WO2013132955A1 - 熱処理装置 - Google Patents

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WO2013132955A1
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magnetic flux
metal
partition
heat treatment
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富廣 米永
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東京エレクトロン株式会社
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    • H05B6/105—Induction heating apparatus, other than furnaces, for specific applications using a susceptor
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F27—FURNACES; KILNS; OVENS; RETORTS
    • F27B—FURNACES, KILNS, OVENS, OR RETORTS IN GENERAL; OPEN SINTERING OR LIKE APPARATUS
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    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F27—FURNACES; KILNS; OVENS; RETORTS
    • F27D—DETAILS OR ACCESSORIES OF FURNACES, KILNS, OVENS, OR RETORTS, IN SO FAR AS THEY ARE OF KINDS OCCURRING IN MORE THAN ONE KIND OF FURNACE
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    • H05B—ELECTRIC HEATING; ELECTRIC LIGHT SOURCES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; CIRCUIT ARRANGEMENTS FOR ELECTRIC LIGHT SOURCES, IN GENERAL
    • H05B6/00—Heating by electric, magnetic or electromagnetic fields
    • H05B6/02—Induction heating
    • H05B6/36—Coil arrangements

Definitions

  • a partition window is provided between the induction coil and the susceptor for partitioning the atmospheric environment and the vacuum environment between the induction coil and the susceptor.
  • a shielding plate is provided.
  • an insulator that easily transmits the magnetic flux from the induction coil, such as quartz, is used, so that the AC magnetic flux from the induction coil can reach the susceptor disposed in the processing chamber. To make it reachable.
  • each metal partition constituting the infrared reflector is sized so that the magnitude of the induced current generated when the magnetic flux from the magnetic flux forming portion is incident does not exceed the allowable amount.
  • the size of the induced current generated when the magnetic flux from the magnetic flux forming part is incident can be set by adjusting the thickness of each metal partition constituting the infrared reflector so as to be thin. The size can be increased within the range not exceeding.
  • the said metal division body contains the adjacent metal division body which magnetic flux injects into the same direction at least simultaneously.
  • the separated metal films are electrically separated into a plurality of regions by scraping the metal film deposited on the entire surface of the partition window or the reflecting plate into a plurality of regions at predetermined intervals.
  • a plurality of susceptors 112 in a horizontal state are arranged in a shelf shape with a predetermined interval in a direction perpendicular to the mounting surface (herein, the vertical direction).
  • One wafer W is placed on the placement surface (upper surface) of each susceptor 112.
  • the susceptor 112 is composed of a heating element made of a conductive material such as graphite or SiC.
  • Each susceptor 112 is induction-heated by an alternating magnetic flux that is horizontally incident from the outside of the processing vessel 104 toward the peripheral surface of the susceptor.
  • a plurality of magnetic flux forming portions each including an electromagnet 120 that forms a horizontal alternating magnetic flux for induction heating each susceptor 112 is provided outside the sidewall of the processing vessel 104.
  • the electromagnet 120 is disposed so that an alternating magnetic flux (hereinafter simply referred to as “horizontal magnetic flux”) parallel to the mounting surface of each susceptor 112 is formed toward the side surface of the peripheral portion of each susceptor 112.
  • the infrared reflector 210 by providing such an infrared reflector 210, while the magnetic flux from the electromagnet 120 incident on the partition window 200 is transmitted, the infrared rays from the susceptor 112 heated thereby are reflected to the susceptor 112. Can be returned. Details of the infrared reflector 210 according to this embodiment will be described later.
  • the exhaust pipe 150 is provided with a pressure sensor 151 for detecting the pressure in the processing chamber 102 and performing feedback control of the pressure adjusting unit 152.
  • a pressure sensor 151 it is preferable to use a capacitance type vacuum gauge (capacitance manometer) which is not easily affected by changes in the external air pressure.
  • control unit 300 includes various controllers 360 for controlling each unit of the heat treatment apparatus 100, various programs executed by the CPU 310, and a hard disk (HDD) configured to store data necessary for executing the programs. Etc. The CPU 310 reads out these programs and data from the storage unit 370 as necessary.
  • various controllers 360 for controlling each unit of the heat treatment apparatus 100, various programs executed by the CPU 310, and a hard disk (HDD) configured to store data necessary for executing the programs. Etc. The CPU 310 reads out these programs and data from the storage unit 370 as necessary.
  • HDD hard disk
  • processing recipe data including a plurality of processing recipes including processing conditions such as a set pressure, a set temperature of the susceptor 112, and a gas flow rate in accordance with the type and thickness of the thin film to be formed.
  • Condition data 372 and the like are stored.
  • a corresponding processing recipe is read from the processing recipe data 372 in accordance with the type of thin film to be formed, the film thickness, and the like, and the film forming process for the wafer W is executed based on the processing recipe.
  • each wafer W is heated by adjusting the susceptor 112 to a predetermined set temperature.
  • a predetermined high frequency alternating current is supplied to the induction coil 124 of the electromagnet 120, thereby generating a horizontal magnetic flux toward the peripheral side surface of each susceptor 112 in the processing container 104. Is generated and each susceptor 112 is induction-heated.
  • each wafer W can be uniformly heated so as not to be biased in the circumferential direction within the surface.
  • FIG. 4 is a perspective view in which a portion provided with an electromagnet as one magnetic flux forming portion shown in FIG. 2 is taken out and enlarged.
  • the electromagnet 120 has a magnetic core 122 made of a magnetic material integrally formed with two magnetic poles 127 and 128 and an intermediate portion 129 connecting them, and an induction coil is formed in the intermediate portion 129. 124 is wound.
  • Each of the magnetic cores 122 is formed in a U shape (or a U shape), for example, as shown in FIG.
  • the electromagnet 120 is provided outside the processing vessel 104 so as to face the partition window 200, and two magnetic pole surfaces (end surfaces of the magnetic poles 127 and 128) 127 ⁇ / b> A and 128 ⁇ / b> A of the electromagnet 120 are opposed to the peripheral side surface of each susceptor 112.
  • Two magnetic pole surfaces end surfaces of the magnetic poles 127 and 128, 127 ⁇ / b> A and 128 ⁇ / b> A of the electromagnet 120 are opposed to the peripheral side surface of each susceptor 112.
  • the electromagnet 120 arranged in this way, when a high-frequency AC current is supplied to the induction coil 124 from the AC power supply 130, at one moment, for example, as shown in FIG. 4, from one magnetic pole surface 128A to the other magnetic pole surface 127A. Is generated, and a horizontal magnetic flux that penetrates through the partition window 200 and enters the side surface of the peripheral edge of each susceptor 112 is formed.
  • infrared reflectance of metal is very high, if an infrared reflector made of metal such as aluminum is provided on the inner surface of the partition window 200 on the susceptor 112 side, the infrared radiation from the susceptor 112 is reduced. Almost all can be reflected back to the susceptor 112. Thereby, the partition window 200 does not absorb infrared rays, and the temperature rise can be suppressed.
  • the thickness of the metal partition 212 made of metal is too thin, infrared rays begin to pass therethrough and there is a risk that the reflectance will decrease. It is preferable. As described above, the thickness at which the infrared reflectance decreases depends on the metal material. Therefore, the thickness may be determined according to the type of the metal material. For example, when the metal partition 212 is made of aluminum, if the thickness is less than 0.05 ⁇ m, the infrared reflectance decreases, so it is preferable to determine the thickness within a range of at least 0.05 ⁇ m.
  • the infrared reflector 210 is formed of a metal thin film such as an aluminum thin film.
  • an aluminum thin film having a predetermined thickness for example, 0.1 ⁇ m is first deposited on the entire inner surface of the partition window 200 by ion plating.
