CN115513088A - 热处理方法及热处理装置 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种能以简单的构成测定闪光照射时的衬底的温度的热处理方法及热处理装置。在成为温度测定对象的半导体晶圆的斜上方设置上部放射温度计(25)。上部放射温度计(25)具备接收到光时产生电动势的光伏元件(28)。光伏元件(28)同时具有高速应答性与低频带的良好的噪音特性。由于光伏元件(28)不冷却，在常温下也能获得充分的感度，所以上部放射温度计(25)中无需用来冷却的机构。由于上部放射温度计(25)无需设置光学斩波器，也无需设置微分电路，所以上部放射温度计(25)能以简单的构成，在卤素灯的预备加热时及闪光照射时这两者，测定半导体晶圆的正面温度。

Description

热处理方法及热处理装置
技术领域
本发明涉及一种通过对半导体晶圆等薄板状精密电子衬底(以下，简称为“衬底”)照射闪光而将所述衬底加热的热处理方法及热处理装置。
背景技术
半导体设备的制造过程中，以极短时间将半导体晶圆加热的闪光灯退火(FLA：Flash Lamp Annealing)备受瞩目。闪光灯退火是使用氙气闪光灯(以下，简称为“闪光灯”时，意指氙气闪光灯)对半导体晶圆的正面照射闪光，由此仅使半导体晶圆的正面在极短时间(数毫秒)内升温的热处理技术。
氙气闪光灯的放射分光分布从紫外域到近红外域，波长比以往的卤素灯短，与硅半导体晶圆的基础吸收带大体一致。因此，从氙气闪光灯对半导体晶圆照射闪光时，透过光较少，能使半导体晶圆急速升温。此外，如果是数毫秒以下的极短时间的闪光照射，那么判明仅能使半导体晶圆的正面附近选择性升温。
这种闪光灯退火使用于需要极短时间的加热的处理，例如典型来说，注入到半导体晶圆的杂质的活化。如果从闪光灯对通过离子注入法注入了离子的半导体晶圆的正面照射闪光，那么能使所述半导体晶圆的正面在极短时间内升温到活化温度，不会使杂质扩散得较深，而能仅执行杂质活化。
不限于闪光灯退火，在半导体晶圆的热处理中，重要的是晶圆温度的管理，所以需要正确测定热处理中的半导体晶圆的温度。尤其，闪光灯退火中，重要的是正确测定在闪光照射时急剧变化的半导体晶圆的正面温度。专利文献1中，揭示了由放射温度计测定闪光照射时的半导体晶圆的正面温度的技术。
[背景技术文献]
[专利文献]
[专利文献1]日本专利特开2012-238779号公报
发明内容
[发明要解决的问题]
如热电堆那样的热式检测元件中，由于无法跟踪闪光照射时急剧升温的半导体晶圆的正面温度的温度变化，所以以往测定被照射闪光的半导体晶圆的正面温度的放射温度计具备量子型检测元件也就是光导电型元件。但是，光导电型元件的低频带的SN(Signal/Noise：信号/噪音)比较差，且为了获得高感度，需要冷却到冰点以下(例如-25℃)。即使将光导电型元件冷却到冰点以下，但收容元件的温度计壳体为室温，所以作为放射温度计整体的热平衡变差。因此，需要设置用来将来自温度计壳体的背景光与测定光分离的光学斩波器，但这样一来，温度测定系统将大型化及复杂化。
本发明是鉴于所述问题而完成的，目的在于提供一种能以简单的构成测定闪光照射时的衬底的温度的热处理方法及热处理装置。
[解决问题的技术手段]
为解决所述问题，技术方案1的发明在通过对衬底照射闪光而将所述衬底加热的热处理方法中，特征在于具备：将衬底收容在腔室内的收容步骤；通过从连续点亮灯的光照射而将所述衬底预备加热的预备加热步骤；及由闪光灯对所述衬底的正面照射闪光的闪光加热步骤；且由具备光伏元件的第1放射温度计测定所述衬底的温度。
此外，技术方案2的发明根据技术方案1的发明的热处理方法，其中在所述预备加热步骤执行中，由所述第1放射温度计测定所述衬底的正面的温度，且由已校正放射率后的第2放射温度计测定所述衬底的背面的温度，基于由所述第2放射温度计测定出的所述衬底的温度，校正设定到所述第1放射温度计的放射率。
此外，技术方案3的发明根据技术方案1的发明的热处理方法，其中所述第1放射温度计并行执行以下模式而测定所述衬底的温度：以第1取样间隔进行数据取得的第1测定模式，及以短于所述第1取样间隔的第2取样间隔进行数据取得的第2测定模式。
此外，技术方案4的发明根据技术方案3的发明的热处理方法，其中将在所述第2测定模式下取得的数据中，数据值达到特定阈值的时点前后的一定期间取得的数据进行温度转换。
此外，技术方案5的发明根据技术方案4的发明的热处理方法，其中将在所述第1测定模式下取得的所有数据进行温度转换。
此外，技术方案6的发明根据技术方案5的发明的热处理方法，其中对将在所述第1测定模式下取得的数据进行温度转换后的温度值，插补将在所述第2测定模式下取得的数据进行温度转换后的温度值，并显示在显示部。
此外，技术方案7的发明根据技术方案1到6的任一发明的热处理方法，其中对从所述光伏元件输出的信号进行使用数字滤波器的处理。
此外，技术方案8的发明根据技术方案7的发明的热处理方法，其中所述预备加热步骤与所述闪光加热步骤中，使用不同的数字滤波器。
此外，技术方案9的发明是一种通过对衬底照射闪光而将所述衬底加热的热处理装置，特征在于具备：腔室，收容衬底；连续点亮灯，对所述衬底照射光，将所述衬底预备加热；闪光灯，对所述衬底的正面照射闪光，将所述衬底闪光加热；及第1放射温度计，具备光伏元件，测定所述衬底的温度。
此外，技术方案10的发明根据技术方案9的发明的热处理装置，还具备测定所述衬底的温度的第2放射温度计，在执行所述预备加热的期间，所述第1放射温度计测定所述衬底的正面的温度，且已校正放射率后的所述第2放射温度计测定所述衬底的背面的温度，基于由所述第2放射温度计测定出的所述衬底的温度，校正设定到所述第1放射温度计的放射率。
此外，技术方案11的发明根据技术方案9的发明的热处理装置，其中所述第1放射温度计并行执行以下模式而测定所述衬底的温度：以第1取样间隔进行数据取得的第1测定模式，及以短于所述第1取样间隔的第2取样间隔进行数据取得的第2测定模式。
此外，技术方案12的发明根据技术方案11的发明的热处理装置，还具备温度转换部，将在所述第2测定模式下取得的数据中，数据值达到特定阈值的时点前后的一定期间取得的数据进行温度转换。
此外，技术方案13的发明根据技术方案12的发明的热处理装置，其中所述温度转换部将在所述第1测定模式下取得的所有数据进行温度转换。
此外，技术方案14的发明根据技术方案13的发明的热处理装置，还具备显示部，对将在所述第1测定模式下取得的数据进行温度转换后的温度值，插补将在所述第2测定模式下取得的数据进行温度转换后的温度值并显示。
