(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
基板に対して光を照射することによって当該基板を加熱する熱処理装置であって、
基板を、その表面が規定表面位置におかれるとともに、その中心が規定中心位置におかれるように保持する保持手段と、
前記保持手段に保持された基板と所定の距離だけ離間した位置から前記規定表面位置に向けて光を照射する１以上の光照射手段と、
規定表面位置に向けて所定の入射角θ（ただし、０°≦θ＜９０°）で検出光を入射させる検出光出射手段と、
光検出手段であり、前記検出光出射手段から出射された検出光が前記規定表面位置にて反射された場合に、その反射光が進む進路上に配置される反射光検出手段と、
前記反射光検出手段による検出結果に基づいて、装置内に搬入された基板の状態を判定する状態判定手段と、
を備え、
前記状態判定手段が、
前記保持手段に基板が保持されているか否かを判定する基板有無判定手段、
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、
前記基板有無判定手段が、
前記基板に対する加熱処理を行う前後に、前記保持手段に基板が保持されているか否かを判定す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２に記載の熱処理装置であって、
前記状態判定手段が、
前記保持手段に保持された基板に反りが生じているか否かを判定する反り検出手段、
を備えることを特徴とする熱処理装置。
【請求項４】
基板に対して光を照射することによって当該基板を加熱する熱処理装置であって、
基板を、その表面が規定表面位置におかれるとともに、その中心が規定中心位置におかれるように保持する保持手段と、
前記保持手段に保持された基板と所定の距離だけ離間した位置から前記規定表面位置に向けて光を照射する１以上の光照射手段と、
規定表面位置に向けて所定の入射角θ（ただし、０°≦θ＜９０°）で検出光を入射させる検出光出射手段と、
光検出手段であり、前記検出光出射手段から出射された検出光が前記規定表面位置にて反射された場合に、その反射光が進む進路上に配置される反射光検出手段と、
前記反射光検出手段による検出結果に基づいて、装置内に搬入された基板の状態を判定する状態判定手段と、
を備え、
前記状態判定手段が、
前記反射光検出手段による検出結果に基づいて、前記規定表面位置の反射率を算出する反射率算出手段と、
前記保持手段に基板が保持されている場合に、前記反射率に基づいて、当該基板に周方向についての位置ずれが生じているか否かを判定する位置ずれ検出手段、
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、
前記位置ずれ検出手段が、
前記反射率算出手段が算出した前記反射率が、前記保持手段に保持されている基板が周方向についての位置ずれを起こしていない場合に得られる反射率から、どれだけずれているかを算出し、算出されたずれ量が、所定の許容範囲を超える場合に、前記位置ずれが生じていると判定することを特徴とする熱処理装置。
【請求項６】
請求項１から５のいずれかに記載の熱処理装置であって、
前記状態判定手段が、
前記反射光検出手段による検出結果に基づいて、前記規定表面位置の反射率を算出する反射率算出手段と、
前記保持手段に基板が保持されている場合に、前記反射率に基づいて、当該基板の表面状態を判定する表面状態判定手段と、
を備えることを特徴とする熱処理装置。
【請求項７】
請求項６に記載の熱処理装置であって、
前記表面状態判定手段による判定結果に応じて、前記基板に対する加熱処理に係る処理パラメータを選択し、当該選択された処理パラメータに基づいて前記１以上の光照射手段のそれぞれ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８】
請求項１から７のいずれかに記載の熱処理装置であって、
前記検出光出射手段が、
前記規定表面位置上であって前記規定中心位置から所定距離だけずれた位置に前記検出光を入射させることを特徴とする熱処理装置。
【請求項９】
請求項１から８のいずれかに記載の熱処理装置であって、
前記検出光出射手段による、前記規定表面位置上における前記検出光の照射領域が、前記基板に形成されるＩＣチップのサイズよりも大きな領域であることを特徴とする熱処理装置。
【請求項１０】
基板に対して光を照射することによって当該基板を加熱する熱処理装置であって、
基板を、その表面が規定表面位置におかれるとともに、その中心が規定中心位置におかれるように保持する保持手段と、
前記保持手段に保持された基板と所定の距離だけ離間した位置から前記規定表面位置に向けて光を照射する１以上の光照射手段と、
規定表面位置に向けて所定の入射角θ（ただし、０°≦θ＜９０°）で検出光を入射させる検出光出射手段と、
光検出手段であり、前記検出光出射手段から出射された検出光が前記規定表面位置を透過して直進した場合に、その透過光が進む進路上に配置される透過光検出手段と、
前記透過光検出手段による検出結果に基づいて、装置内に搬入された基板の状態を判定する状態判定手段と、
を備え、
前記状態判定手段が、
前記保持手段に基板が保持されているか否かを判定する基板有無判定手段、
を備えることを特徴とする熱処理装置。
【請求項１１】
請求項１０に記載の熱処理装置であって、
前記基板有無判定手段が、
前記基板に対する加熱処理を行う前後に、前記保持手段に基板が保持されているか否かを判定することを特徴とする熱処理装置。
【請求項１２】
基板に対して光を照射することによって当該基板を加熱する熱処理装置であって、
基板を、その表面が規定表面位置におかれるとともに、その中心が規定中心位置におかれるように保持する保持手段と、
前記保持手段に保持された基板と所定の距離だけ離間した位置から前記規定表面位置に向けて、基板を加熱するための加熱用光を照射する１以上の光照射手段と、
光検出手段であり、前記１以上の光照射手段のうちの所定の光照射手段から出射された加熱用光が前記規定表面位置を透過して直進した場合に、その透過光が進む進路上に配置される透過光検出手段と、
前記透過光検出手段による検出結果に基づいて、装置内に搬入された基板の状態を判定する状態判定手段と、
を備えることを特徴とする熱処理装置。
【請求項１３】
請求項１２に記載の熱処理装置であって、
前記状態判定手段が、
前記保持手段に基板が保持されているか否かを判定する基板有無判定手段、
を備えることを特徴とする熱処理装置。
【請求項１４】
請求項１３に記載の熱処理装置であって、
前記基板有無判定手段が、
前記基板に対する加熱処理を行う前後に、前記保持手段に基板が保持されているか否かを判定することを特徴とする熱処理装置。
【請求項１５】
請求項１から１４のいずれかに記載の熱処理装置であって、
前記１以上の光照射手段の１つが、
閃光を照射するフラッシュランプ、
を備えることを特徴とする熱処理装置。
【請求項１６】
請求項１から１５のいずれかに記載の熱処理装置であって、
前記１以上の光照射手段の少なくとも１つが、
ハロゲンランプ、
を備えることを特徴とする熱処理装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、半導体ウェハーや液晶表示装置用ガラス基板等（以下、単に「基板」と称する）に光を照射することにより該基板を熱処理する熱処理装置、特に閃光を照射して基板を瞬間的に加熱する熱処理装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来より、イオン注入後の基板のイオン活性化工程においては、ハロゲンランプを使用したランプアニール装置が一般的に使用されていた。このようなランプアニール装置においては、基板を、例えば、１０００℃ないし１１００℃程度の温度に加熱（アニール）することにより、基板のイオン活性化を実行している。そして、このような熱処理装置においては、ハロゲンランプより照射される光のエネルギーを利用することにより、毎秒数百度程度の速度で基板を昇温する構成となっている。
【０００３】
一方、近年、半導体デバイスの高集積化が進展し、ゲート長が短くなるにつれて接合深さも浅くすることが望まれている。しかしながら、毎秒数百度程度の速度で基板を昇温する上記ランプアニール装置を使用して基板のイオン活性化を実行した場合においても、基板に打ち込まれたボロンやリン等のイオンが熱によって深く拡散するという現象が生ずることが判明した。このような現象が発生した場合においては、接合深さが要求よりも深くなり過ぎ、良好なデバイス形成に支障が生じることが懸念される。
【０００４】
