JP7825397B2 - 成膜装置及び成膜方法 - Google Patents

Description

本発明は、成膜装置及び成膜方法に関する。

ＧａＮ（窒化ガリウム：Gallium Nitride）は、次世代のデバイス材料として注目されている。例えば、ＧａＮを使用したデバイスとして、発光デバイス、パワーデバイス、高周波通信デバイスなどがある。このようなＧａＮデバイスは、ＧａＮ膜をシリコン（Ｓｉ）ウェーハ、シリコンカーバイド（ＳｉＣ）ウェーハ、サファイヤ基板、ガラス基板に形成することで製造される。従来から、ＧａＮの成膜は、ＭＯ－ＣＶＤ（metal organic chemical vapor deposition）法によって行われている。ＭＯ－ＣＶＤ法は、加熱された基板上に、有機金属を含んだ材料ガスをキャリアガスで運搬し、材料を高温で分解、化学反応させる化学的気相成長によって、膜を析出させる成膜法である。

特開２０１５－１０３６５２号公報

しかしながら、ＭＯ－ＣＶＤ法によるＧａＮの成膜は、以下のように生産性に問題があった。まず、ガリウム（Ｇａ）は常温常圧で液体であるが、Ｇａの蒸発を抑え、かつＧａと窒素（Ｎ）を反応させるためには、処理に使用するＮＨ_３ガスが大量に必要となる。このため、材料の使用効率が悪い。さらに、材料ガスの取り扱いが難しく、装置の状態を安定に維持することが難しいため、歩留まりが悪い。ＭＯ－ＣＶＤ法は、ＮＨ_３ガスを完全に分解するため、１０００℃レベルの高温処理が必要であり、高出力の加熱装置が必要となりコスト高となる。また、処理の際に処理ガス中に含まれる水素（Ｈ）が、成膜されたＧａＮ膜の中に取り込まれるため、脱水素処理という余分な工程が必要となる。

本発明は、上述のような課題を解決するために提案されたものであり、高い生産性でＧａＮ膜を成膜できる成膜装置及び成膜方法を提供することを目的とする。

上記の目的を達成するために、本実施形態の成膜装置は、内部を真空とすることが可能なチャンバと、前記チャンバ内に設けられ、ワークを保持し、円周の軌跡で前記ワークを循環搬送する回転テーブルと、ＧａＮを含む成膜材料から成るターゲットと、前記ターゲットと前記回転テーブルとの間に導入されるスパッタガスをプラズマ化するプラズマ発生器とを有し、前記回転テーブルにより循環搬送される前記ワークに、スパッタリングによりＧａＮを含む成膜材料の粒子を堆積させるＧａＮ成膜処理部と、前記回転テーブルにより循環搬送される前記ワークに、前記ＧａＮ成膜処理部において堆積された前記成膜材料の粒子を窒化させる窒化処理部と、ｐ型不純物又はｎ型不純物を含む成膜材料から成るターゲットと、前記ｐ型不純物又はｎ型不純物を含む成膜材料から成るターゲットと前記回転テーブルとの間に導入されるスパッタガスをプラズマ化するプラズマ発生器とを有し、前記ＧａＮ成膜処理部において前記ワークに堆積したＧａＮを含む成膜材料の粒子に、スパッタリングによりｎ型不純物またはｐ型不純物を添加する不純物添加処理部と、を有し、前記ＧａＮ成膜処理部、前記窒化処理部、前記不純物添加処理部は、前記循環搬送の経路上に配置され、前記回転テーブルは、前記ワークを前記ＧａＮ成膜処理部、前記窒化処理部、前記不純物添加処理部の順に繰り返し通過させることで、ＧａＮ膜の成膜と窒化と不純物の添加が繰り返されるように搬送し、前記ワークに、所定の積層数の、前記ｎ型不純物または前記ｐ型不純物を含むＧａＮの膜を形成することを特徴とする。

本実施形態の成膜方法は、内部を真空とすることが可能なチャンバ内において、回転テーブルによってワークを保持して円周の軌跡で循環搬送しながら、前記ワークに成膜する成膜方法であって、ＧａＮを含む成膜材料から成るターゲットと、前記ターゲットと前記回転テーブルとの間に導入されるスパッタガスをプラズマ化するプラズマ発生器とを有するＧａＮ成膜処理部が、前記回転テーブルにより循環搬送される前記ワークに、スパッタリングによりＧａＮを含む成膜材料の粒子を堆積させるＧａＮ成膜処理と、窒化処理部が、前記回転テーブルにより循環搬送される前記ワークに、前記ＧａＮ成膜処理部において堆積された前記成膜材料の粒子を窒化させる窒化処理と、前記ＧａＮ成膜処理部において前記ワークに堆積したＧａＮを含む成膜材料の粒子に、スパッタリングによりｎ型不純物またはｐ型不純物を添加する不純物添加処理と、を含み、前記ワークを循環搬送することで前記ＧａＮ成膜処理、前記窒化処理、前記不純物添加処理をこの順で繰り返し処理することで、前記ワークに、所定の積層数の、前記ｎ型不純物または前記ｐ型不純物を含むＧａＮの膜を形成することを特徴とする。

本発明の実施形態によれば、高い生産性で、ＧａＮ膜を形成できる成膜装置及び成膜方法を提供することができる。

実施形態に係る成膜装置の構成を模式的に示す透視平面図である。 図１中のＡ－Ａ断面図であり、図１の実施形態の成膜装置の側面から見た内部構成の詳細図である。 実施形態に係る成膜装置による処理のフローチャートである。 実施形態の変形例を模式的に示す透視平面図である。 実施形態の変形例を模式的に示す透視平面図である。 ＬＥＤの層構造の一例を示す断面図（Ａ）、バッファ層の拡大断面図（Ｂ）である。

成膜装置の実施形態について、図面を参照しつつ詳細に説明する。
［概要］
図１に示す成膜装置１は、スパッタリングにより、成膜対象であるワーク１０上にＧａＮ（窒化ガリウム：Gallium Nitride）膜、ＡｌＮ（窒化アルミニウム：Aluminum Nitride）膜を形成する装置である。ワーク１０は、例えば、シリコン（Ｓｉ）ウェーハ、シリコンカーバイド（ＳｉＣ）ウェーハ、サファイヤ基板、ガラス基板である。

成膜装置１は、チャンバ２０、搬送部３０、成膜処理部４０、窒化処理部５０、加熱部６０、移送室７０、予備加熱室８０、冷却室９０、制御装置１００を有する。チャンバ２０は内部を真空とすることが可能な容器である。チャンバ２０は円柱形状であり、その内部は複数区画に分けられている。成膜処理部４０は、区切部２２によって仕切られ、扇状に分割された２つの区画に配置されている。成膜処理部４０が配置される区画以外の区画に、窒化処理部５０と加熱部６０が配置されている。

成膜処理部４０は、１区画はターゲット４２としてＧａＮを含む材料を使用して、ＧａＮ膜を成膜するＧａＮ成膜処理部４０Ａ、他の１区画はターゲット４２としてＡｌを含む材料を使用して、Ａｌ膜を成膜するＡｌ成膜処理部４０Ｂである。ワーク１０は、チャンバ２０内を周方向に沿って何周も周回することで、ＧａＮ成膜処理部４０Ａと窒化処理部５０を交互に巡回して通過することになり、ワーク１０上でＧａＮ膜の形成と、Ｇａの窒化が交互に繰り返されて、所望の厚みのＧａＮ膜が成長していく。

