(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
磁界中で複数の基板をアニールする磁気アニール装置であって、
前記複数の基板を収容した状態で前記基板を磁気アニール処理するための横長筒状の処理容器と、
該処理容器内で前記複数の基板を略水平に、鉛直方向に積載するように保持する基板保持具と、
前記処理容器の長手方向に沿った所定領域の外周面の略全周面を、上面、下面、右側面及び左側面を含む少なくとも４つの領域に分割して覆う分割ヒータと、
該分割ヒータの外側を覆うように設けられた磁石と、
アニール開始時において、前記分割ヒータのうち、前記上面及び前記下面を覆う前記分割ヒータの制御出力が、前記右側面及び前記左側面を覆う前記分割ヒータの制御出力よりも高出力となるように温度制御を行う制御手段と、を有する磁気アニール装置。
【請求項２】
前記分割ヒータは、前記長手方向において複数設けられ、
複数の前記長手方向に沿った前記所定領域毎に、前記上面、前記下面、前記右側面及び前記左側面を覆う前記分割ヒータが設けられる請求項１に記載の磁気アニール装置。
【請求項３】
前記上面、前記下面、前記右側面及び前記左側面を覆う前記分割ヒータは、前記長手方向に垂直な方向において、前記基板の中心に関して対称な配置である請求項１又は２に記載の磁気アニール装置。
【請求項４】
前記右側面及び前記左側面を覆う前記分割ヒータの温度は、前記処理容器内に設けられた温度検出器の温度検出結果に基づいてフィードバック制御される請求項１乃至３のいずれか一項に記載の磁気アニール装置。
【請求項５】
前記温度検出器は、前記右側面及び前記左側面を覆う前記分割ヒータの少なくとも１つと最も近い位置に設けられている請求項４に記載の磁気アニール装置。
【請求項６】
前記制御出力は、前記分割ヒータのヒータ電力を制御する出力である請求項１乃至５のいずれか一項に記載の磁気アニール装置。
【請求項７】
前記制御手段は、前記右側面及び前記左側面を覆う前記分割ヒータのヒータ電力をフィードバック制御により制御する温度制御手段と、
前記右側面及び前記左側面を覆う前記分割ヒータのヒータ電力に所定の比率を乗じて出力変換を行い、前記上面及び前記下面を覆う前記分割ヒータに供給するヒータ電力を得る出力変換手段と、を含む請求項６に記載の磁気アニール装置。
【請求項８】
前記分割ヒータの前記長手方向における両外側に、前記処理容器の全周を周回して覆う周回ヒータを更に備え、
前記制御手段は、前記周回ヒータの温度をフィードバック制御する請求項１乃至７のいずれか一項に記載の磁気アニール装置。
【請求項９】
前記分割ヒータは、前記処理容器の上面、下面、右側面及び左側面を覆う４ピースの分割ヒータを前記長手方向に２組含み、
前記制御手段は、前記右側面及び左側面を覆う前記分割ヒータには前記フィードバック制御による制御出力を供給し、前記上面及び前記下面を覆う前記分割ヒータには前記出力変換手段により変化された制御出力を分配して供給する電力分配手段を更に有する請求項７に記載の磁気アニール装置。
【請求項１０】
磁界中で複数の基板をアニールする磁気アニール装置であって、
前記複数の基板を収容した状態で前記基板を磁気アニール処理するための横長筒状の処理容器と、
該処理容器内で前記複数の基板を略水平に、鉛直方向に積載するように保持する基板保持具と、
前記処理容器の長手方向に沿った所定領域の外周面の略全周面を複数ピースで覆う分割ヒータと、
該分割ヒータの外側を覆うように設けられた磁石と、
前記分割ヒータのうち、所定の制御対象ヒータの温度をフィードバック制御するとともに、前記所定の制御対象ヒータ以外の前記分割ヒータについては、前記所定の制御対象ヒータへの制御出力に所定の比率を乗じた値を制御出力として前記分割ヒータの温度制御を行う制御手段と、を有し、
前記分割ヒータは、前記処理容器の上面、下面、右側側面及び左側側面を覆う４ピースの分割ヒータを含み、
前記右側側面及び左側側面を覆う分割ヒータが前記所定の制御対象ヒータであり、
前記基板保持具の上面及び下面を覆うように配置され、前記処理容器の上面を覆う分割ヒータ及び前記処理容器の下面を覆う分割ヒータからの熱を遮る遮熱板を更に有し、
