(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
基板に加熱を伴う処理を施す基板処理装置であって、
前記基板の一の面を加熱する加熱手段と、
開口部が形成されるとともに前記基板の他の面に対向する反射面と、
前記基板側からの放射エネルギーを前記開口部を介して検出器にて検出することにより、前記放射エネルギー強度を計測する複数の強度計測手段と、
前記強度計測手段によって計測された前記放射エネルギー強度に基づいて前記基板を黒体とみなした場合の黒体放射エネルギー強度を算出する強度算出手段と、
前記強度算出手段によって算出された前記黒体放射エネルギー強度に基づいて前記基板の温度を算出する温度算出手段と、
を備え、
前記複数の強度計測手段は、それぞれに入射する放射エネルギーの視野角が互いに異なる光学系を有するものであり、
前記強度算出手段は、前記複数の強度計測手段によって計測された複数の前記放射エネルギー強度に基づいて前記黒体放射エネルギー強度を算出することを特徴とする基板処理装置。
【請求項２】
基板の一の面を加熱する加熱手段と、開口部が形成されるとともに前記基板の他の面に対向する反射面と、前記基板側からの放射エネルギーを前記開口部を介して検出器にて検出することにより、前記放射エネルギー強度を計測する強度計測手段とを備える基板処理装置を用いた基板処理方法であって、
前記強度計測手段によって前記放射エネルギー強度を計測する強度計測工程と、
前記強度計測工程において計測された前記放射エネルギー強度に基づいて基板を黒体とみなした場合の黒体放射エネルギー強度を算出する強度算出工程と、
前記強度算出工程において算出された前記黒体放射エネルギー強度に基づいて基板の温度を算出する温度算出工程と
を備え、
前記強度計測工程においては、視野角が互いに異なる光学系を介して入射された複数の前記放射エネルギー強度を計測し、
前記強度算出工程においては、前記強度計測工程によって計測された複数の前記放射エネルギー強度に基づいて前記黒体放射エネルギー強度を算出することを特徴とする基板処理方法。
【請求項３】
請求項２に記載の基板処理方法であって、
前記の各工程の前にさらに、
互いに放射率の異なる複数の基準基板を前記基板処理装置により加熱しつつ、前記強度計測手段により前記複数の基準基板のそれぞれの前記放射エネルギー強度を計測する基準強度計測工程と、
前記基準強度計測工程において得られた前記複数の基準基板の前記放射エネルギー強度を基に相対実効反射率を算出する反射率算出工程と、
を備え、
前記温度算出工程においては、前記反射率算出工程において算出された前記相対実効反射率の値を利用しつつ前記基板の温度を算出することを特徴とする基板処理方法。
【請求項４】
請求項３に記載の基板処理方法であって、
前記強度計測工程、前記強度算出工程および前記温度算出工程を互いに異なる複数種類の基板に対して行うものであり、
前記複数の基準基板が、前記複数種類の基板とそれぞれ同種のものであることを特徴とする基板処理方法。
【請求項５】
請求項３または請求項４に記載の基板処理方法であって、
前記基準強度計測工程が２種の異なる視野角を有する前記放射強度計測手段によって第１放射エネルギー強度Ｉmainおよび第２放射エネルギー強度Ｉsubを計測するものであり、
前記反射率算出工程が、
前記複数の基準基板のそれぞれに対して求められた前記第１放射エネルギー強度Ｉmainおよび第２放射エネルギー強度Ｉsubの組をＩmain−Ｉsub平面内の点として表した場合の各点に対して誤差が少ない近似曲線を求める曲線算出工程と、
前記Ｉmain−Ｉsub平面内における前記近似曲線と直線Ｉmain＝Ｉsubとの交点のいずれかの成分値を前記複数の基準基板に対する基準黒体放射エネルギー強度として算出する基準黒体強度算出工程と、
前記曲線算出工程において得られた前記近似曲線上の任意の点のＩmainおよびＩsub成分値と、前記基準黒体強度算出工程において得られた前記基準黒体放射エネルギー強度とから前記相対実効反射率を算出する工程と
を備えたことを特徴とする基板処理方法。
【請求項６】
請求項３ないし請求項５に記載の基板処理方法であって、さらに、
前記基準強度計測工程において得られた前記複数の基準基板のそれぞれの前記放射エネルギー強度に基づいて前記黒体放射エネルギー強度を算出する基準黒体強度算出工程と、
前記基準黒体強度算出工程において得られた前記黒体放射エネルギー強度に基づいて、プランクの放射公式におけるプランク定数を補正した補正係数を求める係数算出工程とを備え、
前記温度算出工程が、前記係数算出工程において得られた前記補正係数を用いて前記基板の温度を算出するものであることを特徴とする基板処理方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、半導体ウエハ、フォトマスク用ガラス基板、液晶表示用ガラス基板、光ディスク用基板等の基板（以下、単に「基板」という。）に加熱を伴う処理を施す基板処理装置および基板処理方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
半導体装置の製造においては基板に対して様々な処理が施される。これらの処理の中には基板に酸化膜、窒化膜等を形成したり、アニール処理を施すことを目的として基板を所定の雰囲気中（真空を含む）で加熱する処理がある。また、このような基板の加熱を伴う処理では半導体装置の品質を一定に保つために適切な温度管理が要求される。
【０００３】
そのような温度管理を伴う基板処理方法として、従来から熱電対等の温度計測手段を基板に取り付けて、それにより基板温度を計測するといった、いわば接触式の温度計測を行いつつ基板処理を行う方法が知られている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、上記の接触式温度計測方法では直接基板に温度計測手段を取り付けるため、基板に汚染物質が付着し易く、基板の品質劣化を招いていた。
【０００５】
この発明は、従来技術における上述の問題の克服を意図しており、基板を汚染することなくその温度を計測して、より正確な温度管理が行える基板処理装置および基板処理方法を提供することを目的とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
上記の目的を達成するため、この発明の請求項１に記載の装置は、基板に加熱を伴う処理を施す基板処理装置であって、基板の一の面を加熱する加熱手段と、開口部が形成されるとともに基板の他の面に対向する反射面と、基板側からの放射エネルギーを開口部を介して検出器にて検出することにより、放射エネルギー強度を計測する複数の強度計測手段と、強度計測手段によって計測された放射エネルギー強度に基づいて基板を黒体とみなした場合の黒体放射エネルギー強度を算出する強度算出手段と、強度算出手段によって算出された黒体放射エネルギー強度に基づいて基板の温度を算出する温度算出手段と、を備え、前記複数の強度計測手段は、それぞれに入射する放射エネルギーの視野角が互いに異なる光学系を有するものであり、前記強度算出手段は、前記複数の強度計測手段によって計測された複数の前記放射エネルギー強度に基づいて前記黒体放射エネルギー強度を算出することを特徴とする。
