CN101256941A - 被处理体的热处理装置、被处理体的热处理方法和存储计算机可读取程序的存储介质 - Google Patents

被处理体的热处理装置、被处理体的热处理方法和存储计算机可读取程序的存储介质 Download PDF

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Abstract

本发明提供一种被处理体的热处理装置、被处理体的热处理方法和存储计算机可读取程序的存储介质，该被处理体的热处理装置能够精度良好且准确地检测被处理体的温度，并能够进行精度高的温度控制。热处理装置包括：能够收容包括具有弹性波元件的温测用被处理体的多个被处理体的处理容器；对被处理体进行加热的加热单元；和保持被处理体的保持单元。在处理容器中设置有向弹性波元件发送测定用电波的发送用天线，和接收由与从弹性波元件发出的温度对应的频率构成的电波的接收用天线。接收用天线上连接有求出温测用被处理体的温度的温度分析部，在温度分析部上连接有对加热单元进行控制的温度控制部。

Description

被处理体的热处理装置、被处理体的热处理方法和存储计算机可读取程序的存储介质
技术领域
本发明涉及用于对半导体晶片等被处理体实施热处理的被处理体的热处理装置、被处理体的热处理方法和存储计算机可读取程序的存储介质。
背景技术
一般在形成IC等半导体集成电路时，反复对由硅基板等构成的半导体晶片进行成膜处理、蚀刻处理、氧化扩散处理、退火处理等各种处理。其中在对半导体实施代表成膜处理的热处理时，对晶片的温度管理成为重要的一个因素。即，为了将形成于晶片表面的薄膜的成膜速度、该膜厚的面间均匀性与面内均匀性维持得较高，要求以高精度对晶片的温度进行管理。
例如作为热处理装置，以一次能够对多枚晶片实施处理的立式热处理装置为例进行说明。首先向立式的处理容器内装载(搬入)被多层支撑的半导体晶片，通过设置在该处理容器的外周的加热单元对晶片进行加热升温。其后，通过使温度稳定化，流动成膜气体来实施成膜。在这种情况下，在热处理容器内和处理容器的外侧设置有热电偶，根据从该热电偶得到的温度对上述加热单元的电力进行控制，由此将晶片维持在规定的温度(例如专利文献1、2)。
此外，处理容器具有能够收容例如50～150枚左右的晶片的足够的长度。因此，在进行处理容器内的温度控制时，为了进行细致的精度高的温度控制而将处理容器内在上下方向分割为多个加热区域，在每个该加热区域单独地进行温度控制。在这种情况下，实验用的伪晶片自身设置有热电偶，预先实验性地调查出该热电偶的伪晶片的实际温度与设置在处理容器内外的热电偶的相关关系。然后，在对产品晶片的热处理时，参照上述相关关系进行温度控制。
然而，在上述的这种热处理装置的温度控制方法中，作为温度测定对象物的晶片未与热电偶直接接触。因此，产品晶片的实际温度与通过热电偶的测定值的相关关系并非总是一定的。特别是如果反复进行成膜处理从而在处理容器的内壁面等附着不要的附着物，或者变更气体流量或工艺压力等，甚至产生电压变动等，有可能产生由上述的相关关系的偏差过于变大而不能适当控制晶片温度。
此外，还有在升降晶片的温度时也想要进行晶片的温度控制的要求。但是，如果在这种情况下使用上述热电偶，则由于实际的晶片温度与通过热电偶的测定值的差进一步变大，所以难以适应这种要求。为了解决该问题点还考虑晶片自身也设置热电偶。但是，由于热电偶为有线，不能追随晶片的旋转、移载，而且由于还存在由热电偶引起的金属污染等问题，所以不能加以采用。
此外，关于单片式的处理装置，还能考虑到如特开2004-140167号公报等中公开的那样，使用水晶振子接收对应于温度的电磁波以求出晶片温度。但是，水晶的耐热性最多300℃左右，不能在该温度以上的热处理装置中使用。
【专利文献1】日本特开平10-25577号公报
【专利文献2】日本特开2000-77346号公报
发明内容
本发明是考虑以上问题点而提出的，其目的在于提供一种被处理体的热处理装置、被处理体的热处理方法和存储计算机可读取程序的存储介质，例如根据从例如由硅酸镓镧基板元件或LTGA(镧钽酸镓铝)等构成的弹性波元件发送的电波求出温度，由此能够不产生金属污染等，无线且实时地精度良好地准确检测被处理体的温度，进行精度高的温度控制。
本发明的发明人等对半导体晶片的温度测定进行了专心研究。其结果得到以下见解：使用硅酸镓镧或LTGA等的弹性波元件基于通过电刺激产生的弹性波的声波产生发送从而产生电波，通过接收该电波，能够直接无线测定晶片温度。由此产生本发明。
本发明的被处理体的热处理装置，其特征在于，包括：能够收容包括具有弹性波元件的温测用被处理体的多个被处理体的处理容器；设置在上述处理容器外周，对上述多个被处理体进行加热的加热单元；保持上述多个被处理体，并且将上述多个被处理体相对于上述处理容器内进行装载和卸载的保持单元；设置在上述处理容器上，向上述温测用被处理体的上述弹性波元件发送测定用电波的发送用天线；设置在上述处理容器上，接收从上述温测用被处理体的上述弹性波元件发出的由与上述温测用被处理体的温度对应的频率构成的电波的接收用天线；与上述接收用天线连接，基于用上述接收用天线接收的电波求出上述温测用被处理体的温度的温度分析部；和与上述温度分析部连接，基于上述温度分析部的输出对上述加热单元进行控制的温度控制部。
