(57)【要約】【課題】サセプタ上に複数の基板ホルダを有し、各基板ホルダに保持される基板を自公転させつつ当該基板の表面を処理する表面処理装置において、基板の自公転構造を極めて簡単にする。【解決手段】回転するサセプタと、回転体と、基板ホルダと、を有する基板支持機構の制御方法であって、前記サセプタおよび前記回転体の単位時間当たり回転数が、定常の単位時間当たり回転数に維持されるよう、前記サセプタまたは前記回転体の何れか一方である駆動側部材を駆動する定常回転維持段階と、前記駆動側部材の単位時間当たり回転数を、前記相対変位が生じる回転数変化率で増加または減少させ、前記相対変位に応じた前記サセプタ座標における回転を前記基板ホルダに与えることで、前記基板ホルダの前記サセプタ座標から見た角度を変更する角度変更段階と、を有する制御方法を提供する。【選択図】図１
2013214581.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
回転するサセプタと、
前記サセプタと同軸かつ同方向に回転し、前記サセプタとの回転方向における相対的な変位が許容される回転体と、
前記サセプタに固定されたサセプタ座標から見て中心位置が不動かつ回転が可能なように前記サセプタに支持され、前記サセプタの回転に伴い前記サセプタの回転軸の周りを回転する基板ホルダと、を有し、
前記サセプタと前記回転体との相対変位に応じて前記基板ホルダを前記サセプタ座標から見て回転させる基板支持機構の制御方法であって、
前記サセプタおよび前記回転体の単位時間当たり回転数が、定常の単位時間当たり回転数に維持されるよう、前記サセプタまたは前記回転体の何れか一方である駆動側部材を駆動する定常回転維持段階と、
前記駆動側部材の単位時間当たり回転数を、前記相対変位が生じる回転数変化率で増加または減少させ、前記相対変位に応じた前記サセプタ座標における回転を前記基板ホルダに与えることで、前記基板ホルダの前記サセプタ座標から見た角度を変更する角度変更段階と、
を有する制御方法。
【請求項２】
前記角度変更段階に続き、前記駆動側部材の単位時間当たり回転数を、前記相対変位が生じない回転数変化率で増加または減少させ、前記定常の単位時間当たり回転数に達したときに前記定常回転維持段階に移行する定常回転移行段階を、さらに有する
請求項１に記載の制御方法。
【請求項３】
前記角度変更段階において、前記サセプタ座標から見た前記基板ホルダの前記角度を観測し、当該角度が所定の角度に達した段階で前記定常回転移行段階に移行する
請求項２に記載の制御方法。
【請求項４】
前記定常回転維持段階、前記角度変更段階および前記定常回転移行段階を複数回繰り返す
請求項２または請求項３に記載の制御方法。
【請求項５】
前記定常回転維持段階または前記定常回転移行段階において、前記サセプタ座標から見た前記基板ホルダの前記角度を観測し、観測した角度と目標角度との差分が減少するように前記駆動側部材の単位時間当たり回転数を制御する
請求項２から請求項４の何れか一項に記載の制御方法。
【請求項６】
前記角度変更段階に続き、前記駆動側部材の単位時間当たり回転数を、前記角度変更段階の終了時における単位時間当たり回転数に維持する第２の定常回転維持段階、をさらに有する
請求項１に記載の制御方法。
【請求項７】
前記角度変更段階において、前記サセプタ座標から見た前記基板ホルダの前記角度を観測し、当該角度が所定の角度に達した段階で前記第２の定常回転維持段階に移行する
請求項６に記載の制御方法。
【請求項８】
前記定常回転維持段階、前記角度変更段階および前記第２の定常回転移行段階を複数回繰り返す
請求項６または請求項７に記載の制御方法。
【請求項９】
前記定常回転維持段階または前記第２の定常回転維持段階において、前記サセプタ座標から見た前記基板ホルダの前記角度を観測し、観測した角度と目標角度との差分が減少するように前記駆動側部材の単位時間当たり回転数を制御する
請求項６から請求項８の何れか一項に記載の制御方法。
【請求項１０】
請求項１から請求項９の何れか一項に記載の制御方法を利用した薄膜の形成方法であって、
前記基板支持機構が、前記定常回転維持段階の制御に入った後、前記基板ホルダに設置した基板の薄膜形成面にガスを供給し、当該ガスの反応により薄膜が形成される薄膜形成段階を有し、
当該薄膜形成段階において、少なくとも一度、前記角度変更段階により前記基板ホルダの前記サセプタ座標から見た角度が変更される
薄膜の形成方法。
【請求項１１】
前記薄膜形成段階において、前記角度変更段階が複数回実施され、
複数の前記角度変更段階の実施により、前記基板ホルダが前記サセプタ座標から見て一回転される
請求項１０に記載の薄膜の形成方法。
【請求項１２】
複数の薄膜を形成する請求項１０または請求項１１に記載の形成方法であって、
前記複数の薄膜のうち第１薄膜の前記薄膜形成段階において、少なくとも一度の前記角度変更段階が実施され、
前記複数の薄膜のうち第２薄膜の前記薄膜形成段階において、一度の前記角度変更段階も実施されない
薄膜の形成方法。
【請求項１３】
前記第１薄膜が、半導体デバイスの活性領域として機能する、エピタキシャル結晶成長法により形成された活性層であり、
前記第２薄膜が、基板と前記活性層との間に位置する、エピタキシャル結晶成長法により形成されたバッファ層である
請求項１２に記載の薄膜の形成方法。
【請求項１４】
回転するサセプタと、
前記サセプタと同軸かつ同方向に回転し、前記サセプタとの回転方向における相対的な変位が許容される回転体と、
前記サセプタに固定されたサセプタ座標から見て中心位置が不動かつ回転が可能なように前記サセプタに支持され、前記サセプタの回転に伴い前記サセプタの回転軸の周りを回転する基板ホルダと、を有し、
前記サセプタと前記回転体との相対変位に応じて前記基板ホルダを前記サセプタ座標から見て回転させる基板支持機構を制御するコンピュータに、
前記サセプタおよび前記回転体の単位時間当たり回転数が、定常の単位時間当たり回転数に維持されるよう、前記サセプタまたは前記回転体の何れか一方である駆動側部材を駆動する機能と、
前記駆動側部材の単位時間当たり回転数を、前記相対変位が生じる回転数変化率で増加または減少させ、前記相対変位に応じた前記サセプタ座標における回転を前記基板ホルダに与えることで、前記基板ホルダの前記サセプタ座標から見た角度を変更する機能と、
を実現させるためのプログラム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、基板支持機構の制御方法、薄膜の形成方法およびプログラムに関する。
【背景技術】
【０００２】
ウェハのような平板形の基板の表面に、洗浄、乾燥、薄膜形成、厚膜形成、エッチング、アッシング等の処理を繰り返し、トランジスタ等の半導体装置が形成される。基板の表面に、このような処理を施す装置として、処理がＣＶＤ（Chemical Vapor Deposition）である場合を例にとれば、特許文献１または特許文献２に記載のＣＶＤ装置が知られている。
【０００３】
特許文献１に記載のＣＶＤ装置は、公転発生部により外周駆動されるサセプタを回転自在に保持し、サセプタの回転軸周りに複数の基板トレイ保持部を円周状に配置する。そして、複数の基板トレイ保持部のそれぞれに、基板トレイ（基板ホルダ）を回転自在に保持する。それぞれの基板ホルダが、サセプタの回転（公転）による駆動力により回転（自転）することで、基板ホルダ上の基板が自公転する。基板を自公転させることで、基板上に形成される薄膜の均一性が向上するとされている。
