(57)【要約】【課題】赤外光を吸収する処理ガスの雰囲気中であっても正確に基板の温度を測定することができる熱処理装置を提供する。【解決手段】半導体ウェハーの熱処理を行うチャンバー内には、放射温度計１２０の測定波長域と重なる波長域の赤外光を吸収するアンモニアの雰囲気を形成する。放射温度計１２０の光学レンズ系２１と検出器２３との間に、アンモニアの吸収波長域と重ならない波長の赤外光を選択的に透過するフィルター２２を設置することにより、アンモニアの赤外光吸収の影響を排除する。また、放射温度計１２０に入射する赤外光のエネルギーと黒体の温度との相関関係を示す複数の変換テーブル２６から設置したフィルター２２に対応した変換テーブル２６を選択して放射温度計１２０に使用させる。これにより、アンモニア雰囲気であるにも関わらず半導体ウェハーＷの温度を正確に測定することができる。【選択図】図８
2018046130.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
基板に光を照射することによって該基板を加熱する熱処理装置であって、
基板を収容するチャンバーと、
前記チャンバーに収容された前記基板に光を照射する光照射部と、
前記チャンバーに所定の処理ガスを供給して前記基板の周辺に当該処理ガスの雰囲気を形成するガス供給部と、
前記基板から放射される赤外光を受光して前記基板の温度を測定する放射温度計と、
前記放射温度計に入射する赤外光のエネルギーと黒体の温度との相関関係を示す複数の変換テーブルを保持する記憶部と、
前記ガス供給部によって前記チャンバー内に形成される処理ガスの雰囲気に応じて前記複数の変換テーブルから前記放射温度計が使用する変換テーブルを選択する制御部と、
とを備えることを特徴とする熱処理装置。
【請求項２】
請求項１記載の熱処理装置において、
透過する波長域が異なる複数のフィルターをさらに備え、
前記制御部は、前記ガス供給部によって前記チャンバー内に形成される処理ガスの雰囲気に応じて前記複数のフィルターから前記放射温度計が使用するフィルターを選択す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】
本発明は、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）に光を照射することによって該基板を加熱する熱処理装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
半導体デバイスの製造プロセスにおいて、極めて短時間で半導体ウェハーを加熱するフラッシュランプアニール（ＦＬＡ）が注目されている。フラッシュランプアニールは、キセノンフラッシュランプ（以下、単に「フラッシュランプ」とするときにはキセノンフラッシュランプを意味する）を使用して半導体ウェハーの表面にフラッシュ光を照射することにより、半導体ウェハーの表面のみを極めて短時間（数ミリ秒以下）に昇温させる熱処理技術である。
【０００３】
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、シリコンの半導体ウェハー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半導体ウェハーにフラッシュ光を照射したときには、透過光が少なく半導体ウェハーを急速に昇温することが可能である。また、数ミリ秒以下の極めて短時間のフラッシュ光照射であれば、半導体ウェハー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。
【０００４】
このようなフラッシュランプアニールは、極短時間の加熱が必要とされる処理、例えば典型的には半導体ウェハーに注入された不純物の活性化に利用される。イオン注入法によって不純物が注入された半導体ウェハーの表面にフラッシュランプからフラッシュ光を照射すれば、当該半導体ウェハーの表面を極短時間だけ活性化温度にまで昇温することができ、不純物を深く拡散させることなく、不純物活性化のみを実行することができるのである。
【０００５】
フラッシュランプアニールに限らず熱処理では半導体ウェハーの温度を適切に管理することが重要である。一般には、半導体ウェハーの熱処理では非接触の放射温度計によって温度測定が行われ、例えば特許文献１には、フラッシュ光照射前のハロゲンランプによる予備加熱時に放射温度計によって半導体ウェハーの温度を測定することが開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２０１０−２２５６１３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
ところで、電界効果トランジスタ（ＦＥＴ）のゲート絶縁膜として、二酸化ケイ素（ＳｉＯ２）よりも誘電率の高い材料（高誘電率材料）を用いた高誘電率膜（High-k膜）を形成した半導体ウェハーの熱処理にフラッシュランプアニールを適用することも検討されている。高誘電率膜は、ゲート絶縁膜の薄膜化の進展にともなってリーク電流が増大する問題を解決するために、ゲート電極に金属を用いたメタルゲート電極とともに新たなスタック構造として開発が進められているものである。このような高誘電率ゲート絶縁膜の熱処理をフラッシュランプアニールによって行う場合には、アンモニア雰囲気中にて高誘電率ゲート絶縁膜の窒化処理を行うことが試みられている。
【０００８】
