WO2023181463A1 - 熱処理装置 - Google Patents

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WO2023181463A1
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智宏 上野
貴宏 北澤
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株式会社Ｓｃｒｅｅｎホールディングス
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    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L21/00—Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
    • H01L21/02—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof
    • H01L21/04—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof the devices having potential barriers, e.g. a PN junction, depletion layer or carrier concentration layer
    • H01L21/18—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof the devices having potential barriers, e.g. a PN junction, depletion layer or carrier concentration layer the devices having semiconductor bodies comprising elements of Group IV of the Periodic Table or AIIIBV compounds with or without impurities, e.g. doping materials
    • H01L21/26—Bombardment with radiation

Definitions

  • the base ring 71 is an arcuate quartz member with a portion missing from the annular shape. This missing portion is provided to prevent interference between the transfer arm 11 of the transfer mechanism 10 and the base ring 71, which will be described later.
  • the base ring 71 is supported by the side surface of the chamber 161 (see FIG. 3).
  • a plurality of connecting portions 72 (four in this embodiment) are erected on the upper surface of the base ring 71 along the circumferential direction of the annular shape.
  • the connecting portion 72 is also a quartz member and is fixed to the base ring 71 by welding.
  • FIG. 7 is a plan view showing the arrangement of a plurality of halogen lamps HL in the halogen heating section 4.
  • the 40 halogen lamps HL are arranged in two stages, upper and lower. Twenty halogen lamps HL are arranged in the upper stage near the holding part 7, and twenty halogen lamps HL are arranged in the lower stage farther from the holding part 7 than the upper stage.
  • the halogen lamp HL has the characteristics of having a longer lifespan and being able to continuously emit strong light compared to a normal incandescent light bulb. That is, the halogen lamp HL is a continuously lit lamp that emits light continuously for at least one second or more. Further, since the halogen lamp HL is a rod-shaped lamp, it has a long life, and by arranging the halogen lamp HL along the horizontal direction, the radiation efficiency toward the semiconductor wafer W above becomes excellent. Further, a reflector 43 is also provided within the housing 41 of the halogen heating section 4 below the two-stage halogen lamp HL (FIG. 3). The reflector 43 reflects the light emitted from the plurality of halogen lamps HL toward the heat treatment space 65 side.
  • the gas in the chamber 161 is also exhausted from the transfer opening 66. Further, the atmosphere around the drive section of the transfer mechanism 10 is also exhausted by an exhaust mechanism (not shown). Note that during the heat treatment of the semiconductor wafer W in the heat treatment apparatus 160, nitrogen gas is continuously supplied to the heat treatment space 65, and the amount of nitrogen gas supplied is changed as appropriate depending on the treatment process.
  • the semiconductor wafer W carried in by the transfer robot advances to a position directly above the holding section 7 and stops.
  • the lift pins 12 pass through the through holes 79 and protrude from the upper surface of the holding plate 75 of the susceptor 74. and receives the semiconductor wafer W.
  • the lift pin 12 rises above the upper end of the support pin 77.
  • the surface temperature of the semiconductor wafer W can be raised in a short time.
  • the flash light emitted from the flash lamp FL is generated by converting electrostatic energy stored in a capacitor in advance into an extremely short light pulse, and the irradiation time is extremely short, ranging from 0.1 milliseconds to 100 milliseconds. It's a strong flash.
  • the surface temperature of the semiconductor wafer W which is flash-heated by the flash light irradiation from the flash lamp FL, instantaneously rises to a processing temperature of 1000° C. or more, and then rapidly falls.
