WO2013145932A1 - 加熱機構、ならびに成膜装置および成膜方法 - Google Patents

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WO2013145932A1
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susceptor
microwave
chamber
processed
substrate
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竹腰　清
河西　繁
池田　太郎
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東京エレクトロン株式会社
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    • C23C—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL BY DIFFUSION INTO THE SURFACE, BY CHEMICAL CONVERSION OR SUBSTITUTION; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL
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    • C23C16/44—Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes characterised by the method of coating
    • C23C16/46—Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes characterised by the method of coating characterised by the method used for heating the substrate
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    • H05B—ELECTRIC HEATING; ELECTRIC LIGHT SOURCES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; CIRCUIT ARRANGEMENTS FOR ELECTRIC LIGHT SOURCES, IN GENERAL
    • H05B6/00—Heating by electric, magnetic or electromagnetic fields
    • H05B6/64—Heating using microwaves
    • H05B6/647—Aspects related to microwave heating combined with other heating techniques
    • H05B6/6491—Aspects related to microwave heating combined with other heating techniques combined with the use of susceptors
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    • H05B6/00—Heating by electric, magnetic or electromagnetic fields
    • H05B6/64—Heating using microwaves
    • H05B6/80—Apparatus for specific applications
    • H05B6/806—Apparatus for specific applications for laboratory use

Definitions

  • the present invention relates to a heating mechanism for heating an object to be processed to a high temperature of, for example, 1000 ° C., and a film forming apparatus and a film forming method for forming a film on a substrate by epitaxial growth or CVD at a high temperature of 1000 ° C. or higher.
  • Compound semiconductors such as SiC, GaN, and AlN are expected to realize energy saving and downsizing rather than Si, and are attracting attention as next-generation semiconductors. Because these compound semiconductor materials cannot be produced with high quality substrates, or the substrates themselves are very expensive, heteroepitaxial technology is adopted in which single crystals are grown on substrates that are readily available and have similar thermal expansion. Is done.
  • MOVPE metal organic epitaxial growth
  • non-contact heating is the mainstream in order to minimize the heat radiation amount.
  • a technique for heating by non-contact heating a technique using a halogen lamp is known.
  • a wafer as an object to be processed is placed on a susceptor made of graphite or the like, and from below the susceptor. It is disclosed that the wafer is heated by irradiation with lamp light.
  • one using electromagnetic induction heating is widely known.
  • the efficiency is poor when the emission wavelength of the lamp and the absorption wavelength of the object to be processed do not match, and in the case of a semiconductor wafer, the efficiency is as low as 30% or less. .
  • the magnetic material cannot be used because the Curie temperature is exceeded at 1000 ° C. or higher, so that the magnetic field lines diffuse. As a result, the efficiency is as low as 30% or less.
  • Such a problem is not limited to the case of epitaxial growth, but also exists when an amorphous or polycrystalline film is formed at a high temperature by a chemical vapor deposition (CVD) method.
  • CVD chemical vapor deposition
  • an object of the present invention is to provide a heating mechanism that can efficiently heat an object to be processed to a high temperature of 1000 ° C. or higher.
  • Another object of the present invention is to form a film while heating the substrate to be processed efficiently when a film is formed on the substrate to be processed while heating the substrate to be processed at a high temperature using a vapor phase raw material.
  • An object is to provide a film forming apparatus and a film forming method.
  • a heating mechanism for heating an object to be processed a mounting table for mounting the object to be processed, a microwave generation source for generating microwaves, and a microwave
  • a microwave irradiation unit that irradiates the mounting table with microwaves, and the mounting table has a mounting surface on which the object to be processed is mounted, and at least the mounting table described above.
  • a mounting base body comprising a conductor as a portion including a surface; and a heating layer including a carbon microcoil formed on a surface opposite to the mounting surface of the mounting base body described above.
  • the waveguide is designed such that microwaves traveling in a direction parallel to the heat generating layer are supplied to the heat generating layer from the opposite side of the mounting surface of the mounting table. Is supplied to the heat generating layer, the heat generating layer Heat, workpiece is heated via the mounting table body before by the heat, the heating mechanism is provided.
  • the conductor can be formed of graphite or silicon carbide.
  • it further includes a dielectric member provided so as to sandwich the heat generating layer with the mounting table main body, and the microwave from the microwave irradiating part passes through the dielectric member and enters the heat generating layer. It is preferable to be irradiated. Further, quartz can be suitably used as the dielectric member.
  • the mounting table main body When the dielectric member is used, the mounting table main body includes a flat surface portion having the mounting surface described above, and a side surface portion that extends from the flat surface portion and has a hook-shaped portion that supports the dielectric member.
  • the heat generating layer is formed on a surface of the planar portion opposite to the mounting surface, and the dielectric member is supported by the flange-shaped portion in a space surrounded by the planar portion and the side surface portion. It can be set as the structure arrange
  • the heating layer is preferably formed by applying a coating agent containing the carbon microcoil to the surface opposite to the mounting surface of the mounting table main body.
  • the waveguide further includes a vertical portion extending from the microwave generation source, and a parallel portion provided in parallel with the heat generation layer continuous to the vertical portion, and the heat generation layer is an upper surface of the parallel portion.
  • the microwaves can be TE-transmitted in the parallel part.
  • the waveguide has a vertical portion extending from the microwave generation source, and a parallel portion provided in parallel with the heat generating layer continuous to the vertical portion, and a long portion is provided on an upper surface of the parallel portion.
  • a plurality of slots are formed at a distance of ⁇ g / 2 (where ⁇ g is an effective wavelength of the microwave) and an interval of ⁇ g / 2, and the microwaves radiated from the slots can be TM-transmitted.
  • the waveguide has a vertical portion extending from the microwave generation source, and a parallel portion provided in parallel with the heat generating layer continuous to the vertical portion, and a long portion is provided on an upper surface of the parallel portion.
  • ⁇ g / 2 (where ⁇ g is the effective wavelength of the microwave), a plurality of slots are formed at intervals ⁇ g / 2, and the parallel portion is configured as a microstrip line or a strip line, whereby the microwave is transmitted to the TEM It can be configured to be transmitted.
  • a chamber for performing a film forming process on a substrate to be processed, a susceptor for mounting and heating the substrate to be processed in the chamber, and a film forming film A gas introduction mechanism for introducing gas into the chamber; an exhaust section for exhausting the interior of the chamber; a microwave generation source for generating a microwave; and a waveguide for guiding the microwave;
  • a microwave irradiating unit for irradiating a wave, and the susceptor includes a susceptor body having a conductor at least on a surface on which a substrate to be processed is placed, and a carbon microcoil formed on a back surface side of the susceptor body.
  • the microwave irradiating unit is supplied with microwaves traveling in a direction parallel to the heat generating layer from the back side of the susceptor to the heat generating layer.
  • the waveguide is designed, and the microwave is supplied to the heat generating layer so that the heat generating layer generates heat, and the heat causes the substrate to be processed to be heated to a temperature necessary for film formation through the susceptor body.
  • a film forming apparatus for forming a film by reacting the gas for film formation introduced into the chamber from the gas introduction mechanism on the surface of the substrate to be processed.
  • a chamber for performing a film forming process on the substrate to be processed, and a detachable susceptor for mounting and heating the substrate to be processed in the chamber A gas introduction mechanism for introducing a gas for film formation and a cleaning gas for cleaning the inside of the chamber into the chamber, an exhaust unit for exhausting the inside of the chamber, and a microwave for generating microwaves
  • the waveguide is designed so that microwaves traveling in a direction parallel to the heat generating layer are supplied from the surface side to the heat generating layer.
  • the back surface of the susceptor is irradiated with microwaves to cause the heat generating layer to generate heat, and the heat treatment heats the substrate to be processed through the susceptor body to a temperature necessary for film formation, while the gas introduction mechanism enters the chamber.
  • the introduced gas for film formation is allowed to react on the surface of the substrate to be processed, and when cleaning the chamber, the susceptor is removed and the inside of the chamber is removed from the microwave irradiation unit.
  • a film forming apparatus that performs cleaning by irradiating microwaves to the cleaning gas introduced from the gas introduction mechanism into the chamber.
  • the heat generating layer can be formed by applying a coating agent containing the carbon microcoil to the back side of the susceptor body.
  • the waveguide includes a vertical portion extending from the microwave generation source, and a parallel portion provided in parallel with the heat generating layer continuous to the vertical portion,
  • the heat generating layer may be configured as an upper surface of the parallel part, and the microwave may be transmitted by TE in the parallel part.
  • the waveguide includes a vertical portion extending from the microwave generation source, and a parallel portion provided in parallel with the heat generating layer continuous to the vertical portion, and has a length on an upper surface of the parallel portion.
  • a plurality of slots are formed at ⁇ g / 2 (where ⁇ g is the effective wavelength of the microwave) and the interval ⁇ g / 2, and the microwaves radiated from the slots can be transmitted in TM.
  • the waveguide has a vertical portion extending from the microwave generation source and a parallel portion provided in parallel with the heat generating layer continuous to the vertical portion, and has a length on an upper surface of the parallel portion.
  • ⁇ g / 2 (where ⁇ g is the effective wavelength of the microwave)
  • a plurality of slots are formed at an interval of ⁇ g / 2
  • the parallel part is configured as a microstrip line or a strip line, whereby the microwave is transmitted by TEM Can be configured.
  • a chamber for performing a film forming process on the substrate to be processed, and a detachable susceptor for mounting and heating the substrate to be processed in the chamber A gas introduction mechanism for introducing a gas for film formation and a cleaning gas for cleaning the inside of the chamber into the chamber, an exhaust unit for exhausting the inside of the chamber, and a microwave irradiation unit for irradiating microwaves
  • the susceptor includes at least a susceptor body on which a surface on which a substrate to be processed is placed is made of a conductor, and a heat generation layer formed on the back surface side of the susceptor body, Irradiates the back surface of the susceptor with microwaves from the microwave irradiation unit to generate heat in the heat generating layer, and the heat forms a substrate to be processed through the susceptor body.
  • a film forming apparatus that performs cleaning by irradiating microwaves from the microwave irradiation unit into the chamber with the susceptor removed, and converting the cleaning gas introduced into the chamber from the gas introduction mechanism into plasma. I will provide a.
  • the susceptor is configured such that a plurality of substrates to be processed are mounted, and the plurality of substrates to be processed are simultaneously subjected to film formation.
  • a rotation mechanism for rotating the susceptor is further provided, and the susceptor has a mounting portion on which the substrate to be processed is mounted in an annular shape.
  • the conductor constituting at least the surface of the susceptor body on which the substrate to be processed is placed is preferably graphite or silicon carbide.
  • the susceptor further includes a dielectric member provided on a back surface side of the heat generating layer, and microwaves from the microwave irradiation unit are transmitted through the dielectric member and irradiated to the heat generating layer. Is preferred.
  • the gas introduction mechanism has a shower head provided in an upper part of the chamber, and the exhaust part has an exhaust port provided in the shower head, It is preferable that the inside is exhausted upward via the exhaust port. Moreover, it is preferable that the said microwave irradiation part irradiates a microwave separately for every several zone of the said susceptor, and temperature control is possible for every said zone.
  • a chamber for performing a film formation process on a substrate to be processed, a susceptor for mounting and heating the substrate to be processed in the chamber, and a gas for film formation are provided.
  • the microwave is applied to the susceptor.
  • the susceptor includes a susceptor main body having a surface on which a substrate to be processed is placed and a carbon microcoil formed on the back side of the susceptor main body.
  • a film forming method for forming a predetermined film on a substrate to be processed by a film forming apparatus including: the microwave irradiation unit from the back surface side of the susceptor to the heat generating layer,
  • the waveguide is designed so that microwaves traveling in a direction parallel to the heat generating layer are supplied, and microwaves are irradiated from the microwave irradiating portion to the back surface of the susceptor to generate heat in the heat generating layer.
  • the substrate to be processed is heated to a temperature necessary for film formation via the susceptor body by the heat, and a gas for film formation is introduced into the chamber from the gas introduction mechanism, and the introduced film formation is performed.
  • a chamber for performing a film forming process on the substrate to be processed, and a detachable susceptor for mounting and heating the substrate to be processed in the chamber A gas introduction mechanism that introduces a gas for film formation and a cleaning gas for cleaning the inside of the chamber into the chamber, an exhaust unit for exhausting the inside of the chamber, and a micro that irradiates the susceptor with microwaves
  • the susceptor is covered by a film forming apparatus having at least a susceptor body on which a surface on which a substrate to be processed is placed is made of a conductor, and a heat generating layer formed on the back side of the susceptor body.
  • a film forming method for forming a predetermined film on a processing substrate wherein a microwave is irradiated from the microwave irradiation unit to a back surface of the susceptor to generate heat in the heating layer.
  • the substrate to be processed is heated to a temperature necessary for film formation via the susceptor body by the heat, and a gas for film formation is introduced into the chamber from the gas introduction mechanism.
  • a film for reacting a gas for heating on the surface of the substrate to be processed is formed.
  • the susceptor is removed, the cleaning gas is introduced into the chamber from the gas introduction mechanism, and the microwave irradiation is performed.
  • a film forming method in which microwaves are irradiated into the chamber from a part, the cleaning gas is turned into plasma, and the inside of the chamber is cleaned with the cleaning gas plasma.
  • the film forming apparatus is suitable when the temperature required for the film formation is 1000 ° C. or higher. Further, it is suitable when the film forming film is epitaxially grown by reacting the film forming gas on the surface of the substrate to be processed, and particularly suitable for heteroepitaxial growth.
  • FIG. 1 It is a schematic block diagram which shows the heating mechanism which concerns on the 1st Embodiment of this invention. It is a perspective view which shows the waveguide which has a parallel part which carries out TE transmission of a microwave. It is a perspective view which shows the waveguide which has a parallel part which carries out TM transmission of the microwave radiated
  • FIG. 1 It is a side view which shows the waveguide which provided the heat insulating material in the upper surface of the parallel part. It is a figure which shows the direction of the electric field E of TE transmission, the magnetic field H, and the electric current I.
  • FIG. It is a figure which shows the direction of the electric field E of TM transmission, the magnetic field H, and the electric current I.
  • FIG. It is a figure which shows the direction of the electric field E, the magnetic field H, and the electric current I of TEM transmission. It is a figure which shows the result of having simulated the electric field strength at the time of supplying the microwave (electromagnetic wave) which advances to a heat generating layer in a direction parallel to a heat generating layer according to this invention.
  • FIG. 1 is a schematic configuration diagram showing a heating mechanism according to the first embodiment of the present invention.
  • the heating mechanism 1 is for heating the object to be processed to a high temperature of 1000 ° C. or higher, and includes a mounting table 10 on which the object to be processed is mounted and a microwave irradiation unit 20 that irradiates the mounting table with microwaves. is doing.
  • the mounting table 10 is disposed in a chamber (not shown), and a mounting table body 11 having a mounting surface on which the object S is mounted, and a back surface side of the mounting table body 11 (opposite to the mounting surface). And a dielectric member 13 provided so as to sandwich the heat generating layer 12 between the mounting table main body 11.
  • the dielectric member 13 is not essential.
  • the object to be processed S is not particularly limited, and examples thereof include a semiconductor wafer and a substrate such as a flat panel display (FPD) substrate.
  • a semiconductor wafer and a substrate such as a flat panel display (FPD) substrate.
  • FPD flat panel display
  • the mounting table main body 11 has a flat surface portion 11a including a mounting surface and a side surface portion 11b having a bowl shape extending downward from the outer edge of the flat surface portion 11a, and is in a space surrounded by the flat surface portion 11a and the side surface portion 11b.
  • the dielectric member 13 is accommodated and supported by the hook-shaped portion 11c of the side surface portion 11b.
  • the heat generating layer 12 is formed on the back side of the flat portion 11a.
  • the side part 11b may be joined to the flat part 11a, and may be comprised integrally with the flat part 11a.
  • the mounting table main body 11 includes at least a portion including the mounting surface.
  • the whole may be composed of a conductor.
  • the conductor is preferably graphite or silicon carbide.
  • Graphite has not only heat resistance that can withstand 1000 ° C. or more, but also extremely high thermal conductivity. Silicon carbide also has high heat resistance and high thermal conductivity.
  • the heating layer 12 includes a carbon microcoil (CMC).
  • the heat generating layer 12 can be formed by applying a coating agent containing CMC.
  • the coating agent can be formed by dispersing CMC in a solvent and adding a binder or the like.
  • the coating thickness at this time can be as thin as about 1000 to 3000 ⁇ m.
  • CMC is a carbon fiber wound in a coil shape at a pitch of about 0.01 to 1 ⁇ m, and can be manufactured by thermal decomposition of acetylene.
  • a method for producing CMC is described, for example, in paragraph 0044 of JP-A-2005-167131.
