JP2000036468A - 基板処理装置および基板処理方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 基板を汚染することなくその温度を計測し
て、より正確な温度管理が行える基板処理装置および基
板処理方法を提供する。 【解決手段】 基板９を容器本体部２１内の支持部７１
により支持してランプ３１により加熱する。その際、基
板９からの輻射による光は基板９の下面と反射面２１Ｅ
との間で多重反射を起こす。放射温度計４はこの多重反
射光を捉えて放射エネルギー強度信号を変換部５に送信
し、変換部５ではそれをもとに、黒体放射エネルギー強
度を求め、さらにそれを基に基板９の温度を求めて温度
管理を行う。そのため、基板に直接接することなく、そ
の温度を計測することができ、より正確な温度管理が行
える。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】この発明は、半導体ウエハ、
フォトマスク用ガラス基板、液晶表示用ガラス基板、光
ディスク用基板等の基板（以下、単に「基板」とい
う。）に加熱を伴う処理を施す基板処理装置および基板
処理方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】半導体装置の製造においては基板に対し
て様々な処理が施される。これらの処理の中には基板に
酸化膜、窒化膜等を形成したり、アニール処理を施すこ
とを目的として基板を所定の雰囲気中（真空を含む）で
加熱する処理がある。また、このような基板の加熱を伴
う処理では半導体装置の品質を一定に保つために適切な
温度管理が要求される。

【０００３】そのような温度管理を伴う基板処理方法と
して、従来から熱電対等の温度計測手段を基板に取り付
けて、それにより基板温度を計測するといった、いわば
接触式の温度計測を行いつつ基板処理を行う方法が知ら
れている。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】ところで、上記の接触
式温度計測方法では直接基板に温度計測手段を取り付け
るため、基板に汚染物質が付着し易く、基板の品質劣化
を招いていた。

【０００５】この発明は、従来技術における上述の問題
の克服を意図しており、基板を汚染することなくその温
度を計測して、より正確な温度管理が行える基板処理装
置および基板処理方法を提供することを目的とする。

【０００６】

【課題を解決するための手段】上記の目的を達成するた
め、この発明の請求項１に記載の装置は、基板に加熱を
伴う処理を施す基板処理装置であって、基板の一の面を
加熱する加熱手段と、開口部が形成されるとともに基板
の他の面に対向する反射面と、基板側からの放射エネル
ギーを開口部を介して検出器にて検出することにより、
放射エネルギー強度を計測する強度計測手段と、強度計
測手段によって計測された放射エネルギー強度に基づい
て基板を黒体とみなした場合の黒体放射エネルギー強度
を算出する強度算出手段と、強度算出手段によって算出
された黒体放射エネルギー強度に基づいて基板の温度を
算出する温度算出手段と、を備える。

【０００７】また、この発明の請求項２に記載の装置
は、請求項１に記載の基板処理装置であって、強度計測
手段を複数備えるとともに、当該複数の強度計測手段が
それぞれに入射する放射エネルギーの視野角が互いに異
なる光学系を有するものであり、強度算出手段が複数の
強度計測手段によって計測された複数の放射エネルギー
強度に基づいて黒体放射エネルギー強度を算出すること
を特徴とする。

【０００８】また、この発明の請求項３に記載の方法
は、基板の一の面を加熱する加熱手段と、開口部が形成
されるとともに基板の他の面に対向する反射面と、基板
側からの放射エネルギーを開口部を介して検出器にて検
出することにより、放射エネルギー強度を計測する強度
計測手段とを備える基板処理装置を用いた基板処理方法
であって、強度計測手段によって放射エネルギー強度を
計測する強度計測工程と、強度計測工程において計測さ
れた放射エネルギー強度に基づいて基板を黒体とみなし
た場合の黒体放射エネルギー強度を算出する強度算出工
程と、強度算出工程において算出された黒体放射エネル
ギー強度に基づいて基板の温度を算出する温度算出工程
とを備える。

【０００９】また、この発明の請求項４に記載の方法
は、請求項３に記載の基板処理方法であって、前記の各
工程の前にさらに、互いに放射率の異なる複数の基準基
板を基板処理装置により加熱しつつ、強度計測手段によ
り複数の基準基板のそれぞれの放射エネルギー強度を計
測する基準強度計測工程と、基準強度計測工程において
得られた複数の基準基板の放射エネルギー強度を基に相
対実効反射率を算出する反射率算出工程と、を備え、温
度算出工程においては、反射率算出工程において算出さ
れた相対実効反射率の値を利用しつつ基板の温度を算出
することを特徴とする。

【００１０】また、この発明の請求項５に記載の方法
は、請求項４に記載の基板処理方法であって、強度計測
工程、強度算出工程および温度算出工程を互いに異なる
複数種類の基板に対して行うものであり、複数の基準基
板が、複数種類の基板とそれぞれ同種のものであること
を特徴とする。

【００１１】また、この発明の請求項６に記載の方法
は、請求項４または請求項５に記載の基板処理方法であ
って、基準強度計測工程が２種の異なる視野角を有する
放射強度計測手段によって第１放射エネルギー強度Ｉma
inおよび第２放射エネルギー強度Ｉsubを計測するもの
であり、反射率算出工程が複数の基準基板のそれぞれに
対して求められた第１放射エネルギー強度Ｉmainおよび
第２放射エネルギー強度Ｉsubの組をＩmain−Ｉsub平面
内の点として表した場合の各点に対して誤差が少ない近
似曲線を求める曲線算出工程と、Ｉmain−Ｉsub平面内
における近似曲線と直線Ｉmain＝Ｉsubとの交点のいず
れかの成分値を複数の基準基板に対する基準黒体放射エ
ネルギー強度として算出する基準黒体強度算出工程と、
曲線算出工程において得られた近似曲線上の任意の点の
ＩmainおよびＩsub成分値と、基準黒体強度算出工程に
おいて得られた基準黒体放射エネルギー強度とから相対
実効反射率を算出する工程とを備えるものであることを
特徴とする。

【００１２】さらに、この発明の請求項７に記載の方法
は、請求項４ないし請求項６のいずれかに記載の基板処
理方法であって、さらに、基準強度計測工程において得
られた複数の基準基板のそれぞれの放射エネルギー強度
に基づいて黒体放射エネルギー強度を算出する基準黒体
強度算出工程と、基準黒体強度算出工程において得られ
た黒体放射エネルギー強度に基づいて、プランクの放射
公式におけるプランク定数を補正した補正係数を求める
係数算出工程を備え、温度算出工程が、係数算出工程に
おいて得られた補正係数を用いて基板の温度を算出する
ものであることを特徴とする。

【００１３】

【発明の実施の形態】以下、この発明の実施の形態を図
面に基づいて説明する。

【００１４】＜１．装置構成＞ ＜＜１−１．全体構成＞＞図１はこの発明の一の実施の
形態である基板処理装置１の構成を示す縦断面図であ
り、図２は図１に示す基板処理装置１を矢印Ｚ方向（下
方）からみたときの様子を示す底面図である。なお、以
下の説明で参照される図（図１および図２を含む）で
は、平行斜線を施していない断面表示が含まれており、
また、形状の細部を適宜簡略化して示す。

