アニール装置およびこれを用いたアニール方法
【課題】炭化ケイ素基板の表面の平坦性を劣化させることなく、炭化ケイ素基板の歪みを除去することができるアニール装置およびこれを用いたアニール方法を提供する。
【解決手段】本発明のアニール装置１０は、炭化ケイ素基板３０を収容する炉心管１１と、その側面１１ａに沿って配置されたヒーター２１，２２からなる加熱手段１２，１３と、炉心管１１および加熱手段１２，１３を内在させるアニール空間１４ａを有するアニール炉１４と、を備え、炉心管１１の両端に設けられたフランジ１１ｂと、これらに個別にシール材１５を挟んでクランプ固定された蓋体１６と、蓋体１６にそれぞれ設けられ、炉心管１１内へ連通するパイプ１７，１８と、プロセスガスの供給側のパイプ１７に接続されたプロセスガス供給ライン１９と、その途中に設けられ、プロセスガスを純化処理するガス純化手段２０と、を備えたことを特徴とする。
【解決手段】本発明のアニール装置１０は、炭化ケイ素基板３０を収容する炉心管１１と、その側面１１ａに沿って配置されたヒーター２１，２２からなる加熱手段１２，１３と、炉心管１１および加熱手段１２，１３を内在させるアニール空間１４ａを有するアニール炉１４と、を備え、炉心管１１の両端に設けられたフランジ１１ｂと、これらに個別にシール材１５を挟んでクランプ固定された蓋体１６と、蓋体１６にそれぞれ設けられ、炉心管１１内へ連通するパイプ１７，１８と、プロセスガスの供給側のパイプ１７に接続されたプロセスガス供給ライン１９と、その途中に設けられ、プロセスガスを純化処理するガス純化手段２０と、を備えたことを特徴とする。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、プロセスガス雰囲気下、１３００℃〜１７００℃のプロセス温度にて、炭化ケイ素基板をアニーリング処理するためのアニール装置およびこれを用いたアニール方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
炭化ケイ素（ＳｉＣ）基板は、次世代パワーデバイス、特に、ハイブリッド自動車の制御用デバイスへの適用が期待され、大手自動車、電気メーカーで活発な研究開発が行われている。
炭化ケイ素基板には、ｎ型用には窒素（Ｎ）やリン（Ｐ）がドーパントとして適用され、ｐ型用にはボロン（Ｂ）やアルミニウム（Ａｌ）がドーパントとして適用されている。これらのドーパントはＳｉＣ基板に制御性の良いイオン注入法で導入される。さらに、イオン注入による結晶のダメージを回復し、注入したドーパントを高い割合で活性化するには、１５００℃以上の温度にてアニーリング処理が行われる。
このように炭化ケイ素基板を１５００℃以上の高温にてアニーリング処理すると、炭化ケイ素基板の表面からケイ素（Ｓｉ）が蒸発し、表面荒れを引き起こすばかりでなく、ドーパントも一緒に蒸発してシート抵抗を高くするという問題があった。これらの問題を抑制するためには、シラン雰囲気中におけるアニーリング処理や高速昇温、短時間アニーリング処理が研究されている（例えば、非特許文献１、２参照）。
【非特許文献１】藤平景子ほか，第６４回応用物理学会学術講演会予稿集，１，３５４（２０３）
【非特許文献２】Ｊ．Ｓｅｎｚａｋｉ，Ｋ．Ｆｕｋｕｄａ ａｎｄ Ｋ．Ａｒａｉ，Ｊ．Ａｐｐｌ．Ｐｈｙｓ．，９４，２９４２（２００３）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
しかしながら、従来の炭化ケイ素基板のアニーリング処理では、炭化ケイ素基板の表面からケイ素原子や炭素原子、注入原子などが脱離するという問題や、表面の平坦性が劣化するという問題があった。このような表面の平坦性に劣る炭化ケイ素基板は、各種デバイスに適用するには特性が不十分であった。
【０００４】
本発明は、上記事情に鑑みてなされたものであって、炭化ケイ素基板の表面の平坦性を劣化させることなく、炭化ケイ素基板の歪みを除去することができるアニール装置およびこれを用いたアニール方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本発明のアニール装置は、プロセスガス雰囲気下、１３００℃〜１７００℃のプロセス温度にて、炭化ケイ素基板をアニーリング処理するためのアニール装置であって、前記炭化ケイ素基板を収容する炉心管と、前記炉心管の側面に沿って配置されたヒーターからなる加熱手段と、前記炉心管および前記加熱手段を内在させるアニール空間を有するアニール炉と、を少なくとも備え、さらに、前記炉心管の両端にそれぞれ設けられたフランジと、前記フランジに個別にシール材を挟んでクランプ固定された蓋体と、前記蓋体にそれぞれ設けられ、前記炉心管内へ連通するパイプと、前記プロセスガスの供給側に位置する前記パイプに接続されたプロセスガス供給ラインと、前記プロセスガス供給ラインの途中に設けられ、前記プロセスガスを純化処理するガス純化手段と、を備えたことを特徴とする。
【０００６】
本発明のアニール方法は、本発明のアニール装置を用いた炭化ケイ素基板のアニール方法であって、前記プロセスガス中の不純物濃度を１ｐｐｂ以下とし、当該プロセスガス雰囲気下にて、前記炭化ケイ素基板をアニーリング処理することを特徴とする。
【０００７】
本発明のアニール方法において、前記プロセスガスはアルゴンガスであることが好ましい。
前記アルゴンガス中の水および／または酸素の濃度を１００ｐｐｔ以下とすることが好ましい。
【発明の効果】
【０００８】
本発明のアニール装置によれば、炉心管の両端にそれぞれ設けられたフランジと、フランジに個別にシール材を挟んでクランプ固定された蓋体と、を有するので、炉心管の内を高気密状態にすることができる。また、蓋体にそれぞれ設けられ、炉心管内へ連通するパイプと、プロセスガスの供給側に位置するパイプに接続されたプロセスガス供給ラインと、プロセスガス供給ラインの途中に設けられ、プロセスガスを純化処理するガス純化手段と、を有するので、炉心管内に供給されるプロセスガスに含まれる水分（Ｈ２Ｏ）、酸素（Ｏ２）、一酸化炭素（ＣＯ）、二酸化炭素（ＣＯ２）、窒素酸化物（ＮＯｘ）などの不純物を、極めて低濃度まで除去することができる。したがって、炭化ケイ素基板の表面の平坦性を劣化させることなく、炭化ケイ素基板をアニーリング処理し、その歪みを除去することができる。