また、ワーク１０は、チャンバ２０内を周方向に沿って何周も周回することで、Ａｌ成膜処理部４０Ｂと窒化処理部５０を交互に巡回して通過することになり、ワーク１０上でＡｌ膜の形成と、Ａｌの窒化が交互に繰り返されて、所望の厚みのＡｌＮ膜が成長していく。このように、ＧａＮ膜の成膜とＡｌＮ膜の成膜が繰り返され、ＧａＮ膜とＡｌＮ膜は交互に積層される。

なお、ターゲット４２としてＧａＮを含む材料を使用しつつ、さらに窒化処理部５０を設けるのは、以下の理由による。すなわち、Ｇａは融点が低く、常温常圧では液体状態のため、固体のターゲット４２とするためには、窒素（Ｎ）を含有させる必要がある。このため、単純にターゲット４２の窒素含有量を多くして、ターゲット４２のスパッタリングのみで成膜することも考えられる。

ここで、成膜レートを向上させるためには、ＲＦ放電よりもＤＣ放電スパッタが好ましい。しかし、ターゲット４２に窒素を多く含めると、表面が絶縁物となってしまう。このように表面が絶縁物となったターゲット４２では、ＤＣ放電が生じない場合が生じる。

つまり、ＧａＮのターゲット４２に含めることができる窒素量には限界があり、ターゲット４２中のＧａの窒化は不十分な状態に留まっている。つまり、ＧａＮを含むターゲット４２には、Ｎ（窒素）原子との結合が欠損しているＧａ原子が含まれている。

また、成膜処理部４０に導入されるスパッタガスに窒素ガスを添加してスパッタリングすると、ターゲット４２の表面が窒化され、表面が絶縁物となってしまう。そのため、足りない窒素を補うために、ＧａＮ成膜処理部４０Ａはスパッタガスに窒素ガスを添加できない。一方、成膜されたＧａＮ膜において窒素含有量が少なく窒素欠陥があると、膜の結晶性が悪くなり、平坦性が損なわれる。そこで、ＧａＮ成膜処理部４０Ａで成膜されたＧａＮ膜において、足りない窒素を補填するために、ＧａＮ成膜処理部４０Ａによる成膜後、さらに、窒化処理部５０で窒化を行う。

［チャンバ］
図２に示すように、チャンバ２０は、円盤状の天井２０ａ、円盤状の内底面２０ｂ、及び環状の内周面２０ｃにより囲まれて形成されている。区切部２２は、円柱形状の中心から放射状に配設された方形の壁板であり、天井２０ａから内底面２０ｂに向けて延び、内底面２０ｂには未達である。即ち、内底面２０ｂ側には円柱状の空間が確保されている。

この円柱状の空間には、ワーク１０を搬送する回転テーブル３１が配置されている。区切部２２の下端は、回転テーブル３１に載せられたワーク１０が通過する隙間を空けて、回転テーブル３１におけるワーク１０の載置面と対向している。区切部２２によって、成膜処理部４０によりワーク１０の処理が行われる処理空間４１が仕切られる。また、窒化処理部５０の後述する筒状体５１によって、処理空間５９が仕切られる。つまり、成膜処理部４０、窒化処理部５０は、それぞれチャンバ２０よりも小さく、互いに離隔した処理空間４１、５９を有している。区切部２２によって、成膜処理部４０のスパッタガスＧ１がチャンバ２０内に拡散することを抑制できる。また、窒化処理部５０の筒状体５１によって、プロセスガスＧ２がチャンバ２０内に拡散することを抑制できる。

また、後述するように、成膜処理部４０及び窒化処理部５０においては処理空間４１、５９においてプラズマが生成されるが、チャンバ２０よりも小さい空間に仕切られた処理空間４１、５９における圧力を調整すればよいため、圧力調整を容易に行うことができ、プラズマの放電を安定化させることができる。したがって、前述した効果が得られるのであれば、平面視において、最低でも成膜処理部４０を挟む２つの区切部２２があればよい。

なお、チャンバ２０には排気口２１が設けられている。排気口２１には排気部２３が接続されている。排気部２３は配管及び図示しないポンプ、バルブ等を有する。排気口２１を通じた排気部２３による排気により、チャンバ２０内を減圧し、真空とすることができる。排気部２３は、酸素濃度を低く抑えるため、例えば、真空度が１０^－４Ｐａになるまで排気する。

［搬送部］
搬送部３０は、回転テーブル３１、モータ３２及び保持部３３を有し、ワーク１０を円周の軌跡である搬送経路Ｌに沿って循環搬送させる。回転テーブル３１は円盤形状を有し、内周面２０ｃと接触しない程度に大きく拡がっている。モータ３２は、回転テーブル３１の円中心を回転軸として連続的に所定の回転速度で回転させる。回転テーブル３１は、例えば、１～１５０ｒｐｍの速度で回転する。

保持部３３は、回転テーブル３１の上面に円周等配位置に配設される溝、穴、突起、治具、ホルダ等であり、ワーク１０を載せたトレイ３４をメカチャック、粘着チャックによって保持する。ワーク１０は、例えば、トレイ３４上にマトリクス状に整列配置され、保持部３３は、回転テーブル３１上に６０°間隔で６つ配設される。つまり、成膜装置１は、複数の保持部３３に保持された複数のワーク１０に対して一括して成膜することができるため、非常に生産性が高い。なお、トレイ３４を省略し、ワーク１０を直接回転テーブル３１の上面に載置してもよい。

［成膜処理部］
成膜処理部４０は、プラズマを生成し、成膜材料から構成されるターゲット４２を該プラズマに曝す。これにより、プラズマに含まれるイオンが、ターゲット４２に衝突することで叩き出された成膜材料の粒子（以下、スパッタ粒子とする）をワーク１０上に堆積させて成膜を行う。図２に示すように、この成膜処理部４０は、ターゲット４２、バッキングプレート４３及び電極４４で構成されるスパッタ源と、電源部４６とスパッタガス導入部４９で構成されるプラズマ発生器を備える。

ターゲット４２は、ワーク１０上に堆積されて膜となる成膜材料で構成された板状部材である。本実施形態のＧａＮ成膜処理部４０Ａにおけるターゲット４２を構成する成膜材料は、ＧａとＧａＮを含む材料であり、ターゲット４２はワーク１０に堆積させるＧａ原子を含むスパッタ粒子の供給源となる。上記のように窒素の含有量が限定されるため、ターゲット４２は、ＧａＮと、窒素が欠乏した不完全なＧａＮ、すなわちＮ（窒素）との結合が欠損しているＧａ原子が含まれている。

また、Ａｌ成膜処理部４０Ｂにおけるターゲット４２を構成する成膜材料は、Ａｌを含む材料であり、ターゲット４２はワーク１０に堆積させるＡｌ原子を含むスパッタ粒子の供給源となる。なお、Ｇａ原子を含むスパッタ粒子、Ａｌ原子を含むスパッタ粒子を供給可能なスパッタリング用のターゲット４２であれば、Ｇａ、Ａｌ、Ｎ（窒素）以外を含んでいても許容される。

ターゲット４２は、回転テーブル３１に載置されたワーク１０の搬送経路Ｌに離隔して設けられている。ターゲット４２の表面は、回転テーブル３１に載置されたワーク１０に対向するように、チャンバ２０の天井２０ａに保持されている。ターゲット４２は例えば３つ設置される。３つのターゲット４２は、平面視で三角形の頂点上に並ぶ位置に設けられている。

バッキングプレート４３はターゲット４２を保持する支持部材である。このバッキングプレート４３は各ターゲット４２を個別に保持する。電極４４は、チャンバ２０の外部から各ターゲット４２に個別に電力を印加するための導電性の部材であり、ターゲット４２と電気的に接続されている。各ターゲット４２に印加する電力は、個別に変えることができる。その他、スパッタ源には、必要に応じてマグネット、冷却機構などが適宜具備されている。

