JP4186365B2 - 温度測定方法、温度制御方法及び熱処理装置 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、半導体ウエハ等の被処理体（被測定体）の温度を測定するための温度測定方法、温度制御方法及び熱処理装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
一般に、半導体集積回路を製造するためには、半導体ウエハ等のシリコン基板に対して成膜処理、アニール処理、酸化拡散処理、スパッタ処理、エッチング処理等の各種の熱処理を複数回に亘って繰り返し行なわれる。
この場合、例えば目的とする膜厚になるように堆積膜を精度良く形成するなど、精度の良い熱処理を行なうためには、熱処理プロセス時の半導体ウエハの温度を厳密に管理し、これを所望のプロセス温度に安定的に維持する必要がある。
従来の一般的な枚葉式の熱処理装置にあっては、半導体ウエハを支持する円板状、或いは円柱状のサセプタの載置面の近傍に温度検出素子として例えば熱電対を埋め込み、ウエハの温度を間接的に測定し、この測定結果に基づいて加熱ヒータをフィードバック制御して所望の温度を維持するようになっている。
【０００３】
ところで、このような温度測定方法にあっては、実際には、サセプタ温度と半導体ウエハの真の温度とは、プロセス時の圧力にもよるが１０〜４０℃程度も差があってウエハ温度が低く、ウエハ温度を正確に求めることが困難である。
そこで、プロセス中の半導体ウエハに直接、熱電対を接触させて温度を測定することも考えられるが、プロセス中のウエハに熱電対を直接接触するのは困難であり、特に、プロセス中にウエハを回転させるような熱処理装置では、熱電対をウエハに直接接触させて温度測定することは不可能である。
そこで、最近にあっては、被測定体に対して非接触で比較的精度の高い温度を測定できる装置として放射温度計を用いることが行なわれている。この放射温度計は、被測定体、すなわちこの場合には半導体ウエハからの放射輝度を測定し、これよりウエハの熱を求めるようになっている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、通常の半導体ウエハを熱処理する場合には、ウエハの表面状態（ウエハの上面及び下面を含む）によって、その放射率がかなり変化することが知られており、従って、ウエハ表面の膜種によってもその放射率が変化する。一般的には、ウエハの表面には多層に亘って異なる膜種の堆積膜が形成されるので、熱処理装置には、種々異なった表面状態のウエハが導入されることになり、従って、膜種に対応させて予め求めた放射率を固定的に使用すると共に、入射輝度を一部補正する等して温度制御を行なうようになっている。
しかしながら、放射温度計が設置される熱処理装置内は一般的に多重反射環境となっており、このため系内で多重反射した光が外乱となって放射温度計に入射することになるので、従来の温度測定方法では、十分に高い精度でウエハの真の温度を検出することが困難であるという、問題があった。
【０００５】
本発明は、以上のような問題点に着目し、これを有効に解決すべく創案されたものである。本発明の目的は、多重反射環境において高い精度で被測定体（被処理体）の温度を測定することができる温度測定方法を提供することにある。
本発明の他の目的は、被処理体の真の温度を精度良く求めることにより、複数の被処理体間に亘って熱処理の再現性を高めることができる温度制御方法及び熱処理装置を提供することにある。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
請求項１に規定する発明は、多重反射環境に設置された被測定体の温度を、前記被測定体から放射される光或いは熱線を捕捉する検出子を有して、放射率を利用した放射温度計を用いて測定する温度測定方法において、前記放射率として下記式で定まる実効放射率ε_ｅｆｆ を用いるようにしたことを特徴とする温度測定方法である。
ε_ｅｆｆ ＝（１−α）・ε＋α・ε／［１−Ｆ・ｒ・（１−ε）］