【０００４】
特許文献２に記載のＣＶＤ装置は、複数の基板が配置される基板支持面（サセプタ）を高速度で回転させる。サセプタを高速回転することで、広い面積に渡り均一な成長速度が得られるとされている。
【０００５】
なお、特許文献３には、回転テーブル（サセプタ）の回転速度を変えることで、回転テーブル上のスパッタ対象をランダムに転がし、スパッタ対象上に均一にスパッタ膜を形成する技術が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２００２−１７５９９２号公報
【特許文献２】特開平１−２９７８２０号公報
【特許文献３】特開平１０−１８３３４３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
特許文献１に記載の装置のように基板を自公転させることで、基板表面での温度分布、原料供給等を均一化でき、成膜速度、エッチングレート等基板表面での処理の結果を均一にすることができる。しかし、特許文献１に記載の装置は、サセプタの回転（公転）をギヤを介して基板ホルダに伝達し基板ホルダを回転（自転）させるものであるから、ギヤを複雑に組み合わせる必要がある。複雑なギヤ構造は、コストを高める要因になる。
【０００８】
また、基板を自公転させることで処理の均一性を高めることが可能である。しかし、基板ホルダの回転（自転）に起因して、ギヤからの磨耗粉が生じる場合がある。さらに、サセプタを高速に回転させる場合には、基板ホルダの回転（自転）により、サセプタ表面近傍のガス流れが乱流になり、処理の均一性を乱す可能性がある。すなわち、装置の用途あるいは処理の種類によっては、基板ホルダの回転を停止するメリットが、基板ホルダを回転させるメリットを上回る可能性がある。たとえば、基板の表面処理が半導体層等の層形成である場合、形成される層の種類によっては基板に反りを生じ、基板ホルダ上に設置された基板の設置安定性を低下させる場合がある。特に、サセプタが高速回転している場合に、基板の脱落等が生じる可能性が高くなる。このような場合、基板ホルダの回転を停止するメリットが、基板ホルダを回転させるメリットを上回るといえる。しかし、特許文献１に記載の装置のような従来の自公転機構では、自転駆動のためのギヤが公転運動に連動するギヤと結合されているため、サセプタを回転しつつ基板ホルダの回転を停止することは不可能であった。
【０００９】
また、特許文献２に記載の装置のようにサセプタを高速回転することで、基板表面の処理における均一性が向上すると期待できるところ、より高い均一性の獲得を目指して、たとえば、特許文献２に記載の装置に、特許文献１に記載の自公転機構を適用することが考えられる。しかし、特許文献２に記載の装置に特許文献１に記載の自公転機構を単純に適用したとしても、高速回転に耐え得る複雑なギヤ構造の実現は困難であり、特に、減圧環境下での使用が前提となるＣＶＤ装置への適用は不可能に近い。
【００１０】
さらに、基板の表面処理が、処理に用いる物質（処理剤）の熱反応を伴う場合、処理剤が基板表面に到達する前の反応を抑制するため、基板の加熱を処理剤の供給側とは反対、すなわち基板ホルダの裏側から行わなければならない場合がある。このような場合、特許文献１に記載の装置では、基板ホルダの裏側に複雑なギア構造を有するため、基板の表面あるいはサセプタの表面への熱伝達が不均一になる可能性がある。このため、基板またはサセプタの表面における処理剤の熱反応を伴う表面処理では、処理の不均一さ、たとえば堆積層の厚さの不均一さ、堆積層の質の不均一さなどが発生する可能性があった。
【００１１】
本発明の目的は、サセプタ上に複数の基板ホルダを有し、各基板ホルダに保持される基板を自公転させつつ当該基板の表面を処理する表面処理装置において、基板の自公転構造を極めて簡単にすることにある。特に、サセプタを高速に回転させる場合であっても基板の自転が実現できる、単純な基板の自公転機構を備えた表面処理装置を提供することにある。さらに、基板ホルダの裏側から加熱する場合であっても均一な温度分布を実現できる、基板の自公転機構を備えた表面処理装置を提供することにある。また、サセプタを回転しつつ基板ホルダの回転を停止することが可能な自公転機構を備えた表面処理装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
上記課題を解決するために、本発明の第１の態様においては、回転するサセプタと、前記サセプタと同軸かつ同方向に回転し、前記サセプタとの回転方向における相対的な変位が許容される回転体と、前記サセプタに固定されたサセプタ座標から見て中心位置が不動かつ回転が可能なように前記サセプタに支持され、前記サセプタの回転に伴い前記サセプタの回転軸の周りを回転する基板ホルダと、を有し、前記サセプタと前記回転体との相対変位に応じて前記基板ホルダを前記サセプタ座標から見て回転させる基板支持機構の制御方法であって、前記サセプタおよび前記回転体の単位時間当たり回転数が、定常の単位時間当たり回転数に維持されるよう、前記サセプタまたは前記回転体の何れか一方である駆動側部材を駆動する定常回転維持段階と、前記駆動側部材の単位時間当たり回転数を、前記相対変位が生じる回転数変化率で増加または減少させ、前記相対変位に応じた前記サセプタ座標における回転を前記基板ホルダに与えることで、前記基板ホルダの前記サセプタ座標から見た角度を変更する角度変更段階と、を有する制御方法を提供する。
【００１３】
前記角度変更段階に続き、前記駆動側部材の単位時間当たり回転数を、前記相対変位が生じない回転数変化率で増加または減少させ、前記定常の単位時間当たり回転数に達したときに前記定常回転維持段階に移行する定常回転移行段階を、さらに有してもよい。この場合、前記角度変更段階において、前記サセプタ座標から見た前記基板ホルダの前記角度を観測し、当該角度が所定の角度に達した段階で前記定常回転移行段階に移行してもよい。前記定常回転維持段階、前記角度変更段階および前記定常回転移行段階は、複数回繰り返してもよい。前記定常回転維持段階または前記定常回転移行段階において、前記サセプタ座標から見た前記基板ホルダの前記角度を観測し、観測した角度と目標角度との差分が減少するように前記駆動側部材の単位時間当たり回転数を制御してもよい。
【００１４】
あるいは、前記角度変更段階に続き、前記駆動側部材の単位時間当たり回転数を、前記角度変更段階の終了時における単位時間当たり回転数に維持する第２の定常回転維持段階をさらに有してもよい。この場合、前記角度変更段階において、前記サセプタ座標から見た前記基板ホルダの前記角度を観測し、当該角度が所定の角度に達した段階で前記第２の定常回転維持段階に移行してもよい。前記定常回転維持段階、前記角度変更段階および前記第２の定常回転移行段階は、複数回繰り返してもよい。前記定常回転維持段階または前記第２の定常回転維持段階において、前記サセプタ座標から見た前記基板ホルダの前記角度を観測し、観測した角度と目標角度との差分が減少するように前記駆動側部材の単位時間当たり回転数を制御してもよい。
【００１５】
