JP3795788B2

JP3795788B2 - 基板の熱処理方法

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Publication number: JP3795788B2
Application number: JP2001328682A
Authority: JP
Inventors: 章宏細川
Original assignee: Screen Holdings Co Ltd; Dainippon Screen Manufacturing Co Ltd
Current assignee: Screen Holdings Co Ltd; Dainippon Screen Manufacturing Co Ltd
Priority date: 2001-10-26
Filing date: 2001-10-26
Publication date: 2006-07-12
Anticipated expiration: 2021-10-26
Also published as: JP2003133248A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、熱処理炉内へ半導体ウエハ等の基板を１枚ずつ搬入し光照射により基板を加熱して熱処理する基板の熱処理方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
半導体デバイスの製造工程においては、ランプアニール装置やＣＶＤなどのように、熱処理炉内へ基板、例えばシリコンウエハを１枚ずつ搬入し基板に光を照射するなどしてウエハを加熱することにより、ウエハ表面に熱酸化膜を形成したり、不純物原子を熱的に拡散させてｐｎ接合を形成したり、各種のアニール処理を行ったりする枚葉式の熱処理装置が、各種の工程で広く使用されている。図５に、熱処理装置の１つであるランプアニール装置の構成の１例を示す。
【０００３】
図５に概略側断面図を示したランプアニール装置は、シリコンウエハＷの搬入および搬出を行なうための開口１２を有する熱処理炉１０を備えている。熱処理炉１０の上部炉壁は、赤外線透過性を有する材料、例えば石英ガラスによって形成され、光入射窓１４となっている。熱処理炉１０の開口１２は、ゲートバルブ１６によって開閉自在に閉塞される。また、図示していないが、熱処理炉１０の開口１２と対向する面側には、支持アームによりウエハＷを水平姿勢で支持して熱処理前のウエハＷを熱処理炉１０内へ搬入し熱処理後のウエハＷを熱処理炉１０内から搬出するウエハ搬出入装置が配設されている。
【０００４】
熱処理炉１０の内部には、ＳｉＣなどによって形成されたウエハ支持リング１８が配設され、ウエハ支持リング１８は、ウエハ保持・回転機構２０により、水平姿勢で回動可能に保持されている。ウエハＷは、ウエハ支持リング１８上に水平姿勢で支持される。また、ウエハＷの下面に当接してウエハＷを支持する複数本、例えば３本の支持ピン２２を有し上下方向へ往復移動するウエハ移載機構２４が設けられている。
【０００５】
熱処理炉１０の上方には、光入射窓１４に対向してランプハウス２６が設けられている。ランプハウス２６には、同一平面内にハロゲンランプ、アークランプ等の複数のランプ２８が列設されるとともに、各ランプ２８ごとにリフレクタ３０がそれぞれ配設されている。そして、各ランプ２８から放射された赤外光は、それぞれリフレクタ３０によって効率良く集光され、光照射窓１４を透過して熱処理炉１０内へ照射される。熱処理炉１０内へ照射された赤外光は、ウエハＷの表面で吸収され、このエネルギーによってウエハＷの加熱が行われる。
【０００６】
また、熱処理炉１０の内部には、ウエハ支持リング１８上に支持されたウエハＷの上面に対向して、赤外線透過性を有する材料、例えば石英ガラスによって形成され複数個のガス吹出し孔３４が穿設されたガス流分配板３２が配設されている。このガス流分配板３２と光入射窓１４との間は、窒素等の処理ガスが導入されるガス導入室３６となっており、ガス導入室３６は、図示しないガス導入路を通して処理ガス供給源に流路接続されている。一方、ウエハ保持・回転機構２０と熱処理炉１０の内周壁面との間に環状のガス排気路３８が形成されており、ガス排気路３８は、図示しない排気口に連通接続されている。また、熱処理炉１０の内部の気密性を高く保つために、ゲートバルブ１６との当接部および光入射窓１４との接合部にＯ−リング４０がそれぞれ取り付けられている。
