(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
基板に加熱を伴う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、
前記保持手段に保持された基板を加熱する加熱手段と、
前記保持手段に保持された基板に対向する反射面を有する反射板と、
前記保持手段に保持された基板が前記加熱手段により加熱された際に、前記反射板の反射面と前記保持手段に保持された基板とに反射された放射光を捉えて放射強度を出力する検出手段と、
前記検出手段により出力された放射強度に基づいて、第１の時期において第１モニタ実効反射率を算出するとともに、第２の時期において第２モニタ実効反射率を算出する実効反射率算出手段と、
前記実効反射率算出手段により第１の時期において算出された第１モニタ実効反射率を基準実効反射率として記憶する記憶手段と、
前記実効反射率算出手段により第２の時期において算出された前記第２モニタ実効反射率と前記記憶手段に記憶されている前記基準実効反射率との差を所定の閾値と比較する比較手段と、
前記比較手段の比較結果により、前記第２モニタ実効反射率と前記基準実効反射率との差が所定の閾値より大きいと判断された場合に、校正が必要である旨を報知する報知手段と、
を備えたことを特徴とする基板熱処理装置。
【請求項２】
請求項１に記載の基板熱処理装置であって、
基板の放射率を算出する放射率算出手段をさらに備え、
前記実効反射率算出手段は、前記放射率算出手段により算出された基板の放射率を基準放射率とするとともに、前記基準放射率を用いて第２の時期において第２モニタ実効反射率を算出することを特徴とする基板熱処理装置。
【請求項３】
請求項１または請求項２に記載の基板熱処理装置であって、
前記検出手段は、第１放射強度および第２放射強度を出力し、
前記実効反射率算出手段は、前記検出手段により出力された第１放射強度に基づく第１実効反射率を算出するとともに、前記検出手段により出力された第２放射強度に基づく第２実効反射率を算出し、第１実効反射率が０であると仮定した場合、第２実効反射率を前記第１モニタ反射率とすることを特徴とする基板熱処理装置。
【請求項４】
請求項１ないし請求項３のいずれかに記載の基板熱処理装置であって、
前記第１の時期および前記第２の時期は、複数の基板のそれぞれについて各処理を行う場合の最初の基板を処理するときであることを特徴とする基板熱処理装置。
【請求項５】
基板を加熱する加熱手段と、基板に対向する反射面を有する反射板と、を備えた基板熱処理装置により、基板に加熱を伴う処理を施す基板熱処理方法であって、
基板が前記加熱手段により加熱された際に、前記反射板の反射面と基板とに反射された放射光を捉えて放射強度を出力する検出工程と、
前記検出工程により出力された放射強度に基づいて、第１の時期において第１モニタ実効反射率を算出するとともに、第２の時期において第２モニタ実効反射率を算出する実効反射率算出工程と、
前記実効反射率算出工程により第１の時期において算出された第１モニタ実効反射率を基準実効反射率として記憶する記憶工程と、
前記実効反射率算出工程により第２の時期において算出された前記第２モニタ実効反射率と前記記憶工程により記憶されている前記基準実効反射率との差を所定の閾値と比較する比較工程と、
前記比較工程における比較結果により、前記第２モニタ実効反射率と前記基準実効反射率との差が所定の閾値より大きいと判断された場合に、校正が必要である旨を報知する報知工程と、
を備えたことを特徴とする基板熱処理方法。
【請求項６】
請求項５に記載の基板熱処理方法であって、
基板の放射率を算出する放射率算出工程をさらに備え、
前記実効反射率算出工程は、前記放射率算出工程により算出された基板の放射率を基準放射率とするとともに、前記基準放射率を用いて第２の時期において第２モニタ実効反射率を算出することを特徴とする基板熱処理方法。
【請求項７】
請求項５または請求項６に記載の基板熱処理方法であって、
前記検出工程は、第１放射強度および第２放射強度を出力し、
前記実効反射率算出工程は、前記検出工程により出力された第１放射強度に基づく第１実効反射率を算出するとともに、前記検出工程により出力された第２放射強度に基づく第２実効反射率を算出し、第１実効反射率が０であると仮定した場合、第２実効反射率を前記第１モニタ反射率とすることを特徴とする基板熱処理方法。
【請求項８】
請求項５ないし請求項７のいずれかに記載の基板熱処理方法であって、
前記第１の時期および前記第２の時期は、複数の基板のそれぞれについて各処理を行う場合の最初の基板を処理するときであることを特徴とする基板熱処理方法。
【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。）の温度を計測しつつ、加熱を伴う処理を施す基板熱処理装置および基板熱処理方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来の多重反射を用いた基板熱処理装置における温度計測方法では、基板と反射板間で反射を繰り返した光を検出し、未知数である基板の放射率と温度とを導出している。その際、反射板の反射率から類推して、さらに反射板の寸法形状、表面状態等を考慮した装置定数として実効反射率と呼ばれる値を用いる。この実効反射率は温度計測する際には既知でなければ放射率と温度が求まらないため、通常は予め何らかの方法で求めている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、実際には実効反射率は反射板の表面状態にも依存する値であることから、基板処理中に時々刻々変化してしまう。その場合、予め求めておいた実効反射率と実際の実効反射率の間に差が生じてしまい、それが計測温度の誤差、ひいては基板の熱処理の品質低下につながる。よって、ある程度の期間、処理をすると実効反射率を求め直す装置の校正を行う必要があるが、従来の方法ではこの実効反射率の変化を検知する方法がなく、再校正の時期を認識できなかった。