しかしながら、アンモニア雰囲気中にて半導体ウェハーの熱処理を行う場合、放射温度計による温度測定がアンモニアによって阻害されるという問題が生じる。アンモニアは放射温度計が測定に使用する赤外線を吸収するため、放射温度計が受光する赤外線の強度が小さくなり、その結果放射温度計が出力する測定値が実際のウェハー温度よりも低い値となるのである。典型的には、フラッシュランプアニールではフラッシュ光照射前にハロゲンランプによって半導体ウェハーの予備加熱を行うのであるが、放射温度計の測定結果に基づいてハロゲンランプの出力を閉ループ制御しているため、測定結果が実際のウェハー温度よりも低くなるとランプの出力が過大となって半導体ウェハーが目標温度よりも高温に加熱されることなる。
【０００９】
本発明は、上記課題に鑑みてなされたものであり、赤外光を吸収する処理ガスの雰囲気中であっても正確に基板の温度を測定することができる熱処理装置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】
上記課題を解決するため、請求項１の発明は、基板に光を照射することによって該基板を加熱する熱処理装置において、基板を収容するチャンバーと、前記チャンバーに収容された前記基板に光を照射する光照射部と、前記チャンバーに所定の処理ガスを供給して前記基板の周辺に当該処理ガスの雰囲気を形成するガス供給部と、前記基板から放射される赤外光を受光して前記基板の温度を測定する放射温度計と、前記放射温度計に入射する赤外光のエネルギーと黒体の温度との相関関係を示す複数の変換テーブルを保持する記憶部と、前記ガス供給部によって前記チャンバー内に形成される処理ガスの雰囲気に応じて前記複数の変換テーブルから前記放射温度計が使用する変換テーブルを選択する制御部と、とを備えることを特徴とする。
【００１１】
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、透過する波長域が異なる複数のフィルターをさらに備え、前記制御部は、前記ガス供給部によって前記チャンバー内に形成される処理ガスの雰囲気に応じて前記複数のフィルターから前記放射温度計が使用するフィルターを選択することを特徴とする。
【発明の効果】
【００１２】
請求項１および請求項２の発明によれば、チャンバー内に形成される処理ガスの雰囲気に応じて放射温度計に入射する赤外光のエネルギーと黒体の温度との相関関係を示す複数の変換テーブルから放射温度計が使用する変換テーブルを選択するため、赤外光を吸収する処理ガスの雰囲気中であっても正確に基板の温度を測定することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】本発明に係る熱処理装置の構成を示す縦断面図である。
【図２】保持部の全体外観を示す斜視図である。
【図３】サセプタの平面図である。
【図４】サセプタの断面図である。
【図５】移載機構の平面図である。
【図６】移載機構の側面図である。
【図７】複数のハロゲンランプの配置を示す平面図である。
【図８】放射温度計の構成を模式的に示す図である。
【図９】半導体ウェハーの処理手順を示すフローチャートである。
【図１０】変換テーブルの一例を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
以下、図面を参照しつつ本発明の実施の形態について詳細に説明する。
【００１５】
図１は、本発明に係る熱処理装置１の構成を示す縦断面図である。本実施形態の熱処理装置１は、基板として円板形状の半導体ウェハーＷに対してフラッシュ光照射を行うことによってその半導体ウェハーＷを加熱するフラッシュランプアニール装置である。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、例えばφ３００ｍｍやφ４５０ｍｍである。なお、図１および以降の各図においては、理解容易のため、必要に応じて各部の寸法や数を誇張または簡略化して描いている。
【００１６】
熱処理装置１は、半導体ウェハーＷを収容するチャンバー６と、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、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６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。また、熱処理装置１は、チャンバー６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。さらに、熱処理装置１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６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。
【００１７】
チャンバー６は、筒状のチャンバー側部６１の上下に石英製のチャンバー窓を装着して構成されている。チャンバー側部６１は上下が開口された概略筒形状を有しており、上側開口には上側チャンバー窓６３が装着されて閉塞され、下側開口には下側チャンバー窓６４が装着されて閉塞されている。チャンバー６の天井部を構成する上側チャンバー窓６３は、石英により形成された円板形状部材であり、フラッシュ加熱部５から出射されたフラッシュ光をチャンバー６内に透過する石英窓として機能する。また、チャンバー６の床部を構成する下側チャンバー窓６４も、石英により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６内に透過する石英窓として機能する。
【００１８】
