(57)【要約】      （修正有）【課題】３００℃以下の温度を精度良く計測可能温度計を有する加熱処理装置を提供する。【解決手段】蛍光温度計を備える加熱処理装置が提供される。この加熱処理装置は、熱源部、ホルダ１６、回転駆動部、及び、発光体６４を更に備えている。ホルダは、接触部６２を有する。接触部は、被処理体の裏面に接して該被処理体を支持する。回転駆動部は、ホルダを回転させる。発光体は、蛍光体又は燐光体を含み、接触部内に設けられている。蛍光温度計は、発光体からの光に基づき温度を計測する。この蛍光温度計は、光源、一以上の受光部、及び、処理部を有する。光源は、発光体を励起させるための励起光を発生するものであり、ホルダから分離されている。一以上の受光部は、発光体からの光を受光する光検出器を有する。一以上の受光部も、ホルダから分離されている。処理部は、一以上の受光部の光検出器によって受光された光の強度に基づき、温度を算出する。【選択図】図４
2015135250.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
被処理体を加熱するための熱源部と、
被処理体の裏面に接して該被処理体を支持する接触部を有するホルダと、
前記ホルダを回転させる回転駆動部と、
前記接触部内に設けられた蛍光体又は燐光体を含む発光体と、
前記発光体からの光に基づき温度を計測する蛍光温度計であり、
前記発光体を励起させるための励起光を発生する光源であり、前記ホルダから分離された該光源と、
前記発光体からの光を受光する光検出器を有する一以上の受光部であり、前記ホルダから分離された該一以上の受光部と、
前記一以上の受光部の前記光検出器によって受光された光の強度に基づき、温度を算出する処理部と、
を有する該蛍光温度計と、
を備える加熱処理装置。
【請求項２】
前記一以上の受光部は複数の受光部であり、
前記複数の受光部は、前記発光体の回転軌跡に沿った位置で該発光体からの光を受光するよう配列されている、
請求項１に記載の加熱処理装置。
【請求項３】
放射温度計を更に備える、請求項１又は２に記載の加熱処理装置。
【請求項４】
前記一以上の受光部は、前記発光体の回転軌跡に沿った位置で該発光体からの光を受ける一端、及び他端を含む導光部を有し、
前記一以上の受光部のうち少なくとも一つの受光部の前記導光部は、前記光源からの光を前記発光体に向けて導光し、且つ、前記放射温度計に共有されており、
前記蛍光温度計又は前記放射温度計を選択的に機能させる切換機構を更に備える、
請求項３に記載の加熱処理装置。
【請求項５】
前記放射温度計は、別の光検出器を有し、
前記切換機構は、前記少なくとも一つの受光部の前記導光部の前記他端を、該少なくとも一つの受光部の前記光検出器又は前記放射温度計の前記光検出器に選択的に結合させるシャッタを有する、請求項４に記載の加熱処理装置。
【請求項６】
前記放射温度計は、前記少なくとも一つの受光部の前記光検出器を共有しており、
前記切換機構は、前記蛍光温度計が利用する波長帯の光を通過させる第１のフィルタ又は前記放射温度計が利用する波長帯の光を通過させる第２のフィルタを、前記少なくとも一つの受光部の前記導光部の他端と該少なくとも一つの受光部の前記光検出器の間に選択的に介在させる、
請求項４に記載の加熱処理装置。
【請求項７】
前記接触部は、前記被処理体の裏面に接するように設けられた第１端、及び該第１端と反対側の第２端を有し、前記発光体から発せられる光を透過する材料から構成されており、
前記一以上の受光部は、前記接触部の前記第２端を通過した光を受けるように設けられている、請求項１〜６の何れか一項に記載の加熱処理装置。
【請求項８】
前記熱源部は、マイクロ波を供給する、請求項１〜７の何れか一項に記載の加熱処理装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明の実施形態は、加熱処理装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
電子デバイスの製造においては、半導体基板といった被処理体に対して加熱処理が行われることがある。一般的に、加熱処理には、ランプヒータを備える加熱処理装置が用いられている。このような加熱処理装置では、処理中の被処理体の温度を計測するために、熱電対といった温度計が用いられることが一般的である。
【０００３】
