(57)【要約】【課題】フラッシュランプから閃光を照射して加熱した基板の温度を計測することができる基板処理装置を提供する。【解決手段】基板処理装置は、キセノンフラッシュランプを点灯してフラッシュ加熱を行う加熱処理部と、加熱前に半導体ウェハーの向きを一定方向に向けるアライメント部とを備える。アライメント部には反射率測定機構が設けられており、加熱処理部に搬入する前に処理対象半導体ウェハーの表面の反射率を測定しておく。そして、加熱処理部に半導体ウェハーのフラッシュ加熱を行ったときに、ウェハー表面からの熱放射による放射光を採光してその放射強度を測定する。加熱処理前に予め測定した反射率とフラッシュ加熱時に測定した放射強度から半導体ウェハーの瞬間最高温度を算定する。【選択図】図８
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
基板に対して閃光を照射することによって該基板を加熱する基板処理装置であって、
基板を収容して加熱処理を行う加熱処理室と、
前記加熱処理室内に収容された基板の表面に閃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の閃光照射が行われる前に処理対象基板の表面の反射率を測定する反射率測定手段と、
前記フラッシュランプから閃光が照射されて加熱された前記処理対象基板の表面からの熱放射の放射強度を測定する放射強度測定手段と、
前記反射率測定手段によって測定された反射率および前記放射強度測定手段によって測定された放射強度から前記処理対象基板の温度を算定する温度算定手段と、
を備えることを特徴とする基板処理装置。
【請求項２】
請求項１記載の基板処理装置において、
前記反射率測定手段は、波長２μｍ以上の所定波長の光の反射率を測定し、
前記放射強度測定手段は、前記所定波長の光の放射強度を測定することを特徴とする基板処理装置。
【請求項３】
請求項１記載の基板処理装置において、
前記反射率測定手段は、波長２μｍ以上の第１波長および第２波長の光のそれぞれの反射率を測定し、
前記放射強度測定手段は、前記第１波長および第２波長の光のそれぞれの放射強度を測定し、
前記温度算定手段は、前記第１波長の光の反射率と第２波長の光の反射率とから求まる放射率比および前記第１波長の光の放射強度と第２波長の光の放射強度との放射強度比率から前記処理対象基板の温度を算定することを特徴とする基板処理装置。
【請求項４】
請求項１から請求項３のいずれかに記載の基板処理装置において、
前記加熱処理室に収容された処理対象基板と前記フラッシュランプとの間に配置され、前記処理対象基板の表面からの熱放射を前記放射強度測定手段に導く石英ロッドをさらに備えることを特徴とする基板処理装置。
【請求項５】
請求項４記載の基板処理装置において、
前記石英ロッドと前記放射強度測定手段との間を遮光する遮光部材と、
前記処理対象基板からの熱放射が前記放射強度測定手段に入射する測定状態と前記熱放射が遮光された非測定状態とを切り換えるように前記遮光部材を移動させる移動手段と、
をさらに備え、
前記移動手段は、前記フラッシュランプからの閃光照射が行われる直前に前記測定状態となるように前記遮光部材を移動させることを特徴とする基板処理装置。
【請求項６】
請求項１から請求項５のいずれかに記載の基板処理装置において、
前記反射率測定手段および前記放射強度測定手段は、前記処理対象基板の表面の略同一位置における反射率および放射強度をそれぞれ測定することを特徴とする基板処理装置。
【請求項７】
請求項１から請求項６のいずれかに記載の基板処理装置において、
未処理基板を装置内に搬入するためのインデクサ部をさらに備え、
前記反射率測定手段は、前記インデクサ部から前記加熱処理室に至る基板の搬送系路上に配置されることを特徴とする基板処理装置。
【請求項８】
請求項７記載の基板処理装置において、
未処理基板の向きを一定方向に向けるアライメント部をさらに備え、
前記反射率測定手段は前記アライメント部に配置されることを特徴とする基板処理装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、半導体ウェハーやガラス基板等（以下、単に「基板」と称する）に閃光を照射することにより該基板を熱処理する熱処理装置に関し、特に閃光照射時の基板の温度を計測する基板処理装置に関する。
【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等の熱処理装置が使用されている。このような熱処理装置においては、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、半導体ウェハーのイオン活性化を実行している。そして、このような熱処理装置においては、ハロゲンランプより照射される光のエネルギーを利用することにより、毎秒数百度程度の速度で基板を昇温する構成となっている。
【０００３】
このようなハロゲンランプを使用したランプアニール装置においては、半導体ウェハーの裏面側に設置した放射温度計により加熱処理時のウェハー温度を非接触にて計測する技術が例えば特許文献１に開示されている。特許文献１記載の技術では、回転式セクタによって２種類の実効反射率を作り出し、それら２種類の実効反射率に対応した放射強度を測定した結果に基づいて所定の演算を行うことにより加熱処理時の半導体ウェハーの温度を算出している。
【０００４】
一方、近年、半導体デバイスの高集積化が進展し、ゲート長が短くなるにつれて接合深さも浅くすることが望まれている。しかしながら、毎秒数百度程度の速度で基板を昇温する上記ランプアニール装置を使用して半導体ウェハーのイオン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イオンが熱によって深く拡散するという現象が生ずることが判明した。このような現象が発生した場合においては、接合深さが要求よりも深くなり過ぎ、良好なデバイス形成に支障が生じることが懸念される。
【０００５】
このような問題を解決するため、キセノンフラッシュランプ等を使用して半導体ウェハーの表面に閃光を照射することにより、イオンが注入された半導体ウェハーの表面のみを極めて短時間（数ミリセカンド以下）に昇温させる技術が提案されている（例えば、特許文献２，３参照）。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閃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、数ミリセカンド以下の極めて短時間の閃光照射であれば、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、イオンを深く拡散させることなく、イオン活性化のみを実行することができるのである。
【０００６】
【特許文献１】特開平１１−２５８０５１号公報
【特許文献２】特開昭５９−１６９１２５号公報
【特許文献３】特開昭６３−１６６２１９号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかしながら、キセノンフラッシュランプを使用した熱処理装置に、従来のハロゲンランプを使用したランプアニール装置における測温技術を適用しても加熱処理時のウェハー温度を計測することは極めて困難である。その理由は、まず、昇温されるのがウェハー表面近傍に限定されており、ウェハー裏面側に放射温度計を設置しても表面側の瞬時最高温度を計測することができないからである。ウェハー表面側に放射温度計を設置することは、キセノンフラッシュランプからの強烈な閃光を直接受けることとなるため不可能である。また、特許文献１に開示されているような回転式セクタによって２種類の実効反射率を作り出すためにはある程度の時間を要するが、その時間はキセノンフラッシュランプからの閃光照射によるウェハー昇温時間よりも長いため、ウェハーの瞬間的な最高温度を的確に計測することができないという理由もある。
【０００８】
本発明は、上記課題に鑑みてなされたものであり、フラッシュランプから閃光を照射して加熱した基板の温度を計測することができる基板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、基板に対して閃光を照射することによって該基板を加熱する基板処理装置であって、基板を収容して加熱処理を行う加熱処理室と、前記加熱処理室内に収容された基板の表面に閃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の閃光照射が行われる前に処理対象基板の表面の反射率を測定する反射率測定手段と、前記フラッシュランプから閃光が照射されて加熱された前記処理対象基板の表面からの熱放射の放射強度を測定する放射強度測定手段と、前記反射率測定手段によって測定された反射率および前記放射強度測定手段によって測定された放射強度から前記処理対象基板の温度を算定する温度算定手段と、を備える。
【００１０】
また、請求項２の発明は、請求項１の発明に係る基板処理装置において、前記反射率測定手段に、波長２μｍ以上の所定波長の光の反射率を測定させ、前記放射強度測定手段に、前記所定波長の光の放射強度を測定させている。
【００１１】
また、請求項３の発明は、請求項１の発明に係る基板処理装置において、前記反射率測定手段に、波長２μｍ以上の第１波長および第２波長の光のそれぞれの反射率を測定させ、前記放射強度測定手段に、前記第１波長および第２波長の光のそれぞれの放射強度を測定させ、前記温度算定手段に、前記第１波長の光の反射率と第２波長の光の反射率とから求まる放射率比および前記第１波長の光の放射強度と第２波長の光の放射強度との放射強度比率から前記処理対象基板の温度を算定させている。
