被処理体の熱処理装置及び熱処理方法
【課題】アンテナを別途設ける必要がなく、しかも金属汚染等を生ずることなくワイヤレスで且つリアルタイムで被処理体の温度を精度良く正確に検出できる被処理体の熱処理装置を提供する。
【解決手段】被処理体Ｗに対して熱処理を施すための熱処理部を有する熱処理装置において、被処理体と温測用被処理体５８ａ〜５８ｅとを収容する処理容器８と、加熱手段１２と、処理容器内へロードされる保持手段２２と、ガス導入手段４０と、測定用電波を送信する送信用アンテナと、弾性波素子より発せられる温度に応じた周波数の電波を受ける受信用アンテナと、受信用アンテナで受けた電波に基づいて温測用被処理体の温度を求める温度分析部７０と、加熱手段を制御する温度制御部５０とを備え、送信用アンテナと受信用アンテナとを前記熱処理部に設けられた導電性部材にそれぞれ兼用させる。
【解決手段】被処理体Ｗに対して熱処理を施すための熱処理部を有する熱処理装置において、被処理体と温測用被処理体５８ａ〜５８ｅとを収容する処理容器８と、加熱手段１２と、処理容器内へロードされる保持手段２２と、ガス導入手段４０と、測定用電波を送信する送信用アンテナと、弾性波素子より発せられる温度に応じた周波数の電波を受ける受信用アンテナと、受信用アンテナで受けた電波に基づいて温測用被処理体の温度を求める温度分析部７０と、加熱手段を制御する温度制御部５０とを備え、送信用アンテナと受信用アンテナとを前記熱処理部に設けられた導電性部材にそれぞれ兼用させる。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、半導体ウエハ等の被処理体に熱処理を施すための熱処理装置及び熱処理方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
一般に、ＩＣ等の半導体集積回路を形成するためには、シリコン基板等よりなる半導体ウエハに対して、成膜処理、エッチング処理、酸化拡散処理、アニール処理等の各種の処理を繰り返し行っている。この場合、成膜処理に代表される熱処理を半導体に対して施すには、ウエハに対する温度管理が重要な要素の１つとなっている。すなわち、ウエハ表面に形成される薄膜の成膜速度や、この膜厚の面間及び面内均一性を高く維持するためには高い精度でウエハの温度を管理することが求められる。
【０００３】
例えば熱処理装置として一度に複数枚のウエハに対して処理を施すことができる縦型の熱処理装置を例にとって説明すると、縦型の処理容器内へ多段に支持された半導体ウエハをロード（搬入）し、この処理容器の外周に設けた加熱手段によってウエハを加熱して昇温し、温度を安定化して成膜ガスを流し、成膜を施すようになっている。この場合、熱処理容器内や処理容器の外側に熱電対が設けてあり、この熱電対から得られた温度に基づいて上記加熱手段の電力を制御することにより、ウエハを所定の温度に維持するようになっている（例えば特許文献１、２）。
【０００４】
また、処理容器自体が十分に長くて例えば５０〜１５０枚程度のウエハを収容できることから、処理容器内の温度制御を行うに際しては、きめ細かな精度の高い温度制御を行うために処理容器内を上下方向に複数の加熱ゾーンに分割し、この加熱ゾーン毎に個別に温度制御を行うようにしている。この場合、成膜処理時における半導体ウエハ自体の適切な温度は、実験用のダミーウエハ自体に熱電対を設け、この熱電対によるダミーウエハの実際の温度と上記処理容器の内外に設けた熱電対との相関関係を予め実験的に調べておき、製品ウエハに対する熱処理時には上記相関関係を参照しつつ温度制御を行うようになっている。
【０００５】
また熱処理中の半導体ウエハの温度分布を測定するために、ウエハ表面に表面弾性波素子を備えた複数の温度センサを分散させて配置するようにし、別途配置したアンテナから高周波信号を温度センサに送信して、この高周波信号に応答して温度センサから送り返されてくる温度に依存した高周波信号を受信して温度分布を求めるようにした技術も提案されている（特許文献３）。
【０００６】
【特許文献１】特開平１０−２５５７７号公報
【特許文献２】特開２０００−７７３４６号公報
【特許文献３】特開２００７−１７１０４７号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
ところで、上記特許文献１、２に開示された上述したような熱処理装置における温度制御方法にあっては、温度測定対象物であるウエハと熱電対とは直接的に接触していないので、製品ウエハの実際の温度と熱電対による測定値との相関関係は常時一定ではなく、特に成膜処理が繰り返し行われて処理容器の内壁面等に不要な付着物が付着したり、或いはガス流量やプロセス圧力等を変更したり、更には電圧変動等が生じたりすると、上述した相関関係からのズレが大きくなり過ぎてしまってウエハ温度を適正に制御できなくなる恐れが生ずる、といった問題があった。
【０００８】
また、ウエハの昇降温度時にもウエハの温度制御を行いたい要求もあるが、このような場合に、上記した熱電対では、実際のウエハ温度と熱電対による測定値との差が一層大きくなり、上記した要求に応えることが困難になる、といった問題があった。
上記した問題点を解決するためにウエハ自体に熱電対を設けることも考えられるが、有線であることからウエハの回転、移載に追従できず、また熱電対に起因する金属汚染等の問題もあるため、採用することはできない。
【０００９】
また、枚葉式の処理装置に関して、特開２００４−１４０１６７号公報等に開示されているように、水晶振動子を用いて温度に応じた電磁波を受信してウエハ温度を求めることも考えられるが、水晶の耐熱性はせいぜい３００℃程度であり、その温度以上の熱処理装置では用いることができない。
【００１０】
また、特許文献３に開示されたような技術にあっては、アンテナ自体を別途設けなければならないばかりか、このアンテナをチャンバ内へ設ける必要があり、半導体ウエハに対して金属汚染等が生ずる問題も発生する。
【００１１】
本発明は、以上のような問題点に着目し、これを有効に解決すべく創案されたものである。本発明の目的は、例えばランガサイト基板素子やランタンタンタル酸ガリウムアルミニウム等よりなる弾性波素子を用いると共にアンテナとして装置構成部材を兼用することによってこの弾性波素子から発信した電波に基づいて温度を求めるようにし、これにより、アンテナを別途設ける必要がなく、しかも金属汚染等を生ずることなくワイヤレスで且つリアルタイムで被処理体の温度を精度良く正確に検出でき、精度の高い温度制御を行うことが可能な被処理体の熱処理装置及び熱処理方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
本発明者等は、半導体ウエハの温度測定について鋭意研究した結果、ランガサイトやランタンタンタル酸ガリウムアルミニウム等を用いた弾性波素子は、電気的刺激により発生した弾性波の音波に基づいて発信が生じて電波が発生し、これを受信することにより、ウエハ温度をワイヤレスで直接的に測定することができる、という知見及び抵抗加熱ヒータ等の導電部材をアンテナとして兼用することができる、という知見を得ることにより本発明に至ったものである。
【００１３】
請求項１に係る発明は、複数の被処理体に対して熱処理を施すための熱処理部を有する熱処理装置において、前記複数の被処理体と弾性波素子を有する温測用被処理体とを収容することができる排気可能になされた処理容器と、前記被処理体を加熱する加熱手段と、前記複数の被処理体と前記温測用被処理体とを保持して前記処理容器内へロード及びアンロードされる保持手段と、前記処理容器内へガスを導入するガス導入手段と、前記弾性波素子に向けて測定用電波を送信するために高周波ラインを介して送信器に接続された送信用アンテナと、前記弾性波素子より発せられる温度に応じた周波数の電波を受けるために高周波ラインを介して受信器に接続された受信用アンテナと、前記受信用アンテナで受けた電波に基づいて前記温測用被処理体の温度を求める温度分析部と、前記加熱手段を制御する温度制御部と、を備え、前記送信用アンテナと受信用アンテナとを前記熱処理部に設けられた導電性部材にそれぞれ兼用させるように構成したことを特徴とする被処理体の熱処理装置である。
【００１４】
このように、熱処理装置の熱処理部の構成部材である導電性部材、例えば加熱手段や保持手段やガス導入手段を、送信用アンテナや受信用アンテナとして兼用するようにし、更に、例えばランガサイト基板素子やランタンタンタル酸ガリウムアルミニウム等よりなる弾性波素子を用いることによってこの弾性波素子から発信した電波を受信してこれに基づいて温度を求めるようにし、これにより、アンテナを別途設ける必要がなく、しかも金属汚染等を生ずることなくワイヤレスで且つリアルタイムで被処理体の温度を精度良く正確に検出できるので、精度の高い温度制御を行うことができる。
【００１５】
また被処理体を昇降温する場合にも、この温度を直接的に測定することができるので、例えば昇温速度や降温速度を正確に制御でき、もって昇降温制御を適正に行うことができる。更には、処理容器の内壁面に膜が付着しても、正確な被処理体の温度を求めることができる。
【００１６】
請求項２の発明は、請求項１記載の発明において、前記高周波ラインには、高周波成分は通すが低周波成分及び直流成分をカットする高周波フィルタ部が介設されていることを特徴とする。
請求項３の発明は、請求項１又は２記載の発明において、前記加熱手段は、加熱電源と、該加熱電源に給電ラインを介して接続された抵抗加熱ヒータとを有していることを特徴とする。
【００１７】
請求項４の発明は、請求項３記載の発明において、前記処理容器内を温度制御用の複数の加熱ゾーンに分割するために前記抵抗加熱ヒータはそれぞれ個別に供給電力の制御が可能になされた複数のゾーン加熱ヒータに区分されていることを特徴とする。
請求項５の発明は、請求項４記載の発明において、前記抵抗加熱ヒータは、前記隣り合うゾーン加熱ヒータ間において電気的に導通状態になされていると共に、各加熱ゾーンのゾーン加熱ヒータ毎に給電ラインが設けられていることを特徴とする。
【００１８】
請求項６の発明は、請求項４記載の発明において、前記ゾーン加熱ヒータは、前記隣り合う加熱ゾーン間において電気的に絶縁状態になされていると共に、各加熱ゾーンのゾーン加熱ヒータ毎に給電ラインが設けられていることを特徴とする。
請求項７の発明は、請求項３乃至６のいずれか一項に記載の発明において、前記導電性部材とは、前記抵抗加熱ヒータであることを特徴とする。
【００１９】
請求項８の発明は、請求項３乃至７のいずれか一項に記載の発明において、前記給電ラインには、加熱電力は通すが、高周波成分はカットする電力フィルタ部が介設されていることを特徴とする。
請求項９の発明は、請求項７又は８記載の発明において、前記温度制御部は、前記加熱手段に供給する加熱電力と前記送信器から送出する測定用電波の電力とを時分割的に送出するように制御することを特徴とする。
【００２０】
請求項１０の発明は、請求項１乃至６のいずれか一項に記載の発明において、前記保持手段は導電性材料よりなり、前記導電性部材とは前記保持手段であることを特徴とする。
請求項１１の発明は、請求項１乃至６のいずれか一項に記載の発明において、前記ガス導入手段は導電性材料よりなり、前記導電性部材とは前記ガス導入手段であることを特徴とする。
請求項１２の発明は、請求項１０又は１１記載の発明において、前記導電性材料は半導体よりなることを特徴とする。
【００２１】
請求項１３の発明は、請求項１２記載の発明において、前記半導体は、ポリシリコン、単結晶シリコン、ＳｉＣ、ＳｉＧｅ、ＧａＮ、ＺｎＯ、ＡｌＮ、ＧａＡｓよりなる群より選択される１の材料よりなることを特徴とする。
【００２２】
請求項１４に係る発明は、複数の被処理体に対して熱処理を施すための熱処理装置において、前記複数の被処理体と弾性波素子を有する温測用被処理体とを収容することができる排気可能になされた処理容器と、前記被処理体を加熱する加熱手段と、前記複数の被処理体と前記温測用被処理体とを保持して前記処理容器内へロード及びアンロードされる保持手段と、前記処理容器内へガスを導入するガス導入手段と、前記弾性波素子に向けて測定用電波を送信するために高周波ラインを介して送信器に接続された送信用アンテナと、前記弾性波素子より発せられる温度に応じた周波数の電波を受けるために高周波ラインを介して受信器に接続された受信用アンテナと、前記受信用アンテナで受けた電波に基づいて前記温測用被処理体の温度を求める温度分析部と、前記処理容器内及び／又は前記加熱手段に設けられた温度測定手段と、前記加熱手段を制御する温度制御部と、を備え、前記送信用アンテナと前記受信用アンテナとを、前記温度測定手段に設けられた導電性部材にそれぞれ兼用させるように構成したことを特徴とする被処理体の熱処理装置である。
【００２３】
このように、熱処理装置の熱処理部の構成部材である温度測定手段に設けた導電性部材を、送信用アンテナや受信用アンテナとして兼用するようにし、更に、例えばランガサイト基板素子やランタンタンタル酸ガリウムアルミニウム等よりなる弾性波素子を用いることによってこの弾性波素子から発信した電波を受信してこれに基づいて温度を求めるようにし、これにより、アンテナを別途設ける必要がなく、しかも金属汚染等を生ずることなくワイヤレスで且つリアルタイムで被処理体の温度を精度良く正確に検出できるので、精度の高い温度制御を行うことができる。
【００２４】
また被処理体を昇降温する場合にも、この温度を直接的に測定することができるので、例えば昇温速度や降温速度を正確に制御でき、もって昇降温制御を適正に行うことができる。更には、処理容器の内壁面に膜が付着しても、正確な被処理体の温度を求めることができる。
【００２５】
請求項１５の発明は、請求項１４記載の発明において、前記高周波ラインには、高周波成分は通すが低周波成分及び直流成分をカットする高周波フィルタ部が介設されていることを特徴とする。
請求項１６の発明は、請求項１４又は１５記載の発明において、前記加熱手段は、加熱電源と、該加熱電源に給電ラインを介して接続された抵抗加熱ヒータとを有していることを特徴とする。
【００２６】
請求項１７の発明は、請求項１６記載の発明において、前記処理容器内を温度制御用の複数の加熱ゾーンに分割するために前記抵抗加熱ヒータはそれぞれ個別に供給電力の制御が可能になされた複数のゾーン加熱ヒータに区分されていることを特徴とする。
請求項１８の発明は、請求項１７記載の発明において、前記抵抗加熱ヒータは、前記隣り合うゾーン加熱ヒータ間において電気的に導通状態になされていると共に、各加熱ゾーンのゾーン加熱ヒータ毎に給電ラインが設けられていることを特徴とする。
【００２７】
請求項１９の発明は、請求項１７記載の発明において、前記ゾーン加熱ヒータは、前記隣り合う加熱ゾーン間において電気的に絶縁状態になされていると共に、各加熱ゾーンのゾーン加熱ヒータ毎に給電ラインが設けられていることを特徴とする。
請求項２０の発明は、請求項１６乃至１９のいずれか一項に記載の発明において、前記給電ラインには、加熱電力は通すが、高周波成分はカットする電力フィルタ部が介設されていることを特徴とする。
請求項２１の発明は、請求項１４乃至２０のいずれか一項に記載の発明において、前記温度測定手段は、熱電対を有しており、該熱電対が前記送信用アンテナ及び／又は前記受信用アンテナとして兼用されることを特徴とする。
【００２８】
請求項２２の発明は、請求項２１記載の発明において、前記熱電対に接続されている熱電対ラインには、直流成分は通すが高周波電力はカットする直流フィルタ部が介設されていることを特徴とする。
【００２９】
請求項２３の発明は、請求項１４乃至１９のいずれか一項に記載の発明において、前記温度測定手段は、前記熱電対を収容して保護する導電性材料で作成された保護管を有しており、該保護管が前記送信用アンテナ及び／又は前記受信用アンテナとして兼用されることを特徴とする。
請求項２４の発明は、請求項２３に記載の発明において、前記導電性材料は、半導体よりなることを特徴とする。
請求項２５の発明は、請求項２４に記載の発明において、前記半導体は、ポリシリコン、単結晶シリコン、ＳｉＣ、ＳｉＧｅ、ＧａＮ、ＺｎＯ、ＡｌＮ、ＧａＡｓよりなる群より選択される１の材料よりなることを特徴とする。
【００３０】
請求項２６の発明は、請求項１乃至２５のいずれか一項に記載の発明において、前記温測用被処理体には、複数の弾性波素子が設けられると共に、前記複数の弾性波素子の周波数帯域は互いに異なるように設定されていることを特徴とする。
請求項２７の発明は、請求項２６に記載の発明において、前記弾性波素子は、少なくとも前記温測用被処理体の中心部と周辺部とに設けられることを特徴とする。
【００３１】
請求項２８の発明は、請求項４乃至１３及び１７乃至２６のいずれか一項に記載の発明において、前記温測用被処理体は前記加熱ゾーン毎に対応して保持されることを特徴とする。
請求項２９の発明は、請求項２８に記載の発明において、前記温測用被処理体の弾性波素子の周波数帯域は前記加熱ゾーン毎に互いに異なるように設定されていることを特徴とする。
【００３２】
請求項３０の発明は、請求項１乃至２９のいずれか一項に記載の発明において、前記送信用アンテナと受信用アンテナは、送受信用アンテナとして一体化されていることを特徴とする。
【００３３】
請求項３１の発明は、請求項１乃至３０のいずれか一項に記載の発明において、前記処理容器には、前記被処理体の熱処理を補助するために高周波電力によってプラズマを発生させるプラズマ発生手段が設けられており、前記測定用電波の周波数帯域は、前記高周波電力の周波数とは異なるように設定されていることを特徴とする。
請求項３２の発明は、請求項１乃至３１のいずれか一項に記載の発明において、前記処理容器には、前記被処理体の熱処理を補助するために高周波電力によってプラズマを発生させるプラズマ発生手段が設けられており、前記測定用電波の送信時及び受信時には一時的にプラズマの発生を停止することを特徴とする。
請求項３３の発明は、請求項１乃至３２のいずれか一項に記載の発明において、前記弾性波素子は、表面弾性波素子もしくはバルク弾性波素子もしくは境界弾性波素子のいずれかから選択されることを特徴とする。
【００３４】
請求項３４の発明は、請求項１乃至３３のいずれか一項に記載の発明において、前記弾性波素子は、ランタンタンタル酸ガリウムアルミニウム（ＬＴＧＡ）、水晶（ＳｉＯ２ ）、酸化亜鉛（ＺｎＯ）、ロッシェル塩（酒石酸カリウム−ナトリウム：ＫＮａＣ４ Ｈ４ Ｏ６ ）、チタン酸ジルコン酸鉛（ＰＺＴ：Ｐｂ（Ｚｒ，Ｔｉ）Ｏ３ 、ニオブ酸リチウム（ＬｉＮｂＯ３ ）、タンタル酸リチウム（ＬｉＴａＯ３ ）、リチウムテトラボレート（Ｌｉ２ Ｂ４ Ｏ７ ）、ランガサイト（Ｌａ３ Ｇａ５ ＳｉＯ１４）、窒化アルミニウム、電気石（トルマリン）、ポリフッ化ビニリデン（ＰＶＤＦ）からなる群より選択される１の材料の基板素子であることを特徴とする。
