(57)【要約】【課題】  熱受け体の存在により、均一に基板を加熱処理しつつ、通気部が存在することにより、加熱処理されている基板周辺の排気コンダクタンスを大きくし、加熱処理されている基板の周辺の雰囲気に熱受け体からガスが放出されることによる基板の表面荒れを抑制すること。【解決手段】  真空排気可能な処理室内に配置された基板を加熱処理する加熱部を有する基板加熱処理装置は、加熱部と基板との間に配備され、基板を搭載するサセプタと、基板を間に挟んで、サセプタに対向する側に配備されており、サセプタを介して加熱部からの熱を受ける熱受け体とを備える。熱受け体と基板との間に形成される空間部と、処理室内の空間部との間を連通する通気部が形成されている。【選択図】  図３Ａ
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
真空排気可能な処理室内に配置された基板を加熱処理する加熱手段を有する基板加熱処理装置であって、
前記加熱手段と基板との間に配備され、前記基板を搭載するサセプタと、
前記基板を間に挟んで、前記サセプタに対向する側に配備されており、前記サセプタを介して前記加熱手段からの熱を受ける熱受け体と、を備え、
当該熱受け体と前記基板との間に形成される空間部と、前記処理室内の空間部との間を連通する通気部が形成されていることを特徴とする基板加熱処理装置。
【請求項２】
前記サセプタの前記基板が配備されている側の表面又は前記熱受け体の前記基板が配備されている側の表面の少なくとも一方が、前記加熱処理によりガスを放出しない部材によりコーティングされていることを特徴とする請求項１に記載の基板加熱処理装置。
【請求項３】
前記熱受け体は、頂板と当該頂板の周縁から下側方向に向かって延びる円筒状の周壁とを備え、前記サセプタの上方から前記基板を覆うことにより、前記基板を前記処理室内の空間部から隔離するキャップからなり、
前記通気部は、当該キャップの周壁に形成されていることを特徴とする請求項１または２に記載の基板加熱処理装置。
【請求項４】
前記熱受け体は、頂板と当該頂板の周縁から下側方向に向かって延びる円筒状の周壁とを備え、前記サセプタの上方から前記基板を覆うことにより、前記基板を前記処理室内の空間部から隔離するキャップからなり、
前記通気部は、前記キャップの頂板に形成されていることを特徴とする請求項１乃至３のいずれか１項に記載の基板加熱処理装置。
【請求項５】
前記熱受け体は、前記サセプタの上方から前記基板を覆うことにより、前記基板を前記処理室内の空間部から隔離する網状部材製の帽子状体からなり、
前記通気部は、前記網状部材からなる帽子状体の網目部からなることを特徴とする請求項１または２に記載の基板加熱処理装置。
【請求項６】
前記熱受け体は、上端開口部側と下端開口部側との間の中間部の内周壁に形成されている段部で前記基板の外周縁部を支持することが可能な円筒状の支持体と、当該支持体の前記上端開口部側に配置されて当該上端開口部を閉鎖する覆い体と、を有し、
前記通気部は、当該覆い体に形成されていることを特徴とする請求項１または２に記載の基板加熱処理装置。
【請求項７】
前記熱受け体は、上端開口部側と下端開口部側との間の中間部の内周壁に形成されている段部で前記基板の外周縁部を支持する円筒状の支持体と、当該支持体の前記上端開口部側に配置されて当該上端開口部を閉鎖する覆い体と、を有し、
前記通気部は、前記中間部の内周壁に形成されている段部と、前記上端開口部との間の周壁に形成されていることを特徴とする請求項１または２に記載の基板加熱処理装置。
【請求項８】
真空排気可能な処理室内に配備されている基板を加熱処理する基板加熱処理工程を有する半導体製造方法であって、当該基板加熱処理工程は、
加熱手段を内蔵しているサセプタ上に基板を配置する工程と、
通気部を有する熱受け体によって前記サセプタの上方から前記基板を覆う工程と、
前記処理室を真空排気する工程と、
前記処理室内が所定の真空度に達した後、前記加熱手段によって前記基板を加熱する工程と、を有し、
前記通気部は、前記熱受け体と前記基板との間に形成される空間部と、前記処理室内の空間部との間を連通するように形成され、
前記処理室を真空排気する工程では、前記通気部を介して、前記熱受け体と前記基板との間に形成される空間部で発生したガスが真空排気されることを特徴とする半導体製造方法。
【請求項９】
真空排気可能な処理室内に配備されている基板を加熱処理する基板加熱処理工程を有する半導体製造方法であって、
基板上に成膜されたエピタキシャル層にイオンを注入して、不純物領域を形成する工程と、
前記エピタキシャル層に形成された前記不純物領域を、真空排気可能な処理室内に配置された前記基板を加熱処理する加熱手段を有する基板加熱処理装置を用いて加熱処理する工程と、を有し、
前記基板加熱処理装置は、
前記加熱手段と基板との間に配備され、前記基板を搭載するサセプタと、
前記基板を間に挟んで、前記サセプタに対向する側に配備されており、前記サセプタを介して前記加熱手段からの熱を受ける熱受け体と、を備え、
当該熱受け体と前記基板との間に形成される空間部と、前記処理室内の空間部との間を連通する通気部が形成されていることを特徴とする半導体製造方法。
【請求項１０】
