JP2009049140A - 熱処理装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 基板に対して良好に熱処理を施すことができる熱処理装置を提供する。
【解決手段】 保持部は、加熱対象となる基板Ｗを保持する。光照射部は、複数のフラッシュランプを有しており、チャンバー６内の基板Ｗに閃光を照射する。計測部は、保持部に設置され、光照射部から出射された閃光のエネルギーを計測する。第１近似演算部２１は、閃光回数Ｎ１と、Ｎ１回目の発光が行われたときに計測された閃光エネルギーＥｆと、から近似直線ＡＬ１のパラメータ（Ａ，Ｂ）を演算する。このパラメータ（Ａ，Ｂ）は、第１パラメータ格納部９１ａに格納される。エネルギー演算部３１は、パラメータ（Ａ，Ｂ）によって定まる近似直線ＡＬ１に基づいて、Ｎ２回目の発光時に基板Ｗ側に照射される閃光エネルギーＥｆを演算する。
【選択図】図４

Description

本発明は、半導体ウェハーやガラス基板等（以下、単に「基板」と称する）に閃光を照射することにより、基板を加熱する熱処理装置に関する。

従来より、各フラッシュランプから照射された光強度に基づいて、各フラッシュランプの照射状況および各フラッシュランプの劣化状況を判断する技術が知られている（例えば、特許文献１）。

特開２００４−２８１７４８号公報

ここで、特許文献１に開示されているように、フラッシュランプは、繰り返し発光されると劣化し、基板に照射される閃光のエネルギーが低下する。また、基板表面は、照射される閃光のエネルギーに応じて昇温する。

しかしながら、特許文献１の技術では、フラッシュランプから基板側に向けてどれくらいの閃光エネルギーが照射されるかについて把握することができない。その結果、特許文献１の技術では、フラッシュランプを繰り返して使用することにより、基板の熱処理状況がどのように推移するかを把握することができない。

そこで、本発明では、基板に対して良好に熱処理を施すことができる熱処理装置を提供することを目的とする。

上記課題を解決するため、請求項１の発明は、保持部に保持された基板に閃光を照射することにより、前記基板を加熱する熱処理装置において、フラッシュランプを有し、前記フラッシュランプに印加された電圧に応じて前記閃光を出射する光源と、前記光源から出射された前記閃光のエネルギーを計測する計測部と、前記フラッシュランプへの印加電圧を一定として前記光源から複数回出射された閃光について、第１閃光回数Ｎ１と、Ｎ１回目の発光が行われたときに前記基板側で計測された第１閃光エネルギーと、から第１近似直線を演算する第１近似演算部と、前記第１近似演算部によって演算された第１近似直線の第１パラメータを格納する第１格納部と、前記第１格納部の前記第１パラメータによって定まる第１近似直線に、第２閃光回数Ｎ２を代入することにより、Ｎ２回目の発光時に前記基板側に照射される第２閃光エネルギーを演算するエネルギー演算部とを備えることを特徴とする。

また、請求項２の発明は、請求項１に記載の熱処理装置において、前記第１閃光エネルギーが計測される場合、前記保持部には前記計測部が設置され、熱処理が実行される場合、前記保持部には前記基板が保持されることを特徴とする。

また、請求項３の発明は、請求項１に記載の熱処理装置において、前記保持部付近に設けられており、前記光源から出射されて前記保持部付近に照射された閃光を前記計測部に導く導入部、をさらに備えることを特徴とする。

また、請求項４の発明は、請求項３に記載の熱処理装置において、前記基板の熱処理時に計測された第３閃光エネルギーと、前記エネルギー演算部によって演算された第２閃光エネルギーと、に基づいて、前記光源の発光状況を監視する監視部、をさらに備えることを特徴とする。

また、請求項５の発明は、請求項１ないし請求項４のいずれかに記載の熱処理装置において、前記フラッシュランプに印加される複数の第１印加電圧のそれぞれについて、前記第１近似演算部に前記第１パラメータを演算させる複数パラメータ演算部と、前記複数パラメータ演算部によって求められた複数の第１パラメータにつき、各第１パラメータの第１傾きと、対応する第１印加電圧と、から第２近似直線を演算する第２近似演算部と、前記複数パラメータ演算部によって求められた複数の第１パラメータにつき、各第１パラメータの第１切片と、対応する第１印加電圧と、から第３近似直線を演算する第３近似演算部と、前記第２近似演算部によって演算された前記第２近似直線の第２パラメータを格納する第２格納部と、前記第３近似演算部によって演算された前記第３近似直線の第３パラメータを格納する第３格納部と、前記第２パラメータによって定まる前記第２近似直線に第２印加電圧を代入することにより、前記第２印加電圧における第２傾きを演算する傾き演算部と、前記第３パラメータによって定まる前記第３近似直線に前記第２印加電圧を代入することにより、前記第２印加電圧における第２切片を演算する切片演算部とをさらに備え、前記エネルギー演算部は、前記傾き演算部により演算された前記第２傾きと、前記切片演算部により演算された前記第２切片と、から構成される前記第１パラメータに基づいて、前記第１近似直線を決定するとともに、決定された前記第１近似直線に前記第２閃光回数Ｎ２を代入することにより、前記第２印加電圧に設定された前記光源からＮ２回目の発光時に照射される前記第２閃光エネルギーを演算することを特徴とする。

また、請求項６の発明は、請求項５に記載の熱処理装置において、前記第２格納部に格納された前記第２パラメータと、前記第３格納部に格納された前記第３パラメータと、Ｎ２回目の発光時に前記基板に照射すべき前記第２閃光エネルギーと、から、前記フラッシュランプに印加すべき第３印加電圧を演算する印加電圧演算部、をさらに備えることを特徴とする。

請求項１ないし請求項６に記載の発明によれば、フラッシュランプの印加電圧を一定とした場合、第１格納部に格納された第１パラメータを用いることによって、Ｎ２回目の発光時に基板側に照射される第２閃光エネルギーを演算することができる。これにより、光源を繰り返し発光させて熱処理を実行する場合であっても、各発光時に基板側に出射される閃光のエネルギーを予測することができる。そのため、基板の熱処理状況を容易に把握することができる。

