JPH04247870A

JPH04247870A - 真空処理装置及びそれを用いた成膜装置と成膜方法

Info

Publication number: JPH04247870A
Application number: JP621091A
Authority: JP
Inventors: 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
Original assignee: Hitachi Ltd
Current assignee: Hitachi Ltd
Priority date: 1991-01-23
Filing date: 1991-01-23
Publication date: 1992-09-03

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】

【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。

【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。

【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。

【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。

【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。

【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。

【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。

【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。

【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。

【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。

【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。

【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。

【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。

【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。

【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。

【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。

【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。

【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。

【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。

【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。

【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。

【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。

【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。

【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。

【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。

【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。

【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。

【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。

【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。

【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。

【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。

【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。

【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。

【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。

【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。

【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。

【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。

【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。

【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。

【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。

【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。

【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
。

【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。

【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。

【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。

【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。

【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。

【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。

【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。

【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。

【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。

【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。

【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。

【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。

【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。

【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。

【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。

【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。

【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。

【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。

【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。

【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。

【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。

【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。

【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。

【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。

【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。

【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。

【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。

【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。

【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。

【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。

【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。

【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。

【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。

【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。

【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
。

【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。

【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。

【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。

【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。

【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。

【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。

【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。

【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。

【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。

【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。

【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。

【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。

【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。

【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
。

【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。

【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。

【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。

【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。

【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。

【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。

【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。

【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。

【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。

【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。

【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。

【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。

【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。

【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。

【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。

【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。

【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。

【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。

【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。

【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。

【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。

【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。

【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。

【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。

【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。

【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。

【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。

【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。

【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。

【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。

【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。

【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。

【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
。

【図面の簡単な説明】

【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。

【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。

【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。

【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。

【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。

【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。

【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。

【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。

【図９】ＢａＦ２（フッ化バリウム）の赤外光透過特性
図である。

【図１０】ＣａＦ２（フッ化カルシウム）の赤外光透過
特性図である。

【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。

【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。

【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。

【図１４】基板の輻射率を測定する方法を示す概念図で
ある。

【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。

【符号の説明】

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

Claims

【特許請求の範囲】

【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。
【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。
【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。
【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。
【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。
【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。
【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。
【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。
【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。
【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。
【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。
【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。
【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。
【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。
【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。
【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。
【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。
【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。
【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。
【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。
【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。
【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。
【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。
【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。
【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。
【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。
【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。
【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。
【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。
【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。
【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。