JP3792536B2

JP3792536B2 - Heat treatment equipment

Info

Publication number: JP3792536B2
Application number: JP2001142732A
Authority: JP
Inventors: 英夫西原
Original assignee: Screen Holdings Co Ltd; Dainippon Screen Manufacturing Co Ltd
Current assignee: Screen Holdings Co Ltd; Dainippon Screen Manufacturing Co Ltd
Priority date: 2001-05-14
Filing date: 2001-05-14
Publication date: 2006-07-05
Anticipated expiration: 2021-05-14
Also published as: JP2002343732A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、半導体基板、液晶表示装置用ガラス基板、フォトマスク用ガラス基板、光ディスク用基板等（以下、「基板」と称する）の熱処理を行う熱処理装置に関し、特に熱処理装置の光源の寿命測定技術に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来より、基板の製造工程においては、種々の熱処理が行われている。基板に対して熱処理を行う熱処理装置としては、例えば、光照射によって基板の加熱を行う光照射型の熱処理装置（いわゆるランプアニール）が用いられている。
【０００３】
このような光照射型の熱処理装置において基板を加熱する際には、ハロゲンランプ等の光源が用いられる。このハロゲンランプには寿命が存在するので、ランプ交換を行う必要が生じる。
【０００４】
従来、このハロゲンランプの交換は、ハロゲンランプの供給メーカから提示される平均寿命を目安にして行われている。具体的には、熱処理装置におけるランプの点灯時間の総和とその平均寿命とを比較することによって、ランプ交換の時期を定めることが行われている。また、このランプの平均寿命は、定格電圧を用いて連続点灯した場合における点灯可能時間の平均値として定められる。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、熱処理装置においては、様々な温度での加熱が行われるため、ハロゲンランプに対する印加電圧は、定格電圧の値に固定されるものではなく様々な値を有することになる。また、ハロゲンランプの寿命は、印加される電圧（あるいは電力）の大小に応じて異なる値となる。したがって、熱処理装置のハロゲンランプの寿命を平均寿命を用いて判断すると不都合が生じるという問題を有している。
【０００６】
たとえば、比較的低温（５００℃〜８００℃）のシリサイド形成工程においてはハロゲンランプに対する印加電圧は定格電圧よりも小さいため、ハロゲンランプの寿命は平均寿命よりも長くなるはずである。それにも拘わらず、上記のように平均寿命を目安にしてランプ交換を行うと、まだ使えるはずのランプを早めに交換してしまうことになるので不経済であるという問題を生じることになる。
【０００７】
そこで、本発明は前記問題点に鑑み、基板を加熱する光源の寿命を正確に把握することが可能な熱処理装置を提供することを目的とする。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するため、請求項１に記載の熱処理装置は、基板に熱処理を施す熱処理装置であって、基板を加熱する光源と、前記光源についての定格電圧と前記光源に対する印加電圧との比に基づいて前記光源の対定格消耗度合いを求め、当該対定格消耗度合いを前記光源の点灯時間に乗じることにより実効点灯時間を算出する手段と、前記実効点灯時間を加算した積算値を求める手段と、微小時間のサンプリング周期毎に計測される基板温度に基づいて、前記光源に対する前記印加電圧を定める手段と、を備え、前記光源はハロゲンランプであり、前記実効点灯時間は、次の式に従って、値ΔＥとして求められることを特徴とする。ただし、Ｂは対定格消耗度合いを示し、ΔＴは前記サンプリング周期を示し、Ｖ０は前記定格電圧を示し、Ｖは前記印加電圧を示し、Ａは所定の係数を示し、ｋは所定の定数を示す。
【００１１】
請求項２に記載の熱処理装置は、請求項１に記載の熱処理装置において、前記定格電圧と前記印加電圧との比は、前記定格電圧を出力する際の制御指令と前記印加電圧を出力すべき旨の制御指令値との比として得られることを特徴とする。