また、チャンバー側部６１の内側の壁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６８，６９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６８，６９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６の内側空間、すなわち上側チャンバー窓６３、下側チャンバー窓６４、チャンバー側部６１および反射リング６８，６９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。
【００１９】
チャンバー側部６１に反射リング６８，６９が装着されることによって、チャンバー６の内壁面に凹部６２が形成される。すなわち、チャンバー側部６１の内壁面のうち反射リング６８，６９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６の内壁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６８，６９は、強度と耐熱性に優れた金属材料（例えば、ステンレススチール）にて形成されている。
【００２０】
また、チャンバー側部６１には、チャンバー６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１８５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１８５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１８５が搬送開口部６６を閉鎖するとチャンバー６内の熱処理空間６５が密閉空間とされる。
【００２１】
また、チャンバー６の内壁上部には熱処理空間６５に処理ガス（本実施形態では窒素ガス（Ｎ２）およびアンモニア（ＮＨ３）の混合ガス）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６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。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。なお、処理ガスとしては、窒素ガスおよびアンモニアの混合ガスに限定されるものではなく、亜酸化窒素（Ｎ２Ｏ）、硫化水素（Ｈ２Ｓ）、一酸化窒素（ＮＯ）、フッ素ガス（Ｆ２）等の反応性ガスであっても良い。
【００２２】
一方、チャンバー６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６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は排気部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６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および排気部１９０は、熱処理装置１に設けられた機構であっても良いし、熱処理装置１が設置される工場のユーティリティであっても良い。
【００２３】
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を介して排気部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６内の気体が排気される。
【００２４】
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はいずれも石英にて形成されている。すなわち、保持部７の全体が石英にて形成されている。
【００２５】
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６の壁面に支持されることとなる（図１参照）。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。
【００２６】
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および複数の基板支持ピン７７を備える。保持プレート７５は、石英にて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。
【００２７】
保持プレート７５の上面周縁部にガイドリング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。例えば、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と同様の石英にて形成される。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良いし、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良い。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良い。
【００２８】
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、複数の基板支持ピン７７が立設されている。本実施形態においては、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°毎に計１２個の基板支持ピン７７が立設されている。１２個の基板支持ピン７７を配置した円の径（対向する基板支持ピン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φ２７０ｍｍ〜φ２８０ｍｍ（本実施形態ではφ２８０ｍｍ）である。それぞれの基板支持ピン７７は石英にて形成されている。複数の基板支持ピン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良いし、保持プレート７５と一体に加工するようにしても良い。
