(57)【要約】【課題】安価に製造することができる赤外線検出器及び当該赤外線検出器を組み込んだデバイス製造装置の提供。【解決手段】赤外線を透過する窓材と、感熱抵抗体が梁によって基板から浮いた状態で支持されてなる赤外線検出素子と、前記赤外線検出素子を気密状態で封止可能な密封容器と、前記赤外線検出素子と外部回路とを接続するための端子と、前記密封容器の内外を繋ぐ、閉じられていない排気管と、を少なくとも備える赤外線検出器であって、前記赤外線検出器は、デバイス製造装置のチャンバ内の、試料を望む位置に配置され、前記試料から放射され、入射光学系により集光された赤外線を検出して当該試料の表面温度を測定するために使用され、前記チャンバが真空引きされる際に、前記排気管を介して前記密封容器内も真空引きされる。【選択図】図２
2010217012.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
赤外線を透過する窓材と、感熱抵抗体が梁によって基板から浮いた状態で支持されてなる赤外線検出素子と、前記窓材と前記赤外線検出素子とを支持する枠材と、前記赤外線検出素子と外部回路とを接続するための端子と、を少なくとも備える赤外線検出器であって、
前記赤外線検出器は、デバイス製造装置のチャンバ内の、試料を望む位置に配置され、前記試料から放射され、入射光学系により集光された赤外線を検出して当該試料の表面温度を測定するために使用され、
前記チャンバが真空引きされる際に、前記赤外線検出器も真空雰囲気となることを特徴とする赤外線検出器。
【請求項２】
赤外線を透過する窓材と、感熱抵抗体が梁によって基板から浮いた状態で支持されてなる赤外線検出素子と、前記赤外線検出素子を気密状態で封止可能な密封容器と、前記赤外線検出素子と外部回路とを接続するための端子と、前記密封容器の内外を繋ぐ、閉じられていない排気管と、を少なくとも備える赤外線検出器であって、
前記赤外線検出器は、デバイス製造装置のチャンバ内の、試料を望む位置に配置され、前記試料から放射され、入射光学系により集光された赤外線を検出して当該試料の表面温度を測定するために使用され、
前記チャンバが真空引きされる際に、前記排気管を介して前記密封容器内も真空引きされることを特徴とする赤外線検出器。
【請求項３】
赤外線を透過する窓材と、感熱抵抗体が梁によって基板から浮いた状態で支持されてなる赤外線検出素子と、前記赤外線検出素子を気密状態で封止可能な密封容器と、前記赤外線検出素子と外部回路とを接続するための端子と、前記密封容器の内外を繋ぐ排気管と、前記排気管に取り付けられた開閉制御が可能なバルブと、を少なくとも備える赤外線検出器であって、
前記赤外線検出器は、デバイス製造装置のチャンバ内の、試料を望む位置に配置され、前記試料から放射され、入射光学系により集光された赤外線を検出して当該試料の表面温度を測定するために使用され、
前記チャンバが真空引きされる際に、前記バルブが開けられて前記密封容器内も真空引きされ、前記チャンバに大気が導入される前に、前記バルブが閉じられて前記密封容器内の真空状態が維持されることを特徴とする赤外線検出器。
【請求項４】
前記チャンバにガスが導入される前に、前記バルブが閉じられて前記密封容器内への前記ガスの導入が防止されることを特徴とする請求項３に記載の赤外線検出器。
【請求項５】
チャンバと、前記チャンバを真空引きする排気系と、前記チャンバ内に試料を載置する試料台と、を少なくとも備えるデバイス製造装置において、
前記チャンバ内の、前記試料を望む位置に、前記試料から放射され、入射光学系により集光された赤外線を検出して当該試料の表面温度を測定する赤外線検出器が載置され、
前記赤外線検出器は、赤外線を透過する窓材と、感熱抵抗体が梁によって基板から浮いた状態で支持されてなる赤外線検出素子と、前記赤外線検出素子を気密状態で封止可能な密封容器と、前記赤外線検出素子と外部回路とを接続するための端子と、前記密封容器の内外を繋ぐ排気管と、前記排気管に取り付けられた開閉制御が可能なバルブと、を少なくとも備え、
前記デバイス製造装置の制御部は、前記チャンバを真空引きする際に、前記バルブを開けて前記密封容器内も真空引きし、前記チャンバに大気を導入する前に、前記バルブを閉じて前記密封容器内の真空状態を維持する制御を行うことを特徴とするデバイス製造装置。
【請求項６】
前記チャンバにガスを供給するガス供給系を備え、
前記制御部は、前記チャンバにガスを導入して前記試料表面に膜を形成する際に、前記赤外線検出器で測定した前記試料の表面温度を取得し、前記密封容器内に導入された前記ガスの赤外線吸収特性に基づいて、取得した前記表面温度を補正することを特徴とする請求項５に記載のデバイス製造装置。
【請求項７】
前記チャンバにガスを供給するガス供給系を備え、
前記制御部は、前記チャンバにガスを導入する前後に、前記赤外線検出器で測定した前記試料の表面温度を取得し、前記ガスの導入前の前記表面温度と前記ガスの導入後の前記表面温度とに基づいて前記ガスによる赤外線の吸収を補正する補正係数を求め、前記試料表面に膜を形成する際に前記赤外線検出器から取得した前記試料の表面温度を、前記補正係数に基づいて補正することを特徴とする請求項５に記載のデバイス製造装置。
【請求項８】
前記チャンバにガスを供給するガス供給系を備え、
