JP2001228027A - 放射温度測定方法 - Google Patents

放射温度測定方法

Info

Publication number
JP2001228027A
JP2001228027A JP2000038708A JP2000038708A JP2001228027A JP 2001228027 A JP2001228027 A JP 2001228027A JP 2000038708 A JP2000038708 A JP 2000038708A JP 2000038708 A JP2000038708 A JP 2000038708A JP 2001228027 A JP2001228027 A JP 2001228027A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
susceptor
temperature
wavelength
insulator
radiation temperature
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Withdrawn
Application number
JP2000038708A
Other languages
English (en)
Inventor
Masahiro Shimizu
正裕 清水
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Tokyo Electron Ltd
Original Assignee
Tokyo Electron Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Tokyo Electron Ltd filed Critical Tokyo Electron Ltd
Priority to JP2000038708A priority Critical patent/JP2001228027A/ja
Publication of JP2001228027A publication Critical patent/JP2001228027A/ja
Withdrawn legal-status Critical Current

Links

Landscapes

  • Radiation Pyrometers (AREA)

Abstract

(57)【要約】 【課題】従来に比べて精度良くサセプタ等の温度を測定
することのできる放射温度測定方法を提供する。 【解決手段】ウエハ2を載置するAlNからなるサセプ
タ6に空孔20を穿設し、この空孔20に光ファイバー
のファイバ−ロッド21の先端を挿入するとともに、フ
ァイバーロッド21の他端を放射温度計8に接続し、測
定波長としてAlNに固有の横型光学フォノンのエネル
ギ−に対応する波長である10.9μm以下の波長を用
いてサセプタ6の温度を測定する。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、半導体集積回路装
置や液晶表示装置(LCD)等を製造する半導体製造プ
ロセスにおけるLCD基板や半導体ウエハ(以下、半導
体ウエハを単に「ウエハ」という。)等を載置するサセ
プタ等の絶縁物の温度を測定する放射温度測定方法に関
する。
【0002】
【従来の技術】半導体集積回路装置や液晶表示装置等を
製造する半導体製造プロセスにおいては、回路パターン
の高集積化に伴って微細加工が必要とされるようになり
つつあり、各種の処理、例えば、エッチング処理や薄膜
形成処理において、その処理精度を向上させることが要
求されている。
【0003】このような半導体製造プロセスのうち、エ
ッチング処理やCVD処理等においては、処理速度等の
処理状態が、温度によって変化するので、高精度な処理
を行うためには、被処理物であるウエハ等、若しくはこ
のウエハ等が載置されるサセプタの温度を正確に測定
し、その温度を精度良く制御する必要がある。
【0004】上記サセプタ等の温度を測定する方法とし
ては、従来から、サセプタに熱電対を設け、この熱電対
に発生する起電力に基づいて温度を測定する方法が知ら
