(57)【要約】【課題】プラズマが内部で形成されるチャンバ内に配置された測定対象物の温度について、チャンバの外部から非接触で正確に測定する事が可能な放射温度計を提供する。【解決手段】プラズマが内部で形成されるチャンバＣに設けられた透過窓Ｃ１を介して前記チャンバＣ内の測定対象物ＩＴから射出される赤外線を検出できるように前記チャンバＣ外に配置され、検出された赤外線のエネルギーに応じた出力信号を出力する赤外線センサ１と、前記透過窓Ｃ１の温度に基づいて、前記赤外線センサ１の出力信号の示す前記測定対象物ＩＴの補正前温度を補正する窓温度補正部２２と、を備えた。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
プラズマが内部で形成されるチャンバに設けられた透過窓を介して前記チャンバ内の測定対象物から射出される赤外線を検出できるように前記チャンバ外に配置され、検出された赤外線のエネルギーに応じた出力信号を出力する赤外線センサと、
前記透過窓の温度に基づいて、前記赤外線センサの出力信号の示す前記測定対象物の補正前温度を補正する窓温度補正部と、を備えたことを特徴とする放射温度計。
【請求項２】
前記チャンバ内へ反応性ガスが導入されており、
前記反応性ガスの濃度又は分圧に基づいて、前記赤外線センサの出力信号の示す前記測定対象物の補正前温度を補正するガス影響補正部をさらに備えた請求項１記載の放射温度計。
【請求項３】
前記反応性ガスの濃度又は分圧が前記チャンバに接続された反応性ガス導入路において測定された値である請求項２記載の放射温度計。
【請求項４】
前記ガス影響補正部が、前記反応性ガスの濃度又は分圧、及び、前記チャンバ内の圧力に基づいて、前記赤外線センサの出力信号の示す前記測定対象物の補正前温度を補正するように構成されている請求項２又は３記載の放射温度計。
【請求項５】
前記反応性ガスの濃度又は分圧を測定可能な濃度センサをさらに備えた請求項２乃至４いずれかに記載の放射温度計。
【請求項６】
前記透過窓から前記測定対象物までの光路長に基づいて、前記赤外線センサの出力信号の示す前記測定対象物の補正前温度を補正する光路長補正部をさらに備えた請求項１乃至５いずれかに記載の放射温度計。
【請求項７】
前記測定対象物が、前記チャンバの内部表面を構成する材料とは異なる材料で形成されており、前記透過窓を通過可能な波長域の赤外線を射出するものである請求項１乃至６いずれかに記載の放射温度計。
【請求項８】
プラズマが内部で形成されるチャンバに設けられた透過窓を介して前記チャンバ内の測定対象物から射出される赤外線を検出できるように前記チャンバ外に配置され、検出された赤外線のエネルギーに応じた出力信号を出力する赤外線センサを備えた放射温度計用のプログラムであって、
前記透過窓の温度に基づいて、前記赤外線センサの出力信号の示す前記測定対象物の補正前温度を補正する窓温度補正部としての機能をコンピュータに発揮させることを特徴とする放射温度計用プログラム。
【請求項９】
プラズマが内部で形成されるチャンバに設けられた透過窓を介して前記チャンバ内の測定対象物から射出される赤外線を検出できるように前記チャンバ外に配置され、検出された赤外線のエネルギーに応じた出力信号を出力する赤外線センサと、
前記透過窓の温度に基づいて、前記赤外線センサの出力信号の示す前記測定対象物の補正前温度を補正する窓温度補正部と、
前記チャンバ内へ導入される反応性ガスの濃度又は分圧を測定可能な濃度センサと、
前記反応性ガスの濃度又は分圧に基づいて、前記赤外線センサの出力信号の示す前記測定対象物の補正前温度を補正するガス影響補正部と、を備えたことを特徴とする放射温度測定システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、チャンバ内の測定対象物から射出される赤外線に基づいて当該測定対象物の温度を検出する放射温度計に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
