(57)【要約】      （修正有）【課題】装置の稼働率の低下を抑制しつつ放射温度計の検出温度を校正する成膜装置を提供する。【解決手段】成膜装置において、容器１２内部の回転ステージ３０は、基板Ｗを保持し、回転軸３６に着脱可能とされ、回転軸３６の回転に伴い回転する。サセプタ３２は、回転ステージ３０を内部空間に収容するよう構成される。ガス供給機構は、内部空間に、成膜に用いる処理ガスを供給する。加熱部は、サセプタ３２を加熱し、放射温度計４２は、サセプタ３２から放射される放射光の強度に基づき、サセプタ３２の温度を検出する。検出部は、回転軸３６の回転ステージ３０が着脱される先端部分に設けられ、温度を検出する。校正部は、検出部により検出された温度に基づき、放射温度計４２により検出される温度を校正する。加熱制御部は、校正部により校正された温度に基づき、加熱部を制御する。【選択図】図２
2020161733.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
回転軸と、
基板を保持し、前記回転軸に着脱可能とされ、前記回転軸の回転に伴い回転する回転ステージと、
前記回転ステージを内部空間に収容するよう構成されたサセプタと、
前記内部空間に、成膜に用いる処理ガスを供給するガス供給機構と、
前記サセプタを加熱する加熱部と、
前記サセプタから放射される放射光の強度に基づき、前記サセプタの温度を検出する放射温度計と、
前記回転軸の前記回転ステージが着脱される先端部分に設けられ、温度を検出する検出部と、
前記検出部により検出された温度に基づき、前記放射温度計により検出される温度を校正する校正部と、
前記校正部により校正された温度に基づき、前記加熱部を制御する加熱制御部と、
を有する成膜装置。
【請求項２】
前記校正部は、前記回転ステージ及び前記サセプタを脱着するメンテナンスごとに、前記検出部により検出された温度に基づき、前記放射温度計により検出される温度を校正する
請求項１に記載の成膜装置。
【請求項３】
前記校正部は、所定の成膜回数ごとに、前記検出部により検出された温度に基づき、前記放射温度計により検出される温度を校正する
請求項１または２に記載の成膜装置。
【請求項４】
前記回転軸は、
円筒状とされ周方向に回転する第１シャフトと、
前記第１シャフトの中空内に、前記第１シャフトの回転軸方向に移動可能に収容された第２シャフトと、を備え、
前記回転ステージは、前記第１シャフトに連結し、前記第１シャフトの回転に伴い回転し、前記第２シャフトに連結して前記第２シャフトの前記回転軸方向に移動に伴い前記基板を昇降するリフタプレートが設けられ、
前記検出部は、前記第２シャフトの前記リフタプレートと連結する先端部分に設けられた
請求項１〜３の何れか１つに記載の成膜装置。
【請求項５】
前記リフタプレートの前記第２シャフトと連結する連結部、及び前記第２シャフトの前記リフタプレートと連結する先端部分の何れ一方に凸部が形成、他方に凹部が形成され、前記リフタプレートと前記第２シャフトとを連結する際、前記凸部と前記凹部が嵌合する
請求項４に記載の成膜装置。
【請求項６】
基板を保持し、回転軸に着脱可能とされ、前記回転軸の回転に伴い回転する回転ステージを内部空間に収容するよう構成されたサセプタであって、前記内部空間に、成膜に用いる処理ガスが供給され、加熱される前記サセプタから放射される放射光から、放射温度計により、前記サセプタの温度を検出し、
前記回転軸の前記回転ステージが着脱される先端部分に設けられた検出部により、温度を検出し、
前記検出部により検出された温度に基づき、前記放射温度計により検出される温度を校正し、
校正された温度に基づき、前記サセプタの加熱を制御する
温度制御方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本開示は、成膜装置、及び温度制御方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
特許文献１には、量産用サセプタの代わりに、温度校正用サセプタに取付けた熱電対により、エピタキシャル成長時の基板の温度を間接的に検出するパイロメータを校正する技術が提案されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００７−１１６０９４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