前記制御手段は、前記磁気アニール処理の開始時に、前記処理容器の上面を覆う前記分割ヒータ及び前記処理容器の下面を覆う前記分割ヒータの前記所定の比率を１より大きい値に設定する磁気アニール装置。
【請求項１１】
前記制御手段は、所定時間が経過したら前記所定の比率を１に設定する請求項１０に記載の磁気アニール装置。
【請求項１２】
略水平に載置されて鉛直方向に積載された複数の基板を磁界中でアニールする磁気アニール方法であって、
上方、下方、左右両側方を含む少なくとも４つの領域に分割された分割ヒータに外側から囲まれた処理容器内に、前記複数の基板を略水平に鉛直方向に積載された状態で保持し、上面及び下面が熱を遮る遮光板により覆われた基板保持具を用いて、前記複数の基板を搬入する工程と、
前記上方及び前記下方の前記分割ヒータを、前記左右両側方の前記分割ヒータよりも高出力で加熱する加熱開始工程と、
前記上方及び前記下方の前記分割ヒータの出力を、前記左右両側の前記分割ヒータと同程度に低下させる定常化工程と、を含む磁気アニール方法。
【請求項１３】
前記左右両側方の前記分割ヒータは、フィードバック制御により出力が制御され、
前記上方及び前記下方の前記分割ヒータは、前記左右両側方の前記分割ヒータの出力に所定比率が乗じられて出力が制御される請求項１２に記載の磁気アニール方法。
【請求項１４】
前記所定比率は可変であり、前記加熱開始工程では前記所定比率は１より大きい値に設定され、前記定常化工程では前記所定比率は１に近似した値に設定される請求項１３に記載の磁気アニール方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、磁気アニール装置及び磁気アニール方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、次世代の半導体メモリデバイスとして、不揮発性メモリの１つであるＭＲＡＭ（Magnetic Random Access Memory）が注目されている。ＭＲＡＭは、例えば半導体ウエハ（以後、ウエハ）である被処理体上に形成された磁性体膜を強磁場中で熱処理（磁気アニール）し、その磁気特性を発現させることによって製造される。
【０００３】
例えば特許文献１では、磁気アニールするための磁場発生手段として、ソレノイド型磁石を使用した設置面積が比較的小さい磁気アニール装置が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００４−２６３２０６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
ところで、特許文献１などの磁気アニール装置は、ＨＤＤ（ハードディスクドライブ）向け又はＭＲＡＭの研究開発向けの小規模な装置であり、量産化を意図したものではない。今後予想されるＭＲＡＭの市場規模を鑑みると、多数枚、例えば１００枚のウエハを（半）連続的に処理することが可能な磁気アニール装置の開発が求められている。ＭＲＡＭは、磁性の方向を厳密に揃える必要があるため、磁石が発生させる磁場中の適応空間は非常に狭く、磁気アニール装置の加熱部は非常にコンパクトであることが求められ、更に温度制御においても可能な限りシンプルに構成することが求められている。一方で、多数枚のウエハを均一に加熱するため、ウエハの載置場所に関係なく総てのウエハを均一な温度勾配で昇温させ、かつ早期に温度を安定させて均一な加熱を継続する必要がある。
【０００６】
そこで、本発明は、簡素な温度制御構成を有しつつも、加熱開始から温度安定までの収束期間を極めて短くすることができる磁気アニール装置及び磁気アニール方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記目的を達成するため、本発明の一実施形態に係る磁気アニール装置は、磁界中で複数の基板をアニールする磁気アニール装置であって、
前記複数の基板を収容した状態で前記基板を磁気アニール処理するための横長筒状の処理容器と、
該処理容器内で前記複数の基板を略水平に、鉛直方向に積載するように保持する基板保持具と、
前記処理容器の長手方向に沿った所定領域の外周面の略全周面を、上面、下面、右側面及び左側面を含む少なくとも４つの領域に分割して覆う分割ヒータと、