特に、請求項２に記載の発明によれば、計測部は、熱処理時において基板が保持される位置と略同一位置に設置される。これにより、計測部は、熱処理時の基板と略同一な条件で第１閃光エネルギーを計測することができる。そのため、第１近似演算部は、第１パラメータを正確に演算することができ、エネルギー演算部によって第２閃光エネルギーを良好に演算することができる。

特に、請求項３に記載の発明によれば、導入部は保持部付近に設けられており、光源からの閃光は導入部によって計測部に導かれる。これにより、計測部は、保持部に基板が保持されているか否かに関わらず、光源から出射された閃光のエネルギーを計測することができる。そのため、第１近似直線の演算に使用される第１閃光エネルギーの計測時だけでなく、基板の熱処理時にも、光源からの閃光エネルギーを計測することができる。

特に、請求項４に記載の発明によれば、監視部によって、基板熱処理時の発光状況をリアルタイムに監視することができる。これにより、良好な閃光が照射されず、その結果、熱処理不良の生ずるおそれがある基板を容易に検出することができる。そのため、後工程に不良基板が混入することを未然に防止することができる。

特に、請求項５に記載の熱処理装置によれば、第２印加電圧および第２閃光回数Ｎ２が設定された場合、第２格納部に格納された第２パラメータと、第３格納部に格納された第３パラメータと、を用いることによって、Ｎ２回目の発光時に基板側に照射される第２閃光エネルギーを演算することができる。これにより、光源を繰り返し発光させて熱処理を実行する場合であっても、各発光時に基板に照射される閃光エネルギーを予測することができる。そのため、基板の熱処理状況を容易に把握することができる。

特に、請求項６に記載の熱処理装置によれば、Ｎ２回目の発光時に基板に照射すべき第２閃光エネルギーが設定された場合、第２格納部に格納された第２パラメータと、第３格納部に格納された第３パラメータと、を用いることによって、フラッシュランプに印加されるべき第３印加電圧を演算することができる。そのため、基板側に照射される閃光のエネルギーを容易に制御することができ、基板の熱処理を良好に実行することができる。

以下、図面を参照しつつ本発明の実施の形態について詳細に説明する。

＜１．第１の実施の形態＞
＜１．１．熱処理装置の構成＞
図１ないし図３は、本発明の第１の実施の形態における熱処理装置１の構成の一例を示す側断面図である。熱処理装置１は、基板Ｗ（図２参照）に極めて強い閃光を照射することにより、基板Ｗの表面を加熱する。また、熱処理装置１の加熱対象となる基板Ｗは、例えば、イオン注入法により不純物が添加されたものであり、添加された不純物は、この熱処理によって活性化する。

図１ないし図３に示すように、熱処理装置１は、主として、光照射部５と、チャンバー６と、保持部７と、制御部９０と、を備えている。なお、図１および以降の各図には、それらの方向関係を明確にすべく必要に応じて適宜、Ｚ軸方向を鉛直方向とし、ＸＹ平面を水平面とするＸＹＺ直交座標系が付されている。

光照射部５は、図１ないし図３に示すように、チャンバー６の上部に設けられている。光照射部５は、主として、複数（本実施の形態においては３０本）のキセノンフラッシュランプ（以下、単に「フラッシュランプ」と呼ぶ）６９と、リフレクタ５２と、光拡散板５３と、を有している。

各フラッシュランプ６９は、長尺円筒状のランプである。図２に示すように、各フラッシュランプ６９の長手方向は、保持部７に保持される基板Ｗの主面と略平行となるように配列されている。また、各フラッシュランプ６９は、その両端に印加された電圧に応じたエネルギー（閃光エネルギー）を有する閃光（フラッシュ光）を出射する。

ここで、光照射部５からチャンバー６内の基板Ｗに閃光が照射されると、基板Ｗの表面温度は、瞬間的に１０００℃ないし１１００℃程度の熱処理温度Ｔ２まで急速に上昇し、基板Ｗに添加された不純物が活性化される。そして、熱処理温度Ｔ２まで急速に昇温した基板Ｗの表面温度は、その後、急速に下降する。そのため、閃光による熱処理後、基板Ｗに添加された不純物が熱拡散し、基板Ｗ中の不純物のプロファイルがなまることを抑制することができる。

リフレクタ５２は、複数のフラッシュランプ６９の上方に配置されており、各フラッシュランプ６９の全体を覆うように設けられている。また、リフレクタ５２の表面は、ブラスト処理により粗面化加工が施されており、梨地模様を呈している。

光拡散板５３は、石英ガラスによって形成されており、光拡散板５３の表面には、光拡散加工が施されている。これにより、フラッシュランプ６９から出射された光は、光拡散板５３に入射して拡散される。そして、光拡散板５３を透過した光は、チャンバー６内に到達する。このように、本実施の形態において、光照射部５は、各フラッシュランプ６９に印加された電圧に応じた閃光を基板Ｗ側に出射する光源として使用される。

チャンバー６は、略円筒形状を有する熱処理室である。チャンバー６の内部空間（熱処理空間６５）には、熱処理対象となる基板Ｗが収納可能とされている。図１ないし図３に示すように、チャンバー６は、透光板６１を有している。

透光板６１は、例えば、石英等により形成された円盤体であり、図１ないし図３に示すように、光照射部５の下方であって、チャンバー６上部の開口６０に設けられている。また、透光板６１と光拡散板５３との間には、所定の間隙が設けられている。光照射部５から出射された光は、透光板６１を透過して窒素ガス（不活性ガス）雰囲気とされた熱処理空間６５に到達し、基板Ｗに照射される。

保持部７は、加熱対象となる基板Ｗを保持するとともに、受け渡し位置（図３参照）と熱処理位置（図１および図２参照）との間で基板Ｗを昇降させる。図１ないし図３に示すように、保持部７は、主として、ホットプレート７１と、サセプタ７２と、ピン７５と、を有している。

ホットプレート７１は、サセプタ７２の下面に密着して設けられている。図１ないし図３に示すように、ホットプレート７１の上面（基板Ｗ側の面）は、サセプタ７２によって覆われている。また、ホットプレート７１は、光照射部５からの閃光による熱処理が施される前の基板を予備加熱する。