前記制御部は、前記チャンバにガスを導入する前に、前記バルブを閉じて前記密封容器内への前記ガスの導入を防止する制御を行うことを特徴とする請求項５に記載のデバイス製造装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、チャンバ内に載置される試料の温度を測定する赤外線検出器及び当該赤外線検出器を組み込んだデバイス製造装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
半導体やＦＰＤ（Flat Panel Display）等のデバイスを製造する装置として、ＣＶＤ（Chemical Vapor Deposition）装置やスパッタリング装置、蒸着装置等の成膜装置が広く利用されている。この種のデバイス製造装置は真空容器（チャンバ）を備えており、チャンバ内の試料台にウェハ等の試料を載置した後、チャンバ内の大気を排出して真空状態又は減圧状態にし、必要に応じて不活性ガスや反応性ガスを導入した後、試料表面にターゲットの材料を堆積させたり、ガスと反応させるなどして所望の膜を形成する。
【０００３】
上記デバイス製造装置では、膜の質や均一性を高めるために試料の温度を制御する必要があり、特に、面積の大きいウェハに均一かつ薄い膜を成膜する場合には、試料の温度を正確に制御する必要がある。そのため、この種のデバイス製造装置では、試料台の裏面側に熱電対などの温度測定手段を配置し、その温度測定手段で測定した温度に基づいて成膜条件を調整する制御を行っている。
【０００４】
しかしながら、熱電対では１点の温度しか測定することができず、試料全体の温度分布を測定することができない。また、熱電対は試料台の裏面に配置されるため、試料表面の温度を測定することができない。そこで、温度測定手段として、熱電対に代えて、赤外線撮像装置を使用する方法も提案されている。
【０００５】
例えば、下記特許文献１には、シリコン基板上に低圧化学蒸着（ＬＰＣＶＤ）を用いて酸化アルミニウム膜を形成する装置に赤外線撮像装置を配置し、実際のウェハ温度に基づいた処理温度設定点を維持するようにウェハチャック温度を制御する方法が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２００１−９３８９５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
上記赤外線撮像装置は、一般に、入射光学系と赤外線検出器と信号処理回路などで構成され、赤外線検出器は、入射赤外線を電気信号に変換する赤外線検出素子と、赤外線検出素子を真空に保持するための密封容器（パッケージ）と、赤外線検出素子を冷却する冷却器などで構成される。このように赤外線撮像装置は構成が複雑であり、また、その製造段階において密封容器を真空引きする工程が必要になるため、製造コストが高いという問題がある。
【０００８】
一方、近年、物体から放射された赤外線を光学的共振構造の赤外線吸収膜で吸収して熱に変換し、マイクロブリッジ構造のダイアフラムを構成するボロメータ薄膜等の感熱抵抗体の温度を上昇させて抵抗を変化させ、その抵抗変化から対象物の温度を測定する非冷却型赤外線検出素子が開発されており、この非冷却型赤外線検出素子を利用することにより、赤外線検出器から冷却器を省くことができ、多少のコストダウンが可能である。
【０００９】
しかしながら、非冷却型赤外線検出素子でも、感熱抵抗体の熱分離状態を良好に保つために密封容器中を真空又は減圧する必要があるため、密封容器を真空引きして封止する工程が必要であり、この工数により赤外線検出器のコストが高くなってしまう。
【００１０】
また、上記密封容器は、排気管からのリークや密封容器を構成する部材からのアウトガス等により、時間の経過に伴って内部の真空度が劣化するため、定期的に真空引きを行わなければならず、この保守のための工数により赤外線検出器のコストが更に高くなってしまう。
【００１１】
本発明は、上記問題点に鑑みてなされたものであって、その主たる目的は、安価に製造することができる赤外線検出器及び当該赤外線検出器を組み込んだデバイス製造装置を提供することにある。
【００１２】
また、本発明の他の目的は、赤外線検出素子の状態を良好に保つことができる赤外線検出器及び当該赤外線検出器を組み込んだデバイス製造装置を提供することにある。
【００１３】
また、本発明の他の目的は、試料の正確な温度を取得することができる赤外線検出器及び当該赤外線検出器を組み込んだデバイス製造装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１４】
上記目的を達成するため、本発明は、赤外線を透過する窓材と、感熱抵抗体が梁によって基板から浮いた状態で支持されてなる赤外線検出素子と、前記窓材と前記赤外線検出素子とを支持する枠材と、前記赤外線検出素子と外部回路とを接続するための端子と、を少なくとも備える赤外線検出器であって、前記赤外線検出器は、デバイス製造装置のチャンバ内の、試料を望む位置に配置され、前記試料から放射され、入射光学系により集光された赤外線を検出して当該試料の表面温度を測定するために使用され、前記チャンバが真空引きされる際に、前記赤外線検出器も真空雰囲気となるものである。
【００１５】
