以下、本発明の実施形態について詳細に� ��明する。ただし、この実施形態に記載され� ��いる構成要素はあくまで例示であり、本発� ��の技術的範囲は、請求の範囲によって確定� ��れるのであって、以下の個別の実施形態に� ��って限定されるわけではない。

 図1は、本発明の一例に係る基板熱処理装 置である。図1は、基板の搬入又は搬出時の� �態を示す断面模式図、図2は、基板の加熱時� ��状態を示す断面模式図、図3は、基板の冷却 時の状態を示す断面模式図である。また、図 4は、図1における基板ホルダユニット周りの� ��大断面図、図5は、図2における基板ホルダ� �ニット周りの拡大断面図、図6は、基板ステ� ��ジの説明図である。なお、図1~図6A,B,Cにお� �て、同じ符号は同じ部材又は部位を示す。

 図1~図3にそれぞれ示されるように、本例� ��基板熱処理装置は、基板ホルダユニットAと 、加熱ユニットBと、シャッタ装置Cとを真空� ��ャンバD内に設けたものとなっている。

 基板ホルダユニットAは、最上段に基板ス テージ1を備えている。加熱ユニットBは、基� ��ステージ1の上方に設けられており、基板ス テージ1と対向する放熱面2を備えている。基� ��ホルダユニットAは、昇降装置Eにより昇降� �能なもので、基板ステージ1と加熱ユニットB の放熱面2との近接と離間は、昇降装置Eの動� ��により制御することが可能である。加熱ユ� ��ットBは、基板ホルダユニットAが図2に示さ� ��るように上昇し、基板ステージ1上の基板3� �放熱面2が近接された時に、基板3と非接触状 態で、放熱面2からの輻射熱で基板3を加熱す� ��ものとなっている。

 図1の基板ホルダユニットAは下降位置に� �り、図2の基板ホルダユニットAは上昇位置に ある。図1の基板ホルダユニットA周りを拡大� ��たのが図4であり、図2の基板ホルダユニッ� �A周りを拡大したのが図5である。基板ホルダ ユニットAについては、主にこの図4及び図5で 説明し、図1~図3の基板ホルダユニットAにつ� �ては主な部材の符号のみを付す。

 図4及び図5に示されるように、基板ホル� �ユニットAは、最上部に基板ステージ1、基板 ステージの下に4枚の輻射板4、輻射板4の下に 2枚の反射板5、そして最下部に冷却パネル6を 備えたものとなっている。

 基板ステージ1は、基板3を載置するもの� �、上面中央部が基板3が置かれる基板載置部7 となっている。図4に示される基板3は、後述� ��るリフトピン8で持ち上げ支持された状態と なっているが、基板ホルダユニットAの上昇� �より基板ステージ1がリフトピン8より上方へ 移動すると、図5に示されるように基板載置� �7上に移し取られて載置されることになる。

 基板ステージ1は、輻射率が高く、輻射熱 を効率良く吸収し、吸収した熱を効率良く放 射することができ、しかも高熱に耐えられる 材料で構成されている。具体的にはカーボン 又はカーボン被覆材料で構成された板状をな している。基板ステージ1を構成するカーボ� �としては、ガラス状カーボン、グラファイ� �、熱分解カーボンを挙げることができる。� �た、カーボン被覆材料としては、セラミッ� �スにこれらのカーボンの1種又は2種以上の被 覆を施した材料を挙げることができる。

 基板ステージ1は、熱容量を抑えて、冷却 時間を短縮するために薄いことが好ましい。 基板ステージ1の厚さは、構成材料や次に述� �る基板載置部7の窪み量によっても相違する� ��、強度と冷却時間の短縮を両立させる観点� ��ら、2~7mmであることが好ましい。

