JPH0298636A - 基板温度測定機構 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔概　要〕 隔離された領域に配置された基板表面に温度センサーを
必要に応じて簡便に接触させて、該基板の表面温度を測
定する基板温度測定機構に関し、隔離された領域に配置
された基板表面に温度センサーを必要に応じて簡便に接
触させて、該基板の表面温度を容易に、かつ正確に測定
できることを目的とし、 熱的に形状が変化する熱変形部材の一端を所定位置に固
定し、かつその先端に温度センサーを設けると共に、該
温度センサーを表面温度を測定すべき基板表面の近傍に
配置してなり、前記熱変形部材を熱的に変形させて温度
センサーを前記基板の表面に接触させ、基板表面温度を
測定するようにした構成とする。

〔産業上の利用分野〕

本発明は隔離された領域に配置された基板表面に温度セ
ンサーを必要に応じて簡便に接触させて、該基板の表面
温度を測定する基板温度測定機構に関するものである。

真空蒸着装置やスパッタリング装置などにおいて大気と
隔離したチ中ンバー内に配置された薄膜を形成すべき基
板を所定温度に加熱した場合、その加熱制御指示温度と
加熱された基板の表面温度との間に数十°Ｃ以上の温度
差が生じる傾向があり、そのような基板の表面温度を所
定温度に制御するために、該基板表面に温度センサーを
必要に応じて簡便に接触させて、その表面温度を実測し
得る機構が必要とされる。

（従来の技術） 従来、第４図に示すように、例えばスパッタリング装置
において大気と隔離したチャンバー１１内のターゲラ目
２と対向して配置されている薄膜を形成するために加熱
され、かつ回転機構１５により回転する基板１３の温度
を測定する方法としては、図示のように該基板１３を保
持する基板ホルダー１４に内蔵した熱電対等の温度セン
サー１６によって検出し、温度制御回路１７にて測定し
ている。

〔発明が解決しようとする課題〕

ところが上記したような基板１３の温度測定にあっては
、該基板１３及び基板基板ホルダー１４の形状、或いは
これら両者間に介在する取付は治具（図示省略）等の熱
放散により、前記熱電対等の温度センサー１６による加
熱制御指示温度と薄膜を被着させる基板の表面温度の実
測値とでは数十°Ｃの差があり、基板表面の温度を所定
温度に制御するためには、薄膜形成を妨げることなく基
板の表面温度を実測する手段が必要となる。

従って、前記温度センサー１６とは別の温度センサーを
、例えば外部よりチャンバー１１内へ気密に導入し、そ
の温度センサーを基板表面に接触させて表面温度を実測
する方法、或いは前記別の温度センサーをフレキシブル
ベローズ等の可動シールを介してチャンバー１１内へ導
入し、該温度センサーを機械的手段により基板表面に接
触させてその表面温度を実測する方法が試みられている
。

しかしながら、前者の方法では基板１３上の温度センサ
ー接触表面に薄膜が形成されず、また薄膜を基板１３上
に均一に被着させるために、該基板１３を回転機構１５
により回転させる場合にはこの方法が適用できないとい
った問題があった。更に後者の方法では該基板表面への
温度センサーの接触、或いは離間させる操作が容易でな
く、その上、可動シール部分での気密漏洩が発生し易い
欠点があった。

本発明は上記した従来の問題点に鑑み、隔離された領域
に配置された基板表面に温度センサーを必要に応じて簡
便に接触させて、該基板の表面温度を容易に、かつ正確
に測定し得る新規な基板温度測定機構を提供することを
目的とするものである。

〔課題を解決するための手段〕

本発明は上記した目的を達成するため、熱的に形状が変
化する熱変形部材の一端を所定位置に固定し、かつその
先端に温度センサーを設けると共に、該温度センサーを
表面温度を測定すべき基板表面の近傍に配置してなり、
前記熱変形部材を熱的に変形させて温度センサーを前記
基板の表面に接触させ、基板表面温度を測定するように
した構成とする。

〔作　用〕

本発明の基板温度測定機構では、一端が固定された熱的
に形状の変化する熱変形部材、例えばヒーターによる加
熱手段を付設したバイメタル（熱膨張率の異なる２つの
異種金属を張り合わせたバイメタル）の先端に表面温度
測定用の温度センサーを設けて、その温度センサーを表
面温度を測定すべき基板の表面近傍に配置し、前記加熱
手段によりバイメタルを加熱することにより、該バイメ
タルがその２つの異種金属の熱膨張率差により熱膨張率
の小さい金属側へ湾曲することを利用して、該温度セン
サーを前記基板表面に接触させ、その表面温度を測定す
る。測定後はバイメタルの加熱を止めてその温度を下げ
ることにより前記温度センサーは基板表面より離間され
て非接触状態となる。即ち、前記加熱手段に対してヒー
ター電流を０Ｎ１０ＦＦすることにより、基板表面の近
傍に配置した温度センサーを該基板表面に接触、または
非接触とすることが可能となる。この結果、必要に応じ
て基板の表面温度を簡便に測定することができる。

