CN1471631A - 温度测定方法、热处理装置和方法、计算机程序和辐射温度计 - Google Patents

Abstract

一种温度测定方法，它利用设置在离开所述被测定体的测定部的两个辐射温度计，测定在多重反射环境中由热源加热的被测定体的温度，所述两个辐射温度计具有：分别埋入所述测定部且可接受来自所述被测定体的辐射光的杆；和与该杆连接的光纤，并且开口数不同，在所述测定部与所述被测定体相对的面和所述被测定体之间形成所述多重反射环境，当取所述辐射温度计的所述杆的直径为D1，开口数为NA，所述被测定体到所述测定部的所述面的距离为D2，所述测定部的所述面的反射率为r，观察因子为F，多重反射系数为α，所述被测定体的辐射率为ε，所述被测定体的有效辐射率为ε_eff，N1和N2为参数时，可以利用所述两个辐射温度计的测定结果，计算所述ε，同时，利用下式计算所述被测定体的温度：d＝1－(1－NA·N1)^N2/(D1/D2)ε_eff＝(1－α)·ε+α·ε/{1－F·r·(1－ε)}。

Description

温度测定方法、热处理装置和方法、计算机程序和辐射温度计

技术领域

本发明涉及对单结晶基板，玻璃基板等被处理体进行加热处理的热处理装置和方法，测定被处理体的温度的方法，温度测定程序及辐射温度计。本发明适用于例如，在存储器和集成电路(IC)等的半导体装置制造中适用的快速热处理(RTP：Rapid Thermal Processing)装置。这里，RTP包含快速热退火(RTA)，快速清洗(RTC)，快速热化学气相成长(RTCVD)，快速热氧化(RTO)和快速热氮化(RTN)等技术。

背景技术

一般，为了制造半导体集成电路，要对半导体晶片等硅基板反复多次进行成膜处理、退火处理、氧化扩散处理、溅射处理、刻蚀处理、氮化处理等各种热处理。

从为了提高半导体制造处理的成品率和品质等目的来看，快速使被处理体的温度升高和降低的RTP技术引人注意。现有的RTP装置典型的有：放置被处理体(例如，半导体晶片、光掩模用的玻璃基板、液晶显示用的玻璃基板、光盘用的基板)的扇叶式腔(处理室)，配置在处理室中的石英窗，配置在石英窗的外部上端或上下端的加热用灯(例如卤素灯)，和配置在与灯的被处理体的反对侧处的反射器(反射板)。

反射器可用铝制造，其反射部分上一般要镀金。当由于反射器的灯造成温度破损(例如，因高温使镀金剥离)和冷却时，为了使反射器不妨碍冷却，在反射器上设置冷却机构(冷却管等)。RTP技术所要求的快速升温依赖于灯的功率密度和从灯照射至被处理体的光的指向性。例如如图1所示，如同阀那样，在只有一个电极部3的单端灯2的情况下，当反射器4的倾斜角度α为45°时，对于配置在下端的被处理体，指向性和灯的能量效率最大。图1为在用单端灯2由辐射光加热下端的被处理体的情况下，当指向性和能量效率最好时，说明反射器4的倾斜角度的截面图。

石英窗作成板状，也可以作成可将被处理体放置在内部的管状。处理室用真空泵排气，内部维持为减压环境的情况下，石英窗具有数十mm(例如30-40mm)的壁厚，可维持减压与大气之间的差压。为了防止温度升高造成的各个温度差所产生的热应力，石英窗可加工成壁薄可以耐压的弯曲状。

为了均匀地加热被处理体，配置多个卤素灯，反射器使从卤素灯发出的红外线同样地向着被处理体辐射。一般，处理室与在其侧壁上引导被处理体出入的闸阀连接，另外还与在其侧壁上，导入热处理时使用的处理气体的气体供给喷嘴连接。

由于被处理体的温度对处理的质量(例如，成膜处理的膜厚等)有影响，因此必需正确把握，另外，为了达到快速升温和快速冷却，在处理室中设置测定被处理体温度的温度测定装置。温度测定装置可由热电偶构成，但因为必需与被处理体接触，因此，被处理体被构成热电偶的金属污染。因此，先前提出了检测从被处理体里面辐射的红外线强度，根据下面表示辐射强度的式(1)，求出被处理体的辐射率ε，换算成温度，这样算出被处理体的温度的高温计作为温度测定装置。

E_m(T)＝εE_BB(T)………………………………………(1)

式中E_BB(T)是温度T时从黑体发出的辐射强度；E_m(T)是温度T时从被处理体测定的辐射强度；ε是被处理体的辐射率。

工作时，被处理体从闸阀导入处理室中，其周边用夹持器支承。热处理时，由气体供给喷嘴导入氮气或氧气等处理气体。另一方面，从卤素灯照射的红外线由被处理体吸收，使被处理体的温度升高。

但利用式(1)进行求取的现有的被处理体的温度测定方法与实际的被处理体的温度比较，有大约20-40℃的误差。并且不能进行高质量的热处理。本发明者为了找出其原因进行深入研究的结果发现，在利用式(1)进行实际的被处理体的温度测定的情况下，必需考虑几个误差，这些误差中含有来自被处理体的辐射光，经与被处理体相对的面多重反射的光。特别是，在为了提高热效率而增大被处理体周边部件的反射率的扇叶式处理室中，因多重反射而对测定误差的影响较大。

本发明的概括的目的是要提供一种可解决这个问题的新的有用的温度测定方法、热处理装置及方法、计算机程序和辐射温度计。

特别是，作为本发明的例示的目的，是要提供能高精度地测定被处理体的温度的温度测定方法、热处理装置及方法、计算机程序和辐射温度计。

发明内容

为了达到上述目的，作为本发明的一个侧面的温度测定方法为这样：一种温度测定方法，它利用设置在离开上述被测定体的测定部的两个辐射温度计，测定在多重反射环境中由热源加热的被测定体的温度，上述两个辐射温度计具有：分别埋入上述测定部且可接受来自上述被测定体的辐射光的杆；和与该杆连接的光纤，开口数或上述辐射温度计的上述杆的直径与上述被测定体至上述测定部的上述面的距离之比不同，在上述测定部的与上述被测定体相对的面和上述被测定体之间形成上述多重反射环境，当取上述辐射温度计的上述杆的直径为D1，开口数为NA，上述被测定体与上述测定部的上述面的距离为D2，上述测定部的上述面的反射率为r，观察因子为F，多重反射系数为α，上述被测定体的辐射率为ε，上述被测定体的有效辐射率为ε_eff，N1和N2为参数时，可以利用上述两个辐射温度计的测定结果，计算上述ε，同时，利用下式计算上述被测定体的温度：

α＝1-(1-NA·N1)^N2/(D1/D2)

ε_eff＝(1-α)·ε+α·ε/{1-F·r·(1-ε)}。

这种温度测定方法由于用α，F，r来校正式(1)，因此可以更高的精度来测定被测定体的温度。实行这种温度测定方法的温度测定程序，和存储作为该程序的一部分的计算机可读媒体为独立的处理对象。

另外，作为本发明的另一个侧面的热处理装置，具有：对被处理体进行给定的热处理的处理室；加热上述被处理体的热源；与上述处理室的测定部连接而测定上述被处理体温度的辐射温度计；由利用上述辐射温度计测定的上述被处理体的温度，控制上述热源的加热能力的控制部，上述控制部在上述条件下利用上述式子。作为本发明的又一个侧面的热处理方法，也在上述条件下利用上述式子。这种热处理装置和方法具有与上述温度测定方法同样的作用。

另外，作为本发明另一个侧面的温度测定方法，它利用设置在离开上述被测定体的测定部的辐射温度计，测定在多重反射环境中由热源加热的被测定体的温度，上述辐射温度计具有：埋入上述测定部且可接受来自上述被测定体的辐射光的杆；与该杆连接的第一个光纤；具有与该第一个光纤不同的开口数且与上述杆连接的第二个光纤；检测通过上述第一个光纤的上述辐射光的第一个检测器；和检测通过上述第二个光纤的上述辐射光的第二个检测器，可在上述条件下利用上述式子。这种温度测定方法，与上述的温度测定方法比较，可以采用半数的辐射温度计杆。实行这种温度测定方法的温度测定程序为独立的处理对象。作为本发明的又一个侧面的热处理装置和方法，也可在上述条件下利用上述式子。这种热处理装置和方法也可起到与上述温度测定方法同样的作用。

另外，作为本发明另一个侧面的辐射温度计，具有：设在离开被测定体的测定部且可接受来自上述被测定体的辐射光的杆；与该杆连接的第一个光纤；具有与该第一个光纤不同的开口数且与上述杆连接的第二个光纤；检测通过上述第一个光纤的上述辐射光的第一个检测器；检测通过上述第二个光纤的上述辐射光的第二个检测器。这种辐射温度计是开口数不同的两种光纤共同拥有一个杆，可在上述温度测定方法中应用。另外，辐射温度计可以是第一和第二个光纤在中心部分和外周部分分别分离编成的集束纤维，也可以是第一和第两光纤任意地编成的集束纤维。适用于第一和第二个光纤的材料为石英、塑料和玻璃。但在光纤为任意编成的集束纤维的情况下，优选，第一和第两光纤为石英与石英或石英与玻璃的组合。

本发明的其他目的和特征，通过参照下面附图进行说明的优选实施例，会更清楚。

附图说明

图1为说明在利用单端灯由辐射光加热下端的被处理体情况下，指向性最好时的反射器倾斜角度的截面图。

图2为表示作为本发明所例示的一实施方式的热处理装置的概略的截面图。

图3为可在图2所示的热处理装置中使用的石英窗的概略的俯视图。

图4为图3所示的石英窗的A-A截面图。

图5为图3所示石英窗的B-B截面图。

图6为图5所示石英窗的虚线区域C的放大图。

图7为在图3所示的石英窗中使用的透镜组件的一部分的放大立体图。

图8为图3所示的石英窗的变形例子，它是与图3对应的石英窗的一部分的放大截面图。

图9为图3所示的石英窗的另一个变形例子，它是与图3对应的石英窗的一部分的放大截面图。

图10为用三维表示在使用图9所示的石英窗的情况下，以被处理体的中心作为(0，0)，在图3所示的X和Y方向的距离与照射在被处理体上的辐射光的照度之间的关系的图。

图11为从上面看图10的图。

图12为图3所示的石英窗的又一个变形例子，它是与图4对应的石英窗的一部分的放大截面图。

图13为用三维表示的，在使用图12所示的石英窗的情况下，以被处理体的中心作为(0，0)，在图3所示的X和Y方向上的距离与照射在被处理体上的辐射光的照度之间的关系的图。