前記半導体製造方法により製造される半導体デバイスには、シリコンカーバイトからなる基板を用いた、ダイオード、バイポーラトランジスタ、接合型電界効果型トランジスタ、ＭＥＳトランジスタ、ＭＯＳ電界効果トランジスタのうち少なくともいずれか１つが含まれることを特徴とする請求項８または９に記載の半導体製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は半導体基板の加熱処理に用いられる基板加熱処理装置及び半導体製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
半導体基板を高温処理する熱処理は従来から広く行なわれている。例えば、イオン注入された不純物を活性化する処理や、イオン注入により生じた結晶欠陥の回復等を目的として高速加熱処理（「Rapid Thermal Process、Rapid Thermal Anneal」が広く行なわれている。
【０００３】
例えば、炭化ケイ素（シリコンカーバイト：ＳｉＣ）基板の場合、その材料特性より熱拡散が低く、局所ドーパント制御はイオン注入法を用いるが、高エネルギーで加速した不純物イオンを注入する際にＳｉＣ結晶が壊れてしまうことがある。このほぼアモルファス化したＳｉＣを再結晶化させ、注入した不純物を電気的に活性化する際に高温加熱処理が行われる。
【０００４】
この基板加熱処理は、半導体製造装置や、半導体の製造工程において、真空排気可能な処理室内に配置された基板を加熱処理する加熱手段を備え、処理室中に配備されている基板を加熱手段によって加熱処理する基板加熱処理装置によって行なわれる。
【０００５】
基板加熱処理装置としては、従来から、例えば、図１に符号１００で図示するようなものが知られている。この基板加熱処理装置１００は、不図示の真空排気手段により真空排気可能な処理室１０１内のサセプタ１０２上に配置されている基板１０３を、サセプタ１０２内に配備されている加熱手段１０４で加熱処理するものである。
【０００６】
ここで、加熱手段１０４としては、高周波誘導加熱手段、電子衝撃加熱用の熱電子発生手段、赤外線ランプなどが使用される。
【０００７】
半導体基板の加熱処理、特にＳｉＣ基板の加熱処理は、１５００℃〜２０００℃程度の高温で行なわれる。
【０００８】
このような基板加熱処理において、図１図示のような基板加熱処理装置１００では、基板１０３を均一に加熱する上で十分ではないという問題があった。
【０００９】
そこで、図２Ａ，Ｂ図示のような形態の基板加熱処理装置１１０が提案されていた（特許文献１）。
【００１０】
この基板加熱処理装置１１０は、真空排気可能な処理室１０１内に配置された基板１０３を加熱処理する加熱手段１０４を備え、処理室１０１中に配備されている基板１０３を加熱手段１０４によって加熱処理するものである。図２Ａ，Ｂ図示の実施形態では、加熱手段１０４と基板１０３との間にサセプタ１０２が配備されていて、この基本的な構造・形態は図１図示の基板加熱処理装置１００と同様である。
【００１１】
図２Ａ、Ｂ図示の基板加熱処理装置１１０が図１図示の基板加熱処理装置１００と相違している点は、基板１０３を間に挟んで、サセプタ１０２に対向する側に、サセプタ１０２を介して加熱手段１０４からの熱を受ける熱受け体が配備されている点である。
【００１２】
図２Ａ、Ｂ図示の実施形態では、この熱受け体は、サセプタ１０２の上方から基板１０３を覆い、基板１０３を処理室１０１内の空間１１３ｂと隔離するキャップ１０７からなっている。
【００１３】
基板１０３を間に挟んで、サセプタ１０２に対向する側に、キャップ１０７のような、サセプタ１０２を介して加熱手段１０４からの熱を受ける熱受け体が配備されている。図２Ａ、Ｂ図示の基板加熱処理装置１１０によれば、サセプタ１０２とキャップ１０７とによって構成される密閉された空間１１３ａ内に基板１０３が配置されているため、基板１０３を均一に加熱する上で優れた効果を発揮することができた。
【００１４】
図２Ａ、Ｂ図示の従来の基板加熱処理装置１１０によれば、基板１０３を均一に加熱する上で優れた効果を発揮することができたが、ＳｉＣ基板などの半導体基板を１５００℃〜２０００℃程度の高温で加熱処理していると、基板１０３に表面荒れが発生することがあった。
【００１５】
表面が荒れたＳｉＣ基板をＭＯＳＦＥＴ（ＭＯＳ電界効果トランジスタ）に用いると、ＭＯＳＦＥＴでのチャンネル移動度の低下につながるという問題がある。
【００１６】
すなわち、ＳｉＣ基板でＭＯＳＦＥＴなどを作成しようとするときに、ＳｉＣ基板の表面が荒れていると、荒れたＳｉＣ基板の表面にゲート絶縁膜などを形成することになり、良質な界面を得られなくなる。その結果、トランジスタとしての性能が低下してしまう。また、単純に金属とのコンタクトを取る際にも、荒れた表面に対して金属を接触させることはコンタクト抵抗を上昇させる要因になりかねないという問題がある。
【００１７】
ＳｉＣ基板などの半導体基板を高温で加熱処理する際に生じる表面荒れには、サセプタ１０２やキャップ１０７の表面から放出されるガスの存在が影響を与えていると考えられた。
【００１８】
そこで、加熱手段１０４と基板１０３との間に配備されているサセプタ１０２の基板１０３が配備されている側の表面や、熱受け体たるキャップ１０７の基板１０３が配備されている側の表面に、基板加熱処理の間にガスを放出しない部材によるコーティング１０８、１０９を形成することが提案されている。これによって、基板加熱処理の間にサセプタ１０２やキャップ１０７から放出されるガスによって基板１０３に表面荒れが発生することを抑制するものである。
