JP2002261038A

JP2002261038A - 熱処理装置

Info

Publication number: JP2002261038A
Application number: JP2001059148A
Authority: JP
Inventors: Masahiro Shimizu; 正裕清水
Original assignee: Tokyo Electron Ltd
Current assignee: Tokyo Electron Ltd
Priority date: 2001-03-02
Filing date: 2001-03-02
Publication date: 2002-09-13

Abstract

(57)【要約】【課題】本発明は、被処理体の急速昇温を可能にす
ると共に経済性に優れた熱処理装置を提供する。【解決手段】本発明の一側面としての熱処理装置は、
被処理体に熱処理を行う処理室と、前記被処理体に赤外
光を照射して加熱する光源と、前記処理室に気密的に取
り付けられ当該処理室を画定するとともに、当該処理室
の外部より前記被処理体に前記赤外光を照射可能なウイ
ンドウであって、石英の透過波長より長い波長を透過可
能とする光学結晶から形成される前記ウインドウとを有
し、前記被処理体はＢｕｌｋ‐Ｓｉウェハ又はＳＯＩウ
ェハである。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【０００２】

【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加熱装置及び熱処
理装置に関する。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：Ｒａ
ｐｉｄＴｈｅｒｍａｌＰｒｏｃｅｓｓｉｎｇ）装置に
好適である。ここで、ＲＴＰは、急速熱アニーリング
（ＲＴＡ）、急速クリーニング（ＲＴＣ）、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。

【０００３】

【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。

【０００４】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。

【０００５】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。

【０００６】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。

【０００７】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放射温度計が温
度測定装置として従来から提案されている。

【０００８】

【数１】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】近年のＲＴＰは被処理
体の高品質処理とスループットの向上から急速昇温の要
請がますます高まっている。従来では、被処理体である
Ｂｕｌｋ‐Ｓｉウェハに熱処理を施す場合、上述したよ
うに熱処理装置はハロゲンランプと石英ウインドウとを
組み合わせることで、Ｂｕｌｋ‐Ｓｉウェハの加熱処理
を行っていた。より詳細には、例えば、厚さ３ｍｍの石
英ウインドウの透過波長領域は約０．３乃至３．０μ
ｍ、またハロゲンランプの放射領域は約０．３８乃至
４．０μｍであり、かかる組み合わせにおいて３μｍ以
下の波長領域にてＢｕｌｋ‐Ｓｉウェハの加熱処理を行
っていた。ところが、例えば、ＳＯＩ（Ｓｉｌｉｃｏｎ
ＯｎＩｎｓｕｌａｔｏｒ）構造を有するＳＯＩウェハ
はＢｕｌｋ‐Ｓｉウェハより大きなエネルギーで加熱さ
れることを必要とされ、かかるハロゲンランプと石英ウ
インドウの組み合わせのままではＳＯＩウェハに所望の
熱処理を施すことが困難である。一方、ハロゲンランプ
の出力を上げてＳＯＩウェハを加熱する方法も考えられ
るが、かかる方法は熱処理装置の電力負荷が大きくなる
とともに、消費電力が大きく経済的に好ましくない。

【００１１】また、紫外光（０．１８乃至０．３８μ
ｍ）をＳＯＩウェハに放射すれば、構成原子の準位間励
起に寄与しかかるＳＯＩウェハの加熱をすることが出来
る。しかし、上述したように石英ウインドウの透過波長
領域は０．３乃至３．０μｍであり、石英ウインドウを
使用した熱処理装置では紫外光は透過されず被処理体を
加熱することは出来ない。

【００１２】そこで、このような課題を解決する新規か
つ有用な熱処理装置を提供することを本発明の概括的目
的とする。

【００１３】より特定的には、被処理体の急速昇温を可
能にすると共に経済性に優れた熱処理装置を提供するこ
とを本発明の例示的目的とする。

【００１４】

【課題を解決するための手段】上記課題に鑑み、本発明
の一側面としての熱処理装置は、被処理体に熱処理を行
う処理室と、前記被処理体に赤外光を照射して加熱する
光源と、前記処理室に気密的に取り付けられ当該処理室
を画定するとともに、当該処理室の外部より前記被処理
体に前記赤外光を照射可能なウインドウであって、石英
の透過波長より長い波長を透過可能とする光学結晶から
形成される前記ウインドウとを有し、前記被処理体はＢ
ｕｌｋ‐Ｓｉウェハ又はＳＯＩウェハである。かかる熱
処理装置は被処理体に赤外光、特に波長４μｍ以上を透
過可能である。かかる波長は自由電子励起及び格子振動
に寄与し、ＳＯＩウェハ及びＢｕｌｋ‐Ｓｉウェハを低
消費電力で加熱することが出来る。光源は、例えばハロ
ゲンランプの赤外領域を使用してもよいし、又はセラミ
ックス発光体を使用してもよい。またウインドウにはＣ
ａＦ₂、ＢａＦ₂、ＧｅＢｒ、ＫＢｒ、ＣｓＩ、ＬｉＦ等
の光学結晶から構成することが出来る。

