(57)【要約】【課題】抵抗加熱と電磁波による加熱とを併用することにより、高い昇温速度を得ることが可能な熱処理装置である。【解決手段】被処理体Ｗに熱処理を施す熱処理装置において、排気が可能になされた金属製の処理容器４と、抵抗加熱ヒータ部３６を有して上面に前記被処理体を載置する載置台３２と、前記処理容器内へガスを導入するガス導入手段１４と、前記処理容器内へ電磁波を導入する電磁波導入手段５０と、装置全体を制御する装置制御部５８とを備える。これにより、載置台に設けた抵抗加熱ヒータ部による抵抗加熱による加熱と電磁波導入手段により導入された電磁波による被処理体自体による加熱とを併用する。【選択図】図１
2011077065.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
被処理体に熱処理を施す熱処理装置において、
排気が可能になされた金属製の処理容器と、
抵抗加熱ヒータ部を有して上面に前記被処理体を載置する載置台と、
前記処理容器内へガスを導入するガス導入手段と、
前記処理容器内へ電磁波を導入する電磁波導入手段と、
装置全体を制御する装置制御部と、
を備えたことを特徴とする熱処理装置。
【請求項２】
被処理体に熱処理を施す熱処理装置において、
排気が可能になされて複数枚の前記被処理体を収容できるように筒体状に形成された金属製の処理容器と、
複数枚の前記被処理体を保持すると共に前記処理容器内へ挿脱される保持手段と、
前記処理容器内に前記保持手段の周囲を囲むようにして設けられると共に、抵抗加熱ヒータ部を有する加熱手段と、
前記処理容器内へガスを導入するガス導入手段と、
前記処理容器内へ電磁波を導入する電磁波導入手段と、
装置全体を制御する装置制御部と、
を備えたことを特徴とする熱処理装置。
【請求項３】
前記被処理体の温度を測定する温度センサ部を有することを特徴とする請求項１又は２記載の熱処理装置。
【請求項４】
前記装置制御部は、前記抵抗加熱ヒータ部をオンした後、前記温度センサ部が所定の温度を検出したことに応答して前記電磁波導入手段をオンするように制御することを特徴とする請求項３記載の熱処理装置。
【請求項５】
前記所定の温度は、３００℃以上の温度であることを特徴とする請求項４記載の熱処理装置。
【請求項６】
被処理体に熱処理を施す熱処理装置において、
排気が可能になされた金属製の処理容器と、
磁性粉体を集合させてなる磁性粉体加熱部が内蔵されて上面に前記被処理体を載置する載置台と、
前記処理容器内へガスを導入するガス導入手段と、
前記処理容器内へ電磁波を導入する電磁波導入手段と、
装置全体を制御する装置制御部と、
を備えたことを特徴とする熱処理装置。
【請求項７】
被処理体に熱処理を施す熱処理装置において、
排気が可能になされて複数枚の前記被処理体を収容できるように筒体状に形成された金属製の処理容器と、
複数枚の前記被処理体を保持すると共に前記処理容器内へ挿脱される保持手段と、
前記処理容器内に前記保持手段の周囲を囲むようにして設けられ、磁性粉体を集合させてなる磁性粉体加熱部が内蔵されると共に、前記保持手段の周囲を囲むようにして設けられる加熱手段と、
前記処理容器内へガスを導入するガス導入手段と、
前記処理容器内へ電磁波を導入する電磁波導入手段と、
装置全体を制御する装置制御部と、
を備えたことを特徴とする熱処理装置。
【請求項８】
前記磁性粉体の材料は、Ｆｅ、Ｎｉ、Ｃｏ、ＭｇＯ、Ｆｅ３ Ｓｉ、酸化鉄、酸化クロム、フェライトよりなる群から選択される１以上の材料よりなることを特徴とする請求項６又は７記載の熱処理装置。
【請求項９】
前記磁性粉体の規格化半径は、１．０〜１０の範囲内であることを特徴とする請求項６乃至８のいずれか一項に記載の熱処理装置。
【請求項１０】
前記電磁波の周波数は、０．５ＧＨｚ〜５ＴＨｚの範囲内であることを特徴とする請求項１乃至９のいずれか一項に記載の熱処理装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、シリコン基板等の半導体ウエハに対してマイクロ波や高周波等の電磁波を照射することにより半導体ウエハを加熱して所定の処理を行う熱処理装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
一般に、半導体デバイスを製造するには、半導体ウエハに成膜処理、パターンエッチング処理、酸化拡散処理、改質処理、アニール処理等の各種の熱処理を繰り返し行なって所望のデバイスを製造するようになっている。そして、半導体デバイスが高密度化、多層化及び高集積化するに伴ってその仕様が年々厳しくなっており、これらの各種の熱処理の半導体ウエハ面内における均一性の向上及び膜質の向上が特に望まれている。例えば半導体デバイスであるトランジスタのチャネル層の処理を例にとって説明すると、このチャネル層に不純物原子のイオン注入後に、不純物原子を活性化させる目的でアニール処理が一般的に行われる。
【０００３】
この場合、上記アニール処理を長時間行うと原子構造は安定化するが、不純物原子が膜厚方向へ奥深くまで拡散してチャネル層の下方へ突き抜けてしまう。このため上記アニール処理は、極力短時間で行う必要がある。すなわち、チャネル層などの膜厚を薄くしつつ、且つ原子の突き抜けも生ずることなく原子構造を安定化させるためには、半導体ウエハを高温まで高速で昇温し、且つアニール処理後にあっては拡散が生じないような低い温度まで高速で降温させることが必要となる。このように短時間で半導体ウエハを高温まで高速で昇降温させることが半導体デバイスの微細化の傾向に応じて他の熱処理においても求められている。
【０００４】
このような熱処理を行うために、従来では加熱ランプを用いてランプアニールを行うランプアニール装置（特許文献１）やＬＥＤ素子やレーザ素子を用いた熱処理装置（特許文献２）が提案されている。また、他の従来の熱処理装置としては、可視光や紫外光の波長帯域よりも波長の長いマイクロ波や高周波等の電磁波を用いて半導体ウエハを加熱するようにした加熱装置も提案されている（特許文献３〜５）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】米国特許第５６８９６１４号
【特許文献２】特開２００４−１３４６７４号公報
【特許文献３】特開平５−２１４２０号公報
