JP2000286207A - 熱処理装置及び熱処理方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】被処理基板が発する熱以外の熱をノイズとして
拾うことなく、被処理基板の温度を高精度に制御するこ
とのできる熱処理装置を提供する。 【解決手段】 熱処理盤２の側面から、熱処理盤２の表
面に平行かつ中央部に向けてセンサ挿入孔２１を穿孔
し、このセンサ挿入孔２１内に温度センサ３０を挿入し
て取り付ける。センサ挿入孔２１の先端は、熱処理盤２
の上表面からこの表面に垂直に穿孔された熱線導入孔２
２と連通しており、センサ挿入孔２１と熱線導入孔２２
とが結合する部分には、熱処理盤２の上表面に対して略
４５度傾斜した反射部２３が形成されている。ウエハＷ
から発せられた熱線は熱線導入孔２２内に導入され、反
射部２３で反射されてセンサ挿入孔２１内の温度センサ
３０に導かれて検出される。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、半導体の製造装置
に係り、さらに詳細には、液晶ディスプレイ用ガラス基
板（以下、液晶ディスプレイを「ＬＣＤ」という。）や
シリコンウエハ（以下、シリコンウエハを単に「ウエ
ハ」という。）などの被処理基板の熱処理装置に関す
る。

【０００２】

【従来の技術】従来、半導体の製造工程においてＬＣＤ
やウエハなどの被処理基板に熱処理を施す場合には、予
め所定の温度に温調した熱処理盤上に熱処理したい被処
理基板を載置して熱処理盤から供給される熱量で熱処理
する。このとき、被処理基板が熱処理される熱処理温度
により半導体製品の品質や歩留まりが大きく左右される
ので、この熱処理温度、具体的には熱処理盤の温調温度
を高精度に制御する必要があるため、熱処理盤内に温度
センサを挿入し、この温度センサで検出した熱処理盤の
温度に基づいてヒータのオンオフや出力を調整して熱処
理盤の温度を管理している。この温度センサには熱電対
を用いた熱電対型温度センサを用いるのが一般的であ
る。

【０００３】しかし、 この熱電対型温度センサは精度が
低いという精度上の問題点や、熱劣化が激しい、という
耐久性の問題点がある。更に、従来の熱電対型温度セン
サでは、熱処理盤の温度を介して被処理基板の熱処理温
度を把握するという間接的な検出をするに過ぎず、被処
理基板の温度を直接検出することができない、という本
質的な問題点があった。

【０００４】この問題点を解決するため、様々な提案が
なされている。例えば、特開平５‐９９７５２号公報に
は赤外線放射温度計を用いて搬送アームにより搬送され
る際の被処理基板の温度を検出する温度測定方法が開示
されている。しかし、この方法では、搬送途中の被処理
基板の温度を検出するに過ぎず、 熱処理盤で熱処理され
る際の温度を検出できないという問題点がある。

【０００５】一方、熱処理盤上に載置されて熱処理され
る状態の被処理基板の温度を検出する方法が特開平７−
１３４０６９号公報に開示されている。この方法は、 熱
処理盤（サセプタ）の中心付近に熱処理盤の盤面に垂直
に貫通孔を設け、この貫通孔の下側に放射温度計を配設
して被処理基板から発せられる赤外線を検出することに
より被処理基板の温度を直接検出する方法である。

【０００６】しかし、この方法では、熱処理盤とその下
側に配設された加熱用ランプとの間から差し込んだ放射
温度計の先端を熱処理盤の上表面近くに配置する構造
上、放射温度計を略直角に曲げなければならない。上記
公報の発明では、管状カバー内に放射温度計を挿入した
ものを略直角に曲げて使用している。

【０００７】しかし、管状カバーを曲げると、この曲げ
た部分が肉薄になったり、脆弱化してこの部分から赤外
線がカバーの中に入り込み、加熱用ランプからの赤外線
など、被処理基板以外から発せられる熱をノイズとして
拾ってしまうという問題点がある。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】本発明は上記従来の問
題を解決するためになされたものである。

【０００９】即ち、本発明は被処理基板が発する熱以外
の熱をノイズとして拾うことなく、被処理基板の温度を
高精度に制御することのできる熱処理装置を提供するこ
とを目的とする。

【００１０】

【課題を解決するための手段】本発明の熱処理装置は、
被処理基板を熱処理する熱処理盤と、前記熱処理盤の側
面から中央部に向けて穿孔されたセンサ挿入孔と、前記
熱処理盤の上表面と前記センサ挿入孔の先端とを連通さ
せ、前記被処理基板からの熱線を導入する熱線導入孔
と、前記センサ挿入孔内に挿入された温度センサと、前
記熱処理盤を加熱するヒータと、前記ヒータを制御する
制御部と、を具備する。