例えば半導体製造装置において半導体の品質に大きな影響を与えるパラメータとして、高真空に保たれたチャンバ内の基板の温度がある。ところで、チャンバ内に温度計を設けて基板の温度を直接測定することが困難な場合がある。このため、チャンバに透過窓を形成し、その透過窓を通過する赤外線をチャンバの外側に設けられた赤外線センサで検出して、チャンバ内の基板の温度を非接触で測定するように構成された放射温度計が用いられている（特許文献１参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０１５−０６１９３０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、上述したような構成の放射温度計により基板の温度を測定し、チャンバ内の温度制御を行ったとしても所望の品質の半導体を得られないことがある。
【０００５】
この原因について本願発明者らが鋭意検討を行ったところ、チャンバ内でプラズマを発生させる工程を含む場合、例えばプラズマの発生、プラズマを発生させるためのＲＦ電源の発熱、半導体製造プロセスにおけるレシピ中の設定温度の変更指示、チャンバのヒータやチラーの動作によりチャンバ内の温度が変化し、透過窓を構成する石英等の材料の温度も変化していることに原因があることを初めて見出した。
【０００６】
すなわち、放射温度計の較正はチャンバの外にある赤外線センサと透過窓の温度が同じであるという前提で行われているため、プラズマの発生によって透過窓の温度が変化し、赤外線センサと透過窓との間に温度勾配が生じると、その分測定誤差が発生することが判明した。また、赤外線センサと透過窓との間の温度勾配は安定したものではなく、レシピや電源の影響によってふらつきが発生する。このような現象も放射温度計における測定誤差がさらに大きくなる原因となっている。
【０００７】
本発明は上述したような問題を解決するためになされたものであり、プラズマが内部で形成されるチャンバ内に配置された測定対象物の温度について、チャンバの外部から非接触で正確に測定する事が可能な放射温度計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】
【０００８】
すなわち、本発明に係る放射温度計は、プラズマが内部で形成されるチャンバに設けられた透過窓を介して前記チャンバ内の測定対象物から射出される赤外線を検出できるように前記チャンバ外に配置され、検出された赤外線のエネルギーに応じた出力信号を出力する赤外線センサと、前記透過窓の温度に基づいて、前記赤外線センサの出力信号の示す前記測定対象物の補正前温度を補正する窓温度補正部と、を備えたことを特徴とする。
【０００９】
このようなものであれば、プラズマの発生によりチャンバ内の温度が変化して、前記透過窓の温度も変化し、前記赤外線センサと前記透過窓との間に温度勾配が形成されたとしても前記窓温度補正部により補正前温度に対する温度勾配の影響が補正されて前記測定対象物の温度を非接触で正確に測定する事が可能となる。
【００１０】
放射温度計により測定される前記チャンバ内の測定対象物の補正前温度は、前記透過窓の温度だけでなく、プラズマを形成するために前記チャンバ内に導入される反応性ガスの濃度又は分圧の影響も受けていることを本願発明者らはさらに見出した。このような反応性ガスの濃度による補正前温度への誤差を補正できるようにするには、前記チャンバ内へ反応性ガスが導入されており、前記反応性ガスの濃度又は分圧に基づいて、前記赤外線センサの出力信号の示す前記測定対象物の補正前温度を補正するガス影響補正部をさらに備えたものであればよい。