【特許文献１】国際公開ＷＯ２００６／０４３５３０
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１９】
基板１０３を間に挟んで、サセプタ１０２に対向する側に、キャップ１０７のような、サセプタ１０２を介して加熱手段１０４からの熱を受ける熱受け体を配備すると共に、サセプタ１０２の基板１０３が配備されている側の表面や、キャップ１０７の基板１０３が配備されている側の表面に、基板加熱処理の間にガスを放出しない部材によるコーティング１０８、１０９を形成することによって、基板１０３を均一に加熱し、また表面荒れの発生を抑制する上で優れた効果が発揮されていた。
【００２０】
しかし、コーティング１０８、１０９を形成していても、加熱処理の間に基板１０３の表面荒れが発生するという問題を完全に解消することは難しかった。そこで、本願発明者は、基板をより均一に加熱し、また、より確実に表面荒れの発生を排除すべく鋭意研究を進めた。
【００２１】
その結果、サセプタ１０２やキャップ１０７からのガス放出を抑制すべく、基板加熱処理の間にガスを放出しない部材によるコーティング１０８、１０９を形成している場合であっても、コーティングが十分でない部分や、微小なピンホールなどを介してキャップ１０７などからガス放出が生じるおそれのあることがわかった。更に、１５００℃〜２０００℃程度の高温の加熱処理の間に粒界が生じ、これに起因してキャップ１０７などからガス放出が生じるおそれがあることもわかった。
【００２２】
そこで、この発明は、均一な基板加熱処理を可能としつつ、加熱処理を受けている基板周辺の雰囲気にガスが存在していることに起因して、加熱処理を受ける基板に表面荒れが生じることを抑制できる基板加熱処理装置及び半導体製造方法を提供することを目的にしている。
【課題を解決するための手段】
【００２３】
上記の目的を達成するため、この発明が提案する基板加熱処理装置、半導体製造方法は以下の通りのものである。
【００２４】
すなわち、真空排気可能な処理室内に配置された基板を加熱処理する加熱手段を有する基板加熱処理装置は、
前記加熱手段と基板との間に配備され、前記基板を搭載するサセプタと、
前記基板を間に挟んで、前記サセプタに対向する側に配備されており、前記サセプタを介して前記加熱手段からの熱を受ける熱受け体と、を備え、
当該熱受け体と前記基板との間に形成される空間部と、前記処理室内の空間部との間を連通する通気部が形成されていることを特徴とする。
【００２５】
あるいは、真空排気可能な処理室内に配備されている基板を加熱処理する基板加熱処理工程を有する半導体製造方法であって、当該基板加熱処理工程は、
加熱手段を内蔵しているサセプタ上に基板を配置する工程と、
通気部を有する熱受け体によって前記サセプタの上方から前記基板を覆う工程と、
前記処理室を真空排気する工程と、
前記処理室内が所定の真空度に達した後、前記加熱手段によって前記基板を加熱する工程と、を有し、
前記通気部は、前記熱受け体と前記基板との間に形成される空間部と、前記処理室内の空間部との間を連通するように形成され、
前記処理室を真空排気する工程では、前記通気部を介して、前記熱受け体と前記基板との間に形成される空間部で発生したガスが真空排気されることを特徴とする。
【００２６】
あるいは、真空排気可能な処理室内に配備されている基板を加熱処理する基板加熱処理工程を有する半導体製造方法は、
基板上に成膜されたエピタキシャル層にイオンを注入して、不純物領域を形成する工程と、
前記エピタキシャル層に形成された前記不純物領域を、真空排気可能な処理室内に配置された前記基板を加熱処理する加熱手段を有する基板加熱処理装置を用いて加熱処理する工程と、を有し、
前記基板加熱処理装置は、
前記加熱手段と基板との間に配備され、前記基板を搭載するサセプタと、
前記基板を間に挟んで、前記サセプタに対向する側に配備されており、前記サセプタを介して前記加熱手段からの熱を受ける熱受け体と、を備え、
当該熱受け体と前記基板との間に形成される空間部と、前記処理室内の空間部との間を連通する通気部が形成されていることを特徴とする。
【発明の効果】
【００２７】
本発明に拠れば、熱受け体の存在により、均一に基板を加熱処理しつつ、通気部が存在することにより、加熱処理されている基板周辺の排気コンダクタンスを大きくし、加熱処理されている基板の周辺の雰囲気に熱受け体などからガスが放出されることによる基板の表面荒れを抑制することが可能になる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２８】
以下に、図面を参照して、本発明の好適な実施形態を例示的に詳しく説明する。ただし、この実施の形態に記載されている構成要素はあくまで例示であり、この発明の範囲をそれらのみに限定する趣旨のものではない。
【００２９】
（第１実施形態）
図３Ａ、Ｂは本発明の好ましい実施形態の一例を説明するものである。
【００３０】
