特開 2015-162655 加熱処理容器、加熱処理容器集合体、及び、半導体素子製造装置

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公開特許公報(A)

(11)【公開番号】特開2015-162655(P2015-162655A)

(43)【公開日】2015年9月7日

(54)【発明の名称】加熱処理容器、加熱処理容器集合体、及び、半導体素子製造装置

(51)【国際特許分類】

   H01L 21/302 20060101AFI20150811BHJP

   H01L 21/265 20060101ALI20150811BHJP

   C30B 29/36 20060101ALI20150811BHJP

   C30B 33/08 20060101ALI20150811BHJP

   H01L 21/324 20060101ALI20150811BHJP

【ＦＩ】

   H01L21/302 201A

   H01L21/265 602A

   C30B29/36 A

   C30B33/08

   H01L21/265 602C

   H01L21/324 X

   H01L21/324 Q

【審査請求】未請求

【請求項の数】9

【出願形態】ＯＬ

【全頁数】15

(21)【出願番号】特願2014-38715(P2014-38715)

(22)【出願日】2014年2月28日

【新規性喪失の例外の表示】特許法第３０条第２項適用申請有り イノベーションジャパン２０１３、平成２５年８月３０日

(71)【出願人】

【識別番号】000222842

【氏名又は名称】東洋炭素株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100118784

【弁理士】

【氏名又は名称】桂川 直己

(72)【発明者】

【氏名】鳥見 聡

(72)【発明者】

【氏名】矢吹 紀人

(72)【発明者】

【氏名】野上 暁

【テーマコード（参考）】

4G077

5F004

【Ｆターム（参考）】

4G077AA02

4G077AA03

4G077BE08

4G077CG10

4G077EA02

4G077EA05

4G077EB02

4G077ED06

4G077EE03

4G077EG04

4G077EG16

4G077EG25

4G077FD03

4G077FD05

4G077FG04

4G077FG17

4G077FK02

4G077FK18

4G077GA07

4G077HA06

4G077HA12

4G077QA73

5F004AA11

5F004BB19

5F004BB26

5F004BB29

5F004BC05

5F004DB19

5F004FA02

(57)【要約】

【課題】ＳｉＣ基板に効率的に加熱処理を行うことができるとともに、コンパクトな加熱用容器を提供する。
【解決手段】加熱処理容器は、少なくとも表面が単結晶ＳｉＣで構成されるＳｉＣ基板４０をＳｉ蒸気圧下で加熱処理するための容器である。容器部３０と、基板支持部５０と、を備える。容器部３０は、Ｓｉ蒸気圧を実現するための内部空間３３を有し、当該内部空間３３の一部が開放される。基板支持部５０は、ＳｉＣ基板４０を支持可能であり、当該ＳｉＣ基板４０を支持することで容器部３０の開放された部分が覆われて内部空間３３が密閉空間となる。
【選択図】図４

【特許請求の範囲】

【請求項1】

少なくとも表面が単結晶ＳｉＣで構成されるＳｉＣ基板をＳｉ蒸気圧下で加熱処理するための加熱処理容器において、
Ｓｉ蒸気圧を実現するための内部空間を有し、当該内部空間の一部が開放された容器部と、
前記ＳｉＣ基板を支持可能であり、当該ＳｉＣ基板を支持することで前記容器部の開放された部分が覆われて前記内部空間が密閉空間となる基板支持部と、
を備えることを特徴とする加熱処理容器。

【請求項2】

請求項１に記載の加熱処理容器であって、
前記容器部は、前記内部空間の上方が開放されており、
前記基板支持部が前記ＳｉＣ基板を支持することで、前記内部空間の上方が覆われることを特徴とする加熱処理容器。

【請求項3】

請求項２に記載の加熱処理容器であって、
別の加熱処理容器の下面を支持する容器支持部が上面に設けられていることを特徴とする加熱処理容器。

【請求項4】

請求項３に記載の加熱処理容器であって、
前記基板支持部には貫通孔が形成され、当該基板支持部は前記貫通孔の外側の縁部で前記ＳｉＣ基板を支持し、
前記容器部は、第１ステップと、当該第１ステップより上方にある第２ステップと、を備えており、
前記第１ステップは、前記基板支持部の外縁を支持し、前記貫通孔から露出する前記ＳｉＣ基板を前記内部空間に対面させ、
前記第２ステップは、前記容器支持部に該当し、別の加熱処理容器の下面を支持することを特徴とする加熱処理容器。