此外，技术方案15的发明根据技术方案9到14中任一发明的热处理装置，其中对从所述光伏元件输出的信号进行使用数字滤波器的处理。
此外，技术方案16的发明根据技术方案15的发明的热处理装置，其中所述预备加热步骤与所述闪光加热中使用不同的数字滤波器。
[发明的效果]
根据技术方案1到8的发明，由于由具备光伏元件的第1放射温度计测定衬底的温度，所以无需对光伏元件设置光学斩波器，而能以简单的构成测定闪光照射时的衬底的温度。
尤其，根据技术方案3的发明，由于第1放射温度计以第1取样间隔及第2取样间隔进行数据取得，所以能以预备加热步骤及闪光加热步骤这两者适当进行数据取得。
尤其，根据技术方案6的发明，由于对将在第1测定模式下取得的数据进行温度转换后的温度值，插补将在第2测定模式下取得的数据进行温度转换后的温度值，并显示在显示部，所以能高精度描绘从预备加热步骤到闪光加热步骤的衬底的温度变化。
尤其，根据技术方案7的发明，由于对从光伏元件输出的信号进行使用数字滤波器的处理，所以能在预备加热步骤及闪光加热步骤这两者通过共通的硬件进行信号处理。
根据技术方案9到16的发明，由于具备具有光伏元件，并测定衬底的温度的第1放射温度计，所以无需对光伏元件设置光学斩波器，而能以简单的构成测定闪光照射时的衬底的温度。
尤其，根据技术方案11的发明，由于第1放射温度计以第1取样间隔及第2取样间隔进行数据取得，所以能以预备加热及闪光加热这两者适当进行数据取得。
尤其，根据技术方案14的发明，由于具备对将在第1测定模式下取得的数据进行温度转换后的温度值，插补将在第2测定模式下取得的数据进行温度转换后的温度值并显示的显示部，所以能高精度描绘从预备加热到闪光加热的衬底的温度变化。
尤其，根据技术方案15的发明，由于对从光伏元件输出的信号进行使用数字滤波器的处理，所以能在预备加热及闪光加热这两者，通过共通的硬件进行信号处理。
附图说明
图1是表示本发明的热处理装置的构成的纵剖视图。
图2是表示保持部的整体外观的立体图。
图3是基座的俯视图。
图4是基座的剖视图。
图5是移载机构的俯视图。
图6是移载机构的侧视图。
图7是表示多个卤素灯的配置的俯视图。
图8是上部放射温度计及下部放射温度计的功能框图。
图9是表示图1的热处理装置的处理动作的顺序的流程图。
图10是用来说明撷取来自以短周期模式取得的数据的一部分的图。
图11是表示显示部所显示的温度分布分布的图。
具体实施方式
以下，一边参考附图，一边针对本发明的实施方式详细说明。
图1是表示本发明的热处理装置1的构成的纵剖视图。图1的热处理装置1是通过对作为衬底的圆板形状的半导体晶圆W进行闪光照射，而将所述半导体晶圆W加热的闪光灯退火装置。成为处理对象的半导体晶圆W的尺寸无特别限定，例如为φ300mm或φ450mm(实施方式中为φ300mm)。另外，图1及之后的各图中，为了容易理解，视需要夸大或简化各部的尺寸或数量。
热处理装置1具备收容半导体晶圆W的腔室6、内置多个闪光灯FL的闪光加热部5、及内置多个卤素灯HL的卤素加热部4。在腔室6的上侧设置着闪光加热部5，且在下侧设置着卤素加热部4。此外，热处理装置1在腔室6的内部具备将半导体晶圆W以水平姿势保持的保持部7，及在保持部7与装置外部之间进行半导体晶圆W的交接的移载机构10。而且，热处理装置1具备：卤素加热部4；及控制部3，控制设置在闪光加热部5及腔室6的各动作机构，执行半导体晶圆W的热处理。
腔室6在筒状的腔室侧部61的上下安装石英制的腔室窗而构成。腔室侧部61具有上下开口的大致筒形状，在上侧开口安装并闭塞上侧腔室窗63，在下侧开口安装并闭塞下侧腔室窗64。构成腔室6的顶部的上侧腔室窗63是由石英形成的圆板形状部件，作为使从闪光加热部5出射的闪光透过腔室6内的石英窗发挥功能。此外，构成腔室6的地板部的下侧腔室窗64也是由石英形成的圆板形状部件，作为使来自卤素加热部4的光透过腔室6内的石英窗发挥功能。
此外，在腔室侧部61的内侧壁面的上部安装着反射环68，在下部安装着反射环69。反射环68、69都形成为圆环状。上侧的反射环68通过从腔室侧部61的上侧嵌入而安装。另一方面，下侧的反射环69通过从腔室侧部61的下侧嵌入，并以省略图示的螺丝固定而安装。也就是说，反射环68、69都装卸自如地安装在腔室侧部61的反射环。腔室6的内侧空间，也就是由上侧腔室窗63、下侧腔室窗64、腔室侧部61及反射环68、69包围的空间规定为热处理空间65。
通过在腔室侧部61安装反射环68、69，而在腔室6的内壁面形成凹部62。也就是说，形成凹部62，所述凹部由腔室侧部61的内壁面中未安装反射环68、69的中央部分、反射环68的下端面、及反射环69的上端面包围而成。凹部62在腔室6的内壁面沿水平方向圆环状形成，围绕保持半导体晶圆W的保持部7。腔室侧部61及反射环68、69由强度及耐热性优异的金属材料(例如不锈钢)形成。
此外，在腔室侧部61，形设着用来进行对腔室6搬入及搬出半导体晶圆W的搬送开口部(炉口)66。搬送开口部66能由闸阀185开闭。搬送开口部66连通连接在凹部62的外周面。因此，闸阀185将搬送开口部66打开时，能进行从搬送开口部66通过凹部62向热处理空间65搬入半导体晶圆W，及从热处理空间65搬出半导体晶圆W。此外，当闸阀185将搬送开口部66关闭时，腔室6内的热处理空间66成为密闭空间。
而且，在腔室侧部61，穿设着贯通孔61a及贯通孔61b。贯通孔61a是用来将从保持在后述基座74的半导体晶圆W的上表面放射的红外光引导至上部放射温度计25的红外线感测器29的圆筒状的孔。另一方面，贯通孔61b是用来将从半导体晶圆W的下表面放射的红外光引导至下部放射温度计20的红外线感测器24的圆筒状的孔。贯通孔61a及贯通孔61b以它们的贯通方向的轴与保持在基座74的半导体晶圆W的主面交叉的方式，相对于水平方向倾斜设置。在贯通孔61a的面向热处理空间65侧的端部，安装着透过上部放射温度计25能测定的波长区域的红外光，且包含氟化钙材料的透明窗26。此外，在贯通孔61b的面向热处理空间65侧的端部，安装着透过下部放射温度计20能测定的波长区域的红外光，且包含氟化钡材料的透明窗21。