【００３５】
請求項３５の発明は、請求項１乃至３４のいずれか一項に記載の発明において、前記温度制御部は、前記温度分析部からの出力もしくは前記温度測定手段からの出力もしくは予め記憶された熱モデルからの出力のいずれか１つもしくは複数を組み合わせて前記加熱手段を制御することを特徴とする。
請求項３６の発明は、請求項１乃至３５のいずれか一項に記載の発明において、前記温度分析部からの出力を記憶手段に記憶することを特徴とする。
請求項３７の発明は、請求項１乃至３６のいずれか一項に記載の発明において、前記温度分析部からの出力を表示する表示部を有することを特徴とする。
請求項３８に係る発明は、弾性波素子を有する温測用被処理体を含む複数の被処理体を保持する保持手段を、処理容器内へ導入して前記被処理体を加熱手段で加熱することにより熱処理を施すようにした被処理体の熱処理方法において、前記処理容器に設けた送信用アンテナから測定用電波を送信する送信工程と、前記測定用電波を受けた前記温測用被処理体の弾性波素子が発する電波を前記処理容器に設けた受信用アンテナで受ける受信工程と、前記受信用アンテナで受けた電波に基づいて前記温測用被処理体の温度を求める温度分析工程と、前記加熱手段を制御する温度制御工程と、を有することを特徴とする被処理体の熱処理方法である。
【００３６】
請求項３９の発明は、請求項３８記載の発明において、前記処理容器内は温度制御用に複数の加熱ゾーンに分割されており、前記温測用被処理体は前記加熱ゾーン毎に対応して保持されると共に、前記温測用被処理体の弾性波素子の周波数帯域は前記加熱ゾーン毎に互いに異なるように設定されていることを特徴とする。
請求項４０の発明は、請求項３８又は３９記載の発明において、前記処理容器内及び／又は前記加熱手段には温度測定用の熱電対がそれぞれ設けられており、前記温度制御工程では、前記温測用被処理体の温度測定値に加えて前記熱電対からの測定値も参照して前記加熱手段の制御を行うことを特徴とする。
【００３７】
請求項４１の発明は、請求項３８乃至４０のいずれか一項に記載の発明において、前記熱処理は高周波電力によって発生されたプラズマにより処理されるプラズマ処理工程を含み、前記測定用電波は前記高周波電力の周波数とは異なるように設定されていることを特徴とする。
請求項４２に係る発明は、請求項１乃至３７のいずれか一項に記載の熱処理装置を用いて被処理体に熱処理を施すに際して、請求項３８乃至４１のいずれか一項に記載の熱処理方法を実行するように前記熱処理装置を制御するコンピュータ読み取り可能なプログラムを記憶する記憶媒体である。
【発明の効果】
【００３８】
本発明に係る被処理体の熱処理装置及び熱処理方法によれば、次のように優れた作用効果を発揮することができる。
請求項１乃至１３及び２６乃至４２に係る発明によれば、熱処理装置の構成部材である加熱手段や保持手段やガス導入手段を、送信用アンテナや受信用アンテナとして兼用するようにし、更に、例えばランガサイト基板素子やランタンタンタル酸ガリウムアルミニウム等よりなる弾性波素子を用いることによってこの弾性波素子から発信した電波を受信してこれに基づいて温度を求めるようにし、これにより、アンテナを別途設ける必要がなく、しかも金属汚染等を生ずることなくワイヤレスで且つリアルタイムで被処理体の温度を精度良く正確に検出できるので、精度の高い温度制御を行うことができる。
【００３９】
また被処理体を昇降温する場合にも、この温度を直接的に測定することができるので、例えば昇温速度や降温速度を正確に制御でき、もって昇降温制御を適正に行うことができる。更には、処理容器の内壁面に膜が付着しても、正確な被処理体の温度を求めることができる。
【００４０】
請求項１４乃至２５に係る発明によれば、熱処理装置の構成部材である温度測定手段を、送信用アンテナや受信用アンテナとして兼用するようにし、更に、例えばランガサイト基板素子やランタンタンタル酸ガリウムアルミニウム等よりなる弾性波素子を用いることによってこの弾性波素子から発信した電波を受信してこれに基づいて温度を求めるようにし、これにより、アンテナを別途設ける必要がなく、しかも金属汚染等を生ずることなくワイヤレスで且つリアルタイムで被処理体の温度を精度良く正確に検出できるので、精度の高い温度制御を行うことができる。
【００４１】
また被処理体を昇降温する場合にも、この温度を直接的に測定することができるので、例えば昇温速度や降温速度を正確に制御でき、もって昇降温制御を適正に行うことができる。更には、処理容器の内壁面に膜が付着しても、正確な被処理体の温度を求めることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００４２】
以下に、本発明に係る被処理体の熱処理装置及び熱処理方法の一実施形態を添付図面に基づいて詳述する。
＜第１実施形態＞
図１は本発明に係る熱処理装置の第１実施形態を示す断面構成図、図２は弾性波素子を設けた温測用被処理体を示す図、図３は熱処理装置の温度制御系を示す系統図、図４は本発明の熱処理方法の一例を示すフローチャート、図５は弾性波素子の動作原理を説明するための動作原理図である。ここでは送信用アンテナと受信用アンテナとを一体化して兼用した送受信アンテナを用いた場合を例にとって説明する。
【００４３】
また、ここでは縦型の熱処理装置を例にとって説明する。図示するようにこの熱処理装置２は、筒体状の石英製の内筒４とその外側に同心円状に配置した有天井の筒体状の石英製の外筒６とよりなる２重管構造の処理容器８を有している。この処理容器８の外周は、抵抗加熱ヒータ１０を有する加熱手段１２により覆われており、処理容器８内に収容される被処理体を加熱するようになっている。この処理容器８（内部を含む）と上記加熱手段１２とにより熱処理部９を形成している。
【００４４】
この加熱手段１２は円筒体状になされており、処理容器８の側面の略全域を囲むようになっている。更に、この処理容器８の外周には天井部を含めてその側面側の全体を覆うようにして断熱材１４が設けられている。そして、この断熱材１４の内側面に上記加熱手段１２が取り付けられている。ここで上記抵抗加熱ヒータ１０が導電性部材よりなり、送信用アンテナと受信用アンテナとに兼用されることになるが、この点は後述する。
【００４５】
上記処理容器８の加熱領域は高さ方向において温度制御用に複数、ここでは５つの加熱ゾーン１６ａ、１６ｂ、１６ｃ、１６ｄ、１６ｅに区画されており、この各加熱ゾーン１６ａ〜１６ｅに対応させて、上記加熱手段１２の抵抗加熱ヒータ１０は５つのゾーン加熱ヒータ１０ａ、１０ｂ、１０ｃ、１０ｄ、１０ｅに区分されて、それぞれ個別に制御可能になされている。この加熱ゾーン数は特に限定されない。ここでは上記ゾーン加熱ヒータ１０ａ〜１０ｅは、隣り合う加熱ゾーン１６ａ〜１６ｅ間において電気的に接続されて導通状態になっている。
【００４６】
そして、上記各ゾーン加熱ヒータ１０ａ〜１０ｅ毎に給電ライン１９が延びており、この各給電ライン１９には加熱電源２１ａ、２１ｂ、２１ｃ、２１ｄ、２１ｅが接続されて、上記加熱手段１２が構成されている。この加熱電源２１ａ〜２１ｅには、サイリスタ等よりなるスイッチング素子が含まれており、位相制御やゼロクロス制御等を行うことにより、出力電力を個別に制御できるようになっている。また、この各ゾーン加熱ヒータ１０ａ〜１０ｅには、この温度を測定するために第１の温度測定手段１７としてヒータ用熱電対１７ａ〜１７ｅがそれぞれ設けられている。
【００４７】
上記処理容器８の下端は、例えばステンレススチール製の筒体状のマニホールド１８によって支持されており、上記内筒４の下端部は、上記マニホールド１８の内壁に取り付けた支持リング２０上に支持されている。尚、このマニホールド１８を石英等により形成し、これを上記処理容器８側と一体成型するようにしてもよい。また、このマニホールド１８の下方からは複数枚の被処理体としての半導体ウエハＷを載置した保持手段としての石英製のウエハボート２２が昇降可能に挿脱自在（ロード及びアンロード）になされている。例えば半導体ウエハＷとしては直径が３００ｍｍのサイズが用いられるが、この寸法は特には限定されない。
【００４８】
このウエハボート２２は、石英製の保温筒２４を介して回転テーブル２６上に載置されており、この回転テーブル２６は、マニホールド１８の下端開口部を開閉する蓋部２８を貫通する回転軸３０の上端で支持される。そして、この回転軸３０の貫通部には、例えば磁性流体シール３２が介設され、この回転軸３０を気密にシールしつつ回転可能に支持している。また、蓋部２８の周辺部とマニホールド１８の下端部には、例えばＯリング等よりなるシール部材３４が介設されており、容器内のシール性を保持している。
【００４９】
上記した回転軸３０は、例えばボートエレベータ等の昇降機構３６に支持されたアーム３８の先端に取り付けられており、ウエハボート２２及び蓋部２８等を一体的に昇降できるようになされている。
【００５０】
上記マニホールド１８の側部には、ガス導入手段４０が設けられる。具体的には、このガス導入手段４０は、上記マニホールド１８を貫通させたガスノズル４２を有しており、必要なガスを流量制御しつつ供給できるようになっている。このガスノズル４２は、例えば石英よりなり、処理容器８の長手方向、すなわち高さ方向に沿って延びており、ウエハボート２２の高さ全体をカバーするようになっている。
【００５１】
そして、このガスノズル４２には、例えば等ピッチで多数のガス孔４２ａが形成されており、各ガス孔４２ａより上記ガスを噴出するようになっている。ここではガスノズル４２は代表として１本しか記載していないが、実際には、使用ガス種に応じて複数本設けられる。また、このマニホールド１８の側壁には、内筒４と外筒６との間から処理容器８内の雰囲気を排出する排気口４４が設けられており、この排気口４４には、図示しない例えば真空ポンプや圧力調整弁等を介設した真空排気系（図示せず）が接続されている。
【００５２】
また、内筒４とウエハボート２２との間には、上記各ゾーン加熱ヒータ１０ａ〜１０ｅに対応させて第２の温度測定手段４６として５つの内部熱電対４６ａ〜４６ｅが設けられており、各内部熱電対４６ａ〜４６ｅは、１つの例えば石英製の保護管４８内に収容された状態になっている。そして、この保護管４８の下端は、屈曲されて上記マニホールド１８を気密に貫通して支持されている。上記各熱電対１７ａ〜１７ｄ、４６ａ〜４６ｅの検出値は、例えばコンピュータ等よりなる温度制御部５０へ入力されており、後述するようにプロセス時にはこの検出値に基づいて加熱手段１２の各ゾーン加熱ヒータ１０ａ〜１０ｅへの供給電力を個別的に制御する際に補助的に用いるようになっている。
【００５３】
そして、前述したように上記加熱手段１２を形成する抵抗加熱ヒータ１０が、本発明の特徴とする送受信用アンテナ５２として兼用されている。抵抗加熱ヒータ１０は、一般的にはＣｒ−Ｆｅ−Ａｌ等の合金、モリブデンシリサイド、カーボンワイヤ等の導電性部材よりなり、従って、この抵抗加熱ヒータ１０に高周波電流を流すことにより電波を放射することができるので、上述のように送受信用アンテナ５２として用いることができる。
【００５４】
ここで、本発明においては、上記ウエハボート２２には製品ウエハとなる半導体ウエハＷの外にダミーウエハや本発明の特徴となる弾性波素子を有する温測用被処理体として温側用ウエハが保持されている。ここで弾性波素子としては、表面弾性波素子とバルク弾性波素子のどちらの弾性波素子も用いることができる。具体的には、ここでは各ゾーン加熱ヒータ１０ａ〜１０ｅに対応させて５つの温測用ウエハ５８ａ、５８ｂ、５８ｃ、５８ｄ、５８ｅが保持されている。上記各温測用ウエハ５８ａ〜５８ｅは、上記各ゾーン加熱ヒータ１０ａ〜１０ｅを制御できる最適な位置に保持されており、上記抵抗加熱ヒータ１０と兼用される送受信用アンテナ５２からの電波が届くように設定されている。
【００５５】
そして、上記各温測用ウエハ５８ａ〜５８ｅ上には、それぞれ弾性波素子６０ａ、６０ｂ、６０ｃ、６０ｄ、６０ｅ（図３参照）が設けられており、上記送受信用アンテナ５２から各弾性波素子６０ａ〜６０ｅに対して電波を発すると共に、各弾性波素子６０ａ〜６０ｅから送り返されてきた電波を受信できるようになっている。この場合、図３（Ａ）は温測用ウエハの側面図を示し、図３（Ｂ）はその斜視を示しているが、図３（Ｃ）に示すように、弾性波素子６０ａ〜６０ｅを、温測用ウエハ５８ａ〜５８ｅ内に埋め込むようにしてもよい。
【００５６】
この埋め込みの方法は特に問わず、２枚の非常に薄いウエハ部材間に上記弾性波素子６０ａ〜６０ｅを挟み込むようにして埋め込んでもよいし、温測用ウエハの表面から埋め込み穴を形成し、この中に弾性波素子を収容して埋め込むようにしてもよい。尚、上記弾性波素子６０ａ〜６０ｅとして、例えば表面弾性波素子としてはランガサイト（Ｌａ３ Ｇａ５ ＳｉＯ１４）を用いたランガサイト基板素子が用いられ、バルク弾性波素子としてはランタンタンタル酸ガリウムアルミニウム（以下「ＬＴＧＡ」とも称す）が用いられる。この場合、上記弾性波素子６０ａ〜６０ｅの周波数帯域は、互いの混信を防ぐ上から各加熱ゾーン毎に異なるように設定する。
【００５７】
ここで抵抗加熱ヒータ１０を送受信用アンテナ５２として兼用している温度制御系について図３も参照して説明する。図３にも示しているように、各加熱ゾーン１６ａ〜１６ｅ（図１参照）に対応するゾーン加熱ヒータ１０ａ〜１０ｅは、前述したように直列に接続されており、各接続点及び上下端からはそれぞれ給電ライン１９が引き出されている。そして、隣り合う給電ライン１９間にそれぞれ加熱電源２１ａ〜２１ｅが接続されており、対応する各加熱ゾーン１６ａ〜１６ｅ（図１参照）のゾーン加熱ヒータ１０ａ〜１０ｅにそれぞれ個別に制御可能に加熱電力を供給するようになっている。
【００５８】
そして、このようになされた抵抗加熱ヒータ１０の給電ライン１９の一箇所に、図３中では最下端の加熱ゾーンの給電ラインに高周波ライン６２を介して、送信器と受信器とを結合してなる送受信器６４を接続している。これにより、上述したように、抵抗加熱ヒータ１０全体が送受信用アンテナ５２として構成されることになる。
【００５９】
すなわち、上記送受信器６４から送出される高周波により上記送受信用アンテナ５２からは各温測用ウエハ５８ａ〜５８ｅに向けて測定用電波が送信され、各温測用ウエハ５８ａ〜５８ｅに設けた弾性波素子６０ａ〜６０ｅから送り返される電波を上記送受信用アンテナ５２で受信するようになっている。ここでは、送信器と受信器とが一体化されて送受信器６４となっているが、上記送受信用アンテナ５２を送信用アンテナと受信用アンテナに分離してもよく、この場合には、この送受信器６４も送信器と受信器とに分離されることになる。
【００６０】
ここで上記各弾性波素子６０ａ〜６０ｅは互いに異なる周波数に反応するように調整されており、従って、送受信器６４の測定用電波は上記異なる周波数の領域を全てカバーするように一定の時間内で一定の周波数帯域に亘って順次掃引して送信するようになっている。
【００６１】
そして、上記高周波ライン６２の途中には、高周波成分は通すが低周波成分及び直流成分をカットする高周波フィルタ部６６が介設されており、加熱電源２１ａからの加熱電力が送受信器６４内へ侵入することを防止するようになっている。上記高周波電力は、例えば５０或いは６０Ｈｚの商用周波数よりなり、上記高周波フィルタ部６６は例えばコンデンサにより形成される。また、上記各給電ライン１９の途中には、加熱電力は通すが高周波成分をカットする電力フィルタ部６８がそれぞれ設けられており、各加熱電源２１ａ〜２１ｅ側へ高周波電力が侵入することを防止するようになっている。この電力フィルタ部６８は、例えばコイルにより形成される。
【００６２】
そして、上記送受信器６４は温度分析部７０に接続されており、上記送受信用アンテナ５２で受けた電波に基づいて各温側用ウエハ５８ａ〜５８ｅの温度を、すなわち加熱ゾーン毎の温度をそれぞれ求めるようになっている。そして、この温度分析部７０で求めた各加熱ゾーンの温度に基づいて、上記温度制御部５０は上記各加熱電源２１ａ〜２１ｅへ温度制御信号を出力して各ゾーン加熱ヒータ１０ａ〜１０ｅを個別に独立して制御するようになっている。
【００６３】
また、上記ヒータ用熱電対１７ａ〜１７ｅ及び内部熱電対４６ａ〜４６ｅはそれぞれ熱電対ライン７２及び熱電対ライン７４を介して上記温度制御部５０に接続されており、上記各熱電対１７ａ〜１７ｅ、４６ａ〜４６ｅの各温度測定値も参照して、上記温度制御部を補助するようになっている。尚、これらの内部熱電対４６ａ〜４６ｅ及び／又はヒータ用熱電対１７ａ〜１７ｅを省略するようにしてもよい。
【００６４】
ここで図１に戻って、以上のように形成された熱処理装置２の全体の動作は、例えばコンピュータ等よりなる制御手段８０により制御されるようになっている。この制御手段８０には、ディスプレイ等の表示部８３が接続されており、必要な情報、例えば上記温度分析部７０で求めた温度を表示するようになっている。上記制御手段８０は上記温度制御部５０を支配下におくと共に、この動作を行うコンピュータのプログラムはフレキシブルディスクやＣＤ（ＣｏｍｐａｃｔＤｉｓｃ）やハードディスクやフラッシュメモリ等の記憶媒体８２に記憶されている。具体的には、この制御手段８０からの指令により、各ガスの供給の開始、停止や流量制御、プロセス温度やプロセス圧力の制御等が行われる。また、この記憶媒体８２には、上記温度分析部７０からの出力（温度）を記憶できるようになっている。
【００６５】
次に、以上のように構成された熱処理装置を用いて行う熱処理方法について図４も参照して説明する。図４は本発明の熱処理方法の一例を示すフローチャートである。
まず、実際の成膜等の熱処理プロセスを行うに先立って、上記各加熱ゾーンに対応する弾性波素子６０ａ〜６０ｅが発生する周波数の電波より検出される温度と、各ゾーン加熱ヒータ１０ａ〜１０ｅへ供給する電力との相関関係を予め求めて装置の温度制御部５０に記憶しておく。また、上記各熱電対１７ａ〜１７ｅ、４６ａ〜４６ｅも用いる場合には、これらの温度検出値と上記弾性波素子６０ａ〜６０ｅの電波から得られる温度との相関関係も予め求めておく。
【００６６】
次に、半導体ウエハＷに対して実際の成膜処理等の熱処理を行なう時には、まず、ウエハがアンロード状態で熱処理装置２が下方のローディングエリア内で待機状態の時には、処理容器８はプロセス温度、或いはそれよりも低い温度に維持されており、常温の多数枚のウエハＷをウエハボート２２に載置した状態で処理容器８内にその下方より上昇させてロードし、蓋部２８でマニホールド１８の下端開口部を閉じることにより容器内を密閉する。上記ウエハボート２２には、製品ウエハＷの外に、上記各加熱ゾーン１６ａ〜１６ｅに対応させた位置に温測用ウエハ５８ａ〜５８ｅが支持されている。