【請求項5】

請求項１から４までの何れか一項に記載の加熱処理容器であって、
少なくとも前記容器部は、タンタル金属を含み、当該タンタル金属の内部空間側に炭化タンタル層が設けられ、当該炭化タンタル層の更に内部空間側にタンタルシリサイド層が設けられることを特徴とする加熱処理容器。

【請求項6】

請求項５に記載の加熱処理容器であって、
前記容器部の前記内部空間を形成する壁面の全体にわたって前記タンタルシリサイド層が設けられていることを特徴とする加熱処理容器。

【請求項7】

請求項１から６までの何れか一項に記載の加熱処理容器であって、
前記容器部と前記基板支持部が分離可能であり、前記基板支持部が交換可能であることを特徴とする加熱処理容器。

【請求項8】

請求項１から７までの何れか一項に記載の加熱処理容器を複数連結して構成される加熱処理容器集合体。

【請求項9】

請求項１から８までの何れか一項に記載の加熱処理容器を備えることを特徴とする半導体素子製造装置。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、主要には、ＳｉＣ基板をＳｉ蒸気圧下で加熱してエッチングを行うための加熱処理容器に関する。

【背景技術】

【0002】

ＳｉＣは、Ｓｉ等と比較して耐熱性及び電気的特性等に優れるため、新たな半導体材料として注目されている。

【0003】

特許文献１は、このＳｉＣ基板の表面を平坦化する表面処理方法を開示する。この表面処理方法では、ＳｉＣ基板を収納容器（加熱処理容器）に収納した状態で加熱処理を行う。この収納容器は、嵌合可能な上容器及び下容器から構成される。収納容器は、上容器と下容器とを嵌合することで密閉空間が実現できる。加熱処理は、上容器と下容器とを嵌合した状態であって、収納容器内にＳｉペレットを配置した状態で行われる。この加熱処理を行うことにより、収納容器の内部のＳｉＣ基板がエッチングされ、分子レベルに平坦なＳｉＣ基板を得ることができる。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0004】

【特許文献1】特開２００８−１６６９１号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0005】

しかし、上記の収納容器を用いて加熱処理を行う場合、ＳｉＣ基板を下容器に配置した後に、下容器に上容器を嵌め込む必要がある。この嵌合処理は、ＳｉＣ基板１枚毎に行う必要があるので、ＳｉＣ基板に効率的に加熱処理を行うことができず、ひいては半導体素子の製造効率が低下してしまう。

【0006】

なお、収納容器の内部にＳｉＣ基板を配置する場合、下容器に支持台を設ける必要がある。この場合、収納容器の上下方向のサイズが大きくなってしまう。

【0007】

本発明は以上の事情に鑑みてされたものであり、その主要な目的は、ＳｉＣ基板に効率的に加熱処理を行うことができるとともに、コンパクトな加熱用容器を提供することにある。

【課題を解決するための手段及び効果】

【0008】

本発明の解決しようとする課題は以上の如くであり、次にこの課題を解決するための手段とその効果を説明する。

【0009】

本発明の第１の観点によれば、少なくとも表面が単結晶ＳｉＣで構成されるＳｉＣ基板をＳｉ蒸気圧下で加熱処理するための加熱処理容器において、以下の構成が提供される。即ち、この加熱処理容器は、容器部と、基板支持部と、を備える。前記容器部は、Ｓｉ蒸気圧を実現するための内部空間を有し、当該内部空間の一部が開放される。前記基板支持部は、前記ＳｉＣ基板を支持可能であり、当該ＳｉＣ基板を支持することで前記容器部の開放された部分が覆われて前記内部空間が密閉空間となる。

【0010】

これにより、ＳｉＣ基板を基板支持部に支持させるだけで密閉空間が実現できるので、別途蓋部を設ける構成と比較して、加熱処理を行う際の工程を簡単にすることができる。従って、半導体素子の製造効率を向上させることができる。