【０００７】
熱処理炉１０の底部には、ウエハ支持リング１８上に支持されたウエハＷの下面およびウエハ支持リング１８の下面側に対向して、複数個の温度検出器、例えば放射温度計４２ａ、４２ｂ、４２ｃ、４２ｄが設置されている。これらの放射温度計４２ａ、４２ｂ、４２ｃ、４２ｄにより、ウエハＷの裏面から放射される赤外線を入射させて、熱処理中におけるウエハＷの複数位置の温度およびウエハ支持リング１８の温度がそれぞれ非接触で計測される。また、熱処理炉１０の内部には、ウエハＷの熱処理中に放射温度計４２ａ、４２ｂ、４２ｃ、４２ｄにランプ２８からの赤外光が回り込まないようにランプ２８の迷光を遮断する遮光リング４４が配設されている。この遮光リング４４は、ＳｉＣ等で環状に形成されている。
【０００８】
図６は、ランプアニール装置の温度制御系の概略構成を示すブロック図である。ランプ２８から放射される赤外光によりウエハＷが加熱されると、そのウエハＷの温度が放射温度計４２によって検出される。放射温度計４２の検出信号は、制御装置４６へ送られ、制御装置４６では、検出されたウエハＷの温度と目標温度とが比較され、その偏差に基づいてランプ２８へ供給する電力を算出する。そして、制御装置４６から電力ユニット４８へ指示を出し、その指示に従って電力ユニット４８からランプ２８へ電力が供給され、ランプ２８の光量が調節される、といったフィードバック制御が行われる。
【０００９】
上記した放射温度計４２によるウエハＷの温度計測に関し、図７に基づいて説明する。図７は、ランプ２８へ一定電力を供給してウエハＷの加熱を行ったときの、ウエハＷの実際の温度（実温度）と放射温度計４２によって検出された温度（検出温度）との関係を示す応答波形図である。この図において、実線で示した曲線ａが検出温度の変化を表し、破線で示した曲線ｂが実温度の変化を表している。
【００１０】
ランプ２８を点灯させてウエハＷの加熱を開始した直後から、検出温度は高い値を示し、実温度と大きくかけ離れている。これは、ランプ２８からの光がシリコンウエハＷを透過することが原因である。すなわち、シリコンウエハは、低温領域において光を透過させる特性を持っており、ウエハＷが冷えた状態でランプ２８を点灯させると、その瞬間にウエハＷの透過光が放射温度計４２に入射する。この結果、その光エネルギーが温度に換算されて検出温度が高く見積もられるからである。その後、検出温度はピークｐを示すが（ピークｐは、ウエハＷの透過光が最大となった状態を示す）、ウエハＷの実温度が上昇するのに伴ってウエハＷの光透過率が低下するので、検出温度は一旦下降する。そして、次第に検出温度と実温度とが近付いてきて、検出温度が再び上昇に転じると、やがて検出温度と実温度とが一致する。図中のｓは、検出温度と実温度とが一致した状態を示し、この時点から正確な温度制御が可能になる。以上が、放射温度計４２の一般的な応答特性についての説明である。なお、図７中に細破線で示したラインｌは、放射温度計４２の出力下限温度を示す。
【００１１】
【発明が解決しようとする課題】
ランプアニール装置では、ウエハの加熱は常温の状態から始められる。しかしながら、上記したように、常温ないし低温領域では、放射温度計によってウエハの温度を正確に計測することができない。このため、ウエハの加熱開始時からフィードバック制御を行おうとすると、常温ないし低温領域では、ウエハの実温度より高い検出温度に基づいて制御が行われるため、ウエハの実温度と検出温度とが一致して正確な温度制御を行うことができるようになるまでに多くの時間がかかることになる。そこで、ウエハの加熱開始時から正確な温度制御を行おうとすると、放射温度計の他に熱電対などを併設して低温領域における温度計測を行う必要がある。しかしながら、熱電対などを併設すると、装置構成や制御系などが複雑になる、といった問題点がある。
【００１２】
この発明は、以上のような事情に鑑みてなされたものであり、熱電対などを併設することなく、常温ないし低温領域での基板の加熱を支障無く行うことができ、放射温度計による検出値に基づいて正確な温度制御を行うことができる基板の熱処理方法を提供することを目的とする。
【００１３】
【課題を解決するための手段】
