CN102798468A - 温度测量装置、温度测量方法和热处理装置 - Google Patents

温度测量装置、温度测量方法和热处理装置 Download PDF

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Abstract

本发明提供温度测量装置、温度测量方法和热处理装置。温度测量装置用于推断处理容器内的温度分布，包括：辐射温度测量部，沿着旋转台的径向扫描旋转台的一个面侧而能测量沿着径向的多个温度测量区域的温度；动作控制部，一边使旋转台相对于辐射温度测量部旋转，一边在旋转台的整个周向上重复进行测量多个温度测量区域的温度的处理而取得旋转台的径向和周向上的多个温度测量区域的温度；温度映射制作部，基于每一次扫描的温度测量区域的数量及旋转台的转速，指定温度测量区域的地址，使温度和地址相关联并存储到存储部中；温度数据显示处理部，基于存储部中的温度和地址，将旋转台的一个面侧的温度分布显示为处理容器内的温度分布的推断值。

Description

温度测量装置、温度测量方法和热处理装置
技术领域
本发明涉及一边通过使旋转台旋转而使基板旋转、一边对基板进行热处理的热处理装置所采用的温度测量装置、温度测量方法和热处理装置。
背景技术
作为热处理装置，例如公知有在设置于处理容器内的旋转台的旋转方向上载置多张作为基板的半导体晶圆（以下记载为晶圆）的装置。在该热处理装置中，沿着旋转的该旋转台的径向设有用于供给处理气体的气体供给部。另外，还设有用于加热晶圆的加热器，通过一边自气体供给部喷射气体并利用加热器加热晶圆、一边通过使旋转台旋转来对晶圆进行成膜处理。
例如，在该热处理装置的开发阶段，为了把握处理容器内的整体温度分布而进行检查。在该检查过程中，在处理容器内的各部分安装热电偶，使加热器的温度上升，利用热电偶测量其周围的温度。在此，由于各部分的热电偶只能测量其周边附近的温度，因此，根据各热电偶的测量结果假定了处理容器内的整体温度分布。
但是，在进行该检查时，需要将处理容器开放于大气来安装热电偶，这样的检查的事前准备会花费较多的作业时间。另外，由于处理容器内的整体温度是如上所述那样根据定点测量的多个温度假定的，因此，有可能偏离实际的温度。
在专利文献1中记载有一种测量被载置在旋转式基座上的基板的温度分布测量方法，该旋转式基座设置在用于使薄膜气相生长的反应炉内。在该方法中，利用设置在规定位置的温度测量部连续地对被载置在旋转的基座上的基板的表面温度进行测量，根据与基座的旋转数相关的信息来对随着基座的旋转而变换的基板测量点的轨迹进行分析，根据该分析结果使利用温度测量部测量到的温度数据与各测量点相关联，从而计算基板表面的温度分布。
专利文献1：日本特开平11－106289
发明内容
本发明即是在上述情况下做成的，其目的在于提供一种在热处理装置中容易且详细地推测处理容器内的温度分布的技术，该热处理装置在处理容器内具有用于载置基板且旋转的旋转台。
本发明的一技术方案提供一种温度测量装置，一种温度测量装置，其用于推断热处理装置的处理容器内的温度分布，该热处理装置包括：上述处理容器，其在内部设有用于载置基板的旋转台；加热部，其用于加热该处理容器，其中，该温度测量装置包括：辐射温度测量部，其以通过沿着上述旋转台的径向扫描该旋转台的一个面侧而能够测量沿着该径向形成的多个温度测量区域的温度的方式设置；指示接受部，其用于接受上述处理容器内的温度分布的测量指示；动作控制部，在上述指示接受部接受上述处理容器内的温度分布的测量指示时，其开始利用上述加热部加热上述处理容器，并且使上述旋转台静止，在从利用上述加热部开始加热上述处理容器经过规定的时间之后，其一边使上述旋转台相对于上述辐射温度测量部旋转，一边在该旋转台的整个周向上重复利用上述辐射温度测量部沿着上述旋转台的径向扫描该旋转台的上述一个面侧来测量上述多个温度测量区域的温度的处理，自上述辐射温度测量部取得上述多个温度测量区域的温度；温度映射制作部，其基于上述辐射温度测量部沿着上述旋转台的径向扫描的每一次扫描的温度测量区域的数量及上述旋转台的转速，指定上述动作控制部取得了上述温度的上述温度测量区域的地址，使该温度和该地址相关联并存储到存储部中；温度数据显示处理部，其基于由上述温度映射制作部存储到上述存储部中的上述温度和上述地址，将上述旋转台的上述一个面侧的温度分布显示为上述处理容器内的温度分布的推断值。
本发明的另一技术方案提供一种热处理装置，其中，该热处理装置包括处理容器，其在内部设有用于载置基板的旋转台；加热部，其用于加热该处理容器；上述温度测量装置。
本发明的又一技术方案提供一种温度测量方法，其用于推断热处理装置的处理容器内的温度分布，该热处理装置包括：上述处理容器，其在内部设有用于载置基板的旋转台；加热部，其用于加热该处理容器，其中，该温度测量方法包括以下步骤：基于上述处理容器内的温度分布的测量指示，开始利用上述加热部加热上述处理容器，并且使上述旋转台静止；在从利用上述加热部开始加热上述处理容器经过规定的时间之后，一边使上述旋转台相对于以通过沿着上述旋转台的径向扫描该旋转台的一个面侧而能够测量沿着该旋转台的径向形成的多个温度测量区域的温度的方式设置的辐射温度测量部旋转，一边在该旋转台的整个周向上重复利用上述辐射温度测量部沿着上述旋转台的径向扫描该旋转台的上述一个面侧来测量上述多个温度测量区域的温度的处理，自上述辐射温度测量部取得上述多个温度测量区域的温度；基于上述辐射温度测量部沿着上述旋转台的径向扫描的每一次扫描的温度测量区域的数量及上述旋转台的转速，指定在取得上述多个上述温度测量区域的温度的步骤中取得了上述温度的上述温度测量区域的地址，使该温度和该地址相关联并存储到存储部中；基于存储到上述存储部中的上述温度和上述地址，将上述旋转台的上述一个面侧的温度分布显示为上述处理容器内的温度分布的推断值。
