JP3592949B2

JP3592949B2 - Substrate heat treatment apparatus and substrate heat treatment method

Info

Publication number: JP3592949B2
Application number: JP05039299A
Authority: JP
Inventors: 清裕佐々木; 仁秀野崎
Original assignee: Screen Holdings Co Ltd; Dainippon Screen Manufacturing Co Ltd
Current assignee: Screen Holdings Co Ltd; Dainippon Screen Manufacturing Co Ltd
Priority date: 1999-02-26
Filing date: 1999-02-26
Publication date: 2004-11-24
Anticipated expiration: 2019-02-26
Also published as: JP2000252227A

Description

【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。）の温度を計測しつつ、加熱を伴う処理を施す基板熱処理装置および基板熱処理方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来の多重反射を用いた基板熱処理装置における温度計測方法では、基板と反射板間で反射を繰り返した光を検出し、未知数である基板の放射率と温度とを導出している。その際、反射板の反射率から類推して、さらに反射板の寸法形状、表面状態等を考慮した装置定数として実効反射率と呼ばれる値を用いる。この実効反射率は温度計測する際には既知でなければ放射率と温度が求まらないため、通常は予め何らかの方法で求めている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、実際には実効反射率は反射板の表面状態にも依存する値であることから、基板処理中に時々刻々変化してしまう。その場合、予め求めておいた実効反射率と実際の実効反射率の間に差が生じてしまい、それが計測温度の誤差、ひいては基板の熱処理の品質低下につながる。よって、ある程度の期間、処理をすると実効反射率を求め直す装置の校正を行う必要があるが、従来の方法ではこの実効反射率の変化を検知する方法がなく、再校正の時期を認識できなかった。
【０００４】
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、装置の校正時期を検知することができ、温度計測の誤差を抑えて高品質の熱処理が行える基板熱処理装置および基板熱処理方法を提供することを目的とする。
【０００５】
【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熱処理装置であって、基板を保持する保持手段と、保持手段に保持された基板を加熱する加熱手段と、保持手段に保持された基板に対向する反射面を有する反射板と、保持手段に保持された基板が加熱手段により加熱された際に、反射板の反射面と保持手段に保持された基板とに反射された放射光を捉えて放射強度を出力する検出手段と、検出手段により出力された放射強度に基づいて、第１の時期において第１モニタ実効反射率を算出するとともに、第２の時期において第２モニタ実効反射率を算出する実効反射率算出手段と、実効反射率算出手段により第１の時期において算出された第１モニタ実効反射率を基準実効反射率として記憶する記憶手段と、実効反射率算出手段により第２の時期において算出された第２モニタ実効反射率と記憶手段に記憶されている基準実効反射率との差を所定の閾値と比較する比較手段と、比較手段の比較結果により、第２モニタ実効反射率と基準実効反射率との差が所定の閾値より大きいと判断された場合に、校正が必要である旨を報知する報知手段と、を備えたことを特徴とする。
【０００６】
また、この発明の請求項２に記載の装置は、請求項１に記載の基板熱処理装置であって、基板の放射率を算出する放射率算出手段をさらに備え、実効反射率算出手段は、放射率算出手段により算出された基板の放射率を基準放射率とするとともに、基準放射率を用いて第２の時期において第２モニタ実効反射率を算出することを特徴とする。
【０００７】
また、この発明の請求項３に記載の装置は、請求項１または請求項２に記載の基板熱処理装置であって、検出手段は、第１放射強度および第２放射強度を出力し、実効反射率算出手段は、検出手段により出力された第１放射強度に基づく第１実効反射率を算出するとともに、検出手段により出力された第２放射強度に基づく第２実効反射率を算出し、第１実効反射率が０であると仮定した場合、第２実効反射率を第１モニタ反射率とすることを特徴とする。
【０００８】
また、この発明の請求項４に記載の装置は、請求項１ないし請求項３のいずれかに記載の基板熱処理装置であって、第１の時期および第２の時期は、複数の基板のそれぞれについて各処理を行う場合の最初の基板を処理するときであることを特徴とする。
【０００９】
また、この発明の請求項５に記載の装置は、基板を加熱する加熱手段と、基板に対向する反射面を有する反射板と、を備えた基板熱処理装置により、基板に加熱を伴う処理を施す基板熱処理方法であって、基板が加熱手段により加熱された際に、反射板の反射面と基板とに反射された放射光を捉えて放射強度を出力する検出工程と、検出工程により出力された放射強度に基づいて、第１の時期において第１モニタ実効反射率を算出するとともに、第２の時期において第２モニタ実効反射率を算出する実効反射率算出工程と、実効反射率算出工程により第１の時期において算出された第１モニタ実効反射率を基準実効反射率として記憶する記憶工程と、実効反射率算出工程により第２の時期において算出された第２モニタ実効反射率と記憶工程により記憶されている基準実効反射率との差を所定の閾値と比較する比較工程と、比較工程における比較結果により、第２モニタ実効反射率と基準実効反射率との差が所定の閾値より大きいと判断された場合に、校正が必要である旨を報知する報知工程と、を備えたことを特徴とする。
【００１０】
また、この発明の請求項６に記載の装置は、請求項５に記載の基板熱処理方法であって、基板の放射率を算出する放射率算出工程をさらに備え、実効反射率算出工程は、放射率算出工程により算出された基板の放射率を基準放射率とするとともに、基準放射率を用いて第２の時期において第２モニタ実効反射率を算出することを特徴とする。
【００１１】
また、この発明の請求項７に記載の装置は、請求項５または請求項６に記載の基板熱処理方法であって、検出工程は、第１放射強度および第２放射強度を出力し、実効反射率算出工程は、検出工程により出力された第１放射強度に基づく第１実効反射率を算出するとともに、検出工程により出力された第２放射強度に基づく第２実効反射率を算出し、第１実効反射率が０であると仮定した場合、第２実効反射率を第１モニタ反射率とすることを特徴とする。
【００１２】
さらに、この発明の請求項８に記載の装置は、請求項５ないし請求項７のいずれかに記載の基板熱処理方法であって、第１の時期および第２の時期は、複数の基板のそれぞれについて各処理を行う場合の最初の基板を処理するときであることを特徴とする。
【００１３】
ここで、「基板の放射率」は基板の透過率を「０」と考え、基板の放射率と反射率との関係である後述する数２の関係を用いて「基板の反射率」を用いて間接的に表わしたものをも含むものとする。
【００１４】
【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。
【００１５】
＜１．機構的構成と装置配列＞
図１はこの発明の第１の実施の形態である基板熱処理装置１の縦断面図である。以下、図１を参照しつつこの装置の構成を説明していく。
【００１６】
第１の実施の形態である基板熱処理装置１は主に炉体１０、発光部２０、石英ガラス３０、基板保持回転部４０、反射板４７、計測部５０、制御部６０、表示入力部７０を備えている。
【００１７】
炉体１０は上部をリフレクタ１１、下部をハウジング１２とする円筒形状の炉体であり、それらの内部等には冷媒を通して冷却する多数の冷却管１３が設けられている。また、炉体１０の側面には基板搬出入口１０ａが設けられており、加熱処理の際には図示しない外部搬送装置により基板Ｗの搬出入が行われる。
【００１８】
発光部２０はリフレクタ１１の内側に設けられ、多数のランプ２１（図１，図５には一部にのみ参照番号を記載）を備えている。そして、後述する制御部６０から制御信号を受けたランプドライバ２２がその信号に応じた電力をランプ２１に供給するとランプ２１が点灯し、その放射光により基板Ｗを加熱する。
【００１９】
石英ガラス３０は発光部２０の下方に設けられ、ランプ２１からの放射光を透過する。
【００２０】
基板保持回転部４０は、基板Ｗの周縁部分を全周に渡って保持するとともにその周縁部からの熱の放出を補償する均熱リング４１が、その直径より大きな内径を有する円筒の支持脚４２により支持されている。そして、支持脚４２の下端には、その外周に沿ってベアリング４３が設けられている。また、ベアリング４３の外周に設けられたギアには基板回転モータ４４の回転軸のギア４４ａがかみ合っており、その駆動により均熱リング４１が鉛直方向を軸として回転可能となっている。そして、後述する制御部６０の駆動信号に応じてモータドライバ４５がモータ４４に電力を供給することにより、均熱リング４１とともに基板Ｗを所定の速度で回転する。
【００２１】
反射板４７は、基板Ｗからの放射光を反射し、それにより基板Ｗとの間で後述する多重反射を生じさせる。
【００２２】
図２は第１の実施の形態における温度・反射率計測部５０の構成を示す図である。図示のように反射板４７に設けられた円筒形状の穴４７ａ内およびその下方には温度・反射率計測部５０のケーシング５１が設けられており、ケーシング５１の上部には穴４７ａ内面が円筒状の空洞部ＣＰとなっている。そして、空洞部ＣＰの底部には光を透過する石英ガラス板５２が設けられている。また、空洞部ＣＰ下方には後述の回転セクタ５３が設けられている。さらに、ケーシング５１内部には前述の冷却管１３と同様の冷却管５１ａ（一部参照符号省略）が設けられ、ケーシング５１内部の温度上昇を抑える。
【００２３】
図３は図２のＡ−Ａ断面から下方を見た状態を示した図である。回転セクタ５３は、円盤を直交する２本の直径で４等分したうちの隣り合わない２つの扇形が表裏両面が鏡面（反射率がほぼ「１」）である反射部ＲＰとなっており、また、他の扇形部分は除去された切り欠き部ＮＰとなっている。また、反射部ＲＰには弧状のスリットＳＬが設けられている。そして、回転セクタ５３の中心ＣＥがモータ５４の回転軸５４ａに取り付けられており（図２参照）、したがって、モータドライバ５５から供給される電力によるモータ５４の回転により回転セクタ５３は、その板面に平行な平面内で回転自在となっている。なお、図３において回転セクタ５３は一部を切り欠いて図示した。
【００２４】
また、回転セクタ５３の下方のケーシング５１の内面５１ｂは黒化処理が施されており、回転セクタ５３の切り欠き部ＮＰまたは反射部ＲＰのスリットＳＬを通過した光のうちの多くは内面５１ｂにより吸収され、反射されることはない。また、内面５１ｂには穴５１ｃが設けられており、穴５１ｃの内部には導光ロッド５６がその先端が回転セクタ５３の直下に位置するように挿入されている。そして、穴５１ｃ（したがって導光ロッド５６）はスリットＳＬと中心ＣＥからの距離が等しい位置に設けられている。
【００２５】
図４は図２のＢ−Ｂ断面から下方を見た状態を示す図である。図示のように、導光ロッド５６は空洞部ＣＰと同心に設けられており、図２に示すように回転セクタ５３は空洞部ＣＰと導光ロッド５６の上端との間を旋回するものとなっている。そして、上方から空洞部ＣＰに進入した光は回転セクタ５３の回転により、回転セクタ５３の反射部ＲＰのスリットＳＬまたは切り欠き部ＮＰのいずれかを通過した後、導光ロッド５６上端に至る。
【００２６】
また、導光ロッド５６の他端は検出器５７に連結され、検出器５７はケーシング５１に取り付けられている。さらに、検出器５７は演算部５８に電気的に接続されており、回転セクタ５３の反射部ＲＰのスリットＳＬおよび切り欠き部ＮＰのそれぞれを通過して導光ロッド５６に進入した光を検出して、それぞれ放射強度（放射エネルギー）Ｉ１，Ｉ２を信号として送信する。
【００２７】
演算部５８は内部に、この発明の「実効反射率算出手段」、「比較手段」、「放射率算出手段」に相当するＣＰＵ５８ａおよびこの発明の「記憶手段」、に相当するメモリ５８ｂ等を備え、検出器５７からの放射強度Ｉ１，Ｉ２を基に、後述する原理を用いて基板の温度Ｔを求め、その温度信号を制御部６０に送る。また、演算部５８は後に詳述するモニタ実効反射率Ｒｍの算出等の各種演算も行う。なお、導光ロッド５６，検出器５７，演算部５８が放射温度計を形成している。
【００２８】
図２の説明を続ける。制御部６０は内部にＣＰＵ６０ａおよびメモリ６０ｂ等を備え、ランプドライバ２２に制御信号を送ったり、モータドライバ４５（図１）に所定のタイミングで駆動信号を送ったりする。
【００２９】
表示入力部７０は詳しく図示しないがキーボードなどの入力機器やディスプレイを備えており、制御部６０の制御に基づきディスプレイにより後述する再校正が必要である旨の表示を行ったり、作業者が入力機器を通じて演算部５８に後述する変化量閾値Ｒｔｈを入力したりする。
【００３０】
＜２．温度計測原理＞
つぎに、温度計測原理について説明する。図５は基板Ｗと基板熱処理装置１の反射板４７との間の放射光の多重反射を説明するための図である。図５に示すように、基板Ｗが加熱されることにより放射された光は、基板Ｗと反射板４７との間で反射を繰り返す。これを多重反射と呼び、これにより反射板４７側で受ける光の強度が増幅される。
【００３１】
このとき反射板４７側からこの光の強度を計測するとした場合、下向きの光を合計したものが計測されることになる。つまり、計測される出力を放射強度Ｉとし反射板４７の反射率をρｒ、基板の反射率をρＷ（放射率εＷ）とした場合、
【００３２】
【数１】

