(57)【要約】【課題】真空熱処理装置のシーリング用Ｏリングの劣化を防止する。【解決手段】加熱容器（３）を排気ポンプへ結合し且つ真空処理チャンバ内に収容する接合チャンバの開口周囲フランジ（１３）と加熱容器（３）の開口周囲フランジ（１５）との接合面はＯリング（２１）でシーリングされる。接合チャンバの開口フランジ（１３）の開口縁にひさし状の突起部（２４）を設け、約１μ程の接合面の隙間から輻射熱が入りＯリングを加熱しないような構成によって、Ｏリングの劣化を防止している。【選択図】図３
2011137596.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
真空熱処理装置において、
その内部空間を真空に排気するための排気用開口を有する加熱容器（３）であって、該内部空間内に配置された加熱手段（１３２）により加熱された壁が輻射熱を発する加熱容器（３）、
排気ポンプ（４）に接続された加熱容器接合チャンバ（１）であって、該加熱容器の排気用開口と連結される連結用開口を有し、該連結用開口の周囲に設けられた該接合チャンバの環状フランジ（１３）の面に該加熱容器の排気用開口周囲の加熱容器の環状フランジ（１４）の面が接合されている加熱容器接合チャンバ（１）、及び
被加熱基板（５）をその内部空間に配置する真空処理チャンバ（２）であって、該加熱容器を該真空処理チャンバの内部空間に収容するよう該加熱容器が接合された該加熱容器接合チャンバを該真空処理チャンバ壁に取付けている真空処理チャンバ（１）とからなり、
該接合チャンバの環状フランジ面に環状の溝（２３）が設けられ、該溝にＯリングが挿置され、該Ｏリング（２１）を介して該接合チャンバと該加熱容器のそれぞれの環状フランジ面が圧接されて該加熱容器が該接合チャンバに接合されており、
接合された加熱容器側に向かって延在する環状突起部（２４）が該接合チャンバの環状フランジの開口縁に設けられ、該加熱容器の環状フランジ面は該環状突起部より半径方向に外側に位置している真空熱処理装置。
【請求項２】
前記加熱容器はグラファイト製である請求項１に記載の真空熱処理装置。
【請求項３】
前記接合チャンバはアルミニウム製である請求項１又は２に記載の真空熱処理装置。
【請求項４】
前記真空処理チャンバは、開口により連結されて接合された上部チャンバと下部チャンバとからなり、該加熱容器は該開口を貫いて取付けられ、該加熱容器の輻射熱を発する壁は該下部チャンバに、そして該接合チャンバへの接合部は該上部チャンバに配置され、該上部チャンバと下部チャンバの接合面はＯリングにより密封され、該接合面において該加熱手段と該Ｏリングとの間に互いに嵌めあう段差（１６−１６’）が形成されている請求項１に記載の真空熱処理装置。
【請求項５】
前記突起部は、該接合チャンバの環状フランジの開口縁からひさし状に下がっている請求項１に記載の真空熱処理装置。
【請求項６】
基板を熱処理する工程を有する半導体デバイスの製造方法において、請求項１ないし５のいずれかの真熱処理装置を用いて前記基板の熱処理を行うことを特徴とする半導体デバイスの製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、真空熱処理装置に関し、特に、フィラメントから熱電子が加速電圧により引き出され、ヒータに衝撃させることで発熱させる電子衝撃加熱装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
半導体製造技術では、半導体基板を急速に加熱する工程がしばしば必要になる。特に、炭化ケイ素（ＳｉＣ）に代表されるワイドバンドギャップ半導体の活性化アニールには、１５００〜２０００℃程度の高温が必要とされている。
【０００３】
そこで、真空熱処理装置の例として、真空中のフィラメントから熱電子がフィラメントと加熱容器間に印加された加速電圧により引き出され、ヒータとなる加熱容器に衝撃させることで発熱させる電子衝撃加熱装置が提案されている（特許文献１、２など）。
【０００４】
上記の真空熱処理装置では、熱伝導率が高く、輻射率の小さいアルミニウム製の真空容器が用いられる。
【０００５】