このため、キセノンフラッシュランプ等を使用して基板の表面に閃光を照射することにより、イオンが注入された基板の表面のみを極めて短時間（数ミリセカンド以下）に昇温させる技術が提案されている。キセノンフラッシュランプの放射分光分布は紫外域から近赤外域であり、従来のハロゲンランプよりも波長が短く、シリコンの基板の基礎吸収帯とほぼ一致している。よって、キセノンフラッシュランプから基板に閃光を照射したときには、透過光が少なく基板を急速に昇温することが可能である。また、数ミリセカンド以下の極めて短時間の閃光照射であれば、基板の表面近傍のみを選択的に昇温できることも判明している。このため、キセノンフラッシュランプによる極短時間の昇温であれば、イオンを深く拡散させることなく、イオン活性化のみを実行することができるのである。このようなキセノンフラッシュランプを使用した熱処理装置の構成例は、例えば特許文献１に記載されている。
【０００５】
【特許文献１】特開２００４−１４０３１８号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
ところで、熱処理装置においては、装置内に搬入された基板の状態を、装置を開けることなく把握できることが望ましく、これを実現可能とする技術が求められている。
【０００７】
例えば、キセノンフラッシュランプのように基板に瞬間的に膨大な熱エネルギーを与える加熱態様においては、基板はその熱応力により割れることがある。装置内で基板が割れた場合は、それを迅速に検知して適切に対処しなければならないところ、装置を開けてはじめて基板が割れてしまっていることが確認されるようでは、迅速な対応をとることができず、安全性の確保も十分ではない。したがって、装置を開けることなく、装置内に搬入された基板の割れを検知可能とする技術が求められている。
【０００８】
また例えば、基板に対して行うべき熱処理のレシピ（熱処理のプロセスシーケンスおよび熱処理に係る各構成要素の制御パラメータ）は、被処理基板の表面状態に応じて変更される場合がある。したがって、レシピを正しく選択するために、装置内に搬入された基板の表面状態を判断可能な技術が求められている。
【０００９】
この発明は、上記の課題に鑑みてなされたものであり、装置内に搬入された基板の状態を、装置を開けずに把握することができる技術を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
請求項１の発明は、基板に対して光を照射することによって当該基板を加熱する熱処理装置であって、基板を、その表面が規定表面位置におかれるとともに、その中心が規定中心位置におかれるように保持する保持手段と、前記保持手段に保持された基板と所定の距離だけ離間した位置から前記規定表面位置に向けて光を照射する１以上の光照射手段と、規定表面位置に向けて所定の入射角θ（ただし、０°≦θ＜９０°）で検出光を入射させる検出光出射手段と、光検出手段であり、前記検出光出射手段から出射された検出光が前記規定表面位置にて反射された場合に、その反射光が進む進路上に配置される反射光検出手段と、前記反射光検出手段による検出結果に基づいて、装置内に搬入された基板の状態を判定する状態判定手段と、を備え、前記状態判定手段が、前記保持手段に基板が保持されているか否かを判定する基板有無判定手段、を備える。
【００１２】
請求項２の発明は、請求項１に記載の熱処理装置であって、前記基板有無判定手段が、前記基板に対する加熱処理を行う前後に、前記保持手段に基板が保持されているか否かを判定する。
【００１３】
請求項３の発明は、請求項１または２に記載の熱処理装置であって、前記状態判定手段が、前記保持手段に保持された基板に反りが生じているか否かを判定する反り検出手段、を備える。
【００１４】
請求項４の発明は、基板に対して光を照射することによって当該基板を加熱する熱処理装置であって、基板を、その表面が規定表面位置におかれるとともに、その中心が規定中心位置におかれるように保持する保持手段と、前記保持手段に保持された基板と所定の距離だけ離間した位置から前記規定表面位置に向けて光を照射する１以上の光照射手段と、規定表面位置に向けて所定の入射角θ（ただし、０°≦θ＜９０°）で検出光を入射させる検出光出射手段と、光検出手段であり、前記検出光出射手段から出射された検出光が前記規定表面位置にて反射された場合に、その反射光が進む進路上に配置される反射光検出手段と、前記反射光検出手段による検出結果に基づいて、装置内に搬入された基板の状態を判定する状態判定手段と、を備え、前記状態判定手段が、前記反射光検出手段による検出結果に基づいて、前記規定表面位置の反射率を算出する反射率算出手段と、前記保持手段に基板が保持されている場合に、前記反射率に基づいて、当該基板に周方向についての位置ずれが生じているか否かを判定する位置ずれ検出手段、を備える。
また、請求項５に記載の発明は、請求項４に記載の熱処理装置であって、前記位置ずれ検出手段が、前記反射率算出手段が算出した前記反射率が、前記保持手段に保持されている基板が周方向についての位置ずれを起こしていない場合に得られる反射率から、どれだけずれているかを算出し、算出されたずれ量が、所定の許容範囲を超える場合に、前記位置ずれが生じていると判定する。
【００１５】
請求項６の発明は、請求項１から５のいずれかに記載の熱処理装置であって、前記状態判定手段が、前記反射光検出手段による検出結果に基づいて、前記規定表面位置の反射率を算出する反射率算出手段と、前記保持手段に基板が保持されている場合に、前記反射率に基づいて、当該基板の表面状態を判定する表面状態判定手段と、を備える。
【００１６】
請求項７の発明は、請求項６に記載の熱処理装置であって、前記表面状態判定手段による判定結果に応じて、前記基板に対する加熱処理に係る処理パラメータを選択し、当該選択された処理パラメータに基づいて前記１以上の光照射手段のそれぞれを制御する制御手段、を備える。
【００１７】
請求項８の発明は、請求項１から７のいずれかに記載の熱処理装置であって、前記検出光出射手段が、前記規定表面位置上であって前記規定中心位置から所定距離だけずれた位置に前記検出光を入射させる。
【００１８】
請求項９の発明は、請求項１から８のいずれかに記載の熱処理装置であって、前記検出光出射手段による、前記規定表面位置上における前記検出光の照射領域が、前記基板に形成されるＩＣチップのサイズよりも大きな領域である。
【００１９】
請求項１０の発明は、基板に対して光を照射することによって当該基板を加熱する熱処理装置であって、基板を、その表面が規定表面位置におかれるとともに、その中心が規定中心位置におかれるように保持する保持手段と、前記保持手段に保持された基板と所定の距離だけ離間した位置から前記規定表面位置に向けて光を照射する１以上の光照射手段と、規定表面位置に向けて所定の入射角θ（ただし、０°≦θ＜９０°）で検出光を入射させる検出光出射手段と、光検出手段であり、前記検出光出射手段から出射された検出光が前記規定表面位置を透過して直進した場合に、その透過光が進む進路上に配置される透過光検出手段と、前記透過光検出手段による検出結果に基づいて、装置内に搬入された基板の状態を判定する状態判定手段と、を備え、前記状態判定手段が、前記保持手段に基板が保持されているか否かを判定する基板有無判定手段、を備える。
【００２１】
請求項１１の発明は、請求項１０に記載の熱処理装置であって、前記基板有無判定手段が、前記基板に対する加熱処理を行う前後に、前記保持手段に基板が保持されているか否かを判定する。
【００２２】
請求項１２の発明は、基板に対して光を照射することによって当該基板を加熱する熱処理装置であって、基板を、その表面が規定表面位置におかれるとともに、その中心が規定中心位置におかれるように保持する保持手段と、前記保持手段に保持された基板と所定の距離だけ離間した位置から前記規定表面位置に向けて、基板を加熱するための加熱用光を照射する１以上の光照射手段と、光検出手段であり、前記１以上の光照射手段のうちの所定の光照射手段から出射された加熱用光が前記規定表面位置を透過して直進した場合に、その透過光が進む進路上に配置される透過光検出手段と、前記透過光検出手段による検出結果に基づいて、装置内に搬入された基板の状態を判定する状態判定手段と、を備える。
【００２３】
請求項１３の発明は、請求項１２に記載の熱処理装置であって、前記状態判定手段が、前記保持手段に基板が保持されているか否かを判定する基板有無判定手段、を備える。
【００２４】
請求項１４の発明は、請求項１３に記載の熱処理装置であって、前記基板有無判定手段が、前記基板に対する加熱処理を行う前後に、前記保持手段に基板が保持されているか否かを判定する。
【００２５】
請求項１５の発明は、請求項１から１４のいずれかに記載の熱処理装置であって、前記１以上の光照射手段の１つが、閃光を照射するフラッシュランプ、を備える。
【００２６】
