晶圆处理设备和用于处理晶圆的方法

1.本公开涉及一种晶圆(wafer)处理设备和一种用于处理晶圆的方法。


背景技术：

2.通过将雾供给到晶圆表面来处理晶圆的晶圆处理技术是已知的。在这种类型的技术中，将雾供给到容纳晶圆的炉中。雾附着在炉中的晶圆的表面。结果，晶圆得到处理。例如，jp 2019-033142 a中公开的膜形成(film forming)装置将包含氧化镓原料的雾供给到晶圆的表面以在晶圆上生长氧化镓膜。此外，作为使用雾的晶圆处理技术，存在通过雾蚀刻晶圆、通过雾对晶圆进行改性等的技术。


技术实现要素：

3.在用雾处理晶圆的技术中，当将雾供给到炉中时气体流过所述炉。也就是说，所述雾和所述气体一起流过所述炉。与所述气体一起流动的雾附着在所述晶圆的表面，使得所述晶圆得到处理。
4.在晶圆处理技术中，当在处理结束而停止将气体供给到所述炉中时，所述雾在炉中的流动停止并且所述雾在所述炉中漂移。当在所述炉中漂移的所述雾附着到所述晶圆的表面时，所述晶圆的表面上的处理条件发生变化，并且所述晶圆的表面状态发生变化。结果，不能将所述晶圆的表面状态控制为期望的状态。本公开提出了一种用于抑制在晶圆处理过程结束时晶圆表面上的变化的技术。
5.本公开中公开的晶圆处理设备将雾供给到晶圆的表面以处理晶圆。所述晶圆处理设备包括其内布置晶圆的炉、配置为将气体供给到所述炉中的气体供给装置、配置为将所述雾供给到所述炉中的雾供给装置、以及控制装置。所述控制器配置为通过控制所述气体供给装置和所述雾供给装置以将所述气体和所述雾分别供给到所述炉中来执行处理步骤。所述控制器还配置为在处理步骤结束时控制所述雾供给装置以停止将所述雾供给到所述炉中同时控制所述气体供给装置以保持将所述气体供给到所述炉中。
6.在所述晶圆处理设备中，在所述处理过程结束时，所述雾供给装置停止供给所述雾同时所述气体供给装置保持将所述气体供给到所述炉中。因此，在所述处理步骤结束时存在于所述晶圆处理设备中的雾通过所述气体从所述炉中流出。因此，可以抑制已经失去移动速度的雾在所述炉中漂移。因此，根据所述晶圆处理设备，能够抑制在所述晶圆处理步骤结束时所述晶圆的表面状态的变化。因此，容易将所述晶圆的表面状态控制为期望的状态。
附图说明
7.图1是示出第一实施例的晶圆处理设备的图。
8.图2是示出第二实施例的晶圆处理设备的图。
9.图3是示出第三实施例的晶圆处理设备的图。
10.图4是示出从第一处理步骤到第二处理步骤的过渡时间段雾和气体的供给量的控制模式的一个示例的曲线图。
11.图5是示出从第一处理步骤到第二处理步骤的过渡时间段雾和气体的供给量的控制模式的一个示例的曲线图。
12.图6是示出从第一处理步骤到第二处理步骤的过渡时间段雾和气体的供给量的控制模式的一个示例的曲线图。
13.图7是示出从第一处理步骤到第二处理步骤的过渡时间段雾和气体的供给量的控制模式的一个示例的曲线图。
14.图8是示出从第一处理步骤到第二处理步骤的过渡时间段雾和气体的供给量的控制模式的一个示例的曲线图。
15.图9是示出从第一处理步骤到第二处理步骤的过渡时间段雾和气体的供给量的控制模式的一个示例的曲线图。
16.图10是示出从第一处理步骤到第二处理步骤的过渡时间段雾和气体的供给量的控制模式的一个示例的曲线图。
17.图11是示出从第一处理步骤到第二处理步骤的过渡时间段雾的控制模式的一个示例的曲线图。
18.图12是示出从第一处理步骤到第二处理步骤的过渡时间段雾的控制模式的一个示例的曲线图。
19.图13是示出雾的流动方向与晶圆的表面之间的角度的图。
20.图14是示出第一示例中雾和气体的供给量的控制模式的曲线图。
21.图15是示出第二示例中雾和气体的供给量的控制模式的曲线图。
22.图16是示出第三示例中雾和气体的供给量的控制模式的曲线图。
23.图17是示出在晶圆的表面上设有掩模的晶圆的图。
24.图18是示出气体供给管与雾供给管之间的连接角度的图。
25.图19是示出气体供给管与雾供给管之间的连接角度的图。
具体实施方式
26.下面列出了本文公开的技术元素。以下技术元素是独立有用的。
27.在本公开中所公开的晶圆处理设备中，雾供给装置可以是第一雾供给装置，雾可以是第一雾，并且处理步骤可以是第一处理步骤。晶圆处理设备还可包括配置为将第二雾供给到炉中的第二雾供给装置。控制器可以在第一处理步骤之后执行第二处理步骤。在第二处理步骤中，控制器可以控制气体供给装置和第二雾供给装置以同时将气体和雾分别供给到炉中。当第二处理步骤开始时，控制器可控制第二雾供给装置以开始将第二雾供给到炉中同时控制气体供给装置以保持将气体供给到炉中。
28.根据该晶圆处理设备，能够在第二处理步骤开始时抑制具有低的移动速度的第二雾附着于晶圆的表面。因此，当第二处理步骤开始时，容易将晶圆的表面状态控制为期望的状态。
29.在本公开中所公开的晶圆处理设备中，控制器可控制气体供给装置以在第一处理步骤与第二处理步骤之间的过渡时间段保持将气体供给到炉中。
30.根据该配置，由于在第一处理步骤与第二处理步骤之间气体的流动不中断，因此容易将晶圆的表面状态控制为期望的状态。
31.在本公开中所公开的晶圆处理设备中，所述气体供给装置在所述第一处理步骤期间供给的气体和所述气体供给装置在所述第二处理步骤期间供给的气体可以是公共气体。控制器可控制气体供给装置以从第一处理步骤到第二处理步骤保持将公共气体供给到炉中。
32.根据该配置，能够在不停止气体流动的情况下将第一处理步骤转换为第二处理步骤。
33.进一步地，在本公开中所公开的晶圆处理设备的另一示例中，气体供给装置可包括配置为将第一气体供给到炉中的第一气体供给装置和配置为将第二气体供给到炉中的第二气体供给装置。在第一处理步骤中，控制器可控制第一气体供给装置以将第一气体供给到炉中。在第二处理步骤中，控制器可控制第二气体供给装置以将第二气体供给到炉中。在从第一处理步骤到第二处理步骤的过渡时间段，控制器通过控制第二气体供给装置开始将第二气体供给到炉中同时控制第一气体供给装置保持将第一气体供给到炉中，并且然后控制第一气体供给装置停止将第一气体供给到炉中同时控制第二气体供给装置保持将第二气体供给到炉中，可以执行气体切换控制。
34.根据该配置，在从第一处理步骤到第二处理步骤的过渡时间段，能够在不停止炉中的气体流动的情形下将第一气体替换为第二气体。
35.在本公开中所公开的晶圆处理设备中，控制器在控制第一雾供给装置以减少供给到炉中的第一雾的量之后，可以执行气体切换控制。即，第二气体的供给量超过第一气体的供给量的时刻(即气体切换控制的时刻)可以晚于第一雾的供给量开始减少的时刻。
36.在本公开中所公开的晶圆处理设备中，控制器可以在控制第二雾供给装置以增加被供给到炉中的第二雾的量之前执行气体切换控制。即，第二气体的供给量超过第一气体的供给量的时刻可以在第二雾的供给量开始增加的时刻之前。
37.在本公开中所公开的晶圆处理设备中，控制器可以在控制第一雾供给装置以减少被供给到炉中的第一雾的量之前执行气体切换控制。即，第二气体的供给量超过第一气体的供给量的时刻可以在第一雾的供给量开始减少的时刻之前。
