CN116666241A - 温度测定方法及热处理装置 - Google Patents

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CN116666241A CN202310046271.XA CN202310046271A CN116666241A CN 116666241 A CN116666241 A CN 116666241A CN 202310046271 A CN202310046271 A CN 202310046271A CN 116666241 A CN116666241 A CN 116666241A
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Abstract

本发明能正确地测定衬底的温度。本发明涉及一种温度测定方法及热处理装置。本发明是一种测定通过光照射被加热的半导体晶圆(W)的温度的温度测定方法。本发明的温度测定方法具备以下步骤：辐射温度测定步骤，从半导体晶圆(W)的斜下方检测半导体晶圆(W)的亮度温度；输入参数算出步骤，根据在辐射温度测定步骤检测出的亮度温度，算出与半导体晶圆(W)的辐射率比对应的第1输入参数、及与半导体晶圆(W)的温度对应的第2输入参数这至少2个输入参数；输出参数推定步骤，根据第1输入参数与第2输入参数，推定输出参数；及温度算出步骤，根据在输出参数推定步骤推定出的输出参数、与在辐射温度测定步骤检测出的亮度温度，算出半导体晶圆(W)的温度。

Description

温度测定方法及热处理装置
技术领域
本发明涉及一种测定通过光照射加热的半导体晶圆等薄板状精密电子衬底(以下简称为“衬底”)的温度的温度测定方法、及通过对衬底照射光而将所述衬底加热的热处理装置。
背景技术
在半导体器件的制造工艺中，在极短时间内将半导体晶圆加热的闪光灯退火(FLA：Flash Lamp Anneal)备受注目。闪光灯退火是如下的热处理技术：通过使用氙闪光灯(以下简称“闪光灯”时意指氙闪光灯)，对半导体晶圆的表面照射闪光，只在极短时间内(数毫秒以下)使半导体晶圆的表面升温。
氙闪光灯的辐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，在从氙闪光灯对半导体晶圆照射闪光时，透射光较少，能使半导体晶圆急速升温。此外，还判明如果是数毫秒以下的极短时间的闪光照射，那么只能选择性地使半导体晶圆的表面附近升温。
这种闪光灯退火用于需要极短时间加热的处理，例如典型来说，用于注入到半导体晶圆的杂质的活化。如果从闪光灯向通过离子注入法注入了杂质的半导体晶圆的表面照射闪光，那么只有所述半导体晶圆的表面能在极短时间内升温到将杂质活化的温度。因此，杂质不会在半导体晶圆中深度扩散，而只执行杂质的活化。
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。在闪光灯退火中，照射闪光时的半导体晶圆的表面的最高到达温度、与能否正确处理半导体晶圆的表面以外的部分的温度成为重要的步骤管理指标。因此，一般，通过非接触的辐射温度计测定半导体晶圆的温度。在辐射温度计测定温度时，测定对象物的辐射率是必须的，以往设定特定辐射率而测定半导体晶圆的温度。
然而，已知作为半导体晶圆的材料而采用的硅的红外光的透过率因温度而变化。因为这种红外光的透过率的变化，引起红外光的辐射率变动。此外，近年的半导体技术中，随着3维高密度化的进展，有各种薄膜积层为多层(例如100层以上)的倾向。还已知当薄膜积层为多层时，辐射率会大幅变动。
因此，在日本专利特开平5-215610号公报中，揭示了一种即使在材料表面的物性变化的情况下，也能推定接近实测值的温度的装置。具体而言，日本专利特开平5-215610号公报所记载的装置检测从材料辐射的特定波长的光并将其作为检测信号输出，根据输出的检测信号求出与辐射率比对应的第1参数，基于与材料表面状态的物性值对应的第2参数与第1参数的相关性，求出第2参数。
[背景技术文献]
[专利文献]
[专利文献1]日本专利特开平5-215610号公报
发明内容
[发明所要解决的问题]
然而，例如硅中如上所述，具有因温度而变色的特性，因温度变化而变色，辐射率也变化。在测定这种材料的表面温度的情况下，即使是如日本特开平5-215610号公报所记载般的装置，有时也会在测定温度与实际温度之间产生较大的偏差。另一方面，近年的半导体晶圆也要求日益高精度化，需要一边在半导体晶圆的表面设为仅将杂质活化的高温，一边在半导体晶圆的表面以外的部分维持不使杂质扩散的低温。因此，对于半导体晶圆的温度管理，要求前所未有的致密性。因此，期待用于进一步消除这种测定温度与实际温度的偏差的技术。
本发明是鉴于所述问题而完成的，目的在于提供一种正确测定衬底的温度的温度测定方法及热处理装置。
[解决问题的技术手段]
为了解决所述问题，技术方案1的发明特征在于，其是一种测定通过光照射被加热的衬底的温度的温度测定方法，且具备：辐射温度测定步骤，从所述衬底的斜上方或斜下方检测所述衬底的亮度温度；输入参数算出步骤，根据在所述辐射温度测定步骤检测出的所述亮度温度，算出与所述衬底的辐射率的比对应的第1输入参数、及与所述衬底的温度对应的第2输入参数这至少2个输入参数；输出参数推定步骤，根据所述第1输入参数与所述第2输入参数推定输出参数；及温度算出步骤，根据在所述输出参数推定步骤推定出的所述输出参数、与在所述辐射温度测定步骤检测出的所述亮度温度，算出所述衬底的温度。
此外，技术方案2的发明根据技术方案1的温度测定方法，其中在所述输出参数推定步骤中，基于由所述第2输入参数规定的所述第1输入参数与所述输出参数的相关关系，推定所述输出参数。
此外，技术方案3的发明根据技术方案1或2的温度测定方法，其中在所述辐射温度测定步骤中，通过接收的光的路径与所述衬底的正面或背面的法线所成的角度互不相同的多个辐射温度计，检测多个所述亮度温度。
此外，技术方案4的发明根据技术方案1或2的温度测定方法，其中所述辐射温度测定步骤检测接收的光的路径与所述衬底的正面或背面的法线所成的角度相同且不同的2个偏光成分。
此外，技术方案5的发明根据技术方案1或2的温度测定方法，其中所述辐射温度测定步骤检测接收的光的路径与所述衬底的正面或背面的法线所成的角度相同且不同的2个波长成分。
此外，技术方案6的发明根据技术方案1到5中任一技术方案的温度测定方法，其中所述第2输入参数是亮度。
此外，技术方案7的发明根据技术方案1到6中任一技术方案的温度测定方法，其中所述输出参数是所述辐射率的对数比。
此外，技术方案8的发明根据技术方案1到6中任一技术方案的温度测定方法，其中所述输出参数是所述辐射率的比。
此外，技术方案9的发明根据技术方案1到6中任一技术方案的温度测定方法，其中所述输出参数是所述辐射率。
此外，技术方案10的发明根据技术方案1到9中任一技术方案的温度测定方法，其中所述辐射温度测定步骤从所述衬底的斜下方检测所述衬底的所述亮度温度。
此外，技术方案11的发明根据技术方案1到10中任一技术方案的温度测定方法，其中所述衬底在收容于腔室的状态下被加热；所述输入参数算出步骤还算出与所述腔室的温度对应的第3输入参数；在所述输出参数推定步骤中，基于所述第1输入参数、所述第2输入参数及所述第3输入参数，推定所述输出参数。
