KR20090060182A - 처리 장치, 처리 방법 및 기억 매체 - Google Patents

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Abstract

본 발명의 과제는 유도 가열 방법을 사용함으로써, 처리 용기 자체를 가열하는 일 없이 피처리체를 가열하는 것이 가능한 처리 장치를 제공하는 것이다. 피처리체(W)에 대해 열처리를 실시하는 처리 장치(20)는 복수의 피처리체(W)를 수용 가능한 처리 용기(22)와, 처리 용기(22)의 외주에 감아 돌려진 유도 가열용 코일부(104)를 구비하고 있다. 또한, 유도 가열용 코일부(104)에 고주파 전력을 인가하는 고주파 전원(110)이 설치되고, 처리 용기(22) 내로 필요한 가스를 도입하는 가스 공급 수단(90)이 마련되어 있다. 유지 수단(24)은 유도 가열용 코일부(104)로부터의 고주파에 의해 유도 가열되는 유도 발열체(N)를 유지하여 처리 용기(22) 내로 삽입 분리된다.
처리 장치, 처리 용기, 유도 가열용 코일부, 고주파 전원, 기억 매체

Description

처리 장치, 처리 방법 및 기억 매체{PROCESSING APPARATUS, PROCESSING METHOD AND STORAGE MEDIUM}
[관련 출원의 참조]
본 특허 출원은 2007년 12월 7일에 제출된 일본 출원인 일본 특허 출원 2007-317396호의 이익을 향수한다. 이들 선출원에 있어서의 전체 개시 내용은, 인용함으로써 본 명세서의 일부가 된다.
본 발명은 반도체 웨이퍼 등의 피처리체의 표면에 박막을 퇴적시키는 성막 처리 등의 각종 열처리를 실시하기 위한 처리 장치, 처리 방법 및 기억 매체에 관한 것이다.
일반적으로, 반도체 집적 회로를 제조하기 위해서는 실리콘 기판 등으로 이루어지는 반도체 웨이퍼에 대해, 성막 처리, 에칭 처리, 산화 처리, 확산 처리, 개질 처리 등의 각종 열처리가 행해진다. 상기 각종 열처리 중에서 성막 처리를 예로 들면, 이러한 종류의 성막 처리는, 예를 들어 배치식 성막 장치 내에서 행해진다. 이와 같은 배치식 성막 장치는, 예를 들어 일본 특허 출원 공개 평8-44286호 공보, 일본 특허 출원 공개 평9-246257호 공보, 일본 특허 출원 공개 제2002-9009 호 공보, 일본 특허 출원 공개 제2006-54432호 공보 및 일본 특허 출원 공개 제2006-287194호 공보에 개시되어 있다.
구체적으로는, 도10에 도시한 바와 같이 종형의 석영제의 처리 용기(2) 내에 피처리체인 반도체 웨이퍼(W)를 웨이퍼 보트(4)에 다단으로 지지시킨 상태로 수용한다. 계속해서 상기 처리 용기(2)를 둘러싸도록 하여 마련한 원통 형상의 가열 수단(6)에 의해 웨이퍼(W)를 소정의 온도, 예를 들어 600 내지 700 ℃ 정도로 가열한다.
그리고, 가스 공급 수단(8)으로부터 각종 필요한 가스, 예를 들어 성막 처리이면 성막용 가스를 처리 용기(2) 내로 이 하부로부터 공급한다. 동시에 처리 용기(2)의 천장부에 형성한 배기구(10)로부터 진공 배기계(12)에 의해 처리 용기(2) 내를 진공화하여, 소정의 압력으로 내부 분위기를 유지하여 성막 처리 등의 각종 열처리를 행한다.
그런데, 상술한 바와 같은 종래의 처리 장치에 있어서는, 처리 용기(2)의 외주측에 가열 수단(6)을 마련하여 주울열로 가열하도록 하고 있다. 따라서, 처리 용기(2) 내의 웨이퍼(W)를 가열하기 위해서는 비교적 열용량이 큰 석영제의 처리 용기(2) 자체도 필연적으로 가열해야만 한다. 이로 인해, 처리 용기(2)의 가열을 위한 소비 에너지가 대폭으로 증대되어 버리는 등의 문제가 있었다.
또한, 상술한 바와 같이 처리 용기(2) 자체도 고온에 노출되므로, 예를 들어 성막 처리의 경우에는 고온의 웨이퍼(W)의 표면뿐만 아니라, 고온 상태로 되는 처리 용기(2)의 내벽면에도 불필요한 부착막이 퇴적되기 쉬워진다. 이 결과, 이 불필요한 부착막이 파티클의 발생원이 되거나, 이 불필요한 부착막으로 인해 클리닝 사이클이 짧아지는 등의 문제도 있다.
또한, 반도체 소자의 정크션 등의 미세화에 의해 불순물의 불필요한 확산을 방지할 필요가 있다. 이로 인해, 웨이퍼(W)의 열처리 시에 있어서의 웨이퍼(W)에 대한 고속 승온 및 고속 강온이 요구되고 있다. 그러나, 상술한 바와 같이 열용량이 큰 처리 용기(2)도 동시에 승온 및 강온시켜야만 하므로, 웨이퍼(W)의 고속 승온 및 고속 강온을 행하는 것이 매우 곤란하다.
본 발명은 이상과 같은 문제점에 착안하여, 이것을 유효하게 해결하기 위해 창안된 것이다. 본 발명의 목적은 유도 가열을 사용함으로써 처리 용기 자체를 가열하는 일 없이 피처리체를 가열하도록 하여, 그로 인해 소비 에너지를 억제하여, 처리 용기의 내면에 불필요한 부착막 등이 퇴적되는 것을 방지하고, 또한 피처리체의 고속 승온 및 고속 강온이 가능한 처리 장치 및 처리 방법을 제공하는 것에 있다.
본 발명은 피처리체에 대해 열처리를 실시하는 처리 장치에 있어서, 복수의 상기 피처리체를 수용 가능한 처리 용기와, 상기 처리 용기의 외주에 감아 돌려진 유도 가열용 코일부와, 상기 유도 가열용 코일부에 접속되어 상기 유도 가열용 코일부에 고주파 전력을 인가하는 고주파 전원과, 상기 처리 용기에 연결되어 상기 처리 용기 내로 필요한 가스를 도입하는 가스 공급 수단과, 상기 피처리체와, 상기 유도 가열용 코일부로부터의 고주파에 의해 유도 가열되어, 상기 피처리체를 가열하는 유도 발열체를 유지한 상태로 상기 처리 용기 내로 삽입 분리되는 유지 수단을 구비한 것을 특징으로 하는 처리 장치이다.
이와 같이, 처리 용기의 외주에 감아 돌린 유도 가열용 코일부로부터의 고주파에 의해 처리 용기 내에 설치한 유도 발열체를 유도 가열하고, 이 유도 가열된 유도 발열체에 접근시켜 피처리체를 배치함으로써 피처리체를 가열할 수 있다. 따라서, 유도 가열을 사용함으로써 처리 용기 자체를 가열하는 일 없이 피처리체를 가열하도록 하고 있다. 이것에 의해 소비 에너지를 억제하고, 처리 용기의 내면에 불필요한 부착막 등이 퇴적되는 것을 방지하고, 또한 피처리체의 고속 승온 및 고속 강온을 행할 수 있다.
