JPH06158314A - 真空処理装置および方法 - Google Patents
真空処理装置および方法Info
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- JPH06158314A JPH06158314A JP31307992A JP31307992A JPH06158314A JP H06158314 A JPH06158314 A JP H06158314A JP 31307992 A JP31307992 A JP 31307992A JP 31307992 A JP31307992 A JP 31307992A JP H06158314 A JPH06158314 A JP H06158314A
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Abstract
(57)【要約】
【目的】 ランプヒータによってウエハ等の基体を真空
中で加熱する場合の温度制御性を改善することのできる
真空処理技術を提供する。 【構成】 真空処理中のウエハ1の温度を測定する赤外
線放射温度計15と、ウエハ1を加熱するランプヒータ
6と、ウエハ1の赤外線放射率を測定する手段と、この
赤外線放射率に基づいて赤外線放射温度計15の校正を
行う手段と、前記赤外線放射率に基づいてランプヒータ
6の加熱条件を設定する手段とを備え、この加熱条件に
従って予めウエハ1を加熱した後、ウエハ1に対して所
定の真空処理を施す真空処理装置である。
中で加熱する場合の温度制御性を改善することのできる
真空処理技術を提供する。 【構成】 真空処理中のウエハ1の温度を測定する赤外
線放射温度計15と、ウエハ1を加熱するランプヒータ
6と、ウエハ1の赤外線放射率を測定する手段と、この
赤外線放射率に基づいて赤外線放射温度計15の校正を
行う手段と、前記赤外線放射率に基づいてランプヒータ
6の加熱条件を設定する手段とを備え、この加熱条件に
従って予めウエハ1を加熱した後、ウエハ1に対して所
定の真空処理を施す真空処理装置である。
Description
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、真空処理技術に関し、
特に、真空処理中の基体の温度制御性を向上することの
できる真空処理技術に関するものである。
特に、真空処理中の基体の温度制御性を向上することの
できる真空処理技術に関するものである。
【0002】
【従来の技術】マイクロエレクトロニクス製品等の製造
プロセスの一つである薄膜の形成プロセスやその加工プ
ロセスにおいて、薄膜乃至はそれが形成される基体の温
度は、薄膜の特性や厚さを制御する上での重要なパラメ
ータである。しかし、薄膜の形成やその加工を真空中で
行う場合は、基体の加熱手段や温度測定手段に種々の問
題が生じる。
プロセスの一つである薄膜の形成プロセスやその加工プ
ロセスにおいて、薄膜乃至はそれが形成される基体の温
度は、薄膜の特性や厚さを制御する上での重要なパラメ
ータである。しかし、薄膜の形成やその加工を真空中で
行う場合は、基体の加熱手段や温度測定手段に種々の問
題が生じる。
【0003】以下、本願の趣旨に沿い、特に半導体ウエ
ハを対象とした従来技術について、ランプによる加熱と
ウエハ温度の測定とについて説明する。さらに、このよ
うな従来技術を背景とした電子部品の製造に用いられる
薄膜の形成プロセス、とりわけLSI用の配線膜の形成
プロセスに関する従来技術についても説明する。
ハを対象とした従来技術について、ランプによる加熱と
ウエハ温度の測定とについて説明する。さらに、このよ
うな従来技術を背景とした電子部品の製造に用いられる
薄膜の形成プロセス、とりわけLSI用の配線膜の形成
プロセスに関する従来技術についても説明する。
【0004】ハロゲンランプ等のランプヒータによる加
熱は、ランプヒータが安価で、かつ真空槽内への設置も
容易であることから、真空処理装置内での基体の加熱手
段として広く利用されている。
熱は、ランプヒータが安価で、かつ真空槽内への設置も
容易であることから、真空処理装置内での基体の加熱手
段として広く利用されている。
【0005】しかし、真空中で扱う基体がウエハである
場合には、ウエハが一般のハロゲンランプに対しては、
かなり広い波長範囲においてほぼ透明であるため、ウエ
ハの表面に形成された薄膜等の特性や、ウエハに導入さ
れた不純物の種類、濃度等によって熱の吸収特性が大き
く変動し、加熱特性がウエハによって大幅に異なってく
る。
場合には、ウエハが一般のハロゲンランプに対しては、
かなり広い波長範囲においてほぼ透明であるため、ウエ
ハの表面に形成された薄膜等の特性や、ウエハに導入さ
れた不純物の種類、濃度等によって熱の吸収特性が大き
く変動し、加熱特性がウエハによって大幅に異なってく
る。
【0006】従って、ランプ加熱は簡便ではあるが、ウ
エハの加熱処理において少しでも加熱温度を制御したい
場合でウエハの種類または状態が一定しない時には、殆
どその役に立たないのが現状である。
エハの加熱処理において少しでも加熱温度を制御したい
場合でウエハの種類または状態が一定しない時には、殆
どその役に立たないのが現状である。
【0007】ランプヒータによるウエハ加熱の一番多い
適用例として、真空処理装置にウエハが導入された時に
ウエハに吸着した水蒸気を除去するために行われる、一
般にベーキングと呼ばれる加熱処理がある。
適用例として、真空処理装置にウエハが導入された時に
ウエハに吸着した水蒸気を除去するために行われる、一
般にベーキングと呼ばれる加熱処理がある。
【0008】水蒸気を除去するためのベーキング処理
は、例えば300℃から400℃程度の温度で1分間の
加熱といった幅の広い条件で行われるのが普通であるた
め、ランプ加熱のような簡便な加熱機構が好適である。
は、例えば300℃から400℃程度の温度で1分間の
加熱といった幅の広い条件で行われるのが普通であるた
め、ランプ加熱のような簡便な加熱機構が好適である。
【0009】他方、真空中で基体の温度を測定する温度
計には種々の方式があるが、ウエハを1枚1枚別々に処
理する枚葉式真空処理装置では、装置内部でウエハの搬
送を行うために、ウエハに非接触で温度測定を行うこと
のできる方法が望ましく、この点から赤外線放射温度計
を使用することが多い。
計には種々の方式があるが、ウエハを1枚1枚別々に処
理する枚葉式真空処理装置では、装置内部でウエハの搬
送を行うために、ウエハに非接触で温度測定を行うこと
のできる方法が望ましく、この点から赤外線放射温度計
を使用することが多い。
【0010】ところが、赤外線放射温度計の最大の欠点
は、温度測定の対象となる基体に対して予め放射率の校
正を行わなければならないことで、このため、各基体に
対して校正を行う校正器を真空処理装置に組込む等の必
要が生じる。
は、温度測定の対象となる基体に対して予め放射率の校
正を行わなければならないことで、このため、各基体に
対して校正を行う校正器を真空処理装置に組込む等の必
要が生じる。
【0011】また、一般に赤外線放射温度計は、大気圧
雰囲気中に設置されるため、真空中の基体の温度測定を
行う時は、赤外線を透過する適当な材料で構成された窓
を通じて行う。従って、真空処理装置の真空シール等の
構造が複雑化する。
雰囲気中に設置されるため、真空中の基体の温度測定を
行う時は、赤外線を透過する適当な材料で構成された窓
を通じて行う。従って、真空処理装置の真空シール等の
構造が複雑化する。
【0012】このように、温度計自体の価格に加えて、
その表示計、制御系等を設置する費用を考慮すると、真
空処理装置に基体の温度を正確に測定する温度計を設置
することは、装置価格を引上げ、ひいては製造された電
子部品の価格をも引き上げる虞れがある。
その表示計、制御系等を設置する費用を考慮すると、真
空処理装置に基体の温度を正確に測定する温度計を設置
することは、装置価格を引上げ、ひいては製造された電
子部品の価格をも引き上げる虞れがある。
【0013】赤外線放射温度計は、前述のように真空中
には直接取り付けることができないので、赤外線を透過
する窓材を用いた観測窓を通じて測定を行うが、例えば
当該真空処理装置が成膜装置である場合には、長い稼働
時間のうちにこの窓材に膜の一部が付着したりして表面
が汚れる場合がある。すると、目的とする赤外線波長で
の透過率が低下するために、正確な温度測定を行うこと
ができなくなる。
には直接取り付けることができないので、赤外線を透過
する窓材を用いた観測窓を通じて測定を行うが、例えば
当該真空処理装置が成膜装置である場合には、長い稼働
時間のうちにこの窓材に膜の一部が付着したりして表面
が汚れる場合がある。すると、目的とする赤外線波長で
の透過率が低下するために、正確な温度測定を行うこと
ができなくなる。
