JP2001093882A - 温度測定装置、及びその温度測定装置が設けられた真空処理装置 - Google Patents
温度測定装置、及びその温度測定装置が設けられた真空処理装置Info
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Abstract
(57)【要約】
【課題】真空処理中の基板温度を精度よく測定できる技
術を提供する。 【解決手段】基板載置台１４に孔５を設け、光路体４を
挿入配置する。光路体４の上部先端部分は、基板載置台
１４上の基板１２と接触しないように配置し、下部は真
空槽１１外に気密に導出し、その先端部分に赤外線検出
装置６を取り付ける。基板１２裏面から放射された赤外
線は赤外線検出装置６内の赤外線受光部６1によって受
光され、正確な温度測定が行われる。赤外線検出装置６
内に赤外線送光部６2を設けておき、基板１２裏面で反
射された赤外線の光量から、基板１２の放射率を求める
と正確な測定を行うことができる。
術を提供する。 【解決手段】基板載置台１４に孔５を設け、光路体４を
挿入配置する。光路体４の上部先端部分は、基板載置台
１４上の基板１２と接触しないように配置し、下部は真
空槽１１外に気密に導出し、その先端部分に赤外線検出
装置６を取り付ける。基板１２裏面から放射された赤外
線は赤外線検出装置６内の赤外線受光部６1によって受
光され、正確な温度測定が行われる。赤外線検出装置６
内に赤外線送光部６2を設けておき、基板１２裏面で反
射された赤外線の光量から、基板１２の放射率を求める
と正確な測定を行うことができる。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は真空処理中の基板の
温度測定を行う技術分野にかかり、特に、赤外線を用い
て温度測定を行う技術に関する。
温度測定を行う技術分野にかかり、特に、赤外線を用い
て温度測定を行う技術に関する。
【０００２】
【従来の技術】近年では、半導体デバイスが増々微細化
し、また、大口径の基板(ウェハー)が使用されることか
らプロセスを精密に制御する技術が求められている。真
空雰囲気中でプロセスを制御するためには、基板の温度
を正確にモニターする技術が必要となる。
し、また、大口径の基板(ウェハー)が使用されることか
らプロセスを精密に制御する技術が求められている。真
空雰囲気中でプロセスを制御するためには、基板の温度
を正確にモニターする技術が必要となる。
【０００３】従来技術の温度モニター方法を説明する
と、図２には、従来技術の真空処理装置の一例として、
エッチング装置１１０が示されている。このエッチング
装置１１０は、真空槽１１１を有しており、該真空槽１
１１の底壁上に静電吸着装置１１４が配置されている。
と、図２には、従来技術の真空処理装置の一例として、
エッチング装置１１０が示されている。このエッチング
装置１１０は、真空槽１１１を有しており、該真空槽１
１１の底壁上に静電吸着装置１１４が配置されている。
【０００４】静電吸着装置１１４は、誘電体材料１２１
と、該誘電体材料１２１内に埋め込まれた正負の静電吸
着電極１２２1、１２２2とを有している。各静電吸着電
極１２２1、１２２2は、真空槽１１１外に配置された電
源１３１に接続されており、それぞれ正電圧と負電圧が
印加されるように構成されている。
と、該誘電体材料１２１内に埋め込まれた正負の静電吸
着電極１２２1、１２２2とを有している。各静電吸着電
極１２２1、１２２2は、真空槽１１１外に配置された電
源１３１に接続されており、それぞれ正電圧と負電圧が
印加されるように構成されている。
【０００５】誘電体材料１２１には孔１０５が設けられ
ており、該孔１０５内には赤外線検出装置１０６が配置
されている。この赤外線検出装置１０６は、真空槽１１
１外に配置された測定装置本体１０７に接続されてい
る。
ており、該孔１０５内には赤外線検出装置１０６が配置
されている。この赤外線検出装置１０６は、真空槽１１
１外に配置された測定装置本体１０７に接続されてい
る。
【０００６】真空槽１１１の天井側には、カソード電極
１２３が配置されており、真空槽１１１内を真空排気し
た後、ガス導入系１１３からエッチングガスを導入し、
カソード電極１２３に電圧を印加すると、カソード電極
１２３近傍にプラズマが生成されるように構成されてい
る。
１２３が配置されており、真空槽１１１内を真空排気し
た後、ガス導入系１１３からエッチングガスを導入し、
カソード電極１２３に電圧を印加すると、カソード電極
１２３近傍にプラズマが生成されるように構成されてい
る。
【０００７】符号１１２は処理対象の基板であり、静電
吸着装置１１４上に配置されている。静電吸着装置１１
４内には図示しないヒータが配置されており、そのヒー
タによって所定温度に加熱されている。
吸着装置１１４上に配置されている。静電吸着装置１１
４内には図示しないヒータが配置されており、そのヒー
タによって所定温度に加熱されている。
【０００８】基板１１２を静電吸着装置１１４上に載置
した状態でカソード電極１２３近傍にプラズマを生成さ
せると基板１１２表面がそのプラズマに曝され、プラズ
マ中で活性化されたエッチングガスにより、基板１１２
表面のエッチングが行われる。
した状態でカソード電極１２３近傍にプラズマを生成さ
せると基板１１２表面がそのプラズマに曝され、プラズ
マ中で活性化されたエッチングガスにより、基板１１２
表面のエッチングが行われる。
【０００９】赤外線検出装置１０６は基板１１２の裏面