38.在本公开中所公开的晶圆处理设备中，控制器可以在控制第二雾供给装置以增加被供给到炉中的第二雾的量之后执行气体切换控制。即，第二气体的供给量超过第一气体的供给量的时刻可以在第二雾的供给量开始增加的时刻之后。
39.如上所述，改变雾的供给量的时刻和执行气体切换控制的时刻是任意确定的。
40.在本公开中所公开的晶圆处理设备中，在从第一处理步骤到第二处理步骤的过渡时间段，控制器可以在控制第一雾供给装置以停止将第一雾供给到炉中之后控制第二雾供给装置以开始将第二雾供给到炉中。
41.以这种方式，可以在供给第一雾的时间段与供给第二雾的时间段之间设置间隔。例如，当第一处理步骤与第二处理步骤中的一个是蚀刻步骤而另一个是膜形成步骤时，抑制第一雾(即蚀刻溶液)和第二雾(即，膜的原料)相互混合。因此，可防止炉中发生不期望的反应。
42.在本公开中所公开的晶圆处理设备的另一示例中，在从第一处理步骤到第二处理
步骤的过渡时间段，控制器可控制第二雾供给装置开始将第二雾供给到炉中，同时控制第一雾供给装置保持将第一雾供给到炉中，并且然后控制第一雾供给装置停止将第一雾供给到炉中，同时控制第二雾供给装置保持将第二雾供给到炉中。
43.这样，在从第一处理步骤到第二处理步骤的过渡时间段，第一雾和第二雾都可以暂时供给到炉中。例如，当第一处理步骤与第二处理步骤都是膜形成步骤并且第一雾和第二雾都暂时供给到炉中时，在第一处理步骤中形成的膜与第二处理步骤中形成的膜之间的界面处形成混合晶体膜(mixed crystal film)。结果，可以减少界面处的晶体缺陷。
44.当第一雾和第二雾都临时供给到炉中时，在从第一处理步骤到第二处理步骤的过渡时间段，控制器可以将第一雾的供给量从第一值减少到第二值，将供给量保持在第二值第一时间段，并且然后停止供给第一雾。此外，在从第一处理步骤到第二处理步骤的过渡时间段，控制器可以开始供给第二雾，将第二雾的供给量保持在第三值第二时间段，并且然后增加供给量到第四值。用于将第一雾的供给量保持在第二值的第一时间段和用于将第二雾的供给量保持在第三值的第二时间段可以彼此重叠。
45.根据该配置，能够以低供给量将第一雾和第二雾供给到炉中。
46.在本公开中所公开的晶圆处理设备中，第一处理步骤可以是对晶圆进行蚀刻的步骤、在晶圆上形成膜的步骤或使晶圆改性的步骤。此外，第二处理步骤可以是蚀刻晶圆的步骤、在晶圆上形成膜的步骤或使晶圆改性的步骤。
47.例如，第一处理步骤可以是晶圆的蚀刻步骤，第二处理步骤可以是晶圆上的膜生长步骤。
48.根据该配置，膜能够在已经蚀刻过的清洁晶圆的表面上生长。
49.此外，例如，第一处理步骤可以是晶圆上的膜形成步骤，第二处理步骤可以是膜的蚀刻步骤。
50.根据该配置，当膜在晶圆上生长之后，膜的表面可以被蚀刻以控制表面状态。
51.此外，例如，第一处理步骤可以是晶圆上的第一膜形成步骤，第二处理步骤可以是第一膜上的第二膜形成步骤。
52.根据该配置，在晶圆上可以层叠和生长多个膜。第一膜和第二膜的材料可以相同或不同。即使第一膜和第二膜的材料相同，也可以通过改变第一膜与第二膜之间的生长条件使这些膜的特性不同。
53.此外，例如，第一处理步骤可以是晶圆上的膜生长步骤，第二处理步骤可以是膜的改性步骤(modifying step)。
54.根据该配置，生长的膜能被改性为具有期望的特性。
55.此外，例如，第一处理步骤可以是晶圆的改性步骤，第二处理步骤可以是晶圆上的膜形成步骤。
56.根据该配置，晶圆能够在生长膜之前被改性为具有期望的特性。
57.在本公开中所公开的晶圆处理设备中，晶圆的表面可以相对于炉中气体的流动方向倾斜。
58.在这种类型的晶圆处理设备中，由于雾与晶圆碰撞的角度被有意调节，当雾以非预期的角度碰撞晶圆时可能无法获得期望的特性。因此，当在步骤之间的过渡时间段雾在炉中漂移时，很可能出现问题。因此，将这里公开的技术应用于这种类型的晶圆处理设备更
有效。
59.本公开中公开的晶圆处理设备的示例可包括：气体供给管，气体通过所述气体供给管从所述气体供给装置流入所述炉中；连接到第一雾供给装置的第一雾供给管；连接到第二雾供给装置的第二雾供给管；和公共雾管。所述公共雾管包括上游端和连接到所述气体供给管的下游端，第一雾供给管与第二雾供给管在所述上游端处汇合。
60.这样，第一雾和第二雾可以从公共雾供给管供给到气体供给管中。
61.本公开中公开的晶圆处理设备的示例可包括：气体供给管，气体通过所述气体供给管被从所述气体供给装置供给到所述炉中；第一雾供给管；和第二雾供给管。第一雾供给管具有连接到所述第一雾供给装置的上游端与连接到所述气体供给管的下游端。第二雾供给管具有连接到第二雾供给装置的上游端与连接到所述气体供给管的下游端。
62.这样，第一雾和第二雾可以从不同的供给管独立地供给到所述气体供给管中。在这种情况下，所述第二雾供给管与所述气体供给管之间的连接位置可位于所述第一雾供给管与所述气体供给管之间的连接位置的上游的位置处。
63.在该配置中，在第一处理步骤期间，第一雾在所述第一雾供给管与所述气体供给管之间的连接位置的下游位置处附着到所述气体供给管的内部。在第一处理步骤之后的第二处理步骤期间，第二雾在所述第二雾供给管与所述气体供给管之间的连接位置的下游位置处流过所述气体供给管。在该配置中，由于第一雾仅附着在第二雾流过的气体供给管部分(最下游部分)的内表面上，因此附着在气体供给管内表面的第一雾不可能影响流过气体供给管的第二雾。
64.在本公开中所公开的晶圆处理设备的一个示例中，关于气体供给管与雾供给管(即第一雾供给管、第二雾供给管或公共雾供给管)之间的连接位置，在气体供给管的在连接位置上游侧的上游部分与在气体供给管的在连接位置下游侧的下游部分之间的角度(下文中称为第一角度)可以是135
°
或更大。
65.当气体供给管的上游部分与气体供给管的下游部分在气体供给管与雾供给管之间的连接位置处尽可能直地延伸时，气体和雾的流动不可能在气体供给管中受到干扰。
66.在本公开中所公开的晶圆处理设备的一个示例中，关于气体供给管与雾供给管(即第一雾供给管、第二雾供给管或公共雾供给管)之间的连接位置，在连接位置下游侧的气体供给管的下游部分与雾供给管之间的角度(下文中称为第二角度)可以是90
°
或更大。
67.当雾供给管在气体供给管与雾供给管之间的连接位置处斜角地流体连接到气体供给管时，气体和雾的流动不可能在气体供给管中受到干扰，使得雾可以汇合到气体流中。
68.在本公开中所公开的晶圆处理设备的一个示例中，第一角度可以大于第二角度。
69.在本公开中所公开的晶圆处理设备的一个示例中，晶圆的表面可以具有凹部。例如，晶圆可以具有半导体衬底(semiconductor substrate)和设置在半导体衬底的表面上的掩模，并且掩模的开口部分可形成晶圆的凹部。