アニール開始時において、前記分割ヒータのうち、前記上面及び前記下面を覆う前記分割ヒータの制御出力が、前記右側面及び前記左側面を覆う前記分割ヒータの制御出力よりも高出力となるように温度制御を行う制御手段と、を有する。
【０００８】
本発明の他の実施形態に係る磁気アニール方法は、略水平に載置されて鉛直方向に積載された複数の基板を磁界中でアニールする磁気アニール方法であって、
上方、下方、左右両側方を含む少なくとも４つの領域に分割された分割ヒータに外側から囲まれた処理容器内に、前記複数の基板を略水平に鉛直方向に積載された状態で保持し、上面及び下面が熱を遮る遮光板により覆われた基板保持具を用いて、前記複数の基板を搬入する工程と、
前記上方及び前記下方の前記分割ヒータを、前記左右両側方の前記分割ヒータよりも高出力で加熱する加熱開始工程と、
前記上方及び前記下方の前記分割ヒータの出力を、前記左右両側の前記分割ヒータと同程度に低下させる定常化工程と、を含む。
【発明の効果】
【０００９】
本発明によれば、加熱開始から温度安定化までの早期収束を図ることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】磁気アニール装置の全体構成を示した断面図である。
【図２】ボートローダの一例の構成を示した図である。図２（ａ）は、ボートローダの全体構成を示した斜視図であり、図２（ｂ）は、遮熱板の構成を示した拡大図である。
【図３】本発明の実施形態に係る磁気アニール装置２３０のヒータ１１０と処理容器１００との関係を示した図である。図３（ａ）は、本実施形態に係る磁気アニール装置のヒータより内側の正面図である。図３（ｂ）は、本実施形態に係るアニール装置のヒータの側面図である。図３（ｃ）は、本実施形態に係るアニール装置のヒータより内側の斜視図である。
【図４】本発明の実施形態に係る磁気アニール装置２３０のヒータ制御構成の一例を示した図である。
【図５】本発明の実施形態に係る磁気アニール装置２３０のヒータ制御の詳細について説明するための図である。
【図６】熱電対から温度コントロール基板に送信される温度検出信号の流れの一例を示した図である。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
以下、図面を参照して、本発明を実施するための形態の説明を行う。
【００１２】
まず、ウエハボートを含む磁気アニール装置２３０の構成について説明する。
【００１３】
図１は、磁気アニール装置２３０の全体構成を示した断面図である。磁気アニール装置２３０は、アニール炉１８０と、磁石１９０とを備える。磁石１９０は、例えば図１に示すように、アニール炉１８０の長手方向に延びる面の外周を覆うように設けられる。磁石１９０は、アニール炉１８０のウエハＷが保持される領域に所定方向（例えば、前後方向）の均一な磁界を発生させることができる手段であれば、種々の磁石１９０を用いることができるが、上述のように、例えば、ソレノイド型磁石であってもよい。
【００１４】
アニール炉１８０は、処理容器１００と、ヒータ１１０と、ヒータ支持金属板１２０と、断熱材１３０と、水冷ジャケット１４０と、フランジ部１５０と、Ｏ−リング１６０と、熱電対１７０と、石英ガラス管１７５とを備える。また、アニール炉１８０は、キャップ６０と、ウエハボート支持部６１と、ウエハボート７０とを処理容器１００内に収容可能に構成されている。なお、ウエハボート７０は、ウエハＷを保持可能に構成される。
【００１５】
処理容器１００は、ウエハボート７０を収容し、磁気アニール処理を行うための容器である。処理容器１００は、横長筒状の形状を有する。処理容器１００は、横長筒状であれば、種々の形状を有してよいが、例えば円筒形に構成されてもよい。処理容器１００は、例えば石英からなる石英管として構成されてもよい。
【００１６】
ヒータ１１０は、ウエハＷを加熱する手段であり、処理容器１００の外側に設けられ、ウエハボート７０を処理容器１００の長手方向においてカバーするように、ウエハボート７０よりも長い長さを有する。ヒータ１１０は、処理容器１００の長手方向に延在する面を覆うように、長手方向に沿って設けられる。なお、ヒータ１１０は、円筒形の処理容器１００の両端側面を覆う箇所には、ウエハボート７０の搬出入路と真空排気路を確保する観点から設けられていない。
【００１７】
