JP3884173B2 - Substrate processing apparatus and substrate processing method - Google Patents

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Description

【0001】
【発明の属する技術分野】
この発明は、半導体ウエハ、フォトマスク用ガラス基板、液晶表示用ガラス基板、光ディスク用基板等の基板(以下、単に「基板」という。)に加熱を伴う処理を施す基板処理装置および基板処理方法に関する。
【0002】
【従来の技術】
半導体装置の製造においては基板に対して様々な処理が施される。これらの処理の中には基板に酸化膜、窒化膜等を形成したり、アニール処理を施すことを目的として基板を所定の雰囲気中(真空を含む)で加熱する処理がある。また、このような基板の加熱を伴う処理では半導体装置の品質を一定に保つために適切な温度管理が要求される。
【0003】
そのような温度管理を伴う基板処理方法として、従来から熱電対等の温度計測手段を基板に取り付けて、それにより基板温度を計測するといった、いわば接触式の温度計測を行いつつ基板処理を行う方法が知られている。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、上記の接触式温度計測方法では直接基板に温度計測手段を取り付けるため、基板に汚染物質が付着し易く、基板の品質劣化を招いていた。
【0005】
この発明は、従来技術における上述の問題の克服を意図しており、基板を汚染することなくその温度を計測して、より正確な温度管理が行える基板処理装置および基板処理方法を提供することを目的とする。
【0006】
【課題を解決するための手段】
上記の目的を達成するため、この発明の請求項1に記載の装置は、基板に加熱を伴う処理を施す基板処理装置であって、基板の一の面を加熱する加熱手段と、開口部が形成されるとともに基板の他の面に対向する反射面と、基板側からの放射エネルギーを開口部を介して検出器にて検出することにより、放射エネルギー強度を計測する複数の強度計測手段と、強度計測手段によって計測された放射エネルギー強度に基づいて基板を黒体とみなした場合の黒体放射エネルギー強度を算出する強度算出手段と、強度算出手段によって算出された黒体放射エネルギー強度に基づいて基板の温度を算出する温度算出手段と、を備え、前記複数の強度計測手段は、それぞれに入射する放射エネルギーの視野角が互いに異なる光学系を有するものであり、前記強度算出手段は、前記複数の強度計測手段によって計測された複数の前記放射エネルギー強度に基づいて前記黒体放射エネルギー強度を算出することを特徴とする
【0008】
また、この発明の請求項に記載の方法は、基板の一の面を加熱する加熱手段と、開口部が形成されるとともに基板の他の面に対向する反射面と、基板側からの放射エネルギーを開口部を介して検出器にて検出することにより、放射エネルギー強度を計測する強度計測手段とを備える基板処理装置を用いた基板処理方法であって、強度計測手段によって放射エネルギー強度を計測する強度計測工程と、強度計測工程において計測された放射エネルギー強度に基づいて基板を黒体とみなした場合の黒体放射エネルギー強度を算出する強度算出工程と、強度算出工程において算出された黒体放射エネルギー強度に基づいて基板の温度を算出する温度算出工程とを備え、前記強度計測工程においては、視野角が互いに異なる光学系を介して入射された複数の前記放射エネルギー強度を計測し、前記強度算出工程においては、前記強度計測工程によって計測された複数の前記放射エネルギー強度に基づいて前記黒体放射エネルギー強度を算出することを特徴とする
【0009】
また、この発明の請求項に記載の方法は、請求項に記載の基板処理方法であって、前記の各工程の前にさらに、互いに放射率の異なる複数の基準基板を基板処理装置により加熱しつつ、強度計測手段により複数の基準基板のそれぞれの放射エネルギー強度を計測する基準強度計測工程と、基準強度計測工程において得られた複数の基準基板の放射エネルギー強度を基に相対実効反射率を算出する反射率算出工程と、を備え、温度算出工程においては、反射率算出工程において算出された相対実効反射率の値を利用しつつ基板の温度を算出することを特徴とする。
【0010】
また、この発明の請求項に記載の方法は、請求項に記載の基板処理方法であって、強度計測工程、強度算出工程および温度算出工程を互いに異なる複数種類の基板に対して行うものであり、複数の基準基板が、複数種類の基板とそれぞれ同種のものであることを特徴とする。
【0011】
また、この発明の請求項に記載の方法は、請求項または請求項に記載の基板処理方法であって、基準強度計測工程が2種の異なる視野角を有する放射強度計測手段によって第1放射エネルギー強度Imainおよび第2放射エネルギー強度Isubを計測するものであり、反射率算出工程が複数の基準基板のそれぞれに対して求められた第1放射エネルギー強度Imainおよび第2放射エネルギー強度Isubの組をImain−Isub平面内の点として表した場合の各点に対して誤差が少ない近似曲線を求める曲線算出工程と、Imain−Isub平面内における近似曲線と直線Imain=Isubとの交点のいずれかの成分値を複数の基準基板に対する基準黒体放射エネルギー強度として算出する基準黒体強度算出工程と、曲線算出工程において得られた近似曲線上の任意の点のImainおよびIsub成分値と、基準黒体強度算出工程において得られた基準黒体放射エネルギー強度とから相対実効反射率を算出する工程とを備えるものであることを特徴とする。
【0012】
さらに、この発明の請求項に記載の方法は、請求項ないし請求項のいずれかに記載の基板処理方法であって、さらに、基準強度計測工程において得られた複数の基準基板のそれぞれの放射エネルギー強度に基づいて黒体放射エネルギー強度を算出する基準黒体強度算出工程と、基準黒体強度算出工程において得られた黒体放射エネルギー強度に基づいて、プランクの放射公式におけるプランク定数を補正した補正係数を求める係数算出工程を備え、温度算出工程が、係数算出工程において得られた補正係数を用いて基板の温度を算出するものであることを特徴とする。
【0013】
【発明の実施の形態】
以下、この発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。
【0014】
<1.装置構成>
<<1−1.全体構成>>
図1はこの発明の一の実施の形態である基板処理装置1の構成を示す縦断面図であり、図2は図1に示す基板処理装置1を矢印Z方向(下方)からみたときの様子を示す底面図である。なお、以下の説明で参照される図(図1および図2を含む)では、平行斜線を施していない断面表示が含まれており、また、形状の細部を適宜簡略化して示す。
【0015】
基板処理装置1は基板9を収容する容器であるチャンバ2、基板9を加熱する光を出射するランプ31、および基板9の温度を測定する放射温度計4を有しており、所定の雰囲気中にてランプ31からの光を基板9の上面に照射することにより基板9に加熱を伴う処理を施すとともに基板9の温度が放射温度計4により測定されて管理されるようになっている。なお、放射温度計4は変換部5に接続されている。そして変換部5は内部に図示しないCPU,メモリ等を備えており、放射温度計4からの信号から放射エネルギー強度等のデータを生成し、さらにそれらを基に基板9の温度を求めるものとなっている。そして、変換部5には制御部6が接続されており、さらに制御部6は後述するランプ制御部32、モータ725および図示しないガス供給手段等に接続され(図示省略)、それらを制御する。
【0016】
また、ランプ31は上方を蓋部61により覆われ、ランプ制御部32により点灯制御されるようになっている。さらに、容器本体部21内部には基板9を支持する支持部71が設けられており、容器本体部21下部には基板9を昇降するリフト部8、および、基板9をチャンバ2内部にて回転させる回転駆動部72が設けられている。
【0017】
以下、これらの構成について順に説明するとともに放射温度計4の内部構造について説明する。
【0018】
ランプ31は複数の棒状のランプがチャンバ2外部で蓋部61に覆われるように設けられており、ランプ31はランプ制御部32から電力が供給されることにより点灯制御される。また、蓋部61はランプ31からの光により高温とならないように内部に冷却用の水路611が形成されており、さらに、ランプ31からの光を反射して基板9を効率よく加熱することができるように内壁が鏡面に加工されている。
【0019】
チャンバ2は基板9の下方および側方周囲を覆う容器本体部21に基板9の上方を覆う石英窓22を取り付けて構成されている。石英窓22は石英により形成されており、チャンバ2内に載置される基板9とランプ31との間に位置してランプ31からの光を透過する窓としての役割を果たしている。また、容器本体部21には基板9の搬出入のための搬出入口21Aが形成されており、この搬出入口には扉23が開閉自在に設けられている。さらに、容器本体部21には二酸化窒素(NO2)、アンモニア(NH3)等の様々なガスをチャンバ2内に供給する供給口21Bおよびチャンバ2内のガスを排気する排気口21Dが設けられている。
【0020】
容器本体部21内部にも蓋部61と同様に冷却用の水路211が形成されており、また、容器本体部21内部は光を反射して基板9を効率よく加熱することができるよう加工されている。
【0021】
次に、チャンバ2内部において基板9を支持しながら基板9を回転させる構成について説明する。
【0022】
容器本体部21内部には基板9を支持するための支持部71が設けられており、支持部71は基板9の外周を支持する支持リング711が支持柱712に支えられる構成となっている。なお、支持リング711は炭化ケイ素(SiC)にて主として形成されており、基板9の温度分布を均一にする役割も兼ねている。また、支持柱712は石英にて形成されている。
【0023】
支持部71は回転駆動部72により駆動されて、支持される基板9の中心となる軸21Cを中心に回転運動を行うようになっている。これにより処理中の基板9が外周に沿って回転される。
【0024】
回転駆動部72は容器本体部21の下部に設けられており、支持部71に接続されてチャンバ2内に配置された磁石721、チャンバ2外に配置された磁石722、これらの磁石721、722をそれぞれ軸21Cを中心として案内する軸受723、724、およびチャンバ2外の磁石722の移動の駆動源となるモータ725を有している。また、磁石721および磁石722は容器本体部21の一部をチャンバ2の内と外から挟むように対をなして軸21Cを中心とする円周上に複数配置されており、軸受723、724は軸21Cを中心とする円状となっている。なお、図2ではこれらの構成の図示を省略している。
【0025】
モータ725が駆動されると磁石722が軸21Cを中心として回転し、磁石722と作用し合うチャンバ2内の磁石721も軸21Cを中心として回転する。磁石722は支持柱712と接続されており、磁石722が軸21Cを中心に回転すると支持柱712および支持リング711が軸21Cを中心に回転する。これにより、基板9が外周に沿って回転されるようになっている。
【0026】
次に、基板9を昇降させるリフト部8の構成を説明するとともにチャンバ2への基板9の搬出入の動作について説明する。
【0027】
容器本体部21下部には基板9を昇降させるリフト部8が図2に示すように軸21Cを中心とする円周上に3つ設けられている。リフト部8は図1に示すように昇降移動するリフトピン81を内部に有しており、リフトピン81を上昇させると基板9が支持リング711から持ち上げられるようになっている。搬入動作はまずリフトピン81が上昇して待機し、基板9が基板処理装置1外部からハンド91が下降することでリフトピン81上に基板9を載置してハンド91をチャンバ2外部へ退避させた後、リフトピン81を下降させることで基板9が支持リング711上に載置される。また、基板9をチャンバ2外部へと搬出する際には搬入動作と逆の動作が行われる。
【0028】
<<1−2.放射温度計の構成>>
次に、基板9の温度を測定する放射温度計4の構成等について詳説する。
【0029】
基板処理装置1では図2に示すように軸21Cからほぼ等距離(r1=r2)に2つの放射温度計4(以下の説明において必要な場合にはそれぞれ放射温度計4a、4bと符号を付して呼ぶ。)が設けられている。そして、各放射温度計4aと4bはそれぞれと軸21Cとを結ぶ直線が互いになす中心角がほぼ直角となるように位置している。
【0030】
図2中に2点鎖線にて示している2つの大小の円は大型の基板9と小型の基板9の大きさを示しており、この装置はこれら2種類の大きさの基板9に対して処理を行うことができる装置となっている。
【0031】
上述のように放射温度計4aと4bとは軸21Cからほぼ等距離に設けられているので、基板9の回転に伴う制御部6によるタイミング制御によって基板9のほぼ同じ領域における多重反射の放射エネルギー強度を計測することができるようになっている。そして、後述するように、この放射エネルギー強度に基づいて基板9の温度を計測することができるものとなっている。
【0032】
また、小型の基板9の処理が行われる場合には図1に示す支持リング711は小さなものに取り替えられるようになっている。
【0033】
図3および図4は容器本体部21の下部に取り付けられた放射温度計4を示す縦断面図であり、特に図3は放射温度計4aを、図4は放射温度計4bを示している。放射温度計4は容器本体部21に取り付けられるフランジ部41、フランジ部41に取り付けられるホルダ42、およびフランジ部41に取り付けられてホルダ42を取り囲むカバー43を有しており、さらに、フランジ部41に保持される検出用窓部材411、フランジ部41に取り付けられるガス供給管44、並びに、ホルダ42に保持される光学系421および検出器422を有している。検出器422は変換部5に接続されており、検出器422からの信号を受けて変換部5が後述する方法により基板9の温度を求める。
【0034】
図5はフランジ部41およびガス供給管44を上方(図3および図4中の矢印AAの方向)からみた様子を示す図である。図5に示すようにフランジ部41は取付孔41Aを2つ有するフランジ形状となっており、取付孔41Aを介して放射温度計4が容器本体部21の下部の外壁に取り付けられる。
【0035】
図6は図3〜図5の部分拡大図であり、以下の説明において適宜参照する。
【0036】
図3に示すように容器本体部21に取り付けられるフランジ部41の面は容器本体部21に向かって突出する凸部41F(図5および図6に符号を付す)を有しており、この凸部41Fと容器本体部21の凹部21Fとがはまり合うようにしてフランジ部41が容器本体部21に取り付けられる。容器本体部21には凹部21Fの中央に容器本体部21を貫通する微小な開口である微小開口部21Hが形成されており、この微小開口部21Hを介してチャンバ2内部の光が放射温度計4に導かれる。すなわち、チャンバ2には基板9の下面に対向する位置に微小開口部21Hが形成されている。
【0037】
図6に示すようにフランジ部41の凸部41Fの先端には微小開口部21Hからの光を導入する検出用孔41Hが形成されており、チャンバ2内部と放射温度計4内部とを隔離するために凸部41F内部にはこの検出用孔41Hに接する検出用窓部材411が配置されている。なお、検出用孔41Hは微小開口部21Hと等しいか、さらに小さい開口となっている。このような構成により、放射温度計4が容器本体部21に取り付けられると、検出用窓部材411が微小開口部21Hに位置するようにされている。なお、図3に示すように検出用窓部材411はOリング412を介して固定部材413によりフランジ部41内部から検出用孔41Hに向けて付勢されるようにして固定され、検出用孔41Hが密閉されている。
【0038】
フランジ部41に固定されるホルダ42は検出用窓部材411側から順に光学系421および検出器422を保持し、光学系421は2つのレンズ421a、421bを有する。また、フランジ部41に対するホルダ42の位置を検出用孔41Hに向かう方向に対して調整することにより光学系421に関して微小開口部21Hと検出器422とがほぼ光学的に共役な配置関係とされている。これにより、微小開口部21Hを介してチャンバ2内部から放射温度計4に入射する光が検出用孔41Hおよび光学系421を介して検出器422上に集められるようにして導かれる。なお、この放射温度計4では光学系421の光軸4J(図6に図示)がZ方向(基板9に垂直な方向)を向いている。