【００１１】上記熱処理装置において、前記温度センサ
は、放射型温度センサであることが望ましい。

【００１２】また、前記センサ挿入孔の先端と前記熱線
導入孔との結合部には、前記熱処理盤表面に対して４５
度傾斜した反射部が形成されていることが望ましい。

【００１３】前記反射部が、放射率０．１以下の表面を
有することが好ましい。

【００１４】前記熱線導入孔の真下に前記温度センサの
先端が配設されていても良い。

【００１５】本発明のもう一つの熱処理装置は、被処理
基板を熱処理する熱処理盤と、前記熱処理盤の側面から
中央部に向けて穿孔された第１のセンサ挿入孔と、前記
熱処理盤の上表面と前記第１のセンサ挿入孔の先端とを
連通させ、前記被処理基板からの熱線を導入する熱線導
入孔と、前記第１のセンサ挿入孔内に挿入された第１の
温度センサと、前記熱処理盤の側面から中央部に向けて
穿孔され、前記熱線導入孔と同一円周上に先端部を有す
る第２のセンサ挿入孔と、前記第２のセンサ挿入孔内に
挿入された第２の温度センサと、前記熱処理盤を加熱す
るヒータと、前記ヒータを制御する制御部と、を具備す
る。

【００１６】上記熱処理装置において、前記第１の温度
センサは、放射型温度センサであることが望ましい。

【００１７】また、前記第２の温度センサは、放射型温
度センサであっても良く、また、熱電対型温度センサで
あっても良い。

【００１８】本発明の他のもう一つの熱処理装置は、被
処理基板を熱処理する熱処理盤と、前記熱処理盤の側面
から中央部に向けて穿孔されたセンサ挿入孔と、前記熱
処理盤の上表面と前記センサ挿入孔の先端とを連通さ
せ、前記被処理基板からの熱線を導入する熱線導入孔
と、前記センサ挿入孔内に挿入された放射型温度センサ
と、前記熱処理盤を加熱するヒータと、前記放射型温度
センサで検出した温度に基づいて、前記熱処理盤各部の
温度を推定する推定手段と、前記検出した温度及び前記
推定した温度に基づいて、前記ヒータを制御する制御部
と、を具備する。

【００１９】本発明の熱処理方法は、被処理基板から発
せられた熱線を、熱処理盤表面に設けた熱線導入孔内に
導入し、熱線導入孔底部で連通するセンサ挿入孔に向け
て反射させ、それにより前記熱線を前記センサ挿入孔内
に挿入された温度センサに検出せしめ、前記検出された
温度に基づいて、前記熱処理盤を加熱するヒータを制御
することを特徴とする。

【００２０】本発明のもう一つの熱処理方法は、被処理
基板から発せられた熱線を、熱処理盤表面に設けた熱線
導入孔内に導入し、熱線導入孔底部で連通する第１のセ
ンサ挿入孔に向けて反射させ、それにより前記熱線を前
記第１のセンサ挿入孔内に挿入された第１の温度センサ
に検出せしめる一方、ヒータから熱処理盤に供給された
熱線のうち、熱処理盤内部に設けた第２のセンサ挿入孔
内に浸透する熱線を第２のセンサ挿入孔内に挿入された
第２の温度センサで検出し、前記第１の温度センサで検
出した温度と前記第２の温度センサで検出した温度とか
ら前記被処理基板の正味の温度を求め、当該求められた
前記被処理基板の正味の温度に基づいて、前記熱処理盤
を加熱するヒータを制御することを特徴とする。

【００２１】本発明によれば、熱処理盤の上表面に熱線
導入孔を設け、被処理基板から発せられた熱線をこの熱
線導入孔を介して直接温度センサに導くようにしている
ので、被処理基板の温度を直接検出することができる。

【００２２】また、温度センサを熱処理盤内部に設けた
センサ挿入孔内に配設したので、ヒータなどの被処理基
板以外から発せられる熱をノイズとして拾うことがな
く、高精度に被処理基板の温度を検出することができ
る。

【００２３】

【発明の実施の形態】（第一の実施の形態）本発明の実
施の形態に係る洗浄方法、及び洗浄装置について以下に
説明する。図１は、本発明に係る熱処理装置を備えたＣ
ＶＤ処理装置の全体構成を示した垂直断面図である。