【００１５】また、本発明の別の側面としての熱処理装
置は、被処理体に熱処理を行う処理室と、前記被処理体
に紫外光を照射して加熱する光源と、前記処理室に気密
的に取り付けられ当該処理室を画定するとともに、当該
処理室の外部より前記被処理体に前記放射光を照射可能
なウインドウであって、石英の透過波長より短い波長を
透過可能とする光学結晶から形成される前記ウインドウ
とを有し、前記被処理体はＳＯＩウェハである。かかる
熱処理装置は被処理体に紫外光、特に波長０．３μｍ以
下を透過可能である。かかる波長は準位間励起に寄与
し、ＳＯＩウェハを加熱することが出来る。光源は、例
えばハロゲンランプの紫外領域を使用してもよいし、又
はキセンノンランプ並びに水銀ランプを使用することが
出来る。またウインドウにはＬｉＦ等の光学結晶から構
成することが出来る。

【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。また、同一の参照番号に大文字のアルファベットを
付したものはアルファベットのない参照番号の変形例で
あり、特に断らない限り、アルファベットのない参照番
号は大文字のアルファベットを付した参照番号を総括す
るものとする。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、加熱部
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１
９０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、ウインドウ１２
０と接続している。処理室１１０は、その円筒形の側壁
１１２とウインドウ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】ウインドウ１２０は処理室１１０に気密的
に取り付けられるとともに、後述するランプ１３０と被
処理体Ｗの間に配置される。ウインドウ１２０はランプ
１３０からの熱放射光を透過しかかる熱放射光を被処理
体Ｗに照射可能にすると共に、処理室１１０内の減圧環
境と大気との差圧を維持する。ウインドウ１２０は半径
約４００ｍｍ、厚さ約３０乃至４０ｍｍの円筒形プレー
トであって、本実施例において、ウインドウ１２０は光
学結晶である蛍石（ＣａＦ₂）より形成される。

【００２１】ＣａＦ₂製のプレートは、例えば、厚さ３
ｍｍにおいて、透過波長領域が１．０乃至８．３μｍで
あり、従来の石英製プレートの０．３乃至３．０μｍ
（厚さ３ｍｍ）に比べて短い波長領域での透過性に優れ
る。本実施例のウインドウ１２０は、従来の石英製ウイ
ンドウよりも短い波長を透過可能とする。この結果、ウ
インドウ１２０は以下の長所を有する。従来では、石英
製のウインドウとハロゲンランプを組み合わせること
で、３μｍ以下の波長を有する熱放射光を利用して被処
理体Ｗを加熱していた。しかし、被処理体ＷがＳＯＩウ
ェハである場合、ＳＯＩウェハはＢｕｌｋ‐Ｓｉウェハ
より大きなエネルギーで加熱されること必要とする。本
発明者はかかる問題を鋭意検討した結果、被処理体Ｗに
照射される熱放射光の波長領域を４μｍ以上にすればよ
いことを発見した。従って、従来の熱処理装置のように
ハロゲンランプと石英ウインドウを組み合わせるのでは
被処理体Ｗへ到達する熱放射光の透過波長は３μｍ以下
であって、ＳＯＩウェハの加熱に好ましくない。上述し
たようにＣａＦ₂製ウインドウ１２０は４μｍの波長を
透過可能で、かかる材料は後述するランプ１３０と併せ
て使用することとでＳＯＩウェハの加熱を可能とする。
より詳細には、４μｍ以上の波長を有する赤外光は被処
理体Ｗの構成原子の自由電子励起及び格子振動に寄与
し、ＳＯＩウェハの加熱を可能とする。なお、ランプ１
３０は赤外光、特に４μｍ以上の波長を射出可能なもの
が選択されている。本実施例では後述するようにセラミ
ックス製発光体１３８を有するランプ１３０を使用する
ことで、４μｍ以上の赤外光を被処理体Ｗに照射する。
なお、ランプ１３０の詳細な説明は後述するものとし
て、かかるウインドウ１２０とランプ１３０を組み合わ
せたときの被処理体に対する効果を説明する。

【００２２】図２及び図３を参照するに、ＣａＦ₂製ウ
インドウ１２０と後述するランプ１３０を併用すること
で、ＳＯＩウェハの放射率を０．９以上とした波長領域
で加熱することができる。ここで、図２は、波長領域を
４μｍ以上としたときの、ＳＯＩウェハの波長に対する
放射率を示した図である。図３は、ハロゲンランプと石
英ウインドウとの組み合わせからなる熱処理装置でＢｕ
ｌｋ‐Ｓｉウェハを加熱したときの、Ｂｕｌｋ‐Ｓｉウ
ェハの波長に対する放射率を示した図である。また、図
３より従来の石英ウインドウとハロゲンランプの組み合
わせでＢｕｌｋ‐Ｓｉウェハを加熱した場合は、Ｂｕｌ
ｋ‐Ｓｉウェハからの放射率は最大でも０．６程度であ
った。しかし、図２より本実施例のランプとウインドウ
の組み合わせは、従来よりも被処理体からの放射率が高
くなっていることが容易に明らかである。