70.在表面设有凹部的晶圆中，当气体的流动停止时，由附着在晶圆表面的雾构成的液体可能被收集在凹部中。因此，通过将本公开中公开的技术应用于这种晶圆，可以抑制液体在凹部中的积聚。结果，能够更优地处理晶圆。
71.本实施例的晶圆处理设备通过向晶圆表面供给雾来处理晶圆。晶圆处理包括膜形成、蚀刻、改性等。在本实施例的晶圆处理设备中，依次执行第一处理步骤与第二处理步骤。
在第一处理步骤与第二处理步骤中的每一个步骤中，将雾供给到晶圆的表面。在第一处理步骤中使用的雾与在第二处理步骤中使用的雾可以不同或相同。首先，将描述晶圆处理设备的配置。在下文中，将描述第一实施例、第二实施例和第三实施例的晶圆处理设备。
72.(第一实施例的晶圆处理设备)
73.图1示出了第一实施例的晶圆处理设备10a。晶圆处理设备10a包括炉12、加热器14、气雾供给装置20、排放管80和控制器90。
74.炉12中容纳晶圆载物台(wafer stage)13。晶圆18放置在晶圆载物台13上。加热器14布置为围绕炉12并且配置为加热所述炉12。当加热器14加热所述炉12时，炉12中的晶圆18被加热。气雾供给装置20连接到炉12的上游端12a。排放管80连接到炉12的下游端12b。气雾供给装置20配置成将雾与气体一起供给到炉12中。从气雾供给装置20供给到炉12中的雾和气体从上游端12a流过炉12到达下游端12b，然后通过排放管80流出所述炉12。此外，气雾供给装置20也可以仅向炉12内供给气体。晶圆载物台13支撑晶圆18使得晶圆18的表面朝向雾和气体在炉内的流动方向(即从上游端12a到下游端12b的方向)。晶圆载物台13支撑晶圆18使得晶圆18的表面相对于雾和气体在炉12内的流动方向倾斜。控制器90控制晶圆处理设备10a的每个部件。
75.气雾供给装置20包括雾供给装置30和40。
76.雾供给装置30包括水箱31、超声波振动器32和溶液储存箱33。水箱31是在上部开口并且在其中储存水31a的容器。超声波振动器32布置在水箱31的底表面上。超声波振动器32对水箱31中的水31a施加超声波振动。溶液储存箱33是密闭容器。溶液储存箱33储存溶液33a。溶液33a是供给到炉12中的雾的来源。溶液储存箱33的底部浸入水箱31中的水31a中。溶液储存箱33的底表面由膜制成。结果，超声波振动容易从水箱31中的水31a传递到溶液储存箱33中的溶液33a。当超声波振动器32向水箱31中的水31a施加超声波振动时，超声波振动经由水31a传递到溶液33a。于是，溶液33a的表面振动，从而在溶液33a上方的空间33c(即，溶液储存箱33中的空间)中产生溶液33a的雾33m。
77.气雾供给装置20还包括载运气体(carrier gas)供给管35、载运气体供给装置35s、稀释气体供给管36、稀释气体供给装置36s、雾供给管37和公共雾供给管38。雾供给管37具有连接到溶液储存箱33上部的上游端。雾供给管37具有连接到公共雾供给管38上游端的下游端。公共雾供给管38具有连接到炉12上游端12a的下游端。载运气体供给装置35s经由载运气体供给管35连接到溶液储存箱33的上部。载运气体供给装置35s配置为将载运气体35g供给到溶液储存箱33(更具体地，溶液33a上方的空间33c)中。稀释气体供给装置36s经由稀释气体供给管36连接到雾供给管37。稀释气体供给装置36s配置为将稀释气体36g供给到雾供给管37中。
78.雾供给装置40包括水箱41、超声波振动器42和溶液储存箱43。水箱41是在上部开口并且在其中储存水41a的容器。超声波振动器42布置在水箱41的底表面上。超声波振动器42对水箱41中的水41a施加超声波振动。溶液储存箱43是密闭容器。溶液储存箱43储存溶液43a。溶液43a是供给到炉12中的雾的来源。溶液储存箱43的底部浸入水箱41中的水41a中。溶液储存箱43的底表面由膜制成。结果，超声波振动容易从水箱41中的水41a传递到溶液储存箱43中的溶液43a。当超声波振动器42向水箱41中的水41a施加超声波振动时，超声波振动经由水41a传递到溶液43a。然后，溶液43a的表面振动，在溶液43a上方的空间43c(即，溶
液储存箱43中的空间)中产生溶液43a的雾43m。
79.气雾供给装置20还包括载运气体供给管45、载运气体供给装置45s、稀释气体供给管46、稀释气体供给装置46s和雾供给管47。雾供给管47的上游端连接到溶液储存箱43的上部。雾供给管47的下游端连接到公共雾供给管38的上游端。也就是说，雾供给管37和雾供给管47在公共雾供给管38的上游端汇合。载运气体供给装置45s通过载运气体供给管45连接到溶液储存箱43的上部。载运气体供给装置45s配置为将载运气体45g供给到溶液储存箱43(更具体地，溶液43a上方的空间43c)中。稀释气体供给装置46s通过稀释气体供给管46连接到雾供给管47。稀释气体供给装置46s配置为将稀释气体46g供给到雾供给管47中。
80.气雾供给装置20还包括切换阀37a和47a。切换阀37a配置为选择性地打开和关闭雾供给管37。切换阀47a配置为选择性地打开和关闭雾供给管47。切换阀37a和47a能够改变雾或气体流过的流动通道。
81.控制器90控制超声波振动器32和42、切换阀37a和47a、以及加热器14。此外，控制器90控制载运气体供给装置35s、稀释气体供给装置36s、载运气体供给装置45s、和稀释气体供给装置46s，由此控制载运气体35g、稀释气体36g、载运气体45g和稀释气体46g的流速(flow rates)。
82.如上所述，晶圆处理设备10a执行第一处理步骤与第二处理步骤。从第一处理步骤开始到第二处理步骤结束，加热器14加热晶圆18。在第一处理步骤中，控制器90操作超声波振动器32以在溶液储存箱33中的空间33c中产生雾33m。同时，控制器90通过载运气体供给管35将载运气体35g供给到溶液储存箱33中，并通过稀释气体供给管36将稀释气体36g供给到雾供给管37中。载运气体35g通过溶液储存箱33流到雾供给管37中。此时，溶液储存箱33中的雾33m与载运气体35g一起流到雾供给管37中。此外，稀释气体36g在雾供给管37中与雾33m混合。由此，雾33m被稀释。雾33m与气体(即，载运气体35g和稀释气体36g)一起朝向下游侧流过雾供给管37，并通过公共雾供给管38流到炉12中。在炉12中，雾33m与气体一起流到炉12的下游端12b并被排放到排放管80。当晶圆18的表面在炉12中暴露于雾33m时，晶圆的状态18发生变化。
83.此外，控制器90能在停止超声波振动器32的同时控制载运气体35g和稀释气体36g中的至少一种流动。由于在这种状态下不产生雾33m，因此不含雾33m的气体(即，载运气体35g和稀释气体36g的至少之一)被供给到炉12中。
