JP6464765B2 - 熱処理装置、熱処理方法及び記憶媒体 - Google Patents

Description

本発明は、回転テーブル上に載置された基板に成膜を行う際に、当該回転テーブルの温度を測定する技術に関する。

熱処理装置の一種であり、基板に薄膜を成膜する成膜装置として、真空容器内に配置された回転テーブル上に、その回転軸を囲むようにして複数の基板を載置し、回転テーブルの上方側の所定の位置に処理ガスが供給されるようにガス供給領域を配置したものがある。この成膜装置において、回転テーブルを回転させると、各基板が回転軸の周りを公転しながらガス供給領域を繰り返し通過し、これら基板の表面で処理ガスが反応することにより成膜が行われる。

前記回転テーブルの下方側には、加熱部であるヒーターが配置され、このヒーターからの熱放射（輻射熱）を利用して回転テーブルを加熱することにより、その上面に載置された基板が加熱され、処理ガスの反応が進行する。
ここで、回転テーブルに熱電対などの温度計を設けることが難しい場合には、例えば特許文献１に示すように、回転テーブルの下方側に位置するヒーターの配置領域に設けた熱電対の測定結果に基づいて基板の温度が把握される。

しかしながら、回転テーブルの温度を直接測定しない場合には、回転テーブルと熱電対の熱容量の違いなどに起因して、熱電対による測定温度の上昇から遅れて回転テーブルの温度が上昇する。このため、熱電対にて測定した温度が設定温度に到達した後、十分な時間の経過を待ってから処理ガスの供給を開始する必要があり、真空容器への基板の搬入から搬出に至るまでの処理時間全体が長くなってしまう。このように、回転テーブルの実温度を測定できないことは、基板の処理時間を短縮するうえでの障害となっている。

ここで特許文献２には、成膜時の基板の表面の温度分布を把握するため、放射温度計を用いて回転テーブル上の基板の温度を測定する技術が記載されているが、回転テーブル本体の温度を測定する手法は開示されていない。特に、物質の放射率には温度依存性があり、その物質の温度変化に伴って放射率も変化する。このため、回転テーブルの昇温を行う際に、放射温度計を用いてその正確な温度を把握するは、回転テーブルの放射率の変化も把握しなければならない。これに対して引用文献２には、回転テーブルの昇温が完了し、成膜が行われている基板の面内の微妙な温度の違いを測定する技術が記載されているものであり、放射率が未知、または比較的大きく変化する物体に対して放射温度計を用いて温度測定を行う手法は記載されていない。

特開２０１０− ５９４９６号公報：段落００２２、００５１、図３ 特開２０１２−２４８６３４号公報：段落００２４、図４

本発明はこのような事情に鑑みてなされたものであり、その目的は、成膜対象の基板が載置され、加熱部によって加熱される回転テーブルの温度をより正確に測定することが可能な熱処理装置、熱処理方法及びこの方法を記憶した記憶媒体を提供することにある。

本発明の熱処理装置は、基板に対して熱処理を行う熱処理装置において、
真空容器内に配置され、その一面側に設けられる載置領域に基板を載置して公転させるために設けられ、温度に応じて放射率が変化する材料によって構成された回転テーブルと、
前記回転テーブルを加熱する加熱部と、
前記回転テーブルの熱放射の放射強度を検出し、当該回転テーブルの見かけの温度を測定する第１の放射温度計と、
前記回転テーブルの構成材料の放射率に対応して、温度に応じて放射率が変化する材料からなり、前記真空容器内にて、前記加熱部によって加熱される位置に配置された温度補正用部材と、
前記温度補正用部材に接触して当該温度補正用部材の接触測定温度を測定する接触式温度計と、
前記温度補正用部材の熱放射の放射強度を検出し、当該温度補正用部材の見かけの温度を測定する第２の放射温度計と、
前記放射率の変化に伴って変化する、前記温度補正用部材の見かけの温度と接触測定温度との対応関係に基づいて、前記第１の放射温度計にて測定した前記回転テーブルの見かけの温度に、当該回転テーブルの見かけの温度を測定した際の放射率を反映した実温度を算出する温度補正部と、を備えたことを特徴とする。

また、他の発明に係る熱処理装置は、基板に対して熱処理を行う熱処理装置において、
真空容器内に配置され、その一面側に設けられる載置領域に基板を載置して公転させるために設けられ、温度に応じて放射率が変化する材料によって構成された回転テーブルと、
前記回転テーブルを加熱する加熱部と、
前記回転テーブルの熱放射の放射強度の検出結果と、回転テーブルの放射率とに基づき、当該回転テーブルの実温度を測定する第１の放射温度計と、
前記回転テーブルの構成材料の放射率に対応して、温度に応じて放射率が変化する材料からなり、前記真空容器内にて、前記加熱部によって加熱される位置に配置された温度補正用部材と、
前記温度補正用部材に接触して当該温度補正用部材の接触測定温度を測定する接触式温度計と、
前記温度補正用部材の熱放射の放射強度の検出結果と、温度補正用部材の放射率とに基づき、当該温度補正用部材の実温度を測定する第２の放射温度計と、
前記温度補正用部材の接触測定温度と実温度との対応関係に基づいて、前記第２の放射温度計に用いられる温度補正用部材の放射率を補正する放射率補正部と、を備え、
前記第１の放射温度計は、前記回転テーブルの放射強度の検出と並行して前記温度補正用部材の放射強度を検出した結果を用いて前記放射率補正部にて補正された温度補正用部材の放射率を、当該回転テーブルの温度の変化に伴って変化する放射率として用いることを特徴とする。

前記成膜装置は以下の特徴を備えていてもよい。
（ａ）前記第１の放射温度計及び第２の放射温度計は真空容器の外部に配置され、前記真空容器には各放射温度計に向けて、これらの放射温度計にて検出される波長を透過する透過窓が設けられていること。また、前記第１の放射温度計に対応して設けられた透過窓は、前記回転テーブルの回転中心から径方向に向けて、異なる位置の熱放射の放射強度を検出できるように設けられていること。
（ｂ）前記加熱部は、前記回転テーブルの下方側に配置され、熱放射によって当該回転テーブルの加熱を行い、前記温度補正用部材は、前記加熱部と共に回転テーブルの下方側に配置されていること。
（ｃ）前記加熱部の出力を増減する加熱制御部を備え、前記加熱制御部は、前記回転テーブルの実温度と、予め定めた設定温度との差分値に基づいて前記加熱部の出力を増減すること。さらに、前記加熱部は、前記回転テーブルの下方側に配置され、熱放射によって当該回転テーブルの加熱を行い、前記加熱部が配置されている領域の温度を測定する加熱部温度計をさらに備え、前記加熱制御部は、前記回転テーブルの実温度と、予め定めた設定温度との差分値に基づいて前記加熱部温度計の出力の目標温度を求め、当該加熱部温度計にて測定された測定温度と、前記目標温度との差分値に基づき前記加熱部の出力を増減するカスケード制御を行うこと。
（ｄ）前記温度補正用部材は、前記回転テーブルと共通の材料により構成されていること。
（ｅ）前記第１の放射温度計と第２の放射温度計とが共通化されていること。

本発明は、回転テーブルに載置された基板に対する成膜が行われる真空容器内に、前記回転テーブルに対応する放射率を有する材料からなる温度補正用部材が配置されている。この温度補正用部材に対しては、接触式の温度計及び放射温度計（第２の放射温度計）の２種類の温度計を利用して当該の接触測定温度と見かけの温度と測定することができるので、これら見かけの温度と接触測定温度との対応関係を把握することが可能となる。この対応関係を利用すると、放射温度計（第１の放射温度計）にて回転テーブルを測定して得た見かけの温度から、回転テーブルの実温度を算出することや、当該実温度を得るための放射率を算出することが可能となり、より正確に回転テーブルの温度を把握できる。

