(57)【要約】【課題】フラッシュ光照射を行ったときの基板の反射率および／または透過率を測定することができる熱処理方法および熱処理装置を提供する。【解決手段】フラッシュランプから反射率が既知の標準ウェハーにフラッシュ光を照射したときに生じる反射光の強度である標準反射光強度を測定する。その標準反射光強度を標準ウェハーの反射率で除して、反射率が１００％の理想鏡にフラッシュ光を照射したときの反射光の強度である理想反射光強度を算定する。次に、フラッシュランプから処理対象となる半導体ウェハーにフラッシュ光を照射したときに生じる反射光の強度である処理対象基板反射光強度を測定する。そして、理想反射光強度に対する処理対象基板反射光強度の比率を処理対象となる半導体ウェハーの反射率として算定する。【選択図】図７
2011210965.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
基板に対してフラッシュ光を照射することによって該基板を加熱する熱処理方法であって、
フラッシュランプから反射率が既知の標準基板にフラッシュ光を照射したときの反射光の強度である標準反射光強度を測定する工程と、
前記標準基板の反射率および前記標準反射光強度に基づいて、反射率が１００％の理想鏡にフラッシュ光を照射したときの反射光の強度である理想反射光強度を算定する工程と、
前記フラッシュランプから処理対象基板にフラッシュ光を照射したときの反射光の強度である処理対象基板反射光強度を測定する工程と、
前記処理対象基板反射光強度および前記理想反射光強度に基づいて、前記処理対象基板の反射率を算定する工程と、
を備えることを特徴とする熱処理方法。
【請求項２】
請求項１記載の熱処理方法において、
前記標準反射光強度および前記処理対象基板反射光強度の測定は、基板を収容するチャンバーの側壁に設けられた導光部に連結された光検知器を介して行うことを特徴とする熱処理方法。
【請求項３】
基板に対してフラッシュ光を照射することによって該基板を加熱する熱処理方法であって、
フラッシュランプからフラッシュ光を照射したときの照射光の強度である照射光強度を測定する工程と、
前記フラッシュランプから処理対象基板にフラッシュ光を照射したときの透過光の強度である処理対象基板透過光強度を測定する工程と、
前記照射光強度および前記処理対象基板透過光強度に基づいて、前記処理対象基板の透過率を算定する工程と、
を備えることを特徴とする熱処理方法。
【請求項４】
請求項３記載の熱処理方法において、
前記照射光強度および前記処理対象基板透過光強度の測定は、基板を収容するチャンバー内にて基板を支持する支持ピンに連結された光検知器を介して行うことを特徴とする熱処理方法。
【請求項５】
基板に対してフラッシュ光を照射することによって該基板を加熱する熱処理方法であって、
フラッシュランプからフラッシュ光を照射したときの照射光の強度である照射光強度を測定する工程と、
前記フラッシュランプから処理対象基板にフラッシュ光を照射したときの反射光の強度である処理対象基板反射光強度を測定する工程と、
前記照射光強度および前記処理対象基板反射光強度に基づいて、前記処理対象基板の反射率を算定する工程と、
を備えることを特徴とする熱処理方法。
【請求項６】
請求項５記載の熱処理方法において、
前記照射光強度の測定は、基板を収容するチャンバー内にて基板を支持する支持ピンに連結された第１光検知器を介して行い、
前記処理対象基板反射光強度の測定は、前記チャンバーの側壁に設けられた導光部に連結された第２光検知器を介して行うことを特徴とする熱処理方法。
【請求項７】
基板に対してフラッシュ光を照射することによって該基板を加熱する熱処理方法であって、
フラッシュランプから透過率が既知の基板にフラッシュ光を照射したときに、当該基板を支持する支持ピンに連結された第１光検知器によって測定される透過光の強度と、フラッシュ光を直接受光する導光ピンに連結された第２光検知器によって測定される照射光の強度とに基づいて、前記第１光検知器および前記第２光検知器のゲインを調整する調整工程と、
前記調整工程の後、前記支持ピンに支持された処理対象基板に前記フラッシュランプからフラッシュ光を照射したときに、前記第１光検知器によって測定される透過光の強度と、前記第２光検知器によって測定される照射光の強度とに基づいて、前記処理対象基板の透過率を算定する工程と、
を備えることを特徴とする熱処理方法。
【請求項８】
基板に対してフラッシュ光を照射することによって該基板を加熱する熱処理方法であって、
チャンバー内にて支持ピンに支持された反射率が既知の標準基板に特定波長域の光を遮光するフィルターを介してフラッシュランプからフラッシュ光を照射しつつ、投光手段から前記標準基板に向けて投光した前記特定波長域に含まれる測定用光の反射光の強度であるベース反射光強度を前記チャンバーの側壁に設けられた導光部に連結された第１光検知器によって測定する工程と、
前記支持ピンに基板を支持していない状態で前記フラッシュランプから前記フィルターを介してフラッシュ光を照射しつつ、前記投光手段から投光した測定用光の強度であるベース透過光強度を前記支持ピンに連結された第２光検知器によって測定する工程と、
前記支持ピンに支持された処理対象基板に前記フラッシュランプから前記フィルターを介してフラッシュ光を照射しつつ、前記投光手段から前記処理対象基板に向けて投光した測定用光の反射光の強度である処理対象基板反射光強度を前記第１光検知器によって測定するとともに、当該測定用光の透過光の強度である処理対象基板透過光強度を前記第２光検知器によって測定する工程と、
前記ベース反射光強度および前記処理対象基板反射光強度に基づいて、前記処理対象基板の反射率を算定する工程と、
前記ベース透過光強度および前記処理対象基板透過光強度に基づいて、前記処理対象基板の透過率を算定する工程と、
を備えることを特徴とする熱処理方法。
【請求項９】
基板に対してフラッシュ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、
前記チャンバー内にて基板を載置して支持する支持ピンと、
前記チャンバー内に向けてフラッシュ光を照射するフラッシュランプと、
前記チャンバーの側壁に設けられた導光部に連結され、前記導光部にて受光した光の強度を測定する光検知器と、
前記フラッシュランプから反射率が既知の標準基板にフラッシュ光を照射したときの反射光の強度を前記光検知器によって測定して得られる標準反射光強度および当該反射率に基づいて反射率が１００％の理想鏡にフラッシュ光を照射したときの反射光の強度である理想反射光強度を算定し、前記フラッシュランプから処理対象基板にフラッシュ光を照射したときの反射光の強度を前記光検知器によって測定して得られる処理対象基板反射光強度および前記理想反射光強度に基づいて、前記処理対象基板の反射率を算定する算定手段と、
を備えることを特徴とする熱処理装置。
【請求項１０】
基板に対してフラッシュ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、
前記チャンバー内にて基板を載置して支持する支持ピンと、
前記チャンバー内に向けてフラッシュ光を照射するフラッシュランプと、
前記支持ピンに連結され、前記支持ピンにて受光した光の強度を測定する光検知器と、
前記支持ピンに基板を支持していない状態で前記フラッシュランプからフラッシュ光を照射したときの照射光の強度を前記光検知器によって測定して得られる照射光強度、および、前記フラッシュランプから前記支持ピンに支持した処理対象基板にフラッシュ光を照射したときの透過光の強度を前記光検知器によって測定して得られる処理対象基板透過光強度に基づいて、前記処理対象基板の透過率を算定する算定手段と、
を備えることを特徴とする熱処理装置。
【請求項１１】
基板に対してフラッシュ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、
前記チャンバー内にて基板を載置して支持する支持ピンと、
前記チャンバー内に向けてフラッシュ光を照射するフラッシュランプと、
前記支持ピンに連結され、前記支持ピンにて受光した光の強度を測定する第１光検知器と、
前記チャンバーの側壁に設けられた導光部に連結され、前記導光部にて受光した光の強度を測定する第２光検知器と、
前記支持ピンに基板を支持していない状態で前記フラッシュランプからフラッシュ光を照射したときの照射光の強度を前記第１光検知器によって測定して得られる照射光強度、および、前記フラッシュランプから前記支持ピンに支持した処理対象基板にフラッシュ光を照射したときの反射光の強度を前記第２光検知器によって測定して得られる処理対象基板反射光強度に基づいて、前記処理対象基板の反射率を算定する算定手段と、
を備えることを特徴とする熱処理装置。
【請求項１２】
基板に対してフラッシュ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、
前記チャンバー内にて基板を載置して支持する支持ピンと、
前記チャンバー内に向けてフラッシュ光を照射するフラッシュランプと、
前記フラッシュランプから前記チャンバー内に向けて照射されたフラッシュ光から特定波長域の光を遮光するフィルターと、
前記支持ピンに支持された基板に向けて前記特定波長域に含まれる測定用光を投光する投光手段と、
前記チャンバーの側壁に設けられた導光部に連結され、前記導光部にて受光した光の強度を測定する第１光検知器と、
前記支持ピンに連結され、前記支持ピンにて受光した光の強度を測定する第２光検知器と、
前記支持ピンに支持された反射率が既知の標準基板に前記フラッシュランプから前記フィルターを介してフラッシュ光を照射しつつ、前記投光手段から前記標準基板に向けて投光した測定用光の反射光の強度を前記第１光検知器によって測定して得られるベース反射光強度、および、前記支持ピンに支持された処理対象基板に前記フラッシュランプから前記フィルターを介してフラッシュ光を照射しつつ、前記投光手段から前記処理対象基板に向けて投光した測定用光の反射光の強度を前記第１光検知器によって測定して得られる処理対象基板反射光強度に基づいて、前記処理対象基板の反射率を算定する反射率算定手段と、
前記支持ピンに基板を支持していない状態で前記フラッシュランプから前記フィルターを介してフラッシュ光を照射しつつ、前記投光手段から投光した測定用光の強度を前記第２光検知器によって測定して得られるベース透過光強度、および、前記支持ピンに支持された処理対象基板に前記フラッシュランプから前記フィルターを介してフラッシュ光を照射しつつ、前記投光手段から前記処理対象基板に向けて投光した測定用光の透過光の強度を前記第２光検知器によって測定して得られる処理対象基板透過光強度に基づいて、前記処理対象基板の透過率を算定する透過率算定手段と、
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】
本発明は、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）に対してフラッシュ光を照射することによって該基板を加熱する熱処理方法および熱処理装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来より、イオン注入後の半導体ウェハーの不純物（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（例えば、特許文献１）。このようなランプアニール装置においては、半導体ウェハーを、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、半導体ウェハーの不純物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半導体ウェハー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半導体ウェハーを昇温する上記ランプアニール装置を使用して半導体ウェハーの不純物活性化を実行した場合においても、半導体ウェハーに打ち込まれたボロンやリン等の不純物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（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、イオンが注入された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１１００℃程度にまで昇温させるフラッシュランプアニール（ＦＬＡ）が提案されている（例えば、特許文献２）。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。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、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。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００２−２９９２７５号公報
【特許文献２】特開２００５−３９２１３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