【特許文献４】特開２００２−２８０３８０号公報
【特許文献５】特開２００７−２５８２８６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
ところで、上述したような従来の熱処理装置は、アニール処理や成膜処理等の熱処理において、反応速度が長い時定数を有するような熱処理には十分に対応できていたが、反応速度が短い時定数を有するような熱処理には十分に対応できていないのが現状である。特に、高速昇温の可能性が期待されている電磁波を用いた熱処理装置にあっては、室温から６００℃程度の中低温までの昇温に時間を要してしまい、全体として期待された高速の昇温速度を十分に実現できていないのが現状である。
【０００７】
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。本発明は、抵抗加熱と電磁波による加熱とを併用することにより、高い昇温速度を得ることが可能な熱処理装置である。
また他の本発明は、電磁波による加熱のみで高い昇温速度を得ることが可能な熱処理装置である。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
請求項１に係る発明は、被処理体に熱処理を施す熱処理装置において、排気が可能になされた金属製の処理容器と、抵抗加熱ヒータ部を有して上面に前記被処理体を載置する載置台と、前記処理容器内へガスを導入するガス導入手段と、前記処理容器内へ電磁波を導入する電磁波導入手段と、装置全体を制御する装置制御部と、を備えたことを特徴とする熱処理装置である。
このように、載置台に設けた抵抗加熱ヒータ部による抵抗加熱による加熱と電磁波導入手段により導入された電磁波による被処理体自体による加熱とを併用するようにしたので、高い昇温速度を得ることが可能となる。
【０００９】
請求項２に係る発明は、被処理体に熱処理を施す熱処理装置において、排気が可能になされて複数枚の前記被処理体を収容できるように筒体状に形成された金属製の処理容器と、複数枚の前記被処理体を保持すると共に前記処理容器内へ挿脱される保持手段と、前記処理容器内に前記保持手段の周囲を囲むようにして設けられると共に、抵抗加熱ヒータ部を有する加熱手段と、前記処理容器内へガスを導入するガス導入手段と、前記処理容器内へ電磁波を導入する電磁波導入手段と、装置全体を制御する装置制御部と、を備えたことを特徴とする熱処理装置である。
このように、加熱手段に設けた抵抗加熱ヒータ部による抵抗加熱と電磁波導入手段により導入された電磁波による被処理体自体の加熱とを併用するようにしたので、高い昇温速度を得ることが可能となる。
【００１０】
請求項６に係る発明は、被処理体に熱処理を施す熱処理装置において、排気が可能になされた金属製の処理容器と、磁性粉体を集合させてなる磁性粉体加熱部が内蔵されて上面に前記被処理体を載置する載置台と、前記処理容器内へガスを導入するガス導入手段と、前記処理容器内へ電磁波を導入する電磁波導入手段と、装置全体を制御する装置制御部と、を備えたことを特徴とする熱処理装置である。
このように、載置台に設けた磁性粉体加熱部の電磁波による加熱と被処理体自体の電磁波による加熱とを併用するようにしたので、高い昇温速度を得ることが可能となる。
【００１１】
請求項７に係る発明は、被処理体に熱処理を施す熱処理装置において、排気が可能になされて複数枚の前記被処理体を収容できるように筒体状に形成された金属製の処理容器と、複数枚の前記被処理体を保持すると共に前記処理容器内へ挿脱される保持手段と、前記処理容器内に前記保持手段の周囲を囲むようにして設けられ、磁性粉体を集合させてなる磁性粉体加熱部が内蔵されると共に、前記保持手段の周囲を囲むようにして設けられる加熱手段と、前記処理容器内へガスを導入するガス導入手段と、前記処理容器内へ電磁波を導入する電磁波導入手段と、装置全体を制御する装置制御部と、を備えたことを特徴とする熱処理装置である。
このように、加熱手段に設けた磁性粉体加熱部の電磁波による加熱と被処理体自体の電磁波による加熱とを併用するようにしたので、高い昇温速度を得ることが可能となる。
【発明の効果】
【００１２】
本発明に係る熱処理装置によれば、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及びこれを引用する請求項の発明によれば、載置台に設けた抵抗加熱ヒータ部による抵抗加熱による加熱と電磁波導入手段により導入された電磁波による被処理体自体による加熱とを併用するようにしたので、高い昇温速度を得ることができる。
請求項２及びこれを引用する請求項の発明によれば、加熱手段に設けた抵抗加熱ヒータ部による抵抗加熱と電磁波導入手段により導入された電磁波による被処理体自体の加熱とを併用するようにしたので、高い昇温速度を得ることができる。
【００１３】
請求項６及びこれを引用する請求項の発明によれば、載置台に設けた磁性粉体加熱部の電磁波による加熱と被処理体自体の電磁波による加熱とを併用するようにしたので、高い昇温速度を得ることができる。
請求項７及びこれを引用する請求項の発明によれば、加熱手段に設けた磁性粉体加熱部の電磁波による加熱と被処理体自体の電磁波による加熱とを併用するようにしたので、高い昇温速度を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】本発明の熱処理装置の第１実施例を示す構成図である。
【図２】抵抗加熱ヒータ部と電磁波導入手段の駆動と半導体ウエハ温度との関係を示すグラフである。
【図３】シリコン基板における電磁波の吸収率の温度依存性の一例を示すグラフである。
【図４】本発明の熱処理装置の第２実施例を示す構成図である。
【図５】第２実施例の加熱手段を示す概略横断面図である。
【図６】本発明の熱処理装置の第３実施例を示す構成図である。
【図７】磁性粉体の規格化半径と吸収エネルギーとの関係を示すグラフである。
【図８】電磁波導入手段の駆動と半導体ウエハ温度との関係を示すグラフである。
【図９】本発明の熱処理装置の第４実施例を示す構成図である。
【図１０】第４実施例の加熱手段を示す概略横断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
以下に、本発明に係る熱処理装置の一実施例を添付図面に基づいて詳述する。
