(57)【要約】【課題】イオンプレーティング法など、基板ホルダを電極とする真空成膜時においても基板の温度を高精度に測定することができる真空成膜装置での基板温度測定方法、及び該方法に用いることができる真空成膜装置の提供。【解決手段】成膜時外に、基板ホルダ３の上面に絶縁物５を介して取り付けられた熱電対６と、基板４表面に取り付けられた熱電対１２とにより夫々検出される温度の相関関係を取得しておく。成膜時には、基板ホルダ３の上面３ｂに絶縁物体５を介して取り付けられた熱電対６を用いて温度を検出し、検出した温度と前記相関関係とに基づき、基板４の表面温度を取得する。【選択図】　図２
2004018996.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
内部の空間の真空雰囲気を保持する成膜用の真空チャンバと、該真空チャンバ内に設けられた一方の電極と、前記真空チャンバ内に配置され、成膜材料たるターゲットが保持されるターゲット保持部と、成膜される基板を支持すべく、前記真空チャンバ内にて一方の面を前記ターゲット保持部に対向させて配置され、他方の電極をなす基板ホルダと、前記基板ホルダに対して電気的に絶縁された状態で、前記基板ホルダの他方の面に係る温度を検出する温度計とを備え、
前記一方の電極及び基板ホルダの間に電界が生成されている状態で、前記基板ホルダの前記一方の面に支持された基板に成膜を行うための真空成膜装置での基板温度測定方法であって、
成膜時における基板ホルダの前記他方の面に係る温度を、前記温度計を用いて検出し、
前記基板ホルダの前記一方の面に支持された基板の温度と、前記温度計を用いて検出される基板ホルダの前記他方の面に係る温度との相関関係を、成膜時外に予め取得し、
成膜時に前記温度計を用いて検出した基板ホルダの前記他方の面に係る温度と前記相関関係とに基づき、成膜時における基板の温度を取得することを特徴とする真空成膜装置での基板温度測定方法。
【請求項２】
内部の空間の真空雰囲気を保持し、一方の電極をなす成膜用の真空チャンバと、該真空チャンバ内に配置され、成膜材料たるターゲットが保持されるターゲット保持部と、成膜される基板を支持すべく、前記真空チャンバ内にて一方の面を前記ターゲット保持部に対向させて配置され、他方の電極をなす基板ホルダと、該基板ホルダに対して電気的に絶縁された状態で、前記基板ホルダの他方の面に係る温度を検出する温度計とを備え、
前記真空チャンバ及び基板ホルダの間に電界が生成されている状態で、前記基板ホルダの前記一方の面に支持された基板に成膜を行うための真空成膜装置での基板温度測定方法であって、
成膜時における基板ホルダの前記他方の面に係る温度を、前記温度計を用いて検出し、
前記基板ホルダの前記一方の面に支持された基板の温度と、前記温度計を用いて検出される基板ホルダの前記他方の面に係る温度との相関関係を、成膜時外に予め取得し、
成膜時に前記温度計を用いて検出した基板ホルダの前記他方の面に係る温度と前記相関関係とに基づき、成膜時における基板の温度を取得することを特徴とする真空成膜装置での基板温度測定方法。
【請求項３】
内部の空間の真空雰囲気を保持する成膜用の真空チャンバと、該真空チャンバ内に設けられた一方の電極と、前記真空チャンバ内に配置され、成膜材料たるターゲットが保持されるターゲット保持部と、成膜される基板を支持すべく、前記真空チャンバ内にて一方の面を前記ターゲット保持部に対向させて配置され、他方の電極をなす基板ホルダとを備え、前記一方の電極及び基板ホルダの間に電界が生成されている状態で、前記基板ホルダの前記一方の面に支持された基板に成膜を行うための真空成膜装置において、
前記基板ホルダに対して電気的に絶縁された状態で、該基板ホルダの他方の面に係る温度を検出する温度計を備えることを特徴とする真空成膜装置。
【請求項４】
内部の空間の真空雰囲気を保持し、一方の電極をなす成膜用の真空チャンバと、該真空チャンバ内に配置され、成膜材料たるターゲットが保持されるターゲット保持部と、成膜される基板を支持すべく、前記真空チャンバ内にて一方の面を前記ターゲット保持部に対向させて配置され、他方の電極をなす基板ホルダとを備え、前記真空チャンバ及び基板ホルダの間に電界が生成されている状態で、前記基板ホルダの前記一方の面に支持された基板に成膜を行うための真空成膜装置において、