【００３３】
という初項εＷＬｂ（Ｔ）、公比ρｒρＷの等比級数となる。ここでＬｂ（Ｔ）は温度Ｔにおける黒体の放射強度である。ここで、基板が光を透過しないとする式、
【００３４】
【数２】

【００３５】
を用い、さらに０＜ρｒρＷ＜１よりｎを無限大にすると、検出器５７により計測される放射強度Ｉは基板Ｗの放射率εＷ、温度Ｔおよび反射板４７の反射率ρｒを用いて、
【００３６】
【数３】

【００３７】
という形で表される。このとき、反射板４７の反射率ρｒは反射板４７の形状および表面状態に非常に依存する。そこで、こういった材質のみでなくその形状等も含めた形での反射率を採用し、ここでは実効反射率と呼び、数３の式のρｒの代わりに用いる。そして、この実施の形態では上記のような装置構成により、実際に温度計測をする際には２つの状態を実現し、それぞれについて基板Ｗの放射率εＷと温度Ｔを未知数として方程式を立てて温度Ｔを求める。ここで２つの状態というのは実効反射率が異なる状態を意味する。つまり、それぞれの状態での実効反射率をＲ１、Ｒ２とした場合に、数３の式から類推して、
【００３８】
【数４】

【００３９】
【数５】

【００４０】
という式が成り立つ。そして、放射強度Ｉ１，Ｉ２を検出器５７により計測し、得られた値をこれら２式に用いることで基板温度Ｔと基板放射率εＷが求められる。そのうち基板温度Ｔを基に発光部２０の各ランプ２１への供給電力をフィードバック制御して基板の温度管理を行いつつ基板の熱処理を行うのである。
【００４１】
＜３．実効反射率の監視＞
＜＜３−１．第１処理例＞＞
以下、この実施の形態における第１処理例の実効反射率監視の原理について説明する。
【００４２】
温度計測の精度は実効反射率Ｒ１，Ｒ２の精度に応じて異なるものとなっている。したがって、温度計測を精度よく行うためには、実効反射率Ｒ１，Ｒ２として正確な値を使用する必要がある。そのため、通常は処理に先立って、基板とほぼ同じ放射率や表面粗度を有し、放射率が既知である基準となる基板に接触式温度計を取り付けた状態で基板保持回転部４０に保持させ、その状態で接触式温度計により真温度Ｔを計測しつつ、検出器の出力として放射強度Ｉ１，Ｉ２を計測する。そして、得られた基板温度Ｔと放射強度Ｉ１，Ｉ２とを数４および数５の式に代入するとともに両式に基準となる基板について既知の放射率εＷを用いて実効反射率Ｒ１，Ｒ２を求めている（校正処理）。
【００４３】
しかしながら、実効反射率Ｒ１，Ｒ２は熱処理とともに反射板４７の反斜面が処理に用いられるガス等によりくもるなどして、次第に当初の値と異なってくる。そのため、第１の処理例では各基板の熱処理時の実効反射率を監視するための、その実効反射率に値が近くほぼ同様に変化する値としてモニタ実効反射率Ｒｍという量を導入する。すなわち、数４および数５の式における実効反射率Ｒ１，Ｒ２のうち、回転セクタ５３の切り欠き部ＮＰおよび反射部ＲＰが導光ロッド５６の直上に位置するときの実効反射率をそれぞれＲ１およびＲ２とするとき、実験的に実効反射率Ｒ１は「０」に近い値を示すことが知られている。そのため、ここではＲ１＝０と仮定し、その代わりに実効反射率Ｒ２をモニタ実効反射率Ｒｍ（Ｒ２＝Ｒｍ）と定義する。そして、モニタ実効反射率Ｒｍを各基板Ｗについて求め、その値が所定以上変化すると基板熱処理装置１の再校正（実効反射率Ｒ１，Ｒ２を再度計測し直す）を行う。
【００４４】
具体的な実効反射率の監視方法は以下の通りである。まず、最初の基板Ｗについて放射強度Ｉ１，Ｉ２を計測し、それらを数４および数５の式に用いて放射率εＷを求め、それを放射率初期値εｒｅｆとして記憶しておく。そして、前述の仮定、Ｒ１＝０、Ｒ２＝Ｒｍを数４および数５の式に代入すると、
【００４５】
【数６】

【００４６】
【数７】

【００４７】
が成り立つ。そして、両式を辺々割ると、
【００４８】
【数８】

【００４９】
が得られ、これをモニタ実効反射率Ｒｍについて解き、さらに放射率εＷとして予め記憶しておいた基準放射率εｒｅｆを用いると、
【００５０】
【数９】

【００５１】
となる。この式に計測された放射強度信号の出力比Ｉ１／Ｉ２を代入することによってモニタ実効反射率Ｒｍが求められる。
【００５２】
そして、第１の処理例では最初の基板Ｗについて求めたモニタ実効反射率Ｒｍを基準実効反射率Ｒｍｒとしてメモリ５８ｂに記憶しておく。そして、ＣＰＵ５８ａにおいて各基板Ｗについてもモニタ実効反射率Ｒｍを上記と同様にして求め、基準実効反射率Ｒｍｒとモニタ実効反射率Ｒｍとの差の絶対値を反射率の所定の変化量閾値Ｒｔｈと比較する。すなわち、
【００５３】
【数１０】