【0014】このように汚れが発生し、測定に不具合の
生ずることは、温度計を監視しているだけでは知ること
ができない。また、窓の汚れ以外にも温度計そのものが
故障した場合であっても、これを知ることは必ずしも容
易でない場合がある。
生ずることは、温度計を監視しているだけでは知ること
ができない。また、窓の汚れ以外にも温度計そのものが
故障した場合であっても、これを知ることは必ずしも容
易でない場合がある。
【0015】電子部品には薄膜を用いたものが多くあ
る。なかでも代表的なものはLSI等の半導体装置であ
る。例えばLSIに用いる配線膜について説明すると、
Al等の金属材料をスパッタリング法等でウエハに厚さ
1μm程度の薄膜として形成しているが、この際の最も
重要なプロセス条件として、成膜中のウエハ温度が挙げ
られる。
る。なかでも代表的なものはLSI等の半導体装置であ
る。例えばLSIに用いる配線膜について説明すると、
Al等の金属材料をスパッタリング法等でウエハに厚さ
1μm程度の薄膜として形成しているが、この際の最も
重要なプロセス条件として、成膜中のウエハ温度が挙げ
られる。
【0016】一般に配線膜としてAl等の金属薄膜を形
成する際には、ウエハの温度を200℃程度に加熱して
おくと良い結果の得られることが知られている。これ
は、金属薄膜の結晶粒がある程度以上の大きさに成長す
ることで、配線膜としての信頼性が確保されるからであ
る。
成する際には、ウエハの温度を200℃程度に加熱して
おくと良い結果の得られることが知られている。これ
は、金属薄膜の結晶粒がある程度以上の大きさに成長す
ることで、配線膜としての信頼性が確保されるからであ
る。
【0017】このため、成膜プロセスでは予めウエハを
加熱し、適正な温度にしてから成膜を開始しているが、
前述したように、このウエハの加熱手段には非常にしば
しばランプヒータが使用されているので、ウエハの特性
によって加熱温度が一定しないという問題が生じてい
る。
加熱し、適正な温度にしてから成膜を開始しているが、
前述したように、このウエハの加熱手段には非常にしば
しばランプヒータが使用されているので、ウエハの特性
によって加熱温度が一定しないという問題が生じてい
る。
【0018】
【発明が解決しようとする課題】本発明は、ランプヒー
タによってウエハ等の基体を真空中で加熱する場合の温
度制御性を改善した手段を備えた真空処理装置を提供す
ることを目的の1つとしている。
タによってウエハ等の基体を真空中で加熱する場合の温
度制御性を改善した手段を備えた真空処理装置を提供す
ることを目的の1つとしている。
【0019】ランプヒータをウエハの加熱に用いた場合
の制御性を低さという従来技術の欠点の解決策を考えた
場合、加熱中のウエハ温度をリアルタイムで測定するこ
とが最も分かりやすいものではある。しかしながら、例
えばその温度計が赤外線放射温度計である場合は、温度
計にランプヒータからの輝度の高い光が迷光として回り
込むために、本来的に測定が困難になるという問題があ
る。
の制御性を低さという従来技術の欠点の解決策を考えた
場合、加熱中のウエハ温度をリアルタイムで測定するこ
とが最も分かりやすいものではある。しかしながら、例
えばその温度計が赤外線放射温度計である場合は、温度
計にランプヒータからの輝度の高い光が迷光として回り
込むために、本来的に測定が困難になるという問題があ
る。
【0020】また、よしんばこのような温度計を迷光か
らの影響を排除して取り付ける技術が適用できたとして
も、温度計の数が増えることや、迷光を遮断する機構等
のために折角のランプ加熱の簡便さが失われてしまう。
らの影響を排除して取り付ける技術が適用できたとして
も、温度計の数が増えることや、迷光を遮断する機構等
のために折角のランプ加熱の簡便さが失われてしまう。
【0021】また、ランプ加熱を行う前にウエハの吸収
特性を調べる際は、これを簡便な技術で行う必要があ
る。ウエハの吸収特性を調べるために装置自身の価格が
大きくなるような装置を付加するのであれば、前述した
ランプヒータの簡便さが損なわれてしまう。従って、ラ
ンプヒータの加熱手段としての簡便さを損なわずに温度
をウエハの特性に合わせて調整できる技術が必要とな
る。
特性を調べる際は、これを簡便な技術で行う必要があ
る。ウエハの吸収特性を調べるために装置自身の価格が
大きくなるような装置を付加するのであれば、前述した
ランプヒータの簡便さが損なわれてしまう。従って、ラ
ンプヒータの加熱手段としての簡便さを損なわずに温度
をウエハの特性に合わせて調整できる技術が必要とな
る。
【0022】本発明の他の目的は、上記した簡易で精度
の高いランプ加熱による工程を有する、生産性の高い、
かつ良好な品質を得ることのできる好適なウエハ等の真
空処理方法、例えばスパッタリング法による成膜等の方
法を提供することにある。
の高いランプ加熱による工程を有する、生産性の高い、
かつ良好な品質を得ることのできる好適なウエハ等の真
空処理方法、例えばスパッタリング法による成膜等の方
法を提供することにある。
【0023】本発明のさらに他の目的は、真空処理とし
て上記した簡易で精度の高いランプ加熱を行い、次いで
配線膜の形成を行うことにより、良好な特性を有する半
導体素子および半導体装置を提供することにある。
て上記した簡易で精度の高いランプ加熱を行い、次いで
配線膜の形成を行うことにより、良好な特性を有する半
導体素子および半導体装置を提供することにある。
【0024】スパッタリング装置等で成膜中のウエハの
温度を測定する時は、膜を形成する工程であるために、
前述した窓材を汚さないような万全の処置を講じる必要
がある。また、たとえエッチング装置であっても、反応
ガスとエッチングのプロセス条件によっては、真空槽の
一部に成膜が起こることがある。
温度を測定する時は、膜を形成する工程であるために、
前述した窓材を汚さないような万全の処置を講じる必要
がある。また、たとえエッチング装置であっても、反応
ガスとエッチングのプロセス条件によっては、真空槽の
一部に成膜が起こることがある。
【0025】成膜中のウエハの裏面を赤外線放射温度計
によって観察する場合で、ウエハが基台に密着して載置
され、この基台の中央に赤外線放射温度計の観察孔があ
る場合を考えてみると、上記したウエハの密着が良好で
あれば、成膜中の観察孔に成膜粒子が紛れ込み、観察窓
材を汚すことはない筈であるが、密着度合いの不具合等
によって、徐々にではあるが観察窓材の汚れが進行する
ことがある。
によって観察する場合で、ウエハが基台に密着して載置
され、この基台の中央に赤外線放射温度計の観察孔があ
る場合を考えてみると、上記したウエハの密着が良好で
あれば、成膜中の観察孔に成膜粒子が紛れ込み、観察窓
材を汚すことはない筈であるが、密着度合いの不具合等
によって、徐々にではあるが観察窓材の汚れが進行する
ことがある。
【0026】このような窓材の汚れ、損傷等を防ぐ技術
も大切であるが、一方でそのような不具合が発生したこ
とを的確に知る技術も同様に必要である。また、温度計
そのものに故障が発生した場合でもそのことを的確に知
り、不正確な温度測定に起因する不良品の発生を防ぐ技
術が必要である。本発明は、このような技術を提供する
ことにある。
も大切であるが、一方でそのような不具合が発生したこ
とを的確に知る技術も同様に必要である。また、温度計
そのものに故障が発生した場合でもそのことを的確に知
り、不正確な温度測定に起因する不良品の発生を防ぐ技
術が必要である。本発明は、このような技術を提供する
ことにある。
【0027】本発明の前記ならびにその他の目的と新規
な特徴は、本明細書の記述および添付図面から明らかに
なるであろう。
な特徴は、本明細書の記述および添付図面から明らかに
なるであろう。
【0028】
【課題を解決するための手段】本願において開示される
発明のうち、代表的なものの概要を簡単に説明すれば、
次のとおりである。
発明のうち、代表的なものの概要を簡単に説明すれば、
次のとおりである。
【0029】本発明の真空処理装置は、真空処理中の基
体の温度を測定する手段としての1乃至複数の赤外線放
射温度計と、前記基体を加熱するランプと、前記基体の
赤外線放射率を測定する手段と、前記赤外線放射率に基
づいて前記赤外線放射温度計の校正を行う手段と、前記
赤外線放射率に基づいて前記ランプの加熱条件を設定す
る手段とを備えている。
体の温度を測定する手段としての1乃至複数の赤外線放
射温度計と、前記基体を加熱するランプと、前記基体の
赤外線放射率を測定する手段と、前記赤外線放射率に基
づいて前記赤外線放射温度計の校正を行う手段と、前記
赤外線放射率に基づいて前記ランプの加熱条件を設定す
る手段とを備えている。
【0030】真空処理装置内でウエハ等の基体の温度を
測定するには、当然のことであるが非接触の測定方法が