【００２３】図２乃至図３より、放射率はエネルギーに
係る係数であるためエネルギーと同じと見なしＢｕｌｋ
‐ＳｉウェハとＳＯＩウェハの放射率から被処理体のエ
ネルギーを比較する。（１−０．６（Ｂｕｌｋ‐Ｓｉウ
ェハ）／０．９（ＳＯＩウェハ））×１００＝３３、
（１−（０．６（Ｂｕｌｋ‐Ｓｉウェハ）／０．８（Ｓ
ＯＩウェハ））×１００＝２５であって、２５乃至３３
％のエネルギー低減が見込まれる。また、かかる組み合
わせは従来のＢｕｌｋ‐Ｓｉウェハを被処理体Ｗに適用
することを排除するものではなく、当然従来より高いエ
ネルギーで加熱されることは言うまでもない。なお、か
かる高放射率領域の出現は後述する放射温度計２００に
よる温度測定においても好ましいという長所を有する。

【００２４】上述した課題を解決可能なウインドウ１２
０に適応可能な材料は、ＢａＦ２（透過波長領域１．０
乃至９．５μｍ）、ＧｅＢｒ（透過波長領域１．３乃至
２５μｍ）、ＫＢｒ（透過波長領域０．３乃至２０μ
ｍ）、ＣｓＩ（透過波長領域２．５乃至２５μｍ）、Ｌ
ｉＦ（透過波長領域０．１１乃至９．０μｍ）が考えら
れる。しかし、本発明はかかる材料にのみ限定されるも
のではなく、上記の欠点を解決するものであれば広くて
適用可能であることは言うまでもない。

【００２５】また、上述の結晶光学は紫外光（０．１８
乃至０．３８）を含めた広い領域での透過波長領域を有
する。例えば、ＬｉＦの透過波長領域は０．１１乃至
９．０μｍである。従って、光源に、例えば、キセノン
ランプ又は水銀ランプを使用し、かかるランプの紫外領
域と結晶光学を組み合わせてもよい。かかる組み合わせ
は、被処理体Ｗの構成原子への準位間励起に寄与し、Ｓ
ＯＩウェハを加熱することができる。なお、光源はハロ
ゲンランプの紫外領域、及び、その他の光源を問わず適
用可能であることは言うまでもない。

【００２６】なお、本実施例においてウインドウ１２０
は光学結晶より形成されたプレートを使用するが、例示
的にプレートを透光性セラミックスより形成しても良
い。透光性セラミックスは形成時の添加物及び燃焼時間
等により所望の透光性を得ることが出来る。なお、上述
したＣａＦ₂等の光学結晶は熱伝導率及び曲げ強度が石
英と同等であるが、透光性セラミックスは熱伝導率及び
曲げ強度が石英と比べて大きな値を示す等の長所を更に
有する。

【００２７】また、ウインドウ１２０は、ウインドウ１
２０の直下（図１におてい、処理空間を形成する面）に
断面矩形のアルミニウム又はステンレススチール（ＳＵ
Ｓ）製の補強材（又は柱）を有してもよい。また、かか
る補強材は、内部に冷却管（水冷管）を収納する構成で
もよく、ウインドウ１２０の強度を更に高めることがで
きる。補強材は熱伝導率がよく、また、処理室と同様の
材質で形成される。これにより、補強材が被処理体Ｗに
対する汚染源にはならない。補強材によりウインドウ１
２０のプレートの薄型化を可能にする。また、補強材に
冷却管を収納する構成の場合、冷却管は補強材とウイン
ドウ１２０の両方を冷却する機能を有する。冷却管はウ
インドウ１２０を冷却し、ランプ光による熱変形を防止
する効果を有する。冷却管による温度制御は冷却管１１
６と同様でもよいし、当業界で既知のいかなる方法をも
適用することができる。

【００２８】以下、図４乃至図６を参照して、本発明の
加熱部１４０を説明する。ここで、図４は、図１に示す
加熱部１４０の概略底面図であり、図５は、図１に示す
加熱部１４０の一部を示す拡大断面図である。図６は、
図４に示すランプ１３０を示す概略断面図である。加熱
部１４０は赤外光を射出可能なランプ１３０と、ランプ
ハウスとしてのランプ保持部１４５とを有し、被処理体
Ｗを加熱する加熱装置の機能を有する。

