特許 6017817 表面処理装置、表面処理方法、基板支持機構およびプログラム

(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】6017817

(24)【登録日】2016年10月7日

(45)【発行日】2016年11月2日

(54)【発明の名称】表面処理装置、表面処理方法、基板支持機構およびプログラム

(51)【国際特許分類】

   H01L 21/205 20060101AFI20161020BHJP

   H01L 21/31 20060101ALI20161020BHJP

   H01L 21/3065 20060101ALI20161020BHJP

   C23C 14/50 20060101ALI20161020BHJP

   C23C 16/458 20060101ALI20161020BHJP

   H01L 21/304 20060101ALI20161020BHJP

【ＦＩ】

   H01L21/205

   H01L21/31 B

   H01L21/302 101G

   C23C14/50 H

   C23C16/458

   H01L21/304 645C

   H01L21/304 651E

【請求項の数】13

【全頁数】20

(21)【出願番号】特願2012-83315(P2012-83315)

(22)【出願日】2012年3月30日

(65)【公開番号】特開2013-145860(P2013-145860A)

(43)【公開日】2013年7月25日

【審査請求日】2015年1月5日

(31)【優先権主張番号】特願2011-275125(P2011-275125)

(32)【優先日】2011年12月15日

(33)【優先権主張国】JP

(73)【特許権者】

【識別番号】000002093

【氏名又は名称】住友化学株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】110000877

【氏名又は名称】龍華国際特許業務法人

(74)【代理人】

【識別番号】100112520

【弁理士】

【氏名又は名称】林 茂則

(72)【発明者】

【氏名】佐沢 洋幸

(72)【発明者】

【氏名】市川 磨

(72)【発明者】

【氏名】栗田 靖之

(72)【発明者】

【氏名】山本 大貴

【審査官】 長谷川 直也

(56)【参考文献】

【文献】 米国特許出願公開第２０１１／０３００２９７（ＵＳ，Ａ１）

【文献】 特開２０１０−１９２７２０（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開平０５−１７１４４６（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００６−１２８５６１（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｈ０１Ｌ ２１／２０５、２１／３０２−２１／３０４、

２１／３０６５−２１／３１、２１／３６５、

２１／４６１−２１／４６３、２１／４６９、２１／８６、

Ｃ２３Ｃ １４／００−１６／５６

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

基板を支持する基板ホルダと、
前記基板の処理面に平行な面と直交する第１直線を回転軸として回転され、前記基板ホルダを支持するサセプタと、
前記サセプタを回転させるサセプタ回転機構と、
を有する前記基板の表面処理装置であって、
前記基板ホルダが、前記サセプタの回転に伴って前記第１直線の周りを回転し、かつ、前記サセプタに固定されたサセプタ座標において不動な直線であって前記第１直線と平行な第２直線を回転軸として回転可能なものであり、さらに、前記第２直線上ではない位置に重心を有するものであり、
回転している前記サセプタの単位時間当たり回転数を一定に維持することで前記サセプタ座標から見た前記基板ホルダの回転を停止し、前記サセプタの単位時間当たり回転数を変えることで、前記基板ホルダを前記サセプタ座標から見て回転させる
表面処理装置。

【請求項2】

基板を支持する基板ホルダと、
前記基板の処理面に平行な面と直交する第１直線を回転軸として回転され、前記基板ホルダを支持するサセプタと、
前記サセプタを回転させるサセプタ回転機構と、
を有する前記基板の表面処理装置であって、
前記基板ホルダが、前記サセプタの回転に伴って前記第１直線の周りを回転し、かつ、前記サセプタに固定されたサセプタ座標において不動な直線であって前記第１直線と平行な第２直線を回転軸として回転可能なものであり、
前記サセプタの回転に連動して前記第１直線を回転軸として回転するとともに、前記サセプタとの相対変位が許容された慣性体と、
前記慣性体と前記サセプタとの相対変位に応じて前記基板ホルダを前記サセプタ座標から見て回転させる基板ホルダ回転機構と、をさらに有し、
前記サセプタが円盤形状を有し、前記第１直線が前記サセプタの中心を通り、
前記慣性体が、前記第１直線を回転軸として前記サセプタと同軸かつ同方向に回転するリング状のスライダであり、
前記基板ホルダ回転機構が、前記スライダに固定された第１磁石と、前記基板ホルダの中心以外の位置に固定され、前記第１磁石と引き合うまたは反発し合う第２磁石と、を有し、
回転している前記サセプタの単位時間当たり回転数を一定に維持することで前記サセプタ座標から見た前記基板ホルダの回転を停止し、前記サセプタの単位時間当たり回転数を変えることで、前記基板ホルダを前記サセプタ座標から見て回転させる
表面処理装置。

【請求項3】

前記基板を加熱する加熱手段をさらに有し、
前記加熱手段が、前記処理面とは反対側のサセプタ裏側に配置されている
請求項１または請求項２に記載の表面処理装置。

【請求項4】

前記サセプタの毎分回転数が、３００ｒｐｍ以上である
請求項１から請求項３の何れか一項に記載の表面処理装置。

【請求項5】

前記基板の表面処理に利用されるガスを供給するガス供給手段をさらに有し、
前記ガス供給手段が、前記基板の前記処理面に向けて前記ガスを供給し、
供給された前記ガスが、前記サセプタの外周に向けて排気される
請求項４に記載の表面処理装置。

【請求項6】

前記基板ホルダの前記サセプタ座標から見た回転運動を測定する回転モニタをさらに有し、
前記サセプタ回転機構が、前記回転モニタの測定結果に応じて前記サセプタの前記回転数を制御する
請求項１から請求項５の何れか一項に記載の表面処理装置。

【請求項7】

請求項１から請求項６の何れか一項に記載の表面処理装置を用いた表面処理方法であって、
前記基板ホルダに基板を配置する段階と、
前記サセプタを回転させ、前記基板ホルダを前記第１直線の周りで回転させる段階と、
前記サセプタの単位時間当たり回転数を変えることで、前記基板ホルダを前記サセプタ座標から見て回転させつつ前記基板を処理する第１段階と、
を有する表面処理方法。

【請求項8】

前記第１段階の前、後または途中において、前記サセプタの単位時間当たり回転数を変えず、前記サセプタ座標から見た前記基板ホルダの回転を停止したまま前記基板を処理する第２段階、
をさらに有する請求項７に記載の表面処理方法。

【請求項9】

前記第１段階および前記第２段階における前記基板の処理が、前記基板の処理面へのエピタキシャル結晶成長法による半導体層の形成であり、
前記第１段階において、半導体デバイスの活性領域として機能する活性層を形成し、
前記第２段階において、前記基板と前記活性層との間に位置するバッファ層を形成する
請求項８に記載の表面処理方法。

【請求項10】

駆動力を受けて回転するサセプタと、
前記サセプタに固定されたサセプタ座標から見て中心位置が不動かつ回転が可能なように前記サセプタに支持され、前記サセプタの回転に伴い前記サセプタの回転軸の周りを回転する基板ホルダと、を有し、
前記基板ホルダが、前記基板ホルダの回転軸上ではない位置に重心を有し、
回転している前記サセプタの単位時間当たり回転数を一定に維持することで前記サセプタ座標から見た前記基板ホルダの回転を停止し、前記サセプタの単位時間当たり回転数を変えることで、前記基板ホルダを前記サセプタ座標から見て回転させる
基板支持機構。