  • the partition window 200 hardly absorbs the infrared rays emitted from the susceptor 112, and the heat loss caused thereby can be suppressed. Moreover, the infrared light from the susceptor 112 is reflected by the infrared reflector 210 and returned to the susceptor 112. For this reason, the higher the temperature of the susceptor 112, the greater the amount of reflected infrared light that is reflected back, so the heating efficiency of the susceptor 112 is improved.
  • the magnetic flux forming portion in the present embodiment is an example in which it is configured by an electromagnet 120 in which an induction coil 124 is wound around an intermediate portion 129 of a U-shaped (or U-shaped) magnetic core 122.
  • an electromagnet 121 in which an induction coil 124 is wound around magnetic poles 127 and 128 of a U-shaped (or U-shaped) magnetic core 122 may be used.
  • the horizontal magnetic flux similar to that of the electromagnet 120 shown in FIG. 4 can also be formed by the electromagnet 121 shown in FIG. 13, and even if the infrared reflector 210 is applied to such a configuration, the configuration shown in FIG. The same effect as that obtained can be obtained.
  • the heat treatment apparatus 400 includes a processing chamber 402 formed in a cylindrical shape (for example, a cylindrical shape) made of metal (for example, aluminum).
  • the processing chamber 402 is not limited to the shape shown in FIG. 14, and may be a polygonal shape such as a quadrangular shape or a hexagonal shape.
  • the rectangular copper wire has a rectangular cross section, it can be thinly formed. Especially when it is spirally wound, it can be wound at a very high density compared to a case where a water-coolable copper tube is used as an induction coil. Moreover, since the flat copper wire has the same surface resistance as the copper tube, the copper loss is the same.
  • the magnetic flux generator 440 having such a configuration, when a high-frequency alternating current is supplied to the induction coil 444, as shown in FIG. 16, at a certain moment, a radial shape surrounding the vicinity of the center and the outer periphery of the induction coil 444 is obtained. Magnetic flux that draws a loop is generated. Specifically, the magnetic flux exits upward from the vicinity of the center of the magnetic flux forming portion 440 and goes radially toward the outer periphery, wraps around the lower side of the induction coil 444, and returns to the vicinity of the center.
  • FIG. 17 shows a configuration example of the infrared reflector 210 shown in FIG.
  • the infrared reflector 210 shown in FIG. 14 is formed by arranging the respective grid-like metal partitions 212 vertically and horizontally on the inner surface of the disc-shaped partition window 200.

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Abstract

　仕切窓の温度上昇を防止しながら，サセプタの加熱効率を高める。　処理室（１０２）内に配置され，導電性材料からなりウエハを載置するサセプタ（１１２）と，サセプタに入り込む磁束を発生させることによってサセプタを誘導加熱する交流磁束を形成する誘導コイル（１２４）を含む磁束形成部と，サセプタと磁束形成部との間を仕切るように介在し，磁束形成部からの磁束をサセプタ側に透過させる絶縁体で構成される仕切窓（２００）と，仕切窓とサセプタの間に配置され，誘導加熱されたサセプタから放出された赤外線を反射する赤外線反射（２１０）とを備え，赤外線反射体は，その全面を複数の領域に区画する金属区画体（２１２）をそれぞれ電気的に分離するように配列して構成した。

Description

熱処理装置
　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。このような熱処理を行う熱処理装置としては，銅線または銅管などを巻回した誘導コイルを備え，その誘導コイルに高周波数の交流電流を供給することによって交流磁束をサセプタに向けて発生させて，それによる電磁誘導によって導電性のサセプタを加熱し，その上に載置または近傍に配置された基板を加熱するものが知られている（例えば下記特許文献１，２参照）。
　このような熱処理装置において，誘導コイルとサセプタの間には，下記特許文献１のようにこの間の大気環境と真空環境を仕切るための仕切窓を設けたり，下記特許文献２のように光透過型の遮蔽板を設けたりする場合がある。このように誘導コイルとサセプタの間を遮る部材としては，石英のように誘導コイルからの磁束を透過し易い絶縁体を用いることで，誘導コイルからの交流磁束を処理室内に配置されたサセプタまで到達できるようにしている。
特開２０１０－０５９４９０号公報 特開２００４－２８９０１２号公報
