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(19)【発行国】日本国特許庁(JP)
(12)【公報種別】公開特許公報(A)
(11)【公開番号】P2024000503
(43)【公開日】2024-01-05
(54)【発明の名称】成膜装置
(51)【国際特許分類】
C23C 14/34 20060101AFI20231225BHJP
H01L 21/203 20060101ALI20231225BHJP
【ＦＩ】
C23C14/34 K
C23C14/34 J
H01L21/203 S
【審査請求】未請求
【請求項の数】7
【出願形態】ＯＬ
(21)【出願番号】P 2023080995
(22)【出願日】2023-05-16
(31)【優先権主張番号】P 2022099203
(32)【優先日】2022-06-20
(33)【優先権主張国・地域又は機関】JP
(71)【出願人】
【識別番号】000002428
【氏名又は名称】芝浦メカトロニクス株式会社
(74)【代理人】
【識別番号】100081961
【弁理士】
【氏名又は名称】木内 光春
(74)【代理人】
【識別番号】100112564
【弁理士】
【氏名又は名称】大熊 考一
(74)【代理人】
【識別番号】100163500
【弁理士】
【氏名又は名称】片桐 貞典
(74)【代理人】
【識別番号】230115598
【弁護士】
【氏名又は名称】木内 加奈子
(72)【発明者】
【氏名】瀧澤 洋次
(72)【発明者】
【氏名】樋口 勝敏
【テーマコード（参考）】
4K029
5F103
【Ｆターム（参考）】
4K029AA07
4K029AA09
4K029AA24
4K029BA58
4K029BB02
4K029BD01
4K029CA06
4K029DA05
4K029DA08
4K029DC03
4K029DC05
4K029DC16
4K029FA05
4K029GA02
4K029JA02
4K029JA06
4K029KA02
5F103AA08
5F103BB22
5F103BB38
5F103BB42
5F103BB44
5F103DD01
5F103GG01
5F103HH03
5F103HH04
5F103LL02
5F103NN01
5F103NN06
5F103RR04
(57)【要約】 （修正有）
【課題】ワークを効率良く加熱しながら成膜できる成膜装置を提供する。
【解決手段】成膜装置１は、内部を真空とすることが可能なチャンバ２０と、チャンバ２０内に設けられ、複数のワーク１０を保持し、円周の軌跡で循環搬送する回転テーブル３１と、成膜材料から成るターゲット４２と回転テーブル３１との間に導入されるスパッタガスをプラズマ化するプラズマ発生器とを有し、回転テーブル３１により循環搬送中のワーク１０に、スパッタリングにより成膜材料の粒子を堆積させて成膜する成膜部４０と、回転テーブル３１により循環搬送中のワーク１０に、成膜部４０により堆積された膜を処理する膜処理部５０と、回転テーブル３１において、回転軸以外の領域であって、成膜部４０及び膜処理部５０に対向する円環状の成膜領域ＦＡに設けられ、個々のワーク１０が保持される複数の保持領域ＨＡと、複数の保持領域ＨＡに配置された加熱部３４と、を有する。
【選択図】図１
【解決手段】成膜装置１は、内部を真空とすることが可能なチャンバ２０と、チャンバ２０内に設けられ、複数のワーク１０を保持し、円周の軌跡で循環搬送する回転テーブル３１と、成膜材料から成るターゲット４２と回転テーブル３１との間に導入されるスパッタガスをプラズマ化するプラズマ発生器とを有し、回転テーブル３１により循環搬送中のワーク１０に、スパッタリングにより成膜材料の粒子を堆積させて成膜する成膜部４０と、回転テーブル３１により循環搬送中のワーク１０に、成膜部４０により堆積された膜を処理する膜処理部５０と、回転テーブル３１において、回転軸以外の領域であって、成膜部４０及び膜処理部５０に対向する円環状の成膜領域ＦＡに設けられ、個々のワーク１０が保持される複数の保持領域ＨＡと、複数の保持領域ＨＡに配置された加熱部３４と、を有する。
【選択図】図１
【特許請求の範囲】
【請求項1】
内部を真空とすることが可能なチャンバと、
前記チャンバ内に設けられ、複数のワークを保持し、円周の軌跡で循環搬送する回転テーブルと、
成膜材料から成るターゲットと前記回転テーブルとの間に導入されるスパッタガスをプラズマ化するプラズマ発生器とを有し、前記回転テーブルにより循環搬送中の前記ワークに、スパッタリングにより前記成膜材料の粒子を堆積させて成膜する成膜部と、
前記回転テーブルにより循環搬送中の前記ワークに、前記成膜部により堆積された膜を処理する膜処理部と、
前記回転テーブルにおいて、回転軸以外の領域であって、前記成膜部及び前記膜処理部に対向する円環状の成膜領域に設けられ、個々の前記ワークが保持される複数の保持領域と、
前記複数の保持領域に配置された加熱部と、
を有することを特徴とする成膜装置。
前記チャンバ内に設けられ、複数のワークを保持し、円周の軌跡で循環搬送する回転テーブルと、
成膜材料から成るターゲットと前記回転テーブルとの間に導入されるスパッタガスをプラズマ化するプラズマ発生器とを有し、前記回転テーブルにより循環搬送中の前記ワークに、スパッタリングにより前記成膜材料の粒子を堆積させて成膜する成膜部と、
前記回転テーブルにより循環搬送中の前記ワークに、前記成膜部により堆積された膜を処理する膜処理部と、
前記回転テーブルにおいて、回転軸以外の領域であって、前記成膜部及び前記膜処理部に対向する円環状の成膜領域に設けられ、個々の前記ワークが保持される複数の保持領域と、
前記複数の保持領域に配置された加熱部と、
を有することを特徴とする成膜装置。
【請求項2】
前記加熱部は、前記保持領域における前記回転テーブルと前記ワークとの間に設けられていることを特徴とする請求項１記載の成膜装置。
【請求項3】
前記加熱部は、前記ワークが目標の温度まで段階的に上昇するように、温度調整可能に設けられていることを特徴とする請求項１記載の成膜装置。
【請求項4】
前記回転テーブルの各処理部に対峙する前記成膜領域側の反対側に、前記回転テーブルと間隔を空けて、前記成膜領域に沿って配置された遮熱部を有することを特徴とする請求項１記載の成膜装置。
【請求項5】
前記ワークはトレイを介して前記回転テーブルに保持され、
前記トレイと前記ワークとの間に、前記加熱部からの熱を吸収して電磁波を発する吸収部材が設けられていることを特徴とする請求項１記載の成膜装置。
前記トレイと前記ワークとの間に、前記加熱部からの熱を吸収して電磁波を発する吸収部材が設けられていることを特徴とする請求項１記載の成膜装置。
【請求項6】
前記回転テーブルにより循環搬送中の前記ワークの表面及び前記膜の少なくとも一方の表面を処理する表面処理部を有することを特徴とする請求項１記載の成膜装置。
【請求項7】
前記成膜部は、ＧａＮを含む前記成膜材料の粒子を堆積させるＧａＮ成膜部を含み、
前記膜処理部は、前記ＧａＮ成膜部において堆積された前記成膜材料の粒子を窒化させる窒化処理部を含むことを特徴とする請求項１乃至６のいずれかに記載の成膜装置。
前記膜処理部は、前記ＧａＮ成膜部において堆積された前記成膜材料の粒子を窒化させる窒化処理部を含むことを特徴とする請求項１乃至６のいずれかに記載の成膜装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、成膜装置に関する。
【背景技術】
【0002】
ガリウム（Ｇａ）を窒化させた化合物半導体は、次世代のデバイス材料として注目されている。例えば、窒化ガリウム（ＧａＮ：Gallium Nitride）を使用したデバイスとして、発光デバイス、パワーデバイス、高周波通信デバイスなどがある。このようなデバイスは、Ｇａを窒化させた化合物膜（ＧａＮ膜）をシリコン（Ｓｉ）ウェーハ、シリコンカーバイド（ＳｉＣ）ウェーハ、サファイヤ基板、ガラス基板に形成することで製造される。
【0003】
従来から、ＧａＮの成膜は、ＭＯ－ＣＶＤ（metal organic chemical vapor deposition）法によって行われている。ＭＯ－ＣＶＤ法は、常温常圧で液体であるガリウム（Ｇａ）の蒸発を抑え、かつＧａと窒素（Ｎ）を反応させるために、処理に使用するＮＨ３ガスが大量に必要となるので、材料の使用効率が悪い。さらに、材料ガスの取り扱いが難しく、装置の状態を安定に維持することが難しいため、歩留まりが悪い。また、処理の際に処理ガス中の水素（Ｈ）が取り込まれたＧａＮ膜に、脱水素処理という余分な工程が必要となる。
【0004】
そこで、真空のチャンバ内にスパッタガス、プロセスガスを流し、チャンバ内に保持されたワークに対して、スパッタリングによりターゲットの材料を堆積させて窒化させることによって、材料の使用効率を高めた成膜装置が提案されている。このような成膜装置は、水素（Ｈ）を含む反応ガスを使用しないため、脱水素等の余分な工程が不要となる。さらに、扱いやすい希ガスをチャンバ内に導入すればよいため、装置の状態を安定に維持しやすく、歩留まりが良好となる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0005】
【特許文献1】特開２０１１－０９７０４１公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0006】
スパッタリングによりガリウム（Ｇａ）を窒化させた化合物膜などを成膜する成膜装置においては、成膜時に膜の結晶性を向上させるために、数１００℃程度まで加熱しつつ成膜を行う必要がある。加熱源としては、例えば、特許文献１のように基板を載置する回転テーブルから離隔させて固定配置するものがある。
【0007】
しかし、回転テーブルから離隔した位置から加熱する場合、チャンバ内は真空のため、ワークは主に輻射熱でしか加熱されない。すると、たとえ３０ｍｍ程度の近い距離であっても、必要な温度以上で加熱することが必要となる。例えば、ワークを６００℃まで加熱することが必要な場合、１０００℃で加熱することが必要となるため、高出力の加熱装置が必要となりコスト高となる。そこで、成膜する際に、ワークに対し効率のよい加熱が行える加熱源を有する成膜装置が求められていた。
【0008】
本発明は、上述のような課題を解決するために提案されたものであり、ワークを効率良く加熱しながら成膜できる成膜装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【0009】