図３Ａに示す基板加熱処理装置１０は、不図示の真空排気手段によって真空排気可能な処理室１内に配置された基板（半導体基板）３を加熱処理する加熱手段４を備え、処理室１中に配備されている基板３を加熱手段４によって加熱処理するものである。
【００３１】
サセプタ２内に加熱手段４が内蔵されており、サセプタ２の上側の基板支持部の上面に加熱処理を受ける基板３が置かれる。
【００３２】
こうして、加熱手段４と基板３との間にサセプタ２が配備されている。
【００３３】
また、基板３を間に挟んで、サセプタ２に対向する側にサセプタ２を介して加熱手段４からの熱を受ける熱受け体が配備されている。
【００３４】
図３Ａ、Ｂ図示の実施形態では、この熱受け体は、頂板７ａと頂板７ａの周縁から下側方向に向かって延びる円筒状の周壁７ｂとを備える。図３Ａ、Ｂ図示のように、熱受け体は、サセプタ２の上方から基板３を覆うことにより、基板３を処理室１内の空間部１３ｂから隔離するキャップ７から形成されている。
【００３５】
このキャップ７は、周壁７ｂを径方向で内外に貫通する透孔１１を備えている。
【００３６】
この透孔１１は、熱受け体であるキャップ７と基板３との間に形成される空間部１３ａと、処理室１内の空間部１３ｂとの間に配備されている。透孔１１は、熱受け体であるキャップ７と基板３との間に形成される空間部１３ａと、処理室１内の空間部１３ｂとを連通する通気部に相当する。
【００３７】
通気部たる透孔１１は、周壁７ｂの周方向に所定の間隔を空けて複数個形成することができる。
【００３８】
図３Ａ、Ｂ図示の実施形態によれば、加熱処理を受ける基板３が加熱手段４を内蔵しているサセプタ２の上に置かれていることから、基板３はサセプタ２から直接、均一な加熱を受ける。
【００３９】
また、サセプタ２の上に被せられて基板３を上側から覆っているキャップ７の頂板７ａが基板３に対向しているので、加熱された基板３からの放熱を抑制し、基板３を均一に加熱する効率がより高められ、十分な活性化を実現できる。
【００４０】
更に、熱受け体であるキャップ７と基板３との間に形成される空間部１３ａと、処理室１内の空間部１３ｂとを連通する通気部である透孔１１がキャップ７の周壁７ｂに形成されていることにより、加熱処理されている基板３周辺の排気コンダクタンスを大きくすることができる。
【００４１】
これによって、例えば、キャップ７から水などを含むガス放出が生じても、矢印１２で示すように透孔１１を介して直ちに排気され、加熱処理されている基板３の周辺の雰囲気に熱受け体たるキャップ７などからガスが放出されることによる基板３への影響を抑えることができる。
【００４２】
例えば、キャップ７と基板３との間に形成される空間部１３ａに残留ガスが存在していたり、キャップ７の空間部１３ａに面する内壁面に基板加熱処理の間にガスを放出しない部材によるコーティング５が形成されているにもかかわらず、コーティング不良などの原因で空間部１３ａ内にガスが放出されてきた場合でも、矢印１２で示すように透孔１１を介して直ちに排気され、空間部１３ａに放出されるガスの分子が滞在する時間を短縮できる。
【００４３】
これによって、キャップ７などからガスが放出されることによる基板３への影響を抑え、表面荒れなく、均一な加熱と、十分な活性化を実現することができる。
【００４４】
なお、加熱手段４としては、電子衝撃加熱用の熱電子発生手段、赤外線ランプ加熱用の赤外線ランプなどを使用することができる。
【００４５】
ここで、サセプタ２、キャップ７は、いずれも炭化ケイ素（シリコンカーバイト：ＳｉＣ）や、カーボン、より好ましくは、高純度処理されたカーボンを用いて成形することができる。
【００４６】
加熱処理を受ける基板３を、例えば、炭化ケイ素（シリコンカーバイト：ＳｉＣ）基板にする場合、加熱処理は２０００℃もの高温で行われることがあるが、ＳｉＣや、高純度処理されたカーボンでサセプタ２、キャップ７を形成することにより、このような高温領域におけるサセプタ２、キャップ７からのガス放出を抑制できる。
【００４７】
更に、図示していないが、加熱手段４と基板３との間に配備されているサセプタ２の基板３が配備されている側の表面に、基板加熱処理の間にガスを放出しない部材によるコーティングを形成し、また、熱受け体たるキャップ７の基板３が配備されている側の表面にも、基板加熱処理の間にガスを放出しない部材によるコーティング５を形成することにより、基板加熱処理の間にサセプタ２やキャップ７から放出されるガスによって基板３に表面荒れが発生することを一層効果的に防止することもできる。
【００４８】
前記のコーティングは、ＳｉＣ基板のような半導体基板を高温処理するプロセス条件を考慮して、例えば、１０−４Ｐａ〜大気圧状態、８００℃〜２３００℃、１８００秒を超えない範囲においてガスを放出しない部材、例えば、熱分解炭素（Pyrolytic Graphite、Pyrolytic Carbon）を用いることができる。また、これ以外でも、前記の条件の下でガスを放出しない部材であれば種々のものを使用できる。
【００４９】
このコーティングの厚みは２０〜４０μｍとしておくことが望ましい。
【００５０】
前記のように、サセプタ２、キャップ７をＳｉＣや、カーボンで成形した後、その表面に熱分解炭素によるコーティング層を成形することができる。あるいは、サセプタ２、キャップ７を熱分解炭素を用いて成形することもできる。
【００５１】