  • the transfer opening 66 that had been closed by the gate valve 162 is opened, and the semiconductor wafer W placed on the lift pin 12 is carried out from the chamber 161 by a transfer robot outside the apparatus, and the semiconductor wafer W is heated. Complete.
  • each data is first acquired by each sensor S1 to S11 including the lower radiation thermometer 20 (step ST11). ).
  • the plurality of sensors S1 to S11 include a temperature sensor 95 that measures the temperature of the side surface of the chamber 161.
  • the data obtained by the processing information acquisition unit 90 (each sensor) and the measured value by the lower radiation thermometer 20 (or/and upper radiation thermometer 25) may be stored in the cloud.
  • the entire function of the control unit 3 may be provided in the cloud.
  • the configuration is not limited to the cloud, and may include a function of the prediction unit 32c that can access (transmit and receive) the control unit 3 by wire or wirelessly.
  • the output value of the first sensor is predicted based on the data measured by the first sensor among the plurality of sensors S1 to S11 and the data measured by the second sensor. has been adopted, but is not limited to this.

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Abstract

熱処理装置は、半導体ウェハーＷを収容するチャンバーと、半導体ウェハーを加熱するハロゲン加熱部およびフラッシュ加熱部と、半導体ウェハーの加熱に関連するパラメータを測定する複数のセンサーと、複数のセンサーにより測定されたデータを格納する記憶部と、複数のセンサーのうち第１のセンサーの出力値を予測する演算部とを備える。第１センサーの出力値の予測は、複数のセンサーのうち第１のセンサーによって測定されたデータと、第１のセンサーと相関関係を有する第２のセンサーによって測定されたデータとに基づいて行われる。

Description

熱処理装置
　この発明は、半導体ウェハー等の薄板状精密電子基板（以下、単に「基板」と称する）を加熱する熱処理装置に関する。
　基板を加熱する熱処理装置において、半導体ウェハーの処理はロット（同一条件にて同一内容の処理を行う対象となる１組の半導体ウェハー）単位で行われることが典型的である。枚葉式の熱処理装置においては、ロットを構成する複数の半導体ウェハーが１枚ずつチャンバーに搬入されて順次に熱処理が行われる。
　稼働停止状態の熱処理装置が半導体ウェハーのロットの処理を開始する場合や、半導体ウェハーの処理温度等の処理条件を変化させた場合に、半導体ウェハーを保持するサセプタ等のチャンバー内構造物の温度が変化することがある。
　ロットの複数の半導体ウェハーを処理する過程でサセプタ等のチャンバー内構造物の温度が変化すると、ロットの初期の半導体ウェハーと後半の半導体ウェハーとで処理時の温度履歴が異なるという問題が生じる。これにより、半導体ウェハー毎の品質も不均一となる。
　このような問題を解決するために、特開２０２０－０４３２８８号公報に記載のような装置が開示されている。特開２０２０－０４３２８８号公報に記載の装置は、ロットの処理を開始する前に、処理対象ではないダミーウェハーがチャンバー内に搬入されてサセプタに支持され、処理対象のロットと同一条件にて加熱されることにより、事前にサセプタ等のチャンバー内構造物の温度を処理時の安定温度に到達させる。
特開２０２０－０４３２８８号公報
　このようなダミーウェハーが利用される技術において、チャンバー内構造物の温度が安定化するまでに多量のダミーウェハーの処理が必要となり、生産性の低下を招いていた。生産性を向上させるためには、チャンバー内構造物が安定温度に到達していない状態でも基板の温度を把握することが必要となる。
　本発明は、上記課題に鑑みてなされたものであり、基板の生産性の低下を抑制しつつ、安定温度到達前のチャンバー内での基板の温度をも高精度に測定できる熱処理装置を提供することを目的とする。
　上記課題を解決するため、請求項１の発明は、基板を収容するチャンバーと、前記基板を加熱する加熱部と、前記基板の加熱に関連するパラメータを測定する複数のセンサーと、前記複数のセンサーにより測定されたデータを格納する記憶部と、前記複数のセンサーのうち第１のセンサーによって測定されたデータと、前記第１のセンサーと相関関係を有する第２のセンサーによって測定されたデータとに基づいて前記第１のセンサーの出力値を予測する演算部と、を備えることを特徴とする。
　また、請求項２の発明は、請求項１の発明に係る熱処理装置において、前記演算部は、前記第１のセンサーによって測定された時系列のデータのうちの１以上のデータと、前記第２のセンサーによって測定された時系列のデータのうちの１以上のデータとに基づいて前記第１のセンサーの出力値を、予め作成された学習モデルを利用して予測することを特徴とする。
　また、請求項３の発明は、請求項１または請求項２の発明に係る熱処理装置において、前記演算部は、予測される前記出力値と実際に測定されるデータとの間の精度を、前記第１のセンサーと前記第２のセンサーとの相関関係の大きさを示すフィットネス値として演算することを特徴とする。
　また、請求項４の発明は、請求項１ないし請求項３のいずれか一つの発明に係る熱処理装置において、前記複数のセンサーには、前記基板の温度を測定する温度センサーが含まれることを特徴とする。
　また、請求項５の発明は、請求項１ないし請求項４のいずれか一つの発明に係る熱処理装置において、前記複数のセンサーには、前記チャンバーの側面の温度を測定する温度センサーが含まれることを特徴とする。
　また、請求項６の発明は、請求項１ないし請求項５のいずれか一つの発明に係る熱処理装置において、前記チャンバー内に収容された前記基板に光を照射して前記基板を予備加熱する予備加熱部と、前記基板に光を照射して前記基板を処理温度に到達させる主加熱部と、をさらに備え、前記チャンバーには、前記予備加熱部および前記主加熱部から照射される光を透過する光透過窓が設けられ、前記複数のセンサーには、前記光透過窓の温度を測定する温度センサーが含まれることを特徴とする。
　また、請求項７の発明は、請求項６の発明に係る熱処理装置において、前記基板を載置するとともに、前記基板に対して前記予備加熱部または前記主加熱部から照射される光を透過するサセプタをさらに備え、前記複数のセンサーには、前記サセプタの温度を測定する温度センサーが含まれることを特徴とする。
　請求項１、請求項４、請求項５、請求項６、または請求項７の発明によれば、第１のセンサーによって測定されたデータと、第２のセンサーによって測定されたデータとに基づいて第１のセンサーの出力値を予測する演算部を備えることから、基板の生産性の低下を抑制しつつ、安定温度到達前のチャンバー内での基板の温度をも高精度に測定できる。
　請求項２の発明によれば、第１のセンサーによって測定された時系列のデータのうちの１以上のデータと、第２のセンサーによって測定された時系列のデータのうちの１以上のデータとに基づいて第１のセンサーの出力値を、予め作成された学習モデルを利用して予測することから、基板の温度をさらに高精度に測定できる。
　請求項３の発明によれば、予測される出力値と実際に測定されるデータとの間の精度を、第１のセンサーと第２のセンサーとの相関関係の大きさを示すフィットネス値として演算することから、基板の温度をさらに高精度に測定できる。
本実施の形態に関する熱処理装置の構成を概略的に示す断面図である。 保持部の全体外観を示す斜視図である。 サセプタの平面図である。 サセプタの断面図である。 移載機構の平面図である。 移載機構の側面図である。 ハロゲン加熱部における複数のハロゲンランプＨＬの配置を示す平面図である。 演算部を備える熱処理装置の電気的な構成を概略的に示す機能ブロック図である。 学習モデルの作成の処理手順を示すフローチャートである。 第１のセンサーの予測される出力値と第２のセンサーの実測値とフィットネス値との関係を示す図である。 学習モデルを利用した半導体ウェハーＷの処理手順を示すフローチャートである。
　以下、添付される図面を参照しながら実施の形態について説明する。以下の実施の形態では、技術の説明のために詳細な特徴なども示されるが、それらは例示であり、実施の形態が実施可能となるためにそれらすべてが必ずしも必須の特徴ではない。
　なお、図面は概略的に示されるものであり、説明の便宜のため、適宜、構成の省略、または、構成の簡略化が図面においてなされるものである。また、異なる図面にそれぞれ示される構成などの大きさおよび位置の相互関係は、必ずしも正確に記載されるものではなく、適宜変更され得るものである。また、断面図ではない平面図などの図面においても、実施の形態の内容を理解することを容易にするために、ハッチングが付される場合がある。