【００１２】
請求項３に記載の熱処理装置は、請求項１または請求項２に記載の熱処理装置において、前記実効点灯時間の積算値と前記定格電圧における前記光源の平均寿命とを比較して前記光源の交換時期を決定することを特徴とする。
【００１３】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施形態を図面に基づいて説明する。
【００１４】
＜１．熱処理装置の全体構成＞
図１は本発明にかかる熱処理装置の一例を示す縦断面図である。この熱処理装置１は、いわゆるランプアニール装置であり、主に炉体１０、ランプ２０、石英ガラス３０、基板保持回転部４０、温度計測部５０、制御部６０、ランプ電源８０、モータドライバ９０を備えている。炉体１０は上部をリフレクタ１１０、下部をハウジング１２０とする円筒形状の炉体であり、それらの内部等には冷媒を通して冷却する多数の冷却管１３０が設けられている。また、炉体１０の側面には基板搬出入口ＥＷが設けられており、加熱処理の際には図示しない外部搬送装置により基板Ｗの搬出入が行われる。
【００１５】
ランプ２０は「光源」（ないし熱源）に相当し、リフレクタ１１０の下面に多数設けられ（図１には一部にのみ参照番号を記載）、点灯時にはその熱放射により基板Ｗを加熱する。ここでは、ランプ２０としてハロゲンランプを用いる。
【００１６】
石英ガラス３０はランプ２０の下方に設けられ、その熱放射による放射光を透過する。
【００１７】
基板保持回転部４０は、基板Ｗの周縁部分を全周に渡って保持する保持リング４１０が、円筒の支持脚４２０により支持されるとともに、その支持脚４２０の下端には、その外周に沿ってベアリング４３０が設けられている。そして、ベアリング４３０の外周に設けられたギアに基板回転モータ４４０の回転軸のギア４４１がかみ合っており、その駆動により保持リング４１０が鉛直方向を軸として回転可能となっている。
【００１８】
温度計測部５０は、基板Ｗからの熱放射の多重反射を考慮した放射強度（放射エネルギー）を計測し、それを基に基板温度等を求め、それらの信号を制御部６０に送る。
【００１９】
制御部６０は内部にＣＰＵおよびメモリを備え、ランプ電源８０にランプ２０の温度制御信号を送ったり、モータドライバ９０に所定のタイミングで駆動信号を送ったりする。
【００２０】
ランプ電源８０は制御部６０からの制御指令値Ｓ（詳細には、温度制御信号）を受けて、それに応じた電圧Ｖをランプ２０に印加する。
【００２１】
モータドライバ９０は制御部６０からの駆動信号を受けて、それに応じた電力を基板回転モータ４４０に供給する。
【００２２】
＜２．ランプの点灯制御および寿命計測＞
つぎに、ランプの点灯制御および寿命計測について説明する。
【００２３】
図２は、ランプの点灯制御に関する制御系を示す概略図である。図２に示すように、制御部６０は、制御指令値生成部６１、実効点灯時間算出部６２、実効点灯時間積算部６３、および判定部６４を有している。これらの各処理部６１，６２，６３，６４が協働することによって、基板を加熱するランプ２０の寿命を正確に把握することが可能になる。以下では、これらについて詳述する。
【００２４】
制御指令値生成部６１は、温度計測部５０により計測された基板温度測定値ｔｄを入力し、温度の目標値に対応する印加電圧Ｖをランプ２０に対して出力すべき旨の制御指令値Ｓを生成する。そして、出力された制御指令値Ｓは、ランプ電源８０に入力され、ランプ電源８０は当該制御指令値Ｓに対応する印加電圧Ｖをランプ２０に対して出力する。言い換えれば、ランプ電源８０は制御部６０からの制御指令値Ｓに応じた電力Ｐをランプ２０に供給する。この結果、ランプ２０によって放出される熱によって、基板Ｗが加熱される。
【００２５】
より詳細には、制御指令値Ｓは、温度計測部５０による計測結果をフィードバックすることなどによって微小時間のサンプリング周期ΔＴ毎に変更されつつ、適宜の値が定められる。これに応じて、ランプ２０に印加される電圧Ｖも各サンプリング周期ΔＴごとにランプ電源８０によって適宜に定められる。
【００２６】
実効点灯時間算出部６２は、ランプ２０についての定格電圧Ｖ０とランプ２０に対する実際の印加電圧Ｖとの比に基づいてランプ２０の「対定格消耗度合いＢ」を求める。より具体的には、数２にしたがって、この対定格消耗度合いＢを求める。数２に例示するように、この「対定格消耗度合いＢ」は、ランプ２０の定格電圧Ｖ０と所定の印加電圧Ｖとの比に基づいて定義される指標である。
【数２】

