(57)【要約】  内部が壁体によって第一の空間と第二の空間とに分離されている真空容器からなり、第一の空間は、第一の排気手段によって真空排気されると共に、加熱処理される基板を収容し、第二の空間は、第二の排気手段によって真空排気されると共に、第一の空間に収容されている基板を加熱する加熱手段を備えている基板加熱処理装置において、第一の排気手段によって、第一の空間を真空排気する時間を短縮し、スループットの改善を図る。壁体は、第二の空間に面する壁体表面の一部にコーティングが施されていない非コーティング面を有し、他の壁体表面にコーティングが形成されている。
2008123111.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
基板を加熱処理する基板加熱処理装置であって、
表面を熱分解炭素でコーティングされた黒鉛からなる壁体によって、内部が、加熱処理される基板を収容する第一の空間と、前記第一の空間に収容されている前記基板を加熱する加熱手段が配置されている第二の空間と、に分離されている真空容器を、備え、
前記壁体は、前記第二の空間に面する壁体表面に黒鉛の露出部を有することを特徴とする基板加熱処理装置。
【請求項２】
前記加熱手段は電子放出源を有する電子衝撃加熱用の加熱手段であって、
前記黒鉛の露出部は、当該電子放出源から放出される電子が直線的に衝突することのない前記壁体の前記第二の空間に面する壁体表面に形成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】
前記壁体は、大径の円筒部材の先端側に、小径で先端側が頂板で閉鎖されている円筒部材が同軸状に接続されているものであり、
前記加熱手段は前記小径の円筒部材内に設置されており、前記大径の円筒部材と小径の円筒部材が同軸状に接続される部分に形成される階段状段部のうち、前記大径の円筒部材内部の前記第二の空間に面する部分に前記黒鉛の露出部が形成されていることを特徴とする請求項１又は２に記載の基板加熱処理装置。
【請求項４】
前記黒鉛の露出部は、前記壁体の前記第二の空間に面する部分に形成されている一又は複数の窪み部又は溝部からなることを特徴とする請求項１乃至３のいずれか一項に記載の基板加熱処理装置。
【請求項５】
基板を加熱処理する基板加熱処理装置であって、
表面を熱分解炭素でコーティングされた黒鉛からなる壁体によって、内部が、加熱処理される基板を収容する第一の空間と、前記第一の空間に収容されている前記基板を加熱する加熱手段が配置されている第二の空間と、に分離されている真空容器を、備え、
前記壁体は、前記第一の空間に面する壁体表面に黒鉛の露出部を有することを特徴とする基板加熱処理装置。
【請求項６】
前記加熱手段は電子放出源を有する電子衝撃加熱用の加熱手段であって、
前記黒鉛の露出部は、当該電子放出源から放出される電子が直線的に衝突することのない前記壁体の第二の空間に面する部分に対向する前記壁体の第一の空間に面する部分に形成されていることを特徴とする請求項５記載の基板加熱処理装置。
【請求項７】
前記コーティングは、熱分解炭素、シリコンカーバイド（ＳｉＣ）、炭化タンタル（ＴａＣ）、ＢＮＣの中のいずれかからなるコーティング、又は、ＧｆＧコーティングであることを特徴とする請求項１乃至６のいずれか一項に記載の基板加熱処理装置。
【請求項８】
請求項1乃至請求項７の何れか1項に記載の基板加熱処理装置を用いて、基板の加熱処理を行う基板加熱処理方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、表面を熱分解炭素でコーティングされた黒鉛からなる、真空雰囲気下で基板を加熱処理する基板加熱処理装置及びこの基板加熱処理装置を用いて基板を加熱処理する方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
基板加熱処理装置における真空容器内での加熱処理においては、真空容器の外部に設置したヒータで加熱する外部加熱方式と、真空容器の内部にヒータを設ける内部加熱方式とがある。【０００３】
このうち外部加熱方式では、真空容器の材質が金属製の場合、例えば、ステンレス製であると、熱伝導性が低く、真空容器の温度分布が大きくなりすぎてしまう。また、真空容器の材質が、アルミニュウムや銅であると、輻射率が小さく輻射伝熱ができなくなる。このため、外部加熱方式では、輻射率が高く、熱伝導も良好な黒鉛で真空容器を製造することにより、温度分布が均等で、昇温、降温特性も良好なものにすることができる。【０００４】
内部加熱方式においては、加熱処理される基板を収容している空間と、加熱手段を収容している空間とを壁体によって分離している技術が提案されている（例えば、特許文献１参照。）。これは、例えば、図７に示すような真空容器からなる基板加熱処理装置１００である。【０００５】
この基板加熱処理装置１００では、真空容器が壁体１０１によって第一の空間１０２と第二の空間１０３とに分離されている。第一の空間１０２は、第一の排気手段（不図示）によって矢印１０４のように真空排気される。また、加熱処理される基板１０５が不図示の基板搬送手段によって搬入、搬出され、図７に示すように収容される。第二の空間１０３は、第二の排気手段（不図示）によって矢印１０６のように真空排気されると共に、第一の空間１０２に収容されている基板１０５を加熱する加熱手段１０７を備えている。【０００６】
この内部加熱方式の基板加熱処理装置１００でも、壁体１０１を黒鉛製にすることによって、温度分布を均等にし、昇温、降温特性を良好にすることができる。【０００７】
しかし、黒鉛は多孔質であり、その細孔にガスを吸蔵してしまう。そこで、前記のように、加熱処理される基板１０５を収容する第一の空間１０２と、加熱手段１０７が配備される第二の空間１０３とを分離する壁体１０１を黒鉛で製造すると、真空雰囲気下で加熱処理された基板１０５を真空容器の外に取り出すべく真空容器の第一の空間１０２内を大気圧状態にしたときに、細孔を介して壁体１０１を構成する黒鉛の内部にガスが吸蔵される。【０００８】