本開示は、装置の稼働率の低下を抑制しつつ放射温度計の検出温度を校正する技術を提供する。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本開示の一態様による成膜装置は、回転軸と、回転ステージと、サセプタと、ガス供給機構と、加熱部と、放射温度計と、検出部と、校正部と、加熱制御部とを有する。回転ステージは、基板を保持し、回転軸に着脱可能とされ、回転軸の回転に伴い回転する。サセプタは、回転ステージを内部空間に収容するよう構成されている。ガス供給機構は、内部空間に、成膜に用いる処理ガスを供給する。加熱部は、サセプタを加熱する。放射温度計は、サセプタから放射される放射光の強度に基づき、サセプタの温度を検出する。検出部は、回転軸の回転ステージが着脱される先端部分に設けられ、温度を検出する。校正部は、検出部により検出された温度に基づき、放射温度計により検出される温度を校正する。加熱制御部は、校正部により校正された温度に基づき、加熱部を制御する。
【発明の効果】
【０００６】
本開示によれば、装置の稼働率の低下を抑制しつつ放射温度計により検出される温度を校正できる。
【図面の簡単な説明】
【０００７】
【図１】図１は、実施形態に係る成膜装置の概略構成の一例を示す図である。
【図２】図２は、実施形態に係る成膜装置の容器の内部の構造を示す断面図である。
【図３】図３は、実施形態に係るサセプタの構成の一例を示す斜視図である。
【図４】図４は、実施形態に係る回転軸及び回転ステージの概略構成の一例を示す断面図である。
【図５】図５は、実施形態に係る温度制御処理の流れの一例を示すフローチャートである。
【図６】図６は、他の実施形態に係る回転軸及び回転ステージの概略構成の一例を示す断面図である。
【図７】図７は、他の実施形態に係る回転軸及び回転ステージの概略構成の一例を示す断面図である。
【発明を実施するための形態】
【０００８】
以下、図面を参照して本願の開示する成膜装置、及び温度制御方法の実施形態について詳細に説明する。なお、本実施形態により、開示する成膜装置、及び温度制御方法が限定されるものではない。
【０００９】
ところで、エピタキシャル成長では、基板の温度が重要なパラメータの一つである。そこで、エピタキシャル成長により成膜を行う成膜装置では、基板を支持するサセプタの表面温度をパイロメータにより検出し、パイロメータにより検出される温度から基板の温度を間接的に検出する。しかし、パイロメータは、特性上の理由、即ち、赤外線エネルギと、外的要因によって変動する放射率とを用いて温度を算出しているという理由から、検出される温度が変化する場合がある。そこで、特許文献１では、量産用サセプタの代わりに、温度校正用サセプタを配置し、パイロメータにより検出される温度を温度校正用サセプタに取付けた熱電対により検出した温度で校正する。
【００１０】
しかしながら、特許文献１では、温度校正用サセプタに交換しなければパイロメータにより検出される温度を校正できない。このため、パイロメータにより検出される温度を校正する際は、サセプタの交換が必要となり、装置の稼働率が低下する。
【００１１】
そこで、成膜装置では、装置の稼働率の低下を抑制しつつパイロメータなどの放射温度計により検出される温度を校正する技術が期待されている。
【００１２】
［成膜装置の構成］
最初に、実施形態に係る成膜装置１０の構成について説明する。図１は、実施形態に係る成膜装置１０の概略構成の一例を示す図である。成膜装置１０は、容器１２を備えている。容器１２は、略直方体形状の外形を有する箱形の容器であり、内部に減圧可能な空間を提供する。
【００１３】
容器１２には、圧力調整器１４を介して排気装置１６が接続されている。排気装置１６は、例えば、真空ポンプである。排気装置１６によって、容器１２内が減圧される。また、容器１２には圧力計１８が接続されている。圧力計１８は、容器１２内の圧力を測定する。圧力調整器１４は、圧力計１８によって測定された圧力測定値に基づき、容器１２内の圧力を調整するよう動作する。
【００１４】
容器１２の周囲には、コイル２０が設けられている。コイル２０は高周波電源２２に接続されている。高周波電源２２からの高周波電力がコイル２０に供給されると、後述するサセプタが誘導加熱によって加熱される。
【００１５】
また、成膜装置１０は、ガス供給機構ＧＭを備えている。ガス供給機構ＧＭは、各種のガスのガス供給源に、それぞれ不図示のガス供給ラインを介して接続されている。各ガス供給ラインは、成膜のプロセスに対応して適宜分岐し、開閉バルブ、流量制御器が設けられている。ガス供給機構ＧＭは、各ガス供給ラインに設けられた開閉バルブや流量制御器を制御することにより、各種のガスの流量の制御が可能とされている。ガス供給機構ＧＭは、ガスラインＧＬに接続されている。ガス供給機構ＧＭは、成膜に用いる各種の処理ガスをガスラインＧＬを介して容器１２内に供給する。