　また、以下に示される説明では、同様の構成要素には同じ符号を付して図示し、それらの名称と機能とについても同様のものとする。したがって、それらについての詳細な説明を、重複を避けるために省略する場合がある。
　また、以下に記載される説明において、ある構成要素を「備える」、「含む」または「有する」などと記載される場合、特に断らない限りは、他の構成要素の存在を除外する排他的な表現ではない。
　また、以下に記載される説明において、「第１の」または「第２の」などの序数が用いられる場合があっても、これらの用語は、実施の形態の内容を理解することを容易にするために便宜上用いられるものであり、これらの序数によって生じ得る順序などに限定されるものではない。
　また、以下に記載される説明における、相対的または絶対的な位置関係を示す表現、たとえば、「一方向に」、「一方向に沿って」、「平行」、「直交」、「中心」、「同心」または「同軸」などは、特に断らない限りは、その位置関係を厳密に示す場合、および、公差または同程度の機能が得られる範囲において角度または距離が変位している場合を含むものとする。
　また、以下に記載される説明において、等しい状態であることを示す表現、たとえば、「同一」、「等しい」、「均一」または「均質」などは、特に断らない限りは、厳密に等しい状態であることを示す場合、および、公差または同程度の機能が得られる範囲において差が生じている場合を含むものとする。
　また、以下に記載される説明において、「上」、「下」、「左」、「右」、「側」、「底」、「表」または「裏」などの特定の位置または方向を意味する用語が用いられる場合があっても、これらの用語は、実施の形態の内容を理解することを容易にするために便宜上用いられるものであり、実際に実施される際の位置または方向とは関係しないものである。
　また、以下に記載される説明において、「…の上面」または「…の下面」などと記載される場合、対象となる構成要素の上面自体または下面自体に加えて、対象となる構成要素の上面または下面に他の構成要素が形成された状態も含むものとする。すなわち、たとえば、「甲の上面に設けられる乙」と記載される場合、甲と乙との間に別の構成要素「丙」が介在することを妨げるものではない。
　＜第１の実施の形態＞
　以下、本実施の形態に関する熱処理装置について説明する。
　＜熱処理装置１６０の構成＞
　図１は、本実施の形態に関する熱処理装置１６０の構成を概略的に示す断面図である。
　図１に例が示されるように、本実施形態の熱処理装置１６０は、基板としての円板形状の半導体ウェハーＷに対して光照射を行うことによって、その半導体ウェハーＷを加熱する装置である。
　処理対象となる半導体ウェハーＷのサイズは特に限定されるものではないが、たとえばφ３００ｍｍまたはφ４５０ｍｍである（本実施の形態ではφ３００ｍｍ）。
　熱処理装置１６０は、半導体ウェハーＷを収容するチャンバー１６１と、主加熱部としての複数のフラッシュランプＦＬを内蔵するフラッシュ加熱部５と、予備加熱部としての複数のハロゲンランプＨＬを内蔵するハロゲン加熱部４と、を備える。チャンバー１６１の上側にフラッシュ加熱部５が設けられるとともに、下側にハロゲン加熱部４が設けられている。さらに、熱処理装置１６０は、ハロゲン加熱部４、フラッシュ加熱部５およびチャンバー１６１に設けられた各動作機構を制御して半導体ウェハーＷの熱処理を実行させる制御部３を備える。なお、本実施形態においては、制御部３に、後に説明する第１のセンサー（Ｓ１～Ｓ１１のいずれか）の出力値を予測する演算部３２が備えられる。なお、本実施の形態では、ハロゲン加熱部４は、複数のハロゲンランプＨＬを備えているが、ハロゲンランプＨＬの代わりにアークランプまたは発光ダイオード（Ｌｉｇｈｔ　Ｅｍｉｔｔｉｎｇ　Ｄｉｏｄｅ、すなわち、ＬＥＤ）が備えられていてもよい。上述の構成により、半導体ウェハーＷは、チャンバーに収容された状態で加熱される。
　複数のフラッシュランプＦＬは、フラッシュ光を照射することによって半導体ウェハーＷを加熱する。また、複数のハロゲンランプＨＬは、半導体ウェハーＷを連続加熱する。
　また、熱処理装置１６０は、チャンバー１６１の内部に、半導体ウェハーＷを水平姿勢に保持する保持部７と、保持部７と装置外部との間で半導体ウェハーＷの受け渡しを行う移載機構１０とを備える。
　チャンバー１６１は、チャンバー筐体（チャンバー側部６１）の上面に石英製の上側チャンバー窓６３が装着されて閉塞されている。
　チャンバー１６１の天井部を構成する上側チャンバー窓６３は、石英によって形成された円板形状部材であり、フラッシュ加熱部５から出射された光をチャンバー１６１内に透過する石英窓（光透過窓）として機能する。
　また、チャンバー１６１の床部を構成する下側チャンバー窓６４も、石英によって形成された円板形状部材であり、ハロゲン加熱部４からの光をチャンバー１６１内に透過する石英窓（光透過窓）として機能する。
　また、チャンバー側部６１の内側の側面の上部には反射リング６８が装着され、下部には反射リング６９が装着されている。反射リング６８および反射リング６９は、ともに円環状に形成されている。
　上側の反射リング６８は、チャンバー側部６１の上側から嵌め込むことによって装着される。一方、下側の反射リング６９は、チャンバー側部６１の下側から嵌め込んで図示省略のビスで留めることによって装着される。すなわち、反射リング６８および反射リング６９は、ともに着脱自在にチャンバー側部６１に装着されるものである。
　チャンバー１６１の内側空間、すなわち、上側チャンバー窓６３、チャンバー筐体（チャンバー側部６１）、反射リング６８によって囲まれる空間が熱処理空間６５として規定される。
　チャンバー側部６１に反射リング６８および反射リング６９が装着されることによって、チャンバー１６１の内側面に凹部６２が形成される。すなわち、チャンバー側部６１の内側面のうち反射リング６８および反射リング６９が装着されていない中央部分と、反射リング６８の下端面と、反射リング６９の上端面とで囲まれた凹部６２が形成される。
　凹部６２は、チャンバー１６１の内側面に水平方向に沿って円環状に形成され、半導体ウェハーＷを保持する保持部７を囲繞する。チャンバー側部６１および反射リング６８および反射リング６９は、強度と耐熱性に優れた金属材料（たとえば、ステンレススチール）で形成されている。
　また、チャンバー筐体（チャンバー側部６１）には、チャンバー１６１に対して半導体ウェハーＷの搬入および搬出を行うための搬送開口部（炉口）６６が形設されている。搬送開口部６６は、ゲートバルブ１６２によって開閉可能とされている。搬送開口部６６は、凹部６２の外周面に連通接続されている。
　このため、ゲートバルブ１６２が搬送開口部６６を開放しているときには、搬送開口部６６から凹部６２を通過して熱処理空間６５への半導体ウェハーＷの搬入および熱処理空間６５からの半導体ウェハーＷの搬出を行うことができる。また、ゲートバルブ１６２が搬送開口部６６を閉鎖するとチャンバー１６１内の熱処理空間６５が密閉空間とされる。
　また、チャンバー側部６１の外側面の貫通孔６１ａ，６１ｂが設けられている各部位には上部放射温度計２５と下部放射温度計２０がそれぞれ取り付けられている。貫通孔６１ａは、後述するサセプタ７４に保持された半導体ウェハーＷの上面から放射された赤外光を上部放射温度計２５に導くための円筒状の孔である。また、貫通孔６１ｂは、後述するサセプタ７４に保持された半導体ウェハーＷの下面から放射された赤外光を下部放射温度計２０に導くための円筒状の孔である。貫通孔６１ａ，６１ｂは、その貫通方向の軸がサセプタ７４に保持された半導体ウェハーＷの主面と交わるように、水平方向に対して傾斜して設けられている。貫通孔６１ａの熱処理空間６５に臨む側の端部には、上部放射温度計２５が測定可能な波長領域の赤外光を透過させるフッ化カルシウム材料からなる透明窓２６が装着されている。また、貫通孔６１ｂの熱処理空間６５に臨む側の端部には、下部放射温度計２０が測定可能な波長領域の赤外光を透過させるフッ化バリウム材料からなる透明窓２１が装着されている。
　上部放射温度計２５は、サセプタ７４に保持された半導体ウェハーＷの斜め上方に設置され、その半導体ウェハーＷの上面から放射された赤外光を受光して上面の温度を測定する。上部放射温度計２５に備えられる赤外線センサー２９は、フラッシュ光が照射された瞬間の半導体ウェハーＷの上面の急激な温度変化に対応できるように、ＩｎＳｂ（インジウムアンチモン）の光学素子を備えている。
　一方、下部放射温度計２０は、サセプタ７４に保持された半導体ウェハーＷの斜め下方に設置され、その半導体ウェハーＷの下面から放射された赤外光を受光して下面の温度を測定する。下部放射温度計２０には赤外線センサー２４が備えられ、半導体ウェハーＷの下面の温度が測定される。
　上記のような上部放射温度計２５や下部放射温度計２０により半導体ウェハーＷの加熱に関連するパラメータが測定される。熱処理装置１６０は、他にも、半導体ウェハーＷの加熱に関連するパラメータを測定するセンサーを複数備える。例えば、チャンバー１６１には、温度センサー９１，９２，９３，９４，９５が設置される。各温度センサー９１，９２，９３，９４，９５において、温度センサー９１はサセプタ７４を、温度センサー９２は上側チャンバー窓６３を、温度センサー９３は下側チャンバー窓６４を、温度センサー９４はチャンバー内の雰囲気を、温度センサー９５はチャンバー１６１の側面を、測定する。
　また、チャンバー１６１の内壁上部には熱処理空間６５に処理ガスを供給するガス供給孔８１が形設されている。ガス供給孔８１は、凹部６２よりも上側位置に形設されており、反射リング６８に設けられていても良い。ガス供給孔８１はチャンバー１６１の側壁内部に円環状に形成された緩衝空間８２を介してガス供給管８３に連通接続されている。