上記の目的を達成するために、本実施形態の成膜装置は、内部を真空とすることが可能なチャンバと、前記チャンバ内に設けられ、複数のワークを保持し、円周の軌跡で循環搬送する回転テーブルと、成膜材料から成るターゲットと前記回転テーブルとの間に導入されるスパッタガスをプラズマ化するプラズマ発生器とを有し、前記回転テーブルにより循環搬送中の前記ワークに、スパッタリングにより前記成膜材料の粒子を堆積させて成膜する成膜部と、前記回転テーブルにより循環搬送中の前記ワークに、前記成膜部により堆積された膜を処理する膜処理部と、前記回転テーブルにおいて、回転軸以外の領域であって、前記成膜部及び前記膜処理部に対向する円環状の成膜領域に設けられ、個々の前記ワークが保持される複数の保持領域と、前記保持領域に配置された加熱部と、を有する。
【発明の効果】
【0010】
本発明の実施形態によれば、ワークを効率良く加熱しながら成膜できる成膜装置を提供できる。
【図面の簡単な説明】
【0011】
【図1】実施形態に係る成膜装置の構成を模式的に示す透視平面図である。
【図4】実施形態に係る成膜装置による処理のフローチャートである。
【図5】ＬＥＤの層構造の一例を示す断面図（Ａ）、バッファ層の拡大断面図（Ｂ）である。
【図6】実施形態の変形例を模式的に示す透視平面図である。
【発明を実施するための形態】
【0012】
成膜装置の実施形態について、図面を参照しつつ説明する。なお、図面は、各部材、各構成部を摸式的に示したものであり、その寸法や間隔等を正確に示したものではない。
［概要］
図１～図３に示す成膜装置１は、スパッタリングにより、成膜対象であるワーク１０上にＧａＮ（窒化ガリウム：Gallium Nitride）膜、ＡｌＮ（窒化アルミニウム：Aluminum Nitride）膜を形成する装置である。
［概要］
図１～図３に示す成膜装置１は、スパッタリングにより、成膜対象であるワーク１０上にＧａＮ（窒化ガリウム：Gallium Nitride）膜、ＡｌＮ（窒化アルミニウム：Aluminum Nitride）膜を形成する装置である。
【0013】
成膜対象となるワーク１０は、例えば、シリコン（Ｓｉ）ウェーハ、シリコンカーバイド（ＳｉＣ）ウェーハ、サファイヤ基板、ガラス基板である。
【0014】
成膜装置１は、チャンバ２０、搬送部３０、成膜部４０、膜処理部５０、表面処理部６０、移送室７０、冷却室８０、制御装置９０を有する。以下、これらを詳述する。
【0015】
成膜装置１は、内部を真空とすることが可能なチャンバ２０内で、搬送部３０によりワーク１０を搬送しながら、ワーク１０に成膜処理を行う成膜部４０、成膜部４０で成膜された膜に化学反応処理を行う膜処理部５０、成膜前のワーク１０あるいは成膜後のワーク１０の表面を処理する表面処理部６０の各部によって、各種処理を行う。また、ワーク１０をチャンバ２０に搬入及び搬出するための移送室７０、チャンバ２０内から搬出されたワーク１０を冷却する冷却室８０を有する。これらの各部は制御装置９０によって制御される。
【0016】
［チャンバ］
図２に示すように、チャンバ２０は内部を真空とすることが可能な容器である。チャンバ２０は円柱形状であり、円盤状の天面２０ａ、円盤状の底面２０ｂ、及び環状の側面２０ｃにより囲まれて形成されている。チャンバ２０の内部は、区切部２２によって複数区画に分けられている。区切部２２は、円柱形状の中心から放射状に配設された方形の壁板であり、天面２０ａから底面２０ｂに向けて延び、底面２０ｂには未達である。即ち、チャンバ２０の底面２０ｂ側には、チャンバ２０の円柱状の空間が確保されている。
図２に示すように、チャンバ２０は内部を真空とすることが可能な容器である。チャンバ２０は円柱形状であり、円盤状の天面２０ａ、円盤状の底面２０ｂ、及び環状の側面２０ｃにより囲まれて形成されている。チャンバ２０の内部は、区切部２２によって複数区画に分けられている。区切部２２は、円柱形状の中心から放射状に配設された方形の壁板であり、天面２０ａから底面２０ｂに向けて延び、底面２０ｂには未達である。即ち、チャンバ２０の底面２０ｂ側には、チャンバ２０の円柱状の空間が確保されている。
【0017】
この円柱状の空間には、ワーク１０を搬送する回転テーブル３１が配置されている。区切部２２の下端は、回転テーブル３１に載せられたワーク１０が通過する隙間を空けて、回転テーブル３１におけるワーク１０の載置面と対向している。区切部２２によって、成膜部４０によりワーク１０の処理が行われる処理空間４１が仕切られる。つまり、成膜部４０は、チャンバ２０よりも小さい処理空間４１を有している。区切部２２は、成膜部４０で用いられるスパッタガスＧ１がチャンバ２０内に拡散することを抑制する。成膜部４０においては、チャンバ２０よりも小さく仕切られた処理空間４１における圧力を調整すればよいため、圧力調整を容易に行うことができ、プラズマの放電を安定化させることができる。
【0018】
なお、チャンバ２０には排気口２１が設けられている。排気口２１には排気部２３が接続されている。排気部２３は配管及び図示しないポンプ、バルブ等を有する。排気口２１を通じた排気部２３による排気により、チャンバ２０内を減圧し、真空とすることができる。排気部２３は、酸素濃度を低く抑えるため、例えば、真空度が１０－４Ｐａになるまで排気する。
【0019】
［搬送部］
搬送部３０は、回転テーブル３１、モータ３２、断熱部３３、加熱部３４、回転接続部３５、遮熱部３６を有する。搬送部３０は、チャンバ２０内に設けられ、複数のワーク１０を保持し、ワーク１０を円周の軌跡である搬送経路Ｌに沿って循環搬送する。また、搬送部３０は、ワーク１０を加熱部３４で加熱する。
搬送部３０は、回転テーブル３１、モータ３２、断熱部３３、加熱部３４、回転接続部３５、遮熱部３６を有する。搬送部３０は、チャンバ２０内に設けられ、複数のワーク１０を保持し、ワーク１０を円周の軌跡である搬送経路Ｌに沿って循環搬送する。また、搬送部３０は、ワーク１０を加熱部３４で加熱する。
【0020】
回転テーブル３１は、チャンバ２０内に配置された円盤状の部材であり、側面２０ｃの内側と接触しない程度に大きく拡がっている。回転テーブル３１は、その円中心に設けられた挿入孔３１ａに、これと同軸の筒状の回転軸３１１が締結部材３１ｂを介して挿入されることにより支持されている。回転軸３１１の内部は中空の大気圧空間となっており、開口端である中心孔３１１ａを円形のプレート３１１ｂが覆うように固定されている。また、回転軸３１１は、チャンバ２０の底面２０ｂに設けられた貫通孔２０ｄを貫通して外部に突出し、気密となるように締結部材２０ｅによって底面２０ｂと締結されている。
【0021】
モータ３２は、チャンバ２０外に配置され、不図示のカップリング部材を介して回転軸３１１を回転させることにより、回転テーブル３１を連続的に所定の回転速度で回転させる。回転テーブル３１は、例えば、１～１５０ｒｐｍの速度で回転する。
【0022】
ワーク１０は、トレイ１１に載置されて、回転テーブル３１によって搬送される。トレイ１１は、回転テーブル３１に保持される板体である。トレイ１１には、吸収部材１２を介してワーク１０が載置される。
【0023】
吸収部材１２は、上面にワーク１０を載置する窪みを有する板体である。吸収部材１２は、その上下の面が露出するように、トレイ１１に嵌め込まれている。吸収部材１２は、加熱部３４からの熱を吸収し、ワーク１０の熱吸収波長の電磁波を発することでワーク１０の加熱効率を高める部材である。例えば、ワーク１０がサファイヤ基板の場合、吸収部材１２は、サファイヤ基板の熱吸収波長である約２μｍ～４μｍの中赤外線から遠赤外線の間の波長の電磁波を発する部材とする。この熱吸収波長の値は、ワーク１０をサファイヤ基板とした場合の値であり、他の材料を採用した場合、その採用した材料に適した波長の吸収部材１２を採用する。吸収部材１２は、黒色の板状部材である。例えば、カーボングラファイト（carbon graphite）、グラッシーカーボン（glassy carbon）を、吸収部材１２として用いる。耐熱性のある硬質の部材の表面を、黒色に塗布したものを吸収部材１２として用いてもよい。なお、色は黒色に限定する必要はない。つまり、ワーク１０の熱吸収波長を含む波長を有する塗料を塗布してもよく、部分的に吸収波長が異なる部材や塗料として、広範囲な熱吸収波長範囲としてもよい。
【0024】
さらに、本実施形態では、加熱対象であるワーク１０が加熱し難いサファイヤ基板であるため、吸収部材１２を利用している。ワーク１０の材質自体が、熱を吸収しやすいものであれば、吸収部材１２を設置する必要は無い。つまり、加熱部３４だけで、ワーク１０を所望の温度まで加熱可能であれば、吸収部材１２は必須ではない。
【0025】
回転テーブル３１には、図１に示すように、複数のワーク１０が成膜される成膜領域ＦＡが設けられている。成膜領域ＦＡは、図１の２点鎖線で示すように、平面方向から見て、回転テーブル３１において、回転軸３１１以外の領域であって、成膜部４０及び膜処理部５０に対向する円環状の領域である。成膜領域ＦＡには、個々のワーク１０が保持される保持領域ＨＡが、円周方向に等間隔で設けられている。
【0026】
保持領域ＨＡには、溝、穴、突起、治具、ホルダ等の保持部が設けられ、ワーク１０を載せたトレイ１１をメカチャック、粘着チャックによって保持する。ワーク１０は、例えば、トレイ１１上に複数配置され、保持領域ＨＡは、回転テーブル３１上に６０°間隔で６つ配設される。つまり、成膜装置１は、複数の保持領域ＨＡに保持された複数のワーク１０に対して一括して成膜することができるため、非常に生産性が高い。なお、トレイ１１を省略し、ワーク１０を回転テーブル３１の保持領域ＨＡに直接保持してもよい。
【0027】
断熱部３３は、図２に示すように、断熱性の材料により形成された板体であり、保持領域ＨＡに嵌め込まれて固定されている。断熱部３３としては、例えば、セラミクスを用いる。加熱部３４は、通電することにより発熱するヒータである。ヒータは抵抗加熱により発熱するものでも、電磁誘導加熱により発熱するものでもよい。加熱部３４は円形の板であり、断熱部３３上に嵌め込まれている。これにより、加熱部３４は、保持領域ＨＡにおける回転テーブル３１とワーク１０との間に配置され、断熱部３３は、加熱部３４と回転テーブル３１との間に配置される。加熱部３４は、少なくとも、ワーク１０が吸収部材１２上に配置される若しくはワーク１０がトレイ１１上に配置される範囲の大きさであれば良い。このため、加熱部３４は、必ずしもトレイ１１を含む大きさにする必要はない。以上のような断熱部３３及び加熱部３４は、保持領域ＨＡにそれぞれ配置される。
【0028】
ワーク１０が回転テーブル３１の保持領域ＨＡに載置されると、吸収部材１２の下側に加熱部３４の上面が対応するように配置される。つまり、図２に示すように、回転テーブル３１の下から断熱部３３、加熱部３４、吸収部材１２、ワーク１０の順に重なるように配置される。
【0029】