本发明的再一技术方案提供一种存储介质，其中，该存储介质为了执行上述温度测量方法而编入有步骤。
本发明的温度测量装置设有：辐射温度测量部，在使旋转台静止而旋转台的温度稳定之后使旋转台旋转的期间内，该辐射温度测量部沿着该旋转台的径向重复扫描，在扫描过程中测量多个温度测量区域的温度；数据处理部，其用于显示旋转台的一个面侧的温度分布。因而，能够根据旋转台的温度分布容易且详细地推测处理容器内的温度分布。
附图说明
图1是本发明的热处理装置的实施方式的成膜装置的纵剖侧视图。
图2是表示上述成膜装置内部的概略构造的立体图。
图3是上述成膜装置的真空容器底部的纵剖视图。
图4是表示温度测量部的温度测量区域的说明图。
图5是温度测量部的概略图。
图6是温度测量部的概略图。
图7是温度测量部的概略图。
图8是表示扫描的点的示意图。
图9是设置于上述成膜装置的控制部的框图。
图10是表示扫描的点与上述控制部的表格（table）之间的关系的示意图。
图11是表示上述表格的构成的说明图。
图12是表示移动的温度测量区域的位置的俯视图。
图13是表示构成上述控制部的显示部所显示的旋转台的温度分布的示意图。
图14是表示构成上述控制部的显示部所显示的旋转台的温度分布的示意图。
图15是表示旋转台的径向位置与温度之间的关系的图形。
图16是表示旋转台的径向位置与温度之间的关系的图形。
图17是表示旋转台的径向位置与温度之间的关系的图形。
图18是表示旋转台的径向位置与温度之间的关系的图形。
图19是说明动作控制部的顺序的流程图。
具体实施方式
首先，对作为装入有本发明的温度测量装置的热处理装置的一实施方式的成膜装置1进行说明。成膜装置1用于对作为基板的半导体晶圆（以下记载为晶圆）W进行分子层沉积（AtomicLayer Deposition（ALD））和原子层沉积（Molecular LayerDeposition（MLD））。
图1、图2、图3分别是成膜装置1的纵剖侧视图、概略立体图、横剖俯视图。
成膜装置1包括大致圆形的扁平的真空容器11、旋转台12、输送机构2A（图3）、旋转驱动机构12a、加热器20、第1反应气体喷嘴21、分离气体喷嘴22、第2反应气体喷嘴23、分离气体喷嘴24（图2、图3）、辐射温度测量部3和控制部5。
旋转驱动机构12a用于使旋转台12在周向上旋转。输送机构2A用于输送晶圆W。加热器20设置在旋转台12的下方。
真空容器11由顶板13和容器主体14构成，该容器主体14构成了真空容器11的侧壁和底部。真空容器11设置在大气气氛中，将其内部保持气密。真空容器11还包括用于将真空容器11内保持气密的密封构件11a（图1）、将容器主体14的中央部封堵的罩14a、排气口26、输送口17（图2、图3）和自由开闭输送口17的开闭器18（图3）。
说明成膜装置1的构造及热处理时（成膜时）的动作。
旋转台12水平地设置在真空容器11内。在旋转台12的表面，沿着该旋转台12的旋转方向（周向）形成有用于载置晶圆W的5个凹部16。
如图3所示，输送机构2A以保持有晶圆W的状态从输送口17进入到真空容器11内时，未图示的升降销自与输送口17相对应的位置的凹部16的孔16a突出到旋转台12之上，保持从输送机构2A送过来的晶圆W。由此，借助升降销将晶圆W从输送机构2A交接到凹部16。
重复该输送机构2A、升降销和旋转台12的一连串的动作，将晶圆W交接到各凹部16。例如在对晶圆W进行了处理之后，将晶圆W从真空容器11输出时，升降销顶起凹部16内的晶圆W，输送机构2A接受被顶起的晶圆W，将晶圆W输出到真空容器11外。
在旋转台12上，在周向上按第1反应气体喷嘴21、分离气体喷嘴22、第2反应气体喷嘴23和分离气体喷嘴24的顺序分别配置有分别从旋转台12的外周朝向中心延伸的棒状的第1反应气体喷嘴21、分离气体喷嘴22、第2反应气体喷嘴23和分离气体喷嘴24。上述的气体喷嘴21～24在其下方具有开口部，分别沿着旋转台12的径向供给气体。在本实施方式中，例如第1反应气体喷嘴21喷射作为第1反应气体的BTBAS（双叔丁基氨基硅烷）气体，第2反应气体喷嘴23喷射作为第2反应气体的喷射O3（臭氧）气体。分离气体喷嘴22、24喷射作为分离气体的N2（氮）气体。
真空容器11的顶板13具有向下方突出的扇状的两个突状部25，突状部25以在周向上隔开间隔的方式形成。分离气体喷嘴22、24分别以嵌入到突状部25中并将突状部25沿着周向分割的方式设置。第1反应气体喷嘴21和第2反应气体喷嘴23以与各突状部25分开的方式设置。
排气口26以在容器主体14的底面中的从各突状部25的下方的分离区域D朝向旋转台12的径向外侧的位置开口的方式设置。
