JPH1197367A - 基板熱処理装置およびそれを用いた基板熱処理方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 熱効率がよく、消費電力の少ない基板熱処理
装置およびそれを用いた基板熱処理方法を提供する。 【解決手段】 基板Ｗと反射板１４０との間において多
重反射した熱放射の放射強度Ｉ1，Ｉ2を第１および第２
放射温度計５３２，５３３により測定するとともに、反
射板放射温度計５３０により反射板１４０の温度Ｔrを
測定する。そしてこれらを基に演算部５５０は基板温度
ＴWを算出し、その結果を受けた制御部６０はそれをも
とにランプ２１０への供給電力の制御を行う。反射板１
４０の冷却を行わないため、熱効率がよくなり、消費電
力を抑えることができる。

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「基板」という。）に熱
処理を施す基板熱処理装置およびそれを用いた基板熱処
理方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来からランプアニール装置等の基板熱
処理装置においては基板の温度制御の精度が重要な問題
であり、そのため、最近では非接触方式によって基板の
温度の測定を行っている。すなわち、特開平６−３４１
９０５号公報や特開平８−２５５８００号公報に開示さ
れている技術においては基板を反射板の近くに対向して
保持しつつ加熱し、基板からの熱放射をそれらの間で多
重反射させ、その多重反射の熱放射を基板に向けて設け
た石英ロッド等よりなるプローブから放射温度計（パイ
ロメータ）等に供給して基板の温度を算出している。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】ところで、上記従来技
術では反射板における熱吸収があり、さらにその反射板
は冷却されているため、基板から受けた熱のうちの一部
は反射板により吸収され、また冷却水により他に放出さ
れていた。そのため、加熱処理時に熱ロスが発生し、装
置全体としても消費電力が大きくなっていた。

【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、熱効率がよく、消費電力の少な
い基板熱処理装置およびそれを用いた基板熱処理方法を
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の装置は、基板に熱処理を施す
基板熱処理装置であって、基板を保持する保持手段と、
基板に熱を供給する熱源と、保持手段に保持された基板
に対向して配置されているとともに、基板からの熱放射
を反射する反射板と、反射板の温度を測定する反射板温
度測定手段と、反射板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、その放射強度を測定する
放射強度測定手段と、反射板温度測定手段によって測定
された反射板の温度と放射強度測定手段によって測定さ
れた放射強度とに基づいて基板の温度を算出する基板温
度算出手段と、を備える。

【０００６】また、この発明の請求項２の装置は、請求
項１の基板熱処理装置において、放射強度測定手段が個
別に熱放射の放射強度を測定する第１の放射強度測定手
段および第２の放射強度測定手段を備えるものであっ
て、反射板における第１の放射強度測定手段および第２
の放射強度測定手段の周囲の部分の反射率が互いに異な
ることを特徴とする。

【０００７】また、この発明の請求項３の装置は、請求
項１または請求項２の基板熱処理装置であって、さら
に、基板温度算出手段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手
段を備える。

【０００８】また、この発明の請求項４の装置は、請求
項３の基板処理装置において、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
れに対して反射板温度測定手段および放射強度測定手段
が設けられているものであって、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、複数の加熱領域ごと
に熱源へ供給される加熱用電力を制御することを特徴と
する。

【０００９】また、この発明の請求項５の装置は、請求
項１ないし請求項４のうちのいずれかの基板熱処理装置
であって、さらに、反射板に対して基板と反対側の位置
に複数の断熱板を反射板と積層した状態で備えるもので
あることを特徴とする。

【００１０】また、この発明の請求項６の方法は、請求
項１の基板熱処理装置を用いた基板熱処理方法であっ
て、反射板温度測定手段によって反射板の温度を測定す
るとともに、放射強度測定手段によって基板と反射板と
の間の熱放射の放射強度とを測定する測定工程と、反射
板温度測定手段によって測定された反射板の温度および
放射強度測定手段によって測定された放射強度に基づい
て基板温度算出手段により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の方法は、請求
項６の基板熱処理方法であって、基板温度算出工程が反
射板の温度および放射強度を用いて当該基板の温度を近
似的に算出するものであることを特徴とする。

【００１２】また、この発明の請求項８の方法は、請求
項６の基板熱処理方法であって、基板温度算出工程が第
１の放射強度測定手段および第２の放射強度測定手段に
より個別に測定された熱放射の放射強度を用いて基板の
温度を算出するものであることを特徴とする。

【００１３】また、この発明の請求項９の方法は、請求
項６ないし請求項８のうちのいずれかの基板熱処理方法
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。

【００１４】さらに、この発明の請求項１０の方法は、
請求項６ないし請求項９のうちのいずれかの基板熱処理
方法において、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加熱
しつつ、基準温度測定手段によって基準基板の温度を測
定する工程と、放射強度測定手段により基準基板と反射
板との間の熱放射の放射強度を測定する工程と、測定さ
れた基準基板の温度と放射強度とに基づいて反射板にお
ける放射強度測定手段の周囲の部分の反射率を算出する
工程と、を備え、基板温度算出工程においては、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。

【００１５】

【発明の実施の形態】

［１．発明の原理］各実施の形態の説明の前に、以下に
おいてこの発明に使用する温度測定方法について説明し
ていく。

【００１６】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）により黒体を測定する
場合には、そのプランクの放射公式をもとに、放射温度
計により測定される特定の波長領域における黒体の温度
Ｔと測定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測定器定数Ａを用
いて次式で近似される。

【００１７】

【数１】

【００１８】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。

【００１９】

【数２】

【００２０】なお、放射指数ｎおよび測定器定数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。

【００２１】また、数２の式を温度Ｔについて解くと次
式となる。

【００２２】

【数３】

【００２３】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。

【００２４】

【数４】

【００２５】ここで、εは灰色体の放射率であり、一般
にε＜１である。

【００２６】以下、このような放射温度計を用いて反射
板に近接して対向した状態において加熱された基板の温
度を測定する場合について考える。図１は基板Ｗと反射
板１４０との間の多重反射を説明するための図である。
図示のように、基板Ｗからの熱放射は、熱放射のみなら
ず反射も行う反射板１４０の上面により反射された後、
再度、基板Ｗに至り、反射される。以下同様にして基板
Ｗと反射板１４０とにより反射されて、それらの間を熱
放射が往復する多重反射が発生する。

【００２７】基板温度ＴWの基板Ｗから放射された熱放
射が反射板１４０（放射率εr、反射率ρr）に至り再び
基板Ｗに戻り、さらに基板Ｗ（放射率εW、反射率ρW）
により反射された後に反射板１４０表面に入射する際の
放射強度は元の熱放射の放射強度Ｌ（ＴW）に対してρr
ρW倍となる。同様にして、この熱放射が基板Ｗと反射
板１４０により多重反射した後に反射板１４０表面に入
射する（すなわち、放射温度計に接続されたプローブに
入射する）最終的な放射強度は初項Ｌ（ＴW）、公比ρr
ρWの無限等比級数として表わされ、さらに、数４の式
を用いて放射強度Ｌ（ＴW）の代わりに基板Ｗの放射強
度Ｌb（ＴW）で表わすと次式となる。