電源部４６は、例えば、高電圧を印加するＤＣ電源であり、電極４４と電気的に接続されている。電源部４６は、電極４４を通じてターゲット４２に電力を印加する。尚、回転テーブル３１は、接地されたチャンバ２０と同電位であり、ターゲット４２側に高電圧を印加することにより、電位差が発生する。

スパッタガス導入部４９は、図２に示すように、チャンバ２０にスパッタガスＧ１を導入する。スパッタガス導入部４９は、図示しないボンベ等のスパッタガスＧ１の供給源と、配管４８と、ガス導入口４７を有する。配管４８は、スパッタガスＧ１の供給源に接続されてチャンバ２０を気密に貫通してチャンバ２０の内部に延び、その端部がガス導入口４７として開口している。本実施形態のスパッタガス導入部４９は、処理空間４１が０．３Ｐａ以下、０．１Ｐａ以上となるように、処理空間４１にスパッタガスＧ１を導入する。

ガス導入口４７は、回転テーブル３１とターゲット４２との間に開口し、回転テーブル３１とターゲット４２との間に形成された処理空間４１に成膜用のスパッタガスＧ１を導入する。スパッタガスＧ１としては希ガスが採用でき、アルゴン（Ａｒ）ガス等が好適である。スパッタガスＧ１は、窒素（Ｎ）が含まれないガスであり、アルゴン（Ａｒ）単ガスとすることができる。

このような成膜処理部４０では、スパッタガス導入部４９からスパッタガスＧ１を導入し、電源部４６が電極４４を通じてターゲット４２に高電圧を印加すると、回転テーブル３１とターゲット４２との間に形成された処理空間４１に導入されたスパッタガスＧ１がプラズマ化し、イオン等の活性種が発生する。プラズマ中のイオンは、ターゲット４２と衝突してスパッタ粒子を叩き出す。ＧａＮ成膜処理部４０ＡにおいてはＧａとＧａＮを含む材料で構成されたターゲット４２と衝突してＧａ原子を含むスパッタ粒子を叩き出す。Ａｌ成膜処理部４０Ｂにおいては、Ａｌを含む材料で構成されたターゲット４２と衝突してＡｌ原子を含むスパッタ粒子を叩き出す。

また、この処理空間４１を回転テーブル３１によって循環搬送されるワーク１０が通過する。叩き出されたスパッタ粒子は、ワーク１０が処理空間４１を通過するときにワーク１０上に堆積して、Ｇａ原子を含む膜やＡｌ原子を含む膜がワーク１０上に形成される。ワーク１０は、回転テーブル３１によって循環搬送され、この処理空間４１を繰り返し通過することで成膜処理が行われていく。なお、Ｇａを含むＧａＮ膜の形成、Ａｌを含むＡｌＮ膜の形成は並行して行われるのではなく、一方の膜を形成後、他方の膜を形成することにより行われる。

［窒化処理部］
窒化処理部５０は、窒素ガスを含むプロセスガスＧ２が導入された処理空間５９内で誘導結合プラズマを生成する。即ち、窒化処理部５０は、窒素ガスをプラズマ化して化学種を発生させる。発生した化学種に含まれる窒素原子は、成膜処理部４０によってワーク１０上に成膜されたＧａ原子を含む膜、Ａｌ原子を含む膜に衝突して、Ｇａ原子を含む膜中の窒素との結合が欠損しているＧａ原子、Ａｌ原子を含む膜中のＡｌ原子と結合する。これにより、窒素欠陥のないＧａＮ膜やＡｌＮ膜を得ることができる。

窒化処理部５０は、図２に示すように、筒状体５１、窓部材５２、アンテナ５３、ＲＦ電源５４、マッチングボックス５５及びプロセスガス導入部５８により構成されるプラズマ発生器を有する。

筒状体５１は、処理空間５９の周囲を覆う部材である。筒状体５１は、図１と図２に示すように水平断面が角丸長方形状の筒であり、開口を有する。筒状体５１は、その開口が回転テーブル３１側に離隔して向かうように、チャンバ２０の天井２０ａに嵌め込まれ、チャンバ２０の内部空間に突き出る。この筒状体５１は、回転テーブル３１と同様の材質とする。

窓部材５２は、筒状体５１の水平断面と略相似形の石英等の誘電体の平板である。この窓部材５２は、筒状体５１の開口を塞ぐように設けられ、チャンバ２０内の窒素ガスを含むプロセスガスＧ２が導入される処理空間５９と筒状体５１の内部とを仕切る。窓部材５２は、処理空間５９に酸素が流入することによる酸化を抑制する必要がある。例えば、要求される酸素濃度は、１０^１９（ａｔｏｍ／ｃｍ^３）以下と非常に低い。これに対処するため、窓部材５２の表面には、保護コーティングが施されている。例えば、窓部材５２の表面にＹ_２Ｏ_３（酸化イットリウム）によるコーティングを行うことにより、プラズマによる窓部材５２の消耗を抑えつつ窓部材５２の表面からの酸素放出を抑制して、酸素濃度を低く維持することができる。

処理空間５９は、窒化処理部５０において、回転テーブル３１と筒状体５１の内部との間に形成される。この処理空間５９を回転テーブル３１によって循環搬送されるワーク１０が繰り返し通過することで窒化処理が行われる。なお、窓部材５２は、アルミナ等の誘電体であってもよいし、シリコン等の半導体であってもよい。

アンテナ５３は、コイル状に巻回された導電体であり、窓部材５２によってチャンバ２０内の処理空間５９とは隔離された筒状体５１の内部空間に配置され、交流電流が流されることで電界を発生させる。アンテナ５３から発生させた電界が窓部材５２を介して処理空間５９に効率的に導入されるように、アンテナ５３は窓部材５２の近傍に配置されることが望ましい。アンテナ５３には、高周波電圧を印加するＲＦ電源５４が接続されている。ＲＦ電源５４の出力側には整合回路であるマッチングボックス５５が直列に接続されている。マッチングボックス５５は、入力側及び出力側のインピーダンスを整合させることで、プラズマの放電を安定化させる。

プロセスガス導入部５８は、図２に示すように、処理空間５９に窒素ガスを含むプロセスガスＧ２を導入する。プロセスガス導入部５８は、図示しないボンベ等のプロセスガスＧ２の供給源と、配管５７、ガス導入口５６を有する。配管５７は、プロセスガスＧ２の供給源に接続されて、チャンバ２０を気密に封止しつつ貫通してチャンバ２０の内部に延び、その端部がガス導入口５６として開口している。

ガス導入口５６は、窓部材５２と回転テーブル３１との間の処理空間５９に開口し、プロセスガスＧ２を導入する。プロセスガスＧ２としては、希ガスが採用でき、アルゴンガス等が好適である。

このような窒化処理部５０では、ＲＦ電源５４からアンテナ５３に高周波電圧が印加される。これにより、アンテナ５３に高周波電流が流れ、電磁誘導による電界が発生する。電界は、窓部材５２を介して、処理空間５９に発生し、プロセスガスＧ２に誘導結合プラズマが発生する。このとき、窒素原子を含む窒素の化学種が発生し、ワーク１０上のＧａ原子を含む膜、Ａｌ原子を含む膜に衝突することにより、Ｇａ原子、Ａｌ原子と結合する。その結果、ワーク１０上の膜の窒素含有量を増やすことができ、窒素欠陥のないＧａＮ膜、ＡｌＮ膜を形成することができる。