一般に、対象物の加熱処理を行う熱処理装置においては、加熱温度をプロセスの指標として用いることが浸透している。すなわち、加熱処理のプロセスにおいて最も重要なパラメータは対象物の加熱温度であり、この加熱温度が異なると処理結果も全く異なるものとなる。このため、熱処理装置には温度測定機構を設けて対象物の温度を監視しつつ加熱処理を行うことが多く、例えば、特許文献１に開示されるようなハロゲンランプを用いたランプアニール装置では放射率温度計によって半導体ウェハーの温度を計測しつつ、ランプへの電力供給を制御している。
【０００７】
しかしながら、フラッシュランプアニール装置においては、半導体ウェハーの温度が極めて短時間の間に昇降することもあり、従来より直接的なウェハー温度の測定は行われていなかった。また、フラッシュ加熱される半導体ウェハーの温度を非接触にて測定するためには、半導体ウェハーの放射率が必要となるのであるが、放射率を算出するための反射率および／または透過率を測定することもできなかった。
【０００８】
本発明は、上記課題に鑑みてなされたものであり、フラッシュ光照射を行ったときの基板の反射率および／または透過率を測定することができる熱処理方法および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】
【０００９】
上記課題を解決するため、請求項１の発明は、基板に対してフラッシュ光を照射することによって該基板を加熱する熱処理方法において、フラッシュランプから反射率が既知の標準基板にフラッシュ光を照射したときの反射光の強度である標準反射光強度を測定する工程と、前記標準基板の反射率および前記標準反射光強度に基づいて、反射率が１００％の理想鏡にフラッシュ光を照射したときの反射光の強度である理想反射光強度を算定する工程と、前記フラッシュランプから処理対象基板にフラッシュ光を照射したときの反射光の強度である処理対象基板反射光強度を測定する工程と、前記処理対象基板反射光強度および前記理想反射光強度に基づいて、前記処理対象基板の反射率を算定する工程と、を備えることを特徴とする。
【００１０】
また、請求項２の発明は、請求項１の発明に係る熱処理方法において、前記標準反射光強度および前記処理対象基板反射光強度の測定は、基板を収容するチャンバーの側壁に設けられた導光部に連結された光検知器を介して行うことを特徴とする。
【００１１】
また、請求項３の発明は、基板に対してフラッシュ光を照射することによって該基板を加熱する熱処理方法において、フラッシュランプからフラッシュ光を照射したときの照射光の強度である照射光強度を測定する工程と、前記フラッシュランプから処理対象基板にフラッシュ光を照射したときの透過光の強度である処理対象基板透過光強度を測定する工程と、前記照射光強度および前記処理対象基板透過光強度に基づいて、前記処理対象基板の透過率を算定する工程と、を備えることを特徴とする。
【００１２】
また、請求項４の発明は、請求項３の発明に係る熱処理方法において、前記照射光強度および前記処理対象基板透過光強度の測定は、基板を収容するチャンバー内にて基板を支持する支持ピンに連結された光検知器を介して行うことを特徴とする。
【００１３】
また、請求項５の発明は、基板に対してフラッシュ光を照射することによって該基板を加熱する熱処理方法において、フラッシュランプからフラッシュ光を照射したときの照射光の強度である照射光強度を測定する工程と、前記フラッシュランプから処理対象基板にフラッシュ光を照射したときの反射光の強度である処理対象基板反射光強度を測定する工程と、前記照射光強度および前記処理対象基板反射光強度に基づいて、前記処理対象基板の反射率を算定する工程と、を備えることを特徴とする。
【００１４】
また、請求項６の発明は、請求項５の発明に係る熱処理方法において、前記照射光強度の測定は、基板を収容するチャンバー内にて基板を支持する支持ピンに連結された第１光検知器を介して行い、前記処理対象基板反射光強度の測定は、前記チャンバーの側壁に設けられた導光部に連結された第２光検知器を介して行うことを特徴とする。
【００１５】
また、請求項７の発明は、基板に対してフラッシュ光を照射することによって該基板を加熱する熱処理方法において、フラッシュランプから透過率が既知の基板にフラッシュ光を照射したときに、当該基板を支持する支持ピンに連結された第１光検知器によって測定される透過光の強度と、フラッシュ光を直接受光する導光ピンに連結された第２光検知器によって測定される照射光の強度とに基づいて、前記第１光検知器および前記第２光検知器のゲインを調整する調整工程と、前記調整工程の後、前記支持ピンに支持された処理対象基板に前記フラッシュランプからフラッシュ光を照射したときに、前記第１光検知器によって測定される透過光の強度と、前記第２光検知器によって測定される照射光の強度とに基づいて、前記処理対象基板の透過率を算定する工程と、を備えることを特徴とする。
【００１６】
また、請求項８の発明は、基板に対してフラッシュ光を照射することによって該基板を加熱する熱処理方法において、チャンバー内にて支持ピンに支持された反射率が既知の標準基板に特定波長域の光を遮光するフィルターを介してフラッシュランプからフラッシュ光を照射しつつ、投光手段から前記標準基板に向けて投光した前記特定波長域に含まれる測定用光の反射光の強度であるベース反射光強度を前記チャンバーの側壁に設けられた導光部に連結された第１光検知器によって測定する工程と、前記支持ピンに基板を支持していない状態で前記フラッシュランプから前記フィルターを介してフラッシュ光を照射しつつ、前記投光手段から投光した測定用光の強度であるベース透過光強度を前記支持ピンに連結された第２光検知器によって測定する工程と、前記支持ピンに支持された処理対象基板に前記フラッシュランプから前記フィルターを介してフラッシュ光を照射しつつ、前記投光手段から前記処理対象基板に向けて投光した測定用光の反射光の強度である処理対象基板反射光強度を前記第１光検知器によって測定するとともに、当該測定用光の透過光の強度である処理対象基板透過光強度を前記第２光検知器によって測定する工程と、前記ベース反射光強度および前記処理対象基板反射光強度に基づいて、前記処理対象基板の反射率を算定する工程と、前記ベース透過光強度および前記処理対象基板透過光強度に基づいて、前記処理対象基板の透過率を算定する工程と、を備えることを特徴とする。
【００１７】
また、請求項９の発明は、基板に対してフラッシュ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、前記チャンバー内にて基板を載置して支持する支持ピンと、前記チャンバー内に向けてフラッシュ光を照射するフラッシュランプと、前記チャンバーの側壁に設けられた導光部に連結され、前記導光部にて受光した光の強度を測定する光検知器と、前記フラッシュランプから反射率が既知の標準基板にフラッシュ光を照射したときの反射光の強度を前記光検知器によって測定して得られる標準反射光強度および当該反射率に基づいて反射率が１００％の理想鏡にフラッシュ光を照射したときの反射光の強度である理想反射光強度を算定し、前記フラッシュランプから処理対象基板にフラッシュ光を照射したときの反射光の強度を前記光検知器によって測定して得られる処理対象基板反射光強度および前記理想反射光強度に基づいて、前記処理対象基板の反射率を算定する算定手段と、を備えることを特徴とする。
【００１８】
また、請求項１０の発明は、基板に対してフラッシュ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、前記チャンバー内にて基板を載置して支持する支持ピンと、前記チャンバー内に向けてフラッシュ光を照射するフラッシュランプと、前記支持ピンに連結され、前記支持ピンにて受光した光の強度を測定する光検知器と、前記支持ピンに基板を支持していない状態で前記フラッシュランプからフラッシュ光を照射したときの照射光の強度を前記光検知器によって測定して得られる照射光強度、および、前記フラッシュランプから前記支持ピンに支持した処理対象基板にフラッシュ光を照射したときの透過光の強度を前記光検知器によって測定して得られる処理対象基板透過光強度に基づいて、前記処理対象基板の透過率を算定する算定手段と、を備えることを特徴とする。
【００１９】
また、請求項１１の発明は、基板に対してフラッシュ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、前記チャンバー内にて基板を載置して支持する支持ピンと、前記チャンバー内に向けてフラッシュ光を照射するフラッシュランプと、前記支持ピンに連結され、前記支持ピンにて受光した光の強度を測定する第１光検知器と、前記チャンバーの側壁に設けられた導光部に連結され、前記導光部にて受光した光の強度を測定する第２光検知器と、前記支持ピンに基板を支持していない状態で前記フラッシュランプからフラッシュ光を照射したときの照射光の強度を前記第１光検知器によって測定して得られる照射光強度、および、前記フラッシュランプから前記支持ピンに支持した処理対象基板にフラッシュ光を照射したときの反射光の強度を前記第２光検知器によって測定して得られる処理対象基板反射光強度に基づいて、前記処理対象基板の反射率を算定する算定手段と、を備えることを特徴とする。
【００２０】
また、請求項１２の発明は、基板に対してフラッシュ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、前記チャンバー内にて基板を載置して支持する支持ピンと、前記チャンバー内に向けてフラッシュ光を照射するフラッシュランプと、前記フラッシュランプから前記チャンバー内に向けて照射されたフラッシュ光から特定波長域の光を遮光するフィルターと、前記支持ピンに支持された基板に向けて前記特定波長域に含まれる測定用光を投光する投光手段と、前記チャンバーの側壁に設けられた導光部に連結され、前記導光部にて受光した光の強度を測定する第１光検知器と、前記支持ピンに連結され、前記支持ピンにて受光した光の強度を測定する第２光検知器と、前記支持ピンに支持された反射率が既知の標準基板に前記フラッシュランプから前記フィルターを介してフラッシュ光を照射しつつ、前記投光手段から前記標準基板に向けて投光した測定用光の反射光の強度を前記第１光検知器によって測定して得られるベース反射光強度、および、前記支持ピンに支持された処理対象基板に前記フラッシュランプから前記フィルターを介してフラッシュ光を照射しつつ、前記投光手段から前記処理対象基板に向けて投光した測定用光の反射光の強度を前記第１光検知器によって測定して得られる処理対象基板反射光強度に基づいて、前記処理対象基板の反射率を算定する反射率算定手段と、前記支持ピンに基板を支持していない状態で前記フラッシュランプから前記フィルターを介してフラッシュ光を照射しつつ、前記投光手段から投光した測定用光の強度を前記第２光検知器によって測定して得られるベース透過光強度、および、前記支持ピンに支持された処理対象基板に前記フラッシュランプから前記フィルターを介してフラッシュ光を照射しつつ、前記投光手段から前記処理対象基板に向けて投光した測定用光の透過光の強度を前記第２光検知器によって測定して得られる処理対象基板透過光強度に基づいて、前記処理対象基板の透過率を算定する透過率算定手段と、を備えることを特徴とする。
【発明の効果】
【００２１】
請求項１および請求項２の発明によれば、フラッシュランプから反射率が既知の標準基板にフラッシュ光を照射したときの反射光の強度である標準反射光強度を測定し、その標準基板の反射率および標準反射光強度に基づいて、反射率が１００％の理想鏡にフラッシュ光を照射したときの反射光の強度である理想反射光強度を算定し、フラッシュランプから処理対象基板にフラッシュ光を照射したときの反射光の強度である処理対象基板反射光強度を測定し、さらに処理対象基板反射光強度および理想反射光強度に基づいて、処理対象基板の反射率を算定するため、フラッシュランプからフラッシュ光照射を行ったときの基板の反射率を測定することができる。
【００２２】
また、請求項３および請求項４の発明によれば、フラッシュランプからフラッシュ光を照射したときの照射光の強度である照射光強度を測定し、フラッシュランプから処理対象基板にフラッシュ光を照射したときの透過光の強度である処理対象基板透過光強度を測定し、照射光強度および処理対象基板透過光強度に基づいて、処理対象基板の透過率を算定するため、フラッシュランプからフラッシュ光照射を行ったときの基板の透過率を測定することができる。
【００２３】
また、請求項５および請求項６の発明によれば、フラッシュランプからフラッシュ光を照射したときの照射光の強度である照射光強度を測定し、フラッシュランプから処理対象基板にフラッシュ光を照射したときの反射光の強度である処理対象基板反射光強度を測定し、照射光強度および処理対象基板反射光強度に基づいて、処理対象基板の反射率を算定するため、フラッシュランプからフラッシュ光照射を行ったときの基板の反射率を測定することができる。
【００２４】