此外，在腔室6的内壁上部，形设着对热处理空间65供给处理气体的气体供给孔81。气体供给孔81形设在比凹部62上侧位置，也可设置在反射环68。气体供给孔81经由形成在腔室6的侧壁内部的圆环状的缓冲空间82，连通连接在气体供给管83。气体供给管83连接在处理气体供给源85。此外，在气体供给管83的路径中途，介插着阀84。当打开阀84时，从处理气体供给源85对缓冲空间82供给处理气体。流入到缓冲空间82的处理气体以在流体阻力小于气体供给孔81的缓冲空间82内扩散的方式流动，从气体供给孔81供给到热处理空间65内。作为处理气体，能使用例如氮气(N2)等惰性气体，或氢气(H2)、氨气(NH3)等反应性气体、或混合所述气体的混合气体(本实施方式中为氮气)。
另一方面，在腔室6的内壁下部，形设着将热处理空间65内的气体排出的气体排气孔86。气体排气孔86形设在比凹部62下侧位置，也可设置在反射环69。气体排气孔86经由形成在腔室6的侧壁内部的圆环状的缓冲空间87，连通连接在气体排气管88。气体排气管88连接在排气部190。此外，在气体排气管88的路径中途，介插着阀89。当打开阀89时，热处理空间65的气体从气体排气孔86经由缓冲空间87排出到气体排气管88。另外，气体供给孔81及气体排气孔86也可沿腔室6的周向设置多个，也可为缝隙状。此外，处理气体供给源85及排气部190可为设置在热处理装置1的机构，也可为设置热处理装置1的工厂的设备。
此外，也在搬送开口部66的前端，连接着排出热处理空间65内的气体的气体排气管191。气体排气管191经由阀192连接在排气部190。通过打开阀192，将腔室6内的气体经由搬送开口部66排出。
图2是表示保持部7的整体外观的立体图。保持部7具备基台环71、连结部72及基座74。基台环71、连结部72及基座74均以石英形成。也就是说，保持部7整体以石英形成。
基台环71是从圆环形状缺失一部分的圆弧形状的石英部件。所述缺失部分是为了防止后述的移载机构10的移载臂11与基台环71干涉而设置。基台环71通过载置在凹部62的底面，而支撑在腔室6的壁面(参考图1)。在基台环71的上表面，沿所述圆环形状的周向立设多个连结部72(本实施方式中为4个)。连结部72也是石英部件，通过焊接固定在基台环71。
基座74由设置在基台环71的4个连结部72支撑。图3是基座74的俯视图。此外，图4是基座74的剖视图。基座74具备保持板75、导环76及多根衬底支撑销77。保持板75是以石英形成的大致圆形的平板状部件。保持板75的直径大于半导体晶圆W的直径。也就是说，保持板75具有大于半导体晶圆W的平面尺寸。
在保持板75的上表面周缘部设置着导环76。导环76是具有大于半导体晶圆W的直径的内径的圆环形状的部件。例如，半导体晶圆W的直径为φ300mm的情况下，导环76的内径为φ320mm。导环76的内周成为如从保持板75向上方扩展的锥面。导环76以与保持板75相同的石英形成。导环76可焊接在保持板75的上表面，也可由另外加工的销等固定在保持板75。或者，也可将保持板75与导环76作为一体的部件加工。
保持板75的上表面中比导环76更内侧的区域成为保持半导体晶圆W的平面状的保持面75a。在保持板75的保持面75a，立设着多根衬底支撑销77。本实施方式中，沿与保持面75a的外周圆(导环76的内周圆)为同心圆的周上，每隔30°立设着合计12个衬底支撑销77。配置了12个衬底支撑销77的圆的直径(对向的衬底支撑销77之间的距离)小于半导体晶圆W的直径，当半导体晶圆W的直径为φ300mm时，为φ270mm～φ280mm(本实施方式中为φ270mm)。各个衬底支撑销77以石英形成。多个衬底支撑销77可通过焊接设置在保持板75的上表面，也可与保持板75一体加工。
返回到图2，立设在基台环71的4个连结部72与基座74的保持板75的周缘部通过焊接而固定。也就是说，基座74与基台环71由连结部72固定地连结。通过将这种保持部7的基台环71支撑在腔室6的壁面，而将保持部7安装在腔室6。在保持部7安装在腔室6的状态下，基座74的保持板75为水平姿势(法线与铅直方向一致的姿势)。也就是说，保持板75的保持面75a为水平面。
搬入到腔室6的半导体晶圆W以水平姿势载置并保持在安装在腔室6的保持部7的基座74上。此时，半导体晶圆W由立设在保持板75上的12根衬底支撑销77支撑，保持在基座74。更严格来说，12根衬底支撑销77的上端部与半导体晶圆W的下表面接触，支撑所述半导体晶圆W。由于12根衬底支撑销77的高度(从衬底支撑销77的上端到保持板75的保持面75a的距离)均一，所以能由12个衬底支撑销77以水平姿势支撑半导体晶圆W。
此外，半导体晶圆W由多根衬底支撑销77与保持板75的保持面75a隔开特定间隔而支撑。导环76的厚度大于衬底支撑销77的高度。因此，利用导环76，防止由多根衬底支撑销77支撑的半导体晶圆W的水平方向的位置偏移。
此外，如图2及图3所示，在基座74的保持板75，上下贯通地形成着开口部78。开口部78是为了接收下部放射温度计20从半导体晶圆W的下表面放射的放射光(红外光)而设置。也就是说，下部放射温度计20经由开口部78及安装在腔室侧部61的贯通孔61b的透明窗21，接收从半导体晶圆W的下表面放射的光，测定所述半导体晶圆W的温度。而且，在基座74的保持板75，穿设着为了供后述的移载机构10的升降销12交接半导体晶圆W而贯通的4个贯通孔79。
图5是移载机构10的俯视图。此外，图6是移载机构10的侧视图。移载机构10具备2条移载臂11。移载臂11设为如依循大致圆环状的凹部62的圆弧形状。在各移载臂11立设着2根升降销12。移载臂11及升降销12以石英形成。各移载臂11能通过水平移动机构13而转动。水平移动机构13使一对移载臂11在对保持部7进行半导体晶圆W的移载的移载动作位置(图5的实线位线)，与俯视时不与保持在保持部7的半导体晶圆W重合的退避位置(图5的双点划线)之间水平移动。作为水平移动机构13，可为利用单独的发动机，使各移载臂11分别转动的水平移动机构，也可为使用连杆机构利用1个发动机，使一对移载臂11连动地转动的水平移动机构。
此外，一对移载臂11通过升降机构14，与水平移动机构13一起升降移动。当升降机构14使一对移载臂11在移载作动位置上升时，合计4根升降销12通过穿设在基座74的贯通孔79(参考图2、3)，升降销12的上端从基座74的上表面突出。另一方面，当升降机构14使一对移载臂11在移载作动位置下降，而从贯通孔79抽出升降销12，水平移动机构13以打开一对移载臂11的方式移动时，各移载臂11移动到退避位置。一对移载臂11的退避位置在保持部7的基台环71的正上方。由于基台环71载置在凹部62的底面，所以移载臂11的退避位置为凹部62的内侧。另外，在设置着移载机构10的驱动部(水平移动机构13及升降机构14)的部位附近，也设置着省略图示的排气机构，以将移载机构10的驱动部周边的氛围排出到腔室6的外部的方式构成。