しかし、アルミニウム製真空容器のため真空容器を構成する部材間を接合するフランジ部分が柔らかく、従ってメタルガスケットを使用することが難しく、真空シールにはフッ素ゴムや樹脂によるＯリングシールが用いられることになる。また、真空シール性を再現性良く確保するためには、片方向のみフランジ同士が接触して、シール性を損なわないようにする点から望ましく、Ｏリングの太さからＯリングのつぶししろを引いた値は、Ｏリング用溝の深さよりも大きく設計される。
ヒータとなる加熱容器をグラファイトで形成した場合には、加熱容器は脆弱なため、加熱容器接合用フランジ面と加熱容器の接合面との間を数ミクロン程の隙間をあけてＯリングシールを挟んで、弾性力を利用して真空シールすることが行われている（特許文献１）。
【０００６】
その一方で、上記のとおり、炭化ケイ素（ＳｉＣ）に不純物をイオン注入された基板を電気的に活性化させるための活性化アニール工程では、１５００〜２０００℃程度の超高温が必要である。
【０００７】
つまり、ヒータからの輻射熱が従来のシリコン（Ｓｉ）デバイスで用いられてきた１０００℃レベルのアニール工程と比較して、真空容器が受ける輻射による熱量は飛躍的に増大する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００８】
【特許文献１】特開２００７−２８０９０５号公報
【特許文献２】特開２００９-２０６５０３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
しかしながら、超高温領域においてＯリングを通常の挟み込むだけの構造で用いると、加熱処理中の輻射加熱により、Ｏリングの劣化による排気特性の低下が生じた。
電子衝撃加熱装置においては、加熱容器の内部で、フィラメントから熱電子がフィラメントと加熱容器間に印加された加速電圧により引き出されることで発熱させるため、加熱容器の内部は高真空に保つ必要がある。加熱容器内を高真空に保つことができなくなると、フィラメントと加熱容器間に印加された加速電圧により、加熱容器内に異常放電が生じてしまう。
【００１０】
加熱容器はその開口部が真空容器と接合されて、閉じられた空間を形成しているが、接合部は上述のように数ミクロンの隙間のある接合面においてＯリングで接合されている。この隙間を通過した輻射熱がＯリングを劣化させていることを本発明者は見出した。Ｏリングが劣化すると加熱容器内部を高真空に保つことができなくなる。そのため、活性化アニールのための高温処理を行うには、ヒータとなる加熱容器内部のガス出しを再び行わなければならず、稼働率を大幅に低下させる要因となっていることが解った。また、加熱処理中の輻射加熱により、Ｏリングの劣化による排気特性の低下だけではなく、Ｏリングから放出されるガスによりアニール特性も低下するという問題が生じた。
【００１１】
そこで、本発明は、真空熱処理装置における輻射加熱によるＯリングの劣化を防止し、基板に対して良好なアニール特性で加熱処理が行えるようにすることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
本発明に従う真空熱処理装置は、その内部空間を真空に排気するための排気用開口を有する加熱容器であって、内部空間内に配置された加熱手段により加熱された壁が輻射熱を発する加熱容器、排気ポンプに接続された加熱容器接合チャンバであって、加熱容器の排気用開口と連結される連結用開口を有し、連結用開口の周囲に設けられた接合チャンバの環状フランジの面に加熱容器の排気用開口周囲の加熱容器の環状フランジの面が接合されている加熱容器接合チャンバ、及び被加熱基板をその内部空間に配置する真空処理チャンバであって、加熱容器を該真空処理チャンバの内部空間に収容するよう加熱容器が接合された加熱容器接合チャンバを真空処理チャンバ壁に取付けている真空処理チャンバとからなり、接合チャンバの環状フランジ面に環状の溝が設けられ、溝にＯリングが挿置され、Ｏリングを介して接合チャンバと該加熱容器のそれぞれの環状フランジ面が圧接されて該加熱容器が該接合チャンバに接合されており、接合された加熱容器側に向かって延在する環状突起部が接合チャンバの環状フランジの開口縁に設けられ、加熱容器の環状フランジ面は該環状突起部より半径方向に外側に位置している。