 基板ステージ1の中央部に設けられている 基板載置部7は、凹部として設けられており� �基板ステージ1の基板載置部7部分の厚さより その周辺部の厚さが大きくなっていることが 好ましい。このようにすると、後述する加熱 ユニットBによる基板3の加熱時に、放熱面2か らの輻射熱が基板3の外側へ拡散するのを抑� �できると共に、基板ステージ1における基板� ��置部7の外周縁部の熱容量を大きくし、基板 3の外周縁部からの放熱を抑制することがで� �る。そして、弱くなりやすい基板3周縁部の� ��熱を補って、より均一に基板3全体を加熱す ることが可能となる。基板載置部7を凹部と� �て設け、基板ステージ1の基板載置部7部分の 厚さよりその周辺部の厚さが大きくする態様 としては、図6A~Cに示される態様がある。図6A は基板載置部7となる基板ステージ1の上面の� ��に比較的深い凹部を形成した態様を示す図� ��ある。図6Bは基板載置部7となる基板ステー� ��1の上面と対応する下面の両者に凹部を形成 し、下面側の凹部を上面側の凹部より深くし た態様を示す図である。図6Cは、図6Bとは上� �の凹部の深さを逆にした態様を示す図であ� �。

 基板ステージ1の基板載置部7の周囲には� �図5に示されるように基板ステージ1と加熱ユ ニットBの放熱面2とが接近した時に、内側に� ��熱ユニットBの放熱面2を受け入れる環状壁� �9が突設されている。この環状壁部9は、基板 ステージ1と同様のカーボン又はカーボン被� �材料で構成されていることが好ましい。環� �壁部9を設けておくことにより、加熱ユニッ� ��Bの放熱面2からの輻射熱が周囲に逃げるの� �抑制することができ、放熱面2による基板3の 加熱効率を向上させることができる。

 基板ステージ1と冷却パネル6との間には� �それぞれ間隔をあけて、4枚の輻射板4と、2� �の反射板5とが設けられている。

 輻射板4は、基板ステージ1と同様に、カ� �ボン又はカーボン被覆材料で構成された板� �をなすもので、基板ステージ1の下側に間隔� ��あけて配置されている。この輻射板4は、基 板ステージ1の下面と対向して設けられてお� �、基板3の加熱時に、基板ステージ1の下面か ら放射される熱を捕らえ、捕らえた熱を基板 ステージ1に対して輻射する。これによって� �板ステージ1の熱放射による温度低下を抑制� ��ることができるので、急速加熱が行いやす� ��なる。

 基板ステージ1の温度を効率よく高温にす るために輻射板4を設けることが好ましい。� �射板4を設置する場合、その枚数は1枚でも、 図示される4枚以外の複数枚でもよい。輻射� �を複数枚備えていると、比較的薄い輻射板4� ��、上記のように迅速な温度上昇を得ること� ��できるため好ましい。また、比較的薄い輻� ��板を用いることができるため、各輻射板4の 熱容量を抑えて冷却時間を短縮することがで きる。輻射板4の厚さは、構成材料や枚数に� �っても相違するが、加熱時の迅速な温度上� �と冷却時間の短縮を両立させる観点から、1~ 3mmであることが好ましい。

 輻射板4の下側(輻射板4が1枚の場合の当該 輻射板4又は輻射板4が複数枚の場合の最下部� ��輻射板4の下側)には、それぞれ間隔をあけ� �、2枚の反射板5が設けられている。反射板5� �、モリブテン、タングステンなどの高融点� �属で構成されており、少なくとも輻射板4側� ��(上面)には鏡面仕上げが施されている。反� �板5は基板ステージ1、輻射板4から放射され� �熱を反射するものである。

 反射板5を輻射板4の下側に1枚又は複数枚� ��えていると、更に基板ステージ1、輻射板4� �らの熱放射による温度低下を抑制しやすく� �り、一層急速加熱が行いやすくなる。また� �反射板5を設けることにより、反射板5で基板 ステージ1、輻射板4の熱放射をさえぎること� ��できるので、チャンバの温度上昇を防ぐこ� ��ができて好ましい。

 上記反射板5を設ける場合、反射板5の下� �(反射板5が1枚の場合の当該反射板5又は反射� ��5が複数枚の場合の最下部の反射板5の下側)� ��間隔をあけて冷却パネル6を設けることがで きる。この冷却パネル6は、例えば水冷機構� �どの冷却手段で冷却されるパネル体で、基� �ステージ1、輻射板4及び反射板5の下面に対� �して設けることで、基板3の冷却時に、上方� ��位置するこれらの部材の均一且つ迅速な冷� ��を促すことができる。図9は、冷却パネル6� �接続された昇降軸12の内部構造を示す斜視図 である。昇降軸12の内部には、温度測定器16� �接続する温度測定孔15が設けられている。更 に、昇降軸12の内部には、冷却パネル6の冷却 手段に冷媒を供給し、冷却手段から冷媒を回 収する、冷媒循環用の流路29が複数設けられ� ��いる。