【００２９】
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６の壁面に支持されることによって、保持部７がチャンバー６に装着される。保持部７がチャンバー６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。
【００３０】
チャンバー６に搬入された半導体ウェハーＷは、チャンバー６に装着された保持部７のサセプタ７４の上に水平姿勢にて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個の基板支持ピン７７によって支持されてサセプタ７４に保持される。より厳密には、１２個の基板支持ピン７７の上端部が半導体ウェハーＷの下面に接触して当該半導体ウェハーＷを支持する。１２個の基板支持ピン７７の高さ（基板支持ピン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個の基板支持ピン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。
【００３１】
また、半導体ウェハーＷは複数の基板支持ピン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。基板支持ピン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、複数の基板支持ピン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。
【００３２】
また、図２および図３に示すように、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、放射温度計１２０（図１参照）がサセプタ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、放射温度計１２０が開口部７８を介してサセプタ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受光してその半導体ウェハー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。なお、放射温度計１２０による温度測定についてはさらに後述する。
【００３３】
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。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良いし、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良い。
【００３４】
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を移載動作位置にて上昇させると、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２，３参照）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６の外部に排出されるように構成されている。
【００３５】
図１に戻り、チャンバー６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、石英により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６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６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。
【００３６】
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。
【００３７】
キセノンフラッシュランプ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。このようなキセノンフラッシュランプ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。なお、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。
【００３８】
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にて形成されており、その表面（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。
【００３９】
チャンバー６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６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を加熱する光照射部である。
【００４０】
図７は、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。
【００４１】
また、図７に示すように、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。
【００４２】
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計４０本のハロゲンランプＨＬが配設されている。
【００４３】
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。