【０００９】
本発明のアニール方法によれば、本発明のアニール装置を用い、プロセスガス中の不純物濃度を１ｐｐｂ以下とし、このプロセスガス雰囲気下にて、炭化ケイ素基板をアニーリング処理するので、高純度のプロセスガス雰囲気下にて、炭化ケイ素基板をアニーリング処理することができるから、炭化ケイ素基板の表面の平坦性を劣化させることなく、炭化ケイ素基板をアニーリング処理し、その歪みを除去することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１０】
本発明のアニール装置およびこれを用いたアニール方法の最良の形態について説明する。
なお、この形態は、発明の趣旨をより良く理解させるために具体的に説明するものであり、特に指定のない限り、本発明を限定するものではない。
【００１１】
図１は、本発明のアニール装置の一実施形態を示すものであり、一部を断面とした概略構成図である。
この実施形態のアニール装置１０は、プロセスガス雰囲気下、１３００℃〜１７００℃のプロセス温度にて、炭化ケイ素基板をアニーリング処理するための装置である。
アニール装置１０は、炭化ケイ素基板３０を収容する炉心管１１と、炉心管１１の側面１１ａに沿って配置された加熱手段１２，１３と、炉心管１１および加熱手段１２，１３を内在させるアニール空間１４ａを有するアニール炉１４と、炉心管１１の両端にそれぞれ設けられたフランジ１１ｂ，１１ｂと、フランジ１１ｂ，１１ｂに個別にシール材１５，１５を挟んでクランプ固定された蓋体１６，１６と、蓋体１６，１６にそれぞれ設けられ、炉心管１１内へ連通するパイプ１７，１８と、プロセスガスの供給側に位置するパイプ１７に接続されたプロセスガス供給ライン１９と、プロセスガス供給ライン１９の途中に設けられ、プロセスガスを純化処理するガス純化手段２０とから概略構成されている。
【００１２】
また、加熱手段１２は複数のヒーター２１から構成され、加熱手段１３は複数のヒーター２２から構成されている。
そして、これらのヒーター２１，２２は、炉心管１１の炭化ケイ素基板３０が収容、配置される部分を囲む伝熱部材２３に設けられた挿入部に挿入されている。
【００１３】
また、ガス純化手段２０には、電磁バルブ２４を介して、プロセスガスの供給源であるガスボンベ２５が接続されている。
さらに、プロセスガスの排出側に位置するパイプ１８には、炉心管１１からプロセスガスを排出するプロセスガス排出ライン２６が接続されている。
【００１４】
炉心管１１の両端にそれぞれ設けられたフランジ１１ｂ，１１ｂには、個別にシール材１５，１５を挟んで、クランプ２７，２７により、着脱可能にクランプ固定されている。
また、蓋部材１６，１６には、炉心管１１内へ連通するパイプ１７，１８が、融着あるいは接着されて一体に設けられている。
【００１５】
炉心管１１としては、その内面にＣＶＤ法により炭化ケイ素膜が成膜された石英ガラス管が用いられる。
シール材１５としては、耐熱Ｏリングが用いられる。
ガス純化手段２０としては、例えば、日本インテグリス社製の「ゲートキーパー ガスピューリファイヤー ＣＥ３０ＫＦＩ４Ｒ」が用いられる。
【００１６】
このアニール装置１０は、炉心管１１の両端にそれぞれ設けられたフランジ１１ｂ，１１ｂと、フランジ１１ｂ，１１ｂに個別にシール材１５，１５を挟んでクランプ固定された蓋体１６，１６と、を有するので、炉心管１１内を高気密状態にすることができる。
【００１７】
また、蓋体１６，１６にそれぞれ設けられ、炉心管１１内へ連通するパイプ１７，１８と、プロセスガスの供給側に位置するパイプ１７に接続されたプロセスガス供給ライン１９と、プロセスガス供給ライン１９の途中に設けられ、プロセスガスを純化処理するガス純化手段２０と、を有するので、炉心管１１内に供給されるプロセスガスにとって不純物として含まれる水分（Ｈ２Ｏ）、酸素（Ｏ２）、一酸化炭素（ＣＯ）、二酸化炭素（ＣＯ２）、窒素酸化物（ＮＯｘ）などを、極めて低濃度まで除去することができる。特に、プロセスガスに含まれる水分をｐｐｔレベルまで除去することができる。
【００１８】
なお、本発明において、プロセスガスとは、アルゴン（Ａｒ）ガス、酸素（Ｏ２）ガス、窒素（Ｎ２）ガスから選択される１種または２種以上のガスのことであり、炭化ケイ素基板のアニーリング処理などのプロセスに用いられるガスのことである。
炭化ケイ素基板をアニーリング処理する場合には、アルゴンガスが用いられる。
炭化ケイ素基板上に、絶縁膜を形成する場合には、酸素ガスまたは窒素ガスが用いられる。
【００１９】
このように、このアニール装置１０によれば、炭化ケイ素基板３０の表面の平坦性を劣化させることなく、炭化ケイ素基板をアニーリング処理し、その歪みを除去することができる。
【００２０】
次に、図１を参照して、このアニール装置１０を用いた炭化ケイ素基板のアニール方法を説明する。
まず、炭化ケイ素基板をＳＣ−１（Ｓｔａｎｄａｒｄ Ｃｌｅａｎ １）洗浄し、炭化ケイ素基板に付着しているパーティクルを除去する。
ＳＣ−１洗浄液としては、アンモニア水−過酸化水素水（ＮＨ４ＯＨ／Ｈ２Ｏ２／Ｈ２Ｏ）からなる洗浄液が用いられる。
【００２１】
次いで、高温アニール装置１０の炉心管１１内に、ＳＣ−１洗浄した炭化ケイ素基板３０を配置し、炉心管１１の両端に設けられたフランジ１１ｂ，１１ｂのそれぞれに、シール材１５，１５を挟んで、クランプ２７，２７により蓋体１６，１６をクランプ固定する。これにより、炭化ケイ素基板３０が配置された炉心管１１内を高気密状態とする。
【００２２】
次いで、電磁バルブ２４を開いて、ガスボンベ２５から炉心管１１内に、プロセスガスとしてアルゴンガスの供給を開始する（図１に示す矢印方向）。
このとき、ガスボンベ２５から送られたアルゴンガスは、ガス純化手段２０を介して炉心管１１内に供給される。ガス純化手段２０では、アルゴンガスに含まれる水分、酸素、一酸化炭素、二酸化炭素、窒素酸化物などの不純物を、その不純物濃度が１ｐｐｂ以下になるように除去する。特に、プロセスガスがアルゴンガスである場合、アルゴンガス中の水および／または酸素の濃度を１００ｐｐｔ以下となるようにする。したがって、炉心管１１内に供給されるアルゴンガスは、極めて純度の高いガスである。