また、請求項７の発明によれば、フラッシュランプから透過率が既知の基板にフラッシュ光を照射したときに、当該基板を支持する支持ピンに連結された第１光検知器によって測定される透過光の強度と、フラッシュ光を直接受光する導光ピンに連結された第２光検知器によって測定される照射光の強度とに基づいて、第１光検知器および第２光検知器のゲインを調整し、その後、支持ピンに支持された処理対象基板にフラッシュランプからフラッシュ光を照射したときに、第１光検知器によって測定される透過光の強度と、第２光検知器によって測定される照射光の強度とに基づいて、処理対象基板の透過率を算定するため、フラッシュランプからフラッシュ光照射を行ったときの基板の透過率を測定することができる。
【００２５】
また、請求項８の発明によれば、チャンバー内にて支持ピンに支持された反射率が既知の標準基板に特定波長域の光を遮光するフィルターを介してフラッシュランプからフラッシュ光を照射しつつ、投光手段から標準基板に向けて投光した特定波長域に含まれる測定用光の反射光の強度であるベース反射光強度をチャンバーの側壁に設けられた導光部に連結された第１光検知器によって測定し、支持ピンに基板を支持していない状態でフラッシュランプからフィルターを介してフラッシュ光を照射しつつ、投光手段から投光した測定用光の強度であるベース透過光強度を支持ピンに連結された第２光検知器によって測定し、支持ピンに支持された処理対象基板にフラッシュランプからフィルターを介してフラッシュ光を照射しつつ、投光手段から処理対象基板に向けて投光した測定用光の反射光の強度である処理対象基板反射光強度を第１光検知器によって測定するとともに、当該測定用光の透過光の強度である処理対象基板透過光強度を第２光検知器によって測定し、さらにベース反射光強度および処理対象基板反射光強度に基づいて、処理対象基板の反射率を算定するとともに、ベース透過光強度および処理対象基板透過光強度に基づいて、処理対象基板の透過率を算定するため、フラッシュランプからフラッシュ光照射を行ったときの基板の反射率および透過率を測定することができる。
【００２６】
また、請求項９の発明によれば、フラッシュランプから反射率が既知の標準基板にフラッシュ光を照射したときの反射光の強度を光検知器によって測定して得られる標準反射光強度および当該反射率に基づいて反射率が１００％の理想鏡にフラッシュ光を照射したときの反射光の強度である理想反射光強度を算定し、フラッシュランプから処理対象基板にフラッシュ光を照射したときの反射光の強度を光検知器によって測定して得られる処理対象基板反射光強度および理想反射光強度に基づいて、処理対象基板の反射率を算定するため、フラッシュランプからフラッシュ光照射を行ったときの基板の反射率を測定することができる。
【００２７】
また、請求項１０の発明によれば、支持ピンに基板を支持していない状態でフラッシュランプからフラッシュ光を照射したときの照射光の強度を光検知器によって測定して得られる照射光強度、および、フラッシュランプから支持ピンに支持した処理対象基板にフラッシュ光を照射したときの透過光の強度を光検知器によって測定して得られる処理対象基板透過光強度に基づいて、処理対象基板の透過率を算定するため、フラッシュランプからフラッシュ光照射を行ったときの基板の透過率を測定することができる。
【００２８】
また、請求項１１の発明によれば、支持ピンに基板を支持していない状態でフラッシュランプからフラッシュ光を照射したときの照射光の強度を第１光検知器によって測定して得られる照射光強度、および、フラッシュランプから支持ピンに支持した処理対象基板にフラッシュ光を照射したときの反射光の強度を第２光検知器によって測定して得られる処理対象基板反射光強度に基づいて、処理対象基板の反射率を算定するため、フラッシュランプからフラッシュ光照射を行ったときの基板の反射率を測定することができる。
【００２９】
また、請求項１２の発明によれば、支持ピンに支持された反射率が既知の標準基板にフラッシュランプからフィルターを介してフラッシュ光を照射しつつ、投光手段から標準基板に向けて投光した測定用光の反射光の強度を第１光検知器によって測定して得られるベース反射光強度、および、支持ピンに支持された処理対象基板にフラッシュランプからフィルターを介してフラッシュ光を照射しつつ、投光手段から処理対象基板に向けて投光した測定用光の反射光の強度を第１光検知器によって測定して得られる処理対象基板反射光強度に基づいて、処理対象基板の反射率を算定するとともに、支持ピンに基板を支持していない状態でフラッシュランプからフィルターを介してフラッシュ光を照射しつつ、投光手段から投光した測定用光の強度を第２光検知器によって測定して得られるベース透過光強度、および、支持ピンに支持された処理対象基板にフラッシュランプからフィルターを介してフラッシュ光を照射しつつ、投光手段から処理対象基板に向けて投光した測定用光の透過光の強度を第２光検知器によって測定して得られる処理対象基板透過光強度に基づいて、処理対象基板の透過率を算定するため、フラッシュランプからフラッシュ光照射を行ったときの基板の反射率および透過率を測定することができる。
【図面の簡単な説明】
【００３０】
【図１】第１実施形態の熱処理装置の構成を示す縦断面図である。
【図２】図１の熱処理装置のガス路を示す断面図である。
【図３】保持部の構成を示す断面図である。
【図４】ホットプレートを示す平面図である。
【図５】図１の熱処理装置の構成を示す縦断面図である。
【図６】光検知器の構成を示すブロック図である。
【図７】第１実施形態における半導体ウェハーの反射率測定手順を示すフローチャートである。
【図８】第２実施形態の熱処理装置の構成を示す縦断面図である。
【図９】図８の熱処理装置の光検知器の構成を示すブロック図である。
【図１０】第２実施形態における半導体ウェハーの放射率測定手順を示すフローチャートである。
【図１１】第３実施形態の熱処理装置の構成を示す縦断面図である。
【図１２】第３実施形態における半導体ウェハーの反射率測定手順を示すフローチャートである。
【図１３】第４実施形態の熱処理装置の構成を示す縦断面図である。
【図１４】第４実施形態における半導体ウェハーの透過率測定手順を示すフローチャートである。
【図１５】第５実施形態の熱処理装置の構成を示す縦断面図である。
【図１６】第５実施形態における半導体ウェハーの反射率および透過率測定手順を示すフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００３１】
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。
【００３２】
＜第１実施形態＞
まず、本発明に係る熱処理装置の全体構成について概説する。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。熱処理装置１は基板として略円形の半導体ウェハーＷにフラッシュ光を照射し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。
【００３３】
熱処理装置１は、半導体ウェハーＷを収容する略円筒形状のチャンバー６と、複数のフラッシュランプＦＬを内蔵するランプハウス５と、を備える。また、熱処理装置１は、チャンバー６およびランプハウス５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メインコントローラ３を備える。
【００３４】
チャンバー６は、ランプハウス５の下方に設けられており、略円筒状の内壁を有するチャンバー側部６３、および、チャンバー側部６３の下部を覆うチャンバー底部６２によって構成される。また、チャンバー側部６３およびチャンバー底部６２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。熱処理空間６５の上方は上部開口６０とされており、上部開口６０にはチャンバー窓６１が装着されて閉塞されている。
【００３５】
チャンバー６の天井部を構成するチャンバー窓６１は、石英により形成された円板形状部材であり、ランプハウス５から出射された光を熱処理空間６５に透過する石英窓として機能する。チャンバー６の本体を構成するチャンバー底部６２およびチャンバー側部６３は、例えば、ステンレススチール等の強度と耐熱性に優れた金属材料にて形成されており、チャンバー側部６３の内側面の上部のリング６３１は、光照射による劣化に対してステンレススチールより優れた耐久性を有するアルミニウム（Ａｌ）合金等で形成されている。
【００３６】
また、熱処理空間６５の気密性を維持するために、チャンバー窓６１とチャンバー側部６３とはＯリングによってシールされている。すなわち、チャンバー窓６１の下面周縁部とチャンバー側部６３との間にＯリングを挟み込むとともに、クランプリング９０をチャンバー窓６１の上面周縁部に当接させ、そのクランプリング９０をチャンバー側部６３にネジ止めすることによって、チャンバー窓６１をＯリングに押し付けている。
【００３７】
チャンバー底部６２には、保持部７を貫通して半導体ウェハーＷをその下面（ランプハウス５からの光が照射される側とは反対側の面）から支持するための複数（本実施の形態では３本）の支持ピン７０が立設されている。支持ピン７０は、例えば石英により形成されており、チャンバー６の外部から固定されているため、容易に取り替えることができる。
【００３８】
チャンバー側部６３は、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６６を有し、搬送開口部６６は、軸６６２を中心に回動するゲートバルブ１８５により開閉可能とされる。チャンバー側部６３における搬送開口部６６とは反対側の部位には熱処理空間６５に処理ガス（例えば、窒素（Ｎ2）ガスやヘリウム（Ｈｅ）ガス、アルゴン（Ａｒ）ガス等の不活性ガス、あるいは、酸素（Ｏ2）ガス等）を導入する導入路８１が形成され、その一端は弁８２を介して図示省略の給気機構に接続され、他端はチャンバー側部６３の内部に形成されるガス導入バッファ８３に接続される。また、搬送開口部６６には熱処理空間６５内の気体を排出する排出路８６が形成され、弁８７を介して図示省略の排気機構に接続される。
【００３９】
図２は、チャンバー６をガス導入バッファ８３の位置にて水平面で切断した断面図である。図２に示すように、ガス導入バッファ８３は、図１に示す搬送開口部６６の反対側においてチャンバー側部６３の内周の約１／３に亘って形成されており、導入路８１を介してガス導入バッファ８３に導かれた処理ガスは、複数のガス供給孔８４から熱処理空間６５内へと供給される。
【００４０】
また、熱処理装置１は、チャンバー６の内部において半導体ウェハーＷを水平姿勢にて保持しつつフラッシュ光照射前にその保持する半導体ウェハーＷの予備加熱を行う略円板状の保持部７と、保持部７をチャンバー６の底面であるチャンバー底部６２に対して昇降させる保持部昇降機構４と、を備える。図１に示す保持部昇降機構４は、略円筒状のシャフト４１、移動板４２、ガイド部材４３（本実施の形態ではシャフト４１の周りに３本配置される）、固定板４４、ボールネジ４５、ナット４６およびモータ４０を有する。チャンバー６の下部であるチャンバー底部６２には保持部７よりも小さい直径を有する略円形の下部開口６４が形成されており、ステンレススチール製のシャフト４１は、下部開口６４を挿通して、保持部７（厳密には保持部７のホットプレート７１）の下面に接続されて保持部７を支持する。
【００４１】
移動板４２にはボールネジ４５と螺合するナット４６が固定されている。また、移動板４２は、チャンバー底部６２に固定されて下方へと伸びるガイド部材４３により摺動自在に案内されて上下方向に移動可能とされる。また、移動板４２は、シャフト４１を介して保持部７に連結される。
【００４２】
モータ４０は、ガイド部材４３の下端部に取り付けられる固定板４４に設置され、タイミングベルト４０１を介してボールネジ４５に接続される。保持部昇降機構４により保持部７が昇降する際には、駆動部であるモータ４０がメインコントローラ３の制御によりボールネジ４５を回転し、ナット４６が固定された移動板４２がガイド部材４３に沿って鉛直方向に移動する。この結果、移動板４２に固定されたシャフト４１が鉛直方向に沿って移動し、シャフト４１に接続された保持部７が図１に示す半導体ウェハーＷの受渡位置と図５に示す半導体ウェハーＷの処理位置との間で滑らかに昇降する。
【００４３】
移動板４２の上面には略半円筒状（円筒を長手方向に沿って半分に切断した形状）のメカストッパ４５１がボールネジ４５に沿うように立設されており、仮に何らかの異常により移動板４２が所定の上昇限界を超えて上昇しようとしても、メカストッパ４５１の上端がボールネジ４５の端部に設けられた端板４５２に突き当たることによって移動板４２の異常上昇が防止される。これにより、保持部７がチャンバー窓６１の下方の所定位置以上に上昇することはなく、保持部７とチャンバー窓６１との衝突が防止される。
【００４４】
また、保持部昇降機構４は、チャンバー６の内部のメンテナンスを行う際に保持部７を手動にて昇降させる手動昇降部４９を有する。手動昇降部４９はハンドル４９１および回転軸４９２を有し、ハンドル４９１を介して回転軸４９２を回転することより、タイミングベルト４９５を介して回転軸４９２に接続されるボールネジ４５を回転して保持部７の昇降を行うことができる。
【００４５】