图14为从上面看图13的图。

图15为表示图2所示的热处理装置的加热部的更详细的结构的放大的底视图。

图16为图15所示的加热部的部分截面侧视图。

图17为从图16所示的加热部的灯上去除镀部的主视图。

图18为图17所示的灯的侧视图。

图19为作为图15的变形例子的加热部的放大的底视图。

图20为图19所示的加热部的部分截面侧视图。

图21为用于说明排列在图15所示的加热部的X方向的灯的冷却机构的截面图。

图22为图21所示的灯的侧视图。

图23为图21所示的灯的俯视图。

图24为用三维表示的、在使用具有作为镀部的镀金膜的灯的情况下，以被处理体的中心作为(0，0)，在图18所示的X和Y方向的距离与照射在被处理体上的辐射光的照度之间的关系的图。

图25为从上面看图24的图。

图26为用于图2所示的热处理装置的加热部的变形例的图，它是从加热部所用的灯上除去镀部的立体图。

图27为用于说明图2所示的热处理装置的加热部的另一个变形例的图，它是从在加热部使用的灯上除去镀部的立体图。

图28为用于说明分别用图26和图27所示的灯的镀部覆盖的截面图。

图29为具有图26所示的加热部的沿着图15所示的X方向的纵截面图。

图30为图29所示的加热部的沿着图15所示的Y方向的横截面图。

图31为采用图27所示的灯130B的热处理装置的加热部的截面图。

图32为可以在图2所示的热处理装置中使用的2种辐射温度计及其附近的概略情况的放大截面图。

图33为可以在图2所示的热处理装置中使用的两个同种的辐射温度计及其附近的概略情况的放大的截面图。

图34为用于说明本发明的有效辐射率的计算方法所使用的图。

图35为用于说明本发明的有效辐射率的计算方法所用的图。

图36为用于说明本发明的有效辐射率的计算方法所用的图。

图37为定义在本发明的有效辐射率计算方法中使用的参数的截面图。

图38为图2所示的辐射温度计的变形例，它是作为本发明的另一个侧面的辐射温度计及其附近的概略情况的放大的截面图。

图39为可在图38所示的辐射温度计中使用的光纤，它是图38所示的AA线的光纤的概略的截面图。

图40为图38所示的沿BB线的光纤的概略截面图。

图41为相对于石英和塑料制的光纤组合的辐射率ε的有效辐射率ε_eff的图。

图42为表示相对于石英和玻璃制的光纤组合的辐射率ε的有效辐射率ε_eff的图。

图43为表示相对于石英制的光纤组合的辐射率ε的有效辐射率ε_eff的图。

图44为表示被处理体的冷却速度仿真结果的图。

图45为用于说明图2所示的热处理装置的冷却板的底部的变形例的概略截面图。

图46为用于说明在图45所示的结构中，加热被处理体时的被处理体和底部的位置关系的概略的截面图。

图47为用于说明在图45所示的结构中，在冷却被处理体时的被处理体和底部的位置关系的概略截面图。

图48为图46所示的实线区域V的概略的放大截面图。

图49为用于说明通过与图6对比的圆筒石英窗的光的指向性的截面图。

图50为用三维表示的，在先前的单端灯的情况下，以被处理体的中心作为(0，0)，在图18所示的X和Y方向上的距离与照射在被处理体上的辐射光的照度的关系，与图24对比的图。

图51为从上面看图50的图。

具体实施方式

以下，参照附图来说明本发明所例示的热处理装置100。在各个图中，同一标号表示相同的部件。另外，同一个参照符号中，带有大写字母表示的是不带有字母的参照符号的变形例子，特别是除非先声明，无字母的参照符号概括带有大写字母的参照符号。图2为作为本发明所例示的一个实施方式的热处理装置100的概略的截面图。如图2所示，热处理装置100具有处理室(处理室)110、石英窗120、加热部140、支承环150、轴承160、永久磁铁170，气体导入部180、排气部190、辐射温度计200和控制部300。

处理室110，例如由不锈钢或铝等制成，与石英窗120连接。处理室110以其圆筒形的侧壁112和石英窗120，形成对被处理体W进行热处理的处理空间。在处理空间中配置装载半导体晶片等被处理体W的支承环150，和与支承环150连接的支承部152。这些部件将在被处理体W的转动机构中说明。另外，气体导入部180和排气部190与侧壁112连接。处理空间由排气部190维持给定的减压环境。在图2中省略了用于导入和导出被处理体W的闸阀。

处理室110的底部114与冷却管116a和116b(以下简单地称为“116”)连接，起冷却板的作用。如有必要，冷却板114也可以有温度控制功能。温度控制机构例如具有控制部300、温度传感器和加热器；可从水道等水源供给冷却水。也可以用其他种类的冷媒(酒精、ガルデン、氟里昂(フロン)等)代替冷却水。温度传感器可以使用PTC热敏电阻，红外线传感器，热电偶等众所周知的传感器。加热器可由卷绕在冷却管116周围的加热器线等构成。通过控制在加热器线中流动的电流的大小，可以调节在冷却管116中流动的水温。

石英窗120气密地安装在处理室110处，可维持处理室110内的减压环境与大气的差压；同时透过来自于后述的灯130的热辐射光。如图3-图6所示，石英窗120具有半径大约为400mm、厚度大约为33mm的圆筒形石英板121；和由多个透镜元件123构成的多个石英透镜组件122。图3为石英窗120的俯视图。图4为图3所示的石英窗120的A-A截面图。图5为图3所示的石英窗120的B-B截面图。图6为图5所示的石英窗120的虚线区域C的放大图。图7在图3所示的石英窗120中使用的透镜组件122的一部分的放大立体图。

透镜组件122可提高石英窗120的强度，同时，具有提高来自于后述的灯130的辐射光的指向性的作用。如图3所示，各个透镜组件122具有多个有集光作用的透镜元件123，它们在X方向平行排列，这是由于后述的灯130在X方向平行排列，因此，透镜组件122的排列方向依赖于灯130的排列方向。图示的透镜元件123的排列方向是一个例子，例如在本实施例中，透镜元件123可以只在图3所示的X方向弯曲，也可以在X方向或X方向及Y方向弯曲。本实施例中，透镜组件122(的透镜元件133和后述的灯130)配置成可以均匀地加热大致为圆形的被处理体W。

透镜组件122可作为冷却透镜组件122、石英窗120和后述的灯130的空气流路AF(参照图21和图23)而发挥作用。另外，两个透镜组件122的间隙作为与通过热传导而水冷石英板121的后述的隔壁144的接触部128而发挥作用。

如上所述，在本实施例中，石英板121的厚度大约在30-40mm以下，例如，可设定为大约30mm。本发明的石英板121的厚度，与先前一样为30-40mm，不妨碍使用透镜组件122的集光作用。但如本实施例那样，使用薄的石英板121，具有后述的效果。另外，本实施例的透镜组件122的高度约为3mm。在图4中，宽度在21mm以下。在图5中，透镜元件123的长度约为18mm，曲率半径为10mm，但不是仅限于此。

在本实施例中，窗的透镜组件122只设在与石英板121的后述的灯130相对的一侧；但设在石英板121的两侧也可以，也可以只设在不与石英板121的后述灯130相对的一侧。

由于透镜组件122可提高石英板121对热变形的强度，因此，不必要如先前那样，作成向离开处理室110方向弯曲的圆顶形，而作成平面形即可。作成圆顶形的石英窗，由于使被处理体离开灯的距离增大，因此灯的光指向性差，本实施例解决了这个问题。本实施例中，石英板121和透镜组件122利用熔接接合，但也不排除作成一体的方法。

本实施例的石英板121的厚度在30-40mm以下，例如大约30mm，比现有的石英窗厚度30-40mm小。结果，本实施例的石英窗120对后述的灯130发出的光的吸收量比先前的石英窗小。结果，石英窗120具有下列优点。即：第一，由于灯130向被处理体W的照射效率比以前提高，因此可消耗较低的电力达到快速升温。即：先前，存在着灯光被石英窗吸收，使对被处理体W的照射效率降低的问题，本实施例解决了这个问题。第两，由于可在板121的表面和内面维持比先前低的温度差(即热应力差)，因此不易破坏。即，先前在与石英窗的灯相对的表面及其相反侧的表面上产生温度差，在RTP快速升温时，由于表面和内面的热应力差，使石英窗容易破坏。本实施例解决了这个问题。第三，由于石英窗120的温度升高比先前的石英窗低，因此在成膜处理时，可以防止堆积膜或反应副产品附着在其表面上，可以确保温度的再现性；同时可以减少处理室100的清洗频繁程度。即：先前存在着石英窗温度上升，特别是在成膜处理时，存在着堆积膜或反应副产口附着在其表面上，不能确保温度再现性，同时处理室的清洗频繁程度增加的问题。本实施例解决了这些问题。

另外，由于不使用透镜组件122，只由石英板121构成的石英窗120，石英板121的厚度若如本实施例中那样小，可以减少灯光的吸收，但在强度方面不能耐受处理室内的减压环境与大气压的差压，容易破坏，因此产生对减压环境的处理室不适用的问题。透镜组件132则解决了这个问题。

其次，参照图6，图7和图49来说明石英窗120的透镜组件122的集光作用。参见图49，从位于通过没有透镜组件的截面为长方形的石英窗6的、图中没有示出的石英窗6上方的单端灯发出的光扩散，对位于石英窗6下方的被处理体的指向性差。图49为用于说明通过与图6对比的圆筒石英窗的光的指向性的截面图。为此，如图6和图7所示，本实施例的石英窗120，通过具有凸型透镜元件123的透镜组件122，对由灯130发出的光进行照准校正，使指向性良好地照射在被处理体W上。另外，本发明的透镜元件123的形状和曲率也不一定是限于要对从灯130发出的光进行照准校正，至少与以前的指向性一样或有所改善就可以。即使与图49所示的指向性相同，透镜组件122也具有上述的增强功能。

以下参照图8来说明作为本实施例的石英窗120的变形例的石英窗120A。图8为与图4对应的石英窗120A的一部分的放大截面图。本实施例的石英窗120A具有在图3所示的流路124的直下方、与流路124平行地形成的截面为矩形的铝或不锈钢(SUS)制的增强件(或柱)124。这种增强件124内部有冷却管(水冷管)125，可提高石英窗120A的强度。