本発明の実施の形態に係る成膜装置の縦断側面図である。 前記成膜装置の横断平面図である。 前記成膜装置の内部構造を示す分解斜視図である。 放射温度計と対向して配置されている、成膜装置の下部領域の分解斜視図である。 熱電対により温度測定が行われる領域の分解斜視図である。 透過窓及び温度補正用の石英片の配置状態を模式的に示す平面図である。 回転テーブルの実温度を知る１つ目の方法に対応する成膜装置の説明図である。 前記１つ目の方法に係る放射率の補正機構の一例を示すブロック図である。 回転テーブルの実温度を知る２つ目の方法に対応する成膜装置の説明図である。 放射温度計にて測定した見かけの温度と実温度との関係を示す補正線図である。 回転テーブルの温度制御機構の一例を示すブロック図である。 加熱開始時における回転テーブルの温度の経時変化の例を示す説明図である。 回転テーブルの温度制御機構の他の例を示すブロック図である。

本発明の熱処理装置の一実施形態として、ＡＬＤ（Atomic Layer Deposition）法により、基板であるウエハＷに対してＳｉＯ_２膜を成膜する成膜装置１について説明する。本例の成膜装置１にて実施されるＡＬＤ法の概要について述べておくと、Ｓｉ（シリコン）を含む原料ガスとしてＢＴＢＡＳ（ビスターシャルブチルアミノシラン）ガスをウエハＷに吸着させた後、当該ウエハＷの表面に、前記ＢＴＢＡＳを酸化する酸化ガスであるオゾン（Ｏ_３）ガスを供給してＳｉＯ_２（酸化シリコン）の分子層を形成する。しかる後、プラズマ発生用ガスから発生させたプラズマにウエハＷを曝し、前記分子層を改質する処理を行う。１枚のウエハＷに対してこの一連の処理を複数回、繰り返し行うことにより、ＳｉＯ_２膜が形成される。原料ガスや酸化ガスは、本実施の形態の処理ガスに相当する。

図１、図２に示すように、成膜装置１は、概ね円形の扁平な真空容器１１と、真空容器１１内に設けられた円板状の回転テーブル２と、を備えている。真空容器１１は、天板１２と、真空容器１１の側壁及び底部をなす容器本体１３と、により構成されている。

回転テーブル２は、例えば石英ガラス（以下、単に「石英」という）により構成され、その中心部には鉛直下方へ伸びる金属製の回転軸２１が設けられている。回転軸２１は、容器本体１３の底部に形成された開口部１４を有するスリーブ１４１に内に挿入され、スリーブ１４１の下端部に、真空容器１を気密に塞ぐように設けられた回転駆動部２２に接続されている。回転テーブル２は、回転軸２１を介して真空容器１１内に水平に支持され、回転駆動部２２の作用により、上面側から見て例えば時計回りに回転する。
また、スリーブ１４１の上端部には、回転テーブル２の上面側から下面側への原料ガスや酸化ガスなどの回りこみを防ぐために、スリーブ１４１や容器本体１３の開口部１４と、回転軸２１との隙間にＮ_２（窒素）ガスを供給するガスノズル１５が設けられている。

一方で、真空容器１１を構成する天板１２の下面には、回転テーブル２の中心部に向けて対向するように突出し、平面視形状が円環状の中心部領域Ｃと、この中心部領域Ｃから回転テーブル２の外側に向かって広がるように２箇所に形成された平面視形状が扇形の突出部１７と、が形成されている。言い替えると、これら中心部領域Ｃ及び突出部１７は、天板１２の下面に、その外側領域に比べて低い天井面を形成しているといえる。

中心部領域Ｃと回転テーブル２の中心部との隙間はＮ_２ガスの流路１８を構成している。このガス流路１８には、天板１２に接続されたガス供給管からＮ_２ガスが供給され、流路１８内に流れ込んだＮ_２は、回転テーブル２の上面と中心部領域Ｃとの隙間から、その全周に亘って回転テーブル２の径方向外側に向けて吐出される。このＮ_２ガスは、回転テーブル２上の互いに異なる位置（後述の吸着領域Ｒ１及び酸化領域Ｒ２）にて供給された原料ガスや酸化ガスが、回転テーブル２の中心部（流路１８）をバイパスとして互いに接触することを防いでいる。

図３の斜視図は、成膜装置１から天板１２及び回転テーブル２を取り外した状態を示している。図３に示すように回転テーブル２の下方に位置する容器本体１３の底面には、前記回転テーブル２の周方向に沿って、扁平な円環状の凹部３１が形成されている。この凹部３１の底面には、回転テーブル２の下面全体に対向する領域に亘ってヒーター３３が配置されている。

例えば図４、図５に示すように、ヒーター３３は十数ｃｍ〜数十ｃｍ程度の長さの円弧形状に形成された、細長い管状のカーボンワイヤヒータからなる多数のヒーターエレメント３３１を組み合わせて構成されている。これら円弧状のヒーターエレメント３３１を複数組み合わすことにより、ヒーター３３は回転軸２１を中心とした複数の同心円を描くように凹部３１内に配置されている。

各ヒーター３３は、側面から見ると凹部３１の底面とほぼ平行となるように当該底面から浮いた状態で配置され、その両端は下方側へと屈曲され、容器本体１３の底板を貫通する接続ポート３３２を介して、真空容器１１の外部に設けられた給電部３３３に接続されている（給電部３３３については図７、図９参照）。この結果、円環状に形成されたヒーター３３の配置領域を径方向に複数に分割して、同心円状の分割領域毎にヒーター３３の出力を調整することができる。なお、図４、図５以外の各図においては、ヒーター３３の屈曲部や接続ポート３３２の記載は省略してある。
これらヒーター３３が配置された凹部３１の上面は、例えば石英からなる円環形状の板部材であるシールド３４によって塞がれている（図１、図７、図９参照）。

また、前記凹部３１の外周側に位置する容器本体１３の底面には、真空容器１１内を排気する排気口３５、３６が開口している。排気口３５、３６には、真空ポンプなどにより構成された図示しない真空排気機構が接続されている。

さらに図２、図３に示すように、容器本体１３の側壁にはウエハＷの搬入出口３７と、当該搬入出口３７を開閉するゲートバルブ３８とが設けられている。外部の搬送機構に保持されたウエハＷは、この搬入出口３７を介して真空容器１１内に搬入される。回転テーブル２の上面には、中心部の流路１８の回りを囲むように、ウエハＷの載置領域を成す複数の凹部２５が形成され、真空容器１１内に搬入されたウエハＷは、各凹部２５内に載置される。搬送機構と凹部との間のウエハＷの受け渡しは、各凹部２５に設けられた不図示の貫通口を介して回転テーブル２の上方位置と下方位置との間を昇降自在に構成された昇降ピンを介して行われるが、昇降ピンの記載は省略してある。

さらに、図２、図３に示すように、回転テーブル２の上方には、原料ガスノズル５１、分離ガスノズル５２、酸化ガスノズル５３、プラズマ用ガスノズル５４、分離ガスノズル５５がこの順に、回転テーブル２の回転方向に沿って間隔をおいて配設されている。各ガスノズル５１〜５５は真空容器１１の側壁から、回転テーブル２の中心部に向けて、径方向に沿って水平に伸びる棒状に形成されている。各ガスノズル５１〜５５の下面には、多数の吐出口５６が互いに間隔をおいて形成され、これらの吐出口５６から各ガスが下方側に向けて吐出される。
なお以下の説明において、所定の基準位置から回転テーブル２の回転方向に沿った方向を回転方向の下流側、これと反対の方向を上流側という。

原料ガスノズル５１は、回転テーブルの上面側へ向けて既述のＢＴＢＡＳガスを吐出する。図２、図３に示すように、原料ガスノズル５１は、当該原料ガスノズル５１から、回転テーブル２の回転方向の上流側及び下流側に向けて夫々広がる扇状に形成されたノズルカバー５７によって覆われている。ノズルカバー５７は、その下方におけるＢＴＢＡＳガスの濃度を高めて、ウエハＷへのＢＴＢＡＳガスの吸着性を高める役割を有する。また、酸化ガスノズル５３は、オゾンガスを吐出し、分離ガスノズル５２、５５はＮ_２ガスを吐出する。図２に示すように各分離ガスノズル５２、５５は、天板１２に形成された扇状の突出部１７を周方向に分割するように配置されている。

