JP4515509B2 - 基板表面温度計測方法、及び、これを用いた基板処理装置 - Google Patents
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Description
「電子材料」第32巻、第33号、第75〜79ページ、1993年
図1は、本発明の第一実施例に係る熱CVD装置の構成を模式的に示す。
Oa、Ob:スコープ位置基準
Lscp:スコープ115aおよびスコープ115bの位置基準間の距離
Xa、Xb:それぞれのスコープ115a,115bが計測した基板106のエッジ面の変位量(ただし、スコープ位置基準Oa,Obを原点(基準点)として、基板の外側に向かう方向を正にとる。)
Lwaf:基板長
と定義する。
Lwaf = Lscp + Xa + Xb−−(式1)
と表すことが出来る。
T0w:基板基準長を計測した際の温度
Lwaf0:温度T0wにおける基板長Lwaf
Twaf:基板の平均温度
ρwaf:基板106の線膨張率
と定義する。
Lwaf = Lwaf0 * (1+ρwaf *(Twaf − T0w))−−(式2)
と表すことが出来るので、基板の平均温度Twafは上記の式1および式2から、
Twaf = ((Lscp + Xa + Xb)/ Lwaf0 −1)/ ρwaf + T0w −−(式3)
と表すことが出来る。
Jst:静電チャック107を通過する熱流束[W/cm^2]
Jwaf:基板106を通過する熱流束[W/cm^2](Jst,Jwafともに基板表面から裏面方向を正にとる。)
Tb:基板の裏面(静電チャック108側の面)の温度
Tc:基板の中立面の温度
Tt:基板の表面の温度
と定義する。
Tc = Twaf −−(式4)
と表せる。
と定義すれば、基板の中立面と基板表面との温度差は、
Tt−Tc=Jwaf * R −−(式5)
で与えられる。
Tt= Tc+Jwaf*R
= Twaf+Jwaf*R
=((Lscp + Xa + Xb)/ Lwaf0 −1)/ ρwaf + T0w + Jst*R −−(式6)
と、算出される。
図5は、本発明の第二実施例に係る熱CVD装置の構成を模式的に示す。
T0s:スコープ基準長を計測した際の温度
Tscp:スコープステージ温度センサ118が計測したスコープステージ温度
Lscp0:温度T0sにおける、スコープ115a,115bの位置基準間の距離Lscp
ρscp:スコープステージ116の線膨張率
を定義する。すると、スコープ位置基準間距離Lscpは、
Lscp = Lscp0 *(1+ρscp *(Tscp−T0s)) −−(式7)
と表すことが出来る。
Tt =(((Lscp0 *(1+ρscp *(Tscp−T0s))) + Xa + Xb)/ Lwaf0 −1)/ ρwaf + T0w + Jwaf*R −−(式8)
と、算出される。
図6は、本発明の第三実施例に係る熱CVD装置の構成を模式的に示す。本実施例の説明においては、図1および図5に示す装置の構成部品と同じものには同一符号を付し、その説明は割愛する。
Oa,Ob :アライメントスコープ位置基準
Xa,Xb:アライメントスコープ123a、123bが計測したアライメントマーク126の変位量(ただし、アライメントスコープ位置基準Oa,Obを原点として、基板の外側に向かう方向を正にとる。)
Lwaf:アライメントマーク126間の距離
と定義すれば、基板の表面温度を求めるにあたって、前述した式1〜式6が同様に適用できる。
Tt=((Lscp + Xa + Xb)/ Lwaf0 −1)/ ρwaf + T0w + Jst*R −−(式6)
本実施例においては、第一実施例や第二実施例とは基板106中の熱の移動方向が逆になるので、図2で示された熱流束Jst,Jwafは負となるが、式1〜6は同様に適用することが出来る。
図8は、本発明の第四実施例に係る熱CVD装置の構成を模式的に示す。
Pw:ヒーター121に供給されたエネルギー[J/s]
S:基板106の面積[m^2]
とすれば、
Jwaf = Pw/S −−(式9)
とすることが出来る。
Tt= ((Lscp + Xa + Xb)/ Lwaf0 −1)/ ρwaf + T0w + (Pw/S )*R −−(式10)
と、算出される。
102:原料ガス供給装置
103:バルブ
104:真空ポンプ
105:流量調整器
106:基板(被処理基板)
107:静電チャック
108:基板ステージ
109:取り付け部材
110:熱流束センサ
111:ハロゲンヒーター
112:取り付け部材
113:ヒーターコントローラ
114:メインコントローラ
115a、115b:スコープ
116:スコープステージ
117:取り付け部材
118:スコープステージ温度センサ
119:スコープステージ温調配管
120:スコープステージ温調コントローラ
121:ヒーター
122:ヒーターコントローラ
123a、123b:アライメントスコープ
