特許 7514478 ウエハ処理装置及びウエハ処理方法

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】

(24)【登録日】2024-07-03

(45)【発行日】2024-07-11

(54)【発明の名称】ウエハ処理装置及びウエハ処理方法

(51)【国際特許分類】

   H01L 21/205 20060101AFI20240704BHJP

   H01L 21/368 20060101ALI20240704BHJP

   H01L 21/365 20060101ALI20240704BHJP

   C23C 16/448 20060101ALI20240704BHJP

   C23C 16/455 20060101ALI20240704BHJP

【ＦＩ】

H01L21/205

H01L21/368 Z

H01L21/365

C23C16/448

C23C16/455

【請求項の数】 10

(21)【出願番号】P 2020202094

(22)【出願日】2020-12-04

(65)【公開番号】P2022089583

(43)【公開日】2022-06-16

【審査請求日】2023-04-17

(73)【特許権者】

【識別番号】000004260

【氏名又は名称】株式会社デンソー

(73)【特許権者】

【識別番号】000003207

【氏名又は名称】トヨタ自動車株式会社

(73)【特許権者】

【識別番号】520124752

【氏名又は名称】株式会社ミライズテクノロジーズ

(73)【特許権者】

【識別番号】504255685

【氏名又は名称】国立大学法人京都工芸繊維大学

(74)【代理人】

【識別番号】110000110

【氏名又は名称】弁理士法人 快友国際特許事務所

(72)【発明者】

【氏名】永岡 達司

(72)【発明者】

【氏名】三宅 裕樹

(72)【発明者】

【氏名】西中 浩之

(72)【発明者】

【氏名】梶田 優気

(72)【発明者】

【氏名】吉本 昌広

【審査官】▲はま▼中 信行

(56)【参考文献】

【文献】特開２０１７－０５４６５４（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１９－１１９９２５（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０２０－０９２１２５（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１０－２７２８０７（ＪＰ，Ａ）

【文献】特表２００７－５３１２５６（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１８－１４２６３７（ＪＰ，Ａ）

【文献】特許第５５６５６７３（ＪＰ，Ｂ２）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｈ０１Ｌ ２１／２０５

Ｈ０１Ｌ ２１／３６８

Ｈ０１Ｌ ２１／３６５

Ｃ２３Ｃ １６／４４８

Ｃ２３Ｃ １６／４５５

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

ウエハの表面にミストを供給して前記ウエハを処理するウエハ処理装置であって、
内部に前記ウエハが配置される炉と、
前記炉内にガスを流すガス供給装置と、
前記炉内に第１ミストを供給する第１ミスト供給装置と、
前記炉内に第２ミストを供給する第２ミスト供給装置と、
制御装置、
を有し、
前記ガス供給装置が、
前記炉内に第１ガスを流す第１ガス供給装置と、
前記炉内に第２ガスを流す第２ガス供給装置、
を有し、
前記制御装置が、前記第１ガス供給装置によって前記炉内に前記第１ガスを流すとともに前記第１ミスト供給装置によって前記炉内に前記第１ミストを供給する第１処理工程を実施し、
前記制御装置が、前記第１処理工程よりも後に、前記第２ガス供給装置によって前記炉内に前記第２ガスを流すとともに前記第２ミスト供給装置によって前記炉内に前記第２ミストを供給する第２処理工程を実施し、
前記制御装置が、前記第１処理工程の終了時に、前記第１ガス供給装置が前記炉内に前記第１ガスを流している状態で、前記第１ミスト供給装置から前記炉内への前記第１ミストの供給を停止し、
前記第１処理工程から前記第２処理工程に移行するときに、前記制御装置が、前記第１ガス供給装置から前記炉内への前記第１ガスの供給を停止する前に前記第２ガス供給装置から前記炉内への前記第２ガスの供給を開始し、前記第２ガス供給装置から前記炉内への前記第２ガスの供給を開始した後に前記第１ガス供給装置から前記炉内への前記第１ガスの供給を停止するガス切り換え処理を実行し、
前記制御装置が、前記第２処理工程の開始時に、前記ガス供給装置が前記炉内に前記ガスを流している状態で、前記第２ミスト供給装置から前記炉内への前記第２ミストの供給を開始する、
ウエハ処理装置。

【請求項2】

前記制御装置が、前記第１ミスト供給装置から前記炉内への前記第１ミストの供給量を減少させた後に、前記ガス切り換え処理を実行する、請求項１のウエハ処理装置。

【請求項3】

前記制御装置が、前記第２ミスト供給装置から前記炉内への前記第２ミストの供給量を増加させる前に、前記ガス切り換え処理を実行する、請求項１または２のウエハ処理装置。

【請求項4】

前記制御装置が、前記第１ミスト供給装置から前記炉内への前記第１ミストの供給量を減少させる前に、前記ガス切り換え処理を実行する、請求項１のウエハ処理装置。

【請求項5】

前記制御装置が、前記第２ミスト供給装置から前記炉内への前記第２ミストの供給量を増加させた後に、前記ガス切り換え処理を実行する、請求項１のウエハ処理装置。

【請求項6】

ウエハの表面にミストを供給して前記ウエハを処理するウエハ処理装置であって、
内部に前記ウエハが配置される炉と、
前記炉内にガスを流すガス供給装置と、
前記炉内に第１ミストを供給する第１ミスト供給装置と、
前記炉内に第２ミストを供給する第２ミスト供給装置と、
制御装置、
を有し、
前記制御装置が、前記ガス供給装置によって前記炉内に前記ガスを流すとともに前記第１ミスト供給装置によって前記炉内に前記第１ミストを供給する第１処理工程を実施し、
前記制御装置が、前記第１処理工程よりも後に、前記ガス供給装置によって前記炉内に前記ガスを流すとともに前記第２ミスト供給装置によって前記炉内に前記第２ミストを供給する第２処理工程を実施し、
前記制御装置が、前記第１処理工程の終了時に、前記ガス供給装置が前記炉内に前記ガスを流している状態で、前記第１ミスト供給装置から前記炉内への前記第１ミストの供給を停止し、
前記制御装置が、前記第２処理工程の開始時に、前記ガス供給装置が前記炉内に前記ガスを流している状態で、前記第２ミスト供給装置から前記炉内への前記第２ミストの供給を開始し、
前記第１処理工程から前記第２処理工程に移行するときに、前記制御装置が、前記第１ミスト供給装置から前記炉内への前記第１ミストの供給を停止した後に、前記第２ミスト供給装置から前記炉内への前記第２ミストの供給を開始する、
ウエハ処理装置。

【請求項7】

ウエハの表面にミストを供給して前記ウエハを処理するウエハ処理装置であって、
内部に前記ウエハが配置される炉と、
前記炉内にガスを流すガス供給装置と、
前記炉内に第１ミストを供給する第１ミスト供給装置と、
前記炉内に第２ミストを供給する第２ミスト供給装置と、
制御装置、
を有し、
前記制御装置が、前記ガス供給装置によって前記炉内に前記ガスを流すとともに前記第１ミスト供給装置によって前記炉内に前記第１ミストを供給する第１処理工程を実施し、
前記制御装置が、前記第１処理工程よりも後に、前記ガス供給装置によって前記炉内に前記ガスを流すとともに前記第２ミスト供給装置によって前記炉内に前記第２ミストを供給する第２処理工程を実施し、
前記制御装置が、前記第１処理工程の終了時に、前記ガス供給装置が前記炉内に前記ガスを流している状態で、前記第１ミスト供給装置から前記炉内への前記第１ミストの供給を停止し、
前記制御装置が、前記第２処理工程の開始時に、前記ガス供給装置が前記炉内に前記ガスを流している状態で、前記第２ミスト供給装置から前記炉内への前記第２ミストの供給を開始し、
前記第１処理工程から前記第２処理工程に移行するときに、前記制御装置が、前記第１ミスト供給装置から前記炉内への前記第１ミストの供給を停止する前に前記第２ミスト供給装置から前記炉内への前記第２ミストの供給を開始し、前記第２ミスト供給装置から前記炉内への前記第２ミストの供給を開始した後に前記第１ミスト供給装置から前記炉内への前記第１ミストの供給を停止する、
ウエハ処理装置。

【請求項8】

前記第１処理工程から前記第２処理工程に移行するときに、前記制御装置が、前記第１ミストの供給量を、第１の値から第２の値に低下させて前記第２の値に維持した後に前記第１ミストの供給を停止し、
前記第１処理工程から前記第２処理工程に移行するときに、前記制御装置が、前記第２ミストの供給を開始した後に、前記第２ミストの供給量を、第３の値に維持した後に第４の値に増加させ、
前記第１ミストの供給量を第２の値に維持する期間と前記第２ミストの供給量を前記第３の値に維持する期間が重複している、請求項７のウエハ処理装置。

【請求項9】

ウエハの表面にミストを供給して前記ウエハを処理するウエハ処理装置であって、
内部に前記ウエハが配置される炉と、
前記炉内にガスを流すガス供給装置と、
前記炉内に第１ミストを供給する第１ミスト供給装置と、
前記炉内に第２ミストを供給する第２ミスト供給装置と、
制御装置、
を有し、
前記制御装置が、前記ガス供給装置によって前記炉内に前記ガスを流すとともに前記第１ミスト供給装置によって前記炉内に前記第１ミストを供給する第１処理工程を実施し、
前記制御装置が、前記第１処理工程よりも後に、前記ガス供給装置によって前記炉内に前記ガスを流すとともに前記第２ミスト供給装置によって前記炉内に前記第２ミストを供給する第２処理工程を実施し、
前記制御装置が、前記第１処理工程の終了時に、前記ガス供給装置が前記炉内に前記ガスを流している状態で、前記第１ミスト供給装置から前記炉内への前記第１ミストの供給を停止し、
前記制御装置が、前記第２処理工程の開始時に、前記ガス供給装置が前記炉内に前記ガスを流している状態で、前記第２ミスト供給装置から前記炉内への前記第２ミストの供給を開始し、
前記第１処理工程が、前記ウエハをエッチングする工程であり、
前記第２処理工程が、前記ウエハをエッチングする工程、前記ウエハ上に膜を成長させる工程、または、前記ウエハの酸素欠損を減少させる工程である、
ウエハ処理装置。

【請求項10】

ウエハの表面にミストを供給して前記ウエハを処理するウエハ処理装置であって、
内部に前記ウエハが配置される炉と、
前記炉内にガスを流すガス供給装置と、
前記炉内に第１ミストを供給する第１ミスト供給装置と、
前記炉内に第２ミストを供給する第２ミスト供給装置と、
制御装置、
を有し、
前記制御装置が、前記ガス供給装置によって前記炉内に前記ガスを流すとともに前記第１ミスト供給装置によって前記炉内に前記第１ミストを供給する第１処理工程を実施し、
前記制御装置が、前記第１処理工程よりも後に、前記ガス供給装置によって前記炉内に前記ガスを流すとともに前記第２ミスト供給装置によって前記炉内に前記第２ミストを供給する第２処理工程を実施し、
前記制御装置が、前記第１処理工程の終了時に、前記ガス供給装置が前記炉内に前記ガスを流している状態で、前記第１ミスト供給装置から前記炉内への前記第１ミストの供給を停止し、
前記制御装置が、前記第２処理工程の開始時に、前記ガス供給装置が前記炉内に前記ガスを流している状態で、前記第２ミスト供給装置から前記炉内への前記第２ミストの供給を開始し、
前記第１処理工程が、前記ウエハをエッチングする工程、前記ウエハ上に膜を成長させる工程、または、前記ウエハの酸素欠損を減少させる工程であり、
前記第２処理工程が、前記ウエハをエッチングする工程、または、前記ウエハの酸素欠損を減少させる工程である、
ウエハ処理装置。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本明細書に開示の技術は、ウエハ処理装置及びウエハ処理方法に関する。

