JPH11260748A

JPH11260748A - 熱処理装置および熱処理方法

Info

Publication number: JPH11260748A
Application number: JP10059674A
Authority: JP
Inventors: Kimihide Nozaki; 仁秀野崎
Original assignee: Dainippon Screen Manufacturing Co Ltd
Current assignee: Dainippon Screen Manufacturing Co Ltd
Priority date: 1998-03-11
Filing date: 1998-03-11
Publication date: 1999-09-24

Abstract

(57)【要約】【課題】温度計測の精度が高く、装置の製造コストを
抑えた熱処理装置および熱処理方法を提供する。【解決手段】基板Ｗからの熱放射の多くは、反射板５
１０等と基板Ｗとの間で多重反射した後、受光用穴５１
０ａに入射する。また、補助熱源５２７からの熱放射は
回転式セクタ５２４が閉状態ではそれにより吸収され、
開状態では補助加熱穴５１０ｂを通過し、基板Ｗ下面で
反射されて多重反射した後、上記基板Ｗからの熱放射と
ともに受光用穴５１０ａに入射する。計測ユニット５２
０内のディテクタ５２６は、受光用穴５１０ａからの熱
放射を捉えて各実効反射率に応じた放射強度を計測す
る。それとともに熱電対５２８により補助熱源５２７の
温度が計測され、それらを基に基板温度を求め、それを
基にランプの制御が行う。

Description

【発明の詳細な説明】

【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。）に熱処理を施す熱処理装置および熱処理方法に関
する。

【０００２】

【従来の技術】従来から基板に熱処理を施すランプアニ
ール等の熱処理装置では、処理精度を上げるため処理対
象の基板の温度を計測して温度を制御しつつ熱処理を施
している。そのうち、放射温度計により基板の温度を計
測する熱処理装置では水平に保持された基板の上方にラ
ンプ等の熱源を備え、下方に基板に対向するように反射
板を備え、その反射板に２つの口径の異なる（したがっ
て、実効反射率の異なる）キャビティ（空洞）を設け、
それらキャビティ内のそれぞれに、基板に向けて石英ロ
ッド製等のプローブを設け、さらに、それらにより捉え
た熱放射をそれぞれ異なる放射温度計に導いて、基板の
温度を求めている。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】ところで、上記の従来
装置においては、基板温度の計測のためのプローブおよ
び放射温度計を２つずつ以上備えるため、それぞれに個
体誤差が発生して温度計測精度を低下させるとともに、
装置の製造コストがかさむ原因となっていた。

【０００４】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、温度計測の精度が高く、装置の
製造コストを抑えた熱処理装置および熱処理方法を提供
することを目的とする。

【０００５】

【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、基板に熱処理
を施す熱処理装置であって、基板を保持する保持手段
と、保持手段に保持された基板を加熱する熱源と、保持
手段に保持された基板に対向して配置されるとともに、
第１穴および第２穴を備え、かつ基板からの熱放射を反
射する反射板と、第１穴に対して基板と反対側または第
１穴の内部に設けられるとともに、基板と反射板との間
の熱放射を受けてその放射強度を計測する放射強度計測
手段と、第２穴に対して基板と反対側または第２穴の内
部に設けられた補助熱源と、補助熱源の温度を計測する
補助熱源温度計測手段と、基板の反射面を介した放射強
度計測手段と補助熱源との間の熱放射の光路を開閉する
光路開閉手段と、光路開閉手段の開閉状態のそれぞれに
ついて放射強度計測手段によって計測された放射強度お
よび補助熱源温度計測手段により計測された補助熱源の
温度とに基づいて基板の温度を算出する温度算出手段
と、を備えることを特徴とする。

【０００６】また、この発明の請求項２に記載の装置
は、請求項１に記載の熱処理装置であって、光路開閉手
段は、切り欠き部分と熱放射を遮断する部分とを備える
遮断板と、遮断板の切り欠き部分と熱放射を遮断する部
分とに切り替えるために遮断板を回転させる回転手段
と、を備える。

【０００７】また、この発明の請求項３に記載の装置
は、請求項１または請求項２に記載の熱処理装置であっ
て、放射強度計測手段によって計測される熱放射の、ほ
ぼ計測波長のみを透過するフィルタを保持手段に保持さ
れた基板と放射強度計測手段との間に備える。

【０００８】また、この発明の請求項４に記載の装置
は、請求項１ないし請求項３のいずれかに記載の熱処理
装置であって、温度算出手段により算出された基板の温
度に基づき熱源へ供給される加熱用電力を制御する制御
手段を備える。

【０００９】また、この発明の請求項５に記載の装置
は、請求項４に記載の熱処理装置であって、熱源が複数
の加熱領域に分割されているとともに、当該複数の加熱
領域のそれぞれに対して反射板の第１穴および第２穴な
らびに放射強度計測手段および補助熱源が設けられてい
るものであり、複数の加熱領域ごとに算出された基板の
温度に基づいて、熱源における複数の加熱領域ごとに供
給される加熱用電力を制御することを特徴とする。

【００１０】また、この発明の請求項６に記載の方法
は、熱源により加熱させられる基板に対向して配置され
るとともに、第１穴および第２穴を備えた反射板と、第
１穴に対して基板と反対側または第１穴の内部に設けら
れた放射強度計測手段と、第２穴に対して基板と反対側
または第２穴の内部に設けられた補助熱源と、補助熱源
の温度を計測する補助熱源温度計測手段と、基板の反射
面を介した放射強度計測手段と補助熱源との間の熱放射
の光路を開閉する光路開閉手段とを備えた熱処理装置を
用いた熱処理方法において、熱源により基板を加熱しつ
つ、光路開閉手段の開閉状態のそれぞれについて放射強
度計測手段によって熱放射の放射強度を計測する放射強
度計測工程と、放射強度計測工程と並行して補助熱源に
よって発熱しつつ補助熱源の温度を補助熱源温度計測手
段により計測する補助熱源温度計測工程と、放射強度計
測工程において計測された放射強度および補助熱源温度
計測工程において計測された補助熱源の温度に基づいて
基板の温度を算出する基板温度算出工程と、を備える。

【００１１】また、この発明の請求項７に記載の方法
は、請求項６に記載の熱処理方法であって、さらに、基
板温度算出工程により算出された基板の温度に基づい
て、熱源へ供給される加熱用電力を制御する制御工程を
備える。

【００１２】さらに、この発明の請求項８に記載の方法
は、請求項７に記載の熱処理方法であって、前記の各工
程の前にさらに、基板とほぼ同寸および同形状で放射率
が既知である基準基板を熱源によって加熱しつつ、基準
温度計測手段によって基準基板の温度を計測する基準基
板温度計測工程と、光路開閉手段の開閉状態のそれぞれ
について放射強度計測手段によって熱放射の放射強度を
計測する基準放射強度計測工程と、基準放射強度計測工
程と並行して補助熱源温度計測手段によって補助熱源の
温度を計測する温度計測工程と、基準基板温度計測工程
において計測された基準基板の温度と、温度計測工程に
おいて計測された補助熱源の温度と、基準放射強度計測
工程において計測された放射強度のそれぞれとに基づい
て光路開閉手段の開閉状態のそれぞれにおける実効反射
率を算出する実効反射率算出工程と、を備え、基板温度
算出工程においては、実効反射率算出工程において算出
された実効反射率を利用しつつ基板の温度を算出するこ
とを特徴とする。

【００１３】

【発明の実施の形態】＜１．実施の形態の機構的構成＞
図１はこの発明の第１の実施の形態である熱処理装置１
の縦断面図である。以下、図１を参照しつつこの装置の
構成を説明していく。