前記のようにして基板３を加熱する処理を行った後は、キャップ７の温度が低下してから、手動で（手動装置の場合）、あるいは所定の搬送機構（自動化装置の場合）によってキャップ７をサセプタ２の上から取り除き、次いで、加熱処理後の基板３を処理室１から搬出する。そして、次に加熱処理を行なう基板３を搬入してきてサセプタ２の上に置き、キャップ７を図３Ａ図示のように被せ、処理室１を真空状態に排気し、加熱手段４による加熱処理を行なう。
【００５２】
前述したように、本発明の基板加熱処理装置１０においては、熱受け体であるキャップ７と基板３との間に形成される空間部１３ａと、処理室１内の空間部１３ｂとを連通する通気部である透孔１１は、加熱処理されている基板３周辺の排気コンダクタンスを大きくする目的で形成されているものである。
【００５３】
これによって、キャップ７と基板３との間に形成される空間部１３ａに残留ガスが存在していたり、キャップ７から水などのガス放出が生じたり、キャップ７の空間部１３ａに面する内壁面に基板加熱処理の間にガスを放出しない部材によるコーティング５が形成されているにもかかわらず、コーティング不良などの原因で空間部１３ａ内にガスが放出されてきた場合などであっても、矢印１２で示すように透孔１１を介して直ちにガスは排気される。図３Ａ、Ｂに示す構成は、空間部１３ａ内に放出されたガスの分子が滞在する時間を短縮して、加熱処理されている基板３の周辺の雰囲気にキャップ７などからガスが放出されることによる基板３への影響を抑えることを可能にする。
【００５４】
そこで、透孔１１の大きさ、数は、前述した機能が効果的に発揮される観点から定めることができる。
【００５５】
例えば、Ｃ＞０．０１Ｓになるような開口度、好ましくは、Ｃ＞０．１Ｓになるような開口度になる透孔１１の大きさ、数とすることができる。
【００５６】
ここで、Ｓ（リットル（Ｌ）／秒（Ｓ））は、処理室１全体の排気速度である。
【００５７】
また、Ｃ（リットル（Ｌ）／秒（Ｓ））は、キャップ７と基板３との間に形成される空間部１３ａと、処理室１内の空間部１３ｂとの間の排気速度である。
【００５８】
すなわち、熱受け体であるキャップ７と基板３との間に形成される空間部１３ａと、処理室１内の空間部１３ｂとの間で、真空度が二桁相違する程度の開口度になる透孔１１の大きさ、数とすることが望ましい。
【００５９】
なお、排気速度Ｃは、熱受け体であるキャップ７と基板３との間に形成される空間部１３ａと、処理室１内の空間部１３ｂとを連通する通気部である透孔１１の開孔度から計算される。
【００６０】
図４Ａ〜図４Ｄは、熱受け体であるキャップ７が採り得る種々の形態について説明するものである。
【００６１】
図４Ａ、Ｂ図示のキャップ１７は、熱受け体たるキャップ１７と、基板３との間に形成される空間部１３ａと、処理室１内の空間部１３ｂとを連通する通気部が、キャップ１７の周壁１７ｂに形成されているものである。
【００６２】
図４Ａ図示のキャップ１７は、周壁１７ｂが、周方向に所定の間隔を空けて配備されている脚部１８ａ、１８ｂ、１８ｃをその下端側に備えており、隣接する脚部１８ａ、脚部１８ｂ、及び脚部１８ｃの間の空間１９が、熱受け体と基板３との間に形成される空間部１３ａと処理室１内の空間部１３ｂとを連通する通気部になる。
【００６３】
図４Ｂ図示のキャップ１７は、周壁１７ｂに、周方向に所定の間隔を空けて透孔１６ｂが設けられており、この複数の透孔１６ｂによって、熱受け体と基板３との間に形成される空間部１３ａと処理室１内の空間部１３ｂとを連通する通気部が形成されている。
【００６４】
図４Ａ、Ｂ図示のキャップ１７が配備されている本発明の基板加熱処理装置１０によれば、頂板１７ａと、頂板１７ａの周縁から下側方向に向かって延びる円筒状の周壁１７ｂとを備え、サセプタ２の上方から基板３を覆うことにより基板３を処理室１内の空間部１３ｂから隔離するキャップ１７によって熱受け体が形成されているので、基板３からの放熱をより確実に抑制して、均一な基板加熱、十分な活性化を行なうことができる。
【００６５】
また、この際、空間１９や透孔１６ｂの存在によって、熱受け体と基板３との間に形成される空間部１３ａと処理室１内の空間部１３ｂとが連通されているので、加熱処理を受けている基板３の周囲にガスを長時間滞在させず、基板３に表面荒れが発生することを効果的に抑制できる。
【００６６】
なお、図４Ａ図示の形態の方が、透孔１６ｂを形成する図４Ｂ図示の形態に比較して製作工程が少なくてすむ。
【００６７】
また、前述したように、キャップ１７の空間部１３ａに面する内壁面に図２図示の従来の実施形態で説明したように、基板加熱処理の間にガスを放出しない部材によるコーティング５（図３Ｂ）を形成する場合、図４Ａ図示の形態の方が、図４Ｂ図示の形態に比較して安価にコーティング形成を行なうことができる。
【００６８】
図４Ｃ図示のキャップ１７は、熱受け体たるキャップ１７と、基板３との間に形成される空間部１３ａと、処理室１内の空間部１３ｂとを連通する通気部が、キャップ１７の頂板１７ａに形成されているものである。
【００６９】
熱受け体と基板３との間に形成される空間部１３ａと、処理室１内の空間部１３ｂとを連通する通気部が、キャップ１７の頂板１７ａに形成されているので、より容易に排気コンダクタンスを大きくすることができる。
【００７０】