【００２７】
ただし、Ｖ０は前記定格電圧を示し、Ｖは前記印加電圧を示し、Ａは所定の係数を示し、ｋは所定の定数を示す。
ここにおいて、数３に示すように、定格電圧Ｖ０で連続点灯した場合のランプ２０の平均寿命Ｆ０（以下「定格寿命」とも称する）と所定の印加電圧Ｖで連続点灯した場合のランプ２０の寿命Ｆとの比は、この対定格消耗度合いＢの逆数に等しい値として考えることができる。
【００２８】
【数３】

【００２９】
ただし、Ａは固有係数である。またｋは次数（べき指数）であり所定の正の定数である（ｋ＞０）。
【００３０】
また、これらのＡ，ｋは、予め行っておいたランプ２０の寿命試験の結果を用いて定めることができる。具体的には、複数の印加電圧Ｖのそれぞれに対する寿命Ｆをあらかじめ求めておき、定格電圧Ｖ０および平均寿命Ｆ０を考慮しつつ、最小二乗法などを用いることによって適宜の値を定めることができる。図３は、幾つかの印加電圧Ｖに対して求められたその連続点灯時の寿命Ｆを示す図である。なお、図３においては、印加電圧Ｖは定格電圧Ｖ０に対する比として正規化されて表現されており、寿命Ｆは定格寿命Ｆ０に対する比として正規化されて表現されている。また、図４はこれらの関係をグラフ上にプロットした図である。この場合には、数３に関して最小二乗法を用いることにより、Ａ＝１．０２、ｋ＝９．０７が得られる。対定格消耗度合いＢは、この定数Ａ，ｋを用いて数２によって表される。
【００３１】
数３に示すように、印加電圧Ｖが定格電圧Ｖ０よりも小さくなると、対定格消耗度合いＢは小さくなり、数３の左辺（Ｆ／Ｆ０）は大きくなる。したがって、印加電圧Ｖについての寿命Ｆは、定格電圧Ｖ０についての寿命（定格寿命）Ｆ０よりも大きくなる。逆に、ランプ２０の印加電圧Ｖが定格電圧Ｖ０よりも大きくなると、ランプ２０の寿命Ｆは定格寿命Ｆ０よりも小さくなる。
【００３２】
ここにおいて、数３を参照すると判るように、この対定格消耗度合いＢは、所定の印加電圧Ｖにおけるランプ２０の消耗程度を、定格電圧Ｖ０におけるランプ２０の消耗程度との対比で示すものであるといえる。
【００３３】
また、ハロゲンランプは、この数３で示される特性に良く当てはまることが判明している。そこで、この実施形態においては、数３の右辺の逆数に相当する対定格消耗度合いＢ（数２参照）を寿命を測定するための指標として用いる。
【００３４】
制御指令値生成部６１は、上記の数２にしたがって、サンプリング周期ΔＴ毎の対定格消耗度合いＢを求める。なお、サンプリング周期ΔＴは、たとえば数ミリ秒ないし数十ミリ秒として定められる値である。
【００３５】
ただし、印加電圧Ｖは制御指令値Ｓに比例するとみなすことができる場合には、上記の数２を用いる代わりに、制御指令値Ｓなどを用いた数４を用いてもよい。これらの数２および数４は、実質的に等価である。
【００３６】
【数４】

【００３７】
ここで、Ｓ０は定格電圧Ｖ０を出力する際の制御指令値を表し、Ｓは所定の印加電圧Ｖを出力すべき旨の制御指令値を表す。また、Ｒは、制御指令値Ｓ０と制御指令値Ｓとの比である。
【００３８】
この数４に示されるように、印加電圧Ｖを実測する代わりに、印加電圧Ｖを出力すべき旨の制御指令値Ｓを用いて、数４にしたがって対定格消耗度合いＢを求めることができる。これにより、定格電圧Ｖ０と印加電圧Ｖとの比を簡易に求めることができる。
【００３９】
また、実効点灯時間算出部６２は、数５に示すように、このようにして得られる対定格消耗度合いＢをそのサンプリング周期ΔＴに乗じることによって実効点灯時間ΔＥを算出する。
【００４０】
【数５】

【００４１】
ここで、「実効点灯時間」は、ランプ２０が点灯している時間ΔＴ自体を表すものではなく、上記の対定格消耗度合いＢを考慮した時間である。この実効点灯時間ΔＥは、印加電圧Ｖが定格電圧Ｖ０よりも小さい場合には、ΔＴよりも小さな値となり、印加電圧Ｖが定格電圧Ｖ０よりも大きい場合には、ΔＴよりも大きな値となる。この実効点灯時間ΔＥを求めることにより、定格寿命Ｆ０に関するスケールと同一スケールでランプ２０の実効的な点灯時間を検討することが可能になる。
【００４２】
なお、上述したように、定格電圧Ｖ０と印加電圧Ｖとの比として、定格電圧Ｖ０を出力する際の制御指令値Ｓ０と印加電圧Ｖを出力すべき旨の制御指令値Ｓとの比を用いることによって同様の結果を得ることが可能である。すなわち、次の数６に従って実効点灯時間ΔＥを求めることが可能になる。
【００４３】
【数６】