  • CMC has a high dielectric constant and dielectric loss tangent (tan ⁇ ), and is known to have a property of absorbing electromagnetic waves very efficiently because of its fine coil shape. It absorbs the microwaves irradiated from above with a high absorption rate and generates heat.
  • the dielectric member 13 is made of, for example, quartz and has a function of transmitting the microwave irradiated from the microwave irradiation unit 20 and guiding it to the heat generating layer 12.
  • the microwave irradiation unit 20 irradiates microwaves from the side opposite to the mounting surface of the mounting table 10, and a housing (not shown) provided separately from the chamber in which the mounting table 10 is accommodated.
  • a microwave generation source 21 made of, for example, a magnetron and a waveguide 22 for guiding the microwave to the mounting table 10 are provided.
  • the waveguide 22 has a vertical portion 22 a extending vertically from the microwave generation source 21 toward the mounting table 10, and a parallel portion 22 b connected to the vertical portion 22 a and arranged in parallel to the mounting table 10. Yes.
  • the parallel part 22b has a circular tube shape corresponding to the mounting table 10.
  • the microwave irradiation unit 20 emits microwaves (electromagnetic waves) from the microwave generation source 21 through the vertical portions 22a and the horizontal portions 22b of the waveguide 22, and the microwaves (electromagnetic waves) are dielectrics.
  • the heat generation layer 12 is irradiated through the member 13.
  • the frequency of the microwave irradiated from the microwave irradiation unit 20 is 900 MHz to 20 GHz, and for example, 2.45 GHz can be used.
  • the parallel portion 22 b of the waveguide 22 is designed so that microwaves (electromagnetic waves) traveling in a direction parallel to the heat generating layer 12 are supplied to the heat generating layer 12. As a result, a current efficiently flows through the heat generating layer 12, and the heat generating layer 12 generates heat efficiently.
  • slots 23 having a length of ⁇ g / 2 are formed at intervals of ⁇ g / 2 on the upper surface of the parallel portion 22b of the waveguide 22.
  • the microwave (electromagnetic wave) traveling in the direction parallel to the heat generation layer 12 can also be supplied by TM transmission of the microwave (electromagnetic wave) radiated from the slot 23.
  • the parallel part 22 b may have a gap 24.
  • the position of the gap 24 is preferably a position of a node of a standing wave of current.
  • a slot 23 is formed on the upper surface of the parallel portion 22b of the waveguide 22 in the same manner as in FIG. 3, and a conductor layer 26 is formed in a circular tube shape with a dielectric 25 interposed therebetween.
  • microwaves electromagnétique waves
  • FIG. 6 an induced current flows through the conductor layer 26 by the microwave (electromagnetic wave) radiated from the slot 23, whereby an induced electric field E and an induced magnetic field H are formed and TEM transmission is performed.
  • a microwave (electromagnetic wave) traveling in a direction parallel to the layer 12 can be supplied to the layer 12.
  • a strip line may be used instead of the micro strip line.
  • a gap between the waveguide 22 and the mounting table 10 from the viewpoint of increasing the uniformity of heating by rotating the mounting table 10 and preventing the temperature from being lowered due to heat transfer.
  • a heat insulating material 27 such as foamed alumina can be provided on the upper surface of the waveguide 22 as shown in FIG.
  • the same effect can be obtained by using a heat insulating material such as foamed alumina as the dielectric 25.
  • the microwave irradiation unit 20 includes two or more microwave generation sources 21, each of which is provided with a waveguide 22, and a parallel part 22 b is provided.
  • the microwaves may be provided concentrically, and microwaves may be separately supplied from the two or more parallel portions 22b.
  • a microwave having a predetermined output is generated from the microwave generation source 21 of the microwave irradiation unit 20.
  • the generated microwave is supplied to the mounting table 10 through the vertical portion 22 a and the horizontal portion 22 b of the waveguide 22.
  • the irradiated microwave passes through the dielectric member 13 and reaches the heat generating layer 12.
  • the waveguide 22 has a vertical portion 22a and a parallel portion 22b, and the microwave traveling from the parallel portion 22b to the heat generating layer 12 including the CMC in a direction parallel thereto. Since (electromagnetic wave) is supplied, the microwave (electromagnetic wave) reflectance ⁇ at the heat generating layer 12 can be reduced to about 0.2 or less, and an induced current flows through the heat generating layer 12 by the absorbed microwave (electromagnetic wave). Induction heating.
  • FIG. 8 shows the case of TE 10 mode, which is the basic mode of TE transmission.
  • the direction of the electric field E is vertical
  • the direction of the magnetic field H is horizontal
  • pointing is a vector of these outer products. Since the vector direction is a direction along the parallel portion 22 b of the waveguide 22, the traveling direction of the microwave (electromagnetic wave) is a direction parallel to the heat generating layer 12.
  • the main direction of the current I is a direction parallel to the parallel portion 22b, but there is also a slightly perpendicular direction.
  • the vertical component of the current I is the displacement current.
  • electromagnetic waves slightly leak from the gap.
  • the leaked radiated power when the gap is 0.5 mm is about 1 mW / cm 2 , which is not a problem level.
  • FIG. 9 shows the case of the TM 11 mode, which is the basic mode of TM transmission.
  • the direction of the electric field E is the direction along the parallel part 22b of the waveguide 22, and the direction of the magnetic field H is a direction perpendicular thereto. Since the direction of the pointing vector, which is the vector of these outer products, is the direction along the parallel portion 22b of the waveguide 22, the traveling direction of the microwave (electromagnetic wave) is the direction parallel to the heat generating layer 12. Since the direction of the current I is a direction along the parallel portion 22b, a displacement current is present in the gap between the parallel portion 22b of the waveguide 22 and the heat generating layer 12 including CMC (or between the dielectric member 13). Does not flow.
  • FIG. 10 shows the case of TEM transmission.
  • the direction of the electric field E is the vertical direction
  • the direction of the magnetic field H is also the vertical direction
  • the electric field E and the magnetic field H are orthogonal to each other.
  • the traveling direction of the microwave is the direction parallel to the heat generating layer 12.
  • the direction of the current I is the direction along the parallel portion 22b, between the parallel portion 22b of the waveguide 22 and the heat generating layer 12 including the CMC (or between the dielectric member 13) as in the TM transmission. ) No displacement current flows through the gap.
  • the microwave (electromagnetic wave) traveling in the direction parallel to the heat generating layer 12 can be supplied to the heat generating layer 12, thereby causing the heat generating layer 12 to absorb the microwave (electromagnetic wave). Then, the heat generating layer 12 is induction-heated by the induced current flowing therein. Then, the heat is transmitted to the mounting table main body 11 (graphite, silicon carbide, etc.), and the object to be processed S is heated by the heat of the mounting table main body 11.
  • TM transmission and TEM transmission are preferable because they have less leakage of electromagnetic waves than TE transmission, but TM transmission is most preferable from the viewpoint of ease of manufacturing.
  • the heating temperature at this time can be controlled by controlling the output of the microwave, and can be controlled to a predetermined temperature of 1000 ° C. or higher.
  • the microwaves that have not been absorbed by the CMC reach the mounting table main body 11, but since the at least the mounting surface of the mounting table main body 11 is formed of a conductor, the microwaves are reflected without being transmitted. Therefore, it is difficult for microwaves to reach the processing space in the chamber where the object to be processed S exists. For this reason, it can suppress that a microwave affects the process of the to-be-processed object S.
  • CMC has a high dielectric constant and tan ⁇ , and has a fine coil shape, so that the absorption efficiency of microwaves (electromagnetic waves) is high. Further, the magnetron used as the microwave generation source 21 can expect an efficiency of about 70%. For this reason, the to-be-processed object S can be heated very efficiently. Further, by using a conductor having a high thermal conductivity as a conductor constituting the mounting surface of the mounting table main body 11, the supplied heat can be conducted quickly, and the temperature uniformity of the workpiece S can be increased. . In particular, since graphite and silicon carbide are materials having extremely high thermal conductivity, the supplied heat can be conducted very quickly, and the temperature uniformity of the workpiece S can be made extremely high.
  • CMC was applied to an insulator such as a crucible.
  • the conductor reflects microwaves (electromagnetic waves), it is said that efficient heating cannot be performed. No CMC layer has been used.
  • a heat generating layer 12 containing CMC is applied to the mounting table body 11 having at least a mounting surface made of a conductor, and microwaves (electromagnetic waves) are irradiated from the heat generating layer 12 side.
  • microwaves electromagnétique waves
  • the waveguide 22 so that the microwave (electromagnetic wave) traveling in the direction parallel to the heat generating layer 12 is supplied, the absorption of the microwave (electromagnetic wave) to the heat generating layer 12 is remarkably increased.
  • the heat-generating layer 12 is induction-heated by reducing the reflection of microwaves, and the mounting table body 11 as a conductor can be efficiently heated by the heat.
  • FIG. 11 shows the result of simulating the electric field strength when microwaves (electromagnetic waves) are radiated through the vertical portion 22a and the parallel portion 22b of the waveguide 22.
  • FIG. Here, the electric field intensity at the gap position between the parallel portion 22b and the heat generating layer (CMC) 12 and the central position of the heat generating layer (CMC) 12 is shown. As shown in this figure, it can be seen that the electric field strength is high in the portion corresponding to the parallel portion 22b at any position.
  • FIG. 12 shows the result of simulating the current distribution on the surface of the heat generating layer (CMC) 12 in the case of TE transmission
  • FIG. 13 shows the current distribution on the surface of the heat generating layer (CMC) 12 in the case of TM transmission. This shows the result of simulation.
  • CMC heat generating layer
  • a carbon microcoil having extremely high microwave absorption is used as the heat generation layer, and microwaves traveling in a direction parallel to the heat generation layer are supplied to the heat generation layer. Since the waveguide is designed and the microwave is supplied to the heat generating layer, the heat generating layer generates heat, and the heat is applied to the object to be processed through the mounting table main body.
  • the object to be treated can be heated to a high temperature of 1000 ° C. or higher extremely efficiently.
  • the conductor constituting at least the mounting surface of the mounting table body reflects the microwave and does not affect the processing space of the object to be processed.
  • the supplied heat is quickly conducted, and the temperature uniformity of the object to be processed can be increased.
  • the thermal conductivity is extremely high, and the temperature uniformity of the object to be processed can be made extremely high.
  • the heat generating layer is formed by applying a coating agent containing CMC.
  • the dielectric member is provided so as to be supported by the hook-shaped portion of the side surface portion of the mounting table main body, but is not limited thereto.
  • quartz is used as the dielectric member, other dielectrics such as an organic resin may be used. Further, the dielectric member need not be provided.
  • the microwave irradiation method is not limited to this embodiment.
  • FIG. 14 is a longitudinal sectional view showing a film forming apparatus according to an embodiment of the present invention
  • FIG. 15 is a transverse sectional view thereof.
  • a film forming apparatus 100 includes a substantially cylindrical chamber 101 configured to be airtight, and a susceptor (mounting table) on which a plurality of substrates (wafers) W are mounted in the chamber 101.
  • a shower head 103 that is a gas introduction mechanism for introducing gas into the chamber 101
  • a gas supply system 104 that supplies gas to the shower head 103
  • an exhaust unit 105 that exhausts the interior of the chamber
  • a susceptor 102 A rotation mechanism 106 that rotates, a microwave irradiation unit 107 that irradiates microwaves from the back surface side of the susceptor 102, and a control unit 108 that controls each component of the film forming apparatus 100 are provided.
  • an opening 111 into which the shower head 103 is inserted is formed at the top, and a loading / unloading port 113 for loading and unloading the substrate W to be processed is formed on the side thereof.
  • the loading / unloading port 113 can be opened and closed by a gate valve 114.
  • An annular projecting portion 115 projecting downward is formed on the bottom 112 of the chamber 101.
  • the protrusion 115 is formed with an annular recess 116 for inserting a later-described rotating levitating body.
  • the susceptor 102 includes a susceptor main body 121 having a disc shape having a mounting portion 121a on which a plurality of substrates (in this example, seven as shown in FIG. 15) to be processed W are mounted in an annular shape, and the susceptor main body.
  • An annular side wall 122 formed to extend downward from the peripheral edge of the lower surface 121, a heat generation layer 123 formed at a portion corresponding to the mounting portion 121 a on the back side of the susceptor body 121, and the susceptor body 121
  • a dielectric member 124 having a disk shape is provided below the susceptor main body 121 while being supported by the side wall portion 122.
  • the dielectric member 124 is not essential.
  • the susceptor body 121 has at least a surface portion made of a conductor, preferably graphite or silicon carbide. As described in the first embodiment, graphite has sufficient heat resistance even at 1000 ° C. or higher, and has extremely high thermal conductivity, and is therefore optimal for uniform heating at high temperatures. The same can be said for silicon carbide. Of course, the entire susceptor body 121 may be a conductor (graphite or silicon carbide).
  • the heat generating layer 123 includes a carbon microcoil (CMC) similarly to the heat generating layer 12 of the first embodiment.
  • the heat generating layer 123 can be formed by applying a coating agent containing CMC.
  • the coating agent can be formed by dispersing CMC in a solvent and adding a binder or the like.
  • the coating thickness at this time can be as thin as about 1000 to 3000 ⁇ m.
  • CMC is a carbon fiber wound in a coil shape at a pitch of about 0.01 to 1 ⁇ m, and can be manufactured by thermal decomposition of acetylene or the like.
  • CMC is known to have a high relative dielectric constant and dielectric loss tangent (tan ⁇ ) and to have a property of absorbing electromagnetic waves extremely efficiently due to its fine coil shape.
  • the microwaves irradiated from 107 absorb heat at a high absorption rate and generate heat.
  • the dielectric member 124 is made of quartz, for example, and has a function of transmitting the microwave irradiated from the microwave irradiation unit 107 and guiding it to the heat generating layer 123.
  • a shower head 103 as a gas introduction mechanism is fitted so as to face the susceptor 102 through an opening 111 formed in the upper part of the chamber 101.
  • the shower head 103 has a cylindrical shape and has a shower plate 131 at the bottom.
  • a first plate 132 and a second plate 133 are provided from above at an interval in parallel with the shower plate 131.
  • a space between the first plate 132 and the second plate 133 is a first space 134, and a space between the second plate 133 and the shower plate 131 is a second space 135.
  • a first gas supply pipe 141 of a gas supply system 104 to be described later is inserted into the first space 134, and a plurality of gas passages 136 connected to the first space 134 extend to the shower plate 131.
  • the gas passage 136 is connected to a plurality of first gas discharge holes 131 a formed in the shower plate 131.
  • a second gas supply pipe 142 of a gas supply system which will be described later, is inserted into the second space 135, and a plurality of second spaces formed in the shower plate 131 are inserted into the second space 135. Gas discharge holes 131b are connected.
  • the gas supplied from the first gas supply pipe 141 to the first space 134 is discharged into the chamber 101 through the gas passage 136 and the first gas discharge hole 131a.
  • the gas supplied from the second gas supply pipe 142 to the second space 135 is discharged from the second gas discharge hole 131b.
  • the shower plate 131 has a cooling water passage 137 formed therein, and the shower head 103 is cooled by circulating cooling water through a cooling water pipe 138 connected to the cooling water passage 137.
  • the gas supply system 104 includes the first gas supply pipe 141 and the second gas supply pipe 142 described above, and three branch pipes 143, 144, and 145 branch from the first gas supply pipe 141. Two branch pipes 146 and 147 are branched from the second gas supply pipe 142. A supply source of a predetermined gas is connected to each of the branch pipes. Trimethyl gallium (TMGa) gas as a Ga raw material, trimethyl indium (TMIn) gas as an In raw material, is H 2 gas is supplied as a cleaning gas, the branch pipe 146, 147, ammonia respectively a nitriding gas (NH 3) gas, H 2 gas as a cleaning gas are supplied.
  • TMGa Trimethyl gallium
  • TMIn trimethyl indium
  • NH 3 nitriding gas
  • TMGa gas, TMIn gas, and H 2 gas are supplied to the first gas supply pipe 141, and these gases are supplied from the first gas supply pipe 141 to the first space 134 in the shower head 103.
  • the gas is discharged into the chamber 101 from the first gas discharge hole 131 a of the shower plate 131.
  • NH 3 gas and H 2 gas are supplied to the second gas supply pipe 142, and these gases are supplied from the second gas supply pipe 142 to the second space 135 in the shower head 103, and are used as a shower plate.
  • the gas is discharged into the chamber 101 from the second gas discharge hole 131b of 131. That is, the raw material gases TMGa and TMIn and the nitriding gas NH 3 gas are discharged separately without being mixed in the shower head 103, and react on the substrate W to be processed.