【００４４】
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１）。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。
【００４５】
図１に示すように、チャンバー６内には、半導体ウェハーＷから放射される赤外光を受光して当該半導体ウェハーＷの温度を測定する放射温度計１２０が設けられている。図８は、放射温度計１２０の構成を模式的に示す図である。放射温度計１２０は、光学レンズ系２１、フィルター２２、検出器２３、演算部２４および記憶部２５を備える。光学レンズ系２１は、放射温度計１２０の外部から入射した光を検出器２３に集光する。検出器２３は、赤外光を受光すると、その赤外光のエネルギーに応じた出力信号を発生させる。検出器２３としては、例えばサーモパイルが用いられる。
【００４６】
フィルター２２は、所定の波長域の光を選択的に透過する光学フィルターである。本実施形態においては、互いに透過する波長域が異なる３つのフィルター２２ａ，２２ｂ，２２ｃが設けられている。３つのフィルター２２ａ，２２ｂ，２２ｃのうちのいずれかが選択され、その選択されたフィルターが光学レンズ系２１と検出器２３との間に設置される（図８の例では、フィルター２２ｃが選択されて光学レンズ系２１と検出器２３との間に設置されている）。光学レンズ系２１と検出器２３との間の所定位置へのフィルター２２の設置は作業者が手作業にて行うようにしても良いし、進退駆動機構を用いて自動で行うようにしても良い。また、３つのフィルター２２ａ，２２ｂ，２２ｃのうちの２つまたは３つが選択されて光学レンズ系２１と検出器２３との間に設置されても良い。或いは、３つのフィルター２２ａ，２２ｂ，２２ｃのいずれもが光学レンズ系２１と検出器２３との間に設置されていなくても良い。なお、３つのフィルター２２ａ，２２ｂ，２２ｃを特に区別する必要のないときはフィルター２２と総称する。
【００４７】
演算部２４は、検出器２３の出力信号から被測定物（本実施形態では半導体ウェハーＷ）の温度を算定する。放射温度計の基本的な測定原理は、温度と放射エネルギーとの関係を示すシュテファン＝ボルツマンの法則およびプランクの法則を用いるものであるが、典型的には基準となる黒体炉からの放射エネルギーを実際に測定して作成した変換テーブルを用いることが多い。本実施形態の放射温度計１２０も変換テーブル２６を用いて温度算定を行っている。すなわち、所定の温度に設定された黒体炉から放射された赤外光を放射温度計１２０が受光したときの検出器２３からの出力信号のレベルを記録しておく。黒体炉の設定温度を何段階かに変化させ、各設定温度についての検出器２３からの出力信号のレベルを記録することによって変換テーブル２６が作成される。
【００４８】
図１０は、変換テーブル２６の一例を示す図である。変換テーブル２６は、直接的には検出器２３の出力信号のレベルと黒体の温度との相関関係を示す。検出器２３の出力信号のレベルは、放射温度計１２０に入射する赤外光のエネルギーに依存しているため、変換テーブル２６は放射温度計１２０に入射する赤外光のエネルギーと黒体の温度との相関関係を示すものであると言える。
【００４９】
実際の半導体ウェハーＷは黒体（放射率ε＝１の完全放射体）ではないため、放射温度計１２０の演算部２４は、半導体ウェハーＷの放射率と変換テーブル２６とに基づいて半導体ウェハーＷの温度を算定する。
【００５０】
ところで、放射温度計１２０には、検出器２３の素子の種類に応じて基準となる測定波長域が規定されている。本実施形態のように、検出器２３としてサーモパイルを用いた場合には、測定波長域は６μｍ〜２０μｍとなる。すなわち、放射温度計１２０は、入射した光のうち波長６μｍ〜２０μｍの赤外光のエネルギーから半導体ウェハーＷの温度を算定しているのである。
【００５１】
一方、本実施形態の放射温度計１２０にはフィルター２２が設けられている。フィルター２２は所定の波長域の光を選択的に透過し、例えばフィルター２２ｃは波長７μｍ〜８μｍの赤外光を選択的に透過する（つまり、フィルター２２ｃは波長７μｍ未満および８μｍを超える光をカットする）。フィルター２２を設けない状態、すなわち測定波長域が６μｍ〜２０μｍの状態で作成された変換テーブル２６を用いてフィルター２２ｃを設けた状態にて放射温度計１２０が温度測定を行うと、検出器２３が受光する赤外光の波長域が狭くなるために測定誤差が生じることとなる。このため、本実施形態においては、複数の変換テーブル２６を作成している。具体的には、フィルター２２ａ，２２ｂ，２２ｃのそれぞれを光学レンズ系２１と検出器２３との間に設置した場合について変換テーブル２６を作成している。例えば、フィルター２２ｃを設置して変換テーブル２６を作成した場合には、測定波長域が７μｍ〜８μｍの場合の変換テーブル２６が作成されることとなる。また、フィルター２２ａ，２２ｂ，２２ｃのいずれをも光学レンズ系２１と検出器２３との間に設置しない状態での変換テーブル２６も作成している。作成された複数の変換テーブル２６は放射温度計１２０の記憶部２５に格納されている。
【００５２】
また、放射温度計１２０は熱処理装置１の制御部３に電気的に接続されている。制御部３は、熱処理装置１に設けられた種々の動作機構を制御する。制御部３のハードウェアとしての構成は一般的なコンピュータと同様である。すなわち、制御部３は、各種演算処理を行う回路であるＣＰＵ、基本プログラムを記憶する読み出し専用のメモリであるＲＯＭ、各種情報を記憶する読み書き自在のメモリであるＲＡＭおよび制御用ソフトウェアやデータなどを記憶しておく磁気ディスクを備えている。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熱処理装置１における処理が進行する。