一方、近年になって、マイクロ波によって被処理体を加熱するマイクロ波加熱処理装置が提案されている。このようなマイクロ波加熱処理装置は、例えば、特許文献１に記載されている。特許文献１に記載されているように、マイクロ波加熱処理装置では、パイロメータ（Ｐｙｒｏｍｅｔｅｒ）といった放射温度計が用いられている。これは、マイクロ波加熱処理装置では、マイクロ波からの影響を受けるため、熱電対を用いることができないからである。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２０１３−１５２９１９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、各種放射温度計のうち、高温を精度良く測定できるパイロメータは、３００℃以下の温度といった比較的低い温度を計測できないか、このような温度を精度よく計測することができない。
【０００６】
したがって、本技術分野においては３００℃以下の温度を精度良く計測可能な温度計を有する加熱処理装置が必要とされている。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
一側面においては、加熱処理装置が提供される。この加熱処理装置は、熱源部、ホルダ、回転駆動部、発光体、及び、蛍光温度計を備える。熱源部は、被処理体を加熱するためのエネルギーを発生する。一例においては、熱源部は、マイクロ波を供給する。ホルダは、接触部を有する。接触部は、被処理体の裏面に接して該被処理体を支持する。回転駆動部は、ホルダを回転させる。発光体は、蛍光体又は燐光体を含み、接触部内に設けられている。蛍光温度計は、発光体からの光に基づき温度を計測する。この蛍光温度計は、光源、一以上の受光部、及び、処理部を有する。光源は、発光体を励起させるための励起光を発生するものであり、ホルダから分離されている。即ち、光源は、ホルダの回転に連動しないように設けられている。一以上の受光部は、発光体からの光を受光する光検出器を有する。一以上の受光部も、ホルダから分離されている。即ち、一以上の受光部も、ホルダの回転に連動しないように設けられている。処理部は、一以上の受光部の光検出器によって受光された光の強度に基づき、温度を算出する。
【０００８】
この加熱処理装置によれば、第１に、発光体が、被処理体を直接的に支持する接触部内に設けられているので、被処理体の温度を精度よく計測することができる。第２に、この加熱処理装置によれば、ホルダの回転に伴って一以上の受光部によって順次受光される光の強度に基づいて、発光体の蛍光寿命といった緩和時間を求め、当該緩和時間に基づき、被処理体の温度を計測することができる。したがって、回転する被処理体の温度を、３００℃以下の温度範囲においても精度良く計測することができる。
【０００９】
一形態においては、一以上の受光部は複数の受光部であり、該複数の受光部は、発光体の回転軌跡に沿った位置で該発光体からの光を受光するよう配列されていてもよい。また、別の一形態においては、一つの受光部のみにおいて順次受光される光の強度に基づいて温度が算出されてもよい。
【００１０】
一形態において、加熱処理装置は、放射温度計を更に備えていてもよい。この形態によれば、例えば３００℃以上の温度を計測することも可能となる。
【００１１】
一形態において、一以上の受光部は、発光体の回転軌跡に沿った位置で該発光体からの光を受ける一端、及び他端を含む導光部を有していてもよく、一以上の受光部のうち少なくとも一つの受光部の導光部は、光源からの光を発光体に向けて導光し、且つ、放射温度計に共有されていてもよく、加熱処理装置は、蛍光温度計又は放射温度計を選択的に機能させる切換機構を更に備えていてもよい。この形態によれば、導光部が放射温度計及び蛍光温度計に共用されるので、当該放射温度計及び蛍光温度計の配置スペースが小さくなる。また、放射温度計及び蛍光温度計により、被処理体の略同一領域の温度を計測することが可能となる。
【００１２】
一形態において、放射温度計は別の光検出器を有していてもよく、切換機構は、前記少なくとも一つの受光部の導光部の他端を、該少なくとも一つの受光部の光検出器又は放射温度計の光検出器に選択的に結合させるシャッタを有していてもよい。別の一形態においては、放射温度計は、前記少なくとも一つの受光部の光検出器を共有していてもよく、切換機構は、蛍光温度計が利用する波長帯の光を通過させる第１のフィルタ、又は、放射温度計が利用する波長帯の光を通過させる第２のフィルタを、前記少なくとも一つの受光部の導光部の他端と該少なくとも一つの受光部の検出器の間に選択的に介在させてもよい。
【００１３】
一形態において、接触部は、被処理体の裏面に接するように設けられた第１端、及び該第１端と反対側の第２端を有し、発光体から発せられる光を透過する材料から構成されていてもよく、一以上の受光部は、接触部の第２端を通過した光を受けるように設けられていてもよい。
【発明の効果】
【００１４】