【0002】

ウエハの表面にミストを供給することで、ウエハを処理するウエハ処理技術が知られている。この種の技術では、炉内にウエハを配置した状態で、炉内にミストを供給する。ミストは、炉内でウエハの表面に付着する。これによって、ウエハが処理される。例えば、特許文献１の成膜装置は、酸化ガリウムの原料を含むミストをウエハの表面に供給して、ウエハ上に酸化ガリウム膜を成長させる。また、ミストを用いたウエハ処理技術には、ミストによってウエハをエッチングする技術や、ミストによってウエハを改質する技術等が存在する。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【文献】特開２０１９－３３１４２号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

ミストによってウエハを処理するウエハ処理技術では、炉内にミストを供給するときに、炉内にガスを流す。したがって、炉内においてミストがガスとともに流れる。ガスとともに流れるミストがウエハの表面に付着することで、ウエハが処理される。

【0005】

ウエハ処理技術において、処理の終了時に炉内へのガスの供給を停止すると、炉内におけるミストの流れが停止し、ミストが炉内を漂う。このように漂うミストがウエハの表面に付着すると、ウエハの表面における処理条件が変化し、ウエハの表面の状態が変化する。その結果、ウエハの表面状態を意図した状態に制御できなくなる。本明細書では、ウエハの処理工程の終了時におけるウエハの表面状態の変化を抑制する技術を提案する。

【課題を解決するための手段】

【0006】

本明細書が開示するウエハ処理装置は、ウエハの表面にミストを供給して前記ウエハを処理する。このウエハ処理装置は、内部に前記ウエハが配置される炉と、前記炉内にガスを流すガス供給装置と、前記炉内に前記ミストを供給するミスト供給装置と、制御装置を有する。前記制御装置が、前記ガス供給装置によって前記炉内に前記ガスを流すとともに前記ミスト供給装置によって前記炉内に前記ミストを供給する処理工程を実施する。前記制御装置が、前記処理工程の終了時に、前記ガス供給装置が前記炉内に前記ガスを流している状態で、前記ミスト供給装置から前記炉内への前記ミストの供給を停止する。

【0007】

このウエハ処理装置では、処理工程の終了時に、ガス供給装置が炉内にガスを流している状態でミスト供給装置から炉内へのミストの供給が停止される。したがって、処理工程の終了時にウエハ処理装置内に存在するミストは、ガスによって炉の外部へ流される。このため、炉内に移動速度を失ったミストが漂うことを防止できる。このため、このウエハ処理装置によれば、ウエハの処理工程の終了時におけるウエハの表面状態の変化を抑制できる。このため、ウエハの表面状態を意図した状態に制御し易い。

【図面の簡単な説明】

【0008】

【図1】第１実施形態のウエハ処理装置を示す図。

【図2】第２実施形態のウエハ処理装置を示す図。

【図3】第３実施形態のウエハ処理装置を示す図。

【図4】第１処理工程から第２処理工程へ移行する時のミストとガスの供給量の制御パターンの一例を示すグラフ。

【図5】第１処理工程から第２処理工程へ移行する時のミストとガスの供給量の制御パターンの一例を示すグラフ。

【図6】第１処理工程から第２処理工程へ移行する時のミストとガスの供給量の制御パターンの一例を示すグラフ。

【図7】第１処理工程から第２処理工程へ移行する時のミストとガスの供給量の制御パターンの一例を示すグラフ。

【図8】第１処理工程から第２処理工程へ移行する時のミストとガスの供給量の制御パターンの一例を示すグラフ。

【図9】第１処理工程から第２処理工程へ移行する時のミストとガスの供給量の制御パターンの一例を示すグラフ。

【図10】第１処理工程から第２処理工程へ移行する時のミストとガスの供給量の制御パターンの一例を示すグラフ。

【図11】第１処理工程から第２処理工程へ移行する時のミストの制御パターンの一例を示すグラフ。

【図12】第１処理工程から第２処理工程へ移行する時のミストの制御パターンの一例を示すグラフ。

【図13】ミストの流れの向きとウエハの表面の間の傾斜角を示す図。

【図14】実施例１におけるミストとガスの供給量の制御パターンを示すグラフ。

【図15】実施例２におけるミストとガスの供給量の制御パターンを示すグラフ。

【図16】実施例３におけるミストとガスの供給量の制御パターンを示すグラフ。

【図17】表面にマスクが設けられたウエハを示す図。

【図18】ガス供給管とミスト供給管の接続角度を示す図。

【図19】ガス供給管とミスト供給管の接続角度を示す図。

【発明を実施するための形態】

【0009】

本明細書が開示する技術要素を、以下に列記する。なお、以下の各技術要素は、それぞれ独立して有用なものである。

【0010】

本明細書が開示する一例のウエハ処理装置においては、前記ミスト供給装置が第１ミスト供給装置であってもよく、前記ミストが第１ミストであってもよく、前記処理工程が第１処理工程であってもよい。前記ウエハ処理装置が、前記炉内に第２ミストを供給する第２ミスト供給装置をさらに有していてもよい。前記制御装置が、前記第１処理工程の後に第２処理工程を実施してもよい。前記第２処理工程では、前記制御装置が、前記ガス供給装置によって前記炉内に前記ガスを流すとともに前記第２ミスト供給装置によって前記炉内に前記第２ミストを供給してもよい。前記制御装置が、前記第２処理工程の開始時に、前記ガス供給装置が前記炉内に前記ガスを流している状態で、前記第２ミスト供給装置から前記炉内への前記第２ミストの供給を開始してもよい。

【0011】

このウエハ処理装置によれば、第２処理工程の開始時に、移動速度が低い第２ミストがウエハの表面に付着することを防止できる。したがって、第２処理工程の開始時に、ウエハの表面状態を意図した状態に制御し易い。

【0012】

本明細書が開示する一例のウエハ処理装置では、前記制御装置が、前記第１処理工程の終了前から前記第２処理工程の開始後まで前記ガス供給装置が前記炉内に前記ガスを流している状態を維持してもよい。

【0013】

この構成によれば、第１処理工程と第２処理工程の間においてガスの流れが途切れないので、ウエハの表面状態を意図した状態に制御し易い。

【0014】

本明細書が開示する一例のウエハ処理装置では、前記第１処理工程において前記ガス供給装置が前記炉内に流す前記ガスと前記第２処理工程において前記ガス供給装置が前記炉内に流す前記ガスとが共通のガスであってもよい。前記制御装置が、前記第１処理工程から前記第２処理工程まで前記ガス供給装置が前記炉内に前記共通のガスを流している状態を維持してもよい。

【0015】

この構成によれば、ガスの流れを停止させることなく、第１処理工程から第２処理工程へ移行できる。

【0016】

また、本明細書が開示する別の一例のウエハ処理装置では、前記ガス供給装置が、前記炉内に第１ガスを流す第１ガス供給装置と、前記炉内に第２ガスを流す第２ガス供給装置、を有していてもよい。前記第１処理工程では、前記制御装置が、前記第１ガス供給装置によって前記炉内に前記第１ガスを流してもよい。前記第２処理工程では、前記制御装置が、前記第２ガス供給装置によって前記炉内に前記第２ガスを流してもよい。前記第１処理工程から前記第２処理工程に移行するときに、前記制御装置が、前記第１ガス供給装置から前記炉内への前記第１ガスの供給を停止する前に前記第２ガス供給装置から前記炉内への前記第２ガスの供給を開始し、前記第２ガス供給装置から前記炉内への前記第２ガスの供給を開始した後に前記第１ガス供給装置から前記炉内への前記第１ガスの供給を停止するガス切り換え処理を実行してもよい。

【0017】

この構成によれば、第１処理工程から第２処理工程へ移行するときに、炉内のガスの流れを停止させることなく、使用するガスを第１ガスから第２ガスへ切り換えることができる。

【0018】

本明細書が開示する一例のウエハ処理装置では、前記制御装置が、前記第１ミスト供給装置から前記炉内への前記第１ミストの供給量を減少させた後に、前記ガス切り換え処理を実行してもよい。すなわち、第２ガスの供給量が第１ガスの供給量を上回るタイミング（すなわち、ガス切り換え処理のタイミング）が、第１ミストの供給量を減少させるタイミングよりも後であってもよい。

【0019】

本明細書が開示する一例のウエハ処理装置では、前記制御装置が、前記第２ミスト供給装置から前記炉内への前記第２ミストの供給量を増加させる前に、前記ガス切り換え処理を実行してもよい。すなわち、第２ガスの供給量が第１ガスの供給量を上回るタイミングが、第２ミストの供給量を増加させるタイミングよりも前であってもよい。

【0020】

本明細書が開示する一例のウエハ処理装置では、前記制御装置が、前記第１ミスト供給装置から前記炉内への前記第１ミストの供給量を減少させる前に、前記ガス切り換え処理を実行してもよい。すなわち、第２ガスの供給量が第１ガスの供給量を上回るタイミングが、第１ミストの供給量を減少させるタイミングよりも前であってもよい。

【0021】

本明細書が開示する一例のウエハ処理装置では、前記制御装置が、前記第２ミスト供給装置から前記炉内への前記第２ミストの供給量を増加させた後に、前記ガス切り換え処理を実行してもよい。すなわち、第２ガスの供給量が第１ガスの供給量を上回るタイミングが、第２ミストの供給量を増加させるタイミングよりも後であってもよい。

【0022】

これらのように、ミストの供給量を変化させるタイミングとガス切り換え処理を実行するタイミングは任意の関係とすることができる。

【0023】

本明細書が開示する一例のウエハ処理装置では、前記第１処理工程から前記第２処理工程に移行するときに、前記制御装置が、前記第１ミスト供給装置から前記炉内への前記第１ミストの供給を停止した後に、前記第２ミスト供給装置から前記炉内への前記第２ミストの供給を開始してもよい。

【0024】

このように、第１ミストを供給する期間と第２ミストを供給する期間の間にインターバルを設けてもよい。例えば、第１処理工程と第２処理工程の一方がエッチング工程であり、他方が成膜工程の場合には、第１ミストと第２ミスト（すなわち、エッチング液と膜の原料）が混ざることを防止して、炉内で意図しない反応が生じることを防止できる。

【0025】

本明細書が開示する他の一例のウエハ処理装置では、前記第１処理工程から前記第２処理工程に移行するときに、前記制御装置が、前記第１ミスト供給装置から前記炉内への前記第１ミストの供給を停止する前に前記第２ミスト供給装置から前記炉内への前記第２ミストの供給を開始し、前記第２ミスト供給装置から前記炉内への前記第２ミストの供給を開始した後に前記第１ミスト供給装置から前記炉内への前記第１ミストの供給を停止してもよい。

