JP2012032401A - Temperature measurement method and apparatus, and heat treatment apparatus and heat treatment method - Google Patents

Temperature measurement method and apparatus, and heat treatment apparatus and heat treatment method Download PDF

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宏憲 八木
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a temperature measurement method that measures the temperature of a body to be treated with high accuracy, a temperature measurement apparatus, and a heat treatment apparatus and a heat treatment method.SOLUTION: The temperature measurement method includes a process of selecting corresponding heat radiation light having a wavelength in a predetermined range from heat radiation light emitted from a body to be measured, and a process of calculating temperature using the heat radiation light having the wavelength in the predetermined range selected in the selection process.

Description

本発明は、被測定体から放射される熱放射光によって当該被測定体の温度を非接触に被測定体の温度を測定する温度測定装置及び温度測定方法に関するものである。本発明は、例えば、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の被処理体の温度を測定する温度測定装置及び方法に好適である。   The present invention relates to a temperature measuring apparatus and a temperature measuring method for measuring the temperature of a measurement object in a non-contact manner with the temperature of the measurement object using thermal radiation emitted from the measurement object. The present invention is suitable, for example, for a temperature measuring apparatus and method for measuring the temperature of an object to be processed of a heat treatment apparatus that heat-treats the object to be processed such as a single crystal substrate or a glass substrate.

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。かかる技術において、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る。そこで、被処理体の温度を測定する温度測定装置が熱処理装置、例えば、熱CVD装置、アニール装置等に設けられている。   In general, in order to manufacture a semiconductor integrated circuit, various heat treatments such as a film forming process, an annealing process, an oxidative diffusion process, a sputtering process, an etching process, and a nitriding process are performed multiple times on a silicon substrate such as a semiconductor wafer. Repeated. In such a technique, the temperature of the object to be processed needs to be accurately grasped in order to affect the quality of the process (for example, the film thickness in the film forming process). Therefore, a temperature measuring device for measuring the temperature of the object to be processed is provided in a heat treatment device such as a thermal CVD device or an annealing device.

温度測定装置は被測定体に対する温度の測定形式の違いから、典型的に、被測定体に直接接触させる接触式と被測定体から放射される熱線を計測する非接触式に大別される。熱伝対は廉価であるという理由からも接触式の温度測定装置として広く一般及び工業的に使用されている。しかし、熱伝対は被測定体に対して接触する必要があるため処理室内に設けられる必要があり、かかる処理室の汚染となりうるばかりでなく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恐れがある。しかし、接触式の熱伝対を被測定体から離間すれば、被処理体の正確な温度測定を行うことが不可能となる。また、熱伝対は処理空間内に存在し、処理ガスに触れ腐食し正確な温度測定をすることが出来ない等の理由から熱処理装置に適用することは困難であった。   The temperature measuring device is typically roughly classified into a contact type that directly contacts the measured object and a non-contact type that measures a heat ray radiated from the measured object depending on a difference in temperature measurement format with respect to the measured object. Thermocouples are widely used in general and industrial as contact-type temperature measuring devices because they are inexpensive. However, since the thermocouple needs to be in contact with the object to be measured, it needs to be provided in the processing chamber, and not only can the processing chamber be contaminated but also must be in contact with the object to be processed. May be contaminated by the metal constituting the thermocouple. However, if the contact-type thermocouple is separated from the object to be measured, it becomes impossible to accurately measure the temperature of the object to be processed. In addition, thermocouples exist in the processing space and are difficult to apply to heat treatment devices because they touch and corrode the processing gas and cannot accurately measure temperature.

そこで、非接触式の温度測定装置である放射温度計が従来から提案されている。放射温度計は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。   Therefore, a radiation thermometer that is a non-contact type temperature measuring device has been conventionally proposed. The radiation thermometer detects the infrared intensity radiated from the back surface of the object to be processed, and obtains the emissivity ε of the object to be processed according to the following equation 1 to convert the temperature of the object to be processed. Calculate body temperature.

ここで、EBB(T)は温度Tの黒体からの放射強度、E(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。 Here, E BB (T) is the radiation intensity from the black body at temperature T, E m (T) is the radiation intensity measured from the object to be processed at temperature T, and ε is the emissivity of the object to be processed.

しかし、従来の放射温度計による温度測定では実際の被処理体の温度との誤差を含み、高品質な熱処理を行えないという問題があった。本発明者は、かかる問題の原因を鋭意検討した結果、放射温度計を使用した温度測定のこれらの誤差は迷光と呼ばれる測定に用いられる光以外の光、例えば加熱源からの放射光、が原因となっていることを発見した。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。しかし、この様な課題を解決する効果的な方法は存在せず、迷光による誤差を承知の上で温度放射計で温度を測定するしか方法がなかった。   However, temperature measurement using a conventional radiation thermometer involves an error from the actual temperature of the object to be processed, and there is a problem that high-quality heat treatment cannot be performed. As a result of earnestly examining the cause of such a problem, the present inventors have found that these errors in temperature measurement using a radiation thermometer are caused by light other than light used for measurement called stray light, for example, radiation from a heating source. I found out that In particular, in a single wafer processing chamber in which the reflectance of members around the object to be processed is increased in order to increase thermal efficiency, the influence of measurement errors due to stray light is large. However, there is no effective method for solving such a problem, and there has been only a method for measuring the temperature with a thermoradiometer while being aware of the error due to stray light.

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及び装置、熱処理装置及び熱処理方法を提供することを本発明の概括的目的とする。   Accordingly, it is a general object of the present invention to provide a new and useful temperature measuring method and apparatus, heat treatment apparatus and heat treatment method that solve such problems.

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及び装置、熱処理装置及び方法を提供することを本発明の例示的目的とする。   More specifically, it is an exemplary object of the present invention to provide a temperature measuring method and apparatus, a heat treatment apparatus and a method capable of measuring the temperature of an object to be processed with high accuracy.

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、被測定体から放射される熱放射光から、所定領域の波長を有する前記熱放射光を選択する工程と、前記選択工程において選択された前記所定領域の波長を有する前記熱放射光を用いて温度を算出する工程とを有する。かかる温度測定方法は、被処理体より放射される放射光の所定領域の波長を有する熱放射光を選択する工程を有することで、高放射率を示す波長領域、即ちノイズの少ない波長領域から波長を選択し、かかる波長を有する熱放射光で温度を算出することが可能となる。従って、従来より高精度な温度測定を行うことが出来る。かかる所定領域の波長は、被測定体の放射率の高い波長領域を選択することが好ましい。例えば、被測定体が石英である場合、所定の波長領域は4.5乃至7.4μm又は9.0乃至19.0μmであり、被測定体がSiCである場合、所定の波長領域は4.3乃至10.5μm又は12.5乃至20.0μmであり、又、被測定体がAlNである場合、所定の波長領域は5.0乃至11.0μm及び17.0乃至25.0μmである。   In order to achieve the above object, a temperature measurement method as an exemplary embodiment of the present invention includes a step of selecting the thermal radiation having a wavelength in a predetermined region from thermal radiation emitted from a measurement object; Calculating a temperature using the thermal radiation having the wavelength of the predetermined region selected in the selection step. Such a temperature measurement method includes a step of selecting thermal radiation having a wavelength in a predetermined region of radiation emitted from the object to be processed, so that the wavelength from a wavelength region exhibiting a high emissivity, that is, a wavelength region with less noise. And the temperature can be calculated using thermal radiation having such a wavelength. Therefore, temperature measurement with higher accuracy than before can be performed. As the wavelength of the predetermined region, it is preferable to select a wavelength region having a high emissivity of the object to be measured. For example, when the object to be measured is quartz, the predetermined wavelength region is 4.5 to 7.4 μm or 9.0 to 19.0 μm, and when the object to be measured is SiC, the predetermined wavelength region is 4. When the object to be measured is AlN, the predetermined wavelength regions are 5.0 to 11.0 μm and 17.0 to 25.0 μm.

本発明の例示的一態様としての温度測定装置は、被測定体より放射される熱放射光を用いて温度を測定する温度測定装置であって、前記熱放射光の所定領域の波長を選択する選択部と、前記選択部によって選択された前記所定領域の波長を有する前記熱放射光を検出する検出器とを有する。かかる温度測定装置は選択部が所定領域の波長を有する熱放射光を選択し、当該熱放射光を検出することで温度が測定可能である。かかる温度測定装置は上記の温度測定方法を達成可能であり、精度の良い温度測定をすることが出来る。また、前記熱放射光を除く全ての光を遮蔽可能で少なくとも前記被測定体の一部から構成される測定空間にて温度測定を行う。かかる温度測定装置は、被測定体を含む測定空間におてい別雰囲気を形成しかつ迷光を遮蔽することが可能となり、開放空間において測定するよりも迷光の影響を下げることができる。   A temperature measuring apparatus as an exemplary aspect of the present invention is a temperature measuring apparatus that measures temperature using thermal radiation emitted from a measurement object, and selects a wavelength in a predetermined region of the thermal radiation. A selection unit; and a detector that detects the thermal radiation having the wavelength of the predetermined region selected by the selection unit. In such a temperature measuring apparatus, the temperature can be measured by the selection unit selecting thermal radiation having a wavelength in a predetermined region and detecting the thermal radiation. Such a temperature measuring apparatus can achieve the above-described temperature measuring method, and can perform accurate temperature measurement. In addition, temperature measurement is performed in a measurement space that is capable of shielding all light except the heat radiation light and includes at least a part of the measurement object. Such a temperature measuring device can form a separate atmosphere in the measurement space including the object to be measured and shield stray light, and can reduce the influence of stray light compared to measurement in an open space.

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加熱部と、前記被処理体の温度を測定する温度測定装置と、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加熱部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、前記温度測定装置は、前記被処理体から放射される熱放射光の所定の波長領域に存在する波長を選択する選択部と、前記選択部によって選択された前記所定領域の波長を有する前記熱放射光を検出する検出器とを有する。かかる熱処理装置は上述の温度測定方法を達成可能な温度測定装置を有し、同様な作用を奏する。よって、被測定体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。   A heat treatment apparatus as an exemplary embodiment of the present invention includes a treatment chamber that performs a predetermined heat treatment on a target object, a heating unit that heats the target object, and a temperature measurement device that measures the temperature of the target object. A heat treatment apparatus having a control unit for controlling the heating power of the heating unit from the temperature of the object to be processed measured by the radiation thermometer, wherein the temperature measuring device is radiated from the object to be processed A selection unit that selects a wavelength existing in a predetermined wavelength region of the thermal radiation; and a detector that detects the thermal radiation having a wavelength in the predetermined region selected by the selection unit. Such a heat treatment apparatus has a temperature measurement apparatus capable of achieving the above-described temperature measurement method, and exhibits the same function. Therefore, it becomes possible to accurately measure the temperature of the object to be measured, increase the stability and reproducibility of the production performance, and provide a high-precision heat treatment and a high-quality wafer subjected to the heat treatment. It becomes possible.

本発明の例示的一態様としての熱処理方法は、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温度測定装置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、前記測定工程は、前記被測定体から放射される熱放射光から所定領域の波長を有する前期熱放射光を選択する工程と、前記選択工程において選択された前記所定領域の波長を有する前記熱放射光を用いて温度を算出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。   The heat treatment method as an exemplary embodiment of the present invention includes a step of heating an object to be processed by a heat source, a step of measuring the temperature of the object to be processed by a temperature measuring device, and the object to be measured measured by the radiation thermometer. A heat treatment method including a step of controlling a heating power of the heat source from a temperature of a treatment object, wherein the measurement step includes a pre-thermal radiation light having a wavelength in a predetermined region from the heat radiation light emitted from the measurement object. And a step of calculating a temperature using the thermal radiation having the wavelength of the predetermined region selected in the selection step. Such a heat treatment method can also exhibit the same effect as the above-described temperature measurement method.

本発明の例示的一態様である温度測定方法及び温度測定装置によれば、被測定体に対する測定精度を高めることが出来る。また、かかる温度測定方法及び温度測定装置を使用した熱処理装置及び熱処理方法は、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。   According to the temperature measuring method and the temperature measuring apparatus which are exemplary embodiments of the present invention, it is possible to increase the measurement accuracy with respect to the measured object. In addition, the heat treatment apparatus and the heat treatment method using the temperature measurement method and the temperature measurement apparatus can measure the temperature of the object to be processed with high accuracy, so that it is easy to achieve high quality heat treatment.

本発明の放射温度計を示す概略ブロック図である。It is a schematic block diagram which shows the radiation thermometer of this invention. 図1に示す放射温度計と被測定体の関係を示す概略断面図である。It is a schematic sectional drawing which shows the relationship between the radiation thermometer shown in FIG. 1, and a to-be-measured body. 図1に示す放射温度計と被測定体の別の関係を示す概略断面図である。It is a schematic sectional drawing which shows another relationship between the radiation thermometer shown in FIG. 1, and a to-be-measured object. 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。It is the figure which showed the emissivity with respect to the wavelength of a quartz substrate which used temperature and substrate thickness as parameters. 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。It is the figure which showed the emissivity with respect to the wavelength of a SiC (silicon carbide) board | substrate when temperature and the thickness of material are used as parameters. 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。It is the figure which showed the emissivity with respect to the wavelength of an AlN (aluminum nitride) board | substrate when temperature and the thickness of material are used as parameters. 図1に示す放射温度計の別な例示的一態様を示す概略側面図である。It is a schematic side view which shows another example one aspect | mode of the radiation thermometer shown in FIG. 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。It is a schematic sectional drawing of the heat processing apparatus as an illustrative aspect of the present invention. 図8に示す加熱部の概略底面図である。It is a schematic bottom view of the heating part shown in FIG. 図8に示す加熱部の一部を示す拡大断面図である。It is an expanded sectional view which shows a part of heating part shown in FIG. 図8に示すランプ加熱部よりランプをはずしたときの図10に対応する図である。It is a figure corresponding to Drawing 10 when a lamp is removed from a lamp heating part shown in Drawing 8. 図10に示すランプの概略断面図である。It is a schematic sectional drawing of the lamp | ramp shown in FIG. 図10に示すリフレクタの概略断面図である。It is a schematic sectional drawing of the reflector shown in FIG. 図13に示すリフレクタの概略底面図である。It is a schematic bottom view of the reflector shown in FIG. 図13に示すリフレクタの変形例であるリフレクタを示した概略側面図である。It is the schematic side view which showed the reflector which is a modification of the reflector shown in FIG. 図15に示すリフレクタの概略底面図である。FIG. 16 is a schematic bottom view of the reflector shown in FIG. 15. 図8に示す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。It is a general | schematic expanded sectional view of the radiation thermometer shown in FIG. 8, and the process chamber of the vicinity. 本発明の別の温度測定の形態を示す熱処理装置の概略断面図である。It is a schematic sectional drawing of the heat processing apparatus which shows another form of temperature measurement of this invention. 図18に示す熱処理装置の載置台及びその近傍を示す拡大断面図である。It is an expanded sectional view which shows the mounting base of the heat processing apparatus shown in FIG. 18, and its vicinity. 図8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。It is a schematic sectional drawing for demonstrating the modification of the bottom part as a cooling plate of the heat processing apparatus shown in FIG. 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。It is a schematic sectional drawing for demonstrating the positional relationship of a to-be-processed object and a bottom at the time of heating a to-be-processed object in the structure shown in FIG. 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。It is a schematic sectional drawing for demonstrating the positional relationship of a to-be-processed object and the bottom at the time of cooling a to-be-processed object in the structure shown in FIG. 図22に示す実線領域Vの概略拡大断面図である。It is a general | schematic expanded sectional view of the continuous line area | region V shown in FIG.

以下、図1乃至図3を参照して、本発明の例示的一態様である温度測定装置である放射温度計10について説明する。ここで、図1は、本発明の放射温度計10を示す概略ブロック図である。図2は、図1に示す放射温度計10と被測定体Xの関係を示す概略断面図である。図3は、図1に示す放射温度計10と被測定体Xの別の関係を示す概略断面図である。なお、図2において、制御部50は省略されている。   Hereinafter, with reference to FIG. 1 thru | or FIG. 3, the radiation thermometer 10 which is the temperature measuring apparatus which is an exemplary aspect of this invention is demonstrated. Here, FIG. 1 is a schematic block diagram showing a radiation thermometer 10 of the present invention. FIG. 2 is a schematic sectional view showing the relationship between the radiation thermometer 10 shown in FIG. FIG. 3 is a schematic sectional view showing another relationship between the radiation thermometer 10 shown in FIG. In FIG. 2, the control unit 50 is omitted.

放射温度計10は被測定体Xから放射される電磁波(熱放射光)を用いて温度を測定する測定系であり、センサロッド20と、フィルタ30と、放射検出器40と、制御部50とを有する。センサロッド20はフィルタ30を介し放射検出器40に接続され、そして、かかる放射検出器40は制御部50と電気的に接続される。典型的に、放射温度計10は被測定体Xより放射される熱放射光をセンサロッド20に入射させ、かかる入射光を伝達し、フィルタ30を介し放射検出器40へ導入する。放射検出器40は熱放射光の放射強度(輝度)を検出し制御部50へ電気的な情報として送信し、かかる情報を基に制御部50が処理し被測定体Xの温度を算出する。なお、本実施例の放射温度計10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。また、本発明の放射温度計10が外部装置に組み込まれて使用されるのであれば、制御部50はかかる外部装置の制御機構に置換されても良い。   The radiation thermometer 10 is a measurement system that measures temperature using electromagnetic waves (heat radiation light) radiated from the measurement object X, and includes a sensor rod 20, a filter 30, a radiation detector 40, and a control unit 50. Have The sensor rod 20 is connected to the radiation detector 40 via the filter 30, and the radiation detector 40 is electrically connected to the control unit 50. Typically, the radiation thermometer 10 causes thermal radiation light emitted from the measurement object X to enter the sensor rod 20, transmits the incident light, and introduces the incident light to the radiation detector 40 through the filter 30. The radiation detector 40 detects the radiant intensity (luminance) of the heat radiation light and transmits it as electrical information to the control unit 50, and the control unit 50 processes based on this information to calculate the temperature of the measurement object X. In addition, in the radiation thermometer 10 of a present Example, it is possible to abbreviate | omit a chopper, the motor for rotationally driving the said chopper, etc., and the minimum comparatively cheap structure is employ | adopted. Further, if the radiation thermometer 10 of the present invention is incorporated into an external device and used, the control unit 50 may be replaced with a control mechanism of the external device.