【００１５】基板処理装置１は基板９を収容する容器で
あるチャンバ２、基板９を加熱する光を出射するランプ
３１、および基板９の温度を測定する放射温度計４を有
しており、所定の雰囲気中にてランプ３１からの光を基
板９の上面に照射することにより基板９に加熱を伴う処
理を施すとともに基板９の温度が放射温度計４により測
定されて管理されるようになっている。なお、放射温度
計４は変換部５に接続されている。そして変換部５は内
部に図示しないＣＰＵ，メモリ等を備えており、放射温
度計４からの信号から放射エネルギー強度等のデータを
生成し、さらにそれらを基に基板９の温度を求めるもの
となっている。そして、変換部５には制御部６が接続さ
れており、さらに制御部６は後述するランプ制御部３
２、モータ７２５および図示しないガス供給手段等に接
続され（図示省略）、それらを制御する。

【００１６】また、ランプ３１は上方を蓋部６１により
覆われ、ランプ制御部３２により点灯制御されるように
なっている。さらに、容器本体部２１内部には基板９を
支持する支持部７１が設けられており、容器本体部２１
下部には基板９を昇降するリフト部８、および、基板９
をチャンバ２内部にて回転させる回転駆動部７２が設け
られている。

【００１７】以下、これらの構成について順に説明する
とともに放射温度計４の内部構造について説明する。

【００１８】ランプ３１は複数の棒状のランプがチャン
バ２外部で蓋部６１に覆われるように設けられており、
ランプ３１はランプ制御部３２から電力が供給されるこ
とにより点灯制御される。また、蓋部６１はランプ３１
からの光により高温とならないように内部に冷却用の水
路６１１が形成されており、さらに、ランプ３１からの
光を反射して基板９を効率よく加熱することができるよ
うに内壁が鏡面に加工されている。

【００１９】チャンバ２は基板９の下方および側方周囲
を覆う容器本体部２１に基板９の上方を覆う石英窓２２
を取り付けて構成されている。石英窓２２は石英により
形成されており、チャンバ２内に載置される基板９とラ
ンプ３１との間に位置してランプ３１からの光を透過す
る窓としての役割を果たしている。また、容器本体部２
１には基板９の搬出入のための搬出入口２１Ａが形成さ
れており、この搬出入口には扉２３が開閉自在に設けら
れている。さらに、容器本体部２１には二酸化窒素（Ｎ
Ｏ2）、アンモニア（ＮＨ3）等の様々なガスをチャンバ
２内に供給する供給口２１Ｂおよびチャンバ２内のガス
を排気する排気口２１Ｄが設けられている。

【００２０】容器本体部２１内部にも蓋部６１と同様に
冷却用の水路２１１が形成されており、また、容器本体
部２１内部は光を反射して基板９を効率よく加熱するこ
とができるよう加工されている。

【００２１】次に、チャンバ２内部において基板９を支
持しながら基板９を回転させる構成について説明する。

【００２２】容器本体部２１内部には基板９を支持する
ための支持部７１が設けられており、支持部７１は基板
９の外周を支持する支持リング７１１が支持柱７１２に
支えられる構成となっている。なお、支持リング７１１
は炭化ケイ素（ＳiＣ）にて主として形成されており、
基板９の温度分布を均一にする役割も兼ねている。ま
た、支持柱７１２は石英にて形成されている。

【００２３】支持部７１は回転駆動部７２により駆動さ
れて、支持される基板９の中心となる軸２１Ｃを中心に
回転運動を行うようになっている。これにより処理中の
基板９が外周に沿って回転される。

【００２４】回転駆動部７２は容器本体部２１の下部に
設けられており、支持部７１に接続されてチャンバ２内
に配置された磁石７２１、チャンバ２外に配置された磁
石７２２、これらの磁石７２１、７２２をそれぞれ軸２
１Ｃを中心として案内する軸受７２３、７２４、および
チャンバ２外の磁石７２２の移動の駆動源となるモータ
７２５を有している。また、磁石７２１および磁石７２
２は容器本体部２１の一部をチャンバ２の内と外から挟
むように対をなして軸２１Ｃを中心とする円周上に複数
配置されており、軸受７２３、７２４は軸２１Ｃを中心
とする円状となっている。なお、図２ではこれらの構成
の図示を省略している。

【００２５】モータ７２５が駆動されると磁石７２２が
軸２１Ｃを中心として回転し、磁石７２２と作用し合う
チャンバ２内の磁石７２１も軸２１Ｃを中心として回転
する。磁石７２２は支持柱７１２と接続されており、磁
石７２２が軸２１Ｃを中心に回転すると支持柱７１２お
よび支持リング７１１が軸２１Ｃを中心に回転する。こ
れにより、基板９が外周に沿って回転されるようになっ
ている。

【００２６】次に、基板９を昇降させるリフト部８の構
成を説明するとともにチャンバ２への基板９の搬出入の
動作について説明する。

【００２７】容器本体部２１下部には基板９を昇降させ
るリフト部８が図２に示すように軸２１Ｃを中心とする
円周上に３つ設けられている。リフト部８は図１に示す
ように昇降移動するリフトピン８１を内部に有してお
り、リフトピン８１を上昇させると基板９が支持リング
７１１から持ち上げられるようになっている。搬入動作
はまずリフトピン８１が上昇して待機し、基板９が基板
処理装置１外部からハンド９１が下降することでリフト
ピン８１上に基板９を載置してハンド９１をチャンバ２
外部へ退避させた後、リフトピン８１を下降させること
で基板９が支持リング７１１上に載置される。また、基
板９をチャンバ２外部へと搬出する際には搬入動作と逆
の動作が行われる。

【００２８】＜＜１−２．放射温度計の構成＞＞次に、
基板９の温度を測定する放射温度計４の構成等について
詳説する。

【００２９】基板処理装置１では図２に示すように軸２
１Ｃからほぼ等距離（ｒ１＝ｒ２）に２つの放射温度計
４（以下の説明において必要な場合にはそれぞれ放射温
度計４ａ、４ｂと符号を付して呼ぶ。）が設けられてい
る。そして、各放射温度計４ａと４ｂはそれぞれと軸２
１Ｃとを結ぶ直線が互いになす中心角がほぼ直角となる
ように位置している。

【００３０】図２中に２点鎖線にて示している２つの大
小の円は大型の基板９と小型の基板９の大きさを示して
おり、この装置はこれら２種類の大きさの基板９に対し
て処理を行うことができる装置となっている。

【００３１】上述のように放射温度計４ａと４ｂとは軸
２１Ｃからほぼ等距離に設けられているので、基板９の
回転に伴う制御部６によるタイミング制御によって基板
９のほぼ同じ領域における多重反射の放射エネルギー強
度を計測することができるようになっている。そして、
後述するように、この放射エネルギー強度に基づいて基
板９の温度を計測することができるものとなっている。

【００３２】また、小型の基板９の処理が行われる場合
には図１に示す支持リング７１１は小さなものに取り替
えられるようになっている。

【００３３】図３および図４は容器本体部２１の下部に
取り付けられた放射温度計４を示す縦断面図であり、特
に図３は放射温度計４ａを、図４は放射温度計４ｂを示
している。放射温度計４は容器本体部２１に取り付けら
れるフランジ部４１、フランジ部４１に取り付けられる
ホルダ４２、およびフランジ部４１に取り付けられてホ
ルダ４２を取り囲むカバー４３を有しており、さらに、
フランジ部４１に保持される検出用窓部材４１１、フラ
ンジ部４１に取り付けられるガス供給管４４、並びに、
ホルダ４２に保持される光学系４２１および検出器４２
２を有している。検出器４２２は変換部５に接続されて
おり、検出器４２２からの信号を受けて変換部５が後述
する方法により基板９の温度を求める。