增强件124的热传导率好，又由于是与处理室同样的材料，因此不会成为对被处理体W的污染源。增强件124使石英窗120A的石英板121的厚度在10mm以下，优选7mm以下，更优选例如约为5mm，这样可以更显著地发挥上述优点。在图8中，本实施例的增强件124的截面尺寸为：高度约18mm，宽度约12mm，水冷管125的直径为6mm，但不仅仅限于此。另外，增强件124的截面形状也不限于矩形，也可以具有波形等任意形状。如图12所示，本发明也包含作为石英板121和增强件124组合的石英窗121c。如图8的箭头所示，灯130发出的辐射光被增强件124的侧面反射，入射在配置在下方的图中没有示出的被处理体W上。本实施例的冷却管125具冷却增强件124和石英板121两者的功能。如果增强件124用铝制造，则由于在200℃-700℃下溶化变形，因此需要适当的温度控制。用冷却管125进行温度控制也可与冷却管116同样，可以采用业界已知的任何方法。

以下参照图9来说明作为本实施例的石英窗120的另一个变形例的石英窗120B。图9为与图4对应的石英窗120B的一部分的放大的截面图。本实施例的石英窗120A具有在石英窗120A的透镜组件122的直下方，与透镜组件122平行地形成的截面为矩形的导波部126。本实施例的石英窗120B可比石英窗120A进一步提高照明效率。参见图8可看出，由箭头所示的灯130的辐射光被增强件124反射时，能量损失约为10％。能量损失的比例取决于增强部124的高度等参数。另一方面，利用在增强件124的侧面上有镀金等高反射率的金属进行表面处理，但由于对被处理体W构成污染源所以不优选。作为适用于增强件124的材料，不存在没有反射损失的材料。

另外，本实施例在透镜组件122的直下方，形成与透镜组件122平行的截面为矩形的导波部126。石英板121和导波部126可以通过熔接接合，也可以作成一体。石英导波部126的折射率大约为1.4，真空和大气的折射率大约为1.0。从这种关系可看出，在石英导波部126内部，辐射光全部被反射。因此，本实施例的石英窗120B的能量损失理论上为零。

最好，与石英窗120B的板121和导波部126合计的石英窗相比，石英窗120B是除去增强件124而优选石英窗120B的板121的厚度。在这种情况下，由于石英窗厚，会产生与现有壁厚的石英窗同样的问题。

在使用图9所示的石英窗120B的情况下，图10和图11表示使用石英窗120B时的指向性。另外，为了便于理解，在本申请中图10和图11作为彩色图给出。图10为用三维表示以被处理体W的中心作为(0，0)图3所示的X和Y方向的距离(distance)与照射在被处理体W上的辐射光的照度(irradiance)的关系。图11为从上面看图10的图。

同一图上的实验条件如下。即设定如下：使用具有由镀金膜构成的镀部149且灯输出705W的灯130，灯130的下端和透镜组件122的上端的距离为2mm，从被处理体W至铝制的增强件124下端的距离为20mm。另外，在图9中设定石英板121的厚度为5mm，透镜元件123距离石英板121表面的高度为5mm，曲率半径为10mm，宽度为19mm，导波部126的宽度为19mm，高度为18mm，两个增强件124的间隔为21mm。

图13和图14表示使用与图9所示的石英窗120B对比的图12所示的石英窗120C的情况下的指向性。另外，为了便于理解，本申请中，图13和图14用彩色图给出。图13用三维表示在使用图12所示的石英窗的情况下，以被处理体W的中心作为(0，0)，图3所示的X和Y方向的距离(distance)与照射在被处理体W上的辐射光的照度(irradiance)的关系。图14为从上方看图13的图。

图中的实验条件如下。即设定：使用具有由镀金膜构成的镀部149且灯输出750W的灯130，灯130的下端和石英板121的上端的距离为2mm，从被处理体W至铝制的增强件124下端的距离为20mm。另外，在图12中设定，石英板121的厚度为5mm，两个增强件124的间隔为21mm。

从图10和图11可看出，在被处理体W的中心附近，照度为尖锐的极大值，石英窗120B的指向性提高。另外，最大高度(即最大照度)一半的宽度(有时称为“半值宽度”)大略为圆形，约为40mm。半值宽度越接近于圆，则其值越小，宽度越小控制性越好。参见图13和图14可看出，在被处理体W的中心附近，照度为极大，但其值不大。另外，半值宽度大致为椭圆形，最大约为100mm。照度的极大值大时，指向性较好。另外，半值宽度越接近于圆，则其值越小，越小控制性越好。这里，所谓控制性是表示加热被处理体W所希望的位置(即用辐射光照射)和不加热被处理体W的不希望的位置时的加工容易性。当将图10和图11与图13和图14对比时可看出，图9所示的石英窗120B的指向性和控制性两者都比图12所示的石英窗120C的好。

上述实施例的各种石英窗120都不需要反射器，因此作为必需在灯130上使用的条件不存在。换句话说，石英窗120可理解为从其强度和指向性来看，可以适用于具有反射器的热处理装置。在这种情况下，截面形状为波形的增强件124适合作为截面为波形的反射器。

以下参照图15-图18来说明本发明的加热部140。图15为加热部140的仰视图，图16为图15的加热部140的一部分的截面侧视图。图17为图16所示的灯130的主视图，图18为图17所示的灯130的侧视图。如图15所示，灯130与图3所示的透镜元件123对应。加热部140具有灯130和灯保持部142。

如图16所示，在本实施例中，灯130为单端型，但如后所述，双端型也可以，另外也可以使用电热线加热器等其他热源。这里所谓单端型为如图16所示那样，具有一个电极部132的灯。所谓双端型为如荧光灯那样，具有两个端部的灯。灯130起加热被处理体W的热源的作用，在本实施例中为卤素灯，但不是仅限于此。灯130的输出由灯驱动器310决定，但如后所述，灯驱动器310由控制部300控制，向灯130供给相应的电力。

如图17所示，灯130包含一个电极部132和发光部134，发光部134具有与电极部132连接的灯丝135。如图15中虚线所示，在本实施例中，多个灯130与透镜组件122的各个透镜元件123相对应而成直线地配置，以便均匀地加热大致为圆形的被处理体W。另外，如上所述，由于沿着图15所示的Y方向，与同一列的X方向邻接的灯130之间不存在反射器，因此，X方向的灯130之间的距离可以维持大约为3mm。如后所述，随着灯密度的增加，功率密度也增加。如后所述，灯130的直线配置还可以实现顺利的热排气(例如，4m³/min以下)。

如图18所示，在电极部132下面，作为发光部134的一部分而形成头部133。在头部133周围，如后所述那样，形成镀部149。参照图2可看出，供给电极部132的电力由灯驱动器310决定，而灯驱动器310则由控制部300控制。参照图17，在本实施例中，作为例子，电极部132的高度约为25mm，发光部124的高度大约为65mm，厚度约为1mm，灯丝135的长度约为25mm。另外，参照图18，在本实施例中，作为例子，电极部132的宽度大约为5mm，发光部134(不是头部133)的宽度约为15mm。在发光部134内封入氮或氩和卤素气体。灯丝135由钨制成。灯丝135的下部与图17所示的发光部134的底面134a的距离设定在给定范围内，结果，可以确保给定的指向性和灯寿命。即；当这个距离太小时，灯130的指向性不好，当过大时，则卤素循环不充分，灯的寿命缩短。

参见图15和图16，灯保持部142具有大略为长方体形状，能容纳各个灯130的多个圆筒形的槽143和隔壁144。

槽143由容纳灯130的电极部132的部分143a和容纳发光部134的部分143b组成。部分143a、电极部132与在图2中表示在图16中没有表示的灯驱动器310连接；同时，起到密封两者之间的密封部的作用。部分143b直径比发光部134大。

如图3，图8，图15和图16所示，隔壁144例如具有12mm的宽度，位于图3所示的流路128和图7所示的增强件124之上，配置在排列在图15所示的X方向的多个邻接的槽143之间。与流路128平行(即图15所示的X方向)排列的一对冷却管(水冷管)145与隔壁144内接。由于鼓风机使大约0.3-0.8m3的空气在除去发光部134的槽143中流动，以对发光部134的表面进行空气冷却，因此，本实施例的灯130由空冷机构和冷却管145进行冷却。但是，如后述的图19和图20所示的加热部140A那样，也可以取下隔壁144和冷却管145，只由空冷机构进行冷却。如后所述，在镀部149由镀金膜构成的情况下，为了防止镀金的剥离等的温度破坏，因此空冷机构和冷却管145要将镀部149的温度维持在500℃以下。利用冷却管145进行的温度控制与冷却管116同样，因此可以采用业界已知的任何方法。在镀部149具有500℃以上的耐热性的情况下，由于一般若超过900℃时灯130产生透明消失(发光部134变白的现象)现象，因此优选用冷却管145及其他冷却机构进行温度控制，使灯130在900℃以下。

本实施例的特征为，隔壁144和冷却管145只沿着图15所示的X方向设置，如现有的反射器那样，不采用X和Y方向的两维的冷却管排列方式。因此，本实施例的灯保持部142的结构，有助于灯130的灯密度和由此引起的功率密度的增加。例如，相对于图44所示的现有的具有(例如直径为50mm)反射器的灯排列时，灯密度为0.04根/cm²，本实施例的灯密度为0.16根/cm²。在不用隔壁144和冷却管145，而只用空气冷却去冷却灯130和灯保持部142的情况下，灯密度最大约为0.40根/cm²。一般，RTP要求的功率密度由每一个灯的功率和灯密度决定。灯的功率越大，灯密度越小。本实施例的灯配置与可充分对应于将来更快速地升高温度所必要的RTP。

以下，参照图19和图20来说明作为图15所示的加热部140的变形例的加热部140A。本实施例的加热部140A，从加热部140中除去隔壁144和冷却管145，因此灯密度可提高。由于冷却管145没有设在灯保持部142上，因此灯130只能用空气冷却进行冷却。加热部140A的灯密度约为加热部140的灯密度的两倍。镀部149由于排除了现有必要的反射器，可以组装如此高密度的灯。

以下参照图21-图23说明灯130的空气冷却机构。图21为用于说明排列在图15所示的加热部140的X方向的灯130的冷却机构的截面图。图22为图21所示灯130的侧视图。图23为图21所示的灯130的俯视图。如同一图所示，同一列的(即沿着图15所示X方向直线配置的)多个灯130，由与它们(发光部134)串联连接的鼓风机进行热排气(空气冷却)。利用鼓风机的排气效率对于直线配置较好，例如在4m³/min以下。在该程度的热排气时也可以向热处理装置100外部排气，也可以循环。在循环的情况下，典型的是将散热器设置在流路中，冷却热气。为了使排气效率良好，排气系统的负荷要小。