【００１１】
前記チャンバに対して濃度センサ等を設けて当該チャンバ内の前記反応性ガスの濃度又は分圧を直接測定することは半導体製造装置の制約上できない場合がある。このような問題を解決しつつ、さらに前記チャンバ内の前記反応性ガスの濃度変化を事前に得ることができ、より応答性よく補正前温度を補正できるようにするには、前記反応性ガスの濃度又は分圧が前記チャンバに接続された反応性ガス導入路において測定された値であればよい。
【００１２】
前記補正前温度に対しては前記反応性ガスの濃度だけでなく、前記チャンバ内の真空度も影響を与える。このような影響を全て補正できるようにするには、前記ガス影響補正部が、前記反応性ガスの濃度又は分圧、及び、前記チャンバ内の圧力に基づいて、前記赤外線センサの出力信号の示す前記測定対象物の補正前温度を補正するように構成されていればよい。
【００１３】
例えば、チャンバや反応性ガス導入路等のチャンバに連通する流路に反応性ガスの濃度又は分圧を測定できる機器が予め設けられていない場合でも、前記補正前温度を補正できるようにするには、前記放射温度計が、前記反応性ガスの濃度又は分圧を測定可能な濃度センサをさらに備えたものであればよい。
【００１４】
前記測定対象物から射出される赤外線の減衰等も考慮してさらに正確な温度が測定できるようにするには、前記透過窓から前記測定対象物までの光路長に基づいて、前記赤外線センサの出力信号の示す前記測定対象物の補正前温度を補正する光路長補正部をさらに備えたものであればよい。
【００１５】
例えば基板から射出される赤外線が透過窓を介して検出できない場合には前記基板の代わりに前記チャンバ内の基板以外の測定対象物から温度測定に必要な赤外線を十分な量で得られるようにして、前記測定対象物の温度を正確に測定できるようにするには、前記測定対象物が、前記チャンバの内部表面を構成する材料とは異なる材料で形成されており、前記透過窓を通過可能な波長域の赤外線を射出するものであればよい。
【００１６】
例えばチャンバに対して既存の放射温度計がある場合に、本発明に係る放射温度計と同様の補正を行いより正確な測定対象物の温度を得られるようにするには、プラズマが内部で形成されるチャンバに設けられた透過窓を介して前記チャンバ内の測定対象物から射出される赤外線を検出できるように前記チャンバ外に配置され、検出された赤外線のエネルギーに応じた出力信号を出力する赤外線センサを備えた放射温度計用のプログラムであって、前記透過窓の温度に基づいて、前記赤外線センサの出力信号の示す前記測定対象物の補正前温度を補正する窓温度補正部としての機能をコンピュータに発揮させることを特徴とする放射温度計用プログラムをインストールすればよい。なお、この放射温度計用プログラムは、電子的に配信されるものであってもよいし、プログラム記憶媒体に記憶されたものを用いてもよい。記憶媒体としてはＣＤ、ＤＶＤ、ハードディスク、フラッシュメモリ等が挙げられる。
【００１７】
チャンバ内の測定対象物の温度を非接触で正確に測定するための放射温度測定システムとしては、プラズマが内部で形成されるチャンバに設けられた透過窓を介して前記チャンバ内の測定対象物から射出される赤外線を検出できるように前記チャンバ外に配置され、検出された赤外線のエネルギーに応じた出力信号を出力する赤外線センサと、前記透過窓の温度に基づいて、前記赤外線センサの出力信号の示す前記測定対象物の補正前温度を補正する窓温度補正部と、前記チャンバ内へ導入される反応性ガスの濃度又は分圧を測定可能な濃度センサと、前記反応性ガスの濃度又は分圧に基づいて、前記赤外線センサの出力信号の示す前記測定対象物の補正前温度を補正するガス影響補正部と、を備えたものが挙げられる。
【発明の効果】
【００１８】