なお、基板ホルダの角度（回転角）を観測する回転モニタとして、以下のような構成を有する回転モニタが例示される。すなわち、基板ホルダ上に配置した基板を外部から観察する回転モニタであって、サセプタの回転に同期した時間窓で前記基板の画像を取得する画像取得部と、取得した前記画像を解析し、前記基板に形成されたオリエンテーションフラットの位置を検知する画像解析部と、検知した前記オリエンテーションフラットの前記位置から、サセプタ座標から見た前記基板の回転角を計算する回転角計算部と、を有する回転モニタを挙げることができる。あるいは、基板ホルダ上に配置した基板を外部から観察する回転モニタであって、出射光を放射し、前記出射光が照射された照射物からの反射光を検出する複数の光センサが、前記基板の回転角に応じた位置に配置された光センサアレイを有し、複数の前記光センサのそれぞれについて前記反射光の強度を比較することにより、前記基板のオリエンテーションフラットに対応する光センサを特定し、当該光センサの位置から、サセプタ座標から見た前記基板の回転角を検出する回転モニタを挙げることができる。
【００１６】
本発明の第２の態様においては、前記した基板支持機構の制御方法を利用した薄膜の形成方法であって、前記基板支持機構が、前記定常回転維持段階の制御に入った後、前記基板ホルダに設置した基板の薄膜形成面にガスを供給し、当該ガスの反応により薄膜が形成される薄膜形成段階を有し、当該薄膜形成段階において、少なくとも一度、前記角度変更段階により前記基板ホルダの前記サセプタ座標から見た角度が変更される薄膜の形成方法を提供する。
【００１７】
前記薄膜形成段階において、前記角度変更段階が複数回実施されてもよく、複数の前記角度変更段階の実施により、前記基板ホルダが、前記サセプタ座標から見て一回転されてもよい。前記した薄膜の形成方法において複数の薄膜を形成されてもよく、この場合、前記複数の薄膜のうち第１薄膜の前記薄膜形成段階において、少なくとも一度の前記角度変更段階が実施され、前記複数の薄膜のうち第２薄膜の前記薄膜形成段階において、一度の前記角度変更段階も実施されないものであってもよい。前記第１薄膜が、半導体デバイスの活性領域として機能する、エピタキシャル結晶成長法により形成された活性層であり、前記第２薄膜が、基板と前記活性層との間に位置する、エピタキシャル結晶成長法により形成されたバッファ層であってもよい。
【００１８】
本発明の第３の態様においては、回転するサセプタと、前記サセプタと同軸かつ同方向に回転し、前記サセプタとの回転方向における相対的な変位が許容される回転体と、前記サセプタに固定されたサセプタ座標から見て中心位置が不動かつ回転が可能なように前記サセプタに支持され、前記サセプタの回転に伴い前記サセプタの回転軸の周りを回転する基板ホルダと、を有し、前記サセプタと前記回転体との相対変位に応じて前記基板ホルダを前記サセプタ座標から見て回転させる基板支持機構を制御するコンピュータに、前記サセプタおよび前記回転体の単位時間当たり回転数が、定常の単位時間当たり回転数に維持されるよう、前記サセプタまたは前記回転体の何れか一方である駆動側部材を駆動する機能と、前記駆動側部材の単位時間当たり回転数を、前記相対変位が生じる回転数変化率で増加または減少させ、前記相対変位に応じた前記サセプタ座標における回転を前記基板ホルダに与えることで、前記基板ホルダの前記サセプタ座標から見た角度を変更する機能と、を実現させるためのプログラムを提供する。
【図面の簡単な説明】
【００１９】
【図１】基板支持機構１００の要部を示した断面図である。
【図２】基板支持機構１００の要部を示した上面図である。
【図３】表面処理装置２００の要部を示した断面図である。
【図４】表面処理装置２００の動作を説明するための要部上面図である。
【図５】表面処理装置２００の動作を説明するための要部上面図である。
【図６】表面処理装置２００の動作を説明するための要部上面図である。
【図７】軸体１１０の回転シーケンスを説明する図である。
【図８】軸体１１０の他の回転シーケンスを説明する図である。
【図９】表面処理装置３００の要部を示した断面図である。
【図１０】表面処理装置３００の要部を示した上面図である。
【図１１】実施例における軸体の回転シーケンスを説明する図である。
【図１２】実施例における堆積層の厚さ分布を示すグラフである。
【発明を実施するための形態】
【００２０】
図１は、基板支持機構１００の要部を示した断面図であり、図２は、基板支持機構１００の要部を示した上面図である。基板支持機構１００は、後に説明する表面処理装置に利用することができ、当該表面処理装置で処理される基板を支持する。基板支持機構１００は、軸体１１０、サセプタ１２０、基板ホルダ１３０、基板ホルダ回転機構１４０を有する。
【００２１】
軸体１１０は、表面処理装置に備えられた軸体回転機構からの駆動力を受けて回転する。軸体回転機構については後に説明する。また、軸体１１０には、軸体１１０と共に回転する第１歯車１１２が配置されている。第１歯車１１２は、たとえば軸体１１０の外周に配置され、軸体１１０と共に回転するものであってもよく、軸体１１０と一体に形成されたものであってもよい。なお、軸体１１０は、後に説明するように、サセプタ１２０と同軸かつ同方向に回転するとともに、サセプタ１２０との間の回転方向における相対変位が許容されるものであり、特許請求の範囲における回転体の一態様である。
【００２２】
サセプタ１２０は、図２に示すように円盤形状であり、プレート部１２２および押さえ部１２４を有する。円盤形のプレート部１２２の中央部および中央部周りのその他の部分には、複数の穴が形成されている。プレート部１２２の複数の穴のうち、中央部の穴には軸体１１０が褶動可能に嵌め込まれ、その他の穴には基板ホルダ１３０が褶動可能に嵌め込まれる。プレート部１２２の穴に嵌め込まれた軸体１１０および基板ホルダ１３０は、押さえ部１２４により押さえられ、プレート部１２２と押さえ部１２４とに挟まれた状態で支持される。軸体１１０および基板ホルダ１３０とプレート部１２２および押さえ部１２４との褶動部には、ベアリング、磁気浮上機構等の褶動性を高める機構を備えてもよい。摺動部を構成する材料として、グラファイトまたはボロンナイトライドなどの摺動性に優れる部材を用いても良い。このようにして、サセプタ１２０と軸体１１０および基板ホルダ１３０とが褶動可能に構成できる。
【００２３】
サセプタ１２０は、軸体１１０の回転を受けて、軸体１１０と同軸かつ同方向に回転する。ただし、軸体１１０およびサセプタ１２０は、回転方向における相対的な変位が許容される。つまり、サセプタ１２０は、軸体１１０と同軸かつ同方向に回転するが、サセプタ１２０の単位時間当たり回転数は軸体の単位時間当たり回転数と異なってもよい。サセプタ１２０は、軸体１１０より速く回転してもよく、軸体１１０より遅く回転してもよい。軸体１１０からサセプタ１２０への回転力の伝達は、たとえば、軸体１１０とサセプタ１２０との褶動部における摩擦によって行われる。あるいは、軸体１１０とサセプタ１２０との間の変位量（角度のずれ）が一定以上にはならないようストッパ機構を設けてもよい。
【００２４】
軸体１１０からサセプタ１２０への回転力の伝達を褶動部の摩擦で行う場合、サセプタ１２０と軸体１１０との間の摩擦力を増大させる機構を有してよい。この機構を有することにより軸体１１０の回転数を増減(正または負の加速）させた場合に、サセプタ１２０の回転が軸体１１０の回転に対して進んでまたは遅れて回転することを防ぐことができる。また、軸体１１０の回転数の増減に対し、急激に基板ホルダ１３０が回転することを抑制でき、基板の破損または脱落等を防ぐことができる。摩擦力を増大させる機構として、たとえば、２枚のグラファイト板をグラファイトコイルにより一定の力で押さえつけるような機構が例示される。