【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、装置の校正時期を検知することができ、温度計測の誤差を抑えて高品質の熱処理が行える基板熱処理装置および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に記載の装置は、基板に加熱を伴う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、保持手段に保持された基板を加熱する加熱手段と、保持手段に保持された基板に対向する反射面を有する反射板と、保持手段に保持された基板が加熱手段により加熱された際に、反射板の反射面と保持手段に保持された基板とに反射された放射光を捉えて放射強度を出力する検出手段と、検出手段により出力された放射強度に基づいて、第１の時期において第１モニタ実効反射率を算出するとともに、第２の時期において第２モニタ実効反射率を算出する実効反射率算出手段と、実効反射率算出手段により第１の時期において算出された第１モニタ実効反射率を基準実効反射率として記憶する記憶手段と、実効反射率算出手段により第２の時期において算出された第２モニタ実効反射率と記憶手段に記憶されている基準実効反射率との差を所定の閾値と比較する比較手段と、比較手段の比較結果により、第２モニタ実効反射率と基準実効反射率との差が所定の閾値より大きいと判断された場合に、校正が必要である旨を報知する報知手段と、を備えたことを特徴とする。
【０００６】
また、この発明の請求項２に記載の装置は、請求項１に記載の基板熱処理装置であって、基板の放射率を算出する放射率算出手段をさらに備え、実効反射率算出手段は、放射率算出手段により算出された基板の放射率を基準放射率とするとともに、基準放射率を用いて第２の時期において第２モニタ実効反射率を算出することを特徴とする。
【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に記載の基板熱処理装置であって、検出手段は、第１放射強度および第２放射強度を出力し、実効反射率算出手段は、検出手段により出力された第１放射強度に基づく第１実効反射率を算出するとともに、検出手段により出力された第２放射強度に基づく第２実効反射率を算出し、第１実効反射率が０であると仮定した場合、第２実効反射率を第１モニタ反射率とすることを特徴とする。
【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基板熱処理装置であって、第１の時期および第２の時期は、複数の基板のそれぞれについて各処理を行う場合の最初の基板を処理するときであることを特徴とする。
【０００９】
また、この発明の請求項５に記載の装置は、基板を加熱する加熱手段と、基板に対向する反射面を有する反射板と、を備えた基板熱処理装置により、基板に加熱を伴う処理を施す基板熱処理方法であって、基板が加熱手段により加熱された際に、反射板の反射面と基板とに反射された放射光を捉えて放射強度を出力する検出工程と、検出工程により出力された放射強度に基づいて、第１の時期において第１モニタ実効反射率を算出するとともに、第２の時期において第２モニタ実効反射率を算出する実効反射率算出工程と、実効反射率算出工程により第１の時期において算出された第１モニタ実効反射率を基準実効反射率として記憶する記憶工程と、実効反射率算出工程により第２の時期において算出された第２モニタ実効反射率と記憶工程により記憶されている基準実効反射率との差を所定の閾値と比較する比較工程と、比較工程における比較結果により、第２モニタ実効反射率と基準実効反射率との差が所定の閾値より大きいと判断された場合に、校正が必要である旨を報知する報知工程と、を備えたことを特徴とする。
【００１０】
また、この発明の請求項６に記載の装置は、請求項５に記載の基板熱処理方法であって、基板の放射率を算出する放射率算出工程をさらに備え、実効反射率算出工程は、放射率算出工程により算出された基板の放射率を基準放射率とするとともに、基準放射率を用いて第２の時期において第２モニタ実効反射率を算出することを特徴とする。
【００１１】
また、この発明の請求項７に記載の装置は、請求項５または請求項６に記載の基板熱処理方法であって、検出工程は、第１放射強度および第２放射強度を出力し、実効反射率算出工程は、検出工程により出力された第１放射強度に基づく第１実効反射率を算出するとともに、検出工程により出力された第２放射強度に基づく第２実効反射率を算出し、第１実効反射率が０であると仮定した場合、第２実効反射率を第１モニタ反射率とすることを特徴とする。
【００１２】