【０００８】
また、この発明の請求項２に記載の方法は、基板の一の面を加熱する加熱手段と、開口部が形成されるとともに基板の他の面に対向する反射面と、基板側からの放射エネルギーを開口部を介して検出器にて検出することにより、放射エネルギー強度を計測する強度計測手段とを備える基板処理装置を用いた基板処理方法であって、強度計測手段によって放射エネルギー強度を計測する強度計測工程と、強度計測工程において計測された放射エネルギー強度に基づいて基板を黒体とみなした場合の黒体放射エネルギー強度を算出する強度算出工程と、強度算出工程において算出された黒体放射エネルギー強度に基づいて基板の温度を算出する温度算出工程とを備え、前記強度計測工程においては、視野角が互いに異なる光学系を介して入射された複数の前記放射エネルギー強度を計測し、前記強度算出工程においては、前記強度計測工程によって計測された複数の前記放射エネルギー強度に基づいて前記黒体放射エネルギー強度を算出することを特徴とする。
【０００９】
また、この発明の請求項３に記載の方法は、請求項２に記載の基板処理方法であって、前記の各工程の前にさらに、互いに放射率の異なる複数の基準基板を基板処理装置により加熱しつつ、強度計測手段により複数の基準基板のそれぞれの放射エネルギー強度を計測する基準強度計測工程と、基準強度計測工程において得られた複数の基準基板の放射エネルギー強度を基に相対実効反射率を算出する反射率算出工程と、を備え、温度算出工程においては、反射率算出工程において算出された相対実効反射率の値を利用しつつ基板の温度を算出することを特徴とする。
【００１０】
また、この発明の請求項４に記載の方法は、請求項３に記載の基板処理方法であって、強度計測工程、強度算出工程および温度算出工程を互いに異なる複数種類の基板に対して行うものであり、複数の基準基板が、複数種類の基板とそれぞれ同種のものであることを特徴とする。
【００１１】
また、この発明の請求項５に記載の方法は、請求項３または請求項４に記載の基板処理方法であって、基準強度計測工程が２種の異なる視野角を有する放射強度計測手段によって第１放射エネルギー強度Ｉmainおよび第２放射エネルギー強度Ｉsubを計測するものであり、反射率算出工程が複数の基準基板のそれぞれに対して求められた第１放射エネルギー強度Ｉmainおよび第２放射エネルギー強度Ｉsubの組をＩmain−Ｉsub平面内の点として表した場合の各点に対して誤差が少ない近似曲線を求める曲線算出工程と、Ｉmain−Ｉsub平面内における近似曲線と直線Ｉmain＝Ｉsubとの交点のいずれかの成分値を複数の基準基板に対する基準黒体放射エネルギー強度として算出する基準黒体強度算出工程と、曲線算出工程において得られた近似曲線上の任意の点のＩmainおよびＩsub成分値と、基準黒体強度算出工程において得られた基準黒体放射エネルギー強度とから相対実効反射率を算出する工程とを備えるものであることを特徴とする。
【００１２】
さらに、この発明の請求項６に記載の方法は、請求項３ないし請求項５のいずれかに記載の基板処理方法であって、さらに、基準強度計測工程において得られた複数の基準基板のそれぞれの放射エネルギー強度に基づいて黒体放射エネルギー強度を算出する基準黒体強度算出工程と、基準黒体強度算出工程において得られた黒体放射エネルギー強度に基づいて、プランクの放射公式におけるプランク定数を補正した補正係数を求める係数算出工程を備え、温度算出工程が、係数算出工程において得られた補正係数を用いて基板の温度を算出するものであることを特徴とする。
【００１３】
【発明の実施の形態】
以下、この発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。
【００１４】
＜１．装置構成＞
＜＜１−１．全体構成＞＞
図１はこの発明の一の実施の形態である基板処理装置１の構成を示す縦断面図であり、図２は図１に示す基板処理装置１を矢印Ｚ方向（下方）からみたときの様子を示す底面図である。なお、以下の説明で参照される図（図１および図２を含む）では、平行斜線を施していない断面表示が含まれており、また、形状の細部を適宜簡略化して示す。
【００１５】
基板処理装置１は基板９を収容する容器であるチャンバ２、基板９を加熱する光を出射するランプ３１、および基板９の温度を測定する放射温度計４を有しており、所定の雰囲気中にてランプ３１からの光を基板９の上面に照射することにより基板９に加熱を伴う処理を施すとともに基板９の温度が放射温度計４により測定されて管理されるようになっている。なお、放射温度計４は変換部５に接続されている。そして変換部５は内部に図示しないＣＰＵ，メモリ等を備えており、放射温度計４からの信号から放射エネルギー強度等のデータを生成し、さらにそれらを基に基板９の温度を求めるものとなっている。そして、変換部５には制御部６が接続されており、さらに制御部６は後述するランプ制御部３２、モータ７２５および図示しないガス供給手段等に接続され（図示省略）、それらを制御する。
【００１６】
また、ランプ３１は上方を蓋部６１により覆われ、ランプ制御部３２により点灯制御されるようになっている。さらに、容器本体部２１内部には基板９を支持する支持部７１が設けられており、容器本体部２１下部には基板９を昇降するリフト部８、および、基板９をチャンバ２内部にて回転させる回転駆動部７２が設けられている。
【００１７】
以下、これらの構成について順に説明するとともに放射温度計４の内部構造について説明する。
【００１８】
ランプ３１は複数の棒状のランプがチャンバ２外部で蓋部６１に覆われるように設けられており、ランプ３１はランプ制御部３２から電力が供給されることにより点灯制御される。また、蓋部６１はランプ３１からの光により高温とならないように内部に冷却用の水路６１１が形成されており、さらに、ランプ３１からの光を反射して基板９を効率よく加熱することができるように内壁が鏡面に加工されている。
【００１９】
チャンバ２は基板９の下方および側方周囲を覆う容器本体部２１に基板９の上方を覆う石英窓２２を取り付けて構成されている。石英窓２２は石英により形成されており、チャンバ２内に載置される基板９とランプ３１との間に位置してランプ３１からの光を透過する窓としての役割を果たしている。また、容器本体部２１には基板９の搬出入のための搬出入口２１Ａが形成されており、この搬出入口には扉２３が開閉自在に設けられている。さらに、容器本体部２１には二酸化窒素（ＮＯ2）、アンモニア（ＮＨ3）等の様々なガスをチャンバ２内に供給する供給口２１Ｂおよびチャンバ２内のガスを排気する排気口２１Ｄが設けられている。
【００２０】