  • the exhaust portion 105 includes a first exhaust port 151 extending upward from the center of the shower plate 131 of the shower head 103, a second exhaust port 152 having an annular shape extending upward from the peripheral portion of the shower plate 131, An exhaust pipe 153 to which the exhaust port 151 and the second exhaust port 152 are connected, and an exhaust mechanism 154 that is provided in the exhaust pipe 153 and includes a pressure adjustment valve, a vacuum pump, and the like. Thereby, the processing space in the chamber 101 is exhausted from above.
  • a plurality of rotating mechanisms 106 are arranged outside the protruding portion 115 so as to face the outer surface of the rotating levitating body 161 and the rotating levitating body 161 having a circular tube shape inserted into the annular concave portion 116 of the bottom portion 112 in the chamber 101.
  • the rotating electromagnet 162 is provided.
  • a plurality of ferromagnetic bodies 163 are provided at a height position corresponding to the rotating electromagnet 162 of the rotating levitated body 161.
  • the rotating levitated body 161 is rotated by the rotating electromagnet 162 in a state of being levitated by a levitating electromagnet (not shown).
  • the susceptor 102 can be attached to and detached from the rotating levitation body 161.
  • the susceptor 102 is attached to the rotating levitation body 161, and the susceptor 102 is also rotated by rotating the rotating levitation body 161. ing. Further, the susceptor 102 is removed from the rotating levitated body 161 during cleaning.
  • a position sensor 164 is provided below the protrusion 115.
  • the position sensor 164 detects the vertical position of the rotating levitated body 161 through a window 165 provided at the bottom of the protruding portion 115.
  • a position sensor for detecting the horizontal position of the rotating levitated body 161 is also provided.
  • the microwave irradiation unit 107 is for irradiating the susceptor 102 with microwaves during the film forming process to heat the substrate W to be processed, and the first microwave that irradiates the outer periphery of the susceptor 102 with microwaves.
  • the first microwave irradiation mechanism 171 includes a microwave generation source 173 that generates a microwave, for example, a magnetron, and a waveguide 174 that guides the microwave to the susceptor 102.
  • the waveguide 174 includes a vertical portion 174a extending upward from the microwave generation source 173, and a parallel portion 174b having a circular tube shape extending in parallel from the upper end portion of the vertical portion 174a along the outer peripheral portion of the susceptor 102.
  • the second microwave irradiation mechanism 172 includes a microwave generation source 176 made of, for example, a magnetron that generates a microwave, and a waveguide 177 that guides the microwave to the susceptor 102.
  • the waveguide 177 includes a vertical portion 177 a extending upward from the microwave generation source 176, and a parallel portion 177 b forming an annular shape extending in parallel from the upper end portion of the vertical portion 177 a along the inner peripheral portion of the susceptor 102.
  • the parallel portions 174b and 177b are designed such that microwaves (electromagnetic waves) traveling in a direction parallel to the heat generating layer 123 are supplied to the heat generating layer 123. As a result, current efficiently flows through the heat generating layer 123, and the heat generating layer 123 generates heat efficiently.
  • the length ⁇ g / 2 (where ⁇ g is the microwave length)
  • Slots 175 and 178 (which are effective wavelengths) are formed at intervals of ⁇ g / 2, and microwaves (electromagnetic waves) radiated from the slots 175 and 178 are TM-transmitted.
  • the parallel portions 174b and 177b have gaps 174c and 177c.
  • the positions of the gaps 174c and 177c are preferably the positions of the nodes of the standing wave of the current. Inserted into these gaps 174c and 177c are a temperature sensor 179a for measuring the temperature of the portion corresponding to the outer peripheral portion of the susceptor 102 and a temperature sensor 179b for measuring the temperature of the portion corresponding to the inner peripheral portion of the susceptor 102. .
  • the outputs of the first microwave irradiation mechanism 171 and the second microwave irradiation mechanism 172 are controlled, so that the outer peripheral portion and the inner peripheral portion of the susceptor 102 These two zones can be temperature controlled separately, and the temperature controllability can be improved.
  • FIG. 18 shows the result of simulating the electric field strength when the outputs of the first microwave irradiation mechanism 171 and the second microwave irradiation mechanism 172 are controlled.
  • an electric field intensity distribution is shown when power is supplied to either one of the parallel portion 174b corresponding to the outer peripheral region and the parallel portion 177b corresponding to the inner peripheral region.
  • the parallel portions 174b and 177b and the heat generating layer (CMC) 123 are shown.
  • the electric field strength at the gap position between the center and the heat generating layer (CMC) 123 at the center position is shown.
  • the parallel portions 174b and 177b concentrically, the temperature of the two zones of the outer peripheral portion and the inner peripheral portion of the susceptor 102 can be controlled separately by controlling the power supplied. Was confirmed.
  • microwave irradiation mechanisms may be provided and temperature control may be performed by dividing into three or more regions, or a single microwave irradiation mechanism may be used.
  • the parallel portions 174b and 177b may be formed in an annular shape without providing the gaps 174c and 177c, as shown in FIG.
  • a slot 175 is formed on the upper surface of the parallel portion 174b in the same manner as in FIGS. 16 and 17, and a conductor layer 1742 is formed in a circular tube shape via a dielectric 1741 thereon to form a microstrip.
  • microwaves electromagnétique waves
  • TEM TEM-induced magnetic field
  • a microwave (electromagnetic wave) traveling in a direction parallel to the layer 123 can be supplied to the layer 123.
  • a strip line may be used instead of the micro strip line.
  • 20 and 21 depict only a part of the parallel part 174b, the same applies to the parallel part 177b.
  • a heat insulating material 1743 such as foamed alumina can be provided on the upper surface of the parallel portion 174b as shown in FIG. In the case of FIG.
  • the same effect can be obtained by using a heat insulating material such as foamed alumina as the dielectric 1741.
  • a heat insulating material such as foamed alumina as the dielectric 1741.
  • FIG. 22 only the first microwave irradiation mechanism 171 is illustrated, but the same can be applied to the second microwave irradiation mechanism 172.
  • the control unit 108 supplies each component, specifically, gas supply by the gas supply system 104, exhaust in the chamber 101 by the exhaust unit 105, rotation of the susceptor 102 by the rotation mechanism 106, and microwave irradiation by the microwave irradiation unit 107. Control output etc.
  • the control unit 108 includes a controller 181 including a microprocessor (computer), a user interface 182, and a storage unit 183. Each component of the film forming apparatus 100 is electrically connected to the controller 181 to be controlled.
  • the user interface 182 is connected to the controller 181, and visualizes the operation status of each component of the film forming apparatus and a keyboard on which an operator inputs commands to manage each component of the film forming apparatus. Display.
  • the storage unit 183 is also connected to the controller 181, and the storage unit 183 is configured according to a control program for realizing various processes executed by the film forming apparatus 100 under the control of the controller 181 and processing conditions.
  • a control program for causing each component of the membrane device 100 to execute a predetermined process, that is, a process recipe, various databases, and the like are stored.
  • the processing recipe is stored in a storage medium (not shown) in the storage unit 183.
  • the storage medium may be a fixed medium such as a hard disk or a portable medium such as a CDROM, DVD, or flash memory. Moreover, you may make it transmit a recipe suitably from another apparatus via a dedicated line, for example.
  • a predetermined processing recipe is called from the storage unit 183 according to an instruction from the user interface 182 and executed by the controller 181, so that a desired process in the film forming apparatus 100 can be performed under the control of the controller 181. Processing is performed.
  • the following film forming method is performed while being controlled by the controller 181 in accordance with the processing recipe stored in the storage medium of the storage unit 183.
  • the gate valve 114 is first opened, and the susceptor 102 on which a plurality of substrates (7 in this embodiment) to-be-processed substrates W are previously loaded is loaded from a loading / unloading port 113 by an appropriate transfer device.
  • a Si wafer can be used as the substrate W to be processed, and a GaN single crystal film is formed on the Si wafer by heteroepitaxial growth.
  • the substrate W to be processed is not limited to the Si wafer.
  • the gate valve 114 is closed, and the inside of the chamber 101 is evacuated to a predetermined degree of vacuum by the exhaust unit 105. At this time, the air is exhausted upward via the first exhaust port 151 and the second exhaust port 152 provided in the shower head 103.
  • microwaves are irradiated from the microwave irradiation unit 107 to the susceptor 102 to heat the substrate W to be processed.
  • microwaves having a predetermined output are generated from the microwave generation source 173 of the first microwave irradiation mechanism 171 and the microwave generation source 176 of the second microwave irradiation mechanism 172, and the generated microwaves are generated.
  • microwaves electromagnétique waves
  • most of the light is reflected and current cannot be effectively passed through the CMC in the heat generating layer 123.
  • simulation was performed using an electromagnetic field simulator, and 83% of the input microwave power was reflected.
  • the waveguides 174 and 177 have the vertical portions 174a and 177a and the parallel portions 174b and 177b, and the parallel portions 174b and 177b change the heat generation layer 123 including CMC to Since microwaves (electromagnetic waves) traveling in parallel directions are supplied, the microwave (electromagnetic wave) reflectance ⁇ at the heat generating layer 123 can be set to about 0.2 or less, and the absorbed microwaves (electromagnetic waves) can be reduced. An induction current flows through the heat generating layer 123 and induction heating is performed.
  • slots 175 and 178 are formed on the upper surfaces of the parallel portions 174b and 177b of the waveguides 174 and 177, and microwaves (electromagnetic waves) radiated from the slots 175 and 178 are TM.
  • the electric field E TM 11 mode which is the fundamental mode, the magnetic field H, the current I is as shown in FIG. 9 described in the first embodiment.
  • the direction of the electric field E is a direction along the parallel portions 174b and 177b
  • the direction of the magnetic field H is a direction perpendicular thereto
  • the direction of a pointing vector which is a vector of these outer products is along the parallel portions 174b and 177b.
  • the traveling direction of the microwave is parallel to the heat generating layer 123. Since the direction of the current I is the direction along the parallel portions 174b and 177b, a displacement current is present in the gap between the parallel portions 174b and 177b and the heat generating layer 123 including CMC (or between the dielectric member 124). Not flowing. For this reason, in principle, there is very little leakage of electromagnetic waves. As a result of the electromagnetic field simulation, the leaked radiated power when the gap was 0.5 mm was extremely small, about 0.3 mW / cm 2 .
  • the basic mode TE 10 mode is used.
  • the electric field E, magnetic field H, and current I are as shown in FIG. 8 described in the first embodiment.
  • the direction of the electric field E is the vertical direction
  • the direction of the magnetic field H is the horizontal direction
  • the direction of the pointing vector, which is a vector of these outer products is the direction along the parallel portions 174b and 177b.
  • the main direction of the current I is a direction parallel to the parallel portions 174b and 177b, but a slightly perpendicular direction also exists.
  • the vertical component of the current I becomes a displacement current, The electromagnetic wave leaks slightly from the gap.
  • the radiated power leaked when the gap was 0.5 mm was about 1 mW / cm 2 , which was about three times the value for TM transmission. However, even this value is not a problem level.
  • a slot 175 is formed on the upper surface of the parallel portion 174b, and a conductor layer 1742 is formed in a circular shape via a dielectric 1741 thereon to form a microwave (electromagnetic wave) as a microstrip line.
  • Is transmitted by TEM, the electric field E, magnetic field H, and current I are as shown in FIG. 10 described in the first embodiment.
  • the direction of the electric field E is the vertical direction
  • the direction of the magnetic field H is also the vertical direction
  • the electric field E and the magnetic field H are orthogonal to each other
  • the direction of the pointing vector which is a vector of these outer products is the parallel portion 174b
  • the traveling direction of the microwave (electromagnetic wave) is parallel to the heat generating layer 123.
  • the direction of the current I is along the parallel portions 174b and 177b, between the parallel portions 174b and 177b and the heat generating layer 123 including the CMC (or between the dielectric member 124), as in the case of TM transmission. No displacement current flows through the gap. For this reason, in principle, there is very little leakage of electromagnetic waves.
  • the radiated power leaked when the gap was 0.5 mm was about 0.3 mW / cm 2 , which was about the same as that for TM transmission.
  • microwaves traveling in a direction parallel to the heat generation layer 123 can be supplied to the heat generation layer 123, thereby generating the heat generation layer.
  • the microwave electromagnétique wave
  • the heat generating layer 123 is induction-heated by an induced current flowing therein.
  • the heat is transferred to the susceptor body 121 (conductor (graphite or silicon carbide)), and the substrate W is heated by the heat of the susceptor body 121.
  • TM transmission and TEM transmission are preferable because they have less leakage of electromagnetic waves than TE transmission, but TM transmission is most preferable from the viewpoint of ease of manufacturing.
  • the heating temperature at this time can be controlled by controlling the output of the microwave, and can be controlled to a predetermined temperature of 1000 ° C. or higher.
  • the temperature control is performed by controlling the outputs of the first microwave irradiation mechanism 171 and the second microwave irradiation mechanism 172 based on the detection values of the temperature sensors 179a and 179b. Since it is performed separately for the two zones with the inner peripheral portion, the temperature controllability can be improved.
  • TMGa gas and TMIn gas as source gases and NH 3 gas as nitriding gas are supplied from the gas supply system 104 through the shower head 103 into the chamber 101 at a predetermined flow rate. Then, GaN is heteroepitaxially grown simultaneously on the plurality of substrates W to be processed to form a single crystal GaN film.
  • TMGa gas and TMIn gas which are raw material gases, are supplied from the first gas supply pipe 141 of the gas supply system 104 to the first space 134 in the shower head 103, pass through the gas passage 136, and the shower plate 131.
  • the NH 3 gas which is a nitriding gas, is discharged from the first gas discharge hole 131a into the second space 135 of the shower head 103 from the second gas supply pipe 142 of the gas supply system 104.
  • the gas is discharged into the chamber 101 through the second gas discharge hole 131b of the shower plate 131. Therefore, the source gas and the nitriding gas do not react in the shower head 103.
  • the shower plate 131 of the shower head 103 is cooled by circulating cooling water, the reaction hardly occurs even if the raw material gas and the nitriding gas are mixed after being discharged and heated to a high temperature of 1000 ° C. or higher. GaN can be efficiently heteroepitaxially grown by reacting only after reaching the substrate W to be processed.
  • the substrate W to be processed on the susceptor 102 causes the heat generating layer 123 to generate heat by irradiating the microwave from the microwave irradiation unit 107, and heat is transferred through the susceptor body 121 to perform non-contact heating.
  • the CMC that constitutes the heat generating layer 123 has a high relative dielectric constant and dielectric loss tangent (tan ⁇ ), and has a fine coil shape, thereby absorbing electromagnetic waves very efficiently. Since it has a high absorption rate of microwaves (electromagnetic waves), extremely efficient heating is possible.
  • the magnetron used as the microwave generation sources 173 and 176 can expect an efficiency of about 70%. For this reason, it is possible to realize non-contact heating that is extremely efficient compared to heating using a conventional halogen lamp or electromagnetic induction heating as a whole.
  • the graphite when used as the susceptor body 121, the graphite is a material having extremely high thermal conductivity, so that the supplied heat can be conducted quickly and the temperature uniformity of the substrate W to be processed can be extremely high. it can.
  • silicon carbide is used as the susceptor body 121.
  • the microwave that has not been absorbed by the CMC of the heat generating layer 123 reaches the susceptor body 121, but since at least the surface portion of the susceptor body 121 is made of a conductor, the microwave is reflected without being transmitted. Therefore, it is difficult for the microwave to reach the processing space in the chamber 101 where the target substrate W exists.
  • the microwave reaches the chamber 101, the gas is turned into plasma, which may disturb the epitaxial growth.
  • the microwave does not easily reach the chamber 101 in this way, the film formation of the substrate W to be processed is performed. It is possible to suppress the microwave from adversely affecting the processing.
  • the chamber 101 is cleaned.
  • the cleaning at this time may be performed each time one film forming process is completed, or may be performed after a predetermined number of film forming processes are completed.
  • a film is formed on the inner wall of the chamber 101, the surface of the shower head 103, and the like, and a by-product also adheres.
  • it is necessary to form a film as thick as 200 ⁇ m on the substrate W to be processed, and films and by-products are formed on the inner wall of the chamber 101, the surface of the shower head 103, and the like.
  • a large amount adheres. Therefore, plasma cleaning performed in a conventional CVD chamber or the like may not be able to perform cleaning efficiently, so that it is considered effective to perform plasma cleaning.
  • plasma since plasma is not used in the conventional epitaxial chamber, it is necessary to prepare a plasma source specially for cleaning, leading to an increase in cost.
  • the microwave irradiation unit 107 used for heating the substrate W to be processed is used as a plasma source of the cleaning gas at the time of cleaning.