【００１２】
また、請求項４の発明は、請求項１から請求項３のいずれかの発明に係る基板処理装置において、前記加熱処理室に収容された処理対象基板と前記フラッシュランプとの間に配置され、前記処理対象基板の表面からの熱放射を前記放射強度測定手段に導く石英ロッドをさらに備える。
【００１３】
また、請求項５の発明は、請求項４の発明に係る基板処理装置において、前記石英ロッドと前記放射強度測定手段との間を遮光する遮光部材と、前記処理対象基板からの熱放射が前記放射強度測定手段に入射する測定状態と前記熱放射が遮光された非測定状態とを切り換えるように前記遮光部材を移動させる移動手段と、をさらに備え、前記移動手段に、前記フラッシュランプからの閃光照射が行われる直前に前記測定状態となるように前記遮光部材を移動させている。
【００１４】
また、請求項６の発明は、請求項１から請求項５のいずれかの発明に係る基板処理装置において、前記反射率測定手段および前記放射強度測定手段に、前記処理対象基板の表面の略同一位置における反射率および放射強度をそれぞれ測定させている。
【００１５】
また、請求項７の発明は、請求項１から請求項６のいずれかの発明に係る基板処理装置において、未処理基板を装置内に搬入するためのインデクサ部をさらに備え、前記反射率測定手段を、前記インデクサ部から前記加熱処理室に至る基板の搬送系路上に配置している。
【００１６】
また、請求項８の発明は、請求項７の発明に係る基板処理装置において、未処理基板の向きを一定方向に向けるアライメント部をさらに備え、前記反射率測定手段を前記アライメント部に配置している。
【発明の効果】
【００１７】
請求項１の発明によれば、フラッシュランプからの閃光照射が行われる前に予め測定した処理対象基板の表面の反射率と、フラッシュランプから閃光が照射されて加熱された処理対象基板の表面からの熱放射の放射強度とに基づいて処理対象基板の温度を算定しているため、フラッシュランプから閃光を照射して極めて短時間にて加熱した基板の温度を計測することができる。
【００１８】
また、請求項２の発明によれば、反射率測定手段が波長２μｍ以上の所定波長の光の反射率を測定するとともに、放射強度測定手段がその所定波長の光の放射強度を測定するため、フラッシュランプの波長範囲外にて測定を行うことができ、しかも応答速度の速い単色にて測定することとなり、フラッシュ加熱による基板の温度測定に適している。
【００１９】
また、請求項３の発明によれば、反射率測定手段が波長２μｍ以上の第１波長および第２波長の光のそれぞれの反射率を測定し、放射強度測定手段が第１波長および第２波長の光のそれぞれの放射強度を測定し、温度算定手段が第１波長の光の反射率と第２波長の光の反射率とから求まる放射率比および第１波長の光の放射強度と第２波長の光の放射強度との放射強度比率から処理対象基板の温度を算定するため、フラッシュランプの波長範囲外にて測定を行うことができ、しかも二色にて測定することとなり、放射率の温度依存性の大きな基板の温度測定に適している。
【００２０】
また、請求項４の発明によれば、処理対象基板の表面からの熱放射を放射強度測定手段に導く石英ロッドを処理対象基板とフラッシュランプとの間に配置しているため、閃光照射による加熱処理を阻害することなく、処理対象基板の表面の温度測定を行うことができる。
【００２１】
また、請求項５の発明によれば、フラッシュランプからの閃光照射が行われる直前に処理対象基板からの熱放射が放射強度測定手段に入射する測定状態となるように遮光部材を移動させているため、放射強度測定手段のゼロ点ドリフトの影響を抑制できるとともに、熱放射の瞬間最高強度を的確に測定することができる。
【００２２】
また、請求項６の発明によれば、処理対象基板の表面の略同一位置における反射率および放射強度を測定しているため、より正確な温度測定を行うことができる。
【００２３】
また、請求項７の発明によれば、インデクサ部から加熱処理室に至る基板の搬送系路上に反射率測定手段を配置しているため、通常の基板搬送を実行している最中に反射率測定を行うことができ、良好な処理効率が得られる。
【００２４】
また、請求項８の発明によれば、反射率測定手段をアライメント部に配置しているため、未処理基板の向きを一定方向に向ける位置合わせを行ったときに反射率測定を行うことができ、良好な処理効率が得られる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２５】
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。
【００２６】
＜１．第１実施形態＞
＜１−１．基板処理装置の全体構成＞
図１は本発明にかかる基板処理装置１００を示す平面図であり、図２は正面図である。なお、図１および図２において適宜部分的に断面図としており、細部については適宜簡略化している。また、図１および図２においては、それらの方向関係を明確にするため必要に応じてＺ軸方向を鉛直方向とし、ＸＹ平面を水平面とするＸＹＺ直交座標系を付している。
【００２７】
図１および図２に示すように基板処理装置１００は、未処理の半導体ウェハーＷを装置内に搬入するとともに処理済みの半導体ウェハーＷを装置外に搬出するためのインデクサ部１１０、インデクサ部１１０に対して半導体ウェハーＷの出し入れを行う受渡ロボット１２０、未処理の半導体ウェハーＷの位置決めを行うアライメント部１３０、処理済みの半導体ウェハーＷの冷却を行う冷却部（クーラ）１４０、アライメント部１３０、冷却部１４０等に対して半導体ウェハーＷの出し入れを行う搬送ロボット１５０、および、半導体ウェハーＷにフラッシュ加熱処理を施す加熱処理部１６０を有する。
【００２８】
また、搬送ロボット１５０による半導体ウェハーＷの搬送空間として搬送ロボット１５０を収容する搬送室１７０が設けられており、アライメント部１３０、冷却部１４０および加熱処理部１６０が搬送室１７０に連結されて配置されている。
【００２９】
インデクサ部１１０は２つのキャリア９１が無人搬送車（ＡＧＶ）等により搬送されて載置される部位であり、半導体ウェハーＷはキャリア９１に収容された状態で基板処理装置１００に対して搬出入される。また、インデクサ部１１０では、受渡ロボット１２０による任意の半導体ウェハーＷの出し入れを行うことができるようにキャリア９１が矢印９１Ｕにて示す如く昇降移動されるように構成されている。
【００３０】
受渡ロボット１２０は、矢印１２０Ｓにて示すようにスライド移動可能であるとともに矢印１２０Ｒにて示すように回動可能とされており、これにより、２つのキャリア９１に対して半導体ウェハーＷの出し入れを行い、さらに、アライメント部１３０および冷却部１４０に対して半導体ウェハーＷの受け渡しを行う。
【００３１】
なお、受渡ロボット１２０によるキャリア９１に対する半導体ウェハーＷの出し入れは、ハンド１２１のスライド移動、および、キャリア９１の昇降移動により行われる。また、受渡ロボット１２０とアライメント部１３０または冷却部１４０との半導体ウェハーＷの受け渡しは、ハンド１２１のスライド移動、および、ピン（アライメント部１３０や冷却部１４０において半導体ウェハーＷを突き上げるピン）による半導体ウェハーＷの昇降移動により行われる。
【００３２】
受渡ロボット１２０からアライメント部１３０へは半導体ウェハーＷの中心が所定の位置に位置するように半導体ウェハーＷが渡される。そして、アライメント部１３０は半導体ウェハーＷを回転させて半導体ウェハーＷを適切な向きに向ける。また、アライメント部１３０は反射率測定機構を備えており、半導体ウェハーＷの表面の所定位置の反射率を測定する。なお、アライメント部１３０についてはさらに後述する。
【００３３】
搬送ロボット１５０は鉛直方向を向く軸を中心に矢印１５０Ｒにて示すように旋回可能とされるとともに、複数のアームセグメントからなる２つのリンク機構を有し、２つのリンク機構の末端にはそれぞれ半導体ウェハーＷを保持する搬送アーム１５１ａ，１５１ｂが設けられる。これらの搬送アーム１５１ａ，１５１ｂは上下に所定のピッチだけ隔てて配置され、リンク機構によりそれぞれ独立して同一水平方向に直線的にスライド移動可能とされている。また、搬送ロボット１５０は２つのリンク機構が設けられるベースを昇降移動することにより、所定のピッチだけ離れた状態のまま２つの搬送アーム１５１ａ，１５１ｂを昇降移動させる。
【００３４】
搬送ロボット１５０がアライメント部１３０、加熱処理部１６０または冷却部１４０を受け渡し相手として半導体ウェハーＷの受け渡し（出し入れ）を行う際には、まず、両搬送アーム１５１ａ，１５１ｂが受け渡し相手と対向するように旋回し、その後（または旋回している間に）昇降移動していずれかの搬送アームが受け渡し相手と半導体ウェハーＷを受け渡しする高さに位置する。そして、搬送アーム１５１ａ（１５１ｂ）を水平方向に直線的にスライド移動させて半導体ウェハーＷの受け渡しを行う。
【００３５】
加熱処理部１６０はキセノンフラッシュランプ６９（以下、単に「フラッシュランプ６９」とも称する）からの閃光を半導体ウェハーＷに照射して加熱処理を行う部位である。この加熱処理部１６０についても後に詳述する。
【００３６】
加熱処理部１６０にて処理が施された直後の半導体ウェハーＷは温度が高いため、搬送ロボット１５０により冷却部１４０に載置されて冷却される。冷却部１４０にて冷却された半導体ウェハーＷは処理済の半導体ウェハーＷとして受渡ロボット１２０によりキャリア９１に返却される。
【００３７】