ヒータ支持金属板１２０は、ヒータ１１０を支持するための金属板であり、ヒータ１１０が取り付けられる。断熱材１３０は、ヒータ１１０が放射する熱を内部に閉じ込め、磁石１９０のある外側に放出されることを防ぐための部材であり、ヒータ支持金属板１２０の外周面を覆うように設けられる。水冷ジャケット１４０は、アニール炉１８０の温度が上昇し過ぎるのを防ぐために設けられ、断熱材１３０の外周面を覆うように設けられる。水冷ジャケット１４０は、内側二重管１４１と、外側二重管１４３とを備え、内側二重管１４１と外側二重管１４３との間に冷媒１４２が通流される。冷媒１４２は、例えば、冷水であってもよいし、他の種類の冷媒１４２であってもよい。かかる構成により、磁石１９０側への熱の放射を低減することができる。
【００１８】
フランジ部１５０は、処理容器１００を適切に固定するために設けられた構造であり、Ｏ−リング１６０を介して処理容器１００を保持する。Ｏ−リング１６０は、その他の箇所を密閉固定するため、他の箇所にも必要に応じて設けられる。
【００１９】
熱電対１７０は、処理容器１００内のウエハＷ周辺の温度を測定するための温度検出手段であり、温度制御を行うために設けられる。詳細は後述するが、本実施形態に係る磁気アニール装置２３０及び磁気アニール方法では、ヒータ１１０の一部について、フィードバック制御により温度制御を行う。ヒータ１１０の温度のフィードバック制御は、熱電対１７０で検出される温度に基づいて行われる。なお、図１に示されるように、熱電対１７０は、例えば石英パイプ１７５に保持されて設けられてもよい。また、熱電対１７０は、例えば、磁界に強いＮタイプ熱電対を用いてもよい。
【００２０】
なお、図１においては、温度検出器として熱電対１７０を用いた例を挙げているが、処理容器１００内のウエハＷの周辺の温度を検出することができれば、種々の温度検出器を用いることが可能である。
【００２１】
ウエハボート７０の先端側（キャップ６０の反対側）の処理容器１００の奥が開口しているが、開口を通じて真空排気がなされる。磁気アニール処理は、高真空下で行われるため、処理容器１００内は、ターボ分子ポンプ等により真空排気され、例えば５×１０−７Ｔｏｒｒ程度の高真空に保たれる。
【００２２】
図２は、本発明の実施形態に係る磁気アニール装置２３０のボートローダ９０の一例の構成を示した図である。図２（ａ）は、ボートローダ９０の全体構成を示した斜視図であり、図２（ｂ）は、遮熱板の構成を示した拡大図である。
【００２３】
図２（ａ）において、ボートローダ９０は、キャップ６０と、ボート支持部６１と、ウエハボート７０と、遮熱板８０〜８３とを備える。遮熱板８０〜８３は、磁気アニール装置２３０で磁気アニール処理を行う際、ヒータ１１０による熱の放熱防止と、所定箇所に集中した熱の放射による温度のムラの発生を防止し、ウエハＷに放射される熱の均一化を図るための手段である。遮熱板８０〜８３は、ウエハボート７０の周囲を覆うように設けられる。具体的には、遮熱板８０、８１は、ウエハボート７０の長手方向の両端面を覆うように設けられており、遮熱板８２、８３は、ウエハボート７０の上面と下面を各々覆うように設けられている。
【００２４】
図１で説明したように、ヒータ１１０は、処理容器１００の長手方向に延びる面を覆うように設けられており、処理容器１００の両端側面には設けられていないので、ウエハボード７０の長手方向の両端側面に設けられている遮熱板８０、８１は、放熱を防止する役割を果たす。一方、図２において、ウエハＷは水平に配置され、鉛直方向に積載されているため、積載体の最上面にあるウエハＷ及び最下面にあるウエハＷは、ヒータ１１０からの放熱を直接的に受けてしまい、積載体の中段にあるウエハＷとの温度差が大きくなってしまう。そこで、ウエハＷを水平に、鉛直方向に積載する場合には、ウエハボート７０の上下面にてウエハＷを覆うように遮熱板８２、８３を設け、ヒータ１１０からの熱を遮り、反射するように構成している。これにより、積載されたウエハＷの均熱化を図ることができ、ウエハＷを均一に加熱することができる。
【００２５】