図４Ｃ図示の実施形態は、頂板１７ａに形成される、空間部１３ａと空間部１３ｂとを連通する通気部を、頂板１７ａの所定の位置に穿設されている複数の透孔１６ａとしたものである。
【００７１】
図４Ｃ図示の実施形態では、頂板１７ａの中心から径方向に等しい円周上の位置に、周方向に所定の間隔で同一の大きさの複数の透孔１６ａを設けている。
【００７２】
この複数の透孔１６ａの位置を、中心側に透孔１６ａを多く設け、外周側に形成する透孔１６ａの数を小さくする等して透孔１６ａの位置、大きさ、数、透孔１６ａの面積を調整することにより、熱分布の均一性改善を図ることが可能である。
【００７３】
図４Ｄ図示の実施形態は、熱受け体を、サセプタ２の上方から基板３を覆うことにより、基板３を処理室１内の空間部１３ｂから隔離する網状部材製の帽子状体１７ｃから形成したものである。
【００７４】
網状部材を形成する各辺１５の間に形成される網目部１４が、熱受け体と基板３との間に形成される空間部１３ａと、処理室１内の空間部１３ｂとを連通する通気部になっている。
【００７５】
図４Ｄ図示の実施形態によれば、熱受け体たる網状部材製の帽子状体１７ｃがサセプタ２の上に被せられて基板３を上側から覆うことにより、加熱された基板３からの放熱を抑制し、より効率的な加熱、十分な活性化を実現できる。
【００７６】
また、網状部材製の帽子状体１７ｃと基板３との間に形成される空間部１３ａと、処理室１内の空間部１３ｂとを連通する通気部を、網状部材からなる帽子状体１７ｃの網目部１４によって形成しているので、より容易に排気コンダクタンスを大きくすることができる。
【００７７】
図４Ａ〜Ｄ図示の実施形態における空間部１３ａと空間部１３ｂとを連通する通気部に該当する空間１９（図４Ａ）、透孔１６ｂ（図４Ｂ）、透孔１６ａ（図４Ｃ）、網目部１４（図４Ｄ）の大きさ、数なども、前述したように、Ｃ＞０．０１Ｓになるような開口度とすることができる。
【００７８】
なお、ここでも、Ｓ（リットル（Ｌ）／秒（Ｓ））は、処理室１全体の排気速度、Ｃ（リットル（Ｌ）／秒（Ｓ））は、キャップ１７、網状部材製の帽子状体１７ｃと基板３との間に形成される空間部１３ａと、処理室１内の空間部１３ｂとの間の排気速度である。
【００７９】
次に、図３図示の本発明の基板加熱処理装置１０を用いた本発明の半導体製造方法の一例を説明する。
【００８０】
真空排気可能な処理室１の加熱手段４を内蔵しているサセプタ２の上に不図示の基板搬送装置を用いて、加熱処理を行なう基板（ＳｉＣ基板）３を搭載する。
【００８１】
ついで、通気部を有している熱受け体によって、サセプタ２の上方から基板３を覆う。具体的には、透孔１１を備えているキャップ７によりサセプタ２の上方から基板３を覆う（図３Ａ）。
【００８２】
不図示の真空排気手段により、処理室１を所定の真空度、例えば、１０−４Ｐａまで真空排気する。
【００８３】
この際、キャップ７は透孔１１を備えているので、キャップ７と基板３との間に形成される空間部１３ａにガスが存在している場合でも、矢印１２に示すように、直ちに、ガスは空間部１３ａ内から処理室１内の空間部１３ｂに排気される。
【００８４】
ついで、加熱手段４により所定の高温（例えば、２０００℃）で、所定の時間（例えば、３００秒）加熱処理を行なう。
【００８５】
本発明の半導体製造方法はこのような基板加熱処理工程を備えているものである。
【００８６】
加熱処理完了後は、キャップ７の温度が低下してから、手動で（手動装置の場合）、あるいは所定の搬送機構（自動化装置の場合）によってキャップ７をサセプタ２の上から取り除き、次いで、加熱処理後の基板３を処理室１から搬出する。
【００８７】
そして、次に加熱処理の対象となる基板３を処理室１内に搬入し、サセプタ２の上に基板３を置く。そして、キャップ７を図３Ａ図示のように被せ、処理室１を真空状態に排気する。処理室１内が予め定められた真空状態になったことが不図示の検出手段により検出されると、加熱手段４は加熱処理を行なう。
【００８８】
発明者等の実験によれば、（１）図３Ａ図示の本発明の基板加熱処理装置（実施例）、（２）キャップ７に透孔１１が形成されていない以外の点が図３Ａ図示の本発明の基板加熱処理装置と同様の基板加熱処理装置（比較例１）、（３）キャップ７を備えていない以外の点が図３Ａ図示の本発明の基板加熱処理装置と同様の基板加熱処理装置（比較例２）を用い、それぞれ、同一のプロセス条件でＳｉＣ基板の加熱処理を行なったところ、以下の結果を得た。
【００８９】
ＡＦＭ像（ＲＭＳ値）        シート抵抗（Ｒｓ）
（１）実施例      ０．２９ｎｍ                １７８０Ω／□
（２）比較例１    １．３８ｎｍ                １５７０Ω／□
（３）比較例２    ０．４２ｎｍ                ２０４０Ω／□
この比較検討より、基板加熱によりシート抵抗を低くし、かつ表面荒れを抑制することに関して、本発明によるものが最も優れていることが確認できた。
【００９０】
（第２実施形態）
図５Ａ乃至Ｃは本発明の第２実施形態を説明する図である。
【００９１】
図５Ａ乃至Ｃ図示の第２実施形態において、熱受け体は、円筒状の支持体２１の上端開口部２３側に配置されて上端開口部２３を閉鎖する覆い体２２から構成されているものである。
【００９２】