このため、真空容器の第一の空間１０２内における次回の真空雰囲気下での基板１０５に対する加熱処理のために真空容器の第一の空間１０２、第二の空間１０３を真空排気しても、黒鉛の内部に吸蔵されているガスが第一の空間１０２、第二の空間１０３に放出され続ける。これにより、真空容器の第一の空間１０２、第二の空間１０３内を基板加熱処理を行なうために要求される真空度に達するまで真空排気するのに長時間を要することになる。【０００９】
そこで、多孔質であり、その細孔を介して内部にガスを吸蔵する黒鉛の前述した欠点を解消するため、黒鉛の表面に熱分解炭素（Pyrolytic Carbon、あるいは、Pyrolytic Graphite）をコーティングして、細孔を塞ぎ、ガス分子の吸蔵を抑える技術が提案されている（例えば、特許文献２参照。）。【００１０】
この熱分解炭素は、高純度で緻密な膜を作るため、細孔を塞ぎ、ガス透過を防止する。さらに熱分解炭素は機械的強度も高く容器の保護膜としての役割をも兼ねるとされている。
【特許文献１】国際公開公報ＷＯ２００６／０４３５３０
【特許文献２】特開２００４−３５１２８５号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１１】
上記特許文献２に記載の技術は、黒鉛を用いて形成された外部加熱方式による真空容器の内面などに、化学的気相成長法、等によって熱分解炭素をコーティングするものである。ガス透過率が小さいという熱分解炭素の性質を利用して黒鉛製真空容器の壁へのガス吸蔵とガス透過とを抑える、とされている。【００１２】
しかし、約２０００度（℃）の高温下で使用される加熱処理装置においては、その使用延べ時間が長くなると、昇降温の繰り返しによりコーティングの表面に微視的な亀裂が生じて、コーティングが部分的に劣化する場合がある。【００１３】
このように、黒鉛を熱分解炭素でコーティングした真空容器からなる加熱処理装置であっても、昇降温の繰り返しにより、コーティングの表面に生じた微視的な亀裂を介して、コーティングが徐々に劣化する可能性が生じる。【００１４】
この発明は、黒鉛を熱分解炭素でコーティングした真空容器からなる加熱処理装置における前述した問題点を解決することを目的にしている。すなわち、基板加熱処理装置の真空容器を形成する黒鉛のコーティング表面の、特に熱勾配の大きい箇所で形成される微視的な亀裂を抑え、コーティングの劣化を防止して壁体の構造的な安定を図ることを可能にする基板加熱処理技術の提供を目的とする。【００１５】
より具体的には、内部が壁体によって第一の空間と第二の空間とに分離されている真空容器からなり、第一の空間は、第一の排気手段によって真空排気されると共に、加熱処理される基板を収容するものであり、第二の空間は、第二の排気手段によって真空排気されると共に、第一の空間に収容されている基板を加熱する加熱手段を備えている基板加熱処理装置及び基板加熱処理装置を用いて基板を加熱処理する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】
【００１６】
上記の目的を達成するべく、本発明にかかる基板加熱処理装置は、
表面を熱分解炭素でコーティングされた黒鉛からなる壁体によって、内部が、加熱処理される基板を収容する第一の空間と、前記第一の空間に収容されている前記基板を加熱する加熱手段が配置されている第二の空間と、に分離されている真空容器を、備え、
前記壁体は、前記第二の空間に面する壁体表面に黒鉛の露出部を有することを特徴とする。【００１７】
あるいは、上記の目的を達成するべく、本発明にかかる基板加熱処理装置は、
表面を熱分解炭素でコーティングされた黒鉛からなる壁体によって、内部が、加熱処理される基板を収容する第一の空間と、前記第一の空間に収容されている前記基板を加熱する加熱手段が配置されている第二の空間と、に分離されている真空容器を、備え、
前記壁体は、前記第一の空間に面する壁体表面に黒鉛の露出部を有することを特徴とする。【００１８】
この発明によれば、基板加熱処理装置の真空容器に形成される微視的な亀裂を抑え、コーティングの劣化を防止し壁体の構造的な安定の改善を図ることが可能な基板加熱処理装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１９】
添付図面は明細書に含まれ、その一部を構成し、本発明の実施の形態を示し、その記述と共に本発明の原理を説明するために用いられる。
【図１】本発明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２】図１図示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３】図２図示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４】本発明の基板加熱処理装置の他の一例の概略構造を説明する断面図である。
【図５】図４図示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６】図５図示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７】従来の基板加熱処理装置の概略構造を説明する断面図である。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２０】
以下、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、本発明の技術的範囲は、特許請求の範囲によって確定されるのであって、以下の個別の実施形態によって限定されるわけではない。【００２１】
（第１実施形態）
