KR101296412B1 - 열처리 장치 - Google Patents

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KR101296412B1
KR101296412B1 KR1020110143315A KR20110143315A KR101296412B1 KR 101296412 B1 KR101296412 B1 KR 101296412B1 KR 1020110143315 A KR1020110143315 A KR 1020110143315A KR 20110143315 A KR20110143315 A KR 20110143315A KR 101296412 B1 KR101296412 B1 KR 101296412B1
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heating coil
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이꾸오 사와다
시게또시 호사까
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도쿄엘렉트론가부시키가이샤
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Abstract

본 발명은 유도 가열을 사용해서 기판을 열처리하는 열처리 장치에 있어서, 기판의 온도 균일성을 높게 하고, 또한 효율을 높게 하기 위한 것으로, 복수의 기판 S에 열처리를 실시하는 열처리 장치(1)는, 열처리가 실시되는 복수의 기판을 수용하는 유전체로 이루어지는 처리 용기(22)와, 복수의 기판 S를 상하로 배열한 상태에서 보유 지지하고, 처리 용기(22) 내에 삽입 발출되는 기판 보유 지지 부재(24)와, 처리 용기(22)의 외주에 권회되는 유도 가열 코일(104)과, 유도 가열 코일(104)에 고주파 전력을 인가하는 고주파 전원(110)과, 처리 용기(22) 내에서, 복수의 기판 S에 각각 서로 겹치도록 설치되고, 유도 가열 코일(104)에 고주파 전력을 인가함으로써 발생한 유도 전류가 흘러서 발열하는 스파이럴 형상부를 갖는 유도 발열체 N을 구비한다.

Description

열처리 장치{HEAT TREATMENT APPARATUS}
본 발명은, 처리 용기 내의 기판에 열처리를 실시하는 열처리 장치에 관한 것이다.
예를 들어, 반도체 웨이퍼 등의 기판에 대하여 성막 처리나 산화 처리 등의 열처리를 행하는 경우에는, 종형의 석영제의 처리 용기 내에, 복수의 기판을 수직 방향으로 다단으로 배치하고, 처리 용기의 주위에 설치된 원통 형상의 저항 발열형의 히터에 의해 기판을 가열하는 뱃치식의 종형 열처리 장치가 널리 사용되고 있다.
그러나, 종래의 종형 열처리 장치는, 저항 발열형의 히터를 사용해서 처리 용기의 외측으로부터 가열하는 방식이기 때문에, 열용량이 큰 석영제의 처리 용기도 가열하게 되어, 에너지 효율이 나쁘다. 또한, 처리 용기의 벽부가 기판과 동일 정도의 고온으로 되기 때문에, 특히 성막 처리의 경우에는, 처리를 위한 원료 가스에 의한 생성물이 처리 용기의 내벽에도 퇴적하여, 기판에 공급되는 원료 가스가 부족할 우려나 처리 용기의 내벽면에 퇴적한 퇴적물이 파티클로 되어 기판에 부착될 우려가 있다.
또한, 반도체 소자의 미세화에 수반하여, 불순물의 불필요한 확산 등을 방지할 필요성 등으로부터, 고속 승온 및 고속 강온이 가능한 것이 요구되고 있고, 또한 최근에는, 종형 열처리 장치에서 GaN계 반도체 소자를 에키택셜 성장에 의해 형성하는 것이 검토되고 있지만, 역시 고속 승온 및 고속 강온이 요구되며, 게다가 1000℃ 이상의 고온으로 가열할 수 있는 것이 요구되고 있다. 그러나, 종래의 종형 처리 장치에서는, 열용량이 큰 처리 용기도 가열되기 때문에, 요구되는 고속 승온 및 고속 강온에는 대응하는 것이 곤란하다. 또한, 저항 발열형의 히터에서는 1000℃ 이상의 고온에 대응하는 것은 곤란하다.
이와 같은 문제를 해결 가능한 기술로서, 유도 가열을 이용한 것이 생각된다. 즉, 유도 가열을 이용한 처리 장치로서, 유전체로 이루어지는 처리 용기의 외부에 유도 가열용 코일을 설치하고, 처리 용기 내부에 배치된 기판의 하방에 발열체를 설치하고, 유도 가열 코일에 고주파 전력을 공급함으로써 발열체를 유도 가열하고, 그 열에 의해 기판을 가열하는 것이 생각된다. 이와 같이 유도 가열에 의해 발열하는 유도 발열체에 의해 기판을 가열하는 경우에는, 열용량이 큰 처리 용기 자체는 가열되지 않고, 기판에 대한 가열 능력이 크기 때문에, 고속 승온 및 고속 강온이 가능하여, 1000℃ 이상의 가열에도 대응할 수 있고, 처리 용기가 가열되는 것에 수반하는 상기 문제도 발생하지 않는다.
그러나, 기판에 대응하는 형상, 예를 들어 원판 형상의 무구한 발열체를 설치한 경우에는, 표피 효과에 의해, 유도 전류가 발열체의 주연부에만 흘러, 발열체의 주연부만 발열하고 중앙부가 발열하지 않기 때문에, 기판을 균일하게 가열하는 것은 곤란하다.
이와 같은 문제를 방지하는 기술로서, 특허 문헌 1에는, 유도 발열체에 노치 형상의 홈부를 형성하여, 유도 전류를 발열체의 내부에도 흐르도록 한 것이 제안되어 있다.
일본 특허 출원 공개 제2009-176841호 공보
발열체에 노치 형상의 홈부를 형성한 경우에는, 중앙부도 발열되기 때문에, 무구한 발열체보다도 온도 균일성이 높아지지만, 홈부의 선단부에 핫스폿이 발생하기 때문에, 충분한 온도 균일성을 얻는 것이 곤란하다. 또한, 발열체의 내부에 유도 전류가 흐를 때에, 불가피하게 역기전력이 발생하여, 토털 발열량이 낮아지게 되어, 효율이 낮다고 하는 문제가 있다.
본 발명은 이러한 사정을 감안해서 이루어진 것으로서, 유도 가열을 사용해서 기판을 열처리하는 열처리 장치에 있어서, 기판의 온도 균일성을 높게 하고, 또한 효율을 높게 하는 것을 과제로 한다.
상기 과제를 해결하기 위해서, 본 발명의 제1 관점에서는, 복수의 기판에 열처리를 실시하는 열처리 장치로서, 열처리가 실시되는 복수의 기판을 수용하는 처리 용기와, 복수의 기판을 상하로 배열한 상태에서 보유 지지하고, 상기 처리 용기 내에 삽입 발출되는 기판 보유 지지 부재와, 상기 처리 용기 내에 유도 자계를 형성해서 유도 가열하기 위한 유도 가열 코일과, 상기 유도 가열 코일에 고주파 전력을 인가하는 고주파 전원과, 상기 처리 용기 내에서, 상기 복수의 기판에 각각 서로 겹치도록 설치되고, 상기 유도 가열 코일에 상기 고주파 전력을 인가함으로써 발생한 유도 전류가 흘러서 발열하는, 스파이럴 형상부를 갖는 유도 발열체를 구비하는 것을 특징으로 하는 열처리 장치를 제공한다.
본 발명의 제2 관점에서는, 기판에 열처리를 실시하는 열처리 장치로서, 열처리가 실시되는 기판을 수용하는 처리 용기와, 상기 처리 용기 내에서 1 또는 2 이상의 기판을 보유 지지하는 기판 보유 지지부와, 상기 처리 용기에 유도 자계를 형성해서 유도 가열하기 위한 유도 가열 코일과, 상기 유도 가열 코일에 고주파 전력을 인가하는 고주파 전원과, 상기 처리 용기 내에 기판과 대응하도록 설치되고, 상기 유도 가열 코일에 상기 고주파 전력을 인가함으로써 발생한 유도 전류가 흘러서 발열하는, 스파이럴 형상부를 갖는 유도 발열체를 구비하는 것을 특징으로 하는 열처리 장치를 제공한다.
본 발명의 제3 관점에서는, 기판에 열처리를 실시하는 열처리 장치로서, 열처리가 실시되는 기판을 수용하는 처리 용기와, 상기 처리 용기 내에서 1 또는 2 이상의 기판을 보유 지지하는 기판 보유 지지부와, 상기 처리 용기에 유도 자계를 형성해서 유도 가열하기 위한 유도 가열 코일과, 상기 유도 가열 코일에 고주파 전력을 인가하는 고주파 전원과, 상기 처리 용기 내에 기판과 대응하도록 설치되고, 상기 유도 가열 코일에 상기 고주파 전력을 인가함으로써 발생한 유도 전류가 흘러서 발열하는, 스파이럴 형상부를 갖는 유도 발열체를 구비하고, 상기 유도 발열체는, 상기 기판 보유 지지부의 내측 부분에 대응하는 위치에 설치된 제1 발열체와, 그 외측에 설치된 제2 발열체를 갖고, 상기 제1 발열체와 상기 제2 발열체는, 모두 스파이럴 형상체를 2매 겹쳐서, 그들의 한쪽의 단부끼리 및 다른 쪽의 단부끼리를 접속하고, 이들 스파이럴 형상체를 일필 쓰기로 동일 방향으로 유도 전류가 흐르도록 구성되어 있고, 상기 유도 가열 코일은, 상기 제1 발열체에 대응한 위치에 설치된 제1 유도 가열 코일과, 상기 제2 발열체에 대응한 위치에 설치된 제2 유도 가열 코일을 갖고, 상기 제1 유도 가열 코일과 상기 제2 유도 가열 코일의 전류 분배를 제어함으로써, 상기 제1 발열체와 상기 제2 발열체의 발열량이 독립하여 조정되는 것을 특징으로 하는 열처리 장치를 제공한다.