センサロッド20は熱放射光を検出器40に伝える光学系であって、例えば、径4mmの石英製ロッドから構成される。図2に示されるように、センサロッド20は一の端部24をフィルタ30に接続し(又は、フィルタ30を介し放射検出器40に接続し)、他方の端部22を被測定体Xの近傍に配置している。石英やサファイアは良好な耐熱性と良好な光学的特性を有するために使用されているが、センサロッド20の材料がこれらに限定されないことはいうまでもない。   The sensor rod 20 is an optical system that transmits heat radiation light to the detector 40, and is composed of, for example, a quartz rod having a diameter of 4 mm. As shown in FIG. 2, the sensor rod 20 has one end 24 connected to the filter 30 (or connected to the radiation detector 40 via the filter 30), and the other end 22 is connected to the object X to be measured. It is arranged in the vicinity. Quartz and sapphire are used because they have good heat resistance and good optical properties, but it goes without saying that the material of the sensor rod 20 is not limited to these.

センサロッド20は端部22の先端より被測定体Xより放射される熱放射光を入射させセンサロッド20中を伝達させることで、熱放射光をフィルタ30へ伝達する(フィルタ30を介し放射検出器40へ伝達する)。なお、センサロッド20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光ファイバ220A及び220Bに案内することができるので集光効率に優れている。ロッド20を被測定体Xに近づけることによりセンサロッド20は被測定体Xから放射光を受け取り、これを、フィルタ30を介して検出器に案内する。   The sensor rod 20 transmits the heat radiation light from the tip of the end portion 22 and is transmitted through the sensor rod 20 by transmitting the heat radiation light radiated from the measurement object X to the filter 30 (radiation detection via the filter 30). To the device 40). The sensor rod 20 is excellent in light collection efficiency because it can guide the heat radiation light once incident on the inside to the optical fibers 220A and 220B with almost no attenuation. . By bringing the rod 20 close to the measured object X, the sensor rod 20 receives the radiated light from the measured object X and guides it to the detector via the filter 30.

しかしながら、放射温度計を用いた従来の温度測定方法ではセンサロッド20の端部22は開放空間中に設けられており、被測定体Xが放射する熱放射光と迷光と呼ばれる所望の被測定体Xからの放射光以外の要素が同一空間に存在する状態で測定を行っていた。この状態での温度測定は、センサロッド200の端部22より入射する光には被測定体Xより放射される光と迷光とが存在し、迷光がノイズとなって測定精度を下げる原因となっていた。そこで、本発明者らは被測定体Xより放射される熱放射光のみ存在する空間を形成し、かかる空間内部にセンサロッド20の端部22を配置することで迷光を遮断し測定精度を上げることを考えた。   However, in a conventional temperature measurement method using a radiation thermometer, the end 22 of the sensor rod 20 is provided in an open space, and the desired measured object called thermal radiation light and stray light radiated from the measured object X is obtained. Measurement was performed in a state where elements other than the emitted light from X existed in the same space. In the temperature measurement in this state, the light incident from the end 22 of the sensor rod 200 includes light emitted from the measured object X and stray light, and the stray light becomes noise and causes a decrease in measurement accuracy. It was. Therefore, the present inventors form a space in which only the heat radiation light radiated from the measurement object X exists, and arrange the end 22 of the sensor rod 20 in the space to block stray light and increase the measurement accuracy. I thought.

より詳細には、図2によく示されるように、光を遮蔽する機能を有する遮蔽部60によって少なくとも被測定体Xの一部を含む空間70を形成し、かかる空間70内部にセンサロッド20の端部22が挿入されるように構成した。遮蔽部60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測定体に接触させることで被測定体Xが存在する開放空間とは異なる雰囲気を形成し、迷光を遮断する。本実施例において、遮蔽部60は断面U字形状であるが本発明の構成がこれに限定されることを意味するものではなく、その他の形状に適宜変更可能である。なお、遮蔽部60は被測定体Xと同一部材より形成されることが好ましく、かかる被測定体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60を被測定体と同一材料より構成することで、別部材から放射される熱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。但し、遮蔽部60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。例えば、図3に示すように、被測定体Xの内部にセンサロッド20とほぼ同一な形状で端部22が挿入可能な穴を形成し、かかる穴にセンサロッド20を挿入し空間70を形成する構成であっても良い。また、後述するように、これと同様の作用を奏するいかなる構成をも適用可能である。   More specifically, as shown well in FIG. 2, a space 70 including at least a part of the measurement object X is formed by a shielding portion 60 having a function of shielding light, and the sensor rod 20 is formed in the space 70. The end 22 was configured to be inserted. The shielding part 60 has, for example, a U-shaped cross section, and forms an atmosphere different from the open space where the measured object X exists by bringing the U-shaped opening side into airtight contact with the measured object. And block stray light. In the present embodiment, the shielding portion 60 has a U-shaped cross section, but does not mean that the configuration of the present invention is limited to this, and can be appropriately changed to other shapes. The shield 60 is preferably formed from the same member as the measured object X. If the measured object is a member that easily transmits stray light, a shielding film or the like is applied to the side surface to block the stray light. There is a need. By configuring the shielding unit 60 from the same material as the object to be measured, it is possible to prevent the measurement accuracy from being lowered by the thermal radiation emitted from another member. However, the structure and material of the shielding part 60 are not limited to the above, and other structures are not excluded as long as stray light can be blocked. For example, as shown in FIG. 3, a hole in which the end 22 can be inserted is formed in the measured object X and has the same shape as the sensor rod 20, and the sensor rod 20 is inserted into the hole to form a space 70. It may be configured to do so. Further, as will be described later, any configuration that exhibits the same action as this can be applied.

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60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20の端部22を配置した場合よりも迷光の影響をなくすことができる。よって、被測定体の温度を精度よく測定することが可能となる。   Conventionally, the measurement accuracy is lowered due to noise caused by stray light, but in this embodiment, the end portion 22 of the sensor rod 20 is arranged in an open space by forming a different atmosphere by the light shielding portion 60 and shielding stray light. The effect of stray light can be eliminated more than the case. Therefore, it is possible to accurately measure the temperature of the measurement object.

更に、本発明者は放射温度計の測定誤差の原因を探るべく被処理体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に関し、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、ある特定の部材においては(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同一な値を示す箇所があり、また、同一な温度であっても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。即ち、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。   Furthermore, the present inventor considered that it is necessary to thoroughly examine the radiation characteristics of the members used for the object to be processed in order to find the cause of the measurement error of the radiation thermometer. Therefore, the present inventor measured the emissivity with respect to the wavelength for the member used for the object to be processed, using temperature as a parameter. From these measurement results, there are locations where the emissivity with respect to the wavelength shows almost the same value regardless of the temperature (for example, quartz or silicon carbide) in a specific member. We found that there is a magnitude in the rate value. That is, in the temperature measurement using a radiation thermometer, the use of thermal radiation having a wavelength with low emissivity, that is, low radiation energy, is sufficiently considered to be noise.

そこで、本発明者はかかるノイズの少ない、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10は温度測定に供する熱放射光を選択するためのフィルタ30を有することを特徴としている。   Therefore, the present inventor considered that temperature measurement with high accuracy is possible by selecting thermal radiation light having a low noise, that is, having a wavelength with high emissivity, and performing temperature measurement with such radiation light. Therefore, the radiation thermometer 10 of the present invention is characterized by having a filter 30 for selecting heat radiation light used for temperature measurement.

フィルタ30はセンサロッド20と放射検出器40の間に位置し、放射検出器40へ導入される放射光を波長によって選択する選択部としての機能を有する。フィルタ30は、例えば、NDフィルタ等の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り、ここでの詳細な説明は省略する。なお、フィルタ30は放射検出器40に導入される放射光を制限するに足りるもので、フィルタ30を配置する位置はセンサロッド20の端部24と放射検出器40の間に配置されることに限定されない。例えば、センサロッド20の導波路中の任意の場所にあってもよい。   The filter 30 is located between the sensor rod 20 and the radiation detector 40, and has a function as a selection unit that selects radiation light introduced into the radiation detector 40 according to the wavelength. The filter 30 is, for example, a wavelength filter such as an ND filter, and any known technique can be applied, and detailed description thereof is omitted here. The filter 30 is sufficient to limit the radiation light introduced into the radiation detector 40, and the position where the filter 30 is disposed is disposed between the end 24 of the sensor rod 20 and the radiation detector 40. It is not limited. For example, it may be at an arbitrary location in the waveguide of the sensor rod 20.

本実施例においてフィルタ30は被測定体Xから放射される熱放射光の中から高放射率を示す波長領域を有する波長を選択するように設定される。図4乃至図6に例示的な被測定体Xの波長に対する放射率を示す。ここで、図4は、温度及び部材厚さをパラメータとしたときの石英の波長に対する放射率を示した図である。図5及び図6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)の波長に対する放射率を示した図である。なお、図4乃至図6は、理解の便宜のためにカラー図面として本出願に添付する。   In this embodiment, the filter 30 is set so as to select a wavelength having a wavelength region exhibiting a high emissivity from the thermal radiation emitted from the measurement object X. The emissivity with respect to the wavelength of the exemplary measurement object X is shown in FIGS. Here, FIG. 4 is a diagram showing the emissivity with respect to the wavelength of quartz when temperature and member thickness are used as parameters. FIG. 5 and FIG. 6 are graphs showing emissivity with respect to wavelengths of SiC (silicon carbide) and AlN (aluminum nitride) when temperature and material thickness are used as parameters. 4 to 6 are attached to the present application as color drawings for convenience of understanding.

例えば、図4を参照するに、石英は温度及び部材の厚みが変化しても波長に対する放射率はほぼ一様な値を示し、4.5乃至7.4μm又は9.0乃至19.0μmの波長領域の熱放射光は常に高放射率を示していることが容易に理解される。高放射率を示す波長領域は低放射率を示す波長より放射エネルギーが高く、ノイズの存在が少ない。かかる領域に存在する一の波長を選択しフィルタ30を通過させることで、後述する放射検出器40には高放射率及び低ノイズな放射光を通過させることが可能となる。なお、図5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6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30を通過させることで、後述する放射検出器40には、高放射率かつ高放射率及び低ノイズな波長を通過させることが可能となる。   For example, referring to FIG. 4, quartz exhibits a substantially uniform emissivity with respect to the wavelength even when the temperature and the thickness of the member change, and it is 4.5 to 7.4 μm or 9.0 to 19.0 μm. It can be easily understood that thermal radiation in the wavelength region always shows high emissivity. The wavelength region exhibiting high emissivity has higher radiant energy than the wavelength exhibiting low emissivity, and there is less noise. By selecting one wavelength existing in such a region and allowing it to pass through the filter 30, it becomes possible to allow the radiation detector 40, which will be described later, to pass radiation with high emissivity and low noise. From FIG. 5, SiC shows high reflectivity in the wavelength region of 4.3 to 10.5 μm and 12.5 to 20.0 μm. Furthermore, as shown in FIG. 6, AlN shows high reflectance in the wavelength regions of 5.0 to 11.0 μm and 17.0 to 25.0 μm. Even in SiC and AlN, by selecting one wavelength and passing through the filter 30 in such a region, the radiation detector 40 described later can pass a wavelength with high emissivity, high emissivity, and low noise. It becomes possible.

なお、本実施例では放射検出器40に導入される波長を選択するためにフィルタ30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30は複数使用する構成であっても良い。また、フィルタ30が制限する波長領域を制御部50で制御可能とした構成であってもよい。   In the present embodiment, the filter 30 is used to select the wavelength introduced into the radiation detector 40. However, the present invention is not limited to this, and any known technique can be applied. Needless to say. Further, as will be described later, a plurality of filters 30 may be used. Moreover, the structure which enabled the control part 50 to control the wavelength range which the filter 30 restrict | limits may be sufficient.

放射検出器40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E(T)を表す電気信号に変換して制御部50に送る。 The radiation detector 40 includes an imaging lens (not shown), a Si photocell, and an amplification circuit, and converts radiation light incident on the imaging lens into a voltage, that is, an electrical signal representing radiation intensity E 1 (T) described later. The data is sent to the control unit 50.

制御部50はCPU及びメモリを備えており、後述する放射強度E(T)を基に被測定体Xの温度Tを算出する。より詳細には、センサロッド20の端部22から入射しフィルタ30を介し放射検出器40に伝達され、電気的な情報として制御部50に送られる。センサロッド210により伝達された熱放射光の放射強度(又は輝度)はそれぞれ以下の数式2で示される。 The control unit 50 includes a CPU and a memory, and calculates a temperature T of the measurement object X based on a radiation intensity E 1 (T) described later. More specifically, the light enters from the end 22 of the sensor rod 20, is transmitted to the radiation detector 40 through the filter 30, and is sent to the control unit 50 as electrical information. The radiant intensity (or luminance) of the thermal radiation transmitted by the sensor rod 210 is expressed by the following formula 2, respectively.

ここで、E(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、EBB(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。 Here, E 1 (T) is the radiation intensity from the measured object at the temperature T determined by the detector 230, and E BB (T) is the radiation intensity of the black body at the temperature T. Equation 2 is derived from Planck's equation.

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・K)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。 Here, σ is referred to as a Stefan-Boltzmann constant, σ = 5.67 × 10−8 (W / m 2 · K 4 ), and Equation 3 is derived from the Stefan-Boltzmann law.

制御部50は、数式2のεにフィルタ220の透過波長に対応した放射率を、E(T)に放射検出器40より送られた電気信号に対応する放射強度を代入することで、放射強度EBB(T)を求めることができる。よって、EBB(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50は被測定体Xの温度Tを得ることができる。 The control unit 50 substitutes the emissivity corresponding to the transmission wavelength of the filter 220 into ε of Equation 2 and the radiation intensity corresponding to the electrical signal sent from the radiation detector 40 into E 1 (T), thereby radiating the radiation. The strength E BB (T) can be determined. Therefore, the temperature T can be obtained by substituting E BB (T) into Equation 3. In any case, the control unit 50 can obtain the temperature T of the measurement object X.

なお、上述した温度測定方法は上述の部材の温度計測のみに限定されるものではない。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。   Note that the above-described temperature measurement method is not limited to only the temperature measurement of the above-described member. Needless to say, it is applicable to all materials that can know the radiation characteristics of materials.

なお、必要に応じて、放射温度計30はセンサロッド20とフィルタ30の間に光ファイバを経由させても良い。光ファイバは任意の長さを有してよく、放射温度計10の測定に際する自由度を持たせることができる。即ち、センサロッド20と検出器40間の距離がある程度の長さを有すると、いかなる場所にある被測定体Xに対してもフィルタ30、放射検出器40、制御部50を移動することなくセンサロッド20の移動のみで温度測定が容易に可能となる。更に、放射温度計10の本体を被測定体Xから離間させることができるので被測定体Xからの温度の影響を受けて放射温度計10の各部が変形する、及び、制御部50の図示しない回路素子等を劣化させ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。また、光ファイバは導光路に可撓性を持たせることができ、放射温度計10の配置の自由度を更に増加させることができる。なお、上述した作用を奏するのであれば、光ファイバの配置場所はセンサロッド20とフィルタ30の間に限定されない。例えば、センサロッド20を2のロッドに分割し、その間を接続するように光ファイバを配置しても良い。また、フィルタ30と検出器40の間を光ファイバで接続しても良い。かかる構成であっても、上述した光ファイバと同様の作用を奏することができる。   If necessary, the radiation thermometer 30 may pass an optical fiber between the sensor rod 20 and the filter 30. The optical fiber may have an arbitrary length and can have a degree of freedom in measurement by the radiation thermometer 10. That is, when the distance between the sensor rod 20 and the detector 40 has a certain length, the sensor 30 can be moved without moving the filter 30, the radiation detector 40, and the control unit 50 with respect to the measurement object X in any place. Temperature measurement can be easily performed only by movement of the rod 20. Further, since the main body of the radiation thermometer 10 can be separated from the measured object X, each part of the radiation thermometer 10 is deformed by the influence of the temperature from the measured object X, and the control unit 50 is not shown. Higher measurement accuracy can be maintained by preventing adverse effects such as deterioration of circuit elements and the like. Moreover, the optical fiber can give flexibility to the light guide path, and the degree of freedom of arrangement of the radiation thermometer 10 can be further increased. Note that the optical fiber is not limited to be disposed between the sensor rod 20 and the filter 30 as long as the above-described operation is achieved. For example, the sensor rod 20 may be divided into two rods, and an optical fiber may be arranged so as to connect between them. Further, the filter 30 and the detector 40 may be connected by an optical fiber. Even if it is this structure, there can exist an effect | action similar to the optical fiber mentioned above.

図7を参照するに、フィルタ30及び放射検出器40は複数設ける構成であっても良い。ここで、図7は、図1に示す放射温度計10の別な例示的一態様を示す概略側面図である。放射温度計10Aは、複数のロッド構成されるセンサロッド20A(センサロッド20a乃至センサロッド20d)と、複数のフィルタ30A(フィルタ30a乃至フィルタ30d)と、複数の放射検出器40A(放射検出器40a乃至放射検出器40d)から構成される。かかる構成は放射温度計10と基本的に同一であり、重複する部分に関しては詳細な説明は省略する。   Referring to FIG. 7, a plurality of filters 30 and radiation detectors 40 may be provided. Here, FIG. 7 is a schematic side view showing another exemplary aspect of the radiation thermometer 10 shown in FIG. The radiation thermometer 10A includes a sensor rod 20A composed of a plurality of rods (sensor rods 20a to 20d), a plurality of filters 30A (filters 30a to 30d), and a plurality of radiation detectors 40A (radiation detectors 40a). To radiation detector 40d). Such a configuration is basically the same as that of the radiation thermometer 10, and a detailed description thereof will be omitted with respect to overlapping portions.

