(57)【要約】【課題】チャンバの内部にワークを収容して加熱する場合に、ワークの実体温度を正確に計測しつつ処理を行う。【解決手段】本発明にかかる処理装置１は、チャンバ２の内部に収納されたワークＷに対して改質処理を行う処理装置１であって、チャンバ２の内部には、チャンバ２の内部の温度の影響で熱伸縮する測定ピース６が設けられており、測定ピース６の熱伸縮量を計測することでワークＷの実体温度を計測する計測部８が設けられている。【選択図】図１
2014201769.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
チャンバの内部に収納されたワークに対して改質処理を行う処理装置であって、
前記チャンバの内部には、前記チャンバの内部の温度の影響で熱伸縮する測定ピースが設けられており、
前記測定ピースの熱伸縮量を計測することで前記ワークの実体温度を計測する計測部が設けられていることを特徴とする処理装置。
【請求項２】
前記測定ピースは、前記ワークと同じ材料で形成されていることを特徴とする請求項１に記載の処理装置。
【請求項３】
前記チャンバには、前記チャンバ内の測定ピースを前記チャンバの外側から観測可能な観測窓が形成されていて、
前記計測部は、前記観測窓を介して測定ピースの熱伸縮量を計測する構成とされていることを特徴とする請求項１または２に記載の処理装置。
【請求項４】
前記測定ピースは、長尺棒状に形成されており、
前記計測部は、前記測定ピースの長手方向に沿った熱伸縮量に基づいてワークの実体温度を計測する構成とされていることを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載の処理装置。
【請求項５】
前記計測部は、前記測定ピースの長手方向の一方端に対する他方端の熱伸縮量を計測すべく、前記測定ピースの他方端に対して測定用のレーザ光を照射するレーザ変位計を有していることを特徴とする請求項４に記載の処理装置。
【請求項６】
前記チャンバ内には、回転軸回りにワークを公転させる回転テーブルが設けられており、
前記測定ピースは、前記回転テーブル上に一方端が固定されると共に、長手方向が前記回転軸と平行となるように配備されており、
前記観測窓は、前記測定ピースの他方端の熱伸縮量を計測可能なように、前記チャンバを構成する壁面であって前記回転テーブルに対面する側に設けられていることを特徴とする請求項３〜５のいずれかに記載の処理装置。
【請求項７】
前記チャンバ内には、前記ワークに成膜を行うための蒸発源が配備されており、
前記測定ピースは、前記回転テーブルの回転軸心を中心とする径方向に沿って、前記ワークから見て前記蒸発源とは反対側であると共にワークに隣接した位置に設けられていることを特徴とする請求項６に記載の処理装置。
【請求項８】
前記測定ピースは、前記ワークと同じ電位に保持されていることを特徴とする請求項１〜７のいずれかに記載の処理装置。
【請求項９】
チャンバの内部に収納されたワークに対して改質処理を行う処理方法であって、
前記チャンバの内部に、前記チャンバの内部の温度の影響で熱伸縮する測定ピースを設けておき、
前記測定ピースの熱伸縮量を計測することで前記ワークの実体温度を計測することを特徴とするワークの温度計測方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、処理装置及びワークの温度計測方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来より、減圧状態又は真空状態とされたチャンバ内に収容されたワークに対して、成膜、窒化、含浸などの表面処理が、ＰＶＤ法やＣＶＤ法を用いて行われている。このようなＰＶＤ法やＣＶＤ法を用いて成膜などの改質処理を行う処理装置では、ワークの処理温度は機械的特性や密着性などに応じて細かく設定されることが多い。例えば、成膜した皮膜と下地との密着性を良好とするためには、一般に処理温度は高くした方が好ましいとされている。ところが、機械的特性などを考慮した場合には、ワークの温度を低くした方が有利な場合もある。つまり、上述したＰＶＤ法やＣＶＤ法の処理では、ワークの処理温度は機械的特性や密着性などに対応して細かく決められており、このような処理温度に管理するためには処理中のワークの実体温度を正確に計測する必要がある。