本発明の基板加熱処理装置では、真空容器の内部を、加熱処理される基板を収容する第一の空間と、基板を加熱するための加熱手段を収容する第二の空間と、に分離する壁体が、第二の空間に面する壁体表面にコーティングが施されていない黒鉛の露出部を有することを特徴とするものである。【００２２】
また、前記のコーティングは、熱分解炭素（Pyrolytic Carbon、あるいは、Pyrolytic Graphite）によるものとすることができる。なお、低い蒸気圧の高融点化合物であるシリコンカーバイド（ＳｉＣ）、炭化タンタル（ＴａＣ）などを採用することもできる。あるいは、ＢＮＣ（アモルファスB-N-Cスパッタ膜）を用いることもできる。【００２３】
更に、ＧｆＧコーティングを採用することもできる。ＧｆＧコーティングは、黒鉛を高純度処理し、ポーラス状になったところに樹脂を含浸させ、２０００℃以上で焼きだして不純物を飛ばす処理を行なって形成するコーティングである。数百μｍの深さまでコーティングでき、体積密度を通常の１．８７から２．２１にまで高めることができるものである。【００２４】
これらによるコーティングは、加熱手段として、電子放出源を有する電子衝撃加熱用の加熱手段やレーザー加熱手段、ランプ加熱手段、ＲＦ誘導加熱手段のいずれか、あるいは、これらの中の任意のものの組み合わせが採用された場合であっても、加熱によって昇華、分解、蒸発し難いので有利である。【００２５】
真空容器の内部は、壁体によって第一の空間と第二の空間とに分離されている。第一の空間は、第一の排気手段によって真空排気されると共に、加熱処理される基板を収容する。第二の空間は、第二の排気手段によって真空排気されると共に、第一の空間に収容されている基板を加熱する加熱手段を備えている。【００２６】
内部加熱方式の基板加熱処理装置では、輻射率が高く、熱伝導も良好な黒鉛で前記の壁体を形成すると共に、黒鉛へのガス吸蔵を抑えるために黒鉛をコーティング材料にてコーティングする。【００２７】
しかるに、２０００℃程度の高温下での使用を重ねるにつれて熱勾配によりコーティングの表面に微視的な亀裂が生じることがある。【００２８】
本発明においては、前述したように、壁体の表面は、第二の空間に面する壁体表面に黒鉛の露出部を形成してコーティングに内在する応力を緩和し、かかる問題を克服したのである。【００２９】
前述した本発明の基板加熱処理装置において、加熱手段としては、電子放出源を有する電子衝撃加熱用の加熱手段やレーザー加熱手段、ランプ加熱手段、ＲＦ誘導加熱手段のいずれか、あるいは、これらの中の任意のものを組み合わせたものなどを採用することができる。【００３０】
いずれの加熱手段を採用する場合であっても、加熱手段による加熱の影響が直接的、あるいは積極的に作用する領域には黒鉛の露出部を形成しておかないことが望ましい。加熱手段による加熱の影響が直接的、あるいは積極的に作用する領域に非コーティング面が形成されていると、熱の影響によって、加熱容器の内部の空間へ、加熱容器を形成している成分が放出されるおそれがあるので望ましくない。【００３１】
例えば、加熱手段として電子放出源を有する電子衝撃加熱用の加熱手段が採用されている場合、黒鉛の露出部は、電子放出源から放出される電子が直線的に衝突することのない壁体の第二の空間に面する表面に形成されている形態にすることができる。【００３２】
第二の空間に配置されている加熱手段を、電子放出源を有する電子衝撃加熱用の加熱手段にすると、電子放出源から放出された電子が壁体の第二の空間に面する表面に衝突することにより壁体が加熱され、これによって第一の空間に配置されている基板に対する加熱処理が行われる。【００３３】
そこで、黒鉛の露出部が、電子放出源から放出される電子が直線的に衝突する位置に形成されていると、電子が壁体を構成する黒鉛に直接衝突することになるので好ましくない。【００３４】
本発明においては、加熱手段が電子放出源を有する電子衝撃加熱用の加熱手段である場合に、前述した黒鉛の露出部は、電子放出源から放出される電子が直線的に衝突することのない壁体の第二の空間に面する表面に形成されている形態にしたものである。【００３５】
このような位置は、例えば、壁体が、大径の円筒部材の先端側に、小径で先端側が頂板で閉鎖されている円筒部材が同軸状に接続されているものであり、加熱手段が小径の円筒部材内に設置されている形態のときに、大径の円筒部材と小径の円筒部材が同軸状に接続される部分に形成される階段状段部の、大径の円筒部材が存在する側の面にすることができる。【００３６】
また、黒鉛の露出部を、壁体の第二の空間の空間に面する部分に形成されている一又は複数の窪み部又は溝部から構成することもできる。このようにしても、電子放出源を有する電子衝撃加熱用の加熱手段の電子放出源から放出される電子が、黒鉛の露出部に直線的に衝突することはなくなる。【００３７】
特に、黒鉛の露出部を前記壁体の前記第二の空間の空間に面する部分に形成されている一又は複数の窪み部又は溝部から構成すると、壁体の第二の空間に面する表面に占める黒鉛の露出部が形成される領域を大きくしなくても、黒鉛の露出部の面積を大きくできるので有利である。【００３８】
本発明の他の実施形態においては、内部が壁体によって第一の空間と第二の空間とに分離されている真空容器からなり、第一の空間は、第一の排気手段によって真空排気されると共に、加熱処理される基板を収容し、第二の空間は、第二の排気手段によって真空排気されると共に、第一の空間に収容されている基板を加熱する加熱手段を備えている基板加熱処理装置において、壁体の表面は、前記第一の空間に面する壁体表面に黒鉛の露出部が形成されているものとすることができる。【００３９】
すなわち、第二の排気手段によって真空排気されている、好ましくは、常時、真空排気されている加熱容器の第二の空間に面する壁体表面には黒鉛の露出部を存在させず、第一の空間に面する壁体表面に黒鉛の露出部が形成されているようにするものである。【００４０】