すなわち、図５Ａ乃至Ｃ図示の実施形態において、図３、図４の実施形態で説明したキャップ１７が、円筒状の支持体２１と、この円筒状の支持体２１の上端開口部２３側に配置されて上端開口部２３を閉鎖する覆い体２２とから構成されている。
【００９３】
加熱処理される基板３の底面側の外周縁部が、円筒状の支持体２１の上端開口部２３側と下端開口部３０側との間の中間部の内周壁に形成されている段部２６で支持されるようになっている。
【００９４】
加熱処理される基板３の底面側の外周縁部を段部２６で支持し、上端開口部２３が覆い体２２で閉鎖されている状態の円筒状の支持体２１を不図示の搬送手段により処理室１内に搬入し、図５Ｂ図示のように、サセプタ２上に支持体２１の下端開口部３０側を配置する。
【００９５】
第２実施形態においても、第１実施形態で説明したように、熱受け体と基板３との間に形成される空間部１３ａと、処理室１内の空間部１３ｂとを連通する通気部が形成されている。
【００９６】
図５Ｂ図示の構成では、熱受け体と基板３との間に形成される空間部１３ａと、処理室１内の空間部１３ｂとを連通する通気部は、覆い体２２に配備されている複数の透孔２５から形成されている。
【００９７】
これによって、透孔２５を介して、熱受け体と基板３との間に形成される空間部１３ａから、処理室１内の空間部１３ｂに、矢印２８で示すように排気される。
【００９８】
図５Ｃ図示の構成では、熱受け体と基板３との間に形成される空間部１３ａと、処理室１内の空間部１３ｂとを連通する通気部は、円筒状の支持体２１の、中間部の内周壁に形成されている段部２６と、上端開口部２３との間の周壁に、周方向に所定の間隔を空けて設けられている複数の透孔２７から形成されている。
【００９９】
これによって、透孔２７を介して、熱受け体と基板３との間に形成される空間部１３ａから、処理室１内の空間部１３ｂに、矢印２９で示すように排気される。
【０１００】
図５Ｂ図示の構成による作用・効果は、第１実施形態で説明した図４Ｃ図示のキャップ１７が採用されている基板加熱処理装置による作用・効果と同様である。
【０１０１】
図５Ｃ図示の構成による作用・効果は、第１実施形態で説明した図４Ａ、Ｂ図示のキャップ１７が採用されている基板加熱処理装置による作用・効果と同様である。
【０１０２】
更に、円筒状の支持体２１を図示のように内周側に向かってテーパー状に傾斜する落としこみ構造にすることによって、基板３、覆い体２２の位置決めを容易にすることができる。
【０１０３】
また、図示のようにサセプタ２の上面と、基板３との間に隙間が形成されるので、基板３にデバイスを形成するためのデバイス面（基板表面）を図中、上面、下面のいずれの方向にも選択することができる。
【０１０４】
例えば、デバイス面（基板表面）をサセプタ２に対向するように支持体２１にセットすると、デバイス面（基板表面）のみを効率的に加熱できるようになる。
【０１０５】
円筒状の支持体２１、覆い体２２は、第１実施形態におけるサセプタ２、キャップ７などと同じく、ＳｉＣや、カーボン、より好ましくは、高純度処理されたカーボンを用いて成形することができる。
【０１０６】
また、図示していないが、円筒状の支持体２１、覆い体２２の表面、特に、空間部１３ａに面する円筒状の支持体２１の表面、覆い体２２の表面に、基板加熱処理の間にガスを放出しない部材（例えば、熱分解炭素（Pyrolytic Graphite、Pyrolytic Carbon））によるコーティングを２０〜４０μｍの厚みで形成しておくこともできる。
【０１０７】
この実施形態においても、空間部１３ａと空間部１３ｂとを連通する通気部に該当する透孔２５（図５Ｂ、透孔２７（図５Ｃ）の大きさ、数なども、第１実施形態で説明したように、Ｃ＞０．０１Ｓになるような開口度、好ましくは、Ｃ＞０．１Ｓになるような開口度とすることができる。
【０１０８】
なお、ここでも、Ｓ（リットル（Ｌ）／秒（Ｓ））は、処理室１全体の排気速度、Ｃ（リットル（Ｌ）／秒（Ｓ））は、熱受け体と基板３との間に形成される空間部１３ａと、処理室１内の空間部１３ｂとの間の排気速度である。
【０１０９】
（第３実施形態）
次に、図６Ａ〜第図６Ｂを参照し、炭化ケイ素（ＳｉＣ）基板６１に不純物が注入されたウエル領域６２のアニール方法を説明する。
【０１１０】
犠牲酸化、フッ酸処理を行った後、炭化ケイ素（ＳｉＣ）基板６１上にＳｉＯ2等を成膜し、リソグラフィとドライエッチングによりマスク６３を設け、炭化ケイ素（ＳｉＣ）基板６１内に、ウエル領域６２を選択的に形成するため不図示のイオン注入装置等により、不純物とすべきアルミニウムイオンを注入する（図６Ａを参照）。
【０１１１】
なお、本実施形態では、不純物としてＴＭＡ（テトラメチルアルミニウム）をソースとして、プラズマにて励起し、引き出し電極と分析管で、注入するＡｌイオンを引き出し、イオン注入を行ったが、アルミニウムをソースとして、プラズマにて励起し、引き出し電極と分析管で、注入するアルミニウムイオンを引し、イオン注入を行なうことも可能である。
【０１１２】
マスクを除去し、ウエル領域を活性化するため、第１実施形態または第２実施形態で説明した基板加熱処理装置を用いてアニールする（図６Ｂを参照）。
【０１１３】
なお、本実施形態において、基板加熱処理装置は、１８００℃度でアニールしたが、１５００℃から２３００℃の範囲で炭化ケイ素（ＳｉＣ）基板６１をアニールすることも可能である。