また、本発明は、赤外線を透過する窓材と、感熱抵抗体が梁によって基板から浮いた状態で支持されてなる赤外線検出素子と、前記赤外線検出素子を気密状態で封止可能な密封容器と、前記赤外線検出素子と外部回路とを接続するための端子と、前記密封容器の内外を繋ぐ、閉じられていない排気管と、を少なくとも備える赤外線検出器であって、前記赤外線検出器は、デバイス製造装置のチャンバ内の、試料を望む位置に配置され、前記試料から放射され、入射光学系により集光された赤外線を検出して当該試料の表面温度を測定するために使用され、前記チャンバが真空引きされる際に、前記排気管を介して前記密封容器内も真空引きされるものである。
【００１６】
また、本発明は、赤外線を透過する窓材と、感熱抵抗体が梁によって基板から浮いた状態で支持されてなる赤外線検出素子と、前記赤外線検出素子を気密状態で封止可能な密封容器と、前記赤外線検出素子と外部回路とを接続するための端子と、前記密封容器の内外を繋ぐ排気管と、前記排気管に取り付けられた開閉制御が可能なバルブと、を少なくとも備える赤外線検出器であって、前記赤外線検出器は、デバイス製造装置のチャンバ内の、試料を望む位置に配置され、前記試料から放射され、入射光学系により集光された赤外線を検出して当該試料の表面温度を測定するために使用され、前記チャンバが真空引きされる際に、前記バルブが開けられて前記密封容器内も真空引きされ、前記チャンバに大気が導入される前に、前記バルブが閉じられて前記密封容器内の真空状態が維持されるものである。
【００１７】
また、本発明は、チャンバと、前記チャンバを真空引きする排気系と、前記チャンバ内に試料を載置する試料台と、を少なくとも備えるデバイス製造装置において、前記チャンバ内の、前記試料を望む位置に、前記試料から放射され、入射光学系により集光された赤外線を検出して当該試料の表面温度を測定する赤外線検出器が載置され、前記赤外線検出器は、赤外線を透過する窓材と、感熱抵抗体が梁によって基板から浮いた状態で支持されてなる赤外線検出素子と、前記赤外線検出素子を気密状態で封止可能な密封容器と、前記赤外線検出素子と外部回路とを接続するための端子と、前記密封容器の内外を繋ぐ排気管と、前記排気管に取り付けられた開閉制御が可能なバルブと、を少なくとも備え、前記デバイス製造装置の制御部は、前記チャンバを真空引きする際に、前記バルブを開けて前記密封容器内も真空引きし、前記チャンバに大気を導入する前に、前記バルブを閉じて前記密封容器内の真空状態を維持する制御を行うものである。
【発明の効果】
【００１８】
本発明によれば、チャンバ内に載置された試料の温度を測定する赤外線検出器を安価に製造することができる。
【００１９】
その理由は、デバイス製造装置に組み込まれる赤外線検出器は、赤外線検出素子を覆う密封容器に設けた排気管が閉じられていない状態（又は赤外線検出素子が露出した状態）になっており、デバイス製造装置のチャンバを真空引きする際に、密封容器中も同時に真空引きされる（又は赤外線検出器が真空雰囲気になる）ため、赤外線検出器の製造時及び保守時の真空引き工程を省略することができるからである。
【００２０】
また、本発明によれば、赤外線検出素子の状態を良好に保つことができる。
【００２１】
その理由は、密封容器の排気管に開閉制御が可能なバルブを設け、デバイス製造装置の制御部は、チャンバ内を真空引きする際、若しくはチャンバ内の真空度が所定の値以下になった後に、上記バルブを開いて密封容器も真空引きし、チャンバ内を大気に戻す前に、上記バルブを閉じて密封容器を真空状態又は減圧状態で保持するため、赤外線検出素子の大気による汚染や熱分離構造のダメージを防止することができるからである。
【００２２】
また、チャンバ内にガスを導入して成膜を行うデバイス製造像装置では、制御部は、真空状態又は減圧状態のチャンバ内にガスを導入する前に、上記バルブを閉じて密封容器中にガスが導入されないようにするため、ガスによる赤外線検出素子のダメージを防止することができるからである。
【００２３】
また、本発明によれば、試料の正確な温度を取得することができる。
【００２４】
その理由は、チャンバ内にガスを導入して成膜を行うデバイス製造像装置では、制御部は、赤外線検出器で測定した試料の温度をガスの種類に応じて補正するため、密封容器内に導入されたガスによる赤外線の吸収の影響を受けないからである。
【図面の簡単な説明】
【００２５】
【図１】本発明の第１の実施例に係るデバイス製造装置の構成を模式的に示す図である。
【図２】本発明の第１の実施例に係るデバイス製造装置に組み込まれる赤外線撮像装置の構成を模式的に示す図である。
【図３】本発明の第１の実施例に係る赤外線検出素子の構造例を示す図である。
【図４】本発明の第１の実施例に係るデバイス製造装置の動作手順を示すフローチャート図である。
【図５】本発明の第２の実施例に係るデバイス製造装置に組み込まれる赤外線撮像装置の構成を模式的に示す図である。
【図６】本発明の第１の実施例に係るデバイス製造装置の動作手順を示すフローチャート図である。
【図７】本発明の第２の実施例に係るデバイス製造装置の動作手順を示すフローチャート図である。
【図８】本発明の第２の実施例に係るデバイス製造装置の動作手順を示すフローチャート図である。
【図９】本発明の第２の実施例に係るデバイス製造装置に導入されるガス（Ｎ２Ｏ）の赤外線吸収スペクトルを示す図である。