【００５３】
また、制御部３には、入力部３２および表示部３３が接続されている。入力部３２としては、キーボード、マウス等の種々の公知の入力機器を採用することができる。表示部３３は、例えば熱処理装置１の外壁に設けられた液晶ディスプレイ等の表示パネルである。入力部３２および表示部３３として、双方の機能を有するタッチパネルを採用するようにしても良い。
【００５４】
上記の構成以外にも熱処理装置１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６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６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。
【００５５】
次に、半導体ウェハーＷに対する処理手順について説明する。図９は、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。ここで処理対象となる半導体ウェハーＷは、ゲート絶縁膜として高誘電率膜が形成された半導体基板である。その半導体ウェハーＷに対して熱処理装置１がフラッシュ光を照射して成膜後熱処理(PDA:Post Deposition Annealing)を行う。以下に説明する熱処理装置１の処理手順は、制御部３が熱処理装置１の各動作機構を制御することにより進行する。
【００５６】
まず、処理対象となる半導体ウェハーＷが熱処理装置１のチャンバー６に搬入される（ステップＳ１）。半導体ウェハーＷの搬入時には、ゲートバルブ１８５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を介して半導体ウェハーＷがチャンバー６内の熱処理空間６５に搬入される。この際に、バルブ８４を開放してチャンバー６内に窒素ガスを供給し続けることによって搬送開口部６６から窒素ガス流を流出させ、装置外部の雰囲気がチャンバー６内の流入するのを最小限に抑制するようにしても良い。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は基板支持ピン７７の上端よりも上方にまで上昇する。
【００５７】
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１８５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基板支持ピン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、高誘電率膜が形成された表面を上面として保持部７に保持される。複数の基板支持ピン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。
【００５８】
また、半導体ウェハーＷがチャンバー６内に収容され、ゲートバルブ１８５によって搬送開口部６６が閉鎖されて熱処理空間６５が密閉空間とされた後、チャンバー６内に処理ガスを供給して熱処理空間６２にアンモニア雰囲気を形成する（ステップＳ２）。具体的にはバルブ８４が開放されてガス供給孔８１から熱処理空間６５に処理ガスが供給されるとともに、バルブ８９が開放されてガス排気孔８６からチャンバー６内の気体が排気される。本実施形態では、処理ガスとしてアンモニアおよび窒素の混合ガスがチャンバー６内の熱処理空間６５に供給される。チャンバー６内の熱処理空間６５の上部から供給された処理ガスが下方へと流れて熱処理空間６５の下部から排気され、チャンバー６内にて保持部７に保持された半導体ウェハーＷの周辺にはアンモニア雰囲気が形成される。アンモニア雰囲気中におけるアンモニアの濃度（つまり、アンモニアと窒素ガスとの混合比）は例えば１０vol.％以下であり、本実施形態においてはアンモニア雰囲気中におけるアンモニアの濃度を約３．５vol.％としている。なお、チャンバー６内に形成されるアンモニア雰囲気は、処理ガスとして必ずしもアンモニアと窒素との混合ガスの供給により形成される必要はなく、処理内容に応じてアンモニアの濃度を１００vol.％としても良い。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６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。
【００５９】
上述したように、本実施形態の放射温度計１２０は検出器２３にサーモパイルを用いており、その測定波長域は６μｍ〜２０μｍである。一方、アンモニアは５μｍ〜７μｍおよび８μｍ〜１４μｍの波長域の赤外線を吸収することが知られている。すなわち、放射温度計１２０の測定波長域とアンモニアの吸収波長域とが一部重複しており、チャンバー６内のアンモニアによって放射温度計１２０の温度測定が阻害されるおそれがある。
【００６０】
このため、本実施形態においては、フィルター２２を設けてアンモニアの吸収波長域の赤外光をカットしている。具体的には、複数の２２ａ，２２ｂ，２２ｃから波長７μｍ〜８μｍの赤外光を選択的に透過するフィルター２２ｃを選択して光学レンズ系２１と検出器２３との間に設置する（ステップＳ３）。波長７μｍ〜８μｍはアンモニアの吸収率が極めて低くなる波長域である。すなわち、フィルター２２ｃを設けることによって、放射温度計１２０はアンモニアによる赤外光吸収の影響を排除して半導体ウェハーＷの温度測定を行うことが可能となる。
【００６１】