상기 제1 관점에 있어서, 상기 처리 용기는 유전체로 이루어지고, 상기 유도 가열 코일은 상기 처리 용기의 외주에 권회되는 구성으로 할 수 있다. 또한, 상기 기판 보유 지지 부재는, 상기 복수의 기판을 각각 보유 지지하는 복수의 기판 보유 지지부를 갖고 있는 구성으로 할 수 있다. 이 경우에, 상기 기판 보유 지지 부재는, 상기 유도 발열체와 상기 복수의 기판이 교대로 보유 지지되도록, 각각이 상기 유도 발열체를 보유 지지하도록 할 수 있다. 또한, 상기 기판 보유 지지 부재는, 상기 유도 발열체를 보유 지지하고, 상기 유도 발열체가 기판 보유 지지부로서 기능하도록 해도 된다.
상기 제2 관점에 있어서, 상기 처리 용기는 유전체로 이루어지고, 상기 유도 가열 코일은 상기 처리 용기의 외측에 설치되는 구성으로 할 수 있다. 또한, 상기 기판 보유 지지부는 1 또는 2 이상의 기판을 하나의 평면 상에 적재하는 기판 적재대를 갖는 구성으로 할 수 있다. 또한, 상기 기판 적재대에 적재된 기판에 대응하는 상기 기판 적재대의 하방의 위치에 설치되어 있는 구성으로 할 수 있다. 상기 유도 가열 코일은, 상기 처리 용기의 천장벽 상에 평면 형상으로 권회되어 있는 구성으로 할 수 있다.
상기 제1 및 제2 관점에 있어서, 상기 유도 발열체는, 스파이럴 형상을 이루는 본체와, 상기 본체의 중앙 단부와 외주 단부를 연결하는 리턴부를 갖고 있는 구성으로 할 수 있다. 이 경우에, 상기 리턴부는, 도전율 혹은 단면적, 또는 그 양쪽이 상기 본체보다도 큰 것이 바람직하다.
또한, 상기 유도 발열체는, 2개의 스파이럴 형상체를 갖고, 이들 중앙 단부끼리 및 외주 단부끼리를 접속했을 때에, 이들 2개의 스파이럴 형상체에 동일 방향으로 유도 전류가 흐르도록, 이들 2개의 스파이럴 형상체를 겹쳐서 배치해서 이루어지는 것으로 할 수 있다. 이 경우에, 2개의 스파이럴 형상체는 동일 형태를 이루고, 서로 뒤집은 상태가 되도록 서로 겹쳐져 있는 것이 바람직하다.
상기 제3 관점에 있어서, 상기 제1 발열체 및 상기 제2 발열체를 각각 구성하는 2개의 스파이럴 형상체는 동일 형태를 이루고, 서로 뒤집은 상태가 되도록 서로 겹쳐 있는 것이 바람직하다. 또한, 상기 유도 가열 코일은, 상기 처리 용기 내의 상기 유도 발열체의 상방 위치 또는 하방 위치에 설치되어 있는 것이 바람직하다.
상기 제1 내지 제3 관점에 있어서, 상기 기판 보유 지지 부재에 보유 지지된 기판과 상기 유도 발열체 사이에 설치된 균열 부재를 더 구비하는 것이 바람직하다.
본 발명에 따르면, 처리 용기 내에 기판에 대응해서 스파이럴 형상부를 갖는 유도 발열체를 설치하고, 이 유도 발열체에 유도 전류를 흘리도록 했으므로, 유도 발열체의 스파이럴부를 구성하는 선을 따라 유도 전류가 중심으로부터 외주, 또는 외주로부터 중심으로 흘러, 유도 발열체를 전체적으로 발열시킬 수 있다. 또한, 스파이럴을 매끄러운 형상으로 함으로써, 핫스폿의 발생을 방지하여 기판을 균일하게 가열할 수 있다. 또한, 역기전력의 분포를 형성시키지 않도록 할 수 있으므로, 효율적인 가열을 행할 수 있다.
도 1은 본 발명의 제1 실시 형태에 따른 열처리 장치를 도시하는 종단면도.
도 2는 본 발명의 제1 실시 형태에 따른 열처리 장치를 도시하는 횡단면도.
도 3은 유도 발열체를 도시하는 평면도.
도 4는 유도 발열체를 도시하는 단면도.
도 5는 유도 발열체의 다른 예를 도시하는 평면도.
도 6은 유도 발열체의 다른 예를 도시하는 단면도.
도 7은 도 5, 도 6의 유도 발열체의 유도 전류의 흐름을 도시하는 도면.
도 8은 유도 발열체와 기판 사이에 균열 부재를 설치한 예를 도시하는 모식도.
도 9는 기판의 중앙으로부터 외측으로 감에 따라서 유도 발열체와 기판의 거리가 떨어지도록 배치한 예를 도시하는 단면도.
도 10은 유도 발열체의 스파이럴선의 밀도를 외측으로 감에 따라서 조밀하게 한 예를 도시하는 단면도.
도 11은 유도 발열체의 스파이럴선의 직경이 내측으로 감에 따라서 커지는 예를 도시하는 단면도.
도 12는 본 발명의 제2 실시 형태에 따른 열처리 장치를 도시하는 단면도.
도 13은 도 12의 열처리 장치의 변형예를 도시하는 단면도.
도 14는 도 12의 열처리 장치의 다른 변형예를 도시하는 단면도.
도 15는 본 발명의 제3 실시 형태에 따른 열처리 장치를 도시하는 단면도.
도 16은 본 발명의 제3 실시 형태에 따른 열처리 장치의 기판 적재대를 도시하는 평면도.
도 17은 본 발명의 제4 실시 형태에 따른 열처리 장치를 도시하는 단면도.
도 18은 본 발명의 제4 실시 형태에 사용한 유도 발열체의 제1 발열체와 제2 발열체의 배치를 설명하기 위한 도면.
도 19는 본 발명의 제4 실시 형태에 사용한 유도 발열체의 단면도.
도 20은 제2 발열체를 도시하는 평면도.
도 21은 본 발명의 제4 실시 형태에 사용한 유도 가열 코일의 전류 분배 방식을 설명하기 위한 도면.
도 22는 도 17의 열처리 장치의 변형예를 도시하는 단면도.
도 23은 도 17의 열처리 장치에 있어서의 유도 가열 코일의 다른 전류 분배 방식을 설명하기 위한 도면.
이하, 첨부 도면을 참조해서 본 발명의 실시 형태에 대해서 설명한다.
<제1 실시 형태>
우선, 본 발명의 제1 실시 형태에 대해서 설명한다. 여기서는, 복수의 기판을 처리 용기 내에 상하 방향으로 배열해서 열처리를 행하는 종형 열처리 장치의 예에 대해서 도시한다.
도 1은 본 발명의 제1 실시 형태에 따른 열처리 장치를 도시하는 종단면도, 도 2는 그 횡단면도, 도 3은 유도 발열체를 도시하는 평면도, 도 4는 유도 발열체를 도시하는 단면도이다. 도 1에 도시하는 바와 같이, 열처리 장치(1)는, 하단부가 개방되고, 상하 방향으로 연장되는 원통 형상을 이루는 종형의 처리 용기(22)를 갖고 있다. 이 처리 용기(22)는, 내열성을 갖고, 전자파(고주파 전력)를 투과하는 유전체 재료, 예를 들어 석영으로 구성되어 있다.
이 처리 용기(22) 내에는, 그 하방으로부터, 복수의 유도 발열체 N을 소정의 피치로 상하 방향에 보유 지지하여, 각 유도 발열체 N 상에 기판 S를 적재한 상태에서 기판 S를 보유 지지하는 기판 보유 지지 부재(24)가 삽입 가능하게 되어 있다. 각 기판 S는 주로 그 바로 아래의 유도 발열체 N에 의해 가열되게 되어 있다. 이 기판 보유 지지 부재(24)가 삽입되었을 때에는, 처리 용기(22)의 하단부의 개구부는, 예를 들어 석영이나 스테인리스판으로 이루어지는 덮개부(26)에 의해 막혀 밀폐되도록 되어 있다. 처리 용기(22)의 하단부와 덮개부(26) 사이에는, 기밀성을 유지하기 위해서 예를 들어 O링 등의 시일 부재(28)가 개재된다. 이 덮개부(26) 및 기판 보유 지지 부재(24)의 전체는, 보트 엘리베이터와 같은 승강 기구(30)에 설치된 아암(32)의 선단에 지지되어 있고, 기판 보유 지지 부재(24) 및 덮개부(26)를 일체적으로 승강할 수 있게 구성되어 있다.
기판 보유 지지 부재(24)는, 전체가 절연성의 내열 재료, 예를 들어 석영으로 이루어지고, 보유 지지 보트로서 구성되어 있으며, 도 2에도 도시하는 바와 같이, 원형 링 형상으로 이루어진 천장판(38)과 원형 링 형상으로 이루어진 바닥판(40)과, 그 사이에 걸쳐진 3개(도 1에서는 2개만 도시)의 지주(42a, 42b, 42c)로 구성되어 있다. 3개의 지주(42a 내지 42c)는, 평면 내의 반원호의 영역 내를 따라 등간격으로 배치되어 있고(도 2 참조), 그 반대인 반원호측으로부터 유도 발열체 N과 기판 S를 반출입시키도록 되어 있다. 각 지주(42a 내지 42c)의 내측에는, 유도 발열체 N의 주연부를 보유 지지하기 위한 홈부(44)가 등피치로 길이 방향을 따라서 형성되어 있고, 이 각 홈부(44)에 유도 발열체 N의 주연부를 지지시켜서 복수개, 예를 들어 10~55개 정도의 유도 발열체 N을 다단으로 등피치로 지지할 수 있게 되어 있다.
기판 보유 지지 부재(24)는, 하단부의 덮개부(26)에 설치된 회전 기구(54)에 의해 회전 가능하게 되어 있다. 구체적으로는, 회전 기구(54)는, 덮개부(26)의 중앙부로부터 아래쪽으로 신장되는 원통 형상의 고정 슬리브(56)를 갖고 있고, 이 고정 슬리브(56) 내는 처리 용기(22) 내에 연통되어 있다. 이 고정 슬리브(56)의 외주에는, 베어링(58)을 통해서 원통 형상의 회전 부재(60)가 회전 가능하게 설치되어 있고, 이 회전 부재(60)에는 도시하지 않은 구동원에 의해 주행 구동되는 구동 벨트(62)가 걸쳐져서, 구동 벨트(62)가 구동됨으로써 회전 부재(60)가 회전되도록 되어 있다.