に近接して配置されており、基板１１２が昇温し、基板
１１２裏面から赤外線が放射されると、その赤外線は赤
外線検出装置１０６によって検出される。検出結果は測
定装置本体１０７に送信されると、測定装置本体１０７
によって基板１１２の温度が測定される。上記のよう
に、基板１１２裏面から放射される赤外線を検出する
と、エッチング等の真空処理中の基板１１２についても
温度測定を行うことが可能となる。
に近接して配置されており、基板１１２が昇温し、基板
１１２裏面から赤外線が放射されると、その赤外線は赤
外線検出装置１０６によって検出される。検出結果は測
定装置本体１０７に送信されると、測定装置本体１０７
によって基板１１２の温度が測定される。上記のよう
に、基板１１２裏面から放射される赤外線を検出する
と、エッチング等の真空処理中の基板１１２についても
温度測定を行うことが可能となる。
【００１０】しかしながら測定対象の基板から放射され
る赤外線の強度は、基板中の不純物濃度、基板表面の形
状、形成されている薄膜の種類(金属膜やシリコン酸化
膜等)等の要因によって異なる値となる。従って、複数
の基板の温度を測定する場合、各基板から放射、及び検
出される赤外線強度が同じ値であっても、基板の温度が
等しいとは限らない。
る赤外線の強度は、基板中の不純物濃度、基板表面の形
状、形成されている薄膜の種類(金属膜やシリコン酸化
膜等)等の要因によって異なる値となる。従って、複数
の基板の温度を測定する場合、各基板から放射、及び検
出される赤外線強度が同じ値であっても、基板の温度が
等しいとは限らない。
【００１１】そこで従来技術では、プロセスを開始する
前に、実際に真空処理を行う基板と同じ種類の基板に熱
電対を取り付け、その基板を真空槽１１１内に搬入し、
熱電対と赤外線検出装置１０６とによって温度測定を行
い、測定装置本体１０７が示す温度と、熱電対が測定し
た温度との関係を予め求めておき、実際のプロセスで
は、測定装置本体１０７が示す温度を、予め求めて置い
た関係から補正し、正確な温度を得るようにしていた。
前に、実際に真空処理を行う基板と同じ種類の基板に熱
電対を取り付け、その基板を真空槽１１１内に搬入し、
熱電対と赤外線検出装置１０６とによって温度測定を行
い、測定装置本体１０７が示す温度と、熱電対が測定し
た温度との関係を予め求めておき、実際のプロセスで
は、測定装置本体１０７が示す温度を、予め求めて置い
た関係から補正し、正確な温度を得るようにしていた。
【００１２】しかしながら上記のような方法は、基板の
種類毎に熱電対を用いた測定が必要となり、煩雑であ
る。
種類毎に熱電対を用いた測定が必要となり、煩雑であ
る。
【００１３】また、測定対象物の基板がシリコン単結晶
に場合には、赤外線の波長が１．０×１０-6ｍ以上の場
合と、１．０×１０-6ｍ未満の場合とで、基板の透過率
が大きく変化することが知られている。
に場合には、赤外線の波長が１．０×１０-6ｍ以上の場
合と、１．０×１０-6ｍ未満の場合とで、基板の透過率
が大きく変化することが知られている。
【００１４】図３に示したグラフは、シリコン基板の温
度と放射率の関係を示している。波長が１．０×１０-6
ｍよりも大きい場合には、特に基板が低温のときに半透
明の状態になることを示している。
度と放射率の関係を示している。波長が１．０×１０-6
ｍよりも大きい場合には、特に基板が低温のときに半透
明の状態になることを示している。
【００１５】このように、波長が１．０×１０-6ｍより
も大きい赤外線に対しては、基板は半透明な状態になる
ため、基板表面に形成されたプラズマが放射する赤外線
が基板を透過してしまう。この場合、基板裏面に配置さ
れた赤外線検出装置１０６がその赤外線を検出すると、
基板１１２の温度が正確に測定できなくなるという問題
がある。
も大きい赤外線に対しては、基板は半透明な状態になる
ため、基板表面に形成されたプラズマが放射する赤外線
が基板を透過してしまう。この場合、基板裏面に配置さ
れた赤外線検出装置１０６がその赤外線を検出すると、
基板１１２の温度が正確に測定できなくなるという問題
がある。
【００１６】他方、基板１１２が不透明な状態になる波
長１．０×１０-6ｍ未満の赤外線を測定しようとする
と、基板１１２から放射される赤外線の強度が低く、上
記のような赤外線検出装置１０６では、静電吸着装置１
１４から放出される赤外線が赤外線検出装置１０６内に
侵入し、測定誤差をもたらすため、基板温度を精度良く
測定できないという問題がある。
長１．０×１０-6ｍ未満の赤外線を測定しようとする
と、基板１１２から放射される赤外線の強度が低く、上
記のような赤外線検出装置１０６では、静電吸着装置１
１４から放出される赤外線が赤外線検出装置１０６内に
侵入し、測定誤差をもたらすため、基板温度を精度良く
測定できないという問題がある。
【００１７】
【発明が解決しようとする課題】本発明は上記従来技術
の不都合を解決するために創作されたものであり、その
目的は、真空雰囲気での処理中に、基板温度を精度よく
測定できる技術を提供することにある。
の不都合を解決するために創作されたものであり、その
目的は、真空雰囲気での処理中に、基板温度を精度よく
測定できる技術を提供することにある。
【００１８】
【課題を解決するための手段】放射温度計は、測定対象
物から放出される電磁波の性質が、測定対象物の温度と
一定の関係があることを利用した温度計である。よく知
られているように、完全放射体(黒体)の表面から放出さ
れる電磁波は、下記プランクの公式で表される。