【００５４】
を満たすかどうかを判定する。そして、変化量閾値Ｒｔｈより大きければ（数１０の式を満たしていれば）実効反射率Ｒ１，Ｒ２に許容以上の変化が生じていると判断されるので、上述の校正処理と同様の処理（実効反射率Ｒ１，Ｒ２の算出）を再度行うのである。そして、次の基板Ｗについては再校正後の実効反射率Ｒ１，Ｒ２を用いることによって正確な温度計測を行い、ランプ２１への供給電力についてのフィードバック制御を行うことによって、基板の正確な温度管理を行うことができる。
【００５５】
図６は実効反射率の低下に伴う基板Ｗの計測温度と真温度との差である温度誤差をコンピュータによりシミュレーションした結果である。このコンピュータ・シミュレーションにおいては基板Ｗの放射率を常時εＷ＝０．７５に固定し、基板Ｗの真温度（処理温度）を１０００℃に固定し、基準実効反射率Ｒｍｒ＝０．３と仮定して、基板Ｗを１枚処理する毎に反射板４７の反射面のくもり等によりモニタ実効反射率Ｒｍが０．００１低下するものと仮定している。
【００５６】
まず、モニタ実効反射率Ｒｍを０．３（＝Ｒｍｒ）から処理基板枚数１枚ごとに０．００１ずつ減少させていきつつ、基板Ｗの枚数を０枚から順に「１」ずつ増加させつつ、以下の演算により計測温度Ｔｍを求める。すなわち、基板の枚数をＣＷとするとそのときのモニタ実効反射率ＲｍはＲｍ＝０．３−０．００１ＣＷとなる。このモニタ実効反射率Ｒｍを数８の式に代入するとともに、εＷ＝０．７５を代入すると出力比Ｉ２／Ｉ１が得られる。また、基板温度Ｔとして真温度（１０００℃）を予め与えられた黒体の放射強度Ｌｂ（Ｔ）の校正式に用いて得られたＬｂ（Ｔ）の値と、上記のεＷ＝０．７５とを数６の式に代入して放射強度Ｉ１を求める。そして得られた出力比Ｉ２／Ｉ１と放射強度Ｉ１とから放射強度Ｉ２を求める。さらに、得られた放射強度Ｉ２と、εＷ＝０．７５と、Ｒｍ＝０．３−０．００１ＣＷから得られる値とを数７の式に代入すると黒体の放射強度Ｌｂ（Ｔ）が求まる。そして、その値を上述の校正式に用いることでその基板Ｗにおける計測温度Ｔｍが求められる。
【００５７】
そうして得られた計測温度Ｔｍと真温度（１０００℃）との差を温度誤差Ｔｅとして求める。このような演算を各基板の枚数ＣＷを０〜１５０枚程度の範囲で変化させつつ行い、得られた温度誤差Ｔｅを基板の枚数ＣＷに対応させて表示したのが図６である。
【００５８】
この結果から分かるように、複数枚の基板を順次熱処理していくに従って、モニタ実効反射率Ｒｍが低下し、それに伴って、温度誤差Ｔｅが増加するのが分かる。
【００５９】
そこで、この実施の形態では、この温度誤差Ｔｅが所定の許容値以上になるモニタ実効反射率Ｒｍの変化量を変化量閾値Ｒｔｈとして予め求めておき、これを数１０の式を用いた判定に使用するのである。
【００６０】
つぎに、以上のような実効反射率の監視を伴う基板Ｗの熱処理の処理手順を、それを示すフローチャートである図７を用いて説明する。なお、以下の処理に先立ち、変化量閾値Ｒｔｈは作業者により表示入力部７０を通じて演算部５８内のメモリ５８ｂに入力されている。
【００６１】
まず、基板Ｗを基板保持回転部４０に保持して加熱を開始する（ステップＳ１）。なお、その際、制御部６０の制御により、基板保持回転部４０および回転セクタ５３を回転させる。
【００６２】
つぎに、検出器５７による出力として放射強度Ｉ１，Ｉ２を計測する（ステップＳ２）。なお、この計測された放射強度Ｉ１，Ｉ２を基に以下、数４および数５を用いて前述のようにして常時基板温度Ｔが計測され、基板Ｗの温度管理に用いられる。
【００６３】
つぎに、制御部６０は基板Ｗが最初の基板Ｗか否かを判断し（ステップＳ３）、最初の基板ＷでなければステップＳ６に進み、最初の基板Ｗであれば次のステップに進む。
【００６４】
上記判定で最初の基板Ｗと判定された場合、演算部５８は得られた放射強度Ｉ１，Ｉ２を数４および数５の式に用いて基板Ｗの放射率εＷを算出し、それを基準放射率εｒｅｆとして演算部５８内のメモリ５８ｂに記憶する（ステップＳ４）。それとともに、数９の式に得られた放射強度Ｉ１，Ｉ２を用いてモニタ実効反射率Ｒｍを算出し、それを基準実効反射率Ｒｍｒとして演算部５８内のメモリ５８ｂに記憶する（ステップＳ５）。そして、ステップＳ１０に進む。なお、ステップＳ５がこの発明の「第１の時期」に相当する。
【００６５】
逆に、ステップＳ３で最初の基板Ｗでないと判断された場合には、演算部５８は計測された放射強度Ｉ１，Ｉ２からモニタ実効反射率Ｒｍを算出する（ステップＳ６）。なお、ステップＳ６がこの発明の「第２の時期」に相当する。
【００６６】
つぎに、演算部５８はモニタ実効反射率Ｒｍの基準実効反射率Ｒｍｒからの変化量が変化量閾値Ｒｔｈより大きければ（｜Ｒｍｒ−Ｒｍ｜＞Ｒｔｈ）か否かを判断し（ステップＳ７）、越えていなければステップＳ１０に進み、逆に、越えていれば制御部６０に再校正が必要である旨を示す信号を送信し、制御部は表示入力部７０にその旨を表示させる（ステップＳ８）。すると、それを確認した作業者は基板熱処理装置１を再校正後、基板Ｗを交換する（ステップＳ９）。そして、ステップＳ１〜Ｓ７の処理が繰り返される。
【００６７】
モニタ実効反射率Ｒｍの変化量が変化量閾値Ｒｔｈ以下の場合、演算部５８により基板温度Ｔを計測しつつ熱処理を実行する（ステップＳ１０）。なお、その際、制御部６０は得られた基板温度Ｔを基にランプ２１への供給電力のフィードバック制御を行う。こうして、熱処理時間が経過するまで基板Ｗを所定の処理温度に保ちつつ、処理のためのガスを供給して熱処理を行う。
【００６８】
つぎに、対象となる基板Ｗについての熱処理が終了すると、制御部６０は全基板Ｗについて熱処理が終了したか否かの判断を行い（ステップＳ１１）、終了していなければ処理済みの基板Ｗを次の基板Ｗと交換し（ステップＳ１２）、ステップＳ１に戻ってステップＳ１〜Ｓ１１の処理を繰り返す。そして、全基板Ｗの熱処理が終了するとこの処理を終了する。
【００６９】
＜＜３−２．第２処理例＞＞
以下、この実施の形態における第２処理例について説明していく。なお、第２処理例でも第１処理例と同様、基板熱処理装置１を用いる。
【００７０】
まず、実効反射率監視の原理について説明する。第１処理例では複数の処理基板Ｗのそれぞれについて最初に１度だけモニタ実効反射率Ｒｍを算出し、そのモニタ実効反射率Ｒｍについての変化量を判定するというものであったが、第２処理例では複数の基板それぞれについて回転セクタ５３の回転に伴って繰り返しモニタ実効反射率を求め、その変化量をその都度判定するというものである。
【００７１】
以下、より具体的に説明する。前述のように、この実施の形態の基板熱処理装置１では反射板４７の穴４７ａの下方に図３および図４に示されるような反射部ＲＰと切り欠き部ＮＰを有し、それぞれの部分で実効反射率Ｒ１，Ｒ２を切り替えることができるものとなっているが、このような回転セクタ５３を回転させた状態で検出器５７により得られる出力信号はその模式図である図８のようなものとなる。すなわち、実効反射率Ｒ１，Ｒ２に対応する放射強度Ｉ１およびＩ２を示す出力信号のピークが時間とともに交互に得られる。
【００７２】
ここで、回転セクタ５３の半回転ごとに「１」増加する累積回転数を表すパラメータｉを用いて出力信号の各ピークを放射強度Ｉ１ｉ，Ｉ２ｉ（ｉ＝１，２，３，…）と表す。すると、そのうち放射強度Ｉ１ｉ，Ｉ２ｉを数４および数５の式に用いて放射率εＷｉを求め、それを基準放射率εｒｅｆとして記憶しておき、さらに回転セクタ５３が回転して、放射強度Ｉ１ｉ＋１が計測された段階で既に得られていた放射強度Ｉ２ｉと得られた放射強度Ｉ１ｉ＋１および基準放射率εｒｅｆを数９の式に用いることでモニタ実効反射率Ｒｍｉが求められる。このような演算を回転セクタ５３の回転とともに行っていくと回転セクタ５３の半回転毎に１つのモニタ実効反射率Ｒｍｉ（ｉ＝１，２，３…）が求められていく。そして、第１処理例と同様にモニタ実効反射率Ｒｍｉの集合のうち、最初の値（Ｒｍ１）を基準実効反射率Ｒｍｒとして記憶しておき、これらをもとに各モニタ実効反射率Ｒｍｉの変化量を変化量閾値Ｒｔｈと比較していく。すなわち、
【００７３】
【数１１】