또한 베어링(58)의 하부에 있어서, 고정 슬리브(56)와 회전 부재(60) 사이에는 자성 유체 시일(59)이 설치되어 있어, 회전 부재(60)가 회전해도, 상기 처리 용기(22) 내의 기밀성이 유지되도록 되어 있다.
고정 슬리브(56) 내에는, 회전축(64)이 삽입 관통되어 있다. 이 회전축(64)의 상단부에는, 중앙부가 개방된 회전 테이블(66)이 부착 고정되어 있다. 그리고, 이 회전 테이블(66) 상에 원통 형상을 이루는 예를 들어 석영으로 이루어지는 보온통(48)이 적재되고, 이 보온통(48) 상에 기판 보유 지지 부재(24)가 적재되도록 되어 있다.
회전 부재(60) 및 회전축(64)은, 베이스판(70)에 고정되어 있고, 도시하지 않은 구동원에 의해 구동 벨트(62)를 통해서 회전 부재(60)가 회전됨으로써, 회전축(64)을 통해서 기판 보유 지지 부재(24)가 회전된다.
도 1에 도시하는 바와 같이, 처리 용기(22)의 하부에는, 이 처리 용기(22) 내에 열처리, 예를 들어 성막 처리에 필요한 가스를 도입하는 가스 공급 기구(90)가 설치되어 있다. 가스 공급 기구(90)는, 처리 용기(22)의 외부로부터 처리 용기(22)의 측벽을 관통해서 그 내부에 이르는, 예를 들어 석영으로 이루어지는 제1 가스 노즐(92) 및 제2 가스 노즐(94)을 갖고 있다. 제1 가스 노즐(92) 및 제2 가스 노즐(94)에는, 각각 가스 공급 배관(96) 및 가스 공급 배관(98)이 접속되어 있고, 이들에는, 각각 개폐 밸브(96b, 98b) 및 매스 플로우 컨트롤러와 같은 유량 제어기(96a, 98a)가 순차 설치되어 있고, 열처리에 필요한 제1 가스 및 제2 가스를 각각 유량 제어하면서 도입할 수 있게 되어 있다. 또한, 열처리에 따라, 가스종 및 가스 노즐을 더욱 증가시켜도 된다. 또한, 열처리의 종류에 따라서는, 사용하는 가스는 1종류이어도 되고, 그 경우에는 가스 공급 배관은 1개면 된다. 열처리인 성막 처리로서는, 실리콘, 질화 실리콘, 산화 실리콘 등의 CVD 성막, GaN 등의 에피택셜 성장이 예시된다. 또한, 열처리로서는 성막 처리에 한하지 않고, 산화 처리, 어닐 처리 등, 여러 가지의 것을 들 수 있다. 이들 처리에 따라서, 기판 S도 반도체 기판, 사파이어 기판, ZnO 기판, 글래스 기판 등, 여러 가지의 것을 사용할 수 있다.
처리 용기(22)의 천장부에는, 횡방향으로 L자 형상으로 굴곡시킨 배기구(100)가 설치된다. 이 배기구(100)에는 처리 용기(22) 내를 배기하는 배기계(102)가 설치되어 있다. 배기계(102)는, 배기구(100)에 접속된 배기 통로(102a)와, 배기 통로(102a)에 설치된 압력 제어 밸브(102b)와, 배기 통로(102a)에 접속되어, 배기 통로(102a)를 통해서 처리 용기(22) 내를 배기하는 배기 펌프(102c)를 갖고 있다. 또한, 처리의 종류에 따라서는, 저압의 진공 상태로부터 대기압 정도의 압력에서 처리를 행하는 경우가 있고, 이것에 대응하여, 배기계(102)에 의해 고진공으로부터 대기압의 근방까지 처리 용기(22) 내의 압력을 제어할 수 있게 되어 있다.
처리 용기(22)의 외측에는, 유도 가열 코일(104)이 설치되어 있다. 유도 가열 코일(104)은, 금속제 파이프를 처리 용기(22)의 외주에 상하 방향을 따라서 나선 형상으로 권회해서 이루어져 있고, 상하 방향에 있어서의 그 권회 영역은 기판 S의 수용 영역보다도 넓게 되어 있다.
유도 가열 코일(104)은, 금속제 파이프를 간극을 두고 권회한 것이어도, 간극을 두지 않고 조밀하게 권회한 것이어도 된다. 유도 가열 코일(104)을 구성하는 금속제 파이프의 재료로서는 구리를 적절하게 사용할 수 있다.
그리고, 이 유도 가열 코일(104)의 상하의 양단부에는, 고주파 전원(110)으로부터 연장되는 급전 라인(108)이 접속되어 있어, 고주파 전원(110)으로부터 유도 가열 코일(104)에 고주파 전력이 인가되게 되어 있다. 이 급전 라인(108)의 도중에는, 임피던스 정합을 행하는 매칭 회로(112)가 설치되어 있다.
유도 가열 코일(104)에 고주파 전력을 인가함으로써, 처리 용기(22)의 내부에 유도 자계가 형성되고, 그 유도 자계에 의해 발생하는 유도 전류가 기판 보유 지지 부재(24)에 보유 지지되어 있는 유도 발열체 N에 흘러서 유도 발열체 N이 발열하게 되어 있다. 이 고주파 전원(110)의 고주파의 주파수는, 예를 들어 0.5~50㎑의 범위 내, 바람직하게는 1~5㎑의 범위 내로 설정된다.
또한 유도 가열 코일(104)을 구성하는 금속제 파이프의 양단부에는, 냉매 유로(114)가 접속되어 있고, 이 냉매 유로(114)에는 냉각기(116)가 접속되고, 냉각기(116)로부터 냉매 유로(114)를 통해서 유도 가열 코일(104)을 구성하는 금속제 파이프 내에 냉매를 흘려서 유도 가열 코일(104)을 냉각하게 되어 있다. 냉매로서는, 예를 들어 냉각수를 사용할 수 있다.
유도 발열체 N은, 발열 가능한 도체로 이루어져 있고, 도 3의 평면도 및 도 4의 단면도에 도시하는 바와 같이, 스파이럴 형상을 이루는, 기판 S보다도 큰 직경을 갖는 본체(131)와, 그 중앙 단부(131a)와 외주 단부(131b)를 연결하는 리턴부(132)를 갖는다. 리턴부(132)에 의해 중앙 단부(131a)와 외주 단부(131b)를 접속함으로써, 폐쇄 루프가 형성되고, 유도 발열체 N에 유도 전류가 흐르게 된다. 그리고, 유도 전류가 흐르는 것에 의해 유도 발열체 N이 발열한다.
본체(131)를 구성하는 재료로서는, 열전도율이 양호하고, 고주파 전력에 의해 유도 가열될 수 있는 비자성의 도전성 재료를 사용할 수 있다. 유도 발열체 N을 구성하는 재료는 열전도율은 큰 쪽이 좋고, 예를 들어 5W/mk 이상, 바람직하게는 100W/mk 이상이다. 이 열전도율이 5W/mk보다도 작은 경우에는, 유도 발열체 N의 면내 온도의 균일성이 저하하는 경향이 있어 기판 자체의 면내 온도의 균일성도 불충분해질 우려가 있다. 이러한 재료로서는, 예를 들어 카본 그라파이트나 SiC 등이 있고, 유도 발열체 N으로서 이들을 적절하게 사용할 수 있다.
유도 발열체 N에 유도 전류가 흐를 때에, 역기전력을 작게 해서 양호한 효율을 얻는 관점으로부터, 리턴부(132)의 단면적 및/또는 전기 전도도를 본체(131)보다도 크게 하는 것이 바람직하다. 단면적을 동일하게 한 경우에는, 리턴부(132)의 전기 전도도를 본체(131)보다도 1 오더 이상 높게 하는 것이 바람직하다. 본체(131)를 카본 그라파이트로 구성한 경우에는, 전기 전도도가 1×103~1×106(S/m) 정도의 범위이기 때문에, 리턴부(132)로서는 전기 전도도가 1×104~1×107(S/m)인 재료를 사용하는 것이 바람직하다. 본체(131)를 카본 그라파이트로 구성한 경우에, 리턴부(132)를 본체(131)보다도 전기 전도도가 높은 카본 그라파이트로 구성해도 된다.
열처리 장치(1)에 있어서의 각 구성부는, 마이크로프로세서(컴퓨터)를 구비한 제어부(120)에 의해 제어되게 되어 있다. 제어부(120)에는, 오퍼레이터에 의한 열처리 장치(1)를 관리하기 위한 코맨드 입력 등의 입력 조작을 행하는 키보드나, 열처리 장치(1)의 가동 상황을 가시화해서 표시하는 디스플레이 등으로 이루어지는 유저 인터페이스(121)가 접속되어 있다. 또한, 제어부(120)에는, 열처리 장치(1)에서 실행되는 각종 처리를 제어부(120)의 제어에 의해 실현하기 위한 제어 프로그램이나, 처리 조건에 따라서 열처리 장치의 각 구성부에 처리를 실행시키기 위한 프로그램 즉 처리 레시피가 저장된 기억부(122)가 접속되어 있다. 처리 레시피는 기억부(122) 중의 기억 매체에 기억되어 있다. 기억 매체는, 컴퓨터에 내장된 하드 디스크나 반도체 메모리이어도 되고, CD-ROM, DVD, 플래시 메모리 등의 가반성인 것이어도 된다. 또한, 다른 장치로부터, 예를 들어 전용 회선을 통해서 레시피를 적절하게 전송시키도록 해도 된다. 그리고, 필요에 따라서, 유저 인터페이스(121)로부터의 지시 등에 의해 임의의 처리 레시피를 기억부(122)로부터 호출해서 제어부(120)에 실행시킴으로써, 제어부(120)의 제어하에서, 열처리 장치(1)에서의 원하는 처리가 행하여진다.