容器本体部２１内部にも蓋部６１と同様に冷却用の水路２１１が形成されており、また、容器本体部２１内部は光を反射して基板９を効率よく加熱することができるよう加工されている。
【００２１】
次に、チャンバ２内部において基板９を支持しながら基板９を回転させる構成について説明する。
【００２２】
容器本体部２１内部には基板９を支持するための支持部７１が設けられており、支持部７１は基板９の外周を支持する支持リング７１１が支持柱７１２に支えられる構成となっている。なお、支持リング７１１は炭化ケイ素（ＳiＣ）にて主として形成されており、基板９の温度分布を均一にする役割も兼ねている。また、支持柱７１２は石英にて形成されている。
【００２３】
支持部７１は回転駆動部７２により駆動されて、支持される基板９の中心となる軸２１Ｃを中心に回転運動を行うようになっている。これにより処理中の基板９が外周に沿って回転される。
【００２４】
回転駆動部７２は容器本体部２１の下部に設けられており、支持部７１に接続されてチャンバ２内に配置された磁石７２１、チャンバ２外に配置された磁石７２２、これらの磁石７２１、７２２をそれぞれ軸２１Ｃを中心として案内する軸受７２３、７２４、およびチャンバ２外の磁石７２２の移動の駆動源となるモータ７２５を有している。また、磁石７２１および磁石７２２は容器本体部２１の一部をチャンバ２の内と外から挟むように対をなして軸２１Ｃを中心とする円周上に複数配置されており、軸受７２３、７２４は軸２１Ｃを中心とする円状となっている。なお、図２ではこれらの構成の図示を省略している。
【００２５】
モータ７２５が駆動されると磁石７２２が軸２１Ｃを中心として回転し、磁石７２２と作用し合うチャンバ２内の磁石７２１も軸２１Ｃを中心として回転する。磁石７２２は支持柱７１２と接続されており、磁石７２２が軸２１Ｃを中心に回転すると支持柱７１２および支持リング７１１が軸２１Ｃを中心に回転する。これにより、基板９が外周に沿って回転されるようになっている。
【００２６】
次に、基板９を昇降させるリフト部８の構成を説明するとともにチャンバ２への基板９の搬出入の動作について説明する。
【００２７】
容器本体部２１下部には基板９を昇降させるリフト部８が図２に示すように軸２１Ｃを中心とする円周上に３つ設けられている。リフト部８は図１に示すように昇降移動するリフトピン８１を内部に有しており、リフトピン８１を上昇させると基板９が支持リング７１１から持ち上げられるようになっている。搬入動作はまずリフトピン８１が上昇して待機し、基板９が基板処理装置１外部からハンド９１が下降することでリフトピン８１上に基板９を載置してハンド９１をチャンバ２外部へ退避させた後、リフトピン８１を下降させることで基板９が支持リング７１１上に載置される。また、基板９をチャンバ２外部へと搬出する際には搬入動作と逆の動作が行われる。
【００２８】
＜＜１−２．放射温度計の構成＞＞
次に、基板９の温度を測定する放射温度計４の構成等について詳説する。
【００２９】
基板処理装置１では図２に示すように軸２１Ｃからほぼ等距離（ｒ１＝ｒ２）に２つの放射温度計４（以下の説明において必要な場合にはそれぞれ放射温度計４ａ、４ｂと符号を付して呼ぶ。）が設けられている。そして、各放射温度計４ａと４ｂはそれぞれと軸２１Ｃとを結ぶ直線が互いになす中心角がほぼ直角となるように位置している。
【００３０】
図２中に２点鎖線にて示している２つの大小の円は大型の基板９と小型の基板９の大きさを示しており、この装置はこれら２種類の大きさの基板９に対して処理を行うことができる装置となっている。
【００３１】
上述のように放射温度計４ａと４ｂとは軸２１Ｃからほぼ等距離に設けられているので、基板９の回転に伴う制御部６によるタイミング制御によって基板９のほぼ同じ領域における多重反射の放射エネルギー強度を計測することができるようになっている。そして、後述するように、この放射エネルギー強度に基づいて基板９の温度を計測することができるものとなっている。
【００３２】
また、小型の基板９の処理が行われる場合には図１に示す支持リング７１１は小さなものに取り替えられるようになっている。
【００３３】
図３および図４は容器本体部２１の下部に取り付けられた放射温度計４を示す縦断面図であり、特に図３は放射温度計４ａを、図４は放射温度計４ｂを示している。放射温度計４は容器本体部２１に取り付けられるフランジ部４１、フランジ部４１に取り付けられるホルダ４２、およびフランジ部４１に取り付けられてホルダ４２を取り囲むカバー４３を有しており、さらに、フランジ部４１に保持される検出用窓部材４１１、フランジ部４１に取り付けられるガス供給管４４、並びに、ホルダ４２に保持される光学系４２１および検出器４２２を有している。検出器４２２は変換部５に接続されており、検出器４２２からの信号を受けて変換部５が後述する方法により基板９の温度を求める。
【００３４】
図５はフランジ部４１およびガス供給管４４を上方（図３および図４中の矢印ＡＡの方向）からみた様子を示す図である。図５に示すようにフランジ部４１は取付孔４１Ａを２つ有するフランジ形状となっており、取付孔４１Ａを介して放射温度計４が容器本体部２１の下部の外壁に取り付けられる。
【００３５】
図６は図３〜図５の部分拡大図であり、以下の説明において適宜参照する。
【００３６】
図３に示すように容器本体部２１に取り付けられるフランジ部４１の面は容器本体部２１に向かって突出する凸部４１Ｆ（図５および図６に符号を付す）を有しており、この凸部４１Ｆと容器本体部２１の凹部２１Ｆとがはまり合うようにしてフランジ部４１が容器本体部２１に取り付けられる。容器本体部２１には凹部２１Ｆの中央に容器本体部２１を貫通する微小な開口である微小開口部２１Ｈが形成されており、この微小開口部２１Ｈを介してチャンバ２内部の光が放射温度計４に導かれる。すなわち、チャンバ２には基板９の下面に対向する位置に微小開口部２１Ｈが形成されている。
【００３７】
図６に示すようにフランジ部４１の凸部４１Ｆの先端には微小開口部２１Ｈからの光を導入する検出用孔４１Ｈが形成されており、チャンバ２内部と放射温度計４内部とを隔離するために凸部４１Ｆ内部にはこの検出用孔４１Ｈに接する検出用窓部材４１１が配置されている。なお、検出用孔４１Ｈは微小開口部２１Ｈと等しいか、さらに小さい開口となっている。このような構成により、放射温度計４が容器本体部２１に取り付けられると、検出用窓部材４１１が微小開口部２１Ｈに位置するようにされている。なお、図３に示すように検出用窓部材４１１はＯリング４１２を介して固定部材４１３によりフランジ部４１内部から検出用孔４１Ｈに向けて付勢されるようにして固定され、検出用孔４１Ｈが密閉されている。
【００３８】