返回到图1，设置在腔室6的上方的闪光加热部5构成为在壳体51的内侧，具备包含多条(本实施方式中为30条)氙气闪光灯FL的光源，及以覆盖所述光源的上方的方式设置的反射器52。此外，在闪光加热部5的壳体51的底部，安装着灯光放射窗53。构成闪光加热部5的地板部的灯光放射窗53是以石英形成的板状的石英窗。通过将闪光加热部5设置在腔室6的上方，灯光放射窗53与上侧腔室窗63相向。闪光灯FL从腔室6的上方经由灯光放射窗53及上侧腔室窗63，对热处理空间65照射闪光。
多个闪光灯FL分别是具有长型圆筒形状的棒状灯，以各自的长边方向沿保持在保持部7的半导体晶圆W的主面(也就是沿水平方向)互相平行的方式平面状排列。因此，通过闪光灯FL的排列形成的平面也为水平面。
氙气闪光灯FL具备：棒状的玻璃管(放电管)，内部封入了氙气，两端部配设着连接在电容器的阳极及阴极；及触发电极，附设在所述玻璃管的外周面上。由于氙气是电绝缘体，所以即使电容器中存储着电荷，通常状态下电不会流到玻璃管内。然而，对触发电极施加高电压破坏绝缘的情况下，存储在电容器的电瞬间流到玻璃管内，激发此时的氙原子或分子而放出光。这种氙气闪光灯FL中，由于预先存储在电容器的静电能被转换为0.1毫秒到100毫秒的极短的光脉冲，所以与如卤素灯HL那样连续点亮的光源相比，具有能照射极强光的特征。也就是说，闪光灯FL是以未达1秒的极短时间瞬间发光的脉冲发光灯。另外，闪光灯FL的发光时间能通过对闪光灯FL进行电力供给的灯电源的线圈常数而调整。
此外，反射器52以覆盖多个闪光灯FL整体的方式设置在它们的上方。反射器52的基本功能是将从多个闪光灯FL出射的闪光反射到热处理空间65侧。反射器52以铝合金板形成，其表面(面向闪光灯FL侧的面)通过喷砂处理而实施了粗面化加工。
设置在腔室6下方的卤素加热部4在壳体41的内侧内置着多条(本实施方式中为40条)卤素灯HL。卤素加热部4通过多个卤素灯HL，从腔室6的下方经由下侧腔室窗64对热处理空间65进行光照射，而将半导体晶圆W加热。
图7是表示多个卤素灯HL的配置的俯视图。40条卤素灯HL分成上下2层配置。在靠近保持部7的上层配设着20条卤素灯HL，且在比上层更远离保持部7的下层也配设着卤素灯HL。各卤素灯HL是具有长型圆筒形状的棒状灯。上层、下层都为20条的卤素灯HL以各自的长边方向沿保持在保持部7的半导体晶圆W的主面(也就是沿水平方向)互相平行的方式排列。因此，上层、下层中通过卤素灯HL的排列形成的平面都为水平面。
此外，如图7所示，上层、下层中，与保持在保持部7的半导体晶圆W的周缘部对向的区域的卤素灯HL的配设密度都高于与中央部对向的区域。也就是说，上下层中，灯排列的周缘部的卤素灯HL的配设间距短于中央部。因此，能对通过来自卤素加热部4的光照射加热时易产生温度降低的半导体晶圆W的周缘部，进行更多光量的照射。
此外，包含上层卤素灯HL的灯群与包含下层卤素灯HL的灯群以格栅状交叉的方式排列。也就是说，以配置在上层的20条卤素灯HL的长边方向与配置在下层的20条卤素灯HL的长边方向互相正交的方式，配设合计40条卤素灯HL。
卤素灯HL是通过对配设在玻璃管内部的灯丝通电，使灯丝白炽化而发光的灯丝方式的光源。在玻璃管的内部，封入了对氮或氩等惰性气体导入了微量卤元素(碘、溴等)的气体。通过导入卤元素，能抑制灯丝破损且将灯丝的温度设定为高温。因此，卤素灯HL具有与一般的白炽灯相比寿命长，且能连续照射强光的特性。也就是说，卤素灯HL是至少1秒以上连续发光的连续点亮灯。此外，由于卤素灯HL是棒状灯，所以寿命长，通过将卤素灯HL沿水平方向配置，向上方的半导体晶圆W的放射效率优异。
此外，在卤素加热部4的壳体41内，在2层卤素灯HL的下侧也设置着反射器43(图1)。反射器43将从多个卤素灯HL出射的光反射到热处理空间65侧。
如图1所示，在腔室6设置着上部放射温度计(第1放射温度计)25及下部放射温度计(第2放射温度计)20这2个放射温度计。图8是上部放射温度计25及下部放射温度计20的功能框图。上部放射温度计25设置在保持在基座74的半导体晶圆W的斜上方，测定所述半导体晶圆W的上表面的温度。上部放射温度计25具备红外线感测器29及温度测定单元27。红外线感测器29接收从保持在基座74的半导体晶圆W的上表面放射的红外光。上部放射温度计25的红外线感测器29为了能应对被照射闪光的瞬间的半导体晶圆W上表面的急剧温度变化，内置着光伏元件(Photovoltaic element)28。光伏元件28是在接收光时通过光电效应而产生电动势的元件，例如以InSb(锑化铟)形成。光伏元件28接收的红外光的发光体的温度越高，产生越高的电动势。
以往的光导电型元件(Photoconductive element)中，低频带的SN比较差，相对于此，光伏元件28即使在低频带也显示良好的噪音特性。也就是说，采用光伏元件28的上部放射温度计25同时具备高速应答性与低频带的良好的噪音特性。此外，光导电型元件为了获得高感度，需要冷却到冰点以下，但因红外线感测器29(如图1所示)设置在腔室侧部61，所以有光导电型元件周边的温度因执行热处理而上升，光导电型元件的冷却不充分的情况。当光导电型元件的冷却不充分时，也有上部放射温度计25无法测定半导体晶圆W的上表面的温度，热处理装置1无法运转的情况。相对于此，光伏元件28中存在即使未冷却，在常温(10～60℃)下也能获得足够感度的元件。因此，具备常温下也进行驱动的光伏元件28的上部放射温度计25中，整体在大致常温下维持良好的热平衡，与以往的光导电型元件相比，能将零点漂移抑制在最小限度，无需设置光学斩波器。此外，由于常温驱动的光伏元件28无需用来冷却的珀耳帖元件(Peltier Element)或用来防止伴随冷却的结露的机构，所以能芯片化、小型化。结果，能抑制采用光伏元件28的上部放射温度计25的大型化及复杂化。这有利于在设置空间受限较多的闪光灯退火装置上搭载上部放射温度计25。
温度测定单元27具备放大电路101、A/D(Analog/Digital(模拟/数字))转换器102、温度转换部103、分布制作部105及存储部107。红外线感测器29将通过接收从半导体晶圆W放射的红外光而在光伏元件28中产生的电动势的信号输出到放大电路101。放大电路101将从红外线感测器29输出的电动势信号放大，传递到A/D转换器102。A/D转换器102将由放大电路101放大的电动势信号转换为数字信号。