【００１６】
また、成膜装置１０は、制御部５０を更に備え得る。成膜装置１０は、制御部５０によって、その動作が統括的に制御される。制御部５０は、例えば、コンピュータであり、コントローラ５１と、ユーザインターフェース５２と、記憶部５３とが設けられている。
【００１７】
コントローラ５１は、ＣＰＵ（Central  Processing  Unit）を備え成膜装置１０の各部を制御する。
【００１８】
ユーザインターフェース１０３は、工程管理者が成膜装置１０を管理するためにコマンドの入力操作を行うキーボードや、成膜装置１０の稼動状況を可視化して表示するディスプレイ等から構成されている。
【００１９】
記憶部５３には、成膜装置１０で実行される各種処理をコントローラ５１の制御にて実現するための制御プログラムなどの各種のプログラムが格納されている。また、記憶部５３には、プログラムで使用する処理条件などの各種データが格納されている。例えば、記憶部５３には、第１補正情報５３ａと、第２補正情報５３ｂとが記憶されている。なお、各種のプログラムや各種データは、コンピュータで読み取り可能なコンピュータ記録媒体（例えば、ハードディスク、ＤＶＤなどの光ディスク、フレキシブルディスク、半導体メモリ等）に記憶されていてもよい。また、各種のプログラムや各種データは、他の装置に記憶され、例えば専用回線を介してオンラインで読み出して利用されてもよい。
【００２０】
コントローラ５１は、プログラムやデータを格納するための内部メモリを有し、記憶部５３に記憶された制御プログラムを読み出し、読み出した制御プログラムの処理を実行する。コントローラ５１は、制御プログラムが動作することにより各種の処理部として機能する。例えば、コントローラ５１は、成膜制御部５１ａと、校正部５１ｂと、加熱制御部５１ｃの機能を有する。なお、本実施形態では、コントローラ５１が、各種の処理部として機能する場合を例に説明するが、これに限定されるものではない。例えば、成膜制御部５１ａ、校正部５１ｂおよび加熱制御部５１ｃの機能を複数のコントローラで分散して実現してもよい。
【００２１】
次に、成膜装置１０の容器１２内部の構造について説明する。図２は、実施形態に係る成膜装置１０の容器１２の内部の構造を示す断面図である。図２に示すように、成膜装置１０は、容器１２の内部に、回転ステージ３０、サセプタ３２、及び、断熱材３４を備えている。また、成膜装置１０は、回転軸３６を更に備えている。
【００２２】
回転ステージ３０は、ウエハＷを保持し、当該ウエハＷを中心軸線Ｚ周りに回転させるように構成されている。回転ステージ３０は、略円盤形状を有している。回転ステージ３０は、例えば、ＳｉＣによってコーティングされたグラファイト製の部材であってもよく、又は、多結晶ＳｉＣ製の部材であってもよい。回転ステージ３０の下面の中心には、回転軸３６が接続されている。回転軸３６は、略円柱形状をなしており、鉛直方向、即ち、中心軸線Ｚが延びる方向に延在している。中心軸線Ｚは、回転軸３６の中心軸線である。回転軸３６は、駆動装置３８に接続されている。駆動装置３８は、回転軸３６を中心軸線Ｚ中心に回転させる動力を発生し、回転ステージ３０を中心軸線Ｚ中心に回転させる。
【００２３】
回転ステージ３０は、互いに対向する第１面３０ａ及び第２面３０ｂを有している。第１面３０ａは、回転ステージ３０の上側の面であり、第２面３０ｂは、第１面３０ａの反対側の面、即ち、回転ステージ３０の下側の面である。ウエハＷは第１面３０ａの上に保持される。
【００２４】
なお、成膜装置１０は、回転ステージ３０、サセプタ３２、及び、断熱材３４を水平方向に拡張し、回転ステージ３０上に複数枚のウエハＷを配置可能とし、複数枚のウエハＷを一度に成膜可能なように構成してもよい。例えば、成膜装置１０は、複数枚のウエハＷを配置したホルダを回転ステージ３０上に配置して、複数枚のウエハＷを一度に成膜可能なように構成してもよい。
【００２５】
回転ステージ３０は、サセプタ３２の内部空間、即ち、サセプタ３２によって提供される成膜用の空間Ｓ１内に収容されている。図３は、実施形態に係るサセプタ３２の構成の一例を示す斜視図である。サセプタ３２は、略角筒形状の部材である。サセプタ３２は、中心軸線Ｚに直交するＸ方向の両端において開口を提供している。サセプタ３２は、例えば、ＳｉＣでコーティングされたグラファイトから構成され得る。
【００２６】
具体的に、サセプタ３２は、一対の壁部３２ａ及び３２ｂ、並びに、一対の壁部３２ｃ及び３２ｄを有している。一対の壁部３２ａ及び３２ｂは、略平板状であり、互いに対向している。壁部３２ａは、回転ステージ３０の第１面３０ａに対面しており、壁部３２ｂは、回転ステージ３０の第２面３０ｂに対面している。一対の壁部３２ｃ及び３２ｄは、互いに対向しており、一対の壁部３２ａ及び３２ｂに交差する方向に延在して当該一対の壁部３２ａ及び３２ｂの縁部に接続している。