 また、後でも述べるように、図5に示され る基板3の加熱時には、冷却パネル6で冷却す� ��と、基板ホルダユニットAの温度を一定に制 御するができ、輻射加熱による基板ステージ の温度の再現性を向上させるのに役立つ。

 冷却パネル6を設ける場合、前記のように 、反射板5を設けて、基板3の加熱を阻害しな� ��ようにすると共に、冷却パネル6の外壁を、 鏡面仕上げを施したステンレス鋼やアルミニ ウム合金などで構成し、熱吸収を抑制してお くことが好ましい。

 冷却パネル6を設ける場合、最下部の反射 板5(反射板5が1枚の場合の当該反射板5)の周縁 から、冷却パネル6の周囲にスカート部10を延 出させておくことが好ましい。このスカート 部10を設けることにより、冷却パネル6の周側 面からの吸熱を抑制し、基板3の加熱に影響� �及ぼすことを防止することができる。

 基板ステージ1、輻射板4、反射板5は、そ� ��ぞれアルミナセラミックスやジルコニウム� ��キサイドセラミックスなどの耐熱・断熱性� ��料を介在させて、連結ネジ11で冷却パネル6� ��に支持されている。また、冷却パネル6は、 昇降装置E(図1参照)の昇降軸12の先端部に接続 されている(図9参照)。後述するように、昇降 装置Eは冷却パネル6を昇降軸12の軸方向に上� �に昇降させるもので、冷却パネル6の上下動� ��伴い、冷却パネル6の上方に構成されている 基板ホルダユニットAが昇降されるものとな� �ている。

 基板ホルダユニットAには、基板ホルダユ ニットAを構成している基板ステージ1、輻射� ��4、反射板5及び冷却パネル6を貫通するリフ� ��ピン用貫通孔13が複数箇所形成されている� �リフトピン用貫通孔13は、特に基板ステージ 1の基板載置部7内を通る位置に形成されてい� ��。また、リフトピン用貫通孔13の位置に対� �して、真空チャンバDの底部に複数本のリフ� ��ピン8が立設されている。

 図4においては、リフトピン用貫通孔13を� ��して、真空チャンバDの底部に立設された複 数本のリフトピン8が基板ステージ1上に突出� ��ている。リフトピン8は、基板載置部7上の� �板3を先端で持ち上げ支持可能な位置と本数� ��なっており、図4の状態から基板ホルダユニ ットAが上昇して基板ステージ1がリフトピン8 より上方へ移動すると、基板3は基板載置部7� ��に移行されることになる。また、基板載置� ��7上に基板3が載置された状態で基板ホルダ� �ニットAが下降し、リフトピン8がリフトピン 用貫通孔13を介して基板ステージ1上に突出す ると、基板載置部7上の基板3がリフトピン8の 先端で持ち上げ支持され、図4の状態となる� �

 基板ステージ1の基板載置部7の中央部直� �には、輻射板4、反射板5及び冷却パネル6を� �通して、測定孔14が形成されている。この測 定孔14は昇降軸12の中心に形成された測定孔15 と一連に連なっている。この測定孔14,15は、� ��1に示される温度測定器16により、石英製の� ��赤外線透過窓を介して基板ステージ1からの 放射熱を測定するためのものである。温度測 定器としては、放射温度計を用いることがで きる。

 加熱ユニットBは、放熱面2と、この放熱� �2を加熱するためのヒーター28を備えたもの� �、ヒーターとしては、電子衝撃加熱方式の� �ーター、高周波誘導加熱方式のヒーター、� �抗加熱方式のヒーターなどを用いることが� �きる。放熱面2は、耐熱性黒色表面で、例え� ��ガラス状カーボン、熱分解カーボン、アモ� ��ファスカーボンなどのカーボンコーティン� ��により得ることができる。放熱面2をこのよ うなカーボンコーティング面とすると、真空 中での脱ガスとパーティクルの発生も抑える ことができる。