【０００３】
なお、ＰＶＤ法やＣＶＤ法などの成膜ではないが、処理装置を加熱炉として用いてワークを加熱する際にも、細かな温度管理が必要となる場合がある。このような場合にも、ワークの実体温度を正確に計測したいというニーズが要求されることがある。
上述したワークの実体温度の計測方法としては、次のような手段がある。
例えば、特許文献１、特許文献２には、チャンバの外壁に、チャンバ内を視認できるような窓を設け、チャンバ外に設置された赤外線式の放射温度計でワークの実体温度を実測（計測）する計測方法が開示されている。
【０００４】
また、特許文献３には、板状のワークの表面に対して成膜を行う装置において、成膜が行われる表面側とは異なる裏面側の表面に接触式の温度計を接触させて温度計測を行い、計測された温度から処理中のワークの実体温度を算出する方法が開示されている。このような接触式の温度計を用いても、ワークの実体温度を実測することが可能となる。
さらに、特許文献４には、断熱材によって囲まれた加熱区画の温度を計測する際に、雰囲気温度を計測する方法が開示されている。この特許文献３の方法は、処理中のワークの温度を計測するものではなく、雰囲気温度から熱電対の劣化を判断するためのものであるが、雰囲気温度をワークの実体温度に代えて利用できることを示すものとなっている。
【０００５】
さらにまた、特許文献５には、ＣＶＤやスパッタリングなどの真空又は減圧プラズマを使用する製造プロセスにおいて、シリコンウエハの基板からなるワークの温度を計測する方法が開示されている。この方法は、ワークである基板上に、形状が温度に依存して変化するポリマー材料の薄膜を形成しておき、薄膜の形状変化に基づいて処理中のワークの温度を計測するものである。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特許第２８３６８７６号公報
【特許文献２】特開平６−５８８１４号公報
【特許文献３】特許第３０４２７８６号公報
【特許文献４】特許第４６０７２８７号公報
【特許文献５】特開２００２−３５０２４８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
ところで、特許文献１や特許文献２の方法は、いずれも放射温度計を用いた温度計測方法となっている。このような放射温度計は計測対象であるワークの表面の放射率が変化すると、計測される温度の値も変化してしまう。つまり、放射温度計を用いて温度の計測が可能となるのは表面の状態が安定した場合であり、上述した成膜方法のように処理が進行するに連れて表面物性や表面状態が変化するようなワークに対しては、表面の放射率が安定することはなく、温度計測を精度良く行うことができなくなる可能性がある。また、チャンバ内にはワーク以外の部材も存在しており、これらの部材からも赤外線は放射される
。このようなワーク以外の部材から赤外線も、実体温度の計測結果に大きな誤差を与えてしまう可能性が高い。
【０００８】
加えて、成膜の処理装置では、成膜物質が観測用の窓にも付着し、成膜物質が付着した窓を通過した赤外線を放射温度計で計測することになる。この場合、計測される赤外線はその強度（エネルギー量）が変化している可能性があり、ワークの実体温度を正確に示すものとなっておらず、放射温度計で計測される温度に大きな誤差が生じることになる。
一方、特許文献３のように接触式の温度計を用いた計測方法は、原則としてチャンバ内に静置されたワークを対象とするものである。つまり、回転テーブルなどに載せられた状態で移動するワークに対しては、接触式の温度計を接触させることができず、処理中のワークの温度計測が困難になる。それゆえ、ワークを自転させたり公転させたりしつつ成膜することが一般的であるＣＶＤやＰＶＤなどの成膜では、特許文献３のような計測方法を用いることは現実的ではない。
【０００９】
また、アークイオンプレーティングのようなＰＶＤ法では、チャンバとワークとの間に電位差を与えて成膜を行う場合がある。このような場合に、接触式の温度計をチャンバの外側から挿し込んでワークに接触させようとすると、熱電対をチャンバから電気的に絶縁し、かつ熱電対の出力信号を絶縁して取り込む手段を設けなくてはならず、処理装置の構造が非常に複雑なものとなってしまう。
【００１０】
