JPH03195928A - 半導体製造装置 - 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】 〔産業上の利用分野〕 本発明は半導体製造装置、アルミニウムやアルミニウム
合金膜等を被着するスパッタリング装置等の気相中の加
熱操作を含む装置に関する。

〔従来の技術〕

半導体装置の配線材料として、アルミニウムやアルミニ
ウム合金が広く用いられている。またこれらの金属を半
導体基板に被着する手法としてスパッタリング法が多用
されている。スパッタリング法は、蒸着法に比べ下地段
部での金属膜の？ＪＩＥｆ’１度（ステップカバレッジ
）が良いとか、多層配線の形成の際に不可欠なスパッタ
エッチができるとか、合金膜の形成が容易といった利点
があるためである。通常、スパッタリング方法では、下
地段部での金属膜の被覆度を良くするためにスパッタリ
ングの前に２００℃〜３００℃程度の下地加熱を行なう
。この温度の測定・監視には熱電対を用いる。そして、
熱電対の取り付けを半導体基板に直接性なうことは、そ
の接触条件を一様にすることが難しいこと、また加熱ヒ
ータに埋込めば測定確度は高いが、温度変化に対する熱
電対の応答が遅くなるなどのこともあり、通常、加熱ヒ
ータの近傍に熱雷対を取り付けている。

［発明が解決しようとする課題］ 上述した熱電対の取り付けでは測定している温度が熱電
対近傍の温度であって、直接に基板湯度ではないため、
熱電対の位置がずれたような場合は、熱電対の表示温度
は同じでも基板温度とは全く異なってくるという問題が
ある。また、スパッタやスパッタエッチを行なうプロセ
スチャンバ内では、ヒータや反射板に、スパッタされた
金属がまわりこんだり、エツチングされた屑が付着する
ため、同一加熱条件でも基板温度は作業時間の経過とと
もに徐々に下がってくる。しかし従来の温度の測定方法
ではこの監視ができない。さらに装置異常、例えば冷却
系の異常で基板温度が急に高くなることがあるが、この
場合には熱雷対の表示温度は同じであるから、全く異常
が発見できない欠点があった。

本発明の目的は、上記の事情に鑑み、半導体製造装置と
して気相中の加熱操作を含む装置において、正確な基板
温度を測定して、作業を行ないつる半導体製造装置を提
供することにある。

［課題を解決するための手段〕 本発明は、気相中の加熱操作を含む半導体製造装置にお
いて、半導体基板に裏面に接するように配置された耐熱
性の不透明な筒状遮蔽体と、この遮蔽体の底部に設けた
輻射パワーメタとを有するようにしたものである。

［作　　用　　］ 物体の輻射エネルギーは、その絶対温度の４乗に比例す
る（シュテファンーボルッマンの法則）から、輻射パワ
ーメータの検知パワーに対する比例定数をあらかじめ求
めておけば、基板を加熱したときの基板温度を直接に測
ることができる。この測定は熱伝導でないためタイムラ
グがなく、また遮蔽体の底部にパワーメータが配置され
るので、パワーメータの汚染は少な（長期使用にも汚染
による劣化が少ない。

［実施例１ 以下、図面を参照して本発明の実施例につき説明する。

第１図は第１実施例の模式図で、半導体基板の加熱がラ
ンプヒータによる場合の例である。１１はヒートチャン
バで基板加熱を行なう。１２はプロセスチャンバで、ス
パッタやスパッタエッチを行なうチャンバである。両者
はゲートバルブ１３によって区切られ、それぞれ独立の
真空ポンプ１４，１５で１０−’Ｔｏｒｒ〜１［］−８
Ｔｏｒｒの高真空に排気される。従って、ヒートチャン
バ１１はプロセスチャンバ１２からの汚染がないように
なっている。ここでプロセスチャンバ１２はスパッタエ
ッチとスパッタがさらに独立のチャンバで行なわれるよ
うになっていてもよい。