放射温度計10Aは、放射温度計10と同様に、一の端部である複数のセンサロッド20a乃至センサロッド20dが束ねられたセンサロッド20Aの端部22Aを図示しない遮蔽空間に配置し、他方の端部24A(端部24a乃至端部24d)をフィルタ30Aを介し放射検出器40Aに接続する。なお、センサロッド20Aに可塑性が必要とされるならば、一本の石英製ロッドに上述した光ファイバを接続し、複数の導光路を構成してもよい。また、フィルタ30Aを構成する複数のフィルタ30a乃至フィルタ30dは、放射検出器40Aへ導入される放射光を各フィルタ30Aにおいて各々異なる波長によって制限する機能を有する。但し、フィルタ30a乃至フィルタ30dは上述したように放射率の高い波長であってその中の任意の一の波長を各々選択し、フィルタ30Aを介し透過させる。これにより、放射検出器40Aには高放射率かつ低ノイズな熱放射光、例えば、図4乃至図6に基づく高放射率を有する複数の波長を通過させることが可能となる。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50で平均化し放射温度計10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40Aと制御部50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40Aより送られる信号を平均化する構成であってもよい。   Similarly to the radiation thermometer 10, the radiation thermometer 10A has an end 22A of a sensor rod 20A in which a plurality of sensor rods 20a to 20d as one end are bundled and arranged in a shielded space (not shown). The end portion 24A (end portion 24a to end portion 24d) is connected to the radiation detector 40A through the filter 30A. If the sensor rod 20A requires plasticity, the optical fiber described above may be connected to a single quartz rod to form a plurality of light guide paths. Further, the plurality of filters 30a to 30d constituting the filter 30A have a function of limiting the radiated light introduced into the radiation detector 40A with different wavelengths in each filter 30A. However, as described above, the filters 30a to 30d each select a wavelength having a high emissivity and any one of them is transmitted through the filter 30A. Thereby, it is possible to allow the radiation detector 40A to pass a high radiation rate and low noise thermal radiation light, for example, a plurality of wavelengths having a high radiation rate based on FIGS. In such a configuration, by increasing the number of radiation lights having different wavelengths and using a plurality of detection signals, the measurement and other errors can be averaged by the control unit 50 and the temperature can be measured more accurately than the radiation thermometer 10. A predetermined circuit may be configured between the radiation detector 40A and the control unit 50, and a signal sent from the radiation detector 40A in the circuit may be averaged.

以下、本発明の別な例示的一態様としての熱処理装置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8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8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190と、放射温度計200と、制御部300とを有する。なお、図8に示すランプ130の構造は、後述する図面に比べて多少簡略化して描かれている点に留意されたい。   Hereinafter, a heat treatment apparatus 100 as another exemplary embodiment of the present invention will be described. In the drawings, the same reference numerals denote the same members. In addition, the same reference numbers with uppercase alphabets are variations of the reference numbers without alphabets, and unless otherwise specified, the reference numbers without alphabets summarize the reference numbers with uppercase alphabets. To do. Here, FIG. 8 is a schematic cross-sectional view of a heat treatment apparatus 100 as an exemplary embodiment of the present invention. As shown in FIG. 8, the heat treatment apparatus 100 includes a processing chamber (process chamber) 110, a quartz window 120, a heating unit 140, a support ring 150, a bearing 160, a permanent magnet 170, and a gas introduction unit 180. The exhaust unit 190, the radiation thermometer 200, and the control unit 300 are included. It should be noted that the structure of the lamp 130 shown in FIG. 8 is slightly simplified compared to the drawings described later.

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120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8においては省略されている。   The processing chamber 110 is formed of, for example, stainless steel or aluminum and is connected to the window 120. The processing chamber 110 defines a processing space for performing a heat treatment on the workpiece W by the cylindrical side wall 112 and the window 120. In the processing space, a support ring 150 on which an object to be processed W such as a semiconductor wafer is placed, and a support portion 152 connected to the support ring 150 are arranged. These members will be described in the rotation mechanism of the workpiece W. In addition, a gas introduction part 180 and an exhaust part 190 are connected to the side wall 112. The processing space is maintained in a predetermined reduced pressure environment by the exhaust unit 190. A gate valve for introducing and deriving the workpiece W is omitted in FIG.

処理室110の底部114は冷却管116a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。   The bottom 114 of the processing chamber 110 is connected to cooling pipes 116a and 116b (hereinafter simply referred to as “116”) and functions as a cooling plate. If necessary, the cooling plate 114 may have a temperature control function. The temperature control mechanism includes, for example, a control unit 300, a temperature sensor, and a heater, and is supplied with cooling water from a water source such as tap water. Other types of refrigerants (alcohol, galden, chlorofluorocarbon, etc.) may be used instead of the cooling water. As the temperature sensor, a well-known sensor such as a PTC thermistor, an infrared sensor, or a thermocouple can be used. The heater is configured as a heater wire wound around the cooling pipe 116, for example. The temperature of the water flowing through the cooling pipe 116 can be adjusted by controlling the magnitude of the current flowing through the heater wire.

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の円筒形石英プレートである。   The window 120 is hermetically attached to the processing chamber 110 and is disposed between a lamp 130 and a workpiece W to be described later. The window 120 transmits the heat radiation light from the lamp 130 and allows the object W to be irradiated with the heat radiation light, and also maintains a differential pressure between the decompressed environment in the processing chamber 110 and the atmosphere. The window 120 is a cylindrical quartz plate having a radius of about 400 mm and a thickness of about 30 to 40 mm.

なお、本実施例においてウインドウ120は石英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最大曲げ応力が石英と比較して大きく、例えばAlの最大曲げ応力σMAXは500MPaであり石英の最大曲げ応力σMAXの68MPaより大きい。よって、ウインドウ120のプレートを透光性セラミックスより形成することで、ウインドウ120の薄型化を可能とする。これにより、後述するランプ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。また、透光性セラミックスのかかる長所は、ウインドウ120は従来のように処理室110から離れる方向に湾曲するドーム型に形成される必要がなく、平面形状に形成することを容易に可能とする。よって、ドーム型に形成される石英ウインドウは被処理体Wをランプから離間する距離を大きくするのでランプの指向性を悪化させ好ましくなかったが、ウインドウ120を透光性セラミックスより形成することでかかる問題を解決することも可能である。 In this embodiment, a plate made of quartz is used for the window 120, but the plate may be exemplarily formed of translucent ceramics. The translucent ceramic has a maximum bending stress greater than that of quartz. For example, the maximum bending stress σ MAX of Al 2 O 3 is 500 MPa, which is larger than the maximum bending stress σ MAX of quartz of 68 MPa. Therefore, the window 120 can be made thin by forming the plate of the window 120 from translucent ceramics. Thereby, since the irradiation efficiency to the to-be-processed object W from the lamp | ramp 130 mentioned later can be improved compared with the past, high-speed temperature rising can be achieved with low power consumption. In addition, the advantage of the translucent ceramic is that the window 120 does not need to be formed in a dome shape that is curved away from the processing chamber 110 as in the prior art, and can be easily formed in a planar shape. Therefore, the quartz window formed in the dome shape is not preferable because the distance of the workpiece W from the lamp is increased, which deteriorates the directivity of the lamp. However, the window 120 is formed by forming the window 120 from translucent ceramics. It is also possible to solve the problem.

また、ウインドウ120は、ウインドウ120の直下(図8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(SUS)製の補強材(又は柱)を有してもよい。補強材は、例えば直線的に、複数形成されている。但し、補強材が直線的に形成されている場合、ランプ130は、補強材がランプ130の熱放射光を遮蔽することを妨げる為、直線的に配列されることが好ましく、補強材はランプの真下を避けるように配置される。しかし、補強材は曲げ等の形状を有してもよく、本実施例のランプ130のように同心円状に配置されランプ130の真下を避けるように曲げ加工が施されていてもよい。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。   Further, the window 120 may have a reinforcing member (or a column) made of aluminum or stainless steel (SUS) having a rectangular cross section immediately below the window 120 (the surface forming the processing space in FIG. 8). A plurality of reinforcing materials are formed, for example, linearly. However, when the reinforcing material is formed linearly, the lamp 130 is preferably arranged linearly in order to prevent the reinforcing material from shielding the heat radiation of the lamp 130, and the reinforcing material is preferably arranged in the lamp. Arranged to avoid directly below. However, the reinforcing material may have a bent shape or the like, and may be arranged concentrically like the lamp 130 of the present embodiment and bent so as to avoid a position directly below the lamp 130. Such a reinforcing material may have a configuration in which a cooling pipe (water cooling pipe) is accommodated therein, and the strength of the window 120 can be further increased.

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120のプレートの薄型化を可能にする。また、補強材の断面形状も矩形に限定されず波形等任意の形状を有することができる。また、補強材に冷却管を収納する構成の場合、冷却管は補強材とプレートの両方を冷却する機能を有する。冷却管はプレートを冷却し、ランプ光による熱変形を防止する効果を有する。また、補強材がアルミニウム製であれば200乃至700℃で溶けたり変形したりするので適当な温度制御が必要だからである。冷却管による温度制御は冷却管116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。   The reinforcing material has good thermal conductivity and is made of the same material as the processing chamber. Thereby, the reinforcing material does not become a contamination source for the workpiece W. The plate of the window 120 can be thinned by the reinforcing material. Further, the cross-sectional shape of the reinforcing material is not limited to a rectangle, and can have an arbitrary shape such as a waveform. In the case where the cooling pipe is housed in the reinforcing material, the cooling pipe has a function of cooling both the reinforcing material and the plate. The cooling pipe cools the plate and has an effect of preventing thermal deformation due to lamp light. Further, if the reinforcing material is made of aluminum, it melts or deforms at 200 to 700 ° C., and therefore appropriate temperature control is necessary. The temperature control by the cooling pipe may be the same as that of the cooling pipe 116, and any method known in the art can be applied.

以下、図9乃至図14を参照して、本発明の加熱部140を説明する。ここで、図9は、図8に示す加熱部140の概略底面図であり、図10は、図8に示す加熱部140の一部を示す拡大断面図である。図11は、図8に示すランプ加熱部140よりランプ130をはずしたときの図10に対応する図である。図12は、図10に示すランプ130の概略断面図である。図13は、図10に示すリフレクタ141の概略断面図である。図14は、図13に示すリフレクタ141の概略底面図である。加熱部140はランプ130a及び130bと、リフレクタ141a及び141b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。なお、図9乃至図14に示す加熱部140は本発明を特徴的に表すため誇張して描かれている。以下、ランプ130はランプ130a及びランプ130bを総括するものとする。また、リフレクタ141はリフレクタ141a及びリフレクタ141bを総括するものとする。   Hereinafter, the heating unit 140 of the present invention will be described with reference to FIGS. 9 to 14. 9 is a schematic bottom view of the heating unit 140 shown in FIG. 8, and FIG. 10 is an enlarged cross-sectional view showing a part of the heating unit 140 shown in FIG. 11 is a view corresponding to FIG. 10 when the lamp 130 is removed from the lamp heating unit 140 shown in FIG. 12 is a schematic cross-sectional view of the lamp 130 shown in FIG. 13 is a schematic cross-sectional view of the reflector 141 shown in FIG. 14 is a schematic bottom view of the reflector 141 shown in FIG. The heating unit 140 includes lamps 130a and 130b, reflectors 141a and 141b, and a lamp holding unit 145 as a lamp house, and has a function of a heating device that heats the workpiece W. 9 to 14 are exaggerated in order to characterize the present invention. Hereinafter, the lamp 130 will be referred to as the lamp 130a and the lamp 130b. In addition, the reflector 141 is assumed to be a generalization of the reflector 141a and the reflector 141b.

図9及び図10に示すように、本実施例において、加熱部140はランプ130及びリフレクタ141はほぼ円形の被処理体Wに対応させてほぼ同心円状にランプ保持部145に配置され、ランプ130及びリフレクタ141はランプ保持部145に対して各々着脱可能に構成される。また、ランプ130は被処理体Wの中心近傍に対応する位置に大口径のランプ130a及びランプ130aに対応するリフレクタ141aが、サポートリング150及び被処理体Wの端部近傍に対応する位置に小口径のランプ130b及びランプ130bに対応するリフレクタ141bが配置される。なお、ランプ130の配置についてはランプ保持部145において詳細に説明する為、ここでの説明は省略する。   As shown in FIGS. 9 and 10, in this embodiment, the heating unit 140 is arranged in the lamp holding unit 145 in a substantially concentric manner so that the lamp 130 and the reflector 141 correspond to the substantially circular workpiece W. And the reflector 141 is comprised so that attachment or detachment is possible with respect to the lamp holding | maintenance part 145, respectively. Further, the lamp 130 has a large-diameter lamp 130a at a position corresponding to the vicinity of the center of the workpiece W and a reflector 141a corresponding to the lamp 130a at a position corresponding to the support ring 150 and the vicinity of the end of the workpiece W. An aperture lamp 130b and a reflector 141b corresponding to the lamp 130b are arranged. Note that the arrangement of the lamps 130 will be described in detail in the lamp holding unit 145, and thus the description thereof is omitted here.

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。但し、被処理体Wを加熱する機能は、電熱線ヒータ等その他のエネルギー源を使用してもよい。ここで、シングルエンド型とは、図12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。本実施例ではハロゲン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。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。なお、本実施例において、ランプ130bのパワー密度はランプ130aのパワー密度より大きくなるように制御部300により電力が制御される。より詳細には、ランプ130bはランプ130aの2乃至3倍のパワー密度を有する。   The lamp 130 is a single end type in this embodiment, and the lamp 130 has a function of heating the workpiece W. However, the function of heating the workpiece W may use other energy sources such as a heating wire heater. Here, the single end type refers to a type of lamp having one electrode portion 132 as shown in FIG. In this embodiment, it is a halogen lamp, but the lamp of the present invention is not limited to this. The output of the lamp 130 is determined by the lamp driver 310, and the lamp driver 310 is controlled by the control unit 300 as will be described later, and supplies the lamp 130 with power corresponding thereto. In the present embodiment, the power is controlled by the control unit 300 so that the power density of the lamp 130b is larger than the power density of the lamp 130a. More specifically, the lamp 130b has a power density two to three times that of the lamp 130a.

典型的に、ランプ130はほぼ円筒形状を有し、一の電極部132と、中間部134と、中間部134を介し電極部132に接続される発光部136とを含み、発光部136は中間部134を介し電極部132に接続するフィラメント137と反射部139とを有する。本実施例において、ランプ130はランプ保持部145の後述する溝146に内接する外周部分にねじ山(おねじ)131が形成される。なお、後述するように溝146にはランプ130のねじ山131と適合可能なねじ山149が形成されており、かかる構成においてランプ130はランプ保持部145より着脱可能に構成される。ねじ山131は、本実施例においては三角ねじであって、略三角形状のねじ山が形成される。なお、ねじ山131の形状はかかる形状に限定されるものではなく、四角ねじ又は台形ねじ等であってもよい。但し、ねじ山131はランプ130の例示的な形態を示したものでありランプ130の形状をこれに限定するものではない。   Typically, the lamp 130 has a substantially cylindrical shape, and includes one electrode portion 132, an intermediate portion 134, and a light emitting portion 136 connected to the electrode portion 132 through the intermediate portion 134, and the light emitting portion 136 is an intermediate portion. It has a filament 137 connected to the electrode part 132 through the part 134 and a reflection part 139. In this embodiment, the lamp 130 is formed with a thread (male thread) 131 on an outer peripheral portion inscribed in a groove 146 described later of the lamp holding portion 145. As will be described later, the groove 146 is formed with a thread 149 that can be fitted to the thread 131 of the lamp 130, and in this configuration, the lamp 130 is configured to be detachable from the lamp holding portion 145. The thread 131 is a triangular thread in this embodiment, and a substantially triangular thread is formed. The shape of the screw thread 131 is not limited to such a shape, and may be a square screw or a trapezoidal screw. However, the screw thread 131 shows an exemplary form of the lamp 130, and the shape of the lamp 130 is not limited to this.

電極部132は一対の電極133を有し、当該電極133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137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。   The electrode part 132 has a pair of electrodes 133, and the electrode 133 is a part that is electrically connected to the lamp driver 310 via the lamp holding part 145 and is also electrically connected to the filament 137. The power supplied to the electrode unit 132 is determined by the lamp driver 310, and the lamp driver 310 is controlled by the control unit 300.

中間部134は電極部132と発光部136の間に位置し所定の長さを有する円筒であって、電極部132と発光部136の間を離間させる。中間部134は発光部136と一体、かつ、気密的に形成され、かかる内部にはハロゲン気体が封入される。但し、内部に封入される気体はハロゲンに限定されず、窒素又はアルゴン気体であっても良い。本実施形態において、中間部134はセラミックより形成されが、セラミックの他に金属材料、例えばアルミニウムやSUS(ステンレススチール)より形成されてもよい。中間部134は、かかる長さにおいて後述するランプ130の温度制御において好ましいという長所を有する。なお、中間部134は当該内部に位置するフィラメント137も発光するため、当然発光部136の一部である。しかし、本明細書では電極部132と発光部136(最も強く発光する部分)が所定距離離間しているため、かかる領域を中間部134と定義したに過ぎない事に理解されたい。   The intermediate part 134 is a cylinder which is located between the electrode part 132 and the light emitting part 136 and has a predetermined length, and separates the electrode part 132 and the light emitting part 136 from each other. The intermediate part 134 is formed integrally with the light emitting part 136 and is hermetically sealed, and a halogen gas is enclosed inside the intermediate part 134. However, the gas enclosed inside is not limited to halogen, and may be nitrogen or argon gas. In the present embodiment, the intermediate portion 134 is formed of ceramic, but may be formed of a metal material such as aluminum or SUS (stainless steel) in addition to the ceramic. The intermediate portion 134 has an advantage that such a length is preferable in temperature control of the lamp 130 described later. In addition, since the intermediate part 134 also light-emits the filament 137 located in the inside, it is a part of the light emission part 136 naturally. However, it should be understood that the electrode portion 132 and the light emitting portion 136 (the portion that emits the strongest light) are separated from each other by a predetermined distance in the present specification, so that the region is merely defined as the intermediate portion 134.