【請求項11】

駆動力を受けて回転するサセプタと、
前記サセプタに固定されたサセプタ座標から見て中心位置が不動かつ回転が可能なように前記サセプタに支持され、前記サセプタの回転に伴い前記サセプタの回転軸の周りを回転する基板ホルダと、
前記サセプタの回転を受けて、前記サセプタと同軸かつ同方向に回転され、前記サセプタとの回転方向における相対的な変位が許容された慣性体と、
前記慣性体と前記サセプタとの相対変位に応じて前記基板ホルダを前記サセプタ座標から見て回転させる基板ホルダ回転機構と、を有し、
前記慣性体が、前記サセプタと同心に配置されたリング状のスライダであり、
前記基板ホルダ回転機構が、前記スライダに固定された第１磁石と、前記基板ホルダの中心以外の位置に固定された、前記第１磁石と引き合うまたは反発し合う第２磁石と、を有し、
回転している前記サセプタの単位時間当たり回転数を一定に維持することで前記サセプタ座標から見た前記基板ホルダの回転を停止し、前記サセプタの単位時間当たり回転数を変えることで、前記基板ホルダを前記サセプタ座標から見て回転させる
基板支持機構。

【請求項12】

請求項１０または請求項１１に記載の基板支持機構を用いた表面処理装置を制御するコンピュータに、
前記サセプタを回転させることで、前記基板ホルダを、前記サセプタの回転軸の周りで回転させる機能と、
前記サセプタの単位時間当たり回転数を変えることで、前記基板ホルダを前記サセプタ座標から見て回転させつつ前記基板を処理する機能と、
を実現させるためのプログラム。

【請求項13】

前記サセプタの単位時間当たり回転数を変えず、前記サセプタ座標から見た前記基板ホルダの回転を停止したまま前記基板を処理する機能、
をさらに実現させるための請求項１２に記載のプログラム。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、表面処理装置、表面処理方法、基板支持機構およびプログラムに関する。

【背景技術】

【0002】

ウェハのような平板形の基板の表面に、洗浄、乾燥、薄膜形成、厚膜形成、エッチング、アッシング等の処理を繰り返し、トランジスタ等の半導体装置が形成される。基板の表面に、このような処理を施す装置として、処理がＣＶＤ（Chemical Vapor Deposition）である場合を例にとれば、特許文献１、あるいは特許文献２に記載のＣＶＤ装置が知られている。

【0003】

特許文献１に記載のＣＶＤ装置は、公転発生部により外周駆動されるサセプタを回転自在に保持し、サセプタの回転軸周りに円周状に複数配された基板トレイ保持部の各々に、複数の基板トレイ（基板ホルダ）の各々を回転自在に保持している。基板ホルダの各々が、サセプタの回転（公転）による駆動力により回転（自転）することで、基板ホルダ上の基板が自公転する。基板を自公転させることで、基板上に形成される薄膜の均一性が向上するとされている。

【0004】

特許文献２に記載のＣＶＤ装置は、複数の基板が配置される基板支持面（サセプタ）を高速度で回転させる。サセプタを高速回転することで、広い面積に渡り均一な成長速度が得られるとされている。

【0005】

なお、特許文献３には、回転テーブル（サセプタ）の回転速度を変えることで、回転テーブル上のスパッタ対象をランダムに転がし、スパッタ対象上に均一にスパッタ膜を形成する技術が開示されている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0006】

【特許文献1】特開２００２−１７５９９２号公報

【特許文献2】特開平１−２９７８２０号公報

【特許文献3】特開平１０−１８３３４３号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0007】

特許文献１に記載の装置のように基板を自公転させることで、基板表面での温度分布、原料供給等を均一化でき、成膜速度、エッチングレート等基板表面での処理の結果を均一にすることができる。しかし、特許文献１に記載の装置は、サセプタの回転（公転）をギヤを介して基板ホルダに伝達し基板ホルダを回転（自転）するものであるから、ギヤを複雑に組み合わせる必要がある。複雑なギア構造は、コストを高める要因になる。

【0008】

また、基板を自公転させることで処理の均一性を高めることが可能である。しかし、基板ホルダの回転（自転）に起因して、ギヤからの磨耗粉が生じる場合がある。さらに、サセプタを高速に回転させる場合には、基板ホルダの回転（自転）により、サセプタ表面近傍のガス流れが乱流になり、処理の均一性を乱す可能性がある。すなわち、装置の用途あるいは処理の種類によっては、基板ホルダの回転を停止するメリットが、基板ホルダを回転させるメリットを上回る可能性がある。たとえば、基板の表面処理が半導体層等の層形成である場合、形成される層の種類によっては基板に反りを生じ、基板ホルダ上に設置された基板の設置安定性を低下させる場合がある。特に、サセプタが高速回転している場合に、基板の脱落等が生じる可能性が高くなる。このような場合、基板ホルダの回転を停止するメリットが、基板ホルダを回転させるメリットを上回るといえる。しかし、特許文献１に記載の装置のような従来の自公転機構では、自転駆動のためのギヤが公転運動に連動するギヤと結合されているため、サセプタを回転しつつ基板ホルダの回転を停止することは不可能であった。

【0009】

また、特許文献２に記載の装置のようにサセプタを高速回転することで、基板表面の処理における均一性が向上すると期待できるところ、より高い均一性の獲得を目指して、たとえば、特許文献２に記載の装置に、特許文献１に記載の自公転機構を適用することが考えられる。しかし、特許文献２に記載の装置に特許文献１に記載の自公転機構を単純に適用したとしても、高速回転に耐え得る複雑なギヤ構造の実現は困難であり、特に、減圧環境下での使用が前提となるＣＶＤ装置への適用は不可能に近い。

【0010】

さらに、基板の表面処理が、処理に用いる物質（処理剤）の熱反応を伴う場合、処理剤が基板表面に到達する前の反応を抑制するため、基板の加熱を処理剤の供給側とは反対、すなわち基板ホルダの裏側から行わなければならない場合がある。このような場合、特許文献１に記載の装置では、基板ホルダの裏側に複雑なギア構造を有するため、基板の表面あるいはサセプタの表面への熱伝達が不均一になる可能性がある。このため、基板またはサセプタの表面における処理剤の熱反応を伴う表面処理では、処理の不均一さ、たとえば堆積層の厚さの不均一さ、堆積層の質の不均一さなどが発生する可能性があった。

【0011】

本発明の目的は、サセプタ上に複数の基板ホルダを有し、各基板ホルダに保持される基板を自公転させつつ当該基板の表面を処理する表面処理装置において、基板の自公転構造を極めて簡単にすることにある。特に、サセプタを高速に回転させる場合であっても基板の自転が実現できる、単純な基板の自公転機構を備えた表面処理装置を提供することにある。さらに、基板ホルダの裏側から加熱する場合であっても均一な温度分布を実現できる、基板の自公転機構を備えた表面処理装置を提供することにある。また、サセプタを回転しつつ基板ホルダの回転を停止することが可能な自公転機構を備えた表面処理装置を提供することにある。