前記基板ホルダに対して電気的に絶縁された状態で、該基板ホルダの他方の面に係る温度を検出する温度計を備えることを特徴とする真空成膜装置。
【請求項５】
前記基板ホルダに支持される基板の温度、及び前記温度計を用いて検出される温度の成膜時外に取得された相関関係に関するデータを記憶するための記憶部と、前記温度計を用いて成膜時に検出された温度、及び前記相関関係に関するデータに基づき、成膜時における基板の温度を演算するための演算部とを具備する基板温度検出部を更に備えることを特徴とする請求項３及び４に記載の真空成膜装置。
【請求項６】
前記温度計は熱電対であり、該熱電対は、前記真空チャンバの内外に亘って配設され、基板ホルダの前記他方の面に、該基板ホルダとの間に絶縁物を介して温接点が取り付けられていることを特徴とする請求項３乃至５の何れかに記載の真空成膜装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、真空成膜装置での基板温度測定方法、及び真空成膜装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
一般の真空成膜装置は、真空チャンバの内部空間の所定位置に、基板を支持するための基板ホルダ，成膜される膜の原料たるターゲットを載置する坩堝などが配置されている。そして、坩堝に載置された膜の原料を電子銃などを用いて蒸発させることにより、基板表面に前記原料を蒸着させ、膜を生成させる。
【０００３】
また、真空成膜装置を用いて基板表面に金属膜を形成する方法として、イオンプレーティング法という方法が知られている。該イオンプレーティング法を用いる場合、例えば基板ホルダと真空チャンバとを夫々電極にし、ＲＦ電源を用いて両電極間に高周波の交流電圧を印加する。これにより、基板ホルダ及び真空チャンバの間で生じる高周波電界によって真空チャンバ内にプラズマが生成される。膜の原料として用いられる金属は、上述したように電子銃から射出される電子ビームよって加熱されて蒸発する。更に、蒸発した金属は、前記プラズマ中を通過することにより励起され、負にバイアスされた基板ホルダに積載される。このように多数の金属が基板上に積載されることにより、基板表面には金属薄膜が形成される。
【０００４】
ところで、真空成膜を行う場合、基板の温度は成膜される膜質に影響を及ぼす要因となるため、成膜中に基板温度を監視することが望ましい。例えば、半導体素子に用いるアルミ，銅などの金属膜配線の場合、表面が窒化チタン等からなるバリア層で覆われたシリコン基板上の溝に金属膜を成膜することにより、配線を形成する。しかしながら、成膜時に基板の温度が比較的高くなった場合、成膜された金属の一部がバリア層を破って拡散し、基板をなすシリコンと反応してしまう可能性がある。
【０００５】
このような事情から、真空成膜中の基板の温度を測定するため、種々の測定方法が用いられている。例えば、基板ホルダに支持される基板の表面に熱電対の温接点を直接取り付け、該熱電対の出力電圧に基づいて前記基板の表面の絶対温度を測定する方法（以下、「第１の方法」という）、真空チャンバに設けられたビューイングポートを介し、真空チャンバの外部から、放射温度計を用いて基板表面から発せられる赤外線量を検出することにより、基板表面の相対温度を測定する方法（以下、「第２の方法」という）などが用いられている。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、第１の方法による場合、基板表面に熱電対を直接的に取り付けるため、基板表面に形成される金属膜中に不純物が混入する可能性があり、好ましくない。また、基板表面に熱電対を取り付けてあるため、該熱電対にも成膜され、温度の測定精度が低下する場合がある。更に、基板ホルダを電極とするイオンプレーティング法では、熱電対の取り付け箇所から異常放電が生じるため、基板表面に直接的に熱電対を取り付けることができない。
【０００７】