請求項１６の発明は、請求項１から１５のいずれかに記載の熱処理装置であって、前記１以上の光照射手段の少なくとも１つが、ハロゲンランプ、を備える。
【発明の効果】
【００２７】
請求項１，４，１０，１２の発明によると、規定表面位置に向けて照射された光を検出し、その検出結果に基づいて、装置内に搬入された基板の状態を判定することができるので、装置内の基板の状態を装置を開けずに把握することができる。
【００２８】
請求項１，１０，１３の発明によると、保持手段に基板が保持されているはずの基板が何らかの原因で保持手段上に存在しなくなった場合に、それを装置を開けずに検知することができる。
【００２９】
請求項２，１１，１４の発明によると、加熱処理において基板が割れてしまった場合に、それを装置を開けずに迅速に検知することができる。
【００３０】
請求項３の発明によると、保持手段に保持された基板に反りが生じている場合に、それを装置を開けずに検知することができる。
【００３１】
請求項４の発明によると、保持手段に保持された基板に周方向についての位置ずれが生じている場合に、それを装置を開けずに検知することができる。
【００３２】
請求項６の発明によると、保持手段に保持された基板の表面状態を、装置を開けずに把握することができる。
【００３３】
請求項７の発明によると、表面状態判定手段による判定結果に応じて選択された処理パラメータに基づいて光照射手段を制御するので、基板の表面状態に相応しい熱処理を行うことができる。
【００３４】
請求項８の発明によると、検出光を、規定中心位置から所定距離だけずれた位置（すなわち、基板の中心からずれた位置）に入射させるので、状態判定手段が基板の状態を正しく判定することができる。
【００３５】
請求項９の発明によると、検出光の照射領域が、基板に形成されるＩＣチップのサイズよりも大きな領域であるので、状態判定手段が基板の状態を正しく判定することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３６】
この発明の実施の形態に係る熱処理装置について図面を参照しながら説明する。この発明の実施の形態に係る熱処理装置は、略円形の基板Ｗに閃光（フラッシュ光）を照射してその基板Ｗを加熱するフラッシュランプアニール装置である。
【００３７】
〈１．熱処理装置の全体構成〉
はじめに、この発明の実施の形態に係る熱処理装置の全体構成について、図１、図２を参照しながら説明する。図１は、熱処理装置１００の構成を示す側断面図である。図２（ａ）および図２（ｂ）は、熱処理装置１００を図１の矢印Ｑ１方向および矢印Ｑ２方向からそれぞれみた縦断面図である。
【００３８】
熱処理装置１００は、６枚の反射板１１によって６角形の筒状に形成された反射体１を備える。各反射板１１は反射率が十分に高い部材（例えば、アルミニウム等）により形成されている。もしくは、内側表面に反射率を高めるコーティング（例えば、金の非拡散コーティング）がなされている。後述する光照射部３，４から照射された光線の一部は、反射板１１の内側表面で反射されて後述する保持部２に保持される基板Ｗに入射する。これによって、光照射部３，４から発生した光エネルギーが無駄なく基板Ｗの熱処理に用いられることになる。
【００３９】
また、熱処理装置１００は、反射体１の筒内部の所定位置（以下において「規定位置Ｐ」という）において基板Ｗを水平に保持する保持部２を備える。より具体的には、保持部２は、基板Ｗを、その上面領域が所定の平面（この実施の形態においては、水平面）上の所定の領域（より具体的には、その形状が、被処理基板Ｗの上面領域と合同な領域）（以下において「規定表面位置Ｐｓ」という）と一致するように保持する。なお、規定表面位置Ｐｓの幾何学中心を、以下において「規定中心位置Ｐｏ」という。
【００４０】
つまり、保持部２により適正に保持された基板Ｗは、反射体１の筒内部において、その上面領域が規定表面位置Ｐｓと一致し、その上面領域の幾何学中心が規定中心位置Ｐｏと一致するような位置および姿勢で保持される。換言すると、規定表面位置Ｐｓとは、基板Ｗが保持部２に適正に保持された場合に、当該基板Ｗの上面領域がおかれる領域である。また、規定中心位置Ｐｏとは、当該基板Ｗの上面領域の幾何学中心がおかれる３次元位置である。
【００４１】
保持部２は、基板Ｗの直径よりも若干大きな直径を有するリング状の部材であり、その内側端面には、基板Ｗの裏面を点で支持する支持部材２１が複数個（例えば４個）形成されている。保持部２に保持される基板Ｗは、これら複数個の支持部材２１によって裏面側から支持される。
【００４２】
また、熱処理装置１００は、保持部２に保持される基板Ｗに光を照射することにより基板Ｗを加熱する２つの光照射部３，４を備える。
【００４３】
第１の光照射部（第１光照射部３）は、保持部２に保持された基板Ｗの下側であって基板Ｗと１００mm以上離間した位置から、基板Ｗに向けて光を照射する。そして、その光エネルギーによって基板Ｗを所定の予備加熱温度（例えば、６００度）まで昇温させる。第１光照射部３は、複数のハロゲンランプ３１およびリフレクタ３２を有する。複数のハロゲンランプ３１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互いに平行となるように平面状に配列されている。リフレクタ３２は、複数のハロゲンランプ３１の下方にそれら全体を覆うように設けられ、その表面はブラスト処理により粗面化加工が施されて梨地模様を呈する。
【００４４】
ハロゲンランプ３１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）を微量導入したものが封入されている。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３１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徴を有する。
【００４５】
第２の光照射部（第２光照射部４）は、保持部２に保持された基板Ｗの上側であって基板Ｗと１００mm以上離間した位置から、基板Ｗ（より具体的には、第１光照射部３により予備加熱された基板Ｗ）に向けて閃光を照射する。そして、その光エネルギーによって基板Ｗの表面を短時間に昇温させる。第２光照射部４は、複数（例えば、３０本）のキセノンフラッシュランプ（以下、単に「フラッシュランプ」という）４１およびリフレクタ４２を有する。複数のフラッシュランプ４１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互いに平行となるように平面状に配列されている。リフレクタ４２は、複数のフラッシュランプ４１の上方にそれら全体を覆うように設けられ、その表面はブラスト処理により粗面化加工が施されて梨地模様を呈する。
【００４６】
キセノンフラッシュランプ４１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ガラス管と、該ガラス管の外周面上に巻回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、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、そのときのジュール熱でキセノンガスが加熱されて光が放出される。このキセノンフラッシュランプ４１においては、予め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１０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、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。
【００４７】
なお、光照射部３，４と保持部２との間には、光照射部３，４のそれぞれと保持部２に保持された基板Ｗとを分離された空間におくための雰囲気遮断部材を設けてもよい。ただし、この雰囲気遮断部材は光を透過させる部材（例えば、石英）を用いて形成する必要がある。雰囲気遮断部材を設けることによって、光照射部３，４にて発生したパーティクル等によって保持部２に保持された基板Ｗが汚染されるのを防止することができる。
【００４８】
また、熱処理装置１００は、反射体１を覆う六角筒形状のチャンバー５を備える。チャンバー５は、反射体１を包囲する六角筒状のチャンバー側部５１と、チャンバー側部５１の上部を覆うチャンバー蓋部５２、および、チャンバー側部５１の下部を覆うチャンバー底部５３によって構成される。チャンバー側部５１には、基板Ｗの搬入および搬出を行うための搬送開口部５１１が形成されている。搬送開口部５１１は、軸５１２を中心に回動するゲートバルブ５１３により開閉可能とされる。搬送開口部５１１は、反射体１の側壁面をも貫通して形成されており、ゲートバルブ５１３が開放位置（図１の仮想線位置）におかれることによって、搬送開口部５１１を通じて反射体１の筒内部に基板Ｗを搬出入することが可能となる（矢印ＡＲ５）。一方、ゲートバルブ５１３が閉鎖位置（図１の実線位置）におかれると、チャンバー５の内部が密閉空間とされる。