プラズマ用ガスノズル５４は、例えばアルゴン（Ａｒ）ガスと酸素（Ｏ_２）ガスとの混合ガスからなるプラズマ発生用ガスを吐出する。ここで図２に一点鎖線で示すように、天板１２には回転テーブル２の回転方向に沿った扇状の開口部が設けられている。この開口部には、石英などの誘電体からなり、当該開口部に対応する平面形状を有し、縦断側面形状がカップ状に形成されたプラズマ形成部６１が挿入されている（図１、図２）。プラズマ形成部６１は、回転テーブル２の回転方向に見て、酸化ガスノズル５３とその下流側の突出部１７との間に設けられている。

図１に示すようにプラズマ形成部６１の下面には、当該プラズマ形成部６１の周縁部に沿って突条部６２が設けられており、上記プラズマ用ガスノズル５４は、この突条部６２に囲まれる領域にガスを吐出するように、上流側に位置する突条部６２に沿って、当該領域内に挿入されている。突条部６２は、プラズマ形成部６１の下方へのＮ_２ガス、オゾンガス及びＢＴＢＡＳガスの進入を抑え、プラズマ発生用ガスの濃度の低下を抑える役割を有する。

プラズマ形成部６１の上面側には窪みが形成され、この窪みには上面側が開口する箱型のファラデーシールド６３が配置されている。ファラデーシールド６３の底面には、絶縁用の板部材６４が配置され、その上面側には、金属線を鉛直軸周りにコイル状に巻回して形成され、高周波電源６６に接続された、プラズマ発生用のアンテナ６５が設けられている。

図２に示すようにファラデーシールド６３の底面には、アンテナ６５への高周波印加時に当該アンテナ６５において発生する電磁界のうち電界成分が下方に向かうことを阻止すると共に、磁界成分を下方に向かわせるためのスリット６７が形成されている。このスリット６７は、アンテナ６５の巻回方向に対して直交（交差）する方向に伸び、アンテナ６５の巻回方向に沿って多数形成されている。

図２、図３に示すように、回転テーブル２の上面側において、原料ガスノズル５１のノズルカバー５７の下方領域は、原料ガスであるＢＴＢＡＳガスの吸着が行われる吸着領域Ｒ１であり、酸化ガスノズル５３の下方領域は、オゾンガスによるＢＴＢＡＳガスの酸化が行われる酸化領域Ｒ２である。吸着領域Ｒ１や酸化領域Ｒ２は、本実施の形態のガス供給領域に相当している。また、プラズマ形成部６１の下方領域は、プラズマによるＳｉＯ_２膜の改質が行われるプラズマ形成領域Ｒ３となっている。そして突出部１７の下方領域は、分離ガスノズル５２、５５から吐出されるＮ_２ガスにより、吸着領域Ｒ１と酸化領域Ｒ２とを互いに分離して、原料ガスと酸化ガスとの混合を防ぐための分離領域Ｄ、Ｄを夫々構成する。

ここで容器本体１３の底面に設けられた一方側の排気口３５は吸着領域Ｒ１と、当該吸着領域Ｒ１に対して前記回転方向の下流側に隣接する分離領域Ｄとの境界付近であって、回転テーブル２の外方側に開口し、余剰のＢＴＢＡＳガスを排気する。他方側の排気口３６は、プラズマ形成領域Ｒ３と、当該プラズマ形成領域Ｒ３に対して前記回転方向の下流側に隣接する分離領域Ｄとの境界付近であって、回転テーブル２の外方側に開口し、余剰のオゾンガス及びプラズマ発生用ガスを排気する。各排気口３５、３６からは、各分離領域Ｄ、Ｄ、回転テーブル２の下方のガス供給管１５、回転テーブル２の中心部領域Ｃから夫々供給されるＮ_２ガスも排気される。

この成膜装置１には、装置全体の動作のコントロールを行うためのコンピュータからなる制御部７が設けられている（図１、図７、図９参照）。この制御部７には、ウエハＷへの成膜処理を実行するプログラムが格納されている。前記プログラムは、成膜装置１の各部に制御信号を送信して各部の動作を制御する。具体的には、各ガスノズル５１〜５６からの各種ガスの供給量調整、ヒーター３３の出力制御、ガス供給管１５及び中心部領域ＣからのＮ_２ガスの供給量調整、回転駆動部２２による回転テーブル２の回転速度調整などが、制御信号に従って行われる。上記のプログラムにおいてはこれらの制御を行い、上述の各動作が実行されるようにステップ群が組まれている。当該プログラムは、ハードディスク、コンパクトディスク、光磁気ディスク、メモリカード、フレキシブルディスクなどの記憶媒体から制御部７内にインストールされる。

以上に説明した構成を備えた成膜装置１において、回転テーブル２はヒーター３３により加熱され、この回転テーブル２を介して各凹部２５に載置されたウエハＷが加熱される。本例の成膜装置１においては、放射温度計４３を用いて回転テーブル２の温度を測定し、この測定結果を利用して回転テーブル２の温度制御を行っている。一方で既述のように、放射温度計４３を用いて温度測定を行うためには、各温度における回転テーブル２の放射率を把握する必要がある。

そこで本例の成膜装置１においては、温度変化に対応して回転テーブル２と同じように放射率が変化する材料、即ち、回転テーブル２と同じ石英からなる石英板４１が真空容器１１内に配置されている。そして、回転テーブル２の温度測定を行うにあたり、当該石英板４１から得られた放射温度計４３による温度測定結果と、接触式の温度計による温度測定結果との対応関係を利用して回転テーブル２の実際の温度を算出する構成となっている。
以下、回転テーブル２の温度測定、及び温度制御に係る構成について図４〜図１１を参照しながら説明する。

図４、図７、図９に示すように、真空容器１１を構成する容器本体１３の下方側には、容器本体１３の底板と対向する位置に放射温度計４３が設けられている。放射温度計４３は、ヒーター３３によって加熱される回転テーブル２の温度範囲の温度を測定できるものであれば、どのようなタイプのものでもよい。例えば４５０〜５００℃の加熱温度範囲を含む本例の成膜装置１においては、赤外放射温度計が用いられる。

図７、図９に模式的に示すように、本例の放射温度計４３は、回転テーブル２などから熱放射された赤外線の光路を制御するレンズ部４３２と、レンズ部４３２を介して放射温度計４３内に取り込まれた赤外線を受光し、赤外線の強度（放射強度）に応じた電気信号に変換する受光素子４３１と、を備えるサーモビューアとして構成されている。石英は４μｍ以上の波長の赤外線を吸収するので、加熱されると当該波長の赤外線を放射する。従って、受光素子４３１は当該波長領域に含まれる所定の波長の赤外線を検出可能なものであれば、その種類について特段の限定はない。例えば、光伝導型のＨＣＴ（ＨｇＣｄＴｅ：テルルカドミウム水銀）は、３〜５μｍ程度の範囲の赤外線を検出可能であり、酸化バナジウムなどを用いたマイクロボロメータは７〜１４μｍ程度の範囲の赤外線を検出可能である。

図４、図７、図９に示すように放射温度計４３はレンズ部４３２を容器本体１３の下面に向けて配置され、当該放射温度計４３の視野に含まれる容器本体１３の底板には、回転テーブル２から放出された赤外線を放射温度計４３に向けて透過する透過窓１４が設けられている。透過窓１４を構成する材料は、受光素子４３１にて検知する赤外線の波長に応じて選択される。例えばＨＣＴの場合には４μｍ付近の赤外線を透過するサファイア板やシリコン板が用いられ、ボロメータの場合には、シリコン板が用いられる。

図４及び成膜装置１を平面視した模式図である図６に示すように、透過窓１４は、回転テーブル２の温度測定用に３つ設けられ（透過窓１４ａ〜１４ｃ）、後述の石英板４１の温度測定用に１つ設けられている（透過窓１４ｄ）。回転テーブル２用の透過窓１４ａ〜１４ｃは、回転テーブル２の径方向に沿って並べて配置され、回転テーブル２の中心部側の位置（透過窓１４ｃ）と周縁部側の位置（透過窓１４ａ）、及びこれらの間の中間位置（透過窓１４ｂ）とに設けられている。また残る透過窓１４ｄは、石英板４１の配置位置の下方側に設けられている。

