JP5350747B2 - 熱処理装置 - Google Patents
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Description
本発明は，基板例えば半導体ウエハやガラス基板などに所定の熱処理を施す熱処理装置に関する。
半導体集積回路を製造する場合には，基板表面にシリコン膜やシリコン酸化膜等の各種の成膜処理，酸化処理など各種の熱処理が施される。これらの熱処理を行う場合，複数枚の半導体ウエハ（以下，単に「ウエハ）とも称する）を配置して一度に熱処理できる所謂バッチ式の熱処理装置が用いられることが多い。
バッチ式の熱処理装置としては，多数のウエハを収納した反応管を電気炉で加熱する電気炉方式（ホットウォール方式）が主に用いられている。ところが，電気炉方式では，炉全体の熱容量が大きいためウエハの温度を昇降温するのに多くの時間を必要とし，生産性が大きく低下する問題があった。
その他，高周波誘導加熱方式を利用してウエハを加熱するタイプのものもある（例えば特許文献１，２参照）。このタイプの熱処理装置は一般に，反応管の外側に巻回した誘導コイルを備え，この誘導コイルに高周波電流を供給して，反応管内に配置した導電性のサセプタを誘導加熱し，サセプタに載せたウエハを熱伝導により間接的に加熱する。これによれば反応管を直接加熱する必要がないため，サセプタの熱容量を小さくすることで電気炉方式と比べてウエハ温度の高速な昇降温が可能になる。また，ウエハ温度とは独立して反応管の壁の温度を制御することができるので，いわゆるコールドウォール方式の熱処理装置を構成することも可能になる。
しかしながら，上述したコールドウォール方式による熱処理装置などで熱容量が小さいサセプタを複数配置して高周波誘導加熱を行うと，サセプタとその周囲（反応管の内壁など）との温度差によりサセプタ面内や複数のサセプタ間の温度均一性が崩れ，複数のウエハ間の温度の均一性のみならず，各ウエハの面内温度の均一性も悪化するというコールドウォール方式の本質的な問題が顕在化してしまう。
これらのうち，複数のウエハ間の温度均一性を改善する方法としては，例えば特許文献３には複数の誘導コイルを反応管の長手方向に配置し，誘導コイルを個別に制御することでウエハ間の温度均一性を制御するものが開示されており，特許文献４にはウエハ並びの両端を誘導加熱されたダミーの加熱板で挟む方法が開示されている。
ところが，各ウエハの面内温度を制御する方法はいずれの従来技術にも開示されておらず，複数枚のウエハを一度に処理するバッチ式の熱処理装置においてはウエハ面内の温度の均一性を制御する方法は未だ確立されていない。
そこで，本発明は，このような問題に鑑みてなされたもので，その目的とするところは，複数のサセプタにそれぞれ載置された基板を一度に加熱する際に，各基板の面内温度を制御できる熱処理装置を提供することにある。
上記課題を解決するために，本発明のある観点によれば，減圧可能な処理室内にガスを供給して複数の基板に対して熱処理を施す熱処理装置であって，前記基板を載置する導電性部材であってその中心部と周縁部とに分割してなる誘導発熱体を有する複数のサセプタと，前記各サセプタを所定の間隔を空けながら一列に重ねて配列するように支持するサセプタ支持部と，前記各サセプタの周囲を囲むように前記処理室内に配置され，温調自在に構成された誘導コイルと，前記誘導コイルに異なる２つの周波数の高周波電流を印加可能に構成された高周波電流回路と，前記高周波電流回路から前記誘導コイルに印加する前記２つの周波数の高周波電流を制御することにより，前記誘導発熱体の中心部の発熱量と周縁部の発熱量との比率を変化させて温度制御を行う制御部とを備えることを特徴とする熱処理装置が提供される。
このような本発明によれば，誘導コイルの温度を適切な温度に調整しながら，高周波電流回路から所定の高周波電流を印加することにより，各サセプタの誘導発熱体を加熱することで，各基板の温度を制御しながら基板に対する熱処理を行う。これによれば，誘導コイルを処理室の内側に設けることで，側壁の外側に誘導コイルを設ける従来の場合のように側壁の材料を電磁誘導に影響しない絶縁性材料に制限することなく，例えば金属のような導電性材料も選択することができる。
また，誘導コイルの直径は処理室の側壁の大きさに制限されず，サセプタの直径に合わせて小さくすることができるので，サセプタを貫く磁束を大きくすることができ，サセプタの加熱効率を高めることができる。さらに，処理室の側壁の内側に配置される誘導コイルの温度をサセプタの温度より低くして，適切な温度に調整することで，誘導コイルがサセプタからの熱によって加熱され，温度が高くなりすぎることを抑制できる。これにより，誘導コイルの破損を防止することができる。また，処理室内に成膜用の原料ガスを導入して成膜処理を行う場合でもその成膜用の原料ガスが誘導コイルの表面で熱分解することを抑制できるので，誘導コイルの表面に不要な付着物が堆積することを抑制できる。
また，上記制御部は，前記高周波電流回路から前記誘導コイルに印加する前記２つの周波数の高周波電流を制御することにより，前記誘導発熱体の中心部の発熱量と周縁部の発熱量との比率を変化させて温度制御を行う。具体的には例えば前記高周波電流回路からの２つの周波数の高周波電流を重畳して又は時系列で切り換えて前記温度制御を行う。これによって，誘導発熱体の中心部の発熱量と周縁部の発熱量とを比率可変に誘導加熱することができるので，サセプタよりもその周囲（例えば誘導コイルや処理室の側壁など）の方が温度が低くなっても，誘導コイルに印加するそれぞれの周波数の電流の強度比や周波数の切り換え時間を制御することにより，熱量が奪われ易いサセプタの周縁部に集中的に熱量を補填しつつ，中心部も加熱することができる。これにより，サセプタの加熱効率を高めることができるとともに，その面内温度分布を制御できる。