〔実施例〕

以下図面を用いて本発明の実施例について詳細に説明す
る。

第１図は本発明に係る基板温度測定機構の一実施例をス
パッタリング装置に適用した場合の例で概念的に示す側
断面図であり、第４図と同等部分には同一符号を付して
いる。

図において、２１は一端がスパッタリング装置のチャン
バー１１内の所定箇所に固定された熱的に形状の変化す
る熱変形部材、例えば熱膨張率の異なる２つの異種金属
を張り合わせたバイメタルであり、該バイメタル２１に
はヒーター２２からなる加熱手段が付設され、かつその
先端には表面温度センサー２３が取付けられている。

そしてこのようなバイメタル２１の先端の表面温度セン
サー２３は、ターゲット１２と対向配置されている基板
ホルダー１４に保持された基板１３の表面近傍に図示の
ように配置する。

次に、スパッタリング法により前記基板１３表面に薄膜
を形成するに際しては、該基板１３は基板ホルダー１４
に内蔵された図示しない加熱手段により加熱され、かつ
回転機構１５により回転されているが、その基板１３の
表面温度を測定するには、該基板２８の回転を一時停止
した状態で前記バイメタル２１に付設したヒーター２２
に加熱制御回路２５より所定電流を通電して該バイメタ
ル２１を所定温度に加熱することにより、該バイメタル
２１は鎖線で示すようにその２つの異種金属の熱膨張率
差により熱膨張率の小さい金属側へ湾曲して、その先端
の表面温度センサー２３が近傍の基板１３表面に筒便に
接触させることができる。

従って、該表面温度センサー２３により基板１３の表面
温度を直接検出することが容易となり、その温度センサ
ー２３よりバイメタル２１に沿って導出する出力リード
（図示省略）が接続された測定回路２４により正確な表
面温度を測定することが可能となる。

なお、その測定後は前記ヒーター２２への通電を停止し
て前記バイメタル２１の温度を下げることにより、該バ
イメタル２１の湾曲形状が元の実線で示す形状に戻り、
前記基板１３の表面より表面温度センサー２３が自動的
に離間されるので、該基板１３を再び回転させてその基
板表面にスパッタリング法により薄膜を形成することが
できる。

第２図は本発明に係る基板温度測定機構の他の実施例を
スパッタリング装置に通用した場合の例で概念的に示す
側断面図であり、第１図と同等部分には同一符号を付し
ている。

この図の実施例が第１図の例と異なる点は、−端がスパ
ッタリング装置のチャンバー１１内の所定箇所に固定さ
れた熱的に形状の変化する熱変形部材として、例えばヒ
ーターなどの加熱手段を内蔵したＴｉ−Ｎｉなどからな
る形状記憶合金部材３１を用いたことである。即ち、か
かる形状記憶合金部材３１は、例えば予め記憶させた形
状の材料を、塑性変形させた状態でその変態温度以上に
加熱すると、予め記憶させた元の形状に戻る機能材であ
り、本実施例では図示のように予め実線で示すように変
形した形状を記憶させた形状記憶合金部材３１の一端を
スパッタリング装置のチャンバー１１内の所定箇所に固
定し、その先端に表面温度センサー２３を取付ける。

そしてこのような形状記憶合金部材３１を鎖線で示す形
状に引き伸ばしてその先端の表面温度センサー２３を、
ターゲット１２と対向配置している基板ホルダー１４に
保持された基板１３の表面に接触させておく。

次にこの状態でチャンバー１１内を真空排気系等により
所定真空度にし、前記基板１３を基板ホルダー１４に内
蔵した図示しない加熱手段により加熱すると共に、その
表面温度を表面温度センサー２３と測定回路２４により
測定する。そして該基板１３表面が所定温度となり、ス
パッタリング法により基板１３表面に薄膜を形成する際
に、前記形状記憶合金部材３１に内蔵した図示しないヒ
ーターからなる加熱手段に加熱制御回路２５より所定電
流を通電して該形状記憶合金部材３１を、その変態温度
以上に加熱することにより、形状記憶合金部材３１の変
形形状が予め記憶させた元の実線で示す形状に戻り、前
記基板１３表面より表面温度センサー２３が簡単に離間
される。

このような実施例の測定機構によっても加熱した基板温
度を直接検出することが容易となり、正確な表面温度を
測定することが可能となる。また基板表面より接触させ
た表面温度センサー２３を簡便に取り去ることができる
等、第１図の実施例と同様の目的が達成できる。