84.在第二处理步骤中，控制器90操作超声波振动器42以在溶液储存箱43中的空间43c中产生雾43m。同时，控制器90通过载运气体供给管45将载运气体45g供给到溶液储存箱43中，并通过稀释气体供给管46将稀释气体46g供给到雾供给管47。载运气体45g通过溶液储存箱43流到雾供给管47中。此时，溶液储存箱43中的雾43m与载运气体45g一起流到雾供给管47中。此外，稀释气体46g在雾供给管47中与雾43m混合。由此，雾43m被稀释。雾43m与气体(即，载运气体45g和稀释气体46g)一起朝向下游侧流过雾供给管47，并通过公共雾供给管38流到炉12中。在炉12内，雾43m与气体一起流到下游端12b并被排放到排放管80。当晶圆18的表面在炉12中暴露于雾43m时，晶圆18的状态发生变化。
85.此外，控制器90能在停止超声波振动器42的同时控制载运气体45g和稀释气体46g中的至少一种流动。由于在这种状态下不产生雾43m，因此不含雾43m的气体(即，载运气体45g和稀释气46g的至少之一)被供给到炉12中。
86.在下文中，在第一处理步骤期间供给到炉12的气体称为第一气体，在第二处理步骤期间供给到炉12的气体称为第二气体。在第一实施例的上述操作中，第一气体为载运气体35g和稀释气体36g，第二气体为载运气体45g和稀释气体46g。如果雾33m不必要稀释，则气雾供给装置20不是必须包括稀释气体供给装置36s。在这种情况下，第一气体是载运气体35g。此外，如果雾43m不必要稀释，则气雾供给装置20不是必须包括稀释气体供给装置46s。在这种情况下，第二气体是载运气体45g。
87.(第二实施例的晶圆处理设备)
88.图2示出了第二实施例的晶圆处理设备10b。第二实施例的晶圆处理设备10b与第一实施例的晶圆处理设备10a的不同之处在于雾和气体的流动通道。其他配置在第一实施例和第二实施例之间是相同的。
89.第二实施例的晶圆处理设备10b具有气体供给管36x和气体供给装置36xs。气体供给管36x的上游端与气体供给装置36xs连接。气体供给管36x的下游端连接到炉12的上游端12a。气体供给装置36xs配置为通过气体供给管36x将气体36xg供给到炉12中。控制器90通过控制气体供给装置36xs来控制气体36xg的流速。公共雾供给管38的下游端连接到气体供给管36x的中间。
90.第二实施例的晶圆处理设备10b也执行第一处理步骤与第二处理步骤。
91.在第一处理步骤中，控制器90将雾33m与载运气体35g一起供给到气体供给管36x。此外，控制器90将气体36xg供给到气体供给管36x。气体36xg在气体供给管36x中与雾33m混合。由此，雾33m被稀释。雾33m与气体(即，载运气体35g和气体36xg)一起供给到炉12中。结果，晶圆18的表面暴露于雾33m，并且晶圆18的状态发生改变。
92.在第二处理步骤中，控制器90将雾43m与载运气体45g一起供给到气体供给管36x。此外，控制器90将气体36xg供给到气体供给管36x。气体36xg在气体供给管36x中与雾43m混合。由此，雾43m被稀释。雾43m与气体(即，载运气体45g和气体36xg)一起供给到炉12中。结果，晶圆18的表面暴露于雾43m，并且晶圆18的状态发生改变。
93.(第三实施例的晶圆处理设备)
94.图3示出了第三实施例的晶圆处理设备10c。第三实施例的晶圆处理设备10c与第二实施例的晶圆处理设备10b的不同之处在于雾和气体的流动通道，而其他构造在第二实施例和第三实施例之间相同。
95.在第三实施例的晶圆处理设备10c中，气体供给管36x的上游部分分支为第一供给管36x-1和第二供给管36x-2。第一供给管36x-1的上游端连接到气体供给装置36xs-1。气体供给装置36xs-1配置为通过第一供给管36x-1和气体供给管36x向炉12供给气体36xg-1。第二供给管36x-2的上游端连接到气体供给装置36xs-2。气体供给装置36xs-2配置为通过第二供给管36x-2和气体供给管36x向炉12供给气体36xg-2。因此，在第三实施例的晶圆处理设备10c中，流过气体供给管36x的气体种类可以改变。控制器90通过控制气体供给装置36xs-1和36xs-2来控制气体36xg-1和气体36xg-2的流速。
96.此外，第三实施例的晶圆处理设备10c不具有公共雾供给管38。雾供给管37直接连接到气体供给管36x，并且雾供给管47直接连接到气体供给管36x。雾供给管37和雾供给管47在第一供给管36x-1和第二供给管36x-2的汇合处的下游位置处连接到气体供给管36x。雾供给管47和气体供给管36x的汇合处位于雾供给管37和气体供给管36x的汇合处的上游。
97.第三实施例的晶圆处理设备10c也执行第一处理步骤与第二处理步骤。
98.在第一处理步骤中，控制器90将雾33m与载运气体35g一起供给到气体供给管36x。此外，控制器90将气体36xg-1供给到气体供给管36x。气体36xg-1在气体供给管36x中与雾33m混合。由此，雾33m被稀释。雾33m与气体(即，载运气体35g和气体36xg-1)一起供给到炉12中。结果，晶圆18的表面暴露于雾33m，并且晶圆18的状态发生改变。
99.在第二处理步骤中，控制器90将雾43m与载运气体45g一起供给到气体供给管36x。此外，控制器90将气体36xg-2供给到气体供给管36x。气体36xg-2在气体供给管36x中与雾43m混合。由此，雾43m被稀释。雾43m与气体(即，载运气体45g和气体36xg-2)一起供给到炉12中。结果，晶圆18的表面暴露于雾43m，并且晶圆18的状态发生改变。
100.在第三实施例的上述操作中，第一气体为载运气体35g和气体36xg-1，第二气体为载运气体45g和气体36xg-2。
101.第一处理步骤与第二处理步骤可以是蚀刻步骤、膜形成步骤、改性步骤和其他步骤中的任一个。在下文中，将描述第一处理步骤与第二处理步骤的组合的示例。
102.(处理组合的第一示例)
103.在第一组合示例中，第一处理步骤是蚀刻步骤，第二处理步骤是膜形成步骤。在第一处理步骤中，蚀刻晶圆18的表面的溶液被用作溶液33a(即，雾33m)。当雾33m附着到晶圆18的表面时，晶圆18的表面被蚀刻。通过以这种方式蚀刻晶圆18的表面，能够去除晶圆18表面上的缺陷等。在第二处理步骤中，当被加热时结晶的溶液被用作溶液43a(即雾43m)。当雾43m附着到晶圆18并被加热时，在晶圆18上生长晶体膜。第二处理步骤是所谓的雾化学气相沉积(cvd)步骤。如上所述，当在蚀刻步骤之后执行膜形成步骤时，在已经被蚀刻的清洁晶圆18上能够生长具有高结晶度(crystallinity)的晶体膜。
104.(处理组合的第二示例)
105.在第二组合示例中，第一处理步骤是膜形成步骤，第二处理步骤是蚀刻步骤。在第一处理步骤中，在晶圆18上生长晶体膜。在第二处理步骤中，蚀刻晶圆18的表面(即，在第一处理步骤中生长的晶体膜的表面)的溶液被用作溶液43a(即雾43m)。当雾43m附着在晶体膜的表面时，晶体膜的表面被蚀刻。通过以这种方式蚀刻晶体膜的表面，能够清洁晶体膜的表面。例如，当在第一处理步骤结束时暂时改变膜形成条件时，在晶体膜的最外表面上可能发生晶体缺陷。在这种情况下，在第二处理步骤中蚀刻晶体膜的最外表面以去除存在于最外表面上的晶体缺陷。