【００３４】図５はフランジ部４１およびガス供給管４
４を上方（図３および図４中の矢印ＡＡの方向）からみ
た様子を示す図である。図５に示すようにフランジ部４
１は取付孔４１Ａを２つ有するフランジ形状となってお
り、取付孔４１Ａを介して放射温度計４が容器本体部２
１の下部の外壁に取り付けられる。

【００３５】図６は図３〜図５の部分拡大図であり、以
下の説明において適宜参照する。

【００３６】図３に示すように容器本体部２１に取り付
けられるフランジ部４１の面は容器本体部２１に向かっ
て突出する凸部４１Ｆ（図５および図６に符号を付す）
を有しており、この凸部４１Ｆと容器本体部２１の凹部
２１Ｆとがはまり合うようにしてフランジ部４１が容器
本体部２１に取り付けられる。容器本体部２１には凹部
２１Ｆの中央に容器本体部２１を貫通する微小な開口で
ある微小開口部２１Ｈが形成されており、この微小開口
部２１Ｈを介してチャンバ２内部の光が放射温度計４に
導かれる。すなわち、チャンバ２には基板９の下面に対
向する位置に微小開口部２１Ｈが形成されている。

【００３７】図６に示すようにフランジ部４１の凸部４
１Ｆの先端には微小開口部２１Ｈからの光を導入する検
出用孔４１Ｈが形成されており、チャンバ２内部と放射
温度計４内部とを隔離するために凸部４１Ｆ内部にはこ
の検出用孔４１Ｈに接する検出用窓部材４１１が配置さ
れている。なお、検出用孔４１Ｈは微小開口部２１Ｈと
等しいか、さらに小さい開口となっている。このような
構成により、放射温度計４が容器本体部２１に取り付け
られると、検出用窓部材４１１が微小開口部２１Ｈに位
置するようにされている。なお、図３に示すように検出
用窓部材４１１はＯリング４１２を介して固定部材４１
３によりフランジ部４１内部から検出用孔４１Ｈに向け
て付勢されるようにして固定され、検出用孔４１Ｈが密
閉されている。

【００３８】フランジ部４１に固定されるホルダ４２は
検出用窓部材４１１側から順に光学系４２１および検出
器４２２を保持し、光学系４２１は２つのレンズ４２１
ａ、４２１ｂを有する。また、フランジ部４１に対する
ホルダ４２の位置を検出用孔４１Ｈに向かう方向に対し
て調整することにより光学系４２１に関して微小開口部
２１Ｈと検出器４２２とがほぼ光学的に共役な配置関係
とされている。これにより、微小開口部２１Ｈを介して
チャンバ２内部から放射温度計４に入射する光が検出用
孔４１Ｈおよび光学系４２１を介して検出器４２２上に
集められるようにして導かれる。なお、この放射温度計
４では光学系４２１の光軸４Ｊ（図６に図示）がＺ方向
（基板９に垂直な方向）を向いている。

【００３９】また、微小開口部２１Ｈはチャンバ２内部
に向かって漸次広がるようなテーパを有する孔となって
いる。これは図６中破線の矢印にて示すようにチャンバ
２内部から光軸４Ｊに対して傾斜した光４Ｌが十分に光
学系４２１に入射するようにして放射温度計４の視野角
を十分に確保するためである。

【００４０】検出器４２２は、光が導かれる位置にサー
モパイル（複数の熱電対）４２２ａを有しており、ま
た、検出器４２２に入射する光の量を制限するためにサ
ーモパイル４２２ａ近傍に絞り板４２２ｂを有してい
る。

【００４１】また、図３および図４に示すように、放射
温度計４ａの光学系４２１の備えるレンズ４２１ａ，４
２１ｂ（図３参照）と放射温度計４ｂの光学系４２１の
備えるレンズ４２１ａ，４２１ｂ（図４参照）は異なる
ものとなており、さらにそれらは、ホルダ４２への光軸
４Ｊ方向における取付け位置が互いに異なるものとなっ
ている。そして、それにより放射温度計４ａの視野角Ｖ
Ａ１（図３参照）と放射温度計４ｂの視野角ＶＡ２（図
４参照）とは互いに異なる（ＶＡ１＜ＶＡ２）ものとな
っている。それにより、後述するように微小開口部２１
Ｈに入射する熱輻射光の多重反射の度合い（回数）が互
いに異なるものとなっている。

【００４２】以上、放射温度計４の容器本体部２１への
取り付けの態様、および放射温度計４内部において光を
検出器４２２へと導く構成について説明してきたが、こ
の放射温度計４では検出器４２２と微小開口部２１Ｈと
が光学系４２１によりほぼ光学的に共役な関係に配置さ
れているので、チャンバ２内部から微小開口部２１Ｈを
通過して放射温度計４に入射する光が検出器４２２に集
められる。したがって、チャンバ２の一部である容器本
体部２１に微小開口部２１Ｈを形成するだけで検出器４
２２による的確な温度測定が可能とされている。その結
果、チャンバに検出器４２２へ通じる大きな開口部を設
ける必要がなく、基板９の温度分布の均一性が損なわれ
ることはない。

【００４３】また、低温域の測定可否は、測定波長によ
るものであり、導光ロッドあるいは光りファイバ、導光
管等を用いた場合にはその波長域を制限させてしまうた
めに低温域が測定できなかったが、本発明では光学系４
２１を用いることで検出器４２２に光を集めるので、導
光ロッドあるいは、光ファイバ、導光管等を用いた場合
のように光が検出器に導かれる間に減衰してしまうとい
うことがなく、低温域における基板９の温度測定や放射
率の低い基板９の温度測定も可能である。

【００４４】また、基板処理装置１では容器本体部２１
と放射温度計４内部とは検出用窓部材４１１により隔離
されているので、チャンバ２内部のガスが滞留する空間
が存在しない。したがって、チャンバ２内部のガス置換
の効率も損なわれることはない。

【００４５】＜＜１−３．多重反射効果の利用＞＞この
基板処理装置１の放射温度計４では多重反射した光を温
度測定に利用することができるようにされている。

【００４６】図７は基板９の下面と反射面２１Ｅとの間
の多重反射を説明するための図である。多重反射とはラ
ンプ３１からの光により高温となった基板９から放射さ
れる光が容器本体部２１内部の底面である反射面２１Ｅ
と基板９の下面との間において複数回反射することをい
い、多重反射した光（以下、「多重反射光」という。）
は空洞放射と同様の原理により、温度測定に用いること
ができる。したがって、多重反射光を多く含む光を温度
測定に利用することにより、基板９の表面状態の影響を
受けにくい温度測定が可能となる。

【００４７】多重反射光を放射温度計４に多く入射させ
るには放射温度計４の光軸４Ｊ（ただし、光軸４ＪはＺ
方向に平行であり、支持される基板９の下面および容器
本体部２１の内側底面はＺ方向にほぼ垂直であるものと
する。）に平行に入射する光を除去すればよい。Ｚ方向
に平行な光は基板９と容器本体部２１の底面との間にて
多数回反射しても微小開口部２１Ｈまで到達することが
できない光であるか、あるいは基板９から多重反射せず
に微小開口部２１Ｈに入射する光だからである。逆に、
微小開口部２１ＨにＺ方向に対して傾斜して入射する光
は基板９と容器本体部２１の底面との間で多数回反射し
て微小開口部２１Ｈに辿り着く光の成分が多く含まれて
いる。