実施例において、加熱容器はグラファイト製であり、接合チャンバはアルミニウム製である。
又、真空処理チャンバは、開口により連結されて接合された上部チャンバと下部チャンバとからなり、該加熱容器は該開口を貫いて取付けられ、該加熱容器の輻射熱を発する壁は該下部チャンバに、そして該接合チャンバへの接合部は該上部チャンバに配置され、該上部チャンバと下部チャンバの接合面はＯリングにより密封され、該接合面において該加熱手段と該Ｏリングとの間に互いに嵌めあう段差が形成されている。
突起部は、該接合チャンバの環状フランジの開口縁からひさし状に下がっている。
本発明に従う半導体デバイスの製造方法は、上記真空熱処理装置を用いて基板の熱処理を行う工程を有する。
【発明の効果】
【００１３】
本発明によれば、基板を１５００℃〜２０００℃程度の高温処理を繰り返し行ったとしても、Ｏリングの熱劣化を防止することができ、真空特性の劣化の少ない熱処理装置を提供することができる。
また、ヒータ温度が２０００℃の超高温領域が安定して使用でき、かつ、単結晶炭化ケイ素の基板を用いたデバイスでは、アニール処理における良好な表面平坦性を実現することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】本発明の一実施形態としての真空熱処理装置を示す図である。
【図２】図１の真空熱処理装置のうち、加熱容器部分の断面図である。
【図３】加熱容器と接合チャンバのフランジの接合部分を拡大した断面図である。
【図４】本発明における真空処理チャンバの上部と下部のフランジ同士の接合部分を拡大した断面図である。
【図５】本発明におけるフランジ同士の接合部分の図４の他の例を拡大した断面図である。
【図６】本発明におけるフランジ同士の接合部分の図４の他の例を拡大した断面図である。
【図７】従来技術における加熱容器と接合チャンバのフランジの接合部分の状態を拡大した断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
以下、添付図面を参照して本発明を実施するための最良の実施形態を説明する。
図１は、本発明の一実施形態として、電子衝撃型の加熱容器を収容している真空熱処理装置を示す図である。
図１に示すように、本実施形態の真空加熱装置は、真空処理チャンバ２と、真空処理チャンバ２の内部に載置された基板５を加熱する加熱容器３と、加熱容器３の雰囲気を排気するターボ分子ポンプ４、ポンプ４に接続され加熱容器２を接合する接合チャンバ１、真空処理チャンバ２を排気する排気手段としてのターボ分子ポンプ１７とを備えている。加熱容器３内の電力導入棒（不図示）に、不図示の電源から電力が導入される。真空処理チャンバ２は、本実施形態では、アルミニウム製であり、加熱容器３はグラファイト製である。
【００１６】
加熱容器３には、加熱手段として、内部にフィラメントが内蔵されている。
基板５を加熱処理する側の真空処理チャンバ２は、ターボ分子ポンプ１７により高真空に排気されている。
加熱処理が行われる基板５は、加熱容器３と対峙する基板ホルダ１８に取付けられた熱受板（不図示）などに載置され、基板５の搬送時や冷却時は、基板ホルダ１８を下降させ、また、加熱処理を行う時には、基板ホルダ１８を上昇させて基板５と加熱容器３の距離を、例えば、３ｍｍの間隔まで近づけて効率よく加熱処理を行うことができる。
【００１７】
真空処理チャンバ２は、例えば、開口部を有する複数のフランジ１１、１２の環状の部材同士で接合されて構成され、各々、上部６、中間部７及び下部８とする。それぞれの部材（フランジ）にＯリング（不図示）を挟み込んで、真空容器２を構成する部材（フランジ）間の接合面を密封している。加熱容器３と真空処理チャンバ２の空間を熱的な分離等を行うために、Ｏリング（不図示）を用いて、フランジ１１、１２の接合による真空シール部が形成されている。
また、真空容器２の上部６の上に、ポンプに接続された接合チャンバが取付けられ、接合チャンバ１のフランジ１３に、加熱容器３がＯリング（不図示）を介して接合されている。フランジ１３内には、不図示の水冷管が配管されており、水冷管には不図示の供給管から冷媒が循環されている。なお、フランジ１３は、円板状形態であり、排気および電力導入棒接続のための開口を有する。