また，上記処理室の側壁は，アルミニウムまたはアルミニウム合金からなる金属で構成し，その側壁を前記サセプタの温度とは独立して温調する壁部温調機構を設けるようにしてもよい。処理室の側壁が導電性材料の場合は，処理室内に形成された高周波磁界により側壁も発熱するが，サセプタを構成する誘導発熱体の比抵抗と比べて側壁の材料の比抵抗が格段に低ければ，側壁に誘起した誘導電流による発熱量は無視できる程度に小さくなる。従って，処理室の側壁の材料をアルミニウムまたはアルミニウム合金にすることで，サセプタの温度とは独立して壁部温調機構により処理室の側壁を温度制御できる。例えば処理室の側壁は少なくとも前記サセプタよりも低い温度に設定することもできる。これによれば，処理室の側壁自体の温度をサセプタの温度とは独立して制御できるので，サセプタがより高温に加熱されても，処理室の側壁はそれよりも低い所望の温度を保つように制御できる。これにより，処理室内に成膜用の原料ガスを導入して成膜処理を行う場合でもその成膜用の原料ガスが処理室の側壁の表面で熱分解することを抑制できるので，処理室の側壁に不要な付着物が堆積することを抑制できる。
また，処理室の側壁を上述したような金属で構成することにより，その側壁自体が高周波磁束が外部に漏れることを防止する磁気シールドの役割を果たすことができる。これにより，処理室の側壁の外側に誘導コイルを設けていた従来のようにその外側にさらに磁気シールドを設ける必要がないので，熱処理装置を小型化することができる。
また，上記誘導コイルは，金属製パイプからなり，その金属製パイプ内に温調媒体を循環させて前記誘導コイルの温度を調整するコイル温調機構を設けるようにしてもよい。この場合の誘導コイルの温度は，前記処理室の側壁の温度と同じに設定することが好ましい。これにより，誘導コイルの温度も，サセプタの温度よりも低い所望の温度を保つように制御できる。
また，上記高周波電流回路は，前記２つの周波数のうち，低い方の周波数は０．５ｋＨｚ〜２ｋＨｚの範囲から設定し，高い方の周波数は５０ｋＨｚ〜２００ｋＨｚの範囲から設定することができる。この場合，前記２つの周波数のうち，前記高い周波数の方の電流によって誘導加熱される前記誘導発熱体がその周縁部のみとなるように，前記高い周波数と前記誘導発熱体の周縁部の幅を設定することが好ましい。このようにすることによって，誘導電流の表皮効果にしたがって，高い周波数の電流を印加したときには誘導発熱体の周縁部のみが加熱されるため，低い周波数の電流を印加したときの誘導発熱体全面の発熱量分布に対して誘導発熱体の周縁部のみを独立して加熱することができる。このため，２つの周波数の電流の強度比をそれぞれ制御することによって，誘導発熱体の周縁部の発熱量と中心部の発熱量との比率を制御することができる。
また，上記誘導発熱体の中心部には，少なくともその端面から中央に向かう溝部を形成してもよい。これによれば，低い周波数の電流を印加することによって誘導発熱体の中心部に誘起された誘導電流は溝部に沿って中央付近にも流れるので，誘導発熱体の中央付近も加熱することができる。
また，上記誘導発熱体は例えばグラファイト，ガラス状カーボン，ＳｉＣから選択された１以上の材料で構成する。前記処理室の側壁の材料の比抵抗が上記誘導発熱体の材料の比抵抗と比べて格段に低ければ，処理室内に形成された高周波磁界による誘導電流は処理室の側壁をほとんど加熱せず，サセプタのみを選択的に加熱することができる。
本発明によれば，処理室の側壁が加熱されることを抑制しつつ，サセプタのみを選択的に加熱することができる。しかもそのサセプタと側壁との温度差によって熱量が奪われ易いサセプタの周縁部に効率的に熱量を補填できるとともに，サセプタの面内温度分布も制御することができる。
以下に添付図面を参照しながら，本発明の好適な実施の形態について詳細に説明する。なお，本明細書及び図面において，実質的に同一の機能構成を有する構成要素については，同一の符号を付することにより重複説明を省略する。
（熱処理装置の構成例）
先ず，本発明の実施形態にかかる熱処理装置の構成例について図面を参照しながら説明する。ここでは，半導体ウエハ（以下，単に「ウエハ」ともいう）を多数枚一度に熱処理できるバッチ式の縦型熱処理装置を例に挙げる。図１は，本実施形態にかかる熱処理装置の構成例を示す断面図である。
先ず，本発明の実施形態にかかる熱処理装置の構成例について図面を参照しながら説明する。ここでは，半導体ウエハ（以下，単に「ウエハ」ともいう）を多数枚一度に熱処理できるバッチ式の縦型熱処理装置を例に挙げる。図１は，本実施形態にかかる熱処理装置の構成例を示す断面図である。
図１に示すように，熱処理装置１００は下端が開口された上下方向に長尺な円筒状に形成された縦型の気密な処理室１０２を備える。処理室１０２の下方の開口部からは，複数のウエハＷを載置する複数のサセプタ１２０が支持されたサセプタ支持部としての石英ボート１１２が昇降自在に挿入されるようになっている。
処理室１０２は，円筒状の金属で構成される反応管１０４と，反応管１０４の上部に設けられた円板状の上部フランジ１０５と，反応管１０４に環状の下部フランジ１０６を介して接続された円筒状のマニホールド１０７とにより構成される。
マニホールド１０７の下端開口部，すなわち処理室１０２の下端開口部は，蓋体１１４によって閉塞されて密閉するようになっている。この蓋体１１４の上側に上記石英ボート１１２が設けられ，蓋体１１４の下側はボートエレベータ１１８によって支持されている。これによれば，ボートエレベータ１１８で蓋体１１４とともに石英ボート１１２を上下に駆動することで，処理室１０２内，すなわち反応管１０４内に下端開口部から石英ボート１１２を搬出入させることができる。例えば蓋体１１４が上限位置にあるときには，処理室１０２内に石英ボート１１２がセットされるとともに，マニホールド１０７の開口端が蓋体１１４で閉塞される。
石英ボート１１２には，ウエハＷを載置する複数のサセプタ１２０が水平な状態でその載置面（上面）に垂直な方向（ここでは上下方向）に所定の間隔をおいて棚状に配置されている。各サセプタ１２０は，例えば複数（ここでは３本）の支柱１１３によって支持されている。ウエハＷは各サセプタ１２０の載置面に１枚ずつ載置される。なお，本実施形態にかかるサセプタ１２０は，絶縁板１２３上に導電性部材で構成された誘導発熱体１２２を接合して形成される。誘導発熱体１２２は，例えばグラファイト，ガラス状カーボン，ＳｉＣなどの導電性材料で構成される。ウエハＷは，誘導発熱体１２２の上面に載置される。このようなサセプタの詳細な構成については後述する。
ここでの石英ボート１１２は，ウエハＷを載置したままサセプタ１２０とともに回転するようになっている。具体的には石英ボート１１２は，蓋体１１４上に筒状の断熱体１１６を介して垂直軸周りに回転自在に保持されている。この場合，例えば断熱体１１６の下方に接続した図示しないモータによって石英ボート１１２を回転させることで，各サセプタ１２０をウエハＷを載置したまま垂直軸周りに一斉に回転させることができる。