【００２７】
サセプタ３２は、コイル２０による誘導加熱によって加熱される。サセプタ３２が加熱されると、当該サセプタ３２からの輻射等により、回転ステージ３０、及び、ウエハＷが加熱される。即ち、サセプタ３２は、回転ステージ３０、及び、ウエハＷを、４面から加熱するように構成されている。
【００２８】
サセプタ３２は、断熱材３４によって覆われている。断熱材３４は、サセプタ３２の外面に沿って延びる略箱形の形状を有しており、Ｘ方向の両端において、サセプタ３２の開口に連続する開口を提供している。断熱材３４は、サセプタ３２の熱伝導率よりも低い熱伝導率を有している。例えば、断熱材３４は、グラファイトから構成され得る。但し、断熱材３４を構成するカーボン材料の密度はサセプタ３２を構成するカーボン材料の密度よりも低い。このため、断熱材３４は、例えば、カーボン繊維から構成され得る。断熱材３４は、サセプタ３２と容器１２との間に介在しており、サセプタ３２から容器１２に向かう熱の伝達を阻害し、サセプタ３２からの熱を、回転ステージ３０、及び、複数のウエハＷに向けて伝達させる。これにより、効率の良いウエハＷの加熱が可能となっている。
【００２９】
サセプタ３２の内部の成膜用の空間Ｓ１には、ガス供給機構ＧＭから成膜に用いる各種の処理ガスが、ガスラインＧＬ、及び不図示のガス経路を介して、Ｘ方向における一方の開口端から供給される。Ｘ方向における一方の開口端に供給された処理ガスは、空間Ｓ１を流れ、Ｘ方向における他方の開口端から排出される。また、ウエハＷを搬入出する際、サセプタ３２の空間Ｓ１には、Ｘ方向における一方の開口端から不図示の搬送アームが進入する。
【００３０】
成膜装置１０は、回転軸３６により回転ステージ３０が部分的に昇降可能とされている。図４は、実施形態に係る回転軸３６及び回転ステージ３０の概略構成の一例を示す断面図である。
【００３１】
回転ステージ３０は、中心に貫通穴３０ｃが形成されている。また、回転ステージ３０は、上側となる第１面３０ａの中央部に凹部３０ｄが形成され、凹部３０ｄにリフタプレート３１が設けられている。リフタプレート３１は、下側の面の中心部分に貫通穴３０ｃを通過するように突出した凸部３１ａが形成されている。
【００３２】
回転軸３６は、回転シャフト３７と、昇降シャフト３９とを有する。回転シャフト３７は、内部が中空の円筒状とされ、中空内に昇降シャフト３９が配置される。昇降シャフト３９は、円柱状とされ、上部に、リフタプレート３１の凸部３１ａと連結するための凹部３９ａが形成されている。昇降シャフト３９は、先端部分に温度を検出する検出部が設けられている。昇降シャフト３９の凹部３９ａには、検出部として、熱電対４０が設けられている。本実施形態では、昇降シャフト３９の軸に沿って熱電対４０を配置しており、凹部３９ａの中心から先端が突出するように熱電対４０を設けている。熱電対４０は、例えば、タングステンーレニウム熱電対とされ、２０００℃程度でも温度を検出できる。熱電対４０には、熱電対先端の温度に応じた電圧が生じて電流が流れる。コントローラ５１は、熱電対４０に生じた電圧を計測することで、温度を検出する。
【００３３】
回転軸３６は、駆動装置３８からの駆動力が回転シャフト３７に伝達して回転シャフト３７が周方向に回転するが、昇降シャフト３９が周方向に回転しないように構成されている。また、回転軸３６は、不図示の昇降機構により昇降シャフト３９が昇降可能とされている。
【００３４】
回転ステージ３０は、回転軸３６に着脱可能とされている。回転ステージ３０を回転軸３６に装着した場合、回転ステージ３０と回転シャフト３７とが連結し、リフタプレート３１の凸部３１ａが昇降シャフト３９の凹部３９ａに収容されて嵌合する。凸部３１ａには、凹部３９ａと嵌合した際に、熱電対４０の先端を収容する穴３１ｂが形成されている。穴３１ｂは、熱電対４０との間に隙間があくように形成されている。本実施形態の成膜のような１０００℃以上の温度域では、輻射熱が多くなるため、熱電対４０は、穴３１ｂとの間に隙間があっても回転ステージ３０の温度を検出できる。
【００３５】
リフタプレート３１は、昇降シャフト３９の昇降に伴い、昇降する。成膜装置１０は、リフタプレート３１を昇降させることで、不図示の搬送アームから、ウエハＷを受け取り、回転ステージ３０上にウエハＷを載置する。回転ステージ３０は、載置されたウエハＷを保持する。
【００３６】