また、既述のように、基板処理装置１００では搬送ロボット１５０の周囲が搬送室１７０で覆われ、この搬送室１７０にアライメント部１３０、冷却部１４０および加熱処理部１６０が接続される。受渡ロボット１２０とアライメント部１３０および冷却部１４０との間にはそれぞれゲート弁１８１，１８２が設けられ、搬送室１７０とアライメント部１３０、冷却部１４０および加熱処理部１６０との間にはそれぞれゲート弁１８３，１８４，１８５が設けられる。そして、アライメント部１３０、冷却部１４０および搬送室１７０の内部が清浄に維持されるようにそれぞれに窒素ガス供給部（図示省略）から高純度の窒素ガスが供給され、余剰の窒素ガスは適宜排気管から排気される。なお、半導体ウェハーＷが搬送される際に適宜これらのゲート弁が開閉される。
【００３８】
また、アライメント部１３０および冷却部１４０は受渡ロボット１２０と搬送ロボット１５０との間の互いに異なる位置に位置し、アライメント部１３０では半導体ウェハーＷの位置決めを行うために半導体ウェハーＷが一時的に載置され、冷却部１４０では処理済の半導体ウェハーＷを冷却するために半導体ウェハーＷが一時的に載置される。
【００３９】
＜１−２．アライメント部の構成＞
図３は、アライメント部１３０の概略構成を示す側断面図である。アライメント部１３０は、アライメントチャンバー１３１の内部にアライメントヘッド１３２とウェハーステージ１３３とを備えて構成されている。アライメントチャンバー１３１には、受渡ロボット１２０から半導体ウェハーＷが渡されるための開口および搬送ロボット１５０が半導体ウェハーＷを搬出するための開口が形成され、それぞれの開口にはゲート弁１８１，１８３が設けられている。ゲート弁１８１，１８３が閉じることによって、アライメントチャンバー１３１内が密閉空間となる。
【００４０】
アライメントヘッド１３２は、一対の投光部および受光部からなるセンサを備えており、該センサによって半導体ウェハーＷのノッチを検出する（φ３００ｍｍの半導体ウェハーＷの場合）。なお、φ２００ｍｍの半導体ウェハーＷでは位置合わせのためのオリフラが形成されており、アライメントヘッド１３２のセンサはそのオリフラを検出する。
【００４１】
ウェハーステージ１３３にはピン１３４が立設されている。ピン１３４は図示を省略する昇降機構によってウェハーステージ１３３に対して昇降自在に構成されている。なお、ピン１３４をウェハーステージ１３３に固定し、ウェハーステージ１３３自体を昇降させるようにしても良い。また、ウェハーステージ１３３はモータ１３５によって鉛直方向に沿った軸を中心に回転され、それに伴ってピン１３４も回転する。
【００４２】
また、アライメント部１３０には半導体ウェハーＷの表面の反射率を測定するための反射率測定機構２３０が設けられている。反射率測定機構２３０は、投光部２３１、受光部２３２および検出部２３５を備える。投光部２３１および受光部２３２は、反射鏡２３３に取り付けられている。反射鏡２３３はドーム形状の凹面鏡であり、アライメントチャンバー１３１の天井部分に設置されている。反射鏡２３３の内面は鏡面とされており、そのドーム形状は例えば半球状であっても良いし、楕円体であっても良い。
【００４３】
投光部２３１には光源２３６が内蔵されている。光源２３６としては、例えば可視光から赤外光までの放射光分布を有するハロゲンランプを使用する。光源２３６は、図示を省略する電源回路に接続されている。一方、受光部２３２には石英ロッド２３７および集光レンズ２３８が内蔵されている。投光部２３１からの光が直接受光部２３２に入射しないようにするために、投光部２３１の光源２３６および受光部２３２の石英ロッド２３７、集光レンズ２３８はそれぞれ筒状のカバーによって覆われている。
【００４４】
また、ピン１３４に支持された半導体ウェハーＷの表面の法線に対して光源２３６のランプ軸のなす角度と石英ロッド２３７の中心軸のなす角度とは同じ角度となるようにする。さらに、その角度がなるべく小さく（好ましくは４５°以下）なるように、つまり投光部２３１および受光部２３２をなるべく反射鏡２３３の頂上近傍に設置して投光部２３１からの直接光が受光部２３２に入射しにくいようにする。このようにすることによって、投光部２３１の光源２３６から出射されて半導体ウェハーＷの表面で反射された反射光の進路上に受光部２３２が位置することとなり、反射光のみを効率的に集光することができる。該反射光は受光部２３２の石英ロッド２３７に入射して集光レンズ２３８によって集光され、光ファイバ２３４の端面に入射して検出部２３５に導かれる。
【００４５】
半導体ウェハーＷの反射率測定に際して重要なことは、受光部２３２に半導体ウェハーＷの表面で反射された反射光のみを受光させ、外乱光や投光部２３１からの直接光が入射しないようにすることである。このため、光源２３６、石英ロッド２３７、集光レンズ２３８を筒状のカバーによって覆うとともに、投光部２３１および受光部２３２の取り付け位置を上述の如く調整しているのである。また、投光部２３１から出射された光がアライメントチャンバー１３１の内壁で反射されて受光部２３２に入射しないように、アライメントチャンバー１３１の内壁表面に無反射処理を施すのが好ましい。さらに、安定した反射率測定を行うためには、光源２３６の電源回路に定電力電源制御系を設け、投光部２３１からの出射光の強度を一定にすることが好ましい。
【００４６】
なお、反射鏡２３３の主たる役割は受光部２３２に外乱光が入射するのを防止するためである。従って、反射鏡２３３の内面は必ずしも鏡面とする必要はない。また、アライメントチャンバー１３１によって受光部２３２に外乱光が入射するのを確実に防止できるのであれば、反射鏡２３３は不要であり、投光部２３１および受光部２３２を直接アライメントチャンバー１３１の天井部分に固設するようにしても良い。
【００４７】
検出部２３５はアライメント部１３０に付設されており、回転チョッパ２３９と、フィルタ２４０と、検出素子２４１と、反射率算出部２４３とを備える。図４は、回転チョッパ２３９の平面図である。回転チョッパ２３９は、円盤状部材２３９ａの周囲の相対向する位置に２枚の扇形羽根２３９ｂを取り付けて構成されている。扇形羽根２３９ｂは、光源２３６の反射光を遮光することができ、その中心角は９０°である。従って、円盤状部材２３９ａの周囲はその周方向に沿って９０°ごとに光源２３６の反射光が透過する領域と遮光される領域とが形成されている。回転チョッパ２３９はモータ２４２によって鉛直方向に沿った軸を中心として回転される。そして、回転チョッパ２３９が９０°回転するごとに、光ファイバ２３４によって導かれた光が検出素子２４１に入射する状態と、その光が遮光される状態とが切り換わるように回転チョッパ２３９は設置されている。
【００４８】
図３に戻り、フィルタ２４０は、２μｍ以上の波長の光を選択的に透過する光学フィルタである。検出素子２４１は、例えば硫化鉛（ＰｂＳ）の素子であり、光電効果を利用して受光した光の強度を測定する。硫化鉛はキセノンフラッシュランプの閃光の波長範囲外である２μｍ以上の赤外域での光電効果が大きく、検出素子２４１は２μｍ以上の赤外域の光の検出に適している。
【００４９】
反射率算出部２４３は、検出素子２４１と電気的に接続されており、光ファイバ２３４によって導かれた光を受光した検出素子２４１の出力信号に基づいて半導体ウェハーＷの表面の反射率を算出する演算回路である。なお、反射率算出部２４３をＣＰＵ等を備えたコンピュータによって構成し、該ＣＰＵに反射率算出のためのプログラムを実行させるようにしても良い。反射率算出部２４３によって算出された半導体ウェハーＷの反射率は後述する加熱処理部１６０の測温機構２６０に送信される。
【００５０】
受渡ロボット１２０からアライメント部１３０へ半導体ウェハーＷを搬入するときには、ゲート弁１８１が開き、半導体ウェハーＷを保持するハンド１２１がアライメントチャンバー１３１内に進入して半導体ウェハーＷの中心がウェハーステージ１３３の中心直上に位置したところで停止する。そして、ピン１３４が上昇してハンド１２１から半導体ウェハーＷを受け取る。その後、ハンド１２１がアライメントチャンバー１３１から退出するとともに、ゲート弁１８１が閉じる。続いて、半導体ウェハーＷが所定の高さ位置に位置するようにピン１３４が下降する。なお、このときにも半導体ウェハーＷが直接ウェハーステージ１３３と接することはなく、半導体ウェハーＷは常にピン１３４によって支持されている。
【００５１】
半導体ウェハーＷが所定の高さ位置にてピン１３４によって支持された状態にて、モータ１３５が回転を開始する。モータ１３５の回転に連動してウェハーステージ１３３およびピン１３４も回転し、それに伴ってピン１３４に支持された半導体ウェハーＷも回転する。そして、アライメントヘッド１３２が半導体ウェハーＷのノッチ（またはオリフラ）を検出した時点で、モータ１３５が回転を停止する。これによって、半導体ウェハーＷは一定方向を向くこととなる。半導体ウェハーＷが一定方向を向いて停止した後、反射率測定機構２３０が半導体ウェハーＷの表面の所定位置の反射率を測定する。なお、反射率算出方法についてはさらに後述する。
【００５２】
半導体ウェハーＷの反射率測定が終了した後、ゲート弁１８３が開くとともに、ピン１３４が上昇する。続いて、搬送ロボット１５０の搬送アーム１５１ａ（１５１ｂ）がアライメントチャンバー１３１内に進入して半導体ウェハーＷの直下にて停止する。そして、ピン１３４が下降して搬送アーム１５１ａ（１５１ｂ）が半導体ウェハーＷを受け取り、アライメントチャンバー１３１から退出する。このようにして、搬送ロボット１５０によるアライメント部１３０からの半導体ウェハーＷの搬出が完了する。
【００５３】
＜１−３．加熱処理部の構成＞
次に、加熱処理部１６０の構成についてさらに説明する。図５および図６は、加熱処理部１６０を示す側断面図である。この加熱処理部１６０において、半導体ウェハーＷ等の基板のフラッシュ加熱が行われる。
【００５４】