＜第１実施例＞
まず、本発明の熱処理装置の第１実施例について説明する。図１は本発明の熱処理装置の第１実施例を示す構成図である。ここでは熱処理の一例として成膜処理を行う場合について説明する。
【００１６】
図１に示すように、この熱処理装置２は、例えばステンレススチールやアルミニウムやアルミニウム合金等の金属により筒体状に成形された処理容器４を有している。この処理容器４の内面は、導入される電磁波が反射され易くするために鏡内仕上げされている。この処理容器４は被処理体として例えば直径が３００ｍｍである薄い円板状のシリコン基板よりなる半導体ウエハＷを収容できるような大きさに設定されており、この処理容器４自体は接地されている。この処理容器４の天井部は開口されており、この開口部には、Ｏリング等のシール部材６を介して後述するように電磁波を透過する透過板８が気密に設けられている。この透過板８の材料としては、例えば石英や窒化アルミニウム等のセラミック材が用いられる。
【００１７】
また、この処理容器４の側壁には、開口１０が設けられると共に、この開口１０には被処理体として例えば半導体ウエハＷを搬出入する際に開閉されるゲートバルブ１２が設けられる。また処理容器４には、処理時に必要なガスを内部へ導入するガス導入手段１４が設けられている。このガス導入手段１４は、ここでは処理容器４の側壁に設けた複数本、図示例では２本のガスノズル１４Ａ、１４Ｂを有しており、各ガスノズル１４Ａ、１４Ｂには、それぞれガスライン１６Ａ、１６Ｂが接続されている。各ガスライン１６Ａ、１６Ｂの途中には、ガス流量を制御するマスフローコントローラのような流量制御器１８Ａ、１８Ｂ及び開閉弁２０Ａ、２０Ｂがそれぞれ介設されており、処理に必要なガス、例えば成膜ガスやＮ２ 等の不活性ガスをそれぞれ流量制御しつつ供給できるようになっている。尚、ガスノズルの数は２本に限定されず、用いるガス種によって増減することができる。
【００１８】
更には、ガス導入手段１４として、上記ガスノズルに代えて、処理容器４の天井部の直下に、電磁波に対して透明な材料である例えば石英製のシャワーヘッドを設けるようにしてもよい。また処理容器４の底部の周辺部には、排気口２２が形成されており、この排気口２２には、排気通路２４に圧力制御弁２６や真空ポンプ等の排気ポンプ２８等を介設してなる排気系３０が接続されており、処理容器４内の雰囲気を真空を含む減圧雰囲気に排気可能としている。
【００１９】
そして、この処理容器４内には、上記半導体ウエハＷを、その上面に載置するための載置台３２が設けられている。この載置台３２は、容器底部より起立された円筒状の支柱３４により支持されている。この載置台３２内には、抵抗加熱ヒータ部３６が内蔵させて設けられている。上記載置台３２の材料としては、シリコンカーバイトや窒化アルミニウム等のセラミック材を用いることができる。また上記抵抗加熱ヒータ部３６としては、カーボンワイヤヒータやタングステンヒータ等を用いることができる。この抵抗加熱ヒータ部３６としては、全体で１つの加熱ゾーンとなるように形成してもよいし、或いは同心円状に複数に分割して複数の加熱ゾーンとして各ゾーン毎に温度制御ができるようにしてもよい。
【００２０】
この抵抗加熱ヒータ部３６は、支柱３４内に挿通された給電ライン３８に接続されており、電力源４０よりこの給電ライン３８を介してヒータ電力を供給するようになっている。またこの載置台３２は、例えば熱電対よりなる温度センサ部４１を有しており、半導体ウエハＷの温度を検出するようになっている。
【００２１】
そして、上記載置台３２の下方には、半導体ウエハＷの搬出入時に昇降されるリフタピン４２が配置されている。このリフタピン４２は、同心円上に１２０度間隔で３本（図示例では２本のみ記す）設けられており、円弧状に成形された昇降ベース４４上にそれぞれ支持されている。この昇降ベース４４は、容器底部を貫通する昇降ロッド４６に連結されており、図示しないアクチュエータにより上述したようにリフタピン４２を昇降できるようになっている。また上記昇降ロッド４６の貫通部には、処理容器４内の気密性を維持するために伸縮可能になされた金属ベローズ４８が設けられている。
【００２２】
そして、処理容器４の透過板８の上方には、上記半導体ウエハＷに向けて電磁波を照射する電磁波導入手段５０が設けられている。ここで電磁波としては、周波数が０．５ＧＨｚ〜５ＴＨｚの範囲の電磁波を用いることができ、ここでは一例として２８ＧＨｚのマイクロ波領域の電磁波を用いた場合を例にとって説明する。
【００２３】
具体的には、この電磁波導入手段５０は、上記透過板８の上面に設けられた入射アンテナ部５２と、例えば０．５ＧＨｚ〜５ＴＨｚの範囲内の周波数の電磁波を発生することができる電磁波発生源５４を有している。そして、この電磁波発生源５４と上記入射アンテナ部５２とが導波路５６により連結されている。上記電磁波発生源５４としては、例えばジャイロトロン、マグネトロン、クライストロン、進行波管等を用いることができ、具体的には上述のように２８ＧＨｚを用いることができ、この他に７７ＧＨｚ、８２．７ＧＨｚ、１０７ＧＨｚ、１１０ＧＨｚ、１４０ＧＨｚ、１６８ＧＨｚ、１７１ＧＨｚ、２０３ＧＨｚ、３００ＧＨｚ、８７４ＧＨｚ等の周波数の電磁波を用いることができる。
【００２４】
そして、この電磁波発生源５４より出力された電磁波は、例えば矩形導波管やコルゲート導波管等よりなる導波路５６により透過板８上に設けた入射アンテナ部５２に導かれる。そして、この入射アンテナ部５２には、図示しない複数の鏡面反射レンズや反射ミラーが設けられており、上記導かれた電磁波を処理容器４内の処理空間Ｓに向けて反射して導入できるようになっている。
【００２５】
この場合にも、上記反射された電磁波は透過板８を透過して処理空間Ｓに導入されて半導体ウエハＷの表面に直接的に照射されることになり、これにより、半導体ウエハＷを加熱することができるようになっている。
【００２６】
そして、この熱処理装置２の全体の動作は、例えばマイクロコンピュータ等よりなる装置制御部５８により制御されるようになっており、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（Ｃｏｍｐａｃｔ  Ｄｉｓｃ）やフラッシュメモリやハードディスク等の記憶媒体６０に記憶されている。具体的には、この装置制御部５８からの指令により、ガスの供給や流量制御、電磁波の供給や電力制御、プロセス温度やプロセス圧力の制御等が行われる。