ここでＦは形態係数（Ｖｉｅｗ Ｆａｃｔｏｒ）、εは被測定値の放射率、ｒは放射温度計側の反射板の反射率、αは多重反射の重み係数である。
また前記形態係数Ｆは下記式で定義され、この式中の”θ”は”検出子の入射面の直径と、この入射面に直交する被測定体の一点とがなす角度の１／２”である。
Ｆ＝（１＋ｃｏｓ２θ）／２
上述のように、多重反射の重みを考慮することにより、被測定体の真の温度を精度良く求めることが可能となる。
【０００７】
請求項２に規定する発明は、処理容器内で被処理体支持具により支持された被処理体に所定の熱処理を施すために前記被処理体を加熱手段により所定の温度に加熱し、前記被処理体の温度を、前記被測定体から放射される光或いは熱線を捕捉する検出子を有する放射温度計により測定して前記加熱手段をフィードバック制御するようにした温度制御方法において、前記被処理体の温度を求めるために下記式により定まる実効放射率ε_ｅｆｆ を用いるようにしたことを特徴とする温度制御方法である。
ε_ｅｆｆ ＝（１−α）・ε＋α・ε／［１−Ｆ・ｒ・（１−ε）］
ここでＦは形態係数（Ｖｉｅｗ Ｆａｃｔｏｒ）、εは被処理体の放射率、ｒは放射温度計側の反射板の反射率、αは多重反射の重み係数である。
また前記形態係数Ｆは下記式で定義され、この式中の”θ”は”検出子の入射面の直径と、この入射面に直交する被測定体の一点とがなす角度の１／２”である。
Ｆ＝（１＋ｃｏｓ２θ）／２
上述のように、多重反射の重みを考慮することにより、被処理体の真の温度を精度良く求めることができるので、複数の被処理体間に亘って熱処理の再現性を向上させることができる。
【０００８】
請求項３に規定する発明は、被処理体に所定の熱処理を施す熱処理装置において、前記被処理体を収容する処理容器と、前記被処理体を支持する被処理体支持具と、前記被処理体を加熱する加熱手段と、前記被処理体の温度を、前記被測定体から放射される光或いは熱線を捕捉する検出子を有して非接触で測定するために下記式で定まる実効放射率ε_ｅｆｆ を用いる放射温度計と、この放射温度計で得られる結果に基づいて前記加熱手段を制御する温度制御部とを備えたことを特徴とする熱処理装置である。
ε_ｅｆｆ ＝（１−α）・ε＋α・ε／［１−Ｆ・ｒ・（１−ε）］
ここでＦは形態係数（Ｖｉｅｗ Ｆａｃｔｏｒ）、εは被処理体の放射率、ｒは放射温度計側の反射板の反射率、αは多重反射の重み係数である。
また前記形態係数Ｆは下記式で定義され、この式中の”θ”は”検出子の入射面の直径と、この入射面に直交する被測定体の一点とがなす角度の１／２”である。
Ｆ＝（１＋ｃｏｓ２θ）／２
上述のように、多重反射の重みを考慮することにより、被処理体の真の温度を精度良く求めることができるので、複数の被処理体間に亘って熱処理の再現性を向上させることができる。
【０００９】
この場合、請求項４に規定するように、前記被処理体支持具は、前記被処理体を回転するように構成してもよい。
また、請求項５に規定するように、例えば前記処理容器には、処理ガスを導入するための処理ガス導入手段が設けられる。
また、請求項６に規定するように、例えば前記処理容器には、前記被処理体の放射率を測定してその結果を前記放射温度計へ与えるための放射率測定手段が設けられるようにしてもよい。
これによれば、熱処理中においてリアルタイムで被処理体の放射率を求めることができるので、膜種などの放射率を予め記憶するなどの操作を不要にでき、しかも、この放射率を制御パラメータとして用いることにより、被処理体の真の温度を一層精度良く求めることが可能となる。
【００１０】
【発明の実施の形態】
以下に、本発明に係る温度測定方法、温度制御方法及び熱処理装置の一実施例を添付図面に基づいて詳述する。
図１は本発明に係る熱処理装置の一実施例を示す構成図、図２は多重反射環境のモデルを説明するための説明図、図３は放射温度計に対する形態係数（Ｖｉｅｗ Ｆａｃｔｏｒ）を説明するための説明図である。
まず、本発明方法である温度測定方法と温度制御方法が実施される本発明の熱処理装置について説明する。