【００６７】
そして、処理容器８内を所定のプロセス圧に維持すると共に、各熱電対１７ａ〜１７ｅ、４６ａ〜４６ｅからそれぞれ温度が検出され、また各弾性波素子６０ａ〜６０ｅからの電波によりウエハ温度が検出されて、図３に示す温度制御系の動作により各ゾーン加熱ヒータ１０ａ〜１０ｅへの投入電力が増大してウエハ温度が上昇し、所定のプロセス温度に安定的に維持される。その後、所定の成膜用の処理ガスをガス導入手段４０のガスノズル４２から処理容器８内に導入する。
【００６８】
処理ガスは、上述のようにガスノズル４２の各ガス孔４２ａから内筒４内に導入された後にこの中を回転されているウエハＷと接触しつつ成膜反応して、天井部から内筒４と外筒６との間の間隙を流下して、排気口４４から容器外へ排出される。プロセス中における温度制御は、各弾性波素子６０ａ〜６０ｅより発せられる電波により各加熱ゾーン毎のウエハ温度が求められ、予め定められた目標温度になるように、例えばＰＩＤ制御でもって各ゾーン加熱ヒータ１０ａ〜１０ｅへの供給電力を制御することによって行なわれる。
【００６９】
ここで図５も参照して上記弾性波素子６０ａ〜６０ｅの動作原理について説明する。図５（Ａ）は弾性波素子の内の表面弾性波素子の動作原理を示し、図５（Ｂ）は弾性波素子の内のバルク弾性波素子の動作原理を示す。図５（Ａ）に示すように、この表面弾性波素子６０Ａは、例えば特開２０００−１１４９２０号公報や特開２００３−２９８３８３号公報や特開２００４−１４０１６７号公報等に開示されているようなランガサイト基板素子よりなり、このランガサイト基板素子は四角形状の圧電機能を有するランガサイト基板８４を有している。このランガサイト基板８４の大きさは例えば１０ｍｍ×１５ｍｍ×０．５ｍｍ程度の大きさである。このランガサイト基板８４の表面には一対の櫛歯状の電極８６ａ、８６ｂが形成されると共に、各電極８６ａ、８６ｂには、アンテナ８８ａ、８８ｂが設けられている。
【００７０】
そして、送受信器９０より、ランガサイト基板８６の固有振動数に相当する所定の高周波電波を送信信号として飛ばして、上記櫛歯状の電極８６ａ、８６ｂに高周波電圧が印加されると、ランガサイト基板８４のピエゾ効果によって表面弾性波が励振され、この時、ランガサイト基板８４の温度に応じて寸法が変化するので、上記表面弾性波がランガサイト基板素子上を伝わり、温度に応じた時間経過後に、これが今度は逆にアンテナ８８ａ、８８ｂから電波となって出力されることになる。
【００７１】
従って、上記出力された電波を送受信器９０より受信してこの受信信号と先の送信信号との時間差Δｔを分析することにより、上記ランガサイト基板８４の温度を検出することができる。すなわち、ワイヤレスの温度検出素子として用いることができる。このような原理を、上記各弾性波素子６０ａ〜６０ｅに適用している。
【００７２】
また図５（Ｂ）に示すように、ＬＴＧＡに代表されるバルク弾性波素子６０Ｂの場合にも、コイル９２に接続された一対の電極９４ａ、９４ｂにバルク弾性波素子６０Ｂを挟み込んで形成する。
【００７３】
この場合にも、送受信器９０よりバルク弾性波素子６０Ｂの固有振動数に相当する所定の高周波電波の周辺周波数をスイープさせて送信信号として飛ばして、バルク弾性波素子６０Ｂ側から出力される温度に応じた共振周波数の出力信号を受信する。そして、この受信信号の周波数を分析することによりバルク弾性波素子６０Ｂの温度を検出することができる。このような原理を、上記各弾性波素子６０ａ〜６０ｅに適用している。
【００７４】
ここで上記各電極８６ａ、８６ｂのピッチや単結晶からの切り出し角度や切り出し厚さ等を変えることにより、素子の周波数帯域を変化させることができる。ここでは前述したように、上記各弾性波素子６０ａ〜６０ｅは互いに異なる周波数帯域にそれぞれ設定されており、素子６０ａはｆ１、例えば１０ＭＨｚを中心とする周波数帯域に、素子６０ｂはｆ２、例えば２０ＭＨｚを中心とする周波数帯域に、素子６０ｃはｆ３、例えば３０ＭＨｚを中心とする周波数帯域に、素子６０ｄはｆ４、例えば４０ＭＨｚを中心とする周波数帯域に、素子６０ｅはｆ５、例えば５０ＭＨｚを中心とする周波数帯域に、それぞれ設定されており、互いに混信が生じないようにしている。また、上記バルク弾性素子の他に、境界弾性波素子も本発明に適用することができる。
【００７５】
さて、実際の温度制御においては、まず、送受信器６４から抵抗加熱ヒータ１０よりなる送受信用アンテナ５２に対して送信電力を供給して、送受信用アンテナ５２からランガサイト基板（表面弾性波素子の場合）、或いはＬＴＧＡ基板（バルク弾性波素子の場合）の固有振動数に相当する測定用電波を送信する（Ｓ１）。この場合、測定用電波の周波数を上記ｆ１〜ｆ５の範囲内を十分にカバーするような一定の周波数帯域に亘って一定の時間で掃引する。すると、上記測定用電波を受信した各温測用ウエハ５８ａ〜５８ｅの弾性波素子６０ａ〜６０ｅでは、その時の温測用ウエハ５８ａ〜５８ｅの温度に応じた共振が発生してこの共振信号を放射することになる（Ｓ２）。この時の電波の発生原理は、先に図５を参照して説明した通りである。
【００７６】
そして、この時発生した電波は、送受信用アンテナ５２で受信されて送受信器６４側へ伝搬されることになる（Ｓ３）。そして、この受信された電波は温度分析部６６にて分析されて、各温測用ウエハ５８ａ〜５８ｅの温度、すなわち各加熱ゾーン１６ａ〜１６ｅのウエハＷの温度が直接的に求められることになる（Ｓ４）。
【００７７】
そして、温度制御部５０は、上記求められた温度に基づいて各加熱電源２１ａ〜２１ｅを介して各ゾーン加熱ヒータ１０ａ〜１０ｅを個別に独立して制御して目標温度となるようにする（Ｓ５）。これにより、ウエハ温度（温測用ウエハ温度）を直接的に測定して検出することができ、従って、精度の高い温度制御を行うことができる。そして、上記した一連の制御動作は、予め定められたプロセス時間が経過するまで（Ｓ６のＹＥＳ）、繰り返し行われることになる（Ｓ６のＮＯ）。尚、この場合、上記温度制御部５０は、上記温度分析部７０からの出力、もしくは温度測定手段１７、４６からの出力、もしくは予め記憶された熱モデル（例えば記憶媒体８２に記憶）からの出力のいずれか１つ、もしくは複数を組み合わせて上記加熱手段１２を制御するようにしてもよい。
【００７８】
このように、熱処理装置２の構成部材の１つである加熱手段１２の抵抗加熱ヒータ１０を送受信用アンテナ５２として兼用させるようにし、例えばランガサイト基板素子やＬＴＧＡ基板素子等よりなる弾性波素子６０ａ〜６０ｅを用いることによってこの弾性波素子６０ａ〜６０ｅから発信した電波を受信してこれに基づいて温度を求めるようにし、これにより、送受信用アンテナを別途設ける必要がなく、しかも金属汚染等を生ずることなくワイヤレスで且つリアルタイムで被処理体（半導体ウエハ）Ｗ、すなわち温測用ウエハ５８ａ〜５８ｅの温度を精度良く正確に検出できるので、精度の高い温度制御を行うことができる。
【００７９】
また被処理体Ｗを昇降温する場合にも、この温度を直接的に測定することができるので、例えば昇温速度や降温速度を正確に制御でき、もって昇降温制御を適正に行うことができる。更には、処理容器８の内壁面に膜が付着しても、正確な被処理体Ｗの温度を求めることができる。
【００８０】
また、抵抗加熱ヒータ１０を送受信用アンテナ５２として兼用しているので、各加熱電源２１ａ〜２１ｅに高周波電流が侵入する恐れが生ずるが、この送受信用アンテナ５２に接続された各給電ライン１９の途中には電力フィルタ部６８が介設されているので、ここで高周波電流をカットすることができ、この結果、各加熱電源２１ａ〜２１ｅに高周波電流が流入することを阻止することができる。
【００８１】
また逆に、給電ライン１９に高周波ライン６２を接続した結果、加熱電源２１ａの加熱電力が送受信器６４側へ流入する恐れがあるが、この場合には上記高周波ライン６２の途中には高周波フィルタ部６６が介設されているので、ここで商用周波数の加熱電力や直流成分をカットすることができ、この結果、送受信器６４へ加熱電力が侵入することを阻止することができる。
【００８２】
尚、実際の温度制御では、より精度の高い制御を行うために、上記温度分析部７０で求めた温度に加え、ヒータ用熱電対１７ａ〜１７ｅ及び／又は内部熱電対４６ａ〜４６ｅでの各測定値もそれぞれ参照して温度制御を行うのが好ましい。
【００８３】
また、熱電対１７ａ〜１７ｅ及び／又は内部熱電対４６ａ〜４６ｅを設けておけば、ウエハがアンロードされて処理容器８内が空になったアイドリング時でも処理容器８の温度を適正な温度に予備加熱することができる。
【００８４】
＜第２実施形態＞
次に本発明の熱処理装置の第２実施形態について説明する。図６は本発明の熱処理装置の第２実施形態における温度制御系を示す系統図である。尚、図１乃至図５に記載された構成部分と同一構成部分については同一参照符号を付してその説明を省略する。
【００８５】
先の第１実施形態の場合には加熱手段１２の抵抗加熱ヒータ１０に関しては、加熱ゾーンの各ゾーン加熱ヒータ１０ａ〜１０ｅは隣同士が電気的に接続されて導通状態になされていたが、加熱手段１２の種類によっては、図６に示すように各ゾーン加熱ヒータ１０ａ〜１０ｅがそれぞれ完全に分割されて隣同士が電気的に絶縁状態になされている場合もある。このような加熱手段では、各ゾーン加熱ヒータ１０ａ〜１０ｅの両端が、それぞれ個別に２本の給電ライン１９により対応する加熱電源２１ａ〜２１ｅに接続されている。
【００８６】
このような熱処理装置に対して、本発明を適用する場合には、送受信器６４から延びる高周波ライン６２を複数に分岐させて、これらを上記各ゾーン加熱ヒータ１０ａ〜１０ｅに接続される給電ライン１９に対して並列に接続する。これにより各ゾーン加熱ヒータ１０ａ〜１０ｅを送受信用アンテナ５２と兼用させる。そして、分岐された各高周波ライン６２の途中に、それぞれ高周波フィルタ部６６を介設することにより、測定用電波の高周波電力は通すがヒータ用の電力はカットしてこれが送受信器６４側に侵入することを防止している。
【００８７】
また、全ての給電ライン１９の途中には、それぞれ電力フィルタ部６８を介設することにより、ヒータ用の電力は通すが測定用電波の高周波電力が各電源２１ａ〜２１ｅ側に侵入することを防止している。
【００８８】
この場合にも、抵抗加熱ヒータ１０を送受信用アンテナ５２と兼用させるようにしたので、送受信器６４からの測定用電波の高周波電力が各高周波ライン６２を介してゾーン加熱ヒータ１０ａ〜１０ｅに供給されて、これらより測定用電波が放射されることになる。従って、この第２実施形態の場合にも、第１実施形態と同様な作用効果を発揮することができる。すなわち、送受信用アンテナを別途設ける必要がなく、しかも金属汚染等を生ずることなくワイヤレスで且つリアルタイムで被処理体（半導体ウエハ）Ｗ、すなわち温測用ウエハ５８ａ〜５８ｅの温度を精度良く正確に検出できるので、精度の高い温度制御を行うことができる。
【００８９】
＜第３実施形態乃至第６実施形態＞
次に本発明の熱処理装置の第３〜第６実施形態について説明する。先の第１及び第２実施形態では、熱処理装置の構成部材の１つである加熱手段１２の抵抗加熱ヒータ１０を送受信用アンテナ５２と兼用させるようにしたが、これに限定されず、他の構成部材、例えば保持手段であるウエハボート２２、ガス導入手段４０のガスノズル４２、熱電対を用いた温度測定手段１７、４６を送受信用アンテナとして兼用させるようにしてもよい。
【００９０】
図７は本発明の熱処理装置の第３実施形態においてウエハボートを送受信用アンテナとして兼用した時の状態を示す図、図８は本発明の熱処理装置の第４実施形態においてガス導入手段のガスノズルを送受信用アンテナとして兼用した時の状態を示す図、図９は本発明の熱処理装置の第５実施形態において熱電対の保護管を送受信用アンテナとして兼用した時の状態を示す図、図１０は本発明の熱処理装置の第６実施形態において熱電対を送受信用アンテナとして兼用した時の状態を示す図である。尚、図１乃至図５に記載された構成部分と同一構成部分については、同一参照符号を付してその説明を省略する。
【００９１】
まず、図７に示すように、第３実施形態の場合には、保持手段であるウエハボート２２を送受信用アンテナ５２と兼用させている。通常、上記ウエハボート２２は絶縁材である石英により形成されるが、ここでは半導体ウエハＷに対して汚染を生ずることがない導電性材料により形成されている。この導電性材料としては、半導体、例えばポリシリコン、単結晶シリコン、ＳｉＣ、ＳｉＧｅ、ＧａＮ、ＺｎＯ、ＡｌＮ、ＧａＡｓよりなる群より選択される１の材料を用いることができる。
【００９２】
この場合には、保温筒２４及び回転テーブル２６も例えばＳｉＣのような導電性材料により形成する。そして、例えば導電性材料であるステンレススチールよりなる回転軸３０に、送受信器６４から延びる高周波ライン６２の先端に設けたスリップリング１００を介して電気的に接続する。これにより、測定用電波の高周波電力をウエハボート２２に供給できるので、上記ウエハボート２２の全体を送受信用アンテナ５２と兼用することができる。
【００９３】
この場合にも、第１実施形態と同様な作用効果を発揮することができ、従って、送受信用アンテナを別途設ける必要がなく、しかも金属汚染等を生ずることなくワイヤレスで且つリアルタイムで被処理体（半導体ウエハ）Ｗ、すなわち温測用ウエハ５８ａ〜５８ｅの温度を精度良く正確に検出できるので、精度の高い温度制御を行うことができる。
【００９４】
また図８に示すように、第４実施形態の場合には、ガス導入手段４０の一部であるガスノズル４２を送受信用アンテナ５２と兼用させている。通常、上記ガスノズル４２は絶縁材である石英により形成されるが、ここでは半導体ウエハＷに対して汚染を生ずることがない導電性材料により形成されている。この導電性材料としては、半導体、例えばポリシリコン、単結晶シリコン、ＳｉＣ、ＳｉＧｅ、ＧａＮ、ＺｎＯ、ＡｌＮ、ＧａＡｓよりなる群より選択される１の材料を用いることができる。ここでは送受信器６４から延びる高周波ライン６２を導電性材料よりなるガスノズル４２の基端部に電気的に接続する。
【００９５】
これにより、測定用電波の高周波電力を導電性材料よりなるガスノズル４２に供給できるので、上記ガスノズル４２の全体を送受信用アンテナ４２と兼用することができる。この場合にも、第１実施形態と同様な作用効果を発揮することができ、従って、送受信用アンテナを別途設ける必要がなく、しかも金属汚染等を生ずることなくワイヤレスで且つリアルタイムで被処理体（半導体ウエハ）Ｗ、すなわち温測用ウエハ５８ａ〜５８ｅの温度を精度良く正確に検出できるので、精度の高い温度制御を行うことができる。
【００９６】
また図９に示すように、第５実施形態の場合には、第２の温度測定手段４６の一部である保護管４８を送受信用アンテナ５２と兼用させている。通常、熱電対４６ａ〜４６ｅを収容する上記保護管４８は絶縁材である石英により形成されるが、ここでは半導体ウエハＷに対して汚染を生ずることがない導電性材料により形成されている。この導電性材料としては、半導体、例えばポリシリコン、単結晶シリコン、ＳｉＣ、ＳｉＧｅ、ＧａＮ、ＺｎＯ、ＡｌＮ、ＧａＡｓよりなる群より選択される１の材料を用いることができる。ここでは送受信器６４から延びる高周波ライン６２を導電性材料よりなる保護管４８の基端部に電気的に接続する。
【００９７】
これにより、測定用電波の高周波電力を導電性材料よりなる保護管４８に供給できるので、上記保護管４８の全体を送受信用アンテナ４２と兼用することができる。この場合にも、第１実施形態と同様な作用効果を発揮することができ、従って、送受信用アンテナを別途設ける必要がなく、しかも金属汚染等を生ずることなくワイヤレスで且つリアルタイムで被処理体（半導体ウエハ）Ｗ、すなわち温測用ウエハ５８ａ〜５８ｅの温度を精度良く正確に検出できるので、精度の高い温度制御を行うことができる。
【００９８】
また図１０に示すように、第６実施形態の場合には、第２の温度測定手段４６の一部である熱電対４６ａ〜４６ｅを送受信用アンテナ５２と兼用させている。通常、上記熱電対４６ａ〜４６ｅは導電性材料により形成されているので、これをそのまま送受信用アンテナ５２と兼用させる。ここでは送受信器６４から延びる高周波ライン６２を熱電対ライン７４へ接続している。そして、高周波ライン６２に、高周波電力は通すが熱電対の直流成分をカットする高周波フィルタ部６６を介設し、更に熱電対ライン７４に直流成分は通すが高周波電力をカットする電力フィルタ部６８を介設する。
【００９９】
これにより、測定用電波の高周波電力を導電性材料よりなる熱電対４６ａ〜４６ｅに供給できるので、上記熱電対４６ａ〜４６ｅの全体を送受信用アンテナ４２と兼用することができる。この場合にも、第１実施形態と同様な作用効果を発揮することができ、従って、送受信用アンテナを別途設ける必要がなく、しかも金属汚染等を生ずることなくワイヤレスで且つリアルタイムで被処理体（半導体ウエハ）Ｗ、すなわち温測用ウエハ５８ａ〜５８ｅの温度を精度良く正確に検出できるので、精度の高い温度制御を行うことができる。この場合、上記熱電対４６ａ〜４６ｅに替えて第１の温度測定手段１７の各熱電対１７ａ〜１７ｅを送受信用アンテナ４２と兼用するようにしてもよい。
【０１００】
尚、熱処理装置として、ウエハに対する熱処理を補助するために高周波電力によってプラズマを発生させるプラズマ発生手段を処理容器８に設けるようにした熱処理装置（例えば特開２００６−２７００１６号公報）にも本発明を適用することができる。この場合には、ノイズの発生を防止するために上記測定用電波の各周波数帯域を、上記高周波電力の周波数、例えば１３．５６ＭＨｚや４００ｋＨｚとは異なるように設定する。
【０１０１】
また、上記プラズマ発生手段を設けた熱処理装置ではプラズマに起因するノイズが発生したり、或いは加熱電源２１ａ〜２１ｅの電力制御に伴ってノイズが発生したりする場合がある。このようなノイズが温度測定に悪影響を及ぼすことを防止するために、加熱手段１２に供給する電力及び／又はプラズマ形成の電力と送受信器（送信器）６４から出力する測定用電波の電力とを時分割的に送出するように制御するのがよい。図１１はこのような加熱手段への供給電力（プラズマ形成の電力も含む）と測定用波長の電力のタイミングチャートの一例を示す図である。
【０１０２】
図１１に示すように、加熱手段１２（図１参照）へ電力（プラズマ形成の電力も含む）を供給する期間Ｔ１と、測定用電波の電力を供給する期間Ｔ２とを交互に繰り返し行うようにして時分割制御を行う。このような時分割制御は、制御手段８０（図１参照）が温度制御部５０と送受信器６４とをコントロールすることにより行うことができる。
【０１０３】