なお、ウエハＷが垂直に立った状態で、横方向に所定間隔を有して本棚上の本のようにウエハボート７０に保持される場合には、ヒータ１１０からの熱は、総てのウエハＷについて外周側全体から中心に向かう方向で加熱されるため、ウエハＷを水平に保持した場合のような熱の所定箇所（最上面及び最下面）への集中のおそれは少ない。よって、そのような場合には、ウエハボート７０の上面及び下面の遮熱板８２、８３は必ずしも設ける必要が無く、ウエハボート７０の両端側面にのみ保温用の遮蔽板８０、８１を設けるようにすれば十分である。しかしながら、本実施形態に係る磁気アニール装置２３０及び磁気アニール方法は、面内磁化方式に適用されるので、ヒータ１１０の放熱によりウエハＷの上段、中段、下段で温度差が生じてしまう場合には、ウエハボート７０の上面及び下面にも遮蔽板８２、８３を設けることが好ましい。
【００２６】
遮熱板８０〜８３は、非磁性体であって、遮熱効果が高い材料であれば、種々の材料を用いることができるが、例えば、非磁性体の金属材料を用いるようにしてもよい。例えば、ステンレス、チタン等は、遮熱板８０〜８３に好適に用いることができる。
【００２７】
図２（ｂ）に示すように、遮熱板８０は、複数枚の薄い板が積層されて構成されてもよい。図２（ｂ）においては、例えば４枚の非磁性体の薄い金属板が積層されて１枚の遮熱板８０を構成している。なお、薄い金属板を積層する場合、スペーサ等を介在させ、所定の間隔を有して複数の薄い金属板を積層させてもよい。また、図２（ｂ）に例示されるように、上面の遮熱板８２には、必要に応じて、ウエハボート７０の突起等と係合するように係合穴等が形成されてもよい。
【００２８】
［ヒータ構成］
図３は、本発明の実施形態に係る磁気アニール装置２３０のヒータ１１０と処理容器１００との関係を示した図である。図３（ａ）は、本実施形態に係る磁気アニール装置のヒータより内側の正面図であり、図３（ｂ）は、本実施形態に係るアニール装置のヒータの側面図である。図３（ｃ）は、本実施形態に係るアニール装置のヒータより内側の斜視図である。より詳細には、図３（ａ）は、Ａ−Ａ断面から矢印方向に見た磁気アニール装置２３０のヒータ１１２より内側の正面図である。
【００２９】
図３（ｂ）、（ｃ）に示されるように、本実施形態に係るアニール装置のヒータ１１０は、長手方向に沿って、４つの領域をカバーする４個のヒータ１１１、１１２、１１３、１１４を有する。また、前側のヒータ１１１と後側のヒータ１１４は、各々１つのヒータ１１１、１１４で処理容器１００の全周を覆っているが、図３（ａ）〜（ｃ）に示されるように、中央領域のヒータ１１２、１１３は、処理容器１００の全周を、上面、下面、右側面、左側面の４つの領域に分割された分割ヒータ１１２ａ〜１１２ｄ、１１３ａ〜１１３ｄでカバーするように構成されている。つまり、処理容器１００の長手方向に沿った４つの所定領域を４ピースのヒータ１１１〜１１４でカバーするとともに、中央領域については、４ピースの分割ヒータ１１２ａ〜１１２ｄでヒータ１１２の領域の周面全体をカバーし、同様に４ピースの分割ヒータ１１３ａ〜１１３ｄでヒータ１１３の領域の周面全体をカバーしている。よって、合計１０個のヒータ１１１、１１２ａ〜１１２ｄ、１１３ａ〜１１３ｄ、１１４で加熱領域をカバーしている。
【００３０】
また、温度検出器として機能する熱電対１７０は、長手方向の４個のヒータ１１１〜１１４に対応して、４個の熱電対１７１〜１７４を備えている。つまり、長手方向のヒータ１１１〜１１４がカバーする領域毎に、フィードバック制御による温度制御が可能に構成されている。
【００３１】
両端部のヒータ１１１、１１４は、処理容器１００の全周を１個のヒータ１１１、１１４で覆っており、熱電対１７１、１７４と各ヒータ１１１、１１４とは各々１対１の関係であるため、ヒータ１１１、１１４毎に個別にフィードバック制御による温度制御を行うことになる。
【００３２】
一方、中央領域のヒータ１１２、１１３は、各々４ピースの分割ヒータ１１２ａ〜１１２ｄ、１１３ａ〜１１３ｄで処理容器１００の上面、右側面、下面、左側面を覆っているため、周面の領域により異なる制御が可能な構成となっている。しかしながら、ヒータ１１２、１１３に対応する熱電対１７２、１７３は各々１個ずつであり、領域毎に個別のフィードバック制御を行うような構成は採用していない。
【００３３】