　ガス供給管８３は処理ガス供給源８５に接続されている。また、ガス供給管８３の経路途中にはバルブ８４が介挿されている。バルブ８４が開放されると、処理ガス供給源８５から緩衝空間８２に処理ガスが送給される。なお、バルブ８４の下流側には流量計９８が接続されており、流量計９８によりバルブ８４を通過する処理ガスの流量が測定される。この流量計９８もまた、半導体ウェハーＷの加熱に関連するパラメータを測定するセンサーとして機能する。
　緩衝空間８２に流入した処理ガスは、ガス供給孔８１よりも流体抵抗の小さい緩衝空間８２内を拡がるように流れてガス供給孔８１から熱処理空間６５内へと供給される。処理ガスとしては、窒素（Ｎ２）等の不活性ガス、または、水素（Ｈ２）、アンモニア（ＮＨ３）等の反応性ガスを用いることができる（本実施形態では窒素）。
　一方、チャンバー１６１の内壁下部には熱処理空間６５内の気体を排気するガス排気孔８６が形設されている。ガス排気孔８６は、凹部６２よりも下側位置に形設されており、反射リング６９に設けられていても良い。ガス排気孔８６はチャンバー１６１の側壁内部に円環状に形成された緩衝空間８７を介してガス排気管８８に連通接続されている。ガス排気管８８は排気機構１９０に接続されている。また、ガス排気管８８の経路途中にはバルブ８９が介挿されている。バルブ８９が開放されると、熱処理空間６５の気体がガス排気孔８６から緩衝空間８７を経てガス排気管８８へと排出される。
　なお、ガス供給孔８１およびガス排気孔８６は、チャンバー１６１の周方向に沿って複数設けられていても良いし、スリット状のものであっても良い。また、処理ガス供給源８５および排気機構１９０は、熱処理装置１６０に設けられた機構であっても良いし、熱処理装置１６０が設置される工場のユーティリティであっても良い。
　また、搬送開口部６６の先端にも熱処理空間６５内の気体を排出するガス排気管１９１が接続されている。ガス排気管１９１はバルブ１９２を介して排気機構１９０に接続されている。バルブ１９２を開放することによって、搬送開口部６６を介してチャンバー１６１内の気体が排気される。
　図２は、保持部７の全体外観を示す斜視図である。保持部７は、基台リング７１、連結部７２およびサセプタ７４を備えて構成される。基台リング７１、連結部７２およびサセプタ７４はいずれも石英で形成されている。すなわち、保持部７の全体が石英で形成されている。
　基台リング７１は、円環形状から一部が欠落した円弧形状の石英部材である。この欠落部分は、後述する移載機構１０の移載アーム１１と基台リング７１との干渉を防ぐために設けられている。基台リング７１は凹部６２の底面に載置されることによって、チャンバー１６１の側面に支持されることとなる（図３を参照）。基台リング７１の上面に、その円環形状の周方向に沿って複数の連結部７２（本実施の形態では４個）が立設される。連結部７２も石英の部材であり、溶接によって基台リング７１に固着される。
　サセプタ７４は、基台リング７１に設けられた４個の連結部７２によって下側から支持される。図３は、サセプタ７４の平面図である。また、図４は、サセプタ７４の断面図である。
　サセプタ７４は、保持プレート７５、ガイドリング７６および複数の支持ピン７７を備える。保持プレート７５は、石英で形成された略円形の平板状部材である。保持プレート７５の直径は、半導体ウェハーＷの直径よりも大きい。すなわち、保持プレート７５は、半導体ウェハーＷよりも大きな平面サイズを有する。
　保持プレート７５の上面周縁部には、ガイドリング７６が設置されている。ガイドリング７６は、半導体ウェハーＷの直径よりも大きな内径を有する円環形状の部材である。たとえば、半導体ウェハーＷの直径がφ３００ｍｍの場合、ガイドリング７６の内径はφ３２０ｍｍである。
　ガイドリング７６の内周は、保持プレート７５から上方に向けて広くなるようなテーパ面とされている。ガイドリング７６は、保持プレート７５と同様の石英で形成される。
　ガイドリング７６は、保持プレート７５の上面に溶着するようにしてもよいし、別途加工したピンなどによって保持プレート７５に固定するようにしてもよい。或いは、保持プレート７５とガイドリング７６とを一体の部材として加工するようにしてもよい。
　保持プレート７５の上面のうちガイドリング７６よりも内側の領域が半導体ウェハーＷを保持する平面状の保持面７５ａとされる。保持プレート７５の保持面７５ａには、複数の支持ピン７７が設けられている。本実施の形態においては、保持面７５ａの外周円（ガイドリング７６の内周円）と同心円の周上に沿って３０°毎に合計１２個の支持ピン７７が環状に立設されている。
　１２個の支持ピン７７を配置した円の径（対向する支持ピン７７間の距離）は半導体ウェハーＷの径よりも小さく、半導体ウェハーＷの径がφ３００ｍｍであればφ２１０ｍｍ～φ２８０ｍｍである。支持ピン７７は、３本以上設けられる。それぞれの支持ピン７７は石英で形成されている。
　複数の支持ピン７７は、保持プレート７５の上面に溶接によって設けるようにしてもよいし、保持プレート７５と一体に加工するようにしてもよい。
　図２に戻り、基台リング７１に立設された４個の連結部７２とサセプタ７４の保持プレート７５の周縁部とが溶接によって固着される。すなわち、サセプタ７４と基台リング７１とは連結部７２によって固定的に連結されている。このような保持部７の基台リング７１がチャンバー１６１の側面に支持されることによって、保持部７がチャンバー１６１に装着される。保持部７がチャンバー１６１に装着された状態においては、サセプタ７４の保持プレート７５は水平姿勢（法線が鉛直方向と一致する姿勢）となる。すなわち、保持プレート７５の保持面７５ａは水平面となる。
　チャンバー１６１に搬入された半導体ウェハーＷは、チャンバー１６１に装着された保持部７のサセプタ７４の上側に水平姿勢で載置されて保持される。このとき、半導体ウェハーＷは保持プレート７５上に立設された１２個の支持ピン７７によって支持されて、下側からサセプタ７４に支持される。より厳密には、１２個の支持ピン７７の上端部が半導体ウェハーＷの下面（裏面）に接触して当該半導体ウェハーＷを支持する。
　１２個の支持ピン７７の高さ（支持ピン７７の上端から保持プレート７５の保持面７５ａまでの距離）は均一であるため、１２個の支持ピン７７によって半導体ウェハーＷを水平姿勢に支持することができる。
　また、半導体ウェハーＷは複数の支持ピン７７によって保持プレート７５の保持面７５ａから所定の間隔を隔てて支持されることとなる。支持ピン７７の高さよりもガイドリング７６の厚さの方が大きい。従って、複数の支持ピン７７によって支持された半導体ウェハーＷの水平方向の位置ずれはガイドリング７６によって防止される。
　また、図２および図３に示されるように、サセプタ７４の保持プレート７５には、上下に貫通して開口部７８が形成されている。開口部７８は、下部放射温度計２０が半導体ウェハーＷの下面（裏面）から放射される放射光（赤外光）を受光するために設けられている。すなわち、下部放射温度計２０が開口部７８およびチャンバー筐体（チャンバー側部６１）の透明窓２１（貫通孔６１ｂに装着される）を介して半導体ウェハーＷの下面（裏面）から放射された光を受光して当該半導体ウェハーＷの温度を測定する。
　さらに、サセプタ７４の保持プレート７５には、後述する移載機構１０のリフトピン１２が半導体ウェハーＷの受け渡しのために貫通する４個の貫通孔７９が穿設されている。
　図５は、移載機構１０の平面図である。また、図６は、移載機構１０の側面図である。移載機構１０は、２本の移載アーム１１を備える。移載アーム１１は、概ね円環状の凹部６２に沿うような円弧形状とされている。
　それぞれの移載アーム１１には２本のリフトピン１２が立設されている。移載アーム１１およびリフトピン１２は石英で形成されている。各移載アーム１１は水平移動機構１３によって回動可能とされている。水平移動機構１３は、一対の移載アーム１１を保持部７に対して半導体ウェハーＷの移載を行う移載動作位置（図５の実線位置）と保持部７に保持された半導体ウェハーＷと平面視で重ならない退避位置（図５の二点鎖線位置）との間で水平移動させる。
　水平移動機構１３としては、個別のモータによって各移載アーム１１をそれぞれ回動させるものであってもよいし、リンク機構を用いて１個のモータによって一対の移載アーム１１を連動させて回動させるものであってもよい。
　また、一対の移載アーム１１は、昇降機構１４によって水平移動機構１３とともに昇降移動される。昇降機構１４が一対の移載アーム１１を移載動作位置において上昇させると、合計４本のリフトピン１２がサセプタ７４に穿設された貫通孔７９（図２および図３参照）を通過し、リフトピン１２の上端がサセプタ７４の上面から突き出る。一方、昇降機構１４が一対の移載アーム１１を移載動作位置において下降させてリフトピン１２を貫通孔７９から抜き取り、水平移動機構１３が一対の移載アーム１１を開くように移動させると各移載アーム１１が退避位置に移動する。
　一対の移載アーム１１の退避位置は、保持部７の基台リング７１の直上である。基台リング７１は凹部６２の底面に載置されているため、移載アーム１１の退避位置は凹部６２の内側となる。なお、移載機構１０の駆動部（水平移動機構１３および昇降機構１４）が設けられている部位の近傍にも図示省略の排気機構が設けられており、移載機構１０の駆動部周辺の雰囲気がチャンバー１６１の外部に排出されるように構成されている。
　図１に戻り、チャンバー１６１の上方に設けられたフラッシュ加熱部５は、筐体５１の内側に、複数本（本実施の形態では３０本）のキセノンフラッシュランプＦＬからなる光源と、その光源の上方を覆うように設けられたリフレクタ５２とを備えて構成される。
　また、フラッシュ加熱部５の筐体５１の底部にはランプ光放射窓５３が装着されている。フラッシュ加熱部５の床部を構成するランプ光放射窓５３は、石英によって形成された板状の石英窓である。フラッシュ加熱部５がチャンバー１６１の上方に設置されることにより、ランプ光放射窓５３が上側チャンバー窓６３と相対向することとなる。フラッシュランプＦＬはチャンバー１６１の上方からランプ光放射窓５３および上側チャンバー窓６３を介して熱処理空間６５にフラッシュ光を照射する。ランプ光放射窓５３には光量センサー９６が取り付けられており、光量センサー９６によりフラッシュランプＦＬから照射される光の量が検出される。光量センサー９６もまた、半導体ウェハーＷの加熱に関連するパラメータを測定するセンサーとして機能してもよい。