此外，技术方案12的发明特征在于，其是一种通过对衬底照射光而将所述衬底加热的热处理装置，且具备：腔室，收容所述衬底；基座，在所述腔室内载置保持所述衬底；辐射温度计，设置于所述基座的斜上方或斜下方，检测所述衬底的亮度温度；输入参数算出部，根据由所述辐射温度计检测出的所述亮度温度，算出与所述衬底的辐射率比对应的第1输入参数、及与所述衬底的温度对应的第2输入参数这至少2个输入参数；输出参数推定部，根据所述第1输入参数与所述第2输入参数，推定输出参数；及温度算出部，根据所述输出参数推定部推定出的所述输出参数与所述辐射温度计检测出的所述亮度温度，算出所述衬底的温度。
此外，技术方案13的发明根据技术方案12的热处理装置，其中所述输出参数推定部基于由所述第2输入参数规定的所述第1输入参数与所述输出参数的相关关系，推定所述输出参数。
此外，技术方案14的发明根据技术方案12或13的热处理装置，其中所述辐射温度计具备接收的光的路径与所述衬底的正面或背面的法线所成的角度互不相同的多个辐射温度计。
[发明的效果]
根据技术方案1到技术方案9的发明，因为具备根据由辐射温度测定步骤检测出的亮度温度，算出与衬底的辐射率的比对应的第1输入参数、及与衬底的温度对应的第2输入参数这至少2个输入参数的输入参数算出步骤，所以能正确地测定衬底的温度。
根据技术方案10的发明，因为辐射温度测定步骤从衬底的斜下方检测亮度温度，所以能正确地测定衬底背面的温度。
根据技术方案11的发明，因为输入参数算出步骤还算出与腔室的温度对应的第3输入参数，所以能正确地测定还能与腔室的温度关联的衬底的温度。
根据技术方案12到14的发明，因为具备根据由辐射温度计检测出的亮度温度，算出与衬底的辐射率的比对应的第1输入参数、及与衬底的温度对应的第2输入参数这至少2个输入参数的输入参数算出部，所以能正确地测定衬底的温度。
此外，与本申请案说明书所揭示的技术关联的目的、特征、方面及优点，通过以下所示的详细说明与附图而更明瞭。
附图说明
图1是概略性表示热处理装置的构成的剖视图。
图2是表示保持部的整体外观的立体图。
图3是基座的平面图。
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是表示卤素加热部中的多个卤素灯HL的配置的俯视图。
图8是图1的局部放大图。
图9是表示第1辐射温度计、第2辐射温度计及控制部的关系的图。
图10是表示半导体晶圆W的处理顺序的流程图。
图11是表示温度测定方法的顺序的流程图。
图12是表示第1输入参数及输出参数的关系的相关图。
图13是表示温度的推定值与实测值的关系的图。
图14是概略性表示第2实施方式的热处理装置的构成的剖视图。
图15是图14的局部放大图。
图16是表示偏光滤光器模块的俯视图。
图17是表示分光滤光器模块的俯视图。
图18是概略性表示第4实施方式的热处理装置的构成的剖视图。
图19是概略性表示第5实施方式的热处理装置的构成的剖视图。
图20是图19的局部放大图。
具体实施方式
以下，一边参考附图，一边对实施方式进行说明。在以下实施方式中，也表示用于说明技术的详细特征等，但这些为例示，这些所有的特征未必为能实施实施方式所必需。
另外，附图是概略性表示的，是为了便于说明而在附图中适当省略构成、或将构成简化。此外，不同附图各自表示的构成等的大小及位置的相互关系未必正确记载，能适当变更。此外，在俯视图等而非剖视图的附图中，为了容易理解实施方式的内容，有附加阴影线的情况。
此外，以下所示的说明中，对同样的构成要素附加相同的符号而图示，所述名称与功能也同样。因此，有为了避免重复而省略这些的详细说明的情况。
此外，以下记载的说明中，在记载为“具备”、“包含”或“具有”某构成要素等的情况下，除非另有说明，否则并非排除其它构成要素的存在的排他性表述。
此外，以下记载的说明中，即使有使用“第1”或“第2”等序数的情况，这些用语也是为了便于容易理解实施方式的内容而使用的，并非限定于通过这些序数可能产生的顺序等。
此外，以下记载的说明中表示相对或绝对位置关系的表述，例如“于一方向”、“沿一方向”、“平行”、“正交”、“中心”、“同心”或“同轴”等，除非另有说明，否则包含严密表示所述位置关系的情况、及角度或距离在公差或能获得同程度的功能的范围内移位的情况。
此外，以下记载说明中表示相等状态的表述，例如“同一”、“相等”、“均一”或“均质”等，除非另有说明，否则包含表示严密相等的状态、及在公差或能获得同程度的功能的范围内产生差量的情况。
此外，以下记载说明中，即使有使用意指“上”、“下”、“左”、“右”、“侧”、“底”、“正”或“背”等特定位置或方向的用语的情况，所述用语也是为了便于容易理解实施方式的内容而使用的，与实际实施时的位置或方向无关。
此外，以下记载说明中，记载为“……的上表面”或“……的下表面”等情况，除成为对象的构成要素的上表面自身或下表面自身外，还包含在成为对象的构成要素的上表面或下表面形成着其它构成要件的状态。也就是说，例如记载为“乙设置于甲的上表面”的情况下，并不妨碍另外的构成要素“丙”介存于甲与乙之间。
<第1实施方式>
以下，对本实施方式的热处理装置及温度测定方法进行说明。
图1是概略性表示本实施方式的热处理装置160的构成的图。
如图1所例示，本实施方式的热处理装置160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的尺寸未特别限定，例如为φ300mm或φ450mm(本实施方式中为φ300mm)。
热处理装置160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的上侧设置闪光加热部5、且在下侧设置着卤素加热部4。另外，在本实施方式中，卤素加热部4具备多个卤素灯HL，但也可代替卤素灯HL而具备氙弧灯或发光二极管(Light Emitting Diode，也就是LED)。根据所述的构成，半导体晶圆W在收容于腔室6的状态下被加热。
多个闪光灯FL通过照射闪光而将半导体晶圆W加热。此外，多个卤素灯HL将半导体晶圆W连续加热。
此外，热处理装置160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、与在保持部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。
此外，热处理装置160具备控制部3，所述控制部3控制设置于闪光加热部5及腔室6的各动作机构，执行半导体晶圆W的热处理。
在腔室壳体61的上表面安装石英制的上侧腔室窗63而将腔室6封闭。
构成腔室6的顶板部的上侧腔室窗63是由石英形成的圆板形状部件，作为使从闪光加热部5射出的光透过腔室6内的石英窗发挥功能。
此外，构成腔室6的底板部的下侧腔室窗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，在腔室壳体61的内侧的壁面的上部安装反射环68，在下部安装反射环69。反射环68及反射环69均形成为圆环状。