加熱処理部１６０は、透光板６１、底板６２および円筒形の側板６３（６４）からなり、その内部に半導体ウェハーＷを収容して加熱処理を行うためのチャンバー６５を備える。チャンバー６５の上部を構成する透光板６１は、例えば、石英等の光透過性を有する材料から構成されており、フラッシュランプ６９から出射された光を透過してチャンバー６５内に導くチャンバー窓として機能している。また、チャンバー６５を構成する底板６２には、後述するウェハ支持部材７３および加熱プレート７４からなる保持手段を貫通して半導体ウェハーＷをその下面から支持するための支持ピン７０が立設されている。
【００５５】
また、チャンバー６５を構成する側板６４には、半導体ウェハーＷの搬入および搬出を行うための開口部６６が形成されている。開口部６６は、軸６７を中心に回動するゲート弁６８により開閉可能となっている。半導体ウェハーＷは、開口部６６が開放された状態で、搬送ロボット１５０によりチャンバー６５内に搬入される。また、チャンバー６５内にて半導体ウェハーＷの熱処理が行われるときには、ゲート弁６８により開口部６６が閉鎖される。
【００５６】
チャンバー６５は光源５の下方に設けられている。光源５は、複数（本実施形態においては３０本）のフラッシュランプ６９と、リフレクタ７１とを内蔵する。複数のフラッシュランプ６９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水平方向に沿うようにして互いに平行に列設されている。リフレクタ７１は、複数のフラッシュランプ６９の上方にそれらの全体を被うように配設されている。
【００５７】
キセノンフラッシュランプ６９は、その内部にキセノンガスが封入されその両端部にコンデンサーに接続された陽極および陰極が配設されたガラス管と、該ガラス管の外局部に巻回されたトリガー電極とを備える。キセノンガスは電気的には絶縁体であることから、通常の状態ではガラス管内に電気は流れない。しかしながら、トリガー電極に高電圧を印加して絶縁を破壊した場合には、コンデンサーに蓄えられた電気がガラス管内に瞬時に流れ、そのときのジュール熱でキセノンガスが加熱されて光が放出される。このキセノンフラッシュランプ６９においては、予め蓄えられていた静電エネルギーが０．１ミリセカンドないし１０ミリセカンドという極めて短い光パルスに変換されることから、連続点灯の光源に比べて極めて強い光を照射し得るという特徴を有する。なお、キセノンフラッシュランプ６９に代えて、他の希ガスを封入したフラッシュランプ、例えばクリプトンフラッシュランプを使用するようにしても良い。
【００５８】
光源５と透光板６１との間には、光拡散板７２が配設されている。この光拡散板７２は、光透過材料としての石英ガラスの表面に光拡散加工を施したものが使用される。なお、光拡散板７２を使用しないかわりに、透光板６１に光拡散のための表面加工を施すようにしても良い。
【００５９】
フラッシュランプ６９から放射された光の一部は直接に光拡散板７２および透光板６１を透過してチャンバー６５内へと向かう。また、フラッシュランプ６９から放射された光の他の一部は一旦リフレクタ７１によって反射されてから光拡散板７２および透光板６１を透過してチャンバー６５内へと向かう。
【００６０】
チャンバー６５内には、加熱プレート７４と半導体ウェハーＷを保持するウェハ支持部材（サセプタ）７３とが設けられている。ウェハ支持部材７３は加熱プレート７４の上面に設置されている。また、ウェハ支持部材７３の表面には、半導体ウェハーＷの位置ずれ防止ピン７５が付設されている。
【００６１】
加熱プレート７４は、半導体ウェハーＷを予備加熱（アシスト加熱）するためのものである。この加熱プレート７４は、窒化アルミニウムにて構成され、その内部にヒータと該ヒータを制御するためのセンサとを収納した構成を有する。一方、ウェハ支持部材７３は、加熱プレート７４からの熱エネルギーを拡散して半導体ウェハーＷを均一に予備加熱するためのものである。このウェハ支持部材７３の材質としては、高純度セラミックスや石英等が採用される。なお、ウェハ支持部材７３を加熱プレート７４と同様に、窒化アルミニウムにて構成するようにしても良い。
【００６２】
ウェハ支持部材７３および加熱プレート７４は、モータ４０の駆動により、図５に示す半導体ウェハーＷの搬入・搬出位置と図６に示す半導体ウェハーＷの熱処理位置との間を昇降する構成となっている。
【００６３】
すなわち、加熱プレート７４は、筒状体４１を介して移動板４２に連結されている。この移動板４２は、チャンバー６５の底板６２に釣支されたガイド部材４３により案内されて昇降可能となっている。また、ガイド部材４３の下端部には、固定板４４が固定されており、この固定板４４の中央部にはボールネジ４５を回転駆動するモータ４０が配設されている。そして、このボールネジ４５は、移動板４２と連結部材４６、４７を介して連結されたナット４８と螺合している。このため、ウェハ支持部材７３および加熱プレート７４は、モータ４０の駆動により、図５に示す半導体ウェハーＷの搬入・搬出位置と図６に示す半導体ウェハーＷの熱処理位置との間を昇降することができる。
【００６４】
図５に示す半導体ウェハーＷの搬入・搬出位置は、搬送ロボット１５０を使用して開口部６６から搬入した半導体ウェハーＷを支持ピン７０上に載置し、あるいは、支持ピン７０上に載置された半導体ウェハーＷを開口部６６から搬出することができるように、ウェハ支持部材７３および加熱プレート７４が下降した位置である。この状態においては、支持ピン７０の上端は、ウェハ支持部材７３および加熱プレート７４に形成された貫通孔を通過し、ウェハ支持部材７３の表面より上方に突出する。
【００６５】
一方、図６に示す半導体ウェハーＷの熱処理位置は、半導体ウェハーＷに対して熱処理を行うために、ウェハ支持部材７３および加熱プレート７４が支持ピン７０の上端より上方に上昇した位置である。ウェハ支持部材７３および加熱プレート７４が図５の搬入・搬出位置から図６の熱処理位置に上昇する過程において、支持ピン７０に載置された半導体ウェハーＷはウェハ支持部材７３によって受け取られ、その下面をウェハ支持部材７３の表面に支持されて上昇し、チャンバー６５内の透光板６１に近接した位置に水平姿勢にて保持される。逆に、ウェハ支持部材７３および加熱プレート７４が熱処理位置から搬入・搬出位置に下降する過程においては、ウェハ支持部材７３に支持された半導体ウェハーＷは支持ピン７０に受け渡される。
【００６６】
半導体ウェハーＷを支持するウェハ支持部材７３および加熱プレート７４が熱処理位置に上昇した状態においては、それらに保持された半導体ウェハーＷと光源５との間に透光板６１が位置することとなる。なお、このときのウェハ支持部材７３と光源５との間の距離についてはモータ４０の回転量を制御することにより任意の値に調整することが可能となっている。
【００６７】
また、チャンバー６５の底板６２と移動板４２との間には筒状体４１の周囲を取り囲むようにしてチャンバー６５を気密状体に維持するための伸縮自在の蛇腹７７が配設されている。ウェハ支持部材７３および加熱プレート７４が熱処理位置まで上昇したときには蛇腹７７が収縮し、ウェハ支持部材７３および加熱プレート７４が搬入・搬出位置まで下降したときには蛇腹７７が伸長してチャンバー６５内の雰囲気と外部雰囲気とを遮断する。
【００６８】
チャンバー６５における開口部６６と反対側の側板６３には、開閉弁８０に連通接続された導入路７８が形成されている。この導入路７８は、チャンバー６５内に処理に必要なガス、例えば不活性な窒素ガスを導入するためのものである。一方、側板６４における開口部６６には、開閉弁８１に連通接続された排出路７９が形成されている。この排出路７９は、チャンバー６５内の気体を排出するためのものであり、開閉弁８１を介して図示しない排気手段と接続されている。
【００６９】
また、加熱処理部１６０には、フラッシュランプ６９から閃光が照射されて半導体ウェハーＷが昇温したときにその温度を計測する測温機構２６０が付設されている。図７は、測温機構２６０の構成を示す図である。測温機構２６０は、主たる構成として採光部２６１および測定部２６２を備える。
【００７０】
採光部２６１は、石英ロッド２６４と、コネクタ２６５と、集光レンズ２６６とを備える。石英ロッド２６４は、石英製の円柱状部材であって、ここの例ではφ３ｍｍとしている。石英ロッド２６４の先端部は、カット面の法線が石英ロッド２６４の中心軸と４５°の角度をなすようにカットされている。一方、石英ロッド２６４の基端部はコネクタ２６５に挿着されている。なお、石英ロッド２６４の基端部はロッド中心軸と垂直に切断されている。そして、コネクタ２６５内において石英ロッド２６４の基端部に対向して集光レンズ２６６が配置されている。コネクタ２６５の石英ロッド２６４が挿着されている側と反対側には例えばφ０．４ｍｍの光ファイバ２６３の一端が接続されている。
【００７１】
チャンバー６５の側板６４には石英ロッド２６４を遊挿可能な細孔６４ａが水平方向に穿設されている。側板６４の外壁における細孔６４ａの周囲にコネクタ２６５を装着することができる。石英ロッド２６４が挿着されたコネクタ２６５を側板６４の外壁に装着することにより、石英ロッド２６４は細孔６４ａを挿通して、その先端部はウェハ支持部材７３に支持された半導体ウェハーＷと透光板６１との間に到達する。なお、ウェハ支持部材７３および加熱プレート７４が熱処理位置まで上昇したときであっても、それらに支持された半導体ウェハーＷと石英ロッド２６４とが干渉しないような位置に細孔６４ａは穿設されている。従って、ウェハ支持部材７３および加熱プレート７４によって熱処理位置にまで上昇された処理対象の半導体ウェハーＷの表面とフラッシュランプ６９との間に、石英ロッド２６４はその中心軸を水平方向に沿わせて配置されていることとなる（図６参照）。