【0011】

前記の加熱処理容器においては、以下の構成とすることが好ましい。即ち、前記容器部は、前記内部空間の上方が開放されている。前記基板支持部が前記ＳｉＣ基板を支持することで、前記内部空間の上方が覆われる。

【0012】

これにより、ＳｉＣ基板の下面に加熱処理が行われることとなるので、微小な不純物が落下して付着することを防止できる。従って、高品質なＳｉＣ基板を製造することができる。

【0013】

前記の加熱処理容器においては、別の加熱処理容器の下面を支持する容器支持部が上面に設けられていることが好ましい。

【0014】

これにより、加熱処理容器同士を重ねることができるので、加熱処理容器を重ねた状態でまとめて加熱処理を行うことで、ＳｉＣ基板に効率的に加熱処理を行うことができる。

【0015】

前記の加熱処理容器においては、以下の構成とすることが好ましい。即ち、前記基板支持部には貫通孔が形成され、当該基板支持部は前記貫通孔の外側の縁部で前記ＳｉＣ基板を支持する。前記容器部は、第１ステップと、当該第１ステップより上方にある第２ステップと、を備えている。前記第１ステップは、前記基板支持部の外縁を支持し、前記貫通孔から露出する前記ＳｉＣ基板を前記内部空間に対面させる。前記第２ステップは、前記容器支持部に該当し、別の加熱処理容器の下面を支持する。

【0016】

これにより、基板支持部がＳｉＣ基板の縁を支持することで、ＳｉＣ基板の縁以外の部分について加熱処理を行うことができる。従って、ＳｉＣ基板の表面を有効に活用して半導体（半導体素子）を製造することができる。

【0017】

前記の加熱処理容器においては、少なくとも前記容器部は、タンタル金属を含み、当該タンタル金属の内部空間側に炭化タンタル層が設けられ、当該炭化タンタル層の更に内部空間側にタンタルシリサイド層が設けられることが好ましい。

【0018】

従来のように収納容器の内面にＳｉを固着させてＳｉを供給する構成は、Ｓｉが溶融して落下することでＳｉＣ基板に悪影響を与えることがある。この点、上記のように、タンタルシリサイド層によって内部空間にＳｉを供給することで、その悪影響を防止できる。

【0019】

前記の加熱処理容器においては、前記容器部の前記内部空間を形成する壁面の全体にわたって前記タンタルシリサイド層が設けられていることが好ましい。

【0020】

これにより、内部空間内のＳｉの圧力を均一にすることができるので、ＳｉＣ基板の加熱処理を均一に行うことができる。

【0021】

前記の加熱処理容器においては、前記容器部と前記基板支持部が分離可能であり、前記基板支持部が交換可能であることが好ましい。

【0022】

これにより、前記基板支持部を交換することで、様々な形状及びサイズのＳｉＣ基板に対して加熱処理を行うことができる。

【0023】

本発明の第２の観点によれば、前記の加熱処理容器を複数連結して構成される加熱処理容器集合体が提供される。

【0024】

これにより、複数枚のＳｉＣ基板に対してまとめて加熱処理を行うことができるので、ＳｉＣ基板を効率的に処理することができる。

【0025】

本発明の第３の観点によれば、前記の加熱処理容器を備える半導体素子製造装置が提供される。

【0026】

これにより、上記の効果を発揮できる半導体素子製造装置が実現できる。

【図面の簡単な説明】

【0027】

【図1】本発明の表面処理方法に用いる高温真空炉の概要を説明する図。

【図2】加熱処理容器集合体の斜視図。

【図3】加熱処理容器集合体の端面図。

【図4】加熱処理容器の分解斜視図。

【図5】ＳｉＣ基板、基板支持部、及び容器部の平面図。

【図6】加熱処理容器の壁面の組成を示す概略図。

【図7】各工程におけるＳｉＣ基板の様子を概略的に示す図。

【図8】加熱処理後のＳｉＣ基板の位置に応じたシート抵抗を測定した図。

【図9】本実施形態の加熱処理後のＳｉＣ基板と、従来の加熱処理後のＳｉＣ基板と、でシート抵抗を比較する図。

【図10】加熱処理前後のＳｉＣ基板の表面の純度を示す図。

【図11】ＳｉＣ基板の位置に応じたエッチング速度を測定した図。

【発明を実施するための形態】

【0028】

次に、図面を参照して本発明の実施の形態を説明する。

【0029】

初めに、図１を参照して、本実施形態の加熱処理で用いる高温真空炉（半導体素子製造装置）１０について説明する。図１は、本発明の表面処理方法に用いる高温真空炉の概要を説明する図である。