フランジ部４１に固定されるホルダ４２は検出用窓部材４１１側から順に光学系４２１および検出器４２２を保持し、光学系４２１は２つのレンズ４２１ａ、４２１ｂを有する。また、フランジ部４１に対するホルダ４２の位置を検出用孔４１Ｈに向かう方向に対して調整することにより光学系４２１に関して微小開口部２１Ｈと検出器４２２とがほぼ光学的に共役な配置関係とされている。これにより、微小開口部２１Ｈを介してチャンバ２内部から放射温度計４に入射する光が検出用孔４１Ｈおよび光学系４２１を介して検出器４２２上に集められるようにして導かれる。なお、この放射温度計４では光学系４２１の光軸４Ｊ（図６に図示）がＺ方向（基板９に垂直な方向）を向いている。
【００３９】
また、微小開口部２１Ｈはチャンバ２内部に向かって漸次広がるようなテーパを有する孔となっている。これは図６中破線の矢印にて示すようにチャンバ２内部から光軸４Ｊに対して傾斜した光４Ｌが十分に光学系４２１に入射するようにして放射温度計４の視野角を十分に確保するためである。
【００４０】
検出器４２２は、光が導かれる位置にサーモパイル（複数の熱電対）４２２ａを有しており、また、検出器４２２に入射する光の量を制限するためにサーモパイル４２２ａ近傍に絞り板４２２ｂを有している。
【００４１】
また、図３および図４に示すように、放射温度計４ａの光学系４２１の備えるレンズ４２１ａ，４２１ｂ（図３参照）と放射温度計４ｂの光学系４２１の備えるレンズ４２１ａ，４２１ｂ（図４参照）は異なるものとなており、さらにそれらは、ホルダ４２への光軸４Ｊ方向における取付け位置が互いに異なるものとなっている。そして、それにより放射温度計４ａの視野角ＶＡ１（図３参照）と放射温度計４ｂの視野角ＶＡ２（図４参照）とは互いに異なる（ＶＡ１＜ＶＡ２）ものとなっている。それにより、後述するように微小開口部２１Ｈに入射する熱輻射光の多重反射の度合い（回数）が互いに異なるものとなっている。
【００４２】
以上、放射温度計４の容器本体部２１への取り付けの態様、および放射温度計４内部において光を検出器４２２へと導く構成について説明してきたが、この放射温度計４では検出器４２２と微小開口部２１Ｈとが光学系４２１によりほぼ光学的に共役な関係に配置されているので、チャンバ２内部から微小開口部２１Ｈを通過して放射温度計４に入射する光が検出器４２２に集められる。したがって、チャンバ２の一部である容器本体部２１に微小開口部２１Ｈを形成するだけで検出器４２２による的確な温度測定が可能とされている。その結果、チャンバに検出器４２２へ通じる大きな開口部を設ける必要がなく、基板９の温度分布の均一性が損なわれることはない。
【００４３】
また、低温域の測定可否は、測定波長によるものであり、導光ロッドあるいは光ファイバ、導光管等を用いた場合にはその波長域を制限させてしまうために低温域が測定できなかったが、本発明では光学系４２１を用いることで検出器４２２に光を集めるので、導光ロッドあるいは、光ファイバ、導光管等を用いた場合のように光が検出器に導かれる間に減衰してしまうということがなく、低温域における基板９の温度測定や放射率の低い基板９の温度測定も可能である。
【００４４】
また、基板処理装置１では容器本体部２１と放射温度計４内部とは検出用窓部材４１１により隔離されているので、チャンバ２内部のガスが滞留する空間が存在しない。したがって、チャンバ２内部のガス置換の効率も損なわれることはない。
【００４５】
＜＜１−３．多重反射効果の利用＞＞
この基板処理装置１の放射温度計４では多重反射した光を温度測定に利用することができるようにされている。
【００４６】
図７は基板９の下面と反射面２１Ｅとの間の多重反射を説明するための図である。多重反射とはランプ３１からの光により高温となった基板９から放射される光が容器本体部２１内部の底面である反射面２１Ｅと基板９の下面との間において複数回反射することをいい、多重反射した光（以下、「多重反射光」という。）は空洞放射と同様の原理により、温度測定に用いることができる。したがって、多重反射光を多く含む光を温度測定に利用することにより、基板９の表面状態の影響を受けにくい温度測定が可能となる。
【００４７】
多重反射光を放射温度計４に多く入射させるには放射温度計４の光軸４Ｊ（ただし、光軸４ＪはＺ方向に平行であり、支持される基板９の下面および容器本体部２１の内側底面はＺ方向にほぼ垂直であるものとする。）に平行に入射する光を除去すればよい。Ｚ方向に平行な光は基板９と容器本体部２１の底面との間にて多数回反射しても微小開口部２１Ｈまで到達することができない光であるか、あるいは基板９から多重反射せずに微小開口部２１Ｈに入射する光だからである。逆に、微小開口部２１ＨにＺ方向に対して傾斜して入射する光は基板９と容器本体部２１の底面との間で多数回反射して微小開口部２１Ｈに辿り着く光の成分が多く含まれている。
【００４８】
放射温度計４では、多重反射光の成分が多い光を温度測定に利用するため、図６に示すようにレンズ４２１ａの検出用窓部材４１１側の面に遮光部４２１ｃが形成されている。遮光部４２１ｃはレンズ４２１ａの光軸４Ｊの周りに円形に蒸着された金で形成されており、レンズ４２１ａの中央部を遮光するようになっている。したがって、放射温度計４に入射する光のうち、Ｚ方向に平行に入射する成分はこの遮光部４２１ｃにてほぼ遮光されて検出器４２２に到達することができないようされている。その結果、検出器４２２にはＺ方向に対して傾斜した光４Ｌのみが入射する。すなわち、遮光部４２１ｃが微小開口部２１Ｈに入射する光のうち前記光軸４Ｊと非平行な成分を抽出する働きを有する。
【００４９】
以上のように、この放射温度計４では多重反射光を多く含む光を温度測定用の検出光として利用し、基板９の下面の表面状態の影響を受けにくい温度測定が実現されている。
【００５０】
なお、図６から明らかなように、微小開口部２１Ｈを小さくすれば小さくするほど、またはレンズ４２１ａおよび遮光部４２１ｃの径を大きくすればするほど光４Ｌが傾斜して入射し、多重反射の効果を得ることができる。
【００５１】
＜２．第１の実施の形態の温度計測原理および処理手順＞
＜＜２−１．多重反射を用いた温度計測＞＞
放射率設定のミスによる誤差を少なくする温度計測の方法として、多重反射を用いた温度計測がある。以下、この方法の説明をする。
【００５２】
図７を用いて上述したように、基板９の下面と反射面２１Ｅとの間において多重反射が生じる。
【００５３】
反射板の反射率をｒとし、基板の放射率をεとすると、多重反射の各反射の段階における光の強度は図７に示すようになるので、みかけの放射率εaは、
【００５４】
【数１】
0003884173.tif 000002
【００５５】
となる。ただし、基板９の反射率をρとするとき、基板９が不透明であるという条件ε＋ρ＝１の関係を用いた。
【００５６】
数１の式より求めた基板の放射率εと多重反射効果による見かけの放射率εaとの関係を図８に反射面２１Ｅの反射率ｒごとに示す。
【００５７】
図８から反射面２１Ｅの反射率をより高くすることにより見かけの放射率εaが大きくなり、「１」に近づくことが分かる。
【００５８】
またここで注意したいのは反射面２１Ｅの反射率を高くすることにより、基板の放射率εの変化に対し、見かけの放射率εaの変化の割合が低くなっていることである。