【００７２】
半導体ウェハーＷからの熱放射の光は石英ロッド２６４内を導かれ、光ファイバ２６３の端面に入射するように集光レンズ２６６によって集光される。光ファイバ２６３の端面に入射した光は光ファイバ２６３によって測定部２６２まで導かれる。
【００７３】
第１実施形態の測定部２６２は、いわゆる単色の放射温度計を備えている。測定部２６２は、アライメント部１３０の検出部２３５と類似した構成を有しており、回転チョッパ２６９と、フィルタ２７０と、検出素子２７１と、温度算出部２７３とを備えている。回転チョッパ２６９は、図４の回転チョッパ２３９と同一の構成を備える。すなわち、回転チョッパ２６９は、扇形羽根によって石英ロッド２６４と検出素子２７１との間を遮光することができる。そして、回転チョッパ２６９がモータ２７２によって９０°回転するごとに、光ファイバ２６３によって導かれた熱放射の光が検出素子２７１に入射する測定状態と、その光が遮光される非測定状態とが切り換わる。
【００７４】
フィルタ２７０は、２μｍ以上の波長の光を選択的に透過する光学フィルタである。第１実施形態の検出素子２７１は、例えば硫化鉛の素子にて構成されており、光電効果を利用して受光した光の強度を測定する。既述したように、硫化鉛はキセノンフラッシュランプの閃光の波長範囲外である２μｍ以上の赤外域での光電効果が大きく、検出素子２７１は２μｍ以上の赤外域の光の検出に適している。また、硫化鉛は１ミリセカンド以下の応答速度を期待できる。
【００７５】
温度算出部２７３は、アライメント部１３０の検出部２３５および検出素子２７１と電気的に接続されており、光ファイバ２６３によって導かれた熱放射の光を受光した検出素子２７１の出力信号および検出部２３５から送信された半導体ウェハーＷの反射率に基づいて後述の演算手法により半導体ウェハーＷの表面の温度を算出する演算回路である。第１実施形態においては、検出素子２７１と温度算出部２７３とによっていわゆる単色の放射温度計が構成されている。なお、温度算出部２７３をＣＰＵ等を備えたコンピュータによって構成し、該ＣＰＵに温度算出のためのプログラムを実行させるようにしても良い。
【００７６】
温度算出部２７３は温度表示部２７５とも電気的に接続されており、温度算出部２７３によって算出された半導体ウェハーＷの表面温度は温度表示部２７５に表示される。温度表示部２７５は、例えば液晶表示器にて構成すれば良く、基板処理装置１００の操作部等に配置される。
【００７７】
＜１−４．基板処理装置の処理手順＞
次に、本発明にかかる基板処理装置１００による半導体ウェハーＷの処理手順について説明する。図８は、基板処理装置１００の処理手順を示すフローチャートである。この基板処理装置１００において処理対象となる半導体ウェハーＷは、イオン注入後の半導体ウェハーである。
【００７８】
基板処理装置１００では、まず、イオン注入後の半導体ウェハーＷがキャリア９１に複数枚収容された状態でインデクサ部１１０上に載置される。そして、受渡ロボット１２０がキャリア９１から処理対象の半導体ウェハーＷを１枚ずつ取り出し、アライメント部１３０に搬入する（ステップＳ１）。アライメント部１３０は、半導体ウェハーＷの向きを一定方向に向ける位置決めの他に、半導体ウェハーＷの表面の反射率測定も行う（ステップＳ２）。
【００７９】
半導体ウェハーＷの位置決めについては上述した通りであり、半導体ウェハーＷが一定方向を向いた状態にて、反射率測定機構２３０が半導体ウェハーＷの表面の所定位置の反射率を測定する。反射率測定は、投光部２３１から出射されて半導体ウェハーＷの表面にて反射された光を受光部２３２にて受光し、その光のうちの特定波長の強度を検出素子２４１にて測定した結果に基づいて反射率算出部２４３が反射率を算出することにより実行される。反射率測定の精度を向上させるためには、投光部２３１から出射されて半導体ウェハーＷの表面にて反射された光を確実に受光部２３２に受光させるとともに、外乱光、投光部２３１からの直接光および半導体ウェハーＷの表面以外にて反射された反射光が受光部２３２に入射しないようにすることが必要である。このために、反射鏡２３３を設けるとともに、光源２３６、石英ロッド２３７、集光レンズ２３８を筒状のカバーにて覆い、さらに半導体ウェハーＷの表面の法線に対して光源２３６のランプ軸のなす角度と石英ロッド２３７の中心軸のなす角度とが同じ角度となるように投光部２３１および受光部２３２を設置している。
【００８０】
また、反射率測定に使用する上記特定波長は２μｍ以上の赤外域波長である。この特定波長は、加熱処理部１６０でのフラッシュ加熱時に測定部２６２が半導体ウェハーＷの温度測定に使用する波長と同じである。特定波長を２μｍ以上としているのは、フラッシュランプ６９からのフラッシュ光の波長範囲外の波長の放射光を温度測定に使用するためである。すなわち、フラッシュ光が温度測定に影響しないようにフラッシュ光の波長範囲外の波長２μｍ以上の放射光にて半導体ウェハーＷの温度測定を行い、その放射光の波長における半導体ウェハーＷの反射率を測定するのである。
【００８１】
受光部２３２が受光した反射光は光ファイバ２３４によって検出部２３５まで導かれる。検出部２３５においては、回転チョッパ２３９が２０Ｈｚ程度で回転しており、光ファイバ２３４によって導かれた光が回転チョッパ２３９によって遮光される状態と検出素子２４１に入射する状態とが繰り返される。回転チョッパ２３９を通過した光はフィルタ２４０に入射し、２μｍ以上の波長の光が選択的に透過されて検出素子２４１に入射する。
【００８２】
検出素子２４１は受光した光のうちの上記特定波長の強度を電気信号に変換して反射率算出部２４３に伝達する。反射率算出部２４３は、回転チョッパ２３９によって遮光されているときの検出素子２４１の出力と遮光されていないときの検出素子２４１の出力との差分を受光部２３２が受光した反射光の強度を示す検出素子２４１の出力とする。このように、回転チョッパ２３９を回転（チョッピング）させつつ、回転チョッパ２３９が遮光しているときと遮光していないときとの差分を測定値とする手法を一般にＡＣモードと称する。
【００８３】
検出素子２４１からの出力信号を受信した反射率算出部２４３は、次の数１に基づいて処理対象の半導体ウェハーＷの表面の反射率Ｒを算出する。
【００８４】
【数１】
2005207997.tif 000003
【００８５】
数１において、Ｖ0は反射率測定の校正時の検出素子２４１の出力であり、Ｖwaferは処理対象の半導体ウェハーＷの反射光を受光した検出素子２４１の出力である。反射率測定の校正は、処理対象半導体ウェハーＷの処理に先立って、アルミ膜を蒸着したウェハーまたはアルミ反射鏡をアライメント部１３０にセットして予め行っておく。アルミ膜を蒸着したウェハーは赤外光をほぼ全反射し、その反射率を”１”とみなすことができる。そして、反射率”１”のアルミ膜蒸着ウェハーの反射光を受光したときの検出素子２４１の出力をＶ0としているのである。なお、Ｖ0およびＶwaferともに上述したＡＣモードによる測定値である。
【００８６】
数１により、反射率”１”のときの検出素子２４１の出力と実際の処理対象半導体ウェハーＷの反射光を受光した検出素子２４１の出力との比から該半導体ウェハーＷの反射率Ｒを算出することができる。
【００８７】
ところで、ウェハーの放射率ε、透過率Ｔ、反射率Ｒの間には次の数２の関係が成り立つ。
【００８８】
【数２】
2005207997.tif 000004
【００８９】
シリコンの半導体ウェハーＷにおいて１．２μｍ以上の波長域では、放射率εと透過率Ｔとに温度依存性があり室温では半透明であることが知られているが、反射率Ｒには温度依存性がなく、数１に基づいて反射率算出部２４３が算出した半導体ウェハーＷの反射率Ｒはフラッシュ加熱によって昇温されたときにも同じ値である。
【００９０】
処理対象の半導体ウェハーＷの反射率測定が終了すると、搬送ロボット１５０の搬送アーム１５１ａ（または１５１ｂ）がその半導体ウェハーＷをアライメント部１３０から搬送室１７０内へと取り出し、搬送ロボット１５０が加熱処理部１６０を向くように旋回する。
【００９１】
搬送ロボット１５０が加熱処理部１６０に向くと、搬送アーム１５１ａ（１５１ｂ）がアライメント部１３０から取り出した半導体ウェハーＷを加熱処理部１６０へと搬入する（ステップＳ３）。このときに搬送ロボット１５０は、フラッシュランプ６９の長手方向と垂直に搬送アーム１５１ａ，１５１ｂをスライド移動させる。
【００９２】
加熱処理部１６０においては、ウェハ支持部材７３および加熱プレート７４が図５に示す半導体ウェハーＷの搬入・搬出位置に配置された状態にて、搬送ロボット１５０により開口部６６を介して半導体ウェハーＷが搬入され、支持ピン７０上に載置される。この半導体ウェハーＷは既にアライメント部１３０にて一定方向を向くように位置決めされたものであり、加熱処理部１６０への搬入時にも必ず一定方向を向くように支持ピン７０上に載置される。また、この半導体ウェハーＷはアライメント部１３０にてその表面の反射率Ｒが算出されたものである。
【００９３】
半導体ウェハーＷの搬入が完了すれば、開口部６６がゲート弁６８により閉鎖される。しかる後、ウェハ支持部材７３および加熱プレート７４がモータ４０の駆動により図６に示す半導体ウェハーＷの熱処理位置まで上昇し、半導体ウェハーＷを水平姿勢にて保持する。また、開閉弁８０および開閉弁８１を開いてチャンバー６５内に窒素ガスの気流を形成する。
【００９４】