106.(处理组合的第三示例)
107.在第三组合示例中，第一处理步骤是在晶圆上生长第一晶体膜的膜形成步骤，第二处理步骤是在晶圆上(即在第一晶体膜上)生长第二晶体膜的膜形成步骤。根据该配置，能够在晶圆上层叠多层晶体膜。
108.(处理组合的第四示例)
109.在第四组合示例中，第一处理步骤是膜形成步骤，第二处理步骤是改性步骤。在膜形成步骤中，在晶圆上生长由含有氧原子的材料构成的晶体膜。在改性步骤中，含有氧原子的材料被用作溶液43a(即，作为雾43m)。在第一处理步骤中形成的晶体膜中，存在氧缺乏(即，限定了不存在氧原子的空氧原子位点(vacant oxygen atom sites)的缺陷)。在第二处理步骤中，通过向晶体膜供给包含氧原子的雾43m来减少晶体膜中的这种氧缺乏。由此，
能够获得具有高结晶度的晶体膜。
110.(处理组合的第五示例)
111.在第五组合示例中，第一处理步骤是改性步骤，第二处理步骤是膜形成步骤。此外，在第五组合示例中，晶圆18由包含氧原子的材料制成。在改性步骤中，包含氧原子的材料被用作溶液33a(即，作为雾33m)。在改性步骤中，通过减少晶圆18中的氧缺乏来改善晶圆18的结晶度。在第二处理步骤中，在具有改善的结晶度的晶圆18上生长晶体膜。因此，能够获得高质量的晶体膜。
112.接着，将对第一处理步骤与第二处理步骤之间的过渡时间段的雾和气体的供给量的控制模式进行说明。图4至图10示出在每个控制模式中第一处理步骤与第二处理步骤之间的过渡时间段的雾和气体的供给量的变化。在图4至图10和其它曲线图中，雾33m和气体稳定地流动的时间段t1为执行第一处理步骤的时间段，雾43m和气体稳定地流动的时间段t2为执行第二处理步骤的时间段。第一处理步骤与第二处理步骤之间的时间段tc是第一处理步骤被切换到第二处理步骤的过渡时间段。时刻ta是雾33m的供给量开始减少的时刻，时刻tb是雾33m的供给停止的时刻，时刻tc是雾43m的供给开始的时刻，并且时刻td是雾43m的供给量增加到稳定值的时刻。时刻t1为第一气体的供给量开始减少的时刻，时刻t2为第一气体的供给停止的时刻，时刻t3为第二气体的供给开始的时刻，并且时刻t4是第二气体的供给量增加到稳定值的时刻。图4至图10所示的控制模式能够由上述第一至第三实施例的晶圆处理设备10a至10c中的任一个执行，但是也可以由另一晶圆处理设备执行。
113.(第一控制模式)
114.在图4所示的第一控制模式中，在过渡时间段tc停止将雾和气体供给到炉12中。在第一控制模式中，第一气体和第二气体可以相同或不同。
115.控制器90在第一处理步骤t1的结束时刻ta开始减少雾33m的供给量并且在随后的时刻tb停止雾33m的供给。此外，在时刻ta和tb，控制器90将第一气体的流速保持在与第一处理步骤t1中的流速相同的值。控制器90在时刻tb之后的时刻t1开始减小第一气体的流速，并且在时刻t1之后的时刻t2停止第一气体的供给。在时刻t2与随后的时刻t3之间的时间段期间，控制器90不将雾和气体供给到炉12中。控制器90在时刻t3开始供给第二气体，并在随后的时刻t4在第二处理步骤t2中将第二气体的流速增加到稳定值。此外，控制器90在时刻t3与时刻t4之间的时刻tc开始供给雾43m，并且在随后的时刻td在第二处理步骤中将雾43m的供给量增加到稳定值。时刻td与时刻t4基本相同。
116.在第一处理步骤t1结束时已经失去移动速度的雾33m在炉12中漂移的情况下，已经失去移动速度的雾33m附着在晶圆18的表面，并且晶圆的表面状态18发生变化。结果，可能发生无法将晶圆18的表面状态控制为期望状态的问题。与此相反，在第一控制模式中，在停止供给雾33m的时刻tb，第一气体流到炉12中。因此，在时刻tb存在于炉12中的少量雾33m随同第一气体的流动一起以足够的移动速度流过炉12。结果，在时刻tb，具有足够移动速度的雾33m附着到晶圆18的表面。因此，可能抑制已经失去移动速度的雾附着到晶圆18。因此，晶圆18的表面状态能被控制为期望的状态。
117.此外，在当第二处理步骤t2开始时没有足够移动速度的雾43m附着到晶圆18表面的情况下，可能发生晶圆18的表面状态不能被控制为期望状态的问题。相反，在第一控制模式中，在开始供给雾43m的时刻tc，第二气体流到炉12中。因此，在时刻tc供给到炉12中的少
量雾43m随同第二气体的流动以足够的移动速度流过炉12。因此，在时刻tc，具有足够移动速度的雾43m附着到晶圆18的表面。因此，晶圆18的表面状态能被控制为期望的状态。
118.在图4中，第一气体的流速开始减少的时刻t1在雾33m的供给停止的时刻tb之后。但是，第一气体的流速开始减少的时刻t1可以任意确定，只要第一气体在时刻tb流过炉12即可。例如，时刻t1可以在时刻tb之前或者在时刻ta之前。
119.此外，在图4中，第二气体的流速增加到稳定值的时刻t4与雾的供给量增加到稳定值的时刻td相同。但是，第二气体的流速增加到稳定值的时刻t4可以任意确定，只要第二气体在开始供给雾43m的时刻tc流过炉12即可。例如，时刻t4可以在时刻tc之前、时刻tc与时刻td之间、或者时刻td之后。
120.(第二控制模式)
121.在图5所示的第二控制模式中，在整个第一处理步骤t1、过渡时间段tc和第二处理步骤t2中，公共气体连续流过炉12。
122.在时刻ta之前的时刻与时刻td之后的时刻之间的时间段期间，控制器90将公共气体的流速保持在高值。由于在雾33m的供给停止的时刻tb，公共气体流过炉12，因此能够抑制在时刻tb晶圆18的表面状态的变化。此外，由于在开始供给雾43m的时刻tc公共气体流过炉12，所以能够在时刻tc将晶圆18的表面状态控制为期望状态。此外，在第二控制模式中，由于从第一处理步骤t1到第二处理步骤t2，公共气体连续流入炉12中，因此炉12内的环境变化很小，因此更容易精确地控制晶圆18的表面状态。
123.在图5中，在过渡时间段tc中的公共气体的供给量是恒定的，但过渡时间段tc中公共气体的供给量可以变化。
124.(第三控制模式)
125.在图6所示的第三控制模式中，第一气体和第二气体在该时间段的一部分期间都被供给到炉12中。在第三控制模式中，第一气体不同于第二气体。图6至图10中所示的时刻tx是第二气体的供给量超过第一气体的供给量的时刻。即，时刻tx是指执行气体切换过程的时刻。