【００１４】第１の実施の形態である熱処理装置１は主
に炉体１０、ランプ２０、石英ガラス３０、基板保持回
転部４０、温度計測部５０、制御部６０、ランプドライ
バ８０、モータドライバ９０を備えている。

【００１５】炉体１０は上部をリフレクタ１１０、下部
をハウジング１２０とする円筒形状の炉体１０であり、
それらの内部等には冷媒を通して冷却する多数の冷却管
１３０が設けられている。また、炉体１０の側面には基
板搬出入口ＥＷが設けられており、加熱処理の際には図
示しない外部搬送装置により基板Ｗまたは基準基板ＳＷ
の搬出入が行われる。

【００１６】ランプ２０は、リフレクタ１１０の下面に
多数設けられ（図１，図５には一部にのみ参照番号を記
載）点灯時にはその熱放射により基板Ｗまたは基準基板
ＳＷを加熱する熱源として機能する。

【００１７】石英ガラス３０はランプ２０の下方に設け
られ、このランプ２０からの熱放射を透過する。

【００１８】基板保持回転部４０は、基板Ｗまたは後述
する基準基板ＳＷの周縁部分を全周に渡って保持する保
持リング４１０が、その直径より大きな内径の円筒の支
持脚４２０により支持されるとともに、それら支持脚４
２０の下端には、その外周に沿ってベアリング４３０が
設けられている。そして、ベアリング４３０の外周に設
けられたギアに基板回転モータ４４０の回転軸のギア４
４１がかみ合っており、その駆動により保持リング４１
０が鉛直方向を軸として回転可能となっている。

【００１９】温度計測部５０は後に詳述するが基板Ｗま
たは基準基板ＳＷからの熱放射の多重反射後の放射強度
（放射エネルギー）を計測し、それに基づいて基板温度
等を求め、それらの信号を制御部６０に送る。

【００２０】制御部６０は内部にＣＰＵおよびメモリを
備え、後に詳述するように、後述のランプドライバ８０
にランプ２０の温度制御信号を送ったり、後述のモータ
ドライバ９０に所定のタイミングで駆動信号を送ったり
する。

【００２１】ランプドライバ８０は制御部６０からの温
度制御信号を受けて、それに応じた電力をランプ２０に
供給する。

【００２２】モータドライバ９０は制御部６０からの駆
動信号を受けて、それに応じた電力を基板回転モータ４
４０に供給する。

【００２３】つぎに、主要部についてさらに詳細に説明
していく。

【００２４】図１に示すように、温度計測部５０は主
に、反射板５１０、計測ユニット５２０、モータドライ
バ５３０、ヒータドライバ５３５、基準プローブ５４
０、基準ディテクタ５４５、演算部５５０を備えてい
る。

【００２５】図２は温度計測部５０における計測ユニッ
ト５２０付近の部分断面図である。温度計測部５０にお
いてハウジング１２０上面には反射板５１０が設けられ
ており、その反射板５１０には、それを貫通する円筒形
状の受光用穴５１０ａおよび補助加熱穴５１０ｂが設け
られており、それらの中心軸ＣＡａ，ＣＡｂの方向はそ
の上方に保持された基板の垂直方向に対して互いに等し
い角度θをなすように鉛直方向に対して傾斜して設けら
れている。さらに、受光用穴５１０ａおよび補助加熱穴
５１０ｂの下方には計測ユニット５２０のケーシング５
２１が取り付けられている。

【００２６】また、ケーシング５２１内部およびケーシ
ング５２１の外側面にはハウジング１２０内部に設けら
れているものと同様の冷却管１３０が複数設けられてお
り、これらによりケーシング５２１内部の温度上昇を抑
えて、基板温度の測定精度を高めている。

【００２７】また、反射板５１０の受光用穴５１０ａお
よび補助加熱穴５１０ｂに共通の開口部ＯＰに渡って石
英ガラス板５２２が設けられ、その石英ガラス板５２２
の下面の受光用穴５１０ａ上端部分にはフィルタ５２３
が密着して設けられている。フィルタ５２３は石英ガラ
ス板５２２の下面全体にＴｉＯ2等の金属酸化物を蒸着
したものである。

【００２８】図３はフィルタ５２３の波長による分光特
性を示す図であり、図３（ａ）は反射率の、図３（ｂ）
は透過率の特性を表している。図示のようにフィルタ５
２３は、後に詳述するディテクタ５２６による測定波長
の近傍の波長域の熱放射のみ透過し（図３（ｂ）参
照）、他の波長域の熱放射はほぼ完全に反射する（図３
（ａ）参照）特性を持ったものとなっている。これによ
り、熱放射のケーシング５２１内への進入を必要最小限
とすることができるので、ケーシング５２１の内部、後
述のモータ５２５およびディテクタ５２６が熱せられに
くいため、モータ５２５、ディテクタ５２６の保護およ
び高い測定精度を実現することができる。また、フィル
タ５２３は石英ガラス板５２２の下面に設けられている
ので、基板Ｗが炉体１０内に搬入されて、基板Ｗからの
薬品等が滴下して石英ガラス板５２２上面に付着しても
腐蝕されることがない。

【００２９】また、図２に示すようにケーシング５２１
内の受光用穴５１０ａの下端付近には、その計測軸（光
軸）が受光用穴５１０ａの中心軸ＣＡａとほぼ一致する
ように図示しない支持手段によってディテクタ５２６が
支持されている。ディテクタ５２６は、ケーシング５２
６ａ内に結像レンズ５２６ｂ、Ｓｉホトセル５２６ｃ、
増幅回路５２６ｄを備え、結像レンズ５２６ｂに入射し
た放射光を電圧すなわち、後述する多重反射後の放射強
度Ｌ1，Ｌ2を表す電気信号に変換し、それを電気的に接
続された演算部５５０に送る。そして、演算部５５０は
ＣＰＵおよびメモリを備えており、後に詳述するように
主に多重反射後の放射強度Ｌ1，Ｌ2をもとに基板温度Ｔ
Wおよび基準基板ＳＷの温度Ｔrefを算出する。なお、デ
ィテクタ５２６は演算部５５０とともに放射温度計を形
成している。

【００３０】なお、前述のように、基板保持回転部４０
の支持脚４２０は円筒状であるので、保持リング４１０
により基板Ｗまたは基準基板ＳＷを保持する際には、そ
れらと反射板５１０との間に閉空間を形成する。そのた
め、ランプ２０からの熱放射が直接またはハウジング１
２０の内面等により反射して、基板Ｗ等を経ないで受光
用穴５１０ａや補助加熱穴５１０ｂに進入してディテク
タ５２６に至るのを防いでいる。これにより、ディテク
タ５２６による放射強度の計測を正確なものにしてい
る。

【００３１】また、図２に示すように反射板５１０の補
助加熱穴５１０ｂの下端近傍には回転式セクタ５２４
が、その板面が補助加熱穴５１０ｂの中心軸ＣＡｂに対
して垂直（したがって、基板Ｗまたは基準基板ＳＷの下
面によって反射された熱放射の光路に対して垂直）にな
るように、モータ５２５に取り付けられている。そし
て、そのモータ５２５はケーシング５２１内に支持され
ている。そして、モータ５２５はモータドライバ５３０
により回転駆動される。なお、回転式セクタ５２４とモ
ータ５２５とを併せたものが「光路開閉手段」に相当す
る。