【0030】

図１に示すように、高温真空炉１０は、本加熱室２１と、予備加熱室２２と、を備えている。本加熱室２１は、少なくとも表面が単結晶ＳｉＣで構成されるＳｉＣ基板を１０００℃以上２３００℃以下の温度に加熱することができる。予備加熱室２２は、ＳｉＣ基板を本加熱室２１で加熱する前に予備加熱を行うための空間である。

【0031】

本加熱室２１には、真空形成用バルブ２３と、不活性ガス注入用バルブ２４と、真空計２５と、が接続されている。真空形成用バルブ２３により、本加熱室２１の真空度を調整することができる。不活性ガス注入用バルブ２４により、本加熱室２１内の不活性ガス（例えばＡｒガス）の圧力を調整することができる。真空計２５により、本加熱室２１内の真空度を測定することができる。

【0032】

本加熱室２１の内部には、ヒータ２６が備えられている。また、本加熱室２１の側壁や天井には図略の熱反射金属板が固定されており、この熱反射金属板によって、ヒータ２６の熱を本加熱室２１の中央部に向けて反射させるように構成されている。これにより、ＳｉＣ基板４０を強力且つ均等に加熱し、１０００℃以上２３００℃以下の温度まで昇温させることができる。なお、ヒータ２６としては、例えば、抵抗加熱式のヒータや高周波誘導加熱式のヒータを用いることができる。

【0033】

また、ＳｉＣ基板４０は、加熱処理容器集合体３に収容される。加熱処理容器集合体３は、加熱処理容器３ａ〜３ｆから構成されている。加熱処理容器３ａ〜３ｆは、それぞれ１枚ずつＳｉＣ基板４０を支持する。また、加熱処理容器集合体３は、処理台２７に載せられている。処理台２７は、図略の駆動装置及び伝達機構によって、少なくとも予備加熱室から本加熱室まで移動可能に構成されている。

【0034】

ＳｉＣ基板４０を加熱処理する際には、初めに、図１の鎖線で示すように加熱処理容器集合体３を高温真空炉１０の予備加熱室２２に配置して、適宜の温度（例えば約８００℃）で予備加熱する。次に、予め設定温度（例えば、約１８００℃）まで昇温させておいた本加熱室２１へ加熱処理容器集合体３を移動させる。その後、適宜の環境下でＳｉＣ基板４０を加熱する。なお、予備加熱を省略しても良い。

【0035】

次に、加熱処理容器集合体３について説明する。図２及び図３に示すように、加熱処理容器集合体３は、加熱処理容器３ａ〜３ｆを上下方向に重ねることで構成されている。加熱処理容器３ａ〜３ｆは、全て同一形状なので、以下では代表して加熱処理容器３ａについて説明する。

【0036】

図４に示すように、加熱処理容器３ａは、ＳｉＣ基板４０を支持するとともに、当該ＳｉＣ基板４０をＳｉ蒸気圧下で加熱するための容器である。加熱処理容器３ａは、容器部３０と、基板支持部５０と、を備えている。

【0037】

容器部３０は、図４等に示すように、軸方向の長さが短い有底筒状の容器である。容器部３０は、底面部３１と、側面部３２と、を備えている。底面部３１の内側である底面側内壁面３１ａと、側面部３２の内側である側面側内壁面３２ａと、により内部空間３３が形成される。なお、この内部空間３３は上方が開放された空間である。

【0038】

また、側面部３２には、第１ステップ３４と、第２ステップ３５と、第３ステップ３６と、が形成されている。

【0039】

第１ステップ３４は、容器部３０の全周にわたって形成されている。第１ステップ３４は、基板支持部５０の外縁部分を支持する。

【0040】

第２ステップ３５は、第１ステップ３４より高い位置に形成されている。第２ステップ３５は、間隔が均等となるように３箇所に形成されている。換言すれば、第２ステップ３５は、全周ではなく一部にのみ形成されている。第２ステップ３５は、加熱処理容器３ａの上側に加熱処理容器３ｂを重ねる際に、当該加熱処理容器３ｂの容器部３０を支持する。