【００２３】
次いで、炉心管１１内の雰囲気がアルゴンガスに置換された後、加熱手段１２，１３により、炉心管１１内に配置した炭化ケイ素基板３０を、１３００℃〜１７００℃にて、３０分〜６０分間加熱して、アニーリング処理する。
なお、炭化ケイ素基板３０のアニーリング処理中、炉心管１１内にアルゴンガスを供給し続ける。
【００２４】
次いで、炉心管１１からアニーリング処理を施した炭化ケイ素基板３０を取り出して、炭化ケイ素基板３０のアニーリング処理が完了する。
【００２５】
このアニール装置１０を用いた炭化ケイ素基板のアニール方法によれば、炉心管１１内を高気密状態に保ったまま、高純度のアルゴンガスを炉心管１１内に供給することができるので、炭化ケイ素基板３０の表面の平坦性を劣化させることなく、炭化ケイ素基板をアニーリング処理し、その歪みを除去することができる。
【実施例】
【００２６】
以下、実施例または比較例により本発明を具体的に説明するが、本発明は以下の実施例に限定されるものではない。
【００２７】
「実施例１」
まず、測定範囲を１００μｍ×１００μｍとしてＡＦＭ（Ａｔｏｍｉｃ Ｆｏｒｃｅ Ｍｉｃｒｏｓｃｏｐｅ、原子間力顕微鏡）を用いて、アニーリング処理前の炭化ケイ素基板の表面を観測し、その表面の自乗平均面粗さ（ＲＭＳ）を算出した。
アニーリング処理前の炭化ケイ素基板の表面を所定の距離を走査して観測した表面粗さのプロファイルを図２に示す。
この観測の結果、アニーリング処理前の炭化ケイ素基板の自乗平均面粗さ（ＲＭＳ）は、２．３７ｎｍであった。
次に、この炭化ケイ素基板をＳＣ−１洗浄した。
ＳＣ−１洗浄液としては、アンモニア水−過酸化水素水（ＮＨ４ＯＨ：Ｈ２Ｏ２：Ｈ２Ｏ＝１：１：５（容積比））からなるものを用いた。
次いで、図１に示した高温アニール装置１０の炉心管１１内に、ＳＣ−１洗浄した炭化ケイ素基板３０を配置し、炉心管１１の両端に設けられたフランジ１１ｂ，１１ｂのそれぞれに、シール材１５，１５を挟んで、クランプ２７，２７により蓋体１６，１６をクランプ固定した。
次いで、電磁バルブ２４を開いて、ガスボンベ２５からガス純化手段２０（日本インテグリス社製「ゲートキーパー ガスピューリファイヤー ＣＥ３０ＫＦＩ４Ｒ」）を介して、炉心管１１内に高純度アルゴン（Ａｒ）ガス（９９．９９９９％）の供給を開始した。
次いで、炉心管１１内の雰囲気がアルゴンガスに置換された後、加熱手段１２，１３により、炉心管１１内の炭化ケイ素基板３０を、１３００℃にて、３０分間加熱して、アニーリング処理した。このアニーリング処理中の水分量は、１０ｐｐｔであった。
次いで、炉心管１１からアニーリング処理した炭化ケイ素基板３０を取り出した。
次いで、測定範囲を１００μｍ×１００μｍとしてＡＦＭを用いて、アニーリング処理後の炭化ケイ素基板の表面を観測し、その表面の自乗平均面粗さ（ＲＭＳ）を算出した。結果を表１に示す。
アニーリング処理後の炭化ケイ素基板の計測した領域の中の任意の線上における表面粗さのプロファイルを図３に示す。
この観測の結果、アニーリング処理後の炭化ケイ素基板の自乗平均面粗さ（ＲＭＳ）は、４．２７ｎｍであった。
【００２８】
「実施例２」
実施例１と同様にして、アニーリング処理前の炭化ケイ素基板の表面の自乗平均面粗さ（ＲＭＳ）を算出した。
次に、炉心管１１内に配置した炭化ケイ素基板３０を、１６００℃にて、３０分間加熱して、アニーリング処理した以外は実施例１と同様にして、炭化ケイ素基板３０をアニーリング処理した。
次いで、実施例１と同様にして、アニーリング処理後の炭化ケイ素基板の表面を観測し、その表面の自乗平均面粗さ（ＲＭＳ）を算出した。結果を表１に示す。
アニーリング処理後の炭化ケイ素基板の計測した領域の中の任意の線上における表面粗さのプロファイルを図４に示す。
この観測の結果、アニーリング処理後の炭化ケイ素基板の自乗平均面粗さ（ＲＭＳ）は、６．９３ｎｍであった。
【００２９】
「実施例３」
実施例１と同様にして、アニーリング処理前の炭化ケイ素基板の表面の自乗平均面粗さ（ＲＭＳ）を算出した。
次に、炉心管１１内に配置した炭化ケイ素基板３０を、１３００℃にて、６０分間加熱して、アニーリング処理した以外は実施例１と同様にして、炭化ケイ素基板３０をアニーリング処理した。
次いで、実施例１と同様にして、アニーリング処理後の炭化ケイ素基板の表面を観測し、その表面の自乗平均面粗さ（ＲＭＳ）を算出した。結果を表１に示す。
アニーリング処理後の炭化ケイ素基板の計測した領域の中の任意の線上における表面粗さのプロファイルを図５に示す。
この観測の結果、アニーリング処理後の炭化ケイ素基板の自乗平均面粗さ（ＲＭＳ）は、３．５４ｎｍであった。
【００３０】
「実施例４」
実施例１と同様にして、アニーリング処理前の炭化ケイ素基板の表面の自乗平均面粗さ（ＲＭＳ）を算出した。
次に、炉心管１１内に配置した炭化ケイ素基板３０を、１６００℃にて、６０分間加熱して、アニーリング処理した以外は実施例１と同様にして、炭化ケイ素基板３０をアニーリング処理した。
次いで、実施例１と同様にして、アニーリング処理後の炭化ケイ素基板の表面を観測し、その表面の自乗平均面粗さ（ＲＭＳ）を算出した。結果を表１に示す。
アニーリング処理後の炭化ケイ素基板の計測した領域の中の任意の線上における表面粗さのプロファイルを図６に示す。
この観測の結果、アニーリング処理後の炭化ケイ素基板の自乗平均面粗さ（ＲＭＳ）は、９．２８ｎｍであった。
【００３１】
「比較例１」
実施例１と同様にして、アニーリング処理前の炭化ケイ素基板の表面の自乗平均面粗さ（ＲＭＳ）を算出した。
ガス純化手段を適用しなかった以外は、図１に示したアニール装置１０と同様のアニール装置を用い、実施例１と同様にして、炭化ケイ素基板３０をアニーリング処理した。このアニーリング処理中の水分量は、０．４ｐｐｍであった。
次いで、実施例１と同様にして、アニーリング処理後の炭化ケイ素基板の表面を観測し、その表面の自乗平均面粗さ（ＲＭＳ）を算出した。結果を表１に示す。
アニーリング処理後の炭化ケイ素基板の計測した領域の中の任意の線上における表面粗さのプロファイルを図７に示す。
この観測の結果、アニーリング処理後の炭化ケイ素基板の自乗平均面粗さ（ＲＭＳ）は、４．５３ｎｍであった。
【００３２】