このように本発明の放射温度計であれば、前記透過窓の温度に基づいて、前記赤外線センサの出力信号の示す前記測定対象物の補正前温度を補正する窓温度補正部を備えているので、チャンバ内においてプラズマが発生する事に起因して前記赤外線センサと前記透過窓との間に温度勾配が発生してもその影響を補正して常に前記測定対象物の温度を非接触で正確に測定することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１９】
【図１】本発明の一実施形態に係る放射温度計の構成を示す模式図。
【図２】同実施形態における放射温度計の構成を示す機能ブロック図。
【図３】同実施形態による窓温度補正の効果を示す模式的グラフ。
【図４】本発明の別の実施形態に係る放射温度計の構成を示す模式図。
【図５】同実施形態による補正前温度に対する真空度の影響について示す模式的グラフ。
【図６】本発明のさらに別の実施形態に係る放射温度測定システムの構成を示す模式図。
【発明を実施するための形態】
【００２０】
本発明の一実施形態に係る放射温度計１００について図１及び図２を参照しながら説明する。
【００２１】
本実施形態の放射温度計１００は、例えば内部においてプラズマが形成されるチャンバＣ内に配置された基板Ｓの温度を測定するために用いられるものである。
【００２２】
前記チャンバＣには、図１に示すように当該チャンバＣ内にプラズマを形成するための反応性ガスを導入するための反応性ガス導入路ＧＬが接続してある。また、前記チャンバＣ内を所定の真空度で保つための排気機構ＥＸも接続してある。このチャンバＣにおいて基板Ｓの表面にプラズマを発生させて成膜を行うようにしてある。
【００２３】
前記反応性ガス導入路ＧＬに流れる反応性ガスは、例えばトリメチルガリウム（Ｇa（ＣＨ３）３）等の液体材料をヘリウム等の不活性なキャリアガスによりバブリングして気化させたものである。言い換えると、反応性ガスはトリメチルガリウムが気化した成分ガスと、キャリアガスとの混合ガスである。この混合ガス中における成分ガスの濃度は所定の濃度に保たれるように制御してある。
【００２４】
前記反動性ガス導入路ＧＬには、反応性ガスの濃度、すなわち、混合ガス中の成分ガスの濃度を制御するために濃度センサＧＳが設けてある。この濃度センサＧＳは例えばＮＤＩＲ方式のものであり、非接触で反応性ガスの濃度を測定できるようにしてある。なお、濃度センサＧＳは例えば反応性ガスの全圧と、成分ガスの分圧を測定し、測定された全圧と分圧の比から濃度を算出するものであってもよい。
【００２５】
前記チャンバＣは、図２に示すように内部空間を形成する外壁体と、前記外壁体の一部を貫通させて形成された部分を塞ぐように設けられた透過窓Ｃ１とを備えている。前記内部空間には成膜が行われる対象である基板Ｓが載置される。また、前記内部空間には基板Ｓとは別に温度に応じた赤外線を射出する能力を有し、放射率が高い材料である。例えばセラミックスＩＴが前記透過窓Ｃ１を臨むように配置してある。このセラミックスＩＴは、前記チャンバＣの内部表面を構成する材料とは異なる材料で形成してある。また、このセラミックスＩＴの温度は実際に温度を知りたい対象である基板Ｓとほぼ同じ温度としてみなせる。
【００２６】
前記透過窓Ｃ１は例えばフッ化バリウム（ＢａＦ２）からなる特殊ガラスで形成してあり、前記セラミックスＩＴから射出される赤外線のうち所定の波長域については例えば８割以上透過するように構成してある。さらにこの透過窓Ｃ１には温度センサＴＳとして例えば熱電対が外表面に取り付けてある。
【００２７】
次に本実施形態の放射温度計１００の詳細について図１及び図２を参照しながら説明する。
【００２８】
前記放射温度計１００は、前記チャンバＣの外側に配置された赤外線センサ１と、前記赤外線センサ１、前記温度センサＴＳ、及び、前記、濃度センサＧＳの出力に基づいて前記チャンバＣ内に配置された測定対象物である前記セラミックスＩＴの温度を算出する演算機構２とからなる。