望ましい。このような方法で唯一実用的なものとして、
赤外線放射温度計を用いた測定方法がある。
測定するには、当然のことであるが非接触の測定方法が
望ましい。このような方法で唯一実用的なものとして、
赤外線放射温度計を用いた測定方法がある。
【0031】赤外線放射温度計の真空処理装置への適用
例については、本発明者等による特開平3−23296
8号公報に詳細に述べられているが、何れにしても基体
の赤外線放射特性が1つ1つ異なることがあるために、
各基体の放射特性を何らかの方法によって知り、この値
に合わせて赤外線放射温度計に付属している(被測定物
体の)放射率の設定を行う作業が必要である。この作業
を以下放射率の校正という。
例については、本発明者等による特開平3−23296
8号公報に詳細に述べられているが、何れにしても基体
の赤外線放射特性が1つ1つ異なることがあるために、
各基体の放射特性を何らかの方法によって知り、この値
に合わせて赤外線放射温度計に付属している(被測定物
体の)放射率の設定を行う作業が必要である。この作業
を以下放射率の校正という。
【0032】前述したように、この放射率の校正を行わ
なければならないのが赤外線放射温度計の最大の欠点で
あり、対象とする物体の特性によっては校正が難しい場
合もある。何れにしても、基体の非接触温度測定のため
に赤外線放射温度計を備えた装置であれば、必ず基体の
放射率を知る手段が備わっている。
なければならないのが赤外線放射温度計の最大の欠点で
あり、対象とする物体の特性によっては校正が難しい場
合もある。何れにしても、基体の非接触温度測定のため
に赤外線放射温度計を備えた装置であれば、必ず基体の
放射率を知る手段が備わっている。
【0033】ところで、物体の放射率は、逆にその物体
の吸収率でもあることが知られている。そこで、この放
射率を利用し、ランプヒータの加熱条件(加熱電力また
は加熱時間)を予め設定することにより、ランプ加熱の
温度制御性を向上させることができる。
の吸収率でもあることが知られている。そこで、この放
射率を利用し、ランプヒータの加熱条件(加熱電力また
は加熱時間)を予め設定することにより、ランプ加熱の
温度制御性を向上させることができる。
【0034】すなわち、放射率の高いウエハでは高い吸
収率が期待できるために、加熱電力を小さく、または加
熱時間を短く設定し、逆に放射率の小さなウエハに対し
ては低い吸収率が予想されるために、加熱電力を大き
く、または加熱時間を長く設定する等の処置を講ずる。
このようにすれば、ランプ加熱の簡便さを損なわずに精
度の良い加熱を実施することができる。
収率が期待できるために、加熱電力を小さく、または加
熱時間を短く設定し、逆に放射率の小さなウエハに対し
ては低い吸収率が予想されるために、加熱電力を大き
く、または加熱時間を長く設定する等の処置を講ずる。
このようにすれば、ランプ加熱の簡便さを損なわずに精
度の良い加熱を実施することができる。
【0035】複数の温度計を備えた真空処理装置にあっ
ては、たとえランプ加熱を行う場所に基体の温度計が設
置されていなくとも、そこから温度計が設置されている
他の場所まで基体を搬送する時間を予め知っておき、加
熱終了後の温度降下を算定することにより、加熱が適正
に行われたか否かを監視することができる。
ては、たとえランプ加熱を行う場所に基体の温度計が設
置されていなくとも、そこから温度計が設置されている
他の場所まで基体を搬送する時間を予め知っておき、加
熱終了後の温度降下を算定することにより、加熱が適正
に行われたか否かを監視することができる。
【0036】一般に複数の赤外線放射温度計を備えた装
置では、二箇所以上の場所に設置した温度計で基体の温
度を測定し、これが合理的な関係になっているかを監視
することによって、温度計の正常な動作を監視すること
ができる。
置では、二箇所以上の場所に設置した温度計で基体の温
度を測定し、これが合理的な関係になっているかを監視
することによって、温度計の正常な動作を監視すること
ができる。
【0037】搬送のための真空槽と、この搬送のための
真空槽から各真空処理のための処理槽に基体を搬送する
ような装置構成が互いに連結されている装置構成におい
て、この搬送のための真空槽に温度計を1つ以上設置
し、真空処理室に当該基体を搬入する前と、当該処理が
終了して基体を当該処理槽から搬出した時に基体の温度
を測定することにより、温度計の設定数を最低では搬送
のための真空槽それぞれに1つずつとし、温度計の数を
節約することができる。
真空槽から各真空処理のための処理槽に基体を搬送する
ような装置構成が互いに連結されている装置構成におい
て、この搬送のための真空槽に温度計を1つ以上設置
し、真空処理室に当該基体を搬入する前と、当該処理が
終了して基体を当該処理槽から搬出した時に基体の温度
を測定することにより、温度計の設定数を最低では搬送
のための真空槽それぞれに1つずつとし、温度計の数を
節約することができる。
【0038】このように、簡便なランプ加熱を用いて成
膜を行う前にウエハ等の基体に適当な加熱を行うように
することで、良好な特性を有する半導体装置を製造する
ことができる。
膜を行う前にウエハ等の基体に適当な加熱を行うように
することで、良好な特性を有する半導体装置を製造する
ことができる。
【0039】
【作用】前述したように、基体の非接触温度測定のため
に赤外線放射温度計を備えた装置であれば、必ず放射率
を知る手段が備わっている。従って、基体の放射率を知
ることで予めランプヒータの加熱電力や加熱時間を設定
することができる。
に赤外線放射温度計を備えた装置であれば、必ず放射率
を知る手段が備わっている。従って、基体の放射率を知
ることで予めランプヒータの加熱電力や加熱時間を設定
することができる。
【0040】すなわち、放射率の高いウエハでは高い吸
収率が期待できるために、加熱電力を小さく、または加
熱時間を短く設定し、逆に放射率の小さなウエハに対し
ては低い吸収率が予想されるために、加熱電力を大き
く、または加熱時間を長く設定する等の制御を行う。こ
のようにして、ランプ加熱の簡便さを損なわずに精度の
良い加熱を実施することができる。
収率が期待できるために、加熱電力を小さく、または加
熱時間を短く設定し、逆に放射率の小さなウエハに対し
ては低い吸収率が予想されるために、加熱電力を大き
く、または加熱時間を長く設定する等の制御を行う。こ
のようにして、ランプ加熱の簡便さを損なわずに精度の
良い加熱を実施することができる。
【0041】従って、赤外線放射温度計の校正を行うた
めの手段が基体のランプ加熱による吸収特性を予想する
ための情報を提供する。これから予め基体の放射率に対
して実験的に求めたランプヒータの運転条件を調べ、適
正なランプヒータによる加熱条件をランプヒータに対し
て設定する。
めの手段が基体のランプ加熱による吸収特性を予想する
ための情報を提供する。これから予め基体の放射率に対
して実験的に求めたランプヒータの運転条件を調べ、適
正なランプヒータによる加熱条件をランプヒータに対し
て設定する。
【0042】真空処理装置において温度計相互の監視を
行うやり方としては、必ず基体の温度の上昇乃至は下降
があるため、複数の温度計相互の結果を直ちに比較判定
することはできない。
行うやり方としては、必ず基体の温度の上昇乃至は下降
があるため、複数の温度計相互の結果を直ちに比較判定
することはできない。
【0043】このため、複数の温度計による測定の間に
基体にどのような温度履歴が発生したかを知り、特に搬
送中の自然放冷については、これによる温度降下を算定
し、複数の温度計相互での測定結果の合理性を比較する
機構が必要である。
基体にどのような温度履歴が発生したかを知り、特に搬
送中の自然放冷については、これによる温度降下を算定
し、複数の温度計相互での測定結果の合理性を比較する
機構が必要である。
【0044】真空処理として、例えば成膜前または成膜
中の基体の温度は、品質上の重要なパラメータである。
基体のランプ加熱に際しての昇温特性にかかわらず良好
な再現性を持ったランプ加熱を行うことにより、薄膜の
真空処理プロセスの品質を良好に確保することができ
る。
中の基体の温度は、品質上の重要なパラメータである。
基体のランプ加熱に際しての昇温特性にかかわらず良好
な再現性を持ったランプ加熱を行うことにより、薄膜の
真空処理プロセスの品質を良好に確保することができ
る。
【0045】
【実施例1】図1は、本発明の実施例1である真空処理
装置の構成図である。本実施例では、真空処理装置とし
て、スパッタリング装置を例にとって説明する。
装置の構成図である。本実施例では、真空処理装置とし
て、スパッタリング装置を例にとって説明する。
【0046】基体であるウエハ1は、まず熱容量の大き
い加熱ステージ2に載置され、校正を行うために赤外線
放射率が測定される。ウエハ1の赤外線放射率を測定す