［加熱部］
加熱部６０は、チャンバ２０内において、回転テーブル３１により循環搬送されるワーク１０を加熱する。加熱部６０は、回転テーブル３１のワーク１０の搬送経路Ｌに対向する位置に設けられた加熱源を有する。加熱源は、例えば、ハロゲンランプである。加熱温度は、例えば、ワーク１０が５００℃程度まで加熱される温度とすることが好ましい。

［移送室］
移送室７０は、ゲートバルブを介して、ワーク１０をチャンバ２０に搬入及び搬出するための容器である。移送室７０は、図１に示すように、チャンバ２０に搬入される前のワーク１０が収容される内部空間を有する。移送室７０は、ゲートバルブＧＶ１を介してチャンバ２０に接続されている。移送室７０の内部空間には、図示はしないが、ワーク１０を搭載したトレイ３４をチャンバ２０との間で搬入、搬出するための搬送手段が設けられている。移送室７０は、図示しない真空ポンプ等の排気手段によって減圧されており、搬送手段によってチャンバ２０の真空を維持した状態で、未処理のワーク１０を搭載したトレイ３４をチャンバ２０内に搬入し、処理済みのワーク１０を搭載したトレイ３４を、チャンバ２０から搬出する。

移送室７０には、ゲートバルブＧＶ２を介して、ロードロック部７１が接続されている。ロードロック部７１は、移送室７０の真空を維持した状態で、図示しない搬送手段によって、外部から未処理のワーク１０を搭載したトレイ３４を、移送室７０内に搬入し、処理済みのワーク１０を搭載したトレイ３４を、移送室７０から搬出する装置である。なお、ロードロック部７１は、図示しない真空ポンプ等の排気手段によって減圧される真空状態と、真空破壊される大気開放状態とが切り替わる。

［予備加熱室］
予備加熱室８０は、チャンバ２０内に搬入される前のワーク１０を加熱する。予備加熱室８０は、移送室７０に接続された容器を備え、移送室７０に搬入される前のワーク１０を加熱する加熱源を有する。加熱源としては、例えば、ヒーターや加熱ランプを用いる。予備加熱の温度としては、３００℃程度にワーク１０が加熱される温度が好ましい。なお、予備加熱室８０と移送室７０との間のトレイ３４の搬送は、図示しない搬送手段によって行われる。

［冷却室］
冷却室９０は、チャンバ２０内から搬出されたワーク１０を冷却する。冷却室９０は、移送室７０に接続された容器を備え、移送室７０から搬出されたトレイ３４に搭載されたワーク１０を冷却する冷却手段を有する。冷却手段としては、例えば、冷却ガスを吹き付ける吹付部を適用できる。冷却ガスは、例えば、スパッタガスＧ１の供給源からのＡｒガスを用いることができる。冷却する温度としては、大気中で搬送可能な温度、例えば、３０℃とすることが好ましい。なお、移送室７０の処理済みワーク１０を搭載したトレイ３４は、図示しない搬送手段によって、冷却室９０に搬入される。

［制御装置］
制御装置１００は、排気部２３、スパッタガス導入部４９、プロセスガス導入部５８、電源部４６、ＲＦ電源５４、搬送部３０、加熱部６０、移送室７０、ロードロック部７１、予備加熱室８０、冷却室９０など、成膜装置１を構成する各種要素を制御する。この制御装置１００は、ＰＬＣ（Programmable Logic Controller）や、ＣＰＵ（Central Processing Unit）を含む処理装置であり、制御内容を記述したプログラムが記憶されている。

具体的に制御される内容としては、成膜装置１の初期排気圧力、ターゲット４２及びアンテナ５３への印加電力、スパッタガスＧ１及びプロセスガスＧ２の流量、導入時間及び排気時間、成膜時間、モータ３２の回転速度などが挙げられる。これにより、制御装置１００は、多種多様な成膜仕様に対応可能である。また、制御装置１００は、加熱部６０の加熱温度、加熱時間、予備加熱室８０の加熱温度、加熱時間、冷却室９０の冷却温度、冷却温度なども制御する。

［動作］
次に、制御装置１００により制御される成膜装置１の動作を説明する。なお、以下のように、成膜装置１により成膜を行う成膜方法も、本発明の一態様である。図３は、本実施形態の成膜装置１による成膜処理のフローチャートである。この成膜処理は、ワーク１０の上に、ＡｌＮ膜、ＧａＮ膜を交互に積層し、さらにＧａＮ層を形成する処理である。シリコンウェーハやサファイヤ基板は、ＧａＮとの結晶格子が異なるため、直接ＧａＮの膜を形成した場合、ＧａＮの結晶性が低下するという問題がある。このような結晶格子の不整合を解消するため、ＡｌＮ膜、ＧａＮ膜を交互に積層することにより、バッファ層を形成し、このバッファ層の上にＧａＮ層を形成する。これは、例えば、横型のＭＯＳＦＥＴやＬＥＤの製造において、シリコンウェーハの上にバッファ層を介して、ＧａＮ層を形成する場合に用いることができる。

まず、チャンバ２０内は、排気部２３によって排気口２１から排気されて、常に所定の圧力まで減圧されている。また、排気とともに、加熱部６０が加熱を開始し、回転テーブル３１が回転を開始することによって、加熱部６０を通過する回転テーブル３１が加熱される。加熱された回転テーブル３１からの輻射によってチャンバ２０内が加熱される。排気とともに加熱することにより、チャンバ２０内の水分子や酸素分子などの残留気体の脱離が促進される。これにより、成膜時に残留気体が不純物として混入しにくくなり、膜の結晶性が向上する。Ｑ－Ｍａｓｓなどのガス分析装置によってチャンバ２０内の酸素濃度が所定値以下になったことを検出した後、加熱部６０の加熱を停止し、回転テーブル３１の回転を停止する。また、予備加熱室８０内においては、トレイ３４に搭載されたワーク１０が、３００℃程度に予備加熱される（ステップＳ０１）。

予備加熱されたワーク１０を搭載したトレイ３４は、搬送手段によって、移送室７０に搬入され、ゲートバルブＧＶ１を介してチャンバ２０内に順次搬入される（ステップＳ０２）。このステップＳ０２においては、回転テーブル３１は、空の保持部３３を、順次、移送室７０からの搬入箇所に移動させる。保持部３３は、搬送手段により搬入されたトレイ３４を、それぞれ個別に保持する。このようにして、ワーク１０を搭載したトレイ３４が、回転テーブル３１上に全て載置される。

再び加熱部６０が加熱を開始するとともに、ワーク１０を載せた回転テーブル３１が回転を開始することにより、ワーク１０が加熱される（ステップＳ０３）。シミュレーションや実験などで予め得られた所定の時間が経過すると、ワーク１０が５００℃程度まで加熱される。なお、加熱時には、より均一に加熱を行うために、１００ｒｐｍ程度の比較的速い速度で回転テーブル３１を回転させる。

そして、Ａｌ成膜処理部４０Ｂと窒化処理部５０によるＡｌＮ膜の成膜と、ＧａＮ成膜処理部４０Ａと窒化処理部５０によるＧａＮ膜の成膜とを交互に繰り返し行うことによるバッファ層の形成を行う。まず、Ａｌ成膜処理部４０Ｂと窒化処理部５０でワーク１０上にＡｌＮ膜を成膜する（ステップＳ０４）。即ち、スパッタガス導入部４９が、ガス導入口４７を通じてスパッタガスＧ１を供給する。スパッタガスＧ１は、Ａｌから構成されたターゲット４２の周囲に供給される。電源部４６はターゲット４２に電圧を印加する。これにより、スパッタガスＧ１をプラズマ化させる。プラズマにより発生したイオンは、ターゲット４２に衝突してＡｌ原子を含むスパッタ粒子を叩き出す。

