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THERMAL TREATMENT EQUIPMENT AND THERMAL TREATMENT METHOD USING THE SAME achieved

Patent code P07A010093
File No. KG007-②
Posted date Jul 19, 2007
Application number P2003-333266
Publication number P2004-297034A
Patent number P3741283
Date of filing Sep 25, 2003
Date of publication of application Oct 21, 2004
Date of registration Nov 18, 2005
Priority data
  • P2003-063271 (Mar 10, 2003) JP
Inventor
  • (In Japanese)浅岡 康
  • (In Japanese)金子 忠昭
  • (In Japanese)佐野 直克
Applicant
  • (In Japanese)学校法人関西学院
Title THERMAL TREATMENT EQUIPMENT AND THERMAL TREATMENT METHOD USING THE SAME achieved
Abstract PROBLEM TO BE SOLVED: To provide thermal treatment equipment and a thermal treatment method using the thermal treatment equipment conformable to form a monocrystal SiC in the following generation, by which heating at 1,200°C to 2,300°C in a short time is possible, even under a rare gas atmosphere where inert gas is introduced after reaching a pressure of not more than 10-2 Pa or after previously reaching the pressure of not more than 10-2 Pa.
SOLUTION: The thermal treatment equipment comprises: a heating chamber 2 for heating an object to be treated 5 at 1,200°C to 2,300°C in a short time under the rare gas atmosphere where the inert gas is introduced after reaching the pressure of not more than 10-2 Pa or after previously reaching the pressure of not more than 10-2 Pa; a front chamber 4 which is linked with the heating chamber 2 and is provided with moving means 10 for moving the treated object 5 to the heating chamber 2; and a preliminary heating chamber 3 which is linked with the front chamber 4 and previously heats the treated object 5 at 800°C or more under the pressure of not more than 10-2 Pa.
Outline of related art and contending technology (In Japanese)


従来より、半導体製造工程において使用される熱処理装置には、被処理物の熱履歴を減らし、スリップの発生を防止するために、被処理物を高速で熱処理する熱処理装置や(例えば、特許文献1参照)、短時間で高真空とし、低温でエピタキシャル成長を行うことができる熱処理装置(例えば、特許文献2参照)等が報告されている。



これら、従来の半導体製造工程に使用されていた熱処理装置は、主にSiエピタキシャル成長に用いられていたものである。そのため、使用温度が、例えば、特許文献1に記載の熱処理装置は、高温部の温度が950℃であり、特許文献2に記載の熱処理装置においても、800~900℃となっている。



ところが、近年になり、耐熱性及び機械的強度に優れているだけでなく、放射線にも強く、さらに不純物の添加によって電子や正孔の価電子制御が容易である上、広い禁制帯幅を持つ(因みに、6H型のSiC単結晶で約3.0eV、4H型のSiC単結晶で3.3eV)ために、シリコン(以下、Siという。)やガリウムヒ素(以下、GaAsという。)などの既存の半導体材料では実現することができない高温、高周波、耐電圧・耐環境性を実現することが可能である単結晶炭化ケイ素(以下、SiCという。)が、次世代のパワーデバイス、高周波デバイス用半導体材料として注目され、かつ期待されている。また、六方晶SiCは、窒化ガリウム(以下、GaNという。)と格子定数が近く、GaNの基板として期待されている。



この種の単結晶SiCは、例えば、特許文献3に記載されているように、ルツボ内の低温側に種結晶を固定配置し、高温側に原料となるSiを含む粉末を配置してルツボを不活性雰囲気中で1450~2400℃の高温に加熱することによって、Siを含む粉末を昇華させて低温側の種結晶の表面上で再結晶させて単結晶の育成を行う昇華再結晶法(改良レーリー法)によって形成されているものがある。