【００２９】ランプ１３０は本実施例ではシングルエン
ド型であって、ランプ１３０は被処理体Ｗを加熱する機
能を有する。ここで、シングルエンド型とは、図５に示
すように、一の電極部１３２を有する種類のランプをい
う。なお、本実施例はダブルエンド型のランプの使用を
妨げるものでない。なお、ダブルエンド型とは、蛍光灯
のように二つの端部を有するランプをいう。また、上述
したように本実施例のランプ１３０は赤外光を射出可能
な光源である。本実施例では後述するセラミックス製発
光体１３８を有することで赤外光を射出可能とするラン
プであるが、本発明のランプがこれに限定されるもので
はない。例えば、ハロゲンランプを使用し、かかるラン
プの赤外領域を使用してもよい。また、上述したように
紫外光を照射して被処理体Ｗを加熱する場合、かかるラ
ンプ１３０は水銀ランプ又はキセノンランプ等に置換さ
れても良い。ランプ１３０の出力はランプドライバ３１
０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３００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。

【００３０】図６に示すように、ランプ１３０は一の電
極部１３２と発光部１３４とを含み、発光部１３４は電
極部１３２と接続するフィラメント１３６とセラッミク
発光体１３８とを有する。図４に点線で示すように、本
実施例では、複数のランプ１３０は、ほぼ円形の被処理
体Ｗを均一に加熱するように、直線的に配置されてい
る。

【００３１】電極部１３２は一対の電極を有し、当該電
極はランプ保持部１４５を介しランプドライバ３１０と
電気的に接続する部分であって、フィラメント１３６と
とも電気的に接続される。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３１０は制御部３００によって制御される。

【００３２】発光部１３４は当該ランプ１３０の発光部
分であって円筒の側面形状を有し、石英又はガラスによ
って形成される。上述したように、発光部１３４は電極
部１３２に接続するフィラメント１３６と、フィラメン
ト１３６に接続され加熱されるセラミックス製発光体１
３８とを内部に有する。セラミックス製発光体１３８は
発光部１３４の略中央に位置し、発光部１３４を形成す
る石英又はガラスを介し外部に赤外光（１．０４乃至２
００μｍ）を照射可能とする。

【００３３】かかる構成においてランプ１３０は赤外
光、特に４μｍ以上の波長を射出可能とする。本実施例
ではＣａＦ₂製のウインドウ１２０と組み合わせて使用
することで、４μｍ以上の赤外光を被処理体Ｗに照射す
る。よって、上述したように、ランプ１３０とＣａＦ₂
製ウインドウ１２０を併用することで、ＳＯＩウェハの
放射率を０．９以上とした波長領域で加熱することがで
きる。なお、ランプ１３０が赤外光を照射可能であるな
らば、上述の構成はいかなるようにも変更可能であるこ
とは言うまでもない。当然、ランプ１３０の構成はセラ
ミックス発光体１３８に限定されるものではない。

【００３４】なお、図中又は明細書中の加熱部１４０に
はリフレクタ等の反射部材が特に記載されないが、本実
施例の熱処理装置１００はかかる部材の使用を排除する
ものではない。しかしながら、本実施例においては、例
えば、ランプ１３０の発光部１３４の側面又は後述する
溝１４６ｂの側面に反射膜を形成することで、リフレク
タを代替することが可能である。かかる構成はリフレク
タを使用しないため、リフレクタを有する熱処理装置よ
りもランプ１３０の搭載密度を上げることができる。よ
って、加熱部１４０は高速昇温を容易に可能とする。か
かる反射膜の材料としては、例えば、溝１４６ｂの側面
に形成する場合、Ｎｉ（ニッケル）、Ａｕ（金）、又は
Ｒｈ（ロジウム）である。コーティングの方法としては
Ａｌ材（溝１４６ｂの材料）の上にＮｉ、Ａｕ、又はＡ
ｌ材の上にＮｉ、Ａｕ、Ｒｈ、Ａｕを順じメッキ処理に
よりコーティングすることが可能である。また、ランプ
１３０の側面に反射膜を塗布する場合、かかる材料は金
などである。

【００３５】図４及び図５を参照するに、ランプ保持部
１４５は略直方体形状を有し、各ランプ１３０を収納す
る複数の円筒状の溝１４６と、隔壁１４７とを有してい
る。

【００３６】溝１４６は、ランプ１３０の電極部１３２
を収納する部分１４６ａと発光部１３４を収納する部分
１４６ｂからなる。部分１４６ａ、電極部１３２と図１
には図示されて図５には図示されないランプドライバ３
１０とを接続すると共に、両者の間を封止する封止部と
して機能する。部分１４６ｂは発光部１３４より径が大
きい。

【００３７】隔壁１４７は、図４に示すＸ方向に整列す
る複数の隣接する溝１４６の間に配置されている。隔壁
１４７には、図４に示すＸ方向に整列する一対の冷却管
（水冷管）１４８ａ及び１４８ｂが内接されている（な
お、冷却管１４８は冷却管１４８ａ及び冷却管１４８ｂ
を総括するものとする）。より詳細には、冷却管１４８
ａはランプ１３０の電極部１３２近傍に対応する場所に
位置し、冷却管１４８ｂはランプ１３０の発光部１３４
に対応する場所に位置する。