さらに、この発明の請求項８に記載の装置は、請求項５ないし請求項７のいずれかに記載の基板熱処理方法であって、第１の時期および第２の時期は、複数の基板のそれぞれについて各処理を行う場合の最初の基板を処理するときであることを特徴とする。
【００１３】
ここで、「基板の放射率」は基板の透過率を「０」と考え、基板の放射率と反射率との関係である後述する数２の関係を用いて「基板の反射率」を用いて間接的に表わしたものをも含むものとする。
【００１４】
【発明の実施の形態】
以下、この発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。
【００１５】
＜１．機構的構成と装置配列＞
図１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１を参照しつつこの装置の構成を説明していく。
【００１６】
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、発光部２０、石英ガラス３０、基板保持回転部４０、反射板４７、計測部５０、制御部６０、表示入力部７０を備えている。
【００１７】
炉体１０は上部をリフレクタ１１、下部をハウジング１２とする円筒形状の炉体であり、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１３が設けられている。また、炉体１０の側面には基板搬出入口１０ａ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の搬出入が行われる。
【００１８】
発光部２０はリフレクタ１１の内側に設けられ、多数のランプ２１（図１，図５には一部にのみ参照番号を記載）を備えている。そして、後述する制御部６０から制御信号を受けたランプドライバ２２がその信号に応じた電力をランプ２１に供給するとランプ２１が点灯し、その放射光により基板Ｗを加熱する。
【００１９】
石英ガラス３０は発光部２０の下方に設けられ、ランプ２１からの放射光を透過する。
【００２０】
基板保持回転部４０は、基板Ｗの周縁部分を全周に渡って保持するとともにその周縁部からの熱の放出を補償する均熱リング４１が、その直径より大きな内径を有する円筒の支持脚４２により支持されている。そして、支持脚４２の下端には、その外周に沿ってベアリング４３が設けられている。また、ベアリング４３の外周に設けられたギアには基板回転モータ４４の回転軸のギア４４ａがかみ合っており、その駆動により均熱リング４１が鉛直方向を軸として回転可能となっている。そして、後述する制御部６０の駆動信号に応じてモータドライバ４５がモータ４４に電力を供給することにより、均熱リング４１とともに基板Ｗを所定の速度で回転する。
【００２１】
反射板４７は、基板Ｗからの放射光を反射し、それにより基板Ｗとの間で後述する多重反射を生じさせる。
【００２２】
図２は第１の実施の形態における温度・反射率計測部５０の構成を示す図である。図示のように反射板４７に設けられた円筒形状の穴４７ａ内およびその下方には温度・反射率計測部５０のケーシング５１が設けられており、ケーシング５１の上部には穴４７ａ内面が円筒状の空洞部ＣＰとなっている。そして、空洞部ＣＰの底部には光を透過する石英ガラス板５２が設けられている。また、空洞部ＣＰ下方には後述の回転セクタ５３が設けられている。さらに、ケーシング５１内部には前述の冷却管１３と同様の冷却管５１ａ（一部参照符号省略）が設けられ、ケーシング５１内部の温度上昇を抑える。
【００２３】
図３は図２のＡ−Ａ断面から下方を見た状態を示した図である。回転セクタ５３は、円盤を直交する２本の直径で４等分したうちの隣り合わない２つの扇形が表裏両面が鏡面（反射率がほぼ「１」）である反射部ＲＰとなっており、また、他の扇形部分は除去された切り欠き部ＮＰとなっている。また、反射部ＲＰには弧状のスリットＳＬが設けられている。そして、回転セクタ５３の中心ＣＥがモータ５４の回転軸５４ａに取り付けられており（図２参照）、したがって、モータドライバ５５から供給される電力によるモータ５４の回転により回転セクタ５３は、その板面に平行な平面内で回転自在となっている。なお、図３において回転セクタ５３は一部を切り欠いて図示した。
【００２４】
また、回転セクタ５３の下方のケーシング５１の内面５１ｂは黒化処理が施されており、回転セクタ５３の切り欠き部ＮＰまたは反射部ＲＰのスリットＳＬを通過した光のうちの多くは内面５１ｂにより吸収され、反射されることはない。また、内面５１ｂには穴５１ｃが設けられており、穴５１ｃの内部には導光ロッド５６がその先端が回転セクタ５３の直下に位置するように挿入されている。そして、穴５１ｃ（したがって導光ロッド５６）はスリットＳＬと中心ＣＥからの距離が等しい位置に設けられている。
【００２５】
図４は図２のＢ−Ｂ断面から下方を見た状態を示す図である。図示のように、導光ロッド５６は空洞部ＣＰと同心に設けられており、図２に示すように回転セクタ５３は空洞部ＣＰと導光ロッド５６の上端との間を旋回するものとなっている。そして、上方から空洞部ＣＰに進入した光は回転セクタ５３の回転により、回転セクタ５３の反射部ＲＰのスリットＳＬまたは切り欠き部ＮＰのいずれかを通過した後、導光ロッド５６上端に至る。
【００２６】
また、導光ロッド５６の他端は検出器５７に連結され、検出器５７はケーシング５１に取り付けられている。さらに、検出器５７は演算部５８に電気的に接続されており、回転セクタ５３の反射部ＲＰのスリットＳＬおよび切り欠き部ＮＰのそれぞれを通過して導光ロッド５６に進入した光を検出して、それぞれ放射強度（放射エネルギー）Ｉ１，Ｉ２を信号として送信する。