【００２８】

【数５】

【００２９】また、この発明の装置では反射板１４０が
冷却されておらず、反射板１４０の温度Ｔrも無視でき
ない程度の高温となるため、その反射板１４０からも熱
放射（放射強度Ｌ（Ｔr））が発生する。そして、上記
と同様に反射板１４０と基板Ｗとの間で多重反射を起こ
すが、この場合にも基板Ｗで反射するとその放射強度は
ρWＬ（Ｔr）となり、その熱放射がその後、反射板１４
０および基板Ｗにより１度ずつ反射した後に反射板１４
０に入射する際の放射強度は、そのρrρW倍となる。し
たがって、この熱放射が基板Ｗと反射板１４０により多
重反射した後、最終的に反射板１４０に入射する際の放
射強度は初項ρWＬ（Ｔr）、公比ρrρWの無限等比級数
として表わされ、数４の式を用いて放射強度Ｌ（Ｔr）
の代わりに黒体の放射強度Ｌb（Ｔr）を用いると次式と
なる。

【００３０】

【数６】

【００３１】ここで、基板Ｗおよび反射板１４０におけ
る熱放射の透過がないとする次式を用いた。

【００３２】

【数７】

【００３３】

【数８】

【００３４】以上より、最終的に反射板１４０上面にお
ける多重反射の放射強度Ｉは数５および数６の式の和と
して次式となる。

【００３５】

【数９】

【００３６】また、これを基板Ｗの放射強度Ｌb（ＴW）
について解くと次式となる。

【００３７】

【数１０】

【００３８】ここで係数αは次式で表わされる。

【００３９】

【数１１】

【００４０】そして、この発明では放射温度計で測定し
た多重反射の放射強度Ｉ、反射板１４０の温度Ｔrおよ
び予め数１の式により関数形が与えられている黒体の放
射強度Ｌbを数１０の式に用いて基板Ｗの基板温度ＴWを
求めるのである。

【００４１】以下、この温度測定方法を第１および第２
の実施の形態のそれぞれに即して説明する。

【００４２】＜＜１−１．第１の実施の形態の基板温度
測定方法＞＞以下、後述する第１の実施の形態の基板熱
処理装置１における基板温度ＴWの測定方法について説
明する。

【００４３】上記から数１０の式における未知数は基板
温度ＴWおよび係数αであるが、数１１の式において反
射板１４０の反射率ρrはその温度Ｔrにのみ依存するた
め後述のように予め求めておくことができ、したがっ
て、数１０の式の未知数は基板温度ＴWおよび放射率εW
の２つとなる。

【００４４】そこで第１の実施の形態である基板熱処理
装置１は後に詳述するように多重反射の放射強度を測定
するための第１および第２放射温度計５３２，５３３と
反射板１４０の温度を測定するための反射板放射温度計
５３０を備え、さらに、第１および第２放射温度計５３
２，５３３に熱放射を導く第１および第２プローブ５２
２，５２３の周囲の部分の反射板１４０の反射率ρr1，
ρr2を異なるものとしている（図３参照）。それにより
後述のように第１および第２放射温度計５３２，５３３
のそれぞれにより測定される多重反射の放射強度Ｉ1，
Ｉ2のそれぞれについて数１０の式を立て、それらを連
立させて基板温度ＴWを求めている。

【００４５】その説明の前に、基板Ｗの加熱処理に先だ
って行われる反射板１４０の反射率ρr1，ρr2の測定方
法について説明する。

【００４６】＜１−１−１．反射板の反射率ρr1，ρr2
の測定＞第１の実施の形態の装置は、上記構成以外にさ
らに、図３に示すように基板Ｗに近接するとともに反射
板１４０から離隔した位置に基板Ｗから直接の（上述の
多重反射が生じていない）熱放射を測定するための基準
放射温度計５３１を備えている。そして、後に詳述する
が基板Ｗの加熱処理の前に基板Ｗの代わりに予めその放
射率εrefが求められている基準黒体板を加熱しつつ、
基準放射温度計５３１によりその基準黒体板からの直接
の熱放射の放射強度Ｉrefと、第１および第２放射温度
計５３２，５３３により反射板１４０表面において基準
黒体板と反射板１４０との間の多重反射の放射強度Ｉ
1，Ｉ2と、反射板放射温度計５３０により反射板１４０
の温度Ｔrとをそれぞれ測定する。これらのうち、基準
黒体板の放射強度Ｉrefはその温度Ｔrefを用いて次式で
表わされる。

【００４７】

【数１２】

【００４８】また、多重反射の放射強度Ｉ1，Ｉ2は基準
黒体板の温度Ｔrefおよび反射板１４０の温度Ｔrとの間
に次の２式の関係を有する。

【００４９】

【数１３】

【００５０】

【数１４】

【００５１】ここで係数α1，α2は反射板１４０表面に
おける第１および第２放射温度計５３２，５３３の熱放
射の測定位置（すなわち、第１および第２プローブ５２
２，５２３の周囲）の反射板１４０の反射率ρr1，ρr2
を用いてそれぞれ次式で表わされる。

【００５２】

【数１５】

【００５３】

【数１６】

【００５４】また、数１２の式を用いて数１３、数１４
の式の黒体の放射強度Ｌb（Ｔref）を消去すると次の２
式が得られる。

【００５５】

【数１７】

【００５６】

【数１８】

【００５７】この２式に測定された基準黒体板の放射強
度Ｉrefおよび多重反射の放射強度Ｉ1，Ｉ2ならびに反
射板１４０の温度Ｔr、さらに予め求められている基準
黒体板の放射率εrefおよび数１の式のように予め求め
られている黒体の放射強度Ｌb（Ｔ）を用いると係数α
1，α2が求まる。なお、これら係数α1，α2は反射板１
４０の温度Ｔrを常温から加熱処理時の温度まで変化さ
せて、その温度依存性を予め求めておく。

【００５８】また、数１５、数１６の式を反射板１４０
の反射率ρr1，ρr2について解くと次式となる。

【００５９】

【数１９】

【００６０】

【数２０】

【００６１】これらの式に、上記のようにして求められ
た係数α1，α2を用いることによって反射板１４０の反
射率ρr1，ρr2が予め求まるのである。

【００６２】＜１−１−２．加熱処理時の基板温度ＴW
の測定＞つぎに、第１の実施の形態における実際の基板
Ｗの加熱処理について説明する。

【００６３】基板Ｗの加熱処理では第１および第２放射
温度計５３２、５３３により反射板１４０上面において
基板Ｗと反射板１４０との間の多重反射の放射強度Ｉ
1，Ｉ2、反射板放射温度計５３０により反射板１４０の
温度Ｔrがそれぞれ測定される。なお、その際には後述
するように基準放射温度計５３１に接続された基準プロ
ーブ５２１はこの装置から除去され、したがって基準基
板の放射強度Ｉrefの測定は行われない。