【００４９】
また、熱処理装置１００は、装置内の基板Ｗの状態を判定するための基板状態判定部６を備える。基板状態判定部６の構成については後に説明する。
【００５０】
また、熱処理装置１００は、上記の各構成を制御する制御部９１と、ユーザインターフェイスである操作部９２および表示部９３を備える。
【００５１】
制御部９１は、複数の熱処理レシピ（すなわち、熱処理のプロセスシーケンスおよび熱処理に係る各種構成部（例えば、第１光照射部３，第２光照射部４等）の制御パラメータ（例えば、第１光照射部３および第２光照射部４の各出力値等）を記述したプログラム）を記憶した記憶装置（図示省略）に接続されている。ただし、これら複数の熱処理レシピのそれぞれは、被処理基板Ｗの各種表面状態のそれぞれに応じたもの（例えば、表面にパターンが形成されていない基板（ベア基板）に対するレシピ、表面にパターンが形成されている基板（デバイス基板）に対するレシピ、表面に反射防止膜が形成されている基板に対するレシピ、等）である。
【００５２】
制御部９１は、後述する基板状態判定部６の判定結果（特に、表面状態判定部６３７による判定結果）に基づいて、記憶装置から適切な熱処理レシピを選択して読み出し、読み出した熱処理レシピに応じて熱処理装置１００の備える各構成部を制御する。特に、熱処理レシピに応じて、第１光照射部３および第２光照射部４の各出力を調整する。
【００５３】
なお、複数の熱処理レシピは、所定の記録媒体に記録されたものであってもよいし、操作部９２を介してオペレータから直接に入力されてもよい。前者の場合、制御部９１が記録媒体の読み取り装置を介して、当該記録媒体に記録された熱処理レシピを読み出すことになる。
【００５４】
操作部９２および表示部９３はチャンバー５の外部に配置され、ユーザから各種の指示をチャンバー５の外部にて受け付ける。制御部９１は、操作部９２および表示部９３から入力された各種の指示に基づいて熱処理装置１００の各構成を制御する。
【００５５】
〈２．基板状態判定部６〉
〈２−１．構成〉
基板状態判定部６の構成について、図１、図２および図３を参照しながら説明する。図３は、基板状態判定部６の構成要素の関係を模式的に示す図である。基板状態判定部６は、出射部６１、検出部６２、および、状態判定処理部６３を備える。
【００５６】
〔出射部６１〕
出射部６１は、基板Ｗの状態を検出するための光を出射する光源である。出射部６１は、チャンバー側部５１の内壁面に、反射体１を貫通して（すなわち、光の出射口が反射体１の筒内部に位置するように）配設される。出射部６１として各種の光源を用いることができるが、特に、直進性に優れたもの（例えば、レーザ光源やＬＥＤ）を用いることが望ましい。
【００５７】
出射部６１は、規定表面位置Ｐｓに向けて所定の入射角θ（ただし、０°≦θ＜９０°）で光を入射させる。ただし、出射部６１は、規定中心位置Ｐｏから所定距離だけずれた位置に検出用の光を入射させる。規定中心位置Ｐｏからずれた位置に検出用の光を入射させることによって、後述する状態判定処理部６３における判定処理において、正確な判定結果を得ることができる。
【００５８】
また、出射部６１が規定表面位置Ｐｓを照射する範囲（すなわち、規定表面位置Ｐｓにおける照射領域）Ｐｔは、被処理基板Ｗに形成されるＩＣチップのサイズより大きな領域とする。規定表面位置Ｐｓにおける照射領域Ｐｔを、ＩＣチップのサイズより大きな領域とすることによって、後述する状態判定処理部６３における判定処理において、正確な判定結果を得ることができる。
【００５９】
〔検出部６２〕
検出部６２は、光検出手段であり、例えば、フォトダイオード、ＣＣＤ(charge-coupled device)などの光子積算型の光検出器により構成される。検出部６２は、出射部６１から出射されて規定表面位置Ｐｓに入射した光（入射光Ｌ０）が、規定表面位置Ｐｓにて反射された場合に、その反射光（反射光Ｌ１）が進む進路上に配置される。
【００６０】
〔状態判定処理部６３〕
状態判定処理部６３は、所定の判定処理（すなわち、検出部６２による検出結果に基づいて、装置内の基板の状態を判定する処理）を実行する処理部であり、制御部９１にて実現される。状態判定処理部６３は、専用のハードウェア回路を用いて実現されてもよいし、図示しない記憶装置に格納されたプログラム（もしくは、記録媒体に格納されたプログラムを読み取ることによって取得されたプログラム）により実現されてもよい。
【００６１】
状態判定処理部６３は、入射光強度取得部６３１、反射光強度取得部６３２、反射率算出部６３３、有無検出部６３４、反り検出部６３５、位置ずれ検出部６３６、および、表面状態判定部６３７を備える。
【００６２】
入射光強度取得部６３１は、出射部６１から出射され、規定表面位置Ｐｓに入射した検出用の光の強度（すなわち、入射光Ｌ０の強度）Ｄ０を、出射部６１より取得する。
【００６３】
反射光強度取得部６３２は、検出部６２が検出した光の強度（すなわち、規定表面位置Ｐｓにて反射された光（反射光Ｌ１）の強度）Ｄ１を、検出部６２より取得する。
【００６４】
反射率算出部６３３は、入射光強度取得部６３１が取得した入射光強度Ｄ０と、反射光強度取得部６３２が取得した反射光強度Ｄ１とに基づいて、規定表面位置Ｐｓの反射率Ｒ（Ｒ＝Ｄ１／Ｄ０）を算出する。
【００６５】
有無検出部６３４、反り検出部６３５、位置ずれ検出部６３６、および、表面状態判定部６３７の各処理部は、反射率算出部６３３が算出した反射率Ｒに基づいて、熱処理装置１００内の基板Ｗの状態を判定する処理を行う。各処理部にて実行される処理の具体的内容について、図４〜図９を参照しながら説明する。
【００６６】
〔ａ．有無検出部６３４〕  
有無検出部６３４は、規定位置Ｐに基板Ｗが存在するか否か（すなわち、保持部２に基板Ｗが保持されているか否か）を判定する。
【００６７】
図１に示すように、検出部６２は、出射部６１から出射され、規定表面位置Ｐｓに入射した入射光Ｌ０が、規定表面位置Ｐｓにて反射された場合に、その反射光Ｌ１が進む進路上に配置されている。規定表面位置Ｐｓに反射面が存在する場合（すなわち、規定位置Ｐに基板Ｗが存在する場合）は、入射光Ｌ０は反射面である基板表面の反射率に応じて反射され、反射光Ｌ１が形成される。したがってこの場合、反射率Ｒは「０％」以外の値となる。一方、規定表面位置Ｐｓに反射面が存在しない場合（すなわち、規定位置Ｐに基板Ｗが存在しない場合）は、入射光Ｌ０は反射されずにそのまま直進し、反射光Ｌ１は形成されない。したがってこの場合、反射率Ｒの値は「０％」となる。このように、反射率Ｒの値から、規定位置Ｐに基板Ｗが存在するか否かを判断することができる。
【００６８】
以下において、有無検出部６３４が実行する判断処理を、図５を参照しながら具体的に説明する。図５は、有無検出部６３４が実行する判断処理の流れを示す図である。
【００６９】
有無検出部６３４は、まず、反射率算出部６３３が算出した規定表面位置Ｐｓの反射率Ｒを取得する（ステップＳ１１）。続いて、ステップＳ１１で取得した反射率Ｒが、所定の値（有無検出閾値Ｅ６３４）よりも大きいか否かを判断する（ステップＳ１２）。反射率Ｒが有無検出閾値Ｅ６３４よりも大きいと判断した場合は、規定位置Ｐに基板Ｗが存在すると判断する（ステップＳ１３）。一方、反射率Ｒが有無検出閾値Ｅ６３４以下であると判断した場合は、規定位置Ｐに基板Ｗが存在しないと判断する（ステップＳ１４）。
【００７０】
なお、有無検出閾値Ｅ６３４の具体的な値としては十分小さな値が望ましい。図４に示すように、本発明の発明者によると、基板Ｗが規定位置Ｐに存在しない場合の反射率Ｒは、「０％」になることが確認されている。したがって、上記の有無検出閾値Ｅ６３４の値として、例えば「０」を用いることができる。ただし、図４は、基板表面の反射率Ｒと、当該基板Ｗの状態との関係を示す図であり、図中の数値データは、本発明の発明者により取得されたものである。なお、図４に示された反射率Ｒ（％）の数値は、ベア基板の室温での反射率Ｒを「１００％」として規格化したものである。
【００７１】
〔ｂ．反り検出部６３５〕
熱処理を受けた基板Ｗは、昇温する過程においてスルメのように反る場合がある。また特に、後述するフラッシュ加熱処理後において、「Ｗarpage」と呼ばれる反りが生じることがある。反り検出部６３５は、保持部２に保持された基板Ｗにこのような反りが発生しているか否かを判定する。
【００７２】