【0041】

第３ステップ３６は、第１ステップ３４及び第２ステップ３５より高い位置に形成されている。第３ステップ３６は、第２ステップ３５の上側に形成されているので、間隔が均等となるように３箇所に形成されている。第３ステップ３６は、上側に重ねた加熱処理容器３ｂが加熱処理容器３ａに対して水平方向に移動しないように、当該加熱処理容器３ｂの位置を規制する。

【0042】

ＳｉＣ基板４０は、図４に示すように、略円板状である。ＳｉＣ基板４０は、被処理面４１と、その反対側の裏面４２と、が形成されている。本実施形態では、被処理面４１が下側を向くようにＳｉＣ基板４０を配置する。

【0043】

また、ＳｉＣ基板４０には、第１オリエンテーションフラット４３と、第２オリエンテーションフラット４４と、が形成されている。これらは、結晶軸方位を示すために円板を切り欠いた部分（直線部）であり、またＳｉＣ基板４０の取扱い時における表裏の誤りを防止するためのものである。

【0044】

基板支持部５０は、ＳｉＣ基板４０を支持し、被処理面４１を内部空間に対面させる（露出させる）ための部材である。基板支持部５０は、略円板状の部材であるベース部５１を備えている。

【0045】

ベース部５１の外縁には、切欠き５２が形成されている。切欠き５２は、間隔が均等となるように３箇所に形成されている。基板支持部５０は、切欠き５２が第２ステップ３５に入り込むようにして、容器部３０に取り付けられる（図２）。この構成により、ボルト等で固定することなく、容器部３０に対する基板支持部５０の水平移動及び回転移動を規制することができる。

【0046】

また、ベース部５１の中央には、貫通孔５３及び縁部（ザグリ部）５４が形成されている。貫通孔５３はＳｉＣ基板４０を内部空間に対面させるために形成されている。縁部５４は、貫通孔５３のすぐ外側であって、ベース部５１の上面より低い高さのステップである。また、縁部５４には、上述の第１オリエンテーションフラット４３に対応する第１直線部５４ａが形成されるとともに、第２オリエンテーションフラット４４に対応する第２直線部５４ｂが形成されている。この第１直線部５４ａ及び第２直線部５４ｂが目印となることで、ＳｉＣ基板４０の表裏を誤ることなく、所望の面を処理することができる。

【0047】

縁部５４は、ＳｉＣ基板４０の外縁と接触することで、このＳｉＣ基板４０を支持することができる。また、縁部５４はベース部５１より低い位置に形成されているので、基板支持部５０に対するＳｉＣ基板４０の水平移動を規制することができる。

【0048】

ここで、縁部５４の形状（矩形か円形か）及びサイズはＳｉＣ基板４０に対応していることが好ましい。詳細には、縁部５４のサイズはＳｉＣ基板４０の外径より少しだけ大きくして、ＳｉＣ基板４０の着脱を容易とする必要がある。また、上述のように、基板支持部５０と容器部３０とは、ボルト等を使うことなく簡単に分離可能である。従って、貫通孔５３の形状及びサイズが異なる他の基板支持部５０を交換して用いることで、加熱処理容器３ａを様々なＳｉＣ基板４０に対応させることができる。

【0049】

ＳｉＣ基板４０を基板支持部５０に載せ、この基板支持部５０を容器部３０に載せることで、ＳｉＣ基板４０の被処理面４１を、貫通孔５３を介して、内部空間３３に対面させることができる（図２）。これにより、基板支持部５０及びＳｉＣ基板４０によって、内部空間３３の上方の開放部分を覆うことができるので、内部空間３３を密閉空間とすることができる。従って、従来のように上容器を下容器に嵌合させる手間を省略できる。なお、本願において「密閉空間」とは、気体の移動が完全に遮られる程度の密閉度まで要求されず、気体がある程度密閉されていれば良いものとする。