 シャッタ装置Cは、図1~図3に示されるよう に、基板ホルダユニットAが降下し、基板ス� �ージ1と加熱ユニットBの放熱面2とが離間さ� �た時に、シャッタ17を基板ステージ1と放熱� �2の間に進退させることができるものとなっ� ��いる。シャッタ装置Cは、シャッタ17を進退� ��せるためのシャッタ駆動装置18を備えてい� �。

 シャッタ17は、熱隔壁として機能する。� �ャッタ17は、図1及び図3に示されるように、� ��板ホルダユニットAが下降し、基板ステージ 1と放熱面2とが離間されている時に、基板ス� ��ージ1と放熱面2との間に進出し、放熱面2か� ��基板ステージ1側へ熱が照射されるのを遮る 。また、基板ホルダユニットAの上昇時には� �シャッタ駆動装置18で回転移動され、基板ス テージ1と放熱面2との間から図2に示される位 置(図1では破線で示す)へ後退される。シャッ タ17は、基板ホルダユニットAが上昇した後、 再びシャッタ17が邪魔にならない位置まで下� ��するまでの間、後退位置に維持される。

 シャッタ装置Cは、シャッタ17の進出時に� ��基板ステージ1及び基板ステージ1上の基板3� ��冷却を促進できるよう、例えば水冷機構な� ��、シャッタ17の冷却手段を有していること� �好ましい。冷却手段で冷却する場合、シャ� �タ17は、ステンレス鋼やアルミニウム合金で 構成することができる。また、進出時に加熱 ユニットBの放熱面2と対向する側の面(上面)� �、鏡面仕上げを施した反射面とし、放熱面2� ��らの熱を遮断しやすくしておくことが好ま� ��い。進出時に基板ホルダユニットAの基板ス テージ1と対向する側の面(下面)は、耐熱性黒 色表面である吸熱面とし、基板ステージ1及� �基板ステージ1上の基板3の冷却を迅速に行え るようにしておくことが好ましい。吸熱面は 、黒色アルマイトなどの黒色材料で壁面を構 成する他、ガラス状カーボン、熱分解カーボ ン、アモルファスカーボンなどのカーボンコ ーティングによっても得ることができる。

 シャッタ17で積極的に基板ステージ1及び� ��板ステージ1上の基板3を冷却する場合、基� �ホルダユニットAの降下位置を2段階に設定し ておくことが好ましい。つまり、基板ステー ジ1及び基板3がシャッタ17の下面と近接する� �却位置と、基板ステージ1及び基板3とシャッ タ17の下面との間に、基板3を出し入れするの に十分な間隔が得られる搬入出位置の二段階 とすることが好ましい。冷却位置は、図3に� �される基板ホルダユニットAの位置である。� ��た、搬入出位置は、図1に示される基板ホル ダユニットAの位置である。

 シャッタ17の冷却手段は、基板3の加熱温� ��領域によっては省略することもできる。こ� ��場合、シャッタ17はモリブテン、タングス� �ンなどの高融点金属で構成することが好ま� �い。また、冷却手段を設けない場合でも、� �熱面2からの熱の遮断と、基板ステージ1及び 基板ステージ1上の基板3の冷却促進とを図る� ��めに、放熱面3との対向面は反射面とし、基 板ステージ1との対向面は吸熱面としておく� �とが好ましい。

 真空チャンバDは、アルミニウム合金など で構成された筐体で、壁内に水冷機構の水冷 用流路19が設けられている。また、基板3の搬 入、搬出時に開閉されるスリットバルブ20と� ��内部を真空雰囲気に排気するために排気系� ��接続される排気口21を備えている。水冷用� �路19に冷却水を流すことにより、真空チャン バDの筐体の温度が過度に上昇するのを防ぐ� �とができる。