発光部136は当該ランプ130の発光部分であって、半球、楕円半球、円筒等の側面形状を有し、石英又はガラスによって形成される。なお、上述したように発光部136は中間部134と一体、かつ、気密的に形成され、かかる内部にもハロゲン気体が封入されている。発光部136は光源であるフィラメント137のコイル138部分と反射部139が配置されている。   The light emitting unit 136 is a light emitting part of the lamp 130 and has a side shape such as a hemisphere, an elliptical hemisphere, or a cylinder, and is formed of quartz or glass. As described above, the light emitting unit 136 is formed integrally with the intermediate unit 134 and is hermetically sealed, and halogen gas is also enclosed inside the light emitting unit 136. The light emitting unit 136 includes a coil 138 portion of a filament 137 that is a light source and a reflecting unit 139.

コイル138はシングルコイル又はダブルコイル等の任意の形式を選択することが可能であって、その形状も、例えば複数のコイルを並列に配置する等の任意の形状を有することができる。   The coil 138 can select an arbitrary type such as a single coil or a double coil, and the shape thereof can also have an arbitrary shape such as a plurality of coils arranged in parallel.

反射部139は被処理体Wから遠ざかる方向にフィラメント137のコイル138部分より射出されたランプ光を反射する機能を有し、コイル138を介し被処理体Wと対向する位置に設けられる。反射部139はランプ130の長手方向の軸心を頂点とするような形状、例えば、円錐又は半球形状を有する。より詳細には、反射部139は、後述するリフレクタ141の反射部142とランプ130のかかる反射部139とが形成する軌跡がドーム形状、例えば半球、半楕円球、又は円錐形状となるように形成される。ランプ130に反射部139を設けることで、後述するようにランプ130の中間部134方向へ向かう光を反射し、効率よく被処理体Wにランプ光を照射することができる。   The reflecting portion 139 has a function of reflecting the lamp light emitted from the coil 138 portion of the filament 137 in a direction away from the workpiece W, and is provided at a position facing the workpiece W via the coil 138. The reflecting portion 139 has a shape with the longitudinal axis of the lamp 130 as a vertex, for example, a conical or hemispherical shape. More specifically, the reflecting portion 139 is formed such that the locus formed by the reflecting portion 142 of the reflector 141 described later and the reflecting portion 139 of the lamp 130 has a dome shape, for example, a hemisphere, a semi-elliptical sphere, or a cone shape. Is done. By providing the reflecting portion 139 in the lamp 130, the light traveling toward the intermediate portion 134 of the lamp 130 can be reflected as described later, and the workpiece W can be efficiently irradiated with the lamp light.

なお、本実施例ではランプ保持部145の後述する溝146に適用可能なねじ山131が形成されるため、ランプ130は中間部136の強度、及び加工性を考慮して上述の部材より構成される。しかし、本発明のランプ130はかかる部材に限定されず、ランプ130の中間部134を発光部136と同様に石英等より形成される円筒部材より構成してもよい。但し、本実施例においてかかる構成にした場合、ランプ130にカバー材を設け当該カバーにおいてランプ保持部145に対するランプ130の強度、及びねじ山を形成するための加工性を得るものとしなければならない。なお、かかるカバー材は後述するランプ130の冷却を妨げないよう、熱伝導率の高い部材より選択されることが好ましい。   In this embodiment, since a thread 131 applicable to a groove 146 (to be described later) of the lamp holding portion 145 is formed, the lamp 130 is composed of the above-described members in consideration of the strength and workability of the intermediate portion 136. The However, the lamp 130 of the present invention is not limited to such a member, and the intermediate part 134 of the lamp 130 may be formed of a cylindrical member formed of quartz or the like, like the light emitting part 136. However, in the case of such a configuration in this embodiment, it is necessary to provide a cover material for the lamp 130 and obtain the strength of the lamp 130 with respect to the lamp holding portion 145 and workability for forming a screw thread in the cover. Such a cover material is preferably selected from members having high thermal conductivity so as not to hinder cooling of the lamp 130 described later.

リフレクタ141はランプ130の発光部136を覆うようにランプ保持部145に設けられ、かかるランプ130のランプ光を被処理体Wに向けて反射する機能を有する。リフレクタ141は後述する溝146と同一の円筒形状を有し、かかる溝146と内接する側面にねじ山144(おねじ)が形成される。なお、後述するように溝146にはリフレクタ141のねじ山144と適合可能なねじ山149が形成されており、リフレクタ141はランプ保持部145より着脱可能に構成される。   The reflector 141 is provided in the lamp holding unit 145 so as to cover the light emitting unit 136 of the lamp 130, and has a function of reflecting the lamp light of the lamp 130 toward the workpiece W. The reflector 141 has the same cylindrical shape as a groove 146 to be described later, and a thread 144 (male thread) is formed on a side surface inscribed with the groove 146. As will be described later, the groove 146 is formed with a thread 149 that can be fitted to the thread 144 of the reflector 141, and the reflector 141 is configured to be detachable from the lamp holding portion 145.

リフレクタ141はランプ光を被処理体Wに向けて反射する反射部142を有し、ランプ130の発光部136をかかる反射部142に挿入するための開口143aとランプ光が射出される開口143bが形成されている。かかる開口143aはランプ130の発光部136と略同一形状を有し、ランプ130の発光部136を開口143aに挿入可能にする。一方、開口143bは反射部142の開口と同一な形状を有し、発光部136のコイル138より射出された光及び反射部(ランプ130及びリフレクタ141を含む)によって反射された光を被処理体Wに照射するための開口である。なお、例示的に開口142bの近傍であってリフレクタ141の円筒の底面に、かかるリフレクタ141の取り外しを容易とするための非貫通孔又は突起等と有しても良い。   The reflector 141 has a reflecting portion 142 that reflects the lamp light toward the workpiece W, and has an opening 143a for inserting the light emitting portion 136 of the lamp 130 into the reflecting portion 142 and an opening 143b for emitting the lamp light. Is formed. The opening 143a has substantially the same shape as the light emitting portion 136 of the lamp 130, and allows the light emitting portion 136 of the lamp 130 to be inserted into the opening 143a. On the other hand, the opening 143b has the same shape as the opening of the reflecting portion 142, and the light emitted from the coil 138 of the light emitting portion 136 and the light reflected by the reflecting portion (including the lamp 130 and the reflector 141) are processed. This is an opening for irradiating W. For example, a non-through hole or a protrusion for facilitating removal of the reflector 141 may be provided on the bottom surface of the cylinder of the reflector 141 near the opening 142b.

反射部142はランプ130の発光部136を覆うように、被処理体Wから遠ざかる方向に凸となるようなドーム形状を有する。かかるドーム形状はコイル138より射出される光が効率的に、より好ましくは一回の反射でリフレクタの開口143b方向に向かうように、例えば半球形状に形成される。なお、リフレクタ139の形状は半球形状に限定されず、かかる作用を達成可能であるならばその他の形状を排除するものではない。例えば、リフレクタ139は半楕円球形状や円錐形状であってもよい。   The reflecting portion 142 has a dome shape that is convex in a direction away from the workpiece W so as to cover the light emitting portion 136 of the lamp 130. Such a dome shape is formed, for example, in a hemispherical shape so that light emitted from the coil 138 is directed toward the opening 143b of the reflector efficiently, more preferably in a single reflection. Note that the shape of the reflector 139 is not limited to a hemispherical shape, and other shapes are not excluded as long as such an effect can be achieved. For example, the reflector 139 may have a semi-elliptical sphere shape or a conical shape.

なお、上述した開口143aにより反射部142は完全なドーム形状を形成することが不可能である。しかし、上述したようにリフレクタ141の反射部142はランプ130の反射部139と協同し、ほぼ完全なドーム形状をした反射面を形成することが可能である。よって、かかる開口143aはランプ130の反射をロスする要因とはなり得ないことに理解されたい。なお、ランプ130の反射部139はリフレクタ141の一部と解釈することも当然可能である。   Note that it is impossible for the reflecting portion 142 to form a complete dome shape by the above-described opening 143a. However, as described above, the reflecting portion 142 of the reflector 141 can cooperate with the reflecting portion 139 of the lamp 130 to form a reflecting surface having a substantially complete dome shape. Accordingly, it should be understood that such an opening 143a cannot be a factor that causes the reflection of the lamp 130 to be lost. Of course, the reflecting portion 139 of the lamp 130 may be interpreted as a part of the reflector 141.

反射部142は、例えばAl(アルミニウム)より形成され、かかる反射部142のコイル138を覆っている側の表面は可視光線及び赤外線を含む光を効率よく反射する為の高反射率の膜がコーティングされている。かかるコーティングの塗布材料としては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材の上にNi、Au、又はAl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。   The reflecting portion 142 is made of, for example, Al (aluminum), and the surface of the reflecting portion 142 that covers the coil 138 is coated with a highly reflective film for efficiently reflecting light including visible light and infrared light. Has been. The coating material for the coating is Ni (nickel), Au (gold), or Rh (rhodium). As a coating method, it is possible to coat Ni, Au on the Al material, or Ni, Au, Rh, Au on the Al material in order by a plating process.

本実施形態において、リフレクタ141は反射部142及びランプ130の反射部139によりフィラメント137のコイル138より発せられる光を被処理体Wに向けて反射すると共に、ランプ130の指向性を高める機能を有する。より詳細には、リフレクタ141は、上述した反射部142とランプ130の反射部139のドーム形状によりフィラメント137のコイル138部分より放射された光を効率よく、好ましくは少なくとも一回以下の反射で被処理体Wに照射するとともに、ランプ光を被処理体Wに対し略垂直となる方向に集光する。即ち、ランプ130より放射される光はリフレクタ139の開口143bの接線方向の範囲内に集中する。即ち、本実施例のランプ130は、リフレクタ139での反射回数が少なくて済むためエネルギー損失が少ないまま被処理体Wに伝達され、指向性にも優れている。従来は光がリフレクタの多重反射に伴う反射損失により、ランプ光のエネルギーを低下させる問題があったが本実施例はそれを解決している。よって、ランプ130は、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。なお、リフレクタ139が有する曲率、及び、開口はランプ130に求める指向性により異なるものである。   In the present embodiment, the reflector 141 has a function of reflecting the light emitted from the coil 138 of the filament 137 toward the workpiece W by the reflecting portion 142 and the reflecting portion 139 of the lamp 130 and increasing the directivity of the lamp 130. . More specifically, the reflector 141 efficiently reflects the light emitted from the coil 138 portion of the filament 137 due to the dome shape of the reflecting portion 142 and the reflecting portion 139 of the lamp 130 described above, and is preferably reflected at least once by reflection. While irradiating the processing object W, the lamp light is condensed in a direction substantially perpendicular to the processing object W. That is, the light emitted from the lamp 130 is concentrated in the tangential range of the opening 143b of the reflector 139. That is, the lamp 130 of this embodiment is transmitted to the workpiece W with little energy loss because the number of reflections by the reflector 139 is small, and has excellent directivity. Conventionally, there has been a problem that the energy of the lamp light is reduced due to reflection loss due to the multiple reflection of the reflector, but this embodiment solves this problem. Therefore, since the lamp 130 can improve the irradiation efficiency to the workpiece W as compared with the prior art, it is possible to achieve a high temperature increase with low power consumption. The curvature and opening of the reflector 139 differ depending on the directivity required for the lamp 130.

図9乃至図11を参照するに、ランプハウスとして機能するランプ保持部145は略直方体形状を有し、各ランプ130を収納する溝146と、当該溝146の間に位置する隔壁148とを有している。   Referring to FIGS. 9 to 11, the lamp holding portion 145 functioning as a lamp house has a substantially rectangular parallelepiped shape, and has a groove 146 for housing each lamp 130 and a partition wall 148 positioned between the grooves 146. is doing.

溝146はランプ130を収納するランプ収納部としての機能を有し、ランプ130aを収納する溝146aと、ランプ130bを収納する溝146bより構成される。以下、溝146は溝146a、溝146bを総括するものとする。なお、溝146の詳細な形状については後述するものとし、以下溝146の配置について説明する。   The groove 146 functions as a lamp housing portion that houses the lamp 130, and includes a groove 146a that houses the lamp 130a and a groove 146b that houses the lamp 130b. Hereinafter, the groove 146 is defined as the groove 146a and the groove 146b. The detailed shape of the groove 146 will be described later, and the arrangement of the groove 146 will be described below.

図9によく示されるように、溝146aはランプ保持部145の中心(図中、線Xと線Yの交差部分)、即ち被処理体Wの中心に対応する部分から半径方向に、サポートリング150の手前まで同心円を描くように形成される。より詳細には、溝146aはランプ保持部145の中心、及び、当該中心部分から半径が第1の距離づつ大きく形成された複数の同心円の円周上に、溝146aの中心が位置するように複数の溝146aが形成される。かかる第1の距離は、ランプ130aの放射分布の半値幅(ランプ130aの光強度がピーク値と比較して半分の値になったときの放射分布の幅)の約0.5乃至1.5倍に設定されることが好ましい。本実施例において、ランプ130aは開口143bからランプ光の放射方向に約40mmの点(本実施例における、ランプ130から被処理体Wまでの距離)において、半値幅約40mmを示す。しかしながら、かかる幅は使用するランプによって異なる値であって、本発明を限定するものではない。また、本実施例では、後述する冷却管149を発光部136側に有する為、第1の距離はランプ130aの発光部136の直径より大きな値である50mm(半値幅40mm×1.25)に設定されている。かかる同心円は後述する溝146bと重ならない程度の位置まで広げられるものとする。また、一の円上に形成される各溝146aの間隔は第1の距離ごとに形成されることが好ましい。   As well shown in FIG. 9, the groove 146a is formed in the support ring in the radial direction from the center of the lamp holding portion 145 (intersection portion of the line X and line Y in the drawing), that is, the portion corresponding to the center of the workpiece W. It is formed to draw concentric circles up to 150. More specifically, the groove 146a is arranged such that the center of the groove 146a is positioned on the center of the lamp holding portion 145 and on the circumference of a plurality of concentric circles having a radius larger than the central portion by a first distance. A plurality of grooves 146a are formed. The first distance is about 0.5 to 1.5 of the half width of the radiation distribution of the lamp 130a (the width of the radiation distribution when the light intensity of the lamp 130a is half of the peak value). It is preferable to set it twice. In the present embodiment, the lamp 130a has a full width at half maximum of about 40 mm at a point (distance from the lamp 130 to the workpiece W in the present embodiment) of about 40 mm in the lamp light emission direction from the opening 143b. However, the width varies depending on the lamp used, and does not limit the present invention. Further, in this embodiment, since a cooling tube 149 described later is provided on the light emitting unit 136 side, the first distance is set to 50 mm (half width 40 mm × 1.25) which is larger than the diameter of the light emitting unit 136 of the lamp 130a. Is set. The concentric circles are assumed to be expanded to a position that does not overlap with a groove 146b described later. Moreover, it is preferable that the space | interval of each groove | channel 146a formed on one circle is formed for every 1st distance.

一方、溝146bはサポートリング150と被処理体Wとが重なる部分、及び、その近傍に対応する位置に複数の同心円を描くように形成される。より詳細には、溝146bは被処理体Wと後述するサポートリング150の重なる領域であって、その略中心を示す第一の円C、当該円Cより半径が第2の距離だけ大きい第2の円Cと、円Cより半径が第2の距離だけ小さい第3の円Cのそれぞれの円周上に位置するように配置される。第2の距離は、ランプ130bの放射分布の半値幅の約0.5乃至1.5倍に設定されることが好ましい。ランプ130bは開口143bからランプ光の放射方向に約40mmの点(本実施例における、ランプ130から被処理体Wまでの距離)において、半値幅約20mmを示す。しかしながら、かかる幅は使用するランプによって異なる値であって、本発明を限定するものではない。溝146aと同様に、冷却管を発光部136側に有する為、第2の距離は25mm(半値幅20mm×1.25)に設定されている。また、一の円上に形成される溝146bの間隔は第2の距離ごとに形成されることが好ましい。 On the other hand, the groove 146b is formed so as to draw a plurality of concentric circles at a position corresponding to the portion where the support ring 150 and the workpiece W overlap and the vicinity thereof. More specifically, the groove 146b is a region that overlaps the support ring 150 described later and the object W, the first circle C 1 that shows the approximate center, a large second distance radius from the circle C 1 The second circle C 2 and the third circle C 3 having a radius smaller than the circle C 1 by a second distance are arranged on the respective circumferences. The second distance is preferably set to about 0.5 to 1.5 times the half width of the radiation distribution of the lamp 130b. The lamp 130b exhibits a full width at half maximum of about 20 mm at a point of about 40 mm in the lamp light emission direction from the opening 143b (distance from the lamp 130 to the workpiece W in this embodiment). However, the width varies depending on the lamp used, and does not limit the present invention. Similarly to the groove 146a, since the cooling tube is provided on the light emitting part 136 side, the second distance is set to 25 mm (half-value width 20 mm × 1.25). Moreover, it is preferable that the space | interval of the groove | channel 146b formed on one circle is formed for every 2nd distance.

本実施形態では、溝146bは3つの円C、C、及びC上に形成されるが、かかる円(C、C、C)の数は例示的である。溝146bは上述したように、サポートリング150及び被処理体Wの重なる部分、及び、その近傍をランプ130bが照射可能なように形成される。例えば、被処理体Wの端部が円Cより大きい場合は、円Cの外側に第2の距離だけ大きい半径を有する図示しない円上に溝146bが更に形成される。同様に、サポートリング150が円Cより小さい場合は、円C3の内側に第2の距離だけ小さい半径を有する図示しない円上に溝146bが更に形成される。 In this embodiment, the groove 146b is formed on three circles C 1 , C 2 , and C 3 , but the number of such circles (C 1 , C 2 , C 3 ) is exemplary. As described above, the groove 146b is formed so that the lamp 130b can irradiate the portion where the support ring 150 and the workpiece W overlap and the vicinity thereof. For example, if the end portion of the specimen W is greater than the circle C 2, the grooves 146b on a circle (not shown) having a radius greater second distance is further formed on the outside of the circle C 2. Similarly, if the support ring 150 is circular C 3 smaller than, the groove 146b on a circle (not shown) having a smaller radius by the second distance is further formed on the inside of the circle C 3.