다음에, 이상과 같이 구성된 열처리 장치(1)를 사용해서 행하여지는 열처리에 대해서 설명한다.
기판 보유 지지 부재(24)에는, 복수의 유도 발열체 N이, 도시하지 않은 포크를 사용해서 미리 탑재되어 있고, 이 기판 보유 지지 부재(24)를 처리 용기(22) 내로부터 아래쪽으로 강하시켜서 언로드한 상태에서, 도시하지 않은 이동 탑재 포크를 사용해서 기판 S를 유도 발열체 N 상에 이동 탑재하고, 보유 지지시킨다. 이 유도 발열체 N은, 복수 뱃치 처리에 걸쳐서 연속 사용해도 되고, 그 경우에는, 처리 용기(22) 내의 드라이 클리닝과 함께 클리닝할 수 있다.
이와 같이 하여, 기판 S의 이동 탑재가 완료하면, 승강 기구(30)를 구동함으로써, 기판 보유 지지 부재(24)를 상승시켜, 이것을 처리 용기(22)의 하단부 개구부로부터 처리 용기(22) 내로 로드한다. 그리고, 이 처리 용기(22)의 하단부 개구부를 덮개부(26)에 의해 기밀하게 시일하여, 처리 용기(22) 내를 밀폐 상태로 한다.
다음에, 고주파 전원(110)을 온으로 해서 금속제 파이프를 권회해서 이루어지는 유도 가열 코일(104)에 고주파 전력을 인가함으로써, 처리 용기(22) 내에 유도 자계가 형성되고, 그 유도 자계에 의해 기판 보유 지지 부재(24)에 보유 지지되어 있는 유도 발열체 N에 유도 전류가 흐르는 것에 의해 유도 발열체 N이 발열한다. 이와 같이, 유도 발열체 N이 발열하면, 이것에 접근해서 배치되어 있는 기판 S가 유도 발열체 N으로부터의 방사열에 의해 가열되어 승온한다.
이것과 동시에, 회전 기구(54)에 의해 기판 보유 지지 부재(24)를 소정의 회전수로 회전시키면서, 가스 공급 기구(90)의 제1 및 제2 가스 노즐(92, 94)로부터 열처리에 필요한 제1 및 제2 가스, 예를 들어 성막 가스를 유량 제어하면서 공급하고, 이 처리 용기(22) 내의 분위기를 천장부의 배기구(100)로부터 배기계(102)에 의해 진공화해서 처리 용기(22) 내의 분위기를 소정의 프로세스 압력으로 유지한다. 이때, 기판 S의 온도를 처리 용기(22) 내에 설치한 도시하지 않은 열전대에 의해 측정하고, 그 온도에 기초하여 고주파 전력의 파워를 제어함으로써 기판 S의 온도를 소정의 프로세스 온도로 제어하면서, 예를 들어 성막 처리를 행한다. 처리 중에는, 유도 가열 코일(104)이 승온하므로, 이것을 냉각하기 위해서 냉각기(116)로부터는 냉각수 등의 냉매를 유도 가열 코일(104) 내에 흐르게 하도록 한다. 이 경우, 성막 가스의 반응 조건에도 의하지만, 처리 용기(22)의 내벽면에의 막 부착을 방지하기 위해서는, 벽면을 냉각하는 것이 바람직하다.
본 실시 형태와 같이 유도 가열에 의해 유도 발열체 N을 발열시키고, 그 열로 기판 S를 가열하는 방식의 경우에는, 유전체이며 또한 열용량이 큰 처리 용기(22) 자체는 거의 가열되지 않고, 또한 가열 능력이 크기 때문에, 고속 승온 및 고속 강온이 가능하고, 또한, 1000℃ 이상의 고온의 가열에도 충분히 대응할 수 있다.
또한, 이와 같이 열용량이 큰 처리 용기(22) 자체는 거의 가열되지 않기 때문에, 그만큼, 소비 에너지를 적게 할 수 있다. 그리고, 이와 같이 처리 용기(22)가 가열되지 않는 것에 의해, 처리 용기(22)는 저온으로 유지되는 점으로부터, 특히 성막 처리의 경우에는 처리 용기(22)의 내벽면에 불필요한 부착막이 퇴적하는 것을 억제할 수 있고, 그만큼, 파티클의 발생을 낮게 할 수 있다. 또한, 클리닝 처리를 행하는 빈도를 적게 할 수 있다.
그런데, 이와 같이 고주파 전력에 의해 유도 가열하는 경우, 표피 효과에 의해 유도 전류는 피가열체의 주로 표면 부분에만 흐른다. 즉, 유도 전류는 피가열체의 표면으로부터 급격하게 저하하여, 유도 전류의 강도가 표면의 1/e(≒0.368)배로 감소한 점까지의 깊이가 스킨 딥스δ로 정의되고, 이 δ는 이하의 수학식 1로 주어진다.
Figure 112011103887924-pat00001
여기서,
ω:각 주파수(=2πf:f는 주파수)
μο: 투자율
σ: 전기 전도도(S/m)
피가열체인 유도 발열체 N을 카본 그라파이트 또는 SiC 등의 비자성 재료로 구성한 경우에는 μο=1이며, 전기 전도도 및 주파수로서 상기 범위를 고려하면, δ는 수㎜ 내지 수십 ㎜의 범위로 된다.
따라서, 유도 발열체 N을 기판 S와 겹치는 원판 형상의 것으로 하면, 유도 전류는 원판의 주위 부분에만 흐르고, 따라서, 유도 발열체의 주위 부분만 발열하게 되어, 균일하게 기판 S를 가열하는 것은 곤란하다.
이와 같은 문제를 방지하기 위해서, 특허 문헌 1에 개시하는 바와 같이, 유도 발열체에 노치 형상의 홈부를 형성하고, 유도 전류가 발열체의 내부에도 흐르도록 한 경우에는, 유도체의 중앙부에도 유도 전류가 흘러서 발열하기 때문에, 다소 온도 균일성이 높아진다. 그러나, 홈부의 선단부에 핫스폿이 발생하기 때문에, 충분한 온도 균일성을 얻는 것이 곤란하며, 또한, 발열체의 내부에 유도 전류가 흐를 때에, 불가피하게 역기전력이 발생하여, 토털의 발열량이 낮아지고, 효율이 낮다고 하는 문제가 있다.
이에 대해, 본 실시 형태와 같이, 유도 발열체 N을 스파이럴 형상으로 함으로써, 스파이럴을 구성하는 선을 따라 유도 전류가 중심으로부터 외주, 또는 외주로부터 중심으로 흐르므로, 유도 발열체 N을 전체적으로 발열시킬 수 있다. 또한, 스파이럴을 매끄러운 형상으로 함으로써 핫스폿의 발생을 방지할 수 있으므로, 기판 S를 균일하게 가열할 수 있다. 또한, 리턴부(132)의 저항을 저하시킴으로써 역기전력의 분포를 형성시키지 않도록 할 수 있어, 효율적인 가열을 행할 수 있다. 구체적으로는, 리턴부(132)의 단면적을 크게 하거나, 및/또는 리턴부(132)로서 스파이럴 형상의 본체(131)보다도 크게 함으로써, 리턴부(132)의 저항을 본체(131)의 저항보다도 작게 하는 것이 바람직하다. 단면적을 동일하게 한 경우에는, 리턴부(132)의 전기 전도도를 본체(131)보다도 1 오더 이상 높게 하는 것이 바람직하다.
역기전력을 보다 작게 해서 보다 균일하게 기판 S를 가열하기 위해서는, 본체(131)와 같은 스파이럴 형상체를 2매 겹쳐서, 그들의 중앙 단부끼리 및 외주 단부끼리를 접속하고, 이들 스파이럴 형상체를 일필 쓰기로 동일 방향으로 유도 전류가 흐르도록 구성한 유도 발열체를 설치하는 것이 바람직하다. 구체예로서는, 도 5의 평면도 및 도 6의 단면도에 도시하는 바와 같이, 한쪽의 스파이럴 형상체(133)에 대하여, 다른 쪽의 동일 형태의 스파이럴 형상체(134)를 뒤집은 상태로 겹치고, 중앙 단부(133a 및 134a)끼리 및 외주 단부(133b 및 134b)끼리를 각각 접속한 유도 발열체 N′를 들 수 있다. 이때의 유도 전류의 흐름을 도 7에 이해하기 쉽게 도시하지만, 예를 들어, 스파이럴 형상체(133)의 중앙 단부(133a)로부터 시계 방향으로 유도 전류가 외주 단부(133b)까지 흐르고, 계속해서, 거기에 접속되어 있는 스파이럴 형상체(134)의 외주 단부(134b)로부터 다시 시계 방향으로 유도 전류가 흐르고, 중앙 단부(134a)에 도달하면, 다시 스파이럴 형상체(133)의 중앙 단부(133a)로부터 동일 방향으로 유도 전류가 흐르는 식으로, 엔드리스로 동일 방향으로 흐른다. 이로 인해, 역기전력이 발생하지 않아 극히 효율이 좋고 균일성이 높은 가열을 실현할 수 있다.
또한, 가열의 균일성을 높이는 관점으로부터는, 도 8에 도시하는 바와 같이, 유도 발열체 N(N′)과 기판 S 사이에 균열 부재(141)를 설치하는 것이 바람직하다. 스파이럴 형상의 유도 발열체 N이 기판 S에 직접 면하고 있으면, 기판 S에 유도 발열체 N의 패턴에 대응한 온도 분포가 발생해서 불균일하게 가열될 우려가 있지만, 이와 같이 유도 발열체 N(N′)과 기판 S 사이에 균열 부재(141)를 설치함으로써, 온도 분포가 고르게 되어 균일한 온도 분포를 실현하는 것이 가능해진다. 이 균열 부재로서는 열전도성이 높은 유전체인 것이 바람직하다. 이러한 재료로서는 AlN, Al2O3, Si3N4 등을 사용할 수 있다. 그중에서는 열전도성이 특히 높은 AlN이 적합하다. 균열 부재(141)는, 도 8에서는, 기판 S와 접촉하도록 설치되어 있지만, 기판 S와 약간 이격해서 설치해도 된다.