【００６４】まず、数１０の式に多重反射の放射強度Ｉ
1，Ｉ2を用いて表わすと次式となる。

【００６５】

【数２１】

【００６６】

【数２２】

【００６７】ここで係数α1，α2は数１１の式より次式
で表わされる。

【００６８】

【数２３】

【００６９】

【数２４】

【００７０】加熱処理時においては多重反射の放射強度
Ｉ1，Ｉ2および反射板１４０の温度Ｔrは測定され、反
射板１４０の反射率ρr1，ρr2および黒体の放射強度Ｌ
b（Ｔ）は予め求められているので、これらの式におい
て未知数は基板温度ＴWおよび基板Ｗの放射率εWであ
る。

【００７１】そこで、数２３、数２４を数２１、数２２
の式の係数α1，α2に代入して２式を辺々引き、基板Ｗ
の放射強度Ｌb（ＴW）を消去すると基板Ｗの放射率εW
は次式のように求まる。

【００７２】

【数２５】

【００７３】ここで係数ΔＪ1，ΔＪ2は次式で表わされ
る。

【００７４】

【数２６】

【００７５】

【数２７】

【００７６】これらの式に前述の既知の値を用いて基板
Ｗの放射率εWを求め、さらにそれを数２１または数２
２の式に戻して基板Ｗの放射強度Ｌb（ＴW）を求め、数
３の式を基板温度ＴWについて用いると基板温度ＴWが求
まるのである。

【００７７】＜＜１−２．第２の実施の形態の基板温度
測定方法＞＞つぎに、後述する第２の実施の形態の基板
熱処理装置２における基板温度ＴWの測定方法について
説明する。

【００７８】前述のように数１０の式における未知数は
基板温度ＴWおよび係数αであるが、第２の実施の形態
ではこの係数αを予め見積もられた定数係数αfで近似
する。これにより、未知数は基板温度ＴWのみとなるの
で多重反射の放射強度Ｉと反射板１４０の温度Ｔrのみ
の測定で基板温度ＴWの近似値である近似基板温度ＴW^*
が求まるため、第２の実施の形態の装置では反射板１４
０の温度Ｔrを測定するための反射板放射温度計５３０
のほかに多重反射の放射強度Ｉを測定するための放射温
度計５３５を後述する１つの加熱ゾーンにつき１つのみ
備えるものとなっている。

【００７９】以下、基板Ｗの加熱処理に先だって行われ
る定数係数αfの見積もりおよび加熱処理時の近似基板
温度ＴW^*の測定方法について順に説明していく。

【００８０】＜１−２−１．定数係数αfの見積もり＞
上記のように第２の実施の形態では定数係数αfを予め
見積もっているが、そのために加熱処理時の基板温度の
近似のために適当と考えられる所定温度における反射板
１４０の定数反射率ρrfを測定している。すなわち、第
２の実施の形態の装置でも第１の実施の形態と同様に、
基板Ｗからの直接の熱放射の放射強度を測定するため
の、着脱自在の基準プローブ５２１とそれに接続された
基準放射温度計５３１とを備えている。そして、基板Ｗ
の加熱処理の前にその放射率εrefが求められている基
準黒体板を加熱しつつ、基準放射温度計５３１により基
準黒体板からの直接の熱放射の放射強度Ｉref、放射温
度計５３５により反射板１４０表面において基準黒体板
と反射板１４０との間の多重反射の放射強度Ｉ、反射板
放射温度計５３０により反射板１４０の温度Ｔrをそれ
ぞれ測定する。

【００８１】ところで、数１１の式において係数αに対
して基準黒体板の係数αrefを用い、反射板１４０の反
射率ρrに対して所定温度における反射板１４０の定数
反射率ρrfを用い、その定数反射率ρrfについて解くと
次式となる。

【００８２】

【数２８】

【００８３】ここで、基準黒体板の係数αrefは数１０
の式から次式で与えられる。

【００８４】

【数２９】

【００８５】これら２式に、測定された基準黒体板の放
射強度Ｉref、その温度Ｔrefおよび黒体の放射強度Ｌb
（Ｔ）ならびに既知の基準黒体板の放射率εrefを用い
て反射板１４０の定数反射率ρrfが求まる。

【００８６】さらに、数１１の式より反射板１４０の定
数反射率ρrfを用いた場合の定数係数αfは次式で表さ
れる。

【００８７】

【数３０】

【００８８】この式に定数反射率ρrfを用いれば定数係
数αfが基板Ｗの放射率εWのみの関数となる。

【００８９】そして、この基板Ｗの放射率εWを適当な
定数放射率εWfで近似すればよい精度で基板温度ＴWの
近似値である近似基板温度ＴW^*を求めることができる。

【００９０】＜１−２−２．加熱処理時の基板温度ＴW
の測定＞つぎに、第２の実施の形態における加熱処理時
の近似基板温度ＴW^*の測定方法について説明する。

【００９１】第２の実施の形態では前述のように多重反
射の放射強度Ｉと反射板１４０の温度Ｔrのみを測定
し、それらの測定値を用いて近似基板温度ＴW^*を算出し
ている。

【００９２】すなわち、数３０の式において基板Ｗの放
射率εWとして妥当な数値を用い、既に求められていた
反射板１４０の定数反射率ρrfを用いることによって定
数係数αfが求まる。そして、数１０の式において係数
αを予め求められていた定数係数αfで近似すると次式
となる。

【００９３】

【数３１】

【００９４】この式より基板Ｗの放射強度Ｌb（ＴW^*）
が求まるので、予め求められている黒体の放射強度Ｌb
（Ｔ）を用いて近似基板温度ＴW^*が求まるのである。

【００９５】＜１−２−３．近似の有効性＞以下に、上
記の近似の有効性について昇温時や降温時等の非定常時
と基板Ｗの加熱が長時間行われた後の定常時とに分けて
説明する。

【００９６】ｉ）非定常時 数１０および数３１の式から多重反射の放射強度Ｉを消
去すると次式となる。

【００９７】

【数３２】

【００９８】ところで、ウィーンの近似式は次式で与え
られる。

【００９９】

【数３３】

【０１００】ここで、Ｔは放射体の温度、λは熱放射の
波長、Ｃ1，Ｃ2はプランクの第１および第２定数であ
る。この式を数３２の式の各黒体の放射強度Ｌb（Ｔ）
に用いて整理すると次式となる。

【０１０１】

【数３４】

【０１０２】図２は数３４の式を用いた基板Ｗの様々な
放射率εWに対する温度測定誤差（ＴW−ＴW^*）のシミュ
レーション結果を示した図である。この例では処理対象
の基板ＷがＳｉウエハであって測定する波長λを０．９
５μｍ、反射板１４０の温度Ｔrを５００℃（７７３
Ｋ）、反射板１４０をＳｉＣ製とした場合を想定してい
る。

【０１０３】図示のように、８００Ｋ程度の温度におけ
る現実の基板Ｗが有する放射率εWの範囲は０．７〜
０．８であり、この範囲にある場合には図示のように基
板温度ＴWが７７３Ｋ以上の広い温度範囲に渡って温度
測定誤差（ＴW−ＴW^*）が基板温度ＴWに比して小さな値
となっている（例えば、１３２０Ｋ近傍で５Ｋ程度の誤
差）。