温度转换部103及分布制作部105是通过搭载在温度测定单元27的CPU(CentralProcessing Unit：中央处理单元)(省略图示)执行特定的处理程序而实现的功能处理部。温度转换部103对从A/D转换器102输出的信号，也就是从红外线感测器29接收到的表示红外线强度的信号进行特定的运算处理，转换为温度。由温度转换部103求得的温度是半导体晶圆W的上表面的温度。
此外，分布制作部105通过将由温度转换部103取得的温度数据依序存储在存储部107，而制作表示半导体晶圆W的上表面的温度的时间变化的温度分布108。作为存储部107，能使用磁盘或存储器等众所周知的存储媒体。另外，关于温度分布的制作，在下文进一步详述。
另一方面，下部放射温度计20设置在保持在基座74的半导体晶圆W的斜下方，测定所述半导体晶圆W的下表面的温度。下部放射温度计20具备红外线感测器24及温度测定单元22。红外线感测器24接收从保持在基座74的半导体晶圆W的下表面经由开口部78放射的红外光。由于下部放射温度计20的红外线感测器24也可不应对如上部放射温度计25那样的高速测定，所以例如具备热电堆作为受光元件。红外线感测器24将响应受光而产生的信号输出到温度测定单元22。温度测定单元22具备省略图示的A/D转换器及温度转换电路等，将表示从红外线感测器24输出的红外光的强度的信号转换为温度。由温度测定单元22求得的温度是半导体晶圆W的下表面的温度。
下部放射温度计20及上部放射温度计25电连接在热处理装置1整体的控制器也就是控制部3，将分别由下部放射温度计20及上部放射温度计25测定的半导体晶圆W的下表面及上表面的温度传递到控制部3。控制部3控制设置在热处理装置1的各种动作机构。作为控制部3的硬件的构成与一般的计算机相同。也就是说，控制部3具备进行各种运算处理的电路也就是CPU、存储基本程序的读出专用存储器也就是ROM(Read Only Memory：只读存储器)、存储各种信息的读写自如的存储器也就是RAM(Random Access Memory：随机存取存储器)、及预先存储控制用软件或数据等的磁盘。通过控制部3的CPU执行特定的处理程序，而进行热处理装置1的处理。
此外，在控制部3连接着显示部34及输入部33。控制部3使显示部34显示各种信息。热处理装置1的操作者能一边确认显示在显示部34的信息，一边从输入部33输入各种命令或参数。作为输入部33，能使用例如键盘或鼠标。作为显示部34，能使用例如液晶显示器。本实施方式中，作为显示部34及输入部33，采用设置在热处理装置1的外壁的液晶触控面板而同时具有两个的功能。
除所述构成外，热处理装置1也具备各种冷却用构造，用来防止在半导体晶圆W的热处理时，因从卤素灯HL及闪光灯FL产生的热能引起的卤素加热部4、闪光加热部5及腔室6的过度的温度上升。例如，在腔室6的壁体设置着水冷管(省略图示)。此外，卤素加热部4及闪光加热部5设为在内部形成气体流并排热的空冷构造。此外，也对上侧腔室窗63与灯光放射窗53的间隙供给空气，将闪光加热部5及上侧腔室窗63冷却。
接着，针对热处理装置1的处理动作进行说明。图9是表示热处理装置1的处理动作的顺序的流程图。以下说明的半导体晶圆W的处理顺序通过控制部3控制热处理装置1的各动作机构而进行。
首先，在半导体晶圆W的处理之前，将用来供气的阀84打开，且将排气用阀89打开，开始对腔室6内供排气。当打开阀84时，从气体供给孔81对热处理空间65供给氮气。此外，当打开阀89时，将腔室6内的气体从气体排气孔86排出。由此，从腔室6内的热处理空间65的上部供给的氮气向下方流动，从热处理空间65的下部排出。
此外，也通过将阀192打开，从搬送开口部66排出腔室6内的气体。而且，也通过省略图示的排气机构，将移载机构10的驱动部周边的氛围排出。另外，热处理装置1的半导体晶圆W的加热处理时，对热处理空间65持续供给氮气，所述供给量根据处理步骤而适当变更。
接着，闸阀185打开，而将搬送开口部66打开，由装置外部的搬送机器人，经由搬送开口部66将成为处理对象的半导体晶圆W搬入到腔室6内的热处理空间65(步骤S1)。此时，担心随着半导体晶圆W的搬入，会带入装置外部的氛围，但由于对腔室6持续供给氮气，所以氮气从搬送开口部66流出，能将这种外部氛围的带入抑制在最小限度。
由搬送机器人搬入的半导体晶圆W进出、停止直到保持部7的正上方位置为止。并且，通过使移载机构10的一对移载臂11从退避位置水平移动到移载动作位置并上升，升降销12通过贯通孔79从基座74的保持板75的上表面突出，接收半导体晶圆W。此时，升降销12上升到比衬底支持销77的上端更上方。
将半导体晶圆W载置在升降销12后，搬送机器人从热处理空间65退出，通过闸阀185将搬送开口部66关闭。并且，通过使一对移载臂11下降，将半导体晶圆W从移载机构10交接给保持部7的基座74，以水平姿势从下方保持。半导体晶圆W由立设在保持板75上的多根衬底支撑销77支撑而保持在基座74上。此外，半导体晶圆W以被处理面也就是正面为上表面保持在保持部7。在由多根衬底支撑销77支撑的半导体晶圆W的背面(与正面为相反侧的主面)与保持板75的保持面75a之间，形成特定的间隔。下降到基座74的下方的一对移载臂11通过水平移动机构13退避到退避位置，也就是凹部62的内侧。
由以石英形成的保持部7的基座74以水平姿势从下方保持半导体晶圆W后，卤素加热部4的40条卤素灯HL同时点亮，开始预备加热(辅助加热)(步骤S2)。从卤素灯HL出射的卤素光透过以石英形成的下侧腔室窗64及基座74，照射到半导体晶圆W的下表面。通过接收来自卤素灯HL的光照射，将半导体晶圆W预备加热，温度上升。另外，由于移载机构10的移载臂11退避到凹部62的内侧，所以不会阻碍卤素灯HL的加热。
由下部放射温度计20测定通过来自卤素灯HL的光照射而升温的半导体晶圆W的温度。将测定出的半导体晶圆W的温度传递到控制部3。控制部3监视通过来自卤素灯HL的光照射而升温的半导体晶圆W的温度是否达到特定的预备加热温度T1，且控制卤素灯HL的输出。也就是说，控制部3基于下部放射温度计20的测定值，以半导体晶圆W的温度成为预备加热温度T1的方式，反馈控制卤素灯HL的输出。下部放射温度计20具有作为在半导体晶圆W的预备加热时用来控制卤素灯HL的输出的控制用温度感测器的作用。