上侧的反射环68通过从腔室壳体61的上侧嵌入而安装。另一方面，下侧的反射环69通过从腔室壳体61的下侧嵌入且以省略图示的螺钉固定而安装。也就是说，反射环68及反射环69均自由装卸地安装于腔室壳体61。
腔室6的内侧空间，也就是由上侧腔室窗63、腔室壳体61、反射环68包围的空间规定为热处理空间65。
通过在腔室壳体61安装反射环68及反射环69，在腔室6的内壁面形成凹部62。也就是说，形成由腔室壳体61的内壁面中未安装反射环68及反射环69的中央部分、反射环68的下端面、及反射环69的上端面包围的凹部62。
凹部62在腔室6的内壁面沿水平方向形成为圆环状，围绕保持半导体晶圆W的保持部7。腔室壳体61、反射环68及反射环69由强度与耐热性优异的金属材料(例如不锈钢)形成。
此外，于腔室壳体61形设着用于对腔室6进行半导体晶圆W的搬入及搬出的搬送开口部(炉口)66。搬送开口部66能由闸阀162开闭。搬送开口部66连通连接于凹部62的外周面。
因此，在闸阀162将搬送开口部66开放时，能从搬送开口部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162将搬送开口部66关闭时，腔室6内的热处理空间65成为密闭空间。
此外，于腔室壳体61穿设着贯通孔61a及贯通孔61b。于设置着贯通孔61a、61b的各部位分别安装着第1辐射温度计20a、第2辐射温度计20b。贯通孔61a是用于将从保持于后述的基座74的半导体晶圆W的下表面(背面)辐射的红外光引导到第1辐射温度计20a的红外线传感器24a的圆筒状的孔。此外，贯通孔61b是用于将从半导体晶圆W的下表面(背面)辐射的红外光引导到第2辐射温度计20b的红外线传感器24b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于基座74的半导体晶圆W的主面相交的方式，相对于水平方向倾斜设置。
红外线传感器24a及红外线传感器24b例如是利用热电效应的热电传感器、利用塞贝克效应的热电堆、或利用由热引起的半导体的电阻变化的热辐射计等热型红外线传感器、或量子型红外线传感器等。
红外线传感器24a及红外线传感器24b具有相对于保持于基座74的半导体晶圆W的主面(正面)倾斜的光轴，接收从半导体晶圆W的下表面(背面)辐射的红外光。
在贯通孔61a的面向热处理空间65侧的端部，安装着透明窗21a，所述透明窗21a包含使第1辐射温度计20a能测定的波长区域的红外光透过的氟化钡材料。同样，在贯通孔61b的面向热处理空间65侧的端部，安装着透明窗21b，所述透明窗21b包含使第2辐射温度计20b能测定的波长区域的红外光透过的氟化钡材料。另外，透明窗21a及透明窗21b例如也可由石英形成。
此外，于腔室6的内壁上部形设着向热处理空间65供给处理气体的气体供给孔81。气体供给孔81形设于比凹部62上侧的位置，也可设置于反射环68。气体供给孔81经由圆环状形成于腔室6的侧壁内部的缓冲空间82，连通连接于气体供给管83。
气体供给管83连接于处理气体供给源85。此外，于气体供给管83的路径中途介插着阀84。当阀84开放时，从处理气体供给源85向缓冲空间82输送处理气体。
流入缓冲空间82的处理气体，以于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，而从气体供给孔81供给到热处理空间65内。作为处理气体，例如能使用氮气(N2)等惰性气体，或氢气(H2)、氨气(NH3)等反应性气体，或将其等混合的混合气体(本实施方式中为氮气)。
另一方面，在腔室6的内壁下部设置着对热处理空间65内的气体进行排气的气体排出孔86。气体排出孔86形设于比凹部62下侧的位置，也可设置于反射环69。气体排出孔86经由圆环状形成于腔室6的侧壁内部的缓冲空间87，连通连接于气体排出管88。气体排出管88连接于排气部190。此外，于气体排出管88的路径中途介插着阀89。当阀89开放时，热处理空间65的气体从气体排出孔86经由缓冲空间87排出到气体排出管88。
另外，气体供给孔81及气体排出孔86可沿腔室6的周向设置多个，也可为狭缝状。此外，处理气体供给源85及排气部190可为设置于热处理装置160的机构，也可为供热处理装置160设置的工厂的设备。
此外，在搬送开口部66的前端也连接着排出热处理空间65内的气体的气体排出管191。气体排出管191经由阀192连接于排气部190。通过将阀192开放，经由搬送开口66排出腔室6内的气体。
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而构成。基台环71、连结部72及基座74均由石英形成。也就是说，保持部7整体由石英形成。
基台环71是一部分从圆环形状缺失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的干扰而设置。基台环71通过载置于凹部62的底面，而支撑在腔室6的壁面(参考图3)。于基台环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，通过焊接固定于基台环71。
基座74由设置于基台环71的4个连结部72从下侧支撑。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、引导环76及多根支撑销77。保持板75是由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具有比半导体晶圆W大的平面尺寸。
于保持板75的上表面周缘部设置着引导环76。引导环76是具有比半导体晶圆W的直径大的内径的圆环形状的部件。例如，在半导体晶圆W的直径为φ300mm的情况下，引导环76的内径为φ320mm。
引导环76的内周为从保持板75朝向上方变宽的锥形面。引导环76由与保持板75同样的石英形成。
引导环76可焊接于保持板75的上表面，也可通过另外加工的销等固定于保持板75。或者，也可将保持板75与引导环76作为一体部件加工。
保持板75的上表面中比引导环76更内侧的区域为保持半导体晶圆W的平面状的保持面75a。于保持板75的保持面75a设置有多根支撑销77。在本实施方式中，沿与保持面75a的外周圆(引导环76的内周圆)同心圆的圆周上，每隔30°环状立设着合计12个支撑销77。
配置着12个支撑销77的圆的直径(对向的支撑销77之间的距离)小于半导体晶圆W的直径，如果半导体晶圆W的直径为φ300mm，那么其为φ210mm～φ280mm。支撑销77设置3根以上。各支撑销77由石英形成。
多根支撑销77可通过焊接设置于保持板75的上表面，也可与保持板75一体加工。
返回到图2，立设于基台环71的4个连结部72与基座74的保持板75的周缘部通过焊接固定。也就是说，基座74与基台环71通过连结部72固定连结。这种保持部7的基台环71支撑于腔室6的壁面，由此将保持部7安装于腔室6。在保持部7安装于腔室6的状态下，基座74的保持板75为水平姿势(法线与铅垂方向一致的姿势)。也就是说，保持板75的保持面75a为水平面。