【００１８】
前述のとおり、接合チャンバ１と真空処理チャンバ２は、熱伝導率が高く、輻射率の小さいアルミニウムが用いられ、それらを構成する部材間の結合するフランジ１１、１２、１３も柔らかく、そのためメタルガスケットを使用することが難しく、例えば、フッ素系ゴムがシール材料として用いられる。このフッ素系ゴムは、耐熱温度が１５０℃から２００℃程度であり、加熱容器３下部からの輻射熱を遮断し、フッ素系ゴムのシール材料の冷却効果を上げるために、真空処理チャンバ２上部をフランジ１１とフランジ１２を用いて、上部空間６と下部空間７を分離している。
【００１９】
接合チャンバ１の下面に開口を有し、その開口周囲に環状フランジ１３が設けられている。加熱容器３の上面は開口しており、その開口が接合チャンバ１の開口に連結されるよう、加熱容器３の環状フランジ１５は接合チャンバ１に密封的に接合される。加熱容器３が接合された接合チャンバ３のフランジ１３が、真空処理チャンバ２の上部の上壁１４に取付けられ、加熱容器３が真空処理チャンバ２の内部空間に収容されるが接合チャンバ１を排気することで、接合チャンバ１の雰囲気に連通した加熱容器３内の雰囲気は真空化される。
【００２０】
図２は、加熱容器３とその取り付け部分の断面を示す模式図である。加熱容器３の内部には、フィラメント１３２と、反射板１３５と、絶縁碍子１３８と、中間ベース板１３７とを備えている。加熱容器３は、その一面がグラファイト（カーボン）製の導電性ヒータ面１３１が構成されている。水冷フランジ１３に中間ベース板１３７が第３の支柱で固定される。絶縁碍子１３８が中間ベース１３７の上下に配置されている。フィラメント１３２は、不図示の交流のフィラメント電源１０４により熱電子が放出され、その熱電子は不図示の直流の高圧電源により負の高電圧をかけられたフィラメントから接地電位の加熱容器３との間の電位差によって加速され、加熱容器３の導電性ヒータ面１３１に衝突させる。これにより、導電性ヒータ面１３１は高温に加熱される。
【００２１】
例えば、タングステン・レニウム製やカリウムを添加したタングステンやランタンなどの希土類を添加したタングステンフィラメント１３２、モリブデン製のベース板１３４、タンタル製の第１の支柱（フィラメント支柱）１３３に固定されている。ベース板１３４をモリブデン製の中間ベース板１３７に第２の支柱１３６で固定されている。フィラメント１３２と反対の方向に３枚のモリブデン製の熱反射板１３５が挿入されている。水冷フランジ１３に中間ベース板１３７が第３の支柱１３９で固定されている。
加熱容器３を超高温にした際に、導電性ヒータ１３１のカーボンやフィラメント１３２の高融点金属等から発生するガスを排気する目的で、ターボ分子ポンプ４により接合チャンバを介して高真空に排気されている。
【００２２】
接合チャンバ１のフランジ１３と加熱容器３のフランジ１３との加熱容器接合面は、真空処理チャンバ２の内部空間内にあり、もし加熱容器接合面の気密性が失われると真空処理チャンバ２の内部空間の雰囲気が加熱容器内にリークをする。
【００２３】
図３は、接合チャンバ１の環状フランジ１３と加熱容器３の環状フランジ１５の接合部分を拡大した断面図である。図１と同じ部材に対しては、同じ符号を使用している。
フランジ１３には、Ｏリング２１を挿置するための溝２３が形成されている。また、フランジ１３には、突起状のひさし部分２４が環状フランジ１３の開口縁に設けられており接合された加熱容器側に向かって延在しており、突起状ひさし部分２４の内側に（即ち、半径方向に外側）加熱容器３のフランジ１５の接合２５がくるように加熱容器３がフランジ１３に接合されている。加熱容器３はグラファイト（カーボン）製であるため脆弱であることから、フランジ１３と加熱容器３との間にはＯリングを介することによりそれら接合面間に１μｍ程度の隙間を開けている。一方、熱赤外線は高温域では波長のメインピークが短波長側にシフトするので、フィラメントや加熱容器の熱が隙間部分から進入し易くなる。しかし、ひさし部分２４があるので、隙間部分を輻射熱から遮蔽し隙間部分２６から、フィラメントの熱が入り込むことを防ぐことができる。そのため、Ｏリング２１が熱により劣化されることを防ぐことができる。