前述したように、本発明の基板加熱処理装置において、加熱手段としては、電子放出源を有する電子衝撃加熱用の加熱手段やレーザー加熱手段、ランプ加熱手段、ＲＦ誘導加熱手段のいずれか、あるいは、これらの中の任意のものを組み合わせたものなどを採用することができる。【００４１】
いずれの加熱手段を採用する場合であっても、壁体の第二の空間に面する表面において、加熱手段による加熱の影響が直接的、あるいは積極的に作用する部分に対向する位置における壁体の第一の空間に面する表面には非コーティング面を形成しておかないことが望ましい。【００４２】
壁体の第二の空間に面する表面において、加熱手段による加熱の影響が直接的、あるいは積極的に作用する部分に対向する位置における壁体の第一の空間に面する表面に非コーティング面が領域に形成されていると、加熱の影響によって、第一の空間へ、壁体を形成している成分が積極的に放出されるので望ましくない。【００４３】
例えば、加熱手段として電子放出源を有する電子衝撃加熱用の加熱手段が採用されている場合、非コーティング面は、電子放出源から放出される電子が直線的に衝突することのない壁体の第二の空間に面する部分に対向する壁体の第一の空間に面する部分に形成されている形態にすることができる。【００４４】
以上説明した本発明の基板加熱処理装置において、黒鉛の露出部は、壁体の第二の空間に面する表面、第一の空間に面する表面にコーティングを形成した後、切削などによってコーティング面を剥がすことにより形成することができる。【００４５】
例えば、壁体の第二の空間に面する表面、第一の空間に面する表面に、化学蒸着法によってコーティングを形成した後、非コーティング面を形成する部分のコーティングをヤスリで削り取る、あるいは形成されたコーティングの表面に溝や孔を掘る、等々して非コーティング面を形成することができる。【００４６】
また、壁体の第二の空間に面する表面、第一の空間に面する表面に、化学蒸着法によってコーティングを形成する際に、黒鉛の露出部を形成する部分に所定の治具（例えば、台）を当接させておき、蒸着処理の間、治具が当接されていた壁体の第二の空間に面する表面、第一の空間に面する表面に黒鉛の露出部を形成することもできる。尚、黒鉛の露出部の形成には、治具に限定されず、例えば、化学蒸着法によってコーティングを形成する際に、壁体の表面を局所的に覆う部材を利用することも可能である。壁体の表面を局所的に覆う部材の配置や数を変更することにより、壁体の表面の所望の位置に所望の数の黒鉛の露出部を形成することが可能である。【００４７】
さらに、本発明によれば基板加熱処理装置を用いた処理方法が提供される。【００４８】
図１は、本発明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。【００４９】
内部加熱方式の基板加熱処理装置１ａは、内部が壁体４１によって第一の空間４２と第二の空間４３とに分離されている真空容器４０からなる。【００５０】
第一の空間４２は、第一の排気手段（不図示）によって矢印４７のように真空排気される。また、加熱処理される基板７が不図示の基板搬送手段によって搬入、搬出され、図１図示のように収容される。第二の空間４３は、第二の排気手段（不図示）によって矢印４８のように真空排気されると共に、第一の空間４２に収容されている基板７を加熱する加熱手段４４を備えている。【００５１】
壁体４１は、輻射率が高く、熱伝導も良好な黒鉛で作られている。【００５２】
加熱処理される基板７が置かれる第一の空間４２に面する壁体４１の表面にはコーティング４５ａが形成されている。【００５３】
加熱手段４４が配備されている第二の空間４３に面する壁体４１の表面にもコーティング４５ｂ、４５ｃが形成されているが、この第二の空間４３に面する壁体４１の表面の一部には、コーティングが施されていない黒鉛の露出部４６が形成されている。【００５４】
コーティング４５ａ、４５ｂ、４５ｃは、多孔質の黒鉛からなる壁体４１内にガスが吸蔵されることを防止する目的で形成されるものである。また、加熱手段４４が電子放出源を有する電子衝撃加熱用の加熱手段である場合、電子衝撃を緩和する役割も果たしている。【００５５】
図示の実施形態では、コーティング４５ａ、４５ｂ、４５ｃは、熱分解炭素によるものとしている。【００５６】
真空容器４０は、例えば、周囲に水冷装置（図示せず）を備えたアルミニュウムやステンレス等の容器から構成することができる。【００５７】
加熱処理の対象となる基板７の加熱処理は、不図示の第一の排気手段により、矢印４７に示すように、第一の空間４２を真空排気して行なわれる。【００５８】
加熱手段４４が配備されている第二の空間４３は、不図示の第二の排気手段により、矢印４８に示すように真空排気されている。なお、第二の空間４３は、不図示の第二の排気手段により、常に、真空排気されている状態にしておくことが望ましい。【００５９】
第一の空間４２は、基板７が搬入、搬出される際、大気圧下に置かれる。基板加熱処理装置１ａが長期間にわたって繰り返し使用されていると、加熱手段４４が配置されている第二の空間４３に面している表面におけるコーティングに微視的な亀裂が生じることがある。【００６０】
本発明の基板加熱処理装置１ａにおいては、前記のように、黒鉛の露出部４６が形成されていることにより、コーティング４５ｂまたはコーティング４５ｃの膜内に内在していた応力が緩和され、コーティングの劣化に繋がる微視的な亀裂の発生を防止することができる。【００６１】
黒鉛の露出部４６は少なくとも１ｃｍ２以上の面積に形成することが望ましい。【００６２】
壁体４１の表面に熱分解炭素などによるコーティング４５ａ、４５ｂ、４５ｃを形成する場合、ピン形状の治具で壁体４１を支えて、化学的気相成長法、等により行なう。そこで、ピンの先端の面積程度の大きさの黒鉛の露出部は従来も壁体４１の第二の空間４３に面する表面に形成されることがあった。【００６３】