镀部149具有在发光部134内，以高反射率反射灯130的热辐射光的作用。通过将具有高反射率的反射部设在发光部134中，发光部134(灯丝135发出的辐射光)对被处理体W的指向性提高。结果，镀部149不需要设置在现有发光部的外部的所必需的反射器(反射板)。由于不使用反射器，可以用灯密度(例如，具有45°倾斜角度的反射器灯(例如0.04根/cm²)大约4倍的高密度(例如0.16根/cm²)来安装多个灯(例如，使图15所示的X方向邻接的灯130间的距离约为3mm等)。这样，可以比有反射器的情况下功率密度增加。本发明的热处理装置100适合于快速升温的RTP。

镀部149除了图17所示的发光部134的底面134a以外，可用各种镀法及其它方法，在含有头部133的发光部134上形成。这样，通过将镀部149设置在发光部134的与被处理体W相对的底部134a以外的部分上(即不相对的部分)，可以不遮断来自于灯丝的直接向被处理体W的光照射与作为由镀部149反射的结果的光照射，使指向性提高。

镀部149由以高反射率反射辐射光的金属膜形成，例如金或银等。例如，在镀部149由镀金膜构成的情况下，可用镀(硬质镀金或纯金镀金)方法形成镀部。根据文献记载，如果镀部149的厚度大约为10微米，则可以充分地防止光从发光部134泄漏。另外，本发明的镀部149，只要能提高灯130的指向性就够了，不限于在高反射率范围内。

图24和图25表示在使用具有由镀金膜构成的镀部149的灯130的情况下的指向性。为了便于理解，图24和图25在本申请中用彩色图表示。图24用三维表示在使用具有作为镀部149的镀金膜的灯130的情况下，以被处理体中心作为(0，0)，在图15所示的X和Y方向的距离(distance)与照度(irradiance)的关系。图25是从上面看图24的图。

该图中的实验条件如下。即设定如下：使用具有由镀金膜构成的镀部149且灯输出为750W的灯130，处理室110维持常压环境，灯130的下端与只由厚度为3mm的石英板121构成的圆筒石英窗的上端的距离为2mm，从被处理体W至石英窗下端的距离为20mm。

图50和图51表示使用没有镀金膜的现有的单端灯的情况下的指向性。另外，为了便于理解，在本申请中图50和图51用彩色图表示。图50用三维表示在使用没有镀金膜的现有的单端灯的情况下，以被处理体W的中心作为(0，0)，图15所示的X和Y方向的距离(distance)与照度(irradiance)的关系。

该图中的实验条件如下。即设定如下：使用具有由镀金膜构成的镀部149且灯输出为750W的灯130，处理室110维持常压环境，灯130的下端与只由厚度为3mm的石英板121构成的圆筒石英窗上端的距离为2mm，从被处理体W至石英窗下端的距离为20mm。

参见图24和图25可看出，在被处理体W的中心附近，照度尖锐地变成极大，镀部149可提高指向性。另外，半值宽度大致为圆形，大约为40mm。另一方面，从图50和图51中可看出，在被处理体W中心附近，照度达到极大，但其值不太大。另外，半值宽度大致为椭圆形。最大宽度约为80mm。将图24和图25与图50和图51对比可看出，本实施例的带有镀部149的灯130的指向性和控制性都比现有的没有镀部的灯好。

如图18的圆圈的放大图所示，优选发光部134的被镀部149覆盖的部分上有凹凸。这样，由镀部149反射的光不在发光部134的圆筒侧面之间反复反射，而投向被处理体W的比例可以提高。凹凸可利用喷砂处理的研磨，在化学溶液中侵蚀腐蚀等表面处理方法形成。

如上所述，灯130也可以为双端型。以下参照图26-图30来说明将灯130置换为双端型灯的情况下的实施例。图26为去除镀部149A的双端灯130A的立体图。图27为去除镀部149B的另一种双端灯130B的立体图。图28为用于说明利用图26所示的灯130A及图26所示的灯130B的镀部149A和149B覆盖的截面图。图29为具有图26所示的灯130A的加热部140B的、沿着图15所示的X方向的纵截面图。图30为图29所示的加热部140B的沿着图15所示的Y方向的横截面图。

图26表示在图15所示的X方向配置的直线筒状双端灯130A的一个。图27表示与图12所示的虚线同一个圆配置的圆弧筒状双端灯130B的一个。另外，如果将灯130置换成灯130A或130B，灯保持部142的形状在保持灯130A和130B的部分也要变更。例如，在灯保持部142上具有容纳后述的电极部132A或132B和垂直部136a或137a的多个垂直通孔；和容纳后述的水平部136b或137b的直线形或同心圆形的多个水平槽等。图29和图30分别表示沿着在图15所示的Y方向并列有一对灯130A的加热部140B的X方向和Y方向的截面图。配置在灯130A直下方的透镜具有图29所示的、后述发光部136的长度；和覆盖图30所示的后述的一对灯130A的宽度。根据本申请，由于本领域的从业人员可以理解其他变更，所以图中省略。

如图26所示，灯130A包含两个电极部132A和发光部136；而发光部136具有连接两个电极部132A的灯丝135A。同样，如图27所示，灯130B包含两个电极部132B和发光部137，而发光部137具有连接两个电极部132B的灯丝135B。供给电极部132A和132B的电力由图1所示的灯驱动器310决定，灯驱动器310由控制部300控制。电极部132和灯驱动器310和电极部132A以及132B之间密封。

如图26所示，发光部136具有垂直部136a和从垂直部136a弯成90°的直线形水平部136b。又如图27所示，发光部137具有垂直部137a和从垂直部137a弯曲大致90°的圆弧形水平部137b。本发明所用的双端灯不仅仅限于灯130A或130B，可以包含水平部136b和137b为任意形状(例如，涡旋形，三角形等)的灯。另外，垂直部和水平部的角度也不仅仅限于90°。

水平部136b沿着X方向安装在图15所示的配置灯130的部分。在图15中，水平部136b的长度与最外周的圆P和由Y方向任意的灯位置(例如图D表示的列)限定的两端的灯130之间的距离(例如，间隔E)相同，也可以小于这个距离。在前者的情况下，在该灯位置上安装一根灯130A。在后者的情况下，在该灯上安装多根灯130A。在Y方向不同的灯位置上的灯130A的水平部136b可以相同，也可以不同。

水平部137b配置在与图15用虚线表示的圆同心的圆上。图27所示的虚线，与图15所示的虚线为同心圆关系。水平部137b的长度，由与图15所示的虚线圆同心的圆(例如圆Q)的圆周和灯130B的设置根数决定。配置在不同的同心圆上的灯130B的水平部137b的曲率半径不同。

在图26和图27中，为了方便，将镀部149A和149B从灯130A和130B上去除。但实际上，如图28所示，在不与被处理体W相对的部分上，在发光部136和137上覆盖着镀部149A和149B。在灯130A中，镀部149A被垂直部136a的侧面的全部和水平部136b的上半部分覆盖。在灯130B中，镀部149B被垂直部137a的侧面全部和水平部137b的上半部覆盖。镀部149A和149B与镀部149同样，具有在发光部136和137内，以高反射率反射灯130A和130B的热辐射光的功能。通过在发光部136和137中设置有高反射率的反射部，可使发光部136和137(灯丝135A和135B发出的辐射光)向被处理体W的指向性提高。结果，镀部149A和149B不需要设置在现有的发光部的外部所必需的反射器(反射板)。由于不使用反射器，可以用高密度安装多个灯(例如以具有45°倾斜角的反射器时的灯密度的大约4倍的灯密度)，功率密度也可以比有反射器的情况增加，对快速升温的RTP适用。

图31为采用图27所示的灯130B的热处理装置的加热部的截面图。在这个热处理装置中，为了防止因温度升高产生的各个温度差造成的热应力，石英窗120D具有壁薄且可耐压的弯曲形状。

其次，参照图32-图36来说明本发明的另一个侧面的有效辐射率的计算方法。图32为两种辐射温度计200A和200及其附近的概略的放大截面图。图33为两个同种的辐射温度计200C及其附近的概略的放大截面图。图34-图36为用于说明本实施例的有效辐射率计算方法的图。

辐射温度计200A-200C装在被处理体W的与灯130相对一侧上。本发明不排除将辐射温度计200A-200C安装在与灯130同一侧上的结构，但优选防止灯130的辐射光入射在辐射温度计200A-200C上。

图32和图33所示的辐射温度计200A-200C具有石英或蓝宝石制(在本实施例中为石英制)的杆210，光纤220A-220C，和光电检测器(PD)230。本实施例的辐射温度计200A-200C不需要断路器，使断路器转动的电机，液晶显示器(LED)，使LED稳定地发光的温度调节机构等，采用了必要的最低限度的较便宜的结构。

首先，参照图32可看出，辐射温度计200A和200B安装在处理室110的底部114上，更详细说，分别插入底部114的圆筒形通孔115a和115b中。底部114的面向处理室110内部的面114a经过充分的研磨，具有反射板(高反射率的表面)的功能。在本实施例中，面114a的反射率达到0.9左右，但这个值只是示例性的，不是对本发明的限制。必需注意，当将面114a作成黑色等低反射率的表面时，它可吸收被处理体W的热，使灯130的照射输出不经济。

辐射温度计200A和200B具有相同的杆210，开口数(NA)不同的光纤200A和220B，和各自的光电检测器(PD)230。

本实施例的杆210，由直径为4mm的石英制的杆构成。由于石英或宝石具有良好的耐热性，和如后所述的良好的光学特性，因此被使用；但杆210的材料不是仅限于这些。

如果必要，杆210可向处理室内110内部突出给定的距离。杆210分别插入设置在处理室110的底部114处的通孔115A和115B中，用图中没有示出的O形圈密封。这样，尽管有通孔115A和115B，处理室110内部可以维持减压环境。由于杆210几乎不将一旦入射至其内部的热辐射光向外放出，而且能够几乎不衰减地导向光纤220A和220B，因此集光效率好。通过将杆210A和210B放置在被处理体W附近，杆210接受从被处理体W辐射的光，通过光纤220A和220B，将该光引导至光电检测器(PD)230。

