JP7272768B2 - 基板の処理方法及び基板の処理装置 - Google Patents

Description

本発明は、基板の処理方法及び基板の処理装置に係り、さらに詳しくは、温度検出の信頼性を向上させることのできる基板の処理方法及び基板の処理装置に関する。

各種の熱処理工程を行う装置としては、炉（ｆｕｒｎａｃｅ）及び急速熱処理（ＲＴＰ：Ｒａｐｉｄ Ｔｈｅｒｍａｌ Ｐｒｏｃｅｓｓ）装置が挙げられる。中でも、急速熱処理装置は、短い時間内に高温の熱で基板を処理して、目的とする効果を奏することができて、熱処理工程中に不純物が発生するという副作用を極力抑えることができるというメリットがある。`
急速熱処理装置は、基板の熱処理空間を有するチャンバーと、内部に位置して処理の対象物である基板が上部に支持される基板支持台と、基板支持台と対向位置し、基板を熱処理する熱源を提供する複数のランプと、複数のランプと基板支持台との間に位置して、複数のランプから発せられた熱エネルギーが基板に伝わるように透過させるウィンドウと、基板支持台の下側に位置し、上部に光を反射させる反射部材が配設されたベースと、ベースに取り付けられて、基板の温度を検出するパイロメーター（ｐｙｒｏｍｅｔｅｒ）を有する温度検出ユニットと、を備える。温度検出ユニットは、パイロメーターから測定されたデータを用いて温度として算出する温度制御ユニットを備える。

パイロメーターは、基板ｓから放出される輻射光と、基板ｓから放出された輻射光が反射部材により少なくとも一回以上反射された反射光と、光源から基板ｓに照射されて反射されて出射される反射光を感知又は測定する。また、温度制御ユニットは、パイロメーターにおいて測定した輻射光量及び反射光量を用いて、光の放出強さ（ｒａｄｉａｎｔ ｉｎｔｅｎｓｉｔｙ）及び輻射率（ｅｍｉｓｓｉｖｉｔｙ）を換算し、これを用いて温度として算出する。

このとき、温度制御ユニットは、輻射エネルギー及び放射率を、黒体（ｂｌａｃｋ ｂｏｄｙ）輻射に対するプランクの法則を示す数式に適用して、基板の温度として算出する。なお、算出された基板の温度に応じて、複数のランプのそれぞれの動作有無及びパワーを調節することにより、基板をターゲット温度に調節する。

一方、図２を参照すると、パイロメーターに入射する反射光の移動経路は、反射光のパイロメーターから放出された光が基板から反射されて直接的にパイロメーターに入射する場合（Ｃ）と、基板から放出された輻射光が反射部材により少なくとも一回反射された後に入射する場合（Ｄ）と、がある。したがって、温度制御ユニットにおいて放射率を適用して温度を算出するに当たって、パイロメーターから放出された光が基板から反射されて直接的にパイロメーターに入射するときの放射率（以下、基板の放射率という）と、基板から放出された輻射光が反射部材により少なくとも一回反射された後に入射するときの放射率ε_{ｅｎｈａｎｃｅｄ}と、を含む総放射率ε_ｔを適用する。総放射率ε_ｔは、基板の放射率に応じて異なる。

常温の基板を加熱すれば、基板が垂れ下がる現象が生じ、このとき、基板の垂れ下がりの度合いに応じて、温度検出ユニットにおいて算出される基板の放射率の値が異なる。すなわち、基板の垂れ下がりの度合いがパイロメーターに近付くにつれて基板の放射率が下がるという傾向にある。特に、常温の基板を工程温度に昇温させる過程において基板の放射率の変化の度合いが大きく、このとき、瞬間的に基板の放射率ε_ｓが「０」まで下がると感知されるときがあり、そして、基板の放射率ε_ｓが「０」である場合、従来の総放射率ε_ｔの算出数式によれば、前記総放射率ε_ｔが「０」となる。しかしながら、現実的に放射率が「０」である物体は存在できない。このため、総放射率ε_ｔが「０」として算出されたとき、算出された温度と、このときの基板の実際の温度の測定値との間の誤差が大きくなる。

また、上述したように、基板の放射率ε_ｓが低くなることにつれて、総放射率ε_ｔが低くなるが、従来の算出数式によれば、基板の放射率ε_ｓが０．５以下、より具体的には、０．３以下である区間において、基板の放射率ε_ｓの変化に伴う総放射率ε_ｔの変化の度合いが大きい。別の言い方をすれば、基板の放射率ε_ｓが０．５以下、より具体的には、０．３以下である区間において総放射率ε_ｔの敏感度が高い。

これは、基板の放射率ε_ｓが低い温度の範囲で算出されたとき（０．５以下、より具体的には、０．３以下）、算出された温度と、基板の実際の温度の測定値との間の温度偏差を増加させる原因となる。

したがって、算出温度の誤差が大きいため、温度制御ユニットにおいて算出された温度に基づいて複数のランプの動作を制御するに当たって、基板の温度を目的とする温度に制御することが困難であり、これは、製品の品質を低下させる原因となり、工程が不安定であるという問題がある。特に、常温の基板を工程温度に昇温させる過程において、基板の温度を制御し難く、工程安定性を確保することができない。

韓国登録特許第１３８９００４号

本発明は、実測温度との偏差を低減することのできる基板の処理方法及び基板の処理装置を提供する。

本発明は、工程安定性を確保することのできる基板の処理方法及び基板の処理装置を提供する。

本発明に係る基板の処理方法は、基板の処理工程のために、前記基板の温度が目標温度になるように前記基板を加熱する過程と、前記基板を加熱しながら、前記基板と対向位置するセンサーを用いて、前記基板の温度を算出する温度算出過程と、前記温度算出過程において算出された温度に基づいて、前記基板を加熱する加熱部の動作を制御する過程と、を含み、前記温度算出過程は、前記センサーを用いて、前記基板から放射される総輻射エネルギーＥ_ｔを測定する過程と、前記総輻射エネルギーＥ_ｔの放射率である総放射率ε_ｔを補正するための補正値を適用して、補正済み総放射率ε_ｔ０を算出する過程と、前記総輻射エネルギーＥ_ｔ及び補正済み総放射率ε_ｔ０を用いて、前記基板の温度Ｔ_ｓを算出する過程と、を含む。

前記総輻射エネルギーＥ_ｔ及び補正済み総放射率ε_ｔ０を用いて、前記基板の温度Ｔ_ｓを算出するに当たって、数式１を用いて温度を算出する。

λは、光のセンサーから放射される光の波長であり、
Ｃ_１は、３．７４１９＊１０^－１６であり、
Ｃ_２は、定数であって、１４．３８７である。

前記基板と対向する位置に反射部材が配設され、前記反射部材を上下方向に貫通するように前記センサーが配設され、前記基板と反射部材により仕切られた空き空間をキャビティ（Ｃａｖｉｔｙ）と称し、前記補正済み総放射率ε_ｔを算出するに当たって、前記基板の放射率ε_ｓ及びキャビティファクターＣＦを用いて算出し、前記キャビティファクターＣＦは、前記反射部材の反射率ρ_ｒと、前記基板と反射部材との間の離間空間の幅Ｗに対する、前記基板とセンサーとの間の離間距離Ｈの比率（Ｗ／Ｈ）と、を含む。

前記補正済み総放射率ε_ｔ０は、前記補正値ε_０、前記基板の放射率ε_ｓ、前記キャビティファクターＣＦを含む数式2を用いて算出する。

前記基板の処理方法は、前記基板の処理工程前に、前記補正値ε_０及びキャビティファクターＣＦを導き出して予め設定する過程を含み、前記基板の処理工程のために、前記基板の温度を算出する温度算出過程において、導き出された前記補正値ε_０及びキャビティファクターＣＦを前記数式2に適用して基板の温度Ｔ_ｓを算出する。