【課題を解決するための手段】

【0012】

上記課題を解決するために、本発明の第１の態様においては、基板を支持する基板ホルダと、前記基板の処理面に平行な面と直交する第１直線を回転軸として回転され、前記基板ホルダを支持するサセプタと、前記サセプタを回転させるサセプタ回転機構と、を有する前記基板の表面処理装置であって、前記基板ホルダが、前記サセプタの回転に伴って前記第１直線の周りを回転し、かつ、前記サセプタに固定されたサセプタ座標において不動な直線であって前記第１直線と平行な第２直線を回転軸として回転可能なものであり、前記サセプタの単位時間当たり回転数を変えることで、前記基板ホルダを前記サセプタ座標から見て回転させる表面処理装置を提供する。

【0013】

前記サセプタの単位時間当たり回転数を変えることで、前記基板ホルダを前記サセプタに固定したサセプタ座標から見て回転させる機構として、前記基板ホルダが、前記第２直線上ではない位置に重心を有する機構が例示される。あるいは、前記サセプタの回転に連動して前記第１直線を回転軸として回転するとともに、前記サセプタとの相対変位が許容された慣性体と、前記慣性体と前記サセプタとの相対変位に応じて前記基板ホルダを前記サセプタ座標から見て回転させる基板ホルダ回転機構と、をさらに有する機構が例示される。

【0014】

前記基板ホルダを前記サセプタに対し回転させる機構に前記慣性体と前記基板ホルダ回転機構を有する場合、前記サセプタが円盤形状を有し、前記第１直線が前記サセプタの中心を通り、前記慣性体が、前記第１直線を回転軸として前記サセプタと同軸かつ同方向に回転するリング状のスライダであり、前記基板ホルダ回転機構が、前記スライダとともに回転する第１歯車と、前記第１歯車に咬み合い、前記基板ホルダを前記サセプタ座標から見て回転させる第２歯車と、を有してもよく、前記スライダと前記サセプタとの相対変位により、前記第１歯車が前記サセプタ座標から見て回転され、当該第１歯車の前記サセプタ座標から見た回転が前記第２歯車を介して前記基板ホルダに伝えられることにより、前記基板ホルダが前記サセプタ座標から見て回転されるものであってもよい。あるいは、前記サセプタが円盤形状を有し、前記第１直線が前記サセプタの中心にを通り、前記慣性体が、前記第１直線を回転軸として前記サセプタと同軸かつ同方向に回転するリング状のスライダであり、前記基板ホルダ回転機構が、前記スライダに固定された第１磁石と、前記基板ホルダの中心以外の位置に固定され、前記第１磁石と引き合うまたは反発し合う第２磁石と、を有するものであってもよい。なお、基板ホルダ回転機構に第１磁石および第２磁石を用いる場合に基板を加熱する加熱手段を併用する場合には、第１磁石および第２磁石は、加熱手段により加熱される温度以上のキュリー点を有する磁石であることが好ましい。

【0015】

前記した表面処理装置は、前記基板を加熱する加熱手段をさらに有してもよく、この場合、前記加熱手段は、前記処理面とは反対側のサセプタ裏側に配置されていることが好ましい。前記サセプタの毎分回転数が、３００ｒｐｍ以上であることが好ましい。前記サセプタの毎分回転数が３００ｒｐｍ以上である場合、前記基板の表面処理に利用されるガスを供給するガス供給手段をさらに有してもよく、前記ガス供給手段が、前記基板の前記処理面に向けて前記ガスを供給し、供給された前記ガスが、前記サセプタの外周に向けて排気されることが好ましい。前記基板ホルダの前記サセプタ座標から見た回転運動を測定する回転モニタをさらに有してもよく、前記サセプタ回転機構が、前記回転モニタの測定結果に応じて前記サセプタの前記回転数を制御してもよい。

【0016】

本発明の第２の態様においては、前記した表面処理装置を用いた表面処理方法であって、前記基板ホルダに基板を配置する段階と、前記サセプタを回転させ、前記基板ホルダを前記第１直線の周りで回転させる段階と、前記サセプタの単位時間当たり回転数を変えることで、前記基板ホルダを前記サセプタ座標から見て回転させつつ前記基板を処理する第１段階と、を有する表面処理方法を提供する。

【0017】

前記第１段階の前、後または途中において、前記サセプタの単位時間当たり回転数を変えず、前記サセプタ座標から見た前記基板ホルダの回転を停止したまま前記基板を処理する第２段階、をさらに有してもよい。前記第１段階および前記第２段階における前記基板の処理が、前記基板の処理面へのエピタキシャル結晶成長法による半導体層の形成であり、前記第１段階において、半導体デバイスの活性領域として機能する活性層を形成し、前記第２段階において、前記基板と前記活性層との間に位置するバッファ層を形成することが好ましい。

【0018】

本発明の第３の態様においては、駆動力を受けて回転するサセプタと、前記サセプタに固定されたサセプタ座標から見て中心位置が不動かつ回転が可能なように前記サセプタに支持され、前記サセプタの回転に伴い前記サセプタの回転軸の周りを回転する基板ホルダと、を有し、前記サセプタの単位時間当たり回転数を変えることで、前記基板ホルダを前記サセプタ座標から見て回転させる基板支持機構を提供する。

【0019】

前記基板ホルダとして、前記基板ホルダの回転軸上ではない位置に重心を有するものが挙げられる。基板支持機構は、前記サセプタの回転を受けて、前記サセプタと同軸かつ同方向に回転され、前記サセプタとの回転方向における相対的な変位が許容された慣性体と、前記慣性体と前記サセプタとの相対変位に応じて前記基板ホルダを前記サセプタ座標から見て回転させる基板ホルダ回転機構と、をさらに有してもよい。前記慣性体として、前記サセプタと同心に配置されたリング状のスライダが例示され、前記基板ホルダ回転機構として、前記スライダとともに回転する第１歯車と、前記第１歯車に咬み合い、前記基板ホルダを前記サセプタ座標から見て回転させる第２歯車と、を有するものが例示され、この場合、前記スライダと前記サセプタとの相対変位により、前記第１歯車が前記サセプタ座標から見て回転され、当該第１歯車の前記サセプタ座標から見た回転が前記第２歯車を介して前記基板ホルダに伝えられることにより、前記基板ホルダが前記サセプタ座標から見て回転されてもよい。
あるいは、前記慣性体として、前記サセプタと同心に配置されたリング状のスライダが例示され、前記基板ホルダ回転機構として、前記スライダに固定された第１磁石と、前記基板ホルダの中心以外の位置に固定された、前記第１磁石と引き合うまたは反発し合う第２磁石と、を有するものが例示される。