在将晶圆W载置于各凹部16时，自排气口26排气，真空容器11内成为真空气氛。而且，旋转台12旋转，并利用加热器20隔着旋转台12将晶圆W加热到例如350℃。图3中的箭头27表示旋转台12的旋转方向。
接着，自各气体喷嘴21～24供给气体，晶圆W交替经过第1反应气体喷嘴21的下方的第1处理区域P1和第2反应气体喷嘴23的下方的第2处理区域P2，BTBAS气体吸附在晶圆W上，接着，O3气体吸附在晶圆W上而将BTBAS分子氧化，形成1层或者多层氧化硅的分子层。这样，依次层叠氧化硅的分子层，形成规定膜厚的硅氧化膜。
在进行该成膜处理时，自分离气体喷嘴22、24供给到分离区域D中的N2气体在该分离区域D中向周向扩散，防止BTBAS气体和O3气体在旋转台12上混合，向排气口26冲走剩余的BTBAS气体和O3气体。另外，在进行该成膜处理时，向旋转台12的中心部区域之上的空间28中供给N2气体。在顶板13中，经由呈环状向下方突出的突出部29的下方向旋转台12的径向外侧供给该N2气体，防止BTBAS气体和O3气体在上述中心部区域C中混合。在图3中利用箭头表示了进行成膜处理时的各气体的流动。另外，虽省略图示，但也向罩14a和旋转台12的背面侧供给N2气体，以便吹扫反应气体。
在本实施方式中，旋转台12例如由石英等、在真空容器11内被加热器20加热而在真空容器11内形成温度分布时能够形成同样的温度分布那样的材料构成。另外，所谓的旋转台12的表面侧也包含晶圆W。
首先，在使旋转台12静止的状态下利用加热器20将真空容器11内加热。由此，在真空容器11内形成温度分布。在此，使旋转台12静止规定的时间。因此，在旋转台12中也形成与形成在真空容器11内的温度分布同样的温度分布。然后，在利用旋转台12的热容量形成该温度分布的期间，利用辐射温度测量部3扫描旋转台12表面的温度，测量该温度分布。即，将真空容器11的温度分布看作与旋转台12的温度分布一致，测量旋转台12的温度分布。在此，能够将旋转台12的转速设为例如12转/分。
接着，说明利用本实施方式的成膜装置1的辐射温度测量部3测量真空容器11的温度分布的概要。
图4是顶板13和旋转台12的局部剖视图。下面，也参照图4进行说明。图4与沿着图3中的配置在气体喷嘴21与分离气体喷嘴24之间的区域中的、用点划线表示的狭缝31的剖面相对应。
在顶板13中，在旋转台12的径向上延伸的狭缝31开口于图3中的点划线所示的位置。狭缝31至少与设置于旋转台12的凹部16的整个径向相对应地设置。在本实施方式中，狭缝31与旋转台12的整个径向相对应地设置。
成膜装置1包括以覆盖狭缝31的上下的方式设置的上侧透过板33和下侧透过板32。上述下侧透过板32、上侧透过板33例如由蓝宝石等、能够使从旋转台12的表面侧放射的红外线透过、并且能够将真空容器11内保持气密的材料构成，以便能够利用辐射温度测量部3进行温度测量。由此，在本实施方式中，能够在将真空容器11内保持气密的状态下测量旋转台12的温度。
辐射温度测量部3是非接触温度计。辐射温度测量部3设置在狭缝31的上方。在本实施方式中，图4中的从旋转台12的表面到辐射温度测量部3的下端的高度H例如为500mm。在本实施方式中，辐射温度测量部3通过沿旋转台12的径向扫描旋转台12的一个面侧，能够测量沿着该径向的多处的温度。
图5～图7表示辐射温度测量部3的概略构造和概略动作。
辐射温度测量部3包括具有反射面303～305的旋转体302、具有用于接收红外线的受光部301a的检测部301。
检测部301是用于接收红外线并算出与接收到的红外线量相应的温度测量值的红外线传感器。在本实施方式中，检测部301的受光部301a用于接收由旋转体302的反射面303～305反射的红外线。
在本实施方式中，旋转体302构成为俯视三角形，旋转体302的3个各侧面构成为反射面303～305。如图5所示，旋转体302以旋转轴306为中心向图中箭头所示的方向旋转。在此，旋转体302例如能够由以50rp s进行旋转的伺服电动机构成。
在旋转体302的反射面303～305处于与检测部301的受光部301a相对的位置时，能够反射从顶板13的狭缝31之下的旋转台12的一个面侧放射的红外线。
检测部301以能够接收由旋转体302的反射面303～305中的任一反射面反射的红外线的方式构成并配置有受光部301a。
在这样的构造中，自根据处于与检测部301的受光部301a相对的位置的反射面303～305中的任一反射面与检测部301的受光部301a之间的相对位置确定的、旋转台12的一个面侧的规定位置（以下称作温度测量区域40）放射的红外线被检测部301的受光部301a接收。在图示的例子中，在旋转台12的一个面侧，被在与检测部301的受光部301a相对的旋转体302的反射面303的、与受光部301a水平的部位反射的位置是温度测量区域40。
检测部301算出与接收到的红外线量相应的温度测量值。检测部301所算出的温度测量值依次被发送到控制部5（图1）。