前記基板の処理方法は、前記補正値ε_０及びキャビティファクターＣＦを導き出す過程後に、導き出された前記キャビティファクターＣＦを基準値と比較する過程と、導き出された前記キャビティファクターＣＦが基準値未満であれば、前記反射部材を取り替えるか、あるいは、メンテナンスする過程と、を含む。

前記補正値ε_０及びキャビティファクターＣＦを導き出す過程は、前記補正値ε_０及びキャビティファクターＣＦを導き出すための基板を設けて加熱する過程と、加熱された前記基板から測定された総輻射エネルギーＥ_ｔを用いて数式3を通じて算出される温度である補正算出温度Ｔ_cが、前記基板の実際の温度Ｔ_ｒｅａｌになるようにする数式4を用いて、前記補正値ε_０及びキャビティファクターＣＦを算出する過程と、を含む。

前記補正値ε_０及びキャビティファクターＣＦを導き出す過程は、放射率が異なる複数枚の基板を加熱して、各基板の実際の温度Ｔ_ｒｅａｌを測定する過程と、複数枚の基板のそれぞれに対して、キャビティファクターＣＦ及び補正値ε_０を未知数とする前記数式4の方程式を設ける過程と、前記複数枚の基板のそれぞれに対する方程式を連立演算して、前記補正値ε_０及びキャビティファクターＣＦを導き出す過程と、を含む。

本発明に係る基板の処理装置は、上部に基板が支持可能な基板支持部と、前記基板支持部の下側に対向位置し、前記基板支持部を向く面に配設された反射部材を有するベースと、前記基板支持部の上側に対向位置して基板を加熱する加熱部と、前記基板支持部に載置される基板を向くように前記ベースに嵌設され、前記基板から放射される総輻射エネルギーＥ_ｔ及び反射率ρ_ｓを測定するセンサーと、前記センサーにおいて測定された前記総輻射エネルギーＥ_ｔ及び反射率ρ_ｓを用いて前記基板の温度を算出し、算出された温度に基づいて前記加熱部の動作を制御する温度制御ユニットと、を備え、前記温度制御ユニットは、前記総輻射エネルギーＥ_ｔの放射率である総放射率ε_ｔに補正値ε_０を適用して算出された補正済み総放射率ε_ｔ０と、前記総輻射エネルギーＥ_ｔとを用いて、前記基板の温度Ｔ_ｓを算出する。

前記温度算出ユニットは、前記総輻射エネルギーＥ_ｔ及び補正済み総放射率ε_ｔ０を含む数式5を用いて、基板の温度Ｔ_ｓを算出する。

λは、光のセンサーから放射される光の波長であり、
Ｃ_１は、３．７４１９＊１０^－１６であり、
Ｃ_２は、定数であって、１４．３８７である。

前記温度算出ユニットは、前記基板の放射率ε_ｓ及びキャビティファクターＣＦを用いて前記補正済み総放射率ε_ｔを算出し、前記キャビティファクターＣＦは、前記反射部材の反射率ρ_ｒと、前記基板と反射部材との間の離間空間であるキャビティの幅Ｗに対する前記基板とセンサーとの間の離間距離Ｈの比率（Ｗ／Ｈ）を含む。

前記温度算出ユニットは、前記補正値ε_０、前記基板の放射率ε_ｓ、前記キャビティファクターＣＦを含む数式6を用いて、前記補正済み総放射率ε_ｔ０を算出する。

前記基板の処理装置は、前記基板処理工程の前又は後に、前記補正値ε_０及びキャビティファクターＣＦの最適化のために、前記補正値ε_０及びキャビティファクターＣＦを導き出す補正部を備える。

前記基板の処理装置は、前記補正部において導き出されたキャビティファクターを基準値と比較し、比較の結果に基づいて、前記反射部材の取り替え又はメンテナンスを決定して表示するモニターリング部を備える。

本発明の実施形態によれば、従来に比べて基板の算出温度と基板の実際の温度との間の偏差を減らすことができる。このため、基板を工程温度まで昇温させたり、工程温度に昇温された温度を安定化させたりする過程において、各段階別の目的温度に基板を制御するための算出温度の信頼性が向上する。したがって、基板の処理工程の信頼度が向上し、不良を低減することができる。

本発明の実施形態に係る基板の処理装置を示す断面図。 実施形態に係る基板の処理装置において輻射光（又は、輻射線）がセンサーに入射する様々な経路を説明するために模式化した図。 従来の総放射率の算出モデルによる、基板の放射率ε_ｓに伴う総放射率ε_ｔを示すグラフ。 基板が地面と平行な状態であるとき、又は撓んでいない状態であるとき、センサーから放射された光が基板から反射されて再びセンサーに入射する角度θ_１を説明する模式図。 基板が地面と平行な状態ではないとき、又は撓んだ状態であるとき、センサーから放射された光が基板から反射されて再びセンサーに入射する角度θ_２を説明する模式図。 基板の処理工程に際しての基板の温度の変化を模式化して示す図。 本発明の実施形態に係る方法により補正された基板の放射率ε_ｓに伴う補正された総放射率ε_ｔ０を示すグラフ。

以下、添付図面に基づき、本発明の実施形態について更に詳細に説明する。しかしながら、本発明は以下に開示される実施の形態に何ら限定されるものではなく、異なる様々な形態として実現され、単にこれらの実施の形態は本発明の開示を完全たるものにし、通常の知識を有する者に発明の範囲を完全に知らせるために提供されるものである。図中、同じ符号は、同じ構成要素を指し示す。

図１は、本発明の実施形態に係る基板の処理装置を示す断面図である。図２は、実施形態に係る基板の処理装置において輻射光（又は、輻射線）がセンサーに入射する様々な経路を説明するために模式化した図である。図３は、従来の総放射率の算出モデルによる、基板の放射率ε_ｓに伴う総放射率ε_ｔを示すグラフである。図４は、基板が地面と平行な状態であるとき、又は撓んでいない状態であるとき、センサーから放射された光が基板から反射されて再びセンサーに入射する角度θ_１を説明する模式図である。図５は、基板が地面と平行な状態ではないとき、又は撓んだ状態であるとき、センサーから放射された光が基板から反射されて再びセンサーに入射する角度θ_２を説明する模式図である。図６は、基板の処理工程に際しての基板の温度の変化を模式化して示す図である。図７は、基板の放射率ε_ｓに伴う総放射率の変化のグラフであり、本発明の実施形態に係る方法により補正された総放射率ε_ｔ０及び比較例に係る総放射率ε_ｔを示す。

本発明の実施形態に係る基板の処理装置は、基板に熱処理を行う装置である。より具体的に、実施形態に係る基板の処理装置は、高温の熱を発生させ、これを用いて基板を急速にて熱処理する、いわゆる急速熱処理（ＲＴＰ：Ｒａｐｉｄ Ｔｈｅｒｍａｌ Ｐｒｏｃｅｓｓ）である。

図１を参照すると、本発明の実施形態に係る基板の処理装置、すなわち、急速熱処理装置は、熱処理空間を有するチャンバー１００と、内部に位置して処理の対象物である基板ｓが支持される基板支持部２００と、基板支持部２００と対向位置し、基板ｓを熱処理する熱源を提供する複数のランプ３２０を有する加熱部３００と、加熱部３００と基板支持部２００との間に位置して、複数のランプ３２０から発せられた熱エネルギーが基板ｓに伝わるように透過させるウィンドウ４００と、基板支持部２００の下側から基板ｓの延長方向と対応する方向に延設されたベース５００と、それぞれが基板支持部２００に支持される基板ｓを向くように基板支持部２００に嵌設されて、基板ｓの温度を算出するための輻射エネルギー及び反射率を測定するセンサー６１０を有し、センサー６１０において測定された輻射エネルギー及び反射率を用いて基板ｓの温度を算出し、算出された温度に基づいて、加熱部３００の動作を制御する温度制御ユニット７００と、温度制御ユニット７００において算出された基板ｓの温度と基板ｓの実際の温度との間の偏差が小さくなるように、基板の処理工程前又は処理工程後に温度制御ユニット７００を補正する補正ユニット８００と、を備える。