【００２５】
基板ホルダ１３０は、円盤形状を有し、処理対象である基板を保持する。なお、基板は、図２において破線で示されている。基板ホルダ１３０は、前記したように、サセプタ１２０に対し褶動可能に支持されるので、サセプタ１２０に固定した座標（サセプタ座標）から見て回転が可能なようにサセプタ１２０に支持される。また、中央部周りの穴に基板ホルダ１３０が嵌め込まれるので、基板ホルダ１３０は、サセプタ１２０の回転に伴い軸体１１０の周りを回転する。つまり、基板ホルダ１３０は、サセプタ１２０に対し回転可能であるが、その中心位置はサセプタ１２０に対し不動に支持される。基板ホルダ１３０の数として、図２では４つを例示するが、任意である。基板ホルダ１３０の数は、１つでも複数でもよい。
【００２６】
基板ホルダ１３０の中央部には座ぐりが形成され、当該座ぐりに平板形の基板を落とし込んで基板を保持することができる。座ぐりの平面形状は、保持する基板の外形に応じて任意の形状が選択できる。基板を保持する態様の他の例として、爪のような小さな基板押し付け部材によって基板を抑えつける態様、静電チャックまたは真空チャックにより保持する態様等が挙げられる。被処理部材である基板は、平板形状であることが必要である。当該基板は、シリコン等からなる半導体ウェハあるいは板ガラスのような板状の硬い基板であっても、プラスチックフィルムのような可撓性を有する基板であってもよい。
【００２７】
基板ホルダ１３０には、第1歯車１１２と咬み合い、基板ホルダ１３０をサセプタ座標から見て回転させる第２歯車１３２が配置されている。第２歯車１３２は、たとえば基板ホルダ１３０の外周に配置されてもよく、基板ホルダ１３０と一体に形成されたものであってもよい。
【００２８】
第1歯車１１２および第２歯車１３２は、互いに咬み合うため、軸体１１０とサセプタ１２０との間に相対変位が生じた場合には、当該相対変位を第1歯車１１２および第２歯車１３２を介して基板ホルダ１３０に伝える。それにより、基板ホルダ１３０をサセプタ座標から見て回転させる。軸体１１０とサセプタ１２０が同じ単位時間当たり回転数で回転する場合には、軸体１１０とサセプタ１２０との間に相対的な変位が生じず、第1歯車１１２が第２歯車１３２を駆動すること、つまり、基板ホルダ１３０をサセプタ座標から見て回転させることはない。しかし、軸体１１０とサセプタ１２０との間に相対変位が生じた場合には、軸体１１０とサセプタ１２０との相対変位に応じて、サセプタ座標から見て基板ホルダ１３０が回転する。すなわち、第1歯車１１２および第２歯車１３２は、軸体１１０とサセプタ１２０との相対変位に応じて基板ホルダ１３０をサセプタ座標から見て回転させる基板ホルダ回転機構１４０を構成する。なお、サセプタ１２０を一定の単位時間当たり回転数で回転させ、軸体１１０の単位時間当たり回転数を変えることで基板ホルダ１３０をサセプタ座標から見て回転させてもよい。
【００２９】
図３は、表面処理装置２００の要部を示した断面図である。表面処理装置２００は、前記した基板支持機構１００を利用する表面処理装置であり、基板ホルダ１３０に配置する基板を処理する。表面処理装置２００は、前記した基板支持機構１００と、加熱手段１５０と、軸体回転機構１６０と、を有する。加熱手段１５０は、処理面とは反対側のサセプタ１２０の裏側に配置され、基板を加熱する。
【００３０】
図３では、表面処理装置２００をＣＶＤ法に適用した場合のガス流の様子を示した。表面処理装置２００をＣＶＤ法に適用する場合、容器１８０で基板ホルダ１３０およびサセプタ１２０を囲み、容器１８０内部の処理空間と外界を分離する。容器１８０にはガス供給手段１８２が接続され、ガス供給手段１８２によりＣＶＤの原料ガスが容器内部に供給される。供給された原料ガスは、ノズル１８４により基板の処理面に向けて吹きつけられ、排気系１８６によりサセプタ１２０の外周に向けて排気され、容器１８０の外部に排出される。
【００３１】
図３では、表面処理装置２００をＣＶＤ法に適用した場合を示したが、表面処理装置２００には、各種の表面処理を適用できる。表面処理として、洗浄または乾燥のような基板の表面から不要物を除去する処理、酸化、窒化またはシリサイドのような基板の表面で反応させる処理、金属層、半導体層または絶縁層のようなフィルムを基板の表面に形成する処理、または、エッチングもしくはアッシングのような基板に形成したフィルムを全面的にもしくは領域選択的に除去する処理、等が例示される。具体的には、サセプタ１２０および基板の処理面への熱放射、ガス放射、プラズマ放射、イオン放射、原子放射、原子クラスター放射、ＵＶ照射、これらの任意の組み合わせが例示される。これら処理は、処理目的に応じた原料が供給された状態で行われても良い。原料は気体または液体の状態で供給される。これら表面処理の結果として、基板の処理面には、研磨、エッチング、元素拡散、窒化、炭化、酸化、層堆積等が実施される。層堆積には、エピタキシャル成長が含まれる。エッチングの方法として、ＩＣＰ（Inductively Coupled Plasma）法、ＲＩＥ（Reactive Ion Etching）法、ＲＣＡ法、酸またはアルカリ水溶液によるウエットエッチング法が挙げられる。層堆積の方法として、熱ＣＶＤ（Thermal Chemical Vapor Deposition）法、プラズマＣＶＤ（Plasma Chemical Vapor Deposition）法、蒸着法、スパッタリング法、イオンプレーティング法、レーザーアブレーション法が挙げられる。エピタキシャル成長の方法として、ＭＯＣＶＤ（Metal Organic Chemical Vapor Deposition）法、ＭＢＥ（Molecular Beam Epitaxy）法、ＨＶＰＥ（Hydride Vapor Phase Epitaxy）法が挙げられる。
【００３２】
軸体回転機構１６０は、軸体１１０を回転する。軸体回転機構１６０は、シャフト１６２と回転機１６４とを有する。シャフト１６２は、軸体１１０の中心に接続され、回転機１６４の回転力を軸体１１０に伝達する。回転機１６４は、軸体１１０に伝達する回転力を生成する。軸体１１０が軸体回転機構１６０により回転されることで、サセプタ１２０が回転され、基板ホルダ１３０の全体も軸体１１０の周りを回転する。
【００３３】
図４から図６は、表面処理装置２００の動作を説明するための要部上面図である。図４は軸体１１０およびサセプタ１２０が一定の角速度（単位時間当たりの回転数）で回転している場合を示し、図５は軸体１１０の角速度が減少している場合を示し、図６は軸体１１０の角速度が増加している場合を示している。図４から図６において、破線矢印は、紙面に対し静止している座標から見た軸体１１０およびサセプタ１２０の動きを示し、実線矢印は、サセプタ１２０に対し静止している座標から見た基板ホルダ１３０の動きを示す。軸体１１０の回転が摩擦またはストッパの作用によりサセプタ１２０に伝達され、十分な角速度を得た後に、慣性の作用によりサセプタ１２０の角速度が一定に保たれ、軸体１１０の角速度を一定にすれば、図４に示すように、軸体１１０とサセプタ１２０の相対位置に変動は生じない。このため、基板ホルダ１３０のサセプタ座標から見た回転は生じない。
【００３４】