そこで、黒鉛の露出部４６を形成する面積は、従来のピンの先端の面積程度の大きさ（０．２５ｃｍ２程度）よりは十分に大きい、１ｃｍ２以上であることが望ましい。【００６４】
本発明の基板加熱処理装置１ａによれば、黒鉛の露出部４６を形成することにより、コーティングに内在する応力を緩和するため微視的な亀裂の発生を防止することができコーティングの劣化を防止することが可能になる。【００６５】
（第２実施形態）
図２図示の基板加熱処理装置１ｂは、図１図示の基板加熱処理装置１ａにおける壁体４１によって加熱容器３が形成されているものである。【００６６】
図２図示の基板加熱処理装置１ｂは、真空容器２と、真空容器２の内側に配備されている加熱容器３とからなる。加熱容器３を構成する壁体４によって、真空容器２の内部空間が、第一の空間５と第二の空間６とに区画されている。【００６７】
加熱処理される基板７は不図示の搬入・搬出手段によって、第一の空間５に配置される。この基板７を加熱する加熱手段８が第二の空間６に配備されている。【００６８】
図示していないが、基板加熱処理装置１ｂには、第一の空間５を矢印１２に示すように真空排気する第一の排気手段と、第二の空間６を矢印１３に示すように真空排気する第二の排気手段とが配備されている。【００６９】
加熱容器３を構成する壁体４は、第１実施形態の壁体４１と同じく、輻射率が高く、熱伝導も良好な黒鉛７で作られている。【００７０】
壁体４の外側面、つまり、壁体４の第一の空間５に面する表面にはコーティング９、壁体４の内側面、つまり、壁体４の第二の空間６に面する表面にはコーティング１０が形成されている。【００７１】
図２に示す基板加熱処理装置１ｂの構成では、コーティング９、１０は、熱分解炭素によるものとしている。【００７２】
この基板加熱処理装置１ｂは、例えば、次世代の半導体パワーデバイス材料として注目されている炭化珪素（ＳｉＣ）の高温熱処理、すなわちＳｉＣ活性化アニール処理装置（ＥＢＡＳ装置）として使用するものである。このＥＢＡＳ装置においては、ＳｉＣ基板に窒素イオン等を注入し、２０００℃近くの高温処理が行なわれる。【００７３】
真空容器２は、例えば、周囲に水冷装置（図示せず）を備えたアルミニュウムやステンレス等の容器から構成することができる。【００７４】
加熱処理の対象となる基板７の加熱処理は、不図示の第一の排気手段により、矢印１２に示すように、第一の空間５を真空排気して行なわれる。【００７５】
加熱手段８が配備されている第二の空間６は、不図示の第二の排気手段により、矢印１３に示すように真空排気されている。なお、第二の空間６は、不図示の第二の排気手段により、常に、真空排気されている状態にしておくことが望ましい。【００７６】
図２図示の実施形態では、加熱容器３を形成している壁体４は、大径の円筒部材３ａの先端側に、小径で先端側が頂板で閉鎖されている円筒部材３ｂが同軸状に接続されている構造になっている。そして、加熱手段８が小径の円筒部材３ｂ内に設置されている。【００７７】
大径の円筒部材３ａと小径の円筒部材３ｂが同軸状に接続される部分に形成される階段状段部の、大径の円筒部材３ａが存在する側の面は、コーティング１０が形成されていない黒鉛の露出部１１となっている。【００７８】
こうして、図２図示の実施形態においても、図１図示の実施形態と同じく、加熱処理される基板７が置かれる第一の空間５に面する壁体４の表面にはコーティング９が形成され、加熱手段８が配備されている第二の空間６に面する壁体４の表面にもコーティング１０が形成されているが、この第二の空間６に面する壁体４の表面の一部に、コーティングが施されていない黒鉛の露出部１１が形成されている。【００７９】
第一の空間５に基板７が搬出、搬入される際、第一の空間５は大気圧下に置かれる。【００８０】
基板加熱処理装置１ｂが長期間にわたって繰り返し使用されていると、加熱容器３の外側面におけるコーティング１０に熱勾配の大きい箇所から微視的な亀裂が生じることがある。【００８１】
本発明の基板加熱処理装置１ｂによれば、黒鉛の露出部１１を形成することにより、コーティングに内在する応力を緩和するため微視的な亀裂の発生を防止することができコーティングの劣化を防止することが可能になる。【００８２】
ここで、図２図示の実施形態の基板加熱処理装置１ｂによる基板７に対する加熱処理の処理方法の一例を概説する。【００８３】
第一の空間５を大気圧状態にして加熱対象である基板７を搬入し、加熱容器３を構成する小径の円筒部材３ｂの頂板上におく（基板搬入工程）。【００８４】
なお、この工程の間も、加熱容器３の内部の第二の空間６は、不図示の第二の排気手段により、矢印１３で示すように、真空排気されている（第２の空間の真空排気工程）。【００８５】
次いで、不図示の第一の排気手段により、矢印１２に示すように、第一の空間５を、基板加熱処理を行なうために要求される真空度に達するまで真空排気する（第１の空間の真空排気工程）。【００８６】
こうして、第一の空間５が所定の真空度に達した後に、第一の空間５内に不図示のイオン注入手段によって窒素イオン等を注入し（イオン注入工程）、また、加熱容器３の内部の第二の空間６に配備されている加熱手段８に高電圧を印加し（高電圧印加工程）、電子放出源８ａから熱電子を発生させ、加熱容器３の内側面を電子衝撃加熱して２０００℃程度の高温で基板７を加熱処理する（加熱工程）。【００８７】
基板７の加熱処理が完了した後、加熱処理後の基板７を第一の空間５から搬出し（基板搬出工程）、新たに加熱処理を受ける基板７を搬入するために、第一の空間５は再度開放され、大気圧の状態におかれる。【００８８】
この基板７を交換する工程の間も、加熱容器３の内部の第二の空間６は、不図示の第二の排気手段により、矢印１３で示すように、真空排気されている。【００８９】
前記のように、基板加熱処理は２０００℃程度の高温で行なわれ、また、基板７を交換する際に第一の空間５が開放されて大気圧状態に置かれ、その後、基板加熱処理を行なうために要求される真空度に達するまで真空排気する工程が何度も繰り返される。【００９０】