また、基板の処理装置は、一方の端が基板支持部２００に連結され、他方の端がベース５００に連結されて、前記基板支持部２００及びベース５００の周方向に延設されて基板支持部２００を支持し、基板支持部２００とベース５００との間の空間を仕切る支持台２１０を備える。

実施形態に係る基板ｓは、半導体装置に用いられるウェーハ（ｗａｆｅｒ）であってもよい。いうまでもなく、基板ｓは、これに何等限定されるものではなく、熱処理が必要な様々な被処理物、例えば、ＬＣＤ、ＯＬＥＤなどのディスプレイ装置に適用されるガラス（ｇｌａｓｓ）であってもよい。

チャンバー１００は、処理の対象物である基板ｓが熱処理される内部空間を有する筒状であって、例えば、その横断面が矩形である四角い筒状である。より具体的に、実施形態に係るチャンバー１００は、上側が開放又は開口された形状であり、後述するウィンドウ４００及び加熱部３００により密閉される。なお、チャンバー１００には、基板ｓの出入りのための出入り口が配設され、基板ｓの搬送のためのロボットが配設されてもよい。

以上においては、チャンバー１００の形状が四角い筒状である場合について説明したが、これに何等限定されるものではなく、基板ｓの熱処理空間を有する様々な形状、例えば、円形又は多角形の形状に変更可能である。

基板支持部２００は、チャンバー１００の内部におけるベース５００の上側に位置する。実施形態に係る基板支持部２００は、基板ｓの下部の周縁又はエッジ（ｅｄｇｅ）を支持するように構成されてもよい。換言すれば、基板支持部２００は、開口が設けられた中空状であってもよく、開口は、基板ｓの周縁領域を除く残りの領域を露出させる。

図１及び図２を参照すると、ベース５００は、基板支持部２００の下側から基板ｓの延長方向と対応する方向に延設された胴体５１０と、基板支持部２００又は基板ｓを向く表面、例えば、上部面に位置する反射部材５２０と、を備える。反射部材５２０は、その反射率が９８％以上になるように設けられることが好ましい。実施形態に係る反射部材５２０は、胴体５１０の上部面を反射率の高い材料で光学コーティングするが、反射部材５２０の製造又は形成方法はこれに何等限定されるものではなく、種々の方法が適用可能である。

加熱部３００は、チャンバー１００の上側の開口及びウィンドウ４００と対向位置するハウジング３１０と、ハウジング３１０の延長方向に並ぶように隔設された複数のランプ３２０と、を備える。

ハウジング３１０は、チャンバー１００の上側の開口を閉鎖又は密閉するようにチャンバー１００の上側に配設されて、外部の環境からチャンバー１００を保護する。また、このようなハウジング３１０には、複数のランプ３２０が互いに離間するように配設されるが、このために、ハウジング３１０には、ウィンドウ４００又は基板支持部２００を向く方向が開口され、ランプ３２０が収容可能な複数の取付溝３１１が設けられる。すなわち、ハウジング３１０には、互いに離間するように複数の取付溝３１１が設けられ、取付溝３１１は、ウィンドウ４００を向く方向、例えば、下側が開口された形状であり、その内部にランプ３２０が取り付けられる。実施形態に係る取付溝３１１は、下側が開口されたドーム状であるが、これに何等限定されるものではなく、ランプ３２０が嵌設可能な種々の形状に変更可能である。

ランプ３２０のそれぞれは、上述したように、基板ｓの熱処理のための熱を与える手段であり、ハウジング３１０に設けられた複数の取付溝３１１に配設される。このため、複数のランプ３２０から発せられた熱は、ウィンドウ４００を経て基板ｓに伝わる。

実施形態に係るランプ３２０は、例えば、フィラメントを内部に有して輻射熱を透過させるランプ胴体と、ランプ胴体を固定するランプ支持部と、ランプ支持部に連結されて外部の電源を印加されるランプソケットと、を備える。ここで、ランプ胴体は、輻射熱が損失なしに透過可能なようにガラス又はクォーツを用いて製作されてもよく、ランプ胴体の内部には、不活性ガス（例えば、ハロゲン、アルゴン）が充填されることが効果的である。

複数のランプ３２０は、互いに離間して配置されるが、その配列構造又は配設構造は、基板ｓの形状、大きさなどに応じて種々に変更可能である。

センサー６１０は、基板から放出される輻射光と、センサーから基板に照射されて、再び基板から反射されて出射される反射光と、を入力されて、輻射光のエネルギー（以下、輻射エネルギーという）及び反射率を測定する。センサー６１０において測定された輻射エネルギー及び反射率は、後述する温度制御ユニット７００に伝送され、温度制御ユニット７００において基板ｓの温度を算出するのに用いられる。なお、センサー６１０は、複数設けられて、基板ｓの延長方向に並ぶように配置され、対応して配置される基板領域又は位置における輻射エネルギー及び反射率を測定する。

実施形態に係るセンサー６１０は、パイロメーター（ｐｙｒｏｍｅｔｅｒ）であって、ベース５００の内部に挿通されたロッド６１１と、ロッド６１１の下側に位置して光を放出又は照射する光源（ｌｉｇｈｔ ｓｏｕｒｃｅ）と、ロッド６１１の下側にロッド６１１の幅方向に隔設されて、ロッド６１１に入射又は受光される輻射光及び反射光を感知する光感知部（ｄｅｔｅｃｔｏｒ）６１２と、を備える。

光感知部６１３は、上述したように、基板から放出される輻射光のエネルギー（輻射エネルギー）と、センサー６１０の光源から基板へと照射されて前記基板から反射されて出射される反射光量を感知して基板の反射率を測定する。ここで、輻射エネルギーは、基板から放射された輻射光量であって、換言すれば、基板ｓそれ自体から放出される輻射光の放出強さである。なお、基板ｓの反射率は、センサー６１０の光源６１２から放出された光量に対する、基板ｓから反射されて光感知部６１３に再び入射する光量を感知することにより測定してもよい。

温度制御ユニット７００は、センサー６１０において測定した輻射エネルギー及び基板ｓの反射率を用いて、基板ｓの温度を算出する温度算出部７１０と、温度算出部７１０において算出された温度に基づいて、複数のランプ３２０の動作を制御する温度制御部７２０と、を備える。

温度算出部７１０においては、複数のセンサー６１０のそれぞれから輻射エネルギー及び反射率情報を受け取って、前記センサー６１０が対応して位置する基板ｓの領域別又は位置別の温度を算出する。また、温度制御部７２０は、温度算出部７１０において算出された基板ｓの領域別又は位置別の温度に基づいて、複数のランプ３２０のそれぞれの動作制御をするが、複数のランプ３２０のそれぞれの動作有無及びパワーなどを調節してもよい。

温度算出部７１０は、センサー６１０において測定した輻射エネルギー及び基板の反射率を用いて、基板ｓの温度を算出する。実施形態に係る温度算出部７１０は、黒体の輻射率に関するプランクの法則（Planck's law）を利用した（又は、黒体の輻射率に関するプランクの法則（Planck's law）に依存した）温度算出モデル（以下、数式7という）を用いて算出する。

ここで、Ｔ_ｓは、数式7により算出された基板ｓの温度であり、λは、センサー６１０の光源から放出される光の波長であって、実施形態に係るλは、０．８μｍ～１．０μｍである。Ｃ_１は、定数であって、３．７４１９＊１０^－１６であり、Ｃ_２は、定数であって、１４．３８７であり、Ｅ_ｔは、基板の総輻射エネルギーであり、ε_ｔ０は、基板の総輻射エネルギーに対する総放射率を補正した総放射率（以下、補正済み総放射率という）である。