　このように電磁誘導によりサセプタを加熱するような熱処理装置においては，電磁誘導によりサセプタが加熱されて温度が上昇するとサセプタから赤外線が放出され，この赤外線によって基板が加熱される。このとき，例えば上記特許文献１，２のように誘導コイルとサセプタの間に絶縁体で構成される仕切窓または遮蔽板を設けるものでは，処理室の内面と同じくそれらの部位もサセプタから放出された赤外線を受ける。
　ところが，仕切窓や遮蔽板を構成する絶縁体は，その光透過性に関わらず赤外線の吸収率が高く，逆に反射率は低いため，これらの部位がサセプタからの赤外線を受けるとそれを吸収して温度が上昇してしまう。このため，これらの部位は温度が上昇して高温になるにしたがって周囲との温度差により熱を処理室の外に逃がしてしまう。このように処理室に仕切窓や遮蔽板のような絶縁体の部位があると，サセプタからの赤外線による放熱を処理室の外に逃がしてしまうため，熱損失が拡大しサセプタの加熱効率を著しく低下させてしまう。
　また，誘導コイルと磁芯とにより構成される電磁石により交流磁束を発生する場合は，より多くの磁束をサセプタに到達させるため，その電磁石は仕切窓にできるだけ近接して設けられる。このため，サセプタからの赤外線を吸収して高温となった仕切窓から電磁石に熱が伝わり，電磁石自体が熱損傷を受ける虞もある。特に電磁石に用いられるフェライトなどの磁芯材料は熱に弱く，熱損傷により磁芯の性能が劣化することで，電磁石によるサセプタの加熱特性が劣化してしまう。
　これに対して，一般に金属は赤外線反射率が非常に高いので，処理室の内面をアルミニウムなどの金属で構成すれば，サセプタから放出された赤外線をほとんどすべて反射させてサセプタに戻すため，サセプタからの赤外線放出による熱損失をほとんどなくすことができる。
　このことから，処理室の内面だけでなく，仕切窓の内面も赤外線反射率の高い金属で覆うことも考えられる。ところが，金属の赤外線反射率は金属中のイオンや自由電子の挙動との相関が強く，反射率が高い金属ほど電気抵抗が低い傾向があり，誘導電流が流れ易い。このため，仕切窓を金属で覆ってしまうと，誘導コイルからの磁束によってその金属の表面に誘導電流が励起され，それにより磁束の透過を妨げてしまう。これではかえって，サセプタまで磁束が到達せず，サセプタの加熱ができなくなってしまう。
　なお，上記特許文献２では，誘導コイル自体の熱損傷を防ぐものとして遮蔽板と誘導コイルとの間に断熱材を設ける点が記載されているものの，遮蔽板がサセプタから受けた熱は断熱材を介して処理室の外に逃げるため，熱損失を抑制することはできない。
　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，赤外線を反射する赤外線反射体を金属で構成しても磁束を透過できるようにすることによって，それを仕切窓とサセプタの間の配置することで，サセプタからの放出された赤外線を反射し，仕切窓の温度上昇を防止しながら，誘導コイルからの磁束を透過させることによってサセプタの加熱効率を高めることが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，室内に配置された基板に対して熱処理を施す処理室と，前記処理室内に配置され，導電性材料からなり前記基板を載置するサセプタと，前記処理室外に配置され，前記サセプタに入り込む磁束を発生させることによって前記サセプタを誘導加熱する交流磁束を形成する誘導コイルを含む磁束形成部と，前記サセプタと前記磁束形成部との間を仕切るように介在し，前記磁束形成部からの磁束を前記サセプタ側に透過させる絶縁体で構成される仕切窓と，前記仕切窓と前記サセプタの間に配置され，誘導加熱された前記サセプタから放出された赤外線を反射する赤外線反射体と，を備え，前記赤外線反射体は，その全面を複数の領域に区画する金属区画体をそれぞれ電気的に分離するように配列して構成したことを特徴とする熱処理装置が提供される。
　また，上記仕切窓は起立して前記処理室の側壁部に設け，前記サセプタは前記処理室内に前記仕切窓の起立方向に沿って間隔を空けて複数配置して，前記各サセプタ上には前記基板を一枚ずつ載置し，前記磁束形成部は前記誘導コイルと磁芯とにより構成される電磁石よりなり，その磁極面が前記各サセプタの周縁部側面に対向するよう前記仕切窓の外側に配置してもよい。
　また，上記仕切窓は水平にして前記処理室の底部に設け，前記サセプタは前記処理室内に前記仕切窓に対向して配置して，前記サセプタには前記基板を載置し，前記磁束形成部は前記サセプタの下面に対向するように前記仕切窓の外側に配置して，前記サセプタの下面側から磁束が入り込むようにしてもよい。
　また，上記赤外線反射体を構成する各金属区画体は，前記磁束形成部からの磁束が入射したときに発生する誘導電流の大きさが許容量を超えないようなサイズにすることが好ましい。この場合，上記赤外線反射体を構成する各金属区画体は，その厚みが薄くなるように調整することで，前記磁束形成部からの磁束が入射したときに発生する誘導電流の大きさが許容量を超えない範囲で，サイズを大きくすることができる。なお，上記金属区画体には，少なくとも同時に同じ方向に磁束が入射する隣合った金属区画体が含まれることが好ましい。
　また，上記金属区画体は，例えば前記仕切窓のサセプタに対向する表面に，貼付した金属膜又は堆積した金属膜である。また上記金属区画体は，前記仕切窓と前記サセプタの間に配置された板状の絶縁体で構成される反射板の前記サセプタに対向する表面に，貼付した金属膜又は堆積した金属膜であってもよい。
　この場合，上記仕切窓又は上記反射板の表面全体に堆積した金属膜を所定の間隔でライン状に削り取ることで複数の領域に電気的に分離することによって，分離した各金属膜を前記各金属区画体とするようにしてもよい。なお，上記誘導コイルは，例えば平角銅線又はリッツ線で構成するようにしてもよい。
　本発明によれば，金属で構成された赤外線反射体を磁束が透過するように，絶縁体で構成される仕切窓とサセプタの間に配置することによって，磁束形成部からの磁束をサセプタ側に透過させながら，サセプタから放出される赤外線を効率よく反射させてサセプタに戻すことにより，その赤外線が仕切窓に吸収されることを防止できる。これにより，仕切窓の温度上昇を防止し，サセプタの加熱効率を向上させることができる。
本発明の第１実施形態にかかるバッチ式の熱処理装置の構成例を示す断面図である。 図１に示す熱処理装置の外観構成の概略を示す断面斜視図である。 図１に示す制御部の構成例を示すブロック図である。 図２に示す電磁石が設けられた部分を取り出して拡大した断面斜視図である。 仕切窓の内面に赤外線反射体を設けない場合の比較例による作用を説明するための断面斜視図である。 仕切窓の内面全体を覆うように金属板を設けた場合の比較例による作用を説明するための断面斜視図である。 同実施形態にかかる赤外線反射体を設けた場合による作用を説明するための断面斜視図である。 同実施形態にかかる赤外線反射体の構成例を説明するための正面斜視図である。 図８に示す赤外線反射体の作用説明図である。 同実施形態にかかる赤外線反射体を設けた場合のサセプタ昇温特性を示す図である。 同実施形態にかかる赤外線反射体を設けない場合の比較例にかかるサセプタ昇温特性を示す図である。 同実施形態にかかる赤外線反射体の他の構成例を説明するための正面斜視図である。 同実施形態における磁束形成部の変形例を説明するための断面斜視図である。 本発明の第２実施形態にかかる枚葉式の熱処理装置の構成例を示す断面図である。 図１４に示す誘導コイルの構成例を示す平面図である。 同実施形態における作用説明図である。 図１４に示す赤外線反射体の構成例を説明するための正面斜視図である。
　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。
（第１実施形態にかかる熱処理装置の構成例）
　先ず，本発明の第１実施形態にかかる熱処理装置について説明する。ここでは，被処理基板としての例えば半導体ウエハ（以下，単に「ウエハ」とも称する）を複数枚一度に熱処理できるバッチ式の縦型熱処理装置（以下，単に「熱処理装置」と称する）を例に挙げて図面を参照しながら説明する。図１は，熱処理装置の構成例を示す断面図である。図２は熱処理装置の外観構成の概略を示す斜視図であり，処理容器の天井部及び下部を水平面で切断したものである。