さらに、特許文献４のように雰囲気温度を計測する方法は、処理中にワークの温度（実体温度）と雰囲気温度との関係が正確に把握できている場合にしか用いることができない。処理されるワークの形状や処理の条件などが絶えず一定である場合は雰囲気温度からワークの実体温度を正確に計算することが可能である。しかし、処理されるワークの形状や処理の条件などが一定でない場合には、雰囲気温度からワークの実体温度を正確に求めることができなくなってしまう。
【００１１】
さらにまた、特許文献５の方法は、処理が終了した後で薄膜をチャンバ外に取り出し、取り出された薄膜の形状変化から温度変化の履歴を判断するものであり、処理中のワークの実体温度を連続的に計測できるものではない。
本発明は、上述の問題に鑑みてなされたものであり、チャンバの内部にワークを収容して処理を行う場合に、ワークの表面物性または表面状態が変化する場合であっても、あるいはチャンバ内でワークが移動する場合であっても、ワークの実体温度を正確に計測しつつ処理を行うことができる処理装置及びワークの温度計測方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
上記課題を解決するため、本発明は以下の技術的手段を講じている。
即ち、本発明の処理装置は、チャンバの内部に収納されたワークに対して改質処理を行う処理装置であって、前記チャンバの内部には、前記チャンバの内部の温度の影響で熱伸縮する測定ピースが設けられており、前記測定ピースの熱伸縮量を計測することで前記ワークの実体温度を計測する計測部が設けられていることを特徴とする。
【００１３】
なお、好ましくは、前記測定ピースは、前記ワークと同じ材料で形成されているとよい。
なお、好ましくは、前記チャンバには、前記チャンバ内の測定ピースを前記チャンバの外側から観測可能な観測窓が形成されていて、前記計測部は、前記観測窓を介して測定ピースの熱伸縮量を計測する構成とされているとよい。
【００１４】
なお、好ましくは、前記測定ピースは、長尺棒状に形成されており、前記計測部は、前記測定ピースの長手方向に沿った熱伸縮量に基づいてワークの実体温度を計測する構成とされているとよい。
なお、好ましくは、前記計測部は、前記測定ピースの長手方向の一方端に対する他方端の熱伸縮量を計測すべく、前記測定ピースの他方端に対して測定用のレーザ光を照射するレーザ変位計を有しているとよい。
【００１５】
なお、好ましくは、前記チャンバ内には、回転軸回りにワークを公転させる回転テーブルが設けられており、前記測定ピースは、前記回転テーブル上に一方端が固定されると共
に、長手方向が前記回転軸と平行となるように配備されており、前記観測窓は、前記測定ピースの他方端の熱伸縮量を計測可能なように、前記チャンバを構成する壁面であって前記回転テーブルに対面する側に設けられているとよい。
【００１６】
なお、好ましくは、前記チャンバ内には、前記ワークに成膜を行うための蒸発源が配備されており、前記測定ピースは、前記回転テーブルの回転軸心を中心とする径方向に沿って、前記ワークから見て前記蒸発源とは反対側であると共にワークに隣接した位置に設けられているとよい。
なお、好ましくは、前記測定ピースは、前記ワークと同じ電位に保持されているとよい。
【００１７】
一方、本発明のワークの温度計測方法は、チャンバの内部に収納されたワークに対して改質処理を行う処理方法であって、前記チャンバの内部に、前記チャンバの内部の温度の影響で熱伸縮する測定ピースを設けておき、前記測定ピースの熱伸縮量を計測することで前記ワークの実体温度を計測することを特徴とする。
【発明の効果】
【００１８】
本発明の処理装置及び処理装置内に配備されたワークの温度計測方法によれば、チャンバの内部にワークを収容して処理を行う場合に、ワークの表面物性または表面状態が変化する場合であっても、あるいはチャンバ内でワークが移動する場合であっても、ワークの実体温度を正確に計測しつつ処理を行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【００１９】
【図１】本発明の処理装置を上方から見た図である。
【図２】本発明の処理装置を正面から見た図である。
【発明を実施するための形態】
【００２０】