チャンバー底部６２の下側には、シャフト４１の周囲を囲み下方へと伸びる伸縮自在のベローズ４７が設けられ、その上端はチャンバー底部６２の下面に接続される。一方、ベローズ４７の下端はベローズ下端板４７１に取り付けられている。べローズ下端板４７１は、鍔状部材４１１によってシャフト４１にネジ止めされて取り付けられている。保持部昇降機構４により保持部７がチャンバー底部６２に対して上昇する際にはベローズ４７が収縮され、下降する際にはべローズ４７が伸張される。そして、保持部７が昇降する際にも、ベローズ４７が伸縮することによって熱処理空間６５内の気密状態が維持される。
【００４６】
図３は、保持部７の構成を示す断面図である。保持部７は、半導体ウェハーＷを予備加熱（いわゆるアシスト加熱）するホットプレート（加熱プレート）７１、および、ホットプレート７１の上面（保持部７が半導体ウェハーＷを保持する側の面）に設置されるサセプタ７２を有する。保持部７の下面には、既述のように保持部７を昇降するシャフト４１が接続される。サセプタ７２は石英（あるいは、窒化アルミニウム（ＡＩＮ）等であってもよい）により形成され、その上面には半導体ウェハーＷの位置ずれを防止するピン７５が設けられる。サセプタ７２は、その下面をホットプレート７１の上面に面接触させてホットプレート７１上に設置される。これにより、サセプタ７２は、ホットプレート７１からの熱エネルギーを拡散してサセプタ７２上面に載置された半導体ウェハーＷに伝達するとともに、メンテナンス時にはホットプレート７１から取り外して洗浄可能とされる。
【００４７】
ホットプレート７１は、ステンレススチール製の上部プレート７３および下部プレート７４にて構成される。上部プレート７３と下部プレート７４との間には、ホットプレート７１を加熱するニクロム線等の抵抗加熱線７６が配設され、導電性のニッケル（Ｎｉ）ロウが充填されて封止されている。また、上部プレート７３および下部プレート７４の端部はロウ付けにより接着されている。
【００４８】
図４は、ホットプレート７１を示す平面図である。図４に示すように、ホットプレート７１は、保持される半導体ウェハーＷと対向する領域の中央部に同心円状に配置される円板状のゾーン７１１および円環状のゾーン７１２、並びに、ゾーン７１２の周囲の略円環状の領域を周方向に４等分割した４つのゾーン７１３〜７１６を備え、各ゾーン間には若干の間隙が形成されている。また、ホットプレート７１には、支持ピン７０が挿通される３つの貫通孔７７が、ゾーン７１１とゾーン７１２との隙間の周上に１２０°毎に設けられる。
【００４９】
６つのゾーン７１１〜７１６のそれぞれには、相互に独立した抵抗加熱線７６が周回するように配設されてヒータが個別に形成されており、各ゾーンに内蔵されたヒータにより各ゾーンが個別に加熱される。保持部７に保持された半導体ウェハーＷは、６つのゾーン７１１〜７１６に内蔵されたヒータにより加熱される。また、ゾーン７１１〜７１６のそれぞれには、熱電対を用いて各ゾーンの温度を計測するセンサ７１０が設けられている。各センサ７１０は略円筒状のシャフト４１の内部を通りメインコントローラ３に接続される。
【００５０】
ホットプレート７１が加熱される際には、センサ７１０により計測される６つのゾーン７１１〜７１６のそれぞれの温度が予め設定された所定の温度になるように、各ゾーンに配設された抵抗加熱線７６への電力供給量がメインコントローラ３により制御される。メインコントローラ３による各ゾーンの温度制御はＰＩＤ(Proportional,Integral,Derivative)制御により行われる。ホットプレート７１では、半導体ウェハーＷの熱処理（複数の半導体ウェハーＷを連続的に処理する場合は、全ての半導体ウェハーＷの熱処理）が終了するまでゾーン７１１〜７１６のそれぞれの温度が継続的に計測され、各ゾーンに配設された抵抗加熱線７６への電力供給量が個別に制御されて、すなわち、各ゾーンに内蔵されたヒータの温度が個別に制御されて各ゾーンの温度が設定温度に維持される。なお、各ゾーンの設定温度は、基準となる温度から個別に設定されたオフセット値だけ変更することが可能とされる。
【００５１】
６つのゾーン７１１〜７１６にそれぞれ配設される抵抗加熱線７６は、シャフト４１の内部を通る電力線を介して電力供給源（図示省略）に接続されている。電力供給源から各ゾーンに至る経路途中において、電力供給源からの電力線は、マグネシア（マグネシウム酸化物）等の絶縁体を充填したステンレスチューブの内部に互いに電気的に絶縁状態となるように配置される。なお、シャフト４１の内部は大気開放されている。
【００５２】
次に、ランプハウス５は、チャンバー６内の保持部７の上方に設けられている。ランプハウス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、ランプハウス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。ランプハウス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部材である。ランプハウス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がチャンバー窓６１と相対向することとなる。ランプハウス５は、チャンバー６内にて保持部７に保持される半導体ウェハーＷにランプ光放射窓５３およびチャンバー窓６１を介してフラッシュランプＦＬからフラッシュ光を照射することにより半導体ウェハーＷを加熱する。
【００５３】
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。
【００５４】
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電流として瞬時に流れ、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。
【００５５】
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保持部７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梨地模様を呈する。このような粗面化加工を施しているのは、リフレクタ５２の表面が完全な鏡面であると、複数のフラッシュランプＦＬからの反射光の強度に規則パターンが生じて半導体ウェハーＷの表面温度分布の均一性が低下するためである。
【００５６】
また、メインコントローラ３は、熱処理装置１に設けられた上記の種々の動作機構を制御する。メインコントローラ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、メインコントローラ３は、各種演算処理を行う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。
【００５７】
図１、図５に示すように、熱処理装置１は、石英プローブ１８および光検知器２０を備える。石英プローブ１８は、石英製の導光ロッドであり、チャンバー側部６３およびリング６３１を貫通して設けられている。石英プローブ１８は、その長手方向が水平方向に沿うように設けられている。図１に示すように、石英プローブ１８が設置される高さ位置は、支持ピン７０によって支持される半導体ウェハーＷの高さ位置よりも上方であることが好ましい。また、石英プローブ１８の先端はチャンバー６内の熱処理空間６５に位置するとともに、基端はチャンバー側部６３を貫通してチャンバー６の外部に面している。なお、石英プローブ１８は、その先端が処理位置の半導体ウェハーＷに向かうように傾斜して設けられていても良い。
【００５８】
また、図６に示すように、石英プローブ１８の基端側には干渉フィルター１９が設けられている。干渉フィルター１９は、所定波長域の光だけを選択的に透過するフィルターである。干渉フィルター１９が透過する波長域はフラッシュランプＦＬから照射されるフラッシュ光に含まれる波長域であり、かつ、フォトダイオード２１の検出波長域に対応したものである。例えば、フォトダイオード２１が可視光域の光を検出するものであれば、干渉フィルター１９にも可視光域の光を選択的に透過するものを使用する。石英プローブ１８の基端は干渉フィルター１９を介して光ファイバー１７によって光検知器２０と連結されている。なお、干渉フィルター１９の設置位置は石英プローブ１８の基端側に限定されるものではなく、光検知器２０に設けるようにしても良いし（但し、フォトダイオード２１よりも前側）、石英プローブ１８の先端側でも良いし、光ファイバー１７の経路途中であっても良い。
【００５９】
図６は、光検知器２０の構成を示すブロック図である。光検知器２０は、フォトダイオード２１、電流電圧変換回路２２、増幅回路２３、高速Ａ／Ｄコンバータ２４およびワンチップマイコン２５を備える。フォトダイオード２１は、光起電力効果によって受光した光の強度に応じた光電流を発生する。フォトダイオード２１は応答時間が極めて短いという特性を有する。電流電圧変換回路２２は、フォトダイオード２１にて発生した微弱な電流を取り扱いの容易な電圧の信号に変換する回路である。電流電圧変換回路２２は、例えばオペアンプを用いて構成することができる。
【００６０】
増幅回路２３は、電流電圧変換回路２２から出力された電圧信号を増幅して高速Ａ／Ｄコンバータ２４に出力する。高速Ａ／Ｄコンバータ２４は、増幅回路２３によって増幅された電圧信号をデジタル信号に変換する。ワンチップマイコン２５は、マイクロコンピュータの一種であり、１つのＩＣチップ上にＣＰＵ、メモリ、タイマなどを搭載した処理装置である。ワンチップマイコン２５は、汎用処理を行うことはできないが、特定の処理を高速で行うことができる。本実施形態のワンチップマイコン２５は、高速Ａ／Ｄコンバータ２４から出力されたデジタル信号を所定間隔でサンプリングしてチップ内のメモリに順次格納する。ワンチップマイコン２５のサンプリング間隔は適宜設定することが可能であるが、最短２マイクロセカンド（μ秒）とすることができる。
【００６１】
光検知器２０のワンチップマイコン２５はメインコントローラ３と通信回線を介して接続されている。メインコントローラ３は、上述の通り、一般的なコンピュータと同様の構成を備える。通常、メインコントローラ３は、汎用処理を行うことが可能であるものの、ワンチップマイコン２５ほど短時間間隔でサンプリングを行うことはできない。ワンチップマイコン２５は、高速Ａ／Ｄコンバータ２４から出力されたデジタル信号をサンプリングしたデジタルデータから所定の方式に従ってフォトダイオード２１が受光した光の強度を求め、それを電気信号として通信回線を介してメインコントローラ３に伝達する。すなわち、光検知器２０は、チャンバー６の側壁に設けられた導光部たる石英プローブ１８に連結され、その石英プローブ１８にて受光した光の強度を測定してメインコントローラ３に伝達する。なお、光の強度を求める所定の方式としては、例えばサンプリングしたデジタルデータから最高の強度（厳密には電圧値）を取得するようにしても良いし、所定の時間範囲にて強度の平均値を算定するようにしても良い。
【００６２】
また、メインコントローラ３は、反射率算定部３２を備える。反射率算定部３２は、メインコントローラ３のＣＰＵが所定の処理用ソフトウェアを実行することによって実現される処理部であり、その処理内容についてはさらに後述する。なお、ワンチップマイコン２５とメインコントローラ３とを接続する通信回線は、シリアル通信であっても良いし、パラレル通信であっても良い。
【００６３】
上記の構成以外にも熱処理装置１は、半導体ウェハーＷの熱処理時にフラッシュランプＦＬおよびホットプレート７１から発生する熱エネルギーによるチャンバー６およびランプハウス５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のチャンバー側部６３およびチャンバー底部６２には水冷管（図示省略）が設けられている。また、ランプハウス５は、内部に気体流を形成して排熱するための気体供給管５５および排気管５６が設けられて空冷構造とされている（図１参照）。また、チャンバー窓６１とランプ光放射窓５３との間隙にも空気が供給され、ランプハウス５およびチャンバー窓６１を冷却する。
【００６４】
次に、上記の構成を有する熱処理装置１の動作について説明する。熱処理装置１において処理対象となる半導体ウェハーＷは、パターン形成後にイオン注入法により不純物（イオン）が添加された半導体ウェハーである。その不純物の活性化がフラッシュ光照射加熱処理（アニール）により実行される。ここでは、熱処理装置１におけるフラッシュ加熱処理について説明した後、処理対象となる半導体ウェハーＷの反射率測定について説明する。以下に説明する熱処理装置１の処理手順は、メインコントローラ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。
【００６５】
まず、保持部７が図５に示す処理位置から図１に示す受渡位置に下降する。「処理位置」とは、フラッシュランプＦＬから半導体ウェハーＷにフラッシュ光照射が行われるときの保持部７の位置であり、図５に示す保持部７のチャンバー６内における位置である。また、「受渡位置」とは、チャンバー６に半導体ウェハーＷの搬出入が行われるときの保持部７の位置であり、図１に示す保持部７のチャンバー６内における位置である。熱処理装置１における保持部７の基準位置は処理位置であり、処理前にあっては保持部７は処理位置に位置しており、これが処理開始に際して受渡位置に下降するのである。図１に示すように、保持部７が受渡位置にまで下降するとチャンバー底部６２に近接し、支持ピン７０の先端が保持部７を貫通して保持部７の上方に突出する。
