JPH03120429A - 放射温度計及び該放射温度計を有する成膜装置とその成膜方法 - 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】 〔産業上の利用分野〕 本発明は放射温度計と、該放射温度計を有する成膜装置
とその成膜方法に関する。

近年の半導体装置等に対する高信頼性の要求に伴い、半
導体基板の成膜工程において該半導体基板の温度変化を
測定する必要が生じてきている。

また、半導体基板に限らず例えば磁気ディスク等におい
ても、その基板温度が該基板に形成する薄膜の磁気特性
に大きな影響を及ぼすため、基板温度の測定は非常に重
要視されている。

このため主として赤外線検出型の温度計が市場に提供さ
れているが、その殆どは放射温度検出器を成膜装置の成
長容器外に固定し、成膜装置のビューイングポート（の
ぞき窓）を通して温度測定を行うものであった。従って
被測定体と該放射温度検出器との間隔がかなり離れてお
り、成膜装置内における雰囲気（例えばプラズマ等）か
らの赤外線を検出してしまう等、測定温度に大きな誤差
が存在していた。

このことから、成膜装置の成長容器内に放射温度計の赤
外線検出プローブを導入し、被測定体に該赤外線検出プ
ローブを近接させて精度の高い測定を行う必要が生じて
きている。

これに伴って、成長容器内で使用することが可能な放射
温度計が提案されている。

〔従来の技術〕

第２図は、本願発明者によって以前発明された放射温度
計（特開平１−１０７１２０）の使用例を示す説明図で
あり、成膜装置の成長容器内における赤外線検出プロー
ブ３を示している。

図中１は基板、２゛は該基板ｌを保持・回転させるため
の基板ホルダである。３１は赤外線取り入れ口であって
、赤外線検出プローブ３は被測定体（基板１）の放射す
る赤外線をここから取り入れる。３２は赤外線を反射さ
せるためのミラー３５は検出した赤外線を温度測定部（
図示せず）に送るためのファイバである。３４は集光レ
ンズであり、赤外線を集光してファイバ３５に送るため
のもの、３３は保護ガラスであり、集光レンズ３４を保
護するためのものである。５は蛇腹であり、前記ファイ
バ３５を保護し、且つ気密性を保つためのものである。

本成膜装置は、成長容器内において基板ｌを基板ホルダ
２”にて保持・回転させつつ成膜工程を行うものである
。そして被測定体である成膜中の基板１に、前記赤外線
検出プローブ３を近接させて赤外線を検出するものであ
る。

成膜工程中に基板１より放出された赤外線は、近接する
赤外線取り入れ口３１より赤外線検出プローブ３内部に
先ず取り込まれる。そしてミラー３２にて反射され、集
光レンズ３４により集光されてファイバ３５に到達する
。

一方ファイバ３５は、蛇腹５に保護された状態で前記成
長容器外に固定された温度測定部（図示せず）に接続し
ている。ファイバ３５を通過してきた赤外線は、該温度
測定部にてその蚤を測定され、温度値に換算される。

本装置における赤外線検出プローブ３は、前記成長容器
内において成膜工程中の基板１に近接して設けられてい
る。このため従来のように、放射温度検出器が該成長容
器外に設けられている場合に比べて、基板１の放射する
赤外線量をより正確に検出することが可能である。

しかし本装置が成膜工程中における基板ｌの温度測定を
目的としているために、基板１上に形成すべき成膜物質
の飛沫が前記赤外線検出プローブ３に付着することは避
けられない。また、該飛沫がミラー３２に付着すると、
該ミラー３２の反射率が低下して測定誤差の生じる大き
な原因となる。

しかしながら成膜工程中において、前記赤外線取り入れ
口３１は基板１表面に向いているため、基板１に対して
放出された成膜物質の飛沫の多くは該基板ｌにて遮断さ
れる。このため該飛沫が前記赤外線検出プローブ３内部
の前記ミラー３２に付着する量は極微量である。