れている。
【0005】しかしながら、熱電対を使用して温度を測
定する方法では、熱電対が雰囲気に対して不安定である
という問題や、接触不良や経年変化が生じ易く、測定結
果の再現性に欠けるという問題があった。
【0006】このため、上記熱電対に換えて、放射温度
計を使用して、ウエハあるいはサセプタの光の放射量か
らその温度を測定する放射温度測定方法が従来から試み
られている。このような放射温度測定方法は、例えば、
特開平8−53766号公報等に開示されている。
【0007】
【発明が解決しようとする課題】上述したとおり、従来
からサセプタ等の温度測定方法として、その放射量から
温度を求める放射温度測定方法が知られている。
【0008】しかしながら、上記放射温度測定方法にお
いては、周囲からの迷光の影響が強く、ノイズが多くな
ってその測定精度が悪化するという問題があった。
【0009】本発明は、上記従来の課題を解決するため
になされたもので、従来に比べて精度良くサセプタ等の
温度を測定することのできる放射温度測定方法を提供し
ようとするものである。
【0010】
【課題を解決するための手段】すなわち、請求項1の発
明は、半導体製造装置を構成する絶縁物から放射される
光を検出して、前記絶縁物の温度を測定する放射温度測
定方法において、前記光の波長を、前記絶縁物に固有の
横型光学フォノンのエネルギ−に対応する波長以下とし
たことを特徴とする。
【0011】また、請求項2の発明は、請求項1記載の
放射温度測定方法において、前記絶縁物がAlNから構
成され、前記光の波長が10.9μm以下であることを
特徴とする。
【0012】また、請求項3の発明は、請求項1または
2記載の放射温度測定方法において、前記絶縁物の光を
検出する検出端部が、前記絶縁物内に挿入されているこ
とを特徴とする。
【0013】また、請求項4の発明は、請求項1乃至3
いずれか1項記載の放射温度測定方法において、前記絶
縁物が、半導体製造装置のサセプタであることを特徴と
する。
【0014】また、請求項5の発明は、請求項1乃至4
いずれか1項記載の放射温度測定方法において、前記半
導体製造装置が、CVD装置であることを特徴とする。
【0015】上記構成の本発明の放射温度測定方法で
は、測定する光の波長を、絶縁物に固有の横型光学フォ
ノンのエネルギ−に対応する波長以下とすることによ
り、温度測定対象である絶縁物の放射率の高い波長領域
で温度測定を行うことができ、従来に比べて迷光による
ノイズの影響を低減してより精度良く温度を測定するこ
とができる。
【0016】
【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態に係る
放射温度測定方法について説明する。
【0017】図1は、本発明の放射温度測定方法を、枚
葉CVD装置におけるサセプタの温度測定に適用した場
合の装置の概略構成を示したものである。
【0018】図1に示すように、枚葉CVD装置1は、
ウエハ2に金属薄膜を形成するための処理容器3を備え
ている。この処理容器3は、例えばアルミニウム等から
略円筒形に形成されている。
【0019】上記処理容器3の天井部には、図示しない
ガス供給装置からガス供給配管5を介して供給された処
理ガスを、処理容器3内に均等に分散させるためのガス
分散用ノズル4が設けられており、処理容器3の底部に
は、ウエハ2を載置するためのサセプタ6が支柱7を介
して設けられている。このサセプタ6は、絶縁物である
AlNから構成されている。
【0020】また、同図において、8は、サセプタ6の
温度を測定するための放射温度計、9は、タングステン
ランプ等からなりサセプタ6を加熱するための加熱ラン
プであり回転可能に構成されている。さらに、同図にお
いて、10は、加熱ランプ9からの光を透過させるため
に設けられた石英ガラス等からなる透過窓、11はウエ
ハ2を搬出入するためのゲートバルブ、12は図示しな
い排気装置に接続された排気口である。
【0021】上記放射温度計8は、光ファイバ−である
ファイバーロッド21を介してサセプタ6に接続されて
いる。
【0022】すなわち、図2に示すように、絶縁物であ