【0026】

このように、第１処理工程から前記第２処理工程に移行するときに一時的に第１ミストと第２ミストの両方が炉に供給されてもよい。例えば、第１処理工程と第２処理工程の両方が成膜工程である場合には、一時的に第１ミストと第２ミストの両方が炉に供給されると、第１処理工程で成長する膜と第２処理工程で成長する膜の界面に混晶膜が形成される。これによって、当該界面における結晶欠陥の発生を抑制できる。

【0027】

一時的に第１ミストと第２ミストの両方が炉に供給される場合には、前記第１処理工程から前記第２処理工程に移行するときに、前記制御装置が、前記第１ミストの供給量を、第１の値から第２の値に低下させて前記第２の値に維持した後に前記第１ミストの供給を停止してもよい。また、前記第１処理工程から前記第２処理工程に移行するときに、前記制御装置が、前記第２ミストの供給を開始した後に、前記第２ミストの供給量を、第３の値に維持した後に第４の値に増加させてもよい。前記第１ミストの供給量を第２の値に維持する期間と前記第２ミストの供給量を前記第３の値に維持する期間が重複していてもよい。

【0028】

この構成によれば、低い供給量で第１ミストと第２ミストの両方を炉内に供給することができる。

【0029】

本明細書が開示する一例のウエハ処理装置においては、前記第１処理工程が、前記ウエハをエッチングする工程、前記ウエハ上に膜を成長させる工程、または、前記ウエハを改質する工程であってもよい。また、前記第２処理工程が、前記ウエハをエッチングする工程、前記ウエハ上に膜を成長させる工程、または、前記ウエハを改質する工程であってもよい。

【0030】

例えば、前記第１処理工程が前記ウエハをエッチングする工程であり、前記第２処理工程が前記ウエハ上に膜を成長させる工程であってもよい。

【0031】

この構成によれば、エッチング後のクリーンなウエハの表面上に膜を成長させることができる。

【0032】

また、例えば、前記第１処理工程が前記ウエハ上に膜を成長させる工程であり、前記第２処理工程が前記膜をエッチングする工程であってもよい。

【0033】

この構成によれば、膜を成長させた後にその膜の表面をエッチングして表面状態を制御できる。

【0034】

また、例えば、前記第１処理工程が前記ウエハ上に第１膜を成長させる工程であり、前記第２処理工程が前記第１膜上に第２膜を成長させる工程であってもよい。

【0035】

この構成によれば、複数の膜を積層して成長させることができる。なお、第１膜と第２膜の材料は同じであってもよいし異なっていてもよい。第１膜と第２膜の材料が同じであっても、第１膜と第２膜の間で成長条件を変更することでこれらの膜の性質を異ならせることができる。

【0036】

また、例えば、前記第１処理工程が前記ウエハ上に膜を成長させる工程であり、前記第２処理工程が前記膜を改質する工程であってもよい。

【0037】

この構成によれば、成長後の膜の特性を改質によって意図した特性に変化させることができる。

【0038】

また、例えば、前記第１処理工程が前記ウエハを改質する工程であり、前記第２処理工程が前記ウエハ上に膜を成長させる工程であってもよい。

【0039】

この構成によれば、膜の成長前にウエハの特性を改質によって意図した特性に変化させることができる。

【0040】

本明細書が開示する一例のウエハ処理装置では、前記炉内のガスが流れる方向に対して前記ウエハの表面が傾斜していてもよい。

【0041】

この種のウエハ処理装置では、ウエハに対してミストが衝突する角度が調整されているので、ウエハに対して意図しない角度でミストが衝突したときに目的の特性が得られなくおそれがある。このため、工程の切り換え時にミストが炉内を漂うと、問題が発生し易い。したがって、この種のウエハ処理装置に本明細書に開示の技術を適用することで、より高い効果が得られる。

【0042】

本明細書が開示する一例のウエハ処理装置は、前記ガス供給装置から前記炉に前記ガスを送るガス供給管と、前記第１ミスト供給装置に接続された第１ミスト供給管と、前記第２ミスト供給装置に接続された第２ミスト供給管と、上流端において前記第１ミスト供給管と前記第２ミスト供給管が合流するとともに下流端が前記ガス供給管に接続された共通ミスト供給管、を有していてもよい。

【0043】

このように、第１ミストと第２ミストが共通ミスト供給管からガス供給管に供給されてもよい。

【0044】

本明細書が開示する一例のウエハ処理装置は、前記ガス供給装置から前記炉に前記ガスを送るガス供給管と、上流端が前記第１ミスト供給装置に接続されているとともに下流端が前記ガス供給管に接続された第１ミスト供給管と、上流端が前記第２ミスト供給装置に接続されているとともに下流端が前記ガス供給管に接続された第２ミスト供給管、を有していてもよい。

【0045】

このように、第１ミストと第２ミストが別のミスト供給管からガス供給管に供給されてもよい。この場合には、前記第２ミスト供給管の前記ガス供給管に対する接続部が、前記第１ミスト供給管の前記ガス供給管に対する接続部よりも、前記ガス供給管の上流側に位置していてもよい。

【0046】

この構成において、第１処理工程では第１ミスト供給管とガス供給管の接続部よりも下流側のガス供給管の内部に第１ミストが付着する。第１処理工程の後の第２処理工程では、第２ミスト供給管とガス供給管の接続部よりも下流側のガス供給管の内部を第２ミストが流れる。この構成では、第２ミストが流れる範囲のガス供給管の内部のうちの一部（最も下流側の部分）のみに第１ミストが付着しているので、ガス供給管の内部に付着した第１ミストの影響がガス供給管の内部を流れる第２ミストに及び難い。

【0047】

本明細書が開示する一例のウエハ処理装置においては、前記ガス供給管とミスト供給管（すなわち、前記第１ミスト供給管、前記第２ミスト供給管、または、前記共通ミスト供給管）の接続部において、前記接続部よりも上流側の前記ガス供給管と前記接続部よりも下流側の前記ガス供給管との間の角度（以下、第１角度という）が１３５°以上であってもよい。

【0048】

このように、ガス供給管とミスト供給管との接続部において、上流側のガス供給管と下流側のガス供給管がなるべく真っすぐに伸びている方が、ガス供給管内においてガス及びミストの流れが乱れ難い。

【0049】

本明細書が開示する一例のウエハ処理装置においては、前記ガス供給管とミスト供給管（すなわち、前記第１ミスト供給管、前記第２ミスト供給管、または、前記共通ミスト供給管）の接続部において、前記接続部よりも下流側の前記ガス供給管と前記ミスト供給管との間の角度（以下、第２角度という）が９０°より大きくてもよい。

【0050】

このように、ガス供給管とミスト供給管との接続部において、ミスト供給管がガスの流れに合流するように斜めにガス供給管に接続されている方が、ガス供給管内においてガス及びミストの流れが乱れ難い。

【0051】

本明細書が開示する一例のウエハ処理装置においては、前記第１角度が前記第２角度よりも大きくてもよい。

【0052】

本明細書が開示する一例のウエハ処理装置においては、前記ウエハの表面に凹形状が設けられていてもよい。例えば、前記ウエハが、半導体基板と、前記半導体基板の表面に設けられたマスク、を有しており、前記マスクの開口部において前記ウエハの表面が凹形状となっていてもよい。

【0053】

ウエハの表面に凹形状が存在すると、ガスの流れが停止したときに、ウエハの表面に付着したミストにより構成される液体が凹形状の内部に溜まりやすい。したがって、このようなウエハに本明細書に開示の技術を適用することで、凹形状内に液体が溜まることを抑制でき、より好適にウエハを処理することができる。

【0054】

実施形態のウエハ処理装置は、ウエハの表面にミストを供給することによって、ウエハを処理する。ウエハの処理には、成膜、エッチング、改質等が含まれる。実施形態のウエハ処理装置は、第１処理工程と第２処理工程を順に実施する。第１処理工程と第２処理工程のそれぞれで、ウエハの表面にミストが供給される。第１処理工程で使用されるミストと第２処理工程で使用されるミストは、異なっていてもよいし、同じであってもよい。最初に、ウエハ処理装置の構成について説明する。以下では、第１実施形態、第２実施形態、第３実施形態のウエハ処理装置について説明する。

【0055】

（第１実施形態のウエハ処理装置）
図１は、第１実施形態のウエハ処理装置１０ａを示している。ウエハ処理装置１０ａは、炉１２と、ヒータ１４と、ガス－ミスト供給装置２０と、排出管８０と、制御装置９０を備えている。

【0056】

炉１２の内部には、ウエハステージ１３が設けられている。ウエハステージ１３上に、ウエハ１８が載置される。ヒータ１４は、炉１２の周囲に配置されており、炉１２を加熱する。ヒータ１４が炉１２を加熱することで、炉１２内のウエハ１８が加熱される。ガス－ミスト供給装置２０は、炉１２の上流端１２ａに接続されている。排出管８０は、炉１２の下流端１２ｂに接続されている。ガス－ミスト供給装置２０は、炉１２内にガスとともにミストを供給する。ガス－ミスト供給装置２０から炉１２内に供給されたミスト及びガスは、炉１２内を上流端１２ａから下流端１２ｂまで流れた後に、排出管８０を介して炉１２の外部へ排出される。また、ガス－ミスト供給装置２０は、炉１２内にガスのみを供給することもできる。ウエハステージ１３は、炉１２内のミスト及びガスの流れの向き（すなわち、上流端１２ａから下流端１２ｂに向かう向き）に対してウエハ１８の表面が向き合うようにウエハ１８を支持する。ウエハステージ１３は、炉１２内のガス及びミストの流れの向きに対してウエハ１８の表面が傾斜するようにウエハ１８を支持する。制御装置９０は、ウエハ処理装置１０ａの各部を制御する。

【0057】

ガス－ミスト供給装置２０は、ミスト供給装置３０、４０を有している。

【0058】

ミスト供給装置３０は、水槽３１、超音波振動子３２、溶液貯留槽３３を有している。水槽３１は、上部が解放された容器であり、内部に水３１ａを貯留している。超音波振動子３２は、水槽３１の底面に設置されている。超音波振動子３２は、水槽３１内の水３１ａに超音波振動を加える。溶液貯留槽３３は、密閉型の容器である。溶液貯留槽３３は、溶液３３ａを貯留している。溶液３３ａは、炉１２内に供給するミストの発生源である。溶液貯留槽３３の底部は、水槽３１内の水３１ａに浸漬されている。溶液貯留槽３３の底面は、フィルムにより構成されている。これによって、水槽３１内の水３１ａから溶液貯留槽３３内の溶液３３ａに超音波振動が伝わり易くなっている。超音波振動子３２が水槽３１内の水３１ａに超音波振動を加えると、水３１ａを介して溶液３３ａに超音波振動が伝わる。すると、溶液３３ａの表面が振動して、溶液３３ａの上部の空間３３ｃ（すなわち、溶液貯留槽３３内の空間）に溶液３３ａのミスト３３ｍが発生する。