回転ステージ３０は、回転シャフト３７の回転に伴い回転する。凸部３１ａと凹部３９ａの間には、隙間が設けられており、摩擦が小さくなっている。また、ウエハＷとリフタプレート３１の間にも、隙間が設けられている。一方、回転ステージ３０とリフタプレート３１は、接触している。リフタプレート３１は、回転ステージ３０との摩擦により回転ステージ３０と共に回転する。ウエハＷは、回転ステージ３０およびリフタプレート３１の回転に伴い回転する。
【００３７】
図２に戻る。成膜装置１０は、容器１２の上部にパイロメータなどの放射温度計４２を設けている。容器１２には、放射温度計４２と対向する部分に透過窓４３ａが設けられている。また、断熱材３４には、透過窓４３ａの下部となる部分に透過窓４３ｂが設けられている。透過窓４３ａは、例えば、石英により構成されている。透過窓４３ｂは貫通孔で構成される。放射温度計４２は、透過窓４３ａ及び透過窓４３ｂを介して、サセプタ３２から放射される赤外線や可視光線などの放射光の強度を測定して、サセプタ３２の温度を検出する。
【００３８】
次に、制御部５０の制御の元、成膜装置１０がエピタキシャル成長により成膜を行う流れを簡単に説明する。
【００３９】
成膜制御部５１ａは、ウエハＷ上にＳｉＣをエピタキシャル成長させる際、回転シャフト３７を回転させて、ウエハＷを保持した回転ステージ３０が回転される。加熱制御部５１ｃは、高周波電源２２からコイル２０に高周波電力を供給してコイル２０によりサセプタ３２を誘導加熱し、当該サセプタ３２からの輻射によってウエハＷを加熱する。また、加熱制御部５１ｃは、放射温度計４２によりサセプタ３２の温度を検出する。加熱制御部５１ｃは、検出したサセプタ３２の温度に応じて、高周波電源２２からコイル２０に供給する高周波電力を制御して、サセプタ３２の温度を制御することで、ウエハＷの温度を制御する。例えば、ウエハＷの温度を１６００℃程度に制御する。成膜制御部５１ａは、ガス供給機構ＧＭを制御して、ガス供給機構ＧＭから成膜に用いる各種の処理ガスを空間Ｓ１内においてＸ方向に供給する。処理ガスは、例えば、ＳｉＨ４ガス、Ｃ３Ｈ８ガス、及びＨ２ガスを含む。また、エピタキシャル成長膜にｐ型の不純物を取り込む場合には、処理ガスは、例えば、ＴＭＡ（トリメチルアルミニウム）ガスを更に含み得る。或いは、エピタキシャル成長膜にｎ型の不純物を取り込む場合には、処理ガスは、例えば、Ｎ２ガスを更に含み得る。このような成膜処理により、ウエハＷ上にＳｉＣのエピタキシャル成長膜が形成される。
【００４０】
ところで、成膜装置１０は、放射温度計４２によりサセプタ３２の温度を検出することで、ウエハＷの温度を間接的に検出するが、サセプタ３２の温度とウエハＷの温度には、差がある場合がある。
【００４１】
そこで、成膜装置１０は、次のようにして、放射温度計４２により検出される温度を校正する。例えば、成膜装置１０では、溶融温度が既知の物質を配置したウエハＷを回転ステージ３０に配置する。成膜装置１０は、高周波電源２２からコイル２０に高周波電力を供給して誘導加熱により、サセプタ３２の温度を物質が溶融するまで緩やかに上昇させつつ、放射温度計４２によりサセプタ３２の温度を検出する。校正部５１ｂは、物質が溶融した際に放射温度計４２により検出した温度と物質の溶融温度との温度差を求め、求めた温度差を第１補正情報５３ａとして記憶部５３に記憶する。そして、校正部５１ｂでは、第１補正情報５３ａに記憶した温度差で放射温度計４２により検出した温度を補正する。例えば、ダミーウエハ上に載置したシリコン（Ｓｉ）を溶融する。シリコンは、１４１４℃で溶融する。校正部５１ｂは、放射温度計４２により検出した１４３４℃とシリコンの溶融温度、１４１４℃との温度差として−２０℃を求め、−２０℃を第１補正情報５３ａとして記憶部５３に記憶する。そして、校正部５１ｂは、放射温度計４２により検出した１４３４℃を第１補正情報５３ａに記憶した−２０℃で補正して、温度を１４１４℃と求める。
【００４２】
また、例えば、成膜装置１０では、高周波電源２２からコイル２０に高周波電力を供給して、サセプタ３２を一定の温度に加熱しつつ、エピタキシャル成長させた所定の膜厚のウエハＷをＨ２ガスでエッチングする。成膜装置１０では、放射温度計４２により、エッチング中のサセプタ３２の温度を検出する。そして、エッチング後のウエハＷを取り出して、エッチング量を計測する。Ｈ２ガスによるエッチングでは、ウエハＷの温度によってエッチング量が変化する。事前に、ある決められた条件でウエハＷの温度を変えて、Ｈ２ガスによるエッチングを実施して、エッチング量と温度の関係データを取得しておく。校正部５１ｂは、関係データから、実際に計測されたエッチング量に対応する温度を求める。校正部５１ｂは、エッチング中に放射温度計４２により検出した温度とエッチング量に対応する温度との温度差を求め、求めた温度差を第１補正情報５３ａとして記憶部５３に記憶する。そして、校正部５１ｂは、第１補正情報５３ａに記憶した温度差で放射温度計４２により検出した温度を補正する。