【００３８】冷却管１４８は図示しない温度制御機構に
接続される。温度制御機構は、例えば、制御部３００
と、温度センサ又は温度計と、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、例えば、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、温度センサ又は温度計はランプ１３０の電
極部１３２、及び発光部１３４の壁面温度を測定する。
ヒータは、例えば、冷却管１４８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１４８を流れる
水温を調節することができる。

【００３９】冷却管１４８ａは、ランプ１３０の電極が
モリブデンから構成される場合は、モリブデンの酸化に
よる電極部１３２及び封止部１４６ａの破壊を防止する
ために電極部１３２の温度を３５０℃以下に維持する必
要がある。また、冷却管１４８ｂは、発光部１３６を冷
却する。例えばランプ１３０がハロゲンランプである場
合、冷却管１４８ｂは、発光部１３６がハロゲンサイク
ルを維持するように発光部１３６の温度を２５０乃至９
００℃に維持する。ここで、ハロゲンサイクルとは、フ
ィラメント１３６を構成するタングステンが蒸発しハロ
ゲンガスと反応し、タングステン−ハロゲン化合物が生
成され、ランプ１３０内を浮遊する。ランプ１３０が２
５０乃至９００℃に維持された場合、タングステン−ハ
ロゲン化合物はその状態を維持する。また、対流によっ
て、タングステン−ハロゲン化合物がフィラメント１３
７付近に運ばれると、高温のためにタングステンとハロ
ゲンガスに分解される。その後、タングステンはフィラ
メント１３７に沈殿し、ハロゲンガスは再び同じ反応を
繰り返すことである。なお、ランプ１３０は、一般に、
９００℃を超えると失透（発光部１３４が白くなる現
象）が発生し、２５０℃を下回ると黒化（タングステン
−ハロゲン化合物がランプ１３０の内壁に付着し黒くな
る現象）が発生する。一方、溝１４３に反射膜が設けら
れる場合、溝１４６に設けられる反射膜はコートされた
コーティングの材料分子には高温になると下地金属と相
互に拡散しあって合金を作る性質がある。これが反射膜
の反射率の低下につながるため、リフレクタ１４１を所
定の温度以下に維持する必要がある（例えば、Ｎｉメッ
キが施されている場合、３００℃以下が好ましい）。

【００４０】本実施例では、冷却管１４８ａをモリブデ
ンの酸化防止温度、好ましくは０乃至３５０℃、冷却管
１４８ｂを反射膜のコーティング層の保護の共通温度、
好ましくは０乃至３００℃に維持する。従って、かかる
冷却管１４８はランプ１３０の寿命を長くするといった
長所を有し、経済的に優れている。

【００４１】なお、例示的に、ランプ１３０の発光部１
３４に相当する部分の隔壁１４７を設けずに、かかる部
分を空間とし発光部１３４を空冷にするとした冷却方法
も考えられる。なお、封止部１４６ａは上述する冷却管
１４８ａにより冷却するものとする。かかる構成であっ
ても、ランプ１３０に対する同様な作用及び効果を得る
ことができ、また、冷却管１４８及び隔壁１４７を設け
ない分ランプ１３０の搭載密度を上げることができる。
また、当該周知の空冷機構、例えばブロアによって強制
的に発光部１３４を冷却するような方法を使用しても良
い。更に、例示的に、隔壁１４７に封止部１４３ｃ及び
リフレクタ１４１を冷却可能な共通の冷却管を設けた冷
却方法も考えられる。かかる構成においては、冷却管は
モリブデンの酸化防止、及び反射部１４２のコーティン
グ層の保護の為の共通である温度、例えば０乃至３００
℃になるように冷却される。このような構成であって
も、上述した冷却管１４８と同様な効果を得ることがで
きる。

【００４２】次に、図１及び図７を参照して放射温度計
２００を説明する。ここで、図７は放射温度計２００及
びその近傍の処理室１１０の概略拡大断面図である。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。但し、本発明は放射温度計２０
０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。

【００４３】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はセンサロッド２１
０と、フィルタ２２０と、放射検出器２３０とを有し、
かかる貫通孔１１５よりフィルタ２３０を介し、放射検
出器２２０に接続されたセンサロッド２１０を処理空間
内に突出させている。センサロッド２１０は、処理室１
１０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。なお、本実施例の後述
する温度測定方法では、チョッパ及び当該チョッパを回
転駆動するためのモータ等を省略することが可能であ
り、必要最低限の比較的安価な構成を採用している。放
射温度計２００は被処理体Ｗの温度を測定しかかる温度
を制御部３００に送信することで、被処理体Ｗに所定の
温度で熱処理を行うことを可能としている。