另外，旋转体302如下这样构成：在各反射面303～305旋转到与检测部301的受光部301a相对的位置时，温度测量区域40从旋转台12的一个面侧的内侧朝向外侧方向移动。即，在本实施方式中，旋转体302的一边（反射面303～305）成为与从旋转台12的内侧扫描到外侧的长度相对应的构造。利用这样的构造，能够从旋转台12的内侧到外侧规则地进行连续的扫描。由此，能够高速地扫描。另外，能够不依赖于旋转台12的转速地从旋转台12的内侧扫描到外侧，在旋转台12处于停止的状态、低速旋转的状态及高速旋转的状态中的任一种状态下，均能够良好地进行温度测量。另外，在此表示了旋转体302形成为俯视三角形的例子，但只要旋转体302的各反射面成为与从旋转台12的内侧扫描到外侧的长度相对应的构造，旋转体302就也能够是俯视为除三角形之外的多边形状。
如图5～图7所示，在旋转体302的反射面303处于与检测部30f的受光部301a相对的位置的状态下，旋转体302绕旋转轴306旋转时，旋转台12中的温度测量区域40从旋转台12的内侧（图中右侧）向外侧（图中左侧）移动。在温度测量区域40移动到旋转台12的外侧时，旋转体302的反射面305与检测部301的受光部301a相对，包含晶圆W在内的旋转台12中的温度测量区域40再次向旋转台12的内侧移动。
在这种状态下，旋转体302绕旋转轴306旋转时，旋转台12中的温度测量区域40再次从旋转台12的内侧向外侧移动。在本实施方式中，通过重复这样的顺序，辐射温度测量部3能够重复且连续地从旋转台12的内侧朝向外侧扫描。
另外，检测部301通过自旋转体302的反射面303～305中的一个反射面连续地接收红外线例如128次，能够检测径向上的128处的温度。
在本实施方式中，如上所述，例如在由以50rps进行旋转的伺服电动机构成旋转体302的情况下，由于旋转体302具有3个反射面303～305，因此，辐射温度测量部3从旋转台12的内侧朝向外侧扫描的频率能够设为150rps。即，辐射温度测量部3能够在1秒钟内扫描150次。另外，辐射温度测量部3能够以温度测量区域40的直径例如为5mm的方式构成。
辐射温度测量部3能够采用在旋转台12中从比供晶圆W载置的凹部16更靠内侧的位置到旋转台的外周端的范围内进行扫描的结构。图4中的点划线34和点划线35表示从分别移动到旋转台12的最内周侧和最外周侧的温度测量区域40朝向辐射温度测量部3的红外线。
在本实施方式中，在辐射温度测量部3进行扫描的期间，旋转台12旋转。
图8是表示旋转台12和温度测量区域40之间的关系的俯视图。
辐射温度测量部3从内侧朝向外侧在顶板13的狭缝31之下的旋转台12上扫描。
例如在第n次（n是整数）的扫描过程中，在旋转台12的用线41表示的部位位于顶板13的狭缝31之下的情况下，辐射温度测量部3从内侧到外侧在线41上扫描，测量多个温度测量区域40的温度。之后，旋转台12向箭头27的方向旋转，在第n＋1次（n是整数）的扫描过程中，在旋转台12的用线42表示的部位位于顶板13的狭缝31之下的情况下，辐射温度测量部3从内侧到外侧在线42上扫描，测量多个温度测量区域40的温度。图8表示该状态。
如上所述，在检测部301自旋转体302的反射面303～305中的一个反射面连续地接收红外线例如128次的情况下，在各线41或者线42上存在128个温度测量区域40。
由于旋转台12的旋转，扫描线41和扫描线42以旋转台12的旋转中心P为中心并且扫描线41和扫描线42互相错开而形成与旋转台12的转速相应的角度的中心角。通过这样一边使旋转台12旋转、一边重复扫描，依次取得旋转台12的多个位置的温度测量值。
由此，利用辐射温度测量部3，能够测量旋转台12周向上的多处的温度。
在本实施方式中，通过测量旋转台12的温度来测量成膜装置1的真空容器11内的温度分布。下面，说明测量的顺序。
接着，使用图9的框图说明设置于成膜装置1的计算机、即控制部5的构造。
控制部5包含总线51、CPU52、温度映射存储部53、显示部54、指示接受部55、温度映射制作部56、温度数据显示处理部57和动作控制部58。另外，显示部54、指示接受部55、温度映射制作部56、温度数据显示处理部57和动作控制部58相当于利用CPU52和由CPU52执行的程序实现的控制部5的功能模块。虽未图示，但控制部5具有用于存储上述各部的程序的存储部。
在总线51上连接有辐射温度测量部3、CPU52、温度映射存储部53、显示部54、指示接受部55、温度映射制作部56、温度数据显示处理部57和动作控制部58。温度映射存储部53是用于对如后所述那样使旋转台12的各地址和温度测量值相关联而成的温度映射数据（温度数据）进行存储的存储器。
显示部54显示用于表示旋转台12的温度分布的图像数据、用于表示旋转台12的径向与温度之间的关系的图形数据、用于表示上述径向上的温度的平均值与时间之间的关系的图形数据等。
指示接受部55用于接受基于用户的规定操作的指示。在本实施方式中，指示接受部55也起到接受与温度分布相关的数据显示方式的指定的显示指定接受部。显示方式例如能够包括根据与温度相应的彩色光点的集合来显示旋转台12的彩色图像的方式、显示用于表示沿着用户所指定的角度形成的直线区域的温度分布的图形的方式等。
温度映射制作部56能够利用用于根据自辐射温度测量部3接受到的上述温度测量值制作温度映射的程序来实现。
在该例子中，温度数据显示处理部57能够利用如下这样的程序来实现：基于由指示接受部55指定的显示方式，根据温度映射数据以彩色图像识别旋转台12的一个面侧的整个扫描区域的温度分布，并显示于显示部54。