또한, 반드시 균일하게 가열할 필요는 없고, 가열의 효과가 기판 S의 부위에 따라 상이한 것을 고려하여, 기판 S의 가열에 분포를 부여하도록 할 수도 있다. 예를 들어, 기판 S의 부위에 따라 유도 발열체 N과의 거리를 상이하게 하는 것에 의해, 가열에 분포를 형성할 수 있다. 도 9의 예에서는, 중앙에서는 유도 발열체 N과 기판 S의 거리가 떨어져 있고, 외측으로 감에 따라서 유도 발열체 N과 기판 S의 거리가 근접하는 예이다. 이 경우에는, 중앙에서 가열의 효과가 작고, 외주일수록 가열의 효과가 커진다.
또한, 유도 발열체 N의 스파이럴을 균일하게 형성하는 것이 아니라 스파이럴선의 밀도를 바꾸는 것에 의해서도 가열에 분포를 형성할 수 있다. 도 10의 예에서는, 중앙에서는 유도 발열체 N의 스파이럴선의 밀도가 성긴 것에 대해, 외측으로 감에 따라서 스파이럴선의 밀도가 조밀해져 가는 예이다. 이 경우도, 중앙에서 가열의 효과가 작고, 외주일수록 가열의 효과가 커진다.
또한, 유도 발열체 N의 스파이럴선의 직경을 부위에 따라 바꾸는 것에 의해서도 가열에 분포를 형성할 수 있다. 도 11의 예에서는, 외주측에서는 스파이럴선의 직경이 작고, 내측으로 감에 따라서 스파이럴선의 직경이 커지는 예이다. 이 경우도 중앙에서 가열의 효과가 작고, 외주일수록 가열의 효과가 커진다.
또한, 상기 실시 형태에서는 유도 가열 코일(104)을 처리 용기(22)의 외측에 권회했지만, 처리 용기(22)의 내부에 설치해도 된다. 이 경우에는 유도 가열 코일(104)을 유전체의 내부에 설치하면, 처리 용기(22)를 금속으로 구성할 수도 있다.
<제2 실시 형태>
다음에, 제2 실시 형태에 대해서 설명한다. 여기서는 1매의 기판을 처리하는 낱장식의 열처리 장치의 예에 대해서 설명한다.
도 12는 본 발명의 제2 실시 형태에 따른 열처리 장치를 도시하는 단면도이다. 도 12에 도시하는 바와 같이, 열처리 장치(201)는, 원통 형상을 이루는 처리 용기(202)를 갖고 있다. 이 처리 용기(202)는, 내열성을 갖고, 전자파(고주파 전력)를 투과하는 유전체 재료, 예를 들어 석영으로 구성되어 있다. 처리 용기(202) 내에는, 기판 S를 적재하는 기판 적재대(203)가, 처리 용기(202)의 저부로부터 연장되는 다리부(204)에 지지된 상태로 배치되어 있다. 기판 적재대(203)로서는 열전도성이 높은 유전체인 것이 바람직하다. 이러한 재료로서는 AlN, Al2O3, Si3N4 등을 사용할 수 있다. 그중에서는 열전도성이 특히 높은 AlN이 적합하다. 도 12에서는 기판 S를 기판 적재대(203)에 직접 적재하고 있지만, 기판 S와 기판 적재대(203)를 약간 이격하도록 해도 된다.
처리 용기(202)에는 게이트 밸브로 개폐 가능한 기판 반입출구(모두 도시하지 않음)가 설치되어 있고, 또한, 적재대(203)에는 그 상면에 대하여 돌출 함몰 가능하게 기판 승강 핀(도시하지 않음)이 설치되어 있고, 기판 반송 아암(도시하지 않음)에 의해 기판 반입출구를 통해서 기판 S를 반입출하고, 기판 적재대(203)에 대하여 기판 S의 수수를 행할 때에는, 기판 승강 핀이 적재대(203)의 상방으로 돌출된다.
기판 적재대(203)의 하방에는, 지지대(205)에 지지된 상태에서 유도 발열체 N이, 기판 적재대(203)에 적재된 기판 S와 대응하는 위치(상하에 겹치는 위치)에 배치되어 있다. 유도 발열체 N은 제1 실시 형태와 마찬가지로 구성된다. 물론 도 5, 도 6에 도시한 유도 발열체 N′를 사용할 수도 있다.
처리 용기(202)의 측벽에는, 처리 용기(202) 내에 처리 가스를 도입하기 위한 처리 가스 도입 구멍(206)이 형성되어 있고, 이 처리 가스 도입 구멍(206)에는 처리 가스 공급 배관(207)이 접속되어, 열처리, 예를 들어 성막 처리에 필요한 처리 가스를 처리 용기(202) 내에 도입하게 되어 있다. 도시는 하지 않고 있지만, 처리 가스 공급 배관(207)에는, 처리 가스의 수에 따른 가스 배관이 접속되어 있고, 이들 가스 배관에는 개폐 밸브나 매스 플로우 컨트롤러와 같은 유량 제어기가 설치되어 있다. 가스의 종류나 가스의 수는 열처리에 따라서 적절하게 결정된다. 제1 실시 형태와 마찬가지로, 열처리인 성막 처리로서는, 실리콘, 질화 실리콘, 산화 실리콘 등의 CVD 성막, GaN 등의 에피택셜 성장이 예시된다. 또한 열처리로서는, 성막 처리에 한하지 않고, 산화 처리, 어닐 처리 등, 여러 가지의 것을 들 수 있다. 이들 처리에 따라, 기판 S도 반도체 기판, 사파이어 기판, ZnO 기판, 글래스 기판 등 다양한 것을 사용할 수 있다.
처리 용기(202)의 측벽의 처리 가스 도입 구멍(206)과 대향하는 위치에는, 배기 구멍(208)이 형성되어 있고, 이 배기 구멍(208)에는 처리 용기(202) 내를 배기하는 배기계(210)가 설치되어 있다. 배기계(210)는, 배기 구멍(208)에 접속된 배기 통로(210a)와, 배기 통로(210a)에 설치된 압력 제어 밸브(210b)와, 배기 통로(210a)에 접속되어, 배기 통로(210a)를 통해서 처리 용기(202) 내를 배기하는 배기 펌프(210c)를 갖고 있다. 또한, 처리의 종류에 따라서는, 저압의 진공 상태로부터 대기압 정도의 압력에서 처리를 행하는 경우가 있고, 이것에 대응하여 배기계(210)에 의해 고진공으로부터 대기압의 근방까지 처리 용기(202) 내의 압력을 제어할 수 있게 되어 있다.
처리 용기(202)의 상방에는, 처리 용기(202)의 천정벽(202a)에 면하도록, 유도 가열 코일(212)이 설치되어 있다. 유도 가열 코일은, 금속제 파이프를 평면 스파이럴 형상으로 권회해서 이루어져 있고, 기판 적재대(203) 형상의 기판 S보다도 넓은 영역을 커버하고 있다. 유도 가열 코일(212)을 구성하는 금속제 파이프의 재료로서는 구리를 적절하게 사용할 수 있다. 이 유도 가열 코일(212)의 중앙 단부와 외주 단부에는, 고주파 전원(214)으로부터 연장되는 급전 라인(213)이 접속되어 있고, 고주파 전원(214)으로부터 유도 가열 코일(212)에 고주파 전력이 인가되게 되어 있다. 이 급전 라인(213)의 도중에는, 임피던스 정합을 행하는 매칭 회로(216)가 설치되어 있다.
유도 가열 코일(212)에 고주파 전력을 인가함으로써, 처리 용기(202)의 내부에 유도 자계가 형성되고, 그 유도 자계에 의해 발생하는 유도 전류가, 처리 용기(202) 내의 유도 발열체 N에 흘러, 유도 발열체 N이 발열하게 되어 있다. 이 고주파 전원(214)의 고주파의 주파수는, 예를 들어 0.5~50㎑의 범위 내, 바람직하게는 1~5㎑의 범위 내로 설정된다. 또한, 처리 용기(202)의 벽부의 온도가 상승하지 않도록, 도시하지 않은 냉각 가스 공급 기구에 의해, 처리 용기(202)의 내벽에 냉각 가스가 공급되게 되어 있다.
도시는 하지 않고 있지만, 이 열처리 장치(201)에도, 제1 실시 형태의 열처리 장치(1)와 마찬가지의 제어부, 기억부, 유저 인터페이스를 갖고 있다.
다음에, 이상과 같이 구성된 열처리 장치(201)를 사용해서 행하여지는 열처리에 대해서 설명한다.
우선, 게이트 밸브를 열어서 반입출구로부터 반송 장치의 반송 아암에 의해 기판 S를 처리 용기(202) 내로 반입하고, 기판 적재대(203) 상에 적재한다. 그리고, 게이트 밸브를 폐쇄해서 처리 용기(202) 내를 밀폐 상태로 한다.
계속해서, 고주파 전원(214)을 온으로 해서 유도 가열 코일(212)에 고주파 전력을 인가하고, 이 유도 가열 코일(212)로부터 고주파 전력을 방사시킨다. 유도 가열 코일(212)로부터 방사된 고주파 전력은 처리 용기(202)의 천정벽(202a)을 투과해서 내부에 도달하고, 그것에 의해 처리 용기(202)의 내부에 유도 자계가 형성되고, 그 유도 자계에 의해 발생하는 유도 전류가 유도 발열체 N에 흘러, 유도 발열체 N이 발열한다. 이에 의해 유도 발열체 N으로부터의 방사열에 의해, 기판 적재대(203)을 통해서 기판 S가 가열되어 승온한다.