請求項１に係る発明は、加熱用光源から低温領域で光を透過させる特性を持つ基板へ光を照射して基板を加熱するとともに、基板の温度を放射温度計によって検出し、放射温度計による検出値に基づいて加熱用光源への供給電力を制御して、基板を常温から所定のシーケンスに従って昇温させる基板の熱処理方法において、基板の加熱を開始した時点から予め設定された時間が経過して、前記放射温度計による検出値と基板の実温度とが一致する温度として予め設定された制御開始温度より放射温度計による検出値が高くなる時点まで前記加熱用光源へ一定電力を供給して基板の加熱を行う前段加熱期間、前記放射温度計による検出値が、前記制御開始温度より低い温度であって予め設定された移行温度を下回る時点まで前記加熱用光源へ一定電力を供給して基板の加熱を行う中間加熱期間、および、前記放射温度計による検出値が前記制御開始温度に到達する時点まで前記加熱用光源へ一定電力を供給して基板の加熱を行う後段加熱期間からなる定電力加熱工程と、前記放射温度計による検出値に基づいて前記加熱用光源への供給電力を制御して基板の加熱を行う制御加熱工程とを含み、前記放射温度計による検出値が前記制御開始温度に到達した時点で前記定電力加熱工程から前記制御加熱工程へ移行させることを特徴とする。
【００１６】
請求項２に係る発明は、加熱用光源から低温領域で光を透過させる特性を持つ基板へ光を照射して基板を加熱するとともに、基板の温度を放射温度計によって検出し、放射温度計による検出値に基づいて加熱用光源への供給電力を制御して、基板を常温から所定のシーケンスに従って昇温させる基板の熱処理方法において、基板の加熱を開始した時点から、前記放射温度計による検出値が一旦ピーク値を示す付近の温度として予め設定された第１の移行温度に到達する時点まで前記加熱用光源へ一定電力を供給して基板の加熱を行う前段加熱期間、前記放射温度計による検出値が、前記放射温度計による検出値と基板の実温度とが一致する温度として予め設定された制御開始温度および前記第１の移行温度よりそれぞれ低い温度であって予め設定された第２の移行温度を下回る時点まで前記加熱用光源へ一定電力を供給して基板の加熱を行う中間加熱期間、および、前記放射温度計による検出値が前記制御開始温度に到達する時点まで前記加熱用光源へ一定電力を供給して基板の加熱を行う後段加熱期間からなる定電力加熱工程と、前記放射温度計による検出値に基づいて前記加熱用光源への供給電力を制御して基板の加熱を行う制御加熱工程とを含み、前記放射温度計による検出値が前記制御開始温度に到達した時点で前記定電力加熱工程から前記制御加熱工程へ移行させることを特徴とする。
【００１７】
請求項１に係る発明の基板の熱処理方法によると、定電力加熱工程において、加熱用光源へ一定電力が供給されて基板が加熱される。したがって、基板の加熱を常温で開始した以後の低温領域では、温度制御が行われないので、放射温度計による検出値と基板の実温度との乖離による影響は現れない。そして、放射温度計による検出値が予め設定された制御開始温度に到達すると、定電力加熱工程から制御加熱工程へ移行し、放射温度計による検出値に基づいて加熱用光源への供給電力が制御されて基板の加熱が行われる。この移行時点では、基板の実温度と検出温度とが一致しているので、正確な温度制御が行われる。
【００１９】
そして、定電力加熱工程において、基板の加熱を開始した時点から予め設定された時間が経過する時点まで（前段加熱期間）、加熱用光源へ一定電力が供給されて基板の加熱が行われる。この期間には、放射温度計による検出値が制御開始温度に到達したかどうかの検出は行われないので、前段加熱期間を適切に設定しておくことにより、基板の実温度と検出温度とが一致する以前に放射温度計による検出値が制御開始温度に一旦到達することがあっても、その時点では、定電力加熱工程から制御加熱工程への移行は行われない。前段加熱期間を過ぎると、放射温度計による検出値が、制御開始温度より低い温度であって予め設定された移行温度を下回る時点まで（中間加熱期間）、加熱用光源へ一定電力が供給されて基板の加熱が行われるので、放射温度計による検出値が下降する過程における前段加熱期間の経過時点で、基板の実温度と検出温度とが一致していない状態で放射温度計による検出値が制御開始温度を上回っていても、その時点では、定電力加熱工程から制御加熱工程への移行は行われない。そして、放射温度計による検出値が移行温度を下回って後段加熱期間へ入ると、放射温度計による検出値が制御開始温度に到達したかどうかの検出が行われ、検出値が制御開始温度に到達すると、定電力加熱工程から制御加熱工程へ移行する。
