備置換流量と同じ第１流量であってもよい。第２予備置換工程における不活性ガスの流量は、全ての第２流体導入ポート１０Ｂから第２密閉処理空間ＳＰ２に導入される不活性ガスの流量の合計を意味する。

基板Ｗの温度がエッチング温度に達した後、水バルブ６５Ａおよび反応性ガスバルブ６６Ａが開かれる。これにより、複数の第２流体導入ポート１０Ｂから第２密閉処理空間ＳＰ２にエッチングガス（水蒸気およびアンモニアガスの混合ガス）が供給される（エッチングガス供給工程：ステップＳ１８）。
複数の第２流体導入ポート１０Ｂから吐出されたエッチングガスによって、基板Ｗの第１主面Ｗ１が処理される（エッチング処理工程）。詳しくは、基板Ｗの第１主面Ｗ１に形成された酸化ガリウム層がエッチングされて、酸化ガリウム層が選択的に除去される（酸化金属層除去工程、酸化ガリウム層除去工程）。酸化金属層除去工程では、基板Ｗの温度がエッチング温度である状態で酸化ガリウム層がエッチングされる（低温エッチング工程）。

第２密閉処理空間ＳＰ２へのエッチングガスの導入は、所定のエッチング処理時間継続される。所定のエッチング処理時間は、たとえば、１０秒以上で、かつ、１２０秒以下である。
エッチングガス供給工程における水蒸気の流量は、所定の水蒸気流量である。水蒸気流量は、たとえば、５Ｌ／ｍｉｎ以上で、かつ、５０Ｌ／ｍｉｎ以下である。エッチングガス供給工程における水蒸気の流量は、全ての第２流体導入ポート１０Ｂから第２密閉処理空間ＳＰ２に導入される水蒸気の流量の合計を意味する。

エッチングガス供給工程におけるアンモニアガスの流量は、所定のアンモニア流量である。アンモニア流量は、たとえば、５Ｌ／ｍｉｎ以上で、かつ、５０Ｌ／ｍｉｎ以下である。エッチングガス供給工程におけるアンモニアガスの流量は、全ての第２流体導入ポート１０Ｂから第２密閉処理空間ＳＰ２に導入されるアンモニアガスの流量の合計を意味する。

複数の第２流体導入ポート１０Ｂから第２密閉処理空間ＳＰ２にエッチングガスが導入されている間、第２不活性ガス流量調整バルブ６４Ｂが制御され、不活性ガスの流量は、第２分圧調整流量に調整される。第２分圧調整流量は、予備置換流量よりも低く、たとえば、第２流量である。第２分圧調整流量は、複数の第２流体導入ポート１０Ｂから密閉処理空間ＳＰに導入される不活性ガスの流量の合計を意味する。

不活性ガスの流量を低減することによって、第２密閉処理空間ＳＰ２内における水蒸気の分圧およびアンモニアガスの分圧を、酸化ガリウム層の選択的なエッチングに適した分圧に調整できる（エッチングガス分圧調整工程）。
複数の第２流体導入ポート１０Ｂから吐出される水蒸気の温度は、エッチングガス供給工程における基板Ｗの温度（エッチング温度）よりも高い。そのため、基板Ｗの第１主面Ｗ１の近傍では、水蒸気の温度が低下し、微細なミスト状の水が形成される。この微細なミスト状の水に溶け込むアンモニアガスの濃度が１×１０^－６ｍｏｌ／Ｌ以上で、かつ、１５ｍｏｌ／Ｌ以下であれば、１原子または数原子層の厚みを有する酸化ガリウム層の選択的なエッチングが達成される。この微細なミスト状の水に溶け込むアンモニアガスの濃度は、１ｍｏｌ／Ｌであることが特に好ましい。

基板Ｗの第１主面Ｗ１から酸化ガリウム層が除去された後、水バルブ６５Ａが開かれた状態に維持される一方で、反応性ガスバルブ６６Ａが閉じられる。これにより、複数の第２流体導入ポート１０Ｂから第２密閉処理空間ＳＰ２へのアンモニアガスの導入が停止され、複数の第２流体導入ポート１０Ｂから第２密閉処理空間ＳＰ２への水蒸気の導入が継続される（水蒸気供給継続工程：ステップＳ１９）。第２密閉処理空間ＳＰ２への水蒸気の導入を継続することによって、第２密閉処理空間ＳＰ２から反応性ガスが排除される（反応性ガス排除工程、アンモニアガス排除工程）。

