JP2001304971A - 温度測定方法、熱処理装置及び方法、並びに、コンピュータ可読媒体 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 本発明は、被処理体の温度を高精度に測定
することができる温度測定方法、熱処理装置及び方法、
並びに、コンピュータ可読媒体を提供することを例示的
目的とする。 【解決手段】 多重反射環境において熱源から加熱され
る被測定体の温度Ｔを放射温度計を用いて測定する本発
明の温度測定方法は、Ｅ_BB（Ｔ）を温度Ｔの黒体からの
輻射強度、Ｅ_m（Ｔ）を温度Ｔの対象黒体からの測定さ
れた輻射強度、εを前記被測定体の輻射率、αを多重反
射に関する補正計数、βを被測定体からの放射光の前記
放射温度計による反射に関する補正計数、Ｓを熱源から
の放射光の漏れ分に関する補正計数、Ｇを被測定体から
の放射光の放射温度計による吸収に関する補正計数とす
る場合に、少なくともα＝β＝Ｓ＝０かつＧ＝１ではな
い式Ｅ_m（Ｔ）＝Ｇ〔ε／｛１−α（１−ε）｝−β〕
｛Ｅ_BB（Ｔ）＋Ｓ｝を利用して前記温度Ｔを算出するこ
とを特徴とする。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、単結晶基板、ガラ
ス基板などの被処理体を加熱処理する熱処理装置及び方
法、その被処理体の温度を測定する方法、並びに、温度
測定方法をプログラムとして格納するコンピュータ可読
媒体に関する。本発明は、例えば、メモリやＩＣなどの
半導体装置の製造に適した急速熱処理（ＲＴＰ：Ｒａｐ
ｉｄ Ｔｈｅｒｍａｌ Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ）装置に好
適である。ここで、ＲＴＰは、急速熱アニーリング（Ｒ
ＴＡ）、急速熱化学気相成長（ＲＴＣＶＤ）、急速熱酸
化（ＲＴＯ）、及び急速熱窒化（ＲＴＮ）などを含む技
術である。

【０００２】

【従来の技術】一般に、半導体集積回路を製造するため
には、半導体ウェハ等のシリコン基板に対して成膜処
理、アニール処理、酸化拡散処理、スパッタ処理、エッ
チング処理、窒化処理等の各種の熱処理が複数回に亘っ
て繰り返される。

【０００３】半導体製造処理の歩留まりと品質を向上さ
せるため等の目的から急速に被処理体の温度を上昇及び
下降させるＲＴＰ技術が注目されている。従来のＲＴＰ
装置は、典型的に、被処理体（例えば、半導体ウェハ、
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）を収納する枚葉式チャンバ（処理室）
と、処理室に配置された石英ウインドウと、石英ウイン
ドウの外部上部又は上下部に配置された加熱用ランプ
（例えば、ハロゲンランプ）と、ランプの被処理体とは
反対側に配置されたリフレクタ（反射板）とを有してい
る。

【０００４】石英ウインドウは、板状に構成されたり、
被処理体を内部に収納可能な管状に構成されたりする。
処理室が真空ポンプにより排気されて内部が減圧環境に
維持される場合には、石英ウインドウは数１０ｍｍ（例
えば、３０乃至４０ｍｍ）の肉厚を有して減圧と大気と
の差圧を維持する。石英ウインドウは、温度が上昇する
と熱応力により処理空間に向かって湾曲する傾向がある
ので予め処理空間から離れるように湾曲状に加工される
場合もある。

【０００５】ハロゲンランプは、被処理体を均一に加熱
するために複数個配列され、リフレクタによって、ハロ
ゲンランプからの赤外線を一様に被処理体に向かって放
射する。処理室は、典型的に、その側壁において被処理
体を導出入するゲートバルブに接続され、また、その側
壁又はその石英管において熱処理に使用される処理ガス
を導入するガス供給ノズルと接続される。

【０００６】被処理体の温度は処理の品質（例えば、成
膜処理における膜厚など）に影響を与えるために正確に
把握される必要があり、高速昇温及び高速冷却を達成す
るために被処理体の温度を測定する温度測定装置が処理
室に設けられる。温度測定装置は熱電対によって構成さ
れてもよいが、被処理体と接触させねばならないことか
ら被処理体が熱電対を構成する金属によって汚染される
おそれがある。そこで、被処理体の裏面から放射される
赤外線強度を検出し、その放射強度を以下の数式１に示
す式に則って被処理体の放射率εを求めて温度換算する
ことによって被処理体の温度を算出するパイロメータが
温度測定装置として従来から提案されている。パイロメ
ータは、例えば、特許公開公報平成１１年２５８０５１
号に開示されている。

【０００７】

【数１】

【０００８】ここで、Ｅ_BB（Ｔ）は温度Ｔの黒体からの
放射強度、Ｅ_m（Ｔ）は温度Ｔの被処理体から測定され
た放射強度、εは被処理体の放射率である。

【０００９】動作においては、被処理体はゲートバルブ
から処理室に導入されて、ホルダーにその周辺が支持さ
れる。熱処理時には、ガス供給ノズルより、窒素ガスや
酸素ガス等の処理ガスが導入さる。一方、ハロゲンラン
プから照射される赤外線は被処理体に吸収されて被処理
体の温度は上昇する。ハロゲンランプの出力は温度測定
装置の測定結果に基づいてフィードバック制御される。

【００１０】

【発明が解決しようとする課題】しかし、数式１によっ
て求まる従来の被処理体の温度測定方法は実際の被処理
体の温度と比較して約２０〜４０℃の誤差を含み、高品
質の熱処理を行えないという問題があった。本発明者ら
は、この原因を鋭意検討した結果、数式１を実際の被処
理体の温度測定に適用する場合には幾つかの誤差を考慮
しなければならず、これらの誤差には（１）被処理体か
らの放射光が被処理体と対向する面で多重反射した光、
（２）加熱源からの放射光、（３）放射光の伝送媒体の
端面部で反射が起こることによる伝送損失、（４）放射
光の伝送媒体の吸収損失が含まれることを発見した。
（１）と（２）の光は迷光と呼ばれる場合もあるが、特
に、熱効率を高めるため被処理体周辺の部材の反射率を
大きくしている枚葉式処理室では迷光による測定誤差の
影響が大きい。

【００１１】そこで、このような課題を解決する新規か
つ有用な温度測定方法、熱処理装置及び方法、並びに、
コンピュータ可読媒体を提供することを本発明の概括的
目的とする。

【００１２】より特定的には、被処理体の温度を高精度
に測定することができる温度測定方法、熱処理装置及び
方法、並びに、コンピュータ可読媒体を提供することを
本発明の例示的目的とする。

【００１３】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、本発明の例示的一態様としての温度測定方法は、多
重反射環境において熱源から加熱される被測定体の温度
Ｔを放射温度計を用いて測定する温度測定方法であっ
て、Ｅ_BB（Ｔ）を温度Ｔの黒体からの放射強度、Ｅ
_m（Ｔ）を温度Ｔの被測定体からの測定された放射強
度、εを前記被測定体の放射率、αを多重反射に関する
補正係数、βを前記被測定体からの放射光の前記放射温
度計による反射損失に関する補正係数、Ｓを前記熱源か
らの放射光の漏れ分に関する補正係数、Ｇを前記被測定
体からの放射光の前記放射温度計による吸収損失に関す
る補正係数とする場合に、少なくともα＝β＝Ｓ＝０か
つＧ＝１ではない式Ｅ_m（Ｔ）＝Ｇ〔ε／｛１−α（１
−ε）｝−β〕｛Ｅ_BB（Ｔ）＋Ｓ｝を利用して前記温度
Ｔを算出することを特徴とする。かかる温度測定方法
は、上述した数式１をα、β、Ｓ及びＧの少なくとも一
つによって補正しているので被測定体の温度をより高精
度に測定することができる。かかる温度測定方法を温度
測定プログラムの一部として格納しているコンピュータ
可読媒体も独立の取引対象である。