【００２７】
演算部５８は内部に、この発明の「実効反射率算出手段」、「比較手段」、「放射率算出手段」に相当するＣＰＵ５８ａおよびこの発明の「記憶手段」、に相当するメモリ５８ｂ等を備え、検出器５７からの放射強度Ｉ１，Ｉ２を基に、後述する原理を用いて基板の温度Ｔを求め、その温度信号を制御部６０に送る。また、演算部５８は後に詳述するモニタ実効反射率Ｒｍの算出等の各種演算も行う。なお、導光ロッド５６，検出器５７，演算部５８が放射温度計を形成している。
【００２８】
図２の説明を続ける。制御部６０は内部にＣＰＵ６０ａおよびメモリ６０ｂ等を備え、ランプドライバ２２に制御信号を送ったり、モータドライバ４５（図１）に所定のタイミングで駆動信号を送ったりする。
【００２９】
表示入力部７０は詳しく図示しないがキーボードなどの入力機器やディスプレイを備えており、制御部６０の制御に基づきディスプレイにより後述する再校正が必要である旨の表示を行ったり、作業者が入力機器を通じて演算部５８に後述する変化量閾値Ｒｔｈを入力したりする。
【００３０】
＜２．温度計測原理＞
つぎに、温度計測原理について説明する。図５は基板Ｗと基板熱処理装置１の反射板４７との間の放射光の多重反射を説明するための図である。図５に示すように、基板Ｗが加熱されることにより放射された光は、基板Ｗと反射板４７との間で反射を繰り返す。これを多重反射と呼び、これにより反射板４７側で受ける光の強度が増幅される。
【００３１】
このとき反射板４７側からこの光の強度を計測するとした場合、下向きの光を合計したものが計測されることになる。つまり、計測される出力を放射強度Ｉとし反射板４７の反射率をρｒ、基板の反射率をρＷ（放射率εＷ）とした場合、
【００３２】
【数１】
0003592949.tif 000002
【００３３】
という初項εＷＬｂ（Ｔ）、公比ρｒρＷの等比級数となる。ここでＬｂ（Ｔ）は温度Ｔにおける黒体の放射強度である。ここで、基板が光を透過しないとする式、
【００３４】
【数２】
0003592949.tif 000003
【００３５】
を用い、さらに０＜ρｒρＷ＜１よりｎを無限大にすると、検出器５７により計測される放射強度Ｉは基板Ｗの放射率εＷ、温度Ｔおよび反射板４７の反射率ρｒを用いて、
【００３６】
【数３】
0003592949.tif 000004
【００３７】
という形で表される。このとき、反射板４７の反射率ρｒは反射板４７の形状および表面状態に非常に依存する。そこで、こういった材質のみでなくその形状等も含めた形での反射率を採用し、ここでは実効反射率と呼び、数３の式のρｒの代わりに用いる。そして、この実施の形態では上記のような装置構成により、実際に温度計測をする際には２つの状態を実現し、それぞれについて基板Ｗの放射率εＷと温度Ｔを未知数として方程式を立てて温度Ｔを求める。ここで２つの状態というのは実効反射率が異なる状態を意味する。つまり、それぞれの状態での実効反射率をＲ１、Ｒ２とした場合に、数３の式から類推して、
【００３８】
【数４】
0003592949.tif 000005
【００３９】
【数５】
0003592949.tif 000006
【００４０】
という式が成り立つ。そして、放射強度Ｉ１，Ｉ２を検出器５７により計測し、得られた値をこれら２式に用いることで基板温度Ｔと基板放射率εＷが求められる。そのうち基板温度Ｔを基に発光部２０の各ランプ２１への供給電力をフィードバック制御して基板の温度管理を行いつつ基板の熱処理を行うのである。
【００４１】
＜３．実効反射率の監視＞
＜＜３−１．第１処理例＞＞
以下、この実施の形態における第１処理例の実効反射率監視の原理について説明する。
【００４２】
温度計測の精度は実効反射率Ｒ１，Ｒ２の精度に応じて異なるものとなっている。したがって、温度計測を精度よく行うためには、実効反射率Ｒ１，Ｒ２として正確な値を使用する必要がある。そのため、通常は処理に先立って、基板とほぼ同じ放射率や表面粗度を有し、放射率が既知である基準となる基板に接触式温度計を取り付けた状態で基板保持回転部４０に保持させ、その状態で接触式温度計により真温度Ｔを計測しつつ、検出器の出力として放射強度Ｉ１，Ｉ２を計測する。そして、得られた基板温度Ｔと放射強度Ｉ１，Ｉ２とを数４および数５の式に代入するとともに両式に基準となる基板について既知の放射率εＷを用いて実効反射率Ｒ１，Ｒ２を求めている（校正処理）。
【００４３】
しかしながら、実効反射率Ｒ１，Ｒ２は熱処理とともに反射板４７の反斜面が処理に用いられるガス等によりくもるなどして、次第に当初の値と異なってくる。そのため、第１の処理例では各基板の熱処理時の実効反射率を監視するための、その実効反射率に値が近くほぼ同様に変化する値としてモニタ実効反射率Ｒｍという量を導入する。すなわち、数４および数５の式における実効反射率Ｒ１，Ｒ２のうち、回転セクタ５３の切り欠き部ＮＰおよび反射部ＲＰが導光ロッド５６の直上に位置するときの実効反射率をそれぞれＲ１およびＲ２とするとき、実験的に実効反射率Ｒ１は「０」に近い値を示すことが知られている。そのため、ここではＲ１＝０と仮定し、その代わりに実効反射率Ｒ２をモニタ実効反射率Ｒｍ（Ｒ２＝Ｒｍ）と定義する。そして、モニタ実効反射率Ｒｍを各基板Ｗについて求め、その値が所定以上変化すると基板熱処理装置１の再校正（実効反射率Ｒ１，Ｒ２を再度計測し直す）を行う。