「比較例２」
実施例１と同様にして、アニーリング処理前の炭化ケイ素基板の表面の自乗平均面粗さ（ＲＭＳ）を算出した。
次に、炉心管１１内に配置した炭化ケイ素基板３０を、１６００℃にて、３０分間加熱して、アニーリング処理した以外は比較例１と同様にして、炭化ケイ素基板３０をアニーリング処理した。
次いで、実施例１と同様にして、アニーリング処理後の炭化ケイ素基板の表面を観測し、その表面の自乗平均面粗さ（ＲＭＳ）を算出した。結果を表１に示す。
アニーリング処理後の炭化ケイ素基板の計測した領域の中の任意の線上における表面粗さのプロファイルを図８に示す。
この観測の結果、アニーリング処理後の炭化ケイ素基板の自乗平均面粗さ（ＲＭＳ）は、１４．９ｎｍであった。
【００３３】
「比較例３」
実施例１と同様にして、アニーリング処理前の炭化ケイ素基板の表面の自乗平均面粗さ（ＲＭＳ）を算出した。
次に、炉心管１１内に配置した炭化ケイ素基板３０を、１３００℃にて、６０分間加熱して、アニーリング処理した以外は比較例１と同様にして、炭化ケイ素基板３０をアニーリング処理した。
次いで、実施例１と同様にして、アニーリング処理後の炭化ケイ素基板の表面を観測し、その表面の自乗平均面粗さ（ＲＭＳ）を算出した。結果を表１に示す。
アニーリング処理後の炭化ケイ素基板の計測した領域の中の任意の線上における表面粗さのプロファイルを図９に示す。
この観測の結果、アニーリング処理後の炭化ケイ素基板の自乗平均面粗さ（ＲＭＳ）は、５．０１ｎｍであった。
【００３４】
「比較例４」
実施例１と同様にして、アニーリング処理前の炭化ケイ素基板の表面の自乗平均面粗さ（ＲＭＳ）を算出した。
次に、炉心管１１内に配置した炭化ケイ素基板３０を、１６００℃にて、６０分間加熱して、アニーリング処理した以外は比較例１と同様にして、炭化ケイ素基板３０をアニーリング処理した。
次いで、実施例１と同様にして、アニーリング処理後の炭化ケイ素基板の表面を観測し、その表面の自乗平均面粗さ（ＲＭＳ）を算出した。結果を表１に示す。
アニーリング処理後の炭化ケイ素基板の計測した領域の中の任意の線上における表面粗さのプロファイルを図１０に示す。
この観測の結果、アニーリング処理後の炭化ケイ素基板の自乗平均面粗さ（ＲＭＳ）は、１９．１ｎｍであった。
【００３５】
【表１】
【００３６】
また、表１に示したアニーリング処理温度、アニーリング処理時間および自乗平均面粗さの関係を図１１に示す。
この図１１において、縦軸は自乗平均面粗さ（ｎｍ）、横軸はアニーリング処理時間（分）を示す。
【００３７】
実施例１と比較例１を比べると、比較例１では自乗平均面粗さ（ＲＭＳ）が４．５３ｎｍであったが、実施例１では自乗平均面粗さ（ＲＭＳ）が４．２７ｎｍに改善された。
実施例２と比較例２を比べると、比較例２では自乗平均面粗さ（ＲＭＳ）が１４．９ｎｍであったが、実施例２では自乗平均面粗さ（ＲＭＳ）が６．９３ｎｍに改善された。
実施例３と比較例３を比べると、比較例３では自乗平均面粗さ（ＲＭＳ）が５．０１ｎｍであったが、実施例３では自乗平均面粗さ（ＲＭＳ）が３．５４ｎｍに改善された。
実施例４と比較例４を比べると、比較例４では自乗平均面粗さ（ＲＭＳ）が１９．１ｎｍであったが、実施例４では自乗平均面粗さ（ＲＭＳ）が９．２８ｎｍに改善された。
【図面の簡単な説明】
【００３８】
【図１】本発明のアニール装置の一実施形態を示すものであり、一部を断面とした概略構成図である。
【図２】アニーリング処理前の炭化ケイ素基板の表面を所定の距離を走査して観測した表面粗さのプロファイルを示すグラフである。
【図３】実施例１において、アニーリング処理後の炭化ケイ素基板の表面粗さのプロファイルを示すグラフである。
【図４】実施例２において、アニーリング処理後の炭化ケイ素基板の表面粗さのプロファイルを示すグラフである。
【図５】実施例３において、アニーリング処理後の炭化ケイ素基板の表面粗さのプロファイルを示すグラフである。
【図６】実施例４において、アニーリング処理後の炭化ケイ素基板の表面粗さのプロファイルを示すグラフである。
【図７】比較例１において、アニーリング処理後の炭化ケイ素基板の表面粗さのプロファイルを示すグラフである。
【図８】比較例２において、アニーリング処理後の炭化ケイ素基板の表面粗さのプロファイルを示すグラフである。
【図９】比較例３において、アニーリング処理後の炭化ケイ素基板の表面粗さのプロファイルを示すグラフである。
【図１０】比較例４において、アニーリング処理後の炭化ケイ素基板の表面粗さのプロファイルを示すグラフである。
【図１１】アニーリング処理温度、アニーリング処理時間および自乗平均面粗さの関係を示すグラフである。
【符号の説明】
【００３９】
１０・・・アニール装置、１１・・・炉心管、１１ｂ・・・フランジ、１２，１３・・・加熱手段、１４・・・アニール炉、１５・・・シール材、１６・・・蓋体、１７，１８・・・パイプ、１９・・・プロセスガス供給ライン、２０・・・ガス純化手段、２１，２２・・・ヒーター、２３・・・伝熱部材、２４・・・電磁バルブ、２５・・・ガスボンベ、２６・・・プロセスガス排出ライン、２７・・・クランプ、３０・・・炭化ケイ素基板。
【技術分野】
【０００１】
本発明は、プロセスガス雰囲気下、１３００℃〜１７００℃のプロセス温度にて、炭化ケイ素基板をアニーリング処理するためのアニール装置およびこれを用いたアニール方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
炭化ケイ素（ＳｉＣ）基板は、次世代パワーデバイス、特に、ハイブリッド自動車の制御用デバイスへの適用が期待され、大手自動車、電気メーカーで活発な研究開発が行われている。
炭化ケイ素基板には、ｎ型用には窒素（Ｎ）やリン（Ｐ）がドーパントとして適用され、ｐ型用にはボロン（Ｂ）やアルミニウム（Ａｌ）がドーパントとして適用されている。これらのドーパントはＳｉＣ基板に制御性の良いイオン注入法で導入される。さらに、イオン注入による結晶のダメージを回復し、注入したドーパントを高い割合で活性化するには、１５００℃以上の温度にてアニーリング処理が行われる。