なお、以上の本実施例では熱的に形状の変化する熱変形
部材として、熱膨張率の異なる２つの異種金属を張り合
わせたバイメタル、或いは予め記憶させた形状の材料を
、塑性変形させた状態でその変態温度以上に加熱すると
、予め記憶させた元の形状に戻る形状記憶合金部材３１
を用いた場合の例について説明したが、本発明はそのよ
うな熱変形部材に限定されるものではなく、例えば内蔵
するヒーターからなる加熱手段により変態温度以上に加
熱すると、屈折した形状が予め記憶させた直線形状にな
るＡ形状記憶合金部材と、同じく内蔵した加熱手段によ
り変態温度以上に加熱すると、直線形状が予め記憶させ
た屈折形状になるＢ形状記憶合金部材とを組合わせた構
成の熱変形部材を適用してもよい。

即ち、を記Ａ形状記憶合金部材とＢ形状記憶合金部材と
を組合わせた構成の熱変形部材を適用した場合は、第３
図の側断面図によって示されるように、前記Ａ形状記憶
合金部材４１に内蔵した図示しないヒーターからなる加
熱手段に加熱制御回路２５より所定電流を通電して変態
温度以上に加熱することにより、該Ａ形状記憶合金部材
４１はＢ形状記憶合金部材４２を引き連れて予め記憶さ
せた実線で示される形状になってその先端に設けた表面
温度センサー２３を基板１３表面に接触させることがで
き、第２図による実施例と同様にその基板表面の温度を
容易に測定することができる。

また表面温度の測定後は、Ｂ形状記憶合金部材４２に内
蔵した図示しないヒーターからなる加熱手段に加熱制御
回８２５より所定電流を通電して変態温度以上に加熱す
ることにより、咳Ｂ形状記憶合金部材４２はＡ形状記憶
合金部材４１を引き連れて予め記憶させた鎖線で示され
る形状にとなって基板１３表面より表面温度センサー２
３を引き離すことができ、このような実施例の測定機構
によっても前記第１図及び第２図による実施例と同様の
目的を達成することができる。

更に、前記Ａ形状記憶合金部材４１とＢ形状記憶合金部
材４２とを組合わせた構成の熱変形部材の代わりに、例
えば変態温度以上の高温で高温側の記憶形状に、また変
態温度以下の低温で低温側の記憶形状に変化する２方向
性形状記憶合金部材を用いることもでき、この場合には
該２方向性形状記憶合金部材に加熱冷却手段を付設した
構成とすることにより第３図の実施例と同様な目的を達
成することができる。

〔発明の効果〕

以上の説明から明らかなように、本発明に係る基板温度
測定機構によれば、スパッタリング装置などにおける大
気と隔離したチャンバー内に配置された基板の表面に、
隔離環境をｔ員なうことなく表面温度センサーを必要に
応じて簡便に接触させることができ、その基板表面温度
を容易にかつ正確に測定することが可能となる等、実用
上優れた効果が発揮され、スパッタリング装置や真空蒸
着装置等の各種成膜装置、或いは真空装置の大気と隔離
したチャンバー内の基板表面の温度測定に適用して極め
て有利である。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明に係る基板温度測定機構の一実施例をス
パッタリング装置に適用した 場合の例を概念的に示す側断面図、 第２図は本発明に係る基板温度測定機構の他の実施例を
スパッタリング装置に適用し た場合の例を概念的に示す側断面図、 第３図は本発明に係る基板温度測定機構の他の実施例の
変形例をスパッタリング装置 に適用した場合の例を概念的に示す側 断面図、 第４図は従来の基板温度の測定方法をスパッタリング装
置のチャンバー内の基板の温 度測定を例にして説明するための概略 側断面図である。 第１図〜第３図において、 １１はチャンバー、１２はターゲット、１３は基板、１
４は基板ホルダー、１５は回転機構、２１はバイメタル
、２２はヒーター、２３は表面温度センサー、２４は温
度測定回路、２５は加熱制御回路、３１は形状記憶合金
部材、４１はＡ形状記憶合金部材、４２はＢ形状記憶合
金部材をそれぞれ示す。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 熱的に形状が変化する熱変形部材（２１）の一端を所定
   位置に固定し、かつその先端に温度センサー（２３）を
   設けると共に、該温度センサー（２３）を表面温度を測
   定すべき基板（１３）表面の近傍に配置してなり、前記
   熱変形部材（２１）を熱的に変形させて温度センサー（
   ２３）を前記基板（１３）の表面に接触させ、基板表面
   温度を測定するようにしたことを特徴とする基板温度測
   定機構。