これにより、保持部７に保持された基板Ｗは予備加熱温度Ｔ１まで昇温し、基板Ｗに添加された不純物の拡散が防止される。また、予備加熱された基板Ｗの表面温度は、フラッシュランプ６９による熱処理時において、熱処理温度Ｔ２（＞Ｔ１）まで速やかに上昇する。

サセプタ７２は、石英（あるいは、窒化アルミニウム（ＡＩＮ）等であっても良い）によって形成されており、光照射部５による熱処理時において基板Ｗを保持する。図１ないし図３に示すように、サセプタ７２の上部周縁付近には、基板Ｗの位置ズレを防止するピン７５が設けられている。

ここで、図１ないし図３に示すように、チャンバー６の底部６２には、複数の支持ピン７０が固定されている。各支持ピン７０は、例えば石英によって形成された棒状体であり、略垂直方向（Ｚ軸方向）に立設されている。また、保持部７には複数の貫通孔７７が設けられている。各貫通孔７７には対応する支持ピン７０が挿通可能とされている。

また、保持部７の下部には、略円筒状のシャフト４１が接続されている。さらに、シャフト４１、およびこれに固定された保持部７は、昇降部４２によってＺ軸方向に昇降可能とされている。

したがって、ゲートバルブ１８５が開放されて、チャンバー６内に基板Ｗが搬入されると、基板Ｗは、受け渡し位置にて各支持ピン７０に支持される（図３参照）。各支持ピン７０に受け渡された後に、昇降部４２によって保持部７が昇降させられると、各支持ピン７０に支持された基板Ｗは、保持部７のサセプタ７２に受け渡される。そして、さらに保持部７が昇降させられると、基板Ｗは、熱処理位置まで移動させられる（図２参照）。一方、熱処理が完了すると、熱処理位置の基板Ｗは、下降させられる。そして、受け渡し位置付近で、基板Ｗはサセプタ７２から離隔され、各支持ピン７０に受け渡される。

計測部７８は、いわゆるカロリーメータによって構成されており、光照射部５から出射された閃光のエネルギーを計測する。計測部７８に閃光が入射すると、計測部７８は、この閃光エネルギーに応じた電気信号を出力する。

ここで、カロリーメータとは、光子のエネルギーを計測する粒子検出器を言う。すなわち、カロリーメータは、入射する光子によって電子陽電子対生成と制動輻射とを繰り返し生じさせることにより、光照射部５からの閃光エネルギーに応じた電気信号を出力する。

閃光エネルギーの計測が実行される場合、計測部７８は、熱処理位置まで移動させられた保持部７に設置される（図１参照）。一方、フラッシュランプ６９による熱処理が実行される場合、計測部７８は保持部７上から取り外され、保持部７には基板Ｗが保持される（図２参照）。このように、計測部７８は、熱処理時に基板Ｗが保持される保持部７にて、閃光エネルギー（第１閃光エネルギー）を計測することができる。

制御部９０は、熱処理装置１の各構成要素の動作制御（例えば、光照射部５による閃光の照射制御や、昇降部４２による保持部７の昇降制御等）、およびデータ演算（例えば、閃光エネルギーに基づいた近似直線の演算等）を実現する。図１ないし図３に示すように、制御部９０は、主として、ＲＡＭ９１と、ＲＯＭ（Read Only Member）９２と、ＣＰＵ（Central Processing Unit）９３と、を有している。

ＲＡＭ（Random Access Memory）９１は、揮発性の記憶部であり、例えば、ＣＰＵ９３の演算で使用されるデータが格納される。ＲＯＭ９２は、いわゆる不揮発性の記憶部であり、例えば、プログラム９２ａが格納される。ＣＰＵ９３は、ＲＯＭ９２のプログラムに従った制御やデータ演算を実行する。なお、ＣＰＵ９３によって実現される機能については、後述する。

＜１．２．制御部の機能構成＞
図４は、制御部９０の機能構成を説明するためのブロック図である。制御部９０のＣＰＵ９３は、複数の演算機能を実現し、例えば、基板Ｗ側に照射される閃光エネルギーを演算する。また、図４中のＣＰＵ９３内に記載されている各演算部（第１近似演算部２１、複数パラメータ演算部２３、切片演算部３５、第３近似演算部２７、エネルギー演算部３１、傾き演算部３３、切片演算部３５、および、印加電圧演算部３７）は、プログラム９２ａ（ソフトウェア）に従って実現される。

ここで、閃光エネルギーＥｆと閃光回数Ｎとの関係について説明する。図５は、フラッシュランプ６９への印加電圧Ｖａを一定とした場合における閃光エネルギーＥｆと閃光回数Ｎとの関係を示すグラフである。閃光エネルギーＥｆの計測時において、保持部７は熱処理位置とされ、保持部７には基板Ｗでなく計測部７８が載置される（図１参照）。

図５の横軸は閃光回数Ｎを、縦軸はＮ回目の閃光時において計測された閃光エネルギーＥｆを、それぞれ表す。また、図５中の 「△」（白抜き三角）、「□」（白抜き四角）、「○」（白抜き丸）、「◇」（白抜き菱形）、「×」、「●」（黒塗り丸）、および「◆」（黒塗り菱形）は、それぞれ、フラッシュランプ６９への印加電圧Ｖａが４２９７（Ｖ）、４０００（Ｖ）、３６９４（Ｖ）、３４９６（Ｖ）、３３９７（Ｖ）、３１００（Ｖ）、および２７９４（Ｖ）に設定された場合における計測値をプロットしたものである。

さらに、図５中の実線ＡＬ１１は、印加電圧Ｖａが４２９７（Ｖ）に設定されたときに計測された各計測値について、最小２乗法を施すことにより得られた近似直線（第１近似直線）を示す。また同様に、実線ＡＬ１２、ＡＬ１３、ＡＬ１４、ＡＬ１５、ＡＬ１６、およびＡＬ１７は、それぞれ印加電圧Ｖａが４０００（Ｖ）、３６９４（Ｖ）、３４９６（Ｖ）、３３９７（Ｖ）、３１００（Ｖ）、および２７９４（Ｖ）に設定されたの各近似直線（第１近似直線）を示す。なお、以下では、近似直線ＡＬ１１〜ＡＬ１７を総称して近似直線ＡＬ１と呼ぶ。