【００２４】図１に示したように、このＣＶＤ処理装置
１０は、例えばアルミニウム等により略円筒形に形成さ
れた処理容器１を備えている。

【００２５】処理容器１の天井部には、この中に処理ガ
スを供給するためのシャワーヘッド１３が設けられてい
る。このシャワーヘッド１３は、処理ガス供給用配管１
４を介して供給された処理ガスをシャワーヘッド１３内
の拡散室１３ａ内で一旦拡散させた後、拡散室１３ａの
底板に穿孔した複数の吐出孔１３ｂ、１３ｂ、・・・か
ら熱処理盤２上に載置されたウエハＷに向けて吐出する
ようになっている。

【００２６】処理容器１の内部には被処理基板としての
例えばウエハＷを載置するためのグラファイト等で形成
された熱処理盤２が、底部より支柱３を介して保持され
ている。この熱処理盤２の材質としては、例えば、アモ
ルファスカーボン、コンポジットカーボン、ＡｌＮなど
を用いることができる。この熱処理盤２の下方には、例
えば図示しない昇降手段により上下移動可能に配設され
た石英ガラス製のリフタピン４が設けられており、熱処
理盤２に設けた貫通孔４Ａを挿通してウエハＷの搬出入
時にこれを持ち上げるようになっている。

【００２７】処理容器１の底部には、例えば石英ガラス
製の透過窓５がシール部材６を介して機密に設けられる
とともに、この下方には、ハロゲンランプ等によりなる
複数の強力な加熱ランプ７が回転台８に設けられてお
り、このランプ７からの熱により、上記処理容器１内の
熱処理盤２を加熱し、この熱でウエハＷを所定の温度、
例えば４００℃程度に間接的に加熱維持するようになっ
ている。上記回転台８は、モータ等によりなる回転機構
９に連結されて回転可能に配設されており、ウエハＷの
面内均一加熱を可能にしている。

【００２８】処理容器１の側壁には、容器に対してウエ
ハＷを搬入・搬出するときに開閉されるゲートバルブ１
１が配設されており、容器底部の周縁部には、図示しな
い真空ポンプに接続された排気口１２が設けられ、容器
内を真空引きできるようになっている。

【００２９】次に、本発明に係る熱処理盤２について説
明する。図２は、本発明に係る熱処理盤２の周辺部を模
式的に示した垂直断面図であり、図３は熱処理盤２の平
面図である。

【００３０】図２及び図３に示したように、この熱処理
盤２には、内部にセンサ挿入孔２１が設けられている。
このセンサ挿入孔２１は熱処理盤２の側面２ａから、熱
処理盤２の中央部２ａに向けて設けられており、熱処理
盤２の表面２ｃに平行に設けられている。

【００３１】また、熱処理盤２の上表面２ｃには、前記
熱処理盤からの熱線を導入する熱線導入孔２２が配設さ
れている。この熱線導入孔２２は、熱処理盤２の上表面
２ｃから略この上表面２ｃに垂直に厚さ方向内側に向か
って穿孔されており、その底部は前述したセンサ挿入孔
２１の先端と連通している。この熱線導入孔２２とセン
サ挿入孔２１とが交差する結合部には平面状の反射部２
３が形成されている。この反射部２３は、後述するよう
に熱処理盤２の上表面２ｃ、従ってセンサ挿入孔２１が
伸びた方向に対して４５度傾斜していることが望まし
い。また、この反射部２３の表面は鏡面状に滑らかに仕
上げられているか、或いはコーティングなどの施工によ
り、熱線を反射しやすい状態に仕上げられていることが
好ましい。また、同様に熱線導入孔２２やセンサ挿入孔
２１の内面も鏡面状の仕上げやコーティングにより、熱
線を反射しやすい状態に仕上げられていることが好まし
い。 この熱線を反射しやすい状態とは、例えば、放射
率０．１以下（反射率０．９以上）の状態が挙げられ
る。

【００３２】コーティングは反射部２３のみならず、セ
ンサ挿入孔２１や熱線導入孔２２の内面全体又はその一
部について施工してもよい。

【００３３】センサ挿入孔２１内には図２、図３に示し
たような状態に温度センサ３０が挿入されて取り付けら
れる。ここでセンサ挿入孔２１に取り付けられる温度セ
ンサ３０としては、「放射型センサ」と呼ばれる、いわ
ゆる熱線（赤外線）を検出して温度を測定することので
きるセンサが好ましい。

【００３４】温度センサは制御部としてのＣＰＵと接続
されており、ＣＰＵは温度センサから送られた温度検出
信号に基づいてヒータとしての加熱ランプ７の出力を制
御する。

【００３５】次に、本実施形態に係る熱処理盤２上でウ
エハＷに熱処理を施す際の温度測定状態について説明す
る。図４は、熱処理盤２の熱線導入孔２２周辺部を部分
的に拡大した垂直断面図である。