【０１０４】ところで、反射板１４０のプローブ５２５
の周囲の定数反射率ρrf＝０．１、定数係数αf＝１．
３と近似する場合、これらの数値を数３０の式に代入す
ると基板Ｗの放射率εWは０．７５となり、この近似は
かなり正確な温度測定結果を与えることが分かる。

【０１０５】ｉｉ）定常時 長時間加熱した定常状態では近似基板温度ＴWと反射板
１４０の温度Ｔｒとが等しくなることが考えられるの
で、数３２の式は次式となる。

【０１０６】

【数３５】

【０１０７】この式は数３１の式において上記の条件を
課しても同様の結果となり、この式は係数αを含んでい
ないので係数αの値に無関係に成立する。すなわち測定
される係数α（または定数係数αf）とは無関係とな
り、基板温度ＴW（または近似基板温度ＴW^*）は反射板
１４０の温度Ｔrの測定結果そのままとなる。これは、
第２の実施の形態の基板温度測定の精度の高さを物語っ
ている。

【０１０８】［２．第１の実施の形態］ ＜＜２−１．機構的構成と装置配列＞＞図３はこの発明
の第１の実施の形態である基板熱処理装置１の縦断面図
である。以下、図３を参照しつつこの装置の構成を説明
していく。

【０１０９】第１の実施の形態である基板熱処理装置１
は主に炉体１０、加熱部２０、基板昇降部３０、基板保
持回転部４０、温度測定部５０、制御部６０、ランプド
ライバ７０、エア供給源８０、モータドライバ９０とを
備えている。

【０１１０】炉体１０は後に詳述するが上部をリフレク
ター１１０、下部をハウジング１２０とする箱状の炉体
であり、その側面の基板・ガス供給口１１０ａを通じて
加熱処理の際に図示しない外部搬送装置により基板Ｗの
搬出入が行われるとともに酸素、窒素、Ｎ2Ｏ、アンモ
ニア等の処理ガスの供給が行われ、また、その側面のガ
ス排出口１１０ｂを通じて加熱処理後に処理ガスが排出
される。

【０１１１】加熱部２０はランプ２１０および石英ガラ
ス板２２０から成っており、そのうち、ランプ２１０は
リフレクター１１０の下面に多数設けられ（図３、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
射は石英ガラス板２２０を透過し、基板Ｗに至ってそれ
を加熱する。

【０１１２】基板昇降部３０はハウジング１２０の３箇
所（図３には２つのみ図示）に設けられた昇降自在のリ
フタピン３１０とそれらを駆動するエアシリンダ３２０
を備えており、基板・ガス供給口１１０ａを通じて搬出
入される基板Ｗをリフタピン３１０の先端で保持して昇
降させることによって受け渡しを行う。

【０１１３】基板保持回転部４０は、基板Ｗの周縁部分
を保持する保持リング４１０が円筒の支持脚４２０によ
り支持されるとともにその支持脚４２０の下方にはベア
リング４３０が設けられている。そして、ベアリング４
３０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４４１がかみ合っており、その駆動により
保持リング４１０がその中心において鉛直方向を軸とし
て回転可能となっている。

【０１１４】温度測定部５０は後に詳述するが基板Ｗか
らの熱放射強度等を測定し、それを基に基板温度ＴW等
を求め、それらの信号を制御部６０に送る。

【０１１５】制御部６０は内部にメモリとＣＰＵを備え
るとともに、図示のように各部に電気的に接続されてお
り、それら各部を各種制御信号を送ることによって制御
する。ランプドライバ７０は後述する各加熱ゾーンＺ１
〜Ｚ５のランプ２１０に電気的に接続されており、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２１０に供給する。

【０１１６】エア供給源８０はエア供給管ＡＳにより各
エアシリンダ３２０に接続されており、制御部６０から
の制御信号を受けて、エアシリンダ３２０にエアを供給
してそれを駆動する。

【０１１７】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。

【０１１８】つぎに、要部についてさらに詳細に説明し
ていく。

【０１１９】第１の実施の形態である基板熱処理装置１
にはハウジング１２０の上方に、上から順に１枚の断熱
機能を有する反射板１４０とその下方に２枚の断熱板１
４１，１４２とが積層した状態で設けられており、反射
板１４０は、保持リング４１０に保持された基板Ｗに対
して対向して配置されている。さらに、リフレクター１
１０およびハウジング１２０の内部には冷却水を通過さ
せて炉体を冷却する多数の冷却管１３０が設けられてい
る。基板Ｗの加熱処理時にはその熱放射を受けて反射板
１４０の温度Ｔrは上昇し、かなりの高温となる。その
ため、反射板１４０が冷却される場合と比べて基板Ｗか
らの熱量Ｑのロスが少なくなる。この熱量Ｑのロスは一
般に、反射板と断熱板とを併せた枚数Ｎ（この装置では
Ｎ＝３）に対して次式で与えられる。

【０１２０】

【数３６】

【０１２１】すなわち、反射板および断熱板の数Ｎ＋１
に反比例して減衰、つまり、反射板等を多く設けるほど
熱量Ｑのロスは少なくなる。

【０１２２】このように、この装置では反射板１４０と
断熱板１４１，１４２を積層して備えるため熱効率がよ
い。

【０１２３】また、温度測定部５０は、上端から入射す
る熱放射を伝える４本のプローブ、すなわち反射板プロ
ーブ５２０、基準プローブ５２１、第１および第２プロ
ーブ５２２，５２３を備え、さらにそれらの下端にはそ
れぞれ反射板放射温度計５３０、基準放射温度計５３
１、第１および第２放射温度計５３２，５３３が光ファ
イバを介して接続され、さらにそれら各放射温度計に電
気的に接続された演算部５５０（「基板温度算出手段」
に相当）を備えている。さらに、演算部５５０はその内
部にＣＰＵとメモリを備えている。なお、反射板プロー
ブ５２０、反射板放射温度計５３０、演算部５５０を併
せたものが「反射板温度測定手段」に、基準プローブ５
２１、基準放射温度計５３１、演算部５５０を併せたも
のが「基準温度測定手段」に、第１および第２プローブ
５２２，５２３、第１および第２放射温度計５３２，５
３３を併せたものが「第１および第２放射強度測定手
段」にそれぞれ相当している。

【０１２４】また、図示しないが、反射板１４０におい
て第１および第２プローブ５２２，５２３のうちの一
方、この装置では第１プローブ５２２の周囲の上面（反
射面）は黒化処理がなされており、他方、この装置では
第２プローブ５２３の周囲の上面は黒化処理がなされて
いない。すなわち、第１プローブ５２２の周囲の反射率
ρr1と第２プローブ５２３の周囲の反射率ρr2とは互い
に異なるものとなっている。これにより、第１および第
２プローブ５２２，５２３に接続された第１および第２
放射温度計５３２，５３３により測定される多重反射の
放射強度Ｉ1，Ｉ2は互いに異なるものとなる。