図７、図９に示すように、放射温度計４３から透過窓１４を通って回転テーブル２の下面に至る赤外線の光路上には、凹部３１の開口面を塞ぐシールド３４が設けられている。既述のように凹部３１は回転テーブル２と同じ石英製であり、回転テーブル２と放射温度計４３との間に当該シールド３４が設けられていると、回転テーブル２から放射された赤外線を検出するうえでの障害となる。そこで、各透過窓１４ａ〜１４ｃから回転テーブル２の下面に至る光路上のシールド３４にも、サファイア板やシリコン板などからなる透過窓３４１が設けられている。

以上に説明した構成により、径方向に見て、中心部側の位置、周縁部側の位置、及びこれらの中間の位置における回転テーブル２の下面から放出された赤外線は、各透過窓３４１、１４を通過して放射温度計４３のレンズ部４３２に入射する。この赤外線が受光素子４３１にて検出され、その強度に応じた電圧の電気信号として出力された後、温度情報として制御部７へ出力される（図７、図９）。このように放射温度計４３は、その視野内に配置された回転テーブル２の各位置における温度を測定することができる。しかしながら、放射温度計４３にて回転テーブル２の正確な温度を得るためには、回転テーブル２の温度変化と共に変化する放射率を把握し、その影響を考慮した温度補正を行う必要がある。以下、回転テーブル２の温度を測定するにあたり、当該温度における放射率の影響を考慮する前の放射温度計４３の測定温度を「見かけの温度」と呼び、放射率の影響を考慮した温度を「実温度」という。

放射温度計４３にて測定した回転テーブル２の見かけの温度から、実温度を得る温度補正を行うため、ヒーター３３が配置された凹部３１内には、真空容器１１内における回転テーブル２の実温度を把握するための温度補正用部材である石英板４１が設けられている。石英板４１は、回転テーブル２と共通の石英からなり、その放射率は回転テーブル２と同じ温度依存性を示す。そこで、この石英板４１を真空容器１１内に固定配置し、当該石英板４１の見かけの温度を放射温度計４３によって測定するのと同時に、接触式の温度計である例えば熱電対４２を用いて、石英板４１の温度を直接測定する。

測定誤差などの影響を無視した理想的な条件下では、石英板４１を熱電対４２で測定して得た実温度は、同じ条件下で石英板４１を放射温度計４３で測定して得た見かけの温度に放射率の影響を考慮した温度と一致する。従って、回転テーブル２と共通の真空容器１１内に配置された石英板４１に対して、熱電対４２及び放射温度計４３の双方を用いた温度測定を行うことにより、回転テーブル２を熱電対４２及び放射温度計４３にて温度測定したときの見かけの温度と実温度との対応関係を把握することができる。
ここで、石英板４１の温度測定においては、放射温度計４３にて石英板４１の温度を測定する際に、放射率の影響を考慮する前の温度を「見かけの温度」と呼び、熱電対４２を石英板４１に直接、接触させて測定した温度を「接触測定温度」と呼ぶ。

図４、図６に示すように石英板４１は、放射温度計４３の視野内に入るように設けられた透過窓１４ｄを上方側から覆うように配置され、支持部材４１１によって容器本体１３の底面から浮いた位置に支持されている。既述のように石英板４１は、回転テーブル２と同じ光学的特性（例えば透過率特性）を持つ石英を採用することが好ましく、放射温度計４３に対向する石英板４１の下面は、研磨処理などによって回転テーブル２の下面と同じ表面状態にするとよい。

さらに石英板４１には、例えばその表面と接触するようにして熱電対４２が設けられており、石英板４１の実温度を直接測定することができる。熱電対４２は、接続ポート４２１を介して容器本体１３の外部に設けられた不図示の温度測定器本体に接続され、ここで得られた温度情報が制御部７へ出力される（図７、図９）。
接触式の温度計は、熱電対４２に限定されるものではなく、測温抵抗体（ＲＴＤ：Resistance Temperature Detector）やサーミスタ、半導体温度計を用いてもよい。

このように、放射温度計４３と熱電対４２とを用いて、石英板４１の見かけの温度及び実温度を測定することにより、回転テーブル２と共通の石英における見かけの温度と実温度との対応関係を把握することができる。そして、放射温度計４３を用いて測定した回転テーブル２の見かけの温度から、前記対応関係を利用して回転テーブル２の実温度を得る温度補正を行うことができる。
なお、図示の便宜上、図４、６、７以外の図においては、透過窓１４や石英板４１などの記載は省略してある。

次に、石英板４１を放射温度計４３で測定した温度Ｔ_Ｒ、接触測定温度Ｔ_Ｃ、回転テーブル２を放射温度計４３で測定した温度Ｔ_Ｒｍから、回転テーブル２の実温度Ｔ_Ｃｍを知る方法について述べる。
方法の１つ目は、放射温度計４３に設定する放射率εを補正することで、石英板４１を放射温度計４３で測定した温度Ｔ_Ｒと、接触測定温度Ｔ_Ｃとを一致させ、「Ｔ_Ｒ＝Ｔ_Ｃ」とする方法である。放射温度計４３にて測定される温度Ｔ_Ｒが「Ｔ_Ｒ＝Ｔ_Ｃ」の関係を保つように、リアルタイムで石英板４１の放射率の補正を行う。そして、補正された石英板４１の放射率を回転テーブル２の放射率とみなし、補正された放射率を使って、放射温度計４３により回転テーブル２の温度Ｔ_Ｒｍを測定する。この温度Ｔ_Ｒｍには、回転テーブル２の放射率の影響が反映されているので、回転テーブル２の実温度Ｔ_Ｃｍに等しいとみなせる。

図７は、上述の方法により回転テーブル２の実温度Ｔ_Ｃｍを求める機構を備えた成膜装置１の説明図である。当該図に示すように、既述の制御部７は、放射温度計４３にて用いる放射率εを補正するための放射率補正部７３を備える。放射率補正部７３は、熱電対４２から取得した石英板４１の接触温度Ｔ_ｃと、放射温度計４３にて測定された石英板４１の温度Ｔ_Ｒとに基づき、「Ｔ_Ｒ＝Ｔ_Ｃ」となるように、放射率εの補正を行い、その補正結果を放射温度計４３に出力する機能を備える。

ここで、放射温度計４３にて、石英板４１の温度Ｔ_Ｒを得る際に用いる放射率と、石英板４１の実際の放射率とのずれが大きくなると、放射温度計４３にて測定した石英板４１の温度Ｔ_Ｒと、熱電対４２を用いて測定した石英板４１の温度Ｔ_Ｃとの差が大きくなる。この関係を利用して、放射率補正部７３においては、熱電対４２の温度Ｔ_Ｃと放射温度計４３の温度Ｔ_Ｒとの差に基づいて、この差が小さくなるようにＰＩＤ制御部７３１にて補正後の放射率εを算出することができる。
なお、熱電対４２の温度Ｔ_Ｃと放射温度計４３の温度Ｔ_Ｒとの差が小さくなるようにする手法は、これらの温度の差分値を計算する場合に限定されない。例えば熱電対４２の温度Ｔ_Ｃと放射温度計４３の温度Ｔ_Ｒとの比を取って「（Ｔ_Ｒ／Ｔ_Ｃ）＝１」となるようにＰＩＤ制御部７３１にて補正後の放射率εを算出してもよい。

図８に示すように放射率補正部７３は、例えば上述の手法により「Ｔ_Ｒ＝Ｔ_Ｃ」となるように補正された放射率εを放射温度計４３に出力し、放射温度計４３はこの放射率を用いてその視野内に含まれる石英板４１の温度Ｔ_Ｒ（透過窓１４ｄを介して測定される平均の温度）、及び回転テーブル２の温度Ｔ_Ｒｍ（各透過窓１４ａ〜１４ｃを介して測定される平均の温度）を測定する。既述のように、回転テーブル２の温度Ｔ_Ｒｍの測定には、回転テーブル２と同じ石英からなる石英板４１について、「Ｔ_Ｒ＝Ｔ_Ｃ」となるように補正された放射率の影響が考慮されている。従って、回転テーブル２の温度Ｔ_Ｒｍは、その実温度Ｔ_Ｃｍに等しいとみなすことができる。図７に示すように、放射温度計４３による回転テーブル２の温度Ｔ_Ｒｍの温度情報は、後段のヒーター制御部７２向けて出力される。なお、経験則などに基づき、放射温度計４３が、放射率補正部７３から取得した補正後の放射率εを修正してから温度測定に用いる場合も、「放射率補正部７３にて補正された石英板（温度補正用部材）４１の放射率を回転テーブル２の放射率として用いる」場合に含まれる。