【００４３】
これにより、成膜装置１０は、放射温度計４２によりサセプタ３２の温度を検出することで、サセプタ３２内のウエハＷの温度を間接的に検出できる。
【００４４】
ところで、成膜装置１０では、成膜によって副生成物がサセプタ３２の内部等に堆積するため、定期的にメンテナンスが必要となる。例えば、成膜装置１０は、成膜を数十回程度実施するごとにメンテナンスが必要となる。成膜装置１０のメンテナンスを行う場合、メンテナンスの作業者は、回転シャフト３７及び駆動装置３８を下に下げて、回転シャフト３７と回転ステージ３０とを切り離す。そして、作業者は、断熱材３４内にあるサセプタ３２や回転ステージ３０を処理ガスの排気側に抜き取り、成膜装置１０からサセプタ３２や回転ステージ３０を取り外す。作業者は、取り外したサセプタ３２や回転ステージ３０に対して、パーツ交換や清掃等のメンテナンスを行い。そして、作業者は、メンテナンス後のサセプタ３２や回転ステージ３０を取り外した際と逆の順序にて、成膜装置１０に取り付ける。
【００４５】
しかし、成膜装置１０は、メンテナンスを実施したことにより、放射温度計４２により検出される温度が変化する場合がある。例えば、成膜装置１０は、放射温度計４２によるサセプタ３２表面の温度の検出位置のずれによる表面の放射率の変化や、断熱材３４の劣化、透過窓４３ａへの付着物の付着等により、放射温度計４２により検出される温度が変化する。
【００４６】
このため、成膜装置１０は、メンテナンスごとなど定期的に、放射温度計４２により検出される温度の校正が必要となる。成膜装置１０は、上述のような、溶融温度が既知の物質の溶融や、所定の膜厚のウエハＷのＨ２ガスのエッチングにより、放射温度計４２により検出される温度の校正を定期的に実施した場合、装置の稼働率が低下する。例えば、Ｈ２ガスのエッチングによる温度の校正は、３時間程度の時間がかかり、装置稼働率が低下する。また、溶融温度が既知の物質の溶融による温度の校正は、３時間以上の時間がかかるため、一般的に、メンテナンス毎には実施されず、装置の導入時に実施される。
【００４７】
ここで、放射温度計４２の温度とウエハＷの温度の差はメンテナンス等により変動するのに対し、ウエハＷの温度と熱電対４０の温度の差は常に一定である。そこで、成膜装置１０では、次のようにして、放射温度計４２により検出される温度を校正する。例えば、校正部５１ｂは、上述のような、溶融温度が既知の物質の溶融により、放射温度計４２により検出される温度を校正する際、熱電対４０により温度をさらに検出する。熱電対４０は、放射温度計４２と比較して、温度の応答性が低いため、サセプタ３２を一定の温度に制御している状態で検出することが好ましい。校正部５１ｂは、溶融温度が既知の物質を溶融させた際に熱電対４０により検出される温度と溶融温度との温度差を求め、求めた温度差を第２補正情報５３ｂとして記憶部５３に記憶する。例えば、校正部５１ｂは、シリコンが溶融した際に熱電対４０により検出した温度が１４００℃である場合、シリコンの溶融温度、１４１４℃との温度差として−１４℃を求め、−１４℃を第２補正情報５３ｂとして記憶部５３に記憶する。
【００４８】
そして、校正部５１ｂは、メンテナンスごとなど定期的に、熱電対４０により検出される温度を用いて、放射温度計４２により検出される温度を校正する。例えば、成膜装置１０は、メンテナンス後、装置の状態を確認するためのテストとして、ウエハＷに成膜が行われる。校正部５１ｂは、このテストの際に、熱電対４０により検出される温度を用いて、放射温度計４２により検出される温度を校正する。例えば、テストでサセプタ３２を一定の温度に制御している際に、熱電対４０により検出される温度を用いて、放射温度計４２により検出される温度を校正する。例えば、テストの成膜中のウエハＷの目標温度が１６００℃であり、仮に第１補正情報５３ａに記憶された温度差（offset値）が０℃である場合、加熱制御部５１ｃは、テストの成膜では、放射温度計４２により検出される温度が目標温度の１６００℃なるように加熱を制御する。この際に、熱電対４０により検出される温度が１５８０℃であるものとする。ウエハＷの温度と熱電対４０の温度の差は常に一定である。このため、ウエハＷの実温は、１５９４℃（＝１５８０℃＋１４℃）となり、目標温度の１６００℃から−６℃にズレが生じていることになる。