図２図示の実施形態では、大径の円筒部材３ａと小径の円筒部材３ｂとが同軸状に接続されることで階段状段部（段差部分）が形成される。大径の円筒部材３ａ内部の第二の空間に面する段差部分全面に渡って黒鉛の露出部１１が形成されている。【００９１】
黒鉛の露出部１１は前述した第１実施形態の場合と同じく少なくとも１ｃｍ２以上の面積に形成することが望ましい。【００９２】
図２図示の実施形態では、大径の円筒部材３ａ内部の第二の空間に面する段差部分に黒鉛の露出部１１が形成されているが、黒鉛の露出部１１が形成される位置は図示に例示した位置に限られない。【００９３】
ただし、加熱手段８として電子放出源８ａを有する電子衝撃加熱用の加熱手段が採用される場合、電子放出源８ａから放出される電子が黒鉛の露出部１１に直線的に衝突して、コーティングが施されていない黒鉛製の壁体４に衝突することは望ましくない。そこで、加熱手段８として電子放出源８ａを有する電子衝撃加熱用の加熱手段が採用される場合、電子放出源８ａから放出される電子が直線的に衝突するおそれのない位置に黒鉛の露出部１１を形成することが望ましい。【００９４】
図２図示の実施形態においては、加熱容器３が、大径の円筒部材３ａに、小径の円筒部材３ｂが同軸状に接続されている構造になっていて、加熱手段８が小径の円筒部材３ｂ内に設置されている。かかる形態の加熱容器はＥＢＡＳ装置に好適なものである。この場合、黒鉛の露出部１１は、大径の円筒部材３ａ内部の第二の空間に面する段差部分に形成されており、加熱手段８が小径の円筒部材３ｂ内に設置されているので、電子放出源８ａから放出される電子が黒鉛の露出部１１に直線的に衝突することはない。【００９５】
また、図２図示のようにＥＢＡＳ装置に好適な加熱容器の形態の場合、加熱容器３を構成する黒鉛製の壁体４のコーティング９、１０は、所定の治具（例えば、台）で加熱容器３を支えておきながら、化学蒸着法によって形成するのが一般的である。黒鉛の露出部１１を図２図示のような階段状段部部分に形成する場合には、この部分を治具で支えておいて、階段状段部部分（段差部分）の表面を覆い、この状態で大径の円筒部材３ａの内部にコーティング１０を形成すればよい。その際、治具が階段状段部部分に接触する面積を調整することによって、所望の面積の黒鉛の露出部１１を簡単に形成することができるので有利である。【００９６】
なお、加熱手段８として電子放出源８ａが採用されている場合であっても、電子放出源８ａから放出される電子が直線的に衝突するおそれのない位置に黒鉛の露出部１１を形成すれば、コーティングが施されていない黒鉛製の壁体４に電子が衝突することを防止できるので、これが達成される位置であれば、必ずしも、図２図示のような階段状段部（段差部分）に黒鉛の露出部１１を形成しなければならない、というものではない。【００９７】
また、図１に示した第１実施形態にかかる基板加熱処置装置１ａにおける壁体４１の形状・構造、図２に示した第２実施形態にかかる基板加熱処置装置１ｂにおける壁体４からなる加熱容器３の形状・構造を考慮し、壁体４１、壁体４においてガスが吸蔵される可能性の大きい部位における第二の空間６に面する壁体４１、壁体４の表面に黒鉛の露出部４６、１１を形成するようにすることもできる。【００９８】
（第３実施形態）
図３は本発明の第３実施形態にかかる基板加熱処置装置１ｃの構成を例示する図であり、図２図示の基板加熱処置装置１ｂの他の実施形態を説明するものである。【００９９】
図２に図示し、第２実施形態で説明したものと同一の構成部材には図２と同一の参照符号をつけ、その説明を省略する。【０１００】
図３図示の基板加熱処置装置１ｃが図２図示の基板加熱処置装置１ｂと相違している点は、加熱容器３０が同一径の円筒により形成されている点と、加熱容器３０を構成する黒鉛製の壁体４の内面側に溝部１４を設け、この溝部１４を黒鉛の露出部とした点である。【０１０１】
図２図示の基板加熱処置装置１の場合と同じく、加熱容器１１を構成する黒鉛製の壁体４の内外には熱分解炭素等のコーティング材によるコーティング９、１０が形成されており、加熱容器３０内の上部には加熱手段８としての電子放出源８ａが設置されている。【０１０２】
図３図示の第３実施形態では、溝部１４は、加熱容器３０を構成する黒鉛製の壁体４の厚み方向に切り欠いて形成されている。溝部１４は、例えば、円筒状の壁体４の内周壁に、幅５ｍｍ、深さ１ｍｍ程度の大きさで形成することができる。図３では、溝部１４を上下方向に所定の間隔を空けて、複数本（５本）設けているが、真空排気速度、等を考慮して１又は複数の溝部１４を設けることとすればよい。【０１０３】
また、図示していないが、溝部１４に替えて、例えば、直径５ｍｍ、深さ１ｍｍ程度の穴、等の窪み部を、真空排気速度、等を考慮して１又は複数個、円筒状の壁体４の内周壁に設けるようにしてもよい。【０１０４】
なお、図３図示の実施形態では、加熱容器３０を構成する黒鉛製の壁体４の内周壁に形成されている溝部あるいは窪み部を黒鉛の露出部としているので、加熱手段８として電子放出源８ａが採用されている場合であっても、電子放出源８ａから放出される電子が直線的に黒鉛の露出部に衝突するおそれはない。【０１０５】
また、図３図示の実施形態のように加熱容器３０を構成する黒鉛製の壁体４の内周壁に形成されている一又は複数の窪み部又は溝部１４を黒鉛の露出部にすると、加熱容器３０の内側面に占める黒鉛の露出部が形成されている領域を大きくしなくても、黒鉛の露出部の面積を大きくすることができる。【０１０６】
（第４実施形態）
図４は本発明の第４実施形態にかかる基板加熱処置装置１ｄの構成を例示する図であり、図１を用いて説明した第１実施形態の基板加熱処置装置１ａの他の実施形態を示すものである。【０１０７】
図１に図示し、第１実施形態で説明したものと同一の構成部材には図１と同一の参照符号をつけ、その説明を省略する。【０１０８】