物から放出される電磁波の性質が、測定対象物の温度と
一定の関係があることを利用した温度計である。よく知
られているように、完全放射体(黒体)の表面から放出さ
れる電磁波は、下記プランクの公式で表される。
【００１９】
【数１】
【００２０】図４のグラフに黒体の分光放射輝度を示
す。この図から以下のことが分かる。 (１)温度が低いほど熱放射エネルギーが減少する。 (２)温度が低くなるほど熱放射エネルギーの波長分布が
長波長側にずれる。
す。この図から以下のことが分かる。 (１)温度が低いほど熱放射エネルギーが減少する。 (２)温度が低くなるほど熱放射エネルギーの波長分布が
長波長側にずれる。
【００２１】実際の測定対象物は不完全放射体であり、
測定対象の放射率をεとすると、放射温度形の見かけの
指示温度Ｓと実温度Ｔは、下記式、 Ｌ(λ，Ｓ) ＝ ε・Ｌ(λ，Ｔ) で関係付けられる。従って、波長λ、測定対象物の指示
温度Ｓ、放射率εが分かれば、測定対象物の実温度Ｔを
求めることができる。
測定対象の放射率をεとすると、放射温度形の見かけの
指示温度Ｓと実温度Ｔは、下記式、 Ｌ(λ，Ｓ) ＝ ε・Ｌ(λ，Ｔ) で関係付けられる。従って、波長λ、測定対象物の指示
温度Ｓ、放射率εが分かれば、測定対象物の実温度Ｔを
求めることができる。
【００２２】他方、測定対象物の吸収率αと、反射率ρ
と、透過率τとの間には、次式の関係がある。 α ＋ ρ ＋ τ ＝ １
と、透過率τとの間には、次式の関係がある。 α ＋ ρ ＋ τ ＝ １
【００２３】熱放射平衡状態でのKirchhoffの法則によ
れば、物質の放射率εは吸収率αに等しい。更に、測定
対象物が不透明の場合、τ＝０であるから、放射率ε
は、下記式で表せる。 ε(＝α) ＝ １ − ρ
れば、物質の放射率εは吸収率αに等しい。更に、測定
対象物が不透明の場合、τ＝０であるから、放射率ε
は、下記式で表せる。 ε(＝α) ＝ １ − ρ
【００２４】結局、測定に用いる赤外線波長に対し、測
定対象物の透過率τがゼロであれば、測定対象物の反射
率ρを測定すると、放射率εを求めることができる。
定対象物の透過率τがゼロであれば、測定対象物の反射
率ρを測定すると、放射率εを求めることができる。
【００２５】反射率ρの測定と、放射率εに基づいた温
度測定を行うためには、測定対象物が反射又は放射する
赤外線を受光素子まで導く技術が必要となる。
度測定を行うためには、測定対象物が反射又は放射する
赤外線を受光素子まで導く技術が必要となる。
【００２６】本発明は上記知見に基づいた技術を真空雰
囲気中のプロセスに応用したものであり、その請求項１
に記載された発明は、基板載置装置であって、表面に処
理対象の基板が載置される基板載置台と、前記基板載置
台に設けられた孔と、前記孔内に挿入され、一端が前記
基板表面近傍に配置された赤外線の光路体を有すること
を特徴とする。請求項２記載の発明は、請求項１記載の
基板載置装置であって、前記基板載置台内部には静電吸
着電極が設けられ、前記静電吸着電極に電圧を印加する
と、載置された基板を静電吸着できるように構成された
ことを特徴とする。請求項３記載の発明は、請求項１又
は請求項２のいずれか１項記載の基板載置装置であっ
て、前記基板載置台内部にはヒータが設けられたことを
特徴とする。請求項４記載の発明は、請求項１乃至請求
項３のいずれか１項記載の基板載置装置と、赤外線検出
装置とを有する温度測定装置であって、前記赤外線検出
装置は、前記光路体の前記基板表面側とは反対の端部に
取り付けられたことを特徴とする。請求項５記載の発明
は、請求項４記載の温度測定装置であって、前記赤外線
検出装置には、前記基板載置台上に載置された測定対象
物から放出され、前記光路体に入射した赤外線を検出す
る赤外線受光部が設けられたことを特徴とする。請求項
６記載の発明は、請求項５記載の温度測定装置であっ
て、前記赤外線受光部は、前記測定対象物の放射率が
０．６以上となる波長の赤外線を検出できるように構成
されたことを特徴とする。請求項７記載の発明は、請求
項５又は請求項６のいずれか１項記載の温度測定装置で
あって、前記赤外線検出装置には赤外線送光部が設けら
れ、前記赤外線送光部から射出された赤外線が前記光路
体を通って前記測定対象物に照射され、前記測定対象物
で反射された反射赤外線が前記光路体を通って前記赤外
線受光部で受光されるように構成されたことを特徴とす
る。請求項８記載の発明は、請求項７記載の温度測定装
置であって、前記赤外線送光部は、前記測定対象物の放
射率が０．６以上となる波長の赤外線を射出するように
構成されたことを特徴とする。この請求項８又は請求項
６の場合において、測定対象物がシリコン基板の場合、
放射率が０．６となる赤外線としては、波長が１．０×
１０-6ｍ未満の赤外線がよい。請求項９記載の発明は、
請求項７又は請求項８のいずれか１項記載の温度測定装
置であって、前記反射赤外線の検出結果と、前記測定対
象物から放出された赤外線の検出結果とから、前記測定
対象物の温度を求めるように構成されたことを特徴とす
る。請求項１０記載の発明は、真空槽と、請求項４乃至
請求項９のいずれか１項記載の温度測定装置を有し、前
記真空槽内に前記基板載置装置が配置された真空処理装
置であって、前記光路体の前記基板表面側とは反対の端
部は、前記真空槽外に気密に導出され、前記赤外線検出
装置は前記真空槽外に配置されたことを特徴とする。
囲気中のプロセスに応用したものであり、その請求項１
に記載された発明は、基板載置装置であって、表面に処