【００４８】放射温度計４では、多重反射光の成分が多
い光を温度測定に利用するため、図６に示すようにレン
ズ４２１ａの検出用窓部材４１１側の面に遮光部４２１
ｃが形成されている。遮光部４２１ｃはレンズ４２１ａ
の光軸４Ｊの周りに円形に蒸着された金で形成されてお
り、レンズ４２１ａの中央部を遮光するようになってい
る。したがって、放射温度計４に入射する光のうち、Ｚ
方向に平行に入射する成分はこの遮光部４２１ｃにてほ
ぼ遮光されて検出器４２２に到達することができないよ
うされている。その結果、検出器４２２にはＺ方向に対
して傾斜した光４Ｌのみが入射する。すなわち、遮光部
４２１ｃが微小開口部２１Ｈに入射する光のうち前記光
軸４Ｊと非平行な成分を抽出する働きを有する。

【００４９】以上のように、この放射温度計４では多重
反射光を多く含む光を温度測定用の検出光として利用
し、基板９の下面の表面状態の影響を受けにくい温度測
定が実現されている。

【００５０】なお、図６から明らかなように、微小開口
部２１Ｈを小さくすれば小さくするほど、またはレンズ
４２１ａおよび遮光部４２１ｃの径を大きくすればする
ほど光４Ｌが傾斜して入射し、多重反射の効果を得るこ
とができる。

【００５１】＜２．第１の実施の形態の温度計測原理お
よび処理手順＞ ＜＜２−１．多重反射を用いた温度計測＞＞放射率設定
のミスによる誤差を少なくする温度計測の方法として、
多重反射を用いた温度計測がある。以下、この方法の説
明をする。

【００５２】図７を用いて上述したように、基板９の下
面と反射面２１Ｅとの間において多重反射が生じる。

【００５３】反射板の反射率をｒとし、基板の放射率を
εとすると、多重反射の各反射の段階における光の強度
は図７に示すようになるので、みかけの放射率εaは、

【００５４】

【数１】

【００５５】となる。ただし、基板９の反射率をρとす
るとき、基板９が不透明であるという条件ε＋ρ＝１の
関係を用いた。

【００５６】数１の式より求めた基板の放射率εと多重
反射効果による見かけの放射率εaとの関係を図８に反
射面２１Ｅの反射率ｒごとに示す。

【００５７】図８から反射面２１Ｅの反射率をより高く
することにより見かけの放射率εaが大きくなり、
「１」に近づくことが分かる。

【００５８】またここで注意したいのは反射面２１Ｅの
反射率を高くすることにより、基板の放射率εの変化に
対し、見かけの放射率εaの変化の割合が低くなってい
ることである。

【００５９】図９および図１０は、それぞれ多重反射効
果を用いない温度計測および多重反射効果を用いた温度
計測における基板の放射率εと温度計測誤差の関係を示
す図である。なお、図９および図１０における基板の温
度は１０００℃とし、放射温度計の設定放射率はそれぞ
れ０．７および０．９５９と固定している。

【００６０】放射率ε＝０．５の基板では、測定波長５
μｍにおいて、多重反射効果を用いない場合は図９から
測定誤差は約１６０℃であるのに対し、多重反射効果を
用いた場合は図１０から約３０℃の測定誤差となる。し
かしながら、多重反射効果を用いた場合でも、放射率ε
＝０．３の基板では測定波長５μｍで約８５℃、０．９
μｍで約２０℃の誤差を生してしまうことになる。

【００６１】＜＜２−２．２つの放射温度計による温度
計測＞＞上述のように多重反射効果を用いることによ
り、基板の放射率の違いによる測定誤差を小さくするこ
とはできるが、基板の温度計測としては不十分である。
そこで、第１の実施の形態では２つの放射温度計による
温度計測方法を用いている。

【００６２】図１１は多重反射効果の度合いの違う光を
取り込む２つの放射温度計による温度計測結果を示すグ
ラフである。図１１においては、基板の放射率を固定
（例えばε＝１．０）して温度計測を行っている。この
場合、図１１に示すように多重反射効果が大きい放射温
度計は、それの小さい放射温度計よりも高い温度を示
す。すなわち両放射温度計による指示温度の相違Ｄが生
じている。

【００６３】第１の実施の形態では多重反射効果の度合
いの異なる光を取り込む２つの放射温度計４ａ，４ｂを
用いることによって、指示温度の違いに相当する放射エ
ネルギー強度値の違いから、多重反射効果の大きい放射
温度計単体で測定した場合（計測誤差ＥＲ）よりも正確
（計測誤差が計測誤差ＥＲより小さい）に基板の温度を
計測することができる。

【００６４】＜＜２−３．２放射温度計方式の温度計測
＞＞前述の多重反射を用いた温度計測においては反射面
２１Ｅの形状等により多重反射の度合いが異なる。その
ため、数１の式における反射面２１Ｅの反射率ｒの代わ
りに、この多重反射の度合いを示すパラメータである実
効反射率Ｒを用いると、数１の式は次式のようになる。

【００６５】

【数２】

【００６６】ここでεaは見かけの放射率を表す。

【００６７】つぎに、２つの放射温度計を用いた温度計
測を行う場合を考える。この場合に、両放射温度計に対
して、多重反射効果の大、小が意図的に設けられる。な
お、第１の実施の形態では後述するように、２つの放射
温度計はその視野角が互いに異なるような光学系を備え
るものとされている。そしてその多重反射効果の大きい
実効反射率をＲmain、小さい実効反射率をＲsubとす
る。

【００６８】基板の放射率がεWの場合、各放射温度計
に入射する放射エネルギー強度Ｉmain，Ｉsubは数２の
式を用いて、

【００６９】

【数３】

【００７０】

【数４】

【００７１】となる。ここでＩbは基板を黒体とみなし
た場合の放射エネルギー強度（以下「黒体放射エネルギ
ー強度Ｉb」という）を表す。

【００７２】数３および数４の式からεWを消去する
と、

【００７３】

【数５】

【００７４】となる。ここで、ＳはＲmainおよびＲsub
により表現することのできる定数で、２つの実効反射率
の相対的な変化に基づく相対実効反射率を示す。

【００７５】そして、基板の温度計測は以下のように行
う。

【００７６】まず、放射エネルギー強度Ｉmain，Ｉsub
を各放射温度計の検出器４２２から出力される信号より
算出する。そして、それら放射エネルギー強度Ｉmain，
Ｉsubと、事前に求められた相対実効反射率Ｓを数５の
式に用いて黒体放射エネルギー強度Ｉbを求める。

【００７７】ところで、黒体の温度と黒体の放射エネル
ギー強度Ｉとの関係式であるプランクの輻射公式は、プ
ランク定数をＣ1，Ｃ2、着目する波長をλ、温度をＴと
するとき、次式で表される。

【００７８】

【数６】

【００７９】この式を黒体の温度Ｔについての式に変形
すると、

【００８０】

【数７】

【００８１】となる。

【００８２】ここで、数７の式は被計測物体が黒体であ
る場合の式であるので、これをこのまま基板（放射率ε
が「１」以外）の温度計測に用いると計測誤差が大きく
なる。そこで、基板温度ＴW、黒体放射エネルギー強度
Ｉbを用いて数７の式を書き直すと、