図１に示すように、規定表面位置Ｐｓに、これと平行な反射面が存在する場合（すなわち、規定位置Ｐにおかれた基板Ｗに反りが生じていない場合）は、反射光Ｌ１は、そのほぼ全量が検出部６２にて検出される。一方、規定表面位置Ｐｓに、これと平行でない反射面が存在する場合（すなわち、規定位置Ｐにおかれた基板Ｗに反りが生じている場合）は、反射光の進行方向がずれるため、この反射光（異常反射光Ｌ２）は、その一部しか検出部６２にて検出されない。すなわち、規定位置Ｐにおかれた基板Ｗに反りが生じている場合、反射率Ｒの値は反りが生じていない場合に比べて小さくなる。このように、反射率Ｒの値から、基板Ｗに生じている反りを検知することができる。
【００７３】
以下において、反り検出部６３５が実行する判断処理を、図６を参照しながら具体的に説明する。図６は、反り検出部６３５が実行する判断処理の流れを示す図である。
【００７４】
反り検出部６３５は、まず、反射率算出部６３３が算出した規定表面位置Ｐｓの反射率Ｒを取得する（ステップＳ２１）。続いて、ステップＳ２１で取得した反射率Ｒが、所定の値（反り検出閾値Ｅ６３５）よりも大きいか否かを判断する（ステップＳ２２）。反射率Ｒが反り検出閾値Ｅ６３５よりも大きいと判断した場合は、基板Ｗに反りは生じていないと判断する（ステップＳ２３）。一方、反射率Ｒが反り検出閾値Ｅ６３５以下であると判断した場合は、基板Ｗに反りが生じていると判断する（ステップＳ２４）。
【００７５】
なお、図４に示すように、本発明の発明者によると、ベア基板の反射率Ｒを「１００％」として規格化した場合、反りが発生している基板Ｗの反射率Ｒは「１０〜５０（％）」程度の値となることが確認されている。一方では、後述するように、反射防止膜が形成された基板Ｗの反射率Ｒは「６８〜７３（％）」程度の値を示すことが確認されている。したがって、反り検出閾値Ｅ６３５の値としては、「５０〜６８」の値が適切である。
【００７６】
〔ｃ．位置ずれ検出部６３６〕  
保持部２により規定位置Ｐに保持される被処理基板Ｗは、基準ノッチ等を用いてその周方向の位置についても適正に位置決めされる。ところが、何らかの要因によって、基板Ｗが回転してしまい、周方向について位置ずれを起こしてしまう場合がある。位置ずれ検出部６３６は、保持部２に保持された基板Ｗにこのような位置ずれ（周方向についての位置ずれ）が発生しているか否かを判定する。
【００７７】
表面にパターンが形成された基板Ｗは、入射光の入射方向に応じてその反射率Ｒが変化する。すなわち、基板Ｗが、基準ノッチ等によって周方向について適正な位置に配置されている場合と、当該適正な位置から回転して周方向について位置ずれを起こしている場合とでは、得られる反射率Ｒが変わってくる。これは、基板Ｗには、それを小片に分割するために格子状の切り込みが形成されていることに起因する。つまり、この切り込みに対して平行な方向から光が入射した場合は、基板表面が相対的に高い反射率Ｒを示すのに対し、この切り込みに対して平行でない方向から光が入射した場合は、基板表面の反射率Ｒは相対的に低くなるのである。
【００７８】
図７は、基板Ｗが周方向について位置ずれを起こした場合に、得られる反射率Ｒがどのように変化するかを例示する図である。図７の例によると、例えば「０°」を基準とした場合、基板Ｗが当該位置から「１４０°」あるいは「３２０°」ずれると、反射率Ｒは高くなる。また、「８０°」あるいは「２６０°」ずれると、反射率Ｒは低くなる。そして、ずれの振れ幅は、最大約２％程度である。
【００７９】
つまり、規定位置Ｐにおかれた基板Ｗに周方向についての位置ずれが生じている場合、反射率Ｒは、位置ずれが生じていない場合に比べて、小さく、もしくは大きくなる。同一ロット内では基板Ｗの反射率Ｒは高度に一致し、プロセスが定まるとほぼ一定の値を示すことが発明者により確認されている。したがって、同一ロットの他の基板Ｗの反射率Ｒから２％程度ずれた反射率Ｒを示す基板Ｗは、位置ずれを起こしていると判断できる。このように、反射率Ｒの値から、基板Ｗに生じている位置ずれを検知することができる。
【００８０】
以下において、位置ずれ検出部６３６が実行する判断処理を、図８を参照しながら具体的に説明する。図８は、位置ずれ検出部６３６が実行する判断処理の流れを示す図である。
【００８１】
位置ずれ検出部６３６は、まず、反射率算出部６３３が算出した規定表面位置Ｐｓの反射率Ｒを取得する（ステップＳ３１）。続いて、ステップＳ３１で取得した反射率Ｒが、正常値から何％ずれているかを算出し、反射率ずれ値として取得する（ステップＳ３２）。ただし、この「正常値」は、基板Ｗが位置ずれを起こしていない場合に得られる反射率Ｒである。正常値の値は、予め基準データとして位置ずれ検出部６３６がアクセス可能な所定のメモリ等に記憶されていてもよいし、同一ロットの基板Ｗについて先に取得された反射率Ｒを正常値として用いてもよい。
【００８２】
続いて、ステップＳ３２で取得された反射率ずれ値が、所定の値（位置ずれ検出閾値Ｅ６３６）よりも小さいか否かを判断する（ステップＳ３３）。反射率ずれ値が位置ずれ検出閾値Ｅ６３６よりも小さいと判断した場合は、基板Ｗに位置ずれは生じていないと判断する（ステップＳ３４）。一方、反射率ずれ値が位置ずれ検出閾値Ｅ６３６以上であると判断した場合は、基板Ｗに位置ずれが生じていると判断する（ステップＳ３５）。
【００８３】
なお、図７に示されたように、本発明の発明者によると、基板Ｗに周方向の位置ずれが発生している場合、反射率Ｒは「２％」程度変化することが確認されている。したがって、位置ずれ検出閾値Ｅ６３６の値としては、正常値の２％程度の値が適切である。
【００８４】
〔ｄ．表面状態判定部６３７〕
熱処理を行うにあたっては、被処理基板の表面状態に応じて熱処理のレシピを変更することが必要な場合がある。例えば、パターンが形成されているか否かによって、第１光照射部３や第２光照射部４の出力を変更する必要がある。表面状態に応じた適切な熱処理を行うためには、上述したとおり、制御部９１が、表面状態に応じた適切な熱処理レシピを選択する必要があり、このためには、制御部９１が被処理基板の表面状態を正しく把握する必要がある。そこで、表面状態判定部６３７は、保持部２に保持された基板Ｗの表面状態を判定する。
【００８５】
基板表面の反射率Ｒは、その表面状態によって変化する。例えば、表面にパターンが形成された基板（デバイス基板）の反射率は、パターンが形成されていない基板（ベア基板）の反射率に比べて小さい。これは、パターンが形成されることによって、基板表面のエネルギーの吸収率が高まるためである。また、表面に反射防止膜が形成されると、基板表面のエネルギーの吸収率はさらに高まるので、反射率はさらに低下する。このように、反射率Ｒがわかれば、その値から、反射面の状態を推定することができる。
【００８６】
以下において、表面状態判定部６３７が実行する判断処理を、図９を参照しながら具体的に説明する。図９は、表面状態判定部６３７が実行する判断処理の流れを示す図である。
【００８７】
表面状態判定部６３７は、まず、反射率算出部６３３が算出した規定表面位置Ｐｓの反射率Ｒを取得する（ステップＳ４１）。
【００８８】
続いて、ステップＳ４１で取得した反射率Ｒが、所定の値（パターン有無判断閾値Ｅ６３７ａ）よりも大きいか否かを判断する（ステップＳ４２）。反射率Ｒがパターン有無判断閾値Ｅ６３７ａよりも大きいと判断した場合は、基板表面にパターンが形成されていないと判断する（ステップＳ４３）。
【００８９】
一方、反射率Ｒがパターン有無判断閾値Ｅ６３７ａ以下であると判断した場合は、さらに、反射率Ｒが、所定の値（反射防止膜有無判断閾値Ｅ６３７ｂ）よりも大きいか否かを判断する（ステップＳ４４）。反射率Ｒが反射防止膜有無判断閾値Ｅ６３７ｂよりも大きいと判断した場合は、基板表面にパターンが形成されておりかつ反射防止膜が形成されていないと判断する（ステップＳ４５）。反射率Ｒが反射防止膜有無判断閾値Ｅ６３７ｂ以下であると判断した場合は、基板表面に反射防止膜が形成されていると判断する（ステップＳ４６）。
【００９０】
なお、本発明の発明者によると、どのような表面状態であっても、約７００℃程度の高温状態になると、検出部６２により検出される反射光の強度Ｄ１が、室温において検出される値に比べて数％大きくなることが確認されている。例えばベア基板の場合、室温（ここでは、２３℃）で示す反射率Ｒを１００％とすると、高温状態（ここでは、７００℃）におかれた場合の反射率Ｒは１０５％を示した（図４参照）。また、デバイス基板の場合、室温で示す反射率Ｒが８２％を示したのに対し、高温状態におかれた場合の反射率Ｒは８５％を示した（図４参照）。また、反射防止膜が形成された基板の場合、室温で示す反射率Ｒが６８％を示したのに対し、高温状態におかれた場合の反射率Ｒは７３％を示した（図４参照）。したがって、パターン有無判断閾値Ｅ６３７ａの値としては、「８５〜１００」の値が適切である。また、反射防止膜有無判断閾値Ｅ６３７ｂの値としては、「７３〜８２」の値が適切である。