【0039】
また、微小開口部21Hはチャンバ2内部に向かって漸次広がるようなテーパを有する孔となっている。これは図6中破線の矢印にて示すようにチャンバ2内部から光軸4Jに対して傾斜した光4Lが十分に光学系421に入射するようにして放射温度計4の視野角を十分に確保するためである。
【0040】
検出器422は、光が導かれる位置にサーモパイル(複数の熱電対)422aを有しており、また、検出器422に入射する光の量を制限するためにサーモパイル422a近傍に絞り板422bを有している。
【0041】
また、図3および図4に示すように、放射温度計4aの光学系421の備えるレンズ421a,421b(図3参照)と放射温度計4bの光学系421の備えるレンズ421a,421b(図4参照)は異なるものとなており、さらにそれらは、ホルダ42への光軸4J方向における取付け位置が互いに異なるものとなっている。そして、それにより放射温度計4aの視野角VA1(図3参照)と放射温度計4bの視野角VA2(図4参照)とは互いに異なる(VA1<VA2)ものとなっている。それにより、後述するように微小開口部21Hに入射する熱輻射光の多重反射の度合い(回数)が互いに異なるものとなっている。
【0042】
以上、放射温度計4の容器本体部21への取り付けの態様、および放射温度計4内部において光を検出器422へと導く構成について説明してきたが、この放射温度計4では検出器422と微小開口部21Hとが光学系421によりほぼ光学的に共役な関係に配置されているので、チャンバ2内部から微小開口部21Hを通過して放射温度計4に入射する光が検出器422に集められる。したがって、チャンバ2の一部である容器本体部21に微小開口部21Hを形成するだけで検出器422による的確な温度測定が可能とされている。その結果、チャンバに検出器422へ通じる大きな開口部を設ける必要がなく、基板9の温度分布の均一性が損なわれることはない。
【0043】
また、低温域の測定可否は、測定波長によるものであり、導光ロッドあるいは光ファイバ、導光管等を用いた場合にはその波長域を制限させてしまうために低温域が測定できなかったが、本発明では光学系421を用いることで検出器422に光を集めるので、導光ロッドあるいは、光ファイバ、導光管等を用いた場合のように光が検出器に導かれる間に減衰してしまうということがなく、低温域における基板9の温度測定や放射率の低い基板9の温度測定も可能である。
【0044】
また、基板処理装置1では容器本体部21と放射温度計4内部とは検出用窓部材411により隔離されているので、チャンバ2内部のガスが滞留する空間が存在しない。したがって、チャンバ2内部のガス置換の効率も損なわれることはない。
【0045】
<<1−3.多重反射効果の利用>>
この基板処理装置1の放射温度計4では多重反射した光を温度測定に利用することができるようにされている。
【0046】
図7は基板9の下面と反射面21Eとの間の多重反射を説明するための図である。多重反射とはランプ31からの光により高温となった基板9から放射される光が容器本体部21内部の底面である反射面21Eと基板9の下面との間において複数回反射することをいい、多重反射した光(以下、「多重反射光」という。)は空洞放射と同様の原理により、温度測定に用いることができる。したがって、多重反射光を多く含む光を温度測定に利用することにより、基板9の表面状態の影響を受けにくい温度測定が可能となる。
【0047】
多重反射光を放射温度計4に多く入射させるには放射温度計4の光軸4J(ただし、光軸4JはZ方向に平行であり、支持される基板9の下面および容器本体部21の内側底面はZ方向にほぼ垂直であるものとする。)に平行に入射する光を除去すればよい。Z方向に平行な光は基板9と容器本体部21の底面との間にて多数回反射しても微小開口部21Hまで到達することができない光であるか、あるいは基板9から多重反射せずに微小開口部21Hに入射する光だからである。逆に、微小開口部21HにZ方向に対して傾斜して入射する光は基板9と容器本体部21の底面との間で多数回反射して微小開口部21Hに辿り着く光の成分が多く含まれている。
【0048】
放射温度計4では、多重反射光の成分が多い光を温度測定に利用するため、図6に示すようにレンズ421aの検出用窓部材411側の面に遮光部421cが形成されている。遮光部421cはレンズ421aの光軸4Jの周りに円形に蒸着された金で形成されており、レンズ421aの中央部を遮光するようになっている。したがって、放射温度計4に入射する光のうち、Z方向に平行に入射する成分はこの遮光部421cにてほぼ遮光されて検出器422に到達することができないようされている。その結果、検出器422にはZ方向に対して傾斜した光4Lのみが入射する。すなわち、遮光部421cが微小開口部21Hに入射する光のうち前記光軸4Jと非平行な成分を抽出する働きを有する。
【0049】
以上のように、この放射温度計4では多重反射光を多く含む光を温度測定用の検出光として利用し、基板9の下面の表面状態の影響を受けにくい温度測定が実現されている。
【0050】
なお、図6から明らかなように、微小開口部21Hを小さくすれば小さくするほど、またはレンズ421aおよび遮光部421cの径を大きくすればするほど光4Lが傾斜して入射し、多重反射の効果を得ることができる。
【0051】
<2.第1の実施の形態の温度計測原理および処理手順>
<<2−1.多重反射を用いた温度計測>>
放射率設定のミスによる誤差を少なくする温度計測の方法として、多重反射を用いた温度計測がある。以下、この方法の説明をする。
【0052】
図7を用いて上述したように、基板9の下面と反射面21Eとの間において多重反射が生じる。
【0053】
反射板の反射率をrとし、基板の放射率をεとすると、多重反射の各反射の段階における光の強度は図7に示すようになるので、みかけの放射率εaは、
【0054】
【数1】

Figure 0003884173
【0055】
となる。ただし、基板9の反射率をρとするとき、基板9が不透明であるという条件ε+ρ=1の関係を用いた。
【0056】
数1の式より求めた基板の放射率εと多重反射効果による見かけの放射率εaとの関係を図8に反射面21Eの反射率rごとに示す。
【0057】
図8から反射面21Eの反射率をより高くすることにより見かけの放射率εaが大きくなり、「1」に近づくことが分かる。
【0058】
またここで注意したいのは反射面21Eの反射率を高くすることにより、基板の放射率εの変化に対し、見かけの放射率εaの変化の割合が低くなっていることである。
【0059】
図9および図10は、それぞれ多重反射効果を用いない温度計測および多重反射効果を用いた温度計測における基板の放射率εと温度計測誤差の関係を示す図である。なお、図9および図10における基板の温度は1000℃とし、放射温度計の設定放射率はそれぞれ0.7および0.959と固定している。
【0060】
放射率ε=0.5の基板では、測定波長5μmにおいて、多重反射効果を用いない場合は図9から測定誤差は約160℃であるのに対し、多重反射効果を用いた場合は図10から約30℃の測定誤差となる。しかしながら、多重反射効果を用いた場合でも、放射率ε=0.3の基板では測定波長5μmで約85℃、0.9μmで約20℃の誤差を生してしまうことになる。
【0061】
<<2−2.2つの放射温度計による温度計測>>
上述のように多重反射効果を用いることにより、基板の放射率の違いによる測定誤差を小さくすることはできるが、基板の温度計測としては不十分である。そこで、第1の実施の形態では2つの放射温度計による温度計測方法を用いている。
【0062】
図11は多重反射効果の度合いの違う光を取り込む2つの放射温度計による温度計測結果を示すグラフである。図11においては、基板の放射率を固定(例えばε=1.0)して温度計測を行っている。この場合、図11に示すように多重反射効果が大きい放射温度計は、それの小さい放射温度計よりも高い温度を示す。すなわち両放射温度計による指示温度の相違Dが生じている。
【0063】
第1の実施の形態では多重反射効果の度合いの異なる光を取り込む2つの放射温度計4a,4bを用いることによって、指示温度の違いに相当する放射エネルギー強度値の違いから、多重反射効果の大きい放射温度計単体で測定した場合(計測誤差ER)よりも正確(計測誤差が計測誤差ERより小さい)に基板の温度を計測することができる。
【0064】
<<2−3.2放射温度計方式の温度計測>>
前述の多重反射を用いた温度計測においては反射面21Eの形状等により多重反射の度合いが異なる。そのため、数1の式における反射面21Eの反射率rの代わりに、この多重反射の度合いを示すパラメータである実効反射率Rを用いると、数1の式は次式のようになる。
【0065】
【数2】
Figure 0003884173
【0066】
ここでεaは見かけの放射率を表す。
【0067】
つぎに、2つの放射温度計を用いた温度計測を行う場合を考える。この場合に、両放射温度計に対して、多重反射効果の大、小が意図的に設けられる。なお、第1の実施の形態では後述するように、2つの放射温度計はその視野角が互いに異なるような光学系を備えるものとされている。そしてその多重反射効果の大きい実効反射率をRmain、小さい実効反射率をRsubとする。
【0068】
基板の放射率がεWの場合、各放射温度計に入射する放射エネルギー強度Imain,Isubは数2の式を用いて、
【0069】
【数3】
Figure 0003884173
【0070】
【数4】
Figure 0003884173
【0071】
となる。ここでIbは基板を黒体とみなした場合の放射エネルギー強度(以下「黒体放射エネルギー強度Ib」という)を表す。
【0072】
数3および数4の式からεWを消去すると、
【0073】
【数5】
Figure 0003884173
【0074】
となる。ここで、SはRmainおよびRsubにより表現することのできる定数で、2つの実効反射率の相対的な変化に基づく相対実効反射率を示す。
【0075】
そして、基板の温度計測は以下のように行う。
【0076】
まず、放射エネルギー強度Imain,Isubを各放射温度計の検出器422から出力される信号より算出する。そして、それら放射エネルギー強度Imain,Isubと、事前に求められた相対実効反射率Sを数5の式に用いて黒体放射エネルギー強度Ibを求める。
【0077】
ところで、黒体の温度と黒体の放射エネルギー強度Iとの関係式であるプランクの輻射公式は、プランク定数をC1,C2、着目する波長をλ、温度をTとするとき、次式で表される。
【0078】
【数6】
Figure 0003884173
【0079】
この式を黒体の温度Tについての式に変形すると、
【0080】
【数7】
Figure 0003884173
【0081】
となる。
【0082】
ここで、数7の式は被計測物体が黒体である場合の式であるので、これをこのまま基板(放射率εが「1」以外)の温度計測に用いると計測誤差が大きくなる。そこで、基板温度TW、黒体放射エネルギー強度Ibを用いて数7の式を書き直すと、
【0083】
【数8】
Figure 0003884173
【0084】
となる。ここで補正係数Aは黒体放射エネルギー強度Ibから得られる基板温度TWが設定温度Ttc(すなわち、TW=Ttc)となるようにするために上記プランク定数C2を補正した係数であり、検出器の感度や検出器までの光エネルギーのロスの度合いにより異なるものである。そして、数8の式により基板の温度TWが求められるのである。
【0085】
<<2−4.基板の加熱処理手順>>
図12は第1の実施の形態における基板処理の手順を示すフローチャートである。以上の温度計測原理に基づいて、実際の基板についてその温度を求めながらの加熱処理の手順は以下のようになる。
【0086】
図示しない外部搬送装置により基板が基板処理装置1に搬入され(ステップS1)、支持リング711にセットされ、次いで、基板の加熱を開始する(ステップS2)。なお、基板の加熱とともに基板の回転が行われるとともに必要に応じてガス供給も行われる。
【0087】
つぎに、基板の加熱を続けながら放射温度計4a,4bの出力信号により変換部5は放射エネルギー強度Imain,Isubを求める(ステップS3)。
【0088】
また、変換部5は得られた放射エネルギー強度Imain,Isubおよび後述するようにして事前に求められた相対実効反射率Sを数5の式に用いて、基板を黒体とみなした場合の黒体放射エネルギー強度Ibを算出する(ステップS4)。
【0089】
また、変換部5は後述するようにして事前に求められた補正係数Aおよび得られた黒体放射エネルギー強度Ibを数8の式に代入することにより基板温度TWを求める(ステップS5)。
【0090】
制御部6は得られた基板温度TWと予め設定していた設定温度Ttcとを比較し、ランプ31に供給する電力のフィードバック制御を行う(ステップS6)。
【0091】
そして、制御部6は処理時間の終了の判定を行い(ステップS7)、設定されていた処理時間が経過するまでステップS3〜ステップS7の処理を継続して行う。そして、処理時間が経過すると、外部搬送装置がその基板を搬出する(ステップS8)。
【0092】
つぎに、制御部6は図示しない外部の基板給排機構からの信号により準備されていた全基板の加熱処理の終了の判定を行い(ステップS9)、全基板の加熱処理が終了していなければステップS1に戻り、外部搬送装置が次の基板を搬入し、逆に終了していれば一連の加熱を伴う基板処理を終了する。
【0093】
以上で、1枚の基板の加熱処理が終了したことになるが、複数枚の基板を加熱処理する場合には、さらに、上記の基板加熱処理を各基板に対して繰り返し行う。
【0094】
ところで、上述のように、この基板の温度計測には相対実効反射率Sおよび補正係数Aを事前に求めておく必要がある。そのため、第1の実施の形態では実際の温度計測に先立って相対実効反射率Sの決定および補正係数Aの決定による放射温度計の校正を行っている。以下、それらの決定方法について説明する。
【0095】
<<2−5.相対実効反射率および補正係数の決定>>
第1の実施の形態における相対実効反射率Sおよび補正係数Aの決定を以下のようにして行っている。すなわち、後に上記の処理手順により実際の基板処理が行われる基板と同種の複数種類の放射率が異なる基板であって、それぞれに熱電対が埋め込まれた基準基板を用意し、それを基板処理装置1により加熱する。そして、熱電対により計測される基準基板の温度が設定温度Ttcになった段階で、それぞれの基準基板について放射エネルギー強度(Imain1,Isub1),(Imain2,Isub2)…を計測する。そして、これらの計測値を基に黒体放射エネルギー強度Ibおよび相対実効反射率Sを求める。
【0096】
図13は放射エネルギー強度(Imain1,Isub1),(Imain2,Isub2)…をもとに黒体放射エネルギー強度Ibを求める様子を表わしたグラフである。図13では、Imainを縦軸に、Isubを横軸とした2次元平面内の点として放射エネルギー強度(Imain1,Isub1),(Imain2,Isub2)…の計測値を表わしている。図中、同じ記号(丸や四角形等)で表わした点の組は同じ放射温度計4の設定のもとに連続して基板処理が行われる複数種類の基板と同種の基準基板に対する放射エネルギー強度(Imain1,Isub1),(Imain2,Isub2)…の計測結果を示している。なお、1組のデータ(三角形)についてのみ参照符号を付した。
【0097】
そして、第1の実施の形態では、放射エネルギー強度(Imain1,Isub1),(Imain2,Isub2)…を平面に表わした場合に、各点との誤差が小さくなるように、例えば最小2乗法等によってこれら各点の近傍を通過する近似曲線ALを求める。
【0098】
ところで、数2の式においてε=1とすると、見かけの放射率εaは実効反射率Rに依存しなくなることから、本来、黒体に対して放射エネルギー強度(Imain,Isub)を計測するとImain=Isubでなければならない。したがって、黒体放射エネルギー強度Ibは図13のグラフにおいてImain=Isubの直線SL上に位置しているはずである。そのため黒体放射エネルギー強度Ibを求める際には、上記近似曲線ALとImain=Isubの直線SLとの交点のImain(またはIsub)成分値を黒体放射エネルギー強度Ibとする。そして、このようにして得られた黒体放射エネルギー強度Ibと、得られた近似曲線上の任意の点(Imain,Isub)を数5の式に用いることにより、相対実効反射率Sを求める。