【００１４】本発明の例示的一態様としての熱処理装置
は、被処理体に所定の熱処理を行う処理室と、前記被処
理体を加熱する熱源と、前記処理室に接続されて前記被
処理体の温度を測定する放射温度計と、前記放射温度計
により測定された前記被処理体の温度から前記熱源の加
熱力を制御する制御部とを有し、前記放射温度計は、ス
リットと高反射率面と低反射率面とを有して回転可能な
チョッパと、前記チョッパと前記被処理体との間に配置
され、前記被処理体からの熱放射光を透過して前記被処
理体と前記チョッパとの間の前記熱放射光の多重反射を
可能にするロッドと、前記チョッパの前記スリットを通
過する前記熱放射光を検出する検出器とを有して上述の
式を上述の条件で利用する。かかる熱処理装置も、上述
の温度測定方法と同様の作用を奏することができる。

【００１５】本発明の例示的一態様としての熱処理方法
は、減圧環境で被処理体を熱源により加熱する工程と、
前記被処理体の温度を前記放射温度計により上述の式を
上述の条件で利用して測定する工程と、前記放射温度計
により測定された前記被処理体の温度から前記熱源の加
熱力を制御する工程とを有する。かかる熱処理方法も、
上述の温度測定方法と同様の作用を奏することができ
る。

【００１６】本発明の他の目的及び更なる特徴は以下添
付図面を参照して説明される好ましい実施例によって明
らかにされるであろう。

【００１７】

【発明の実施の形態】以下、添付図面を参照して、本発
明の例示的な熱処理装置１００について説明する。な
お、各図において同一の参照符号は同一部材を表してい
る。ここで、図１は、本発明の例示的一態様としての熱
処理装置１００の概略断面図である。図１に示すよう
に、熱処理装置１００は、処理室（プロセスチャンバ
ー）１１０と、石英ウインドウ１２０と、加熱用ランプ
１３０と、リフレクタ１４０と、サポートリング１５０
と、ベアリング１６０と、永久磁石１７０と、ガス導入
部１８０と、排気部１９０と、放射温度計２００と、制
御部３００とを有する。

【００１８】処理室１１０は、例えば、ステンレススチ
ールやアルミニウム等により成形され、石英ウインドウ
１２０と接続している。処理室１１０は、その円筒形の
側壁１１２と石英ウインドウ１２０とにより被処理体Ｗ
に熱処理を施すための処理空間を画定している。処理空
間には、半導体ウェハなどの被処理体Ｗを載置するサポ
ートリング１５０と、サポートリング１５０に接続され
た支持部１５２が配置されている。これらの部材は被処
理体Ｗの回転機構において説明する。また、側壁１１２
には、ガス導入部１８０及び排気部１９０が接続されて
いる。処理空間は排気部１９０によって所定の減圧環境
に維持される。被処理体Ｗを導入及び導出するためのゲ
ートバルブは図１においては省略されている。

【００１９】処理室１１０の底部１１４は冷却管１１６
ａ及び１１６ｂ（以下、単に「１１６」という。）に接
続されており冷却プレートとして機能する。必要があれ
ば、冷却プレート１１４は温度制御機能を有してもよ
い。温度制御機構は、例えば、制御部３００と、温度セ
ンサと、ヒータとを有し、水道などの水源から冷却水を
供給される。冷却水の代わりに他の種類の冷媒（アルコ
ール、ガルデン、フロン等）を使用してもよい。温度セ
ンサは、ＰＴＣサーミスタ、赤外線センサ、熱電対など
周知のセンサを使用することができる。ヒータは、例え
ば、冷却管１１６の周りに巻かれたヒータ線などとして
から構成される。ヒータ線に流れる電流の大きさを制御
することによって冷却管１１６を流れる水温を調節する
ことができる。

【００２０】石英ウインドウ１２０は処理室１１０に気
密的に取り付けられて、処理室１１０内の減圧環境と大
気との差圧を維持すると共にランプ１３０からの熱放射
光を透過する。図２及び図３に示すように、半径約４０
０ｍｍ、厚さ約２乃至６ｍｍの円筒形石英プレート１２
１と梁１２２とを有する。ここで、図２は石英ウインド
ウ１２０の平面図である。図３は図１に示す石英ウイン
ドウ１２０、ランプ１３０及びリフレクタ１４０の一部
拡大断面図である。

【００２１】梁１２２は、石英ウインドウ１２０の円周
方向の強度を高める梁部分１２４と、石英ウインドウ１
２０の半径方向の強度を高める梁部分１２６と、石英ウ
インドウ１２０とランプ１３０の封止部１３６を冷却す
るための空気の流路１２８とを有する。梁１２２の各部
分１２４及び１２６は厚さは１０ｍｍ以下、好ましくは
約２乃至６ｍｍであり、高さ約１０ｍｍ以上を有する。
梁１２２は本実施例ではランプ１３０に対向している
が、本発明は被処理体Ｗに梁１２２が対向している配置
や、梁１２２がプレート１２１の上下に配置されている
構造も含むものである。後者の場合には、上述の各部分
１２４及び１２６の寸法は異なる場合があることはいう
までもない。

【００２２】石英プレート１２１は梁１２２によって熱
変形に対する強度が向上しているために、従来のよう
に、処理室１１０から離れる方向に湾曲する必要がな
く、平面形状を有する。この結果、石英プレート１２１
は従来よりも加工が容易である。本実施例は石英プレー
ト１２１と梁１２２は溶接によって接合しているが、一
体的に形成する方法を排除するものではない。

【００２３】また、上述したように、石英ウインドウ１
２０のプレート１２１と梁１２２の厚さは１０ｍｍ以
下、好ましくは約２乃至６ｍｍであり、従来の石英ウイ
ンドウの厚さである数１０ｍｍ（例えば、３０乃至４０
ｍｍ）に比べて小さい。この結果、本実施例の石英ウイ
ンドウ１２０は、従来の石英ウインドウよりもランプ１
３０からの光の吸収量が小さい。この結果、石英ウイン
ドウ１２０は以下の長所を有する。即ち、第１に、ラン
プ１３０からの被処理体Ｗへの照射効率を従来よりも向
上することができるので高速昇温を低消費電力で達成す
ることができる。第２に、プレート１２１の表裏面での
温度差（即ち、熱応力差）を従来よりも低く維持するこ
とができるために破壊しにくい。これは梁１２２につい
ても同様である。第３に、石英ウインドウ１２０の温度
上昇は従来の石英ウインドウよりも低いために成膜処理
の場合にその表面に堆積膜や反応副生成物が付着するこ
とを防止することができ、温度再現性を確保することが
できると共に処理室１１０のクリーニングの頻度を減少
することができる。