図４に示す状態から、図５に示すように軸体１１０の角速度を減少させると、サセプタ１２０はその慣性により軸体１１０よりも先に進もうとするから、各基板ホルダ１３０において矢印で示すように、基板ホルダ１３０がサセプタ１２０に対して反時計方向に回転する。逆に、図６に示すように軸体１１０の角速度を増加させると、サセプタ１２０はその慣性により軸体１１０よりも遅れるから、各基板ホルダ１３０において矢印で示すように、基板ホルダ１３０がサセプタ１２０に対して時計方向に回転する。すなわち、軸体１１０の単位時間当たり回転数を変えることで、基板ホルダ１３０をサセプタ座標から見て回転させることができる。
【００３５】
表面処理装置２００における基板ホルダ１３０のサセプタ１２０に対する回転は、軸体１１０とサセプタ１２０との相対的位置関係に応じた回転であることに大きな特徴がある。すなわち、軸体１１０とサセプタ１２０との相対位置に変化がなければ、基板ホルダ１３０は、サセプタ１２０に対して回転しない。また、基板ホルダ１３０のサセプタ１２０に対する回転の速度は、サセプタ１２０の角速度とは関係なく、軸体１１０の角速度の変化量によって制御される。よって、サセプタ１２０が高速に回転する場合であっても、軸体１１０の角速度を、慣性運動するサセプタ１２０の角速度と同様に一定に維持するよう制御すれば、サセプタ１２０に対し基板ホルダ１３０をほぼ静止させることができる。また、軸体１１０の角速度が穏やかに変化するよう制御すれば、基板ホルダ１３０のサセプタ１２０に対する回転速度を低くすることができる。
【００３６】
すなわち、基板支持機構１００を用いた表面処理装置２００によれば、サセプタ１２０の回転（公転）の速度に関わらず、基板ホルダ１３０のサセプタ座標から見た回転（自転）を停止し、または低速にすることができる。この点、サセプタの回転（公転）駆動力をギヤにより伝達して基板ホルダを回転（自転）する従来の自公転機構とは大きく異なる。従来の自公転機構は、複雑なギヤ構造を有していたため、サセプタの回転（公転）を高速にすることが困難または不可能であったが、表面処理装置２００（基板支持機構１００）では、基板ホルダ１３０のサセプタ座標から見た回転がサセプタ１２０の角速度には直接依存しないので、基板ホルダ１３０のサセプタ座標から見た回転を適度な角速度に制御しつつ、サセプタ１２０の回転を高速にすることができる。また、従来の自公転機構は、サセプタの回転と基板ホルダの回転がギヤを介して結合されており、サセプタを回転させつつ基板ホルダを停止することが出来なかったが、表面処理装置２００（基板支持機構１００）では、サセプタ１２０を回転させつつ基板ホルダ１３０を停止することができる。処理の種類によっては、特段の均一性を求めない場合があり、このような場合に、基板ホルダ１３０のサセプタ座標から見た回転を停止して、第１歯車１１２および第２歯車１３２の摩耗による粉末の発生を抑制することができる。
【００３７】
以上の通り、表面処理装置２００（基板支持機構１００）によれば、軸体１１０およびサセプタ１２０を回転し、かつ、軸体１１０の単位時間当たり回転数（角速度）を変化させることで、単純な構造である第１歯車１１２および第２歯車１３２（基板ホルダ回転機構１４０）を用いて、基板ホルダ１３０をサセプタ１２０に対し、回転させることができる。基板ホルダ１３０に保持される基板は、サセプタ１２０および基板ホルダ１３０のサセプタ座標から見た回転により自公転することとなり、ガス流や温度分布等を均一にし、処理速度や処理の質等を均一にすることができる。表面処理装置２００（基板支持機構１００）の基板ホルダ回転機構１４０は、基板ホルダ１３０の周辺部に配置されるものであるため、加熱手段１５０を基板ホルダ１３０の裏側に配置しても、基板ホルダ回転機構１４０が邪魔にならず、基板加熱を均一に行うことができる。表面処理装置２００（基板支持機構１００）は、加熱手段１５０を基板ホルダ１３０の裏側に配置できるので、基板またはサセプタ１２０の表面における処理剤の熱反応を伴うような表面処理においても、回転機構が熱反応を妨害することが無い。
【００３８】
なお、基板ホルダ１３０およびサセプタ１２０の材料は、回転運動に耐え得る強度を有する材料である限り任意である。ただし、処理の種類によっては、耐熱性、耐酸性、耐アルカリ性、放射線耐性、紫外線耐性等が必要とされる場合もある。基板ホルダ１３０およびサセプタ１２０の材料として、ステンレススチール、石英ガラス、アルミナ、ＳｉＣ、グラファイト、ボロンナイトライド、シリコンナイトライド、ＳｉＣコートグラファイト等が好ましい。また、慣性体であるサセプタ１２０は十分に大きな質量を有するので慣性力も大きく、基板ホルダ１３０を駆動するトルクも大きいが、さらに安定した駆動力を得る目的で、サセプタ１２０の材料として比重が大きいものを選択することも可能である。
【００３９】
図３のＣＶＤ装置（ＣＶＤ法を適用した場合の表面処理装置２００）において、サセプタ１２０の単位時間当たり回転数は、３００ｒｐｍ以上であることが好ましい。供給された原料ガスは、サセプタ１２０の中心からサセプタ１２０の外周に向けて排気されるが、サセプタ１２０が、たとえば３００ｒｐｍ以上で高速回転している場合、サセプタ１２０近傍のガス流速は、雰囲気ガスの流速よりも高速となる。このため、ベルヌーイの定理によりサセプタ１２０上の圧力が周囲より低くなり、基板の処理面でのガス流が乱流にならず層流になりやすくなる。この結果、サセプタ１２０近傍の原料ガスの均一性を高めることができ、それにより処理の均一性を高めることができる。ＣＶＤ法による層形成に適用した場合、形成される層の厚さを均一にすることができる。また、層流を形成する処理面での層形成の条件を最適化すれば、処理面以外の場所での意図しない層形成を抑制でき、あるいはパーティクルの発生を抑制できる。この結果、装置のメンテナンス性を高めることができる。
【００４０】
上記した表面処理装置２００（基板支持機構１００）では、１つのサセプタ１２０について基板ホルダ１３０が４つ備えられた例を説明したが、基板ホルダ１３０の数は任意である。基板ホルダ１３０は、複数であってもよく、単数であってもよい。上記した表面処理装置２００（基板支持機構１００）では、１つの基板ホルダ１３０につき基板が１枚の場合を例示したが、基板ホルダ１３０には、複数の基板が保持されてもよい。基板ホルダ１３０に複数の基板が保持される場合、各基板は、基板ホルダ１３０に固定された座標から見て回転されてもよい。
【００４１】
基板ホルダ１３０のサセプタ座標から見た回転（基板ホルダ１３０に複数の基板を有し、当該基板が回転する場合は当該基板の回転運動を含む。以下同様。）は、１周未満であってもよく、正回転および逆回転の交互運動であってもよい。基板ホルダ１３０のサセプタ座標から見た回転方向は、サセプタ１２０の回転方向と同じであってもよく、逆であってもよい。基板ホルダ１３０の運動は、振り子運動であっても良い。基板ホルダ１３０は、連続的に回転されてもよく、断続的に回転されても良い。断続的に基板ホルダ１３０をサセプタ座標から見て回転する場合であっても、処理の均一性の向上が期待できる。
【００４２】