【００４４】
具体的な実効反射率の監視方法は以下の通りである。まず、最初の基板Ｗについて放射強度Ｉ１，Ｉ２を計測し、それらを数４および数５の式に用いて放射率εＷを求め、それを放射率初期値εｒｅｆとして記憶しておく。そして、前述の仮定、Ｒ１＝０、Ｒ２＝Ｒｍを数４および数５の式に代入すると、
【００４５】
【数６】
0003592949.tif 000007
【００４６】
【数７】
0003592949.tif 000008
【００４７】
が成り立つ。そして、両式を辺々割ると、
【００４８】
【数８】
0003592949.tif 000009
【００４９】
が得られ、これをモニタ実効反射率Ｒｍについて解き、さらに放射率εＷとして予め記憶しておいた基準放射率εｒｅｆを用いると、
【００５０】
【数９】
0003592949.tif 000010
【００５１】
となる。この式に計測された放射強度信号の出力比Ｉ１／Ｉ２を代入することによってモニタ実効反射率Ｒｍが求められる。
【００５２】
そして、第１の処理例では最初の基板Ｗについて求めたモニタ実効反射率Ｒｍを基準実効反射率Ｒｍｒとしてメモリ５８ｂに記憶しておく。そして、ＣＰＵ５８ａにおいて各基板Ｗについてもモニタ実効反射率Ｒｍを上記と同様にして求め、基準実効反射率Ｒｍｒとモニタ実効反射率Ｒｍとの差の絶対値を反射率の所定の変化量閾値Ｒｔｈと比較する。すなわち、
【００５３】
【数１０】
0003592949.tif 000011
【００５４】
を満たすかどうかを判定する。そして、変化量閾値Ｒｔｈより大きければ（数１０の式を満たしていれば）実効反射率Ｒ１，Ｒ２に許容以上の変化が生じていると判断されるので、上述の校正処理と同様の処理（実効反射率Ｒ１，Ｒ２の算出）を再度行うのである。そして、次の基板Ｗについては再校正後の実効反射率Ｒ１，Ｒ２を用いることによって正確な温度計測を行い、ランプ２１への供給電力についてのフィードバック制御を行うことによって、基板の正確な温度管理を行うことができる。
【００５５】
図６は実効反射率の低下に伴う基板Ｗの計測温度と真温度との差である温度誤差をコンピュータによりシミュレーションした結果である。このコンピュータ・シミュレーションにおいては基板Ｗの放射率を常時εＷ＝０．７５に固定し、基板Ｗの真温度（処理温度）を１０００℃に固定し、基準実効反射率Ｒｍｒ＝０．３と仮定して、基板Ｗを１枚処理する毎に反射板４７の反射面のくもり等によりモニタ実効反射率Ｒｍが０．００１低下するものと仮定している。
【００５６】
まず、モニタ実効反射率Ｒｍを０．３（＝Ｒｍｒ）から処理基板枚数１枚ごとに０．００１ずつ減少させていきつつ、基板Ｗの枚数を０枚から順に「１」ずつ増加させつつ、以下の演算により計測温度Ｔｍを求める。すなわち、基板の枚数をＣＷとするとそのときのモニタ実効反射率ＲｍはＲｍ＝０．３−０．００１ＣＷとなる。このモニタ実効反射率Ｒｍを数８の式に代入するとともに、εＷ＝０．７５を代入すると出力比Ｉ２／Ｉ１が得られる。また、基板温度Ｔとして真温度（１０００℃）を予め与えられた黒体の放射強度Ｌｂ（Ｔ）の校正式に用いて得られたＬｂ（Ｔ）の値と、上記のεＷ＝０．７５とを数６の式に代入して放射強度Ｉ１を求める。そして得られた出力比Ｉ２／Ｉ１と放射強度Ｉ１とから放射強度Ｉ２を求める。さらに、得られた放射強度Ｉ２と、εＷ＝０．７５と、Ｒｍ＝０．３−０．００１ＣＷから得られる値とを数７の式に代入すると黒体の放射強度Ｌｂ（Ｔ）が求まる。そして、その値を上述の校正式に用いることでその基板Ｗにおける計測温度Ｔｍが求められる。
【００５７】
そうして得られた計測温度Ｔｍと真温度（１０００℃）との差を温度誤差Ｔｅとして求める。このような演算を各基板の枚数ＣＷを０〜１５０枚程度の範囲で変化させつつ行い、得られた温度誤差Ｔｅを基板の枚数ＣＷに対応させて表示したのが図６である。
【００５８】
この結果から分かるように、複数枚の基板を順次熱処理していくに従って、モニタ実効反射率Ｒｍが低下し、それに伴って、温度誤差Ｔｅが増加するのが分かる。
【００５９】
そこで、この実施の形態では、この温度誤差Ｔｅが所定の許容値以上になるモニタ実効反射率Ｒｍの変化量を変化量閾値Ｒｔｈとして予め求めておき、これを数１０の式を用いた判定に使用するのである。
【００６０】
つぎに、以上のような実効反射率の監視を伴う基板Ｗの熱処理の処理手順を、それを示すフローチャートである図７を用いて説明する。なお、以下の処理に先立ち、変化量閾値Ｒｔｈは作業者により表示入力部７０を通じて演算部５８内のメモリ５８ｂに入力されている。
【００６１】
まず、基板Ｗを基板保持回転部４０に保持して加熱を開始する（ステップＳ１）。なお、その際、制御部６０の制御により、基板保持回転部４０および回転セクタ５３を回転させる。
【００６２】
つぎに、検出器５７による出力として放射強度Ｉ１，Ｉ２を計測する（ステップＳ２）。なお、この計測された放射強度Ｉ１，Ｉ２を基に以下、数４および数５を用いて前述のようにして常時基板温度Ｔが計測され、基板Ｗの温度管理に用いられる。
【００６３】
つぎに、制御部６０は基板Ｗが最初の基板Ｗか否かを判断し（ステップＳ３）、最初の基板ＷでなければステップＳ６に進み、最初の基板Ｗであれば次のステップに進む。
【００６４】