半导体晶圆W的温度达到预备加热温度T1后，控制部3将半导体晶圆W暂时维持在所述预备加热温度T1。具体来说，在由下部放射温度计20测定出的半导体晶圆W的温度达到预备加热温度T1的时点，控制部3调整卤素灯HL的输出，将半导体晶圆W的温度大致维持在预备加热温度T1。
通过进行利用这种卤素灯HL的预备加热，将半导体晶圆W整体均一升温到预备加热温度T1。在卤素灯HL的预备加热阶段，有更易散热的半导体晶圆W的周缘部的温度低于中央部的倾向，但卤素加热部4的卤素灯HL的配设密度是与半导体晶圆W的周缘部对向的区域高于与中央部对向的区域。因此，照射到易产生散热的半导体晶圆W的周缘部的光量变多，能将预备加热阶段的半导体晶圆W的面内温度分布均一化。
在执行预备加热将半导体晶圆W的温度维持在预备加热温度T1的期间，执行上部放射温度计25的放射率校正(步骤S3)。基于下部放射温度计20的温度测定值，执行上部放射温度计25的放射率校正。预先正确校正下部放射温度计20的放射率。例如使用附有热电偶的晶圆，进行下部放射温度计20的放射率校正。具体来说，一边将附有热电偶的晶圆通过来自卤素灯HL的光照射加热到一定温度，一边由热电偶测定附有热电偶的晶圆的正面温度，同时由下部放射温度计20测定背面的温度。且，以由下部放射温度计20测定出的温度与由热电偶测定出的温度一致的方式，校正下部放射温度计20的放射率。如此，对下部放射温度计20设定经这样正确校正的放射率。
预备加热中将半导体晶圆W的温度维持在预备加热温度T1时，由上部放射温度计25测定半导体晶圆W正面的温度，且由下部放射温度计20测定半导体晶圆W背面的温度。在预备加热阶段，半导体晶圆W的正背面不会产生温度差，正面温度与背面温度一致。因此，以由上部放射温度计25测定出的半导体晶圆W的正面温度与由下部放射温度计20测定出的背面温度一致的方式，校正上部放射温度计25的放射率。并且，对上部放射温度计25设定校正后的放射率。由此，对上部放射温度计25设定成为处理对象的半导体晶圆W的正面的放射率，能正确校正设定在上部放射温度计25的放射率。
上部放射温度计25的放射率校正完成后，开始上部放射温度计25的温度测定(步骤S4)。上部放射温度计25接收从半导体晶圆W的正面放射的红外光，测定所述正面的温度。本实施方式的上部放射温度计25在长周期模式(第1测定模式)及短周期模式(第2测定模式)这2个取样率(取样间隔)的模式下进行数据取得。所谓数据取得，是上部放射温度计25的红外线感测器29取得在光伏元件28中产生的电动势的信号。在长周期模式下，例如以50毫秒(20Hz)的取样率进行数据取得。另一方面，在短周期模式下，以短于长周期模式下的取样率的取样率，例如0.04毫秒(25Hz)的取样率进行数据取得。上部放射温度计25并行执行所述长周期模式与短周期模式。也就是说，上部放射温度计25一边以0.04毫秒的取样率进行数据取得，一边也以50毫秒的取样率进行数据取得。
关于2个模式中的长周期模式下，以50毫秒的取样率取得的数据(电动势的信号)，由温度转换部103将所有数据逐次转换为温度值。另一方面，关于短周期模式下以0.04毫秒的取样率取得的数据，由于取样率极短，所以处理跟不上由温度转换部103将所有数据逐次转换为温度值。因此，对于短周期模式下取得的数据，暂时存储在温度测定单元27的存储部107等，撷取所述一部分由温度转换部103转换为温度值，对此在下文进一步叙述。
在半导体晶圆W的温度达到预备加热温度T1经过特定时间的时点，闪光加热部5的闪光灯FL对保持在基座74的半导体晶圆W的正面进行闪光照射(步骤S5)。此时，从闪光灯FL放射的闪光的一部分直接照向腔室6内，其它一部分暂时由反射器52反射后，照向腔室6内，通过这些闪光的照射，进行半导体晶圆W的闪光加热。
由于闪光加热是通过来自闪光灯FL的闪光(Flash light)照射而进行，所以能使半导体晶圆W的正面温度短时间上升。也就是说，从闪光灯FL照射的闪光是预先存储在电容器的静电能转换为极短的光脉冲的照射时间为0.1毫秒以上100毫秒以下程度的极短的强闪光。并且，通过来自闪光灯FL的闪光照射而被闪光加热的半导体晶圆W的正面温度瞬间上升到1000℃以上的处理温度T2后急速下降。
从预备加热到闪光加热，持续进行上部放射温度计25对半导体晶圆W的正面温度的测定。在预备加热阶段，卤素灯HL对半导体晶圆W的升温率与闪光加热的升温率相比，明显较小，半导体晶圆W的正面温度的变化也平缓，所以适宜长周期模式下的温度测定。相对于此，在闪光加热时，半导体晶圆W的正面温度瞬间急剧上升，所以在长周期模式下有可能未能捕捉到正面温度的最高到达温度，而适宜短周期模式下的温度测定。
如上述，上部放射温度计25并行执行长周期模式与短周期模式。在所述模式中的长周期模式下取得的所有数据通过温度转换部103转换为温度值。由此，由上部放射温度计25测定预备加热时的半导体晶圆W的正面温度。
另一方面，关于在短周期模式下取得的数据，不将所有数据转换为温度值，而将一部分数据由温度转换部103转换为温度值。由于闪光加热时以外无需短周期模式，所以需要从在短周期模式下取得的数据撷取闪光加热前后的一部分数据。图10是用来说明从在短周期模式下取得的数据撷取一部分的图。图10中，按照在短周期模式下取得并存储在存储部107等的电动势数据的取得时刻，以时间序列描绘。测定对象也就是半导体晶圆W的正面温度越高，在上部放射温度计25的光伏元件28中产生的电动势越高。也就是说，如果在闪光加热时，半导体晶圆W的正面温度急剧变高，那么由上部放射温度计25取得的电动势的数据值也变高。
本实施方式中，对电动势数据设定触发撷取的阈值Vt。阈值Vt只要设为例如对与闪光照射前的预备加热时的预备加热温度T1对应的电动势值加上特定余裕的值即可。由于从处理制程已知预备加热温度T1，所以能从所述预备加热温度T1换算成电动势值。图10的例中，在时刻t1取得的电动势的数据达到阈值Vt。撷取在短周期模式下取得的数据中，比数据值达到阈值Vt的时刻t1提早20毫秒到晚100毫秒的120毫秒期间的数据。由于短周期模式的取样率为0.04毫秒，所以撷取3000份数据。并且，温度转换部103将从在短周期模式下取得的数据撷取出的120毫秒期间的3000份数据转换为温度值。如此，仅将在短周期模式下取得的数据中，在数据值达到特定的阈值Vt的时刻t1前后的一定期间取得的数据进行温度转换，由上部放射温度计25准确测定闪光加热时的半导体晶圆W的正面温度的变化。