【００６６】
次に、保持部７が受渡位置に下降したときに、弁８２および弁８７が開かれてチャンバー６の熱処理空間６５内に常温の窒素ガスが導入される。続いて、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内に搬入され、３本の支持ピン７０上に載置される。
【００６７】
半導体ウェハーＷの搬入時におけるチャンバー６への窒素ガスのパージ量は約４０リットル／分とされ、供給された窒素ガスはチャンバー６内においてガス導入バッファ８３から図２中に示す矢印ＡＲ４の方向へと流れ、図１に示す排出路８６および弁８７を介してユーティリティ排気により排気される。また、チャンバー６に供給された窒素ガスの一部は、べローズ４７の内側に設けられる排出口（図示省略）からも排出される。なお、以下で説明する各ステップにおいて、チャンバー６には常に窒素ガスが供給および排気され続けており、窒素ガスの供給量は半導体ウェハーＷの処理工程に合わせて様々に変更される。
【００６８】
半導体ウェハーＷがチャンバー６内に搬入されると、ゲートバルブ１８５により搬送開口部６６が閉鎖される。そして、保持部昇降機構４により保持部７が受渡位置からチャンバー窓６１に近接した処理位置にまで上昇する。保持部７が受渡位置から上昇する過程において、半導体ウェハーＷは支持ピン７０から保持部７のサセプタ７２へと渡され、サセプタ７２の上面に載置・保持される。保持部７が処理位置にまで上昇するとサセプタ７２に保持された半導体ウェハーＷも処理位置に保持されることとなる。
【００６９】
ホットプレート７１の６つのゾーン７１１〜７１６のそれぞれは、各ゾーンの内部（上部プレート７３と下部プレート７４との間）に個別に内蔵されたヒータ（抵抗加熱線７６）により所定の温度まで加熱されている。保持部７が処理位置まで上昇して半導体ウェハーＷが保持部７と接触することにより、その半導体ウェハーＷはホットプレート７１に内蔵されたヒータによって予備加熱されて温度が次第に上昇する。
【００７０】
この処理位置にて半導体ウェハーＷに約６０秒間の予備加熱が行われる。半導体ウェハーＷの予備加熱温度は、添加された不純物が熱により拡散する恐れのない、２００℃ないし７００℃程度、好ましくは３５０℃ないし６００℃程度とされる（本実施の形態では５００℃）。また、保持部７とチャンバー窓６１との間の距離は、保持部昇降機構４のモータ４０の回転量を制御することにより任意に調整することが可能とされている。
【００７１】
約６０秒間の予備加熱時間が経過した後、保持部７が処理位置に位置したままメインコントローラ３の制御によりランプハウス５のフラッシュランプＦＬから半導体ウェハーＷへ向けてフラッシュ光が照射される。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内の保持部７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。フラッシュ加熱は、フラッシュランプＦＬからの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。
【００７２】
すなわち、ランプハウス５のフラッシュランプ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、半導体ウェハー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１では、半導体ウェハー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、半導体ウェハーＷに添加された不純物の熱による拡散を抑制しつつ不純物の活性化を行うことができる。なお、添加された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。
【００７３】
また、フラッシュ加熱の前に保持部７により半導体ウェハーＷを予備加熱しておくことにより、フラッシュランプＦＬからのフラッシュ光照射によって半導体ウェハーＷの表面温度を処理温度まで速やかに上昇させることができる。
【００７４】
フラッシュ加熱が終了し、半導体ウェハーＷが処理位置において約１０秒間待機してから保持部７が保持部昇降機構４により再び図１に示す受渡位置まで下降し、半導体ウェハーＷが保持部７から支持ピン７０へと渡される。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、支持ピン７０上に載置された半導体ウェハーＷは装置外部の搬送ロボットにより搬出され、熱処理装置１における半導体ウェハーＷの光照射熱処理が完了する。
【００７５】
既述のように、熱処理装置１における半導体ウェハーＷの熱処理時には窒素ガスがチャンバー６に継続的に供給されており、その供給量は、保持部７が処理位置に位置するときには約３０リットル／分とされ、保持部７が処理位置以外の位置に位置するときには約４０リットル／分とされる。
【００７６】
フラッシュランプＦＬからのフラッシュ光照射によって短時間のうちに昇降する半導体ウェハーＷの表面温度を非接触にて測定するためには半導体ウェハーＷの放射率を求めることが必須となる。放射率は、光の波長によって異なり、また半導体ウェハーＷの温度にも依存する。このため、フラッシュ加熱時における半導体ウェハーＷの放射率測定は、実際と同じ処理条件にてフラッシュランプＦＬからフラッシュ光を照射して行うのが好ましい。また、物体の放射率には反射率および透過率と強い相関が存在する。そこで、第１実施形態においては、以下のようにしてフラッシュ光照射を行ったときの半導体ウェハーＷの反射率を測定している。
【００７７】
図７は、第１実施形態における半導体ウェハーＷの反射率測定手順を示すフローチャートである。まず、フラッシュランプＦＬから反射率が既知の標準ウェハーにフラッシュ光を照射したときの反射光の強度である標準反射光強度を測定する（ステップＳ１１）。第１実施形態においては、標準ウェハーとしてパターン形成のなされていない無地のベアウェハーを用いている。ベアウェハーであれば、反射率は既知である。このような反射率既知の標準ウェハーをチャンバー６内に搬入して支持ピン７０上に載置する。このときには、保持部７は受渡位置に下降している。
【００７８】
標準ウェハーが支持ピン７０に支持された後、搬送開口部６６がゲートバルブ１８５によって閉鎖される。そして、保持部７が受渡位置に位置したまま、すなわち標準ウェハーが支持ピン７０に支持された状態にてフラッシュランプＦＬから標準ウェハーに向けてフラッシュ光が照射される。このときに実際の処理対象となる半導体ウェハーＷにフラッシュ光を照射するときと同様にチャンバー６に窒素ガスを供給するようにしても良い。また、フラッシュランプＦＬの発光条件（フラッシュランプＦＬに電力供給を行うコンデンサーへの充電電圧、発光波形等）は処理対象となる半導体ウェハーＷをフラッシュ加熱するときと同じである。
【００７９】
支持ピン７０に支持された標準ウェハーにフラッシュランプＦＬからフラッシュ光が照射されたときに、その一部は標準ウェハーの表面で反射されて反射光となる。反射光の一部は石英プローブ１８に入射して基端側の干渉フィルター１９へと導かれる。すなわち、石英プローブ１８はチャンバー６の側壁に設けられて反射光を導く導光部として機能する。
【００８０】
干渉フィルター１９は、石英プローブ１８に入射した反射光のうちフォトダイオード２１に対応した所定波長域の光だけを選択的に透過する。石英プローブ１８に入射して干渉フィルター１９を通過した標準ウェハーからの反射光は光ファイバー１７によって光検知器２０のフォトダイオード２１へと導かれる。フォトダイオード２１は、石英プローブ１８に入射した反射光の強度に応じた光電流を発生する。フォトダイオード２１は応答時間が極めて短いため、短時間の間に強度が劇的に変化するフラッシュ光の反射光にも追随することができる。フォトダイオード２１にて発生した電流は電流電圧変換回路２２によって取り扱いの容易な電圧信号に変換される。
【００８１】
電流電圧変換回路２２から出力された電圧信号は、増幅回路２３によって増幅された後、高速Ａ／Ｄコンバータ２４によってコンピュータが取り扱うのに適したデジタル信号に変換される。そして、高速Ａ／Ｄコンバータ２４から出力されるデジタル信号のレベルがワンチップマイコン２５への入力電圧となる。ワンチップマイコン２５は、高速Ａ／Ｄコンバータ２４から出力されたデジタル信号よりフォトダイオード２１が受光した反射光の強度を求め、それをメインコントローラ３に伝達する。すなわち、ステップＳ１１において、光検知器２０は、フラッシュランプＦＬから反射率が既知の標準ウェハーにフラッシュ光を照射したときの反射光の強度である標準反射光強度を測定する。なお、標準ウェハーを用いての反射光強度の測定は、いずれかのタイミングにて一度行っておけば良く、例えば熱処理装置１のメンテナンス時にキャリブレーションとして行うようにすれば良い。
【００８２】
次に、標準ウェハーにフラッシュ光を照射して得られた標準反射光強度から、反射率が１００％の理想鏡にフラッシュ光を照射したときの反射光の強度である理想反射光強度を算定する（ステップＳ１２）。具体的には、メインコントローラ３の反射率算定部３２が標準ウェハーの反射率Ｒstdおよび光検知器２０によって上記のようにして測定された標準反射光強度ＲＩstdに基づいて、次の式（１）から理想反射光強度ＲＩideを算定する。なお、標準ウェハーの反射率Ｒstdは既知である。
【００８３】
【数１】
2011210965.tif 000003
【００８４】
この理想反射光強度ＲＩideは、フラッシュランプＦＬから照射されたフラッシュ光がウェハー表面にて１００％反射されたと仮定したときに光検知器２０によって測定されるはずの反射光の強度である。
【００８５】
次に、フラッシュランプＦＬから処理対象となる半導体ウェハーＷにフラッシュ光を照射したときの反射光の強度である処理対象基板反射光強度を測定する（ステップＳ１３）。但し、この測定は、標準反射光強度を測定したときと同じ条件にて行う。すなわち、処理対象となる半導体ウェハーＷをチャンバー６内に搬入して支持ピン７０上に載置した後、搬送開口部６６をゲートバルブ１８５によって閉鎖し、保持部７が処理位置に上昇することなく受渡位置に位置したままフラッシュランプＦＬからフラッシュ光を照射する。よって、処理対象となる半導体ウェハーＷが支持ピン７０に支持された状態にてフラッシュランプＦＬから半導体ウェハーＷに向けてフラッシュ光が照射されることとなる。また、フラッシュランプＦＬの発光条件も標準反射光強度を測定したときと同じである。
【００８６】
支持ピン７０に支持された処理対象半導体ウェハーＷにフラッシュランプＦＬからフラッシュ光が照射されたときに、その一部は半導体ウェハーＷの表面で反射されて反射光となる。反射光の一部は石英プローブ１８に入射して基端側の干渉フィルター１９へと導かれる。石英プローブ１８に入射して干渉フィルター１９を通過した半導体ウェハーＷからの反射光は光ファイバー１７によって光検知器２０へと導かれ、上記と同様にしてその強度が光検知器２０によって測定されてメインコントローラ３に伝達される。すなわち、ステップＳ１３において、光検知器２０は、フラッシュランプＦＬから処理対象となる半導体ウェハーＷにフラッシュ光を照射したときの反射光の強度である処理対象基板反射光強度を測定する。なお、処理対象基板反射光強度の測定は、同じパターンが形成されて同じ条件にてイオン注入がなされた複数の半導体ウェハーＷにて構成されるロットの最初の半導体ウェハーＷを用いて行うようにすれば良い。
【００８７】
次に、ステップＳ１３にて測定された処理対象基板反射光強度およびステップＳ１２にて算定された理想反射光強度に基づいて、処理対象となる半導体ウェハーＷの反射率を算定する（ステップＳ１４）。具体的には、メインコントローラ３の反射率算定部３２が処理対象基板反射光強度ＲＩsampおよび理想反射光強度ＲＩideに基づいて、次の式（２）から処理対象となる半導体ウェハーＷの反射率Ｒsampを算定する。
【００８８】
【数２】
2011210965.tif 000004
【００８９】
このようにすれば、実際と同じ処理条件にてフラッシュランプＦＬからフラッシュ光照射を行ったときの処理対象半導体ウェハーＷの反射率を測定することができる。反射率、透過率および放射率の合計は１になることが判明している。従って、フラッシュ加熱時の温度域ではシリコンの半導体ウェハーＷを透過しない（つまり透過率がゼロとなる）波長域を用いて反射率の測定を行えば、その測定された反射率を１から減じることによってフラッシュ光照射を行ったときの処理対象半導体ウェハーＷの放射率をも求めることができる。具体的には、そのような波長域を検出波長域とするフォトダイオード２１を用いるとともに、その波長域の光を選択的に透過する干渉フィルター１９を用いて上記の反射率測定を行えば良い。
【００９０】
＜第２実施形態＞
次に、本発明の第２実施形態について説明する。図８は、第２実施形態の熱処理装置の構成を示す縦断面図である。第１実施形態ではチャンバー６の側壁に石英プローブ１８を設け、その石英プローブ１８に光検知器２０を連結するようにしていたが、第２実施形態においては、支持ピン７０に光検知器２０を連結している。支持ピン７０は保持部７が受渡位置に下降したときにチャンバー６に対してウェハー搬出入を行うために半導体ウェハーＷを載置するものであるが、石英にて形成された棒状の部材である支持ピン７０は石英プローブとしても機能する。第２実施形態の熱処理装置１は、この支持ピン７０を導光部として利用するものである。