【００２４】
Ｏリング２１の延在するシール部分は加熱容器３の放熱面（導電性ヒータ）１３１が２０００℃に加熱された場合、水冷フランジ１３により冷却され、熱勾配を持たせているものの、約１５０℃まで上昇する。このため、図７に示すようにひさし部分がない場合には、シール面の隙間から熱赤外線が進入してくると、Ｏリングの耐熱温度である２００℃を超えてしまい、Ｏリングが劣化することが判明した。
しかし、本実施形態においては、ひさし部分２４が存在するので、熱赤外線が進入することを防ぐことができる。
図４は、本実施形態の真空処理チャンバ２で、上部６と中間部７を接合するフランジ１１、１２の部材同士の接合部分を拡大した断面図である。図１と同じ部材に対しては、同じ符号を使用している。
【００２５】
真空処理チャンバ２を構成する上部６、中間部７は、開口部９を有する２枚のフランジ１１、１２で接合され、例えば、加熱手段として、カーボン製の加熱容器３が開口部９内を通って配置されている。一方のＯリング１０を埋め込む溝が形成されているフランジ１２の加熱手段側、すなわち、加熱容器３とＯリング１０との間の部分に、段差１６が形成されている。
【００２６】
また、もう一方のフランジ１１の加熱容器３に近い側には、段差１６と互いに嵌めあうような段差１６‘が形成されている。
【００２７】
この両方のフランジ１１、１２を用いて、例えばフッ素ゴム製のＯリング１０を挟み込んで不図示のボルトで固定し、真空シールすると同時に、加熱手段である加熱容器３に近い側のフランジ面１１と１２が上下から嵌め合い構造となる。
【００２８】
そのため、加熱容器３からの輻射される熱に対し、段差１６と１６’による曲がった隙間によって輻射熱の通過を抑制しフランジ１１、１２が接合する接合面を通して光が届かない構造になっているため、Ｏリング１０を保護する構造となっている。
尚、加熱容器３と接合チャンバ１との接合にあっても、フランジ１３と１５との接合面に図４の嵌め合い構造と同様の段差を設けることも、Ｏリングへの輻射熱の防止に有効である。
【００２９】
さらに、アルミニウム製の真空容器２の内面側は、鏡面仕上げ加工により輻射率が０．１５になるように処理されている。従って、加熱容器３から輻射された赤外線は、真空処理チャンバ２の内面側に反射して、真空容器２を飛び交い、より効率的に真空容器内が加熱される。加熱容器３の導電性ヒータ１３１部分は２０００℃近くの温度になっているため、導電性ヒータ１３１から輻射された熱は、高温域の赤外線波長を有する。そして、真空容器２の内側の面で反射された赤外線は、フランジ１１、１２が接合する接合面から進入しない構造になっているので、例え、短波長の赤外線であってもＯリングまで到達することを防ぐことができる。
【００３０】
ここで、本実施形態の真空容器２を用いた基板のアニール特性を評価した。そのため、以下のように処理された４Ｈ単結晶炭化ケイ素（ＳｉＣ）基板を試料基板として用いた。
【００３１】
すなわち、上記の試料基板に、厚さ１０マイクロメートルのｎ型のエピタキシャル層を化学的気相反応（ＣＶＤ）で形成し、酸化炉で酸素（Ｏ２）雰囲気中１１５０℃３０分間で膜厚１０ナノメートルになるように犠牲酸化を行った。その後、フッ酸処理を施し清浄な表面を出した状態で、酸化炉で同様の条件で膜厚１０ナノメートルのイオン注入時の保護用酸化膜を形成した。
【００３２】
さらに、試料基板に対して、イオン注入装置を用いて、５００℃に加熱して、不純物としてアルミニウムを濃度２．０×１０１８／ｃｍ３ボックス形状となるように、注入エネルギーを６段階に分けて注入した。具体的には、４０、１００、２００、３５０、５００、７００ｋｅＶの６段階である。
【００３３】
そして、フッ酸にてイオン注入保護用酸化膜を除去した後、試料基板を２０００℃／１０分間でアニール処理した。このとき、アニール中の真空処理チャンバ２の最大圧力は３．４×１０−４Ｐａとなり、従来装置の初期値とほぼ同等であった。また、２４時間排気し、到達真空度を測定したところ、１．５×１０−６Ｐａと非常に良好な真空が得られた。