【図１０】本発明の第２の実施例に係るデバイス製造装置に導入されるガス（ＣＦ４）の赤外線吸収スペクトルを示す図である。
【図１１】本発明の第２の実施例に係るデバイス製造装置に導入されるガス（ＣＯ２）の赤外線吸収スペクトルを示す図である。
【図１２】本発明の第２の実施例に係るデバイス製造装置に導入されるガス（ＮＨ３）の赤外線吸収スペクトルを示す図である。
【図１３】本発明の第２の実施例に係るデバイス製造装置に導入されるガス（ＣＨ４）の赤外線吸収スペクトルを示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００２６】
背景技術で示したように、従来のデバイス製造装置には、試料の温度を測定するために熱電対等の温度測定手段が設けられているが、熱電対では試料全体の温度分布を測定することができず、また、試料表面の温度を測定することもできない。そこで、温度測定手段として赤外線撮像装置（赤外線検出器）を用いる方法が提案されている。
【００２７】
赤外線検出器は、半導体等のバンド構造を利用した量子型と、熱による材料物性値（抵抗、誘電率等）の変化を利用した熱型とに大きく分けられる。前者は高感度ではあるが動作原理上冷却を必要とするのに対し、後者は特に冷却を必要としていないため非冷却型とも呼ばれ、製作コストや維持コストの面で量子型に比べ有利な点が多く、赤外線検出器の主流となりつつある。
【００２８】
非冷却型赤外線検出器には、ボロメータ型、焦電型及び熱電対型があり、いずれも検出器の感度を高くするため、一般には熱分離構造、いわゆるダイアフラム構造を有している。このなかでもボロメータ型の赤外線検出器は比較的特性に優れ、特にボロメータ材料として酸化バナジウム（ＶＯｘ）を用いたものは、二次元に配列され赤外線画像を撮像する素子として用いられている。
【００２９】
しかしながら、非冷却型赤外線検出素子でも、良好な熱分離構造を維持するために密封容器中を真空状態又は減圧状態で保持する必要があるため、密封容器を真空引きして封止する工程が必要である。また、排気管からのリークや密封容器を構成する部材からのアウトガス等により、時間の経過に伴って内部の真空度が劣化するため、定期的に真空引きを行わなければならず、これらの工程により赤外線検出器のコストが高くなってしまう。
【００３０】
一方、デバイス製造装置は、チャンバを真空引きする真空ポンプ等が設置されており、チャンバ内を真空状態又は減圧状態にして成膜を行っている。そこで、本発明の第１の実施の形態では、赤外線検出器の密封容器の排気管を閉じていない状態（又は赤外線検出素子を露出した状態）にしておき、デバイス製造装置のチャンバ内を真空引きする際に、赤外線検出器の密封容器も同時に真空引きされる（又は赤外線検出器が真空雰囲気になる）ようにする。
【００３１】
また、チャンバ内の真空度はデバイス製造装置の制御部によってモニタされていることから、本発明の第２の実施の形態では、赤外線検出器の密封容器の排気管に開閉制御が可能なバルブを設け、チャンバ内を真空引きする際、若しくはチャンバ内の真空度が所定の値以下になった後に、制御部の制御によりバルブを開け、チャンバ内を大気状態に戻す前に、制御部の制御によりバルブを閉じる制御を行い、密封容器中に大気が導入しないようにして赤外線検出素子の汚染や真空引き／大気導入を繰り返すことによるダメージを未然に防止する。
【００３２】
更に、チャンバ内を真空状態又は減圧状態にした後、ガスを導入して成膜を行うデバイス製造装置の場合は、赤外線検出素子で測定した試料の温度をガスの種類に応じて補正する制御を行い、密封容器内に導入されたガスによる赤外線の吸収の影響を受けないようにする。また、チャンバ内にガスを導入する前に、制御部の制御によりバルブを閉じる制御を行い、密封容器中にガスが導入されないようにしてガスによる赤外線検出素子のダメージを未然に防止する。
【００３３】
以下、その具体的構成について、図面を参照して説明する。
【実施例１】
【００３４】
まず、本発明の第１の実施例に係る赤外線検出器及びデバイス製造装置について、図１乃至図４を参照して説明する。図１は、本実施例のデバイス製造装置の構成を模式的に示す図であり、図２は、本実施例の赤外線撮像装置の構成を模式的に示す図である。また、図３は、非冷却赤外線検出素子の構造例を示す図であり、図４は、本実施例のデバイス製造装置の動作手順を示すフローチャート図である。
【００３５】
なお、以下の説明において、便宜上、回路基板とその上に形成された熱分離構造等で構成される部分を赤外線検出素子、赤外線検出素子と当該赤外線検出素子を気密状態で封止するための密封容器（パッケージ）等で構成される部分を赤外線検出器、赤外線検出器と入射光学系と赤外線画像を生成する外部回路等で構成される部分を赤外線撮像装置と呼ぶことにする。
【００３６】
図１に示すように、本実施例のデバイス製造装置１は、ＣＶＤ装置やスパッタリング装置、蒸着装置等のように、試料の温度をモニタしながら成膜等の処理を行う装置であり、チャンバ２と、チャンバ２内を真空状態又は減圧状態に保持するためのバルブ３ａや真空ポンプ３ｂ等の排気系３と、チャンバ２内に不活性ガスや反応性ガス等のガスを供給するＭＦＣ（Mass Flow Controllers）４ａやガスボンベ４ｂ等のガス供給系４と、図示しない操作パネル等の操作手段と、デバイス製造装置１の動作を制御する制御部５などを備えている。上記チャンバ２内には、ウェハ等の試料７を載置するための試料台６と、成膜の材料となるターゲット８と、試料台６に載置された試料７を望む任意の位置（好ましくはターゲット８の陰になる位置）に配置された赤外線撮像装置９などを備える。