124:アライメントスコープステージ
125:取り付け部材
126:アライメントマーク
127:断熱材
Claims (24)
- 基板の膨張量を測定する工程と、
前記基板の膨張量を用いて前記基板の中立面の温度を算出し、前記基板の中の熱流束と熱抵抗とから前記基板の中立面と表面との温度差を算出し、該温度差と前記基板の中立面の温度とを用いて前記基板の表面の温度を求める工程と、
を含む基板表面温度計測方法。 - 前記基板の中立面の温度は、前記膨張量と、予め測定された前記基板の初期長、該初期長を測定したときの温度、および前記基板の線膨張率とに基づいて算出する請求項1に記載の基板表面温度計測方法。
- 前記基板の複数の基準点からの変位量により前記基板の膨張量を測定する請求項1または2に記載の基板表面温度計測方法。
- 前記変位量を複数のセンサで検出する請求項3に記載の基板表面温度計測方法。
- 前記センサが非接触式のセンサである請求項4に記載の基板表面温度計測方法。
- 前記複数のセンサが一つの支持体に固定されている請求項4に記載の基板表面温度計測方法。
- 前記支持体の温度を計測して前記支持体の膨張量を算出し、該支持体の膨張量を使って、前記センサで検出された前記変位量を補正する請求項6に記載の基板表面温度計測方法。
- 前記支持体の中に冷媒を循環させる請求項6に記載の基板表面温度計測方法。
- 前記基板のエッジ面を観測して、前記基板の複数の基準点からの変位量を得る請求項3に記載の基板表面温度計測方法。
- 前記基板のマークを観測して、前記基板の複数の基準点からの変位量を得る請求項3に記載の基板表面温度計測方法。
- 前記基板を支持する基板支持体の熱流束を計測して前記基板の中の熱流束を得る請求項1に記載の基板表面温度計測方法。
- 前記基板を支持する基板支持体に、前記基板を加熱するヒーターを設ける場合、該ヒーターが設けられた基板支持体を断熱材で覆い、該ヒーターへの投入エネルギーから前記基板の中の熱流束を算出する請求項1に記載の基板表面温度計測方法。
- 基板を加熱する加熱手段と、
前記加熱手段を制御する制御手段と、
前記基板の膨張量を測定する膨張量測定手段と、
前記基板の中の熱流束を測定する熱流束測定手段と、を備え、
前記制御手段は、
前記膨張量測定手段で測定された膨張量を用いて前記基板の中立面の温度を算出し、前記熱流束測定手段で計測された熱流束と熱抵抗とから前記基板の中立面と表面との温度差を算出し、該温度差と前記基板の中立面の温度とを用いて前記基板の表面の温度を求め、該表面の温度に基づいて前記加熱手段を制御することを特徴とする基板処理装置。 - 基板を支持する基板支持体と、
前記基板支持体に設けられた基板加熱手段と、
前記基板支持体を覆う断熱手段と、
前記基板加熱手段を制御する制御手段と、
前記基板の膨張量を測定する膨張量測定手段と、を備え、
前記制御手段は、
前記膨張量測定手段で測定された膨張量を用いて前記基板の中立面の温度を算出し、
前記基板加熱手段への投入エネルギーから前記基板の中の熱流束を算出し、
該算出された熱流束と熱抵抗とから前記基板の中立面と表面との温度差を算出し、該温度差と前記基板の中立面の温度とを用いて前記基板の表面の温度を求め、該表面の温度に基づいて前記加熱手段を制御することを特徴とする基板処理装置。 - 前記制御手段は、前記基板の中立面の温度を、前記膨張量と、予め測定された前記基板の初期長、該初期長を測定したときの温度、および前記基板の線膨張率とに基づいて算出する請求項13または14に記載の基板処理装置。
- 前記膨張量測定手段は前記基板の複数の基準点からの変位量により前記基板の膨張量を測定する請求項13から15のいずれか1項に記載の基板処理装置。
- 前記膨張量測定手段は前記変位量を検出する複数のセンサである請求項16に記載の基板処理装置。
- 前記センサが非接触式のセンサである請求項17に記載の基板処理装置。
- 前記複数のセンサが一つの支持体に固定されている請求項17に記載の基板処理装置。
- 前記支持体の温度を検出する支持体温度検出手段を有し、
前記制御手段は、検出された前記支持体の温度を用いて前記支持体の膨張量を算出し、該支持体の膨張量を使って、前記センサで検出された前記変位量を補正する請求項19に記載の基板処理装置。 - 前記支持体の中に冷媒を循環させる手段を有する請求項19に記載の基板処理装置。
- 前記膨張量測定手段は前記基板のエッジ面を観測して、前記基板の複数の基準点からの変位量を得る請求項17に記載の基板処理装置。
- 前記膨張量測定手段は前記基板のマークを観測して、前記基板の複数の基準点からの変位量を得る請求項17に記載の基板処理装置。
- 前記基板を支持する基板支持体の熱流束を検出して前記基板の中の熱流束を測定する熱流束検出手段を有する請求項13に記載の基板処理装置。
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