  • the susceptor 102 is removed during cleaning so that the microwave from the microwave irradiation unit 107 reaches the inside of the chamber 101, and the H 2 gas is used as a cleaning gas from the shower head 103. Is radiated into the chamber 101 from the microwave irradiation unit 107. As a result, in the chamber 101, H 2 gas is excited by microwaves to become plasma. With this plasma, the GaN film and the like attached in the chamber 101 can be efficiently decomposed and cleaned in a short time.
  • GaN can be decomposed by H 2 gas, but when plasma is not present, a high temperature of 850 ° C. is necessary.
  • H 2 gas into plasma as described above, GaN can be sufficiently decomposed even at a low temperature, and the inside of the chamber 101 can be cleaned very efficiently.
  • the processing target substrate W is heated by the microwave from the microwave irradiation unit 107, and at the time of cleaning, the microwave irradiation unit 107 is used as a plasma source, thereby adding a plasma source for cleaning. There is no need to suppress the increase in cost. Such an effect can be achieved even when CMC is not used as the heat generating layer 123.
  • the second embodiment when a film is formed on a substrate while heating the substrate to a high temperature using a vapor phase raw material, carbon having extremely high microwave absorption as a heat generating layer is used.
  • a waveguide is designed so that microwaves traveling in a direction parallel to the heat generation layer are supplied to the heat generation layer using a microcoil, and the heat generation layer is formed by supplying the microwave to the heat generation layer. Since heat is generated efficiently and the substrate to be processed is heated by the heat through the susceptor main body having at least a surface made of a conductor, it is possible to form a film while heating the substrate to be processed extremely efficiently. Further, since the surface of the susceptor body is made of a conductor, the microwave is reflected, and the microwave does not reach the processing space in the chamber. For this reason, the microwave does not adversely affect the film formation.
  • the cleaning gas is introduced into the chamber, and the microwave is irradiated into the chamber from the microwave introduction portion to turn the cleaning gas into plasma, and the inside of the chamber is cleaned by this plasma.
  • the film formed in the chamber and the attached by-product can be cleaned in a short time without providing a new mechanism for cleaning.
  • the essence of the present invention is not in a film forming material or a film material.
  • the raw materials for depositing GaN are not limited to those described above, and are not limited to GaN, but are also effective when depositing other compounds such as SiC and AlN. Needless to say.
  • the present invention is not limited to epitaxial growth and can be applied to film formation by a normal CVD method.
  • an electromagnet is used as the rotation mechanism.
  • the rotation mechanism is not limited to this, and various rotation methods can be employed.
  • the microwave irradiation method is not limited to the above embodiment.
  • H 2 gas is used as the cleaning gas
  • the cleaning gas may be appropriately selected according to the film to be formed, and other gases such as chlorine-based gas and fluorine-based gas can be used.

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Abstract

　被処理体（Ｓ）を加熱するための加熱機構（１）は、被処理体（Ｓ）を載置する載置台（１０）と、マイクロ波発生源（２１）および導波管（２２）を有し、載置台（１０）にマイクロ波を照射するマイクロ波照射部（２０）とを具備する。マイクロ波照射部（２０）は、載置台（１０）の載置面とは反対側から発熱層（１２）に、発熱層（１２）に対して平行な方向に進行するマイクロ波が供給されるように導波管（２２）が設計され、そのマイクロ波が発熱層（１２）に供給されることにより発熱層１２が発熱し、その熱により載置台本体（１１）を介して被処理体（Ｓ）が加熱される。

Description

加熱機構、ならびに成膜装置および成膜方法
　本発明は、被処理体を例えば１０００℃以上の高温に加熱する加熱機構、ならびに、基板上に１０００℃以上の高温でエピタキシャル成長またはＣＶＤにより膜を形成する成膜装置および成膜方法に関する。
　ＳｉＣ、ＧａＮ、ＡｌＮ等の化合物半導体は、Ｓｉよりも省エネルギーや小型化を実現できることが期待され、次世代半導体として注目されている。これら化合物半導体材料は、良質の基板を作製できなかったり、基板自体が非常に高価だったりすることから、入手が容易で熱膨張が近似した材料の基板上に単結晶成長させるヘテロエピタキシャル技術が採用される。
　この場合、異種の基板上にエピタキシャル成長するので、格子欠陥の修復や、熱応力の緩和を行う必要があり、２００μｍ程度の膜厚を必要とする。この際の成膜は、有機金属原料を用いてエピタキシャル成長させる有機金属エピタキシャル成長（ＭＯＶＰＥ）法が多用されているが（例えば、特許文献１）、このような厚い膜をＭＯＶＰＥ法により成膜する場合には高速成膜が要求され、１０００℃以上の高温と高圧力が必要とされる。
　このような１０００℃以上の高温に加熱する加熱方式としては、放熱量を極力小さくするために非接触加熱が主流である。
　非接触加熱により加熱する技術としては、ハロゲンランプを用いたものが知られており、例えば特許文献２には、グラファイト等からなるサセプタに被処理体であるウエハを載置し、サセプタの下方からランプ光を照射してウエハを加熱することが開示されている。また、非接触加熱の他の例としては、電磁誘導加熱を用いたものが広く知られている。
特開２００１－０２４２２１号公報 特開平６－３２６０７８号公報
　しかしながら、ハロゲンランプによる加熱の場合には、ランプの発光波長と被処理体の吸収波長が一致しない場合には効率が悪く、半導体ウエハの場合には効率が３０％以下と低いものになってしまう。
　また、電磁誘導加熱の場合には、サセプタに磁性体が使用できれば効率の良い加熱は可能であるが、１０００℃以上ではキュリー温度を超えているため磁性体を使用できず、そのため磁力線が拡散して、やはり効率が３０％以下と低いものとなる。
　また、有機金属材料を用い２００μｍ程度の厚い膜を成長させる場合には、チャンバー内部に極めて厚い膜が形成されたり、多量の副生成物が付着したりするため、チャンバーを短時間でクリーニングする技術が求められるが、クリーニングのために新たな機構を設けることはコスト上昇に繋がるため好ましくない。
　このような問題はエピタキシャル成長の場合に限らず、高温でアモルファスや多結晶の膜を化学蒸着（ＣＶＤ）法で成膜する場合にも同様に存在する。
　したがって、本発明の目的は、被処理体を１０００℃以上の高温に効率良く加熱することができる加熱機構を提供することにある。
　本発明の他の目的は、気相原料を用いて被処理基板を高温に加熱しつつ被処理基板上に膜を形成する場合に、被処理基板を効率良く加熱しつつ成膜することができる成膜装置および成膜方法を提供することにある。
　すなわち、本発明の第１の観点によれば、被処理体を加熱するための加熱機構であって、被処理体を載置する載置台と、マイクロ波を発生させるマイクロ波発生源およびマイクロ波を導く導波管を有し、前記載置台にマイクロ波を照射するマイクロ波照射部とを具備し、前記載置台は、被処理体を載置する載置面を有し、少なくとも前記載置面を含む部分が導体からなる載置台本体と、前記載置台本体の前記載置面とは反対側の面に形成されたカーボンマイクロコイルを含む発熱層とを有し、前記マイクロ波照射部は、前記載置台の前記載置面とは反対側から前記発熱層に、前記発熱層に対して平行な方向に進行するマイクロ波が供給されるように前記導波管が設計され、そのマイクロ波が前記発熱層に供給されることにより前記発熱層が発熱し、その熱により前記載置台本体を介して被処理体が加熱される、加熱機構が提供される。
　上記第１の観点において、前記導体はグラファイトまたはシリコンカーバイトで形成することができる。また、前記載置台本体との間で前記発熱層を挟むように設けられる誘電体部材をさらに具備し、前記マイクロ波照射部からのマイクロ波が、前記誘電体部材を透過して前記発熱層に照射されるようにすることが好ましい。また、前記誘電体部材として石英を好適に用いることができる。
　誘電体部材を用いる場合に、前記載置台本体は、前記載置面を有する平面部と、前記平面部から延び、前記誘電体部材を支持する鈎状部分が形成された側面部とを有し、前記発熱層は、前記平面部の前記載置面とは反対側の面に形成され、前記誘電体部材は、前記平面部と前記側面部とで囲まれる空間に前記鈎状部分で支持された状態で配置される構成とすることができる。
　また、前記発熱層は、前記カーボンマイクロコイルを含む塗布剤を前記載置台本体の前記載置面と反対側の面に塗布して形成されるものであることが好ましい。
　さらに、前記導波管は、前記マイクロ波発生源から延びる垂直部と、前記垂直部に連続する前記発熱層と平行に設けられた平行部とを有し、前記発熱層は前記平行部の上面として構成され、マイクロ波は前記平行部においてＴＥ伝送される構成とすることができる。
　さらにまた、前記導波管は、前記マイクロ波発生源から延びる垂直部と、前記垂直部に連続する前記発熱層と平行に設けられた平行部とを有し、前記平行部の上面に、長さλｇ／２（ただしλｇはマイクロ波の実効波長である）、間隔λｇ／２で複数のスロットが形成され、前記スロットから放射されたマイクロ波がＴＭ伝送される構成とすることができる。
　さらにまた、前記導波管は、前記マイクロ波発生源から延びる垂直部と、前記垂直部に連続する前記発熱層と平行に設けられた平行部とを有し、前記平行部の上面に、長さλｇ／２（ただしλｇはマイクロ波の実効波長である）、間隔λｇ／２で複数のスロットが形成され、かつ前記平行部がマイクロストリップラインまたはストリップラインとして構成され、これによりマイクロ波がＴＥＭ伝送される構成とすることができる。
　本発明の第２の観点によれば、被処理基板に対し成膜処理を行うためのチャンバーと、前記チャンバー内で被処理基板を載置して加熱するためのサセプタと、成膜のためのガスを前記チャンバー内に導入するガス導入機構と、前記チャンバー内を排気するための排気部と、マイクロ波を発生させるマイクロ波発生源およびマイクロ波を導く導波管を有し、前記サセプタにマイクロ波を照射するマイクロ波照射部とを具備し、前記サセプタは、少なくとも被処理基板が載置される表面が導体からなるサセプタ本体と、前記サセプタ本体の裏面側に形成されたカーボンマイクロコイルを含む発熱層とを有し、前記マイクロ波照射部は、前記サセプタの裏面側から前記発熱層に、前記発熱層に対して平行な方向に進行するマイクロ波が供給されるように前記導波管が設計され、そのマイクロ波が前記発熱層に供給されることにより前記発熱層が発熱し、その熱により前記サセプタ本体を介して被処理基板を成膜に必要な温度に加熱しつつ、前記ガス導入機構からチャンバー内に導入された前記成膜のためのガスを被処理基板の表面で反応させて成膜する、成膜装置が提供される。
　本発明の第３の観点によれば、被処理基板に対し成膜処理を行うためのチャンバーと、前記チャンバー内で被処理基板を載置して加熱するための、着脱可能に設けられたサセプタと、成膜のためのガスおよび前記チャンバー内をクリーニングするためのクリーニングガスを前記チャンバー内に導入するガス導入機構と、前記チャンバー内を排気するための排気部と、マイクロ波を発生させるマイクロ波発生源およびマイクロ波を導く導波管を有し、前記サセプタにマイクロ波を照射するマイクロ波照射部とを具備し、前記サセプタは、少なくとも被処理基板が載置される表面が導体からなるサセプタ本体と、前記サセプタ本体の裏面側に形成されたカーボンマイクロコイルを含む発熱層とを有し、前記マイクロ波照射部は、前記サセプタの裏面側から前記発熱層に、前記発熱層に対して平行な方向に進行するマイクロ波が供給されるように前記導波管が設計され、成膜処理の際には、前記マイクロ波照射部から前記サセプタの裏面にマイクロ波を照射して前記発熱層を発熱させ、その熱により前記サセプタ本体を介して被処理基板を成膜に必要な温度に加熱しつつ、前記ガス導入機構からチャンバー内に導入された前記成膜のためのガスを被処理基板の表面で反応させて成膜し、前記チャンバーのクリーニングの際には、前記サセプタを取り外した状態で、前記マイクロ波照射部から前記チャンバー内へマイクロ波を照射して、前記ガス導入機構から前記チャンバー内に導入された前記クリーニングガスをプラズマ化してクリーニングを行う、成膜装置が提供される。