搬入腔室6的半导体晶圆W以水平姿势载置保持在安装于腔室6的保持部7的基座74的上侧。此时，半导体晶圆W由立设于保持板75上的12根支撑销77支撑，而从下侧由基座74支撑。更严格来说，12根支撑销77的上端部与半导体晶圆W的下表面(背面)接触而支撑所述半导体晶圆W。
因为12根支撑销77的高度(从支撑销77的上端到保持板75的保持面75a的距离)是均匀的，所以能通过12根支撑销77将半导体晶圆W以水平姿势支撑。
此外，半导体晶圆W由多根支撑销77与保持板75的保持面75a隔开特定间隔地受支撑。引导环76的厚度大于支撑销77的高度。因此，由引导环76防止由多根支撑销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，于基座74的保持板75上下贯通地形成着开口部78。开口部78为了使第1辐射温度计20a及第2辐射温度计20b接收从半导体晶圆W的下表面(背面)辐射的辐射光(红外光)而设置。也就是说，第1辐射温度计20a及第2辐射温度计20b经由开口部78及腔室壳体61的透明窗21a(安装于贯通孔61a)及透明窗21b(安装于贯通孔61b)，接收从半导体晶圆W的下表面(背面)辐射的光而测定所述半导体晶圆W的温度。
此外，于基座74的保持板75穿设着供后述的移载机构10的升降销12为了交接半导体晶圆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根移载臂11。移载臂11为依循大致圆环状的凹部62的圆弧形状。
于各移载臂11立设着2根升降销12。移载臂11及升降销12由石英形成。各移载臂11能通过水平移动机构13转动。水平移动机构13使一对移载臂11在相对于保持部7进行半导体晶圆W的移载的移载动作位置(图5的实线位置)、与俯视时不与保持于保持部7的半导体晶圆W重叠的退避位置(图5的双点划线位置)之间水平移动。
作为水平移动机构13，可由个别的电动机使各移载臂11分别转动，也可使用连杆机构由1个电动机使一对移载臂11连动而转动。
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于移载动作位置上升时，合计4根升降销12通过穿设于基座74的贯通孔79(参考图2及图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于移载动作位置下降，从贯通孔79拔出升降销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的退避位置为保持部7的基台环71的正上方。因为基台环71载置于凹部62的底面，所以移载臂11的退避位置为凹部62的内侧。另外，于设置着移载机构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，构成为将移载机构10的驱动部周边的空气排出到腔室6的外部。
返回到图1，设置于腔室6上方的闪光加热部5于壳体51的内侧具备包含多根(本实施方式中为30根)氙闪光灯FL的光源、与以覆盖所述光源上方的方式设置的反射器52。
此外，于闪光加热部5的壳体51的底部安装着灯光辐射窗53。构成闪光加热部5的底板部的灯光辐射窗53是由石英形成的板状石英窗。通过将闪光加热部5设置于腔室6的上方，灯光辐射窗53与上侧腔室窗63相互对向。闪光灯FL从腔室6的上方经由灯光辐射窗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是各自具有长条圆筒形状的棒状灯，以各自的长度方向沿保持于保持部7的半导体晶圆W的主面(正面)(也就是沿水平方向)相互平行的方式平面状排列。因此，由闪光灯FL的排列形成的平面也是水平面。
闪光灯FL具备于其内部封入氙气，且于其两端部配设着连接于电容器的阳极及阴极的棒状的玻璃管(放电管)、及附设于所述玻璃管的外周面上的触发电极。
因为氙气是电性绝缘体，所以即使于电容器蓄积电荷，通常状态下电也不会流过玻璃管内。然而，在对触发电极施加高电压而破坏绝缘的情况下，蓄积于电容器的电瞬间流过玻璃管内，通过激发此时的氙原子或分子而放出光。
在这种闪光灯FL中，因为预先蓄积于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，所以与卤素灯HL等连续点亮的光源相比，具有可照射极强的光的特征。也就是说，闪光灯FL是在不足1秒的极短时间内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进行调整。
此外，反射器52以覆盖多个闪光灯FL整体的方式设置于其上方。反射器52的基本功能是将从多个闪光灯FL射出的闪光反射到热处理空间65侧。反射器52由铝合金板形成，其上表面(面向闪光灯FL侧的面)通过喷砂处理实施了粗面化加工。
设置于腔室6下方的卤素加热部4于壳体41的内侧内置着多根(于本实施方式中为40根)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向热处理空间65进行光照射，而将半导体晶圆W加热。
图7是表示卤素加热部4中的多个卤素灯HL的配置的俯视图。40根卤素灯HL分为上下2层而配置。于靠近保持部7的上层配设着20根卤素灯HL，且于比上段更远离保持部7的下段也配设着20根卤素灯HL。
各卤素灯HL是具有长条的圆筒形状的棒状灯。上层、下层的20根卤素灯HL均以各自的长度方向沿保持于保持部7的半导体晶圆W的主面(表面)(也就是沿水平方向)相互平行的方式排列。因此，上层、下层中，由卤素灯HL的排列形成的平面均为水平面。
此外，如图7所示，上层、下层中，相较于与保持于保持部7的半导体晶圆W的中央部对向的区域，与周缘部对向的区域中的卤素灯HL的配设密度变高。也就是说，上下层中，周缘部的卤素灯HL的配设间距短于灯排列的中央部。因此，能对利用来自卤素加热部4的光照射加热时容易产生温度下降的半导体晶圆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的灯群以格子状交叉的方式排列。也就是说，以配置于上层的20根卤素灯HL的长度方向与配置于下层的20根卤素灯HL的长度方向相互正交的方式，配设着合计40根卤素灯HL。
卤素灯HL是通过对配设于玻璃管内部的灯丝通电，使灯丝白热化而发光的灯丝方式的光源。于玻璃管的内部，封入着向氮气、氩气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，能一边抑制灯丝的折损，一边将灯丝的温度设定为高温。
因此，卤素灯HL与通常的白炽灯泡相比，具有寿命长且能连续照射强光的特性。也就是说，卤素灯HL是连续至少1秒以上发光的连续点亮灯。此外，因为卤素灯HL是棒状灯，所以寿命长，通过沿水平方向配置卤素灯HL，向上方半导体晶圆W的辐射效率优异。
如图1所示，于腔室6设置着第1辐射温度计20a及第2辐射温度计20b这2个辐射温度计(本实施方式中为高温计)。第1辐射温度计20a及第2辐射温度计20b设置于保持于基座74的半导体晶圆W的斜下方。
通过这种配置，第1辐射温度计20a及第2辐射温度计20b从半导体晶圆W的斜下方，检测半导体晶圆W的亮度温度。另外，亮度温度是表示电磁波的辐射强度的物理量。在电磁辐射为黑体辐射的情况下，亮度温度与温度相等。