まず、基板ｓの総輻射エネルギーＥ_ｔについて説明する。

輻射光のエネルギー、すなわち、輻射エネルギーＥは、下記の数式8で表わされるステファン－ボルツマンの法則を用いて求めることができる。

ここで、Ｅは、輻射エネルギーであり、εは、放射率であり、σは、ステファン－ボルツマン定数であり、Ｔは、測定の対象物の絶対温度である。

一方、センサー６１０に入射する輻射線の入射経路としては、図２に示すように、基板ｓから放射されて直ちに基板に直接的に入射する場合（Ａ）と、基板ｓと反射部材５２０の二つの表面との間において複数回の反射を経た後に入射する場合（Ｂ、Ｃ）と、が挙げられる。このため、総輻射エネルギーＥ_ｔは、基板ｓから放射されて直ちに基板に直接的に入射する輻射線Ａのエネルギーε_ｓρＴ^４と、基板ｓと反射部材５２０の二つの表面との間において複数回の反射を経た後に入射する輻射線Ｂ、Ｃのエネルギーε_ｓρＴ^４・ρｒ（１－ε_ｓ）^１，ε_ｓρＴ^４・ρｒ（１－ε_ｓ）^２，…，ε_ｓρＴ^４・ρｒ（１－ε_ｓ）^ｎと、を含む。

また、このような総輻射エネルギーＥ_ｔは、直接的に輻射光Ａの光量と、基板ｓと反射部材５２０の二つの表面との間において複数回の反射を経た後に入射する輻射光Ｂ、Ｃの光量とをセンサーにおいて感知又はセンシングすることにより測定可能である。

ここで、基板ｓと反射部材５２０の二つの表面との間において複数回の反射を経た後に入射する輻射線Ｂ、Ｃのエネルギーは、反射部材５２０により増幅された輻射エネルギーと称することが可能である。すなわち、反射部材５２０がない場合、総輻射エネルギーＥ_ｔは、基板ｓから放射されて直ちに基板ｓに直接的に入射する輻射線Ａのエネルギーしか存在しない。しかしながら、反射部材５２０を配設することにより、反射部材５２０及び基板ｓのうちの少なくとも一方に一回以上反射された輻射線Ｂ、Ｃのエネルギーが更に追加されて増幅される。

したがって、基板ｓからの輻射エネルギーを反映して基板ｓの温度を算出するに当たって、基板ｓから放出された輻射光が反射なしに直接的にセンサー６１０に入射する輻射線Ａのエネルギーと、反射部材５２０及び基板ｓのうちの少なくとも一方に少なくとも一回以上反射された後にセンサー６１０に入射する輻射線Ｂ、Ｃのエネルギーを両方とも反映しなければならず、これらを両方とも含む輻射エネルギーを総輻射エネルギーＥ_ｔと称し、前記総輻射エネルギーＥ_ｔを数式7に反映した。

センサー６１０において測定される総輻射エネルギーＥ_ｔは、下記の数式9で表わされる。

ここで、Ｅ_ｔは、総輻射エネルギーであり、σは、ステファン－ボルツマン定数であり、Ｔは、基板の絶対温度であり、ρ_ｒは、反射部材の反射率である。また、ε_ｓは、基板ｓから放射されて直ちに基板に直接的に入射する輻射線Ａエネルギーの放射率であって、これは、反射又は増幅なしに基板それ自体が有している放射率ε_ｓであるため、以下、基板の放射率ε_ｓと称し、前記基板の放射率は、センサーにおける基板の反射率ρ_ｓの測定を通じて算出可能である。

数式7において、補正済み総放射率ε_ｔ０は、総輻射エネルギーＥ_ｔの放射率（以下、総放射率ε_ｔという）を実施形態に係る補正方法で補正した放射率である。

まず、総放射率ε_ｔについて説明する。

基本的に、放射率（ｅｍｉｓｓｉｖｉｔｙ）は、黒体（ｂｌａｃｋ ｂｏｄｙ）の放射エネルギーＥ_ｂ（λ，Ｔ）を基準として物体から放射されるエネルギーＥ（λ，Ｔ）の割合である（下記の数式10参照）。

総放射率ε_ｔは、黒体（ｂｌｏｃｋ ｂｏｄｙ）の放射量に伴う対象物体の放射量であり、総輻射エネルギーＥ_ｔの放射率である。

総放射率ε_ｔは、基板ｓから放出された輻射エネルギーが反射なしに直接的にセンサー６１０に入射する輻射線Ａの放射率ε_ｓ（すなわち、基板の放射率ε_ｓ）と、ベース５００及び基板ｓのうちの少なくとも一方に少なくとも一回以上反射された後にセンサー６１０に入射する増幅された輻射線Ｂ、Ｃの放射率と、を含む。これを数式で表わせば、下記の数式11の通りである。

ここで、Ｅ_ｂは、黒体の輻射エネルギーであり、Ｅ_ｔは、基板の総輻射エネルギーであり、ε_ｓは、基板の放射率であり、ρ_ｒは、反射部材の反射率である。反射部材の反射率ρ_ｒは、反射部材の製造に当たっての既知の値であり、ε_ｓは、センサーから放出された光が基板ｓにより反射されて直ちにセンサーに入射する反射率を感知することにより測定可能である。

総放射率ε_ｔの算出式である数式11を参照すると、総放射率ε_ｔに対する因子として、基板の放射率ε_ｓに加えて、反射部材の反射率ρ_ｒを含む。

一方、総放射率ε_ｔは、反射部材の反射率ρ_ｒに加えて、基板ｓ、基板支持部２００、支持台２１０、ベース５００により画成された空間１１０における、前記空間の幅Ｗに対する、基板ｓとセンサー６１０との間の上下の離間距離Ｈの比率（Ｈ／Ｗ）などに影響を受ける。但し、反射部材の反射率ρ_ｒが前記空間の幅Ｗに対する、基板ｓとセンサー６１０との間の上下の離間距離Ｈの比率（Ｈ／Ｗ）に比べて総放射率ε_ｔに及ぼす影響又は加重値が大きい。

以下においては、基板ｓ、基板支持部２００、支持台２１０、ベース５００により画成された空間１１０をキャビティ（ｃａｖｉｔｙ）と称する。また、反射部材５２０の反射率ρ_ｒ及びキャビティ１１０の幅Ｗに対する、基板ｓとセンサー６１０との間の上下の離間距離Ｈの比率（Ｈ／Ｗ）を含む因子を「キャビティファクターＣＦ」と称する。

算出された基板ｓ温度と基板ｓの実際の測定温度との間の偏差を減らすためには、反射部材の反射率ρ_ｒに加えて、前記キャビティの幅Ｗに対する、基板ｓとセンサー６１０との間の上下の離間距離Ｈの比率（Ｈ／Ｗ）をさらに考慮する必要がある。キャビティファクターＣＦは、定数値であって、別の言い方をすれば、補正係数と表わされる。

また、キャビティファクターＣＦの値は、反射部材と基板との間の離間距離Ｈが大きくなるにつれて高くなるという傾向にある。

したがって、本発明の実施形態においては、反射部材５２０の反射率ρ_ｒ及びキャビティ１１０の幅Ｗに対する、基板ｓとセンサー６１０との間の上下の離間距離Ｈの比率（Ｈ／Ｗ）を含むキャビティファクターＣＦを数式11の反射部材の反射率ρ_ｒに適用し、これを表現すれば、数式12の通りである。