　上記第２および第３の観点において、前記発熱層は、前記カーボンマイクロコイルを含む塗布剤を前記サセプタ本体の裏面側に塗布して形成することができる。
　上記第２および第３の観点において、前記導波管は、前記マイクロ波発生源から延びる垂直部と、前記垂直部に連続する前記発熱層と平行に設けられた平行部とを有し、前記発熱層は前記平行部の上面として構成され、マイクロ波は前記平行部においてＴＥ伝送される構成とすることができる。
　また、前記導波管は、前記マイクロ波発生源から延びる垂直部と、前記垂直部に連続する前記発熱層と平行に設けられた平行部とを有し、前記平行部の上面に、長さλｇ／２（ただしλｇはマイクロ波の実効波長である）、間隔λｇ／２で複数のスロットが形成され、前記スロットから放射されたマイクロ波がＴＭ伝送される構成とすることができる。
　さらに、前記導波管は、前記マイクロ波発生源から延びる垂直部と、前記垂直部に連続する前記発熱層と平行に設けられた平行部とを有し、前記平行部の上面に、長さλｇ／２（ただしλｇはマイクロ波の実効波長である）、間隔λｇ／２で複数のスロットが形成され、かつ前記平行部がマイクロストリップラインまたはストリップラインとして構成され、これによりマイクロ波がＴＥＭ伝送される構成とすることができる。
　本発明の第４の観点では、被処理基板に対し成膜処理を行うためのチャンバーと、前記チャンバー内で被処理基板を載置して加熱するための、着脱可能に設けられたサセプタと、成膜のためのガスおよび前記チャンバー内をクリーニングするためのクリーニングガスを前記チャンバー内に導入するガス導入機構と、前記チャンバー内を排気するための排気部と、マイクロ波を照射するマイクロ波照射部とを具備し、前記サセプタは、少なくとも被処理基板が載置される表面が導体からなるサセプタ本体と、前記サセプタ本体の裏面側に形成された発熱層とを有し、成膜処理の際には、前記マイクロ波照射部から前記サセプタの裏面にマイクロ波を照射して前記発熱層を発熱させ、その熱により前記サセプタ本体を介して被処理基板を成膜に必要な温度に加熱しつつ、前記ガス導入機構からチャンバー内に導入された前記成膜のためのガスを被処理基板の表面で反応させて成膜し、前記チャンバーのクリーニングの際には、前記サセプタを取り外した状態で、前記マイクロ波照射部から前記チャンバー内へマイクロ波を照射して、前記ガス導入機構から前記チャンバー内に導入された前記クリーニングガスをプラズマ化してクリーニングを行う、成膜装置を提供する。
　上記第２から第４の観点において、前記サセプタは複数の被処理基板が載置されるように構成され、載置された複数の被処理基板が同時に成膜処理されることが好ましい。この場合に、前記サセプタを回転させる回転機構をさらに具備し、前記サセプタは、前記被処理基板が円環状に載置される載置部を有するように構成することが好ましい。また、前記サセプタ本体の少なくとも被処理基板が載置される表面を構成する導体は、グラファイトまたはシリコンカーバイトであることが好ましい。さらに、前記サセプタは、前記発熱層の裏面側に設けられた誘電体部材をさらに有し、前記マイクロ波照射部からのマイクロ波が前記誘電体部材を透過して前記発熱層に照射されることが好ましい。
　上記第２から第４の観点において、前記ガス導入機構は、前記チャンバーの上部に設けられたシャワーヘッドを有し、前記排気部は、前記シャワーヘッドに設けられた排気ポートを有し、前記チャンバー内が前記排気ポートを介して上方へ排気されることが好ましい。また、前記マイクロ波照射部は、前記サセプタの複数のゾーン毎に個別にマイクロ波を照射し、前記ゾーン毎に温度制御可能となっていることが好ましい。
　本発明の第５の観点では、被処理基板に対し成膜処理を行うためのチャンバーと、前記チャンバー内で被処理基板を載置して加熱するためのサセプタと、成膜のためのガスを前記チャンバー内に導入するガス導入機構と、前記チャンバー内を排気するための排気部と、マイクロ波を発生させるマイクロ波発生源およびマイクロ波を導く導波管を有し、前記サセプタにマイクロ波を照射するマイクロ波照射部とを具備し、前記サセプタは、少なくとも被処理基板が載置される表面が導体からなるサセプタ本体と、前記サセプタ本体の裏面側に形成されたカーボンマイクロコイルを含む発熱層とを有する成膜装置により被処理基板上に所定の膜を成膜する成膜方法であって、前記マイクロ波照射部は、前記サセプタの裏面側から前記発熱層に、前記発熱層に対して平行な方向に進行するマイクロ波が供給されるように前記導波管が設計され、前記マイクロ波照射部から前記サセプタの裏面にマイクロ波を照射して前記発熱層を発熱させ、その熱により前記サセプタ本体を介して被処理基板を成膜に必要な温度に加熱し、前記ガス導入機構から前記成膜のためのガスをチャンバー内に導入し、導入された前記成膜のためのガスを加熱された被処理基板の表面で反応させて成膜する、成膜方法を提供する。
　本発明の第６の観点では、被処理基板に対し成膜処理を行うためのチャンバーと、前記チャンバー内で被処理基板を載置して加熱するための、着脱可能に設けられたサセプタと、成膜のためのガスおよび前記チャンバー内をクリーニングするためのクリーニングガスを前記チャンバー内に導入するガス導入機構と、前記チャンバー内を排気するための排気部と、前記サセプタにマイクロ波を照射するマイクロ波照射部とを具備し、前記サセプタは、少なくとも被処理基板が載置される表面が導体からなるサセプタ本体と、前記サセプタ本体の裏面側に形成された発熱層とを有する成膜装置により被処理基板上に所定の膜を成膜する成膜方法であって、前記マイクロ波照射部から前記サセプタの裏面にマイクロ波を照射して前記発熱層を発熱させ、その熱により前記サセプタ本体を介して被処理基板を成膜に必要な温度に加熱し、前記ガス導入機構から前記成膜のためのガスをチャンバー内に導入し、導入された前記成膜のためのガスを加熱された被処理基板の表面で反応させて成膜し、成膜後、前記サセプタを取り外し、前記ガス導入機構から前記チャンバー内に前記クリーニングガスを導入し、前記マイクロ波照射部から前記チャンバー内へマイクロ波を照射して、前記クリーニングガスをプラズマ化し、前記クリーニングガスのプラズマにより前記チャンバー内をクリーニングする、成膜方法を提供する。
　上記第２から第６の観点において、前記成膜装置は、前記成膜に必要な温度が１０００℃以上である場合に好適である。また、前記成膜のためのガスを被処理基板の表面で反応させることによりエピタキシャル成長させて成膜する場合に好適であり、特にヘテロエピタキシャル成長の場合に好適である。
本発明の第１の実施形態に係る加熱機構を示す概略構成図である。 マイクロ波をＴＥ伝送させる平行部を有する導波管を示す斜視図である。 スロットから放射されたマイクロ波をＴＭ伝送させる平行部を有する導波管を示す斜視図である。 図３の導波管の平行部にギャップを形成した導波管を示す斜視図である。 マイクロストリップラインとして構成され、マイクロ波をＴＥＭ伝送させる導波管の平行部の一部を示す斜視図である。 図５の導波管の平行部の断面図である。 平行部の上面に断熱材を設けた導波管を示す側面図である。 ＴＥ伝送の電界Ｅ、磁界Ｈ、電流Ｉの方向を示す図である。 ＴＭ伝送の電界Ｅ、磁界Ｈ、電流Ｉの方向を示す図である。 ＴＥＭ伝送の電界Ｅ、磁界Ｈ、電流Ｉの方向を示す図である。 本発明に従って、発熱層に、発熱層に対して平行な方向に進行するマイクロ波（電磁波）を供給した際の電界強度をシミュレーションした結果を示す図である。 ＴＥ伝送の場合における発熱層（ＣＭＣ）表面の電流分布をシミュレーションした結果を示す図である。 ＴＭ伝送の場合における発熱層（ＣＭＣ）表面の電流分布をシミュレーションした結果を示す図である。 本発明の第２の実施形態に係る成膜装置を示す縦断面図である。 本発明の第２の実施形態に係る成膜装置を示す横断面図である。 スロットから放射されたマイクロ波をＴＭ伝送させる平行部を有する導波管を示す斜視図である。 図１６の導波管の平行部のギャップをなくした導波管を示す斜視図である。 第１のマイクロ波照射機構と第２のマイクロ波照射機構の出力を制御した際の電界強度をシミュレーションした結果を示す図である。 マイクロ波をＴＥ伝送させる平行部を有する導波管を示す斜視図である。 マイクロストリップラインとして構成され、マイクロ波をＴＥＭ伝送させる導波管の平行部の一部を示す斜視図である。 図２０の導波管の平行部の断面図である。 平行部の上面に断熱材を設けた導波管を示す側面図である。 本発明の第２の実施形態に係る成膜装置における、チャンバー内をクリーニングする状態を示す縦断面図である。
　以下、添付図面を参照して本発明の実施の形態について詳細に説明する。
　＜第１の実施形態＞
　図１は本発明の第１の実施形態に係る加熱機構を示す概略構成図である。
　加熱機構１は、被処理体を１０００℃以上の高温に加熱するためのものであり、被処理体を載置する載置台１０と、載置台にマイクロ波を照射するマイクロ波照射部２０を有している。
　載置台１０は、図示していないチャンバー内に配置されており、被処理体Ｓが載置される載置面を有する載置台本体１１と、載置台本体１１の裏面側（載置面と反対側）に設けられた発熱層１２と、載置台本体１１との間で発熱層１２を挟み込むように設けられた誘電体部材１３とを有する。なお、誘電体部材１３は必須ではない。
　被処理体Ｓとしては、特に限定されないが、半導体ウエハやフラットパネルディスプレイ（ＦＰＤ）基板等の基板が例示される。
　載置台本体１１は、載置面を含む平面部１１ａと、平面部１１ａの外縁から下方に延びる鈎状をなす側面部１１ｂとを有し、平面部１１ａと側面部１１ｂとで囲まれる空間に誘電体部材１３が収容され、かつ側面部１１ｂの鈎状部分１１ｃで支持されるようになっている。発熱層１２は、平面部１１ａの裏面側に形成されている。側面部１１ｂは、平面部１１ａに接合されていてもよく、平面部１１ａと一体に構成されていてもよい。
　載置台本体１１は、少なくとも載置面を含む部分が導体からなっている。全体が導体で構成されていてもよい。導体としてはグラファイトまたはシリコンカーバイトが好ましい。グラファイトは、１０００℃以上に耐え得る耐熱性を有しているのみならず、極めて高い熱伝導性を有している。また、シリコンカーバイトも同様に高い耐熱性および高い熱伝導性を有している。
　発熱層１２は、カーボンマイクロコイル（ＣＭＣ）を含んでいる。この発熱層１２は、ＣＭＣを含む塗布剤を塗布して形成することができる。塗布剤は、ＣＭＣを溶剤に分散させ、バインダー等を添加して形成することができる。このときの塗布厚さは１０００～３０００μｍ程度と薄くすることができる。
　ＣＭＣは、約０．０１～１μｍ程度のピッチでコイル型に巻いた炭素繊維であり、アセチレンの熱分解等で製造することができる。ＣＭＣの製造方法は、例えば特開２００５－１６７１３１号公報の段落００４４に記載されている。
　ＣＭＣは、誘電率および誘電正接（ｔａｎδ）が高く、微細なコイル形状をなしていることで、電磁波を極めて効率良く吸収する性質を有していることが知られており、マイクロ波照射部２０から照射されるマイクロ波を高い吸収率で吸収して発熱する。
　誘電体部材１３は、例えば石英で構成されており、マイクロ波照射部２０から照射されたマイクロ波を透過して発熱層１２に導く機能を有している。
　マイクロ波照射部２０は、載置台１０の載置面とは反対側からマイクロ波を照射するものであり、載置台１０が収容されるチャンバーとは別個に設けられた筐体（図示せず）内に設けられており、マイクロ波（電磁波）を発生させる、例えばマグネトロンからなるマイクロ波発生源２１とマイクロ波を載置台１０に導く導波管２２とを有する。
　導波管２２はマイクロ波発生源２１から載置台１０に向けて垂直に延びる垂直部２２ａと、この垂直部２２ａに接続され、載置台１０に平行に配置された平行部２２ｂとを有している。平行部２２ｂは、載置台１０に対応した円管状をなしている。
　マイクロ波照射部２０は、マイクロ波発生源２１から導波管２２の垂直部２２ａおよび水平部２２ｂを経てマイクロ波（電磁波）を放射するようになっており、このマイクロ波（電磁波）が誘電体部材１３を透過して発熱層１２に照射されるようになっている。マイクロ波照射部２０から照射されるマイクロ波の周波数は９００ＭＨｚ～２０ＧＨｚであり、例えば２．４５ＧＨｚを用いることができる。
　導波管２２の平行部２２ｂは、発熱層１２に、発熱層１２と平行な方向に進行するマイクロ波（電磁波）が供給されるように設計される。これにより発熱層１２に効率良く電流が流れ、発熱層１２が効率良く発熱する。
　発熱層１２に、それと平行な方向に進行するマイクロ波（電磁波）を供給するためには、図２に示すように、導波管２２の平行部２２ｂの上部を開放状態とすることにより、マイクロ波（電磁波）をＴＥ波伝送させることを挙げることができる。
　また、図３に示すように、導波管２２の平行部２２ｂの上面に長さλｇ／２（ただし、λｇはマイクロ波の実効波長である）のスロット２３を、λｇ／２の間隔で形成し、スロット２３から放射されるマイクロ波（電磁波）をＴＭ伝送させることによっても、発熱層１２に、それに平行な方向に進行するマイクロ波（電磁波）を供給することができる。図４に示すように、平行部２２ｂは、ギャップ２４を有していてもよい。ギャップ２４の位置は電流の定在波の節の位置とすることが好ましい。
　さらに、図５に示すように、導波管２２の平行部２２ｂの上面に図３と同様にスロット２３を形成するとともに、その上に誘電体２５を介して円管状に導体層２６を形成してマイクロストリップラインとすることにより、マイクロ波（電磁波）をＴＥＭ伝送させてもよい。この場合には、図６に示すように、スロット２３から放射したマイクロ波（電磁波）によって導体層２６に誘導電流が流れ、それにより誘導電界Ｅおよび誘導磁界Ｈが形成されてＴＥＭ伝送となり、発熱層１２に、それに平行な方向に進行するマイクロ波（電磁波）を供給することができる。マイクロストリップラインの代わりにストリップラインを用いてもよい。
　実装置においては、載置台１０を回転させて加熱の均一性を高める等の観点、および伝熱による温度の低下を防止する観点から、導波管２２と載置台１０との間には隙間が形成されていることが好ましい。また、加熱している被処理体Ｓからの放熱を極力抑える観点から、図７に示すように、導波管２２の上面に発泡アルミナ等の断熱材２７を設けることができる。なお、図５の場合には、誘電体２５として発泡アルミナ等の断熱材を用いることにより同様の効果を得ることができる。
　また、被処理体Ｓの温度分布を制御する観点から、マイクロ波照射部２０を、２つ以上のマイクロ波発生源２１を有するものとし、これらにそれぞれ導波管２２を設け、平行部２２ｂを同心状に設けるようにし、これら２以上の平行部２２ｂから別個にマイクロ波を供給するようにしてもよい。
　このように構成される加熱機構１においては、マイクロ波照射部２０のマイクロ波発生源２１から所定の出力のマイクロ波を発生させる。発生されたマイクロ波は、導波管２２の垂直部２２ａおよび水平部２２ｂを経て載置台１０に供給される。照射されたマイクロ波は、誘電体部材１３を透過し発熱層１２に至る。
　このとき、ＣＭＣを含む発熱層１２に隣接して導体（載置台本体１１）が存在しているため、発熱層１２に電磁波のモードを限定せずに垂直に（＝マルチモードで）マイクロ波（電磁波）を照射すると、大部分が反射してしまい、発熱層１２中のＣＭＣに電流を有効に流すことができない。この場合について、電磁界シミュレーターを用いてシミュレーションを行った結果、入力したマイクロ波電力のうち８３％が反射するという結果となった。
　これに対して、本実施形態では、導波管２２を垂直部２２ａと平行部２２ｂを有するものとし、平行部２２ｂからＣＭＣを含む発熱層１２に、それに対して平行な方向に進行するマイクロ波（電磁波）を供給するので、発熱層１２でのマイクロ波（電磁波）反射率Γを０．２以下程度とすることができ、吸収されたマイクロ波（電磁波）により発熱層１２に誘導電流が流れて誘導加熱される。
　このときの、上記ＴＥ伝送、ＴＭ伝送、ＴＥＭ伝送の際の、電界Ｅ、磁界Ｈ、電流Ｉについて、図８，図９、図１０を用いて説明する。
　まず、図８はＴＥ伝送の基本モードであるＴＥ１０モードの場合であるが、電界Ｅの方向が垂直方向であり、磁界Ｈの方向が水平方向であって、これらの外積のベクトルであるポインティングベクトルの方向が導波管２２の平行部２２ｂに沿った方向となるから、マイクロ波（電磁波）の進行方向が発熱層１２に平行な方向となる。電流Ｉの主方向は、平行部２２ｂに平行な方向であるが、わずかに垂直な方向も存在する。上述したように、導波管２２の平行部２２ｂとＣＭＣを含む発熱層１２との間（または誘電体部材１３との間）には隙間が存在するため、電流Ｉの垂直成分が変位電流となって、隙間から電磁波がわずかに漏洩する。しかし、電磁界シミュレーションの結果、隙間が０．５ｍｍのときの漏洩する放射電力は約１ｍＷ／ｃｍ２程度であり、問題になるレベルではない。