【００９１】
石英の支持ピン７０は、チャンバー６のチャンバー底部６２に立設されている。保持部昇降機構４が保持部７を受渡位置に下降させたときには、図８に示すように、支持ピン７０の先端が保持部７の貫通孔７７を貫通して保持部７のサセプタ７２よりも上方に突出し、チャンバー６内の熱処理空間６５に位置する。また、保持部昇降機構４が保持部７を受渡位置よりも上方の処理位置に上昇させたときには、支持ピン７０の先端が保持部７よりも下方となる。
【００９２】
一方、支持ピン７０の基端側は、チャンバー６の外部に位置している。図９に示すように、支持ピン７０の基端側には干渉フィルター１９が設けられている。第１実施形態と同じく、干渉フィルター１９は、所定波長域の光だけを選択的に透過するフィルターであり、その透過波長域はフラッシュランプＦＬから照射されるフラッシュ光に含まれる波長域であり、かつ、フォトダイオード２１の検出波長域に対応したものである。支持ピン７０の基端は干渉フィルター１９を介して光ファイバー１７によって光検知器２０と連結されている。なお、干渉フィルター１９の設置位置は、光検知器２０に設けるようにしても良いし、光ファイバー１７の経路途中であっても良い。
【００９３】
図９は、第２実施形態の光検知器２０の構成を示すブロック図である。光検知器２０の構成は第１実施形態と全く同じである。すなわち、光検知器２０は、フォトダイオード２１、電流電圧変換回路２２、増幅回路２３、高速Ａ／Ｄコンバータ２４およびワンチップマイコン２５を備え、支持ピン７０にて受光した光の強度を測定してメインコントローラ３に伝達する。
【００９４】
また、第２実施形態のメインコントローラ３は、透過率算定部３４を備える。透過率算定部３４は、メインコントローラ３のＣＰＵが所定の処理用ソフトウェアを実行することによって実現される処理部であり、その処理内容については後述する。第２実施形態の熱処理装置１の残余の構成は第１実施形態と同様であり、同一の要素については同一の符号を付している。
【００９５】
第２実施形態の熱処理装置１におけるフラッシュ加熱処理の動作手順についても第１実施形態と同様である。既述したように、フラッシュランプＦＬからのフラッシュ光照射によって短時間のうちに昇降する半導体ウェハーＷの表面温度を非接触にて測定するためには半導体ウェハーＷの放射率を求めることが必須となる。また、物体の放射率には反射率および透過率と強い相関が存在する。そこで、第２実施形態においては、フラッシュ光照射を行ったときの半導体ウェハーＷの透過率を測定している。
【００９６】
図１０は、第２実施形態における半導体ウェハーＷの放射率測定手順を示すフローチャートである。まず、チャンバー６内にいかなるウェハーも搬入することなく、フラッシュランプＦＬからフラッシュ光を照射したときの照射光の強度である照射光強度を測定する（ステップＳ２１）。すなわち、支持ピン７０にウェハーを支持していない状態でフラッシュランプＦＬからフラッシュ光を照射する。このときには、保持部７は受渡位置に下降しており、支持ピン７０の先端は保持部７よりも上方に突出している。また、このときに、実際の処理対象となる半導体ウェハーＷにフラッシュ光を照射するときと同様にチャンバー６に窒素ガスを供給するようにしても良い。さらに、フラッシュランプＦＬの発光条件（フラッシュランプＦＬに電力供給を行うコンデンサーへの充電電圧、発光波形等）は処理対象となる半導体ウェハーＷをフラッシュ加熱するときと同じである。
【００９７】
支持ピン７０にウェハーを支持していない状態でフラッシュランプＦＬからフラッシュ光を照射すると、チャンバー６の熱処理空間６５に入射した照射光の一部は支持ピン７０の先端から入射して基端側の干渉フィルター１９へと導かれる。すなわち、支持ピン７０はチャンバー６の底壁に設けられて照射光を導く導光部として機能する。
【００９８】
干渉フィルター１９は、支持ピン７０に入射した照射光のうちフォトダイオード２１に対応した所定波長域の光だけを選択的に透過する。支持ピン７０に入射して干渉フィルター１９を通過したフラッシュランプＦＬの照射光は光ファイバー１７によって光検知器２０のフォトダイオード２１へと導かれる。フォトダイオード２１は、支持ピン７０に入射した照射光の強度に応じた光電流を発生する。フォトダイオード２１は応答時間が極めて短いため、短時間の間に強度が劇的に変化するフラッシュ光の照射光にも追随することができる。フォトダイオード２１にて発生した電流は電流電圧変換回路２２によって取り扱いの容易な電圧信号に変換される。
【００９９】
電流電圧変換回路２２から出力された電圧信号は、増幅回路２３によって増幅された後、高速Ａ／Ｄコンバータ２４によってコンピュータが取り扱うのに適したデジタル信号に変換される。そして、高速Ａ／Ｄコンバータ２４から出力されるデジタル信号のレベルがワンチップマイコン２５への入力電圧となる。ワンチップマイコン２５は、高速Ａ／Ｄコンバータ２４から出力されたデジタル信号よりフォトダイオード２１が受光した照射光の強度を求め、それをメインコントローラ３に伝達する。すなわち、ステップＳ２１において、光検知器２０は、支持ピン７０に基板を支持していない状態でフラッシュランプＦＬからフラッシュ光を照射したときの照射光の強度である照射光強度を測定する。なお、ウェハーが存在していない状態での照射光強度の測定は、いずれかのタイミングにて一度行っておけば良く、例えば熱処理装置１のメンテナンス時にキャリブレーションとして行うようにすれば良い。
【０１００】
次に、フラッシュランプＦＬから処理対象となる半導体ウェハーＷにフラッシュ光を照射したときの透過光の強度である処理対象基板反射光強度を測定する（ステップＳ２２）。但し、この測定は、照射光強度を測定したときと同じ条件にて行う。すなわち、処理対象となる半導体ウェハーＷをチャンバー６内に搬入して支持ピン７０上に載置した後、搬送開口部６６をゲートバルブ１８５によって閉鎖し、保持部７が処理位置に上昇することなく受渡位置に位置したままフラッシュランプＦＬからフラッシュ光を照射する。よって、処理対象となる半導体ウェハーＷが支持ピン７０に支持された状態にてフラッシュランプＦＬから半導体ウェハーＷに向けてフラッシュ光が照射されることとなる。また、フラッシュランプＦＬの発光条件も照射光強度を測定したときと同じである。
【０１０１】
支持ピン７０に支持された処理対象半導体ウェハーＷにフラッシュランプＦＬからフラッシュ光が照射されたときに、その一部は半導体ウェハーＷを透過して透過光となる。透過光の一部は支持ピン７０に入射して基端側の干渉フィルター１９へと導かれる。支持ピン７０に入射して干渉フィルター１９を通過した半導体ウェハーＷの透過光は光ファイバー１７によって光検知器２０へと導かれ、上記と同様にしてその強度が光検知器２０によって測定されてメインコントローラ３に伝達される。すなわち、ステップＳ２２において、光検知器２０は、フラッシュランプＦＬから処理対象となる半導体ウェハーＷにフラッシュ光を照射したときの透過光の強度である処理対象基板透過光強度を測定する。なお、処理対象基板透過光強度の測定は、同じパターンが形成されて同じ条件にてイオン注入がなされた複数の半導体ウェハーＷにて構成されるロットの最初の半導体ウェハーＷを用いて行うようにすれば良い。
【０１０２】
次に、ステップＳ２２にて測定された処理対象基板透過光強度およびステップＳ２１にて測定された照射光強度に基づいて、処理対象となる半導体ウェハーＷの透過率を算定する（ステップＳ２３）。具体的には、メインコントローラ３の透過率算定部３４が処理対象基板透過光強度ＴＩsampおよび照射光強度ＥＩに基づいて、次の式（３）から処理対象となる半導体ウェハーＷの透過率Ｔsampを算定する。
【０１０３】
【数３】
2011210965.tif 000005
【０１０４】
このようにすれば、実際と同じ処理条件にてフラッシュランプＦＬからフラッシュ光照射を行ったときの処理対象半導体ウェハーＷの透過率を測定することができる。反射率、透過率および放射率の合計は１になることが判明している。従って、例えば第１実施形態のようにしてフラッシュ光照射を行ったときの処理対象半導体ウェハーＷの反射率を求めておけば、フラッシュランプＦＬからフラッシュ光照射を行ったときの処理対象半導体ウェハーＷの放射率をも求めることができる。なお、第２実施形態においては、照射光強度を測定する際に、フラッシュランプＦＬからのフラッシュ光を支持ピン７０によって直接受光することとなるため、増幅回路２３のゲインを低く設定しておくのが好ましい。増幅回路２３のゲインが低ければ、処理対象基板透過光強度を測定するときにも半導体ウェハーＷ自体からの放射光の影響を少なくすることができる。
【０１０５】
＜第３実施形態＞
次に、本発明の第３実施形態について説明する。図１１は、第３実施形態の熱処理装置の構成を示す縦断面図である。第３実施形態においては、第１実施形態と同じくチャンバー６の側壁に石英プローブ１８を設け、その石英プローブ１８に光検知器２０（第２光検知器）を連結するとともに、第２実施形態と同じく石英の支持ピン７０にも光検知器２０（第１光検知器）を連結している。すなわち、第１実施形態の構成と第２実施形態の構成とを組み合わせ、チャンバー６の側壁および底壁の双方に導光部を設けている。また、石英プローブ１８および支持ピン７０のそれぞれに連結されている光検知器２０は第１実施形態および第２実施形態と同様であり、それぞれ石英プローブ１８にて受光した光および支持ピン７０にて受光した光の強度を測定してメインコントローラ３に伝達する。
【０１０６】
また、第３実施形態のメインコントローラ３は、第１実施形態と同様の反射率算定部３２備えるが、処理用ソフトウェアを実行した結果としての処理内容は後述の如く第１実施形態とは異なる。第３実施形態の熱処理装置１の残余の構成は第１実施形態と同様であり、同一の要素については同一の符号を付している。
【０１０７】
第３実施形態の熱処理装置１におけるフラッシュ加熱処理の動作手順についても第１実施形態と同様である。第３実施形態においては、フラッシュ加熱時の処理対象半導体ウェハーＷの放射率を求めるために、フラッシュ光照射を行ったときの半導体ウェハーＷの反射率を測定している。
【０１０８】
図１２は、第３実施形態における半導体ウェハーＷの反射率測定手順を示すフローチャートである。まず、チャンバー６内にいかなるウェハーも搬入することなく、フラッシュランプＦＬからフラッシュ光を照射したときの照射光の強度である照射光強度を測定する（ステップＳ３１）。この照射光強度の測定は第２実施形態のステップＳ２１と同じである。すなわち、支持ピン７０にウェハーを支持していない状態でフラッシュランプＦＬからフラッシュ光を照射する。このときには、保持部７は受渡位置に下降しており、支持ピン７０の先端は保持部７よりも上方に突出している。また、このときのフラッシュランプＦＬの発光条件は処理対象となる半導体ウェハーＷをフラッシュ加熱するときと同じである。
【０１０９】
支持ピン７０にウェハーを支持していない状態でフラッシュランプＦＬからフラッシュ光を照射すると、チャンバー６の熱処理空間６５に入射した照射光の一部は支持ピン７０の先端から入射して基端側の干渉フィルター１９へと導かれる。干渉フィルター１９は、支持ピン７０に入射した照射光のうちフォトダイオード２１に対応した所定波長域の光だけを選択的に透過する。支持ピン７０に入射して干渉フィルター１９を通過したフラッシュランプＦＬの照射光は光ファイバー１７によって光検知器２０のフォトダイオード２１へと導かれる。フォトダイオード２１は、支持ピン７０に入射した照射光の強度に応じた光電流を発生する。フォトダイオード２１にて発生した電流は電流電圧変換回路２２によって取り扱いの容易な電圧信号に変換される。
【０１１０】
電流電圧変換回路２２から出力された電圧信号は、増幅回路２３によって増幅された後、高速Ａ／Ｄコンバータ２４によってコンピュータが取り扱うのに適したデジタル信号に変換される。そして、高速Ａ／Ｄコンバータ２４から出力されるデジタル信号のレベルがワンチップマイコン２５への入力電圧となる。ワンチップマイコン２５は、高速Ａ／Ｄコンバータ２４から出力されたデジタル信号よりフォトダイオード２１が受光した照射光の強度を求め、それをメインコントローラ３に伝達する。すなわち、ステップＳ３１において、光検知器２０は、支持ピン７０に基板を支持していない状態でフラッシュランプＦＬからフラッシュ光を照射したときの照射光の強度である照射光強度を測定する。
【０１１１】
次に、フラッシュランプＦＬから処理対象となる半導体ウェハーＷにフラッシュ光を照射したときの反射光の強度である処理対象基板反射光強度を測定する（ステップＳ３２）。但し、この測定は、照射光強度を測定したときと同じ条件にて行う。すなわち、処理対象となる半導体ウェハーＷをチャンバー６内に搬入して支持ピン７０上に載置した後、搬送開口部６６をゲートバルブ１８５によって閉鎖し、保持部７が処理位置に上昇することなく受渡位置に位置したままフラッシュランプＦＬからフラッシュ光を照射する。よって、処理対象となる半導体ウェハーＷが支持ピン７０に支持された状態にてフラッシュランプＦＬから半導体ウェハーＷに向けてフラッシュ光が照射されることとなる。また、フラッシュランプＦＬの発光条件も標準反射光強度を測定したときと同じである。