 真空チャンバDは、下側の第一室22と、第� ��室22の上方に連なった第二室23を備えている 。加熱ユニットBは、上方に位置する第二室23 に放熱面2を下に向けて設けられている。基� �ホルダユニットAは、第一室22と第二室23間を 昇降可能なもので、上昇時に、図2に示され� �ように、第一室22と第二室23間を冷却パネル6 部分で塞いだ状態で、基板ステージ1と加熱� �ニットBの放熱面2とを接近させるものとなっ ている。このようにして基板3の加熱を行う� �、第二室23で生じた熱がその下方の第一室22� ��漏れにくくなり、加熱後に基板ホルダユニ� ��トAを第一室22へ降下させて行われる冷却を� ��り迅速に行うことができる。また、真空チ� ��ンバDの内面、特に第二室23の内面は、加熱� ��率を向上させることができるよう、鏡面仕� ��げを施しておくことが好ましい。

 昇降装置Eは、上端が基板ホルダユニット Aの冷却パネル6に接続された昇降軸12と、昇� �軸12の下端部分に取り付けられた昇降アーム 24と、昇降アーム24が螺合するボールネジ25と を備えている。また、ボールネジ25を正逆両� ��向に回転させることができる回転駆動装置2 6と、昇降軸12と真空チャンバD間の摺動部を� �い、真空チャンバD内の気密性を高めると共� ��、昇降軸12の上下動に伴って伸縮する蛇腹� �カバー27も備えている。この昇降装置Eは、� �転駆動装置26でボールネジ25を正又は逆回転� ��せることで、このボールネジ25と螺合して� �る昇降アーム24を上昇又は下降させ、それに 伴って昇降軸12を上下にスライドさせて、基� ��ホルダユニットAを昇降させるものである。

 なお、上記では真空チャンバ説明したが� ��真空チャンバを用いない場合には、アルゴ� ��ガスなどの不活性ガスでチャンバ内を充填� ��ておく必要がある。

 次に、上記基板熱処理装置の駆動状態に� ��いて説明する。

 まず、図1に示されるように、スリットバ ルブ20を開放して、基板3を真空チャンバD内� �搬入する。基板3の搬入は、例えば以下に述� ��るように、ロボットで基板3を真空チャンバ D内に持ち込み、図1及び図4に示されるように 、基板3をリフトピン8上に載せて支持させる� ��とで行うことができる。

 真空チャンバDのスリットバルブ20部分は� ��通常、ロボットを収容したトランスファ室( 図示されていない)を介してロード/アンロー� ��ロック室(図示されていない)に連結されて� �る。基板3は、まずロード/アンロードロック 室にセットされる。室内の荒引き排気後、ト ランスファ室との間が開放され、更に排気を 進めた後、スリットバルブ20が開放され、ト� ��ンスファ室のロボットにより、ロード/アン ロードロック室から基板3をピック・アンド� �プレイスによりリフトピン8に載せる。

 このとき、ロボットのアームの先端部分� ��、高温でも耐え得るように、カーボン又は� ��ラミック製が好ましい。また、ロボットの� ��ームが、加熱ユニットBの放熱面2からの輻� �熱により煽られることを防ぐために、シャ� �タ17は基板ステージ1と放熱面3の間に進出し� ��いることが好ましい。

 ロボットのアームが逃げ、スリットバル� ��20が閉まり、真空チャンバD内を独立した真� ��室とした後、シャッタ17を後退させ、基板� �ルダユニットAを上昇させる。基板3を基板ス テージ1の基板載置部7ですくい取った後、更� ��基板ホルダユニットAを上昇させて、図2及� �図5に示されるように、基板ホルダユニットA の基板ステージ1と、加熱ユニットBの放熱面2 とを近接させる。この時、少なくとも基板3� �放熱面2と非接触状態であることが必要であ� ��。基板ステージ1は放熱面2と接触状態にす� �ことも可能であるが、基板ステージ1と基板� ��テージ1上の基板3の両者とも放熱面2とは非� ��触状態であることが好ましい。放熱面2と基 板3の大きさ、加熱温度、加熱ユニットBの加� ��力などにもよるが、放熱面2と基板3の間隔� �1~25mmとすることが好ましい。

 次いで加熱ユニットBのヒーター28をオン� ��し、放熱面2からの輻射熱で基板3を加熱す� �。例えば加熱温度が1900℃の場合、温度測定� ��16で測定される基板ステージ1の温度が1900℃ になるまで加熱を継続し、1900℃に達した後� �所定のアニール時間(例えば1分程度)が経過� �るまでこの温度を保持する。