【００３６】図４に示したように、加熱ランプ（図示省
略）、透過窓（図示省略）、及び熱処理盤２を経てウエ
ハＷに熱量が供給されると、ウエハＷの温度が上昇し、
ウエハＷ表面から熱線、即ち赤外線が発射される。い
ま、熱処理盤２上に載置されたウエハＷの下側表面のう
ち、熱線導入孔２２の真上付近に位置する部分について
着目する。ウエハＷから発射された熱線Ａ〜Ｃは、図４
中の矢印で示したようにウエハＷの下側表面に略垂直に
下方に進む。熱線導入孔２２の底部には反射部２３が設
けられており、この反射部２３は、図４中に示すよう
に、熱処理盤２の上表面２ｃ、従ってセンサ挿入孔２１
が伸びた方向に対して４５度傾斜している。そのため、
熱線Ａ〜Ｃは反射部２３に対して入射角４５度で入射さ
れる。これら入射された熱線Ａ〜Ｃの大部分は反射部２
３の表面で反射される。これら反射された熱線Ａ〜Ｃは
反射部２３に対して入射角と同じ４５度をなす方向に出
て行く。そのため、図４に示したように、熱線Ａ〜Ｃは
熱処理盤２の上表面２ｃ、従ってセンサ挿入孔２１が伸
びた方向と平行にセンサ挿入孔２１内を図中右方向に進
む。センサ挿入孔２１内には温度センサ３０が配設され
ているため、熱線Ａ〜Ｃは温度センサ３０に到達し、こ
こで温度センサ３０により捕捉され、熱として検出され
る。

【００３７】また、上記熱線Ａ〜Ｃ以外の熱線、例えば
ウエハＷ下側表面から、この表面に対してある角度を成
して発せられた熱線についても、熱線導入孔２２内に入
り込んだ熱線は熱線導入孔２２の内表面に衝突して反射
され、熱線Ａ〜Ｃと同じように反射部２３で反射されて
センサ貫通孔２１内を図中右方向に移動し、センサ挿入
孔２１内に配設された温度センサ３０により捕捉され、
熱として検出される。このように、本実施形態に係る熱
処理装置では、熱処理盤２の上面に熱線導入孔２２を穿
孔し、ウエハＷから発せられた熱線が、この熱線導入孔
２２から底部の反射部２３を経由してセンサ挿入孔２２
内の温度センサ３０に到達するような構成としたので、
ウエハＷから発せられた熱線が直接温度センサ３０によ
り捕捉されて検出される。そのため、高精度にウエハＷ
の温度検出が可能となり、曳いてはウエハＷに対して高
精度の熱処理を行うことができる。

【００３８】また、熱処理盤２やウエハＷを加熱するた
めの熱を供給する熱源としての加熱ランプ７からも熱線
が発射されるが、本実施形態に係る熱処理装置では、温
度センサ３０は熱処理盤２の内部に配設されており、加
熱ランプ７から発せられる熱線が直接温度センサ３０に
到達して捕捉されることはない。そのため、加熱ランプ
７から発せられた熱線をノイズとして拾うことがない。

【００３９】そのため、本実施形態に係る熱処理装置に
よれば、加熱ランプ７から発せられる熱線をノイズとし
て拾うことがないので、Ｓ／Ｎ比が高く、高精度にウエ
ハＷの温度を検出することができる。

【００４０】なお、温度センサ３０は熱処理盤２内に挿
入されているため、当然に熱処理盤２自身から発せられ
る熱線も温度センサ３０により捕捉されるが、熱処理盤
２はウエハＷと近接しており、ウエハＷの温度と熱処理
盤２の温度との間には有意差はないと考えられる。その
ため、熱処理盤２から発せられる熱線はウエハＷ温度を
検出する上でのノイズとはならないと考えられる。

【００４１】このように、本実施形態の熱処理装置で
は、熱処理盤（サセプタ）の中に放射温度計のセンサロ
ッドを入れているので、熱源からセンサへの迷光は遮断
されている。こうしてウエハからの熱輻射エネルギだけ
を正確に放射温度計で計測できるので、誤差の少ない正
確なウエハ温度計測が可能となる。

【００４２】尚、本発明はこの実施形態に記載された範
囲に限定されるものではない。

【００４３】例えば、上記実施形態では、熱処理盤２内
にセンサ挿入孔２２と、このセンサ挿入孔２２の先端で
連通する熱線導入孔２２を単に穿孔するだけの構成とし
たが、これらセンサ挿入孔２１、熱線導入孔２３、及
び、これらの結合部分である反射部２３の内面全体を図
５に示したように熱線反射性のコーティング材料２４で
コーティングしてもよい。