上述した構成において、ランプ保持部145は被処理体Wの中心近傍に対応する位置にランプ130aを、被処理体Wとサポートリングの重なる部分及び当該部分の近傍をランプ130bに配置可能とする。かかる状態においてランプ130を照射すると、被処理体Wの中心部ではランプ130aにより大きな照射面積を得ることができる。一方、被処理体Wの端部近傍ではランプ130bによりランプ130aの照射面積よりも小さな照射面積を得ることができる。   In the configuration described above, the lamp holding unit 145 can arrange the lamp 130a at a position corresponding to the vicinity of the center of the workpiece W, and the portion where the workpiece W and the support ring overlap and the vicinity of the portion can be arranged on the lamp 130b. When the lamp 130 is irradiated in such a state, a large irradiation area can be obtained by the lamp 130a at the center of the workpiece W. On the other hand, an irradiation area smaller than the irradiation area of the lamp 130a can be obtained by the lamp 130b in the vicinity of the end of the workpiece W.

本実施例では口径の小さなランプ130bをランプ130aの周囲に配置することで、被処理体Wの端部及びサポートリング150が重なり合う部分、及び当該部分の近傍である狭い領域を、効率よく照射することが可能となる。また、上述したように、ランプ130bに投入されている電力はランプ130aに投入されている電力より大きい。一のランプより照射される単位面積あたりのエネルギーはランプ130bの方が大きくなっている。   In this embodiment, the lamp 130b having a small diameter is arranged around the lamp 130a, so that the end portion of the workpiece W and the support ring 150 overlap each other and a narrow region near the portion is efficiently irradiated. It becomes possible. Further, as described above, the power supplied to the lamp 130b is larger than the power supplied to the lamp 130a. The energy per unit area irradiated from one lamp is larger in the lamp 130b.

従来の熱処理装置のランプ配置では一の種類のランプしか使用されておらず、被処理体Wの中心部と端部でランプの照射面積を制御することは困難であった。被処理体Wとサポートリング150が重なり合う部分150、及び、当該部分の近傍はサポートリング150と被処理体Wの比熱が異なる。より詳細には、サポートリング150の比熱は被処理体Wの比熱より小さい。よって、かかる部分は中心部と比べて温度が上昇し難いといった問題を有していた。しかし、本実施例では、温度上昇のしにくい被処理体Wの端部である狭い領域を小口径のランプ130bで照射することでランプ光が漏れることなく効率よく加熱することができる。更に、ランプ130bのパワー密度をあげることで中心部との加熱むらを防止することができ、高品質な処理を行うことができる。また、比較的温度上昇のし易い中心付近に大口径のランプ130aを使用することは、一のランプ130aで広い照射面積を得ることができる。よって、中心付近のランプ130の数を減らすことができ、消費電力の低減を可能とする。本実施例では異なる口径のランプ130を使用し、かつ投入電力を変化させることで上述の問題を解決している。   In the lamp arrangement of the conventional heat treatment apparatus, only one type of lamp is used, and it is difficult to control the irradiation area of the lamp at the center and the end of the workpiece W. The specific heat of the support ring 150 and the workpiece W is different in the portion 150 where the workpiece W and the support ring 150 overlap and in the vicinity of the portion. More specifically, the specific heat of the support ring 150 is smaller than the specific heat of the workpiece W. Therefore, such a portion has a problem that the temperature is less likely to rise than the center portion. However, in this embodiment, it is possible to efficiently heat the lamp light without leaking by irradiating the narrow area, which is the end portion of the object to be processed W, which is hard to rise in temperature, with the small-diameter lamp 130b. Further, by increasing the power density of the lamp 130b, uneven heating with the central portion can be prevented, and high-quality processing can be performed. In addition, using the large-diameter lamp 130a near the center where the temperature rises relatively easily makes it possible to obtain a wide irradiation area with the single lamp 130a. Therefore, the number of lamps 130 near the center can be reduced, and power consumption can be reduced. In the present embodiment, the above-mentioned problem is solved by using a lamp 130 having a different diameter and changing the input power.

なお、溝146の配置は同心円状に配置されることに限定されず、上述したような条件を満たしているのであればその他の配置状態でもよく、例えば、直線状や、渦巻状に配置されてもよい。また、本実施例ではリフレクタ141の反射部142の形状が円であるため、ランプ光の照射領域は円である。しかし、被処理体Wの中心部に照射面積の広いランプ、端部に照射面積が小さいランプを配置するといった概念から考えると、ランプ130は照射領域において限定を有するものではない。例えば、照射領域が三角形になるようにリフレクタ141の反射部142の形状を変化させても良い。ランプ光の照射領域の形状は三角形に限定されず、正方形、6角形のその他の多角形であってもよい。また、これと同様な作用を奏するいかなる照射方法をも適用することができる。   Note that the arrangement of the grooves 146 is not limited to being concentrically arranged, and any other arrangement state may be used as long as the above-described conditions are satisfied. For example, the grooves 146 may be arranged linearly or spirally. Also good. Further, in this embodiment, the shape of the reflecting portion 142 of the reflector 141 is a circle, so that the irradiation area of the lamp light is a circle. However, considering the concept of arranging a lamp with a large irradiation area at the center of the object W and a lamp with a small irradiation area at the end, the lamp 130 is not limited in the irradiation region. For example, the shape of the reflecting portion 142 of the reflector 141 may be changed so that the irradiation area is a triangle. The shape of the irradiation region of the lamp light is not limited to a triangle, and may be a square or other polygon such as a hexagon. In addition, any irradiation method that exhibits the same action can be applied.

以下、溝146の形状について説明する。溝146はランプ130と同一な形状を有し、ランプ130の電極部132を収納する部分146cと、中間部134を収納する部分146dと、リフレクタ141を収納する部分146eからなる。部分146cは電極部132と、図8には図示されて図10及び図11には図示されないランプドライバ310とを接続すると共に、両者の間を封止する封止部146cとしても機能する。   Hereinafter, the shape of the groove 146 will be described. The groove 146 has the same shape as the lamp 130, and includes a portion 146c for storing the electrode portion 132 of the lamp 130, a portion 146d for storing the intermediate portion 134, and a portion 146e for storing the reflector 141. The portion 146c connects the electrode portion 132 to the lamp driver 310 shown in FIG. 8 and not shown in FIGS. 10 and 11, and also functions as a sealing portion 146c for sealing between the two.

溝146はランプ130及びリフレクタ141が内接する部分に各々ランプ130及びリフレクタ141に対応するねじ山(めねじ)147が形成されている。本実施例において、ねじ山147はランプ130と適合するような三角ねじであって、略三角のねじ山が形成される。なお、ねじ山の形状はかかる形状に限定されるものではなく、ランプ130及びリフレクタ141のねじ山131が四角ねじ又は台形ねじ等であるなら、溝146のねじ山144もそれに対応して形成される。なお、溝146はランプ130が熱膨張したときに、ランプ130と最適に一致するようにねじ山144が形成される。即ち、ランプ130が通常の形態(熱膨張していない状態)であるとき、溝146に形成されたねじ山147の外径、内径、及びねじ山のピッチは、ランプ130及びリフレクタ141のねじ山の外径、内径、及びねじ山のピッチより若干大きい寸法を有する。但し、かかる寸法の差はランプ130及びリフレクタ141の挿入及び溝146との係合を妨げない程度のものである。   The groove 146 is formed with a thread (female thread) 147 corresponding to the lamp 130 and the reflector 141 at a portion where the lamp 130 and the reflector 141 are inscribed. In this embodiment, the thread 147 is a triangular thread that is compatible with the lamp 130, and a substantially triangular thread is formed. Note that the shape of the thread is not limited to such a shape. If the thread 131 of the lamp 130 and the reflector 141 is a square screw or a trapezoidal screw, the thread 144 of the groove 146 is formed correspondingly. The The groove 146 is formed with a thread 144 so as to optimally match the lamp 130 when the lamp 130 is thermally expanded. That is, when the lamp 130 is in a normal form (not thermally expanded), the outer diameter, the inner diameter, and the thread pitch of the screw thread 147 formed in the groove 146 are the screw thread of the lamp 130 and the reflector 141. Have a size slightly larger than the outer diameter, inner diameter, and thread pitch. However, such a difference in dimensions is such that the insertion of the lamp 130 and the reflector 141 and the engagement with the groove 146 are not hindered.

上述した構成において、溝146とランプ130及びリフレクタ141はナットとボルトの関係である。即ち、ランプ保持部145はランプ130を回転しながら溝146に挿入し、その後リフレクタ141を回転しながら溝146に挿入することでねじ山が互いに係合し、ランプ130及びリフレクタ141を保持する。ランプ130及びリフレクタ141が通常の形態(熱膨張していない)であるとき、ランプ130及びリフレクタ141と溝146の対応するねじ山は重力方向の面において接触している。即ち、ランプ130及びリフレクタ141と溝146はねじ山において常に接触面積を確保している。   In the above-described configuration, the groove 146, the lamp 130, and the reflector 141 have a nut-bolt relationship. That is, the lamp holder 145 is inserted into the groove 146 while rotating the lamp 130, and then inserted into the groove 146 while rotating the reflector 141, so that the threads are engaged with each other, and the lamp 130 and the reflector 141 are held. When the lamp 130 and the reflector 141 are in the normal form (not thermally expanded), the corresponding threads of the lamp 130 and the reflector 141 and the groove 146 are in contact in the gravitational plane. That is, the lamp 130, the reflector 141, and the groove 146 always ensure a contact area in the thread.

本発明において、かかる接触面積はランプ130及びリフレクタ141を保持するために必要であると同時に、以下の欠点を解決するものである。従来のランプ保持部の溝はランプと同様な円筒形を有しており、ランプの熱膨張を考慮してランプが膨張により最大となる時に溝とランプが一致するように形成されていた。即ち、従来ではランプが完全に膨張しきっていないときには、溝との接触面積が少なくランプを冷却するためにランプ保持部に配置されている冷却管の冷却効率を低下するという欠点を有したが、本実施例ではそれを解決している。   In the present invention, such a contact area is necessary for holding the lamp 130 and the reflector 141, and at the same time, the following drawbacks are solved. The groove of the conventional lamp holding part has a cylindrical shape similar to that of the lamp, and is formed so that the groove and the lamp coincide with each other when the lamp is maximized by expansion in consideration of the thermal expansion of the lamp. That is, conventionally, when the lamp has not fully expanded, the contact area with the groove is small, and the cooling efficiency of the cooling tube disposed in the lamp holding portion to cool the lamp is reduced. In the present embodiment, this is solved.

また、溝146のねじ山144はランプ130及びリフレクタ141のねじ山より若干大きく形成されているため、溝146とランプ130及びリフレクタ141には多少の空間を形成する。ランプ130が加熱され熱膨張しているとき、溝146とランプ130及びリフレクタ141は一致するように形成されており、かかる空間によりランプ130の膨張を可能とする。   Further, since the thread 144 of the groove 146 is slightly larger than the thread of the lamp 130 and the reflector 141, a slight space is formed in the groove 146, the lamp 130, and the reflector 141. When the lamp 130 is heated and thermally expanded, the groove 146, the lamp 130, and the reflector 141 are formed to coincide with each other, and the lamp 130 can be expanded by such a space.

かかる構成のランプ保持部145の溝146とランプ130及びリフレクタ141の関係は、更に以下に示すような長所を有する。上記のようにランプ130の投入電力をランプ130aとランプ130bで変化させると、高出力ランプは低出力ランプよりも短命になる。これは、高出力ランプの方がランプ内部が高温となるためハロゲンサイクルが成立しなくなり、フィラメント137が細くなりランプ寿命を短くする等の要因によって生じるものである。即ち、ランプ130bはランプ130aよりも短命になる。同様に、高出力ランプ用リフレクタは低出力ランプ用リフレクタよりも短命になる。これは、高出力ランプの方がランプ内部が高温となるため、リフレクタ141のAl材コーティングの分子材料の中に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り、かかる合金が反射率の低下を引き起こす。即ち、リフレクタ141bはリフレクタ141aより短命となる。   The relationship between the groove 146 of the lamp holding portion 145 having such a configuration, the lamp 130, and the reflector 141 further has the following advantages. As described above, when the input power of the lamp 130 is changed between the lamps 130a and 130b, the high output lamp has a shorter life than the low output lamp. This is because the high-power lamp has a higher temperature inside the lamp, so that the halogen cycle is not established, the filament 137 becomes thinner, and the lamp life is shortened. That is, the lamp 130b has a shorter life than the lamp 130a. Similarly, high power lamp reflectors are shorter than low power lamp reflectors. This is because the high-power lamp has a higher temperature inside the lamp, so that when the temperature becomes high in the molecular material of the Al material coating of the reflector 141, it diffuses with the base metal to form an alloy. Causes a decrease in reflectivity. That is, the reflector 141b has a shorter life than the reflector 141a.

従来のランプハウスは、寿命切れとなったランプハウス周辺のランプとリフレクタを交換するために、未だ使用可能なランプハウス中央のランプとリフレクタをも含めたランプハウスを一体的に交換しなければならなくなり、不経済であるという欠点を有していた。本実施例におけるランプ130及びリフレクタ141と溝146は、各々が外接する部分にねじ山を形成することで、各々任意にランプ保持部145より着脱ができる。よって使用不可能となったランプ又は/及びリフレクタだけの交換が可能であり、経済的に好ましいと長所を有する。また、ランプハウス全体を交換することは作業が煩雑であり、メンテナンス性を低下させるという欠点を有するが、本発明はかかる欠点を解決している。   In the conventional lamp house, in order to replace the lamp and the reflector around the lamp house that has reached the end of its life, the lamp house including the lamp and the reflector at the center of the lamp house that can still be used must be replaced as a whole. It had the disadvantage of being uneconomical. The lamp 130, the reflector 141, and the groove 146 in this embodiment can be arbitrarily attached / detached from the lamp holding portion 145 by forming a screw thread at a portion where they are circumscribed. Therefore, it is possible to replace only a lamp or / and a reflector which have become unusable, and it is advantageous in that it is economically preferable. Further, replacing the entire lamp house has the disadvantages that the work is complicated and the maintainability is lowered, but the present invention solves such a drawback.

なお、本実施例のランプ130及びリフレクタ141の形状は例示的であり、本発明のランプ130又は/及びリフレクタ141はランプ保持部145に対して各々単独で着脱可能であることに足りるものである。例えば、ランプ130は電極部132にのみねじ山を設けられてもよい。しかしながら、本実施形態のようにランプ130の全体にねじ山を施すことは、上述したように冷却効果をあげる上で好ましいという効果を有する。   It should be noted that the shapes of the lamp 130 and the reflector 141 of this embodiment are exemplary, and it is sufficient that the lamp 130 and / or the reflector 141 of the present invention can be individually attached to and detached from the lamp holding portion 145. . For example, the lamp 130 may be threaded only on the electrode portion 132. However, as described above, it is preferable to apply a thread to the entire lamp 130 as described above in order to increase the cooling effect.

また、図15乃至図16を参照するリフレクタ141はランプ保持部145に対してネジ等の接続部材を用いて接合されても良い。ここで、図15は、図13に示すリフレクタ141の変形例であるリフレクタ141cを示した概略側面図である。図16は、図15に示すリフレクタ141の概略定面図である。リフレクタ141aは反射部142aを有し、ランプ130の発光部136をかかる反射部142aに挿入するための開口143cとランプ光が射出される開口143dが形成されている。リフレクタ141aは開口143c側を幅広に形成し、かかる幅広の部分にスルーホールを有し、かかるスルーホールを介しネジ等でランプ保持部145に取り付けられる。かかる構成であってもリフレクタ141を容易に取り外し可能であることが理解されるであろう。   15 to 16 may be joined to the lamp holding portion 145 using a connecting member such as a screw. Here, FIG. 15 is a schematic side view showing a reflector 141c which is a modification of the reflector 141 shown in FIG. FIG. 16 is a schematic plane view of the reflector 141 shown in FIG. The reflector 141a has a reflecting portion 142a, and an opening 143c for inserting the light emitting portion 136 of the lamp 130 into the reflecting portion 142a and an opening 143d for emitting lamp light are formed. The reflector 141a has a wide opening 143c side, has a through hole in the wide portion, and is attached to the lamp holding portion 145 with a screw or the like through the through hole. It will be understood that the reflector 141 can be easily removed even in such a configuration.

隔壁148は図10及び図11に示すように、同心円上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148には、隔壁148に沿って一対の冷却管(水冷管)148a及び148bが内接されている(なお、冷却管149は冷却管149a及び冷却管149bを総括するものとする)。より詳細には、冷却管149aはランプ130の電極部132に対応する場所に位置し、冷却管149bはランプ130の発光部136及びリフレクタ141に対応する場所に位置する。   As shown in FIGS. 10 and 11, the partition wall 148 is disposed between a plurality of adjacent grooves 146 aligned concentrically. A pair of cooling pipes (water cooling pipes) 148a and 148b are inscribed along the partition wall 148 in the partition wall 148 (note that the cooling pipe 149 collectively refers to the cooling pipe 149a and the cooling pipe 149b). More specifically, the cooling tube 149 a is located at a location corresponding to the electrode portion 132 of the lamp 130, and the cooling tube 149 b is located at a location corresponding to the light emitting portion 136 and the reflector 141 of the lamp 130.

冷却管149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136又はリフレクタ141の壁面温度を測定する。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149を流れる水温を調節することができる。   The cooling pipe 149 is connected to a temperature control mechanism (not shown). A temperature control mechanism has a control part, a temperature sensor or a thermometer, and a heater, for example, and is supplied with cooling water from a water source such as a water supply. Other types of refrigerants (alcohol, galden, chlorofluorocarbon, etc.) may be used instead of the cooling water. For example, a well-known sensor such as a PTC thermistor, an infrared sensor, or a thermocouple can be used as the temperature sensor, and the temperature sensor or thermometer measures the wall surface temperature of the electrode portion 132 of the lamp 130 and the light emitting portion 136 or the reflector 141. To do. The heater is configured as a heater wire wound around the cooling pipe 116, for example. The temperature of the water flowing through the cooling pipe 149 can be adjusted by controlling the magnitude of the current flowing through the heater wire.