るには、加熱ステージ2上でウエハ1を予め設定した温
度(本実施例では200℃)まで加熱し、その時の放射
エネルギーを赤外線放射温度計3で測定する。この時、
ウエハ1は真空チャック(図示せず)を使って加熱ステ
ージ2と熱的に良好な接触を保ち、正確な温度に加熱さ
れるようにする。
い加熱ステージ2に載置され、校正を行うために赤外線
放射率が測定される。ウエハ1の赤外線放射率を測定す
るには、加熱ステージ2上でウエハ1を予め設定した温
度(本実施例では200℃)まで加熱し、その時の放射
エネルギーを赤外線放射温度計3で測定する。この時、
ウエハ1は真空チャック(図示せず)を使って加熱ステ
ージ2と熱的に良好な接触を保ち、正確な温度に加熱さ
れるようにする。
【0047】上記放射エネルギーの測定は、ウエハ1が
赤外線の広い波長領域でほぼ透明であることを考慮し
て、ウエハ1の上方に赤外線を反射する反射体4を向か
い合わせに配置し、ウエハ1の裏面側に赤外線放射温度
計3を配置して行う。また、本実施例では放射エネルギ
ーの測定をArなどの不活性ガス雰囲気中で行う。
赤外線の広い波長領域でほぼ透明であることを考慮し
て、ウエハ1の上方に赤外線を反射する反射体4を向か
い合わせに配置し、ウエハ1の裏面側に赤外線放射温度
計3を配置して行う。また、本実施例では放射エネルギ
ーの測定をArなどの不活性ガス雰囲気中で行う。
【0048】なお、上記の説明では放射エネルギーの測
定を200℃で行うものとしたが、ウエハプロセス上必
要とされる加熱工程以外では、できうる限りウエハ1を
加熱しないことがLSI製品の特性変動要因を排除する
観点から有利である。従って、放射エネルギーの測定は
環境温度(例えば室温)で行ってもよい。
定を200℃で行うものとしたが、ウエハプロセス上必
要とされる加熱工程以外では、できうる限りウエハ1を
加熱しないことがLSI製品の特性変動要因を排除する
観点から有利である。従って、放射エネルギーの測定は
環境温度(例えば室温)で行ってもよい。
【0049】次に、ウエハ1は図示しない搬送手段によ
って第1の真空槽5に搬入され、ランプ加熱を受ける。
この真空槽5の内部は、図示しない適当な真空排気手段
によって真空排気されている。
って第1の真空槽5に搬入され、ランプ加熱を受ける。
この真空槽5の内部は、図示しない適当な真空排気手段
によって真空排気されている。
【0050】上記真空槽5内のウエハ1の裏面側には、
加熱用のランプヒータ6が配置されている。また、ウエ
ハ1の上方には、前記放射エネルギーの測定時に用いた
反射体4と同様の反射体7がウエハ1と向かい合わせに
配置されている。ただし、この反射体7は、良好な加熱
分布を得るためにウエハ1全体をカバーできる大きさを
有している。このように、真空槽5内では、放射エネル
ギーを測定した時と同じ条件でランプヒータ6によるウ
エハ1の加熱を行う。
加熱用のランプヒータ6が配置されている。また、ウエ
ハ1の上方には、前記放射エネルギーの測定時に用いた
反射体4と同様の反射体7がウエハ1と向かい合わせに
配置されている。ただし、この反射体7は、良好な加熱
分布を得るためにウエハ1全体をカバーできる大きさを
有している。このように、真空槽5内では、放射エネル
ギーを測定した時と同じ条件でランプヒータ6によるウ
エハ1の加熱を行う。
【0051】次に、上記ランプヒータ6の制御方法を説
明する。
明する。
【0052】前記放射エネルギーの測定時に用いた赤外
線放射温度計3の出力は、放射率演算回路8に導かれ、
ここで赤外線放射率が算出される。また、放射率演算回
路8から出力された赤外線放射率は、ランプヒータ制御
電源9に導かれる。
線放射温度計3の出力は、放射率演算回路8に導かれ、
ここで赤外線放射率が算出される。また、放射率演算回
路8から出力された赤外線放射率は、ランプヒータ制御
電源9に導かれる。
【0053】図2の縦軸は、ランプヒータ6の印加電力
を2kW一定とした時の加熱時間であり、横軸は前述し
た方法によって知り得たウエハ1の赤外線放射率であ
る。ランプヒータ制御電源9では、放射率を受け取ると
図2に示す曲線の関係に従い、ランプヒータ6に投入す
る電力を一定にした場合の設定温度に到達させるまでの
加熱時間を定めるようにした。
を2kW一定とした時の加熱時間であり、横軸は前述し
た方法によって知り得たウエハ1の赤外線放射率であ
る。ランプヒータ制御電源9では、放射率を受け取ると
図2に示す曲線の関係に従い、ランプヒータ6に投入す
る電力を一定にした場合の設定温度に到達させるまでの
加熱時間を定めるようにした。
【0054】すなわち、ウエハ1が高い放射率を持つ場
合には、加熱電力を小さく、または加熱時間を短く設定
する。本発明者等が行った実験では、加熱目標温度を3
50℃とし、ランプヒータ6への印加電力を2kWにし
て1分間の加熱を行い、その後に加熱電源を遮断するよ
うにした。
合には、加熱電力を小さく、または加熱時間を短く設定
する。本発明者等が行った実験では、加熱目標温度を3
50℃とし、ランプヒータ6への印加電力を2kWにし
て1分間の加熱を行い、その後に加熱電源を遮断するよ
うにした。
【0055】なお、上記の説明では加熱時間をパラメー
タとしたが、加熱時間を一定にした上で加熱電力を制御
したり、加熱時間および加熱電力を共に制御したりする
ことによっても、ランプヒータ6によるウエハ1の温度
制御は可能である。
タとしたが、加熱時間を一定にした上で加熱電力を制御
したり、加熱時間および加熱電力を共に制御したりする
ことによっても、ランプヒータ6によるウエハ1の温度
制御は可能である。
【0056】図2に示す関係は、赤外線放射率を測定す
る光学系や温度計等によって値が異なる場合があり、ま
た加熱に必要な電力もランプヒータ6の幾何学的な関係
等によって値が大きく異なる。さらに、ランプヒータ6
への投入電力によってランプヒータ6からの輻射波長特
性も変化し、ウエハ1による吸収特性にも変動が生じ
る。従って、図2に示す関係は実験的に定める必要があ
る。
る光学系や温度計等によって値が異なる場合があり、ま
た加熱に必要な電力もランプヒータ6の幾何学的な関係
等によって値が大きく異なる。さらに、ランプヒータ6
への投入電力によってランプヒータ6からの輻射波長特
性も変化し、ウエハ1による吸収特性にも変動が生じ
る。従って、図2に示す関係は実験的に定める必要があ
る。
【0057】図1に示す装置構成においては、ウエハ1
の連続処理が可能である。例えば2番目に投入したウエ
ハ1が赤外線放射率の測定を受けている時には、1番目
のウエハ1が第1の真空槽5でランプ加熱を受けてい
る。従って、当然のことであるが、校正時に得られた情
報は1回ストアされ、順次各ウエハ1に合わせて利用さ
れる。このようなウエハ1の順番を司る機能を持った機
能ブロックについては、特に図示していない。
の連続処理が可能である。例えば2番目に投入したウエ
ハ1が赤外線放射率の測定を受けている時には、1番目
のウエハ1が第1の真空槽5でランプ加熱を受けてい
る。従って、当然のことであるが、校正時に得られた情
報は1回ストアされ、順次各ウエハ1に合わせて利用さ
れる。このようなウエハ1の順番を司る機能を持った機
能ブロックについては、特に図示していない。
【0058】第1の真空槽5で所定の温度(本実施例で
は350℃)に加熱されたウエハ1は、図示しない搬送
手段によって第2の真空槽13に搬入される。この真空
槽13では、スパッタ電極14によってウエハ1の表面
にAl膜が形成される。この真空槽13には、ウエハ1
の裏面側に第2の赤外線放射温度計15が設置されてい
る。
は350℃)に加熱されたウエハ1は、図示しない搬送
手段によって第2の真空槽13に搬入される。この真空
槽13では、スパッタ電極14によってウエハ1の表面
にAl膜が形成される。この真空槽13には、ウエハ1
の裏面側に第2の赤外線放射温度計15が設置されてい
る。
【0059】ウエハ1の表面にAl膜が形成され始める
と赤外線の放射特性が成膜前とは異なってくる。この放
射特性の変化を予め見込んだ赤外線放射率の値を得るた
めに、校正時にAl膜を模した鏡面の反射体4を使用し
たのである。
と赤外線の放射特性が成膜前とは異なってくる。この放
射特性の変化を予め見込んだ赤外線放射率の値を得るた
めに、校正時にAl膜を模した鏡面の反射体4を使用し
たのである。
【0060】従って、成膜が開始されると、ウエハ1の
表面に反射体4と等価な反射体(Al膜)が形成され、
ウエハ1の裏面に設置された第2の赤外線放射温度計1
5による正確な温度測定が可能となる。具体的には、第
2の赤外線放射温度計15に対し、校正時に得た放射率
の値をウエハ1の放射率として設定すればよいのであ
る。
表面に反射体4と等価な反射体(Al膜)が形成され、
ウエハ1の裏面に設置された第2の赤外線放射温度計1