【００４４】
さらに、実効点灯時間積算部６３は、この実効点灯時間ΔＥを加算すること（言い換えれば積算すること）によって、実効点灯時間ΔＥの積算値を求める。具体的には、次の数７に従って、サンプリング周期ΔＴごとに実効点灯時間ΔＥを求め、その実効点灯時間ΔＥを単純に加算していくことによって積算値を求めることができる。
【００４５】
【数７】

【００４６】
なお、数７は、より一般的には数８のように表現することができる。
【００４７】
【数８】

【００４８】
さらに、判定部６４は、実効点灯時間ΔＥの積算値ＴＴとランプ２０の定格寿命Ｆ０とを比較して、ランプ２０の交換時期を決定する。これにより、定格寿命Ｆ０に関するスケールと同一スケールでランプ２０の交換時期を決定することができるので、容易にランプ２０の交換時期を判断することができる。
【００４９】
たとえば、積算値ＴＴが定格寿命Ｆ０と等しくなったときにランプ２０を交換することができる。あるいは、積算値ＴＴが定格寿命Ｆ０よりも所定時間だけ短い時間に到達したときにランプ２０を交換するようにしても良い。後者の場合には、余裕時間を考慮してランプ切れが生じる可能性をさらに低減することが可能である。
【００５０】
以上のように、この実施形態の熱処理装置１によれば、ランプ２０についての定格電圧とランプ２０に対する印加電圧Ｖとの比に基づいてランプ２０の対定格消耗度合いＢを求め、当該対定格消耗度合いＢをランプ２０の点灯時間ΔＴに乗じることにより実効点灯時間ΔＥを算出し、この実効点灯時間ΔＥを積算していくので、ランプ２０の消耗の度合いを正確に把握することができる。したがって、ランプ２０の寿命を正確に把握することが可能である。
【００５１】
＜３．その他＞
上記実施形態においては、ランプ２０に印加電圧Ｖの制御に関するサンプリング周期ΔＴごとに実効点灯時間ΔＥを求める場合について例示したが、制御上のサンプリング周期よりも大きな周期を実効点灯時間ΔＥを求める際のサンプリング周期ΔＴとして定め、同様の動作を行っても良い。ただし、より高精度に寿命を判定する場合には、上記実施形態のように、印加電圧Ｖの変動と同程度に小さなサンプリング周期ΔＴごとの実効点灯時間ΔＥを求め、その積算値を求めていくことが好ましい。
【００５２】
また、上記実施形態においては、印加電圧Ｖを制御する場合について説明したが、電力Ｐを制御するようにしてもよい。なお、電力Ｐを制御することと印加電圧Ｖを制御することとは等価である。
【００５３】
さらに、上記実施形態においては、熱処理装置としてランプアニール装置を例示したが、本発明はこれに限定されず、同様の光源を用いる熱ＣＶＤ装置などの各種の熱処理装置についても適用することができる。
【００５４】
【発明の効果】
以上のように、請求項１ないし請求項３に記載の熱処理装置によれば、光源についての定格電圧と光源に対する印加電圧との比に基づいて光源の対定格消耗度合いを求め、当該対定格消耗度合いを光源の点灯時間に乗じることにより実効点灯時間を算出し、その実効点灯時間を積算するので、光源の消耗の度合いを正確に把握することができる。したがって、光源の寿命を正確に把握することが可能である。
【００５５】
また、請求項１ないし請求項３に記載の熱処理装置によれば、ハロゲンランプを光源とする熱処装置において、その光源の寿命を数１にしたがって正確に把握することが可能である。
【００５６】
特に、請求項２に記載の熱処理装置によれば、定格電圧と印加電圧との比は、定格電圧を出力する際の制御指令と印加電圧を出力すべき旨の制御指令値との比として得られるので、定格電圧と印加電圧との比を簡易に得ることができる。
【００５７】
さらに、請求項３に記載の熱処理装置によれば、実効点灯時間の積算値と定格電圧における光源の平均寿命とを比較して光源の交換時期を決定するので、光源の交換時期を容易に判断することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施形態に係る熱処理装置の構造を示す平面図である。
【図２】制御部６０の詳細構成等を示す図である。
【図３】幾つかの印加電圧Ｖに対する寿命Ｆを示す図である。
【図４】印加電圧Ｖと寿命Ｆとの関係を表すグラフである。
【符号の説明】
１熱処理装置
１０炉体
２０ランプ
３０石英ガラス
４０基板保持回転部
５０温度計測部
ｔｄ基板温度測定値
Ｓ，Ｓ０制御指令値
ＴＴ積算値
Ｖ印加電圧
Ｖ０定格電圧
Ｗ基板
ΔＥ実効点灯時間
ΔＴサンプリング周期[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a heat treatment apparatus for performing heat treatment of a semiconductor substrate, a glass substrate for a liquid crystal display device, a glass substrate for a photomask, a substrate for an optical disk (hereinafter referred to as “substrate”), and in particular, a lifetime measurement technique for a light source of the heat treatment apparatus. About.
[0002]
[Prior art]
Conventionally, various heat treatments have been performed in a substrate manufacturing process. As a heat treatment apparatus that performs heat treatment on a substrate, for example, a light irradiation type heat treatment apparatus (so-called lamp annealing) that heats the substrate by light irradiation is used.
[0003]
When heating a substrate in such a light irradiation type heat treatment apparatus, a light source such as a halogen lamp is used. Since this halogen lamp has a lifetime, it is necessary to replace the lamp.
[0004]
Conventionally, the replacement of the halogen lamp is performed with reference to the average life suggested by the halogen lamp supplier. Specifically, the lamp replacement timing is determined by comparing the total lamp operating time in the heat treatment apparatus with the average life thereof. Further, the average life of the lamp is determined as an average value of the lighting possible time when the lamp is continuously lit using the rated voltage.
[0005]
[Problems to be solved by the invention]
However, in the heat treatment apparatus, since heating at various temperatures is performed, the voltage applied to the halogen lamp is not fixed to the rated voltage value but has various values. In addition, the lifetime of the halogen lamp varies depending on the magnitude of the applied voltage (or power). Therefore, there is a problem that inconvenience occurs when the life of the halogen lamp of the heat treatment apparatus is judged using the average life.