　複数のフラッシュランプＦＬは、それぞれが長尺の円筒形状を有する棒状ランプであり、それぞれの長手方向が保持部７に保持される半導体ウェハーＷの主面（表面）に沿って（つまり水平方向に沿って）互いに平行となるように平面状に配列されている。よって、フラッシュランプＦＬの配列によって形成される平面も水平面である。
　フラッシュランプＦＬは、その内部にキセノンガスが封入されその両端部にコンデンサーに接続された陽極および陰極が配設された棒状のガラス管（放電管）と、該ガラス管の外周面上に付設されたトリガー電極とを備える。
　キセノンガスは電気的には絶縁体であることから、コンデンサーに電荷が蓄積されていたとしても通常の状態ではガラス管内に電気は流れない。しかしながら、トリガー電極に高電圧を印加して絶縁を破壊した場合には、コンデンサーに蓄えられた電気がガラス管内に瞬時に流れ、そのときのキセノンの原子あるいは分子の励起によって光が放出される。
　このようなフラッシュランプＦＬにおいては、予めコンデンサーに蓄えられていた静電エネルギーが０．１ミリセカンドないし１００ミリセカンドという極めて短い光パルスに変換されることから、ハロゲンランプＨＬの如き連続点灯の光源に比べて極めて強い光を照射し得るという特徴を有する。すなわち、フラッシュランプＦＬは、１秒未満の極めて短い時間で瞬間的に発光するパルス発光ランプである。フラッシュランプＦＬの発光時間は、フラッシュランプＦＬに電力供給を行うランプ電源のコイル定数によって調整することができる。
　また、リフレクタ５２は、複数のフラッシュランプＦＬの上方にそれら全体を覆うように設けられている。リフレクタ５２の基本的な機能は、複数のフラッシュランプＦＬから出射されたフラッシュ光を熱処理空間６５の側に反射するというものである。リフレクタ５２はアルミニウム合金板で形成されており、その上面（フラッシュランプＦＬに臨む側の面）はブラスト処理により粗面化加工が施されている。
　チャンバー１６１の下方に設けられたハロゲン加熱部４は、筐体４１の内側に複数本（本実施の形態では４０本）のハロゲンランプＨＬを内蔵している。ハロゲン加熱部４は、複数のハロゲンランプＨＬによってチャンバー１６１の下方から下側チャンバー窓６４を介して熱処理空間６５への光照射を行って半導体ウェハーＷを加熱する。筐体４１の上部には光量センサー９７が取り付けられており、光量センサー９７によりハロゲンランプＨＬから照射される光の量が検出される。光量センサー９７もまた、半導体ウェハーＷの加熱に関連するパラメータを測定するセンサーとして機能してもよい。
　図７は、ハロゲン加熱部４における複数のハロゲンランプＨＬの配置を示す平面図である。４０本のハロゲンランプＨＬは上下２段に分けて配置されている。保持部７に近い上段に２０本のハロゲンランプＨＬが配設されるとともに、上段よりも保持部７から遠い下段にも２０本のハロゲンランプＨＬが配設されている。
　各ハロゲンランプＨＬは、長尺の円筒形状を有する棒状ランプである。上段、下段ともに２０本のハロゲンランプＨＬは、それぞれの長手方向が保持部７に保持される半導体ウェハーＷの主面（表面）に沿って（つまり水平方向に沿って）互いに平行となるように配列されている。よって、上段、下段ともにハロゲンランプＨＬの配列によって形成される平面は水平面である。
　また、図７に示されるように、上段、下段ともに保持部７に保持される半導体ウェハーＷの中央部に対向する領域よりも周縁部に対向する領域におけるハロゲンランプＨＬの配設密度が高くなっている。すなわち、上下段ともに、ランプ配列の中央部よりも周縁部の方がハロゲンランプＨＬの配設ピッチが短い。このため、ハロゲン加熱部４からの光照射による加熱時に温度低下が生じやすい半導体ウェハーＷの周縁部により多い光量の照射を行うことができる。
　また、図１に示すように、複数のハロゲンランプＨＬのそれぞれには電力供給部４９から電圧が印加されることによって、当該ハロゲンランプＨＬが発光する。電力供給部４９は、制御部３の制御に従って、複数のハロゲンランプＨＬのそれぞれに供給する電力を個別に調整する。すなわち、電力供給部４９は、ハロゲン加熱部４に配置された複数のハロゲンランプＨＬのそれぞれの発光強度を個別に調整することができる。
　また、上段のハロゲンランプＨＬからなるランプ群と下段のハロゲンランプＨＬからなるランプ群とが格子状に交差するように配列されている。すなわち、上段に配置された２０本のハロゲンランプＨＬの長手方向と下段に配置された２０本のハロゲンランプＨＬの長手方向とが互いに直交するように合計４０本のハロゲンランプＨＬが配設されている。
　ハロゲンランプＨＬは、ガラス管内部に配設されたフィラメントに通電することでフィラメントを白熱化させて発光させるフィラメント方式の光源である。ガラス管の内部には、窒素やアルゴン等の不活性ガスにハロゲン元素（ヨウ素、臭素等）を微量導入した気体が封入されている。ハロゲン元素を導入することによって、フィラメントの折損を抑制しつつフィラメントの温度を高温に設定することが可能となる。
　したがって、ハロゲンランプＨＬは、通常の白熱電球に比べて寿命が長くかつ強い光を連続的に照射できるという特性を有する。すなわち、ハロゲンランプＨＬは少なくとも１秒以上連続して発光する連続点灯ランプである。また、ハロゲンランプＨＬは棒状ランプであるため長寿命であり、ハロゲンランプＨＬを水平方向に沿わせて配置することにより上方の半導体ウェハーＷへの放射効率が優れたものとなる。また、ハロゲン加熱部４の筐体４１内にも、２段のハロゲンランプＨＬの下側にリフレクタ４３が設けられている（図３）。リフレクタ４３は、複数のハロゲンランプＨＬから出射された光を熱処理空間６５の側に反射する。
　また、熱処理装置１６０は、半導体ウェハーＷの熱処理時にハロゲンランプＨＬおよびフラッシュランプＦＬから発生する熱エネルギーによるハロゲン加熱部４、フラッシュ加熱部５およびチャンバー１６１の過剰な温度上昇を防止するため、様々な冷却用の構造を備えている。例えば、チャンバー１６１の壁体には水冷管（図示省略）が設けられている。また、ハロゲン加熱部４およびフラッシュ加熱部５は、内部に気体流を形成して排熱する空冷構造とされている。また、上側チャンバー窓６３とランプ光放射窓５３との間隙にも空気が供給され、フラッシュ加熱部５および上側チャンバー窓６３を冷却する。
　次に、熱処理装置１６０における処理動作について説明する。以下に説明する半導体ウェハーＷの処理手順は、制御部３が熱処理装置１６０の各動作機構を制御することにより進行する。
　まず、半導体ウェハーＷの処理に先立って給気のためのバルブ８４が開放されるとともに、排気用のバルブ８９が開放されてチャンバー１６１内に対する給排気が開始される。バルブ８４が開放されると、ガス供給孔８１から熱処理空間６５に窒素ガスが供給される。また、バルブ８９が開放されると、ガス排気孔８６からチャンバー１６１内の気体が排気される。これにより、チャンバー１６１内の熱処理空間６５の上部から供給された窒素ガスが下方へと流れ、熱処理空間６５の下部から排気される。
　また、バルブ１９２が開放されることによって、搬送開口部６６からもチャンバー１６１内の気体が排気される。さらに、図示省略の排気機構によって移載機構１０の駆動部周辺の雰囲気も排気される。なお、熱処理装置１６０における半導体ウェハーＷの熱処理時には窒素ガスが熱処理空間６５に継続的に供給されており、その供給量は処理工程に応じて適宜変更される。
　続いて、ゲートバルブ１６２が開いて搬送開口部６６が開放され、装置外部の搬送ロボットにより搬送開口部６６を介して処理対象となる半導体ウェハーＷがチャンバー１６１内の熱処理空間６５に搬入される。このときには、半導体ウェハーＷの搬入にともなって装置外部の雰囲気を巻き込むおそれがあるが、チャンバー１６１には窒素ガスが供給され続けているため、搬送開口部６６から窒素ガスが流出して、そのような外部雰囲気の巻き込みを最小限に抑制することができる。
　搬送ロボットによって搬入された半導体ウェハーＷは保持部７の直上位置まで進出して停止する。そして、移載機構１０の一対の移載アーム１１が退避位置から移載動作位置に水平移動して上昇することにより、リフトピン１２が貫通孔７９を通ってサセプタ７４の保持プレート７５の上面から突き出て半導体ウェハーＷを受け取る。このとき、リフトピン１２は支持ピン７７の上端よりも上方にまで上昇する。
　半導体ウェハーＷがリフトピン１２に載置された後、搬送ロボットが熱処理空間６５から退出し、ゲートバルブ１６２によって搬送開口部６６が閉鎖される。そして、一対の移載アーム１１が下降することにより、半導体ウェハーＷは移載機構１０から保持部７のサセプタ７４に受け渡されて水平姿勢にて下方より保持される。半導体ウェハーＷは、保持プレート７５上に立設された複数の支持ピン７７によって支持されてサセプタ７４に保持される。また、半導体ウェハーＷは、被処理面である表面を上面として保持部７に保持される。複数の支持ピン７７によって支持された半導体ウェハーＷの裏面（表面とは反対側の主面）と保持プレート７５の保持面７５ａとの間には所定の間隔が形成される。サセプタ７４の下方にまで下降した一対の移載アーム１１は水平移動機構１３によって退避位置、すなわち凹部６２の内側に退避する。
　半導体ウェハーＷが石英にて形成された保持部７のサセプタ７４によって水平姿勢にて下方より保持された後、ハロゲン加熱部４の４０本のハロゲンランプＨＬが一斉に点灯して予備加熱（アシスト加熱）が開始される。ハロゲンランプＨＬから出射されたハロゲン光は、石英にて形成された下側チャンバー窓６４およびサセプタ７４を透過して半導体ウェハーＷの下面に照射される。ハロゲンランプＨＬからの光照射を受けることによって半導体ウェハーＷが予備加熱されて温度が上昇する。なお、移載機構１０の移載アーム１１は凹部６２の内側に退避しているため、ハロゲンランプＨＬによる加熱の障害となることは無い。