【0020】

本発明の第４の態様においては、前記した基板支持機構を用いた表面処理装置を制御するコンピュータに、前記サセプタを回転させることで、前記基板ホルダを、前記サセプタの回転軸の周りで回転させる機能と、前記サセプタの単位時間当たり回転数を変えることで、前記基板ホルダを前記サセプタ座標から見て回転させつつ前記基板を処理する機能と、を実現させるためのプログラムを提供する。前記プログラムに、前記サセプタの単位時間当たり回転数を変えず、前記サセプタ座標から見た前記基板ホルダの回転を停止したまま前記基板を処理する機能、をさらに実現させてもよい。

【図面の簡単な説明】

【0021】

【図1】表面処理装置１００の要部を示した断面図である。

【図2】表面処理装置１００の要部を示した上面図である。

【図3】表面処理装置１００の動作を説明するための要部上面図である。

【図4】表面処理装置１００の動作を説明するための要部上面図である。

【図5】表面処理装置１００の動作を説明するための要部上面図である。

【図6】表面処理装置１００の変形例を示した要部上面図である。

【図7】表面処理装置１００をＣＶＤ法に適用した場合のガス流の様子を示した要部断面図である。

【図8】表面処理装置２００の要部を示した断面図である。

【図9】表面処理装置２００の要部を示した上面図である。

【図10】表面処理装置２００の動作を説明するための上面図である。

【図11】表面処理装置２００の動作を説明するための上面図である。

【図12】表面処理装置２００の動作を説明するための上面図である。

【図13】実施例１におけるサセプタの回転シーケンスを説明する図である。

【図14】実施例１における堆積層の厚さ分布を示すグラフである。

【図15】実施例２におけるサセプタの回転シーケンスを説明する図である。

【図16】実施例２における堆積層の厚さ分布を示すグラフである。

【発明を実施するための形態】

【0022】

図１は、表面処理装置１００の要部を示した断面図であり、図２は、表面処理装置１００の要部を示した上面図である。表面処理装置１００は、平板形の基板の表面を処理する。表面処理装置１００は、基板ホルダ１１０、サセプタ１２０、サセプタ回転機構１３０、スライダ１４０、加熱手段１５０を有する。加熱手段１５０は、処理面とは反対側のサセプタ１２０の裏側に配置され、基板を加熱する。

【0023】

表面処理装置１００は、処理の種類に応じた他の構成、たとえば、外界から処理空間を分離するための容器、処理に用いる原料等を容器に供給するための供給手段、処理後に発生する廃液または廃ガスのような排出物を排出する排出手段、あるいは、容器内を減圧状態にするための真空排気手段、等を有するが、これら他の構成は、処理の種類に応じた固有の構成であるので、以下の記述では説明を省略する。

【0024】

基板の表面処理として、洗浄または乾燥のような基板の表面から不要物を除去する処理、酸化、窒化またはシリサイドのような基板の表面で反応させる処理、金属層、半導体層または絶縁層のようなフィルムを基板の表面に形成する処理、または、エッチングもしくはアッシングのような基板に形成したフィルムを全面的にもしくは領域選択的に除去する処理、等が例示される。具体的には、サセプタ１２０および基板の処理面への熱放射、ガス放射、プラズマ放射、イオン放射、原子放射、原子クラスター放射、ＵＶ照射、これらの任意の組み合わせが例示される。これら処理は、処理目的に応じた原料が供給された状態で行われても良い。原料は気体または液体の状態で供給される。これら表面処理の結果として、基板の処理面には、研磨、エッチング、元素拡散、窒化、炭化、酸化、層堆積等が実施される。層堆積には、エピタキシャル成長が含まれる。エッチングの方法として、ＩＣＰ（Inductively Coupled Plasma）法、ＲＩＥ（Reactive Ion Etching）法、ＲＣＡ法、酸またはアルカリ水溶液によるウエットエッチング法が挙げられる。層堆積の方法として、熱ＣＶＤ（Thermal Chemical Vapor Deposition）法、プラズマＣＶＤ（Plasma Chemical Vapor Deposition）法、蒸着法、スパッタリング法、イオンプレーティング法、レーザーアブレーション法が挙げられる。エピタキシャル成長の方法として、ＭＯＣＶＤ（Metal Organic Chemical Vapor Deposition）法、ＭＢＥ（Molecular Beam Epitaxy）法、ＨＶＰＥ（Hydride Vapor Phase Epitaxy）法が挙げられる。

【0025】

基板ホルダ１１０は、処理対象である基板を保持する。基板ホルダ１１０は、円盤形状を有し、基板ホルダ１１０の中央部には座ぐり部１１２が形成されている。座ぐり部１１２に平板形の基板を落とし込んで基板を保持することができる。座ぐり部１１２の平面形状は、保持する基板の外形に応じて任意の形状が選択できる。基板を保持する態様の他の例として、爪のような小さな基板押し付け部材によって基板を抑えつける態様、静電チャックまたは真空チャックにより保持する態様等が挙げられる。被処理部材である基板は、平板形状であることが必要である。当該基板は、シリコン等からなる半導体ウェハあるいは板ガラスのような板状の硬い基板であっても、プラスチックフィルムのような可撓性を有する基板であってもよい。基板ホルダ１１０には、後に説明するスライダ１４０の第１歯車と噛み合う第２歯車１１４が固定されている。

【0026】

サセプタ１２０は、図２に示すように円盤形状を有し、基板ホルダ１１０をサセプタ座標から見て回転可能に支持する。サセプタ１２０が基板ホルダ１１０を支持する態様として、サセプタ１２０に形成した穴１２２に基板ホルダ１１０を落とし込む態様が例示される。すなわち、基板ホルダ１１０は、サセプタ１２０に固定した座標（サセプタ座標）から見て回転が可能なようにサセプタ１２０に支持され、サセプタ１２０の回転に伴い回転軸の周りを回転する。つまり、基板ホルダ１１０は、サセプタ１２０に対し回転可能であるが、その中心位置はサセプタ１２０に対し不動に支持される。サセプタ１２０と基板ホルダ１１０との接触部１２４には、摩擦を低減するためのベアリングを配置してもよい。ベアリングに代えて、基板ホルダ１１０をサセプタ１２０から僅かに浮上させる磁気浮上機構を設けてもよい。なお、摺動部には、グラファイトまたはボロンナイトライドなどの摺動性に優れる部材を用いても良い。サセプタ１２０が支持する基板ホルダ１１０の数として、図２では４つを例示するが、任意である。基板ホルダ１１０の数は、１つでも複数でもよい。サセプタ１２０の外周付近には、後に説明するスライダ１４０の溝と噛み合うレール１２６が形成されている。

【0027】

サセプタ回転機構１３０は、第１直線１６０を回転軸として、サセプタ１２０を回転する。第１直線１６０は、基板の処理面に平行な面、すなわち基板ホルダ１１０の表面あるいはサセプタ１２０の表面、と直交する。サセプタ回転機構１３０は、シャフト１３２と回転機１３４とを有する。シャフト１３２は、サセプタ１２０の中心に接続され、回転機１３４の回転力をサセプタ１２０に伝達する。回転機１３４は、サセプタ１２０に伝達する回転力を生成する。サセプタ１２０がサセプタ回転機構１３０により回転されることで、基板ホルダ１１０の全体も第１直線１６０の周りを回転する。なお、基板ホルダ１１０は第２直線１６５を回転軸として回転運動が可能である。第１直線１６０と第２直線１６５は平行であるものの、一致はしない。