上記した表面処理装置２００（基板支持機構１００）において、基板ホルダ１３０のサセプタ座標から見た回転運動を測定する回転モニタをさらに有してもよい。この場合、軸体回転機構１６０が、回転モニタの測定結果に応じて軸体１１０の回転数を制御することができる。回転モニタとして、基板ホルダ１３０上に配置した基板の画像を、外部から観察する態様が例示される。この場合、サセプタ１２０の回転に同期した時間窓での基板の画像を解析し、基板に形成されたオリエンテーションフラットの位置を画像解析により検知できる。検出されたオリエンテーションフラットの位置から、サセプタ座標から見た基板の回転角が算出される。あるいは、回転モニタとして、基板の回転角に応じた位置に配置された光センサアレイが例示される。光センサは、たとえば出射光としてレーザ光を発し、照射物からの反射光を検出する。基板と基板ホルダとでは光の反射率が異なるので、各位置に配置された光センサアレイからの出力を比較すればオリエンテーションフラットに対応するセンサを特定できる。当該特定されたセンサの位置から、サセプタ座標から見た基板の回転角が検出される。
【００４３】
上記した表面処理装置２００（基板支持機構１００）を用いて以下のような表面処理方法（基板支持機構１００の制御方法）を実現できる。すなわち、基板ホルダ１３０に基板を配置し、軸体１１０を回転させることでサセプタ１２０を回転させ、基板ホルダ１３０を、軸体１１０の回転軸の周りで回転させる。次に、軸体１１０とサセプタ１２０との回転方向における相対位置を変えることで、基板ホルダ１３０をサセプタ座標から見て回転させつつ基板を処理する。このような処理方法により、表面処理装置２００（基板支持機構１００）を用いて、基板の表面を均一に処理できる。
【００４４】
図７は、軸体１１０の回転シーケンスを説明する図である。本実施形態の表面処理方法（制御方法）では、定常回転維持段階と、角度変更段階と、定常回転移行段階とを有する。定常回転維持段階では、サセプタ１２０および軸体１１０の単位時間当たり回転数が、定常の単位時間当たり回転数（定常回転数）に維持されるよう軸体１１０（駆動側部材）を駆動する。この段階では、サセプタ１２０および軸体１１０の回転数が同じであるため、基板ホルダ１３０のサセプタ座標から見た回転（自転）は停止されている。
【００４５】
角度変更段階では、軸体１１０の単位時間当たり回転数を、相対変位が生じる回転数変化率で増加または減少させる。なお、図７において軸体１１０の回転数を低下する場合を実線、増加する場合を破線で示している。これによりサセプタ１２０と軸体１１０の間で相対変位が生じ、当該相対変位に応じた回転を基板ホルダ１３０に与え、基板ホルダ１３０のサセプタ座標から見た角度を変更させる。
【００４６】
定常回転移行段階では、軸体１１０の単位時間当たり回転数を、相対変位が生じない回転数変化率で増加または減少させ、定常回転数に達したときに定常回転維持段階に移行する。
【００４７】
このような定常回転維持段階から角度変更段階および定常回転移行段階を経ることで、基板ホルダ１３０をサセプタ座標から見て一定の角度だけ変化させることができる。なお、角度変更段階において、サセプタ座標から見た基板ホルダ１３０の角度を観測し、当該角度が所定の角度に達した段階で定常回転移行段階に移行することができる。基板ホルダ１３０の角度の観察方法として、前記した回転モニタが例示される。
【００４８】
定常回転移行段階を経た後、軸体１１０の回転数は定常回転数に戻っているので、定常回転維持段階、角度変更段階および定常回転移行段階をさらに繰り返すことにより、基板ホルダ１３０のサセプタ座標から見た回転角度をさらに大きくすることができる。すなわち、定常回転維持段階、角度変更段階および定常回転移行段階を複数回繰り返すことで、繰り返し回数に応じた角度だけ基板ホルダ１３０をサセプタ座標から見て回転することができる。このように、本方法では、基板ホルダ１３０はサセプタ１２０に対して常時回転されておらず、基板ホルダ１３０は間欠的に回転される。このため、基板ホルダ１３０のサセプタ座標から見た回転を必要最低限に止めることができ、基板ホルダ回転機構からの摩耗による粉末の発生が抑制される。さらに、基板に反りが発生する場合であっても、基板ホルダ１３０のサセプタ座標から見た回転が必要最低限に抑制されるので、脱落等の可能性を低くすることができる。また、サセプタ１２０を高速に回転させる場合であっても、基板ホルダ１３０のサセプタ座標から見た回転が必要最低限に抑制されるので、ガス流における乱流の発生が抑制され、処理の均一性の低下が防止できる。
【００４９】
なお、基板の表面処理が基板表面への薄膜形成である場合、前記した制御方法は、薄膜の制御方法として把握できる。この場合、当該薄膜の制御方法は、基板支持機構１００が、定常回転維持段階の制御に入った後、基板ホルダ１３０に設置した基板の薄膜形成面にガスを供給し、当該ガスの反応により薄膜が形成される薄膜形成段階を有し、当該薄膜形成段階において、少なくとも一度、角度変更段階により基板ホルダの角度が変更される。また、薄膜形成段階では、角度変更段階が複数回実施されることが好ましい。ここで、薄膜の均一性を高めるに必要かつ十分な条件は、基板ホルダ１３０を薄膜形成の間で１回転することであるから、前記した複数の角度変更段階によって、基板ホルダ１３０が、サセプタ座標から見てほぼ１回転することが好ましい。本方法によれば、薄膜形成の間、基板ホルダ１３０を１回転させて、膜厚均一性を高めるとともに、必要最低限の回転に抑えて、基板ホルダ回転機構の摩耗による粉末の発生を抑制し、また、基板ホルダ１３０からの基板の離脱の危険性を低減することができる。
【００５０】
また、基板の表面処理が基板表面への薄膜形成であって、複数の薄膜を形成する場合、複数の薄膜のうち、一の薄膜の薄膜形成段階において、少なくとも一度の角度変更段階が実施され、複数の薄膜のうち、他の薄膜の薄膜形成段階において、一度の角度変更段階も実施されないものとすることができる。すなわち、形成する薄膜の種類に応じて、基板ホルダ１３０をサセプタ座標から見て回転させつつ薄膜を形成する場合と基板ホルダ１３０のサセプタ座標から見た回転を停止して薄膜を形成する場合を使い分けることができる。たとえば、膜厚均一性はあまり問題にならないが、基板の反りにより基板ホルダ１３０からの基板の離脱が問題になる可能性がある場合には基板ホルダ１３０のサセプタ座標から見た回転を停止することが好ましく、膜厚均一性が問題になる可能性がある場合には基板ホルダ１３０をサセプタ座標から見て回転することが好ましい。前者の場合としては、シリコン基板上に化合物半導体トランジスタを製造する場合のバッファ層（ストレス制御、電気抵抗増強その他の目的のために形成される中間層。たとえば窒化アルミニウム層が例示される。）を形成する場合が例示される。後者の場合としては、シリコン基板上に化合物半導体トランジスタを製造する場合のトランジスタの活性層（たとえば窒化ガリウム層）を形成する場合が例示される。
【００５１】
なお、図７に示す回転シーケンスでは、基板ホルダ１３０をサセプタ座標から見て回転した後、元の定常回転数に戻す例を示したが、図８に示すように、基板ホルダ１３０をサセプタ座標から見て回転した後、その時の軸体１１０の回転数を新しい定常回転数（第２の定常回転数）としてもよい。図８は、軸体１１０の他の回転シーケンスを説明する図である。すなわち、当該方法では、角度変更段階に続き、軸体１１０の単位時間当たり回転数を、角度変更段階の終了時における単位時間当たり回転数に維持する第２の定常回転維持段階をさらに有する。角度変更段階において、サセプタ座標から見た基板ホルダ１３０の角度を観測し、当該角度が所定の角度に達した段階で第２の定常回転維持段階に移行してよい点、定常回転維持段階、角度変更段階および第２の定常回転移行段階を複数回繰り返してもよい点は、図７の場合と同様である。