【００５９】
図９および図１０は、それぞれ多重反射効果を用いない温度計測および多重反射効果を用いた温度計測における基板の放射率εと温度計測誤差の関係を示す図である。なお、図９および図１０における基板の温度は１０００℃とし、放射温度計の設定放射率はそれぞれ０．７および０．９５９と固定している。
【００６０】
放射率ε＝０．５の基板では、測定波長５μｍにおいて、多重反射効果を用いない場合は図９から測定誤差は約１６０℃であるのに対し、多重反射効果を用いた場合は図１０から約３０℃の測定誤差となる。しかしながら、多重反射効果を用いた場合でも、放射率ε＝０．３の基板では測定波長５μｍで約８５℃、０．９μｍで約２０℃の誤差を生してしまうことになる。
【００６１】
＜＜２−２．２つの放射温度計による温度計測＞＞
上述のように多重反射効果を用いることにより、基板の放射率の違いによる測定誤差を小さくすることはできるが、基板の温度計測としては不十分である。そこで、第１の実施の形態では２つの放射温度計による温度計測方法を用いている。
【００６２】
図１１は多重反射効果の度合いの違う光を取り込む２つの放射温度計による温度計測結果を示すグラフである。図１１においては、基板の放射率を固定（例えばε＝１．０）して温度計測を行っている。この場合、図１１に示すように多重反射効果が大きい放射温度計は、それの小さい放射温度計よりも高い温度を示す。すなわち両放射温度計による指示温度の相違Ｄが生じている。
【００６３】
第１の実施の形態では多重反射効果の度合いの異なる光を取り込む２つの放射温度計４ａ，４ｂを用いることによって、指示温度の違いに相当する放射エネルギー強度値の違いから、多重反射効果の大きい放射温度計単体で測定した場合（計測誤差ＥＲ）よりも正確（計測誤差が計測誤差ＥＲより小さい）に基板の温度を計測することができる。
【００６４】
＜＜２−３．２放射温度計方式の温度計測＞＞
前述の多重反射を用いた温度計測においては反射面２１Ｅの形状等により多重反射の度合いが異なる。そのため、数１の式における反射面２１Ｅの反射率ｒの代わりに、この多重反射の度合いを示すパラメータである実効反射率Ｒを用いると、数１の式は次式のようになる。
【００６５】
【数２】
0003884173.tif 000003
【００６６】
ここでεaは見かけの放射率を表す。
【００６７】
つぎに、２つの放射温度計を用いた温度計測を行う場合を考える。この場合に、両放射温度計に対して、多重反射効果の大、小が意図的に設けられる。なお、第１の実施の形態では後述するように、２つの放射温度計はその視野角が互いに異なるような光学系を備えるものとされている。そしてその多重反射効果の大きい実効反射率をＲmain、小さい実効反射率をＲsubとする。
【００６８】
基板の放射率がεWの場合、各放射温度計に入射する放射エネルギー強度Ｉmain，Ｉsubは数２の式を用いて、
【００６９】
【数３】
0003884173.tif 000004
【００７０】
【数４】
0003884173.tif 000005
【００７１】
となる。ここでＩbは基板を黒体とみなした場合の放射エネルギー強度（以下「黒体放射エネルギー強度Ｉb」という）を表す。
【００７２】
数３および数４の式からεWを消去すると、
【００７３】
【数５】
0003884173.tif 000006
【００７４】
となる。ここで、ＳはＲmainおよびＲsubにより表現することのできる定数で、２つの実効反射率の相対的な変化に基づく相対実効反射率を示す。
【００７５】
そして、基板の温度計測は以下のように行う。
【００７６】
まず、放射エネルギー強度Ｉmain，Ｉsubを各放射温度計の検出器４２２から出力される信号より算出する。そして、それら放射エネルギー強度Ｉmain，Ｉsubと、事前に求められた相対実効反射率Ｓを数５の式に用いて黒体放射エネルギー強度Ｉbを求める。
【００７７】
ところで、黒体の温度と黒体の放射エネルギー強度Ｉとの関係式であるプランクの輻射公式は、プランク定数をＣ1，Ｃ2、着目する波長をλ、温度をＴとするとき、次式で表される。
【００７８】
【数６】
0003884173.tif 000007
【００７９】
この式を黒体の温度Ｔについての式に変形すると、
【００８０】
【数７】
0003884173.tif 000008
【００８１】
となる。
【００８２】
ここで、数７の式は被計測物体が黒体である場合の式であるので、これをこのまま基板（放射率εが「１」以外）の温度計測に用いると計測誤差が大きくなる。そこで、基板温度ＴW、黒体放射エネルギー強度Ｉbを用いて数７の式を書き直すと、
【００８３】
【数８】
0003884173.tif 000009
【００８４】
となる。ここで補正係数Ａは黒体放射エネルギー強度Ｉbから得られる基板温度ＴWが設定温度Ｔtc（すなわち、ＴW＝Ｔtc）となるようにするために上記プランク定数Ｃ２を補正した係数であり、検出器の感度や検出器までの光エネルギーのロスの度合いにより異なるものである。そして、数８の式により基板の温度ＴWが求められるのである。
【００８５】
＜＜２−４．基板の加熱処理手順＞＞
図１２は第１の実施の形態における基板処理の手順を示すフローチャートである。以上の温度計測原理に基づいて、実際の基板についてその温度を求めながらの加熱処理の手順は以下のようになる。
【００８６】
図示しない外部搬送装置により基板が基板処理装置１に搬入され（ステップＳ１)、支持リング７１１にセットされ、次いで、基板の加熱を開始する（ステップＳ２）。なお、基板の加熱とともに基板の回転が行われるとともに必要に応じてガス供給も行われる。
【００８７】
つぎに、基板の加熱を続けながら放射温度計４ａ，４ｂの出力信号により変換部５は放射エネルギー強度Ｉmain，Ｉsubを求める（ステップＳ３）。
【００８８】
また、変換部５は得られた放射エネルギー強度Ｉmain，Ｉsubおよび後述するようにして事前に求められた相対実効反射率Ｓを数５の式に用いて、基板を黒体とみなした場合の黒体放射エネルギー強度Ｉbを算出する（ステップＳ４）。
【００８９】
また、変換部５は後述するようにして事前に求められた補正係数Ａおよび得られた黒体放射エネルギー強度Ｉbを数８の式に代入することにより基板温度ＴWを求める（ステップＳ５）。
【００９０】
制御部６は得られた基板温度ＴWと予め設定していた設定温度Ｔtcとを比較し、ランプ３１に供給する電力のフィードバック制御を行う（ステップＳ６）。
【００９１】
そして、制御部６は処理時間の終了の判定を行い（ステップＳ７）、設定されていた処理時間が経過するまでステップＳ３〜ステップＳ７の処理を継続して行う。そして、処理時間が経過すると、外部搬送装置がその基板を搬出する（ステップＳ８）。
【００９２】