【００４４】このようにコーティングすることにより、
ウエハＷ下面から発せられ、熱線導入孔２２内に入り込
んだ熱線が熱線導入孔２２や反射部２３、センサ挿入孔
２１の内面で反射する際に減衰する割合が低下し、ウエ
ハＷから直接温度センサ３０に到達したのと近い状態で
温度センサ３０に捕捉されるので、より正確にウエハＷ
の温度を検出することができる、という特有の効果が得
られる。

【００４５】このように、熱線を反射させる目的で施工
するコーティングの材料としては、一般に反射率の高い
Ａｕが使用され、略０．０の放射率（反射率１．０）が
得られている。また、反射部の表面及び内面の放射率を
略０．１以下（反射率０．９以上）が得られれば本発明
による測定が十分精度良く行えるので、反射部の表面及
び内面の表面処理は本発明の範囲で適宜選択可能であ
る。

【００４６】また、別の例として、センサ挿入孔２１、
熱線導入孔２３、及び、これらの結合部分である反射部
２３の内面全体を熱線反射性のコーティング材料２４で
コーティングする代わりに、上記コーティング材料で予
め細い管を形成しておき、これを熱線導入孔２２やセン
サ挿入孔２１内に挿入するようにしてもよい。図６はセ
ンサ挿入孔２１内に上記コーティング材料で形成した管
２５を挿入した状態を示した垂直断面図である。

【００４７】このようにコーティング材料で形成した管
２５を挿入する構成にすることにより、細い熱線導入孔
２２やセンサ挿入孔２１内をコーティングする工程が省
略できるため、製造が簡略化でき、製造コストを低減化
できる、という特有の効果が得られる。

【００４８】更に別の例として、熱線導入孔２２とセン
サ挿入孔２１の先端とを図７に示すように直交させ、熱
線導入孔２２の真下に温度センサ３０の先端がくるよう
に配設する構成にしてもよい。

【００４９】このように、熱線導入孔２２の真下に温度
センサ３０の先端を配設することにより、ウエハＷから
発せられた熱線が直接温度センサ３０先端に到達させる
ことができるので、より高精度にウエハＷの温度を検出
できる、という効果や、熱線導入孔２２とセンサ挿入孔
２１先端との結合部に傾斜した反射部２３を形成する必
要がないので、製造工程を簡略化することにより、製造
コストを低減できるという効果が特有の効果として得ら
れる。

【００５０】（第二の実施形態）次に、本発明に従う第
二の実施の形態に係る熱処理装置について説明する。

【００５１】なお、上記第一の実施形態に係る熱処理装
置と重複する部分については説明を省略する。

【００５２】図８は本実施形態に係る熱処理盤２の平面
図であり、図９は同熱処理盤２をＢ−Ｂ’に沿って切断
したときの垂直断面図である。

【００５３】図８及び図９に示したように、本実施形態
に係る熱処理装置では、熱処理盤２に第１の温度センサ
３０及び第２の温度センサ３１の二つの温度センサが配
設されている。これらの温度センサのうち、第１の温度
センサ３０は上記第一の実施形態の温度センサ３０と同
じであるので、詳細な説明は省略する。

【００５４】これらの温度センサ３０、３１のうち、第
１の温度センサ３０は温度検出用のセンサであり、第２
の温度センサ３１は第１の温度センサで検出した温度を
補正するための補正用センサである。

【００５５】第１の温度センサ３０で検出した温度のデ
ータには、ウエハＷからの熱線に基づく正味の温度デー
タの他に、熱処理盤２を介して加熱ランプ７からの熱線
がノイズとして混入する場合がある。即ち、熱処理盤２
の下半分の部分を透過して加熱ランプ７からの熱線がセ
ンサ挿入孔２１内に挿入された温度センサ３０に検出さ
れてしまうのである。この現象は熱処理盤２上に完全に
温度が均一なウエハＷを載置した状態や、熱処理盤２上
に何も載置しない状態で加熱ランプ７に通電して熱処理
盤２を加熱する場合に確認できる。

【００５６】すなわち、加熱ランプ７に通電して発熱さ
せた状態で回転機構９を作動させて図１に示すように回
転台８とその上に支持されている加熱ランプ７を熱処理
盤２に平行な面内で回転させると検出温度が周期的に変
化するのである。即ち、加熱ランプ７が温度センサ３０
の真下を通過する際には温度が上昇し、加熱ランプ７が
温度センサ３０の真下を通過した後は温度が低下する。
この検出温度の上下動が加熱ランプ７の回転と同期する
のである。

【００５７】本実施形態に係る熱処理装置では、かかる
現象に鑑みて第２の温度センサ３１を補正用の温度セン
サとして配設した。

【００５８】この第２の温度センサ３１は加熱ランプ７
から発せられる熱線のうち、熱処理盤２の下半分、具体
的にはセンサ挿入孔２１の底にあたる部分と熱処理盤２
の下側表面との部分の熱処理盤２を透過してセンサ挿入
孔２１内に到達する熱線、即ちノイズとしての熱線を検
出するための温度センサである。