【0028】

スライダ１４０は、リング形状を有し、サセプタ１２０の外周付近に形成されたレール１２６と噛み合う溝１４２を有する。溝１４２は、スライダ１４０の中央部にリング状に形成され、溝１４２とレール１２６とが噛みあうことで、スライダ１４０をサセプタ１２０に対し褶動可能に保持する。褶動部分における摩擦を低減するために、溝１４２またはレール１２６にベアリング、磁気浮上機構等の褶動性を高める機構を配置してもよい。摺動部を構成する材料として、グラファイトまたはボロンナイトライドなどの摺動性に優れる部材を用いても良い。

【0029】

スライダ１４０は、サセプタ１２０に対して運動可能であるが、サセプタ１２０の外周付近に束縛され、第１直線１６０を中心に回転する運動だけが許される。すなわち、スライダ１４０は、サセプタ１２０と同心に配置され、サセプタ１２０に対し所定角度の範囲で自由に回転できる。スライダ１４０は、慣性体の一つであり、サセプタ１２０の回転運動に連動して、第１直線１６０の周りを回転するとともに、サセプタ１２０との相対変位が許容されたものであるといえる。

【0030】

スライダ１４０は、サセプタ１２０の回転を受けて、サセプタ１２０と同軸かつ同方向に回転する。ただし、サセプタ１２０およびスライダ１４０は、回転方向における相対的な変位が許容される。つまり、スライダ１４０は、サセプタ１２０と同軸かつ同方向に回転するが、スライダ１４０の単位時間当たり回転数は軸体の単位時間当たり回転数と異なってもよい。スライダ１４０は、サセプタ１２０より速く回転してもよく、サセプタ１２０より遅く回転してもよい。サセプタ１２０からスライダ１４０への回転力の伝達は、たとえば、サセプタ１２０とスライダ１４０との褶動部における摩擦によって行われる。あるいは、サセプタ１２０とスライダ１４０との間の変位量（角度のずれ）が一定以上にはならないようストッパ機構を設けてもよい。

【0031】

サセプタ１２０からスライダ１４０への回転力の伝達を褶動部の摩擦で行う場合、スライダ１４０とサセプタ１２０との間の摩擦力を増大させる機構を有してよい。この機構を有することによりサセプタ１２０の回転数を増減(正または負の加速）させた場合に、スライダ１４０の回転がサセプタ１２０の回転に対して進んでまたは遅れて回転することを防ぐことができる。また、サセプタ１２０の回転数の増減に対し、急激に基板ホルダ１１０が回転することを抑制でき、基板の破損または脱落等を防ぐことができる。摩擦力を増大させる機構として、たとえば、２枚のグラファイト板をグラファイトコイルにより一定の力で押さえつけるような機構が例示される。

【0032】

また、スライダ１４０は、基板ホルダ１１０に固定された第２歯車１１４と噛み合う第１歯車１４４を有する。第１歯車１４４はスライダ１４０に固定され、またはスライダ１４０と一体に形成されている。第１歯車１４４と第２歯車１１４とが噛みあうことで、サセプタ１２０とスライダ１４０との相対的な位置変動が基板ホルダ１１０に伝達され、サセプタ１２０とスライダ１４０との変位に応じて基板ホルダ１１０が回転する。すなわち、第１歯車１４４および第２歯車１１４は、スライダ１４０とサセプタ１２０との相対変位に応じて基板ホルダ１１０をサセプタ座標から見て回転させる基板ホルダ回転機構といえる。

【0033】

図３から図５は、表面処理装置１００の動作を説明するための要部上面図である。図３はサセプタ１２０が一定の角速度（単位時間当たりの回転数）で回転している場合を示し、図４はサセプタ１２０の角速度が減少している場合を示し、図５はサセプタ１２０の角速度が増加している場合を示している。図３から図５において、破線矢印は、紙面に対し静止している座標から見たサセプタ１２０の動きを示し、実線矢印は、サセプタ１２０に対し静止している座標から見た基板ホルダ１１０およびスライダ１４０の動きを示す。サセプタ１２０の回転がストッパの作用によりスライダ１４０に伝達され、十分な角速度を得た後にスライダ１４０の角速度を一定に維持すれば、慣性の作用によりサセプタ１２０の角速度が一定に保たれ、図３に示すように、サセプタ１２０とスライダ１４０の相対位置に変動は生じない。このため、基板ホルダ１１０のサセプタ座標から見た回転は生じない。

【0034】

図３に示す状態から、図４に示すようにサセプタ１２０の角速度を減少させると、スライダ１４０はその慣性によりサセプタ１２０よりも先に進もうとするから、各基板ホルダ１１０において矢印で示すように、基板ホルダ１１０がサセプタ１２０に対して反時計方向に回転する。逆に、図５に示すようにサセプタ１２０の角速度を増加させると、スライダ１４０はその慣性によりサセプタ１２０よりも遅れるから、各基板ホルダ１１０において矢印で示すように、基板ホルダ１１０がサセプタ１２０に対して時計方向に回転する。すなわち、サセプタ１２０の単位時間当たり回転数を変えることで、基板ホルダ１１０をサセプタ座標から見て回転させることができる。

【0035】

表面処理装置１００における基板ホルダ１１０のサセプタ１２０に対する回転は、サセプタ１２０とスライダ１４０の相対的位置関係に応じた回転であることに大きな特徴がある。すなわち、サセプタ１２０とスライダ１４０との相対位置に変化がなければ、基板ホルダ１１０は、サセプタ１２０に対して回転しない。また、基板ホルダ１１０のサセプタ１２０に対する回転の速度は、サセプタ１２０の角速度とは関係なく、サセプタ１２０の角速度の変化量によって制御される。よって、サセプタ１２０が高速に回転する場合であっても、サセプタ１２０の角速度を、慣性運動するスライダ１４０の角速度と同様に一定に維持するよう制御すれば、サセプタ１２０に対し基板ホルダ１１０をほぼ静止させることができる。また、サセプタ１２０の角速度が穏やかに変化するよう制御すれば、基板ホルダ１１０のサセプタ１２０に対する回転速度を低くすることができる。

【0036】

すなわち、表面処理装置１００によれば、サセプタ１２０の回転（公転）の速度に関わらず、基板ホルダ１１０のサセプタ座標から見た回転（自転）を停止し、または低速にすることができる。この点、サセプタの回転（公転）駆動力をギヤにより伝達して基板ホルダを回転（自転）する従来の自公転機構とは大きく異なる。従来の自公転機構は、複雑なギヤ構造を有していたため、サセプタの回転（公転）を高速にすることが困難または不可能であったが、表面処理装置１００では、基板ホルダ１１０のサセプタ座標から見た回転がサセプタ１２０の角速度には直接依存しないので、基板ホルダ１１０のサセプタ座標から見た回転を適度な角速度に制御しつつ、サセプタ１２０の回転を高速にすることができる。また、従来の自公転機構は、サセプタの回転と基板ホルダの回転がギヤを介して結合されており、サセプタを回転させつつ基板ホルダを停止することが出来なかったが、表面処理装置１００では、サセプタ１２０を回転させつつ基板ホルダ１１０を停止することができる。処理の種類によっては、特段の均一性を求めない場合があり、このような場合に、表面処理装置１００では、基板ホルダ１１０のサセプタ座標から見た回転を停止して、第１歯車１４４あるいは第２歯車１１４の摩耗による粉末の発生を抑制することができる。