【００９１】
〈３．熱処理装置の動作〉
次に、熱処理装置１００における基板Ｗの処理手順について図１０および図１１を参照しながら説明する。図１０および図１１は、熱処理装置１００にて実行される処理の流れを示す図である。ここで処理対象となる基板Ｗはイオン注入法により不純物が添加された半導体基板であり、添加された不純物の活性化が熱処理装置１００による熱処理により行われる。なお、以下の処理動作は、制御部９１が所定のタイミングで各構成を制御することによって行われる。
【００９２】
はじめに、イオン注入後の基板Ｗを熱処理装置１００内に搬入する（ステップＳ１０１）。より具体的には、制御部９１が駆動手段（図示省略）を制御して、ゲートバルブ５１３を開放位置におく。これにより搬送開口部５１１が開放される。続いて、装置外部の搬送ロボットが、イオン注入後の基板Ｗを搬送開口部５１１を通じてチャンバー５内に搬入して、保持部２上に載置する。基板Ｗが保持部２上に載置されると、制御部９１が再び駆動手段（図示省略）を制御して、ゲートバルブ５１３を閉鎖位置におく。これにより搬送開口部５１１が閉鎖され、チャンバー５内部が密閉空間とされる。
【００９３】
続いて、規定表面位置Ｐｓの反射率Ｒを取得する（ステップＳ１０２）。より具体的には、まず、出射部６１から規定表面位置Ｐｓに向けて検出用の光を照射するとともに、検出部６２にて光検出を行う。続いて、入射光強度取得部６３１が出射部６１から入射光強度Ｄ０を取得し、反射光強度取得部６３２が検出部６２から反射光強度Ｄ１を取得する。そして、反射率算出部６３３が、入射光強度取得部６３１が取得した入射光強度Ｄ０と、反射光強度取得部６３２が取得した反射光強度Ｄ１とに基づいて、規定表面位置Ｐｓの反射率Ｒを算出する。
【００９４】
続いて、状態判定処理部６３が、ステップＳ１０２で取得された規定表面位置Ｐｓの反射率Ｒに基づいて、ステップＳ１０１で装置内に搬入された基板Ｗに異常が生じていないかを判定する（ステップＳ１０３）。
【００９５】
ステップＳ１０３の処理は、より具体的には、次のように行われる。まず、有無検出部６３４が、ステップＳ１０２で取得された反射率Ｒに基づいて、規定位置Ｐに基板Ｗが存在するか否かを判定する（図５参照）（ステップＳ１３１）。ここで規定位置Ｐに基板Ｗが存在しないと判定された場合は、装置内に搬入された基板Ｗに異常があると判断する（ステップＳ１３４）。
【００９６】
一方、規定位置Ｐに基板Ｗが存在すると判定された場合は、続いて、反り検出部６３５が、ステップＳ１０２で取得された反射率Ｒに基づいて、基板Ｗに反りが生じているか否かを判定する（図６参照）（ステップＳ１３２）。ここで基板Ｗに反りが生じていると判定された場合は、装置内に搬入された基板Ｗに異常があると判断する（ステップＳ１３４）。
【００９７】
一方、基板Ｗに反りが生じていないと判定された場合は、続いて、位置ずれ検出部６３６が、ステップＳ１０２で取得された反射率Ｒに基づいて、基板Ｗに周方向についての位置ずれが生じているか否かを判定する（図８参照）（ステップＳ１３３）。ここで基板Ｗに周方向についての位置ずれが生じていると判定された場合は、装置内に搬入された基板Ｗに異常があると判断する（ステップＳ１３４）。
【００９８】
一方、基板Ｗに周方向についての位置ずれが生じていないと判定された場合は、装置内に搬入された基板Ｗに異常は生じていないと判断する（ステップＳ１３５）。
【００９９】
ステップＳ１０３で、装置内に搬入された基板Ｗに異常が生じていると判定された場合、基板Ｗに対する熱処理動作に進まずに、所定の警報処理（例えば、どのような異常が生じているかをオペレータに報知する処理）を行う（ステップＳ１０４）。
【０１００】
一方、ステップＳ１０３で、装置内に搬入された基板Ｗに異常が生じていないと判定された場合、続いて、表面状態判定部６３７が、ステップＳ１０２で取得された規定表面位置Ｐｓの反射率Ｒ（すなわち、保持部２で保持された基板の表面の反射率Ｒ）に基づいて、保持部２で保持された基板Ｗの表面状態を判定する（ステップＳ１０５）。すなわち、基板表面が、パターンが形成されていない状態、パターンが形成されておりかつ反射防止膜が形成されていない状態、反射防止膜が形成されている状態、のうちのいずれであるかを判定する（図９参照）。
【０１０１】
続いて、制御部９１が、複数の熱処理レシピを記憶した記憶装置から、ステップＳ１０５の判定結果に応じて適切なレシピを選択して読み出す（ステップＳ１０６）。
【０１０２】
続いて、制御部９１が、ステップＳ１０６で読み出した熱処理レシピに基づいて熱処理装置１００の備える各構成部を制御して、基板Ｗに対する熱処理を実行する（ステップＳ１０７）。
【０１０３】
ステップＳ１０７の処理は、より具体的には、次のように行われる。まず、保持部２に保持された基板Ｗを予備加熱する（ステップＳ１７１）。より具体的には、制御部９１が、ステップＳ１０６で選択したレシピにしたがって第１光照射部３を制御して、保持部２に保持された基板Ｗに向けて光を照射させる。この光エネルギーによって基板Ｗが所定の予備加熱温度まで昇温される。このとき、第１光照射部３のハロゲンランプ３１から放射される光は直接に、もしくは、反射板１１やリフレクタ３２等で反射されながら、保持部２に保持された基板Ｗへと向かい、これらの光照射により基板Ｗの予備加熱が行われる。
【０１０４】
予備加熱が完了すると、続いて、保持部２に保持された基板Ｗをフラッシュ加熱する（ステップＳ１８２）。より具体的には、制御部９１がステップＳ１０６で選択したレシピにしたがって第２光照射部４を制御して、保持部２に保持された基板Ｗに向けて閃光（フラッシュ光）を照射させる。この光エネルギーによって基板Ｗが所定の処理加熱温度まで昇温される。このとき、第２光照射部４のフラッシュランプ４１から放射される光は直接に、もしくは、反射板１１やリフレクタ４２等で反射されながら、保持部２に保持された基板Ｗへと向かい、これらの閃光照射により基板Ｗのフラッシュ加熱が行われる。
【０１０５】
なお、フラッシュ加熱は、フラッシュランプ４１からの閃光照射により行われるため、基板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、第２光照射部４のフラッシュランプ４１から照射される閃光は、予め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ミリ秒ないし１０ミリ秒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４１からの閃光照射によりフラッシュ加熱される基板Ｗの表面温度は、瞬間的に所定の処理温度（例えば、１０００℃ないし１１００℃程度）まで上昇し、基板Ｗに添加された不純物が活性化された後、表面温度が急速に下降する。このように、熱処理装置１００では、基板Ｗの表面温度を極めて短時間で昇降することができるため、基板Ｗに添加された不純物の熱による拡散（この拡散現象を、基板Ｗ中の不純物のプロファイルがなまる、ともいう）を抑制しつつ不純物の活性化を行うことができる。なお、添加不純物の活性化に必要な時間はその熱拡散に必要な時間に比較して極めて短いため、０．１ミリセカンドないし１０ミリセカンド程度の拡散が生じない短時間であっても活性化は完了する。
【０１０６】
また、フラッシュ加熱の前に第１光照射部３により基板Ｗを予備加熱しておくことにより、フラッシュランプ４１からの閃光照射によって基板Ｗの表面温度を処理温度まで容易に上昇させることができる。特に、この実施の形態においては、ハロゲンランプ３１を用いて予備加熱を行うので、ホットプレート等を用いた場合に比べて高温（例えば、６００度以上）領域まで基板Ｗを予備昇温させておくことができる。これにより、フラッシュ加熱における昇温幅を小さくすることが可能となり、フラッシュ加熱における基板の割れの発生を防止することができる。
【０１０７】
また、ここでは、保持部２に保持された基板Ｗの表面状態に相応しいレシピが予め選択されており、制御部９１は当該レシピにしたがって第１光照射部３および第２光照射部４を制御する。より具体的には、ハロゲンランプ３１やフラッシュランプ４１の出力等を調整する。これによって、基板Ｗの表面状態に応じた適切な熱処理を実行することができる。
【０１０８】
ステップＳ１０７の処理が終了すると、続いて、再び、規定表面位置Ｐｓの反射率Ｒを取得する（ステップＳ１０８）。この処理の具体的内容は、上述したステップＳ１０２と同様である。
【０１０９】
続いて、状態判定処理部６３が、ステップＳ１０８で取得された規定表面位置Ｐｓの反射率Ｒに基づいて、熱処理後の基板Ｗに異常が生じていないかを判定する（ステップＳ１０９）。この処理の具体的内容は、上述したステップＳ１０３と同様である。