このように炭化ケイ素基板を１５００℃以上の高温にてアニーリング処理すると、炭化ケイ素基板の表面からケイ素（Ｓｉ）が蒸発し、表面荒れを引き起こすばかりでなく、ドーパントも一緒に蒸発してシート抵抗を高くするという問題があった。これらの問題を抑制するためには、シラン雰囲気中におけるアニーリング処理や高速昇温、短時間アニーリング処理が研究されている（例えば、非特許文献１、２参照）。
【非特許文献１】藤平景子ほか，第６４回応用物理学会学術講演会予稿集，１，３５４（２０３）
【非特許文献２】Ｊ．Ｓｅｎｚａｋｉ，Ｋ．Ｆｕｋｕｄａ ａｎｄ Ｋ．Ａｒａｉ，Ｊ．Ａｐｐｌ．Ｐｈｙｓ．，９４，２９４２（２００３）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
しかしながら、従来の炭化ケイ素基板のアニーリング処理では、炭化ケイ素基板の表面からケイ素原子や炭素原子、注入原子などが脱離するという問題や、表面の平坦性が劣化するという問題があった。このような表面の平坦性に劣る炭化ケイ素基板は、各種デバイスに適用するには特性が不十分であった。
【０００４】
本発明は、上記事情に鑑みてなされたものであって、炭化ケイ素基板の表面の平坦性を劣化させることなく、炭化ケイ素基板の歪みを除去することができるアニール装置およびこれを用いたアニール方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本発明のアニール装置は、プロセスガス雰囲気下、１３００℃〜１７００℃のプロセス温度にて、炭化ケイ素基板をアニーリング処理するためのアニール装置であって、前記炭化ケイ素基板を収容する炉心管と、前記炉心管の側面に沿って配置されたヒーターからなる加熱手段と、前記炉心管および前記加熱手段を内在させるアニール空間を有するアニール炉と、を少なくとも備え、さらに、前記炉心管の両端にそれぞれ設けられたフランジと、前記フランジに個別にシール材を挟んでクランプ固定された蓋体と、前記蓋体にそれぞれ設けられ、前記炉心管内へ連通するパイプと、前記プロセスガスの供給側に位置する前記パイプに接続されたプロセスガス供給ラインと、前記プロセスガス供給ラインの途中に設けられ、前記プロセスガスを純化処理するガス純化手段と、を備えたことを特徴とする。
【０００６】
本発明のアニール方法は、本発明のアニール装置を用いた炭化ケイ素基板のアニール方法であって、前記プロセスガス中の不純物濃度を１ｐｐｂ以下とし、当該プロセスガス雰囲気下にて、前記炭化ケイ素基板をアニーリング処理することを特徴とする。
【０００７】
本発明のアニール方法において、前記プロセスガスはアルゴンガスであることが好ましい。
前記アルゴンガス中の水および／または酸素の濃度を１００ｐｐｔ以下とすることが好ましい。
【発明の効果】
【０００８】
本発明のアニール装置によれば、炉心管の両端にそれぞれ設けられたフランジと、フランジに個別にシール材を挟んでクランプ固定された蓋体と、を有するので、炉心管の内を高気密状態にすることができる。また、蓋体にそれぞれ設けられ、炉心管内へ連通するパイプと、プロセスガスの供給側に位置するパイプに接続されたプロセスガス供給ラインと、プロセスガス供給ラインの途中に設けられ、プロセスガスを純化処理するガス純化手段と、を有するので、炉心管内に供給されるプロセスガスに含まれる水分（Ｈ２Ｏ）、酸素（Ｏ２）、一酸化炭素（ＣＯ）、二酸化炭素（ＣＯ２）、窒素酸化物（ＮＯｘ）などの不純物を、極めて低濃度まで除去することができる。したがって、炭化ケイ素基板の表面の平坦性を劣化させることなく、炭化ケイ素基板をアニーリング処理し、その歪みを除去することができる。
【０００９】
本発明のアニール方法によれば、本発明のアニール装置を用い、プロセスガス中の不純物濃度を１ｐｐｂ以下とし、このプロセスガス雰囲気下にて、炭化ケイ素基板をアニーリング処理するので、高純度のプロセスガス雰囲気下にて、炭化ケイ素基板をアニーリング処理することができるから、炭化ケイ素基板の表面の平坦性を劣化させることなく、炭化ケイ素基板をアニーリング処理し、その歪みを除去することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１０】
本発明のアニール装置およびこれを用いたアニール方法の最良の形態について説明する。
なお、この形態は、発明の趣旨をより良く理解させるために具体的に説明するものであり、特に指定のない限り、本発明を限定するものではない。
【００１１】
図１は、本発明のアニール装置の一実施形態を示すものであり、一部を断面とした概略構成図である。
この実施形態のアニール装置１０は、プロセスガス雰囲気下、１３００℃〜１７００℃のプロセス温度にて、炭化ケイ素基板をアニーリング処理するための装置である。
アニール装置１０は、炭化ケイ素基板３０を収容する炉心管１１と、炉心管１１の側面１１ａに沿って配置された加熱手段１２，１３と、炉心管１１および加熱手段１２，１３を内在させるアニール空間１４ａを有するアニール炉１４と、炉心管１１の両端にそれぞれ設けられたフランジ１１ｂ，１１ｂと、フランジ１１ｂ，１１ｂに個別にシール材１５，１５を挟んでクランプ固定された蓋体１６，１６と、蓋体１６，１６にそれぞれ設けられ、炉心管１１内へ連通するパイプ１７，１８と、プロセスガスの供給側に位置するパイプ１７に接続されたプロセスガス供給ライン１９と、プロセスガス供給ライン１９の途中に設けられ、プロセスガスを純化処理するガス純化手段２０とから概略構成されている。
【００１２】
また、加熱手段１２は複数のヒーター２１から構成され、加熱手段１３は複数のヒーター２２から構成されている。
そして、これらのヒーター２１，２２は、炉心管１１の炭化ケイ素基板３０が収容、配置される部分を囲む伝熱部材２３に設けられた挿入部に挿入されている。
【００１３】
また、ガス純化手段２０には、電磁バルブ２４を介して、プロセスガスの供給源であるガスボンベ２５が接続されている。
さらに、プロセスガスの排出側に位置するパイプ１８には、炉心管１１からプロセスガスを排出するプロセスガス排出ライン２６が接続されている。
【００１４】
炉心管１１の両端にそれぞれ設けられたフランジ１１ｂ，１１ｂには、個別にシール材１５，１５を挟んで、クランプ２７，２７により、着脱可能にクランプ固定されている。