【００２７】
＜動作説明＞
次に以上のように構成された熱処理装置を用いて行われる熱処理について図２及び図３も参照して説明する。図２は抵抗加熱ヒータ部と電磁波導入手段の駆動と半導体ウエハ温度との関係を示すグラフであり、図２（Ａ）は抵抗加熱ヒータ部の動作状態を示す図、図２（Ｂ）は電磁波導入手段の動作状態を示す図、図２（Ｃ）は半導体ウエハ温度の変化を模式的に示すグラフ、図３はシリコン基板における電磁波の吸収率の温度依存性の一例を示すグラフである。
【００２８】
まず、開かれたゲートバルブ１２を介して半導体ウエハＷを搬送アーム（図示せず）により処理容器４内に収容し、リフタピン４２を上下動させることにより半導体ウエハＷを載置台３２上に載置し、ゲートバルブ１２を閉じて処理容器４内を密閉する。この場合、上記半導体ウエハＷとしては、単体の半導体ウエハ、例えばシリコン基板が用いられる。
【００２９】
次に、排気系３０によって処理容器４内を排気すると共に、ガス導入手段１４の各ガスノズル１４Ａ、１４Ｂから成膜処理に必要なガスを流量制御しつつ処理容器４内へ供給する。この場合、処理容器４内は、好ましくはプラズマが発生しないようなプロセス圧力に維持する。このようなプロセス圧力は、例えば１．３Ｐａ以下の圧力、或いは０．１３Ｐａ以上の圧力である。尚、処理態様によっては、プロセス圧力として大気圧、或いは大気圧近傍のガス中で処理を行う場合もある。
【００３０】
上記操作と同時に、装置制御部５８は、載置台３２に設けた抵抗加熱ヒータ部３６に電力源４０より通電を開始して半導体ウエハＷの加熱を開始し（図２（Ａ）参照）、半導体ウエハＷを所定の温度まで昇温する。そして、温度センサ部４１によって、半導体ウエハの温度は検出されており、半導体ウエハＷが所定の温度ｔ１（図２（Ｃ）参照）に達したならば、装置制御部５８は、更に電磁波導入手段５０の電磁波発生源５４を短時間Ｔ１だけオン駆動する（図２（Ｂ）参照）。
【００３１】
これにより、この電磁波発生源５４にて発生したマイクロ波を、導波路５６を介して入射アンテナ部５２に供給してマイクロ波を放射させて透過板８を透過し、これにより処理空間Ｓにマイクロ波を導入させる。処理空間Ｓに導入されたマイクロ波は半導体ウエハＷの表面に照射される。
【００３２】
これにより、上記抵抗加熱ヒータ部３６によりある程度まで加熱されていた半導体ウエハＷは、電磁波の照射により急激に昇温されることになる。この電磁波の照射時間Ｔ１は、例えば１００ｍｓｅｃ〜１０ｓｅｃ程度である。この時の急激な昇温時の昇温レートは例えば２００℃／ｓｅｃ程度である。そして、この急激な昇温により短時間でプロセス温度ｔ２、例えば１０００℃に達したならば、半導体ウエハＷの加熱を停止して半導体ウエハＷを自然冷却する。そして、上記急激な昇温時に短い時定数の反応、ここでは成膜反応が行われることになる。
【００３３】
このように、半導体ウエハＷを加熱するに際して、加熱開始の当初は図２（Ａ）に示すように、抵抗加熱ヒータ部３６からの熱で加熱し、半導体ウエハＷが所定の温度ｔ１、例えば４００℃になった時に図２（Ｂ）に示すように電磁波発生源５４をオンして処理空間Ｓにマイクロ波を導入する理由は、半導体ウエハＷの温度が室温から例えば６００℃程度までの範囲は、シリコン基板中の自由電子が非常に少なくて電磁波による加熱が十分に期待できないからである。
【００３４】
従って、上記温度範囲の部分では、抵抗加熱ヒータ部３６からの熱により半導体ウエハＷを加熱して自由電子を多量に発生させ、電磁波による加熱に寄与する自由電子が多量に発生して自由電子密度が高くなった時点で上述のように電磁波を照射して一気に高い昇温速度でプロセス圧力まで高速で昇温するようにしている。一般に、この自由電子密度は、半導体ウエハの材料や温度にもよるが、加熱により数倍〜２０倍程度まで大きくなる。
【００３５】
図２（Ｃ）中において、曲線Ａは抵抗加熱ヒータ部３６（電磁波を用いない）だけによる半導体ウエハＷの昇温特性の一例を示しており、曲線Ｂは電磁波（抵抗加熱ヒータ部３６を用いない）だけによる半導体ウエハＷの昇温特性の一例を示しており、共に平均的な昇温レートが低く、スループットが低いことが判る。特に、曲線Ａに示す抵抗加熱ヒータ部３６だけによる加熱では、半導体ウエハＷがプロセス温度に近い高温状態に晒されている時間が長くなり過ぎてしまい、特に時定数の短い化学反応速度には対応することができないことが判る。
【００３６】
ここで半導体ウエハの温度が電磁波の吸収に対する温度依存性について検証を行ったので、その実験結果について図３を参照して説明する。図３の横軸は周波数をとっており、縦軸は複素誘電率ε”をとっており、これはエネルギー吸収率に相当する。この複素誘電率ε”の測定は自由空間法を用いた。ここでは、２５℃（室温）の半導体ウエハと４００℃の半導体ウエハを、周波数を変化させて電磁波で加熱した時の状況を示しており、共に測定値と計算値を求めている。このグラフから明らかなように、測定値と計算値は両者共によく一致している。そして、半導体ウエハの温度が低い場合には、自由電子密度が低いことから複素誘電率ε”が低く、あまり加熱されないことが判る。これに対して、半導体ウエハ温度が４００℃になると、周波数の依存性があるが、吸収率は２５℃の場合と比較してかなり大きくなっており、自由電子密度が高くなって高い昇温速度が得られることが判る。
【００３７】
ここで電磁波の照射を開始する所定の温度ｔ１（図２（Ｃ）参照）は、加熱対象となる材料にもよるが、シリコン基板の場合は、３００℃以上の温度がよい。電磁波の照射を開始する所定の温度ｔ１が、３００℃よりも低い場合には、半導体ウエハ中の自由電子密度が十分ではないので好ましくない。
【００３８】
次に、シリコン基板よりなる半導体ウエハＷが電磁波によって加熱される原理について簡単に説明する。まず、電磁波加熱の電力Ｐ［Ｗ／ｍ３ ］は以下の式のように与えられる。
【００３９】
Ｐ＝σ・｜Ｅ｜２ ／２＋π・ｆ・μｏ・μｒ・｜Ｈ｜２ ＋π・ｆ・εｏ・εｒ・｜Ｅ｜２
ここで各記号は以下の通りである。
σ：シリコン基板の導電率［Ｓ／ｍ］
Ｅ：電界強度［Ｖ／ｍ］
ｆ：周波数［１／ｓｅｃ］
μｏ：真空中の透磁率［Ｈ／ｍ］
μｒ：シリコン基板の比透磁率
Ｈ：磁界強度［Ａ／ｍ］