在实现上述温度映射制作部56和温度数据显示处理部57的程序中，为了能够分别制作温度映射、将各数据显示于显示部54而编入有命令（各步骤），向装置的各部输出控制信号。
动作控制部58用于控制成膜装置1的各部的动作。在本实施方式中，动作控制部58能够利用为了测量成膜装置1的真空容器11内的温度分布而编入有用于控制成膜装置1的各部动作的顺序、命令（各步骤）的程序来实现。
上述的程序（也包括与处理参数的输入操作、显示相关的程序）存储在计算机存储介质、例如软盘、光盘、硬盘、MO（光磁盘）、存储卡等存储介质中并安装到控制部5中。
对为了制作温度映射数据而在旋转台12的表面分配的地址进行说明。图10表示一个例子。
利用指定旋转台12的径向位置的坐标r和指定旋转台12的周向位置的θ在极坐标中分配该地址。温度映射制作部56将由辐射温度测量部3取得的各温度测量区域40的温度测量值分配到与该温度测量区域40相对应的地址，制作温度映射数据。如上所述，由于辐射温度测量部3利用1次扫描检测径向上的128处的温度，因此，r坐标从旋转台12的扫描点（温度测量区域）按顺序与各扫描点相对应地分配有1～128的编号。r坐标的值越小，越是靠近旋转台12的内侧的区域。θ坐标以每隔将旋转台12的旋转中心P作为基准的0.5°的角度来设定，分配有0～355.5中的每隔0.5的编号。另外，该每隔角度只是列举了一个例子，并不限定于该值。越朝向旋转台12的旋转方向上游侧，θ的值越大。而且，θ＝0的地址的旋转方向下游侧的相邻区域被设定为θ＝355.5的地址。
在图10中表示了r是1～128且θ是1、1.5的地址的分布。
如图10所示，越靠近旋转中心P，旋转台12的周向长度越短，因此，在r是65～128的范围内，将温度测量数据分别分配到θ＝1、1.5的地址，但在r是1～64的范围内，将温度测量数据作为θ＝1来处理。在其他的θ＝0.5～1之外的范围内，在r是1～64的范围内，也将θ＝m＋0.5（m是整数）作为m来处理。另外，从图中A所示的旋转中心P看来，θ＝1、1.5的地址的轮廓线与旋转中心P所成的角实际上是1°，但为了防止各地址的显示较小而难以看到，描画得大于1°。
图11是表示存储在温度映射存储部53中的温度映射数据的构造的一个例子的图。
在该温度映射中，由辐射温度测量部3检测到的温度测量值写入到与地址（r、θ）相关联的区域中，该地址（r、θ）是与取得了该温度测量值的温度测量区域40相当的地址。
对该温度测量区域40与地址（r、θ）的对应进行说明，控制部5计数从辐射温度测量部3发送来的温度测量值是从检测开始第几次发送来的温度测量值而指定r的值。即，若是第1次发送来的温度测量值，则r＝1，若是第125次发送来的温度测量值，则r＝125，若是第225次发送来的温度测量值，则r＝225－128＝97。
在本实施方式中，温度映射制作部56能够把握控制部5的时钟和旋转台12的转速。
温度映射制作部56将开始测量温度而辐射温度测量部3利用第1次进行的扫描得到的温度测量值作为θ＝0的温度测量值来处理。θ＝0与设有参照图3和图4说明的狭缝31的部位相对应。接着，温度映射制作部56基于控制部5的时钟和旋转台12的转速来对利用之后进行的辐射温度测量部3的扫描得到的温度测量值指定θ和r。
即，在制作1分钟内的温度映射数据时，只要旋转台12的转速为12转/分，就能够连续地取得12个与0°～360°相应的温度映射数据组。因而，能够取出与从测量开始的经过时间相对应的温度映射数据。另外，如后所述，在该例子中，与旋转台12的转速相比，辐射温度测量部3的扫描速度足够快，因此，在显示温度测量值的图形时，例如当作利用1次扫描得到的温度测量值为在相同的时间内得到的温度测量值来处理。
在此，由于一边使旋转台12旋转一边利用辐射温度测量部3进行扫描，因此，如图12所示，实际上在温度测量区域40从旋转台12的内侧朝向外侧移动的期间内从旋转台12看来，温度测量区域40以在1次扫描过程中朝向该旋转台12的旋转方向上游侧弯曲的方式移动。
但是，由于在该例子中弯曲的弯曲程度较小，因此，温度映射制作部56如图4所示那样当作温度测量区域在1次扫描过程中沿着旋转台12的径向的直线移动来处理。即，温度映射制作部56当作在1次扫描过程中得到的温度测量值的r＝2～128的θ值是与r＝1的θ值相同的值来处理，从而制作温度映射数据。
但是，由于进行温度测量时的旋转台12的转速在该例子中是12转/分，因此，根据下式1，图8中θ1所示的连续进行的扫描的线41、42所成的角θ1是0.48°。
θ1＝旋转台12的转速（转/秒）×360°÷扫描频率（Hz）＝（12/60）×360°×1/150＝0.48°…（式1）
即，进行了1次扫描之后，在下一次扫描中，当作θ相对于前一次扫描错开0.48°，向温度映射数据中写入温度测量值。如上所述，由于每隔0.5°设定θ，因此，例如在运算出的θ是不能被0.5除尽的数值的情况下，控制部5将θ的值近似成接近以0.5除尽的数值，以该近似的数值写入到温度映射数据中。
另外，通过这样使θ近似，有时在第n次扫描和第n＋1次扫描中取得相同地址的温度映射数据，但在这种情况下，例如第n＋1次扫描的取得数据是无效的。
另外，在以上的例子中，表示了以每隔将旋转台12的旋转中心P作为基准的0.5°的角度来设定θ坐标的例子，但如图10所示，也能够设定为每隔根据旋转台12的转速算出的角度（例如0.48°）的角度。