断熱部３３により、加熱部３４から発する熱が回転テーブル３１に逃げて、回転テーブル３１がダメージ（変形等）を受けることを抑制できる。また、回転テーブル３１の下から熱が放熱するのを抑えることができる。なお、加熱部３４は、トレイ１１の吸収部材１２を介してワーク１０を加熱する。但し、上記のように、吸収部材１２を省略して、加熱部３４がワーク１０に接触するように構成してもよい。つまり、加熱部３４は、ワーク１０に接して直接的に加熱しても、他の部材が介在して間接的に加熱してもよい。
【0030】
回転接続部３５は、ワーク１０とともに円周の軌跡で循環搬送される加熱部３４と電源とを電気的に接続するためのコネクタである。本実施形態の回転接続部３５は、回転電極部３５１と静止電極部３５２を有するスリップリングである。なお、回転接続部３５としては、ロータリーコネクタを用いることもできる。
【0031】
より具体的には、回転電極部３５１は、導電性の複数のリング電極３５１ａが、チャンバ２０の外の回転軸３１１に複数同軸に配置されている。各リング電極３５１ａは、回転軸３１１に設けられた孔を通って、回転軸３１１内からプレート３１１ｂの中心を通るケーブル３５１ｂ（正極線、負極線）によって加熱部３４に接続され、回転軸３１１とともに回転する。
【0032】
静止電極部３５２は、導電性の複数のブラシ電極３５２ａが、各リング電極３５１ａに接する位置に、回転軸３１１とは独立に固定された構成部である。ブラシ電極３５２ａは、ケーブル３５２ｂを介して制御部３５３に接続され、制御部３５３を介して電力供給及び制御がなされる。
【0033】
制御部３５３は、温度センサ、温度調節器、操作部を有する。温度センサは、加熱部３４の温度を検出し、検出温度値の信号を温度調節器に送る。温度調節器は、検出温度値と、予め設定された目標温度値とを比較して、操作部に操作信号を送る。操作部は、操作信号に基づいてブラシ電極３５２ａを介してリング電極３５１ａに電力を印加又は印加停止し、加熱部３４を昇温又は降温させる。このように制御部３５３は、フィードバック制御を行うことで加熱部３４の温度を制御する。温度センサは、例えば加熱部３４に接触し温度検知可能に設けられる熱電対とすることができる。操作部は、例えばＳＣＲ（Silicon Controlled Rectifier: シリコン制御整流子）のような電圧調整器とすることができる。
【0034】
ブラシ電極３５２ａの一部は、リング電極３５１ａの外周に押し当てられているため、摺動接点が形成されている。これにより、回転電極部３５１と静止電極部３５２が導通状態となり、回転軸３１１とともに回転電極部３５１が回転しても、リング電極３５１ａが常にブラシ電極３５２ａに接した状態が維持されるため、加熱部３４に電力を伝達できる。
【0035】
スリップリングである回転接続部３５が、チャンバ２０外に設けられているのは、ブラシ電極３５２ａとリング電極３５１ａの摺動接点における真空放電を避けるためである。また、図２では簡略化しているが、リング電極３５１ａ、ブラシ電極３５２ａに接続されたケーブル３５１ｂ、３５２ｂは、各加熱部３４に一対ずつ設けられ、各加熱部３４の温度は個別に制御可能となっている。
【0036】
遮熱部３６は、回転テーブル３１の各処理部に対峙する成膜領域ＦＡ側の反対側に、回転テーブル３１と間隔を空けて、成膜領域ＦＡに沿って配置されている。つまり、遮熱部３６は、回転テーブル３１の下面を離隔して覆うように配置されている。遮熱部３６は、複数の遮熱板３６ａを有する。遮熱板３６ａは、水平なリング状の板体である平板と、平板の外周縁を垂直に立ち上げた筒状の側板から成り、縦断面がＬ字形の金属製の部材である。なお、筒状の側板には、ワーク１０を回転テーブル３１に搬送するために、ロードロック部７１に対応する部分が切り抜かれることにより、搬送口が形成されている。遮熱板３６ａは、上下に間隔を空けて複数積層して配置され、支持脚３６ｂによってチャンバ２０の底面２０ｂに支持固定されている。遮熱板３６ａの中央の開口には、回転軸３１１が間隔を空けて挿通されている。
【0037】
このように、複数の遮熱板３６ａを、回転テーブル３１に近い位置から離隔する方向に重ねて配置することにより、真空中において、加熱部３４からの輻射熱を段階的に低減させて、チャンバ２０の底面２０ｂへの放熱を抑制することができる。チャンバ２０の底面２０ｂからの放熱が抑制されることで、チャンバ２０の底面２０ｂ及び側面２０ｃの内壁面、回転軸３１１の軸受け等の熱によるダメージを防止できる。なお、熱のダメージを抑制するために、遮熱板３６ａの他に反射板を設けて、チャンバ２０の底面２０ｂに加熱部３４から発せられる光が当たらないようにすることもできる。同様の光の反射の効果を得るために、遮熱板３６ａの表面に金メッキ処理をすることもできる。
【0038】
［成膜部］
成膜部４０は、プラズマを生成し、成膜材料から構成されるターゲット４２を該プラズマに曝す。これにより、成膜部４０は、プラズマに含まれるイオンをターゲット４２に衝突させることで叩き出されたターゲット４２を構成する粒子（以下、スパッタ粒子とする）をワーク１０上に堆積させて成膜を行う。成膜部４０は、成膜材料から成るターゲット４２と回転テーブル３１との間に導入されるスパッタガスＧ１をプラズマ化するプラズマ発生器とを有する。
成膜部４０は、プラズマを生成し、成膜材料から構成されるターゲット４２を該プラズマに曝す。これにより、成膜部４０は、プラズマに含まれるイオンをターゲット４２に衝突させることで叩き出されたターゲット４２を構成する粒子（以下、スパッタ粒子とする）をワーク１０上に堆積させて成膜を行う。成膜部４０は、成膜材料から成るターゲット４２と回転テーブル３１との間に導入されるスパッタガスＧ１をプラズマ化するプラズマ発生器とを有する。
【0039】
プラズマ発生器は、図２に示すように、ターゲット４２、バッキングプレート４３及び電極４４で構成されるスパッタ源と、電源部４６とスパッタガス導入部４９で構成される。
【0040】
ターゲット４２は、ワーク１０上に堆積されて膜となる成膜材料で構成された板状部材である。ターゲット４２は、回転テーブル３１に載置されたワーク１０の搬送経路Ｌに離隔して設けられている。ターゲット４２の表面は、回転テーブル３１に載置されたワーク１０に対向するように、チャンバ２０の天面２０ａに保持されている。ターゲット４２は例えば３つ設置される。３つのターゲット４２は、平面視で三角形の頂点上に並ぶ位置に設けられている。
【0041】
バッキングプレート４３はターゲット４２を保持する支持部材である。このバッキングプレート４３は各ターゲット４２を個別に保持する。電極４４は、チャンバ２０の外部から各ターゲット４２に個別に電力を印加するための導電性の部材であり、ターゲット４２と電気的に接続されている。各ターゲット４２に印加する電力は、個別に変えることができる。その他、スパッタ源には、必要に応じてマグネット、冷却機構などが適宜具備されている。
【0042】
電源部４６は、例えば、高電圧を印加するＤＣ電源であり、電極４４と電気的に接続されている。電源部４６は、電極４４を通じてターゲット４２に電力を印加する。尚、回転テーブル３１は、接地されたチャンバ２０と同電位であり、ターゲット４２側に高電圧を印加することにより、電位差が発生する。
【0043】
スパッタガス導入部４９は、図２に示すように、チャンバ２０にスパッタガスＧ１を導入する。スパッタガス導入部４９は、図示しないボンベ等のスパッタガスＧ１の供給源と、配管４８と、ガス導入口４７を有する。配管４８は、スパッタガスＧ１の供給源に接続されてチャンバ２０を気密に貫通してチャンバ２０の内部に延び、その端部がガス導入口４７として開口している。本実施形態のスパッタガス導入部４９は、処理空間４１の圧力が例えば０．３Ｐａ以上、１．０Ｐａ以下となるように、処理空間４１にスパッタガスＧ１を導入する。
【0044】
ガス導入口４７は、回転テーブル３１とターゲット４２との間に開口し、回転テーブル３１とターゲット４２との間に形成された処理空間４１に成膜用のスパッタガスＧ１を導入する。スパッタガスＧ１としては希ガスが採用でき、アルゴン（Ａｒ）ガス等が好適である。スパッタガスＧ１は、窒素（Ｎ）が含まれないガスであり、アルゴン（Ａｒ）単ガスとすることができる。
【0045】
このような成膜部４０では、スパッタガス導入部４９からスパッタガスＧ１を導入し、電源部４６が電極４４を通じてターゲット４２に高電圧を印加すると、回転テーブル３１とターゲット４２との間に形成された処理空間４１に導入されたスパッタガスＧ１がプラズマ化し、イオン等の活性種が発生する。プラズマ中のイオンは、ターゲット４２と衝突してスパッタ粒子を叩き出す。
【0046】
また、この処理空間４１を回転テーブル３１によって循環搬送されるワーク１０が通過する。叩き出されたスパッタ粒子は、ワーク１０が処理空間４１を通過するときにワーク１０上に堆積して、スパッタ粒子からなる膜がワーク１０上に形成される。ワーク１０は、回転テーブル３１によって循環搬送され、この処理空間４１を繰り返し通過することで成膜処理が行われていく。成膜部４０を１回通過する度に堆積する膜の膜厚は、膜処理部５０の処理レートにも依るが、例えば１～２原子レベル（５ｎｍ以下）程度の薄膜とすることができる。ワーク１０が複数回循環搬送されることで、膜の厚みが増し、ワーク１０上に所定の膜厚の膜が形成される。
【0047】
本実施形態では、成膜装置１は、複数（ここでは２つ）の成膜部４０を備え、成膜部４０は、チャンバ２０において、区切部２２によって区切られた２つの区画に設けられている。複数の成膜部４０は、成膜材料を選択的に堆積させることにより、複数の成膜材料の層からなる膜を形成する。特に、本実施形態では、異なる種類の成膜材料に対応するスパッタ源を含み、成膜材料を選択的に堆積させることにより、複数種類の成膜材料の層からなる膜を形成する。異なる種類の成膜材料に対応するスパッタ源を含むとは、すべての成膜部４０の成膜材料が異なる場合も、複数の成膜部４０で共通の成膜材料であるが、他がこれと異なる場合も含む。成膜材料を１種ずつ選択的に堆積させるとは、いずれか１種の成膜材料の成膜部４０が成膜を行う間、他の成膜材料の成膜部４０は成膜を行わないことをいう。
【0048】
本実施形態では、一方の成膜部４０のターゲット４２を構成する成膜材料は、ＧａとＧａＮを含む材料であり、ターゲット４２はワーク１０に堆積させるＧａ原子を含むスパッタ粒子の供給源となる。ターゲット４２は、ＧａＮと、窒素が欠乏した不完全なＧａＮ、すなわちＮ（窒素）との結合が欠損しているＧａ原子が含まれている。
【0049】
他方の成膜部４０のターゲット４２を構成する成膜材料は、Ａｌを含む材料であり、ターゲット４２はワーク１０に堆積させるＡｌ原子を含むスパッタ粒子の供給源となる。なお、Ｇａ原子を含むスパッタ粒子、Ａｌ原子を含むスパッタ粒子を供給可能なスパッタリング用のターゲット４２であれば、Ｇａ、Ａｌ、Ｎ（窒素）以外を含んでいても許容される。
【0050】