反応性ガスの供給停止後、第２密閉処理空間ＳＰ２への水蒸気の導入は、所定の水供給継続時間継続される。所定の水供給継続時間は、たとえば、１０秒以上で、かつ、１２０秒以下である。
第２密閉処理空間ＳＰ２への水蒸気の供給が継続されている間、不活性ガスの流量は、所定のアンモニアガス排除流量に調整される。アンモニアガス排除流量は、たとえば、第２分圧調整流量と等しく第２流量である。水蒸気供給継続工程における不活性ガスの流量は、複数の第２流体導入ポート１０Ｂから第２密閉処理空間ＳＰ２に導入される不活性ガスの流量の合計を意味する。

水蒸気の供給が所定の水供給継続時間継続された後、水バルブ６５Ａが閉じられる。これにより、第２密閉処理空間ＳＰ２への水蒸気の供給が停止される。その一方で、第２密閉処理空間ＳＰ２への不活性ガスの供給が継続されるため、第２密閉処理空間ＳＰ２から水蒸気が排除される（水排除工程、水蒸気排除工程：ステップＳ２０）。
水バルブ６５Ａが閉じられると同時に、あるいは、水バルブ６５Ａが閉じられた後、不活性ガスの流量が、所定の水排除流量に変更される。水排除流量は、たとえば、第１流量である。水排除工程における不活性ガスの流量は、全ての第２流体導入ポート１０Ｂから第２密閉処理空間ＳＰ２に導入される不活性ガスの流量の合計を意味する。

その後、再び、第１基板搬入工程（ステップＳ１１）～第２基板搬出工程（ステップＳ２１）が１回ずつ以上実行されてもよい。図１２における「Ｎ」は、０以上の整数（Ｎ＝０，１，２・・・）を意味している。サイクル処理が合計で１回以上行われ、エッチング処理済みの基板Ｗが第２熱処理ユニット５Ｂ外へと搬出する（ステップＳ２１：第２基板搬出工程）。その後、最後の第２基板搬出工程では、基板Ｗ、搬送ロボットＣＲから搬送ロボットＩＲへと渡され、搬送ロボットＩＲによって、キャリヤＣに収納される。

第２実施形態によれば、第１実施形態と同様の効果を奏する。ただし、第２実施形態によれば、基板Ｗの温度調節は、第１ホットプレート２０Ａの加熱面２０ａ上で行われた後、第２ホットプレート２０Ｂの加熱面２０ａ上で行われる。つまり、２回の温度調節（たとえば、基板Ｗの加熱と冷却）が別々の部材（第１ホットプレート２０Ａおよび第２ホットプレート２０Ｂ）によって行われる。そのため、第１実施形態のように単一のホットプレート２０の加熱面２０ａの温度を変化させることで基板Ｗの温度を調節する構成と比較して、基板Ｗの温度調節に要する時間を短縮できる。

第２実施形態においても、第１実施形態の変形例（図８および図９を参照）を適用することが可能である。その場合、第１基板搬出工程（ステップＳ１５）および第２基板搬出工程（ステップＳ２１）において、基板Ｗは、搬送ロボットＣＲによって処理ユニット２から搬出される前に、クールプレート７０，８１によって、常温にまで冷却される。
＜その他の実施形態＞
この発明は、以上に説明した実施形態に限定されるものではなく、さらに他の形態で実施することができる。

たとえば、上述の実施形態では、酸化金属層除去工程において水蒸気が用いられる。しかしながら、酸化金属層除去工程では、エッチング流体として、水蒸気、ミスト状態の水および反応性ガスの混合流体が用いられてもよいし、ミスト状態の水および反応性ガスの混合流体が用いられてもよい。
ただし、上述の各実施形態のように第２流体導入ポート１０Ｂから吐出されるエッチングガスに含有される水蒸気である場合、ミスト状態の水を用いた場合と比較して、基板Ｗの第１主面Ｗ１にバルク状態（微小なサイズの液滴状態）の水が付着しにくい。したがって、エッチングガスに含有される水として水蒸気を用いる構成であれば、基板Ｗの第１主面Ｗ１の各位置に水分子を一層むらなく衝突させることができる。