【００５２】
また、図６に示す回転シーケンスにおける定常回転維持段階または定常回転移行段階（図７に示す回転シーケンスにおいては定常回転維持段階または第２の定常回転維持段階）において、サセプタ座標から見た基板ホルダ１３０の角度を観測し、観測した角度と目標角度との差分が減少するように駆動側部材である軸体１１０の単位時間当たり回転数を制御することができる。このような制御は、サセプタ座標から見た基板ホルダ１３０の角度を目標角度にするフィードバック制御であり、サセプタ座標から見た基板ホルダ１３０の角度を安定に維持することができる。
【００５３】
また、本表面処理方法（制御方法）で用いる表面処理装置（基板支持機構）として表面処理装置２００（基板支持機構１００）を例示したが、図９および図１０に示す表面処理装置３００を用いることもできる。図９は、表面処理装置３００の要部を示した断面図であり、図１０は、表面処理装置３００の要部を示した上面図である。表面処理装置３００は、平板形の基板の表面を処理する。表面処理装置３００は、基板ホルダ３１０、サセプタ３２０、サセプタ回転機構３３０、スライダ３４０、加熱手段３５０を有する。加熱手段３５０は、処理面とは反対側のサセプタ３２０の裏側に配置され、基板を加熱する。
【００５４】
表面処理装置３００は、処理の種類に応じた他の構成、たとえば、外界から処理空間を分離するための容器、処理に用いる原料等を容器に供給するための供給手段、処理後に発生する廃液または廃ガスのような排出物を排出する排出手段、あるいは、容器内を減圧状態にするための真空排気手段、等を有するが、これら他の構成は、処理の種類に応じた固有の構成であるので、以下の記述では説明を省略する。
【００５５】
基板ホルダ３１０は、処理対象である基板を保持する。なお、基板は、図１０において一点鎖線で示されている。基板ホルダ３１０は、円盤形状を有し、基板ホルダ３１０の中央部には座ぐり部３１２が形成されている。座ぐり部３１２に平板形の基板を落とし込んで基板を保持することができる。座ぐり部３１２の平面形状は、保持する基板の外形に応じて任意の形状が選択できる。基板を保持する態様の他の例として、爪のような小さな基板押し付け部材によって基板を抑えつける態様、静電チャックまたは真空チャックにより保持する態様等が挙げられる。被処理部材である基板は、平板形状であることが必要である。当該基板は、シリコン等からなる半導体ウェハあるいは板ガラスのような板状の硬い基板であっても、プラスチックフィルムのような可撓性を有する基板であってもよい。基板ホルダ３１０には、後に説明するスライダ３４０の第１歯車と噛み合う第２歯車３１４が固定されている。
【００５６】
サセプタ３２０は、図９に示すように円盤形状を有し、基板ホルダ３１０をサセプタ座標から見て回転可能に支持する。サセプタ３２０が基板ホルダ３１０を支持する態様として、サセプタ３２０に形成した穴３２２に基板ホルダ３１０を落とし込む態様が例示される。すなわち、基板ホルダ３１０は、サセプタ３２０に固定したサセプタ座標から見て回転が可能なようにサセプタ３２０に支持され、サセプタ３２０の回転に伴い回転軸の周りを回転する。つまり、基板ホルダ３１０は、サセプタ３２０に対し回転可能であるが、その中心位置はサセプタ３２０に対し不動に支持される。サセプタ３２０と基板ホルダ３１０との接触部３２４には、摩擦を低減するためのベアリングを配置してもよい。ベアリングに代えて、基板ホルダ３１０をサセプタ３２０から僅かに浮上させる磁気浮上機構を設けてもよい。なお、摺動部には、グラファイトまたはボロンナイトライドなどの摺動性に優れる部材を用いても良い。サセプタ３２０が支持する基板ホルダ３１０の数として、図９では４つを例示するが、任意である。基板ホルダ３１０の数は、１つでも複数でもよい。サセプタ３２０の外周付近には、後に説明するスライダ３４０の溝と噛み合うレール３２６が形成されている。
【００５７】
サセプタ回転機構３３０は、第１直線３６０を回転軸として、サセプタ３２０を回転する。第１直線３６０は、基板の処理面に平行な面、すなわち基板ホルダ３１０の表面あるいはサセプタ３２０の表面、と直交する。サセプタ回転機構３３０は、シャフト３３２と回転機３３４とを有する。シャフト３３２は、サセプタ３２０の中心に接続され、回転機３３４の回転力をサセプタ３２０に伝達する。回転機３３４は、サセプタ３２０に伝達する回転力を生成する。サセプタ３２０がサセプタ回転機構３３０により回転されることで、基板ホルダ３１０の全体も第１直線３６０の周りを回転する。なお、基板ホルダ３１０は第２直線３６５を回転軸として回転運動が可能である。第１直線３６０と第２直線３６５は平行であるものの、一致はしない。
【００５８】
スライダ３４０は、リング形状を有し、サセプタ３２０の外周付近に形成されたレール３２６と噛み合う溝３４２を有する。溝３４２は、スライダ３４０の中央部にリング状に形成され、溝３４２とレール３２６とが噛みあうことで、スライダ３４０をサセプタ３２０に対し褶動可能に保持する。褶動部分における摩擦を低減するために、溝３４２またはレール３２６にベアリング、磁気浮上機構等の褶動性を高める機構を配置してもよい。摺動部を構成する材料として、グラファイトまたはボロンナイトライドなどの摺動性に優れる部材を用いても良い。
【００５９】
スライダ３４０は、サセプタ３２０に対して運動可能であるが、サセプタ３２０の外周付近に束縛され、第１直線３６０を中心に回転する運動だけが許される。すなわち、スライダ３４０は、サセプタ３２０と同心に配置され、サセプタ３２０に対し所定角度の範囲で自由に回転できる。スライダ３４０は、慣性体の一つであり、サセプタ３２０の回転運動に連動して、第１直線３６０の周りを回転するとともに、サセプタ３２０との相対変位が許容されたものであるといえる。なお、スライダ３４０は、サセプタ３２０と同軸かつ同方向に回転するとともに、サセプタ１２０との間の回転方向における相対変位が許容されるものであり、特許請求の範囲における回転体の一態様である。
【００６０】
スライダ３４０は、サセプタ３２０の回転を受けて、サセプタ３２０と同軸かつ同方向に回転する。ただし、サセプタ３２０およびスライダ３４０は、回転方向における相対的な変位が許容される。つまり、スライダ３４０は、サセプタ３２０と同軸かつ同方向に回転するが、スライダ３４０の単位時間当たり回転数は軸体の単位時間当たり回転数と異なってもよい。スライダ３４０は、サセプタ３２０より速く回転してもよく、サセプタ３２０より遅く回転してもよい。サセプタ３２０からスライダ３４０への回転力の伝達は、たとえば、サセプタ３２０とスライダ３４０との褶動部における摩擦によって行われる。あるいは、サセプタ３２０とスライダ３４０との間の変位量（角度のずれ）が一定以上にはならないようストッパ機構を設けてもよい。
【００６１】
サセプタ３２０からスライダ３４０への回転力の伝達を褶動部の摩擦で行う場合、スライダ３４０とサセプタ３２０との間の摩擦力を増大させる機構を有してよい。この機構を有することによりサセプタ３２０の回転数を増減(正または負の加速）させた場合に、スライダ３４０の回転がサセプタ３２０の回転に対して進んでまたは遅れて回転することを防ぐことができる。また、サセプタ３２０の回転数の増減に対し、急激に基板ホルダ３１０が回転することを抑制でき、基板の破損または脱落等を防ぐことができる。摩擦力を増大させる機構として、たとえば、２枚のグラファイト板をグラファイトコイルにより一定の力で押さえつけるような機構が例示される。