【0050】

次に、容器部３０及び基板支持部５０の組成について図６を参照して説明する。図６は、加熱処理容器の壁面の組成を示す概略図である。

【0051】

容器部３０及び基板支持部５０は、少なくとも内部空間３３の壁面を構成する部分において、図６に示す組成となっている。具体的には、外側から内部空間３３側の順に、タンタル層（Ｔａ）、タンタルカーバイド層（ＴａＣ及びＴａ₂Ｃ）、及びタンタルシリサイド層（ＴａＳｉ₂）から構成されている。

【0052】

タンタル層及びタンタルカーバイド層から構成される坩堝は従来から知られているが、本実施形態では、更にタンタルシリサイド層が形成されている。このタンタルシリサイド層は、内部空間３３をＳｉ蒸気圧にするためのものであり、特許文献１におけるＳｉペレットに該当する。

【0053】

以下、タンタルシリサイド層の形成方法について簡単に説明する。タンタルシリサイド層は、溶融させたＳｉを坩堝の内壁面に接触させて、１８００℃以上２０００℃以下程度で加熱することで形成される。これにより、ＴａＳｉ₂から構成されるタンタルシリサイド層が実現できる。なお、本実施形態では、３０μｍから５０μｍ程度のタンタルシリサイド層を形成するが、内部空間の体積等に応じて、例えば１μｍから３００μｍの厚みであっても良い。

【0054】

以上のように処理を行うことで、タンタルシリサイド層を形成することができる。なお、本実施形態ではタンタルシリサイドとしてＴａＳｉ₂が形成される構成であるが、他の化学式で表されるタンタルシリサイドが形成されていても良い。また、複数のタンタルシリサイドが重ねて形成されていても良い。

【0055】

本実施形態では、内部空間３３を構成する壁面（側壁、底面、及びＳｉＣ基板４０以外の上面）の全体にわたって、タンタルシリサイド層が形成されている。これにより、内部空間３３内のＳｉの圧力を均一にすることができるので、ＳｉＣ基板４０の加熱処理を均一に行うことができる。

【0056】

次に、上記で説明した高温真空炉１０及び加熱処理容器集合体３を利用してＳｉＣ基板４０から半導体素子を製造する処理について図７を参照して説明する。図７は、各工程における基板の様子を概略的に示す図である。

【0057】

初めに、図７（ａ）に示すように、ＳｉＣ基板４０にエピタキシャル層４５を形成する。エピタキシャル層を形成する方法は、任意であり、公知の気相エピタキシャル法や準安定溶媒エピタキシャル法等を用いることができる。更には、ＳｉＣ基板４０がＯＦＦ基板である場合、ステップフロー制御によってエピタキシャル層を形成するＣＶＤ法を用いることもできる。

【0058】

次に、図７（ｂ）に示すように、エピタキシャル層４５が形成されたＳｉＣ基板４０にイオン注入を行う。このイオン注入は、対象物にイオンを照射する機能を有するイオンドーピング装置を用いて行う。イオンドーピング装置によって、エピタキシャル層４５の表面の全面又は一部に選択的にイオンが注入される。そして、イオンが注入されたイオン注入部分４６に基づいて半導体素子の所望の領域が形成されることになる。

【0059】

また、イオンが注入されることによって、図７（ｃ）に示すように、イオン注入部分４６を含むエピタキシャル層４５の表面が荒れた状態になる（ＳｉＣ基板４０の表面が損傷し、平坦度が悪化する）。

【0060】

次に、注入したイオンの活性化、及び、イオン注入部分４６等へのエッチングを行う（図７（ｄ）を参照）。本実施形態では、両方の処理を１つの工程で行うことができる。具体的には、Ｓｉ蒸気圧下で１５００℃以上２２００℃以下、望ましくは１６００℃以上２０００℃以下の環境で加熱処理（アニール処理）を行う。これにより、注入されたイオンを活性化することができる。また、ＳｉＣ基板４０の表面がエッチングされることで、イオン注入部分４６の荒れた部分が平坦化されていく（図７（ｅ）を参照）。

【0061】

以上の処理を行うことで、ＳｉＣ基板４０の表面が、十分な平坦度及び電気的活性を有することになる。このＳｉＣ基板４０の表面を利用して、半導体素子を製造することができる。