数式12による基板の放射率ε_ｓと総放射率ε_ｔとの間のの関係をグラフで示せば、図３の通りである。

図３を参照すると、基板の放射率ε_ｓが高くなるにつれて総放射率ε_ｔが高くなるが、基板の放射率ε_ｓが低くなるにつれて総放射率ε_ｔの変化勾配が増加し、逆に、基板の放射率ε_ｓが高くなるにつれて総放射率ε_ｔの変化勾配が減少する。換言すれば、基板の放射率ε_ｓが低い範囲において変化されるときの総放射率ε_ｔの変化の度合いが、相対的に基板の放射率ε_ｓが高い範囲において変化されるときの総放射率ε_ｔの変化の度合いに比べて大きい。すなわち、基板の放射率ε_ｓが低い範囲において、基板の放射率ε_ｓの変化に伴う総放射率ε_ｔの敏感度が大きい。特に、基板の放射率ε_ｓが０．５未満、より具体的には、０．３以下の範囲であるとき、基板の放射率ε_ｓの変化に伴う総放射率ε_ｔの変化の敏感度が大きい。大きな総放射率ε_ｔの敏感度は、温度算出部７１０において、数式7により算出された温度と基板ｓの実際の温度との間の偏差を大きくする要因となる。すなわち、基板の放射率ε_ｓの変化に伴う総放射率ε_ｔの変化の敏感度が大きければ、これは、温度算出部７１０において算出された温度の誤差を増加させる要因となる。

以下、図４から図６に基づいて、基板の放射率ε_ｓが低くなる理由及び基板の放射率ε_ｓに伴う総放射率ε_ｔの変化について説明する。

基板ｓの熱処理のために、チャンバー１００内に常温の基板ｓが装入されれば、複数のランプ３２０を駆動して基板ｓを工程温度まで昇温させる。このとき、温度算出部７１０の温度制御部７２０は、複数のセンサー６１０及び温度算出部７１０により算出された基板ｓの温度に基づいて、複数のランプ３２０の動作を制御する。すなわち、温度算出部７１０において算出された基板ｓの温度に基づいて、複数のランプ３２０のそれぞれの動作有無及びパワーなどを調節する。

一方、基板ｓが常温の状態にあるとき、又は基板ｓが加熱される前に、基板ｓは、図４に示すように、地面と平行な状態、すなわち、平らな状態で存在する。しかしながら、複数のランプ３２０を駆動して基板ｓを工程温度に昇温させると、図５に示すように、基板ｓが垂れ下がるという撓みの現象が生じる。

また、基板ｓの温度が常温から工程温度までに昇温することに伴い、基板ｓの中央が下側に次第に垂れ下がるという撓みが生じていて、基板ｓの温度が工程温度に昇温して温度が安定化すれば、基板ｓの中央が再び所定の距離だけ上側に上昇することがある。このため、常温の基板ｓが工程温度まで昇温する昇温区間における撓みの度合いが、基板ｓが工程温度に達した後の安定化区間における撓みの度合いに比べて大きい。

さらに、基板ｓの形状、すなわち、撓みの度合いに応じて、基板の放射率ε_ｓが異なり、これについて、図４及び図５に基づいて説明する。

図４に示すように、基板ｓが撓むことなく、地面と平行な状態、又は平らな状態であるとき、センサー６１０から放射されて基板ｓに反射された後に再び基板ｓに入射する最大の角度θ_１に比べて、図５に示すように、基板ｓが撓んだとき、センサー６１０から放射されて基板ｓに反射された後に再び基板ｓに入射する最大の角度θ_２の方が大きい。ここで、最大の角度が大きいということは、センサー６１０から放出されて基板ｓに照射された光が、再び基板ｓから反射されてセンサー６１０に入射する光量、すなわち、反射率が高くなるということを意味する。したがって、図４に示すように、基板ｓが平らな状態であるときに比べて、図５に示すように、基板ｓが撓んだときにセンサー６１０に入射する反射率の方が大きい。なお、反射率及び基板ｓの放射率は反比例するため、反射率が高くなるにつれて基板の放射率ε_ｓが低くなる。

また、基板ｓが撓んでいるとき、位置別に基板ｓとセンサー６１０との間の離間距離が異なる。例えば、基板ｓの中心が高さが最も低くなるように垂れ下がっているとき、基板ｓの中心に向かって進むにつれて、基板ｓとセンサー６１０との間の離間距離が小さくなり、周縁に向かって進むにつれて、離間距離が大きくなる。なお、これにより、基板ｓの位置別の放射率が異なる虞があるが、基板ｓの中心に向かって進むにつれて基板の放射率ε_ｓが低くなり、周縁に向かって進むにつれて基板の放射率ε_ｓが高くなる。

したがって、これは、基板の処理工程のために基板ｓを加熱するとき、基板の放射率ε_ｓが可変となることを意味する。なお、基板ｓを熱処理する間に、基板の放射率ε_ｓは、高い範囲、例えば、０．５以上の範囲において可変となるが、０．５未満、より具体的には、０．３以下の範囲において可変となることもある。

基板の放射率ε_ｓの可変範囲は、基板の処理装置の種別、熱処理しようとする基板ｓの種別、基板ｓの上に形成された薄膜の種別及び厚さ、基板ｓの温度などに応じて異なる。

一方、総放射率ε_ｔは、キャビティファクターＣＦだけではなく、基板の放射率ε_ｓに応じても異なる（数式12参照）。数式12のような総放射率ε_ｔの算出モデルによれば、０．３超え、より具体的には、０．５以上の範囲において基板の放射率ε_ｓが可変となるとき、基板の放射率ε_ｓに伴う総放射率ε_ｔの変化の敏感度が小さく、これにより、基板ｓの温度を算出する上で誤差が大きくないため、問題がない可能性もある。

しかしながら、０．５未満、より具体的には、０．３以下の範囲において基板の放射率ε_ｓが可変となるとき、基板の放射率ε_ｓに伴う総放射率ε_ｔの変化の敏感度が大きく、これより、基板の温度を算出する上で誤差が大きい。このため、基板の放射率ε_ｓが０．５未満、より具体的には、０．３以下であるときには、基板ｓを目的とする温度に制御し難い。

ところが、基板ｓを熱処理する工程において、基板の処理装置の種別、熱処理しようとする基板ｓの種別、基板ｓの上に形成された薄膜の種別及び厚さ、基板ｓの温度などに応じて低い放射率の範囲、すなわち、基板の放射率ε_ｓが０．５未満の値を有することがあるため、基板の放射率ε_ｓが０．５未満、より具体的には、０．３以下であるときにも、算出された基板ｓの温度と基板ｓの実際の温度との間の偏差を小さくしなければならない。

また、一方、現実的に放射率が「０」である物体は存在できないが、基板ｓの昇温区間のように基板ｓの撓みが生じるとき、撓みの度合いが大きいか、あるいは、チャンバーの内部において、光の移動経路の上にある各種の装置又は部品によりセンサー６１０において測定された基板の反射率ρ_ｓから算出された基板の放射率ε_ｓが瞬間的に０まで低くなる、すなわち、測定され得る。

さらに、従来の総放射率ε_ｔの算出モデルである数式12によれば、基板の放射率ε_ｓが０であるとき、総放射率ε_ｔが０として算出される。したがって、基板ｓの撓みなどの理由により基板の放射率ε_ｓが０として算出されれば、総放射率ε_ｔもまた０として算出されることにより、基板の放射率ε_ｓが０であるときに算出された基板の温度と基板の実際の温度との間の偏差が大きくなる。したがって、温度算出部７１０において算出された温度に基づいて、ランプ３２０の動作を制御するとしても、目的とする温度に基板を加熱することができない。より具体的には、基板の温度を工程温度まで昇温させる昇温区間及び基板の温度が工程温度となった後に工程を開始する安定化区間のうちの少なくともいずれか一つの区間において、基板の放射率ε_ｓが０となる場合、又は基板の放射率ε_ｓが０．５未満の範囲において変化するとき、これから算出された温度と基板の実際の温度との間の偏差が大きいため、基板を目的とする温度に調節し難い。