次いで図９、図１０を参照しながら、回転テーブル２を放射温度計４３で測定した温度Ｔ_Ｒｍから、回転テーブル２の実温度Ｔ_Ｃｍを知る方法の２つ目について述べる。
方法の２つ目は、石英板４１を放射温度計４３で測定した見かけの温度Ｔ_Ｒと、接触測定温度Ｔ_Ｃとの対応関係を予め求めておく手法である。
石英板４１の見かけの温度Ｔ_Ｒと接触測定温度Ｔ_Ｃとの対応関係は、例えば成膜装置１の運転開始前やロット切り替えなどの所定のタイミングにて、ウエハＷの処理を開始する前に予め取得しておく。例えば図１０は、ウエハＷを処理する場合と同じ真空雰囲気下にて、放射温度計４３にて測定した石英板４１の見かけの温度が「４５０℃、５００℃、５５０℃」となるようにヒーター３３の出力を調整したとき、熱電対４２にて測定された石英板４１の接触測定温度（Ｔ_Ｃ）と、前記見かけの温度（Ｔ_Ｒ）との対応関係を示している。

例えば図１０に示すように各測定温度間を直線で結ぶと、折れ線近似された補正線図が得られる（図１０中に実線で示してある）。この補正線図を用いると、例えばウエハＷの処理を行っている運転期間中、放射温度計４３にて測定した回転テーブル２の見かけの温度がＴ_Ｒｍであったとき、当該見かけの温度を補正することにより、回転テーブル２の実温度はＴ_Ｃｍであると知ることができる。
なお、図１０に示した破線は、見かけの温度と実温度とが一致している場合の傾き１の直線である。

ここで、石英板４１における見かけの温度と接触測定温度との対応関係を利用して求めた回転テーブル２の実温度には、前記対応関係を近似する際に生じた誤差などが含まれている場合がある。従って、こうして求めた回転テーブル２の「実温度」は、実際に回転テーブル２に接触式の温度計を設けて温度測定をした結果と厳密に一致するとは限らない。しかしながら放射温度計４３を用いて回転テーブル２の温度変化をリアルタイムで測定できるので、従来法に比べてより精度の高い温度測定が行える。

図９に示すように、制御部７は温度補正部７１を備える。温度補正部７１は、既述の手法により、放射温度計４３と熱電対４２とを用いた石英板４１の温度測定結果から、見かけの温度の補正線図を作成し、制御部７内の不図示のメモリに記憶する機能と、ウエハＷの処理時には、放射温度計４３により回転テーブル２の温度測定を行って取得した見かけの温度について、前記補正線図を用いた温度補正を行い、回転テーブル２の実温度を出力する機能とを備える。

例えば温度補正部７１は、各透過窓１４ａ〜１４ｄを介して測定される温度測定領域毎に平均の見かけの温度を算出し、その平均の温度について補正線図を用いた温度補正を行う。または温度補正部７１は、各温度測定領域内の受光素子毎の温度測定結果について、見かけの温度に対する温度補正を行ってから、当該温度測定領域毎の平均の温度を算出してもよい。

またここで、石英板４１を用いて作成する補正線図は、図１０に示した例に限定されるものではない。例えば図１０に示す各測定結果を曲線近似で結んでもよいし、放射温度計４３及び熱電対４２による温度測定の間隔をさらに小さくして、より多くの温度測定を行った結果に基づいて、折れ線近似や曲線近似を行ってもよい。

さらに、図５、図７、図９に示すように、本例の成膜装置１においてはヒーター３３が配置されている凹部３１内に、回転テーブル２の径方向に沿って複数個、例えば３個の熱電対４４（４４ａ〜４４ｃ）が配置されている。各熱電対４４ａ〜４４ｃは、放射温度計４３によって温度測定が行われる回転テーブル２の下面側の３つの温度測定領域（透過窓１４ａ〜１４ｃを介して測定される温度測定領域）に対応して、回転テーブル２の中心部から径方向に沿って並べて配置されている。各熱電対４４ａ〜４４ｃは、その熱電対４４ａ〜４４ｃの配置位置に応じて、ヒーター３３の各配置領域の温度を測定することができる。熱電対４４ａ〜４４ｃは、不図示の温度測定器本体に接続され、各位置における温度情報が後述のヒーター制御部７２へ向けて出力される。

次いで、放射温度計４３による回転テーブル２の温度測定結果や、熱電対４４によるヒーター３３の配置領域の温度測定結果を用いて、回転テーブル２の温度制御を行う手法について説明する。図７、図９に示すように、制御部７は放射率補正部７３にて補正された放射率を用いた放射温度計４３による温度測定結果、または温度補正部７１から取得した温度測定結果（図１１の説明ではこれらをまとめて「放射温度計４３の温度測定結果」などという）、及び熱電対４４から取得した温度測定結果に基づき、回転テーブル２の温度制御を行うヒーター制御部（加熱制御部）７２を備えている。ヒーター制御部７２は、これらの温度測定結果に基づき、給電部３３３から各ヒーター３３（ヒーターエレメント３３１）へ給電される電力を増減し、同心円状の分割領域毎にヒーター３３の出力調を行う機能を有する。

図１１は、ヒーター制御部７２における回転テーブル２の温度制御を行う機構の一例を示すブロック図である。説明の便宜上、図１１及び後述の図１３においては、ヒーター制御部７２及び給電部３３３以外の成膜装置１の全体（図７の放射率補正部７３や図９の温度補正部７１を含む）を「成膜装置本体１００」として総括表示してある。
本例のヒーター制御部７２は、放射温度計４３を用いて測定した回転テーブル２の温度と、熱電対４４を用いて測定したヒーター３３の配置領域の温度とに基づいて、ヒーター３３の出力を調整するカスケード制御を採用している。

詳細には、回転テーブル２の設定温度と、回転テーブル２の実温度との差に基づき、第１のＰＩＤ制御部７２１にてヒーター３３の配置領域の目標温度を算出する。この目標温度と、熱電対４４から取得したヒーター３３の配置領域の温度との差に基づき、第２のＰＩＤ制御部７２２にて給電部３３３からヒーター３３に供給する電力を求め、その結果を給電部３３３へ出力してヒーター３３の出力調整を実行する。図１１に示すカスケードループは、透過窓１４ａ〜１４ｃを介して測定が行われる各測定領域、及びこれらの測定領域に対応付けて設けられた熱電対４４ａ〜４４ｃによる温度測定結果毎に実行される。

以上に説明した構成を備える成膜装置１の作用について説明する。ここでは、図９及び図１０を用いて説明した手法（方法の２つ目）により、回転テーブル２の実温度を求める成膜装置１を例に挙げて説明する。
初めに、成膜装置１の運転開始前やロットの切り替えなどのタイミングにて、石英板４１を用いた補正線図の取得を行う。補正線図の取得にあたっては、ウエハＷの処理を行っていない状態で、ウエハＷの処理時と同じ圧力まで真空容器１１内を真空排気する。

そして、放射温度計４３により、石英板４１の温度測定を行いながら、ヒーター３３の出力調整を行い、所定の温度付近（図１０に示す例では４５０℃）にて石英板４１の見かけの温度が安定するのを待つ。石英板４１の見かけの温度が安定したら、その条件における石英板４１の接触測定温度を熱電対４２から取得する。そして、透過窓１４ｄを介して測定される測定領域内の石英板４１の見かけの温度（平均値）と、その条件下での石英板４１の接触測定温度とを対応付けて記憶する。

この動作を異なる温度条件（図１０に示す例では５００℃及び５５０℃）にて繰り返し行い、各温度条件における見かけの温度と接触測定温度とを対応付けて記憶する。
石英板４１の見かけの温度と接触測定温度とを取得したら、各測定温度間を結ぶ補正線図を作成し、不図示のメモリに記憶する。