冷却管149aは、電極133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133、及び封止部143c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149bは、中間部134及び発光部136がハロゲンサイクルを維持するように発光部134の温度を250乃至900℃に維持する必要がある。ここで、ハロゲンサイクルとは、フィラメント137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250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137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。更に、リフレクタ141は反射部142に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。これが反射部142の反射率の低下につながるため、リフレクタ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)。   When the electrode 133 is made of molybdenum, the cooling pipe 149a needs to maintain the temperature of the electrode part 132 at 350 ° C. or lower in order to prevent the electrode part 133 and the sealing part 143c from being damaged due to oxidation of molybdenum. is there. The cooling tube 149b needs to maintain the temperature of the light emitting unit 134 at 250 to 900 ° C. so that the intermediate unit 134 and the light emitting unit 136 maintain the halogen cycle. Here, the halogen cycle means that tungsten constituting the filament 137 evaporates and reacts with the halogen gas to produce a tungsten-halogen compound, which floats in the lamp 130. When the lamp 130 is maintained at 250 to 900 ° C., the tungsten-halogen compound maintains its state. Further, when the tungsten-halogen compound is carried near the filament 137 by convection, it is decomposed into tungsten and halogen gas due to high temperature. Thereafter, tungsten precipitates on the filament 137, and the halogen gas repeats the same reaction again. In general, the lamp 130 is devitrified (a phenomenon in which the light-emitting portion 134 becomes white) when the temperature exceeds 900 ° C., and becomes black (a tungsten-halogen compound is attached to the inner wall of the lamp 130 and becomes black when the temperature is below 250 ° C. Phenomenon). Further, the reflector 141 has a property that the material molecules of the coating coated on the reflecting portion 142 diffuse each other with an underlying metal to form an alloy at a high temperature. Since this leads to a decrease in the reflectance of the reflecting portion 142, it is necessary to maintain the reflector at a predetermined temperature or lower (for example, when Ni plating is applied, 300 ° C. or lower is preferable).

本実施例では、冷却管149aをハロゲンサイクルの範囲温度及びモリブデンの酸化防止の共通温度、好ましくは250乃至350℃、冷却管149bをハロゲンサイクルの範囲温度及びリフレクタ141のコーティング層の保護の共通温度、好ましくは250乃至300℃に維持する。   In this embodiment, the cooling tube 149a has a halogen cycle range temperature and a common temperature for preventing oxidation of molybdenum, preferably 250 to 350 ° C., the cooling tube 149b has a halogen cycle range temperature, and a common temperature for protecting the coating layer of the reflector 141. , Preferably maintained at 250 to 300 ° C.

本実施例では、ランプ130は失透及び黒化の発生を抑えることができる。また、電極133のモリブデンの酸化により電極部132及び封止部143cが破損することを防止する。また、リフレクタ141のコーティング層を保護し、反射率の低下を抑制する。従って、かかる冷却管149はランプ130及びリフレクタ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。なお、溝146とランプ130及びリフレクタ141との接触面積は上述したように従来より大きく、冷却効率を十分に得ることが可能である。   In this embodiment, the lamp 130 can suppress the occurrence of devitrification and blackening. Further, the electrode portion 132 and the sealing portion 143c are prevented from being damaged by the oxidation of molybdenum of the electrode 133. In addition, the coating layer of the reflector 141 is protected and a decrease in reflectance is suppressed. Therefore, the cooling tube 149 has an advantage of extending the life of the lamp 130 and the reflector and is economically superior. Note that the contact area between the groove 146 and the lamp 130 and the reflector 141 is larger than the conventional one as described above, so that sufficient cooling efficiency can be obtained.

なお、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136及びリフレクタ141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148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、ハロゲンサイクル範囲、及び反射部142のコーティング層の保護の為の共通な温度、例えば250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149と同様な効果を得ることができる。   In addition, you may use the method of cooling the light emission part 136 and the reflector 141 forcibly with the said well-known air cooling mechanism, for example, a blower. Further, for example, a cooling method in which a common cooling pipe capable of cooling the sealing portion 143c and the reflector 141 is provided on the partition wall 148 is also conceivable. In such a configuration, the cooling pipe is cooled to a common temperature, for example, 250 to 300 ° C., for preventing the oxidation of molybdenum, the halogen cycle range, and protecting the coating layer of the reflective portion 142. Even if it is such a structure, the effect similar to the cooling pipe 149 mentioned above can be acquired.

次に、図8、図17を参照して放射温度計200を説明する。ここで、図17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。   Next, the radiation thermometer 200 will be described with reference to FIGS. Here, FIG. 17 is a schematic enlarged sectional view of the radiation thermometer 200 and the processing chamber 110 in the vicinity thereof. The radiation thermometer 200 is provided on the opposite side of the lamp 130 with respect to the workpiece W. However, the present invention does not exclude the structure in which the radiation thermometer 200 is provided on the same side as the lamp 130.

放射温度計200は処理室110の底部114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。   The radiation thermometer 200 is attached to the bottom 114 of the processing chamber 110. A surface 114a of the bottom 114 facing the inside of the processing chamber 110 is plated with gold and functions as a reflection plate (high reflectance surface). This is because if the surface 114a is a low reflectance surface such as black, the heat of the workpiece W is absorbed and the irradiation output of the lamp 130 must be raised uneconomically. The bottom 114 has a cylindrical through hole 115.

放射温度計200はセンサロッド210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。   The radiation thermometer 200 includes a sensor rod 210, a filter 220, and a radiation detector 230. The sensor rod 210 connected to the radiation detector 220 through the filter 230 through the through hole 115 is projected into the processing space. ing. The sensor rod 210 is inserted into a through hole 115 provided in the bottom 114 of the processing chamber 110 and sealed with an O-ring 190. As a result, the processing chamber 110 can maintain a reduced pressure environment therein regardless of the through hole 115.

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。なお、放射温度計200は演算部を有してもよく、制御部300又は演算部のどちらかを用いて放射温度計200の制御を行うかは選択的である。かかる放射温度計200は上述した本発明の一側面である放射温度計10であって、重複する部分の説明は省略する。   In the temperature measuring method described later in this embodiment, the chopper and the motor for rotationally driving the chopper can be omitted, and a minimum and relatively inexpensive configuration is employed. The radiation thermometer 200 measures the temperature of the object to be processed W and transmits the temperature to the control unit 300, whereby the object to be processed W can be heat-treated at a predetermined temperature. In addition, the radiation thermometer 200 may have a calculating part, and it is selective whether to control the radiation thermometer 200 using either the control part 300 or the calculating part. The radiation thermometer 200 is the radiation thermometer 10 according to one aspect of the present invention described above, and the description of the overlapping parts is omitted.

センサロッド210は石英製ロッドより構成される。図17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を貫通孔115より突出させ被処理体Wの近傍に配置する。図10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を含めた空間218を形成し、かかる空間218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測定体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。   The sensor rod 210 is composed of a quartz rod. Referring to FIG. 17, the sensor rod 210 has one end 214 connected to the radiation detector 230 through the filter 220, and the other end 212 protrudes from the through-hole 115 and is disposed in the vicinity of the workpiece W. . As shown well in FIG. 10, the end portion 212 of the sensor rod 210 forms a space 218 including the workpiece W from the dome-shaped shielding portion 216 that blocks light, and the sensor rod 210 is inside the space 218. The end portion 212 is configured to be disposed. The shielding unit 216 has, for example, a U-shaped cross section, and forms an atmosphere different from that of the processing chamber 110 by airtightly contacting the U-shaped opening side to the measurement object, thereby blocking stray light.

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216で別雰囲気を形成し迷光を遮蔽することで処理室110の空間内に単にセンサロッド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、被測定体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。   Conventionally, the measurement accuracy is lowered due to noise caused by stray light, but in this embodiment, the sensor rod 210 is simply placed in the space of the processing chamber 110 by forming a different atmosphere by the light shielding portion 216 and shielding stray light. You can lower the effect of stray light than you do. Therefore, it becomes possible to accurately measure the temperature of the object to be measured, increase the stability and reproducibility of the production performance, and provide a high-precision heat treatment and a high-quality wafer subjected to the heat treatment. It becomes possible. The sensor rod 210 may have an arbitrary movable mechanism. For example, the sensor rod 210 is brought into contact with the workpiece W only when necessary temperature measurement is performed, and the retraction operation is possible when temperature measurement is not performed. It may be configured to. Such a configuration can prevent the sensor rod 210 from hindering the gas treatment of the object to be processed and the rotation of the object to be processed, for example, when the gas process and the object to be processed described later are rotated. Further, as described above, the sensor rod 210 may be provided in the rotating ring 150 so as not to hinder gas processing and rotation of the object to be processed.

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。再び、図4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、高放射率かつ低ノイズである波長を通過させることが可能となる。なお、図5より、SiC基板は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6より、AlN基板は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基板及びAlN基板においても、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、高放射率かつ低ノイズである波長を通過させることが可能となる。   The filter 220 is located between the sensor rod 210 and the radiation detector 230 and has a function of limiting radiation light introduced into the radiation detector 230 according to the wavelength. Referring to FIG. 4 again, it can be easily understood that the quartz substrate shows high emissivity in the wavelength region of 4.5 to 7.4 μm or 9.0 to 19.0 μm. In this region, by selecting one wavelength and transmitting it through the filter 220, the radiation detector 200 described later can pass a wavelength with high emissivity and low noise. Note that, from FIG. 5, the SiC substrate exhibits high reflectivity in the wavelength regions of 4.3 to 10.5 μm and 12.5 to 20.0 μm. Further, as shown in FIG. 6, the AlN substrate exhibits high reflectivity in the wavelength regions of 5.0 to 11.0 μm and 17.0 to 25.0 μm. Also in the SiC substrate and the AlN substrate, by selecting one wavelength and transmitting it through the filter 220 in such a region, the radiation detector 200 described later can pass a wavelength with high emissivity and low noise. It becomes possible.

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E(T)を表す電気信号に変換して制御部300に送る。なお、放射検出器220は図示しない演算回路を備えても良く、放射検出器220にて温度を算出する構成としても良い。 The radiation detector 220 includes an imaging lens (not shown), a Si photocell, and an amplification circuit, and converts radiation light incident on the imaging lens into a voltage, that is, an electrical signal representing radiation intensity E 1 (T) described later. The data is sent to the control unit 300. The radiation detector 220 may include an arithmetic circuit (not shown), and the radiation detector 220 may be configured to calculate the temperature.

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。   Note that the above-described temperature measurement method is not limited to only the temperature measurement of the object to be processed, and may be used for the temperature measurement of the quartz window 120, for example. Needless to say, applicable materials are not limited to the above-described members, and can be applied to all materials as long as the radiation characteristics of the materials can be known.

以上、上述の実施形態では遮光部216を用いて迷光を遮蔽した測定空間218を形成したが、これらの形態は必要に応じて適宜変更することができる。例えば、図18に示すような熱源を被処理体Wに対して下側に有する熱処理装置400、例えば、成膜装置にも適用することができる。ここで、図18は、本発明の別の温度測定の形態を示す熱処理装置400の概略断面図である。熱処理装置400は、処理室410と、載置台420と、ウインドウ430と、加熱部440と、シャワーヘッド450と、放射温度計460とを有し、被処理体Wに所定の処理、例えば成膜処理を行う。   As described above, in the above-described embodiment, the measurement space 218 in which the stray light is shielded by using the light shielding unit 216 is formed, but these forms can be appropriately changed as necessary. For example, the present invention can also be applied to a heat treatment apparatus 400 having a heat source as shown in FIG. Here, FIG. 18 is a schematic sectional view of a heat treatment apparatus 400 showing another temperature measurement mode of the present invention. The heat treatment apparatus 400 includes a processing chamber 410, a mounting table 420, a window 430, a heating unit 440, a shower head 450, and a radiation thermometer 460. Process.

図18を参照するに、処理室410の内部には被処理体Wを載置する載置台420が配置される。本実施形態において、載置台420には後述する放射温度計460のセンサロッド462を挿入可能、かつ、測定空間として機能する領域422が形成されている。図18及び図19によく示されるように、領域422は被処理体Wが載置される側から載置台420の側面に向かって貫通した略L字形状の領域(開放空間)として形成されている。ここで、図19は、図18に示す熱処理装置400の載置台420及びその近傍を示す拡大断面図である。但し、領域422の形状はかかる記載に限定されず、後述するような測定空間、並びに、放射温度計460のセンサロッド462を挿入可能な領域として形成されるに足りるものである。   Referring to FIG. 18, a mounting table 420 on which the object to be processed W is mounted is disposed inside the processing chamber 410. In the present embodiment, the mounting table 420 is formed with a region 422 in which a sensor rod 462 of a radiation thermometer 460 described later can be inserted and functions as a measurement space. As well shown in FIGS. 18 and 19, the region 422 is formed as a substantially L-shaped region (open space) penetrating from the side on which the workpiece W is placed toward the side surface of the mounting table 420. Yes. Here, FIG. 19 is an enlarged cross-sectional view showing the mounting table 420 of the heat treatment apparatus 400 shown in FIG. 18 and the vicinity thereof. However, the shape of the region 422 is not limited to this description, and the region 422 is enough to be formed as a measurement space as described later and a region into which the sensor rod 462 of the radiation thermometer 460 can be inserted.

処理室410の底部には気密的に接続された石英製のウインドウ420が接続され、かかるウインドウ420を介して加熱手段としての加熱部440が備えられる。加熱部440は複数のランプ442を有し、載置台430上に載置した被処理体Wを載置台420側から間接的に加熱可能に構成されている。また、処理室410上部にはシャワーヘッド450が配置されている。シャワーヘッド450は、例えば、ソースガスに接続された図示しない第1のシャワー室と酸素などからなる酸化ガスに接続された第2のシャワー室とを有する。シャワーヘッド450の第1のシャワー室ではソースガスを含む所定のガスが混合され、そして、第1のシャワー室で混合されたガスは図示しないノズルより処理室410内に吐出される。また、処理室410内は図示しない排気口より、例えば真空ポンプなどで真空排気され、所定の真空度とすることができる。   A quartz window 420 that is hermetically connected is connected to the bottom of the processing chamber 410, and a heating unit 440 as a heating unit is provided through the window 420. The heating unit 440 includes a plurality of lamps 442 and is configured to be able to indirectly heat the workpiece W mounted on the mounting table 430 from the mounting table 420 side. In addition, a shower head 450 is disposed above the processing chamber 410. The shower head 450 includes, for example, a first shower chamber (not shown) connected to a source gas and a second shower chamber connected to an oxidizing gas made of oxygen or the like. A predetermined gas including a source gas is mixed in the first shower chamber of the shower head 450, and the gas mixed in the first shower chamber is discharged into the processing chamber 410 from a nozzle (not shown). Further, the inside of the processing chamber 410 is evacuated from an exhaust port (not shown), for example, with a vacuum pump or the like, so that a predetermined degree of vacuum can be obtained.

放射温度計460はセンサロッド462と、フィルタ464と、検出器466とを有し、上述した形態の放射温度計200と同一の構成であり、重複する説明は省略する。本実施形態において、放射温度計460は処理室410の外部に位置し、センサロッド462のみを処理室410内の所定の位置に挿入している。より特定的には、処理室410内に挿入されたセンサロッド462は、上述した載置台420の空間422に側面方向から挿入されており、センサロッド462の先端462aが被処理体Wから放射される熱放射光を入射可能な位置まで挿入されている。また、図19によく示されるように、本実施形態のセンサロッド462はその軸方向に対し略直交する方向に位置する被処理体Wから放射される熱放射光を効率よく検出器に伝達するための工夫が施されている。例えば、センサロッド462は、その先端462aの断面が法線方向に関し45°に切断されている。   The radiation thermometer 460 includes a sensor rod 462, a filter 464, and a detector 466. The radiation thermometer 460 has the same configuration as that of the radiation thermometer 200 of the above-described form, and redundant description is omitted. In the present embodiment, the radiation thermometer 460 is located outside the processing chamber 410, and only the sensor rod 462 is inserted into a predetermined position in the processing chamber 410. More specifically, the sensor rod 462 inserted into the processing chamber 410 is inserted into the space 422 of the mounting table 420 from the side surface direction, and the tip 462a of the sensor rod 462 is emitted from the workpiece W. It is inserted to a position where it can enter heat radiation light. Further, as well shown in FIG. 19, the sensor rod 462 of this embodiment efficiently transmits the heat radiation emitted from the workpiece W positioned in a direction substantially orthogonal to the axial direction to the detector. Ingenuity is given. For example, the sensor rod 462 has a tip 462a section cut at 45 ° with respect to the normal direction.

かかる構成において、領域422は被処理体Wと載置台420、及びセンサロッド420により確定された空間423を形成している。これはすなわち、本発明の迷光を遮蔽可能な測定空間に他ならず、上述した放射温度計10と同様な作用を奏することは容易に理解されるであろう。即ち、かかる構成であっても、センサロッド462に入射する迷光の影響を低減することができる。よって、本発明の放射温度計462によれば、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。   In such a configuration, the region 422 forms a space 423 defined by the workpiece W, the mounting table 420, and the sensor rod 420. That is, it will be easily understood that this is nothing but a measurement space capable of shielding stray light according to the present invention and has the same effect as the radiation thermometer 10 described above. That is, even with such a configuration, the influence of stray light incident on the sensor rod 462 can be reduced. Therefore, according to the radiation thermometer 462 of the present invention, it is possible to accurately measure the temperature of the workpiece W, and it is possible to improve the stability and reproducibility of the production performance. It is possible to provide a high-quality wafer subjected to the above process.