【００７４】
の判定を行う。そして、モニタ実効反射率Ｒｍｉの変化量が変化量閾値Ｒｔｈより大きい（数１１の式を満たす）と、基板熱処理装置１を再校正する必要がある旨を表示し、それにより作業者が再校正を行うのである。このように第２処理例では１枚の基板Ｗの熱処理中にも常時実効反射率を監視することができるものとなっている。
【００７５】
つぎに、第２処理例の具体的な処理手順について、そのフローチャートである図９および図１０を用いて説明する。なお、以下の処理において各動作、演算、記憶等の主体が第１処理例と同様の場合はその記載を省略する。
【００７６】
まず、基板Ｗを基板保持回転部４０に保持し、熱処理を開始する（ステップＳ２１）。なお、その際、制御部６０の制御により、基板保持回転部４０および回転セクタ５３を回転させる。
【００７７】
つぎに、放射強度Ｉ１１，Ｉ２１を計測する（ステップＳ２２）。なお、以下、計測される放射強度Ｉ１ｉ，Ｉ２ｉを基に第１処理例と同様にして常時、基板温度Ｔが計測され、基板Ｗの温度管理に用いられる。
【００７８】
つぎに、得られた放射強度Ｉ１１，Ｉ２１を数４および数５の式に用いて基板Ｗの放射率εＷ１を算出して基準放射率εｒｅｆとして記憶する（ステップＳ２３）。それとともに、数９の式に得られた放射強度Ｉ１１，Ｉ２１を用いてモニタ実効反射率Ｒｍ１を算出し、それを基準実効反射率Ｒｍｒとして記憶する（ステップＳ２４）。なお、ステップＳ２４がこの発明の「第１の時期」に相当する。
【００７９】
つぎに、制御部６０は前述の累積回転数を表すパラメータｉに初期値として「２」を設定する（ステップＳ２５）。
【００８０】
つぎに、回転セクタ５３の回転に伴い、導光ロッド５６上方に回転セクタ５３の切り欠き部ＮＰが差しかかると放射強度Ｉ１ｉを計測する（ステップＳ２６）。
【００８１】
つぎに、得られた放射強度Ｉ１ｉ，Ｉ２ｉ−１（このステップを最初に実行する際にはＩ２ｉ−１はＩ２１）を数９の式に用いてモニタ実効反射率Ｒｍｉを算出し演算部５８内のメモリ５８ｂに記憶する（ステップＳ２７）。なお、ステップＳ２７がこの発明の「第２の時期」に相当する。
【００８２】
つぎに、モニタ実効反射率Ｒｍｉの基準実効反射率Ｒｍｒからの変化量が変化量閾値Ｒｔｈより大きい（｜Ｒｍｒ−Ｒｍｉ｜＞Ｒｔｈ）か否かを判断し（ステップＳ２８）、大きくなければステップＳ２１に進み、逆に、大きければ再校正が必要である旨を表示入力部７０に表示させる（ステップＳ２９）。すると、それを確認した作業者は基板熱処理装置１を再校正後、基板Ｗを交換する（ステップＳ３０）。そして、ステップＳ２１〜Ｓ２８の処理が繰り返される。
【００８３】
モニタ実効反射率Ｒｍｉの変化量が変化量閾値Ｒｔｈ以下の場合、回転セクタ５３の回転に伴い、導光ロッド５６上方に回転セクタ５３の反射部ＲＰが差しかかると放射強度Ｉ２ｉを計測する（ステップＳ３１）。
【００８４】
つぎに、計測された放射強度Ｉ１ｉ，Ｉ２ｉを数４および数５の式に用いて基板Ｗの放射率εＷｉおよび基板温度Ｔを算出する（ステップＳ３２）。
【００８５】
つぎに、算出された基板温度Ｔを基にランプ２１への供給電力をフィードバック制御する（ステップＳ３３）。
【００８６】
そして、制御部６０が熱処理時間が終了したか否かを判断し（ステップＳ３４）、終了していなければ、パラメータｉをインクリメント（「１」を加算）し（ステップＳ３５）、ステップＳ２６に戻り、ステップＳ２６〜Ｓ３４の処理を繰り返す。逆に、終了していればステップＳ３６に進む。
【００８７】
つぎに、全基板Ｗについて熱処理が終了したか否かを判断し、（ステップＳ３６）終了していなければ基板Ｗを交換し（ステップＳ３７）、ステップＳ２１に戻り、ステップＳ２１〜Ｓ３７の処理を繰り返す。そして、順次基板Ｗを交換しつつ熱処理を行っていき、全基板Ｗについて熱処理が終了したと判断された場合には全処理が終了する。
【００８８】
以上、説明したように、この実施の形態によれば、検出された放射強度Ｉ１，Ｉ２に基づいて実効反射率Ｒ１，Ｒ２の変化を反映した量であるモニタ実効反射率Ｒｍ（またはＲｍｉ）を算出し、最初の基板Ｗまたは最初に放射強度Ｉ１，Ｉ２を計測した際におけるモニタ実効反射率Ｒｍ（またはＲｍｉ）を基準実効反射率Ｒｍｒとし、それらの時期以後の各基板Ｗや各放射強度の計測の際に再び得られたモニタ実効反射率Ｒｍ（またはＲｍｉ）と基準実効反射率Ｒｍｒとの差が所定の変化量閾値Ｒｔｈより大きい場合に校正が必要である旨を報知するため、基板熱処理装置１の校正時期を検知することができ、温度計測の誤差を抑えて高品質の熱処理が行える。
【００８９】
また、この実施の形態の基板熱処理装置１によれば上記の校正時期を自動的に知ることができるので効率的で、作業負担を軽減することができる。
【００９０】
また、最初の基板Ｗまたは最初に放射強度Ｉ１，Ｉ２を計測した際における基板Ｗの放射率εＷを算出し、それを基準放射率εｒｅｆとするため、基準放射率εｒｅｆを１度だけ求めればよいので、複数の基板Ｗ毎や放射強度Ｉ１，Ｉ２の計測毎に求める場合に比べて処理が迅速に行える。
【００９１】
また、実効反射率Ｒ１が「０」であると仮定した場合の実効反射率Ｒ２をモニタ実効反射率Ｒｍ（またはＲｍｉ）とするため、実効反射率Ｒ１，Ｒ２を監視するためにモニタ実効反射率Ｒｍ（またはＲｍｉ）だけを求めればよく、実効反射率Ｒ１，Ｒ２を監視に使用する場合に比べて未知数を１つ減らすことができるので演算が容易かつ迅速になる。
【００９２】
また、第１処理例によれば複数の基板Ｗについて処理を行う場合の最初の基板Ｗについて求めたモニタ実効反射率Ｒｍを基準実効反射率Ｒｍｒとするため、１枚前の基板Ｗのモニタ実効反射率Ｒｍを基準実効反射率Ｒとしてそれと比較する場合に比べて、モニタ実効反射率Ｒｍの基準実効反射率Ｒｍｒとの差が大きくなるので正確に校正時期の判断を行うことができる。
【００９３】
＜４．変形例＞
上記実施の形態において基板熱処理装置およびそれによる実効反射率の監視を伴う基板熱処理の例を示したが、この発明はこれに限られるものではない。
【００９４】
たとえば、上記実施の形態の第１処理例では、複数枚の基板Ｗのうち、最初の基板Ｗについての放射率εＷとモニタ実効反射率Ｒｍをそれぞれ基準放射率εｒｅｆおよび基準実効反射率Ｒｍｒとして、実効反射率の監視に用いるものとしたが、複数の基板Ｗのうち常に１つ前に処理した基板の放射率εＷやモニタ実効反射率Ｒｍを基準放射率εｒｅｆや基準実効反射率Ｒｍｒとしてもよい。そのうち、基準実効反射率Ｒｍｒを上記のようなものにするということは、連続する基板Ｗのモニタ実効反射率Ｒｍの差を用いて再校正の必要性を判断することになるので、その際には変化量閾値Ｒｔｈを１枚の基板処理ごとの実効反射率の変化量についての閾値とする必要がある。例えば図６のコンピュータ・シミュレーションにおいて仮定した１枚の基板Ｗの熱処理ごとの実効反射率の低下量０．００１より若干大きい数値を用いる等である。
【００９５】
また、上記実施の形態における第１処理例では基準放射率εｒｅｆを複数の処理基板のうちの最初のものに対する値を用いるものとしたが、１枚目から所定枚数（例えば１０枚目）までの基板Ｗの放射率εＷの平均値を基準放射率εｒｅｆとして用いてもよい。
【００９６】
また、上記実施の形態ではＲｍとＲｍｒとの差が変化量閾値Ｒｔｈより大きい場合に、再校正が必要である旨の表示を行うこととしたが、モニタ実効反射率Ｒｍ，Ｒｍｉを算出する度に表示し、それと所定の基準実効反射率Ｒｍｒとの差が変化量閾値Ｒｔｈより大きいか否かで再校正の必要性を作業者が判断する装置としてもよい。
【００９７】
さらに、上記実施の形態では１組の導光ロッド５６および検出器５７に対して回転セクタ５３を回転させることによって実効反射率の互いに異なる状態（実効反射率Ｒ１およびＲ２の状態）を実現するものとしたが、導光ロッドおよび検出器の組を２組備え、それらを反射板に設けた形状や内面の反射率が異なる穴内または下方に設けて実効反射率の互いに異なる状態を実現してもよい。
【００９８】
【発明の効果】
以上説明したように、請求項１ないし請求項８の発明によれば、検出された放射強度に基づいて実効反射率の変化を反映した量であるモニタ実効反射率を算出し、第１の時期における第１モニタ実効反射率を基準実効反射率とし、第１の時期以後の第２の時期において再び得られた第２モニタ実効反射率と基準実効反射率との差が所定の閾値より大きい場合に校正が必要である旨を報知するため、基板熱処理装置の校正時期を検知することができ、温度計測の誤差を抑えて高品質の熱処理が行える。
【００９９】
また、請求項１の発明によれば、上記処理を実現する実効反射率算出手段と、記憶手段と、比較手段と、報知手段と、校正時期とを自動的に知ることができるので効率的で、作業負担を軽減することができる。
【０１００】
また、請求項２ないし請求項４および請求項６ないし請求項８の発明によれば、基板の放射率を算出し、それを基準放射率として記憶するため、基準放射率を１度だけ求めればよいので、複数の基板毎に基準放射率を求めたり、放射強度の計測毎に求める場合に比べて処理が迅速に行える。
【０１０１】
また、請求項３、請求項４および請求項７、請求項８の発明によれば、第１実効反射率が０であると仮定した場合の第２の実効反射率を第１モニタ実効反射率とするため、実効反射率を監視するためにモニタ実効反射率だけを求めればよく、第１および第２実効反射率を監視に使用する場合に比べて未知数を１つ減らすことができるので演算が容易かつ迅速になる。
【０１０２】
さらに、請求項４および請求項８の発明によれば、第１および第２所定時期が複数の基板について処理を行う場合の最初の基板を処理する時であるため、１枚前の基板に対するモニタ実効反射率と比較する場合に比べてモニタ実効反射率の基準実効反射率との差が大きくなるので正確に校正時期の判定を行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】この発明の第１の実施の形態である基板熱処理装置の縦断面図である。
【図２】第１の実施の形態における温度・反射率計測部の構成を示す図である。
【図３】図２のＡ−Ａ断面から下方を見た状態を示した図である。
【図４】図２のＢ−Ｂ断面から下方を見た状態を示した図である。
【図５】基板と基板熱処理装置の反射板との間の放射光の多重反射を説明するための図である。
【図６】実効反射率の低下に伴う基板の温度誤差のコンピュータ・シミュレーション結果を示す図である。
【図７】第１処理例における実効反射率の監視を伴う基板の熱処理手順を示すフローチャートである。
【図８】回転セクタを回転させた状態で検出器により得られる出力信号の模式図である。
【図９】第２処理例における実効反射率の監視を伴う基板の熱処理手順を示すフローチャートである。
【図１０】第２処理例における実効反射率の監視を伴う基板の熱処理手順を示すフローチャートである。
【符号の説明】
１基板熱処理装置
２１ランプ
４７反射板
５３回転セクタ
５７検出器
５８演算部
５８ａＣＰＵ
５８ｂメモリ
６０制御部
７０表示入力部
Ｉ１，Ｉ２，Ｉ１ｉ，Ｉ２ｉ放射強度
Ｒ１，Ｒ２実効反射率
Ｒｍ，Ｒｍｉモニタ実効反射率
Ｒｍｒ基準実効反射率
Ｒｔｈ変化量閾値
Ｔ基板温度
Ｗ基板
εＷ，εＷｉ基板の放射率
εｒｅｆ基準放射率[0001]
TECHNICAL FIELD OF THE INVENTION
The present invention relates to a substrate heat treatment for performing a process involving heating while measuring the temperature of a substrate (hereinafter, simply referred to as a “substrate”) such as a semiconductor wafer, a glass substrate for a photomask, a glass substrate for a liquid crystal display, and a substrate for an optical disk. The present invention relates to an apparatus and a substrate heat treatment method.
[0002]
[Prior art]
In a conventional temperature measurement method in a substrate heat treatment apparatus using multiple reflection, light that has been repeatedly reflected between a substrate and a reflector is detected to derive an unknown emissivity and temperature of the substrate. At this time, a value called an effective reflectance is used as a device constant in consideration of the size and shape of the reflector, the surface state, and the like, by analogy with the reflectance of the reflector. The emissivity and temperature cannot be determined unless known before measuring the effective reflectivity. Therefore, the effective reflectivity is usually determined in advance by some method.
[0003]
[Problems to be solved by the invention]
However, since the effective reflectivity actually depends on the surface state of the reflector, it changes every moment during substrate processing. In that case, a difference occurs between the previously determined effective reflectance and the actual effective reflectance, which leads to an error in the measured temperature and, consequently, the quality of the heat treatment of the substrate. Therefore, it is necessary to calibrate the device for recalculating the effective reflectance after processing for a certain period of time, but there is no method to detect the change in the effective reflectance in the conventional method, and it is not possible to recognize the time of recalibration. Was.
[0004]
The present invention intends to overcome the above-described problems in the prior art, and provides a substrate heat treatment apparatus and a substrate heat treatment method capable of detecting a calibration time of the apparatus, performing a high-quality heat treatment while suppressing a temperature measurement error. The purpose is to provide.
[0005]
[Means for Solving the Problems]
In order to achieve the above object, an apparatus according to claim 1 of the present invention is a substrate heat treatment apparatus for performing a process involving heating on a substrate, comprising: holding means for holding the substrate; and a substrate held by the holding means. Heating means for heating the substrate, a reflecting plate having a reflecting surface facing the substrate held by the holding means, and a reflecting surface of the reflecting plate and the holding means when the substrate held by the holding means is heated by the heating means. Detecting means for capturing the radiation reflected on the substrate held by the detector and outputting the radiation intensity, and calculating a first monitor effective reflectance at a first time based on the radiation intensity output by the detection means. At the same time, an effective reflectance calculating means for calculating the second monitor effective reflectance at the second time, and the first monitor effective reflectance calculated at the first time by the effective reflectance calculating means are stored as a reference effective reflectance. You Storage means, and comparison means for comparing a difference between the second monitor effective reflectance calculated at the second time by the effective reflectance calculation means and the reference effective reflectance stored in the storage means with a predetermined threshold value, Notification means for notifying that calibration is necessary when it is determined that the difference between the second monitor effective reflectance and the reference effective reflectance is larger than a predetermined threshold based on the comparison result of the comparison means. It is characterized by the following.
[0006]
An apparatus according to a second aspect of the present invention is the substrate heat treatment apparatus according to the first aspect, further comprising an emissivity calculating means for calculating an emissivity of the substrate, wherein the effective reflectance calculating means comprises: The emissivity of the substrate calculated by the emissivity calculating means is used as a reference emissivity, and the second monitor effective reflectance is calculated at a second time using the reference emissivity.
[0007]
An apparatus according to a third aspect of the present invention is the substrate heat treatment apparatus according to the first or second aspect, wherein the detecting means outputs the first radiation intensity and the second radiation intensity, and outputs the effective reflection intensity. The rate calculating means calculates a first effective reflectance based on the first radiation intensity output from the detecting means, and calculates a second effective reflectance based on the second radiation intensity output from the detecting means. Assuming that the effective reflectance is 0, the second effective reflectance is set as the first monitor reflectance.
[0008]
An apparatus according to a fourth aspect of the present invention is the substrate heat treatment apparatus according to any one of the first to third aspects, wherein the first time and the second time each correspond to a plurality of substrates. Is a time when the first substrate is processed when each processing is performed.
[0009]