【００５９】そのため、第２の温度センサ３１について
は、加熱ランプ７からの熱線（熱線ノイズ）を検出する
限りにおいて、第１の温度センサ３０と同じ条件である
必要がある。

【００６０】即ち、第２のセンサ挿入孔２１ａは第１の
センサ挿入孔２１と大きさや形状は同じものとする必要
があり、第２のセンサ挿入孔２１ａを配設する位置は、
第１の温度センサ３０の温度検出部分と第２の温度セン
サ３１の温度検出部分とが熱処理盤２上の同一円周上に
くるようにする。例えば、第１のセンサ貫通孔２１の先
端と第２のセンサ貫通孔２１ａとを熱処理盤２の同一円
周上に配設するのが好ましい。ここで、第１のセンサ貫
通孔２１の先端と第２のセンサ貫通孔２１ａとを熱処理
盤２の同一円周上に配設するのは、図１に示したように
複数の加熱ランプ７は熱処理盤２と平行な平面内で回転
移動するので、加熱ランプ７の回転に対応させて回転中
心から等しい距離に二つの温度センサ３０、３１の温度
検出部分を配設することにより位置的な差異を相殺でき
ると考えられるからである。

【００６１】一方、第２の温度センサではウエハＷから
の熱線を検出する必要がないので、図８及び図９に示し
たように、熱線導入孔２２のような貫通孔や、反射部２
３を設ける必要はない。また、第１の温度センサ３０と
しては、ウエハＷからの熱線を高精度に検出する必要
上、 測定精度の高い放射型温度センサを使用するのが好
ましいが、 第２の温度センサ３１は、加熱ランプ７から
の熱線のうち、 熱処理盤２の下半分を透過する熱線（熱
線ノイズ）を検出できれば十分である。そのため、 第２
の温度センサ３１としては、 必ずしも放射型温度センサ
である必要はなく、 従来から汎用されている熱電対型温
度センサを使用することもできる。その場合にはセンサ
のコストを廉価に済ませることができるという利点があ
る。

【００６２】次に、本実施形態に係る熱処理装置で検出
温度の補正を行う場合について説明する。

【００６３】この熱処理装置では、第１の温度センサ３
０と第２の温度センサ３１とがともに図示しないＣＰＵ
に接続されており、このＣＰＵにより温度補正が行われ
る。即ち、熱処理盤２上にウエハＷを載置して熱処理を
施す場合に、第１の温度センサ３０及び第２の温度セン
サ３１の二つで温度を検出する。このとき、第１の温度
センサ３０で検出した温度データにはウエハＷから発せ
られた熱線を正味のデータとして含む他、加熱ランプ７
から熱処理盤２の下部を透過して第１の温度センサ３０
に到達した、いわゆる熱ノイズが含まれている。

【００６４】一方、第２の温度センサ３１で検出したデ
ータは上記のいわゆる熱ノイズのデータである。従っ
て、上記第１の温度センサ３０で検出したデータから、
上記第２の温度センサ３１で検出したいわゆる熱ノイズ
としてのデータを差し引くことにより、正味のデータを
得ることができる。このようなデータの計算はＣＰＵに
より瞬時に行うことができる。

【００６５】本実施形態に係る熱処理装置によれば、第
１の温度センサ３０で検出したデータのうち、第２の温
度センサで検出した熱ノイズのデータを差し引きするこ
とにより、ウエハＷから発せられた熱線に基づく正味の
データを得ることができるので、より高精度にウエハＷ
の温度を検出することができ、 曳いては、 より高精度の
ウエハＷの熱処理時の温度管理が可能となる。

【００６６】（第三の実施形態）本実施形態に係る熱処
理装置では、上記第二の実施形態に係る熱処理装置にお
いて、第２の温度センサ３１を用いて熱ノイズを実測す
る代わりに、データ処理上の操作で熱ノイズ分のデータ
を差し引きする構成とした。