εｏ：真空中の誘電率［Ｆ／ｍ］
εｒ：シリコン基板の比誘電率
【００４０】
ここで上記式の右辺の第１項の”σ・｜Ｅ｜２ ／２”はジュール加熱を意味し、第２項の”π・ｆ・μｏ・μｒ・｜Ｈ｜２ ”は磁性加熱を意味し、第３項の”π・ｆ・εｏ・εｒ・｜Ｅ｜２ ”は誘電加熱を意味することになる。
【００４１】
そして、加熱される材料の特性によって、上記ジュール加熱と磁性加熱と誘電加熱の３つの加熱態様が単独で、或いは複数組み合わさって成膜材料の加熱に寄与することになる。上記ジュール加熱では発生する渦電流によって加熱がなされる。上記磁性加熱では電磁波の磁気成分に対して磁性を生む電子スピンが応答し、そして、自発磁化により内部エネルギーの変化分がフォノンに転化して加熱される。また、上記誘電加熱は、電磁波の電界に対して極性を持つ分子が応答して振動することによって加熱され、比誘電率εｒと誘電正接ｔａｎδの積が誘電損となり、この値に比例して加熱が行われる。しかし、ここでは加熱される材料はシリコン基板なので、上記３種類の加熱の内、ジュール加熱が主体となって半導体ウエハＷを上述したように昇温することになる。
【００４２】
このように、本発明の第１実施によれば、載置台３２に設けた抵抗加熱ヒータ部３６による抵抗加熱による加熱と電磁波導入手段５０により導入された電磁波による被処理体自体による加熱とを併用するようにしたので、高い昇温速度を得ることが可能となる。
【００４３】
＜第２実施例＞
次に本発明の熱処理装置の第２実施例について説明する。ここでは熱処理の一例として成膜処理を行う場合について説明する。先の第１実施例では、半導体ウエハを１枚ずつ処理する枚葉式の熱処理装置を例にとって説明したが、ここでは同時に複数枚の半導体ウエハを処理するバッチ式の熱処理装置について説明する。
【００４４】
図４は本発明の熱処理装置の第２実施例を示す構成図、図５は第２実施例の加熱手段を示す概略横断面図である。図４に示すように、この熱処理装置６２は、所定の長さに設定された金属製の処理容器６４を有している。この処理容器６４は、円筒体状、或いは断面四角形の筒体状に成形されており、ここではその長さ方向が重力方向に沿うように配置されて、いわゆる縦長の処理容器６４として構成されている。この処理容器６４を構成する金属としては、例えばステンレススチール、アルミニウム、アルミニウム合金等が用いられ、その内面は鏡面仕上げされており、導入される電磁波を多重反射させて効率的に被処理体である例えばシリコン基板よりなる半導体ウエハＷを加熱し得るようになっている。
【００４５】
この処理容器６４を区画する区画壁の一端である下端は開口されて搬出入口６６が設けられており、また、処理容器６４を区画する区画壁の他端である上端（天井部）も開口されて電磁波導入口６８が形成されている。
【００４６】
そして、この電磁波導入口６８には、Ｏリング等のシール部材７０を介して透過板７２が設けられている。この透過板７２は、電磁波を透過する材料よりなり、ここでは例えば石英や窒化アルミニウム等のセラミック材により形成されている。
【００４７】
そして、この透過板７２の外側に、上記処理容器６４内へ電磁波を導入するための電磁波導入手段７４が設けられる。具体的には、この電磁波導入手段７４は、電磁波を発生する電磁波発生源７６と、上記透過板７２の外側である上面側に設けられた入射アンテナ部７８と、上記電磁波発生源７６と入射アンテナ部７８とを連絡して上記入射アンテナ部７８に向けて電磁波を案内する導波路８０とを有している。上記電磁波発生源７６で発生する電磁波の周波数としては先の第１実施例と同様に例えば０．５ＧＨｚ〜５ＴＨｚの範囲内の電磁波を用いることができる。
【００４８】
この電磁波発生源７６としては、マグネトロン、クライストロン、進行波管、ジャイロトロン等を用いることができる。ここでは電磁波発生源７６としては、ジャイロトロンが設けられており、その電磁波の周波数は２８ＧＨｚである。また、このジャイロトロンでは、その他に８２．９ＧＨｚ、１１０ＧＨｚ、１６８ＧＨｚ、８７４ＧＨｚ等の周波数の電磁波を発生することができる。
【００４９】
また上記導波路８０は、例えば矩形導波管やコルゲート導波管等により形成されている。そして、上記入射アンテナ部７８には、図示しない複数の鏡面反射レンズや反射ミラーが設けられており、電磁波を処理容器６４内に向けて導入できるようになっている。また、この処理容器６４には、この中へ成膜に必要なガスを導入するガス導入手段８２が設けられている。具体的には、ここでは処理容器６４の上部側壁と下部側壁とにそれぞれ２つずつガス導入口８４Ａ、８４Ｂが設けられており、各ガス導入口８４Ａ、８４Ｂにはそれぞれガスライン８６Ａ、８６Ｂが分岐させて接続されている。
【００５０】
そして、各ガスライン８６Ａ、８６Ｂの途中には開閉弁８８Ａ、８８Ｂ及びマスフローコントローラのような流量制御器９０Ａ、９０Ｂがそれぞれ介設されており、成膜処理に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。ここで成膜処理に必要なガスは一種類、或いは複数種類用いる場合があり、また、パージガスとして不活性ガス、例えばＮ２ ガスやＡｒ等の希ガスも導入できるようになっている。また上記ガス導入口８４Ａ、８４Ｂの数は４個に限定されないのみならず、これらのガス導入口に代えて、石英等よりなるガスノズルを用いてもよいのは勿論である。
【００５１】
またこの処理容器６４には、この内部の雰囲気を排気する排気系９２が設けられている。具体的には、上記ガス導入口８４Ａ、８４Ｂに対向する容器側壁の高さ方向の中央部には、排気口９４が設けられており、この排気口９４に、上記排気系９２の一部を構成する排気通路９６が接続されている。そして、この排気通路９６の途中には、例えばバタフライバルブよりなる圧力制御弁９８及び排気ポンプ１００が下流側に向けて順次介設されており、処理容器６４内の雰囲気を排気できるようになっている。この場合、処理容器６４内での処理を真空雰囲気で行う場合もあり、或いは大気圧雰囲気（この近傍も含む）で行う場合もあり、処理を真空雰囲気で行う場合には、上記排気ポンプ１００として高い真空度が得られるターボ分子ポンプとドライポンプとの組み合わせを用いることもできる。
【００５２】