光纤220A和220B由传输光的芯子和覆盖芯子周边的同心圆形状的包层构成，两者的NA不同。芯子和包层为玻璃或塑料等的透明的介电体，由于包层的折射率比芯子的折射率稍小，因此传输时可以全部反射光，使光不会漏出。为了实现不同的NA，辐射温度计200A和200B使用不同材质的芯子和/或包层的组合。

PD230具有图中没有示出的成像透镜，Si光电池，放大电路；可将入射至成像透镜的辐射光变换为电压，即变换为表示后述的辐射强度E₁(T)、E₂(T)的电气信号，并输送至控制部300。控制300有CPU、MPU及其它处理器、RAM和ROM等的存储器，可以后述的辐射强度E₁(T)、E₂(T)为基础，计算被处理体W的辐射率ε和基板温度T。另外，也可由辐射温度计200内的图中没有示出的运算部进行该计算。

杆210接受的辐射光，经过光纤220A和220B，导入PD230中。

以下说明利用不同的NA的本发明的有效辐射率的计算方法。当考虑被处理体W和杆210之间的多重反射和从灯130发出的直接光时，被处理体W的有效辐射率ε_eff按下式(2)计算。 ${\mathrm{\ϵ}}_{\mathrm{eff}}=(1-\mathrm{\α})\·\mathrm{\ϵ}+\mathrm{\α}\·\frac{\mathrm{\ϵ}}{1-F\·r\·(1-\mathrm{\ϵ})}.......\left(2\right)$

式中：ε_eff是被处理体W的有效辐射率；ε是被处理体W的辐射率；r是处理室110的底部114的面114a的反射率；F是由下面的式(3)给出的观察因子(view factor)；α是多重反射系数。

F＝(1+Cos2γ)/2    ……………………(3)

式中，多重反射系数α与杆210的直径D1、被处理体W和面114a的距离D2、辐射温度计200A和200B(为方便起见可用标号200概括)分别具有的开口数NA(0≤NA≤1)三个值有关，可取以下的值。另外，如图37-(b)所示，γ为表示由杆210、面114a和被处理体W决定的所希望的角。

NA＝0→1-α＝1                ……………………(4)

NA＝1→1-α0                ……………………(5)

D1/D2＝∞→1-α＝1            ……………………(6)

D1/D2＝0→1-α＝0             ……………………(7)

这时，作为恒等式，可将上述4个条件成立的预测式定义为以下的式(8)。

1-α＝(1-NA·N1)^N2/(D1/D2)   ……………………(8)

式中，N1、N2是式(8)中的参数。因此，多重反射系数α可用下式(9)表示。

α＝1-(1-NA·N1)^N2/(D1/D2)   ……………………(9)

式(9)表示的α可以充分满足式(4)-式(7)。作为式(9)的前提，要决定N1和N2两个参数，研究其妥当性。

首先，将杆210的直径固定为4mm，改变NA进行计算(因为时间缩短，被处理体W只从ε＝0.2开始计算)。这时，NA在0-1的范围内。将这样得出的数据与式(9)的前提进行比较，暂时决定N1和N2/(D1/D2)的值。同样，对直径为2mm和20mm的杆进行计算，决定N1和N2/(D1/D2)的值。作为N1，N2的决定值，可使用N1与N2/(D1/D2)-D1/D2曲线(在上述求出的N2/(D1/D2)中，选择N1，使N2为三者共同的值)。

利用上述方法决定的N1和N2(D1/D2)的暂定的值，在图34-图36中表示(1-α)与NA的关系。图36中表示了其检证结果。结果是，可取N1＝0.01，N2＝500，式(9)可以表示成以下的式(10)。

α＝1-(1-0.01·NA)^500/(D1/D2)……………………(10)

这样，在RTP中，即使杆210的直径变更，被处理体W和面114a的距离变更，不论NA的大小如何，都可以容易地计算出被处理体W的有效辐射率。

在光纤220A的NA＝0.2，光纤220B的NA＝0.34的情况下，若令这时的α为α_0.2和α_0.34，则由式(10)，它们按以下的式(11)和式(12)表示。

α_0.2＝1-(1-0.01×0.2)^500/(D1/D2)          ……………(11)

α_0.34＝1-(1-0.01×0.34)^500/(D1/D2)        ……………(12)

这样，被处理体W的有效辐射率可由式(13)和式(14)给出。 ${\mathrm{\ϵeff}}_{0.2}=(1-{\mathrm{\α}}_{0.2})\·\mathrm{\ϵ}+{\mathrm{\α}}_{0.2}\·\frac{\mathrm{\ϵ}}{1-F\·r\·(1-\mathrm{\ϵ})}............\left(13\right)$ ${\mathrm{\ϵeff}}_{0.34}=(1-{\mathrm{\α}}_{0.34})\·\mathrm{\ϵ}+{\mathrm{\α}}_{0.34}\·\frac{\mathrm{\ϵ}}{1-F\·r\·(1-\mathrm{\ϵ})}........\left(14\right)$

辐射温度计200可利用辐射光束(W)计算温度换算。当令NA＝0.2时的角度为θ1，NA＝0.34时的角度为θ2时，两个辐射温度计中的入射光束的不同可用式(15)和式(16)给出。但如图37(a)所示，θ表示光纤的最大受光角，它用θ＝sin^-1(NA)表示。 $E_{0.2}=A_{\mathrm{ROD}}\frac{{(r\·\tan \mathrm{\θ}1)}^2\·\mathrm{\π}}{r^2}\·L.............\left(15\right)$ $E_{0.34}=A_{\mathrm{ROD}}\·\frac{{(r\·\tan \mathrm{\θ}2)}^2\·\mathrm{\π}}{r^2}\·L..........\left(16\right)$

因此，两个辐射温度计200A和200B的入射光束比可用以下的式(17)表示。 $\frac{{\mathrm{\ϵeff}}_{0.34}\·E_{0.34}}{{\mathrm{\ϵeff}}_{0.2}\·E_{0.34}}=\frac{{\mathrm{\ϵeff}}_{0.34}\·{\tan }^2\mathrm{\θ}2}{{\mathrm{\ϵeff}}_{0.2}\·{\tan }^2\mathrm{\θ}1}............\left(17\right)$ $\frac{{\mathrm{\ϵeff}}_{0.34}\·E_{0.34}}{{\mathrm{\ϵeff}}_{0.2}\·E_{0.2}}=\frac{[(1-{\mathrm{\α}}_{0.34})\·\mathrm{\ϵ}+{\mathrm{\α}}_{0.34}\·\frac{\mathrm{\ϵ}}{1-F\·r\·(1-\mathrm{\ϵ})}]\·{\tan }^2\mathrm{\θ}2}{[(1-{\mathrm{\α}}_{0.2})\·\mathrm{\ϵ}+{\mathrm{\α}}_{0.2}\·\frac{\mathrm{\ϵ}}{1-F\·r\·(1-\mathrm{\ϵ})}]{\·\tan }^2\mathrm{\θ}1}......\left(18\right)$

当如式(19)那样，设置β时，则式(18)的形式改变成以下式(20)-式(24)。 $\mathrm{\β}=\frac{{\mathrm{\ϵeff}}_{0.34}\·E_{0.34}}{{\mathrm{\ϵeff}}_{0.2}\·E_{0.2}}\·\frac{{\tan }^2\mathrm{\θ}2}{{\tan }^2\mathrm{\θ}1}........\left(19\right)$ $\mathrm{\β}\·[(1-{\mathrm{\α}}_{0.2})\·\mathrm{\ϵ}+{\mathrm{\α}}_{0.2}\·\frac{\mathrm{\ϵ}}{1-F\·r\·(1-\mathrm{\ϵ})}]=(1-{\mathrm{\α}}_{0.34})\·\mathrm{\ϵ}+{\mathrm{\α}}_{0.34}\·\frac{\mathrm{\ϵ}}{1-F\·r\·(1-\mathrm{\ϵ})}......\left(20\right)$

β·{(1-α_0.2)[1-F·r·(1-ε)]+α_0.2}＝(1-α_0.34)·[1-F·r·(1-ε)］+α_0.34 …(21)

β·(1-α_0.2)-β·(1-α_0.2)·[F·r·(1-ε)］+β·α_0.2＝

                                                                           …………(22)

(1-α_0.34)-(1-α_0.34)·[F·r·(1-ε)］+α_0.34

β·(1-α_0.2)-β·(1-α_0.2)·F·r+β·(1-α_0.2)·F·r·ε+β·α_0.2-(1-α_0.34)＝

                                                                                 …(23)

-(1-α_0.34)·F·r+F·r·(1-α_0.34)·ε+α_0.34

β·(1-α_0.2)-β·(1-α_0.2)·F·r+β·α_0.2-(1-α_0.34)+(1-α_0.34)·F·r-α_0.34＝

                                                                                   (24)

(1-α_0.34)·F·r·ε-β·(1-α_0.2)·F·r·ε

因此，被处理体W的辐射率ε可按式(25)计算。 $\mathrm{\ϵ}=\frac{\mathrm{\β}\·(1-{\mathrm{\α}}_{0.2})-\mathrm{\β}\·(1-{\mathrm{\α}}_{0.2})\·F\·r+\mathrm{\β}\·{\mathrm{\α}}_{0.2}-(1-{\mathrm{\α}}_{0.34})+(1-{\mathrm{\α}}_{0.34})\·F\·r-{\mathrm{\α}}_{0.34}}{(1-{\mathrm{\α}}_{0.34})\·F\·r-\mathrm{\β}(1-{\mathrm{\α}}_{0.2})\·F\·r}.....\left(25\right)$

再由式(11)或式(12)计算有效辐射率。这里，利用NA小的NA＝0.2有效辐射率继续进行计算。将式(25)算出的辐射率ε代入式(13)中，得到以下的式(26)。 ${\mathrm{\ϵeff}}_{0.2}=(1-{\mathrm{\α}}_{0.2})\·\mathrm{\ϵ}+{\mathrm{\α}}_{0.2}\·\frac{\mathrm{\ϵ}}{1-F\·r\·(1-\mathrm{\ϵ})}........\left(26\right)$

这时，由于E_0.2的辐射能入射至NA＝0.2的辐射温度计200A中，以下的式(27)成立。

E_0.2＝εeff_0.2·E_b       ……………………(27)

式中，E_b是依赖于黑体辐射的辐射能量。其次，再将式(27)作如下的变形。

E_b＝E_0.2/εeff_0.2        ……………………(28)