【００３７】
なお、図１は、スパッタリング装置の一例であり、真空状態又は減圧状態で成膜を行う装置（例えば、蒸着装置）の場合はガス供給系４を省略することができ、ＣＶＤ装置の場合はターゲット８を省略することができる。また、各構成物の配置や形状等は任意であり、成膜に必要な他の要素（例えば、加熱手段や冷却手段、放電手段、真空度測定手段など）を追加してもよい。
【００３８】
また、図２（ａ）に示すように、赤外線撮像装置９は、入射光学系１２と、赤外線検出器１３と、これらを保持する筐体１１と、赤外線検出器１３からの信号を処理する外部回路１４などで構成され、赤外線検出器１３は、赤外線透過窓１６と、赤外線透過窓１６を通過した赤外線を検出する赤外線検出素子１７と、赤外線検出素子１７を気密状態で封止する密封容器（パッケージ１５）と、赤外線検出素子１７と外部回路１４とを接続するピン１８と、パッケージ１５の内外を繋ぐ排気管１９などで構成される。
【００３９】
なお、図２（ａ）では、パッケージ１５を密封容器とし、排気管１９を介して内部を真空引きできるようにしたが、本実施例の赤外線検出器１３では、赤外線検出素子１７は真空状態又は減圧状態のチャンバ２内で使用され、赤外線検出素子１７をパッケージ１５で密封する必要はないため、例えば、図２（ｂ）に示すように、筐体１１やパッケージ１５を骨組みだけの枠体としてよい。その場合は、排気管１９を省略することができる。
【００４０】
また、図３に示すように、赤外線検出素子１７は、１つの画素、又は図３（ａ）に示すようにマトリクス状に配列された複数の画素からなる。各々の画素は、図３（ａ）のＡ−Ａ’断面を示す図３（ｂ）に示すように、内部に読出回路２１ａが形成され、表面に赤外線反射膜２２や保護膜２３、コンタクト２１ｂが形成された回路基板２１と、感熱抵抗体（ここではボロメータ薄膜２６）と電極２７とこれらを覆う保護膜２５とで構成される温度検出部２９と、該温度検出部２９を中空で保持する梁２８とで構成される。なお、図３は、本実施例のボロメータ型の赤外線検出素子１７の一例であり、各構成物の部材や形状、配置等は特に限定されない。
【００４１】
次に、上記構成のデバイス製造装置１の動作手順について、図４のフローチャート図を参照して説明する。
【００４２】
まず、ステップＳ１０１で、チャンバ２を開け、試料台６にウェハ等の試料７を載置する。試料台６に載置する試料７の形状や数量、配置等は任意である。
【００４３】
次に、ステップＳ１０２で、チャンバ２を閉じ、操作パネルを操作して真空引きを指示すると、制御部５は、真空ポンプ３ｂを駆動し、バルブ３ａを開けて、チャンバ２内の大気を排出する。その際、本実施例の赤外線検出器１３の排気管１９は閉じていない状態（又は、赤外線検出素子１７が露出した状態）であるため、チャンバ２の真空引きの際にパッケージ１５内も同時に真空引きされ（又は赤外線検出器１３が真空雰囲気になり）、赤外線検出素子１７は動作可能な状態となる。
【００４４】
次に、ステップＳ１０３で、制御部５は、チャンバ２内の真空度を監視し、所定の真空度になったら、ステップＳ１０４で、必要に応じて、ガス供給系４を制御して所定のガスを所定の流量で導入した後、成膜等の処理を開始する。例えば、蒸着装置の場合は、ターゲット８（るつぼ）を加熱して部材を溶融し、蒸発した部材を試料７に付着させる。また、スパッタリング装置の場合は、電極に電圧をかけて放電を起こし、残留気体をイオン化し、このイオンをターゲット８にぶつけることで組成分子を弾き飛ばして試料７に付着させる。また、ＣＶＤ装置の場合は、導入したガスと試料７とを反応させて、試料７表面に反応生成物を形成する。
【００４５】
次に、ステップＳ１０５で、赤外線検出素子１７は試料７の表面から放射される赤外線による温度検出部２９の抵抗変化を検出して電気信号として出力し、制御部５は、外部回路１４で処理された温度を取得して試料７の表面温度が正常であるかを判断する。試料７の表面温度が正常な範囲を逸脱している場合は、ステップＳ１０６で、その温度に基づいて成膜条件を制御する。例えば、試料７の表面温度が予め定めた閾値を超える場合は、試料７を冷却したり、ターゲット８の加熱温度や放電電圧、ガス流量を下げるなどの制御を行う。また、試料７の表面温度が予め定めた閾値以下の場合は、試料７を加熱したり、ターゲット８の加熱温度や放電電圧、ガス流量を上げるなどの制御を行う。
【００４６】
次に、ステップＳ１０７で、制御部５は、成膜時間を監視し、所定の時間が経過していなければステップＳ１０５に戻って同様の処理を繰り返し、所定の時間が経過して所定の膜厚になったと判断したら、ステップＳ１０８で、成膜処理を終了し、必要に応じて導入したガスを排気する。
【００４７】
次に、ステップＳ１０９で、制御部５は、チャンバ２内に大気を導入する。その際、本実施例の赤外線検出器１３の排気管１９は閉じていない状態（又は、赤外線検出素子１７が露出した状態）であるため、チャンバ２に大気を導入する際にパッケージ１５内にも同時に大気が導入される。
【００４８】
