JPH04247870A - Vacuum treating device and film forming method using this device, and film formation - Google Patents

Vacuum treating device and film forming method using this device, and film formation

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JPH04247870A
JPH04247870A JP621091A JP621091A JPH04247870A JP H04247870 A JPH04247870 A JP H04247870A JP 621091 A JP621091 A JP 621091A JP 621091 A JP621091 A JP 621091A JP H04247870 A JPH04247870 A JP H04247870A
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JP
Japan
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substrate
temperature
stage
infrared
infrared radiation
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Pending
Application number
JP621091A
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Japanese (ja)
Inventor
Akira Okamoto
明 岡本
Hide Kobayashi
秀 小林
Satoshi Kishimoto
岸本 里志
Hideaki Shimamura
島村 英昭
Susumu Tsujiku
都竹 進
Eisuke Nishitani
英輔 西谷
Yuji Yoneoka
米岡 雄二
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.)
Hitachi Ltd
Original Assignee
Hitachi Ltd
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Publication date
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Abstract

PURPOSE:To allow the formation of high-quality films by calculating the true temp. of the base body in a vacuum treating chamber in accordance with the corrected value of an IR sensitivity. CONSTITUTION:The base body 10 is heated and cooled to a known set temp. in a temp. calibrating stage 5. A radiation rate is determined in accordance with the known temp. of the base body 10 by a 1st IR radiation thermometer 11 and the temp. of the base body 10 is computed therefrom in order to correctly display this temp. The base body 10 is subjected to a vacuum treatment in the vacuum treating chamber 4. The real temperature of the base body 10 is measured by a 2nd IR radiation thermometer 14. The true temp. of the base body 10 placed in the vacuum treating chamber 4 is calculated in accordance with the corrected value of the IR sensitivity determined by a temp. calibrating chamber 2 from the output of the 2nd IR radiation thermometer 14. The exact temp. control of the base body is executed in a vacuum, in this way.

Description

【発明の詳細な説明】[Detailed description of the invention]

【0001】0001

【産業上の利用分野】本発明は、真空内で基体に様々な
処理を施す真空処理装置及びそれを用いた成膜装置と成
膜方法に関するものであって、特に半導体装置の製造工
程に用いるに好適な真空処理装置及びそれを用いた成膜
装置と成膜方法に関するものである。
[Field of Industrial Application] The present invention relates to a vacuum processing apparatus that performs various treatments on a substrate in a vacuum, a film forming apparatus using the same, and a film forming method, and particularly relates to a film forming method used in the manufacturing process of semiconductor devices. The present invention relates to a vacuum processing apparatus suitable for use in a vacuum processing apparatus, a film forming apparatus using the same, and a film forming method.

【0002】0002

【従来の技術】半導体装置の製造に用いるプロセス装置
では、良く制御された反応等を実現するためプロセス温
度の正確な制御が重要である。温度が最も重要な設定条
件になっているプロセス装置の代表は、酸化炉等の所謂
炉体である。この種の炉体の中は、大気と置換した酸化
性雰囲気である。この場合の置換雰囲気は大気圧または
それ以上であり、炉体中の例えばシリコンウェハは石英
のチューブの回りに設置されたヒータからの輻射と石英
チューブ中の大気圧雰囲気による熱伝導によって加熱さ
れる。即ち、熱を伝導させる媒体が存在するので、温度
の測定はその熱伝導雰囲気に設置した熱電対などの測定
子を使って比較的正確に行うことができる。  また、
熱伝導の媒体を用いない例としては、例えば蝕刻工程で
のマスクに用いるホトレジストを塗布する工程で用いる
ホトレジストのベーク装置を挙げることができる。この
装置では、ベーキングを大気圧雰囲気で行うが、所定の
ベーク温度に加熱したシリコンウェハよりも大きな熱容
量を持つヒートブロック上にシリコンウェハを置載し、
更にシリコンウェハをヒートブロック側に設けられた真
空チャックによって、シリコンウェハ全面を大気圧によ
ってヒートブロックに押し付ける。このためにウェハの
温度がヒートブロックの温度に平衡するので、ヒートブ
ロックに取付けた熱電対等の温度測定子によって正確に
ウェハの温度を制御、管理することができる。半導体製
造プロセスの多くは、純度の高い材料や、塵埃の無い環
境での良く制御された反応を利用するものであるため、
しばしば真空中での処理が必要となる。
2. Description of the Related Art In process equipment used for manufacturing semiconductor devices, accurate control of process temperature is important in order to realize well-controlled reactions. A typical process device in which temperature is the most important setting condition is a so-called furnace body such as an oxidation furnace. Inside this type of furnace body is an oxidizing atmosphere that has replaced the atmosphere. In this case, the replacement atmosphere is at atmospheric pressure or higher, and the silicon wafer in the furnace body, for example, is heated by radiation from a heater installed around the quartz tube and heat conduction due to the atmospheric pressure atmosphere in the quartz tube. . That is, since there is a medium that conducts heat, temperature can be measured relatively accurately using a measuring probe such as a thermocouple installed in the heat-conducting atmosphere. Also,
An example of a device that does not use a thermally conductive medium is a photoresist baking device used in the process of applying photoresist for use as a mask in the etching process. In this device, baking is performed in an atmospheric pressure atmosphere, but the silicon wafer is placed on a heat block that has a larger heat capacity than the silicon wafer heated to a predetermined baking temperature.
Further, the entire surface of the silicon wafer is pressed against the heat block by atmospheric pressure using a vacuum chuck provided on the heat block side. For this reason, the temperature of the wafer is balanced with the temperature of the heat block, so that the temperature of the wafer can be accurately controlled and managed using a temperature measuring device such as a thermocouple attached to the heat block. Many semiconductor manufacturing processes rely on highly pure materials and well-controlled reactions in dust-free environments.
Processing in vacuum is often required.

【0003】従来、半導体製造装置において真空中での
ウェハの正確な温度制御は、以下に述べるような理由か
ら本質的に困難であった。
Conventionally, accurate temperature control of wafers in vacuum in semiconductor manufacturing equipment has been essentially difficult for the following reasons.

【0004】即ち、ランプヒータでの加熱では熱を伝え
る媒体が存在しないために輻射のみによってウェハは加
熱されるために、良く知られるように金属鏡面では小さ
な吸収しかおこらず、また黒体では大きな吸収が起こり
、結果として加熱されるウェハの表面状態によって加熱
される度合が大きく異なることになる。
In other words, in heating with a lamp heater, the wafer is heated only by radiation as there is no heat transfer medium, so as is well known, only a small amount of absorption occurs on a metal mirror surface, and a large amount of absorption occurs on a black body. Absorption occurs, and as a result, the degree of heating varies greatly depending on the surface condition of the heated wafer.

【0005】熱電対をウェハに取り付けることによって
プロセス中のウェハ温度を正確に測定することも試みら
れてきたが、熱電対をウェハに点接触された状態でウェ
ハの温度を測定するため熱電対の接触状態を一定に安定
させることが困難で、測定温度に再現性が乏しい欠点が
ある。
Attempts have been made to accurately measure the wafer temperature during the process by attaching a thermocouple to the wafer, but in order to measure the temperature of the wafer with the thermocouple in point contact with the wafer, It is difficult to maintain a constant and stable contact state, and the measurement temperature has poor reproducibility.

【0006】また、赤外線の輻射によってウェハを加熱
する場合、赤外領域の広い範囲でウェハが殆ど透明であ
るため、熱電対にウェハからの伝導によってのみ熱が伝
わるのではなく、熱電対自身がランプヒータによって加
熱されてしまう場合もあり正確なウェハの測温は困難で
ある。
Furthermore, when heating a wafer by infrared radiation, since the wafer is almost transparent over a wide range of infrared radiation, heat is not transferred to the thermocouple only by conduction from the wafer, but by the thermocouple itself. Accurate wafer temperature measurement is difficult because the wafer may be heated by the lamp heater.

【0007】また、真空中に強制的に伝導媒体を持ち込
む方法もある。例えば、特開昭56−48132号また
は特開昭58−213434号に述べられているように
、シリコンウェハを真空雰囲気中に設置されたヒートブ
ロックにクランプし、シリコンウェハの裏面とヒートブ
ロックとの間に1トール前後の圧力でガスを充填するこ
とによって、ヒートブロックの温度にウェハの温度を平
衡させるというものである。この場合もヒートブロック
に取付けた熱電対等の温度測定子によってウェハの温度
ができる。
There is also a method of forcibly introducing a conductive medium into a vacuum. For example, as described in JP-A-56-48132 or JP-A-58-213434, a silicon wafer is clamped to a heat block installed in a vacuum atmosphere, and the back side of the silicon wafer and the heat block are By filling the gap with gas at a pressure of around 1 Torr, the temperature of the wafer is brought into equilibrium with the temperature of the heat block. In this case as well, the temperature of the wafer can be determined by a temperature measuring element such as a thermocouple attached to the heat block.

【0008】しかしながらこの例では、大気圧下での真
空チャックの使用に比較して小さな力によってウエハを
ヒートブロックにクランプするものであるため温度の均
一性、再現性が十分でない。最大の欠点は、熱伝導媒体
の密度が低いためヒートブロックからウェハへの熱伝導
に時間が掛ることである。最終的にはヒートブロックと
ウェハとが熱的に平衡に達するとしても、上記の例にも
述べられているように数秒から数十秒の時間が掛り、更
にこの熱伝導時間の再現性については様々な要因が影響
を与えると考えられる。
However, in this example, the wafer is clamped to the heat block with a smaller force than when a vacuum chuck is used under atmospheric pressure, so the temperature uniformity and reproducibility are not sufficient. The biggest drawback is that it takes time to conduct heat from the heat block to the wafer due to the low density of the heat transfer medium. Even if the heat block and wafer eventually reach thermal equilibrium, as mentioned in the example above, it will take several seconds to several tens of seconds, and furthermore, the reproducibility of this heat transfer time is questionable. Various factors are thought to have an influence.

【0009】以上述べるように、いずれの加熱手段をと
るにしても、真空中で非接触でウェハの温度を測定する
必要がある。その方法の一つとして赤外線温度計を用い
て赤外領域のウェハからの輻射強度を測定する方法が提
案されている。
As described above, whichever heating means is used, it is necessary to measure the temperature of the wafer in a vacuum and without contact. As one method, a method has been proposed in which an infrared thermometer is used to measure the radiation intensity from the wafer in the infrared region.

【0010】即ち、この方法はスパッタリング装置にお
いてウェハをヒートステージに置載して加熱しながら、
ウェハに対向して設置されたターゲットにあけた貫通孔
を通じて赤外線温度計によってウェハの温度を測定する
ものである。つまり、予め校正用試料によって特定の温
度でのウェハの赤外線輻射率を測定しておき、その値に
よってスパッタ中のウェハ温度を制御するものである。
That is, in this method, a wafer is placed on a heat stage in a sputtering apparatus, and while being heated,
The temperature of the wafer is measured using an infrared thermometer through a through hole drilled in a target placed opposite the wafer. That is, the infrared emissivity of the wafer at a specific temperature is measured in advance using a calibration sample, and the wafer temperature during sputtering is controlled based on that value.

【0011】なお、この種の技術に関連するものとして
は、例えば特開平1−129966号公報を挙げること
ができる。
[0011] An example of a technology related to this type of technology is Japanese Patent Application Laid-Open No. 129966/1993.

【0012】0012

【発明が解決しようとする課題】しかし、この方法には
以下に述べるようにウェハの輻射率は必ずしも一定しな
いために、正確な測温は困難であり幾つかの問題点があ
る。
However, as described below, this method has several problems since the emissivity of the wafer is not necessarily constant, making accurate temperature measurement difficult.

【0013】即ち、校正用試料にはターゲット材と同一
の金属、例えばアルミを数100Å成膜したシリコンウ
ェハを用いるが、ウェハの赤外線温度計によって観察す
る側の表面の金属膜の有無によって、このウェハ表面か
らの赤外線輻射率が異なるため、成膜前の温度制御を行
うことができない。
That is, a silicon wafer on which a film of several hundred Å of the same metal as the target material, for example, aluminum, is deposited is used as the calibration sample, but this may vary depending on the presence or absence of a metal film on the surface of the wafer to be observed with an infrared thermometer. Since the infrared radiation rate from the wafer surface is different, temperature control before film formation cannot be performed.

【0014】また、成膜開始後も、ある程度の膜厚(例
えば、アルミを500〜1000Å)に成膜するまでは
正確な温度測定を行うことができない。また、金属膜を
成膜する場合には鏡面が形成され、非常に小さな輻射率
となり、測定が難しくなる場合もある。
Further, even after the start of film formation, accurate temperature measurement cannot be performed until the film is formed to a certain degree of thickness (for example, aluminum of 500 to 1000 Å). Furthermore, when a metal film is formed, a mirror surface is formed, resulting in a very low emissivity, which may make measurement difficult.

【0015】真空中でのウェハの正確な温度計測とそれ
に伴う温度制御を行うためには、同じ金属膜を形成した
ウェハでも製品ロットによって赤外線輻射率に相違があ
るため、この例のように校正用のウェハを別に用意する
方式では、実際に成膜を行うウェハそのものでないため
正確な温度制御ができない。
In order to accurately measure the temperature of a wafer in a vacuum and control the temperature accordingly, calibration is required as in this example, since even wafers with the same metal film have different infrared emissivity depending on the product lot. In a method in which a separate wafer is prepared, accurate temperature control cannot be performed because the wafer is not the actual wafer on which the film is actually formed.

【0016】上述のように従来用いられてきた真空処理
装置では、様々な温度制御手段は用いられているものの
、そのプロセスの温度を正確に知って制御できているも
のは無かった。
[0016] As mentioned above, although various temperature control means have been used in conventional vacuum processing apparatuses, none have been able to accurately know and control the temperature of the process.

【0017】即ち、赤外線温度計を用いたウェハの温度
制御の理想的な方法は、実際に成膜を行うウェハそのも
のを用いて赤外線温度計の校正を行い、膜の有無やその
状態による赤外線輻射率の違いに左右されずに測定でき
る方法である。しかしながら、未だ実用に供し得るもの
が提案されていない。
In other words, the ideal method for controlling the temperature of a wafer using an infrared thermometer is to calibrate the infrared thermometer using the wafer itself on which the film is actually formed, and to adjust the infrared radiation depending on the presence or absence of the film and its condition. This is a method that allows measurement without being affected by differences in rates. However, nothing that can be put to practical use has yet been proposed.

【0018】したがって、本発明の目的は、上記従来の
問題点を解消することに有り、その第1の目的は、真空
中での基体の温度を正確に計測し、制御できる改良され
た真空処理装置を、第2の目的は、この真空処理装置を
応用した、例えばスパタ装置やCVD(Chemica
l  Vapor  Deposition)装置のよ
うな成膜装置を、第3の目的は、この改良された成膜装
置による成膜方法を、そして第4の目的は基体温度の測
定方法をそれぞれ提供することにある。
Therefore, an object of the present invention is to solve the above-mentioned conventional problems, and the first object is to provide an improved vacuum processing that can accurately measure and control the temperature of a substrate in vacuum. The second purpose of the device is to apply this vacuum processing device, such as a sputtering device or CVD (Chemical
A third purpose is to provide a film deposition method using this improved film deposition device, and a fourth purpose is to provide a method for measuring substrate temperature. .

【0019】[0019]

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に本発明者等は以下に詳述するような検討を行い、種々
の知見を得た。
[Means for Solving the Problems] In order to achieve the above object, the present inventors conducted studies as detailed below and obtained various findings.

【0020】即ち、本発明では、赤外線輻射温度計を主
たる温度計測の手段として用いるために、基体(例えば
シリコンウェハ)ごとに校正する。具体的には対象とす
る真空処理装置によって基体の処理を行う前に、基体ご
とに既知の温度に加熱乃至は冷却を行い、1点乃至は複
数点の温度において、第1の赤外線輻射温度計によって
基体の温度を測定する。この時に得られる第1の赤外線
輻射温度計の指示値から、温度校正ステージ以降、真空
処理チャンバ内の赤外線輻射温度計に補正をかける。も
ちろん、他の手段によって輻射率を求めることも可能で
ある。また、製品によってはロット毎にこれを行うなど
の省力化も可である。具体的には、この補正値を予め知
って、例えば粗い補正、または狭い温度範囲を対象とし
ていれば単なる係数を以て、温度校正ステージ以降の赤
外線輻射温度計の校正を行う。複数の温度校正点を持つ
場合には、コンピュータにそれぞれの温度校正データを
取り込み、補正のための演算を行う等の方法がある。
That is, in the present invention, in order to use an infrared radiation thermometer as a main means of temperature measurement, it is calibrated for each substrate (for example, a silicon wafer). Specifically, before processing the substrate with the target vacuum processing equipment, each substrate is heated or cooled to a known temperature, and a first infrared radiation thermometer is used to measure the temperature at one or multiple points. Measure the temperature of the substrate. From the indicated value of the first infrared radiation thermometer obtained at this time, the infrared radiation thermometer in the vacuum processing chamber is corrected after the temperature calibration stage. Of course, it is also possible to determine the emissivity by other means. Also, depending on the product, it is possible to save labor by doing this for each lot. Specifically, this correction value is known in advance and, for example, if coarse correction or a narrow temperature range is targeted, the infrared radiation thermometer after the temperature calibration stage is calibrated using a simple coefficient. If there are multiple temperature calibration points, there are methods such as importing the temperature calibration data for each into a computer and performing calculations for correction.

【0021】上記した温度校正ステージは、真空に限ら
ず大気圧の環境下にあっても構わない。大気圧の環境下
であれば、装置構造が一般に簡易になるばかりでなく、
既知の温度に加熱乃至は冷却したヒートブロック(ステ
ージ)の温度に対象とするウェハの温度をより容易に近
づけることが可能である。
[0021] The temperature calibration stage described above is not limited to being in a vacuum, but may be in an atmospheric pressure environment. Under atmospheric pressure, not only is the device structure generally simpler, but
It is possible to more easily bring the temperature of the target wafer closer to the temperature of the heat block (stage) heated or cooled to a known temperature.

【0022】具体的には、温度校正ステージを大気圧下
に設定する場合には、ステージに真空チャックを使用し
て基体を基体よりも大きな熱容量を持ったヒートブロッ
クに密着させることが可能であり、こうすることによっ
てより正確に、また短時間で基体の温度をヒートブロッ
ク温度に近づけることができる。
Specifically, when the temperature calibration stage is set under atmospheric pressure, it is possible to use a vacuum chuck on the stage to bring the substrate into close contact with a heat block that has a larger heat capacity than the substrate. By doing so, the temperature of the substrate can be brought closer to the heat block temperature more accurately and in a shorter time.

【0023】上記した温度校正点の温度を高くとる必要
のあるときには、雰囲気によっては対象とする基体の表
面が酸化されるなどの問題が生ずるので、温度校正ステ
ージのあるチャンバの雰囲気を大気との置換雰囲気、例
えば窒素やアルゴン雰囲気とすることがより好ましい。
When it is necessary to raise the temperature at the temperature calibration point mentioned above, problems such as oxidation of the surface of the target substrate may occur depending on the atmosphere, so it is necessary to keep the atmosphere of the chamber where the temperature calibration stage is located from the atmosphere. It is more preferable to use a substitution atmosphere, such as a nitrogen or argon atmosphere.