[0006]
For example, in the silicide formation process at a relatively low temperature (500 ° C. to 800 ° C.), the applied voltage to the halogen lamp is smaller than the rated voltage, so the life of the halogen lamp should be longer than the average life. Nevertheless, if the lamp is replaced with the average life as a guide as described above, a lamp that should still be usable will be replaced early, which is uneconomical.
[0007]
In view of the above problems, an object of the present invention is to provide a heat treatment apparatus capable of accurately grasping the lifetime of a light source for heating a substrate.
[0008]
[Means for Solving the Problems]
In order to achieve the above object, the heat treatment apparatus according to claim 1 is a heat treatment apparatus for performing heat treatment on a substrate, wherein a ratio of a light source for heating the substrate, a rated voltage for the light source, and an applied voltage to the light source. A means for calculating a rated consumption degree of the light source based on the above, a means for calculating an effective lighting time by multiplying the lighting degree of the light source by the lighting degree of the light source, a means for obtaining an integrated value obtained by adding the effective lighting time; And means for determining the applied voltage to the light source based on the substrate temperature measured at each sampling period of minute time, the light source is a halogen lamp, and the effective lighting time is according to the following equation: characterized Rukoto sought as a value Delta] E. Where B represents the degree of rated consumption, ΔT represents the sampling period, V0 represents the rated voltage, V represents the applied voltage, A represents a predetermined coefficient, and k represents a predetermined constant. .
[0011]
The heat treatment apparatus according to claim 2 , in the heat treatment apparatus according to claim 1, the ratio between the rated voltage and the applied voltage should output a control command and the applied voltage when the rated voltage is output. It is obtained as a ratio to the control command value.
[0012]
The heat treatment apparatus according to claim 3 is the heat treatment apparatus according to claim 1 or 2 , wherein the replacement of the light source is performed by comparing the integrated value of the effective lighting time and the average life of the light source at the rated voltage. It is characterized by determining the time.
[0013]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.
[0014]
<1. Overall configuration of heat treatment equipment>
FIG. 1 is a longitudinal sectional view showing an example of a heat treatment apparatus according to the present invention. The heat treatment apparatus 1 is a so-called lamp annealing apparatus, and mainly includes a furnace body 10, a lamp 20, quartz glass 30, a substrate holding and rotating unit 40, a temperature measuring unit 50, a control unit 60, a lamp power supply 80, and a motor driver 90. ing. The furnace body 10 is a cylindrical furnace body having a reflector 110 as an upper portion and a housing 120 as a lower portion, and a number of cooling pipes 130 for cooling through a refrigerant are provided inside the furnace body 10 and the like. In addition, a substrate carry-in / out port EW is provided on the side surface of the furnace body 10, and the substrate W is carried in / out by an external transfer device (not shown) during the heat treatment.
[0015]
The lamp 20 corresponds to a “light source” (or heat source), and is provided in large numbers on the lower surface of the reflector 110 (only a part of the reference numerals are shown in FIG. 1), and heats the substrate W by the heat radiation when it is lit. Here, a halogen lamp is used as the lamp 20.