また、蓋部材１６，１６には、炉心管１１内へ連通するパイプ１７，１８が、融着あるいは接着されて一体に設けられている。
【００１５】
炉心管１１としては、その内面にＣＶＤ法により炭化ケイ素膜が成膜された石英ガラス管が用いられる。
シール材１５としては、耐熱Ｏリングが用いられる。
ガス純化手段２０としては、例えば、日本インテグリス社製の「ゲートキーパー ガスピューリファイヤー ＣＥ３０ＫＦＩ４Ｒ」が用いられる。
【００１６】
このアニール装置１０は、炉心管１１の両端にそれぞれ設けられたフランジ１１ｂ，１１ｂと、フランジ１１ｂ，１１ｂに個別にシール材１５，１５を挟んでクランプ固定された蓋体１６，１６と、を有するので、炉心管１１内を高気密状態にすることができる。
【００１７】
また、蓋体１６，１６にそれぞれ設けられ、炉心管１１内へ連通するパイプ１７，１８と、プロセスガスの供給側に位置するパイプ１７に接続されたプロセスガス供給ライン１９と、プロセスガス供給ライン１９の途中に設けられ、プロセスガスを純化処理するガス純化手段２０と、を有するので、炉心管１１内に供給されるプロセスガスにとって不純物として含まれる水分（Ｈ２Ｏ）、酸素（Ｏ２）、一酸化炭素（ＣＯ）、二酸化炭素（ＣＯ２）、窒素酸化物（ＮＯｘ）などを、極めて低濃度まで除去することができる。特に、プロセスガスに含まれる水分をｐｐｔレベルまで除去することができる。
【００１８】
なお、本発明において、プロセスガスとは、アルゴン（Ａｒ）ガス、酸素（Ｏ２）ガス、窒素（Ｎ２）ガスから選択される１種または２種以上のガスのことであり、炭化ケイ素基板のアニーリング処理などのプロセスに用いられるガスのことである。
炭化ケイ素基板をアニーリング処理する場合には、アルゴンガスが用いられる。
炭化ケイ素基板上に、絶縁膜を形成する場合には、酸素ガスまたは窒素ガスが用いられる。
【００１９】
このように、このアニール装置１０によれば、炭化ケイ素基板３０の表面の平坦性を劣化させることなく、炭化ケイ素基板をアニーリング処理し、その歪みを除去することができる。
【００２０】
次に、図１を参照して、このアニール装置１０を用いた炭化ケイ素基板のアニール方法を説明する。
まず、炭化ケイ素基板をＳＣ−１（Ｓｔａｎｄａｒｄ Ｃｌｅａｎ １）洗浄し、炭化ケイ素基板に付着しているパーティクルを除去する。
ＳＣ−１洗浄液としては、アンモニア水−過酸化水素水（ＮＨ４ＯＨ／Ｈ２Ｏ２／Ｈ２Ｏ）からなる洗浄液が用いられる。
【００２１】
次いで、高温アニール装置１０の炉心管１１内に、ＳＣ−１洗浄した炭化ケイ素基板３０を配置し、炉心管１１の両端に設けられたフランジ１１ｂ，１１ｂのそれぞれに、シール材１５，１５を挟んで、クランプ２７，２７により蓋体１６，１６をクランプ固定する。これにより、炭化ケイ素基板３０が配置された炉心管１１内を高気密状態とする。
【００２２】
次いで、電磁バルブ２４を開いて、ガスボンベ２５から炉心管１１内に、プロセスガスとしてアルゴンガスの供給を開始する（図１に示す矢印方向）。
このとき、ガスボンベ２５から送られたアルゴンガスは、ガス純化手段２０を介して炉心管１１内に供給される。ガス純化手段２０では、アルゴンガスに含まれる水分、酸素、一酸化炭素、二酸化炭素、窒素酸化物などの不純物を、その不純物濃度が１ｐｐｂ以下になるように除去する。特に、プロセスガスがアルゴンガスである場合、アルゴンガス中の水および／または酸素の濃度を１００ｐｐｔ以下となるようにする。したがって、炉心管１１内に供給されるアルゴンガスは、極めて純度の高いガスである。
【００２３】
次いで、炉心管１１内の雰囲気がアルゴンガスに置換された後、加熱手段１２，１３により、炉心管１１内に配置した炭化ケイ素基板３０を、１３００℃〜１７００℃にて、３０分〜６０分間加熱して、アニーリング処理する。
なお、炭化ケイ素基板３０のアニーリング処理中、炉心管１１内にアルゴンガスを供給し続ける。
【００２４】
次いで、炉心管１１からアニーリング処理を施した炭化ケイ素基板３０を取り出して、炭化ケイ素基板３０のアニーリング処理が完了する。
【００２５】
このアニール装置１０を用いた炭化ケイ素基板のアニール方法によれば、炉心管１１内を高気密状態に保ったまま、高純度のアルゴンガスを炉心管１１内に供給することができるので、炭化ケイ素基板３０の表面の平坦性を劣化させることなく、炭化ケイ素基板をアニーリング処理し、その歪みを除去することができる。
【実施例】
【００２６】
以下、実施例または比較例により本発明を具体的に説明するが、本発明は以下の実施例に限定されるものではない。
【００２７】
「実施例１」
まず、測定範囲を１００μｍ×１００μｍとしてＡＦＭ（Ａｔｏｍｉｃ Ｆｏｒｃｅ Ｍｉｃｒｏｓｃｏｐｅ、原子間力顕微鏡）を用いて、アニーリング処理前の炭化ケイ素基板の表面を観測し、その表面の自乗平均面粗さ（ＲＭＳ）を算出した。
アニーリング処理前の炭化ケイ素基板の表面を所定の距離を走査して観測した表面粗さのプロファイルを図２に示す。
この観測の結果、アニーリング処理前の炭化ケイ素基板の自乗平均面粗さ（ＲＭＳ）は、２．３７ｎｍであった。
次に、この炭化ケイ素基板をＳＣ−１洗浄した。
ＳＣ−１洗浄液としては、アンモニア水−過酸化水素水（ＮＨ４ＯＨ：Ｈ２Ｏ２：Ｈ２Ｏ＝１：１：５（容積比））からなるものを用いた。
次いで、図１に示した高温アニール装置１０の炉心管１１内に、ＳＣ−１洗浄した炭化ケイ素基板３０を配置し、炉心管１１の両端に設けられたフランジ１１ｂ，１１ｂのそれぞれに、シール材１５，１５を挟んで、クランプ２７，２７により蓋体１６，１６をクランプ固定した。
次いで、電磁バルブ２４を開いて、ガスボンベ２５からガス純化手段２０（日本インテグリス社製「ゲートキーパー ガスピューリファイヤー ＣＥ３０ＫＦＩ４Ｒ」）を介して、炉心管１１内に高純度アルゴン（Ａｒ）ガス（９９．９９９９％）の供給を開始した。
次いで、炉心管１１内の雰囲気がアルゴンガスに置換された後、加熱手段１２，１３により、炉心管１１内の炭化ケイ素基板３０を、１３００℃にて、３０分間加熱して、アニーリング処理した。このアニーリング処理中の水分量は、１０ｐｐｔであった。
次いで、炉心管１１からアニーリング処理した炭化ケイ素基板３０を取り出した。
次いで、測定範囲を１００μｍ×１００μｍとしてＡＦＭを用いて、アニーリング処理後の炭化ケイ素基板の表面を観測し、その表面の自乗平均面粗さ（ＲＭＳ）を算出した。結果を表１に示す。