図５の各近似直線ＡＬ１１〜ＡＬ１７から分かるように、閃光エネルギーＥｆと閃光回数Ｎとは、良好に直線近似されている。したがって、横軸にＶａ、縦軸にＥｆをとったときの傾きをＡ、縦軸と近似直線ＡＬ１との切片をＢとした場合、閃光エネルギーＥｆと閃光回数Ｎとの関係は数１によって表される。

Ｅｆ ＝ Ａ・Ｎ ＋ Ｂ ・・・ 数１

数１に示すように、印加電圧Ｖａが一定のとき、近似直線ＡＬ１のパラメータ（Ａ，Ｂ）が分かれば、Ｎ回目の発光時の閃光エネルギーを予測することが可能となる。そして、本実施の形態において、第１近似演算部２１およびエネルギー演算部３１（図４参照）は、数１の相関関係（比例関係）を利用して、閃光エネルギーＥｆを演算する。

第１近似演算部２１は、フラッシュランプ６９への印加電圧Ｖａが一定とされ、光照射部５から基板Ｗ側に複数回出射された閃光の閃光エネルギーＥｆを最小２乗近似する。すなわち、計測部７８は、Ｎ１回目の発光が行われたときに基板Ｗ側で計測された閃光エネルギーＥｆを計測する。そして、第１近似演算部２１は、閃光回数Ｎ１（第１閃光回数Ｎ１）と、Ｎ１回目の発光が行われたときに計測された閃光エネルギーＥｆ（第１閃光エネルギー）と、から近似直線ＡＬ１を演算する。

なお、第１近似演算部２１によって演算された近似直線ＡＬ１の（第１）パラメータ（Ａ，Ｂ）は、ＲＡＭ９１の第１パラメータ格納部９１ａ（第１格納部：図４参照）に格納される。

エネルギー演算部３１は、近似直線ＡＬ１に基づいて、Ｎ２回目の閃光エネルギーＥｆをの演算値求める（予測する）。すなわち、エネルギー演算部３１は、印加電圧Ｖａに応じたパラメータ（Ａ，Ｂ）を第１パラメータ格納部９１ａから選択する。続いて、エネルギー演算部３１は、パラメータ（Ａ，Ｂ）によって定まる近似直線ＡＬ１（数１参照）に、Ｎ＝Ｎ２（Ｎ２：第２閃光回数）を代入する。これにより、エネルギー演算部３１は、Ｎ２回目の発光時に基板Ｗ側に照射される閃光エネルギーＥｆ（第２閃光エネルギー）を演算することができる。

このように、フラッシュランプ６９への印加電圧Ｖａが一定とされた場合、エネルギー演算部３１は、第１パラメータ格納部９１ａに格納されたパラメータ（Ａ，Ｂ）を用いることによって、Ｎ２回目の発光時に照射される閃光エネルギーＥｆを演算することができる。これにより、エネルギー演算部３１は、光照射部５を繰り返し発光させて熱処理を実行する場合であっても、各発光時に基板Ｗ側に出射される閃光のエネルギーを予測することができる。そのため、光照射部５からの閃光による基板表面の熱処理状況が容易に把握される。

ここで、上述の各印加電圧Ｖａ（Ｖａ＝（４２９７、４０００、３６９４、３４９６、３３９７、３１００、２７９４）（Ｖ））について、閃光エネルギーＥｆの計測値と、エネルギー演算部３１による演算値と、の関係を説明する。

図６は、閃光エネルギーＥｆの計測値と演算値との関係を示すグラフである。図６の横軸は閃光回数Ｎを、縦軸は閃光エネルギーＥｆの計測値を数１による演算値で除した値Ｒ１（すなわち、演算値に対する計測値の比率Ｒ１）を、それぞれ表す。また、図６中の 「△」（白抜き三角）、「□」（白抜き四角）、「○」（白抜き丸）、「◇」（白抜き菱形）、「×」、「●」（黒塗り丸）、および「◆」（黒塗り菱形）は、それぞれ、フラッシュランプ６９への印加電圧Ｖａが４２９７（Ｖ）、４０００（Ｖ）、３６９４（Ｖ）、３４９６（Ｖ）、３３９７（Ｖ）、３１００（Ｖ）、および２７９４（Ｖ）に設定された場合における比率Ｒ１をプロットしたものである。図６に示すように、比率Ｒ１は、各印加電圧Ｖａとも、概ね９８％〜１０１％の範囲となった。したがって、各印加電圧Ｖａについて、Ｎ２回目の発光時における閃光エネルギーは、数１に基づいた演算により良好に求められる。

また、計測部７８は、熱処理時において基板Ｗが保持される位置と略同一位置に設置される。これにより、計測部７８は、熱処理時の基板Ｗと略同一な条件で閃光エネルギーＥｆ（第１閃光エネルギー）を計測することができる。そのため、第１近似演算部２１は、パラメータ（Ａ，Ｂ）を正確に演算することができ、エネルギー演算部３１は、閃光エネルギー（第２閃光エネルギー）を良好に予測することができる。

次に、近似直線ＡＬ１のパラメータである傾きＡと、フラッシュランプ６９への印加電圧Ｖａとの関係について説明する。図７は、近似直線ＡＬ１の傾きＡと印加電圧Ｖａとの関係を示すグラフである。

図７の横軸はフラッシュランプ６９への印加電圧Ｖａを、縦軸は近似直線ＡＬ１の傾きＡを、それぞれ表す。また、図７中の「●」（黒塗り丸）は、各印加電圧Ｖａについて、第１近似演算部２１により演算された傾きＡをプロットしたものである。さらに、図７中の実線ＡＬ２は、「●」で示される各プロット点について、最小２乗法を施すことにより得られた近似直線（第２近似直線）を示す。