なお，未処理のウエハＷは，図示しないカセット容器に収容されている。そして，ウエハＷの処理を行う際には，反応管１０４から石英ボート１１２が下方に搬出されている状態で，図示しない移載装置によってカセット容器から各サセプタ１２０に各ウエハＷが移載されるようになっている。ウエハＷが移載されると，石英ボート１１２をボートエレベータ１１８で反応管１０４内に搬入してウエハＷの熱処理を行う。その後，ウエハＷの処理が終了すると，石英ボート１１２をボートエレベータ１１８で反応管１０４から搬出して，サセプタ１２０上のウエハＷを上記移載装置によって上記カセット容器に戻すようになっている。
石英ボート１１２の周囲には，各サセプタ１２０の周囲を囲むように温調可能な誘導コイル１３０が設けられている。本実施形態では誘導コイル１３０を反応管１０４の側壁の内側（処理室１０２の側壁の内側）に設けることで，サセプタ１２０に近い位置に誘導コイル１３０を配置することができる。これにより，サセプタ１２０の加熱効率を高めることができるとともに，誘導コイル１３０を温調することで，サセプタからの熱により加熱され破損することを防止することができる。
また，本実施形態にかかる誘導コイル１３０は，その温度を調整するためのコイル温調機構が設けられている。コイル温調機構は例えば次のように構成される。すなわち，先ず誘導コイル１３０自体を，例えばアルミニウムなどの金属からなるパイプ１３２で構成し，そのパイプ内に水やフッ素系不活性液体(例えばガルデン（登録商標），フロリナート（登録商標）)などの温調媒体を通すことで誘導コイル１３０自体の温度を一定に保持できるようになっている。具体的には誘導コイル１３０を構成するパイプ１３２は，反応管１０４内に上方から下方にかけて螺旋状に配設される。誘導コイル１３０は，そのパイプ１３２内を通す温調媒体を所定の温度に調整するコイル温調器１３６に接続されて循環流路１３４が形成される。
これによれば，コイル温調器１３６によって所定の温度に調整された温調媒体がパイプ１３２内を循環することによって，誘導コイル１３０の温度を所定の温度に制御することができる。誘導コイル１３０の温度は，サセプタ１２０よりも低い温度，例えば成膜処理の場合は，少なくとも成膜原料ガスが熱分解せず，不要な付着物が誘導コイル１３０の表面に堆積しない温度に設定することが好ましい。
このような誘導コイル１３０によれば，高温に加熱されたサセプタ１２０によって誘導コイル１３０自体の温度まで加熱されることを防止できる。これにより，誘導コイル１３０の表面に付着物が堆積することを抑制できるとともに，誘導コイル１３０自体が高熱により破損することを防止できる。
また，誘導コイル１３０の上下両端はそれぞれ，給電ライン１３８を介して高周波電流回路２００の出力端子２０２に接続されている。この高周波電流回路２００から誘導コイル１３０に高周波電流を印加することによって，反応管１０４内には高周波磁界が発生する。この高周波磁界に伴う磁束（高周波磁束）が石英ボート１１２に支持された複数のサセプタ１２０を貫くことによって，サセプタ１２０を構成する誘導発熱体１２２に誘導電流が誘起され，誘導発熱体１２２が発熱することによって，サセプタ１２０を加熱することができる。例えば成膜処理の場合はサセプタ１２０の温度は３００℃〜７００℃に制御される。
本実施形態における高周波電流回路２００は，誘導コイル１３０に２種類の周波数（高い周波数と低い周波数）の高周波電流を重畳して又は別々に印加可能に構成されている。これは，電磁誘導によって誘起される誘導電流はサセプタ１２０を構成する誘導発熱体１２２の外周面付近が最も大きく，内部に向かうほど急激に低下し，しかも，その低下の程度（電流の浸透深さ）が周波数によって異なるという誘導電流の表皮効果を利用して，サセプタ１２０の面内温度分布を調整しようとするものである。なお，このような高周波電流回路２００の構成例については後述する。
本実施形態では，上述したように誘導コイル１３０を反応管１０４内に設けるので，その反応管１０４の側壁の材料は，誘導コイル１３０による電磁誘導に影響しない絶縁性材料に制限されない。このため，反応管１０４の側壁の材料として例えばアルミニウムのような比抵抗が低い金属からなる導電性材料を選択することも可能である。
また，本実施形態による誘導コイル１３０によって反応管１０４内に形成された高周波磁束はサセプタ１２０を貫通すると同時に，この磁束の一部は反応管１０４の側壁にも到達する。このため，反応管１０４の側壁を比抵抗が比較的大きい金属材料（例えば鉄，ステンレス）で構成すると，高周波磁束によって反応管１０４の側壁まで発熱してしまう。反応管１０４の側壁が発熱すると，他の加熱手段を用いて反応管の壁の温度をサセプタの温度と独立に温度制御することが困難になる。
導電性材料の誘導加熱による発熱量は，導電性材料の比抵抗の平方根に比例する。このため，貫く磁束が一定であっても，導電性材料の比抵抗が大きいほど誘導加熱による発熱量は大きくなり，導電性材料の比抵抗が小さいほど誘導加熱による発熱量も小さくなる。したがって，導電性材料を適切に選択することによって誘導加熱による発熱量を調整することができる。
また，本実施形態においては，サセプタ１２０を構成する誘導発熱体１１２の比抵抗が反応管１０４の側壁の比抵抗よりも十分大きくなるように，誘導発熱体１１２と反応管１０４の側壁との材料を選択することによって，反応管１０４の側壁をほとんど加熱せずにサセプタ１２０のみを選択的に加熱させることができる。例えばサセプタ１２０を構成する誘導加熱体１２２を比抵抗が大きな導電性材料（グラファイト，ガラス状カーボン，ＳｉＣなど）で構成するとともに，反応管１０４の側壁は比抵抗が格段に小さい金属材料（アルミニウムまたはアルミニウム合金など）で構成することが好ましい。これにより，反応管内に形成された高周波磁束によって反応管１０４の側壁まで加熱されることを防止できるので，側壁の温度調整をサセプタ温度とは独立して行うことができる。