未処理のワーク１０には、Ａｌ成膜処理部４０Ｂを通過する際に、表面にＡｌ原子を含むスパッタ粒子が堆積した薄膜が形成される。本実施形態では、Ａｌ成膜処理部４０Ｂを一回通過する毎に、Ａｌ原子１～２個を厚み方向に含み得るレベルの膜厚で堆積させることができる。

このように、回転テーブル３１の回転によりＡｌ成膜処理部４０Ｂを通過したワーク１０は、窒化処理部５０を通過し、その過程で薄膜のＡｌ原子が窒化される。即ち、プロセスガス導入部５８がガス導入口５６を通じて窒素ガスを含むプロセスガスＧ２を供給する。窒素ガスを含むプロセスガスＧ２は、窓部材５２と回転テーブル３１に挟まれた処理空間５９に供給される。ＲＦ電源５４はアンテナ５３に高周波電圧を印加する。

高周波電圧の印加により高周波電流が流れたアンテナ５３が発生させた電界は、窓部材５２を介して、処理空間５９に発生する。そして、この電界により、この空間に供給された窒素ガスを含むプロセスガスＧ２を励起させてプラズマを発生させる。プラズマによって発生した窒素の化学種は、ワーク１０上の薄膜に衝突することにより、Ａｌ原子と結合し、十分に窒化されたＡｌＮ膜が形成される。

回転テーブル３１は、所定の厚みのＡｌＮ膜がワーク１０上に成膜されるまで、即ちシミュレーションや実験などで予め得られた所定の時間が経過するまで、回転を継続する。換言すると、所定の厚みのＡｌＮ膜が成膜されるまでの間、ワーク１０は成膜処理部４０と窒化処理部５０とを循環し続ける。なお、Ａｌを原子レベルの膜厚で堆積させる毎に窒化を行うことが好ましいので、成膜と窒化のバランスをとるため、回転テーブル３１の回転速度は、５０～６０ｒｐｍの比較的遅い速度とする。

所定の時間が経過したら、まずＡｌ成膜処理部４０Ｂの稼働を停止させる。具体的には、電源部４６によるターゲット４２への電圧印加を停止する。

次に、ＧａＮ成膜処理部４０Ａと窒化処理部５０でワーク１０上にＧａＮ膜を成膜する（ステップＳ０５）。即ち、スパッタガス導入部４９によるターゲット４２の周囲へのスパッタガスＧ１の供給、電源部４６によるターゲット４２への電圧の印加により、スパッタガスＧ１をプラズマ化させる。プラズマにより発生したイオンは、ターゲット４２に衝突してＧａ原子を含むスパッタ粒子を叩き出す。

これによりＡｌＮ膜の表面に、Ｇａ原子を含むスパッタ粒子が堆積した薄膜が形成される。本実施形態では、成膜処理部４０を一回通過する毎に、Ｇａ原子１～２個を含み得るレベルの膜厚で堆積させることができる。

このように、回転テーブル３１の回転によりＧａＮ成膜処理部４０Ａを通過したワーク１０は、窒化処理部５０を通過し、その過程で薄膜のＧａ原子が窒化される。つまり、上記のように、プラズマによって発生した窒素の化学種は、ワーク１０上の薄膜に衝突することにより、窒素との結合が欠損しているＧａ原子と結合し、窒素欠陥のないＧａＮ膜が形成される。

回転テーブル３１は、所定の厚みのＧａＮ膜がワーク１０上に成膜される時間として、シミュレーションや実験により得られた時間が経過したら、まず成膜処理部４０の稼働を停止させる。すなわち、所定の時間が経過したら、ＧａＮ成膜処理部４０Ａの稼働を停止させる。具体的には、電源部４６によるターゲット４２への電圧印加を停止する。以上のようなＡｌＮ膜とＧａＮ膜の形成を、所定の積層数に達するまで繰り返す（ステップＳ０６ Ｎо）。所定の積層数に達した場合には（ステップＳ０６ Ｙｅｓ）バッファ層の形成を終了する。

さらに、バッファ層に重ねて、ＧａＮ層を形成する（ステップＳ０７）。このＧａＮ層の形成は、上記のバッファ層におけるＧａＮ膜の形成と同様に行われる。但し、ＧａＮ層として設定された所定の厚みとなる時間で成膜を行う。

以上のようなバッファ層、ＧａＮ層の形成後、上記のようにＧａＮ成膜処理部４０Ａの稼動を停止させた後、窒化処理部５０の稼働を停止させる（ステップＳ０９）。具体的には、ＲＦ電源５４によるアンテナ５３への高周波電力の供給を停止する。そして、回転テーブル３１の回転を停止させ、成膜されたワーク１０が載せられたトレイ３４を、搬送手段によって、移送室７０を介して冷却室９０に搬入し、ワーク１０を所定の温度まで冷却した後、ロードロック部７１から排出する（ステップＳ０９）。

なお、上記の説明では、窒化処理部５０は、バッファ層の成膜中（ステップＳ０４～Ｓ０６）の間は継続して稼働させるようにしているが、ステップＳ０４～Ｓ０６の各ステップが終わるごとに、窒化処理部５０の稼働を停止させてもよい。この場合は、Ａｌ成膜処理部４０Ｂ、ＧａＮ成膜処理部４０Ａの稼働停止後に、窒化処理部５０の稼働を停止させる。これにより、ワーク１０に成膜された膜表面も十分な窒化を行うことができ、窒素欠陥のないＡｌＮ膜、ＧａＮ膜を得ることができる。

［効果］
（１）本実施形態に係る成膜装置１は、内部を真空とすることが可能なチャンバ２０と、チャンバ２０内に設けられ、ワーク１０を保持し、円周の軌跡でワーク１０を循環搬送する回転テーブル３１と、ＧａＮを含む成膜材料から成るターゲット４２と、ターゲット４２と回転テーブル３１との間に導入されるスパッタガスＧ１をプラズマ化するプラズマ発生器とを有し、回転テーブル３１により循環搬送されるワーク１０に、スパッタリングによりＧａＮを含む成膜材料の粒子を堆積させるＧａＮ成膜処理部４０Ａと、回転テーブル３１により循環搬送されるワーク１０に、ＧａＮ成膜処理部４０Ａにおいて堆積された前記成膜材料の粒子を窒化させる窒化処理部５０と、を有する。

本実施形態の成膜方法は、内部を真空とすることが可能なチャンバ２０内において、回転テーブル３１によってワーク１０を保持して円周の軌跡で循環搬送しながら、ワーク１０に成膜する成膜方法であって、ＧａＮを含む成膜材料から成るターゲット４２と、ターゲット４２と回転テーブル３１との間に導入されるスパッタガスＧ１をプラズマ化するプラズマ発生器とを有するＧａＮ成膜処理部４０Ａが、回転テーブル３１により循環搬送されるワーク１０に、スパッタリングによりＧａＮを含む成膜材料の粒子を堆積させるＧａＮ成膜処理と、窒化処理部５０が、回転テーブル３１により循環搬送されるワーク１０に、ＧａＮ成膜処理部４０Ａにおいて堆積された成膜材料の粒子を窒化させる窒化処理と、を含む。