【００２４】ランプ１３０は、本実施例ではダブルエン
ド型であるが後述するようにシングルエンド型でもよ
く、また、電熱線ヒータ等その他の熱源を使用してもよ
い。ここで、ダブルエンド型とは、図４に示すランプ１
３０のように、２つの電極部１３２を有する種類のラン
プをいう。シングルエンド型とは、電球のように一の端
部のみを有するランプをいう。ランプ１３０は被処理体
Ｗを加熱する熱源として機能し、本実施例ではハロゲン
ランプであるがこれに限定されるものではない。ランプ
１３０の出力はランプドライバ３１０によって決定され
るが、ランプドライバ３１０は後述するように制御部３
００により制御され、それに応じた電力をランプ１３０
に供給する。

【００２５】図４に示すように、ランプ１３０は２つの
電極部１３２とランプハウス１３４とを含み、ランプハ
ウス１３４は２つの電極部１３２を接続するフィラメン
ト１３５を有する。ここで、図４はランプ１３０の概略
斜視図である。電極部１３２へ供給される電力はランプ
ドライバ３１０によって決定され、ランプドライバ３１
０は制御部３００によって制御される。電極部１３２と
ランプドライバ３１０との間は後述する封止部１３６に
よって封止されている。

【００２６】図４に示すように、ランプハウス１３４は
垂直部１３４ａと垂直部１３４ａから９０度曲げられた
円弧状の水平部１３４ｂとを有する。水平部１３４ｂの
長さは図２における隣接する同心円弧を形成する梁部分
１２６（例えば、１２６ａと１２６ｂなど）の間に配置
される。もっとも、ランプ１３０は、必ずしも、隣接す
る梁部分１２６の間を完全に埋める必要はなく、所定の
開き角で配置されてもよい。例えば、図２において、梁
部分１２６ａと１２６ｂとの間と梁部分１２６ｃと１２
６ｄとの間にはランプ１３０が配置されるが、梁部分１
２６ｂと１２６ｃとの間と梁部分１２６ｄと１２６ａと
の間にはランプ１３０を配置しない等である。

【００２７】このように、本実施例では、ランプ１３０
は、ほぼ円形の被処理体Ｗに対応させてほぼ同心円状に
配置されている。各ランプ１３０は、石英ウインドウ１
２０の中心から周方向に沿って見れば同一の屈曲半径を
有する複数の円弧形状の筒型ランプと、石英ウインドウ
１２０の中心から半径方向に沿って見れば屈曲半径が異
なる複数の円弧形状の筒型ランプとを有している。

【００２８】本発明は熱源に直線筒状のダブルエンド型
ランプの使用されることを排除するものではない。その
場合には梁１２２の形状はかかるランプを収納できるよ
うに変更されるであろう。但し、本実施例のランプ１３
０はかかる直線筒状ランプよりも優れている。なぜな
ら、直線筒状ランプは一のランプがカバーするウェハ面
積が広く、かつ、被処理体Ｗを横切るように配置される
ことから一般に指向性が悪く、被処理体Ｗの領域毎の温
度制御が困難である。これに対して、本実施例のランプ
１３０はほぼ同心円状に配置されているので被処理体Ｗ
の領域毎の温度制御が容易であり、放射熱の指向性が大
きく、被処理体Ｗへの直接放射を効率的に行うことがで
きる。

【００２９】リフレクタ１４０はランプ１３０の熱放射
光を反射する機能を有する。リフレクタ１４０は略円筒
形状を有して概略的にはその断面は図１に示すように直
方体形状を有するが、より詳細には、図３に示すよう
に、ランプ１３０の垂直部１３２が配置される複数の垂
直貫通孔１４２と、ランプ１３０の水平部１３４ｂが配
置される図３に示す同心円状の複数の水平溝１４４とを
有する。リフレクタ１４０の上部には、その内部又は外
部に冷却管が配設されているが図１においては図示が省
略されている。また、図３に示すように、リフレクタ１
４０は、隣接する水平溝１４４の間に梁１２２に対向す
る水平部１４５を有する。

【００３０】リフレクタ１４０は、水平部１４５に梁１
２２を収納するスリット１４６を有する図６に示すリフ
レクタ１４０Ａに置換されてもよい。ここで、図６はリ
フレクタ１４０Ａの構造を説明するための概略部分拡大
断面図である。図３に示すリフレクタ１４０の形状では
図５に示すようにプレート１２１を透過する光路１より
も梁１２２を透過する光路２の方が長いことから梁１２
２におけるランプ１３０からの光の吸収量がプレート１
２１のそれよりも大きくなる。ここで、図５は、図３に
示すリフレクタ１４０の形状で石英ウインドウ１２０に
ランプ１３０から入射する光の影響を説明するための概
略断面図である。この結果、石英プレート１２１と梁１
２２との間での温度差が生じて熱応力から梁１２２とプ
レート１２１との接合部１２３でクラックが発生する可
能性がある。かかる欠点は梁１２２の厚さを調節するな
どして解決することができるが、代替的に図６に示すリ
フレクタ１４０Ａを使用して解決してもよい。

【００３１】図６に示すように、リフレクタ１４０Ａ
は、溝１４４よりも高い溝１４４Ａと、水平部１４５に
梁１２２を収納するスリット１４６とを有する点でリフ
レクタ１４０と相違する。リフレクタ１４０Ａによれ
ば、スリット１４６内に石英ウインドウ１２０の梁１２
２を挿入することによってランプ１３０からの光が梁１
２２に直接照射されることを回避することができる。ま
た、本構造は熱応力及び処理室１１０内の減圧環境と大
気圧との差圧によって発生する面圧を、図７に示すよう
に、石英ウインドウ１２０が受けて撓んで降伏応力によ
り破壊すること防ぐ効果も有する。ここで、図７は、リ
フレクタ１４０Ａの効果を説明する概略部分拡大断面図
である。なお、本発明はリフレクタが梁１２２と係合す
る突出部を有して石英ウインドウ１２０の強度を高める
場合も含むものである。

【００３２】図８及び図９を参照して、石英ウインドウ
１２０の流路１２８と封止部１３６との関係について説
明する。ここで、図８は、リフレクタ１４０Ａに梁１２
２が挿入された石英ウインドウ１２０の流路１２８と封
止部１３６との関係を説明するための概略平面図であ
り、図９はその部分拡大断面図である。冷却エアは図８
及び図９に示すように流路１２８を流れる。図８におい
て丸部は封止部１３６の位置を表している。ランプ１３
０への給電はリフレクタ１４０Ａの貫通穴１４２に配置
された電極１３２とランプハウス１３４の垂直部１３４
ａの封止部１３６を介して行われる。冷却エアは、貫通
穴１４２を通過して封止部１３６を効果的に冷却する。
なお、冷却エア導入手段は図１においては省略されてい
る。

【００３３】図１０及び図１１は、ダブルエンド型のラ
ンプ１３０がシングルエンド型ランプ１３０Ａに置換さ
れてリフレクタ１４０Ａに配置された場合の概略部分拡
大断面図と概略上面図である。シングルエンド型ランプ
１３０Ａは良好な熱放射光の指向性及び制御性を有して
いる。

【００３４】次に、図１２及び図１３を参照して放射温
度計２００を説明する。ここで、図１２は放射温度計２
００及びその近傍の処理室１１０の概略拡大断面図であ
る。図１３は、放射温度計２００のチョッパ２３０の概
略平面図である。放射温度計２００は被処理体Ｗに関し
てランプ１３０と反対側に設けられている。本発明は放
射温度計２００がランプ１３０と同一の側に設けられる
構造を排除するものではないが、ランプ１３０の放射光
が放射温度計２００に入射することを防止することが好
ましい。