るAlNから構成されたサセプタ6の側部には、空孔2
0がサセプタ6の中心内側に向かって水平(ウエハ2の
載置面と略平行)に穿設されており、この空孔20内に
は、光ファイバ−であるファイバーロッド21の先端
が、着脱自在に挿入されている。
【0023】また、ファイバーロッド21の他端は、処
理容器3の外部に設けられた放射温度計8に接続されて
いる。
【0024】上記放射温度計8は、サセプタ6から放射
された光信号を電気信号に変換する受光素子等からなる
受光部22、および受光部22から出力された電気信号
に基づいて、サセプタ6の温度を算出する演算部23を
具備している。
【0025】ここで、上記放射温度計8により、AlN
からなるサセプタ6の温度を測定する際の測定波長λを
選択するにあたり、AlNの格子振動モデルから考える
と、一般に固体の格子振動モデルは、ローレンツモデル
とドルーデモデルがあるが、絶縁物であるAlNに対し
ては、ローレンツモデルが当てはめられる。
【0026】このローレンツモデルは、振動電場に対す
る応答の点で、物質をいろいろな固有振動数をもつ電気
双極子の集まりとみなし、また、1つの電気双極子をば
ねで束縛された電荷とみなして、速度に比例する摩擦力
を受けながら振動する調和振動子として扱うもので、振
動子の質量をm、電荷をq、固有角振動数をω0 とする
と、外から加えたx方向の振動電荷による振動子の運動
方程式は、 m[(d2 X/dt2 )+Γ0 (dX/dt)+ω0 2
X]=qE=qE0 exp(−iωt ) と表される。但し、Xは平行位置からの変異であり、Γ
0 は摩擦による振動の減衰の速度定数である。
【0027】このローレンツモデルによれば、固有振動
数ω0 の1つの振動子に注目し、他の固有振動数はω0
から十分離れているとし、ω0 付近の注目する振動数領
域はΓ0 に比べて十分広いとし、その上限の誘電率をε
u 、下限の誘電率をεl とすると、誘電率ε(ω)は、 ε(ω)=εu +[(εl −εu )ω0 2 ]/[ω0 2
−ω2 −iωΓ0 ] と書くことができる。この式を使って、誘電率(複素誘
電率の実部ε′および虚部ε″)、光学定数、垂直反射
率等を算出することができるが、この結果は、実測され
た結果とよく一致する。
【0028】また、一般に、格子振動には、異種粒子が
同位相にて振動する連続体の弾性波に対応する音響モー
ドと、逆位相にて振動する電気双極子の振動を伴い光に
よって励起されうる光学モードがある。この音響モード
と光学モードには、ともに原子の振動方向に平行に伝播
する縦波と原子の振動方向に垂直に伝播する横波があ
る。そして、格子振動は、互いに独立な固有振動による
基準モードの和として記述でき各基準モードが単位質量
の調和振動子とみなすことができ、これを量子化すると
各基準モードのエネルギ−間隔は離散的になる。この離
散エネルギ−を持った複数の粒子をフォノンという。
【0029】そして、上記ローレンツモデルから解析す
ると、ε″のピークと、ε′=0となる波長の間で、垂
直反射率が高くなり、したがって、これらの波長の間で
は放射率は低下する。AlNの場合の上記波長は、1
0.9μmと14.9μmであり、これらの波長は、波
数ベクトルの大きさ0の横型光学フォノンと、縦型光学
フォノンのエネルギーに対応している。
【0030】ここで、図3は、実測により求めた、Al
Nにおける波長と放射率の関係を示すグラフである。こ
のグラフに示されるとおり、実測されたAlNの放射率
は、横型光学フォノンのエネルギーに対応する波長約1
0.9μmと縦型光学フォノンのエネルギーに対応した
波長約14.9μmの間で減少しており、横型光学フォ
ノンのエネルギーに対応する波長約10.9μm以下の
波長においては、放射率が高くなっていることが分か
る。
【0031】このため、本実施例では、放射温度計8に
よる測定波長を、横型光学フォノンのエネルギーに対応
する波長約10.9μm以下として、AlNからなるサ
セプタ6の温度を測定する。
【0032】これによって、AlNからなるサセプタ6
の放射率の高い波長域で温度測定を行うと、測定信号レ
ベルを高くすることができ、かつ、AlNを透過するラ