【0059】

ガス－ミスト供給装置２０は、搬送ガス供給管３５、搬送ガス供給装置３５ｓ、希釈ガス供給管３６、希釈ガス供給装置３６ｓ、ミスト供給管３７、及び、共通ミスト供給管３８をさらに備えている。ミスト供給管３７の上流端は、溶液貯留槽３３の上部に接続されている。ミスト供給管３７の下流端は、共通ミスト供給管３８の上流端に接続されている。共通ミスト供給管３８の下流端は、炉１２の上流端１２ａに接続されている。搬送ガス供給装置３５ｓは、搬送ガス供給管３５を介して溶液貯留槽３３の上部に接続されている。搬送ガス供給装置３５ｓは、溶液貯留槽３３（より詳細には、溶液３３ａの上部の空間３３ｃ）に搬送ガス３５ｇを供給する。希釈ガス供給装置３６ｓは、希釈ガス供給管３６を介してミスト供給管３７に接続されている。希釈ガス供給装置３６ｓは、ミスト供給管３７に希釈ガス３６ｇを供給する。

【0060】

ミスト供給装置４０は、水槽４１、超音波振動子４２、溶液貯留槽４３を有している。水槽４１は、上部が解放された容器であり、内部に水４１ａを貯留している。超音波振動子４２は、水槽４１の底面に設置されている。超音波振動子４２は、水槽４１内の水４１ａに超音波振動を加える。溶液貯留槽４３は、密閉型の容器である。溶液貯留槽４３は、溶液４３ａを貯留している。溶液４３ａは、炉１２内に供給するミストの発生源である。溶液貯留槽４３の底部は、水槽４１内の水４１ａに浸漬されている。溶液貯留槽４３の底面は、フィルムにより構成されている。これによって、水槽４１内の水４１ａから溶液貯留槽４３内の溶液４３ａに超音波振動が伝わり易くなっている。超音波振動子４２が水槽４１内の水４１ａに超音波振動を加えると、水４１ａを介して溶液４３ａに超音波振動が伝わる。すると、溶液４３ａの表面が振動して、溶液４３ａの上部の空間４３ｃ（すなわち、溶液貯留槽４３内の空間）に溶液４３ａのミスト４３ｍが発生する。

【0061】

ガス－ミスト供給装置２０は、搬送ガス供給管４５、搬送ガス供給装置４５ｓ、希釈ガス供給管４６、希釈ガス供給装置４６ｓ、及び、ミスト供給管４７をさらに備えている。ミスト供給管４７の上流端は、溶液貯留槽４３の上部に接続されている。ミスト供給管４７の下流端は、共通ミスト供給管３８の上流端に接続されている。すなわち、共通ミスト供給管３８の上流端において、ミスト供給管３７とミスト供給管４７が合流している。搬送ガス供給装置４５ｓは、搬送ガス供給管４５を介して溶液貯留槽４３の上部に接続されている。搬送ガス供給装置４５ｓは、溶液貯留槽４３（より詳細には、溶液４３ａの上部の空間４３ｃ）に搬送ガス４５ｇを供給する。希釈ガス供給装置４６ｓは、希釈ガス供給管４６を介してミスト供給管４７に接続されている。希釈ガス供給装置４６ｓは、ミスト供給管４７に希釈ガス４６ｇを供給する。

【0062】

ガス－ミスト供給装置２０は、切換弁３７ａ、４７ａをさらに有している。切換弁３７ａは、ミスト供給管３７を開閉する。切換弁４７ａは、ミスト供給管４７を開閉する。切換弁３７ａ、４７ａによって、ミストまたはガスが流れる流路を変更できる。

【0063】

制御装置９０は、超音波振動子３２、４２、切換弁３７ａ、４７ａ、及び、ヒータ１４を制御する。さらに、制御装置９０は、搬送ガス供給装置３５ｓ、希釈ガス供給装置３６ｓ、搬送ガス供給装置４５ｓ、希釈ガス供給装置４６ｓを制御することによって、搬送ガス３５ｇ、希釈ガス３６ｇ、搬送ガス４５ｇ、希釈ガス４６ｇの流量を制御する。

【0064】

上述したように、ウエハ処理装置１０ａは、第１処理工程と第２処理工程を実施する。第１処理工程の開始時から第２処理工程の終了時まで、ヒータ１４はウエハ１８を加熱する。第１処理工程では、制御装置９０は、超音波振動子３２を作動させて溶液貯留槽３３内の空間３３ｃにミスト３３ｍを発生させる。同時に、制御装置９０は、搬送ガス供給管３５から溶液貯留槽３３に搬送ガス３５ｇを供給するとともに、希釈ガス供給管３６から溶液貯留槽３３に希釈ガス３６ｇを供給する。搬送ガス３５ｇは、溶液貯留槽３３を通ってミスト供給管３７内に流入する。このとき、溶液貯留槽３３内のミスト３３ｍが、搬送ガス３５ｇと共にミスト供給管３７内に流入する。また、希釈ガス３６ｇは、ミスト供給管３７内でミスト３３ｍと混合される。これによって、ミスト３３ｍが希釈化される。ミスト３３ｍは、ガス（すなわち、搬送ガス３５ｇと希釈ガス３６ｇ）とともにミスト供給管３７内を下流側に流れ、共通ミスト供給管３８から炉１２内に流入する。炉１２内では、ミスト３３ｍは、ガスとともに下流端１２ｂ側へ流れ、排出管８０へ排出される。炉１２内において、ウエハ１８の表面がミスト３３ｍに曝されることで、ウエハ１８の状態が変化する。

【0065】

また、制御装置９０は、超音波振動子３２が停止している状態で、搬送ガス３５ｇと希釈ガス３６ｇの少なくとも一方を流すことができる。この状態では、ミスト３３ｍが発生しないので、ミスト３３ｍを含まないガス（搬送ガス３５ｇと希釈ガス３６ｇの少なくとも一方）が炉１２内に供給される。

【0066】

第２処理工程では、制御装置９０は、超音波振動子４２を作動させて溶液貯留槽４３内の空間４３ｃにミスト４３ｍを発生させる。同時に、制御装置９０は、搬送ガス供給管４５から溶液貯留槽４３に搬送ガス４５ｇを供給するとともに、希釈ガス供給管４６からミスト供給管４７に希釈ガス４６ｇを供給する。搬送ガス４５ｇは、溶液貯留槽４３を通ってミスト供給管４７内に流入する。このとき、溶液貯留槽４３内のミスト４３ｍが、搬送ガス４５ｇと共にミスト供給管４７内に流入する。また、希釈ガス４６ｇは、ミスト供給管４７内でミスト４３ｍと混合される。これによって、ミスト４３ｍが希釈化される。ミスト４３ｍは、ガス（すなわち、搬送ガス４５ｇと希釈ガス４６ｇ）とともにミスト供給管４７内を下流側に流れ、共通ミスト供給管４８から炉１２内に流入する。炉１２内では、ミスト４３ｍは、ガスとともに下流端１２ｂ側へ流れ、排出管８０へ排出される。炉１２内において、ウエハ１８の表面がミスト４３ｍに曝されることで、ウエハ１８の状態が変化する。

【0067】

また、制御装置９０は、超音波振動子４２が停止している状態で、搬送ガス４５ｇと希釈ガス４６ｇの少なくとも一方を流すことができる。この状態では、ミスト４３ｍが発生しないので、ミスト４３ｍを含まないガス（搬送ガス４５ｇと希釈ガス４６ｇの少なくとも一方）が炉１２に供給される。

【0068】

なお、以下では、第１処理工程において炉１２に供給されるガスを第１ガスといい、第２処理工程において炉１２に供給されるガスを第２ガスという。第１実施形態の上記の動作では、第１ガスが搬送ガス３５ｇと希釈ガス３６ｇであり、第２ガスが搬送ガス４５ｇと希釈ガス４６ｇである。なお、ミスト３３ｍを希釈する必要がなければ、ガス－ミスト供給装置２０は希釈ガス供給装置３６ｓを有さなくてもよい。この場合、第１ガスは搬送ガス３５ｇである。また、ミスト４３ｍを希釈する必要がなければ、ガス－ミスト供給装置２０は希釈ガス供給装置４６ｓを有さなくてもよい。この場合、第２ガスは搬送ガス４５ｇである。

【0069】

（第２実施形態のウエハ処理装置）
図２は、第２実施形態のウエハ処理装置１０ｂを示している。なお、第２実施形態のウエハ処理装置１０ｂと第１実施形態のウエハ処理装置１０ａとでは、ミスト及びガスの流路が異なり、その他の構成は等しい。

【0070】

第２実施形態のウエハ処理装置１０ｂは、ガス供給管３６ｘとガス供給装置３６ｘｓを有している。ガス供給管３６ｘの上流端は、ガス供給装置３６ｘｓに接続されている。ガス供給管３６ｘの下流端は、炉１２の上流端１２ａに接続されている。ガス供給装置３６ｘｓは、ガス供給管３６ｘを介してガス３６ｘｇを炉１２に供給する。制御装置９０は、ガス供給装置３６ｘｓを制御することによって、ガス３６ｘｇの流量を制御する。共通ミスト供給管３８の下流端は、ガス供給管３６ｘの途中に接続されている。

【0071】

第２実施形態のウエハ処理装置１０ｂも、第１処理工程と第２処理工程を実施する。
第１処理工程では、制御装置９０は、ミスト３３ｍを搬送ガス３５ｇと共にガス供給管３６ｘに供給する。また、制御装置９０は、ガス供給管３６ｘにガス３６ｘｇを流す。ガス３６ｘｇは、ガス供給管３６ｘ内でミスト３３ｍと混合される。これによって、ミスト３３ｍが希釈化される。ミスト３３ｍは、ガス（すなわち、搬送ガス３５ｇとガス３６ｘｇ）とともに炉１２内へ供給される。これによって、ウエハ１８の表面がミスト３３ｍに曝され、ウエハ１８の状態が変化する。

【0072】

第２処理工程では、制御装置９０は、ミスト４３ｍを搬送ガス４５ｇと共にガス供給管３６ｘに供給する。また、制御装置９０は、ガス供給管３６ｘにガス３６ｘｇを流す。ガス３６ｘｇは、ガス供給管３６ｘ内でミスト４３ｍと混合される。これによって、ミスト４３ｍが希釈化される。ミスト４３ｍは、ガス（すなわち、搬送ガス４５ｇとガス３６ｘｇ）とともに炉１２内へ供給される。これによって、ウエハ１８の表面がミスト４３ｍに曝され、ウエハ１８の状態が変化する。

【0073】

（第３実施形態のウエハ処理装置）
図３は、第３実施形態のウエハ処理装置１０ｃを示している。なお、第３実施形態のウエハ処理装置１０ｃと第２実施形態のウエハ処理装置１０ｂとでは、ミスト及びガスの流路が異なり、その他の構成は等しい。

【0074】

第３実施形態のウエハ処理装置１０ｃでは、ガス供給管３６ｘの上流部が、第１供給管３６ｘ－１と第２供給管３６ｘ－２に分岐している。第１供給管３６ｘ－１の上流端はガス供給装置３６ｘｓ－１に接続されている。ガス供給装置３６ｘｓ－１は、第１供給管３６ｘ－１とガス供給管３６ｘを介して炉１２にガス３６ｘｇ－１を供給する。第２供給管３６ｘ－２の上流端はガス供給装置３６ｘｓ－２に接続されている。ガス供給装置３６ｘｓ－２は、第２供給管３６ｘ－２とガス供給管３６ｘを介して炉１２にガス３６ｘｇ－２を供給する。したがって、第３実施形態のウエハ処理装置１０ｃでは、ガス供給管３６ｘに流れるガスの種類を変更することができる。制御装置９０は、ガス供給装置３６ｘｓ－１、３６ｘｓ－２を制御することによって、ガス３６ｘｇ－１、３６ｘｇ－２の流量を制御する。