이 경우, 상기 처리 용기는 세로로 길게 형성되어 있어도 된다.
또한 예를 들어, 상기 유지 수단 내에서 상기 피처리체와 상기 유도 발열체가 교대로 배치되어 있어도 된다.
또한 예를 들어, 상기 유도 가열용 코일부는 금속제 파이프를 갖고 있고, 상기 금속제 파이프는 상기 금속제 파이프 내에 냉매를 흐르게 하기 위한 냉각기에 접속되어 있어도 된다.
또한 예를 들어, 상기 유지 수단은 회전 가능하게 설치되어 있어도 된다.
또한 예를 들어, 상기 피처리체는 원판 형상으로 구성되어 있고, 상기 유도 발열체는 상기 피처리체보다도 직경이 큰 원판 형상으로 구성되어 있어도 된다.
또한 예를 들어, 상기 유지 수단은 상기 피처리체를 유지하는 제1 유지 보트와, 상기 유도 발열체를 유지하는 제2 유지 보트를 갖고 있어도 된다.
또한 예를 들어, 상기 제1 및 제2 유지 보트는 상기 피처리체와 상기 유도 발열체가 서로 접근 및 이격이 가능해지도록 상하 방향으로 상대 이동 가능하게 구성되어 있어도 된다.
또한 예를 들어, 상기 유도 발열체는 도전성 세라믹재, 그라파이트, 글래스 상태 탄소, 도전성 석영, 도전성 실리콘으로 이루어지는 군으로부터 선택되는 1 이상의 재료로 이루어져 있어도 된다.
본 발명은 피처리체에 열처리를 실시하는 처리 방법에 있어서, 처리 용기 내에 상기 피처리체와 고주파에 의해 유도 가열되어 상기 피처리체를 가열하는 유도 발열체를 유지 수단에 의해 유지한 상태로 삽입하는 공정과, 상기 처리 용기 내로 필요한 가스를 도입하면서 상기 처리 용기의 외주에 감아 돌린 유도 가열용 코일부 로부터 고주파를 가함으로써 상기 유도 발열체를 유도 가열하고, 상기 가열된 상기 유도 발열체에 의해 상기 피처리체를 가열하여 상기 열처리를 실시하는 공정을 구비한 것을 특징으로 하는 처리 방법이다.
이 경우, 예를 들어 상기 피처리체와 상기 유도 발열체는 각각 복수 설치되어, 상기 유지 수단 내에서 서로 교대로 배치되어 있어도 된다.
또한 예를 들어, 상기 피처리체와 상기 유도 발열체는 서로 접근 또는 이격 가능하게 구성되어 있어도 된다.
본 발명은 피처리체에 열처리를 실시하는 처리 방법에 사용되어, 컴퓨터 상에서 동작하는 프로그램을 저장한 기억 매체이며, 상기 처리 방법은 처리 용기 내에 상기 피처리체와 고주파에 의해 유도 가열되어 상기 피처리체를 가열하는 유도 발열체를 유지 수단에 의해 유지한 상태로 삽입하는 공정과, 상기 처리 용기 내로 필요한 가스를 도입하면서 상기 처리 용기의 외주에 감아 돌린 유도 가열용 코일부로부터 고주파를 가함으로써 상기 유도 발열체를 유도 가열하고, 상기 가열된 상기 유도 발열체에 의해 상기 피처리체를 가열하여 상기 열처리를 실시하는 공정을 구비한 것을 특징으로 하는 기억 매체이다.
본 발명에 관한 처리 장치, 처리 방법 및 기억 매체에 따르면, 다음과 같이 우수한 작용 효과를 발휘할 수 있다. 처리 용기의 외주에 감아 돌린 유도 가열용 코일부로부터의 고주파에 의해 처리 용기 내에 설치한 유도 발열체를 유도 가열하고, 이 유도 가열된 유도 발열체에 접근시켜 피처리체를 배치함으로써 피처리체를 가열할 수 있다. 따라서, 유도 가열을 사용함으로써 처리 용기 자체를 가열하는 일 없이 피처리체를 가열하도록 하고 있다. 이것에 의해 소비 에너지를 억제하고, 처리 용기의 내면에 불필요한 부착막 등이 퇴적되는 것을 방지하고, 또한 피처리체의 고속 승온 및 고속 강온을 행할 수 있다.
본 발명에 따르면, 유도 가열을 사용함으로써 처리 용기 자체를 가열하는 일 없이 피처리체를 가열하도록 하여, 그로 인해 소비 에너지를 억제하여, 처리 용기의 내면에 불필요한 부착막 등이 퇴적되는 것을 방지하고, 또한 피처리체의 고속 승온 및 고속 강온이 가능한 처리 장치 및 처리 방법을 제공할 수 있다.
이하에, 본 발명에 관한 처리 장치 및 처리 방법의 일 실시 형태를 첨부 도면을 참조하여 설명한다. 도1은 본 발명에 관한 처리 장치의 일례를 도시하는 구성도, 도2는 처리 용기를 도시하는 단면도, 도3a, 도3b는 피처리체와 유도 발열체를 지지하는 유지 수단의 동작을 도시하는 동작 설명도, 도4는 처리 용기의 하단부의 회전 기구를 도시하는 확대 단면도이다. 여기서는, 열처리로서, 성막 처리를 예로 들어 설명한다.
도1에 도시한 바와 같이, 처리 장치(20)는 하단부가 개방되어, 상하 방향으로 소정의 길이를 갖고, 또한 원통체 형상으로 이루어진 종형의 처리 용기(22)를 갖고 있다. 처리 용기(22)는, 후술하는 바와 같이 복수의 웨이퍼(W)를 수용할 수 있도록 되어 있다. 이와 같은 처리 용기(22)로서는, 예를 들어 내열성이 높은 석영을 사용할 수 있다.
또한, 승강 가능한 유지 수단(24)이 마련되고, 이 유지 수단(24)은 처리 용기(22)의 하방으로부터 처리 용기(22) 내로 삽입 분리 가능하게 되어 있다. 유지 수단(24)에는 복수매의 피처리체로서의 원판 형상의 반도체 웨이퍼(W)와, 본 발명의 특징으로 하는 복수의 유도 발열체(N)가 각각 복수단에 걸쳐서 소정의 피치로 적재되어 있다.
상기 유지 수단(24)의 삽입 시에는, 상기 처리 용기(22)의 하단부의 개구부는, 예를 들어 석영이나 스테인리스판으로 이루어지는 덮개부(26)에 의해 막혀 밀폐된다. 이때, 처리 용기(22)의 하단부와 덮개부(26) 사이에는 기밀성을 유지하기 위해, 예를 들어 O링 등의 시일 부재(28)가 개재되어 있다.
덮개부(26) 및 상기 유지 수단(24)의 전체는, 예를 들어 보트 엘리베이터 등의 승강 기구(30)에 설치된 아암(32)의 선단부에 지지되어 있어 유지 수단(24) 및 덮개부(26)를 일체적으로 승강할 수 있도록 되어 있다.