【0024】温度校正ステージを真空下に設定する場合
には、上記したようなヒートブロックと基体との熱伝導
を良好にするため、これら両者間に5パスカル以上の圧
力で加熱もしくは冷却ガスを熱伝導媒体として介在させ
ることによって比較的短時間のうちに基体温度がヒート
ブロックに近づく。
When setting the temperature calibration stage under vacuum, in order to improve heat conduction between the heat block and the substrate as described above, heating or cooling gas is heated at a pressure of 5 Pascal or more between the two. By intervening as a conductive medium, the substrate temperature approaches that of the heat block in a relatively short period of time.

【0025】例えば、スパッタ法によって薄膜を基体上
に形成する装置にあっては、大気中にあった基体を真空
処理槽内に取り込むに際し、基体の表面に吸着している
水分を充分に除去するために基体を150℃以上に加熱
する必要があったり、また、これとは逆にすでに昇温加
熱された基体の温度を例えば100℃程度の成膜開始温
度にまで真空槽内で降温する必要のある場合等がある。 この昇温,降温の場合には、温度制御の都度正確な温度
の測定が必要であり、これらの温度を測定する赤外線輻
射温度計について予め基体ごと又は、種類の違った基体
ごとに温度校正を行うことが必要である。即ち所定の真
空処理を行う前に予め既知の温度に基体を加熱乃至は冷
却し、第1の赤外線輻射温度計によってこの基体温度を
測定するなどしてこの測定結果にもとづいて以降の真空
処理プロセスで使用する単数または複数の第2の赤外線
輻射温度計を校正することのできる機能を備え、スパッ
タ装置やCVD装置の如く基体の温度を正確に制御する
必要のある成膜装置を構成すれば、より電子部品に好適
なプロセスを実現できる。
For example, in an apparatus for forming a thin film on a substrate by sputtering, when the substrate that has been in the atmosphere is brought into a vacuum processing tank, moisture adsorbed on the surface of the substrate is sufficiently removed. For this reason, it is necessary to heat the substrate to 150℃ or higher, or conversely, it is necessary to lower the temperature of the substrate, which has already been heated, to the film formation starting temperature of about 100℃ in a vacuum chamber. There are cases where there is. In the case of temperature increases and decreases, accurate temperature measurements are required each time temperature control is performed, and the infrared radiation thermometer used to measure these temperatures must be calibrated in advance for each substrate or for each different type of substrate. It is necessary to do so. That is, before performing a predetermined vacuum treatment, the substrate is heated or cooled to a known temperature, the temperature of the substrate is measured with a first infrared radiation thermometer, and the subsequent vacuum treatment process is determined based on the measurement result. If a film forming apparatus, such as a sputtering apparatus or a CVD apparatus, needs to accurately control the temperature of the substrate, is configured with a function that can calibrate one or more second infrared radiation thermometers used in the process. A process more suitable for electronic parts can be realized.

【0026】上記した第1及び第2の赤外線輻射温度計
による測定は、同一の赤外領域の波長にて行うことがよ
り正確な校正を可能とする。
[0026] It is possible to carry out more accurate calibration by performing measurements by the first and second infrared radiation thermometers at the same wavelength in the infrared region.

【0027】また、上記した既知温度での第1の赤外線
輻射温度計の校正を加熱した基体で行う場合に、既知温
度への加熱行為を真空中で行えば基体に吸着した水分の
除去のための所謂ベーキング処理と兼用させることがで
きるので、装置規模を縮小させることができ、好ましい
場合もある。例えば、スパッタ装置の真空処理チャンバ
内で基体の昇温を行う場合、予め赤外線輻射温度計が校
正されていれば、ヒートブロックを用いる代りに、ラン
プによる輻射加熱を行うことができ、より安価なスパッ
タ装置を構成することができる。
Furthermore, when calibrating the first infrared radiation thermometer at the above-mentioned known temperature using a heated substrate, it is possible to remove moisture adsorbed on the substrate by heating the substrate to the known temperature in a vacuum. Since this process can also be used for the so-called baking process, the scale of the apparatus can be reduced, which is preferable in some cases. For example, when raising the temperature of a substrate in the vacuum processing chamber of a sputtering device, if an infrared radiation thermometer is calibrated in advance, radiant heating with a lamp can be used instead of using a heat block, which is cheaper. A sputtering device can be configured.

【0028】真空処理チャンバ内でランプによる加熱を
用いる際には、ランプの光が赤外線輻射温度計に迷光と
して入る場合があるので、赤外線輻射温度計の測定波長
はランプの輻射する波長とは異なった波長域であること
が本質的に好ましい。赤外線温度計への基体からの赤外
線入射を増加させることと、迷光とを低減する目的で基
体の赤外線温度のある側とは反対側に鏡面を設置するこ
とを行う。このようにすれば、ランプ加熱の途中でこの
ようにして温度を求め、その結果から更に追加の加熱条
件を決定するなどができる。
When heating with a lamp is used in the vacuum processing chamber, the light from the lamp may enter the infrared radiation thermometer as stray light, so the measurement wavelength of the infrared radiation thermometer is different from the wavelength radiated by the lamp. It is essentially preferable that the wavelength range be In order to increase the incidence of infrared rays from the base to the infrared thermometer and to reduce stray light, a mirror surface is installed on the side of the base opposite to the side where the infrared rays are heated. In this way, the temperature can be determined in this manner during lamp heating, and additional heating conditions can be determined based on the results.

【0029】基体として例えばシリコンウェハを用いる
場合には、シリコンウェハが赤外領域で殆ど透明である
ことから、一般に広く用いられている石英ガラス入りの
赤外線ランプでは効率的な加熱ができない。また、この
種の赤外線ランプでは赤外線輻射温度計に対して迷光と
なりやすいので、ランプとしてはシリコンウェハの吸収
効率の高い短波長のものを用いることがより好ましい。
When using a silicon wafer as the substrate, for example, since the silicon wafer is almost transparent in the infrared region, efficient heating cannot be achieved using the generally widely used infrared lamp containing quartz glass. Further, since this type of infrared lamp tends to cause stray light to the infrared radiation thermometer, it is more preferable to use a lamp with a short wavelength that has high absorption efficiency in the silicon wafer.

【0030】基体からの吸着水分の除去のための真空中
でのベーキング加熱温度に比較して、真空処理チャンバ
内で基体への成膜を開始する温度が低い場合には、ベー
キングを行った後で、真空槽の中で基体を所定温度まで
冷却し、基体を所定の成膜開始温度に合わせなければな
らない。このような成膜プロセスを高精度で実現するた
めには、温度校正チャンバ内の温度校正を行うための第
1の赤外線輻射温度計を備えたステージと、真空中で基
体のベーキングを行うステージと、更に成膜を開始する
前に所定の成膜を開始する温度に冷却するステージと、
そして冷却ステージでの基体温度を第1の赤外線輻射温
度計で得られた補正値を演算し用いることで正確に測定
できる第2の赤外線輻射温度計とを備えたスパッタ装置
が必要である。但し、温度校正を行う部分が所謂スパッ
タ装置本体に近接して、あるいは組み込まれている必要
は、必ずしない。
[0030] If the temperature at which film formation is started on the substrate in the vacuum processing chamber is lower than the baking heating temperature in vacuum for removing adsorbed moisture from the substrate, after baking Then, the substrate must be cooled to a predetermined temperature in a vacuum chamber, and the substrate must be brought to a predetermined film formation start temperature. In order to achieve such a film formation process with high precision, two stages are required: a stage equipped with a first infrared radiation thermometer for temperature calibration in a temperature calibration chamber, and a stage that bakes the substrate in a vacuum. , further comprising a stage of cooling to a predetermined film-forming starting temperature before starting film-forming;
There is also a need for a sputtering apparatus that is equipped with a second infrared radiation thermometer that can accurately measure the temperature of the substrate at the cooling stage by calculating and using the correction value obtained by the first infrared radiation thermometer. However, it is not always necessary that the part that performs temperature calibration be located close to or incorporated into the main body of the sputtering apparatus.

【0031】基体を赤外線輻射温度計にて観察するため
には加熱または冷却用ステージに観察用の貫通孔(開口
窓)を設ける必要があるが、このため基体の温度分布に
不均一性が生じることがある。この場合、同一チャンバ
内でステージを2分割し、共に同一の温度になるように
調整しておく。即ち、一方の加熱または冷却用ステージ
には赤外線輻射温度計による基体温度観察用の開口窓を
設けず、他方の温度測定用ステージに開口窓を設け、一
方のステージで基体を加熱または冷却後速やかに他方の
ステージに搬送し温度測定することによってこのような
不均一性を低減することができる。
[0031] In order to observe the substrate with an infrared radiation thermometer, it is necessary to provide a through hole (opening window) for observation in the heating or cooling stage, but this causes non-uniformity in the temperature distribution of the substrate. Sometimes. In this case, the stage is divided into two parts within the same chamber, and both stages are adjusted to have the same temperature. That is, one heating or cooling stage is not provided with an aperture for observing the temperature of the substrate using an infrared radiation thermometer, the other temperature measurement stage is provided with an aperture, and the substrate is heated or cooled immediately after heating or cooling on one stage. Such non-uniformity can be reduced by transferring the sample to the other stage and measuring the temperature.

【0032】温度校正点を複数点設けることによってよ
り正確なプロセス温度の制御が可能になるが、基体温度
校正チャンバ内の加熱手段または冷却手段を複数設ける
ことによって複数の温度での校正をより短時間に行うこ
とができる。
Providing multiple temperature calibration points enables more accurate process temperature control, but providing multiple heating means or cooling means in the substrate temperature calibration chamber makes calibration at multiple temperatures faster. Can be done on time.

【0033】また、スパッタリングにより金属膜を成膜
する装置の場合、基体に成膜される金属膜が観察される
表面とは逆の表面に輻射する赤外線を反射するため、後
述するようなシャッタが無ければ、膜の有無によって赤
外線輻射温度計に入射する輻射の大きさが異なり、見掛
けの赤外線輻射率が異なるが、シャッタにより基体の赤
外線輻射温度計によって観察される表面とは反対側の表
面へ輻射する赤外線が殆ど反射されるため、成膜前後で
の見掛けの赤外線輻射率の差を著しく低減することがで
きる。
In addition, in the case of an apparatus that forms a metal film by sputtering, the metal film formed on the substrate reflects the infrared rays radiated to the surface opposite to the surface to be observed, so a shutter as described later is used. If there is no film, the magnitude of the radiation that enters the infrared radiation thermometer will differ depending on the presence or absence of the film, and the apparent infrared radiation rate will differ, but the shutter will cause the radiation to reach the opposite surface of the base from the surface observed by the infrared radiation thermometer. Since most of the radiated infrared rays are reflected, the difference in apparent infrared rays emissivity before and after film formation can be significantly reduced.

【0034】また、基体の加熱または冷却用ステージに
おいて、ステージの開口窓を通して基体が赤外線輻射温
度計によって観察される表面の反対側の表面に近接して
赤外線輻射温度計の測定波長に対して充分に鏡面である
部材でその主面が構成されたシャッタ機構を配設するこ
とによって、基体を貫通して赤外線輻射温度計に入射す
る迷光を遮断することができる。
In addition, in the stage for heating or cooling the substrate, the substrate is placed close to the surface opposite to the surface to be observed by the infrared radiation thermometer through the aperture window of the stage, and is sufficiently exposed to the measurement wavelength of the infrared radiation thermometer. By disposing a shutter mechanism whose main surface is made of a member having a mirror surface, it is possible to block stray light that penetrates the base and enters the infrared radiation thermometer.

【0035】以上の知見に基づいて本発明は成されたも
のであり、その目的達成手段を以下に具体的に述べれば
、上記第1の目的は、(1).ステージに載置された基
体を既知の設定温度に加熱または冷却する手段を備えた
温度校正ステージ上の基体の輻射熱を測定する第1の赤
外線輻射温度計と;前記第1の赤外線輻射温度計の出力
から前記基体の既知の温度に基づいて輻射率を求め、前
記第1の赤外線輻射温度計により前記基体の温度を正し
く表示せしめるための赤外線感度補正値を演算する手段
と;温度校正ステージを出た基体が載置されるステージ
と、この基体を所定の設定温度に加熱または冷却する手
段と、前記基体に真空処理する手段とを備えた真空処理
チャンバと;この真空処理チャンバ内のステージ上の前
記基体の輻射熱を測定する第2の赤外線輻射温度計と;
前記第2の赤外線輻射温度計の出力から前記温度校正ス
テージで求めた赤外線感度補正値に基づき真空処理チャ
ンバ内に置かれた基体の真の温度を算出する手段と;を
備えて成る真空処理装置により、達成される。そして好
ましくは、(2).ステージに載置された基体を既知の
設定温度に加熱または冷却する手段を備えた温度校正チ
ャンバと;この温度校正ステージ上の基体の輻射熱を測
定する第1の赤外線輻射温度計と;前記第1の赤外線輻
射温度計の出力から前記基体の既知の温度に基づいて輻
射率を求め、前記第1の赤外線輻射温度計により前記基
体の温度を正しく表示せしめるための赤外線感度補正値
を演算する手段と;温度校正ステージを出た基体が載置
されるステージと、この基体を所定温度に加熱または冷
却する手段と、前記基体に真空処理する手段とを備えた
真空処理チャンバと;この真空処理チャンバ内のステー
ジ上の前記基体の輻射熱を測定する第2の赤外線輻射温
度計と;前記第2の赤外線輻射温度計の出力から前記温
度校正チャンバで求めた赤外線感度補正値に基づき真空
処理チャンバ内に置かれた基体の真の温度を算出する手
段と;この第2の赤外線輻射温度計の出力から求めた基
体の温度が、真空処理チャンバ内の前記所定の設定温度
からずれた分量の温度を調整する温度制御手段と;上記
各々のチャンバ内の基体上に近接して配設され、赤外線
温度計の測定波長に対して充分に鏡面である部材でその
主面が構成されたシャッタ機構とを具備して成る真空処
理装置により、達成される。さらにまた、(3).上記
各々のステージには、該赤外線輻射温度計によって基体
の温度を観測するための設けられた観察用穴、また基体
からの赤外光を赤外線輻射温度計にまで導くための光路
、基体に接するステージの面内にあり、基体とステージ
との成す空間に所定のガスを所定のガス圧力で満たすた
めのガス導入手段を持ち、該観察用穴を塞ぐことのでき
る、可動式の光路閉塞用のシャッタから成る基板温度の
制御手段をそなえてなる上記(1)もしくは(2)記載
の真空処理装置により、また、(4).上記各々のステ
ージには、該赤外線輻射温度計によって基体の温度を観
測するための観察用穴、また基体からの赤外光を赤外線
輻射温度計にまで導くための光路、基体に接するステー
ジの面内にあり、基体とステージとの成す空間に所定の
ガスを所定のガス圧力で満たすためのガス導入手段を持
ち、該赤外線輻射温度計の測定波長に対してほぼ透明な
材料でできた該観察用穴の基板側と赤外線温度計側との
真空雰囲気を仕切るための第1の窓板を備えてなる基体
温度の制御を備えた上記(1)もしくは(2)記載の真
空処理装置により、また、(5).上記各々のステージ
は、第1の窓板と、赤外線温度計との間に第1の窓板の
厚さよりも薄い第2の窓板を備えてなる基板温度の制御
手段を備えた上記(1)もしくは(2)記載の真空所理
想値により、また、(6).上記第1の窓板は、第2の
窓板に比較して、より長い波長の赤外線輻射光までを透
過させることができるものからなる基板温度の制御手段
をそなえた上記(1)もしくは(2)記載の真空処理装
置により、また、(7).上記第1及び第2の赤外線輻
射温度計は、それぞれ同一の赤外領域の波長にて測定を
行うようにして成る上記(1)もしくは(2)記載の真
空処理装置により、また、(8).上記温度校正ステー
ジ上の基体を既知の所定温度に加熱または冷却する手段
を、上記真空処理チャンバ外に配設して成る上記(1)
もしくは(2)記載の真空処理装置により、また、(9
).上記温度校正ステージ上の基体を既知の所定温度に
加熱または冷却する手段は大気との置換雰囲気内に存在
するようにして成る上記(1)乃至(8)何れか記載の
真空処理装置により、また、(10).上記温度校正チ
ャンバ内の基体の温度を既知の所定温度に加熱または冷
却する手段は、基体よりも熱容量の大きな部材に前記基
体を熱的に接触させる手段をもって構成して成る上記(
1)乃至(9)何れか記載の真空処理装置により、また
、(11).上記基体を基体よりも熱容量の大きな部材
に熱的に接触させる手段は、基体と部材とが接触する空
間を真空に排気する手段を持って構成して成る上記(1
0)記載の真空処理装置により、また、(12).上記
温度校正ステージ上の基体の温度を既知の所定温度に加
熱または冷却する手段は真空処理チャンバ内にあり、基
体を基体よりも熱容量の大きな部材に熱的に接触させる
手段と、この基体と部材とが接触する空間には5パスカ
ル以上の圧力の気体を封入する手段とを配設して成る上
記(1)乃至(7)何れか記載の真空処理装置により、
(13).基体温度校正ステージと、真空処理チャンバ
との間に基体温度調整チャンバを配設し、ステージごと
に第1,第2及び第3の赤外線輻射温度計とを備えて成
る上記(1)もしくは(2)記載の真空処理装置により
、また、(14).少なくとも上記真空処理チャンバ内
の基体が載置されるステージを、基体を所定温度に加熱
もしくは冷却する手段の配設された第1のステージと、
温度測定用の第2のステージとに分割し、第1のステー
ジで基体の温度設定を行い、次いで第2のステージに基
体を移動して温度測定する手段を具備して成る上記(1
)乃至(13)何れか記載の真空処理装置により、また
、(15).少なくとも上記真空処理チャンバ内の基体
を加熱する手段の一つが、ランブ加熱手段から成る上記
(1)乃至(9)何れか記載の真空処理装置により、ま
た、(16).少なくとも上記温度校正ステージ上の基
体の加熱もしくは冷却する手段の一方を上記ステージに
備えると共に、前記基体上面に近接して第2の加熱もし
くは冷却する手段を配設し、前記基板を両面から温度制
御するように成した上記(1)乃至(13)何れか記載
の真空処理装置により、達成される。そしてまた、(1
7).上記真空処理チャンバ内の各々のステージは、第
2の赤外線輻射温度計の出力から求めた基体の温度から
真空処理チャンバ内の前記所定の設定温度からずれた分
量の温度を調整する温度制御手段を具備して成る上記(
1)乃至(12)何れか記載の真空処理装置。
The present invention has been achieved based on the above knowledge, and the means for achieving the object will be specifically described below.The first object is (1). a first infrared radiant thermometer for measuring radiant heat of a substrate on a temperature calibration stage, the first infrared radiant thermometer having means for heating or cooling the substrate placed on the stage to a known set temperature; means for calculating an emissivity based on the known temperature of the substrate from the output and calculating an infrared sensitivity correction value for correctly displaying the temperature of the substrate by the first infrared radiation thermometer; outputting a temperature calibration stage; a vacuum processing chamber comprising a stage on which a substrate is mounted; means for heating or cooling the substrate to a predetermined set temperature; and means for applying vacuum treatment to the substrate; a second infrared radiant thermometer that measures radiant heat of the base;
A vacuum processing apparatus comprising: means for calculating the true temperature of a substrate placed in a vacuum processing chamber based on an infrared sensitivity correction value determined by the temperature calibration stage from the output of the second infrared radiation thermometer; This is achieved by And preferably (2). a temperature calibration chamber equipped with means for heating or cooling a substrate placed on the stage to a known set temperature; a first infrared radiant thermometer for measuring radiant heat of the substrate on the temperature calibration stage; means for calculating an emissivity based on the known temperature of the substrate from the output of the first infrared radiation thermometer, and calculating an infrared sensitivity correction value for causing the first infrared radiation thermometer to correctly display the temperature of the substrate; ; a vacuum processing chamber comprising a stage on which the substrate exiting the temperature calibration stage is placed; means for heating or cooling the substrate to a predetermined temperature; and means for applying vacuum treatment to the substrate; a second infrared radiant thermometer that measures the radiant heat of the substrate on the stage; means for calculating the true temperature of the heated substrate; adjusting the temperature by which the temperature of the substrate determined from the output of the second infrared radiation thermometer deviates from the predetermined set temperature in the vacuum processing chamber; Temperature control means; and a shutter mechanism disposed close to the substrate in each of the chambers, the main surface of which is made of a member that is sufficiently mirror-like for the measurement wavelength of the infrared thermometer. This is accomplished using a vacuum processing device consisting of: Furthermore, (3). Each of the above stages has an observation hole provided for observing the temperature of the substrate with the infrared radiation thermometer, an optical path for guiding infrared light from the substrate to the infrared radiation thermometer, and an optical path in contact with the substrate. A movable optical path closing device that is located in the plane of the stage, has a gas introduction means for filling the space between the base and the stage with a predetermined gas at a predetermined gas pressure, and is capable of closing the observation hole. By the vacuum processing apparatus described in (1) or (2) above, which is equipped with a substrate temperature control means consisting of a shutter, and (4). Each of the above stages has an observation hole for observing the temperature of the substrate with the infrared radiation thermometer, an optical path for guiding infrared light from the substrate to the infrared radiation thermometer, and a surface of the stage in contact with the substrate. The observation device is made of a material that is substantially transparent to the measurement wavelength of the infrared thermometer, and has a gas introduction means for filling the space formed between the base and the stage with a predetermined gas at a predetermined gas pressure. By the vacuum processing apparatus described in (1) or (2) above, which is equipped with a first window plate for separating the vacuum atmosphere between the substrate side and the infrared thermometer side of the use hole, the substrate temperature is controlled. , (5). Each of the stages described above is provided with a substrate temperature control means comprising a second window plate thinner than the first window plate between the first window plate and the infrared thermometer. ) or (6) according to the ideal value of the vacuum location described in (2). The first window plate is equipped with a substrate temperature control means made of a material capable of transmitting infrared radiation having a longer wavelength than the second window plate (1) or (2) above. ) The vacuum processing apparatus described in (7). The first and second infrared radiation thermometers are configured to perform measurements at the same wavelength in the infrared region, respectively, by the vacuum processing apparatus described in (1) or (2) above, and (8) .. (1) above, wherein means for heating or cooling the substrate on the temperature calibration stage to a known predetermined temperature is disposed outside the vacuum processing chamber;
Or by the vacuum processing apparatus described in (2), also (9
). The means for heating or cooling the substrate on the temperature calibration stage to a known predetermined temperature is provided by the vacuum processing apparatus according to any one of (1) to (8) above, wherein the means exists in a replacement atmosphere with the atmosphere; , (10). The means for heating or cooling the temperature of the substrate in the temperature calibration chamber to a known predetermined temperature comprises means for bringing the substrate into thermal contact with a member having a larger heat capacity than the substrate.
By the vacuum processing apparatus described in any one of 1) to (9), and (11). The means for bringing the base body into thermal contact with a member having a larger heat capacity than the base body comprises means for evacuating the space where the base body and the member are in contact with each other.
By the vacuum processing apparatus described in 0), also in (12). A means for heating or cooling the temperature of the substrate on the temperature calibration stage to a known predetermined temperature is provided in the vacuum processing chamber, a means for bringing the substrate into thermal contact with a member having a larger heat capacity than the substrate, and a means for bringing the substrate into thermal contact with a member having a larger heat capacity than the substrate; By the vacuum processing apparatus according to any one of (1) to (7) above, the vacuum processing apparatus is provided with a means for sealing a gas at a pressure of 5 Pascal or more in the space in which the
(13). (1) or (2) above, wherein a substrate temperature adjustment chamber is disposed between the substrate temperature calibration stage and the vacuum processing chamber, and each stage is provided with first, second, and third infrared radiation thermometers. ) The vacuum processing apparatus described in (14). At least a stage on which the substrate is placed in the vacuum processing chamber, a first stage provided with means for heating or cooling the substrate to a predetermined temperature;
The above (1) comprises means for setting the temperature of the substrate in the first stage, and then moving the substrate to the second stage and measuring the temperature.
) to (13), and (15). The vacuum processing apparatus according to any one of (1) to (9) above, in which at least one of the means for heating the substrate in the vacuum processing chamber comprises a lamp heating means, and (16). At least one of heating or cooling means for the substrate on the temperature calibration stage is provided on the stage, and a second heating or cooling means is disposed close to the upper surface of the substrate, and the temperature of the substrate is controlled from both sides. This is achieved by the vacuum processing apparatus according to any one of (1) to (13) above. And again, (1
7). Each stage in the vacuum processing chamber has a temperature control means for adjusting the temperature of the substrate determined from the output of the second infrared radiation thermometer by an amount that deviates from the predetermined set temperature in the vacuum processing chamber. The above (
1) The vacuum processing apparatus according to any one of (12).