【００３２】図４は回転式セクタ５２４の平面図であ
る。この実施の形態における回転式セクタ５２４は、ほ
ぼ半円形の板状の部材となっている。そして、その半円
の中心ＣＥがモータ５２５の回転軸５２５ａに、その板
面が補助加熱穴５１０ｂの中心軸ＣＡｂに対して垂直に
なるように取り付けられている（図２参照）。そのた
め、モータ５２５の回転により回転式セクタ５２４は、
その板面に平行な平面内で回転自在となっている。

【００３３】また、回転式セクタ５２４の上記半円部分
の表面には黒体塗料が塗布されており、その面に入射し
た放射光をほぼ全吸収するものとなっている。なお、以
下において、回転式セクタのこの黒体塗料が塗布された
半円部分を遮断部ＲＰと呼び、残りの半円の切り欠き部
分を解放部ＮＰと呼ぶ。

【００３４】また、回転式セクタ５２４に対して反射板
５１０と反対側で、回転式セクタ５２４の近傍には、そ
の面を回転式セクタ５２４の板面と平行とした放射率既
知のＳｉＣ板５２７ａおよび、それを熱するヒータ５２
７ｂからなる補助熱源５２７がケーシング５２１に支持
されて設けられている。なお、ヒータ５２７ｂはＳｉＣ
ヒータである。そして、ヒータ５２７ｂはヒータドライ
バ５３５により電力の供給を受けて発熱する。

【００３５】そのため、モータ５２５の駆動により回転
式セクタ５２４が回転して、その遮断部ＲＰが補助熱源
５２７と補助加熱穴５１０ｂの下端との間に位置する
と、補助加熱穴５１０ｂに進入した放射光は遮断部ＲＰ
に吸収されて、その光路が遮断されることとなり、逆に
解放部ＮＰがそこに位置すると、逆に発熱する補助熱源
５２７からの放射光が補助加熱穴５１０ｂ内に放射され
る。なお、これらの回転式セクタ５２４の状態のうち、
前者の状態を開状態と呼び、後者の状態を閉状態と呼
ぶ。この開状態と閉状態とで、後に詳述するように、多
重反射空洞における実効反射率が異なるものとなる。

【００３６】また、前述のようにケーシング５２１内
部、とり分け、回転式セクタ５２４の上面近くには冷却
管が設けられている。これにより回転式セクタ５２４の
遮断部ＲＰ表面を冷却している。これは、このような冷
却を行わなければ回転式セクタ５２４の表面が補助熱源
５２７の放射熱と多重反射の熱とで高温になり、それ自
体がさらなる熱源となり、測定精度を著しく損なう可能
性が高いためである。従って、この装置は、より精度の
高い基板温度測定が行える。

【００３７】また、補助熱源５２７のＳｉＣ板５２７ａ
には熱電対５２８が取り付けられており、演算部５５０
に接続され、そこで補助熱源５２７の温度が算出され
る。

【００３８】また、図１に示すように、反射板５１０の
受光用穴５１０ａに隣接する位置には反射板５１０およ
びハウジング１２０を貫通するように基準プローブ５４
０を取り付けるための取付け穴ＡＨが設けられている。

【００３９】また、基準プローブ５４０は入射する熱放
射を伝えるための石英ロッドあるいはサファイアロッド
等のロッド状の導光部材および、それに接続された光フ
ァイバーからなり、基準基板ＳＷからの熱放射をディテ
クタ５２６と同様の構造の基準ディテクタ５４５に送
る。

【００４０】なお、基準プローブ５４０は取付け穴ＡＨ
に着脱自在となっているとともに、基準ディテクタ５４
５も図示しない支持部材によってこの装置に着脱自在と
なっている。そして、後述の実効反射率計測処理時には
作業者により基準プローブ５４０が取付け穴ＡＨに取り
付けられ、基準ディテクタ５４５が基準プローブ５４０
の光ファイバーに接続されるとともに、演算部５５０に
電気的に接続された状態でこの装置に取り付けられる。
逆に、基板Ｗの加熱処理時には、それらは取り外され
る。そして、図示のように基準プローブ５４０は取付け
穴ＡＨに取り付けられた状態では基準基板ＳＷの下面近
傍にその先端が位置するようになっている。これにより
基準ディテクタ５４５により放射強度を測定する際には
基準基板ＳＷからの多重反射を起こしていない熱放射を
直接、捉えられるようになっている。

【００４１】そして、基準ディテクタ５４５も基準プロ
ーブ５４０を介して入射する基準基板ＳＷから発せられ
た熱放射を直接受けて、電圧すなわち基準放射強度を表
す電気信号に変換し、演算部５５０に送り、そこで基準
基板ＳＷの温度が算出される。すなわち、基準ディテク
タ５４５と演算部５５０は放射温度計を形成する。ま
た、基準プローブ５４０、基準ディテクタ５４５および
演算部５５０を併せたものが「基準基板温度計測手段」
に相当する。

【００４２】図５はこの実施の形態の熱処理装置１の平
面的な構成を示す図である。ランプ２０は長尺のタング
ステンハロゲンランプがその長手方向を平行に複数本並
設された加熱ゾーンＺ１〜Ｚ５に分割されている。ま
た、反射板５１０においては各加熱ゾーンＺ１〜Ｚ５
に、それぞれ受光用穴５１０ａ、補助加熱穴５１０ｂ、
取付け穴ＡＨが設けられるとともに、図示しない計測ユ
ニット５２０、モータドライバ５３０、ヒータドライバ
５３５および着脱自在に基準プローブ５４０、基準ディ
テクタ５４５が設けられている。なお、これらは図１に
おいては１組のみ表示している。

【００４３】さらに、各加熱ゾーンＺ１〜Ｚ５における
ディテクタ５２６、基準ディテクタ５４５および熱電対
５２８はそれぞれ演算部５５０に電気的に接続され、各
加熱ゾーンＺ１〜Ｚ５におけるモータドライバ５３０お
よびヒータドライバ５３５は制御部６０に接続されてい
る。そして、加熱ゾーンＺ１〜Ｚ５毎に後述のような基
板Ｗまたは基準基板ＳＷの温度計測を行うとともに、そ
れを基に各加熱ゾーンごとにランプ２０に供給する加熱
用電力の制御（温度制御）を行っている。

【００４４】＜２．発明の原理＞以下においてこの発明
に使用する温度計測方法について、実施の形態に即して
説明していく。

【００４５】一般に、黒体から放射される電磁波の放射
発散度の分光密度はプランクの放射公式で与えられる
が、放射温度計（パイロメータ）により黒体を計測する
場合には、そのプランクの放射公式をもとに、放射温度
計により計測される特定の波長領域における黒体の温度
Ｔと計測される熱放射の放射強度Ｌb（Ｔ）との関係は
放射温度計の光学系等によって決まる計測器定数Ａを用
いて次式で近似される。

【００４６】

【数１】

【００４７】ここで放射指数ｎは一般に波長λ、プラン
クの第２定数Ｃ2を用いて次式で近似される。

【００４８】

【数２】

【００４９】なお、放射指数ｎおよび計測器定数Ａは放
射温度計に固有の値として予め求められており、さら
に、放射温度計は黒体炉を用いて予め温度Ｔと黒体炉の
放射強度Ｌb（Ｔ）の関係が校正されている。

【００５０】また、数１の式を温度Ｔについて解くと次
式となる。

【００５１】

【数３】

【００５２】さらに、一般に、温度Ｔの灰色体の放射強
度Ｌ（Ｔ）と黒体の放射強度Ｌb（Ｔ）の関係は次式で
表される。

【００５３】

【数４】

【００５４】ここで、εは灰色体の放射率であり、一般
にε＜１である。

【００５５】以下、このような放射温度計として、ディ
テクタ５２６および演算部５５０または基準プローブ５
４０、基準ディテクタ５４５および演算部５５０を用
い、上記のような装置構成により、反射板５１０の近く
に対向した状態で位置する基板Ｗの温度を計測する場合
について考える。