여기서, 본 실시 형태에 있어서는, 상기 유지 수단(24)은 상기 반도체 웨이퍼(W)를 유지하는 제1 유지 보트(34)와, 상기 유도 발열체(N)를 유지하는 제2 유지 보트(36)를 갖고 있다.
구체적으로는, 우선, 상기 제1 유지 보트(34)는 전체가, 예를 들어 내열 재료인 석영으로 구성되어 있다. 이 제1 유지 보트(34)는 원형 링 형상으로 이루어진 천장판(38)과, 원형 링 형상으로 이루어진 바닥판(40)과, 천장판(38)과 바닥판(40) 사이에 세워서 설치된 지주(42A, 42B, 42C)를 갖고 있다. 이 중 지주(42A, 42B, 42C)는, 도2에도 도시한 바와 같이 3개(도1에서는 2개만 기재함) 설치되어 있 다.
상기 3개의 지주(42A 내지 42C)는, 도2에 도시한 바와 같이 평면 내의 반원호의 영역 내를 따라서 등간격으로 배치되어 있다. 그리고 지주(42A 내지 42C)가 설치된 반원호와 반대의 반원호측으로부터 웨이퍼(W)를 유지하는 포크(도시하지 않음)를 사용하여 웨이퍼(W)를 제1 유지 보트(34) 내에 반출 및 반입시키도록 되어 있다.
상기 각 지주(42A 내지 42C)의 내측에는, 도3a, 도3b에도 도시한 바와 같이 웨이퍼(W)의 주연부를 유지하기 위해 단차부 형상으로 이루어진 홈부(44)가 등피치로 그 길이 방향을 따라서 형성되어 있다. 이 각 홈부(44)에 웨이퍼(W)의 주연부를 지지시켜 복수매, 예를 들어 10매 내지 55매 정도의 웨이퍼(W)를 다단으로 등피치로 지지할 수 있도록 되어 있다.
한편, 상기 제2 유지 보트(36)는 평면 방향에 있어서 상기 제1 유지 보트(34)보다도 한층 크게 형성되어 있다. 또한, 제2 유지 보트(36)는 상기 제1 유지 보트(34)의 주변을 둘러싸도록 하여 설치되어 있다.
이 제2 유지 보트(36)도 상기 제1 유지 보트(34)와 마찬가지로 형성되어 있다. 즉, 상기 제2 유지 보트(36)는 전체가, 예를 들어 내열 재료인 석영으로 구성되어 있다. 또한, 제2 유지 보트(36)는 원형 링 형상으로 이루어진 천장판(46)과, 원형 링 형상으로 이루어진 바닥판(48)과, 천장판(46)과 바닥판(48) 사이에 세워 설치된 지주(50A, 50B, 50C)를 갖고 있다. 이 중 지주(50A, 50B, 50C)는, 도2에도 도시한 바와 같이 3개(도1에서는 2개만 기재함) 설치되어 있다.
상기 3개의 지주(50A 내지 50C)는, 도2에 도시한 바와 같이 평면 내의 반원호의 영역 내를 따라서 등간격으로 배치되어 있다. 그리고 지주(50A 내지 50C)가 설치된 반원호와 반대의 반원호측으로부터 웨이퍼(W)를 유지하는 포크(도시하지 않음)를 사용하여 유전 발열체(N)를 제2 유지 보트(36) 내에 반출 및 반입시키도록 되어 있다.
상기 각 지주(50A 내지 50C)의 내측에는, 도3a, 도3b에도 도시한 바와 같이 유전 발열체(N)의 주연부를 유지하기 위해 단차부 형상으로 이루어진 홈부(52)가 등피치로 그 길이 방향을 따라서 형성되어 있다. 이 각 홈부(52)에 유전 발열체(N)의 주연부를 지지시켜 복수매, 예를 들어 15 내지 60매 정도의 유전 발열체(N)를 다단으로 등피치로 지지할 수 있도록 되어 있다.
여기서 상기 유도 발열체(N)로서는, 고주파에 의해 유도 가열을 일으킬 수 있고, 또한 열전도율이 양호한 재료, 예를 들어 SiC 등의 도전성 세라믹재를 사용할 수 있다. 유도 발열체(N)는 반도체 웨이퍼(W)와 동일한 원판 형상으로 성형되어 있고, 직경은 상기 웨이퍼(W)보다도 크게 설정되어 있다. 예를 들어, 웨이퍼(W)의 직경이 300 ㎜인 경우에는, 이 유도 발열체(N)의 직경은 320 내지 340 ㎜ 정도로 설정되어 있다.
여기서, 도3a는 웨이퍼(W)를 반입, 또는 반출할 때의 웨이퍼(W) 및 유도 발열체(N)의 위치 관계를 나타내고 있다. 도3a의 웨이퍼(W)와 유도 발열체(N)는 교대로 배치되어 있는 동시에, 각 웨이퍼(W)와, 이 웨이퍼(W)의 상하에 이웃하는 유도 발열체(N)와의 간격은 대략 동등하게 설정되어 있다. 이에 의해 포크에 의한 웨이퍼(W)의 반입 또는 반출을 행하기 쉽게 하고 있다.
여기서, 웨이퍼(W) 사이의 피치(P1) 및 유도 발열체(N) 사이의 피치(P2)는 각각 30 내지 40 ㎜ 정도이다. 또한, 유도 발열체(N)의 두께(H1)는 2 내지 10 ㎜ 정도이다. 여기서, 웨이퍼(W)와 유도 발열체(N)의 상호 배열의 상하 단부는 유도 발열체(N)가 종단에 오도록 하여 최상단부 및 최하단부에 위치하는 웨이퍼의 열적 조건을 다른 부분에 위치하는 웨이퍼와 동등해지도록 하고 있다.
이와 같이, 구성된 유지 수단(24)은 하단부의 덮개부(26)에 설치한 회전 기구(54)에 의해 회전 가능해지는 동시에, 상기 제1 및 제2 유지 보트(34, 36)는 서로 상하 방향으로 상대 이동 가능하게 되어 있다.
구체적으로는, 도4에도 도시한 바와 같이, 회전 기구(54)는 덮개부(26)의 중앙부로부터 하방으로 연신되는 원통 형상의 고정 슬리브(56)를 갖고 있고, 이 고정 슬리브(56) 내는 처리 용기(22) 내로 노출되어 있다. 이 고정 슬리브(56)의 외주에는 베어링(58)을 통하여 원통 형상의 회전체(60)가 회전 가능하게 설치되어 있다. 이 회전체(60)에는 도시하지 않은 구동원에 의해 주행 구동되는 구동 벨트(62)가 걸쳐져, 이 회전체(60)를 회전하도록 되어 있다.
또한, 상기 베어링(58)의 하부에 있어서, 상기 고정 슬리브(56)와 회전체(60) 사이에는 자성 유체 시일(59)이 개재 설치되어 있어, 상기 처리 용기(22) 내의 기밀성을 유지하도록 되어 있다. 상기 고정 슬리브(56) 내에는 마찬가지로 원통 형상으로 이루어진 중공 회전축(64)이, 고정 슬리브(56)로부터 약간의 간극을 이격하여 삽입 관통되어 있다.