補正線図の取得を終えたら、真空容器１１内の圧力及びヒーター３３の出力をウエハＷの搬入時の状態に調節して、ウエハＷの搬入を待つ。
ウエハＷの処理時においては、先ず、ゲートバルブ３８を開放すると、例えば隣接する真空搬送室に設けられた搬送アームが搬入出口３７を介して真空容器１１内に進入し、回転テーブル２の凹部２５内にウエハＷを載置する。そして、各凹部２５内にウエハＷが載置されるように、回転テーブル２を間欠的に回転させながら、この動作を繰り返す。

ウエハＷの搬入を終えたら、真空容器１１内から搬送アームを退避させ、ゲートバルブ３８を閉じた後、排気口３５、３６からの排気により真空容器１１内を所定の圧力まで真空排気する。また分離ガスノズル５２、５５や中心領域Ｃの流路１８、回転テーブル２の下方側のガス供給管１５からは、各々、所定量のＮ_２ガスが供給されている。そして、回転テーブル２の回転を開始し、所定の回転速度となるように速度調整を行う。

また、給電部３３３からヒーター３３への電力供給を開始し、回転テーブル２の温度制御を開始する。即ち、図１１に示すように、ヒーター制御部７２に対して回転テーブル２の設定温度が入力されると、回転テーブル２の温度との比較がなされる。回転テーブル２の温度としては、放射温度計４３によって、透過窓１４ａ〜１４ｃを介して測定される各温度測定領域の見かけの温度に対し、補正線図を用いた温度補正を行って得られた実温度が用いられる。

そして、第１のＰＩＤ制御部７２１によるヒーター３３の配置領域の目標温度の算出→熱電対４４にて測定された当該配置領域の温度との温度比較→第２のＰＩＤ制御部７２２によるヒーター３３への供給電力の算出→給電部３３３からの供給電力の調整→ヒーター３３の出力調整からなる制御ループが実行される（図１１）。

図１２は、回転テーブル２の温度を設定温度に調整する制御を開始したときの回転テーブル２及び石英板４１の各測定位置における見かけの温度及び実温度の経時変化を模式的に示している。図中、実線は放射温度計４３を用いて測定した見かけの温度を示し、破線は石英板４１については熱電対４２を用いて測定される実温度、回転テーブル２については温度補正部７１にて算出される実温度を示している。また、透過窓１４ａ〜１４ｃを介して測定される回転テーブル２の温度測定結果及び温度補正結果には（ａ）〜（ｃ）の符号を付し、透過窓１４ｄを介して、または熱電対４２を用いて測定される温度測定結果には（ｄ）の符号を付してある。

図１２においては、各位置における見かけの温度及び実温度の経時変化を分かりやすくするため、回転テーブル２には（ａ）周縁部側→（ｂ）中間位置→（ｃ）中心部側へ次第に温度が低くなる温度勾配が形成された状態となっているとする。
また、図１１に示すように、石英板４１の温度測定結果は、回転テーブル２の温度制御ループには直接用いられていないが、石英板４１の見かけの温度及び実温度は、いずれも実測可能なので、これらの温度変化の関係を示す参考として併記してある。

この状態で図１１に示す制御ループを実行すると、温度補正部７１から取得した回転テーブル２の実温度と設定温度との差が小さくなるように、ヒーター３３の出力調整が行われる。この結果、放射温度計４３によって測定される回転テーブル２の見かけの温度、及び当該見かけの温度を温度補正して得られた実温度が次第に上昇していく（（ａ）〜（ｃ）の実線及び破線）。

しかしながらヒーター制御部７２は回転テーブル２の見かけの温度ではなく、実温度を制御量として、設定温度との比較を行う。このため、図１２中に破線で示した（ａ）〜（ｃ）の実温度が次第に設定温度に近づくように制御実行される。そして、各測定領域における回転テーブル２の実温度が設定温度に到達すると、その状態を維持するように制御が実行される。

なお、説明を分かりやすくする趣旨で、図１２にはステップ応答の例を示したが、実際の運転時において、回転テーブル２の実温度の経時変化が図１２に示した例と異なる挙動を示してもよいことは勿論である。例えば回転テーブル２の実温度が、一旦、設定温度をオーバーシュートしてから設定温度に整定されてもよいし、整定後、設定温度の前後で実温度が小さくハンチングをしてもよい。

こうして回転テーブル２の実温度が設定温度に到達したら、原料ガスノズル５１、酸化ガスノズル５３、プラズマ用ガスノズル５４からの各種ガス（原料ガス、酸化ガス、プラズマ発生用ガス）の供給と、高周波電源６６からアンテナ６５への高周波の印加によるプラズマの形成と、が開始される。各ガスは、選択した処理レシピに従った流量で供給される。

この結果、回転テーブル２の各凹部２５に載置されたウエハＷは、原料ガスノズル５１のノズルカバー５７の下方の吸着領域Ｒ１→酸化ガスノズル５３の下方の酸化領域Ｒ２→プラズマ形成部６１の下方のプラズマ形成領域Ｒ３を、この順番で繰り返し通過する。

そして、吸着領域Ｒ１では原料ガスノズル５１から吐出されたＢＴＢＡＳガスがウエハＷに吸着し、酸化領域Ｒ２では吸着したＢＴＢＡＳガスが、酸化ガスノズル５３から供給されたオゾンガスにより酸化されて、ＳｉＯ_２膜の分子層が１層あるいは複数層形成される。プラズマ形成領域Ｒ３では、前記ＳｉＯ_２膜の分子層がプラズマに曝されて改質される。

こうして回転テーブル２の回転を続けると、ウエハＷの表面にＳｉＯ_２膜の分子層が順次積層され、ＳｉＯ_２膜が形成されると共にその膜厚が次第に大きくなる。
またこのとき、吸着領域Ｒ１と酸化領域Ｒ２との間、プラズマ形成領域Ｒ３と吸着領域Ｒ１との間は、各々分離領域Ｄ、Ｄや流路１８によって分離されているので、不必要な場所では原料ガスと酸化ガスとの接触に起因する堆積物は発生しにくい。

そして各ウエハＷに所望の膜厚のＳｉＯ_２膜が形成されるタイミング、例えば所定回数だけ回転テーブル２を回転させたタイミングにて、原料ガスノズル５１、酸化ガスノズル５３、プラズマ用ガスノズル５４からの各種ガスの供給、高周波電源６６からアンテナ６５への高周波電力の印加を停止する。そして、回転テーブル２の回転を停止すると共に、ヒーター３３の出力を待機時の状態として、成膜処理を終了する。

このとき回転テーブル２は各所から供給されるＮ_２ガスによって熱を奪われその温度が低下する。例えばこの降温時に、ヒーター３３を停止するのではなく、回転テーブル２を予熱状態に保つ場合には、図１１、図１２を用いて説明した回転テーブル２の昇温時の制御と同様に、放射温度計４３による温度測定結果を利用しながら、ヒーター３３の出力調整を行ってもよい。
しかる後、真空容器１内の圧力をウエハＷの搬出時の状態に調節し、ゲートバルブＧを開き、搬入時とは反対の手順でウエハＷを取り出し、成膜処理を終える。

以上に、図９及び図１０を用いて説明した手法により、回転テーブル２の実温度を求める成膜装置１の動作の例を説明したが、図７及び図８を用いて説明した成膜装置１の作用においては以下の点が異なっている。即ち、成膜装置１の運転開始時などにおける補正線図の取得動作が行われない。また、回転テーブル２の温度を放射温度計４３により測定して得られた見かけの温度に対し、補正線図を用いた温度補正を行って実温度を得る動作に替えて、放射率補正部７３から取得した補正された放射率に基づいて、放射温度計４３にて、直接、回転テーブル２の実温度が測定される。