【０１１２】
支持ピン７０に支持された処理対象半導体ウェハーＷにフラッシュランプＦＬからフラッシュ光が照射されたときに、その一部は半導体ウェハーＷの表面で反射されて反射光となる。反射光の一部はチャンバー６側壁の石英プローブ１８に入射して基端側の干渉フィルター１９へと導かれる。石英プローブ１８に入射して干渉フィルター１９を通過した半導体ウェハーＷからの反射光は光ファイバー１７によって光検知器２０へと導かれ、上記と同様にしてその強度が光検知器２０によって測定されてメインコントローラ３に伝達される。すなわち、ステップＳ３２において、光検知器２０は、フラッシュランプＦＬから処理対象となる半導体ウェハーＷにフラッシュ光を照射したときの反射光の強度である処理対象基板反射光強度を測定する。
【０１１３】
次に、ステップＳ３２にて測定された処理対象基板反射光強度およびステップＳ３１にて測定された照射光強度に基づいて、処理対象となる半導体ウェハーＷの反射率を算定する（ステップＳ３３）。具体的には、メインコントローラ３の反射率算定部３２が処理対象基板反射光強度ＲＩsampおよび照射光強度ＥＩに基づいて、次の式（４）から処理対象となる半導体ウェハーＷの反射率Ｒsampを算定する。
【０１１４】
【数４】
2011210965.tif 000006
【０１１５】
このようにすれば、実際と同じ処理条件にてフラッシュランプＦＬからフラッシュ光照射を行ったときの処理対象半導体ウェハーＷの反射率を測定することができる。従って、第１実施形態と同様に、フラッシュ加熱時の温度域ではシリコンの半導体ウェハーＷを透過しない波長域を用いて反射率の測定を行えば、その測定された反射率を１から減じることによってフラッシュ光照射を行ったときの処理対象半導体ウェハーＷの放射率を求めることができる。なお、第３実施形態においては、反射率が既知のウェハーを用いて、式（４）の算定結果がその反射率となるように、石英プローブ１８に連結された光検知器２０のゲイン（正確には増幅回路２３のゲイン）と支持ピン７０に連結された光検知器２０のゲインとを予め調整しておくことが好ましい。
【０１１６】
＜第４実施形態＞
次に、本発明の第４実施形態について説明する。図１３は、第４実施形態の熱処理装置の構成を示す縦断面図である。第４実施形態においては、第２実施形態と同じく、石英の支持ピン７０に光検知器２０（第１光検知器）を連結している。それに加えて、第４実施形態では支持ピン７０とは異なる石英の導光ピン１７０をチャンバー６の底壁に設け、その導光ピン１７０にも光検知器２０（第２光検知器）を連結している。支持ピン７０に光検知器２０を連結する構成は第２実施形態と全く同じである。
【０１１７】
石英の導光ピン１７０は、チャンバー６の底壁であるチャンバー底部６２に立設されている。導光ピン１７０をチャンバー底部６２に設置する位置は、支持ピン７０によって支持される半導体ウェハーＷによってフラッシュランプＦＬからのフラッシュ光が遮光される領域以外の位置である。すなわち、支持ピン７０に半導体ウェハーＷが支持されている状態にてフラッシュランプＦＬからフラッシュ光が照射されたときにも、導光ピン１７０はそのフラッシュ光を直接受光する。また、導光ピン１７０の先端の高さ位置は、支持ピン７０の先端高さ位置とほぼ同じである。
【０１１８】
導光ピン１７０の基端側はチャンバー６の外部に位置している。そして、支持ピン７０と同様に、導光ピン１７０も干渉フィルター１９を介して光ファイバー１７によって光検知器２０と連結されている。導光ピン１７０に連結された光検知器２０の構成は第１実施形態と全く同じであり、導光ピン１７０にて受光した光の強度を測定してメインコントローラ３に伝達する。
【０１１９】
第４実施形態のメインコントローラ３は、第２実施形態と同様の透過率算定部３４を備えるが、ＣＰＵが処理用ソフトウェアを実行した結果としての処理内容は後述の如く第２実施形態とは異なる。第４実施形態の熱処理装置１の残余の構成は第１実施形態と同様であり、同一の要素については同一の符号を付している。
【０１２０】
第４実施形態の熱処理装置１におけるフラッシュ加熱処理の動作手順についても第１実施形態と同様である。第４実施形態においては、フラッシュ加熱時の処理対象半導体ウェハーＷの放射率を求めるために、フラッシュ光照射を行ったときの半導体ウェハーＷの透過率を測定している。
【０１２１】
図１４は、第４実施形態における半導体ウェハーＷの透過率測定手順を示すフローチャートである。まず、透過率が既知のウェハーにフラッシュランプＦＬからフラッシュ光を照射する（ステップＳ４１）。透過率が既知のウェハーとしては第１実施形態と同じくパターン形成のなされていない無地のベアウェハーを用いても良い。このような透過率が既知のウェハーをチャンバー６内に搬入して支持ピン７０上に載置する。このときには、保持部７は受渡位置に下降している。
【０１２２】
透過率既知のウェハーが支持ピン７０に支持された後、搬送開口部６６がゲートバルブ１８５によって閉鎖される。そして、保持部７が受渡位置に位置したまま、すなわち透過率既知のウェハーが支持ピン７０に支持された状態にてフラッシュランプＦＬから当該ウェハーに向けてフラッシュ光が照射される。このときに実際の処理対象となる半導体ウェハーＷにフラッシュ光を照射するときと同様にチャンバー６に窒素ガスを供給するようにしても良い。また、フラッシュランプＦＬの発光条件は処理対象となる半導体ウェハーＷをフラッシュ加熱するときと同じである。
【０１２３】
次に、フラッシュランプＦＬから照射されたフラッシュ光の照射光の強度および透過光の強度を測定する（ステップＳ４２）。フラッシュランプＦＬからチャンバー６内に照射されたフラッシュ光の一部は導光ピン１７０に入射するとともに、別の一部は支持ピン７０に支持された透過率既知のウェハーに照射される。第２，３実施形態にて支持ピン７０に基板を支持していない状態でフラッシュランプＦＬからフラッシュ光を照射したときの照射光の強度を測定したのと同様にして、導光ピン１７０に直接入射した照射光の強度が光検知器２０（導光ピン１７０に連結された光検知器２０）によって測定されてメインコントローラ３に伝達される。
【０１２４】
また、支持ピン７０に支持された透過率既知のウェハーに照射されたフラッシュ光の一部はそのウェハーを透過して透過光となる。透過光の一部は支持ピン７０に入射して光検知器２０（支持ピン７０に連結された光検知器２０）へと導かれ、上記と同様にしてその強度が光検知器２０によって測定されてメインコントローラ３に伝達される。
【０１２５】
次に、上記ウェハーを透過して支持ピン７０に入射した透過光の強度および導光ピン１７０に直接入射した照射光の強度に基づいて、導光ピン１７０に連結された光検知器２０および支持ピン７０に連結された光検知器２０のゲイン（正確には増幅回路２３のゲイン）を調整する（ステップＳ４３）。具体的には、導光ピン１７０に連結された光検知器２０からの出力に対する支持ピン７０に連結された光検知器２０の出力が既知である透過率となるように両光検知器２０のゲインを調整する。例えば、透過率が５０％のウェハーを使用した場合であれば、支持ピン７０に連結された光検知器２０の出力が導光ピン１７０に連結された光検知器２０からの出力の半分となるように両光検知器２０のゲインを調整する。
【０１２６】
次に、処理対象となる半導体ウェハーＷにフラッシュランプＦＬからフラッシュ光を照射する（ステップＳ４４）。そして、フラッシュランプＦＬから照射されたフラッシュ光の照射光の強度および透過光の強度を測定する（ステップＳ４５）。但し、この測定は、上記透過率が既知のウェハーにフラッシュ光を照射して照射光および透過光の強度を測定したときと同じ条件にて行う。すなわち、処理対象となる半導体ウェハーＷをチャンバー６内に搬入して支持ピン７０上に載置した後、搬送開口部６６をゲートバルブ１８５によって閉鎖し、保持部７が処理位置に上昇することなく受渡位置に位置したままフラッシュランプＦＬからフラッシュ光を照射する。よって、処理対象となる半導体ウェハーＷが支持ピン７０に支持された状態にてフラッシュランプＦＬから半導体ウェハーＷに向けてフラッシュ光が照射されることとなる。また、フラッシュランプＦＬの発光条件も上記と同じである。
【０１２７】
フラッシュランプＦＬからチャンバー６内に照射されたフラッシュ光の一部は導光ピン１７０に入射するとともに、別の一部は支持ピン７０に支持された半導体ウェハーＷに照射される。そして、上記と同様に、導光ピン１７０に直接入射した照射光の強度が光検知器２０（導光ピン１７０に連結された光検知器２０）によって測定されてメインコントローラ３に伝達される。
【０１２８】
また、支持ピン７０に支持された処理対象となる半導体ウェハーＷに照射されたフラッシュ光の一部は半導体ウェハーＷを透過して透過光となる。透過光の一部は支持ピン７０に入射して光検知器２０（支持ピン７０に連結された光検知器２０）へと導かれ、上記と同様にしてその強度が光検知器２０によって測定されてメインコントローラ３に伝達される。
【０１２９】
次に、半導体ウェハーＷを透過して支持ピン７０に入射した透過光の強度および導光ピン１７０に直接入射した照射光の強度に基づいて、処理対象となる半導体ウェハーＷの透過率を算定する（ステップＳ４６）。具体的には、メインコントローラ３の透過率算定部３４が支持ピン７０に入射した透過光の強度ＴＩsampおよび導光ピン１７０に直接入射した照射光の強度ＥＩに基づいて、次の式（５）から処理対象となる半導体ウェハーＷの透過率Ｔsampを算定する。
【０１３０】
【数５】
2011210965.tif 000007
【０１３１】
このようにすれば、実際と同じ処理条件にてフラッシュランプＦＬからフラッシュ光照射を行ったときの処理対象半導体ウェハーＷの透過率を測定することができる。従って、例えば第１実施形態のようにしてフラッシュ光照射を行ったときの処理対象半導体ウェハーＷの反射率を求めておけば、フラッシュランプＦＬからフラッシュ光照射を行ったときの処理対象半導体ウェハーＷの放射率をも求めることができる。
【０１３２】
＜第５実施形態＞
次に、本発明の第５実施形態について説明する。図１５は、第５実施形態の熱処理装置の構成を示す縦断面図である。第５実施形態においては、第２実施形態と同じく、石英の支持ピン７０に光検知器２０（第２光検知器）を連結している。また、第５実施形態では、チャンバー６の側壁に投光部１６および受光部１１８を設け、受光部１１８に光検知器２０（第１光検知器）を連結している。さらに、第５実施形態においては、熱処理空間６５の上部開口６０を閉塞するチャンバー窓６１に光学フィルターとしての機能を付与している。
【０１３３】
第５実施形態のチャンバー窓６１は、特定の波長域の光を遮光する光学ガラスにて形成されており、フラッシュランプＦＬからチャンバー６内に向けて照射されたフラッシュ光から特定波長域の光を遮光する。そのような光学ガラスとしては、例えばＢＫ７（ホウケイ酸クラウン光学ガラス）を用いることができる。ＢＫ７は、可視光および近赤外線は透過するものの、波長３μｍ以上の赤外線に対しては不透明である。すなわち、ＢＫ７によって形成されたチャンバー窓６１は、フラッシュランプＦＬからチャンバー６内に照射される光のうち波長３μｍ以上の光を遮光するフィルターとして機能する。従って、フラッシュランプＦＬから照射された光のうち熱処理空間６５に入射するのは波長３μｍ未満の光である。
【０１３４】
投光部１６は、支持ピン７０によって支持される半導体ウェハーＷの高さ位置よりも上方のチャンバー側部６３に設けられている。投光部１６は、図示省略の光源を内蔵し、支持ピン７０に支持された半導体ウェハーＷに向けて測定用光を投光する。投光部１６が投光する測定用光の波長はフィルターとしてのチャンバー窓６１が遮光する上記特定波長域に含まれるものである。例えば、チャンバー窓６１にＢＫ７を用いて波長３μｍ以上の光を遮光する場合であれば、投光部１６は波長３μｍ以上の測定用光を投光する。なお、投光部１６の光源としては、測定用光の波長に応じて適宜のものを使用することができる。例えば、測定用光が可視光であればＬＥＤを、近赤外線であればハロゲンランプを光源として用いることができる。また、投光部１６の光源としてレーザやヒータを用いるようにしても良い。
【０１３５】
受光部１１８は、投光部１６から投光された測定用光が支持ピン７０によって支持される半導体ウェハーＷの表面にて反射された反射光を受光できる位置に設けられている。具体的には、支持ピン７０によって支持される半導体ウェハーＷの高さ位置よりも上方であって投光部１６に対向する位置のチャンバー側部６３に設けられている。受光部１１８は、第１実施形態の石英プローブ１８と同様の石英製の導光ロッドであり、チャンバー６の側壁に設けられた導光部として機能するものである。また、受光部１１８には図示省略の干渉フィルターが設けられている。この干渉フィルターは測定用光を含む所定波長域の光のみを選択的に透過する。なお、投光部１６にも干渉フィルターまたはグレーティングを設け、測定用光に不必要な光をカットするようにしても良い。
【０１３６】