【0075】

また、第３実施形態のウエハ処理装置１０ｃは、共通ミスト供給管３８を有さない。ミスト供給管３７がガス供給管３６ｘに直接接続されており、ミスト供給管４７がガス供給管３６ｘに直接接続されている。ミスト供給管３７とミスト供給管４７は、第１供給管３６ｘ－１と第２供給管３６ｘ－２の合流部よりも下流側でガス供給管３６ｘに接続されている。ミスト供給管４７とガス供給管３６ｘの合流部は、ミスト供給管３７とガス供給管３６ｘの合流部よりも上流側に位置している。

【0076】

第３実施形態のウエハ処理装置１０ｃも、第１処理工程と第２処理工程を実施する。
第１処理工程では、制御装置９０は、ミスト３３ｍを搬送ガス３５ｇと共にガス供給管３６ｘに供給する。また、制御装置９０は、ガス供給管３６ｘにガス３６ｘｇ－１を流す。ガス３６ｘｇ－１は、ガス供給管３６ｘ内でミスト３３ｍと混合される。これによって、ミスト３３ｍが希釈化される。ミスト３３ｍは、ガス（すなわち、搬送ガス３５ｇとガス３６ｘｇ－１）とともに炉１２内へ供給される。これによって、ウエハ１８の表面がミスト３３ｍに曝され、ウエハ１８の状態が変化する。

【0077】

第２処理工程では、制御装置９０は、ミスト４３ｍを搬送ガス４５ｇと共にガス供給管３６ｘに供給する。また、制御装置９０は、ガス供給管３６ｘにガス３６ｘｇ－２を流す。ガス３６ｘｇ－２は、ガス供給管３６ｘ内でミスト４３ｍと混合される。これによって、ミスト４３ｍが希釈化される。ミスト４３ｍは、ガス（すなわち、搬送ガス４５ｇとガス３６ｘｇ－２）とともに炉１２内へ供給される。これによって、ウエハ１８の表面がミスト４３ｍに曝され、ウエハ１８の状態が変化する。

【0078】

第３実施形態の上記の動作では、第１ガスが搬送ガス３５ｇとガス３６ｘｇ－１であり、第２ガスが搬送ガス４５ｇとガス３６ｘｇ－２である。

【0079】

第１処理工程と第２処理工程は、エッチング工程、成膜工程、改質工程、その他の工程のいずれかとすることができる。以下、第１処理工程と第２処理工程の組み合わせ例について説明する。

【0080】

（工程の組み合わせ例１）
組み合わせ例１では、第１処理工程がエッチング工程であり、第２処理工程が成膜工程である。第１処理工程では、溶液３３ａ（すなわち、ミスト３３ｍ）としてウエハ１８の表面をエッチングする溶液を使用する。このようなミスト３３ｍがウエハ１８の表面に付着すると、ウエハ１８の表面がエッチングされる。このようにウエハ１８の表面をエッチングすることで、ウエハ１８の表面の欠陥等を除去することができる。第２処理工程では、溶液４３ａ（すなわち、ミスト４３ｍ）として、加熱時に結晶化する溶液を使用する。このようなミスト４３ｍがウエハ１８に付着して加熱されると、ウエハ１８上に結晶膜が成長する。第２処理工程は、いわゆるミストＣＶＤ工程である。このように、エッチング工程の後に成膜工程を実施すると、エッチング後の清浄なウエハ１８上に、結晶性が高い結晶膜を成長させることができる。

【0081】

（工程の組み合わせ例２）
組み合わせ例２では、第１処理工程が成膜工程であり、第２処理工程がエッチング工程である。第１処理工程では、ウエハ１８上に結晶膜を成長させる。第２処理工程では、溶液４３ａ（すなわち、ミスト４３ｍ）として、ウエハ１８の表面（すなわち、第１処理工程で成長させた結晶膜の表面）をエッチングする溶液を使用する。このようなミスト４３ｍが結晶膜の表面に付着すると、結晶膜の表面がエッチングされる。このように結晶膜の表面をエッチングすることで、結晶膜の表面を清浄化することができる。例えば、第１処理工程の終了時に成膜条件が一時的に変化して、結晶膜の最表面に結晶欠陥が発生する場合がある。このようなときに、第２処理工程で結晶膜の最表面をエッチングし、当該最表面に存在する結晶欠陥を除去することができる。

【0082】

（工程の組み合わせ例３）
組み合わせ例３では、第１処理工程がウエハ上に第１の結晶膜を成長させる成膜工程であり、第２処理工程がウエハ上（すなわち、第１の結晶膜上）に第２の結晶膜を成長させる成膜工程である。この構成によれば、複数の結晶膜を積層することができる。

【0083】

（工程の組み合わせ例４）
組み合わせ例４では、第１処理工程が成膜工程であり、第２処理工程が改質工程である。成膜工程では、ウエハ上に酸素原子を含む材料により構成された結晶膜を成長させる。改質工程では、溶液４３ａ（すなわち、ミスト４３ｍ）として酸素原子を含む材料を使用する。第１処理工程で形成された結晶膜中には、酸素欠損（酸素原子サイトに酸素原子が存在せずに空孔となっている欠陥）が存在する。第２処理工程では、このような結晶膜に酸素原子を含むミスト４３ｍを供給することで、結晶膜中の酸素欠損を減少させる。これによって、結晶性が高い結晶膜を得ることができる。

【0084】

（工程の組み合わせ例５）
組み合わせ例５では、第１処理工程が改質工程であり、第２処理工程が成膜工程である。また、組み合わせ例５では、ウエハ１８が、酸素原子を含む材料により構成されている。改質工程では、溶液３３ａ（すなわち、ミスト３３ｍ）として酸素原子を含む材料を使用する。改質工程では、ウエハ１８中の酸素欠損を減少させることで、ウエハ１８の結晶性を向上させる。第２処理工程では、結晶性が向上したウエハ１８上に結晶膜を成長させる。したがって、高品質な結晶膜が得られる。

【0085】

次に、第１処理工程と第２処理工程の切り換え時のミストとガスの供給量の制御パターンについて説明する。図４～１０は、各制御パターンにおける第１処理工程と第２処理工程の切り換え時のミストとガスの供給量の変化を示している。なお、図４～１０及びその他のグラフにおいて、ミスト３３ｍとガスが安定して流れている期間Ｔ１は第１処理工程を実施している期間であり、ミスト４３ｍとガスが安定して流れている期間Ｔ２は第２処理工程を実施している期間である。第１処理工程と第２処理工程の間の期間Ｔｃは、第１処理工程から第２処理工程に切り換える切り換え期間である。タイミングｔａはミスト３３ｍの供給量の低下を開始するタイミングであり、タイミングｔｂはミスト３３ｍの供給を停止するタイミングであり、タイミングｔｃはミスト４３ｍの供給を開始するタイミングであり、タイミングｔｄはミスト４３ｍの供給量を定常値まで上昇させるタイミングである。タイミングｔ１は第１ガスの供給量を減少させるタイミングであり、タイミングｔ２は第１ガスの供給を停止するタイミングであり、タイミングｔ３は第２ガスの供給を開始するタイミングであり、タイミングｔ４は第２ガスの供給量を定常値まで増加させるタイミングである。図４～１０の制御パターンは、上述した第１実施形態から第３実施形態のウエハ処理装置１０ａ～１０ｃのいずれかで実施することが可能であり、また、他のウエハ処理装置で実施してもよい。

【0086】

（制御パターン１）
図４に示す制御パターン１では、切換期間Ｔｃの一部で炉１２へのミスト及びガスの供給が停止するパターンである。制御パターン１では、第１ガスと第２ガスは、同種のガスであってもよいし、異なるガスであってもよい。

【0087】

制御装置９０は、第１処理工程Ｔ１の最後のタイミングｔａにおいてミスト３３ｍの供給量の低下を開始し、その後のタイミングｔｂにおいてミスト３３ｍの供給を停止する。また、制御装置９０は、タイミングｔａ及びｔｂにおいて、第１ガスの流量を第１処理工程Ｔ１と同等の流量に維持する。制御装置９０は、タイミングｔｂの後のタイミングｔ１で第１ガスの流量の低下を開始し、タイミングｔ１の後のタイミングｔ２で第１ガスの供給を停止する。制御装置９０は、タイミングｔ２からその後のタイミングｔ３の間は、炉１２内へのミスト及びガスの供給を停止する。制御装置９０は、タイミングｔ３において第２ガスの供給を開始し、その後のタイミングｔ４において第２ガスの流量を第２処理工程Ｔ２の定常値まで上昇させる。また、制御装置９０は、タイミングｔ３よりも後であってタイミングｔ４よりも前のタイミングｔｃにおいてミスト４３ｍの供給を開始し、その後のタイミングｔｂにおいてミスト４３ｍの供給量を第２処理工程Ｔ２の定常値まで上昇させる。タイミングｔｂは、タイミングｔ４と略等しい。

【0088】

仮に第１処理工程Ｔ１の終了時に移動速度を失ったミスト３３ｍが炉１２内を漂うと、移動速度を失ったミスト３３ｍがウエハ１８の表面に付着し、ウエハ１８の表面の状態が変化する。この場合、ウエハ１８の表面の状態を所望の状態に制御できないという問題が生じる。これに対し、制御パターン１では、ミスト３３ｍの供給が停止するタイミングｔｂにおいて、第１ガスが炉１２内に流れている。したがって、タイミングｔｂにおいて炉１２内に存在する少量のミスト３３ｍは、第１ガスの流れに乗って十分な移動速度で炉１２内を流れる。このため、タイミングｔｂにおいて、十分な移動速度を有するミスト３３ｍがウエハ１８の表面に付着する。したがって、移動速度を失ったミストのウエハ１８への付着を抑制できる。このため、ウエハ１８の表面の状態を所望の状態に制御することができる。

【0089】

また、仮に第２処理工程Ｔ２の開始時に十分に移動速度が得られていないミスト４３ｍがウエハ１８の表面に付着すると、ウエハ１８の表面の状態を所望の状態に制御できないという問題が発生する。これに対し、制御パターン１では、ミスト４３ｍの供給が開始するタイミングｔｃにおいて、第２ガスが炉１２内に流れている。したがって、タイミングｔｃにおいて炉１２内に供給される少量のミスト４３ｍは、第２ガスの流れに乗って十分な移動速度で炉１２内を流れる。このため、タイミングｔｃにおいて、十分な移動速度を有するミスト４３ｍがウエハ１８の表面に付着する。このため、ウエハ１８の表面の状態を所望の状態に制御することができる。

【0090】

なお、図４では第１ガスの流量の低下を開始するタイミングｔ１が、ミスト３３ｍの供給を停止するタイミングｔｂの後であった。しかしながら、タイミングｔｂにおいて第１ガスが炉１２内を流れていれば、第１ガスの流量の低下を開始するタイミングｔ１は任意である。例えば、タイミングｔ１を、タイミングｔｂの前にしてもよいし、タイミングｔａの前にしてもよい。