【０１１０】
ステップＳ１０９で、熱処理後の基板Ｗに異常が生じていると判定された場合、所定の警報処理（例えば、どのような異常が生じているかをオペレータに報知する処理）を行う（ステップＳ１１０）。
【０１１１】
例えば、有無検出部６３４が、熱処理前の判定処理（ステップＳ１０３）においては規定位置Ｐに基板Ｗが存在すると判定したにもかかわらず、熱処理後の判定処理（ステップＳ１０９）において規定位置Ｐに基板Ｗが存在しないと判定した場合、基板Ｗが熱処理における熱応力によって割れてしまったと推定することができる。熱応力によって割れる場合、基板Ｗは粉々に粉砕してしまい、もはや規定位置Ｐにて検知され得ないからである。したがって、この場合、ステップＳ１１０にて、熱処理により基板Ｗが割れてしまった可能性が高い旨をオペレータに報知する処理を行う。
【０１１２】
また例えば、反り検出部６３５が、熱処理前の判定処理（ステップＳ１０３）においては基板Ｗに反りが生じていないと判定したにもかかわらず、熱処理後の判定処理（ステップＳ１０９）において基板Ｗに反りが発生していると判定した場合、基板Ｗが熱処理における昇温過程にて反ってしまったと推定することができる。したがって、この場合、ステップＳ１１０にて、熱処理により基板Ｗが反ってしまった可能性が高い旨をオペレータに報知する処理を行う。
【０１１３】
ステップＳ１０９で、熱処理後の基板Ｗに異常が生じていないと判定された場合、基板Ｗを熱処理装置１００内から搬出する（ステップＳ１１１）。より具体的には、制御部９１が駆動手段（図示省略）を制御してゲートバルブ５１３を開放位置におく。続いて、装置外部の搬送ロボットが、基板Ｗを搬送開口部５１１を通じてチャンバー５内から搬出する。以上で、熱処理装置１００における基板Ｗの処理が終了する。
【０１１４】
〈４．効果〉
上記の実施の形態に係る熱処理装置１００は、出射部６１が、規定表面位置Ｐｓに向けて所定の入射角θ（ただし、０°≦θ＜９０°）で光を入射させ、当該入射した光が規定表面位置Ｐｓにて反射された場合に、その反射光を検出部６２が検出する。そして、状態判定処理部６３が、検出部６２により検出された反射光強度Ｄ１に基づいて基板Ｗの状態を判定する。これにより、装置を開放せずとも、装置内の基板Ｗの状態を把握することができる。
【０１１５】
また、有無検出部６３４が、規定位置Ｐに基板Ｗが存在するか否か（すなわち、保持部２上に基板Ｗが存在するか否か）を判定するので、何らかの原因で保持部２上に基板Ｗが存在しなくなった場合に、それを装置を開けずに検知することができる。
【０１１６】
特に、基板Ｗに対する熱処理（図１１のステップＳ１０７）を実行する前後に、有無検出部６３４が当該判定処理を実行することによって、熱処理において基板Ｗが割れてしまった場合に、装置を開ける前に（図１１のステップＳ１１１）、その事態を迅速に検知することができる。
【０１１７】
また、規定位置Ｐに基板Ｗが存在する場合、反り検出部６３５が、当該基板Ｗが反りが生じているか否かを判定するので、基板Ｗに反りが生じている場合に、これを装置を開けずに検知することができる。
【０１１８】
また、反射率算出部６３３が、検出部６２による検出結果に基づいて、規定表面位置Ｐｓの反射率Ｒを算出する。規定位置Ｐに基板Ｗが存在する場合（すなわち、保持部２に基板Ｗが保持されている場合）、この反射率Ｒは当該基板Ｗの表面反射率である。位置ずれ検出部６３６は、反射率算出部６３３が算出した反射率Ｒに基づいて、当該基板Ｗに周方向についての位置ずれが生じているか否かを判定する。したがって、基板Ｗが位置ずれを起こしている場合に、これを装置を開けずに検知することができる。また、表面状態判定部６３７は、この反射率Ｒに基づいて、当該基板Ｗの表面状態を判定する。したがって、装置内の基板Ｗの表面状態を、装置を開けずに把握することができる。
【０１１９】
また、制御部９１が、表面状態判定部６３７による判定結果に応じて、被処理基板Ｗの表面状態に応じた適切なレシピを選択することができる。適切に選択されたレシピにしたがって制御部９１が装置内の各部を制御することによって、基板Ｗの表面状態に相応しい熱処理を行うことができる。
【０１２０】
また、出射部６１が、検出光を、規定表面位置Ｐｓから所定距離だけずれた位置（すなわち、保持部２に保持された基板Ｗの中心からずれた位置）に入射させるので、状態判定処理部６３が、基板Ｗの状態を正しく判定することができる。例えば、基板Ｗが中心から周縁部に向かって反っているような場合であっても、基板の中心からずれた位置からの反射光を用いて判定を行うことによって、反り検出部６３５が、当該反りを確実に検知することが可能となる。また例えば、基板Ｗに周方向についての位置ずれが生じている場合、基板の中心からずれた位置からの反射光を用いて判定を行うことによって、位置ずれ検出部６３６が、わずかな位置ずれも精度よく検知することが可能となる。
【０１２１】
また、出射部６１が、基板に形成されるＩＣチップのサイズよりも大きな領域を照射するので、状態判定処理部６３が、基板Ｗの状態を正しく判定することができる。例えば、保持部２に保持された基板Ｗの表面状態にむらがある場合であっても（例えば、基板の表面に粗密のあるパターンが形成されている場合であっても）、十分大きな領域からの反射光を用いて判定を行うことによって、表面状態判定部６３７が、その表面状態を正しく判定することが可能となる。
【０１２２】
〈５．その他の実施の形態〉
その他の実施の形態について説明する。なお、以下においては、上記の実施の形態に係る熱処理装置１００と相違する点のみを説明し、相違しない点については説明を省略する。また、同じ構成部については、先に用いた符号を用いて示すことにする。
【０１２３】
〈５−１．透過光〉
上記の実施の形態に係る熱処理装置１００においては、検出部６２は、出射部６１から出射された光が規定表面位置Ｐｓにて反射された場合にその反射光が進む進路上に配置されるとしたが、図１２に示すように、出射部６１から出射された光が規定表面位置Ｐｓを透過してそのまま直進した場合に、その透過光（直進光）が進む進路上に配置されるとしてもよい（検出部６２ａ）。ただし、図１２は、この実施の形態に係る熱処理装置１００ａの構成を示す側断面図である。
【０１２４】
上記の実施の形態に係る検出部６２は、規定表面位置Ｐｓにて反射された光（反射光Ｌ１）を検出して、その強度Ｄ１を取得するが（図１参照）、この実施の形態に係る検出部６２ａは、規定表面位置Ｐｓを透過した光（透過光Ｌ３）を検出して、その強度（透過光強度Ｄ３）を取得する。
【０１２５】
熱処理装置１００ａは、検出部６２ａが取得した透過光強度Ｄ３に基づいて、基板Ｗの状態を判定する処理部を備える。特に、透過光強度Ｄ３に基づいて、規定位置Ｐに基板Ｗが存在するか否か（すなわち、保持部２に基板Ｗが保持されているか否か）を判定する処理部（有無検出部６３４ａ）を備える。有無検出部６３４ａは、制御部９１にて実現される。
【０１２６】
規定表面位置Ｐｓに反射面が存在する場合（すなわち、規定位置Ｐに基板Ｗが存在する場合）は、入射光Ｌ０は反射面である基板表面の反射率に応じて反射され、反射光Ｌ１が形成される。したがってこの場合、透過光Ｌ３は形成されず、透過光強度Ｄ３はほぼ「０」となる。一方、規定表面位置Ｐｓに反射面が存在しない場合（すなわち、規定位置Ｐに基板Ｗが存在しない場合）は、入射光Ｌ０は反射されずにそのまま直進し、透過光Ｌ３が形成される。したがってこの場合、透過光強度Ｄ３は「０」以外の十分大きな値となる。このように、透過光強度Ｄ３の値から、規定位置Ｐに基板Ｗが存在するか否かを判断することができる。
【０１２７】
以下において、有無検出部６３４ａが実行する判断処理を、図１３を参照しながら具体的に説明する。図１３は、有無検出部６３４ａが実行する判断処理の流れを示す図である。
【０１２８】
有無検出部６３４ａは、まず、検出部６２ａが取得した透過光強度Ｄ３を取得する（ステップＳ５１）。続いて、ステップＳ５１で取得した透過光強度Ｄ３が、所定の値（有無検出閾値Ｅ６３４ａ）より大きいか否かを判断する（ステップＳ５２）。ただし、有無検出閾値Ｅ６３４ａとしては、「０」もしくは十分小さな値を用いたとする。透過光強度Ｄ３が有無検出閾値Ｅ６３４ａより大きいと判断した場合は、規定位置Ｐに基板Ｗが存在しないと判断する（ステップＳ５３）。一方、透過光強度Ｄ３が有無検出閾値Ｅ６３４ａ以下であると判断した場合は、規定位置Ｐに基板Ｗが存在すると判断する（ステップＳ５４）。
【０１２９】
基板Ｗに対する熱処理（図１１のステップＳ１０７参照）を実行する前後に、有無検出部６３４ａが当該判定処理を実行することによって、熱処理において基板Ｗが割れてしまった場合に、装置を開ける前に（図１１のステップＳ１１１参照）、その事実を迅速に検知することができる。