図示するように、この熱処理装置２は、例えばステンレススチール等により円筒体状に成形された処理容器４を有している。この処理容器４の上部側壁には、この処理容器４内へ必要な処理ガスを導入するための処理ガス導入手段として処理ガスノズル６が設けられ、これに対向する容器側壁には排気口８が設けられており、この排気口８には図示しない真空ポンプ等を介設した真空排気系を接続して処理容器４内を真空引き可能としている。
【００１１】
上記処理容器４の底部には、被処理体支持具として例えばＳｉＣ製の円筒体よりなるガードリング１０が設置されている。このガードリング１０の上部は、内側へ僅かに直角に屈曲されて、その内側上端部を断面Ｌ字状にその周方向に沿ってリング状に切り欠くことによって、ウエハ保持部１２を形成しており、このウエハ保持部１２に被処理体としての半導体ウエハＷの裏面周縁部を当接させてこれを支持するようになっている。
このガードリング１０の下端部は、軸受、例えばスラスト軸受１４を介して容器底部１７に設置されており、従って、このガードリング１０はその周方向へ自転可能になされている。そして、この処理容器４の下部の外側には、処理容器４の隅部をこれより僅かに離間させて覆うようにして断面Ｌ字状になされた案内リング１６が設けられている。この案内リング１６の下部内側端部は、軸受、例えばスラスト軸受１８を介して上記容器底部１７の下面周縁部に取り付けられており、従って、この案内リング１６自体もその周方向へ自転可能になされている。そして、この案内リング１６の上端の内側面には、その周方向に沿って適宜間隔ずつ離間させて例えば永久磁石よりなる磁石手段２０が設けられると共に、これに対向する上記ガードリング１０の上部外側面には、上記磁石手段２０と反対の極性となる永久磁石２２がその周方向に沿って適宜間隔ずつ離間させて設けられている。尚、上記磁石手段２０として電磁石コイルを用いてもよい。
【００１２】
これにより、上記磁石手段２０と永久磁石２２とは磁気的に結合して磁気カップリングを形成するようになっている。図示例ては磁石手段２０のＮ極と永久磁石２２のＳ極が磁気結合している。従って、この案内リング１６を処理容器４の周方向へ回転させることによって、磁気カップリングされているガードリング１０もこれに追従して回転（自転）することになる。この場合、上記案内リング１６の下部側面には、その周方向に沿ってラック２２が形成されており、このラック２２には駆動モータ２６によって回転するピニオン２８が歯合されて、上述のように案内リング１６を回転し得るようになっている。
【００１３】
一方、処理容器４の天井部は開放されており、この部分には、例えばＯリング等のシール部材３０を介して透明な石英製の透過窓３２が気密に取り付けられている。そして、この透過窓３２の外側にはランプ箱３４が設けられると共に、このランプ箱３４内には、加熱手段として複数、図示例では３個の加熱ランプ３６Ａ、３６Ｂ、３６Ｃが設置されており、これからの熱線により処理容器４内の半導体ウエハＷを加熱するようになっている。
そして、このように形成された処理容器４の底部に本発明の特徴とする放射温度計４０が設けられる。具体的には、この放射温度計４０は、処理容器４の底部１７にその先端を内部に露出させて設けた３つの検出子４２Ａ、４２Ｂ、４２Ｃと、各検出子４２Ａ、４２Ｂ、４２Ｃとそれぞれ例えばグラスファイバ４３により接続された温度計本体４４とよりなる。各検出子４２Ａ〜４２Ｃは、例えば透明な円柱状の石英ロッドよりなり、上記ウエハＷの裏面より放射される光或いは熱線を捕捉するようになっており、この熱線等を、各ファイバ４３を介して温度計本体４４へ導入するようになっている。この温度計本体４４では、導入された光或いは熱線の輝度と、本発明において特徴とする後述する式によって定まる有効放射率とによってウエハＷの真の温度を求めるようになっている。そして、この温度計本体４４には、ここで得たウエハＷの真の温度値に基づいて、上記各加熱ランプ３６Ａ〜３６Ｃの温度をフィードバック制御する温度制御部４６が接続されている。
【００１４】
一般的には、各加熱ランプ３６Ａ〜３６Ｃは、ウエハ表面を複数に区分したゾーン毎にそれぞれ対応しているので、各検出子４２Ａ〜４２Ｃもそれに対応させて設けてあり、各加熱ランプ３６Ａ〜３６Ｃを個別に制御できるようになっている。また、ここで、ウエハＷの裏面４８と容器底部１７の上面５０は所定の反射率を有する反射面となっており、従って、ウエハ裏面４８と底部上面５０とで多重反射環境が形成されていることになる。