说明利用该成膜装置1进行的测量真空容器11内的温度分布的顺序的一个例子。
例如在与成膜处理时同样将5张晶圆W载置于凹部16的状态下，用户使用操作部（未图示）进行规定的操作，在使旋转台12静止的状态下打开加热器20的开关，进行开始加热的指示。指示接受部55接受用户的指示。动作控制部58基于指示接受部55接受到的指示，在使旋转台12静止的状态下打开加热器20的开关，开始加热。由此，加热器20的温度开始上升，随着时间的经过，加热器20的输出维持成恒定。在加热器20的输出维持成恒定时，旋转台12的温度稳定，由此，按照真空容器11内的温度分布，在旋转台12（及晶圆W）的表面形成温度分布。
在从开始加热经过规定的时间之后，用户利用操作部（未图示）进行规定的操作，指示进行旋转台12（及晶圆W）的表面的温度测量。指示接受部55接受用户的指示。动作控制部58基于指示接受部55接受到的指示，使旋转台12以规定的转速、例如12转/分旋转，并利用辐射温度测量部3从旋转台12的内侧朝向外侧重复进行扫描，进行旋转台12（及晶圆W）的表面的温度测量。此时，利用旋转台12的热容量维持旋转台12表面的温度分布。
温度映射制作部56使辐射温度测量部3测量到的测量温度值与对应于扫描的温度测量区域40的地址相关联，并作为温度映射数据存储到存储部53中。
在本实施方式中，在旋转台12旋转360°时，温度映射制作部56完成旋转台12的旋转、辐射温度测量部3的扫描及温度映射的制作。
温度数据显示处理部57参照存储在存储部53中的温度映射数据，在与对应于扫描的温度测量区域40的地址相对应的位置，将该地址的温度测量值以与该温度测量值相对应的彩色光点显示于显示部54。由此，利用彩色光点的集合描画出旋转台12的彩色图像。具体地讲，在指示接受部55接受来自用户的指示时，将旋转台12的温度分布、即俯视的真空容器11的温度分布显示为彩色图像。对于使加热器20的输出功率进行各种改变并实际上进行温度分布测量而得到的彩色图像进行若干简化，以图13、图14分别表示进行若干简化后的示意图。上述的彩色图像实际上以施加了与温度梯度相对应的色彩的层次的状态表示，但在图13、图14中，为了便于图示，用等高线将形成有温度差的区域之间划分表示，按照用深灰色表示的区域＞用淡灰色表示的区域＞标注有斜线的区域的顺序表示温度较高的情况。
但是，在具有相同值的θ的地址的温度测量值中，r的值越大，作为越靠旋转台12的周缘部侧的彩色光点输出，但如用图12说明的那样，由于旋转台12的旋转，越朝向旋转台12的径向外侧，实际上测量了温度的位置越向比分配的θ的位置靠旋转方向上游侧的位置错位。因此，对于具有相同值的θ的温度测量值，温度数据显示处理部57并不是输出为沿着旋转台12的径向排列在直线上的彩色，而是能够输出为排列在越朝向旋转台12的周缘侧越朝向旋转方向上游侧弯曲的曲线上的彩色光点。由此，能够高精度地将真空容器11内的实际的温度分布显示于显示部54。该彩色光点的弯曲的程度能够根据进行测量时的旋转台12的转速来确定，以使温度测量值的取得位置与该温度测量值的输出为彩色光点的输出位置大致一致的方式设定。
对能够显示于显示部54的、除了上述旋转台12的彩色图像之外的显示方式进行说明。用户在上述旋转台12的彩色图像中指定沿着其径向的任意的直线区域时，温度数据显示处理部57在显示部54中显示用于表示该直线区域的温度分布的图形。
图15、图16表示用户指定图13中分别用θ1、θ2表示的区域而显示的图形的一个例子。图17、图18表示用户指定图14中分别用θ3、θ4表示的区域而显示的图形的一个例子。另外，θ1和θ3是相同的区域，θ2和θ4是相同的区域。各图形的横轴是距旋转中心P的距离（单位：mm），与地址的r的坐标值相关联地设定该距离。纵轴是温度（单位：℃）。
说明制作这样的图形的顺序。用户如上述那样指定直线区域。如上所述，在该直线区域中输出有具有不同的θ的地址的温度测量值，但温度数据显示处理部57例如检测在该直线区域中最靠径向内侧的位置输出为彩色光点的温度测量值的θ的坐标。然后，使用具有该θ的地址的r＝1～128的温度测量值制作上述图形。
采用本实施方式的成膜装置1，使旋转台12静止规定时间，使旋转台12反映形成在真空容器11内的温度分布。接着，在旋转台12维持温度分布的期间内，使旋转台12旋转1周，在该期间内，利用辐射温度测量部3沿着旋转台12的径向重复扫描来测量径向的温度。
另外，温度映射制作部56能够把握控制部5的时钟和旋转台12的转速。温度映射制作部56使辐射温度测量部3依次取得的温度测量值与旋转台12（真空容器11内的位置）的各地址相关联而作为温度映射数据存储到温度映射存储部53中。
具体地讲，温度映射制作部56使辐射温度测量部3最初取得的温度测量值与θ＝0的设有狭缝31的部位的旋转台12的内侧位置（例如r＝1）相关联，从该部位朝向外侧将128个温度测量值作为在θ＝0处使r增加而成的地址的数据依次取得。接着，使第129个温度测量值与旋转台12的旋转方向相反一侧的方向上的下一个角度（例如θ＝0.5°的位置）的旋转台12的内侧的位置（例如r＝1）相关联，从该部位朝向外侧将128个温度测量值作为在θ＝0.5处使r增加而成的地址的数据依次取得。在旋转台12的整个1周重复这样的处理。