【００３５】放射温度計２００は処理室１１０の底部１
１４に取り付けられている。底部１１４の処理室１１０
内部を向く面１１４ａは金メッキなどが施されて反射板
（高反射率面）として機能する。これは、面１１４ａを
黒色などの低反射率面とすると被処理体Ｗの熱を吸収し
てランプ１３０の照射出力を不経済にも上げなければな
らなくなるためである。底部１１４は円筒形状の貫通孔
１１５を有する。放射温度計２００は、石英又はサファ
イア製のロッド２１０と、ケーシング２２０と、チョッ
パ(又はセクタ)２３０と、モータ２４０と、レンズ２５
０と、光ファイバ２６０と、放射検出器２７０とを有す
る。

【００３６】本実施例のロッド２１０は石英又はサファ
イア製ロッドから構成される。石英やサファイア製は良
好な耐熱性と後述するように良好な光学的特性を有する
ために使用されているが、ロッド２１０の材料がこれら
に限定されないことはいうまでもない。ロッド２１０が
良好な耐熱性を有するためにロッド２１０を冷却する機
構は不要になり、装置１００の小型化に資する。

【００３７】必要があれば、ロッド２１０は処理室１１
０内部に所定距離突出してもよい。ロッド２１０は、処
理室１１０の底部１１４に設けられた貫通孔１１５に挿
通されてオーリング１９０によりシールされている。こ
れにより、処理室１１０は貫通孔１１５に拘らずその内
部の減圧環境を維持することができる。

【００３８】ロッド２１０は、その内部に一旦入射した
熱放射光を殆ど外に出さずに、かつ、殆ど減衰すること
なくケーシング２２０に案内することができるので集光
効率に優れている。また、ロッド２１０はチョッパ２３
０（の高反射率面２３２）と被処理体Ｗとの間で放射光
の多重反射を可能にする。ロッド２１０を被処理体Ｗに
近づけることにより被処理体Ｗの温度を正確に測定する
ことができる。

【００３９】ロッド２１０は、被処理体Ｗからケーシン
グ２２０を離間させることを可能にする。このため、ロ
ッド２１０は、ケーシング２２０を冷却する冷却機構を
不要にすると共に装置１００の小型化に資する。代替的
に、ケーシング２２０の冷却機構が設けられる場合であ
っても、ロッド２１０は冷却機構の冷却用電力を最小限
することができる。

【００４０】本実施例のロッド２１０は、石英又はサフ
ァイア製ロッドと多芯光ファイバから構成されてもよ
く、この場合、多芯光ファイバは石英ロッドとチョッパ
２３０との間に配置される。これにより、ロッド２１０
の導光路に可撓性を持たせることができ、放射温度計の
配置の自由度を増加させることができる。また、放射温
度計２００の本体又はケーシング２２０を被処理体Ｗか
らより離間させることができるので被処理体Ｗからの温
度の影響を受けて放射温度計２００の各部が変形する等
の弊害を防止してより高い測定精度を維持することがで
きる。

【００４１】ケーシング２２０は貫通孔１１５の下方に
設けられてほぼ円筒形状を有する。

【００４２】チョッパ２３０は、ケーシング２２０の内
部において貫通孔１１５の下方にその一部が位置するよ
うに略水平に配置されて円盤形状を有する。チョッパ２
３０はモータ２４０（のモータ軸に取り付けられた回転
軸）とその中心で接続され、モータ２４０により回転駆
動される。チョッパ２３０は、図１３に示すように、そ
の表面が４等分されて２つの高反射率面２３２と２つの
低反射率面２３４とを有する。面２３２及び２３４は交
互に配置されて、それぞれスリット２３１を有する。高
反射率面２３２は、例えば、アルミニウムや金メッキに
より形成され、低反射率面２３４は、例えば、黒色塗装
によって形成される。高反射率面２３２はそのスリット
２３１における測定部２３２ａとスリット２３１以外の
部分における測定部２３２ｂとを有する。同様に、低反
射率面２３４はそのスリット２３１における測定部２３
４ａとスリット２３１以外の部分における測定部２３４
ｂとを有する。

【００４３】もっとも図１３に示すチョッパ２３０の構
造は単なる例示であり、本発明の開示から当業者が想到
し得る構造も含む。例えば、チョッパは、スリット２３
１を備えた半円状高反射率面から構成されたり、円板を
４等分又は６等分にしてスリット２３１を備えた高反射
率面と切り欠き部とを交互に設けることによって構成さ
れたり、スリット２３１を高反射率面にのみ設けること
によって構成されたりしてもよい。

【００４４】モータ２４０によりチョッパ２３０が回転
すると、ロッド２１０の下には高反射率面２３２と低反
射率面２３４とが交互に現れるようになる。面２３２が
ロッド２１０の下にあるとロッド２１０を伝播してきた
光の大部分は反射して再びロッド２１０内を伝播して被
処理体Ｗの表面に投光される。一方、面２３４がロッド
２１０の下にあるとロッド２１０を伝播してきた光の大
部分は吸収されてそこからの反射光はごく微量である。
スリット２３１は被処理体Ｗからの放射光又は多重反射
された光を検出器２７０に案内する。

【００４５】検出器２７０は、図示しない結像レンズ、
Ｓｉホトセル、増幅回路を備え、結像レンズに入射した
放射光を電圧、即ち、後述の放射強度Ｅ₁（Ｔ）、Ｅ
₂（Ｔ）を表す電気信号に変換して制御部３００に送
る。制御部３００はＣＰＵ及びメモリを備えており、後
述する放射強度Ｅ₁（Ｔ）、Ｅ₂（Ｔ）を基に被処理体Ｗ
の放射率ε及び基板温度Ｔを算出する。なお、この演算
は放射温度計２００内の図示しない演算部が行ってもよ
い。

【００４６】より詳細には、スリット２３１を通過した
光はレンズ２５０により集光され、光ファイバ２６０に
より検出器２７０に伝達される。高反射率面２３２と低
反射率面２３４における放射強度（又は輝度）はそれぞ
れ以下の数式２及び4で示される。

【００４７】

【数２】

【００４８】ここで、Ｅ₁（Ｔ）は検出器２７０によっ
て求められた温度Ｔにおける高反射率面２３２の放射強
度、Ｒは高反射率面２３２の実効反射率、εは被処理体
Ｗの放射率、Ｅ_BB（Ｔ）は温度Ｔにおける黒体の放射強
度である。数式２は、以下の数式３より導かれる。ここ
で、被処理体Ｗにおける熱放射の透過がないとしてい
る。

【００４９】

【数３】

【００５０】

【数４】

【００５１】ここで、Ｅ₂（Ｔ）は検出器２７０によっ
て求められた温度Ｔにおける低反射率面２３４の測定さ
れた放射強度である。数式４はプランクの式から導かれ
る。数式２及び４から、放射率εは以下の数式５で表さ
れる。

【００５２】

【数５】

【００５３】一般に、黒体から放射される電磁波の放射
発散度の分光密度はプランクの式で与えられ、放射温度
計２００が黒体を計測する場合には計測される特定波長
領域の黒体の温度Ｔと計測される放射強度Ｅ_BB（Ｔ）と
の関係は放射温度計２００の光学系等によって決まる予
め求められている定数Ａ、Ｂ、Ｃを用いて次式で表示す
ることができる。

【００５４】

【数６】

【００５５】

【数７】

【００５６】ここで、Ｃ₂は、放射の第２定数である。

【００５７】検出器２７０又は制御部３００は、上述の
数式５と数式２又は４によって放射強度Ｅ_BB（Ｔ）を求
めることができるのでこれを数式７に代入して温度Ｔを
求めることができる。いずれにしろ制御部３００は被処
理体Ｗの温度Ｔを得ることができる。