【０１２５】図４は図３のうち各プローブを拡大した図
である。図示のように反射板プローブ５２０は断熱板１
４１，１４２を貫通してその先端が反射板１４０の下面
近傍に位置するように、基準プローブ５２１は反射板１
４０、断熱板１４１，１４２を貫通してその先端が基板
Ｗの下面近傍に位置するように、第１および第２プロー
ブ５２２，５２３は反射板１４０、断熱板１４１，１４
２を貫通してその先端が反射板１４０の上面とほぼ同一
の高さに位置するように、いずれもハウジング１２０に
設けられている。このうち、各プローブは石英ロッドや
サファイアロッド等を用いることができるが、この装置
では加熱時には反射板１４０および断熱板１４１，１４
２は高温になるため、高温で透明度の低下を来す石英ロ
ッドよりも高温においてもそのようなことのないサファ
イアロッドを用いることが望ましい。また、各放射温度
計は各プローブにより導かれた基板Ｗからの熱放射を受
けて、その放射強度信号を生成する。

【０１２６】図５は第１の実施の形態である基板熱処理
装置１の平面的な構成を示す図である。ランプ２１０は
長尺のタングステンハロゲンランプであり、それらは、
その長手方向を平行として複数本並設された加熱ゾーン
Ｚ１〜Ｚ５（「複数の加熱領域」に相当）に分割されて
いる。そして各加熱ゾーンＺ１〜Ｚ５にはそれぞれ温度
測定部５０が１組ずつ設けられている（図３においては
温度測定部５０を１組のみ図示）。そして、各加熱ゾー
ンＺ１〜Ｚ５毎に基板温度ＴWを測定して、それぞれの
測定結果に応じてランプ２１０への供給電力を調節する
ＰＩＤフィードバック制御を行っている。これにより、
より精密な基板Ｗの温度制御を行うことができる。

【０１２７】また、基準プローブ５２１はハウジング１
２０の各加熱ゾーンＺ１〜Ｚ５のそれぞれに設けられた
取付け口１２０ａに着脱自在となっている。この取付け
口１２０ａには基準放射温度計５３１につながる光ファ
イバが設けられており、取付け口１２０ａに基準プロー
ブ５２１が取り付けられると前述のように基準プローブ
５２１と基準温度計５３１とがその光ファイバにより接
続されるようになっている。

【０１２８】そして、後述する反射板１４０の反射率ρ
r1，ρr2の測定処理の際には基準プローブ５２１は作業
者により取付け口１２０ａに取り付けられるとともに、
それ以外の基板Ｗの加熱処理時等には取り外される。そ
して、取付け口１２０ａに取り付けられる基準プローブ
５２１も加熱ゾーンＺ１〜Ｚ５の数（この装置では５
個）だけ準備されている。

【０１２９】図６は各加熱ゾーンＺ１〜Ｚ５の反射板プ
ローブ５２０、基準プローブ５２１、第１および第２プ
ローブ５２２，５２３の設置位置関係を示す図である。
図示のように、各加熱ゾーンＺ１〜Ｚ５の反射板プロー
ブ５２０、基準プローブ５２１（およびその取付け口１
２０ａ）、第１および第２プローブ５２２，５２３はそ
れぞれ基板Ｗの回転中心を中心とした円周上に位置する
ように設けられている。そして、これにより、後述する
反射板１４０の反射率ρr1，ρr2の測定および基板Ｗの
加熱処理時の各放射強度の測定において制御部６０が基
板Ｗの回転と同じ速度でそれぞれの測定タイミングをず
らすことによって基板Ｗの同じ位置に対してそれぞれ放
射強度を捉えることができるようになっている。すなわ
ち、基板Ｗ上の測定対象位置を共通にしている。そのた
め、より精度の高い温度測定を行うことができる。

【０１３０】＜＜２−２．処理手順＞＞第１の実施の形
態である基板熱処理装置１は前述の発明の原理の第１の
実施の形態の場合の温度測定方法に基づいて加熱する基
板温度ＴWを求め、その結果に基づいてランプ２１０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
っている。そのため、この装置では、基板Ｗの加熱処理
の前に、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）や黒体塗料を
塗布された素材からなる放射率εrefが既知である基準
黒体板を、炉体１０内で加熱して、予め反射板１４０の
第１および第２プローブ５２２，５２３周囲の反射率ρ
r1，ρr2を求めている。なお、基準黒体板は放射率εre
fが既知で０．１〜１の範囲であれば他の素材でもよ
い。

【０１３１】また、基準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。

【０１３２】図７は反射板１４０の反射率ρr1，ρr2の
測定処理手順を示すフローチャートである。以下、図７
を用いてその測定処理手順について説明する。

【０１３３】まず、作業者が基板熱処理装置１の各加熱
ゾーンＺ１〜Ｚ５の取付け口１２０ａに基準プローブ５
２１を取り付ける（ステップＳ１）。

【０１３４】つぎに、図示しない外部搬送装置により基
準黒体板が炉体１０内に搬入される（ステップＳ２）。

【０１３５】つぎに、制御部６０はランプドライバ７０
に制御信号を送り、ランプドライバ７０は各加熱ゾーン
Ｚ１〜Ｚ５のランプ２１０に電力を供給することによっ
てそれらを点灯して加熱を開始する（ステップＳ３）。
それと同時にモータドライバ９０に制御信号を送り、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黒体板を回転させる。なお、
以下の反射板１４０の反射率ρr1，ρr2の測定処理中に
おいて基準黒体板の回転は続けられる。

【０１３６】そして、ランプ２１０から発せられた放射
熱は石英ガラス板２２０を透過して基準黒体板に至り、
それにより基準黒体板は加熱され、その温度Ｔrefに対
応する熱放射が発生する。

【０１３７】つぎに、各加熱ゾーンＺ１〜Ｚ５において
基準黒体板からの熱放射は第１および第２プローブ５２
２，５２３、基準プローブ５２１に入射し、反射板１４
０からの熱放射は反射板プローブ５２０に入射する。そ
してそれらはそれぞれ各加熱ゾーンＺ１〜Ｚ５の第１お
よび第２放射温度計５３２，５３３、基準放射温度計５
３１ならびに反射板放射温度計５３０に導かれ、そこで
それぞれ多重反射の放射強度Ｉ1，Ｉ2、基準黒体板の放
射強度Ｉref、反射板１４０の放射強度が測定され、そ
れらの信号は演算部５５０に送られる。さらに演算部５
５０において反射板１４０の温度Ｔrがその放射強度を
基に算出され、また、その反射板１４０の温度Ｔrのデ
ータは制御部６０に送られる。（ステップＳ４）。

【０１３８】つぎに、反射板１４０の温度Ｔrが近似の
ために適当と考えられる所定温度に達すると各加熱ゾー
ンＺ１〜Ｚ５の演算部５５０において発明の原理の第１
の実施の形態の場合の反射率ρr1，ρr2の測定方法によ
り反射板１４０の反射率ρｒ１，ρｒ２が算出され、そ
れらと反射板１４０の温度Ｔrとが、その内部のメモリ
に記憶される（ステップＳ５）。