本実施形態では、チャンバ２０内において、回転テーブル３１により循環搬送されるワーク１０に対して、スパッタリングによる成膜を行うことにより、高い生産性でＧａＮ膜を成膜できる。つまり、ＭＯ－ＣＶＤ法のように、大量のＮＨ_３ガスを使用する必要はなく、真空のチャンバ２０内の限られた領域にスパッタガスＧ１、プロセスガスＧ２を流し、ターゲット４２の材料を原子レベルの膜厚で堆積させて窒化させるので、材料の使用効率が高い。また、水素（Ｈ）を含む反応ガスを使用しないため、脱水素等の余分な工程が不要となる。また、扱いやすい希ガスを、チャンバ２０内に導入すればよいため、装置の状態を安定に維持しやすく、歩留まりが良好となる。加熱温度も５００℃程度と比較的低温であるため、加熱装置に要求される出力も低い。チャンバ２０内でバッファ層とＧａＮ層の一連の成膜処理が完結するので、一連の成膜途中で他の層を異なるチャンバで形成するために、チャンバ間を移動させることなく、酸素濃度が同じ低い環境下で成膜を行うことができる。

また、原子レベルでの膜厚の成膜材料の積層と窒化を繰り返して行うため、ＭＯ－ＣＶＤ法と比較して、成膜時間が短いにもかかわらず結晶性が高く、表面の凹凸の少ない膜を形成することができる。

ここで、以下の成膜条件で成膜した膜の評価を行った結果を示す。
・ワーク ：Ｓｉ（１１１）基板
・回転テーブルの回転数 ：６０ｒｐｍ
・アンテナ（窒化処理部）への高周波の印加電力： ４０００Ｗ
・スパッタ源への直流の印加電力：ＧａＮ成膜処理部 ８００～１５００Ｗ、Ａｌ成膜処理部 ２０００～３５００Ｗ（２つのスパッタ源を備えた成膜処理部で、各々のスパッタ源への印加電力の値）
・成膜レート：ＧａＮ層 ０．２８ｎｍ／ｓｅｃ ＡｌＮ層 ０．４３ｎｍ／ｓｅｃ
・成膜処理部のＡｒガス流量：ＧａＮ成膜処理部 ８０ｓｃｃｍ Ａｌ成膜処理部 ４５ｓｃｃｍ
・窒化処理部のＮ２ガス流量：３０ｓｃｃｍ
なお、上述の実施形態では成膜中の加熱は行っていない。

ワーク上に成膜した、ＡｌＮ膜３μｍ（Ｎｏ．１）、ＧａＮ膜３μｍ（Ｎｏ．２）、ＡｌＮ膜５ｎｍ／ＧａＮ膜５ｎｍの３０層の積層膜（Ｎｏ．３）、ＡｌＮ膜５ｎｍ／ＧａＮ膜５ｎｍの３０層の積層膜の上にＧａＮ膜３μｍを積層した積層膜（Ｎｏ．４）に対し、Ｘ線回折法による解析を行った。その結果、膜表面の（００２）面の、２θ／ωスキャンにより得られたロッキングカーブの半値幅（°）は、Ｎｏ．１が０．２４６、Ｎｏ．２が０．１８２、Ｎｏ．３が０．１７８、Ｎｏ．４が０．１９７を示した。

一般的に、半値幅が小さいほど結晶方位のばらつきが少なく、結晶性が高いと言える。本実施形態では、半値幅（２θ／ω）が０．２°以下の結晶性の高い膜を成膜することができる。また、ＧａＮ系デバイスに使用されるＧａＮバッファ層の膜厚は３～１０μｍが一般的とされるが、ＭＯ－ＣＶＤ法の成膜レートは、数μｍ／ｈと言われている。本実施形態は、成膜レートは同程度だが、さらに、水素脱離工程を省略できるので、ＭＯ－ＣＶＤ法と比較して成膜時間を短くできる。またＭＯ－ＣＶＤ法と比較して低温成膜でも結晶性の高い膜を得ることができる。

さらに、固体のターゲット４２に窒素を多く含めると、表面が絶縁物となる問題があり、ターゲット４２に窒素を多く含めることができず、窒素との結合が欠陥しているＧａ原子が含まれている。このようなターゲット４２を使用してスパッタすると窒素欠陥のあるＧａＮ膜が成膜される。しかし、本実施形態においては、ＧａＮ成膜処理部４０Ａとは別に、窒化処理部５０を設けることにより、ターゲット４２に、窒素との結合が欠陥しているＧａ原子が含まれていても、最終的に窒化処理部５０により窒素含有量を多くして窒素欠陥のないＧａＮ膜を得ることができる。また、ＧａＮ成膜処理部４０Ａでは窒素ガスを用いることなく、スパッタガスＧ１をアルゴン単ガスとし、ＧａＮ成膜処理部４０Ａとは分離した窒化処理部５０でワークＷに堆積させた成膜材料の粒子を窒化させることができる。このため、ターゲット４２の表面が絶縁物とならず、ＤＣ放電を用いて、成膜レートを向上させることができる。

（２）成膜装置１は、Ａｌを含む成膜材料から成るターゲット４２を有し、回転テーブル３１により循環搬送されるワーク１０に、スパッタリングによりＡｌを含む成膜材料の粒子を堆積させるＡｌ成膜処理部４０Ｂを有し、窒化処理部５０は、回転テーブル３１により循環搬送されるワーク１０に、Ａｌ成膜処理部４０Ｂにおいて堆積された成膜材料の粒子を窒化させる。

このため、例えば、シリコンなど、ＧａＮと結晶格子が異なるワーク１０を用いる場合に、ＧａＮ成膜処理部４０Ａ、Ａｌ成膜処理部４０Ｂ及び窒化処理部５０によって、ＧａＮ膜及びＡｌＮ膜を交互に積層した膜であるバッファ層を形成することにより、ＧａＮの結晶性の低下を抑止できる。

また、バッファ層を形成した後に、大気中に暴露することなく、ＧａＮ層を形成できるので、バッファ層の最表面が変質することが抑制され、バッファ層の上にさらに成膜されるＧａＮ層の変質を防ぐことができる。また、ＧａＮ層の形成のために、バッファ層の成膜環境とは別の環境に移動させることが必要なくなり、搬送時間の削減や、酸素濃度等を調整された空間を別途設ける必要がなくなる。

また、Ａｌ成膜処理部４０Ｂにおいても、窒素ガスを用いることなく、スパッタガスＧ１をアルゴン単ガスとし、Ａｌ成膜処理部４０Ｂとは分離した窒化処理部５０でワークＷに堆積させた成膜材料の粒子を窒化させることができる。このため、ターゲット４２の表面が絶縁物とならず、ＤＣ放電を用いて、成膜レートを向上させることができる。

（３）成膜装置１は、回転テーブル３１により循環搬送されるワーク１０を加熱する加熱部６０を有する。これより、さらに結晶性に優れた膜を形成できる。

（４）成膜装置１は、チャンバ２０内に搬入される前のワーク１０を加熱する予備加熱室８０をさらに有する。予備加熱室８０によりあらかじめワーク１０を加熱しておくことにより、加熱部６０による加熱時間を短縮して、生産性を高めることができる。