이 중공 회전축(64)의 상단부에는 중앙부가 개방된 회전 테이블(66)이 설치 고정되어 있다. 그리고, 이 회전 테이블(66) 상에 원통 형상으로 이루어진, 예를 들어 석영제의 보온통(68)을 개재하여 상기 제2 유지 보트(36)의 바닥판(48)을 설치함으로써 제2 유지 보트(36)를 지지하도록 되어 있다.
또한, 이 중공 회전축(64)의 하단부는 연결 부재(70)를 통하여 상기 회전체(60)의 하단부에 연결되어 있다. 이에 의해 중공 회전축(64)은 회전체(60)와 일체적으로 회전하도록 되어 있다.
또한, 상기 중공 회전축(64) 내에는 원기둥 형상의 중심 회전축(72)이 중공 회전축(64)으로부터 약간의 간극을 이격하여 삽입 관통되어 있다. 그리고, 이 중심 회전축(72)의 상단부에는 회전 테이블(74)이 설치 고정되어 있다.
이 회전 테이블(74) 상에 원통 형상으로 이루어진, 예를 들어 석영제의 보온통(76)을 개재하여 상기 제1 유지 보트(34)의 바닥판(40)을 설치함으로써 제1 유지 보트(34)를 지지하도록 되어 있다. 그리고, 상기 중심 회전축(72)의 하단부는 승강 구동판(78)에 연결되어 있다.
또한, 상기 회전체(60)로부터는 하방으로 복수개의 안내 로드(80)가 연신되어 있고, 이 안내 로드(80)는 상기 승강 구동판(78)에 형성한 안내 구멍(82) 내로 삽입 관통되어 있다. 그리고, 이 안내 로드(80)의 하단부는 베이스판(84)에 연결 고정되어 있다. 이 베이스판(84)의 중심에는, 예를 들어 에어 실린더 등으로 이루어지는 액추에이터(86)가 설치되어, 상기 승강 구동판(78)을 상하 방향으로 소정의 스트로크만큼 승강시키도록 되어 있다.
따라서, 이 액추에이터(86)를 구동함으로써, 중심 회전축(72) 등과 함께 제1 유지 보트(34)를 상하 방향으로 승강 이동할 수 있도록 되어 있다. 여기서, 이 스트로크량은 20 내지 30 ㎜ 정도이다. 또한, 제1 유지 보트(34) 대신에, 제2 유지 보트(36)를 승강 이동시켜도 되고, 어쨌든 양 보트(34, 36)가 상대적으로 승강 이동 가능하면 된다.
이와 같이, 제1 유지 보트(34)를 승강 이동시킴으로써, 도3b에 도시한 바와 같이 웨이퍼(W)의 이면측에 상기 유도 발열체(N)를 접근시킬 수 있도록 되어 있다. 이때의 양자 사이의 간극(H2)은 2 내지 16 ㎜ 정도이다. 또한, 상기 승강 구동판(78)과 상기 연결 부재(70) 사이에는 상기 중심 회전축(72)의 주위를 덮도록 하여 신축 가능한 벨로즈(89)가 설치되어 있고, 이에 의해 상기 처리 용기(22) 내의 기밀성을 유지하면서 중심 회전축(72)의 상하 이동을 허용하도록 되어 있다.
여기서 도1로 복귀하여, 상기 처리 용기(22)의 하부에는 이 처리 용기(22) 내로 열처리에 필요한 가스를 도입하는 가스 공급 수단(90)이 마련되어 있다. 이 가스 공급 수단(90)은 상기 처리 용기(22)의 측벽을 관통하여 연결된 제1 가스 노즐(92) 및 제2 가스 노즐(94)을 갖고 있다.
제1 및 제2 가스 노즐(92, 94)은 각각, 예를 들어 석영으로 이루어져 있다. 또한, 각 가스 노즐(92, 94)에는 각각 가스 통로(96, 98)가 접속되어 있다. 이 각 가스 통로(96, 98)에는 개폐 밸브(96A, 98A) 및 매스플로우 컨트롤러와 같은 유량 제어기(96B, 98B)가 각각 차례로 개재 설치되어 있어, 성막에 필요한 제1 가스 및 제2 가스를 각각 유량 제어하면서 도입할 수 있도록 되어 있다. 또한, 가스 종류 는 적절하게 선택할 수 있고, 또한 가스 노즐은 필요에 따라서 더 설치할 수 있는 것은 물론이다.
또한, 상기 처리 용기(22)의 천장부에는 횡방향으로 L자 형상으로 굴곡시킨 배기구(100)가 형성되어 있다. 이 배기구(100)에는 처리 용기(22) 내를 배기하는 배기계(102)가 접속되어 있다. 구체적으로는, 배기계(102)의 배기 통로(102A)에는 나비 밸브와 같은 압력 제어 밸브(102B) 및 배기 펌프(102C)가 각각 차례로 개재 설치되어 있다. 또한, 처리의 종류에 따라서는, 저압의 진공 상태로부터 대기압 정도의 압력으로 처리를 행하는 경우가 있어, 이것에 대응하여, 배기계(102)에 의해 고진공으로부터 대기압의 근방까지 처리 용기(22) 내의 압력을 제어할 수 있도록 되어 있다.
그리고, 처리 용기(22)에는 본 발명의 특징으로 하는 유도 가열용 코일부(104)가 설치되어 있다. 구체적으로는, 유도 가열용 코일부(104)는 처리 용기(22)의 외주에 감아 돌려진 금속제 파이프(106)를 갖고 있다. 이 금속제 파이프(106)는 처리 용기(22)의 외주에 그 상하 방향으로 나선 형상으로 감아 돌려져 있고, 높이 방향에 있어서의 그 감아 돌리기 영역은 웨이퍼(W)의 수용 영역보다도 상하 방향으로 길게 연장되어 있다. 이 금속제 파이프(106)의 감아 돌리기 형태는, 도1에 도시한 바와 같이 상하 방향으로 약간 간극을 형성하도록 감아 돌려도 좋고, 혹은 간극을 형성하지 않고 조밀하게 감아 돌리도록 해도 좋다. 이 금속제 파이프(106)로서는, 예를 들어 구리관 등을 사용할 수 있다.
그리고, 이 금속제 파이프(106)의 상하의 양단부측에는 급전 라인(108)이 접 속되어 있다. 이 급전 라인(108)의 선단부는 고주파 전원(110)에 접속되어, 상기 금속제 파이프(106)에 고주파 전력을 인가하도록 되어 있다. 또한, 이 급전 라인(108)의 도중에는 임피던스 정합을 행하는 매칭 회로(112)가 개재 설치되어 있다.
상술한 바와 같이, 금속제 파이프(106)를 갖는 유도 가열용 코일부(104)에 고주파 전력을 인가함으로써, 이 유도 가열용 코일부(104)로부터 방사되는 고주파는 처리 용기(22)의 측벽을 투과하여 처리 용기(22)의 내부에 이른다. 이 결과, 제2 유지 보트(38)에 지지되어 있는 유도 발열체(N)에 과전류를 발생하게 하여, 이것을 발열 내지 가열시킬 수 있도록 되어 있다. 이 고주파 전원(110)의 고주파의 주파수는, 예를 들어 0.5 ㎑ 내지 50 ㎑의 범위 내, 바람직하게는 1 ㎑ 내지 5 ㎑의 범위 내로 설정된다.