【０１３９】つぎに、制御部６０により全加熱ゾーンＺ
１〜Ｚ５における反射板１４０の反射率ρr1，ρr2の温
度依存性を求めるべき所定温度範囲の最高温度に達した
かどうか判定され（ステップＳ６）、達していなければ
ステップＳ４に戻りステップＳ４およびＳ５の処理を繰
り返し、達していればこの処理を終了する。以上の処理
により加熱処理時に達し得る所定温度範囲での渡る各加
熱ゾーンＺ１〜Ｚ５における反射板１４０の温度依存性
を加味した反射率ρr1，ρr2が求められる。

【０１４０】以下において、基板Ｗの加熱処理手順を示
すフローチャートである図８を用いて、基板Ｗの処理手
順について説明していく。

【０１４１】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）。

【０１４２】つぎに、基板Ｗの加熱処理が開始される
（ステップＳ１２）。すなわち、前述の反射板１４０の
反射率ρr1，ρr2の算出処理と同様に各加熱ゾーンＺ１
〜Ｚ５のランプ２１０を点灯して基板Ｗを加熱しつつ、
基板保持回転部４０を回転させることによって基板Ｗを
回転させる。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。さらに、加熱処理
時には処理ガスが炉体１０内に供給される。なお、以下
の加熱処理中においてランプ２１０の点灯、処理ガスの
供給および基板Ｗの回転は続けられる。

【０１４３】つぎに、各加熱ゾーンＺ１〜Ｚ５において
第１および第２放射温度計５３２，５３３は第１および
第２プローブ５２２，５２３を介して基板Ｗと反射板１
４０との間の多重反射の熱放射を捉え、それぞれ放射強
度Ｉ1，Ｉ2を測定してその放射強度信号を演算部５５０
に送る。それと同時に、各加熱ゾーンＺ１〜Ｚ５におい
て反射板放射温度計５３０は反射板プローブ５２０を介
して反射板１４０からの直接の熱放射を捉えてその放射
強度を測定し、その放射強度信号を演算部５５０に送
り、そこでそれをもとに反射板１４０の温度Ｔrが算出
される（ステップＳ１３）。

【０１４４】つぎに、各加熱ゾーンＺ１〜Ｚ５の演算部
５５０は発明の原理の第１の実施の形態の場合の基板温
度ＴWの測定方法によりステップＳ１３で測定されたそ
の加熱ゾーンの放射強度Ｉ1，Ｉ2および反射板１４０の
温度Ｔrおよび前述の反射板１４０の反射率ρr1，ρr2
の測定処理により求められたその加熱ゾーンにおけるそ
れらの値を用いて基板Ｗの放射率εWを算出し、それを
用いてその加熱ゾーンにおける基板温度ＴWを算出する
（ステップＳ１４）。

【０１４５】つぎに、演算部５５０で求められた各加熱
ゾーンＺ１〜Ｚ５における基板温度ＴWは温度信号とし
て制御部６０に送られ、それらを基に制御部６０は得ら
れた基板温度ＴWと予め設定された加熱処理時の基板Ｗ
の目標温度とを比較して、両者が一致するように各加熱
ゾーンＺ１〜Ｚ５ごとに温度制御信号をランプドライバ
７０に送り、ランプドライバ７０はそれらの温度制御信
号に応じた電力を対応する加熱ゾーンのランプ２１０に
供給してＰＩＤフィードバック制御を行う（ステップＳ
１５）。

【０１４６】つぎに、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Ｓ１３〜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加熱処
理を終了し、外部搬送装置によりその基板Ｗが炉体１０
外に搬出される（ステップＳ１７）。

【０１４７】つぎに、制御部６０は外部搬送装置からの
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
置により次の基板Ｗが搬入され、逆に終了していれば一
連の加熱処理が終了する。

【０１４８】以上説明したように、第１の実施の形態に
よれば、反射板放射温度計５３０により測定した反射板
１４０の温度Ｔrと、第１および第２放射温度計５３
２，５３３により測定した多重反射の熱放射の放射強度
Ｉ1，Ｉ2とを用いて演算部５５０において基板温度ＴW
を算出するため、反射板１４０を冷却しないで基板温度
ＴWを測定することができるので、熱効率がよく、した
がって、装置全体の消費電力を抑えることができる。

【０１４９】特に、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２１０に供給する電力を制御す
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、基板ごとの処理温度を均一にすることがで
き、また、基板Ｗを加熱しすぎるといったことがないの
で、より熱効率がよく、消費電力を抑えることができ
る。

【０１５０】また、各加熱ゾーンＺ１〜Ｚ５ごとにラン
プ２１０に供給する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。

【０１５１】さらに、複数の断熱板１４１，１４２を反
射板１４０と積層した状態で備えるため、一層、熱効率
がよく、消費電力を抑えることができる。

【０１５２】［３．第２の実施の形態］図９はこの発明
における第２の実施の形態である基板熱処理装置２の縦
断面図である。第１の実施の形態である基板熱処理装置
１では加熱処理時の多重反射の放射強度を測定する手段
としてプローブおよび放射温度計を各加熱ゾーンＺ１〜
Ｚ５に２組ずつ備えていたのに対して、第２の実施の形
態である基板熱処理装置２では各加熱ゾーンＺ１〜Ｚ５
のそれぞれにプローブ５２５および放射温度計５３５を
１組のみ備える点が異なっており、その他の装置構成は
第１の実施の形態と全く同様である。なお、プローブ５
２５も第１の実施の形態と同様、反射板１４０、断熱板
１４１，１４２を貫通して、その先端が反射板１４０の
上面に位置するように設けられている。なお、プローブ
５２５と放射温度計５３５を併せたものが「放射強度測
定手段」に相当している。

【０１５３】図１０は基板熱処理装置２の平面的な構成
を示す図である。上記のようにこの装置でも第１の実施
の形態と同様にランプ２１０は加熱ゾーンＺ１〜Ｚ５に
分割され（ランプ２１０は図９および図１０においてそ
の一部にのみ参照符号を記載）、各加熱ゾーンＺ１〜Ｚ
５にはそれぞれに温度測定部５０が設けられている。な
お、これらは図９においては１組のみ表示されている。
そして、これら各プローブもそれぞれ基板Ｗの回転中心
を中心とした円周上に位置するように設けられている。
これにより、第２実施の形態でも後述する反射板１４０
の定数反射率ρrfの測定および基板Ｗの加熱処理時の放
射強度の測定においてそれぞれの測定タイミングをずら
して、基板Ｗ上の測定対象位置を共通にして、より精度
の高い温度測定を行えるものとしている。

【０１５４】そして、第２の実施の形態では発明の原理
の第２の実施の形態の温度測定方法に基づいて、近似基
板温度ＴW^*を求め、その結果に基づいてランプ２１０の
ＰＩＤフィードバック制御を行いつつ、基板Ｗの加熱処
理を行っている。