つぎに、制御部６は図示しない外部の基板給排機構からの信号により準備されていた全基板の加熱処理の終了の判定を行い（ステップＳ９）、全基板の加熱処理が終了していなければステップＳ１に戻り、外部搬送装置が次の基板を搬入し、逆に終了していれば一連の加熱を伴う基板処理を終了する。
【００９３】
以上で、１枚の基板の加熱処理が終了したことになるが、複数枚の基板を加熱処理する場合には、さらに、上記の基板加熱処理を各基板に対して繰り返し行う。
【００９４】
ところで、上述のように、この基板の温度計測には相対実効反射率Ｓおよび補正係数Ａを事前に求めておく必要がある。そのため、第１の実施の形態では実際の温度計測に先立って相対実効反射率Ｓの決定および補正係数Ａの決定による放射温度計の校正を行っている。以下、それらの決定方法について説明する。
【００９５】
＜＜２−５．相対実効反射率および補正係数の決定＞＞
第１の実施の形態における相対実効反射率Ｓおよび補正係数Ａの決定を以下のようにして行っている。すなわち、後に上記の処理手順により実際の基板処理が行われる基板と同種の複数種類の放射率が異なる基板であって、それぞれに熱電対が埋め込まれた基準基板を用意し、それを基板処理装置１により加熱する。そして、熱電対により計測される基準基板の温度が設定温度Ｔtcになった段階で、それぞれの基準基板について放射エネルギー強度（Ｉmain1，Ｉsub1），（Ｉmain2，Ｉsub2）…を計測する。そして、これらの計測値を基に黒体放射エネルギー強度Ｉbおよび相対実効反射率Ｓを求める。
【００９６】
図１３は放射エネルギー強度（Ｉmain1，Ｉsub1），（Ｉmain2，Ｉsub2）…をもとに黒体放射エネルギー強度Ｉbを求める様子を表わしたグラフである。図１３では、Ｉmainを縦軸に、Ｉsubを横軸とした２次元平面内の点として放射エネルギー強度（Ｉmain1，Ｉsub1），（Ｉmain2，Ｉsub2）…の計測値を表わしている。図中、同じ記号（丸や四角形等）で表わした点の組は同じ放射温度計４の設定のもとに連続して基板処理が行われる複数種類の基板と同種の基準基板に対する放射エネルギー強度（Ｉmain1，Ｉsub1），（Ｉmain2，Ｉsub2）…の計測結果を示している。なお、１組のデータ（三角形）についてのみ参照符号を付した。
【００９７】
そして、第１の実施の形態では、放射エネルギー強度（Ｉmain1，Ｉsub1），（Ｉmain2，Ｉsub2）…を平面に表わした場合に、各点との誤差が小さくなるように、例えば最小２乗法等によってこれら各点の近傍を通過する近似曲線ＡＬを求める。
【００９８】
ところで、数２の式においてε＝１とすると、見かけの放射率εaは実効反射率Ｒに依存しなくなることから、本来、黒体に対して放射エネルギー強度（Ｉmain，Ｉsub）を計測するとＩmain＝Ｉsubでなければならない。したがって、黒体放射エネルギー強度Ｉbは図１３のグラフにおいてＩmain＝Ｉsubの直線ＳＬ上に位置しているはずである。そのため黒体放射エネルギー強度Ｉbを求める際には、上記近似曲線ＡＬとＩmain＝Ｉsubの直線ＳＬとの交点のＩmain（またはＩsub）成分値を黒体放射エネルギー強度Ｉbとする。そして、このようにして得られた黒体放射エネルギー強度Ｉbと、得られた近似曲線上の任意の点（Ｉmain，Ｉsub）を数５の式に用いることにより、相対実効反射率Ｓを求める。
【００９９】
また、補正係数Ａを求める方法は以下の通りである。すなわち、得られた黒体放射エネルギー強度Ｉbおよび設定温度Ｔtcを、放射温度計の測定波長λとともに数８の式に代入する。ただし、設定温度Ｔtcは基板温度ＴWに代入する。これにより補正係数Ａが求まるのである。
【０１００】
このように、第１の実施の形態では補正係数Ａを求め、実際の基板処理においては、それを数８の式に用いて基板温度ＴWを求めるため、基板処理において数７の式によって得られた黒体放射エネルギー強度Ｉbを用いて基板の温度を求める場合に比べて、正確に基板の温度を求めることができる。
【０１０１】
また、以上の基板の温度計測および基準基板を用いた相対実効反射率Ｓおよび補正係数Ａの決定の処理において基板および基準基板の放射率を求めていない。このように第１の実施の形態では基板および基準基板の放射率を求める必要がない。
【０１０２】
以下、以上の方法による相対実効反射率Ｓおよび補正係数Ａの決定の処理手順について、それを示すフローチャートである図１４を用いて説明する。
【０１０３】
まず一の基準基板を作業者が支持リング７１１にセットし（ステップＳ１１）、基準基板の加熱を開始する（ステップＳ１２）。
【０１０４】
それとともに、制御部６は基準基板に埋め込まれた熱電対による温度信号を基に、設定温度Ｔtcに到達したかどうかの判定を行う（ステップＳ１３）。そして、設定温度Ｔtcに到達していなければ、熱電対により温度計測を行いながら加熱を続け、基準基板の温度が設定温度Ｔtcに到達するまで、繰り返しステップＳ１３の判定を行う。
【０１０５】
そして、基準基板の温度が設定温度Ｔtcに到達すると、制御部６の制御により変換部５は放射温度計４ａ，４ｂの出力信号に基づいて放射エネルギー強度（Ｉmain1，Ｉsub1）を求め（ステップＳ１４）、制御部６に送信する。
【０１０６】
つぎに、作業者がすべての基準基板について計測が終了したかどうかを判定する（ステップＳ１５）。そして、終了していなければ、作業者が基準基板を取り替え、他の基準基板を支持リング７１１にセットする。それに対してステップＳ１１〜Ｓ１３の処理を行い、設定温度Ｔtcに達した時、各放射温度計の出力信号から放射エネルギー強度（Ｉmain2，Ｉsub2），（Ｉmain3，Ｉsub3）…を求める。逆に終了していればステップＳ１６に進む。
【０１０７】
つぎに、作業者は得られた放射エネルギー強度（Ｉmain1，Ｉsub1），（Ｉmain2，Ｉsub2）…をもとにＩmain−Ｉsub平面における近似曲線ＡＬを求め、その近似曲線ＡＬを基に上述の方法により、黒体放射エネルギー強度Ｉbおよび相対実効反射率Ｓを算出し、それを図示しない入力手段を通じて変換部５に入力し、変換部５はそれを記憶する（ステップＳ１６）。
【０１０８】
最後に、作業者は得られた黒体放射エネルギー強度Ｉbおよび設定温度Ｔtcを、放射温度計４の測定波長λとともに数８の式に代入する（ただし、設定温度ＴtcはＴWに代入する）ことにより補正係数Ａを算出し、それを上記入力手段を通じて変換部５に入力し、変換部５はそれを記憶する（ステップＳ１７）。
【０１０９】
これで、相対実効反射率Ｓおよび補正係数Ａが求められた。これらを基に前述のようにして基板の温度管理を行いつつ基板処理を行うのである。
【０１１０】
以上説明したように、第１の実施の形態によれば、容器本体２１内部からの光の放射エネルギー強度Ｉmain，Ｉsubを計測し、それらに基づいて基板を黒体とみなした場合の黒体放射エネルギー強度Ｉbを算出し、その黒体放射エネルギー強度Ｉbに基づいて基板の温度を算出するため、接触式の温度計測手段による場合のように基板を汚染することなくその温度を計測して、より正確な温度管理が行うことができる。