また、第２の方法を用いる場合、蒸発される膜の原料がビューイングポートに付着するため、時間の経過と共に、測定される温度と実際の温度との誤差が拡大するという問題がある。また、得られる温度は相対的なものであり、膜の原料を変える度に校正する必要があり、この作業は煩瑣である。
【０００８】
そこで、本発明は、イオンプレーティング法など、基板ホルダを電極とする真空成膜時においても基板の温度を高精度に測定することができる真空成膜装置での基板温度測定方法、及び該方法に用いることができる真空成膜装置を提供することを目的とする。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
本発明は上記のような事情に鑑みてなされたものであり、本発明に係る基板温度測定方法は、内部の空間の真空雰囲気を保持する成膜用の真空チャンバと、該真空チャンバ内に設けられた一方の電極と、前記真空チャンバ内に配置され、成膜材料たるターゲットが保持されるターゲット保持部と、成膜される基板を支持すべく、前記真空チャンバ内にて一方の面を前記ターゲット保持部に対向させて配置され、他方の電極をなす基板ホルダと、前記基板ホルダに対して電気的に絶縁された状態で、前記基板ホルダの他方の面に係る温度を検出する温度計とを備え、前記一方の電極及び基板ホルダの間に電界が生成されている状態で、前記基板ホルダの前記一方の面に支持された基板に成膜を行うための真空成膜装置での基板温度測定方法であって、成膜時における基板ホルダの前記他方の面に係る温度を、前記温度計を用いて検出し、前記基板ホルダの前記一方の面に支持された基板の温度と、前記温度計を用いて検出される基板ホルダの前記他方の面に係る温度との相関関係を、成膜時外に予め取得し、成膜時に前記温度計を用いて検出した基板ホルダの前記他方の面に係る温度と前記相関関係とに基づき、成膜時における基板の温度を取得する。
【００１０】
また、本発明に係る真空成膜装置は、内部の空間の真空雰囲気を保持する成膜用の真空チャンバと、該真空チャンバ内に設けられた一方の電極と、前記真空チャンバ内に配置され、成膜材料たるターゲットが保持されるターゲット保持部と、成膜される基板を支持すべく、前記真空チャンバ内にて一方の面を前記ターゲット保持部に対向させて配置され、他方の電極をなす基板ホルダとを備え、前記一方の電極及び基板ホルダの間に電界が生成されている状態で、前記基板ホルダの前記一方の面に支持された基板に成膜を行うための真空成膜装置において、前記基板ホルダに対して電気的に絶縁された状態で、該基板ホルダの他方の面に係る温度を検出する温度計を備えている。
【００１１】
このようにすることにより、基板表面に直接温度計を接触させないため、基板に形成される金属膜中に不純物が混入されるのを防止することができる。また、基板ホルダにおける基板が支持される側と反対側の面（他方の面）の温度を測定するため、温度計に膜材料が付着するのを抑制することができ、より高精度に温度を測定することができる。また、絶縁状態で温度測定を行うため、イオンプレーティング法などのように基板ホルダを電極とする真空成膜を行う場合でも、基板温度を測定することができる。更に、予め求められた温度計で測定した温度及び基板温度の相関関係と、成膜中に温度計を用いて検出した温度とに基づいて成膜中の基板温度を測定するため、より高精度に基板温度を得ることができる。
【００１２】
また、本発明に係る基板温度測定方法は、内部の空間の真空雰囲気を保持し、一方の電極をなす成膜用の真空チャンバと、該真空チャンバ内に配置され、成膜材料たるターゲットが保持されるターゲット保持部と、成膜される基板を支持すべく、前記真空チャンバ内にて一方の面を前記ターゲット保持部に対向させて配置され、他方の電極をなす基板ホルダと、該基板ホルダに対して電気的に絶縁された状態で、前記基板ホルダの他方の面に係る温度を検出する温度計とを備え、前記真空チャンバ及び基板ホルダの間に電界が生成されている状態で、前記基板ホルダの前記一方の面に支持された基板に成膜を行うための真空成膜装置での基板温度測定方法であって、成膜時における基板ホルダの前記他方の面に係る温度を、前記温度計を用いて検出し、前記基板ホルダの前記一方の面に支持された基板の温度と、前記温度計を用いて検出される基板ホルダの前記他方の面に係る温度との相関関係を、成膜時外に予め取得し、成膜時に前記温度計を用いて検出した基板ホルダの前記他方の面に係る温度と前記相関関係とに基づき、成膜時における基板の温度を取得する。