이 주파수가 0.5 ㎑보다도 작은 경우에는, 효과적으로 유도 가열을 할 수 없게 된다. 또한, 주파수가 50 ㎑보다도 큰 경우에는, 표피 효과가 지나치게 커져 유도 발열체(N)의 주연부만이 가열되어 웨이퍼(W)의 면내 온도의 균일성이 대폭으로 저하되어 버린다.
또한, 상기 금속제 파이프(106)의 양 단부로부터는 매체 통로(114)가 연장되어 있고, 이 매체 통로(114)에는 냉각기(116)가 접속되어, 냉매를 상기 금속제 파이프(38) 내로 흐르게 하여 이것을 냉각할 수 있도록 되어 있다. 이 냉매로서는, 예를 들어 냉각수를 사용할 수 있다.
그리고, 이 장치 전체의 동작은, 예를 들어 컴퓨터 등으로 이루어지는 제어 수단(120)에 의해 제어된다. 그리고, 이 제어 수단(120)은 장치 전체의 동작을 제어하기 위한 프로그램을 기억하기 위한 기억 매체(122)를 갖고 있다. 이 기억 매체(122)는 가요성 디스크, CD(Compact Disc), CD-ROM, 하드 디스크, 플래시 메모리 혹은 DVD 등으로 이루어진다.
다음에, 이상과 같이 구성된 처리 장치(20)를 사용하여 행해지는 성막 방법(열처리)에 대해 설명한다. 상술한 바와 같이, 이하에 설명하는 동작은 상기 기억 매체(122)에 기억된 프로그램을 기초로 하여 행해진다.
우선, 처리 용기(22) 내로부터 제1 유지 보트(34)와 제2 유지 보트(36)로 이루어지는 유지 수단(24)을 하방으로 강하시켜 언로드한 상태로, 도시하지 않은 이동 적재 포크를 사용하여 상기 유지 수단(24)의 제1 유지 보트(34)에 대해 미처리의 웨이퍼(W)를 이동 적재하여 유지시킨다.
이 경우, 제1 및 제2 유지 보트(34, 36)의 상하 방향에 있어서의 위치 관계는 도3a에 도시한 바와 같이 되어 있다. 즉 웨이퍼(W)와, 이것에 상하 방향으로 이웃하는 유도 발열체(N)와의 사이는 넓게 벌어져 있어, 웨이퍼(W)의 이동 적재를 행하기 쉽도록 되어 있다. 여기서, 상기 유도 발열체(N)는 제2 유지 보트(36)에 도시하지 않은 포크를 사용하여 미리 가득 채워져 지지되어 있다. 또한, 이 유도 발열체(N)는, 예를 들어 웨이퍼의 수 배치 처리에 걸쳐서 지지된 상태로 되어 있고, 예를 들어 처리 용기(22) 내를 드라이 클리닝할 때에 함께 클리닝되게 된다.
이와 같이 하여, 웨이퍼(W)의 이동 적재가 완료되어 웨이퍼(W)와 유도 발열체(N)가 도3a에 도시한 바와 같이 교대로 배열된 상태로 되면, 승강 기구(30)를 구 동함으로써 상기 유지 수단(24)을 상승시킨다. 이에 의해 유지 수단(24)을 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, 상기 유지 수단(24)의 하부의 회전 기구(54)에 설치한 액추에이터(86)를 구동하여, 승강 구동판(78) 및 이것에 연결된 중심 회전축(72)(도4 참조)을 하방으로 소정의 스트로크만큼 강하시킨다. 이에 의해, 상기 중심 회전축(72)의 상단부의 회전 테이블(74) 상에 보온통(76)을 개재하여 설치되어 있는 제1 유지 보트(34)를, 도3b 중 화살표 124로 나타낸 바와 같이 하방으로 소정의 스트로크만큼 강하시킨다. 이에 의해 도3b에 도시한 바와 같이, 각 웨이퍼(W)를 그 하방으로 이웃하는 유도 발열체(N)의 상면측에 접근시켜, 유도 발열체(N)로부터의 방사열 등을 효율적으로 수취할 수 있도록 한다.
도3b에 도시한 바와 같은 상태로 되면, 고주파 전원(110)을 온으로 하여 금속제 파이프(106)로 이루어지는 유도 가열용 코일부(104)에 고주파 전력을 인가한다. 이에 의해 고주파를 처리 용기(22) 내로 방사하여, 제2 유지 보트(36)에 지지되어 있는 각 유도 발열체(N)에 과전류를 발생하게 하여 이것을 유도 가열한다.
이와 같이, 각 유도 발열체(N)가 유도 가열되면, 각 유도 발열체(N)에 접근하여 배치되어 있는 각 웨이퍼(W)가 유도 발열체(N)로부터의 열 방사나 열 복사 등에 의해 가열되어 승온하게 된다. 그리고, 이것과 동시에, 가스 공급 수단(90)의 각 가스 노즐(92, 94)로부터 성막에 필요한 가스, 즉 제1 및 제2 가스를 유량 제어 하면서 공급한다. 또한, 처리 용기(22) 내의 분위기를 천장부의 배기구(100)로부터 배기계(102)에 의해 진공화하여, 용기 내 분위기를 소정의 프로세스 압력으로 유지한다.
또한, 상기 웨이퍼(W)의 온도도 처리 용기(22) 내에 설치한 도시하지 않은 열전대에 의해 측정하면서 고주파 전력을 제어함으로써 소정의 프로세스 온도로 유지한다. 이와 같이 웨이퍼(W)의 온도를 소정의 프로세스 온도로 유지하면서 소정의 열처리, 즉 성막 처리를 행하게 된다. 또한, 덮개부(26)에 설치한 회전 기구(54)를 구동함으로써, 상기 제1 및 제2 보트(34, 36)를 소정의 회전수로 회전하면서 처리를 행한다.
또한, 열처리 중에는 유도 가열용 코일부(104)를 형성하는 금속 파이프(106)가 가열되므로, 이것을 냉각하기 위해 냉각기(116)로부터는 냉각수 등의 냉매를 상기 금속 파이프(106) 내에 흐르도록 한다. 이 경우, 성막 가스의 반응 조건에도 의하지만, 처리 용기(22)의 내벽면으로의 막 부착을 방지하기 위해서는, 벽면을 80 ℃ 이하로 냉각하는 것이 바람직하다.
이와 같이, 고주파에 의한 유도 가열에 의해 유도 발열체(N)를 가열하고, 또한 이 방열에 의해 근방에 위치하는 웨이퍼(W)를 가열시키도록 하였으므로, 열용량이 큰 처리 용기(22) 자체를 거의 가열하는 일이 없어, 그만큼 소비 에너지를 적게 할 수 있다.