【００６７】即ち、上記第二の実施形態では、第１の温
度センサ３０の他に、熱ノイズ検出用ノ第２の温度セン
サ３１を常設し、これら二つの温度センサ３０、３１を
その温度検出部分が同一円周上に並ぶように配設し、そ
れぞれの温度センサ３０、３１で検出した温度データの
実測値間で計算することにより、ウエハＷから発せられ
た正味の熱線に基づく温度データを割り出していたが、
本実施形態の熱処理装置では、第二の温度センサ３１で
の逐次測定を行う代わりに、予め実測値から熱ノイズの
データベースを作成しておき、実際にウエハＷに熱処理
を施す際には温度センサ３０で実測して得た温度のデー
タから、データベース内に記録しておいた熱ノイズのデ
ータを差し引きして正味のウエハＷの温度を求める構成
とした。具体的には、上記第二の実施形態で用いたと同
じ、第１の温度センサ３０と同一円周上に先端が設けら
れた第二のセンサ挿入孔３１内に、例えば第１の温度セ
ンサ３０と同じ型式で特性も同等の放射型温度センサを
配設する。即ち、同じ型の放射型温度センサを二本用い
て、一本はセンサ挿入孔２１に取り付け、もう一本はセ
ンサ挿入孔２１ａに取り付ける。この状態で、既知の温
度環境、例えば完全に均一な温度に保たれている試験測
定用ウエハＷを熱処理盤２上に載置するか、或いは何も
載置しない状態で加熱ランプ７に通電して加熱させ、回
転機構９により回転させる。この状態で逐次二本の温度
センサ３０、３１で測定して得たデータから、次のよう
にして熱ノイズ分を割り出す。

【００６８】こうして得た熱ノイズのデータをＣＰＵの
記憶部に記憶させ、データベースを作成する。

【００６９】実際に半導体製造工程でウエハＷに熱処理
を施す場合には、センサ貫通孔２１ａには温度センサ３
１を取り付けず、センサ貫通孔２１にのみ温度センサ３
０を取り付けた状態で温度を検出する。温度センサ３０
で検出したデータをＣＰＵにおくり、このＣＰＵでウエ
ハＷからの正味の温度を推定する。即ち、このＣＰＵが
推定手段として機能する。具体的には、温度センサ３０
が検出した実測データから上述した熱ノイズ分を差し引
きし、これをウエハＷの正味の温度データと推定し、こ
の推定したデータに基づいて、加熱ランプ７の出力を制
御する。

【００７０】このように、本実施形態の熱処理装置で
は、予め熱ノイズについてのデータベースを作成してお
き、このデータベースと実測値とからウエハＷの正味の
温度を推定する。そのため、より高精度の温度管理が可
能となる。また、データへース作成時のみ二本の放射型
温度センサ３０、３１が必要となるが、通常運転時には
放射型温度センサは一本のみ必要であるので、高価な放
射型温度センサを何本も搭載する必要がなく、製造コス
ト的に有利である。

【００７１】その一方、熱ノイズのデータベース作成時
には高精度の放射型温度センサを用いており、データベ
ースの精度、ひいては通常運転時のウエハＷの推定温度
の精度を高い水準で得ることができるので、ウエハＷの
温度制御を高精度に行うことができる。

【００７２】

【発明の効果】以上、詳述したように、本発明によれ
ば、熱処理盤の上表面に熱線導入孔を設け、被処理基板
から発せられた熱線をこの熱線導入孔を介して直接温度
センサに導くようにしているので、被処理基板の温度を
直接検出することができる。

【００７３】また、温度センサを熱処理盤内部に設けた
センサ挿入孔内に配設したので、ヒータなどの被処理基
板以外から発せられる熱をノイズとして拾うことがな
く、高精度に被処理基板の温度を検出することができ
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係る熱処理装置を備えたＣＶＤ処理装
置の全体構成を示した垂直断面図である。

【図２】本発明に係る熱処理盤の周辺部を模式的に示し
た垂直断面図である。

【図３】本発明に係る熱処理盤の平面図である。

【図４】熱処理盤の熱線導入孔周辺部を部分的に拡大し
た垂直断面図である。

【図５】熱処理盤の熱線導入孔周辺部を部分的に拡大し
た垂直断面図である。

【図６】熱処理盤の熱線導入孔周辺部を部分的に拡大し
た垂直断面図である。

【図７】熱処理盤の熱線導入孔周辺部を部分的に拡大し
た垂直断面図である。

【図８】本実施形態に係る熱処理盤の平面図である。

【図９】本実施形態に係る熱処理盤をＢ−Ｂ’に沿って
切断した垂直断面図である。

【符号の説明】

２……熱処理盤 ２１……センサ挿入孔 ２２……熱線導入孔 ２３……反射部 ３０……温度センサ ３１……温度センサ ７……ヒータとしての加熱ランプ Ｗ……ウエハ（被処理基体）