根据JIS 1612，入射能具有以下的关系式。 $T=\frac{c2/A}{\ln C-\ln E_h}-\frac{B}{A}.........\left(29\right)$

式中，T是被处理体W的温度；c2＝0.014388m/k(辐射的第两常数)；A、B、C是辐射温度计200的固有常数(由校正决定)；E_b是依赖于黑体辐射的辐射能(通常为辐射温度计的输出V)。

上述的计算方法是由两个具有不同的NA的辐射温度计200A和200B求被处理体W的辐射率，然而，根据式(9)改变D1/D2的比值，同样可以求出上述辐射率。图33表示这种实施例。

在图33中，在处理室110的底部114上设有与底面114a对应的底面114b，和从底面114b突出的凸部114c的上表面114d。因此，使用同一个辐射温度计200C，被处理体W和辐射温度计200C的石英杆210之间的距离D2不同。因此，在图33所示的实施例中，可以与图32所示的实施例同样，求出被处理体W的辐射率。

例如，在图33中，准备NA＝0.2的辐射温度计200C，杆210与被处理体W的距离设置为3.5mm(图33的左侧和5mm(图33的右侧)。另外，将杆210的直径取为4mm。由式(9)，像以下的式(30)和式(31)表示各个多重反射系数。

α_3.5＝1-(1-0.01·0.2)^500/(D1/3.5)  ……………………(30)

α_5.0＝1-(1-0.01·0.2)^500(D1/5.0)   ……………………(31)

这样，与式(13)和式(14)同样，可求出有效辐射率εeff_3.5，εeff_5.0。在后面要求被处理体W辐射率和被处理体的温度的过程中，只要在式(15)-式(28)的各个字母中，将0.2置换为3.5，0.34置换为5.0，则可以完全同样地计算被处理体W的温度T。

PD230或控制部300可根据式(25)-式(29)计算出被处理体W的温度T。总之，控制部300可以得出被处理体W的温度。另外，包含这些式子的温度测定运算程序可存储在软盘等计算机可读媒体中，和/或利用因特网等通讯网络，进行在线输送，成为独立的处理对象。

然而，在上述结构中，为了进行温度测定，至少需要两个辐射温度计200。另外，为了提高检测精度而将辐射温度计200设置在被处理体W的多个地方的情况下，至少需要4个即2的倍数个的辐射温度计。因此，在处理室110中作出的通孔115的数目必需与辐射温度计200的数目对应。上述的温度测定方的优点为可以廉价地进行高精度的检测，但通孔115和杆210吸收热，妨碍升温。因此，优选通孔(即辐射温度计200)的数目少较好。本发明者对这个问题潜心研究的结果发现，两个辐射温度计200共同拥有一个杆210，可使杆210，进而是通孔115的数目减半。另外，发明者制成了即使利用一个杆210，也可得到与使用两个辐射温度计200时同样的作用和效果的新的光纤。

以下，参照图38-图40来说明作为本发明的另一个侧面的光纤220D和具有该光纤220D的辐射温度计200D。图38为图2所示的辐射温度计200的变形例子。它是作为本发明的另一个侧面的辐射温度计200D及其附近的概略的放大截面图。图39为可以在图38所示的辐射温度计200D中使用的光纤220D，它是图38所示的AA线处的光纤220D的概略的截面图。图40为图38所示的BB线处的光纤220D的概略的截面图。

辐射温度计200D与辐射温度计200A-200C同样，对于被处理体W，设置在与灯130相反的一侧。图38所示的辐射温度计200D具有石英或蓝宝石(在本实施例中为石英制)制的一个杆210、光纤220D和PD232与PD234。辐射温度计200D典型地在具有后述的光纤220D和两个PD232与234这点上，与上述辐射温度计200A-200C不同。辐射温度计200D插入处理室100的底部114的圆筒形通孔115C中，安装在底部114上。如上所述，为了安装辐射温度计200A和200 B或一对辐射温度计200C，至少要设置两个通孔；而对于辐射温度计200D，则只需至少一个通孔115c就够了。因此在使用辐射温度计200D的情况下，通孔115的数目可以减半，可以很大地抑制妨碍处理室110内升温的杆210的影响。因此，利用少的能量即可以使处理室110快速升温，同时，可减少能量消耗。在本实施例中，省略了与辐射温度计200A-200C相同的结构的详细说明。

作为本发明另一个侧面的光纤220D为将多根光纤222和光纤224集束而成的集束纤维。在本实施例中，光纤220D的特点是光纤222和光纤224的NA不同。另外，如图38所示，光纤220D与杆210连接，然后分成两股，与检测器232和234连接。分支后的光纤210D是NA相同者构成一个集束纤维；集束的各个光纤222和224与不同的检测器232和234连接。

更详细地，光纤220D分支前的状态如图40所示。多个光纤222和224是光纤222存在于光纤220D的中心区域，光纤224存在于覆盖该区域的区域(图39(a))，可作为集束纤维实现。在这种结构中，光纤222和224利用在与光纤220D同轴上延伸的筒225例如SUS管可以分离。另外，多个光纤222和224也可以作为光纤222和224混合存在(图39(b))的集束纤维实现。在图39(a)中，在中心区域上，光纤222的外周区域被光纤224包围，光纤222和光纤224也可以相反地配置。光纤220D分支后的状态也如图40所示。分支后的光纤220D是只具有相同的NA的光纤被集束构成的2根集束纤维。

与光纤220A-C同样，光纤222和224也由传输光的芯子和覆盖芯子周边的同心圆状的包层构成。如上所述，因为包层的折射率比芯子的折射率稍小，因此传输时可以全部反射光，使光不会漏至外部去。芯子和包层基本由相同的材质构成。在本实施例中，为了实现不同的NA，光纤222和光纤224使用不同的材质。光纤222和224由石英，塑料和从由玻璃组成的组中选择的材料制成，但是也可以使用具有同样作用的材质。在利用上述材质制成光纤的情况下，光纤的NA按石英、塑料、玻璃的顺序分别为0.14，0.3，0.5以上。在本实施例中，光纤220D由以石英制成、开口数为0.14的光纤222和以塑料制成、开口数为0.37的光纤224构成。另外，光纤222和224通过改变芯子和包层的折射率，可以改变NA值。光纤222和光纤224也可以用同一种材质构成。但在上述图39-(b)的结构中，由于光纤220D制造上的理由，优选光纤222和224由石英与石英或石英与玻璃组合构成。另外，光纤222和224的直径分别是相同的。但也可以不同。然而，在光纤222和224的直径不同的情况下，因为制造图39-(b)所示的集束纤维困难，因此不大合适。优选采用图39-(a)的结构。

使用上述的光纤220D，通过将分支后的光纤220D分别与不同的检测器232和234连接，可以得到与上述辐射温度计200A-200C用两个辐射温度计检测的同样的结果。参见图41-图43可看出，在这种结构中，通过使光纤220D与一个杆210连接，使开口数不同的光纤222和224共同拥有一个杆210，则可以起到与在将辐射温度计220A和辐射温度计200B组合使用的上述情况相同的作用。图41-图43为表示对于上述光纤222和224组合的辐射率ε的有效辐射率ε_eff的图。即：同一辐射率ε的有效辐射率ε_eff之差由开口数NA确定。因此，容易理解，即使是辐射温度计200D，利用有效辐射率ε_eff之差，修正辐射率ε的本发明的温度测定方法是可以实现的。

另外，杆210及检测器232和234的结构和作用与上述的相同，省略其详细说明。有效辐射率ε_eff及温度计算方法与上述辐射温度计200A-200B相同，因此省略其详细说明。

控制部300内部具有CPU和存储器，通过辨识被处理体W的温度T并控制灯驱动器310，将灯130的输出反馈控制。另外，如后所述，控制部300按给定的时间将驱动信号送至电机驱动器320，控制被处理体W的转动速度。

气体导入部180包含图中没有示出的气体源，流量调节阀，质量流量控制器，气体供给喷嘴和连接它们的气体供给线路；将热处理时使用的气体导入处理室110中。另外，在本实施例中，气体导入部180设在处理室110侧壁112上，它从处理室110的侧部导入气体，但其位置不是仅限于此；例如，作为喷水头结构，从处理室110的上部导入处理气体也可以。

如果进行退火，则气体源使用N₂，Ar等；如果进行氧化处理，则气体源使用O₂，H₂，H₂O，NO₂；如果进行氮化处理，则气体源使用N₂，NH₃等；如果进行成膜处理，则气体源使用NH₃，SiH₂Cl₂或SiH₄，但处理气体显然不是仅限于这些。质量流量控制器控制气体流量，它具有桥式电路，放大电路，比较器控制电路，流量调节阀等；通过检测伴随气体流动从上游至下游的热移动，测定流量，控制流量调节阀。气体供给管路使用无缝管，并使用深入连接部分的接头或金属密封垫片的接头，防止杂质从供给气体源的管路混入。另外，为了防止管路内部污染或腐蚀引起的灰尘颗粒，管路由耐腐蚀材料制成；或管路内部用PTFE(特氟纶)，PFA，聚酰亚胺，PBI等绝缘材料进行绝缘加工，再经过电解研磨处理；还具有捕捉灰尘颗粒的过滤器。

在本实施例中，排气部190与气体导入部180大致呈水平设置，但其位置和数目没有限制。所希望的排气泵(涡轮分子泵，飞溅离子泵，吸气泵，吸附泵，低温泵等)与压力调整阀一起与排气部190连接。另外，在本实施例中，处理室110维持为减压环境，但是本发明的减压环境并不是必需的构成要素，例如，在133Pa-大气压范围内都可以适用。排气部190具有在下次热处理前排出氦气的功能。

图44为表示有关被处理体W的冷却速度的仿真结果的图。在图44中，间隙表示被处理体W与底部114的间隔。从图44中可以看出：(1)间隙变小，冷却速度提高，(2)使热传导率高的氦气在被处理体W和底部114之间流动，可以飞跃地提高冷却速度。

图2所示的RTP装置100的结构为：用灯130加热被处理体W的上面，在被处理体W里面设置作为冷却板的底部114。因此，图2所示结构的冷却速度较快，但因为散热量多，快速升温需要较大的电力。为此，考虑了在加热时停止导入冷却管116的冷却水，但成品率降低，因此不优选。