ンプからの迷光ノイズを軽減できるので、S/N比(Si
gnal/Noise比)を高くすることができ、AlNからなる
サセプタ6の温度を精度良く測定することができる。な
お、赤外域の下限の波長は、0.75μm程度であるの
で、実際に使用する波長λの波長域は、0.75<λ<
10.9μmとなる。また、枚葉CVD装置における加
熱温度の領域では、波長の長い光を使用した方が放射量
が多くなるので、好ましくは4.0<λ<10.9μm
程度の波長を使用する。
【0033】放射温度計8では、上述した波長域の1ま
たは複数の特定波長の光を、サセプタ6から、このサセ
プタ6の空孔20内に挿入されているファイバ−ロッド
21を介して受光部22により受光し、この受光部22
から出力される電気信号に基づいて、演算部23によ
り、サセプタ6の温度を算出する。
【0034】なお、温度Tは、ステファン−ボルツマン
の式、 E=εσT4 (Eは全放射エネルギ−、σは定数、εは放射率) に基づいて、算出することができる。
【0035】上記本実施の形態における温度測定では、
上記波長を使用するとともに、サセプタ6の載置面に平
行するように設けられた空孔20の中にファイバーロッ
ド21を挿入して、サセプタ6からの放射光を測定する
ようにしているので、加熱ランプ9からの迷光がファイ
バーロッド21内に入射し難い構造となっており、これ
によって、迷光によるノイズを軽減することができ、サ
セプタ6の温度をより正確に測定することができる。
【0036】図1に示した枚葉CVD装置1では、ウエ
ハ2にCVD薄膜を形成する際に、まず、ゲートバルブ
11を開閉させ、処理容器3内のサセプタ6上に処理す
べきウエハ2を載置する。
【0037】そして、加熱ランプ9を回転させながら加
熱ランプ9によってサセプタ6を加熱するとともに、放
射温度計8によりサセプタ6の温度を測定し、この測定
結果に基づいてフィードバック制御することにより、サ
セプタ6、およびその上に載置されたウエハ2を所定の
温度に加熱する。
【0038】これとともに、排気口12から排気して処
理容器3内を所定の圧力に維持しつつ、ガス分散用ノズ
ル4から処理ガスをウエハ2に向けて噴出させ、ウエハ
2上にCVD膜例えば金属薄膜を形成する。
【0039】この時、上述したとおり、放射温度計8に
よって、サセプタ6の温度を精度良く測定することがで
きるので、ウエハ2の温度を精度良く所定の処理温度に
保持することができ、精度良く再現性の高い薄膜形成を
行うことができる。
【0040】なお、本発明は上記実施の形態に記載され
た範囲に限定されるものではない。例えば、上記実施の
形態では、絶縁物で構成されているサセプタ6の放射温
度測定について説明したが、本発明は、サセプタ6の温
度測定に限ることなく、絶縁物の温度測定に同様にして
適用することができる。
【0041】また、上記実施の形態では、サセプタ6の
材料としてAlNを使用した場合について説明したが、
AlN以外の絶縁物に対しても、同様にして適用するこ
とができる。
【0042】さらに、上記実施の形態では、枚葉CVD
装置1内のサセプタ6の温度測定について説明したが、
その他の装置、例えば、エッチング装置のサセプタ、熱
処理装置、プラズマCVD装置、及び塗布現像装置のサ
セプタ等の温度測定にも同様にして適用することができ
る。
【0043】
【発明の効果】以上、詳説したように、本発明によれ
ば、従来に比べて精度良くサセプタ等の温度を測定する
ことができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明を枚葉CVD装置のサセプタの温度測定
に適用した場合の装置構成を示す図。
【図2】図1のサセプタと放射温度計の構成を示す図。
【図3】AlNにおける波長と放射率の関係を実測した
結果を示すグラフ。
【符号の説明】
1……枚葉CVD装置 2……ウエハ 3……処理容器 4……ガス分散用ノズル 5……ガス供給配管 6……サセプタ 7……支柱 8……放射温度計 9……加熱ランプ 10……透過窓 11……ゲートバルブ 12……排気口 20……空孔 21……ファイバーロッド 22……受光部 23……演算部