この点で，熱処理装置１００はいわゆるコールドウォール方式の成膜装置として構成することができる。従来のようにホットウォール方式で構成した成膜装置では，反応管内に成膜用の原料ガスを供給してウエハＷに成膜処理を行うと，反応管の側壁も高温になるため，その側壁近傍で原料ガスが熱分解して，大量の付着物がその側壁に堆積する虞がある。このため，ウエハＷに到達する原料ガスの量が変動しウエハへの成膜が不安定になったり，反応管の壁に堆積した付着物が剥離することでパーティクルの原因となったりする問題がある。これに対して，本実施形態にかかる熱処理装置１００は，上述したようにコールドウォール方式の成膜装置として構成して反応管１０４の側壁の温度をウエハ温度とは独立して制御できるので反応管１０４の側壁近傍での原料ガスの熱分解を防ぐことができ，反応管１０４の側壁に堆積する付着物を大幅に抑制できる。
なお，本実施形態において反応管１０４の側壁を上述したような金属で構成することによって，側壁自体が高周波磁束が外部に漏れることを防止する磁気シールドの役割を果たすことができる。これにより，処理室の側壁の外側に誘導コイルを設けていた従来のようにその外側にさらに磁気シールドを設ける必要がないので，熱処理装置１００を小型化することができる。
反応管１０４の側壁には側壁自体の温度を直接制御するための壁部温調機構を設けている。壁部温調機構は，例えば次のように構成される。すなわち，反応管１０４の側壁に水やブラインなどの温調媒体を通す温調媒体流路１０８を形成し，温調媒体流路１０８は，温調媒体を所定の温度に調整する壁部温調器１１０に接続されて循環流路１０９が形成される。
これによれば，壁部温調器１１０によって所定の温度に調整された温調媒体が温調媒体流路１０８を循環することによって，反応管１０４の側壁の温度を所定の温度に制御することができる。反応管１０４の側壁の温度としては，サセプタ１２０よりも低い温度例えば成膜処理の場合は，少なくとも成膜原料ガスが熱分解せず，不要な付着物が側壁に堆積しない温度に設定することが好ましい。これにより，ウエハＷに到達する原料ガスの量が変動してウエハへの成膜が不安定になったり，反応管の壁に堆積した付着物が剥離することでパーティクルの原因となったりすることを効果的に防止できる。
このように，反応管１０４の側壁自体の温度をサセプタ１２０の温度とは独立して制御できるので，サセプタ１２０がより高温に加熱されても，側壁はそれよりも低い所望の温度を保つように制御できる。なお，反応管１０４の側壁の温度は，誘導コイル１３０と同じ温度に設定するのが好ましい。
温調媒体流路１０８は，例えば図１に示すように反応管１０４の側壁の肉厚部にその上部から下部にかけて螺旋状に形成することで，側壁全体を満遍なく冷却することができる。なお，壁部温調機構としては図１に示すものに限定されるものではない。例えば反応管１０４の側壁をアルミニウムのような熱伝導率の高い金属材料で構成すれば，側壁全体を満遍なく冷却する必要はなく，壁部温調機構を簡略化できる。
熱処理装置１００には，例えば四塩化チタン，ジクロルシラン，アンモニア，窒素ガス，酸素ガスなど成膜用の原料ガスを反応管１０４内に供給するガス供給部１４０が設けられている。具体的にはガス供給部１４０は例えば図１に示すように構成される。すなわち，上部フランジ１０５にはガス導入部１４１が設けられ，このガス導入部１４１にはガス供給源１４２がガス供給配管１４３を介して接続されている。
ガス供給配管１４３には，ガス流量を調整するためのマスフローコントローラ（ＭＦＣ）１４４及び開閉バルブ１４５が設けられている。なお，ガス供給部１４０の構成は図１に示すものに限られるものではない。例えば２つ以上のガス供給配管を設け，２種類以上のガスを独立して供給できるようにしてもよい。
ガス導入部１４１は，サセプタ１２０の外側近傍に垂直に延びるように設けられた棒状のガスノズル１４６に接続されている。ガスノズル１４６は，最上部のサセプタ１２０から最下部のサセプタ１２０までの間に，小孔のガス供給孔１４７が形成されている。
このガス供給孔１４７はサセプタ１２０の中心方向に向けて設けられるとともに，各サセプタ１２０の間にガスが供給されるように設けられることが好ましい。これにより，図２に示すように各サセプタ１２０に載置された各ウエハＷ上に処理ガスが供給されるようになる。なお，ガスノズル１４６は，モータにより所定の角度範囲で回動可能に構成することで，周期的にガス供給孔１４７の向きを変えるようにしてもよい。
上記マニホールド１０７には，反応管１０４内を排気する排気管１５０を介して真空ポンプ１５４などの排気機構が接続されている。例えば排気管１５０には，反応管１０４内の圧力を調整する圧力調整部１５２が設けられている。圧力調整部１５２は，例えばコンビネーションバルブ，バタフライバルブ，及びバルブ駆動部などで構成される。
また，排気管１５０には，処理室１０２内の圧力を検出して，圧力調整部１５２をフィードバック制御するための圧力センサ１５１が設けられている。圧力センサ１５１としては，外気圧の変化の影響を受けにくいキャパシタンスマノメータなどの絶対圧型を用いることが好ましい。
熱処理装置１００の各部は，制御部３００によって制御されるようになっている。制御部３００は，例えば成膜すべき薄膜の種類，膜厚などに応じて，設定圧力，ヒータ設定温度，ガス流量などの処理条件からなる処理レシピデータに基づいて各部を制御する。また，制御部３００は，例えば圧力センサ１５１から圧力検出信号を取り込み，これらの検出信号に基づいて各部を制御する。
（制御部の構成例）
このような制御部３００の構成例を図面を参照しながら説明する。図３は制御部３００の構成例を示すブロック図である。制御部３００は，例えば図３に示すようにＣＰＵ（中央処理装置）３１０，ＣＰＵ３１０が行う各種処理のために使用されるメモリ３２０，操作画面や選択画面などを表示する液晶ディスプレイなどで構成される表示部３３０，オペレータによる種々のデータの入力及び所定の記憶媒体への各種データの出力など各種操作を行うための操作パネルやキーボードなどからなる入出力部３４０，ネットワークなどを介してのデータのやり取りを行うための通信部３５０を備える。
このような制御部３００の構成例を図面を参照しながら説明する。図３は制御部３００の構成例を示すブロック図である。制御部３００は，例えば図３に示すようにＣＰＵ（中央処理装置）３１０，ＣＰＵ３１０が行う各種処理のために使用されるメモリ３２０，操作画面や選択画面などを表示する液晶ディスプレイなどで構成される表示部３３０，オペレータによる種々のデータの入力及び所定の記憶媒体への各種データの出力など各種操作を行うための操作パネルやキーボードなどからなる入出力部３４０，ネットワークなどを介してのデータのやり取りを行うための通信部３５０を備える。