温度数据显示处理部57基于存储在温度映射存储部53中的温度映射数据将旋转台12的温度分布显示于显示部54。
利用以上构造，用户能够根据显示于显示部54的旋转台12的彩色图像、图形来对真空容器11内的温度分布进行详细的预测。
如上所述，采用本实施方式的成膜装置1，节省了将热电偶安装在真空容器11内的工作。另外，也不需要为了安装热电偶而将真空容器11内开放于大气的人力和时间。因此，能够容易地对形成在真空容器11内的温度分布进行预测。
上述的温度分布的测量也可以在装置的开发阶段进行，或者也可以在处理晶圆W的空当的维护时为了确认装置的工作状况而进行。
另外，在上述的实施方式中，在使旋转台12以比较慢的速度旋转1周的期间内重复进行扫描并测量了旋转台12各部分的温度，但也可以在使旋转台12以较快的速度重复旋转的期间内重复进行扫描并测量旋转台12的各部分的温度。
另外，上述温度分布的测量也可以在旋转台12上未载置晶圆W的状态下进行。
另外，在旋转台12的凹部16中载置有晶圆W的情况下，有可能构成晶圆W的材料的导热系数、热容量和构成旋转台12的材料的导热系数、热容量不同。因此，温度映射制作部56能够根据所采用的材料的种类来校正辐射温度测量部3测量到的温度测量值。
例如，温度映射制作部56能够相对于旋转台12的除凹部16之外的位置的温度测量区域40的温度测量值来校正与旋转台12的凹部16的位置相对应的温度测量区域40的温度测量值。温度映射制作部56能够保持与旋转台12的除凹部16之外的位置相对应的温度换算值、与载置于旋转台12的凹部16的晶圆W相对应的温度换算值。另外，旋转台12的凹部16的位置的检测既可以预先在控制部5中保存映射数据，也可以基于由辐射温度测量部3测量到的温度测量值，例如利用图案匹配等检测旋转台12的凹部16的位置。
另外，即使是在旋转台12的凹部16中未载置晶圆W的情况下，由于凹部16的凹陷深度与其他部位不同，因此，也可以考虑到其高度差异而进行校正。
另外，利用成膜装置1测量真空容器11内的温度分布的顺序也能够由动作控制部58进行控制。在自用户接受开始测量温度分布的指示时，动作控制部58在使旋转台12静止的状态下打开加热器20的开关，开始加热。之后，在经过用于使加热器达到规定的温度、使旋转台12的温度稳定的预先设定的时间时，动作控制部58进行控制，以便使旋转台12开始旋转和使辐射温度测量部3开始扫描。
图19是说明动作控制部58的顺序的流程图。
在有了来自用户的开始测量温度分布的指示时（步骤S100的YES），动作控制部58打开加热器20的开关，开始加热真空容器11（步骤S101）。在从开始加热经过规定时间之后（步骤S102的YES），动作控制部58开始利用辐射温度测量部3进行测量，开始从旋转台12的内侧朝向外侧的扫描和旋转台12的旋转（步骤S104）。在此，温度映射制作部56基于动作控制部58的指示，使辐射温度测量部3测量到的温度测量值与对应于扫描的温度测量区域40的地址相关联，制作温度映射数据。
能够根据加热器20的种类、构成旋转台12、晶圆W的材料的种类、膜厚等、并利用模拟等预先求出从打开加热器20的开关到在旋转台12的表面按照真空容器11内的温度分布形成温度分布为止所需要的规定时间，从而能够预先存储在控制部5中。
之后，在旋转台12的1周的处理结束时（步骤S106的YES），利用成膜装置1测量真空容器11内的温度分布的处理结束。
另外，也可以在旋转台12的1周（360°）的处理结束之后、并使旋转台12静止恒定期间而经过规定期间之后再次重复测量温度的处理。此时，也可以使旋转台相对于真空容器11的位置与前一次相同，并测量旋转台12的相同部位而取平均。另外，也可以使旋转台相对于真空容器11的位置与前一次相同，并且，为了在旋转台12的与前一次不同的部位测量而稍微错开地在多个点进行测量。
并且，在本实施方式中，假定为真空容器11内的温度分布被旋转台12反映而进行了测量，但为了防止由旋转台12自身的构造导致的温度偏差所产生的影响，也可以在改变了旋转台相对于真空容器11的位置的状态下静止规定时间而重复温度测量并平均地算出与真空容器11的各部位相对应的温度。
在上述实施方式中，在根据温度映射数据显示图13、图14中的旋转台12的彩色图像时，如上所述，在相同θ的温度测量值中，r越大，显示为越向旋转方向上游侧弯曲的彩色光点，但也可以显示为在径向上以直线状排列的彩色光点。
另外，对于图15～图16中的旋转台的径向的图形，考虑到如用图12说明的那样实际测量了温度的位置与存储温度测量值的地址的位置错开，也可以使用随着r变大而朝向比上述θ靠旋转方向上游侧的位置错开的θ的地址的温度测量值来制作图形。即，也可以使用与各彩色光点相对应的各θ的地址的温度测量值来制作图形，该各彩色光点是输出到由用户在上述彩色图像中指定的直线区域中的彩色光点。
在上述的实施方式中，在显示径向的数据时，在1次扫描所需要的时间内，视为旋转台12静止。这样，在1次扫描所需要的时间内旋转台12的旋转方向的位置变化不大的情况下，也可以不考虑旋转台12的速度地确定与各温度测量区域40相对应的地址。
另外，为了尽量测量更多的部位而高精度地把握旋转台12的温度分布，优选上述辐射温度测量部3在旋转台12旋转1周的期间内沿着径向扫描10次以上。