図１図示の基板加熱処置装置１ａにおいては、加熱処理される基板７が置かれる第一の空間４２に面する壁体４１の表面には全面にわたってコーティング４５ａが形成されていた。そして、加熱手段４４が配備されている第二の空間４３に面する壁体４１の表面は、コーティング４５ｂ、４５ｃが形成されており、この第二の空間４２に面する壁体４１の表面の一部に、コーティングが施されていない黒鉛の露出部４６が形成されていた。【０１０９】
図４図示の基板加熱処置装置１ｄには、加熱手段４４が配備されている第二の空間４３に面する壁体４１の表面には全面にわたってコーティング４５ｂが形成されている。また、加熱処理される基板７が置かれる第一の空間４２に面する壁体４１の表面にはコーティング４５ａ、４５ｄが形成されており、この第一の空間４２に面する壁体４１の表面の一部に、コーティングが施されていない黒鉛の露出部４６が形成されている。【０１１０】
これにより、応力の緩和を行うことができるため微視的な亀裂が生じることがなく、コーティングの劣化を維持し壁体の構造的な安定を計ることができる。【０１１１】
（第５実施形態）
図５は本発明の第５実施形態にかかる基板加熱処置装置１ｅの構成を例示する図であり、加熱容器３の壁面４には、図４図示の基板加熱処理装置１ｄにおける壁体４１のように基板７が保持されている第１の空間側に黒鉛の露出部１１が形成されている。図５図示の基板加熱処置装置１ｅの構成は、図２を用いて説明した第２実施形態にかかる基板加熱処置装置１ｂに対応するものである。【０１１２】
図２に図示し、第２実施形態で説明したものと同一の構成部材には図２と同一の参照符号をつけ、その説明を省略する。【０１１３】
図５図示の基板加熱処置装置１ｅが、図２図示の基板加熱処置装置１ｂと相違している点は、加熱容器３を形成する大径の円筒部材３ａの内周側、小径の円筒部材３ｂの内周側全面にわたってコーティング１０が形成されており、大径の円筒部材３ａの外周側に黒鉛の露出部１１が形成されている点である。【０１１４】
黒鉛の露出部１１が形成されている大径の円筒部材３ａの外周面は、電子放出源８ａから放出される電子が直線的に衝突することのない大径の円筒部材３ａの内側面に対向する大径の円筒部材３ａの外側面になっている。【０１１５】
図５図示の基板加熱処置装置１ｅにおいては、第一の空間５は、加熱処理される基板７が搬入、搬出される際に、不図示の第一の排気手段によって粗排気される。この粗排気によって大量の排気が行なわれる。【０１１６】
なお、図６図示のように、加熱容器３０を同一径の円筒により形成することもできる。  以上、本発明の好ましい実施形態を添付図面の参照により説明したが、本発明はかかる実施形態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な形態に変更可能である。【０１１７】
本発明は上記実施形態に制限されるものではなく、本発明の精神及び範囲から離脱することなく、様々な変更及び変形が可能である。従って、本発明の範囲を公にするために、以下の請求項を添付する。【０１１８】
本願は、２００７年３月２０日提出の日本国特許出願特願２００７−０７２９６０を基礎として優先権を主張するものであり、その記載内容の全てを、ここに援用する。
【図１】
2008123111.tif 000003
【図２】
2008123111.tif 000004
【図３】
2008123111.tif 000005
【図４】
2008123111.tif 000006
【図５】
2008123111.tif 000007
【図６】
2008123111.tif 000008
【図７】
2008123111.tif 000009
【手続補正書】
【提出日】平成20年10月3日(2008.10.3)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
基板を加熱処理する基板加熱処理装置であって、
炭素原子を含む被覆材料で表面をコーティングされた黒鉛からなる壁体によって、内部が、加熱処理される基板を収容する第一の空間と、前記第一の空間に収容されている前記基板を加熱する加熱手段が配置されている第二の空間と、に分離されている真空容器を、備え、
前記第二の空間に面する前記壁体は、当該壁体の表面に前記コーティングか形成されている部分と、当該壁体の表面に前記コーティングが形成されていない黒鉛の露出部と、を有することを特徴とする基板加熱処理装置。
【請求項２】
前記加熱手段は電子放出源を有する電子衝撃加熱用の加熱手段であって、
前記黒鉛の露出部は、当該電子放出源から放出される電子が直線的に衝突することのない前記壁体の前記第二の空間に面する壁体表面に形成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】
前記壁体は、大径の円筒部材の先端側に、小径で先端側が頂板で閉鎖されている円筒部材が同軸状に接続されているものであり、
前記加熱手段は前記小径の円筒部材内に設置されており、前記大径の円筒部材と小径の円筒部材が同軸状に接続される部分に形成される階段状段部のうち、前記大径の円筒部材内部の前記第二の空間に面する部分に前記黒鉛の露出部が形成されていることを特徴とする請求項１又は２に記載の基板加熱処理装置。
【請求項４】
前記黒鉛の露出部は、前記壁体の前記第二の空間に面する部分に形成されている一又は複数の窪み部又は溝部からなることを特徴とする請求項１乃至３のいずれか一項に記載の基板加熱処理装置。
【請求項５】
基板を加熱処理する基板加熱処理装置であって、
炭素原子を含む被覆材料で表面をコーティングされた黒鉛からなる壁体によって、内部が、加熱処理される基板を収容する第一の空間と、前記第一の空間に収容されている前記基板を加熱する加熱手段が配置されている第二の空間と、に分離されている真空容器を、備え、
前記第一の空間に面する前記壁体は、当該壁体の表面に黒鉛の露出部を有することを特徴とする基板加熱処理装置。