5による正確な温度測定が可能となる。具体的には、第
2の赤外線放射温度計15に対し、校正時に得た放射率
の値をウエハ1の放射率として設定すればよいのであ
る。
【0061】第1の赤外線放射温度計3からの出力を受
けた放射率演算回路8は、ウエハ1の放射率を出力す
る。この出力は、第2の赤外線放射温度計15の制御機
構16に供給され、前述した放射率の設定が自動的に行
われる。この場合においても、放射率の測定を行う時
と、この放射率を用いて温度測定を行う時とでは時間が
ずれているので、制御機構16は、順次放射率を使用し
ていく機構を備えている必要がある。
けた放射率演算回路8は、ウエハ1の放射率を出力す
る。この出力は、第2の赤外線放射温度計15の制御機
構16に供給され、前述した放射率の設定が自動的に行
われる。この場合においても、放射率の測定を行う時
と、この放射率を用いて温度測定を行う時とでは時間が
ずれているので、制御機構16は、順次放射率を使用し
ていく機構を備えている必要がある。
【0062】図1中の比較機構17は、ランプヒータ制
御電源9に設定された加熱目標温度と、第2の赤外線放
射温度計15および制御機構16によって知り得たウエ
ハ1の温度とを比較し、両者の関係が合理的な許容範囲
内にあるか否かを比較判定する。
御電源9に設定された加熱目標温度と、第2の赤外線放
射温度計15および制御機構16によって知り得たウエ
ハ1の温度とを比較し、両者の関係が合理的な許容範囲
内にあるか否かを比較判定する。
【0063】より具体的に説明すると、ウエハ1は、第
1の真空槽5内でランプヒータ6によって加熱された
後、第2の真空槽13に搬入されてスパッタ成膜を受け
る。この間、ウエハ1は真空中に置かれるので、その温
度は放射冷却によって次第に低下していく。この放冷の
速さは、ウエハ1の搬送時間に比べて緩やかであるた
め、成膜を開始する時点すなわち第2の赤外線放射温度
計15によって、温度測定を開始する時点でのウエハ1
の温度を搬送に要した時間から予想することができる。
1の真空槽5内でランプヒータ6によって加熱された
後、第2の真空槽13に搬入されてスパッタ成膜を受け
る。この間、ウエハ1は真空中に置かれるので、その温
度は放射冷却によって次第に低下していく。この放冷の
速さは、ウエハ1の搬送時間に比べて緩やかであるた
め、成膜を開始する時点すなわち第2の赤外線放射温度
計15によって、温度測定を開始する時点でのウエハ1
の温度を搬送に要した時間から予想することができる。
【0064】図3は、実験的に求めた放冷曲線である。
放冷は、当然のことながらウエハ1の赤外線放射率に影
響されるので、異なった放射率を持つウエハ1毎に放冷
曲線を求める必要がある。しかしながら、ここで用いた
赤外線放射率は、ウエハ1の裏面側から測定したもので
あって、ウエハ1の表面からの放冷については考慮され
ていない。また、放冷曲線は、周囲環境温度によっても
大きく左右されるので、図3の関係も実験的に定める必
要がある。
放冷は、当然のことながらウエハ1の赤外線放射率に影
響されるので、異なった放射率を持つウエハ1毎に放冷
曲線を求める必要がある。しかしながら、ここで用いた
赤外線放射率は、ウエハ1の裏面側から測定したもので
あって、ウエハ1の表面からの放冷については考慮され
ていない。また、放冷曲線は、周囲環境温度によっても
大きく左右されるので、図3の関係も実験的に定める必
要がある。
【0065】比較機構17は、図3のデータを内部に持
っており、放射率演算回路8からの放射率、ランプヒー
タ制御電源9に設定された加熱目標温度およびウエハ1
を搬送するのに要する時間から、第2の赤外線放射温度
計15によって温度測定を開始する時点でのウエハ1の
温度を予想し、実際に赤外線放射温度計15によって得
た温度との比較を行い、両者が合理的な許容範囲内にあ
れば、加熱操作が適正に行われたものと見做す。
っており、放射率演算回路8からの放射率、ランプヒー
タ制御電源9に設定された加熱目標温度およびウエハ1
を搬送するのに要する時間から、第2の赤外線放射温度
計15によって温度測定を開始する時点でのウエハ1の
温度を予想し、実際に赤外線放射温度計15によって得
た温度との比較を行い、両者が合理的な許容範囲内にあ
れば、加熱操作が適正に行われたものと見做す。
【0066】逆に、合理的な範囲を逸脱した場合は、赤
外線放射温度計3、15の不調、ランプヒータ6の不調
あるいは成膜材料であるAl粒子が所望する部分以外に
回り込むことによって生じる観察窓の汚れ等の不具合が
発生した可能性があるので、表示装置18によって警報
を発し、装置の操作者に注意を喚起する。
外線放射温度計3、15の不調、ランプヒータ6の不調
あるいは成膜材料であるAl粒子が所望する部分以外に
回り込むことによって生じる観察窓の汚れ等の不具合が
発生した可能性があるので、表示装置18によって警報
を発し、装置の操作者に注意を喚起する。
【0067】このようにして、適正な温度でAl膜が形
成されたウエハ1は、取り出し用の真空槽である第3の
真空槽19を通じて大気中に搬出される。
成されたウエハ1は、取り出し用の真空槽である第3の
真空槽19を通じて大気中に搬出される。
【0068】
【実施例2】図4は、本発明の実施例2である真空処理
装置の構成図である。
装置の構成図である。
【0069】本実施例は、隣り合う2つの真空槽42、
44のそれぞれに赤外線放射温度計45、48を設置し
た場合である。ウエハ1は、図示しない搬送手段によっ
て第1の真空槽42に搬入されてランプ加熱を受け、次
に、図示しない搬送手段によって第2の真空槽44に搬
入され、スパッタ成膜(本実施例ではAl膜)を受け
る。
44のそれぞれに赤外線放射温度計45、48を設置し
た場合である。ウエハ1は、図示しない搬送手段によっ
て第1の真空槽42に搬入されてランプ加熱を受け、次
に、図示しない搬送手段によって第2の真空槽44に搬
入され、スパッタ成膜(本実施例ではAl膜)を受け
る。
【0070】ウエハ1は、第2の真空槽44に搬入され
る前に、第1の真空槽42に設置された赤外線放射温度
計45および鏡面の反射体46によってその温度が測定
される。この反射体46は、温度測定時のみにウエハ1
の表面上に挿入され、それ以外の時は、ランプヒータ4
3による加熱の妨げとならない場所に退避できる機構を
有している。
る前に、第1の真空槽42に設置された赤外線放射温度
計45および鏡面の反射体46によってその温度が測定
される。この反射体46は、温度測定時のみにウエハ1
の表面上に挿入され、それ以外の時は、ランプヒータ4
3による加熱の妨げとならない場所に退避できる機構を
有している。
【0071】ウエハ1を第1の真空槽42から第2の真
空槽44へ搬入するのに要する時間(t)は、予めほぼ
定まっており、またこの搬送中のウエハ1の放冷による
温度降下については、図5に示すようなデータを予め用
意することによって、第2の真空槽44に搬入された時
のウエハ1の温度を算定できるようにする。
空槽44へ搬入するのに要する時間(t)は、予めほぼ
定まっており、またこの搬送中のウエハ1の放冷による
温度降下については、図5に示すようなデータを予め用
意することによって、第2の真空槽44に搬入された時
のウエハ1の温度を算定できるようにする。
【0072】図4に示すように、第1の真空槽42に設
置された第1の赤外線放射温度計45の出力は、放冷温
度計算機構47に加えられる。第2の真空槽44では、
スパッタ成膜が行われるので、前述のように観測用の窓
材が汚れる可能性がある。ウエハ41が第2の真空槽4
4に搬入されると直ちに成膜が開始され、ウエハ1の裏
面から観測を行うように配置された第2の赤外線放射温
度計48によって、成膜中のウエハ1の温度が測定され
る。
置された第1の赤外線放射温度計45の出力は、放冷温
度計算機構47に加えられる。第2の真空槽44では、
スパッタ成膜が行われるので、前述のように観測用の窓
材が汚れる可能性がある。ウエハ41が第2の真空槽4
4に搬入されると直ちに成膜が開始され、ウエハ1の裏
面から観測を行うように配置された第2の赤外線放射温
度計48によって、成膜中のウエハ1の温度が測定され
る。
【0073】この時、ウエハ1が第2の真空槽44に到
着してからスパッタ成膜を受け始めるまでに要した時間
(t)が放冷温度計算機構47に与えられ、前記図5に
示したデータを利用して放冷によるウエハ1の降下温度
(ΔT)が算出される。放冷温度計算機構47から出力
されたこの降下温度(ΔT)と、第2の真空槽44に設
置された第2の赤外線放射温度計48からの出力とは、
温度比較判定機構50に加えられる。
着してからスパッタ成膜を受け始めるまでに要した時間
(t)が放冷温度計算機構47に与えられ、前記図5に
示したデータを利用して放冷によるウエハ1の降下温度