本发明的温度测量装置设有：辐射温度测量部，在使旋转台静止而旋转台的温度稳定之后，使旋转台旋转的期间内，该辐射温度测量部沿着该旋转台的径向重复扫描，在扫描过程中测量多个温度测量区域的温度；数据处理部，其用于显示旋转台的一个面侧的温度分布。因而，能够根据旋转台的温度分布容易且详细地推测处理容器内的温度分布。

Claims (9)

1.一种温度测量装置，其用于推断热处理装置的处理容器内的温度分布，该热处理装置包括：上述处理容器，其在内部设有用于载置基板的旋转台；加热部，其用于加热该处理容器，其中，
该温度测量装置包括：
辐射温度测量部，其以通过沿着上述旋转台的径向扫描该旋转台的一个面侧而能够测量沿着该径向形成的多个温度测量区域的温度的方式设置；
指示接受部，其用于接受上述处理容器内的温度分布的测量指示；
动作控制部，在上述指示接受部接受上述处理容器内的温度分布的测量指示时，其开始利用上述加热部加热上述处理容器，并且使上述旋转台静止，在从利用上述加热部开始加热上述处理容器经过规定的时间之后，其一边使上述旋转台相对于上述辐射温度测量部旋转，一边在该旋转台的整个周向上重复利用上述辐射温度测量部沿着上述旋转台的径向扫描该旋转台的上述一个面侧来测量上述多个温度测量区域的温度的处理，自上述辐射温度测量部取得上述多个温度测量区域的温度；
温度映射制作部，其基于上述辐射温度测量部沿着上述旋转台的径向扫描的每一次扫描的温度测量区域的数量及上述旋转台的转速，指定上述动作控制部取得了上述温度的上述温度测量区域的地址，使该温度和该地址相关联并存储到存储部中；
温度数据显示处理部，其基于由上述温度映射制作部存储到上述存储部中的上述温度和上述地址，将上述旋转台的上述一个面侧的温度分布显示为上述处理容器内的温度分布的推断值。
2.根据权利要求1所述的温度测量装置，其中，
上述辐射温度测量部在上述处理容器的规定部位沿着上述旋转台的径向扫描该旋转台的一个面侧来测量沿着该径向形成的多个温度测量区域的温度，
上述动作控制部在上述旋转台相对于上述辐射温度测量部旋转至少1周的期间内进行利用上述辐射温度测量部沿着上述旋转台的径向扫描该旋转台的上述一个面侧来测量上述多个温度测量区域的温度的处理，自上述辐射温度测量部取得上述多个温度测量区域的温度。
3.根据权利要求1所述的温度测量装置，其中，
上述温度数据显示处理部基于写入到上述存储部中的上述温度和上述地址，在上述指示接受部自用户接受到上述旋转台的规定角度的指定时，显示沿着该规定角度形成的直线区域的温度分布。
4.根据权利要求1所述的温度测量装置，其中，
上述动作控制部基于上述辐射温度测量部的扫描速度来控制上述旋转台的转速，以便上述辐射温度测量部在上述旋转台旋转1周的期间内沿着上述旋转台的径向扫描10次以上。
5.根据权利要求1所述的温度测量装置，其中，
上述辐射温度测量部接收上述旋转台表面的红外线来测量上述旋转台表面的温度，
上述处理容器还包括以沿上述旋转台的径向从上述旋转台的内侧到外侧的方式设置在规定位置的狭缝、以覆盖该狭缝且能够使红外线透过的方式设置的透过板，
上述辐射温度测量部通过沿着该狭缝隔着上述透过板沿上述旋转台的径向扫描该旋转台的一个面侧来测量沿着该径向形成的多个温度测量区域的温度。
6.根据权利要求1所述的温度测量装置，其中，
上述辐射温度测量部以沿着上述旋转台的径向从内侧向外侧扫描该旋转台的上述一个面侧的方式设置。
7.一种热处理装置，其中，
该热处理装置包括：
处理容器，其在内部设有用于载置基板的旋转台；
加热部，其用于加热该处理容器；
权利要求1所述的上述温度测量装置。
8.一种温度测量方法，其用于推断热处理装置的处理容器内的温度分布，该热处理装置包括：上述处理容器，其在内部设有用于载置基板的旋转台；加热部，其用于加热该处理容器，其中，
该温度测量方法包括以下步骤：
基于上述处理容器内的温度分布的测量指示，开始利用上述加热部加热上述处理容器，并且使上述旋转台静止；
在从利用上述加热部开始加热上述处理容器经过规定的时间之后，一边使上述旋转台相对于以通过沿着上述旋转台的径向扫描该旋转台的一个面侧而能够测量沿着该旋转台的径向形成的多个温度测量区域的温度的方式设置的辐射温度测量部旋转，一边在该旋转台的整个周向上重复利用上述辐射温度测量部沿着上述旋转台的径向扫描该旋转台的上述一个面侧来测量上述多个温度测量区域的温度的处理，自上述辐射温度测量部取得上述多个温度测量区域的温度；
基于上述辐射温度测量部沿着上述旋转台的径向扫描的每一次扫描的温度测量区域的数量及上述旋转台的转速，指定在取得上述多个上述温度测量区域的温度的步骤中取得了上述温度的上述温度测量区域的地址，使该温度和该地址相关联并存储到存储部中；
基于存储到上述存储部中的上述温度和上述地址，将上述旋转台的上述一个面侧的温度分布显示为上述处理容器内的温度分布的推断值。
9.根据权利要求8所述的温度测量方法，其中，
在取得上述多个上述温度测量区域的温度的步骤中，在上述旋转台相对于上述辐射温度测量部旋转至少1周的期间内进行利用上述辐射温度测量部沿上述旋转台的径向扫描该旋转台的上述一个面侧来测量上述多个温度测量区域的温度的处理，自上述辐射温度测量部取得上述多个温度测量区域的温度。
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