尚、図中、５２は、半導体ウエハＷを搬出入する際に開閉されるゲートバルブであり、また容器底部１７には、ウエハＷの搬入搬出時に昇降される図示しないリフタピンも設けられる。
【００１５】
次に、以上のように構成された本発明装置の動作について説明する。
まず、予め真空状態に維持された処理容器４内へ、図示しないロードロック室等から開放されたゲートバルブ５２を介して半導体ウエハＷを搬入し、このウエハＷを図示しないリフタピンを駆動することによってガードリング１０の上端のウエハ保持部１２に載置して保持させる。
そして、ウエハＷの搬入が完了したならば、ゲートバルブ５２を閉じて処理容器４内を密閉すると共に、処理容器４内を真空引きしつつ処理ガスノズル６から処理すべきプロセスに対応した所定の処理ガスを処理容器４内へ導入し、所定のプロセス圧力を維持する。例えば熱処理として成膜処理を行なうならば、成膜ガスをＮ₂ 等のキャリアガスと共に処理容器４内の処理空間Ｓへ導入する。
【００１６】
この時、容器底部の外側に設置した案内リング１６の回転駆動を開始し、これにより、この案内リング１６の磁石手段２０は容器内部の永久磁石２２と磁気的に結合されているので、案内リング１６の回転に従って、ガードリング１０も回転し始めることになって、ウエハＷも回転する。このウエハＷの回転は処理期間中、継続して行なわれる。
これと同時に、温度制御部４６の制御により容器天井部に設けてある加熱ランプ３６を駆動し、これにより加熱ランプ３６から放射された熱線は天井部に設けた透過窓３２を介して処理空間Ｓに入射し、更に、半導体ウエハＷの上面に照射されてこれを所定の温度まで加熱昇温し、その温度に維持されることになる。
【００１７】
ここでウエハＷの温度制御について説明すると、ウエハＷの裏面４８から放射される熱線等の光は容器底部１７に設けた石英ロッドよりなる各検出子４２Ａ〜４２Ｃに入射し、各グラスファイバ４３を介して温度計本体４４に導かれる。この温度計本体４４では、入射した光の輝度と、本発明の特徴とする後述するような実効放射率ε_eff を用いてウエハＷの温度を算出することになる。ここで算出した温度値は、後述するようにウエハＷの真の温度に精度良く非常に近い値であり、この算出値に基づいて温度制御部４６は、各加熱ランプ３６Ａ〜３６Ｃへの投入電力を個別に制御する。この場合、上記ウエハＷの裏面４８と容器底部１７の上面５０とは共に鏡面に類似することから多重反射環境を形成しており、各検出子４２Ａ〜４２Ｃには、ウエハＷの裏面４８からの直接光のみならず、ウエハ裏面４８と容器底部上面５０との間で複数回反射した多重反射光も外乱として入射するが、上記実効放射率は外乱として入射する多重な反射光の寄与率を動的に加味した放射率となっているので、ウエハの真の温度に非常に近い温度を算出することができ、従って、ウエハ温度を高い精度で目標とする温度に維持することが可能となる。
【００１８】
ここで、図２に示す多重反射環境のモデルを用いて実効反射率について説明する。図２において、５４は平板状の被測定体であり、図１中の半導体ウエハＷに対応し、この被測定体５４の温度を、検出子４２と温度計本体４４とを有する放射温度計４０により検出する。この検出子４２を設置した部分には、被測定体５４と平行に反射板５６を設置しており、上記被測定体５４の下面と上記反射板５６の上面との間で多重反射環境が形成される。従って、検出子４２には、被測定体５４からの直接光５８Ａのみならず、この多重反射環境内で反射した多重反射光５６Ｂも入射することになる。ある物体の輝度Ｅは、周知のようにその物体の放射率εと温度（絶対温度）Ｔに依存して次の式のように定まる。
Ｅ＝ε・ｆ（Ｔ） … （１）
尚、ｆ（Ｔ）は温度Ｔの関数を示す。
ここで、本発明では、上記放射率εに替えて下記式で定まる実効放射率ε_eff を用いる。
【００１９】
ε_eff ＝（１−α）・ε＋α・ε／［１−Ｆ・ｒ・（１−ε）］
ここでＦ：形態係数（Ｖｉｅｗ Ｆａｃｔｏｒ）