接着，分布制作部105制作表示从预备加热到闪光加热的半导体晶圆W的正面温度的时间变化的温度分布108(步骤S6)。由上部放射温度计25测定半导体晶圆W的正面温度。上部放射温度计25在长周期模式及短周期模式这2个模式下，测定半导体晶圆W的正面温度。由于长周期模式的取样率为50毫秒，所以长周期模式充分追踪来自卤素灯HL的光照射的半导体晶圆W的预备加热时的温度变化，且适于捕捉半导体晶圆W的温度变化的整体影像。但是，仅在长周期模式下，无法追踪照射时间为0.1毫秒以上100毫秒以下的闪光照射的半导体晶圆W的闪光照射时的瞬间温度变化。也就是说，即使仅靠对将在长周期模式下取得的数据进行温度转换后的温度值制作温度分布，也无法特别精密描绘闪光加热时的半导体晶圆W的温度变化。因此，通过取样率为0.04毫秒的短周期模式，测定闪光加热时的半导体晶圆W的正面温度。
分布制作部105基于将在长周期模式下取得的数据进行温度转换后的温度值，对其插补(合成)将在短周期模式下取得的数据进行温度转换后的温度值，制作温度分布108。由此，温度分布108中，既能精密描绘闪光加热时的半导体晶圆W的正面温度的温度变化，也能高精度描绘从预备加热到闪光加热的半导体晶圆W的温度变化。
接着，控制部3将制作的温度分布108显示在显示部34上(步骤S7)。图11是表示显示部34中显示的温度分布108的图。温度分布108由1个上部放射温度计25，测定从预备加热到闪光加热的半导体晶圆W的正面温度的温度变化而得。此外，温度分布108通过对将在长周期模式下取得的数据进行温度转换后的温度值，插补将在短周期模式下取得的数据进行温度转换后的温度值而得，也适当描绘了闪光加热时的半导体晶圆W的正面温度的急剧的温度变化。
闪光加热处理结束后，经过特定时间后，卤素灯HL熄灭。由此，半导体晶圆W从预备加热温度T1急剧降温。由下部放射温度计20测定降温中的半导体晶圆W的温度，将所述测定结果传递到控制部3。控制部3根据下部放射温度计20的测定结果，监视半导体晶圆W的温度是否降温到特定温度。并且，半导体晶圆W的温度降温到特定以下后，移载机构10的一对移载臂11再次从退避位置水平移动到移载动作位置并上升，由此，升降销12从基座74的上表面突出，由基座74接收热处理后的半导体晶圆W。接着，将由闸阀185关闭的搬送开口部66打开，将载置在升降销12上的半导体晶圆W由装置外部的搬送机器人从腔室6搬出，半导体晶圆W的加热处理完成(步骤S8)。
本实施方式中，由内置光伏元件28的上部放射温度计25，测定半导体晶圆W的正面温度。如上所述，以往的设置在测定晶圆正面温度的放射温度计的光导电型元件中，除了低频带的SN比较差外，还需要冷却到冰点以下，所以需要设置光学斩波器。然而，为了实现微秒级的高速斩波，需要使大型叶片高速旋转，不仅不实用，温度测定系统也明显大型化。因此，实际上设置微分电路来取代设置光断续器，而检测闪光照射时的急剧的温度变化。如果设置微分电路，那么无法进行表示因来自卤素灯HL的光照射引起的平缓的温度变化的预备加热时的温度测定。
如果是具备光伏元件28的上部放射温度计25，那么即使在低频带也能获得良好的SN比，且能在常温下使用。因此，无需对上部放射温度计25设置光学斩波器，且无需设置微分电路。如果无微分电路，那么也能进行温度变化平缓的预备加热时的半导体晶圆W的温度测定。因此，通过使用具备光伏元件28的上部放射温度计25，能以简单构成在来自从卤素灯HL的光照射的预备加热时，及来自闪光灯FL的闪光照射时这两者，测定半导体晶圆W的正面温度。
此外，本实施方式中，在闪光照射前的预备加热时，使用下部放射温度计20，进行上部放射温度计25的放射率校正。在闪光照射时，担心因半导体晶圆W的正面的急剧温度上升，半导体晶圆W产生翘曲或振动，而无法进行正确测定。如果在闪光照射前进行上部放射温度计25的放射率校正，那么不受晶圆翘曲或振动的影响，能通过下部放射温度计20及上部放射温度计25，进行半导体晶圆W的温度测定，适当校正上部放射温度计25的放射率。
此外，本实施方式中，上部放射温度计25以长周期模式及短周期模式这2个取样率，进行数据取得。长周期模式适于温度变化平缓的卤素灯HL的半导体晶圆W的预备加热时。另一方面，短周期模式适于温度变化急剧的闪光灯FL的半导体晶圆W的闪光加热时。也就是说，通过使上部放射温度计25执行长周期模式及短周期模式，进行数据取得，能进行适当应对预备加热时及闪光加热时这两者的半导体晶圆W的温度测定。
此外，上部放射温度计25使用共通的硬件，在预备加热时及闪光加热时这两者，进行半导体晶圆W的温度测定。在预备加热时与闪光加热时，从红外线感测器29输出的信号的频带或信号强度完全不同，所以原本需要针对每一个将硬件最佳化，以获得良好的SN比。本实施方式中，为了在预备加热时及闪光加热时这两者，由共通的硬件处理从红外线感测器29输出的信号，而对温度转换部103组入了数字滤波器104(图8)。也就是说，对于将从内置光伏元件28的红外线感测器29输出的电动势的信号由A/D转换器102转换后的数字信号，进行使用数字滤波器104的处理。类比滤波器的情况下，为了变更滤波器特性而需要变更硬件整体，但如果是数字滤波器，那么能通过变更组入在相同硬件的软件，而获得不同的滤波器特性。本实施方式中，通过变更组入在共通的硬件的软件，能以特性在预备加热时与闪光加热时不同的数字滤波器104进行处理，而分别获得良好的SN比。具体来说，例如在使用卤素灯HL的预备加热时，使用IIR(Infinite Impulse Response：无限脉冲响应)滤波器，作为数字滤波器104，且在使用闪光灯FL的闪光加热时，采用FIR(Finite Impulse Response：有限脉冲响应)滤波器作为数字滤波器104。
以上，已对本发明的实施方式进行说明，但本发明只要不脱离其主旨，除上述以外能进行各种变更。例如，所述实施方式中，上部放射温度计25具备光伏元件28，但也可在下部放射温度计20中具备光伏元件28。由于光伏元件28能在预备加热时及闪光加热时这两者进行测定，所以也可使用具备光伏元件28的下部放射温度计20，在卤素灯HL的预备加热时，进行半导体晶圆W背面的温度测定。
此外，所述实施方式中，长周期模式的取样率为50毫秒，短周期模式的取样率为0.04毫秒，但不限定于此，各取样率能设为适当值。长周期模式及短周期模式各自的取样率只要根据来自卤素灯HL的光照射的半导体晶圆W的升温速度及闪光的照射时间等处理条件适当设定即可。