上記判定で最初の基板Ｗと判定された場合、演算部５８は得られた放射強度Ｉ１，Ｉ２を数４および数５の式に用いて基板Ｗの放射率εＷを算出し、それを基準放射率εｒｅｆとして演算部５８内のメモリ５８ｂに記憶する（ステップＳ４）。それとともに、数９の式に得られた放射強度Ｉ１，Ｉ２を用いてモニタ実効反射率Ｒｍを算出し、それを基準実効反射率Ｒｍｒとして演算部５８内のメモリ５８ｂに記憶する（ステップＳ５）。そして、ステップＳ１０に進む。なお、ステップＳ５がこの発明の「第１の時期」に相当する。
【００６５】
逆に、ステップＳ３で最初の基板Ｗでないと判断された場合には、演算部５８は計測された放射強度Ｉ１，Ｉ２からモニタ実効反射率Ｒｍを算出する（ステップＳ６）。なお、ステップＳ６がこの発明の「第２の時期」に相当する。
【００６６】
つぎに、演算部５８はモニタ実効反射率Ｒｍの基準実効反射率Ｒｍｒからの変化量が変化量閾値Ｒｔｈより大きければ（｜Ｒｍｒ−Ｒｍ｜＞Ｒｔｈ）か否かを判断し（ステップＳ７）、越えていなければステップＳ１０に進み、逆に、越えていれば制御部６０に再校正が必要である旨を示す信号を送信し、制御部は表示入力部７０にその旨を表示させる（ステップＳ８）。すると、それを確認した作業者は基板熱処理装置１を再校正後、基板Ｗを交換する（ステップＳ９）。そして、ステップＳ１〜Ｓ７の処理が繰り返される。
【００６７】
モニタ実効反射率Ｒｍの変化量が変化量閾値Ｒｔｈ以下の場合、演算部５８により基板温度Ｔを計測しつつ熱処理を実行する（ステップＳ１０）。なお、その際、制御部６０は得られた基板温度Ｔを基にランプ２１への供給電力のフィードバック制御を行う。こうして、熱処理時間が経過するまで基板Ｗを所定の処理温度に保ちつつ、処理のためのガスを供給して熱処理を行う。
【００６８】
つぎに、対象となる基板Ｗについての熱処理が終了すると、制御部６０は全基板Ｗについて熱処理が終了したか否かの判断を行い（ステップＳ１１）、終了していなければ処理済みの基板Ｗを次の基板Ｗと交換し（ステップＳ１２）、ステップＳ１に戻ってステップＳ１〜Ｓ１１の処理を繰り返す。そして、全基板Ｗの熱処理が終了するとこの処理を終了する。
【００６９】
＜＜３−２．第２処理例＞＞
以下、この実施の形態における第２処理例について説明していく。なお、第２処理例でも第１処理例と同様、基板熱処理装置１を用いる。
【００７０】
まず、実効反射率監視の原理について説明する。第１処理例では複数の処理基板Ｗのそれぞれについて最初に１度だけモニタ実効反射率Ｒｍを算出し、そのモニタ実効反射率Ｒｍについての変化量を判定するというものであったが、第２処理例では複数の基板それぞれについて回転セクタ５３の回転に伴って繰り返しモニタ実効反射率を求め、その変化量をその都度判定するというものである。
【００７１】
以下、より具体的に説明する。前述のように、この実施の形態の基板熱処理装置１では反射板４７の穴４７ａの下方に図３および図４に示されるような反射部ＲＰと切り欠き部ＮＰを有し、それぞれの部分で実効反射率Ｒ１，Ｒ２を切り替えることができるものとなっているが、このような回転セクタ５３を回転させた状態で検出器５７により得られる出力信号はその模式図である図８のようなものとなる。すなわち、実効反射率Ｒ１，Ｒ２に対応する放射強度Ｉ１およびＩ２を示す出力信号のピークが時間とともに交互に得られる。
【００７２】
ここで、回転セクタ５３の半回転ごとに「１」増加する累積回転数を表すパラメータｉを用いて出力信号の各ピークを放射強度Ｉ１ｉ，Ｉ２ｉ（ｉ＝１，２，３，…）と表す。すると、そのうち放射強度Ｉ１ｉ，Ｉ２ｉを数４および数５の式に用いて放射率εＷｉを求め、それを基準放射率εｒｅｆとして記憶しておき、さらに回転セクタ５３が回転して、放射強度Ｉ１ｉ＋１が計測された段階で既に得られていた放射強度Ｉ２ｉと得られた放射強度Ｉ１ｉ＋１および基準放射率εｒｅｆを数９の式に用いることでモニタ実効反射率Ｒｍｉが求められる。このような演算を回転セクタ５３の回転とともに行っていくと回転セクタ５３の半回転毎に１つのモニタ実効反射率Ｒｍｉ（ｉ＝１，２，３…）が求められていく。そして、第１処理例と同様にモニタ実効反射率Ｒｍｉの集合のうち、最初の値（Ｒｍ１）を基準実効反射率Ｒｍｒとして記憶しておき、これらをもとに各モニタ実効反射率Ｒｍｉの変化量を変化量閾値Ｒｔｈと比較していく。すなわち、
【００７３】
【数１１】
0003592949.tif 000012
【００７４】
の判定を行う。そして、モニタ実効反射率Ｒｍｉの変化量が変化量閾値Ｒｔｈより大きい（数１１の式を満たす）と、基板熱処理装置１を再校正する必要がある旨を表示し、それにより作業者が再校正を行うのである。このように第２処理例では１枚の基板Ｗの熱処理中にも常時実効反射率を監視することができるものとなっている。
【００７５】
つぎに、第２処理例の具体的な処理手順について、そのフローチャートである図９および図１０を用いて説明する。なお、以下の処理において各動作、演算、記憶等の主体が第１処理例と同様の場合はその記載を省略する。
【００７６】
まず、基板Ｗを基板保持回転部４０に保持し、熱処理を開始する（ステップＳ２１）。なお、その際、制御部６０の制御により、基板保持回転部４０および回転セクタ５３を回転させる。
【００７７】
つぎに、放射強度Ｉ１１，Ｉ２１を計測する（ステップＳ２２）。なお、以下、計測される放射強度Ｉ１ｉ，Ｉ２ｉを基に第１処理例と同様にして常時、基板温度Ｔが計測され、基板Ｗの温度管理に用いられる。
【００７８】