【0062】

次に、本実施形態の加熱処理容器集合体３を用いて行われた加熱処理を評価するために行った実験を説明する。以下の実験は、３つの加熱処理容器を重ねた加熱処理容器集合体３を用い、オフ角が４°の４インチのＳｉＣ基板４０を被処理物としている。初めに、ＳｉＣ基板４０に約１０μｍのエピタキシャル成長を行い、次に、ＳｉＣ基板の表面から５００ｎｍの距離からＡｌイオンをドーズ量５．６Ｅ＋１４／ｃｍ₂にて注入した後に加熱処理を行った。

【0063】

図８は、加熱処理後のＳｉＣ基板について、位置に応じたシート抵抗を測定した図である。なお、イオンを注入する工程において、ＳｉＣ基板４０の全体にイオンを注入している。図８（ａ）のグラフの横軸が測定点であり、図８（ｂ）の数字に対応している。図８（ａ）の縦軸はシート抵抗である。また、得られた結果を元に平均値、最大値、最小値、３σ、変動係数（σ／μ）を計算した。この変動係数は４．５４％であり、イオン注入のバラツキが５％程度であることを考慮すると、表面に均一に処理が行われたことが分かる。

【0064】

図９は、本実施形態の加熱処理後のＳｉＣ基板と、従来の加熱処理後のＳｉＣ基板と、でシート抵抗を比較する図である。図９のグラフに示すように、本実施形態による方法は、１６００℃及び１７００℃の両方において、同温度の他の方法よりシート抵抗が低いため、品質が高いＳｉＣ基板４０が得られたことが分かる。特に１７００℃において、他の何れよりも低いシート抵抗を示すため、品質が非常に高いＳｉＣ基板が得られたことが分かる。

【0065】

図１０は、加熱処理前後のＳｉＣ基板の表面の純度を示す図である。図１０（ａ）は、ＳｉＣ基板４０の表面の計測点（Ｃｅｎｔｅｒ及びＥｄｇｅ）の位置を示している。図１０（ｂ）は、加熱処理前後における、他の不純物の含有量を示している。図１０（ｂ）に示すように、不純物は殆ど検出されておらず、加熱処理前に検出された不純物は、加熱処理によるエッチングで除去されたことが分かる。

【0066】

図１１は、ＳｉＣ基板の位置に応じたエッチング速度を測定した図である。図１１（ａ）は、ＳｉＣ基板４０の表面の計測点の位置を示している。図１１（ｂ）は、各位置における温度毎のエッチング速度を示している。何れの温度においてもエッチング速度は略同じ値になっているため、ＳｉＣ基板４０の位置に関係なく均一にエッチングが行われていることが分かる。なお、若干の変化が見られるが、例えば温度のバラツキ等に起因するものと考えられる。

【0067】

以上に説明したように、本実施形態の加熱処理容器３ａ〜３ｆは、容器部３０と、基板支持部５０と、を備える。容器部３０は、Ｓｉ蒸気圧を実現するための内部空間３３を有し、当該内部空間３３の一部が開放される。基板支持部５０は、ＳｉＣ基板４０を支持可能であり、当該ＳｉＣ基板４０を支持することで容器部３０の開放された部分が覆われて内部空間３３が密閉空間となる。

【0068】

これにより、ＳｉＣ基板４０を基板支持部５０に支持させるだけで密閉空間が実現できるので、別途蓋部を設ける構成と比較して、加熱処理を行う際の工程を簡単にすることができる。従って、半導体素子の製造効率を向上させることができる。また、従来のように下容器内に支持台が不要なので、加熱処理容器の上下方向のサイズを低減できる。

【0069】

また、本実施形態の加熱処理容器３ａ〜３ｆにおいて、容器部３０は、内部空間３３の上方が開放されている。基板支持部５０がＳｉＣ基板４０を支持することで、内部空間３３の上方が覆われる。

【0070】

これにより、ＳｉＣ基板４０の下面に加熱処理が行われることとなるので、微小な不純物が落下して付着することを防止できる。従って、高品質なＳｉＣ基板４０を製造することができる。