(ΔT)が算出される。放冷温度計算機構47から出力
されたこの降下温度(ΔT)と、第2の真空槽44に設
置された第2の赤外線放射温度計48からの出力とは、
温度比較判定機構50に加えられる。
【0074】温度比較判定機構50は、両者の数値が予
め与えられた許容範囲内にある時は2つの赤外線放射温
度計45、48の動作が正常であると判定し、許容範囲
を超えた時は、2つの赤外線放射温度計45、48のい
ずれか一方に不具合が発生した旨の情報を表示装置51
に表示させ、予め定めた方法で装置の操作者に知らせ
る。
め与えられた許容範囲内にある時は2つの赤外線放射温
度計45、48の動作が正常であると判定し、許容範囲
を超えた時は、2つの赤外線放射温度計45、48のい
ずれか一方に不具合が発生した旨の情報を表示装置51
に表示させ、予め定めた方法で装置の操作者に知らせ
る。
【0075】また、本真空処理装置の上位の制御装置
(図示せず)に当該情報を出力し、真空処理装置内での
ウエハ1の処理を直ちに停止させることは容易に可能で
ある。
(図示せず)に当該情報を出力し、真空処理装置内での
ウエハ1の処理を直ちに停止させることは容易に可能で
ある。
【0076】また、この情報に基づいて上位の制御装置
に本真空処理装置の不具合の診断をさせることも可能で
ある。
に本真空処理装置の不具合の診断をさせることも可能で
ある。
【0077】
【実施例3】図6は、本発明の実施例3である真空処理
装置の構成図である。
装置の構成図である。
【0078】本実施例は、真空処理を行う3つの真空槽
61、62、63を備えた場合である。これらの真空槽
61〜63は、各真空槽61〜63にウエハ1を搬送す
るためのハンドリングロボット機構64を中央に設置し
た真空搬送室65によって互いに連結されている。
61、62、63を備えた場合である。これらの真空槽
61〜63は、各真空槽61〜63にウエハ1を搬送す
るためのハンドリングロボット機構64を中央に設置し
た真空搬送室65によって互いに連結されている。
【0079】真空槽61は、スパッタエッチングを行う
ためのもので、温度計は設置されていない。真空槽6
2、63は、それぞれスパッタ成膜を行うためのもの
で、それぞれ赤外線放射温度計67、68が設置されて
いる。また、真空搬送室65にも赤外線放射温度計66
が設置されている。
ためのもので、温度計は設置されていない。真空槽6
2、63は、それぞれスパッタ成膜を行うためのもの
で、それぞれ赤外線放射温度計67、68が設置されて
いる。また、真空搬送室65にも赤外線放射温度計66
が設置されている。
【0080】ウエハ1は、まずハンドリングロボット機
構64によってロードロック真空槽60から真空槽61
に搬送され、ここでスパッタエッチングを受けた後、真
空槽62でTiWのスパッタ成膜を受け、さらに真空槽
63でAlのスパッタ成膜を受ける。
構64によってロードロック真空槽60から真空槽61
に搬送され、ここでスパッタエッチングを受けた後、真
空槽62でTiWのスパッタ成膜を受け、さらに真空槽
63でAlのスパッタ成膜を受ける。
【0081】ウエハ1は、ハンドリングロボット機構6
4によって真空槽61、62、63に順次搬送される。
この際、ウエハ1は、真空搬送室65に設置された赤外
線放射温度計66の設置場所(温度測定位置)に搬送さ
れ、その温度が測定される。
4によって真空槽61、62、63に順次搬送される。
この際、ウエハ1は、真空搬送室65に設置された赤外
線放射温度計66の設置場所(温度測定位置)に搬送さ
れ、その温度が測定される。
【0082】そして、各真空槽62、63の赤外線放射
温度計67、68で今一度その温度が測定される。
温度計67、68で今一度その温度が測定される。
【0083】これらの搬送に要する時間(正確には、真
空槽62、63内でスパッタ成膜を受け始めるまでの時
間)と、真空搬送室65の赤外線放射温度計66によっ
て測定された温度とからウエハ1の温度が算定され、こ
れと真空槽62、63内でそれぞれ測定された温度とが
温度比較判定機構69に伝達され、各赤外線放射温度計
66、67、68の正常動作が判定される。この判定
は、表示装置70に伝達され、異常がある場合には、装
置の操作者にその旨が知らされる。
空槽62、63内でスパッタ成膜を受け始めるまでの時
間)と、真空搬送室65の赤外線放射温度計66によっ
て測定された温度とからウエハ1の温度が算定され、こ
れと真空槽62、63内でそれぞれ測定された温度とが
温度比較判定機構69に伝達され、各赤外線放射温度計
66、67、68の正常動作が判定される。この判定
は、表示装置70に伝達され、異常がある場合には、装
置の操作者にその旨が知らされる。
【0084】
【実施例4】図7は、本発明の実施例4である真空処理
装置の構成図である。
装置の構成図である。
【0085】本実施例は、真空処理を行う5つの真空槽
71、72、73、74、75を備えた場合である。真
空槽71、72は、各真空槽71、72にウエハ1を搬
送するためのハンドリングロボット機構76を中央に設
置した真空搬送室78によって互いに連結されている。
71、72、73、74、75を備えた場合である。真
空槽71、72は、各真空槽71、72にウエハ1を搬
送するためのハンドリングロボット機構76を中央に設
置した真空搬送室78によって互いに連結されている。
【0086】また、真空槽73〜75は、各真空槽73
〜75にウエハ1を搬送するためのハンドリングロボッ
ト機構77を中央に設置した真空搬送室79によって互
いに連結されている。さらに、真空搬送室78、79
は、真空槽80を介して互いに連結されており、ウエハ
1は、ハンドリングロボット機構76、77により、真
空槽80を介して2つの真空搬送室78、79の間を自
由に行き来できるようになっている。
〜75にウエハ1を搬送するためのハンドリングロボッ
ト機構77を中央に設置した真空搬送室79によって互
いに連結されている。さらに、真空搬送室78、79
は、真空槽80を介して互いに連結されており、ウエハ
1は、ハンドリングロボット機構76、77により、真
空槽80を介して2つの真空搬送室78、79の間を自
由に行き来できるようになっている。
【0087】真空槽71はランプ加熱を行うためのもの
であり、真空槽72はスパッタエッチングを行うための
ものであり、真空槽73〜75は、それぞれスパッタ成
膜を行うためのものである。本実施例では、真空搬送室
78、79にそれぞれ赤外線放射温度計81、82が設
置されているが、真空槽71〜75にはいずれも設置さ
れていない。
であり、真空槽72はスパッタエッチングを行うための
ものであり、真空槽73〜75は、それぞれスパッタ成
膜を行うためのものである。本実施例では、真空搬送室
78、79にそれぞれ赤外線放射温度計81、82が設
置されているが、真空槽71〜75にはいずれも設置さ
れていない。
【0088】ウエハ1は、まずハンドリングロボット機
構76によってロードロック真空槽60から真空槽71
に搬送され、ここでランプ加熱によるベーキングを受
け、真空槽72でスパッタエッチングを受け、真空槽7
3でTiWのスパッタ成膜を受け、真空槽74でAlの
スパッタ成膜を受け、さらに真空槽75でTiWのスパ
ッタ成膜を受ける。
構76によってロードロック真空槽60から真空槽71
に搬送され、ここでランプ加熱によるベーキングを受
け、真空槽72でスパッタエッチングを受け、真空槽7
3でTiWのスパッタ成膜を受け、真空槽74でAlの
スパッタ成膜を受け、さらに真空槽75でTiWのスパ
ッタ成膜を受ける。
【0089】ウエハ1は、ハンドリングロボット機構7
6、77によって真空槽71〜75に順次搬送される。
この際、ウエハ1は、真空搬送室78、79にそれぞれ
設置された赤外線放射温度計81、82の設置場所(温
度測定位置)に搬送され、その温度が測定される。
6、77によって真空槽71〜75に順次搬送される。
この際、ウエハ1は、真空搬送室78、79にそれぞれ
設置された赤外線放射温度計81、82の設置場所(温
度測定位置)に搬送され、その温度が測定される。
【0090】そして、これらの搬送に要する時間(正確
には、真空槽71〜75内でランプ加熱やスパッタ成膜
を受け始めるまで、あるいはこれらの真空処理が終了し
てから赤外線放射温度計81、82の設置場所に移動す
るまでの所要時間)と、赤外線放射温度計81、82に
よって測定された温度とから、(図示しない放冷温度計
算機構から得られるウエハ1の温度の放冷データを考慮
に入れた上で)各真空処理時のウエハ1の温度が算定さ
れる。
には、真空槽71〜75内でランプ加熱やスパッタ成膜
を受け始めるまで、あるいはこれらの真空処理が終了し
てから赤外線放射温度計81、82の設置場所に移動す
るまでの所要時間)と、赤外線放射温度計81、82に