또한, 상술한 바와 같이, 처리 용기(22) 자체가 거의 가열되지 않고 저온으로 유지되는 점으로부터, 특히 성막 처리의 경우에는 처리 용기(22)의 내벽면에 불 필요한 부착막이 퇴적되는 것을 억제할 수 있어, 그만큼 파티클의 발생을 낮게 할 수 있고, 또한 클리닝 처리를 행하는 빈도를 적게 할 수 있다.
또한, 상술한 바와 같이 처리 용기(22) 자체가 거의 가열되지 않으므로, 처리를 개시할 때에 웨이퍼(W)를 고속으로 승온시킬 수 있고, 또한 처리가 종료된 경우에는 웨이퍼(W)를 고속으로 강온시킬 수 있다. 구체적으로는, 유도 발열체(N)의 승온 속도는 6.0 ℃/sec 정도를 달성할 수 있고, 웨이퍼(W)의 승온 속도는 4.0 ℃/sec 정도를 달성할 수 있다.
또한, 유도 발열체(N)로서, 저항률이 어느 정도 낮고, 또한 열전도성이 비교적 양호한 재료, 예를 들어 도전성이 있는 SiC 등으로 이루어지는 도전성 세라믹재를 사용하므로, 이 유도 발열체(N)를 효율적으로 유도 가열할 수 있는 동시에, 면내 온도의 균일성이 양호한 상태로 가열할 수 있다. 따라서, 이 근방에 위치되어 있는 웨이퍼도 면내 온도의 균일성이 양호한 상태로 가열할 수 있다.
이상 설명한 바와 같이, 본 발명에 따르면, 처리 용기(22)의 외주에 감아 돌린 유도 가열용 코일부(104)로부터의 고주파에 의해 처리 용기(22) 내에 설치한 유도 발열체(N)를 유도 가열하고, 이 유도 가열된 유도 발열체(N)에 접근시켜, 예를 들어 반도체 웨이퍼(W)로 이루어지는 피처리체를 배치함으로써 피처리체를 가열할 수 있다.
따라서, 상술한 바와 같이, 유도 가열을 사용함으로써 처리 용기(22) 자체를 가열하는 일 없이 피처리체를 가열하도록 하고, 그로 인해 소비 에너지를 억제하여, 처리 용기의 내면에 불필요한 부착막 등이 퇴적되는 것을 방지하고, 또한 피처 리체의 고속 승온 및 고속 강온을 행할 수 있다.
<유도 발열체로서의 적격성의 평가>
다음에, 반도체 웨이퍼(W)를 가열하기 위한 상기 유도 발열체(N)로서의 적격성에 대해 검토하였으므로, 그 평가 결과에 대해 설명한다.
상기 유도 발열체(N)로서 요구되는 특성은 고주파에 의해 효율적으로 유도 가열할 수 있고, 또한 열전도열이 높아서 면내 방향에 있어서 가능한 한 균일적으로 가열할 수 있다는 점이다. 이미 알려져 있는 바와 같이, 고주파에 의해 도전성 물질을 유도 가열하는 경우에는, 발생하는 와전류에 의해 발열이 발생하지만, 이 도전성 물질에 있어서의 와전류는 도전성 물질의 표면에 가까울수록 크고, 내부로 감에 따라서 지수 함수적으로 작아진다는 표피 효과가 발생한다. 따라서, 원판 형상의 도전성 물질의 경우에는 주연부가 신속히 가열되게 되어, 중앙부가 비교적 가열되기 어려운 현상이 발생하게 된다.
그리고, 상기 유도 가열 시에 발생하는 표피 효과를 고찰하는데 있어서, 전류 침투 깊이(δ)는 매우 중요한 수치가 된다. 이 전류 침투 깊이(δ)는 가능한 한 큰 쪽이 좋다. 이 전류 침투 깊이(δ)는 와전류가 유도 발열체의 표면에 있어서의 와전류 강도의 1/e(≒ 0.368)배로 감소된 점까지의 깊이로서 정의되고, 이하의 식으로 나타낸다.
δ(㎝) ＝ 5.03(ρ/μf)1/2
ρ : 유도 발열체의 저항률(μΩㆍ㎝)
μ : 유도 발열체의 비투자율(비자성체에서는 μ ＝ 1)
f : 주파수(Hz)
또한, SiC에서는 μ＝1이다.
여기서, 상기 도전성 물질로 이루어지는 원판 형상의 유도 발열체(N)의 와전류의 분포에 대해 시뮬레이션을 행하였으므로, 도5에 그 와전류의 분포의 그래프를 도시한다.
도5에 있어서, 횡축에는 유도 발열체의 단면의 중심으로부터의 거리를 취하고 있고, 종축에는 전류 밀도비를 취하고 있다. 그리고, 유도 발열체의 외주면(좌우의 종축에 대응)에 유도 가열용 코일부(104)가 감아 돌려져 있게 된다. 여기서는, 전류 밀도비의 기준으로서 주연부(거리 "－20"과 "＋20")의 전류치를 기준으로 하고 있다.
그래프 중에 있어서, 곡선 Ix는 단면 좌측의 유도 가열용 코일부(104)에 의해 발생하는 전류 분포를 나타내고, 곡선 Iy는 단면 우측의 유도 가열용 코일부(104)에 의해 발생하는 전류 분포를 나타내고 있다. 그리고, 곡선 Io는 상기 Ix와 Iy를 포갰을 때의 포갬 전류의 전류 분포를 나타내고 있다. 이 곡선 Io로부터 알 수 있는 바와 같이, 유도 발열체의 주연부에서는 전류치가 크고 발열량도 많아지지만, 중심부로 감에 따라서 전류치, 즉 발열량도 점차 저하되어 가는 것을 알 수 있다.
다음에, 유도 발열체(N)의 재료로서 2종류의 재료, 즉 글래스 상태 탄소와 도전성 세라믹재의 대표예인 도전성 SiC에 대해 전류 밀도비와 그 주파수 의존성에 대해 시뮬레이션에 의해 검토하여 평가하였으므로, 그 평가 결과에 대해 설명한다.
도6은 글래스 상태 탄소의 전류 밀도비와 그 주파수 의존성을 나타내는 그래프이고, 도7은 도전성 SiC의 전류 밀도비와 그 주파수 의존성을 나타내는 그래프이다. 여기서는, 도5에 도시한 바와 같은 포갬 전류 Io만을 도시하고 있다. 또한, 도5에 도시한 바와 마찬가지로 각 그래프의 횡축에는 유도 발열체의 단면의 중심으로부터의 거리를 취하고 있고, 종축에는 전류 밀도비를 취하고 있다.
도6에 도시하는 글래스 상태 탄소의 특성에 관하여, 직경은 64 ㎜, 저항률은 0.0045 Ωㆍ㎝이고, 고주파 전력의 주파수는 460 ㎑와 5 ㎑의 2종류에 대해 나타내고 있다. 그래프 중, 곡선 Io(460k)는 460 ㎑의 경우를 나타내고, 곡선 Io(5k)는 5 ㎑의 경우를 나타내고 있다.