【請求項６】
前記加熱手段は電子放出源を有する電子衝撃加熱用の加熱手段であって、
前記黒鉛の露出部は、当該電子放出源から放出される電子が直線的に衝突することのない前記壁体の第二の空間に面する部分に対向する前記壁体の第一の空間に面する部分に形成されていることを特徴とする請求項５記載の基板加熱処理装置。
【請求項７】
炭素原子を含む被覆材料による前記コーティングは、熱分解炭素、シリコンカーバイド（ＳｉＣ）、炭化タンタル（ＴａＣ）、ＢＮＣの中のいずれかからなるコーティング、又は、ＧｆＧコーティングであることを特徴とする請求項１乃至６のいずれか一項に記載の基板加熱処理装置。
【請求項８】
請求項１乃至請求項７の何れか１項に記載の基板加熱処理装置を用いて、基板の加熱処理を行う基板加熱処理方法。
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００３
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０００３】
［００１２］
しかし、約２０００度（℃）の高温下で使用される加熱処理装置においては、その使用延べ時間が長くなると、昇降温の繰り返しによりコーティングの表面に微視的な亀裂が生じて、コーティングが部分的に劣化する場合がある。
［００１３］
このように、黒鉛を熱分解炭素でコーティングした真空容器からなる加熱処理装置であっても、昇降温の繰り返しにより、コーティングの表面に生じた微視的な亀裂を介して、コーティングが徐々に劣化する可能性が生じる。
［００１４］
この発明は、黒鉛を熱分解炭素でコーティングした真空容器からなる加熱処理装置における前述した問題点を解決することを目的にしている。すなわち、基板加熱処理装置の真空容器を形成する黒鉛のコーティング表面の、特に熱勾配の大きい箇所で形成される微視的な亀裂を抑え、コーティングの劣化を防止して壁体の構造的な安定を図ることを可能にする基板加熱処理技術の提供を目的とする。
［００１５］
より具体的には、内部が壁体によって第一の空間と第二の空間とに分離されている真空容器からなり、第一の空間は、第一の排気手段によって真空排気されると共に、加熱処理される基板を収容するものであり、第二の空間は、第二の排気手段によって真空排気されると共に、第一の空間に収容されている基板を加熱する加熱手段を備えている基板加熱処理装置及び基板加熱処理装置を用いて基板を加熱処理する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
［００１６］
上記の目的を達成するべく、本発明にかかる基板加熱処理装置は、
炭素原子を含む被覆材料で表面をコーティングされた黒鉛からなる壁体によって、内部が、加熱処理される基板を収容する第一の空間と、前記第一の空間に収容されている前記基板を加熱する加熱手段が配置されている第二の空間と、に分離されている真空容器を、備え、
【手続補正３】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００４
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０００４】
前記第二の空間に面する前記壁体は、当該壁体の表面に前記コーティングか形成されている部分と、当該壁体の表面に前記コーティングが形成されていない黒鉛の露出部と、を有することを特徴とする。
［００１７］
あるいは、上記の目的を達成するべく、本発明にかかる基板加熱処理装置は、
炭素原子を含む被覆材料で表面をコーティングされた黒鉛からなる壁体によって、内部が、加熱処理される基板を収容する第一の空間と、前記第一の空間に収容されている前記基板を加熱する加熱手段が配置されている第二の空間と、に分離されている真空容器を、備え、
前記第一の空間に面する前記壁体は、当該壁体の表面に黒鉛の露出部を有することを特徴とする。
［００１８］
この発明によれば、基板加熱処理装置の真空容器に形成される微視的な亀裂を抑え、コーティングの劣化を防止し壁体の構造的な安定の改善を図ることが可能な基板加熱処理装置を提供することができる。
図面の簡単な説明
［００１９］
添付図面は明細書に含まれ、その一部を構成し、本発明の実施の形態を示し、その記述と共に本発明の原理を説明するために用いられる。
［図１］本発明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２］図１図示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３］図２図示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４］本発明の基板加熱処理装置の他の一例の概略構造を説明する断面図である。
［図５］図４図示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６］図５図示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７］従来の基板加熱処理装置の概略構造を説明する断面図である。
発明を実施するための最良の形態
［００２０］
以下、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、本発明の技術的範囲は、特許請求の範囲によって確定されるのであって、以下の個別の実施形態によって限定されるわけではない。
［００２１］
（第１実施形態）
本発明の基板加熱処理装置では、真空容器の内部を、加熱処理される基板を収
【国際調査報告】
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2008123111.tif 000012
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