本発明の処理装置１は、少なくとも、内部にワークＷが収容可能とされたチャンバ２を備えている。このような処理装置１には、ＰＶＤ法やＣＶＤ法を用いてワークＷの表面に成膜、窒化、または含浸などの表面処理を行ったり、真空中や減圧下でワークＷを加熱して表面を改質したりするものがあるが、本実施形態では、アークイオンプレーティングを用いてワークＷの表面に成膜を行う処理装置（ＰＶＤ成膜装置）を例にとって、本発明の処理装置１を説明する。
【００２１】
図１及び図２に示すように、チャンバ２は、内部にワークＷが収容可能とされた筺状の部材である。このチャンバ２の内部は、外部に対して気密状に形成されていて、収容されたワークＷを真空状態や減圧状態に保持できるようになっている。
このチャンバ２は、断面八角形の筺状に形成されており、チャンバ２内の底面の略中央には、処理物である複数のワークＷを載置した回転式の回転テーブル３が設けられていて、回転テーブル３上に載置されたワークＷの表面に物理的蒸着法（ＰＶＤ法）によりＴｉＮ、ＺｒＮ、ＣｒＮなどの硬質皮膜を形成する構成となっている。
【００２２】
なお、図例のワークＷには円筒状の部材が用いられているが、本発明の処理装置１に用いられるワークＷには複数の小部材を組み合わせて全体で円筒状とされたもの（ワークセット）を用いても良いし、ワークＷの形状は円筒状以外の形状（例えば、角状）でも良い。
回転テーブル３は、ワークＷが載置可能となるように平坦な円板状に形成されている。この回転テーブル３は、チャンバ２の底面中央に上下方向を向いて設けられた回転軸を中心に回転可能に取り付けられており、上面に載置されたワークＷを回転軸回りに回転（公転）できる構成となっている。具体的には、回転テーブル３（公転テーブル）の下側には、上述した回転軸と同軸となる棒状の回転軸部４が設けられている。この回転軸部４はチャンバ２の底面を上下方向に貫通しており、回転軸部４の上端は回転テーブル３の下面に固定されており、回転軸部４の下端側にはモータなどが設けられている。回転テーブル３では、チャンバ２の底面と回転軸部４との間には、チャンバ２の気密性を確保しつつも、底面に対する回転軸部４の回転を許容するシール機構（図示略）が設けられており、モータなどを用いて回転軸部４を回転させれば回転テーブル３も回転軸回りに回転させることが可能となっている。
【００２３】
回転テーブル３の上面の外周側には、周方向に一定の間隔をあけて複数（図例では８本）のワークＷが配備されている。それゆえ、回転テーブル３を回転軸回りに回転させると、それぞれのワークＷは回転軸を中心とする円軌道（公転軌道）を描きつつチャンバ２内を移動する構成となっている。
蒸発源５は、ワークＷの表面に成膜しようとする皮膜の原料となる成膜物質から形成された部材であり、図例では成膜物質で板状に形成されている。例えば、上述したアークイオンプレーティングのＰＶＤ装置の場合であれば、蒸発源５にはＴｉ、Ｚｒ、Ｃｒなどの金属が用いられる。
【００２４】
蒸発源５は、チャンバ２の側面（内周面）に設置された板状の部材であり、回転テーブル３のさらに径外側に配備されている。また、蒸発源５は、回転テーブル３の中央側に向かって正対するように複数（図例では４つ）配備されており、プラズマなどを利用して蒸発させられることでワークＷに成膜物質（成膜物質の粒子）を放出できるようになっている。
【００２５】
さらに、本発明の処理装置１では、チャンバ２の内部の温度の影響で熱伸縮する測定ピース６をチャンバ２の内部に設け、またチャンバ２にはこのチャンバ２内の測定ピース６をチャンバ２の外側から観測可能な観測窓７を形成し、観測窓７を介して測定ピース６の熱伸縮量を計測部８で計測することでワークＷの温度を計測するようにしている。
次に、本発明の処理装置１を構成する測定ピース６、観測窓７、計測部８について説明する。
【００２６】
測定ピース６は、温度に応じて所定の長さに熱膨張するものであり、熱膨張によって伸縮した熱伸縮量（熱伸縮した長さ）を計測することで温度を示すものである。測定ピース６は、ワークＷと同じような熱伸縮状態となるように、ワークＷと同じ材料を用いるか、線膨張係数が近い材料を用いて長尺棒状に形成されているのが好ましい。このように測定ピース６をワークＷと同じ材料または線膨張係数が近い材料で形成すれば、成膜などを行う場合には成膜のされ方も同じになり、測定ピース６を用いてワークＷの温度を正確に評価できるようになる。
【００２７】