이 그래프로부터 명백한 바와 같이, 곡선 Io(460k)에 도시한 바와 같이, 주파수가 460 ㎑인 경우에는 주파수가 지나치게 높으므로, 포갬 전류는 유도 발열체의 주연부로부터 중심을 향함에 따라서 급격하게 다운되어 저하되고, 또한 중심부에서는 "0"으로 되어 버려 바람직하지 않다. 이에 대해, 곡선 Io(5k)에 도시한 바와 같이, 주파수가 5 ㎑인 경우에는 주파수가 낮게 되었으므로, 상기 포갬 전류의 다운은 1.3 내지 1.0 정도까지가 되어 다운의 정도를 대폭으로 개선할 수 있는 것을 이해할 수 있다. 이 정도의 저조이면, 유도 발열체의 열전도율을 최적화함으로써 면내 온도의 균일성을 높일 수 있다.
이 경우, 고주파 전력의 가장 적절한 주파수는, 전술한 바와 같이 0.5 ㎑ 내지 50 ㎑의 범위 내, 바람직하게는 1 ㎑ 내지 5 ㎑의 범위 내이다. 이 주파수가 0.5 ㎑보다도 작은 경우에는 효과적으로 유도 가열을 할 수 없게 되고, 또한 50 ㎑보다도 큰 경우에는 표피 효과가 지나치게 커져 유도 발열체(N)의 주연부만이 가열되어 웨이퍼(W)의 면내 온도의 균일성이 대폭으로 저하되어 버린다.
또한, 유도 발열체(N)를 구성하는 재료의 열전도율은 큰 쪽이 좋고, 예를 들어 5 W/mk 이상, 바람직하게는 100 W/mk 이상이다. 이 열전도율이 5 W/mk보다도 작은 경우에는 유도 발열체(N)의 면내 온도의 균일성이 열화되고, 이에 의해 웨이퍼 자체의 면내 온도의 균일성도 불충분해지므로 바람직하지 않다. 또한, 도6 중 하부에는 곡선 Io(5k)일 때의 유도 발열체의 단면의 온도 분포의 일례가 도시되어 있고, 주연부가 높고, 예를 들어 940 ℃ 정도이고, 중심부는 520 ℃ 정도로 되어 있다.
도7에 도시하는 도전성 SiC의 특성에 관하여, 직경은 40 ㎜, 저항률은 1 Ωㆍ㎝와 0.1 Ωㆍ㎝의 2종류이고, 고주파 전력의 주파수는 5 ㎑로 설정하고 있다. 그래프 중, 곡선 Io(0.1 Ω)는 저항률이 0.1 Ωㆍ㎝인 경우를 나타내고, 곡선 Io(1 Ω)는 저항률이 1 Ωㆍ㎝인 경우를 나타내고 있다.
이 그래프로부터 명백한 바와 같이, 곡선 Io(0.1 Ω)에 도시한 바와 같이, 저항률이 0.1 Ωㆍ㎝인 경우에는, 전류 밀도비는 대략 0.9 내지 1.15의 범위에서 변화되어 있다. 또한, 이때의 전류 침투 깊이(δ)는 22.495 ㎝이다. 이에 대해, 곡선 Io(1 Ω)에 도시한 바와 같이, 저항률이 1 Ωㆍ㎝인 경우에는, 전류 밀도비는 대략 1.5 내지 1.6의 범위에서 변화되어 있고, 이때의 전류 침투 깊이(δ)는 71.135 ㎝이다. 따라서, 저항률이 1 Ωㆍ㎝인 쪽이 바람직한 것을 이해할 수 있 다.
이 경우, 저항률은 0.001 Ωㆍ㎝ 내지 0.5 Ωㆍ㎝의 범위가 바람직하고, 저항률이 0.5 Ωㆍ㎝보다도 커지면, 발열 효율이 대폭으로 저하되므로 바람직하지 않고, 또한 0.001 Ωㆍ㎝보다도 작아지면 전류 침투 깊이가 과도하게 작아지므로 바람직하지 않다.
또한, 상기 실시 형태에서는 반도체 웨이퍼(W)의 상면측의 가스의 유동을 저해시키지 않기 위해, 반도체 웨이퍼(W)의 하면측에 유도 발열체(N)를 접근시키도록 하였으나(도3b 참조), 이에 한정되지 않고, 도3a에 도시하는 상태로부터 제1 유지 보트(34)를 상방으로 이동시킴으로써, 반도체 웨이퍼(W)의 상면측에 유도 발열체(N)를 접근시켜도 좋다. 또한, 제1 유지 보트(34) 대신에, 제2 유지 보트(36)를 상하 방향으로 이동 가능해지도록 구성해도 좋다.
또한, 상기 실시 형태에서는 유지 수단(24)을 회전 가능하게 하였으나, 이에 한정되지 않고, 유지 수단(24)을 고정 상태로 해도 좋다. 또한, 여기서는 제1 및 제2 가스 노즐(92, 94)에 의해 처리 용기(22) 내의 하부에 가스를 도입하여, 천장측으로부터 배기하도록 하였으나, 이에 한정되지 않고, 가스를 처리 용기(22) 내의 천장측으로 도입하여 하부로부터 배출하도록 해도 좋다. 또한, 가스 노즐(92, 94)의 형상으로서, 이를 처리 용기(22) 내의 길이 방향을 따라서 설치하는 동시에, 이것에 복수의 가스 분출 구멍을 등간격으로 형성하도록 한, 소위 분산형 노즐을 사용해도 좋다.
또한, 처리 용기(22)의 형태로서는, 도1에 도시한 바와 같은 단관 구조로 한 정되지 않고, 예를 들어 석영제의 내통과 외통을 동심원 형상으로 배치하여 이루어지는, 소위 2중관 구조의 처리 용기를 사용해도 좋다. 또한, 상기 실시 형태에서는, 유도 발열체(N)의 형상은 평판 형상으로 하였으나, 이에 한정되지 않고, 도8a에 도시하는 유도 발열체(N)의 단면 형상으로 도시한 바와 같이 웨이퍼(W)의 온도 분포에 따라서 유도 발열체(N)의 중앙부를 볼록 형상으로 돌출시켜 웨이퍼(W)와의 사이의 거리를 주변부와 비교하여 작게 하도록 해도 좋고, 반대로 도8b에 도시한 바와 같이 중앙부를 오목 형상으로 움푹 패이게 하여 웨이퍼(W)와의 사이의 거리를 주변부와 비교하여 크게 하도록 해도 좋다.
또한, 본 실시 형태에서는 유지 수단(24)으로서 제1과 제2의 2개의 유지 보트(34, 36)에 의해 구성하도록 하였으나, 이에 한정되지 않고, 도9에 도시한 바와 같이 이 유지 수단(24)을 1개의 유지 보트(130)로 구성하도록 해도 좋다. 이 유지 보트(130)는, 예를 들어 상술한 일본 특허 출원 공개 평8-44286호 공보에 개시한 바와 같이 구성되어도 좋다. 구체적으로는, 석영제의 지주(132)에 내경이 작은 석영제의 원형 링 형상의 링 부재(134)와 내경이 큰 석영제의 원형 링 형상의 링 부재(136)를 교대로 접합시켜 설치하고, 각 링 부재(134, 136)의 내주부에 웨이퍼(W)의 주변부를 지지하는 갈고리부(claw part)(134A)와, 이것보다도 직경이 큰 유도 발열체(N)의 주변부를 지지하는 갈고리부(136A)를 각각 설치해도 좋다.