【0099】
また、補正係数Aを求める方法は以下の通りである。すなわち、得られた黒体放射エネルギー強度Ibおよび設定温度Ttcを、放射温度計の測定波長λとともに数8の式に代入する。ただし、設定温度Ttcは基板温度TWに代入する。これにより補正係数Aが求まるのである。
【0100】
このように、第1の実施の形態では補正係数Aを求め、実際の基板処理においては、それを数8の式に用いて基板温度TWを求めるため、基板処理において数7の式によって得られた黒体放射エネルギー強度Ibを用いて基板の温度を求める場合に比べて、正確に基板の温度を求めることができる。
【0101】
また、以上の基板の温度計測および基準基板を用いた相対実効反射率Sおよび補正係数Aの決定の処理において基板および基準基板の放射率を求めていない。このように第1の実施の形態では基板および基準基板の放射率を求める必要がない。
【0102】
以下、以上の方法による相対実効反射率Sおよび補正係数Aの決定の処理手順について、それを示すフローチャートである図14を用いて説明する。
【0103】
まず一の基準基板を作業者が支持リング711にセットし(ステップS11)、基準基板の加熱を開始する(ステップS12)。
【0104】
それとともに、制御部6は基準基板に埋め込まれた熱電対による温度信号を基に、設定温度Ttcに到達したかどうかの判定を行う(ステップS13)。そして、設定温度Ttcに到達していなければ、熱電対により温度計測を行いながら加熱を続け、基準基板の温度が設定温度Ttcに到達するまで、繰り返しステップS13の判定を行う。
【0105】
そして、基準基板の温度が設定温度Ttcに到達すると、制御部6の制御により変換部5は放射温度計4a,4bの出力信号に基づいて放射エネルギー強度(Imain1,Isub1)を求め(ステップS14)、制御部6に送信する。
【0106】
つぎに、作業者がすべての基準基板について計測が終了したかどうかを判定する(ステップS15)。そして、終了していなければ、作業者が基準基板を取り替え、他の基準基板を支持リング711にセットする。それに対してステップS11〜S13の処理を行い、設定温度Ttcに達した時、各放射温度計の出力信号から放射エネルギー強度(Imain2,Isub2),(Imain3,Isub3)…を求める。逆に終了していればステップS16に進む。
【0107】
つぎに、作業者は得られた放射エネルギー強度(Imain1,Isub1),(Imain2,Isub2)…をもとにImain−Isub平面における近似曲線ALを求め、その近似曲線ALを基に上述の方法により、黒体放射エネルギー強度Ibおよび相対実効反射率Sを算出し、それを図示しない入力手段を通じて変換部5に入力し、変換部5はそれを記憶する(ステップS16)。
【0108】
最後に、作業者は得られた黒体放射エネルギー強度Ibおよび設定温度Ttcを、放射温度計4の測定波長λとともに数8の式に代入する(ただし、設定温度TtcはTWに代入する)ことにより補正係数Aを算出し、それを上記入力手段を通じて変換部5に入力し、変換部5はそれを記憶する(ステップS17)。
【0109】
これで、相対実効反射率Sおよび補正係数Aが求められた。これらを基に前述のようにして基板の温度管理を行いつつ基板処理を行うのである。
【0110】
以上説明したように、第1の実施の形態によれば、容器本体21内部からの光の放射エネルギー強度Imain,Isubを計測し、それらに基づいて基板を黒体とみなした場合の黒体放射エネルギー強度Ibを算出し、その黒体放射エネルギー強度Ibに基づいて基板の温度を算出するため、接触式の温度計測手段による場合のように基板を汚染することなくその温度を計測して、より正確な温度管理が行うことができる。
【0111】
また、第1の実施の形態によれば複数の放射温度計4a,4bがそれぞれに入射する光の視野角が互いに異なる光学系421を有し、それらにより放射エネルギー強度Imain,Isubを計測し、それらに基づいて基板の温度を求めるため、大きな開口部を設けることなく、2種類の放射エネルギー強度を計測できるので基板の温度分布の均一性を損なうことなく、すなわち、基板の処理品質を悪化させることなく基板の温度を計測して正確な温度管理を行うことができる。
【0112】
また、第1の実施の形態によれば、複数の基準基板のそれぞれの放射エネルギー強度(Imain1,Isub1),(Imain2,Isub2)…をもとに相対実効反射率Sを求め、それを用いて基板の温度を算出するため、1枚の基準基板のみによって相対実効反射率Sを求めて、基板の温度を算出する場合に比べて、より正確に基板の温度を算出することができ、より正確な基板の温度管理を行うことができる。
【0113】
また、互いに異なる複数種類の基板に対して基板処理を行う場合に、複数の基準基板がそれら複数種類の基板とそれぞれ同種のものであるため、実際の基板処理の際に用いる相対実効反射率Sをそれら複数種類の基板の温度計測にとって誤差の少ないものとすることができ、温度計測の精度を高めることができる。
【0114】
また、複数の基準基板のそれぞれに対して求められた放射エネルギー強度(Imain1,Isub1),(Imain2,Isub2)…をImain−Isub平面内の点として表した場合の各点に対して誤差が少ない近似曲線を求め、その近似曲線に基づいて相対実効反射率Sを求めるため、より誤差の少ない相対実効反射率Sを求めることができ、一層、温度計測の精度を高めることができる。
【0115】
さらに、第1の実施の形態によれば、補正係数Aを求め、得られた補正係数Aを用いて基板の温度を算出するため、基準基板や基板の正確な放射率を求めなくとも基板の温度を正確に求めることができる。
【0116】
<3.第2の実施の形態の温度計測原理>
上記第1の実施の形態の基板処理においては、数8の式を用いて基板温度TWを正確に求めたが、放射温度計の校正が既に行われているか、温度計測の精度がさほど要求されず放射温度計の校正が不要な場合には、数8の式の代わりに数7の式の黒体の放射エネルギー強度Iに数5の式に予め求めた相対実効反射率Sで得られる放射エネルギー強度Ibを代入することによって、得られる黒体の温度Tを基板温度TWとみなすことができる。
【0117】
そして、この場合にも基板処理手順は図14に示したものと同様である。ただし、この場合には放射温度計の校正を行わない。すなわち、第2の実施の形態における温度計測では数8の式を用いないため、その式における補正係数Aを求める必要がない。そのため、この第2の実施の形態では熱電対を埋め込んだ基準基板を1枚のみ用い、それにより相対実効反射率Sの決定処理のみを行っている。
【0118】
図15は第2の実施の形態における相対実効反射率Sの決定処理手順を示すフローチャートである。以下、図15に基づいてこの処理手順およびその原理を説明していく。
【0119】
この処理でもステップS21〜S24の処理は図14のステップS11〜14の処理と同様であるので説明を省略する。
【0120】
つぎに、作業者は設定温度Ttcおよび得られた放射エネルギー強度(Imain,Isub)を基に黒体放射エネルギー強度Ibおよび相対実効反射率Sを算出し、それを上記入力手段を通じて変換部5に入力し、変換部5はそれを記憶する(ステップS25)。具体的には、まず、設定温度Ttcを黒体の温度Tとみなして数6の式に用いて黒体放射エネルギー強度Ibを求める。つぎに、計測した放射エネルギー強度(Imain,Isub)および得られた黒体放射エネルギー強度Ibを数5の式に用いることにより相対実効反射率Sを求めるのである。
【0121】
これで、相対実効反射率Sが求められた。これを基に前述のようにして基板の温度管理を行いつつ基板処理を行うのである。
【0122】
以上説明したように、第2の実施の形態によれば、第1の実施の形態における複数の基準基板を用いたことによる効果および補正係数Aを用いたことによる効果以外の効果と同様の効果を有している。
【0123】
<4.変形例>
上記第1および第2の実施の形態において基板処理装置およびそれによる基板処理方法の例を示したが、この発明はこれに限られるものではない。
【0124】
たとえば、上記実施の形態では、放射温度計4a,4bを1組のみ備えるものとしたが、軸21Cからの距離が異なる位置に複数組の放射温度計4a,4bを設けて、基板の各部分での温度計測および温度管理を行うものとしてもよい。また、放射温度計4の光学系を変倍可能なものとしてレンズを光軸方向に移動させることができるものを1つ設けて、放射温度計4aと4bの2つの状態を切り替えられるものとしてもよい。
【0125】
また、上記実施の形態では、基板処理装置1ではランプ31からの光を石英窓22を介して基板9に照射するようになっているが、加熱手段はランプに限定されるものではなく、ヒータ等であってもよい。
【0126】
また、微小開口部21Hは基板の温度の均一性が損なわれずに温度測定ができるのであるならばどのような大きさであってもよい。なお、このような条件を十分に満たす微小開口部21Hの大きさとしては直径1〜3mmが好ましい。
【0127】
また、上記実施の形態ではサーモパイル422aを利用した放射温度計4により温度測定を行っているが、微小開口部21Hからの光を利用して温度測定を行うことができるのであれば他の温度計であってもこの発明を利用することができる。
【0128】
また、上記実施の形態では微小開口部21Hと検出器422とがほぼ光学的に共役な関係に配置されると説明したが、これは微小開口部21Hからの光を検出器422が検出して温度測定を行うことができる程度に検出器422上に光が集められるという配置関係をいう。
【0129】
また、検出用窓部材411が汚れない処理環境にて基板9の処理が行われる場合には微小開口部21Hへのガス供給のための構成は設けなくてもよい。
【0130】
また、上記実施の形態では光学系421の光軸4Jが基板9の面に垂直であると説明したが、これに限定されるものではない。
【0131】
また、上記実施の形態では光学系421はレンズを利用しているが反射鏡を利用してもよい。
【0132】
また、上記実施の形態では相対実効反射率S等を求める際には基準基板が設定温度Ttcに達した時に放射エネルギー強度を計測し、それを基に相対実効反射率S等を求めたが、多少の精度の悪化が問題にならないような場合には基準基板がその他の温度にある状態での放射エネルギー強度を求めてもよい。この場合には、熱電対によって計測した温度値を用いて相対実効反射率S等を求めればよい。
【0133】
また、上記第1の実施の形態では、相対実効反射率Sを求める際に放射エネルギー強度(Imain1,Isub1),(Imain2,Isub2)…に対して近似曲線を求めて、その近似曲線に基づいて黒体放射エネルギー強度Ibおよび相対実効反射率Sを求めたが、数5の式において、黒体放射エネルギー強度Ibおよび相対実効反射率Sをパラメータとして、計測された放射エネルギー強度(Imain1,Isub1),(Imain2,Isub2)…を用い、最小2乗法等の近似方法によって黒体放射エネルギー強度Ibおよび相対実効反射率Sを求めてもよい。なお、2枚の基準基板により放射エネルギー強度(Imain1,Isub1),(Imain2,Isub2)を計測した場合には、数5の式に放射エネルギー強度(Imain1,Isub1),(Imain2,Isub2)の計測値を代入して得られた連立方程式を解いて、黒体放射エネルギー強度Ibおよび相対実効反射率Sを求めてもよい。これは数5の式に放射エネルギー強度(Imain1,Isub1),(Imain2,Isub2)を用いて最小2乗法を行うことと等価になる。
【0134】
また、上記第1の実施の形態では基板処理を行う基板の種類のそれぞれと同じ種類の基準基板について放射エネルギー強度(Imain1,Isub1),(Imain2,Isub2)…を計測し、それらについて近似曲線を求めるものとしたが、実際に基板処理を行う基板と異なる種類の複数の基準基板について、放射エネルギー強度を計測して、近似曲線を求めてもよい。さらに、予め代表的な基板に対して計測した放射エネルギー強度(Imain1,Isub1),(Imain2,Isub2)…を記憶してデータベース化しておき、基板処理の前に読み出して利用し、同様の方法により黒体放射エネルギー強度Ibおよび相対実効反射率Sを算出するものとしてもよい。
【0135】
【発明の効果】
以上説明したように、請求項1ないし請求項6の発明によれば、基板側からの反射面における開口部を介した放射エネルギー強度を計測し、その放射エネルギー強度に基づいて基板を黒体とみなした場合の黒体放射エネルギー強度を算出し、その黒体放射エネルギー強度に基づいて基板の温度を算出するため、接触式の温度計測手段による場合のように基板を汚染することなくその温度を計測して、より正確な温度管理が行うことができる。
【0136】
また、複数の強度計測手段がそれぞれに入射する放射エネルギーの視野角が互いに異なる光学系を有し、それらにより放射エネルギー強度を計測し、それらに基づいて基板の温度を求めるため、大きな開口部を設けることなく、2種類の放射エネルギー強度を計測できるので基板の温度分布の均一性を損なうことなく、すなわち、基板の処理品質を悪化させることなく基板の温度を計測して正確な温度管理を行うことができる。
【0137】
また、請求項の発明によれば、複数の基準基板のそれぞれの放射エネルギー強度をもとに相対実効反射率を求め、それを用いて基板の温度を算出するため、1枚の基準基板のみによって相対実効反射率を求めて基板の温度を算出する場合に比べて、より正確に基板の温度を算出することができ、より正確な基板の温度管理を行うことができる。
【0138】
また、請求項の発明によれば、強度計測工程、強度算出工程および温度算出工程を互いに異なる複数種類の基板に対して行うものであり、複数の基準基板がそれら複数種類の基板とそれぞれ同種のものであるため、実際の基板処理の際に用いる相対実効反射率をそれら複数種類の基板の温度計測にとって誤差の少ないものとすることができ、温度計測の精度を高めることができる。
【0139】
また、請求項の発明によれば、複数の基準基板のそれぞれに対して求められた第1放射エネルギー強度Imainおよび第2放射エネルギー強度Isubの組をImain−Isub平面内の点として表した場合の各点に対して誤差が少ない近似曲線を求め、その近似曲線に基づいて相対実効反射率を求めるため、より誤差の少ない相対実効反射率を求めることができ、一層、温度計測の精度を高めることができる。
【0140】
さらに、請求項の発明によれば、プランク定数を補正した補正係数を求め、得られた補正係数を用いて基板の温度を算出するため、基準基板や基板の正確な放射率を求めることなく基板の温度を正確に求めることができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】この発明の一の実施の形態である基板処理装置の縦断面図である。
【図2】図1に示す基板処理装置の底面図である。
【図3】容器本体部に取り付けられた一の放射温度計の縦断面図である。
【図4】容器本体部に取り付けられた他の放射温度計の縦断面図である。
【図5】フランジ部およびガス供給管を示す上面図である。
【図6】微小開口部近傍の部分拡大図である。
【図7】基板の下面と反射面との間の多重反射を説明するための図である。
【図8】基板の放射率と多重反射効果による見かけの放射率との関係示す図である。
【図9】多重反射効果を用いない温度計測での基板の放射率と温度計測誤差の関係を示す図である。
【図10】多重反射効果を用いた温度計測での基板の放射率と温度計測誤差の関係を示す図である。
【図11】多重反射効果の度合いの違う光による温度計測結果を示すグラフである。
【図12】第1の実施の形態における基板処理の手順を示すフローチャートである。
【図13】第1の実施の形態における黒体放射エネルギー強度を求める様子を示すグラフである。
【図14】相対実効反射率および補正係数の決定処理手順を示すフローチャートである。
【図15】第2の実施の形態における相対実効反射率の決定処理手順を示すフローチャートである。
【符号の説明】
1 基板処理装置
2 チャンバ
4L 光
4a,4b 放射温度計(5と併せて強度計測手段)
5 変換部(強度算出手段、温度算出手段)
6 制御部