ε：被測定値５４（半導体ウエハ裏面４８）の放射率
ｒ：放射温度計側の反射板５６（容器底部１７の上面５０）の反射率
α：多重反射の重み係数
上記形態係数Ｆは、図３に示すように検出子４２の入射面の直径の両端と、この入射面に直交する被測定体５４の一点とがなす角度の１／２の角度θとすると、下記式のように定義される。
Ｆ＝（１＋ｃｏｓ２θ）／２ … （３）
また、多重反射の重み係数αは、計測される全輝度に対して多重反射光の輝度がどの程度寄与しているかを示す寄与率を示しており、このαは０〜１の範囲内の値を取る。例えば、反射面５６の面積が大きくなれば、このαの値は大きくなり、逆に反射面５６の面積が小さくなれば、このαの値も小さくなる。この多重反射の重み係数αは、熱処理装置毎に及び検出子４２の開口数（ＮＡ）毎に依存して定まる値である。
【００２０】
上述のように、実効放射率ε_eff を定めることによって、被測定体５４の真の温度と非常に近い温度を算出することができる。上記した検出子４２は、図１中の各検出子４２Ａ〜４２Ｃに対応しており、それぞれの対応するゾーン毎に精度の高い温度を検出することができる。
また、処理容器４内へ搬入されるウエハＷの裏面に付着している膜種に対応する放射率εは、予め温度計本体４４へ記憶させてこれを処理の進み具合に応じて順次引き出すようにしてもよいし、外部より順次入力するようにしてもよい。
ここで、本発明方法を用いて放射温度計により温度を測定するシミュレーションを行なったので、その時の評価結果について説明する。
図４は被処理体（被測定体）の放射率εと実効放射率ε_eff との関係を示すグラフである。ここでＦは０．９６、ｒは０．９、αは０．６６（ＮＡ＝０．２）にそれぞれ設定されている。比較例１、２としてα＝１の場合と、α＝０の場合をそれぞれ示している（前記式２を参照）。
【００２１】
このグラフから明らかなように、α＝１の比較例１の場合及びα＝０の比較例２の場合は、共に、シミュレーション結果の実効放射率から大きくずれており、好ましくない。これに対して、α＝０．６６に設定した本発明の場合の実効放射率は、シミュレーション結果の実効放射率と高い精度で一致しており、良好な結果を示していることが判明した。
図５は図４に示した測定結果を実際のウエハ温度に反映させた時の放射率とウエハ温度との関係を示すグラフである。ここでは、設定温度としてウエハ温度を１１００℃に設定している。このグラフから明らかなように、α＝１の比較例１場合は、放射率εが小さい時は設定温度１１００℃よりも１００℃以上もかなり低い値となっており、放射率εが大きくなるに従って設定温度１１００℃との差が次第に小さくなってきている。
また、α＝０の比較例２の場合は、放射率εが小さい時は設定温度１１００℃よりも２００℃以上も大幅に高くなっており、放射率εが大きくなるに従って設定温度１１００℃との差が急に小さくなってきている。このように、両比較例１、２は、共に放射率εが小さい程、設定温度との温度差が大きくなり、好ましくない。
【００２２】
これに対して、本発明方法の場合には、ウエハ温度は、放射率εの大小に関係なく、設定温度である１１００℃を略維持しており、高い精度でウエハ温度を検出できることが判明した。
図１に示す装置例では、３つの加熱ランプ３６Ａ〜３６Ｃが設けられているが、実際には更に多数の加熱ランプを加熱ゾーン毎に対応させて設けてあり、従って、検出子４２もそのゾーンに対応させた数だけ少なくとも設けるようにする。
また、ここでは各膜種のそれぞれの放射率εを予め温度計本体４４に記憶させるなどして、プロセスの進行に従って必要に応じて特定の膜種の放射率εを選択して用いるようにしているが、これに限定されず、ウエハＷの裏面４８の放射率εをリアルタイムで測定し、この測定結果を温度計本体４４へ導入するようにしてもよい。
【００２３】