 上記アニール時間経過後、加熱ユニットB のヒーター28をオフにし、自然冷却を開始す� ��。これと共に、基板ホルダユニットAを前記 した冷却位置まで降下させ、シャッタ17を、� ��板ホルダユニットAの基板ステージ1と、加� �ユニットBの放熱面2との間に進出させ、冷却 を促進する。そして、基板3が取り出すのに� �障のない温度(例えば200℃)にまで冷却された 後、基板ホルダユニットAを前記した搬入出� �置まで降下させる。冷却位置から搬入出位� �までの降下の間に、基板3はリフトピン8上に 移し取られ、取り出しやすい状態となる。基 板ホルダユニットAが搬入出位置まで降下し� �後、スリットバルブ20を開き、トランスファ 室(図示されていない)のロボットで基板3を取 り出す。

 以上説明した例においては、基板ホルダ� ��ニットAが昇降できるようになっているが、 基板ホルダユニットAと加熱ユニットBの両者� ��昇降可能としたり、その一方である加熱ユ� ��ットBのみを昇降可能とすることもできる。 加熱ユニットBの昇降は、本例における昇降� �置Eを真空チャンバD上に上下逆にして設け、 昇降軸12を加熱ユニットBに接続することで行 うことができる。

 基板ホルダユニットAと加熱ユニットBの� �者を昇降可能とした場合、本例における第� �室23を上下方向に拡大し、冷却時の両者の隔 離距離を大きくとれるようにすることができ る。つまり、図2で説明した位置で加熱を行� �た後、基板ホルダユニットAを下降させると� ��に、加熱ユニットBを上昇させ、基板3の冷� �時に、基板ステージ1及びその上の基板3と放 熱面2とを距離を大きくし、冷却効率を向上� �せることができる。加熱ユニットBのみを昇� ��可能とした場合、リフトピン8を省略するか 、別途これを上下動させるための機構が必要 となると共に、上述した冷却位置での冷却が 行いにくい不便はあるが、上述した例の基本 的な利益は得ることが可能である。

 本発明に係る基板熱処理装置は、表面にウ� ��ル領域(不純物領域)を有する基板3の熱処理� ��最適である。このような基板3としては、犠 牲酸化、フッ酸処理を行ったバルクSiC基板上 にSiO ₂ などを成膜し、リソグラフィとドライエッチ ングによりマスクを設け、イオン注入装置な どにより、不純物とするアルミニウムイオン を注入したものが挙げられる。ウエル領域は 、SiC基板内に選択的に形成することができる 。アルミニウムイオンの注入は、例えばTMA(� �トラメチルアルミニウム)をソースとして、� ��ラズマにて励起し、引き出し電極と分析管� ��、注入するAlイオンを引き出してイオン注� �することで行うことができる。また、アル� �ニウムをソースとし、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� �ウムイオンを引き出してイオン注入するこ� �でも行うことができる。

 本発明に係る基板熱処理装置を用い、表� ��に注入領域を有する基板3を、注入領域側の 面を加熱ユニットBの放熱面2側に向けて基板� ��テージ1上に載置し、放熱面2からの輻射熱� �基板2を加熱して熱処理を施す。このように� ��て熱処理を行うと、非常に表面荒れの少な� ��アニール処理が可能となる。注入領域とは� ��トランジスタの形成や、コンタクトやチャ� ��ネルなどの形成について行われる不純物の� ��入によって形成される領域をいう。

 (実施例1)
 4H-SiC(0001)基板上にCVDにてP型SiCエピタキシャ ル層を厚さ10μmで形成し、その上に窒素イオ� ��を、室温で、ボックスプロファイルになる� ��うに、多段で、注入量4×10 ¹⁹ イオン/cm ³ 、深さ220nmで注入した。このようにして得た� ��板サンプルに、図1~図5に示されるような本� ��明に係る基板熱処理装置を用いて熱処理を� ��した。