以上説明したように、３００℃以下の温度を精度良く計測可能な温度計を有する加熱処理装置が提供される。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】一実施形態に係る加熱処理装置を概略的に示す図である。
【図２】高電圧電源部ＰＳの構成を例示する図である。
【図３】一実施形態に係るホルダ及び蛍光温度計を示す平面図である。
【図４】一実施形態に係るホルダの一部を拡大して示す断面図である。
【図５】ホルダの接触部を例示する拡大断面図である。
【図６】ホルダの接触部の回転軌跡の延在方向に沿って当該接触部及び蛍光温度計を示す図である。
【図７】受光部によって受光される光の発光強度と時間との関係の一例を示す図である。
【図８】別の実施形態に係るホルダを示す平面図である。
【図９】更に別の実施形態に係るホルダの一部を拡大して示す断面図である。
【図１０】更に別の実施形態に係るホルダを示す平面図である。
【図１１】別の実施形態に係る蛍光温度計及び放射温度計を示す図である。
【図１２】更に別の実施形態に係る蛍光温度計及び放射温度計を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
以下、図面を参照して種々の実施形態について詳細に説明する。なお、各図面において同一又は相当の部分に対しては同一の符号を附すこととする。
【００１７】
図１は、一実施形態に係る加熱処理装置を概略的に示す図である。図１においては、加熱処理装置の処理容器及びその内部が部分的に断面構造として示されている。図１に示す加熱処理装置１０は、被処理体（以下、「ウエハ」という。）Ｗに対して、加熱処理を施すための装置である。
【００１８】
加熱処理装置１０は、処理容器１２、熱源部１４、ホルダ１６、回転駆動部１８、及び、蛍光温度計ＦＴを備えている。処理容器１２は、処理空間Ｓを画成している。この処理空間Ｓでは、ウエハＷに対して加熱処理が行われる。処理容器１２は、例えば、金属材料によって構成されている。例えば、処理容器１２は、アルミニウム、アルミニウム合金、ステンレス等から構成され得る。
【００１９】
熱源部１４は、ウエハＷを加熱する。そのため、熱源部１４は、ウエハＷを加熱するためのエネルギーを発生する。一実施形態では、熱源部１４は、マイクロ波を処理容器１２内に導入する。しかしながら、熱源部１４が発生するエネルギーは、マイクロ波に限定されるものではない。なお、マイクロ波を用いる熱源部１４の一例の詳細については後述する。
【００２０】
一実施形態において、処理容器１２は、側壁部１２ａ、天井部１２ｂ、及び、底部１２ｃを含んでいる。天井部１２ｂは、処理空間Ｓを上方から画成している。天井部１２ｂには、複数のマイクロ波導入ポート１２ｄが形成されている。底部１２ｃは、処理空間Ｓを下方から画成している。底部１２ｃには、排気口１２ｅが形成されている。側壁部１２ａは、処理空間Ｓを側方から画成しており、天井部１２ｂと底部１２ｃとの間に介在している。側壁部１２ａには、ポート１２ｆが形成されている。ポート１２ｆは、当該ポート１２ｆを介してウエハＷを搬入及び搬出するための通路である。このポート１２ｆは、ゲートバルブＧＶによって開閉することが可能となっている。
【００２１】
一例において、側壁部１２ａは、角筒状をなしている。この例では、処理空間Ｓは、立方体形状の空間となっている。側壁部１２ａの内面は、マイクロ波の反射面として機能する。例えば、側壁部１２ａの内面、更には天井部１２ｂ及び底部１２ｃの内面には、鏡面加工が施されている。これにより、ウエハＷからの輻射熱の反射効率を向上させることが可能となる。また、これにより、処理容器１２の内面の表面積が小さくなるので、処理容器１２の各壁部によるマイクロ波の吸収を低減し、マイクロ波の反射効率を向上させることができる。その結果、ウエハＷの加熱効率が高くなる。
【００２２】
処理容器１２内には、ホルダ１６が設けられている。ホルダ１６は、ウエハＷを支持するよう構成されている。このホルダ１６は、シャフト２２によって支持されている。シャフト２２は、底部１２ｃを貫通して、鉛直方向に延びている。シャフト２２の上端部は、ホルダ１６の略中心に結合している。また、シャフト２２の下端部は、可動連結部２４に結合している。この可動連結部２４は、昇降駆動部２６及び回転駆動部１８を連結している。昇降駆動部２６は、シャフト２２を鉛直方向において上下に変位させるよう構成されている。また、回転駆動部１８は、シャフト２２を当該シャフト２２の中心軸線（即ち、回転軸線）を中心にして回転させるよう構成されている。この回転駆動部１８がシャフト２２を回転させることにより、ホルダ１６は、当該ホルダ１６の中心周りに回転するようになっている。なお、処理容器１２の底部１２ｃには、シャフト２２が通る孔を封止するために、ベローズといったシール機構１２ｇが設けられていてもよい。