【００１３】
また、本発明に係る真空成膜装置は、内部の空間の真空雰囲気を保持し、一方の電極をなす成膜用の真空チャンバと、該真空チャンバ内に配置され、成膜材料たるターゲットが保持されるターゲット保持部と、成膜される基板を支持すべく、前記真空チャンバ内にて一方の面を前記ターゲット保持部に対向させて配置され、他方の電極をなす基板ホルダとを備え、前記真空チャンバ及び基板ホルダの間に電界が生成されている状態で、前記基板ホルダの前記一方の面に支持された基板に成膜を行うための真空成膜装置において、前記基板ホルダに対して電気的に絶縁された状態で、該基板ホルダの他方の面に係る温度を検出する温度計を備えている。
【００１４】
このようにすることにより、真空チャンバを一方の電極とし、基板ホルダを他方の電極とする真空成膜装置を用いる場合においても、上述したのと同様の効果を得ることができる。
【００１５】
また、上記真空成膜装置において、前記基板ホルダに支持される基板の温度、及び前記温度計を用いて検出される温度の成膜時外に取得された相関関係に関するデータを記憶するための記憶部と、前記温度計を用いて成膜時に検出された温度、及び前記相関関係に関するデータに基づき、成膜時における基板の温度を演算するための演算部とを具備する基板温度検出部を更に備えていてもよい。
【００１６】
このような構成とすることにより、成膜時に温度計を用いて検出された温度と、相関関係に関するデータとに基づいて自動的に成膜時における基板の温度を検出することができる。
【００１７】
また、上記真空成膜装置において、前記温度計が熱電対であり、該熱電対は、前記真空チャンバの内外に亘って配設され、基板ホルダの前記他方の面に、該基板ホルダとの間に絶縁物を介して温接点が取り付けられていてもよい。
【００１８】
このような構成とすることにより、簡単な構成によって、熱電対の出力電圧に基づき基板の絶対温度を高精度に測定することができる。
【００１９】
【発明の実施の形態】
以下に、本発明の実施の形態について、図面を参照して説明する。
（実施の形態１）
図１は、本発明の実施の形態に係る真空成膜装置の構成の一例を示す模式図である。図１に示す真空成膜装置１００は、電気的に接地された真空チャンバ１を備えており、該真空チャンバ１の内底部には、成膜材料たるターゲットＴを保持させるための坩堝（ターゲット保持部）２が配置されている。また、真空チャンバ１の内部空間の上方には、成膜される基板４を支持するための板状の基板ホルダ３が、一方の面（以下、「下面」という）３ａを下向きにして前記坩堝２（即ち、ターゲットＴ）に対向させ、真空チャンバ１と電気的に絶縁された状態で配置されている。該基板ホルダ３の他方の面（以下、「上面」という）３ｂには、セラミック，合成樹脂等からなり電気を絶縁する絶縁物５が取り付けられている。
【００２０】
真空成膜装置１００は、真空チャンバ１の内外に亘って熱電対６が配設されており、該熱電対６の温接点６ａは前記絶縁物５に取り付けられ、該温接点６ａ近傍の絶対温度は、真空チャンバ１の外部にて熱電対６に接続された検出器（基板温度検出部）７によって検出されるべく構成されている。また、前記検出器７は、熱電対６により検出される電圧を温度に変換するための参照データの他、所定のデータを記憶するための記憶部７ａと、各種の演算処理を行うための演算部７ｂと、検出温度等を表示するための表示部７ｃ等を備えている。
【００２１】
真空チャンバ１の外部には、ＲＦ電源８ａ及びＤＣ電源８ｂが備えられている。該ＲＦ電源８ａが有する２つの出力端のうちの一方と、該ＤＣ電源８ｂが有する正負の出力端のうちの負の出力端とは、共にマッチングボックス９を介して前記基板ホルダ３に接続されている。また、ＲＦ電源８ａの他方の出力端とＤＣ電源８ｂの正の出力端とは共に前記真空チャンバ１と等電位に接地されている。前記マッチングボックス９は、負荷側のインピーダンスと電源側のインピーダンスとを整合させるためのマッチング回路（図示せず）を内部に備えている。なお、本実施の形態における負荷側のインピーダンスとは、真空チャンバ１及び基板ホルダ３の間の空間が有するインピーダンスである。