２つの成膜部４０を区別するため、ＧａとＧａＮを含む材料で構成されるターゲット４２を有する成膜部４０を、成膜部４０Ａ（ＧａＮ成膜部）とし、Ａｌを含む材料で構成されるターゲット４２を有する成膜部４０を、成膜部４０Ｂ（Ａｌ成膜部）とする。
【0051】
［膜処理部］
膜処理部５０は、プロセスガスＧ２が導入された処理空間５９内で誘導結合プラズマを生成し、当該プラズマ中の化学種と成膜部４０によってワーク１０上に堆積された膜とを化学反応させることで化合物膜を生成する。膜処理部５０は、チャンバ２０内において、成膜部４０が配置される区画以外の区画に配置されている。
膜処理部５０は、プロセスガスＧ２が導入された処理空間５９内で誘導結合プラズマを生成し、当該プラズマ中の化学種と成膜部４０によってワーク１０上に堆積された膜とを化学反応させることで化合物膜を生成する。膜処理部５０は、チャンバ２０内において、成膜部４０が配置される区画以外の区画に配置されている。
【0052】
導入されるプロセスガスＧ２は、例えば、酸素又は窒素を含む。プロセスガスＧ２は、酸素ガス又は窒素ガスの他、アルゴンガス等の不活性ガスを含んでいてもよい。本実施形態のプロセスガスＧ２は窒素を含むガスである。本実施形態の膜処理部５０は、窒素ガスを含むプロセスガスＧ２が導入された処理空間５９内で誘導結合プラズマを生成し、当該プラズマ中の窒素原子と成膜部４０によってワーク１０上に堆積された膜とを化学反応させることで窒化膜を生成する窒化処理部である。
【0053】
膜処理部５０は、図２に示すように、筒状体５１、窓部材５２、アンテナ５３、ＲＦ電源５４、マッチングボックス５５及びプロセスガス導入部５８により構成されるプラズマ発生器を有する。
【0054】
筒状体５１は、処理空間５９の周囲を覆う部材である。筒状体５１は、図１及び図２に示すように水平断面が角丸長方形状の筒であり、開口を有する。筒状体５１は、その開口が回転テーブル３１側に離隔して向かうように、チャンバ２０の天面２０ａに嵌め込まれ、チャンバ２０の内部空間に突き出る。この筒状体５１は、回転テーブル３１と同様の材質とする。
【0055】
この筒状体５１によって、膜処理部５０により窒化処理が行われる処理空間５９が仕切られて、プロセスガスＧ２がチャンバ２０内に拡散することが抑制される。つまり、膜処理部５０は、チャンバ２０よりも小さく、処理空間４１と離隔した処理空間５９を有している。チャンバ２０よりも小さい空間に仕切られた処理空間５９における圧力を調整すればよいため、圧力調整を容易に行うことができ、プラズマの放電を安定化させることができる。
【0056】
窓部材５２は、筒状体５１の水平断面と略相似形の石英等の誘電体の平板である。この窓部材５２は、筒状体５１の開口を塞ぐように設けられ、チャンバ２０内の窒素ガスを含むプロセスガスＧ２が導入される処理空間５９と筒状体５１の内部とを仕切る。なお、窓部材５２は、アルミナ等の誘電体であってもよいし、シリコン等の半導体であってもよい。
【0057】
処理空間５９は、膜処理部５０において、回転テーブル３１と筒状体５１の内部との間に形成される。この処理空間５９を回転テーブル３１によって循環搬送されるワーク１０が繰り返し通過することで窒化処理が行われる。
【0058】
アンテナ５３は、コイル状に巻回された導電体であり、窓部材５２によってチャンバ２０内の処理空間５９とは隔離された筒状体５１の内部空間に配置され、交流電流が流されることで電界を発生させる。アンテナ５３から発生させた電界が窓部材５２を介して処理空間５９に効率的に導入されるように、アンテナ５３は窓部材５２の近傍に配置されることが望ましい。アンテナ５３には、高周波電圧を印加するＲＦ電源５４が接続されている。ＲＦ電源５４の出力側には整合回路であるマッチングボックス５５が直列に接続されている。マッチングボックス５５は、入力側及び出力側のインピーダンスを整合させることで、プラズマの放電を安定化させる。
【0059】
プロセスガス導入部５８は、図２に示すように、処理空間５９にプロセスガスＧ２を導入する。プロセスガス導入部５８は、図示しないボンベ等のプロセスガスＧ２の供給源と、配管５７、ガス導入口５６を有する。配管５７は、プロセスガスＧ２の供給源に接続されて、チャンバ２０を気密に封止しつつ貫通してチャンバ２０の内部に延び、その端部がガス導入口５６として開口している。
【0060】
ガス導入口５６は、窓部材５２と回転テーブル３１との間の処理空間５９に開口し、プロセスガスＧ２を導入する。
【0061】
このような膜処理部５０では、ＲＦ電源５４からアンテナ５３に高周波電圧が印加される。これにより、アンテナ５３に高周波電流が流れ、電磁誘導による電界が発生する。電界は、窓部材５２を介して、処理空間５９に発生し、プロセスガスＧ２に誘導結合プラズマが発生する。このとき、窒素原子を含む窒素の化学種が発生し、ワーク１０上の膜に衝突することにより、膜を構成する原子と結合する。その結果、ワーク上の膜は窒化され、化合物膜として窒化膜が形成される。
【0062】
なお、成膜部４０Ａにおいて、ターゲット４２としてＧａＮを含む材料を使用しつつ、さらに窒化を行う膜処理部５０を設けるのは、以下の理由による。すなわち、Ｇａは融点が低く、常温常圧では液体状態のため、固体のターゲット４２とするためには、窒素（Ｎ）を含有させる必要がある。このため、単純にターゲット４２の窒素含有量を多くして、ターゲット４２のスパッタリングのみで成膜することも考えられる。
【0063】
ここで、成膜レートを向上させるためには、ＲＦ放電よりもＤＣ放電スパッタが好ましい。しかし、ターゲット４２に窒素を多く含めると、表面が絶縁物となってしまう。このように表面が絶縁物となったターゲット４２では、ＤＣ放電が生じない場合がある。
【0064】
つまり、ＧａＮのターゲット４２に含めることができる窒素量には限界があり、ターゲット４２中のＧａの窒化は不十分な状態に留まっている。つまり、ＧａＮを含むターゲット４２には、Ｎ（窒素）原子との結合が欠損しているＧａ原子が含まれている。
【0065】
成膜されたＧａＮ膜において窒素含有量が少なく窒素欠陥があると、膜の結晶性が悪くなり、平坦性が損なわれるため、足りない窒素を補填することが必要である。そこで、成膜部４０に導入されるスパッタガスＧ１に窒素ガスを添加してスパッタリングすることも考えられるが、ターゲット４２の表面が窒化され、表面が絶縁物となる恐れがある。そのため、足りない窒素を補うために、成膜部４０ＡはスパッタガスＧ１に十分な量の窒素ガスを添加できない。
【0066】
そこで、成膜部４０Ａで成膜されたＧａＮ膜において、足りない窒素を補填するために、成膜部４０Ａによる成膜後、さらに、膜処理部５０で窒化を行う。このような成膜時の窒化処理の結果、ワーク１０上の膜の窒素含有量を増やすことができ、窒素欠陥のないＧａＮ膜を形成することができる。
【0067】
［表面処理部］
表面処理部６０は、回転テーブル３１により循環搬送中のワーク１０の表面及び成膜部４０により堆積された膜の表面を処理する。表面処理部６０が行う処理は、成膜部４０により膜を堆積する前のワーク１０の表面に対する酸化膜除去、又は、ワーク上の形成途中の膜の表面の平坦化である。
表面処理部６０は、回転テーブル３１により循環搬送中のワーク１０の表面及び成膜部４０により堆積された膜の表面を処理する。表面処理部６０が行う処理は、成膜部４０により膜を堆積する前のワーク１０の表面に対する酸化膜除去、又は、ワーク上の形成途中の膜の表面の平坦化である。
【0068】
ワーク１０上の形成途中の膜とは、ワーク１０上に形成する所望の膜厚の膜に至るまでの膜であり、具体的には、膜処理部５０による処理が行われたワーク１０上の化合物膜、又は、成膜部４０により形成されたワーク１０上の膜である。換言すれば、搬送部３０は、ワーク１０が成膜部４０と膜処理部５０と表面処理部６０を通過するようにワーク１０を循環搬送する。これにより、表面処理部６０が、膜処理部５０による処理が行われたワーク１０上の化合物膜にイオンを照射する。あるいは、各部４０、５０、６０の搬送部３０による搬送方向において、成膜部４０、表面処理部６０、膜処理部５０の順で配置されている場合には、搬送部３０は、ワーク１０が成膜部４０と表面処理部６０と膜処理部５０を通過するようにワーク１０を循環搬送することにより、表面処理部６０が、成膜部４０により形成されたワーク１０上の膜にイオンを照射する。
【0069】
表面処理部６０は、チャンバ２０において、成膜部４０及び膜処理部５０が配置される区画以外の区画に配置されている。この表面処理部６０は、筒形電極６１、シールド６２、プロセスガス導入部６５及びＲＦ電源６６とで構成されるプラズマ発生器を備える。
【0070】
表面処理部６０は、図１及び図３に示すように、チャンバ２０の上部から内部にかけて設けられた箱型の筒形電極６１を備えている。筒形電極６１の形状は特に限定されないが、本実施形態では、平面視で略扇形となっている。筒形電極６１は底部に開口部６１ａを有している。開口部６１ａの外縁、すなわち筒形電極６１の下端は、回転テーブル３１上のワーク１０の上面に対して、わずかな隙間を介して対向している。
【0071】
筒形電極６１は、角筒状であり、一端に開口部６１ａを有し、他端は閉塞されている。筒形電極６１は、開口部６１ａを有する一端が回転テーブル３１に向かうように、チャンバ２０の天面に設けられた開口２１ａに絶縁部材６１ｃを介して取り付けられている。筒形電極６１の側壁はチャンバ２０の内部に延在している。
【0072】
筒形電極６１の、開口部６１ａと反対端には、外方へ張り出すフランジ６１ｂが設けられている。絶縁部材６１ｃが、フランジ６１ｂとチャンバ２０の開口２１ａの周縁との間に固定されることで、チャンバ２０の内部を気密に保っている。絶縁部材６１ｃは絶縁性があればよく、特定の材料に限定されないが、例えば、ＰＴＦＥ（ポリテトラフルオロエチレン）等の材料から構成することができる。
【0073】
筒形電極６１の開口部６１ａは、回転テーブル３１の搬送経路Ｌと向かい合う位置に配置される。回転テーブル３１は、搬送部３０として、ワーク１０を搭載したトレイ１１を搬送して開口部６１ａに対向する位置を通過させる。なお、回転テーブル３１の径方向におけるトレイ１１の大きさよりも、筒形電極６１の開口部６１ａの方が大きい。
【0074】
上述したように、筒形電極６１はチャンバ２０の開口２１ａを貫通し、一部がチャンバ２０の外部に露出している。この筒形電極６１におけるチャンバ２０の外部に露出した部分は、図３に示すように、ハウジング６１ｄに覆われている。ハウジング６１ｄによってチャンバ２０の内部の空間が気密に保たれる。筒形電極６１のチャンバ２０の内部に位置する部分、すなわち側壁の周囲は、シールド６２によって覆われている。
【0075】