なお、本実施形態の迷光を遮蔽した空間における温度測定を可能とする放射温度計は上述した放射温度計200及び460に限定されず、当該周知のいかなる放射温度計を使用しても同様の作用を得ることができることは言うまでもない。しかしながら、本発明の放射温度計200を使用することは、装置の簡略化に寄与することができる。また、説明のおいて、放射温度計200及び460は一のみを使用する構成であったが、適宜その数を変更してもよい。かかる場合において、遮蔽部216及び載置台420に形成される領域422は放射温度計200及び460の数に応じて変更されるであろう。   Note that the radiation thermometer capable of measuring the temperature in the space where stray light is shielded according to the present embodiment is not limited to the radiation thermometers 200 and 460 described above, and the same effect can be obtained by using any known radiation thermometer. Needless to say you can get However, using the radiation thermometer 200 of the present invention can contribute to simplification of the apparatus. In the description, the radiation thermometers 200 and 460 are configured to use only one, but the number may be changed as appropriate. In such a case, the region 422 formed in the shielding part 216 and the mounting table 420 will be changed according to the number of radiation thermometers 200 and 460.

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310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。また、上述したように、制御部300は後述する放射強度E(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内の図示しない演算部が行ってもよい。制御部300は、数式2のεに既知の被測定体(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EBB(T)を求めることができる。よって、EBB(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。 The control unit 300 includes a CPU and a memory inside, and feedback-controls the output of the lamp 130 by recognizing the temperature T of the workpiece W and controlling the lamp driver 310. Further, as will be described later, the control unit 300 sends a drive signal to the motor driver 320 at a predetermined timing to control the rotation speed of the workpiece W. Further, as described above, the control unit 300 calculates the substrate temperature T of the workpiece W based on the radiation intensity E 1 (T) described later. This calculation may be performed by a calculation unit (not shown) in the radiation thermometer 200. The control unit 300 can obtain the radiation intensity E BB (T) by substituting the emissivity corresponding to the transmission wavelength of the filter 220 of the known object to be measured (the object to be processed W) into ε in Equation 2. . Therefore, the temperature T can be obtained by substituting E BB (T) into Equation 3. In any case, the control unit 300 can obtain the temperature T of the workpiece W.

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。   The gas introduction unit 180 includes, for example, a gas source (not shown), a flow rate adjustment valve, a mass flow controller, a gas supply nozzle, and a gas supply path connecting them, and introduces a gas used for heat treatment into the processing chamber 110. In the present embodiment, the gas introduction unit 180 is provided on the side wall 112 of the processing chamber 110 and introduced from the side of the processing chamber 110, but the position thereof is not limited, and for example, the gas introduction unit 180 is configured as a shower head. Processing gas may be introduced from the top of the chamber 110.

アニールであればガス源はN、Arなど、酸化処理であればO、H、HO、NO、窒化処理であればN、NHなど、成膜処理であればNH、SiHClやSiH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)、PFA、ポリイミド、PBI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。 The gas source is N 2 or Ar for annealing, O 2 , H 2 , H 2 O, NO 2 for oxidation treatment, N 2 or NH 3 for nitridation treatment, NH for film formation treatment, etc. 3 , SiH 2 Cl 2 , SiH 4 or the like is used, but it goes without saying that the processing gas is not limited to these. The mass flow controller controls the gas flow rate, and has a bridge circuit, an amplifier circuit, a comparator control circuit, a flow rate control valve, etc., and measures the flow rate by detecting the heat transfer from upstream to downstream with the gas flow. To control the flow control valve. The gas supply path uses, for example, a seamless pipe or a bite joint or a metal gasket joint in the connecting portion to prevent impurities from being mixed into the supply gas from the pipe. Also, in order to prevent dust particles due to dirt and corrosion inside the pipe, the pipe is made of a corrosion-resistant material, or the inside of the pipe is insulated with PTFE (Teflon), PFA, polyimide, PBI or other insulating materials. Electrolytic polishing is performed, and further, a dust particle capturing filter is provided.

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。   Although the exhaust part 190 is provided substantially horizontally with the gas introduction part 180 in the present embodiment, the position and number thereof are not limited. A desired exhaust pump (a turbo molecular pump, a sputter ion pump, a getter pump, a sorption pump, a cryopump, etc.) is connected to the exhaust unit 190 together with a pressure control valve. In this embodiment, the processing chamber 110 is maintained in a reduced pressure environment. However, the present invention does not necessarily include the reduced pressure environment, and can be applied in a range of, for example, 133 Pa to atmospheric pressure. The exhaust unit 190 also has a function of exhausting helium gas before the next heat treatment.

図8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8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。   In the configuration of the RTP apparatus 100 shown in FIG. 8, the upper surface of the object to be processed W is heated by the lamp 130, and the bottom 114 as a cooling plate is provided on the back surface of the object to be processed W. For this reason, the structure shown in FIG. 8 has a relatively fast cooling rate, but a large amount of heat is dissipated, so that a relatively large electric power is required for rapid temperature rise. On the other hand, a method of stopping the introduction of the cooling water in the cooling pipe 116 at the time of heating can be considered, but it is not preferable because the yield is lowered.

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18乃至図20においては放射温度計200と接続する制御部300や冷却管116は省略されている。   Therefore, as shown in FIGS. 20 to 22, the bottom 114 as a cooling plate may be replaced with a bottom 114 </ b> A configured to be movable with respect to the workpiece W. More preferably, helium gas having a high thermal conductivity is allowed to flow between the workpiece W and the bottom portion 114A during cooling in order to increase the heat dissipation efficiency. Here, FIG. 20 is a schematic cross-sectional view for explaining a bottom 114A as a cooling plate configured to be movable with respect to the workpiece W. FIG. 21 is a schematic cross-sectional view for explaining the positional relationship between the object to be processed W and the bottom portion 114A when the object to be processed W is heated in the structure of FIG. FIG. 22 is a schematic cross-sectional view for explaining the positional relationship between the target object W and the bottom 114A when the target object W is cooled in the structure of FIG. 18 to 20, the control unit 300 and the cooling pipe 116 connected to the radiation thermometer 200 are omitted.

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114Aの影響をあまり受けずに高速昇温が可能となる。図21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。   As shown in FIG. 20, the bottom 114 </ b> A can be moved up and down with respect to the workpiece W by an elevating mechanism 117 that has a bellows or the like for maintaining a reduced pressure environment in the processing chamber 110 and is controlled by the controller 300. . Since any structure known in the art can be applied to the lifting mechanism 117, a detailed description thereof is omitted here. Unlike the present embodiment, the workpiece W or the support ring 150 may be configured to be movable. When the workpiece W is heated, as shown in FIG. 21, the bottom 114A is lowered so as to be separated from the workpiece W, and the supply of helium gas is stopped. At this time, the distance between the workpiece W and the bottom 114 is, for example, 10 mm. Since the distance between the bottom 114A and the object to be processed W is large, the object to be processed W can be rapidly heated without being affected by the bottom 114A. The position of the bottom 114A shown in FIG. 21 is set to the home position, for example.

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、1mm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20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。   When the workpiece W is cooled, as shown in FIG. 22, the bottom 114A is raised so as to be close to the workpiece W and the supply of helium gas is started. Since the space between the bottom 114A and the workpiece W is narrow, the workpiece W can be cooled at high speed due to the influence of the bottom 114A. At this time, the distance between the workpiece W and the bottom 114 is, for example, 1 mm. An example of introducing the helium gas of FIG. 22 is shown in FIG. Here, FIG. 23 is a schematic enlarged sectional view of the solid line region V of FIG. As shown in the figure, the bottom 114 is provided with innumerable small holes 115a for guiding helium gas. A case 410 having a valve 400 connected to a helium gas supply pipe is connected to the bottom 114.

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。   In the present embodiment, the relative movement between the cooling plate 114A and the workpiece W has been described, but the present invention can also be applied to the relative movement between the workpiece W and the lamp 130.

以下、被処理体Wの回転機構について図8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130により均一に加熱されることを可能にする。   Hereinafter, the rotation mechanism of the workpiece W will be described with reference to FIG. In order to maintain high electrical characteristics of each element of the integrated circuit, product yield, and the like, it is required that heat treatment be performed more uniformly over the entire surface of the workpiece W. If the temperature distribution on the workpiece W is not uniform, for example, the RTP apparatus 100 is high in that the film thickness in the film deposition process becomes non-uniform or the silicon crystal slips due to thermal stress. Unable to provide quality heat treatment. The non-uniform temperature distribution on the object to be processed W may be caused by the non-uniform illuminance distribution of the lamp 130, or the processing gas introduced in the vicinity of the gas introduction part 180 takes heat from the surface of the object to be processed W. It may be caused by that. The rotation mechanism rotates the wafer to allow the workpiece W to be heated uniformly by the lamp 130.

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SUS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。   The rotation mechanism of the workpiece W includes a support ring 150, a ring-shaped permanent magnet 170, a magnetic body 172 such as a ring-shaped SUS, a motor driver 320, and a motor 330.

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。   The support ring 150 has a circular ring shape made of ceramics having excellent heat resistance, such as SiC. The support ring 150 functions as a mounting table for the workpiece W, and has a ring-shaped notch along the circumferential direction in an L-shaped cross section in the hollow circular portion. Since the notch radius is designed to be smaller than the radius of the object to be processed W, the support ring 150 can hold the object to be processed W (the rear peripheral edge thereof) in the notch. If necessary, the support ring 150 may have an electrostatic chuck or a clamp mechanism for fixing the workpiece W. The support ring 150 prevents deterioration of soaking due to heat radiation from the end of the workpiece W.

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。   The support ring 150 is connected to the support portion 152 at the end thereof. If necessary, a heat insulating member such as quartz glass is inserted between the support ring 150 and the support portion 152 to thermally protect a magnetic body 172 and the like described later. The support portion 152 of this embodiment is configured as a hollow cylindrical opaque quartz ring member. The bearing 160 is fixed to the support portion 152 and the inner wall 112 of the processing chamber 110, and enables the support portion 152 to rotate while maintaining the reduced pressure environment in the processing chamber 110. A magnetic body 172 is provided at the tip of the support portion 152.

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330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。   The concentrically arranged ring-shaped permanent magnets 170 and the magnetic body 172 are magnetically coupled, and the permanent magnets 170 are driven to rotate by a motor 330. The motor 330 is driven by a motor driver 320, and the motor driver 320 is controlled by the control unit 300.

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。   As a result, when the permanent magnet 170 rotates, the magnetically coupled magnetic body 172 rotates with the support portion 152, and the support ring 150 and the workpiece W rotate. The rotational speed is illustratively 90 RPM in the present embodiment, but in practice, the turbulent flow of gas in the processing chamber 110 and the object to be processed are provided so as to provide a uniform temperature distribution in the object W to be processed. It will be determined according to the material and size of the object to be processed W, the type and temperature of the processing gas, and the like so as not to bring about the wind cutting effect around W. The magnet 170 and the magnetic body 172 may be reversed as long as they are magnetically coupled, or both may be magnets.

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。   Next, the operation of the RTP device 100 will be described. A transfer arm such as a cluster tool (not shown) carries the workpiece W into the processing chamber 110 via a gate valve (not shown). When the transfer arm that supports the workpiece W arrives at the upper part of the support ring 150, a lifter pin lifting system (not shown) projects (for example, three) lifter pins (not shown) from the support ring 150 to support the workpiece W. . As a result, the support of the workpiece W is transferred from the transfer arm to the lifter pin, and the transfer arm is returned from the gate valve. Thereafter, the gate valve is closed. The transfer arm may then move to a home position (not shown).

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。   On the other hand, the lifter pin lifting / lowering system then returns a lifter pin (not shown) into the support ring 150, thereby placing the workpiece W at a predetermined position on the support ring 150. The lifter pin lifting / lowering system can use a bellows (not shown), thereby maintaining the decompression environment of the processing chamber 110 during the lifting / lowering operation and preventing the atmosphere in the processing chamber 102 from flowing out.

その後、制御部300はランプドライバ310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300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。装置100が図20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。   Thereafter, the controller 300 controls the lamp driver 310 and instructs the lamp 130 to be driven. In response to this, the lamp driver 310 drives the control unit 300, and the lamp 130 heats the workpiece W to, for example, about 800 ° C. In the heat treatment apparatus 100 of the present embodiment, the object to be processed is uniformly heated by the two types of lamps 130, so that a desired high temperature increase can be obtained. The heat rays radiated from the lamp 130 are irradiated onto the upper surface of the workpiece W in the processing space via the quartz window 120, and the workpiece W is heated at a high rate of, for example, 800 ° C. at a heating rate of 200 ° C./s. To do. If the apparatus 100 uses the structure shown in FIG. 20, the bottom 114A is disposed at the home position as shown in FIG. In particular, in the structure shown in FIG. 21, the workpiece W is separated from the bottom 114A, which is a cooling plate, and is not easily affected by the structure. At the same time before or after heating, the exhaust unit 190 maintains the pressure in the processing chamber 110 in a reduced pressure environment.

同時に、制御部300はモータドライバ320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330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。   At the same time, the controller 300 controls the motor driver 320 and commands the motor 330 to be driven. In response to this, the motor driver 320 drives the motor 330, and the motor 330 rotates the ring-shaped magnet 170. As a result, the support portion 152 (or 152A) rotates, and the workpiece W rotates with the support ring 150. Since the workpiece W rotates, the in-plane temperature is maintained uniformly during the heat treatment period.

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。   The temperature of the workpiece W is measured by the radiation thermometer 200, and the control unit 300 feedback-controls the lamp driver 310 based on the measurement result. Since the workpiece W is rotating, the surface temperature distribution is expected to be uniform, but if necessary, the radiation thermometer 200 can set the temperature of the workpiece W at a plurality of locations (for example, If the radiation thermometer 200 determines that the temperature distribution on the object to be processed W is not uniform, the control unit 300 can detect a lamp in a specific area on the object to be processed W. The lamp driver 310 can also be instructed to change the 130 output.

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、本実施例の実効放射率算出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。   Since the radiation thermometer 200 has a simple structure that does not use a chopper, an LED, or the like, the radiation thermometer 200 is inexpensive and contributes to the downsizing and economic efficiency of the device 100. In addition, since the wavelength measuring method of the present invention selects and detects a wavelength having a high emissivity, the temperature measurement accuracy is high. When the object to be processed W is left in a high temperature environment for a long time in the heat treatment, the impurities diffuse and the electrical characteristics of the integrated circuit are deteriorated. Therefore, high-speed temperature rise and high-speed cooling are required. However, the effective emissivity calculation method of this embodiment meets this requirement. As a result, the RTP apparatus 100 can provide high-quality heat treatment.

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100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℃/sである。   Next, a process gas whose flow rate is controlled is introduced into the process chamber 110 from a gas introduction unit (not shown). When a predetermined heat treatment (for example, 10 seconds) is completed, the controller 300 instructs the lamp driver 310 to stop heating the lamp 130. In response to this, the lamp driver 310 stops driving the lamp 130. If the apparatus 100 uses the structure shown in FIG. 20, the controller 300 controls the lifting mechanism 117 to move the bottom 114A to the cooling position shown in FIG. Preferably, helium gas having high thermal conductivity is introduced between the workpiece W and the bottom 114A as shown in FIG. Thereby, the cooling efficiency of the to-be-processed object W becomes high, and high-speed cooling can be performed with comparatively low power consumption. The cooling rate is, for example, 200 ° C./s.

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。   After the heat treatment, the object to be processed W is led out of the processing chamber 110 from the gate valve by the transfer arm of the cluster tool in the reverse procedure as described above. Next, if necessary, the transfer arm transfers the workpiece W to the next stage apparatus (film forming apparatus or the like).

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。   Although the preferred embodiments of the present invention have been described above, the present invention can be variously modified and changed within the scope of the gist thereof.

10 放射温度計
20 センサロッド
30 フィルタ
40 放射検出器
50 制御部
70 空間
60 遮蔽部
100 熱処理装置
110 処理室
120 石英ウインドウ
130 ランプ
140 加熱部
145 ランプ保持部
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
300 制御部
310 ランプドライバ
DESCRIPTION OF SYMBOLS 10 Radiation thermometer 20 Sensor rod 30 Filter 40 Radiation detector 50 Control part 70 Space 60 Shielding part 100 Heat processing apparatus 110 Processing chamber 120 Quartz window 130 Lamp 140 Heating part 145 Lamp holding part 150 Support ring 160 Bearing 170 Magnet 180 Gas introduction part 190 Exhaust unit 200 Radiation thermometer 300 Control unit 310 Lamp driver

上記目的を達成するために、本発明の一側面としての温度測定方法は、被測定体から放射される熱放射光から、所定領域の波長を有する前記熱放射光を選択する工程と、前記選択工程において選択された前記所定領域の波長を有する前記熱放射光を用いて温度を算出する工程とを有し、前記被測定体は石英であって、前記所定の波長領域は4.5乃至7.4μm又は9.0乃至19.0μmであることを特徴とする
本発明の他の側面としての温度測定方法は、被測定体から放射される熱放射光から、所定領域の波長を有する前記熱放射光を選択する工程と、前記選択工程において選択された前記所定領域の波長を有する前記熱放射光を用いて温度を算出する工程とを有し、前記被測定体は炭化シリコンであって、前記所定の波長領域は4.3乃至10.5μm又は12.5乃至20.0μmであることを特徴とする。
本発明の他の側面としての温度測定方法は、被測定体から放射される熱放射光から、所定領域の波長を有する前記熱放射光を選択する工程と、前記選択工程において選択された前記所定領域の波長を有する前記熱放射光を用いて温度を算出する工程とを有し、前記被測定体は窒化アルミニウムであって、前記所定の波長領域は5.0乃至11.0μm及び17.0乃至25.0μmであることを特徴とする。
かかる温度測定方法は、被測定体より放射される放射光の所定領域の波長を有する熱放射光を選択する工程を有することで、高放射率を示す波長領域、即ちノイズの少ない波長領域から波長を選択し、かかる波長を有する熱放射光で温度を算出することが可能となる。従って、従来より高精度な温度測定を行うことが出来る。かかる所定領域の波長は、被測定体の放射率の高い波長領域を選択することが好ましい
In order to achieve the above object, a temperature measurement method according to one aspect of the present invention includes a step of selecting the thermal radiation having a wavelength in a predetermined region from thermal radiation emitted from a measurement object; and the selection using the heat radiation having a wavelength selected predetermined regions in the step have a calculating a temperature, the object to be measured is a silica, the predetermined wavelength region is 4.5 to 7 .4 μm or 9.0 to 19.0 μm .
According to another aspect of the present invention, there is provided a temperature measuring method comprising: selecting the thermal radiation having a wavelength in a predetermined region from thermal radiation emitted from a measurement object; and the predetermined selected in the selection step. And calculating a temperature using the thermal radiation having a wavelength in a region, wherein the measured object is silicon carbide, and the predetermined wavelength region is 4.3 to 10.5 μm or 12.5 Or 20.0 μm.
According to another aspect of the present invention, there is provided a temperature measuring method comprising: selecting the thermal radiation having a wavelength in a predetermined region from thermal radiation emitted from a measurement object; and the predetermined selected in the selection step. Calculating a temperature using the thermal radiation having a wavelength in a region, wherein the object to be measured is aluminum nitride, and the predetermined wavelength region is 5.0 to 11.0 μm and 17.0. Or 25.0 μm.
Such a temperature measurement method includes a step of selecting thermal radiation having a wavelength in a predetermined region of radiation emitted from the measurement object, so that the wavelength from a wavelength region exhibiting a high emissivity, that is, a wavelength region with less noise. And the temperature can be calculated using thermal radiation having such a wavelength. Therefore, temperature measurement with higher accuracy than before can be performed. As the wavelength of the predetermined region, it is preferable to select a wavelength region having a high emissivity of the object to be measured .