[0016]
The quartz glass 30 is provided below the lamp 20 and transmits the radiation emitted by the heat radiation.
[0017]
In the substrate holding / rotating unit 40, a holding ring 410 that holds the peripheral portion of the substrate W over the entire circumference is supported by a cylindrical support leg 420, and a lower end of the support leg 420 is provided along the outer circumference. A bearing 430 is provided. And the gear 441 of the rotating shaft of the board | substrate rotation motor 440 is meshing | engaged with the gear provided in the outer periphery of the bearing 430, The holding ring 410 can rotate centering | focusing on a perpendicular direction by the drive.
[0018]
The temperature measuring unit 50 measures the radiation intensity (radiant energy) in consideration of multiple reflections of thermal radiation from the substrate W, obtains the substrate temperature and the like based on the measured radiation intensity, and sends those signals to the control unit 60.
[0019]
The control unit 60 includes a CPU and a memory inside, and sends a temperature control signal for the lamp 20 to the lamp power supply 80 and sends a drive signal to the motor driver 90 at a predetermined timing.
[0020]
The lamp power supply 80 receives a control command value S (specifically, a temperature control signal) from the control unit 60 and applies a voltage V corresponding thereto to the lamp 20.
[0021]
The motor driver 90 receives a drive signal from the control unit 60 and supplies power corresponding thereto to the substrate rotation motor 440.
[0022]
<2. Lamp lighting control and lifetime measurement>
Next, lamp lighting control and lifetime measurement will be described.
[0023]
FIG. 2 is a schematic diagram showing a control system related to lamp lighting control. As shown in FIG. 2, the control unit 60 includes a control command value generation unit 61, an effective lighting time calculation unit 62, an effective lighting time integration unit 63, and a determination unit 64. The cooperation of these processing units 61, 62, 63, and 64 makes it possible to accurately grasp the lifetime of the lamp 20 that heats the substrate. These will be described in detail below.
[0024]
The control command value generation unit 61 inputs the substrate temperature measurement value td measured by the temperature measurement unit 50, and outputs a control command value S indicating that the applied voltage V corresponding to the target temperature value should be output to the lamp 20. Is generated. The output control command value S is input to the lamp power supply 80, and the lamp power supply 80 outputs an applied voltage V corresponding to the control command value S to the lamp 20. In other words, the lamp power supply 80 supplies the lamp 20 with the electric power P corresponding to the control command value S from the control unit 60. As a result, the substrate W is heated by the heat released by the lamp 20.
[0025]
More specifically, the control command value S is set to an appropriate value while being changed for each minute sampling period ΔT by feeding back the measurement result obtained by the temperature measurement unit 50 or the like. In response to this, the voltage V applied to the lamp 20 is also appropriately determined by the lamp power supply 80 for each sampling period ΔT.
[0026]
The effective lighting time calculation unit 62 obtains “the degree of rated consumption B” of the lamp 20 based on the ratio of the rated voltage V0 for the lamp 20 and the actual applied voltage V to the lamp 20. More specifically, the rated consumption level B is obtained according to Equation 2 . As illustrated in Formula 2 , this “degree of rated consumption B” is an index defined based on the ratio between the rated voltage V0 of the lamp 20 and a predetermined applied voltage V.
[Expression 2]