126.在第三控制模式中，开始供给第二气体的时刻t3在停止供给第一气体的时刻t2之前。即，在时刻t3与时刻t2之间，第一气体和第二气体都被供给到炉12中。在图6中，第二气体的供给量超过第一气体的供给量的时刻tx存在于时刻tb与时刻tc之间。停止供给雾33m的时刻tb存在于开始供给第二气体的时刻t3之前。因此，在时刻tb，只有第一气体流过炉12。因此，可能抑制在时刻tb晶圆18的表面状态发生变化。另外，由于在时刻tb不供给第二气体，所以雾33m和第二气体不在炉12中混合。这使得可防止在炉12中发生不期望的反应。开始供给雾43m的时刻tc存在于停止供给第一气体的时刻t2之后。因此，在时刻tc，只有第二气体流过炉12。因此，在时刻tc，晶圆18的表面状态能被控制为期望的状态。另外，由于在时刻tc不供给第一气体，因此雾43m与第一气体不彼此混合。这使得可防止在炉12中发生不期望的反应。此外，在第三控制模式中，供给到炉12的气体能从第一气体切换到第二气体，同时气体从第一处理步骤t1到第二处理步骤t2连续流到炉12中。由于炉12中气体的总流速的变化很小，因此容易精确地控制晶圆18的表面状态。
127.如图6所示，使供给第一气体的时间段与供给第二气体的时间段重叠的条件是时刻t3在时刻t2之前。另外，在时刻tb向炉12供给第一气体的条件是时刻tb在时刻t2之前。此
外，在时刻tc向炉12供给第二气体的条件是时刻tc在时刻t3之后。只要满足这些条件，图6中所示的每个时刻就可以任意改变。例如，如图7所示，时刻t2可以在时刻tc与时刻td之间。此外，例如，如图8所示，时刻t2可以晚于时刻td和t4。此外，例如，如图9所示，时刻t1和t3可以晚于时刻td。此外，例如，如图10所示，时刻t2和t4可以在时刻ta之前。
128.此外，在图4和图6至图10中，在第一处理步骤t1期间第一气体的流速小于在第二处理步骤t2期间第二气体的流速，但在第一处理步骤t1期间第一气体的流速可以大于或等于在第二处理步骤t2期间第二气体的流速。
129.在图4至图10中，在雾33m的供给停止之后开始雾43m的供给。根据该配置，由于雾33m和雾43m在炉12中不混合，因此能够防止因它们混合而产生的问题。例如，可防止用于蚀刻的雾和用于形成膜的雾彼此反应。另一方面，如图11和图12所示，可以在停止供给雾33m之前开始供给雾43m。也就是说，在图11和图12中，由于时刻tc在时刻tb之前，因此在时刻tc和时刻tb之间的时间段，雾33m和雾43m都被供给到炉12中。也就是说，在图11和图12中，供给雾33m的时间段和供给雾43m的时间段彼此重叠。因此，在该时间段期间，雾33m和雾43m的混合物被供给到炉12。在图11中，雾33m的供给量从时刻ta到时刻tb连续减少，并且雾43m的供给量从时刻tc到时刻td连续增加。在图12中，雾33m的供给量从时刻ta到时刻to连续减少，并且雾33m的供给量从时刻to到时刻tb保持恒定在低值ma。此外，在图12中，从时刻tc到时刻tp，雾43m的供给量保持恒定在低值mb，并且雾43m的供给量从时刻tp到时刻td连续增加。雾33m的供给量保持在值ma的时间段与雾43m的供给量保持在值mb的时间段重叠。如图11和12，晶圆18可以通过混合雾来处理。例如，当雾33m是生长第一材料的膜的雾并且雾43m是生长第二材料的膜的雾时，雾33m和雾43m在第一处理步骤与第二处理步骤之间的时间段期间被供给到炉12。结果，由第一材料和第二材料制成的混合晶体膜能够形成在第一材料膜与第二材料膜之间的界面处。这可减少界面处的晶体缺陷。图11和图12所示的雾的控制模式能够结合图4至图10所示的气体控制模式或气体的其它模式。
130.接下来，将描述体现上述技术的具体示例。
131.(第一示例)
132.作为第一示例，将描述通过使用第一实施例的晶圆处理设备10a在晶圆18上形成氧化铝膜的技术。在第一示例中，由硅单晶制成的晶圆用作晶圆18。水(更具体地，纯水)用作溶液33a。乙酰丙酮铝(aluminum acetylacetonate)的水溶液用作溶液43a。氧气用作载运气体35g。不使用稀释气体36g。氮气用作载运气体45g和稀释气体46g。
133.在初始状态下，超声波振动器32和42停止，所有气体的流速为零，且晶圆18处于室温。在第一处理步骤开始之前，控制器90执行准备步骤。在准备步骤中，控制器90将载运气体45g和稀释气体46g(即氮气)供给到炉12中，然后将载运气体35g(即氧气)供给到炉12中。结果，炉12中的空气被排出并替换为载运气体35g。之后，控制器90控制加热器14以将炉12中的晶圆18加热到期望的温度，同时保持将载运气体35g供给到炉12中。当晶圆18的温度稳定时，控制器90操作超声波振动器32。结果，在溶液储存箱33中产生雾33m，并且雾33m与载运气体35g一起被供给到炉12。结果，开始第一处理步骤。
134.在第一处理步骤中，载运气体35g和纯水的雾33m被供给到炉12中。雾33m与载运气体35g一起流过炉12。结果，雾33m如图13中箭头100所示流过炉12。如图13所示，在炉12中，晶圆18的表面布置为面向雾33m的流动方向(即，箭头100)并且相对于该方向倾斜角度θ。因
此，雾33m以相对于晶圆18的表面倾斜角度θ的角度与晶圆18的表面碰撞。此外，晶圆18的表面暴露于载运气体35g(即氧气)。因此，晶圆18的表面通过被雾33m和载运气体35g(即氧气)中包含的氧原子氧化而改性。
135.当从第一处理步骤切换到第二处理步骤时，控制器90如图14所示控制雾和气体的供给量。当终止第一处理步骤t1时，控制器90在时刻t1开始减少载运气体35g的供给量。此外，在紧接在时刻t1之后的时刻ta，控制器90减少超声波振动器32的输出。结果，在时刻ta之后，雾33m的供给量减少。控制器90在紧接在时刻ta之后的时刻tb停止超声波振动器32以停止雾33m的供给。控制器90在时刻tb之后的时刻t2将载运气体35g的供给量减少到零。因此，在停止供给雾33m的时刻tb，载运气体35g流过炉12。从时刻t2到随后的时刻t3，控制器90不将气体供给到炉12中。控制器90在时刻t3开始供给载运气体45g和稀释气体46g(以下称为气体45g和46g)，并在随后的时刻t4将气体45g和46g的供给量增加到稳定值。此外，控制器90在时刻t4之后的时刻tc操作超声波振动器42。结果，在溶液储存箱43中产生雾43m，并且雾43m与气体45g和46g一起被供给到炉12。控制器90在时刻tc之后增加超声波振动器42的输出以增加雾43m的供给量。控制器90在时刻tc之后的时刻td将雾43m的供给量增加到稳定值。结果，开始第二处理步骤t2。
136.在第二处理步骤中，雾43m如图13中箭头100所示流动，并且雾43m以倾斜角度θ的角度与晶圆18的表面碰撞。当雾43m(即乙酰丙酮铝的水溶液)附着到晶圆18的表面时，雾43m被晶圆18加热并发生反应。结果，在晶圆18的表面上生长氧化铝膜。
137.如上所述，在停止供给雾33m的时刻tb，载运气体35g流过炉12。因此，在时刻tb存在于炉12中的少量雾33m能够以足够的移动速度流过炉12。因此，即使在时刻tb，雾33m也以接近设计角度θ的角度与晶圆18碰撞。因此，在第一处理步骤结束时，晶圆18的表面状态能被控制为期望的状态。
138.另外，如上所述，在开始供给雾43m的时刻tc，气体45g和气体46g都流过炉12。因此，在开始供给雾43m时，雾43m能够以足够的移动速度流过炉12，使得雾43m以接近设计角度θ的角度与晶圆18碰撞。因此，氧化铝膜能在第二处理步骤开始之后立即在晶圆18上适当地生长。