图8是图1的局部放大图。图8详细表示热处理装置160中的第1辐射温度计20a、第2辐射温度计20b及半导体晶圆W的配置关系。
如图8所示，第1辐射温度计20a接收的光的路径Xa与半导体晶圆W的背面的法线O之间所成的角度为α。此外，第2辐射温度计20b接收的光的路径Xb与半导体晶圆W的背面的法线O之间所成的角度为β。所述角度α与角β互不相同。优选为角度α为80°以上(未达90°)，角度β为80°以下。此外，角度α与角β之差优选为2.5°以上。认为角度α与角β之差越大，越能正确地测定半导体晶圆W的温度。
图9是表示第1辐射温度计20a、第2辐射温度计20b及控制部3的关系的图。
如上所述，热处理装置160包含控制设置于卤素加热部4、闪光加热部5及腔室6的各动作机构的控制部3。控制部3可具有个人计算机(FA个人计算机)的形态，包含存储部32与CPU(Central Processing Unit：中央处理单元)等运算处理装置。存储部32包含固体存储器设备及硬盘驱动器等存储装置。此外，控制部3连接于输入部31与显示部33。输入部31包含键盘、指向设备及触控面板等输入机器。此外，输入部31包含用于与主计算机通信的通信模块。显示部33例如包含液晶显示器，与控制部3协作显示各种信息。作为显示部33，例如采用液晶显示器。通过控制部3的CPU执行特定处理程序，进行热处理装置160的处理。
如图9所示，控制部3具备输入参数算出部34、输出参数推定部35及温度算出部36。输入参数算出部34、输出参数推定部35及温度算出部36是通过控制部3的CPU执行特定处理程序而实现的功能处理部。稍后进一步描述输入参数算出部34、输出参数推定部35及温度算出部36的处理内容。
如图8及图9所示，第1辐射温度计20a及第2辐射温度计20b设置于半导体晶圆W的下方。第1辐射温度计20a具备测定半导体晶圆W的下表面(背面)的温度的红外线传感器24a及温度测量单元22a。同样地，第2辐射温度计20b具备测定半导体晶圆W的下表面(背面)的温度的红外线传感器24b及温度测量单元22b。
红外线传感器24a与温度测定单元22a电性连接，将响应于受光而产生的检测信号传递到温度测定单元22a。温度测量单元22a从所传递的检测信号算出温度。也就是说，温度测定单元22a基于红外线传感器24a接收到的光的强度，算出温度。同样地，红外线传感器24b与温度测定单元22b电性连接，将响应于受光而产生的检测信号传递到温度测定单元22b。温度测量单元22b从所传递的检测信号算出温度。也就是说，温度测定单元22b基于红外线传感器24b接收到的光的强度，算出温度。
除所述构成以外，热处理装置160为了防止在半导体晶圆W的热处理时，因从卤素灯HL及闪光灯FL产生的热能引起的闪光加热部5、卤素加热部4及腔室6的过度升温，而具备各种冷却用构造。
例如，于腔室6的壁体设置着水冷管(省略图示)。此外，闪光加热部5及卤素加热部4为于内部形成气体流进行排热的空冷构造。此外，也向上侧腔室窗63与灯光辐射窗53的间隙供给空气，将闪光加热部5及上侧腔室窗63冷却。
<关于热处理装置的动作>
其次，对热处理装置160中的半导体晶圆W的处理顺序进行说明。图10是表示半导体晶圆W的处理顺序的流程图。以下说明的热处理装置160的处理顺序由控制部3控制热处理装置160的各动作机构而进行。
首先，将用于供气的阀84开放，且将排气用的阀89及阀192开放，开始对于腔室6内的给排气。当开放阀84时，从气体供给孔81向热处理空间65供给氮气。此外，当开放阀89时，腔室6内的气体从气体排出孔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，并从热处理空间65的下部排出。
此外，通过开放阀192，也从搬送开口部66排出腔室6内的气体。此外，移载机构10的驱动部周边的空气也通过省略图示的排气机构排出。另外，热处理装置160中，在半导体晶源W的热处理时，持续向热处理空间65供给氮气，所述氮气的供给量根据处理步骤适当变更。
接着，打开闸阀162将搬送开口部66开放，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搬入腔室6内的热处理空间65(步骤S1)。此时，随着半导体晶圆W的搬入，担心会带入装置外部的氛围，但因持续向腔室6供给氮气，氮气从搬送开口部66流出，能将这种外部空气的带入抑制为最小限度。
由搬送机器人搬入的半导体晶圆W前进到保持部7的正上方位置并停止。而且，通过使移载机构10的一对移载臂11从退避位置水平移动上升到移载动作位置，升降销12通过贯通孔79，从基座74的保持板75的上表面突出而接收半导体晶圆W。此时，升降销12上升到比支撑销77的上端上方的位置。
将半导体晶圆W载置于升降销12之后，搬送机器人从热处理空间65退出，通过闸阀162将搬送开口部66封闭。而且，通过一对移载臂11下降，半导体晶圆W从移载机构10交接到保持部7的基座74，并以水平姿势从下方受保持。半导体晶圆W由图2到图4所示的立设于保持板75上的多根支撑销77支撑而保持于基座74。在由多根支撑销77支撑的半导体晶圆W的下表面(背面)、与保持板75的保持面75a之间形成特定间隔。下降到基座74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。
将半导体晶圆W搬入到腔室6内并保持于基座74之后，卤素加热部4的卤素灯HL一齐点亮开始预备加热(辅助加热)(步骤S2)。从卤素灯HL射出的卤素光透过由石英形成的下侧腔室窗64照射到半导体晶圆W的下表面(背面)。通过接收来自卤素灯HL的光照射，半导体晶圆W被预备加热，温度上升。另外，因为移载机构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。预备加热温度优选为不必担心添加到半导体晶圆W的杂质因热扩散的500℃到600℃左右。当预备加热温度为800℃以上的高温时，添加到半导体晶圆W的杂质扩散，因此要求温度管理的正确性。
通过来自卤素灯HL的光照射而升温的半导体晶圆W的温度由第1辐射温度计20a及第2辐射温度计20b测定(步骤S3)。更详细来说，根据由第1辐射温度计20a及第2辐射温度计20b检测出的检测信号，算出半导体晶圆W的下表面(背面)的温度。另外，也可在开始卤素灯HL的预备加热之前，开始第1辐射温度计20a及第2辐射温度计20b的温度测定。
此处，对本实施方式中算出半导体晶圆W的下表面(背面)的温度的理由，进行说明。一般在半导体晶圆W的上表面(正面)形成各种膜。因为近年来半导体晶圆W的高性能化，所以膜种、膜厚、膜层数、膜构造等条件比以往多样化。另一方面，有在半导体晶圆W的下表面(背面)不积极形成膜的倾向。与需要应对多样化的膜种、膜厚、膜层数、膜构造的半导体晶圆W的上表面(正面)相比，不积极形成膜的下表面(背面)的温度测定更容易。因此，本实施方式中，第1辐射温度计20a及第2辐射温度计20b配置于半导体晶圆W的斜下方，测定半导体晶圆W的下表面(背面)的温度。
图11是表示本实施方式中的温度测定方法的顺序的流程图。