したがって、本発明の実施形態においては、総放射率ε_ｔを算出するに当たって、基板の放射率ε_ｓが０として算出されたとしても、このとき、総放射率ε_ｔが０ではない所定の放射率値を有しながら、少なくとも０．５未満、より具体的には、０．３以下の範囲の基板の放射率ε_ｓの変化に伴う総放射率ε_ｔの変化の度合い（すなわち、勾配）が従来に比べて小さくなるように、本発明の実施形態に係る算出モデル（数式13）を用いて、総放射率ε_ｔを補正した「補正済み総放射率ε_ｔ０’」を算出し、これを温度の算出に活用する。すなわち、実施形態に係る補正済み総放射率ε_ｔ０は、数式12の総放射率ε_ｔに補正値を適用して補正した総放射率ε_ｔ０であり、これに対する算出モデルを数式で表わせば、下記の数式13の通りである。

数式13において、ε_０は、補正値ε_０であって、定数であり、ある基板の処理装置において実際の基板処理工程前に設定される値である。補正値ε_０は、温度算出部７１０において算出される温度と基板の実際の温度との間の偏差が最小になるように最適化されて設定される。

より具体的に、補正値ε_０は、基板の放射率ε_ｓが０として算出又は測定されたとしても、所定の総放射率、すなわち、補正済み総放射率ε_ｔ０を有するようにする値である。また、補正値ε_０は、少なくとも０．５未満、より具体的には、０．３以下の範囲において基板の放射率ε_ｓが変化するとき、基板の放射率ε_ｓの変化に伴う補正済み総放射率ε_ｔ０の敏感度が従来の総放射率ε_ｔの敏感度に比べて小さくなるように導き出された値である。すなわち、補正値ε_０は、少なくとも０．５未満、より具体的には、０．３以下の範囲において、基板の放射率ε_ｓに伴う補正済み総放射率ε_ｔ０の勾配が、従来の総放射率ε_ｔの勾配に比べて小さい。

図７に基づいて、実施形態に係る補正済み総放射率ε_ｔ０に伴うグラフと、従来の総放射率ε_ｔのグラフとを比較すれば、少なくとも基板の放射率ε_ｓが０．５未満である範囲において、実施形態に係る補正済み総放射率ε_ｔ０の値が大きく、勾配が低いことが分かる。このことから、実施形態に係る数式13を適用して補正済み総放射率ε_ｔ０を算出するときに、少なくとも基板の放射率ε_ｓが０．５未満である範囲において変化するとき、基板の放射率ε_ｓの変化に伴う補正済み総放射率の変化の度合い、すなわち、敏感度を低くすることができる。これにより、基板の処理工程の間に基板の放射率ε_ｓが０．５未満である範囲において変化したとしても、温度算出部において算出される温度と基板の実際の温度との間の偏差を従来に比べて減らすことができる。

上述したような補正済み総放射率ε_ｔ０は、温度算出部７１０において、数式7の温度算出式に適用して温度を算出する。すなわち、数式7のλにセンサー６１０から放射される光の波長を予め温度算出部に適用し、Ｃ_１に３．７４１９＊１０^－１６の定数を、かつ、Ｃ_２に１４．３８７の定数を適用する。なお、基板の総輻射エネルギーＥ_ｔは、センサー６１０から測定される値が直ちに適用され、補正済み総放射率ε_ｔ０は、上述した数式13により算出された値を適用することにより基板の温度を算出してもよい。

このように、温度算出部７１０において基板ｓの温度を算出することにより、従来に比べて基板ｓの算出温度と基板ｓの実際の温度との間の偏差を減らすことができ、これにより、基板ｓを工程温度まで昇温させたり、工程温度に昇温された温度を安定化させたりするとき、温度制御部７２０が目的とする温度になるように複数のランプ３２０を制御し易くなり、これにより、基板処理工程の信頼度が向上する。

補正ユニット８００は、基板の処理工程前又は後に、補正値ε_０及びキャビティファクターＣＦのうちの少なくとも一方を補正して、実際の基板の処理工程に際してリアルタイムにて算出される基板ｓの温度と基板ｓの実際の温度との間の偏差を小さくする。

このような補正ユニット８００は、最適化された補正値ε_０及びキャビティファクターＣＦを導き出す補正部８１０と、補正部８１０のキャビティファクターＣＦを基準値と比較して、反射部材５２０の状態をモニターリングするモニターリング部８２０と、を備える。

補正部８１０は、実際の基板の処理工程に際してリアルタイムにて基板ｓの温度を算出するモデルである数式7及び数式13に適用される補正済み総放射率ε_ｔ０の補正値ε_０及びキャビティファクターＣＦを最適化して導き出す。ここで、最適化するということは、実際の基板の処理工程に際してリアルタイムにて算出される基板の温度と基板の実際の温度との間の偏差を最小化させること、又は両方を等しくすることを目指して、補正値ε_０及びキャビティファクターＣＦの値を設定することを意味する。

以下では、基板の処理工程に際して温度算出部において算出される基板の温度Ｔ_ｓと、補正値ε_０及びキャビティファクターＣＦを最適化された値として導き出すために補正部において算出される基板の温度を区別するために、前記補正値ε_０及びキャビティファクターＣＦを最適化された値として導き出すために補正部において算出される基板の温度を「補正算出温度Ｔ_c」と称する。

補正算出温度Ｔ_cは、数式7の右辺で表わされ、これは、下記の数式14の通りである。

補正値ε_０及びキャビティファクターＣＦを導き出すために、基板を設け、これを加熱する。また、所定の温度に加熱された基板を算出方法ではない、サーボカップルなどの測定手段を用いて測定し、これを基板の実際の温度Ｔ_ｒｅａｌと称する。

また、補正部においては、補正算出温度Ｔ_cが基板の実際の温度Ｔ_ｒｅａｌになるようにする、又は補正算出温度Ｔ_cと基板の実際の温度Ｔ_ｒｅａｌとの間の偏差が最小化される補正値ε_０及びキャビティファクターＣＦを算出して導き出し、これを数式で表わせば、下記の数式15の通りである。

ここで、Ｔ_ｒｅａｌは、華氏温度（℃）であり、Ｔ_ｃは、上述したように、数式14により算出される補正算出温度であり、絶対温度Ｋ値である。

本発明の実施形態においては、数式15のように、「補正算出温度Ｔ_ｃから２７３．１５℃を差し引いた摂氏温度（Ｔ_ｓ－２７３．１５）が温度測定手段により測定された温度Ｔ_ｒｅａｌに等しい（Ｔ_ｒｅａｌ＝Ｔ_ｓ－２７３．１５）」という等式を用いて、最適な補正値ε_０及びキャビティファクターＣＦを導き出す。

キャビティファクターＣＦ及び補正値ε_０を導き出すための数式15の補正算出温度Ｔ_ｃに数式7を適用すれば、数式16の通りである。

数式16の補正済み総放射率ε_ｔ０には、数式13を適用して、最適な補正値ε_０及びキャビティファクターＣＦを導き出す。

実施形態においては、上述したように、最適な補正値ε_０及びキャビティファクターＣＦを導き出すに当たって、数式15の補正算出温度Ｔ_ｃに数式14をそのまま適用して導き出す。

しかしながら、本発明はこれに何等限定されるものではなく、数式14の総輻射エネルギーＥ_ｔを放射温度Ｔ_ｅに変更し、これを数式15の補正算出温度Ｔ_ｃに適用して導き出してもよい。