【００５６】図６および図７はそれぞれ回転式セクタ５
２４が開状態および閉状態における反射板５１０等と基
板Ｗとの間の多重反射を説明するための図である。な
お、以下において基板Ｗまたは基準基板ＳＷと反射板５
１０との間の空間と受光用穴５１０ａ内および補助加熱
穴５１０ｂ内の空間を併せた空間を多重反射空洞と呼
ぶ。

【００５７】図６および図７において、基板Ｗからの熱
放射は、多重反射空洞内の反射板５１０、受光用穴５１
０ａ、補助加熱穴５１０ｂ等により反射された後、再
度、基板Ｗに至って反射される。以下同様にして基板Ｗ
と反射板５１０等の多重反射空洞を取り囲む各面による
反射により、多重反射空洞内を熱放射が往復する多重反
射が発生する。

【００５８】これらのうち、図６の場合は回転式セクタ
５２４は閉状態であるので補助加熱穴５１０ｂに入射し
た熱放射の多くは回転式セクタ５２４の遮断部ＲＰによ
って吸収されてしまうため、補助熱源５２７に至った
り、それにより反射されて基板Ｗや、さらには基板Ｗで
反射されて受光用穴５１０ａを通じてディテクタ５２６
に至ることはほとんどないものと考えられる。また、こ
の多重反射の間に熱放射は石英ガラス板５２２によりほ
ぼ完全に透過され、前述のようにディテクタ５２６の測
定波長域の熱放射はフィルタ５２３によりほぼ完全に透
過されている。以下、この様な回転式セクタの閉状態に
おける多重反射の後に、ディテクタ５２６により捉えら
れる熱放射の放射強度について考える。

【００５９】基板温度ＴWの基板Ｗから放射された熱放
射が反射板５１０、受光用穴５１０ａの内壁面等（これ
らによる多重反射空洞の実質的な反射率を実効反射率ρ
r1と表す）に至り再び基板Ｗに戻り、さらに基板Ｗ（基
板放射率εW、基板反射率ρWと表す）により反射された
後の放射強度は、基板Ｗによる元の熱放射の放射強度Ｌ
（ＴW）に対してρr1ρW倍となる。同様にして、この熱
放射が多重反射空洞内において多重反射の後に受光用穴
５１０ａの下方に至る（すなわち、ディテクタ５２６に
入射する）。その際の多重反射後の最終的な放射強度は
初項Ｌ（ＴW）、公比ρr1ρWの無限等比級数として表わ
され、公比ρr1ρWは「１」未満であるので収束し、次
式となる。

【００６０】

【数５】

【００６１】さらに、数４の式を用いて基板Ｗの放射強
度Ｌ（ＴW）の代わりに基板温度ＴWにおける黒体の放射
強度Ｌb（ＴW）で表わすと次式となる。

【００６２】

【数６】

【００６３】ただし、ここで、基板Ｗにおける熱放射の
透過がないとして次式を用いた。

【００６４】

【数７】

【００６５】数６の式で多重反射後の放射強度Ｌ1（Ｔ
W）に計測値を用いることにし、実効反射率ρr1および
黒体の放射強度Ｌb（Ｔ）の関数形は既知であるとする
と、未知数は基板放射率εWと基板温度ＴWである。した
がって、この式のみでは基板温度ＴWを求めることはで
きない。そこで、この発明では上記と実効反射率が異な
る状態を人為的に作り、その異なる実効反射率のもとに
数６の式と同様の式を立て、両式を連立することによ
り、基板温度ＴWを求めている。

【００６６】具体的には、この実施の形態では図７のよ
うに回転式セクタ５２４が開状態での多重反射空洞（を
取り巻く各面）における実質的な反射率を実効反射率ρ
r2と表すが、この状態では補助熱源５２７からの熱放射
も補助加熱穴５１０ｂを通じて基板Ｗに至る。その後、
それら熱放射は基板Ｗに反射されて、その多くが、その
他の熱放射とともに受光用穴５１０ａに進入し、最終的
にはディテクタ５２６に捉えられ、それにより放射強度
信号が出力される。その際、これらの熱放射も上記と同
様の多重反射を起こす。そのため、その放射強度Ｌ2
（ＴW）は上記数６の式で実効反射率ρr1を実効反射率
ρr2に置き換えて得られる基板Ｗからの熱放射による多
重反射の寄与の項（次式第１項）に、数６の式と同様に
して求めた補助熱源５２７からの熱放射の寄与を実効反
射率ρr2を用いて表わした項（次式第２項）を加えて次
式として与えられる。

【００６７】

【数８】

【００６８】ただし、Ｔkは補助熱源５２７の温度、εk
およびρkはそれぞれ補助熱源５２７（より厳密にはＳ
ｉＣ板５２７ａ）の放射率および反射率、Ｌk（Ｔk）は
補助熱源５２７による放射強度である。また、放射率ε
kと反射率ρkは数７と同様の関係を有し、放射強度Ｌk
（Ｔk）は数４の関係を満たす。

【００６９】これにより、この発明では実効反射率ρr1
およびρr2のそれぞれのもとに生ずる多重反射後の放射
強度Ｌ1（ＴW），Ｌ2（ＴW）を求めて、数６および数８
の式を連立して基板温度ＴWを求めている。

【００７０】（２−１．実効反射率の決定）ところで、
上記の方法で基板温度ＴWを求めるためには、開状態お
よび閉状態のそれぞれにおける実効反射率ρr1，ρr2を
基板温度ＴWの計測に先だって予め求めておく必要があ
る。

【００７１】そこで、この発明では予め基板放射率εW
が既知の値、すなわち放射率εrefである基準基板ＳＷ
を加熱して、それによる熱放射の多重反射後の放射強度
Ｌ1（Ｔref），Ｌ2（Ｔref）、直接の熱放射に基づく基
準基板温度Ｔref、および補助熱源の温度Ｔkを計測して
実効反射率ρr1，ρr2を求めている。

【００７２】具体的には、基準基板ＳＷを加熱するとと
もに、補助熱源５２７により発熱しつつ回転式セクタ５
２４を回転しながら、ディテクタ５２６により放射強度
Ｌ1（Ｔref），Ｌ2（Ｔref）を計測して、得られた値を
数６および数８の式に代入する。それとともに、多重反
射後の熱放射ではなく、基準基板ＳＷからの直接の熱放
射の放射強度である基準放射強度を基準プローブ５４０
および基準ディテクタ５４５により計測し、それに基づ
いて基準基板温度Ｔrefを求め、それを基準基板ＳＷの
真温度であるとして数６および数８の式の基板温度ＴW
に代入し、それとともに、基板放射率εWに基準基板Ｓ
Ｗの放射率εrefおよび既知である補助熱源５２７の放
射率εkを両式に代入し、また温度Ｔkにおける黒体の放
射強度Ｌb（Ｔk）は熱電対５２８により補助熱源５２７
の温度Ｔkを計測し、それを数１の式に用いて求めたも
のを両式に代入する。これにより、実効反射率ρr1，ρ
r2を次の２式により求めたことになる。