またこの処理容器６４内には、被処理体としての半導体ウエハＷを互いに所定の間隔を隔てて複数枚保持する保持手段１０２が挿脱可能に設けられている。この保持手段１０２の全体は、上記電磁波を透過する材料として例えば石英により形成されている。具体的には、この保持手段１０２は、上下に設けられた石英製の天板１０２Ａと底板１０２Ｂとの間に、例えば４本の石英製の支柱１０２Ｃを掛け渡すようにして設け、そして、上記各支柱１０２Ｃに所定のピッチで段部状に係合溝（図示せず）を設けて、この係合溝に上記半導体ウエハＷの周辺部を載置させて半導体ウエハＷを所定のピッチで支持できるようになっている。
【００５３】
この場合、図示しない搬送アームを用いて保持手段１０２に対して水平方向から半導体ウエハＷを出し入れできるように、上記４本の各支柱１０２Ｃは、半導体ウエハＷの略半円弧の領域に所定の間隔で配置されている。ここで半導体ウエハＷとしては、薄板円板状に形成され、その直径は例えば３００ｍｍ程度に設定され、１０〜１５０枚程度の半導体ウエハＷを所定のピッチで支持できるようになっている。尚、半導体ウエハＷの直径は３００ｍｍに限定されず、例えば直径が２００ｍｍ、４５０ｍｍ等の半導体ウエハも用いることができるのは勿論である。
【００５４】
そして、上記処理容器６４の下端の搬出入口６６には、上記処理容器６４の構成材料と同じ金属よりなる開閉蓋１０４がＯリング等のシール部材１０６を介して着脱可能に取り付けられると共に、この開閉蓋１０４の内面は導入された電磁波を反射させるために鏡面仕上げされている。
【００５５】
上記開閉蓋１０４の中心部には、磁性流体シール１０８を介在させて回転軸１１０が気密に貫通させて設けられており、この回転軸１１０の上端部に置台１１２を設け、この置台１１２の上面に上記保持手段１０２を載置させて、これを支持するようになっている。上記処理容器６４の下方には、上記保持手段１０２を処理容器６４に対して搬入又は搬出させる搬入・搬出手段１１４が設けられる。
【００５６】
ここでは、上記搬入・搬出手段１１４としてボールネジ１１４Ａを用いた昇降エレベータ１１６が設けられており、この昇降エレベータ１１６の昇降アーム１１６Ａの先端で上記回転軸１１０の下端部を回転自在に支持する共に、ここに回転モータ１１８を取り付けており、処理中に上記回転軸１１０を回すことによって置台１１２上に支持した保持手段１０２を所定の速度で回転し得るようになっている。従って、この昇降エレベータ１１６を駆動して上記昇降アーム１１６Ａを昇降させることによって上記開閉蓋１０４と保持手段１０２とを一体的に上下方向へ移動させて、処理容器６４に対して半導体ウエハＷをロード及びアンロードできるようになっている。尚、上記保持手段１０２を回転させないで半導体ウエハＷに対して処理を施すこともでき、この場合には、上記回転モータ１１８や磁性流体シール１０８を設ける必要はなく、これらを不要にできる。
【００５７】
そして、上記処理容器６４内には、上記保持手段１０２の周囲全体を囲むようにして本発明の特徴とする加熱手段１２０が設けられる。この加熱手段１２０は、図５にも示すように、円筒体状に成形されており、この内部には、その高さ方向の全体に亘って抵抗加熱ヒータ部１２２が埋め込むようにして設けられている。この加熱手段１２０の下端部は、処理容器６４の側壁に設けた複数本の支持アーム１２３によって支持されている。この抵抗加熱ヒータ部１２２は、給電ライン１２４を介して電力源１２６に接続されている（図５参照）。この加熱手段１２０の材料は、先の第１実施例の載置台３２と同じ材料であり、例えばシリコンカーバイトや窒化アルミニウム等のセラミック材を用いることができる。
【００５８】
また抵抗加熱ヒータ部１２２としては、カーボンワイヤヒータやタングステンヒータ等を用いることができる。この抵抗加熱ヒータ部１２２としては、１つの加熱ゾーンとなるように形成してもよいし、或いは高さ方向において複数に分割して複数の加熱ゾーンとして各ゾーン毎に温度制御ができるようにしてもよい。また、この加熱手段１２０には、例えば熱電対よりなる温度センサ部１２８が設けられており、半導体ウエハＷの温度を検出するようになっている。
【００５９】
以上のように構成された熱処理装置６２の全体の動作は、例えばコンピュータ等よりなる装置制御部１３０により制御されるようになっており、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、ＣＤ（Ｃｏｍｐａｃｔ  Ｄｉｓｃ）、ハードディスク、フラッシュメモリ或いはＤＶＤ等の記憶媒体１３２に記憶されている。具体的には、この装置制御部１３０からの指令により、ガスの供給の開始、停止や流量制御、電磁波の電力制御、プロセス温度やプロセス圧力の制御等が行われる。
【００６０】
＜動作説明＞
次に、以上のように構成された熱処理装置６２の動作について説明する。まず、搬入・搬出手段１１４である昇降エレベータ１１６を降下させた状態でこのウエハボートよりなる保持手段１０２に未処理の半導体ウエハＷを多段に支持させる。次に、昇降エレベータ１１６を駆動することによって昇降アーム１１６Ａを徐々に上昇させ、これによって半導体ウエハＷを保持している保持手段１０２を処理容器６４の下端の搬出入口６６より処理容器６４内へ導入することによって半導体ウエハＷをロードする。この保持手段１０２が処理容器６４内へ完全に搬入された時、処理容器６４の下端の搬出入口６６は、開閉蓋１０４により気密に閉じられることになる。
【００６１】
このようにして、半導体ウエハＷの処理容器６４内へのロードが完了したならば、次に、半導体ウエハＷに対して所定の処理を施すことになる。ここでは、例えば所定の熱処理として成膜処理を真空雰囲気で行う場合を例にとって説明する。まず、処理容器６４に設けた排気系９２により処理容器６４内を真空引きして減圧雰囲気にすると共に、この処理容器６４内にガス導入手段８２より成膜に必要なガスを流量制御しつつ導入し、圧力制御弁９８により処理容器６４内を所定のプロセス圧力に維持する。そして、半導体ウエハＷを保持している保持手段１０２を回転させる。尚、保持手段１０２を回転させないで固定したまま処理を行うようにしてもよい。
【００６２】