理対象の基板が載置される基板載置台と、前記基板載置
台に設けられた孔と、前記孔内に挿入され、一端が前記
基板表面近傍に配置された赤外線の光路体を有すること
を特徴とする。請求項２記載の発明は、請求項１記載の
基板載置装置であって、前記基板載置台内部には静電吸
着電極が設けられ、前記静電吸着電極に電圧を印加する
と、載置された基板を静電吸着できるように構成された
ことを特徴とする。請求項３記載の発明は、請求項１又
は請求項２のいずれか１項記載の基板載置装置であっ
て、前記基板載置台内部にはヒータが設けられたことを
特徴とする。請求項４記載の発明は、請求項１乃至請求
項３のいずれか１項記載の基板載置装置と、赤外線検出
装置とを有する温度測定装置であって、前記赤外線検出
装置は、前記光路体の前記基板表面側とは反対の端部に
取り付けられたことを特徴とする。請求項５記載の発明
は、請求項４記載の温度測定装置であって、前記赤外線
検出装置には、前記基板載置台上に載置された測定対象
物から放出され、前記光路体に入射した赤外線を検出す
る赤外線受光部が設けられたことを特徴とする。請求項
６記載の発明は、請求項５記載の温度測定装置であっ
て、前記赤外線受光部は、前記測定対象物の放射率が
０．６以上となる波長の赤外線を検出できるように構成
されたことを特徴とする。請求項７記載の発明は、請求
項５又は請求項６のいずれか１項記載の温度測定装置で
あって、前記赤外線検出装置には赤外線送光部が設けら
れ、前記赤外線送光部から射出された赤外線が前記光路
体を通って前記測定対象物に照射され、前記測定対象物
で反射された反射赤外線が前記光路体を通って前記赤外
線受光部で受光されるように構成されたことを特徴とす
る。請求項８記載の発明は、請求項７記載の温度測定装
置であって、前記赤外線送光部は、前記測定対象物の放
射率が０．６以上となる波長の赤外線を射出するように
構成されたことを特徴とする。この請求項８又は請求項
６の場合において、測定対象物がシリコン基板の場合、
放射率が０．６となる赤外線としては、波長が１．０×
１０-6ｍ未満の赤外線がよい。請求項９記載の発明は、
請求項７又は請求項８のいずれか１項記載の温度測定装
置であって、前記反射赤外線の検出結果と、前記測定対
象物から放出された赤外線の検出結果とから、前記測定
対象物の温度を求めるように構成されたことを特徴とす
る。請求項１０記載の発明は、真空槽と、請求項４乃至
請求項９のいずれか１項記載の温度測定装置を有し、前
記真空槽内に前記基板載置装置が配置された真空処理装
置であって、前記光路体の前記基板表面側とは反対の端
部は、前記真空槽外に気密に導出され、前記赤外線検出
装置は前記真空槽外に配置されたことを特徴とする。
【００２７】本発明は上記のように構成されており、基
板載置台の孔内には赤外線の光路体が配置されており、
基板載置台上に基板を載置すると、光路体の先端は基板
の裏面に非接触、又はごく軽く接触した状態で位置する
ようにされている。
板載置台の孔内には赤外線の光路体が配置されており、
基板載置台上に基板を載置すると、光路体の先端は基板
の裏面に非接触、又はごく軽く接触した状態で位置する
ようにされている。
【００２８】基板載置台が放射する赤外線が光路体の先
端から内部に侵入すると、測定上の誤差になる。基板載
置台内部にヒータが設けられている場合には、ヒータの
発熱が誤差になる。
端から内部に侵入すると、測定上の誤差になる。基板載
置台内部にヒータが設けられている場合には、ヒータの
発熱が誤差になる。
【００２９】そのため、光路体先端と基板裏面とは非接
触の状態でできるだけ近接しているか、又は軽く接触し
ていることが望ましい。接触するように構成すると、光
路体先端が汚染される場合には、非接触の状態にしてお
くことが望ましい。
触の状態でできるだけ近接しているか、又は軽く接触し
ていることが望ましい。接触するように構成すると、光
路体先端が汚染される場合には、非接触の状態にしてお
くことが望ましい。
【００３０】光路体の下端部先端部分には、赤外線検出
装置を取り付ける必要があるので、光路体下端部を真空
槽外に気密に導出し、赤外線検出装置を大気雰囲気中に
置くようにするとよい。
装置を取り付ける必要があるので、光路体下端部を真空
槽外に気密に導出し、赤外線検出装置を大気雰囲気中に
置くようにするとよい。
【００３１】また、測定対象物である基板の放射率εを
測定するためには、基板の反射率ρを測定する必要があ
るので、赤外線検出装置内に、発光ダイオード等で構成
した赤外線送光部を設け、光路体を介して基板裏面に赤
外線を照射し、反射によって返光された反射赤外線を、
光路体を介して受光するとよい。受光のためには赤外線
受光部を設け、測定対象物が放射する赤外線と、反射赤
外線とを同時又は個別に測定するとよい。
測定するためには、基板の反射率ρを測定する必要があ
るので、赤外線検出装置内に、発光ダイオード等で構成
した赤外線送光部を設け、光路体を介して基板裏面に赤
外線を照射し、反射によって返光された反射赤外線を、
光路体を介して受光するとよい。受光のためには赤外線
受光部を設け、測定対象物が放射する赤外線と、反射赤
外線とを同時又は個別に測定するとよい。
【００３２】測定には、波長１．０×１０-6ｍ未満の赤
外線を用い、基板を透過する赤外線の影響を排除すると
よい。
外線を用い、基板を透過する赤外線の影響を排除すると
よい。
【００３３】
【発明の実施の形態】本発明の実施形態を図面を用いて
説明する。図１を参照し、符号１０は、本発明の真空処