一方基板ｌの交換時やブリスパッタ（後述）中等、該赤
外線検出プローブ３上に基板１が準備されていない場合
は、放出された飛沫を該ミラー３２に対して遮断するも
のが存在しないため、該ミラー３２の汚染が急速に進行
するという問題があった。

従来この問題に対してはミラー３２を頻繁に交換するか
、金属系の成膜物質による成膜工程の場合は、成膜物質
と同一の物質にて該ミラー３２の表面を覆うことで対応
していた。

ミラー３２の交換は該ミラー３２の汚染を抑制すること
ができ、ミラー３２を成膜物質にて覆うことは、ミラー
３２の反射率の変化を抑制することができた。

〔発明が解決しようとする課題〕

しかしミラーの頻繁な交換は多大な手間を招き、成膜工
程を実施する基板の生産効率を考慮すると、この手間は
大きな問題であった。

また成膜物質が反射率の悪い物質である場合、ミラーの
表面を成膜物質で覆うという手段は、使用前から反射率
の悪いミラーを作り出す結果となった（例えば波長２．
５μｍの光において、アルミニウムの反射率は９５％、
チタンは６０％）。特に１００″Ｃ以下といった低温域
での測定の場合、被測定体からの赤外線放射量は非常に
少なくなる（例えば波長２．５μｍの光を出し、温度１
００℃の被測定体は、２００℃の時に比較すると、その
放射輝度は４％程度でしかない）。この状態で反射率の
悪いミラーを用いると、検出できる赤外線量が極端に減
少するために測定精度に大きな影響を与えるのである。

また、非金属系の成膜物質を用いる場合はこの方法は使
えないという問題もあった。

本発明は、赤外線検出プローブ内部に侵入する成膜物質
の飛沫を最小限に抑制することができる放射温度計と、
該放射温度計を用いた成膜装置及び成膜方法を提供する
ことを目的とする。

〔課題を解決するための手段〕

前記目的を解決するために、 １、被測定体が放射する赤外線を検出するための赤外線
検出プローブと、該赤外線検出プローブの赤外線取り入
れ口に設けられたシャッタと、該シャッタを駆動するた
めのシャッタ駆動部とを有するように放射温度針を構成
する。

２、基板の成膜工程を行うための成長容器と、該成長容
器内において、該基板の成膜工程を実施する位置まで該
基板を搬送するための搬送手段と、請求項１記載の放射
温度計と、該放射温度針における赤外線検出プローブの
シャッタを、前記基板の成膜工程が実施されている間だ
け開放するための制御手段とを有し、前記放射温度計の
赤外線検出プローブは、その赤外線取り入れ口が成膜工
程実施中の前記基板にて覆われる位置に設けられている
ように成膜装置を構成する。

３、前記成長容器内にて前記赤外線検出プローブを移動
させるためのプローブ駆動部を有するように、前項記載
の成膜装置を構成する。

４、第２項または３項記載の成膜装置において、前記赤
外線検出プローブのシャッタを、前記基板の成膜工程が
実施されている間だけ開放し、該基板色温度変化を監視
しつつ基板の成膜工程を実施する。

〔作用〕

本発明では、赤外線検出プローブの赤外線取り入れ口に
シャッタを設けた放射温度計を用いて基板温度を測定し
ている。

そして該赤外線検出プローブを基板に近接させて温度測
定を行い、且つ被測定体が赤外線検出プローブ上に準備
されていない間、該シャッタを閉じるようにしている。

従って、該赤外線検出プローブが成膜物質の飛沫を最も
浴びる際に該シャッタが閉じるため、該赤外線検出プロ
ーブ内部のミラーは長時間に渡って汚染されにくく、高
反射率を保つようになる。

〔実施例〕

第１図は本発明の実施例を示す説明図であり、本実施例
における成膜装置の成膜室を示している。

また、本実施例における成膜装置は磁気ディスク用のス
パッタ装置である。

図中第２図と同一のものは同一の符号で示しており、２
は本実施例のスパッタ装置における基板ホルダ、１１は
本実施例のスパッタ装置における成長容器である。４は
赤外線検出プローブ３を該成長容器ｌｌ内で移動させる
ためのプローブ駆動部であり、６はミラー３２の汚染を
減少させるためのシャッタ、７は該シャッタ６を駆動す
るためのシャッタ駆動部である。８はアームであり、成
膜工程を連続的に処理するために基板１を自動的に搬送
するためのもの、９は該アーム８を回転させるためのア
ーム駆動部である。１０及びｌＯ。