【００５８】しかし実際には、数式７によって求まる温
度は、図１４及び図１５に示すように、実際の被処理体
Ｗの温度と比較して約２０〜４０℃の誤差を含み、高品
質の熱処理を行いにくい。ここで、図１４は、被処理体
Ｗの温度と数式１を適用して被処理体Ｗの中央を測定し
た放射温度計２００の温度との関係を示すグラフであ
る。図１５は、被処理体Ｗの温度と数式１を適用して被
処理体Ｗの端部を測定した放射温度計２００の温度との
関係を示すグラフである。

【００５９】本発明者らは、この原因を鋭意検討した結
果、上述の数式１を実際の被処理体Ｗの温度測定に適用
する場合には幾つかの誤差を考慮しなければならないこ
とを発見した。また、図１６に示すように、誤差は、
（１）被処理体Ｗからの放射光が面１１４ａで多重反射
した光Ｊ、（２）ランプ１３０からの放射光Ｋ、（３）
放射光の２１０の端面部で反射が起こることによる伝送
損失Ｌ、（４）放射光の２１０の吸収損失Ｍを含む。光
Ｊ及びＫは迷光と呼ばれる場合もあるが、特に、熱効率
を高めるため処理室１１０内の内面及び被処理体Ｗ周辺
の部材の反射率を大きくしている枚葉式処理室１１０で
は迷光による測定誤差の影響が大きい。ここで、図１６
は、数式１を実際の被処理体Ｗの温度測定に適用する場
合に含まれる誤差を説明するための概略断面図である。

【００６０】そこで、本発明者らは、数式１を以下の数
式８のように修正した。

【００６１】

【数８】

【００６２】数式８は、（１）の多重反射分をε/｛１
−α（１−ε）｝により補正し、（２）のランプ１３０
からの漏れ分をＳにより補正し、（３）のロッドやファ
イバの端面における反射損失をβにより補正し、（４）
の吸収に対する重み付け補正をＧ（ゲイン）により補正
している。もちろんこれらの一又は複数が省略されても
数式１よりは実際の被処理体Ｗの温度に近似する温度を
得ることができる。また、これらの数式８又はその補正
の一部を表す式を含む温度測定演算プログラムは、フロ
ッピー（登録商標）ディスクその他のコンピュータ可読
媒体に格納され、及び／又は、インターネットその他の
通信ネットワークを利用してオンライン配信されて独立
の取引対象となり得る。

【００６３】図１７及び図１８に、数式８を用いて測定
された温度と実際の被処理体Ｗの温度とを比較したグラ
フを示す。より詳細には、図１７は、被処理体Ｗの温度
と数式８を適用して被処理体Ｗの中央を測定した放射温
度計２００の温度との関係を示すグラフである。図１８
は、被処理体Ｗの温度と数式８を適用して被処理体Ｗの
端部を測定した放射温度計２００の温度との関係を示す
グラフである。図１７及び図１８に示すように、数式８
を適用することによって被処理体Ｗの温度の測定値と実
際の値との差は±３℃未満に維持することができること
が理解されるであろう。

【００６４】制御部３００は内部にＣＰＵ及びメモリを
備え、被処理体Ｗの温度Ｔを認識してランプドライバ３
１０を制御することによってランプ１３０の出力をフィ
ードバック制御する。また、制御部３００は、後述する
ように、モータドライバ３２０に所定のタイミングで駆
動信号を送って被処理体Ｗの回転速度を制御する。

【００６５】ガス導入部１８０は、例えば、図示しない
ガス源、流量調節バルブ、マスフローコントローラ、ガ
ス供給ノズル及びこれらを接続するガス供給路を含み、
熱処理に使用されるガスを処理室１１０に導入する。な
お、本実施例ではガス導入部１８０は処理室１１０の側
壁１１２に設けられて処理室１１０の側部から導入され
ているが、その位置は限定されず、例えば、シャワーヘ
ッドとして構成されて処理室１１０の上部から処理ガス
を導入してもよい。

【００６６】アニールであればガス源はＮ₂、Ａｒな
ど、酸化処理であればＯ₂、Ｈ₂、Ｈ₂Ｏ、ＮＯ₂、窒化処
理であればＮ₂、ＮＨ₃など、成膜処理であればＮＨ₃、
ＳｉＨ₂Ｃｌ₂やＳｉＨ₄などを使用するが、処理ガスは
これらに限定されないことはいうまでもない。マスフロ
ーコントローラはガスの流量を制御し、例えば、ブリッ
ジ回路、増幅回路、コンパレータ制御回路、流量調節バ
ルブ等を有し、ガスの流れに伴う上流から下流への熱移
動を検出することによって流量測定して流量調節バルブ
を制御する。ガス供給路は、例えば、シームレスパイプ
を使用したり、接続部に食い込み継ぎ手やメタルガスケ
ット継ぎ手を使用したりして供給ガスへの配管からの不
純物の混入が防止している。また、配管内部の汚れや腐
食に起因するダストパーティクルを防止するために配管
は耐食性材料から構成されるか、配管内部がＰＴＦＥ
（テフロン（登録商標））、ＰＦＡ、ポリイミド、ＰＢ
Ｉその他の絶縁材料により絶縁加工されたり、電解研磨
処理がなされたり、更には、ダストパーティクル捕捉フ
ィルタを備えたりしている。

【００６７】排気部１９０は、本実施例ではガス導入部
１８０と略水平に設けられているが、その位置及び数は
限定されない。排気部１９０には所望の排気ポンプ（タ
ーボ分子ポンプ、スパッターイオンポンプ、ゲッターポ
ンプ、ソープションポンプ、クライオポンプなど）が圧
力調整バルブと共に接続される。なお、本実施例では処
理室１１０は減圧環境に維持されるが、本発明は減圧環
境を必ずしも必須の構成要素とするものではなく、例え
ば、１３３Ｐａ乃至大気圧の範囲で適用可能である。排
気部１９０は、図２０乃至図２４を参照して後述される
ヘリウムガスを次の熱処理前までに排気する機能も有す
る。

【００６８】図１９は、被処理体Ｗの冷却速度に関する
シミュレーションの結果を示すグラフである。図１９に
おいて、ギャップは被処理体Ｗと底部１１４との間隔を
意味する。図１９に示すグラフから（１）ギャップが小
さくなる程冷却速度が上がる、（２）被処理体Ｗと底部
１１４との間に熱伝導率の高いヘリウムガスを流すこと
で飛躍的に冷却速度が上がる、ことが理解されるであろ
う。

【００６９】図１に示すＲＴＰ装置１００の構成は、被
処理体Ｗの上面をランプ１３０により加熱して被処理体
Ｗの裏面に冷却プレートとしての底部１１４を設けてい
る。このため、図１に示す構造は冷却速度は比較的速い
が、放熱量が多くなるために急速昇温には比較的大きな
電力が必要となる。これに対して冷却管１１６の冷却水
の導入を加熱時に停止する方法も考えられるが歩留まり
が下がるために好ましくはない。

【００７０】そこで、図２０乃至図２２に示すように、
冷却プレートしての底部１１４は被処理体Ｗに対して可
動に構成された底部１１４Ａに置換されてもよい。より
好ましくは、放熱効率を高めるために、冷却時に熱伝導
率の高いヘリウムガスを被処理体Ｗと底部１１４Ａとの
間に流される。ここで、図２０は、被処理体Ｗに対して
可動に構成された冷却プレートしての底部１１４Ａを説
明するための概略断面図である。図２１は、図２０の構
造において被処理体Ｗを加熱する際の被処理体Ｗと底部
１１４Ａとの位置関係を説明するための概略断面図であ
る。図２２は、図２０の構造において被処理体Ｗを冷却
する際の被処理体Ｗと底部１１４Ａとの位置関係を説明
するための概略断面図である。なお、図２０乃至図２２
においては放射温度計２００や冷却管１１６は省略され
ている。