その他，制御部３００は，熱処理装置１００の各部を制御するための各種コントローラ３６０，ＣＰＵ３１０が実行する各種プログラムやプログラムの実行に必要なデータを記憶するハードディスク（ＨＤＤ）などで構成される記憶部３７０などを備える。ＣＰＵ３１０は，これらプログラムやデータを必要に応じて記憶部３７０から読み出して使用する。
各種コントローラ３６０としては，壁部温調器１１０，コイル温調器１３６，高周波電流回路２００，ガス供給部１４０の各部，真空ポンプ１５４などを制御するコントローラなどがある。記憶部３７０には，例えば処理室内の圧力，サセプタ１２０の温度，反応管１０４の側壁温度，ガス流量などのレシピ（処理条件）のデータなどが記憶される。制御部３００は，記憶部３７０から必要なレシピを読み出して，所定のプログラムを実行することにより，ウエハＷに対する処理が行われる。
このような構成の熱処理装置１００において，反応管１０４内の各ウエハＷに対して成膜処理を実行する際には，制御部３００は，コイル温調器１３６により誘導コイル１３０の温度を制御しながら，高周波電流回路２００により誘導コイル１３０に高周波電流を印加して各サセプタ１２０を一斉に誘導加熱することで，各サセプタ１２０上に載置された各ウエハＷを一度に加熱する。このとき，各サセプタ１２０の温度は，例えば３００℃〜７００℃に加熱される。なお，反応管１０４内で石英ボート１１２によって各サセプタ１２０とともに各ウエハＷを回転させながら加熱することにより，各ウエハＷをその面内の周方向に偏りがないように均一に加熱できる。
そして，反応管１０４内を真空ポンプ１５４により排気して反応管１０４内を所定の真空圧力に減圧し，ガス供給部１４０から反応管１０４内に成膜用の原料ガスを導入する。これにより，各ウエハＷ上に所望の薄膜が形成される。このとき，壁部温調器１１０によって反応管１０４の側壁の温調媒体流路１０８に温調媒体を循環させることによって所定の温度になるように制御する。
このように，本実施形態にかかる熱処理装置１００によれば，誘導コイル１３０を反応管１０４の側壁の内側（処理室１０２の側壁の内側）に設けることで，サセプタ１２０に近い位置に誘導コイル１３０を配置させて，誘導コイル１３０の直径を小さくすることができる。これにより，誘導コイル１３０に印加する電流を大きくしなくても，誘導コイル１３０の直径を小さくした分サセプタ１２０を貫く磁束を大きくすることができ，サセプタ１２０の加熱効率を高めることができる。
また，反応管１０４の側壁の内側に配置される誘導コイル１３０の温度や反応管１０４の側壁の温度をサセプタ１２０より低くなるように適切な温度に調整できるので，誘導コイル１３０の表面に不要な付着物が堆積することを抑制できる。
また，側壁を上述したような金属で構成することにより，その側壁自体が高周波磁束が外部に漏れることを防止する磁気シールドの役割を果たすことができる。これにより，側壁の外側に誘導コイルを設けていた従来のようにその外側にさらに磁気シールドを設ける必要がないので，熱処理装置１００を小型化することができる。
ところで，サセプタの温度は例えば５００℃以上の高温であるのに対して，反応管１０４の側壁や誘導コイル１３０の温度は例えば１５０℃以下の低温であるため，サセプタ１２０とその周囲（例えば側壁や誘導コイル１３０など）の温度との差異は非常に大きくなる。このため，サセプタ１２０の周縁部は，その内側の中心部に比して格段に放熱量が大きく，熱量が奪われやすくなる。このため，サセプタ１２０の面内の温度均一性が崩れ，サセプタ１２０に載置されたウエハの面内温度の均一性もまた悪化するというコールドウォール方式の本質的な問題が顕在化してしまう。
そこで，本実施形態にかかる熱処理装置１００では，サセプタ１２０の面内温度分布を制御することで，ウエハの面内温度分布を的確に制御できるように構成している。具体的には，例えば図４，図５に示すようにサセプタ１２０を構成する誘導発熱体１２２をその中心部１２６と周縁部１２４とに分割し，これらを隙間１２５を空けて絶縁板１２３上に切り離して配置する。さらに誘導コイル１３０には異なる２つの周波数（高い周波数と低い周波数）の高周波電流を重畳して又は時系列で切り換えて印加して誘導発熱体の中心部１２６の発熱量と周縁部１２４の発熱量とを比率可変に制御して誘導加熱する。
これにより，サセプタ１２０よりもその周囲の方が温度が低くなっても，誘導コイル１３０に印加する２つの周波数の電流の大きさや周波数の切り換え時間を制御することにより，熱量が奪われ易いサセプタ１２０の周縁部１２４に集中的に熱量を補填しつつ，中心部１２６も加熱することができる。これにより，サセプタ１２０の加熱効率を高めることができるとともに，その面内温度分布を制御できる。これは，以下のような誘導電流の表皮効果を利用したものである。
（誘導電流の表皮効果を利用したサセプタの温度制御）
以下，誘導電流による表皮効果を利用したサセプタの温度制御についてより詳細に説明する。誘導コイル１３０に高周波電流を印加すると，誘導発熱体１２２にはその水平面を垂直に貫くような高周波磁束が形成される。この高周波磁束によって誘導発熱体１２２の外周面には誘導電流が誘起され，これにより誘導発熱体１２２が加熱される。
以下，誘導電流による表皮効果を利用したサセプタの温度制御についてより詳細に説明する。誘導コイル１３０に高周波電流を印加すると，誘導発熱体１２２にはその水平面を垂直に貫くような高周波磁束が形成される。この高周波磁束によって誘導発熱体１２２の外周面には誘導電流が誘起され，これにより誘導発熱体１２２が加熱される。
このような誘導電流は導電性物質の外周面に近い程大きく，内部に向かうにつれて指数関数的に小さくなる特性があり，これが誘導電流の表皮効果である。従って，この表皮効果によれば，本実施形態の誘導発熱体１２２のような円板状の導電性物質の場合には，周縁部は迅速に加熱されるのに対してその内側の中心部が加熱され難くなる。このため，上述したように熱が奪われ易いサセプタ１２０の周縁部に熱量を補填できる点で有利である。
そこで，誘導電流の表皮効果によって，導電性物質の表面，すなわち誘導発熱体１２２の外周面から内部にかけてどの程度まで発熱させることができるのかについて考察する。このときに重要となる指標が電流浸透深さＰである。この電流浸透深さＰによって誘導発熱体１２２の外周面からの距離と発熱度合いとの関係が決まるからである。電流浸透深さＰは，外周面から内部にかけて減衰する誘導電流強度（大きさ）が外周面における誘導電流強度の１／ｅ（≒０．３６８）倍に減少した点までの距離として定義され，下記（１）式で表される。