9 基板
21E 反射面
21H 微小開口部
31 ランプ(加熱手段)
421 光学系
422 検出器
A 補正係数
Ib 黒体放射エネルギー強度
Imain,Isub 放射エネルギー強度
S 相対実効反射率
VA1,VA2 視野角[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a substrate processing apparatus and a substrate processing method for subjecting a substrate such as a semiconductor wafer, a glass substrate for a photomask, a glass substrate for liquid crystal display, and an optical disk substrate (hereinafter simply referred to as “substrate”) to heat treatment. .
[0002]
[Prior art]
In manufacturing a semiconductor device, various processes are performed on a substrate. Among these processes, there is a process of heating the substrate in a predetermined atmosphere (including vacuum) for the purpose of forming an oxide film, a nitride film, or the like on the substrate or performing an annealing process. Further, in such a process involving heating of the substrate, appropriate temperature management is required in order to keep the quality of the semiconductor device constant.
[0003]
As a substrate processing method with such temperature management, there is a method of performing substrate processing while performing so-called contact-type temperature measurement, such as attaching a temperature measuring means such as a thermocouple to the substrate and measuring the substrate temperature by that. Are known.
[0004]
[Problems to be solved by the invention]
By the way, in the above contact-type temperature measuring method, since the temperature measuring means is directly attached to the substrate, contaminants are likely to adhere to the substrate, resulting in deterioration of the quality of the substrate.
[0005]
The present invention is intended to overcome the above-mentioned problems in the prior art, and provides a substrate processing apparatus and a substrate processing method capable of measuring the temperature of the substrate without contaminating it and performing more accurate temperature management. Objective.
[0006]
[Means for Solving the Problems]
In order to achieve the above object, an apparatus according to a first aspect of the present invention is a substrate processing apparatus for performing a process involving heating on a substrate, the heating means for heating one surface of the substrate, and an opening portion. The intensity of the radiant energy is measured by detecting the radiant energy from the reflecting surface that is formed and facing the other surface of the substrate and the radiant energy from the substrate side through the opening. plural Intensity measuring means, intensity calculating means for calculating a black body radiant energy intensity when the substrate is regarded as a black body based on the radiant energy intensity measured by the intensity measuring means, and black body radiation calculated by the intensity calculating means Temperature calculating means for calculating the temperature of the substrate based on the energy intensity. The plurality of intensity measuring means includes optical systems having different viewing angles of incident radiant energy, and the intensity calculating means includes the plurality of radiant energies measured by the plurality of intensity measuring means. The black body radiant energy intensity is calculated based on the intensity. .
[0008]
Further, the claims of the present invention 2 The method described in (1) detects a heating means for heating one surface of a substrate, a reflective surface facing the other surface of the substrate while an opening is formed, and detecting radiant energy from the substrate through the opening. A substrate processing method using a substrate processing apparatus comprising an intensity measuring means for measuring radiant energy intensity by detecting with a measuring device, an intensity measuring step for measuring the radiant energy intensity by the intensity measuring means, and an intensity measurement An intensity calculation step for calculating the black body radiant energy intensity when the substrate is regarded as a black body based on the radiant energy intensity measured in the process, and a substrate based on the black body radiant energy intensity calculated in the intensity calculation step. A temperature calculation step for calculating temperature In the intensity measurement step, a plurality of radiant energy intensities incident through optical systems having different viewing angles are measured, and in the intensity calculation step, a plurality of the radiations measured in the intensity measurement step are measured. The black body radiant energy intensity is calculated based on the energy intensity. .
[0009]
Further, the claims of the present invention 3 The method described in claim 2 The substrate processing method according to claim 1, wherein, before each of the steps, the plurality of reference substrates having different emissivities are heated by the substrate processing apparatus, and the radiant energy of each of the plurality of reference substrates is measured by the intensity measurement unit. A reference intensity measuring step for measuring the intensity, and a reflectance calculating step for calculating a relative effective reflectance based on the radiant energy intensity of a plurality of reference substrates obtained in the reference intensity measuring step, and in the temperature calculating step The substrate temperature is calculated using the relative effective reflectance value calculated in the reflectance calculation step.
[0010]
Further, the claims of the present invention 4 The method described in claim 3 The substrate processing method according to claim 1, wherein the strength measurement step, the strength calculation step, and the temperature calculation step are performed on a plurality of different types of substrates, and the plurality of reference substrates are the same type as the plurality of types of substrates, respectively. It is characterized by being.
[0011]
Further, the claims of the present invention 5 The method described in claim 3 Or claims 4 The substrate processing method according to claim 1, wherein the reference intensity measurement step measures the first radiant energy intensity Imain and the second radiant energy intensity Isub by radiant intensity measuring means having two different viewing angles, and the reflectance There is an error with respect to each point when the calculation step represents the set of the first radiant energy intensity Imain and the second radiant energy intensity Isub obtained for each of the plurality of reference substrates as a point in the Imain-Isub plane. A reference black body that calculates a component value at any of intersections of the approximate curve in the Imain-Isub plane and the straight line Imain = Isub as a reference blackbody radiant energy intensity for a plurality of reference boards Imain and Isub component values at arbitrary points on the approximate curve obtained in the intensity calculation step, the curve calculation step, and the reference blackbody intensity calculation step Characterized in that from the reference black body radiation energy intensity in which and a step of calculating the relative effective reflectivity.