　ハロゲンランプＨＬからの光照射によって昇温する半導体ウェハーＷの温度は下部放射温度計２０によって測定される。測定された半導体ウェハーＷの温度は制御部３に伝達される。制御部３は、ハロゲンランプＨＬからの光照射によって昇温する半導体ウェハーＷの温度が所定の予備加熱温度に到達したか否かを監視しつつ、ハロゲンランプＨＬの出力を制御する。すなわち、制御部３は、下部放射温度計２０による測定値に基づいて、半導体ウェハーＷの温度が予備加熱温度となるようにハロゲンランプＨＬの出力をフィードバック制御する。
　半導体ウェハーＷの温度が予備加熱温度に到達した後、制御部３は半導体ウェハーＷをその予備加熱温度に暫時維持する。具体的には、下部放射温度計２０によって測定される半導体ウェハーＷの温度が予備加熱温度に到達した時点にて制御部３がハロゲンランプＨＬの出力を調整し、半導体ウェハーＷの温度をほぼ予備加熱温度に維持している。
　このようなハロゲンランプＨＬによる予備加熱を行うことによって、半導体ウェハーＷの全体を予備加熱温度に均一に昇温している。ハロゲンランプＨＬによる予備加熱の段階においては、より放熱が生じやすい半導体ウェハーＷの周縁部の温度が中央部よりも低下する傾向にあるが、ハロゲン加熱部４におけるハロゲンランプＨＬの配設密度は、半導体ウェハーＷの中央部に対向する領域よりも周縁部に対向する領域の方が高くなっている。このため、放熱が生じやすい半導体ウェハーＷの周縁部に照射される光量が多くなり、予備加熱段階における半導体ウェハーＷの面内温度分布を均一なものとすることができる。
　半導体ウェハーＷの温度が予備加熱温度に到達して所定時間が経過した時点でフラッシュ加熱部５のフラッシュランプＦＬがサセプタ７４に保持された半導体ウェハーＷの表面にフラッシュ光照射を行う。このとき、フラッシュランプＦＬから放射されるフラッシュ光の一部は直接にチャンバー１６１内へと向かい、他の一部は一旦リフレクタ５２により反射されてからチャンバー１６１内へと向かい、これらのフラッシュ光の照射により半導体ウェハーＷのフラッシュ加熱が行われる。
　フラッシュ加熱は、フラッシュランプＦＬからのフラッシュ光（閃光）照射により行われるため、半導体ウェハーＷの表面温度を短時間で上昇することができる。すなわち、フラッシュランプＦＬから照射されるフラッシュ光は、予めコンデンサーに蓄えられていた静電エネルギーが極めて短い光パルスに変換された、照射時間が０．１ミリセカンド以上１００ミリセカンド以下程度の極めて短く強い閃光である。そして、フラッシュランプＦＬからのフラッシュ光照射によりフラッシュ加熱される半導体ウェハーＷの表面温度は、瞬間的に１０００℃以上の処理温度まで上昇した後、急速に下降する。
　フラッシュ加熱処理が終了した後、所定時間経過後にハロゲンランプＨＬが消灯する。これにより、半導体ウェハーＷが予備加熱温度から急速に降温する。降温中の半導体ウェハーＷの温度は下部放射温度計２０によって測定され、その測定結果は制御部３に伝達される。制御部３は、下部放射温度計２０の測定結果より半導体ウェハーＷの温度が所定温度まで降温したか否かを監視する。そして、半導体ウェハーＷの温度が所定以下にまで降温した後、移載機構１０の一対の移載アーム１１が再び退避位置から移載動作位置に水平移動して上昇することにより、リフトピン１２がサセプタ７４の上面から突き出て熱処理後の半導体ウェハーＷをサセプタ７４から受け取る。続いて、ゲートバルブ１６２により閉鎖されていた搬送開口部６６が開放され、リフトピン１２上に載置された半導体ウェハーＷが装置外部の搬送ロボットによりチャンバー１６１から搬出され、半導体ウェハーＷの加熱処理が完了する。
　＜演算部３２について＞
　図８は、演算部３２を備える熱処理装置１６０の電気的な構成を概略的に示す機能ブロック図である。熱処理装置１６０は、制御部３と、入力部１５と、表示部１６とを含んでいる。入力部１５は、キーボード、ポインティングデバイスおよびタッチパネル等の入力機器を含む。さらに、入力部１５は、ホストコンピュータとの通信のための通信モジュールを含む。表示部１６は、例えば液晶表示ディスプレイを含み、制御部３の制御下で各種情報を表示する。
　制御部３は、ＣＰＵ等の演算処理装置を含む。制御部３は、例えばフラッシュ加熱部５やハロゲン加熱部４を制御する。また、制御部３は、記憶部３１と、演算部３２とを含む。記憶部３１は、固体メモリデバイスおよびハードディスクドライブ等の記憶装置を含む。記憶部３１は、データ及び処理プログラムを記憶する。本実施形態においては、記憶部３１は、半導体ウェハーＷの加熱に関連するパラメータを測定するセンサー（下記の各センサーＳ１～Ｓ１１など）により測定されたデータを格納する。なお、データは、レシピデータを含む。レシピデータは、半導体ウェハーＷの処理内容および処理手順を規定する複数のレシピのデータである。
　演算部３２は、後に詳細に説明する、関係情報分析部３２ａと、学習モデル作成部３２ｂと、予測部３２ｃと、を備える。関係情報分析部３２ａ、学習モデル作成部３２ｂ、および、予測部３２ｃは、制御部３のＣＰＵが所定の処理プログラムを実行することによって実現される機能処理部である。関係情報分析部３２ａ、学習モデル作成部３２ｂ、予測部３２ｃの処理内容についてはさらに後述する。
　以上に説明したように、制御部３が所定の処理プログラムを実行することによって熱処理装置１６０における処理が進行する。例えば、制御部３は、ハロゲン加熱部４やフラッシュ加熱部５を制御して半導体ウェハーＷを設定された温度に熱処理する。
　再び図１に戻り、上部放射温度計２５は、半導体ウェハーＷの上面（表面）の温度を測定する赤外線センサー２９を備える。赤外線センサー２９は、受光に応答して生じた検出信号を制御部３に送り、制御部３において半導体ウェハーＷの上面の温度を算出する。同様に、下部放射温度計２０は、半導体ウェハーＷの下面（裏面）の温度を測定する赤外線センサー２４を備える。赤外線センサー２４は、受光に応答して生じた検出信号を制御部３に送り、制御部３において半導体ウェハーＷの下面の温度を算出する。上部放射温度計２５および下部放射温度計２０は、受光に応じて生じた検出信号から、測定対象の放射率に応じて、半導体ウェハーＷの温度を算出する。したがって、予め放射率が測定対象に応じて調整されておく必要がある。放射率の調整については、後に詳細に説明する。
　熱処理装置１６０の制御部３は、半導体ウェハーＷの温度の他、半導体ウェハーＷの温度と相関関係を有する複数のデータを取得して記憶部３１で記憶する。このデータの例としては、チャンバー１６１内の石英部品の温度（例えば、サセプタ７４の温度、上側チャンバー窓６３の温度、下側チャンバー窓６４の温度）、チャンバー１６１の側面の温度、ハロゲン加熱部４（または各ハロゲンランプＨＬ）に供給される電力量、ハロゲン加熱部４（または各ハロゲンランプＨＬ）から照射される光量、チャンバー１６１の内部への処理ガスの供給量、およびフラッシュ加熱部５（または各フラッシュランプＦＬ）から照射される光量である。
　これらのデータは、処理情報取得部９０としての各センサーＳ１～Ｓ１１により取得される。例えば、半導体ウェハーＷの下面の温度データは下部放射温度計２０（図１）（図８におけるセンサーＳ１）、半導体ウェハーＷの上面の温度データは上部放射温度計２５（図１）（図８におけるセンサーＳ２）、サセプタ７４の温度データは温度センサー９１（図１）（図８におけるセンサーＳ３）、上側チャンバー窓６３の温度データは温度センサー９２（図１）（図８におけるセンサーＳ４）、下側チャンバー窓６４の温度データは温度センサー９３（図１）（図８におけるセンサーＳ５）、チャンバー１６１内の雰囲気の温度データは温度センサー９４（図１）（図８におけるセンサーＳ６）、チャンバー１６１の側面の温度データは温度センサー９５（図１）（図８におけるセンサーＳ７）により取得される。また、ハロゲン加熱部４（または各ハロゲンランプＨＬ）に供給される電力量は電力供給部４９に接続される電流計４９ａ（図１）（図８におけるセンサーＳ８）より、ハロゲン加熱部４（または各ハロゲンランプＨＬ）から照射される光量は光量センサー９７（図１）（図８におけるセンサーＳ９）より、チャンバー１６１の内部への処理ガスの供給量はガス供給管８３に接続される流量計９８（図１）（図８におけるセンサーＳ１０）より、フラッシュ加熱部５（または各フラッシュランプＦＬ）から照射される光量は光量センサー９６（図１）（図８におけるセンサーＳ１１）より、それぞれ取得される。これらのデータは学習モデルの作成のために利用可能である。なお、処理情報取得部９０としての各センサーＳ１～Ｓ１１により得られるデータのうち、例えば、半導体ウェハーＷの温度データと相関関係を有するデータが学習モデルの作成のために選ばれる。このデータを取得するセンサーとして、例えば、下部放射温度計２０、上部放射温度計２５、チャンバー１６１の側面の温度を測定する温度センサー９５、下側チャンバー窓６４の温度を測定する温度センサー９３、上側チャンバー窓６３の温度を測定する温度センサー９２、またはサセプタ７４の温度を測定する温度センサー９１が選ばれることが好ましい。これらのセンサーにより測定されるデータは、半導体ウェハーＷの温度データと相関関係が大きいと考えられるためである。
　半導体ウェハーＷの温度と相関関係を有するデータであるか否かの判断は、半導体ウェハーＷの温度データとの関係性を分析する関係情報分析部３２ａにより行われる。関係情報分析部３２ａは、各センサーから取得される情報と半導体ウェハーＷの温度データとの相関関係の有無や大小を判断する。関係情報分析部３２ａにおいて、半導体ウェハーＷの温度と相関関係が大きいと判断された情報は、学習モデル作成部３２ｂにおいて学習モデルの作成に必要なデータとして採用される。一方で、半導体ウェハーＷの温度との相関関係が無いか小さいと判断されたデータは、学習モデル作成部３２ｂにおいて学習モデルの作成に利用されるデータから除外されてもよい。
　＜演算部３２による学習モデル作成フロー＞
　以下、熱処理装置１６０の学習モデル作成のフローについて説明する。
　図９は、学習モデルの作成の処理手順を示すフローチャートである。