Ｐ（ｃｍ）＝５．０３（ρ／μｆ）１／２ ・・・（１）
上記（１）式において，ρは誘導発熱体の抵抗率（μΩｃｍ），μは誘導発熱体の比透磁率（非磁性体ではμ＝１），ｆは周波数（Ｈｚ）である。なお，カーボン系材料ではμ＝１である。カーボン系材料には，グラファイト，ガラス状カーボンなどがある。
上記（１）式によれば，電流浸透深さＰは，周波数ｆが高いほど小さくなり，周波数ｆが低いほど大きくなることがわかる。また，この電流浸透深さＰを用いて誘導発熱体の外周面から内部にかけての距離ｘにおける電流密度Ｉｘは下記（２）式で表される。また，誘導発熱体の外周面からの距離ｘにおける電力密度Ｉｘ ２は，下記（３）式で表される。
Iｘ＝Ｉ０ｅｘｐ(−ｘ／Ｐ) ・・・（２）
Iｘ ２＝Ｉ０ ２ｅｘｐ（−２ｘ／Ｐ） ・・・（３）
上記（２）式において，Ｉ０は誘導発熱体の外周面の電流密度である。なお，これら電流密度Iｘ，電力密度Ｉｘ ２と外周面からの距離ｘとの関係は例えば図６に示すようになる。図６は，縦軸に電流密度比ｒＩ（Iｘ／I０）と電力密度ｒＰ（Iｘ ２／I０ ２）をとり，横軸に外周面からの距離ｘをＰで規格化したｘ／Ｐをとっている。
図６によれば，電流密度比IＰ（＝Iｘ／I０）は，誘導発熱体の外周面からの距離ｘが小さいころほど大きく，距離ｘが大きくなると急激に低下する減衰曲線を描くことがわかる。しかも，上記（２）式，（３）式によれば，周波数が低いほど電流浸透深さＰが大きくなるので，電流密度比ｒIの変化の度合いが緩やかになり，周波数が高いほど電流浸透深さＰが小さくなるので，電流密度比ｒIの変化の度合いが急激になることもわかる。
このように，周波数が低いほど電流浸透深さＰが大きくなるので，できる限り高周波電流の周波数を低くすることで，サセプタ１２０の周縁部から中心部まで満遍なく加熱できると考えられる。ところが，誘導電流によるサセプタ１２０の発熱量は，高周波電流の周波数の平方根に比例するので，その周波数を低くするほど，サセプタ１２０の加熱効率が悪くなり，周縁部に熱量を十分補填することができなくなり，またサセプタ１２０の面内温度分布を制御することもできなくなる。
これに対して，高周波電流の周波数を高くすると，電流浸透深さＰが小さくなるので，サセプタ１２０の周縁部のみしか加熱できなくなり，サセプタ１２０の面内温度を均一にすることができなくなる。
そこで，発明者らは，低い周波数のみならず，高い周波数の両方の高周波電流を用いて誘導発熱体１２２の中心部１２６と周縁部１２４とを別々に制御することによって，サセプタ１２０の加熱効率を高めるとともに，サセプタ１２０の面内温度を制御できることを見出した。すなわち，高い周波数の電流によって誘導発熱体１２２の周縁部１２４を集中的に加熱するとともに，低い周波数の電流によって誘導発熱体１２２の周縁部１２４と中心部１２６の両方を加熱する。これによれば，特にサセプタ１２０の周縁部の加熱効率を高めることができるので，サセプタ１２０とその周囲との温度差によって熱量が奪われやすい周縁部に熱量を集中的に補填するとともに，中心部までも加熱できる。
このような２つの周波数の高周波電流としては，低い周波数としては例えば０．５ｋＨｚ〜２ｋＨｚの範囲から設定し，高い周波数としては例えば５０ｋＨｚ〜２００ｋＨｚの範囲から設定することが好ましい。ここでは，例えば低い周波数を１ｋＨｚとし，高い周波数を１００ｋＨｚとする。
この場合，高い周波数の方の電流を印加した場合の電流浸透深さＰに基づいて，図５に示す誘導発熱体１２２の周縁部１２４の幅ｄを決定することが好ましい。これによれば，高い周波数の電流を印加したときに，周縁部１２４のみに熱量を与えることができるようにすることができる。すなわち，誘導発熱体１２２の周縁部１２４のみが加熱され，中心部１２６には加熱されないようにすることができる。誘導発熱体１２２に誘起された誘導電流の強度は，誘導発熱体１２２内の位置により変化し，その位置での発熱量はその位置で消費される電力密度に比例する。従って，例えば図７に示すように高い周波数（ここでは１００ｋＨｚ）を印加して誘導加熱したときの電力密度比ｒＰがほとんど０になるまでの外周面からの距離ｘを周縁部１２４の幅ｄとすればよい。
このような周縁部１２４の幅ｄは，上記（１）式に基づいて算出できる。具体的には上記（１）式において，ρは誘導発熱体１２２の材質で決まるので，周波数ｆと電流浸透深さＰとの関係が一義的に決まる。誘導発熱体１２２の材質が例えばグラファイトの場合には，ρ＝９００〜１７００μΩｃｍであり，ガラス状カーボンの場合には，ρ＝４０００〜１６０００μΩｃｍである。従って，ここでは，高抵抗グラファイトのρ＝１７００μΩｃｍとして計算すると，周波数が１００ｋＨｚのときには電流浸透深さＰは略０．６ｃｍ，周波数が１ｋＨｚのときには電流浸透深さＰは略６ｃｍとなる。
また，図６によれば電力密度比ｒＰは，電流浸透深さＰの略２．５倍でほぼ０になることがわかる。これによれば，例えば周波数が１００ｋＨｚのときには電流浸透深さＰが略０．６ｃｍであるから，その２．５倍の１．５ｃｍで発熱量がほぼ０になる。また，周波数が１ｋＨｚのときには電流浸透深さＰが略６ｃｍであるから，その２．５倍の略１５ｃｍで発熱量がほぼ０になる。従って，この場合の周縁部１２４の幅ｄを，１．５ｃｍとすれば，高い周波数１００ｋＨｚを印加した場合に周縁部１２４のみに熱量を与えることができ，中心部１２６を加熱することなく，周縁部１２４のみを加熱することができる。また，低い周波数１ｋＨｚを印加した場合には，周縁部１２４のみならず，中心部１２６も加熱できる。この場合，周縁部１２４と中心部１２６とは切り離されているので，別々に加熱される。
なお，サセプタ１２０の構成は図４，図５に示すものに限られるものではない。例えば図８に示すように，誘導発熱体１２２の中心部１２６には，これに誘起される誘導電流の流れを制御するための溝部１２８を形成してもよい。溝部１２８は中心部１２６の外周面から少なくとも中央に向かうように形成する。例えば図８に示すように溝部１２８は，その一端が周縁に突き抜ける十字形に形成される。これによれば，中心部１２６に誘起された誘導電流は溝部１２８に沿って，中心部１２６の中央にも流れ込み，溝部１２８内を一周して周縁へと向かうループができる。これにより，中心部１２６の中央にも誘導電流が流れ，その部分も発熱するので，中心部１２６の面内温度をより均一にすることができる。なお，溝部１２８の形状は図８に示すものに限られるものではない。