上記期間Ｔ１、Ｔ２の長さは、使用電力の大きさ等に応じて適宜選択する。このような時分割制御を行うことにより、温度測定時にノイズが混入することを確実に防止することができるので、ウエハ温度を更に精度良く検出することができる。
【０１０４】
また上記各実施形態では、熱処理装置の各構成部材を１つずつ送受信用アンテナ５２として兼用した場合を例にとって説明したが、これに限定されず、先に説明した各構成部材の内の任意の２つの構成部材を組み合わせて用いてもよい。例えば抵抗加熱ヒータ１０を送信用アンテナと兼用し、ガスノズル４２を受信用アンテナと兼用させるようにしてもよい。
【０１０５】
更に、以上の各実施形態では、温測用ウエハ５８ａ〜５８ｅにそれぞれ１つの弾性波素子を設けた場合について説明したが、これに限定されず、１枚の温測用ウエハに複数の弾性波素子を設けるようにしてもよい。図１２はこのような温測用ウエハの変形実施形態を示す図である。図１２（Ａ）は第１の変形実施形態を示す断面図、図１２（Ｂ）は第２の変形実施形態を示す平面図である。図１２（Ａ）に示す第１の変形実施形態の場合は、ここでは温測用ウエハ５８ｘを上下２つに分割し、その中心部と周辺部とに２つの弾性波素子６０ｘ、６０ｙを埋め込み、分割したウエハを接合している。
【０１０６】
これにより、上記２つの弾性波素子６０ｘ、６０ｙは温測用ウエハ５８ｘ内に埋め込まれた状態となり、この弾性波素子６０ｘ、６０ｙに起因するコンタミネーションが発生することを防止することができる。
【０１０７】
このように、２つの弾性波素子６０ｘ、６０ｙを１枚の温測用ウエハ５８ｘ内に埋め込んだ場合には、混信を防ぐために両弾性波素子６０ｘ、６０ｙの周波数帯域が互いに異なるように設定する。また図１２（Ｂ）に示す第２の変形実施形態の場合は、温測用ウエハ５８ｘの表面の中心と周辺部とに複数、具体的には５つの弾性波素子６０ｆ、６０ｇ、６０ｈ、６０ｉ、６０ｊを設けた場合を示している。尚、これらの弾性波素子６０ｆ、６０ｇ、６０ｈ、６０ｉ、６０ｊを温測用ウエハ５８ｘ内に埋め込んでもよい。この場合には、ウエハの面内温度の分布を測定することができる。この場合には、混信を防止するために各弾性波素子６０ｆ、６０ｇ、６０ｈ、６０ｉ、６０ｊの周波数帯域を互いに異なるように設定するのが好ましい。
【０１０８】
一般的に、成膜プロセスによっては、このプロセス時、或いは昇降温時に、ウエハ面内で温度勾配を形成した方が好ましい状況もあり、そのような場合には、上述のように温測用ウエハ５８ｘの中央部と周辺部とに弾性波素子６０ｆ〜６０ｊ、６０ｘ、６０ｙを設定しておけば、ウエハ面内において適正な且つ正確な温度勾配を形成するように制御することもできる。尚、上述したような温測用ウエハ５８ａ〜５８ｅ、５８ｘは、装置内に別途の予備の温測用ウエハを予め用意しておき、劣化した時等に必要に応じて、或いは定期的に自動的に交換できるようにしておけばよい。
【０１０９】
また本実施形態では、内筒４と外筒６とよりなる２重管式の処理容器８を例にとって説明したが、これに限定されず、単管式の処理容器にも本発明を適用することができる。また処理容器８に関しても、縦型の処理容器に限定されず、横型の処理容器に対しても本発明を適用することができる。
【０１１０】
更に、ここでは熱処理として、成膜処理を例にとって説明したが、これに限定されず、酸化拡散処理、アニール処理、エッチング処理、改質処理、プラズマを用いたプラズマ処理等に対しても本発明を適用することができる。また、プラズマを用いた場合には前述したように、ノイズの発生を防止するためにプラズマ発生用の高周波電力の周波数と測定用電波の周波数帯域とは異ならせるのが好ましい。
【０１１１】
また、上記弾性波素子としては、ランタンタンタル酸ガリウムアルミニウム（ＬＴＧＡ）、水晶（ＳｉＯ２ ）、酸化亜鉛（ＺｎＯ）、ロッシェル塩（酒石酸カリウム−ナトリウム：ＫＮａＣ４ Ｈ４ Ｏ６ ）、チタン酸ジルコン酸鉛（ＰＺＴ：Ｐｂ（Ｚｒ，Ｔｉ）Ｏ３ 、ニオブ酸リチウム（ＬｉＮｂＯ３ ）、タンタル酸リチウム（ＬｉＴａＯ３ ）、リチウムテトラボレート（Ｌｉ２ Ｂ４ Ｏ７ ）、ランガサイト（Ｌａ３ Ｇａ５ ＳｉＯ１４）、窒化アルミニウム、電気石（トルマリン）、ポリフッ化ビニリデン（ＰＶＤＦ）からなる群より選択される１の材料の基板素子を用いることができる。また、上記材料の内、複数の材料を組み合わせてなる境界弾性波素子も本発明に適用することができる。
【０１１２】
また、ここでは被処理体として半導体ウエハを例にとって説明したが、これに限定されず、ガラス基板、ＬＣＤ基板、セラミック基板、太陽電池基板等にも本発明を適用することができる。
【図面の簡単な説明】
【０１１３】
【図１】本発明に係る熱処理装置の第１実施形態を示す断面構成図である。
【図２】弾性波素子を設けた温測用被処理体を示す図である。
【図３】熱処理装置の温度制御系を示す系統図である。
【図４】本発明の熱処理方法の一例を示すフローチャートである。
【図５】弾性波素子の動作原理を説明するための動作原理図である。
【図６】本発明の熱処理装置の第２実施形態における温度制御系を示す系統図である。
【図７】本発明の熱処理装置の第３実施形態においてウエハボートを送受信用アンテナとして兼用した時の状態を示す図である。
【図８】本発明の熱処理装置の第４実施形態においてガス導入手段のガスノズルを送受信用アンテナとして兼用した時の状態を示す図である。
【図９】本発明の熱処理装置の第５実施形態において熱電対の保護管を送受信用アンテナとして兼用した時の状態を示す図である。
【図１０】本発明の熱処理装置の第６実施形態において熱電対を送受信用アンテナとして兼用した時の状態を示す図である。
【図１１】加熱手段への供給電力（プラズマ形成の電力も含む）と測定用波長の電力のタイミングチャートの一例を示す図である。
【図１２】温測用ウエハの変形実施形態を示す図である。
【符号の説明】
【０１１４】
２ 熱処理装置
８ 処理容器
９ 熱処理部
１０ 抵抗加熱ヒータ
１０ａ〜１０ｅ ゾーン加熱ヒータ
１２ 加熱手段
１６ａ〜１６ｅ 加熱ゾーン
１７ 第１の温度測定手段
１７ａ〜１７ｅ ヒータ用熱電対
１９ 給電ライン
２１ａ〜２１ｅ 加熱電源
２２ ウエハボート（保持手段）
４０ ガス導入手段
４２ ガスノズル
４６ 第２の温度測定手段
４６ａ〜４６ｅ 内部熱電対
４８ 保護管
５０ 温度制御部
５２ 送受信用アンテナ
５８ａ〜５８ｅ 温測用ウエハ（温度測定用被処理体）
６０ａ〜６０ｅ 弾性波素子
６０Ａ 表面弾性波素子
６０Ｂ バルク弾性波素子
６２ 高周波ライン
６４ 送受信器
６６ 高周波フィルタ部
６８ 電力フィルタ部
７０ 温度分析部
７２，７４ 熱電対ライン
８０ 制御手段
８２ 記憶媒体
８３ 表示部
Ｗ 半導体ウエハ（被処理体）
【技術分野】
【０００１】
本発明は、半導体ウエハ等の被処理体に熱処理を施すための熱処理装置及び熱処理方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
一般に、ＩＣ等の半導体集積回路を形成するためには、シリコン基板等よりなる半導体ウエハに対して、成膜処理、エッチング処理、酸化拡散処理、アニール処理等の各種の処理を繰り返し行っている。この場合、成膜処理に代表される熱処理を半導体に対して施すには、ウエハに対する温度管理が重要な要素の１つとなっている。すなわち、ウエハ表面に形成される薄膜の成膜速度や、この膜厚の面間及び面内均一性を高く維持するためには高い精度でウエハの温度を管理することが求められる。
【０００３】
例えば熱処理装置として一度に複数枚のウエハに対して処理を施すことができる縦型の熱処理装置を例にとって説明すると、縦型の処理容器内へ多段に支持された半導体ウエハをロード（搬入）し、この処理容器の外周に設けた加熱手段によってウエハを加熱して昇温し、温度を安定化して成膜ガスを流し、成膜を施すようになっている。この場合、熱処理容器内や処理容器の外側に熱電対が設けてあり、この熱電対から得られた温度に基づいて上記加熱手段の電力を制御することにより、ウエハを所定の温度に維持するようになっている（例えば特許文献１、２）。
【０００４】
また、処理容器自体が十分に長くて例えば５０〜１５０枚程度のウエハを収容できることから、処理容器内の温度制御を行うに際しては、きめ細かな精度の高い温度制御を行うために処理容器内を上下方向に複数の加熱ゾーンに分割し、この加熱ゾーン毎に個別に温度制御を行うようにしている。この場合、成膜処理時における半導体ウエハ自体の適切な温度は、実験用のダミーウエハ自体に熱電対を設け、この熱電対によるダミーウエハの実際の温度と上記処理容器の内外に設けた熱電対との相関関係を予め実験的に調べておき、製品ウエハに対する熱処理時には上記相関関係を参照しつつ温度制御を行うようになっている。
【０００５】
また熱処理中の半導体ウエハの温度分布を測定するために、ウエハ表面に表面弾性波素子を備えた複数の温度センサを分散させて配置するようにし、別途配置したアンテナから高周波信号を温度センサに送信して、この高周波信号に応答して温度センサから送り返されてくる温度に依存した高周波信号を受信して温度分布を求めるようにした技術も提案されている（特許文献３）。
【０００６】
【特許文献１】特開平１０−２５５７７号公報
【特許文献２】特開２０００−７７３４６号公報
【特許文献３】特開２００７−１７１０４７号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
ところで、上記特許文献１、２に開示された上述したような熱処理装置における温度制御方法にあっては、温度測定対象物であるウエハと熱電対とは直接的に接触していないので、製品ウエハの実際の温度と熱電対による測定値との相関関係は常時一定ではなく、特に成膜処理が繰り返し行われて処理容器の内壁面等に不要な付着物が付着したり、或いはガス流量やプロセス圧力等を変更したり、更には電圧変動等が生じたりすると、上述した相関関係からのズレが大きくなり過ぎてしまってウエハ温度を適正に制御できなくなる恐れが生ずる、といった問題があった。
【０００８】
また、ウエハの昇降温度時にもウエハの温度制御を行いたい要求もあるが、このような場合に、上記した熱電対では、実際のウエハ温度と熱電対による測定値との差が一層大きくなり、上記した要求に応えることが困難になる、といった問題があった。
上記した問題点を解決するためにウエハ自体に熱電対を設けることも考えられるが、有線であることからウエハの回転、移載に追従できず、また熱電対に起因する金属汚染等の問題もあるため、採用することはできない。
【０００９】
また、枚葉式の処理装置に関して、特開２００４−１４０１６７号公報等に開示されているように、水晶振動子を用いて温度に応じた電磁波を受信してウエハ温度を求めることも考えられるが、水晶の耐熱性はせいぜい３００℃程度であり、その温度以上の熱処理装置では用いることができない。
【００１０】
また、特許文献３に開示されたような技術にあっては、アンテナ自体を別途設けなければならないばかりか、このアンテナをチャンバ内へ設ける必要があり、半導体ウエハに対して金属汚染等が生ずる問題も発生する。
【００１１】
本発明は、以上のような問題点に着目し、これを有効に解決すべく創案されたものである。本発明の目的は、例えばランガサイト基板素子やランタンタンタル酸ガリウムアルミニウム等よりなる弾性波素子を用いると共にアンテナとして装置構成部材を兼用することによってこの弾性波素子から発信した電波に基づいて温度を求めるようにし、これにより、アンテナを別途設ける必要がなく、しかも金属汚染等を生ずることなくワイヤレスで且つリアルタイムで被処理体の温度を精度良く正確に検出でき、精度の高い温度制御を行うことが可能な被処理体の熱処理装置及び熱処理方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
本発明者等は、半導体ウエハの温度測定について鋭意研究した結果、ランガサイトやランタンタンタル酸ガリウムアルミニウム等を用いた弾性波素子は、電気的刺激により発生した弾性波の音波に基づいて発信が生じて電波が発生し、これを受信することにより、ウエハ温度をワイヤレスで直接的に測定することができる、という知見及び抵抗加熱ヒータ等の導電部材をアンテナとして兼用することができる、という知見を得ることにより本発明に至ったものである。
【００１３】
請求項１に係る発明は、複数の被処理体に対して熱処理を施すための熱処理部を有する熱処理装置において、前記複数の被処理体と弾性波素子を有する温測用被処理体とを収容することができる排気可能になされた処理容器と、前記被処理体を加熱する加熱手段と、前記複数の被処理体と前記温測用被処理体とを保持して前記処理容器内へロード及びアンロードされる保持手段と、前記処理容器内へガスを導入するガス導入手段と、前記弾性波素子に向けて測定用電波を送信するために高周波ラインを介して送信器に接続された送信用アンテナと、前記弾性波素子より発せられる温度に応じた周波数の電波を受けるために高周波ラインを介して受信器に接続された受信用アンテナと、前記受信用アンテナで受けた電波に基づいて前記温測用被処理体の温度を求める温度分析部と、前記加熱手段を制御する温度制御部と、を備え、前記送信用アンテナと受信用アンテナとを前記熱処理部に設けられた導電性部材にそれぞれ兼用させるように構成したことを特徴とする被処理体の熱処理装置である。
【００１４】
このように、熱処理装置の熱処理部の構成部材である導電性部材、例えば加熱手段や保持手段やガス導入手段を、送信用アンテナや受信用アンテナとして兼用するようにし、更に、例えばランガサイト基板素子やランタンタンタル酸ガリウムアルミニウム等よりなる弾性波素子を用いることによってこの弾性波素子から発信した電波を受信してこれに基づいて温度を求めるようにし、これにより、アンテナを別途設ける必要がなく、しかも金属汚染等を生ずることなくワイヤレスで且つリアルタイムで被処理体の温度を精度良く正確に検出できるので、精度の高い温度制御を行うことができる。
【００１５】
また被処理体を昇降温する場合にも、この温度を直接的に測定することができるので、例えば昇温速度や降温速度を正確に制御でき、もって昇降温制御を適正に行うことができる。更には、処理容器の内壁面に膜が付着しても、正確な被処理体の温度を求めることができる。
【００１６】
請求項２の発明は、請求項１記載の発明において、前記高周波ラインには、高周波成分は通すが低周波成分及び直流成分をカットする高周波フィルタ部が介設されていることを特徴とする。
請求項３の発明は、請求項１又は２記載の発明において、前記加熱手段は、加熱電源と、該加熱電源に給電ラインを介して接続された抵抗加熱ヒータとを有していることを特徴とする。
【００１７】
請求項４の発明は、請求項３記載の発明において、前記処理容器内を温度制御用の複数の加熱ゾーンに分割するために前記抵抗加熱ヒータはそれぞれ個別に供給電力の制御が可能になされた複数のゾーン加熱ヒータに区分されていることを特徴とする。
請求項５の発明は、請求項４記載の発明において、前記抵抗加熱ヒータは、前記隣り合うゾーン加熱ヒータ間において電気的に導通状態になされていると共に、各加熱ゾーンのゾーン加熱ヒータ毎に給電ラインが設けられていることを特徴とする。
【００１８】
請求項６の発明は、請求項４記載の発明において、前記ゾーン加熱ヒータは、前記隣り合う加熱ゾーン間において電気的に絶縁状態になされていると共に、各加熱ゾーンのゾーン加熱ヒータ毎に給電ラインが設けられていることを特徴とする。
請求項７の発明は、請求項３乃至６のいずれか一項に記載の発明において、前記導電性部材とは、前記抵抗加熱ヒータであることを特徴とする。
【００１９】
請求項８の発明は、請求項３乃至７のいずれか一項に記載の発明において、前記給電ラインには、加熱電力は通すが、高周波成分はカットする電力フィルタ部が介設されていることを特徴とする。
請求項９の発明は、請求項７又は８記載の発明において、前記温度制御部は、前記加熱手段に供給する加熱電力と前記送信器から送出する測定用電波の電力とを時分割的に送出するように制御することを特徴とする。
【００２０】
請求項１０の発明は、請求項１乃至６のいずれか一項に記載の発明において、前記保持手段は導電性材料よりなり、前記導電性部材とは前記保持手段であることを特徴とする。
請求項１１の発明は、請求項１乃至６のいずれか一項に記載の発明において、前記ガス導入手段は導電性材料よりなり、前記導電性部材とは前記ガス導入手段であることを特徴とする。
請求項１２の発明は、請求項１０又は１１記載の発明において、前記導電性材料は半導体よりなることを特徴とする。
【００２１】
請求項１３の発明は、請求項１２記載の発明において、前記半導体は、ポリシリコン、単結晶シリコン、ＳｉＣ、ＳｉＧｅ、ＧａＮ、ＺｎＯ、ＡｌＮ、ＧａＡｓよりなる群より選択される１の材料よりなることを特徴とする。
【００２２】
請求項１４に係る発明は、複数の被処理体に対して熱処理を施すための熱処理装置において、前記複数の被処理体と弾性波素子を有する温測用被処理体とを収容することができる排気可能になされた処理容器と、前記被処理体を加熱する加熱手段と、前記複数の被処理体と前記温測用被処理体とを保持して前記処理容器内へロード及びアンロードされる保持手段と、前記処理容器内へガスを導入するガス導入手段と、前記弾性波素子に向けて測定用電波を送信するために高周波ラインを介して送信器に接続された送信用アンテナと、前記弾性波素子より発せられる温度に応じた周波数の電波を受けるために高周波ラインを介して受信器に接続された受信用アンテナと、前記受信用アンテナで受けた電波に基づいて前記温測用被処理体の温度を求める温度分析部と、前記処理容器内及び／又は前記加熱手段に設けられた温度測定手段と、前記加熱手段を制御する温度制御部と、を備え、前記送信用アンテナと前記受信用アンテナとを、前記温度測定手段に設けられた導電性部材にそれぞれ兼用させるように構成したことを特徴とする被処理体の熱処理装置である。
【００２３】
このように、熱処理装置の熱処理部の構成部材である温度測定手段に設けた導電性部材を、送信用アンテナや受信用アンテナとして兼用するようにし、更に、例えばランガサイト基板素子やランタンタンタル酸ガリウムアルミニウム等よりなる弾性波素子を用いることによってこの弾性波素子から発信した電波を受信してこれに基づいて温度を求めるようにし、これにより、アンテナを別途設ける必要がなく、しかも金属汚染等を生ずることなくワイヤレスで且つリアルタイムで被処理体の温度を精度良く正確に検出できるので、精度の高い温度制御を行うことができる。
【００２４】
また被処理体を昇降温する場合にも、この温度を直接的に測定することができるので、例えば昇温速度や降温速度を正確に制御でき、もって昇降温制御を適正に行うことができる。更には、処理容器の内壁面に膜が付着しても、正確な被処理体の温度を求めることができる。