이것과 동시에, 처리 가스 공급 배관(207) 및 처리 가스 도입 구멍(206)을 통해서 열처리, 예를 들어 성막 처리에 필요한 성막 가스를 유량 제어하면서 공급하고, 배기 구멍(208)으로부터 배기계(210)에 의해 진공화해서 처리 용기(202) 내의 분위기를 소정의 프로세스 압력으로 유지한다. 이때, 기판 S의 온도를 처리 용기(202) 내에 설치한 도시하지 않은 열전대에 의해 측정하고, 그 온도에 기초하여 고주파 전력의 파워를 제어함으로써 기판 S의 온도를 소정의 프로세스 온도로 제어하면서, 예를 들어 성막 처리를 행한다. 처리 중에는, 처리 용기(202) 내에 냉각 가스를 흘려서 처리 용기(202)의 내벽을 냉각한다. 이때에, 성막 가스의 반응 조건에도 의하지만, 처리 용기(202)의 내벽면에의 막 부착을 방지하기 위해서는, 벽면을 냉각하는 것이 바람직하다.
이와 같이 하여, 제1 실시 형태와 마찬가지로, 유도 가열에 의해 유도 발열체를 발열시키고, 그 열로 기판 S를 가열하므로, 열용량이 큰 처리 용기(202) 자체는 거의 가열되지 않고, 또한 가열 능력이 크기 때문에, 고속 승온 및 고속 강온이 가능하며, 또한, 1000℃ 이상의 고온의 가열에도 충분히 대응할 수 있다. 또한, 이와 같이 열용량이 큰 처리 용기(202) 자체는 거의 가열되지 않기 때문에, 그만큼, 소비 에너지를 적게 할 수 있다. 그리고, 이와 같이 처리 용기(202)가 가열되지 않는 것에 의해, 처리 용기(202)의 내벽면은 저온으로 유지되는 점으로부터, 특히 성막 처리의 경우에는 처리 용기(202)의 내벽면에 불필요한 부착막이 퇴적하는 것을 억제할 수 있고, 그만큼, 파티클의 발생을 낮게 할 수 있다. 또한, 클리닝 처리를 행하는 빈도를 적게 할 수 있다.
또한, 제1 실시 형태와 마찬가지로, 유도 발열체 N이 스파이럴 형상이므로, 스파이럴을 구성하는 선을 따라 유도 전류가 중심으로부터 외주, 또는 외주로부터 중심으로 흘러, 유도 발열체 N을 전체적으로 발열시킬 수 있고, 또한, 스파이럴을 매끄러운 형상으로 함으로써 핫스폿의 발생을 방지할 수 있어, 기판 S를 균일하게 가열할 수 있다. 또한, 리턴부(132)의 저항을 저하시킴으로써 역기전력의 분포를 형성시키지 않도록 할 수 있어, 효율적인 가열을 행할 수 있다.
제2 실시 형태에 있어서는, 유도 가열 코일(212)은, 처리 용기(202)의 상방에 한하지 않고, 도 13에 도시하는 바와 같이 처리 용기(202)의 하방에 설치해도, 도 14에 도시하는 바와 같이 처리 용기(202)의 측면에 권회해도 된다. 또한, 유도 가열 코일(212)은 처리 용기(202)의 외측에 한하지 않고 처리 용기(202)의 내부에 설치해도 된다. 단, 이 경우에는, 발열시키고 싶지 않은 금속 부재가 발열하지 않도록, 유전체의 내부에 설치하는 것이 바람직하다. 유도 가열 코일(212)을 유전체 내에 설치한 경우에는, 처리 용기(202)는 금속제이어도 된다.
< 제3 실시 형태>
다음에, 제3 실시 형태에 대해서 설명한다. 여기서는 제2 실시 형태에 있어서의 낱장식의 열처리 장치를 베이스로 해서 복수매의 기판을 처리 가능으로 한 열처리 장치의 예에 대해서 설명한다.
도 15는 본 발명의 제3 실시 형태에 따른 열처리 장치를 도시하는 단면도이고, 도 16은 그 기판 적재대를 도시하는 평면도이다. 본 실시 형태에서는 제2 실시 형태의 도 12의 장치를 베이스로 하고 있으므로, 도 12와 동일한 것에는 동일한 부호를 붙이고 설명을 생략한다.
본 실시 형태의 열처리 장치(301)는, 복수매의 기판 S를 적재하는 원판 형상의 기판 적재대(303)가 처리 용기(202) 내에 수평으로 설치되어 있다. 기판 적재대(303)는 그 중심으로부터 하방으로 연장되는 통 형상의 회전축(304)에 의해 지지되어 있고, 회전축(304)은 처리 용기(202)의 저부를 뚫고 나가서 그 하방에 도달하여, 도시하지 않은 회전 구동 기구에 의해 회전되며, 회전축(304)의 회전에 수반하여 기판 적재대(303)가 회전하게 되어 있다. 회전축(304)과 처리 용기(202)의 저부 사이는 유체 시일(305)에 의해 기밀하게 시일되어 있다.
기판 적재대(303)의 상면에는 기판 적재대(303)보다도 소경의 원판 형상을 이루는 기판 반송판(306)이 승강 가능하게 설치되어 있고, 이 기판 반송판(306)에 복수의 기판 S가 적재된다. 본 예에서는 8매의 기판 S가 둘레 방향에 등간격으로 배열되어 있다. 이 기판 반송판(306)은 승강 부재(307)에 지지되어 있고, 승강 부재(307)의 하면으로부터 회전축(304) 내를 승강축(308)이 하방으로 연장되어 있다. 그리고, 도시하지 않은 승강 기구에 의해 승강축(308), 승강 부재(307)를 통해서 기판 반송판(306)이 승강되어, 복수의 기판 S를 기판 반송판(306) 채로 반송할 수 있게 되어 있다.
기판 적재대(303) 및 기판 반송판(306)으로서는 열전도성이 높은 유전체인 것이 바람직하다. 이러한 재료로서는 AlN, Al2O3, Si3N4 등을 사용할 수 있다. 그중에서는 열전도성이 특히 높은 AlN이 적합하다.
기판 적재대(303)의 하면에는, 복수의 유도 발열체 N이 기판 적재대(303)에 적재된 복수의 기판 S와 각각 대응하는 위치(상하에 겹치는 위치)에 설치되어 있다. 복수의 유도 발열체 N은, 원환상의 보유 지지 부재(310)에 의해 보유 지지되어 있다. 유도 발열체 N은, 기판 적재대(303)의 하면에 접촉하고 있어도 되고, 이격해 있어도 된다. 유도 발열체 N은 제1 실시 형태와 마찬가지로 구성된다. 물론 도 5, 도 6에 도시한 유도 발열체 N′를 사용할 수도 있다.
도시는 하지 않고 있지만, 이 열처리 장치(301)에도, 제1 실시 형태의 열처리 장치(1)와 마찬가지의 제어부, 기억부, 유저 인터페이스를 갖고 있다.
다음에, 이상과 같이 구성된 열처리 장치(301)를 사용해서 행하여지는 열처리에 대해서 설명한다.
우선, 게이트 밸브를 열어서 반입출구로부터 반송 장치의 반송 아암에 의해 복수의 기판 S를 적재한 기판 반송판(306)을 처리 용기(202) 내로 반입하고, 기판 적재대(303) 상에 적재한다. 그리고, 게이트 밸브를 폐쇄해서 처리 용기(202) 내를 밀폐 상태로 한다.
계속해서, 도시하지 않은 회전 구동 기구에 의해 기판 적재대(303)를 회전시키면서, 고주파 전원(214)을 온으로 해서 유도 가열 코일(212)에 고주파 전력을 인가하고, 이 유도 가열 코일(212)로부터 고주파 전력을 방사시킨다. 유도 가열 코일(212)로부터 방사된 고주파 전력은 처리 용기(202)의 천정벽(202a)을 투과해서 내부에 도달하고, 그것에 의해 처리 용기(202)의 내부에 유도 자계가 형성되고, 그 유도 자계에 의해 유도 발열체 N에 유도 전류가 흘러, 유도 발열체 N이 발열한다. 이에 의해 유도 발열체 N으로부터의 방사열에 의해, 기판 적재대(303) 및 기판 반송판(306)을 통해서 기판 S가 가열되어 승온한다.
이것과 동시에, 처리 가스 공급 배관(207) 및 처리 가스 도입 구멍(206)을 통해서 열처리, 예를 들어 성막 처리에 필요한 성막 가스를 유량 제어하면서 공급하고, 배기 구멍(208)으로부터 배기계(210)에 의해 진공화해서 처리 용기(202) 내의 분위기를 소정의 프로세스 압력으로 유지한다. 이때, 기판 S의 온도를 처리 용기(202) 내에 설치한 도시하지 않은 열전대에 의해 측정하고, 그 온도에 기초하여 고주파 전력의 파워를 제어함으로써 기판 S의 온도를 소정의 프로세스 온도로 제어하면서, 예를 들어 성막 처리를 행한다. 처리 중에는, 처리 용기(202) 내에 냉각 가스를 흘려서 처리 용기(202)의 내벽을 냉각한다. 이때에, 성막 가스의 반응 조건에도 의하지만, 처리 용기(202)의 내벽면에의 막 부착을 방지하기 위해서는, 벽면을 냉각하는 것이 바람직하다. 제1 및 제2 실시 형태와 마찬가지로, 열처리인 성막 처리로서는, 실리콘, 질화 실리콘, 산화 실리콘 등의 CVD 성막, GaN 등의 에피택셜 성장이 예시된다. 또한 열처리로서는, 성막 처리에 한하지 않고, 산화 처리, 어닐 처리 등, 여러 가지의 것을 들 수 있다. 이들 처리에 따라, 기판 S도 반도체 기판, 사파이어 기판, ZnO 기판, 글래스 기판 등 다양한 것을 사용할 수 있다.