【００７１】図２０に示すように、処理室１１０内の減
圧環境を維持するベローズなどを有して制御部３００に
より動作制御される昇降機構１１７により底部１１４Ａ
は被処理体Ｗに対して昇降することができる。昇降機構
１１７には当業界で周知のいかなる構造をも適用するこ
とができるので、ここでは詳しい説明は省略する。な
お、本実施例と異なり、被処理体Ｗ又はサポートリング
１５０を可動に構成してもよい。被処理体Ｗを加熱する
際には、図２１に示すように、底部１１４Ａを被処理体
Ｗから離間するように下降させると共にヘリウムガスの
供給を停止する。このとき、被処理体Ｗと底部１１４と
の距離は、例えば、１０ｍｍである。底部１１４Ａと被
処理体Ｗとの間隔が大きいので被処理体Ｗは底部１１４
Ａの影響をあまり受けずに高速昇温が可能となる。図２
１に示す底部１１４Ａの位置が、例えば、ホームポジシ
ョンに設定される。

【００７２】被処理体Ｗを冷却する際には、図２２に示
すように、底部１１４Ａを被処理体Ｗに近接するように
上昇させると共にヘリウムガスの供給を開始する。底部
１１４Ａと被処理体Ｗとの間隔が狭いので被処理体Ｗは
底部１１４Ａの影響を受け高速冷却が可能となる。この
とき、被処理体Ｗと底部１１４との距離は、例えば、１
ｍｍである。図２２のヘリウムガスの導入例を図２３に
示す。ここで、図２３は、図２２の実線領域Ｖの概略拡
大断面図である。同図に示すように、底部１１４には無
数の小さな孔１１５ａが設けられてヘリウムガスを案内
する。ヘリウムガス供給管に接続されたバルブ４００を
有するケース４１０が底部１１４に接続されている。

【００７３】本実施例は冷却プレート１１４Ａと被処理
体Ｗとの相対的移動について説明したが、本発明は被処
理体Ｗとランプ１３０との相対的移動にも適用すること
ができる。

【００７４】以下、被処理体Ｗの回転機構について図１
を参照して説明する。集積回路の各素子の電気的特性や
製品の歩留まり等を高く維持するためには被処理体Ｗの
表面全体に亘ってより均一に熱処理が行われることが要
求される。被処理体Ｗ上の温度分布が不均一であれば、
例えば、成膜処理における膜厚が不均一になったり、熱
応力によりシリコン結晶中に滑りを発生したりするな
ど、ＲＴＰ装置１００は高品質の熱処理を提供すること
ができない。被処理体Ｗ上の不均一な温度分布はランプ
１３０の不均一な照度分布に起因する場合もあるし、ガ
ス導入部１８０付近において導入される処理ガスが被処
理体Ｗの表面から熱を奪うことに起因する場合もある。
回転機構はウェハを回転させて被処理体Ｗがランプ１３
０により均一に加熱されることを可能にする。

【００７５】被処理体Ｗの回転機構は、サポートリング
１５０と、リング状の永久磁石１７０と、リング状のＳ
ＵＳなどの磁性体１７２と、モータドライバ３２０と、
モータ３３０とを有する。

【００７６】サポートリング１５０は、耐熱性に優れた
セラミックス、例えば、ＳｉＣなどから構成された円形
リング形状を有する。サポートリング１５０は被処理体
Ｗの載置台として機能し、中空円部において断面Ｌ字状
に周方向に沿ってリング状の切り欠きを有する。かかる
切り欠き半径は被処理体Ｗの半径よりも小さく設計され
ているのでサポートリング１５０は切り欠きにおいて被
処理体Ｗ（の裏面周縁部）を保持することができる。必
要があれば、サポートリング１５０は被処理体Ｗを固定
する静電チャックやクランプ機構などを有してもよい。
サポートリング１５０は、被処理体Ｗの端部からの放熱
による均熱の悪化を防止する。

【００７７】サポートリング１５０は、その端部におい
て支持部１５２に接続されている。必要があれば、サポ
ートリング１５０と支持部１５２との間には石英ガラス
などの断熱部材が挿入されて、後述する磁性体１７２な
どを熱的に保護する。本実施例の支持部１５２は中空円
筒形状の不透明な石英リング部材として構成されてい
る。ベアリング１６０は支持部１５２及び処理室１１０
の内壁１１２に固定されており、処理室１１０内の減圧
環境を維持したまま支持部１５２の回転を可能にする。
支持部１５２の先端には磁性体１７２が設けられてい
る。

【００７８】同心円的に配置されたリング状の永久磁石
１７０と磁性体１７２は磁気結合されており、永久磁石
１７０はモータ３３０により回転駆動される。モータ３
３０はモータドライバ３２０により駆動され、モータド
ライバ３２０は制御部３００によって制御される。

【００７９】この結果、永久磁石１７０が回転すると磁
気結合された磁性体１７２が支持部１５２と共に回転
し、サポートリング１５０と被処理体Ｗが回転する。回
転速度は、本実施例では例示的に９０ＲＰＭであるが、
実際には、被処理体Ｗに均一な温度分布をもたらすよう
に、かつ、処理室１１０内でのガスの乱流や被処理体Ｗ
周辺の風切り効果をもたらさないように、被処理体Ｗの
材質や大きさ、処理ガスの種類や温度などに応じて決定
されることになるであろう。磁石１７０と磁性体１７２
は磁気結合されていれば逆でもよいし両方とも磁石でも
よい。

【００８０】次に、ＲＴＰ装置１００の動作について説
明する。図示しないクラスターツールなどの搬送アーム
が被処理体Ｗを図示しないゲートバルブを介して処理室
１１０に搬入する。被処理体Ｗを支持した搬送アームが
サポートリング１５０の上部に到着すると、図示しない
リフタピン昇降系がサポートリング１５０から（例え
ば、３本の）図示しないリフタピンを突出させて被処理
体Ｗを支持する。この結果、被処理体Ｗの支持は、搬送
アームからリフタピンに移行するので、搬送アームはゲ
ートバルブより帰還させる。その後、ゲートバルブは閉
口される。搬送アームはその後図示しないホームポジシ
ョンに移動してもよい。

【００８１】一方、リフタピン昇降系は、その後、図示
しないリフタピンをサポートリング１５０の中に戻し、
これによって被処理体Ｗをサポートリング１５０の所定
の位置に配置する。リフタピン昇降系は図示しないベロ
ーズを使用することができ、これにより昇降動作中に処
理室１１０の減圧環境を維持すると共に処理室１０２内
の雰囲気が外部に流出するのを防止する。