理装置の一例であり、ここではエッチング装置が例示さ
れている。
説明する。図１を参照し、符号１０は、本発明の真空処
理装置の一例であり、ここではエッチング装置が例示さ
れている。
【００３４】この真空処理装置１０は、真空槽１１を有
しており、真空槽１１底壁上には、基板載置台１４を有
する基板載置装置が配置されている。この基板載置台１
４には、静電吸着装置が用いられており、電気絶縁性の
誘電体２１を有している。誘電体２１内の表面近傍には
２枚の静電吸着電極２２1、２２2が設けられており、誘
電体２１内のその下方位置には、ヒータ２８が設けられ
ている。
しており、真空槽１１底壁上には、基板載置台１４を有
する基板載置装置が配置されている。この基板載置台１
４には、静電吸着装置が用いられており、電気絶縁性の
誘電体２１を有している。誘電体２１内の表面近傍には
２枚の静電吸着電極２２1、２２2が設けられており、誘
電体２１内のその下方位置には、ヒータ２８が設けられ
ている。
【００３５】真空槽１１内の天井側にはカソード電極２
３が設けられており、カソード電極２３表面と基板載置
台１４表面とは平行になるように配置されている。真空
槽１１の外部には、電源３１〜３３が配置されており、
静電吸着電極２２ 1、２２2と、ヒータ２８と、カソード
電極２３とは、それぞれ電源３１〜３３に接続されてい
る。
３が設けられており、カソード電極２３表面と基板載置
台１４表面とは平行になるように配置されている。真空
槽１１の外部には、電源３１〜３３が配置されており、
静電吸着電極２２ 1、２２2と、ヒータ２８と、カソード
電極２３とは、それぞれ電源３１〜３３に接続されてい
る。
【００３６】真空槽１１は接地電位に接続されており、
静電吸着電極２２1、２２2は、電源３１によって、それ
ぞれ正電圧と負電圧が印加されるように構成されてい
る。
静電吸着電極２２1、２２2は、電源３１によって、それ
ぞれ正電圧と負電圧が印加されるように構成されてい
る。
【００３７】基板載置台１４上に基板１２を載置し、静
電吸着電極２２1、２２2に電圧を印加した場合、基板１
２が基板載置台１４表面に静電吸着され、基板載置台１
４と基板１２との間は、熱伝導率が非常に高い状態にな
る。
電吸着電極２２1、２２2に電圧を印加した場合、基板１
２が基板載置台１４表面に静電吸着され、基板載置台１
４と基板１２との間は、熱伝導率が非常に高い状態にな
る。
【００３８】また、誘電体２１は熱伝導性が高い材料で
構成されており、基板１２が静電吸着された状態でヒー
タ２８に通電して発熱させると、基板１２が素早く加熱
されるようになっている。
構成されており、基板１２が静電吸着された状態でヒー
タ２８に通電して発熱させると、基板１２が素早く加熱
されるようになっている。
【００３９】誘電体２１には、貫通孔５が設けられてお
り、その内部には光路体４が挿入されている。光路体４
はいわゆる光ファイバーであり、円柱状の石英の棒によ
って構成されている。この光路体４は、円形の貫通孔５
の内壁面とできるだけ近接する大きさに形成されてい
る。
り、その内部には光路体４が挿入されている。光路体４
はいわゆる光ファイバーであり、円柱状の石英の棒によ
って構成されている。この光路体４は、円形の貫通孔５
の内壁面とできるだけ近接する大きさに形成されてい
る。
【００４０】光路体４の上部先端部分は、誘電体２１で
構成された基板載置台１４の表面よりも低い位置に配置
されており、従って、基板載置台１４表面に基板１２を
載置した場合、光路体４の上部先端部分は基板１２の裏
面と接触しないようになっている。
構成された基板載置台１４の表面よりも低い位置に配置
されており、従って、基板載置台１４表面に基板１２を
載置した場合、光路体４の上部先端部分は基板１２の裏
面と接触しないようになっている。
【００４１】光路体４の上部先端部分は、非接触の状態
で基板１２裏面に近接するように配置されており、ここ
では、基板１２裏面と光路体４上部先端部分の間隔(基
板載置台１４表面と光路体４の高さの差)は、約０．２
ｍｍ〜１．０ｍｍになるようにされている。
で基板１２裏面に近接するように配置されており、ここ
では、基板１２裏面と光路体４上部先端部分の間隔(基
板載置台１４表面と光路体４の高さの差)は、約０．２
ｍｍ〜１．０ｍｍになるようにされている。
【００４２】光路体４は、真空槽１１の底壁面に気密に
挿通されており、その下端部は真空槽１１の外部に導出
され、その先端部分には、赤外線検出装置６が取り付け
られている。赤外線検出装置６及び光路体４の下部先端
部分は、筺体８内に収容されており、筺体８からは、赤
外線検出装置６を測定装置本体７に接続するコードが導
出されている。
挿通されており、その下端部は真空槽１１の外部に導出
され、その先端部分には、赤外線検出装置６が取り付け
られている。赤外線検出装置６及び光路体４の下部先端
部分は、筺体８内に収容されており、筺体８からは、赤
外線検出装置６を測定装置本体７に接続するコードが導
出されている。
【００４３】赤外線検出装置６内には、赤外線受光部６
1と赤外線送光部６2とが設けられており、赤外線送光部
６1が放射した赤外線は、光路体４を通過し、基板１２
の裏面で反射され、その反射赤外光が光路体４を通過す
ると赤外線受光部６2に入射するように構成されてい
る。
1と赤外線送光部６2とが設けられており、赤外線送光部
６1が放射した赤外線は、光路体４を通過し、基板１２
の裏面で反射され、その反射赤外光が光路体４を通過す
ると赤外線受光部６2に入射するように構成されてい
る。