이 실시 형태에서는, 제2 실시 형태와 마찬가지의 효과를 갖는 것 외에, 낱장식의 열처리 장치를 베이스로 하면서 한번에 복수매의 기판을 처리할 수 있으므로, 처리 효율을 극히 높은 것으로 할 수 있다.
또한, 본 실시 형태에 있어서도 제2 실시 형태와 마찬가지로, 유도 가열 코일(212)은, 처리 용기(202)의 상방에 한하지 않고, 처리 용기(202)의 하방에 설치해도, 처리 용기(202)의 측면에 권회해도 된다. 또한, 유도 가열 코일(212)은 처리 용기(202)의 외측에 한하지 않고 처리 용기(202)의 내부에 설치해도 된다. 단, 이 경우에는, 발열시키고 싶지 않은 금속 부재가 발열하지 않도록, 유전체의 내부에 설치하는 것이 바람직하다. 유도 가열 코일(212)을 유전체 내에 설치한 경우에는, 처리 용기(202)는 금속제이어도 된다.
<제4 실시 형태>
다음에, 제4 실시 형태에 대해서 설명한다. 여기서는 제2 실시 형태에 있어서의 낱장식의 열처리 장치에 있어서, 상술한 바와 같은, 스파이럴 형상체를 2매 겹쳐서, 그들의 중앙 단부끼리 및 외주 단부끼리를 접속하고, 이들 스파이럴 형상체를 일필 쓰기로 동일 방향으로 유도 전류가 흐르도록 구성한 유도 발열체를 내측과 외측으로 분할해서 설치하고, 이들을 각각 독립하여 유도 가열하는 예에 대해서 설명한다.
도 17은 본 발명의 제4 실시 형태에 따른 열처리 장치를 도시하는 단면도이다. 도 17에 있어서, 제2 실시 형태의 도 12와 동일한 것에는 동일한 부호를 붙이고 설명을 생략한다.
도 17에 도시하는 바와 같이, 열처리 장치(401)는, 원통 형상을 이루는 처리 용기(402)를 갖고 있다. 이 처리 용기(402)는, 금속이어도 유전체이어도 된다.
처리 용기(402) 내에는, 기판 S를 적재하는 기판 적재대(403)가 수평으로 설치되어 있다. 기판 적재대(403)는 그 중심으로부터 하방으로 연장되는 통 형상의 회전축(404)에 의해 지지되어 있고, 회전축(404)은 처리 용기(402)의 저부를 뚫고 나가서 그 하방에 도달하여, 도시하지 않은 회전 구동 기구에 의해 회전되며, 회전축(404)의 회전에 수반하여 기판 적재대(403)가 회전하게 되어 있다. 회전축(404)과 처리 용기(402)의 저부 사이는 유체 시일(405)에 의해 기밀하게 시일되어 있다.
기판 적재대(403)로서는 열전도성이 높은 유전체인 것이 바람직하다. 이러한 재료로서는 AlN, Al2O3, Si3N4 등을 사용할 수 있다. 그중에서는 열전도성이 특히 높은 AlN이 적합하다. 도 17에서는 기판 S를 기판 적재대(403)에 직접 적재하고 있지만, 기판 S와 기판 적재대(403)를 약간 이격하도록 해도 된다.
처리 용기(402)에는 게이트 밸브로 개폐 가능한 기판 반입출구(모두 도시하지 않음)가 설치되어 있고, 또한, 적재대(403)에는 그 상면에 대하여 돌출 함몰 가능하게 기판 승강 핀(도시하지 않음)이 설치되어 있고, 기판 반송 아암(도시하지 않음)에 의해 기판 반입출구를 통해서 기판 S를 반입출하고, 기판 적재대(403)에 대하여 기판 S의 수수를 행할 때에는, 기판 승강 핀이 적재대(403)의 상방으로 돌출된다.
기판 적재대(403)의 내부에는, 유도 발열체 N″가 설치되어 있다. 유도 발열체 N″는, 상술한 바와 같이, 스파이럴 형상체를 2매 겹쳐서, 그들의 내측 단부끼리 및 외주 단부끼리를 접속하고, 이들 스파이럴 형상체를 일필 쓰기로 동일 방향으로 유도 전류가 흐르도록 구성한 유도 발열체를 내측(중앙측)과 외측에 설치한 것이다. 구체적으로는, 도 18의 평면도에도 도시하는 바와 같이, 유도 발열체 N″는, 내측에 설치된 제1 발열체 N1과 외측에 설치된 제2 발열체 N2로 이루어져 있다. 제1 발열체 N1은, 상기 도 5 및 도 6에서 설명한 N′와 마찬가지의 구성을 갖고 있다. 즉, 도 19에 도시하는 바와 같이, 제1 발열체 N1은, 스파이럴 형상체(133)와 마찬가지의 스파이럴 형상체(433)에 대하여, 동일 형태의 스파이럴 형상체(434)를 뒤집은 상태로 겹쳐서, 내측 단부(중앙 단부)(433a 및 434a)끼리 및 외주 단부(433b 및 434b)끼리를 각각 접속한 것이다. 또한, 제2 발열체 N2도 마찬가지이며, 도 19 및 도 20에 도시하는 바와 같이, 스파이럴 형상체(433)의 외측에 설치된 스파이럴 형상체(443)에 대하여, 동일 형태의 스파이럴 형상체(444)를 뒤집은 상태로 겹쳐 내측 단부(443a 및 444a)끼리 및 외주 단부(443b 및 444b)끼리를 각각 접속한 것이다.
처리 용기(402) 내의 기판 적재대(403)(유도 발열체 N″)의 하방 위치에는, 유도 가열부(450)가 설치되어 있다. 유도 가열부(450)는, 원환상을 이루는 석영 등의 유전체로 이루어지는 유전체 부재(452)와 그 내부에 설치된 유도 가열 코일(453)로 이루어지는 유도 가열 코일 유닛(451)을 갖고 있다. 유도 가열 코일 유닛(451)은, 처리 용기(402)의 저부로부터 상방으로 연장되는 다리부(455)에 지지된 원환상의 보유 지지 부재(454)에 보유 지지되어 있다.
도 21에 도시하는 바와 같이, 유도 가열 코일(453)은, 내측의 제1 발열체 N1에 대응한 위치에 설치된 제1 유도 가열 코일(456)과, 그 외측의 제2 발열체 N2에 대응한 위치에 설치된 제2 유도 가열 코일(457)을 갖고 있다. 제1 유도 가열 코일(456)과 제2 유도 가열 코일(457)에는, 공통인 고주파 전원(460)으로부터 고주파 전력이 공급되게 되어 있다. 또한, 제1 유도 가열 코일(456)과 제2 유도 가열 코일(457) 사이에는 가변 콘덴서(461)가 개재되어 있고, 이 가변 콘덴서(461)에 의해 제1 유도 가열 코일(456)과 제2 유도 가열 코일(457)의 전류 분배를 조정할 수 있게 되어 있다.
도시는 하지 않고 있지만, 이 열처리 장치(401)에도, 제1 실시 형태의 열처리 장치(1)와 마찬가지의 제어부, 기억부, 유저 인터페이스를 갖고 있다.
또한, 가스 공급계 및 배기계에 대해서는, 도 12와 마찬가지이므로 동일한 부호를 붙이고 설명은 생략한다.
이와 같이 구성되는 제4 실시 형태의 열처리 장치에 있어서는, 내측(중앙측)의 제1 발열체 N1과 외측의 제2 발열체 N2로 분할된 유도 발열체 N″를 사용하고, 유도 가열 코일(453)을 제1 유도 가열 코일(456)과 제2 유도 가열 코일(457)을 갖는 것으로 해서, 가변 콘덴서(461)를 조정함으로써 제1 유도 가열 코일(456)과 제2 유도 가열 코일(457)의 전류 분배를 조정할 수 있게 했으므로, 제어부에 의해 가변 콘덴서(461)를 제어함으로써 제1 발열체 N1 및 제2 발열체 N2의 발열량을 독립하여 조정해서 기판 S의 중앙부와 외주부에서 가열을 독립적으로 제어할 수 있다. 이로 인해, 기판 S의 온도 분포를 미세 조정하는 것이 가능하다.
또한, 유도 발열체 N″를 구성하는 제1 발열체 N1과 제2 발열체 N2는, 모두 스파이럴 형상체를 2매 겹쳐서, 그들의 중앙 단부끼리 및 외주 단부끼리를 접속하고, 이들 스파이럴 형상체를 일필 쓰기로 동일 방향으로 유도 전류가 흐르도록 구성되어 있기 때문에, 역기전력이 발생하지 않아 극히 효율이 좋고 균일성이 높은 가열을 실현할 수 있다.
따라서, 본 실시 형태의 열처리 장치에 따르면, 기판 S가 대형인 것이어도 균일한 가열을 실현할 수 있고, 또한, 프로세스 조건에 따라서 원하는 온도 분포를 실현하는 것도 가능하다.
또한, 도 17에 있어서는, 유도 가열 코일 유닛(451)을 유도 발열체 N″의 하방 위치에 설치했지만, 제1 발열체 N1과 제2 발열체 N2의 발열량을 조정 가능한 위치이면 이것에 한정되지 않고, 도 22에 도시하는 바와 같이 유도 발열체 N″의 상방에 설치해도 된다. 또한, 가변 콘덴서(461)를 조정함으로써 제1 유도 가열 코일(456)과 제2 유도 가열 코일(457)의 전류 분배를 조정하도록 했지만, 도 23에 도시하는 바와 같이, 제1 유도 가열 코일(456)과 제2 유도 가열 코일(457)에 각각 별개로 고주파 전원(460a 및 460b)을 설치하고, 이들의 출력을 조정함으로써 전류 분배를 조정하도록 해도 된다. 또한, 제3 실시 형태와 같이, 기판 적재대(403)에 복수매의 기판을 적재해서 복수매의 기판을 처리하도록 해도 된다. 이 경우에는, 복수의 기판 사이에서 균일한 처리를 행하는 것이 가능해진다. 또한, 도 17의 장치에서는 기판 적재대(403)를 회전 가능하게 했지만, 반드시 회전시킬 필요는 없다. 또한, 유도 발열체로서 내측의 제1 발열체와 외측의 제2 발열체로 분할한 것을 사용했지만, 3개 이상으로 분할된 것이어도 된다.