【００２０】
請求項２に係る発明の基板の熱処理方法によると、定電力加熱工程において、加熱用光源へ一定電力が供給されて基板が加熱される。したがって、基板の加熱を常温で開始した以後の低温領域では、温度制御が行われないので、放射温度計による検出値と基板の実温度との乖離による影響は現れない。そして、放射温度計による検出値が予め設定された制御開始温度に到達すると、定電力加熱工程から制御加熱工程へ移行し、放射温度計による検出値に基づいて加熱用光源への供給電力が制御されて基板の加熱が行われる。この移行時点では、基板の実温度と検出温度とが一致しているので、正確な温度制御が行われる。
そして、定電力加熱工程において、基板の加熱を開始した時点から放射温度計による検出値が第１の移行温度に到達する時点まで（前段加熱期間）、加熱用光源へ一定電力が供給されて基板の加熱が行われる。この期間には、放射温度計による検出値が第１の移行温度に到達したかどうかの検出が行われ、検出値が第１の移行温度に到達した時点で中間加熱工程に入る。したがって、前段加熱期間内において放射温度計による検出値が制御開始温度に到達することがあっても、その時点では、定電力加熱工程から制御加熱工程への移行は行われない。中間加熱工程に入ると、放射温度計による検出値が、制御開始温度および第１の移行温度よりそれぞれ低い温度であって予め設定された第２の移行温度を下回る時点まで（中間加熱期間）、加熱用光源へ一定電力が供給されて基板の加熱が行われる。したがって、放射温度計による検出値が下降する過程における前段加熱期間の経過時点で、基板の実温度と検出温度とが一致していない状態で放射温度計による検出値が制御開始温度を上回っていても、その時点では、定電力加熱工程から制御加熱工程への移行は行われない。そして、放射温度計による検出値が第２の移行温度を下回って後段加熱期間へ入ると、放射温度計による検出値が制御開始温度に到達したかどうかの検出が行われ、検出値が制御開始温度に到達すると、定電力加熱工程から制御加熱工程へ移行する。
【００２１】
【発明の実施の形態】
以下、この発明の好適な実施形態について図面を参照しながら説明する。
【００２２】
この発明に係る基板の熱処理方法は、例えば図５および図６に示したようなランプアニール装置を使用して実施される。ランプアニール装置の装置構成および制御系については、上述したので、ここでは説明を省略する。
【００２３】
図１は、ランプ２８へ電力を供給してウエハＷの加熱を行ったときの、ウエハＷの実温度と放射温度計４２による検出値との関係を示す応答波形図である。この図において、実線で示した曲線Ａ１が検出温度の変化を表し、破線で示した曲線Ｂが実温度の変化を表している。
【００２４】
この熱処理方法では、ウエハＷの加熱を常温から始めて、放射温度計４２による検出値が予め設定された制御開始温度ｔ_ｕに到達する時点まで（定電力加熱工程）、ランプ２８へ一定電力を供給してウエハＷの加熱を行う。そして、検出温度が制御開始温度ｔ_ｕに到達し検出温度とウエハＷの実温度とが一致すると（Ｓ点）、定電力加熱工程から制御加熱工程へ移行させる。それ以後は、上述したように、放射温度計４２による検出値に基づいてランプ２８への供給電力をフィードバック制御してウエハＷの加熱を行う。
【００２５】
このような熱処理方法によると、常温ないし低温領域では、放射温度計４２による検出値に基づいたウエハＷの温度制御が行われないので、従来のように、放射温度計４２による検出値とウエハＷの実温度との乖離による影響が現れることはない。そして、定電力加熱工程から制御加熱工程への移行時点では、ウエハＷの実温度と検出温度とが一致しているので、正確な温度制御が行われることになる。
【００２６】
次に、図２は、図１と同様の応答波形図である。この図において、実線で示した曲線Ａ２が検出温度の変化を表し、破線で示した曲線Ｂが実温度の変化を表している。
【００２７】