【００２５】
請求項１５の発明は、請求項１４記載の発明において、前記高周波ラインには、高周波成分は通すが低周波成分及び直流成分をカットする高周波フィルタ部が介設されていることを特徴とする。
請求項１６の発明は、請求項１４又は１５記載の発明において、前記加熱手段は、加熱電源と、該加熱電源に給電ラインを介して接続された抵抗加熱ヒータとを有していることを特徴とする。
【００２６】
請求項１７の発明は、請求項１６記載の発明において、前記処理容器内を温度制御用の複数の加熱ゾーンに分割するために前記抵抗加熱ヒータはそれぞれ個別に供給電力の制御が可能になされた複数のゾーン加熱ヒータに区分されていることを特徴とする。
請求項１８の発明は、請求項１７記載の発明において、前記抵抗加熱ヒータは、前記隣り合うゾーン加熱ヒータ間において電気的に導通状態になされていると共に、各加熱ゾーンのゾーン加熱ヒータ毎に給電ラインが設けられていることを特徴とする。
【００２７】
請求項１９の発明は、請求項１７記載の発明において、前記ゾーン加熱ヒータは、前記隣り合う加熱ゾーン間において電気的に絶縁状態になされていると共に、各加熱ゾーンのゾーン加熱ヒータ毎に給電ラインが設けられていることを特徴とする。
請求項２０の発明は、請求項１６乃至１９のいずれか一項に記載の発明において、前記給電ラインには、加熱電力は通すが、高周波成分はカットする電力フィルタ部が介設されていることを特徴とする。
請求項２１の発明は、請求項１４乃至２０のいずれか一項に記載の発明において、前記温度測定手段は、熱電対を有しており、該熱電対が前記送信用アンテナ及び／又は前記受信用アンテナとして兼用されることを特徴とする。
【００２８】
請求項２２の発明は、請求項２１記載の発明において、前記熱電対に接続されている熱電対ラインには、直流成分は通すが高周波電力はカットする直流フィルタ部が介設されていることを特徴とする。
【００２９】
請求項２３の発明は、請求項１４乃至１９のいずれか一項に記載の発明において、前記温度測定手段は、前記熱電対を収容して保護する導電性材料で作成された保護管を有しており、該保護管が前記送信用アンテナ及び／又は前記受信用アンテナとして兼用されることを特徴とする。
請求項２４の発明は、請求項２３に記載の発明において、前記導電性材料は、半導体よりなることを特徴とする。
請求項２５の発明は、請求項２４に記載の発明において、前記半導体は、ポリシリコン、単結晶シリコン、ＳｉＣ、ＳｉＧｅ、ＧａＮ、ＺｎＯ、ＡｌＮ、ＧａＡｓよりなる群より選択される１の材料よりなることを特徴とする。
【００３０】
請求項２６の発明は、請求項１乃至２５のいずれか一項に記載の発明において、前記温測用被処理体には、複数の弾性波素子が設けられると共に、前記複数の弾性波素子の周波数帯域は互いに異なるように設定されていることを特徴とする。
請求項２７の発明は、請求項２６に記載の発明において、前記弾性波素子は、少なくとも前記温測用被処理体の中心部と周辺部とに設けられることを特徴とする。
【００３１】
請求項２８の発明は、請求項４乃至１３及び１７乃至２６のいずれか一項に記載の発明において、前記温測用被処理体は前記加熱ゾーン毎に対応して保持されることを特徴とする。
請求項２９の発明は、請求項２８に記載の発明において、前記温測用被処理体の弾性波素子の周波数帯域は前記加熱ゾーン毎に互いに異なるように設定されていることを特徴とする。
【００３２】
請求項３０の発明は、請求項１乃至２９のいずれか一項に記載の発明において、前記送信用アンテナと受信用アンテナは、送受信用アンテナとして一体化されていることを特徴とする。
【００３３】
請求項３１の発明は、請求項１乃至３０のいずれか一項に記載の発明において、前記処理容器には、前記被処理体の熱処理を補助するために高周波電力によってプラズマを発生させるプラズマ発生手段が設けられており、前記測定用電波の周波数帯域は、前記高周波電力の周波数とは異なるように設定されていることを特徴とする。
請求項３２の発明は、請求項１乃至３１のいずれか一項に記載の発明において、前記処理容器には、前記被処理体の熱処理を補助するために高周波電力によってプラズマを発生させるプラズマ発生手段が設けられており、前記測定用電波の送信時及び受信時には一時的にプラズマの発生を停止することを特徴とする。
請求項３３の発明は、請求項１乃至３２のいずれか一項に記載の発明において、前記弾性波素子は、表面弾性波素子もしくはバルク弾性波素子もしくは境界弾性波素子のいずれかから選択されることを特徴とする。
【００３４】
請求項３４の発明は、請求項１乃至３３のいずれか一項に記載の発明において、前記弾性波素子は、ランタンタンタル酸ガリウムアルミニウム（ＬＴＧＡ）、水晶（ＳｉＯ２ ）、酸化亜鉛（ＺｎＯ）、ロッシェル塩（酒石酸カリウム−ナトリウム：ＫＮａＣ４ Ｈ４ Ｏ６ ）、チタン酸ジルコン酸鉛（ＰＺＴ：Ｐｂ（Ｚｒ，Ｔｉ）Ｏ３ 、ニオブ酸リチウム（ＬｉＮｂＯ３ ）、タンタル酸リチウム（ＬｉＴａＯ３ ）、リチウムテトラボレート（Ｌｉ２ Ｂ４ Ｏ７ ）、ランガサイト（Ｌａ３ Ｇａ５ ＳｉＯ１４）、窒化アルミニウム、電気石（トルマリン）、ポリフッ化ビニリデン（ＰＶＤＦ）からなる群より選択される１の材料の基板素子であることを特徴とする。
【００３５】
請求項３５の発明は、請求項１乃至３４のいずれか一項に記載の発明において、前記温度制御部は、前記温度分析部からの出力もしくは前記温度測定手段からの出力もしくは予め記憶された熱モデルからの出力のいずれか１つもしくは複数を組み合わせて前記加熱手段を制御することを特徴とする。
請求項３６の発明は、請求項１乃至３５のいずれか一項に記載の発明において、前記温度分析部からの出力を記憶手段に記憶することを特徴とする。
請求項３７の発明は、請求項１乃至３６のいずれか一項に記載の発明において、前記温度分析部からの出力を表示する表示部を有することを特徴とする。
請求項３８に係る発明は、弾性波素子を有する温測用被処理体を含む複数の被処理体を保持する保持手段を、処理容器内へ導入して前記被処理体を加熱手段で加熱することにより熱処理を施すようにした被処理体の熱処理方法において、前記処理容器に設けた送信用アンテナから測定用電波を送信する送信工程と、前記測定用電波を受けた前記温測用被処理体の弾性波素子が発する電波を前記処理容器に設けた受信用アンテナで受ける受信工程と、前記受信用アンテナで受けた電波に基づいて前記温測用被処理体の温度を求める温度分析工程と、前記加熱手段を制御する温度制御工程と、を有することを特徴とする被処理体の熱処理方法である。
【００３６】
請求項３９の発明は、請求項３８記載の発明において、前記処理容器内は温度制御用に複数の加熱ゾーンに分割されており、前記温測用被処理体は前記加熱ゾーン毎に対応して保持されると共に、前記温測用被処理体の弾性波素子の周波数帯域は前記加熱ゾーン毎に互いに異なるように設定されていることを特徴とする。
請求項４０の発明は、請求項３８又は３９記載の発明において、前記処理容器内及び／又は前記加熱手段には温度測定用の熱電対がそれぞれ設けられており、前記温度制御工程では、前記温測用被処理体の温度測定値に加えて前記熱電対からの測定値も参照して前記加熱手段の制御を行うことを特徴とする。
【００３７】
請求項４１の発明は、請求項３８乃至４０のいずれか一項に記載の発明において、前記熱処理は高周波電力によって発生されたプラズマにより処理されるプラズマ処理工程を含み、前記測定用電波は前記高周波電力の周波数とは異なるように設定されていることを特徴とする。
請求項４２に係る発明は、請求項１乃至３７のいずれか一項に記載の熱処理装置を用いて被処理体に熱処理を施すに際して、請求項３８乃至４１のいずれか一項に記載の熱処理方法を実行するように前記熱処理装置を制御するコンピュータ読み取り可能なプログラムを記憶する記憶媒体である。
【発明の効果】
【００３８】
本発明に係る被処理体の熱処理装置及び熱処理方法によれば、次のように優れた作用効果を発揮することができる。
請求項１乃至１３及び２６乃至４２に係る発明によれば、熱処理装置の構成部材である加熱手段や保持手段やガス導入手段を、送信用アンテナや受信用アンテナとして兼用するようにし、更に、例えばランガサイト基板素子やランタンタンタル酸ガリウムアルミニウム等よりなる弾性波素子を用いることによってこの弾性波素子から発信した電波を受信してこれに基づいて温度を求めるようにし、これにより、アンテナを別途設ける必要がなく、しかも金属汚染等を生ずることなくワイヤレスで且つリアルタイムで被処理体の温度を精度良く正確に検出できるので、精度の高い温度制御を行うことができる。
【００３９】
また被処理体を昇降温する場合にも、この温度を直接的に測定することができるので、例えば昇温速度や降温速度を正確に制御でき、もって昇降温制御を適正に行うことができる。更には、処理容器の内壁面に膜が付着しても、正確な被処理体の温度を求めることができる。
【００４０】
請求項１４乃至２５に係る発明によれば、熱処理装置の構成部材である温度測定手段を、送信用アンテナや受信用アンテナとして兼用するようにし、更に、例えばランガサイト基板素子やランタンタンタル酸ガリウムアルミニウム等よりなる弾性波素子を用いることによってこの弾性波素子から発信した電波を受信してこれに基づいて温度を求めるようにし、これにより、アンテナを別途設ける必要がなく、しかも金属汚染等を生ずることなくワイヤレスで且つリアルタイムで被処理体の温度を精度良く正確に検出できるので、精度の高い温度制御を行うことができる。
【００４１】
また被処理体を昇降温する場合にも、この温度を直接的に測定することができるので、例えば昇温速度や降温速度を正確に制御でき、もって昇降温制御を適正に行うことができる。更には、処理容器の内壁面に膜が付着しても、正確な被処理体の温度を求めることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００４２】
以下に、本発明に係る被処理体の熱処理装置及び熱処理方法の一実施形態を添付図面に基づいて詳述する。
＜第１実施形態＞
図１は本発明に係る熱処理装置の第１実施形態を示す断面構成図、図２は弾性波素子を設けた温測用被処理体を示す図、図３は熱処理装置の温度制御系を示す系統図、図４は本発明の熱処理方法の一例を示すフローチャート、図５は弾性波素子の動作原理を説明するための動作原理図である。ここでは送信用アンテナと受信用アンテナとを一体化して兼用した送受信アンテナを用いた場合を例にとって説明する。
【００４３】
また、ここでは縦型の熱処理装置を例にとって説明する。図示するようにこの熱処理装置２は、筒体状の石英製の内筒４とその外側に同心円状に配置した有天井の筒体状の石英製の外筒６とよりなる２重管構造の処理容器８を有している。この処理容器８の外周は、抵抗加熱ヒータ１０を有する加熱手段１２により覆われており、処理容器８内に収容される被処理体を加熱するようになっている。この処理容器８（内部を含む）と上記加熱手段１２とにより熱処理部９を形成している。
【００４４】
この加熱手段１２は円筒体状になされており、処理容器８の側面の略全域を囲むようになっている。更に、この処理容器８の外周には天井部を含めてその側面側の全体を覆うようにして断熱材１４が設けられている。そして、この断熱材１４の内側面に上記加熱手段１２が取り付けられている。ここで上記抵抗加熱ヒータ１０が導電性部材よりなり、送信用アンテナと受信用アンテナとに兼用されることになるが、この点は後述する。
【００４５】
上記処理容器８の加熱領域は高さ方向において温度制御用に複数、ここでは５つの加熱ゾーン１６ａ、１６ｂ、１６ｃ、１６ｄ、１６ｅに区画されており、この各加熱ゾーン１６ａ〜１６ｅに対応させて、上記加熱手段１２の抵抗加熱ヒータ１０は５つのゾーン加熱ヒータ１０ａ、１０ｂ、１０ｃ、１０ｄ、１０ｅに区分されて、それぞれ個別に制御可能になされている。この加熱ゾーン数は特に限定されない。ここでは上記ゾーン加熱ヒータ１０ａ〜１０ｅは、隣り合う加熱ゾーン１６ａ〜１６ｅ間において電気的に接続されて導通状態になっている。
【００４６】
そして、上記各ゾーン加熱ヒータ１０ａ〜１０ｅ毎に給電ライン１９が延びており、この各給電ライン１９には加熱電源２１ａ、２１ｂ、２１ｃ、２１ｄ、２１ｅが接続されて、上記加熱手段１２が構成されている。この加熱電源２１ａ〜２１ｅには、サイリスタ等よりなるスイッチング素子が含まれており、位相制御やゼロクロス制御等を行うことにより、出力電力を個別に制御できるようになっている。また、この各ゾーン加熱ヒータ１０ａ〜１０ｅには、この温度を測定するために第１の温度測定手段１７としてヒータ用熱電対１７ａ〜１７ｅがそれぞれ設けられている。
【００４７】
上記処理容器８の下端は、例えばステンレススチール製の筒体状のマニホールド１８によって支持されており、上記内筒４の下端部は、上記マニホールド１８の内壁に取り付けた支持リング２０上に支持されている。尚、このマニホールド１８を石英等により形成し、これを上記処理容器８側と一体成型するようにしてもよい。また、このマニホールド１８の下方からは複数枚の被処理体としての半導体ウエハＷを載置した保持手段としての石英製のウエハボート２２が昇降可能に挿脱自在（ロード及びアンロード）になされている。例えば半導体ウエハＷとしては直径が３００ｍｍのサイズが用いられるが、この寸法は特には限定されない。
【００４８】
このウエハボート２２は、石英製の保温筒２４を介して回転テーブル２６上に載置されており、この回転テーブル２６は、マニホールド１８の下端開口部を開閉する蓋部２８を貫通する回転軸３０の上端で支持される。そして、この回転軸３０の貫通部には、例えば磁性流体シール３２が介設され、この回転軸３０を気密にシールしつつ回転可能に支持している。また、蓋部２８の周辺部とマニホールド１８の下端部には、例えばＯリング等よりなるシール部材３４が介設されており、容器内のシール性を保持している。
【００４９】
上記した回転軸３０は、例えばボートエレベータ等の昇降機構３６に支持されたアーム３８の先端に取り付けられており、ウエハボート２２及び蓋部２８等を一体的に昇降できるようになされている。
【００５０】
上記マニホールド１８の側部には、ガス導入手段４０が設けられる。具体的には、このガス導入手段４０は、上記マニホールド１８を貫通させたガスノズル４２を有しており、必要なガスを流量制御しつつ供給できるようになっている。このガスノズル４２は、例えば石英よりなり、処理容器８の長手方向、すなわち高さ方向に沿って延びており、ウエハボート２２の高さ全体をカバーするようになっている。
【００５１】
そして、このガスノズル４２には、例えば等ピッチで多数のガス孔４２ａが形成されており、各ガス孔４２ａより上記ガスを噴出するようになっている。ここではガスノズル４２は代表として１本しか記載していないが、実際には、使用ガス種に応じて複数本設けられる。また、このマニホールド１８の側壁には、内筒４と外筒６との間から処理容器８内の雰囲気を排出する排気口４４が設けられており、この排気口４４には、図示しない例えば真空ポンプや圧力調整弁等を介設した真空排気系（図示せず）が接続されている。
【００５２】
また、内筒４とウエハボート２２との間には、上記各ゾーン加熱ヒータ１０ａ〜１０ｅに対応させて第２の温度測定手段４６として５つの内部熱電対４６ａ〜４６ｅが設けられており、各内部熱電対４６ａ〜４６ｅは、１つの例えば石英製の保護管４８内に収容された状態になっている。そして、この保護管４８の下端は、屈曲されて上記マニホールド１８を気密に貫通して支持されている。上記各熱電対１７ａ〜１７ｄ、４６ａ〜４６ｅの検出値は、例えばコンピュータ等よりなる温度制御部５０へ入力されており、後述するようにプロセス時にはこの検出値に基づいて加熱手段１２の各ゾーン加熱ヒータ１０ａ〜１０ｅへの供給電力を個別的に制御する際に補助的に用いるようになっている。
【００５３】
そして、前述したように上記加熱手段１２を形成する抵抗加熱ヒータ１０が、本発明の特徴とする送受信用アンテナ５２として兼用されている。抵抗加熱ヒータ１０は、一般的にはＣｒ−Ｆｅ−Ａｌ等の合金、モリブデンシリサイド、カーボンワイヤ等の導電性部材よりなり、従って、この抵抗加熱ヒータ１０に高周波電流を流すことにより電波を放射することができるので、上述のように送受信用アンテナ５２として用いることができる。
【００５４】
ここで、本発明においては、上記ウエハボート２２には製品ウエハとなる半導体ウエハＷの外にダミーウエハや本発明の特徴となる弾性波素子を有する温測用被処理体として温側用ウエハが保持されている。ここで弾性波素子としては、表面弾性波素子とバルク弾性波素子のどちらの弾性波素子も用いることができる。具体的には、ここでは各ゾーン加熱ヒータ１０ａ〜１０ｅに対応させて５つの温測用ウエハ５８ａ、５８ｂ、５８ｃ、５８ｄ、５８ｅが保持されている。上記各温測用ウエハ５８ａ〜５８ｅは、上記各ゾーン加熱ヒータ１０ａ〜１０ｅを制御できる最適な位置に保持されており、上記抵抗加熱ヒータ１０と兼用される送受信用アンテナ５２からの電波が届くように設定されている。
【００５５】
そして、上記各温測用ウエハ５８ａ〜５８ｅ上には、それぞれ弾性波素子６０ａ、６０ｂ、６０ｃ、６０ｄ、６０ｅ（図３参照）が設けられており、上記送受信用アンテナ５２から各弾性波素子６０ａ〜６０ｅに対して電波を発すると共に、各弾性波素子６０ａ〜６０ｅから送り返されてきた電波を受信できるようになっている。この場合、図３（Ａ）は温測用ウエハの側面図を示し、図３（Ｂ）はその斜視を示しているが、図３（Ｃ）に示すように、弾性波素子６０ａ〜６０ｅを、温測用ウエハ５８ａ〜５８ｅ内に埋め込むようにしてもよい。
【００５６】
この埋め込みの方法は特に問わず、２枚の非常に薄いウエハ部材間に上記弾性波素子６０ａ〜６０ｅを挟み込むようにして埋め込んでもよいし、温測用ウエハの表面から埋め込み穴を形成し、この中に弾性波素子を収容して埋め込むようにしてもよい。尚、上記弾性波素子６０ａ〜６０ｅとして、例えば表面弾性波素子としてはランガサイト（Ｌａ３ Ｇａ５ ＳｉＯ１４）を用いたランガサイト基板素子が用いられ、バルク弾性波素子としてはランタンタンタル酸ガリウムアルミニウム（以下「ＬＴＧＡ」とも称す）が用いられる。この場合、上記弾性波素子６０ａ〜６０ｅの周波数帯域は、互いの混信を防ぐ上から各加熱ゾーン毎に異なるように設定する。
【００５７】
ここで抵抗加熱ヒータ１０を送受信用アンテナ５２として兼用している温度制御系について図３も参照して説明する。図３にも示しているように、各加熱ゾーン１６ａ〜１６ｅ（図１参照）に対応するゾーン加熱ヒータ１０ａ〜１０ｅは、前述したように直列に接続されており、各接続点及び上下端からはそれぞれ給電ライン１９が引き出されている。そして、隣り合う給電ライン１９間にそれぞれ加熱電源２１ａ〜２１ｅが接続されており、対応する各加熱ゾーン１６ａ〜１６ｅ（図１参照）のゾーン加熱ヒータ１０ａ〜１０ｅにそれぞれ個別に制御可能に加熱電力を供給するようになっている。