【００７３】

【数９】

【００７４】

【数１０】

【００７５】（２−２．基板温度計測）つぎに、実際の
基板加熱処理時の基板Ｗの温度計測について説明する。
実際の基板加熱処理時には基板Ｗを加熱するとともに、
補助熱源５２７により発熱しつつ回転式セクタ５２４を
回転させながらディテクタ５２６で多重反射後の放射強
度Ｌ1（ＴW），Ｌ2（ＴW）および熱電対５２８で補助熱
源５２７の温度Ｔkを計測する。そして、それらを数６
および数８の式に代入することにより、基板放射率εW
および基板温度ＴWが求まる。

【００７６】より具体的には、数６および数８の式から
黒体の放射強度Ｌｂ（ＴW）を消去すると基板放射率εW
を表わす次式が得られる。

【００７７】

【数１１】

【００７８】この式に計測された放射強度Ｌ1（ＴW），
Ｌ2（ＴW）および補助熱源５２７の温度Ｔkと、上記実
効反射率計測処理において得られていた実効反射率ρr1
およびρr2と、既知の補助熱源５２７の放射率εkと、
さらに、数１の式により求めた温度Ｔkにおける黒体の
放射強度Ｌb（Ｔk）とを用いることによって基板温度Ｔ
Wにおける基板放射率εWが求まる。さらに、それを各計
測された値等とともに数６または数８の式に用いて黒体
の放射強度Ｌb（ＴW）を求め、それを数３の式に用いる
ことにより最終的に基板温度ＴWが求まる。

【００７９】＜３．実施の形態の処理および制御＞この
実施の形態の熱処理装置１は、前述の発明の原理に基づ
いて加熱する基板Ｗの温度を求め、その結果に基づいて
ランプ２０のフィードバック制御を行いつつ、基板Ｗの
加熱処理を行う。

【００８０】そのため、この装置では基板Ｗの加熱処理
の開始前や、複数の基板Ｗを順に加熱処理する場合にお
ける、ある程度の枚数の処理の後に、基準基板ＳＷ（基
準黒体板）を炉体１０内で加熱して、実効反射率ρr1，
ρr2を求めている。ここで、基準基板ＳＷとは、実際に
加熱処理を施す基板Ｗとほぼ同寸、同形状であって、ほ
ぼ黒体と見なせるＣ（炭素）や放射率既知のＳｉＣ製円
板や黒体塗料を塗布された素材からなるものであって、
放射率εrefが既知であるものを用いている。なお、基
準基板ＳＷは放射率εrefが既知で０．１〜１の範囲で
あれば他の素材でもよい。

【００８１】また、上記のように、ある程度の枚数の処
理の後に実効反射率ρr1，ρr2を求めるのは、ある程度
の枚数の加熱処理が行われると反射板５１０や受光用穴
５１０ａ、補助加熱穴５１０ｂの内壁面等の多重反射用
空洞を取り巻く各面の表面状態が変化する可能性がある
ため、計測精度を高く保つために行うものである。その
ため、あまり高い計測精度が要求されない場合や、処理
温度が低いため上記反射板５１０等の表面状態の変化が
あまりない場合等には、必ずしも行わなくともよい。

【００８２】図８は実効反射率計測処理の手順を示すフ
ローチャートである。以下、図８を用いて実効反射率ρ
r1，ρr2の計測処理手順について説明する。なお、以下
に説明する実効反射率計測処理において、各種演算およ
び制御は演算部５５０や制御部６０によりソフトウエア
的に行われる。また、基準プローブ５４０、基準ディテ
クタ５４５および演算部５５０よりなる放射温度計は事
前に黒体炉により校正を受けたものを使用している。

【００８３】まず、熱処理装置１の各加熱ゾーンＺ１〜
Ｚ５において、基準ディテクタ５４５を取り付けるとと
もに、取付け穴ＡＨに基準プローブ５４０を取り付ける
（ステップＳ１）。

【００８４】つぎに、図示しない外部搬送装置が基準基
板ＳＷを炉体１０内に搬入する（ステップＳ２）。

【００８５】つぎに、基準基板ＳＷの加熱を開始する
（ステップＳ３）。

【００８６】すなわち、制御部６０はランプドライバ８
０に制御信号を送り、各加熱ゾーンＺ１〜Ｚ５のランプ
２０に電力を供給することによって、それらを点灯して
基準基板ＳＷの加熱を開始する。同様に各加熱ゾーンＺ
１〜Ｚ５のヒータドライバ５３５に制御信号を送り、ヒ
ータ５２７ｂに電力を供給して発熱させ、それと同時に
モータドライバ９０に駆動信号を送り、基板回転モータ
４４０を駆動して基板保持回転部４０を回転させること
によって基準基板ＳＷを回転させる。なお、以下の加熱
処理中において基準基板ＳＷの加熱および回転ならび
に、補助熱源５２７による発熱および回転式セクタ５２
４の回転は続けられる。

【００８７】そして、ランプ２０から発せられた放射熱
は石英ガラス３０を透過して基準基板ＳＷに至り、それ
により基準基板ＳＷは加熱され、その温度に対応する熱
放射が発生する。

【００８８】以上のような加熱を全加熱ゾーンＺ１〜Ｚ
５の基準ディテクタ５４５による基準基板ＳＷの温度Ｔ
refの計測結果が目標温度に達するまで続ける（ステッ
プＳ４）。

【００８９】すなわち、各加熱ゾーンＺ１〜Ｚ５におけ
る基準プローブ５４０に入射した熱放射は各基準ディテ
クタ５４５に捉えられ、その電気信号は演算部５５０に
送られる。そこで各加熱ゾーンＺ１〜Ｚ５ごとに基準基
板ＳＷの温度Ｔrefが、加熱処理の間、常時求められ、
制御部６０に送られる。すると、制御部６０は得られた
基準基板ＳＷの温度Ｔrefと目標温度とを各加熱ゾーン
Ｚ１〜Ｚ５ごとに比較し、全加熱ゾーンＺ１〜Ｚ５が目
標温度に達するまで基準基板ＳＷの加熱を続ける。な
お、この間の補助熱源５２７の温度も熱電対５２８によ
り計測され、補助熱源５２７の温度は上記目標温度にな
るように制御されている。また、この目標温度は後に実
際の基板加熱処理における目標温度と同じ値であり、そ
の温度での実効反射率ρr1，ρr2を求めておくことによ
って、実際の加熱処理における基板温度ＴWの計測結果
を、より正確なものとすることができる。

【００９０】つぎに、各加熱ゾーンＺ１〜Ｚ５におい
て、補助熱源５２７の発熱および回転式セクタ５２４の
回転を行いつつ放射強度Ｌ1（Ｔref），Ｌ2（Ｔref）、
基準放射強度および補助熱源５２７の温度Ｔkを計測
し、実効反射率ρr1，ρr2を算出して、演算部５５０内
のメモリに加熱ゾーンＺ１〜Ｚ５ごとに記憶する（ステ
ップＳ５）。

【００９１】すなわち、基準基板ＳＷからの熱放射およ
び補助熱源５２７からの熱放射は各加熱ゾーンＺ１〜Ｚ
５の計測ユニット５２０、基準プローブ５４０に入射
し、それぞれディテクタ５２６、基準ディテクタ５４５
に導かれる。その際、回転式セクタ５２４は回転してお
り、ディテクタ５２６は放射強度の電気信号を演算部５
５０に送る。すると、演算部５５０はその電気信号を時
系列的に一時記憶して、その放射強度の最大値および最
小値を抽出するピーク検出を行い、それぞれ放射強度Ｌ
1（Ｔref）、Ｌ2（Ｔref）とする。同様に、基準ディテ
クタ５４５は基準放射強度の電気信号をそれぞれ演算部
５５０に送る。すると、演算部５５０はそれをもとに加
熱ゾーンＺ１〜Ｚ５ごとに基準基板ＳＷの温度Ｔrefを
求めるとともに、それと放射強度Ｌ1（Ｔref）、Ｌ2
（Ｔref）、補助熱源５２７の温度Ｔkおよび放射率εk
ならびに既知の基準基板ＳＷの放射率εrefを数９およ
び数１０の式に用いて実効反射率ρr1，ρr2を算出し
て、演算部５５０内のメモリに加熱ゾーンＺ１〜Ｚ５ご
とに記憶し、この実効反射率計測処理を終了する。