139.在第一示例中，晶圆18的温度可在第一处理步骤与第二处理步骤之间改变。此外，在第一处理步骤与第二处理步骤中，能适当地调节雾和气体的流速。尽管在第一示例中氮气被用作载运气体45g和稀释气体46g二者，但是载运气体45g可以与稀释气体46g不同。此外，为了防止载运气体35g在通道中与气体45g和46g混合，当供给载运气体35g时可以关闭切换阀47a，并且当供给气体45g和46g时可以关闭切换阀37a。如果载运气体35g与气体45g和46g的混合不会引起严重问题，切换阀37a和47a可以保持打开。
140.(第二示例)
141.作为第二示例，将描述通过使用第二实施例的晶圆处理设备10b在晶圆18上形成氧化镓膜和氧化铝膜的技术。在第二示例中，由蓝宝石(sapphire)的单晶构成的晶圆用作晶圆18。乙酰丙酮镓(gallium acetylacetonate)的水溶液用作溶液33a。乙酰丙酮铝的水溶液用作溶液43a。氮气用作载运气体35g。氮气用作载运气体45g。氧气用作气体36xg。
142.在初始状态下，超声波振动器32和42停止，所有气体的流速为零，并且晶圆18处于室温。在第一处理步骤开始之前，控制器90执行准备步骤。在准备步骤中，控制器90将载运
气体35g和45g(即氮气)供给到炉12中，然后将气体36xg(即氧气)供给到炉12中。结果，炉12内的空气被排出并替换为气体36xg。之后，控制器90控制加热器14以将炉12中的晶圆18加热到期望的温度，同时保持将气体36xg供给到炉12中。当晶圆18的温度稳定时，控制器90操作超声波振动器32并且开始供给载运气体35g。结果，在溶液储存箱33中产生雾33m，并且雾33m与载运气体35g一起流入公共雾供给管38。雾33m和载运气体35g在气体供给管36x中与气体36xg混合。因此，雾33m与载运气体35g和气体36xg一起供给到炉12。结果，开始第一处理步骤。
143.在第一处理步骤中，雾33m(即乙酰丙酮镓的雾)被供给到炉12中。雾33m与载运气体35g和气体36xg一起流过炉12。结果，如图13中箭头100所示，雾33m以相对于晶圆18的表面倾斜角度θ的角度与晶圆18的表面碰撞。当雾33m(即乙酰丙酮镓水溶液)附着到晶圆18的表面时，雾33m被晶圆18加热并发生反应。结果，在晶圆18的表面上生长氧化镓膜。
144.当从第一处理步骤切换到第二处理步骤时，控制器90如图15所示控制雾和气体的供给量。控制器90从第一处理步骤t1到第二处理步骤t2将气体36xg的流速保持在高值。当终止第一处理步骤t1时，控制器90在时刻ta减少超声波振动器32的输出以减少雾33m的供给量。在to时刻，控制器90将雾33m的供给量减少到比第一处理步骤中的稳定值低的值m1。之后，控制器90将雾33m的供给量保持在值m1直到时刻tp。控制器90在时刻tb停止超声波振动器32并停止载运气体35g的供给。因此，在时刻tb，雾33m的供给停止。此外，控制器90在时刻tb之前的时刻tc操作超声波振动器42以产生雾43m。此外，在时刻tc，控制器90开始供给载运气体45g。因此，在时刻tc，开始将雾43m供给到炉12中。控制器90在从时刻to到随后的时刻tp的时间段期间将超声波振动器42的输出保持在低输出，并将雾43m的供给量保持在低于第二处理步骤t2中的稳定值的值m2。因此，在时刻tc与时刻tb之间的时间段期间，雾33m和雾43m都以低供给量供给到炉12中。控制器90在时刻tp增加超声波振动器42的输出以增加雾43m的供给量。控制器90在随后的时刻td将雾43m的供给量增加到稳定值。结果，开始第二处理步骤。
145.在第二处理步骤中，雾43m如图13中箭头100所示流动，并且雾43m以倾斜角度θ的角度与晶圆18的表面(即，氧化镓膜的表面)碰撞。当雾43m(即乙酰丙酮铝的水溶液)附着到晶圆18的表面时，雾43m被晶圆18加热并发生反应。结果，在晶圆18的表面上生长了氧化铝膜。因此，在晶圆18的表面上形成了氧化镓膜和氧化铝膜的层叠结构。
146.如上所述，在雾33m的供给停止的时刻tb，气体36xg流过炉12。因此，在时刻tb存在于炉12中的少量雾33m能够以足够的移动速度流过炉12。因此，即使在时刻tb，雾33m也以接近设计角度θ的角度与晶圆18碰撞。因此，晶圆18的表面状态(即，氧化镓膜的表面状态)能被控制为期望的状态。
147.另外，如上所述，在开始供给雾43m的时刻tc，气体36xg流过炉12。因此，在开始供给雾43m时，雾43m能够以足够的移动速度流过炉12，使得雾43m以接近设计角度θ的角度与晶圆18碰撞。因此，在第二处理步骤开始后能立即适当地生长氧化铝膜。
148.此外，如上所述，在时刻tc与时刻tb之间的时间段中，雾33m和雾43m都以低供给量供给到炉12中。因此，在氧化镓膜与氧化铝膜之间能形成薄的混合晶体膜。通过以这种方式在氧化镓膜与氧化铝膜之间的界面处(即，在异质结界面(heterojunction interface)处)形成薄的混合晶体膜，可抑制在界面处发生晶体缺陷。当像第二个实施例的晶圆处理设备
10b一样，公共雾供给管38布置在气体供给管36x和雾供给管37与雾供给管47的汇合处之间时，通过该方法能够更适当地形成混合晶体膜。
149.在第二示例中，如果在雾供给管37和雾供给管47的汇合处设置在控制雾33m和雾43m的供给量的同时混合雾33m和雾43m的混合器，则能够更优地形成诸如(alxga
1-x)2o3的混合晶体膜。
150.另外，在终止第二处理步骤时，可优选在停止雾43m的供给后停止气体36xg的供给，因为能够容易地控制氧化铝的表面状态。
151.(第三示例)
152.作为第三示例，将描述通过使用第三实施例的晶圆处理设备10c在晶圆18上形成氧化镓膜的技术。在第三示例中，使用由氧化镓单晶构成的晶圆作为晶圆18。使用诸如盐酸、硫酸、硝酸等酸作为溶液33a。使用氯化镓水溶液作为溶液43a。氮气用作载运气体35g和气体36xg-1。氧气用作载运气体45g和气体36xg-2。
153.在初始状态下，超声波振动器32和42停止，所有气体的流速为零，并且晶圆18处于室温。在第一处理步骤开始之前，控制器90执行准备步骤。在准备步骤中，控制器90将载运气体35g和载运气体45g供给到炉12中，然后将气体36xg-1供给到炉12中。结果，炉12中的空气被排出并替换为气体36xg-1。之后，控制器90控制加热器14以将炉12中的晶圆18加热到期望的温度，同时保持将气体36xg-1供给到炉12中。当晶圆18的温度稳定时，控制器90操作超声波振动器32并且开始供给载运气体35g。结果，在溶液储存箱33中产生雾33m，并且雾33m与载运气体35g一起流入气体供给管36x。在气体供给管36x中，雾33m和载运气体35g与气体36xg-1混合。因此，雾33m与载运气体35g和气体36xg-1一起供给到炉12。结果，开始第一处理步骤。