【００２２】
真空成膜装置１００は、上述したものの他、坩堝２に保持されたターゲットＴを蒸発させるべく真空チャンバ１の内底部に配置された電子銃１０、真空チャンバ１の内部空間の真空引きをすべく、真空チャンバ１の排気ポートに接続された油拡散ポンプ，ロータリーポンプ等のポンプＰ、及び、ガラス等の光透過性を有する窓１１ａが取り付けられて該窓１１ａを通じて真空チャンバ１の内部を視認可能なビューイングポート１１等を備えている。
【００２３】
真空成膜装置１００を用いて基板４に成膜する場合、本実施の形態では、熱電対６にて検出される温度を利用して基板４の温度を測定する。このため、実際の成膜に先立って、基板４の温度と熱電対６にて検出される温度との相関関係を取得しておく。
【００２４】
ところで、本実施の形態においては、実際に成膜を行う場合に、真空チャンバ１の内部にて基板４の温度に影響を及ぼし得る熱源として、主に坩堝２に保持されるターゲットＴと基板ホルダ３とが挙げられる。即ち、ターゲットＴは、電子銃１０から射出される電子ビームを受けて加熱され、輻射熱を放ち、該輻射熱を受けた基板４は加熱される。また、基板ホルダ３は、ＲＦ電源８によって高周波の交流電圧が印加されるため、うず電流に基づくジュール熱が発生し、該基板ホルダ３に支持される基板４は加熱される。従って、前記相関関係を取得するためには、前記ターゲットＴ及び基板ホルダ３を熱源とした場合の基板４への影響を少なくとも考慮することが望ましい。
【００２５】
図２は、予め前記相関関係を取得するために用いる真空成膜装置２００の構成を示す模式図である。図２に示す真空成膜装置２００は、図１に示した真空成膜装置１００に対し、ヒータＨ１，Ｈ２と、熱電対１２及び検出器１３とが更に設けられている。なお、図２にて真空成膜装置２００を構成する構造物のうち、図１にて用いられているものと同符号の構造物は、図１にて示した真空成膜装置１００を構成する同符号の構造物と同様の構成をなしているため、ここでの説明は省略する。
【００２６】
ヒータＨ１は電熱線等からなる加熱源であり、基板ホルダ３に取り付けられている。該ヒータＨ１は、真空チャンバ１の外部に設けられた電源（図示せず）から電力を供給されることにより加熱され、基板ホルダ３を加熱することが可能である。従って、ヒータＨ１を用いて基板ホルダ３を加熱することにより、実際の成膜時においてジュール熱によって基板ホルダ３が加熱される状態を略再現することができる。
【００２７】
ヒータＨ２はハロゲンランプ等からなる輻射熱を発することができる加熱源であり、坩堝２及び基板ホルダ３の間にて該坩堝２の近傍に配置されている。該ヒータＨ２は、真空チャンバ１の外部に設けられた電源（図示せず）から電力を供給されることにより、基板ホルダ３向きに輻射熱を放つ。従って、ヒータＨ２を用いることにより、坩堝２に保持されたターゲットＴが電子銃１０によって加熱される状態を略再現することができる。
【００２８】
熱電対１２は、真空チャンバ１の内外に亘って配設されており、その温接点１２ａは、基板ホルダ３に支持された基板３の表面に取り付けられている。また、該熱電対１２には、真空チャンバ１の外部にて検出器１３が接続されている。従って、基板４の表面の絶対温度は、前記検出器１３により検出することができる。また、該検出器１３は、信号線によって検出器７との間で接続されている。従って、検出器１３にて検出された温度は、前記信号線を介して検出器７へ送信され、該検出器７が備える記憶部７ａに記憶させることができる。
【００２９】
なお、図２に示す真空成膜装置２００を構成する構造物のうち、坩堝２，ＲＦ電源８ａ，マッチングボックス９，電子銃１０等は、基板４の温度と熱電対６にて検出される温度との相関関係を取得する際に必須の構造物ではなく、適宜省略することができる。
【００３０】