また，上述した２つの周波数の高周波電流の印加制御としては，これらを重畳させて印加してもよいし，それぞれを時系列で別々に印加してもよい。このような印加制御を実現可能な高周波電流回路２００の具体的構成例を図９に示す。図９は本実施形態にかかる高周波電流回路２００の概略構成を示すブロック図である。
図９に示す高周波電流回路２００は，低い周波数である第１周波数ｆ１の高周波電流（ここでは１ｋＨｚ）を出力する第１高周波電源２１０と，高い周波数である第２周波数ｆ２の高周波電流（ここでは１００ｋＨｚ）を出力する第２高周波電源２２０を備える。第１高周波電源２１０の出力は，第１整合回路２１２を介して高周波電流回路２００の出力端子２０２に接続されている。第１整合回路２１２は例えば高周波電流回路２００の出力と第１整合回路２１２の入力との間に設けられた変成器などからなる。
第２高周波電源２２０の出力は，第２整合回路２２２を介して第１整合回路２１２と一方の出力端子２０２との間に接続される。第２整合回路２２２は，第２高周波電源２２０の出力と第１整合回路２１２の一方の出力との間に設けられた変成器などからなり，第１高周波電源２１０からの出力に第２高周波電源２２０からの出力を重畳させる機能を果たす。
第１高周波電源２１０と第２高周波電源２２０は，制御部３００に接続されており，制御部３００からの制御信号によって，各高周波電源の出力をオン・オフできるようになっている。これにより，制御部３００からの制御信号によって，誘導コイル１３０に低い第１周波数ｆ１の電流と高い第２周波数ｆ２の電流を重畳して又は時系列で切り換えて印加することによって，周縁部１２４のみを独立して加熱したり，周縁部１２４と中心部１２６とを両方加熱したりすることができる。
例えば制御部３００からの制御信号によって，第１高周波電源２１０からの第１周波数ｆ１の電流出力と第２高周波電源２２０からの第２周波数ｆ２の電流出力の両方をオンすることにより，高周波電流回路２００の出力端子２０２には，第１周波数ｆ１の電流に第２高周波ｆ２の電流が重畳された高周波電流，例えば図１０に示すような電流波形を出力できる。この場合には，各周波数の高周波電流の強度(大きさ)の比率を制御することで，周縁部１２４と中心部１２６との発熱量を制御することができる。また，第１周波数ｆ１の電流出力をオフにすれば周縁部１２４のみを加熱することもできる。
上述したように誘導発熱体１２２の発熱量は，誘導コイル１３０に印加する高周波電流の周波数の平方根に比例し，周波数が低いときには発熱量が少なくなるので，低い周波数の電流を大きくすることで誘導発熱体１２２全体の発熱量を増加させることができる。逆に誘導コイル１３０に印加する高周波電流の周波数が高いときには発熱量が大きくなるので，高い周波数の電流を相対的に小さくすることで，誘導発熱体１２２全体の発熱量のバランスを調整できる。また，高い周波数と低い周波数の電流の強度比（強度比率）を制御することで，誘導発熱体１２２の周縁部１２４と中心部１２６の発熱量の比率を制御できる。
例えば第１周波数ｆ１（１ｋＨｚ）の電流に第２周波数ｆ２（１００ｋＨｚ）の電流を重畳させて誘導コイル１３０に印加し，各電流の強度比（第１周波数ｆ１（１ｋＨｚ）の電流強度／第２周波数ｆ２（１００ｋＨｚ）の電流強度）を制御することで，誘導発熱体１２２の周縁部１２４と中心部１２６の発熱量の比率を制御できる。
この場合，各電流の強度比を大きくするほど，周縁部１２４の発熱量を少なくして，中心部１２６の発熱量を多くすることができる。これにより，例えば図１１Ａに示すように周縁部１２４に比して中心部１２６の方をより加熱することができる。なお，図１１Ａでは分かり易いように周縁部１２４と中心部１２６のうちの発熱する方又は発熱量が大きい方をハッチングで示している（以下に示す図１１Ｂ，図１３Ａ，図１３Ｂも同様である）。
これに対して，各電流の強度比を小さくするほど，周縁部１２４の発熱量を多くして，中心部１２６の発熱量を小さくすることができる。これにより，例えば図１１Ｂに示すように周縁部１２４のみを加熱することができる。また，各電流の強度比を一定に保ったまま高い周波数と低い周波数の両方の電流を大きくすれば，誘導発熱体１２２全体の発熱量のバランスを保つことができるため，サセプタ１２０の温度分布を一定に保ちながらサセプタ１２０全体の温度を上げることができる。
また，制御部３００からの制御信号により，第１高周波電源２１０からの第１周波数ｆ１の電流出力をオンして第２高周波電源２２０の第２周波数ｆ２の電流出力をオフすることにより，高周波電流回路２００の出力端子２０２には第１周波数ｆ１の高周波電流のみを出力できる。逆に第１高周波電源２１０からの第１周波数ｆ１の電流出力をオフして第２高周波電源２２０からの第２周波数ｆ２の電流出力をオンすることにより，高周波電流回路２００の出力端子２０２には第２周波数ｆ２の高周波電流のみを出力できる。
このため，例えば第１周波数ｆ１（１ｋＨｚ）の電流と第２周波数ｆ２（１００ｋＨｚ）の電流とを時系列で切り換えてこれらの高周波電流を誘導コイル１３０に印加することにより，図１２に示すような電流波形を印加できる。例えば図１２に示すＴ１区間の電流波形は第１周波数ｆ１（１ｋＨｚ）の電流によるものであり，図１２のＴ２区間の電流波形は第２周波数ｆ２（１００ｋＨｚ）の電流によるものである。この場合には，第１周波数ｆ１（１ｋＨｚ）の電流と第２周波数ｆ２（１００ｋＨｚ）の電流の各印加時間Ｔ１，Ｔ２を制御することで，誘導発熱体１２２の周縁部１２４と中心部１２６の発熱量を制御できる。
例えば第１周波数ｆ１（１ｋＨｚ）の電流のみを印加している間（Ｔ１）には，図１３Ａに示すように周縁部１２４に比して中心部１２６の方をより加熱することができる。これに対して，第２周波数ｆ２（１００ｋＨｚ）の電流のみを印加している間（Ｔ２）には，図１３Ｂに示すように周縁部１２４のみを加熱することができる。
なお，高周波電流回路２００は，図９に示す構成に限られるものではない。例えば２つの周波数の高周波電流を重畳して印加する場合には，第１高周波電源２１０と第２高周波電源２２０とを直列に接続して構成してもよく，また２つの周波数の高周波電流を時系列で交互に印加する場合には，第１高周波電源２１０と第２高周波電源２２０とを切換え可能な構成してもよい。