【００２９】
前記赤外線センサ１は、図２に示すように前記透過窓Ｃ１、測定対象物である前記セラミックスＩＴと一直線上に並ぶように配置されて、前記チャンバＣの外側において前記セラミックスＩＴから射出される赤外線を検出できるようにしてある。この赤外線センサ１は検出された赤外線のエネルギーに応じた出力信号を電圧として出力する。
【００３０】
前記演算機構２は、ＣＰＵ、メモリ、Ａ／Ｄ・Ｄ／Ａコンバータ、入出力手段、表示手段等を備えたいわゆるコンピュータや演算回路である。そして、前記メモリに格納された放射温度計用プログラムが実行されて、各種機器が協業することにより少なくとも図２に示す補正前温度算出部２１、窓温度補正部２２、ガス影響補正部３、補正後温度外部出力部２４としての機能を実現するものである。
【００３１】
各部について詳述する。
【００３２】
前記補正前温度算出部２１は、前記赤外線センサ１の出力から前記測定対象物であるセラミックスＩＴの温度へと換算し、補正前温度として出力するものである。ここで補正前温度は、放射温度計１００の較正時と同じ測定条件である場合の温度である。したがって、前記チャンバＣ内においてプラズマが形成されて前記透過窓Ｃ１の温度が上昇し、前記赤外線センサ１と前記透過窓Ｃ１との間に温度勾配が発生すると前記セラミックスＩＴの実際の温度とは誤差が生じたものになる。また、補正前温度は、前記チャンバＣ内の真空度や当該チャンバＣ内に導入されている反応性ガスの濃度の影響でも誤差が生じている。なお、前記透過窓Ｃ１の温度、真空度、反応性ガスの濃度の補正前温度に対する影響はそれぞれ独立に生じていると扱ってもよいし、相互に干渉しあうものとして扱ってもよい。本実施形態では各パラメータは補正前温度に対して独立に影響しており、それぞれの影響を独立に補正できるとして取り扱っている。
【００３３】
前記窓温度補正部２２は、前記透過窓Ｃ１の温度に基づいて、前記赤外線センサ１の出力信号の示す前記セラミックスＩＴの補正前温度を補正するように構成してある。より具体的には図３のグラフに示すように測定対象物の温度を１００℃、前記チャンバＣ内の真空度及び反応性ガスの濃度を所定値に一定に保ちながら窓の温度だけを変化させた場合、補正前温度の指示値は透過窓Ｃ１の温度が上昇するに連れて上昇し、前記セラミックスＩＴの実際の温度である１００℃から乖離していく。本実施形態では透過窓Ｃ１との温度と、補正前温度と実際の温度との間の誤差との関係である透過窓温度−誤差関係を実験等により予め作成し、前記窓温度補正部に記憶させてある。この透過窓温度−誤差関係は例えば実験データに基づく近似式であってもよいし、テーブルとして作成してもよい。なお、実験を行わずに理論式に基づいて窓温度に基づき補正前温度を補正してもよい。すなわち、パラメータとして測定対象物である前記セラミックスＩＴの放射率、前記透過窓Ｃ１の赤外透過スペクトル、放射温度計１００として設定されている設定放射率、前記赤外線センサ１から出力される補正前温度と、プランクの法則に基づいて温度補正を行うようにしてもよい。本実施形態では前記窓温度補正部２２は、前記温度センサＴＳで測定される前記透過窓Ｃ１の現在の温度と、前記透過窓温度−誤差関係から透過窓Ｃ１の温度変化により現在発生している誤差を算出する。そして、前記窓温度補正部２２はこの誤差を補正前温度から差し引くことにより補正を行うように構成してある。このような補正を行うことにより図３のグラフに示される窓温度補正後の温度はセラミックスＩＴの実際の温度に対して近い温度を示すようになる。
【００３４】
前記ガス影響補正部３は、前記反応性ガスの濃度に基づいて、前記赤外線センサ１の出力信号の示す測定対象物である前記セラミックスＩＴの補正前温度を補正するように構成してある。なお、前記ガス影響補正部３が補正前温度を補正するとは、本実施形態では前記窓温度補正部２２が補正前温度を補正した後さらに補正することを言うが、前記窓温度補正部２２が補正前温度を補正するよりも先に前記ガス影響補正部３が補正を行うことを含む概念である。