【００５８】
そして、このようになされた抵抗加熱ヒータ１０の給電ライン１９の一箇所に、図３中では最下端の加熱ゾーンの給電ラインに高周波ライン６２を介して、送信器と受信器とを結合してなる送受信器６４を接続している。これにより、上述したように、抵抗加熱ヒータ１０全体が送受信用アンテナ５２として構成されることになる。
【００５９】
すなわち、上記送受信器６４から送出される高周波により上記送受信用アンテナ５２からは各温測用ウエハ５８ａ〜５８ｅに向けて測定用電波が送信され、各温測用ウエハ５８ａ〜５８ｅに設けた弾性波素子６０ａ〜６０ｅから送り返される電波を上記送受信用アンテナ５２で受信するようになっている。ここでは、送信器と受信器とが一体化されて送受信器６４となっているが、上記送受信用アンテナ５２を送信用アンテナと受信用アンテナに分離してもよく、この場合には、この送受信器６４も送信器と受信器とに分離されることになる。
【００６０】
ここで上記各弾性波素子６０ａ〜６０ｅは互いに異なる周波数に反応するように調整されており、従って、送受信器６４の測定用電波は上記異なる周波数の領域を全てカバーするように一定の時間内で一定の周波数帯域に亘って順次掃引して送信するようになっている。
【００６１】
そして、上記高周波ライン６２の途中には、高周波成分は通すが低周波成分及び直流成分をカットする高周波フィルタ部６６が介設されており、加熱電源２１ａからの加熱電力が送受信器６４内へ侵入することを防止するようになっている。上記高周波電力は、例えば５０或いは６０Ｈｚの商用周波数よりなり、上記高周波フィルタ部６６は例えばコンデンサにより形成される。また、上記各給電ライン１９の途中には、加熱電力は通すが高周波成分をカットする電力フィルタ部６８がそれぞれ設けられており、各加熱電源２１ａ〜２１ｅ側へ高周波電力が侵入することを防止するようになっている。この電力フィルタ部６８は、例えばコイルにより形成される。
【００６２】
そして、上記送受信器６４は温度分析部７０に接続されており、上記送受信用アンテナ５２で受けた電波に基づいて各温側用ウエハ５８ａ〜５８ｅの温度を、すなわち加熱ゾーン毎の温度をそれぞれ求めるようになっている。そして、この温度分析部７０で求めた各加熱ゾーンの温度に基づいて、上記温度制御部５０は上記各加熱電源２１ａ〜２１ｅへ温度制御信号を出力して各ゾーン加熱ヒータ１０ａ〜１０ｅを個別に独立して制御するようになっている。
【００６３】
また、上記ヒータ用熱電対１７ａ〜１７ｅ及び内部熱電対４６ａ〜４６ｅはそれぞれ熱電対ライン７２及び熱電対ライン７４を介して上記温度制御部５０に接続されており、上記各熱電対１７ａ〜１７ｅ、４６ａ〜４６ｅの各温度測定値も参照して、上記温度制御部を補助するようになっている。尚、これらの内部熱電対４６ａ〜４６ｅ及び／又はヒータ用熱電対１７ａ〜１７ｅを省略するようにしてもよい。
【００６４】
ここで図１に戻って、以上のように形成された熱処理装置２の全体の動作は、例えばコンピュータ等よりなる制御手段８０により制御されるようになっている。この制御手段８０には、ディスプレイ等の表示部８３が接続されており、必要な情報、例えば上記温度分析部７０で求めた温度を表示するようになっている。上記制御手段８０は上記温度制御部５０を支配下におくと共に、この動作を行うコンピュータのプログラムはフレキシブルディスクやＣＤ（ＣｏｍｐａｃｔＤｉｓｃ）やハードディスクやフラッシュメモリ等の記憶媒体８２に記憶されている。具体的には、この制御手段８０からの指令により、各ガスの供給の開始、停止や流量制御、プロセス温度やプロセス圧力の制御等が行われる。また、この記憶媒体８２には、上記温度分析部７０からの出力（温度）を記憶できるようになっている。
【００６５】
次に、以上のように構成された熱処理装置を用いて行う熱処理方法について図４も参照して説明する。図４は本発明の熱処理方法の一例を示すフローチャートである。
まず、実際の成膜等の熱処理プロセスを行うに先立って、上記各加熱ゾーンに対応する弾性波素子６０ａ〜６０ｅが発生する周波数の電波より検出される温度と、各ゾーン加熱ヒータ１０ａ〜１０ｅへ供給する電力との相関関係を予め求めて装置の温度制御部５０に記憶しておく。また、上記各熱電対１７ａ〜１７ｅ、４６ａ〜４６ｅも用いる場合には、これらの温度検出値と上記弾性波素子６０ａ〜６０ｅの電波から得られる温度との相関関係も予め求めておく。
【００６６】
次に、半導体ウエハＷに対して実際の成膜処理等の熱処理を行なう時には、まず、ウエハがアンロード状態で熱処理装置２が下方のローディングエリア内で待機状態の時には、処理容器８はプロセス温度、或いはそれよりも低い温度に維持されており、常温の多数枚のウエハＷをウエハボート２２に載置した状態で処理容器８内にその下方より上昇させてロードし、蓋部２８でマニホールド１８の下端開口部を閉じることにより容器内を密閉する。上記ウエハボート２２には、製品ウエハＷの外に、上記各加熱ゾーン１６ａ〜１６ｅに対応させた位置に温測用ウエハ５８ａ〜５８ｅが支持されている。
【００６７】
そして、処理容器８内を所定のプロセス圧に維持すると共に、各熱電対１７ａ〜１７ｅ、４６ａ〜４６ｅからそれぞれ温度が検出され、また各弾性波素子６０ａ〜６０ｅからの電波によりウエハ温度が検出されて、図３に示す温度制御系の動作により各ゾーン加熱ヒータ１０ａ〜１０ｅへの投入電力が増大してウエハ温度が上昇し、所定のプロセス温度に安定的に維持される。その後、所定の成膜用の処理ガスをガス導入手段４０のガスノズル４２から処理容器８内に導入する。
【００６８】
処理ガスは、上述のようにガスノズル４２の各ガス孔４２ａから内筒４内に導入された後にこの中を回転されているウエハＷと接触しつつ成膜反応して、天井部から内筒４と外筒６との間の間隙を流下して、排気口４４から容器外へ排出される。プロセス中における温度制御は、各弾性波素子６０ａ〜６０ｅより発せられる電波により各加熱ゾーン毎のウエハ温度が求められ、予め定められた目標温度になるように、例えばＰＩＤ制御でもって各ゾーン加熱ヒータ１０ａ〜１０ｅへの供給電力を制御することによって行なわれる。
【００６９】
ここで図５も参照して上記弾性波素子６０ａ〜６０ｅの動作原理について説明する。図５（Ａ）は弾性波素子の内の表面弾性波素子の動作原理を示し、図５（Ｂ）は弾性波素子の内のバルク弾性波素子の動作原理を示す。図５（Ａ）に示すように、この表面弾性波素子６０Ａは、例えば特開２０００−１１４９２０号公報や特開２００３−２９８３８３号公報や特開２００４−１４０１６７号公報等に開示されているようなランガサイト基板素子よりなり、このランガサイト基板素子は四角形状の圧電機能を有するランガサイト基板８４を有している。このランガサイト基板８４の大きさは例えば１０ｍｍ×１５ｍｍ×０．５ｍｍ程度の大きさである。このランガサイト基板８４の表面には一対の櫛歯状の電極８６ａ、８６ｂが形成されると共に、各電極８６ａ、８６ｂには、アンテナ８８ａ、８８ｂが設けられている。
【００７０】
そして、送受信器９０より、ランガサイト基板８６の固有振動数に相当する所定の高周波電波を送信信号として飛ばして、上記櫛歯状の電極８６ａ、８６ｂに高周波電圧が印加されると、ランガサイト基板８４のピエゾ効果によって表面弾性波が励振され、この時、ランガサイト基板８４の温度に応じて寸法が変化するので、上記表面弾性波がランガサイト基板素子上を伝わり、温度に応じた時間経過後に、これが今度は逆にアンテナ８８ａ、８８ｂから電波となって出力されることになる。
【００７１】
従って、上記出力された電波を送受信器９０より受信してこの受信信号と先の送信信号との時間差Δｔを分析することにより、上記ランガサイト基板８４の温度を検出することができる。すなわち、ワイヤレスの温度検出素子として用いることができる。このような原理を、上記各弾性波素子６０ａ〜６０ｅに適用している。
【００７２】
また図５（Ｂ）に示すように、ＬＴＧＡに代表されるバルク弾性波素子６０Ｂの場合にも、コイル９２に接続された一対の電極９４ａ、９４ｂにバルク弾性波素子６０Ｂを挟み込んで形成する。
【００７３】
この場合にも、送受信器９０よりバルク弾性波素子６０Ｂの固有振動数に相当する所定の高周波電波の周辺周波数をスイープさせて送信信号として飛ばして、バルク弾性波素子６０Ｂ側から出力される温度に応じた共振周波数の出力信号を受信する。そして、この受信信号の周波数を分析することによりバルク弾性波素子６０Ｂの温度を検出することができる。このような原理を、上記各弾性波素子６０ａ〜６０ｅに適用している。
【００７４】
ここで上記各電極８６ａ、８６ｂのピッチや単結晶からの切り出し角度や切り出し厚さ等を変えることにより、素子の周波数帯域を変化させることができる。ここでは前述したように、上記各弾性波素子６０ａ〜６０ｅは互いに異なる周波数帯域にそれぞれ設定されており、素子６０ａはｆ１、例えば１０ＭＨｚを中心とする周波数帯域に、素子６０ｂはｆ２、例えば２０ＭＨｚを中心とする周波数帯域に、素子６０ｃはｆ３、例えば３０ＭＨｚを中心とする周波数帯域に、素子６０ｄはｆ４、例えば４０ＭＨｚを中心とする周波数帯域に、素子６０ｅはｆ５、例えば５０ＭＨｚを中心とする周波数帯域に、それぞれ設定されており、互いに混信が生じないようにしている。また、上記バルク弾性素子の他に、境界弾性波素子も本発明に適用することができる。
【００７５】
さて、実際の温度制御においては、まず、送受信器６４から抵抗加熱ヒータ１０よりなる送受信用アンテナ５２に対して送信電力を供給して、送受信用アンテナ５２からランガサイト基板（表面弾性波素子の場合）、或いはＬＴＧＡ基板（バルク弾性波素子の場合）の固有振動数に相当する測定用電波を送信する（Ｓ１）。この場合、測定用電波の周波数を上記ｆ１〜ｆ５の範囲内を十分にカバーするような一定の周波数帯域に亘って一定の時間で掃引する。すると、上記測定用電波を受信した各温測用ウエハ５８ａ〜５８ｅの弾性波素子６０ａ〜６０ｅでは、その時の温測用ウエハ５８ａ〜５８ｅの温度に応じた共振が発生してこの共振信号を放射することになる（Ｓ２）。この時の電波の発生原理は、先に図５を参照して説明した通りである。
【００７６】
そして、この時発生した電波は、送受信用アンテナ５２で受信されて送受信器６４側へ伝搬されることになる（Ｓ３）。そして、この受信された電波は温度分析部６６にて分析されて、各温測用ウエハ５８ａ〜５８ｅの温度、すなわち各加熱ゾーン１６ａ〜１６ｅのウエハＷの温度が直接的に求められることになる（Ｓ４）。
【００７７】
そして、温度制御部５０は、上記求められた温度に基づいて各加熱電源２１ａ〜２１ｅを介して各ゾーン加熱ヒータ１０ａ〜１０ｅを個別に独立して制御して目標温度となるようにする（Ｓ５）。これにより、ウエハ温度（温測用ウエハ温度）を直接的に測定して検出することができ、従って、精度の高い温度制御を行うことができる。そして、上記した一連の制御動作は、予め定められたプロセス時間が経過するまで（Ｓ６のＹＥＳ）、繰り返し行われることになる（Ｓ６のＮＯ）。尚、この場合、上記温度制御部５０は、上記温度分析部７０からの出力、もしくは温度測定手段１７、４６からの出力、もしくは予め記憶された熱モデル（例えば記憶媒体８２に記憶）からの出力のいずれか１つ、もしくは複数を組み合わせて上記加熱手段１２を制御するようにしてもよい。
【００７８】
このように、熱処理装置２の構成部材の１つである加熱手段１２の抵抗加熱ヒータ１０を送受信用アンテナ５２として兼用させるようにし、例えばランガサイト基板素子やＬＴＧＡ基板素子等よりなる弾性波素子６０ａ〜６０ｅを用いることによってこの弾性波素子６０ａ〜６０ｅから発信した電波を受信してこれに基づいて温度を求めるようにし、これにより、送受信用アンテナを別途設ける必要がなく、しかも金属汚染等を生ずることなくワイヤレスで且つリアルタイムで被処理体（半導体ウエハ）Ｗ、すなわち温測用ウエハ５８ａ〜５８ｅの温度を精度良く正確に検出できるので、精度の高い温度制御を行うことができる。
【００７９】
また被処理体Ｗを昇降温する場合にも、この温度を直接的に測定することができるので、例えば昇温速度や降温速度を正確に制御でき、もって昇降温制御を適正に行うことができる。更には、処理容器８の内壁面に膜が付着しても、正確な被処理体Ｗの温度を求めることができる。
【００８０】
また、抵抗加熱ヒータ１０を送受信用アンテナ５２として兼用しているので、各加熱電源２１ａ〜２１ｅに高周波電流が侵入する恐れが生ずるが、この送受信用アンテナ５２に接続された各給電ライン１９の途中には電力フィルタ部６８が介設されているので、ここで高周波電流をカットすることができ、この結果、各加熱電源２１ａ〜２１ｅに高周波電流が流入することを阻止することができる。
【００８１】
また逆に、給電ライン１９に高周波ライン６２を接続した結果、加熱電源２１ａの加熱電力が送受信器６４側へ流入する恐れがあるが、この場合には上記高周波ライン６２の途中には高周波フィルタ部６６が介設されているので、ここで商用周波数の加熱電力や直流成分をカットすることができ、この結果、送受信器６４へ加熱電力が侵入することを阻止することができる。
【００８２】
尚、実際の温度制御では、より精度の高い制御を行うために、上記温度分析部７０で求めた温度に加え、ヒータ用熱電対１７ａ〜１７ｅ及び／又は内部熱電対４６ａ〜４６ｅでの各測定値もそれぞれ参照して温度制御を行うのが好ましい。
【００８３】
また、熱電対１７ａ〜１７ｅ及び／又は内部熱電対４６ａ〜４６ｅを設けておけば、ウエハがアンロードされて処理容器８内が空になったアイドリング時でも処理容器８の温度を適正な温度に予備加熱することができる。
【００８４】
＜第２実施形態＞
次に本発明の熱処理装置の第２実施形態について説明する。図６は本発明の熱処理装置の第２実施形態における温度制御系を示す系統図である。尚、図１乃至図５に記載された構成部分と同一構成部分については同一参照符号を付してその説明を省略する。
【００８５】
先の第１実施形態の場合には加熱手段１２の抵抗加熱ヒータ１０に関しては、加熱ゾーンの各ゾーン加熱ヒータ１０ａ〜１０ｅは隣同士が電気的に接続されて導通状態になされていたが、加熱手段１２の種類によっては、図６に示すように各ゾーン加熱ヒータ１０ａ〜１０ｅがそれぞれ完全に分割されて隣同士が電気的に絶縁状態になされている場合もある。このような加熱手段では、各ゾーン加熱ヒータ１０ａ〜１０ｅの両端が、それぞれ個別に２本の給電ライン１９により対応する加熱電源２１ａ〜２１ｅに接続されている。
【００８６】
このような熱処理装置に対して、本発明を適用する場合には、送受信器６４から延びる高周波ライン６２を複数に分岐させて、これらを上記各ゾーン加熱ヒータ１０ａ〜１０ｅに接続される給電ライン１９に対して並列に接続する。これにより各ゾーン加熱ヒータ１０ａ〜１０ｅを送受信用アンテナ５２と兼用させる。そして、分岐された各高周波ライン６２の途中に、それぞれ高周波フィルタ部６６を介設することにより、測定用電波の高周波電力は通すがヒータ用の電力はカットしてこれが送受信器６４側に侵入することを防止している。
【００８７】
また、全ての給電ライン１９の途中には、それぞれ電力フィルタ部６８を介設することにより、ヒータ用の電力は通すが測定用電波の高周波電力が各電源２１ａ〜２１ｅ側に侵入することを防止している。
【００８８】
この場合にも、抵抗加熱ヒータ１０を送受信用アンテナ５２と兼用させるようにしたので、送受信器６４からの測定用電波の高周波電力が各高周波ライン６２を介してゾーン加熱ヒータ１０ａ〜１０ｅに供給されて、これらより測定用電波が放射されることになる。従って、この第２実施形態の場合にも、第１実施形態と同様な作用効果を発揮することができる。すなわち、送受信用アンテナを別途設ける必要がなく、しかも金属汚染等を生ずることなくワイヤレスで且つリアルタイムで被処理体（半導体ウエハ）Ｗ、すなわち温測用ウエハ５８ａ〜５８ｅの温度を精度良く正確に検出できるので、精度の高い温度制御を行うことができる。
【００８９】
＜第３実施形態乃至第６実施形態＞
次に本発明の熱処理装置の第３〜第６実施形態について説明する。先の第１及び第２実施形態では、熱処理装置の構成部材の１つである加熱手段１２の抵抗加熱ヒータ１０を送受信用アンテナ５２と兼用させるようにしたが、これに限定されず、他の構成部材、例えば保持手段であるウエハボート２２、ガス導入手段４０のガスノズル４２、熱電対を用いた温度測定手段１７、４６を送受信用アンテナとして兼用させるようにしてもよい。
【００９０】
図７は本発明の熱処理装置の第３実施形態においてウエハボートを送受信用アンテナとして兼用した時の状態を示す図、図８は本発明の熱処理装置の第４実施形態においてガス導入手段のガスノズルを送受信用アンテナとして兼用した時の状態を示す図、図９は本発明の熱処理装置の第５実施形態において熱電対の保護管を送受信用アンテナとして兼用した時の状態を示す図、図１０は本発明の熱処理装置の第６実施形態において熱電対を送受信用アンテナとして兼用した時の状態を示す図である。尚、図１乃至図５に記載された構成部分と同一構成部分については、同一参照符号を付してその説明を省略する。
【００９１】
まず、図７に示すように、第３実施形態の場合には、保持手段であるウエハボート２２を送受信用アンテナ５２と兼用させている。通常、上記ウエハボート２２は絶縁材である石英により形成されるが、ここでは半導体ウエハＷに対して汚染を生ずることがない導電性材料により形成されている。この導電性材料としては、半導体、例えばポリシリコン、単結晶シリコン、ＳｉＣ、ＳｉＧｅ、ＧａＮ、ＺｎＯ、ＡｌＮ、ＧａＡｓよりなる群より選択される１の材料を用いることができる。
【００９２】
この場合には、保温筒２４及び回転テーブル２６も例えばＳｉＣのような導電性材料により形成する。そして、例えば導電性材料であるステンレススチールよりなる回転軸３０に、送受信器６４から延びる高周波ライン６２の先端に設けたスリップリング１００を介して電気的に接続する。これにより、測定用電波の高周波電力をウエハボート２２に供給できるので、上記ウエハボート２２の全体を送受信用アンテナ５２と兼用することができる。
【００９３】
この場合にも、第１実施形態と同様な作用効果を発揮することができ、従って、送受信用アンテナを別途設ける必要がなく、しかも金属汚染等を生ずることなくワイヤレスで且つリアルタイムで被処理体（半導体ウエハ）Ｗ、すなわち温測用ウエハ５８ａ〜５８ｅの温度を精度良く正確に検出できるので、精度の高い温度制御を行うことができる。
【００９４】