図６は、上記したような本発明装置の変形例を示す構成図である。尚、この図６において、図１中の構成部分と同一部分については、同一符号を付してその説明を省略する。図６に示すように、ここでは、処理容器４の容器底部１７に、放射率測定手段６０を設けている。具体的には、この放射率測定手段６０は、発光素子と受光素子とを組み込んでなる送受光部６２Ａ、６２Ｂ、６２Ｃをそれぞれ各検出子４２Ａ、４２Ｂ、４２Ｃに隣接させて設け、ここで得られた反射光の出力をリード６４を介して放射率測定部６６へ入力するように構成されている。このような構成により、各送受光部６２Ａ〜６２Ｃより、所定の波長の照射光６８Ａ〜６８Ｃをウエハ裏面４８に向けて照射し、その時の各反射光７０Ａ〜７０Ｃを同じ送受光部６２Ａ〜６２Ｃで受ける。この時、各反射光７０Ａ〜７０Ｃと照射光６８Ａ〜６８Ｃのそれぞれの比を認識することによってウエハ裏面の対応する部分の各反射率ｒが判明し、１からこの反射率ｒを引き算することでこの部分における放射率εが判明する。ここで得られた各放射率εは、上記温度計本体４４へ入力されて、前述したようにこの放射率εを基にして式２に示すように実効放射率ε_eff が算出されることになる。
【００２４】
この場合には、予め膜種に対応する放射率を記憶等させる必要もなく、リアルタイムでその放射率を測定して、ウエハの温度制御に反映させることが可能となる。
また、ここでは、加熱手段として加熱ランプ３６を設けたが、これに限定されず、抵抗加熱ヒータを用いてもよい。
図７は上記したように加熱手段として抵抗加熱ヒータを用いた時の被処理体支持具の一例を示す構成図である。この実施例の場合には、被処理体支持具として例えば窒化アルミ等よりなる円柱状のサセプタ７２を設け、この中に加熱手段として絶縁された抵抗加熱ヒータ７４を例えば同心円状にゾーン毎に電力制御可能に埋め込む。そして、更に、このサセプタ７２の上部に、先端を処理容器４内へ臨ませた状態で検出子４２Ａ〜４２Ｃを埋め込むようにすればよい。
【００２５】
また、ウエハＷをプロセス中に回転させない形成の熱処理装置の場合には、図１に示したようなサイドフロー形式の処理ガス導入手段に替えて、例えば熱線を透過する透明な石英ガラスよりなるシャワーヘッド構造の処理ガス導入手段を容器天井部に設ければよい。
更に、図７に示すようにサセプタ７２に抵抗加熱ヒータ７４を設けた場合には、透明でない例えばアルミニウム製の通常のシャワーヘッド構造を用いることができる。
また、ここでは熱処理として成膜処理を例にとって説明したが、これに限定されず、本発明はアニール処理、スパッタ処理、エッチング処理等の他の熱処理を行なう装置にも適用できるのは勿論である。
更には、被処理体としては、半導体ウエハに限定されず、ＬＣＤ基板、ガラス基板等を処理する場合にも本発明を適用することができる。
【００２６】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、次のように優れた作用効果を発揮することができる。
請求項１に規定する発明によれば、放射温度計により被測定体の温度を測定する場合、本発明で規定する実効放射率を用いることにより、被測定体の真の温度を精度良く求めることができる。
請求項２に規定する発明によれば、放射温度計により被処理体の温度を測定する場合、本発明で規定する実効放射率を用いることにより、被処理体の真の温度を精度良く求めることができる。従って、被処理体の熱処理の再現性を大幅に向上させることができる。
請求項３、４、５に規定する発明によれば、放射温度計により被処理体の温度を測定する場合、本発明で規定する実効放射率を用いることにより、被処理体の真の温度を精度良く求めることができる。従って、被処理体の熱処理の再現性を大幅に向上させることができる。
請求項６に規定する発明によれば、熱処理中においてリアルタイムで被処理体の放射率を求めることができるので、膜種などの放射率を予め記憶するなどの操作を不要にでき、しかも、この放射率を制御パラメータとして用いることにより、被処理体の真の温度を一層精度良く求めることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る熱処理装置の一実施例を示す構成図である。
【図２】多重反射環境のモデルを説明するための説明図である。
【図３】放射温度計に対する形態係数を説明するための説明図である。
【図４】被処理体（被測定体）の放射率εと実効放射率ε_eff との関係を示すグラフである。