Claims (5)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 半導体製造装置を構成する絶縁物から放
    射される光を検出して、前記絶縁物の温度を測定する放
    射温度測定方法において、 前記光の波長を、前記絶縁物に固有の横型光学フォノン
    のエネルギ−に対応する波長以下としたことを特徴とす
    る放射温度測定方法。
  2. 【請求項2】 前記絶縁物がAlNから構成され、前記
    光の波長が10.9μm以下であることを特徴とする請
    求項1記載の放射温度測定方法。
  3. 【請求項3】 前記絶縁物の光を検出する検出端部が、
    前記絶縁物内に挿入されていることを特徴とする請求項
    1または2記載の放射温度測定方法。
  4. 【請求項4】 前記絶縁物が、半導体製造装置のサセプ
    タであることを特徴とする請求項1乃至3いずれか1項
    記載の放射温度測定方法。
  5. 【請求項5】 前記半導体製造装置が、CVD装置であ
    ることを特徴とする請求項1乃至4いずれか1項記載の
    放射温度測定方法。
JP2000038708A 2000-02-16 2000-02-16 放射温度測定方法 Withdrawn JP2001228027A (ja)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2000038708A JP2001228027A (ja) 2000-02-16 2000-02-16 放射温度測定方法

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2000038708A JP2001228027A (ja) 2000-02-16 2000-02-16 放射温度測定方法

Publications (1)

Publication Number Publication Date
JP2001228027A true JP2001228027A (ja) 2001-08-24

Family

ID=18562404

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2000038708A Withdrawn JP2001228027A (ja) 2000-02-16 2000-02-16 放射温度測定方法

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JP2001228027A (ja)

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2012509575A (ja) * 2008-11-19 2012-04-19 アプライド マテリアルズ インコーポレイテッド 基板処理のための高温測定法
US9812372B2 (en) 2015-12-18 2017-11-07 Samsung Electronics Co., Ltd. Electrostatic chuck assembly, semiconductor manufacturing apparatus having the same, and method of measuring temperature of electrostatic chuck

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2012509575A (ja) * 2008-11-19 2012-04-19 アプライド マテリアルズ インコーポレイテッド 基板処理のための高温測定法
US9812372B2 (en) 2015-12-18 2017-11-07 Samsung Electronics Co., Ltd. Electrostatic chuck assembly, semiconductor manufacturing apparatus having the same, and method of measuring temperature of electrostatic chuck

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US3879992A (en) Multiple crystal oscillator measuring apparatus
US20060144335A1 (en) Methods and devices for monitoring and controlling thin film processing
Guccione et al. Scattering-free optical levitation of a cavity mirror
US5684276A (en) Micromechanical oscillating mass balance
US20060042546A1 (en) Plasma processing apparatus and controlling method therefor
Berte et al. Acoustic far-field hypersonic surface wave detection with single plasmonic nanoantennas
US20220136957A1 (en) Photoacoustic spectroscope having a vibrating structure as sound detector
Numata et al. Wide-band direct measurement of thermal fluctuations in an interferometer
Giglio et al. Damping mechanisms of piezoelectric quartz tuning forks employed in photoacoustic spectroscopy for trace gas sensing
JPS6353422A (ja) ガスの質量流量を測定するための方法および装置
Souris et al. Ultralow-dissipation superfluid micromechanical resonator
KR101134326B1 (ko) 인 시츄 기판 온도 모니터링을 위한 방법 및 장치
US20200225190A1 (en) System, method and computer program product for gas analysis
US4199990A (en) Elastic surface wave accelerometer
JP2001228027A (ja) 放射温度測定方法
Borrielli et al. Low-loss optomechanical oscillator for quantum-optics experiments
Duhamel et al. Sensitivity of a Lamb wave sensor with 2 μm AlN membrane
Lawson A versatile thin film thickness monitor of high accuracy
US20150128712A1 (en) Electromagnetic resonator pressure sensor
US20190360966A1 (en) System, method and computer program product for measuring gas concentration
Jia et al. Improvement of Lamb waves sensors: Temperature sensitivity compensation
Esmeryan et al. Temperature behavior of solid polymer film coated quartz crystal microbalance for sensor applications
Tsukahara et al. An acoustic micrometer and its application to layer thickness measurements
JPH0626945A (ja) 残留応力の測定方法及び該方法に使用する測定装置
JP2010185772A (ja) センサー素子およびそれを備えたセンサー装置

Legal Events

Date Code Title Description
A300 Application deemed to be withdrawn because no request for examination was validly filed

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A300

Effective date: 20070501