ウェハ支持部材７３および加熱プレート７４は、加熱プレート７４に内蔵されたヒータの作用により予め所定温度に加熱されている。このため、ウェハ支持部材７３および加熱プレート７４が半導体ウェハーＷの熱処理位置まで上昇した状態においては、半導体ウェハーＷが加熱状態にあるウェハ支持部材７３と接触することにより予備加熱され、半導体ウェハーＷの温度が次第に上昇する（ステップＳ４）。
【００９５】
この状態においては、半導体ウェハーＷはウェハ支持部材７３を介して継続して加熱される。そして、半導体ウェハーＷの温度上昇時には、図示しない加熱プレート７４内部の温度センサにより、半導体ウェハーＷの表面温度が予備加熱温度Ｔ１になるように加熱プレート７４の内部温度をモニタし、設定温度に到達したか否かを常に監視する。なお、この温度センサは測温機構２６０とは異なるセンサであり、例えば熱電対等を用いることができる。
【００９６】
予備加熱温度Ｔ１は、例えば２００℃ないし６００℃程度の温度である。半導体ウェハーＷをこの程度の予備加熱温度Ｔ１まで加熱したとしても、半導体ウェハーＷに打ち込まれたイオンが拡散してしまうことはない。
【００９７】
やがて、半導体ウェハーＷの表面温度が予備加熱温度Ｔ１に到達すると、フラッシュランプ６９を点灯してフラッシュ加熱を行う（ステップＳ５）。このフラッシュ加熱工程におけるフラッシュランプ６９の点灯時間は、０．１ミリセカンドないし１０ミリセカンド程度の時間である。このように、フラッシュランプ６９においては、予め蓄えられていた静電エネルギーがこのように極めて短い光パルスに変換されることから、極めて強い閃光が照射されることになる。
【００９８】
このようなフラッシュ加熱により、半導体ウェハーＷの表面温度は瞬間的に温度Ｔ２に到達する。この温度Ｔ２は、１０００℃ないし１１００℃程度の半導体ウェハーＷのイオン活性化処理に必要な温度である。半導体ウェハーＷの表面がこのような処理温度Ｔ２にまで昇温されることにより、半導体ウェハーＷ中に打ち込まれたイオンが活性化される。
【００９９】
このとき、半導体ウェハーＷの表面温度が０．１ミリセカンドないし１０ミリセカンド程度の極めて短い時間で処理温度Ｔ２まで昇温されることから、半導体ウェハーＷ中のイオン活性化は短時間で完了する。従って、半導体ウェハーＷに打ち込まれたイオンが拡散するという現象の発生を防止することが可能となる。なお、イオン活性化に必要な時間はイオンの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イオン活性化は完了する。
【０１００】
また、フラッシュランプ６９を点灯して半導体ウェハーＷを加熱する前に、加熱プレート７４を使用して半導体ウェハーＷの表面温度を２００℃ないし６００℃程度の予備加熱温度Ｔ１まで加熱していることから、フラッシュランプ６９により半導体ウェハーＷを１０００℃ないし１１００℃程度の処理温度Ｔ２まで速やかに昇温させることが可能となる。
【０１０１】
ここで、本実施形態においては、半導体ウェハーＷのフラッシュ加熱時にその表面温度の測温を行っている。フラッシュランプ６９から閃光が照射されて加熱された半導体ウェハーＷの表面からはその温度に応じた熱放射が生じる。加熱処理部１６０の測温機構２６０は、該熱放射の放射強度を測定し（ステップＳ６）、その測定結果とアライメント部１３０にて測定された半導体ウェハーＷの表面の反射率Ｒとに基づいて半導体ウェハーＷの温度を算定する（ステップＳ７）。
【０１０２】
加熱された半導体ウェハーＷから石英ロッド２６４に入射した放射光のうち石英ロッド２６４の中心軸に垂直に入射した光は、石英ロッド２６４の先端のカット面にて全反射され、石英ロッド２６４内をその中心軸に沿って伝播する。
【０１０３】
図９は、半導体ウェハーＷからの放射光が石英ロッド２６４内を全反射して伝播する様子を示す図である。石英ロッド２６４のカット面２６４ａは、その法線が石英ロッド２６４の中心軸と４５°の角度をなすようにカットされている。従って、加熱された半導体ウェハーＷから石英ロッド２６４に入射した放射光のうち石英ロッド２６４の中心軸に垂直に入射した光は、石英ロッド２６４の先端のカット面２６４ａに入射角４５°にて入射する。
【０１０４】
一方、石英の臨界角は４３．２°である。臨界角とは屈折率の大きい媒体中（石英）を進む光束が屈折率の小さい媒体（外気）との界面で全反射する最低入射角度である。従って、図９に示すように、石英ロッド２６４の中心軸に垂直に入射した光はカット面２６４ａにて全反射され、石英ロッド２６４内をその中心軸と平行に伝播する。第１実施形態では石英ロッド２６４がφ３ｍｍであるため、半導体ウェハーＷの表面のうちの長径４．２ｍｍ、短径３ｍｍの楕円領域からの熱放射が石英ロッド２６４によって採光されることとなる。なお、石英ロッド２６４に入射してもカット面２６４ａに到達しない放射光はそのまま石英ロッド２６４を透過することとなる。
【０１０５】
また、熱放射を採光する上記楕円領域は反射率測定機構２３０によって反射率Ｒを測定した領域と同一位置にする。上述したとおり、反射率測定はアライメント部１３０にて半導体ウェハーＷが一定方向を向いた後に実行される。そして、加熱処理部１６０への搬入時にも半導体ウェハーＷは一定方向を向くようにされる。従って、半導体ウェハーＷの表面の反射率測定を行った位置の直上にカット面２６４ａが位置するように石英ロッド２６４を設置すれば、処理対象の半導体ウェハーＷの同一位置における反射率および放射強度を測定することができる。
【０１０６】
石英ロッド２６４によって採光された放射光は、集光レンズ２６６によって集光されて光ファイバ２６３に入射した後、光ファイバ２６３によって測定部２６２まで導かれる。測定部２６２の回転チョッパ２６９は回転しておらず、半導体ウェハーＷの表面温度測定を行わないときには、光ファイバ２６３と検出素子２７１との間が遮光された非測定状態となるように回転チョッパ２６９が停止している。そして、フラッシュランプ６９からの閃光照射が行われる直前（約１秒前）に、回転チョッパ２６９が９０°回転して光ファイバ２６３によって導かれた放射光が検出素子２７１に入射する測定状態に切り換わる。
【０１０７】
回転チョッパ２６９を通過した放射光はフィルタ２７０に入射し、２μｍ以上の波長の光が選択的に透過されて検出素子２７１に入射する。検出素子２７１は受光した放射光の強度を電気信号に変換して温度算出部２７３に伝達する。ここで、第１実施形態においては、検出素子２７１が受光した放射光のうち反射率測定に使用した特定波長の光の強度を測定する。当該特定波長はフラッシュ光の波長範囲外の２μｍ以上である。そして、温度算出部２７３は、回転チョッパ２６９によって遮光されているときの検出素子２７１の出力と遮光されていないときの検出素子２７１の出力との差分の最高値を、半導体ウェハーＷが瞬間最高温度に到達したときの熱放射の放射強度とする。
【０１０８】
このように、回転チョッパ２６９の回転を行わず、フラッシュ加熱の直前に測定状態として回転チョッパ２６９が遮光しているときと遮光していないときとの検出素子２７１の出力の差分を測定値とする手法を一般にＤＣモードと称する。ＤＣモードではゼロ点ドリフトが生じやすいが、本実施形態ではフラッシュランプ６９からの閃光照射が行われる直前に測定状態としているためゼロ点ドリフトの影響は受けない。また、反射率測定に採用したＡＣモードでは、半導体ウェハーＷが最高温度に到達した瞬間に回転チョッパ２６９によって放射光が遮光されるおそれがあるが、ＤＣモードではそのような瞬間的に得られる放射光強度をも確実に検出素子２７１が受光して測定することができる。フラッシュ加熱のように、半導体ウェハーＷの昇温時間が極めて短い場合にはＤＣモードが有効である。さらに、硫化鉛の検出素子２７１は、応答速度が極めて速いため、０．１ミリセカンドないし１０ミリセカンド程度の極めて短い昇温時間であっても半導体ウェハーＷが最高温度に到達した瞬間の放射光を捉えることができる。
【０１０９】
検出素子２７１からの出力信号を受信した温度算出部２７３は、アライメント部１３０にて反射率測定機構２３０によって既に測定された反射率Ｒおよび検出素子２７１によって測定された放射強度に基づいて、以下のようにして処理対象の半導体ウェハーＷの瞬間最高温度を算定する。
【０１１０】
まず、瞬間最高温度Ｔ（Ｋ）に到達した半導体ウェハーＷからの放射光を受光したときの検出素子２７１の瞬間最高出力Ｖmaxと温度Ｔの黒体炉の放射光を検出素子２７１によって測定したときの出力Ｌｂ（Ｔ）との間には次の数３の関係が成り立つ。
【０１１１】
【数３】
2005207997.tif 000005
【０１１２】
数３において、εは半導体ウェハーＷの放射率である。既述したように、半導体ウェハーＷの放射率ε、透過率Ｔ、反射率Ｒの間には数２の関係が成立する。反射率Ｒについてはアライメント部１３０にておいて測定済みである。また、フラッシュ加熱時の半導体ウェハーＷの瞬間最高温度は１０００℃ないし１１００℃程度となるが、この温度域における透過率Ｔはほぼ”０”とみなすことができる。よって、次の数４が成立する。
【０１１３】
【数４】
2005207997.tif 000006
【０１１４】
一方、温度Ｔの黒体炉を測定した出力Ｌｂ（Ｔ）については数５に示す単色の放射温度計の特性式で表すことができる。
【０１１５】
【数５】
2005207997.tif 000007
【０１１６】
数５において、Ａ，Ｂ，Ｃは単色放射温度計の固有定数である。また、Ｃ２は放射の第二定数であり、１．４３８８×１０-2ｍ・Ｋである。数５から次の数６が導かれる。
【０１１７】
【数６】
2005207997.tif 000008
【０１１８】
従って、温度算出部２７３は、測定済みの反射率Ｒおよび検出素子２７１の瞬間最高出力Ｖmaxとに基づいて数４からＬｂ（Ｔ）を算出し、さらに数６から半導体ウェハーＷの瞬間最高温度Ｔを算定することができる。なお、数５，数６の固有定数Ａ，Ｂ，Ｃは、石英ロッド２６４を含む測温機構２６０全体を黒体炉にて校正して予め求めておく。