また図８に示すように、第４実施形態の場合には、ガス導入手段４０の一部であるガスノズル４２を送受信用アンテナ５２と兼用させている。通常、上記ガスノズル４２は絶縁材である石英により形成されるが、ここでは半導体ウエハＷに対して汚染を生ずることがない導電性材料により形成されている。この導電性材料としては、半導体、例えばポリシリコン、単結晶シリコン、ＳｉＣ、ＳｉＧｅ、ＧａＮ、ＺｎＯ、ＡｌＮ、ＧａＡｓよりなる群より選択される１の材料を用いることができる。ここでは送受信器６４から延びる高周波ライン６２を導電性材料よりなるガスノズル４２の基端部に電気的に接続する。
【００９５】
これにより、測定用電波の高周波電力を導電性材料よりなるガスノズル４２に供給できるので、上記ガスノズル４２の全体を送受信用アンテナ４２と兼用することができる。この場合にも、第１実施形態と同様な作用効果を発揮することができ、従って、送受信用アンテナを別途設ける必要がなく、しかも金属汚染等を生ずることなくワイヤレスで且つリアルタイムで被処理体（半導体ウエハ）Ｗ、すなわち温測用ウエハ５８ａ〜５８ｅの温度を精度良く正確に検出できるので、精度の高い温度制御を行うことができる。
【００９６】
また図９に示すように、第５実施形態の場合には、第２の温度測定手段４６の一部である保護管４８を送受信用アンテナ５２と兼用させている。通常、熱電対４６ａ〜４６ｅを収容する上記保護管４８は絶縁材である石英により形成されるが、ここでは半導体ウエハＷに対して汚染を生ずることがない導電性材料により形成されている。この導電性材料としては、半導体、例えばポリシリコン、単結晶シリコン、ＳｉＣ、ＳｉＧｅ、ＧａＮ、ＺｎＯ、ＡｌＮ、ＧａＡｓよりなる群より選択される１の材料を用いることができる。ここでは送受信器６４から延びる高周波ライン６２を導電性材料よりなる保護管４８の基端部に電気的に接続する。
【００９７】
これにより、測定用電波の高周波電力を導電性材料よりなる保護管４８に供給できるので、上記保護管４８の全体を送受信用アンテナ４２と兼用することができる。この場合にも、第１実施形態と同様な作用効果を発揮することができ、従って、送受信用アンテナを別途設ける必要がなく、しかも金属汚染等を生ずることなくワイヤレスで且つリアルタイムで被処理体（半導体ウエハ）Ｗ、すなわち温測用ウエハ５８ａ〜５８ｅの温度を精度良く正確に検出できるので、精度の高い温度制御を行うことができる。
【００９８】
また図１０に示すように、第６実施形態の場合には、第２の温度測定手段４６の一部である熱電対４６ａ〜４６ｅを送受信用アンテナ５２と兼用させている。通常、上記熱電対４６ａ〜４６ｅは導電性材料により形成されているので、これをそのまま送受信用アンテナ５２と兼用させる。ここでは送受信器６４から延びる高周波ライン６２を熱電対ライン７４へ接続している。そして、高周波ライン６２に、高周波電力は通すが熱電対の直流成分をカットする高周波フィルタ部６６を介設し、更に熱電対ライン７４に直流成分は通すが高周波電力をカットする電力フィルタ部６８を介設する。
【００９９】
これにより、測定用電波の高周波電力を導電性材料よりなる熱電対４６ａ〜４６ｅに供給できるので、上記熱電対４６ａ〜４６ｅの全体を送受信用アンテナ４２と兼用することができる。この場合にも、第１実施形態と同様な作用効果を発揮することができ、従って、送受信用アンテナを別途設ける必要がなく、しかも金属汚染等を生ずることなくワイヤレスで且つリアルタイムで被処理体（半導体ウエハ）Ｗ、すなわち温測用ウエハ５８ａ〜５８ｅの温度を精度良く正確に検出できるので、精度の高い温度制御を行うことができる。この場合、上記熱電対４６ａ〜４６ｅに替えて第１の温度測定手段１７の各熱電対１７ａ〜１７ｅを送受信用アンテナ４２と兼用するようにしてもよい。
【０１００】
尚、熱処理装置として、ウエハに対する熱処理を補助するために高周波電力によってプラズマを発生させるプラズマ発生手段を処理容器８に設けるようにした熱処理装置（例えば特開２００６−２７００１６号公報）にも本発明を適用することができる。この場合には、ノイズの発生を防止するために上記測定用電波の各周波数帯域を、上記高周波電力の周波数、例えば１３．５６ＭＨｚや４００ｋＨｚとは異なるように設定する。
【０１０１】
また、上記プラズマ発生手段を設けた熱処理装置ではプラズマに起因するノイズが発生したり、或いは加熱電源２１ａ〜２１ｅの電力制御に伴ってノイズが発生したりする場合がある。このようなノイズが温度測定に悪影響を及ぼすことを防止するために、加熱手段１２に供給する電力及び／又はプラズマ形成の電力と送受信器（送信器）６４から出力する測定用電波の電力とを時分割的に送出するように制御するのがよい。図１１はこのような加熱手段への供給電力（プラズマ形成の電力も含む）と測定用波長の電力のタイミングチャートの一例を示す図である。
【０１０２】
図１１に示すように、加熱手段１２（図１参照）へ電力（プラズマ形成の電力も含む）を供給する期間Ｔ１と、測定用電波の電力を供給する期間Ｔ２とを交互に繰り返し行うようにして時分割制御を行う。このような時分割制御は、制御手段８０（図１参照）が温度制御部５０と送受信器６４とをコントロールすることにより行うことができる。
【０１０３】
上記期間Ｔ１、Ｔ２の長さは、使用電力の大きさ等に応じて適宜選択する。このような時分割制御を行うことにより、温度測定時にノイズが混入することを確実に防止することができるので、ウエハ温度を更に精度良く検出することができる。
【０１０４】
また上記各実施形態では、熱処理装置の各構成部材を１つずつ送受信用アンテナ５２として兼用した場合を例にとって説明したが、これに限定されず、先に説明した各構成部材の内の任意の２つの構成部材を組み合わせて用いてもよい。例えば抵抗加熱ヒータ１０を送信用アンテナと兼用し、ガスノズル４２を受信用アンテナと兼用させるようにしてもよい。
【０１０５】
更に、以上の各実施形態では、温測用ウエハ５８ａ〜５８ｅにそれぞれ１つの弾性波素子を設けた場合について説明したが、これに限定されず、１枚の温測用ウエハに複数の弾性波素子を設けるようにしてもよい。図１２はこのような温測用ウエハの変形実施形態を示す図である。図１２（Ａ）は第１の変形実施形態を示す断面図、図１２（Ｂ）は第２の変形実施形態を示す平面図である。図１２（Ａ）に示す第１の変形実施形態の場合は、ここでは温測用ウエハ５８ｘを上下２つに分割し、その中心部と周辺部とに２つの弾性波素子６０ｘ、６０ｙを埋め込み、分割したウエハを接合している。
【０１０６】
これにより、上記２つの弾性波素子６０ｘ、６０ｙは温測用ウエハ５８ｘ内に埋め込まれた状態となり、この弾性波素子６０ｘ、６０ｙに起因するコンタミネーションが発生することを防止することができる。
【０１０７】
このように、２つの弾性波素子６０ｘ、６０ｙを１枚の温測用ウエハ５８ｘ内に埋め込んだ場合には、混信を防ぐために両弾性波素子６０ｘ、６０ｙの周波数帯域が互いに異なるように設定する。また図１２（Ｂ）に示す第２の変形実施形態の場合は、温測用ウエハ５８ｘの表面の中心と周辺部とに複数、具体的には５つの弾性波素子６０ｆ、６０ｇ、６０ｈ、６０ｉ、６０ｊを設けた場合を示している。尚、これらの弾性波素子６０ｆ、６０ｇ、６０ｈ、６０ｉ、６０ｊを温測用ウエハ５８ｘ内に埋め込んでもよい。この場合には、ウエハの面内温度の分布を測定することができる。この場合には、混信を防止するために各弾性波素子６０ｆ、６０ｇ、６０ｈ、６０ｉ、６０ｊの周波数帯域を互いに異なるように設定するのが好ましい。
【０１０８】
一般的に、成膜プロセスによっては、このプロセス時、或いは昇降温時に、ウエハ面内で温度勾配を形成した方が好ましい状況もあり、そのような場合には、上述のように温測用ウエハ５８ｘの中央部と周辺部とに弾性波素子６０ｆ〜６０ｊ、６０ｘ、６０ｙを設定しておけば、ウエハ面内において適正な且つ正確な温度勾配を形成するように制御することもできる。尚、上述したような温測用ウエハ５８ａ〜５８ｅ、５８ｘは、装置内に別途の予備の温測用ウエハを予め用意しておき、劣化した時等に必要に応じて、或いは定期的に自動的に交換できるようにしておけばよい。
【０１０９】
また本実施形態では、内筒４と外筒６とよりなる２重管式の処理容器８を例にとって説明したが、これに限定されず、単管式の処理容器にも本発明を適用することができる。また処理容器８に関しても、縦型の処理容器に限定されず、横型の処理容器に対しても本発明を適用することができる。
【０１１０】
更に、ここでは熱処理として、成膜処理を例にとって説明したが、これに限定されず、酸化拡散処理、アニール処理、エッチング処理、改質処理、プラズマを用いたプラズマ処理等に対しても本発明を適用することができる。また、プラズマを用いた場合には前述したように、ノイズの発生を防止するためにプラズマ発生用の高周波電力の周波数と測定用電波の周波数帯域とは異ならせるのが好ましい。
【０１１１】
また、上記弾性波素子としては、ランタンタンタル酸ガリウムアルミニウム（ＬＴＧＡ）、水晶（ＳｉＯ２ ）、酸化亜鉛（ＺｎＯ）、ロッシェル塩（酒石酸カリウム−ナトリウム：ＫＮａＣ４ Ｈ４ Ｏ６ ）、チタン酸ジルコン酸鉛（ＰＺＴ：Ｐｂ（Ｚｒ，Ｔｉ）Ｏ３ 、ニオブ酸リチウム（ＬｉＮｂＯ３ ）、タンタル酸リチウム（ＬｉＴａＯ３ ）、リチウムテトラボレート（Ｌｉ２ Ｂ４ Ｏ７ ）、ランガサイト（Ｌａ３ Ｇａ５ ＳｉＯ１４）、窒化アルミニウム、電気石（トルマリン）、ポリフッ化ビニリデン（ＰＶＤＦ）からなる群より選択される１の材料の基板素子を用いることができる。また、上記材料の内、複数の材料を組み合わせてなる境界弾性波素子も本発明に適用することができる。
【０１１２】
また、ここでは被処理体として半導体ウエハを例にとって説明したが、これに限定されず、ガラス基板、ＬＣＤ基板、セラミック基板、太陽電池基板等にも本発明を適用することができる。
【図面の簡単な説明】
【０１１３】
【図１】本発明に係る熱処理装置の第１実施形態を示す断面構成図である。
【図２】弾性波素子を設けた温測用被処理体を示す図である。
【図３】熱処理装置の温度制御系を示す系統図である。
【図４】本発明の熱処理方法の一例を示すフローチャートである。
【図５】弾性波素子の動作原理を説明するための動作原理図である。
【図６】本発明の熱処理装置の第２実施形態における温度制御系を示す系統図である。
【図７】本発明の熱処理装置の第３実施形態においてウエハボートを送受信用アンテナとして兼用した時の状態を示す図である。
【図８】本発明の熱処理装置の第４実施形態においてガス導入手段のガスノズルを送受信用アンテナとして兼用した時の状態を示す図である。
【図９】本発明の熱処理装置の第５実施形態において熱電対の保護管を送受信用アンテナとして兼用した時の状態を示す図である。
【図１０】本発明の熱処理装置の第６実施形態において熱電対を送受信用アンテナとして兼用した時の状態を示す図である。
【図１１】加熱手段への供給電力（プラズマ形成の電力も含む）と測定用波長の電力のタイミングチャートの一例を示す図である。
【図１２】温測用ウエハの変形実施形態を示す図である。
【符号の説明】
【０１１４】
２ 熱処理装置
８ 処理容器
９ 熱処理部
１０ 抵抗加熱ヒータ
１０ａ〜１０ｅ ゾーン加熱ヒータ
１２ 加熱手段
１６ａ〜１６ｅ 加熱ゾーン
１７ 第１の温度測定手段
１７ａ〜１７ｅ ヒータ用熱電対
１９ 給電ライン
２１ａ〜２１ｅ 加熱電源
２２ ウエハボート（保持手段）
４０ ガス導入手段
４２ ガスノズル
４６ 第２の温度測定手段
４６ａ〜４６ｅ 内部熱電対
４８ 保護管
５０ 温度制御部
５２ 送受信用アンテナ
５８ａ〜５８ｅ 温測用ウエハ（温度測定用被処理体）
６０ａ〜６０ｅ 弾性波素子
６０Ａ 表面弾性波素子
６０Ｂ バルク弾性波素子
６２ 高周波ライン
６４ 送受信器
６６ 高周波フィルタ部
６８ 電力フィルタ部
７０ 温度分析部
７２，７４ 熱電対ライン
８０ 制御手段
８２ 記憶媒体
８３ 表示部
Ｗ 半導体ウエハ（被処理体）
【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数の被処理体に対して熱処理を施すための熱処理部を有する熱処理装置において、
前記複数の被処理体と弾性波素子を有する温測用被処理体とを収容することができる排気可能になされた処理容器と、
前記被処理体を加熱する加熱手段と、
前記複数の被処理体と前記温測用被処理体とを保持して前記処理容器内へロード及びアンロードされる保持手段と、
前記処理容器内へガスを導入するガス導入手段と、
前記弾性波素子に向けて測定用電波を送信するために高周波ラインを介して送信器に接続された送信用アンテナと、
前記弾性波素子より発せられる温度に応じた周波数の電波を受けるために高周波ラインを介して受信器に接続された受信用アンテナと、
前記受信用アンテナで受けた電波に基づいて前記温測用被処理体の温度を求める温度分析部と、
前記加熱手段を制御する温度制御部と、
を備え、前記送信用アンテナと受信用アンテナとを、前記熱処理部に設けられた導電性部材にそれぞれ兼用させるように構成したことを特徴とする被処理体の熱処理装置。
【請求項２】
前記高周波ラインには、高周波成分は通すが低周波成分及び直流成分をカットする高周波フィルタ部が介設されていることを特徴とする請求項１記載の被処理体の熱処理装置。
【請求項３】
前記加熱手段は、加熱電源と、該加熱電源に給電ラインを介して接続された抵抗加熱ヒータとを有していることを特徴とする請求項１又は２記載の被処理体の熱処理装置。
【請求項４】
前記処理容器内を温度制御用の複数の加熱ゾーンに分割するために前記抵抗加熱ヒータはそれぞれ個別に供給電力の制御が可能になされた複数のゾーン加熱ヒータに区分されていることを特徴とする請求項３記載の被処理体の熱処理装置。
【請求項５】
前記抵抗加熱ヒータは、前記隣り合うゾーン加熱ヒータ間において電気的に導通状態になされていると共に、各加熱ゾーンのゾーン加熱ヒータ毎に給電ラインが設けられていることを特徴とする請求項４記載の被処理体の熱処理装置。
【請求項６】
前記ゾーン加熱ヒータは、前記隣り合う加熱ゾーン間において電気的に絶縁状態になされていると共に、各加熱ゾーンのゾーン加熱ヒータ毎に給電ラインが設けられていることを特徴とする請求項４記載の被処理体の熱処理装置。
【請求項７】
前記導電性部材とは、前記抵抗加熱ヒータであることを特徴とする請求項３乃至６のいずれか一項に記載の被処理体の熱処理装置。
【請求項８】
前記給電ラインには、加熱電力は通すが、高周波成分はカットする電力フィルタ部が介設されていることを特徴とする請求項３乃至７のいずれか一項に記載の被処理体の熱処理装置。
【請求項９】
前記温度制御部は、前記抵抗加熱ヒータに供給する加熱電力と前記送信器から送出する測定用電波の電力とを時分割的に送出するように制御することを特徴とする請求項８記載の被処理体の熱処理装置。
【請求項１０】
前記保持手段は導電性材料よりなり、前記導電性部材とは前記保持手段であることを特徴とする請求項１乃至６のいずれか一項に記載の被処理体の熱処理装置。
【請求項１１】
前記ガス導入手段は導電性材料よりなり、前記導電性部材とは前記ガス導入手段であることを特徴とする請求項１乃至６のいずれか一項に記載の被処理体の熱処理装置。
【請求項１２】
前記導電性材料は半導体よりなることを特徴とする請求項１０又は１１記載の被処理体の熱処理装置。
【請求項１３】
前記半導体は、ポリシリコン、単結晶シリコン、ＳｉＣ、ＳｉＧｅ、ＧａＮ、ＺｎＯ、ＡｌＮ、ＧａＡｓよりなる群より選択される１の材料よりなることを特徴とする請求項１２記載の被処理体の熱処理装置。
【請求項１４】
複数の被処理体に対して熱処理を施すための熱処理装置において、
前記複数の被処理体と弾性波素子を有する温測用被処理体とを収容することができる排気可能になされた処理容器と、
前記被処理体を加熱する加熱手段と、
前記複数の被処理体と前記温測用被処理体とを保持して前記処理容器内へロード及びアンロードされる保持手段と、
前記処理容器内へガスを導入するガス導入手段と、
前記弾性波素子に向けて測定用電波を送信するために高周波ラインを介して送信器に接続された送信用アンテナと、
前記弾性波素子より発せられる温度に応じた周波数の電波を受けるために高周波ラインを介して受信器に接続された受信用アンテナと、
前記受信用アンテナで受けた電波に基づいて前記温測用被処理体の温度を求める温度分析部と、
前記処理容器内及び／又は前記加熱手段に設けられた温度測定手段と、
前記加熱手段を制御する温度制御部と、
を備え、前記送信用アンテナと前記受信用アンテナとを、前記温度測定手段に設けられた導電性部材にそれぞれ兼用させるように構成したことを特徴とする被処理体の熱処理装置。
【請求項１５】
前記高周波ラインには、高周波成分は通すが低周波成分及び直流成分をカットする高周波フィルタ部が介設されていることを特徴とする請求項１４記載の被処理体の熱処理装置。
【請求項１６】
前記加熱手段は、加熱電源と、該加熱電源に給電ラインを介して接続された抵抗加熱ヒータとを有していることを特徴とする請求項１４又は１５記載の被処理体の熱処理装置。
【請求項１７】
前記処理容器内を温度制御用の複数の加熱ゾーンに分割するために前記抵抗加熱ヒータはそれぞれ個別に供給電力の制御が可能になされた複数のゾーン加熱ヒータに区分されていることを特徴とする請求項１６記載の被処理体の熱処理装置。
【請求項１８】
前記抵抗加熱ヒータは、前記隣り合うゾーン加熱ヒータ間において電気的に導通状態になされていると共に、各加熱ゾーンのゾーン加熱ヒータ毎に給電ラインが設けられていることを特徴とする請求項１７記載の被処理体の熱処理装置。
【請求項１９】
前記ゾーン加熱ヒータは、前記隣り合う加熱ゾーン間において電気的に絶縁状態になされていると共に、各加熱ゾーンのゾーン加熱ヒータ毎に給電ラインが設けられていることを特徴とする請求項１７記載の被処理体の熱処理装置。
【請求項２０】
前記給電ラインには、加熱電力は通すが、高周波成分はカットする電力フィルタ部が介設されていることを特徴とする請求項１６乃至１９のいずれか一項に記載の被処理体の熱処理装置。
【請求項２１】
前記温度測定手段は、熱電対を有しており、該熱電対が前記送信用アンテナ及び／又は前記受信用アンテナとして兼用されることを特徴とする請求項１４乃至２０のいずれか一項に記載の被処理体の熱処理装置。
【請求項２２】
前記熱電対に接続されている熱電対ラインには、直流成分は通すが高周波電力はカットする直流フィルタ部が介設されていることを特徴とする請求項２１記載の被処理体の熱処理装置。
【請求項２３】
前記温度測定手段は、前記熱電対を収容して保護する導電性材料で作成された保護管を有しており、該保護管が前記送信用アンテナ及び／又は前記受信用アンテナとして兼用されることを特徴とする請求項１４乃至１９のいずれか一項に記載の被処理体の熱処理装置。
【請求項２４】