但し、フィルター２２ｃを設けることによって、放射温度計１２０の測定波長域が７μｍ〜８μｍに変更されているため、その測定波長域に適した変換テーブル２６を使用しなければ正確な温度測定を行うことはできない。このため、フィルター２２ｃが設置されたことを検知した制御部３は、複数の変換テーブル２６からフィルター２２ｃに対応した変換テーブル２６を選択して放射温度計１２０の演算部２４に使用させる（ステップＳ４）。フィルター２２ｃに対応した変換テーブル２６とは、フィルター２２ｃを光学レンズ系２１と検出器２３との間に設置して作成した変換テーブルである。また、制御部３は、放射温度計１２０の演算部２４に半導体ウェハーＷの放射率を引き渡す。制御部３は、処理レシピ（処理対象となる半導体ウェハーＷの処理手順と条件を記述したもの）等から半導体ウェハーＷの放射率を取得することができる。
【００６２】
次に、ハロゲン加熱部４の４０本のハロゲンランプＨＬが一斉に点灯して半導体ウェハーＷの予備加熱（アシスト加熱）が開始される（ステップＳ５）。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の裏面から照射される。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。
【００６３】
ハロゲンランプＨＬによる予備加熱を行うときには、放射温度計１２０によって半導体ウェハーＷの温度が測定される（ステップＳ６）。すなわち、サセプタ７４に保持された半導体ウェハーＷの裏面から開口部７８を介して放射された赤外光を放射温度計１２０が受光して昇温中のウェハー温度を測定する。このとき、半導体ウェハーＷから放射された赤外光のうち５μｍ〜７μｍおよび８μｍ〜１４μｍの波長域の光は雰囲気のアンモニアによって吸収されるのであるが、光学レンズ系２１と検出器２３との間に波長７μｍ〜８μｍの赤外光を選択的に透過するフィルター２２ｃを設けているため、放射温度計１２０はアンモニアによる吸収の影響を受けることなく半導体ウェハーＷの温度測定を行うことができる。また、放射温度計１２０の演算部２４は、フィルター２２ｃに対応した変換テーブル２６に半導体ウェハーＷの放射率を適用し、検出器２３の出力信号から半導体ウェハーＷの温度を求めるため、正確に半導体ウェハーＷの温度を測定することができる。
【００６４】
放射温度計１２０によって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Ｔ１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、放射温度計１２０による測定結果に基づいて、半導体ウェハーＷの温度が予備加熱温度Ｔ１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（ステップＳ６，Ｓ７）。赤外光を吸収するアンモニア雰囲気中であっても放射温度計１２０は正確な半導体ウェハーＷの温度を測定するため、制御部３はハロゲンランプＨＬの出力を適切に制御することができる。予備加熱温度Ｔ１は、３００℃以上６００℃以下であり、本実施の形態では４５０℃である。
【００６５】
半導体ウェハーＷの温度が予備加熱温度Ｔ１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Ｔ１に暫時維持する。具体的には、放射温度計１２０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Ｔ１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Ｔ１に維持している。
【００６６】
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、高誘電率膜を含む半導体ウェハーＷの全体を予備加熱温度Ｔ１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。
【００６７】
次に、半導体ウェハーＷの温度が予備加熱温度Ｔ１に到達して所定時間が経過した時点にてフラッシュ加熱部５のフラッシュランプＦＬが半導体ウェハーＷの表面にフラッシュ光を照射してフラッシュ加熱処理を実行する（ステップＳ８）。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６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６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。
【００６８】
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、瞬間的に処理温度Ｔ２まで上昇し、半導体ウェハーＷの表面に形成された高誘電率膜の成膜後熱処理が実行される。フラッシュ光照射によって半導体ウェハーＷの表面が到達する最高温度（ピーク温度）である処理温度Ｔ２は６００℃以上１２００℃以下であり、本実施形態では１０００℃である。
【００６９】
フラッシュランプＦＬによるフラッシュ光照射が終了すると、半導体ウェハーＷの表面温度は目標温度Ｔ２から急速に降温する。また、フラッシュ加熱処理が終了して所定時間経過後にハロゲンランプＨＬが消灯し、これによって半導体ウェハーＷが予備加熱温度Ｔ１からも降温する。半導体ウェハーＷの加熱処理終了後には、処理ガス供給源８５から窒素ガスのみを供給してチャンバー６内を窒素ガス雰囲気に置換する。
【００７０】