这样，根据本发明，在处理容器上设置发送用天线和接收用天线，接收从例如由硅酸镓镧基板元件或LTGA等构成的弹性波元件发送的电波，据此求出被处理体的温度。由此，能够不产生金属污染等，无线且实时地精度良好地准确检测被处理体的温度，因此能够进行精度高的温度控制。此外，因为在对被处理体的温度进行升降时也能够直接测定该温度，所以能够准确控制例如升温速度和降温速度，由此能够适当进行升降温控制。而且，因为能够无线求出被处理体的温度，所以即使在处理容器的内壁面附着膜，也能够求出准确的被处理体的温度。
在这种情况下，例如上述发送用天线和上述接收用天线以包围上述被处理体的周围的方式形成为环状。此外例如在上述处理容器内设置有多个加热区域，上述温测用被处理体以与每个上述加热区域对应配置的方式设置有多个，上述发送用天线和上述接收用天线以与每个上述加热区域对应配置的方式设置有多个。此外例如上述温测用被处理体的弹性波元件的频带以在每个上述加热区域中互不相同的方式设定。
此外例如上述温测用被处理体具有多个弹性波元件，上述多个弹性波元件的频带设定为互不相同。此外例如上述弹性波元件至少设置在各温测用被处理体的中心部和周边部。此外例如上述发送用天线和上述接收用天线沿上述处理容器的长度方向形成为杆状。
此外例如上述发送用天线和上述接收用天线沿上述被处理体的周边方向隔开规定的间隔设置有多个。此外例如在上述处理容器内设置有多个加热区域，上述温测用被处理体以与每个上述加热区域对应配置的方式设置有多个，上述温测用被处理体的弹性波元件的频带以在每个上述加热区域互不相同的方式设定。
此外例如上述温测用被处理体具有多个弹性波元件，上述多个弹性波元件的频带设定为互不相同。此外例如上述弹性波元件至少设置在各温测用被处理体的中心部和周边部。此外例如上述发送用天线和上述接收用天线设置在上述处理容器的内侧。
此外例如上述发送用天线和上述接收用天线设置在上述处理容器的外侧。此外例如在上述处理容器的外部设置有从上述处理容器被卸载的上述保持单元待机的装载区域，在上述装载区域设置有分别与上述发送用天线和上述接收用天线具有相同构造的追加的发送用天线和追加的接收用天线。此外例如上述发送用天线和上述接收用天线分别被收容到保护管内。
此外例如从上述发送用天线，在每隔规定的时间依次扫描并发送与上述频带不同的弹性波元件对应的互不相同的频带的测定用电波。此外例如从上述发送用天线，同时发送与上述频带不同的弹性波元件对应的互不相同的频带的测定用电波。
此外例如上述发送用天线和上述接收用天线作为收发用天线而一体化。此外例如在上述处理容器内和/或上述加热单元中设置有温度测定用的热电偶，上述温度控制部也参照来自上述热电偶的测定值进行上述加热单元的控制。此外例如在上述处理容器内设置有用于辅助上述被处理体的热处理而通过高频电力产生等离子体的等离子体发生单元，上述测定用电波的频带设定为与上述高频电力的频带不同。此外例如上述弹性波元件由表面弹性波元件构成。此外例如上述弹性波元件由体弹性波元件构成。此外例如上述弹性波元件由选自镧钽酸镓铝(LGTA)、水晶(SiO2)、氧化锌(ZnO)、罗谢尔盐(酒石酸钾钠：KNaC4H4O6)、钛酸锆酸铅(PZT：Pb(Zr，Ti)O3)、铌酸锂(LiNbO3)、钽酸锂(LiTaO3)、四硼酸锂(Li2B4O7)、硅酸镓镧(La3Ga5SiO14)、氮化铝、电气石、聚偏二氟乙烯(PVDF)中的一种材料的基板元件构成。
本发明的被处理体的热处理方法，其将保持包括具有弹性波元件的温测用被处理体的多个被处理体的保持单元向设置有发送用天线和接收用天线的处理容器内导入，利用设置在上述处理容器外周的加热单元对上述被处理体进行加热，由此实施热处理，其特征在于，包括：从上述发送用天线向上述温测用被处理体的上述弹性波元件发送测定用电波的发送工序；将接收到上述测定用电波的上述温测用被处理体的上述弹性波元件发出的电波用上述接收用天线接收的接收工序；基于用上述接收用天线接收到的电波求出上述温测用被处理体的温度的温度分析工序；和基于在上述温度分析工序求出的温度对上述加热单元进行控制的温度控制工序。
在这种情况下，例如在上述处理容器内设置有多个加热区域，上述温测用被处理体对应于每个上述加热区域设置有多个，上述温测用被处理体的弹性波元件的频带以在每个上述加热区域中互不相同的方式设定。此外例如在上述处理容器内和/或上述加热单元中设置有温度测定用的热电偶，在上述温度控制工序中，也参照来自上述热电偶的测定值进行上述加热单元的控制。此外例如预先准备预备的温测用被处理体，根据需要或定期地、自动将上述温测用被处理体与上述预备的温测用被处理体进行更换。此外例如上述被处理体的热处理通过由高频电力发生的等离子体进行辅助，上述测定用电波的频率设定为与上述高频电力的频率不同。此外例如上述弹性波元件由表面弹性波元件或体弹性波元件构成。