シールド６２は、筒形電極６１と同軸の扇形の角筒であり、筒形電極６１よりも大きい。シールド６２はチャンバ２０に接続されている。具体的には、シールド６２はチャンバ２０の開口２１ａの縁から立設し、チャンバ２０の内部に向かって延びた端部は、筒形電極６１の開口部６１ａと同じ高さに位置する。シールド６２は、チャンバ２０と同様にカソードとして作用するので、電気抵抗の少ない導電性の金属部材で構成すると良い。シールド６２はチャンバ２０と一体的に成型しても良く、あるいはチャンバ２０に固定金具等を用いて取り付けても良い。
【0076】
シールド６２は筒形電極６１内でプラズマを安定して発生させるために設けられている。シールド６２の各側壁は、筒形電極６１の各側壁と所定の隙間を介して略平行に延びるように設けられる。隙間が大きくなりすぎると静電容量が小さくなったり、筒形電極６１内で発生したプラズマが隙間に入り込んだりしてしまうため、隙間はできるだけ小さいことが望ましい。ただし、隙間が小さくなり過ぎても、筒形電極６１とシールド６２との間の静電容量が大きくなってしまうため好ましくない。隙間の大きさは、プラズマの発生に必要とされる静電容量に応じて適宜設定すると良い。なお、図３は、シールド６２及び筒形電極６１の半径方向に延びる２つの側壁面しか図示していないが、シールド６２及び筒形電極６１の周方向に延びる２つの側壁面の間も、半径方向の側壁面と同じ大きさの隙間が設けられている。
【0077】
また、筒形電極６１にはプロセスガス導入部６５が接続されている。プロセスガス導入部６５は、配管の他、図示しないプロセスガスＧ３のガス供給源、ポンプ、バルブ等を有する。このプロセスガス導入部６５によって、筒形電極６１内にプロセスガスＧ３が導入される。プロセスガスＧ３は、処理の目的によって適宜変更可能である。例えば、プロセスガスＧ３は、アルゴンガスなどの不活性ガス、酸素ガス若しくは窒素ガス、又は、アルゴンガスに加えて酸素ガス若しくは窒素ガスを含んでいても良い。
【0078】
筒形電極６１には、高周波電圧を印加するためのＲＦ電源６６が接続されている。ＲＦ電源６６の出力側には整合回路であるマッチングボックス６７が直列に接続されている。ＲＦ電源６６はチャンバ２０にも接続されている。ＲＦ電源６６から電圧を印加すると、筒形電極６１がアノードとして作用し、チャンバ２０、シールド６２、回転テーブル３１、及びトレイ１１がカソードとして作用する。つまり、逆スパッタのための電極として機能する。このため、上記のように、回転テーブル３１、及びトレイ１１は導電性を有し、電気的に接続されるように接触している。
【0079】
マッチングボックス６７は、入力側及び出力側のインピーダンスを整合させることで、プラズマの放電を安定化させる。なお、チャンバ２０や回転テーブル３１は接地されている。チャンバ２０に接続されるシールド６２も接地される。ＲＦ電源６６及びプロセスガス導入部６５はともに、ハウジング６１ｄに設けられた貫通孔を介して筒形電極６１に接続する。
【0080】
プロセスガス導入部６５から筒形電極６１内にプロセスガスＧ３であるアルゴンガスを導入し、ＲＦ電源６６から筒形電極６１に高周波電圧を印加すると、容量結合プラズマが発生し、アルゴンガスがプラズマ化され、電子、イオン及びラジカル等が発生する。この発生させたプラズマ中のイオンをワーク１０上の形成途中の膜に照射する。
【0081】
すなわち、表面処理部６０は、一端に開口部６１ａが設けられ、内部にプロセスガスＧ３が導入される筒形電極６１と、筒形電極６１に対して高周波電圧を印加するＲＦ電源６６と、を有し、搬送部３０が開口部６１ａの直下にワーク１０を搬送して通過させることで、ワーク１０上に形成された膜に対してイオンを引き込み、イオン照射が行われる。表面処理部６０では、ワーク１０上に形成された膜にイオンを引き込むために、ワーク１０が載置されるトレイ１１と回転テーブル３１に負のバイアス電圧が印加される。
【0082】
表面処理部６０のような筒形電極６１を用いることで、トレイ１１や回転テーブル３１には高周波電圧を印加しなくとも、これらの部材はアース電位のまま、ワーク１０が載置されるトレイ１１と回転テーブル３１に所望の負のバイアス電圧を印加して、成膜された薄膜にイオンを引き込むことが可能となる。これにより、トレイ１１や回転テーブル３１に高周波電圧を印加する構造を追加したり、所望のバイアス電圧を得るために、アノードとなる電極の面積とカソードとなる電極を取り囲む他の部材の面積比を考慮したりする必要がなくなり、装置設計が容易となる。
【0083】
このため、ワーク１０上の形成途中の膜を平坦化するために、ワーク１０を移動させながら成膜とイオン照射を繰り返し行う場合であっても、簡易な構造で、ワーク１０上に形成された膜にイオンを引き込むことができる。
【0084】
筒形電極６１によって、チャンバ２０内において、表面処理部６０により表面処理が行われる処理空間６４が仕切られる。筒形電極６１によって、プロセスガスＧ３がチャンバ２０内に拡散することを抑制できる。つまり、表面処理部６０は、チャンバ２０よりも小さく、処理空間４１、５９と離隔した処理空間６４を有している。チャンバ２０よりも小さい空間に仕切られた処理空間６４における圧力を調整すればよいため、圧力調整を容易に行うことができ、プラズマの放電を安定化させることができる。なお、上記の成膜部４０、膜処理部５０、表面処理部６０の並び順及び数は特定のものには限定されない。循環搬送されるワーク１０に対して、所望の処理を行うことができれば良い。
【0085】
このように、膜処理部５０は、窒素ガスをプラズマ化して窒素原子を含む化学種を生成し、ワーク１０上に形成された膜と化学反応させることで、化合物膜を生成する機能を有する。膜処理部５０では、プラズマ密度の高い誘導結合プラズマを利用することで、当該プラズマ中の化学種と成膜部４０によってワーク１０上に形成された膜とを効率的に化学反応させることで化合物膜を生成することが可能である。
【0086】
表面処理部６０は、ワーク１０が載置されるトレイ１１と回転テーブル３１に負のバイアス電圧を印加して、ワーク１０上に形成された膜にイオンを引き込み、薄膜を平坦化する機能を有する。表面処理部６０では、筒形電極６１を利用することで、簡易にワーク１０上に形成された膜にイオンを引き込み、平坦化を行うことが可能である。
【0087】
［移送室］
移送室７０は、ゲートバルブＧＶ１、ＧＶ２を介して、ワーク１０をチャンバ２０に搬入及び搬出するための容器である。移送室７０は、図１に示すように、チャンバ２０に搬入される前のワーク１０が収容される内部空間を有する。移送室７０は、ゲートバルブＧＶ１を介してチャンバ２０に接続されている。移送室７０の内部空間には、図示はしないが、ワーク１０を搭載したトレイ１１をチャンバ２０との間で搬入、搬出するための搬送手段が設けられている。移送室７０は、図示しない真空ポンプ等の排気手段によって減圧されており、搬送手段によってチャンバ２０の真空を維持した状態で、未処理のワーク１０を搭載したトレイ１１をチャンバ２０内に搬入し、処理済みのワーク１０を搭載したトレイ１１を、チャンバ２０から搬出する。
移送室７０は、ゲートバルブＧＶ１、ＧＶ２を介して、ワーク１０をチャンバ２０に搬入及び搬出するための容器である。移送室７０は、図１に示すように、チャンバ２０に搬入される前のワーク１０が収容される内部空間を有する。移送室７０は、ゲートバルブＧＶ１を介してチャンバ２０に接続されている。移送室７０の内部空間には、図示はしないが、ワーク１０を搭載したトレイ１１をチャンバ２０との間で搬入、搬出するための搬送手段が設けられている。移送室７０は、図示しない真空ポンプ等の排気手段によって減圧されており、搬送手段によってチャンバ２０の真空を維持した状態で、未処理のワーク１０を搭載したトレイ１１をチャンバ２０内に搬入し、処理済みのワーク１０を搭載したトレイ１１を、チャンバ２０から搬出する。
【0088】
移送室７０には、ゲートバルブＧＶ２を介して、ロードロック部７１が接続されている。ロードロック部７１は、移送室７０の真空を維持した状態で、図示しない搬送手段によって、外部から未処理のワーク１０を搭載したトレイ１１を、移送室７０内に搬入し、処理済みのワーク１０を搭載したトレイ１１を、移送室７０から搬出する装置である。なお、ロードロック部７１は、図示しない真空ポンプ等の排気手段によって減圧される真空状態と、真空破壊される大気開放状態とが切り替わる。
【0089】
［冷却室］
冷却室８０は、チャンバ２０内から搬出されたワーク１０を冷却する。冷却室８０は、移送室７０に接続された容器を備え、移送室７０から搬出されたトレイ１１に搭載されたワーク１０を冷却する冷却手段を有する。冷却手段としては、例えば、冷却ガスを吹き付ける吹付部を適用できる。冷却ガスは、例えば、スパッタガスＧ１の供給源からのＡｒガスを用いることができる。高温の状態のワーク１０を大気中に搬出すると、ワーク１０上に酸化膜が形成される。この酸化膜は不要であるため、もし、酸化膜が形成されてしまうと、この酸化膜を除去する工程が必要になる。この工程を増やさないように、大気中で、ワーク１０の表面に酸化膜が形成されない温度まで下げるために、冷却室８０が設けられている。冷却する温度としては、酸化膜が形成されない温度、例えば、１００度以下であれば良く、８０度以下とすることが好ましい。なお、移送室７０の処理済みワーク１０を搭載したトレイ１１は、図示しない搬送手段によって、冷却室８０に搬入される。
冷却室８０は、チャンバ２０内から搬出されたワーク１０を冷却する。冷却室８０は、移送室７０に接続された容器を備え、移送室７０から搬出されたトレイ１１に搭載されたワーク１０を冷却する冷却手段を有する。冷却手段としては、例えば、冷却ガスを吹き付ける吹付部を適用できる。冷却ガスは、例えば、スパッタガスＧ１の供給源からのＡｒガスを用いることができる。高温の状態のワーク１０を大気中に搬出すると、ワーク１０上に酸化膜が形成される。この酸化膜は不要であるため、もし、酸化膜が形成されてしまうと、この酸化膜を除去する工程が必要になる。この工程を増やさないように、大気中で、ワーク１０の表面に酸化膜が形成されない温度まで下げるために、冷却室８０が設けられている。冷却する温度としては、酸化膜が形成されない温度、例えば、１００度以下であれば良く、８０度以下とすることが好ましい。なお、移送室７０の処理済みワーク１０を搭載したトレイ１１は、図示しない搬送手段によって、冷却室８０に搬入される。
【0090】
［制御装置］
制御装置９０は、排気部２３、スパッタガス導入部４９、プロセスガス導入部５８、６３、電源部４６、ＲＦ電源５４、６６、モータ３２、制御部３５３、移送室７０、ロードロック部７１、冷却室８０など、成膜装置１を構成する各種要素を制御する。この制御装置９０は、ＰＬＣ（Programmable Logic Controller）や、ＣＰＵ（Central Processing Unit）を含む処理装置であり、制御内容を記述したプログラムが記憶されている。