図３（ａ）に示すように、本実施形態に係る磁気アニール装置２３０のヒータ１１２では、４ピースの分割ヒータ１１２ａ〜１１２ｄのうち、熱電対１７２に最も接近して設けられた処理容器１００の右側面のヒータ１１２ｃ及びこれとウエハＷの中心に関して対称な左側面の分割ヒータ１１２ｄについてはフィードバック制御を行う。一方、処理容器１００の上面及び下面に設けられた分割ヒータ１１２ａ、１１２ｂについては、フィードバック制御の制御出力に所定の比率を乗じた値を制御出力として出力するレシオ（Ratio）制御を行う。このような制御を行うのは、ウエハボート７０上に鉛直方向に積載されたウエハＷを磁気アニール処理する際、加熱を開始した直後の昇温時に、上面と下面の分割ヒータ１１２ａ、１１２ｂの出力を高くしないと、積載されたウエハＷの上段、中段、下段の温度が均一に上昇し難いことが実験で確かめられているからである。一方で、上面の分割ヒータ１１２ａと下面の分割ヒータ１１２ｂの出力を高くすると、積載体の最上面及び最下面のウエハＷの温度が上昇し過ぎる現象が起こり得ると考えられるので、ウエハボート７０の上面及び下面に遮熱板８２、８３を設けて最上面及び最下面のウエハＷを覆い、ヒータ１１０から直接熱が照射されることを防止している。よって、上面及び下面の分割ヒータ１１２ａ、１１２ｂの出力を高めても、最上面及び最下面のウエハＷへの直接放射を防止しつつ、上部領域及び下部領域全体に与える熱を中段領域より相対的に高くすることができ、ウエハＷ全体の温度上昇を均一にすることができる。
【００３４】
なお、ウエハＷの温度が不均一となるのは昇温時だけの現象であるので、昇温時のみ上面と下面の分割ヒータ１１２ａ、１１２ｂの出力を高めるレシオ制御を行い、温度が安定したらレシオ制御を解除し、上面及び下面の分割ヒータ１１２ａ、１１２ｂも左右側面の分割ヒータ１１２ｃ、１１２ｄと同様のフィードバック制御に戻すことが可能である。つまり、必要に応じてレシオ制御を実行し、不要となったら、レシオ制御を停止させることが可能である。
【００３５】
なお、レシオ制御時にフィードバック制御の制御出力に乗じる所定の比率は、予めレシピ等により定めることができ、プロセスに応じて自由に変更可能である。例えば、比率を１．５に設定すれば、上面及び下面の分割ヒータ１１２ａ、１１２ｄは、左右両側面の分割ヒータ１１２ｃ、１１２ｄの１．５倍の出力で加熱が行われることになる。所定の比率は、例えば、１．２〜１．８、或いは１．４〜１．６の範囲内の適切な値としてもよい。
【００３６】
ヒータ１１０に供給する制御出力は、例えば、分割ヒータ１１２ａ〜１１２ｄに供給する電力としてもよい。即ち、供給電力の大小に応じて、分割ヒータ１１２ａ〜１１２ｄの加熱温度を制御してもよい。なお、制御出力は、電力に限らず、用途に応じて、分割ヒータ１１２ａ〜１１２ｄの温度制御を行うのに容易な適切な出力値を選択してよい。
【００３７】
また、レシオ制御は、中央領域のヒータ１１３でも同様に行うことができる。具体的には、処理容器１００の右側面付近に設けられた熱電対１７２により検出された温度に基づいて、右側面の分割ヒータ１１３ｃ及び左側面の分割ヒータ１１３ｄについてはフォードバック制御を行い、上面の分割ヒータ１１３ａ及び下面の分割ヒータ１１３ｂについては、左右両側面の分割ヒータ１１３ｃ、１１３ｄの制御出力に所定の比率を乗じた値を制御出力として供給すればよい。
【００３８】
なお、一般的には、ヒータ１１２とヒータ１１３における所定の比率は同一比率とすることが好ましいが、ヒータ１１２、１１３間で特殊な温度特性の相違等が発見されている場合には、それらを考慮した個別の比率設定を行ってもよい。
【００３９】
以後、中央領域の分割されたヒータ１１２、１１３と、両端部の分割されていないヒータ１１１、１１４とを明確に区別するため、ヒータ１１２、１１３を分割ヒータ１１２、１１３、ヒータ１１１、１１４を周回ヒータ１１１、１１４と呼んでもよいこととする。
【００４０】
また、図３において、中央領域のヒータ１１２、１１３のみを分割ヒータ１１２ａ〜１１２ｄ、１１３ａ〜１１３ｄとして構成し、両端のヒータ１１１、１１４を分割ヒータとして構成していないのは、ウエハＷは中央領域のヒータ１１２、１１３の直下に配置され、中央領域のヒータ１１２、１１３の方が両端のヒータ１１１、１１４よりもウエハＷに与える影響が大きいので、よりきめ細かな制御を行えるように構成したためである。但し、必要に応じて、両端のヒータ１１１、１１４もレシオ制御が可能なように分割ヒータとして構成してもよいし、逆に中央領域全体で大きい分割ヒータを１個設ければ十分な場合には、ヒータ１１２、１１３を統合して１つの分割ヒータとして構成することも可能である。レシオ制御を行う分割ヒータ１１２、１１３及び個別制御を行う周回ヒータ１１１、１１４の組み合わせは、用途に応じて種々の組み合わせとすることができる。