図１に基づいて説明した上記方法においては、ウエハＷの透過光のピーク値が十分に大きい場合などに、図１に二点鎖線で検出温度の変化を表す曲線Ａ２を示したように、定電力加熱工程において放射温度計４２による検出値が制御開始温度ｔ_ｕに一旦到達してしまうと（Ｑ点）、その時点では未だ検出温度とウエハＷの実温度とが一致していないにも拘わらず、定電力加熱工程から制御加熱工程へ移行する、といったことが起こる。しかしながら、この時点では、検出温度と実温度とが一致していないため、正確な温度制御を行うことができない、といった問題点を生じることになる。この方法は、このような問題点を解決するためのものである。
【００２８】
この方法では、定電力加熱工程を時限加熱期間と温度検出加熱期間との２つの期間に分けるようにする。そして、時限加熱期間では、ウエハＷの加熱を開始した時点から予め設定された時間が経過する時点までランプ２８へ一定電力を供給してウエハＷの加熱を行う。時限加熱期間を過ぎると温度検出加熱期間に入り、温度検出加熱期間では、放射温度計による検出値が制御開始温度ｔ_ｕに到達する時点までランプ２８へ一定電力を供給してウエハＷの加熱を行う。時限加熱期間は、放射温度計４２による検出値の波形がピークを示した後に下降して制御開始温度ｔ_ｕより低くなる時点を、各種の条件の下で実験などにより求めておき、それに基づいて適切に決定するようにする。
【００２９】
このような熱処理方法によると、定電力加熱工程における時限加熱期間においては、放射温度計４２による検出値が制御開始温度ｔ_ｕに到達したかどうかの検出が行われない。したがって、ウエハＷの実温度と検出温度とが一致する以前に放射温度計４２による検出値が制御開始温度ｔ_ｕに一旦到達することがあっても、その時点では、定電力加熱工程から制御加熱工程への移行が行われない。そして、時限加熱期間を過ぎて温度検出加熱期間に入ると、放射温度計４２による検出値が制御開始温度ｔ_ｕに到達したかどうかの検出が行われ、検出温度が制御開始温度ｔ_ｕに到達した時点で、定電力加熱工程から制御加熱工程へ移行する。
【００３０】
次に、図３は、この発明の１実施形態を示し、図１および図２と同様の応答波形図である。この図において、実線で示した曲線Ａ３が検出温度の変化を表し、破線で示した曲線Ｂが実温度の変化を表している。
【００３１】
図２に基づいて説明した上記方法においては、図２に二点鎖線で検出温度の変化を表す曲線Ａ３を示したように、放射温度計４２による検出値が下降する過程において時限加熱期間が経過した時に、検出温度が制御開始温度ｔ_ｕと等しいかそれよりも高いと（点Ｒ）、その時点では未だ検出温度とウエハＷの実温度とが一致していないにも拘わらず、定電力加熱工程から制御加熱工程へ移行することになる。しかしながら、この時点では、検出温度と実温度とが一致していないため、正確な温度制御を行うことができない、といった問題点を生じることになる。また、最適な時限加熱期間は、ウエハの種類や熱処理炉の温まり具合などによって変化するため、頻繁に時限加熱期間を再調整する必要があり、非常に面倒である。一方、時限加熱期間の再調整を怠った場合には、時限加熱期間が短すぎて、図１に基づいて説明した上記方法と同様の問題が発生したり、時限加熱期間が長すぎて、温度制御を開始するタイミングが遅れてしまったりすることになる。この発明の実施形態に係る方法は、以上のような問題点を解決するためのものである。
【００３２】
この発明の実施形態に係る方法では、定電力加熱工程を前段加熱期間と中間加熱期間と後段加熱期間との３つの期間に分けるようにする。そして、前段加熱期間では、ウエハＷの加熱を開始した時点から予め設定された時間が経過する時点までランプ２８へ一定電力を供給してウエハＷの加熱を行う。放射温度計４２による検出値にウエハＷの透過光による波形のピークが現れ、前段加熱期間を過ぎると、中間加熱期間に入る。前段加熱期間は、検出温度にウエハＷの透過光による波形のピークが現れる時点を終点とするように決定する。ウエハＷの加熱を開始してから検出温度に透過光による波形のピークが現れるまでの時間は、状況の如何によらずほぼ一定であるので、一度、前段加熱期間の調整を行えば、再調整の必要は特にない。
【００３３】