[0027]
Here, V0 represents the rated voltage, V represents the applied voltage, A represents a predetermined coefficient, and k represents a predetermined constant.
Here, as shown in Equation 3 , the life of the lamp 20 when continuously lit at a predetermined applied voltage V and the average life F0 of the lamp 20 when continuously lit at the rated voltage V0 (hereinafter also referred to as “rated life”). The ratio with F can be considered as a value equal to the reciprocal of this degree of rated consumption B.
[0028]
[Equation 3]

[0029]
However, A is an intrinsic coefficient. K is the degree (power index) and is a predetermined positive constant (k> 0).
[0030]
These A and k can be determined using the result of the life test of the lamp 20 performed in advance. Specifically, the life F for each of the plurality of applied voltages V is obtained in advance, and an appropriate value can be determined by using the least square method or the like while considering the rated voltage V0 and the average life F0. FIG. 3 is a diagram showing the lifetime F during continuous lighting obtained for several applied voltages V. FIG. In FIG. 3, the applied voltage V is expressed by being normalized as a ratio with respect to the rated voltage V0, and the life F is expressed by being normalized as a ratio with respect to the rated life F0. FIG. 4 is a graph in which these relationships are plotted on a graph. In this case, A = 1.02 and k = 9.07 are obtained by using the least square method with respect to Equation 3 . The rated consumption degree B is expressed by Equation 2 using the constants A and k.
[0031]
As shown in Equation 3 , when the applied voltage V is smaller than the rated voltage V0, the degree of consumption B against the rating is reduced, and the left side (F / F0) of Equation 3 is increased. Therefore, the life F for the applied voltage V is longer than the life (rated life) F0 for the rated voltage V0. On the contrary, when the applied voltage V of the lamp 20 becomes larger than the rated voltage V0, the life F of the lamp 20 becomes shorter than the rated life F0.
[0032]
Here, as can be seen from Equation 3 , the rated consumption level B indicates the degree of consumption of the lamp 20 at a predetermined applied voltage V in comparison with the degree of consumption of the lamp 20 at the rated voltage V0. It can be said.
[0033]
In addition, it has been found that the halogen lamp is well applicable to the characteristic represented by this equation ( 3 ). Therefore, in this embodiment, the rated consumption level B (see Equation 2 ) corresponding to the reciprocal of the right side of Equation 3 is used as an index for measuring the life.
[0034]
The control command value generation unit 61 obtains the rated consumption level B for each sampling period ΔT according to the above formula 2 . Note that the sampling period ΔT is a value determined as, for example, several milliseconds to several tens of milliseconds.
[0035]
However, when the applied voltage V can be considered to be proportional to the control command value S, the equation 4 using the control command value S or the like may be used instead of the above equation 2 . These numbers 2 and 4 are substantially equivalent.
[0036]
[Expression 4]

[0037]
Here, S0 represents a control command value when outputting the rated voltage V0, and S represents a control command value indicating that the predetermined applied voltage V should be output. R is the ratio between the control command value S0 and the control command value S.
[0038]
As shown in Equation 4 , instead of actually measuring the applied voltage V, the rated consumption degree B can be obtained according to Equation 4 , using the control command value S indicating that the applied voltage V should be output. Thereby, the ratio between the rated voltage V0 and the applied voltage V can be easily obtained.
[0039]
Further, as shown in Equation 5 , the effective lighting time calculation unit 62 calculates the effective lighting time ΔE by multiplying the sampling period ΔT by the degree of consumption B against the rating thus obtained.
[0040]
[Equation 5]

[0041]
Here, the “effective lighting time” does not represent the time ΔT itself during which the lamp 20 is lit, but is a time in consideration of the above-mentioned rated consumption degree B. The effective lighting time ΔE is a value smaller than ΔT when the applied voltage V is smaller than the rated voltage V0, and is larger than ΔT when the applied voltage V is larger than the rated voltage V0. By obtaining this effective lighting time ΔE, it is possible to examine the effective lighting time of the lamp 20 on the same scale as the scale for the rated life F0.
[0042]
As described above, as the ratio between the rated voltage V0 and the applied voltage V, the ratio between the control command value S0 when outputting the rated voltage V0 and the control command value S indicating that the applied voltage V should be output is used. It is possible to obtain similar results. That is, the effective lighting time ΔE can be obtained according to the following equation ( 6) .
[0043]
[Formula 6]

[0044]
Further, the effective lighting time integration unit 63 calculates the integrated value of the effective lighting time ΔE by adding the effective lighting time ΔE (in other words, adding up). Specifically, according to the following equation (7), determine the effective lighting time Delta] E for each sampling period [Delta] T, it can be obtained integrated value by going simply adding the effective lighting time Delta] E.
[0045]
[Expression 7]

[0046]
Equation 7 can be expressed more generally as Equation 8 .
[0047]
[Equation 8]