图10中的半导体晶圆W的温度测定按图11的流程进行。首先，由第1辐射温度计20a检测半导体晶圆W的背面的亮度温度Sa(步骤S11)。此外，由第2辐射温度计20b检测半导体晶圆W的背面的亮度温度Sb(步骤S12)。另外，步骤S11和步骤S12也可同时进行。
将步骤S11及S12中检测出的亮度温度Sa及亮度温度Sb存储于存储部32。基于亮度温度Sa及亮度温度Sb算出输入参数(步骤S13)。输入参数的算出在图9中的输入参数算出部34中进行。输入参数算出部34根据由第1辐射温度计20a及第2辐射温度计20b检测出的亮度温度，算出与半导体晶圆W的辐射率比Ku对应的第1输入参数、及与半导体晶圆W的温度对应的第2输入参数。
更具体来说，基于亮度温度Sa及亮度温度Sb，算出作为第1输入参数的辐射率比Ku。辐射率比Ku由下述数1公式算出。另外λ是测量波长[μm]、εa是测定波长的第1辐射温度计20a的分光辐射率[μm]、εb是测定波长的第2辐射温度计20b的分光辐射率[μm]、C2是普朗克辐射定律中的辐射第2常数，Sa是测定波长的第1辐射温度计20a检测出的亮度温度[K]，Sb是测定波长的第2辐射温度计20b检测出的亮度温度[K]。
[数1]
通过利用所述数1公式，即使辐射率εa及辐射率εb是未知数，也导出辐射率比Ku。被视为半导体晶圆W的材料之一的硅(Si)的辐射率因温度而变化。也就是所说，硅(Si)或硅化合物的颜色根据温度而变化。伴随于此，辐射率变动。因此，在采用硅(Si)作为半导体晶圆W的材料的情况、或于半导体晶圆W形成着硅化合物的膜的情况下，本实施方式的温度测定方法尤其有效。此外，硅(Si)中，在600℃以下的低温域，辐射率的变动倾向尤其显著。
此外，算出亮度温度Sa与亮度温度Sb的平均值也就是亮度温度Save作为第2输入参数。另外，也可采用亮度温度Sa或亮度温度Sb中的任一个作为第2输入参数。
当如上所述般算出输入参数时，基于第1输入参数及第2输入参数，推定输出参数(对数比Ld)(步骤S14)。输出参数(对数比Ld)的推定由图9中的输出参数推定部35进行。输出参数推定部35从第1输入参数与第2输入参数推定输出参数。此除，作为第1输入参数的辐射率比Ku、作为第2输入参数的亮度温度Save、及作为输出参数的对数比Ld之间的相关关系预先存储于存储部32。所述相关关系可从通过实验测量出的值而得，也可从通过理论计算运算出的值获得。
图12是表示第1输入参数及输出参数的关系的相关图。在图12中，纵轴是第1输入参数(辐射率比Ku)，横轴是输出参数(对数比Ld)。此外，实线以测定值的近似线表示亮度温度Save的值为600℃(摄氏温度换算)下的值，虚线以测定值的近似线表示亮度温度Save的值为500℃(摄氏温度换算)下的值，单点划线以测定值的近似线表示亮度温度Save的值为400℃(摄氏温度换算)下的值、双点划线以测定值的近似线表示亮度温度Save的值为300℃(摄氏温度换算)下的值、粗实线以测定值的近似线表示亮度温度Save的值为200℃(摄氏温度换算)下的值、粗虚线以测定值的近似线表示亮度温度Save的值为100℃(摄氏温度换算)下的值。另外，图12中，表示出对无膜的硅的半导体晶圆W、将200nm的SiN膜成膜的半导体晶圆W、将500nm的SiN膜成膜的半导体晶圆W、将1000nm的SiN膜成膜的半导体晶圆W、将100nm的SiO2膜成膜的半导体晶圆W、将200nm的SiO2膜成膜的半导体晶圆W、将500nm的SiO2膜成膜的半导体晶圆W、将1000nm的SiO2膜成膜的半导体晶圆W进行实验的结果。
步骤S14中，根据图12的相关图所示的相关关系，推定作为输出参数的辐射率的对数比Ld。另外，对数比Ld由数2公式定义。
[数2]
基于在步骤S14中推定出的对数比Ld，测定半导体晶圆W的下表面(背面)的温度T(步骤S15)。测定半导体晶圆W的温度T并结束处理。另外，温度T的算出由图9中的温度算出部36进行。温度算出部36根据输出参数推定部35推定出的输出参数(对数比Ld)、与第1辐射温度计20a及第2辐射温度计20b检测出的各亮度温度Sa及亮度温度Sb，算出半导体晶圆W的温度。步骤S15中，温度T由数3公式算出。
[数3]
图13是表示温度T的推定值与实测值的关系的图。图13中，粗虚线表示通过本实施方式中的温度测定方法算出温度T的值的近似线，单点划线表示通过日本专利特开平5-215610号公报所记载的方法算出温度T的值的近似线。此外，图13中，纵轴表示实测值，横轴表示推定值。另外，图13中，表示出实测值为800℃以下的情况。
如图13所示，与通过日本专利特开平5-215610号公报记载的方法算出温度T的情况相比，通过本实施方式的温度测定方法算出温度T的情况更接近理想线。也就是说，可知在通过本实施方式的温度测定方法算出温度T的情况下，推定值更接近实测值。尤其在实测值为400℃以上的情况下更为明显。
返回到图10，当半导体晶圆W的温度达到特定温度时，闪光加热部5的闪光灯FL对保持于基座74的半导体晶圆W的上表面进行闪光照射(步骤S4)。此时，从闪光灯FL辐射的闪光的一部分直接朝向腔室6内，其它部分暂时由反射器52反射后朝向腔室6内，通过所述闪光的照射进行半导体晶圆W的闪光加热。
因为通过来自闪光灯FL的闪光(flashlight)照射进行闪光加热，所以能在短时间内使半导体晶圆W的上表面的温度上升。也就是说，从闪光灯FL照射的闪光是预先积蓄于电容器的静电能被转换为极短的光脉冲，且照射时间为0.1毫秒以上100毫秒以下的程度的极短且强的闪光。而且，通过来自闪光灯FL的闪光照射，半导体晶圆W的上表面的温度在极短时间内急剧上升。另外，也可继续进行步骤S3的温度测定，而监视半导体晶圆W的温度。
闪光照射结束后，卤素灯HL熄灭。由此，半导体晶圆W急速降温。也可继续进行所述步骤S3的温度测定，而测定降温期间的半导体晶圆W的温度。所述测定结果传递到控制部3，可监视半导体晶圆W的温度是否降温到特定温度。而且，在半导体晶圆W的温度降温到特定以下之后，移载机构10的一对移载臂11再次从退避位置水平移动并上升到移载动作位置，由此，升降销12从基座74的上表面突出，从基座74接收热处理后的半导体晶圆W。接着，将由闸阀162封闭的搬送开口部66开放，载置于升降销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(步骤S5)。
如上所述，根据本实施方式中作为热处理装置的热处理装置160及温度测定方法，能正确地测定半导体晶圆W的温度。此外，本实施方式中，因为从半导体晶圆W的斜下方检测亮度温度，所以尤其能正确地测定半导体晶圆W的下表面(背面)的温度。
<第2实施方式>
以下，对本发明的第2实施方式进行说明。图14是概略性表示第2实施形态中的热处理装置260的构成的剖视图。
第2实施方式中，在热处理装置260的设置着贯通孔61a的部位，安装着辐射温度计220。偏光滤光器模块225能旋转地设置于贯通孔61a的内部。此外，辐射温度计220具备测定半导体晶圆W的下表面(背面)的温度的红外线传感器224。
图15是图14的局部放大图。图15详细表示热处理装置260中辐射温度计220及半导体晶圆W的配置关系。此外，图16是表示偏光滤光器模块225的俯视图。