　熱処理装置１００は，図１に示すようにウエハＷに対してプロセス処理を行うための処理室１０２を備える。処理室１０２は，下端が開口した筒状（例えば角筒状）の処理容器１０４とその処理容器１０４の下端に連設された角筒状のマニホールド１０６により構成される。処理容器１０４及びマニホールド１０６は例えばアルミニウム合金などの金属で構成される。処理容器１０４は有天井に形成され，下端はマニホールド１０６の上端に気密に接合されている。マニホールド１０６の下端の開口端には，蓋体１１４が開閉自在に設けられている。なお，処理室１０２は，図１に示す形状に限られるものではなく，例えば６角形など多角形状であってもよく，円筒状であってもよい。
　蓋体１１４上には，ウエハＷの載置面を有するサセプタ１１２を複数支持するサセプタ支持部としての石英ボート（ウエハボート）１１０が設けられている。蓋体１１４は，石英ボート１１０を処理容器１０４内に搬入，搬出するためのボートエレベータ１１８の上に搭載されており，上限位置にあるときに処理容器１０４の開口部がマニホールド１０６とで構成される処理室１０２の下端開口部を閉塞する役割を有するものである。
　石英ボート１１０には，互いに水平な状態の複数のサセプタ１１２がその載置面に垂直な方向（ここでは上下方向）においては所定の間隔を空けて棚状に配置されている。ウエハＷは各サセプタ１１２の載置面（上面）に１枚ずつ載置される。サセプタ１１２は，例えばグラファイト，ＳｉＣなどの導電性材料からなる発熱体で構成される。各サセプタ１１２は，処理容器１０４の外側からサセプタ周縁部側面に向けて水平に入射した交流磁束によって誘導加熱されるようになっている。
　石英ボート１１０は，筒状の支持台１１６を介して蓋体１１４に垂直軸周りに回転自在に保持されている。具体的には例えば支持台１１６の下方に図示しないモータを接続する。これにより，モータを駆動して石英ボート１１０を回転させることで各サセプタ１１２を垂直軸周りにウエハＷとともに一斉に回転させることができる。
　なお，このようなサセプタ１１２には，図示しないカセット容器に収容されたウエハＷが図示しない移載装置によって移載されるようになっている。そして，石英ボート１１０をボートエレベータ１１８で処理容器１０４内に搬入してウエハＷの処理を行う。その後，ウエハＷの処理が終了すると，石英ボート１１０をボートエレベータ１１８で処理容器１０４から搬出して，サセプタ１１２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。
　処理容器１０４の側壁の外側には，各サセプタ１１２を誘導加熱するための水平な交流磁束を形成する電磁石１２０で構成される磁束形成部が複数設けられている。電磁石１２０は，各サセプタ１１２の周縁部側面に向けて各サセプタ１１２の載置面に平行な交流磁束（以下，単に「水平磁束」と称する）が形成されるように配置されている。
　図１，図２では電磁石１２０を処理容器１０４の長手方向（縦方向）に沿って複数段配列している。具体的には処理容器１０４の加熱領域を長手方向に沿って複数のゾーンに分け，各ゾーンに１つの磁束形成部を配置する。図１，図２は上段，中段，下段の３つのゾーンに分けて，３つの磁束形成部を各ゾーンにそれぞれ配置した場合の具体例である。１つのゾーンには数枚（例えば２枚～６枚）のサセプタ１１２を配置し，電磁石１２０をその磁極面が各サセプタ１１２の周縁部側面に対向するように配置する。
　各電磁石１２０と対向する処理容器１０４の側壁には，例えば石英ガラスやセラミックなどの絶縁体で構成される板状の仕切窓２００が設けられている。これにより，電磁石１２０から発生した磁束を仕切窓２００を透過させて処理容器１０４内に入り込ませることができる。本実施形態における仕切窓２００のサセプタ１１２に対向する表面には，磁束が透過できるように区画して配置された金属製の赤外線反射体２１０が設けられている。
　本実施形態ではこのような赤外線反射体２１０を設けることにより，仕切窓２００に入射する電磁石１２０からの磁束を透過させながらも，それにより加熱されたサセプタ１１２からの赤外線を反射させてサセプタ１１２へ戻すことができる。このような本実施形態による赤外線反射体２１０の詳細は後述する。
　各磁束形成部である電磁石１２０はそれぞれ，仕切窓２００に対向する２つの磁極を有するＵ字状の磁芯１２２に誘導コイル１２４を巻き付けて構成される。各誘導コイル１２４には，交流電源１３０から高周波数の交流電流（高周波電流）が供給されるようになっている。この交流電流の高周波周波数は例えば２０～５０ｋＨｚであり，各交流電源１３０は制御部３００に接続されている。
　制御部３００は各交流電源１３０を制御することにより，各誘導コイル１２４に供給する高周波数の交流電流（例えば大きさや位相）を独立して制御することができる。これにより，処理容器１０４内に入射する水平磁束の大きさを各ゾーンごとに独立して調整できる。なお，各磁束形成部により形成される水平磁束についての詳細は後述する。
　上記マニホールド１０６には，例えば四塩化チタン（ＴｉＣｌ４），アンモニア（ＮＨ３），アルゴン（Ａｒ）ガスなどを処理室１０２内に供給するガス供給部としての複数のガス供給管１４０ａ，１４０ｂが設けられている。各ガス供給管１４０ａ，１４０ｂ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）などの流量調整部１４２ａ，１４２ｂが備えられている。なお，図１では，２種類のガスをそれぞれガス供給管１４０ａ，１４０ｂから独立して供給する場合を例に挙げたが，ガス供給部の構成は図１に示すものに限られるものではない。例えば３つ以上のガス供給配管を設け，３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。
　マニホールド１０６には，処理室１０２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，処理室１０２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静電容量型真空計（キャパシタンスマノメータ）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，サセプタ設定温度，ガス流量などの処理条件を含む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圧力調整部１５２，流量調整部１４２ａ，１４２ｂ等を制御する。
（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で構成される入出力部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としては例えば熱処理装置１００からの指令に応じて，交流電源１３０等を制御して各サセプタ１１２の温度を制御する温度コントローラ，処理室１０２内の圧力制御を行う圧力コントローラなどが挙げられる。
　記憶部３７０には，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，サセプタ１１２の設定温度，ガス流量などの処理条件からなる複数の処理レシピを有する処理レシピデータ（処理条件データ）３７２などが記憶される。熱処理装置１００では，例えば成膜すべき薄膜の種類，膜厚などに応じて対応する処理レシピを処理レシピデータ３７２から読み出して，その処理レシピに基づいてウエハＷの成膜処理を実行する。
　例えば処理容器１０４内の各ウエハＷに対して成膜処理を実行する際には，サセプタ１１２を所定の設定温度に調整してウエハＷを加熱する。このようにウエハＷを加熱する際には，電磁石１２０の誘導コイル１２４にそれぞれ所定の高周波数の交流電流を供給することにより，処理容器１０４内に各サセプタ１１２の周縁部側面に向けて水平磁束を発生させて各サセプタ１１２を誘導加熱する。このとき，処理容器１０４内で石英ボート１１０によって各サセプタ１１２とともに各ウエハＷを回転させることにより，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。
（磁束形成部の具体的構成）