つぎに、得られた放射強度Ｉ１１，Ｉ２１を数４および数５の式に用いて基板Ｗの放射率εＷ１を算出して基準放射率εｒｅｆとして記憶する（ステップＳ２３）。それとともに、数９の式に得られた放射強度Ｉ１１，Ｉ２１を用いてモニタ実効反射率Ｒｍ１を算出し、それを基準実効反射率Ｒｍｒとして記憶する（ステップＳ２４）。なお、ステップＳ２４がこの発明の「第１の時期」に相当する。
【００７９】
つぎに、制御部６０は前述の累積回転数を表すパラメータｉに初期値として「２」を設定する（ステップＳ２５）。
【００８０】
つぎに、回転セクタ５３の回転に伴い、導光ロッド５６上方に回転セクタ５３の切り欠き部ＮＰが差しかかると放射強度Ｉ１ｉを計測する（ステップＳ２６）。
【００８１】
つぎに、得られた放射強度Ｉ１ｉ，Ｉ２ｉ−１（このステップを最初に実行する際にはＩ２ｉ−１はＩ２１）を数９の式に用いてモニタ実効反射率Ｒｍｉを算出し演算部５８内のメモリ５８ｂに記憶する（ステップＳ２７）。なお、ステップＳ２７がこの発明の「第２の時期」に相当する。
【００８２】
つぎに、モニタ実効反射率Ｒｍｉの基準実効反射率Ｒｍｒからの変化量が変化量閾値Ｒｔｈより大きい（｜Ｒｍｒ−Ｒｍｉ｜＞Ｒｔｈ）か否かを判断し（ステップＳ２８）、大きくなければステップＳ２１に進み、逆に、大きければ再校正が必要である旨を表示入力部７０に表示させる（ステップＳ２９）。すると、それを確認した作業者は基板熱処理装置１を再校正後、基板Ｗを交換する（ステップＳ３０）。そして、ステップＳ２１〜Ｓ２８の処理が繰り返される。
【００８３】
モニタ実効反射率Ｒｍｉの変化量が変化量閾値Ｒｔｈ以下の場合、回転セクタ５３の回転に伴い、導光ロッド５６上方に回転セクタ５３の反射部ＲＰが差しかかると放射強度Ｉ２ｉを計測する（ステップＳ３１）。
【００８４】
つぎに、計測された放射強度Ｉ１ｉ，Ｉ２ｉを数４および数５の式に用いて基板Ｗの放射率εＷｉおよび基板温度Ｔを算出する（ステップＳ３２）。
【００８５】
つぎに、算出された基板温度Ｔを基にランプ２１への供給電力をフィードバック制御する（ステップＳ３３）。
【００８６】
そして、制御部６０が熱処理時間が終了したか否かを判断し（ステップＳ３４）、終了していなければ、パラメータｉをインクリメント（「１」を加算）し（ステップＳ３５）、ステップＳ２６に戻り、ステップＳ２６〜Ｓ３４の処理を繰り返す。逆に、終了していればステップＳ３６に進む。
【００８７】
つぎに、全基板Ｗについて熱処理が終了したか否かを判断し、（ステップＳ３６）終了していなければ基板Ｗを交換し（ステップＳ３７）、ステップＳ２１に戻り、ステップＳ２１〜Ｓ３７の処理を繰り返す。そして、順次基板Ｗを交換しつつ熱処理を行っていき、全基板Ｗについて熱処理が終了したと判断された場合には全処理が終了する。
【００８８】
以上、説明したように、この実施の形態によれば、検出された放射強度Ｉ１，Ｉ２に基づいて実効反射率Ｒ１，Ｒ２の変化を反映した量であるモニタ実効反射率Ｒｍ（またはＲｍｉ）を算出し、最初の基板Ｗまたは最初に放射強度Ｉ１，Ｉ２を計測した際におけるモニタ実効反射率Ｒｍ（またはＲｍｉ）を基準実効反射率Ｒｍｒとし、それらの時期以後の各基板Ｗや各放射強度の計測の際に再び得られたモニタ実効反射率Ｒｍ（またはＲｍｉ）と基準実効反射率Ｒｍｒとの差が所定の変化量閾値Ｒｔｈより大きい場合に校正が必要である旨を報知するため、基板熱処理装置１の校正時期を検知することができ、温度計測の誤差を抑えて高品質の熱処理が行える。
【００８９】
また、この実施の形態の基板熱処理装置１によれば上記の校正時期を自動的に知ることができるので効率的で、作業負担を軽減することができる。
【００９０】
また、最初の基板Ｗまたは最初に放射強度Ｉ１，Ｉ２を計測した際における基板Ｗの放射率εＷを算出し、それを基準放射率εｒｅｆとするため、基準放射率εｒｅｆを１度だけ求めればよいので、複数の基板Ｗ毎や放射強度Ｉ１，Ｉ２の計測毎に求める場合に比べて処理が迅速に行える。
【００９１】
また、実効反射率Ｒ１が「０」であると仮定した場合の実効反射率Ｒ２をモニタ実効反射率Ｒｍ（またはＲｍｉ）とするため、実効反射率Ｒ１，Ｒ２を監視するためにモニタ実効反射率Ｒｍ（またはＲｍｉ）だけを求めればよく、実効反射率Ｒ１，Ｒ２を監視に使用する場合に比べて未知数を１つ減らすことができるので演算が容易かつ迅速になる。
【００９２】
また、第１処理例によれば複数の基板Ｗについて処理を行う場合の最初の基板Ｗについて求めたモニタ実効反射率Ｒｍを基準実効反射率Ｒｍｒとするため、１枚前の基板Ｗのモニタ実効反射率Ｒｍを基準実効反射率Ｒとしてそれと比較する場合に比べて、モニタ実効反射率Ｒｍの基準実効反射率Ｒｍｒとの差が大きくなるので正確に校正時期の判断を行うことができる。
【００９３】
＜４．変形例＞
上記実施の形態において基板熱処理装置およびそれによる実効反射率の監視を伴う基板熱処理の例を示したが、この発明はこれに限られるものではない。
【００９４】
たとえば、上記実施の形態の第１処理例では、複数枚の基板Ｗのうち、最初の基板Ｗについての放射率εＷとモニタ実効反射率Ｒｍをそれぞれ基準放射率εｒｅｆおよび基準実効反射率Ｒｍｒとして、実効反射率の監視に用いるものとしたが、複数の基板Ｗのうち常に１つ前に処理した基板の放射率εＷやモニタ実効反射率Ｒｍを基準放射率εｒｅｆや基準実効反射率Ｒｍｒとしてもよい。そのうち、基準実効反射率Ｒｍｒを上記のようなものにするということは、連続する基板Ｗのモニタ実効反射率Ｒｍの差を用いて再校正の必要性を判断することになるので、その際には変化量閾値Ｒｔｈを１枚の基板処理ごとの実効反射率の変化量についての閾値とする必要がある。例えば図６のコンピュータ・シミュレーションにおいて仮定した１枚の基板Ｗの熱処理ごとの実効反射率の低下量０．００１より若干大きい数値を用いる等である。