【0036】上記第2の目的は、(18).ステージに
載置された基体を既知の設定温度に加熱または冷却する
手段を備えた温度校正上の基体の輻射熱を測定する第1
の赤外線輻射温度計と;前記第1の赤外線輻射温度計の
出力から前記基体の既知の温度に基づいて輻射率を求め
、前記第1の赤外線輻射温度計により前記基体の温度を
正しく表示せしめるための赤外線感度補正値を演算する
手段と;温度校正ステージを出た基体が載置されるステ
ージと、この基体を所定の設定温度に加熱または冷却す
る手段と、前記基体に真空成膜処理する手段とを備えた
真空成膜処理チャンバと;真空成膜処理チャンバ内のス
テージ上の前記基体の輻射熱を測定する第2の赤外線輻
射温度計と;前記第2の赤外線輻射温度計の出力から前
記温度校正ステージで求めた赤外線感度補正値に基づき
真空成膜処理チャンバ内に置かれた基体の真の温度を算
出する手段と;この第2の赤外線輻射温度計の出力から
求めた基体の温度が、真空成膜処理チャンバ内の前記所
定の設定温度からずれた分量の温度を調整する温度制御
手段と;上記各々のチャンバ内の基体上に近接して配設
され、赤外線温度計の測定波長に対して充分に鏡面であ
る部材でその主面が構成されたシャッタ機構とを具備し
て成る成膜装置により、達成される。
The second objective is (18). A first method for measuring the radiant heat of the substrate on a temperature calibration device, which is equipped with means for heating or cooling the substrate placed on the stage to a known set temperature.
an infrared radiation thermometer; for determining emissivity based on the known temperature of the substrate from the output of the first infrared radiation thermometer, and causing the first infrared radiation thermometer to correctly display the temperature of the substrate. means for calculating an infrared sensitivity correction value; a stage on which the substrate leaving the temperature calibration stage is placed; means for heating or cooling the substrate to a predetermined set temperature; and means for performing a vacuum film forming process on the substrate. a second infrared radiation thermometer that measures the radiant heat of the substrate on the stage in the vacuum deposition processing chamber; and a temperature determined from the output of the second infrared radiation thermometer. means for calculating the true temperature of the substrate placed in the vacuum film forming processing chamber based on the infrared sensitivity correction value obtained at the calibration stage; a temperature control means for adjusting the temperature of the vacuum film forming chamber that deviates from the predetermined set temperature; This is achieved by a film forming apparatus comprising a shutter mechanism whose main surface is made of a member having a sufficiently mirror surface.

【0037】そしてさらに具体的に好ましくは、(19
).上記真空処理チャンバをスパッタリング法によって
所定条件で薄膜を形成することのできる真空成膜処理チ
ャンバで構成して成る上記(18)記載のスパッタリン
グ成膜装置により、そしてまた、(20).上記真空成
膜処理チャンバをCVD法によって所定条件で薄膜を形
成することのできる真空成膜処理チャンバで構成して成
る上記(18)記載のCVD成膜装置により、達成され
る。 また、(21).上記基体温度校正チャンバと、真空成
膜処理チャンバとの間に基体温度調整チャンバを配設し
、各チャンバ内には、各々、赤外線輻射温度計とを備え
て成る上記(18)記載の成膜装置により、また、(2
2).上記基体温度調整チャンバの設定温度を、基体温
度校正チャンバ及び基体への真空成膜処理チャンバより
も低温もしくは高温の異なる温度に保持して成る上記(
21)記載の成膜装置により、そしてまた、(23).
上記真空成膜処理チャンバがスパッタリング成膜チャン
バから成る上記(21)もしくは(22)記載の成膜装
置により、達成される。
More specifically, preferably (19
). The sputtering film forming apparatus according to (18) above, wherein the vacuum processing chamber is a vacuum film forming processing chamber capable of forming a thin film under predetermined conditions by a sputtering method, and also (20). This is achieved by the CVD film forming apparatus described in (18) above, wherein the vacuum film forming chamber is configured with a vacuum film forming chamber capable of forming a thin film under predetermined conditions by the CVD method. Also, (21). The film formation according to (18) above, wherein a substrate temperature adjustment chamber is disposed between the substrate temperature calibration chamber and the vacuum film formation processing chamber, and each chamber is provided with an infrared radiation thermometer. Depending on the device, (2
2). The set temperature of the substrate temperature adjustment chamber is maintained at a different temperature, lower or higher than that of the substrate temperature calibration chamber and the vacuum film formation processing chamber on the substrate.
By the film forming apparatus described in 21), and also in (23).
This is achieved by the film forming apparatus described in (21) or (22) above, in which the vacuum film forming processing chamber is a sputtering film forming chamber.

【0038】上記第3の目的は、(24).成膜処理を
するための所定の基体を基体温度校正チャンバ内のステ
ージに載置し、基体を所定温度に加熱する工程と、次い
で真空下で所定温度に冷却し、基体を真空成膜処理チャ
ンバ内のステージに搬送して所定の第1の成膜設定温度
に制御して成膜を開始する工程と、次いで基体温度を前
記第1の成膜設定温度よりも高い第2の設定温度に制御
して所定厚みになるまで成膜する工程と、成膜終了後、
前記第2の成膜設定温度以下に急冷する工程とを有して
成る上記(18)記載の成膜装置による成膜方法により
、また、(25).成膜処理をするための所定の基体を
基体温度校正ステージに載置し、基体を所定温度に加熱
する工程と、次いで基体を基体温度調整チャンバ内のス
テージに搬送して所定温度に冷却する工程と、次いで基
体を真空成膜処理チャンバ内のステージに搬送して第1
の成膜温度にて、第1の成膜を開始する工程と、一旦成
膜を停止しこの基体を前記基体温度調整チャンバ内もし
くは他のステージに移し、前記第1の成膜温度よりも高
い第2の設定温度に一定時間保持して成膜の結晶粒を増
大する工程と、基体の温度を前記基体温度調整チャンバ
内の第2の設定温度よりも高い第3の成膜温度に制御し
て所定膜厚まで成膜を行う第2の成膜工程と、急冷する
工程とを有して成る上記(21)記載の成膜装置による
成膜方法により、達成される。
The third objective is (24). A predetermined substrate for film formation is placed on a stage in a substrate temperature calibration chamber, the substrate is heated to a predetermined temperature, and then the substrate is cooled to a predetermined temperature under vacuum, and the substrate is placed in a vacuum film formation processing chamber. a step of transporting the substrate to a stage in the substrate and controlling it to a predetermined first film-forming set temperature to start film formation; and then controlling the substrate temperature to a second set temperature higher than the first film-forming set temperature. The process of forming a film until it reaches a predetermined thickness, and after the film formation is completed,
By the film forming method using the film forming apparatus described in (18) above, which comprises the step of rapidly cooling to below the second film forming set temperature, and (25). A step of placing a predetermined substrate for film-forming treatment on a substrate temperature calibration stage and heating the substrate to a predetermined temperature, and then a step of transporting the substrate to a stage in a substrate temperature adjustment chamber and cooling it to a predetermined temperature. Then, the substrate is transported to the stage in the vacuum film-forming processing chamber and the first
a step of starting a first film formation at a film formation temperature of a step of increasing the crystal grains of the film by holding it at a second set temperature for a certain period of time, and controlling the temperature of the substrate to a third film forming temperature higher than the second set temperature in the substrate temperature adjustment chamber. This is achieved by the film forming method using the film forming apparatus described in (21) above, which comprises a second film forming step in which the film is formed to a predetermined film thickness, and a rapid cooling step.

【0039】上記第4の目的は、(26).温度を測定
する対象の基体とその基体の温度を測定しようとする赤
外線輻射温度計と赤外線輻射温度計で温度の測定を行う
基体の表面とは逆の表面に、前記赤外線輻射温度計で測
定する光軸とほぼ垂直に、その測定する赤外線波長に対
して充分な反射率を有する鏡面を設置し、上記基体の温
度を測定するようにした基体温度の測定方法により達成
される。または、(27).加熱処理又は冷却処理を行
う対象の基体とその基体の温度を測定しようとする赤外
線輻射温度計、赤外線輻射温度計とは基体の反対側にあ
る測定波長の於いて十分に高い反射率を有する鏡面と、
上記処理を行う加熱又は冷却手段とを備えた基体温度の
制御方法により、好ましくは、(28).上記加熱又は
冷却手段は上記赤外線輻射温度計からの測定値により基
体を所定の温度に制御するものであることを特徴とした
上記(27)の基体温度の制御方法により、または、(
29).上記鏡面は必要に応じて基体の反対側の赤外線
輻射温度計の光軸に移動できるものであることを特徴と
した上記(27)乃至(28)の温度制御方法により、
または、(30).上記加熱手段は少なくとも第1回目
と第2回目の加熱を行い、第1回目の加熱後に前記鏡面
と赤外線輻射温度計を用いて基体温度の測定を行う、そ
の結果から第2の加熱により目標の加熱温度が得られる
ように第2の加熱条件を設定する手段を備えたことを特
徴とした請求項目上記(27)乃至(29)の基体温度
の制御方法により、または、(31).鏡面の置かれる
場所には鏡面とは逆に測定波長にて十分に低い反射を有
する物体を導入できるようにしたことを以て特徴とした
請求項目(27)乃至(30)の基体温度の制御方法に
より、達成される。
The fourth objective is (26). A substrate whose temperature is to be measured, an infrared radiation thermometer to measure the temperature of the substrate, and an infrared radiation thermometer to measure the temperature on the surface opposite to the surface of the substrate whose temperature is to be measured with the infrared radiation thermometer. This is achieved by a substrate temperature measuring method in which a mirror surface having a sufficient reflectance for the infrared wavelength to be measured is installed substantially perpendicular to the optical axis, and the temperature of the substrate is measured. Or (27). An infrared radiation thermometer that measures the temperature of a substrate to be subjected to heat treatment or cooling treatment, and an infrared radiation thermometer that uses a mirror surface that has a sufficiently high reflectance at the measurement wavelength on the opposite side of the substrate. and,
Preferably, the substrate temperature control method includes a heating or cooling means for performing the above treatment, as described in (28). The substrate temperature control method according to (27) above, wherein the heating or cooling means controls the substrate to a predetermined temperature based on the measured value from the infrared radiation thermometer, or (
29). According to the temperature control method of (27) to (28) above, the mirror surface can be moved to the optical axis of the infrared radiation thermometer on the opposite side of the base body as necessary.
Or (30). The heating means performs at least the first and second heating, and after the first heating, measures the substrate temperature using the mirror surface and an infrared radiation thermometer. Based on the results, the target temperature is determined by the second heating. According to the method of controlling the substrate temperature of (27) to (29) above, or (31). According to the substrate temperature control method according to claim items (27) to (30), characterized in that an object having sufficiently low reflection at the measurement wavelength, contrary to the mirror surface, can be introduced into the place where the mirror surface is placed. , achieved.

【0040】[0040]

【作用】真空処理チャンバにて基体に所定の処理を行う
前に、温度校正ステージ内においては、基体を既知の温
度に加熱または冷却し第1の赤外線輻射温度計と熱電対
によって基体の温度を測定し、その測定結果に基づいて
赤外線輻射温度計の補正値、つまり輻射率を演算する。 この演算結果に基づいてその後の真空処理チャンバ内の
基体の温度を第2,第3の温度計で正確に測定する。そ
してその測定結果に基づいて温度制御系を作動させて真
空処理チャンバ内の基体の温度を所定値に設定して成膜
処理等の真空処理を正確に温度管理された状態で行う。
[Operation] Before performing a prescribed process on the substrate in the vacuum processing chamber, the substrate is heated or cooled to a known temperature in the temperature calibration stage, and the temperature of the substrate is measured using the first infrared radiation thermometer and thermocouple. The correction value of the infrared radiation thermometer, that is, the emissivity, is calculated based on the measurement results. Based on this calculation result, the subsequent temperature of the substrate in the vacuum processing chamber is accurately measured using second and third thermometers. Then, based on the measurement results, the temperature control system is operated to set the temperature of the substrate in the vacuum processing chamber to a predetermined value, and vacuum processing such as film formation processing is performed under accurately controlled temperature conditions.

【0041】また、温度校正ステージにおいては、第1
の赤外線輻射温度計と熱電対による校正温度の測定を異
なる複数の温度にて行うことによって、以後の真空処理
チャンバ内での基体の温度制御を行うに際に、広い温度
範囲でのプロセス温度の制御が可能になる。
[0041] Also, in the temperature calibration stage, the first
By measuring the calibration temperature using an infrared radiation thermometer and thermocouple at multiple different temperatures, it is possible to control the process temperature over a wide temperature range when controlling the temperature of the substrate in the vacuum processing chamber. Control becomes possible.

【0042】更に、上述した第1の赤外線輻射温度計と
熱電対による校正温度の測定のための加熱手段または冷
却手段として複数の手段を設けることによって、異なる
複数の温度による校正をより短時間で行うことができる
Furthermore, by providing a plurality of heating means or cooling means for measuring the calibration temperature using the first infrared radiation thermometer and thermocouple described above, calibration at a plurality of different temperatures can be performed in a shorter time. It can be carried out.

【0043】上述した第1の赤外線温度計を用いる代わ
りに、測定波長のランプを用いて、その反射率,透過率
から吸収率を求め、輻射率を求めることもできる。
Instead of using the above-mentioned first infrared thermometer, it is also possible to use a lamp of the measurement wavelength and determine the absorbance from the reflectance and transmittance, and then determine the emissivity.

【0044】また、同一の製品であればロット毎の校正
値の取得で十分である場合もある。基体を加熱または冷
却中に基体を赤外線輻射温度計にて観察するために加熱
または冷却用ステージに貫通孔(開口窓)を設ける必要
があるが、この貫通孔のために基体の温度分布に不均一
性が生じることがある。そこでこの対策としては、基体
表裏両面を加熱するようにしても可能であるが、ステー
ジを2分割し、一方の基板加熱または冷却用ステージに
は開口窓を設けず温度制御専用のステージとし、他方の
温度測定用ステージに開口窓を設け、温度測定に当たっ
てはこの一方のステージから他方のステージへ基板を移
動して温度測定を行うようにしても良い。
Furthermore, if the product is the same, it may be sufficient to obtain calibration values for each lot. In order to observe the substrate with an infrared radiation thermometer while the substrate is being heated or cooled, it is necessary to provide a through hole (opening window) in the heating or cooling stage, but this through hole may cause irregularities in the temperature distribution of the substrate. Homogeneity may occur. As a countermeasure against this problem, it is possible to heat both the front and back sides of the substrate, but the stage can be divided into two, and one stage for heating or cooling the substrate has no opening window and is dedicated to temperature control. An opening window may be provided in the temperature measurement stage, and the temperature measurement may be performed by moving the substrate from one stage to the other stage.