前記導電性材料は、半導体よりなることを特徴とする請求項２３記載の被処理体の熱処理装置。
【請求項２５】
前記半導体は、ポリシリコン、単結晶シリコン、ＳｉＣ、ＳｉＧｅ、ＧａＮ、ＺｎＯ、ＡｌＮ、ＧａＡｓよりなる群より選択される１の材料よりなることを特徴とする請求項２４記載の被処理体の熱処理装置。
【請求項２６】
前記温測用被処理体には、複数の弾性波素子が設けられると共に、前記複数の弾性波素子の周波数帯域は互いに異なるように設定されていることを特徴とする請求項１乃至２５のいずれか一項に記載の被処理体の熱処理装置。
【請求項２７】
前記弾性波素子は、少なくとも前記温測用被処理体の中心部と周辺部とに設けられることを特徴とする請求項２６記載の被処理体の熱処理装置。
【請求項２８】
前記温測用被処理体は前記加熱ゾーン毎に対応して保持されることを特徴とする請求項４乃至１３及び１７乃至２６のいずれか一項に記載の被処理体の熱処理装置。
【請求項２９】
前記温測用被処理体の弾性波素子の周波数帯域は前記加熱ゾーン毎に互いに異なるように設定されていることを特徴とする請求項２８記載の被処理体の熱処理装置。
【請求項３０】
前記送信用アンテナと受信用アンテナは、送受信用アンテナとして一体化されていることを特徴とする請求項１乃至２９のいずれか一項に記載の被処理体の熱処理装置。
【請求項３１】
前記処理容器には、前記被処理体の熱処理を補助するために高周波電力によってプラズマを発生させるプラズマ発生手段が設けられており、前記測定用電波の周波数帯域は、前記高周波電力の周波数とは異なるように設定されていることを特徴とする請求項１乃至３０のいずれか一項に記載の被処理体の熱処理装置。
【請求項３２】
前記処理容器には、前記被処理体の熱処理を補助するために高周波電力によってプラズマを発生させるプラズマ発生手段が設けられており、前記測定用電波の送信時及び受信時には一時的にプラズマの発生を停止することを特徴とする請求項１乃至３１のいずれか一項に記載の被処理体の熱処理装置。
【請求項３３】
前記弾性波素子は、表面弾性波素子もしくはバルク弾性波素子もしくは境界弾性波素子のいずれかから選択されることを特徴とする請求項１乃至３２のいずれか一項に記載の被処理体の熱処理装置。
【請求項３４】
前記弾性波素子は、ランタンタンタル酸ガリウムアルミニウム（ＬＴＧＡ）、水晶（ＳｉＯ２ ）、酸化亜鉛（ＺｎＯ）、ロッシェル塩（酒石酸カリウム−ナトリウム：ＫＮａＣ４ Ｈ４ Ｏ６ ）、チタン酸ジルコン酸鉛（ＰＺＴ：Ｐｂ（Ｚｒ，Ｔｉ）Ｏ３ 、ニオブ酸リチウム（ＬｉＮｂＯ３ ）、タンタル酸リチウム（ＬｉＴａＯ３ ）、リチウムテトラボレート（Ｌｉ２ Ｂ４ Ｏ７ ）、ランガサイト（Ｌａ３ Ｇａ５ ＳｉＯ１４）、窒化アルミニウム、電気石（トルマリン）、ポリフッ化ビニリデン（ＰＶＤＦ）からなる群より選択される１の材料の基板素子であることを特徴とする請求項１乃至３３のいずれか一項に記載の被処理体の熱処理装置。
【請求項３５】
前記温度制御部は、前記温度分析部からの出力もしくは前記温度測定手段からの出力もしくは予め記憶された熱モデルからの出力のいずれか１つもしくは複数を組み合わせて前記加熱手段を制御することを特徴とする請求項１乃至３４のいずれか一項に記載の被処理体の熱処理装置。
【請求項３６】
前記温度分析部からの出力を記憶手段に記憶することを特徴とする請求項１乃至３５のいずれか一項に記載の被処理体の熱処理装置。
【請求項３７】
前記温度分析部からの出力を表示する表示部を有することを特徴とする請求項１乃至３６のいずれか一項に記載の被処理体の熱処理装置。
【請求項３８】
弾性波素子を有する温測用被処理体を含む複数の被処理体を保持する保持手段を、処理容器内へ導入して前記被処理体を加熱手段で加熱することにより熱処理を施すようにした被処理体の熱処理方法において、
前記処理容器に設けた送信用アンテナから測定用電波を送信する送信工程と、
前記測定用電波を受けた前記温測用被処理体の弾性波素子が発する電波を前記処理容器に設けた受信用アンテナで受ける受信工程と、
前記受信用アンテナで受けた電波に基づいて前記温測用被処理体の温度を求める温度分析工程と、
前記求めた温度に基づいて前記加熱手段を制御する温度制御工程と、
を有することを特徴とする被処理体の熱処理方法。
【請求項３９】
前記処理容器内は温度制御用に複数の加熱ゾーンに分割されており、前記温測用被処理体は前記加熱ゾーン毎に対応して保持されると共に、前記温測用被処理体の弾性波素子の周波数帯域は前記加熱ゾーン毎に互いに異なるように設定されていることを特徴とする請求項３８記載の被処理体の熱処理方法。
【請求項４０】
前記処理容器内及び／又は前記加熱手段には温度測定用の熱電対がそれぞれ設けられており、
前記温度制御工程では、前記温測用被処理体の温度測定値に加えて前記熱電対からの測定値も参照して前記加熱手段の制御を行うことを特徴とする請求項３８又は３９記載の被処理体の熱処理方法。
【請求項４１】
前記熱処理は高周波電力によって発生されたプラズマにより処理されるプラズマ処理工程を含み、前記測定用電波は前記高周波電力の周波数とは異なるように設定されていることを特徴とする請求項３８乃至４０のいずれか一項に記載の被処理体の熱処理方法。
【請求項４２】
請求項１乃至３７のいずれか一項に記載の熱処理装置を用いて被処理体に熱処理を施すに際して、
請求項３８乃至４１のいずれか一項に記載の熱処理方法を実行するように前記熱処理装置を制御するコンピュータ読み取り可能なプログラムを記憶する記憶媒体。
【請求項１】
複数の被処理体に対して熱処理を施すための熱処理部を有する熱処理装置において、
前記複数の被処理体と弾性波素子を有する温測用被処理体とを収容することができる排気可能になされた処理容器と、
前記被処理体を加熱する加熱手段と、
前記複数の被処理体と前記温測用被処理体とを保持して前記処理容器内へロード及びアンロードされる保持手段と、
前記処理容器内へガスを導入するガス導入手段と、
前記弾性波素子に向けて測定用電波を送信するために高周波ラインを介して送信器に接続された送信用アンテナと、
前記弾性波素子より発せられる温度に応じた周波数の電波を受けるために高周波ラインを介して受信器に接続された受信用アンテナと、
前記受信用アンテナで受けた電波に基づいて前記温測用被処理体の温度を求める温度分析部と、
前記加熱手段を制御する温度制御部と、
を備え、前記送信用アンテナと受信用アンテナとを、前記熱処理部に設けられた導電性部材にそれぞれ兼用させるように構成したことを特徴とする被処理体の熱処理装置。
【請求項２】
前記高周波ラインには、高周波成分は通すが低周波成分及び直流成分をカットする高周波フィルタ部が介設されていることを特徴とする請求項１記載の被処理体の熱処理装置。
【請求項３】
前記加熱手段は、加熱電源と、該加熱電源に給電ラインを介して接続された抵抗加熱ヒータとを有していることを特徴とする請求項１又は２記載の被処理体の熱処理装置。
【請求項４】
前記処理容器内を温度制御用の複数の加熱ゾーンに分割するために前記抵抗加熱ヒータはそれぞれ個別に供給電力の制御が可能になされた複数のゾーン加熱ヒータに区分されていることを特徴とする請求項３記載の被処理体の熱処理装置。
【請求項５】
前記抵抗加熱ヒータは、前記隣り合うゾーン加熱ヒータ間において電気的に導通状態になされていると共に、各加熱ゾーンのゾーン加熱ヒータ毎に給電ラインが設けられていることを特徴とする請求項４記載の被処理体の熱処理装置。
【請求項６】
前記ゾーン加熱ヒータは、前記隣り合う加熱ゾーン間において電気的に絶縁状態になされていると共に、各加熱ゾーンのゾーン加熱ヒータ毎に給電ラインが設けられていることを特徴とする請求項４記載の被処理体の熱処理装置。
【請求項７】
前記導電性部材とは、前記抵抗加熱ヒータであることを特徴とする請求項３乃至６のいずれか一項に記載の被処理体の熱処理装置。
【請求項８】
前記給電ラインには、加熱電力は通すが、高周波成分はカットする電力フィルタ部が介設されていることを特徴とする請求項３乃至７のいずれか一項に記載の被処理体の熱処理装置。
【請求項９】
前記温度制御部は、前記抵抗加熱ヒータに供給する加熱電力と前記送信器から送出する測定用電波の電力とを時分割的に送出するように制御することを特徴とする請求項８記載の被処理体の熱処理装置。
【請求項１０】
前記保持手段は導電性材料よりなり、前記導電性部材とは前記保持手段であることを特徴とする請求項１乃至６のいずれか一項に記載の被処理体の熱処理装置。
【請求項１１】
前記ガス導入手段は導電性材料よりなり、前記導電性部材とは前記ガス導入手段であることを特徴とする請求項１乃至６のいずれか一項に記載の被処理体の熱処理装置。
【請求項１２】
前記導電性材料は半導体よりなることを特徴とする請求項１０又は１１記載の被処理体の熱処理装置。
【請求項１３】
前記半導体は、ポリシリコン、単結晶シリコン、ＳｉＣ、ＳｉＧｅ、ＧａＮ、ＺｎＯ、ＡｌＮ、ＧａＡｓよりなる群より選択される１の材料よりなることを特徴とする請求項１２記載の被処理体の熱処理装置。
【請求項１４】
複数の被処理体に対して熱処理を施すための熱処理装置において、
前記複数の被処理体と弾性波素子を有する温測用被処理体とを収容することができる排気可能になされた処理容器と、
前記被処理体を加熱する加熱手段と、
前記複数の被処理体と前記温測用被処理体とを保持して前記処理容器内へロード及びアンロードされる保持手段と、
前記処理容器内へガスを導入するガス導入手段と、
前記弾性波素子に向けて測定用電波を送信するために高周波ラインを介して送信器に接続された送信用アンテナと、
前記弾性波素子より発せられる温度に応じた周波数の電波を受けるために高周波ラインを介して受信器に接続された受信用アンテナと、
前記受信用アンテナで受けた電波に基づいて前記温測用被処理体の温度を求める温度分析部と、
前記処理容器内及び／又は前記加熱手段に設けられた温度測定手段と、
前記加熱手段を制御する温度制御部と、
を備え、前記送信用アンテナと前記受信用アンテナとを、前記温度測定手段に設けられた導電性部材にそれぞれ兼用させるように構成したことを特徴とする被処理体の熱処理装置。
【請求項１５】
前記高周波ラインには、高周波成分は通すが低周波成分及び直流成分をカットする高周波フィルタ部が介設されていることを特徴とする請求項１４記載の被処理体の熱処理装置。
【請求項１６】
前記加熱手段は、加熱電源と、該加熱電源に給電ラインを介して接続された抵抗加熱ヒータとを有していることを特徴とする請求項１４又は１５記載の被処理体の熱処理装置。
【請求項１７】
前記処理容器内を温度制御用の複数の加熱ゾーンに分割するために前記抵抗加熱ヒータはそれぞれ個別に供給電力の制御が可能になされた複数のゾーン加熱ヒータに区分されていることを特徴とする請求項１６記載の被処理体の熱処理装置。
【請求項１８】
前記抵抗加熱ヒータは、前記隣り合うゾーン加熱ヒータ間において電気的に導通状態になされていると共に、各加熱ゾーンのゾーン加熱ヒータ毎に給電ラインが設けられていることを特徴とする請求項１７記載の被処理体の熱処理装置。
【請求項１９】
前記ゾーン加熱ヒータは、前記隣り合う加熱ゾーン間において電気的に絶縁状態になされていると共に、各加熱ゾーンのゾーン加熱ヒータ毎に給電ラインが設けられていることを特徴とする請求項１７記載の被処理体の熱処理装置。
【請求項２０】
前記給電ラインには、加熱電力は通すが、高周波成分はカットする電力フィルタ部が介設されていることを特徴とする請求項１６乃至１９のいずれか一項に記載の被処理体の熱処理装置。
【請求項２１】
前記温度測定手段は、熱電対を有しており、該熱電対が前記送信用アンテナ及び／又は前記受信用アンテナとして兼用されることを特徴とする請求項１４乃至２０のいずれか一項に記載の被処理体の熱処理装置。
【請求項２２】
前記熱電対に接続されている熱電対ラインには、直流成分は通すが高周波電力はカットする直流フィルタ部が介設されていることを特徴とする請求項２１記載の被処理体の熱処理装置。
【請求項２３】
前記温度測定手段は、前記熱電対を収容して保護する導電性材料で作成された保護管を有しており、該保護管が前記送信用アンテナ及び／又は前記受信用アンテナとして兼用されることを特徴とする請求項１４乃至１９のいずれか一項に記載の被処理体の熱処理装置。
【請求項２４】
前記導電性材料は、半導体よりなることを特徴とする請求項２３記載の被処理体の熱処理装置。
【請求項２５】
前記半導体は、ポリシリコン、単結晶シリコン、ＳｉＣ、ＳｉＧｅ、ＧａＮ、ＺｎＯ、ＡｌＮ、ＧａＡｓよりなる群より選択される１の材料よりなることを特徴とする請求項２４記載の被処理体の熱処理装置。
【請求項２６】
前記温測用被処理体には、複数の弾性波素子が設けられると共に、前記複数の弾性波素子の周波数帯域は互いに異なるように設定されていることを特徴とする請求項１乃至２５のいずれか一項に記載の被処理体の熱処理装置。
【請求項２７】
前記弾性波素子は、少なくとも前記温測用被処理体の中心部と周辺部とに設けられることを特徴とする請求項２６記載の被処理体の熱処理装置。
【請求項２８】
前記温測用被処理体は前記加熱ゾーン毎に対応して保持されることを特徴とする請求項４乃至１３及び１７乃至２６のいずれか一項に記載の被処理体の熱処理装置。
【請求項２９】
前記温測用被処理体の弾性波素子の周波数帯域は前記加熱ゾーン毎に互いに異なるように設定されていることを特徴とする請求項２８記載の被処理体の熱処理装置。
【請求項３０】
前記送信用アンテナと受信用アンテナは、送受信用アンテナとして一体化されていることを特徴とする請求項１乃至２９のいずれか一項に記載の被処理体の熱処理装置。
【請求項３１】
前記処理容器には、前記被処理体の熱処理を補助するために高周波電力によってプラズマを発生させるプラズマ発生手段が設けられており、前記測定用電波の周波数帯域は、前記高周波電力の周波数とは異なるように設定されていることを特徴とする請求項１乃至３０のいずれか一項に記載の被処理体の熱処理装置。
【請求項３２】
前記処理容器には、前記被処理体の熱処理を補助するために高周波電力によってプラズマを発生させるプラズマ発生手段が設けられており、前記測定用電波の送信時及び受信時には一時的にプラズマの発生を停止することを特徴とする請求項１乃至３１のいずれか一項に記載の被処理体の熱処理装置。
【請求項３３】
前記弾性波素子は、表面弾性波素子もしくはバルク弾性波素子もしくは境界弾性波素子のいずれかから選択されることを特徴とする請求項１乃至３２のいずれか一項に記載の被処理体の熱処理装置。
【請求項３４】
前記弾性波素子は、ランタンタンタル酸ガリウムアルミニウム（ＬＴＧＡ）、水晶（ＳｉＯ２ ）、酸化亜鉛（ＺｎＯ）、ロッシェル塩（酒石酸カリウム−ナトリウム：ＫＮａＣ４ Ｈ４ Ｏ６ ）、チタン酸ジルコン酸鉛（ＰＺＴ：Ｐｂ（Ｚｒ，Ｔｉ）Ｏ３ 、ニオブ酸リチウム（ＬｉＮｂＯ３ ）、タンタル酸リチウム（ＬｉＴａＯ３ ）、リチウムテトラボレート（Ｌｉ２ Ｂ４ Ｏ７ ）、ランガサイト（Ｌａ３ Ｇａ５ ＳｉＯ１４）、窒化アルミニウム、電気石（トルマリン）、ポリフッ化ビニリデン（ＰＶＤＦ）からなる群より選択される１の材料の基板素子であることを特徴とする請求項１乃至３３のいずれか一項に記載の被処理体の熱処理装置。
【請求項３５】
前記温度制御部は、前記温度分析部からの出力もしくは前記温度測定手段からの出力もしくは予め記憶された熱モデルからの出力のいずれか１つもしくは複数を組み合わせて前記加熱手段を制御することを特徴とする請求項１乃至３４のいずれか一項に記載の被処理体の熱処理装置。
【請求項３６】
前記温度分析部からの出力を記憶手段に記憶することを特徴とする請求項１乃至３５のいずれか一項に記載の被処理体の熱処理装置。
【請求項３７】
前記温度分析部からの出力を表示する表示部を有することを特徴とする請求項１乃至３６のいずれか一項に記載の被処理体の熱処理装置。
【請求項３８】
弾性波素子を有する温測用被処理体を含む複数の被処理体を保持する保持手段を、処理容器内へ導入して前記被処理体を加熱手段で加熱することにより熱処理を施すようにした被処理体の熱処理方法において、
前記処理容器に設けた送信用アンテナから測定用電波を送信する送信工程と、
前記測定用電波を受けた前記温測用被処理体の弾性波素子が発する電波を前記処理容器に設けた受信用アンテナで受ける受信工程と、
前記受信用アンテナで受けた電波に基づいて前記温測用被処理体の温度を求める温度分析工程と、
前記求めた温度に基づいて前記加熱手段を制御する温度制御工程と、
を有することを特徴とする被処理体の熱処理方法。
【請求項３９】
前記処理容器内は温度制御用に複数の加熱ゾーンに分割されており、前記温測用被処理体は前記加熱ゾーン毎に対応して保持されると共に、前記温測用被処理体の弾性波素子の周波数帯域は前記加熱ゾーン毎に互いに異なるように設定されていることを特徴とする請求項３８記載の被処理体の熱処理方法。
【請求項４０】
前記処理容器内及び／又は前記加熱手段には温度測定用の熱電対がそれぞれ設けられており、
前記温度制御工程では、前記温測用被処理体の温度測定値に加えて前記熱電対からの測定値も参照して前記加熱手段の制御を行うことを特徴とする請求項３８又は３９記載の被処理体の熱処理方法。
【請求項４１】
前記熱処理は高周波電力によって発生されたプラズマにより処理されるプラズマ処理工程を含み、前記測定用電波は前記高周波電力の周波数とは異なるように設定されていることを特徴とする請求項３８乃至４０のいずれか一項に記載の被処理体の熱処理方法。
【請求項４２】
請求項１乃至３７のいずれか一項に記載の熱処理装置を用いて被処理体に熱処理を施すに際して、
請求項３８乃至４１のいずれか一項に記載の熱処理方法を実行するように前記熱処理装置を制御するコンピュータ読み取り可能なプログラムを記憶する記憶媒体。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【公開番号】特開２００９−３０２２１３（Ｐ２００９−３０２２１３Ａ）
【公開日】平成２１年１２月２４日（２００９．１２．２４）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００８−１５３５５２（Ｐ２００８−１５３５５２）
【出願日】平成２０年６月１１日（２００８．６．１１）
【出願人】（０００２１９９６７）東京エレクトロン株式会社 (5,184)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２１年１２月２４日（２００９．１２．２４）
【国際特許分類】
【出願日】平成２０年６月１１日（２００８．６．１１）
【出願人】（０００２１９９６７）東京エレクトロン株式会社 (5,184)
【Ｆターム（参考）】
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