また、測定ピース６は、上下方向に沿って長尺に形成されたワークＷに合わせて、上下方向にほぼ同じ長さを備えた長尺な棒状に形成されている。また、測定ピース６は、ワークＷに対する成膜状態に悪影響が出ないように、ワークＷよりも小径な円形の断面を備えており、図例では円筒状のワークＷに対して丸棒状の測定ピース６が用いられている。
測定ピース６は、回転テーブル３の上面におけるワーク近傍（内周側）に上下方向に沿って起立するように設けられており、回転テーブル３の上面においてワークＷと同じ位置に置かれることでワークＷと同じ温度を示すようになっている。
【００２８】
具体的には、測定ピース６は、回転テーブル３の上面に長手方向の一方端（下端）が固定されており、長手方向の他方端（上端）は上方に向かって伸びている。つまり、測定ピース６を加熱すると、回転テーブル３に固定された下端に対して、上端が上下方向に自由に伸縮（熱伸縮）し、この上下方向に伸縮した測定ピース６の上端の位置（高さ）を後述するレーザ変位計９（レーザ距離計）を用いて計測することで、測定ピース６の熱伸縮量を計測することができるようになっている。
【００２９】
また、測定ピース６は、回転テーブル３におけるワークＷに隣接した位置であって、ワークＷよりも径内側に配備されている。このような位置に測定ピース６を配備するのは、ワークＷへの成膜に測定ピース６の設置による影響が出ないようにするためである。例えば、上述したアークイオンプレーティングの場合であれば、蒸発源５の表面近傍にアーク放電が発生し、蒸発源５が蒸発して成膜物質がワークＷ側に放出される。このとき、回転テーブル３におけるワークＷに隣接した位置であって、載置されたワークＷの中心よりも径外側（図１中の回転テーブル３上の白丸の位置）に測定ピース６が配備されていると、測定ピース６に邪魔されて成膜物質がワークＷに到達し難くなり、測定ピース６に隣接するワークＷに成膜物質が均等に成膜されなくなる可能性がある。そこで、蒸発源５から見てワークＷよりも測定ピース６の位置が遠くなるように、回転テーブル３の回転軸心を中心とする径方向に沿って、ワークＷから見て蒸発源５とは反対側（ワークＷの中心よりも
径内側であって回転軸心に近い側、図１中に黒丸で示す位置）に測定ピース６を配置する。このように回転軸心に近い側に測定ピース６を配備すれば、ワークＷへの成膜に測定ピース６の影響が及びにくくなり、ワークＷに均等に成膜を行うことが可能となる。
【００３０】
測定ピース６は、回転テーブル３上の周方向の所定位置に配備されているので、回転テーブル３が回転軸回りを１回転する度に、周方向の同じ位置に帰還する。つまり、レーザ変位計９の測定点を測定ピース６の周回軌道（回転軌道）上の１点に固定しておけば、回転テーブル３が回転して測定ピース６が周方向の同じ位置に来る度に、測定ピース６の熱伸縮量が計測される。その結果、測定ピース６の温度、言い換えればワークＷの実体温度を一定の時間間隔で計測することが可能となる。
【００３１】
観測窓７は、測定ピース６の上端の熱伸縮量を計測可能なように、チャンバ２を構成する壁面であって回転テーブル３に対面する側に形成されている。具体的には、観測窓７は、チャンバ２の上面に形成された窓であり、計測部８のレーザ変位計９から照射されたレーザを透過できるようにガラスなどの光透過性の材料から形成されている。観測窓７の設置位置は、観測窓７の下方を測定ピース６が通過する位置、言い換えれば回転テーブル３上での測定ピース６の回転軌道の上方に設けられている。このような位置に観測窓７を設ければ、後述する計測部８（レーザ変位計９）から測定ピース６の上端に対してレーザを真上から照射することができ、測定ピース６の長さを確実に且つ精度良く計測することが可能となる。
【００３２】
計測部８は、測定ピース６の熱伸縮量を計測することでワークＷの温度を計測するものであり、測定ピース６の長手方向の一方端に対する他方端の熱伸縮量を計測するレーザ変位計９（レーザ距離計）と、このレーザ変位計９で計測された測定ピース６の熱伸縮量に基づいてワークＷの温度を算出する演算部とを有している。
図２に示すように、レーザ変位計９は、照射したレーザ光の反射光を計測し三角測量法の原理を適用することで、計測しようとする対象物（測定ピース６）の変位を計測するものである。レーザ変位計９は、上述したチャンバ２の上面における、観測窓７が設置された位置に配備されており、観測窓７から下方に向かってレーザ光を照射できるようになっている。このようにして計測された変位量（熱伸縮量）は演算部に信号として送られる。