又如图45-图47所示，作为冷却板的底部114可以置换为相对于被处理体W可动地构成的底部114A。更优选，为了提高散热效率，冷却时使热传导率高的氦气在被处理体W和底部114A之间流动。图45为用于说明相对于被处理体W可动地构成的冷却板的底部114A的概略的截面图。图46为用于说明在图45的结构中，当加热被处理体W时，被处理体W和底部114A的位置关系的概略截面图。图47为用于说明在图45的结构中，当冷却被处理体W时，被处理体W和底部114A的位置关系的概略截面图。另外，在图45-图47中，省略了与辐射温度计200连接的控制部300和冷却管116。

如图45所示，底部114A可由升降机构117相对于被处理体W升降。该升降机构具有维持处理室110内的减压环境的风箱，由控制部300控制其动作。由于升降机构117可以使用为众所周知的结构，因此省略其详细说明。另外，与本实施例不同，可以将被处理体W或支承环150作成可动的。如图46所示，当加热被处理体W时，底部114A与被处理体W离开，在下降的同时，停止氦气的供给。这时，被处理体与底部114的距离为10mm。由于底部114A与被处理体W的间隔大，被处理体W不太受底部114A的影响，可以快速升温。图46所示的底部114A的位置例如设定为原来位置。

又如图47所示，当冷却被处理体W时，底部114A与被处理体W接近，在上升的同时，开始氦气的供给。由于底部114A与被处理体W的间隔狭小，被处理体W受底部114A的影响，可以快速冷却。这时，被处理体W和底部114的距离例如为1mm。图48表示图47中的氦气导入的例子。图48为图47中的实线区域V的概略放大截面图。如图所示，在底部114上设置无数的小孔115a，为氦气导向。具有与氦气供给管连接的阀400的壳体410，与底部114连接。

现在来说明本实施例中冷却板114A与被处理体W的相对移动。本发明也可适用于被处理体W和灯130的相对移动。

以下，参照图2来说明被处理体的转动机构。为了很好地保持集成电路各个元件的电气特性和制品的成品率，整个被处理体W的表面都要求进行均匀的热处理。如果被处理体W上的温度分布不均匀，则成膜处理的膜厚不均匀，由热应力可在硅结晶中产生滑动等，使RTP装置100不能提供高品质的热处理。被处理体W上的不均匀的温度分布可以是由灯130的照度分布不均匀引起，也可能是因为在气体导入部180附近，导入的处理气体从被处理体W表面夺取热造成的。转动机构使晶片转动，因此，利用灯130可以均匀地加热被处理体W。

被处理体W的转动机构具有支承环150，环状的永久磁铁170，环状的SUS等磁性体172，电机驱动器320和电机330。

支承环150具有由耐热性好的陶瓷例如由SiC等构成的圆环形状。支承环150具有作为被处理体W的放置台的功能，在其中空的圆形部分上，沿着截面为L字形的圆周方向有环形切口。由于切口半径比被处理体W的半径小，因此支承环150可以将被处理体W(的内面周边边缘)保持在切口中。如果需要，支承环150可以具有固定被处理体W静电卡盘或夹紧机构等。支承环150可以防止由于从被处理体W的端部散热造成均匀加热恶化的问题。

支承环150的端部与支承部152连接。如果需要，可在支承环150和支承部152之间插入石英玻璃等隔热部件，对后述的磁性体172等进行热保护。本实施例的支承部152作成中空圆筒形的不透明的石英环部件。轴承160固定在支承部152和处理室110的内壁112处，可使维持处理室110内的减压环境的支承部152转动。在支承部152的前端设置有磁性体172。

配置成同心圆的环形永久磁铁170和磁性体172依靠磁性结合，电机330驱动永久磁铁170转动。电机330由电机驱动器320驱动，电机驱动器320则由控制部300控制。

结果，当永久磁铁170转动时，依靠磁性结合的磁性体172与支承部152一起转动，支承环150和被处理体W转动。转动速度在本实施例中，作为例子为90RPM；实际上为了使被处理体W上温度分布均匀，而且处理室110内没有气体的紊流或被处理体W周边的气流切割效果，可根据被处理体W的材质和大小、处理气体的种类和温度等来决定转动速度。磁铁170和磁性体172相反地进行磁性结合也可以，两者都为磁铁也可以。

其次来说明RTP装置100的动作。图中没有示出的分组工具等的输送臂，通过图中没有示的闸阀，将被处理体W送入处理室110中。当支承被处理体W的输送臂到达支承环150的上部时，图中没有示出的升降销升降系统使图中没有示出的升降销(例如3根)从支承环150中突出，支承被处理体W。结果，由于对被处理体W的支承从输送臂转移至升降销，因此闸阀使输送臂返回。以后，闸阀关闭。输送臂也可移至图中没有示出的原来位置。

另一方面，以后升降销升降系统使图中没有示出的升降销返回支承环150中，这样，将被处理体W配置在支承环150的给定位置上。升降销升降系统在使用图中没有示出的风箱时，在升降动作中维持处理室110的减压环境，同时可防止处理室102内的空气流出至外部。

然后，控制部300控制灯驱动器310，驱动灯130。与此相应，灯驱动器310驱动灯300，灯130将被处理体W加热至例如大约800℃，本实施例的热处理装置100，利用透镜组件122和镀部149提高灯130的指向性，同时，由于除去反射器，可以提高灯密度和由此带来的功率密度，因此可以得到所希望的快速升温。灯130发射的热线，通过石英窗120，照射在位于处理空间中的被处理体W的上表面上，以800℃-200℃/秒的加热速度，使被处理件W快速升温。一般被处理体W的周边部分与其中心比较，散热量多，但本实施例的灯130配置成同心圆形状，由于可以控制每一个区域的电力，因此可提供高的指向性和温度控制能力。如果装置100使用图33所示的结构，则这时，如图46所示底部114A，配置在原来位置。特别是，图46所示的结构中，被处理体W与作为冷却板的底部114A离开，不易受其影响，因此可以高效地快速升温。与加热同时或加热前后，排气部190将处理室110的压力维持在减压环境。

同时，控制部300控制电机驱动器320，驱动电机330。与此相应，电机驱动器320驱动电机330，电机330使环状磁铁170转动。结果，支承部152(或152A)转动，被处理体W与支承环150一起转动。由于被处理体W转动，其面内的温度在热处理期间可以维持均匀。

加热中，由于利用透镜组件122、增强件124和/或导波部126的石英窗120是石英板121的厚度比较薄，这有几个优点。优点为：(1)由于灯130发出的光不被吸收，不会降低被处理体W的照射效率；(2)由于板121的表面和内面的温度差小，难以产生热应力破坏；(3)即使在成膜处理的情况下，由于板121的温度上升少，堆积膜或反应副产品不易附着在其表面上；(4)由于透镜组件122可提高石英窗120的强度，因此即使板121较薄，也能维持处理室110内的减压环境和大气压的差压。

被处理体W的温度用辐射温度计200测定，控制部300基于这个测定结果，对灯驱动器310进行反馈控制。由于被处理体W转动，因此其表面的温度分布均匀，如果需要，辐射温度计200可以在多个地方(例如，其中心和端部)测定被处理体W的温度。如辐射温度计200测定被处理体W上的温度分布不均匀时，则控制部300可以给灯驱动器310发指令，改变被处理体W上的特定区域上的灯130的输出。，由于利用镀部149和透镜组件122提高控制性，可以只必要地控制性良好地加热被处理体W所希望的部位。

辐射温度计200由于是不使用断路器或液晶显示器(LED)的单纯的结构，价格便宜，同时，装置100尺寸小，经济性好。另外，利用本发明的有效辐射率计算方法，温度测定精度高。由于在热处理时，当被处理体W长时间置于高温环境下时，杂质会扩散，集成电路的电气特性变坏，因此必需快速升温和快速冷却。为此，被处理体W的温度管理不可缺少，本实施例的有效辐射率计算方法可适应这种要求。结果，RTP装置100可以进行高品质的热处理。

接着，从图中没有示出的气体导入部，将流量受控制的处理气体通入处理室110中。当给定的热处理(例如，10秒钟)结束时，控制部300控制灯驱动器310，命令停止灯130的加热。与此相应，灯驱动器310停止灯130的驱动。如果装置100使用图33所示的结构，则控制部300控制升降机构117，将底部114A移动至图35所示的冷却位置。如图36所示，优选将热传导性高的氦气导入被处理体W和底部114A之间。这样，被处理体W的冷却效率高，可用较低的电力消耗进行快速冷却，冷却速度例如为200℃/sec。

在热处理后，按照与上述相反的顺序，由分组工具的输送臂，将被处理体W从闸阀送至处理室110的外面，其次，如在需要，输送臂可将被处理体W输送至下一阶段的装置(成膜装置等)。

若采用本发明所示的一个实施方式的温度测定方法，热处理装置及方法，计算机程序和辐射温度计，由于具有单纯结构的比较廉价的两个辐射温度计可以高精度地测定被处理体的温度，因此容易进行高品质的热处理。

以上说明了本发明的优选实施例，但在本发明的意图范围内，可以作各种变形和改变。

Claims (16)

1、一种温度测定方法，它利用设置在离开所述被测定体的测定部的两个辐射温度计，测定在多重反射环境中由热源加热的被测定体的温度，其特征在于，

所述两个辐射温度计具有：分别埋入所述测定部，接受来自所述被测定体的辐射光的杆；和与该杆连接的光纤，该两个辐射温度计的开口数不同，在所述测定部与所述被测定体相对的面和所述被测定体之间形成所述多重反射环境；

当取所述辐射温度计的所述杆的直径为D1，开口数为NA，所述被测定体到所述测定部的所述面的距离为D2，所述测定部的所述面的反射率为r，观察因子为F，多重反射系数为α，所述被测定体的辐射率为ε，所述被测定体的有效辐射率为ε_eff，N1和N2为参数时，可以利用所述两个辐射温度计的测定结果，计算所述ε，同时，利用下式计算所述被测定体的温度：

α＝1-(1-NA·N1)^N2/(D1/D2)

ε_eff＝(1-α)·ε+α·ε/{1-F·r·(1-ε)}。

2、一种温度测定方法，它利用设置在离开所述被测定体的测定部的两个辐射温度计，测定在多重反射环境中由热源加热的被测定体的温度，其特征在于，

所述两个辐射温度计具有：分别埋入所述测定部，接受来自所述被测定体的辐射光的杆；和与该杆连接的光纤，在所述测定部与所述被测定体相对的面和所述被测定体之间形成所述多重反射环境，所述两个辐射温度计是所述辐射温度计的所述杆的直径与所述被测定体至所述测定部的所述面的距离之比不同，