此外，所述实施方式中，将成为触发短周期模式下的数据撷取的阈值Vt设为对与预备加热温度T1对应的电动势值加上特定余裕的值，但并不限定于此。例如，在如图10所示的以时间序列描绘的电动势的数据中，也可将对比当前(任意时点)体早x秒(x为任意值，例如50毫秒)的电动势值加上特定余裕的值设为阈值Vt。这与将电动势值的斜率超出特定值设为触发数据撷取同义。将对与预备加热温度T1对应的电动势值加上特定余裕的值设为阈值Vt的情况下，例如担心因预备加热时的温度调节的过调等，而错误检测触发，但如果将对比当前提早x秒的电动势值加上特定余裕的值设为阈值Vt，那么能防止这种错误检测。或者，在闪光灯FL发光的数秒前，控制部3发出用来执行闪光照射的信号，但也可将对发出所述信号的时点的电动势值加上特定余裕的值设为阈值Vt。而且，也可从用来执行所述闪光照射的信号发出的时点，将特定时间的数据进行温度转换。
此外，所述实施方式中，作为数字滤波器104，在预备加热时使用IIR滤波器，在闪光加热时使用FIR滤波器，但并非限定于此，例如也可采用状态空间滤波器等。
此外，也可在保持在基座74的半导体晶圆W的上方设置多个上部放射温度计25。多个上部放射温度计25的测定位置互不相同。多个上部放射温度计25各自具备光伏元件28。所述情况下，也可对多个上部放射温度计25中的1个，与所述实施方式同样，基于下部放射温度计20的温度测定值进行放射率校正，并使所述校正后的放射率反映在其它上部放射温度计25上。优选为成为放射率校正对象的上部放射温度计25的半导体晶圆W正面的温度测定位置，与下部放射温度计20的半导体晶圆W背面的温度测定位置为隔着半导体晶圆W对称的位置。这样一来，能将因半导体晶圆W的面内温度分布引起的放射率校正误差抑制在最小限度。此外，关于所有上部放射温度计25，优选为使视野面积或角度等测定条件一致。通过设置多个上部放射温度计25，能测定半导体晶圆W正面的多点温度，进行多点控制。
此外，所述实施方式中，以InSb形成光伏元件28，但并非限定于此，也可使用InAsSb(铟砷锑)或InAs(铟砷)形成光伏元件28。
此外，所述实施方式中，闪光加热部5具备30条闪光灯FL，但不限定于此，闪光灯FL的条数能设为任意数。此外，闪光灯FL并非限定于氙气闪光灯，也可为氪闪光灯。此外，卤素加热部4具备的卤素灯HL的条数也并非限定于40条，能设为任意数量。
此外，所述实施方式中，使用灯丝方式的卤素灯HL作为连续发光1秒以上的连续点亮灯，进行将衬底维持在特定温度的加热处理，但不限定于此，也可使用放电型弧光灯(例如氙弧光灯)或LED(Light Emitting Diode：发光二极管)灯来取代卤素灯HL，作为连续点亮灯，进行加热处理。
[符号说明]
1 热处理装置
3 控制部
4 卤素加热部
5 闪光加热部
6 腔室
7 保持部
10 移载机构
20 下部放射温度计
25 上部放射温度计
27 温度测定单元
28 光伏元件
33 输入部
34 显示部
63 上侧腔室窗
64 下侧腔室窗
65 热处理空间
74 基座
101 放大电路
102 A/D转换器
103 温度转换部
104 数字滤波器
105 分布制作部
107 存储部
108 温度分布
FL 闪光灯
HL 卤素灯
W 半导体晶圆。

Claims (16)

1.一种热处理方法，通过对衬底照射闪光而将所述衬底加热，特征在于具备：
将衬底收容在腔室内的收容步骤；
通过来自连续点亮灯的光照射而将所述衬底预备加热的预备加热步骤；及
从闪光灯对所述衬底的正面照射闪光的闪光加热步骤；且
由具备光伏元件的第1放射温度计测定所述衬底的温度。
2.根据权利要求1所述的热处理方法，其中，
在执行所述预备加热步骤的期间，由所述第1放射温度计测定所述衬底的正面的温度，且由经校正放射率后的第2放射温度计测定所述衬底的背面的温度，基于由所述第2放射温度计测定出的所述衬底的温度，校正设定到所述第1放射温度计的放射率。
3.根据权利要求1所述的热处理方法，其中
所述第1放射温度计并行执行以下模式而测定所述衬底的温度：
第1测定模式，以第1取样间隔进行数据取得；及
第2测定模式，以短于所述第1取样间隔的第2取样间隔进行数据取得。
4.根据权利要求3所述的热处理方法，其中
将在所述第2测定模式下取得的数据中，数据值达到特定阈值的时点前后的一定期间取得的数据进行温度转换。
5.根据权利要求4所述的热处理方法，其中
将所述第1测定模式下取得的所有数据进行温度转换。
6.根据权利要求5所述的热处理方法，其中
对将在所述第1测定模式下取得的数据进行温度转换后的温度值，插补将在所述第2测定模式下取得的数据进行温度转换后的温度值，并显示在显示部。
7.根据权利要求1到6中任一权利要求所述的热处理方法，其中
对从所述光伏元件输出的信号进行使用数字滤波器的处理。
8.根据权利要求7所述的热处理方法，其中
所述预备加热步骤与所述闪光加热步骤中，使用不同的数字滤波器。
9.一种热处理装置，通过对衬底照射闪光而将所述衬底加热，特征在于具备：
腔室，收容衬底；
连续点亮灯，对所述衬底照射光，将所述衬底进行预备加热；
闪光灯，对所述衬底的正面照射闪光，将所述衬底进行闪光加热；及
第1放射温度计，具备光伏元件，测定所述衬底的温度。
10.根据权利要求9所述的热处理装置，还具备：
测定所述衬底的温度的第2放射温度计，
在执行所述预备加热的期间，所述第1放射温度计测定所述衬底的正面的温度，且已校正放射率后的所述第2放射温度计测定所述衬底的背面的温度，基于由所述第2放射温度计测定出的所述衬底的温度，校正设定到所述第1放射温度计的放射率。
11.根据权利要求9所述的热处理装置，其中
所述第1放射温度计并行执行以下模式而测定所述衬底的温度：
第1测定模式，以第1取样间隔进行数据取得；及
第2测定模式，以短于所述第1取样间隔的第2取样间隔进行数据取得。
12.根据权利要求11所述的热处理装置，还具备：
温度转换部，将在所述第2测定模式下取得的数据中，数据值达到特定阈值的时点前后的一定期间取得的数据进行温度转换。
13.根据权利要求12所述的热处理装置，其中
所述温度转换部将在所述第1测定模式下取得的所有数据进行温度转换。
14.根据权利要求13所述的热处理装置，还具备：
显示部，对将在所述第1测定模式下取得的数据进行温度转换后的温度值，插补将在所述第2测定模式下取得的数据进行温度转换后的温度值并显示。
15.根据权利要求9到14中任一权利要求所述的热处理装置，其中
对从所述光伏元件输出的信号进行使用数字滤波器的处理。
16.根据权利要求15所述的热处理装置，其中
所述预备加热步骤与所述闪光加热中，使用不同的数字滤波器。
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