【００８３】

【数８】

【００８４】となる。ここで補正係数Ａは黒体放射エネ
ルギー強度Ｉbから得られる基板温度ＴWが設定温度Ｔtc
（すなわち、ＴW＝Ｔtc）となるようにするために上記
プランク定数Ｃ２を補正した係数であり、検出器の感度
や検出器までの光エネルギーのロスの度合いにより異な
るものである。そして、数８の式により基板の温度ＴW
が求められるのである。

【００８５】＜＜２−４．基板の加熱処理手順＞＞図１
２は第１の実施の形態における基板処理の手順を示すフ
ローチャートである。以上の温度計測原理に基づいて、
実際の基板についてその温度を求めながらの加熱処理の
手順は以下のようになる。

【００８６】図示しない外部搬送装置により基板が基板
処理装置１に搬入され（ステップＳ１)、支持リング７
１１にセットされ、次いで、基板の加熱を開始する（ス
テップＳ２）。なお、基板の加熱とともに基板の回転が
行われるとともに必要に応じてガス供給も行われる。

【００８７】つぎに、基板の加熱を続けながら放射温度
計４ａ，４ｂの出力信号により変換部５は放射エネルギ
ー強度Ｉmain，Ｉsubを求める（ステップＳ３）。

【００８８】また、変換部５は得られた放射エネルギー
強度Ｉmain，Ｉsubおよび後述するようにして事前に求
められた相対実効反射率Ｓを数５の式に用いて、基板を
黒体とみなした場合の黒体放射エネルギー強度Ｉbを算
出する（ステップＳ４）。

【００８９】また、変換部５は後述するようにして事前
に求められた補正係数Ａおよび得られた黒体放射エネル
ギー強度Ｉbを数８の式に代入することにより基板温度
ＴWを求める（ステップＳ５）。

【００９０】制御部６は得られた基板温度ＴWと予め設
定していた設定温度Ｔtcとを比較し、ランプ３１に供給
する電力のフィードバック制御を行う（ステップＳ
６）。

【００９１】そして、制御部６は処理時間の終了の判定
を行い（ステップＳ７）、設定されていた処理時間が経
過するまでステップＳ３〜ステップＳ７の処理を継続し
て行う。そして、処理時間が経過すると、外部搬送装置
がその基板を搬出する（ステップＳ８）。

【００９２】つぎに、制御部６は図示しない外部の基板
給排機構からの信号により準備されていた全基板の加熱
処理の終了の判定を行い（ステップＳ９）、全基板の加
熱処理が終了していなければステップＳ１に戻り、外部
搬送装置が次の基板を搬入し、逆に終了していれば一連
の加熱を伴う基板処理を終了する。

【００９３】以上で、１枚の基板の加熱処理が終了した
ことになるが、複数枚の基板を加熱処理する場合には、
さらに、上記の基板加熱処理を各基板に対して繰り返し
行う。

【００９４】ところで、上述のように、この基板の温度
計測には相対実効反射率Ｓおよび補正係数Ａを事前に求
めておく必要がある。そのため、第１の実施の形態では
実際の温度計測に先立って相対実効反射率Ｓの決定およ
び補正係数Ａの決定による放射温度計の校正を行ってい
る。以下、それらの決定方法について説明する。

【００９５】＜＜２−５．相対実効反射率および補正係
数の決定＞＞第１の実施の形態における相対実効反射率
Ｓおよび補正係数Ａの決定を以下のようにして行ってい
る。すなわち、後に上記の処理手順により実際の基板処
理が行われる基板と同種の複数種類の放射率が異なる基
板であって、それぞれに熱電対が埋め込まれた基準基板
を用意し、それを基板処理装置１により加熱する。そし
て、熱電対により計測される基準基板の温度が設定温度
Ｔtcになった段階で、それぞれの基準基板について放射
エネルギー強度（Ｉmain1，Ｉsub1），（Ｉmain2，Ｉsu
b2）…を計測する。そして、これらの計測値を基に黒体
放射エネルギー強度Ｉbおよび相対実効反射率Ｓを求め
る。

【００９６】図１３は放射エネルギー強度（Ｉmain1，
Ｉsub1），（Ｉmain2，Ｉsub2）…をもとに黒体放射エ
ネルギー強度Ｉbを求める様子を表わしたグラフであ
る。図１３では、Ｉmainを縦軸に、Ｉsubを横軸とした
２次元平面内の点として放射エネルギー強度（Ｉmain
1，Ｉsub1），（Ｉmain2，Ｉsub2）…の計測値を表わし
ている。図中、同じ記号（丸や四角形等）で表わした点
の組は同じ放射温度計４の設定のもとに連続して基板処
理が行われる複数種類の基板と同種の基準基板に対する
放射エネルギー強度（Ｉmain1，Ｉsub1），（Ｉmain2，
Ｉsub2）…の計測結果を示している。なお、１組のデー
タ（三角形）についてのみ参照符号を付した。

【００９７】そして、第１の実施の形態では、放射エネ
ルギー強度（Ｉmain1，Ｉsub1），（Ｉmain2，Ｉsub2）
…を平面に表わした場合に、各点との誤差が小さくなる
ように、例えば最小２乗法等によってこれら各点の近傍
を通過する近似曲線ＡＬを求める。

【００９８】ところで、数２の式においてε＝１とする
と、見かけの放射率εaは実効反射率Ｒに依存しなくな
ることから、本来、黒体に対して放射エネルギー強度
（Ｉmain，Ｉsub）を計測するとＩmain＝Ｉsubでなけれ
ばならない。したがって、黒体放射エネルギー強度Ｉb
は図１３のグラフにおいてＩmain＝Ｉsubの直線ＳＬ上
に位置しているはずである。そのため黒体放射エネルギ
ー強度Ｉbを求める際には、上記近似曲線ＡＬとＩmain
＝Ｉsubの直線ＳＬとの交点のＩmain（またはＩsub）成
分値を黒体放射エネルギー強度Ｉbとする。そして、こ
のようにして得られた黒体放射エネルギー強度Ｉbと、
得られた近似曲線上の任意の点（Ｉmain，Ｉsub）を数
５の式に用いることにより、相対実効反射率Ｓを求め
る。

【００９９】また、補正係数Ａを求める方法は以下の通
りである。すなわち、得られた黒体放射エネルギー強度
Ｉbおよび設定温度Ｔtcを、放射温度計の測定波長λと
ともに数８の式に代入する。ただし、設定温度Ｔtcは基
板温度ＴWに代入する。これにより補正係数Ａが求まる
のである。

【０１００】このように、第１の実施の形態では補正係
数Ａを求め、実際の基板処理においては、それを数８の
式に用いて基板温度ＴWを求めるため、基板処理におい
て数７の式によって得られた黒体放射エネルギー強度Ｉ
bを用いて基板の温度を求める場合に比べて、正確に基
板の温度を求めることができる。

【０１０１】また、以上の基板の温度計測および基準基
板を用いた相対実効反射率Ｓおよび補正係数Ａの決定の
処理において基板および基準基板の放射率を求めていな
い。このように第１の実施の形態では基板および基準基
板の放射率を求める必要がない。

【０１０２】以下、以上の方法による相対実効反射率Ｓ
および補正係数Ａの決定の処理手順について、それを示
すフローチャートである図１４を用いて説明する。

【０１０３】まず一の基準基板を作業者が支持リング７
１１にセットし（ステップＳ１１）、基準基板の加熱を
開始する（ステップＳ１２）。

【０１０４】それとともに、制御部６は基準基板に埋め
込まれた熱電対による温度信号を基に、設定温度Ｔtcに
到達したかどうかの判定を行う（ステップＳ１３）。そ
して、設定温度Ｔtcに到達していなければ、熱電対によ
り温度計測を行いながら加熱を続け、基準基板の温度が
設定温度Ｔtcに到達するまで、繰り返しステップＳ１３
の判定を行う。