【００３５】
前記ガス影響補正部３は、本実施形態では前記反応性ガスの濃度に基づいて補正前温度を補正するガス濃度補正部２３からなる。
【００３６】
前記ガス濃度補正部２３は、前記反応性ガス導入路ＧＬに設けられた前記濃度センサＧＳで測定される反応性ガスの濃度に基づいて補正前温度を補正するように構成してある。すなわち、前記ガス濃度補正部２３は、前記チャンバＣ内で直接測定された反応性ガスの濃度を用いるのではなく、前記チャンバＣの上流におけるプラズマ発生前の反応性ガスの濃度を用いて補正を行うようにしてある。このため、例えばバブリングの制御のために設けられている既存の濃度センサＧＳの示す値を用いて補正前温度を補正することができ、別途濃度センサＧＳを半導体製造装置内に設ける必要が無い。また、プラズマ発生前の反応性ガスの濃度を用いて補正前温度の補正を行うので、一種のフィードフォワード制御のように補正の応答速度を速くすることができる。
【００３７】
前記ガス濃度補正部２３による補正前温度の補正について詳述する。真空度を一定に保ちながら、前記透過窓Ｃ１の温度を一定に保つようにした状態で反応性ガスの濃度が低下した場合には、補正前温度は前記セラミックスＩＴの実際の温度に対して高い値となる。これは、前記セラミックスＩＴから前記透過窓Ｃ１の間に存在する反応性ガスが薄くなるため、赤外線が吸収される割合が低下し、較正時よりも多くのエネルギーが検出されるためである。このような誤差を補正するために本実施形態では反応性ガスの濃度と、補正前温度と前記セラミックスＩＴの実際の温度との誤差の関係である濃度−誤差関係を予め実験等により取得しておく、この濃度−誤差関係についてはそれぞれをパラメータとする近似式であってもテーブルであってもよい。なお、反応性ガスの濃度に基づく温度補正は実験を行わずに理論式に基づいて行ってもよい。例えば反応性ガスの種類とその種類ごとに定まる赤外線の吸収係数が既知であれば、測定される反応性ガスの濃度とランベルトベールの法則に基づき補正前温度を補正することもできる。本実施形態では前記ガス濃度補正部２３は、前記濃度センサＧＳから得られる反応性ガスの現在の濃度と、前記濃度−誤差関係に基づいて反応性ガスの濃度変化によって現在発生している誤差を算出する。そして、前記ガス濃度補正部２３は算出した誤差を補正前温度から差し引いて補正をする。
【００３８】
このように前記窓温度補正部２２及び前記ガス影響補正部３は、前記赤外線センサ１から出力される電圧だけに基づいて算出される補正前温度を補正し、補正後温度を出力する補正演算部４として機能することになる。
【００３９】
前記補正後温度外部出力部２４は、例えばディスプレイやＬＣＤ等の表示手段に対して前記補正演算部４から出力される補正後温度を外部出力する、あるいは、例えば前記反応性ガスの濃度を制御する濃度制御器に対して補正後温度を外部出力するものである。このようにして、補正後温度を前記セラミックスＩＴの温度を前記基板Ｓの温度として外部出力して表示あるいは制御に用いることができるようにしてある。
【００４０】
このように構成された本実施形態に係る放射温度計１００によれば、前記赤外線センサ１の出力信号のみから換算される補正前温度に含まれる、前記透過窓Ｃ１の温度変化による誤差や、前記反応性ガスの濃度変化による誤差を補正した正確な補正後温度を得ることができる。
【００４１】
したがって、前記チャンバＣ内の基板Ｓの温度を非接触でしかも正確な値で得ることができるので、例えば反応性ガスの濃度や流入量を正確に温度に基づいて制御する事が可能となり、前記チャンバＣ内のプラズマの発生状態を所望の状態で維持し続けることが可能となる。