本发明的存储介质，其存储有用于使计算机执行被处理体的热处理方法的计算机可读取程序，上述被处理体的热处理方法，其将保持包括具有弹性波元件的温测用被处理体的多个被处理体的保持单元向设置有发送用天线和接收用天线的处理容器内导入，利用设置在上述处理容器外周的加热单元对上述被处理体进行加热，由此实施热处理，其特征在于，包括：从上述发送用天线向上述温测用被处理体的上述弹性波元件发送测定用电波的发送工序；将接收到上述测定用电波的上述温测用被处理体的上述弹性波元件发出的电波利用上述接收用天线接收的接收工序；基于利用上述接收用天线接收到的电波求出上述温测用被处理体的温度的温度分析工序；和基于在上述温度分析工序求出的温度对上述加热单元进行控制的温度控制工序。
根据本发明，如下所述能够发挥优异的作用效果。即，在处理容器设置发送用天线和接收用天线，接收从例如由硅酸镓镧基板元件或LTGA等构成的弹性波元件发送的电波，根据其求出被处理体的温度。由此，能够不产生金属污染等，无线且实时地精度良好地准确检测被处理体的温度，所以能够进行精度高的温度控制。此外，因为在对被处理体的温度进行升降时也能够直接测定该温度，所以能够准确控制例如升温速度和降温速度，由此能够适当进行升降温控制。而且，即使在处理容器的内壁面附着膜，也能够求出准确的被处理体的温度。
附图说明
图1是表示本发明涉及的热处理装置的截面结构图。
图2A是表示处理容器与环状的收发天线的位置关系的平面图，图2B是图2A的A-A线截面图。
图3A是表示设置有弹性波元件的温测用被处理体的侧视图，图3B是表示设置有弹性波元件的温测用被处理体的立体图，图3C是表示埋入有弹性波元件的温测用被处理体的立体图。
图4是表示热处理装置的温度控制系统的系统图。
图5是表示本发明的热处理方法的一个例子的流程图。
图6A是用于说明由表面弹性波元件构成的弹性波元件的动作原理的动作原理图，图6B是用于说明由体弹性波元件构成的弹性波元件的动作原理的动作原理图。
图7是表示本发明的热处理装置的第一变形例的图。
图8是表示本发明的热处理装置的第二变形例的图。
图9是表示图8所示的热处理装置中的杆状的收发用天线的配置例的平面图。
图10是表示本发明的热处理装置的第三变形例的图。
图11A是表示温测用晶片的变形例1的截面图，图11B是表示温测用晶片的变形例2的平面图。
具体实施方式
以下，根据附图对本发明的一个实施方式进行详细说明。图1是表示本发明涉及的热处理装置的截面结构图，图2A、图2B是表示处理容器与环状的收发天线的位置关系的图，图3A、图3B、图3C是表示设置有弹性波元件的温测用被处理体的图，图4是表示热处理装置的温度控制系统的系统图，图5是表示本发明的热处理方法的一个例子的流程图，图6A、图6B是用于说明弹性波元件的动作原理的动作原理图。
在此以使用将发送用天线与接收用天线一体化加以兼用的收发天线的情况为例进行说明。此外，在此以立式的热处理装置为例进行说明。
如图1所示，热处理装置2具有二重管构造的处理容器8。该处理容器8由筒体状的石英制的内筒4和同心圆状地配置在内筒4的外侧的有顶的筒体状的石英制的外筒6构成。在该处理容器8的外周配置有加热炉14，该加热炉14具有由加热器等构成的加热单元10和绝热件12。加热单元10用于对后述的多个被处理体(半导体晶片W)进行加热，跨绝热件12的内侧面的整个面设置。处理容器8的加热区域在高度方向上划分成温度控制用的多个，在此为5个加热区域16a、16b、16c、16d、16e。各加热单元10由与该各加热区域16a～16e对应，或不对应的5个加热器10a、10b、10c、10d、10e构成，能够分别单独进行控制。其中，该加热区域数量并不特别限定。此外，在该各加热器10a～10e中分别设置有用于测定该温度的加热器用热电偶17a～17e。
处理容器8的下端通过例如不锈钢制的筒体状的歧管18加以支撑。此外内筒4的下端部支承在安装于歧管18的内壁的支撑环20上。而且，也可以通过石英等形成该歧管18，使其与处理容器8一体成型。此外，在该歧管18的下方设置有载置并保持多枚半导体晶片W(被处理体)的石英制的晶舟22(保持单元)。该晶舟22(保持单元)用于将半导体晶片W(被处理体)向处理容器8内进行装载和卸载而能够升降。半导体晶片W使用的是例如其直径为300mm的尺寸的晶片，但是并不特别限定于该尺寸。
晶舟22通过石英制的保温筒24被载置在旋转台26上。旋转台26则被支撑在贯通对歧管18的下端开口部进行开闭的盖部28的旋转轴30上。而且，在该旋转轴30的贯通部上设置有例如磁性流体密封件(seal)32，磁性流体密封件32将旋转轴30气密密封并且能够旋转地加以支撑。此外，在盖部28的周边部和歧管18的下端部设置有例如由O形环等构成的密封部件34，以保持处理容器8内的密封性。
上述的旋转轴30安装在例如支撑于晶舟升降机(boat elevator)等的升降机构36的臂38的前端，以能够使晶舟22和盖部28等一体升降的方式构成。
另一方面，在歧管18的侧部设置有气体导入单元40。具体而言，该气体导入单元40具有贯通歧管18的气体喷嘴42，能够将必要的气体在流量控制的同时供给到处理容器8内。在此喷嘴42作为代表只记载了一个，但是实际上根据使用气体种类而设置有多个。此外，作为喷嘴42，也可以使用在处理容器8内的上方延伸并且具有多个气体喷射孔的所谓的分散喷嘴。此外，在该歧管18的侧壁设置有从内筒4与外筒6之间排出处理容器8内的气氛的排气口44。在该排气口44上连接有例如设置真空泵和压力调整阀等的真空排气系统(未图示)。