【０１１９】
図１０は、測温機構２６０の校正の様子を示す図である。測温機構２６０のコネクタ２６５を水冷板３０２に固定するとともに、石英ロッド２６４の先端を黒体炉のキャビティ３０１の恒温領域にまで挿入する。図１０に示す状態にて、黒体炉のキャビティ３０１の温度を少なくとも３点以上に変化させて、検出素子２７１が放射強度を測定することにより、測温機構２６０を校正して数５からその固有定数Ａ，Ｂ，Ｃを求めることができる。
【０１２０】
半導体ウェハーＷの表面の温度測定を伴うフラッシュ加熱工程が終了した後に、ウェハ支持部材７３および加熱プレート７４がモータ４０の駆動により図５に示す半導体ウェハーＷの搬入・搬出位置まで下降するとともに、ゲート弁６８により閉鎖されていた開口部６６が開放される。そして、支持ピン７０上に載置された半導体ウェハーＷが搬送ロボット１５０により搬出される（ステップＳ８）。
【０１２１】
次に、搬送ロボット１５０は冷却部１４０に向くように旋回し、搬送アーム１５１ａ（または１５１ｂ）が処理済の半導体ウェハーＷを冷却部１４０内に載置する。冷却部１４０にて冷却された半導体ウェハーＷは受渡ロボット１２０によりキャリア９１へと返却され、一連の基板処理が完了する。
【０１２２】
以上のように、第１実施形態においては、フラッシュランプ６９からの閃光照射が行われる前に処理対象の半導体ウェハーＷの表面の反射率を反射率測定機構２３０によって測定するとともに、フラッシュランプ６９から閃光が照射されて加熱された処理対象の半導体ウェハーＷの表面からの熱放射の放射強度を検出素子２７１によって測定し、その反射率および放射強度から半導体ウェハーＷの表面の瞬間最高温度を温度算出部２７３が算定している。一般に非接触の放射温度計によって半導体ウェハーＷの温度を測定するためには、その放射率と放射強度とを測定する必要がある。そして、正確な温度測定のためには、加熱時の昇温された状態の半導体ウェハーＷの放射率および放射強度を測定するのが最も好ましい。
【０１２３】
このため、特許文献１に記載されたような従来のハロゲンランプを使用したランプアニール装置では、ウェハーが昇温された期間中に回転式セクタによって２種類の実効反射率を作り出し、それぞれの実効反射率に対応した放射強度を測定することによって成立する二元の式からウェハーの放射率および温度を算出していたのである。しかしながら、加熱時間の極めて短いフラッシュ加熱式の装置ではウェハー昇温中に２種類の実効反射率を作り出すだけの時間的余裕がない。このため、第１実施形態ではフラッシュ加熱を行う前に予め処理対象の半導体ウェハーＷの表面の反射率を測定しておき、フラッシュ加熱時には半導体ウェハーＷからの熱放射の最高放射強度のみを硫化鉛の検出素子２７１によって瞬間的に測定し、半導体ウェハーＷの表面の瞬間最高温度を算出しているのである。
【０１２４】
予めアライメント部１３０にて測定した反射率Ｒは室温の半導体ウェハーＷの反射率であるが、この反射率Ｒの温度依存性は小さい。また、硫化鉛は１ミリセカンド以下の応答速度を期待できるため、フラッシュ加熱時に最高温度に到達した瞬間の半導体ウェハーＷからの熱放射の放射強度を硫化鉛の検出素子２７１によって正確に測定することができる。このため、本実施形態の装置によれば、フラッシュランプ６９から閃光を照射して加熱した半導体ウェハーＷの表面の温度を正確に計測することができる。
【０１２５】
また、反射率測定機構２３０が波長２μｍ以上の特定波長の光の反射率を測定し、検出素子２７１が加熱時の半導体ウェハーＷの表面から放射された該特定波長の光の放射強度を測定し、温度算出部２７３がその特定波長の光の反射率および放射強度から半導体ウェハーＷの表面の温度を算定している。すなわち、測温機構２６０は、一つの波長にて測温を行ういわゆる単色の放射温度計を備えるものである。単色の放射温度計であれば、検出素子２７１が上記特定波長の光の放射強度のみを測定すれば良いため応答時間が短く、昇温時間の短いフラッシュ加熱による半導体ウェハーＷの測温に適している。
【０１２６】
また、測定波長としてフラッシュランプ６９からのフラッシュ光の波長範囲外である２μｍ以上を使用するため、石英ロッド２６４にフラッシュ光が入射したとしても半導体ウェハーＷの温度測定には影響しない。また、そのようなフラッシュ光はフィルタ２７０によって除去される。
【０１２７】
また、第１実施形態においては、チャンバー６５内に直接測定部２６２を設置せずに、チャンバー６５内に収容された処理対象の半導体ウェハーＷとフラッシュランプ６９との間に石英ロッド２６４を配置し、その石英ロッド２６４によって半導体ウェハーＷの表面からの熱放射光を測定部２６２に導くようにしている。フラッシュ加熱では半導体ウェハーＷの表面のみが瞬間的に昇温されて裏面側はあまり昇温しないため、表面側から測温する必要があるが、半導体ウェハーＷの表面側に石英ロッド２６４を配置することにより、その表面からの熱放射を採光して表面温度を的確に測温することができる。また、半導体ウェハーＷの表面側に石英ロッド２６４を配置すれば、強烈なフラッシュ光が直接測定部２６２に到達することもなく、さらに測定部２６２によって半導体ウェハーＷへの閃光照射が阻害される（測定部２６２が影になる）懸念もない。
【０１２８】
また、第１実施形態においては、半導体ウェハーＷの表面の同一位置における反射率および放射強度が測定されて測温されるため、放射強度が測定された位置の反射率を使用して半導体ウェハーＷの表面温度を算定することができ、より正確な測温が可能となる。
【０１２９】
また、第１実施形態においては、反射率測定機構２３０をアライメント部１３０に配置し、アライメント部１３０にて処理対象の半導体ウェハーＷの反射率を測定している。そして、アライメント部１３０はインデクサ部１１０から加熱処理部１６０に至る半導体ウェハーＷの搬送経路（往路）の一部である。従って、反射率測定のための特別な搬送工程は不要であり、インデクサ部１１０から加熱処理部１６０への通常の搬送手順を実行しているときに半導体ウェハーＷの表面反射率を測定することができ、スループットを大きく低下させることなく半導体ウェハーＷの測温を行うことができる。
【０１３０】
＜２．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。第２実施形態の基板処理装置の構成は第１実施形態と概ね同じである。また、アライメント部１３０にて予め半導体ウェハーＷの表面の反射率を測定した後にフラッシュ加熱時の放射強度を測定して表面の瞬間最高温度を算定するという処理手順も第１実施形態とほぼ同じである。
【０１３１】
第１実施形態では単色の放射温度計によって測温していたのに対し、第２実施形態では二色の放射温度計によって半導体ウェハーＷの表面温度を測温する点が相違する。まず、第２実施形態においては、アライメント部１３０に搬入されて位置決めがなされた半導体ウェハーＷに対し、反射率測定機構２３０が波長２μｍ以上の第１波長λ１および第２波長λ２の光のそれぞれの反射率を測定する。二色の反射率を測定する点を除いて、具体的な反射率測定手法は第１実施形態と同じである。すなわち、数１から第１波長λ１の反射率Ｒ１および第２波長λ２の反射率Ｒ２をそれぞれ算出する。なお、第１波長λ１および第２波長λ２の両測定波長を２μｍ以上としているのは第１実施形態と同じく、温度測定に与えるフラッシュ光の影響を排除するためである。
【０１３２】
そして、第２実施形態の測定部２６２は、いわゆる二色の放射温度計を備えている。フラッシュ加熱時においては、検出素子２７１が受光した放射光のうち反射率測定に使用した第１波長λ１および第２波長λ２の光のそれぞれの放射強度を測定する。このときの具体的な測定手法も第１実施形態と同じである。すなわち、フラッシュランプ６９からのフラッシュ加熱時に、半導体ウェハーＷの表面からの熱放射光を石英ロッド２６４によって採光し、その採光した放射光のうちの第１波長λ１および第２波長λ２のそれぞれの強度をＤＣモードにて検出素子２７１が測定する。続いて、温度算出部２７３が、第１波長λ１の光の反射率Ｒ１と第２波長λ２の光の反射率Ｒ２とから求まる放射率比および第１波長λ１の光の放射強度と第２波長λ２の光の放射強度との放射強度比率から以下のようにして処理対象の半導体ウェハーＷ表面の瞬間最高温度を算定する。
【０１３３】
フラッシュ加熱時に半導体ウェハーＷの表面が瞬間最高温度Ｔ（Ｋ）に到達したとすると、第１波長λ１および第２波長λ２の両測定波長における半導体ウェハーＷの表面からの放射強度比率Ｍ（Ｔ）は次の数７にて表される。
【０１３４】
【数７】
2005207997.tif 000009
【０１３５】
数７において、Ｌ（λ１，Ｔ）は温度Ｔの黒体炉からの波長λ１の放射光を検出素子２７１によって測定したときの放射強度であり、同様に、Ｌ（λ２，Ｔ）は温度Ｔの黒体炉からの波長λ２の放射光を検出素子２７１によって測定したときの放射強度である。一方、Ｗｉｅｎの式によれば、温度Ｔの黒体炉から波長λの放射光を検出素子２７１によって測定したときの黒体放射強度Ｌ（λ，Ｔ）は数８にて表される。
【０１３６】
【数８】
2005207997.tif 000010
【０１３７】
数７および数８より次の数９が成立する。
【０１３８】
【数９】
2005207997.tif 000011
【０１３９】
数９において、Ｃ２は第１実施形態にて示した放射の第二定数である。また、λ１，λ２は予め設定された既知の値である。従って、放射強度比率Ｍ（Ｔ）は温度Ｔのみの関数となり、次の数１０が導かれる。
【０１４０】
【数１０】
2005207997.tif 000012
【０１４１】