【図５】図４に示した測定結果を実際のウエハ温度に反映させた時の放射率とウエハ温度との関係を示すグラフである。
【図６】本発明装置の変形例を示す構成図である。
【図７】加熱手段として抵抗加熱ヒータを用いた時の被処理体支持具の一例を示す構成図である。
【符号の説明】
２ 熱処理装置
４ 処理容器
６ 処理ガスノズル（処理ガス導入手段）
１０ ガードリング（被処理体支持具）
３２ 透過窓
３６Ａ〜３６Ｃ 加熱ランプ（加熱手段）
４０ 放射温度計
４２Ａ〜４２Ｃ 検出子
４３ グラスファイバ
４４ 温度計本体
４６ 温度制御部
５４ 被測定体
５６ 反射板
６０ 放射率測定手段
６２ 送受光部
６６ 放射率測定部
６８Ａ〜６８Ｃ 照射光
７０Ａ〜７０Ｃ 反射光
Ｗ 半導体ウエハ（被処理体）

Claims (6)

1. 多重反射環境に設置された被測定体の温度を、前記被測定体から放射される光或いは熱線を捕捉する検出子を有して、放射率を利用した放射温度計を用いて測定する温度測定方法において、前記放射率として下記式で定まる実効放射率ε_ｅｆｆ を用いるようにしたことを特徴とする温度測定方法。
   ε_ｅｆｆ ＝（１−α）・ε＋α・ε／［１−Ｆ・ｒ・（１−ε）］
   ここでＦ：形態係数（Ｖｉｅｗ Ｆａｃｔｏｒ）
   ε：被測定値の放射率
   ｒ：放射温度計側の反射板の反射率
   α：多重反射の重み係数
   また前記形態係数Ｆは下記式で定義され、この式中の”θ”は”検出子の入射面の直径と、この入射面に直交する被測定体の一点とがなす角度の１／２”である。
   Ｆ＝（１＋ｃｏｓ２θ）／２
2. 処理容器内で被処理体支持具により支持された被処理体に所定の熱処理を施すために前記被処理体を加熱手段により所定の温度に加熱し、前記被処理体の温度を、前記被測定体から放射される光或いは熱線を捕捉する検出子を有する放射温度計により測定して前記加熱手段をフィードバック制御するようにした温度制御方法において、前記被処理体の温度を求めるために下記式により定まる実効放射率ε_ｅｆｆ を用いるようにしたことを特徴とする温度制御方法。
   ε_ｅｆｆ ＝（１−α）・ε＋α・ε／［１−Ｆ・ｒ・（１−ε）］
   ここでＦ：形態係数（Ｖｉｅｗ Ｆａｃｔｏｒ）
   ε：被処理体の放射率
   ｒ：放射温度計側の反射板の反射率
   α：多重反射の重み係数
   また前記形態係数Ｆは下記式で定義され、この式中の”θ”は”検出子の入射面の直径と、この入射面に直交する被測定体の一点とがなす角度の１／２”である。
   Ｆ＝（１＋ｃｏｓ２θ）／２
3. 被処理体に所定の熱処理を施す熱処理装置において、前記被処理体を収容する処理容器と、前記被処理体を支持する被処理体支持具と、前記被処理体を加熱する加熱手段と、前記被処理体の温度を、前記被測定体から放射される光或いは熱線を捕捉する検出子を有して非接触で測定するために下記式で定まる実効放射率ε_ｅｆｆ を用いる放射温度計と、この放射温度計で得られる結果に基づいて前記加熱手段を制御する温度制御部とを備えたことを特徴とする熱処理装置。
   ε_ｅｆｆ ＝（１−α）・ε＋α・ε／［１−Ｆ・ｒ・（１−ε）］
   ここでＦ：形態係数（Ｖｉｅｗ Ｆａｃｔｏｒ）
   ε：被処理体の放射率
   ｒ：放射温度計側の反射板の反射率
   α：多重反射の重み係数
   また前記形態係数Ｆは下記式で定義され、この式中の”θ”は”検出子の入射面の直径と、この入射面に直交する被測定体の一点とがなす角度の１／２”である。
   Ｆ＝（１＋ｃｏｓ２θ）／２
4. 前記被処理体支持具は、前記被処理体を回転するように構成されていることを特徴とする請求項３記載の熱処理装置。
5. 前記処理容器には、処理ガスを導入するための処理ガス導入手段が設けられることを特徴とする請求項３または４記載の熱処理装置。
6. 前記処理容器には、前記被処理体の放射率を測定してその結果を前記放射温度計へ与えるための放射率測定手段が設けられることを特徴とする請求項３乃至５のいずれかに記載の熱処理装置。

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