此外，在内筒4与晶舟22之间，与各加热器10a～10e对应设置有5个内部热电偶46a～46e。各内部热电偶46a～46e为收容在一个石英制的保护管48内的状态。而且，该保护管48的下端弯曲，气密地贯通歧管18侧部。各热电偶17a～17e、46a～46e的检测值输入例如由微机等构成的温度控制部50。该检测值如后所述在工艺时分别对各加热器10a～10e的供给电力进行控制时，辅助地加以使用。
而且，该处理容器8内设置有作为本发明的特征的收发用天线52。其中，如上所述，收发天线52是将发送用天线和接收用天线一体化而加以兼用的天线，但并不限定于此，也可以将该收发用天线52分离设置为发送用天线和接收用天线。
具体而言，如图2A所示，收发用天线52在处理容器8的外侧以包围其周围的方式形成为环状而设置。收发用天线52与后述的各温测用晶片58a～58e对应由5个收发用天线52a、52b、52c、52d、52e构成。即，各收发用天线52a～52e以包围晶片W的周围的方式设置。如图2B所示，各收发用天线52a～52e在保护管54内插通由导线构成的天线用线56而形成。该保护管54由例如对电波具有透过性且具有耐热性和耐腐蚀性的材料，例如石英、矾土等陶瓷材料等构成。此外作为天线用线56，能够使用白金等。
但是，如图1所示，在晶舟22中，除了作为产品晶片的半导体晶片W以外，还保持有伪晶片、作为本发明的特征的具有弹性波元件的温测用被处理体的温测用晶片。在此，作为弹性波元件，还能够使用表面弹性波元件和体弹性波元件的任一种弹性波元件。具体而言，在此与各加热器10a～10e对应保持有5个温测用晶片58a、58b、58c、58d、58e。该各温测用晶片58a～58e被保持在能够控制各加热器10a～10e的最佳位置，分别使其接近对应的各收发用天线52a～52e，以即使微弱的电波也容易到达的方式设定。
而且，各温测用晶片58a～58e分别具有弹性波元件60a、60b、60c、60d、60e(参照图3A、图3B、图3C)。从收发用天线52a～52e对各弹性波元件60a～60e发送电波。而且收发用天线52a～52e能够接收从各弹性波元件60a～60e产生的电波。
其中如图3A、图3B所示，弹性波元件60a～60e可以设置在各温测用晶片58a～58e的上面，但不限于此，也可以如图3C所示，将弹性波元件60a～60e埋入各温测用晶片58a～58e内。不论该埋入的方法，可以按照将上述弹性波元件60a～60e夹在两枚非常薄的晶片部件之间的方式埋入。或者是，也可以从温测用晶片58a～58e的表面形成埋入孔，将弹性波元件60a～60e收容埋入其中。
其中，作为上述弹性波元件60a～60e，例如作为表面弹性波元件能够采用使用硅酸镓镧(La3Ga5SiO14)的硅酸镓镧基板元件。另一方面，作为体弹性波元件，能够采用LTGA(镧钽酸镓铝：La3Ta0.5Ga5.5-xAlxO14)。在这种情况下，弹性波元件60a～60e的频带从防止信号混淆方面优选设定为每个加热区域不同。
在此，也参照图4对使用各收发用天线52a～52e等的温度控制系统进行说明。如图4所示，各收发用天线52a～52e通过线62a～62e与收发器64电连接。各收发用天线52a～52e向温测用晶片58a～58e的弹性波元件60a～60e发送测定用电波，并且能够分别接收来自各自对应的弹性波元件60a～60e的电波。其中，各线62a～62e例如可以插通在石英制的保护管内加以保护，或者也可以将各线62a～62e合为一条。此外，在收发用天线52a～52e分别分离为发送用和接收用的情况下，收发器64也分离为发送器和接收器。
此处在调整为各弹性波元件60a～60e在相互不同的频带反应的情况下，从上述收发器64的发送器发送与之对应的不同频带的测定用电波。在这种情况下，也可以同时发送这些不同频带的测定用电波，或者也可以在规定的时间内，例如在一秒钟以内依次扫描并发送上述频带的不同的测定用电波。
其中作为处理装置，为了对晶片W的热处理进行辅助也可以在处理容器8内设置通过高频电力产生等离子体的等离子体发生单元15。在这种情况下，为了防止噪声的发生，将上述测定用电波的各频带设定为不同于上述高频电力的频率，例如不同于13.56MHz或400kHz的频率。
收发器64与温度分析部66连接，温度分析部66与温度控制部50连接。温度分析部66根据由收发用天线52a～52e接收的各电波分别求出各温测用晶片58a～58e的温度即每个加热区域的温度。然后基于利用该温度分析部66求出的各加热区域相关的输出，温度控制部50通过加热器驱动部68分别独立控制各加热器10a～10e。
此外，通过各热电偶17a～17e、46a～46e的温度的测定值也向温度控制部50输入，以辅助上述的通过加热单元10的温度控制。其中，也可以省略这些内部热电偶46a～46e和/或加热器用热电偶17a～17e。
在此返回图1，通过例如由计算机等构成的控制单元70对以上那样形成的热处理装置2的整体的动作进行控制。控制单元70将温度控制部50置于支配下，对温度控制部50进行控制。进行该热处理装置2整体的动作的计算机程序被存储在软盘、CD(CompactDisc)、硬盘、闪存器等存储介质72中。具体而言，通过来自该控制单元70的指令，进行各气体的供给的开始、停止和流量控制、工艺温度和工艺压力的控制等。