［変形例］
（１）上記の実施形態において、図４に示すように、成膜されたＧａＮ膜に対してｎ型またはｐ型不純物（ドーパント）を添加する不純物添加処理部を設けてもよい。この場合、循環搬送の経路上に、ＧａＮ成膜処理部、窒化処理部、不純物添加処理部の順に並ぶように配置される。不純物添加処理部は、成膜処理部４０Ａ、４０Ｂの成膜処理部と同様の構成を備える。より具体的には、不純物添加処理部は、ｎ型不純物またはｐ型不純物を含む成膜材料から成るターゲットとプラズマ発生器を備え、ターゲットをスパッタリングすることにより、不純物となるイオンを含む成膜材料の粒子（スパッタ粒子）を、ワーク１０上に堆積された膜に添加することが可能であればよい。例えば、Ｍｇを含む成膜材料から成るターゲット４２を有するＭｇ成膜処理部４０Ｃ、Ｓｉを含む成膜材料から成るターゲット４２を有するＳｉ成膜処理部４０Ｄを、不純物添加処理部とすることができる。Ｍｇ成膜処理部４０Ｃ、Ｓｉ成膜処理部４０Ｄは、ターゲット４２の材料以外は、ＧａＮ成膜処理部４０Ａと同様の構成を備える。すなわち、Ｍｇ成膜処理部４０Ｃ、Ｓｉ成膜処理部４０Ｄは、ターゲット４２、バッキングプレート４３及び電極４４で構成されるスパッタ源と、電源部４６とスパッタガス導入部４９で構成されるプラズマ発生器を備える。

このような態様では、ＧａＮ膜の成膜時に、ＧａＮ成膜処理部４０Ａ、窒化処理部５０とともに、Ｍｇ成膜処理部４０Ｃを稼動させることにより、ＧａＮ層にＭｇイオンを添加したｐチャネル（ｐ型半導体）を含む層を成膜することができる。また、ＧａＮ膜の成膜時に、ＧａＮ成膜処理部４０Ａ、窒化処理部５０とともに、Ｓｉ成膜処理部４０Ｄを稼働させることにより、ＧａＮ層にＳｉイオンを添加したｎチャネル（ｎ型半導体）を含む層を成膜することができる。

ｎチャネル、ｐチャネルを形成するためには、従来は、ＧａＮ膜の成膜後、ＭｇやＳｉのイオンをイオンビーム等のイオン注入装置で注入し、熱処理を行うことによって添加していた。しかし、このような方法では、所定の膜厚になった膜に対してイオン注入するため、注入深さ、注入量（ドーズ量）が、設計値と異なる場合があり、制御が容易ではなかった。本態様によれば、ＧａＮ膜が所定の膜厚に到達するまで、ＧａＮ膜の堆積と、ＳｉイオンまたはＭｇイオンの添加を交互に繰り返す。これにより、ターゲット４２へ印加する電力と回転テーブル３１の回転速度によって、１回転毎に成膜されるＧａＮ層の膜厚に応じたＭｇイオンやＳｉイオンの注入深さ、注入量の制御が容易となる。

また、バッファ層、ＧａＮ層、ｎチャネルを含む層、ｐチャネルを含む層の一連の成膜を、１つのチャンバ２０内で行うことができる。このため、ｎチャネルやｐチャネルの形成のために、ＧａＮ層の成膜環境とは別の環境に移動させる必要がなくなり、搬送時間の削減や、酸素濃度が調整された空間を別途設ける必要がない。

（２）上記の態様に加えて、図５に示すように、成膜処理部４０として、ＩｎＮを含む成膜材料から成るターゲット４２を有するＩｎＮ成膜処理部４０Ｅを有していてもよい。インジウム（Ｉｎ）単体は融点が低く、実際は固体のターゲット４２とするために窒素（Ｎ）を添加したＩｎＮターゲットとする。ＩｎＮターゲットが、窒素との結合が不十分なＩｎ原子を含むことは、上記と同様である。

このような態様では、ＧａＮ膜の成膜時に、ＧａＮ成膜処理部４０Ａ、窒化処理部５０とともに、ＩｎＮ成膜処理部４０Ｅを稼働させることにより、ＩｎＧａＮ膜を形成することができる。このＩｎＧａＮ膜は、図６（Ａ）に示すように、ＬＥＤの発光層１４として機能する。図６（Ａ）は、ＬＥＤの積層構造を示し、シリコンのワーク１０の上に、バッファ層１１、ｎチャネルを含むＧａＮ層１２、バッファ層１１、ｐチャネルを含むＧａＮ層１３、発光層１４、透明導電膜１５が積層されている。透明導電膜１５は、ＩＴО（Indium Tin Oxid：酸化インジウムスズ）膜である。なお、電極については図示を省略している。また、図６（Ｂ）は、バッファ層１１を示す。

このような態様では、ＬＥＤにおけるバッファ層１１、ｎチャネルを含むＧａＮ層１２、バッファ層１１、ｐチャネルを含むＧａＮ層１３、発光層１４の一連の成膜を一つのチャンバ２０で行うことができる。このため、発光層１４の形成のために、ＧａＮ層の成膜環境とは別の環境に移動させることが必要なくなり、搬送時間を削減することができる。または、酸素濃度等を調整された空間を別途設ける必要がなくなる。さらに、発光層１４の厚さによって色を変えることができるが、この態様では、厚さの制御が容易となるので、色の異なる発光層１４の作成が容易となる。

（３）異なる種類の材料を成膜する成膜処理部に使用する電源は、異なる種類の電源としてもよい。例えば、一方の成膜処理部に使用する電源をＤＣ電源とし、他方の成膜処理部に使用する電源を、パルススイッチを備えるパルス電源としてもよい。この場合、上述のＭｇイオンの添加を行う場合は、ＧａＮ成膜処理部４０Ａに使用する電源をＤＣ電源とし、Ｍｇ成膜処理部４０Ｃに使用する電源をパルス電源としてもよい。或いはＳｉイオンの添加を行う場合は、ＧａＮ成膜処理部４０Ａに使用する電源をＤＣ電源とし、Ｓｉ成膜処理部４０Ｄに使用する電源をパルス電源としてもよい。特にＨｉＰＩＭＳ（High Power Impulse Magnetron Sputtering）を行うよう、短時間にパルス波による大電力を投入するようにパルス幅と電力を設定することにより、高密度プラズマを生成し、スパッタ粒子のイオン化率を飛躍的に高め、より効率的にイオン注入を行うことが可能となる。

または、同じ種類の材料を成膜する成膜処理部に使用する電源は、異なる種類の電源を組み合わせ、所定のタイミングで切り替えて使用してもよい。例えば、ＤＣ電源と、パルススイッチを備えるパルス電源を兼ね備え、所定のタイミングで切り替えて使用してもよい。この場合、ＧａＮ膜を成膜する際は、基板または他の種類の膜に接する初期層のみパルス電源を用いて、所定の膜厚成膜後、ＤＣ電源での成膜に切り替えてもよい。

［他の実施形態］
本発明の実施形態及び各部の変形例を説明したが、この実施形態や各部の変形例は、一例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。上述したこれら新規な実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。これら実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれるとともに、特許請求の範囲に記載された発明に含まれる。

また、チャンバ２０内に設ける成膜処理部４０の種類や数、窒化処理部５０の数は、上記の態様には限定されない。成膜処理部４０を、ＧａＮ成膜処理部４０Ａのみとして、ＧａＮ膜を形成する成膜装置１として構成してもよい。また、上記の成膜処理部４０に加えて、これと異種のターゲット材による成膜処理部４０を追加しても、同種のターゲット材料による成膜処理部を追加しても、窒化処理部５０を追加してもよい。例えば、ＩＴОの成膜材料となる酸化インジウムと酸化スズを含むターゲット４２を有する成膜処理部４０を追加して、ＩＴО膜をチャンバ２０内で成膜できるようにしてもよい。この場合、窒化処理部５０において、窒素ガスを導入する代わりに酸素ガスを導入して、ＩＴＯ膜の酸化を補うようにしてもよい。また、例えば、ＧａＮ成膜処理部４０ＡとＡｌ成膜処理部４０Ｂと窒化処理部５０を同時に稼働させて、ＧａとＡｌとＮとを含むＡｌＧａＮ（Aluminum Gallium Nitride）膜を成膜できるようにしてもよい。