偏光滤光器模块225配置于红外线传感器224接收的光的路径Xf的中途。偏光滤光器模块225具备偏光滤光器225a与偏光滤光器225b。偏光滤光器225a是S偏光滤光器，偏光滤光器225b是P偏光滤光器。偏光滤光器模块225通过未图示的电动机，以旋转轴Cf为中心旋转。
由此，红外线传感器224所接收的光被切换为通过偏光滤光器225a的光与通过偏光滤光器225b的光。也就是说，红外线传感器224检测接收的光的路径Xf与半导体晶圆W的背面的法线O所成的角度相同且不同的2个偏光成分。因此，第2实施方式的热处理装置260能通过一个红外线传感器224获得两个亮度温度。
<第3实施方式>
以下，对本发明的第3实施方式进行说明。第3实施方式的热处理装置360的构成也由图14及图15表示。
第3实施方式中，分光滤光器模块325能旋转地设置于贯通孔61a的内部。图17是表示分光滤光器模块325的俯视图。
分光滤光器模块325配置于红外线传感器324接收的光的路径Xf的中途。分光滤光器模块325具备分光滤光器325a与分光滤光器325b。分光滤光器325a是获得特定波长的滤光器。此外，分光滤光器325b是获得与分光滤光器325a不同的特定波长的滤光器。分光滤光器模块325通过未图示的电动机，以旋转轴Cf为中心旋转。
由此，红外线传感器324所接收的光被切换为通过分光滤光器325a的光与通过分光滤光器325b的光。也就是说，红外线传感器324检测接收的光的路径Xf与半导体晶圆W的背面的法线O所成的角度相同且不同的2个波长成分。因此，第3实施方式的热处理装置360能通过一个红外线传感器324获得两个亮度温度。
另外，在根据能由红外线传感器324获得的两个亮度温度测定半导体晶圆W的温度的情况下，代替所述数1公式而采用下述数4公式，代替所述的数3公式而采用下述数5公式。
[数4]
[数5]
<第4实施方式>
以下，对本发明的第4实施方式进行说明。图18是概略性表示第4实施方式的热处理装置460的构成的剖视图。
第4实施方式的热处理装置460，除第1实施方式的热处理装置160的构成外，还具备测定腔室6的温度的腔室温度计426。腔室温度计426例如安装于腔室6的凹部62。由此，第4实施方式的热处理装置460能通过腔室温度计426获得腔室6内部的温度。第4实施方式的输入参数算出部还算出与腔室6的温度对应的第3输入参数。而且，在输出参数推定步骤中，基于第1输入参数、第2输入参数及第3输入参数推定输出参数。
因为第4实施方式的热处理装置460还算出与腔室6的温度对应的第3输入参数，所以能更正确地测定还能与腔室6的温度关联的半导体晶圆W的温度。
<第5实施方式>
以下，对本发明中的第5实施方式进行说明。图19是概略性表示第5实施方式的热处理装置560的构成的剖视图。此外，图20是图19的局部放大图。图20详细表示热处理装置560的辐射温度计520、第1镜面525、第2镜面526及半导体晶圆W的配置关系。
第5实施方式中，在热处理装置560的设置着贯通孔61a的部位，安装着辐射温度计520。此外，热处理装置560还具备用于朝向辐射温度计520反射光的第1镜面525及第2镜面526。
第1镜面525配置于光的路径Xm的中途。此外，第2镜面526将由第1镜525反射的光进一步朝向红外线传感器524反射。
由此，红外线传感器524接收从半导体晶圆W直接朝向红外线传感器524的光、与经由第1镜面525及第2镜面526朝向红外线传感器524的光。也就是说，红外线传感器524检测在路径Xc、Xm与半导体晶圆W的背面的法线O所成的角度α2、β2互不相同的位置处检测出的多个亮度温度。因此，第5实施方式的热处理装置560能通过一个红外线传感器524获得两个亮度温度。
<关于通过以上记载的实施方式产生的效果>
其次，表示通过以上记载的实施方式产生的效果的例子。另外，在以下的说明中，基于以上记载的实施方式所例示的具体构成，记载所述效果，但在产生同样效果的范围内，也可置换为本申请案说明书所例示的其它具体构成。
此外，所述置换也可跨及多个实施方式进行。也就是说，也可为组合不同实施方式中例示的各构成而产生同样效果的情况。
根据以上记载的实施方式的温度测定方法，具备以下步骤：辐射温度测定步骤，从半导体晶圆W的斜下方检测半导体晶圆W的亮度温度；输入参数算出步骤，根据在辐射温度测定步骤检测出的亮度温度，算出与半导体晶圆W的辐射率的比对应的第1输入参数、及与半导体晶圆W的温度对应的第2输入参数这2个输入参数；输出参数推定步骤，根据第1输入参数与第2输入参数推定输出参数；及温度算出步骤，根据在输出参数推定步骤推定出的输出参数、与在辐射温度测定步骤检测出的亮度温度，算出半导体晶圆W的温度。
此外，在输出参数推定步骤中，基于由第2输入参数规定的第1输入参数与输出参数的相关关系，推定所述输出参数。
此外，根据第1及第4实施方式的温度测定方法，辐射温度测定步骤通过第1辐射温度计20a及第2辐射温度计20b，检测在接收的光的路径Xa、Xb与半导体晶圆W的背面的法线O所成的角度α、β互不相同的位置处检测出的多个亮度温度。
此外，根据第2实施方式的温度测定方法，辐射温度测定步骤检测接收的光的路径Xf与半导体晶圆W的背面的法线O所成的角度相同且不同的2个偏光成分。
此外，根据第3实施方式的温度测定方法，辐射温度测定步骤检测接收的光的路径Xf与半导体晶圆W的背面的法线O所成的角度相同且不同的2个波长成分。
此外，根据第4实施方式的温度测定方法，半导体晶圆W在收容于腔室6的状态下被加热，输入参数算出步骤还算出与腔室6的温度对应的第3输入参数，在输出参数推定步骤中，基于第1输入参数、第2输入参数及第3输入参数推定输出参数。
根据这种构成，即使在辐射率为未知数的情况下，也能正确地测定半导体晶圆W的温度。此外，辐射温度测定步骤中，因为从半导体晶圆W的斜下方检测亮度温度，所以能正确地测定半导体晶圆W的背面的温度。此外，根据第4实施方式的构成，输入参数算出步骤还算出与腔室6的温度对应的第3输入参数，因而能正确地测定还能与腔室6的温度关联的半导体晶圆W的温度。
此外，根据以上记载的实施方式的热处理装置160、260、360、460、560，是通过对半导体晶圆W照射光而将半导体晶圆W加热的热处理装置160、260、360、460、560，且具备：腔室6，收容半导体晶圆W；基座74，在腔室6内载置并保持半导体晶圆W；第1辐射温度计20a、第2辐射温度计20b(或辐射温度计220、320、520)，设置于基座74的斜下方，检测半导体晶圆W的亮度温度；输入参数算出部34，根据由第1辐射温度计20a、第2辐射温度计20b(或辐射温度计220、320、520)检测出的亮度温度，算出与半导体晶圆W的辐射率比对应的第1输入参数、及与半导体晶圆W的温度对应的第2输入参数这2个输入参数；输出参数推定部35，根据第1输入参数与第2输入参数推定输出参数；及温度算出部36，根据输出参数推定部35推定出的输出参数、与第1辐射温度计20a、第2辐射温度计20b(或辐射温度计220、320、520)检测出的亮度温度，算出半导体晶圆W的温度。此外，输出参数推定部35基于由第2输入参数规定的第1输入参数与输出参数之间的相关关系，推定输出参数。