図７に示すように、近似直線ＡＬ１の傾きＡと印加電圧Ｖａとは、近似直線ＡＬ２によって良好に直線近似されている。したがって、横軸に閃光エネルギーＥｆ、縦軸に傾きＡを取ったときの傾きをａ、縦軸と近似直線ＡＬ２との切片をｂとした場合、第１近似直線の傾きＡと印加電圧Ｖａとの関係は数２によって表される。

Ａ ＝ ａ・Ｖａ ＋ ｂ ・・・ 数２

数２に示すように、複数の印加電圧Ｖａについて閃光エネルギーＥｆが計測されるとともに、計測された閃光エネルギーＥｆに基づいて近似直線ＡＬ１の傾きＡが求められると、計測されていない他の印加電圧Ｖａについても第１近似直線ＡＬ１の傾きＡを予測することが可能となる。

続いて、近似直線ＡＬ１のパラメータである切片Ｂと、フラッシュランプ６９への印加電圧Ｖａとの関係について説明する。図８は、近似直線ＡＬ１の切片Ｂと印加電圧Ｖａとの関係を示すグラフである。

図８の横軸はフラッシュランプ６９への印加電圧Ｖａを、縦軸は近似直線ＡＬ１の切片Ｂを、それぞれ表す。また、図８中の「●」（黒塗り丸）は、各印加電圧Ｖａについて、第１近似演算部２１により演算された切片Ｂをプロットしたものである。さらに、図８中の実線ＡＬ３は、「●」で示される各プロット点について、最小２乗法を施すことにより得られた近似直線（第３近似直線）を示す。

図８に示すように、近似直線ＡＬ１の切片Ｂと印加電圧Ｖａとは、近似直線ＡＬ３によって良好に直線近似されている。したがって、横軸に印加電圧Ｖａ、縦軸に切片Ｂを取ったときの傾きをｃ、縦軸と近似直線ＡＬ３との切片をｄとした場合、第１近似直線の切片Ｂと印加電圧Ｖａとの関係は数３によって表される。

Ｂ ＝ ｃ・Ｖａ ＋ ｄ ・・・ 数３

数３に示すように、複数の印加電圧Ｖａについて閃光エネルギーＥｆが計測されるとともに、計測された閃光エネルギーＥｆに基づいて近似直線ＡＬ１の切片Ｂが求められると、計測されていない他の印加電圧Ｖａについても第１近似直線ＡＬ１の切片Ｂを予測することが可能となる。

さらに、数２および数３を数１に代入すると、閃光エネルギーＥｆおよび印加電圧Ｖａは、それぞれ数４および数５によって表される。

Ｅｆ ＝ （ａ・Ｎ ＋ ｃ）・Ｖａ ＋ （ｂ・Ｎ ＋ ｄ） ・・・ 数４

Ｖａ ＝ （Ｅｆ − ｂ・Ｎ ＋ ｄ）／（ａ・Ｎ ＋ ｃ） ・・・ 数５

数４に示すように、近似直線ＡＬ２のパラメータ（ａ，ｂ）と近似直線ＡＬ３のパラメータ（ｃ，ｄ）とが分かるとともに、印加電圧Ｖａと閃光回数Ｎとが定まると、Ｎ回目の閃光時における閃光エネルギーＥｆを予測することが可能となる。

また、数５に示すように、近似直線ＡＬ２のパラメータ（ａ，ｂ）と近似直線ＡＬ３のパラメータ（ｃ，ｄ）とが分かるとともに、閃光回数ＮとＮ回目の閃光時に基板Ｗ側に照射すべき閃光エネルギーＥｆとが定まると、Ｎ回目の閃光時にフラッシュランプ６９に印加すべき印加電圧Ｖａを予測することが可能となる。

そして、本実施の形態において、複数パラメータ演算部２３、第２近似演算部２５、第３近似演算部２７、傾き演算部３３、切片演算部３５、および印加電圧演算部３７（図４参照）は、数２ないし数５の相関関係（比例関係）を利用して、閃光エネルギーＥｆおよび印加電圧Ｖａを演算する。

複数パラメータ演算部２３は、フラッシュランプ６９に印加される複数の印加電圧（第１印加電圧）のそれぞれについて、第１近似演算部２１に近似直線ＡＬ１のパラメータ（Ａ，Ｂ）を演算させる。

すなわち、複数パラメータ演算部２３は、フラッシュランプ６９への印加電圧を一定とし、基板Ｗ側で複数計測された閃光エネルギーに基づいて、近似直線ＡＬ１のパラメータ（Ａ，Ｂ）を演算させる。そして、複数パラメータ演算部２３は、すべての印加電圧についてパラメータ（Ａ，Ｂ）が取得されるまで、第１近似演算部２１に演算処理を実行させる。

第２近似演算部２５は、複数パラメータ演算部２３によって求められた傾きＡを最小２乗近似する。すなわち、第２近似演算部２５は、パラメータ（Ａ，Ｂ）のうち傾きＡ（第１傾き）と、対応する印加電圧（第１印加電圧）と、から近似直線ＡＬ２（第２近似直線：図７参照）を演算する。なお、第２近似演算部２５によって演算された近似直線ＡＬ２の（第２）パラメータ（ａ，ｂ）は、ＲＡＭ９１の第２パラメータ格納部９１ｂ（第２格納部：図４参照）に格納される。

第３近似演算部２７は、複数パラメータ演算部２３によって求められた切片Ｂを最小２乗近似する。すなわち、第３近似演算部２７は、パラメータ（Ａ，Ｂ）のうち切片Ｂ（第１切片）と、対応する印加電圧（第１印加電圧）と、から近似直線ＡＬ３（第３近似直線：図８参照）を演算する。なお、第３近似演算部２７によって演算された近似直線ＡＬ３の（第３）パラメータ（ｃ，ｄ）は、ＲＡＭ９１の第３パラメータ格納部９１ｃ（第３格納部：図４参照）に格納される。