上述したような構成をなす真空成膜装置２００を用い、基板４の温度と熱電対６にて検出される温度との相関関係を取得する。初めに、ポンプＰを作動し、真空チャンバ１内を真空雰囲気とする。そして、実際の成膜条件と同程度の真空度を確保した状態で、ヒータＨ１，Ｈ２を加熱させる。ヒータＨ１の加熱温度（加熱温度範囲）は、基板ホルダ３に印加される高周波の交流電圧によって生じるジュール熱を考慮し、適宜決定しておく。ヒータＨ２の加熱温度（加熱温度範囲）は、実際に成膜する成膜材料に応じ、該成膜材料が蒸発する温度を基準にして予め決定しておく。このような状態で熱電対６，１２の温接点６ａ，１２ａでの温度を検出器７，１３にて夫々検出する。
【００３１】
両温度を検出する場合の手順としては、ヒータＨ１，Ｈ２へ夫々電力を供給する図示しない電源の出力電力を段階的に増加させ、各段階毎に温度を検出してもよいし、ヒータＨ１，Ｈ２へ供給する電力を一定として所定のサンプリング周期毎に温度を検出してもよい。また、他の手順に基づいて行ってもよい。
【００３２】
図３は、熱電対６，１２により夫々得られる温度の相関関係を示す図表である。図３において縦軸は、基板ホルダ３の上面側の検出温度、即ち熱電対６及び検出器７により検出された温度を示し、横軸は、基板４の表面の検出温度、即ち熱電対１２及び検出器１３により検出された温度を示している。図３では、上述したように段階的又はサンプリング周期毎に検出された両温度の相関関係を、折れ線グラフによって示している。このようにして取得された相関関係についてのデータは、検出器７が備える記憶部７ａにて記憶される。
【００３３】
なお、両温度の相関関係を示すグラフは、適当な関数を用いて近似したものを用いてもよく、また、実際の成膜条件と、相関関係を取得する際の各種条件とを考慮して、適宜校正を施すことが望ましい。また、上述した手順では、空気の熱伝導率を考慮すべく、初めにポンプＰによって真空チャンバ１内を真空雰囲気としているが、必ずしも真空チャンバ１内の真空引きを行う必要はない。
【００３４】
本実施の形態においては、図２に示した真空成膜装置２００を用い、上述したような手順にて、熱電対６，１２により検出される夫々の温度の相関関係を取得しているが、他の方法により、また他の構成をなす真空成膜装置を用いて相関関係を取得してもよい。例えば、基板４の表面に取り付けた熱電対１２に換え、真空チャンバ１の外部に放射温度計を設け、該放射温度計を用いてビューイングポート１１を介し、基板４の表面温度を検出するように構成してもよい。但し、放射温度計は、物体が発する赤外線量を検出することにより該物体の温度を検出するものであり、検出される温度が相対的なものであること、及び各温度にて発せられる赤外線量は物体を構成する材料成分に固有のものであること等を考慮して、適宜校正する必要がある。
【００３５】
次ぎに、成膜中に行う基板４の温度測定について説明する。なお、以下の説明ではターゲットＴとして銅やアルミなどの金属を用いた場合について記述する。初めに、図１に示す真空成膜装置１００においてポンプＰを作動させ、真空チャンバ１内を真空雰囲気とする。この際、大気中の酸素など、反応しやすいガスを効率よく除外すべく、アルゴン等の不活性ガスを導入し、真空チャンバ１内を所定圧力に維持しつつアルゴン雰囲気としてもよい。
【００３６】
真空チャンバ１内の真空引きをした後、ＲＦ電源８ａ及びＤＣ電源８ｂを作動させ、基板ホルダ３及び真空チャンバ１の間に高周波の電界を形成させる。高周波電界が印加された真空チャンバ１の内部空間には、プラズマが形成される。また、電子銃１０から電子ビームを射出させ、坩堝２に保持されたバルク状又は粒状の金属を加熱する。加熱された金属は蒸発し、更に、真空チャンバ１内に形成されたプラズマによって励起される。このようにして励起された金属は、ＤＣ電源８ｂによって負にバイアスされた基板４の表面に積載され、成膜が開始される。そして、図示しない膜厚センサ又は適当なレートセンサに基づき、所定の膜厚を達成するまで成膜が継続される。なお、基板４及び坩堝２の間に遮蔽板を設け、成膜条件が整った後に該遮蔽板を退けて成膜を開始するようにしてもよい。
【００３７】
上記成膜の間、絶縁物５を介して基板ホルダ３の上面３ｂに取り付けられた熱電対６と検出器７とによって、該熱電対６の温接点６ａ近傍の温度が検出される。検出器７では、検出された温度と、予め取得されて記憶部７ａに記憶された相関関係に関するデータとに基づき、演算部７ｂが演算処理することによって、基板４の表面温度が算出される。