According to a fifth aspect of the present invention, a substrate heat treatment apparatus including a heating unit for heating a substrate and a reflection plate having a reflection surface facing the substrate performs a process involving heating on the substrate. A method for heat-treating a substrate, wherein when the substrate is heated by the heating means, a detecting step of capturing radiation light reflected on the reflection surface of the reflector and the substrate and outputting a radiation intensity, and output by the detection step. An effective reflectance calculating step of calculating a first monitor effective reflectance at a first time and calculating a second monitor effective reflectance at a second time based on the radiation intensity; A storage step of storing the first monitor effective reflectance calculated at the first time as a reference effective reflectance, and a second monitor effective reflectance calculated at the second time by the effective reflectance calculation step and a storage step A comparison step of comparing a difference between the stored reference effective reflectance with a predetermined threshold value, and a difference between the second monitor effective reflectance and the reference effective reflectance is greater than a predetermined threshold value based on a comparison result in the comparison step. And a notifying step of notifying that calibration is necessary when it is determined that
[0010]
An apparatus according to a sixth aspect of the present invention is the substrate heat treatment method according to the fifth aspect, further comprising an emissivity calculating step for calculating an emissivity of the substrate, wherein the effective reflectivity calculating step comprises: The emissivity of the substrate calculated in the estimating step is used as a reference emissivity, and the second monitor effective reflectance is calculated at a second time using the reference emissivity.
[0011]
An apparatus according to a seventh aspect of the present invention is the substrate heat treatment method according to the fifth or sixth aspect, wherein the detecting step outputs the first radiation intensity and the second radiation intensity, The rate calculating step calculates a first effective reflectivity based on the first radiation intensity output from the detecting step, and calculates a second effective reflectivity based on the second radiation intensity output from the detecting step. Assuming that the effective reflectance is 0, the second effective reflectance is set as the first monitor reflectance.
[0012]
Furthermore, an apparatus according to an eighth aspect of the present invention is the substrate heat treatment method according to any one of the fifth to seventh aspects, wherein the first time and the second time correspond to each of the plurality of substrates. Is a time when the first substrate is processed when each processing is performed.
[0013]
Here, the “emissivity of the substrate” is assumed to be “0” for the transmittance of the substrate, and the “emissivity of the substrate” is used by using the relationship of the following equation 2 which is the relationship between the emissivity of the substrate and the reflectance And indirect representations.
[0014]
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.
[0015]
<1. Mechanical configuration and device arrangement>
FIG. 1 is a longitudinal sectional view of a substrate heat treatment apparatus 1 according to a first embodiment of the present invention. Hereinafter, the configuration of this device will be described with reference to FIG.
[0016]
The substrate heat treatment apparatus 1 according to the first embodiment mainly includes a furnace body 10, a light emitting unit 20, a quartz glass 30, a substrate holding rotating unit 40, a reflecting plate 47, a measuring unit 50, a control unit 60, and a display input unit 70. Have.
[0017]
The furnace body 10 is a cylindrical furnace body having a reflector 11 at an upper part and a housing 12 at a lower part, and a number of cooling pipes 13 for cooling the refrigerant through the inside thereof are provided. Further, a substrate loading / unloading port 10a is provided on a side surface of the furnace body 10, and during the heating process, the loading / unloading of the substrate W is performed by an external transfer device (not shown).
[0018]
The light emitting section 20 is provided inside the reflector 11 and includes a large number of lamps 21 (reference numerals are only partially shown in FIGS. 1 and 5). Then, when the lamp driver 22 receiving a control signal from the control unit 60 described later supplies power corresponding to the signal to the lamp 21, the lamp 21 is turned on, and the substrate W is heated by the emitted light.
[0019]
The quartz glass 30 is provided below the light emitting unit 20 and transmits light emitted from the lamp 21.
[0020]
The substrate holding and rotating unit 40 includes a cylindrical supporting leg 42 having an inner diameter larger than the diameter of the heat equalizing ring 41 for holding the peripheral portion of the substrate W over the entire circumference and compensating for the release of heat from the peripheral portion. Supported by At the lower end of the support leg 42, a bearing 43 is provided along the outer periphery. A gear provided on the outer periphery of the bearing 43 is meshed with a gear 44a of a rotating shaft of the substrate rotating motor 44, and by driving the same, the heat equalizing ring 41 is rotatable around a vertical direction. Then, the motor driver 45 supplies electric power to the motor 44 in response to a drive signal of the control unit 60 described later, thereby rotating the substrate W together with the heat equalizing ring 41 at a predetermined speed.
[0021]
The reflection plate 47 reflects the light emitted from the substrate W, thereby causing multiple reflection, which will be described later, with the substrate W.
[0022]
FIG. 2 is a diagram illustrating a configuration of the temperature / reflectance measuring unit 50 according to the first embodiment. As shown, a casing 51 of a temperature / reflectance measuring unit 50 is provided in and below a cylindrical hole 47a provided in the reflection plate 47, and an inner surface of the hole 47a is formed in a cylindrical shape at an upper part of the casing 51. Of the hollow portion CP. A quartz glass plate 52 that transmits light is provided at the bottom of the cavity CP. A rotating sector 53 described below is provided below the hollow portion CP. Further, inside the casing 51, a cooling pipe 51a (some reference numerals are omitted) similar to the above-described cooling pipe 13 is provided to suppress a rise in temperature inside the casing 51.
[0023]
FIG. 3 is a diagram showing a state viewed downward from the AA cross section of FIG. In the rotating sector 53, two non-adjacent sectors, which are obtained by equally dividing the disk into two orthogonal diameters, are formed as reflecting portions RP whose front and back surfaces are mirror surfaces (reflectance is substantially "1"). The other fan-shaped portions are cut-out portions NP which have been removed. Further, the reflecting portion RP is provided with an arc-shaped slit SL. The center CE of the rotating sector 53 is attached to the rotating shaft 54a of the motor 54 (see FIG. 2). Therefore, the rotating sector 53 is rotated by the electric power supplied from the motor driver 55, so that the rotating sector 53 It is rotatable in a plane parallel to. In FIG. 3, the rotating sector 53 is partially cut away.
[0024]
The inner surface 51b of the casing 51 below the rotating sector 53 is subjected to a blackening process, and most of the light passing through the notch NP of the rotating sector 53 or the slit SL of the reflecting portion RP is subjected to the inner surface 51b. It is not absorbed and reflected. Further, a hole 51c is provided in the inner surface 51b, and a light guide rod 56 is inserted into the hole 51c such that the tip thereof is located immediately below the rotating sector 53. The hole 51c (therefore, the light guide rod 56) is provided at a position where the distance from the slit SL is equal to the distance from the center CE.
[0025]
FIG. 4 is a diagram showing a state seen from below from the BB cross section of FIG. As shown, the light guide rod 56 is provided concentrically with the hollow portion CP, and the rotating sector 53 pivots between the hollow portion CP and the upper end of the light guide rod 56 as shown in FIG. ing. Then, the light that has entered the cavity CP from above passes through the slit SL or the notch NP of the reflecting portion RP of the rotating sector 53 due to the rotation of the rotating sector 53, and then reaches the upper end of the light guide rod 56.
[0026]
The other end of the light guide rod 56 is connected to a detector 57, and the detector 57 is attached to the casing 51. Further, the detector 57 is electrically connected to the calculation unit 58, and detects light that has passed through each of the slit SL and the notch NP of the reflection unit RP of the rotating sector 53 and entered the light guide rod 56. Then, the radiant intensities (radiant energies) I1 and I2 are transmitted as signals.
[0027]
The arithmetic unit 58 includes a CPU 58a corresponding to the “effective reflectance calculating means”, “comparing means”, and “emissivity calculating means” of the present invention, and a memory 58b corresponding to the “storage means” of the present invention. Based on the radiation intensities I1 and I2 from the detector 57, the temperature T of the substrate is obtained using the principle described later, and the temperature signal is sent to the control unit 60. The calculation unit 58 also performs various calculations such as calculation of a monitor effective reflectance Rm, which will be described in detail later. Note that the light guide rod 56, the detector 57, and the calculation unit 58 form a radiation thermometer.
[0028]
The description of FIG. 2 is continued. The control unit 60 includes a CPU 60a and a memory 60b therein, and sends a control signal to the lamp driver 22 and sends a drive signal to the motor driver 45 (FIG. 1) at a predetermined timing.
[0029]
Although not shown in detail, the display input unit 70 includes an input device such as a keyboard and a display. The display input unit 70 displays on the display under the control of the control unit 60 that re-calibration, which will be described later, is necessary. , A change amount threshold value Rth, which will be described later, is input to the calculation unit 58.
[0030]
<2. Temperature measurement principle>
Next, the principle of temperature measurement will be described. FIG. 5 is a diagram for explaining multiple reflection of radiated light between the substrate W and the reflection plate 47 of the substrate heat treatment apparatus 1. As shown in FIG. 5, light emitted by heating the substrate W is repeatedly reflected between the substrate W and the reflection plate 47. This is called multiple reflection, and the intensity of light received on the reflection plate 47 side is amplified thereby.
[0031]
At this time, if the intensity of this light is measured from the reflection plate 47 side, the sum of the downward light is measured. That is, when the measured output is the radiation intensity I, the reflectance of the reflector 47 is ρr, and the reflectance of the substrate is ρW (emissivity εW),
[0032]
(Equation 1)