【００４４】このような基板載置台１４を用い、基板１
２をエッチング処理する場合、先ず、真空処理装置１０
内を予め真空雰囲気にし、上記のように基板１２を基板
載置台１４(予め加熱されている)の上に載置し、装置本
体７を用い、基板１２を静電吸着をしない状態で、赤外
線受光部６1に入射する波長０．９５×１０-6ｍの赤外
線の光量を測定する。
２をエッチング処理する場合、先ず、真空処理装置１０
内を予め真空雰囲気にし、上記のように基板１２を基板
載置台１４(予め加熱されている)の上に載置し、装置本
体７を用い、基板１２を静電吸着をしない状態で、赤外
線受光部６1に入射する波長０．９５×１０-6ｍの赤外
線の光量を測定する。
【００４５】このとき基板載置台１４の温度は基板１２
の温度よりも高いので、基板載置台１４から放射される
赤外線の光量(バックグラウンド量)は基板１２から放射
される赤外線の光量よりも大きくなる。従って、ここで
の赤外線受光量をバックグラウンド量とすることができ
る。
の温度よりも高いので、基板載置台１４から放射される
赤外線の光量(バックグラウンド量)は基板１２から放射
される赤外線の光量よりも大きくなる。従って、ここで
の赤外線受光量をバックグラウンド量とすることができ
る。
【００４６】次に、基板１２を基板載置台１４に静電吸
着すると、基板１２と基板載置台１４の間の熱伝導が良
くなるため、基板１２がヒータ２８によって加熱されて
昇温し、それに伴い、基板１２から放射される赤外線の
量が増加する。
着すると、基板１２と基板載置台１４の間の熱伝導が良
くなるため、基板１２がヒータ２８によって加熱されて
昇温し、それに伴い、基板１２から放射される赤外線の
量が増加する。
【００４７】基板が概ね設定温度(ここでは２００℃)に
達した後、赤外線受光部６1に入射する波長０．９５×
１０-6ｍの赤外線の光量を測定する。このときの測定量
は基板１２が放射する赤外線の光量とバックグラウンド
量とを加算した値になる。
達した後、赤外線受光部６1に入射する波長０．９５×
１０-6ｍの赤外線の光量を測定する。このときの測定量
は基板１２が放射する赤外線の光量とバックグラウンド
量とを加算した値になる。
【００４８】この測定量(基板１２からの赤外線放射量
＋バックグラウンド量)から前記の静電吸着なしで測定
した光量(バックグラウンド量)を差し引くことにより、
基板１２からの赤外線放射量が求められる。
＋バックグラウンド量)から前記の静電吸着なしで測定
した光量(バックグラウンド量)を差し引くことにより、
基板１２からの赤外線放射量が求められる。
【００４９】基板１２は、基板載置台１４表面に静電吸
着されており、基板１２の温度と基板載置台１４の温度
の差はわずかであり、また、光路体４先端が基板１２裏
面に近接しているので、基板載置台１４から放射された
赤外線が基板１２裏面で反射して光路体４中に入射する
光量は僅かである。従って、この光路体４を有する温度
測定装置では、バックグラウンドの光量は非常に小さく
なっている。
着されており、基板１２の温度と基板載置台１４の温度
の差はわずかであり、また、光路体４先端が基板１２裏
面に近接しているので、基板載置台１４から放射された
赤外線が基板１２裏面で反射して光路体４中に入射する
光量は僅かである。従って、この光路体４を有する温度
測定装置では、バックグラウンドの光量は非常に小さく
なっている。
【００５０】基板１２からの赤外線放射量を測定した
後、赤外線送光部６2から波長０．９５×１０-6ｍの赤
外線を射出させ、基板１２裏面で反射させ、反射によっ
て返光された反射赤外光を赤外線受光部６1で検出す
る。反射率は、下記式、 反射率 ＝ 反射赤外光量／射出赤外光量 で定義されるから、反射率を求めると、放射率εは、下
記式、 放射率ε ＝ １−反射率 により求められる。
後、赤外線送光部６2から波長０．９５×１０-6ｍの赤
外線を射出させ、基板１２裏面で反射させ、反射によっ
て返光された反射赤外光を赤外線受光部６1で検出す
る。反射率は、下記式、 反射率 ＝ 反射赤外光量／射出赤外光量 で定義されるから、反射率を求めると、放射率εは、下
記式、 放射率ε ＝ １−反射率 により求められる。
【００５１】ここで求められた放射率εと、前述の測定
から求められた基板１２からの赤外線放射量とから、基
板１２の実温度が求められる。
から求められた基板１２からの赤外線放射量とから、基
板１２の実温度が求められる。
【００５２】上記のような放射率εの測定と、基板１２
からの赤外線放射量の測定を交互に繰り返し行いながら
基板１２の温度を監視し、ヒータ２８への通電量を制御
することで、基板１２の温度制御を行う。ここでは１秒
間に最大３０回の温度測定を行っている。
からの赤外線放射量の測定を交互に繰り返し行いながら
基板１２の温度を監視し、ヒータ２８への通電量を制御
することで、基板１２の温度制御を行う。ここでは１秒
間に最大３０回の温度測定を行っている。
【００５３】基板１２が所定温度に昇温したところでガ
ス導入系１３からエッチングガスを導入すると共にカソ
ード電極２３に電圧を印加し、項日案１２表面にプラズ
マを生成させ、基板１２のエッチングを行う。
ス導入系１３からエッチングガスを導入すると共にカソ
ード電極２３に電圧を印加し、項日案１２表面にプラズ
マを生成させ、基板１２のエッチングを行う。
【００５４】エッチングの最中においても基板１２の放
射率εの測定と赤外線放射量の測定を繰り返し行い、基
板１２の温度が一定になるようにヒータ２８への通電量
を制御すると精度のよいエッチング処理を行うことがで