【００３８】
例えば、成膜中に熱電対６を用いて検出された温接点６ａ近傍の温度が２５０度であった場合、図３に示す如くの相関関係に基づき、演算部７ｂは基板４の表面温度を３００度とする演算結果を算出する。そして、該演算部７ｂは、表示部７ｃにて前記演算結果を表示する。
【００３９】
なお、検出器７に記憶部７ａ，演算部７ｂ等を備えず、相関関係に関するデータをメモリに記憶しているコンピュータを用い、成膜中に熱電対６により検出された温度に関するデータを該コンピュータへ入力して基板４の表面温度を算出させてもよい。また、本実施の形態では、真空チャンバ１を１つの電極（一方の電極）としているが、真空チャンバ１を電極とせず、該真空チャンバ１内に別個の電極を設けた構成をなす真空成膜装置を用いる場合においても、上述したのと同様の効果を得ることができる。
（実施の形態２）
図４は、本発明に係る真空成膜装置の他の実施の形態を示す模式図である。図４に示す真空成膜装置３００は、高周波スパッタリングを行うための装置であり、実施の形態１における図１に示した真空成膜装置１００と一部が同様の構成をしている。但し、図１に示す真空成膜装置１００と比してＤＣ電源８ｂが無く、真空チャンバ１の内底部には坩堝２及び電子銃１０に替えてターゲットＴが保持されたターゲット保持部１４が配置された構成となっている。また、真空チャンバ１の外部にはＲＦ電源１６が備えられ、該ＲＦ電源１６の一方の出力端は、真空チャンバ１の外部に備えられたマッチングボックス１５を介して前記ターゲット保持部１４に接続され、他方の出力端は真空チャンバ１と等電位に接地されている。なお、図４に示す真空成膜装置３００を構成する構造物のうち、図１にて用いられているものと同符号の構造物は、図１にて示した真空成膜装置１００を構成する同符号の構造物と同様の構成を成している。
【００４０】
本実施の形態に係る真空成膜装置３００を用いて成膜を行う場合、ターゲット保持部１４に接続されたＲＦ電源１６を作動させ、真空チャンバ１内に放電を起こし、アルゴンを主成分とするプラズマを形成させる。形成されたプラズマ中のイオンがターゲットＴに衝突し、ターゲットＴを組成する成膜材料の原子が弾き飛ばされる。弾き飛ばされた原子（以下、「ターゲット原子」という）は、ＲＦ電源８ａの作動により負にセルフバイアスされた基板ホルダ３へ引き寄せられ、基板４表面に積載していく。
【００４１】
上述したような構成をなす真空成膜装置３００において、真空チャンバ１内の基板３の温度に影響を及ぼし得る熱源としては、主に、基板４表面から順に積載していくターゲット原子が有するエネルギと、実施の形態１と同様に基板ホルダ３にて生じるジュール熱とが存在する。従って、真空成膜装置３００にて実際の成膜に先立って基板４の温度と熱電対６にて検出される温度との相関関係を取得する際しては、前記ターゲット原子が有するエネルギによる基板４表面からの加熱と、基板ホルダ３にて生じるジュール熱とを考慮することが望ましい。
【００４２】
図５は、予め前記相関関係を取得するために用いる真空成膜装置４００の構成を示す模式図である。図５に示す真空成膜装置４００は、図４に示した真空成膜装置３００に対し、ヒータＨ１，Ｈ３と、熱電対１２及び検出器１３とが更に設けられている。なお、図５にて真空成膜装置４００を構成する構造物のうち、実施の形態１における図３にて用いられているものと同符号の構造物は、図３にて示した真空成膜装置３００を構成する同符号の構造物と同様の構成をなしており、また、熱電対１２及び検出器１３は、図２に示したものと同様の構成，配置，接続形態をなしている。
【００４３】
ヒータＨ３はハロゲンランプ等からなる加熱源であり、ターゲット保持部１４及び基板ホルダ３の間にて該ターゲット保持部１４の近傍に設置されている。該ヒータＨ３は、真空チャンバ１の外部に設けられた電源（図示せず）から電力を供給されることにより、基板ホルダ３向きに輻射熱を放つ。従って、ヒータＨ３を用いることにより、ターゲット原子が有するエネルギによる基板４表面からの加熱状態を略再現することができる。
【００４４】