【0071】

また、本実施形態の加熱処理容器３ａ〜３ｆは、上面に設けられ、別の加熱処理容器３ａ〜３ｆの下面を支持する第２ステップ（容器支持部）３５を備える。

【0072】

これにより、加熱処理容器同士を重ねることができるので、加熱処理容器を重ねた状態でまとめて加熱処理を行うことで、ＳｉＣ基板に効率的に加熱処理を行うことができる。

【0073】

また、本実施形態の加熱処理容器３ａ〜３ｆにおいて、少なくとも容器部３０は、タンタル金属を含み、当該タンタル金属の内部空間３３側に炭化タンタル層が設けられ、当該炭化タンタル層の更に内部空間３３側にタンタルシリサイド層が設けられることが好ましい。

【0074】

従来のように収納容器の内面にＳｉを固着させてＳｉを供給する構成は、Ｓｉが溶融して落下することでＳｉＣ基板に悪影響を与えることがある。この点、上記のように、タンタルシリサイド層によって内部空間３３にＳｉを供給することで、その悪影響を防止できる。

【0075】

以上に本発明の好適な実施の形態を説明したが、上記の構成は例えば以下のように変更することができる。

【0076】

なお、本実施形態では、加熱処理容器３ａ〜３ｆをイオン注入後のエッチングのために用いたが、均一なエッチング等が要求される工程であれば、様々な工程に上記の制御を適用することができる。

【0077】

例えば、エピタキシャル成長を行う前の基板（結晶欠陥等を有する基板）を平坦化する方法として、炭化層及び犠牲成長層を形成して犠牲成長層をエッチングする方法が知られている。この犠牲成長層のエッチングを行う際に本実施形態の加熱処理容器３ａ〜３ｆを用いることができる。この場合、犠牲成長層を均一に除去することができる。

【0078】

タンタルシリサイド層を形成する方法は上記実施形態で示した方法に限られず、上記で説明した構成（組成）の加熱処理容器が形成できるのであれば、任意の方法を用いることができる。

【0079】

加熱処理容器３ａ〜３ｆの形状は任意であり、適宜変更できる。例えば容器部３０と基板支持部５０とが一体的に形成されていても良い。この場合、基板支持部５０を交換することはできないが、加熱処理容器３ａの形状を単純にすることができる。また、内部空間３３は、円柱状であっても良いし、立方体状又は直方体状であっても良い。

【0080】

本実施形態では、容器部３０を基板支持部５０に載せることで、ＳｉＣ基板４０及び基板支持部５０が内部空間３３の開放部分を覆うが、殆どＳｉＣ基板４０のみによって内部空間３３の開放部分を覆っても良い。

【0081】

内部空間の壁面にタンタルシリサイド層を形成する代わりに、固体のＳｉペレットを配置しても良い。また、壁面にＳｉを固着しても良い。

【0082】

加熱処理容器集合体３を構成する加熱処理容器の積層数は任意であり、処理するＳｉＣ基板４０の枚数、高温真空炉１０の大きさ等に応じて変化させることができる。

【0083】

本実施形態では、内部空間３３の上方が開放されているため、ＳｉＣ基板４０の下面が被処理面４１となる。これに代えて、内部空間３３の下方が開放されていても良い。この場合、ＳｉＣ基板４０の上方が被処理面４１となる。また、内部空間の側方等が開放されていても良い。

【0084】

積層される加熱処理容器の底面を省略し、加熱処理容器の内部空間が連結される構成であっても良い。この場合、Ｓｉ供給源となるシリサイドは、側面部３２の内部空間３３側や、基板支持部５０の上面又は下面に形成しておけば良い。この様な構成により、ＳｉＣ基板４０の上方及び下方がＳｉ蒸気圧下になるため、ＳｉＣ基板４０の両面を同時に処理することができる。

【0085】

処理を行った環境及び用いた単結晶ＳｉＣ基板等は一例であり、様々な環境及び単結晶ＳｉＣ基板に対して適用することができる。

【符号の説明】

【0086】

３ 加熱処理容器集合体
３ａ〜３ｆ 加熱処理容器
１０ 高温真空炉（半導体素子製造装置）
２１ 本加熱室
２２ 予備加熱室
３０ 容器部
３１ 底面部
３２ 側面部
３４ 第１ステップ
３５ 第２ステップ（容器支持部）
３６ 第３ステップ
４０ ＳｉＣ基板
４１ 被処理面
５０ 基板支持部
５１ ベース部
５２ 切欠き
５３ 貫通孔
５４ 縁部

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】

【図11】