【０１５５】図１１は定数係数αfの見積り処理の手順
を示すフローチャートである。以下、図１１を用いてそ
の処理手順について説明する。

【０１５６】第２の実施の形態の定数係数αfの見積り
処理のステップＳ２１〜ステップＳ２３までは第１の実
施の形態における図７の反射板１４０の反射率ρr1，ρ
r2の測定処理のステップＳ１〜ステップＳ３と全く同様
であるので説明を省略する。

【０１５７】つぎに、各加熱ゾーンＺ１〜Ｚ５において
基準黒体板からの熱放射はプローブ５２５、基準プロー
ブ５２１に入射し、反射板１４０からの熱放射は各加熱
ゾーンＺ１〜Ｚ５の反射板プローブ５２０に入射する。
そしてそれらはそれぞれ放射温度計５３５、基準放射温
度計５３１および反射板放射温度計５３０に導かれ、そ
こでそれぞれ多重反射の放射強度Ｉ、基準黒体板の放射
強度Ｉref、反射板１４０の放射強度が測定され、それ
らの信号は演算部５５０に送られる。さらに演算部５５
０はその加熱ゾーンにおける反射板１４０の温度Ｔrを
その放射強度を基に算出し、そのデータを制御部６０に
送信する（ステップＳ２４）。

【０１５８】つぎに、各加熱ゾーンＺ１〜Ｚ５の反射板
１４０の温度Ｔrが近似のために適当と考えられる所定
温度に達するとその加熱ゾーンの演算部５５０において
発明の原理の第２の実施の形態の場合の定数係数αfの
見積もり方法によりその温度での反射板１４０の定数反
射率ρrfが算出され、そのデータはその内部のメモリに
記憶される（ステップＳ２５）。さらに、制御部６０は
全加熱ゾーンＺ１〜Ｚ５の反射板１４０の温度Ｔrが上
記所定温度に達するとこの処理を終了する。

【０１５９】以上の処理により反射率ρrfが求められ、
近似的な基板Ｗの放射率εωを見積もることで、定数係
数αfが見積もられた。この定数係数αfを用いて以下に
示すように近似基板温度ＴW^*を求めつつ基板Ｗの加熱処
理が行われる。

【０１６０】図１２は基板Ｗの加熱処理手順を示すフロ
ーチャートである。以下、図１２を用いて、基板Ｗの加
熱処理手順について説明していく。

【０１６１】第２の実施の形態の基板Ｗの加熱処理のス
テップＳ３１およびＳ３２は第１の実施の形態における
図８の基板Ｗの加熱処理のステップＳ１１およびＳ１２
と全く同様であるので説明を省略する。

【０１６２】つぎに、各加熱ゾーンＺ１〜Ｚ５において
放射温度計５３５はプローブ５２５を介して基板Ｗと反
射板１４０との間の多重反射の熱放射の、放射強度Ｉを
測定してその放射強度信号を演算部５５０に送る。それ
と同時に、各加熱ゾーンＺ１〜Ｚ５において反射板放射
温度計５３０は反射板プローブ５２０を介して反射板１
４０からの直接の熱放射の放射強度を測定し、その放射
強度信号を演算部５５０に送り、そこでそれをもとに反
射板１４０の温度Ｔrが算出される（ステップＳ３
３）。

【０１６３】つぎに、各加熱ゾーンＺ１〜Ｚ５の演算部
５５０は発明の原理の第２の実施の形態の近似基板温度
ＴW^*の測定方法によりステップＳ３３で測定されたその
加熱ゾーンの放射強度Ｉ、反射板１４０の温度Ｔrおよ
び上述の定数係数αfの見積もり処理において求められ
たその加熱ゾーンの定数係数αfを用いてその加熱ゾー
ンにおける近似基板温度ＴW^*を算出する（ステップＳ３
４）。

【０１６４】つぎに、演算部５５０で求められた各加熱
ゾーンＺ１〜Ｚ５における近似基板温度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は得
られた近似基板温度ＴW^*と予め設定された加熱処理時の
基板Ｗの目標温度とを比較して、両者が一致するように
各加熱ゾーンＺ１〜Ｚ５ごとに温度制御信号をランプド
ライバ７０に送り、ランプドライバ７０はそれらの温度
制御信号に応じた電力を対応する加熱ゾーンのランプ２
１０に供給してＰＩＤフィードバック制御を行う（ステ
ップＳ３５）。

【０１６５】つぎに、制御部６０は処理時間の終了の判
定を行い（ステップＳ３６）、設定されていた処理時間
が経過するまでステップＳ３３〜ステップＳ３５の処理
を継続して行う。そして、処理時間が経過すると加熱処
理を終了し、外部搬送装置によりその基板Ｗが炉体１０
外に搬出される（ステップＳ３７）。

【０１６６】つぎに、制御部６０は外部搬送装置からの
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Ｓ３８）、全基板Ｗの加熱処理が
終了していなければステップＳ３１に戻り、外部搬送装
置により次の基板Ｗが搬入され、逆に終了していれば一
連の加熱処理が終了する。

【０１６７】以上の説明から、第２の実施の形態でも第
１の実施の形態と同様の効果を有している。

【０１６８】さらに、第２の実施の形態の基板熱処理装
置２では各加熱ゾーンの温度測定部５０において多重反
射の放射強度を測定する手段としてプローブ５２５およ
び放射温度計５３５を１組のみ備えるため、第１の実施
の形態の装置に比べて装置構成が簡素化されているので
製造コストを抑えることができる。

【０１６９】［４．変形例］上記の第１の実施の形態の
装置では反射板１４０において第１プローブ５２２の周
囲の上面と第２プローブ５２３の周囲の上面では黒化処
理の有無によって反射率ρr1と反射率ρr2とを互いに異
なるものとしたが、この発明はこれに限られず、いずれ
かの上面を粗くすること等のその他の方法により反射率
ρr1と反射率ρr2とを互いに異なるものとしてもよい。

【０１７０】上記の第２の実施の形態では予め反射板１
４０の定数反射率ρrfを測定し、それに基づいて定数係
数αfを見積もり、それを用いて近似基板温度ＴW^*を算
出することは必須ではなく、要は数３１の式に用いる定
数係数αfが予め用意できればよい。したがって、予め
妥当と思われる定数係数αfが何らかの方法で知られて
いれば、反射板１４０の定数反射率ρrfの測定を行うこ
となく、その値を直接用いることもできる。

【０１７１】また、第１および第２の実施の形態の装置
は反射板放射温度計５３０により反射板１４０の温度を
測定するものとしたが、この発明はこれに限られず、反
射板放射温度計の代わりに熱電対や測温抵抗体等の接触
式の温度測定手段により反射板１４０の温度Ｔrを測定
することができる。この場合にはそれにより求めた反射
板の温度Ｔrを発明の原理の温度測定方法に用いればよ
い。

【０１７２】また、第１および第２の実施の形態の装置
では各加熱ゾーンに温度測定部５０を備え、そのそれぞ
れに演算部５５０を備えるものとしたが、この発明はこ
れに限られず、各温度測定部には演算部を設けず、各温
度測定部に電気的に接続された演算部を１つ設けて全加
熱ゾーンの演算を全てその共用の演算部によって行うも
のとしてもよく、さらには、演算部を設けないでその代
わりに制御部がそれらの演算を行うものとしてもよい。