【０１１１】
また、第１の実施の形態によれば複数の放射温度計４ａ，４ｂがそれぞれに入射する光の視野角が互いに異なる光学系４２１を有し、それらにより放射エネルギー強度Ｉmain，Ｉsubを計測し、それらに基づいて基板の温度を求めるため、大きな開口部を設けることなく、２種類の放射エネルギー強度を計測できるので基板の温度分布の均一性を損なうことなく、すなわち、基板の処理品質を悪化させることなく基板の温度を計測して正確な温度管理を行うことができる。
【０１１２】
また、第１の実施の形態によれば、複数の基準基板のそれぞれの放射エネルギー強度（Ｉmain1，Ｉsub1），（Ｉmain2，Ｉsub2）…をもとに相対実効反射率Ｓを求め、それを用いて基板の温度を算出するため、１枚の基準基板のみによって相対実効反射率Ｓを求めて、基板の温度を算出する場合に比べて、より正確に基板の温度を算出することができ、より正確な基板の温度管理を行うことができる。
【０１１３】
また、互いに異なる複数種類の基板に対して基板処理を行う場合に、複数の基準基板がそれら複数種類の基板とそれぞれ同種のものであるため、実際の基板処理の際に用いる相対実効反射率Ｓをそれら複数種類の基板の温度計測にとって誤差の少ないものとすることができ、温度計測の精度を高めることができる。
【０１１４】
また、複数の基準基板のそれぞれに対して求められた放射エネルギー強度（Ｉmain1，Ｉsub1），（Ｉmain2，Ｉsub2）…をＩmain−Ｉsub平面内の点として表した場合の各点に対して誤差が少ない近似曲線を求め、その近似曲線に基づいて相対実効反射率Ｓを求めるため、より誤差の少ない相対実効反射率Ｓを求めることができ、一層、温度計測の精度を高めることができる。
【０１１５】
さらに、第１の実施の形態によれば、補正係数Ａを求め、得られた補正係数Ａを用いて基板の温度を算出するため、基準基板や基板の正確な放射率を求めなくとも基板の温度を正確に求めることができる。
【０１１６】
＜３．第２の実施の形態の温度計測原理＞
上記第１の実施の形態の基板処理においては、数８の式を用いて基板温度ＴWを正確に求めたが、放射温度計の校正が既に行われているか、温度計測の精度がさほど要求されず放射温度計の校正が不要な場合には、数８の式の代わりに数７の式の黒体の放射エネルギー強度Ｉに数５の式に予め求めた相対実効反射率Ｓで得られる放射エネルギー強度Ｉbを代入することによって、得られる黒体の温度Ｔを基板温度ＴWとみなすことができる。
【０１１７】
そして、この場合にも基板処理手順は図１４に示したものと同様である。ただし、この場合には放射温度計の校正を行わない。すなわち、第２の実施の形態における温度計測では数８の式を用いないため、その式における補正係数Ａを求める必要がない。そのため、この第２の実施の形態では熱電対を埋め込んだ基準基板を１枚のみ用い、それにより相対実効反射率Ｓの決定処理のみを行っている。
【０１１８】
図１５は第２の実施の形態における相対実効反射率Ｓの決定処理手順を示すフローチャートである。以下、図１５に基づいてこの処理手順およびその原理を説明していく。
【０１１９】
この処理でもステップＳ２１〜Ｓ２４の処理は図１４のステップＳ１１〜１４の処理と同様であるので説明を省略する。
【０１２０】
つぎに、作業者は設定温度Ｔtcおよび得られた放射エネルギー強度（Ｉmain，Ｉsub）を基に黒体放射エネルギー強度Ｉbおよび相対実効反射率Ｓを算出し、それを上記入力手段を通じて変換部５に入力し、変換部５はそれを記憶する（ステップＳ２５）。具体的には、まず、設定温度Ｔtcを黒体の温度Ｔとみなして数６の式に用いて黒体放射エネルギー強度Ｉbを求める。つぎに、計測した放射エネルギー強度（Ｉmain，Ｉsub）および得られた黒体放射エネルギー強度Ｉbを数５の式に用いることにより相対実効反射率Ｓを求めるのである。
【０１２１】
これで、相対実効反射率Ｓが求められた。これを基に前述のようにして基板の温度管理を行いつつ基板処理を行うのである。
【０１２２】
以上説明したように、第２の実施の形態によれば、第１の実施の形態における複数の基準基板を用いたことによる効果および補正係数Ａを用いたことによる効果以外の効果と同様の効果を有している。
【０１２３】
＜４．変形例＞
上記第１および第２の実施の形態において基板処理装置およびそれによる基板処理方法の例を示したが、この発明はこれに限られるものではない。
【０１２４】
たとえば、上記実施の形態では、放射温度計４ａ，４ｂを１組のみ備えるものとしたが、軸２１Ｃからの距離が異なる位置に複数組の放射温度計４ａ，４ｂを設けて、基板の各部分での温度計測および温度管理を行うものとしてもよい。また、放射温度計４の光学系を変倍可能なものとしてレンズを光軸方向に移動させることができるものを１つ設けて、放射温度計４ａと４ｂの２つの状態を切り替えられるものとしてもよい。
【０１２５】
また、上記実施の形態では、基板処理装置１ではランプ３１からの光を石英窓２２を介して基板９に照射するようになっているが、加熱手段はランプに限定されるものではなく、ヒータ等であってもよい。
【０１２６】
また、微小開口部２１Ｈは基板の温度の均一性が損なわれずに温度測定ができるのであるならばどのような大きさであってもよい。なお、このような条件を十分に満たす微小開口部２１Ｈの大きさとしては直径１〜３ｍｍが好ましい。
【０１２７】
また、上記実施の形態ではサーモパイル４２２ａを利用した放射温度計４により温度測定を行っているが、微小開口部２１Ｈからの光を利用して温度測定を行うことができるのであれば他の温度計であってもこの発明を利用することができる。
【０１２８】
また、上記実施の形態では微小開口部２１Ｈと検出器４２２とがほぼ光学的に共役な関係に配置されると説明したが、これは微小開口部２１Ｈからの光を検出器４２２が検出して温度測定を行うことができる程度に検出器４２２上に光が集められるという配置関係をいう。
【０１２９】
また、検出用窓部材４１１が汚れない処理環境にて基板９の処理が行われる場合には微小開口部２１Ｈへのガス供給のための構成は設けなくてもよい。
【０１３０】
また、上記実施の形態では光学系４２１の光軸４Ｊが基板９の面に垂直であると説明したが、これに限定されるものではない。
【０１３１】
また、上記実施の形態では光学系４２１はレンズを利用しているが反射鏡を利用してもよい。
【０１３２】
また、上記実施の形態では相対実効反射率Ｓ等を求める際には基準基板が設定温度Ｔtcに達した時に放射エネルギー強度を計測し、それを基に相対実効反射率Ｓ等を求めたが、多少の精度の悪化が問題にならないような場合には基準基板がその他の温度にある状態での放射エネルギー強度を求めてもよい。この場合には、熱電対によって計測した温度値を用いて相対実効反射率Ｓ等を求めればよい。
【０１３３】