接着，也参照图5对使用以上这种结构的热处理装置进行的热处理方法进行说明。图5是表示本发明的热处理方法的一个例子的流程图。首先，在进行实际的成膜等热处理工艺之前，预先求得从各加热区域对应的弹性波元件60a～60e产生的频率的电波检测的温测用晶片58a～58e的温度与向各加热器10a～10e供给的电力的相关关系，将该相关关系存储在温度控制部50。此外，在也使用各热电偶17a～17e、46a～46e的情况下，预先求出这些温度检测值与从弹性波元件60a～60e的电波得到的温度的相关关系。
接着，说明对半导体晶片W进行实际的成膜处理等的热处理时的工艺。首先，半导体晶片W在卸载的状态下，热处理装置2在下方的装载区域内为待机状态时，处理容器8维持在工艺温度或与此相比更低的温度。其后，在将常温的多枚晶片W载置在晶舟22的状态下，使晶舟22在处理容器8内从其下方上升装载，通过用盖部28关闭歧管18的下端开口部将处理容器8内密闭。其中在晶舟22中除了产品晶片W以外，还在与各加热区域16a～16e对应的位置上支撑有温测用晶片58a～58e。
接着，将处理容器8内维持在规定的工艺压力，并且从各热电偶17a～17e、46a～46e分别检测晶片温度，通过来自各弹性波元件60a～60e的电波检测晶片温度。此外通过如图4所示的温度控制系统的动作增大向各加热器10a～10e的投入电力，从而使晶片温度上升，稳定维持在规定的工艺温度。其后，从气体导入单元40的气体喷嘴42向处理容器8内导入规定的成膜用的处理气体。
如上所述，在将处理气体从气体喷嘴42导入内筒4内的底部之后，与在其中旋转的晶片W接触的同时进行成膜反应并且上升。其后从顶部流下到内筒4与外筒6之间的间隙，从排气口44向容器外排出。根据从各弹性波元件60a～60e产生的电波求出每个加热区域的晶片温度，通过以例如PID控制对向各加热器10a～10e的供给电力进行控制，使得该晶片温度成为预先决定的目标温度，由此进行工艺中的晶片W的温度控制。
在此也参照图6A、图6B对弹性波元件60a～60e的动作原理进行说明。其中图6A是用于说明由表面弹性波元件构成的弹性波元件的动作原理的动作原理图，图6B是用于说明由体弹性波元件构成的弹性波元件的动作原理的动作原理图。如图6A所示，该表面弹性波元件60A由例如特开2000-114920号公报、特开2003-298383号公报、或者特开2004-140167号公报等中公开的硅酸镓镧基板元件构成。该硅酸镓镧基板元件具有四边形状的硅酸镓镧基板76，该硅酸镓镧基板76具有压电功能。该硅酸镓镧基板76的大小为例如10mm×15mm×0.5mm左右的大小。在该硅酸镓镧基板76的表面形成有一对齿梳状的电极78a、78b，在各电极78a、78b上安装有天线80a、80b。
并且，如果从收发器64将相当于硅酸镓镧基板76的固有振动频率的规定的高频电波作为发送信号发出，对齿梳状的电极78a、78b施加高频电压，则通过硅酸镓镧基板76的压电效应激发表面弹性波。此时，声速根据硅酸镓镧基板76的温度而发生变化，所以上述表面弹性波依存于上述声速进行共振，这次其相反从天线80a、80b成为电波而输出。
因此，通过收发器64接收上述输出的电波，并对该接收信号与之前的发送信号的时间差Δt进行分析，由此能够检测出硅酸镓镧基板76的温度。即，能够作为无线的温度检测元件使用。这种原理适用于各弹性波元件60a～60e。
此外如图6B所示，在代表LTGA的体弹性波元件60B的情况下，也在线圈84连接的一对电极85a、85b中夹着体弹性波元件60B而形成。
在这种情况下，也从收发器82将相当于体弹性波元件60B的固有振动频率的规定的高频电波作为发送信号发出，并接收从体弹性波元件60B侧输出的信号。然后，通过对该发送信号与接收信号的时间差Δt进行分析，能够检测出体弹性波元件60B的温度。这种原理适用于上述各弹性波元件60a～60e。
在此通过改变各电极78a、78b的间距、从单结晶的切出角度或切出厚度等，能够使元件的频带变化。在此如上所述，各弹性波元件60a～60e分别设定为互不相同的频带，分别设定为：元件60a为f1，例如以10MHz为中心的频带；元件60b为f2，例如以20MHz为中心的频带；元件60c为f3，例如以30MHz为中心的频带；元件60d为f4，例如以40MHz为中心的频带；元件60e为f5，例如以50MHz为中心的频带，从而使相互之间不产生信号混淆。
如图5所示，在实际的温度控制中，首先从收发器64对与各加热区域16a～16e对应的各收发用天线52a～52e供给发送电力，并从各收发用天线52a～52e向温测用晶片58a～58e的弹性波元件60a～60e发送相当于硅酸镓镧基板(表面弹性波元件的情况下)或LTGA基板(体弹性波元件的情况下)的固有振动频率的测定用电波(S1：发送工序)。此时，接收来自各收发用天线52a～52e的测定用电波的各温测用晶片58a～58e的弹性波元件60a～60e产生对应于此时的温测用晶片58a～58e的温度的共振，并发射该共振信号(S2)。此时的电波的产生原理与先前参照图6A、图6B说明的相同。