 基板サンプルは、窒素イオンの注入面を上� ��(加熱ユニットBの放熱面2側)に向けて基板ス テージ1上に載置し、加熱ユニットBの放熱面2 と、基板サンプルの窒素イオンの注入面との 間隔を5mmとして、10 ^-4 Paの減圧雰囲気下1分間加熱してアニール処理 した。加熱時の放熱面2の温度は1900℃とした� ��

 処理後の窒素イオンの注入面のシート抵� ��値と、AFMにより測定した、表面荒れの大き� ��を示すRMS値とを表1に示す。

 (比較例1)
 実施例1と同じ基板サンプルを、加熱手段を 内蔵した、従来の板状の基板ホルダ上に、窒 素イオンの注入面を上側(基板ホルダとは反� �側)にして載置し、実施例1と同様の減圧下で 1分間加熱して同様にアニール処理した。加� �時の基板ホルダの温度は1900℃とした。

 処理後の窒素イオンの注入面のシート抵� ��値と、AFMを用いてダンピング方法により測� ��した(測定範囲:4μm×4μm)、表面荒れの大きさ を示すRMS値とを表1に示す。

 (比較例2)
 実施例1と同じ基板サンプルを、窒素イオン の注入面を下側(基板ホルダユニットAの基板� ��テージ1側)に向けて基板ステージ1上に載置� ��た。加熱ユニットBの放熱面2と、サンプル� �窒素イオンの注入面との間隔は5mmとし、実� �例1と同様の減圧下で1分間加熱して実施例1� �同様にアニール処理した。加熱時の放熱面2� ��温度は1900℃とした。

 処理後の窒素イオンの注入面のシート抵� ��値と、AFMにより測定した、表面荒れの大き� ��を示すRMS値とを表1に示す。

 表1から、本発明の基板加熱処理装置を用 いた熱処理によると、従来の一般的な装置に よる熱処理に比して、シート抵抗値、表面荒 れ共に改善されていることが分かる。また、 比較例2ではシート抵抗値が609ω/□と高くな� �、窒素イオンの注入面の温度が充分に上昇� �ていないことが分かる。

 (実施例2)
 4H-SiC(0001)基板上にCVDにてn型SiCエピタキシャ ル層を厚さ10μmで形成し、その上にアルミニ� ��ムイオンを、500℃で、ボックスプロファイ� ��になるように、多段で、注入量2×10 ¹⁸ イオン/cm ³ 、深さ800nmで注入した。このようにして得た3 インチSiC基板を基板サンプルとし、図1~図5に 示されるような本発明に係る基板熱処理装置 を用いて熱処理を施した。

 基板サンプルは、アルミニウムイオンの注� ��面を上側(加熱ユニットBの放熱面2側)に向け て基板ステージ1上に載置し、加熱ユニットB� ��放熱面2と、サンプルの窒素イオンの注入面 との間隔を5mmとして、10 ^-4 Paの減圧雰囲気下1分間加熱してアニール処理 した。加熱時の放熱面2の温度は1900℃とした� ��

 処理後、CV法を用いてキャリアの活性化� �を評価したところ、85%という理想的な高い� �を示し、基板サンプル面内での活性化率の� �らつきも5%以内と非常に小さいことが分った 。AFMを用いてダンピング方法により測定した (測定範囲:4μm×4μm)RMS値が0.6nmであり、1nm以下 でしかもステップバンチングもなく平坦なこ とが分った。また、アニール処理後の基板サ ンプルは、熱衝撃による割れやスリップなど の結晶性へのダメージも観測されなかった。 このときの1枚当りの処理時間は、載置から� �熱、冷却、基板取り出しまでの時間を含め12 分であり、従来のロボット搬送を用いない装 置と比較して、スループットが約10倍に改善� ��れた。

 (実施例3)
 図1~図5に示されるような本発明に係る基板� ��処理装置を用いてアニール処理を行い、図7 に示すような断面形状を持つ、イオン注入に よるp ⁺  n接合ダイオードを作製した。

 オフ角4°を持つn ⁺ 型4H-SiC(0001)基板上に5μmのnエピタキシャル層� ��犠牲酸化し、フッ酸処理した。その後、イ� ��ン注入装置で、注入温度500℃、深さ350nmで� �注入濃度3×10 ²⁰ /cm ³ となるように、注入エネルギー30keVから170keV� ��範囲で窒素を多段に注入した。このように� ��て得たSiC基板を基板サンプルとし、図1~図5� ��示されるような本発明に係る基板熱処理装� ��を用いて熱処理を施した。