【0091】

また、図４では、第２ガスの流量を定常値まで上昇させるタイミングｔ４が、ミスト４３ｍを定常値まで上昇させるタイミングｔｄと同じであった。しかしながら、ミスト４３ｍの供給を開始するタイミングｔｃにおいて第２ガスが炉１２内を流れていれば、第２ガスの流量を定常値まで上昇させるタイミングｔ４は任意である。例えば、タイミングｔ４が、タイミングｔｃより前であってもよいし、タイミングｔｃとタイミングｔｄの間であってもよいし、タイミングｔｄより後であってもよい。

【0092】

（制御パターン２）
図５に示す制御パターン２では、第１処理工程Ｔ１、切換期間Ｔｃ、及び、第２処理工程Ｔ２に亘って、炉１２内に共通ガスを流し続ける。

【0093】

制御装置９０は、タイミングｔａよりも前からタイミングｔｄよりも後まで、共通ガスの流量を高い値に維持する。したがって、ミスト３３ｍの供給が停止するタイミングｔｂにおいて炉１２内を共通ガスが流れており、タイミングｔｂにおいてウエハ１８の表面の状態が変化することを抑制できる。また、ミスト４３ｍの供給が開始するタイミングｔｃにおいて炉１２内を共通ガスが流れており、タイミングｔｃにおいてウエハ１８の表面の状態を所望の状態に制御することができる。また、制御パターン２では、第１処理工程Ｔ１から第２処理工程Ｔ２まで継続して炉１２内に共通ガスを流すので、炉１２内における環境の変化が少なく、ウエハ１８の表面の状態をより正確に制御し易い。

【0094】

なお、図５では、切換期間Ｔｃにおける共通ガスの供給量が一定であったが、切換期間Ｔｃにおいて共通ガスの供給量が変化してもよい。

【0095】

（制御パターン３）
図６に示す制御パターン３では、一部の期間において第１ガスと第２ガスの両方が炉１２内に供給される。制御パターン３では、第１ガスと第２ガスが異なるガスである。なお、図６～１０に示されるタイミングｔｘは、第１ガスの供給量が第２ガスの供給量を上回るタイミングであり、ガス切り換え処理が実行されたタイミングを意味する。

【0096】

制御パターン３では、第１ガスの供給を停止するタイミングｔ２よりも前に第２ガスの供給を開始するタイミングｔ３が存在する。したがって、タイミングｔ３からタイミングｔ２の間は、炉１２内に第１ガスと第２ガスの両方が供給される。図６では、第２ガスの供給量が第１ガスの供給量を超えるタイミングｔｘが、タイミングｔｂとタイミングｔｃの間に存在している。ミスト３３ｍの供給を停止するタイミングｔｂは、第２ガスの供給を開始するタイミングｔ３よりも前に存在する。したがって、タイミングｔｂにおいては、炉１２内に第１ガスが流れている。このため、タイミングｔｂにおいてウエハ１８の表面の状態が変化することを抑制できる。また、タイミングｔｂにおいて第２ガスが供給されないので、ミスト３３ｍと第２ガスが炉１２内で混ざることがない。これによって、炉１２内で意図しない反応が生じることを防止できる。ミスト４３ｍの供給を開始するタイミングｔｃは、第１ガスの供給を停止するタイミングｔ２よりも後に存在する。したがって、タイミングｔｃにおいては、炉１２内に第２ガスが流れている。このため、タイミングｔｃにおいてウエハ１８の表面の状態を所望の状態に制御することができる。また、タイミングｔｃにおいて第１ガスが供給されないので、ミスト４３ｍと第１ガスが混ざることがない。これによって、炉１２内で意図しない反応が生じることを防止できる。また、制御パターン３では、第１処理工程Ｔ１から第２処理工程Ｔ２まで継続して炉１２内にガスを流しながら、炉１２に供給するガスを第１ガスから第２ガスに切り換えることができる。炉１２内におけるガスの総流量の変化が少ないので、ウエハ１８の表面の状態をより正確に制御し易い。

【0097】

なお、図６のように第１ガスが供給される期間と第２ガスが供給される期間が重複するための条件は、タイミングｔ３がタイミングｔ２よりも前にあることである。また、タイミングｔｂにおいて第１ガスを炉１２に供給するための条件は、タイミングｔｂがタイミングｔ２よりも前であることである。また、タイミングｔｃにおいて第２ガスを炉１２に供給するための条件は、タイミングｔｃがタイミングｔ３よりも後であることである。これらの条件を満たす限り、図６に示される各タイミングは任意に変更することができる。例えば、図７のように、タイミングｔ２がタイミングｔｃとタイミングｔｄの間であってもよい。また、例えば、図８に示すように、タイミングｔ２がタイミングｔｄ、ｔ４よりも後であってもよい。また、例えば、図９に示すように、タイミングｔ１、ｔ３がタイミングｔｄよりも後であってもよい。また、例えば、図１０に示すように、タイミングｔ２、ｔ４が、タイミングｔａよりも前であってもよい。

【0098】

また、図４、６～１０においては、第１処理工程Ｔ１における第１ガスの流量が第２処理工程Ｔ２における第２ガスの流量よりも低いが、第１処理工程Ｔ１における第１ガスの流量が第２処理工程Ｔ２における第２ガスの流量よりも高くてもよいし、第１処理工程Ｔ１における第１ガスの流量が第２処理工程Ｔ２における第２ガスの流量と等しくてもよい。

【0099】

なお、図４～１０では、ミスト３３ｍの供給を停止した後に、ミスト４３ｍの供給を開始した。この構成によれば、炉１２内でミスト３３ｍとミスト４３ｍが混ざらないので、これらが混ざることによる不具合を防止することができる。例えば、エッチング用のミストと成膜用のミストが互いに反応することを防止することができる。他方において、図１１、１２に示すように、ミスト３３ｍの供給を停止する前に、ミスト４３ｍの供給が開始されてもよい。すなわち、図１１、１２では、タイミングｔｃがタイミングｔｂよりも前に存在しているため、タイミングｔｃとタイミングｔｂの間の期間において、ミスト３３ｍとミスト４３ｍの両方が炉１２内に供給される。すなわち、図１１、１２では、ミスト３３ｍが供給される期間とミスト４３ｍが供給される期間が重複している。このため、この期間においてミスト３３ｍとミスト４３ｍが混ざった状態で炉１２に供給される。なお、図１１では、タイミングｔａからタイミングｔｂまでミスト３３ｍの供給量が連続的に減少しており、タイミングｔｃからタイミングｔｄまでミスト４３ｍの供給量が連続的に増加している。図１２では、タイミングｔａからタイミングｔｏまでミスト３３ｍの供給量が連続的に減少しており、タイミングｔｏからタイミングｔｂまでミスト３３ｍの供給量が低い値ｍａで一定に維持されている。また、図１２では、タイミングｔｃからタイミングｔｐまでミスト４３ｍの供給量が低い値ｍｂで一定に維持されており、タイミングｔｐからタイミングｔｄまでミスト４３ｍの供給量が連続的に増加している。ミスト３３ｍの供給量が値ｍａに維持される期間とミスト４３ｍの供給量が値ｍｂに維持される期間は重複している。図１１、１２のように複数のミストを混ぜることで、ウエハ１８を処理してもよい。例えば、ミスト３３ｍが第１材料の膜を成長させるミストであり、ミスト４３ｍが第２材料の膜を成長させる膜である場合には、第１処理工程と第２処理工程の間にミスト３３ｍ、４３ｍを炉１２に供給することで、第１材料の膜と第２材料の膜の界面に第１材料と第２材料の混晶膜を形成することができる。これによって、当該界面の結晶欠陥を減少させることができる場合がある。なお、図１１、１２のミストの制御パターンは、図４～１０またはその他のガスの制御パターンと組み合わせることができる。

【0100】

次に、上述した技術を具体化した実施例について説明する。

【0101】

（実施例１）
実施例１として、第１実施形態のウエハ処理装置１０ａを用いてウエハ１８上に酸化アルミニウム膜を形成する技術について説明する。実施例１では、ウエハ１８として、シリコン単結晶により構成されたウエハを用いる。溶液３３ａとして、水（より詳細には、純水）を用いる。溶液４３ａとして、アルミニウムアセチルアセトナート水溶液を用いる。搬送ガス３５ｇとして、酸素ガスを用いる。希釈ガス３６ｇは使用しない。搬送ガス４５ｇと希釈ガス４６ｇとして、窒素ガスを用いる。

【0102】

初期状態では、超音波振動子３２、４２は停止しており、全てのガスの流量はゼロであり、ウエハ１８は常温である。第１処理工程の開始前に、制御装置９０は、準備工程を実施する。準備工程では、制御装置９０は、搬送ガス４５ｇと希釈ガス４６ｇ（すなわち、窒素ガス）を炉１２内に流し、その後、搬送ガス３５ｇ（すなわち、酸素ガス）を炉１２内に流す。これによって、炉１２内の大気を排出し、炉１２内の気体を搬送ガス３５ｇに置換する。その後、制御装置９０は、搬送ガス３５ｇを炉１２内に流した状態を維持しながら、ヒータ１４によって炉１２内のウエハ１８を所望の温度まで加熱する。ウエハ１８の温度が安定したら、制御装置９０は、超音波振動子３２を作動させる。これによって、溶液貯留槽３３内にミスト３３ｍが発生し、ミスト３３ｍが搬送ガス３５ｇとともに炉１２に供給される。これによって、第１処理工程が開始される。

【0103】

第１処理工程では、搬送ガス３５ｇと純水のミスト３３ｍが炉１２内に供給される。炉１２内においてミスト３３ｍは搬送ガス３５ｇとともに流れる。これによって、図１３の矢印１００に示すようにミスト３３ｍが炉１２内を流れる。図１３に示すように、炉１２内において、ウエハ１８の表面はミスト３３ｍが流れる向き（すなわち、矢印１００）に対して対向するとともに、その向きに対して角度θだけ傾斜した角度で配置されている。したがって、ウエハ１８の表面に対して角度θだけ傾斜した角度でミスト３３ｍがウエハ１８の表面に衝突する。また、ウエハ１８の表面が搬送ガス３５ｇ（すなわち、酸素ガス）に曝される。このため、ウエハ１８の表面が、ミスト３３ｍに含まれる酸素原子と搬送ガス３５ｇ（すなわち、酸素ガス）とによって酸化されることで改質される。

【0104】

第１処理工程から第２処理工程に切り換えるときに、制御装置９０は、図１４に示すようにミストとガスの供給量を制御する。第１処理工程Ｔ１を終了するときに、制御装置９０は、タイミングｔ１において、搬送ガス３５ｇの供給量の低下を開始する。また、その直後のタイミングｔａにおいて、制御装置９０は、超音波振動子３２の出力を低下させる。したがって、タイミングｔａ以降にミスト３３ｍの供給量が低下する。制御装置９０は、タイミングｔａの直後のタイミングｔｂで超音波振動子３２を停止させ、ミスト３３ｍの供給を停止する。制御装置９０は、タイミングｔｂよりも後のタイミングｔ２に搬送ガス３５ｇの供給量をゼロまで低下させる。このため、ミスト３３ｍの供給が停止するタイミングｔｂにおいては、炉１２内に搬送ガス３５ｇが流れている。制御装置９０は、タイミングｔ２からその後のタイミングｔ３まで、炉１２内にガスを供給しない。制御装置９０は、タイミングｔ３に搬送ガス４５ｇと希釈ガス４６ｇ（以下、ガス４５ｇ、４６ｇという）の供給を開始し、その後のタイミングｔ４にガス４５ｇ、４６ｇの供給量を定常値まで上昇させる。また、制御装置９０は、タイミングｔ４よりも後のタイミングｔｃにおいて超音波振動子４２を作動させる。これによって、溶液貯留槽４３内にミスト４３ｍが発生し、ミスト４３ｍがガス４５ｇ、４６ｇとともに炉１２に供給される。制御装置９０は、タイミングｔｃ以降に超音波振動子４２の出力を増加させ、ミスト４３ｍの供給量を増加させる。制御装置９０は、タイミングｔｃの後のタイミングｔｄにミスト４３ｍの供給量を定常値まで上昇させる。これによって、第２処理工程Ｔ２が開始される。