　図９に示されるように、演算部３２により学習モデルが作成されるには、まず、教師データとなる熱電対を張り付けられた半導体ウェハーＴＣ（以下、熱電対付半導体ウェハーＴＣ）の温度が、熱電対により測定される（ステップＳＴ１）。温度の測定は、複数の熱電対付半導体ウェハーＴＣにおいて行われる。次に、熱電対付半導体ウェハーＴＣの温度の測定と同時に、熱処理装置１６０に設置される各センサーＳ１～Ｓ１１（処理情報取得部９０）により教師データとなる各データが取得される（ステップＳＴ２）。
　ステップＳＴ１およびステップＳＴ２において、取得された教師データとしての温度データと各データとは、記憶部３１に記憶される（ステップＳＴ３）。次に、学習モデル作成部３２ｂは、学習モデルを作成する（ステップＳＴ４）。学習モデルは、温度データと各データとのそれぞれの相関関係から温度データと各データとのそれぞれを関連付けて作成される。例えば、熱電対による温度データと下部放射温度計２０（または上部放射温度計２５）による輝度データとの関係から、熱電対付半導体ウェハーＴＣの温度データと下部放射温度計２０（または上部放射温度計２５）の輝度データとの学習モデル式が導出される。この学習モデル式により、下部放射温度計２０（または上部放射温度計２５）による輝度データから、半導体ウェハーＷの温度が導き出される。
　また同様に、熱電対付半導体ウェハーＴＣの温度データと、他のセンサーによる各データとの関係から、熱電対付半導体ウェハーＴＣの温度データと各データとの学習モデル式が導出される。また、これらの関係から、各データ同士の学習モデル式が導出されてもよい。
　学習モデル式では、予測される対象となるデータと各センサーにより得られる実測値との相関関係の大きさに応じて、重み付けが最適化されている。重み付けは、予測される対象となるデータと各センサーにより得られる実測値との相関関係が大きいほど大きくなり、相関関係が小さいほど小さくなる。
　図１０は、第１のセンサーの予測される出力値と第２のセンサーの実測値とフィットネス値との関係を示す図である。
　本実施形態においては、第１のセンサーの予測される出力値と実測値との間の精度を、フィットネス値として演算する。このフィットネス値は、上記の重み付けの最適化がなされたものである。つまり、フィットネス値は、第１のセンサーと第２のセンサーとの相関関係の大きさを示す。このようにして、２つのセンサーの実測値の関係性から、一方のセンサーの予測される出力値を、他方のセンサーの実測値から導出することができる。すなわち、一方のセンサーの出力値を、予め作成された学習モデル式を利用して予測することができる。
　図１０に示すように、第１のセンサーとしてセンサーＳ１、第２のセンサーとしてセンサーＳ３が採用される場合、これらの間のフィットネス値は例えば０．９８３である。同様に、第１のセンサーとしてセンサーＳ１、第２のセンサーとしてセンサーＳ４が採用される場合、これらの間のフィットネス値は例えば０．９６３であり、第１のセンサーとしてセンサーＳ１、第２のセンサーとしてセンサーＳ５が採用される場合、これらの間のフィットネス値は例えば０．９１３であり、第１のセンサーとしてセンサーＳ２、第２のセンサーとしてセンサーＳ６が採用される場合、これらの間のフィットネス値は例えば０．９５５であり、第１のセンサーとしてセンサーＳ２、第２のセンサーとしてセンサーＳ７が採用される場合、これらの間のフィットネス値は０．８７５である。
　そして、第１のセンサーＳ１の予測される出力値Ｓ１Ａが、モデル式Ｓ１Ａ＝ａ（ｔ）により演算される。なお、モデル式ａ（ｔ）は例えば下記の数１式にて演算される。
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000001
　同様に、第１のセンサーＳ１の予測される出力値Ｓ１Ａが例えばモデル式Ｓ１Ａ＝ｂ（ｔ）により演算され、第１のセンサーＳ１の予測される出力値Ｓ１Ａが例えばモデル式Ｓ１Ａ＝ｃ（ｔ）により演算され、第１のセンサーＳ２の予測される出力値Ｓ２Ａが例えばモデル式Ｓ２Ａ＝ｄ（ｔ）により演算され、第１のセンサーＳ２の予測される出力値Ｓ２Ａが例えばモデル式Ｓ２Ａ＝ｅ（ｔ）により演算される。なお、ｂ（ｔ）、ｃ（ｔ）、ｄ（ｔ）、ｅ（ｔ）は、ぞれぞれ、学習モデル作成部３２ｂにおいて学習モデルとして作成される式である。
　上記の数１式に示されるように、本実施形態においては、学習モデル作成部３２ｂは、時系列の要素を含む学習モデルを作成する。具体的には、学習モデルは、第１のセンサーＳ１によって測定された時系列のデータのうち１以上のデータと、第２のセンサーＳ３によって測定された時系列のデータのうち１以上のデータとに基づいて第１のセンサーＳ１の出力値を予測する。数１式に示されるように、学習モデルにより予測される時間ｔ時点（任意時点）での第１のセンサーＳ１の出力値は、例えば、過去の時間ｔ－１時点での第１のセンサーＳ１による実測値と、過去の時間ｔ－２時点での第１のセンサーＳ１による実測値と、過去の時間ｔ－１時点での第２のセンサーＳ３が用いられて演算される。このように過去の時点の実測値が利用されることにより、第１のセンサーＳ１の予測される出力値の精度が向上する。このような第１のセンサーの出力値の予測の精度の向上により、安定温度到達前のチャンバー１６１内における半導体ウェハーＷの温度をも高精度に測定できる。
　ここで、数１式のような学習モデルの式を作成するとき、第１のセンサーＳ１による実測値と第２のセンサーＳ３による実測値とのそれぞれについてどの程度の過去までのデータを予測に含めるのかを決定する必要がある。この決定は、ハイパーパラメータとして適宜設定され得る。例えば、熱伝導率の良い部品の場合、予測される出力値は、直前のデータ（例えば、過去の時間ｔ－１時点のデータ）のみの学習モデル式で算出されてもよい。一方、熱伝導率の悪い部品の場合、予測される出力値は、数ステップ以前（例えば、過去の時間ｔ－１時点、ｔ－２時点、ｔ－３時点、・・・・）のデータも含めた学習モデル式で算出されることが好ましい。このように、ハイパーパラメータは、各センサーの測定対象となる部品の性質や、相関関係のあるセンサーの出力値とのフィットネス値などを考慮して設定される。
　このように演算された第１のセンサーＳ１の予測された出力値の精度が向上することにより、この出力値を用いた半導体ウェハーＷの製造プロセスにおいて、精度の高いフィードバック制御や、レシピの予測にも学習モデルが利用され得る。
　＜学習モデルを利用した半導体ウェハーＷ処理のフロー＞
　図１１は、学習モデルを利用した半導体ウェハーＷの処理手順を示すフローチャートである。
　図１１に示されるように、学習モデルによる半導体ウェハーＷの正確な温度の測定が行われるには、まず、下部放射温度計２０を含む各センサーＳ１～Ｓ１１により各データが取得される（ステップＳＴ１１）。
　次に、半導体ウェハーＷの時間ｔ時点での温度が予測される（ステップＳＴ１２）。学習モデル式が利用されることにより、各データから半導体ウェハーＷの時間ｔ時点での温度が予測部３２ｃにより予測される。このとき、上述のように、学習モデル式に必要なセンサーの過去の実測値との関係も含められることにより、半導体ウェハーＷの温度が精度よく予測される。半導体ウェハーＷの温度の予測は、半導体ウェハーＷの熱処理が終了するまで適宜行われる。
　このような状態で、半導体ウェハーＷがチャンバー１６１内で熱処理される（ステップＳＴ１３）。熱処理の間、ステップＳＴ１２において予測される温度を利用してフィードバック制御が行われる（ステップＳＴ１４）。このフィードバック制御は、例えば、半導体ウェハーＷの温度について予測される出力値とレシピにおいて設定される目標値とが比較され、予測される出力値と目標値との間に差がある場合（または差が予め設定される閾値を超える場合）には、予測される出力値と目標値とが合致するように熱処理装置１６０における種々の構成の制御が行われる。種々の構成の制御とは、例えば、ハロゲンランプＨＬやフラッシュランプＦＬの出力値、ハロゲンランプＨＬの加熱時間、供給ガスの供給量である。これにより、予測される出力値を目標値に近付けることができる。
　以上のようにして、本実施形態における半導体ウェハーＷの熱処理が終了する。
　＜以上に記載された実施の形態によって生じる効果について＞
　次に、以上に記載された実施の形態によって生じる効果の例を示す。なお、以下の説明においては、以上に記載された実施の形態に例が示された具体的な構成に基づいて当該効果が記載されるが、同様の効果が生じる範囲で、本願明細書に例が示される他の具体的な構成と置き換えられてもよい。
　また、当該置き換えは、複数の実施の形態に跨ってなされてもよい。すなわち、異なる実施の形態において例が示されたそれぞれの構成が組み合わされて、同様の効果が生じる場合であってもよい。
　以上に記載された実施の形態の熱処理装置１６０は、半導体ウェハーＷを収容するチャンバー１６１と、半導体ウェハーＷを加熱するハロゲン加熱部４およびフラッシュ加熱部５と、半導体ウェハーＷの加熱に関連するパラメータを測定する複数のセンサーＳ１～Ｓ１１と、複数のセンサーＳ１からＳ１１により測定されたデータを格納する記憶部３１と、複数のセンサーＳ１～Ｓ１１のうち第１のセンサーによって測定されたデータと、第１のセンサーと相関関係を有する第２のセンサーによって測定されたデータとに基づいて第１のセンサーの出力値を予測する演算部３２とを備える。
　このような構成によれば、チャンバー１６１内が安定温度到達前であっても、半導体ウェハーＷの温度管理が高精度に行われる。つまり、半導体ウェハーＷの温度の精度の良い予測が可能となるため、ダミーウェハーを使ってチャンバー１６１内の安定温度到達を待つ必要がない。これにより、ダミーウェハーの処理に必要となっていたコストや時間を省略でき、生産性の低下を抑制することができる。また、安定温度到達前のチャンバー１６１内での半導体ウェハーＷの温度をも高精度に測定できる。
　また、演算部３２は、第１のセンサーによって測定された時系列のデータのうちの１以上のデータと、第２のセンサーによって測定された時系列のデータのうちの１以上のデータとに基づいて第１のセンサーの出力値を予測する。
