处理装置以及处理装置中的工件的温度计测方法_3

文档序号:9382636阅读:来源:国知局
从所述计测部8的激光移位计9照射的激光透过。观测窗7的位置被设定在所述测量件6通过该观测窗7的下方的位置,换言之,被设定在旋转台3上的测量件6的旋转轨道的上方位置。如果将观测窗7设置在此种位置,则后述的计测部8的激光移位计9能够对测量件6的上端从正上方照射激光,据此,能够可靠且高精度地计测测量件6的长度。
[0047]所述计测部8通过对测量件6的热伸缩量进行计测来计测工件W的温度。该计测部8具有所述激光移位计9 (激光距离计)和运算部,激光移位计9计测相对于所述测量件6的长度方向的其中一端的另一端的相对移位(在该实施方式中为上端的上下方向的移位),运算部基于该激光移位计9计测的测量件6的热伸缩量计算出工件W的温度。
[0048]如图2所示,激光移位计9计测照射的激光的反射光,并适用三角测量法的原理,从而计测想要计测的对象物、即测量件6的上端的移位。激光移位计9被配置在上述的腔室2的顶壁2b中所述观测窗7的上方,通过该观测窗7朝向下方的所述测量件6照射激光。如此被计测的移位(测量件6的热伸缩量)作为信号被发送到所述运算部。
[0049]所述激光移位计9能够以非接触方式计测所述测量件6的热伸缩量,也能以可充分追随处理装置的旋转台的最大速度(例如5rpm程度)的测量抽样周期进行计测。此外,在处理装置中通常所需的对数百度程度的处理温度区域的温度测量,也能以充分的测量分辨力进行计测,具有良好的测量精度。因此,上述的激光移位计9适合利用于计测部8。
[0050]所述运算部使用测量前或加热前的测量件6的温度、使用于测量件6的材料的线膨胀系数、用激光移位计9计测的测量件6的上端的移位量来计算出测量件6的温度。测量前或加热前的测量件6的温度以及使用于测量件6的材料的线膨胀系数为已知,因此,通过用激光移位计9计测所述移位量,能够毫无疑义地确定所述测量件6的温度即工件W的实际温度。
[0051]—般来讲,材料的线膨胀系数相对于温度并不是恒定的,根据工件W的实际温度处于哪个温度范围,所述线膨胀系数的数值变动。因此,如果想进一步准确地计测工件W的实际温度,例如在200?300°C的温度范围、300?400°C的温度范围、400?500°C的温度范围,对于多个温度范围的每一个范围,准备多个使用于运算的线膨胀系数为佳。
[0052]上述的处理装置I是利用PVD法或CVD法对工件W进行成膜的装置,但是,本发明所涉及的处理装置也可以使用于后述的离子轰击处理以及加热处理。例如,离子轰击处理是在PVD皮膜或CVD皮膜的成膜前,将通过等离子体放电而在腔室在产生的氩离子那样重的惰性气体离子(气体离子)照射到工件的表面,从而对基材的表面进行清洁的处理,但是,此种离子轰击处理也需要对工件W的处理温度进行的细致的控制,因此,优选采用上述的本发明的处理装置以及工件的温度计测方法。
[0053]接下来,说明使用上述的处理装置I计测工件W的实际温度的方法,换言之,说明本发明所涉及的工件的温度计测方法的例子。
[0054]所述工件W的温度计测方法包含如下步骤:在收容所述工件W的腔室2的内部设置因该腔室2内部的温度影响而热伸缩的所述测量件6 ;以及通过形成在所述腔室2的观测窗7计测所述测量件6的热伸缩量来确定工件W的实际温度。
[0055]具体而言,工件W的实际温度如下地进行计测。
[0056]首先,在上述的旋转台3的上表面的规定位置载置多个工件W,包含马达等的旋转驱动装置使所述旋转台3绕旋转轴旋转。据此,被载置于该旋转台3上的所述各工件W在所述腔室2内绕旋转轴公转。
[0057]由此,在工件W公转的状态下,蒸发源5与未图示的电弧电源的负极电连接。另一方面,在腔室2内预先设有另一电极,在该另一电极与所述电弧电源的正极电连接。由此,作为阴极(负极)的蒸发源5与作为阳极(正极)的另一电极之间赋予电位差,在蒸发源5的表面产生电弧放电。该电弧放电使成膜物质从所述蒸发源5蒸发,并使该成膜物质的粒子朝向工件W释放。据此,在工件W上堆积成膜物质而被进行成膜。
[0058]在该成膜过程中,每当旋转台3绕旋转轴旋转一圈时,被设置在旋转台3上的规定位置的测量件6也返回到周向的相同位置。并且,在返回到该周向的相同位置的测量件6的上端通过计测部8的瞬间,计测该上端的位置进而计测测量件6的热伸缩量。
[0059]由此,用计测部8计测的测量件6的热伸缩量以如下的顺序被处理,从而计算出工件W的实际温度。
[0060]例如,当使用于测量件6的材料为SUS304时,测量件6的线膨胀系数为18X 10 6(/0C )。例如,使用测量前或加热前的温度为20°C时的长度为300mm的测量件6的情况下,如果测定后或加热后用激光移位计9计测的测量件6的伸长量为2_,则基于下式
(I)可计算出测量件6的温度T (°C),其温度T为390°C。也就是说,所述的伸长量2mm表示工件W的实际温度T为390。Co
[0061 ] 2 = 300 X (18X 10 6) X (T-20) (I)
[0062]在上述的处理装置I以及工件W的温度计测方法中,基于测量件6的热伸缩量计测工件W的实际温度,因此,不像使用辐射温度计的情况那样温度计测的精度受工件W的表面物性或表面状态的影响。因此,即使在成膜装置I中进行工件W的表面物性或表面装置容易变化的成膜的情况下,也能准确地计测工件W的实际温度并进行处理。
[0063]通过设置在所述腔室2的窗并使用辐射温度计计测红外线的情况下,受附着于该窗的成膜物质以及从该工件W以外的物质放射出的红外线等的影响,难以维持温度计测的精度。但是,使用激光移位计9并基于测量件6的热伸缩量来计测工件W的实际温度的方法中,即使所述窗弄脏,也不易受其影响,能够维持高的温度计测的精度。
[0064]—般来讲,使用CVD法或PVD法的成膜在很多情况下使用所述腔室2内的旋转台3等一边使工件W在腔室2内移动一边进行成膜。在此,在使用如以往那样通过与工件W接触来计测温度的接触式的温度计的情况下,难以计测如上所述地在腔室2内移动的工件W的温度。但是,在基于测量件6的热伸缩量来测量工件W的实际温度的所述方法中,不管所述各工件W移动与否,都能准确地计测其实际温度并进行处理。
[0065]本发明并不限定于上述各实施方式,在不变更发明的本质的范围内可适当变更各部件的形状、结构、材质、组合等。此外,关于本次公开的实施方式中未明示公开的事项,例如运转条件和操作条件、各种参数、结构物的尺寸、重量、体积等并不超出本领域技术人员通常实施的范围,采用了本领域技术人员能够容易想到的事项。
[0066]例如,上述实施方式所涉及的处理装置为成膜装置,但本发明的处理装置也包含不进行成膜而纯粹进行加热的加热炉(不进行PVD法或CVD法等的成膜的加热炉)那样的加热装置。因此,在本发明的处
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