【００２３】
また、底部１２ｃの排気口１２ｅには、排気装置２８が接続されている。排気装置２８は、ドライポンプ等の真空ポンプを有している。一実施形態では、排気装置２８は、圧力調整バルブ３０及び排気管３２を介して排気口１２ｅに接続している。なお、この加熱処理装置１０は、大気圧環境下においてウエハＷを加熱してもよい。この場合には、排気装置２８として、真空ポンプに代えて、加熱処理装置１０が設置される施設に設けられた排気設備を用いることも可能である。
【００２４】
また、加熱処理装置１０は、ガス供給機構３４を更に備え得る。ガス供給機構３４は、ガス源、流量制御器、及びバルブを含み得る。ガス供給機構３４は、一以上の配管３６を介して処理容器１２の内部に接続されている。ガス供給機構３４は、ガス源からのガスの流量を制御して、当該ガスを処理容器１２内に供給することができる。このガス供給機構３４は、処理ガス又は冷却ガスとして、Ｎ２、Ａｒ、Ｈｅ、Ｎｅ、Ｏ２、Ｈ２といったガスを供給することができる。
【００２５】
また、加熱処理装置１０は、整流板３８を更に備え得る。整流板３８は、ホルダ１６と側壁部１２ａとの間に設けられている。整流板３８には、鉛直方向に延びる複数の貫通孔３８ａが形成されている。整流板３８は、例えば、アルミニウム、アルミニウム合金、ステンレス等の金属材料から構成され得る。
【００２６】
一実施形態において、加熱処理装置１０は、一以上の放射温度計ＲＴを更に備え得る。放射温度計ＲＴは、ウエハＷの近傍に設けられた受光端ＲＴＥを有している。また、放射温度計ＲＴは、光検出器を有し、受光端ＲＴＥで受光した光の強度に応じた信号を当該光検出器から出力する。また、放射温度計ＲＴは、光検出器からの信号に基づき、ウエハＷの温度を算出する温度算出部を有する。この放射温度計ＲＴは、例えば、３００℃〜１０００℃の範囲内のウエハＷの温度を計測するために用いることができる。
【００２７】
また、一実施形態において、加熱処理装置１０は、制御部Ｃｎｔを更に備え得る。制御部Ｃｎｔは、例えば、コンピュータ装置から構成され得る。制御部Ｃｎｔは、加熱処理装置１０の各部を制御する。具体的には、制御部Ｃｎｔは、後述する熱源部１４のマイクロ波出力、ガス流量、処理容器１２内の圧力、ホルダ１６の回転速度、排気装置２８の排気量等を制御するために、加熱処理装置１０の各部に制御信号を送出する。
【００２８】
以下、マイクロ波を用いる熱源部１４の一例について、詳細に説明する。一例の熱源部１４は、マイクロ波を処理容器１２内に導入する。この熱源部１４は、一以上のマイクロ波ユニットＭＵ、及び高電圧電源部ＰＳを有している。また、図１に示す一例においては、熱源部１４は、複数のマイクロ波ユニットＭＵを有している。
【００２９】
マイクロ波ユニットＭＵは、マグネトロン４０、導波管４１、及び透過窓４２を有している。マグネトロン４０は、高電圧電源部ＰＳに接続されている。図２は、高電圧電源部ＰＳの構成を例示する図である。図２に示すように、高電圧電源部ＰＳは、ＡＣ−ＤＣ変換回路５１、スイッチング回路５２、スイッチングコントローラ５３、及び、昇圧トランス５４、整流回路５５を有している。
【００３０】
ＡＣ−ＤＣ変換回路５１は、商用電源からの交流（例えば、三相２００Ｖの交流）を整流して、所定の波形の直流に変換する回路である。ＡＣ−ＤＣ変換回路５１は、スイッチング回路５２に接続されている。スイッチング回路５２は、ＡＣ−ＤＣ変換回路５１によって変換された直流のオン・オフを制御する回路である。スイッチング回路５２では、スイッチングコントローラ５３によってフェーズシフト型のＰＷＭ（Pulse  Width  Modulation）制御又はＰＡＭ（Pulse  Amplitude  Modulation）制御が行われて、パルス状の電圧が生成される。昇圧トランス５４は、スイッチング回路５２から出力された電圧を所定の大きさの電圧に昇圧するものである。整流回路５５は、昇圧トランス５４によって昇圧された電圧を整流して、整流した電圧をマグネトロン４０に供給する回路である。
【００３１】
マグネトロン４０は、高電圧電源部ＰＳから印加される高電圧に基づき、マイクロ波を発生する。このマイクロ波の周波数は、例えば、２．４５ＧＨｚ、５．８ＧＨｚといった周波数である。マグネトロン４０には、導波管４１が接続されている。
【００３２】
導波管４１は、マグネトロン４０によって生成されたマイクロ波を処理容器１２内に伝送する。透過窓４２は、マイクロ波導入ポート１２ｄを塞ぐように天井部１２ｂに固定されている。透過窓４２は、誘電体から構成されている。例えば、透過窓４２は、石英から構成されている。導波管４１によって伝送されるマイクロ波は、この透過窓４２を介して、処理容器１２内に導入される。