【0105】

第２処理工程では、ミスト４３ｍが図１３の矢印１００に示すように流れ、角度θだけ傾斜した角度でミスト４３ｍがウエハ１８の表面に衝突する。ミスト４３ｍ（すなわち、アルミニウムアセチルアセトナート水溶液）は、ウエハ１８の表面に付着すると、ウエハ１８によって加熱されて反応する。その結果、ウエハ１８の表面に酸化アルミニウム膜が成長する。

【0106】

上述したように、ミスト３３ｍの供給が停止するタイミングｔｂにおいては、炉１２内に搬送ガス３５ｇが流れている。したがって、タイミングｔｂにおいて炉１２内に存在する少量のミスト３３ｍを十分な移動速度で炉１２内に流すことができる。したがって、タイミングｔｂにおいても、ミスト３３ｍは設計上の角度θに近い角度でウエハ１８に衝突する。したがって、第１処理工程の終了時に、ウエハ１８の表面状態を所望の状態に制御することができる。

【0107】

また、上述したように、ミスト４３ｍの供給が開始されるタイミングｔｃにおいて、炉１２内にガス４５ｇ、４６ｇが流れている。したがって、ミスト４３ｍの供給の開始時において、十分な移動速度でミスト４３ｍを炉１２内に流すことができ、ミスト４３ｍが設計上の角度θに近い角度でウエハ１８に衝突する。したがって、第２処理工程開始直後からウエハ１８上に適切に酸化アルミニウム膜を成長させることができる。

【0108】

なお、実施例１において、ウエハ１８の温度を第１処理工程と第２処理工程とで変化させてもよい。また、第１処理工程と第２処理工程において、各ミスト及び各ガスの流量を適宜調整することができる。また、搬送ガス４５ｇと希釈ガス４６ｇとして窒素ガスを用いたが、搬送ガス４５ｇと希釈ガス４６ｇが異なるガスであってもよい。また、搬送ガス３５ｇとガス４５ｇ、４６ｇが流路内で混ざることを防止するために、搬送ガス３５ｇを供給するときには切換弁４７ａを閉じ、ガス４５ｇ、４６ｇを供給するときには切換弁３７ａを閉じてもよい。なお、搬送ガス３５ｇとガス４５ｇ、４６ｇが流路内で混ざってもそれほど問題がない場合には、切換弁３７ａ、４７ａを常時開いた状態に維持してもよい。

【0109】

（実施例２）
実施例２として、第２実施形態のウエハ処理装置１０ｂを用いてウエハ１８上に酸化ガリウム膜と酸化アルミニウム膜を形成する技術について説明する。実施例２では、ウエハ１８として、サファイアの単結晶により構成されたウエハを用いる。溶液３３ａとして、ガリウムアセチルアセトナート水溶液を用いる。溶液４３ａとして、アルミニウムアセチルアセトナート水溶液を用いる。搬送ガス３５ｇとして窒素を用いる。搬送ガス４５ｇとして窒素を用いる。ガス３６ｘｇとして酸素を用いる。

【0110】

初期状態では、超音波振動子３２、４２は停止しており、全てのガスの流量はゼロであり、ウエハ１８は常温である。第１処理工程の開始前に、制御装置９０は、準備工程を実施する。準備工程では、制御装置９０は、搬送ガス３５ｇ、４５ｇ（すなわち、窒素ガス）を炉１２内に流し、その後、ガス３６ｘｇ（すなわち、酸素ガス）を炉１２内に流す。これによって、炉１２内の大気を排出し、炉１２内の気体をガス３６ｘｇに置換する。その後、制御装置９０は、ガス３６ｘｇを炉１２内に流した状態を維持しながら、ヒータ１４によって炉１２内のウエハ１８を所望の温度まで加熱する。ウエハ１８の温度が安定したら、制御装置９０は、超音波振動子３２を作動させるとともに搬送ガス３５ｇの供給を開始する。これによって、溶液貯留槽３３内にミスト３３ｍが発生し、ミスト３３ｍが搬送ガス３５ｇとともに共通ミスト供給管３８に流入する。共通ミスト供給管３８内で、ミスト３３ｍ及び搬送ガス３５ｇがガス３６ｘｇと混ざる。したがって、ミスト３３ｍは、搬送ガス３５ｇとガス３６ｘｇとともに炉１２に供給される。これによって、第１処理工程が開始される。

【0111】

第１処理工程では、ガリウムアセチルアセトナートのミスト３３ｍが炉１２内に供給される。炉１２内においてミスト３３ｍは搬送ガス３５ｇ及びガス３６ｘｇとともに流れる。これによって、図１３の矢印１００に示すように、ウエハ１８の表面に対して角度θだけ傾斜した角度でミスト３３ｍがウエハ１８の表面に衝突する。ミスト３３ｍ（すなわち、ガリウムアセチルアセトナート水溶液）は、ウエハ１８の表面に付着すると、ウエハ１８によって加熱されて反応する。その結果、ウエハ１８の表面に酸化ガリウム膜が成長する。

【0112】

第１処理工程から第２処理工程に切り換えるときに、制御装置９０は、図１５に示すようにミストとガスの供給量を制御する。制御装置９０は、第１処理工程Ｔ１から第２処理工程Ｔ２に亘って、ガス３６ｘｇの流量を高い値に維持する。第１処理工程Ｔ１を終了するときに、制御装置９０は、タイミングｔａにおいて、超音波振動子３２の出力を低下させて、ミスト３３ｍの供給量の低下を開始する。制御装置９０は、タイミングｔｏにおいてミスト３３ｍの供給量を第１処理工程の定常値よりも低い値ｍ１まで低下させ、その後、タイミングｔｂまでミスト３３ｍの供給量を値ｍ１に維持する。制御装置９０は、タイミングｔｂにおいて超音波振動子３２を停止させるとともに搬送ガス３５ｇの供給を停止する。したがって、タイミングｔｂにおいて、ミスト３３ｍの供給が停止する。また、制御装置９０は、タイミングｔｂよりも前のタイミングｔｃにおいて、超音波振動子４２を作動させてミスト４３ｍを発生させる。また、タイミングｔｃにおいて、制御装置９０は、搬送ガス４５ｇの供給を開始する。このため、タイミングｔｃにおいて、ミスト４３ｍの炉１２内への供給が開始される。制御装置９０は、タイミングｔｃからその後のタイミングｔｐまで、超音波振動子４２の出力を低出力に維持し、ミスト４３ｍの供給量を第２処理工程Ｔ２における定常値よりも低い値ｍ２に維持する。したがって、タイミングｔｃとタイミングｔｂの間の期間においては、ミスト３３ｍとミスト４３ｍの両方が低い供給量で炉１２内に供給される。制御装置９０は、タイミングｔｐにおいて超音波振動子４２の出力を増加させて、ミスト４３ｍの供給量を上昇させる。制御装置９０は、その後のタイミングｔｄにおいてミスト４３ｍの供給量を定常値まで上昇させる。これによって、第２処理工程を開始する。

【0113】

第２処理工程では、ミスト４３ｍが図１３の矢印１００に示すように流れ、角度θだけ傾斜した角度でミスト４３ｍがウエハ１８の表面（すなわち、酸化ガリウム膜の表面）に衝突する。ミスト４３ｍ（すなわち、アルミニウムアセチルアセトナート水溶液）は、ウエハ１８の表面に付着すると、ウエハ１８によって加熱されて反応する。その結果、ウエハ１８の表面に酸化アルミニウム膜が成長する。したがって、ウエハ１８の表層部に酸化ガリウム膜と酸化アルミニウム膜の積層構造が形成される。

【0114】

上述したように、ミスト３３ｍの供給が停止するタイミングｔｂにおいては、炉１２内にガス３６ｘｇが流れている。したがって、タイミングｔｂにおいて炉１２内に存在する少量のミスト３３ｍを十分な移動速度で炉１２内に流すことができる。したがって、タイミングｔｂにおいても、ミスト３３ｍは設計上の角度θに近い角度でウエハ１８に衝突する。したがって、ウエハ１８の表面状態（すなわち、酸化ガリウム膜の表面状態）を所望の状態に制御することができる。

【0115】

また、上述したように、ミスト４３ｍの供給が開始されるタイミングｔｃにおいて、炉１２内にガス３６ｘｇが流れている。したがって、ミスト４３ｍの供給の開始時において、十分な移動速度でミスト４３ｍを炉１２内に流すことができ、ミスト４３ｍが設計上の角度θに近い角度でウエハ１８に衝突する。したがって、第２処理工程開始直後から適切に酸化アルミニウム膜を成長させることができる。

【0116】

また、上述したように、タイミングｔｃとタイミングｔｂの間の期間では、ミスト３３ｍとミスト４３ｍの両方が低い供給量で炉１２内に供給される。このため、酸化ガリウム膜と酸化アルミニウム膜の間に、薄い混晶膜を形成することができる。このように、酸化ガリウム膜と酸化アルミニウム膜の界面（すなわち、ヘテロ接合界面）に薄い混晶膜を形成することで、この界面での結晶欠陥の発生を抑制することができる。このように混晶膜を形成する場合、実施形態２のウエハ処理装置１０ｂのようにミスト供給管３７とミスト供給管４７との合流部とガス供給管３６ｘの間に共通ミスト供給管３８が設けられていると、好適に混晶膜を形成し易い。

【0117】

なお、実施例２において、ミスト供給管３７とミスト供給管４７との合流部にミスト３３ｍとミスト４３ｍの供給量を制御しながらこれらを混合する混合器を設けると、(Al_xGa_1-x)₂O₃のような混晶膜をより好適に成膜することができる。

【0118】

また、第２処理工程の終了時には、ミスト４３ｍの供給を停止した後にガス３６ｘｇの供給を停止すると、酸化アルミニウム膜の表面状態を制御し易い。

【0119】

（実施例３）
実施例３として、第３実施形態のウエハ処理装置１０ｃを用いてウエハ１８上に酸化ガリウム膜を形成する技術について説明する。実施例３では、ウエハ１８として、酸化ガリウムの単結晶により構成されたウエハを用いる。溶液３３ａとして、塩酸、硫酸、硝酸等の酸を用いる。溶液４３ａとして、塩化ガリウム水溶液を用いる。搬送ガス３５ｇ及びガス３６ｘｇ－１として窒素を用いる。搬送ガス４５ｇ及びガス３６ｘｇ－２として酸素を用いる。