【0045】本発明において基体の温度測定時に基体に
近接してシャッタを配設することは、基板の正確な温度
測定をする上で極めて重要な役割を果たす。
In the present invention, disposing a shutter close to the substrate when measuring the temperature of the substrate plays a very important role in accurately measuring the temperature of the substrate.

【0046】その第1の役割は、金属膜をスパッタ或い
はCVD等により成膜する装置の場合には、金属膜の有
無にかかわらず、このシャッタにより金属膜が成膜して
いるのと同じ赤外線輻射率を得ることができるため、成
膜前後での見掛けの赤外線輻射率の違いを補正すること
ができ、正確な温度測定に基づく基板の正しい温度制御
を可能とすることにあり、第2の役割は、基体を貫通し
て赤外線輻射温度計に入射する迷光を遮断し、迷光によ
る測定誤差を防止することにある。
The first role is that in the case of an apparatus that forms a metal film by sputtering or CVD, this shutter emits the same infrared rays used to form the metal film, regardless of the presence or absence of the metal film. Since the emissivity can be obtained, the difference in apparent infrared emissivity before and after film formation can be corrected, and the second purpose is to enable correct temperature control of the substrate based on accurate temperature measurement. Its role is to block stray light that penetrates the base and enters the infrared radiation thermometer, thereby preventing measurement errors due to stray light.

【0047】このシャッタ機構は、特に、成膜前の基体
の温度計側には必ず必要となる。シャッタとともに吸収
体を用いる場合には、吸収体をひかえての測定では、迷
光成分のレベルを正確に得ることができるので、迷光に
よる測定限界を常に把握しておくことができる。
This shutter mechanism is especially necessary on the thermometer side of the substrate before film formation. When an absorber is used together with a shutter, the level of the stray light component can be accurately obtained by measuring without the absorber, so the measurement limit due to stray light can always be known.

【0048】なお、ここで説明できなかったその他の作
用については、実施例の項で具体的に説明する。
Note that other functions that could not be explained here will be specifically explained in the Examples section.

【0049】[0049]

【実施例】以下、図面を用いて、本発明の一実施例を説
明する。
DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS An embodiment of the present invention will be described below with reference to the drawings.

【0050】実施例1.図1は、本発明真空処理装置を
スパッタ成膜装置に適用した一実施例を示した概略構成
図である。この実施例では、成膜対象である基体をシリ
コンウェハとし、この上にAl薄膜をスパッタリングに
より成膜する一例を代表例として説明する。  本発明
の真空処理装置1は、基体温度構成ステージ5を持つ基
体温度構成チャンバ2と、基体の加熱及び冷却を行う基
体温度調整ステージ6をもつ基体温度調整チャンバ3と
、スパッタ成膜ステージ7とAlターゲット8とスパッ
タ電極9とをもつスパッタ成膜チンバ4との三つのチャ
ンバから構成されている。そしてこれらのチャンバはそ
れぞれゲートバルブGVI及びGV2により接続され独
立している。また、基体温度校正チャンバ2とスパッタ
成膜チャンバ4とには、排気系が接続され、一方では所
定の真空状態に保持できると共に、他方ではガス導入口
から所定のガスを導入し基体温度校正チャンバ2におい
ては空気や窒素ガスを導入して大気圧にまで設定でき、
スパッタ成膜チャンバ4においてはスパッタガスを導入
して所定の放電によりプラズが生じる環境に設定できる
ように構成されている。更にまた、各ステージには後述
するように加熱及び冷却手段が設けられていると共に、
基体10からの輻射赤外線を観測するための貫通口から
成る開口窓19が配設されており、この開口窓19を通
して光学的に結合されて第1,第2及び第3の赤外線輻
射温度計11,14及び15が接続されている。基体温
度校正ステージ5には、基体温度校正ステージ5の温度
を正確に測定するための熱電対12が設けられている。 そして各赤外線輻射温度計からの出力及び熱電対12の
出力を入力して、第1の赤外線輻射温度計11の輻射率
を演算したり、この演算結果に基づいて第2,第3の赤
外線輻射温度計14及び15の補正をし、それぞれのス
テージ上の基体10の正しい温度を計測したり、最終的
にはこれらの計測データに基づき所定のステージ温度に
設定する指令を各ステージの加熱及び冷却手段にフィー
ドバックしてステージの温度を所定値に設定コントロー
ルする、所謂真空処理装置全体の温度を管理するための
基体温度制御機13を備えている。
Example 1. FIG. 1 is a schematic configuration diagram showing an embodiment in which the vacuum processing apparatus of the present invention is applied to a sputtering film forming apparatus. In this embodiment, a silicon wafer is used as a substrate to be film-formed, and an example in which an Al thin film is formed by sputtering will be described as a representative example. The vacuum processing apparatus 1 of the present invention includes a substrate temperature adjustment chamber 2 having a substrate temperature adjustment stage 5, a substrate temperature adjustment chamber 3 having a substrate temperature adjustment stage 6 for heating and cooling the substrate, and a sputter film forming stage 7. It consists of three chambers: an Al target 8 and a sputter film forming chamber 4 having a sputter electrode 9. These chambers are connected and independent by gate valves GVI and GV2, respectively. Further, an exhaust system is connected to the substrate temperature calibration chamber 2 and the sputtering film forming chamber 4, so that one can maintain a predetermined vacuum state, and the other can introduce a predetermined gas from the gas inlet to the substrate temperature calibration chamber. In 2, air or nitrogen gas can be introduced and the pressure can be set to atmospheric pressure.
The sputtering film forming chamber 4 is configured to be able to set an environment in which a sputtering gas is introduced and plasma is generated by a predetermined discharge. Furthermore, each stage is provided with heating and cooling means as described below, and
An opening window 19 consisting of a through hole for observing infrared radiation from the base body 10 is provided, and the first, second, and third infrared radiation thermometers 11 are optically coupled through this opening window 19. , 14 and 15 are connected. The substrate temperature calibration stage 5 is provided with a thermocouple 12 for accurately measuring the temperature of the substrate temperature calibration stage 5. Then, by inputting the output from each infrared radiation thermometer and the output of the thermocouple 12, the emissivity of the first infrared radiation thermometer 11 is calculated, and the emissivity of the second and third infrared radiation thermometers is calculated based on the calculation result. The thermometers 14 and 15 are corrected to measure the correct temperature of the substrate 10 on each stage, and finally, based on these measurement data, a command to set the stage temperature to a predetermined stage is sent to the heating and cooling of each stage. A substrate temperature controller 13 is provided for controlling the temperature of the entire so-called vacuum processing apparatus, which feeds back the temperature of the stage to a predetermined value.

【0051】そして各チャンバの機能について説明する
と、基体温度校正チャンバは、通常、成膜開始温度より
も高い既知の温度に設定された基体10からの赤外線輻
射を第1の赤外線輻射温度計11で測定し、輻射率を算
出してこの赤外線輻射温度計の校正を行う。基体温度調
整チャンバ3は、次のスパッタ成膜チャンバ4に基体を
搬送する前の温度調整機能をもち、スパッタ成膜チャン
バ4は、基体にスパッタにより成膜を行う機能を持つ。
To explain the function of each chamber, the substrate temperature calibration chamber normally uses the first infrared radiation thermometer 11 to measure infrared radiation from the substrate 10, which is set at a known temperature higher than the film formation start temperature. The infrared radiation thermometer is calibrated by measuring and calculating the emissivity. The substrate temperature adjustment chamber 3 has a temperature adjustment function before transporting the substrate to the next sputter film forming chamber 4, and the sputter film forming chamber 4 has a function to form a film on the substrate by sputtering.

【0052】以下に各ステージの温度を制御して基体1
0を所定温度に保持してAlターゲット8からシリコン
ウェハ基体10上にAl薄膜をスパッタ成膜する具体例
につき説明する。まず、大気圧下におかれた基体温度構
成チャンバ2内において、ウェキ10は校正ステージ5
上で200℃,300℃,400℃の3温度点に段階的
に加熱される。なお、これらステージ5,6,7での加
熱,冷却法については、とりまとめて後述する。
[0052] The temperature of each stage is controlled as follows.
A specific example of forming an Al thin film from an Al target 8 onto a silicon wafer substrate 10 by sputtering while holding the temperature at a predetermined temperature will be described. First, in the substrate temperature configuration chamber 2 placed under atmospheric pressure, the wipe 10 is placed on the calibration stage 5.
It is heated stepwise to three temperature points: 200°C, 300°C, and 400°C. Note that the heating and cooling methods in these stages 5, 6, and 7 will be described together later.

【0053】この校正ステージ5上で加熱された基体1
0の裏面を、第1の赤外線輻射温度計11と熱電対12
で観察及び測定し、基体温度制御器13の演算処理部で
各温度段階の温度の指示値を得る。つまり、熱電対12
で基体温度と平行になっている校正ステージの温度を実
測し、その温度を基体温度としてその時の輻射率を赤外
線輻射温度計11で観察して、基体温度制御器13の演
算処理部でこの輻射率に基づく温度の指示値を得る。
The substrate 1 heated on this calibration stage 5
0, the first infrared radiation thermometer 11 and thermocouple 12
The temperature is observed and measured by the arithmetic processing section of the substrate temperature controller 13 to obtain temperature indication values for each temperature stage. In other words, thermocouple 12
The temperature of the calibration stage which is parallel to the substrate temperature is actually measured, and the emissivity at that time is observed using the infrared radiation thermometer 11, and the arithmetic processing section of the substrate temperature controller 13 calculates this radiation. Obtain a temperature reading based on the rate.

【0054】ウェハ10は、予め既知温度に加熱設定さ
れているので、この第1の赤外線輻射温度計11から得
られた輻射率を逆算して求めることができるので、以後
の真空中での基体温度調整チャンバ3とスパッタ成膜チ
ャンバ4の処理温度は、この輻射率を使用して、第2,
第3の赤外線輻射温度計14,15から輻射率を補正し
て読み取る。
Since the wafer 10 is heated to a known temperature in advance, the emissivity obtained from the first infrared radiation thermometer 11 can be calculated backwards, so that the temperature of the substrate in a vacuum thereafter can be determined. The processing temperatures of the temperature adjustment chamber 3 and the sputtering film forming chamber 4 are set using this emissivity.
The emissivity is corrected and read from the third infrared radiation thermometers 14 and 15.

【0055】第1の赤外線輻射温度計11による輻射率
の校正が終了した時点で、基体温度校正チャンバ2内を
排気して真空状態とした後、ウェハ10は、ゲートバル
ブGV1を開いて校正チャンバ2から真空下の基体温度
調整チャンバ3に搬送され、第2の赤外線輻射温度計1
4により温度測定される。その測定結果から基体度制御
器13によりステージ6の温度調整を行い、ウェハ10
の温度を任意の温度に調整する。この例では、100℃
にセットした。その後ウェハ10は、ゲートバルブGV
2を開いて真空状態のスパッタ成膜チャンバ4のステー
ジ7に搬送され、第3の赤外線輻射温度計15により温
度測定され、その結果をもとにステージ7の温度を任意
の温度に調整し、基体10の温度を任意の温度に制御し
てスパッタ成膜を行う。この例では、250℃にセット
してAlのスパッタ成膜を行った。スパッタ成膜後、ウ
ェハ10を再度校正チャンバ2に搬送し、輻射率の再校
正を行い、この輻射率を以後のスパッタ成膜時の温度測
定時の補正に用いた。
When the emissivity calibration by the first infrared radiation thermometer 11 is completed, the inside of the substrate temperature calibration chamber 2 is evacuated to a vacuum state, and then the wafer 10 is moved into the calibration chamber by opening the gate valve GV1. 2 to a substrate temperature adjustment chamber 3 under vacuum, and a second infrared radiation thermometer 1
The temperature is measured by 4. Based on the measurement results, the temperature of the stage 6 is adjusted by the substrate temperature controller 13, and the temperature of the wafer 10 is adjusted.
Adjust the temperature to the desired temperature. In this example, 100℃
I set it to . Thereafter, the wafer 10 is connected to the gate valve GV.
2 is opened and transported to the stage 7 of the sputtering film forming chamber 4 in a vacuum state, the temperature is measured by the third infrared radiation thermometer 15, and the temperature of the stage 7 is adjusted to an arbitrary temperature based on the result. Sputter film formation is performed while controlling the temperature of the base 10 to an arbitrary temperature. In this example, Al was sputtered at a temperature of 250°C. After the sputter film formation, the wafer 10 was again transported to the calibration chamber 2, and the emissivity was recalibrated, and this emissivity was used for correction during temperature measurement during subsequent sputter film formation.

【0056】なお、各チャンバ間を搬送するための簡易
手段としては、例えばシリコーンゴム等の耐熱性ベルト
を用いた搬送機構,ロボット等が用いられる。
[0056] As a simple means for transporting between the chambers, for example, a transport mechanism using a heat-resistant belt made of silicone rubber or the like, a robot, or the like can be used.

【0057】次に、図2により基体を載置するステージ
の構造の概略,加熱,冷却方法及びウェハの輻射率の測
定方法について、スパッタステージ7の例を用いて説明
する。(1)基板ステージの構造と加熱,冷却方法:ス
パッタステージ7はステージを加熱するための電熱ヒー
タ18を内蔵し、真空中でウェハに熱を伝達する例えば
、空気や窒素ガス等の伝熱ガスが流れる構造となってお
り、ウェハに伝熱ガスを均一に接触させるためのクラン
プ17が設置されている。また、ウェハの温度を赤外線
輻射温度計15により測定するため輻射線観測用空洞を
構造する開口窓19が設けてある。ウェハを冷却する場
合には、図示していないが、ヒータ18の替りにフレオ
ン等の冷却媒体を循環させステージを冷却し、上記と同
様に伝熱ガスによりウェハを冷却する。
Next, referring to FIG. 2, the outline of the structure of the stage on which the substrate is placed, the heating and cooling methods, and the method of measuring the emissivity of the wafer will be explained using the sputtering stage 7 as an example. (1) Substrate stage structure and heating and cooling method: The sputter stage 7 has a built-in electric heater 18 for heating the stage, and uses a heat transfer gas such as air or nitrogen gas to transfer heat to the wafer in vacuum. A clamp 17 is installed to uniformly bring the heat transfer gas into contact with the wafer. Further, an opening window 19 is provided to form a radiation observation cavity in order to measure the temperature of the wafer with an infrared radiation thermometer 15. When cooling the wafer, although not shown, a cooling medium such as Freon is circulated instead of the heater 18 to cool the stage, and the wafer is cooled by heat transfer gas in the same manner as described above.

【0058】また、校正ステージ5ではチャンバ内が大
気圧であるため伝熱ガスは用いず真空排気を行い、真空
チャックによりステージとの密着性を保ち熱伝導により
熱伝達を行うようになっている。
Furthermore, in the calibration stage 5, since the inside of the chamber is at atmospheric pressure, vacuum evacuation is performed without using a heat transfer gas, and a vacuum chuck is used to maintain close contact with the stage and transfer heat by thermal conduction. .

【0059】(2)輻射率の測定:次に赤外線輻射温度
計によるウェハ基体の温度計測方法について説明する。 本実施例では、赤外線輻射温度計11,14,15を各
ステージの下部に設置し、ウェハの裏側の温度を測定す
るようになっており、各チャンバ内からの迷光が赤外線
温度計に入射しないように迷光遮断用円筒16を各ステ
ージと赤外線輻射温度計の間に設けてある。
(2) Measurement of emissivity: Next, a method of measuring the temperature of the wafer substrate using an infrared radiation thermometer will be explained. In this embodiment, infrared radiation thermometers 11, 14, and 15 are installed at the bottom of each stage to measure the temperature on the back side of the wafer, so that stray light from inside each chamber does not enter the infrared thermometers. A stray light blocking cylinder 16 is provided between each stage and the infrared radiation thermometer.

【0060】本実施例では、真空中での処理はスパッタ
リングによる基体へのAlの成膜である。基体がAl金
属の成膜を受けると、Al膜からの反射される分だけ輻
射率が大幅に高くなる。したがって基体温度校正チャン
バで成膜処理前に測定して求めた輻射率は、その後の成
膜処理により使用できなくなる。
In this embodiment, the process in vacuum is the formation of an Al film on the substrate by sputtering. When the substrate is coated with an Al metal film, the emissivity increases significantly by the amount of radiation reflected from the Al film. Therefore, the emissivity measured and determined before the film forming process in the substrate temperature calibration chamber cannot be used after the film forming process.

【0061】本発明では成膜処理が終了したウェハを再
び校正チャンバにて予め設定された既知の温度に加熱し
、再び新しい表面に対して輻射率を測定し、再校正をす
る。これによって例えば成膜終了直後のウェハを赤外線
輻射温度計で測定しておき、成膜後の(2回目の)輻射
率測定によって正しい輻射率を算出することで、成膜直
後のウェハ温度を正しく知ることが可能である。
In the present invention, the wafer on which the film forming process has been completed is heated again to a preset known temperature in the calibration chamber, and the emissivity is again measured for a new surface to perform recalibration. For example, by measuring the wafer immediately after film formation with an infrared radiation thermometer and calculating the correct emissivity by measuring the emissivity (second time) after film formation, the wafer temperature immediately after film formation can be accurately determined. It is possible to know.

【0062】例えば成膜直後のウェハの温度が高すぎる
場合には、成膜中乃至は成膜前に行う基板加熱量を減少
させるように、加熱条件の設定を変える。
For example, if the temperature of the wafer immediately after film formation is too high, the heating conditions are changed so as to reduce the amount of substrate heating performed during or before film formation.

【0063】成膜開始時の設定温度を変更することなし
に、成膜終了直後の温度だけ低下させたい場合には、基
体ステージでのガス冷却を行い基体裏面のガス圧力を調
整することで成膜中の基体冷却の設定を成膜中に変化さ
せることができる。
[0063] If you want to lower the temperature immediately after film formation without changing the set temperature at the start of film formation, you can reduce the temperature by performing gas cooling on the substrate stage and adjusting the gas pressure on the back surface of the substrate. Substrate cooling settings in the film can be changed during film deposition.

【0064】上記実施例では、シリコンウェハを基体と
して、その表面にAl薄膜をスパッタリングにより成膜
する例を示したが、ステージを介して基体の温度制御が
高精度に行えるウェハ内で再現性が良い結晶性が得られ
高品質の成膜を達成することができた。
In the above embodiment, an example was shown in which a thin Al film was formed on the surface of a silicon wafer by sputtering using a silicon wafer as a substrate. Good crystallinity was obtained and a high quality film could be formed.

【0065】実施例2.赤外線輻射温度計によって観察
される基体10の反対側に金属膜を成膜する場合、膜の
有無によって見掛けの赤外線輻射率の値が大きく異なる
場合がある。図3ではこのような目的のスパッタ装置に
おいて、成膜後の基体の赤外線輻射率を校正するために
第2の温度校正チャンバ32を、図1のスパッタ成膜チ
ャンバ4に付加して増設した例を示したものである。
Example 2. When a metal film is formed on the opposite side of the substrate 10 observed by an infrared radiation thermometer, the value of the apparent infrared emissivity may vary greatly depending on the presence or absence of the film. FIG. 3 shows an example in which a second temperature calibration chamber 32 is added to the sputtering film forming chamber 4 of FIG. 1 in order to calibrate the infrared emissivity of the substrate after film formation in a sputtering apparatus for this purpose. This is what is shown.