【００３３】
マイクロ波ユニットＭＵは、更に、サーキュレータ４３、検出器４４、チューナ４５、及びダミーロード４６を有している。サーキュレータ４３は、マグネトロン４０からのマイクロ波を処理容器１２に向けて導き、一方、処理容器１２からの反射波をダミーロード４６に導く。ダミーロード４６は、サーキュレータ４３から導かれる反射波を熱に変換する。
【００３４】
検出器４４は、導波管４１における反射波を検出するためのものである。検出器４４は、例えばインピーダンスモニタ、例えば、定在波モニタによって構成され得る。定在波モニタは、導波管４１における定在波の電界を検出する。この定在波モニタの検出結果に基づき、反射波を検出することができる。なお、検出器４４は、進行波と反射波を検出することが可能な方向性結合器によって構成されていてもよい。
【００３５】
チューナ４５は、マグネトロン４０と処理容器１２との間のインピーダンスを整合させる。チューナ４５によるインピーダンス整合は、検出器４４の検出結果に基づいて行われる。例えば、チューナ４５は、導波管４１内への導体板の突出量を調整することにより、インピーダンスを調整することが可能である。
【００３６】
以下、図１と共に、図３、図４、図５、及び図６を参照して、ホルダ１６及び蛍光温度計ＦＴについて詳細に説明する。図３は、一実施形態に係るホルダ及び蛍光温度計を示す平面図であり、当該ホルダ及び蛍光温度計を上方から視た状態を示している。図４は、一実施形態に係るホルダの一部を拡大して示す断面図である。図５は、ホルダの接触部を例示する図である。図６は、ホルダの接触部の回転軌跡の延在方向に沿って当該接触部及び蛍光温度計を示す図である。
【００３７】
図３及び図４に示すように、一実施形態のホルダ１６は、複数のアーム６０を有している。複数のアーム６０の一端は、シャフト２２に固定されている。また、複数のアーム６０は、シャフト２２の回転軸線（即ち、中心軸線）に対して放射方向に延在している。複数のアーム６０の各々の他端には、突起６０ｐが設けられている。突起６０ｐは、アーム６０の一端から他端までの他の部分よりも上方に突出するように形成されている。突起６０ｐとシャフト２２の回転軸線との間の距離は、ウエハＷの半径よりも若干長くなるように設定されている。したがって、これら複数のアーム６０の突起６０ｐにより、ホルダ１６の回転時にウエハＷが当該ホルダ１６から脱落することが防止されるようになっている。
【００３８】
複数のアーム６０の各々の一端と他端との間には、接触部６２が設けられている。一実施形態では、接触部６２は、シャフト２２の回転軸線を中心とする円上に配置されている。接触部６２は、鉛直方向に延在しており、第１端６２ａ及び第２端６２ｂを有している。第１端６２ａは、接触部６２の上端であり、ウエハＷの裏面に接して当該ウエハＷを支持する。第２端６２ｂは、接触部６２の下端である。なお、図３に示す例では、三つの接触部６２によってウエハＷが支持されている。即ち、図３に示す加熱処理装置１０は、ウエハＷを三点において支持している。しかしながら、加熱処理装置１０は、三点よりも多い点で、即ち、四つ以上のアームにそれぞれ設けられた接触部によってウエハＷを支持してもよい。
【００３９】
接触部６２内には、発光体６４が設けられている。接触部６２は、発光体６４と第２端６２ｂとの間においては、当該発光体６４から発生される光に対して透明な材料から構成されている。例えば、接触部６２は、光ファイバと同様の石英から構成され得る。
【００４０】
図５の（ａ）に示すように、一例の接触部６２では、略柱状の主部６６の上端に封止材６８が設けられており、当該封止材６８内に発光体６４が埋め込まれていてもよい。また、図５の（ｂ）に示すように、別の一例の接触部６２では、主部６６の先端に蛍光ガラスが設けられていてもよい。この場合、蛍光ガラスが発光体６４となる。また、蛍光ガラスは、主部６６の先端に融着されるか、又は、液体ガラス接着剤を介して接合される。
【００４１】
発光体６４は、励起光を受けて蛍光又は燐光といった光を発生するものであり、蛍光体又は燐光体といった発光材料を含み得る。発光体６４を構成する発光材料には、蛍光寿命といった緩和時間を計測し得る限り、任意の材料を用いることができる。具体的には、ウエハＷの回転速度、受光部の個数、光源からの励起光を導波する導光部と受光部の導光部との間の距離、及び、複数の受光部の配置ピッチ等に応じて、発光材料を選択することができる。換言すると、発光体６４を構成する発光材料、及び、ウエハＷの回転速度に応じて、受光部の個数、光源からの励起光を導波する導光部と受光部の導光部との間の距離、及び、複数の受光部の配置ピッチ等を設定することが可能である。