その後、ステップＳ１１０で、チャンバ２を開けて試料台６から成膜後の試料７を取り出して一連の処理を終了する。
【００４９】
このように、本実施例では、デバイス製造装置１のチャンバ２内に設置される赤外線撮像装置９の赤外線検出器１３の排気管１９が閉じていない状態（又は赤外線検出素子１７が露出した状態）であり、チャンバ２内の真空引きの際にパッケージ１５内も同時に真空引きされる（又は赤外線検出器１３が真空雰囲気になる）ため、赤外線検出器１３の製造や保守の際の真空引き工程を省略することができ、赤外線検出器１３のコストダウンを図ることができる。
【実施例２】
【００５０】
次に、本発明の第２の実施例に係る赤外線検出器及びデバイス製造装置について、図５及び図６を参照して説明する。図５は、本実施例の赤外線検出器の構成例を示す図であり、図６は、本実施例のデバイス製造装置の動作手順を示すフローチャート図である。
【００５１】
前記した第１の実施例では、赤外線検出器１３の排気管１９を閉じていない状態としたが、この構成ではチャンバ２内に大気を導入する際にパッケージ１５内にも大気が導入され、赤外線検出素子１７に汚れが付着したり、真空状態／大気状態を繰り返すことによって熱分離構造にダメージを与える恐れがある。そこで、本実施例では、チャンバ２内に大気を導入してもパッケージ１５内に大気が導入されないようにする機構を設ける。
【００５２】
具体的には、図５に示すように、排気管１９に開閉状態が制御可能なバルブ２０を設け、制御部５の制御により、バルブ２０が開閉されるようにする。なお、このバルブ２０としては、電磁石（ソレノイド）の磁力を用いてプランジャと呼ばれる鉄片を動かすことで弁を開閉する仕組みを持つ電磁バルブが一般的であるが、電気的に開閉状態が制御可能なものであればよく、電動機（モーター）で駆動する電動弁などとしてもよい。
【００５３】
次に、上記構成のデバイス製造装置１の動作手順について、図６のフローチャート図を参照して説明する。
【００５４】
まず、ステップＳ２０１で、チャンバ２を開け、試料台６にウェハ等の試料７を載置する。
【００５５】
次に、ステップＳ２０２で、チャンバ２を閉じ、操作パネルを操作して真空引きを指示すると、制御部５は、真空ポンプ３ｂを駆動し、バルブ３ａを開けて、チャンバ２内の大気を排出する。
【００５６】
次に、ステップＳ２０３で、チャンバ２の真空引きを開始した直後、若しくは予め定めた時間が経過した後、若しくはチャンバ２内が予め定めた真空度に到達した後に、制御部５は、赤外線検出器１３の排気管１９に設けたバルブ２０を開ける。これによりチャンバ２の真空引きに合わせてパッケージ１５内も同時に真空引きされ、赤外線検出素子１７は動作可能な状態となる。
【００５７】
次に、ステップＳ２０４で、制御部５は、チャンバ２内の真空度を監視し、所定の真空度になったら、ステップＳ２０５で、必要に応じて、ガス供給系４を制御して所定のガスを所定の流量で導入した後、成膜処理を開始する。
【００５８】
次に、ステップＳ２０６で、赤外線検出素子１７は試料７の表面から放射される赤外線による温度検出部２９の抵抗変化を検出して電気信号として出力し、制御部５は、外部回路１４で処理された温度を取得して試料７の表面温度が正常であるかを判断する。試料７の表面温度が正常な範囲を逸脱している場合は、ステップＳ２０７で、その温度に基づいて成膜条件を制御する。
【００５９】
次に、ステップＳ２０８で、制御部５は、成膜時間を監視し、所定の時間が経過していなければステップＳ２０６に戻って同様の処理を繰り返し、所定の時間が経過して所定の膜厚になったと判断したら、ステップＳ２０９で、成膜処理を終了し、必要に応じて導入したガスを排気する。
【００６０】
次に、ステップＳ２１０で、制御部５は、赤外線検出器１３の排気管１９に設けたバルブ２０を閉じた後、ステップＳ２１１で、チャンバ２内に大気を導入する。
【００６１】
その後、ステップＳ２１２で、チャンバ２を開けて試料台６から成膜後の試料７を取り出して一連の処理を終了する。
【００６２】
このように、本実施例では、赤外線検出器１３の排気管１９に開閉制御が可能なバルブ２０を設け、チャンバ２内の真空引きの際に、制御部５の制御によりバルブ２０が開いてパッケージ１５内も同時に真空引きされるため、赤外線検出器１３の製造や保守の際の真空引き工程を省略することができ、赤外線検出器１３のコストダウンを図ることができる。また、チャンバ２内に大気を導入する前に、制御部５の制御によりバルブ２０が閉じてパッケージ１５内の真空状態が維持されるため、大気の導入による赤外線検出素子１７の汚染や真空引き／大気導入を繰り返すことによる熱分離構造のダメージを防止することができる。
【実施例３】
【００６３】
次に、本発明の第３の実施例に係る赤外線検出器及びデバイス製造装置について、図７乃至図１３を参照して説明する。図７及び図８は、本実施例のデバイス製造装置の動作手順を示すフローチャート図であり、図９乃至図１３は、本実施例のデバイス製造装置に導入するガスの赤外線吸収特性を示す図である。
【００６４】