なお、図４に示す真空成膜装置４００を構成する構造物のうち、ＲＦ電源８ａ，１６，マッチングボックス９，１５，ターゲット保持部１４，及びターゲットＴ等は、基板４の温度と熱電対６にて検出される温度との相関関係を取得する際に必須の構造物ではなく、適宜省略することができる。
【００４５】
上述したような構成をなす真空成膜装置４００を用い、基板４の温度と熱電対６にて検出される温度との相関関係を取得する。該相関関係を取得する際の手順は、実施の形態１にて説明した相関関係を取得する手順と略同一である。但し、ヒータＨ３の加熱温度は、成膜時にターゲット原子が基板４へ与える熱量を考慮して適宜決定しておく。このようにして取得された相関関係は、既に図３にて示したような図表で表される。また、取得された相関関係についてのデータは、検出器７が備える記憶部７ａにて記憶される。
【００４６】
次ぎに、成膜中に行う基板４の温度測定について説明する。なお、以下の説明では、実施の形態１と同様にターゲットＴとして銅やアルミなどの金属を用いた場合について記述する。初めに、図３に示す真空成膜装置３００においてポンプＰを作動させ、真空チャンバ１内を真空雰囲気とする。この際、真空チャンバ１内をアルゴン雰囲気としておく。
【００４７】
真空チャンバ１内の真空引きをした後、ＲＦ電源８ａ，１６を作動させ、アルゴンを主成分とするプラズマを形成させる。形成されたプラズマ中のイオンは、ターゲットＴに衝突され、ターゲット原子が弾き出される。弾き出されたターゲット原子は、ＲＦ電源８ａからの高周波電圧の印加によって負にセルフバイアスされた基板ホルダ３に引き寄せられ、基板４に積載されていく。
【００４８】
上記成膜の間、絶縁物５を介して基板ホルダ３の上面３ｂに取り付けられた熱電対６と検出器７とによって、該熱電対６の温接点６ａ近傍の温度が検出される。検出器７では、検出された温度と、予め取得されて記憶部７ａに記憶された相関関係に関するデータとに基づき、演算部７ｂが演算処理することによって、基板４の表面温度が算出される。
【００４９】
上述したように、高周波スパッタリング装置として用いる本実施の形態に係る真空成膜装置３００の場合も、本発明に係る基板温度測定方法を用いることができる。なお、真空成膜の方法には、イオンプレーティング法，スパッタリング法等、様々の方法が存在するが、本発明に係る基板温度測定方法，及び真空成膜装置は、上述した方法以外の真空成膜の方法であっても、基板ホルダを電極として用いる真空成膜時での基板温度の測定に適用することが可能である。
【００５０】
【発明の効果】
本発明によれば、イオンプレーティング法など、基板ホルダを電極とする真空成膜時においても基板の温度を高精度に測定することができる真空成膜装置での基板温度測定方法、及び該方法に用いることができる真空成膜装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の形態に係る真空成膜装置の構成の一例を示す模式図である。
【図２】図１に示した真空成膜装置において、基板ホルダの上面側の温度と基板表面の温度との相関関係を予め取得するために用いる真空成膜装置の構成を示す模式図である。
【図３】基板ホルダの上面側の温度と基板表面の温度との相関関係を示す図表である。
【図４】本発明に係る真空成膜装置の他の実施の形態を示す模式図である。
【図５】図４に示した真空成膜装置において、基板ホルダの上面側の温度と基板表面の温度との相関関係を予め取得するために用いる真空成膜装置の構成を示す模式図である。
【符号の説明】
１　真空チャンバ
２　坩堝
３　基板ホルダ
４　基板
５　絶縁物
６，１２　熱電対
６ａ，１２ａ　温接点
７，１３　検出器
７ａ　記憶部
７ｂ　演算部
７ｃ　表示部
８ａ，１６　ＲＦ電源
８ｂ　ＤＣ電源
９，１６　マッチングボックス
１０　電子銃
１１　ビューイングポート
１１ａ　窓
１００，２００，３００，４００　真空成膜装置
Ｈ１，Ｈ２，Ｈ３　ヒータ
Ｐ　ポンプ
Ｔ　ターゲット
【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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