は成膜物質を放出するターゲットであり、１２はシャッ
タ駆動部７を該成長容器１１外部より操作するためのコ
ントローラである。１３は温度測定部であり、前記赤外
線検出プローブ３にて検出された赤外線はここで測定さ
れる。１４は該シャッタ駆動部７と該アーム駆動部９と
の同期をとるための電子計算機である。

また該赤外線検出プローブ３の内部構造は、第２図に示
すもの、またはこれに準するものとする。

本実施例におけるスパッタ装置は、使用に先立ってター
ゲラ）１０．１０゛に付着した酸化物等を除去するため
に基板１をターゲット１０．１０’の間に固定しない状
態で作動させる、「プリスパッタ工程」を行う。ブリス
パッタ工程が終了するとアーム８を回転させることで、
予め基板ホルダ２に挟んでおいた基板ｌをターゲット１
０Ｓ　１０’の間に固定し、成膜工程を開始する。

ターゲット１０．１０゛の間にて第１の基板を成膜中に
、搬送室（図示せず）より送られてきた第２の基板を成
膜中の第１の基板とは異なる基板ホルダ２にて挟んで待
機する。

第１の基板の成膜工程が終了すると、アーム８は再び回
転して第２の基板をターゲット１０１１０°の間に固定
し、第２の基板の成膜を開始する。

成膜工程の終了した基板は、他のアーム（図示せず）に
て前記搬送室に戻される。

本実施例における放射温度計は、例えばアルミニウムよ
りなるシャッタ６が赤外線検出プローブ３の赤外線取り
入れ口３１に設けられている。そして該シャッタ６は、
コントローラ１２が、例えば真空用モータよりなるシャ
ッタ駆動部７を操作することによって駆動するものであ
る。

また該シャック駆動部７とコントローラ１２とを接続す
る配線は、例えばステンレスよりなる被覆にて保護され
、また前記蛇１ｉ５の内部を通過させることで気密性を
保っている。

そして前記コントローラ１２と温度測定部１３は電子計
算［１４にて制御され、ブリスパッタ中やアーム８の回
転中等基板１の成膜工程を実施していない間は、前記シ
ャッタ６を閉じるように制御するものである。

以下に本実施例における成膜装置を用いた、成膜方法の
実施例を示す。

（１）　　赤外線検出プローブ３を測定位置に固定した
後ブリスパッタ工程を開始する。ただしこの時点ではシ
ャッタ６は閉じており、該赤外線検出プローブ３内部の
ミラー３２には、プリスパッタ工程に伴う成膜物質の飛
沫は付着しない。

（２）ブリスパッタ工程が終了するとアーム８が回転し
、基板ｌがターゲラ１−１０、ｌＯ゛の間に固定されて
成膜工程が開始される。

これと同時に電子計算機１４の指示により、コントロー
ラ１２はシャッタ駆動部７の真空モータを駆動させてシ
ャッタ６が開く。

該基板１より放射された赤外線は、本実施例における放
射温度計の赤外線プローブ３にて検出される。そして該
赤外線は、蛇腹５内部を通過するファイバ３５にて温度
測定部１３に到達して測定される。

この間ミラー３２は露出しているが、ターゲラ）１０，
１０’の放出する成膜物質の飛沫の多くは、成膜工程中
の基板１によって遮断される。

（３）１つの基板の成膜工程が終了すると、再び電子計
算機１４の指示によりコントローラ１２はシャッタ駆動
部７の真空用モータを駆動させてシャッタ６を閉じる。

同時にアーム８も再度回転し、予め準備してあった新た
な基板がターゲットｌ０１１０’の間に固定される。

アーム８が回転している間はシャッタ６は閉じているた
め、赤外線検出プローブ３内部のミラー３２には成膜物
質の飛沫は付着しない。

（４）基板交換終了と同時に再度電子計算機１４の指示
により、コントローラ１２はシャッタ駆動部７を駆動さ
せてシャッタ６を開く。そして同様の手順により、基板
温度の測定が行われる。