【0066】スパッタによって成膜中に赤外線輻射温度
計15によって基体の温度を測定する。しかしながらこ
の場合には基体10の表面には既に金属膜が形成されて
いるために基体温度校正ステージ2において得られた赤
外線輻射率の補正値は使用することができない。このた
めスパッタ成膜後、スパッタ成膜チャンバ4から基体1
0を第2の温度校正チャンバ32に搬送し、温度校正チ
ャンバ2と同様に加熱または冷却ステージ33によって
所定の温度に加熱または冷却し、赤外線輻射温度計34
および熱電対35によって温度を測定し両者の指示値か
ら所定の温度における成膜後の基体10の赤外線輻射率
を算出する。そうして成膜中に知り得た温度データをこ
の値で補正することで成膜中の基体の温度を正確に知る
ことができる。もし。こうして知り得た成膜中の基体1
0の温度が所定の値よりも高過ぎた場合には、基体の温
度を適正に調整するために基体温度調整チャンバ3の加
熱手段または冷却手段に適宜フィードバックをかけるこ
とで、次の基体に対する成膜処理を適正に行うことがで
きる。
During film formation by sputtering, the temperature of the substrate is measured using an infrared radiation thermometer 15. However, in this case, since a metal film has already been formed on the surface of the substrate 10, the correction value of the infrared emissivity obtained in the substrate temperature calibration stage 2 cannot be used. For this reason, after sputter film formation, the substrate 1 is transferred from the sputter film formation chamber 4 to the
0 is transferred to the second temperature calibration chamber 32, heated or cooled to a predetermined temperature by the heating or cooling stage 33 in the same manner as the temperature calibration chamber 2, and then heated or cooled to a predetermined temperature by the infrared radiation thermometer 34.
The temperature is measured by the thermocouple 35, and the infrared emissivity of the substrate 10 after film formation at a predetermined temperature is calculated from the indicated values of both. By correcting the temperature data obtained during film formation with this value, it is possible to accurately know the temperature of the substrate during film formation. if. Substrate 1 during film formation learned in this way
If the temperature of 0 is too high than a predetermined value, feedback is applied to the heating means or cooling means of the substrate temperature adjustment chamber 3 as appropriate in order to adjust the temperature of the substrate appropriately. Membrane processing can be performed appropriately.

【0067】なお、成膜後の基体の赤外線輻射率を校正
するための温度校正チャンバは、必ずしもこの例のよう
に成膜前の基体の赤外線輻射率を校正するための温度校
正チャンバ2とは別個に用意する必要はない。即ち、ス
パッタ成膜チャンバ4にて成膜を行った後、基体を再び
、基体温度調整チャンバ3を経て温度校正チャンバ2へ
搬送し、ここで上記第2の温度校正チャンバ32と同様
の赤外線輻射率の校正を行ってもよい。
Note that the temperature calibration chamber for calibrating the infrared emissivity of the substrate after film formation is not necessarily the same as the temperature calibration chamber 2 for calibrating the infrared emissivity of the substrate before film formation as in this example. There is no need to prepare it separately. That is, after the film is formed in the sputter film forming chamber 4, the substrate is again transported to the temperature calibration chamber 2 via the substrate temperature adjustment chamber 3, where it is exposed to infrared radiation similar to the second temperature calibration chamber 32. Calibration of the ratio may be performed.

【0068】実施例3.先の実施例1及び2では、基体
が成膜を受けると基体の輻射率が変化するため輻射率の
校正を再度やり直すという必要があったが、本実施例で
はその点を改良し、一度の輻射率の校正でその後の成膜
処理においてもこの輻射率を基準として赤外線輻射温度
計の補正ができるというものである。
Example 3. In Examples 1 and 2, it was necessary to recalibrate the emissivity because the emissivity of the substrate changes when the substrate undergoes film formation, but this example improves this point and calibrates the emissivity once. By calibrating the emissivity, it is possible to correct the infrared radiation thermometer using this emissivity as a reference in subsequent film forming processes.

【0069】この実施例も実施例1と同様にシリコンウ
ェハ基体にアルミAlをスパッタリングにより成膜する
装置例について説明するものである。
Similar to the first embodiment, this embodiment also describes an example of an apparatus for forming a film of aluminum on a silicon wafer substrate by sputtering.

【0070】図4はスパッタ装置の概略構成図を示した
もので、基本的には第1図と同様であるが、この例では
後で詳述するように各ステージに載置された基体10に
近接してシャツタ20,21,22がそれぞれ配設され
ていることである。
FIG. 4 shows a schematic configuration diagram of a sputtering apparatus, which is basically the same as FIG. The shirt shutters 20, 21, and 22 are arranged close to each other.

【0071】基体10は先ず温度校正チャンバ2中で加
熱または冷却ステージ5によって所定の温度に加熱また
は冷却され、第1の赤外線輻射温度計11及び熱電対1
2によって温度を測定し、両者の指示値から所定の温度
における基体10の赤外線輻射率を算出する。基体の赤
外線温度計によって観察される側とは反対側に金属膜を
スパッタ成膜する場合、膜の有無によって見掛けの赤外
線輻射率の値が大きく異なる場合があるが、このシャッ
タの設置によって膜の有無による見掛けの赤外線輻射率
の差を低減することができる。
The substrate 10 is first heated or cooled to a predetermined temperature by the heating or cooling stage 5 in the temperature calibration chamber 2, and then heated or cooled to a predetermined temperature by the first infrared radiation thermometer 11 and the thermocouple 1.
2, and the infrared emissivity of the base 10 at a predetermined temperature is calculated from both indicated values. When sputtering a metal film on the side of the substrate opposite to the side observed by an infrared thermometer, the value of the apparent infrared emissivity may vary greatly depending on the presence or absence of the film. It is possible to reduce the difference in apparent infrared emissivity due to presence or absence.

【0072】なお、赤外線輻射温度計11による計測に
当たっては、シャッタ20を閉ざした状態で計測する。
Note that the measurement using the infrared radiation thermometer 11 is performed with the shutter 20 closed.

【0073】次に基体10は温度校正チャンバ2から基
体温度調整チャンバ3に搬送され、加熱または冷却ステ
ージ6にて加熱または冷却しながら第2の赤外線副手温
度計14によって基体10の温度を測定し、校正チャン
バ2にて求めた所定の温度での基体10の輻射率の値と
の補正により基体温度制御器13を通じて加熱また冷却
ステージ6の温度を所定の温度に調整し基体10の温度
を所定の温度に制御する。なお、この基体温度調整チャ
ンバ3での温度計側も温度校正チャンバ2の時と同様に
シャッタ21を閉ざした状態で測定する。
Next, the substrate 10 is transferred from the temperature calibration chamber 2 to the substrate temperature adjustment chamber 3, and while being heated or cooled on the heating or cooling stage 6, the temperature of the substrate 10 is measured by the second infrared secondary thermometer 14. , the temperature of the heating or cooling stage 6 is adjusted to a predetermined temperature through the substrate temperature controller 13 by correction with the emissivity value of the substrate 10 at a predetermined temperature determined in the calibration chamber 2, and the temperature of the substrate 10 is set to a predetermined temperature. control the temperature. Note that the thermometer side of the substrate temperature adjustment chamber 3 is also measured with the shutter 21 closed, as in the case of the temperature calibration chamber 2.

【0074】その後基体10はスパッタ成膜チャンバ4
に搬送されスパッタステージ7にて加熱または冷却する
。この時シャッタ22を基体上に閉ざし、第3の赤外線
輻射温度計15によって基体10の温度を測定し、校正
チャンバ2にて求めた基体10の輻射率の値との補正に
より正しい温度を知ることができる。更にこのようにし
て正しい温度を知ることによって、基体温度制御器13
を通じて加熱または冷却ステージ7の温度を所定の温度
に調整し、基体10の温度を所定の温度に制御してスパ
ッタ成膜を開始する。成膜終了後、基体10は基体温度
調整チャンバ3に戻され、ステージ6にて加熱もしくは
冷却されながら第2の赤外線輻射温度計14によって温
度測定される。この時、校正チャンバ2にて求めた所定
の温度での基体の放射率の値との補正により、基体温度
制御器13を通じてステージ6の温度を所定温度に調節
して基体温度を所定値に設定する。その後基体は温度校
正チャンバ2を経て真空処理装置1から搬出され次ぎの
工程に進む。
After that, the substrate 10 is transferred to the sputter film forming chamber 4.
and is heated or cooled on a sputtering stage 7. At this time, the shutter 22 is closed over the substrate, the temperature of the substrate 10 is measured by the third infrared radiation thermometer 15, and the correct temperature is determined by correcting it with the emissivity value of the substrate 10 determined in the calibration chamber 2. Can be done. Furthermore, by knowing the correct temperature in this way, the substrate temperature controller 13
The temperature of the heating or cooling stage 7 is adjusted to a predetermined temperature through the steps, and the temperature of the substrate 10 is controlled to a predetermined temperature to start sputtering film formation. After the film formation is completed, the substrate 10 is returned to the substrate temperature adjustment chamber 3, and its temperature is measured by the second infrared radiation thermometer 14 while being heated or cooled on the stage 6. At this time, the temperature of the stage 6 is adjusted to a predetermined temperature through the substrate temperature controller 13 by correction with the emissivity value of the substrate at a predetermined temperature determined in the calibration chamber 2, and the substrate temperature is set to a predetermined value. do. Thereafter, the substrate is carried out from the vacuum processing apparatus 1 through the temperature calibration chamber 2 and proceeds to the next step.

【0075】なお、基体温度校正ステージ2における第
1の赤外線温度計11と熱電対12による基体10の温
度測定を複数の温度において行い、なおかつ第2および
第3の赤外線輻射温度計14,15を用いることによっ
て、より正確なプロセス温度の制御が可能になる。また
図示していないが、基体温度校正のため第1の赤外線輻
射温度計11で測定するための、基体を加熱または冷却
する手段を複数個設けることによって、同様な複数の温
度における基体の温度の校正をより短時間で行うことが
可能になる。以上は温度校正を、スパッタ装置に組み込
んだ形で説明しているが、前述したように全く別途用意
することも可能であるし、第1の赤外線温度計の代わり
に反射透過を測定する手段を用いることもできる。
Note that the temperature of the substrate 10 is measured at a plurality of temperatures by the first infrared thermometer 11 and thermocouple 12 in the substrate temperature calibration stage 2, and the second and third infrared radiation thermometers 14 and 15 are Its use allows for more accurate control of process temperature. Although not shown, by providing a plurality of means for heating or cooling the substrate for measurement with the first infrared radiation thermometer 11 for substrate temperature calibration, the temperature of the substrate at a plurality of similar temperatures can be adjusted. It becomes possible to perform calibration in a shorter time. Although temperature calibration has been explained above as being incorporated into the sputtering equipment, it is also possible to prepare it completely separately as mentioned above, or a means for measuring reflection and transmission can be used instead of the first infrared thermometer. It can also be used.

【0076】図5にステージの代表例として第4図のス
パッタステージ7の概略構成図を示す。ステージの構成
は、基本的には第2図の例と同一であるが、本実施例で
は基体10の上部に近接してシャッタ22の設けられて
いる点が異なる。
FIG. 5 shows a schematic diagram of the sputtering stage 7 shown in FIG. 4 as a representative example of the stage. The configuration of the stage is basically the same as the example shown in FIG. 2, except that a shutter 22 is provided close to the top of the base 10 in this example.

【0077】つまり、基体の赤外線温度計によって観察
される側とは反対側に金属膜をスパッタ成膜する場合、
膜の有無によって見掛けの赤外線輻射率の値が大きく異
なる場合があるが、このシャッタの設置によって膜の有
無による見掛けの赤外線輻射率の差を低減できるため、
図3のように温度校正のための赤外線温度計による測定
を、第2の温度校正チャンバ32を配設するなどして成
膜前後で2回行う必要が無くなり1回で済むようになる
In other words, when sputtering a metal film on the side of the substrate opposite to the side observed by the infrared thermometer,
The value of the apparent infrared emissivity may vary greatly depending on the presence or absence of the film, but by installing this shutter, the difference in the apparent infrared emissivity due to the presence or absence of the film can be reduced.
As shown in FIG. 3, by providing a second temperature calibration chamber 32 or the like, it is no longer necessary to measure the temperature using an infrared thermometer twice before and after film formation, but only once.

【0078】このシャッタは、温度測定時に基体表面を
閉ざし、成膜中は開放される開閉自在な機構を有してお
り、例えばステンレス製の円板が回転可能の駆動軸に支
持され、この駆動軸を回動することにより開閉する構成
となっている。
This shutter has a mechanism that can be opened and closed to close the surface of the substrate during temperature measurement and to open it during film formation.For example, a stainless steel disc is supported on a rotatable drive shaft, and this drive It is configured to open and close by rotating the shaft.

【0079】また、シリコンウェハ基体10は赤外線に
対してほとんど透明であることから、基体を貫通して赤
外線輻射温度計に迷光が入射し、基板の温度測定精度が
低下する場合がある。その対策としてこの例では、赤外
線温度計によって観察される側の反対側に基体に近接し
て、赤外線輻射温度計の測定波長に対して充分鏡面であ
る部材によってその主面が構成されたシャッタ22を備
え、赤外線輻射温度計15による基体10の温度測定中
に、この迷光が入射しないよう遮断する構成となってい
る。
Furthermore, since the silicon wafer substrate 10 is almost transparent to infrared rays, stray light may penetrate the substrate and enter the infrared radiation thermometer, reducing the accuracy of temperature measurement of the substrate. As a countermeasure for this, in this example, a shutter 22 is provided close to the substrate on the opposite side to the side observed by the infrared thermometer, and the main surface of which is constituted by a member that is sufficiently mirror-like for the measurement wavelength of the infrared radiation thermometer. , and is configured to block this stray light from entering while the infrared radiation thermometer 15 is measuring the temperature of the base 10 .

【0080】このようにシャッタ機構の役割は、第1に
は金属膜をウェハ基体に成膜する際に金属膜により反射
されるウェハからの輻射光による見掛けの放射率の増加
分を補正することであり、第2にはこれにより赤外輻射
光強度の向上による測定精度の向上であり、第3には迷
光の遮断である。
As described above, the role of the shutter mechanism is, first, to correct the increase in apparent emissivity due to the radiation light from the wafer that is reflected by the metal film when the metal film is formed on the wafer substrate. Secondly, this improves measurement accuracy by increasing the intensity of infrared radiation, and thirdly, stray light is blocked.

【0081】なお、図6は図4のステージ6の概略構成
図を示したもので、基本的には図5のステージ7と同様
の構成である。ステージ6にはヒータ18を内蔵し、真
空中ではステージ6と基体10との間の空間に伝熱ガス
が流れる構造になっており、基体に伝熱ガスを均一に接
触させるためのクランプ17が設置されている。基体1
0の温度を赤外線輻射温度計14で測定するための開口
窓19と迷光遮断用円筒16が接続されており、円筒1
6の両端には赤外線を透過する材質の窓板23,24が
装着されている。また、円筒16自身が加熱され迷光の
発生源にならないように水冷する構造となっている。迷
光の影響をさらに低減する場合には、冷却を行った上で
円筒16の内壁を黒体処理ことで可能となる。また、こ
の例も図5の場合と同様に基体10に近接して図5と同
様にシャツタ21が配設されている。  なお、上記シ
ャッタは、(1)鏡面状態の赤外線反射率を有するもの
。 (2)迷光の遮断機能を有するものであれば何れの構造
でも良く、例えば基体の温度測定タイミングに同期して
開閉自在に駆動する構成、或いは、チャンバの一領域に
固定シャッタを設け、測定時に基板をシャッタ下部に移
動する機構とするなど種々の構成を採用することができ
る。このシャッタがウェハ上に現れることでウェハの温
度が低下する等の場合には、シャッタの温度を概略ウェ
ハ温度に近く加熱しておくとよい。
Note that FIG. 6 shows a schematic configuration diagram of the stage 6 in FIG. 4, which basically has the same configuration as the stage 7 in FIG. 5. The stage 6 has a built-in heater 18, and has a structure in which heat transfer gas flows in the space between the stage 6 and the base 10 in a vacuum, and a clamp 17 is provided to uniformly contact the heat transfer gas with the base. is set up. Base 1
An opening window 19 for measuring the temperature of 0 with an infrared radiation thermometer 14 is connected to a cylinder 16 for blocking stray light.
Window plates 23 and 24 made of a material that transmits infrared rays are attached to both ends of the window 6. Further, the cylinder 16 is water-cooled so that it does not become heated and become a source of stray light. In order to further reduce the influence of stray light, it is possible to further reduce the influence of stray light by performing blackbody treatment on the inner wall of the cylinder 16 after cooling. Also, in this example, similarly to the case of FIG. 5, a shirt shirt 21 is disposed close to the base body 10 as in FIG. Note that the above-mentioned shutter has (1) infrared reflectance in a mirror state. (2) Any structure may be used as long as it has the function of blocking stray light; for example, a structure that opens and closes freely in synchronization with the temperature measurement timing of the substrate, or a fixed shutter provided in one area of the chamber and Various configurations can be adopted, such as a mechanism for moving the substrate to the lower part of the shutter. If the appearance of this shutter on the wafer causes the temperature of the wafer to drop, it is preferable to heat the shutter to approximately the wafer temperature.

【0082】図7はシャッタの有無によるシリコンウェ
ハ基体の赤外線輻射率の違いを示した特性曲線である。 図7(a)は、シャッタ無しの比較例、図7(b)は、
シャッタを設けた本実施例の測定結果を示している。こ
れから明らかなように、図7(a)のアルミAl成膜前
(Al膜無し)のウェハの見掛けの赤外線輻射率はAl
成膜後(Al膜有り)のウェハの見掛けの赤外線輻射率
より小さく両者にかなりの差が生じているが、Al成膜
前さウェハにシャッタを設置することによって、図7(
b)に示すように見掛けの赤外線輻射率がAl成膜後の
ウェハとほぼ同等になることが分かった。これによりシ
ャッタを用いて基体温度を計測することにより一定の放
射率で計測可能と成ることが分かる。
FIG. 7 is a characteristic curve showing the difference in the infrared emissivity of the silicon wafer substrate depending on the presence or absence of a shutter. FIG. 7(a) is a comparative example without a shutter, and FIG. 7(b) is a comparative example without a shutter.
It shows the measurement results of this example in which a shutter was provided. As is clear from this, the apparent infrared emissivity of the wafer before aluminum film formation (without Al film) in Fig. 7(a) is
Although the apparent infrared emissivity of the wafer after film formation (with Al film) is smaller than that of the wafer, and there is a considerable difference between the two, by installing a shutter on the wafer before Al film formation, the
As shown in b), it was found that the apparent infrared emissivity was almost the same as that of the wafer after Al film formation. This shows that by measuring the substrate temperature using the shutter, it is possible to measure with a constant emissivity.

【0083】実施例4.赤外線輻射温度計の測定波長に
対してほぼ透明な材料でできた温度観察用窓板は、それ
自身の温度が上昇されることにより放射光を放出するた
め、これらにより測定下限温度を律速する。本実施例で
は、第1と第2の窓板の材質の異なるものを用いて測定
下限温度の低下を可能とした例を図8のスパッタステー
ジ7を用いて説明する。本実施例は基体上にシャッタを
用いていないがシャッタを用いても同様に目的を達成す
ることは云うまでもない。
Example 4. A temperature observation window plate made of a material that is substantially transparent to the measurement wavelength of an infrared radiation thermometer emits radiation light when its own temperature is increased, and this determines the minimum measurement temperature. In this embodiment, an example in which the minimum measurement temperature can be lowered by using the first and second window plates made of different materials will be described using the sputtering stage 7 of FIG. 8. Although this embodiment does not use a shutter on the base, it goes without saying that even if a shutter is used, the object can be achieved in the same way.