また、酸化金属形成工程では、必ずしもオゾンガス等の酸化性ガスを用いる必要はなく、過酸化水素水等の酸化性液体を用いることも可能である。酸化性液体が過酸化水素水である場合、過酸化水素水中の過酸化水素の濃度は、１ｐｐｍ以上で、かつ、１００ｐｐｍ以下であることが好ましい。酸化性ガスおよび酸化性液体をまとめて酸化性流体をいう。
酸化金属形成工程では、空気中の酸素をＵＶ照射して励起することによって生成されるＯラジカルを用いて金属層を形成してもよい。酸化金属形成工程では、ＵＶ照射によよって形成されるＯラジカルと、酸化性流体とを組み合わせてもよい。

上述の実施形態では、基板処理装置１，１Ｐが、搬送ロボットＩＲ，ＣＲと、処理ユニット２と、コントローラ３とを備えている。しかしながら、単一の処理ユニット２が、本発明の基板処理装置を構成していてもよい。言い換えると、処理ユニット２が基板処理装置の一例であってもよい。
上述の各実施形態では、不活性ガスおよび酸化性ガスが共通の第１流体ライン５０を通って、第１流体導入ポート１０Ａから熱処理チャンバ３０（第１熱処理チャンバ３０Ａ）内に導入され、不活性ガス、水蒸気および反応性ガスが共通の第２流体ライン５１を通って、第２流体導入ポート１０Ｂから熱処理チャンバ３０（第２熱処理チャンバ３０Ｂ）内に導入される。しかしながら、各流体は、第１流体ライン５０や第２流体ライン５１のような共通ラインを通らずに、流体導入ポート１０に直接接続された不活性ガスライン、酸化性ガスライン、水ライン、反応性ガスライン等から流体導入ポート１０に送られてもよい。また、第１流体ライン５０および第２流体ライン５１には、流体を混合するためのミキシングバルブが設けられていてもよい。

また、各流体が、熱処理チャンバ３０（第１熱処理チャンバ３０Ａ、第２熱処理チャンバ３０Ｂ）内に設けられたノズルから吐出されるように構成されていてもよい。
また、エッチングガス（エッチング流体）は、第２流体ライン５１内で混合される必要はなく、予め混合されたエッチングガス（エッチング流体）が、供給源から第２流体ライン５１等に供給されてもよい。

酸化金属層除去工程における基板Ｗの温度（エッチング温度）が常温（たとえば、２５℃）である場合、第１実施形態の基板処理では、ホットプレート２０による加熱を停止することで、基板Ｗの温度を低下させてもよい。
酸化金属層除去工程における基板Ｗの温度（エッチング温度）が常温（たとえば、２５℃）である場合、第２実施形態の基板処理では、第２ホットプレート２０Ｂによる加熱を行う必要がない。

その他、特許請求の範囲に記載した範囲で種々の変更を行うことができる。

１ ：基板処理装置
１Ｐ ：基板処理装置
２ ：処理ユニット（基板処理装置）
３ ：コントローラ
１０ ：流体導入ポート
１０Ａ ：第１流体導入ポート
１０Ｂ ：第２流体導入ポート
２０ ：ホットプレート（温度調節部材）
２０Ａ ：第１ホットプレート（第１温度調節部材）
２０Ｂ ：第２ホットプレート（第２温度調節部材）
２０ａ ：加熱面（温度調節面、第１温度調節面、第２温度調節面）
３０ ：熱処理チャンバ（チャンバ）
３０Ａ ：第１熱処理チャンバ（第１チャンバ）
３０Ｂ ：第２熱処理チャンバ（第２チャンバ）
５０ ：第１流体ライン（酸化性流体供給ユニット）
５１ ：第２流体ライン（エッチング流体供給ユニット）
５３ ：酸化性流体ライン（酸化性流体供給ユニット）
５５ ：水ライン（エッチング流体供給ユニット）
５６ ：反応性ガスライン（エッチング流体供給ユニット）
６３Ａ ：酸化性流体バルブ（酸化性流体供給ユニット）
６５Ａ ：水バルブ（エッチング流体供給ユニット）
６６Ａ ：反応性ガスバルブ（エッチング流体供給ユニット）
１００ ：窒化ガリウム層（金属層）
１０１ ：酸化ガリウム層（酸化金属層）
ＳＰ ：密閉処理空間（基板の主面に接する空間）
ＳＰ１ ：第１密閉処理空間
ＳＰ２ ：第２密閉処理空間
Ｗ ：基板
Ｗ１ ：第１主面