【００９２】以上の処理により基板Ｗの加熱処理の準備
が終了したので、つぎに、実際の基板Ｗの加熱処理に移
る。

【００９３】図９は基板加熱処理の手順を示すフローチ
ャートである。以下、図９を用いて処理手順の説明を行
う。なお、以下の基板加熱処理において、各種演算およ
び制御は演算部５５０や制御部６０によりソフトウエア
的に行われる。また、ディテクタ５２６および演算部５
５０よりなる放射温度計は事前に黒体炉により校正を受
けたものを使用している。

【００９４】まず、図示しない外部搬送装置により、基
板Ｗが炉体１０内に搬入される（ステップＳ１１）。

【００９５】なお、この処理にあたり予め基準プローブ
５４０および基準ディテクタ５４５は作業者により除去
されている。

【００９６】つぎに、基板Ｗの熱処理を開始する（ステ
ップＳ１２）。

【００９７】すなわち、前述の実効反射率計測処理と同
様に全加熱ゾーンＺ１〜Ｚ５のランプ２０を点灯して基
板Ｗの加熱を開始する。これにより、加熱された基板Ｗ
から基板温度ＴWに対応する熱放射が発生する。なお、
ランプ２０の点灯は以下の加熱処理中、常時続けられ
る。また、基板保持回転部４０の回転も開始され、以下
の加熱処理中、常時、続けられる。

【００９８】つぎに、各加熱ゾーンＺ１〜Ｚ５におい
て、補助熱源５２７の発熱および回転式セクタ５２４の
回転を行いつつ放射強度Ｌ1（ＴW），Ｌ2（ＴW）および
補助熱源５２７の温度Ｔkが計測される（ステップＳ１
３）。

【００９９】すなわち、補助熱源５２７の発熱および回
転式セクタ５２４の回転が開始され、以下の加熱処理
中、常時続けられる。なお、この基板加熱処理において
も補助熱源５２７の温度は上記目標温度に制御される。
また、基板Ｗおよび補助熱源５２７による熱放射は各加
熱ゾーンＺ１〜Ｚ５において多重反射空洞における多重
反射の後、計測ユニット５２０の石英ガラス板５２２、
フィルタ５２３を通過し、受光用穴５１０ａからディテ
クタ５２６に入射し、それにより得られた放射強度Ｌ1
（ＴW），Ｌ2（ＴW）を表す電気信号がそれぞれ演算部
５５０に送信される。

【０１００】つぎに、演算部５５０は加熱ゾーンＺ１〜
Ｚ５ごとに基板放射率εWを算出し、それを用いて基板
温度ＴWを算出する（ステップＳ１４）。

【０１０１】すなわち、演算部５５０は加熱ゾーンＺ１
〜Ｚ５ごとにディテクタ５２６からの電気信号に対して
実効反射率計測処理と同様にピーク検出を行って放射強
度Ｌ1（ＴW），Ｌ2（ＴW）を求めるとともに、熱電対５
２８による電気信号から補助熱源５２７の温度Ｔkを求
める。そして、それらと、既に得られている実効反射率
ρr1，ρr2および補助熱源５２７の放射率εkを数１１
の式に用いることによって基板放射率εWを算出する。
さらに、得られた基板放射率εWを数６または数８の式
に用いて黒体の放射強度Ｌb（Ｔ）を求め、それを数３
の式に用いることにより加熱ゾーンＺ１〜Ｚ５ごとに基
板温度ＴWを求める。

【０１０２】つぎに、得られた基板温度ＴWと目標温度
とを加熱ゾーンＺ１〜Ｚ５ごとに比較して、両者が一致
するようにそれぞれに加熱ゾーンＺ１〜Ｚ５のランプ２
０のＰＩＤフィードバック制御を行う（ステップＳ１
５）。

【０１０３】すなわち、演算部５５０で求められた各加
熱ゾーンＺ１〜Ｚ５の基板温度ＴＷは温度信号として制
御部６０に送られ、それを基に制御部６０は基板温度Ｔ
Ｗを目標温度に保つようにＰＩＤフィードバック制御の
ための制御信号をランプドライバ８０に送り、ランプド
ライバ８０はその温度制御信号に応じた加熱用電力を対
応する各加熱ゾーンＺ１〜Ｚ５のランプ２０に供給す
る。

【０１０４】そして、制御部６０は処理時間の終了の判
定を行い（ステップＳ１６）、設定されていた処理時間
が経過するまでステップＳ１１〜ステップＳ１５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Ｗを搬出する（ステップＳ１７）。

【０１０５】つぎに、制御部６０は外部の基板搬送装置
からの信号により準備されていた全基板Ｗの加熱処理の
終了の判定を行い（ステップＳ１８）、全基板Ｗの加熱
処理が終了していなければステップＳ１１に戻り、外部
搬送装置が次の基板Ｗを搬入し、逆に終了していれば一
連の基板加熱処理を終了する。

【０１０６】以上で、１枚の基板Ｗの加熱処理が終了し
たことになるが、複数枚の基板Ｗを加熱処理する場合に
は、さらに、各基板Ｗに対して上記の加熱処理を各基板
Ｗに対して繰り返し行う。その際、前述のように必要な
らば、ある程度の枚数の基板Ｗの加熱処理の後に再び実
効反射率計測処理を行い、さらに、その後、基板Ｗの加
熱処理を続けて行ってもよい。

【０１０７】以上説明したように、この実施の形態によ
れば、反射板５１０において受光用穴５１０ａに対して
基板Ｗと反対側（受光用穴５１０ａの下方）にディテク
タ５２６を備えるとともに、補助加熱穴５１０ｂに対し
て基板Ｗと反対側（補助加熱穴５１０ｂの下方）に補助
熱源５２７を備え、さらに基板Ｗの下面を反射面として
光学的にほぼ共通となっている光軸についてディテクタ
５２６と補助熱源５２７との間（基板Ｗの下面により折
り返されたディテクタ５２６と補助熱源５２７との間の
熱放射の光路中）に図４のような回転式セクタ５２４を
備えるので、回転式セクタ５２４を回転することにより
容易に２種の実効反射率ρr1，ρr2の状態を実現するこ
とができる。そのため、単一のディテクタ５２６により
実効反射率ρr1，ρr2に対する放射強度Ｌ1，Ｌ2を計測
することができるので、複数のディテクタを用いてそれ
らを計測する場合のように計測結果にディテクタの個体
差を含まないため、基板温度ＴWの計測精度を高くする
ことができる。また、それにより良質な熱処理を行うこ
とができる。さらに、ディテクタが一つでよいので装置
の製造コストを抑えることができる。

【０１０８】また、ディテクタ５２６によって計測され
る熱放射の、ほぼ計測波長のみを透過するフィルタ５２
３を基板Ｗとディテクタ５２６との間に備えるので、デ
ィテクタ５２６の温度上昇を抑えることができ、それに
より基板温度ＴWの計測精度をさらに高くすることがで
きる。