接着，此时产生的电波利用与每个加热区域对应的收发用天线52a～52e接收，向收发器64侧传递(S3：接收工序)。接着，通过温度分析部66分析该接收的每个加热区域的电波，直接求出各温测用晶片58a～58e的温度，即各加热区域16a～16e的晶片W的温度(S4：温度分析工序)。
其后，温度控制部50根据在温度分析工序求出的温度，以通过加热器驱动部68分别独立加热单元10的各加热器10a～10e，使其变为目标温度的方式进行控制(S5：温度控制工序)。由此，能够直接测定检测晶片温度(温测用晶片温度)，因此能够进行精度高的温度控制。
直至经过预先决定的工艺时间(S6的YES)，反复进行这样一系列的控制动作(S6的NO)。这样，在处理容器8中设置收发用天线52a～52e，使其接收从例如由硅酸镓镧基板元件或LTGA元件等构成的弹性波元件60a～60e发送的电波，并据此求出温度，由此能够不产生金属污染等，就无线且实时地精度良好地准确检测被处理体(半导体晶片)W即温测用晶片58a～58e的温度，所以能够进行精度高的温度控制。
此外在对被处理体W进行升降温的情况下，也能够直接测定该温度，所以能够准确地控制例如升温速度和降温速度，由此能够适当地进行升降温控制。再者，因为能够用无线求出被处理体W的温度，所以即使在处理容器8的内壁面附着膜，也能够求出准确的被处理体W的温度。
其中，在实际的温度控制中，为了进行更高精度的控制，除了利用温度分析部66求出的温度之外，还优选分别参照加热器用热电偶17a～17e和/或内部热电偶46a～46e的各测定值进行温度控制。
在此，在测定用电波和来自弹性波元件60a～60e的电波十分强的情况下，也可以设置少于5个的数量的收发用天线52。在这种情况下，一般测定用电波能够稍强，但来自弹性波元件60a～60e的电波微弱。因此，也可以设置少于5个的数量的收发用天线52，而对应于设置有收发用天线52的加热区域以外的其他加热区域设置接收用天线。
再者，在来自各弹性波元件60a～60e的电波为到达对应的加热区域的天线但不到达位于相邻的加热区域的天线的那样的微弱的电波的情况下，不用担心信号混淆。因此，没有必要相互改变各弹性波元件60a～60e的频带，也可以全部设定为同一频带。此外，如果设置有热电偶17a～17e和/或内部热电偶46a～46e，则即使在卸载晶片W从而使处理容器8内变空的空载时也能够将处理容器8的温度预备加热到适当的温度。
其中，在上述实施方式中，将收发用天线52a～52e设置在处理容器8的外侧，但不限定于此，也可以如图7所示的本发明的热处理装置的第一变形例中所示，设置在处理容器8内。在此，将收发用天线52a～52e分别设定在处理容器8的内筒4与晶舟22之间。此外在图7中，对与图1中的结构相同的结构部分标注同一符号。
此外，在图1和图7所示的实施方式中，使用环状的天线作为收发用天线52a～52e，但不限定于此，也可以使用杆状的收发用天线(包括杆状的发送用天线和杆状的接收用天线)。图8表示这样的本发明的热处理装置的第二变形例，图9是表示图8所示的热处理装置中的杆状的收发用天线的配置例的平面图。其中，对与图1中的结构相同的部分标注同一符号。
在图8中，在处理容器8的外侧设置有沿处理容器8的长度方向形成为杆状的收发用天线90。在图9中，将多根、例如4根杆状的收发用天线90a、90b、90c、90d沿容器周边方向等间隔配置。其中，该天线数可以为一根，也可以根据电波的强度进行增减。此外，也可以将该杆状的收发用天线90a～90d设置在处理容器8内。
在使用该杆状的收发用天线90a～90d的情况下，各收发用天线90a～90d捕捉全部的加热区域16a～16e的来自弹性波元件60a～60e的电波。因此，为了防止信号混淆而设定为各弹性波元件60a～60e的频带相互不同。在这种情况下也能够发挥与图1所示的热处理装置相同的作用效果。
此外，在上述各实施方式中，对仅在处理容器8侧设置有收发用天线52a～52d、90a～90d的情况进行了说明，但并不限定于此。即如图10所示的本发明的热处理装置的第三变形例所示，在处理容器8的下方设置有从处理容器8卸载的晶舟22待机并且进行晶片W的移载的装载区域94，也可以在该装载区域94上设置追加的收发用天线90x、90y(追加的发送用天线和追加的接收用天线)。在该装载区域94内，如上所述进行晶片W的移载，此外，也存在晶舟22自身向水平方向移动的情况。因此，可以设置不是环状而是杆状的收发用天线90x、90y，而且也可以沿晶舟22的向水平方向的移动路径设置收发用天线90x、90y。
由此，即使在工艺后也能够实时求出保持于晶舟22的晶片温度。因此，由于能够准确地识别例如晶片温度下降至可手握的温度，所以能够不用无谓的等待时间就开始晶片W的移载，能够使生产量提高。此外，在上述各实施方式中，将弹性波元件设置在温测用晶片58a～58e的表面，但是不限于此，也可以埋入在温测用晶片58a～58e内。