　以下，このような磁束形成部について図面を参照しながらより詳細に説明する。図４は，図２に示す１つの磁束形成部である電磁石が設けられた部分を取り出して拡大した斜視図である。図４に示すように，電磁石１２０は，２つの磁極１２７，１２８と，これらを繋ぐ中間部１２９とを一体で構成した磁性体で構成される磁芯１２２を有し，中間部１２９に誘導コイル１２４を巻回してなる。磁芯１２２はそれぞれ，例えば図４に示すようにＵ字状（又はコ字状）に形成される。
　電磁石１２０は，処理容器１０４の外側に仕切窓２００に対向して設けられ，さらに電磁石１２０の２つの磁極面（磁極１２７，１２８の端面）１２７Ａ，１２８Ａが各サセプタ１１２の周縁部側面に対向するように配置される。
　このように配置された電磁石１２０によれば，誘導コイル１２４に交流電源１３０から高周波数の交流電流を供給すると，ある瞬間では例えば図４に示すように一方の磁極面１２８Ａから他方の磁極面１２７Ａに向かう磁束が発生し，仕切窓２００を透過して各サセプタ１１２の周縁部側面に入り込むような水平磁束が形成される。
　こうして電磁石１２０により発生した磁束は，仕切窓２００及び赤外線反射体２１０を透過して，各サセプタ１１２の周縁部側面から入り込み，電磁誘導によってその磁束の垂直な面上に渦状の誘導電流が誘起され，各サセプタ１１２が発熱する。これにより，各サセプタ１１２に載置されたウエハ加熱することができる。
　ところで，もし図５に示すように仕切窓２００と各サセプタ１１２との間に本実施形態による赤外線反射体２１０を設けなければ，仕切窓２００の内面は，加熱された各サセプタ１１２から放出される赤外線を全面に受けるので，その赤外線を吸収して仕切窓２００自体の温度が上昇してしまう。また，仕切窓２００は温度上昇して高温になるにしたがって，その周辺部との温度差により仕切窓２００の熱は処理室１０２の外部に逃げてしまう。これらが熱損失となり，サセプタ１１２の加熱効率が低下してしまう。また，高温になった仕切窓２００の熱が誘導コイル１２４にまで伝わると誘導コイル１２４まで熱損傷を受ける虞もある。
　特に仕切窓２００に用いられる絶縁体（石英やセラミックなど）は，磁束を透過させ易い反面，赤外線の吸収率が高く，逆に反射率は低いのでサセプタ１１２からの赤外線を受けると温度が上がり易い性質がある。
　これに対して，金属は赤外線の反射率が非常に高いので，仕切窓２００のサセプタ１１２側の内面にアルミニウムなどの金属で構成した赤外線反射体を設けるようにすれば，サセプタ１１２からの赤外線をほとんどすべて反射させてサセプタ１１２に戻すことができる。これにより，仕切窓２００は赤外線を吸収しなくなり，温度の上昇を抑制できる。
　したがって，仕切窓２００の内面を赤外線反射率の高い金属で覆うようにすることも考えられる。ところが，金属の赤外線反射率は金属中のイオンや自由電子の挙動との相関が強く，反射率が高い金属ほど電気抵抗が低い傾向があり，誘導電流が流れ易い。このため，もし図６に示すように仕切窓２００の内面全体を金属板Ｆで覆ってしまうと，電磁石１２０からの磁束によって金属板Ｆの垂直面に誘導電流が励起され，それにより電磁石１２０からの磁束の透過を妨げてしまう。これではかえって，サセプタ１１２まで磁束が到達せず，サセプタ１１２の加熱ができなくなってしまう。
　そこで，本実施形態では，仕切窓２００の内側に単に金属板を設けるのではなく，金属で構成した赤外線反射体を仕切窓２００のサセプタ１１２に対向する表面に工夫して設けている。具体的には図７に示すように複数の領域に区画する金属区画体２１２をそれぞれ電気的に分離するように配列してなる赤外線反射体２１０を，仕切窓２００と各サセプタ１１２との間に設けることで，電磁石１２０からの磁束を透過させつつ，各サセプタ１１２からの赤外線を反射することができるようにしている。
　このように，金属で構成した赤外線反射体２１０を磁束が透過するように仕切窓２００とサセプタ１１２の間に配置することで，電磁石１２０からの磁束をサセプタ１１２側に透過させながら，サセプタ１１２から放出される赤外線を効率よく反射させてサセプタ１１２に戻し，その赤外線が仕切窓２００に吸収されることを防止できる。これにより，仕切窓２００の温度上昇を抑制し，サセプタ１１２の加熱効率を向上させることができる。
　次に，このような本実施形態における赤外線反射体２１０の具体的構成例について図面を参照しながら説明する。図８は，本実施形態における赤外線反射体２１０の構成例を示す図であり，赤外線反射体２１０をサセプタ１１２側から見た正面斜視図である。
　図８に示す赤外線反射体２１０は，仕切窓２００の内面に格子状の各金属区画体２１２を上下左右に配列してなる。各金属区画体２１２は互いに接触しないように所定の間隔２１４を空けて離間している。赤外線反射体２１０は，赤外線に対する反射率が高い金属例えばアルミニウムにより構成される。赤外線反射体２１０を構成する金属は，アルミニウム以外にも，金，銀，銅など抵抗が低い金属が好ましい。また，Ｎｉ（ニッケル）やＣｒ（クロム）などの耐食性の良い金属でもよいが，抵抗が比較的高いため赤外線に対する反射率はやや低くなる。
　このように構成された赤外線反射体２１０によれば，電磁石１２０からの磁束が入射して各金属区画体２１２に誘導電流が励起されても，隣り合った金属区画体２１２には誘導電流も同じ方向に発生するので，それらの誘導電流は打ち消される。
　具体的には例えば図９に示すように，電磁石１２０の磁極面１２８Ａから１２７Ａに向かう磁束が発生している場合には，磁極面１２８Ａの近傍の金属区画体２１２，すなわちサセプタ側に向かう磁束が入射する各金属区画体２１２の表面にはそれぞれ同じ方向の誘導電流が励起される。このため，隣合う金属区画体２１２に同じ方向（図９では左周り）の誘導電流が発生していると，対向する辺では誘導電流がそれぞれ逆方向に流れることになるので，これらは打ち消される。
　また，磁極面１２７Ａの近傍の金属区画体２１２，すなわち磁極面１２７Ａに戻ってくる磁束が入射する各金属区画体２１２の表面にはそれぞれ同じ方向（図９では右周り）の誘導電流が励起される。このため，隣合う金属区画体２１２に同じ方向の誘導電流が発生していると，対向する辺では誘導電流がそれぞれ逆方向に流れることになるので，これらは打ち消される。
　このため，赤外線反射体２１０の全体に発生する誘導電流を金属区画体２１２のサイズに応じて減少させることができる。これにより，本実施形態の赤外線反射体２１０によれば，電磁石１２０からの磁束を仕切窓２００から透過させて各サセプタ１１２に到達させながら，サセプタ１１２からの赤外線を反射させてサセプタ１１２に戻すことができる。これにより，仕切窓２００の温度上昇を抑えながら，サセプタ１１２の加熱効率を高めることができる。
（金属区画体のサイズ）
　次に，このような赤外線反射体２１０の各金属区画体２１２のサイズについて説明する。各金属区画体２１２のサイズが大きいほど，赤外線を反射する面積も大きくなるので赤外線反射効果が高くなる反面，各金属区画体２１２に発生する誘導電流は大きくなるので磁束が透過し難くなり磁束透過効果が低下する。これに対して，金属区画体２１２のサイズが小さいほど，発生する誘導電流は小さくなるので磁束が透過し易くなり磁束透過効果が高くなる反面，赤外線を反射する面積は小さくなるので赤外線反射効果は低下する。
　ところで，金属区画体２１２の磁束透過効果は，誘導電流が流れる金属区画体２１２の外周の表皮抵抗によりその厚みにも依存する。すなわち，金属区画体２１２の厚みが薄いほど，金属区画体２１２の表皮抵抗が増加し，発生する誘導電流も小さくなる。このため，金属区画体２１２の厚みを薄くすれば，そのサイズを大きくしても，誘導電流を小さくすることができるので，磁束透過効果を高めながら，赤外線反射効果も高めることができる。このように，各金属区画体２１２のサイズのみならず，厚みも考慮することで，磁束透過効果を高めながら，赤外線反射効果を高めることができる。
　ここで，赤外線反射体２１０の各金属区画体２１２を格子状に形成した場合に最適な各金属区画体２１２のサイズと厚みを検討するための実験結果について説明する。１つの金属区画体２１２に誘導電流が流れ始めると，その金属区画体２１２自体が発熱して温度が上昇し始め，飽和温度に達する。金属区画体２１２に流れる誘導電流が大きいほど，その金属区画体２１２の温度上昇も大きくなる。