数式14の総輻射エネルギーＥ_ｔは、下記の数式17により放射温度Ｔ_ｅで表わされる。

また、数式14の総輻射エネルギーＥ_ｔに数式17を適用すれば、補正算出温度Ｔ_ｃは、下記の数式18の通りである。

さらに、数式18の補正算出温度Ｔ_ｃを上述した数式15の補正算出温度Ｔ_ｃに適用すれば、下記の数式19の通りである。

本発明の実施形態においては、補正部８１０において、上記の数式16又は数式19を用いて最適な補正値ε_０及びキャビティファクターＣＦを導き出す。このとき、導き出しようとするファクター又は未知の数が補正値ε_０及びキャビティファクターＣＦの二種類であるため、数式16又は数式19を用いて少なくとも二つ以上の複数の方程式を作り、これを連立方程式で演算して最適な補正値ε_０及びキャビティファクターＣＦを算出する。ここで、数式16又は数式19を用いて複数の方程式を作るとき、互いに異なる放射率を有する二枚の基板を用いて複数の方程式を作る。

また、数式16又は数式19に適用して二つの方程式を作るに当たって、Ｔ_ｒｅａｌに基板の実際の温度を適用し、Ｃ_２に１４．３８７を、かつ、λにセンサー６１０から放射される光の波長、例えば、０．０００９６５ｎｍを適用する。基板の放射率ε_ｓは、センサー６１０により測定される値である。

このようにして作られた複数の方程式のそれぞれは、補正値ε_０及びキャビティファクターＣＦの二つの未知の数を有している。これらの二つの方程式を連立して演算すれば、最適な補正値ε_０及びキャビティファクターＣＦを導き出すことができる。

以下、最適な補正値ε_０及びキャビティファクターＣＦを導き出す方法について、より具体的な例を挙げて説明する。このとき、数式19を活用する場合を例にとって説明する。

最適な補正値ε_０及びキャビティファクターＣＦを導き出す過程は、実際の基板の処理工程の条件下で熱処理して基板を加熱する過程と、加熱された基板の放射率ε_ｓ、放射温度Ｔ_ｅ、補正済み総放射率ε_ｔ０、基板の温度Ｔ_ｓを取得する過程と、上述した値を用いて最適なキャビティファクターＣＦ及び補正値ε_０を導き出す過程と、を含む。

基板の放射率ε_ｓ、放射温度Ｔ_ｅ、補正済み総放射率ε_ｔ０、基板の温度Ｔ_ｓを取得する過程は、補正算出温度Ｔ_ｃを算出する過程において取得される。すなわち、数式18のＴ_ｅに数式17により算出される放射温度Ｔ_ｅ、Ｃ_２に定数としての１４．３８７を、かつ、λに０．０００９６５を適用し、ε_ｔｏに数式13を適用する。このとき、数式13のε_ｓにセンサーにより測定された基板の放射率ε_ｓを適用し、キャビティファクターＣＦ及び補正値ε_０のそれぞれを０にする。

このような過程は、異なる放射率を有する複数枚の基板で行い、基板の実際の温度Ｔ_ｒｅａｌを異ならせる。

例えば、放射率ε_ｓが０．６１５である第１の基板を実際の温度Ｔ_ｒｅａｌが１０５０℃になるように加熱する。このとき、補正部は、加熱された基板から基板の放射率ε_ｓ、総輻射エネルギーＥ_ｔ、放射温度Ｔ_ｅを算出し、これは、表１に示す通りである。また、補正部は、数式18において、キャビティファクターＣＦ及び補正値ε_０のそれぞれを０にして、補正算出温度Ｔ_ｃを算出し、算出された値は、絶対温度であって、これから２７３．１５を差し引いて補正算出温度Ｔ_ｃを華氏温度として算出する。

表１を参照すると、放射率ε_ｓが０．６１５である第１の基板の実際の温度Ｔ_ｒｅａｌが１０５０℃であるとき、算出された放射温度は、１０４１．７℃であり、補正済み総放射率ε_ｔ０は、０．６１５である。なお、これらの値を数式18に適用すれば、基板の絶対温度が算出され、この温度から２７３．１５℃を差し引くと、補正算出温度Ｔ_ｃが１１００．６℃となる。これは、基板の実際の温度Ｔ_ｒｅａｌである１０５０℃と約５０．６℃の偏差が発生する値である。

別の例によれば、放射率ε_ｓが０．２００である第２の基板を実際の温度Ｔ_ｒｅａｌが９５０℃になるように加熱する。なお、数式17を用いて放射温度Ｔ_ｅを算出し、これを数式18に反映して補正算出温度Ｔ_ｃを算出する。

表１を参照すると、放射率ε_ｓが０．２００である第２の基板の実際の温度Ｔ_ｒｅａｌが９５０℃であるとき、算出された放射温度は、９２２．８℃、補正済み総放射率ε_ｔ０は_、０．２００である。なお、これらの値を数式18に適用すれば、補正算出温度Ｔ_ｃが算出され、この温度から２７３．１５℃を差し引くと、算出された補正算出温度Ｔ_ｃが１１００．１℃である。これは、基板の実際の温度である９５０℃と約１５０．１℃の偏差が発生する値である。

最適なキャビティファクターＣＦ及び補正値ε_０を導き出す過程においては、取得された値及び基板の実際の温度Ｔ_ｒｅａｌを数式19に適用して、最適なキャビティファクターＣＦ及び補正値ε_０を導き出す。

まず、上述した第１及び第２の基板から取得された値を数式19に適用して第１及び第２の基板に対する方程式を導き出す。

まず、第１の基板に対する方程式を導き出すに当たって、数式18の実際の温度Ｔ_ｒｅａｌに１０５０℃を、放射温度Ｔ_ｅに１０４１．７℃を、Ｃ_２に１４．９８７を、波長λに０．０００９６５を、かつ、基板の放射率ε_ｓに０．６１５を適用し、キャビティファクターＣＦ及び補正値ε_０を未知の数にしておくと、 数式20(第１の方程式)の通りである。

第２の基板に対する方程式を導き出すに当たって、数式18の実際の温度Ｔ_ｒｅａｌに９５０℃を、放射温度Ｔ_ｅに９２２．８℃を、Ｃ_２に１４．９８７を、波長λに０．０００９６５を、かつ、基板の放射率ε_ｓに０．２００を適用し、キャビティファクターＣＦ及び補正値ε_０を未知の数にしておくと、 数式21(第２の方程式)の通りである。

補正部８１０においては、 数式20び 数式21を連立して演算し、これにより、補正値ε_０及びキャビティファクターＣＦが算出される。上述した例において導き出された最適なキャビティファクターは、０．７４８であり、補正値ε_０は、０．３１２５である。

このようにして最適化されたキャビティファクターＣＦ及び補正値ε_０は、実際の基板の処理工程の間に温度算出部７１０において基板の温度を算出するときに、数式13に適用し、これを数式7に適用して温度を算出する。

したがって、今後の基板を熱処理する工程に際して温度算出部７１０において算出される温度と基板の実際の温度との間の偏差が従来に比べて小さくなるか、或いは、最小化され、これにより、基板を目的とする温度に加熱し易くなる。これにより、基板の処理工程の信頼度が向上し、製品の不良が減るという効果がある。

上述したように、キャビティファクターＣＦ及び補正値ε_０を最適化する過程は、複数回の工程を行った後に行ってもよく、一回の工程が終わる度に次の工程前に行ってもよい。

モニターリング部８２０においては、補正部８１０において導き出されたキャビティファクターＣＦを基準値と比較し、比較の結果に基づいて、前記反射部材５２０の取り替え又はメンテナンスを決定して表示する。これは、キャビティファクターＣＦが、上述したように、反射部材５２０の反射率ρ_ｒ及びキャビティの幅に対する、基板ｓとセンサー６１０との間の離間距離Ｈの比率に対するものであるが、キャビティファクターＣＦが基準値未満に小さい場合、反射部材５２０の反射率に問題があると判断し、反射部材５２０を取り替えたりメンテナンスを行ったりする。

このように、モニターリング部８２０においてキャビティファクターＣＦをモニターリングすることにより、反射部材５２０の取り替え又はメンテナンスが簡単に行われ、消耗品である反射部材５２０の管理の効率性が向上するという効果がある。