【００４１】
［ヒータ制御構成］
図４は、本発明の実施形態に係る磁気アニール装置２３０のヒータ制御構成の一例を示した図である。磁気アニール装置２３０は、ヒータ１１０の温度制御を行うヒータ制御部２２０を備える。
【００４２】
ヒータ制御部２２０は、ヒータ１１０の温度制御を含めたヒータ１１０の全体の制御を行う手段である。ヒータ制御部２２０は、メインコントローラ２２１と、温度コントロール基板２２２と、変換基板２２３と、ハブ２２４と、電力コントローラ２２５とを含む。
【００４３】
メインコントローラ２２１は、レシオ制御を行うために必要なレシオ比率を決める制御手段である。
【００４４】
温度コントロール基板２２２は、熱電対１７０からの温度検出信号を受信し、これに基づいてヒータ１１０のフィードバック制御による温度制御を行うための制御手段である。よって、温度コントロール基板２２２には、熱電対１７０が電気的に接続される。フィードバック制御の対象となるフィードバック制御対象ヒータは、例えば、図４で説明した中央領域の分割ヒータ１１２、１１３のうち、処理容器１００の右側面を覆って設けられた分割ヒータ１１２ｃ、１１３ｃ及び左側面を覆って設けられた分割ヒータ１１２ｄ、１１３ｄとなる。
【００４５】
変換基板２２３は、温度コントロール基板２２２から出力されたイーサキャット（EtherCAT）の出力を、イーサネット（登録商標）（EtherNet（登録商標））に変換するための基板である。つまり、温度コントロール基板２２２から出力されたEtherCATの制御出力をEtherNetに変換する。なお、温度コントロール基板２２２と変換基板２２３は、例えば、EtherCATを介して接続されてもよい。
【００４６】
ハブ２２４は、変換基板２２３から供給された制御出力を集結し、レシオ対象制御ヒータを含む各ヒータ１１１、１１２ａ〜１１２ｄ、１１３ａ〜１１３ｄ、１１４に対応した電力コントローラ２２５に分配供給するための電力分配手段である。なお、レシオ対象制御ヒータは、分割ヒータ１１２、１１３のフィードバック制御対象ヒータ以外のヒータであり、具体的には処理容器１００の上面を覆って設けられた分割ヒータ１１２ａ、１１３ａと、下面を覆って設けられた分割ヒータ１１２ｂ、１１３ｂである。また、変換基板２２３とハブ２２４とは、例えばEtherNetで接続されてもよい。
【００４７】
電力コントローラ２２５は、ハブ２２４から供給された電力を、各ヒータ１１１、１１２ａ〜１１２ｄ、１１３ａ〜１１３ｄ、１１４に供給するための電力制御手段である。なお、ハブ２２４から電力が交流電力で供給された場合には、電力コントローラ２２５は、交流電力を直流電力に変換するＡＣ／ＤＣコンバータとして構成されてもよい。なお、ＡＣ／ＤＣコンバータは、例えば、市販されているものを好適に利用することができる。また、ハブ２２４と電力コントローラ２２５とは、例えばEtherNetで接続されてもよい。
【００４８】
図５は、本発明の実施形態に係る磁気アニール装置２３０のヒータ制御の詳細について説明するための図である。図５において、図４に示したヒータ制御部２２０の構成と、図３に示したヒータ１１０の構成が示されている。つまり、図５においては、図４に示したヒータ制御部２２０がどのように図３に示したヒータ１１０の温度制御を行うかについて、より具体的に説明する。
【００４９】
まず、電力コントローラ２２５から電力を供給するヒータ１１０は、両端部の周回ヒータ１１１、１１４と、中央領域の分割ヒータ１１２、１１３であり、分割ヒータ１１２、１１３は各々４ピースの分割ヒータ１１２ａ〜１１２ｄ、１１３ａ〜１１３ｄに分割されるため、合計１０個のヒータ１１１、１１２ａ〜１１２ｄ、１１３ａ〜１１３ｄ、１１４となる。この点、図５において、電力コントローラ２２５が１０個設けられ、各々から上述の１０個のヒータ１１１、１１２ａ〜１１２ｄ、１１３ａ〜１１３ｄ、１１４に１個ずつ対応して電力が供給されている図と合致する。