<다른 적용>
또한, 본 발명은 상기 실시 형태에 한정되지 않고 여러 가지로 변형 가능하다. 예를 들어, 열처리로서는, 성막 처리, 산화 처리, 어닐 처리를 들었지만, 그 밖에, 확산 처리, 개질 처리, 에칭 처리 등, 기판의 가열을 수반하는 처리이면 본 발명의 열처리에 포함된다. 또한, 본 발명의 열처리에 있어서는, 가스의 공급은 필수적이지 않다. 또한, 기판에 대해서도, 상술한 바와 같이, 처리에 따라서 반도체 기판, 사파이어 기판, ZnO 기판, 글래스 기판 등 다양한 것을 사용할 수 있고, 특별히 한정되는 것이 아니다. 또한, 본 실시 형태에서는, 유도 발열체의 재료로서, 카본 그라파이트 및 SiC를 예시했지만, 이것에 한정되지 않고, 글래스질의 탄소나 SiC 이외의 도전성 세라믹스(도전성 SiN 등)를 사용할 수도 있다.
1, 201, 301, 401 : 열처리 장치
22, 202, 402 : 처리 용기
24 : 보유 지지 부재
30 : 승강 기구
42a 내지 42c : 지주
54 : 회전 기구
90: 가스 공급 기구
102, 210 : 배기계
104, 212 : 유도 가열 코일
110, 214 : 고주파 전원
131 : 본체
131a : 중앙 단부
131b : 외주 단부
132 : 리턴부
133, 134 : 스파이럴 형상체
133a, 134a : 중앙 단부
133b, 134b : 외주 단부
141 : 균열 부재
203, 303, 403 : 기판 적재대
207 : 처리 가스 공급 배관
306 : 기판 반송판
433, 434, 443, 444 : 스파이럴 형상체
433a, 434a : 내측 단부(중앙 단부)
433b, 434b : 외주 단부
443a, 444a : 내측 단부
443b, 444b : 외주 단부
450 : 유도 가열부
451 : 유도 가열 코일 유닛
452 : 유전체 부재
453 : 유도 가열 코일
456 : 제1 유도 가열 코일
457 : 제2 유도 가열 코일
460, 460a, 460b : 고주파 전원
461 : 가변 콘덴서
N, N′,N″ : 유도 발열체
N1 : 제1 발열체
N2 : 제2 발열체
S : 기판

Claims (18)

  1. 복수의 기판에 열처리를 실시하는 열처리 장치로서,
    열처리가 실시되는 복수의 기판을 수용하는 처리 용기와,
    복수의 기판을 상하로 배열한 상태에서 보유 지지하고, 상기 처리 용기 내에 삽입 발출되는 기판 보유 지지 부재와,
    상기 처리 용기 내에 유도 자계를 형성해서 유도 가열하기 위한 유도 가열 코일과,
    상기 유도 가열 코일에 고주파 전력을 인가하는 고주파 전원과,
    상기 처리 용기 내에서, 상기 복수의 기판에 각각 서로 겹치도록 설치되고, 상기 유도 가열 코일에 상기 고주파 전력을 인가함으로써 발생한 유도 전류가 흘러서 발열하는 스파이럴 형상부를 갖는 유도 발열체를 구비하는 것을 특징으로 하는 열처리 장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 처리 용기는 유전체로 이루어지고, 상기 유도 가열 코일은 상기 처리 용기의 외주에 권회되는 것을 특징으로 하는 열처리 장치.
  3. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    상기 기판 보유 지지 부재는, 상기 복수의 기판을 각각 보유 지지하는 복수의 기판 보유 지지부를 갖고 있는 것을 특징으로 하는 열처리 장치.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 기판 보유 지지 부재는, 상기 유도 발열체와 상기 복수의 기판이 교대로 보유 지지되도록, 각각이 상기 유도 발열체를 보유 지지하는 것을 특징으로 하는 열처리 장치.
  5. 제3항에 있어서,
    상기 기판 보유 지지 부재는, 상기 유도 발열체를 보유 지지하고, 상기 유도 발열체가 기판 보유 지지부로서 기능하는 것을 특징으로 하는 열처리 장치.
  6. 기판에 열처리를 실시하는 열처리 장치로서,
    열처리가 실시되는 기판을 수용하는 처리 용기와,
    상기 처리 용기 내에서 1 또는 2 이상의 기판을 보유 지지하는 기판 보유 지지부와,
    상기 처리 용기에 유도 자계를 형성해서 유도 가열하기 위한 유도 가열 코일과,
    상기 유도 가열 코일에 고주파 전력을 인가하는 고주파 전원과,
    상기 처리 용기 내에 기판과 대응하도록 설치되고, 상기 유도 가열 코일에 상기 고주파 전력을 인가함으로써 발생한 유도 전류가 흘러서 발열하는, 스파이럴 형상부를 갖는 유도 발열체를 구비하는 것을 특징으로 하는 열처리 장치.
  7. 제6항에 있어서,
    상기 처리 용기는 유전체로 이루어지고, 상기 유도 가열 코일은 상기 처리 용기의 외측에 설치되는 것을 특징으로 하는 열처리 장치.
  8. 제7항에 있어서,
    상기 기판 보유 지지부는 1 또는 2 이상의 기판을 하나의 평면 상에 적재하는 기판 적재대를 갖는 것을 특징으로 하는 열처리 장치.
  9. 제7항 또는 제8항에 있어서,
    상기 유도 발열체는, 상기 기판 적재대에 적재된 기판에 대응하는 상기 기판 적재대의 하방의 위치에 설치되어 있는 것을 특징으로 하는 열처리 장치.
  10. 제6항 내지 제8항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 유도 가열 코일은, 상기 처리 용기의 천정벽 상에 평면 형상으로 권회되어 있는 것을 특징으로 하는 열처리 장치.
  11. 제1항, 제2항, 또는 제6항 내지 제8항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 유도 발열체는, 스파이럴 형상을 이루는 본체와, 상기 본체의 중앙 단부와 외주 단부를 연결하는 리턴부를 갖고 있는 것을 특징으로 하는 열처리 장치.
  12. 제11항에 있어서,
    상기 리턴부는, 도전율 혹은 단면적, 또는 그 양쪽이 상기 본체보다도 큰 것을 특징으로 하는 열처리 장치.
  13. 제1항, 제2항, 또는 제6항 내지 제8항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 유도 발열체는, 2개의 스파이럴 형상체를 갖고, 이들 중앙 단부끼리 및 외주 단부끼리를 접속했을 때에, 이들 2개의 스파이럴 형상체에 동일 방향으로 유도 전류가 흐르도록, 이들 2개의 스파이럴 형상체를 겹쳐서 배치해서 이루어지는 것을 특징으로 하는 열처리 장치.
  14. 제13항에 있어서,
    2개의 스파이럴 형상체는 동일 형태를 이루고, 서로 뒤집은 상태가 되도록 서로 겹쳐 있는 것을 특징으로 하는 열처리 장치.
  15. 기판에 열처리를 실시하는 열처리 장치로서,
    열처리가 실시되는 기판을 수용하는 처리 용기와,
    상기 처리 용기 내에서 1 또는 2 이상의 기판을 보유 지지하는 기판 보유 지지부와,
    상기 처리 용기에 유도 자계를 형성해서 유도 가열하기 위한 유도 가열 코일과,
    상기 유도 가열 코일에 고주파 전력을 인가하는 고주파 전원과,
    상기 처리 용기 내에 기판과 대응하도록 설치되고, 상기 유도 가열 코일에 상기 고주파 전력을 인가함으로써 발생한 유도 전류가 흘러서 발열하는 스파이럴 형상부를 갖는 유도 발열체를 구비하고,
    상기 유도 발열체는, 상기 기판 보유 지지부의 내측 부분에 대응하는 위치에 설치된 제1 발열체와, 그 외측에 설치된 제2 발열체를 갖고, 상기 제1 발열체와 상기 제2 발열체는, 모두 스파이럴 형상체를 2매 겹쳐서, 그들의 한쪽의 단부끼리 및 다른 쪽의 단부끼리를 접속하고, 이들 스파이럴 형상체를 일필 쓰기로 동일 방향으로 유도 전류가 흐르도록 구성되어 있고,
    상기 유도 가열 코일은, 상기 제1 발열체에 대응한 위치에 설치된 제1 유도 가열 코일과, 상기 제2 발열체에 대응한 위치에 설치된 제2 유도 가열 코일을 갖고, 상기 제1 유도 가열 코일과 상기 제2 유도 가열 코일의 전류 분배를 제어함으로써, 상기 제1 발열체와 상기 제2 발열체의 발열량이 독립하여 조정되는 것을 특징으로 하는 열처리 장치.
  16. 제15항에 있어서,
    상기 제1 발열체 및 상기 제2 발열체를 각각 구성하는 2개의 스파이럴 형상체는 동일 형태를 이루고, 서로 뒤집은 상태가 되도록 서로 겹쳐 있는 것을 특징으로 하는 열처리 장치.
  17. 제15항 또는 제16항에 있어서,
    상기 유도 가열 코일은, 상기 처리 용기 내의 상기 유도 발열체의 상방 위치 또는 하방 위치에 설치되어 있는 것을 특징으로 하는 열처리 장치.
  18. 제1항, 제2항, 제6항 내지 제8항, 제15항, 또는 제16항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 기판 보유 지지 부재에 보유 지지된 기판과 상기 유도 발열체 사이에 설치된 균열 부재를 더 구비하는 것을 특징으로 하는 열처리 장치.
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