当取所述辐射温度计的所述杆的直径为D1，开口数为NA，所述被测定体到所述测定部的所述面的距离为D2，所述测定部的所述面的反射率为r，观察因子为F，多重反射系数为α，所述被测定体的辐射率为ε，所述被测定体的有效辐射率为ε_eff，N1和N2为参数时，可以利用所述两个辐射温度计的测定结果，计算所述ε，同时，利用下式计算所述被测定体的温度：

α＝1-(1-NA·N1)^N2/(D1/D2)

ε_eff＝(1-α)·ε+α·ε/{1-F·r·(1-ε)}。

3、一种温度测定方法，它利用设置在离开所述被测定体的测定部的两个辐射温度计，测定在多重反射环境中由热源加热的被测定体的温度，其特征在于，

所述辐射温度计具有：埋入所述测定部而接受来自所述被测定体的辐射光的杆；与该杆连接的第一个光纤；具有与该第一个光纤不同的开口数且与所述杆连接的第二个光纤；检测通过所述第一个光纤的所述辐射光的第一个检测器；和检测通过所述第二个光纤的所述辐射光的第二个检测器，在所述测定部与所述被测定体相对的面和所述被测定体之间形成所述多重反射环境，

当取所述辐射温度计的所述杆的直径为D1，开口数为NA，所述被测定体与所述测定部的所述表面的距离为D2，所述测定部的所述面的反射率为r，观察因子为F，多重反射系数为α，所述被测定体的辐射率为ε，所述被测定体的有效辐射率为ε_eff，N1和N2为参数时，可以利用所述两个辐射温度计的测定结果，计算所述ε，同时，利用下式计算所述被测定体的温度：

α＝1-(1-NA·N1)^N2/(D1/D2)

ε_eff＝(1-α)·ε+α·ε/{1-F·r·(1-ε)}。

4、一种热处理装置，具有：

对被处理体进行给定的热处理的处理室；

加热所述被处理体的热源；

与所述处理室的测定部连接，测定所述被处理体温度的两个辐射温度计；

由利用所述两个辐射温度计测定的所述被处理体的温度，控制所述热源的加热能力的控制部，其特征在于，

所述辐射温度计具有：

埋入所述测定部而接受来自所述被处理体的辐射光的杆；

与该杆连接的光纤；

检测通过所述光纤的所述辐射光的检测器，

所述两个辐射温度计是开口数或所述辐射温度计的所述杆的直径与所述被处理体至所述测定部的所述面的距离之比不同，

当取所述辐射温度计的所述杆的直径为D1，开口数为NA，所述被处理体与所述测定部的所述表面的距离为D2，所述测定部的所述表面的反射率为r，观察因子为F，多重反射系数为α，所述被处理体的辐射率为ε，所述被处理体的有效辐射率为ε_eff，N1和N2为参数时，可以利用所述两个辐射温度计的测定结果，计算所述ε，同时，利用下式计算所述被处理体的温度：

α＝1-(1-NA·N1)^N2/(D1/D2)

ε_eff＝(1-α)·ε+α·ε/{1-F·r·(1-ε)}。

5、一种热处理装置，具有：

对被处理体进行给定的热处理的处理室；

加热所述被处理体的热源；

与所述处理室的测定部连接，测定所述被处理体温度的辐射温度计；

由利用所述辐射温度计测定的所述被处理体的温度，控制所述热源的加热能力的控制部，其特征在于，

所述辐射温度计具有：

埋入所述测定部，接受来自所述被处理体的辐射光的杆；

与该杆连接的第一个光纤；

具有与该第一个光纤不同的开口数，与所述杆连接的第二个光纤；

检测通过所述第一个光纤的所述辐射光的第一个检测器；和

检测通过所述第二个光纤的所述辐射光的第二个检测器，

当取所述辐射温度计的所述杆的直径为D1，开口数为NA，所述被处理体与所述测定部的所述表面的距离为D2，所述测定部的所述表面的反射率为r，观察因子为F，多重反射系数为α，所述被处理体的辐射率为ε，所述被处理体的有效辐射率为ε_eff，N1和N2为参数时，可以利用所述两个辐射温度计的测定结果，计算所述ε，同时，利用下式计算所述被处理体的温度：

α＝1-(1-NA·N1)^N2/(D1/D2)；

ε_eff＝(1-α)·ε+α·ε/{1-F·r·(1-ε)}。

6、一种热处理方法，具有：

利用热源加热被处理体的工序；

利用两个辐射温度计测定所述被处理体的温度的工序；

由利用所述辐射温度计测定的所述被处理体的温度，控制所述热源的加热能力的工序，其特征在于，

所述辐射温度计具有：

埋入离开所述被处理体的所述测定部，接受来自所述被处理体的辐射光的杆；

与该杆连接的光纤；

检测通过所述光纤的所述辐射光的检测器；

所述两个辐射温度计的开口数或所述辐射温度计的所述杆的直径与所述被处理体至所述测定部的所述面的距离之比不同，

当取所述辐射温度计的所述杆的直径为D1，开口数为NA，所述被处理体与所述测定部的所述表面的距离为D2，所述测定部的所述表面的反射率为r，观察因子为F，多重反射系数为α，所述被处理体的辐射率为ε，所述被处理体的有效辐射率为ε_eff，N1和N2为参数时，所述测定工序可以利用所述两个辐射温度计的测定结果，计算所述ε，同时，利用下式计算所述被处理体的温度：

α＝1-(1-NA·N1)^N2/(D1/D2)

ε_eff＝(1-α)·ε+α·ε/{1-F·r·(1-ε)}。

7、一种热处理方法，具有：

利用热源加热被处理体的工序；

利用辐射温度计测定所述被处理体的温度的工序；

由利用所述辐射温度计测定的所述被处理体的温度，控制所述热源的加热能力的工序，其特征在于，

所述辐射温度计具有：

埋入离开所述被处理体的所述测定部，可接受来自所述被处理体的辐射光的杆；

与该杆连接的第一个光纤；

具有与该第一个光纤不同的开口数，且与所述杆连接的第二个光纤；

检测通过所述第一个光纤的所述辐射光的第一个检测器；和

检测通过所述第二个光纤的所述辐射光的第二个检测器，

当取所述辐射温度计的所述杆的直径为D1，所述第一个光纤或所述第二个光纤的开口数为NA，所述被处理体与所述测定部的所述表面的距离为D2，所述测定部的所述表面的反射率为r，观察因子为F，多重反射系数为α，所述被处理体的辐射率为ε，所述被处理体的有效辐射率为ε_eff，N1和N2为参数时，所述测定工序可以利用所述第一个检测器和所述第二个检测器的测定结果，计算所述ε，同时，利用下式计算所述被处理体的温度：

α＝1-(1-NA·N1)^N2(D1/D2)

ε_eff＝(1-α)·ε+α·ε/{1-F·r·(1-ε)}。

8、一种程序，它可实行利用辐射温度计，测定在多重反射环境中，由热源加热的被测定体的温度T的温度测定，其特征在于，

所述辐射温度计具有：

埋入离开所述被测定体的所述测定部，接受来自所述被测定体的辐射光的杆；

与该杆连接的光纤；

检测通过所述光纤的所述辐射光的检测器，

所述两个辐射温度计是开口数或所述辐射温度计的所述杆的直径与所述被测定体至所述测定部的所述面的距离之比不同，

所述程序实行：

当取所述辐射温度计的所述杆的直径为D1，开口数为NA，所述被测定体与所述测定部的所述表面的距离为D2，所述测定部的所述表面的反射率为r，观察因子为F，多重反射系数为α，所述被测定体的辐射率为ε，所述被测定体的有效辐射率为ε_eff，N1和N2为参数时，所述程序可以利用所述两个辐射温度计的测定结果，并利用下式实行计算所述ε的步骤，

α＝1-(1-NA·N1)^N2/(D1/D2)

ε_eff＝(1-α)·ε+α·ε/{1-F·r·(1-ε)}；和

计算所述被测定体的温度的步骤。

9、一种程序，实行利用辐射温度计测定在多重反射环境中，由热源加热的被测定体的温度T的温度测定，其特征在于，

所述辐射温度计具有：

埋入离开所述被测定体的所述测定部，可接受来自所述被测定体的辐射光的杆；

与该杆连接的第一个光纤；

具有与该第一个光纤不同的开口数且与所述杆连接的第二个光纤；

检测通过所述第一个光纤的所述辐射光的第一个检测器；和

检测通过所述第二个光纤的所述辐射光的第二个检测器，

所述程序实行：

当取所述辐射温度计的所述杆的直径为D1，开口数为NA，所述被测定体与所述测定部的所述表面的距离为D2，所述测定部的所述表面的反射率为r，观察因子为F，多重反射系数为α，所述被测定体的辐射率为ε，所述被测定体的有效辐射率为ε_eff，N1和N2为参数时，所述程序可以利用所述第一个检测器和所述第二个检测器的测定结果，利用下式实行计算所述ε的步骤，

α＝1-(1-NA·N1)^N2/(D1/D2)

ε_eff＝(1-α)·ε+α·ε/{1-F·r·(1-ε)}；和

计算所述被测定体的温度的步骤。

10、一种辐射温度计，具有：

设在离开被测定体的测定部且可接受来自所述被测定体的辐射光的杆；

与该杆连接的第一个光纤；

具有与该第一个光纤不同的开口数且与所述杆连接的第二个光纤；

检测通过所述第一个光纤的所述辐射光的第一个检测器；和

检测通过所述第二个光纤的所述辐射光的第二个检测器。

11、如权利要求10所述的辐射温度计，其特征为，所述第一和第二个光纤从由石英、玻璃、塑料组成的组中选择的材料制成。

12、如权利要求10所述的辐射温度计，其特征为，所述第一和第二个光纤为将该第一和第二个光纤集束成的一个集束纤维。

13、如权利要求12所述的辐射温度计，其特征为，所述集束纤维具有与该集束纤维在同轴方向延伸的筒状部件，在该筒状部件的内部有第一个光纤，并隔着所述筒状部件在外部有第二个光纤。

14、如权利要求13所述的辐射温度计，其特征为，所述第一个光纤和所述第二个光纤是该第一个光纤和该第二个光纤的轴径不同。

15、如权利要求12所述的辐射温度计，其特征为，与所述光纤的轴心方向垂直的截面，是所述第一个光纤和所述第二个光纤无序地存在的集束纤维。

16、如权利要求15所述的辐射温度计，其特征为，所述第一个光纤由石英或玻璃制成，而所述第二个光纤由石英制成。

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