[0012]
Further claims of the invention 6 The method described in claim 3 Or claims 5 The substrate processing method according to any one of the above, further comprising a reference black body intensity calculating step of calculating a black body radiant energy intensity based on each of the radiant energy intensities of the plurality of reference substrates obtained in the reference intensity measuring step And a coefficient calculating step for obtaining a correction coefficient by correcting the Planck constant in the Planck radiation formula based on the black body radiant energy intensity obtained in the reference black body intensity calculating step, and the temperature calculating step in the coefficient calculating step The temperature of the substrate is calculated using the obtained correction coefficient.
[0013]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.
[0014]
<1. Device configuration>
<< 1-1. Overall configuration >>
FIG. 1 is a longitudinal sectional view showing a configuration of a substrate processing apparatus 1 according to an embodiment of the present invention, and FIG. 2 shows a state when the substrate processing apparatus 1 shown in FIG. 1 is viewed from an arrow Z direction (downward). FIG. Note that the drawings (including FIGS. 1 and 2) referred to in the following description include a cross-sectional display that is not provided with parallel diagonal lines, and the details of the shape are simplified as appropriate.
[0015]
The substrate processing apparatus 1 includes a chamber 2 that is a container that accommodates a substrate 9, a lamp 31 that emits light for heating the substrate 9, and a radiation thermometer 4 that measures the temperature of the substrate 9 in a predetermined atmosphere. By irradiating the upper surface of the substrate 9 with light from the lamp 31, the substrate 9 is subjected to a process involving heating, and the temperature of the substrate 9 is measured and managed by the radiation thermometer 4. The radiation thermometer 4 is connected to the conversion unit 5. The conversion unit 5 includes a CPU, a memory, and the like (not shown), generates data such as radiant energy intensity from a signal from the radiation thermometer 4, and further obtains the temperature of the substrate 9 based on the data. ing. A control unit 6 is connected to the conversion unit 5, and the control unit 6 is connected to a lamp control unit 32, a motor 725, a gas supply unit (not shown), and the like (not shown), which will be described later, and controls them.
[0016]
Further, the lamp 31 is covered with a lid portion 61 and is controlled to be lit by a lamp control unit 32. Further, a support portion 71 that supports the substrate 9 is provided inside the container main body portion 21, a lift portion 8 that raises and lowers the substrate 9 at the lower portion of the container main body portion 21, and the substrate 9 is rotated inside the chamber 2. A rotation driving unit 72 is provided.
[0017]
Hereinafter, these configurations will be described in order and the internal structure of the radiation thermometer 4 will be described.
[0018]
The lamp 31 is provided so that a plurality of rod-shaped lamps are covered with the lid 61 outside the chamber 2, and the lamp 31 is controlled to be lighted by supplying power from the lamp controller 32. Further, the lid 61 has a cooling water channel 611 formed therein so as not to be heated by the light from the lamp 31, and further, the light from the lamp 31 is reflected to efficiently heat the substrate 9. The inner wall is processed into a mirror surface so that it can be done.
[0019]
The chamber 2 is configured by attaching a quartz window 22 covering the upper side of the substrate 9 to a container main body 21 that covers the lower side and the side periphery of the substrate 9. The quartz window 22 is made of quartz, and is positioned between the substrate 9 placed in the chamber 2 and the lamp 31 and serves as a window that transmits light from the lamp 31. The container main body 21 is provided with a carry-in / out opening 21A for carrying in / out the substrate 9, and a door 23 is provided at the carry-in / out opening so as to be opened and closed. Further, the container body 21 is provided with a supply port 21B for supplying various gases such as nitrogen dioxide (NO2) and ammonia (NH3) into the chamber 2 and an exhaust port 21D for exhausting the gas in the chamber 2. .
[0020]
A cooling water channel 211 is formed in the container body 21 as well as the lid 61, and the inside of the container body 21 is processed so that light can be reflected and the substrate 9 can be efficiently heated. ing.
[0021]
Next, a configuration for rotating the substrate 9 while supporting the substrate 9 inside the chamber 2 will be described.
[0022]
A support portion 71 for supporting the substrate 9 is provided inside the container body portion 21, and the support portion 71 is configured such that a support ring 711 that supports the outer periphery of the substrate 9 is supported by the support pillar 712. The support ring 711 is mainly formed of silicon carbide (SiC), and also serves to make the temperature distribution of the substrate 9 uniform. The support pillar 712 is made of quartz.
[0023]
The support portion 71 is driven by a rotation drive portion 72 and performs a rotational motion around an axis 21 </ b> C that is the center of the substrate 9 to be supported. Thereby, the substrate 9 being processed is rotated along the outer periphery.
[0024]
The rotation drive unit 72 is provided in the lower part of the container body 21, and is connected to the support unit 71 to be disposed in the chamber 2, the magnet 721 disposed outside the chamber 2, and the magnets 721 and 722. Bearings 723 and 724 for guiding the motors around the shaft 21C, and a motor 725 serving as a driving source for moving the magnet 722 outside the chamber 2. Further, a plurality of magnets 721 and magnets 722 are arranged on a circumference centering on the shaft 21 </ b> C so as to sandwich a part of the container body 21 from inside and outside of the chamber 2, and bearings 723 and 724. Is a circle centered on the shaft 21C. In addition, illustration of these structures is abbreviate | omitted in FIG.
[0025]
When the motor 725 is driven, the magnet 722 rotates about the shaft 21C, and the magnet 721 in the chamber 2 that interacts with the magnet 722 also rotates about the shaft 21C. The magnet 722 is connected to the support column 712. When the magnet 722 rotates about the shaft 21C, the support column 712 and the support ring 711 rotate about the shaft 21C. Thereby, the board | substrate 9 is rotated along an outer periphery.
[0026]
Next, the structure of the lift part 8 that raises and lowers the substrate 9 will be described, and the operation of carrying the substrate 9 in and out of the chamber 2 will be described.
[0027]
Three lift parts 8 for raising and lowering the substrate 9 are provided on the lower part of the container main body part 21 on the circumference around the shaft 21C as shown in FIG. As shown in FIG. 1, the lift portion 8 has lift pins 81 that move up and down. When the lift pins 81 are raised, the substrate 9 is lifted from the support ring 711. In the carrying-in operation, first, the lift pins 81 rise and stand by, and the substrate 9 is lowered from the outside of the substrate processing apparatus 1 so that the substrate 9 is placed on the lift pins 81 and the hands 91 are retracted to the outside of the chamber 2. Thereafter, the lift pins 81 are lowered to place the substrate 9 on the support ring 711. Further, when the substrate 9 is carried out of the chamber 2, an operation opposite to the carrying-in operation is performed.
[0028]
<< 1-2. Configuration of radiation thermometer >>
Next, the configuration of the radiation thermometer 4 that measures the temperature of the substrate 9 will be described in detail.
[0029]
In the substrate processing apparatus 1, as shown in FIG. 2, two radiation thermometers 4 (labeled as radiation thermometers 4a and 4b, respectively, are necessary in the following description) at substantially the same distance (r1 = r2) from the shaft 21C. Is called). And each radiation thermometer 4a and 4b is located so that the center angle which the straight line which connects each and the axis | shaft 21C makes may become a substantially right angle.
[0030]
Two large and small circles indicated by a two-dot chain line in FIG. 2 indicate the sizes of the large substrate 9 and the small substrate 9, and this apparatus is for these two types of substrates 9. It is an apparatus that can perform processing.
[0031]
As described above, since the radiation thermometers 4a and 4b are provided at substantially the same distance from the shaft 21C, the radiation energy of multiple reflections in substantially the same region of the substrate 9 by the timing control by the control unit 6 accompanying the rotation of the substrate 9. The intensity can be measured. As will be described later, the temperature of the substrate 9 can be measured based on this radiant energy intensity.
[0032]
Further, when the processing of the small substrate 9 is performed, the support ring 711 shown in FIG. 1 can be replaced with a small one.
[0033]
3 and 4 are longitudinal sectional views showing the radiation thermometer 4 attached to the lower part of the container main body 21, and particularly FIG. 3 shows the radiation thermometer 4a and FIG. 4 shows the radiation thermometer 4b. The radiation thermometer 4 has a flange portion 41 attached to the container main body portion 21, a holder 42 attached to the flange portion 41, and a cover 43 attached to the flange portion 41 and surrounding the holder 42. A detection window member 411 held by the flange portion 41, a gas supply pipe 44 attached to the flange portion 41, and an optical system 421 and a detector 422 held by the holder 42. The detector 422 is connected to the conversion unit 5 and receives the signal from the detector 422, and the conversion unit 5 obtains the temperature of the substrate 9 by a method described later.
[0034]
FIG. 5 is a view showing a state in which the flange portion 41 and the gas supply pipe 44 are viewed from above (in the direction of arrow AA in FIGS. 3 and 4). As shown in FIG. 5, the flange portion 41 has a flange shape having two attachment holes 41 </ b> A, and the radiation thermometer 4 is attached to the lower outer wall of the container main body portion 21 through the attachment holes 41 </ b> A.
[0035]
FIG. 6 is a partially enlarged view of FIGS. 3 to 5 and will be referred to as appropriate in the following description.
[0036]
As shown in FIG. 3, the surface of the flange portion 41 attached to the container main body portion 21 has a convex portion 41 </ b> F (referenced in FIGS. 5 and 6) that protrudes toward the container main body portion 21. The flange portion 41 is attached to the container main body 21 so that the portion 41F and the concave portion 21F of the container main body portion 21 fit together. The container body 21 is formed with a minute opening 21H that is a minute opening penetrating the container body 21 at the center of the recess 21F, and the light inside the chamber 2 is transmitted through the minute opening 21H to the radiation thermometer. Led to 4. That is, in the chamber 2, a minute opening 21 </ b> H is formed at a position facing the lower surface of the substrate 9.
[0037]
As shown in FIG. 6, a detection hole 41 </ b> H for introducing light from the minute opening 21 </ b> H is formed at the tip of the convex portion 41 </ b> F of the flange portion 41 to isolate the inside of the chamber 2 from the inside of the radiation thermometer 4. Therefore, a detection window member 411 in contact with the detection hole 41H is arranged inside the convex portion 41F. The detection hole 41H is an opening that is equal to or smaller than the minute opening 21H. With such a configuration, when the radiation thermometer 4 is attached to the container main body 21, the detection window member 411 is positioned at the minute opening 21H. As shown in FIG. 3, the detection window member 411 is fixed by the fixing member 413 through the O-ring 412 so as to be urged from the inside of the flange portion 41 toward the detection hole 41H, and the detection hole 41H. Is sealed.
[0038]
The holder 42 fixed to the flange portion 41 holds the optical system 421 and the detector 422 in order from the detection window member 411 side, and the optical system 421 has two lenses 421a and 421b. Further, by adjusting the position of the holder 42 with respect to the flange portion 41 with respect to the direction toward the detection hole 41H, the minute opening 21H and the detector 422 are arranged in an optically conjugate relationship with respect to the optical system 421. Yes. Thereby, the light incident on the radiation thermometer 4 from the inside of the chamber 2 through the minute opening 21H is guided to be collected on the detector 422 through the detection hole 41H and the optical system 421. In this radiation thermometer 4, the optical axis 4J (shown in FIG. 6) of the optical system 421 faces the Z direction (direction perpendicular to the substrate 9).
[0039]
The minute opening 21H is a hole having a taper that gradually expands toward the inside of the chamber 2. As shown by the broken line arrow in FIG. 6, the light 4L inclined with respect to the optical axis 4J from the inside of the chamber 2 is sufficiently incident on the optical system 421 so that the viewing angle of the radiation thermometer 4 is sufficiently secured. It is to do.
[0040]
The detector 422 has a thermopile (a plurality of thermocouples) 422a at a position where light is guided, and has a diaphragm plate 422b in the vicinity of the thermopile 422a in order to limit the amount of light incident on the detector 422. is doing.
[0041]
As shown in FIGS. 3 and 4, lenses 421a and 421b (see FIG. 3) provided in the optical system 421 of the radiation thermometer 4a and lenses 421a and 421b (see FIG. 4) provided in the optical system 421 of the radiation thermometer 4b. ) Are different, and furthermore, they are attached to the holder 42 at different positions in the direction of the optical axis 4J. As a result, the viewing angle VA1 (see FIG. 3) of the radiation thermometer 4a and the viewing angle VA2 (see FIG. 4) of the radiation thermometer 4b are different from each other (VA1 <VA2). Thereby, as described later, the degree (number of times) of multiple reflections of the heat radiation light incident on the minute openings 21H are different from each other.
[0042]
As described above, the manner in which the radiation thermometer 4 is attached to the container main body 21 and the configuration for guiding light to the detector 422 inside the radiation thermometer 4 have been described. Since the opening 21H and the optical system 421 are arranged in an almost optically conjugate relationship, light that passes through the minute opening 21H from the inside of the chamber 2 and enters the radiation thermometer 4 is collected by the detector 422. . Therefore, accurate temperature measurement by the detector 422 is possible only by forming the minute opening 21H in the container main body 21 which is a part of the chamber 2. As a result, it is not necessary to provide the chamber with a large opening leading to the detector 422, and the uniformity of the temperature distribution of the substrate 9 is not impaired.