　そこで，この実験では，図１に示す熱処理装置１００を用いて，赤外線反射体２１０の金属区画体２１２の厚みを変えずに，サイズを変えて磁束を入射させて，温度が上昇して飽和するまでの上昇温度を測定する実験を行った。このとき，誘導コイル１２４には５０ｋＨｚ，４０Ａの高周波数の交流電流を流して電磁石１２０で仕切窓２００にほぼ直交する磁束を発生させた。
　具体的には，赤外線反射体２１０を構成する金属区画体２１２として厚みが１１μｍでサイズの異なるアルミ箔（１００ｍｍ角，５０ｍｍ角，３０ｍｍ角，２０ｍｍ角，１０ｍｍ角）をそれぞれ複数枚用意し，それぞれのアルミ箔を仕切窓２００の内面に貼り付けて電磁石１２０で発生する磁束を入射させたときのアルミ箔の上昇温度を測定した。なお，上昇温度はアルミ箔の表面に直接熱電対を接触させ測定した。その実験結果を下記表１に示す。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000001
　上記表１に示す実験結果によれば，１００ｍｍ角，５０ｍｍ角，３０ｍｍ角，２０ｍｍ角，１０ｍｍ角とそのサイズが小さくなるほど，上昇温度も小さくなることから，誘導電流も少なくなっていることが分かる。上昇温度が数℃程度となる誘導電流を許容範囲とすれば，１０ｍｍ角が最も好ましいことが分かった。これを金属区画体２１２とすることで，最も効率よく磁束を透過させることができる。
　さらに，このような金属区画体２１２の厚みをより薄くすることで，サイズを大きくしても磁束透過効果を維持させることができ，これにより赤外線反射効果をさらに高めることができる。具体的には，金属区画体２１２の誘導電流による消費電力Ｐは，誘導起電力をＥ，表皮効果による実質的な交流抵抗（表皮抵抗）Ｒとすると，下記数式（１）に示すようになるので，これを用いてサイズと厚みの関係を考察する。
　Ｐ＝Ｅ２／Ｒ　　　・・・（１）
　上記数式（１）において，消費電力Ｐが小さいほど発熱量も小さくなるので，発生する誘導電流も小さくなる。また誘導起電力Ｅは金属区画体２１２のサイズが大きいほど大きくなり，表皮抵抗Ｒは金属区画体２１２の厚みが薄いほど大きくなる。
　従って，上記数式（１）によれば，金属区画体２１２のサイズが小さくなるほど誘導起電力Ｅが小さくなるので，消費電力Ｐは小さくなり，発生する誘導電流も小さくなることが分かる。これは上記表１の実験結果とほぼ一致する。他方，金属区画体２１２の厚みが薄いほど，表皮抵抗Ｒが大きくなるので消費電力Ｐは小さくなり，発生する誘導電流も小さくなることも分かる。これによれば，金属区画体２１２の厚みを薄くすれば，金属区画体２１２のサイズを大きくしても消費電力Ｐが増加しないようにできることが分かる。
　そこで，例えば上述したように厚みが１１μｍで発生する誘導電流が許容範囲内となる１０ｍｍ角のアルミ箔では，その厚みを０．１μｍまで薄くすると，略５０ｍｍ角までサイズを大きくしても，発生する誘導電流を許容範囲内に抑えることができる。これにより，磁束透過効果を低下させることなく，赤外線反射効果をさらに高めることができる。
　なお，金属で構成される金属区画体２１２はその厚みを薄くし過ぎてしまうと，赤外線は透過し始めて，反射率が減少する虞があるので，赤外線反射率が減少しない程度以上の厚みであることが好ましい。このように赤外線反射率が減少する厚みは金属材料によって異なるので，金属材料の種類に応じて厚みを決定すればよい。例えばアルミニウムで金属区画体２１２を構成する場合には，その厚みを０．０５μｍ未満にすると，赤外線反射率が減少するので，少なくとも０．０５μｍ以上の範囲で厚みを決定することが好ましい。
　上述した例では，金属区画体２１２として金属薄膜を仕切窓２００の内面に直接貼付して赤外線反射体２１０を構成する場合について説明したが，これに限られず，石英ガラスのような板状の絶縁体で構成される反射板を仕切窓２００とサセプタ１１２の間に配置し，この反射板のサセプタ１１２に対向する表面に所定サイズの金属箔を金属区画体２１２として貼付して赤外線反射体２１０を構成してもよい。また，赤外線反射体２１０の金属薄膜や金属箔はイオンプレーティング，メッキ，スパッタなどの方法により仕切窓２００や上記反射板の表面に堆積してもよい。
（効果確認の実験結果）
　次に，このような赤外線反射体２１０の構成方法について説明する。ここでは，赤外線反射体２１０を例えばアルミ薄膜などの金属薄膜で構成する場合を例に挙げる。この場合には，先ず仕切窓２００の内面全体にイオンプレーティングによって所定の厚み（例えば０．１μｍ）のアルミ薄膜を堆積させる。
　そして，そのアルミ薄膜に例えば図８に示すように縦方向と横方向にライン状にアルミ薄膜を削り取って格子状ラインを形成することによって，所定の領域（例えば５０ｍｍ角）に区画して金属区画体２１２を形成する。これによれば，各金属区画体２１２は非堆積ラインの幅に相当する間隔２１４だけ離間させることで，互いに電気的に分離させることができる。
　次に，本実施形態における赤外線反射体２１０の効果を確認する実験を行った結果を図面を参照しながら説明する。図１０，図１１は，上段ゾーン，中段ゾーン，下段ゾーンの各サセプタ１１２を誘導加熱した場合の昇温特性を示す図である。図１０は，図７に示すように本実施形態の赤外線反射体２１０を設けた場合の実験結果を示す図であり，図１１は，図５に示すように赤外線反射体２１０を設けない場合の比較例にかかる実験結果を示す図である。
　ここでの赤外線反射体２１０は，厚み０．１μｍのアルミ薄膜を５０ｍｍ角に区画して格子状に配置した複数の金属区画体２１２で構成される。この実験では処理容器１０４内を真空排気してその圧力を数十ｍＴｏｒｒとし，各電磁石１２０の誘導コイル１２４に５０ｋＨｚ，４０Ａの高周波数の交流電流を供給してサセプタ１１２を所定時間加熱してその温度を測定した。図１０，図１１は横軸に加熱時間をとり，縦軸にサセプタ１１２の温度をとって，各サセプタ１１２を２５分間加熱し，その間一定間隔で測定した上段ゾーン（黒菱形），中段ゾーン（黒四角），下段ゾーン（白三角）の各サセプタ１１２の温度をプロットしたものである。
　本実験結果によれば，赤外線反射体２１０を設けない場合（図１１）には，赤外線反射体２１０を設けた場合（図１０）に比して，時間が経つに連れて昇温速度が減速する傾向が大きくなっていることが分かる。これは，サセプタ１１２からの赤外線の放出量はサセプタ１１２の温度が高くなるに連れて大きくなるのに，図１１では赤外線反射体２１０を設けていないため，仕切窓２００が赤外線を吸収して温度が上昇し，大きな熱損失が発生しているからであると推察される。
　これに対して，図１０では赤外線反射体２１０を設けているため，仕切窓２００はサセプタ１１２から放出された赤外線をほとんど吸収せず，それによる熱損失を抑えることができる。しかもサセプタ１１２からの赤外線は赤外線反射体２１０によって反射されサセプタ１１２に戻される。このため，サセプタ１１２の温度が高くなるほど，反射して戻される赤外線の反射量も大きくなるので，サセプタ１１２の加熱効率も向上する。
　従って，図１０，図１１ではその後の昇温特性は点線のように予測できる。すなわち，赤外線反射体２１０を設けない場合（図１１）にはある程度の時間が経つとそれ以上加熱してもサセプタ１１２の温度がなかなか上がらなくなるのに対して，赤外線反射体２１０を設けた場合（図１０）にはある程度の時間が経っても昇温速度はほとんど変わらず，７００℃以上の高温にすることも可能となる。
　また，赤外線反射体２１０を設けない場合（図１１）の実験において，サセプタ１１２の温度が３００℃を維持するように上中下の各ゾーンの電磁石１２０の誘導コイル１２４に流す電流を制御すると，その電流値は２６．２Ａ，２５．６Ａ，２４．８Ａであった。これに対して，赤外線反射体２１０を設けた場合（図１０）には，図１１の場合よりも２～５Ａも低い２３．８Ａ，２０．５Ａ，２２．６Ａであった。これによって，本実施形態によれば誘導コイル１２４に流す電流も少なくて済み，加熱効率が向上していることが分かる。
　さらに，このときの仕切窓２００の温度を測定したところ，赤外線反射体２１０を設けない場合（図１１）には１１６℃～１２１℃であった。これに対して，赤外線反射体２１０を設けた場合（図１０）には図１１の場合に比して４０℃以上低い７３℃～７６℃であった。これによって，本実施形態によれば実際に仕切窓２００の昇温抑制効果もあることを確認できた。