【００４２】
このため、前記チャンバＣ内において成膜された基板Ｓの品質のばらつきを抑え、高品位な状態を長期間にわたって保ち、半導体製造における歩留まりを従来よりも改善することができる。
【００４３】
さらに本実施形態に係る放射温度計１００であれば、前記チャンバＣ内に内部の状態を把握するための各種センサを別途設ける必要が無い。したがって、既存のチャンバＣの内部構造に対して大幅な設備変更を行わなくても、外部に温度センサＴＳを設けるだけで内部に収容される基板Ｓの温度を正確に測定して、半導体プロセスの歩留まりを改善する事が可能である。
【００４４】
また、前記基板Ｓから射出される赤外線を検出するのではなく、代わりに前記セラミックスＩＴから射出される赤外線を検出するように前記赤外線センサ１を設けてあるので、例えば基板Ｓが赤外線を射出しにくい材料であったとしてもその温度を正確に測定する事が可能となる。また、プラズマが発生する主要部分以外、例えば、前記チャンバＣ内において周辺部に前記透過窓Ｃ１を設けることが可能となり、プラズマの形成や成膜工程に対して悪影響が表れにくくすることができる。
【００４５】
次に別の実施形態について図４及び図５を参照しながら説明する。なお、前記実施形態と共通する部材には同じ符号を付すこととする。
【００４６】
この実施形態に係る放射温度計１００では、前記ガス影響補正部３が反応性ガスの濃度だけでなく、前記チャンバＣ内の真空度に基づいて補正前温度を補正するように構成してある。
【００４７】
すなわち、前記ガス影響補正部３は図４に示すように前記ガス濃度補正部２３と、真空度補正部２５とから構成してある。
【００４８】
前記真空度補正部２５は、例えば前記チャンバＣに設けられている内部の圧力を測定するための圧力センサＰＳからの出力に基づいて補正前温度を補正するものである。より具体的には前記セラミックスＩＴの温度及び前記透過窓Ｃ１の温度を一定に保ちつつ、前記反応性ガスの濃度を一定に保った状態で前記チャンバＣ内の圧力を上昇させて、真空度を低下させた場合、図５のグラフに示されるように前記赤外線センサ１からの出力のみで換算される補正前温度は圧力が上昇するほど実際の温度に対して低い値となる。これは、前記チャンバＣ内の圧力が高いほど、前記セラミックスＩＴから射出される赤外線と接触し吸収する原子又は分子が多くなり、前記赤外線センサ１に到達する赤外線の量が少なくなるからである。
【００４９】
このため、この実施形態では、チャンバ内Ｃの圧力と、補正前温度と前記セラミックスＩＴの実際の温度との間の誤差の関係である圧力−誤差関係を予め実験等により取得しておき、この圧力−誤差関係を前記真空度補正部２５に記憶させてある。なお、実験を行わずに反応性ガスのガス種、ガスの吸収係数、ガス濃度については供給ボンベから変化せず一定として既知の値として扱い、圧力のみを測定値を用いてランベルトベールの法則により補正前温度を補正するようにしてもよい。本実施形態では前記真空度補正部２５は、前記圧力センサＰＳで測定される現在のチャンバＣ内の圧力と、前記圧力−誤差関係に基づいて補正前温度と前記セラミックスＩＴの実際の温度との誤差を算出し、その誤差を補正前温度から差し引くことにより補正前温度を補正する。
【００５０】
このようにこの実施形態に係る放射温度計１００では、前記透過窓Ｃ１の温度、反応性ガスの濃度、前記チャンバＣ内の真空度に応じて補正前温度を補正してさらに正確な補正後温度を得ることができる。
【００５１】
その他の実施形態について説明する。
【００５２】
本発明は赤外線センサだけでなく、透過窓の温度を測定するための温度センサ、濃度センサ、圧力センサを含む放射温度測定システムとして構成しても構わない。
【００５３】
本発明の放射温度計は少なくとも前記窓温度補正部を備え、補正前温度について前記透過窓の温度に応じた補正が行えるものであればよい。また、前記補正演算部は前記窓温度補正部と前記真空度補正部のみを備えたものであってもよい。