【００３３】
なお、上述したレーザ変位計９は、測定ピース６の熱伸縮量を非接触で計測することができ、処理装置の回転テーブルの最大速度（５ｒｐｍ程度）に十分追随可能な測定サンプリング周期で計測することも可能となっている。また、処理装置で通常必要とされる数百度程度の処理温度域の温度測定については、十分な測定分解能で計測することができ、良好な測定精度を有している。それゆえ、上述したレーザ変位計９が計測部８に好適に用いることができる。
【００３４】
演算部は、測定前あるいは加熱前の測定ピース６の温度と、測定ピース６に用いられた材料の線膨張係数と、レーザ変位計９で計測された変位量と、を用いて測定ピース６の温度を算出する構成となっている。なお、測定前あるいは加熱前の測定ピース６の温度や測定ピース６に用いられた材料の線膨張係数を既知としていずれも数値が分かるため、レーザ変位計９で計測された変位量が分かれば、測定ピース６の温度、つまりワークＷの実体温度を一意に求めることができる。
【００３５】
なお、材料の線膨張係数は温度に対して一定ではなく、ワークＷの実体温度がどの温度範囲にあるかによって数値が変動する。それゆえ、ワークＷの実体温度をさらに正確に計測しようとすれば、材料の線膨張係数については、例えば２００〜３００℃までの温度範囲、３００〜４００℃までの温度範囲、４００〜５００℃までの温度範囲というように、複数の温度範囲毎に演算に使用する線膨張係数を変化させると良い。
【００３６】
なお、上述した処理装置１は、ＰＶＤ法やＣＶＤ法を利用してワークＷに対して成膜を行う装置であったが、本発明の処理装置１は後述するイオンボンバードメント処理や加熱処理にも用いることができる。例えば、イオンボンバードメント処理はＰＶＤ皮膜やＣＶＤ皮膜の成膜前に、プラズマ放電によってチャンバ２内で発生したアルゴンイオンのような重い不活性気体イオン（ガスイオン）をワークＷ表面に照射することによって、基材の表面をクリーニングするものとなっている。このようなイオンボンバードメント処理でも
、ワークＷの処理温度は細密に制御される必要があり、上述した本発明の処理装置１やワークＷの温度計測方法を採用するのが好ましい。
【００３７】
次に、上述した処理装置１を用いてワークＷの温度を計測する方法、言い換えれば本発明のワークＷの温度計測方法について、説明する。
本発明のワークＷの温度計測方法は、内部にワークＷが収容可能とされたチャンバ２と、チャンバ２に収容された処理装置１においてワークＷの実体温度を計測するに際しては、チャンバ２の内部に、チャンバの内部の温度の影響で熱伸縮する測定ピース６を設けておき、チャンバ２に形成された観測窓７を介して測定ピース６の熱伸縮量を計測することで、ワークＷの実体温度を計測するものである。
【００３８】
具体的には、ワークＷの実体温度は次のようにして計測される。
まず、上述した回転テーブル３の上面の所定位置にワークＷを載置し、モータなどの手段を用いて回転テーブル３を回転軸回りに回転させる。そうすると、回転テーブル３が回転軸回りに回転し、回転テーブル３上に載置されたワークＷがチャンバ２内を回転軸回りに公転するようになる。
【００３９】
このようにワークＷが公転した状態において、蒸発源５をアーク電源（図示略）のマイナス極に電気的に接続する。一方、チャンバ２内に予め他の電極を設けておき、この電極をアーク電源のプラス極に電気的に接続する。そうすると、陰極（カソード）である蒸発源５と、陽極（アノード）である他の電極との間に電位差が与えられ、蒸発源５の表面にアーク放電が発生する。そして、蒸発源５から蒸発した成膜物質（成膜物質の粒子）がワークＷに向かって放出され、ワークＷ上に成膜物質が堆積して成膜が行われる。
【００４０】
一方、このような成膜の際には、回転テーブル３が回転軸の回りを１回転する度に、回転テーブル３上の所定位置に設けられた測定ピース６も周方向の同じ位置に帰還する。そして、この周方向の同じ位置に帰還した測定ピース６は、計測部８を通過する瞬間に熱伸縮量が計測される。
計測部８で計測された測定ピース６の熱伸縮量は、次のような手順で処理され、ワークＷの実体温度が算出される。
【００４１】