【0084】スパッタステージ7−1はその内部には電
熱ヒータ18が設けてある。ヒータの代わりにスパッタ
ステージ7の内部に液体窒素等の冷媒を導入する等すれ
ば、基板の冷却に用いることができる。
An electric heater 18 is provided inside the sputtering stage 7-1. If a coolant such as liquid nitrogen is introduced into the sputtering stage 7 instead of the heater, it can be used to cool the substrate.

【0085】30はスパッタステージ7−1に設けられ
た小窓であり、第1の窓板24が嵌め込まれている。こ
の材料については後述するが、赤外線を効率良く透過さ
せることのできる材料、例えばフッ化バリウム,フッ化
カルシウム等を用いている。このために基板10とスパ
ッタステージ7とで為す空間の機密性は保たれ、この空
間の圧力は好適な数Torr内外の圧力に保たれる。
Reference numeral 30 is a small window provided on the sputtering stage 7-1, into which the first window plate 24 is fitted. Although this material will be described later, a material that can efficiently transmit infrared rays, such as barium fluoride or calcium fluoride, is used. For this reason, the airtightness of the space formed between the substrate 10 and the sputtering stage 7 is maintained, and the pressure in this space is maintained at a suitable pressure of around several Torr.

【0086】スパッタステージ7−1上に置載された基
板(本例ではSiウエハ)10の裏面から赤外線の輻射
光を、赤外線(輻射)温度計5で観察するために、光路
36を通すために設けられている。
In order to pass the infrared radiant light from the back surface of the substrate (Si wafer in this example) 10 placed on the sputtering stage 7-1 with the infrared (radiation) thermometer 5, the optical path 36 is provided. It is set in.

【0087】赤外線温度計14は大気中に設置されてい
る。このために光路36は大気と真空との境を通らなけ
ればならない。31はこのための観察窓であり、第2の
窓板23には後述するが赤外線を効率良く透過させる材
料、例えばフッ化バリウム,フッ化カルシウム等を用い
ている。この第2の窓板23は大気圧に耐えなければな
らないので、強度を確保するために通常5mm程度の厚
さのものを用いることが行われている。
[0087] The infrared thermometer 14 is installed in the atmosphere. For this purpose, the optical path 36 must pass through the boundary between atmosphere and vacuum. Reference numeral 31 designates an observation window for this purpose, and as will be described later, the second window plate 23 is made of a material that efficiently transmits infrared rays, such as barium fluoride or calcium fluoride. Since this second window plate 23 must withstand atmospheric pressure, it is usually used with a thickness of about 5 mm to ensure strength.

【0088】パイプ32は基体10とスパッタステージ
とが為す空間にArガスを導入するためのものである。 スパッタステージ7−1があらかじめ所定の温度に加熱
されており、基板10が置載され、スパッタステージ7
−1に基板10がクランプ17によって押しつけられ、
Arガスが導入されると、スパッタステージ7−1から
基板10への熱の伝達が開始し、基板の温度は速やかに
上昇を始める。
The pipe 32 is for introducing Ar gas into the space formed between the base 10 and the sputtering stage. The sputtering stage 7-1 is heated to a predetermined temperature in advance, and the substrate 10 is placed on the sputtering stage 7-1.
-1, the board 10 is pressed by the clamp 17,
When Ar gas is introduced, heat transfer from sputtering stage 7-1 to substrate 10 begins, and the temperature of the substrate quickly begins to rise.

【0089】もし基板が所望の温度であることがわかれ
ば、例えば基板10に対向して設置されたスパッタリン
グターゲット8によって、スパッタリングによる成膜な
どの処理を開始すればよいし、もし低すぎるようであれ
ば、スパッタステージの温度を調整するなどして、所定
の温度になるまで加熱を続ければよい。
If it is found that the temperature of the substrate is at the desired temperature, it is sufficient to start a process such as film formation by sputtering using, for example, the sputtering target 8 placed opposite to the substrate 10; if it is found that the temperature is too low, If so, heating may be continued until a predetermined temperature is reached by adjusting the temperature of the sputtering stage.

【0090】基板10のすぐ後にあって、基板10とス
パッタステージ7−1とが作る空間に充満する熱媒体と
してガスに直接触れる第1の窓板24は、基板10と同
様にガスによる熱媒体で加熱される。
The first window plate 24, which is located immediately after the substrate 10 and is in direct contact with gas as a heat medium that fills the space created by the substrate 10 and the sputtering stage 7-1, is a heat medium using gas as well as the substrate 10. is heated.

【0091】赤外線温度計14は第1の窓板24と第2
の窓板23を介して基板を「見ている」が、第2の窓板
23については後に述べるとして、第1の窓板24につ
いて最初に述べる。第1の窓板24の厚さが厚いと、当
然基板からの赤外線輻射光の強度は低下する。同じに第
1の窓板24の厚みが大で吸収損失が大きいということ
は、第1の窓板24の温度が上がった時に、その分仕切
板自身からの輻射が発生するということを意味している
The infrared thermometer 14 is connected to the first window plate 24 and the second window plate 24.
Although the substrate is "viewed" through the window plate 23, the second window plate 23 will be described later, and the first window plate 24 will be described first. When the first window plate 24 is thick, the intensity of infrared radiation from the substrate naturally decreases. Similarly, the fact that the first window plate 24 is thick and has a large absorption loss means that when the temperature of the first window plate 24 rises, radiation from the partition plate itself will occur accordingly. ing.

【0092】従って第1の窓板24の厚さはできる限り
薄いことが望ましい。もし第1の窓板24が直接大気と
基板とスパッタステージとがつくる空間との間を仕切る
ようにすると、大気圧に耐える強度を付与するためには
先述べたように5mm程度の厚さが必要である。然し乍
ら5mmもの厚さをもったフッ化バリウムを400℃に
加熱すれば、非常に強い輻射が置き、その先においてあ
る基板10の輻射する赤外線を観察することができない
。また、第1の窓板24と基板10はガスを使った加熱
方式を採っているために、何れも同一の温度に収束しよ
うと動くことになる。従ってこの点からも第1の窓板2
4は薄いものであることが必要である。
[0092] Therefore, it is desirable that the thickness of the first window plate 24 be as thin as possible. If the first window plate 24 is to directly partition the atmosphere from the space created by the substrate and the sputtering stage, a thickness of about 5 mm is required to provide strength to withstand atmospheric pressure, as described above. is necessary. However, if barium fluoride with a thickness of 5 mm is heated to 400° C., it emits extremely strong radiation, making it impossible to observe the infrared rays radiated by a certain substrate 10 beyond that point. Furthermore, since the first window plate 24 and the substrate 10 are heated using a gas, they both move in an attempt to converge to the same temperature. Therefore, from this point of view, the first window plate 2
4 needs to be thin.

【0093】赤外線を効率良く透過させる材料はなかな
かなく、一般に使用されているガラスや、石英ガラス等
は赤外線を透過させる材料としては全く好適でない。従
って第1,第2の窓板24,23は共にフッ化バリウム
等の材料で構成しなければならない。
There are very few materials that efficiently transmit infrared rays, and commonly used glass, quartz glass, etc. are not suitable at all as materials that transmit infrared rays. Therefore, both the first and second window plates 24 and 23 must be made of a material such as barium fluoride.

【0094】第1の窓板24はスパッタリングを行うA
rの通常の圧力は数mTorrである。また基板10と
スパッタステージ7−1とで為す空間の圧力は高々数T
orrである。従って第1の仕切板14の前後に加わる
圧力は僅少であり、仕切板に強度は必要が無い。これは
第2の窓23が大気圧とのインタフェースを受け持って
いるからである。
The first window plate 24 is used for sputtering.
The typical pressure of r is several mTorr. Moreover, the pressure in the space created between the substrate 10 and the sputtering stage 7-1 is several T at most.
It is orr. Therefore, the pressure applied before and after the first partition plate 14 is small, and the partition plate does not need to have any strength. This is because the second window 23 is in charge of the interface with atmospheric pressure.

【0095】第1の窓板24は従って、1mmの厚さが
あれば強制的には充分である。以上の実施例の説明から
基板側の第1の窓板24には第1の窓切板24と赤外線
温度計との間の第2の窓板23よりも薄いものを用いる
ことによって、第1の窓板24からの輻射光の影響を低
減できることが充分に述べられた。
Therefore, it is sufficient for the first window plate 24 to have a thickness of 1 mm. From the above description of the embodiment, by using a thinner first window plate 24 on the substrate side than the second window plate 23 between the first window cutting plate 24 and the infrared thermometer, the first It has been sufficiently stated that the influence of radiant light from the window plate 24 can be reduced.

【0096】図9はフッ化バリウムの赤外光の透過特性
を示したものである。この特性は常温と500℃につい
て示した。データの出典は「基礎物性図表」(共立出版
昭和47年5月15日第1刷発行)の491〜492頁
(フッ化バリウム)、468から469頁(フッ化カル
シウム)である。
FIG. 9 shows the infrared light transmission characteristics of barium fluoride. This characteristic was shown at room temperature and at 500°C. The data sources are "Basic Physical Properties Charts" (Kyoritsu Publishing, first edition published on May 15, 1972), pages 491-492 (barium fluoride) and pages 468-469 (calcium fluoride).

【0097】Alのスパッタリングによる成膜では成膜
中に基板(通常はSiウェハ等)を最大500℃程度ま
で加熱することが有る。第9図の1000℃の場合には
、常温で14μmまで透過していた赤外光が、10μm
程度までしか透過しなくなっている。この場合には10
μmから14μmでは赤外光の吸収が起こり、即ちその
分、赤外光の輻射も発生していることになる。
[0097] When forming a film by sputtering Al, the substrate (usually a Si wafer or the like) may be heated to a maximum of about 500°C during film formation. In the case of 1000°C in Figure 9, infrared light that was transmitted up to 14 μm at room temperature changes to 10 μm.
It is only transparent to a certain extent. In this case 10
In the range from μm to 14 μm, absorption of infrared light occurs, which means that radiation of infrared light also occurs.

【0098】第2の窓板23を第1の窓板24と同様に
フッ化バリウムで構成すると、第1の窓板24が500
℃に昇温したことによって、輻射される赤外光が、第2
の窓板23が常温であるために、第2の窓板23を透過
してしまい、恰も基板10からの赤外光であるように観
察されてしまう。
[0098] If the second window plate 23 is made of barium fluoride like the first window plate 24, the first window plate 24 will be made of barium fluoride.
As the temperature rises to ℃, the radiated infrared light
Since the window plate 23 is at room temperature, the light passes through the second window plate 23 and is observed as if it were infrared light from the substrate 10.

【0099】図10はフッ化カルシウムの赤外光の常温
での透過特性であるが、第9図に示した常温のフッ化バ
リウムの透過特性より、長波長側に透過特性が伸びてい
ないことが判る。このフッ化カルシウムを第2の窓板2
3に使用すれば、例え第1の窓板24が加熱され、それ
自身で輻射を始めても、この赤外線輻射光は仕切板24
の後に控えている赤外線温度計にはこの不要輻射は入射
しない。従って、第1の窓板24の温度によらず安定な
測定が可能と成るのである。
Figure 10 shows the transmission characteristics of calcium fluoride for infrared light at room temperature, but the transmission characteristics do not extend toward longer wavelengths than the transmission characteristics of barium fluoride at room temperature shown in Figure 9. I understand. This calcium fluoride is applied to the second window plate 2.
3, even if the first window plate 24 is heated and starts radiating itself, this infrared radiated light will be transmitted to the partition plate 24.
This unnecessary radiation does not enter the infrared thermometer located behind the sensor. Therefore, stable measurement is possible regardless of the temperature of the first window plate 24.

【0100】実施例5.この実施例ではスパッタステー
ジに設けられた基体の温度測定用の観測窓に窓板がない
場合でも加熱及び冷却が問題無く行えるための例を図1
1を用いて説明する。本実施例は基体上にシャッタを用
いていないがシャッタを用いても同様に目的を達成する
ことは云うまでもない。
Example 5. In this example, Fig. 1 shows an example of how heating and cooling can be performed without problems even when there is no window plate in the observation window for measuring the temperature of the substrate provided on the sputtering stage.
1 will be used for explanation. Although this embodiment does not use a shutter on the base, it goes without saying that even if a shutter is used, the object can be achieved in the same way.

【0101】30はスパッタステージ7に設けられた小
窓であり、スパッタステージ7−1の上に置載された基
板(本例ではSiウェハ)10の裏面からの赤外線の輻
射光を、赤外線(輻射)温度計5で観察するために、光
路36を通すために設けられている。
Reference numeral 30 is a small window provided in the sputtering stage 7, which converts the infrared rays radiated from the back side of the substrate (Si wafer in this example) placed on the sputtering stage 7-1 into an infrared ray ( A light path 36 is provided to pass through for observation with the radiation thermometer 5.

【0102】赤外線温度計14は大気中に設置されてい
る。このために光路36は大気と真空との境を通らなけ
ればならない。23はこのための窓であり、窓材には赤
外線を効率良く透過させる材料、例えばフッ化バリウム
,フッ化カルシウム等を用いている。
[0102] The infrared thermometer 14 is installed in the atmosphere. For this purpose, the optical path 36 must pass through the boundary between atmosphere and vacuum. Reference numeral 23 designates a window for this purpose, and the window material is made of a material that efficiently transmits infrared rays, such as barium fluoride or calcium fluoride.

【0103】パイプ8は基板10とスパッタステージと
が為す空間にArガスを導入するためのものである。基
板10はクランプ17によってスパッタステージに押え
つけられている。
The pipe 8 is for introducing Ar gas into the space formed between the substrate 10 and the sputtering stage. The substrate 10 is pressed against the sputtering stage by a clamp 17.

【0104】スパッタステージ7−1の小窓30は蓋3
5によって、密閉される。すなわち蓋35はクランク状
のドライブシャフト34によって支持されているが、こ
のドライブシャフト34は上下と回転とができる。図1
1では蓋は中途の位置まで下がっているが、さらに蓋3
5はその位置を下げることができ、スパッタステージ7
−1の充分に下の位置まできてから、回転し、赤外線温
度計の観察用の光路36を邪魔しない位置まで退避する
ことができる。
[0104] The small window 30 of the sputtering stage 7-1 is connected to the lid 3.
5, it is sealed. That is, the lid 35 is supported by a crank-shaped drive shaft 34, and this drive shaft 34 can move up and down and rotate. Figure 1
In No. 1, the lid is halfway down, but when Lid No. 3 is lowered,
5 can lower its position, sputtering stage 7
After reaching a position sufficiently below -1, it can be rotated and evacuated to a position where it does not interfere with the optical path 36 for observation of the infrared thermometer.

【0105】ドライブシャフト34は逆に図9の位置よ
り上昇することができ、上死点ではスパッタステージ7
−1の小窓30を下から蓋35によって完全に塞ぐこと
ができる。
Conversely, the drive shaft 34 can rise from the position shown in FIG. 9, and at the top dead center, the sputtering stage 7
The small window 30 of -1 can be completely covered by the lid 35 from below.

【0106】このために基板10とスパッタステージ7
−1とで為す空間の機密性は保たれ、これの空間の圧力
は好適な数Torr内外の圧力に保たれる。
For this purpose, the substrate 10 and the sputtering stage 7
The airtightness of the space between -1 and -1 is maintained, and the pressure of this space is maintained at a pressure within a suitable number of Torr.

【0107】基板10が、クランプ17でスパッタステ
ージ7−1に固定され、基板端と、スパッタステージ端
部とがよく密着し、基板10の表面とスパッタステージ
7−1とのなす空間に、弁33を調節することにより、
例えばArガスを導入する。このとき、ドライブシャフ
ト34はその上死点まで上昇しており、スパッタステー
ジ7−1の小窓30をフタ35によって塞いでいる。こ
のようにすると、スパッタステージ7−1から基板10
への熱の伝達が開始し、基板の温度は速やかに上昇を始
める。適当な時間がたった時にドライブシャフト35を
下降回転させ、光路36より除き、赤外線温度計14に
より基板10の裏面を観察することができるようになる
。ふた35が下降したことで、基板10の裏面とスパッ
タステージ7−1とのあいだに数Torrのガス圧力を
維持することはできないので、基板10の温度上昇はほ
ぼ停滞する。
[0107] The substrate 10 is fixed to the sputtering stage 7-1 with the clamp 17, and the edge of the substrate and the edge of the sputtering stage are in close contact with each other, and a valve is formed in the space formed between the surface of the substrate 10 and the sputtering stage 7-1. By adjusting 33,
For example, Ar gas is introduced. At this time, the drive shaft 34 has risen to its top dead center, and the small window 30 of the sputtering stage 7-1 is closed by the lid 35. In this way, the substrate 10 is removed from the sputtering stage 7-1.
Heat transfer to the substrate begins, and the temperature of the substrate quickly begins to rise. When a suitable time has elapsed, the drive shaft 35 is rotated downward and removed from the optical path 36, so that the back surface of the substrate 10 can be observed using the infrared thermometer 14. Since the lid 35 has been lowered, it is no longer possible to maintain a gas pressure of several Torr between the back surface of the substrate 10 and the sputtering stage 7-1, so that the temperature rise of the substrate 10 is almost stagnant.

【0108】もし基板が所望の温度であることがわかれ
ば、例えば基板10に対向して設置されたスパッタリン
グターゲット8によって、スパッタリングによる成膜な
どの処理を開始すればよいし、もし低すぎるようであれ
ば、再びふた35を用い、ガスを充満させることで加熱
を続ければよい。
[0108] If it is found that the temperature of the substrate is at the desired temperature, processing such as film formation by sputtering can be started using, for example, the sputtering target 8 placed opposite to the substrate 10; if it is found that the temperature is too low, If there is, use the lid 35 again and fill it with gas to continue heating.

【0109】実施例6.加熱または冷却ステージに基体
の赤外線温度測定のための開口窓19により基体の温度
分布が不均一になる場合には、図12に示すように貫通
孔(開口窓)19より離れた場所に分離して設けた加熱
または冷却専用のステージ25にて基体10を加熱また
は冷却した後、基体10を開口窓19のあるステージに
搬送し赤外線輻射温度計27にて温度測定を行う構成と
することによって基体10の温度分布がより均一な状態
で測定することができる。
Example 6. If the temperature distribution of the substrate becomes uneven due to the opening window 19 on the heating or cooling stage for measuring the infrared temperature of the substrate, separate the opening window 19 from the through hole (opening window) 19 as shown in FIG. After the substrate 10 is heated or cooled on a stage 25 dedicated to heating or cooling provided at The temperature distribution of 10 can be measured in a more uniform state.

【0110】実施例7.基体の加熱または冷却を表面ま
たは裏面の何れか一方側からのみ行った場合、基体の表
面側と裏面側とには温度差が生じる。そこで、図13に
示すように基体の表面と裏面との両側から温度制御でき
るように、それぞれの側に加熱または冷却手段28,2
9を設けることにより両面の温度差を低減することがで
きる。また、これにより開口窓19による基体上の温度
分布の不均一性をも低減することができる。
Example 7. If the substrate is heated or cooled only from either the front side or the back side, a temperature difference will occur between the front side and the back side of the base body. Therefore, as shown in FIG. 13, heating or cooling means 28 and 28 are provided on each side so that the temperature can be controlled from both sides of the front and back surfaces of the base.
By providing 9, the temperature difference between both sides can be reduced. Moreover, this also makes it possible to reduce the non-uniformity of temperature distribution on the substrate due to the opening window 19.