アニーリング処理後の炭化ケイ素基板の計測した領域の中の任意の線上における表面粗さのプロファイルを図３に示す。
この観測の結果、アニーリング処理後の炭化ケイ素基板の自乗平均面粗さ（ＲＭＳ）は、４．２７ｎｍであった。
【００２８】
「実施例２」
実施例１と同様にして、アニーリング処理前の炭化ケイ素基板の表面の自乗平均面粗さ（ＲＭＳ）を算出した。
次に、炉心管１１内に配置した炭化ケイ素基板３０を、１６００℃にて、３０分間加熱して、アニーリング処理した以外は実施例１と同様にして、炭化ケイ素基板３０をアニーリング処理した。
次いで、実施例１と同様にして、アニーリング処理後の炭化ケイ素基板の表面を観測し、その表面の自乗平均面粗さ（ＲＭＳ）を算出した。結果を表１に示す。
アニーリング処理後の炭化ケイ素基板の計測した領域の中の任意の線上における表面粗さのプロファイルを図４に示す。
この観測の結果、アニーリング処理後の炭化ケイ素基板の自乗平均面粗さ（ＲＭＳ）は、６．９３ｎｍであった。
【００２９】
「実施例３」
実施例１と同様にして、アニーリング処理前の炭化ケイ素基板の表面の自乗平均面粗さ（ＲＭＳ）を算出した。
次に、炉心管１１内に配置した炭化ケイ素基板３０を、１３００℃にて、６０分間加熱して、アニーリング処理した以外は実施例１と同様にして、炭化ケイ素基板３０をアニーリング処理した。
次いで、実施例１と同様にして、アニーリング処理後の炭化ケイ素基板の表面を観測し、その表面の自乗平均面粗さ（ＲＭＳ）を算出した。結果を表１に示す。
アニーリング処理後の炭化ケイ素基板の計測した領域の中の任意の線上における表面粗さのプロファイルを図５に示す。
この観測の結果、アニーリング処理後の炭化ケイ素基板の自乗平均面粗さ（ＲＭＳ）は、３．５４ｎｍであった。
【００３０】
「実施例４」
実施例１と同様にして、アニーリング処理前の炭化ケイ素基板の表面の自乗平均面粗さ（ＲＭＳ）を算出した。
次に、炉心管１１内に配置した炭化ケイ素基板３０を、１６００℃にて、６０分間加熱して、アニーリング処理した以外は実施例１と同様にして、炭化ケイ素基板３０をアニーリング処理した。
次いで、実施例１と同様にして、アニーリング処理後の炭化ケイ素基板の表面を観測し、その表面の自乗平均面粗さ（ＲＭＳ）を算出した。結果を表１に示す。
アニーリング処理後の炭化ケイ素基板の計測した領域の中の任意の線上における表面粗さのプロファイルを図６に示す。
この観測の結果、アニーリング処理後の炭化ケイ素基板の自乗平均面粗さ（ＲＭＳ）は、９．２８ｎｍであった。
【００３１】
「比較例１」
実施例１と同様にして、アニーリング処理前の炭化ケイ素基板の表面の自乗平均面粗さ（ＲＭＳ）を算出した。
ガス純化手段を適用しなかった以外は、図１に示したアニール装置１０と同様のアニール装置を用い、実施例１と同様にして、炭化ケイ素基板３０をアニーリング処理した。このアニーリング処理中の水分量は、０．４ｐｐｍであった。
次いで、実施例１と同様にして、アニーリング処理後の炭化ケイ素基板の表面を観測し、その表面の自乗平均面粗さ（ＲＭＳ）を算出した。結果を表１に示す。
アニーリング処理後の炭化ケイ素基板の計測した領域の中の任意の線上における表面粗さのプロファイルを図７に示す。
この観測の結果、アニーリング処理後の炭化ケイ素基板の自乗平均面粗さ（ＲＭＳ）は、４．５３ｎｍであった。
【００３２】
「比較例２」
実施例１と同様にして、アニーリング処理前の炭化ケイ素基板の表面の自乗平均面粗さ（ＲＭＳ）を算出した。
次に、炉心管１１内に配置した炭化ケイ素基板３０を、１６００℃にて、３０分間加熱して、アニーリング処理した以外は比較例１と同様にして、炭化ケイ素基板３０をアニーリング処理した。
次いで、実施例１と同様にして、アニーリング処理後の炭化ケイ素基板の表面を観測し、その表面の自乗平均面粗さ（ＲＭＳ）を算出した。結果を表１に示す。
アニーリング処理後の炭化ケイ素基板の計測した領域の中の任意の線上における表面粗さのプロファイルを図８に示す。
この観測の結果、アニーリング処理後の炭化ケイ素基板の自乗平均面粗さ（ＲＭＳ）は、１４．９ｎｍであった。
【００３３】
「比較例３」
実施例１と同様にして、アニーリング処理前の炭化ケイ素基板の表面の自乗平均面粗さ（ＲＭＳ）を算出した。
次に、炉心管１１内に配置した炭化ケイ素基板３０を、１３００℃にて、６０分間加熱して、アニーリング処理した以外は比較例１と同様にして、炭化ケイ素基板３０をアニーリング処理した。
次いで、実施例１と同様にして、アニーリング処理後の炭化ケイ素基板の表面を観測し、その表面の自乗平均面粗さ（ＲＭＳ）を算出した。結果を表１に示す。
アニーリング処理後の炭化ケイ素基板の計測した領域の中の任意の線上における表面粗さのプロファイルを図９に示す。
この観測の結果、アニーリング処理後の炭化ケイ素基板の自乗平均面粗さ（ＲＭＳ）は、５．０１ｎｍであった。
【００３４】
「比較例４」
実施例１と同様にして、アニーリング処理前の炭化ケイ素基板の表面の自乗平均面粗さ（ＲＭＳ）を算出した。
次に、炉心管１１内に配置した炭化ケイ素基板３０を、１６００℃にて、６０分間加熱して、アニーリング処理した以外は比較例１と同様にして、炭化ケイ素基板３０をアニーリング処理した。
次いで、実施例１と同様にして、アニーリング処理後の炭化ケイ素基板の表面を観測し、その表面の自乗平均面粗さ（ＲＭＳ）を算出した。結果を表１に示す。
アニーリング処理後の炭化ケイ素基板の計測した領域の中の任意の線上における表面粗さのプロファイルを図１０に示す。
この観測の結果、アニーリング処理後の炭化ケイ素基板の自乗平均面粗さ（ＲＭＳ）は、１９．１ｎｍであった。
【００３５】
【表１】
【００３６】
また、表１に示したアニーリング処理温度、アニーリング処理時間および自乗平均面粗さの関係を図１１に示す。
この図１１において、縦軸は自乗平均面粗さ（ｎｍ）、横軸はアニーリング処理時間（分）を示す。
【００３７】
実施例１と比較例１を比べると、比較例１では自乗平均面粗さ（ＲＭＳ）が４．５３ｎｍであったが、実施例１では自乗平均面粗さ（ＲＭＳ）が４．２７ｎｍに改善された。