【００４４】センサロッド２１０は単芯又は多芯光ファ
イバより構成される。図７を参照するに、センサロッド
２１０は一の端部２１４をフィルタ２２０を介し放射検
出器２３０へ接続し、他方の端部２１２を被処理体Ｗの
近傍に配置する。端部２１２は集光作用を有し、かかる
作用により被測定体より放射される放射光をかかる放射
検出器２３０へ導入する。なお、端部２１２は集光作用
を奏するレンズ等を更に有する構成であっても良い。光
ファイバは一旦入射された放射光を殆ど減衰することな
くフィルタ２２０へ案内することができるので伝達効率
に優れるという長所を有する。また、センサロッド２１
０の導光路に可撓性を持たせることができ、放射温度計
２００の配置の自由度を増加させることができる。更
に、放射温度計２００の本体又は放射検出器２３０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。

【００４５】図７によく示されるように、センサロッド
２１０の端部２１２は、光を遮断するドーム形状の遮蔽
部２１６より被処理体Ｗを含めた閉空間を形成し、かか
る閉空間内部にセンサロッド２１０の端部２１２が配置
されるように構成される。遮蔽部２１６は、例えば断面
Ｕ字型の形状を有し、Ｕ字型の開口側を気密的に被処理
体Ｗに接触させることで処理室１１０とは異なる雰囲気
形成し、迷光を遮断する。本実施例において、遮蔽部２
１６は断面Ｕ字形状であるが、本発明の形状がこれに限
定されることを意味するものではない。なお、遮蔽部２
２６は被処理体Ｗと同一部材より形成されることが好ま
しく、かかる被処理体Ｗが迷光を透過しやすい部材であ
るならば、その側面に遮蔽膜等を塗布し迷光を遮断する
必要がある。遮蔽部２１６を被処理体Ｗを同一材料より
構成することで、別部材から放射される放射光によって
測定精度を下げることを防止することができる。しか
し、遮蔽部２１６の構造及び材料は上記に限定されず、
迷光を遮断し得るのであればその他の構成を排除するも
のではない。

【００４６】また、被測定体Ｗの内部にセンサロッド２
１０を挿入可能な空間を形成し、かかる空間にセンサロ
ッド２１０を挿入し閉空間を形成するといった構成であ
っても良い。但し、被処理体Ｗに穴又は空間を形成する
必要がある。従って、かかる空間は被処理体Ｗの周縁部
に設ける、又はサポートリング１５０に空間を形成しか
かる空間内にセンサロッド２１０を挿入し、サポートリ
ング１５０を介して間接的に被処理体Ｗの温度を測定す
るといった構成であっても良い。

【００４７】従来では迷光にともなうノイズにより測定
精度を下げる原因となっていたが、本実施例は遮光部２
１６で別雰囲気を形成し迷光を遮蔽することで開放空間
にセンサロッド２１０を配置するよりも迷光の影響を下
げることができる。よって、被処理体Ｗの温度を精度よ
く測定することが可能となり、生産性能の安定性及び再
現性を高めることができ、高精度な熱処理及び当該熱処
理を施した高品質なウェハを提供することが可能とな
る。また、センサロッド２１０は任意の可動機構を有し
てもよく、例えば必要な温度測定のときのみセンサロッ
ド２１０を被処理体Ｗに接触させ温度測定し、温度測定
をしないときには退避動作を可能にする構成であっても
よい。かかる構成は、例えば後述するガス処理及び被処
理体の回転に際して、センサロッド２１０が被処理体の
ガス処理及び被処理体の回転を妨げないようにすること
ができる。また、上述したように回転リング１５０内に
センサロッド２１０を設け、被処理体のガス処理及び回
転を妨げないようにすることも可能である。

【００４８】更に、本発明者は従来の放射温度計の測定
誤差の原因を探るべく被処理体Ｗに使用される部材の放
射特性を十分に吟味する必要があると考えた。そこで、
本発明者は被処理体に使用される部材を温度をパラメー
タとして波長に対する放射率を測定した。かかる測定結
果より、ある部材においては（例えば、石英や炭化シリ
コン）、温度に関わらず波長に対する放射率がほぼ一様
な値を示す箇所があること発見すると共に、波長によっ
て放射率の値に大小が存在することを発見した。放射温
度計を使用した温度測定の際、放射率の低い、即ち、放
射エネルギーが少ない波長を有する熱放射光を使用する
ことはノイズの存在が十分に考えられる。従来では、温
度測定の際検出精度を上げるために波長を選択して温度
測定をすることは行われておらず、ノイズを多く含む放
射光でさえ測定の対象とされていた。そこで、本発明者
はかかるノイズが温度測定の誤差の原因となっているこ
とを発見するとともに、ノイズの少ない、即ち、放射率
の高い波長を有する熱放射光を選択し、かかる放射光で
温度測定を行えば精度の高い温度測定が可能であると考
えた。そこで、本発明の放射温度計２００は検出する波
長を選択するためにフィルタ２２０を有する。