【００３４】
次に、アニール後の試料基板の表面平坦性を評価するために、原子間力顕微鏡（ＡＦＭ）にて測定範囲４マイクロメートル×４マイクロメートル、タッピングモードで測定を行った。その結果、表面平坦性ＲＭＳ値が０．６ナノメートルと非常に平坦であることが確認された。
【００３５】
その後、犠牲酸化とドライエッチングにより試料基板の表面を４０ナノメートル除去した後、リフトオフを用いてアルミ電極を形成し、ＣＶ測定により活性化率を算出した。その結果、活性化率１００パーセントが得られ、十分に活性化されていることも確認された。
【００３６】
２０００℃／１０分間のアニール処理を１０００回連続して行った後、同じ試料基板を用いて、同じ基板ステージ温度１６００℃（カーボンヒータ温度１８００℃）／３分間アニール処理を行った。
【００３７】
このときアニール中の真空処理チャンバ２の最大圧力は、３．５×１０−４Ｐａであり、初期値とほぼ同等であり、真空度の低下は確認されなかった。
また、活性化アニール後の表面平坦性も、ＲＭＳ値で０．６ナノメートルと非常に平坦であった。さらに、ヒータベース３を冷却し、２４時間排気し、到達真空度を測定したところ、１．７×１０−６Ｐａと非常に良好な真空が得られていることを確認した。
【００３８】
また、加熱容器３内部の圧力を以下の評価手順で測定した。尚、加熱容器３のフランジ１５と接合チャンバ１のフランジ１３との接合面は、真空処理チャンバ１の内部空間内にある。
（１）カーボン（グラファイト）製加熱容器３を１×１０−３Ｐａまでターボ分子ポンプ４で排気する。
（２）アルミ製水冷真空処理チャンバ２を１×１０−３Ｐａまでターボ分子ポンプ１７で排気する。
（３）カーボン製加熱容器３をターボ分子ポンプ４で排気したまま、アルミ製水冷真空チャンバをベントする。このときアルミ製水冷真空処理チャンバ２内は大気圧とする。
（４）ベント完了１０分後のカーボン製加熱容器３内の圧力を計測する。（加熱前）
（５）アルミ製水冷真空処理チャンバ２を１×１０−３Ｐａまでターボ分子ポンプ１７で排気する。
（６）カーボン製加熱容器３のガス出しを行う。
（７）カーボン製加熱容器３を基板ステージ温度１６００℃（カーボンヒータ温度１８００℃）／１分間で５０回加熱する。
（８）カーボン製加熱容器３を室温まで冷却する。
（９）カーボン製加熱容器３をターボ分子ポンプ４で排気したまま、アルミ製水冷真空処理チャンバ２をベントする。このときアルミ製水冷真空処理チャンバ２内は大気圧とする。
（１０）ベント完了１０分後のカーボン製加熱容器２内の圧力を計測する。（加熱後）
【００３９】
上記評価を行う前に測定したカーボン製加熱容器２の内部圧力の測定結果を表１に示す。また、上記評価試験により、基板ステージ温度１６００℃（カーボンヒータ温度１８００℃）／１分間で５０回加熱を行った後、アルミ製水冷真空処理チャンバ２をベント完了１０分後のカーボン製加熱容器２内部圧力測定結果を表１に示す。
【００４０】
【表１】
2011137596.tif 000003
【００４１】
本発明では、加熱容器接合面の隙間をひさし部２４で遮蔽しているシール構造なので輻射による熱赤外線の影響を受けることなくＯリングが劣化していないことが解った。アルミ製水冷真空処理チャンバ２をベントしても、カーボン製加熱容器２の内部圧力は、リークを生じることなく、３．５×１０−５Ｐａを維持できた。この後、アルミ製水冷真空処理チャンバ２を排気し、加熱すると、突発的なガス放出による異常放電は全く見られなかった。
【００４２】
比較のために、ひさしを持たない構成のシール部材を用いたところ、表１のような比較例の結果となった。すなわち、上記評価試験により、基板ステージ温度１６００℃（カーボンヒータ１３１の温度１８００℃）／１分間で５０回加熱を行った後においては、カーボンベースのガス出しを十分に行ったとしても、アルミニウム製  水冷真空処理チャンバをベントすると、リークを生じ、ヒータベースの内部圧力がターボ分子ポンプで排気していても、４．３×１０−２Ｐａまで上昇した。
【００４３】
本発明によると、アルミ製水冷真空処理チャンバ内のメンテナンスを行った場合でも、カーボン製加熱容器３内部のガス出しを行うことなく、活性化アニールのための高温処理が出来るため、大幅に稼働率の向上が図れた。