本実施の形態に係る成膜装置１によれば以下の効果がある。回転テーブル２に載置されたウエハＷに対する成膜が行われる真空容器１１内に、前記回転テーブル２と同じ材料からなり、当該回転テーブル２と共通の放射率を有する石英板４１（温度補正用部材）が配置されている。さらに石英板４１に対しては、接触式の温度計である熱電対４２及び放射温度計４３（第２の放射温度計）の２種類の温度計を利用して当該の接触測定温度と見かけの温度と測定することができるので、これら見かけの温度と接触測定温度との対応関係を把握することが可能となる。この対応関係を利用すると、放射温度計４３（第１の放射温度計）にて回転テーブル２を測定して得た見かけの温度から、回転テーブル２の実温度を算出することや、当該実温度を得るための放射率を算出することが可能となり、より正確に回転テーブルの温度を把握できる。

特に、石英板４１は、回転テーブル２と共通の真空容器１１内に配置されているので、回転テーブル２と同じ石英からなる部材の見かけの温度と実温度との対応関係を予備実験などにより把握して制御部７のメモリに記憶しておいて、回転テーブル２の温度測定結果に利用する場合に比べて、圧力や温度などの運転条件の変化や、その他、成膜装置１の状態の経年変化に対応した対応関係を随時、取得することができる。

また、放射温度計４３を用いて得られた回転テーブル２の実温度を回転テーブル２の温度制御に用いることにより、以下の効果も得られる。
既述のように、従来、回転テーブル２の温度を直接、測定できない場合は、図５、図９に示した熱電対４４のみを用いてヒーター３３の配置領域の温度を把握し、当該領域の温度が設定温度に到達してから十分な時間の経過を待っていた。これに対し、本実施の形態の成膜装置１は、放射温度計４３を用いて測定した回転テーブル２の実温度を知ることができるので、回転テーブル２が設定温度に到達した後も、予め設定された時間を待ち続けるといった不要な待ち時間の発生を抑え、ウエハＷを成膜装置１に搬入してから、搬出するまでの全体の処理時間を短縮することができる。

また、放射温度計４３を用いることにより、回転テーブル２の見かけの温度をリアルタイムで把握することが可能となり、さらにこの見かけの温度から、より精度の高い実温度への温度補正を行っているので、当該温度測定の結果をヒーター３３による回転テーブル２の温度制御に利用することが可能となる。この結果、回転テーブル２の温度をフィードバックしてヒーター３３の出力を増大させることにより、回転テーブル２の温度が設定温度に到達するまでの時間も短縮することができる。

ここでヒーター制御部７２において、回転テーブル２の温度制御を行う機構は、図１１を用いて説明した例のように回転テーブル２の実温度と、熱電対４４を用いて測定したヒーター３３の配置領域の温度とに基づいてヒーター３３の出力調整を行うカスケード制御の例に限定されない。例えば図１３に示すように、回転テーブル２の実温度のみに基づいてヒーター３３の出力制御を行うシングルループの制御機構を用いてもよい。

また、シールド３４を用いて、ヒーター３３を収容した凹部３１の上面側を塞ぐ場合において、透過窓３４１を設けることは必須の要件ではない。例えば、回転テーブル２及び石英板４１を構成する材料とシールド３４を構成する材料とが異なっており、シールド３４が吸収しない波長を用いて回転テーブル２や石英板４１の温度を測定する場合には、透過窓３４１を設けなくてもよい。

具体例としては、回転テーブル２及び石英板４１が微細な気泡を含んだ不透明石英からなる場合や、アルミニウムなどの金属ならなる場合は、これらの材料で吸収、放射される一方、透明な石英製のシールド３４を透過する波長を選択する例が挙げられる。この場合には、透過窓３４１を備えないシールド３４が設けられている場合であっても、放射温度計４３により回転テーブル２の温度を測定することができる。
なお、回転テーブル２とシールド３４とが共通の材料（例えば透明な石英）からなり、吸収する波長が同じであっても、ヒーター３３によりシールド３４の温度が上昇し、このシールド３４からの熱放射により回転テーブル２を加熱することができる。また、回転軸２１側のガスノズル１５から供給されるＮ_２ガスなどにより、ヒーター３３の汚れを十分に防止できる場合には、シールド３４は必ずしも設けなくてもよい。

さらに、石英板４１を設ける位置は、凹部３１内に限定されるものではない。例えば、回転テーブル２とシールド３４とに挟まれた空間であってもよいし、個別のヒーターによって石英板４１の温度を調整することが可能であれば、回転テーブル２の上面側に配置してもよい。但し、石英板４１に原料ガスや酸化ガス（処理ガス）が接触して、その表面に堆積物が形成されてしまうと、放射率が変化して石英板４１の見かけの温度が変化してしまうので、これらのガスと接触しない領域に配置することが望ましい。なお、これらの部材の見かけの温度を測定する位置が離れている場合には、回転テーブル２の見かけの温度を測定する第１の放射温度計と、石英板４１の見かけの温度を測定する第２の放射温度計とを別々に設けてもよい。

これらに加え、放射温度計４３を真空容器１１の外部に配置することも必須ではない。例えば耐熱性のある容器内に放射温度計４３を設け、この耐熱容器を含む放射温度計４３全体を真空容器１１内に配置して回転テーブル２などの温度測定を行ってもよい。

ここで回転テーブル２の見かけの温度と実温度との対応関係を把握するために用いられる温度補正用部材は、回転テーブル２を構成する部材と共通の材料（回転テーブル２が石英製である場合は、石英板４１、金属製である場合は、同種の金属板）を用いる場合に限定されない。温度や周囲の圧力が同じ条件下で、見かけの温度が回転テーブル２と同じになる（放射率が同じになる）または、回転テーブル２と温度補正用部材の見かけの温度に相関関係がある（回転テーブル２の放射率と温度補正用部材の放射率とに相関関係がある）材料を用いてもよい。例えば、周囲の温度変化などに対して、見かけの温度が石英製の回転テーブル２と同じになる温度補正用部材を用いる例が挙げられる。

さらに、上述の実施の形態では、原料ガスであるＢＴＢＡＳガスと酸化ガスであるオゾンガスとを用いたＡＬＤ法により、ＳｉＯ_２膜の成膜を実行する成膜装置１を用いての例について説明したが、本発明の成膜装置１を用いて実行可能な成膜処理の種類はこれに限定されるものではない。例えば、吸着領域Ｒ１にてトリメチルアルミニウム（ＴＭＡ）やトリエチルアルミニウム（ＴＥＡ）などの原料ガスをウエハＷに吸着させ、酸化領域に替えて設けられた窒化領域Ｒ２にてＮＨ_３（アンモニア）ガスなどの窒化ガスを供給して、前記原料ガスを窒化し、窒化アルミニウム（ＡｌＮ）を得るＡＬＤプロセスを実行してもよい。

さらにまた、ウエハＷに形成された膜を改質する手法もプラズマに曝す例に限定されるものではなく、例えばウエハＷにＵＶ光を照射してもよい。なお、プラズマ処理やＵＶ光照射などを用いた膜の改質を行うことは必須の要件でなく、成膜される膜に対する要求に応じてプラズマ形成部６１やＵＶ光の照射部の設置を省略してもよい。

このほか、熱処理装置内で実行される処理の種類は成膜処理に限定されるものでもない。既に成膜が行われたウエハＷを回転テーブル２上に載置して、プラズマ形成領域Ｒ３やＵＶ光の照射領域を通過させる膜の改質処理のみを行ってもよい。この場合には、回転テーブル２上には吸着領域Ｒ１や酸化領域Ｒ２を設けずに、天板１２に分離領域Ｄ及びプラズマ形成領域Ｒ３やＵＶ光の照射領域のみを配置してもよい。

Ｗ ウエハ
１ 成膜装置
１１ 真空容器
１４、１４ａ〜１４ｄ
透過窓
１５ ガスノズル
２ 回転テーブル
３１ 凹部
３３ ヒーター
３４１ 透過窓
４１ 石英板
４２ 熱電対
４３ 放射温度計
４４、４４ａ〜４４ｃ
熱電対
５１ 原料ガスノズル
５２、５５ 分離ガスノズル
５３ 酸化ガスノズル
５４ プラズマ用ガスノズル
７ 制御部
７１ 温度補正部
７２ ヒーター制御部
７３ 放射率補正部
７２１ 第１のＰＩＤ制御部
７２２ 第２のＰＩＤ制御部

Claims (14)