【0037】

以上の通り、表面処理装置１００によれば、サセプタ１２０を回転し、かつ、サセプタ１２０の単位時間当たり回転数（角速度）を変えることで、単純な構造である第１歯車１４４および第２歯車１１４を用いて、基板ホルダ１１０をサセプタ１２０に対し、回転することができる。基板ホルダ１１０に保持される基板は、サセプタ１２０および基板ホルダ１１０のサセプタ座標から見た回転により自公転することとなり、ガス流や温度分布等を均一にし、処理速度や処理の質等を均一にすることができる。表面処理装置１００の基板ホルダ回転機構（第１歯車１４４および第２歯車１１４）は、基板ホルダ１１０の周辺部に配置されるものであるため、加熱手段１５０を基板ホルダ１１０の裏側に配置しても、基板ホルダ回転機構が邪魔にならず、基板加熱を均一に行うことができる。表面処理装置１００は、加熱手段１５０を基板ホルダ１１０の裏側に配置できるので、基板またはサセプタ１２０の表面における処理剤の熱反応を伴うような表面処理においても、回転機構が熱反応を妨害することが無い。

【0038】

なお、基板ホルダ１１０、サセプタ１２０およびスライダ１４０の材料は、回転運動に耐え得る強度を有する材料である限り任意である。ただし、処理の種類によっては、耐熱性、耐酸性、耐アルカリ性、放射線耐性、紫外線耐性等が必要とされる場合もある。基板ホルダ１１０、サセプタ１２０およびスライダ１４０の材料として、ステンレススチール、石英ガラス、アルミナ、ＳｉＣ、グラファイト、ボロンナイトライド、シリコンナイトライド、SiCコートグラファイト等が好ましい。また、慣性体であるスライダ１４０の重量が大きいほど慣性力も大きくなるので、スライダ１４０の重量が大きいほど基板ホルダ１１０を駆動するトルクも大きくすることが出来る。このような観点から、スライダ１４０の材料として比重の大きいものを選択することも可能である。

【0039】

上記した表面処理装置１００には、表面処理装置１００から独立して把握できる基板支持機構が含まれる。すなわち、表面処理装置１００で用いられる基板支持機構は、基板ホルダ１１０と、サセプタ１２０と、スライダ１４０と、第１歯車１４４および第２歯車１１４からなる基板ホルダ回転機構とを有してもよい。

【0040】

図６は、表面処理装置１００の変形例を示した要部上面図である。図６に示す変形例では、表面処理装置１００における基板ホルダ回転機構（第１歯車１４４および第２歯車１１４）に代えて、第１磁石１７０および第２磁石１７２を備える。第１磁石１７０は、スライダ１４０に固定され、第２磁石１７２は、基板ホルダ１１０の中心以外の位置に固定されている。第１磁石１７０と第２磁石１７２は、互いに引き合うよう、極性を選択する。なお、第１磁石１７０および第２磁石１７２は、加熱手段１５０により加熱される温度以上のキュリー点を有することが好ましい。

【0041】

第１磁石１７０および第２磁石１７２は、第１歯車１４４および第２歯車１１４と同様に、サセプタ１２０およびスライダ１４０の相対位置に変化が生じた場合に基板ホルダ１１０をサセプタ座標から見て回転する。よって、第１磁石１７０および第２磁石１７２も基板ホルダ回転機構の一例であるといえ、表面処理装置１００と同様の効果を奏する。当該変形例は、第１歯車１４４および第２歯車１１４を用いる場合と比較して構造が単純であり、歯車の咬み合いによる発塵等の発生を抑制することができる。

【0042】

なお、図６に示す例では、第１磁石１７０と第２磁石１７２とが対向するときに、第１磁石１７０および第２磁石１７２として互いに引き合うよう極性が選択されたものを例示した。しかし、第１磁石１７０と第２磁石１７２とが対向するときに、第１磁石１７０および第２磁石１７２が互いに反発し合うよう極性が選択されたものであってもよい。この場合、スライダ１４０と基板ホルダ１１０との位置関係は、図６に示した状態とは異なり、第１磁石１７０と第２磁石１７２との間の距離が最も大きくなる位置で安定する。そして、サセプタ１２０とスライダ１４０との相対位置に変化が生じた場合に基板ホルダ１１０をサセプタ座標から見て回転させることができる。ただし、第１磁石１７０と第２磁石１７２の間の距離が大きいと、スライダ１４０（第１磁石１７０）の動きが第２磁石１７２に伝わり難いので、第１磁石１７０と第２磁石１７２は、「互いに反発し合う」より「互いに引き合う」よう極性が選択されたものである方が好ましい。

【0043】

図７は、表面処理装置１００をＣＶＤ法に適用した場合のガス流の様子を示した要部断面図である。表面処理装置１００をＣＶＤ法に適用する場合、容器１８０で基板ホルダ１１０、サセプタ１２０およびスライダ１４０を囲み、容器１８０内部の処理空間と外界を分離する。容器１８０にはガス供給手段１８２が接続され、ガス供給手段１８２によりＣＶＤの原料ガスが容器内部に供給される。供給された原料ガスは、ノズル１８４により基板の処理面に向けて吹きつけられ、排気系１８６によりサセプタ１２０の外周に向けて排気され、容器１８０の外部に排出される。

【0044】

図７のＣＶＤ装置（ＣＶＤ法を適用した場合の表面処理装置１００）において、サセプタ１２０の単位時間当たり回転数は、３００ｒｐｍ以上であることが好ましい。供給された原料ガスは、サセプタ１２０の中心からサセプタ１２０の外周に向けて排気されるが、サセプタ１２０が、たとえば３００ｒｐｍ以上で高速回転している場合、サセプタ１２０近傍のガス流速は、雰囲気ガスの流速よりも高速となる。このため、ベルヌーイの定理によりサセプタ１２０上の圧力が周囲より低くなり、基板の処理面でのガス流が乱流にならず層流になりやすくなる。この結果、サセプタ１２０近傍の原料ガスの均一性を高めることができ、それにより処理の均一性を高めることができる。ＣＶＤ法による層形成に適用した場合、形成される層の厚さを均一にすることができる。また、層流を形成する処理面での層形成の条件を最適化すれば、処理面以外の場所での意図しない層形成が抑制でき、あるいはパーティクルの発生を抑制できる。この結果、装置のメンテナンス性を高めることができる。

【0045】

図８は、表面処理装置２００の要部を示した断面図であり、図９は、表面処理装置２００の要部を示した上面図である。表面処理装置２００は、表面処理装置１００のスライダ１４０、第１歯車１４４および第２歯車１１４を無くし、基板ホルダ１１０の慣性を利用して基板ホルダ１１０をサセプタ座標から見て回転しようとするものである。