ＣＶＤなどでは、形成する膜の種類に応じた反応性ガスを導入して成膜を行うため、ガスの種類に応じて試料７から放射される赤外線が吸収されてしまい、試料７の正確な温度が測定できなくなる恐れがある。また、赤外線検出素子１７の赤外線検出器１３の排気管１９を閉じていない状態若しくはバルブ２０を開けた状態とすると、パッケージ１５内にも反応性ガスが導入され、赤外線検出素子１７の各構成物（例えば、絶縁膜材料や電極材料、感熱抵抗体など）と反応する恐れがある。そこで、本実施例では、チャンバ２内にガスを導入するデバイス製造装置に対して、ガスによる赤外線吸収を補正して試料７の温度を正確に測定できるようにしたり、パッケージ１５内に反応性ガスが導入されないようにする。
【００６５】
この場合の赤外線検出器１３の構成は前記した第２の実施例と同様であるが、本実施例では、制御部５は、赤外線検出素子１７により測定された試料７の温度をガスの種類に応じて補正する制御や、チャンバ２内を真空引きする際に排気管７に設けたバルブ２０を開け、真空引き後、反応性ガスを導入する前にバルブ２０を閉じる制御を行う。
【００６６】
次に、試料７の温度をガスの種類に応じて補正する制御を行う場合のデバイス製造装置１の動作手順について、図７のフローチャート図を参照して説明する。
【００６７】
まず、ステップＳ３０１で、チャンバ２を開け、試料台６にウェハ等の試料７を載置する。
【００６８】
次に、ステップＳ３０２で、チャンバ２を閉じ、操作パネルを操作して真空引きを指示すると、制御部５は、真空ポンプ３ｂを駆動し、バルブ３ａを開けて、チャンバ２内の大気を排出する。
【００６９】
次に、ステップＳ３０３で、チャンバ２の真空引きを開始した直後、若しくは予め定めた時間が経過した後、若しくはチャンバ２内が予め定めた真空度に到達した後に、制御部５は、赤外線検出器１３の排気管１９に設けたバルブ２０を開ける。これによりチャンバ２の真空引きに合わせてパッケージ１５内も同時に真空引きされ、赤外線検出素子１７は動作可能な状態となる。
【００７０】
次に、ステップＳ３０４で、制御部５は、チャンバ２内の真空度を監視し、所定の真空度になったら、ステップＳ３０５で、ガス供給系４を制御して所定のガスを所定の流量で導入し、成膜処理を開始する。その際、バルブ２０は開いたままであるため、パッケージ１５内にも上記ガスが導入される。
【００７１】
次に、ステップＳ３０６で、赤外線検出素子１７は試料７の表面から放射される赤外線による温度検出部２９の抵抗変化を検出して電気信号として出力し、制御部５は、外部回路１４で処理された温度を取得する。
【００７２】
その際、チャンバ２に導入されるガスが、一酸化二窒素（Ｎ２Ｏ）、四フッ化メタン（ＣＦ４）、二酸化炭素（ＣＯ２）、アンモニア（ＮＨ３）、メタン（ＣＨ４）などの場合、これらのガスは、図９乃至図１３に示すように、赤外線領域に吸収帯があるため、試料７から放射される赤外線の一部がパッケージ１５内に導入されたガスによって吸収されてしまい、試料７の正確な温度が測定できなくなる。そこで、制御部５は、赤外線検出素子１７の感度特性や赤外線透過窓１６の透過特性、導入されたガスの赤外線吸収スペクトルに基づいて、取得した温度を補正する。
【００７３】
具体的には、赤外線透過窓１６が３〜１２μｍの赤外線を透過する場合、図９の一酸化二窒素（Ｎ２Ｏ）では、波数２２００ｃｍ−１（波長４．５μｍ）と波数１３００ｃｍ−１（波長７．７μｍ）の吸収帯の影響が大きいことから、これらの吸収帯による入射赤外線の減少率を考慮して補正係数を算出して記憶しておき、取得した温度にこの補正係数を掛け合わせて試料７の正確な温度を算出する。四フッ化メタン（ＣＦ４）、二酸化炭素（ＣＯ２）、アンモニア（ＮＨ３）、メタン（ＣＨ４）の場合も同様に、図１０乃至図１３の赤外線吸収スペクトルに基づいて補正係数を算出して記憶しておき、取得した温度にこの補正係数を掛け合わせて試料７の正確な温度を算出する。
【００７４】
なお、ここでは、各々のガスの赤外線吸収スペクトルから補正係数を算出する構成としたが、例えば、ステップＳ３０５でガスを導入する前に試料７の温度を取得すると共に、ガス導入後に試料７の温度を取得し、その比率から当該ガスの補正係数を算出し、ステップＳ３０６で取得した温度にこの補正係数を掛け合わせて試料７の正確な温度を算出する構成とすることもできる。
【００７５】
そして、ステップＳ３０７で、制御部５は、試料７の表面温度が正常であるかを判断し、試料７の表面温度が正常な範囲を逸脱している場合は、ステップＳ３０８で、その温度に基づいて成膜条件を制御する。
【００７６】
次に、ステップＳ３０９で、制御部５は、成膜時間を監視し、所定の時間が経過していなければステップＳ３０６に戻って同様の処理を繰り返し、所定の時間が経過して所定の膜厚になったと判断したら、ステップＳ３１０で、成膜処理を終了し、導入したガスを排気する。
【００７７】
次に、ステップＳ３１１で、制御部５は、赤外線検出器１３の排気管１９に設けたバルブ２０を閉じた後、ステップＳ３１２で、チャンバ２内に大気を導入し、ステップＳ３１３で、チャンバ２を開けて試料台６から成膜後の試料７を取り出して一連の処理を終了する。
【００７８】
次に、反応性ガスによる赤外線検出素子１７のダメージを抑制する場合のデバイス製造装置１の動作手順について、図８のフローチャート図を参照して説明する。
【００７９】
まず、ステップＳ４０１で、チャンバ２を開け、試料台６にウェハ等の試料７を載置する。
【００８０】
次に、ステップＳ４０２で、チャンバ２を閉じ、操作パネルを操作して真空引きを指示すると、制御部５は、真空ポンプ３ｂを駆動し、バルブ３ａを開けて、チャンバ２内の大気を排出する。