これ以降は、先に図２を参照して第１実施例で説明した手順と同じ手順で成膜処理を行う。すなわち、まず加熱手段１２０の抵抗加熱ヒータ部１２２への通電を開始して半導体ウエハＷの加熱を開始し、半導体ウエハＷを所定の温度ｔ１（図２（Ｃ）参照）まで加熱する。昇降時の半導体ウエハＷの温度は温度センサ部１２８によって検出されており、半導体ウエハＷが所定の温度ｔ１に達したならば、装置制御部１３０は更に電磁波導入手段７４を短時間Ｔ１だけ電磁波発生源７６をオン駆動して処理容器６４内へマイクロ波を導入する。これにより、半導体ウエハＷは第１実施例の場合と同様に例えば２００℃／ｓｅｃの昇温レートで急激に昇温されて目的のプロセス温度に達することになる。この時の半導体ウエハＷの温度は、図２において説明したと同様な変化をすることになり、急速な昇温時に成膜が行われることになる。
【００６３】
このように、この第２実施例においても、先の第１実施例と同様な作用効果を発揮することになる。尚、この第２実施例では電磁波導入手段７４を処理容器６４の天井部に設けたが、これに限定されず、処理容器６４の側壁の部分に設けてもよい。また、ガスを導入するガス導入口８４Ａ、８４Ｂの位置やガスを排気する排気口９４の位置も、図４に示した位置に限定されないのは勿論である。
【００６４】
＜第３実施例＞
次に本発明の熱処理装置の第３実施例について図６乃至図８を参照して説明する。先の第１及び第２実施例では、抵抗加熱ヒータ部３６、１２２に電力を供給することによる加熱と電磁波を供給することによる加熱とを併用するようにしたが、ここでは上記抵抗加熱ヒータ部に替えて磁性粉体よりなる磁性粉体加熱部を設けて電磁波を供給することによる加熱のみを行なっている。
【００６５】
図６はこのような本発明の熱処理装置の第３実施例を示す構成図、図７は磁性粉体の規格化半径と吸収エネルギーとの関係を示すグラフ、図８は電磁波導入手段の駆動と半導体ウエハ温度との関係を示すグラフである。尚、図６において、図１に示す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。
【００６６】
図６に示すように、この第３実施例の熱処理装置１３８は、図１に示す第１実施例における載置台３２中の抵抗加熱ヒータ部３６に替えて、磁性粉体加熱部１４０を用いている。具体的には、上記載置台３２中には、磁性粉体を集合させてなる磁性粉体加熱部１４０が内蔵されている。上記載置台３２は、第１実施例で説明したようにシリコンカーバイトや窒化アルミニウム等の電磁波に対して透過性のあるセラミック材よりなり、載置台３２の略全面に亘って上記磁性粉体加熱部１４０が埋め込むように内蔵されている。
【００６７】
この磁性粉体としては、例えばＦｅ３ Ｏ４ 等の酸化鉄を用いることができ、この磁性粉体を例えば厚さが１ｃｍ程度になるように充填している。この磁性粉体は、後述するように電磁波により容易に加熱される特性を有しており、従って、図１に示す第１実施例で設けた抵抗加熱ヒータ部３６のみならず、これに電力を供給する電力源４０も不要にすることができる。
【００６８】
上記磁性粉体の加熱は、先に電磁波加熱の電力の式で説明した磁性加熱により行われることになる。このように、磁性粉体を設けることによって電磁波が粉体間に浸入し易くなっており、室温から６００℃の低中温域であってもこれを迅速に且つ効率的に加熱し得るようになっている。
【００６９】
この場合、磁性粉体の規格化した半径（規格化半径）ｄ／２δの最適な値は、図７に示すようにピーク値となる２．０程度であり、その時の吸収エネルギーのピーク値は、２．５［Ｗ／ｍ３ ］である。尚、”ｄ”は磁性粉体の半径を示し、”δ”は後述する浸透深さを示す。従って、ピーク値の半分、すなわち１．３［Ｗ／ｍ３ ］以上の吸収エネルギーを得るためには、磁性粉体の規格化半径ｄ／２δを１．０〜１０の範囲内に設定するのが好ましいことが判る。
【００７０】
従って、上記磁性粉体の半径ｄの最適値は、”２．０δ≦ｄ≦２０δ”の範囲内であり、この式を満たすように磁性粉体の半径を設定することにより、発生する渦電流による加熱と電子スピンが関与する磁性加熱とによって磁性粉体を迅速に且つ効率的に加熱することができる。
【００７１】
ここで上記”δ”は、磁性粉体の試料の深さ方向に電磁場が浸透していく程度を示す浸透深さ［μｍ］を表し、以下の式で与えられる。
δ＝５．０３×１０７ ×√（ρ／μｒ・ｆ）
ここで上記各記号は以下のようである。
ρ：抵抗率［Ωｃｍ］
μｒ：比透磁率
ｆ：周波数［Ｈｚ］
上記半径ｄが小さ過ぎると、磁性粉体の表面に十分な電位差が生じないことから渦電流が有効に発生せず、また、半径ｄが大き過ぎると磁性粉体の表面のみに渦電流が発生して表面のみの加熱となって内部まで加熱することができない。
【００７２】
これに対して、半径ｄを上記したような範囲内に設定することにより、磁性粉体の内部まで渦電流が発生するので、これを迅速に且つ効率的に選択加熱することができる。尚、一般的に上記磁性粉体の半径（直径）を精度良くコントロールして製粉するのはかなり困難であり、磁性粉体の半径は正規分布を呈すことになることから、この正規分布のピーク値を上記半径ｄとする。
【００７３】
＜動作説明＞
次に、この第３実施例の熱処理装置１３８の動作について図７及び図８も参照して説明する。この第３実施例における基本的な動作は、図１乃至図３において説明した場合と同じであるが、ここでは図８（Ａ）に示すように、加熱開始と同時に電磁波導入手段５０をオン駆動して電磁波を処理容器４内へ導入する。すると、この電磁波は、載置台３２に内蔵した磁性粉体加熱部１４０の磁性粉体によって上述したようにエネルギーが吸収され、この磁性粉体自身の温度が急激に上昇してこの載置台３２を加熱することになる。結果的に、載置台３２上に載置されている半導体ウエハＷも急激に昇温されることになる。換言すれば、この磁性粉体加熱部１４０が第１実施例の抵抗加熱ヒータ部３６と同様な機能を果たすことになる。
【００７４】
そして、半導体ウエハ温度が昇温してシリコン基板よりなる半導体ウエハＷの自由電子密度が次第に大きくなって温度ｔ０〜ｔ１、例えば３００〜４００℃に到達すると、上記磁性粉体加熱部１４０からの加熱に加えて半導体ウエハＷ自体が自由電子密度の向上によって急激に加熱されて、２００℃／ｓｅｃ程度の高い昇温速度で加熱される。
【００７５】