此外，根据第1、第4及第5实施方式的热处理装置160、460、560，具备接收的光的路径与半导体晶圆W的背面的法线O所成的角度α、β(或角度α2、β2)互不相同的2个第1辐射温度计20a、第2辐射温度计20b。
根据这种构成，即使在辐射率为未知数的情况下，也能正确地测定半导体晶圆W的温度。
另外，即使在对所述构成适当追加了本申请案说明书所例示的其它构成的情况下，也就是说，在适当追加了未作为所述构成提及的本申请案说明书中的其它构成的情况下，也能产生同样的效果。
<关于以上记载的实施方式的变化例>
在以上记载的实施方式中，虽然也有记载各构成要素的材质、材料、尺寸、形状、相对配置关系或实施条件等的情况，但这些是所有方面中的一例，不限定于本申请案说明书记载的。
因此，于本申请案说明书所揭示的技术范围内设想未例示的无数变化例及均等物。例如，包含以下情况：将至少1个构成要件进行变化、追加或省略，以及进一步提取至少1个实施方式中的至少1个构成要素与其它实施方式中的构成要素组合。
另外，在所述的实施方式中，虽然采用亮度温度作为第2输入参数，但不限定于此。第2输入参数也可为亮度。
此外，在所述的实施方式中，虽然采用作为输出参数的辐射率的对数比Ld，但不限定于此。输出参数可为辐射率的比，也可为辐射率。另外，辐射率由下述的数6公式及数7公式表示。
[数6]
[数7]
此外，在所述实施方式中，虽然采用第1辐射温度计20a、第2辐射温度计20b、辐射温度计220、320、520均从半导体晶圆W的斜下方检测半导体晶圆W的亮度温度的构成，但不限定于此。也可为辐射温度计从半导体晶圆W的斜上方检测半导体晶圆W的亮度温度的构成。
此外，在所述第1及第4实施方式中，虽然采用通过第1辐射温度计20a及第2辐射温度计20b，检测在接收的光的各路径Xa、Xb与半导体晶圆W的背面的法线O所成的角度α、β互不相同的位置处检测出的2个亮度温度的构成，但不限定于此。也可采用通过3个以上的多个辐射温度计检测互不相同的多个信号的构成。
此外，在所述第4实施方式中，虽然采用输入参数算出部34还算出与腔室6的温度对应的第3输入参数，在输出参数推定步骤中，基于第1输入参数、第2输入参数及第3输入参数推定输出参数的构成，但不限定于此。第3输入参数也可为腔室6内部的氛围的温度。
此外，在以上记载的实施方式中，在未特别指定而记载了材料名等的情况下，只要不产生矛盾，那么包含所述材料中含有其它添加物的例如合金等。
[符号说明]
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
11：移载臂
12：升降销
13：水平移动机构
14：升降机构
20a：第1辐射温度计
20b：第2辐射温度计
21a，21b：透明窗
22a，22b：温度测定单元
24a，24b：红外线传感器
31：输入部
32：存储部
33：显示部
34：输入参数算出部
35：输出参数推定部
36：温度算出部
41：壳体
51：壳体
52：反射器
53：灯光辐射窗
61：腔室壳体
61a，61b：贯通孔
62：凹部
63：上侧腔室窗
64：下侧腔室窗
65：热处理空间
66：搬送开口部
68：反射环
71：基台环
72：连结部
74：基座
75：保持板
75a：保持面
76：引导环
77：支撑销
78：开口部
79：贯通孔
81：气体供给孔
82：缓冲空间
83：气体供给管
84：阀
85：处理气体供给源
86：气体排出孔
89，192：阀
160，260，360，460，560：热处理装置
162：闸阀
190：排气部
191：气体排出管
220，320，520：辐射温度计
224，324，524：红外线传感器
225：偏光滤光器模块
225a，225b：偏光滤光器
325：分光滤光器模块
325a，325b：分光滤光器
426：腔室温度计
525：第1镜面
526：第2镜面
Cf：旋转轴
O：法线
Sa，Save，Sb：亮度温度
T：温度
W：半导体晶圆。

Claims (14)

1.一种温度测定方法，其测定通过光照射被加热的衬底的温度，且具备以下步骤：
辐射温度测定步骤，从所述衬底的斜上方或斜下方检测所述衬底的亮度温度；
输入参数算出步骤，根据在所述辐射温度测定步骤检测出的所述亮度温度，算出与所述衬底的辐射率的比对应的第1输入参数、及与所述衬底的温度对应的第2输入参数这至少2个输入参数；
输出参数推定步骤，根据所述第1输入参数与所述第2输入参数推定输出参数；及
温度算出步骤，根据在所述输出参数推定步骤推定出的所述输出参数、与在所述辐射温度测定步骤检测出的所述亮度温度，算出所述衬底的温度。
2.根据权利要求1所述的温度测定方法，其中
在所述输出参数推定步骤中，基于由所述第2输入参数规定的所述第1输入参数与所述输出参数的相关关系，推定所述输出参数。
3.根据权利要求1或2所述的温度测定方法，其中
在所述辐射温度测定步骤中，通过接收的光的路径与所述衬底的正面或背面的法线所成的角度互不相同的多个辐射温度计，检测多个所述亮度温度。
4.根据权利要求1或2所述的温度测定方法，其中
所述辐射温度测定步骤检测接收的光的路径与所述衬底的正面或背面的法线所成的角度相同且不同的2个偏光成分。
5.根据权利要求1或2所述的温度测定方法，其中
所述辐射温度测定步骤检测接收的光的路径与所述衬底的正面或背面的法线所成的角度相同且不同的2个波长成分。
6.根据权利要求1或2所述的温度测定方法，其中
所述第2输入参数是亮度。
7.根据权利要求1或2所述的温度测定方法，其中
所述输出参数是所述辐射率的对数比。
8.根据权利要求1或2所述的温度测定方法，其中
所述输出参数是所述辐射率的比。
9.根据权利要求1或2所述的温度测定方法，其中
所述输出参数是所述辐射率。
10.根据权利要求1或2所述的温度测定方法，其中
所述辐射温度测定步骤从所述衬底的斜下方检测所述衬底的所述亮度温度。
11.根据权利要求1或2所述的温度测定方法，其中
所述衬底在收容于腔室的状态下被加热；
所述输入参数算出步骤进一步算出与所述腔室的温度对应的第3输入参数；且
在所述输出参数推定步骤中，基于所述第1输入参数、所述第2输入参数及所述第3输入参数，推定所述输出参数。
12.一种热处理装置，其通过对衬底照射光而将所述衬底加热，且具备：
腔室，收容所述衬底；
基座，在所述腔室内载置保持所述衬底；
辐射温度计，设置于所述基座的斜上方或斜下方，检测所述衬底的亮度温度；
输入参数算出部，根据由所述辐射温度计检测出的所述亮度温度，算出与所述衬底的辐射率比对应的第1输入参数、及与所述衬底的温度对应的第2输入参数这至少2个输入参数；
输出参数推定部，根据所述第1输入参数与所述第2输入参数，推定输出参数；及
温度算出部，根据所述输出参数推定部推定出的所述输出参数与所述辐射温度计检测出的所述亮度温度，算出所述衬底的温度。
13.根据权利要求12所述的热处理装置，其中
所述输出参数推定部基于由所述第2输入参数规定的所述第1输入参数与所述输出参数的相关关系，推定所述输出参数。
14.根据权利要求12或13所述的热处理装置，其中
所述辐射温度计具备接收的光的路径与所述衬底的正面或背面的法线所成的角度互不相同的多个辐射温度计。
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