瞬間最高温度Ｔに到達した半導体ウェハーＷからの放射光を受光したときに検出素子２７１によって測定された第１波長λ１の光の放射強度と第２波長λ２の光の放射強度との放射強度比率Ｍ（Ｓ）は次の数１１にて表される。
【０１４２】
【数１１】
2005207997.tif 000013
【０１４３】
数１１において、ε（λ１，Ｔ）は温度Ｔの半導体ウェハーＷの表面における第１波長λ１の光の放射率であり、ε（λ２，Ｔ）は温度Ｔの半導体ウェハーＷの表面における第２波長λ２の光の放射率である。よって、ε（λ１，Ｔ）／ε（λ２，Ｔ）は半導体ウェハーＷの表面の第１波長λ１と第２波長λ２との放射率比εｒである。数１１から次の数１２が導かれる。
【０１４４】
【数１２】
2005207997.tif 000014
【０１４５】
数１２において、Ｒ１，Ｒ２は、既にアライメント部１３０において測定された半導体ウェハーＷの表面における第１波長λ１の反射率および第２波長λ２の反射率である。フラッシュ加熱時の半導体ウェハーＷの到達温度域では、その透過率はほぼ”０”である。このため、アライメント部１３０において反射率測定機構２３０により測定された第１波長λ１の光の反射率Ｒ１と第２波長λ２の光の反射率Ｒ２とから放射率比εｒ＝ε（λ１，Ｔ）／ε（λ２，Ｔ）＝（１−Ｒ１）／（１−Ｒ２）が求まる。その放射率比εｒおよび実際に検出素子２７１によって測定された第１波長λ１の光の放射強度と第２波長λ２の光の放射強度との放射強度比率Ｍ（Ｓ）からＭ（Ｔ）が算出されるのである。そして、求まったＭ（Ｔ）を数１０に代入することにより、半導体ウェハーＷの瞬間最高温度Ｔを算定することができる。
【０１４６】
第２実施形態においても、フラッシュランプ６９からの閃光照射が行われる前に処理対象の半導体ウェハーＷの表面の反射率を反射率測定機構２３０によって測定するとともに、フラッシュランプ６９から閃光が照射されて加熱された処理対象の半導体ウェハーＷの表面からの熱放射の放射強度を検出素子２７１によって測定し、その反射率および放射強度から半導体ウェハーＷの表面の瞬間最高温度を温度算出部２７３が算定している。このため、第１実施形態と同様に、フラッシュランプ６９から閃光を照射して加熱した半導体ウェハーＷの表面の温度を正確に計測することができる。
【０１４７】
特に、第２実施形態の測温機構２６０は、二つの波長にて測温を行ういわゆる二色の放射温度計を備えるものである。このような二色の放射温度計による温度測定は、処理対象となる半導体ウェハーＷの放射率に大きな温度依存性がある場合に有効である。例えば、表面にアモルファスシリコンが成膜された半導体ウェハーＷの場合、予備加熱時に５００℃以上に加熱されると結晶成長が生じてその表面の放射率が大きく変動することが知られている。このような場合、室温で測定した反射率から半導体ウェハーＷの放射率を算定しても、フラッシュ加熱時の実際の放射率と算定した放射率とが異なる。
【０１４８】
しかしながら、上記の例の如く放射率に温度依存性がある場合であっても放射率比にはほとんど温度依存性はないと考えることができる。波長λ１での放射率が温度によって変動するときには，波長λ２での放射率もそれと同様に変動すると考えられるからである。従って、第２実施形態のように、二色の放射温度計を使用して放射率比と実際に測定した放射強度の比率から半導体ウェハーＷの表面の温度を測定すれば、その半導体ウェハーＷの放射率に温度依存性がある場合であっても正確な測温を行うことができる。なお、放射率比の温度依存性をなるべく少なくするために、測定波長である第１波長λ１と第２波長λ２との波長幅は小さくする方が好ましい。
【０１４９】
但し、二色の放射温度計の応答速度は単色の放射温度計よりも遅い。このため、フラッシュランプ６９から閃光照射時間があまりに短いと有効な測定が困難になる懸念もあり、フラッシュランプ６９の点灯時間が５ミリセカンドないし１０ミリセカンド程度の比較的長時間の場合に第２実施形態を採用することが好ましい。
【０１５０】
＜３．変形例＞
以上、本発明の実施の形態について説明したが、この発明は上記の例に限定されるものではない。例えば、上記各実施形態においては光源５に３０本のフラッシュランプ６９を備えるようにしていたが、これに限定されずフラッシュランプ６９の本数は任意のものとすることができる。
【０１５１】
また、光源５にフラッシュランプ６９に代えて他の種類のランプ（例えばハロゲンランプ）を備え、当該ランプからの光照射によって半導体ウェハーＷの加熱を行う熱処理装置であっても本発明に係る技術を適用することができる。さらに、連続アークランプアニール装置や光ＣＶＤ装置にも本発明に係る技術を適用することができる。これらの場合であっても、加熱処理前に予め半導体ウェハーＷの反射率を測定しておき、その反射率と加熱処理時のウェハー表面からの放射強度から処理対象ウェハーの温度を算定するようにすれば良い。
【０１５２】
また、上記実施の形態では、基板収容部１１０にキャリア９１が２つ載置されるが、キャリア９１が１つだけ載置されてもよく、３つ以上であってもよい。また、受渡ロボット１２０が２つのキャリア９１間を移動するようになっているが、受渡ロボット１２０が２つ設けられてもよい。
【０１５３】
また、搬送ロボット１５０の上側の搬送アーム１５１ａを未処理の半導体ウェハーＷを保持する専用のアームとして設計し、下側の搬送アーム１５１ｂを処理済の半導体ウェハーＷを保持する専用のアームとして設計することにより、搬送ロボット１５０の小型化、および搬送の信頼性の向上を図ることができる。
【０１５４】
また、反射率測定機構２３０はアライメント部１３０に配置することに限定されるものではなく、インデクサ部１１０から加熱処理部１６０に至る半導体ウェハーＷの搬送経路上のいずれかに配置すればよい。インデクサ部１１０から加熱処理部１６０に至る半導体ウェハーＷの搬送経路、つまり往路上に反射率測定機構２３０を配置すれば、通常の搬送手順の工程中にて半導体ウェハーＷの表面反射率を測定することができ、スループットを大きく低下させることなく半導体ウェハーＷの測温を行うことができる。特に、反射率測定と放射強度測定とを半導体ウェハーＷの表面上の同一位置にて行うためには、位置合わせ後に反射率の測定を行う必要があるため、反射率測定機構２３０を例えば搬送室１７０に設置するようにすれば良い。また、加熱処理部１６０自体に反射率測定機構２３０を設け、フラッシュ加熱前に半導体ウェハーＷの表面の反射率を測定するようにしても良い。
【０１５５】
また、上記実施形態においては、半導体ウェハーに光を照射してイオン活性化処理を行うようにしていたが、本発明にかかる基板処理装置による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い。例えば、窒化シリコン膜や多結晶シリコン膜等の種々のシリコン膜が形成されたガラス基板に対して本発明にかかる基板処理装置による処理を行っても良い。一例として、ＣＶＤ法によりガラス基板上に形成した多結晶シリコン膜にシリコンをイオン注入して非晶質化した非晶質シリコン膜を形成し、さらにその上に反射防止膜となる酸化シリコン膜を形成する。この状態で、本発明にかかる基板処理装置により非晶質のシリコン膜の全面に光照射を行い、非晶質のシリコン膜が多結晶化した多結晶シリコン膜を形成することもできる。処理対象基板の放射率の温度依存性が大きい場合には、第２実施形態を採用することが好ましい。
【０１５６】
また、ガラス基板上に下地酸化シリコン膜、アモルファスシリコンを結晶化したポリシリコン膜を形成し、そのポリシリコン膜にリンやボロン等の不純物をドーピングした構造のＴＦＴ基板に対して本発明にかかる基板処理装置により光照射を行い、ドーピング工程で打ち込まれた不純物の活性化を行うこともできる。
【図面の簡単な説明】
【０１５７】
【図１】本発明にかかる基板処理装置の平面図である。
【図２】本発明にかかる基板処理装置の正面図である。
【図３】図１の基板処理装置のアライメント部の概略構成を示す側断面図である。
【図４】図３のアライメント部の回転チョッパの平面図である。
【図５】図１の基板処理装置の加熱処理部を示す側断面図である。
【図６】図１の基板処理装置の加熱処理部を示す側断面図である。
【図７】加熱処理部の測温機構の構成を示す図である。
【図８】図１の基板処理装置の処理手順を示すフローチャートである。
【図９】半導体ウェハーからの放射光が石英ロッド内を全反射して伝播する様子を示す図である。
【図１０】測温機構の校正の様子を示す図である。
【符号の説明】
【０１５８】
５  光源
６５  チャンバー
６９  フラッシュランプ
７３  ウェハ支持部材
７４  加熱プレート
１００  基板処理装置
１１０  インデクサ部
１３０  アライメント部
１４０  冷却部
１５０  搬送ロボット
１６０  加熱処理部
１７０  搬送室
２３０  反射率測定機構
２３１  投光部
２３２  受光部
２３３  反射鏡
２６０  測温機構
２６２  測定部
２６４  石英ロッド
２６９  回転チョッパ
２７０  フィルタ
２７１  検出素子
２７２  モータ
２７３  温度算出部
Ｗ  半導体ウェハー
【図１】
2005207997.tif 000015
【図２】
2005207997.tif 000016
【図３】
2005207997.tif 000017
【図４】
2005207997.tif 000018
【図５】
2005207997.tif 000019
【図６】
2005207997.tif 000020
【図７】
2005207997.tif 000021
【図８】
2005207997.tif 000022
【図９】
2005207997.tif 000023
【図１０】
2005207997.tif 000024