傾き演算部３３は、近似直線ＡＬ２に基づいて、印加電圧Ｖａ２（第２印加電圧）に対応する傾きＡを求める（予測する）。すなわち、傾き演算部３３は、第２パラメータ格納部９１ｂからパラメータ（ａ，ｂ）を読み出す。続いて、傾き演算部３３は、パラメータ（ａ，ｂ）によって定まる近似直線ＡＬ２（数２参照）に、Ｖａ＝Ｖａ２を代入する。これにより、傾き演算部３３は、フラッシュランプ６９への印加電圧値がＶａ２に設定された場合における傾きＡ（第２傾き）を演算することができる。

切片演算部３５は、近似直線ＡＬ３に基づいて、印加電圧Ｖａ２（第２印加電圧）に対応する切片Ｂを求める（予測する）。すなわち、切片演算部３５は、第３パラメータ格納部９１ｃからパラメータ（ｃ，ｄ）を読み出す。続いて、切片演算部３５は、パラメータ（ｃ，ｄ）によって定まる近似直線ＡＬ３（数３参照）に、Ｖａ＝Ｖａ２を代入する。これにより、切片演算部３５は、フラッシュランプ６９への印加電圧値がＶａ２に設定された場合における切片Ｂ（第２切片）を演算することができる。

そして、傾き演算部３３により演算された傾きＡと、切片演算部３５により演算された切片Ｂと、がエネルギー演算部３１に入力される。これらパラメータ（Ａ，Ｂ）が入力されたエネルギー演算部３１は、このパラメータ（Ａ，Ｂ）に基づいて近似直線ＡＬ１（数１参照）を決定する。続いて、エネルギー演算部３１は、決定された近似直線ＡＬ１に、閃光回数Ｎ＝Ｎ２（第２閃光回数Ｎ２）を代入する。これにより、エネルギー演算部３１は、印加電圧値がＶａ２に設定された光照射部５から、Ｎ２回目の発光時に照射される閃光エネルギーＥｆ（第２閃光エネルギー）を演算することができる。

また、エネルギー演算部３１は、第２パラメータ格納部９１ｂに格納されたパラメータ（ａ，ｂ）と、第３パラメータ格納部９１ｃに格納されたパラメータ（ｃ，ｄ）と、閃光回数Ｎ＝Ｎ２と、印加電圧Ｖａ＝Ｖａ２と、を数４に代入することによっても、閃光エネルギーＥｆ（第２閃光エネルギー）を演算することができる。

このように、フラッシュランプ６９の印加電圧Ｖａ（上述の場合：Ｖａ＝Ｖａ２）と、閃光回数（上述の場合：Ｎ＝Ｎ２）が設定された場合、エネルギー演算部３１は、Ｎ２回目の発光時に基板Ｗ側に照射される閃光エネルギーＥｆ（第２閃光エネルギー）を演算することができる。これにより、各発光時に基板に照射される閃光エネルギーが予測されるため、光照射部５からの閃光による基板表面の熱処理状況が容易に把握される。

ここで、上述の各印加電圧Ｖａ（Ｖａ＝（４２９７、４０００、３６９４、３４９６、３３９７、３１００、２７９４）（Ｖ））について、閃光エネルギーＥｆの計測値と、
傾き演算部３３による傾きＡ、および切片演算部３５による切片Ｂに基づいて演算された閃光エネルギーＥｆの演算値と、の関係を説明する。

図９は、閃光エネルギーＥｆの計測値と演算値との関係を示すグラフである。図９の横軸は閃光回数Ｎを、縦軸は閃光エネルギーＥｆの計測値を数４による演算値で除した値Ｒ２（すなわち、演算値に対する計測値の比率Ｒ２）を、それぞれ表す。また、図９中の 「△」（白抜き三角）、「□」（白抜き四角）、「○」（白抜き丸）、「◇」（白抜き菱形）、「×」、「●」（黒塗り丸）、および「◆」（黒塗り菱形）は、それぞれ、フラッシュランプ６９への印加電圧Ｖａが４２９７（Ｖ）、４０００（Ｖ）、３６９４（Ｖ）、３４９６（Ｖ）、３３９７（Ｖ）、３１００（Ｖ）、および２７９４（Ｖ）に設定された場合における比率Ｒ２をプロットしたものである。図９に示すように、比率Ｒ２は、各印加電圧Ｖａとも、概ね９８％〜１０１％の範囲となった。したがって、各印加電圧Ｖａについて、Ｎ２回目の発光時における閃光エネルギーは、数１ないし数４に基づいた演算により良好に求められる。

印加電圧演算部３７は、第２パラメータ格納部９１ｂに格納されたパラメータ（ａ，ｂ）と、第３パラメータ格納部９１ｃに格納されたパラメータ（ｃ，ｄ）と、Ｎ２回目の発光時に基板Ｗ側に照射すべき閃光エネルギー（第２閃光エネルギー）と、から、閃光回数Ｎ２の時にフラッシュランプ６９に印加すべき印加電圧（第３印加電圧）を演算する。ここで、この演算は、パラメータ（ａ，ｂ）、パラメータ（ｃ，ｄ）、印加すべき印加電圧Ｖａ、および基板Ｗ側に照射すべき閃光エネルギーＥｆを、数５に代入することによって行われる。

これにより、印加電圧演算部３７は、基板Ｗに照射される閃光のエネルギーを容易に制御することができる。例えば、閃光回数にかかわらず、各回の発光時において基板Ｗ側に照射される閃光エネルギーを略同一にすることが可能となる。そのため、基板Ｗの熱処理を良好に実行することができる。

＜１．３．第１の実施の形態の熱処理装置の利点＞
以上のように、第１の実施の形態の熱処理装置１は、エネルギー演算部３１は、第１パラメータ格納部９１ａに格納されたパラメータ（Ａ，Ｂ）、または、傾き演算部３３および切片演算部３５によって求められたパラメータ（Ａ，Ｂ）を用いることによって、Ｎ回目の発光時に照射される閃光エネルギーＥｆを演算することができる。

また、第２パラメータ格納部９１ｂに格納されたパラメータ（ａ，ｂ）、および第３パラメータ格納部９１ｃに格納されたパラメータ（ｃ，ｄ）を用いることによっても、Ｎ回目の発光時に照射される閃光エネルギーＥｆを演算することができる。