【００６２】
また、スライダ３４０は、基板ホルダ３１０に固定された第２歯車３１４と噛み合う第１歯車３４４を有する。第１歯車３４４はスライダ３４０に固定され、またはスライダ３４０と一体に形成されている。第１歯車３４４と第２歯車３１４とが噛みあうことで、サセプタ３２０とスライダ３４０との相対的な位置変動が基板ホルダ３１０に伝達され、サセプタ３２０とスライダ３４０との変位に応じて基板ホルダ３１０が回転する。すなわち、第１歯車３４４および第２歯車３１４は、スライダ３４０とサセプタ３２０との相対変位に応じて基板ホルダ３１０をサセプタ座標から見て回転させる基板ホルダ回転機構といえる。
【００６３】
表面処理装置３００において、基板ホルダ３１０がサセプタ３２０に対して回転する機構は、表面処理装置２００（基板支持機構１００）と類似する。すなわち、基板支持機構１００における軸体１１０が表面処理装置３００におけるサセプタ３２０（特許請求の範囲における駆動側部材）に対応し、慣性体として機能する基板支持機構１００のサセプタ１２０は、表面処理装置３００におけるスライダ３４０に対応する。表面処理装置３００においては、サセプタ３２０とスライダ３４０との相対変位に応じて基板ホルダ３１０が回転される。
【００６４】
表面処理装置３００を用いた表面処理方法（制御方法）では、サセプタ３２０の回転数を図７または図８に示すように制御することにより、表面処理装置２００（基板支持機構１００）を用いた場合と同様な表面処理方法（制御方法）とすることができる。すなわち、定常回転維持段階では、サセプタ３２０およびスライダ３４０の単位時間当たり回転数が、定常の単位時間当たり回転数（定常回転数）に維持されるようサセプタ３２０（駆動側部材）を駆動する。角度変更段階では、サセプタ３２０の単位時間当たり回転数を、相対変位が生じる回転数変化率で増加または減少させる。これによりサセプタ３２０とスライダ３４０の間で相対変位が生じ、当該相対変位に応じた回転を基板ホルダ３１０に与え、基板ホルダ３１０のサセプタ３２０に固定したサセプタ座標から見た角度を変更する。定常回転移行段階では、サセプタ３２０の単位時間当たり回転数を、相対変位が生じない回転数変化率で増加または減少させ、定常回転数に達したときに定常回転維持段階に移行する。
【００６５】
また、上記した表面処理方法（制御方法）は、表面処理装置２００または表面処理装置３００をコンピュータ制御する場合に、プログラムの発明として把握することもできる。すなわち、表面処理装置２００または表面処理装置３００を制御するコンピュータに導入できるプログラムであって、当該プログラムにより、サセプタ１２０，３２０および回転体（軸体１１０またはスライダ３４０）の単位時間当たり回転数が、定常の単位時間当たり回転数（定常回転数）に維持されるよう、サセプタ１２０，３２０または回転体（軸体１１０またはスライダ３４０）の何れか一方である駆動側部材を駆動する機能と、駆動側部材の単位時間当たり回転数を、相対変位が生じる回転数変化率で増加または減少させ、相対変位に応じた回転を基板ホルダ１３０，３１０に与えることで、基板ホルダ１３０，３１０のサセプタ１２０，３２０に固定したサセプタ座標から見た角度を変更する機能と、を実現させることができる。
【００６６】
（実施例）
表面処理装置２００をＭＯＣＶＤ装置として利用し、窒化ガリウム結晶層をエピタキシャル結晶成長法により形成した。基板として、４インチシリコン基板を用いた。オリエンテーションフラット（ＯＦ）がサセプタ１２０の外周側を向くように、基板を基板ホルダ１３０にセットした。成長室内にキャリアガスとして水素ガスを導入した。加熱手段１５０によりサセプタ１２０および基板ホルダ１３０を加熱した。基板の表面温度が１０５０℃に達したところで、軸体１１０の回転を開始した。軸体１１０の回転数は８００ｒｐｍとした。
【００６７】
サセプタ１２０の回転が軸体１１０の回転数と同じ８００ｒｐｍで定常に達した後、Ｖ族原料であるアンモニアの供給を開始し、III族原料であるトリメチルアルミニウムの供給を開始することで、アルミナイトライドからなるバッファ層をエピタキシャル成長法により形成した。バッファ層の厚さは１００ｎｍとした。
【００６８】
ついで、トリメチルアルミニウムの供給を停止し、III族原料であるトリメチルガリウムとｎ型ドーピングガスであるシランの供給を開始することで、窒化ガリウムからなる活性層をエピタキシャル成長法により形成した。窒化ガリウム活性層の成長時間は３０分とした。
【００６９】
窒化ガリウム活性層の成長中に、軸体１１０の単位時間当たり回転数を図１１に示すように変調させた。軸体１１０の回転数を変調させることで、軸体１１０とサセプタ１２０の相対位置を変位させ、サセプタ座標からみて基板ホルダ１３０を回転させた。この変調は窒化ガリウム活性層を成長する３０分の間に５０回行った。変調を一回実施する時間はおよそ４．５秒であるので、３０分の成長時間のうち基板が自転している合計時間は３分４５秒である。すなわち窒化ガリウム活性層の成長中、基板ホルダ１３０はほとんどの時間停止していたといえる。
【００７０】
窒化ガリウム活性層のエピタキシャル成長の終了後、原料ガスの供給を停止し、基板を冷却し、容器１８０内を窒素ガスで置換した後に、基板を取り出した。取り出した基板に形成された窒化ガリウム結晶の厚さを、光学式の厚さ計（thickness meter）により測定した。
【００７１】
図１２は、実施例における堆積層の厚さ分布を示すグラフである。厚さの測定箇所は、グラフ左下に示したように、基板の中央部を通る、オリエンテーションフラット（ＯＦ）に垂直な線に沿った点であり、０ｍｍが軸体側の端に対応する。実施例の実測点は、図１２において四角のプロットで示す。比較のため、基板ホルダ１３０をサセプタ座標から見て回転させなかった場合のデータを比較例（菱形のプロット）として示した。厚さのばらつき（（最大値−最小値）／平均値）は、比較例の場合で約６５％であるのに対し、上記のように基板支持機構を制御した実施例の場合は、約１１％であった。表面処理装置２００（基板支持機構１００）の自公転機構により、エピタキシャル成長法により形成した窒化ガリウム結晶の厚さの均一性が向上することを確認した。
【符号の説明】
【００７２】
１００  基板支持機構、１１０  軸体、１１２  第１歯車、１２０  サセプタ、１２２  サセプタのプレート部、１２４  サセプタの押さえ部、１３０  基板ホルダ、１３２  第２歯車、１４０  基板ホルダ回転機構、１５０  加熱手段、１６０  軸体回転機構、１６２  シャフト、１６４  回転機、１８０  容器、１８２  ガス供給手段、１８４  ノズル、１８６  排気系、２００  表面処理装置、３００  表面処理装置、３１０  基板ホルダ、３１２  座ぐり部、３１４  第２歯車、３２０  サセプタ、３２２  穴、３２４  接触部、３２６  レール、３３０  サセプタ回転機構、３３２  シャフト、３３４  回転機、３４０  スライダ、３４２  溝、３４４  第１歯車、３５０  加熱手段、３６０  第１直線、３６５  第２直線。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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