受光部１１８の基端は光ファイバー１７によって光検知器２０に連結されている。受光部１１８に連結された光検知器２０の構成は第１実施形態と全く同じであり、受光部１１８にて受光した光の強度を測定してメインコントローラ３に伝達する。また、支持ピン７０に光検知器２０を連結する構成は第２実施形態と全く同じである。
【０１３７】
第５実施形態のメインコントローラ３は、第１実施形態と同様の反射率算定部３２および第２実施形態と同様の透過率算定部３４を備えるが、ＣＰＵが処理用ソフトウェアを実行した結果としての処理内容は第１，第２実施形態とは異なる。第５実施形態の熱処理装置１の残余の構成は第１実施形態と同様であり、同一の要素については同一の符号を付している。
【０１３８】
第５実施形態の熱処理装置１におけるフラッシュ加熱処理の動作手順についても第１実施形態と同様である。第５実施形態においては、フラッシュ加熱時の処理対象半導体ウェハーＷの放射率を求めるために、フラッシュ光照射を行ったときの半導体ウェハーＷの反射率および透過率の双方を測定している。
【０１３９】
図１６は、第５実施形態における半導体ウェハーＷの反射率および透過率測定手順を示すフローチャートである。まず、チャンバー６内にいかなるウェハーも搬入することなく、フラッシュランプＦＬからフラッシュ光を照射しつつ、投光部１６から測定用光を投光し、支持ピン７０に入射した測定用光の強度をベース透過光強度として測定する（ステップＳ５１）。すなわち、支持ピン７０にウェハーを支持していない状態でフラッシュランプＦＬからチャンバー窓６１を介してフラッシュ光を照射する。このときには、保持部７は受渡位置に下降しており、支持ピン７０の先端は保持部７よりも上方に突出している。また、フラッシュランプＦＬの発光条件は処理対象となる半導体ウェハーＷをフラッシュ加熱するときと同じである。
【０１４０】
また、フラッシュランプＦＬからフラッシュ光を照射しつつ、投光部１６から測定用光を投光する。投光された測定用光の一部は支持ピン７０の先端から入射して基端側の干渉フィルター１９へと導かれる。支持ピン７０に入射して干渉フィルター１９を通過した測定用光は光ファイバー１７によって光検知器２０（支持ピン７０に連結された光検知器２０）のフォトダイオード２１へと導かれる。フォトダイオード２１は、支持ピン７０に入射した測定用光の強度に応じた光電流を発生する。フォトダイオード２１にて発生した電流は電流電圧変換回路２２によって取り扱いの容易な電圧信号に変換される。
【０１４１】
電流電圧変換回路２２から出力された電圧信号は、増幅回路２３によって増幅された後、高速Ａ／Ｄコンバータ２４によってコンピュータが取り扱うのに適したデジタル信号に変換される。そして、高速Ａ／Ｄコンバータ２４から出力されるデジタル信号のレベルがワンチップマイコン２５への入力電圧となる。ワンチップマイコン２５は、高速Ａ／Ｄコンバータ２４から出力されたデジタル信号よりフォトダイオード２１が受光した測定用光の強度を求め、それをベース透過光強度としてメインコントローラ３に伝達する。すなわち、ステップＳ５１においては、フラッシュランプＦＬからフラッシュ光を照射する条件下にて、投光部１６から投光されて支持ピン７０に直接入射した測定用光の強度をベース透過光強度として測定しているのである。なお、フラッシュランプＦＬからチャンバー６内に向けて照射されたフラッシュ光からは特定波長域の光がチャンバー窓６１によって遮光され、投光部１６から投光される測定用光の波長はその特定波長域に含まれるため、支持ピン７０に入射したフラッシュ光が直接的な外乱光となるのは抑制される。
【０１４２】
次に、フラッシュランプＦＬから反射率が既知の標準ウェハーにフラッシュ光を照射しつつ、投光部１６から測定用光を投光し、標準ウェハーにて反射された測定用光の強度をベース反射光強度として測定する（ステップＳ５２）。標準ウェハーとしては、第１実施形態と同じく、パターン形成のなされていない無地のベアウェハーを用いれば良い。このような反射率既知の標準ウェハーをチャンバー６内に搬入して支持ピン７０上に載置する。このときには、保持部７は受渡位置に下降している。
【０１４３】
標準ウェハーが支持ピン７０に支持された後、搬送開口部６６がゲートバルブ１８５によって閉鎖される。そして、保持部７は受渡位置に位置したまま、すなわち標準ウェハーが支持ピン７０に支持された状態にてフラッシュランプＦＬからチャンバー窓６１を介して標準ウェハーに向けてフラッシュ光が照射される。このときのフラッシュランプＦＬの発光条件は処理対象となる半導体ウェハーＷをフラッシュ加熱するときと同じである。
【０１４４】
また、フラッシュランプＦＬからフラッシュ光を照射しつつ、投光部１６から測定用光を投光する。投光された測定用光の一部は支持ピン７０に支持された標準ウェハーの表面にて反射され、受光部１１８に入射する。受光部１１８に入射した測定用光は光ファイバー１７によって光検知器２０へと導かれ、上記と同様にしてその強度が光検知器２０によって測定されてメインコントローラ３に伝達される。すなわち、ステップＳ５２においては、フラッシュランプＦＬからフラッシュ光を照射する条件下にて、投光部１６から投光されて標準ウェハーの表面で反射された測定用光の強度をベース反射光強度として測定しているのである。
【０１４５】
次に、フラッシュランプＦＬから処理対象となる半導体ウェハーＷにフラッシュ光を照射しつつ、投光部１６から投光して透過光および反射光の強度を測定する（ステップＳ５３）。この測定は、ステップＳ５１およびステップＳ５２と同じ条件にて行う。すなわち、処理対象となる半導体ウェハーＷをチャンバー６内に搬入して支持ピン７０上に載置した後、搬送開口部６６をゲートバルブ１８５によって閉鎖し、保持部７が処理位置に上昇することなく受渡位置に位置したままフラッシュランプＦＬからチャンバー窓６１を介してフラッシュ光を照射する。よって、処理対象となる半導体ウェハーＷが支持ピン７０に支持された状態にてフラッシュランプＦＬからチャンバー窓６１を介して半導体ウェハーＷに向けてフラッシュ光が照射されることとなる。また、フラッシュランプＦＬの発光条件もステップＳ５１およびステップＳ５２と同じである。
【０１４６】
また、フラッシュランプＦＬからフラッシュ光を照射しつつ、投光部１６から測定用光を投光する。投光された測定用光の一部は支持ピン７０に支持された処理対象半導体ウェハーＷの表面にて反射され、受光部１１８に入射する。受光部１１８に入射した測定用光は光ファイバー１７によって光検知器２０へと導かれ、上記と同様にしてその強度が光検知器２０によって測定されて処理対象基板反射光強度としてメインコントローラ３に伝達される。すなわち、受光部１１８に連結された光検知器２０は、フラッシュランプＦＬからフラッシュ光が照射される条件下にて、投光部１６から投光されて処理対象となる半導体ウェハーＷの表面で反射された測定用光の強度を処理対象基板反射光強度として測定している。
【０１４７】
また、投光された測定用光の他の一部は支持ピン７０に支持された処理対象半導体ウェハーＷを透過して支持ピン７０に入射する。支持ピン７０に入射した測定用光は光ファイバー１７によって光検知器２０へと導かれ、上記と同様にしてその強度が光検知器２０によって測定されて処理対象基板透過光強度としてメインコントローラ３に伝達される。すなわち、支持ピン７０に連結された光検知器２０は、フラッシュランプＦＬからフラッシュ光が照射される条件下にて、投光部１６から投光されて処理対象となる半導体ウェハーＷを透過した測定用光の強度を処理対象基板透過光強度として測定している。
【０１４８】
次に、ステップＳ５３にて測定された処理対象基板透過光強度およびステップＳ５１にて測定されたベース透過光強度に基づいて、処理対象となる半導体ウェハーＷの透過率を算定する（ステップＳ５４）。具体的には、メインコントローラ３の透過率算定部３４が処理対象基板透過光強度ＴＩsampおよびベース透過光強度ＴＩbaseに基づいて、次の式（６）から処理対象となる半導体ウェハーＷの透過率Ｔsampを算定する。この式（６）の算定は、式（３）にて表される第２実施形態の透過率算定手法と同様の意味を有する。
【０１４９】
【数６】
2011210965.tif 000008
【０１５０】
また、ステップＳ５３にて測定された処理対象基板反射光強度およびステップＳ５２にて測定されたベース反射光強度に基づいて、処理対象となる半導体ウェハーＷの反射率を算定する（ステップＳ５５）。具体的には、メインコントローラ３の反射率算定部３２が処理対象基板反射光強度ＲＩsamp、標準ウェハーの反射率Ｒstdおよびベース反射光強度ＲＩbaseに基づいて、次の式（７）から処理対象となる半導体ウェハーＷの反射率Ｒsampを算定する。この式（７）の算定は、第１実施形態の式（１）および式（２）を合わせた反射率算定手法と同様の意味を有する。
【０１５１】
【数７】
2011210965.tif 000009
【０１５２】
このようにすれば、実際と同じ処理条件にてフラッシュランプＦＬからフラッシュ光照射を行ったときの処理対象半導体ウェハーＷの反射率および透過率を測定することができる。従って、その測定された反射率および透過率を１から減じることによってフラッシュ光照射を行ったときの処理対象半導体ウェハーＷの放射率をも求めることができる。
【０１５３】
＜変形例＞
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、上記各実施形態においては、導光部（石英プローブ１８、支持ピン７０、導光ピン１７０、受光部１１８）と光検知器２０とを光ファイバー１７を介して接続していたが、導光部と光検知器２０とを直接接続するようにしても良い。
【０１５４】
また、第１および第５実施形態においては、標準ウェハーとしてパターン形成のなされていない無地のベアウェハーを用いていたが、これに代えて反射率が既知である他の種類のウェハーを用いるようにしても良い。例えば、標準ウェハーとしてベアウェハーにイオン注入法によって不純物を注入したブランケットウェハーを用いるようにしても良い。また、標準ウェハーとして反射率が１００％の鏡を用いるようにしても良い。
【０１５５】
また、第５実施形態においてはチャンバー窓６１をＢＫ７にて形成していたが、これに限定されるものではなく、例えば、ＬＡＳＦ Ｎ９、ＳＦ１１、Ｂａｋ１、光学クラウンガラス、ＬＥＢＧ（低膨張ボロシリケートガラス）などの種々の光学ガラスにて形成するようにしても良い。これらの光学ガラスは、いずれもフラッシュランプＦＬから照射される光のうち特定波長域の光を遮光するため、チャンバー窓６１がフィルターとして機能する。投光部１６が投光する測定用光の波長はチャンバー窓６１に使用する材質によって変更する必要がある。すなわち、投光部１６が投光する測定用光の波長はフィルターとしてのチャンバー窓６１が遮光する特定波長域に含まれる必要がある。
【０１５６】
また、上記各実施形態においては、ランプハウス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。
【０１５７】
また、上記各実施形態においては、ホットプレート７１に載置することによって半導体ウェハーＷを予備加熱するようにしていたが、予備加熱の手法はこれに限定されるものではなく、ハロゲンランプを設けて光照射によって半導体ウェハーＷを予備加熱するようにしても良い。
【０１５８】
また、本発明に係る熱処理装置によって処理対象となる基板は半導体ウェハーに限定されるものではなく、液晶表示装置などに用いるガラス基板や太陽電池用の基板であっても良い。また、本発明に係る技術は、金属とシリコンとの接合、或いはポリシリコンの結晶化に適用するようにしても良い。
【符号の説明】
【０１５９】
１  熱処理装置
３  メインコントローラ
４  保持部昇降機構
５  ランプハウス
６  チャンバー
７  保持部
１６  投光部
１７  光ファイバー
１８  石英プローブ
１９  干渉フィルター
２０  光検知器
２１  フォトダイオード
２２  電流電圧変換回路
２３  増幅回路
２４  高速Ａ／Ｄコンバータ
２５  ワンチップマイコン
３２  反射率算定部
３４  透過率算定部
６０  上部開口
６１  チャンバー窓
６２  チャンバー底部
６３  チャンバー側部
６５  熱処理空間
７０  支持ピン
７１  ホットプレート
７２  サセプタ
１１８  受光部
１７０  導光ピン
ＦＬ  フラッシュランプ
Ｗ  半導体ウェハー
【図１】
2011210965.tif 000010
【図２】
2011210965.tif 000011
【図３】
2011210965.tif 000012
【図４】
2011210965.tif 000013
【図５】
2011210965.tif 000014
【図６】
2011210965.tif 000015
【図７】
2011210965.tif 000016
【図８】
2011210965.tif 000017
【図９】
2011210965.tif 000018
【図１０】
2011210965.tif 000019
【図１１】
2011210965.tif 000020
【図１２】
2011210965.tif 000021
【図１３】
2011210965.tif 000022
【図１４】
2011210965.tif 000023
【図１５】
2011210965.tif 000024
【図１６】
2011210965.tif 000025