【０１０５】そして、基準基板の温度が設定温度Ｔtcに
到達すると、制御部６の制御により変換部５は放射温度
計４ａ，４ｂの出力信号に基づいて放射エネルギー強度
（Ｉmain1，Ｉsub1）を求め（ステップＳ１４）、制御
部６に送信する。

【０１０６】つぎに、作業者がすべての基準基板につい
て計測が終了したかどうかを判定する（ステップＳ１
５）。そして、終了していなければ、作業者が基準基板
を取り替え、他の基準基板を支持リング７１１にセット
する。それに対してステップＳ１１〜Ｓ１３の処理を行
い、設定温度Ｔtcに達した時、各放射温度計の出力信号
から放射エネルギー強度（Ｉmain2，Ｉsub2），（Ｉmai
n3，Ｉsub3）…を求める。逆に終了していればステップ
Ｓ１６に進む。

【０１０７】つぎに、作業者は得られた放射エネルギー
強度（Ｉmain1，Ｉsub1），（Ｉmain2，Ｉsub2）…をも
とにＩmain−Ｉsub平面における近似曲線ＡＬを求め、
その近似曲線ＡＬを基に上述の方法により、黒体放射エ
ネルギー強度Ｉbおよび相対実効反射率Ｓを算出し、そ
れを図示しない入力手段を通じて変換部５に入力し、変
換部５はそれを記憶する（ステップＳ１６）。

【０１０８】最後に、作業者は得られた黒体放射エネル
ギー強度Ｉbおよび設定温度Ｔtcを、放射温度計４の測
定波長λとともに数８の式に代入する（ただし、設定温
度ＴtcはＴWに代入する）ことにより補正係数Ａを算出
し、それを上記入力手段を通じて変換部５に入力し、変
換部５はそれを記憶する（ステップＳ１７）。

【０１０９】これで、相対実効反射率Ｓおよび補正係数
Ａが求められた。これらを基に前述のようにして基板の
温度管理を行いつつ基板処理を行うのである。

【０１１０】以上説明したように、第１の実施の形態に
よれば、容器本体２１内部からの光の放射エネルギー強
度Ｉmain，Ｉsubを計測し、それらに基づいて基板を黒
体とみなした場合の黒体放射エネルギー強度Ｉbを算出
し、その黒体放射エネルギー強度Ｉbに基づいて基板の
温度を算出するため、接触式の温度計測手段による場合
のように基板を汚染することなくその温度を計測して、
より正確な温度管理が行うことができる。

【０１１１】また、第１の実施の形態によれば複数の放
射温度計４ａ，４ｂがそれぞれに入射する光の視野角が
互いに異なる光学系４２１を有し、それらにより放射エ
ネルギー強度Ｉmain，Ｉsubを計測し、それらに基づい
て基板の温度を求めるため、大きな開口部を設けること
なく、２種類の放射エネルギー強度を計測できるので基
板の温度分布の均一性を損なうことなく、すなわち、基
板の処理品質を悪化させることなく基板の温度を計測し
て正確な温度管理を行うことができる。

【０１１２】また、第１の実施の形態によれば、複数の
基準基板のそれぞれの放射エネルギー強度（Ｉmain1，
Ｉsub1），（Ｉmain2，Ｉsub2）…をもとに相対実効反
射率Ｓを求め、それを用いて基板の温度を算出するた
め、１枚の基準基板のみによって相対実効反射率Ｓを求
めて、基板の温度を算出する場合に比べて、より正確に
基板の温度を算出することができ、より正確な基板の温
度管理を行うことができる。

【０１１３】また、互いに異なる複数種類の基板に対し
て基板処理を行う場合に、複数の基準基板がそれら複数
種類の基板とそれぞれ同種のものであるため、実際の基
板処理の際に用いる相対実効反射率Ｓをそれら複数種類
の基板の温度計測にとって誤差の少ないものとすること
ができ、温度計測の精度を高めることができる。

【０１１４】また、複数の基準基板のそれぞれに対して
求められた放射エネルギー強度（Ｉmain1，Ｉsub1），
（Ｉmain2，Ｉsub2）…をＩmain−Ｉsub平面内の点とし
て表した場合の各点に対して誤差が少ない近似曲線を求
め、その近似曲線に基づいて相対実効反射率Ｓを求める
ため、より誤差の少ない相対実効反射率Ｓを求めること
ができ、一層、温度計測の精度を高めることができる。

【０１１５】さらに、第１の実施の形態によれば、補正
係数Ａを求め、得られた補正係数Ａを用いて基板の温度
を算出するため、基準基板や基板の正確な放射率を求め
なくとも基板の温度を正確に求めることができる。

【０１１６】＜３．第２の実施の形態の温度計測原理＞
上記第１の実施の形態の基板処理においては、数８の式
を用いて基板温度ＴWを正確に求めたが、放射温度計の
校正が既に行われているか、温度計測の精度がさほど要
求されず放射温度計の校正が不要な場合には、数８の式
の代わりに数７の式の黒体の放射エネルギー強度Ｉに数
５の式に予め求めた相対実効反射率Ｓで得られる放射エ
ネルギー強度Ｉbを代入することによって、得られる黒
体の温度Ｔを基板温度ＴWとみなすことができる。

【０１１７】そして、この場合にも基板処理手順は図１
４に示したものと同様である。ただし、この場合には放
射温度計の校正を行わない。すなわち、第２の実施の形
態における温度計測では数８の式を用いないため、その
式における補正係数Ａを求める必要がない。そのため、
この第２の実施の形態では熱電対を埋め込んだ基準基板
を１枚のみ用い、それにより相対実効反射率Ｓの決定処
理のみを行っている。

【０１１８】図１５は第２の実施の形態における相対実
効反射率Ｓの決定処理手順を示すフローチャートであ
る。以下、図１５に基づいてこの処理手順およびその原
理を説明していく。

【０１１９】この処理でもステップＳ２１〜Ｓ２４の処
理は図１４のステップＳ１１〜１４の処理と同様である
ので説明を省略する。

【０１２０】つぎに、作業者は設定温度Ｔtcおよび得ら
れた放射エネルギー強度（Ｉmain，Ｉsub）を基に黒体
放射エネルギー強度Ｉbおよび相対実効反射率Ｓを算出
し、それを上記入力手段を通じて変換部５に入力し、変
換部５はそれを記憶する（ステップＳ２５）。具体的に
は、まず、設定温度Ｔtcを黒体の温度Ｔとみなして数６
の式に用いて黒体放射エネルギー強度Ｉbを求める。つ
ぎに、計測した放射エネルギー強度（Ｉmain，Ｉsub）
および得られた黒体放射エネルギー強度Ｉbを数５の式
に用いることにより相対実効反射率Ｓを求めるのであ
る。

【０１２１】これで、相対実効反射率Ｓが求められた。
これを基に前述のようにして基板の温度管理を行いつつ
基板処理を行うのである。

【０１２２】以上説明したように、第２の実施の形態に
よれば、第１の実施の形態における複数の基準基板を用
いたことによる効果および補正係数Ａを用いたことによ
る効果以外の効果と同様の効果を有している。