[0033]
The first term εWLb (T) is a geometric series of the common ratio ρrρW. Here, Lb (T) is the radiation intensity of the black body at the temperature T. Here, the expression that the substrate does not transmit light,
[0034]
(Equation 2)

[0035]
Further, if n is made infinite from 0 <ρrρW <1, the radiation intensity I measured by the detector 57 is calculated using the emissivity εW of the substrate W, the temperature T, and the reflectance ρr of the reflection plate 47,
[0036]
(Equation 3)

[0037]
It is expressed in the form. At this time, the reflectance ρr of the reflection plate 47 greatly depends on the shape and the surface state of the reflection plate 47. Therefore, the reflectance in a form including not only such a material but also its shape and the like is adopted. Here, it is called an effective reflectance, and is used instead of ρr in the equation (3). In this embodiment, two states are realized when the temperature is actually measured by the above-described apparatus configuration, and the emissivity εW of the substrate W and the temperature T are set as unknowns for each of the two states, and the temperature is set. Find T. Here, the two states mean states in which the effective reflectivity is different. In other words, when the effective reflectance in each state is R1 and R2, it is inferred from Expression 3 to
[0038]
(Equation 4)

[0039]
(Equation 5)

[0040]
Holds. Then, the radiation intensities I1 and I2 are measured by the detector 57, and the obtained values are used in these two equations to obtain the substrate temperature T and the substrate emissivity εW. The heat supply of the substrate is performed while controlling the temperature of the substrate by feedback-controlling the power supplied to each lamp 21 of the light emitting unit 20 based on the substrate temperature T.
[0041]
<3. Monitoring effective reflectance>
<< 3-1. First processing example >>
Hereinafter, the principle of monitoring the effective reflectance of the first processing example in this embodiment will be described.
[0042]
The accuracy of the temperature measurement differs depending on the accuracy of the effective reflectances R1 and R2. Therefore, in order to accurately measure the temperature, it is necessary to use accurate values as the effective reflectances R1 and R2. Therefore, prior to processing, usually, the substrate is held by the substrate holding rotating unit 40 in a state where the contact type thermometer is attached to a reference substrate having substantially the same emissivity and surface roughness as the substrate and having a known emissivity. Then, while measuring the true temperature T with the contact thermometer in that state, the radiation intensities I1 and I2 are measured as the output of the detector. Then, the obtained substrate temperature T and the radiant intensities I1 and I2 are substituted into equations (4) and (5). Seeking (calibration process).
[0043]
However, the effective reflectances R1 and R2 gradually differ from the initial values because the anti-slope surface of the reflection plate 47 becomes clouded by the gas used for the treatment together with the heat treatment. Therefore, in the first processing example, the amount of the monitor effective reflectance Rm is introduced as a value that is close to the effective reflectance and changes substantially similarly in order to monitor the effective reflectance of each substrate during the heat treatment. That is, of the effective reflectivities R1 and R2 in the equations (4) and (5), the effective reflectivity when the cutout portion NP and the reflective portion RP of the rotating sector 53 are located immediately above the light guide rod 56 are R1 and R1, respectively. When R2 is set, it is experimentally known that the effective reflectance R1 shows a value close to "0". Therefore, here, it is assumed that R1 = 0, and instead, the effective reflectance R2 is defined as the monitor effective reflectance Rm (R2 = Rm). Then, the monitor effective reflectance Rm is obtained for each substrate W, and when the value changes by a predetermined value or more, the substrate thermal processing apparatus 1 is recalibrated (effective reflectances R1 and R2 are measured again).
[0044]
A specific method of monitoring the effective reflectance is as follows. First, the radiation intensities I1 and I2 are measured for the first substrate W, and the emissivity εW is obtained by using them in equations 4 and 5 and stored as the emissivity initial value εref. Then, when the above assumptions, R1 = 0 and R2 = Rm, are substituted into the equations of Equations 4 and 5,
[0045]
(Equation 6)

[0046]
(Equation 7)

[0047]
Holds. And dividing both formulas,
[0048]
(Equation 8)

[0049]
Is obtained for the monitor effective reflectance Rm, and further, using the reference emissivity εref stored in advance as the emissivity εW,
[0050]
(Equation 9)

[0051]
It becomes. By substituting the output ratio I1 / I2 of the measured radiation intensity signal into this equation, the monitor effective reflectance Rm is obtained.
[0052]
Then, in the first processing example, the monitor effective reflectance Rm obtained for the first substrate W is stored in the memory 58b as the reference effective reflectance Rmr. Then, the CPU 58a also calculates the monitor effective reflectance Rm for each substrate W in the same manner as described above, and calculates the absolute value of the difference between the reference effective reflectance Rmr and the monitor effective reflectance Rm as a predetermined change threshold value Rth of the reflectance. Compare. That is,
[0053]
(Equation 10)

[0054]
Is determined. If it is larger than the change amount threshold value Rth (if the expression of Expression 10 is satisfied), it is determined that the effective reflectances R1 and R2 have changed more than allowable, and thus the same processing as the above-described calibration processing ( The calculation of the effective reflectances R1 and R2) is performed again. Then, for the next substrate W, accurate temperature measurement is performed by using the effective reflectances R1 and R2 after re-calibration, and feedback control of the power supplied to the lamp 21 is performed, whereby accurate temperature management of the substrate is performed. It can be performed.
[0055]
FIG. 6 shows the result of computer simulation of a temperature error, which is the difference between the measured temperature of the substrate W and the true temperature due to the decrease in the effective reflectance. In this computer simulation, it is assumed that the emissivity of the substrate W is always fixed at εW = 0.75, the true temperature (processing temperature) of the substrate W is fixed at 1000 ° C., and the reference effective reflectance Rmr is 0.3. Therefore, it is assumed that the monitor effective reflectance Rm is reduced by 0.001 due to clouding of the reflection surface of the reflection plate 47 every time one substrate W is processed.
[0056]
First, while decreasing the monitor effective reflectivity Rm from 0.3 (= Rmr) by 0.001 for each processed substrate, increasing the number of substrates W by “1” sequentially from 0, The measured temperature Tm is obtained by the following calculation. That is, when the number of substrates is CW, the monitor effective reflectance Rm at that time is Rm = 0.3-0.001 CW. By substituting the monitor effective reflectance Rm into the equation (8) and substituting εW = 0.75, an output ratio I2 / I1 is obtained. Also, the value of Lb (T) obtained by using the calibration equation of the radiation intensity Lb (T) of the black body given the true temperature (1000 ° C.) as the substrate temperature T in advance and the above εW = 0.75 Is substituted into the equation (6) to obtain the radiation intensity I1. Then, the radiation intensity I2 is obtained from the obtained output ratio I2 / I1 and the radiation intensity I1. Further, when the obtained radiation intensity I2, εW = 0.75, and the value obtained from Rm = 0.3−0.001 CW are substituted into the equation (7), the radiation intensity Lb (T) of the black body is obtained. . Then, the measured temperature Tm of the substrate W is obtained by using the value in the above-described calibration equation.
[0057]
The difference between the measured temperature Tm thus obtained and the true temperature (1000 ° C.) is obtained as a temperature error Te. FIG. 6 shows such a calculation while changing the number of substrates CW in the range of about 0 to 150 substrates, and displaying the obtained temperature error Te in correspondence with the number of substrates CW.
[0058]
As can be seen from this result, as the plurality of substrates are sequentially heat-treated, the monitor effective reflectance Rm decreases, and the temperature error Te increases accordingly.
[0059]
Therefore, in this embodiment, the amount of change in the monitor effective reflectance Rm at which the temperature error Te is equal to or more than a predetermined allowable value is obtained in advance as a change amount threshold Rth, and this is used for determination using the equation (10). Use it.
[0060]
Next, a processing procedure of the heat treatment of the substrate W accompanied by the monitoring of the effective reflectance as described above will be described with reference to FIG. Prior to the following processing, the change amount threshold value Rth has been input by the operator through the display input unit 70 to the memory 58b in the calculation unit 58.
[0061]
First, the substrate W is held by the substrate holding and rotating unit 40 and heating is started (step S1). At this time, under the control of the control unit 60, the substrate holding and rotating unit 40 and the rotating sector 53 are rotated.
[0062]
Next, the radiation intensities I1 and I2 are measured as outputs from the detector 57 (step S2). Based on the measured radiation intensities I1 and I2, the substrate temperature T is constantly measured using Equations 4 and 5 as described above, and is used for temperature management of the substrate W.
[0063]
Next, the controller 60 determines whether or not the substrate W is the first substrate W (step S3). If the substrate W is not the first substrate W, the process proceeds to step S6. If the substrate W is the first substrate W, the process proceeds to the next step.
[0064]
When it is determined that the substrate W is the first substrate W in the above determination, the calculating unit 58 calculates the emissivity εW of the substrate W using the obtained radiation intensities I1 and I2 in the equations of Equations 4 and 5, and uses it as the reference radiation. The ratio εref is stored in the memory 58b in the calculation unit 58 (step S4). At the same time, the monitor effective reflectance Rm is calculated using the radiation intensities I1 and I2 obtained by the equation (9), and the calculated monitor effective reflectance Rm is stored in the memory 58b in the calculation unit 58 as the reference effective reflectance Rmr (step S5). . Then, the process proceeds to step S10. Step S5 corresponds to the "first period" of the present invention.
[0065]
Conversely, if it is determined in step S3 that the substrate W is not the first substrate W, the calculation unit 58 calculates the monitor effective reflectance Rm from the measured radiation intensities I1 and I2 (step S6). Step S6 corresponds to the "second period" of the present invention.
[0066]
Next, if the change amount of the monitor effective reflectance Rm from the reference effective reflectance Rmr is larger than the change amount threshold value Rth (| Rmr-Rm |> Rth), the calculation unit 58 determines whether or not (| Rmr-Rm |> Rth) (step S7). If not, the process proceeds to step S10. Conversely, if it does, the signal indicating that re-calibration is necessary is transmitted to the control unit 60, and the control unit causes the display input unit 70 to display the signal (step S8). ). Then, the operator who has confirmed the above exchanges the substrate W after recalibrating the substrate heat treatment apparatus 1 (step S9). Then, the processing of steps S1 to S7 is repeated.
[0067]
If the change amount of the monitor effective reflectance Rm is equal to or less than the change amount threshold value Rth, the heat treatment is performed while the substrate temperature T is measured by the calculation unit 58 (step S10). At this time, the control unit 60 performs feedback control of the power supplied to the lamp 21 based on the obtained substrate temperature T. Thus, the heat treatment is performed by supplying the gas for the treatment while maintaining the substrate W at the predetermined treatment temperature until the heat treatment time elapses.
[0068]
Next, when the heat treatment for the target substrate W is completed, the control unit 60 determines whether the heat treatment is completed for all the substrates W (step S11). The substrate is replaced with the next substrate W (step S12), and the process returns to step S1 to repeat the processing of steps S1 to S11. Then, when the heat treatment of all the substrates W is completed, this processing is completed.
[0069]
<< 3-2. Second processing example >>
Hereinafter, a second processing example in this embodiment will be described. In the second processing example, as in the first processing example, the substrate heat treatment apparatus 1 is used.
[0070]
First, the principle of monitoring the effective reflectance will be described. In the first processing example, the monitor effective reflectance Rm is first calculated only once for each of the plurality of processing substrates W, and the amount of change in the monitor effective reflectance Rm is determined. In the example, the monitor effective reflectance is repeatedly obtained for each of the plurality of substrates as the rotating sector 53 rotates, and the amount of change is determined each time.
[0071]
Hereinafter, a more specific description will be given. As described above, the substrate heat treatment apparatus 1 of this embodiment has the reflecting portion RP and the notch NP as shown in FIGS. 3 and 4 below the hole 47a of the reflecting plate 47. Although the effective reflectances R1 and R2 can be switched, the output signal obtained by the detector 57 in a state where the rotating sector 53 is rotated is as shown in FIG. It becomes. That is, peaks of output signals indicating the radiation intensities I1 and I2 corresponding to the effective reflectances R1 and R2 are obtained alternately with time.
[0072]
Here, each peak of the output signal is represented as a radiation intensity I1i, I2i (i = 1, 2, 3,...) Using a parameter i representing a cumulative number of rotations which increases by “1” every half rotation of the rotating sector 53. . Then, the emissivity .epsilon.Wi is obtained by using the radiation intensities I1i and I2i in the equations of Equations 4 and 5, and is stored as the reference emissivity .epsilon.ref. The monitor effective reflectance Rmi is obtained by using the radiation intensity I2i already obtained at the measurement stage, the obtained radiation intensity I1i + 1, and the reference emissivity εref in the equation (9). When such an operation is performed along with the rotation of the rotating sector 53, one monitor effective reflectance Rmi (i = 1, 2, 3,...) Is obtained for each half rotation of the rotating sector 53. Then, as in the first processing example, the first value (Rm1) of the set of monitor effective reflectances Rmi is stored as the reference effective reflectance Rmr, and the change of each monitor effective reflectance Rmi is based on these values. The amount is compared with a change amount threshold Rth. That is,
[0073]
(Equation 11)