中間加熱期間では、放射温度計４２による検出値が、制御開始温度ｔ_ｕより低い温度であって予め設定された移行温度ｔ_ｄ（ｔ_ｄ＜ｔ_ｕ）を下回る（点Ｒ’）時点まで、引き続きランプ２８へ一定電力を供給してウエハＷの加熱を行う。ウエハＷの実温度が上昇するのに連れてウエハＷの透過光が少なくなるので、検出温度は下がっていき、検出温度が移行温度ｔ_ｄを下回ると後段加熱期間に入る。後段加熱期間では、放射温度計による検出値が制御開始温度ｔ_ｕに到達する時点まで、引き続きランプ２８へ一定電力を供給してウエハＷの加熱を行う。なお、移行温度ｔ_ｄは、制御開始温度ｔ_ｕより必ず低い温度に設定する必要がある。もしも移行温度ｔ_ｄが制御開始温度ｔ_ｕより高く設定された場合には、中間加熱期間から後段加熱期間へ移った瞬間に、定電力加熱工程の後段加熱期間から制御加熱工程への移行条件（検出温度≧制御開始温度ｔ_ｕ）を満たしてしまうことになり、直ちに温度制御が開始される。この結果、検出温度とウエハＷの実温度とが一致しないまま、温度制御が始まることになる。
【００３４】
後段加熱期間において、ウエハＷが加熱されてウエハＷの実温度がさらに上昇すると、検出温度が実温度に近い値を示し始め、検出温度も上昇に転じる。そして、検出温度が実温度にさらに接近し、検出温度が制御開始温度ｔ_ｕに到達し検出温度とウエハＷの実温度とが一致すると（Ｓ点）、定電力加熱工程から制御加熱工程へ移行する。制御加熱工程では、放射温度計４２による検出値に基づいてランプ２８への供給電力がフィードバック制御されて、ウエハＷの加熱が行われる。
【００３５】
このような熱処理方法によると、定電力加熱工程において、前段加熱期間を過ぎると中間加熱期間に入り、中間加熱期間で検出温度が移行温度ｔ_ｄを下回る時点まで一定電力でのウエハＷの加熱が行われるので、放射温度計４２による検出値が下降する過程における前段加熱期間の経過時点で、検出温度が制御開始温度ｔ_ｕを上回っていても、その時点では、定電力加熱工程から制御加熱工程への移行は行われない。したがって、図２に基づいて説明した方法によった場合のように、ウエハＷの実温度と検出温度とが一致していない状態で、前段加熱期間（図２に基づいて説明した方法における時限加熱期間に相当）を経過して直ちに制御加熱工程へ移行する、といったことは起こらない。そして、中間加熱期間を過ぎて後段加熱期間に入ると、放射温度計４２による検出値が制御開始温度ｔ_ｕに到達したかどうかの検出が行われ、検出温度が制御開始温度ｔ_ｕに到達した時点で、定電力加熱工程から制御加熱工程へ移行する。
【００３６】
図４の（ａ）および（ｂ）は、この発明の実施形態に係る方法を実施したときの検出温度の変化を示す図である。（ａ）は、例えば始業時における温度変化を示し、（ｂ）は、例えば定常運転時における温度変化を示している。これらの図から分かるように、ウエハの吸収率や熱処理炉の温まり具合の違いなどにより、（ａ）の曲線と（ｂ）の曲線とでは、ウエハＷの加熱を開始してから制御開始温度ｔ_ｕに到達して温度制御が開始されるまでの加熱時間が大きく異なっている。このような違いに対し、図２に基づいて説明した方法では、時限加熱期間を調整することにより対応することになるが、この発明の実施形態に係る方法では、加熱開始時から温度制御開始時までの加熱時間が自動的に調整され、いずれの場合にも、適正な温度管理が行われることになる。
【００３７】
なお、上記した実施形態に係る方法において、前段加熱期間から中間加熱期間へ移るタイミングを、放射温度計４２による検出値に透過光による波形のピークが現れる時点に一致させる必要は、必ずしも無いが、前段加熱期間から中間加熱期間へ移る時点の検出温度は、移行温度ｔ_ｄより必ず高くなっていることが必要である。もし、前段加熱期間から中間加熱期間へ移る時点の検出温度が移行温度ｔ_ｄより低いときは、前段加熱期間から中間加熱期間へ移った後、直ちに後段加熱期間へ移行してしまうので、図２に基づいて説明した方法と同じ効果になってしまう。
【００３８】
上記した実施形態では、ウエハＷの加熱の開始時から予め設定された時間が経過した時点で前段加熱期間から中間加熱期間に入るようにしているが、放射温度計４２による検出値が一旦ピーク値を示す付近の温度を第１の移行温度として予め設定しておき、放射温度計４２による検出値がその第１の移行温度に到達した時点で前段加熱期間から中間加熱期間に入るようにしてもよい。中間加熱期間および後段加熱期間は、上記実施形態に係る方法と同様であるが、中間加熱期間から後段加熱期間へ移る移行温度（第２の移行温度）は、制御開始温度および第１の移行温度よりそれぞれ低い温度に設定する。このような方法でも、上記した実施形態と同じ効果が得られる。