[0043]
In addition, the measurement availability in the low temperature range depends on the measurement wavelength, and the light guide rod or Optical fiber However, when a light guide tube or the like is used, the wavelength range is limited, and thus the low temperature range cannot be measured. However, in the present invention, since the optical system 421 is used, light is collected in the detector 422. It is not attenuated while light is guided to the detector as in the case of using an optical rod, an optical fiber, a light guide tube or the like. 9 temperature measurements are also possible.
[0044]
In the substrate processing apparatus 1, since the container main body 21 and the inside of the radiation thermometer 4 are separated by the detection window member 411, there is no space in which the gas inside the chamber 2 stays. Therefore, the efficiency of gas replacement inside the chamber 2 is not impaired.
[0045]
<< 1-3. Use of multiple reflection effect >>
The radiation thermometer 4 of the substrate processing apparatus 1 can use the multiple reflected light for temperature measurement.
[0046]
FIG. 7 is a view for explaining multiple reflection between the lower surface of the substrate 9 and the reflecting surface 21E. Multiple reflection means that light radiated from the substrate 9 heated to high temperature by the light from the lamp 31 is reflected a plurality of times between the reflecting surface 21E, which is the bottom surface inside the container main body 21, and the lower surface of the substrate 9. Multiple reflected light (hereinafter referred to as “multiple reflected light”) can be used for temperature measurement based on the same principle as cavity radiation. Therefore, by using light that contains a large amount of multiple reflected light for temperature measurement, temperature measurement that is not easily affected by the surface state of the substrate 9 can be performed.
[0047]
In order to make a large amount of multiple reflected light incident on the radiation thermometer 4, the optical axis 4J of the radiation thermometer 4 (however, the optical axis 4J is parallel to the Z direction and is supported by the lower surface of the substrate 9 and the inside of the container main body 21). The bottom surface is substantially perpendicular to the Z direction). The light parallel to the Z direction is light that cannot reach the minute opening 21H even if it is reflected many times between the substrate 9 and the bottom surface of the container main body 21, or does not undergo multiple reflection from the substrate 9. This is because the light is incident on the minute opening 21H. Conversely, the light incident on the minute opening 21H with an inclination with respect to the Z direction is reflected many times between the substrate 9 and the bottom surface of the container main body 21 and has a large amount of light components that reach the minute opening 21H. include.
[0048]
In the radiation thermometer 4, a light shielding part 421c is formed on the surface of the lens 421a on the detection window member 411 side as shown in FIG. The light shielding part 421c is formed of gold deposited in a circle around the optical axis 4J of the lens 421a, and shields the central part of the lens 421a. Therefore, of the light incident on the radiation thermometer 4, the component incident in parallel with the Z direction is substantially shielded by the light shielding portion 421 c and cannot reach the detector 422. As a result, only the light 4L inclined with respect to the Z direction enters the detector 422. That is, the light shielding part 421c has a function of extracting a component that is not parallel to the optical axis 4J from the light incident on the minute opening 21H.
[0049]
As described above, the radiation thermometer 4 uses light containing a large amount of multiple reflected light as detection light for temperature measurement, thereby realizing temperature measurement that is not easily affected by the surface state of the lower surface of the substrate 9.
[0050]
As is clear from FIG. 6, the light 4L is incident as the minute opening 21H is reduced or the diameters of the lens 421a and the light shielding part 421c are increased, and the effect of multiple reflection is obtained. Can be obtained.
[0051]
<2. Temperature Measurement Principle and Processing Procedure of First Embodiment>
<< 2-1. Temperature measurement using multiple reflections >>
As a temperature measurement method that reduces errors due to mistakes in emissivity setting, there is a temperature measurement using multiple reflection. Hereinafter, this method will be described.
[0052]
As described above with reference to FIG. 7, multiple reflection occurs between the lower surface of the substrate 9 and the reflecting surface 21E.
[0053]
If the reflectivity of the reflector is r and the emissivity of the substrate is ε, the light intensity at each reflection stage of multiple reflection is as shown in FIG. 7, so the apparent emissivity εa is
[0054]
[Expression 1]
Figure 0003884173
[0055]
It becomes. However, when the reflectance of the substrate 9 is ρ, the relationship of ε + ρ = 1 that the substrate 9 is opaque is used.
[0056]
FIG. 8 shows the relationship between the substrate emissivity ε obtained from the equation (1) and the apparent emissivity εa due to the multiple reflection effect for each reflectivity r of the reflecting surface 21E.
[0057]
It can be seen from FIG. 8 that the apparent emissivity εa increases by increasing the reflectivity of the reflecting surface 21E and approaches “1”.
[0058]
It should also be noted here that the rate of change in the apparent emissivity εa is reduced with respect to the change in the emissivity εa of the substrate by increasing the reflectivity of the reflecting surface 21E.
[0059]
FIGS. 9 and 10 are diagrams showing the relationship between the substrate emissivity ε and the temperature measurement error in the temperature measurement not using the multiple reflection effect and the temperature measurement using the multiple reflection effect, respectively. The temperature of the substrate in FIGS. 9 and 10 is 1000 ° C., and the set emissivity of the radiation thermometer is fixed at 0.7 and 0.959, respectively.
[0060]
For a substrate with an emissivity ε = 0.5, the measurement error is about 160 ° C. from FIG. 9 when the multiple reflection effect is not used at a measurement wavelength of 5 μm, whereas the measurement error is about 160 ° C. when the multiple reflection effect is used. The measurement error is about 30 ° C. However, even when the multiple reflection effect is used, an error of about 85 ° C. at a measurement wavelength of 5 μm and about 20 ° C. at 0.9 μm is generated on a substrate with an emissivity ε = 0.3.
[0061]
<< 2-2.2 Temperature Measurement with Two Radiation Thermometers >>
By using the multiple reflection effect as described above, the measurement error due to the difference in the emissivity of the substrate can be reduced, but it is not sufficient for measuring the temperature of the substrate. Therefore, in the first embodiment, a temperature measurement method using two radiation thermometers is used.
[0062]
FIG. 11 is a graph showing temperature measurement results by two radiation thermometers that take in light having different degrees of multiple reflection effect. In FIG. 11, temperature measurement is performed with the substrate emissivity fixed (for example, ε = 1.0). In this case, as shown in FIG. 11, a radiation thermometer having a large multiple reflection effect exhibits a higher temperature than a radiation thermometer having a smaller effect. That is, there is a difference D in temperature indicated by both radiation thermometers.
[0063]
In the first embodiment, by using two radiation thermometers 4a and 4b that take in light having different degrees of multiple reflection effect, the multiple reflection effect is large due to the difference in radiant energy intensity value corresponding to the difference in indicated temperature. The substrate temperature can be measured more accurately (measurement error is smaller than measurement error ER) than when the radiation thermometer is measured alone (measurement error ER).
[0064]
<< 2-3.2 Temperature measurement by radiation thermometer >>
In the above-described temperature measurement using multiple reflection, the degree of multiple reflection varies depending on the shape of the reflection surface 21E and the like. Therefore, when the effective reflectance R that is a parameter indicating the degree of multiple reflection is used instead of the reflectance r of the reflecting surface 21E in the expression 1, the expression 1 is expressed as the following expression.
[0065]
[Expression 2]
Figure 0003884173
[0066]
Here, εa represents the apparent emissivity.
[0067]
Next, consider the case of performing temperature measurement using two radiation thermometers. In this case, large and small multiple reflection effects are intentionally provided for both radiation thermometers. In the first embodiment, as will be described later, the two radiation thermometers are provided with optical systems having different viewing angles. The effective reflectance having a large multiple reflection effect is Rmain, and the small effective reflectance is Rsub.
[0068]
When the emissivity of the substrate is εW, the radiant energy intensities Imain and Isub incident on each radiation thermometer are expressed by the following equation (2):
[0069]
[Equation 3]
Figure 0003884173
[0070]
[Expression 4]
Figure 0003884173
[0071]
It becomes. Here, Ib represents the radiant energy intensity (hereinafter referred to as “blackbody radiant energy intensity Ib”) when the substrate is regarded as a black body.
[0072]
If εW is eliminated from the formulas 3 and 4,
[0073]
[Equation 5]
Figure 0003884173
[0074]
It becomes. Here, S is a constant that can be expressed by Rmain and Rsub, and indicates the relative effective reflectivity based on the relative change of the two effective reflectivities.
[0075]
And the temperature measurement of a board | substrate is performed as follows.
[0076]
First, the radiant energy intensities Imain and Isub are calculated from a signal output from the detector 422 of each radiation thermometer. Then, the radiant energy intensity Ib is obtained by using these radiant energy intensities Imain and Isub and the relative effective reflectance S obtained in advance in the equation (5).
[0077]
By the way, the Planck radiation formula, which is a relational expression between the temperature of the black body and the radiant energy intensity I of the black body, is expressed by the following equation when the Planck constant is C1, C2, the wavelength of interest is λ, and the temperature is T. Is done.
[0078]
[Formula 6]
Figure 0003884173
[0079]
When this formula is transformed into a formula for the temperature T of the black body,
[0080]
[Expression 7]
Figure 0003884173
[0081]
It becomes.
[0082]
Here, since Equation 7 is an equation when the object to be measured is a black body, if this is used as it is for temperature measurement of the substrate (with an emissivity ε other than “1”), the measurement error increases. Then, when rewriting the formula 7 using the substrate temperature TW and the black body radiant energy intensity Ib,
[0083]
[Equation 8]
Figure 0003884173
[0084]
It becomes. Here, the correction coefficient A is a coefficient obtained by correcting the Planck constant C2 so that the substrate temperature TW obtained from the black body radiant energy intensity Ib becomes the set temperature Ttc (that is, TW = Ttc). It depends on the sensitivity and the degree of loss of light energy up to the detector. Then, the temperature TW of the substrate is obtained by the equation (8).
[0085]
<< 2-4. Substrate heat treatment procedure >>
FIG. 12 is a flowchart showing a substrate processing procedure in the first embodiment. Based on the above temperature measurement principle, the procedure of the heat treatment while obtaining the temperature of an actual substrate is as follows.
[0086]
A substrate is carried into the substrate processing apparatus 1 by an external transfer device (not shown) (step S1), set on the support ring 711, and then heating of the substrate is started (step S2). The substrate is rotated as the substrate is heated, and the gas is supplied as necessary.
[0087]
Next, the conversion part 5 calculates | requires radiant energy intensity | strength Imain and Isub with the output signal of radiation thermometer 4a, 4b, continuing a heating of a board | substrate (step S3).
[0088]
Further, the conversion unit 5 uses the obtained radiant energy intensities Imain and Isub and the relative effective reflectance S obtained in advance as will be described later in the equation (5) to obtain black when the substrate is regarded as a black body. The body radiation energy intensity Ib is calculated (step S4).
[0089]
Further, the converter 5 obtains the substrate temperature TW by substituting the correction coefficient A obtained in advance as described later and the obtained black body radiant energy intensity Ib into the equation (8) (step S5).
[0090]
The control unit 6 compares the obtained substrate temperature TW with a preset temperature Ttc set in advance, and performs feedback control of the power supplied to the lamp 31 (step S6).
[0091]
Then, the control unit 6 determines the end of the processing time (step S7), and continues the processing from step S3 to step S7 until the set processing time elapses. Then, when the processing time has elapsed, the external transfer device carries the substrate out (step S8).
[0092]
Next, the control unit 6 determines the end of the heating process for all the substrates prepared by a signal from an external substrate supply / discharge mechanism (not shown) (step S9), and if the heating process for all the substrates has not been completed. Returning to step S <b> 1, the external transfer device carries in the next substrate. If the processing is finished, the substrate processing with a series of heating is finished.
[0093]
Thus, the heat treatment for one substrate is completed. However, when a plurality of substrates are subjected to heat treatment, the above-described substrate heat treatment is further repeated for each substrate.
[0094]
By the way, as described above, it is necessary to obtain the relative effective reflectance S and the correction coefficient A in advance for the temperature measurement of the substrate. Therefore, in the first embodiment, the radiation thermometer is calibrated by determining the relative effective reflectance S and determining the correction coefficient A prior to actual temperature measurement. Hereinafter, these determination methods will be described.
[0095]
<< 2-5. Determination of relative effective reflectivity and correction factor >>
The relative effective reflectance S and the correction coefficient A in the first embodiment are determined as follows. In other words, a plurality of types of substrates having different emissivities of the same type as substrates to be subjected to actual substrate processing by the above processing procedure later are prepared, and each of them is prepared as a substrate processing apparatus. Heat by 1. Then, at the stage where the temperature of the reference substrate measured by the thermocouple reaches the set temperature Ttc, the radiant energy intensity (Imain1, Isub1), (Imain2, Isub2)... Is measured for each reference substrate. Then, the black body radiant energy intensity Ib and the relative effective reflectance S are obtained based on these measured values.