よって測定された温度とから、(図示しない放冷温度計
算機構から得られるウエハ1の温度の放冷データを考慮
に入れた上で)各真空処理時のウエハ1の温度が算定さ
れる。
【0091】この際、真空搬送室78、79の赤外線放
射温度計81、82でそれぞれ測定された温度が温度比
較判定機構83に伝達され、(真空搬送室78、79の
温度測定位置間の搬送時間を考慮に入れた上で)各赤外
線放射温度計81、82の正常動作が判定される。この
判定は、表示装置84に伝達され、異常がある場合に
は、装置の操作者にその旨が知らされる。
射温度計81、82でそれぞれ測定された温度が温度比
較判定機構83に伝達され、(真空搬送室78、79の
温度測定位置間の搬送時間を考慮に入れた上で)各赤外
線放射温度計81、82の正常動作が判定される。この
判定は、表示装置84に伝達され、異常がある場合に
は、装置の操作者にその旨が知らされる。
【0092】以上、本発明者によってなされた発明を実
施例に基づき具体的に説明したが、本発明は前記実施例
に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲
で種々変更可能であることはいうまでもない。
施例に基づき具体的に説明したが、本発明は前記実施例
に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲
で種々変更可能であることはいうまでもない。
【0093】例えば前記実施例4では、いずれの真空槽
にも赤外線放射温度計を設置しなかったが、前記実施例
3のように、真空槽にも赤外線放射温度計を設置するこ
とも可能である。
にも赤外線放射温度計を設置しなかったが、前記実施例
3のように、真空槽にも赤外線放射温度計を設置するこ
とも可能である。
【0094】前記各実施例では、真空処理装置として、
スパッタリング装置を例にとって説明したが、これに限
定されるものではなく、ウエハ等の基体の温度を高精度
に制御する必要のある真空処理装置、例えばCVD装
置、真空蒸着装置、拡散アニール装置、エッチング装置
等に広く適用することができる。
スパッタリング装置を例にとって説明したが、これに限
定されるものではなく、ウエハ等の基体の温度を高精度
に制御する必要のある真空処理装置、例えばCVD装
置、真空蒸着装置、拡散アニール装置、エッチング装置
等に広く適用することができる。
【0095】
【発明の効果】本願によって開示される発明のうち、代
表的なものによって得られる効果を簡単に説明すれば、
以下の通りである。
表的なものによって得られる効果を簡単に説明すれば、
以下の通りである。
【0096】本発明によれば、真空中の基体の温度を測
定する赤外線放射温度計の正常動作を常に確認すること
によって、赤外線放射温度計の指示の異常を早期に発見
することができるので、真空処理装置の動作信頼性を大
幅に向上させることができ、これにより、半導体装置等
の電子部品の品質、製造歩留りを向上させることができ
る。
定する赤外線放射温度計の正常動作を常に確認すること
によって、赤外線放射温度計の指示の異常を早期に発見
することができるので、真空処理装置の動作信頼性を大
幅に向上させることができ、これにより、半導体装置等
の電子部品の品質、製造歩留りを向上させることができ
る。
【0097】また、本発明のさらなる効果として生産性
の向上が挙げられる。以下、その説明を行う。
の向上が挙げられる。以下、その説明を行う。
【0098】ランプヒータに何ら制御を行わない従来技
術では、成膜開始時点のウエハ温度を一定にするため
に、第1の真空槽でランプ加熱を行った後、第2の真空
槽でウエハを一定の温度に落ち着くまで十分な時間をか
けて放冷していた。
術では、成膜開始時点のウエハ温度を一定にするため
に、第1の真空槽でランプ加熱を行った後、第2の真空
槽でウエハを一定の温度に落ち着くまで十分な時間をか
けて放冷していた。
【0099】すなわち、ウエハは水分除去のために充分
な時間ランプ加熱を受ける必要があるが、前述のよう
に、ウエハはその表面に形成された薄膜の特性等によっ
て加熱特性が大幅に異なってくる。しかし、十分な時間
をかけて自然放冷を行えば、どのウエハも放冷後の温度
は漸近するため、温度を一定にするという目的は達成で
きる。ところが、この自然放冷を行うことによって生産
性が低下するという問題が生じる。
な時間ランプ加熱を受ける必要があるが、前述のよう
に、ウエハはその表面に形成された薄膜の特性等によっ
て加熱特性が大幅に異なってくる。しかし、十分な時間
をかけて自然放冷を行えば、どのウエハも放冷後の温度
は漸近するため、温度を一定にするという目的は達成で
きる。ところが、この自然放冷を行うことによって生産
性が低下するという問題が生じる。
【0100】本発明の実施例1による真空処理装置で
は、第2の真空槽に搬入された時点でのウエハ温度が一
定化されているため、前述したような自然放冷のための
待ち時間が不要となり、生産性を大幅に向上させること
ができる。
は、第2の真空槽に搬入された時点でのウエハ温度が一
定化されているため、前述したような自然放冷のための
待ち時間が不要となり、生産性を大幅に向上させること
ができる。
【0101】また、第2の真空槽での成膜温度が第1の
真空槽での加熱温度よりもかなり高い場合であっても、
本発明では加熱後直ちに成膜を行うので、余分な加熱を
行う必要はない。
真空槽での加熱温度よりもかなり高い場合であっても、
本発明では加熱後直ちに成膜を行うので、余分な加熱を
行う必要はない。
【0102】また、自然放冷のための待ち時間を必要と
する従来技術では、ウエハをいったん非常に高い温度に
加熱する必要があるが、この加熱工程に制御性がないた
め、ウエハにダメージを与える可能性がある。そのた
め、成膜開始温度を高く設定することができない等、プ
ロセス上の要求に答えられない場合が生じる可能性もあ
る。本発明によれば、このような問題も解消することが
できる。
する従来技術では、ウエハをいったん非常に高い温度に
加熱する必要があるが、この加熱工程に制御性がないた
め、ウエハにダメージを与える可能性がある。そのた
め、成膜開始温度を高く設定することができない等、プ
ロセス上の要求に答えられない場合が生じる可能性もあ
る。本発明によれば、このような問題も解消することが
できる。
【図1】本発明の実施例1である真空処理装置の構成図
である。
である。
【図2】ウエハの赤外線放射率とランプヒータの加熱時
間との関係を実験的に測定したグラフ図である。
間との関係を実験的に測定したグラフ図である。
【図3】ウエハの搬送時間と温度との関係を実験的に測
定したグラフ図である。
定したグラフ図である。
【図4】本発明の実施例2である真空処理装置の構成図
である。
である。
【図5】ウエハの放冷時間と温度との関係を実験的に測
定したグラフ図である。
定したグラフ図である。
【図6】本発明の実施例3である真空処理装置の構成図
である。
である。
【図7】本発明の実施例4である真空処理装置の構成図
である。
である。
1 ウエハ 2 加熱ステージ 3 赤外線放射温度計 4 反射体 5 真空槽 6 ランプヒータ 7 反射体 8 放射率演算回路 9 ランプヒータ制御電源 13 真空槽 14 スパッタ電極 15 赤外線放射温度計 16 制御機構 17 比較機構 18 表示装置 19 真空槽 42 真空槽 43 ランプヒータ 44 真空槽 45 赤外線放射温度計 46 反射体 47 放冷温度計算機構 48 赤外線放射温度計 50 温度比較判定機構 51 表示装置 60 ロードロック真空槽 61 真空槽 62 真空槽 63 真空槽 64 ハンドリングロボット機構 65 真空搬送室 66 赤外線放射温度計 67 赤外線放射温度計 68 赤外線放射温度計 69 温度比較判定機構 70 表示装置 71 真空槽 72 真空槽 73 真空槽 74 真空槽 75 真空槽 76 ハンドリングロボット機構 77 ハンドリングロボット機構 78 真空搬送室 79 真空搬送室 80 真空槽 81 赤外線放射温度計 82 赤外線放射温度計 83 温度比較判定機構 84 表示装置
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 谷垣 幸男 東京都小平市上水本町5丁目20番1号 株 式会社日立製作所武蔵工場内 (72)発明者 小林 秀 神奈川県横浜市戸塚区吉田町292番地 株 式会社日立製作所生産技術研究所内 (72)発明者 島村 英明 神奈川県横浜市戸塚区吉田町292番地 株 式会社日立製作所生産技術研究所内 (72)発明者 米岡 雄二 神奈川県横浜市戸塚区吉田町292番地 株 式会社日立製作所生産技術研究所内 (72)発明者 岡本 明 神奈川県横浜市戸塚区吉田町292番地 株 式会社日立製作所生産技術研究所内
Claims (10)