【０１０９】また、上記のようにして算出された基板温
度ＴWに基づいてランプ２０へ供給される加熱用電力を
制御するため、基板Ｗを加熱し過ぎるといったことがな
いので、熱効率がよく、消費電力を抑えることができ
る。

【０１１０】また、上記のようにして算出された基板温
度ＴWに基づいてランプ２０に供給する加熱用電力を制
御するため、精密な基板Ｗの温度制御を行うことがで
き、したがって、複数の基板Ｗを順次処理していく場合
にも基板Ｗごとの処理温度を均一にすることができるの
で、基板処理品質が均一になる。

【０１１１】また、各加熱ゾーンＺ１〜Ｚ５ごとにラン
プ２０に供給する加熱用電力を制御するので、より精密
な基板Ｗの温度制御を行うことができる。

【０１１２】さらに、複数の基板Ｗを順次熱処理してい
く場合においても基板放射率εWを求めつつ加熱処理を
行うので、基板Ｗごとに予め基板放射率εWを求める必
要がないので処理工程を少なくすることができ、処理コ
ストを抑えることができる。

【０１１３】＜４．変形例＞この実施の形態の熱処理装
置１では遮断板として図４のような回転式セクタ５２４
を備えるものとしたが、この発明はこれに限られない。
たとえば、単に板状の部材をエアシリンダ等により並進
移動するといった、シャッタを設けてもよい。また、回
転式セクタを図１０のようなものとしてもよい。例え
ば、図１０（ａ）のように円盤を直交する２直径により
４等分して、４つの扇形のうち互いに隣り合わない扇形
部分を遮断部ＲＰとし、他の扇形部分を解放部ＮＰとし
たり、図１０（ｂ）のように、円板を６等分し、遮断部
ＲＰと解放部ＮＰとを交互に設けたり、また、図１０
（ｃ）のように円板を４等分し、そのうちの隣り合わな
い２つの扇形部分を遮断部ＲＰとし、その他の部分を透
過性の材質により形成して解放部ＮＰとしてもよい。ま
た、遮断部ＲＰと解放部ＮＰの面積は必ずしも等しくな
くてもよい。なお、図１０（ａ），（ｂ），（ｃ）の回
転式セクタ５２４は回転対称の形状であるため回転の安
定性が高い。

【０１１４】また、この実施の形態の熱処理装置１で
は、受光用穴５１０ａおよび補助加熱穴５１０ｂの形状
を円筒状としたが、この発明はこれに限られず、それら
穴の形状を逆円錐台形状としたり、底面が多角形の柱状
等のものとしてもよい。

【０１１５】また、この実施の形態の熱処理装置１で
は、各加熱ゾーンＺ１〜Ｚ５のそれぞれにおいて基板Ｗ
の温度を計測し、それぞれ独立にランプ２０の制御を行
うものとしたが、この発明はこれに限られず、加熱ゾー
ンを設けず、温度計測部５０を一つだけ設けて、全ラン
プをそれにより得られた基板温度に基づいて制御した
り、各加熱ゾーンに計測ユニット５２０を設けて、それ
らにより得られた基板温度を平均して全ランプを制御す
る等、熱源の制御をその他の方法により行ってもよい。

【０１１６】また、この実施の形態の熱処理装置１で
は、補助加熱穴５１０ｂの下方に回転式セクタ５２４を
設けるものとしたが、この発明はこれに限られず、補助
加熱穴５１０ｂ内部に設けるものとしてもよい。また、
その場合には補助熱源５２７も補助加熱穴５１０ｂ内部
に設けるものとしてもよい。

【０１１７】また、この実施の形態の熱処理装置１で
は、補助熱源５２７にＳｉＣヒータであるヒータ５２７
ｂを備えるものとしたが、この発明はこれに限られず、
補助熱源としてランプを用いるなどその他のものとして
もよい。

【０１１８】また、この実施の形態の熱処理装置１で
は、多重反射空洞からの熱放射の放射強度をディテクタ
５２６により直接捉えて計測するものとしたが、この発
明はこれに限られず、基準プローブ５４０と基準ディテ
クタ５４５のようにロッド状の導光部材と計測ユニット
外で熱放射を直接受けない位置に設けられたディテクタ
とを光ファイバー等で接続して、導光部材に入射する熱
放射をディテクタに導いて計測する等としてもよい。同
様に、この実施の形態では計測ユニット５２０内にモー
タ５２５を設けるものとしたが、この発明はこれに限ら
れず、計測ユニット外にモータを設け、その回転軸を長
尺のものとし、計測ユニット内において回転式セクタを
取り付けるもの等としてもよい。これらにより、熱に弱
いディテクタおよびモータの温度の上昇を一層抑え、そ
れらの機器の保護を図り、より高い測定精度を得ること
ができる。

【０１１９】また、この実施の形態の熱処理装置１で
は、実効反射率計測処理における基準基板の温度Ｔref
の計測は基準プローブ５４０および基準ディテクタ５４
５によるものとしたが、この発明はこれに限られず、熱
電対を基準基板に取り付けて直接温度を求めるもの等、
その他の手段によるものでもよい。

【０１２０】また、この実施の形態の熱処理装置１で
は、補助熱源５２７の温度Ｔkを熱電対５２８により計
測するものとしたが、この発明はこれに限られず、放射
温度計を近接させて計測する等その他のものとしてもよ
い。

【０１２１】また、この実施の形態の熱処理装置１で
は、複数の加熱領域として加熱ゾーンＺ１〜Ｚ５に分割
したが、加熱領域の分割数はこれに限られず、２分割〜
４分割や６分割以上としてもよい。

【０１２２】また、この実施の形態の熱処理装置１で
は、基板Ｗに対して加熱処理のみ行うものとしたが、こ
の発明はこれに限られず、加熱とともに処理用のガスを
供給する等、加熱以外の処理も含むものとしてもよい。

【０１２３】また、この実施の形態の熱処理装置１で
は、フィルタ５２３は石英ガラス板５２２の下面に金属
酸化物を蒸着して設けるものとしたが、この発明はこれ
に限られず、石英ガラス上面に蒸着したり、石英ガラス
板に密着しないで、その下方近傍等、石英ガラス板内部
からディテクタまでの熱放射の通過経路中に設けてもよ
い。

【０１２４】また、石英ガラス板５２２の下面の受光用
穴５１０ａ部分のみにフィルタ５２３を設けるものとし
たが、石英ガラス板５２２下面全面にフィルタを設ける
ものとしてもよい。

【０１２５】また、この実施の形態の熱処理装置１で
は、反射板５１０の開口部ＯＰに石英ガラス板５２２を
設けるものとしたが、この発明はこれに限られず、サフ
ァイアガラス等、その他の材質によるものとしてもよ
い。

【０１２６】さらに、この実施の形態の熱処理装置１で
は、熱源をランプ２０としたが、この発明はこれに限ら
れず、電熱線ヒータ等その他のものを用いてもよい。

【０１２７】

【発明の効果】以上説明したように、請求項１ないし請
求項５の発明によれば、反射板の第１穴および第２穴の
うち、第１穴に対して基板と反対側または第１穴の内部
に放射強度計測手段を備え、第２穴に対して基板と反対
側または前記第２穴の内部に補助熱源を備え、さらに基
板の反射面を介した放射強度計測手段と補助熱源との間
の熱放射の光路を開閉する光路開閉手段を備えるので、
単一の放射強度計測手段により複数の実効反射率に対す
る放射強度を計測することができ、基板の温度計測精度
を高くすることができ、それにより良質な熱処理を行う
ことができ、さらに、製造コストを抑えることができ
る。