【００４９】フィルタ２２０はセンサロッド２１０と放
射検出器２３０の間に位置し、放射検出器２３０へ導入
される放射光を波長によって制限する機能を有する。フ
ィルタ２２０は波長フィルタであり当該周知のいかなる
技術をも適用可能である為、ここでの詳細な説明は省略
する。本実施例においてフィルタ２２０は高放射率を示
す波長域のみ波長を選択するように設定される。図８乃
至図１０に各材料の波長に対する放射率を示す。ここ
で、図８は、温度及び基板厚さをパラメータとした、石
英基板の波長に対する放射率を示した図である。図９乃
至図１０は、温度及び材料の厚さをパラメータとしたと
きの、ＳｉＣ（炭化シリコン）、ＡｌＮ（窒化アルミニ
ウム）基板の波長に対する放射率を示した図である。

【００５０】例えば、図８を参照するに、石英基板は、
４．５乃至７．４μｍ又は９．０乃至１９．０μｍの波
長領域は高放射率を示していることが容易に理解され
る。かかる領域において、一の波長を選択しフィルタ２
２０を介し透過させることで、後述する放射検出器２０
０には、高放射率かつ図８より既知となった放射率を有
する波長を通過させることが可能となる。これにより、
後述する数式２乃至数式３より容易に、誤差の少ない温
度を測定することができる。なお、図９より、ＳｉＣは
４．３乃至１０．５μｍ及び１２．５乃至２０．０μｍ
の波長領域において、高反射率を示している。更に、図
１０より、ＡｌＮは５．０乃至１１．０μｍ及び１７．
０乃至２５．０μｍの波長領域において、高反射率を示
している。ＳｉＣ及びＡｌＮにおいても、かかる領域に
おいて、一の波長を選択しフィルタ２２０を介し透過さ
せることで、後述する放射検出器２００には、高放射率
かつ図８乃至図１０より既知となった放射率を有する波
長を通過させることが可能となる。また、本実施例のウ
インドウ１２０及びランプ１３０は、例えば、ＳＯＩウ
ェハの放射率を０．９以上で加熱することが出来る。よ
って、かかる高放射率の領域は、上述の部材と同様に放
射温度計２００の検出精度を高めることが出来る。

【００５１】なお、本実施例では放射検出器２２０に導
入される波長を選択するためにフィルタ２２０を使用し
ているが、本発明はこれに限定されるものでなく当該周
知のいかなる技術を適用可能であることは言うまでもな
い。また、後述するようにフィルタ２２０は複数使用す
る構成であっても良い。

【００５２】放射検出器２２０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）を
表す電気信号に変換して制御部３００に送る。制御部３
００はＣＰＵ及びメモリを備えており、後述する放射強
度Ｅ₁（Ｔ）を基に被処理体Ｗの基板温度Ｔを算出す
る。なお、この演算は放射温度計２００内に図示しない
演算部を設け、かかる演算部が行ってもよい。

【００５３】より詳細には、被処理体Ｗより放射された
熱放射光はセンサロッド２１０の端部２２１により集光
され、光ファイバによりフィルタ２２０を介し検出器２
３０に伝達される。センサロッド２１０により伝達され
た放射強度（又は輝度）はそれぞれ以下の数式２で示さ
れる。

【００５４】

【数２】ここで、Ｅ₁（Ｔ）は検出器２３０によって求められた
温度Ｔにおける被測定体からの放射強度、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、プラ
ンクの式から導かれる。

【００５５】

【数３】ここで、σはステファン−ボルツマン定数といい、σ＝
５．６７×10^-8（Ｗ／ｍ ²Ｋ⁴）であり、数式３はステフ
ァン−ボルツマンの法則から導かれる。

【００５６】検出器２７０又は制御部３００は数式２の
εに、図２並びに図３、及び図８乃至図１０より被処理
体Ｗのフィルタ２２０の透過波長に対応した放射率を代
入することで、放射強度Ｅ_BB（Ｔ）を求めることができ
る。よって、Ｅ_BB（Ｔ）を数式３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。

【００５７】なお、上述した温度測定方法は被処理体の
温度計測のみに限定されるものではなく、例えば石英製
のウインドウ１２０の温度測定に利用してもよい。ま
た、適用可能な材料も上述の部材に限定されず、材料の
放射特性を知り得るものであるならば全てに適用化ので
あることは言うまでもない。

【００５８】例示的に、フィルタ２２０及び放射検出器
２３０は複数設ける構成であっても良い。かかる構成は
波長の異なる放射光の数を増やし検出信号を複数にする
ことで、測定及びその他の誤差を制御部３００で平均化
し放射温度計２００よりも精度よく温度測定することが
可能となる。なお、放射検出器２３０と制御部３００の
間に所定の回路を構成し、かかる回路において放射検出
器２３０より送られる信号を平均化する構成であっても
よい。

【００５９】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。

【００６０】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。

【００６１】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。

【００６２】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。

【００６３】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。

【００６４】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。

【００６５】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。

【００６６】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。

【００６７】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。

【００６８】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。

【００６９】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。

【００７０】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。

【００７１】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は制御部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。本実施例の熱処理装置１００
は、２種類のランプ１３０により被処理体を均一に加熱
しているので所望の高速昇温を得ることができる。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、８００℃へ２００℃／ｓの加熱速
度で高速昇温する。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。