　図９はＴＭ伝送の基本モードであるＴＭ１１モードの場合であるが、電界Ｅの方向が導波管２２の平行部２２ｂに沿った方向であり、磁界Ｈの方向がそれに垂直な方向であって、これらの外積のベクトルであるポインティングベクトルの方向が導波管２２の平行部２２ｂに沿った方向となるから、マイクロ波（電磁波）の進行方向が発熱層１２に平行な方向となる。電流Ｉの方向は平行部２２ｂに沿った方向であるから、導波管２２の平行部２２ｂとＣＭＣを含む発熱層１２との間（または誘電体部材１３との間）の隙間には変位電流が流れない。このため、原理的には電磁波の漏洩は極めて少なく、電磁界シミュレーションの結果、隙間が０．５ｍｍのときの漏洩する放射電力は、約０．３ｍＷ／ｃｍ２程度とＴＥ伝送の場合の１／３程度であった。
　図１０はＴＥＭ伝送の場合であるが、電界Ｅの方向が垂直方向であり、また磁界Ｈの方向も垂直方向であって、しかも電界Ｅと磁界Ｈが直交しており、これらの外積のベクトルであるポインティングベクトルの方向が導波管２２の平行部２２ｂに沿った方向となるから、マイクロ波（電磁波）の進行方向が発熱層１２に平行な方向となる。電流Ｉの方向は平行部２２ｂに沿った方向であるから、ＴＭ伝送の場合と同様、導波管２２の平行部２２ｂとＣＭＣを含む発熱層１２との間（または誘電体部材１３との間）の隙間には変位電流が流れない。このため、原理的には電磁波の漏洩は極めて少なく、電磁界シミュレーションの結果、隙間が０．５ｍｍのときの漏洩する放射電力は、約０．３ｍＷ／ｃｍ２程度とＴＥ伝送の場合の１／３程度であった。
　このようにいずれの場合にも、発熱層１２と平行な方向に進行するマイクロ波（電磁波）を発熱層１２に供給することができ、それにより、発熱層１２にマイクロ波（電磁波）を吸収させて、その中に流れる誘導電流により発熱層１２を誘導加熱する。そして、その熱が載置台本体１１（グラファイトまたはシリコンカーバイトなど）へ伝わり、載置台本体１１の熱により被処理体Ｓが加熱される。上記３つのうち、ＴＭ伝送およびＴＥＭ伝送は、ＴＥ伝送よりも電磁波の漏洩が少なく好ましいが、製造の容易性の観点からＴＭ伝送が最も好ましい。この際の加熱温度は、マイクロ波の出力を制御することにより制御することができ、１０００℃以上の所定の温度に制御することができる。
　ＣＭＣに吸収されなかったマイクロ波は、載置台本体１１に到達するが、載置台本体１１の少なくとも載置面が導体で形成されているためマイクロ波は透過せずに反射する。したがって、被処理体Ｓが存在するチャンバー内の処理空間にはマイクロ波は到達し難い。このため、被処理体Ｓの処理にマイクロ波が影響することを抑制することができる。
　ＣＭＣは、上述したように、誘電率およびｔａｎδが高く、微細なコイル形状をなしているので、マイクロ波（電磁波）の吸収効率が高い。また、マイクロ波発生源２１として用いられるマグネトロンは７０％程度の効率を見込むことができる。このため、極めて効率良く被処理体Ｓを加熱することができる。また、載置台本体１１の載置面を構成する導体として熱伝導率が高いものを用いることにより、供給された熱が速やかに伝導し、被処理体Ｓの温度均一性を高くすることができる。特に、グラファイトおよびシリコンカーバイトは、極めて熱伝導率が高い材料であるため、供給された熱が極めて速やかに伝導し、被処理体Ｓの温度均一性を極めて高くすることができる。
　従来、加熱効率を上げるために、るつぼ等の絶縁体にＣＭＣを塗布することは行われていたが、導体はマイクロ波（電磁波）を反射させるため、効率的な加熱ができないとされ、導体にＣＭＣ層を用いることは行われていなかった。
　これに対し、少なくとも載置面が導体からなる載置台本体１１にＣＭＣを含む発熱層１２を塗布して発熱層１２側からマイクロ波（電磁波）を照射するようにし、かつ、発熱層１２に、発熱層１２と平行な方向に進行するマイクロ波（電磁波）が供給されるように、導波管２２を設計することにより、マイクロ波（電磁波）の発熱層１２に対する吸収性が著しく上昇し、従来の常識に反して、マイクロ波の反射を少なくして発熱層１２を誘導加熱し、その熱により導体である載置台本体１１が効率良く加熱できることが見出された。
　次に、導波管２２の垂直部２２ａおよび平行部２２ｂを介してマイクロ波（電磁波）を放射した際の電界強度をシミュレーションした結果について図１１に示す。ここでは平行部２２ｂと発熱層（ＣＭＣ）１２との間の隙間位置および発熱層（ＣＭＣ）１２の中央位置における電界強度を示している。この図に示すように、いずれの位置においても平行部２２ｂに対応する部分において電界強度が高くなっていることがわかる。
　また、図１２は、ＴＥ伝送の場合における発熱層（ＣＭＣ）１２表面の電流分布をシミュレーションした結果を示すものであり、図１３は、ＴＭ伝送の場合における発熱層（ＣＭＣ）１２表面の電流分布をシミュレーションした結果を示すものである。これらに示すように、いずれの場合においても、導波管２２の平行部２２ｂに沿って、電流が大きい部分が存在している。なお、ＴＥＭ伝送の場合における発熱層（ＣＭＣ）１２表面の電流分布は、ＴＥ伝送の場合とほとんど同じである。
　以上のように、第１の実施形態によれば、発熱層としてマイクロ波の吸収性が極めて高いカーボンマイクロコイルを用い、発熱層に、発熱層に対して平行な方向に進行するマイクロ波が供給されるように導波管が設計され、そのマイクロ波が発熱層に供給されることにより発熱層が発熱し、その熱により前記載置台本体を介して被処理体が加熱されるようにしたので、極めて効率良く被処理体を１０００℃以上の高温に加熱することができる。また、載置台本体の少なくとも載置面を構成する導体はマイクロ波を反射し、被処理体の処理空間にマイクロ波の影響を与えることがない。さらに導体として熱伝導率が高いものを用いる場合には、供給された熱が速やかに伝導し、被処理体の温度均一性を高くすることができる。特に、導体としてグラファイトまたはシリコンカーバイトを用いた場合には、熱伝導率が極めて高く、被処理体の温度均一性を極めて高くすることができる。
　なお、第１の実施形態では、発熱層をＣＭＣを含む塗布剤を塗布して形成したが、これに限るものではない。また、第１の実施形態では、誘電体部材を載置台本体の側面部の鈎状部分で支持するように設けたが、これに限るものではない。さらに、誘電体部材として石英を用いたが、有機樹脂等の他の誘電体であってもよい。また、誘電体部材は設けなくてもよい。さらにまた、マイクロ波の照射方式についても本実施形態に限るものではない。
　＜第２の実施形態＞
　次に、本発明の第２の実施形態について具体的に説明する。ここでは、被処理基板（ウエハ）Ｗ上にヘテロエピタキシャル成長によりＧａＮ膜を成膜する成膜装置に本発明を適用した場合を例にとって説明する。
　図１４は本発明の一実施形態に係る成膜装置を示す縦断面図、図１５はその横断面図である。これらの図に示すように、成膜装置１００は、気密に構成された略円筒状のチャンバー１０１と、チャンバー１０１内で複数枚の被処理基板（ウエハ）Ｗを載置するサセプタ（載置台）１０２と、チャンバー１０１内にガスを導入するためのガス導入機構であるシャワーヘッド１０３と、シャワーヘッド１０３にガスを供給するガス供給系１０４と、チャンバー内を排気する排気部１０５と、サセプタ１０２を回転させる回転機構１０６と、サセプタ１０２の裏面側からマイクロ波を照射するマイクロ波照射部１０７と、成膜装置１００の各構成部を制御するための制御部１０８とを有している。
　チャンバー１０１には、上部にシャワーヘッド１０３が挿入される開口１１１が形成されており、その側部には被処理基板Ｗを搬入出するための搬入出口１１３が形成されている。搬入出口１１３はゲートバルブ１１４により開閉可能となっている。チャンバー１０１の底部１１２には、下方に突出する環状の突出部１１５が形成されている。突出部１１５には、後述する回転浮上体を挿入するための環状をなす凹部１１６が形成されている。
　サセプタ１０２は、複数枚（本例では図１５に示すように７枚）の被処理基板Ｗが円環状に載置される載置部１２１ａを有する円板状をなすサセプタ本体１２１と、サセプタ本体１２１の下面周縁部から下方に延びるように形成された環状をなす側壁部１２２と、サセプタ本体１２１の裏面側の載置部１２１ａに対応する部分に形成された発熱層１２３と、サセプタ本体１２１の下方に側壁部１２２に支持された状態でサセプタ本体１２１と対向して設けられた円板状をなす誘電体部材１２４とを有する。なお、誘電体部材１２４は必須ではない。
　サセプタ本体１２１は少なくとも表面部分が導体、好適にはグラファイトまたはシリコンカーバイトで形成されている。グラファイトは、第１の実施形態において説明したように１０００℃以上でも十分な耐熱性を有し、熱伝導率が極めて高いから、高温での均一加熱に最適である。また、シリコンカーバイトも同様のことが言える。もちろんサセプタ本体１２１の全体が導体（グラファイトまたはシリコンカーバイト）であってもよい。
　発熱層１２３は、第１の実施形態の発熱層１２と同様、カーボンマイクロコイル（ＣＭＣ）を含んでいる。この発熱層１２３は、ＣＭＣを含む塗布剤を塗布して形成することができる。塗布剤は、ＣＭＣを溶剤に分散させ、バインダー等を添加して形成することができる。このときの塗布厚さは１０００～３０００μｍ程度と薄くすることができる。ＣＭＣは、第１の実施形態において説明した通り、約０．０１～１μｍ程度のピッチでコイル型に巻いた炭素繊維であり、アセチレンの熱分解等で製造することができる。
　ＣＭＣは、比誘電率および誘電正接（ｔａｎδ）が高く、微細なコイル形状をなしていることで、電磁波を極めて効率良く吸収する性質を有していることが知られており、マイクロ波照射部１０７から照射されるマイクロ波を高い吸収率で吸収して発熱する。
　誘電体部材１２４は、例えば石英で構成されており、マイクロ波照射部１０７から照射されたマイクロ波を透過して発熱層１２３に導く機能を有している。
　ガス導入機構としてのシャワーヘッド１０３は、チャンバー１０１の上部に形成された開口１１１からサセプタ１０２に臨むように嵌め込まれている。シャワーヘッド１０３は円筒状をなし、底部にシャワープレート１３１を有している。シャワーヘッド１０３の内部には、シャワープレート１３１と平行に間隔をおいて、上から第１のプレート１３２および第２のプレート１３３が設けられている。第１のプレート１３２と第２のプレート１３３との間は第１の空間１３４となっており、第２のプレート１３３とシャワープレート１３１との間は第２の空間１３５となっている。
　第１の空間１３４には、後述するガス供給系１０４の第１のガス供給配管１４１が挿入されており、第１の空間１３４に繋がる複数のガス通路１３６がシャワープレート１３１に延びている。このガス通路１３６は、シャワープレート１３１に形成された複数の第１のガス吐出孔１３１ａに繋がっている。一方、第２の空間１３５には、後述するガス供給系の第２のガス供給配管１４２が挿入されており、この第２の空間１３５には、シャワープレート１３１に形成された複数の第２のガス吐出孔１３１ｂが繋がっている。
　そして、第１のガス供給配管１４１から第１の空間１３４に供給されたガスがガス通路１３６および第１のガス吐出孔１３１ａを経てチャンバー１０１内へ吐出される。また、第２のガス供給配管１４２から第２の空間１３５に供給されたガスが第２のガス吐出孔１３１ｂから吐出される。
　シャワープレート１３１には冷却水流路１３７が形成されており、この冷却水流路１３７に接続された冷却水配管１３８を介して冷却水を循環させてシャワーヘッド１０３を冷却するようになっている。
　ガス供給系１０４は、上述した第１のガス供給配管１４１および第２のガス供給配管１４２を有しており、第１のガス供給配管１４１からは３つの分岐配管１４３，１４４，１４５が分岐しており、第２のガス供給配管１４２からは２つの分岐配管１４６，１４７が分岐している。これら分岐配管にはそれぞれ所定ガスの供給源が接続されており、分岐配管１４３，１４４，１４５には、それぞれＧａ原料であるトリメチルガリウム（ＴＭＧａ）ガス、Ｉｎ原料であるトリメチルインジウム（ＴＭＩｎ）ガス、クリーニングガスであるＨ２ガスが供給され、分岐配管１４６，１４７には、それぞれ窒化ガスであるアンモニア（ＮＨ３）ガス、クリーニングガスであるＨ２ガスが供給されるようになっている。したがって、第１のガス供給配管１４１へは、ＴＭＧａガス、ＴＭＩｎガス、Ｈ２ガスが供給され、これらのガスが第１のガス供給配管１４１から、シャワーヘッド１０３における第１の空間１３４へ供給され、ガス通路１３６を通って、シャワープレート１３１の第１のガス吐出孔１３１ａからチャンバー１０１内に吐出される。また第２のガス供給配管１４２へは、ＮＨ３ガス、Ｈ２ガスが供給され、これらのガスが第２のガス供給配管１４２から、シャワーヘッド１０３における第２の空間１３５に供給され、シャワープレート１３１の第２のガス吐出孔１３１ｂからチャンバー１０１内に吐出される。すなわち、原料ガスであるＴＭＧａおよびＴＭＩｎと、窒化ガスであるＮＨ３ガスがシャワーヘッド１０３内では混合されずに別個に吐出され、被処理基板Ｗ上で反応するようになっている。
　排気部１０５は、シャワーヘッド１０３のシャワープレート１３１の中心から上方に延びる第１の排気ポート１５１と、シャワープレート１３１の周縁部から上方に延びる環状をなす第２の排気ポート１５２と、第１の排気ポート１５１および第２の排気ポート１５２が接続される排気配管１５３と、排気配管１５３に設けられた、圧力調整バルブや真空ポンプ等からなる排気機構１５４とを有する。これにより、チャンバー１０１内の処理空間が上方から排気されるようになっている。
　回転機構１０６は、チャンバー１０１における底部１１２の環状をなす凹部１１６に挿入された円管状をなす回転浮上体１６１と、回転浮上体１６１の外側面に対向するように突出部１１５の外側に複数配置された回転用電磁石１６２とを有している。回転浮上体１６１の回転用電磁石１６２に対応する高さ位置には、複数の強磁性体１６３が設けられている。そして、回転浮上体１６１は、図示しない浮上用電磁石により浮上させられた状態で、回転用電磁石１６２により回転されるようになっている。回転浮上体１６１には、サセプタ１０２が着脱可能となっており、処理に際しては回転浮上体１６１にサセプタ１０２が取り付けられ、回転浮上体１６１が回転されることにより、サセプタ１０２も回転するようになっている。また、クリーニング時にはサセプタ１０２は回転浮上体１６１から取り外されるようになっている。
　突出部１１５の下方には、位置センサー１６４が設けられている。位置センサー１６４は、突出部１１５の底部に設けられた窓１６５を介して回転浮上体１６１の上下位置を検出するようになっている。また、図示はしていないが、回転浮上体１６１の水平位置を検出するための位置センサーも設けられている。
　マイクロ波照射部１０７は、成膜処理の際にマイクロ波をサセプタ１０２に照射して被処理基板Ｗを加熱するためのものであり、サセプタ１０２の外周部分にマイクロ波を照射する第１のマイクロ波照射機構１７１と、サセプタ１０２の内周部分にマイクロ波を照射する第２のマイクロ波照射機構１７２とを有する。なお、チャンバー１０１内のクリーニングの際には、サセプタ１０２が取り外され、マイクロ波照射部１０７から放射されたマイクロ波がチャンバー１０１内に到達してクリーニングガスのプラズマを生成する。
　第１のマイクロ波照射機構１７１は、図１６の斜視図に示すように、マイクロ波を発生させる、例えばマグネトロンからなるマイクロ波発生源１７３と、マイクロ波をサセプタ１０２に導く導波管１７４とを有する。導波管１７４は、マイクロ波発生源１７３から上方に延びる垂直部１７４ａと、垂直部１７４ａの上端部からサセプタ１０２の外周部分に沿って平行に延びる円管状をなす平行部１７４ｂとを有する。
　第２のマイクロ波照射機構１７２は、同様に図１６に示すように、マイクロ波を発生させる、例えばマグネトロンからなるマイクロ波発生源１７６と、マイクロ波をサセプタ１０２に導く導波管１７７とを有する。導波管１７７は、マイクロ波発生源１７６から上方に延びる垂直部１７７ａと、垂直部１７７ａの上端部からサセプタ１０２の内周部分に沿って平行に延びる円環状をなす平行部１７７ｂとを有する。
　平行部１７４ｂ、１７７ｂは、発熱層１２３に、発熱層１２３と平行な方向に進行するマイクロ波（電磁波）が供給されるように設計される。これにより発熱層１２３に効率良く電流が流れ、発熱層１２３が効率良く発熱する。
　発熱層１２３に、それと平行な方向に進行するマイクロ波（電磁波）を供給するために、平行部１７４ｂの上面、および平行部１７７ｂの上面に、長さλｇ／２（ただし、λｇはマイクロ波の実効波長である）のスロット１７５、１７８を、λｇ／２の間隔で形成し、スロット１７５、１７８から放射されるマイクロ波（電磁波）をＴＭ伝送させる。
　平行部１７４ｂ、１７７ｂは、ギャップ１７４ｃ、１７７ｃを有している。ギャップ１７４ｃ、１７７ｃの位置は電流の定在波の節の位置とすることが好ましい。これらギャップ１７４ｃおよび１７７ｃには、サセプタ１０２の外周部分に対応する部分の温度を測定する温度センサー１７９ａ、およびサセプタ１０２の内周部分に対応する部分の温度を測定する温度センサー１７９ｂが挿入されている。そして、これら温度センサー１７９ａおよび１７９ｂの検出値に基づいて、第１のマイクロ波照射機構１７１と第２のマイクロ波照射機構１７２の出力を制御することにより、サセプタ１０２の外周部分と内周部分との２つのゾーンを別個に温度制御することができ、温度制御性を高めることができる。