이 경우에는, 상기 웨이퍼(W)와 유도 발열체(N)는 서로 접근 또는 이격시킬 수 없으므로, 미리 가능한 한 접근시키도록 상기 링 부재(134, 136) 및 갈고리부(134A, 136A)를 구성한다.
또한, 본 실시 형태에서는 열처리로서 성막 처리를 예로 들어 설명하였으나, 이에 한정되지 않고, 다른 열처리, 예를 들어 산화 처리, 확산 처리, 개질 처리, 에칭 처리 등을 행하는 경우에도 본 발명을 적용할 수 있다.
또한, 본 실시 형태에서는 유도 발열체(N)의 재료로서, 글래스 상태 탄소나 도전성 세라믹재(SiC)를 사용한 경우를 나타냈으나, 이에 한정되지 않고, 그라파이트 등을 사용해도 된다. 또한, 도전성 세라믹재로서는, 도전성 질화실리콘 등을 사용할 수 있다. 또한, 여기서는 피처리체로서 반도체 웨이퍼를 예로 들어 설명하였으나, 이에 한정되지 않고, 글래스 기판, LCD 기판, 세라믹 기판 등에도 본 발명을 적용할 수 있다.
도1은 본 발명에 관한 처리 장치의 일례를 도시하는 구성도.
도2는 처리 용기를 도시하는 단면도.
도3a, 도3b는 피처리체와 유도 발열체를 지지하는 유지 수단의 동작을 도시하는 동작 설명도.
도4는 처리 용기의 하단부의 회전 기구를 도시하는 확대 단면도.
도5는 원판 형상의 유도 발열체의 와전류의 분포에 대한 시뮬레이션 결과를 나타내는 그래프.
도6은 글래스 상태 탄소의 전류 밀도비와 주파수 의존성을 나타내는 그래프.
도7은 도전성 SiC의 전류 밀도비와 주파수 의존성을 나타내는 그래프.
도8a, 도8b는 각각 유도 발열체의 변형예를 도시하는 단면도.
도9는 유지 수단의 변형예를 도시하는 부분 구성도.
도10은 종래의 처리 장치의 일례를 도시하는 구성도.
<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>
22 : 처리 용기
26 : 덮개부
30 : 승강 기구
32 : 아암
34, 36 : 유지 보트
54 : 회전 기구
112 : 매칭 회로
120 : 제어 수단
122 : 기억 매체
W : 웨이퍼

Claims (13)

  1. 피처리체에 대해 열처리를 실시하는 처리 장치에 있어서,
    복수의 상기 피처리체를 수용 가능한 처리 용기와,
    상기 처리 용기의 외주에 감아 돌려진 유도 가열용 코일부와,
    상기 유도 가열용 코일부에 접속되어, 상기 유도 가열용 코일부에 고주파 전력을 인가하는 고주파 전원과,
    상기 처리 용기에 설치되어, 상기 처리 용기 내로 필요한 가스를 도입하는 가스 공급 수단과,
    상기 피처리체와, 상기 유도 가열용 코일부로부터의 고주파에 의해 유도 가열되어, 상기 피처리체를 가열하는 유도 발열체를 유지한 상태로 상기 처리 용기 내로 삽입 분리되는 유지 수단을 구비한 것을 특징으로 하는 처리 장치.
  2. 제1항에 있어서, 상기 처리 용기는 세로로 길게 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 처리 장치.
  3. 제1항에 있어서, 상기 유지 수단 내에서 상기 피처리체와 상기 유도 발열체가 교대로 배치되어 있는 것을 특징으로 하는 처리 장치.
  4. 제1항에 있어서, 상기 유도 가열용 코일부는 금속제 파이프를 갖고 있고, 상 기 금속제 파이프는 상기 금속제 파이프 내에 냉매를 흐르게 하기 위한 냉각기에 접속되어 있는 것을 특징으로 하는 처리 장치.
  5. 제1항에 있어서, 상기 유지 수단은 회전 가능하게 설치되어 있는 것을 특징으로 하는 처리 장치.
  6. 제1항에 있어서, 상기 피처리체는 원판 형상으로 구성되어 있고, 상기 유도 발열체는 상기 피처리체보다도 직경이 큰 원판 형상으로 구성되어 있는 것을 특징으로 하는 처리 장치.
  7. 제1항에 있어서, 상기 유지 수단은 상기 피처리체를 유지하는 제1 유지 보트와, 상기 유도 발열체를 유지하는 제2 유지 보트를 갖는 것을 특징으로 하는 처리 장치.
  8. 제7항에 있어서, 상기 제1 및 제2 유지 보트는 상기 피처리체와 상기 유도 발열체가 서로 접근 및 이격이 가능해지도록 상하 방향으로 상대 이동 가능하게 구성되어 있는 것을 특징으로 하는 처리 장치.
  9. 제1항에 있어서, 상기 유도 발열체는 도전성 세라믹재, 그라파이트, 글래스 상태 탄소, 도전성 석영, 도전성 실리콘으로 이루어지는 군으로부터 선택되는 1 이 상의 재료로 이루어지는 것을 특징으로 하는 처리 장치.
  10. 피처리체에 열처리를 실시하는 처리 방법에 있어서,
    처리 용기 내에, 상기 피처리체와 고주파에 의해 유도 가열되어 상기 피처리체를 가열하는 유도 발열체를 유지 수단에 의해 유지한 상태로 삽입하는 공정과,
    상기 처리 용기 내로 필요한 가스를 도입하면서 상기 처리 용기의 외주에 감아 돌린 유도 가열용 코일부로부터 고주파를 가함으로써 상기 유도 발열체를 유도 가열하고, 상기 가열된 상기 유도 발열체에 의해 상기 피처리체를 가열하여 상기 열처리를 실시하는 공정을 구비한 것을 특징으로 하는 처리 방법.
  11. 제10항에 있어서, 상기 피처리체와 상기 유도 발열체는 각각 복수 설치되고, 상기 유지 수단 내에서 서로 교대로 배치되어 있는 것을 특징으로 하는 처리 방법.
  12. 제10항에 있어서, 상기 피처리체와 상기 유도 발열체는 서로 접근 또는 이격 가능하게 구성되어 있는 것을 특징으로 하는 처리 방법.
  13. 피처리체에 열처리를 실시하는 처리 방법에 사용되고, 컴퓨터상에서 동작하는 프로그램을 저장한 기억 매체이며,
    상기 처리 방법은,
    처리 용기 내에, 상기 피처리체와 고주파에 의해 유도 가열되어 상기 피처리 체를 가열하는 유도 발열체를 유지 수단에 의해 유지한 상태로 삽입하는 공정과,
    상기 처리 용기 내로 필요한 가스를 도입하면서 상기 처리 용기의 외주에 감아 돌린 유도 가열용 코일부로부터 고주파를 가함으로써 상기 유도 발열체를 유도 가열하고, 상기 가열된 상기 유도 발열체에 의해 상기 피처리체를 가열하여 상기 열처리를 실시하는 공정을 구비한 것을 특징으로 하는 기억 매체.
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