　このように，本実施形態にかかる熱処理装置１００によれば，赤外線反射体２１０を金属で構成しても磁束を透過させることができるようにして，それを仕切窓２００とサセプタ１１２の間に配置することによって，サセプタ１１２から放出された赤外線を仕切窓２００が吸収しないようにすることで，サセプタ１１２の加熱効率を高めることができる。
　また，仕切窓２００とサセプタ１１２の間に赤外線反射体２１０を配置することで，サセプタ１１２からの赤外線によって直接誘導コイル１２４自体が加熱されることも防止できる。
　従って，本実施形態では誘導コイル１２４や磁芯１２２の冷却が不要になり，より高密度に巻くことができる平角銅線など形状が自由な単体銅線を用いることができる。これにより，各電磁石１２０を小型化できるので，熱処理装置１００全体を小型化することができる。
　さらには，誘導コイル１２４としてリッツ線も用いることができるようになる。すなわち，リッツ線は絶縁された多数の細い素線を集合させて撚り合せることによって，自身の表面積を格段に大きくできるので，リッツ線に高周波数の交流電流を流す場合は表皮抵抗を低減させることができる。従って，特にリッツ線を本実施形態のように高周波数の交流電流を供給する誘導コイルに用いれば，表皮抵抗をより小さくできるので，ジュール熱による損失（銅損）を格段に低減できる点で非常に有効である。
　ところが，その反面，リッツ線は各素線の被覆による絶縁部分が多いので熱に弱いという欠点がある。このため，仕切窓２００がサセプタ１１２からの赤外線を吸収して高温になるような場合は，誘導コイル１２４もまた仕切窓２００からの熱を受け温度が上昇するので（例えば図５の場合），リッツ線を用いることができなかった。この点，本実施形態によれば仕切窓２００とサセプタ１１２の間に赤外線反射体２１０を配置することにより，結果的に誘導コイル１２４自体の温度上昇も防止できるので，この誘導コイル１２４にはリッツ線も用いることができるようになる。このようなリッツ線を用いることにより，高周波数の交流電流による表皮抵抗を小さくできるため，銅損を格段に低減することができる。
　なお，上記実施形態では，赤外線反射体２１０の金属区画体２１２の形状を正方形にした場合について説明したが，これに限られるものではなく，長方形にしてもよく，三角形，六角形などのような多角形にしてもよい。金属区画体２１２の形状を六角形にしたものを図１２に示す。図１２に示す各金属区画体２１２は，互いに接触しないように所定の間隔２１４を空けて離間している。金属区画体２１２をこのような形状にしても，上述した四角形にした場合（図８）と同様に電磁石からの磁束を，仕切窓２００を通してサセプタ１１２側に透過させながら，サセプタ１１２からの赤外線を反射させて仕切窓２００の赤外線吸収による温度上昇を防止できる。
　また，本実施形態における磁束形成部は，図４に示すようにＵ字状（又はコ字状）の磁芯１２２の中間部１２９に誘導コイル１２４を巻回した電磁石１２０で構成した場合を例に挙げたが，これに限られるものではない。例えば図１３に示すようにＵ字状（又はコ字状）の磁芯１２２の各磁極１２７，１２８に誘導コイル１２４を巻回した電磁石１２１で構成してもよい。図１３に示す電磁石１２１によっても，図４に示す電磁石１２０と同様の水平磁束を形成することができ，このように構成したものに赤外線反射体２１０を適用しても，図４に示す構成にした場合と同様の効果が得られる。
　また，上記第１実施形態では，赤外線反射体２１０を複数のウエハＷを一度に熱処理できるバッチ式の縦型熱処理装置に適用した場合を例に挙げて説明したが，これに限られるものではなく，ウエハＷを一枚ずつ熱処理する枚葉式の熱処理装置に適用することもできる。
（第２実施形態にかかる熱処理装置の構成例）
　次に，本発明の第２実施形態として，このような枚葉式の熱処理装置に赤外線反射体２１０を適用した場合の構成例について図面を参照しながら説明する。図１４は，赤外線反射体２１０を適用した枚葉式の熱処理装置４００の概略構成を示す断面図である。ここでは，処理室４０２内に配置された円板状のサセプタ４０４にウエハＷを載置するとともに，その下方に仕切窓２００を介して誘導コイル４４４を備える磁束形成部４４０を設けた場合を例に挙げる。
　これによれば，磁束形成部４４０で形成された磁束を仕切窓２００を透過させてサセプタ４０４を加熱することで，そのサセプタ４０４に載置されたウエハＷを間接的に加熱することができる。このような熱処理装置４００においては，上記第１実施形態と同様の赤外線反射体２１０を仕切窓２００のサセプタ４０４に対向する表面に設けることで，第１実施形態と同様の効果を得ることができる。
　以下，このような図１４に示す熱処理装置４００についてより詳細に説明する。熱処理装置４００は，金属製（例えばアルミニウム製）の筒状（例えば円筒状）に形成された処理室４０２を備える。なお，処理室４０２は，図１４に示す形状に限られるものではなく，例えば４角形や６角形など多角形状であってもよい。
　処理室４０２内には，ウエハＷを載置するサセプタ４０４が設けられている。サセプタ４０４はその下面が露出するように処理室４０２の側壁に支持されている。
　処理室４０２の底部には，例えば石英ガラスやセラミックなどの絶縁体で構成された板状の仕切窓２００がサセプタ４０４の下面に対向するように設けられている。具体的には仕切窓２００は例えば円板状であり，処理室４０２の底部に形成された開口を塞ぐように気密に取り付けられている。
　仕切窓２００の下部には，この仕切窓２００を透過してサセプタ４０４を誘導加熱するための交流磁束を形成する誘導コイル４４４とこれを絶縁固定する樹脂部材４４２とにより構成される磁束形成部４４０と，これを覆うシールド部材４６０とが設けられている。磁束形成部４４０は，樹脂部材４４２の上面に設けられた切り溝に巻回された誘導コイル４４４に交流電源４５０から高周波数の交流電流を印加することによって，交流磁束を形成する。
　ここで，誘導コイル４４４の構成例について図面を参照しながら説明する。図１５は，図１４に示す誘導コイルの具体例を示す平面図である。図１５に示す誘導コイル４４４は断面矩形の平角銅線を螺旋状にしたものである。この平角銅線の中央よりの一端と周縁よりの他端との間に交流電源４５０を接続する。
　平角銅線は，断面が矩形なので薄く成型することができ，特に螺旋状に巻くと，水冷可能な銅管を誘導コイルとした場合に比べても非常に高密度で巻くことができる。しかも，平角銅線は，上記銅管と表面積が同じなら表皮抵抗も同じなので銅損も同じになる。
　従って，平角銅線によれば，表面積を変えずに薄くするほど，横方向に詰めることができて巻き数を増やすことができ，より高密度に巻くことができる。また，平角銅線によれば，巻き数に比例して磁束も増えるので，磁束密度も大きくすることができる。このため，サセプタ４０４の加熱効率も大幅に高めることがきるとともに，誘導コイル４４４全体をより小型化することもできる。
　なお，誘導コイル４４４の形状はこれに限られるものではない。例えば誘導コイル４４４の形状を矩形，ひょうたん形，四葉形などにしてもよい。この場合には，サセプタ４０４全体を満遍なく加熱するために，サセプタ４０４を回転可能に構成することが好ましい。
　このように，誘導コイル４４４に螺旋状の平角銅線を用いる場合には，例えば螺旋状の平角銅線に液状の樹脂を流し込んで固めて一体成型することで，樹脂部材４４２で絶縁固定された誘導コイル４４４を構成することができる。これによれば，液状の樹脂を平角銅線の狭い線間に流し込めるので，線間の絶縁を確実にできるとともに，線間隔を詰めることができるので，平角銅線をより高密度に巻くことができる。
　このような構成の磁束形成部４４０によれば，誘導コイル４４４に高周波数の交流電流を供給すると，図１６に示すように，ある瞬間には誘導コイル４４４の中心付近と外周付近を囲む放射状のループを描く磁束が発生する。具体的には，この磁束は磁束形成部４４０の中心付近から上方に出て放射線状に外周に向かい，誘導コイル４４４の下側に回り込んで中心付近に戻る。
　これにより，樹脂部材４４２の上面には，図１６に示すように仕切窓２００を透過してサセプタ４０４の下面に入り込むような交流磁束が形成される。これによってサセプタ４０４に発生する誘導電流によりサセプタ４０４が発熱し，そのサセプタ４０４に載置されたウエハＷを加熱することができる。
　処理室４０２の天井部には，サセプタ４０４と対向して配設されたガス導入部としてのシャワーヘッド４１０が設けられている。シャワーヘッド４１０は，内部に拡散室４１２を有するとともに，サセプタ４０４と対向する下面には処理ガスを吐出する複数の吐出孔４１４が形成されている。