此外，在以上的各实施方式中，对在温测用晶片58a～58e中分别设置有一个弹性波元件60a～60e的情况进行了说明，但是不限于此，也可以在一枚温测用晶片中设置多个弹性波元件。图11A是表示温测用晶片的变形例1的截面图，图11B是表示温测用晶片的变形例2的平面图。在图11A中将温测用晶片58x分割为上下2个，在其中心部和周边部埋入2个弹性波元件60x、60y，再将被分割的晶片接合。
由此，2个弹性波元件60x、60y为埋入温测用晶片58x内的状态，能够防止由该弹性波元件60x、60y引起的污染的发生。
这样，在将2个弹性波元件60x、60y埋入1枚温测用晶片58x内的情况下，为了防止信号混淆而将两弹性波元件60x、60y的频带设定为互不相同。
此外在图11B所示的温测用晶片的变形例2的情况下，表示在温测用晶片58x的表面的中心和周边部设置有多个，具体而言5个弹性波元件60f、60g、60h、60i、60j的情况。其中，也可以将这些弹性波元件60f、60g、60h、60i、60j埋入温测用晶片58x内。在这种情况下，能够测定晶片的面内温度的分布。在这种情况下，为了防止信号混淆优选将各弹性波元件60f、60g、60h、60i、60j的频带设定为互不相同。
一般，通过成膜工艺，在该工艺时，或升降温时，也有优选在晶片面内形成温度梯度的情况。在这种情况下，如果如上所述在温测用晶片58x的中央部和周边部设定弹性波元件60x、60y，则能够在晶片面内形成适当且准确的温度梯度。
其中，在装置内，也可以预先准备有由与上述那样的温测用晶片58a～58e、58x相同结构所构成的预备的温测用被处理体，在劣化时等，根据需要或定期地自动地将温测用被处理体58a～58e、58x与预备的温测用被处理体进行更换。
此外，在本实施方式中，以由内筒4和外筒6构成的二重管式的处理容器8为例进行了说明，但是不限定于此，也能够将本发明适用于单管式的处理容器。此外关于处理容器8，也不限定为立式的处理容器，对于卧式的处理容器也能够适用本发明。
再者，此处作为热处理，以成膜处理为例进行了说明，但是不限定于此，对于氧化扩散处理、退火处理、蚀刻处理、改质处理、使用等离子体的等离子体处理等，也能够适用本发明。此外，在使用等离子体的情况下如上所述，为了防止噪声的发生，优选使等离子体发生用的高频电力的频率与测定用电波的频带不同。
此外，作为弹性波元件，能够使用选自镧钽酸镓铝(LGTA)、水晶(SiO2)、氧化锌(ZnO)、罗谢尔盐(酒石酸钾钠：KNaC4H4O6)、钛酸锆酸铅(PZT：Pb(Zr，Ti)O3)、铌酸锂(LiNbO3)、钽酸锂(LiTaO3)、四硼酸锂(Li2B4O7)、硅酸镓镧(La3Ga5SiO14)、氮化铝、电气石、聚偏二氟乙烯(PVDF)中的一种材料的基板元件。此外，此处作为被处理体以半导体晶片为例进行了说明，但是不限定于此，玻璃基板、LCD基板、陶瓷基板等也能够适用本发明。

Claims (30)

1.一种被处理体的热处理装置，其特征在于，包括：
能够收容包括具有弹性波元件的温测用被处理体的多个被处理体的处理容器；
设置在所述处理容器外周，对所述多个被处理体进行加热的加热单元；
保持所述多个被处理体，并且将所述多个被处理体相对于所述处理容器内进行装载和卸载的保持单元；
设置在所述处理容器，向所述温测用被处理体的所述弹性波元件发送测定用电波的发送用天线；
设置在所述处理容器上，接收从所述温测用被处理体的所述弹性波元件发出的由与所述温测用被处理体的温度对应的频率构成的电波的接收用天线；
与所述接收用天线连接，基于利用所述接收用天线接收的电波求出所述温测用被处理体的温度的温度分析部；和
与所述温度分析部连接，基于所述温度分析部的输出对所述加热单元进行控制的温度控制部。
2.如权利要求1所述的被处理体的热处理装置，其特征在于：
所述发送用天线和所述接收用天线以包围所述被处理体的周围的方式形成为环状。
3.如权利要求2所述的被处理体的热处理装置，其特征在于：
在所述处理容器内设置有多个加热区域，所述温测用被处理体以与每个所述加热区域对应配置的方式设置有多个，所述发送用天线和所述接收用天线以与每个所述加热区域对应配置的方式设置有多个。
4.如权利要求3所述的被处理体的热处理装置，其特征在于：
所述温测用被处理体的弹性波元件的频带以在每个所述加热区域中互不相同的方式设定。
5.如权利要求1所述的被处理体的热处理装置，其特征在于：
所述温测用被处理体具有多个弹性波元件，所述多个弹性波元件的频带设定为互不相同。
6.如权利要求5所述的被处理体的热处理装置，其特征在于：
所述弹性波元件至少设置在各温测用被处理体的中心部和周边部。
7.如权利要求1所述的被处理体的热处理装置，其特征在于：
所述发送用天线和所述接收用天线沿所述处理容器的长度方向形成为杆状。
8.如权利要求7所述的被处理体的热处理装置，其特征在于：
所述发送用天线和所述接收用天线沿所述被处理体的周边方向隔开规定的间隔设置有多个。
9.如权利要求7所述的被处理体的热处理装置，其特征在于：
在所述处理容器内设置有多个加热区域，所述温测用被处理体以与每个所述加热区域对应配置的方式设置有多个，所述温测用被处理体的弹性波元件的频带以在每个所述加热区域中互不相同的方式设定。
10.如权利要求7所述的被处理体的热处理装置，其特征在于：
所述温测用被处理体具有多个弹性波元件，所述多个弹性波元件的频带设定为互不相同。