きる。
射率εの測定と赤外線放射量の測定を繰り返し行い、基
板１２の温度が一定になるようにヒータ２８への通電量
を制御すると精度のよいエッチング処理を行うことがで
きる。
【００５５】以上説明したように、本発明によれば、真
空処理装置１０内での真空処理中に、処理と並行して基
板の温度測定を行うことができるので、正確な温度制御
を行うことができる。また、基板毎に放射率εを測定す
ることができるので、測定結果が正確である。
空処理装置１０内での真空処理中に、処理と並行して基
板の温度測定を行うことができるので、正確な温度制御
を行うことができる。また、基板毎に放射率εを測定す
ることができるので、測定結果が正確である。
【００５６】なお、上記実施例では、石英性の棒を光路
体に用いたが、サファイヤの棒を用いてもよい。要する
に、基板裏面が放射又は反射した赤外線を減衰させない
材料であればよい。
体に用いたが、サファイヤの棒を用いてもよい。要する
に、基板裏面が放射又は反射した赤外線を減衰させない
材料であればよい。
【００５７】また、上記の実施例では、シリコン基板に
対して波長０．９５×１０-6ｍの赤外線を用いたが、測
定対象物がガリウム・ひ素基板等の他の材料で構成され
ている場合、赤外線の波長を変えることができる。
対して波長０．９５×１０-6ｍの赤外線を用いたが、測
定対象物がガリウム・ひ素基板等の他の材料で構成され
ている場合、赤外線の波長を変えることができる。
【００５８】更にまた、上記の真空処理装置１０はエッ
チング装置であったが、本発明の真空処理装置は、スパ
ッタリング装置、ＣＶＤ装置、蒸着装置等の真空雰囲気
中で基板を処理する真空処理装置を広く含むものであ
る。
チング装置であったが、本発明の真空処理装置は、スパ
ッタリング装置、ＣＶＤ装置、蒸着装置等の真空雰囲気
中で基板を処理する真空処理装置を広く含むものであ
る。
【００５９】
【発明の効果】真空処理中でも基板温度が正確に測定で
きる。基板毎に放射率を測定できるので、種々の基板の
温度を正確に測定することができる。
きる。基板毎に放射率を測定できるので、種々の基板の
温度を正確に測定することができる。
【図１】本発明の真空処理及び温度測定装置を説明する
ための図
ための図
【図２】従来技術の真空処理装置を説明するための図
【図３】シリコン基板の場合の赤外線波長と放射率との
関係を示すグラフ
関係を示すグラフ
【図４】黒体の赤外線波長と放射強度の関係を示すグラ
フ
フ
４……光路体 ５……孔 ６……赤外線検出装置
６1……赤外線受光部 ６2……赤外線送光部 １０……真空処理装置 １
１……真空槽 １２……測定対象物(基板) １４…
…基板載置台 ２１……ヒータ ２２1、２２2……
静電吸着電極
６1……赤外線受光部 ６2……赤外線送光部 １０……真空処理装置 １
１……真空槽 １２……測定対象物(基板) １４…
…基板載置台 ２１……ヒータ ２２1、２２2……
静電吸着電極
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 中島 孝一 静岡県裾野市須山1220−14 日本真空技術 株式会社裾野工場内 (72)発明者 小平 周司 静岡県裾野市須山1220−14 日本真空技術 株式会社裾野工場内 (72)発明者 森本 直樹 静岡県裾野市須山1220−14 日本真空技術 株式会社裾野工場内 Ｆターム(参考） 2G066 AB02 AC01 AC11 BA18 BA38 BA51 BB03 CA01 4M106 AA01 CA19 CA31 DH02 DH13 DJ06 DJ18 DJ19 DJ20 DJ32 5F004 AA01 BA04 BB16 BB17 BB26 CA04 CB12 5F045 AA08 DP05 DP28 EK07 EM05 GB05 GB17
Claims (10)
- 【請求項１】表面に処理対象の基板が載置される基板載
置台と、 前記基板載置台に設けられた孔と、 前記孔内に挿入され、一端が前記基板表面近傍に配置さ
れた赤外線の光路体を有する基板載置装置。 - 【請求項２】前記基板載置台内部には静電吸着電極が設
けられ、前記静電吸着電極に電圧を印加すると、載置さ
れた基板を静電吸着できるように構成された請求項１記
載の基板載置装置。 - 【請求項３】前記基板載置台内部にはヒータが設けられ
た請求項１又は請求項２のいずれか１項記載の基板載置
装置。 - 【請求項４】請求項１乃至請求項３のいずれか１項記載
の基板載置装置と、赤外線検出装置とを有する温度測定
装置であって、 前記赤外線検出装置は、前記光路体の前記基板表面側と
は反対の端部に取り付けられた温度測定装置。 - 【請求項５】前記赤外線検出装置には、前記基板載置台
上に載置された測定対象物から放出され、前記光路体に
入射した赤外線を検出する赤外線受光部が設けられた請
求項４記載の温度測定装置。 - 【請求項６】前記赤外線受光部は、前記測定対象物の放
射率が０．６以上となる波長の赤外線を検出できるよう
に構成された請求項５記載の温度測定装置。 - 【請求項７】前記赤外線検出装置には赤外線送光部が設
けられ、 前記赤外線送光部から射出された赤外線が前記光路体を
通って前記測定対象物に照射され、前記測定対象物で反
射された反射赤外線が前記光路体を通って前記赤外線受
光部で受光されるように構成された請求項５又は請求項
６のいずれか１項記載の温度測定装置。 - 【請求項８】前記赤外線送光部は、前記測定対象物の放
射率が０．６以上となる波長の赤外線を射出するように