制御装置９０は、排気部２３、スパッタガス導入部４９、プロセスガス導入部５８、６３、電源部４６、ＲＦ電源５４、６６、モータ３２、制御部３５３、移送室７０、ロードロック部７１、冷却室８０など、成膜装置１を構成する各種要素を制御する。この制御装置９０は、ＰＬＣ（Programmable Logic Controller）や、ＣＰＵ（Central Processing Unit）を含む処理装置であり、制御内容を記述したプログラムが記憶されている。
【0091】
具体的に制御される内容としては、成膜装置１の初期排気圧力、ターゲット４２、アンテナ５３及び筒形電極６１への印加電力、スパッタガスＧ１、プロセスガスＧ２、Ｇ３の流量、導入時間及び排気時間、成膜時間、表面処理時間、加熱部３４の加熱温度、加熱時間、モータ３２の回転速度、冷却温度、冷却時間などが挙げられる。これにより、制御装置９０は、多種多様な成膜仕様に対応可能である。
【0092】
なお、制御装置９０は、制御部３５３を介して加熱部３４の加熱温度を制御する。加熱部３４の加熱温度は、ワーク１０が目標の温度まで段階的に上昇するように制御される。つまり、加熱部３４は、ワーク１０が段階的に温度上昇するように、温度調整可能に設けられている。「段階的に」とは、「徐々に」、「緩やかに」、「急激でない」と同義であり、加熱の開始から目標の温度に達するまでの時間が、ワーク１０の破損を防止できる程度の時間であることを意味する。また、制御装置９０は、加熱部３４の加熱温度をワーク１０の種類に応じて調整できる。そして、複数の加熱部３４の加熱温度を、個別に調整できる。これにより、サファイヤ基板、シリコンウェーハなど、異なる種類のワーク１０を回転テーブル３１に載置して、同時並行に処理することができる。
【0093】
［動作］
次に、制御装置９０により制御される成膜装置１の動作を説明する。なお、以下のように、成膜装置１により成膜を行う成膜方法も、本発明の一態様である。図４は、本実施形態の成膜装置１による成膜処理のフローチャートである。この成膜処理は、ワーク１０の上に、ＡｌＮ膜、ＧａＮ膜を交互に積層し、さらにＧａＮ層を形成する処理である。シリコンウェーハやサファイヤ基板は、ＧａＮとの結晶格子が異なるため、直接ＧａＮの膜を形成した場合、ＧａＮの結晶性が低下するという問題がある。このような結晶格子の不整合を解消するため、ＡｌＮ膜、ＧａＮ膜を交互に積層することにより、バッファ層を形成し、このバッファ層の上にＧａＮ層を形成する。成膜装置１は、例えば、横型のＭＯＳＦＥＴやＬＥＤの製造において、シリコンウェーハの上にバッファ層及びＧａＮ層を形成する場合に用いることができる。
次に、制御装置９０により制御される成膜装置１の動作を説明する。なお、以下のように、成膜装置１により成膜を行う成膜方法も、本発明の一態様である。図４は、本実施形態の成膜装置１による成膜処理のフローチャートである。この成膜処理は、ワーク１０の上に、ＡｌＮ膜、ＧａＮ膜を交互に積層し、さらにＧａＮ層を形成する処理である。シリコンウェーハやサファイヤ基板は、ＧａＮとの結晶格子が異なるため、直接ＧａＮの膜を形成した場合、ＧａＮの結晶性が低下するという問題がある。このような結晶格子の不整合を解消するため、ＡｌＮ膜、ＧａＮ膜を交互に積層することにより、バッファ層を形成し、このバッファ層の上にＧａＮ層を形成する。成膜装置１は、例えば、横型のＭＯＳＦＥＴやＬＥＤの製造において、シリコンウェーハの上にバッファ層及びＧａＮ層を形成する場合に用いることができる。
【0094】
例えば、図５（Ａ）は、ＬＥＤの積層構造を示し、シリコンのワーク１０の上に、バッファ層１０ａ、ｎチャネルを含むＧａＮ層１０ｂ、バッファ層１０ａ、ｐチャネルを含むＧａＮ層１０ｃ、発光層１０ｄ、透明導電膜１０ｅが積層されている。透明導電膜１０ｅは、ＩＴО（Indium Tin Oxid：酸化インジウムスズ）膜である。なお、電極については図示を省略している。また、図５（Ｂ）は、バッファ層１０ａを示す。
【0095】
まず、チャンバ２０内は、排気部２３によって排気口２１から排気されて、常に所定の圧力まで減圧されている。また、排気とともに、加熱部３４が加熱を開始する。同時に、回転テーブル３１が回転を開始する。回転する加熱部３４からの輻射によってチャンバ２０内が加熱される（ステップＳ０１）。排気とともに加熱することにより、チャンバ２０内の水分子や酸素分子などの残留気体の脱離が促進される。これにより、成膜時に残留気体が不純物として混入しにくくなり、膜の結晶性が向上する。Ｑ－Ｍａｓｓなどのガス分析装置によってチャンバ２０内の酸素濃度が所定値以下になったことを検出した後、回転テーブル３１の回転を停止する。
【0096】
ワーク１０を搭載したトレイ１１が、搬送手段によって、ロードロック部７１、ゲートバルブＧＶ２、移送室７０、ゲートバルブＧＶ１を介してチャンバ２０内に順次搬入される（ステップＳ０２）。このステップＳ０２においては、回転テーブル３１は、空の保持領域ＨＡを、順次、移送室７０からの搬入箇所に移動させる。各保持領域ＨＡは、搬送手段により搬入されたトレイ１１を、それぞれ個別に保持する。このようにして、ワーク１０を搭載したトレイ１１が、回転テーブル３１上の全ての保持領域ＨＡに載置される。
【0097】
再び回転テーブル３１が回転を開始するとともに、ワーク１０が加熱部３４によって加熱され、表面処理部６０によってワーク１０の表面の酸化膜が除去される（ステップＳ０３）。このとき、加熱部３４により吸収部材１２が加熱されることにより、吸収部材１２が、ワーク１０が吸収し易い波長の電磁波を発するので、各トレイ１１上のワーク１０の加熱が促進される。
【0098】
また、回転テーブル３１の回転によってワーク１０は、表面処理部６０の下を繰り返し通過する。表面処理部６０では、プロセスガス導入部６５から筒形電極６１内にプロセスガスＧ３を導入し、ＲＦ電源６６から筒形電極６１に高周波電圧を印加する。高周波電圧の印加によってプロセスガスＧ３がプラズマ化され、プラズマ中のイオンが開口部６１ａの下を通過するワーク１０の表面に衝突することで、ワーク１０の表面から酸化膜が除去される。
【0099】
予め実験等で求めた酸化膜が除去される所定の時間、表面処理部６０による処理が行われた後、成膜部４０Ｂと膜処理部５０によるＡｌＮ膜の成膜と、成膜部４０Ａと膜処理部５０によるＧａＮ膜の成膜とを交互に繰り返し行うことによるバッファ層の形成を行う。前述のように、成膜部４０Ａには、ＧａとＧａＮを含む材料で構成されるターゲット４２が取り付けられており、成膜部４０Ｂには、Ａｌを含む材料で構成されるターゲット４２が取り付けられている。
【0100】
まず、成膜部４０Ｂと膜処理部５０でワーク１０上にＡｌＮ膜を成膜する（ステップＳ０４）。即ち、スパッタガス導入部４９が、ガス導入口４７を通じて、成膜部４０Ｂの処理空間４１内にスパッタガスＧ１を供給する。スパッタガスＧ１は、Ａｌから構成されたターゲット４２の周囲に供給される。電源部４６は成膜部４０Ｂのターゲット４２に電圧を印加する。これにより、スパッタガスＧ１をプラズマ化させる。プラズマにより発生したイオンは、ターゲット４２に衝突してＡｌ原子を含むスパッタ粒子を叩き出す。
【0101】
未処理のワーク１０には、成膜部４０Ｂを通過する際に、表面にＡｌ原子を含むスパッタ粒子が堆積した薄膜が形成される。本実施形態では、成膜部４０Ｂを一回通過する毎に、Ａｌ原子１～２個を厚み方向に含み得るレベルの膜厚で堆積させることができる。
【0102】
回転テーブル３１の回転により成膜部４０Ｂを通過したワーク１０は、膜処理部５０を通過し、その過程で薄膜のＡｌ原子が窒化される。即ち、プロセスガス導入部５８がガス導入口５６を通じて窒素ガスを含むプロセスガスＧ２を供給する。窒素ガスを含むプロセスガスＧ２は、窓部材５２と回転テーブル３１に挟まれた処理空間５９に供給される。ＲＦ電源５４はアンテナ５３に高周波電圧を印加する。
【0103】
高周波電圧の印加により高周波電流が流れたアンテナ５３が発生させた電界は、窓部材５２を介して、処理空間５９に発生する。そして、この電界により、この空間に供給された窒素ガスを含むプロセスガスＧ２を励起させてプラズマを発生させる。プラズマによって発生した窒素の化学種は、ワーク１０上のＡｌの薄膜に衝突することにより、Ａｌ原子と結合し、十分に窒化されたＡｌＮ膜が形成される。
【0104】
回転テーブル３１の回転により膜処理部５０を通過し、ＡｌＮ膜が成膜されたワーク１０は、表面処理部６０に向かい、表面処理部６０にてＡｌＮ膜にイオンが照射される（ステップＳ０５）。すなわち、プロセスガス導入部６５が配管を通じてアルゴンガスを含むプロセスガスＧ３を供給する。このプロセスガスＧ３は、筒形電極６１と回転テーブル３１に囲まれた筒形電極６１内の空間に供給される。ＲＦ電源６６により筒形電極６１に電圧を印加すると、筒形電極６１がアノードとして作用し、チャンバ２０、シールド６２、回転テーブル３１、及びトレイ１１がカソードとして作用し、筒形電極６１内の空間に供給されたプロセスガスＧ３を励起させてプラズマを発生させる。更にプラズマによって発生したアルゴンイオンは、ワーク１０上に成膜されたＡｌＮ膜に衝突することにより、当該膜における疎の部分に粒子を移動させて、膜表面を平らにする。
【0105】
このように、ステップＳ０４～Ｓ０５では、稼働している成膜部４０Ｂの処理空間４１をワーク１０が通過することで成膜処理が行われ、稼働している膜処理部５０の処理空間５９をワーク１０が通過することで窒化処理が行われる。そして、稼働している表面処理部６０の筒形電極６１内の空間をワーク１０が通過することで、ワーク１０上に形成されたＡｌＮ膜が平坦化される。なお、「稼働している」とは、各部４０、５０、６０の処理空間においてプラズマを発生させるプラズマ生成動作が行われていることと同義とする。
【0106】
回転テーブル３１は、所定の厚みのＡｌＮ膜がワーク１０上に成膜されるまで、即ちシミュレーションや実験などで予め得られた所定の時間が経過するまで、回転を継続する（ステップＳ０６ Ｎо）。換言すると、所定の厚みのＡｌＮ膜が成膜されるまでの間、ワーク１０は成膜部４０と膜処理部５０とを循環し続ける。なお、Ａｌを原子レベルの膜厚で堆積させる毎に窒化を行うことが好ましいので、成膜と窒化のバランスがとれるように、成膜の速度、窒化の速度および回転テーブル３１の回転速度（各処理部の通過速度）を決定することが好ましい。例えば、回転テーブル３１の回転速度は、５０～６０ｒｐｍ程度の速度とする。
【0107】
所定の時間が経過したら（ステップＳ０６ Ｙｅｓ）、まず成膜部４０Ｂの稼働を停止させる。具体的には、電源部４６によるターゲット４２への電圧印加を停止する。
【0108】