これにより、光照射部５を繰り返し発光させて熱処理を実行する場合であっても、各発光時に基板Ｗ側に出射される閃光のエネルギーを予測することができる。そのため、基板Ｗの熱処理状況を容易に把握することができる。

＜２．第２の実施の形態＞
次に、本発明の第２の実施の形態について説明する。第２の実施の形態における熱処理装置１００は、第１の実施の形態の熱処理装置１と比較して、
（１）計測部に閃光を導く導入部をさらに有する点と、
（２）計測部の配置が相違する点と、
（３）制御部の機能構成として監視部が付加されている点と、
を除いては、第１の実施の形態と同じである。そこで、以下ではこの相違点を中心に説明する。

なお、以下の説明において、第１の実施の形態の熱処理装置１における構成要素と同様な構成要素については同一符号を付している。これら同一符号の構成要素は、第１の実施の形態において説明済みであるため、本実施形態では説明を省略する。

＜２．１．熱処理装置の構成＞
図１０は、第２の実施の形態における熱処理装置１００の構成の一例を示す側断面図である。本実施の形態において、光照射部５から基板Ｗ側に照射されたチャンバー６内の閃光のエネルギーは、計測部１７８および導入部１７９を用いることによって計測される。

計測部１７８は、第１の実施の形態の計測部７８と同様に、いわゆるカロリーメータによって構成されている。図１０に示すように、計測部１７８は、チャンバー６の底部６２であって、チャンバー６外に設けられている。

導入部１７９は、例えば石英によって形成された棒状体である。導入部１７９は、チャンバー６の底部６２から熱処理空間６５側に立設されており、略垂直方向（Ｚ軸方向）に伸びる。導入部１７９の上端には、光照射部５から出射された閃光を受光する受光部１７９ａが設けられている。図１０に示すように、受光部１７９ａは、保持部７付近（換言すると、保持部７の水平方向外方）に配置されている。また、図１０に示すように、導入部１７９は、チャンバー６の底部６２に設けられた貫通孔１７９ｂに挿通されており、導入部１７９の下端は、チャンバー６外部の計測部１７８と接続されている。

このように、光照射部５から出射されて保持部７付近に照射された閃光は、受光部１７９ａから導入部１７９内に入射する。そして、導入部１７９内に入射した閃光は、計測部１７８に導かれる。これにより、計測部１７８は、保持部７に基板Ｗが保持されているか否かに関わらず、光照射部５から出射された閃光のエネルギーを計測することができる。そのため、計測部１７８は、近似直線ＡＬ１、ＡＬ２、およびＡＬ３のパラメータ演算のように、基板Ｗを保持せず閃光エネルギーを計測する場合だけでなく、基板Ｗに対して熱処理を施す場合であっても、光照射部５からの閃光エネルギーを計測することができる。

ここで、光照射部５から同一エネルギーの閃光が出射された場合であっても、導入部１７９における減衰のため、計測部１７８で計測される閃光エネルギーＥｆの値は、計測部７８で計測される閃光エネルギーＥｆの値より小さくなる。しかし、計測部１７８によって計測される閃光エネルギーＥｆと、計測部７８で計測される閃光エネルギーＥｆと、はそれぞれ同様の相関を有している。そのため、計測部１７８によって計測された閃光エネルギーＥｆと、閃光回数Ｎとの関係は、第１の実施の形態の場合と同様に、数１によって表される。また、エネルギー演算部３１および印加電圧演算部３７は、計測部１７８で計測された閃光エネルギーＥｆに基づき、数２ないし数５を使用して、閃光エネルギーＥｆおよび印加電圧Ｖａを演算することができる。

＜２．２．制御部の機能構成＞
図１１は、制御部１９０の機能構成を説明するためのブロック図である。監視部１３２は、基板Ｗの熱処理時に計測部１７８によって計測された閃光エネルギー（第３閃光エネルギー）と、エネルギー演算部３１によって演算された閃光エネルギー（第２閃光エネルギー）と、に基づいて、光照射部５の発光状況を監視する。そのため、監視部１３２は、光照射部５による熱処理状況をリアルタイムに判断することができる。その結果、良好な閃光が照射されず、熱処理不良の生ずるおそれがある基板Ｗを容易に検出することができ、後工程に不良基板が混入することを未然に防止することができる。

ここで、発光状況は、例えば、基板Ｗに向けて実際に照射された閃光のエネルギーの計測値を、エネルギー演算部３１によって演算された演算値で除した値Ｒ３（すなわち、演算値に対する計測値の比率Ｒ３）を使用することによって判断される。そして、比率Ｒ３が所定範囲Ｓ１内となる場合、監視部１３２は、熱処理状況が良好であると判断する。一方、比率Ｒ３が所定範囲Ｓ１外となる場合、監視部１３２は、熱処理不良が発生していると判断する。

＜２．３．第２の実施の形態の熱処理装置の利点＞
以上のように、第２の実施の形態の熱処理装置１００は、基板Ｗの熱処理時にも、光照射部５からの閃光エネルギーを計測することができる。また、監視部１３２は、光照射部５からの閃光エネルギーに基づいて、光照射部５の発光状況を監視することができる。そのため、光照射部５による熱処理状況をリアルタイムに判断することができる。

また、第２の実施の形態の熱処理装置１００は、第１の実施の形態の熱処理装置１と同様に、Ｎ回目の発光時に照射される閃光エネルギーＥｆを演算することができる。これにより、光照射部５を繰り返し発光させて熱処理を実行する場合であっても、各発光時に基板Ｗ側に出射される閃光のエネルギーを予測することができる。そのため、基板Ｗの熱処理状況を容易に把握することができる。

＜３．変形例＞
以上、本発明の実施の形態について説明してきたが、本発明は上記実施の形態に限定されるものではなく様々な変形が可能である。

（１）第１および第２の実施の形態において、複数の演算機能は、プログラムに従いＣＰＵ９３によって実現されるものとして説明したが、これに限定されるものでない。例えば、演算回路（ハードウェア）によって、これら演算機能が実現されてもよい。