そして、この急激な昇温からプロセス温度ｔ２、例えば１０００℃までの間で前述したように反応速度が短い時定数の成膜処理が行われることになる。この場合、電磁波の照射時間Ｔ２は例えば１００ｍｓｅｃ〜１０ｓｅｃ程度である。従って、この第３実施例の場合にも、先の第１実施例と略同様な作用効果を発揮することが可能となる。ここで上記磁性粉体としてＦｅ３ Ｏ４ よりなる酸化鉄を用いたが、この磁性粉体としては、Ｆｅ、Ｎｉ、Ｃｏ、ＭｇＯ、Ｆｅ３ Ｓｉ、酸化鉄、酸化クロム、フェライトよりなる群から選択される１以上の材料を用いることができる。
【００７６】
このように、本発明の第３実施例によれば、半導体ウエハＷを加熱する手段として載置台３２に設けた磁性粉体加熱部１４０の電磁波による加熱と被処理体自体の電磁波による加熱とを併用するようにしたので、高い昇温速度を得ることができる。
【００７７】
＜第４実施例＞
次に本発明の熱処理装置の第４実施例について説明する。先の第３実施例では、磁性粉体を用いた枚葉式の熱処理装置について説明したが、ここでは磁性粉体を一度に複数枚の被処理体の処理を行うことができるバッチ式の熱処理装置に適用している。図９はこのような本発明の熱処理装置の第４実施例を示す構成図、図１０は第４実施例の加熱手段を示す概略横断面図である。尚、図９及び図１０において、先の図４及び図５に示す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。
【００７８】
図９及び図１０に示すように、この第４実施例の熱処理装置１４６は、図４及び図５に示す第２実施例における加熱手段１２０中の抵抗加熱ヒータ部１２２に替えて、磁性粉体加熱部１４８を用いている。具体的には、上記加熱手段１２０中には、磁性粉体を集合させてなる磁性粉体加熱部１４８が内蔵されている。上記加熱手段１２０は、第２実施例で説明したようにシリコンカーバイトや窒化アルミニウム等の電磁波に対して透過性のあるセラミック材よりなり、加熱手段１２０の高さ方向の略全体に亘って上記磁性粉体加熱部１４８が埋め込むように内蔵されている。
【００７９】
この磁性粉体としては、先の第３実施例で説明したものと同じ例えばＦｅ３ Ｏ４ 等の酸化鉄を用いることができ、この磁性粉体を例えば厚さが１ｃｍ程度になるように充填している。この磁性粉体は、先の第３実施例で説明したように、電磁波により容易に加熱される特性を有しており、従って、図４及び図５に示す第２実施例で設けた抵抗加熱ヒータ部１２２のみならず、これに電力を供給する電力源１２６も不要にすることができる。
【００８０】
上記磁性粉体の加熱は、第３実施例で説明したと同様に先に電磁波加熱の電力の式で説明した磁性加熱により行われることになる。このように、磁性粉体を設けることによって電磁波が粉体間に浸入し易くなっており、室温から６００℃の低中温域であってもこれを迅速に且つ効率的に加熱し得るようになっている。
【００８１】
＜動作説明＞
次に、この第４実施例の熱処理装置１４６の動作について説明する。この第４実施例における基本的な動作は、第３実施例の図８において説明した場合と同じであるが、ここでも図８（Ａ）に示すように、加熱開始と同時に電磁波導入手段７４をオン駆動して電磁波を処理容器６４内へ導入する。すると、この電磁波は、加熱手段１２０に内蔵した磁性粉体加熱部１４８の磁性粉体によって上述したようにエネルギーが吸収され、この磁性粉体自身の温度が急激に上昇してこの加熱手段１２０を加熱することになる。結果的に、加熱手段１２０に周囲が囲まれている各半導体ウエハＷも急激に昇温されることになる。換言すれば、この磁性粉体加熱部１４８が第２実施例の抵抗加熱ヒータ部１２２と同様な機能を果たすことになる。
【００８２】
そして、半導体ウエハ温度が昇温してシリコン基板よりなる各半導体ウエハＷの自由電子密度が次第に大きくなって温度ｔ０〜ｔ１、例えば３００〜４００℃に到達すると、上記加熱手段１２０からの加熱に加えて半導体ウエハＷ自体が自由電子密度の向上によって急激に加熱されて、２００℃／ｓｅｃ程度の高い昇温速度で加熱される。
【００８３】
そして、この急激な昇温からプロセス温度ｔ２、例えば１０００℃までの間で前述したように反応速度が短い時定数の成膜処理が行われることになる。この場合、電磁波の照射時間Ｔ２は例えば１ｓｅｃ〜１５００ｓｅｃ程度である。従って、この第４実施例の場合にも、先の第２実施例と略同様な作用効果を発揮することが可能となる。ここで上記磁性粉体としてＦｅ３ Ｏ４ よりなる酸化鉄を用いたが、この磁性粉体としては、Ｆｅ、Ｎｉ、Ｃｏ、ＭｇＯ、Ｆｅ３ Ｓｉ、酸化鉄、酸化クロム、フェライトよりなる群から選択される１以上の材料を用いることができる。
【００８４】
このように、本発明の第４実施例によれば、半導体ウエハＷを加熱する手段として加熱手段１２０に設けた磁性粉体加熱部１４８の電磁波による加熱と被処理体自体の電磁波による加熱とを併用するようにしたので、高い昇温速度を得ることができる。
【００８５】
尚、上記第２及び第４実施例では、処理容器を垂直に起立させた場合を例にとって説明したが、これに限定されず、処理容器を横方向へ水平に配置した横型の熱処理装置にも本発明を適用することができる。また、以上の各実施例では、熱処理として成膜処理を行う場合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、アニール処理等の他の熱処理を行う場合にも本発明を適用できるのは勿論である。
【００８６】
また上記各実施例では、被処理体としてシリコン基板よりなる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、この半導体ウエハにはＧａＡｓ、ＳｉＣ、ＧａＮなどの化合物半導体も含まれる。
【符号の説明】
【００８７】
２，６２，１３８，１４６  熱処理装置
４，６４  処理容器
８，７２  透過板
１４，８２  ガス導入手段
３０，９２  排気系
３２  載置台
３６，１２２  抵抗加熱ヒータ部
４１，１２８  温度センサ部
５０，７４  電磁波導入手段
５２，７８  入射アンテナ部
５４，７６  電磁波発生源
５８，１３０  装置制御部
１０２  保持手段（ウエハボート）
１２０  加熱手段
１４０，１４８  磁性粉体加熱部
Ｗ  半導体ウエハ（被処理体）
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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