１００：チャンバー
３２０：ランプ
ｓ：基板
２００：基板支持部
６１０：センサー

Claims (10)

1. 基板の処理工程のために、前記基板の温度が目標温度になるように前記基板を加熱する過程と、
   前記基板を加熱しながら、前記基板と対向位置するセンサーを用いて、前記基板の温度（Ｔ _ｓ ）を算出する温度算出過程と、
   前記温度算出過程において算出された温度に基づいて、前記基板を加熱する加熱部の動作を制御する過程と、
   を含む基板の処理方法であって、
   前記温度算出過程は、
   前記センサーを用いて、前記基板から放射される総輻射エネルギー（Ｅ_ｔ）を測定する過程と、
   前記総輻射エネルギー（Ｅ_ｔ）の放射率である総放射率（ε_ｔ）を補正するための補正値（ε _０ ）を適用して、補正済み総放射率（ε_ｔ０）を算出する過程と、
   前記総輻射エネルギー（Ｅ_ｔ）及び補正済み総放射率（ε_ｔ０）を用いて、前記基板の温度（Ｔ_ｓ）を算出する過程と、
   を含み、
   前記総輻射エネルギー（Ｅ _ｔ ）及び補正済み総放射率（ε _ｔ０ ）を用いて、前記基板の温度（Ｔ _ｓ ）を算出するに当たって、数式１を用いて温度を算出し、
   前記基板と対向する位置に反射部材が配設され、前記反射部材を上下方向に貫通するように前記センサーが配設され、
   前記基板と反射部材により仕切られた空き空間をキャビティ（Ｃａｖｉｔｙ）と称し、
   前記補正済み総放射率（ε _ｔ０ ）を算出するに当たって、前記基板の放射率（ε _ｓ ）及びキャビティファクター（ＣＦ）を用いて算出し、
   前記キャビティファクター（ＣＦ）は、前記反射部材の反射率（ρ _ｒ ）と、前記基板と反射部材との間の離間空間の幅（Ｗ）に対する前記基板とセンサーとの間の離間距離（Ｈ）の比率（Ｈ／Ｗ）と、を含む、基板の処理方法。
   

   

   λは、光のセンサーから放射される光の波長であり、
   Ｃ _１ は、３．７４１９＊１０ ^－１６ Ｗ・ｍ ^２ であり、
   Ｃ _２ は、１４．３８７ｍｍ・Ｋである。
2. 前記補正済み総放射率（ε_ｔ０）は、前記補正値（ε_０）、前記基板の放射率（ε_ｓ）、前記キャビティファクター（ＣＦ）を含む数式２を用いて算出する、請求項１に記載の基板の処理方法。
   

   
3. 前記基板を加熱する基板の処理工程前に、前記補正値（ε_０）及びキャビティファクター（ＣＦ）を導き出して予め設定する過程を含み、
   前記基板の処理工程のために、前記基板の温度を算出する温度算出過程において、導き出された前記補正値（ε_０）及びキャビティファクター（ＣＦ）を前記数式２に適用して基板の温度（Ｔ_ｓ）を算出する、請求項２に記載の基板の処理方法。
4. 前記補正値（ε_０）及びキャビティファクター（ＣＦ）を導き出す過程後に、導き出された前記キャビティファクター（ＣＦ）を基準値と比較する過程と、
   導き出された前記キャビティファクター（ＣＦ）が基準値未満であれば、前記反射部材を取り替えるか、あるいは、メンテナンスする過程と、
   を含む、請求項３に記載の基板の処理方法。
5. 前記補正値（ε_０）及びキャビティファクター（ＣＦ）を導き出す過程は、
   前記補正値（ε_０）及びキャビティファクター（ＣＦ）を導き出すための基板を設けて加熱する過程と、
   加熱された前記基板から測定された総輻射エネルギー（Ｅ_ｔ）を用いて数式３を通じて算出される温度である補正算出温度（Ｔ_ｃ）が、前記基板の実際の温度（Ｔ_ｒｅａｌ）になるようにする数式４を用いて、前記補正値（ε_０）及びキャビティファクター（ＣＦ）を算出する過程と、
   を含む、請求項４に記載の基板の処理方法。
   

   

   
6. 前記補正値（ε_０）及びキャビティファクター（ＣＦ）を導き出す過程は、
   放射率が異なる複数枚の基板を加熱して、各基板の実際の温度（Ｔ_ｒｅａｌ）を測定する過程と、
   複数枚の基板のそれぞれに対して、キャビティファクター（ＣＦ）及び補正値（ε_０）を未知数とする前記数式４の方程式を設ける過程と、
   前記複数枚の基板のそれぞれに対する方程式を連立演算して、前記補正値（ε_０）及びキャビティファクター（ＣＦ）を導き出す過程と、
   を含む、請求項５に記載の基板の処理方法。
7. 上部に基板が支持可能な基板支持部と、
   前記基板支持部の下側に対向位置し、前記基板支持部を向く面に配設された反射部材を有するベースと、
   前記基板支持部の上側に対向位置して基板を加熱する加熱部と、
   前記基板支持部に載置される基板を向くように前記ベースに嵌設され、前記基板から放射される総輻射エネルギー（Ｅ_ｔ）及び反射率（ρ_ｓ）を測定するセンサーと、
   前記センサーにおいて測定された前記総輻射エネルギー（Ｅ_ｔ）及び反射率（ρ_ｓ）を用いて前記基板の温度（Ｔ _ｓ ）を算出し、算出された基板の温度（Ｔ _ｓ ）に基づいて前記加熱部の動作を制御する温度制御ユニットと、
   を備えた基板の処理装置であって、
   前記温度制御ユニットは、
   前記総輻射エネルギー（Ｅ_ｔ）の放射率である総放射率（ε_ｔ）に補正値（ε_０）を適用して算出された補正済み総放射率（ε_ｔ０）と、前記総輻射エネルギー（Ｅ_ｔ）とを用いて、前記基板の温度（Ｔ_ｓ）を算出し、
   前記温度制御ユニットは、前記総輻射エネルギー（Ｅ _ｔ ）及び補正済み総放射率（ε _ｔ０ ）を含む数式５を用いて、基板の温度（Ｔ _ｓ ）を算出し、
   前記温度制御ユニットは、前記基板の放射率（ε _ｓ ）及びキャビティファクター（ＣＦ）を用いて前記補正済み総放射率（ε _ｔ０ ）を算出し、
   前記キャビティファクター（ＣＦ）は、前記反射部材の反射率（ρ _ｒ ）と、前記基板と反射部材との間の離間空間であるキャビティの幅（Ｗ）に対する前記基板とセンサーとの間の離間距離（Ｈ）の比率（Ｈ／Ｗ）と、を含む、
   基板の処理装置。
   

   

   λは、光のセンサーから放射される光の波長であり、
   Ｃ _１ は、３．７４１９＊１０ ^－１６ Ｗ・ｍ ^２ であり、
   Ｃ _２ は、１４．３８７ｍｍ・Ｋである。
8. 前記温度制御ユニットは、前記補正値（ε_０）、前記基板の放射率（ε_ｓ）、前記キャビティファクター（ＣＦ）を含む数式６を用いて、前記補正済み総放射率（ε_ｔ０）を算出する、請求項７に記載の基板の処理装置。
   

   
9. 前記基板を加熱する基板処理工程の前又は後に、前記補正値（ε_０）及びキャビティファクター（ＣＦ）の最適化のために、前記補正値（ε_０）及びキャビティファクター（ＣＦ）を導き出す補正部を備える、請求項８に記載の基板の処理装置。
10. 前記補正部において導き出されたキャビティファクターを基準値と比較し、比較の結果に基づいて、前記反射部材の取り替え又はメンテナンスを決定して表示するモニターリング部を備える、請求項９に記載の基板の処理装置。

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