[0048]
Furthermore, the determination unit 64 compares the integrated value TT of the effective lighting time ΔE and the rated life F0 of the lamp 20 to determine the replacement time of the lamp 20. Thereby, the replacement time of the lamp 20 can be determined on the same scale as the scale related to the rated life F0, so that the replacement time of the lamp 20 can be easily determined.
[0049]
For example, the lamp 20 can be replaced when the integrated value TT becomes equal to the rated life F0. Alternatively, the lamp 20 may be replaced when the integrated value TT reaches a time shorter than the rated life F0 by a predetermined time. In the latter case, it is possible to further reduce the possibility of a lamp burnout taking into account the extra time.
[0050]
As described above, according to the heat treatment apparatus 1 of this embodiment, the rated consumption degree B of the lamp 20 is obtained based on the ratio between the rated voltage of the lamp 20 and the applied voltage V applied to the lamp 20, and the relative rated consumption. The effective lighting time ΔE is calculated by multiplying the degree B by the lighting time ΔT of the lamp 20 and the effective lighting time ΔE is integrated, so that the degree of consumption of the lamp 20 can be accurately grasped. Therefore, it is possible to accurately grasp the life of the lamp 20.
[0051]
<3. Other>
In the above-described embodiment, the case where the effective lighting time ΔE is obtained for each sampling period ΔT related to the control of the applied voltage V to the lamp 20 has been exemplified. However, when the effective lighting time ΔE is obtained with a period longer than the sampling period for control. A similar operation may be performed by setting the sampling period ΔT. However, when determining the lifetime with higher accuracy, as in the above-described embodiment, the effective lighting time ΔE for each sampling period ΔT as small as the fluctuation of the applied voltage V is obtained, and the integrated value is obtained. It is preferable.
[0052]
Moreover, in the said embodiment, although the case where the applied voltage V was controlled was demonstrated, you may make it control the electric power P. FIG. Note that controlling the power P and controlling the applied voltage V are equivalent.
[0053]
Further, in the above embodiment, the lamp annealing apparatus is exemplified as the heat treatment apparatus, but the present invention is not limited to this, and can be applied to various heat treatment apparatuses such as a thermal CVD apparatus using a similar light source.
[0054]
【The invention's effect】
As described above, according to the heat treatment apparatus of the first to third aspects, the degree of consumption of the light source is determined based on the ratio between the rated voltage of the light source and the voltage applied to the light source, and the relative consumption of the light source is determined. By multiplying the degree by the lighting time of the light source, the effective lighting time is calculated and the effective lighting time is integrated, so that the degree of wear of the light source can be accurately grasped. Therefore, it is possible to accurately grasp the lifetime of the light source.
[0055]
In addition , according to the heat treatment apparatus of the first to third aspects, in the heat treatment apparatus using a halogen lamp as the light source, it is possible to accurately grasp the life of the light source according to the equation (1).
[0056]
In particular , according to the heat treatment apparatus of the second aspect, the ratio between the rated voltage and the applied voltage is obtained as a ratio between a control command when outputting the rated voltage and a control command value indicating that the applied voltage should be output. Therefore, the ratio between the rated voltage and the applied voltage can be easily obtained.
[0057]
Furthermore, according to the heat treatment apparatus of the third aspect , since the replacement time of the light source is determined by comparing the integrated value of the effective lighting time and the average life of the light source at the rated voltage, the replacement time of the light source can be easily determined. can do.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a plan view showing a structure of a heat treatment apparatus according to an embodiment of the present invention.
FIG. 2 is a diagram illustrating a detailed configuration and the like of a control unit 60.
FIG. 3 is a diagram showing a lifetime F with respect to several applied voltages V;
4 is a graph showing the relationship between applied voltage V and life F. FIG.
[Explanation of symbols]
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Heat processing apparatus 10 Furnace 20 Lamp 30 Quartz glass 40 Substrate holding | maintenance rotation part 50 Temperature measurement part td Substrate temperature measurement value S, S0 Control command value TT Integration value V Applied voltage V0 Rated voltage W Substrate ΔE Effective lighting time ΔT Sampling period

Claims

A heat treatment apparatus for performing heat treatment on a substrate,
A light source for heating the substrate;
Means for calculating an effective lighting time by determining a degree of wear against the light source based on a ratio between a rated voltage for the light source and a voltage applied to the light source, and multiplying the lighting time of the light source by the degree of wear against the light source. When,
Means for obtaining an integrated value obtained by adding the effective lighting time;
Means for determining the applied voltage to the light source based on the substrate temperature measured at each sampling period of a minute time;
Equipped with a,
The light source is a halogen lamp;
The effective lighting time, according to the following equation, thermal processing apparatus according to claim Rukoto sought as a value Delta] E.
Where B represents the degree of rated consumption, ΔT represents the sampling period, V0 represents the rated voltage, V represents the applied voltage, A represents a predetermined coefficient, and k represents a predetermined constant. .

The heat treatment apparatus according to claim 1,
The ratio between the rated voltage and the applied voltage, a heat treatment apparatus according to the obtained characterized Rukoto as the ratio of the control command value to the effect that outputting the applied voltage and the control command when outputting the rated voltage.

In the heat treatment apparatus according to claim 1 or 2,
The heat treatment apparatus characterized in that the replacement time of the light source is determined by comparing the integrated value of the effective lighting time and the average life of the light source at the rated voltage .