【0046】

表面処理装置２００においては、基板ホルダ１１０は、第２直線１６５と異なる位置に重心を有する。具体的には、基板ホルダ１１０のサセプタ座標から見た回転中心（第２直線１６５）から外れた位置に質量体２０２を固定する。基板ホルダ１１０、サセプタ１２０、サセプタ回転機構１３０、加熱手段１５０については、表面処理装置１００と同様である。

【0047】

図１０から図１２は、表面処理装置２００の動作を説明するための要部上面図である。図１０はサセプタ１２０が一定の角速度（単位時間当たりの回転数）で回転している場合を示し、図１１はサセプタ１２０の角速度が減少している場合を示し、図１２はサセプタ１２０の角速度が増加している場合を示している。図１０から図１２において、破線矢印は、紙面に対し静止している座標から見たサセプタ１２０の動きを示し、実線矢印は、サセプタ１２０に対し静止している座標から見た基板ホルダ１１０の動きを示す。サセプタ１２０の角速度が一定である場合、基板ホルダ１１０にかかる力は、サセプタ１２０の中心から外に向かう遠心力が支配的であり、質量体２０２の位置は、サセプタ１２０の外方に向かう位置で安定する。

【0048】

図１０に示す状態から、図１１に示すようにサセプタ１２０の角速度を減少させると、質量体２０２によって、重心と中心位置とが異なる基板ホルダ１１０の全体に、サセプタ１２０の回転方向とは逆の加速度が加わるので、基板ホルダ１１０にトルクＴが発生する。この結果、各基板ホルダ１１０において実線矢印で示すように、基板ホルダ１１０がサセプタ１２０に対して反時計方向に回転する。逆に、図１２に示すようにサセプタ１２０の角速度を増加させると、基板ホルダ１１０の全体に、サセプタ１２０の回転方向の加速度が加わるので、基板ホルダ１１０に、先の場合とは逆方向のトルクＴ’が発生する。この結果、各基板ホルダ１１０において実線矢印で示すように、基板ホルダ１１０がサセプタ１２０に対して時計方向に回転する。すなわち、表面処理装置１００の場合と同様に、サセプタ１２０の単位時間当たり回転数を変えることで、基板ホルダ１１０をサセプタ座標から見て回転させることができる。

【0049】

表面処理装置２００においては、表面処理装置１００のように、第１歯車と第２歯車を用いて基板ホルダ１１０をサセプタ座標から見て回転するのではなく、サセプタ１２０の回転の変化による弾みでを基板ホルダ１１０をサセプタ座標から見て回転するものである。よって、基板ホルダ１１０のサセプタ座標から見た回転における正確性には若干欠ける可能性がある。しかし、表面処理装置１００より構造が簡単であり、コスト競争力およびメンテナビリティに優れる効果がある。表面処理装置１００について前記したその他の効果は、表面処理装置２００においても同様に得られる。なお、図７で説明した表面処理装置１００の場合と同様に、表面処理装置２００をＣＶＤ装置に適用することも可能である。

【0050】

上記した表面処理装置１００または表面処理装置２００では、１つのサセプタ１２０について基板ホルダ１１０が４つ備えられた例を説明したが、基板ホルダ１１０の数は任意である。基板ホルダ１１０は、複数であってもよく、単数であってもよい。基板ホルダ１１０が複数である場合、複数の基板ホルダ１１０は、それぞれが独立に回転運動してもよく、スライダ１４０等の慣性体を介して連動してもよい。

【0051】

上記した表面処理装置１００または表面処理装置２００では、１つの基板ホルダ１１０につき基板が１枚の場合を例示したが、基板ホルダ１１０には、複数の基板が保持されてもよい。基板ホルダ１１０に複数の基板が保持される場合、各基板は、基板ホルダ１１０に固定された座標から見て回転されてもよい。つまり、前記したサセプタ１２０の回転に応じて基板ホルダ１１０をサセプタ座標から見て回転する基板ホルダ回転機構と同様の回転機構を基板ホルダ１１０にも備え、当該回転機構によって基板ホルダ１１０に保持した複数の基板のそれぞれを回転してもよい。

【0052】

基板ホルダ１１０のサセプタ座標から見た回転運動（基板ホルダ１１０に複数の基板を有し、当該基板が回転する場合は当該基板の回転運動を含む。以下同様。）は、１周未満であってもよく、正回転および逆回転の交互運動であってもよい。基板ホルダ１１０のサセプタ座標から見た回転方向は、サセプタ１２０の回転方向と同じであってもよく、逆であってもよい。基板ホルダ１１０の運動は、振り子運動であっても良い。基板ホルダ１１０は、連続的に回転されてもよく、断続的に回転されても良い。断続的に基板ホルダ１１０をサセプタ座標から見て回転する場合であっても、処理の均一性の向上が期待できる。

【0053】

上記した表面処理装置１００または表面処理装置２００において、基板ホルダ１１０のサセプタ座標から見た回転運動を測定する回転モニタをさらに有してもよい。この場合、サセプタ回転機構１３０が、回転モニタの測定結果に応じてサセプタ１２０の回転数を制御することができる。回転モニタとして、基板ホルダ１１０上に配置した基板の画像を、外部から観察する態様が例示される。この場合、サセプタ１２０の回転に同期した時間窓での基板の画像を解析し、オリエンテーションフラットの位置を画像解析により検知できる。検出したオリエンテーションフラットの位置から、サセプタ座標から見た基板の回転角が算出できる。あるいは、回転モニタとして、基板の回転角に応じた位置に配置した光センサアレイが例示される。光センサは、たとえば出射光としてレーザ光を発し、反射光を観察する。基板と基板ホルダとでは光の反射率が異なるので、各位置に配置した光センサアレイからの出力を比較すればオリエンテーションフラットに対応するセンサが特定できる。当該特定されたセンサの位置から、サセプタ座標から見た基板の回転角が検出できる。

【0054】

上記した表面処理装置１００または表面処理装置２００を用いた表面処理方法として、以下のような方法が例示される。すなわち、サセプタ１２０に支持された基板ホルダ１１０に基板を配置し、サセプタ１２０を、基板の処理面に平行な面と直交する第１直線１６０を回転軸として回転し、基板ホルダ１１０を、第１直線１６０の周りで周回運動する。次に、サセプタ１２０の単位時間当たり回転数を変えることで、第１直線１６０と平行な第２直線１６５を回転軸として基板ホルダ１１０をサセプタ座標から見て回転させつつ、基板の処理面を処理する。このような処理方法により、表面処理装置１００または表面処理装置２００を用いて、基板の表面を均一に処理できる。

【0055】

なお、基板ホルダ１１０をサセプタ座標から見て回転させつつ基板を処理する前、後または途中に、サセプタ１２０とスライダ１４０との回転方向における相対位置を変化させないことで基板ホルダ１１０をサセプタ座標から見て回転させず、基板ホルダ１１０のサセプタ座標から見た回転を停止したまま基板を処理することもできる。これにより、基板ホルダ１１０をサセプタ座標から見て回転する必要性が低い場合に、発塵の防止等を図ることができる。