次に、成膜部４０Ａと膜処理部５０でワーク１０上にＧａＮ膜を成膜する（ステップＳ０７）。そして、ＧａＮ膜の平坦化を行う（ステップＳ０８）。即ち、スパッタガス導入部４９による成膜部４０Ａのターゲット４２の周囲へのスパッタガスＧ１の供給、電源部４６による成膜部４０Ａのターゲット４２への電圧の印加により、成膜部４０Ａの処理空間４１内に供給されたスパッタガスＧ１をプラズマ化させる。プラズマにより発生したイオンは、ターゲット４２に衝突してＧａ原子を含むスパッタ粒子を叩き出す。
【0109】
回転テーブル３１の回転により成膜部４０Ａを通過したワーク１０は、膜処理部５０を通過し、その過程で薄膜のＧａ原子が窒化される。即ち、プロセスガス導入部５８がガス導入口５６を通じて窒素ガスを含むプロセスガスＧ２を供給する。窒素ガスを含むプロセスガスＧ２は、窓部材５２と回転テーブル３１に挟まれた処理空間５９に供給される。ＲＦ電源５４はアンテナ５３に高周波電圧を印加する。
【0110】
高周波電圧の印加により高周波電流が流れたアンテナ５３が発生させた電界は、窓部材５２を介して、処理空間５９に発生する。そして、この電界により、この空間に供給された窒素ガスを含むプロセスガスＧ２を励起させてプラズマを発生させる。プラズマによって発生した窒素の化学種は、ワーク１０上のＧａＮの薄膜に衝突することにより、Ｇａ原子と結合し、十分に窒化されたＧａＮ膜が形成される。
【0111】
回転テーブル３１の回転により膜処理部５０を通過し、ＧａＮ膜が成膜されたワーク１０は、表面処理部６０に向かい、表面処理部６０にてＧａＮ膜にイオンが照射される（ステップＳ０５）。ワーク１０上に成膜されたＧａＮ膜に衝突することにより、当該膜における疎の部分に粒子を移動させて、膜表面を平らにする。
【0112】
これによりＡｌＮ膜の表面に、Ｇａ原子を含むスパッタ粒子が堆積した薄膜が形成される。本実施形態では、成膜部４０を一回通過する毎に、Ｇａ原子１～２個を含み得るレベルの膜厚で堆積させることができる。
【0113】
このように、ステップＳ０６～Ｓ０７では、稼働している成膜部４０Ａの処理空間４１をワーク１０が通過することでＧａを含む膜の成膜処理が行われ、稼働している膜処理部５０の処理空間５９をワーク１０が通過することで窒化処理が行われてＧａＮ膜が形成される。そして、稼働している表面処理部６０の筒形電極６１内の空間をワーク１０が通過することで、ワーク１０上に形成されたＧａＮ膜が平坦化される。
【0114】
回転テーブル３１は、所定の厚みのＧａＮ膜がワーク１０上に成膜される時間として、シミュレーションや実験により得られた時間が経過したら、まず成膜部４０の稼働を停止させる。すなわち、所定の時間が経過したら（ステップＳ０９ Ｙｅｓ）、成膜部４０Ａの稼働を停止させる。具体的には、電源部４６によるターゲット４２への電圧印加を停止する。なお、Ｇａを原子レベルの膜厚で堆積させる毎に窒化を行うことが好ましいので、成膜と窒化のバランスがとれるように、成膜の速度、窒化の速度および回転テーブル３１の回転速度（各処理部の通過速度）を決定するのが好ましい。例えば、回転テーブル３１の回転速度は、５０～６０ｒｐｍ程度の速度とする。
【0115】
以上のようなＡｌＮ膜とＧａＮ膜の形成を、所定の積層数に達するまで繰り返す（ステップＳ１０ Ｎо）。所定の積層数に達した場合には（ステップＳ１０ Ｙｅｓ）バッファ層の形成を終了する。
【0116】
引き続いて、バッファ層に重ねて、さらにＧａＮ層を形成する（ステップＳ１１）。このＧａＮ層の形成は、上記のバッファ層におけるＧａＮ膜の形成と同様に行われる。但し、ＧａＮ層として設定された所定の厚みとなる時間で成膜を行う。
【0117】
以上のようなバッファ層、ＧａＮ層の形成後、上記のように成膜部４０Ａの稼動を停止させた後、膜処理部５０の稼働を停止させる（ステップＳ１２）。具体的には、ＲＦ電源５４によるアンテナ５３への高周波電力の供給を停止する。そして、回転テーブル３１の回転を停止させ、成膜されたワーク１０が載せられたトレイ１１を、搬送手段によって、移送室７０を介して冷却室８０に搬入し、ワーク１０を所定の温度まで冷却した後、ロードロック部７１から排出する（ステップＳ１３）。
【0118】
なお、上記の説明では、膜処理部５０や表面処理部６０は、バッファ層の成膜中（ステップＳ０４～Ｓ１１）の間は継続して稼働させるようにしているが、ステップＳ０４～Ｓ１１の各ステップが終わるごとに、膜処理部５０や表面処理部６０の稼働を停止させてもよい。この場合は、成膜部４０Ｂ、成膜部４０Ａの稼働停止後に、膜処理部５０の稼働を停止させる。これにより、ワーク１０に成膜された膜表面も十分な窒化を行うことができ、窒素欠陥のないＡｌＮ膜、ＧａＮ膜を得ることができる。
【0119】
［効果］
（１）実施形態の成膜装置１は、内部を真空とすることが可能なチャンバ２０と、チャンバ２０内に設けられ、複数のワーク１０を保持し、円周の軌跡で循環搬送する回転テーブル３１と、成膜材料から成るターゲット４２と回転テーブル３１との間に導入されるスパッタガスＧ１をプラズマ化するプラズマ発生器とを有し、回転テーブル３１により循環搬送中のワーク１０に、スパッタリングにより成膜材料の粒子を堆積させて成膜する成膜部４０と、回転テーブル３１により循環搬送中のワーク１０に、成膜部４０により堆積された膜を処理する膜処理部５０と、回転テーブル３１において、回転軸３１１以外の領域であって、成膜部４０及び膜処理部５０に対向する円環状の成膜領域ＦＡに設けられ、個々のワーク１０が保持される複数の保持領域ＨＡと、複数の保持領域ＨＡに設けられた加熱部３４と、を有する。
（１）実施形態の成膜装置１は、内部を真空とすることが可能なチャンバ２０と、チャンバ２０内に設けられ、複数のワーク１０を保持し、円周の軌跡で循環搬送する回転テーブル３１と、成膜材料から成るターゲット４２と回転テーブル３１との間に導入されるスパッタガスＧ１をプラズマ化するプラズマ発生器とを有し、回転テーブル３１により循環搬送中のワーク１０に、スパッタリングにより成膜材料の粒子を堆積させて成膜する成膜部４０と、回転テーブル３１により循環搬送中のワーク１０に、成膜部４０により堆積された膜を処理する膜処理部５０と、回転テーブル３１において、回転軸３１１以外の領域であって、成膜部４０及び膜処理部５０に対向する円環状の成膜領域ＦＡに設けられ、個々のワーク１０が保持される複数の保持領域ＨＡと、複数の保持領域ＨＡに設けられた加熱部３４と、を有する。
【0120】
従来のように、加熱源が回転テーブルから離隔して固定配置されている場合、回転するワークに対して加熱される時間が限られるため、加熱されるワークの温度は安定しない。これにより、所望の温度に加熱して、その温度に維持させることが難しい。しかし、本実施形態のように、回転テーブル３１の各保持領域ＨＡに加熱部３４を有することで、加熱部３４は、回転するワーク１０と一緒に回転しながらワーク１０を加熱することができる。これにより、加熱されるワーク１０の温度が低下することがなく、所望の温度に加熱させ、その温度に維持させることができる。
【0121】
また、回転テーブル３１の保持領域ＨＡ毎に設けられた加熱部３４が保持領域ＨＡに保持されたワーク１０を加熱するため、回転テーブル３１から離隔した位置から輻射熱のみによって加熱する場合と比べて、ワーク１０に必要な温度に比べて加熱部３４を過度に高温とする必要がなく、効率の良い加熱が可能となる。
【0122】
（２）加熱部３４と回転テーブル３１との間に、断熱部３３が設けられている。このため、加熱部３４からの熱が回転テーブル３１に伝達することが抑制されるので、回転テーブル３１が熱変形して、平坦度が損なわれることが防止される。
【0123】
例えば、回転テーブル３１は、ワーク１０が成膜部４０、膜処理部５０、表面処理部６０の下方を巡るように通過するため、直径が大きな円盤状であり、比較的低コストで強度及び耐熱性を得るために金属製となっている。すると、回転テーブル３１が加熱されると、熱変形し、回転テーブル３１の平坦度が損なわれる恐れがある。特に常温状態から６００°程度まで加熱するような大幅な温度変化が起こると塑性変形し、冷却しても平坦度が損なわれた状態のまま元に戻らない場合がある。平坦度が損なわれると、回転テーブル３１上のワーク１０と、成膜部４０、膜処理部５０、表面処理部６０に設けられた区切部２２との間の隙間の大きさが変わり、成膜部４０、膜処理部５０、表面処理部６０における圧力を一定に保てなくなり、各処理空間におけるプラズマ放電が不安定になる。また、成膜部４０において、ターゲット４２と回転テーブル３１上のワーク１０との位置（距離）関係が予め決められた距離から変わることにより、所望の成膜レートが得られなくなったり、膜厚が面内不均一になる恐れがある。また、回転テーブル３１の平坦度が損なわれて保持領域ＨＡの高さ位置や水平位置が変わることで、搬送手段によって移送室７０から保持領域ＨＡにワーク１０を受け渡す際に、予め決められた位置に受け渡したとしても位置ずれや回転テーブル３１との衝突が起こる可能性がある。
【0124】
一方、回転テーブル３１の全てを、セラミクスのような断熱材とすることはコスト的に現実的ではない。そこで、回転テーブル３１と加熱部３４との間に断熱部３３を設けて、回転テーブル３１との断熱を図ることで、コストを抑えつつ、回転テーブル３１上の保持領域ＨＡ以外への加熱を抑制している。
【0125】
（３）回転軸３１１には、回転テーブル３１により回転移動する加熱部３４に電力供給を可能する回転接続部３５が設けられている。このため、円周の軌跡で移動する各加熱部３４に、簡易な構造で電力を供給できる。
【0126】
（４）加熱部３４は、ワーク１０が目標の温度まで段階的に上昇するように、温度調整可能に設けられている。これにより、急激な温度上昇によってワーク１０が破損することが防止できる。例えば、回転テーブル３１にすべてのワーク１０がセットされた後、徐々に温度を上昇させる、つまり、加熱部３４の温度が緩やかに上昇するように制御を行うことにより、急激な温度上昇によるワーク１０の破損を防止できる。また、Ｇａの極性は温度によって変わるため、加熱部３４の温度調整によって、ワーク１０上に成膜された膜（Ｇａ）の結晶相を変化させることもできる。なお、加熱部３４は複数の保持領域ＨＡの個々のワーク１０が保持される領域に対応して複数設けられ、複数の加熱部３４は、個別に温度調整可能に設けられている。このため、処理対象となるワーク１０の種類、サイズ等に応じて、適切な温度で加熱できる。
【0127】
（５）回転テーブル３１の各処理部に対峙する成膜領域ＦＡ側の反対側に、回転テーブル３１と間隔を空けて、成膜領域ＦＡに沿って配置された遮熱部３６を有する。このため、加熱部３４からの輻射によるチャンバ２０の加熱が抑制される。チャンバ２０の内壁への熱吸収を抑制できるため、チャンバ２０の壁面の変形や、回転軸３１１の軸受けやシール部材などへの加熱によるダメージを防止できる。
【0128】
