JPS6250627A - 基板の表面温度の制御方法 - Google Patents

Abstract

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

Description

【発明の詳細な説明】 ［概要］ 本発明は、基板の表面温度の測定方法であって、基板の
表面を非接触状態で正確に測定するために、５μｍ以下
の波長を有する赤外線で基板を加熱し、加熱された基板
から放射される赤外線の波長はある程度広範囲であるが
、その波長のうち６μｍ以上の波長に感知する赤外線温
度計を使用して、基板の真正温度が測定できるようにし
ておき、これによって基板の温度を非接触状態で高精度
で測定する方法を提案するものである。

［産業上の利用分野］ 本発明は、基板の表面温度の測定方法に係わり、特に非
接触状態で被加熱体の温度測定方法に関するものである
。

近時、基板の表面上にスパンタ法、蒸着法、ＣＶＤ法等
法理物理的学的手段によって、金属膜や無機物の膜を形
成することが多いが、その成膜の品質は成膜時の基板の
温度条件と著しく関係があり、例えば成膜された金属の
結晶粒子のサイズ、結晶の配向性、またステップカバレ
ッジの状態など成膜時の基板の温度に著しく影響を受け
ることになる。

従って、成膜時の基板温度の正確な管理が必要とされる
が、しかしなから、これらの成膜は通常真空装置や特殊
な雰囲気中で行われるために、基板の温度測定はかなり
の困難を伴うものであり、例えば一般に行われている、
基板に熱電対を接触させて測定するには、両者間の接触
抵抗を皆無にし、また取り出し線での抵抗の影響を無く
する等が必要になり、基板に直接温度針を接触させて温
度をＪＩＪ定する方法は、その測定結果がかなり不正確
になるという不都合等があって、その改善が要望されて
いる。

［従来の技術］ 第２図は、従来の基板の表面温度の測定方法を示す模式
要部断面図である。

スパッタ装置の場合について説明すると、スパッタ装置
の真空容器１は所定の真空度にされ、その壁面にスパッ
タ用ターゲット２が配置されていて、それに対向して基
板３として例えばシリコンウェハが置かれている。

基板の温度を上げるための加熱方法は、基板に対向して
配置された環状の赤外線ランプ４により矢印のような輻
射熱によって行われ、加熱効率を上げるために赤外線ラ
ンプには水冷付きの反射板５が設けである。

基板の温度を測定するために、熱電対６を基板の極近傍
または基板に接触させて設置し、基板の温度を熱電対に
より検知して、その検知信号をコントローラ７に入力し
て、その出力を赤外線ランプの電源８に入力して赤外線
ランプの電力を制御している。

この場合に、基板に熱電対が直接接触していないか、ま
たは単なる接触程度であるために、接触抵抗が大きく、
基板の真正温度が測定できないという欠点がある。

第３図は、他の従来例の基板の表面温度の測定方法を示
す模式要部断面図であるが、スパッタ装置の真空容器や
スパッタターゲットは省略してあり、基板の温度制御系
について説明する。

基板３の温度を上げるための加熱は、熱伝導の良好な銅
で形成されたヒータブロック１１により行うもので、ヒ
ータブロック１１内には、ヒータ１２と、中空のガス流
通路１３および熱電対１４が組み込まれている。

ヒータブロック１１をヒータ１２により加熱して温度を
上昇させた後、中空のガス流通路１３に矢印のように、
アルゴンガス等の気体を流して、基板とヒータブロック
間の熱対流を行わせ、それによって基板の温度の均一化
を計っている。

熱電対１４はヒータブロックの温度を測定して、その検
知信号はコントローラ１５に入力され、それによってヒ
ータ電源１６が調節されて、ヒータブロックが適正温度
に調整されることになる。

この装置では、ヒータブロックの熱容量が大きいために
、温度制御の応答が遅くなるという欠点がある。

［発明が解決しようとする問題点］ 従来の、スパッタ装置や蒸着装置における基板の加熱方
法では、基板の真正温度を測定することが困難であった
り、また制御のための応答が遅くなる等の問題点がある
。

［問題点を解決するための手段］ 本発明は、上記問題点を解決するための基板の表面温度
の測定方法を提案するもので、その解決の手段は、基板
の温度を非接触状態で正確に検知するために、基板を波
長が５μｍ以下の赤外線で加熱し、加熱された基板から
の輻射熱を赤外線検知器で測定する際には、検知波長を
６μｍ以上の赤外線温度計で測定することにより、加熱
用波長と、基板からの輻射波長を区別するようにしたも
のである。

［作用］ 本発明は、従来のスパッタ装置や蒸着装置では基板の真
正温度を測定することが困難であるのを改善したもので
、基板は波長が５μ−以下の赤外線で加熱し、一方基板
から輻射される赤外線については、波長が６μｍ以上の
赤外線を感知して温度を検知する赤外線温度計を用いて
基板温度を測定することにより、基板温度を非接触状態
で測定したものであり、これによって高精度に基板温度
を制御することができる。

［実施例コ 第１図は本発明による基板の表面温度の制御方法を示す
模式要部断面図である。

スパッタ装置の真空容器２１があり、その壁面にスパッ
タターゲット２２と、それに対向して基板３として例え
ばシリコンウェハが配置されているものとする。

基板温度を上げるために、基板の背面に環状型のの赤外
線ランプ２３が配置され、矢印のように輻射線を輻射す
るが、赤外線ランプの効率を上げるために反射板２４が
設けられている。

赤外線ランプの輻射波長を５μｍ以下であるためには、
赤外線ランプの種類としてハロゲンランプを使用するこ
とができる。

基板温度を検知するために、波長が６μｍ以上の赤外線
を検知する赤外線検知器２５を使用するが、そのために
、矢印のように基板からの赤外線を通過させる赤外線光
路２６が設けられ、真空容器の外部からでも見通せるよ
うになっている。

赤外線ランプ２３であるハロゲンランプからの輻射熱に
よって加熱された基板は、その基板の温度に対応する波
長の赤外線を輻射するため、赤外線検知器２５には、基
板とハロゲンランプとの双方からの波長の輻射波長のエ
ネルギーが入射するが、赤外線検知器２５が６μｍ以上
の波長の検知のみをするので、ハロゲンランプからの輻
射波長帯は検知せず、基板からの赤外線のみを検知して
、その検知信号をコントローラ２７に入力し、その制御
信号でハロゲンランプの電源２８が調整される。

この結果、基板の表面温度は非接触状態で正確に制御さ
れることができ、最適状態で成膜が行われることになる
。

［発明の効果コ 以上、詳細に説明したように、本発明による基板の表面
温度の制御方法を採用して、基板に蒸着またはスパッタ
を行うことにより、高品質の成膜ができ、高性能の半導
体装置が供しうるという効果大なるものである。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明の基板の表面温度の制御方法を示す模
式要部断面図、 第２図は、従来の基板の表面温度の制御方法を示す模式
要部断面図、 第３図は、従来の基板の表面温度の制御方法を示す模式
要部断面図、 図において、 ３は基板、　　　　　２１は真空容器、２２はスパンタ
ターゲ・ント、 ２３は赤外線ランプ、　２４は反射板、２５は赤外線検
知器、　２６は赤外線光路、２７はコントローラ、　２
８は電源、 をそれぞれ示している。 第１図

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 基板（３）を波長が５μｍ以下の赤外線ランプ（２３）
   で加熱し、 該基板表面の温度を波長が６μｍ以上で感知する赤外線
   温度計（２５）で検知して基板の表面温度を制御するこ
   とを特徴とする基板の表面温度の制御方法。