以降この操作が繰り返される。

他の実施例の説明 上述の実施例ではシャック駆動部は真空用モータを用い
ているが、これは例えばエアシリンダ等でも良い、エア
シリンダを用いることにより、シャッタ駆動部はより気
密性の高いものとなり、改質への影響もより少なくなる
のである。

また、上述の実施例ではシャッタの材質としてアルミニ
ウムを用いているが、これはステンレス等別の物質でも
良い。

上述の実施例における成膜装置は磁気ディスク用である
が、これは例えば半導体基板用でも良く、磁気ディスク
用に限定するものではない。

また、上述の実施例における成膜装置はスパッタ装置で
あるが、これは蒸着装置等でも良く、スパッタ装置に限
定するものではない。

以上本発明を実施例により説明したが、本発明は本発明
の主旨に従い種々の変形が可能であり、本発明からこれ
らを排除するものではない。

〔発明の効果〕

以上説明したように本発明によれば、基板の成膜工程に
おいて、終始一貫してミラーへの成膜物質の付着を抑制
することが出来るという効果を奏する。

このため成膜工程における基板の温度を長時間に渡って
高精度に測定することができ、係わる半導体装置や磁気
ディスク等各種基板の信鯨性向上に寄与するところが大
きい。

【図面の簡単な説明】

第、１図は本発明の実施例を示す説明図、第２図は従来
の放射温度計の使用例を示す説明図である。 図中、　　　１・・・基板 ２．２゛　・・基板ホルダ ３・・・赤外線検出プローブ ３１・・・赤外線取り入れ口 ３２・・・ミラー ３３・・・保護ガラス ３４・・・集光レンズ ３５・・・ファイバ ４・・・プローブ駆動部 ５・・・蛇腹 ６・・・シャッタ ７・・・シャッタ駆動部 ８・・・アーム ９・・・アーム駆動部 １０．１０゛　・・ターゲット １１・・・成長容器 １２・・・コントローラ １３・・・温度測定部 １４・・・電子計算機 本金明の大肥例１示す説明図 １ 図 ４芝来め放射逼席討のイ更肝例を示す説明図部 図

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、被測定体が放射する赤外線を検出するための赤外線
   検出プローブ（３）と、 該赤外線検出プローブ（３）の赤外線取り入れ口（３１
   ）に設けられたシャッタ（６）と、該シャッタ（６）を
   駆動するためのシャッタ駆動部（７）とを有することを
   特徴とする放射温度計。 ２、基板（１）の成膜工程を行うための成長容器（１１
   ）と、 該成長容器（１１）内において、該基板（１）の成膜工
   程を実施する位置まで該基板（１）を搬送するための搬
   送手段（８、９）と、 請求項１記載の放射温度計と、 該放射温度計における赤外線検出プローブ（３）のシャ
   ッタ（６）を、前記基板（１）の成膜工程が実施されて
   いる間だけ開放するための制御手段（１４）とを有し、 前記放射温度計の赤外線検出プローブ（３）は、その赤
   外線取り入れ口（３１）が成膜工程実施中の前記基板（
   １）にて覆われる位置に設けられていることを特徴とす
   る成膜装置。 ３、前記成長容器（１１）内にて前記赤外線検出プロー
   ブ（３）を移動させるためのプローブ駆動部を有するこ
   とを特徴とする、請求項２記載の成膜装置。 ４、請求項２または３記載の成膜装置において、前記赤
   外線検出プローブ（３）のシャッタ（６）を、前記基板
   （１）の成膜工程が実施されている間だけ開放し、 該基板（１）の成膜工程と並行して該基板（１）の温度
   変化を監視することを特徴とする成膜方法。