- 【請求項1】 真空処理中の基体の温度を測定する手段
としての1乃至複数の赤外線放射温度計と、前記基体を
加熱するランプと、前記基体の赤外線放射率を測定する
手段と、前記赤外線放射率に基づいて前記赤外線放射温
度計の校正を行う手段と、前記赤外線放射率に基づいて
前記ランプの加熱条件を設定する手段とを備えているこ
とを特徴とする真空処理装置。 - 【請求項2】 前記基体の赤外線放射率を測定する手段
は、前記基体を所望の温度に保持する加熱手段と、前記
基体の裏面側に設置された赤外線放射温度計と、前記基
体の表面側に設置された鏡面反射体からなることを特徴
とする請求項1記載の真空処理装置。 - 【請求項3】 前記ランプの加熱条件による前記基体の
加熱結果を知り、前記加熱条件が適正かどうかを判定す
る手段を備えていることを特徴とする請求項1または2
記載の真空処理装置。 - 【請求項4】 真空処理中の基体の温度を測定する手段
としての1乃至複数の赤外線放射温度計と、前記基体を
加熱するランプと、前記基体の赤外線放射率を測定する
手段と、前記赤外線放射率に基づいて前記赤外線放射温
度計の校正を行う手段と、前記ランプの放射波長におけ
る前記基体の赤外線放射率を測定し、これに基づいて前
記基体の加熱条件を設定する手段とを備えていることを
特徴とする真空処理装置。 - 【請求項5】 基体を処理する複数の真空槽と、前記複
数の真空槽に前記基体を搬送する基体搬送手段を備えた
真空搬送室と、前記複数の真空槽のうち少なくとも2以
上の真空槽に設置された赤外線放射温度計とを備え、前
記赤外線放射温度計は、少なくとも1つの真空処理の間
の前記基体の温度を測定するものと、前記赤外線放射温
度計が設置されている真空槽とは異なる真空槽での真空
処理の前または後もしくは前後両方における前記基体の
温度を測定するものとからなることを特徴とする真空処
理装置。 - 【請求項6】 前記真空処理の前または後もしくは前後
両方における前記基体の温度を測定する赤外線放射温度
計のうち、少なくとも1つは前記真空搬送室に設置され
ていることを特徴とする請求項5記載の真空処理装置。 - 【請求項7】 真空処理の間の基体の温度を測定する赤
外線放射温度計の指示値と、前記赤外線放射温度計が設
置されている真空槽とは異なる真空槽での真空処理の前
または後もしくは前後両方における前記基体の温度を測
定する赤外線放射温度計の指示値とを相互に比較する機
構と、この比較結果を外部に報ずる機構とを備えている
ことを特徴とする請求項5または6記載の真空処理装
置。 - 【請求項8】 基体搬送手段を備えた搬送用真空槽を複
数備え、これら搬送用真空槽のそれぞれに備えられた赤
外線放射温度計によって、少なくとも1つの当該搬送用
真空槽の内部で当該搬送用真空槽に接する様に配された
複数の真空処理槽での真空処理を行う前後の基体の温度
を測定し、これと前記赤外線放射温度計によって前記基
体の温度を測定した結果を比較することにより、前記赤
外線放射温度計相互の動作状況を確認する機構を備えて
いることを特徴とする真空処理装置。 - 【請求項9】 予め基体の赤外線放射率を測定すると共
に、前記赤外線放射率に基づいて前記基体の加熱条件を
設定し、前記加熱条件に従って前記基体を加熱した後、
前記基体に対して所定の真空処理を施すことを特徴とす
る真空処理方法。 - 【請求項10】 前記真空処理は、前記基体の表面への
薄膜の形成または前記薄膜のエッチングであることを特
徴とする請求項9記載の真空処理方法。
Priority Applications (3)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP31307992A JPH06158314A (ja) | 1992-11-24 | 1992-11-24 | 真空処理装置および方法 |
US08/437,683 US5815396A (en) | 1991-08-12 | 1995-05-09 | Vacuum processing device and film forming device and method using same |
US08/467,964 US5707500A (en) | 1991-08-12 | 1995-06-06 | Vacuum processing equipment, film coating equipment and deposition method |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP31307992A JPH06158314A (ja) | 1992-11-24 | 1992-11-24 | 真空処理装置および方法 |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH06158314A true JPH06158314A (ja) | 1994-06-07 |
Family
ID=18036938
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP31307992A Pending JPH06158314A (ja) | 1991-08-12 | 1992-11-24 | 真空処理装置および方法 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JPH06158314A (ja) |
Cited By (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPH08288262A (ja) * | 1995-04-20 | 1996-11-01 | Hiroshima Nippon Denki Kk | 半導体基板処理装置 |
JP2001168051A (ja) * | 1999-12-06 | 2001-06-22 | Toshiba Ceramics Co Ltd | 半導体基板の昇降温制御方法とその装置 |
WO2006107036A1 (ja) * | 2005-04-04 | 2006-10-12 | Tokyo Electron Limited | 基板処理方法および基板処理装置 |
JP2010097854A (ja) * | 2008-10-17 | 2010-04-30 | Ulvac Japan Ltd | 加熱真空処理方法 |
CN116988014A (zh) * | 2023-09-27 | 2023-11-03 | 中国科学技术大学 | 一种组合集中真空互联***装置 |
-
1992
- 1992-11-24 JP JP31307992A patent/JPH06158314A/ja active Pending
Cited By (9)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPH08288262A (ja) * | 1995-04-20 | 1996-11-01 | Hiroshima Nippon Denki Kk | 半導体基板処理装置 |
JP2001168051A (ja) * | 1999-12-06 | 2001-06-22 | Toshiba Ceramics Co Ltd | 半導体基板の昇降温制御方法とその装置 |
JP4480056B2 (ja) * | 1999-12-06 | 2010-06-16 | コバレントマテリアル株式会社 | 半導体基板の昇降温制御方法とその装置 |
WO2006107036A1 (ja) * | 2005-04-04 | 2006-10-12 | Tokyo Electron Limited | 基板処理方法および基板処理装置 |
KR100887445B1 (ko) * | 2005-04-04 | 2009-03-10 | 도쿄엘렉트론가부시키가이샤 | 기판 처리 방법 및 기판 처리 장치 |
US8124168B2 (en) | 2005-04-04 | 2012-02-28 | Tokyo Electron Limited | Substrate processing method and substrate processing apparatus |
JP2010097854A (ja) * | 2008-10-17 | 2010-04-30 | Ulvac Japan Ltd | 加熱真空処理方法 |
CN116988014A (zh) * | 2023-09-27 | 2023-11-03 | 中国科学技术大学 | 一种组合集中真空互联***装置 |
CN116988014B (zh) * | 2023-09-27 | 2023-12-22 | 中国科学技术大学 | 一种组合集中真空互联***装置 |
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