【００４２】
例えば、発光体６４を構成する発光材料としては、Ｚｎ２ＳｉＯ４にＭｎをドープすることで得られる材料を用いることができる。また、発光材料としては、Ｚｎ２ＳｉＯ４にＭｎをドープした材料にＹＡＧを混合することにより得られる材料を、用いることができる。この発光材料は、約１０ｍｓｅｃ以下の蛍光寿命を有し得る。また、例えば、発光材料としては、ルビー（Ａｌ２Ｏ３にＣｒがロープされた材料）、希土類酸化物材料、又は、希土類材料をＳｉＯ２に混合した材料を用いることができる。これらの発光材料も、常温で１ｍｓｅｃ程度の蛍光寿命を有する。また、サイアロン発光体を発光材料として用いることも可能である。
【００４３】
図３及び図６に示すように、蛍光温度計ＦＴは、光源７０、及び一以上の受光部７４を含んでいる。図３及び図６に示す例では、蛍光温度計ＦＴは、複数の受光部７４を含んでいる。受光部７４の個数は、発光体６４の発光材料、ウエハＷの回転速度等から定めることができる。例えば、ウエハＷは、２０回転／分、速くても５０〜６０回転／分の回転速度で回転される。発光体６４の緩和時間は、上述したように数ミリ秒オーダーの時間である。したがって、複数の受光部７４は、発光体６４の回転軌跡に沿った経路上において１〜２ｃｍ程度の間隔をおいて光を受光するように設けることができる。また、当該経路上且つシャフト２２の中心軸線に対して４５°の範囲内において光を受光するよう複数の受光部７４を設けることができる。なお、一つの受光部において蛍光寿命といった緩和時間を計測できる場合には、受光部の個数は一つであってもよい。
【００４４】
光源７０は、励起光を発生するものであり、発光体６４の回転軌跡上に光を照射するように構成されている。光源７０は、ホルダ１６から分離されている。即ち、光源７０は、ホルダ１６の回転に連動しないように設けられている。光源７０は、例えば、紫外線を発生する発光デバイス（ＬＥＤ）又はレーザ素子といった発光素子を含んでいる。また、光源７０は、当該発光素子を駆動する駆動回路を含み得る。
【００４５】
光源７０は、一実施形態においては、導光部７２を介して発光体６４に励起光を照射する。この導光部７２も、ホルダ１６の回転に連動しないよう、ホルダ１６から分離されている。一例においては、導光部７２は、光ファイバといった導光部材であり、一端７２ａ及び他端７２ｂを有している。導光部７２の他端７２ｂは、光源７０に光学的に結合されている。導光部７２の一端７２ａは、その上方を発光体６４が通過するときに、当該発光体６４に光源７０からの励起光を導く。具体的には、導光部７２の一端７２ａは、発光体６４の回転軌跡に沿った位置に設けられている。したがって、導光部７２の一端７２ａは、その上方を発光体６４が通過するときに、接触部６２の第２端６２ｂを介して発光体６４に光学的に結合される。これにより、発光体６４は、光源７０からの励起光を受けて、蛍光又は燐光といった光を発生する。
【００４６】
複数の受光部７４は、発光体６４からの光を受光して、当該光の強度に応じた信号を出力する。複数の受光部７４は、ホルダ１６の回転に連動しないよう、ホルダ１６から分離されている。これら複数の受光部７４は、光検出器７６を含んでいる。光検出器７６は、例えば、フォトダイオードといった受光素子を有している。また、光検出器７６は、受光素子の出力を、当該受光素子に受光される光の強度に応じたデジタル信号に変換する回路を有している。
【００４７】
複数の受光部７４は、発光体６４の回転軌跡に沿った位置で当該発光体６４からの光を受けるように配列されている。一例においては、複数の受光部７４は各々、導光部７８を有している。導光部７８は、光ファイバといった導光部材であり、一端７８ａ及び他端７８ｂを有している。複数の受光部７４の導光部７８の一端７８ａは、発光体６４の回転軌跡に沿って配列されている。また、これら導光部７８の他端７８ｂは、対応の光検出器７６に光学的に結合されている。したがって、導光部７８の一端７８ａの上を発光体６４が通過すると、導光部７８を介して光検出器７６に光が受光される。そして、受光された光の強度に対応する信号が光検出器７６から出力される。
【００４８】
蛍光温度計ＦＴは、更に処理部８０を有している。処理部８０は、光源７０及び複数の受光部７４の光検出器７６に接続されている。処理部８０は、光源７０の発光及びそのタイミングを制御する信号を光源７０に供給する。光源７０の発光タイミングは、接触部６２が導光部７２の一端７２ａを少なくとも通過するときに励起光が発光体６４に照射されるよう、制御される。また、処理部８０は、複数の受光部７４の光検出器７６からの信号（デジタル信号又はアナログ信号）を受け取り、当該信号に基づいて、温度を算出する。
【００４９】