【００７２】更に、制御部３００は温度制御機構を制御
し、ランプ１３０を冷却する。制御部３００は図示しな
い温度計の情報によりフィードバック制御を行い、封止
部１４６ａが０乃至３５０℃になるように冷却管１４８
ａの温度を制御する。更に、冷却管１４８ｂも同様にフ
ィードバック制御を行い、発光部１３４及びリフレクタ
１４１が０乃至３００℃になるように冷却管１４８ｂの
温度を制御する。かかる制御は、ランプ１３０の電極部
１３２の電極を構成するモリブデンの酸化を防止する。
また、反射膜のコート層の劣化を防止する範囲内で制御
する。ランプ１３０の長寿命化を達成できる。

【００７３】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。

【００７４】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。本実
施例では、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１３０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。

【００７５】放射温度計２００は、チョッパやＬＥＤ等
を使用しない単純な構造であるため安価であると共に装
置１００の小型化と経済性向上に資する。また、本発明
の温度測定方法により放射率の高い波長を選択して検出
するため温度測定精度が高い。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、本実施例の温度測定方法はかかる要請
に応えるものである。この結果、ＲＴＰ装置１００は高
品質の熱処理を提供することができる。

【００７６】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。

【００７７】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。

【００７８】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。

【００７９】

【発明の効果】本発明の例示的一態様である熱処理装置
によれば、ＣａＦ₂製のウインドウと赤外光を射出可能
なランプを組み合わせることで、ＳＯＩウェハを従来の
石英ウインドウとハロゲンランプを組み合わせた熱処理
装置より低エネルギーで加熱することが出来る。また、
本発明の熱処理装置はＳＯＩウェハの放射率が０．９以
上となる高い値で加熱することができ、放射温度計の測
定精度を高めることが出来る。よって、本発明の熱処理
装置は従来より高品質な製品を製造及び提供することが
出来る。

【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】波長領域を４μｍ以上としたときのＳＯＩウ
ェハの波長に対する放射率を示した図である。

【図３】ハロゲンランプと石英ウインドウとの組み合
わせからなる熱処理装置でＢｕｌｋ−Ｓｉウェハを加熱
したときの、Ｂｕｌｋ−Ｓｉウェハの波長に対する放射
率を示した図である。

【図４】図１に示す加熱部の概略底面図である。

【図５】図１に示す加熱部の一部を示す拡大断面図で
ある。

【図６】図４に示すランプを示す概略断面図である。

【図７】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８】温度及び基板厚さをパラメータとした、石英
基板の波長に対する放射率を示した図である。

【図９】温度及び材料の厚さをパラメータとしたとき
の、ＳｉＣ（炭化シリコン）基板の波長に対する放射率
を示した図である。

【図１０】温度及び材料の厚さをパラメータとしたと
きの、ＡｌＮ（窒化アルミニウム）基板の波長に対する
放射率を示した図である。

【符号の説明】

１００熱処理装置１１０処理室１２０ウインドウ１３０ランプ１３２電極部１３６発光部１３７フィラメント１３８セラミックス製発光体１４０加熱部１４１リフレクタ１４２反射部１４５ランプ保持部１４６溝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光ファイバ２２０フィルタ２３０放射検出器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）Ｈ０１Ｌ 21/302 Ｂ

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】被処理体に熱処理を行う処理室と、前記被処理体に赤外光を照射して加熱する光源と、前記処理室に気密的に取り付けられ当該処理室を画定す
るとともに、当該処理室の外部より前記被処理体に前記
赤外光を照射可能なウインドウであって、石英の透過波
長より長い波長を透過可能とする光学結晶から形成され
る前記ウインドウとを有し、前記被処理体はＢｕｌｋ‐Ｓｉウェハ又はＳＯＩウェハ
である熱処理装置。
【請求項２】前記光源はハロゲンランプ、又は加熱に
より赤外光を射出するセラミックス製発光体である請求
項１記載の熱処理装置。
【請求項３】前記光学結晶はＣａＦ₂、ＢａＦ₂、Ｇｅ
Ｂｒ、ＫＢｒ、ＣｓＩ、ＬｉＦからなるグループより選
択される請求項１記載の熱処理装置。
【請求項４】被処理体に熱処理を行う処理室と、前記被処理体に紫外光を照射して加熱する光源と、前記処理室に気密的に取り付けられ当該処理室を画定す
るとともに、当該処理室の外部より前記被処理体に前記
放射光を照射可能なウインドウであって、石英の透過波
長より短い波長を透過可能とする光学結晶から形成され
る前記ウインドウとを有し、前記被処理体はＳＯＩウェハである熱処理装置。
【請求項５】前記紫外光源はキセノンランプ又は水銀
ランプである請求項４記載の熱処理装置。
【請求項６】前記光学結晶はＬｉＦである請求項４記
載の熱処理装置。