　シャワーヘッド４１０には，ガス供給部４２０が接続されている。ガス供給部４２０は例えば図１４に示すように構成される。すなわち，シャワーヘッド４１０の上部にはガス導入口４２１が形成されており，ガス導入口４２１にはガス供給配管４２３を介してガス供給源４２２が接続されている。ガス供給配管４２３の途中には処理ガスの流量を制御する流量制御器例えばマスフローコントローラ４２４，開閉バルブ４２６が介在している。
　このようなガス供給部４２０によれば，ガス供給源４２２からの処理ガスは，マスフローコントローラ（ＭＦＣ）４２４により所定の流量に制御されて，ガス導入口４２１からシャワーヘッド４１０に供給される。そして，処理ガスはシャワーヘッド４１０の拡散室４１２内で拡散して各吐出孔４１４から処理室４０２内に供給される。
　図１４では説明を簡単にするため，ガス供給部４２０を一系統のガスラインで表現しているが，ガス供給部４２０は単一のガス種の処理ガスを供給する場合に限られるものではなく，複数のガス種を処理ガスとして供給するものであってもよい。この場合には，複数のガス供給源を設けて複数系統のガスラインで構成し，各ガスラインにマスフローコントローラを設けてもよい。このような処理ガスとしては，例えばウエハＷ上に成膜処理を施す場合には，成膜原料ガスなどが挙げられる。
　処理室４０２の側壁部には，処理室４０２内の雰囲気を排出する排気部４３０が排気管４３２を介して接続されている。排気部４３０は例えば真空ポンプにより構成され，処理室４０２内を所定の圧力まで減圧し得るようになっている。
　処理室４０２の側壁部にはウエハ搬出入口４３４が形成され，ウエハ搬出入口４３４にはゲートバルブ４３６が設けられている。例えばウエハＷの搬入する際には，ゲートバルブ４３６を開いて図示しない搬送アームなどの搬送機構によってウエハＷを処理室４０２内のサセプタ４０４上に載置し，ゲートバルブ４３６を閉じてウエハＷの処理を行う。
　このような第２実施形態の仕切窓２００においても，その上面（サセプタ４０４に対向する面）に，磁束が透過できるように区画して配置された第１実施形態と同様の赤外線反射体２１０を設けることができる。
　このような図１４に示す赤外線反射体２１０の構成例を図１７に示す。図１４に示す赤外線反射体２１０は，円板状の仕切窓２００の内面に格子状の各金属区画体２１２を上下左右に配列してなる。
　このように，赤外線反射体２１０を設けることによって，図１６に示すように仕切窓２００の下方から入射した磁束を上方（サセプタ４０４側）に透過させつつ，サセプタ４０４から放出された赤外線を上方のサセプタ４０４に向けて反射させることができるので，サセプタ４０４の加熱効率を向上させることができるとともに，仕切窓２００がサセプタ４０４からの赤外線を吸収してその温度が上昇することを防止できる。
　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熱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　　　処理容器
１０６　　　マニホールド
１１０　　　石英ボート
１１２　　　サセプタ
１１４　　　蓋体
１１６　　　支持台
１１８　　　ボートエレベータ
１２０，１２１　　　電磁石
１２２　　　磁芯
１２４　　　誘導コイル
１２７，１２８　　　磁極
１２７Ａ，１２８Ａ　　　磁極面
１２９　　　中間部
１３０　　　交流電源
１４０ａ，１４０ｂ　　　ガス供給管
１４２ａ，１４２ｂ　　　流量調整部
１５０　　　排気管
１５１　　　圧力センサ
１５２　　　圧力調整部
１５４　　　真空ポンプ
２００　　　仕切窓
２１０　　　赤外線反射体
２１２　　　金属区画体
２１４　　　間隔
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
３７２　　　処理レシピデータ
４００　　　熱処理装置
４０２　　　処理室
４０４　　　サセプタ
４１０　　　シャワーヘッド
４１２　　　拡散室
４１４　　　吐出孔
４２０　　　ガス供給部
４２１　　　ガス導入口
４２２　　　ガス供給源
４２３　　　ガス供給配管
４２４　　　マスフローコントローラ
４２６　　　開閉バルブ
４３０　　　排気部
４３２　　　排気管
４３４　　　ウエハ搬出入口
４３６　　　ゲートバルブ
４４０　　　磁束形成部
４４２　　　樹脂部材
４４４　　　誘導コイル
４５０　　　交流電源
４６０　　　シールド部材
　Ｗ　　　　ウエハ
 

Claims (11)

  1. 室内に配置された基板に対して熱処理を施す処理室と，
    　前記処理室内に配置され，導電性材料からなり前記基板を載置するサセプタと，
    　前記処理室外に配置され，前記サセプタに入り込む磁束を発生させることによって前記サセプタを誘導加熱する交流磁束を形成する誘導コイルを含む磁束形成部と，
    　前記サセプタと前記磁束形成部との間を仕切るように介在し，前記磁束形成部からの磁束を前記サセプタ側に透過させる絶縁体で構成される仕切窓と，
    　前記仕切窓と前記サセプタの間に配置され，誘導加熱された前記サセプタから放出された赤外線を反射する赤外線反射体と，を備え，
    　前記赤外線反射体は，その全面を複数の領域に区画する金属区画体をそれぞれ電気的に分離するように配列して構成したことを特徴とする熱処理装置。
  2. 前記仕切窓は起立して前記処理室の側壁部に設け，
    　前記サセプタは前記処理室内に前記仕切窓の起立方向に沿って間隔を空けて複数配置して，前記各サセプタ上には前記基板を一枚ずつ載置し，
    　前記磁束形成部は前記誘導コイルと磁芯とにより構成される電磁石よりなり，その磁極面が前記各サセプタの周縁部側面に対向するよう前記仕切窓の外側に配置したことを特徴とする請求項１に記載の熱処理装置。
  3. 前記仕切窓は水平にして前記処理室の底部に設け，
    　前記サセプタは前記処理室内に前記仕切窓に対向して配置して，前記サセプタには前記基板を載置し，
    　前記磁束形成部は前記サセプタの下面に対向するように前記仕切窓の外側に配置して，前記サセプタの下面側から磁束が入り込むようにしたことを特徴とする請求項１に記載の熱処理装置。
  4. 前記赤外線反射体を構成する各金属区画体は，前記磁束形成部からの磁束が入射したときに発生する誘導電流の大きさが許容量を超えないようなサイズにしたことを特徴とする請求項１～３のいずれかに記載の熱処理装置。
  5. 前記赤外線反射体を構成する各金属区画体は，その厚みが薄くなるように調整することで，前記磁束形成部からの磁束が入射したときに発生する誘導電流の大きさが許容量を超えない範囲で，サイズを大きくしたことを特徴とする請求項４に記載の熱処理装置。
  6. 前記金属区画体には，少なくとも同時に同じ方向に磁束が入射する隣合った金属区画体が含まれることを特徴とする請求項１～５のいずれかに記載の熱処理装置。
  7. 前記金属区画体は，前記仕切窓のサセプタに対向する表面に，貼付した金属膜又は堆積した金属膜である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。
  8. 前記仕切窓の表面全体に堆積した金属膜を所定の間隔でライン状に削り取ることで複数の領域に電気的に分離することによって，分離した各金属膜を前記各金属区画体とすることを特徴とする請求項７に記載の熱処理装置。
  9. 前記金属区画体は，前記仕切窓と前記サセプタの間に配置された絶縁体で構成される反射板の前記サセプタに対向する表面に，貼付した金属膜又は堆積した金属膜である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。
  10. 前記反射板の表面全体に堆積した金属膜を所定の間隔でライン状に削り取ることで複数の領域に電気的に分離することによって，分離した各金属膜を前記各金属区画体とすることを特徴とする請求項８に記載の熱処理装置。
  11. 前記誘導コイルは，平角銅線又はリッツ線で構成したことを特徴とする請求項１～１０のいずれかに記載の熱処理装置。
     
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