図７は、受光部によって受光される光の発光強度と時間との関係の一例を示す図である。
。図７では、時間Ｐ１において、発光体６４に励起光が照射され当該発光体６４が発光する。そして、複数の受光部７４の光検出器７６が、周方向におけるそれらの配列順に、時間Ｓ１、Ｓ２、Ｓ３、・・・・、Ｓｎにおいて発光体６４からの光を受光する。発光体６４からの光の強度は、図７に示すように、時間の経過に伴いその寿命に従い序々に減少する。したがって、処理部８０は、複数の受光部７４の光検出器７６からの信号に基づいて、蛍光寿命といった緩和時間を求めることができる。この緩和時間は、発光体６４の温度に対応しているので、処理部８０は、当該緩和特性から発光体６４の温度を算出することができる。また、発光体６４は、ウエハＷに接する接触部６２内に設けられているので、蛍光温度計ＦＴは、発光体６４の温度を計測することにより、ウエハＷの温度を高精度に計測することが可能である。さらに、加熱処理装置１０には、かかる蛍光温度計ＦＴが備えられているので、３００℃以下の温度範囲において精度良く温度を測定することが可能である。
【００５０】
以下、別の実施形態について説明する。図８は、別の実施形態に係るホルダを示す平面図である。別の実施形態において、加熱処理装置１０は、図８に示すように、ホルダ１６に代わるホルダ１６Ａを備えていてもよい。このホルダ１６Ａは、接触部６２Ａを備えている。接触部６２Ａは、シャフト２２の回転軸線を中心とする円Ｃ１６に沿って環状に延在している。接触部６２Ａは、接触部６２と同様に、主部と発光体６４Ａとを有していてもよい。なお、接触部６２Ａでは、発光体６４Ａも、円Ｃ１６に沿って環状に延在し得る。
【００５１】
図９は、更に別の実施形態に係るホルダの一部を拡大して示す断面図である。更に別の実施形態において、加熱処理装置１０は、図９に示すように、ホルダ１６に代わるホルダ１６Ｂを備えていてもよい。このホルダ１６Ｂは、ホルダ１６と概ね同様の構成を有するが、ウエハＷを真空吸着するための溝６０ｇ及びライン６０ｄが形成されたアーム６０Ｂを有している点において、ホルダ１６とは異なっている。具体的に、溝６０ｇは、接触部６２の第１端６２ａの縁に沿って延在するようアーム６０Ｂに形成されている。また、ライン６０ｄは、アーム６０Ｂ内において溝１６ｇに接続するように形成されている。このライン６０ｄには、真空ポンプが接続され得る。このホルダ１６Ｂでは、溝６０ｇを閉じるように接触部６２上にウエハＷを搭載した状態で真空ポンプを作動させると、ライン６０ｄを介して溝６０ｇが減圧される。これにより、ウエハＷがホルダ１６Ｂに吸着される。かかるホルダ１６Ｂによれば、ウエハＷを強固に保持することが可能となる。
【００５２】
図１０は、更に別の実施形態に係るホルダを示す平面図である。更に別の実施形態において、加熱処理装置１０は、図１０に示すように、ホルダ１６に代わるホルダ１６Ｃを更に備えていてもよい。ホルダ１６Ｃは、略円盤状のプレート６１を備えている。このプレート６１の中心には、シャフト２２が結合されている。また、プレート６１の上面、即ち、ウエハＷが載置される面は、接触部６２の第１端６２ａと同一水平レベルの面である。このプレート６１の上面には、真空吸着溝６１ｇが形成されている。真空吸着溝６１ｇは、複数の同心円状の溝、及び、これら同心円状の溝を接続するよう放射方向に延びる複数の溝を含んでいる。また、真空吸着溝６１ｇは、接触部６２の第１端６２ａの縁に沿って延在している。さらに、真空吸着溝６１ｇは、真空ポンプに接続され得る。このホルダ１６Ｃによれば、ウエハＷをより広い面積で真空吸着することができるので、ウエハＷをより強固に保持することが可能となる。
【００５３】
図１１は、別の実施形態に係る蛍光温度計及び放射温度計を示す図である。別の実施形態においては、蛍光温度計ＦＴの少なくとも一つの受光部７４の導光部７８が、光源７０からの光を導く導光部、及び、放射温度計ＲＴの導光部として共用されていてもよい。さらに、加熱処理装置１０は、蛍光温度計ＦＴ及び放射温度計ＲＴを選択的に機能させる切換機構を有していてもよい。
【００５４】
具体的には、図１１に示すように、蛍光温度計ＦＴの少なくとも一つの受光部７４の導光部７８の他端７８ｂは、ハーフミラーＨＭ１を介して光源７０に光学的に結合されており、ハーフミラーＨＭ１及びハーフミラーＨＭ２を介して当該受光部７４の光検出器７６に光学的に結合されている。また、当該受光部７４の導光部７８の他端７８ｂは、ハーフミラーＨＭ１及びハーフミラーＨＭ２を介して放射温度計ＲＴの光検出器９０に光学的に結合されている。
【００５５】