また、例えば、特許文献4に記載されているように、SiC単結晶基板とSi原子及びC原子により構成された板材とを微小隙間を隔てて互いに平行に対峙させた状態で大気圧以下の不活性ガス雰囲気、且つ、SiC飽和蒸気雰囲気下でSiC単結晶基板側が板材よりも低温となるように温度傾斜を持たせて熱処理することにより、微小隙間内でSi原子及びC原子を昇華再結晶させてSiC単結晶基板上に単結晶を析出させるものもある。



また、例えば、特許文献5に記載されているように、液相エピタキシャル成長法によってSiC単結晶上に第1のエピタキシャル層を形成した後に、CVD法によって表面に第2のエピタキシャル層を形成して、マイクロパイプ欠陥を除去するものもある。



【特許文献1】
特開平8-70008号公報
【特許文献2】
特開平11-260738号公報
【特許文献3】
特開2001-158695号公報
【特許文献4】
特開平11-315000号公報
【特許文献5】
特表平10-509943号公報

Field of industrial application (In Japanese)


本発明は、熱処理対象物である被処理物を圧力10-2Pa以下好ましくは10-5Pa以下の真空、又は予め圧力10-2Pa以下好ましくは10-5Pa以下の真空に到達した後に不活性ガスを導入した希薄ガス雰囲気下において、短時間で1200℃~2,300℃に加熱することができる熱処理装置及びそれを用いた熱処理方法に関するものである。

Scope of claims (In Japanese)
【請求項1】
 
被処理物を圧力10-2Pa以下の真空において1200℃~2,300℃に加熱する加熱室と、
前記加熱室に連結され、前記加熱室に被処理物を移動するための移動手段が設けられている前室と、
前記前室に連結され、前記被処理物を10-2Pa以下の真空において予め800℃以上に加熱する予備加熱室と、を備えてなり、
記被処理物を収納した容器を覆うように、前記加熱室の内部に加熱ヒータが設けられており、その加熱ヒータの周囲に反射鏡が配置されており、
前記容器は上容器と下容器とを嵌合してなり、前記被処理物はこの容器に収納された状態で前記加熱ヒータにより加熱されることを特徴とする、熱処理装置。

【請求項2】
 
前記加熱室は、圧力10-5Pa以下の真空で前記被処理物を加熱するように構成されていることを特徴とする、請求項1に記載の熱処理装置。

【請求項3】
 
前記加熱室は、前記圧力10-2Pa以下の真空とすることに代えて、圧力10-2Pa以下の真空に到達した後に不活性ガスを導入した希薄ガス雰囲気下において前記被処理物を加熱するように構成されていることを特徴とする、請求項1に記載の熱処理装置。

【請求項4】
 
前記予備加熱室は、前記被処理物を圧力10-5Pa以下の真空において予め800℃以上に加熱するように構成されていることを特徴とする、請求項1から請求項3までの何れか一項に記載の熱処理装置。

【請求項5】
 
前記予備加熱室の加熱手段が、ランプ式加熱手段である請求項1から請求項4までの何れか一項に記載の熱処理装置。

【請求項6】
 
被処理物を1200℃~2,300℃に加熱する加熱室と、前記加熱室に連結され、前記加熱室に被処理物を移動するための移動手段が設けられている前室と、前記前室に連結され、前記被処理物を予め所定の温度に加熱する予備加熱室と、を備えてなる熱処理装置による熱処理方法であって、
前記被処理物を予め圧力10-2Pa以下の真空の予備加熱室で800℃以上に加熱した後、予め1200℃~2,300℃に加熱された圧力10-2Pa以下、又は予め圧力10-2Pa以下の真空に到達した後に不活性ガスを導入した希薄ガス雰囲気下の加熱室に移動することで、前記被処理物を1200℃~2,300℃に加熱するものであり、
前記被処理物を収納した容器を覆うように、前記加熱室の内部に加熱ヒータが設けられており、その加熱ヒータの周囲に反射鏡が配置されており、
前記容器は上容器と下容器とを嵌合してなり、前記被処理物はこの容器に収納された状態で前記加熱ヒータにより加熱されることを特徴とする、熱処理方法。
IPC(International Patent Classification)
F-term
Drawing

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JP2003333266thum.jpg
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