【００５４】
さらに窓温度補正を行わずに反応性ガスの濃度又は分圧に基づいて補正前温度を補正するようにしてもよい。例えば、本発明は、プラズマが内部で形成されるチャンバに設けられた透過窓を介して前記チャンバ内の測定対象物から射出される赤外線を検出できるように前記チャンバ外に配置され、検出された赤外線のエネルギーに応じた出力信号を出力する赤外線センサと前記チャンバ内へ導入される反応性ガスの濃度又は分圧を測定可能な濃度センサと、前記反応性ガスの濃度又は分圧に基づいて、前記赤外線センサの出力信号の示す前記測定対象物の補正前温度を補正するガス影響補正部と、を備えた放射温度測定システムであってもよい。より具体的には図６に示すように放射温度測定システム２００が、赤外線センサ１と濃度センサＧＳを備え、演算機構２によりその機能が実現されるガス影響補正部４が赤外線センサ１から出力される補正前温度を前記濃度センサＧＳで測定される濃度に基づき補正するように構成されたものであってもよい。
【００５５】
反応性ガスの濃度を用いずに反応性ガスの分圧だけで補正前温度を補正するようにガス影響補正部を構成してもよい。このようなものであっても、反応性ガスの濃度と分圧はほぼ同じものであるので正確な温度を得ることができる。
【００５６】
濃度センサを設ける位置については反応性ガス導入路に限られず、チャンバ内やチャンバからの排気流路であってもよい。
【００５７】
複数のパラメータに基づいて補正前温度を補正する場合には各パラメータの干渉を考慮した干渉補正を行う干渉補正部をさらに備えるようにしてもよい。
【００５８】
前記放射温度計は、例えばハードウェアとして前記赤外線センサとソフトウェアとして前記補正前温度算出部と、前記窓温度補正部とを備えたものであればよい。前記放射温度計が用いられる既存のチャンバの設備に各種補正をするためのセンサが無い場合には後付けで前記濃度センサや前記圧力センサを設けるようにしてもよい。
【００５９】
前記測定対象物は前記セラミックスに限られるものではなく、赤外線を射出するものであればよい。また、前記測定対象物を前記基板にしてもかまわない。
【００６０】
前記補正演算部は、前記透過窓から前記測定対象物までの光路長に基づいて、前記赤外線センサの出力信号の示す前記測定対象物の補正前温度を補正する光路長補正部をさらに備えるものであってもよい。
【００６１】
前記濃度センサは前記反応性ガス導入路上に設けられたものではなく、例えば前記チャンバからガスが排出される排出路や排出構造上に設けられたものであってもよい。このようにすれば、前記チャンバ内でプラズマが生成された後の反応性ガスの濃度を得ることができ、当該チャンバ内の状態をより厳密に反映した温度補正を行うことが可能となる。
【００６２】
その他、本発明の趣旨に反しない限りにおいて様々な実施形態の変形や組み合わせを行っても構わない。
【符号の説明】
【００６３】
２００・・・放射温度測定システム
１００・・・放射温度計
１    ・・・赤外線センサ
２    ・・・演算機構
２１  ・・・補正前温度算出部
２２  ・・・窓温度補正部
２３  ・・・ガス濃度補正部
２４  ・・・補正後温度外部出力部
２５  ・・・真空度補正部
３    ・・・ガス影響補正部
４    ・・・補正演算部
Ｃ    ・・・チャンバ
Ｃ１  ・・・透過窓
ＧＬ  ・・・反応性ガス導入路
ＧＳ  ・・・濃度センサ
ＴＳ  ・・・温度センサ
ＰＳ  ・・・圧力センサ
ＥＸ  ・・・排出路
【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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