【0111】実施例8.図4のスパッタ装置1を用いて
、シリコンウェハ基体10上にアルミAl膜をスパッタ
リングにより成膜する他の実施例を説明する。
Example 8. Another example in which an aluminum film is formed by sputtering on a silicon wafer substrate 10 using the sputtering apparatus 1 shown in FIG. 4 will be described.

【0112】シリコンウェハ基体10は、温度校正チャ
ンバ2で500℃まで加熱されて吸着水分等が除去され
、熱電対12で測温されると共にこれをベースとして赤
外線輻射温度計11の放射率の校正を行い、次いでウェ
ハは基体温度調整チャンバ3に搬送される。この輻射率
の校正は、この方法によらずとも図4に示すように、測
定波長によらずとも図4に示すように、測定波長の光を
ウェハに照射することで透過率及び反射率を求め、行う
こともできる。
The silicon wafer substrate 10 is heated to 500° C. in the temperature calibration chamber 2 to remove adsorbed moisture, etc., and the temperature is measured with the thermocouple 12, and the emissivity of the infrared radiation thermometer 11 is calibrated based on this temperature. The wafer is then transferred to the substrate temperature adjustment chamber 3. The emissivity can be calibrated by irradiating the wafer with light at the measurement wavelength to calculate the transmittance and reflectance. You can ask for it and do it.

【0113】図14は基板の輻射率を測定する方法を示
す概念図である。基体温度校正ステージ5の上にシリコ
ンウェハ43が置載されている。シリコンウェハ43の
上方には鏡面反射体37が設置されている。この鏡面反
射体は目的とする測定波長域で充分に高い反射率を有す
るものでなければならない。
FIG. 14 is a conceptual diagram showing a method of measuring the emissivity of a substrate. A silicon wafer 43 is placed on the substrate temperature calibration stage 5 . A specular reflector 37 is installed above the silicon wafer 43. This specular reflector must have a sufficiently high reflectance in the target measurement wavelength range.

【0114】基体温度校正ステージ5の下方にはビーム
スプリッタ38が設置されている。参照光発生器39は
本例では適宜フィルタを用いて約10μmの波長を主成
分とした出力光を得られるものであり、参照出力光40
はビームスプリッタ38を通過し、シリコンウェハ43
に入射する。シリコンウェハ43からの反射光41はビ
ームスプリッタによって曲げられ、光検出器43に入射
する。
A beam splitter 38 is installed below the substrate temperature calibration stage 5. In this example, the reference light generator 39 uses an appropriate filter to obtain output light having a wavelength of about 10 μm as a main component, and the reference output light 40
passes through the beam splitter 38 and the silicon wafer 43
incident on . Reflected light 41 from the silicon wafer 43 is bent by the beam splitter and enters the photodetector 43.

【0115】シリコンウェハ10の上方に輻射又は透過
した光は鏡面反射体37によって反射され、その全てが
、シリコンウェハ10に戻される。
The light radiated or transmitted above the silicon wafer 10 is reflected by the specular reflector 37, and all of the light is returned to the silicon wafer 10.

【0116】一般に輻射率は入射光強度をI0,透過光
強度It,反射光強度Irを既知とした場合の吸収率α
に等しく、以下の式で表わされる。
Generally, the emissivity is the absorption rate α when the incident light intensity I0, the transmitted light intensity It, and the reflected light intensity Ir are known.
is equal to, and is expressed by the following formula.

【0117】α=(I0−It−Ir)/I0図14に
示す例では、鏡面反射体37のために透過光It=0と
なる。従ってシリコンウェハ43への入射光強度I0と
反射光強度Irを知ることで、吸収率、または輻射率を
算出することができる。このように知りえた輻射率を例
えば、蒸着前のシリコンウェハ43等の基板に適用する
には、赤外線温度計にて例えば裏面から温度を測定する
ようにして、その際にシリコンウェハ43表面側に鏡面
反射体を設置する。金属膜を蒸着中または、蒸着後では
この鏡面反射体37は不必要である。
α=(I0-It-Ir)/I0 In the example shown in FIG. 14, the transmitted light It=0 because of the specular reflector 37. Therefore, by knowing the intensity I0 of the incident light on the silicon wafer 43 and the intensity Ir of the reflected light, the absorption rate or the emissivity can be calculated. In order to apply the emissivity obtained in this way to a substrate such as the silicon wafer 43 before vapor deposition, for example, measure the temperature from the back side with an infrared thermometer, and at that time, measure the temperature from the back side of the silicon wafer 43 Install a specular reflector. This specular reflector 37 is unnecessary during or after the metal film is deposited.

【0118】ここで図4に戻るが、基体温度調整チャン
バ3に搬送されたウェハ基体10は、赤外線輻射温度計
14で測温され、ステージ6の温度制御により所定の2
00℃まで冷却され、スパッタ成膜チャンバ4に搬送さ
れる。このスパッタ成膜チャンバ4内で基体10は、図
15に示すような温度プロファイルによってスパッタさ
れる。ターゲット8は1%Si−3%Cu−Alの組成
のものを用いた。先ず始めに、基体10の温度を230
℃に制御し、膜厚数100Å程度までの第1のスパッタ
成膜を行い、そこで一旦スパッタを停止し、基体は基体
温度調整チャンバ3では、基体10の温度を300℃に
加熱制御し、第1のスパタ成膜で得たAl膜の結晶粒を
成長させ配向性等を向上させる。次に、基体は再びスパ
ッタ成膜チャンバ4に搬送され、基体温度を400℃程
度に設定した後、第2のスパッタ成膜を再開させ、膜厚
1μm程度まで成膜を行う。これにより結晶粒が大きく
、配向性のよいAlスパッタ膜が得られる。スパッタ終
了後基体は直ちに基体温度調整チャンバ3に搬送され、
50℃程度まで急冷される。これにより、Alスパッタ
膜中のSi及びCuの析出を抑制することができた。
Returning to FIG. 4, the temperature of the wafer substrate 10 transferred to the substrate temperature adjustment chamber 3 is measured by the infrared radiation thermometer 14, and the temperature is controlled at a predetermined temperature by the temperature control of the stage 6.
The film is cooled down to 00° C. and transported to the sputter film forming chamber 4. The substrate 10 is sputtered in this sputtering film forming chamber 4 according to a temperature profile as shown in FIG. The target 8 used had a composition of 1% Si-3% Cu-Al. First, the temperature of the base 10 is set to 230°C.
The temperature of the substrate 10 is controlled to 300°C, and the first sputtering film is formed to a thickness of about 100 Å, and the sputtering is temporarily stopped there. The crystal grains of the Al film obtained by sputtering film formation in step 1 are grown to improve orientation and the like. Next, the substrate is again transported to the sputter film forming chamber 4, and after setting the substrate temperature to about 400° C., the second sputter film forming is restarted to form a film to a thickness of about 1 μm. As a result, an Al sputtered film with large crystal grains and good orientation can be obtained. After sputtering, the substrate is immediately transported to the substrate temperature adjustment chamber 3.
It is rapidly cooled to about 50°C. This made it possible to suppress the precipitation of Si and Cu in the Al sputtered film.

【0119】上記実施例では、シリコンウェハを基体と
して、その表面にAl薄膜をスパッタリングにより成膜
する例を示したが、ステージを介して基体の温度制御が
高精度に行えるためウェハ内で再現性が良い結晶性及び
薄膜の微細構造が得られ、品質の優れた成膜を達成する
ことができた。例えば、数100Åの薄い膜を加熱する
際にその加熱温度が350℃以上では結晶性の向上が得
られなかった。従って、正確な温度を知ることができる
本発明なくしては工業的にこのような成膜方法を実現さ
せることはできない。
[0119] In the above embodiment, an example was shown in which a thin Al film was formed on the surface of a silicon wafer by sputtering using a silicon wafer as a base, but since the temperature of the base can be controlled with high precision via a stage, the reproducibility within the wafer can be improved. Good crystallinity and thin film microstructure were obtained, making it possible to form a film of excellent quality. For example, when heating a thin film of several hundred angstroms, the crystallinity could not be improved if the heating temperature was 350° C. or higher. Therefore, without the present invention, which allows accurate temperature determination, such a film forming method cannot be realized industrially.

【0120】なお、本発明の真空処理装置は、上記のス
パッタ装置のほかCVD(ChemicaiVapor
  Deposition)による成膜装置等にも適用
可能であることは言うまでもない。
[0120] In addition to the above-mentioned sputtering apparatus, the vacuum processing apparatus of the present invention can also be used with CVD (Chemical Vapor
Needless to say, the present invention can also be applied to a film forming apparatus etc.

【0121】例えば、シリコンウェハ基板を基体として
、この基板上にCVDにより既知の方法タングステン膜
を成膜する場合などに有効である。
For example, this method is effective when a silicon wafer substrate is used as a base and a tungsten film is formed on the substrate by CVD using a known method.

【0122】この種の成膜装置においては、いずれも基
体の温度制御の精度が、形成される膜質を左右すること
から、本発明の成膜装置は、それに十分応え得るもので
ある。
In any film forming apparatus of this type, the quality of the film formed depends on the accuracy of temperature control of the substrate, and the film forming apparatus of the present invention can fully meet this requirement.

【0123】なお、上記実施例のように真空処理チャン
バを成膜処理チャンバとすれば成膜装置が実現されるが
、この真空処理チャンバを成膜チャンバ以外にも例えば
プラズマエッチング等のドライエッチング処理のチャン
バとすることも可能であり、エッチングする基板の温度
制御については上記実施例と同様に容易に実現できる。
[0123] Although a film forming apparatus can be realized by using the vacuum processing chamber as a film forming processing chamber as in the above embodiment, this vacuum processing chamber may also be used as a dry etching process such as plasma etching. It is also possible to use a chamber similar to the above, and the temperature control of the substrate to be etched can be easily realized in the same manner as in the above embodiment.

【0124】[0124]

【発明の効果】以上説明したように本発明によれば、真
空中での基体の正確な温度制御を可能とするものであり
、基板の正確な温度管理のできる真空処理装置を実現す
ると共に、それを成膜装置に応用することにより正確な
温度制御を必要とする成膜前後、及び成膜中の温度の管
理が容易にできるので、高品質な膜の形成を可能とする
As explained above, according to the present invention, it is possible to accurately control the temperature of a substrate in vacuum, and a vacuum processing apparatus capable of accurately controlling the temperature of the substrate is realized. By applying this to a film forming apparatus, the temperature before, during and after film formation, which requires accurate temperature control, can be easily managed, making it possible to form a high quality film.

【図面の簡単な説明】[Brief explanation of the drawing]

【図1】本発明の一実施例を示す真空処理装置の概略説
明用一部断面ブロック構成図である。
FIG. 1 is a partially cross-sectional block diagram schematically illustrating a vacuum processing apparatus according to an embodiment of the present invention.

【図2】スパッタステージの一例を示す概略断面構成図
である。
FIG. 2 is a schematic cross-sectional configuration diagram showing an example of a sputtering stage.

【図3】本発明の他の一実施例を示す真空処理装置の概
略説明用一部断面ブロック構成図である。
FIG. 3 is a partially sectional block diagram for schematic explanation of a vacuum processing apparatus showing another embodiment of the present invention.

【図4】本発明の他の一実施例を示す真空処理装置の概
略説明用一部断面ブロック構成図である。
FIG. 4 is a partially cross-sectional block diagram schematically illustrating a vacuum processing apparatus showing another embodiment of the present invention.

【図5】シャッタ機構を配設したスパッタステージ及び
基体温度調整ステージの一例を示す概略断面構成図であ
る。
FIG. 5 is a schematic cross-sectional configuration diagram showing an example of a sputtering stage and a substrate temperature adjustment stage provided with a shutter mechanism.

【図6】シャッタ機構を配設したスパッタステージ及び
基体温度調整ステージの一例を示す概略断面構成図であ
る。
FIG. 6 is a schematic cross-sectional configuration diagram showing an example of a sputtering stage and a substrate temperature adjustment stage provided with a shutter mechanism.

【図7】シャッタの有無による温度計測結果を示した特
性曲線図である。
FIG. 7 is a characteristic curve diagram showing temperature measurement results with and without a shutter.

【図8】窓板の材料の組み合わせを好適なものとしたス
パッタステージの概略断面構成図である。
FIG. 8 is a schematic cross-sectional configuration diagram of a sputtering stage with a suitable combination of window plate materials.

【図9】BaF2(フッ化バリウム)の赤外光透過特性
図である。
FIG. 9 is an infrared light transmission characteristic diagram of BaF2 (barium fluoride).

【図10】CaF2(フッ化カルシウム)の赤外光透過
特性図である。
FIG. 10 is an infrared light transmission characteristic diagram of CaF2 (calcium fluoride).

【図11】本発明の他の一実施例を示す真空処理装置の
概略説明用一部断面ブロック構成図である。
FIG. 11 is a partially cross-sectional block diagram schematically illustrating a vacuum processing apparatus showing another embodiment of the present invention.

【図12】同一チャンバ内でステージを2分割した本発
明の他の実施例となるステージの断面図である。
FIG. 12 is a sectional view of a stage according to another embodiment of the present invention, in which the stage is divided into two parts within the same chamber.

【図13】温度制御手段を基体の両面に配設したステー
ジの断面図である。
FIG. 13 is a sectional view of a stage in which temperature control means are provided on both sides of the base.

【図14】基板の輻射率を測定する方法を示す概念図で
ある。
FIG. 14 is a conceptual diagram showing a method of measuring the emissivity of a substrate.

【図15】成膜時の一温度プロファイルを示した説明図
である。
FIG. 15 is an explanatory diagram showing one temperature profile during film formation.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1.真空処理装置 2.基体温度校正チャンバ 3.基体温度調整チャンバ 4.スパッタ成膜チャンバ 5.基体温度校正ステージ 6.基体温度調整ステージ 7,7−1.スパッタステージ 8.ターゲット 9.スパッタ電極 10.基体 11,14,15.赤外線輻射温度計 13.基体温度制御器 16.迷光遮断用円筒 17.基板押え 18.ヒートブロック内部ヒータ 19.開口窓 20〜22.シャッタ 23.下部窓板 24.上部窓板 30.ヒートブロックに設けられた温度観測用光路31
.大気と真空との間の覗き窓 32.伝熱媒体ガスの導入パイプ 34.ドライブシャフト 35.ふた 36.赤外線温度計の観察用光路 37.鏡面反射体 38.ビームスプリッタ 39.参照光発生器 40.参照出力光 41.反射光 42.光検出器 43.シリコンウェハ GV1,GV2.ゲートバルブ
1. Vacuum processing equipment 2. Substrate temperature calibration chamber 3. Substrate temperature adjustment chamber 4. Sputter deposition chamber 5. Substrate temperature calibration stage 6. Substrate temperature adjustment stage 7, 7-1. Sputter stage 8. Target 9. Sputter electrode 10. Substrates 11, 14, 15. Infrared radiation thermometer 13. Substrate temperature controller 16. Stray light blocking cylinder 17. Board holder 18. Heat block internal heater 19. Opening windows 20-22. Shutter 23. Lower window plate 24. Upper window plate 30. Optical path 31 for temperature observation provided in the heat block
.. Viewing window between atmosphere and vacuum 32. Heat transfer medium gas introduction pipe 34. Drive shaft 35. Lid 36. Observation optical path of infrared thermometer 37. Specular reflector 38. Beam splitter 39. Reference light generator 40. Reference output light 41. Reflected light 42. Photodetector 43. Silicon wafers GV1, GV2. gate valve