その結果、基板の主面の各位置においてナノメートル以下の精度で金属層のエッチング量を良好に制御できる。
この発明の他の実施形態では、前記基板処理装置が、前記酸化性流体供給ユニットおよび前記エッチング流体供給ユニットを制御するコントローラをさらに含む。前記コントローラが、前記酸化性流体供給ユニットから基板の主面に向けて前記酸化性流体を供給することによって、１原子層または数原子層からなる前記酸化金属層を前記金属層の表層に形成する酸化金属層形成工程と、前記エッチング流体供給ユニットから前記基板の主面に向けてエッチング流体を供給することによって、前記酸化金属層をエッチングして前記基板の主面から選択的に除去する酸化金属層除去工程とを実行するようにプログラムされている。そして、前記酸化金属層形成工程および前記酸化金属層除去工程を１サイクルとするサイクル処理が少なくとも１サイクル実行されることによって、サイクル毎にナノメートル以下の精度で前記金属層のエッチング量を制御する。

この発明の他の実施形態では、前記温度調節部材が、単一の前記温度調節面を有し、当該単一の温度調節面上に前記基板を載置している状態で、前記基板の温度を、前記第１温度と前記第２温度とに調節するように構成されている。
この基板処理装置によれば、単一の温度調節面に基板が載置された状態で、基板の加熱および基板の温度低下の両方が行われる。そのため、基板の温度を変化させるために加熱部材とは別の部材に基板を移動させる構成と比較して、基板処理を簡略化できる。

Claims (20)