[0096]
FIG. 13 is a graph showing how the black body radiant energy intensity Ib is obtained based on the radiant energy intensity (Imain1, Isub1), (Imain2, Isub2). In FIG. 13, the measured values of the radiant energy intensity (Imain1, Isub1), (Imain2, Isub2)... Are represented as points in a two-dimensional plane with Imain on the vertical axis and Isub on the horizontal axis. In the figure, the set of points represented by the same symbol (circle, square, etc.) is the radiant energy intensity with respect to a plurality of types of substrates and the same type of reference substrate that are processed continuously under the same radiation thermometer 4 settings. The measurement results of (Imain1, Isub1), (Imain2, Isub2). Note that only one set of data (triangles) is given a reference symbol.
[0097]
In the first embodiment, when the radiant energy intensities (Imain1, Isub1), (Imain2, Isub2)... Are represented on a plane, for example, the least square method is used so as to reduce the error from each point. An approximate curve AL passing through the vicinity of each point is obtained.
[0098]
By the way, if ε = 1 in the equation (2), the apparent emissivity εa does not depend on the effective reflectance R. Therefore, when the radiant energy intensity (Imain, Isub) is originally measured for a black body, Imain = Must be Isub. Therefore, the black body radiant energy intensity Ib should be located on the straight line SL of Imain = Isub in the graph of FIG. Therefore, when obtaining the black body radiant energy intensity Ib, the Imain (or Isub) component value at the intersection of the approximate curve AL and the straight line SL of Imain = Isub is defined as the black body radiant energy intensity Ib. Then, the relative effective reflectance S is obtained by using the black body radiant energy intensity Ib obtained in this way and the arbitrary points (Imain, Isub) on the obtained approximate curve in the equation (5).
[0099]
The method for obtaining the correction coefficient A is as follows. That is, the obtained black body radiant energy intensity Ib and set temperature Ttc are substituted into the equation (8) together with the measurement wavelength λ of the radiation thermometer. However, the set temperature Ttc is substituted for the substrate temperature TW. As a result, the correction coefficient A is obtained.
[0100]
As described above, in the first embodiment, the correction coefficient A is obtained, and in the actual substrate processing, the substrate temperature TW is obtained using the equation (8). Compared with the case of obtaining the substrate temperature using the black body radiant energy intensity Ib, the substrate temperature can be obtained more accurately.
[0101]
Further, the emissivities of the substrate and the reference substrate are not obtained in the above-described processing for measuring the temperature of the substrate and determining the relative effective reflectance S and the correction coefficient A using the reference substrate. Thus, in the first embodiment, it is not necessary to obtain the emissivities of the substrate and the reference substrate.
[0102]
Hereinafter, the procedure for determining the relative effective reflectance S and the correction coefficient A by the above method will be described with reference to FIG.
[0103]
First, the operator sets one reference substrate on the support ring 711 (step S11), and starts heating the reference substrate (step S12).
[0104]
At the same time, the controller 6 determines whether or not the set temperature Ttc has been reached based on the temperature signal from the thermocouple embedded in the reference substrate (step S13). If the temperature does not reach the set temperature Ttc, heating is continued while measuring the temperature with a thermocouple, and the determination in step S13 is repeated until the temperature of the reference substrate reaches the set temperature Ttc.
[0105]
When the temperature of the reference substrate reaches the set temperature Ttc, the conversion unit 5 obtains the radiant energy intensity (Imain1, Isub1) based on the output signals of the radiation thermometers 4a and 4b under the control of the control unit 6 (step S14). To the control unit 6.
[0106]
Next, the operator determines whether or not measurement has been completed for all the reference substrates (step S15). If not completed, the operator replaces the reference substrate and sets another reference substrate on the support ring 711. On the other hand, the processes of steps S11 to S13 are performed, and when the set temperature Ttc is reached, the radiant energy intensity (Imain2, Isub2), (Imain3, Isub3),... On the other hand, if it is finished, the process proceeds to step S16.
[0107]
Next, the operator obtains an approximate curve AL on the Imain-Isub plane based on the obtained radiant energy intensity (Imain1, Isub1), (Imain2, Isub2)... The black body radiant energy intensity Ib and the relative effective reflectance S are calculated and input to the conversion unit 5 through input means (not shown), and the conversion unit 5 stores them (step S16).
[0108]
Finally, the operator substitutes the obtained black body radiant energy intensity Ib and the set temperature Ttc into the formula 8 together with the measurement wavelength λ of the radiation thermometer 4 (however, the set temperature Ttc is substituted into TW). Thus, the correction coefficient A is calculated and input to the conversion unit 5 through the input means, and the conversion unit 5 stores it (step S17).
[0109]
Thus, the relative effective reflectance S and the correction coefficient A were obtained. Based on these, the substrate processing is performed while controlling the temperature of the substrate as described above.
[0110]
As described above, according to the first embodiment, the radiant energy intensity Imain, Isub of light from the inside of the container body 21 is measured, and black body radiation when the substrate is regarded as a black body based on the measured intensity. In order to calculate the energy intensity Ib and calculate the temperature of the substrate based on the black body radiant energy intensity Ib, the temperature is measured without contaminating the substrate as in the case of the contact-type temperature measuring means, and more Accurate temperature control can be performed.
[0111]
Further, according to the first embodiment, the plurality of radiation thermometers 4a and 4b have the optical systems 421 having different viewing angles of the light incident on each of them, and measure the radiant energy intensity Imain and Isub by them, Since the temperature of the substrate is obtained based on them, two types of radiant energy intensity can be measured without providing a large opening, so that the uniformity of the temperature distribution of the substrate is not impaired, that is, the processing quality of the substrate is deteriorated. Therefore, the temperature of the substrate can be measured and accurate temperature management can be performed.
[0112]
Further, according to the first embodiment, the relative effective reflectance S is obtained based on the radiant energy intensity (Imain1, Isub1), (Imain2, Isub2). In order to calculate the substrate temperature, the relative effective reflectance S can be obtained from only one reference substrate, and the substrate temperature can be calculated more accurately than when calculating the substrate temperature. It is possible to perform temperature control of a simple substrate.
[0113]
Further, when substrate processing is performed on a plurality of different types of substrates, since the plurality of reference substrates are the same type as the plurality of types of substrates, the relative effective reflectivity S used in actual substrate processing is used. Can be reduced in error for temperature measurement of the plurality of types of substrates, and the accuracy of temperature measurement can be improved.
[0114]
Further, there is little error with respect to each point when the radiant energy intensity (Imain1, Isub1), (Imain2, Isub2)... Obtained for each of the plurality of reference substrates is expressed as a point in the Imain-Isub plane. Since the approximate curve is obtained and the relative effective reflectance S is obtained based on the approximate curve, the relative effective reflectance S with less error can be obtained, and the accuracy of temperature measurement can be further improved.
[0115]
Furthermore, according to the first embodiment, since the correction coefficient A is obtained and the temperature of the substrate is calculated using the obtained correction coefficient A, it is possible to obtain the reference substrate and the accurate emissivity of the substrate without obtaining the substrate. The temperature can be determined accurately.
[0116]
<3. Temperature Measurement Principle of Second Embodiment>
In the substrate processing of the first embodiment, the substrate temperature TW is accurately obtained using the equation (8). However, the radiation thermometer has already been calibrated or the temperature measurement accuracy is required to be high. When the calibration of the radiation thermometer is unnecessary, the radiation obtained by the relative effective reflectance S obtained in advance in the equation (5) in the radiant energy intensity I of the equation (7) instead of the equation (8). By substituting the energy intensity Ib, the temperature T of the obtained black body can be regarded as the substrate temperature TW.
[0117]
In this case, the substrate processing procedure is the same as that shown in FIG. In this case, however, the radiation thermometer is not calibrated. In other words, since the equation (8) is not used in the temperature measurement in the second embodiment, it is not necessary to obtain the correction coefficient A in the equation. For this reason, in the second embodiment, only one reference substrate in which a thermocouple is embedded is used, and only the process of determining the relative effective reflectance S is performed.
[0118]
FIG. 15 is a flowchart showing a determination processing procedure for the relative effective reflectance S in the second embodiment. Hereinafter, this processing procedure and its principle will be described with reference to FIG.
[0119]
Even in this process, the processes in steps S21 to S24 are the same as the processes in steps S11 to S14 in FIG.
[0120]
Next, the operator calculates the black body radiant energy intensity Ib and the relative effective reflectance S based on the set temperature Ttc and the obtained radiant energy intensity (Imain, Isub), and supplies it to the converter 5 through the input means. The conversion unit 5 stores the input (step S25). Specifically, first, the set temperature Ttc is regarded as the temperature T of the black body, and the black body radiant energy intensity Ib is obtained using the equation (6). Next, the relative effective reflectance S is obtained by using the measured radiant energy intensity (Imain, Isub) and the obtained black body radiant energy intensity Ib in the equation (5).
[0121]
Thus, the relative effective reflectance S was obtained. Based on this, the substrate processing is performed while controlling the temperature of the substrate as described above.
[0122]
As described above, according to the second embodiment, the same effects as the effects other than the effects obtained by using the plurality of reference substrates and the correction coefficient A in the first embodiment. have.
[0123]
<4. Modification>
In the first and second embodiments, examples of the substrate processing apparatus and the substrate processing method using the substrate processing apparatus have been described. However, the present invention is not limited to this.
[0124]
For example, in the above embodiment, only one set of radiation thermometers 4a and 4b is provided. However, a plurality of sets of radiation thermometers 4a and 4b are provided at different positions from the shaft 21C, and each part of the substrate is provided. It is good also as what performs temperature measurement and temperature management in. In addition, it is possible to change the two states of the radiation thermometers 4a and 4b by providing one that can move the lens in the optical axis direction so that the optical system of the radiation thermometer 4 can be scaled. Good.
[0125]
In the above embodiment, the substrate processing apparatus 1 irradiates the substrate 9 with the light from the lamp 31 through the quartz window 22, but the heating means is not limited to the lamp, and the heater Etc.
[0126]
The minute opening 21H may have any size as long as the temperature can be measured without impairing the uniformity of the substrate temperature. In addition, as a magnitude | size of the micro opening part 21H which satisfy | fills such conditions sufficiently, a diameter of 1-3 mm is preferable.
[0127]
Moreover, in the said embodiment, although temperature measurement is performed with the radiation thermometer 4 using the thermopile 422a, as long as temperature measurement can be performed using the light from the minute opening part 21H, another thermometer Even so, the present invention can be used.
[0128]
Further, in the above embodiment, it has been described that the minute opening 21H and the detector 422 are arranged in a substantially optically conjugate relationship, but this is because the detector 422 detects the light from the minute opening 21H. An arrangement relationship in which light is collected on the detector 422 to such an extent that temperature measurement can be performed.
[0129]
In addition, when the substrate 9 is processed in a processing environment in which the detection window member 411 is not contaminated, a configuration for supplying gas to the minute opening 21H may not be provided.
[0130]
In the above embodiment, the optical axis 4J of the optical system 421 is described as being perpendicular to the surface of the substrate 9, but the present invention is not limited to this.
[0131]
In the above embodiment, the optical system 421 uses a lens, but a reflecting mirror may be used.
[0132]
In the above embodiment, when the relative effective reflectance S or the like is obtained, the radiant energy intensity is measured when the reference substrate reaches the set temperature Ttc, and the relative effective reflectance S or the like is obtained based on the measured radiant energy intensity. If some deterioration in accuracy does not become a problem, the radiant energy intensity in a state where the reference substrate is at another temperature may be obtained. In this case, the relative effective reflectance S or the like may be obtained using the temperature value measured by the thermocouple.
[0133]
In the first embodiment, when the relative effective reflectance S is obtained, an approximate curve is obtained for the radiant energy intensity (Imain1, Isub1), (Imain2, Isub2)... And based on the approximate curve. The black body radiant energy intensity Ib and the relative effective reflectance S were obtained. In the equation (5), the measured radiant energy intensity (Imain1, Isub1) using the black body radiant energy intensity Ib and the relative effective reflectance S as parameters. , (Imain2, Isub2), etc., and the black body radiation energy intensity Ib and the relative effective reflectance S may be obtained by an approximation method such as a least square method. When the radiant energy intensity (Imain1, Isub1), (Imain2, Isub2) is measured with two reference boards, the radiant energy intensity (Imain1, Isub1), (Imain2, Isub2) is measured according to the equation (5). The black body radiant energy intensity Ib and the relative effective reflectance S may be obtained by solving simultaneous equations obtained by substituting values. This is equivalent to performing the least squares method using the radiant energy intensity (Imain1, Isub1), (Imain2, Isub2) in the equation (5).