【0056】

基板ホルダ１１０をサセプタ座標から見て回転させつつ基板を処理する第１処理と基板ホルダ１１０のサセプタ座標から見た回転を停止したまま行う基板を処理する第２処理が、基板の処理面へのエピタキシャル結晶成長法による半導体層の形成である場合、第１処理において、半導体デバイスの活性領域として機能する活性層を形成し、第２処理において、基板と活性層との間に位置するバッファ層を形成することができる。半導体デバイスが電界効果トランジスタである場合、バッファ層として、ストレス制御、電気抵抗増強その他の目的のために形成される中間層が例示される。第１処理において活性層を形成することにより、膜厚均一性に優れた活性層が形成でき、電子デバイスの性能を高めることができる一方、第２処理においてバッファ層を形成することにより、発塵を抑制し、また、基板の反りによる基板ホルダ１１０から基板が脱離する危険を低減することができる。

【0057】

また、上記した表面処理方法は、表面処理装置１００または表面処理装置２００をコンピュータ制御する場合に、プログラムの発明として把握することもできる。すなわち、表面処理装置１００または表面処理装置２００を制御するコンピュータに導入できるプログラムであって、当該プログラムにより、サセプタ１２０を回転することでスライダ１４０を回転し、基板ホルダ１１０を、サセプタ１２０の回転軸の周りで周回運動させる機能と、サセプタ１２０とスライダ１４０との回転方向における相対位置を変えることで、基板ホルダ１１０をサセプタ座標から見て回転させつつ基板を処理する機能と、を実現させることができる。当該プログラムは、表面処理装置２００を制御するコンピュータに、サセプタ１２０とスライダ１４０との回転方向における相対位置を変化させないことで基板ホルダ１１０をサセプタ座標から見て回転させず、基板ホルダ１１０のサセプタ座標から見た回転を停止したまま基板を処理する機能をさらに実現させることもできる。

【0058】

（実施例１）
表面処理装置１００をＭＯＣＶＤ装置として利用し、窒化ガリウム結晶層をエピタキシャル結晶成長法により形成した。基板として、４インチサファイヤ基板上にＧａＮ層を付与したテンプレートを用いた。オリエンテーションフラット（ＯＦ）がサセプタ１２０の外周側を向くように、基板（テンプレート）を基板ホルダ１１０にセットし、成長室内にキャリアガスとして水素ガスを導入した。加熱手段１５０によりサセプタ１２０および基板ホルダ１１０を加熱した。基板の表面温度が５００℃に達したところでサセプタ１２０の回転を開始し、Ｖ族原料であるアンモニアの供給を開始した。サセプタ１２０の回転数は５００ｒｐｍとした。

【0059】

基板の表面温度が１０５０℃に達した時点で、III族原料であるトリメチルガリウムの供給を開始した。同時に、サセプタ１２０の単位時間当たり回転数を図１３に示すように制御した。図１３は、実施例１におけるサセプタの回転シーケンスを説明する図である。図示するようにサセプタ１２０の回転に変調を与えながら、窒化ガリウム結晶の厚さが１μｍになるまでエピタキシャル成長を行った。サセプタ１２０の回転数の変調により、基板ホルダ１１０が正回転と逆回転を反復的に繰り返すことが、装置のビューポートから目視により確認できた。エピタキシャル成長の終了後、原料ガスの供給を停止し、基板を冷却し、容器内を窒素ガスで置換した後に、基板を取り出した。取り出した基板に形成された窒化ガリウム結晶の厚さを、光学式の厚さ計（thickness meter）により測定した。なお、厚さの測定において、テンプレートの一部として付与されていたＧａＮ層の厚さを予め測定しておき、エピタキシャル成長の前後における厚さ測定の差分から、表面処理装置１００をにより形成した窒化ガリウム結晶の厚さを求めた。

【0060】

図１４は、実施例１における堆積層の厚さ分布を示すグラフである。厚さの測定箇所は、グラフ右下に示したように、基板の中央部を通る、オリエンテーションフラット（ＯＦ）に平行な線に沿った点である。実施例１の実測点は、図において四角のプロットで示す。比較のため、基板ホルダ１１０をサセプタ座標から見て回転させなかった場合のデータを比較例１（菱形のプロット）として示した。厚さのばらつき（標準偏差／平均値）は、比較例１の場合で４．３％であるのに対し、実施例１の場合は、１．２％であった。表面処理装置１００の自公転機構により、エピタキシャル成長法により形成した窒化ガリウム結晶の厚さの均一性が向上することを確認した。

【0061】

（実施例２）
表面処理装置２００を電子ビーム蒸着装置として利用し、Ｔｉ層を蒸着法により形成した。基板として、４インチＳｉウェハを用いた。オリエンテーションフラット（ＯＦ）がサセプタ１２０の外周側を向くように、基板を基板ホルダ１１０にセットし、成長室を１×１０^−６ｔｏｒｒになるまで減圧した。その後、カーボン坩堝内のＴｉ原料に電子ビームを照射し、Ｔｉ蒸気を発生させた。次いでサセプタ１２０の単位時間当たり回転数を図１５に示すように制御した。図１５は、実施例２におけるサセプタの回転シーケンスを説明する図である。サセプタ１２０回転数の変調により、基板ホルダ１１０のサセプタ座標から見た回転を繰り返す様子が装置のビューポートから目視で確認できた。ついでシャッターを開け、蒸着を行った。蒸着の終了後、装置内から基板を取り出した。形成されたＴｉ層を部分的にＨＦでエッチングにより除去し、段差測定によりＴｉ層の厚さを測定した

【0062】

図１６は、実施例２における堆積層の厚さ分布を示すグラフである。厚さの測定箇所は、グラフ左上に示したように、基板の中央部を通る、オリエンテーションフラット（ＯＦ）に垂直な線に沿った点である。実施例２の実測点は、図において四角のプロットで示す。比較のため、基板ホルダ１１０をサセプタ座標から見て回転させなかった場合のデータを比較例２（菱形のプロット）として示した。厚さのばらつき（標準偏差／平均値）は、比較例２の場合で８．０％であるのに対し、実施例２の場合は、１．８％であった。表面処理装置２００の自公転機構により、蒸着法により形成したＴｉ層の厚さの均一性が向上することを確認した。

【符号の説明】

【0063】

１００ 表面処理装置、１１０ 基板ホルダ、１１２ 座ぐり部、１１４ 第２歯車、１２０ サセプタ、１２２ 穴、１２４ 接触部、１２６ レール、１３０ サセプタ回転機構、１３２ シャフト、１３４ 回転機、１４０ スライダ、１４２ 溝、１４４ 第１歯車、１５０ 加熱手段、１６０ 第１直線、１６５ 第２直線、１７０ 第１磁石、１７２ 第２磁石、１８０ 容器、１８２ ガス供給手段、１８４ ノズル、１８６ 排気系、２００ 表面処理装置、２０２ 質量体。

【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】