【００９５】
また、上記実施の形態における第１処理例では基準放射率εｒｅｆを複数の処理基板のうちの最初のものに対する値を用いるものとしたが、１枚目から所定枚数（例えば１０枚目）までの基板Ｗの放射率εＷの平均値を基準放射率εｒｅｆとして用いてもよい。
【００９６】
また、上記実施の形態ではＲｍとＲｍｒとの差が変化量閾値Ｒｔｈより大きい場合に、再校正が必要である旨の表示を行うこととしたが、モニタ実効反射率Ｒｍ，Ｒｍｉを算出する度に表示し、それと所定の基準実効反射率Ｒｍｒとの差が変化量閾値Ｒｔｈより大きいか否かで再校正の必要性を作業者が判断する装置としてもよい。
【００９７】
さらに、上記実施の形態では１組の導光ロッド５６および検出器５７に対して回転セクタ５３を回転させることによって実効反射率の互いに異なる状態（実効反射率Ｒ１およびＲ２の状態）を実現するものとしたが、導光ロッドおよび検出器の組を２組備え、それらを反射板に設けた形状や内面の反射率が異なる穴内または下方に設けて実効反射率の互いに異なる状態を実現してもよい。
【００９８】
【発明の効果】
以上説明したように、請求項１ないし請求項８の発明によれば、検出された放射強度に基づいて実効反射率の変化を反映した量であるモニタ実効反射率を算出し、第１の時期における第１モニタ実効反射率を基準実効反射率とし、第１の時期以後の第２の時期において再び得られた第２モニタ実効反射率と基準実効反射率との差が所定の閾値より大きい場合に校正が必要である旨を報知するため、基板熱処理装置の校正時期を検知することができ、温度計測の誤差を抑えて高品質の熱処理が行える。
【００９９】
また、請求項１の発明によれば、上記処理を実現する実効反射率算出手段と、記憶手段と、比較手段と、報知手段と、校正時期とを自動的に知ることができるので効率的で、作業負担を軽減することができる。
【０１００】
また、請求項２ないし請求項４および請求項６ないし請求項８の発明によれば、基板の放射率を算出し、それを基準放射率として記憶するため、基準放射率を１度だけ求めればよいので、複数の基板毎に基準放射率を求めたり、放射強度の計測毎に求める場合に比べて処理が迅速に行える。
【０１０１】
また、請求項３、請求項４および請求項７、請求項８の発明によれば、第１実効反射率が０であると仮定した場合の第２の実効反射率を第１モニタ実効反射率とするため、実効反射率を監視するためにモニタ実効反射率だけを求めればよく、第１および第２実効反射率を監視に使用する場合に比べて未知数を１つ減らすことができるので演算が容易かつ迅速になる。
【０１０２】
さらに、請求項４および請求項８の発明によれば、第１および第２所定時期が複数の基板について処理を行う場合の最初の基板を処理する時であるため、１枚前の基板に対するモニタ実効反射率と比較する場合に比べてモニタ実効反射率の基準実効反射率との差が大きくなるので正確に校正時期の判定を行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】この発明の第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２】第１の実施の形態における温度・反射率計測部の構成を示す図である。
【図３】図２のＡ−Ａ断面から下方を見た状態を示した図である。
【図４】図２のＢ−Ｂ断面から下方を見た状態を示した図である。
【図５】基板と基板熱処理装置の反射板との間の放射光の多重反射を説明するための図である。
【図６】実効反射率の低下に伴う基板の温度誤差のコンピュータ・シミュレーション結果を示す図である。
【図７】第１処理例における実効反射率の監視を伴う基板の熱処理手順を示すフローチャートである。
【図８】回転セクタを回転させた状態で検出器により得られる出力信号の模式図である。
【図９】第２処理例における実効反射率の監視を伴う基板の熱処理手順を示すフローチャートである。
【図１０】第２処理例における実効反射率の監視を伴う基板の熱処理手順を示すフローチャートである。
【符号の説明】
１  基板熱処理装置
２１  ランプ
４７  反射板
５３  回転セクタ
５７  検出器
５８  演算部
５８ａ  ＣＰＵ
５８ｂ  メモリ
６０  制御部
７０  表示入力部
Ｉ１，Ｉ２，Ｉ１ｉ，Ｉ２ｉ  放射強度
Ｒ１，Ｒ２  実効反射率
Ｒｍ，Ｒｍｉ  モニタ実効反射率
Ｒｍｒ  基準実効反射率
Ｒｔｈ  変化量閾値
Ｔ    基板温度
Ｗ    基板
εＷ，εＷｉ  基板の放射率
εｒｅｆ  基準放射率
【図１】
0003592949.tif 000013
【図２】
0003592949.tif 000014
【図３】
0003592949.tif 000015
【図４】
0003592949.tif 000016
【図５】
0003592949.tif 000017
【図６】
0003592949.tif 000018
【図７】
0003592949.tif 000019
【図８】
0003592949.tif 000020
【図９】
0003592949.tif 000021
【図１０】
0003592949.tif 000022