　第１のマイクロ波照射機構１７１と第２のマイクロ波照射機構１７２の出力を制御した際の電界強度をシミュレーションした結果について図１８に示す。ここでは外周領域に対応する平行部１７４ｂと、内周領域に対応する平行部１７７ｂのいずれか一方に給電した場合の電界強度分布を示しており、平行部１７４ｂ、１７７ｂと発熱層（ＣＭＣ）１２３との間の隙間位置および発熱層（ＣＭＣ）１２３の中央位置における電界強度を示している。この図に示すように、平行部１７４ｂと１７７ｂとを同心状に設けることにより、供給する電力を制御することによって、サセプタ１０２の外周部分と内周部分との２つのゾーンを別個に温度制御できることが確認された。
　なお、マイクロ波照射機構を３つ以上設けて３つ以上の領域に分けて温度制御を行ってもよいし、単一のマイクロ波照射機構であってもよい。また、温度センサーを別の位置に設ける場合には、図１７に示すように、ギャップ１７４ｃ、１７７ｃを設けずに、平行部１７４ｂ、１７７ｂを円環状としてもよい。
　発熱層１２３に、それと平行な方向に進行するマイクロ波（電磁波）を供給するための別の手法として、図１９に示すように、平行部１７４ｂ、１７７ｂの上部を開放状態とすることにより、マイクロ波（電磁波）をＴＥ伝送させることを挙げることができる。
　また、図２０に示すように、平行部１７４ｂの上面に図１６、１７と同様にスロット１７５を形成するとともに、その上に誘電体１７４１を介して円管状に導体層１７４２を形成してマイクロストリップラインとすることにより、マイクロ波（電磁波）をＴＥＭ伝送させてもよい。この場合には、図２１に示すように、スロット１７５から放射したマイクロ波（電磁波）によって導体層１７４２に誘導電流が流れ、それにより誘導電界Ｅおよび誘導磁界Ｈが形成されてＴＥＭ伝送となり、発熱層１２３に、それに平行な方向に進行するマイクロ波（電磁波）を供給することができる。マイクロストリップラインの代わりにストリップラインを用いてもよい。なお、図２０、２１は、平行部１７４ｂの一部のみを描いているが、平行部１７７ｂについても同様である。
　上述したように、サセプタ１０２が回転するため、導波管１７４、１７７の平行部１７４ｂ、１７７ｂと誘電体部材１２４との間、誘電体部材１２４が存在しない場合には発熱層１２３との間に隙間があるが、マイクロ波（電磁波）の漏洩を極力小さくする観点からこの隙間は極力小さくすることが好ましい。また、加熱している被処理基板Ｗからの放熱を極力抑える観点から、図２２に示すように、平行部１７４ｂの上面に発泡アルミナ等の断熱材１７４３を設けることができる。図２０の場合には、誘電体１７４１として発泡アルミナ等の断熱材を用いることにより同様の効果を得ることができる。なお、図２２では第１のマイクロ波照射機構１７１のみを描いているが、第２のマイクロ波照射機構１７２についても同様にすることができる。
　制御部１０８は、各構成部、具体的にはガス供給系１０４によるガス供給、排気部１０５によるチャンバー１０１内の排気、回転機構１０６によるサセプタ１０２の回転、マイクロ波照射部１０７によるマイクロ波の照射出力等を制御する。この制御部１０８は、マイクロプロセッサ（コンピュータ）を備えたコントローラ１８１と、ユーザーインターフェース１８２と、記憶部１８３とを有している。コントローラ１８１には成膜装置１００の各構成部が電気的に接続されて制御される構成となっている。ユーザーインターフェース１８２は、コントローラ１８１に接続されており、オペレータが成膜装置の各構成部を管理するためにコマンドの入力操作などを行うキーボードや、成膜装置の各構成部の稼働状況を可視化して表示するディスプレイ等からなっている。記憶部１８３もコントローラ１８１に接続されており、この記憶部１８３には、成膜装置１００で実行される各種処理をコントローラ１８１の制御にて実現するための制御プログラムや、処理条件に応じて成膜装置１００の各構成部に所定の処理を実行させるための制御プログラムすなわち処理レシピや、各種データベース等が格納されている。処理レシピは記憶部１８３の中の記憶媒体（図示せず）に記憶されている。記憶媒体は、ハードディスク等の固定的に設けられているものであってもよいし、ＣＤＲＯＭ、ＤＶＤ、フラッシュメモリ等の可搬性のものであってもよい。また、他の装置から、例えば専用回線を介してレシピを適宜伝送させるようにしてもよい。
　そして、必要に応じて、ユーザーインターフェース１８２からの指示等にて所定の処理レシピを記憶部１８３から呼び出してコントローラ１８１に実行させることで、コントローラ１８１の制御下で、成膜装置１００での所望の処理が行われる。
　次に、以上のように構成された成膜装置１００による成膜方法について説明する。なお、以下の成膜方法は、記憶部１８３の記憶媒体に記憶された処理レシピに従って、コントローラ１８１により制御しつつ行われる。
　まず、最初に、ゲートバルブ１１４を開け、搬入出口１１３から適宜の搬送装置により複数枚（本実施形態では７枚）の被処理基板Ｗを予め載置したサセプタ１０２を搬入する。被処理基板Ｗとしては例えばＳｉウエハを用いることができ、Ｓｉウエハの上にＧａＮ単結晶膜をヘテロエピタキシャル成長により形成する。ただし、被処理基板ＷはＳｉウエハに限るものではない。
　被処理基板Ｗがチャンバー１０１内に搬入された後、ゲートバルブ１１４を閉じ、排気部１０５によりチャンバー１０１内を所定の真空度になるように排気する。この際に、シャワーヘッド１０３に設けられた第１の排気ポート１５１と、第２の排気ポート１５２を介して上方へ排気される。このように上方排気にすることにより、被処理基板Ｗ付近の排気流の流速を抑えることができ、パーティクルの影響を少なくすることができる。
　この状態で、マイクロ波照射部１０７からサセプタ１０２にマイクロ波を照射して被処理基板Ｗを加熱する。具体的には、第１のマイクロ波照射機構１７１のマイクロ波発生源１７３および第２のマイクロ波照射機構１７２のマイクロ波発生源１７６から所定の出力のマイクロ波を発生させ、発生されたマイクロ波は、導波管１７４、１７７の垂直部１７４ａ、１７７ａおよび平行部１７４ｂ、１７７ｂを経て発熱層１２３に供給される。
　このとき、ＣＭＣを含む発熱層１２３に隣接して導体であるグラファイトまたはシリコンカーバイト（サセプタ本体１２１）が存在しているため、発熱層１２３に電磁波のモードを限定せずに垂直に（＝マルチモードで）マイクロ波（電磁波）を照射すると、大部分が反射してしまい、発熱層１２３中のＣＭＣに電流を有効に流すことができない。この場合について、電磁界シミュレーターを用いてシミュレーションを行った結果、入力したマイクロ波電力のうち８３％が反射するという結果となった。
　これに対して、本実施形態では、導波管１７４、１７７を垂直部１７４ａ、１７７ａと平行部１７４ｂ、１７７ｂを有するものとし、平行部１７４ｂ、１７７ｂからＣＭＣを含む発熱層１２３に、それに対して平行な方向に進行するマイクロ波（電磁波）を供給するので、発熱層１２３でのマイクロ波（電磁波）反射率Γは０．２以下程度とすることができ、吸収されたマイクロ波（電磁波）により発熱層１２３に誘導電流が流れて誘導加熱される。
　このとき、図１６、１７に示すように、導波管１７４、１７７の平行部１７４ｂ、１７７ｂの上面にスロット１７５、１７８が形成され、スロット１７５、１７８から放射されたマイクロ波（電磁波）をＴＭ伝送させる場合には、その基本モードであるＴＭ１１モードの電界Ｅ、磁界Ｈ、電流Ｉは、第１の実施形態で説明した図９に示すようになる。電界Ｅの方向が平行部１７４ｂ、１７７ｂに沿った方向であり、磁界Ｈの方向がそれに垂直な方向であって、これらの外積のベクトルであるポインティングベクトルの方向が平行部１７４ｂ、１７７ｂに沿った方向となるから、マイクロ波（電磁波）の進行方向が発熱層１２３に平行な方向となる。電流Ｉの方向は平行部１７４ｂ、１７７ｂに沿った方向であるから、平行部１７４ｂ、１７７ｂとＣＭＣを含む発熱層１２３との間（または誘電体部材１２４との間）の隙間には変位電流が流れない。このため、原理的には電磁波の漏洩は極めて少ない。電磁界シミュレーションの結果、隙間が０．５ｍｍのときの漏洩する放射電力は、約０．３ｍＷ／ｃｍ２程度と極めて少ないものであった。
　また、図１９に示すように、平行部１７４ｂ、１７７ｂの上部が開放状態であり、その上部から放射されたマイクロ波（電磁波）をＴＥ伝送させる場合には、その基本モードであるＴＥ１０モードの電界Ｅ、磁界Ｈ、電流Ｉは、第１の実施形態で説明した図８に示すようになる。電界Ｅの方向が垂直方向であり、磁界Ｈの方向が水平方向であって、これらの外積のベクトルであるポインティングベクトルの方向が平行部１７４ｂ、１７７ｂに沿った方向となるから、マイクロ波（電磁波）の進行方向が発熱層１２３に平行な方向となる。電流Ｉの主方向は、平行部１７４ｂ、１７７ｂに平行な方向であるが、わずかに垂直な方向も存在する。上述したように、平行部１７４ｂ、１７７ｂとＣＭＣを含む発熱層１２３との間（または誘電体部材１２４との間）には隙間が存在するため、電流Ｉの垂直成分が変位電流となって、隙間から電磁波がわずかに漏洩する。電磁界シミュレーションの結果、隙間が０．５ｍｍのときの漏洩する放射電力は約１ｍＷ／ｃｍ２程度であり、ＴＭ伝送の場合の３倍程度の値となった。しかし、この値でも問題になるレベルではない。
　さらに、図２０に示すように、平行部１７４ｂの上面にスロット１７５を形成するとともに、その上に誘電体１７４１を介して円管状に導体層１７４２を形成してマイクロストリップラインとして、マイクロ波（電磁波）をＴＥＭ伝送させる場合には、電界Ｅ、磁界Ｈ、電流Ｉは、第１の実施形態で説明した図１０に示すようになる。電界Ｅの方向が垂直方向であり、また磁界Ｈの方向も垂直方向であって、しかも電界Ｅと磁界Ｈが直交しており、これらの外積のベクトルであるポインティングベクトルの方向が平行部１７４ｂ、１７７ｂに沿った方向となるから、マイクロ波（電磁波）の進行方向が発熱層１２３に平行な方向となる。電流Ｉの方向は平行部１７４ｂ、１７７ｂに沿った方向であるから、ＴＭ伝送の場合と同様、平行部１７４ｂ、１７７ｂとＣＭＣを含む発熱層１２３との間（または誘電体部材１２４との間）の隙間には変位電流が流れない。このため、原理的には電磁波の漏洩は極めて少ない。電磁界シミュレーションの結果、隙間が０．５ｍｍのときの漏洩する放射電力は、約０．３ｍＷ／ｃｍ２程度とＴＭ伝送の場合と同程度であった。
　このように、ＴＭ伝送、ＴＥ伝送、ＴＥＭ伝送のいずれの場合にも、発熱層１２３と平行な方向に進行するマイクロ波（電磁波）を発熱層１２３に供給することができ、それにより、発熱層１２３にマイクロ波（電磁波）を吸収させて、その中に流れる誘導電流により発熱層１２３を誘導加熱する。そして、その熱がサセプタ本体１２１（導体（グラファイトまたはシリコンカーバイト））へ伝わり、サセプタ本体１２１の熱により被処理基板Ｗが加熱される。上記３つのうち、ＴＭ伝送およびＴＥＭ伝送は、ＴＥ伝送よりも電磁波の漏洩が少なく好ましいが、製造の容易性の観点からＴＭ伝送が最も好ましい。
　ＴＥ伝送およびＴＭ伝送の場合における発熱層（ＣＭＣ）１２３表面の電流分布をシミュレーションした結果、図１２および図１３に示す第１の実施形態の発熱層（ＣＭＣ）１２と同様の結果となった。ＴＥＭ伝送の場合における発熱層（ＣＭＣ）１２３表面の電流分布は、ＴＥ伝送の場合と同じとなった。
　この際の加熱温度は、マイクロ波の出力を制御することにより制御することができ、１０００℃以上の所定の温度に制御することができる。この際の温度制御は、温度センサー１７９ａおよび１７９ｂの検出値に基づいて、第１のマイクロ波照射機構１７１と第２のマイクロ波照射機構１７２の出力を制御することにより、サセプタ１０２の外周部分と内周部分との２つのゾーンについて別個に行うので、温度制御性を高めることができる。
　このようにしてサセプタを加熱した状態で、ガス供給系１０４からシャワーヘッド１０３を介して、原料ガスであるＴＭＧａガスおよびＴＭＩｎガス、ならびに窒化ガスであるＮＨ３ガスをチャンバー１０１内に所定の流量で導入し、複数の被処理基板Ｗ上に同時にＧａＮをヘテロエピタキシャル成長させて単結晶のＧａＮ膜を成膜する。
　このとき、原料ガスであるＴＭＧａガスおよびＴＭＩｎガスは、ガス供給系１０４の第１のガス供給配管１４１からシャワーヘッド１０３における第１の空間１３４へ供給され、ガス通路１３６を通って、シャワープレート１３１の第１のガス吐出孔１３１ａからチャンバー１０１内に吐出され、窒化ガスであるＮＨ３ガスは、ガス供給系１０４の第２のガス供給配管１４２からシャワーヘッド１０３における第２の空間１３５に供給され、シャワープレート１３１の第２のガス吐出孔１３１ｂからチャンバー１０１内に吐出される。したがって、原料ガスと窒化ガスがシャワーヘッド１０３内で反応することはない。しかも、シャワーヘッド１０３のシャワープレート１３１は冷却水が循環して冷却されているので原料ガスと窒化ガスとは吐出した後に混合しても反応は生じ難く、１０００℃以上の高温に加熱されている被処理基板Ｗ上に到達して初めて反応して効率よくＧａＮをヘテロエピタキシャル成長させることができる。
　このとき、サセプタ１０２上の被処理基板Ｗは、マイクロ波照射部１０７からマイクロ波を照射することにより発熱層１２３を発熱させ、その熱をサセプタ本体１２１を介して伝熱することにより非接触加熱されるが、発熱層１２３を構成するＣＭＣは、上述したように、比誘電率および誘電正接（ｔａｎδ）が高く、微細なコイル形状をなしていることで、電磁波を極めて効率良く吸収する性質を有しており、マイクロ波（電磁波）の吸収率が高いから極めて効率の良い加熱が可能である。また、マイクロ波発生源１７３，１７６として用いられるマグネトロンは７０％程度の効率を見込むことができる。このため、トータル的にみて従来のハロゲンランプを用いた加熱や、電磁誘導加熱よりも極めて効率の高い非接触加熱を実現することができる。
　また、サセプタ本体１２１としてグラファイトを用いる場合には、グラファイトは極めて熱伝導率が高い材料であるため、供給された熱が速やかに伝導し、被処理基板Ｗの温度均一性を極めて高くすることができる。サセプタ本体１２１としてシリコンカーバイトを用いる場合も同様である。
　さらに、発熱層１２３のＣＭＣに吸収されなかったマイクロ波は、サセプタ本体１２１に到達するが、サセプタ本体１２１の少なくとも表面部分は導体で構成されているため、マイクロ波は透過せずに反射する。したがって、被処理基板Ｗが存在するチャンバー１０１内の処理空間にはマイクロ波は到達し難い。チャンバー１０１内にマイクロ波が到達すると、それによりガスがプラズマ化されてしまい、エピタキシャル成長を乱すおそれがあるが、このようにチャンバー１０１内にマイクロ波が到達し難いため、被処理基板Ｗの成膜処理にマイクロ波が悪影響を与えることを抑制することができる。
　以上のようなヘテロエピタキシャル成長による成膜を所定の膜厚になるまで行った後、ガスの供給を停止し、チャンバー１０１内をパージした後、ゲートバルブ１１４を開けて、成膜後の被処理基板Ｗをサセプタ１０２とともに搬入出口１１３から搬出する。
　このように被処理基板Ｗに成膜処理を施した後、チャンバー１０１内のクリーニングを行う。この際のクリーニングは、１回の成膜処理が終了した都度行ってもよいし、所定回数の成膜処理が終了した後に行っても良い。
　このような化合物原料を用いてヘテロエピタキシャル成長を行って成膜する場合には、チャンバー１０１の内壁やシャワーヘッド１０３の表面等にも膜が形成され、また副生成物も付着する。特に、本実施形態のようなヘテロエピタキシャル成長の場合には、被処理基板Ｗ上に２００μｍもの厚い膜を形成する必要があり、チャンバー１０１の内壁やシャワーヘッド１０３の表面等に膜や副生成物が多量に付着する。したがって、従来のＣＶＤチャンバー等で行われているプラズマレスクリーニングでは効率良くクリーニングを行うことができない可能性があるため、プラズマクリーニングを行うことが有効であると考えられる。しかし、従来のエピタキシャルチャンバーではプラズマは用いないため、クリーニング用に特別にプラズマ源を用意する必要があり、コストアップに繋がってしまう。
　これに対し、本実施形態では、被処理基板Ｗの加熱に使用するマイクロ波照射部１０７を、クリーニングの際のクリーニングガスのプラズマ源として利用する。
　具体的には、図２３に示すように、クリーニングの際にサセプタ１０２を取り外し、マイクロ波照射部１０７からのマイクロ波がチャンバー１０１内に到達するようにし、シャワーヘッド１０３からクリーニングガスとしてＨ２ガスをチャンバー１０１内に供給しつつ、マイクロ波照射部１０７からチャンバー１０１内にマイクロ波を放射する。これにより、チャンバー１０１内ではＨ２ガスがマイクロ波により励起されてプラズマとなる。このプラズマによりチャンバー１０１内に付着しているＧａＮ膜等を効率良く分解して短時間でクリーニングすることができる。