【０１３０】
〈５−２．ハロゲンランプからの光〉
上記の実施の形態に係る熱処理装置１００においては、検出部６２は、出射部６１から出射された光を検出するとしたが、ハロゲンランプ３１から出射された光を検出するとしてもよい（検出部６２ｂ）。すなわち、検出部６２ｂを、図１４に示すように、ハロゲンランプ３１から出射された光が規定表面位置Ｐｓを透過してそのまま直進した場合に、その直進光が進む進路上に配置してもよい。ただし、図１４は、この実施の形態に係る熱処理装置１００ｂの構成を示す側断面図である。
【０１３１】
この実施の形態に係る検出部６２ｂは、ハロゲンランプ３１から出射されて規定表面位置Ｐｓに入射した光（入射光Ｌ０）が、規定表面位置Ｐｓを透過した場合に、当該透過した光（透過ハロゲン光Ｌ４）を検出して、その強度（透過ハロゲン光強度Ｄ４）を取得する。
【０１３２】
熱処理装置１００ｂは、検出部６２ｂが取得した透過ハロゲン光強度Ｄ４に基づいて、基板Ｗの状態を判定する処理部を備える。特に、透過ハロゲン光強度Ｄ４に基づいて、規定位置Ｐに基板Ｗが存在するか否か（すなわち、保持部２に基板Ｗが保持されているか否か）を判定する処理部（有無検出部６３４ｂ）を備える。有無検出部６３４ｂは、制御部９１にて実現される。
【０１３３】
規定表面位置Ｐｓに反射面が存在する場合（すなわち、規定位置Ｐに基板Ｗが存在する場合）は、入射光Ｌ０は反射面である基板表面（ここでは、基板Ｗの裏面）で反射されるので、検出部６２ｂに透過ハロゲン光Ｌ４は到達しない。したがってこの場合、透過ハロゲン光強度Ｄ４はほぼ「０」となる。一方、規定表面位置Ｐｓに反射面が存在しない場合（すなわち、規定位置Ｐに基板Ｗが存在しない場合）は、入射光Ｌ０は反射されずにそのまま直進し、透過ハロゲン光Ｌ４が形成される。したがってこの場合、透過ハロゲン光強度Ｄ４は「０」以外の十分大きな値となる。このように、透過ハロゲン光強度Ｄ４の値から、規定位置Ｐに基板Ｗが存在するか否かを判断することができる。
【０１３４】
以下において、有無検出部６３４ｂが実行する判断処理を、図１５を参照しながら具体的に説明する。図１５は、有無検出部６３４ｂが実行する判断処理の流れを示す図である。
【０１３５】
有無検出部６３４ｂは、まず、検出部６２ｂが取得した透過ハロゲン光強度Ｄ４を取得する（ステップＳ６１）。続いて、ステップＳ６１で取得した透過ハロゲン光強度Ｄ４が、所定の値（有無検出閾値Ｅ６３４ｂ）より大きいか否かを判断する（ステップＳ６２）。ただし、有無検出閾値Ｅ６３４ｂとしては、「０」もしくは十分小さな値を用いたとする。透過ハロゲン光強度Ｄ４が有無検出閾値Ｅ６３４ｂより大きいと判断した場合は、規定位置Ｐに基板Ｗが存在しないと判断する（ステップＳ６３）。一方、透過ハロゲン光強度Ｄ４が有無検出閾値Ｅ６３４ｂ以下であると判断した場合は、規定位置Ｐに基板Ｗが存在すると判断する（ステップＳ６４）。
【０１３６】
基板Ｗに対する熱処理（図１１のステップＳ１０７参照）を実行する前後に、有無検出部６３４ｂが当該判定処理を実行することによって、熱処理において基板Ｗが割れてしまった場合に、装置を開ける前に（図１１のステップＳ１１１参照）、その事実を迅速に検知することができる。
【０１３７】
〈５−３．その他〉
上記の実施の形態においては、熱処理を実行する前後に、基板状態判定部６が基板Ｗの異常を検出する処理を行う構成としたが（図１０のステップＳ１０３および図１１のステップＳ１０９）、基板Ｗの異常を検出する処理を実行するタイミングはこれに限られるものではなく、任意のタイミングで実行してもよい。例えば、熱処理装置１００において何らかの異常が発生して装置が緊急停止した場合に、基板状態判定部６が基板Ｗの異常を検出する処理を行うとしてもよい。
【０１３８】
また、上記の実施の形態においては、有無検出部６３４、反り検出部６３５、位置ずれ検出部６３６および表面状態判定部６３７は、反射率算出部６３３が取得した反射率Ｒを用いて各種の判断を行っていたが（例えば図５参照）、反射光強度取得部６３２が取得した反射光強度Ｄ１を直接用いてこれらの判断を行ってもよい。例えば、有無検出部６３４は、反射光強度Ｄ１が所定の値（例えば「０」）よりも大きい場合は、基板Ｗが存在すると判断してもよい。また例えば、反り検出部６３５は、反射光強度Ｄ１が所定の値よりも大きい場合は、基板Ｗに反りが生じていないと判断してもよい。
【０１３９】
また、上記の実施の形態においては、チャンバー５は、六角柱であるとしたが、チャンバー５の形状はこれに限らず、各種の柱体形状（例えば、円柱、四角柱、三角柱等）であってもよい。
【０１４０】
また、上記の実施の形態においては、２つの光照射部３，４の両方が、保持部２に保持された基板Ｗから１００mm以上離間した位置に配置されるとしたが、必ずしも両方の光照射部３，４を基板Ｗから１００mm以上離間させなくともよい。
【０１４１】
また、上記の実施の形態においては、第２光照射部４は、光源としてキセノンフラッシュランプを備える構成としたが、この光源としてハロゲンランプが用いられてもよい。
【０１４２】
また、上記の実施の形態においては、第１光照射部３および第２光照射部４のそれぞれは、複数の棒状光源（ハロゲンランプ３１、フラッシュランプ４１）を備える構成としたが、光源は必ずしも棒状でなくともよい。例えば、渦巻き形状の光源を用いてもよい。また、複数個の点光源を規則的に配置してもよい。また、互いに異なる直径を有する複数個の円環状の光源を同心円に配置してもよい。
【０１４３】
また、上記の実施の形態においては、保持部２は、リング状の部材により基板Ｗを支持する構成としたが、基板Ｗを保持する態様はこれに限らない。例えば、平板状の部材（例えば、石英により形成されたステージ）により基板Ｗを支持（面支持）する構成としてもよい。また、このような平板状の部材にさらに複数個の支持ピンを設け、これら複数個の支持ピンにより基板Ｗを支持（点支持）する構成としてもよい。また、各種形状のハンドにより支持する構成としてもよい。
【図面の簡単な説明】
【０１４４】
【図１】熱処理装置の構成を示す側断面図である。
【図２】熱処理装置の構成を示す縦断面図である。
【図３】基板状態判定部の構成要素の関係を模式的に示す図である。
【図４】基板表面の反射率と、当該基板の状態との関係を示す図である。
【図５】有無検出部が実行する判断処理の流れを示す図である。
【図６】反り検出部が実行する判断処理の流れを示す図である。
【図７】基板が周方向について位置ずれを起こした場合に、得られる反射率がどのように変化するかを例示する図である。
【図８】位置ずれ検出部が実行する判断処理の流れを示す図である。
【図９】表面状態判定部が実行する判断処理の流れを示す図である。
【図１０】熱処理装置にて実行される処理の流れを示す図である。
【図１１】熱処理装置にて実行される処理の流れを示す図である。
【図１２】熱処理装置の構成を示す側断面図である。
【図１３】有無検出部が実行する判断処理の流れを示す図である。
【図１４】熱処理装置の構成を示す側断面図である。
【図１５】有無検出部が実行する判断処理の流れを示す図である。
【符号の説明】
【０１４５】
１  反射体
２  保持部
３  第１光照射部
４  第２光照射部
５  チャンバー
６  基板状態判定部
６１  出射部
６２，６２ａ，６２ｂ  検出部
６３  状態判定処理部
９１  制御部
１００，１００ａ，１００ｂ  熱処理装置
６３１  入射光強度取得部
６３２  反射光強度取得部
６３３  反射率算出部
６３４，６３４ａ，６３４ｂ  有無検出部
６３５  反り検出部
６３６  位置ずれ検出部
６３７  表面状態判定部
Ｗ  基板
【図１】
0005558673.tif 000002
【図２】
0005558673.tif 000003
【図３】
0005558673.tif 000004
【図４】
0005558673.tif 000005
【図５】
0005558673.tif 000006
【図６】
0005558673.tif 000007
【図７】
0005558673.tif 000008
【図８】
0005558673.tif 000009
【図９】
0005558673.tif 000010
【図１０】
0005558673.tif 000011
【図１１】
0005558673.tif 000012
【図１２】
0005558673.tif 000013
【図１３】
0005558673.tif 000014
【図１４】
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【図１５】
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