【００８２】その後、制御部３００はランプドライバ３
１０を制御し、ランプ１３０を駆動するように命令す
る。これに応答して、ランプドライバ３１０はランプ３
００を駆動し、ランプ１３０は被処理体Ｗを、例えば、
約８００℃まで加熱する。ランプ１３０から放射された
熱線は石英ウインドウ１２０を介して処理空間にある被
処理体Ｗの上面に照射されて被処理体Ｗを、例えば、８
００℃へ２００ーＣ／ｓの加熱速度で高速昇温する。一
般に被処理体Ｗの周辺部はその中心側と比較して放熱量
が多くなる傾向があるが、本実施例のランプ１３０は同
心円状に配置して領域毎の電力制御も可能であるので高
い指向性と温度制御能力を提供する。装置１００が図２
０に示す構造を使用すれば底部１１４Ａは、この時、図
２１に示すようにホームポジションに配置される。特
に、図２１に示す構造は被処理体Ｗが冷却プレートであ
る底部１１４Ａから離間してその影響を受けにくいので
効率的な高速昇温が可能である。加熱と同時又はその前
後に、排気部１９０が処理室１１０の圧力を減圧環境に
維持する。

【００８３】同時に、制御部３００はモータドライバ３
２０を制御し、モータ３３０を駆動するように命令す
る。これに応答して、モータドライバ３２０はモータ３
３０を駆動し、モータ３３０はリング状磁石１７０を回
転させる。この結果、支持部１５２（又は１５２Ａ）が
回転し、被処理体Ｗがサポートリング１５０と共に回転
する。被処理体Ｗが回転するのでその面内の温度は熱処
理期間中に均一に維持される。

【００８４】加熱中は、石英ウインドウ１２０はプレー
ト１２１の厚さが比較的薄いので幾つかの長所を有す
る。これらの長所は、（１）ランプ１３０からの光をあ
まり吸収しないので被処理体Ｗへの照射効率を低下しな
い、（２）プレート１２１の表裏面で温度差が小さいの
で熱応力破壊が発生しにくい、（３）成膜処理の場合で
もプレート１２１の温度上昇が少ないためにその表面に
堆積膜や反応副生成物が付着しにくい、（４）梁１２２
が石英ウインドウ１２０の強度を高めているのでプレー
ト１２０が薄くても処理室１１０内の減圧環境と大気圧
との差圧を維持することができる、を含む。また、図６
に示すように石英ウインドウ１２０の梁１２２がリフレ
クタ１４０Ａの溝１４６に挿入されると、（５）梁１２
２の温度上昇が少なくプレート１２１と梁１２２との熱
応力破壊を防止できる、（６）処理室１１０内の減圧環
境と大気圧との差圧に対する耐性が更に向上するなどの
付加的な効果が得られる。

【００８５】被処理体Ｗの温度は放射温度計２００によ
り測定されて、制御部３００はその測定結果に基づいて
ランプドライバ３１０をフィードバック制御する。被処
理体Ｗは回転しているためにその表面の温度分布は均一
であることが期待されるが、必要があれば、放射温度計
２００は、被処理体Ｗの温度を複数箇所（例えば、その
中央と端部）測定することができ、放射温度計２００が
被処理体Ｗ上の温度分布が不均一であると測定すれば、
制御部３００は被処理体Ｗ上の特定の領域のランプ１３
０の出力を変更するようにランプドライバ３１０に命令
することもできる。

【００８６】放射温度計２００はロッド２１０を有して
チョッパ２３０と被処理体Ｗとの距離を離間させている
ので放射温度計２００本体が被処理体Ｗからの放射熱の
影響を受けにくく、温度測定精度が高い。また、放射温
度計２００本体の冷却機構は不要であるか最小限にする
ことができるので装置１００の小型化と経済性向上に資
する。被処理体Ｗは、熱処理においては高温環境下に長
時間置かれると不純物が拡散して集積回路の電気的特性
が悪化するため、高速昇温と高速冷却が必要でありその
ために被処理体Ｗの温度管理が不可欠であるが放射温度
計２００はかかる要請に応えるものである。特に、放射
温度計２００又は制御部３００が数式８を利用して被処
理体Ｗの温度を計算すればその誤差は±３℃に維持され
るためにＲＴＰ装置１００は高品質の熱処理を提供する
ことができる。

【００８７】次いで、図示しないガス導入部から流量制
御された処理ガスが処理室１１０に導入される。所定の
熱処理（例えば、１０秒間）が終了すると制御部３００
はランプドライバ３１０を制御してランプ１３０の加熱
を停止するように命令する。これに応答して、ランプド
ライバ３１０はランプ１３０の駆動を停止する。装置１
００が図２０に示す構造を使用すれば制御部３００は昇
降機構１１７を制御して、底部１１４Ａを図２２に示す
冷却位置に移動する。また、好ましくは、熱伝導性の高
いヘリウムガスが図２３に示すように被処理体Ｗと底部
１１４Ａとの間に導入される。これにより、被処理体Ｗ
の冷却効率は高くなり比較的低消費電力で高速冷却を行
うことができる。冷却速度は、例えば、２００ーＣ／ｓ
である。

【００８８】熱処理後に被処理体Ｗは上述したのと逆の
手順によりゲートバルブから処理室１１０の外へクラス
ターツールの搬送アームにより導出される。次いで、必
要があれば、搬送アームは被処理体Ｗを次段の装置（成
膜装置など）に搬送する。

【００８９】以上、本発明の好ましい実施例を説明した
が、本発明はその要旨の範囲内で種々の変形及び変更が
可能である。

【００９０】

【発明の効果】本発明の例示的一態様である温度測定方
法、熱処理装置及び方法、並びに、コンピュータ可読媒
体によれば、放射温度計が被処理体の温度を高精度に測
定することができるので高品質な熱処理の達成を容易に
する。