【0120】

初期状態では、超音波振動子３２、４２は停止しており、全てのガスの流量はゼロであり、ウエハ１８は常温である。第１処理工程の開始前に、制御装置９０は、準備工程を実施する。準備工程では、制御装置９０は、搬送ガス３５ｇ、４５ｇを炉１２内に流し、その後、ガス３６ｘｇ－１を炉１２内に流す。これによって、炉１２内の大気を排出し、炉１２内の気体をガス３６ｘｇ－１に置換する。その後、制御装置９０は、ガス３６ｘｇ－１を炉１２内に流した状態を維持しながら、ヒータ１４によって炉１２内のウエハ１８を所望の温度まで加熱する。ウエハ１８の温度が安定したら、制御装置９０は、超音波振動子３２を作動させるとともに搬送ガス３５ｇの供給を開始する。これによって、溶液貯留槽３３内にミスト３３ｍが発生し、ミスト３３ｍが搬送ガス３５ｇとともに共通ミスト供給管３８に流入する。共通ミスト供給管３８内で、ミスト３３ｍ及び搬送ガス３５ｇがガス３６ｘｇ－１と混ざる。したがって、ミスト３３ｍは、搬送ガス３５ｇ及びガス３６ｘｇ－１とともに炉１２に供給される。これによって、第１処理工程が開始される。

【0121】

第１処理工程では、酸のミスト３３ｍが炉１２内に供給される。炉１２内においてミスト３３ｍは搬送ガス３５ｇ及びガス３６ｘｇ－１とともに流れる。これによって、図１３の矢印１００に示すように、ウエハ１８の表面に対して角度θだけ傾斜した角度でミスト３３ｍがウエハ１８の表面に衝突する。ミスト３３ｍ（すなわち、酸）は、ウエハ１８の表面に付着すると、ウエハ１８の表面をエッチングする。その結果、ウエハ１８の表面から欠陥が除去される。

【0122】

第１処理工程から第２処理工程に切り換えるときに、制御装置９０は、図１４に示すようにミストとガスの供給量を制御する。第１処理工程Ｔ１を終了するときに、制御装置９０は、タイミングｔａにおいて、超音波振動子３２の出力を低下させる。したがって、タイミングｔａ以降にミスト３３ｍの供給量が低下する。制御装置９０は、タイミングｔａの直後のタイミングｔｂで、超音波振動子３２を停止させるとともに搬送ガス３５ｇの供給を停止することによってミスト３３ｍの供給を停止する。制御装置９０は、タイミングｔｂにおいてガス３６ｘｇ－１の供給量を高い値に維持している。したがって、ミスト３３ｍの供給が停止するタイミングｔｂにおいて、炉１２内にガス３６ｘｇ－１が流れている。制御装置９０は、タイミングｔｂの後のタイミングｔ１において、ガス３６ｘｇ－１の供給量の低下を開始する。制御装置９０は、タイミングｔ１の後のタイミングｔ２においてガス３６ｘｇ－１の供給を停止する。また、制御装置９０は、タイミングｔ１と略同じタイミングｔ３において、ガス３６ｘｇ－２の供給を開始する。制御装置９０は、タイミングｔ２と略同じタイミングｔ４に、ガス３６ｘｇ－２の供給量を定常値まで上昇させる。したがって、タイミングｔ１とタイミングｔ２の間において、炉１２に、ガス３６ｘｇ－１とガス３６ｘｇ－２の両方が供給される。制御装置９０は、タイミングｔ２の後のタイミングｔｃにおいて、超音波振動子４２を作動させるとともに搬送ガス４５ｇの供給を開始する。したがって、タイミングｔｃにおいて、炉１２内へのミスト４３ｍの供給が開始される。制御装置９０は、タイミングｔｃにおいてガス３６ｘｇ－２の供給量を高い値に維持している。したがって、ミスト４３ｍの供給が開始されるタイミングｔｃにおいて、炉１２内にガス３６ｘｇ－２が流れている。制御装置９０は、タイミングｔｃの後に超音波振動子４２の出力を増加させてミスト４３ｍの供給量を増加させる。制御装置９０は、タイミングｔｃの後のタイミングｔｄにおいて、ミスト４３ｍの供給量を定常値まで上昇させる。これによって、第２処理工程が開始される。

【0123】

第２処理工程では、ミスト４３ｍが図１３の矢印１００に示すように流れ、角度θだけ傾斜した角度でミスト４３ｍがウエハ１８の表面に衝突する。ミスト４３ｍ（すなわち、塩化ガリウム水溶液）は、ウエハ１８の表面に付着すると、ウエハ１８によって加熱されて搬送ガス４５ｇ及びガス３６ｘｇ－２（すなわち、酸素ガス）と反応する。その結果、ウエハ１８の表面に酸化ガリウム膜が成長する。第１処理工程においてウエハ１８の表面から欠陥が除去されているので、ウエハ１８上に高品質の酸化ガリウム膜を成長させることができる。

【0124】

上述したように、ミスト３３ｍの供給が停止するタイミングｔｂにおいては、炉１２内にガス３６ｘｇ－１が流れている。したがって、タイミングｔｂにおいて炉１２内に存在する少量のミスト３３ｍを十分な移動速度で炉１２内に流すことができる。したがって、タイミングｔｂにおいても、ミスト３３ｍは設計上の角度θに近い角度でウエハ１８に衝突する。したがって、ウエハ１８の表面状態を所望の状態に制御することができる。

【0125】

また、上述したように、ミスト４３ｍの供給が開始されるタイミングｔｃにおいて、炉１２内にガス３６ｘｇ－２が流れている。したがって、ミスト４３ｍの供給の開始時において、十分な移動速度でミスト４３ｍを炉１２内に流すことができ、ミスト４３ｍが設計上の角度θに近い角度でウエハ１８に衝突する。したがって、第２処理工程開始直後から適切に酸化ガリウム膜を成長させることができる。

【0126】

また、上述したように、タイミングｔ１とタイミングｔ２の間の期間では、ガス３６ｘｇ－１とガス３６ｘｇ－２の両方が炉１２内を流れている。このため、炉１２内にガスが流れている状態を維持しながら、炉１２内に供給するガスをガス３６ｘｇ－１からガス３６ｘｇ－２に切り換えることができる。エッチング後のウエハ１８の表面が常時ガス３６ｘｇ－１、３６ｘｇ－２に覆われているので、エッチング後のウエハ１８の表面を清浄に保った状態で第２処理工程を開始することができる。特に、タイミングｔ１とタイミングｔ２の間の期間では、ガス３６ｘｇ－１の流量の低下速度とガス３６ｘｇ－２の流量の上昇速度が略等しい値に制御される。このため、この期間内において炉１２内に流れるガスの総流量が略一定に維持される。このため、ウエハ１８の温度が変化し難く、より安定した状態で第２処理工程を開始することができる。このため、より高品質な酸化ガリウム膜を成長させることができる。

【0127】

なお、第３実施例では、ミスト３３ｍがエッチング用の酸であり、ミスト４３ｍが成膜用の溶液であるため、これらが混ざること防止するために切換弁３７ａ、４７ａを使用することができる。

【0128】

また、第３実施形態のウエハ処理装置１０ｃでは、ミスト供給管４７がミスト供給管３７よりも上流側でガス供給管３６ｘに接続されている。このため、ミスト供給管３７よりも下流側のガス供給管３６ｘの内壁にはミスト３３ｍ（酸のミスト）が付着する一方で、ミスト供給管３７よりも上流側のガス供給管３６ｘの内壁にはミスト３３ｍ（酸のミスト）が付着しない。したがって、ミスト供給管４７よりも下流側のガス供給管３６ｘの内壁の大部分にはミスト３３ｍが付着していない。このため、ガス供給管３６ｘ内をミスト４３ｍ（成膜用のミスト）が流れるときに、内壁に付着しているミスト３３ｍの影響を受け難い。したがって、より高品質な酸化ガリウム膜を成長させることができる。

【0129】

なお、ウエハ１８の表面は平坦であってもよいが、ウエハ１８の表面に凹凸があってもよい。例えば、図１７に示すように、ウエハ１８が、半導体基板１８ａとその表面を覆うマスク１８ｂとによって構成されている場合、マスク１８ｂの開口部が凹部となる。このように表面に凹部を有するウエハ１８をミストによって処理することも可能である。例えば、半導体基板１８ａをエッチングするミストによってマスク１８ｂの開口部内を選択的にエッチングすることで、半導体基板１８ａにトレンチを形成することができる。このように凹部を有するウエハ１８をミストによって処理する場合、ミストが十分な移動速度を有さない状態でウエハ１８に付着すると、凹部内に溶液が溜まり易い。このため、ウエハ１８を適切に処理できない場合がある。本明細書に開示のウエハ処理装置では、上述したように、ミストを適切な移動速度でウエハ１８に衝突させることができるので、ウエハ１８が凹部を有する場合でも適切にウエハ１８を処理することができる。

【0130】

（管の接続について）
ガスのみが流れるガス供給管（例えば、ガス供給管３６ｘ）とミストが流れるミスト供給管（例えば、共通ミスト供給管３８）とが接続されている接続箇所において、これらの接続角度が適切でないと、接続箇所においてミストの流れが乱れる。その結果、ミストが管の内壁に付着し、炉１２に供給されるミストの量が減少する。

【0131】

図１８、１９は、ガス供給管２００とミスト供給管２１０の接続箇所２２０を例示している。接続箇所２２０におけるミストの流れの乱れを抑制するために、接続箇所２２０において、その上流側のガス供給管２００とその下流側のガス供給管２００の間の角度θａを１３５°以上とすることができる。例えば、図１８のように、上流側のガス供給管２００と下流側のガス供給管２００を直線状（すなわち、θａ＝１８０°）としてもよい。また、ミスト供給管２１０と下流側のガス供給管２００の間の角度θｂを９０°以上とすることができる。また、角度θａを角度θｂよりも大きくすることができる。このような構成によれば、接続箇所２２０におけるミストの流れの乱れを抑制できる。

【0132】

上述した実施形態のミスト供給装置３０は、第１ミスト供給装置の一例である。上述した実施形態のミスト供給装置４０は、第１ミスト供給装置の一例である。上述した実施形態の搬送ガス供給装置３５ｓ、希釈ガス供給装置３６ｓ、及び、ガス供給装置３６ｘｓ－１は、第１ガス供給装置の一例である。上述した実施形態の搬送ガス供給装置４５ｓ、希釈ガス供給装置４６ｓ、及び、ガス供給装置３６ｘｓ－２は、第２ガス供給装置の一例である。

【0133】

以上、実施形態について詳細に説明したが、これらは例示にすぎず、特許請求の範囲を限定するものではない。特許請求の範囲に記載の技術には、以上に例示した具体例をさまざまに変形、変更したものが含まれる。本明細書または図面に説明した技術要素は、単独あるいは各種の組み合わせによって技術有用性を発揮するものであり、出願時請求項記載の組み合わせに限定されるものではない。また、本明細書または図面に例示した技術は複数目的を同時に達成するものであり、そのうちの１つの目的を達成すること自体で技術有用性を持つものである。

【符号の説明】

【0134】

１０ａ－１０ｃ：ウエハ処理装置、１２：炉、１８：ウエハ、３０、４０：ミスト供給装置、３５ｓ、４５ｓ：搬送ガス供給装置、３６ｓ、４６ｓ：希釈ガス供給装置、３６ｘｓ、３６ｘｓ－１、３６ｘｓ－２：ガス供給装置

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】

【図11】

【図12】

【図13】

【図14】

【図15】

【図16】

【図17】

【図18】

【図19】