 基板サンプルは、イオン注入面を上側(加熱 ユニットBの放熱面2側)に向けて基板ステージ 1上に載置し、加熱ユニットBの放熱面2と、サ ンプルの窒素イオンの注入面との間隔を5mmと して、10 ^-4 Paの減圧雰囲気下1分間加熱してアニール処理 した。加熱時の放熱面2の温度は1700℃、1800℃ 及び1900℃とした。

 アニール処理を行った基板サンプルの表� ��平坦性を評価するために、アニール処理前� ��、上記各温度でのアニール処理後のサンプ� ��について、AFMのダンピングモードにて、測� ��領域4μm×4μmの範囲でRMS値を測定した。測定 したRMS値を表2に示す。

 次いで、アニール処理を施した各サンプル� ��ついて、犠牲酸化を行い、フッ酸洗浄を行� ��、表面変質層の除去を行った。更に、酸化� ��素のパターニングを行った後、CF ₄ +Ar混合ガスにて、RIE(リアクティブイオンエ� �チング)装置を用い、SiC層を直径100μm、深さ1 μmエッチングすることで、メサを形成した。

 次に、真空蒸着装置を用いて、チタン(Ti) を20nm、アルミニウム(Al)を100nm成膜し、アル� �ン(Ar)ガス雰囲気中のアニール炉で、900℃に� ��3分間アニールすることでオーミック電極を 形成した。

 得られたダイオードの特性の評価のため� ��室温にて「Keithley社製の4200」を用いて、電� ��密度-電圧特性を測定した。

 表2に示す通り、各基板サンプルのアニー ル処理後の表面平坦性は、1900℃にて1分間の� ��ニールを行った後でも、RMnmとほぼ同程度の 小さい値を示しており、非常に平坦であるこ とが分った。

 図8にアニール温度が1700℃、1800℃、1900℃の ときのp ⁺ nダイオードの電流密度-電圧特性を示す。

 順方向電圧0Vから2Vにおいて、アニール温度 が1700℃と1800℃では大きなリーク電流密度が� ��定された。また、逆方向電圧領域では、ア� ��ール温度1700℃と1800℃では10 ^-4 アンペア台という大きなリーク電流密度が測 定された。

 一方、アニール温度1900℃においては、逆方 向電圧領域では、殆どリーク電流密度が測定 されず、順方向電圧領域でも10 ^-6 アンペア台という非常に小さなリーク電流密 度しか測定されなかった。これは、pn接合界� ��のイオン注入による結晶欠陥が、アニール� ��度1900℃という高温処理によって消失したも のと考えられる。

 このように、本発明の基板熱処理装置を用� ��ることで、非常に良好なp ⁺ -n接合ダイオードの製作が可能となった。こ� ��ようなpn接合は、pn接合ダイオードばかりで はなく、電界効果型トランジスタ(MOS-FET)、接 合型トランジスタ(J-FET)、MES-FET、バイポーラ� ��トランジスタ(BJT)にも利用されており、こ� �らSiCを用いた電子デバイスの特性を改善し� �大幅な生産性の改善が図られることにつな� �る。

 このように本発明によれば、効率よく短� ��間で基板を均一に高温に加熱し、短時間で� ��却でき、ロボットアームへのダメージなく� ��板を搬送することができ、2000℃付近の超高 温プロセスにおいても、実用的なスループッ トを実現できるようなった。

 以上、本発明の好ましい実施形態を添付� ��面の参照により説明したが、本発明はかか� ��実施形態に限定されるものではなく、請求� ��範囲の記載から把握される技術的範囲にお� ��て種々な形態に変更可能である。

 本発明は上記実施の形態に制限されるも� ��ではなく、本発明の精神及び範囲から離脱� ��ることなく、様々な変更及び変形が可能で� ��る。従って、本発明の範囲を公にするため� ��、以下の請求項を添付する。

 本願は、2007年9月3日提出の日本国特許出� ��特願2007-227449を基礎として優先権を主張す� �ものであり、その記載内容の全てを、ここ� �援用する。