例えば、測定ピース６に用いられた材料がＳＵＳ３０４であるときは、測定ピース６の線膨張係数は１８×１０−６（／℃）となる。ここで、測定前あるいは加熱前の温度２０℃のときに長さが３００ｍｍである測定ピース６を用いて、測定後あるいは加熱後にレーザ変位計９で２ｍｍの長さだけ伸びている場合を例として挙げる。式（１）に基づいて測定ピース６の温度Ｔ（℃）を算出すると、測定ピース６の温度Ｔは３９０℃となる。つまり、ワークＷの実体温度Ｔが３９０℃であることを表す。
【００４２】
２＝３００×（１８×１０−６）×（Ｔ−２０）    ・・・（１）
上述した処理装置１やワークＷの温度計測方法であれば、測定ピース６の熱伸縮量によりワークＷの実体温度を計測しているので、放射温度計を用いた場合のように温度計測の精度にワークＷの表面物性または表面状態の影響が及ぶことがない。それゆえ、ワークＷの表面物性または表面状態が変化しやすい成膜を処理装置１で行う場合でも、ワークＷの実体温度を正確に計測しつつ処理を行うことができる。
【００４３】
また、放射温度計を用いた場合には、チャンバ２に設けられた窓を介して赤外線を計測しようとすると、窓に付着した成膜物質やワークＷ以外の物質から放射された赤外線などの影響で、温度計測の精度を維持するのが困難になることがある。このような場合でも、レーザ変位計９を用いて、測定ピース６の熱伸縮量によりワークＷの実体温度を計測する方式であれば、窓の汚れなどの影響を受けにくくなり、温度計測の精度を良好な状態に維持することが可能となる。
【００４４】
一方、一般にＣＶＤ法やＰＶＤ法を用いて成膜を行う場合には、チャンバ２内に回転テーブル３を設けて、ワークＷをチャンバ２内で移動させながら成膜することが多い。ところが、このようなチャンバ２内で移動するワークＷに対しては、ワークＷに接触することで温度を計測する接触式の温度計を用いることが困難になる。しかし、このような場合でも、測定ピース６の熱伸縮量によりワークＷの実体温度を計測する方式であれば、移動するワークＷの実体温度を正確に計測しつつ処理を行うことができる。
【００４５】
ところで、本発明は上記各実施形態に限定されるものではなく、発明の本質を変更しない範囲で各部材の形状、構造、材質、組み合わせなどを適宜変更可能である。また、今回開示された実施形態において、明示的に開示されていない事項、例えば、運転条件や操業条件、各種パラメータ、構成物の寸法、重量、体積などは、当業者が通常実施する範囲を逸脱するものではなく、通常の当業者であれば、容易に想定することが可能な事項を採用している。
【００４６】
例えば、上記実施形態では、成膜装置の例を挙げて本発明の処理装置を説明した。しかし、本発明の処理装置には成膜を行わずに純粋に加熱だけを行う加熱炉（ＰＶＤ法やＣＶＤ法などの成膜を行わない加熱炉）のような加熱装置も含まれる。それ故、本発明の処理装置でワークＷに対して行われる改質処理には、上述した加熱炉で行われる加熱処理、つまり成膜を伴わない加熱処理も含まれている。
【００４７】
また、成膜装置にはヒータなどの加熱手段を有さないものもある。このような、成膜装置であっても、成膜に伴い気化した成膜物質の粒子がワークＷに付着して固化することにより結果としてワークＷの温度が上昇する。このような温度上昇を計測する際にも、本発明の技術を採用することが可能である。
また、他の変形例として、観測窓７を介して測定ピース６の熱伸縮量を計測するのに代えて、レーザ変位計９をチャンバ２の内側に設けておいて、チャンバ２の内部で測定ピース６の熱伸縮量を計測してもよい。この場合、レーザ変位計９自体を所定の防護ケースに収納すると共に、レーザ変位計９の照射面などに成膜物質が付着したり、熱の影響を受けたりすることを防止するように、レーザ変位計９の周囲に防着板や熱遮蔽板などを設置するのが好ましい。
【００４８】
さらに、上述したレーザ変位計９を、測定ピース６にレーザを直接照射できないチャンバ２内の位置に設置せざるを得ない場合には、測定ピース６に照射されるレーザの経路を途中で曲げる鏡などを設けて計測を行うことも可能である。
【符号の説明】
【００４９】
１  処理装置
２  チャンバ
３  回転テーブル
４  回転軸部
５  蒸発源
６  測定ピース
７  観測窓
８  計測部
９  レーザ変位計
Ｗ  ワーク
【図１】
2014201769.tif 000003
【図２】
2014201769.tif 000004