　このような構成によれば、相関関係が比較的小さいと考えられる構成部分について測定されたデータであっても、そのデータから他の構成部分を測定するセンサーの出力値を高精度に予測することができる。
　また、演算部３２は、第１のセンサーの予測される出力値と実際に測定されるデータとの間の精度を、第１のセンサーと第２のセンサーとの相関関係の大きさを示すフィットネス値として演算する。
　このような構成によれば、第１のセンサーの出力値と第２のセンサーの出力値との間で相関関係が小さい場合であっても、フィットネス値を調整することにより、第１センサーの出力値が高精度に予測される。
　また、複数のセンサーＳ１～Ｓ１１には、半導体ウェハーＷの温度を測定する温度センサー（下部放射温度計２０または上部放射温度計２５）が含まれる。
　このような構成によれば、半導体ウェハーＷの品質向上のために重要となる熱処理時の半導体ウェハーＷの温度管理が高精度に行われる。
　また、複数のセンサーＳ１～Ｓ１１には、チャンバー１６１の側面の温度を測定する温度センサー９５が含まれる。
　このような構成によれば、半導体ウェハーＷの温度と相関関係の大きいと考えられるチャンバー１６１の側面の温度データを利用して、半導体ウェハーＷの温度センサー（下部放射温度計２０または上部放射温度計２５）の出力値を高精度に予測することができる。
　また、チャンバー１６１内に収容された半導体ウェハーＷに光を照射して半導体ウェハーＷを予備加熱するハロゲン加熱部４と、半導体ウェハーＷに光を照射して半導体ウェハーＷを処理温度に到達させるフラッシュ加熱部５と、をさらに備える。そして、チャンバー１６１には、ハロゲン加熱部４およびフラッシュ加熱部５から照射される光を透過する光透過窓としての上側チャンバー窓６３、下側チャンバー窓６４が設けられる。さらに、複数のセンサーＳ１～Ｓ１１には、上側チャンバー窓６３または下側チャンバー窓６４の温度を測定する温度センサーＳ９２または温度センサーＳ９３が含まれる。
　このような構成によれば、半導体ウェハーＷの温度と相関関係の大きいと考えられる上側チャンバー窓６３または下側チャンバー窓６４の温度データを利用して、半導体ウェハーＷの温度センサー（下部放射温度計２０または上部放射温度計２５）の出力値を高精度に予測することができる。
　また、半導体ウェハーＷを載置するとともに、半導体ウェハーＷに対してハロゲン加熱部４またはフラッシュ加熱部５から照射される光を透過するサセプタ７４をさらに備える。複数のセンサーＳ１～Ｓ１１には、サセプタ７４の温度を測定する温度センサー９１が含まれる。
　このような構成によれば、半導体ウェハーＷの温度と相関関係の大きいと考えられるサセプタ７４の温度データを利用して、半導体ウェハーＷの温度センサー（下部放射温度計２０または上部放射温度計２５）の出力値を高精度に予測することができる。
　＜以上に記載された実施の形態の変形例について＞
　以上に記載された実施の形態では、それぞれの構成要素の材質、材料、寸法、形状、相対的配置関係または実施の条件などについても記載する場合があるが、これらはすべての局面においてひとつの例であって、本願明細書に記載されたものに限られることはないものとする。
　したがって、例が示されていない無数の変形例、および、均等物が、本願明細書に開示される技術の範囲内において想定される。たとえば、少なくとも１つの構成要素を変形する場合、追加する場合または省略する場合、さらには、少なくとも１つの実施の形態における少なくとも１つの構成要素を抽出し、他の実施の形態における構成要素と組み合わせる場合が含まれるものとする。
　上述した実施形態においては、演算部３２は、関係情報分析部３２ａと、学習モデル作成部３２ｂとを備える構成としているが、これに限定されない。演算部３２は、関係情報分析部３２ａを備えず、代わりに、予め分析された（または設定された）半導体ウェハーＷの温度と相関関係が記憶部３１に記憶されていてもよい。また、演算部３２（２３２）は、学習モデル作成部３２ｂを備えず、代わりに、予め作成された学習モデルが記憶部３１に記憶されていても良い。そして、この記憶された学習モデルに基づいて、演算部３２が半導体ウェハーＷの温度について予測される出力値を演算する構成としても良い。
　また、上述の実施形態において、演算部３２が予測部３２ｃを備える構成としているが、これに限定されない。演算部３２が予測部３２ｃを備えず、熱処理装置１６０（２６０）とリモートアクセス可能なクラウドに予測部３２ｃの機能が備えられる構成としても良い。この場合には、処理情報取得部９０（各センサー）により得られるデータおよび下部放射温度計２０（または／および上部放射温度計２５）による測定値がクラウドに送信され、クラウドで予測された結果を制御部３が受信する構成としても良い。なお、この場合、処理情報取得部９０（各センサー）により得られるデータおよび下部放射温度計２０（または／および上部放射温度計２５）による測定値がクラウドに記憶される構成としても良い。また、制御部３の全体的な機能がクラウドに備えられる構成としても良い。さらに、クラウドに限らず、有線または無線にて制御部３とアクセス（送受信）可能な予測部３２ｃの機能が備えられる構成でもよい。
　上述の実施形態においては、複数のセンサーＳ１～Ｓ１１のうち第１のセンサーによって測定されたデータと、第２のセンサーによって測定されたデータとに基づいて第１のセンサーの出力値を予測する構成が採用されているが、これに限定されない。
　第１のセンサーによって測定されたデータ、第２のセンサーによって測定されたデータ、さらに第３のセンサーによって測定されたデータに基づいて第１のセンサーの出力値が予測されてもよい。また、第４のセンサー、第５のセンサーなど、多数のセンサーによって測定されたデータに基づいて第１のセンサーの出力値が予測されてもよい。
　また、以上に記載された実施の形態において、特に指定されずに材料名などが記載された場合は、矛盾が生じない限り、当該材料に他の添加物が含まれた、たとえば、合金などが含まれるものとする。
　３　制御部
　４　ハロゲン加熱部
　５　フラッシュ加熱部
　７　保持部
　１０　移載機構
　１１　移載アーム
　１２　リフトピン
　１３　水平移動機構
　１４　昇降機構
　１５　入力部
　１６　表示部
　２０　下部放射温度計
　２１，２６　透明窓
　２４，２９　赤外線センサー
　２５　上部放射温度計
　３１　記憶部
　３２　演算部
　３２ａ　関係情報分析部
　３２ｂ　学習モデル作成部
　３２ｃ　予測部
　４１　筐体
　４３，５２　リフレクタ
　４９　電力供給部
　４９ａ　電流計
　５１　筐体
　５３　ランプ光放射窓
　６１　チャンバー側部
　６１ａ，６１ｂ　貫通孔
　６２　凹部
　６３　上側チャンバー窓
　６４　下側チャンバー窓
　６５　熱処理空間
　６６　搬送開口部
　６８，６９　反射リング
　７１　基台リング
　７２　連結部
　７４　サセプタ
　７５　保持プレート
　７５ａ　保持面
　７６　ガイドリング
　７７　支持ピン
　７８　開口部
　７９　貫通孔
　８１　ガス供給孔
　８２，８７　緩衝空間
　８３　ガス供給管
　８４　バルブ
　８５　処理ガス供給源
　８６　ガス排気孔
　８８　ガス排気管
　８９，１９２　バルブ
　９０　処理情報取得部
　９１，９２，９３，９４，９５　温度センサー
　９６，９７　光量センサー
　９８　流量計
　１６０　熱処理装置
　１６１　チャンバー
　１６２　ゲートバルブ
　１９０　排気機構
　１９１　ガス排気管
　ＴＣ　熱電対付半導体ウェハー
　Ｗ　半導体ウェハー

Claims (7)

  1. 　基板を収容するチャンバーと、
    　前記基板を加熱する加熱部と、
    　前記基板の加熱に関連するパラメータを測定する複数のセンサーと、
    　前記複数のセンサーにより測定されたデータを格納する記憶部と、
    　前記複数のセンサーのうち第１のセンサーによって測定されたデータと、前記第１のセンサーと相関関係を有する第２のセンサーによって測定されたデータとに基づいて前記第１のセンサーの出力値を予測する演算部と、
    　を備える熱処理装置。
  2. 　請求項１に記載の熱処理装置において、
    　前記演算部は、前記第１のセンサーによって測定された時系列のデータのうちの１以上のデータと、前記第２のセンサーによって測定された時系列のデータのうちの１以上のデータとに基づいて前記第１のセンサーの出力値を、予め作成された学習モデルを利用して予測する熱処理装置。
  3. 　請求項１または請求項２に記載の熱処理装置において、
    　前記演算部は、予測される前記出力値と実際に測定されるデータとの間の精度を、前記第１のセンサーと前記第２のセンサーとの相関関係の大きさを示すフィットネス値として演算する熱処理装置。
  4. 　請求項１ないし請求項３のいずれか一つに記載の熱処理装置において、
    　前記複数のセンサーには、前記基板の温度を測定する温度センサーが含まれる熱処理装置。
  5. 　請求項１ないし請求項４のいずれか一つに記載の熱処理装置において、
    　前記複数のセンサーには、前記チャンバーの側面の温度を測定する温度センサーが含まれる熱処理装置。
  6. 　請求項１ないし請求項５のいずれか一つに記載の熱処理装置において、
    　前記チャンバー内に収容された前記基板に光を照射して前記基板を予備加熱する予備加熱部と、前記基板に光を照射して前記基板を処理温度に到達させる主加熱部と、をさらに備え、
    　前記チャンバーには、前記予備加熱部および前記主加熱部から照射される光を透過する光透過窓が設けられ、
    　前記複数のセンサーには、前記光透過窓の温度を測定する温度センサーが含まれる熱処理装置。
  7. 　請求項６に記載の熱処理装置において、
    　前記基板を載置するとともに、前記基板に対して前記予備加熱部または前記主加熱部から照射される光を透過するサセプタをさらに備え、
    　前記複数のセンサーには、前記サセプタの温度を測定する温度センサーが含まれる熱処理装置。
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