【０１２３】＜４．変形例＞上記第１および第２の実施
の形態において基板処理装置およびそれによる基板処理
方法の例を示したが、この発明はこれに限られるもので
はない。

【０１２４】たとえば、上記実施の形態では、放射温度
計４ａ，４ｂを１組のみ備えるものとしたが、軸２１Ｃ
からの距離が異なる位置に複数組の放射温度計４ａ，４
ｂを設けて、基板の各部分での温度計測および温度管理
を行うものとしてもよい。また、放射温度計４の光学系
を変倍可能なものとしてレンズを光軸方向に移動させる
ことができるものを１つ設けて、放射温度計４ａと４ｂ
の２つの状態を切り替えられるものとしてもよい。

【０１２５】また、上記実施の形態では、基板処理装置
１ではランプ３１からの光を石英窓２２を介して基板９
に照射するようになっているが、加熱手段はランプに限
定されるものではなく、ヒータ等であってもよい。

【０１２６】また、微小開口部２１Ｈは基板の温度の均
一性が損なわれずに温度測定ができるのであるならばど
のような大きさであってもよい。なお、このような条件
を十分に満たす微小開口部２１Ｈの大きさとしては直径
１〜３ｍｍが好ましい。

【０１２７】また、上記実施の形態ではサーモパイル４
２２ａを利用した放射温度計４により温度測定を行って
いるが、微小開口部２１Ｈからの光を利用して温度測定
を行うことができるのであれば他の温度計であってもこ
の発明を利用することができる。

【０１２８】また、上記実施の形態では微小開口部２１
Ｈと検出器４２２とがほぼ光学的に共役な関係に配置さ
れると説明したが、これは微小開口部２１Ｈからの光を
検出器４２２が検出して温度測定を行うことができる程
度に検出器４２２上に光が集められるという配置関係を
いう。

【０１２９】また、検出用窓部材４１１が汚れない処理
環境にて基板９の処理が行われる場合には微小開口部２
１Ｈへのガス供給のための構成は設けなくてもよい。

【０１３０】また、上記実施の形態では光学系４２１の
光軸４Ｊが基板９の面に垂直であると説明したが、これ
に限定されるものではない。

【０１３１】また、上記実施の形態では光学系４２１は
レンズを利用しているが反射鏡を利用してもよい。

【０１３２】また、上記実施の形態では相対実効反射率
Ｓ等を求める際には基準基板が設定温度Ｔtcに達した時
に放射エネルギー強度を計測し、それを基に相対実効反
射率Ｓ等を求めたが、多少の精度の悪化が問題にならな
いような場合には基準基板がその他の温度にある状態で
の放射エネルギー強度を求めてもよい。この場合には、
熱電対によって計測した温度値を用いて相対実効反射率
Ｓ等を求めればよい。

【０１３３】また、上記第１の実施の形態では、相対実
効反射率Ｓを求める際に放射エネルギー強度（Ｉmain
1，Ｉsub1），（Ｉmain2，Ｉsub2）…に対して近似曲線
を求めて、その近似曲線に基づいて黒体放射エネルギー
強度Ｉbおよび相対実効反射率Ｓを求めたが、数５の式
において、黒体放射エネルギー強度Ｉbおよび相対実効
反射率Ｓをパラメータとして、計測された放射エネルギ
ー強度（Ｉmain1，Ｉsub1），（Ｉmain2，Ｉsub2）…を
用い、最小２乗法等の近似方法によって黒体放射エネル
ギー強度Ｉbおよび相対実効反射率Ｓを求めてもよい。
なお、２枚の基準基板により放射エネルギー強度（Ｉma
in1，Ｉsub1），（Ｉmain2，Ｉsub2）を計測した場合に
は、数５の式に放射エネルギー強度（Ｉmain1，Ｉsub
1），（Ｉmain2，Ｉsub2）の計測値を代入して得られた
連立方程式を解いて、黒体放射エネルギー強度Ｉbおよ
び相対実効反射率Ｓを求めてもよい。これは数５の式に
放射エネルギー強度（Ｉmain1，Ｉsub1），（Ｉmain2，
Ｉsub2）を用いて最小２乗法を行うことと等価になる。

【０１３４】また、上記第１の実施の形態では基板処理
を行う基板の種類のそれぞれと同じ種類の基準基板につ
いて放射エネルギー強度（Ｉmain1，Ｉsub1），（Ｉmai
n2，Ｉsub2）…を計測し、それらについて近似曲線を求
めるものとしたが、実際に基板処理を行う基板と異なる
種類の複数の基準基板について、放射エネルギー強度を
計測して、近似曲線を求めてもよい。さらに、予め代表
的な基板に対して計測した放射エネルギー強度（Ｉmain
1，Ｉsub1），（Ｉmain2，Ｉsub2）…を記憶してデータ
ベース化しておき、基板処理の前に読み出して利用し、
同様の方法により黒体放射エネルギー強度Ｉbおよび相
対実効反射率Ｓを算出するものとしてもよい。

【０１３５】

【発明の効果】以上説明したように、請求項１ないし請
求項６の発明によれば、基板側からの反射面における開
口部を介した放射エネルギー強度を計測し、その放射エ
ネルギー強度に基づいて基板を黒体とみなした場合の黒
体放射エネルギー強度を算出し、その黒体放射エネルギ
ー強度に基づいて基板の温度を算出するため、接触式の
温度計測手段による場合のように基板を汚染することな
くその温度を計測して、より正確な温度管理が行うこと
ができる。

【０１３６】また、請求項２の発明によれば、複数の強
度計測手段がそれぞれに入射する放射エネルギーの視野
角が互いに異なる光学系を有し、それらにより放射エネ
ルギー強度を計測し、それらに基づいて基板の温度を求
めるため、大きな開口部を設けることなく、２種類の放
射エネルギー強度を計測できるので基板の温度分布の均
一性を損なうことなく、すなわち、基板の処理品質を悪
化させることなく基板の温度を計測して正確な温度管理
を行うことができる。

【０１３７】また、請求項４の発明によれば、複数の基
準基板のそれぞれの放射エネルギー強度をもとに相対実
効反射率を求め、それを用いて基板の温度を算出するた
め、１枚の基準基板のみによって相対実効反射率を求め
て基板の温度を算出する場合に比べて、より正確に基板
の温度を算出することができ、より正確な基板の温度管
理を行うことができる。

【０１３８】また、請求項５の発明によれば、強度計測
工程、強度算出工程および温度算出工程を互いに異なる
複数種類の基板に対して行うものであり、複数の基準基
板がそれら複数種類の基板とそれぞれ同種のものである
ため、実際の基板処理の際に用いる相対実効反射率をそ
れら複数種類の基板の温度計測にとって誤差の少ないも
のとすることができ、温度計測の精度を高めることがで
きる。

【０１３９】また、請求項６の発明によれば、複数の基
準基板のそれぞれに対して求められた第１放射エネルギ
ー強度Ｉmainおよび第２放射エネルギー強度Ｉsubの組
をＩmain−Ｉsub平面内の点として表した場合の各点に
対して誤差が少ない近似曲線を求め、その近似曲線に基
づいて相対実効反射率を求めるため、より誤差の少ない
相対実効反射率を求めることができ、一層、温度計測の
精度を高めることができる。

【０１４０】さらに、請求項７の発明によれば、プラン
ク定数を補正した補正係数を求め、得られた補正係数を
用いて基板の温度を算出するため、基準基板や基板の正
確な放射率を求めることなく基板の温度を正確に求める
ことができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明の一の実施の形態である基板処理装置
の縦断面図である。