また、本発明では、加熱容器３と接合チャンバ１との接合部分のＯリング、真空処理チャンバ１の上部と下部との接合部位へのＯリングがいずれも、劣化しないような構造になっているので、Ｏリングからの熱分解物（ハイドロカーボン）などの発生を低減させることができる。そのため、試料基板の表面平坦性を向上させることができる。
【００４４】
図５は、図４のシール構造に対する他の変形例における真空容器２の各フランジ１１、１２の部材同士の接合部分を拡大した断面図である。
【００４５】
カーボン製のヒータベース３に近接したアルミニウム製の２枚のフランジ１１、１２で形成されている。Ｏリング１０よりも加熱容器３に近い側、すなわち、フランジ１１、１２の接合面において、段差１６、１６’より加熱手段側である内側の１６Ａ及び１６Ａ’の表面部分が、輻射率０．３以上になるように表面粗さの仕上げ加工を施してある。本実施形態では、特に、輻射率は０．３５になっている。
【００４６】
すなわち、本実施形態では、フランジ１１、１２の接合面のうち、加熱容器３とＯリング１０との間である、段差１６、１６’を有する接合面１６Ａ、１６Ａ’の輻射率を、その接合面を除いた他の部分よりも、高い輻射率にさせている。このようにすることにより、加熱容器３から放射される輻射熱をフランジ内面の１４、１５で吸収させて、Ｏリングに達する量をさらに減少させるようにしている。
【００４７】
同様の手法として、カーボンスプレイを厚さ５０マイクロメートル塗布することや、セラメッキを段差状の接合面１６Ａ、１６Ａ’面の少なくとも一方を厚さ４０マイクロメートル成膜させても同様の効果が得られる。
【００４８】
図６は、更に他の例として真空容器２のフランジ１１、１２の部材同士の接合部分を拡大した断面図である。
【００４９】
本実施例のように、加熱容器３に近い部分であるフランジ１１、１２の内周側の接合面の近傍に、遮光板１６を溶接して形成している。これにより、ヒータベース３から放出される輻射熱を遮光板１６で遮ることができ、直接Ｏリング１０に到達しないようにしている。
【００５０】
なお、フランジ１１、１２、開口部９、加熱容器３等は円筒状になっており、図４、図５、図６の例において段差１３、Ｏリング１０、遮光板１６等はヒータベース３の外周を取り囲むように配置されている。また、以上の実施形態では上部６と中間部７との接合について説明したが、中間部７と下部８のフランジ同士を図４、図５、図６の接合方法を用いて接合しても良い。
【産業上の利用可能性】
【００５１】
本発明は、特に１５００℃を越えるアニール処理が行える真空加熱装置に利用可能である。一例として、フィラメントから熱電子が加速電圧により引き出され、ヒータに衝撃させることで発熱させる電子衝撃加熱装置に利用可能であることを示したが、高周波誘導加熱方式、赤外線加熱方式、抵抗加熱方式などにも利用可能である。なお、本発明はこれに限定されるものではない。
【００５２】
また、フランジに形成される段差は、１つに限定されるものではなく、加熱手段とＯリングとの間の接合面に応じて任意数だけ形成することができる。
【符号の説明】
【００５３】
１  真空熱処理装置
２  真空処理チャンバ
３  加熱容器
４、１７  ターボ分子ポンプ
５  基板
６  真空容器２の上部
７  真空容器２の中間部
８  真空容器２の下部
９  開口部
１０  Ｏリング
１１  上部フランジ
１２  下部フランジ
１３  接合チャンバフランジ
１６  遮光板
２１  Ｏリング
１３１ 導電性ヒータ
１３２ フィラメント
１３３  第１の支柱
１３５  熱反射板
１３６  第２の支柱
１３７  中間ベース板
１３８  碍子
１３９  第３の支柱
【図１】
2011137596.tif 000004
【図２】
2011137596.tif 000005
【図３】
2011137596.tif 000006
【図４】
2011137596.tif 000007
【図５】
2011137596.tif 000008
【図６】
2011137596.tif 000009
【図７】
2011137596.tif 000010