このように，高周波電流回路２００によれば，誘導コイル１３０に低い第１周波数ｆ１の電流と高い第２周波数ｆ２の電流を重畳して又は時系列で切り換えて印加することによって，誘導発熱体の周縁部の発熱量と中心部の発熱量との比率を制御することができる。これによれば，周縁部１２４のみを独立して加熱したり，周縁部１２４と中心部１２６とを両方加熱したりすることができる。これにより，サセプタ１２０の面内温度分布を制御することができるので，ひいてはウエハＷの面内温度分布を的確に制御できる。特に本実施形態にかかる熱処理装置１００のように反応管１０４の側壁（処理室１０２の側壁）を金属で構成して低い温度で制御する場合には，サセプタの周縁部の熱量が奪われ易いので，その周縁部に集中的に熱量を補填しながら，さらに中心部まで加熱できる点でその効果は極めて大きい。
以上，添付図面を参照しながら本発明の好適な実施形態について説明したが，本発明は係る例に限定されないことは言うまでもない。当業者であれば，特許請求の範囲に記載された範疇内において，各種の変更例または修正例に想到し得ることは明らかであり，それらについても当然に本発明の技術的範囲に属するものと了解される。
本発明は，基板例えば半導体ウエハやガラス基板などに所定の処理を施す熱処理装置に適用可能である。
１００ 熱処理装置
１０２ 処理室
１０４ 反応管
１０５ 上部フランジ
１０６ 下部フランジ
１０７ マニホールド
１０８ 温調媒体流路
１０９ 循環流路
１１０ 壁部温調器
１１２ 石英ボート
１１３ 支柱
１１４ 蓋体
１１６ 断熱体
１１８ ボートエレベータ
１２０ サセプタ
１２２ 誘導発熱体
１２３ 絶縁板
１２４ 周縁部
１２５ 隙間
１２６ 中心部
１２８ 溝部
１３０ 誘導コイル
１３２ パイプ
１３４ 循環流路
１３６ コイル温調器
１３８ 給電ライン
１４０ ガス供給部
１４１ ガス導入部
１４２ ガス供給源
１４３ ガス供給配管
１４４ マスフローコントローラ（ＭＦＣ）
１４５ 開閉バルブ
１４６ ガスノズル
１４７ ガス供給孔
１５０ 排気管
１５１ 圧力センサ
１５２ 圧力調整部
１５４ 真空ポンプ
２００ 高周波電流回路
２０２ 出力端子
２１０ 第１高周波電源
２１２ 第１整合回路
２２０ 第２高周波電源
２２２ 第２整合回路
３００ 制御部
３１０ ＣＰＵ
３２０ メモリ
３３０ 表示部
３４０ 入出力部
３５０ 通信部
３６０ 各種コントローラ
３７０ 記憶部
Ｗ ウエハ
１０２ 処理室
１０４ 反応管
１０５ 上部フランジ
１０６ 下部フランジ
１０７ マニホールド
１０８ 温調媒体流路
１０９ 循環流路
１１０ 壁部温調器
１１２ 石英ボート
１１３ 支柱
１１４ 蓋体
１１６ 断熱体
１１８ ボートエレベータ
１２０ サセプタ
１２２ 誘導発熱体
１２３ 絶縁板
１２４ 周縁部
１２５ 隙間
１２６ 中心部
１２８ 溝部
１３０ 誘導コイル
１３２ パイプ
１３４ 循環流路
１３６ コイル温調器
１３８ 給電ライン
１４０ ガス供給部
１４１ ガス導入部
１４２ ガス供給源
１４３ ガス供給配管
１４４ マスフローコントローラ（ＭＦＣ）
１４５ 開閉バルブ
１４６ ガスノズル
１４７ ガス供給孔
１５０ 排気管
１５１ 圧力センサ
１５２ 圧力調整部
１５４ 真空ポンプ
２００ 高周波電流回路
２０２ 出力端子
２１０ 第１高周波電源
２１２ 第１整合回路
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２２２ 第２整合回路
３００ 制御部
３１０ ＣＰＵ
３２０ メモリ
３３０ 表示部
３４０ 入出力部
３５０ 通信部
３６０ 各種コントローラ
３７０ 記憶部
Ｗ ウエハ
Claims (10)
- 減圧可能な処理室内にガスを供給して複数の基板に対して熱処理を施す熱処理装置であって，
前記基板を載置する導電性部材であってその中心部と周縁部とに分割してなる誘導発熱体を有する複数のサセプタと，
前記各サセプタを所定の間隔を空けながら一列に重ねて配列するように支持するサセプタ支持部と，
前記各サセプタの周囲を囲むように前記処理室内に配置され，温調自在に構成された誘導コイルと，
前記誘導コイルに異なる２つの周波数の高周波電流を印加可能に構成された高周波電流回路と，
前記高周波電流回路から前記誘導コイルに印加する前記２つの周波数の高周波電流を制御することにより，前記誘導発熱体の中心部の発熱量と周縁部の発熱量との比率を変化させて温度制御を行う制御部と，
を備えることを特徴とする熱処理装置。 - 前記制御部は，前記高周波電流回路からの２つの周波数の高周波電流を重畳して又は時系列で切り換えて前記温度制御を行うことを特徴とする請求項１に記載の熱処理装置。
- 前記処理室の側壁は，アルミニウムまたはアルミニウム合金からなる金属で構成し，その側壁の温度を前記サセプタの温度とは独立して温調する壁部温調機構を設けたことを特徴とする請求項２に記載の熱処理装置。
- 前記処理室の側壁は，少なくとも前記サセプタよりも低い温度に設定することを特徴とする請求項３に記載の熱処理装置。
- 前記誘導コイルは，金属製パイプからなり，その金属製パイプ内に温調媒体を循環させて前記誘導コイルの温度を調整するコイル温調機構を設けたことを特徴とする請求項４に記載の熱処理装置。
- 前記誘導コイルの温度は，前記処理室の側壁の温度と同じに設定したことを特徴とする請求項５に記載の熱処理装置。
- 前記高周波電流回路は，前記２つの周波数のうち，低い方の周波数は０．５ｋＨｚ〜２ｋＨｚの範囲から設定し，高い方の周波数は５０ｋＨｚ〜２００ｋＨｚの範囲から設定したことを特徴とする請求項１〜６のいずれかに記載の熱処理装置。
- 前記２つの周波数のうち，前記高い周波数の方の電流によって誘導加熱される前記誘導発熱体がその周縁部のみとなるように，前記高い周波数と前記誘導発熱体の周縁部の幅を設定したことを特徴とする請求項７に記載の熱処理装置。
- 前記誘導発熱体の中心部には，少なくともその端面から中央に向かう溝部を形成したことを特徴とする請求項１〜８のいずれかに記載の熱処理装置。
- 前記誘導発熱体は，グラファイト，ガラス状カーボン，ＳｉＣから選択された１以上の材料で構成したことを特徴とする請求項１〜９のいずれかに記載の熱処理装置。
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