また、上記第１の実施の形態では、相対実効反射率Ｓを求める際に放射エネルギー強度（Ｉmain1，Ｉsub1），（Ｉmain2，Ｉsub2）…に対して近似曲線を求めて、その近似曲線に基づいて黒体放射エネルギー強度Ｉbおよび相対実効反射率Ｓを求めたが、数５の式において、黒体放射エネルギー強度Ｉbおよび相対実効反射率Ｓをパラメータとして、計測された放射エネルギー強度（Ｉmain1，Ｉsub1），（Ｉmain2，Ｉsub2）…を用い、最小２乗法等の近似方法によって黒体放射エネルギー強度Ｉbおよび相対実効反射率Ｓを求めてもよい。なお、２枚の基準基板により放射エネルギー強度（Ｉmain1，Ｉsub1），（Ｉmain2，Ｉsub2）を計測した場合には、数５の式に放射エネルギー強度（Ｉmain1，Ｉsub1），（Ｉmain2，Ｉsub2）の計測値を代入して得られた連立方程式を解いて、黒体放射エネルギー強度Ｉbおよび相対実効反射率Ｓを求めてもよい。これは数５の式に放射エネルギー強度（Ｉmain1，Ｉsub1），（Ｉmain2，Ｉsub2）を用いて最小２乗法を行うことと等価になる。
【０１３４】
また、上記第１の実施の形態では基板処理を行う基板の種類のそれぞれと同じ種類の基準基板について放射エネルギー強度（Ｉmain1，Ｉsub1），（Ｉmain2，Ｉsub2）…を計測し、それらについて近似曲線を求めるものとしたが、実際に基板処理を行う基板と異なる種類の複数の基準基板について、放射エネルギー強度を計測して、近似曲線を求めてもよい。さらに、予め代表的な基板に対して計測した放射エネルギー強度（Ｉmain1，Ｉsub1），（Ｉmain2，Ｉsub2）…を記憶してデータベース化しておき、基板処理の前に読み出して利用し、同様の方法により黒体放射エネルギー強度Ｉbおよび相対実効反射率Ｓを算出するものとしてもよい。
【０１３５】
【発明の効果】
以上説明したように、請求項１ないし請求項６の発明によれば、基板側からの反射面における開口部を介した放射エネルギー強度を計測し、その放射エネルギー強度に基づいて基板を黒体とみなした場合の黒体放射エネルギー強度を算出し、その黒体放射エネルギー強度に基づいて基板の温度を算出するため、接触式の温度計測手段による場合のように基板を汚染することなくその温度を計測して、より正確な温度管理が行うことができる。
【０１３６】
また、複数の強度計測手段がそれぞれに入射する放射エネルギーの視野角が互いに異なる光学系を有し、それらにより放射エネルギー強度を計測し、それらに基づいて基板の温度を求めるため、大きな開口部を設けることなく、２種類の放射エネルギー強度を計測できるので基板の温度分布の均一性を損なうことなく、すなわち、基板の処理品質を悪化させることなく基板の温度を計測して正確な温度管理を行うことができる。
【０１３７】
また、請求項３の発明によれば、複数の基準基板のそれぞれの放射エネルギー強度をもとに相対実効反射率を求め、それを用いて基板の温度を算出するため、１枚の基準基板のみによって相対実効反射率を求めて基板の温度を算出する場合に比べて、より正確に基板の温度を算出することができ、より正確な基板の温度管理を行うことができる。
【０１３８】
また、請求項４の発明によれば、強度計測工程、強度算出工程および温度算出工程を互いに異なる複数種類の基板に対して行うものであり、複数の基準基板がそれら複数種類の基板とそれぞれ同種のものであるため、実際の基板処理の際に用いる相対実効反射率をそれら複数種類の基板の温度計測にとって誤差の少ないものとすることができ、温度計測の精度を高めることができる。
【０１３９】
また、請求項５の発明によれば、複数の基準基板のそれぞれに対して求められた第１放射エネルギー強度Ｉmainおよび第２放射エネルギー強度Ｉsubの組をＩmain−Ｉsub平面内の点として表した場合の各点に対して誤差が少ない近似曲線を求め、その近似曲線に基づいて相対実効反射率を求めるため、より誤差の少ない相対実効反射率を求めることができ、一層、温度計測の精度を高めることができる。
【０１４０】
さらに、請求項６の発明によれば、プランク定数を補正した補正係数を求め、得られた補正係数を用いて基板の温度を算出するため、基準基板や基板の正確な放射率を求めることなく基板の温度を正確に求めることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】この発明の一の実施の形態である基板処理装置の縦断面図である。
【図２】図１に示す基板処理装置の底面図である。
【図３】容器本体部に取り付けられた一の放射温度計の縦断面図である。
【図４】容器本体部に取り付けられた他の放射温度計の縦断面図である。
【図５】フランジ部およびガス供給管を示す上面図である。
【図６】微小開口部近傍の部分拡大図である。
【図７】基板の下面と反射面との間の多重反射を説明するための図である。
【図８】基板の放射率と多重反射効果による見かけの放射率との関係示す図である。
【図９】多重反射効果を用いない温度計測での基板の放射率と温度計測誤差の関係を示す図である。
【図１０】多重反射効果を用いた温度計測での基板の放射率と温度計測誤差の関係を示す図である。
【図１１】多重反射効果の度合いの違う光による温度計測結果を示すグラフである。
【図１２】第１の実施の形態における基板処理の手順を示すフローチャートである。
【図１３】第１の実施の形態における黒体放射エネルギー強度を求める様子を示すグラフである。
【図１４】相対実効反射率および補正係数の決定処理手順を示すフローチャートである。
【図１５】第２の実施の形態における相対実効反射率の決定処理手順を示すフローチャートである。
【符号の説明】
１  基板処理装置
２  チャンバ
４Ｌ  光
４ａ，４ｂ  放射温度計（５と併せて強度計測手段）
５  変換部（強度算出手段、温度算出手段）
６  制御部
９  基板
２１Ｅ  反射面
２１Ｈ  微小開口部
３１  ランプ（加熱手段）
４２１  光学系
４２２  検出器
Ａ  補正係数
Ｉb  黒体放射エネルギー強度
Ｉmain，Ｉsub  放射エネルギー強度
Ｓ  相対実効反射率
ＶＡ１，ＶＡ２  視野角
【図１】
0003884173.tif 000010
【図２】
0003884173.tif 000011
【図３】
0003884173.tif 000012
【図４】
0003884173.tif 000013
【図５】
0003884173.tif 000014
【図６】
0003884173.tif 000015
【図７】
0003884173.tif 000016
【図８】
0003884173.tif 000017
【図９】
0003884173.tif 000018
【図１０】
0003884173.tif 000019
【図１１】
0003884173.tif 000020
【図１２】
0003884173.tif 000021
【図１３】
0003884173.tif 000022
【図１４】
0003884173.tif 000023
【図１５】
0003884173.tif 000024