本発明の他の側面としての温度測定装置は、被測定体より放射される熱放射光を用いて温度を測定する温度測定装置であって、前記熱放射光の所定領域の波長を選択する選択部と、前記選択部によって選択された前記所定領域の波長を有する前記熱放射光を検出する検出器とを有し、前記被測定体は石英であって、前記所定の波長領域は4.5乃至7.4μm又は9.0乃至19.0μmであることを特徴とする
本発明の他の側面としての温度測定装置は、被測定体より放射される熱放射光を用いて温度を測定する温度測定装置であって、前記熱放射光の所定領域の波長を選択する選択部と、前記選択部によって選択された前記所定領域の波長を有する前記熱放射光を検出する検出器とを有し、前記被測定体は炭化シリコンであって、前記所定の波長領域は4.3乃至10.5μm又は12.5乃至20.0μmであることを特徴とする。
本発明の他の側面としての温度測定装置は、被測定体より放射される熱放射光を用いて温度を測定する温度測定装置であって、前記熱放射光の所定領域の波長を選択する選択部と、前記選択部によって選択された前記所定領域の波長を有する前記熱放射光を検出する検出器とを有し、前記被測定体は窒化アルミニウムであって、前記所定の波長領域は5.0乃至11.0μm及び17.0乃至25.0μmであることを特徴とする。
かかる温度測定装置は選択部が所定領域の波長を有する熱放射光を選択し、当該熱放射光を検出することで温度が測定可能である。かかる温度測定装置は上記の温度測定方法を達成可能であり、精度の良い温度測定をすることが出来る。また、前記熱放射光を除く全ての光を遮蔽可能で少なくとも前記被測定体の一部から構成される測定空間にて温度測定を行う。かかる温度測定装置は、被測定体を含む測定空間において別雰囲気を形成しかつ迷光を遮蔽することが可能となり、開放空間において測定するよりも迷光の影響を下げることができる。
A temperature measuring device according to another aspect of the present invention is a temperature measuring device that measures the temperature using thermal radiation emitted from a measurement object, and selects a wavelength in a predetermined region of the thermal radiation. possess a part, and a detector for detecting the heat radiation having a wavelength selected predetermined regions by the selection unit, the object to be measured is a silica, the predetermined wavelength region is 4.5 Or 7.4 μm or 9.0 to 19.0 μm .
A temperature measuring device according to another aspect of the present invention is a temperature measuring device that measures the temperature using thermal radiation emitted from a measurement object, and selects a wavelength in a predetermined region of the thermal radiation. And a detector that detects the thermal radiation having the wavelength of the predetermined region selected by the selection unit, the object to be measured is silicon carbide, and the predetermined wavelength region is 4. 3 to 10.5 μm or 12.5 to 20.0 μm.
A temperature measuring device according to another aspect of the present invention is a temperature measuring device that measures the temperature using thermal radiation emitted from a measurement object, and selects a wavelength in a predetermined region of the thermal radiation. And a detector for detecting the thermal radiation having the wavelength of the predetermined region selected by the selection unit, the object to be measured is aluminum nitride, and the predetermined wavelength region is 5. It is characterized by being 0 to 11.0 μm and 17.0 to 25.0 μm.
In such a temperature measuring apparatus, the temperature can be measured by the selection unit selecting thermal radiation having a wavelength in a predetermined region and detecting the thermal radiation. Such a temperature measuring apparatus can achieve the above-described temperature measuring method, and can perform accurate temperature measurement. In addition, temperature measurement is performed in a measurement space that is capable of shielding all light except the heat radiation light and includes at least a part of the measurement object. Such temperature measuring device, it is possible to shield the formed and stray another atmosphere had us the measurement space including the object to be measured, it is possible to reduce the influence of stray light than measured in open space.

本発明の他の側面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加熱部と、前記被処理体の温度を測定する温度測定装置と、前記温度測定装置により測定された前記被処理体の温度から前記加熱部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、前記温度測定装置は、前記被処理体から放射される熱放射光の所定の波長領域に存在する波長を選択する選択部と、前記選択部によって選択された前記所定領域の波長を有する前記熱放射光を検出する検出器とを有し、前記被処理体は石英であって、前記所定の波長領域は4.5乃至7.4μm又は9.0乃至19.0μmであることを特徴とする
本発明の他の側面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加熱部と、前記被処理体の温度を測定する温度測定装置と、前記温度測定装置により測定された前記被処理体の温度から前記加熱部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、前記温度測定装置は、前記被処理体から放射される熱放射光の所定の波長領域に存在する波長を選択する選択部と、前記選択部によって選択された前記所定領域の波長を有する前記熱放射光を検出する検出器とを有し、前記被処理体は炭化シリコンであって、前記所定の波長領域は4.3乃至10.5μm又は12.5乃至20.0μmであることを特徴とする。
本発明の他の側面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加熱部と、前記被処理体の温度を測定する温度測定装置と、前記温度測定装置により測定された前記被処理体の温度から前記加熱部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、前記温度測定装置は、前記被処理体から放射される熱放射光の所定の波長領域に存在する波長を選択する選択部と、前記選択部によって選択された前記所定領域の波長を有する前記熱放射光を検出する検出器とを有し、前記被処理体は窒化アルミニウムであって、前記所定の波長領域は5.0乃至11.0μm及び17.0乃至25.0μmであることを特徴とする。
かかる熱処理装置は上述の温度測定方法を達成可能な温度測定装置を有し、同様な作用を奏する。よって、被処理体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。
A heat treatment apparatus according to another aspect of the present invention includes a treatment chamber that performs a predetermined heat treatment on a target object, a heating unit that heats the target object, a temperature measurement device that measures the temperature of the target object, a thermal processing apparatus and a control unit for controlling the heating power of the heating unit from the temperature of the workpiece measured by the temperature measuring device, the temperature measuring device, the heat radiated from the object to be processed possess a selection unit for selecting a wavelength that is present in a predetermined wavelength region of the emitted light, and a detector for detecting the heat radiation having a wavelength of the predetermined region selected by the selection unit, the object to be processed Is quartz, and the predetermined wavelength region is 4.5 to 7.4 μm or 9.0 to 19.0 μm .
A heat treatment apparatus according to another aspect of the present invention includes a treatment chamber that performs a predetermined heat treatment on a target object, a heating unit that heats the target object, a temperature measurement device that measures the temperature of the target object, A heat treatment apparatus having a control unit for controlling a heating force of the heating unit from the temperature of the object to be processed measured by the temperature measuring apparatus, wherein the temperature measuring apparatus is a heat radiated from the object to be processed. A selection unit that selects a wavelength existing in a predetermined wavelength region of the radiation light; and a detector that detects the thermal radiation light having the wavelength of the predetermined region selected by the selection unit, and the object to be processed Is silicon carbide, and the predetermined wavelength region is 4.3 to 10.5 μm or 12.5 to 20.0 μm.
A heat treatment apparatus according to another aspect of the present invention includes a treatment chamber that performs a predetermined heat treatment on a target object, a heating unit that heats the target object, a temperature measurement device that measures the temperature of the target object, A heat treatment apparatus having a control unit for controlling a heating force of the heating unit from the temperature of the object to be processed measured by the temperature measuring apparatus, wherein the temperature measuring apparatus is a heat radiated from the object to be processed. A selection unit that selects a wavelength existing in a predetermined wavelength region of the radiation light; and a detector that detects the thermal radiation light having the wavelength of the predetermined region selected by the selection unit, and the object to be processed Is aluminum nitride, and the predetermined wavelength region is 5.0 to 11.0 μm and 17.0 to 25.0 μm.
Such a heat treatment apparatus has a temperature measurement apparatus capable of achieving the above-described temperature measurement method, and exhibits the same function. Therefore, it becomes possible to accurately measure the temperature of the object to be processed , to improve the stability and reproducibility of production performance, and to provide a high-precision heat treatment and a high-quality wafer subjected to the heat treatment. It becomes possible.

本発明の他の側面としての熱処理方法は、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温度測定装置により測定する工程と、前記温度測定装置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、前記測定工程は、前記被処理体から放射される熱放射光から所定領域の波長を有する前熱放射光を選択する工程と、前記選択工程において選択された前記所定領域の波長を有する前記熱放射光を用いて温度を算出する工程とを有し、前記被処理体は石英であって、前記所定の波長領域は4.5乃至7.4μm又は9.0乃至19.0μmであることを特徴とする
本発明の他の側面としての熱処理方法は、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温度測定装置により測定する工程と、前記温度測定装置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、前記測定工程は、前記被処理体から放射される熱放射光から所定領域の波長を有する前記熱放射光を選択する工程と、前記選択工程において選択された前記所定領域の波長を有する前記熱放射光を用いて温度を算出する工程とを有し、前記被処理体は炭化シリコンであって、前記所定の波長領域は4.3乃至10.5μm又は12.5乃至20.0μmであることを特徴とする。
本発明の他の側面としての熱処理方法は、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温度測定装置により測定する工程と、前記温度測定装置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、前記測定工程は、前記被処理体から放射される熱放射光から所定領域の波長を有する前記熱放射光を選択する工程と、前記選択工程において選択された前記所定領域の波長を有する前記熱放射光を用いて温度を算出する工程とを有し、前記被処理体は窒化アルミニウムであって、前記所定の波長領域は5.0乃至11.0μm及び17.0乃至25.0μmであることを特徴とする。
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。
The heat treatment method as another aspect of the present invention includes a step of heating an object to be processed by a heat source, a step of measuring the temperature of the object to be processed by a temperature measuring device , and the object to be processed measured by the temperature measuring device. a heat treatment method in which the temperature of the body and a step of controlling the heating power of said heat source, said measuring step, before Symbol heat radiation having a wavelength of a predetermined area from the heat radiation emitted from the object to be processed a step of selecting a using the heat emitted light have a calculating a temperature having a wavelength of the predetermined region selected in the selection step, the object to be processed is a quartz, the given The wavelength region is 4.5 to 7.4 μm or 9.0 to 19.0 μm .
The heat treatment method as another aspect of the present invention includes a step of heating an object to be processed by a heat source, a step of measuring the temperature of the object to be processed by a temperature measuring device, and the object to be processed measured by the temperature measuring device. A heat treatment method including a step of controlling a heating power of the heat source from a body temperature, wherein the measurement step includes the heat radiation light having a wavelength in a predetermined region from the heat radiation light emitted from the object to be processed. And a step of calculating a temperature using the thermal radiation having the wavelength of the predetermined region selected in the selection step, the object to be processed is silicon carbide, and the predetermined The wavelength region is 4.3 to 10.5 μm or 12.5 to 20.0 μm.
The heat treatment method as another aspect of the present invention includes a step of heating an object to be processed by a heat source, a step of measuring the temperature of the object to be processed by a temperature measuring device, and the object to be processed measured by the temperature measuring device. A heat treatment method including a step of controlling a heating power of the heat source from a body temperature, wherein the measurement step includes the heat radiation light having a wavelength in a predetermined region from the heat radiation light emitted from the object to be processed. And a step of calculating a temperature using the thermal radiation having the wavelength of the predetermined region selected in the selection step, the object to be processed is aluminum nitride, and the predetermined The wavelength regions are 5.0 to 11.0 μm and 17.0 to 25.0 μm.
Such a heat treatment method can also exhibit the same effect as the above-described temperature measurement method.

アニールであればガス源はN、Arなど、酸化処理であればO、H、HO、NO、窒化処理であればN、NHなど、成膜処理であればNH、SiHClやSiH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、PBI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。 The gas source is N 2 or Ar for annealing, O 2 , H 2 , H 2 O, NO 2 for oxidation treatment, N 2 or NH 3 for nitridation treatment, NH for film formation treatment, etc. 3 , SiH 2 Cl 2 , SiH 4 or the like is used, but it goes without saying that the processing gas is not limited to these. The mass flow controller controls the gas flow rate, and has a bridge circuit, an amplifier circuit, a comparator control circuit, a flow rate control valve, etc., and measures the flow rate by detecting the heat transfer from upstream to downstream with the gas flow. To control the flow control valve. The gas supply path uses, for example, a seamless pipe or a bite joint or a metal gasket joint in the connecting portion to prevent impurities from being mixed into the supply gas from the pipe. In order to prevent dust particles caused by dirt and corrosion inside the pipe, the pipe is made of a corrosion-resistant material, or the pipe is made of PTFE (Teflon (registered trademark) ), PFA, polyimide, PBI or other insulating materials. It is insulated, electropolished, and further includes a dust particle capturing filter.

Claims (8)

被測定体から放射される熱放射光から、所定領域の波長を有する前記熱放射光を選択する工程と、
前記選択工程において選択された前記所定領域の波長を有する前記熱放射光を用いて温度を算出する工程とを有する温度測定方法。
Selecting the thermal radiation having a wavelength in a predetermined region from the thermal radiation emitted from the measurement object;
Calculating a temperature using the thermal radiation having the wavelength of the predetermined region selected in the selection step.
前記被測定体は石英であって、前記所定の波長領域は4.5乃至7.4μm又は9.0乃至19.0μmである請求項1記載の温度測定方法。 2. The temperature measuring method according to claim 1, wherein the object to be measured is quartz, and the predetermined wavelength region is 4.5 to 7.4 μm or 9.0 to 19.0 μm. 前記被測定体は炭化シリコンであって、前記所定の波長領域は4.3乃至10.5μm又は12.5乃至20.0μmである請求項1記載の温度測定方法。 2. The temperature measuring method according to claim 1, wherein the object to be measured is silicon carbide, and the predetermined wavelength region is 4.3 to 10.5 μm or 12.5 to 20.0 μm. 前記被測定体は窒化アルミニウムであって、前記所定の波長領域は5.0乃至11.0μm及び17.0乃至25.0μmである請求項1記載の温度測定方法。 2. The temperature measuring method according to claim 1, wherein the object to be measured is aluminum nitride, and the predetermined wavelength region is 5.0 to 11.0 μm and 17.0 to 25.0 μm. 被測定体より放射される熱放射光を用いて温度を測定する温度測定装置であって、
前記熱放射光の所定領域の波長を選択する選択部と、
前記選択部によって選択された前記所定領域の波長を有する前記熱放射光を検出する検出器とを有する温度測定装置。
A temperature measuring device for measuring temperature using thermal radiation emitted from a measurement object,
A selector for selecting a wavelength of the predetermined region of the thermal radiation light;
A temperature measurement apparatus comprising: a detector that detects the thermal radiation having the wavelength of the predetermined region selected by the selection unit.
前記温度測定装置は、前記熱放射光を除く全ての光を遮蔽可能で少なくとも前記被測定体の一部から構成される測定空間にて温度測定を行う請求項5記載の温度測定装置。 The temperature measurement device according to claim 5, wherein the temperature measurement device is capable of shielding all light except the heat radiation light and performs temperature measurement in a measurement space constituted by at least a part of the measurement object. 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加熱部と、
前記被処理体の温度を測定する温度測定装置と、
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加熱部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、
前記温度測定装置は、
前記被処理体から放射される熱放射光の所定の波長領域に存在する波長を選択する選択部と、
前記選択部によって選択された前記所定領域の波長を有する前記熱放射光を検出する検出器とを有する熱処理装置。
A treatment chamber for performing a predetermined heat treatment on the workpiece;
A heating unit for heating the object to be processed;
A temperature measuring device for measuring the temperature of the object to be processed;
A heat treatment apparatus having a control unit for controlling the heating power of the heating unit from the temperature of the object to be processed measured by the radiation thermometer,
The temperature measuring device is
A selection unit for selecting a wavelength existing in a predetermined wavelength region of the thermal radiation emitted from the object to be processed;
A heat treatment apparatus comprising: a detector that detects the thermal radiation having a wavelength in the predetermined region selected by the selection unit.
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温度測定装置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、
前記測定工程は、
前記被測定体から放射される熱放射光から所定領域の波長を有する前期熱放射光を選択する工程と、
前記選択工程において選択された前記所定領域の波長を有する前記熱放射光を用いて温度を算出する工程とを有する熱処理方法。
Heating the object to be processed with a heat source;
Measuring the temperature of the object to be processed with a temperature measuring device;
And a step of controlling a heating power of the heat source from a temperature of the object measured by the radiation thermometer,
The measurement step includes
Selecting pre-thermal radiation having a wavelength in a predetermined region from thermal radiation emitted from the measurement object;
And a step of calculating a temperature using the thermal radiation having the wavelength of the predetermined region selected in the selection step.
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