【０１２８】また、請求項３の発明によれば、放射強度
計測手段によって計測される熱放射の、ほぼ計測波長の
みを透過するフィルタを基板と放射強度計測手段との間
に備えるので、放射強度計測手段の温度上昇を抑えるこ
とができ、それにより基板の温度計測精度をさらに高く
することができる。

【０１２９】また、請求項４および請求項７の発明によ
れば、上記のようにして算出された基板の温度に基づい
て熱源へ供給される加熱用電力を制御するため、基板を
加熱しすぎるといったことがないため、より熱効率がよ
く、消費電力を抑えることができる。

【０１３０】請求項６ないし請求項８の発明によれば、
光路開閉手段の開閉状態のそれぞれについて放射強度計
測手段により熱放射の放射強度を計測し、それと並行し
て補助熱源の温度を計測し、それらに基づいて基板の温
度を算出するため、単一の放射強度計測手段によって複
数の実効反射率に対する放射強度を計測することができ
るので、基板の温度計測精度を高くすることができ、そ
れにより良質な熱処理を行うことができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施の形態である熱処理装置の縦断
面図である。

【図２】温度計測部における計測ユニット付近の部分断
面図である。

【図３】フィルタの波長による分光特性を示す図であ
る。

【図４】回転式セクタの平面図である。

【図５】実施の形態の熱処理装置の平面的な構成を示す
図である。

【図６】閉状態での基板と反射板等との多重反射を説明
するための図である。

【図７】開状態での基板と反射板等との多重反射を説明
するための図である。

【図８】実効反射率計測処理の手順を示すフローチャー
トである。

【図９】基板加熱処理の手順を示すフローチャートであ
る。

【図１０】変形例における回転式セクタの平面図であ
る。

【符号の説明】

１熱処理装置２０ランプ（熱源）６０制御部５１０反射板５１０ａ受光用穴（第１穴）５１０ｂ補助加熱穴（第２穴）５２３フィルタ５２４回転式セクタ（遮断板、光路開閉手段）５２５モータ（回転手段、光路開閉手段）５２６ディテクタ（放射強度計測手段）５２７補助熱源５２８熱電対（補助熱源温度計測手段）５４０基準プローブ（基準温度計測手段）５４５基準ディテクタ（基準温度計測手段）５５０演算部（温度算出手段、基準温度計測手段）Ｌ1，Ｌ2 放射強度Ｔk 補助熱源の温度ＴW 基板温度Ｔref 基準基板温度Ｗ基板Ｚ１〜Ｚ５加熱ゾーン（加熱領域） ρr1，ρr2 実効反射率

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】基板に熱処理を施す熱処理装置であっ
て、基板を保持する保持手段と、前記保持手段に保持された基板を加熱する熱源と、前記保持手段に保持された基板に対向して配置されると
ともに、第１穴および第２穴を備え、かつ基板からの熱
放射を反射する反射板と、前記第１穴に対して基板と反対側または前記第１穴の内
部に設けられるとともに、基板と前記反射板との間の熱
放射を受けてその放射強度を計測する放射強度計測手段
と、前記第２穴に対して基板と反対側または前記第２穴の内
部に設けられた補助熱源と、前記補助熱源の温度を計測する補助熱源温度計測手段
と、基板の反射面を介した前記放射強度計測手段と前記補助
熱源との間の熱放射の光路を開閉する光路開閉手段と、前記光路開閉手段の開閉状態のそれぞれについて前記放
射強度計測手段によって計測された前記放射強度および
前記補助熱源温度計測手段により計測された前記補助熱
源の温度とに基づいて基板の温度を算出する温度算出手
段と、を備えることを特徴とする熱処理装置。
【請求項２】請求項１に記載の熱処理装置であって、前記光路開閉手段は、切り欠き部分と熱放射を遮断する部分とを備える遮断板
と、前記遮断板の切り欠き部分と熱放射を遮断する部分とに
切り替えるために、前記遮断板を回転させる回転手段
と、を備えることを特徴とする熱処理装置。
【請求項３】請求項１または請求項２に記載の熱処理
装置であって、前記放射強度計測手段によって計測される熱放射の、ほ
ぼ計測波長のみを透過するフィルタを前記保持手段に保
持された基板と前記放射強度計測手段との間に備えるこ
とを特徴とする熱処理装置。
【請求項４】請求項１ないし請求項３のいずれかに記
載の熱処理装置であって、前記温度算出手段により算出された基板の温度に基づき
前記熱源へ供給される加熱用電力を制御する制御手段を
備えることを特徴とする熱処理装置。
【請求項５】請求項４に記載の熱処理装置であって、前記熱源が複数の加熱領域に分割されているとともに、
当該複数の加熱領域のそれぞれに対して前記反射板の前
記第１穴および前記第２穴ならびに前記放射強度計測手
段および前記補助熱源が設けられているものであり、前記複数の加熱領域ごとに算出された基板の温度に基づ
いて、前記熱源における前記複数の加熱領域ごとに供給
される加熱用電力を制御することを特徴とする熱処理装
置。
【請求項６】熱源により加熱させられる基板に対向し
て配置されるとともに、第１穴および第２穴を備えた反
射板と、前記第１穴に対して基板と反対側または前記第
１穴の内部に設けられた放射強度計測手段と、前記第２
穴に対して基板と反対側または前記第２穴の内部に設け
られた補助熱源と、前記補助熱源の温度を計測する補助
熱源温度計測手段と、基板の反射面を介した前記放射強
度計測手段と前記補助熱源との間の熱放射の光路を開閉
する光路開閉手段とを備えた熱処理装置を用いた熱処理
方法において、前記熱源により基板を加熱しつつ、前記光路開閉手段の
開閉状態のそれぞれについて前記放射強度計測手段によ
って熱放射の放射強度を計測する放射強度計測工程と、前記放射強度計測工程と並行して前記補助熱源によって
発熱しつつ前記補助熱源の温度を補助熱源温度計測手段
により計測する補助熱源温度計測工程と、前記放射強度計測工程において計測された前記放射強度
および前記補助熱源温度計測工程において計測された前
記補助熱源の温度に基づいて基板の温度を算出する基板
温度算出工程と、を備えることを特徴とする熱処理方
法。
【請求項７】請求項６に記載の熱処理方法であって、さらに、前記基板温度算出工程により算出された基板の温度に基
づいて、前記熱源へ供給される加熱用電力を制御する制
御工程を備えることを特徴とする熱処理方法。
【請求項８】請求項７に記載の熱処理方法であって、前記の各工程の前にさらに、基板とほぼ同寸および同形状で放射率が既知である基準
基板を前記熱源によって加熱しつつ、基準温度計測手段
によって基準基板の温度を計測する基準基板温度計測工
程と、前記光路開閉手段の開閉状態のそれぞれについて前記放
射強度計測手段によって熱放射の放射強度を計測する基
準放射強度計測工程と、前記基準放射強度計測工程と並行して補助熱源温度計測
手段によって前記補助熱源の温度を計測する温度計測工
程と、前記基準基板温度計測工程において計測された前記基準
基板の温度と、前記温度計測工程において計測された前
記補助熱源の温度と、前記前記基準放射強度計測工程に
おいて計測された前記放射強度のそれぞれとに基づいて
前記光路開閉手段の開閉状態のそれぞれにおける実効反
射率を算出する実効反射率算出工程と、を備え、前記基板温度算出工程においては、前記実効反射率算出
工程において算出された前記実効反射率を利用しつつ基
板の温度を算出することを特徴とする熱処理方法。