【００５０】
このうち、中央領域に設けられた処理容器１００の左右側面を覆う分割ヒータ１１２ｃ、１１２ｄ同士、分割ヒータ１１３ｃ、１１３ｄ同士は共通の電力指令となるため、温度コントロール基板２２２から変換基板２２３に出力される電力指令は、８点となる。この点、図５において、変換基板２２３からハブ２２４に向かって出ている矢印の左側が８個である点と合致している。
【００５１】
また、温度コントロール基板２２２は、長手方向に沿った４つの領域のみを制御している。この点、図５において、温度コントロール基板２２２から変換基板２２３に向かって出ている矢印が４つである点で合致している。つまり、変換基板２２３に入力される８点のうち、４点については、温度コントロール基板２２２から直接電力指令を受ける。この電力指令は、熱電対１７０に基づくフィードバック制御による電力指令である。
【００５２】
一方、変換基板２２３に入力される８点のうちの残りの４点は、中央領域の上方及び下方に設けられた分割ヒータ１１２ａ、１１２ｂ、１１３ａ、１１３ｂが対応するが、これは長手方向について同じ領域である左右側方に設けられた分割ヒータ１１２ｃ、１１２ｄ、１１３ｃ、１１３ｄに対する比率で制御を行う。つまり、上述のフィードバック制御による電力指令に、所定の比率を乗じて電力指令を算出する。所定の比率は、例えばレシピから設定することができる。
【００５３】
このように、本実施形態に係る磁気アニール装置２３０では、まず、熱電対１７０からの温度検出値に基づいて、温度コントロール基板２２２がヒータ１１０の電力をフィードバック制御することでヒータ温度を制御する。この際、ヒータ１１０毎に制御せず、制御するヒータ１１０を絞り、残りのヒータ１１０はベースのヒータ制御値に比率を乗ずるだけにすることで制御点数を減少させ、簡素な温度制御を実現している。
【００５４】
更に、本実施形態に係る磁気アニール方法では、アニール開始時に高い比率（例えば、１．５等）を用いて複数のヒータ１１１〜１１４が総て同じ温度勾配で温度上昇するようにレシオ制御し、温度上昇が終了して一定の温度になったら、比率を１に近似した値として定常化制御を行う。このような制御を行うことにより、アニール開始から温度が安定するまでの時間を短縮し、温度の早期収束を実現することができる。
【００５５】
図６は、熱電対１７０から温度コントロール基板２２２に送信される温度検出信号の流れの一例を示した図である。
【００５６】
図６において、熱電対１７１〜１７４が処理容器１００の内周面付近に、長手方向に沿って、各ヒータ１１１〜１１４に対応して設けられている。これらの検出信号は、温度コントロール基板２２２に温度検出信号として送信され、これに基づいてヒータ１１１〜１１４の温度制御が行われるのは、今まで説明した通りである。
【００５７】
これらの熱電対１７１〜１７４に加えて、補償用の熱電対１７６〜１７９を、やはり各ヒータ１１１〜１１４に対応させて、しかし熱電対１７１〜１７４とは異なる位置に設けるようにしてもよい。これらは、補償用の熱電対１７６〜１７９であり、熱電対１７１〜１７４と異なる位置に設けることにより、ヒータ１１１〜１１４の各加熱担当範囲の温度情報を異なる位置から取得し、ヒータ１１１〜１１４の制御に必要は温度検出情報の適正化を図ることができる。
【００５８】
このように、必要に応じて、温度検出補正用の熱電対１７６〜１７９を設けるようにしてもよい。
【００５９】
以上、本発明の好ましい実施形態について詳説したが、本発明は、上述した実施形態に制限されることはなく、本発明の範囲を逸脱することなく、上述した実施例に種々の変形及び置換を加えることができる。
【符号の説明】
【００６０】
７０    ウエハボート
８０〜８３    遮熱板
１００    処理容器
１１０〜１１４    ヒータ
２２０    ヒータ制御部
２２１    電源
２２２    温度コントロール基板
２２３    変換基板
２２４    ハブ
２２５    電力コントローラ
２３０    磁気アニール装置
【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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