降温中の半導体ウェハーＷの温度は放射温度計１２０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。このときには、フィルター２２ｃを外すとともに、フィルター２２ａ，２２ｂ，２２ｃのいずれをも設置しない場合の変換テーブル２６（つまり、測定波長域が６μｍ〜２０μｍのときの変換テーブル２６）を使用するのが好ましい。制御部３は、放射温度計１２０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１８５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搬出され（ステップＳ９）、熱処理装置１における半導体ウェハーＷの加熱処理が完了する。
【００７１】
本実施形態においては、チャンバー６内に赤外光を吸収するアンモニアの雰囲気を形成しているため、アンモニアの吸収波長域と重ならない波長の赤外光を選択的に透過するフィルター２２ｃを光学レンズ系２１と検出器２３との間に設置してアンモニアによる赤外光吸収の影響を排除している。そして、制御部３は、複数の変換テーブル２６からフィルター２２ｃに対応した変換テーブル２６を選択して放射温度計１２０の演算部２４に使用させている。これにより、放射温度計１２０はアンモニア雰囲気であるにも関わらず半導体ウェハーＷの温度を正確に測定することができ、その結果、予備加熱時のハロゲンランプＨＬの出力を適正に制御することができる。
【００７２】
以上、本発明の実施の形態について説明したが、この発明はその趣旨を逸脱しない限りにおいて上述したもの以外に種々の変更を行うことが可能である。例えば、上記実施形態においては、チャンバー６内にアンモニアの雰囲気を形成していたが、放射温度計１２０の測定波長域（６μｍ〜２０μｍ）と少なくとも一部重複する波長域の赤外光を吸収する特性を有する他の処理ガスの雰囲気を形成する場合であっても本発明に係る技術を適用することができる。例えば、チャンバー６内に亜酸化窒素、硫化水素、一酸化窒素の雰囲気を形成する場合であっても本発明に係る技術を適用することができる。これらの処理ガスを使用する場合には、各処理ガスの吸収波長域とは重ならず、かつ、放射温度計１２０の測定波長域と一部重複する波長域の赤外光を選択的に透過するフィルター２２を選択して光学レンズ系２１と検出器２３との間に設置する。また、予め各処理ガスに対応するフィルター２２について変換テーブル２６を作成して記憶部２５に格納しておく。そして、チャンバー６内に各処理ガスの雰囲気を形成し、その処理ガスに対応するフィルター２２を光学レンズ系２１と検出器２３との間に設置したときには、制御部３は、複数の変換テーブル２６から当該フィルター２２に対応した変換テーブル２６を選択して放射温度計１２０の演算部２４に使用させる。これにより、上記実施形態と同様に、赤外光を吸収する処理ガスの雰囲気中であっても放射温度計１２０は正確に半導体ウェハーＷの温度を測定することができる。
【００７３】
また、上記実施形態においては、アンモニアの吸収波長域と重ならない波長の赤外光を選択的に透過するフィルター２２ｃを設けていたが、本発明に係る技術を応用すればフィルター２２を設けずとも半導体ウェハーＷの温度を正確に測定することができる。具体的には、黒体炉を用いて変換テーブル２６を作成する際に、半導体ウェハーＷの熱処理時と同じアンモニア濃度（上記実施形態では３．５vol.％）のアンモニア雰囲気中にて黒体炉の設定温度を変化させて検出器２３からの出力信号のレベルを記録する。このようにすれば、アンモニアによる赤外光の吸収を考慮した変換テーブル２６が作成されることとなるため、アンモニア雰囲気であるにも関わらず光学レンズ系２１と検出器２３との間にフィルター２２を設置しない場合であっても、正確に半導体ウェハーＷの温度を測定することができる。
【００７４】
要するに、フィルター２２を設けるか否かに関わらず、チャンバー６内に形成される処理ガスの雰囲気に応じて複数の変換テーブル２６から放射温度計１２０が使用する変換テーブル２６を選択するようにすれば良い。このようにすれば、赤外光を吸収する処理ガスの雰囲気中であっても正確に半導体ウェハーＷの温度を測定することができる。
【００７５】
また、上記実施形態においては、フラッシュ加熱部５に３０本のフラッシュランプＦＬを備えるようにしていたが、これに限定されるものではなく、フラッシュランプＦＬの本数は任意の数とすることができる。また、フラッシュランプＦＬはキセノンフラッシュランプに限定されるものではなく、クリプトンフラッシュランプであっても良い。また、ハロゲン加熱部４に備えるハロゲンランプＨＬの本数も４０本に限定されるものではなく、任意の数とすることができる。
【００７６】
また、上記実施形態においては、ハロゲンランプＨＬによる予備加熱後に半導体ウェハーＷにフラッシュランプＦＬからフラッシュ光を照射する熱処理装置１にて予備加熱時の温度測定に本発明に係る技術を適用していたが、本発明に係る技術はハロゲンランプのみによって半導体ウェハーＷを加熱する装置（例えば、スパイクアニール装置、ＣＶＤ装置等）やレーザーアニール装置に適用しても良い。
【符号の説明】
【００７７】
１  熱処理装置
３  制御部
４  ハロゲン加熱部
５  フラッシュ加熱部
６  チャンバー
７  保持部
２１  光学レンズ系
２２  フィルター
２３  検出器
２４  演算部
２５  記憶部
２６  変換テーブル
６５  熱処理空間
７４  サセプタ
８５  処理ガス供給源
１２０  放射温度計
ＦＬ  フラッシュランプ
ＨＬ  ハロゲンランプ
Ｗ  半導体ウェハー
【図１】
2018046130.tif 000003
【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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