ヒートチャンバ１１の中で、基板１６はランプヒータ１
７によって適切な温度に加熱される。両者の近傍には熱
雷対１８があり、電位差計１９により温度がわかるよう
になっている（通常は電位差が温度に換算されて表示さ
れる）。この熱電対１８は、一応の目安として用いるも
ので、基板１６の温度は輻射パワーから測定する。輻射
パワーメータ（以下単にパワーメータとする）２０は、
図示のように基板１６の裏面に接する遮蔽体２１の底部
に設けられている。遮蔽体２１は４００℃程度まで耐熱
性のある不透明な筒状になっていて、外部からの輻射が
入らないようにしている。パワーメータ２０はシャツタ
板２２を前面に有し、コントローラ２３により開閉され
るようにしである。

基板１６がヒートチャンバ１１内のヒート部に搬送され
、遮蔽体２１に軽く接触すると、コントローラ２３の動
作により、シャツタ板２２は開き、加熱が始まる。加熱
終了後、シャツタ板２２は再び閉じる。このようにして
基板１６からの単位時間に放射される輻射エネルＹ−を
パワーメータ２０で測定する。パワーメータ２０の測定
値と、基板１６の温度との関係を定める比例定数は、理
論的なものでないので、実験的にあらかじめ定めておき
、コントローラ２３に温度として表示するようにしてお
く。具体的には、温度ラベル、熱雷対を基板に貼りつけ
ておいて、これにより基板温度とそのときのパワーメー
タ２０の測定値との相関関係から比例定数を定める。こ
のようにして、リアルタイムで基板温度を監視すること
ができ、基板温度に異常が生じた場合は、ただちにそれ
を発見することか可能になる。以上の測定は、バッチ式
のスパッタリング装置でも可能だが、１枚１枚基板温度
が監視できることから、枚葉式のスパッタリング装置の
方が適用効果は大きい。

なお、第１図のように、ヒートチャンバ１１とプロセス
チャンバ１２と別にした例では、基板１６を加熱後、ゲ
ートバルブ１３を開いてプロセスチャンバ１２に移転さ
せスパッタリングするので、これらの移転による時間経
過で基板温度が低下する分を考慮して温度を定めればよ
い。

次に、第２図により本発明の第２実施例につき説明する
。この実施例は基板加熱がホットプレートによる場合の
例であって、ホットブレト２４の中央部に遮蔽体２１を
とおすようにしている。そのため、基板１６がヒート部
にない時には、パワーメータ２０への輻射は第１実施例
に比べ僅かなので、パワ−メータ２０前面にシャッタ扱
は設けなくてもよい。他の装置構成は第１実施例と全く
同じなので説明は省略する。

なお、基板温度が許容範囲以上に変わってしまった時に
作業を自動的に止めるには、第３図に示すようにコント
ローラ２３からの出力をＡ／Ｄ変換（Ａ／Ｄ変換器は図
示していない）し、ＣＰＵ３１で許容範囲内かどうか判
断させ（あるいはコントローラ２３自体にこの機能を持
たせてもよい）、異常時は薄膜生成制御系３２を介して
プロセスチャンバ１２での放電を止めるようにすればい
よい。

以上スパッタリング装置について説明してきたが、本発
明の温度の測定方法は他の真空装置、例えばプラズマ化
学気相成長装置等にも適用可能である。

［発明の効果１ 以上説明したように、本発明は基板からの輻射エネルギ
ーをパワーメータで測定することにより、スパッタリン
グ装置等での基板加熱温度をリアルタイムで監視するこ
とができる。このため異常の早期発見が可能となり、製
品の歩留、品質を保つことができる。

【図面の簡単な説明】

第１図、第２図はそれぞれ本発明の第１実施例、第２実
施例の模式図で、第３図は制御系と関連づけてプロセス
を中止できるようにした応用例を示す図である。 １１・・・ヒートチャンバ、 １２・・・プロセスチャンバ、 １３・・・ゲートバルブ、 １４．１５・・・真空ポンプ、 １６・・・基板、　　　　　１７・・・ランプヒータ、
１８・・・熱電対、　　　　１９・・・電位差計、２０
・・・（輻射）パワーメータ、 ２１・・・遮蔽体、　　　　２２・・・シャッタ扱、２
３・・・コントローラ、２４・・・ホットプレート。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 　気相中の加熱操作を含む半導体製造装置において、半
   導体基板に裏面に接するように配置された耐熱性の不透
   明な筒状遮蔽体と，この遮蔽体の底部に設けた輻射パワ
   ーメータとを有することを特徴とする半導体製造装置。