【図面の簡単な説明】

【図１】 本発明の例示的一態様としての熱処理装置の
概略断面図である。

【図２】 図１に示す熱処理装置に適用可能な石英ウイ
ンドウの概略平面図である。

【図３】 図１に示す熱処理装置に適用可能な石英ウイ
ンドウ、ランプ及びリフレクタの一部拡大断面図であ
る。

【図４】 図１に示す熱処理装置に適用可能なランプの
概略斜視図である。

【図５】 図３に示すリフレクタの形状で石英ウインド
ウにランプから入射する光の影響を説明するための概略
断面図である。

【図６】 図３に示すリフレクタの変形例を説明するた
めの概略部分拡大断面図である。

【図７】 図６に示すリフレクタの効果を説明する概略
部分拡大断面図である。

【図８】 図６に示すリフレクタと結合した石英ウイン
ドウの流路とランプ封止部との関係を説明するための概
略平面図である。

【図９】 図６に示すリフレクタと結合した石英ウイン
ドウの流路とランプ封止部との関係を説明するための概
略部分拡大断面図である。

【図１０】 図６に示すランプがシングルエンド型ラン
プに置換された場合の概略部分拡大断面図である。

【図１１】 図６に示すランプがシングルエンド型ラン
プに置換された場合の概略上面図である。

【図１２】 図１に示す熱処理装置に適用可能な放射温
度計及びその近傍の処理室の概略拡大断面図である。

【図１３】 図１２に示す放射温度計のチョッパの概略
平面図である。

【図１４】 被処理体の温度と従来の温度換算式を適用
して被処理体の中央を測定した図１２に示す放射温度計
の温度との関係を示すグラフである。

【図１５】 被処理体の温度と従来の温度換算式を適用
して被処理体の端部を測定した図１２に示す放射温度計
の温度との関係を示すグラフである。

【図１６】 従来の温度換算式を実際の被処理体の温度
測定に適用する場合に含まれる誤差を説明するための概
略断面図である。

【図１７】 被処理体の温度と本発明により補正された
温度換算式を適用して被処理体の中央を測定した図１２
に示す放射温度計の温度との関係を示すグラフである。

【図１８】 被処理体の温度と本発明により補正された
温度換算式を適用して被処理体の端部を測定した図１２
に示す放射温度計の温度との関係を示すグラフである。

【図１９】 被処理体の冷却速度に関するシミュレーシ
ョンの結果を示すグラフである。

【図２０】 図１に示す熱処理装置の冷却プレートして
の底部の変形例を説明するための概略断面図である。

【図２１】 図２０に示す構造において被処理体を加熱
する際の被処理体と底部との位置関係を説明するための
概略断面図である。

【図２２】 図２０に示す構造において被処理体を冷却
する際の被処理体と底部との位置関係を説明するための
概略断面図である。

【図２３】 図２２に示す実線領域Ｖの概略拡大断面図
である。

【符号の説明】

１００ 熱処理装置 １１０ 処理室 １１４ 底部（冷却プレート） １１４Ａ 底部（冷却プレート） １２０ 石英ウインドウ １２２ 梁 １２４ （円周方向）梁部分 １２６ （半径方向）梁部分 １２８ 流路 １３０ ランプ １４０ リフレクタ １４４ 溝 １４５ 水平部 １４６ スリット １５０ サポートリング １６０ ベアリング １７０ 磁石 １８０ ガス導入部 １９０ 排気部 ２００ 放射温度計 ２１０ ロッド ２３０ チョッパ ３００ 制御部 ３１０ ランプドライバ

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁷ 識別記号 ＦＩ テーマコート゛(参考） Ｇ０１Ｊ 5/62 Ｇ０１Ｊ 5/62 Ｈ０１Ｌ 21/26 Ｈ０１Ｌ 21/66 Ｔ 21/66 21/205 // Ｈ０１Ｌ 21/205 21/26 Ｔ (72)発明者 莫 雲 山梨県韮崎市穂坂町三ッ沢650番地東京エ レクトロン株式会社内 Ｆターム(参考） 2G066 AA06 AB02 AB08 AC16 BA11 BA34 BA38 BB01 BB11 BC15 CA01 CA15 4M106 AA01 AA20 BA20 CA70 DH02 DH14 DH46 DH53 DJ12 5F045 AA06 DP04 DQ04 EC05 EJ03 EJ09 EK12 EM10 GB05 GB16

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 多重反射環境において熱源から加熱され
   る被測定体の温度Ｔを放射温度計を用いて測定する温度
   測定方法であって、 Ｅ_BB（Ｔ）を温度Ｔの黒体からの放射強度、Ｅ_m（Ｔ）
   を温度Ｔの被測定体からの測定された放射強度、εを前
   記被測定体の放射率、αを多重反射に関する補正係数、
   βを前記被測定体からの放射光の前記放射温度計による
   反射損失に関する補正係数、Ｓを前記熱源からの放射光
   の漏れ分に関する補正係数、Ｇを前記被測定体からの放
   射光の前記放射温度計による吸収損失に関する補正係数
   とする場合に、少なくともα＝β＝Ｓ＝０かつＧ＝１で
   はない下記式を利用して前記温度Ｔを算出することを特
   徴とする温度測定方法 Ｅ_m（Ｔ）＝Ｇ〔ε／｛１−α（１−ε）｝−β〕｛Ｅ
   _BB（Ｔ）＋Ｓ｝。
2. 【請求項２】 被処理体に所定の熱処理を行う処理室
   と、 前記被処理体を加熱する熱源と、 前記処理室に接続されて前記被処理体の温度を測定する
   放射温度計と、 前記放射温度計により測定された前記被処理体の温度か
   ら前記熱源の加熱力を制御する制御部とを有する熱処理
   装置であって、 前記放射温度計は、 スリットと高反射率面と低反射率面とを有して回転可能
   なチョッパと、 前記チョッパと前記被処理体との間に配置され、前記被
   処理体からの熱放射光を透過して前記被処理体と前記チ
   ョッパとの間の前記熱放射光の多重反射を可能にするロ
   ッドと、 前記チョッパの前記スリットを通過する前記熱放射光を
   検出する検出器とを有し、 Ｅ_BB（Ｔ）を温度Ｔの黒体からの放射強度、Ｅ_m（Ｔ）
   を温度Ｔの被測定体からの測定された放射強度、εを前
   記被測定体の放射率、αを多重反射に関する補正係数、
   βを前記被処理体からの放射光の前記放射温度計による
   反射損失に関する補正係数、Ｓを前記熱源からの放射光
   の漏れ分に関する補正係数、Ｇを前記被処理体からの放
   射光の前記放射温度計による吸収損失に関する補正係数
   とする場合に、少なくともα＝β＝Ｓ＝０かつＧ＝１で
   はない下記式を利用して前記温度Ｔは算出される熱処理
   装置 Ｅ_m（Ｔ）＝Ｇ〔ε／｛１−α（１−ε）｝−β〕｛Ｅ
   _BB（Ｔ）＋Ｓ｝。
3. 【請求項３】 減圧環境で被処理体を熱源により加熱す
   る工程と、 前記被処理体の温度を放射温度計により測定する工程
   と、 前記放射温度計により測定された前記被処理体の温度か
   ら前記熱源の加熱力を制御する工程とを有する熱処理方
   法であって、 前記放射温度計は、 スリットと高反射率面と低反射率面とを有して回転可能
   なチョッパと、 前記チョッパと前記被処理体との間に配置され、前記被
   処理体からの熱放射光を透過して前記被処理体とチョッ
   パとの間の前記熱放射光の多重反射を可能にするロッド
   と、 前記チョッパの前記スリットを通過する前記熱放射光を
   検出する検出器とを有し、 前記測定工程は、Ｅ_BB（Ｔ）を温度Ｔの黒体からの放射
   強度、Ｅ_m（Ｔ）を温度Ｔの被測定体からの測定された
   放射強度、εを前記被測定体の放射率、αを多重反射に
   関する補正係数、βを前記被処理体からの放射光の前記
   放射温度計による反射損失に関する補正係数、Ｓを前記
   熱源からの放射光の漏れ分に関する補正係数、Ｇを前記
   被処理体からの放射光の前記放射温度計による吸収損失
   に関する補正係数とする場合に、少なくともα＝β＝Ｓ
   ＝０かつＧ＝１ではない下記式を利用して前記温度Ｔを
   算出する熱処理方法 Ｅ_m（Ｔ）＝Ｇ〔ε／｛１−α（１−ε）｝−β〕｛Ｅ
   _BB（Ｔ）＋Ｓ｝。
4. 【請求項４】 多重反射環境において熱源から加熱され
   る被測定体の温度Ｔを放射温度計を用いて測定する温度
   測定プログラムを格納するコンピュータ可読媒体であっ
   て、 前記温度測定プログラムは、Ｅ_BB（Ｔ）を温度Ｔの黒体
   からの放射強度、Ｅ_m（Ｔ）を温度Ｔの被測定体からの
   測定された放射強度、εを前記被測定体の放射率、αを
   多重反射に関する補正係数、βを前記被測定体からの放
   射光の前記放射温度計による反射損失に関する補正係
   数、Ｓを前記熱源からの放射光の漏れ分に関する補正係
   数、Ｇを前記被測定体からの放射光の前記放射温度計に
   よる吸収損失に関する補正係数とする場合に、少なくと
   もα＝β＝Ｓ＝０かつＧ＝１ではない下記式を利用して
   前記温度Ｔを算出することを特徴とするコンピュータ可
   読媒体 Ｅ_m（Ｔ）＝Ｇ〔ε／｛１−α（１−ε）｝−β〕｛Ｅ
   _BB（Ｔ）＋Ｓ｝。