【００８１】
次に、ステップＳ４０３で、チャンバ２の真空引きを開始した直後、若しくは予め定めた時間が経過した後、若しくはチャンバ２内が予め定めた真空度に到達した後に、制御部５は、赤外線検出器１３の排気管１９に設けたバルブ２０を開ける。これによりチャンバ２の真空引きに合わせてパッケージ１５内も同時に真空引きされ、赤外線検出素子１７は動作可能な状態となる。
【００８２】
次に、ステップＳ４０４で、制御部５は、チャンバ２内の真空度を監視し、所定の真空度になったら、ステップＳ４０５で、赤外線検出器１３の排気管１９に設けたバルブ２０を閉じた後、ステップＳ４０６で、ガス供給系４を制御して所定のガスを所定の流量で導入し、成膜処理を開始する。
【００８３】
例えば、モノシラン（ＳｉＨ４）、ジクロルシラン（ＳｉＨ２Ｃｌ２）、四塩化ケイ素（ＳｉＣＬ４）、ホスフィン（ＰＨ３）などのガスを導入する場合、これらのガスは絶縁膜材料や電極材料、感熱抵抗体などと反応する恐れがあるが、本実施例では、ガスの導入前にバルブ２０を閉じる制御を行っているため、上記ガスが赤外線検出素子１７の構成物と反応することがなく、赤外線検出素子１７のダメージを防止することができる。
【００８４】
次に、ステップＳ４０７で、赤外線検出素子１７は試料７の表面から放射される赤外線による温度検出部２９の抵抗変化を検出して電気信号として出力し、制御部５は、外部回路１４で処理された温度を取得して試料７の表面温度が正常であるかを判断する。試料７の表面温度が正常な範囲を逸脱している場合は、ステップＳ４０８で、その温度に基づいて成膜条件を制御する。
【００８５】
次に、ステップＳ４０９で、制御部５は、成膜時間を監視し、所定の時間が経過していなければステップＳ４０７に戻って同様の処理を繰り返し、所定の時間が経過して所定の膜厚になったと判断したら、ステップＳ４１０で、成膜処理を終了し、導入したガスを排気する。
【００８６】
次に、ステップＳ４１１で、制御部５は、チャンバ２内に大気を導入し、ステップＳ４１２で、チャンバ２を開けて試料台６から成膜後の試料７を取り出して一連の処理を終了する。
【００８７】
このように、本実施例では、赤外線検出器１３の排気管１９に開閉制御が可能なバルブ２０を設け、チャンバ２内の真空引きの際に、制御部５の制御によりバルブ２０が開いてパッケージ１５内も同時に真空引きされるため、赤外線検出器１３の製造や保守の際の真空引き工程を省略することができ、赤外線検出器１３のコストダウンを図ることができる。また、赤外線検出素子１７で測定した試料７の温度をチャンバ２内に導入するガスの種類に応じて補正するため、試料７の正確な温度を取得することができ、良好な膜を成膜することができる。また、チャンバ２内にガスを導入する前に、制御部５の制御によりバルブ２０が閉じてパッケージ１５内へのガスの導入が防止されるため、ガスの導入による赤外線検出素子１７のダメージを防止することができる。
【００８８】
なお、第３の実施例では、第２の実施例の構成の赤外線検出器１３を用いて温度の補正を行ったが、第１の実施例の構成の赤外線検出器１３を用いて同様に温度の補正を行ってもよい。
【００８９】
また、上記各実施例では、デバイス製造装置１として成膜装置を例にして説明したが、本発明は上記実施例に限定されるものではなく、ＲＩＥ（Reactive Ion Etching）装置やＲＩＢＥ（Reactive Ion Beam Etching）装置などのエッチング装置、イオン注入装置、結晶成長装置などに対しても同様に適用することができる。
【産業上の利用可能性】
【００９０】
本発明は、チャンバ内を真空状態又は減圧状態にして処理を行うデバイス製造装置及び当該デバイス製造装置に載置される試料の温度をモニタする赤外線検出器に利用可能である。
【符号の説明】
【００９１】
１  デバイス製造装置
２  チャンバ
３  排気系
３ａ  バルブ
３ｂ  真空ポンプ
４  ガス供給系
４ａ  ＭＦＣ
４ｂ  ガスボンベ
５  制御部
６  試料台
７  試料
８  ターゲット
９  赤外線撮像装置
１１  筐体
１２  入射光学系
１３  赤外線検出器
１４  外部回路
１５  パッケージ
１６  赤外線透過窓
１７  赤外線検出素子
１８  ピン
１９  排気管
２０  バルブ
２１  回路基板
２１ａ  読出回路
２１ｂ  コンタクト
２２  赤外線反射膜
２３  保護膜
２４  空洞部
２５  保護膜
２６  ボロメータ薄膜
２７  電極
２８  梁
２９  温度検出部
【図１】
2010217012.tif 000003
【図２】
2010217012.tif 000004
【図３】
2010217012.tif 000005
【図４】
2010217012.tif 000006
【図５】
2010217012.tif 000007
【図６】
2010217012.tif 000008
【図７】
2010217012.tif 000009
【図８】
2010217012.tif 000010
【図９】
2010217012.tif 000011
【図１０】
2010217012.tif 000012
【図１１】
2010217012.tif 000013
【図１２】
2010217012.tif 000014
【図１３】
2010217012.tif 000015