154.在第一处理步骤中，雾33m(即，所述酸的雾)被供给到炉12中。雾33m与载运气体35g和气体36xg-1一起流过炉12。结果，如图13中箭头100所示，雾33m以相对于晶圆18的表面倾斜角度θ的角度与晶圆18的表面碰撞。当雾33m(即，所述酸)粘附到晶圆18的表面时，雾33m蚀刻晶圆18的表面。结果，从晶圆18的表面去除缺陷。
155.当从第一处理步骤切换到第二处理步骤时，控制器90如图16所示控制雾和气体的供给量。当终止第一处理步骤t1时，控制器90在时刻ta减少超声波振动器32的输出。结果，在时刻ta之后减少雾33m的供给量。控制器90在紧接在时刻ta之后的时刻tb停止超声波振动器32和载运气体35g的供给以停止雾33m的供给。控制器90在时刻tb将气体36xg-1的供给量保持为高值。因此，当雾33m的供给停止的时刻tb，气体36xg-1流过炉12。在时刻tb之后的时刻t1，控制器90开始减少气体36xg-1的供给量。控制器90在时刻t1之后的时刻t2停止气体36xg-1的供给。此外，控制器90在与时刻t1基本相同的时刻t3开始供给气体36xg-2。控制器90在与时刻t2基本相同的时刻t4将气体36xg-2的供给量增加到稳定值。因此，在时刻t1与时刻t2之间的时间段期间，气体36xg-1和气体36xg-2都供给到炉12中。控制器90在时刻t2之后的时刻tc操作超声波振动器42并且开始供给载运气体45g。因此，在时刻tc，雾43m开始被供给到炉12中。控制器90在时刻tc将气体36xg-2的供给量保持在高值。因此，在开始供给雾43m的时刻tc，气体36xg-2流过炉12。控制器90在时刻tc之后增加超声波振动器42的输出以增加雾43m的供给量。控制器90在时刻tc之后的时刻td将雾43m的供给量增加到稳定值。结果，开始第二处理步骤。
156.在第二处理步骤中，雾43m如图13中箭头100所示流动，并且雾43m以倾斜角度θ的角度与晶圆18的表面碰撞。当雾43m(即氯化镓水溶液)附着到晶圆18的表面时，雾43m被晶圆18加热并与载运气体45g和气体36xg-2(即氧气)反应。结果，在晶圆18的表面上生长氧化镓膜。由于在第一处理步骤中从晶圆18的表面去除了缺陷，因此能够在晶圆18上生长高质量的氧化镓膜。
157.如上所述，在停止供给雾33m的时刻tb，气体36xg-1流过炉12。因此，在时刻tb存在于炉12中的少量雾33m能够以足够的移动速度流过炉12。因此，即使在时刻tb，雾33m也以接近设计角度θ的角度与晶圆18碰撞。因此，晶圆18的表面状态能被控制为期望的状态。
158.另外，如上所述，在开始供给雾43m的时刻tc，气体36xg-2流过炉12。因此，在开始供给雾43m时，雾43m能够以足够的移动速度流过炉12，使得雾43m以接近设计角度θ的角度与晶圆18碰撞。因此，能够在第二处理步骤开始后立即适当地生长氧化镓膜。
159.此外，如上所述，在时刻t1与时刻t2之间的时间段，气体36xg-1和气体36xg-2都流过炉12。因此，供给到炉12中的气体能够从气体36xg-1切换为气体36xg-2，同时保持气体流过炉12。由于被蚀刻的晶圆18的表面总是覆盖有气体36xg-1和/或36xg-2，因此能够开始第二处理步骤同时保持被蚀刻的晶圆18的表面清洁。特别是，在时刻t1与时刻t2之间的时间段，气体36xg-1的流速的降低速率被控制为与气体36xg-2的流速的增加速率大致相等的值。因此，在该时间段流到炉12中的气体的总流速保持基本恒定。因此，晶圆18的温度不可能改变，并且能够在更稳定的状态下开始第二处理步骤。因此，能够生长更高质量的氧化镓膜。
160.在第三示例中，由于雾33m是用于蚀刻的酸并且雾43m是用于形成膜的溶液，因此能够使用切换阀37a和47a来防止它们彼此混合。
161.此外，在第三实施例的晶圆处理设备10c中，雾供给管47在雾供给管37与气体供给管36x之间的连接位置的上游位置处流体连接到气体供给管36x。雾33m(即所述酸的雾)附着到气体供给管36x在雾供给管37下游侧的一部分内壁上，而雾33m不附着到气体供给管36x在雾供给管37上游侧的一部分内壁上。因此，雾33m不附着到气体供给管36x在雾供给管47下游侧的大部分内壁上。因此，当雾43m(用于形成膜的雾)流过气体供给管36x时，雾43m不太受到附着于内壁的雾33m的影响。因此，能够生长更高质量的氧化镓膜。
162.晶圆18的表面在该示例中是平坦的，但是晶圆18的表面可以是不平的。例如，如图17所示，当晶圆18由半导体衬底18a和覆盖半导体衬底18a的表面的掩模18b构成时，掩模18b的开口部分用作凹部。也可以用雾处理在表面上具有凹部的晶圆18。例如，掩模18b的开口部分被蚀刻半导体衬底18a的雾选择性地蚀刻，从而能够在半导体衬底18a中形成沟槽。在以这种方式用雾处理具有凹部的晶圆18并且没有足够速度的雾附着在晶圆18上的情况下，溶液可能被收集在凹部中。因此，晶圆18可能不能被适当地处理。在本公开中所公开的晶圆处理设备中，如上所述，雾能够以适当的移动速度与晶圆18碰撞，从而晶圆18即使具有凹部也能够被适当地处理。
163.(管道连接)
164.在仅气体流过的气体供给管(例如，气体供给管36x)和雾流过的雾供给管(例如，公共雾供给管38)的连接位置处，如果这些连接角度不合适，在连接位置处雾的流动受到干扰。结果，雾附着在管道的内壁，并且供给到炉12的雾的量减少。
165.图18和图19示出了气体供给管200与雾供给管210之间的连接位置220。为了抑制在连接位置220处雾流的湍流(紊流)，气体供给管200在连接位置220上游侧的上游部分与气体供给管200在连接位置220下游侧的下游部分之间的角度θa可以设定为135
°
或更大。例如，如图18所示，气体供给管200的上游部分可以直线地连接到气体供给管200的下游部分(即，θa＝180
°
)。此外，雾供给管210与气体供给管200的下游部分之间的角度θb可以设定为90
°
或更大。此外，角度θa可以大于角度θb。根据该配置，能够抑制连接位置220处的雾流的湍流。
166.上述实施例的雾供给装置30是第一雾供给装置的示例。上述实施例的雾供给装置40是第二雾供给装置的示例。上述实施例的载运气体供给装置35s、稀释气体供给装置36s和气体供给装置36xs-1是第一气体供给装置的示例。上述实施例的载运气体供给装置45s、稀释气体供给装置46s和气体供给装置36xs-2是第二气体供给装置的示例。
167.尽管上面已经详细描述了多个实施例，但是这些实施例仅仅是示例并且不抑制权利要求的范围。权利要求中描述的技术包括对上述具体示例的各种修改。本公开或附图中描述的技术元素单独或以各种组合表现出技术有用性，并且不限于提交时权利要求中描述的组合。另外，本公开或附图中所示的技术同时实现多个目标，并且实现其中一个目标本身具有技术有用性。