構成された請求項７記載の温度測定装置。 - 【請求項９】前記反射赤外線の検出結果と、前記測定対
象物から放出された赤外線の検出結果とから、前記測定
対象物の温度を求めるように構成された請求項７又は請
求項８のいずれか１項記載の温度測定装置。 - 【請求項１０】真空槽と、請求項４乃至請求項９のいず
れか１項記載の温度測定装置を有し、前記真空槽内に前
記基板載置装置が配置された真空処理装置であって、 前記光路体の前記基板表面側とは反対の端部は、前記真
空槽外に気密に導出され、前記赤外線検出装置は前記真
空槽外に配置された真空処理装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP26832899A JP2001093882A (ja) | 1999-09-22 | 1999-09-22 | 温度測定装置、及びその温度測定装置が設けられた真空処理装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP26832899A JP2001093882A (ja) | 1999-09-22 | 1999-09-22 | 温度測定装置、及びその温度測定装置が設けられた真空処理装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2001093882A true JP2001093882A (ja) | 2001-04-06 |
| JP2001093882A5 JP2001093882A5 (ja) | 2005-11-04 |
Family
ID=17457026
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP26832899A Pending JP2001093882A (ja) | 1999-09-22 | 1999-09-22 | 温度測定装置、及びその温度測定装置が設けられた真空処理装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2001093882A (ja) |
Cited By (8)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2005536049A (ja) * | 2002-08-13 | 2005-11-24 | ラム リサーチ コーポレーション | 放出電磁放射により基板の温度をその場でモニタリングする方法および装置 |
| US7235155B2 (en) * | 2003-03-14 | 2007-06-26 | Tokyo Electron Limited | Method and apparatus for monitoring plasma conditions using a monitoring ring |
| JP2010025756A (ja) * | 2008-07-18 | 2010-02-04 | Fuji Electric Systems Co Ltd | 温度計測装置及び温度分布計測システム |
| JP2011258615A (ja) * | 2010-06-07 | 2011-12-22 | Hitachi High-Technologies Corp | プラズマ処理装置及びプラズマ処理方法 |
| JP2012156522A (ja) * | 2004-10-26 | 2012-08-16 | Applied Materials Inc | 二重パイロメータ |
| JP2015135313A (ja) * | 2014-01-20 | 2015-07-27 | ウシオ電機株式会社 | 熱処理装置およびランプ制御方法 |
| US9945736B2 (en) | 2003-08-12 | 2018-04-17 | Lam Research Corporation | Methods and apparatus for in situ substrate temperature monitoring by electromagnetic radiation emission |
| CN113970571A (zh) * | 2021-10-25 | 2022-01-25 | 攀钢集团攀枝花钢铁研究院有限公司 | 简易的黑度系数比对装置及黑度系数快速测定方法 |
-
1999
- 1999-09-22 JP JP26832899A patent/JP2001093882A/ja active Pending
Cited By (8)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2005536049A (ja) * | 2002-08-13 | 2005-11-24 | ラム リサーチ コーポレーション | 放出電磁放射により基板の温度をその場でモニタリングする方法および装置 |
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| JP2015135313A (ja) * | 2014-01-20 | 2015-07-27 | ウシオ電機株式会社 | 熱処理装置およびランプ制御方法 |
| CN113970571A (zh) * | 2021-10-25 | 2022-01-25 | 攀钢集团攀枝花钢铁研究院有限公司 | 简易的黑度系数比对装置及黑度系数快速测定方法 |
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