[0074]
Is determined. If the change amount of the monitor effective reflectance Rmi is larger than the change amount threshold value Rth (satisfies the formula of Expression 11), it is displayed that the substrate heat treatment apparatus 1 needs to be re-calibrated. It does. As described above, in the second processing example, the effective reflectance can be constantly monitored even during the heat treatment of one substrate W.
[0075]
Next, a specific processing procedure of the second processing example will be described with reference to flowcharts of FIGS. 9 and 10. In addition, in the following processing, when the subject of each operation, calculation, storage, and the like is the same as in the first processing example, the description thereof is omitted.
[0076]
First, the substrate W is held by the substrate holding and rotating unit 40, and the heat treatment is started (Step S21). At this time, under the control of the control unit 60, the substrate holding and rotating unit 40 and the rotating sector 53 are rotated.
[0077]
Next, the radiation intensities I11 and I21 are measured (step S22). Hereinafter, the substrate temperature T is constantly measured based on the measured radiation intensities I1i and I2i in the same manner as in the first processing example, and is used for temperature management of the substrate W.
[0078]
Next, the emissivity εW1 of the substrate W is calculated using the obtained radiant intensities I11 and I21 in the equations of Equations 4 and 5, and stored as the reference emissivity εref (Step S23). At the same time, the monitor effective reflectance Rm1 is calculated using the radiation intensities I11 and I21 obtained by the equation (9), and is stored as the reference effective reflectance Rmr (step S24). Step S24 corresponds to the "first period" of the present invention.
[0079]
Next, the control unit 60 sets “2” as an initial value to the parameter i representing the above-described cumulative rotation speed (step S25).
[0080]
Next, when the notch NP of the rotating sector 53 reaches above the light guide rod 56 with the rotation of the rotating sector 53, the radiation intensity I1i is measured (step S26).
[0081]
Next, the monitor effective reflectance Rmi is calculated by using the obtained radiation intensities I1i and I2i-1 (I2i-1 is I21 when this step is first executed) in the equation (9), (Step S27). Step S27 corresponds to the "second period" of the present invention.
[0082]
Next, it is determined whether or not the amount of change of the monitor effective reflectance Rmi from the reference effective reflectance Rmr is larger than the change amount threshold Rth (| Rmr-Rmi |> Rth) (step S28). Conversely, if it is larger, the fact that recalibration is necessary is displayed on the display input unit 70 (step S29). Then, the operator who has confirmed the above exchanges the substrate W after re-calibrating the substrate heat treatment apparatus 1 (step S30). Then, the processing of steps S21 to S28 is repeated.
[0083]
When the change amount of the monitor effective reflectivity Rmi is equal to or smaller than the change amount threshold value Rth, the radiation intensity I2i is measured when the reflecting portion RP of the rotating sector 53 reaches above the light guide rod 56 with the rotation of the rotating sector 53 (step). S31).
[0084]
Next, the emissivity εWi of the substrate W and the substrate temperature T are calculated using the measured radiation intensities I1i and I2i in equations (4) and (5) (step S32).
[0085]
Next, the power supply to the lamp 21 is feedback-controlled based on the calculated substrate temperature T (step S33).
[0086]
Then, the controller 60 determines whether or not the heat treatment time has ended (step S34), and if not, increments the parameter i (adds “1”) (step S35), and returns to step S26. Steps S26 to S34 are repeated. Conversely, if the processing has been completed, the process proceeds to step S36.
[0087]
Next, it is determined whether or not the heat treatment has been completed for all the substrates W. (Step S36) If not completed, the substrate W is replaced (Step S37), the process returns to Step S21, and the processes of Steps S21 to S37 are repeated. . Then, the heat treatment is performed while sequentially exchanging the substrates W. When it is determined that the heat treatment has been completed for all the substrates W, all the processes are completed.
[0088]
As described above, according to the present embodiment, the monitor effective reflectance Rm (or Rmi), which is an amount reflecting the change in the effective reflectances R1 and R2, based on the detected radiation intensities I1 and I2. Then, the first substrate W or the monitor effective reflectance Rm (or Rmi) when the first radiation intensity I1 or I2 is measured is defined as the reference effective reflectance Rmr. When the difference between the monitor effective reflectivity Rm (or Rmi) obtained again at the time of measurement and the reference effective reflectivity Rmr is larger than a predetermined change amount threshold Rth, the substrate heat treatment is performed to notify that calibration is necessary. The calibration time of the apparatus 1 can be detected, and high-quality heat treatment can be performed while suppressing errors in temperature measurement.
[0089]
Further, according to the substrate heat treatment apparatus 1 of this embodiment, the above calibration time can be automatically known, so that it is efficient and the work load can be reduced.
[0090]
Also, the emissivity εW of the first substrate W or the substrate W when the first radiation intensity I1, I2 is measured is calculated and used as the reference emissivity εref, so that the reference emissivity εref only needs to be obtained once. Therefore, the processing can be performed more quickly than in a case where the measurement is performed for each of the plurality of substrates W or each measurement of the radiation intensity I1 or I2.
[0091]
Further, in order to set the effective reflectivity R2 assuming that the effective reflectivity R1 is "0" as the monitor effective reflectivity Rm (or Rmi), the monitor effective reflectivity is used to monitor the effective reflectivities R1 and R2. Only Rm (or Rmi) needs to be obtained, and the number of unknowns can be reduced by one as compared with the case where the effective reflectances R1 and R2 are used for monitoring, so that the calculation is easy and quick.
[0092]
According to the first processing example, the monitor effective reflectance Rm obtained for the first substrate W when processing is performed on a plurality of substrates W is used as the reference effective reflectance Rmr. Since the difference between the monitor effective reflectance Rm and the reference effective reflectance Rmr is larger than in the case where the reflectance Rm is compared with the reference effective reflectance R, the calibration timing can be accurately determined.
[0093]
<4. Modification>
In the above embodiment, an example of the substrate heat treatment apparatus and the substrate heat treatment accompanied by monitoring of the effective reflectance has been described, but the present invention is not limited to this.
[0094]
For example, in the first processing example of the above embodiment, of the plurality of substrates W, the emissivity εW and the monitor effective reflectance Rm of the first substrate W are defined as the reference emissivity εref and the reference effective reflectance Rmr, respectively. Although used for monitoring the effective reflectivity, the emissivity εW and the monitor effective reflectivity Rm of the substrate that is always processed immediately before the plurality of substrates W may be used as the reference emissivity εref and the reference effective reflectivity Rmr. . Of these, setting the reference effective reflectance Rmr as described above means that the necessity of re-calibration is determined using the difference between the monitor effective reflectances Rm of successive substrates W. It is necessary to set the change amount threshold value Rth as a threshold value for the change amount of the effective reflectance for each single substrate processing. For example, a numerical value slightly larger than the decrease amount 0.001 of the effective reflectivity of each heat treatment of one substrate W assumed in the computer simulation of FIG. 6 is used.
[0095]
Further, in the first processing example in the above embodiment, the reference emissivity εref uses the value for the first one of the plurality of processing substrates. The average value of the emissivity εW of the substrate W may be used as the reference emissivity εref.
[0096]
Further, in the above embodiment, when the difference between Rm and Rmr is larger than the change amount threshold value Rth, the display indicating that recalibration is necessary is performed, but every time the monitor effective reflectances Rm and Rmi are calculated. And the operator may determine whether recalibration is necessary based on whether the difference between the reference value and the predetermined reference effective reflectance Rmr is greater than the change amount threshold value Rth.
[0097]
Further, in the above embodiment, the rotating sectors 53 are rotated with respect to the set of the light guiding rod 56 and the detector 57, thereby realizing different states of the effective reflectance (states of the effective reflectances R1 and R2). However, even when two sets of light guide rods and detectors are provided, and they are provided in or below holes having different reflectivities on the reflecting plate and the inner surface, different states of the effective reflectivity are realized. Good.
[0098]
【The invention's effect】
As described above, according to the first to eighth aspects of the present invention, the monitor effective reflectivity, which is an amount reflecting a change in the effective reflectivity, is calculated based on the detected radiation intensity, and the first time period is calculated. Where the difference between the second monitor effective reflectance and the reference effective reflectance obtained again at the second time after the first time is larger than a predetermined threshold value. Is notified that calibration is necessary, the calibration timing of the substrate heat treatment apparatus can be detected, and a high-quality heat treatment can be performed while suppressing errors in temperature measurement.
[0099]
According to the first aspect of the present invention, the effective reflectivity calculating means for realizing the above processing, the storing means, the comparing means, the notifying means, and the calibration time can be automatically known, so that it is efficient. Thus, the work load can be reduced.
[0100]
According to the second to fourth and sixth to eighth aspects of the present invention, the emissivity of the substrate is calculated and stored as the reference emissivity. Therefore, the processing can be performed more quickly than when the reference emissivity is obtained for each of a plurality of substrates or when the emissivity is obtained for each measurement of the radiation intensity.
[0101]
According to the third, fourth, seventh, and eighth aspects of the present invention, the second effective reflectance when the first effective reflectance is assumed to be 0 is set to the first monitor effective reflectance. In order to monitor the effective reflectivity, only the monitor effective reflectivity needs to be obtained, and the unknown can be reduced by one as compared with the case where the first and second effective reflectivities are used for monitoring. Become easy and quick.
[0102]
Furthermore, according to the fourth and eighth aspects of the present invention, the first and second predetermined times are the times when the first substrate is processed when processing is performed on a plurality of substrates. Since the difference between the monitor effective reflectivity and the reference effective reflectivity is larger than when compared with the effective reflectivity, the calibration timing can be accurately determined.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a longitudinal sectional view of a substrate heat treatment apparatus according to a first embodiment of the present invention.
FIG. 2 is a diagram illustrating a configuration of a temperature / reflectance measuring unit according to the first embodiment.
FIG. 3 is a diagram showing a state seen from below from the AA cross section of FIG. 2;
FIG. 4 is a diagram showing a state seen from below from the BB cross section of FIG. 2;
FIG. 5 is a diagram for explaining multiple reflection of radiated light between a substrate and a reflector of a substrate heat treatment apparatus.
FIG. 6 is a diagram showing a computer simulation result of a temperature error of a substrate due to a decrease in effective reflectance.
FIG. 7 is a flowchart showing a procedure of heat treatment of a substrate accompanied by monitoring of an effective reflectance in the first processing example.
FIG. 8 is a schematic diagram of an output signal obtained by a detector in a state where a rotating sector is rotated.
FIG. 9 is a flowchart showing a procedure of heat treatment of a substrate accompanied by monitoring of an effective reflectance in a second processing example.
FIG. 10 is a flowchart showing a procedure of heat treatment of a substrate accompanied by monitoring of an effective reflectance in a second processing example.
[Explanation of symbols]
1 substrate heat treatment equipment
21 lamp
47 Reflector
53 rotating sectors
57 detector
58 Operation unit
58a CPU
58b memory
60 control unit
70 Display input section
I1, I2, I1i, I2i radiation intensity
R1, R2 Effective reflectance
Rm, Rmi Monitor effective reflectance
Rmr Reference effective reflectance
Rth change threshold
T Substrate temperature
W substrate
εW, εWi Emissivity of substrate
εref Reference emissivity