【００３９】
なお、請求項１および請求項２に係る各発明の方法は、ウエハの種類、熱処理の種類、温度制御のシーケンス、熱処理炉の状態などにより、それらの方法のうちから最適なものを選択するようにして、適宜使い分けるようにすればよい。
【００４０】
【発明の効果】
請求項１および請求項２に係る各発明の基板の熱処理方法によると、熱電対などを併設することなく、常温ないし低温領域での基板の加熱を支障無く行うことができ、放射温度計による検出値に基づいて正確な温度制御を行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】熱処理方法を実施したときのウエハの実温度と放射温度計による検出値との関係を示す応答波形図である。
【図２】熱処理方法を実施したときのウエハの実温度と放射温度計による検出値との関係を示す応答波形図である。
【図３】この発明の１実施形態を示し、この発明に係る熱処理方法を実施したときのウエハの実温度と放射温度計による検出値との関係を示す応答波形図である。
【図４】この発明の実施形態に係る方法を実施したときの検出温度の変化を示す図である。
【図５】ランプアニール装置の構成の１例を示す概略側断面図である。
【図６】図５に示したランプアニール装置の温度制御系の１例を示すブロック図である。
【図７】ランプへ一定電力を供給してウエハの加熱を行ったときの、ウエハの実温度と放射温度計による検出値との関係を示す応答波形図である。
【符号の説明】
１０熱処理炉
１４光入射窓
１８ウエハ支持リング
２８ランプ
４２ａ、４２ｂ、４２ｃ、４２放射温度計
４６制御装置
４８電力ユニット
Ｗウエハ

Claims

加熱用光源から低温領域で光を透過させる特性を持つ基板へ光を照射して基板を加熱するとともに、基板の温度を放射温度計によって検出し、放射温度計による検出値に基づいて加熱用光源への供給電力を制御して、基板を常温から所定のシーケンスに従って昇温させる基板の熱処理方法において、
基板の加熱を開始した時点から予め設定された時間が経過して、前記放射温度計による検出値と基板の実温度とが一致する温度として予め設定された制御開始温度より放射温度計による検出値が高くなる時点まで前記加熱用光源へ一定電力を供給して基板の加熱を行う前段加熱期間、前記放射温度計による検出値が、前記制御開始温度より低い温度であって予め設定された移行温度を下回る時点まで前記加熱用光源へ一定電力を供給して基板の加熱を行う中間加熱期間、および、前記放射温度計による検出値が前記制御開始温度に到達する時点まで前記加熱用光源へ一定電力を供給して基板の加熱を行う後段加熱期間からなる定電力加熱工程と、前記放射温度計による検出値に基づいて前記加熱用光源への供給電力を制御して基板の加熱を行う制御加熱工程とを含み、前記放射温度計による検出値が前記制御開始温度に到達した時点で前記定電力加熱工程から前記制御加熱工程へ移行させることを特徴とする基板の熱処理方法。
加熱用光源から低温領域で光を透過させる特性を持つ基板へ光を照射して基板を加熱するとともに、基板の温度を放射温度計によって検出し、放射温度計による検出値に基づいて加熱用光源への供給電力を制御して、基板を常温から所定のシーケンスに従って昇温させる基板の熱処理方法において、
基板の加熱を開始した時点から、前記放射温度計による検出値が一旦ピーク値を示す付近の温度として予め設定された第１の移行温度に到達する時点まで前記加熱用光源へ一定電力を供給して基板の加熱を行う前段加熱期間、前記放射温度計による検出値が、前記放射温度計による検出値と基板の実温度とが一致する温度として予め設定された制御開始温度および前記第１の移行温度よりそれぞれ低い温度であって予め設定された第２の移行温度を下回る時点まで前記加熱用光源へ一定電力を供給して基板の加熱を行う中間加熱期間、および、前記放射温度計による検出値が前記制御開始温度に到達する時点まで前記加熱用光源へ一定電力を供給して基板の加熱を行う後段加熱期間からなる定電力加熱工程と、前記放射温度計による検出値に基づいて前記加熱用光源への供給電力を制御して基板の加熱を行う制御加熱工程とを含み、前記放射温度計による検出値が前記制御開始温度に到達した時点で前記定電力加熱工程から前記制御加熱工程へ移行させることを特徴とする基板の熱処理方法。