Claims (31)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】ステージに載置された基体を既知の設定温
度に加熱または冷却する手段を備えた温度校正ステージ
と;基体の輻射熱を測定する第1の赤外線輻射温度計と
;前記第1の赤外線輻射温度計の出力から前記基体の既
知の温度に基づいて輻射率を求め、前記第1の赤外線輻
射温度計により前記基体の温度を正しく表示せしめるた
めの赤外線感度補正値を演算する手段と;該ステージと
同一ないしは異なる基体が載置されるステージと、この
基体を所定の設定温度に加熱または冷却する手段と、前
記基体に真空処理する手段とを備えた真空処理チャンバ
と;前記基体の輻射熱を測定する第2の赤外線輻射温度
計と;前記第2の赤外線輻射温度計の出力から前記温度
校正チャンバで求めた赤外線感度補正値に基づき真空処
理チャンバ内に置かれた基体の真の温度を算出する手段
とを備えて成る真空処理装置。
1. A temperature calibration stage comprising means for heating or cooling a substrate placed on the stage to a known set temperature; a first infrared radiant thermometer for measuring radiant heat of the substrate; means for calculating an emissivity based on the known temperature of the substrate from the output of the infrared radiation thermometer, and calculating an infrared sensitivity correction value for causing the first infrared radiation thermometer to correctly display the temperature of the substrate; a vacuum processing chamber comprising a stage on which a substrate that is the same as or different from the stage is placed, a means for heating or cooling the substrate to a predetermined set temperature, and a means for applying vacuum treatment to the substrate; radiant heat of the substrate; a second infrared radiation thermometer that measures the true temperature of the substrate placed in the vacuum processing chamber based on the infrared sensitivity correction value determined in the temperature calibration chamber from the output of the second infrared radiation thermometer; A vacuum processing apparatus comprising calculation means.
【請求項2】ステージに載置された基体を既知の設定温
度に加熱または冷却する手段を備えた温度校正ステージ
と;基体の輻射熱を測定する第1の赤外線輻射温度計と
;前記第1の赤外線輻射温度計の出力から前記基体の既
知の温度に基づいて輻射率を求め、前記第1の赤外線輻
射温度計により前記基体の温度を正しく表示せしめるた
めの赤外線感度補正値を演算する手段と;前記基体が載
置される前記ステージ又は、これと異なるステージと、
この基体を所定の設定温度に加熱または冷却する手段と
、前記基体に真空処理する手段とを備えた真空処理チャ
ンバと;前記基体の輻射熱を測定する第2の赤外線輻射
温度計と;前記第2の赤外線輻射温度計の出力から前記
温度校正チャンバで求めた赤外線感度補正値に基づき真
空処理チャンバ内に置かれた基体の真の温度を算出する
手段と;上記各々のステージ上の基体上に近接して配設
され、赤外線温度計の測定波長に対して充分に鏡面であ
る部材でその主面が構成されたシャッタ機構とを具備し
て成る真空処理装置。
2. A temperature calibration stage comprising means for heating or cooling a substrate placed on the stage to a known set temperature; a first infrared radiant thermometer for measuring radiant heat of the substrate; means for calculating an emissivity based on the known temperature of the substrate from the output of the infrared radiation thermometer, and calculating an infrared sensitivity correction value for causing the first infrared radiation thermometer to correctly display the temperature of the substrate; the stage on which the base is placed or a different stage;
a vacuum processing chamber comprising means for heating or cooling the substrate to a predetermined set temperature and means for applying vacuum treatment to the substrate; a second infrared radiant thermometer for measuring radiant heat of the substrate; means for calculating the true temperature of the substrate placed in the vacuum processing chamber based on the infrared sensitivity correction value determined in the temperature calibration chamber from the output of the infrared radiation thermometer; 1. A vacuum processing apparatus comprising: a shutter mechanism, the main surface of which is made of a member that is sufficiently mirror-like for the measurement wavelength of an infrared thermometer;
【請求項3】上記各々のステージには、該赤外線輻射温
度計によって基体の温度を観測するための設けられた観
察用穴、また基体からの赤外光を赤外線輻射温度計にま
で導くための光路、基体に接するステージの面内にあり
、基体とステージとの成す空間に所定のガスを所定のガ
ス圧力で満たすためのガス導入手段を持ち、該観察用穴
を塞ぐことのできる、可動式の光路閉塞用のシャッタか
ら成る基板温度の制御手段をそなえてなる請求項1もし
くは2記載の真空処理装置。
3. Each of the stages has an observation hole provided for observing the temperature of the substrate with the infrared radiation thermometer, and a hole for guiding infrared light from the substrate to the infrared radiation thermometer. A movable type that is located in the plane of the stage in contact with the optical path and the substrate, has a gas introduction means for filling the space formed between the substrate and the stage with a specified gas at a specified gas pressure, and is capable of closing the observation hole. 3. The vacuum processing apparatus according to claim 1, further comprising substrate temperature control means comprising a shutter for blocking an optical path.
【請求項4】上記各々のステージには、該赤外線輻射温
度計によって基体の温度を観測するための観察用穴、ま
た基体からの赤外光を赤外線輻射温度計にまで導くため
の光路、基体に接するステージの面内にあり、基体とス
テージとの成す空間に所定のガスを所定のガス圧力で満
たすためのガス導入手段を持ち、該赤外線輻射温度計の
測定波長に対してほぼ透明な材料でできた該観察用穴の
基板側と赤外線温度計測との真空雰囲気を仕切るための
第1の窓板を備えてなる制御手段をそなえた請求項1も
しくは2記載の真空処理装置。
4. Each of the stages has an observation hole for observing the temperature of the substrate with the infrared radiation thermometer, an optical path for guiding infrared light from the substrate to the infrared radiation thermometer, and a substrate. A material that is located in the plane of the stage in contact with the substrate, has a gas introduction means for filling the space formed between the base and the stage with a predetermined gas at a predetermined gas pressure, and is substantially transparent to the measurement wavelength of the infrared radiation thermometer. 3. The vacuum processing apparatus according to claim 1, further comprising a control means comprising a first window plate for partitioning a vacuum atmosphere between the substrate side of the observation hole formed by the infrared thermometer and the infrared thermometer.
【請求項5】上記各々のステージは、第1の窓板と、赤
外線温度計との間に第1の窓板の厚さよりも薄い第2の
窓板を備えてなる基板温度の制御手段をそなえた請求項
1もしくは2記載の真空処理装置。
5. Each of the stages includes substrate temperature control means comprising a second window plate that is thinner than the first window plate between the first window plate and the infrared thermometer. 3. The vacuum processing apparatus according to claim 1, further comprising: a vacuum processing apparatus according to claim 1;
【請求項6】上記第1の窓板は、第2の窓板に比較して
、より長い波長の赤外線輻射光までを透過させることが
できるものからなる基板温度の制御手段をそなえた請求
項1もしくは2記載の真空処理装置。
6. The first window plate is provided with substrate temperature control means made of a material capable of transmitting infrared radiation having a longer wavelength than the second window plate. 2. The vacuum processing apparatus according to 1 or 2.
【請求項7】上記第1及び第2の赤外線輻射温度計は、
それぞれ同一の赤外領域の波長にて測定を行うようにし
てなる請求項1もしくは2記載の真空処理装置。
7. The first and second infrared radiation thermometers include:
3. The vacuum processing apparatus according to claim 1, wherein the measurement is performed at the same wavelength in the infrared region.
【請求項8】上記温度校正ステージ上の基体の既知の所
定温度に加熱または冷却する手段を、上記真空処理チャ
ンバ外に配設して成る請求項1もしくは2記載の真空処
理装置。
8. The vacuum processing apparatus according to claim 1, further comprising means for heating or cooling the substrate on the temperature calibration stage to a known predetermined temperature, provided outside the vacuum processing chamber.
【請求項9】上記温度校正ステージ上の基体の既知の所
定温度に加熱または冷却する手段は、大気との置換雰囲
気内に存在するようにして成る請求項1乃至4何れか記
載の真空処理装置。
9. The vacuum processing apparatus according to claim 1, wherein the means for heating or cooling the substrate on the temperature calibration stage to a known predetermined temperature exists in an atmosphere replacing the air. .
【請求項10】上記温度校正ステージ上の基体の温度を
既知の所定温度に加熱または冷却する手段は、基体より
も熱容量の大きな部材に前記基体を熱的に接触させる手
段をもって構成して成る請求項1乃至9何れか記載の真
空処理装置。
10. The means for heating or cooling the temperature of the substrate on the temperature calibration stage to a known predetermined temperature comprises means for bringing the substrate into thermal contact with a member having a larger heat capacity than the substrate. 10. The vacuum processing apparatus according to any one of items 1 to 9.
【請求項11】上記基体を基体よりも熱容量の大きな部
材に熱的に接触させる手段は、基体と部材が接触する空
間を真空に排気する手段を持って構成して成る請求項1
0記載の真空処理装置。
11. The means for bringing the base body into thermal contact with a member having a larger heat capacity than the base member comprises means for evacuating a space where the base body and the member are in contact with each other.
0. The vacuum processing apparatus according to 0.
【請求項12】上記温度校正ステージ上の基体の温度を
既知の所定温度に加熱または冷却する手段は真空処理チ
ャンバ内にあり、基体を基体よりも熱容量の大きな部材
に熱的に接触させる手段と、この基体と部材とが接触す
る空間には5パスカル以上の圧力の気体を封入する手段
を配設して成る請求項1乃至7何れか記載の真空処理装
置。
12. Means for heating or cooling the temperature of the substrate on the temperature calibration stage to a known predetermined temperature is located in a vacuum processing chamber, and means for bringing the substrate into thermal contact with a member having a larger heat capacity than the substrate. 8. The vacuum processing apparatus according to claim 1, further comprising means for sealing gas at a pressure of 5 Pascal or more in the space where the base body and the member are in contact.
【請求項13】基体温度校正ステージと、真空処理チャ
ンバとの間に基体温度調整ステージを配設し、基体の温
度調整ステージには第3の赤外線輻射温度計を備えて成
る請求項1もしくは2記載の真空処理装置。
13. Claim 1 or 2, wherein a substrate temperature adjustment stage is disposed between the substrate temperature calibration stage and the vacuum processing chamber, and the substrate temperature adjustment stage is provided with a third infrared radiation thermometer. The vacuum processing apparatus described.
【請求項14】少なくとも上記真空処理チャンバ内の基
体が載置されるステージを、基体を所定温度に加熱もし
くは冷却する手段の配設された第1のステージと、温度
測定を行う第2のステージとに分割し、第1のステージ
で基体の温度設定を行い、次いで第2のステージに基体
を移動して温度測定する手段を具備して成る請求項第1
乃基体至13何れか記載の真空処理装置。
14. At least the stage on which the substrate is placed in the vacuum processing chamber includes a first stage provided with means for heating or cooling the substrate to a predetermined temperature, and a second stage for measuring temperature. Claim 1, further comprising means for setting the temperature of the substrate in the first stage, and then moving the substrate to the second stage and measuring the temperature.
14. The vacuum processing apparatus according to any one of Substrates to 13.
【請求項15】少なくとも上記真空処理チャンバ内の基
体を加熱する手段の一つが、ランプ加熱手段から成る請
求項第1乃基体至13何れか記載の真空処理装置。
15. The vacuum processing apparatus according to claim 1, wherein at least one of the means for heating the substrate in the vacuum processing chamber comprises lamp heating means.
【請求項16】少なくとも上記温度校正ステージ上の基
体を加熱もしくは冷却する手段の一方を上記ステージに
備えると共に、前記基体上面に近接して第2の加熱もし
くは冷却する手段の配設し、前記基板を両面から温度制
御するように成した請求項1乃基体至13何れか記載の
真空処理装置。
16. At least one of means for heating or cooling the substrate on the temperature calibration stage is provided on the stage, and a second heating or cooling means is disposed close to the upper surface of the substrate, 14. The vacuum processing apparatus according to claim 1, wherein the temperature of the substrate is controlled from both sides.
【請求項17】上記真空処理チャンバ内の各々のステー
ジは、第2の赤外線輻射温度計の出力から求めた基体の
温度から真空処理チャンバ内の前記所定の設定温度から
ずれた分量の温度を調整する温度制御手段を具備して成
る請求項目1乃基体至12何れか記載の真空処理装置。
17. Each stage in the vacuum processing chamber adjusts the temperature of the substrate determined from the output of the second infrared radiation thermometer by an amount that deviates from the predetermined set temperature in the vacuum processing chamber. 13. The vacuum processing apparatus according to claim 1, further comprising temperature control means for controlling the substrate.
【請求項18】ステージに載置された基体の既知の設定
温度に加熱または冷却する手段を備えた温度校正ステー
ジと;このステージ上の基体の輻射熱を測定する第1の
赤外線輻射温度計と;前記第1の赤外線輻射温度計の出
力から前記基体の既知の温度に基づいて輻射率を求め、
前記第1の赤外線輻射温度計により前記基体の温度を正
しく表示せしめるための赤外線感度補正値を演算する手
段と;温度校正ステージと同一ないし又はステージと、
この基体を所定の設定温度に加熱または冷却する手段と
、前記基体に真空成膜処理する手段とを備えた真空成膜
処理チャンバと;この真空成膜処理チャンバ内のステー
ジに置載された前記基体の輻射熱を測定する第2の赤外
線輻射温度計と;前記第2の赤外線輻射温度計の出力か
ら前記温度校正ステージで求めた赤外線感度補正値に基
づき真空成膜処理チャンバ内に置かれた基体の真の温度
を算出する手段と;この第2の赤外線輻射温度計の出力
から求めた基体の温度が、真空成膜処理チャンバ内の前
記所定の設定温度からずれた分量の温度を調整する温度
制御手段と;上記各々のチャンバ内の基体上に近接して
配設され、赤外線温度計の測定波長に対して充分に鏡面
である部材でその主面が構成されたシャッタ機構とを具
備して成る成膜装置。
18. A temperature calibration stage comprising means for heating or cooling a substrate placed on the stage to a known set temperature; a first infrared radiant thermometer for measuring radiant heat of the substrate on the stage; Determining the emissivity based on the known temperature of the substrate from the output of the first infrared radiation thermometer,
means for calculating an infrared sensitivity correction value for correctly displaying the temperature of the substrate by the first infrared radiation thermometer; the same as or a stage for temperature calibration;
a vacuum film-forming processing chamber comprising means for heating or cooling the substrate to a predetermined set temperature, and means for performing vacuum film-forming processing on the substrate; a second infrared radiant thermometer for measuring radiant heat of the substrate; a substrate placed in a vacuum film-forming processing chamber based on an infrared sensitivity correction value obtained at the temperature calibration stage from the output of the second infrared radiant thermometer; means for calculating the true temperature of the second infrared radiation thermometer; a temperature that adjusts the amount by which the temperature of the substrate determined from the output of the second infrared radiation thermometer deviates from the predetermined set temperature in the vacuum film forming processing chamber; control means; and a shutter mechanism disposed close to the substrate in each of the chambers, the main surface of which is formed of a member that is sufficiently mirror-like for the measurement wavelength of the infrared thermometer. Film forming equipment consisting of:
【請求項19】上記真空成膜処理チャンバをスパッタリ
ング法によって所定条件で薄膜を形成することのできる
真空成膜処理チャンバで構成して成る請求項18記載記
載のスパッタリング成膜装置。
19. The sputtering film forming apparatus according to claim 18, wherein said vacuum film forming chamber is a vacuum film forming chamber capable of forming a thin film under predetermined conditions by a sputtering method.
【請求項20】上記真空成膜処理チャンバをCVD法に
よって所定条件で薄膜を形成することのできる真空成膜
処理チャンバで構成して成る請求項18記載記載のCV
D成膜装置。
20. The CV according to claim 18, wherein the vacuum film forming processing chamber is a vacuum film forming processing chamber capable of forming a thin film under predetermined conditions by a CVD method.
D film forming equipment.
【請求項21】上記基体温度校正ステージと、真空成膜
処理チャンバとの間に基体温度調整ステージを配設し、
前記チャンバ内には、基体の温度調整用ステージとこの
ステージに赤外線輻射温度計とを備えて成る請求項18
記載記載の成膜装置。
21. A substrate temperature adjustment stage is disposed between the substrate temperature calibration stage and the vacuum film forming processing chamber,
18. The chamber further comprises a stage for adjusting the temperature of the substrate and an infrared radiation thermometer on this stage.
Film forming apparatus as described.
【請求項22】上記基体温度調整チャンバの設定温度を
、基体温度校正ステージ及び基体への真空成膜処理チャ
ンバよりも低温もしくは高温の異なる温度に保持して成
る請求項21記載記載の成膜装置。
22. The film forming apparatus according to claim 21, wherein the set temperature of the substrate temperature adjustment chamber is maintained at a different temperature, lower or higher than that of the substrate temperature calibration stage and the vacuum film forming processing chamber for the substrate. .
【請求項23】上記真空成膜処理チャンバがスパッタリ
ング成膜から成る請求項21もしくは22記載の成膜装
置。
23. The film forming apparatus according to claim 21 or 22, wherein said vacuum film forming processing chamber comprises sputtering film forming.
【請求項24】成膜処理するための所定の基体を基体温
度校正ステージ及に載置し、基体を所定温度に加熱する
工程と、次いで真空下で所定温度に冷却し、基体を真空
成膜処理チャンバ内のステージに搬送して所定の第1の
成膜設定温度に制御して成膜を開始する工程と、次いで
基体温度を前記第1の成膜設定温度よりも高い第2の設
定温度に制御して所定厚みになるまで成膜する工程と、
成膜終了後、前記第2の成膜設定温度以下に急冷する工
程とを有して成る請求項18記載記載の成膜装置による
成膜方法。
24. A step of placing a predetermined substrate to be subjected to a film forming process on a substrate temperature calibration stage and heating the substrate to a predetermined temperature, and then cooling the substrate to a predetermined temperature under vacuum to form a vacuum film on the substrate. A step of transporting the substrate to a stage in a processing chamber and controlling it to a predetermined first film formation set temperature to start film formation, and then setting the substrate temperature to a second set temperature higher than the first film formation set temperature. A step of forming a film to a predetermined thickness by controlling the
19. The film forming method using the film forming apparatus according to claim 18, further comprising the step of rapidly cooling the film to a temperature equal to or lower than the second film forming temperature after the film forming is completed.
【請求項25】成膜処理するための所定の基体を基体温
度校正ステージに載置し、基体を所定温度に加熱する工
程と、次いで基体を基体温度調整ステージに搬送して所
定温度に冷却する工程と、次いで基体を真空成膜処理チ
ャンバ内のステージに搬送して第1の成膜設定にて、第
1の成膜を開始する工程と、一旦成膜を停止しこの基体
を前記基体温度調整チャンバ内もしくは他の温度調整チ
ャンバ中のステージに移し、前記第1の成膜温度よりも
高い第2の設定温度に一定時間保持して膜の結晶粒を増
大する工程と、基体の温度を前記基体温度調整チャンバ
内の第2の設定温度よりも高い第3の成膜温度に制御し
て所定膜厚まで成膜を行う第2の成膜工程と、この基体
を他の基体温度調整ステージにより、急冷する工程とを
有して成る請求項21記載の成膜装置による成膜方法。
25. A step of placing a predetermined substrate for film-forming treatment on a substrate temperature calibration stage and heating the substrate to a predetermined temperature, and then transporting the substrate to a substrate temperature adjustment stage and cooling it to a predetermined temperature. step, then a step of transporting the substrate to a stage in a vacuum film-forming processing chamber and starting the first film-forming at the first film-forming setting, and a step of once stopping the film-forming and lowering the substrate to the substrate temperature. A step of increasing the crystal grains of the film by transferring the film to a stage in a regulating chamber or another temperature regulating chamber and maintaining it at a second set temperature higher than the first film forming temperature for a certain period of time, and increasing the temperature of the substrate. A second film forming step in which a film is formed to a predetermined thickness by controlling a third film forming temperature higher than the second set temperature in the substrate temperature adjustment chamber, and a second film forming step in which the substrate is transferred to another substrate temperature adjustment stage. 22. The film forming method using the film forming apparatus according to claim 21, further comprising the step of rapidly cooling the film.
【請求項26】温度を測定する対象の基体とその基体の
温度を測定しようとする赤外線輻射温度計と赤外線輻射
温度計で温度の測定を行う基体の表面とは逆の表面に、
前記赤外線輻射温度計で測定する光軸とほぼ垂直に、そ
の測定する赤外線波長に対して充分な反射率を有する鏡
面を設置し、上記基体の温度を測定するようにした基体
温度の測定方法。
26. A substrate whose temperature is to be measured, an infrared radiation thermometer to measure the temperature of the substrate, and a surface opposite to the surface of the substrate whose temperature is to be measured by the infrared radiation thermometer.
A method for measuring the temperature of a substrate, wherein a mirror surface having a sufficient reflectance for the infrared wavelength to be measured is installed substantially perpendicular to the optical axis measured by the infrared radiation thermometer, and the temperature of the substrate is measured.
【請求項27】加熱処理又は冷却処理を行う対象の基体
とその基体の温度を測定しようとする赤外線輻射温度計
,赤外線輻射温度計とは基体の反射側にある測定波長の
於いて十分に高い反射率を有する鏡面と、上記処理を行
う加熱又は冷却手段とを備えた基体温度の制御方法。
[Claim 27] An infrared radiation thermometer that attempts to measure the temperature of a substrate to be subjected to heat treatment or cooling treatment, and an infrared radiation thermometer that has a sufficiently high measurement wavelength on the reflective side of the substrate. A method for controlling the temperature of a substrate, comprising a mirror surface having a reflectance and a heating or cooling means for performing the above treatment.
【請求項28】上記加熱又は冷却手段は上記赤外線輻射
温度計からの測定値により基体を所定の温度に制御する
ものであることを特徴とした27項記載の基体温度の制
御方法。
28. The method of controlling the temperature of a substrate according to claim 27, wherein the heating or cooling means controls the substrate to a predetermined temperature based on a measurement value from the infrared radiation thermometer.
【請求項29】上記鏡面は必要に応じて基体の反射側の
赤外線輻射温度計の光軸に移動できるものであることを
特徴とした請求項27乃至28記載の温度制御方法。
29. The temperature control method according to claim 27, wherein the mirror surface can be moved to the optical axis of the infrared radiation thermometer on the reflective side of the base body as necessary.
【請求項30】上記加熱処理手段は少なくとも第1回目
と第2回目の加熱を行い、第1回目の加熱後に前記鏡面
と赤外線輻射温度計を用いて基体温度の測定を行う、そ
の結果から第2の加熱により目標の加熱温度が得られる
ように第2の加熱条件を設定する手段を備えたことを特
徴とした請求項目27乃至29項記載の基体温度の制御
方法。
30. The heat treatment means performs at least a first and a second heating, and after the first heating, measures the temperature of the substrate using the mirror surface and an infrared radiation thermometer. 30. The substrate temperature control method according to claim 27, further comprising means for setting the second heating condition so that a target heating temperature is obtained by the second heating.
【請求項31】鏡面のおかれる場所には鏡面とは逆に測
定波長にて十分に低い反射を有する物体を導入できるよ
うにしたことを以て特徴とした請求項目27至30項記
載の基体温度の測定方法。
31. The substrate temperature control method according to claims 27 to 30, characterized in that an object having a sufficiently low reflection at the measurement wavelength, contrary to the mirror surface, can be introduced into the place where the mirror surface is placed. Measuring method.
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