Claims

基板に加熱を伴う処理を施す基板熱処理装置であって、
基板を保持する保持手段と、
前記保持手段に保持された基板を加熱する加熱手段と、
前記保持手段に保持された基板に対向する反射面を有する反射板と、
前記保持手段に保持された基板が前記加熱手段により加熱された際に、前記反射板の反射面と前記保持手段に保持された基板とに反射された放射光を捉えて放射強度を出力する検出手段と、
前記検出手段により出力された放射強度に基づいて、第１の時期において第１モニタ実効反射率を算出するとともに、第２の時期において第２モニタ実効反射率を算出する実効反射率算出手段と、
前記実効反射率算出手段により第１の時期において算出された第１モニタ実効反射率を基準実効反射率として記憶する記憶手段と、
前記実効反射率算出手段により第２の時期において算出された前記第２モニタ実効反射率と前記記憶手段に記憶されている前記基準実効反射率との差を所定の閾値と比較する比較手段と、
前記比較手段の比較結果により、前記第２モニタ実効反射率と前記基準実効反射率との差が所定の閾値より大きいと判断された場合に、校正が必要である旨を報知する報知手段と、
を備えたことを特徴とする基板熱処理装置。A substrate heat treatment apparatus for performing a process involving heating the substrate,
Holding means for holding the substrate,
Heating means for heating the substrate held by the holding means,
A reflecting plate having a reflecting surface facing the substrate held by the holding means,
A detection step of, when the substrate held by the holding unit is heated by the heating unit, capturing radiation emitted by the reflection surface of the reflector and the substrate held by the holding unit and outputting a radiation intensity; Means,
An effective reflectance calculating means for calculating a first monitor effective reflectance at a first time based on the radiation intensity output by the detecting means and calculating a second monitor effective reflectance at a second time;
Storage means for storing the first monitor effective reflectance calculated at the first time by the effective reflectance calculation means as a reference effective reflectance;
Comparison means for comparing a difference between the second monitor effective reflectance calculated at the second time by the effective reflectance calculation means and the reference effective reflectance stored in the storage means with a predetermined threshold value;
Notification means for notifying that calibration is necessary, when the difference between the second monitor effective reflectance and the reference effective reflectance is determined to be larger than a predetermined threshold, based on the comparison result of the comparison means;
A substrate heat treatment apparatus comprising:

請求項１に記載の基板熱処理装置であって、
基板の放射率を算出する放射率算出手段をさらに備え、
前記実効反射率算出手段は、前記放射率算出手段により算出された基板の放射率を基準放射率とするとともに、前記基準放射率を用いて第２の時期において第２モニタ実効反射率を算出することを特徴とする基板熱処理装置。The substrate heat treatment apparatus according to claim 1,
Further comprising an emissivity calculation means for calculating the emissivity of the substrate,
The effective reflectivity calculating means uses the emissivity of the substrate calculated by the emissivity calculating means as a reference emissivity, and calculates a second monitor effective reflectivity at a second time using the reference emissivity. A substrate heat treatment apparatus, comprising:

請求項１または請求項２に記載の基板熱処理装置であって、
前記検出手段は、第１放射強度および第２放射強度を出力し、
前記実効反射率算出手段は、前記検出手段により出力された第１放射強度に基づく第１実効反射率を算出するとともに、前記検出手段により出力された第２放射強度に基づく第２実効反射率を算出し、第１実効反射率が０であると仮定した場合、第２実効反射率を前記第１モニタ反射率とすることを特徴とする基板熱処理装置。The substrate heat treatment apparatus according to claim 1 or 2,
The detection means outputs a first radiation intensity and a second radiation intensity,
The effective reflectance calculating means calculates a first effective reflectance based on the first radiation intensity output by the detection means, and calculates a second effective reflectance based on the second radiation intensity output by the detection means. A substrate heat treatment apparatus, wherein the second effective reflectance is calculated as the first monitor reflectance, assuming that the first effective reflectance is zero.

請求項１ないし請求項３のいずれかに記載の基板熱処理装置であって、
前記第１の時期および前記第２の時期は、複数の基板のそれぞれについて各処理を行う場合の最初の基板を処理するときであることを特徴とする基板熱処理装置。The substrate heat treatment apparatus according to claim 1, wherein:
The substrate heat treatment apparatus according to claim 1, wherein the first time and the second time are when the first substrate is processed when each processing is performed on each of the plurality of substrates.

基板を加熱する加熱手段と、基板に対向する反射面を有する反射板と、を備えた基板熱処理装置により、基板に加熱を伴う処理を施す基板熱処理方法であって、
基板が前記加熱手段により加熱された際に、前記反射板の反射面と基板とに反射された放射光を捉えて放射強度を出力する検出工程と、
前記検出工程により出力された放射強度に基づいて、第１の時期において第１モニタ実効反射率を算出するとともに、第２の時期において第２モニタ実効反射率を算出する実効反射率算出工程と、
前記実効反射率算出工程により第１の時期において算出された第１モニタ実効反射率を基準実効反射率として記憶する記憶工程と、
前記実効反射率算出工程により第２の時期において算出された前記第２モニタ実効反射率と前記記憶工程により記憶されている前記基準実効反射率との差を所定の閾値と比較する比較工程と、
前記比較工程における比較結果により、前記第２モニタ実効反射率と前記基準実効反射率との差が所定の閾値より大きいと判断された場合に、校正が必要である旨を報知する報知工程と、
を備えたことを特徴とする基板熱処理方法。A heating means for heating the substrate, and a reflection plate having a reflection surface facing the substrate, by a substrate heat treatment apparatus, a substrate heat treatment method for performing a process involving heating the substrate,
When the substrate is heated by the heating means, a detecting step of capturing radiation light reflected on the reflection surface of the reflection plate and the substrate and outputting radiation intensity,
An effective reflectance calculating step of calculating a first monitor effective reflectance at a first time based on the radiation intensity output by the detection step and calculating a second monitor effective reflectance at a second time;
A storage step of storing the first monitor effective reflectance calculated at the first time by the effective reflectance calculation step as a reference effective reflectance;
A comparison step of comparing a difference between the second monitor effective reflectance calculated at the second time by the effective reflectance calculation step and the reference effective reflectance stored in the storage step with a predetermined threshold value;
A notification step of notifying that calibration is necessary when the difference between the second monitor effective reflectance and the reference effective reflectance is determined to be larger than a predetermined threshold, based on the comparison result in the comparison step;
A heat treatment method for a substrate, comprising:

請求項５に記載の基板熱処理方法であって、
基板の放射率を算出する放射率算出工程をさらに備え、
前記実効反射率算出工程は、前記放射率算出工程により算出された基板の放射率を基準放射率とするとともに、前記基準放射率を用いて第２の時期において第２モニタ実効反射率を算出することを特徴とする基板熱処理方法。The substrate heat treatment method according to claim 5, wherein
Further comprising an emissivity calculation step of calculating the emissivity of the substrate,
The effective reflectivity calculating step sets the emissivity of the substrate calculated in the emissivity calculating step as a reference emissivity, and calculates a second monitor effective reflectivity at a second time using the reference emissivity. A heat treatment method for a substrate, comprising:

請求項５または請求項６に記載の基板熱処理方法であって、
前記検出工程は、第１放射強度および第２放射強度を出力し、
前記実効反射率算出工程は、前記検出工程により出力された第１放射強度に基づく第１実効反射率を算出するとともに、前記検出工程により出力された第２放射強度に基づく第２実効反射率を算出し、第１実効反射率が０であると仮定した場合、第２実効反射率を前記第１モニタ反射率とすることを特徴とする基板熱処理方法。The substrate heat treatment method according to claim 5 or 6, wherein
The detecting step outputs a first radiation intensity and a second radiation intensity,
The effective reflectance calculating step calculates a first effective reflectance based on the first radiation intensity output in the detection step, and calculates a second effective reflectance based on the second radiation intensity output in the detection step. A substrate heat treatment method comprising calculating and assuming that a first effective reflectance is 0, setting a second effective reflectance as the first monitor reflectance.

請求項５ないし請求項７のいずれかに記載の基板熱処理方法であって、
前記第１の時期および前記第２の時期は、複数の基板のそれぞれについて各処理を行う場合の最初の基板を処理するときであることを特徴とする基板熱処理方法。The substrate heat treatment method according to any one of claims 5 to 7, wherein:
The substrate heat treatment method according to claim 1, wherein the first time and the second time are when the first substrate is processed when each processing is performed on each of the plurality of substrates.