1. 基板に対して熱処理を行う熱処理装置において、
   真空容器内に配置され、その一面側に設けられる載置領域に基板を載置して公転させるために設けられ、温度に応じて放射率が変化する材料によって構成された回転テーブルと、
   前記回転テーブルを加熱する加熱部と、
   前記回転テーブルの熱放射の放射強度を検出し、当該回転テーブルの見かけの温度を測定する第１の放射温度計と、
   前記回転テーブルの構成材料の放射率に対応して、温度に応じて放射率が変化する材料からなり、前記真空容器内にて、前記加熱部によって加熱される位置に配置された温度補正用部材と、
   前記温度補正用部材に接触して当該温度補正用部材の接触測定温度を測定する接触式温度計と、
   前記温度補正用部材の熱放射の放射強度を検出し、当該温度補正用部材の見かけの温度を測定する第２の放射温度計と、
   前記放射率の変化に伴って変化する、前記温度補正用部材の見かけの温度と接触測定温度との対応関係に基づいて、前記第１の放射温度計にて測定した前記回転テーブルの見かけの温度に、当該回転テーブルの見かけの温度を測定した際の放射率を反映した実温度を算出する温度補正部と、を備えたことを特徴とする熱処理装置。
2. 基板に対して熱処理を行う熱処理装置において、
   真空容器内に配置され、その一面側に設けられる載置領域に基板を載置して公転させるために設けられ、温度に応じて放射率が変化する材料によって構成された回転テーブルと、
   前記回転テーブルを加熱する加熱部と、
   前記回転テーブルの熱放射の放射強度の検出結果と、回転テーブルの放射率とに基づき、当該回転テーブルの実温度を測定する第１の放射温度計と、
   前記回転テーブルの構成材料の放射率に対応して、温度に応じて放射率が変化する材料からなり、前記真空容器内にて、前記加熱部によって加熱される位置に配置された温度補正用部材と、
   前記温度補正用部材に接触して当該温度補正用部材の接触測定温度を測定する接触式温度計と、
   前記温度補正用部材の熱放射の放射強度の検出結果と、温度補正用部材の放射率とに基づき、当該温度補正用部材の実温度を測定する第２の放射温度計と、
   前記温度補正用部材の接触測定温度と実温度との対応関係に基づいて、前記第２の放射温度計に用いられる温度補正用部材の放射率を補正する放射率補正部と、を備え、
   前記第１の放射温度計は、前記回転テーブルの放射強度の検出と並行して前記温度補正用部材の放射強度を検出した結果を用いて前記放射率補正部にて補正された温度補正用部材の放射率を、当該回転テーブルの温度の変化に伴って変化する放射率として用いることを特徴とする熱処理装置。
3. 前記第１の放射温度計及び第２の放射温度計は真空容器の外部に配置され、前記真空容器には各放射温度計に向けて、これらの放射温度計にて検出される波長を透過する透過窓が設けられていることを特徴とする請求項１または２に記載の熱処理装置。
4. 前記第１の放射温度計に対応して設けられた透過窓は、前記回転テーブルの回転中心から径方向に向けて、異なる位置の熱放射の放射強度を検出できるように設けられていることを特徴とする請求項３に記載の熱処理装置。
5. 前記加熱部は、前記回転テーブルの下方側に配置され、熱放射によって当該回転テーブルの加熱を行い、前記温度補正用部材は、前記加熱部と共に回転テーブルの下方側に配置されていることを特徴とする請求項１ないし４のいずれか一つに記載の熱処理装置。
6. 前記加熱部の出力を増減する加熱制御部を備え、前記加熱制御部は、前記回転テーブルの実温度と、予め定めた設定温度との差分値に基づいて前記加熱部の出力を増減することを特徴とする請求項１ないし５のいずれか一つに記載の熱処理装置。
7. 前記加熱部は、前記回転テーブルの下方側に配置され、熱放射によって当該回転テーブルの加熱を行い、前記加熱部が配置されている領域の温度を測定する加熱部温度計をさらに備え、
   前記加熱制御部は、前記回転テーブルの実温度と、予め定めた設定温度との差分値に基づいて前記加熱部温度計の出力の目標温度を求め、当該加熱部温度計にて測定された測定温度と、前記目標温度との差分値に基づき前記加熱部の出力を増減するカスケード制御を行うことを特徴とする請求項６に記載の熱処理装置。
8. 前記温度補正用部材は、前記回転テーブルと共通の材料により構成されていることを特徴とする請求項１ないし７のいずれか一つに記載の熱処理装置。
9. 前記第１の放射温度計と第２の放射温度計とが共通化されていることを特徴とする請求項１ないし８のいずれか一つに記載の熱処理装置。
10. 真空容器内に配置され、温度に応じて放射率が変化する材料によって構成された回転テーブルの一面側に設けられる載置領域に基板を載置して基板を公転させ、前記回転テーブルを加熱することにより基板に対して熱処理を行う熱処理方法であって、
    加熱された前記回転テーブルの熱放射の放射強度を検出し、当該回転テーブルの見かけの温度を測定する工程と、
    前記回転テーブルの構成材料の放射率に対応して、温度に応じて放射率が変化する材料からなり、前記真空容器内に配置され、加熱された温度補正用部材に対し、接触式温度計により、当該当該温度補正用部材の接触測定温度を測定すると共に、この温度補正用部材の熱放射の放射強度を検出して見かけの温度を測定し、これら見かけの温度と実温度との対応関係を取得する工程と、
    前記放射率の変化に伴って変化する、前記温度補正用部材の見かけの温度と接触測定温度との対応関係に基づいて、前記第１の放射温度計にて測定した前記回転テーブルの見かけの温度に、当該回転テーブルの見かけの温度を測定した際の放射率を反映した実温度を算出する工程と、を含むことを特徴とする熱処理方法。
11. 真空容器内に配置され、温度に応じて放射率が変化する材料によって構成された回転テーブルの一面側に設けられる載置領域に基板を載置して基板を公転させ、前記回転テーブルを加熱することにより基板に対して熱処理を行う熱処理方法であって、
    加熱された前記回転テーブルの熱放射の放射強度の検出結果と、回転テーブルの放射率とに基づき、当該回転テーブルの実温度を測定する工程と、
    前記回転テーブルの構成材料の放射率に対応して、温度に応じて放射率が変化する材料からなり、前記真空容器内に配置され、前記回転テーブルと共に加熱された温度補正用部材に対し、接触式温度計により、当該当該温度補正用部材の接触測定温度を測定する工程と、
    前記温度補正用部材の熱放射の放射強度の検出結果と、温度補正用部材の放射率とに基づき、当該当該温度補正用部材の実温度を測定する工程と、
    前記温度補正用部材の接触測定温度と実温度との対応関係に基づいて、当該温度補正用部材の実温度の測定に用いられる温度補正用部材の放射率を補正する工程と、を含み、
    前記回転テーブルの実温度を測定する工程では、前記温度補正用部材の放射率を補正する工程にて、前記回転テーブルの放射強度の検出と並行して前記温度補正用部材の放射強度を検出した結果を用いて補正された温度補正用部材の放射率を、当該回転テーブルの温度の変化に伴って変化する放射率として用いることを特徴とする熱処理方法。
12. 前記回転テーブルの実温度と、予め定めた設定温度との差分値に基づいて、当該回転テーブルを加熱する熱量を増減する工程を含むことを特徴とする請求項１０または１１に記載の熱処理方法。
13. 前記回転テーブルは、加熱部からの熱放射によって加熱され、
    当該加熱部が配置されている領域の温度を測定する工程と、
    前記回転テーブルの実温度と、予め定めた設定温度との差分値に基づいて前記加熱部が配置されている領域の目標温度を求める工程と、
    回転テーブルの実温度と設定温度との差分値に替えて、加熱部が配置されている領域の温度と、前記目標温度との差分値に基づき前記加熱部により、回転テーブルを加熱する熱量を増減する工程と、を含むことを特徴とする請求項１２に記載の熱処理方法。
14. 基板に対して熱処理を行う熱処理装置に用いられるコンピュータプログラムを格納した記憶媒体において、
    前記コンピュータプログラムは、請求項１０ないし１３のいずれか一つに記載の熱処理方法を実施するようにステップが組まれていることを特徴とする記憶媒体。

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