【図２】図１に示す基板処理装置の底面図である。

【図３】容器本体部に取り付けられた一の放射温度計の
縦断面図である。

【図４】容器本体部に取り付けられた他の放射温度計の
縦断面図である。

【図５】フランジ部およびガス供給管を示す上面図であ
る。

【図６】微小開口部近傍の部分拡大図である。

【図７】基板の下面と反射面との間の多重反射を説明す
るための図である。

【図８】基板の放射率と多重反射効果による見かけの放
射率との関係示す図である。

【図９】多重反射効果を用いない温度計測での基板の放
射率と温度計測誤差の関係を示す図である。

【図１０】多重反射効果を用いた温度計測での基板の放
射率と温度計測誤差の関係を示す図である。

【図１１】多重反射効果の度合いの違う光による温度計
測結果を示すグラフである。

【図１２】第１の実施の形態における基板処理の手順を
示すフローチャートである。

【図１３】第１の実施の形態における黒体放射エネルギ
ー強度を求める様子を示すグラフである。

【図１４】相対実効反射率および補正係数の決定処理手
順を示すフローチャートである。

【図１５】第２の実施の形態における相対実効反射率の
決定処理手順を示すフローチャートである。

【符号の説明】

１ 基板処理装置 ２ チャンバ ４Ｌ 光 ４ａ，４ｂ 放射温度計（５と併せて強度計測手段） ５ 変換部（強度算出手段、温度算出手段） ６ 制御部 ９ 基板 ２１Ｅ 反射面 ２１Ｈ 微小開口部 ３１ ランプ（加熱手段） ４２１ 光学系 ４２２ 検出器 Ａ 補正係数 Ｉb 黒体放射エネルギー強度 Ｉmain，Ｉsub 放射エネルギー強度 Ｓ 相対実効反射率 ＶＡ１，ＶＡ２ 視野角

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 中島 敏博 京都市伏見区羽束師古川町322番地 大日 本スクリーン製造株式会社洛西事業所内 (72)発明者 増田 充弘 京都市伏見区羽束師古川町322番地 大日 本スクリーン製造株式会社洛西事業所内 Ｆターム(参考） 2G066 AC01 BA08 BA31 BA38 BB15 BC15 CB01 2H088 FA18 FA30 HA01 MA20 5F045 BB14 DP04 DP28 EK12 EM10 GB05 GB16

Claims (7)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 基板に加熱を伴う処理を施す基板処理装
   置であって、 前記基板の一の面を加熱する加熱手段と、 開口部が形成されるとともに前記基板の他の面に対向す
   る反射面と、 前記基板側からの放射エネルギーを前記開口部を介して
   検出器にて検出することにより、前記放射エネルギー強
   度を計測する強度計測手段と、 前記強度計測手段によって計測された前記放射エネルギ
   ー強度に基づいて前記基板を黒体とみなした場合の黒体
   放射エネルギー強度を算出する強度算出手段と、 前記強度算出手段によって算出された前記黒体放射エネ
   ルギー強度に基づいて前記基板の温度を算出する温度算
   出手段と、を備えることを特徴とする基板処理装置。
2. 【請求項２】 請求項１に記載の基板処理装置であっ
   て、 前記強度計測手段を複数備えるとともに、当該複数の強
   度計測手段がそれぞれに入射する放射エネルギーの視野
   角が互いに異なる光学系を有するものであり、 前記強度算出手段が前記複数の強度計測手段によって計
   測された複数の前記放射エネルギー強度に基づいて前記
   黒体放射エネルギー強度を算出することを特徴とする基
   板処理装置。
3. 【請求項３】 基板の一の面を加熱する加熱手段と、開
   口部が形成されるとともに前記基板の他の面に対向する
   反射面と、前記基板側からの放射エネルギーを前記開口
   部を介して検出器にて検出することにより、前記放射エ
   ネルギー強度を計測する強度計測手段とを備える基板処
   理装置を用いた基板処理方法であって、 前記強度計測手段によって前記放射エネルギー強度を計
   測する強度計測工程と、 前記強度計測工程において計測された前記放射エネルギ
   ー強度に基づいて基板を黒体とみなした場合の黒体放射
   エネルギー強度を算出する強度算出工程と、 前記強度算出工程において算出された前記黒体放射エネ
   ルギー強度に基づいて基板の温度を算出する温度算出工
   程とを備えることを特徴とする基板処理方法。
4. 【請求項４】 請求項３に記載の基板処理方法であっ
   て、 前記の各工程の前にさらに、 互いに放射率の異なる複数の基準基板を前記基板処理装
   置により加熱しつつ、前記強度計測手段により前記複数
   の基準基板のそれぞれの前記放射エネルギー強度を計測
   する基準強度計測工程と、 前記基準強度計測工程において得られた前記複数の基準
   基板の前記放射エネルギー強度を基に相対実効反射率を
   算出する反射率算出工程と、を備え、 前記温度算出工程においては、前記反射率算出工程にお
   いて算出された前記相対実効反射率の値を利用しつつ前
   記基板の温度を算出することを特徴とする基板処理方
   法。
5. 【請求項５】 請求項４に記載の基板処理方法であっ
   て、 前記強度計測工程、前記強度算出工程および前記温度算
   出工程を互いに異なる複数種類の基板に対して行うもの
   であり、 前記複数の基準基板が、前記複数種類の基板とそれぞれ
   同種のものであることを特徴とする基板処理方法。
6. 【請求項６】 請求項４または請求項５に記載の基板処
   理方法であって、 前記基準強度計測工程が２種の異なる視野角を有する前
   記放射強度計測手段によって第１放射エネルギー強度Ｉ
   mainおよび第２放射エネルギー強度Ｉsubを計測するも
   のであり、 前記反射率算出工程が、 前記複数の基準基板のそれぞれに対して求められた前記
   第１放射エネルギー強度Ｉmainおよび第２放射エネルギ
   ー強度Ｉsubの組をＩmain−Ｉsub平面内の点として表し
   た場合の各点に対して誤差が少ない近似曲線を求める曲
   線算出工程と、 前記Ｉmain−Ｉsub平面内における前記近似曲線と直線
   Ｉmain＝Ｉsubとの交点のいずれかの成分値を前記複数
   の基準基板に対する基準黒体放射エネルギー強度として
   算出する基準黒体強度算出工程と、 前記曲線算出工程において得られた前記近似曲線上の任
   意の点のＩmainおよびＩsub成分値と、前記基準黒体強
   度算出工程において得られた前記基準黒体放射エネルギ
   ー強度とから前記相対実効反射率を算出する工程とを備
   えたことを特徴とする基板処理方法。
7. 【請求項７】 請求項４または請求項５に記載の基板処
   理方法であって、さらに、 前記基準強度計測工程において得られた前記複数の基準
   基板のそれぞれの前記放射エネルギー強度に基づいて前
   記黒体放射エネルギー強度を算出する基準黒体強度算出
   工程と、 前記基準黒体強度算出工程において得られた前記黒体放
   射エネルギー強度に基づいて、プランクの放射公式にお
   けるプランク定数を補正した補正係数を求める係数算出
   工程とを備え、 前記温度算出工程が、前記係数算出工程において得られ
   た前記補正係数を用いて前記基板の温度を算出するもの
   であることを特徴とする基板処理方法。