[0134]
In the first embodiment, the radiant energy intensity (Imain1, Isub1), (Imain2, Isub2)... Is measured for the same type of reference substrate as the type of substrate to be processed, and an approximate curve is obtained for them. Although it was determined, the approximate curve may be determined by measuring the radiant energy intensity of a plurality of reference substrates of a type different from the substrate that is actually subjected to substrate processing. Further, the radiant energy intensity (Imain1, Isub1), (Imain2, Isub2)... Measured in advance for a typical substrate is stored and stored in a database, and is read out and used before substrate processing. The black body radiant energy intensity Ib and the relative effective reflectance S may be calculated.
[0135]
【The invention's effect】
As described above, according to the first to sixth aspects of the present invention, the radiant energy intensity is measured through the opening in the reflection surface from the substrate side, and the substrate is determined to be a black body based on the radiant energy intensity. In order to calculate the black body radiant energy intensity when it is considered, and to calculate the temperature of the substrate based on the black body radiant energy intensity, the temperature is measured without contaminating the substrate as in the case of contact-type temperature measurement means. By measuring, more accurate temperature management can be performed.
[0136]
Also , Double A number of intensity measurement means have optical systems with different viewing angles of radiant energy incident on each of them, and radiant energy intensity is measured by them, and a large opening is provided to determine the substrate temperature based on them. 2 types of radiant energy intensity can be measured, and the temperature of the substrate can be measured and accurately controlled without impairing the uniformity of the temperature distribution of the substrate, that is, without deteriorating the processing quality of the substrate. it can.
[0137]
Claims 3 According to the invention, since the relative effective reflectance is obtained based on the radiant energy intensity of each of the plurality of reference substrates, and the temperature of the substrate is calculated using the relative effective reflectance, the relative effective reflectance is obtained by using only one reference substrate. As compared with the case where the temperature of the substrate is calculated by calculating the temperature of the substrate, the temperature of the substrate can be calculated more accurately and the temperature management of the substrate can be performed more accurately.
[0138]
Claims 4 According to the invention, the strength measurement step, the strength calculation step, and the temperature calculation step are performed on a plurality of different types of substrates, and the plurality of reference substrates are the same type as the plurality of types of substrates. The relative effective reflectance used in actual substrate processing can be reduced in error for temperature measurement of the plurality of types of substrates, and the accuracy of temperature measurement can be improved.
[0139]
Claims 5 According to the invention, for each point when the set of the first radiant energy intensity Imain and the second radiant energy intensity Isub obtained for each of the plurality of reference substrates is expressed as a point in the Imain-Isub plane. Thus, an approximate curve with less error is obtained, and the relative effective reflectance is obtained based on the approximate curve. Therefore, the relative effective reflectance with less error can be obtained, and the accuracy of temperature measurement can be further improved.
[0140]
And claims 6 According to the invention, since the correction coefficient obtained by correcting the Planck constant is obtained and the substrate temperature is calculated using the obtained correction coefficient, the substrate temperature is accurately calculated without obtaining the accurate emissivity of the reference substrate or the substrate. Can be requested.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a longitudinal sectional view of a substrate processing apparatus according to an embodiment of the present invention.
FIG. 2 is a bottom view of the substrate processing apparatus shown in FIG.
FIG. 3 is a longitudinal sectional view of one radiation thermometer attached to the container main body.
FIG. 4 is a longitudinal sectional view of another radiation thermometer attached to the container main body.
FIG. 5 is a top view showing a flange portion and a gas supply pipe.
FIG. 6 is a partially enlarged view in the vicinity of a minute opening.
FIG. 7 is a diagram for explaining multiple reflection between a lower surface of a substrate and a reflecting surface.
FIG. 8 is a diagram showing the relationship between the emissivity of a substrate and the apparent emissivity due to the multiple reflection effect.
FIG. 9 is a diagram showing a relationship between a substrate emissivity and a temperature measurement error in temperature measurement without using the multiple reflection effect.
FIG. 10 is a diagram showing a relationship between a substrate emissivity and a temperature measurement error in temperature measurement using a multiple reflection effect.
FIG. 11 is a graph showing temperature measurement results with light having different degrees of multiple reflection effect.
FIG. 12 is a flowchart showing a substrate processing procedure in the first embodiment.
FIG. 13 is a graph showing how the black body radiant energy intensity is obtained in the first embodiment.
FIG. 14 is a flowchart showing a determination process procedure of a relative effective reflectance and a correction coefficient.
FIG. 15 is a flowchart showing a determination process procedure of a relative effective reflectance in the second embodiment.
[Explanation of symbols]
1 Substrate processing equipment
2 chambers
4L light
4a, 4b Radiation thermometer (strength measuring means in combination with 5)
5 Conversion unit (strength calculation means, temperature calculation means)
6 Control unit
9 Board
21E Reflective surface
21H Micro opening
31 Lamp (heating means)
421 optical system
422 detector
A Correction factor
Ib Black body radiation energy intensity
Imain, Isub Radiant energy intensity
S Relative effective reflectivity
VA1, VA2 Viewing angle

Claims (6)

基板に加熱を伴う処理を施す基板処理装置であって、
前記基板の一の面を加熱する加熱手段と、
開口部が形成されるとともに前記基板の他の面に対向する反射面と、
前記基板側からの放射エネルギーを前記開口部を介して検出器にて検出することにより、前記放射エネルギー強度を計測する複数の強度計測手段と、
前記強度計測手段によって計測された前記放射エネルギー強度に基づいて前記基板を黒体とみなした場合の黒体放射エネルギー強度を算出する強度算出手段と、
前記強度算出手段によって算出された前記黒体放射エネルギー強度に基づいて前記基板の温度を算出する温度算出手段と、
を備え
前記複数の強度計測手段は、それぞれに入射する放射エネルギーの視野角が互いに異なる光学系を有するものであり、
前記強度算出手段は、前記複数の強度計測手段によって計測された複数の前記放射エネルギー強度に基づいて前記黒体放射エネルギー強度を算出することを特徴とする基板処理装置。
A substrate processing apparatus for performing processing involving heating on a substrate,
Heating means for heating one surface of the substrate;
A reflective surface having an opening formed and facing the other surface of the substrate;
A plurality of intensity measuring means for measuring the radiant energy intensity by detecting the radiant energy from the substrate side with the detector through the opening;
Intensity calculating means for calculating black body radiant energy intensity when the substrate is regarded as a black body based on the radiant energy intensity measured by the intensity measuring means;
Temperature calculating means for calculating the temperature of the substrate based on the black body radiant energy intensity calculated by the intensity calculating means;
Equipped with a,
The plurality of intensity measuring means have optical systems having different viewing angles of radiant energy incident on each of the intensity measuring means,
The substrate processing apparatus , wherein the intensity calculating means calculates the black body radiant energy intensity based on a plurality of the radiant energy intensities measured by the plurality of intensity measuring means .
基板の一の面を加熱する加熱手段と、開口部が形成されるとともに前記基板の他の面に対向する反射面と、前記基板側からの放射エネルギーを前記開口部を介して検出器にて検出することにより、前記放射エネルギー強度を計測する強度計測手段とを備える基板処理装置を用いた基板処理方法であって、Heating means for heating one surface of the substrate, a reflection surface which is formed with an opening and faces the other surface of the substrate, and radiant energy from the substrate side is detected by the detector through the opening. A substrate processing method using a substrate processing apparatus comprising an intensity measuring means for measuring the radiant energy intensity by detecting,
前記強度計測手段によって前記放射エネルギー強度を計測する強度計測工程と、An intensity measuring step of measuring the radiant energy intensity by the intensity measuring means;
前記強度計測工程において計測された前記放射エネルギー強度に基づいて基板を黒体とみなした場合の黒体放射エネルギー強度を算出する強度算出工程と、An intensity calculating step of calculating a black body radiant energy intensity when the substrate is regarded as a black body based on the radiant energy intensity measured in the intensity measuring step;
前記強度算出工程において算出された前記黒体放射エネルギー強度に基づいて基板の温度を算出する温度算出工程とA temperature calculating step of calculating a temperature of the substrate based on the black body radiant energy intensity calculated in the intensity calculating step;
を備え、With
前記強度計測工程においては、視野角が互いに異なる光学系を介して入射された複数の前記放射エネルギー強度を計測し、In the intensity measurement step, the plurality of radiant energy intensities incident through optical systems having different viewing angles are measured,
前記強度算出工程においては、前記強度計測工程によって計測された複数の前記放射エネルギー強度に基づいて前記黒体放射エネルギー強度を算出することを特徴とする基板処理方法。In the intensity calculation step, the black body radiant energy intensity is calculated based on a plurality of the radiant energy intensities measured in the intensity measurement step.
請求項2に記載の基板処理方法であって、The substrate processing method according to claim 2,
前記の各工程の前にさらに、Before each of the above steps,
互いに放射率の異なる複数の基準基板を前記基板処理装置により加熱しつつ、前記強度計測手段により前記複数の基準基板のそれぞれの前記放射エネルギー強度を計測する基準強度計測工程と、A reference intensity measuring step of measuring the radiant energy intensity of each of the plurality of reference substrates by the intensity measuring means while heating the plurality of reference substrates having different emissivities from each other by the substrate processing apparatus;
前記基準強度計測工程において得られた前記複数の基準基板の前記放射エネルギー強度を基に相対実効反射率を算出する反射率算出工程と、A reflectance calculating step of calculating a relative effective reflectance based on the radiant energy intensity of the plurality of reference substrates obtained in the reference intensity measuring step;
を備え、With
前記温度算出工程においては、前記反射率算出工程において算出された前記相対実効反射率の値を利用しつつ前記基板の温度を算出することを特徴とする基板処理方法。In the temperature calculating step, the temperature of the substrate is calculated using the value of the relative effective reflectance calculated in the reflectance calculating step.
請求項3に記載の基板処理方法であって、The substrate processing method according to claim 3,
前記強度計測工程、前記強度算出工程および前記温度算出工程を互いに異なる複数種類の基板に対して行うものであり、The strength measurement step, the strength calculation step and the temperature calculation step are performed on a plurality of different types of substrates,
前記複数の基準基板が、前記複数種類の基板とそれぞれ同種のものであることを特徴とする基板処理方法。The substrate processing method, wherein the plurality of reference substrates are the same type as the plurality of types of substrates.
請求項3または請求項4に記載の基板処理方法であって、The substrate processing method according to claim 3 or 4, wherein:
前記基準強度計測工程が2種の異なる視野角を有する前記放射強度計測手段によって第1放射エネルギー強度IThe reference intensity measuring step has a first radiant energy intensity I by the radiant intensity measuring means having two different viewing angles. mainmain および第2放射エネルギー強度IAnd second radiant energy intensity I subsub を計測するものであり、Is to measure,
前記反射率算出工程が、The reflectance calculation step includes
前記複数の基準基板のそれぞれに対して求められた前記第1放射エネルギー強度IThe first radiant energy intensity I obtained for each of the plurality of reference substrates. mainmain および第2放射エネルギー強度IAnd second radiant energy intensity I subsub の組をISet of I mainmain −I-I subsub 平面内の点として表した場合の各点に対して誤差が少ない近似曲線を求める曲線算出工程と、A curve calculation step for obtaining an approximate curve with less error for each point when expressed as a point in the plane;
前記II mainmain −I-I subsub 平面内における前記近似曲線と直線IThe approximate curve and straight line I in the plane mainmain =I= I subsub との交点のいずれかの成分値を前記複数の基準基板に対する基準黒体放射エネルギー強度として算出する基準黒体強度算出工程と、A reference black body intensity calculating step for calculating a component value of any of the intersections with the reference black body radiant energy intensity for the plurality of reference substrates;
前記曲線算出工程において得られた前記近似曲線上の任意の点のII of any point on the approximate curve obtained in the curve calculation step mainmain およびIAnd I subsub 成分値と、前記基準黒体強度算出工程において得られた前記基準黒体放射エネルギー強度とから前記相対実効反射率を算出する工程とCalculating the relative effective reflectance from a component value and the reference black body radiant energy intensity obtained in the reference black body intensity calculating step;
を備えたことを特徴とする基板処理方法。A substrate processing method comprising:
請求項3ないし請求項5に記載の基板処理方法であって、さらに、The substrate processing method according to claim 3, further comprising:
前記基準強度計測工程において得られた前記複数の基準基板のそれぞれの前記放射エネルギー強度に基づいて前記黒体放射エネルギー強度を算出する基準黒体強度算出工程と、A reference black body intensity calculating step of calculating the black body radiant energy intensity based on the radiant energy intensity of each of the plurality of reference substrates obtained in the reference intensity measuring step;
前記基準黒体強度算出工程において得られた前記黒体放射エネルギー強度に基づいて、プランクの放射公式におけるプランク定数を補正した補正係数を求める係数算出工程とを備え、A coefficient calculating step for obtaining a correction coefficient by correcting the Planck constant in the Planck radiation formula based on the black body radiant energy intensity obtained in the reference black body intensity calculating step;
前記温度算出工程が、前記係数算出工程において得られた前記補正係数を用いて前記基板の温度を算出するものであることを特徴とする基板処理方法。The substrate processing method, wherein the temperature calculating step calculates the temperature of the substrate using the correction coefficient obtained in the coefficient calculating step.
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