（２）また、第２の実施の形態において、計測部１７８は、チャンバー６の底部６２であって、チャンバー６外に設けられているものとして説明したが、これに限定されるものでない。計測部１７８の設置場所は、チャンバー６内で熱処理が施される場合において、この熱処理に起因した熱影響を受けない場所であれば良い。なお、導入部１７９と計測部１７８とが離隔して配置される場合、計測部１７８と導入部１７９とは、光伝達要素（例えば光ファイバー）によって接続される。この場合、導入部１７９および光ファイバーを介して導かれた閃光が、計測部１７８で計測される。

本発明の第１の実施の形態における熱処理装置の構成の一例を示す側断面図である。 本発明の第１の実施の形態における熱処理装置の構成の一例を示す側断面図である。 本発明の第１の実施の形態における熱処理装置の構成の一例を示す側断面図である。 第１の実施の形態の制御部の機能構成を説明するためのブロック図である。 フラッシュランプへの印加電圧を一定とした場合における閃光エネルギーと閃光回数との関係を示すグラフである。 閃光エネルギーの計測値と演算値との関係を示すグラフである。 第１近似直線の傾きとフラッシュランプへの印加電圧との関係を示すグラフである。 第１近似直線と図５のＥｆ軸との切片と、フラッシュランプへの印加電圧との関係を示すグラフである。 閃光エネルギーの計測値と演算値との関係を示すグラフである。 本発明の第２の実施の形態における熱処理装置の構成の一例を示す側断面図である。 第２の実施の形態の制御部の機能構成を説明するためのブロック図である。

符号の説明

１、１００ 熱処理装置
６ チャンバー
７ 保持部
２１ 第１近似演算部
２３ 複数パラメータ演算部
２５ 第２近似演算部
２７ 第３近似演算部
３１ エネルギー演算部
３３ 傾き演算部
３５ 切片演算部
３７ 印加電圧演算部
４１ シャフト
６５ 熱処理空間
６８ 光源
６９ フラッシュランプ
７８、１７８ 計測部
９０、１９０ 制御部
９１ａ〜９１ｃ 第１ないし第３パラメータ格納部（第１ないし第３格納部）
１３２ 監視部
１７９ 導入部
１７９ａ 受光部
Ｗ 基板

Claims (6)

1. 保持部に保持された基板に閃光を照射することにより、前記基板を加熱する熱処理装置において、
   (a) フラッシュランプを有し、前記フラッシュランプに印加された電圧に応じて前記閃光を出射する光源と、
   (b) 前記光源から出射された前記閃光のエネルギーを計測する計測部と、
   (c) 前記フラッシュランプへの印加電圧を一定として前記光源から複数回出射された閃光について、第１閃光回数Ｎ１と、Ｎ１回目の発光が行われたときに前記基板側で計測された第１閃光エネルギーと、から第１近似直線を演算する第１近似演算部と、
   (d) 前記第１近似演算部によって演算された第１近似直線の第１パラメータを格納する第１格納部と、
   (e) 前記第１格納部の前記第１パラメータによって定まる第１近似直線に、第２閃光回数Ｎ２を代入することにより、Ｎ２回目の発光時に前記基板側に照射される第２閃光エネルギーを演算するエネルギー演算部と、
   を備えることを特徴とする熱処理装置。
2. 請求項１に記載の熱処理装置において、
   前記第１閃光エネルギーが計測される場合、前記保持部には前記計測部が設置され、
   熱処理が実行される場合、前記保持部には前記基板が保持されることを特徴とする熱処理装置。
3. 請求項１に記載の熱処理装置において、
   (f) 前記保持部付近に設けられており、前記光源から出射されて前記保持部付近に照射された閃光を前記計測部に導く導入部、
   をさらに備えることを特徴とする熱処理装置。
4. 請求項３に記載の熱処理装置において、
   (g) 前記基板の熱処理時に計測された第３閃光エネルギーと、前記エネルギー演算部によって演算された第２閃光エネルギーと、に基づいて、前記光源の発光状況を監視する監視部、
   をさらに備えることを特徴とする熱処理装置。
5. 請求項１ないし請求項４のいずれかに記載の熱処理装置において、
   (h) 前記フラッシュランプに印加される複数の第１印加電圧のそれぞれについて、前記第１近似演算部に前記第１パラメータを演算させる複数パラメータ演算部と、
   (i) 前記複数パラメータ演算部によって求められた複数の第１パラメータにつき、各第１パラメータの第１傾きと、対応する第１印加電圧と、から第２近似直線を演算する第２近似演算部と、
   (j) 前記複数パラメータ演算部によって求められた複数の第１パラメータにつき、各第１パラメータの第１切片と、対応する第１印加電圧と、から第３近似直線を演算する第３近似演算部と、
   (k) 前記第２近似演算部によって演算された前記第２近似直線の第２パラメータを格納する第２格納部と、
   (l) 前記第３近似演算部によって演算された前記第３近似直線の第３パラメータを格納する第３格納部と、
   (m) 前記第２パラメータによって定まる前記第２近似直線に第２印加電圧を代入することにより、前記第２印加電圧における第２傾きを演算する傾き演算部と、
   (n) 前記第３パラメータによって定まる前記第３近似直線に前記第２印加電圧を代入することにより、前記第２印加電圧における第２切片を演算する切片演算部と、
   をさらに備え、
   前記エネルギー演算部は、
   前記傾き演算部により演算された前記第２傾きと、前記切片演算部により演算された前記第２切片と、から構成される前記第１パラメータに基づいて、前記第１近似直線を決定するとともに、
   決定された前記第１近似直線に前記第２閃光回数Ｎ２を代入することにより、前記第２印加電圧に設定された前記光源からＮ２回目の発光時に照射される前記第２閃光エネルギーを演算することを特徴とする熱処理装置。
6. 請求項５に記載の熱処理装置において、
   (o) 前記第２格納部に格納された前記第２パラメータと、前記第３格納部に格納された前記第３パラメータと、Ｎ２回目の発光時に前記基板に照射すべき前記第２閃光エネルギーと、から、前記フラッシュランプに印加すべき第３印加電圧を演算する印加電圧演算部、
   をさらに備えることを特徴とする熱処理装置。

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