この場合、校正部５１ｂは、第２補正情報５３ｂに記憶した温度差を用いて、放射温度計４２により検出される温度を１５９４℃（＝１５８０℃＋１４℃）と校正する。加熱制御部５１ｃは、校正された温度に基づき、加熱を制御する。これにより、ウエハＷを目標温度の１６００℃に制御できる。このように、成膜装置１０は、放射温度計４２により検出されるサセプタ３２の温度を校正できる。また、成膜装置１０は、溶融温度が既知の物質を配置したウエハＷの溶融や、所定の膜厚のウエハＷのＨ２ガスのエッチングを行わなくても、放射温度計４２により検出されるサセプタ３２の温度を校正できるため、装置の稼働率が低下を抑制できる。なお、校正部５１ｂは、第２補正情報５３ｂに記憶した温度差−１４℃を用いて、目標温度を校正してもよい。例えば、校正部５１ｂは、第２補正情報５３ｂに記憶した温度差−１４℃から−６℃のズレを計算し、これを第１補正情報５３ａに記憶するとともに、第１補正情報５３ａにより、現在の目標温度１６００℃を１６０６℃に変更する。この場合も、ウエハＷを実際の目標温度の１６００℃に制御できる。
【００４９】
校正部５１ｂは、所定の成膜回数ごとに、熱電対４０により検出される温度を用いて、放射温度計４２により検出される温度を校正してもよい。例えば、校正部５１ｂは、１回成膜するごとに、熱電対４０により検出される温度を用いて、放射温度計４２により検出される温度を校正してもよい。これにより、成膜装置１０は、放射温度計４２により検出される温度が経時的に変化する場合でも、放射温度計４２により検出される温度を校正でき、温度の誤差を小さく抑えることができる。
【００５０】
次に、本実施形態に係る成膜装置１０が実施する温度制御の流れについて説明する。図５は、実施形態に係る温度制御処理の流れの一例を示すフローチャートである。この温度制御処理は、所定のタイミング、例えば、メンテナンスごとや所定の成膜回数ごとなど定期的に実行される。
【００５１】
校正部５１ｂは、サセプタ３２を温度を一定に制御している状態で、放射温度計４２によりサセプタ３２の温度を検出する（ステップＳ１０）。また、校正部５１ｂは、熱電対４０により回転ステージ３０の温度を検出する（ステップＳ１１）。
【００５２】
校正部５１ｂは、熱電対４０により検出された温度を用いて、放射温度計４２により検出されたサセプタ３２の温度を校正する（ステップＳ１２）。
【００５３】
加熱制御部５１ｃは、校正されたサセプタ３２の温度に基づき、サセプタ３２の加熱を制御する（ステップＳ１３）。例えば、加熱制御部５１ｃは、校正されたサセプタ３２の温度に応じて、高周波電源２２からコイル２０に供給する高周波電力を制御して、サセプタ３２の温度を所望の温度に制御することで、ウエハＷの温度を制御する。
【００５４】
このように、本実施形態に係る成膜装置１０は、回転軸３６と、回転ステージ３０と、サセプタ３２と、ガス供給機構ＧＭと、加熱部（コイル２０、高周波電源２２）と、放射温度計４２と、検出部（熱電対４０）と、校正部５１ｂと、加熱制御部５１ｃとを有する。回転ステージ３０は、基板（ウエハＷ）を保持し、回転軸３６に着脱可能とされ、回転軸３６の回転に伴い回転する。サセプタ３２は、回転ステージ３０を内部空間に収容するよう構成されている。ガス供給機構ＧＭは、内部空間に、成膜に用いる処理ガスを供給する。加熱部は、サセプタ３２を加熱する。放射温度計４２は、サセプタ３２から放射される放射光の強度に基づき、サセプタ３２の温度を検出する。検出部は、回転軸３６の回転ステージ３０が着脱される先端部分に設けられ、温度を検出する。校正部５１ｂは、検出部により検出された温度に基づき、放射温度計４２により検出される温度を校正する。加熱制御部５１ｃは、校正部５１ｂにより校正された温度に基づき、加熱部を制御する。これにより、成膜装置１０は、装置の稼働率の低下を抑制しつつ放射温度計４２により検出される温度を校正できる。
【００５５】
また、校正部５１ｂは、回転ステージ３０及びサセプタ３２を脱着するメンテナンスごとに、検出部により検出された温度に基づき、放射温度計４２により検出される温度を校正する。これにより、成膜装置１０は、放射温度計４２により検出される温度がメンテナンスによって変化した場合でも、放射温度計４２により検出される温度を校正でき、温度の誤差を小さく抑えることができる。
【００５６】
また、校正部５１ｂは、所定の成膜回数ごとに、検出部により検出された温度に基づき、放射温度計４２により検出される温度を校正する。これにより、成膜装置１０は、放射温度計４２により検出される温度が経時的に変化する場合でも、放射温度計４２により検出される温度を校正でき、温度の誤差を小さく抑えることができる。
【００５７】