　すなわち、ＧａＮはＨ２ガスにより分解させることができるが、プラズマが存在しない場合には８５０℃という高温が必要である。これに対して、このようにＨ２ガスをプラズマ化することにより低温でも十分にＧａＮを分解することができ、極めて効率的にチャンバー１０１内のクリーニングを行うことができる。
　なお、このときのチャンバー１０１内の圧力およびマイクロ波出力等は適切なクリーニングが行われるように適宜設定すればよい。
　以上のように、被処理基板Ｗをマイクロ波照射部１０７からのマイクロ波により加熱し、かつクリーニングの際にはマイクロ波照射部１０７をプラズマ源として用いることにより、クリーニング用にプラズマ源を付加する必要がなく、コスト上昇を抑えることができる。このような効果は、発熱層１２３としてＣＭＣを用いない場合でも奏することができる。
　以上説明したように、第２の実施形態によれば、気相原料を用いて基板を高温に加熱しつつ基板上に膜を形成する場合に、発熱層としてマイクロ波の吸収性が極めて高いカーボンマイクロコイルを用い、発熱層に、発熱層に対して平行な方向に進行するマイクロ波が供給されるように導波管が設計され、そのマイクロ波が発熱層に供給されることにより発熱層が効率良く発熱し、その熱により少なくとも表面が導体からなるサセプタ本体を介して被処理基板を加熱するようにしたので、被処理基板を極めて効率良く加熱しつつ成膜することができる。また、サセプタ本体の表面は導体で構成されているので、マイクロ波を反射し、チャンバー内の処理空間にマイクロ波が到達しない。このため、マイクロ波が成膜に悪影響を与えることがない。
　また、成膜後にサセプタを取り外した後、チャンバー内にクリーニングガスを導入しつつ、マイクロ波導入部からマイクロ波をチャンバー内に照射してクリーニングガスをプラズマ化し、このプラズマによりチャンバー内をクリーニングするので、チャンバー内に成膜された膜や付着した副生成物を、クリーニングのための新たな機構を設けることなく短時間でクリーニングすることができる。
　なお、第２の実施形態では、ＭＯＶＰＥ法を用いて被処理基板上にＧａＮ膜をヘテロエキタキシャル成長させた場合を示したが、本発明の本質は成膜原料や膜材料にあるのではないことは明らかであり、ＧａＮを成膜するための原料は上述のものに限定されるものではなく、またＧａＮに限らず、ＳｉＣ、ＡｌＮ等の他の化合物を成膜する場合にも有効であることは言うまでもない。同じく、ヘテロエピタキシャル成長に限らずホモエピタキシャル成長であってもよく、また、エピタキシャル成長に限らず、通常のＣＶＤ法による成膜にも適用可能である。
　また、第２の実施形態では回転機構として電磁石を用いたものを示したが、これに限らず種々の回転方式を採用することができる。さらに、マイクロ波の照射方式についても上記実施形態に限るものではない。
　さらに、クリーニングガスとしてＨ２ガスを用いたが、クリーニングガスは成膜する膜に応じて適宜選択すればよく、例えば塩素系ガスやフッ素系ガス等の他のガスを用いることができる。
　１；加熱機構、１０；載置台、１１；載置台本体、１１ａ；平面部、１１ｂ；側面部、１１ｃ；鈎状部分、１２；発熱層、１３；誘電体部材、２０；マイクロ波照射部、２１；マイクロ波発生源、２２；導波管、２２ａ；垂直部、２２ｂ；平行部、２３；スロット、２４；ギャップ、２５；誘電体、２６；導体層、２７；断熱材、１００；成膜装置、１０１；チャンバー、１０２；サセプタ、１０３；シャワーヘッド、１０４；ガス供給系、１０５；排気部、１０６；回転機構、１０７；マイクロ波照射部、１０８；制御部、１２１；サセプタ本体、１２３；発熱層、１２４；誘電体部材、１５１，１５２；排気ポート、１５４；排気機構、１７１，１７２；マイクロ波照射機構、１７３，１７６；マイクロ波照射源、１７４，１７７；導波管、１７４ａ，１７７ａ；垂直部、１７４ｂ，１７７ｂ；平行部、１７５，１７８；スリット、１７９ａ，１７９ｂ；温度センサー、１８１；コントローラ、１８３；記憶媒体、１７４１；誘電体、１７４２；導体層、１７４３；断熱材、Ｓ；被処理体、Ｗ；被処理基板

Claims (27)

  1. 　被処理体を加熱するための加熱機構であって、
    　被処理体を載置する載置台と、
    　マイクロ波を発生させるマイクロ波発生源およびマイクロ波を導く導波管を有し、前記載置台にマイクロ波を照射するマイクロ波照射部と
    を具備し、
    　前記載置台は、
    　被処理体を載置する載置面を有し、少なくとも前記載置面を含む部分が導体からなる載置台本体と、
    　前記載置台本体の前記載置面とは反対側の面に形成されたカーボンマイクロコイルを含む発熱層と
    を有し、
    　前記マイクロ波照射部は、前記載置台の前記載置面とは反対側から前記発熱層に、前記発熱層に対して平行な方向に進行するマイクロ波が供給されるように前記導波管が設計され、そのマイクロ波が前記発熱層に供給されることにより前記発熱層が発熱し、その熱により前記載置台本体を介して被処理体が加熱される、加熱機構。
  2. 　前記導体はグラファイトまたはシリコンカーバイトで形成される、請求項１に記載の加熱機構。
  3. 　前記載置台本体との間で前記発熱層を挟むように設けられる誘電体部材をさらに具備し、前記マイクロ波照射部からのマイクロ波が、前記誘電体部材を透過して前記発熱層に照射される、請求項１に記載の加熱機構。
  4. 　前記誘電体部材は石英からなる、請求項３に記載の加熱機構。
  5. 　前記載置台本体は、前記載置面を有する平面部と、前記平面部から延び、前記誘電体部材を支持する鈎状部分が形成された側面部とを有し、前記発熱層は、前記平面部の前記載置面とは反対側の面に形成され、前記誘電体部材は、前記平面部と前記側面部とで囲まれる空間に前記鈎状部分で支持された状態で配置される、請求項３に記載の加熱機構。
  6. 　前記発熱層は、前記カーボンマイクロコイルを含む塗布剤を前記載置台本体の前記載置面と反対側の面に塗布して形成される、請求項１に記載の加熱機構。
  7. 　前記導波管は、前記マイクロ波発生源から延びる垂直部と、前記垂直部に連続する前記発熱層と平行に設けられた平行部とを有し、前記発熱層は前記平行部の上面として構成され、マイクロ波は前記平行部においてＴＥ伝送される、請求項１に記載の加熱機構。
  8. 　前記導波管は、前記マイクロ波発生源から延びる垂直部と、前記垂直部に連続する前記発熱層と平行に設けられた平行部とを有し、前記平行部の上面に、長さλｇ／２（ただしλｇはマイクロ波の実効波長である）、間隔λｇ／２で複数のスロットが形成され、前記スロットから放射されたマイクロ波がＴＭ伝送される、請求項１に記載の加熱機構。
  9. 　前記導波管は、前記マイクロ波発生源から延びる垂直部と、前記垂直部に連続する前記発熱層と平行に設けられた平行部とを有し、前記平行部の上面に、長さλｇ／２（ただしλｇはマイクロ波の実効波長である）、間隔λｇ／２で複数のスロットが形成され、かつ前記平行部がマイクロストリップラインまたはストリップラインとして構成され、これによりマイクロ波がＴＥＭ伝送される、請求項１に記載の加熱機構。
  10. 　被処理基板に対し成膜処理を行うためのチャンバーと、
    　前記チャンバー内で被処理基板を載置して加熱するためのサセプタと、
    　成膜のためのガスを前記チャンバー内に導入するガス導入機構と、
    　前記チャンバー内を排気するための排気部と、
    　マイクロ波を発生させるマイクロ波発生源およびマイクロ波を導く導波管を有し、前記サセプタにマイクロ波を照射するマイクロ波照射部と
    を具備し、
    　前記サセプタは、
    　少なくとも被処理基板が載置される表面が導体からなるサセプタ本体と、
    　前記サセプタ本体の裏面側に形成されたカーボンマイクロコイルを含む発熱層と
    を有し、
    　前記マイクロ波照射部は、前記サセプタの裏面側から前記発熱層に、前記発熱層に対して平行な方向に進行するマイクロ波が供給されるように前記導波管が設計され、そのマイクロ波が前記発熱層に供給されることにより前記発熱層が発熱し、その熱により前記サセプタ本体を介して被処理基板を成膜に必要な温度に加熱しつつ、前記ガス導入機構からチャンバー内に導入された前記成膜のためのガスを被処理基板の表面で反応させて成膜する、成膜装置。
  11. 　前記発熱層は、前記カーボンマイクロコイルを含む塗布剤を前記サセプタ本体の裏面側に塗布して形成される、請求項１０に記載の成膜装置。
  12. 　前記導波管は、前記マイクロ波発生源から延びる垂直部と、前記垂直部に連続する前記発熱層と平行に設けられた平行部とを有し、前記発熱層は前記平行部の上面として構成され、マイクロ波は前記平行部においてＴＥ伝送される、請求項１０に記載の成膜装置。
  13. 　前記導波管は、前記マイクロ波発生源から延びる垂直部と、前記垂直部に連続する前記発熱層と平行に設けられた平行部とを有し、前記平行部の上面に、長さλｇ／２（ただしλｇはマイクロ波の実効波長である）、間隔λｇ／２で複数のスロットが形成され、前記スロットから放射されたマイクロ波がＴＭ伝送される、請求項１０に記載の成膜装置。
  14. 　前記導波管は、前記マイクロ波発生源から延びる垂直部と、前記垂直部に連続する前記発熱層と平行に設けられた平行部とを有し、前記平行部の上面に、長さλｇ／２（ただしλｇはマイクロ波の実効波長である）、間隔λｇ／２で複数のスロットが形成され、かつ前記平行部がマイクロストリップラインまたはストリップラインとして構成され、これによりマイクロ波がＴＥＭ伝送される、請求項１０に記載の成膜装置。
  15. 　前記サセプタは複数の被処理基板が載置されるように構成され、載置された複数の被処理基板が同時に成膜処理される、請求項１０に記載の成膜装置。
  16. 　前記サセプタを回転させる回転機構をさらに具備し、前記サセプタは、前記被処理基板が円環状に載置される載置部を有する、請求項１５に記載の成膜装置。
  17. 　前記サセプタ本体の少なくとも被処理基板が載置される表面を構成する導体は、グラファイトまたはシリコンカーバイトである、請求項１０に記載の成膜装置。
  18. 　前記サセプタは、前記発熱層の裏面側に設けられた誘電体部材をさらに有し、前記マイクロ波照射部からのマイクロ波が前記誘電体部材を透過して前記発熱層に照射される、請求項１０に記載の成膜装置。
  19. 　前記ガス導入機構は、前記チャンバーの上部に設けられたシャワーヘッドを有し、前記排気部は、前記シャワーヘッドに設けられた排気ポートを有し、前記チャンバー内が前記排気ポートを介して上方へ排気される、請求項１０に記載の成膜装置。
  20. 　前記マイクロ波照射部は、前記サセプタの複数のゾーン毎に個別にマイクロ波を照射し、前記ゾーン毎に温度制御可能となっている、請求項１０に記載の成膜装置。
  21. 　前記成膜に必要な温度が１０００℃以上である、請求項１０に記載の成膜装置。
  22. 　前記成膜のためのガスを被処理基板の表面で反応させることによりエピタキシャル成長させて成膜する、請求項１０に記載の成膜装置。
  23. 　前記エピタキシャル成長は、ヘテロエピタキシャル成長である、請求項２２に記載の成膜装置。
  24. 　被処理基板に対し成膜処理を行うためのチャンバーと、
    　前記チャンバー内で被処理基板を載置して加熱するための、着脱可能に設けられたサセプタと、
    　成膜のためのガスおよび前記チャンバー内をクリーニングするためのクリーニングガスを前記チャンバー内に導入するガス導入機構と、
    　前記チャンバー内を排気するための排気部と、
    　マイクロ波を発生させるマイクロ波発生源およびマイクロ波を導く導波管を有し、前記サセプタにマイクロ波を照射するマイクロ波照射部と
    を具備し、
    　前記サセプタは、
    　少なくとも被処理基板が載置される表面が導体からなるサセプタ本体と、
    　前記サセプタ本体の裏面側に形成されたカーボンマイクロコイルを含む発熱層と
    を有し、
    　前記マイクロ波照射部は、前記サセプタの裏面側から前記発熱層に、前記発熱層に対して平行な方向に進行するマイクロ波が供給されるように前記導波管が設計され、
    　成膜処理の際には、前記マイクロ波照射部から前記サセプタの裏面にマイクロ波を照射して前記発熱層を発熱させ、その熱により前記サセプタ本体を介して被処理基板を成膜に必要な温度に加熱しつつ、前記ガス導入機構からチャンバー内に導入された前記成膜のためのガスを被処理基板の表面で反応させて成膜し、
    　前記チャンバーのクリーニングの際には、前記サセプタを取り外した状態で、前記マイクロ波照射部から前記チャンバー内へマイクロ波を照射して、前記ガス導入機構から前記チャンバー内に導入された前記クリーニングガスをプラズマ化してクリーニングを行う、成膜装置。
  25. 　被処理基板に対し成膜処理を行うためのチャンバーと、
    　前記チャンバー内で被処理基板を載置して加熱するための、着脱可能に設けられたサセプタと、
    　成膜のためのガスおよび前記チャンバー内をクリーニングするためのクリーニングガスを前記チャンバー内に導入するガス導入機構と、
    　前記チャンバー内を排気するための排気部と、
    　マイクロ波を照射するマイクロ波照射部と
    を具備し、
    　前記サセプタは、
    　少なくとも被処理基板が載置される表面が導体からなるサセプタ本体と、
    　前記サセプタ本体の裏面側に形成された発熱層と
    を有し、
    　成膜処理の際には、前記マイクロ波照射部から前記サセプタの裏面にマイクロ波を照射して前記発熱層を発熱させ、その熱により前記サセプタ本体を介して被処理基板を成膜に必要な温度に加熱しつつ、前記ガス導入機構からチャンバー内に導入された前記成膜のためのガスを被処理基板の表面で反応させて成膜し、
    　前記チャンバーのクリーニングの際には、前記サセプタを取り外した状態で、前記マイクロ波照射部から前記チャンバー内へマイクロ波を照射して、前記ガス導入機構から前記チャンバー内に導入された前記クリーニングガスをプラズマ化してクリーニングを行う、成膜装置。
  26. 　被処理基板に対し成膜処理を行うためのチャンバーと、前記チャンバー内で被処理基板を載置して加熱するためのサセプタと、成膜のためのガスを前記チャンバー内に導入するガス導入機構と、前記チャンバー内を排気するための排気部と、マイクロ波を発生させるマイクロ波発生源およびマイクロ波を導く導波管を有し、前記サセプタにマイクロ波を照射するマイクロ波照射部とを具備し、前記サセプタは、少なくとも被処理基板が載置される表面が導体からなるサセプタ本体と、前記サセプタ本体の裏面側に形成されたカーボンマイクロコイルを含む発熱層とを有する成膜装置により被処理基板上に所定の膜を成膜する成膜方法であって、
    　前記マイクロ波照射部は、前記サセプタの裏面側から前記発熱層に、前記発熱層に対して平行な方向に進行するマイクロ波が供給されるように前記導波管が設計され、
    　前記マイクロ波照射部から前記サセプタの裏面にマイクロ波を照射して前記発熱層を発熱させ、その熱により前記サセプタ本体を介して被処理基板を成膜に必要な温度に加熱し、
    　前記ガス導入機構から前記成膜のためのガスをチャンバー内に導入し、
    　導入された前記成膜のためのガスを加熱された被処理基板の表面で反応させて成膜する、成膜方法。
  27. 　被処理基板に対し成膜処理を行うためのチャンバーと、前記チャンバー内で被処理基板を載置して加熱するための、着脱可能に設けられたサセプタと、成膜のためのガスおよび前記チャンバー内をクリーニングするためのクリーニングガスを前記チャンバー内に導入するガス導入機構と、前記チャンバー内を排気するための排気部と、前記サセプタにマイクロ波を照射するマイクロ波照射部とを具備し、前記サセプタは、少なくとも被処理基板が載置される表面が導体からなるサセプタ本体と、前記サセプタ本体の裏面側に形成された発熱層とを有する成膜装置により被処理基板上に所定の膜を成膜する成膜方法であって、
    　前記マイクロ波照射部から前記サセプタの裏面にマイクロ波を照射して前記発熱層を発熱させ、その熱により前記サセプタ本体を介して被処理基板を成膜に必要な温度に加熱し、
    　前記ガス導入機構から前記成膜のためのガスをチャンバー内に導入し、
    　導入された前記成膜のためのガスを加熱された被処理基板の表面で反応させて成膜し、
    　成膜後、前記サセプタを取り外し、
    　前記ガス導入機構から前記チャンバー内に前記クリーニングガスを導入し、
    　前記マイクロ波照射部から前記チャンバー内へマイクロ波を照射して、前記クリーニングガスをプラズマ化し、
    　前記クリーニングガスのプラズマにより前記チャンバー内をクリーニングする、成膜方法。
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