1. 金属層を主面に有する基板を処理する基板処理方法であって、
   前記基板の主面に向けて酸化性流体を供給することによって、１原子層または数原子層からなる酸化金属層を前記金属層の表層に形成する酸化金属層形成工程と、
   ガス状態の水およびミスト状態の水の少なくともいずれかと、前記水とともに前記酸化金属層と反応する反応性ガスとを含有するエッチング流体を前記基板の主面に向けて供給することによって、前記酸化金属層をエッチングして前記基板から選択的に除去する酸化金属層除去工程とを含み、
   前記酸化金属層形成工程および前記酸化金属層除去工程を１サイクルとするサイクル処理を少なくとも１サイクル実行することによって、サイクル毎にナノメートル以下の精度で前記金属層のエッチング量を制御する、基板処理方法。
2. 前記酸化金属層除去工程の後、前記基板の主面へのガス状態の水およびミスト状態の水の少なくともいずれかの供給を継続して、前記基板の主面に接する空間から前記反応性ガスを排除する反応性ガス排除工程をさらに含む、請求項１に記載の基板処理方法。
3. 前記反応性ガス排除工程の後、前記基板の主面に接する空間に存在する水を不活性ガスで置換することによって、前記基板の主面に接する空間から水を排除する水排除工程をさらに含む、請求項２に記載の基板処理方法。
4. 前記酸化金属層形成工程の後で、かつ、前記酸化金属層除去工程の前に、前記基板の主面に向けて不活性ガスを供給することによって、前記基板の主面に接する空間に存在する前記酸化性流体を不活性ガスで置換して、前記基板の主面に接する空間から前記酸化性流体を排除する酸化性流体排除工程をさらに含む、請求項１～３のいずれか一項に記載の基板処理方法。
5. 前記酸化金属層除去工程が、エッチング流体供給ユニットから前記基板の主面に向けてエッチング流体を供給するエッチング流体供給工程と、前記エッチング流体供給ユニットから供給されるエッチング流体よりも低い温度に前記基板の温度を調整する温度調整工程とを含む、請求項１～４のいずれか一項に記載の基板処理方法。
6. 前記酸化金属層形成工程が、前記基板を加熱しながら前記基板の主面に向けて前記酸化性流体を供給することによって、前記酸化金属層を形成する加熱酸化工程を含み、
   前記酸化金属層除去工程が、前記酸化金属層形成工程における前記基板の温度よりも前記基板の温度が低い状態で前記エッチング流体を前記基板の主面に向けて供給することによって、前記酸化金属層をエッチングする低温エッチング工程を含む、請求項１～５のいずれか一項に記載の基板処理方法。
7. 前記加熱酸化工程における前記基板の温度が１００℃以上で、かつ、４００℃以下であり、前記低温エッチング工程における前記基板の温度が２５℃以上で、かつ、１００℃未満である、請求項６に記載の基板処理方法。
8. 前記加熱酸化工程において、前記基板の主面に向けて前記酸化性流体を供給しながらチャンバ内に配置された加熱部材の加熱面に前記基板を載置することによって、前記基板が加熱され、
   前記低温エッチング工程において、前記基板が前記加熱面に載置されている状態を維持しながら前記加熱部材の温度を低下させることで、前記基板の温度が低下する、請求項６または７に記載の基板処理方法。
9. 前記加熱酸化工程において、前記基板の主面に向けて前記酸化性流体を供給しながら第１チャンバ内に配置された第１温度調節部材の第１温度調節面に前記基板を載置することによって、前記基板が加熱され、
   前記低温エッチング工程において、前記基板を前記第１温度調節面から移動させて第２チャンバ内に配置され前記第１温度調節部材よりも低温である第２温度調節部材の第２温度調節面に前記基板を載置することによって、前記基板の温度が低下される、請求項６または７に記載の基板処理方法。
10. 前記酸化金属層形成工程において形成された前記酸化金属層の厚みが５ｎｍ以下である、請求項１～９のいずれか一項に記載の基板処理方法。
11. 前記金属層が、ＩＩＩ族金属を含有する窒化金属層を含む、請求項１～１０のいずれか一項に記載の基板処理方法。
12. 前記窒化金属層が、窒化ガリウム層である、請求項１１に記載の基板処理方法。
13. 前記エッチング流体に含有される水がガス状態の水である、請求項１～１２のいずれか一項に記載の基板処理方法。
14. 前記反応性ガスが、アンモニアガスである、請求項１～１３のいずれか一項に記載の基板処理方法。
15. 金属層を主面に有する基板を処理する基板処理装置であって、
    前記基板が載置される温度調節面を有し、前記温度調節面に載置された前記基板の温度を、所定の第１温度と前記第１温度よりも低温の第２温度とに調節する温度調節部材と、
    前記温度調節部材を収容するチャンバと、
    前記チャンバ内に酸化性流体を供給し、１原子層または数原子層からなる酸化金属層を前記金属層の表層に形成する酸化性流体供給ユニットと、
    ガス状態の水およびミスト状態の水の少なくともいずれかと、前記水とともに前記酸化金属層と反応する反応性ガスとを含有するエッチング流体を前記チャンバ内に供給し、前記酸化金属層を選択的にエッチングするエッチング流体供給ユニットとを含む、基板処理装置。
16. 前記酸化性流体供給ユニットおよび前記エッチング流体供給ユニットを制御するコントローラとを含み、
    前記コントローラが、前記酸化性流体供給ユニットから基板の主面に向けて前記酸化性流体を１原子層または数原子層からなる前記酸化金属層を前記金属層の表層に形成する酸化金属層形成工程と、前記エッチング流体供給ユニットから前記基板の主面に向けてエッチング流体を供給することによって、前記酸化金属層をエッチングして前記基板の主面から選択的に除去する酸化金属層除去工程とを実行するようにプログラムされており、
    前記酸化金属層形成工程および前記酸化金属層除去工程を１サイクルとするサイクル処理が少なくとも１サイクル実行されることによって、サイクル毎にナノメートル以下の精度で前記金属層のエッチング量を制御する、請求項１５に記載の基板処理装置。
17. 前記エッチング流体供給ユニットは、前記チャンバ内で開口する流体導入ポートを介して前記チャンバ内にエッチング流体を供給するように構成されており、
    前記第２温度が、前記流体導入ポートを介して前記チャンバ内に導入されるエッチング流体の温度よりも低い、請求項１５または１６に記載の基板処理装置。
18. 前記温度調節部材が、単一の前記温度調節面を有し、当該単一の温度調節面上に前記基板を際している状態で、前記基板の温度を、前記第１温度と前記第２温度とに調節するように構成されている、請求項１５～１７のいずれか一項に記載の基板処理装置。
19. 前記温度調節部材が、前記温度調節面としての第１温度調節面を有し、前記第１温度調節面に載置された前記基板を前記第１温度に調節する第１温度調節部材と、前記温度調節面としての第２温度調節面を有し、前記第２温度調節面に載置された前記基板を前記第２温度に調節する第２温度調節部材とを有し、
    前記チャンバが、前記第１温度調節部材を収容する第１チャンバと、前記第２温度調節部材を収容する第２チャンバとを有し、
    前記酸化性流体供給ユニットが、前記第１チャンバ内に酸化性流体を供給するように構成されており、
    前記エッチング流体供給ユニットが、前記第２チャンバ内にエッチング流体を供給するように構成されている、請求項１５～１７のいずれか一項に記載の基板処理装置。
20. 前記第１温度が１００℃以上で、かつ、４００℃以下であり、前記第２温度が２５℃以上で、かつ、１００℃未満である、請求項１５～１９のいずれか一項に記載の基板処理装置。

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