【０１１４】
図７は、半導体デバイスの製造プロセスの例として、炭化ケイ素（ＳｉＣ）−ＤＭＯＳＦＥＴの製造のプロセスを説明する図である。ステップａにおいてＳｉＣエピタキシャル層の形成されたＳｉＣ基板７１を用意する。ステップｂで２つのｐ−ウエルを形成するためのＳｉＯ2マスク７２をパターン形成する。ステップｃにてＡｌイオン注入をｐ−ウエル領域７３に注入する。ステップｄにてＳｉＯ2マスク７２を除去する。ステップｅにて、２つのｐ−ウエル間を露出したチャネル用ＳｉＯ2マスク７４をパターン形成する。ステップｆにて、チャネルにＮ（窒素）イオンを注入してチャネル７５を形成する。ステップｇにて、チャネル用ＳｉＯ2マスク７４を除去する。ステップｈにて、ｐ−ウエルの一部を露出するｎ＋コンタクト形成用ＳｉＯ2マスク７６を形成する。
【０１１５】
ステップｉにて、Ｐ（燐）イオンをコンタクト領域に注入してｎ＋コンタクト７７を形成する。ステップｊにて、ｎ＋コンタクト用ＳｉＯ2マスク７６を除去する。ステップｋにて、Ｐ＋コンタクト用ＳｉＯ2マスク７８をｐ-ウエルでｎ＋コンタクト領域を露出するよう形成する。ステップ（ｌ）にて、ＡｌイオンをＰ＋コンタクト領域に注入してＰ+コンタクト７９を形成する。ステップｍにてＰ＋コンタクト用ＳｉＯ2マスク７８を除去する。
【０１１６】
ステップｎにて、ＳｉＣ基板のＳｉＣエピタキシャル層に形成された不純物領域７３、７５、７７及び７９を本発明に従う前述してきた雰囲気にて活性化アニールする。ステップｏにて、アニール後のＳｉＣ基板表面にゲート酸化膜８０を形成する。本発明による基板加熱処理装置を用いたアニール処理により平坦度の高い状態の表面にゲート酸化膜の信頼性を失わず、又チャネル移動度の低下を防ぐことになった。最後にステップｐにて、ソース電極８１を、ゲート電極８２、ソース電極８３及びドレイン電極８４を形成し、ＳｉＣ−ＤＭＯＳＦＥＴの構造を完成させる。
【０１１７】
本発明の加熱処理装置を用いた半導体製造方法は、例えば、シリコンカーバイトからなる基板を用いた、ダイオード、バイポーラトランジスタ、接合型電界効果型トランジスタ（ＪＦＥＴ）、ＭＥＳ電界効果トランジスタ（ＭＥＳトランジスタ）、ＭＯＳ電界効果トランジスタの製造方法に適用することが可能である。
【０１１８】
以上、添付図面を参照して本発明の好ましい実施形態を説明したが、本発明はこれらに限定されるものではなく、特許請求の範囲の記載から把握される技術的範囲において種々の形態に変更可能である。
【図面の簡単な説明】
【０１１９】
【図１】従来の基板加熱処理装置の一例の概略構造を説明する断面図である。
【図２Ａ】従来の基板加熱処理装置の他の実施形態の概略構造を説明する断面図である。
【図２Ｂ】図２Ａ図示の実施形態における基板と熱受け体との間に形成される空間部の状態を説明する拡大図である。
【図３Ａ】本発明の基板加熱処理装置の第１実施形態の概略構造を説明する断面図である。
【図３Ｂ】図３Ａ図示の第１実施形態における基板と熱受け体との間に形成される空間部を説明する拡大図である。
【図４Ａ】本発明の基板加熱処理装置における熱受け体の実施形態を説明する斜視図である。
【図４Ｂ】本発明の基板加熱処理装置における熱受け体の実施形態を説明する斜視図である。
【図４Ｃ】本発明の基板加熱処理装置における熱受け体の実施形態を説明する斜視図である。
【図４Ｄ】本発明の基板加熱処理装置における熱受け体の実施形態を説明する斜視図である。
【図５Ａ】本発明の基板加熱処理装置の第２実施形態の概略構造を説明する断面図である。
【図５Ｂ】図５Ａ図示の第２実施形態の一例について、一部を省略し、一部を拡大して説明する断面図である。
【図５Ｃ】図５Ａ図示の実施形態の他の例について、一部を省略し、一部を拡大して説明する断面図である。
【図６Ａ】炭化ケイ素基板に不純物が注入されたウエル領域のアニール方法を説明する図である。
【図６Ｂ】炭化ケイ素基板に不純物が注入されたウエル領域のアニール方法を説明する図である。
【図７】半導体デバイスの製造プロセスを説明する図である。
【符号の説明】
【０１２０】
１０１    処理室
１０２    サセプタ
１０３    基板
１０４    加熱手段
１０７    キャップ
１０８    コーティング
１１０    基板加熱処理装置
【図１】
2008166729.tif 000003
【図２Ａ】
2008166729.tif 000004
【図２Ｂ】
2008166729.tif 000005
【図３Ａ】
2008166729.tif 000006
【図３Ｂ】
2008166729.tif 000007
【図４Ａ】
2008166729.tif 000008
【図４Ｂ】
2008166729.tif 000009
【図４Ｃ】
2008166729.tif 000010
【図４Ｄ】
2008166729.tif 000011
【図５Ａ】
2008166729.tif 000012
【図５Ｂ】
2008166729.tif 000013
【図５Ｃ】
2008166729.tif 000014
【図６Ａ】
2008166729.tif 000015
【図６Ｂ】
2008166729.tif 000016
【図７】
2008166729.tif 000017