また、不純物添加処理部で添加されるｎ型不純物またはｐ型不純物は、上述した実施形態に限定されるものではない。例えば、ｎ型不純物としてＧｅまたはＳｎも挙げられる。この場合、不純物添加処理部に設けられるターゲットを構成する成膜材料はＳｉの代わりにＧｅやＳｎを含む成膜材料を適用することができる。

１ 成膜装置
１０ ワーク
１１ バッファ層
１２ ＧａＮ層
１３ ＧａＮ層
１４ 発光層
１５ 透明導電膜
２０ チャンバ
２０ａ 天井
２０ｂ 内底面
２０ｃ 内周面
２１ 排気口
２２ 区切部
２３ 排気部
３０ 搬送部
３１ 回転テーブル
３２ モータ
３３ 保持部
３４ トレイ
４０ 成膜処理部
４０Ａ ＧａＮ成膜処理部
４０Ｂ Ａｌ成膜処理部
４０Ｃ Ｍｇ成膜処理部
４０Ｄ Ｓｉ成膜処理部
４０Ｅ ＩｎＮ成膜処理部
４１ 処理空間
４２ ターゲット
４３ バッキングプレート
４４ 電極
４６ 電源部
４７ ガス導入口
４８ 配管
４９ スパッタガス導入部
５０ 窒化処理部
５１ 筒状体
５２ 窓部材
５３ アンテナ
５４ ＲＦ電源
５５ マッチングボックス
５６ ガス導入口
５７ 配管
５８ プロセスガス導入部
５９ 処理空間
６０ 加熱部
７０ 移送室
７１ ロードロック部
８０ 予備加熱室
９０ 冷却室
１００ 制御装置

Claims (11)

1. 内部を真空とすることが可能なチャンバと、
   前記チャンバ内に設けられ、ワークを保持し、円周の軌跡で前記ワークを循環搬送する回転テーブルと、
   ＧａＮを含む成膜材料から成るターゲットと、前記ターゲットと前記回転テーブルとの間に導入されるスパッタガスをプラズマ化するプラズマ発生器とを有し、前記回転テーブルにより循環搬送される前記ワークに、スパッタリングによりＧａＮを含む成膜材料の粒子を堆積させるＧａＮ成膜処理部と、
   前記回転テーブルにより循環搬送される前記ワークに、前記ＧａＮ成膜処理部において堆積された前記成膜材料の粒子を窒化させる窒化処理部と、
   ｐ型不純物又はｎ型不純物を含む成膜材料から成るターゲットと、前記ｐ型不純物又はｎ型不純物を含む成膜材料から成るターゲットと前記回転テーブルとの間に導入されるスパッタガスをプラズマ化するプラズマ発生器とを有し、前記ＧａＮ成膜処理部において前記ワークに堆積したＧａＮを含む成膜材料の粒子に、スパッタリングによりｎ型不純物またはｐ型不純物を添加する不純物添加処理部と、
   を有し、
   前記ＧａＮ成膜処理部、前記窒化処理部、前記不純物添加処理部は、前記循環搬送の経路上に配置され、前記回転テーブルは、前記ワークを前記ＧａＮ成膜処理部、前記窒化処理部、前記不純物添加処理部の順に繰り返し通過させることで、ＧａＮ膜の成膜と窒化と不純物の添加が繰り返されるように搬送し、前記ワークに、所定の積層数の、前記ｎ型不純物または前記ｐ型不純物を含むＧａＮの膜を形成することを特徴とする成膜装置。
2. 前記スパッタガスは、アルゴン単ガスであることを特徴とする請求項１記載の成膜装置。
3. Ａｌを含む成膜材料から成るターゲットを有し、前記回転テーブルにより循環搬送される前記ワークに、スパッタリングによりＡｌを含む成膜材料の粒子を堆積させるＡｌ成膜処理部を有し、
   前記窒化処理部は、前記回転テーブルにより循環搬送される前記ワークに、前記Ａｌ成膜処理部において堆積された前記成膜材料の粒子を窒化させることを特徴とする請求項１又は請求項２記載の成膜装置。
4. 前記ＧａＮ成膜処理部、前記Ａｌ成膜処理部及び前記窒化処理部は、ＧａＮ膜及びＡｌＮ膜を交互に積層した膜を形成することを特徴とする請求項３記載の成膜装置。
5. 前記不純物添加処理部は、Ｍｇを含む成膜材料から成るターゲットを有し、前記回転テーブルにより循環搬送される前記ワークに、スパッタリングによりＭｇを含む成膜材料の粒子を堆積させるＭｇ成膜処理部であって、
   前記ＧａＮ成膜処理部、前記窒化処理部及び前記Ｍｇ成膜処理部は、ＧａＮにＭｇを添加した膜を形成することを特徴とする請求項１記載の成膜装置。
6. 前記不純物添加処理部は、Ｓｉを含む成膜材料から成るターゲットを有し、前記回転テーブルにより循環搬送される前記ワークに、スパッタリングによりＳｉを含む成膜材料の粒子を堆積させるＳｉ成膜処理部であって、
   前記ＧａＮ成膜処理部、前記窒化処理部及び前記Ｓｉ成膜処理部は、ＧａＮにＳｉを添加した膜を形成することを特徴とする請求項１記載の成膜装置。
7. ＩｎＮを含む成膜材料から成るターゲットを有し、前記回転テーブルにより循環搬送される前記ワークに、スパッタリングによりＩｎＮを含む成膜材料の粒子を堆積させるＩｎＮ成膜処理部を有し、
   前記ＧａＮ成膜処理部、前記窒化処理部及び前記ＩｎＮ成膜処理部は、ＩｎＧａＮの膜を形成することを特徴とする請求項１乃至６のいずれかに記載の成膜装置。
8. 前記回転テーブルにより循環搬送される前記ワークを、加熱する加熱部を有することを特徴とする請求項１乃至７のいずれかに記載の成膜装置。
9. 前記チャンバ内に搬入される前の前記ワークを加熱する予備加熱室をさらに有することを特徴とする請求項８記載の成膜装置。
10. 前記不純物添加処理部に印加する電力をパルス電源によって印加することを特徴とする請求項１乃至９のいずれかに記載の成膜装置。
11. 内部を真空とすることが可能なチャンバ内において、回転テーブルによってワークを保持して円周の軌跡で循環搬送しながら、前記ワークに成膜する成膜方法であって、
    ＧａＮを含む成膜材料から成るターゲットと、前記ターゲットと前記回転テーブルとの間に導入されるスパッタガスをプラズマ化するプラズマ発生器とを有するＧａＮ成膜処理部が、前記回転テーブルにより循環搬送される前記ワークに、スパッタリングによりＧａＮを含む成膜材料の粒子を堆積させるＧａＮ成膜処理と、
    窒化処理部が、前記回転テーブルにより循環搬送される前記ワークに、前記ＧａＮ成膜処理部において堆積された前記成膜材料の粒子を窒化させる窒化処理と、
    前記ＧａＮ成膜処理部において前記ワークに堆積したＧａＮを含む成膜材料の粒子に、スパッタリングによりｎ型不純物またはｐ型不純物を添加する不純物添加処理と、を含み、
    前記ワークを循環搬送することで前記ＧａＮ成膜処理、前記窒化処理、前記不純物添加処理をこの順で繰り返し処理することで、前記ワークに、所定の積層数の、前記ｎ型不純物または前記ｐ型不純物を含むＧａＮの膜を形成することを特徴とする成膜方法。