実施例２と比較例２を比べると、比較例２では自乗平均面粗さ（ＲＭＳ）が１４．９ｎｍであったが、実施例２では自乗平均面粗さ（ＲＭＳ）が６．９３ｎｍに改善された。
実施例３と比較例３を比べると、比較例３では自乗平均面粗さ（ＲＭＳ）が５．０１ｎｍであったが、実施例３では自乗平均面粗さ（ＲＭＳ）が３．５４ｎｍに改善された。
実施例４と比較例４を比べると、比較例４では自乗平均面粗さ（ＲＭＳ）が１９．１ｎｍであったが、実施例４では自乗平均面粗さ（ＲＭＳ）が９．２８ｎｍに改善された。
【図面の簡単な説明】
【００３８】
【図１】本発明のアニール装置の一実施形態を示すものであり、一部を断面とした概略構成図である。
【図２】アニーリング処理前の炭化ケイ素基板の表面を所定の距離を走査して観測した表面粗さのプロファイルを示すグラフである。
【図３】実施例１において、アニーリング処理後の炭化ケイ素基板の表面粗さのプロファイルを示すグラフである。
【図４】実施例２において、アニーリング処理後の炭化ケイ素基板の表面粗さのプロファイルを示すグラフである。
【図５】実施例３において、アニーリング処理後の炭化ケイ素基板の表面粗さのプロファイルを示すグラフである。
【図６】実施例４において、アニーリング処理後の炭化ケイ素基板の表面粗さのプロファイルを示すグラフである。
【図７】比較例１において、アニーリング処理後の炭化ケイ素基板の表面粗さのプロファイルを示すグラフである。
【図８】比較例２において、アニーリング処理後の炭化ケイ素基板の表面粗さのプロファイルを示すグラフである。
【図９】比較例３において、アニーリング処理後の炭化ケイ素基板の表面粗さのプロファイルを示すグラフである。
【図１０】比較例４において、アニーリング処理後の炭化ケイ素基板の表面粗さのプロファイルを示すグラフである。
【図１１】アニーリング処理温度、アニーリング処理時間および自乗平均面粗さの関係を示すグラフである。
【符号の説明】
【００３９】
１０・・・アニール装置、１１・・・炉心管、１１ｂ・・・フランジ、１２，１３・・・加熱手段、１４・・・アニール炉、１５・・・シール材、１６・・・蓋体、１７，１８・・・パイプ、１９・・・プロセスガス供給ライン、２０・・・ガス純化手段、２１，２２・・・ヒーター、２３・・・伝熱部材、２４・・・電磁バルブ、２５・・・ガスボンベ、２６・・・プロセスガス排出ライン、２７・・・クランプ、３０・・・炭化ケイ素基板。
【特許請求の範囲】
【請求項１】
プロセスガス雰囲気下、１３００℃〜１７００℃のプロセス温度にて、炭化ケイ素基板をアニーリング処理するためのアニール装置であって、
前記炭化ケイ素基板を収容する炉心管と、
前記炉心管の側面に沿って配置されたヒーターからなる加熱手段と、
前記炉心管および前記加熱手段を内在させるアニール空間を有するアニール炉と、を少なくとも備え、
さらに、前記炉心管の両端にそれぞれ設けられたフランジと、
前記フランジに個別にシール材を挟んでクランプ固定された蓋体と、
前記蓋体にそれぞれ設けられ、前記炉心管内へ連通するパイプと、
前記プロセスガスの供給側に位置する前記パイプに接続されたプロセスガス供給ラインと、
前記プロセスガス供給ラインの途中に設けられ、前記プロセスガスを純化処理するガス純化手段と、を備えたことを特徴とするアニール装置。
【請求項２】
請求項１に記載のアニール装置を用いた炭化ケイ素基板のアニール方法であって、
前記プロセスガス中の不純物濃度を１ｐｐｂ以下とし、当該プロセスガス雰囲気下にて、前記炭化ケイ素基板をアニーリング処理することを特徴とするアニール方法。
【請求項３】
前記プロセスガスはアルゴンガスであることを特徴とする請求項２に記載のアニール方法。
【請求項４】
前記アルゴンガス中の水および／または酸素の濃度を１００ｐｐｔ以下とすることを特徴とする請求項３に記載のアニール方法。
【請求項１】
プロセスガス雰囲気下、１３００℃〜１７００℃のプロセス温度にて、炭化ケイ素基板をアニーリング処理するためのアニール装置であって、
前記炭化ケイ素基板を収容する炉心管と、
前記炉心管の側面に沿って配置されたヒーターからなる加熱手段と、
前記炉心管および前記加熱手段を内在させるアニール空間を有するアニール炉と、を少なくとも備え、
さらに、前記炉心管の両端にそれぞれ設けられたフランジと、
前記フランジに個別にシール材を挟んでクランプ固定された蓋体と、
前記蓋体にそれぞれ設けられ、前記炉心管内へ連通するパイプと、
前記プロセスガスの供給側に位置する前記パイプに接続されたプロセスガス供給ラインと、
前記プロセスガス供給ラインの途中に設けられ、前記プロセスガスを純化処理するガス純化手段と、を備えたことを特徴とするアニール装置。
【請求項２】
請求項１に記載のアニール装置を用いた炭化ケイ素基板のアニール方法であって、
前記プロセスガス中の不純物濃度を１ｐｐｂ以下とし、当該プロセスガス雰囲気下にて、前記炭化ケイ素基板をアニーリング処理することを特徴とするアニール方法。
【請求項３】
前記プロセスガスはアルゴンガスであることを特徴とする請求項２に記載のアニール方法。
【請求項４】
前記アルゴンガス中の水および／または酸素の濃度を１００ｐｐｔ以下とすることを特徴とする請求項３に記載のアニール方法。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【公開番号】特開２０１０−１０８９７３（Ｐ２０１０−１０８９７３Ａ）
【公開日】平成２２年５月１３日（２０１０．５．１３）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００８−２７６５９５（Ｐ２００８−２７６５９５）
【出願日】平成２０年１０月２８日（２００８．１０．２８）
【特許番号】特許第４２８９５０９号（Ｐ４２８９５０９）
【特許公報発行日】平成２１年７月１日（２００９．７．１）
【出願人】（８０１００００２７）学校法人明治大学 (161)
【公開日】平成２２年５月１３日（２０１０．５．１３）
【国際特許分類】
【出願日】平成２０年１０月２８日（２００８．１０．２８）
【特許番号】特許第４２８９５０９号（Ｐ４２８９５０９）
【特許公報発行日】平成２１年７月１日（２００９．７．１）
【出願人】（８０１００００２７）学校法人明治大学 (161)
[ Back to top ]