11.如权利要求10所述的被处理体的热处理装置，其特征在于：
所述弹性波元件至少设置在各温测用被处理体的中心部和周边部。
12.如权利要求1所述的被处理体的热处理装置，其特征在于：
所述发送用天线和所述接收用天线设置在所述处理容器的内侧。
13.如权利要求1所述的被处理体的热处理装置，其特征在于：
所述发送用天线和所述接收用天线设置在所述处理容器的外侧。
14.如权利要求1所述的被处理体的热处理装置，其特征在于：
在所述处理容器的外部设置有从所述处理容器被卸载的所述保持单元待机的装载区域，
在所述装载区域设置有分别与所述发送用天线和所述接收用天线具有相同构造的追加的发送用天线和追加的接收用天线。
15.如权利要求1所述的被处理体的热处理装置，其特征在于：
所述发送用天线和所述接收用天线分别被收容到保护管内。
16.如权利要求4所述的被处理体的热处理装置，其特征在于：
从所述发送用天线，在每隔规定的时间依次扫描并发送与所述频带不同的弹性波元件对应的互不相同的频带的测定用电波。
17.如权利要求4所述的被处理体的热处理装置，其特征在于：
从所述发送用天线，同时发送与所述频带不同的弹性波元件对应的互不相同的频带的测定用电波。
18.如权利要求1所述的被处理体的热处理装置，其特征在于：
所述发送用天线和所述接收用天线作为收发用天线而一体化。
19.如权利要求1所述的被处理体的热处理装置，其特征在于：
在所述处理容器内和/或所述加热单元中设置有温度测定用的热电偶，
所述温度控制部也参照来自所述热电偶的测定值进行所述加热单元的控制。
20.如权利要求1所述的被处理体的热处理装置，其特征在于：
在所述处理容器中设置有用于辅助所述被处理体的热处理而通过高频电力产生等离子体的等离子体发生单元，所述测定用电波的频带设定为与所述高频电力的频带不同。
21.如权利要求1所述的被处理体的热处理装置，其特征在于：
所述弹性波元件由表面弹性波元件构成。
22.如权利要求1所述的被处理体的热处理装置，其特征在于：
所述弹性波元件由体弹性波元件构成。
23.如权利要求1所述的被处理体的热处理装置，其特征在于：
所述弹性波元件由选自镧钽酸镓铝(LGTA)、水晶(SiO2)、氧化锌(ZnO)、罗谢尔盐(酒石酸钾钠：KNaC4H4O6)、钛酸锆酸铅(PZT：Pb(Zr，Ti)O3)、铌酸锂(LiNbO3)、钽酸锂(LiTaO3)、四硼酸锂(Li2B4O7)、硅酸镓镧(La3Ga5SiO14)、氮化铝、电气石、聚偏二氟乙烯(PVDF)中的一种材料的基板元件构成。
24.一种被处理体的热处理方法，其将保持包括具有弹性波元件的温测用被处理体的多个被处理体的保持单元向设置有发送用天线和接收用天线的处理容器内导入，利用设置在所述处理容器外周的加热单元对所述被处理体进行加热，由此实施热处理，其特征在于，包括：
从所述发送用天线向所述温测用被处理体的所述弹性波元件发送测定用电波的发送工序；
将接收到所述测定用电波的所述温测用被处理体的所述弹性波元件发出的电波利用所述接收用天线接收的接收工序；
基于利用所述接收用天线接收到的电波求出所述温测用被处理体的温度的温度分析工序；和
基于在所述温度分析工序中求出的温度对所述加热单元进行控制的温度控制工序。
25.如权利要求24所述的被处理体的热处理方法，其特征在于：
在所述处理容器内设置有多个加热区域，所述温测用被处理体对应于每个所述加热区域设置有多个，所述温测用被处理体的弹性波元件的频带以在每个所述加热区域中互不相同的方式设定。
26.如权利要求24所述的被处理体的热处理方法，其特征在于：
在所述处理容器内和/或所述加热单元中设置有温度测定用的热电偶，
在所述温度控制工序中，也参照来自所述热电偶的测定值进行所述加热单元的控制。
27.如权利要求24所述的被处理体的热处理方法，其特征在于：
预先准备预备的温测用被处理体，根据需要或定期地、自动将所述温测用被处理体与所述预备的温测用被处理体进行更换。
28.如权利要求24所述的被处理体的热处理方法，其特征在于：
所述被处理体的热处理通过由高频电力产生的等离子体辅助，所述测定用电波的频率设定为与所述高频电力的频率不同。
29.如权利要求24所述的被处理体的热处理方法，其特征在于：
所述弹性波元件由表面弹性波元件或体弹性波元件构成。
30.一种存储介质，其存储有用于使计算机执行被处理体的热处理方法的计算机可读取程序，其特征在于：
所述被处理体的热处理方法，
将保持包括具有弹性波元件的温测用被处理体的多个被处理体的保持单元向设置有发送用天线和接收用天线的处理容器内导入，用设置在所述处理容器外周的加热单元对所述被处理体进行加热，由此实施热处理，该被处理体的热处理方法包括：
从所述发送用天线向所述温测用被处理体的所述弹性波元件发送测定用电波的发送工序；
将接收到所述测定用电波的所述温测用被处理体的所述弹性波元件发出的电波利用所述接收用天线接收的接收工序；
基于利用所述接收用天线接收到的电波求出所述温测用被处理体的温度的温度分析工序；和
基于在所述温度分析工序中求出的温度对所述加热单元进行控制的温度控制工序。
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