また、回転軸３６は、円筒状とされ周方向に回転する第１シャフト（回転シャフト３７）と、第１シャフトの中空内に、第１シャフトの回転軸方向に移動可能に収容された第２シャフト（昇降シャフト３９）と、を備える。回転ステージ３０は、第１シャフトに連結し、第１シャフトの回転に伴い回転する。回転ステージ３０は、第２シャフトに連結して第２シャフトの回転軸方向に移動に伴い基板を昇降するリフタプレート３１が設けられている。検出部は、第２シャフトのリフタプレート３１と連結する先端部分に設けられている。これにより、成膜装置１０は、第２シャフトを昇降させることで、基板の搬入出を行うことができる。また、成膜装置１０は、リフタプレート３１と連結する第２シャフトの先端部分に検出部を設けることで、リフタプレート３１を介して基板の温度を検出できる。
【００５８】
また、リフタプレート３１の第２シャフトと連結する連結部に凸部３１ａが形成され、第２シャフトのリフタプレート３１と連結する先端部分に凹部３９ａが形成されている。リフタプレート３１と第２シャフトとを連結する際、凸部３１ａと凹部３９ａが嵌合する。これにより、成膜装置１０は、回転ステージ３０を脱着するメンテナンスを行った場合でも、リフタプレート３１と第２シャフトとを毎回同じ位置・同じ接触状態で結合することができ、検出部により検出される温度の再現性を高めることができる。
【００５９】
以上、実施形態について説明してきたが、今回開示された実施形態は、全ての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。実に、上記した実施形態は、多様な形態で具現され得る。また、上記の実施形態は、請求の範囲およびその趣旨を逸脱することなく、様々な形態で省略、置換、変更されてもよい。
【００６０】
例えば、実施形態では、基板をウエハＷとした場合を例に説明したが、これに限定されるものではない。基板は、ガラス基板など、他の基板であってもよい。
【００６１】
また、実施形態では、図４に示すように昇降シャフト３９の凹部３９ａから突出するように熱電対４０を設けた場合を例に説明したが、これに限定されるものではない。熱電対４０は、凹部３９ａから突出させなくてもよい。図６は、他の実施形態に係る回転軸及び回転ステージの概略構成の一例を示す断面図である。図６の例では、熱電対４０の先端が、凹部３９ａの内面と同一となるように熱電対４０が配置されている。図６のように熱電対４０を配置することで熱電対４０の破損を抑制できる。
【００６２】
また、実施形態では、図４に示すようにリフタプレート３１の昇降シャフト３９と連結する連結部に凸部３１ａを形成し、昇降シャフト３９のリフタプレート３１と連結する先端部分に凹部３９ａを形成した場合を例に説明したが、これに限定されるものではない。リフタプレート３１の昇降シャフト３９と連結する連結部に凹部を形成し、昇降シャフト３９のリフタプレート３１と連結する先端部分に凸部を形成してもよい。図７は、他の実施形態に係る回転軸及び回転ステージの概略構成の一例を示す断面図である。図７の例では、リフタプレート３１の昇降シャフト３９と連結する凸部３１ａに凹部３１ｃが形成され、昇降シャフト３９のリフタプレート３１と連結する先端部分に凸部３９ｃが形成されている。熱電対４０は、凸部３９ｃの中心に設けられている。リフタプレート３１と昇降シャフト３９とを連結する際、凸部３９ｃと凹部３１ｃが嵌合する。これにより、成膜装置１０は、回転ステージ３０を脱着するメンテナンスを行った場合でも、リフタプレート３１と昇降シャフト３９とを毎回同じ位置・同じ接触状態で結合することができ、熱電対４０により検出される温度の再現性を高めることができる。
【００６３】
また、実施形態では、高周波電源２２からコイル２０に高周波電力を供給してサセプタ３２を誘導加熱によって加熱する場合を例に説明したが、これに限定されるものではない。サセプタ３２は、ヒータなどの熱源や、赤外光の照射により加熱してもよい。
【符号の説明】
【００６４】
１０  成膜装置
２０  コイル
２２  高周波電源
３０  回転ステージ
３１  リフタプレート
３１ａ  凸部
３１ｃ  凹部
３２  サセプタ
３６  回転軸
３７  回転シャフト
３９  昇降シャフト
３９ａ  凹部
３９ｃ  凸部
４０  熱電対
４２  放射温度計
５０  制御部
５１  コントローラ
５１ａ  成膜制御部
５１ｂ  校正部
５１ｃ  加熱制御部
５３  記憶部
ＧＭ  ガス供給機構
Ｗ  ウエハ
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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