Claims (13)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 被処理基板を熱処理する熱処理盤と、 前記熱処理盤の側面から中央部に向けて穿孔されたセン
   サ挿入孔と、 前記熱処理盤の上表面と前記センサ挿入孔の先端とを連
   通させ、前記被処理基板からの熱線を導入する熱線導入
   孔と、 前記センサ挿入孔内に挿入された温度センサと、 前記熱処理盤を加熱するヒータと、 前記ヒータを制御する制御部と、を具備することを特徴
   とする熱処理装置。
2. 【請求項２】 請求項１記載の熱処理装置であって、前
   記温度センサが、放射型温度センサであることを特徴と
   する熱処理装置。
3. 【請求項３】 請求項１又は２記載の熱処理装置であっ
   て、前記センサ挿入孔の先端と前記熱線導入孔との結合
   部には、前記熱処理盤表面に対して４５度傾斜した反射
   部が形成されていることを特徴とする熱処理装置。
4. 【請求項４】 請求項１〜３のいずれかに記載の熱処理
   装置であって、前記熱線導入孔の真下に前記温度センサ
   の先端が配設されていることを特徴とする熱処理装置。
5. 【請求項５】 請求項３に記載の熱処理装置であって、
   前記反射部が、放射率０．１以下の表面を有することを
   特徴とする熱処理装置。
6. 【請求項６】 被処理基板を熱処理する熱処理盤と、 前記熱処理盤の側面から中央部に向けて穿孔された第１
   のセンサ挿入孔と、 前記熱処理盤の上表面と前記第１のセンサ挿入孔の先端
   とを連通させ、前記被処理基板からの熱線を導入する熱
   線導入孔と、 前記第１のセンサ挿入孔内に挿入された第１の温度セン
   サと、 前記熱処理盤の側面から中央部に向けて穿孔され、前記
   熱線導入孔と同一円周上に先端部を有する第２のセンサ
   挿入孔と、 前記第２のセンサ挿入孔内に挿入された第２の温度セン
   サと、 前記熱処理盤を加熱するヒータと、 前記ヒータを制御する制御部と、を具備することを特徴
   とする熱処理装置。
7. 【請求項７】 請求項６記載の熱処理装置であって、前
   記第１の温度センサが、放射型温度センサであることを
   特徴とする熱処理装置。
8. 【請求項８】 請求項７記載の熱処理装置であって、前
   記第２の温度センサが、放射型温度センサ又は熱電対型
   温度センサであることを特徴とする熱処理装置。
9. 【請求項９】 被処理基板を熱処理する熱処理盤と、 前記熱処理盤の側面から中央部に向けて穿孔されたセン
   サ挿入孔と、 前記熱処理盤の上表面と前記センサ挿入孔の先端とを連
   通させ、前記被処理基板からの熱線を導入する熱線導入
   孔と、 前記センサ挿入孔内に挿入された放射型温度センサと、 前記熱処理盤を加熱するヒータと、 前記放射型温度センサで検出した温度に基づいて、前記
   熱処理盤各部の温度を推定する推定手段と、 前記検出した温度及び前記推定した温度に基づいて、前
   記ヒータを制御する制御部と、を具備することを特徴と
   する熱処理装置。
10. 【請求項１０】 被処理基板から発せられた熱線を、熱
    処理盤表面に設けた熱線導入孔内に導入し、熱線導入孔
    底部で連通するセンサ挿入孔に向けて反射させ、それに
    より前記熱線を前記センサ挿入孔内に挿入された温度セ
    ンサに検出せしめ、前記検出された温度に基づいて、前
    記熱処理盤を加熱するヒータを制御することを特徴とす
    る熱処理方法。
11. 【請求項１１】 請求項１０記載の熱処理方法であっ
    て、 前記熱線の反射が、前記熱線導入方向と直交方向かつ放
    射率０．１以下で行われ、 前記温度センサが放射型温度センサであることを特徴と
    する熱処理方法。
12. 【請求項１２】 被処理基板から発せられた熱線を、熱
    処理盤表面に設けた熱線導入孔内に導入し、熱線導入孔
    底部で連通する第１のセンサ挿入孔に向けて反射させ、
    それにより前記熱線を前記第１のセンサ挿入孔内に挿入
    された第１の温度センサに検出せしめる一方、 ヒータから熱処理盤に供給された熱線のうち、熱処理盤
    内部に設けた第２のセンサ挿入孔内に浸透する熱線を第
    ２のセンサ挿入孔内に挿入された第２の温度センサで検
    出し、 前記第１の温度センサで検出した温度と前記第２の温度
    センサで検出した温度とから前記被処理基板の正味の温
    度を求め、 当該求められた前記被処理基板の正味の温度に基づい
    て、前記熱処理盤を加熱するヒータを制御することを特
    徴とする熱処理方法。
13. 【請求項１３】 請求孔１２に記載の熱処理方法であっ
    て、前記第１の温度センサが、放射型温度センサであ
    り、前記第２の温度センサが、放射型温度センサ又は熱
    電対型温度センサであることを特徴とする熱処理方法。