（６）ワーク１０はトレイ１１を介して回転テーブル３１に保持され、トレイ１１とワーク１０との間に、加熱部３４からの熱を吸収して電磁波を発する吸収部材１２が設けられている。このため、吸収部材１２から発する電磁波によって、ワーク１０を効率良く加熱することができる。例えば、ワーク１０がサファイヤ基板やガラス基板であっても、これが吸収する電磁波を発するので、効率良く加熱される。
【0129】
（７）回転テーブル３１により循環搬送中のワーク１０の表面及び膜の表面の少なくとも一方を処理する表面処理部６０を有する。このため、ワーク１０の表面、膜の表面の密着性を高めることができる。例えば、ワーク１０に酸化膜がついていると、その上に堆積された膜が剥がれ易い。膜の表面に凹凸があると、その上に堆積される膜の密着性が低下する。このため、表面処理部６０によってワーク１０の表面の酸化膜を除去したり、また、膜の表面を平坦化することで膜の密着性を高めることができる。チャンバ２０内で、あらかじめ複数のワーク１０をまとめて表面処理できるので、チャンバ２０外で個別に表面処理を行うよりも、スループットが向上する。さらに、加熱部３４による加熱と同時並行に表面処理を行うことができるため、全体の処理時間を短縮できる。
【0130】
［変形例］
本発明は、上記の実施形態には限定されない。上記の実施形態と基本的な構成は同様として、以下のような変形例も適用可能である。
本発明は、上記の実施形態には限定されない。上記の実施形態と基本的な構成は同様として、以下のような変形例も適用可能である。
【0131】
（１）上記の態様では、表面処理部６０をチャンバ２０内に設けていたが、図５に示すように、チャンバ２０の外に、さらに表面処理部６０Ｓを配置してもよい。この表面処理部６０Ｓは、表面処理部６０と同様に筒形電極６１、ＲＦ電源６６、プロセスガス導入部６５が設けられ、搬入されたワーク１０に対して、静止した状態で酸化膜除去処理を行うことができる。この態様では、チャンバ２０内でのワーク１０への成膜処理中に、チャンバ外で待機中のワーク１０の酸化膜除去処理を行うことができるので、チャンバ２０内での処理時間を短縮化できる。
【0132】
（２）遮熱板３６ａの形状や数等は、上記の態様には限定されない。遮熱部３６は、回転テーブル３１の下面を離隔して覆うように配置されていたが、回転テーブル３１の下面の保持領域ＨＡに対応する位置を覆うように、断面がコの字の円環状の遮熱板３６ａを積層して構成してもよい。また、遮熱板３６ａは側板と平板から構成される形状を例示したが、平板のみで構成されていても、遮熱効果は得られる。
【0133】
（３）上記実施形態では、加熱部３４は複数配置され、各リング電極３５１ａは、ケーブル３５１ｂによって加熱部３４に接続されるものとした。１つのリング電極３５１ａに対して接続される加熱部３４は１つであっても複数であってもよい。１つのリング電極３５１ａに対して加熱部３４を複数接続する場合は、例えば、複数の加熱部３４のうち、選択された複数の加熱部３４間を電気的に接続し、代表する加熱部３４のみにケーブル３５１ｂを介してリング電極３５１ａを接続する。これにより、加熱部３４の個数よりもリング電極３５１ａを少なくし、回転電極部３５１の長さを短くすることができる。その結果、回転電極部３５１が配置される回転軸１１１を短くすることができ、装置設置スペースの縮小や回転テーブル３１の回転安定性を図ることができる。
【0134】
（４）チャンバ２０内に設ける成膜部４０の種類や数、膜処理部５０、表面処理部６０の種類や数は、上記の態様には限定されない。成膜部４０を１つとしても、３つ以上としてもよい。膜処理部５０、表面処理部６０を複数としてもよい。例えば、成膜部４０を、成膜部４０Ａのみとして、ＧａＮ膜を形成する成膜装置１として構成してもよい。また、上記の成膜部４０に加えて、これと異種のターゲット材による成膜部４０を追加しても、同種のターゲット材料による成膜部４０を追加しても、膜処理部５０を追加してもよい。
【0135】
また、例えば、図６に示すように、ＩＴОの成膜材料となる酸化インジウムと酸化スズを含むターゲット４２を有する成膜部４０Ｃを追加して、ＩＴО膜をチャンバ２０内で成膜できるようにしてもよい。この場合、膜処理部５０において、窒素ガスを導入する代わりに酸素ガスを導入して、ＩＴＯ膜の酸化を補うようにしてもよい。また、例えば、成膜部４０Ａと成膜部４０Ｂと膜処理部５０を同時に稼働させて、ＧａとＡｌとＮとを含むＡｌＧａＮ（Aluminum Gallium Nitride）膜を成膜できるようにしてもよい。このＩｎＧａＮ膜は、図５（Ａ）に示したように、ＬＥＤの発光層１４として機能する。つまり、発光層１４についても、チャンバ２０内で成膜できる。
【0136】
（５）成膜部４０は、酸化ガリウム（Ｇａ２Ｏ３）を含む成膜材料の粒子を堆積させる成膜部を含み、膜処理部５０は、成膜部において堆積された成膜材料の粒子を酸化させる酸化処理部を含んでいてもよい。つまり、上記の成膜部４０Ａに代えて又はこれに追加してターゲット４２としてＧａ原子と酸素（Ｏ）を含む材料を使用する成膜部を設け、窒化処理部に代えて又はこれに追加して、プロセスガスＧ２として酸素を含むガスを使用する酸化処理部を設けてもよい。
【0137】
（６）上記の態様に加えて、成膜部４０として、ＩｎＮを含む成膜材料から成るターゲット４２を有する成膜部を有していてもよい。インジウム（Ｉｎ）単体は融点が低く、実際は固体のターゲット４２とするために窒素（Ｎ）を添加したＩｎＮターゲットとする。ＩｎＮターゲットが、窒素との結合が不十分なＩｎ原子を含むことは、上記と同様である。
【0138】
（７）上記の態様に加えて、成膜されたＧａＮ膜に対してｎ型またはｐ型不純物（ドーパント）を添加する不純物添加処理部を設けてもよい。この場合、循環搬送の経路上に、成膜部、窒化処理部、不純物添加処理部の順に並ぶように配置される。不純物添加処理部は、成膜部４０と同様の構成を備える。
【0139】
このような態様では、ＧａＮ膜の成膜時に、成膜部４０Ａ、膜処理部５０とともに、ＧａＮ層にＭｇイオンを添加したｐチャネル（ｐ型半導体）を含む層を成膜することができる。また、ＧａＮ膜の成膜時に、成膜部４０Ａ、膜処理部５０とともに、ＧａＮ層にＳｉイオンを添加したｎチャネル（ｎ型半導体）を含む層を成膜することができる。
【0140】
不純物添加処理部で添加されるｎ型不純物またはｐ型不純物は、上記で例示したものには限定されない。例えば、ｎ型不純物としては、ＧｅまたはＳｎも挙げられる。この場合、不純物添加処理部に設けられるターゲットを構成する成膜材料はＳｉの代わりにＧｅやＳｎを含む成膜材料を適用することができる。
【0141】
［他の実施形態］
本発明の実施形態及び各部の変形例を説明したが、この実施形態や各部の変形例は、一例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。上述したこれら新規な実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更、組み合わせを行うことができる。これら実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれるとともに、特許請求の範囲に記載された発明に含まれる。
本発明の実施形態及び各部の変形例を説明したが、この実施形態や各部の変形例は、一例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。上述したこれら新規な実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更、組み合わせを行うことができる。これら実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれるとともに、特許請求の範囲に記載された発明に含まれる。
【符号の説明】
【0142】
１ 成膜装置
１０ ワーク
１０ａ バッファ層
１０ｂ、１０ｃ ＧａＮ層
１０ｄ 発光層
１０ｅ 透明導電膜
１１ トレイ
１２ 吸収部材
２０ チャンバ
２０ａ 天面
２０ｂ 底面
２０ｃ 側面
２０ｄ 貫通孔
２０ｅ 締結部材
２１ 排気口
２１ａ 開口
２２ 区切部
２３ 排気部
３０ 搬送部
３１ 回転テーブル
３１ａ 貫通孔
３１ｂ 締結部材
３２ モータ
３３ 断熱部
３４ 加熱部
３５ 回転接続部
３６ 遮熱部
３６ａ 遮熱板
３６ｂ 支持脚
４０、４０Ａ、４０Ｂ、４０Ｃ 成膜部
４１ 処理空間
４２ ターゲット
４３ バッキングプレート
４４ 電極
４６ 電源部
４７ ガス導入口
４８ 配管
４９ スパッタガス導入部
５０ 膜処理部
５１ 筒状体
５２ 窓部材
５３ アンテナ
５４ ＲＦ電源
５５ マッチングボックス
５６ ガス導入口
５７ 配管
５８ プロセスガス導入部
５９ 処理空間
６０、６０Ｓ 表面処理部
６１ 筒形電極
６１ａ 開口部
６１ｂ フランジ
６１ｃ 絶縁部材
６１ｄ ハウジング
６２ シールド
６４ 処理空間
６５ プロセスガス導入部
６６ ＲＦ電源
６７ マッチングボックス
７０ 移送室
７１ ロードロック部
８０ 冷却室
９０ 制御装置
１００ 制御装置
３１１ 回転軸
３１１ａ 中心孔
３１１ｂ プレート
３５１ 回転電極部
３５１ａ リング電極
３５１ｂ ケーブル
３５２ 静止電極部
３５２ａ ブラシ電極
３５２ｂ ケーブル
３５３ 制御盤
１０ ワーク
１０ａ バッファ層
１０ｂ、１０ｃ ＧａＮ層
１０ｄ 発光層
１０ｅ 透明導電膜
１１ トレイ
１２ 吸収部材
２０ チャンバ
２０ａ 天面
２０ｂ 底面
２０ｃ 側面
２０ｄ 貫通孔
２０ｅ 締結部材
２１ 排気口
２１ａ 開口
２２ 区切部
２３ 排気部
３０ 搬送部
３１ 回転テーブル
３１ａ 貫通孔
３１ｂ 締結部材
３２ モータ
３３ 断熱部
３４ 加熱部
３５ 回転接続部
３６ 遮熱部
３６ａ 遮熱板
３６ｂ 支持脚
４０、４０Ａ、４０Ｂ、４０Ｃ 成膜部
４１ 処理空間
４２ ターゲット
４３ バッキングプレート
４４ 電極
４６ 電源部
４７ ガス導入口
４８ 配管
４９ スパッタガス導入部
５０ 膜処理部
５１ 筒状体
５２ 窓部材
５３ アンテナ
５４ ＲＦ電源
５５ マッチングボックス
５６ ガス導入口
５７ 配管
５８ プロセスガス導入部
５９ 処理空間
６０、６０Ｓ 表面処理部
６１ 筒形電極
６１ａ 開口部
６１ｂ フランジ
６１ｃ 絶縁部材
６１ｄ ハウジング
６２ シールド
６４ 処理空間
６５ プロセスガス導入部
６６ ＲＦ電源
６７ マッチングボックス
７０ 移送室
７１ ロードロック部
８０ 冷却室
９０ 制御装置
１００ 制御装置
３１１ 回転軸
３１１ａ 中心孔
３１１ｂ プレート
３５１ 回転電極部
３５１ａ リング電極
３５１ｂ ケーブル
３５２ 静止電極部
３５２ａ ブラシ電極
３５２ｂ ケーブル
３５３ 制御盤
【図1】
【図2】
【図3】
【図4】
【図5】
【図6】