さらに、ハーフミラーＨＭ２と光検出器７６の間にはシャッタＳＨ１が設けられており、ハーフミラーＨＭ２と光検出器９０との間にはシャッタＳＨ２が設けられている。シャッタＳＨ１には、駆動部ＤＶ１が接続されており、シャッタＳＨ２には駆動部ＤＶ２が接続されている。シャッタＳＨ１は、駆動部ＤＶ１からの動力によって開閉する。また、シャッタＳＨ２は、駆動部ＤＶ２からの動力によって開閉する。
【００５６】
図１１に示す実施形態では、シャッタＳＨ２を閉じてシャッタＳＨ１を開くことにより、導光部７８からの光を光検出器７６に導き、蛍光温度計ＦＴを機能させることができる。一方、シャッタＳＨ１を閉じてシャッタＳＨ２を開くことにより、導光部７８からの光を光検出器９０に導き、放射温度計ＲＴを機能させることができる。よって、この実施形態では、シャッタＳＨ１、シャッタＳＨ２、駆動部ＤＶ１、及び駆動部ＤＶ２が、切換機構ＳＷとして用いられている。なお、駆動部ＤＶ１及び駆動部ＤＶ２は、制御部Ｃｎｔからの制御信号によって制御され得る。かかる実施形態によれば、少なくとも一つの受光部７４の導光部７８を、蛍光温度計ＦＴ及び放射温度計ＲＴに共用することができるので、放射温度計及び蛍光温度計の配置スペースが小さくなる。また、放射温度計及び蛍光温度計により、ウエハＷの略同一領域の温度を計測することが可能となる。
【００５７】
図１２は、更に別の実施形態に係る蛍光温度計及び放射温度計を示す図である。更に別の実施形態においては、蛍光温度計ＦＴの少なくとも一つの受光部７４の導光部７８が、光源７０からの光を導く導光部、及び、放射温度計ＲＴの導光部として共用されていてもよく、更に、蛍光温度計ＦＴの光検出器７６が放射温度計ＲＴの光検出器として共用されていてもよい。
【００５８】
具体的には、図１２に示すように、蛍光温度計ＦＴの少なくとも一つの受光部７４の導光部７８の他端７８ｂは、ハーフミラーＨＭ１を介して光源７０に光学的に結合されており、ハーフミラーＨＭ１を介して光検出器７６に光学的に結合されている。また、この実施形態では、導光部７８の他端７８ｂと光検出器７６との間、即ち、ハーフミラーＨＭ１と光検出器７６の間に、フィルタＦ１又はフィルタＦ２が選択的に介在するように構成されている。例えば、フィルタＦ１及びフィルタＦ２は、駆動部ＤＶに接続されており、駆動部ＤＶからの動力によってスライドすることにより、導光部７８の他端７８ｂと光検出器７６との間に選択的に移動される。なお、駆動部ＤＶは、制御部Ｃｎｔからの制御信号によって制御され得る。
【００５９】
フィルタＦ１は、蛍光温度計ＦＴが利用する波長帯の光を選択的に通過させる光学フィルタである。即ち、発光体６４からの蛍光又は燐光を選択的に通過させる光学フィルタである。フィルタＦ２は、放射温度計ＲＴが利用する波長帯の光、例えば赤外光を選択的に通過させる光学フィルタである。
【００６０】
図１２に示す実施形態では、フィルタＦ１を導光部７８の他端７８ｂと光検出器７６との間に介在させることにより、蛍光温度計ＦＴを選択的に機能させることができる。また、この実施形態では、フィルタＦ２を導光部７８の他端７８ｂと光検出器７６との間に介在させることにより、放射温度計ＲＴを選択的に機能させることができる。よって、フィルタＦ１、フィルタＦ２、及び駆動部ＤＶは、本実施形態の切換機構ＳＷとして用いられている。
【００６１】
以上、種々の実施形態について説明してきたが、上述した実施形態に限定されることなく種々の変形態様を構成可能である。例えば、上述した実施形態では、蛍光温度計ＦＴの処理部８０、放射温度計ＲＴの温度算出部といった演算処理部が、制御部Ｃｎｔとは別個に設けられているが、これら演算処理部の機能は制御部Ｃｎｔによって実現されてもよい。
【符号の説明】
【００６２】
１０…加熱処理装置、１２…処理容器、１４…熱源部、１６…ホルダ、１８…回転駆動部、２２…シャフト、６０…アーム、６２…接触部、６２ａ…第１端、６２ｂ…第２端、６４…発光体、ＦＴ…蛍光温度計、７０…光源、７４…受光部、７６…光検出器、７８…導光部、７８ａ…一端、７８ｂ…他端、８０…処理部、ＲＴ…放射温度計、ＭＵ…マイクロ波ユニット、ＰＳ…高電圧電源部、ＳＷ…切換機構、ＳＨ１，ＳＨ２…シャッタ、Ｆ１，Ｆ２…フィルタ、Ｗ…ウエハ。
【図１】
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【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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【図１１】
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【図１２】
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