【０１７３】また、第１および第２の実施の形態の装置
では加熱の制御領域を加熱ゾーンＺ１〜Ｚ５の５つに分
けるものとしたが、この発明はこれに限られず、加熱ゾ
ーンに分けないで炉体１０全体に１つの温度測定部５０
を設けて基板温度を求めるものとしてもよく、または
「２」以上かつ「５」以外の数に分割してもよい。

【０１７４】また、第１および第２の実施の形態の装置
では反射板１４０以外に断熱板を２枚備えるものとした
が、この発明はこれに限られず、断熱板を備えないもの
としたり、１枚や３枚以上備えるものとしてもよい。

【０１７５】また、第１および第２の実施の形態の装置
では熱源としてランプ２１０を備えるものとしたが、こ
の発明はこれに限られず、電熱線によるヒータ等、その
他の熱源を用いてもよい。

【０１７６】さらに、第１および第２の実施の形態の装
置はランプアニール装置として機能するものとしたが、
この発明はこれに限られず、処理ガスを供給しないで基
板Ｗの加熱のみを行うものとしてもよい。

【０１７７】

【発明の効果】以上説明したように、請求項１ないし請
求項１０の発明によれば、反射板温度測定手段により測
定した反射板の温度と、放射強度測定手段により測定し
た基板と反射板との間の熱放射の放射強度とを用いて基
板温度算出手段により基板の温度を算出するため、反射
板を冷却しないで基板の温度を測定することができるの
で、加熱処理の熱効率がよく、したがって、消費電力を
抑えることができる。

【０１７８】また、請求項３、請求項４および請求項９
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。

【０１７９】さらに、請求項５の発明によれば、反射板
に対して基板と反対側の位置に複数の断熱板を反射板と
積層した状態で備えるため、一層、熱効率がよく、消費
電力を抑えることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】基板と反射板との間の多重反射を説明するため
の図である。

【図２】基板の様々な放射率に対する温度測定誤差のシ
ミュレーション結果を示した図である。

【図３】本発明の第１の実施の形態である基板熱処理装
置の縦断面図である。

【図４】図３の各プローブの拡大図である。

【図５】第１の実施の形態である基板熱処理装置の平面
的な構成を示す図である。

【図６】各加熱ゾーンの反射板プローブ、基準プロー
ブ、第１および第２プローブの設置位置関係を示す図で
ある。

【図７】反射板の反射率の測定処理手順を示すフローチ
ャートである。

【図８】第１の実施の形態の基板の加熱処理手順を示す
フローチャートである。

【図９】第２の実施の形態である基板熱処理装置の縦断
面図である。

【図１０】第２の実施の形態である基板熱処理装置の平
面的な構成を示す図である。

【図１１】反射板の近似反射率の測定処理手順を示すフ
ローチャートである。

【図１２】第２の実施の形態の基板の加熱処理手順を示
すフローチャートである。

【符号の説明】

１，２ 基板熱処理装置 ６０ 制御部 １４０ 反射板 １４１，１４２ 断熱板 ２１０ ランプ ５３０ 反射板放射温度計 ５３１ 基準放射温度計 ５３２，５３３ 第１および第２の放射温度計 ５３５ 放射温度計 ５５０ 演算部 Ｉ，Ｉ1，Ｉ2 多重反射の放射強度 ＴW 基板温度 Ｔr 反射板の温度 Ｗ 基板 Ｚ１〜Ｚ５ 加熱ゾーン ρr，ρr1，ρr2 反射板の反射率

Claims (10)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 基板に熱処理を施す基板熱処理装置であ
   って、 基板を保持する保持手段と、 基板に熱を供給する熱源と、 前記保持手段に保持された基板に対向して配置されてい
   るとともに、基板からの熱放射を反射する反射板と、 前記反射板の温度を測定する反射板温度測定手段と、 前記反射板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、その放射強度を測定する放射強
   度測定手段と、 前記反射板温度測定手段によって測定された反射板の温
   度と前記放射強度測定手段によって測定された放射強度
   とに基づいて前記基板の温度を算出する基板温度算出手
   段と、を備えることを特徴とする基板熱処理装置。
2. 【請求項２】 請求項１の基板熱処理装置において、 前記放射強度測定手段が個別に前記熱放射の放射強度を
   測定する第１の放射強度測定手段および第２の放射強度
   測定手段を備えるものであって、 前記反射板における前記第１の放射強度測定手段および
   第２の放射強度測定手段の周囲の部分の反射率が互いに
   異なることを特徴とする基板熱処理装置。
3. 【請求項３】 請求項１または請求項２の基板熱処理装
   置であって、さらに、 前記基板温度算出手段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
   御手段を備えることを特徴とする基板熱処理装置。
4. 【請求項４】 請求項３の基板処理装置において、 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温度
   測定手段および前記放射強度測定手段が設けられている
   ものであって、 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、前記複数の加熱領域ごとに前記熱源へ供給される
   加熱用電力を制御することを特徴とする基板熱処理装
   置。
5. 【請求項５】 請求項１ないし請求項４のうちのいずれ
   かの基板熱処理装置であって、さらに、 前記反射板に対して基板と反対側の位置に複数の断熱板
   を備えるものであることを特徴とする基板熱処理装置。
6. 【請求項６】 請求項１の基板熱処理装置を用いた基板
   熱処理方法であって、 前記反射板温度測定手段によって前記反射板の温度を測
   定するとともに、前記放射強度測定手段によって基板と
   前記反射板との間の熱放射の放射強度を測定する測定工
   程と、 前記反射板温度測定手段によって測定された反射板の温
   度および前記放射強度測定手段によって測定された放射
   強度に基づいて、前記基板温度算出手段により前記基板
   の温度を算出する基板温度算出工程と、を備えることを
   特徴とする基板熱処理方法。
7. 【請求項７】 請求項６の基板熱処理方法であって、 前記基板温度算出工程が前記反射板の温度および前記放
   射強度を用いて基板の温度を近似的に算出するものであ
   ることを特徴とする基板熱処理方法。
8. 【請求項８】 請求項６の基板熱処理方法であって、 前記基板温度算出工程が前記第１の放射強度測定手段お
   よび前記第２の放射強度測定手段により個別に測定され
   た熱放射の放射強度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基板熱処理方法。
9. 【請求項９】 請求項６ないし請求項８のうちのいずれ
   かの基板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基板熱処理方法。
10. 【請求項１０】 請求項６ないし請求項９のうちのいず
    れかの基板熱処理方法において、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
    基板を加熱しつつ、基準温度測定手段によって基準基板
    の温度を測定する工程と、 前記放射強度測定手段によって基準基板と前記反射板と
    の間の熱放射の放射強度を測定する工程と、 測定された基準基板の温度と前記放射強度とに基づいて
    前記反射板における前記放射強度測定手段の周囲の部分
    の反射率を算出する工程と、を備え、 前記基板温度算出工程においては、前記反射率の値を利
    用しつつ基板の温度を算出することを特徴とする基板熱
    処理方法。