CN106011787A - 成膜装置以及温度测量方法 - Google Patents

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Abstract

本发明的实施方式提供一种能够抑制温度测量精度降低的同时能够降低可测量的下限温度的成膜装置以及温度测量方法。实施方式的成膜装置包括：支承部，用于支承基板；旋转部，通过所述支承部使所述基板以基板的中心为旋转中心朝面内方向旋转；气体供应部，向基板上供应工艺气体；排气部，排出含有反应后的工艺气体的气体；加热部，用于加热基板；辐射温度计，用于测量基板表面的温度。辐射温度计具备：照射光的光源，向基板的表面照射；第一受光部，接收来自第一测量区域的反射光，该第一测量区域距离基板表面的旋转中心规定距离；第二受光部，接收来自第二测量区域的热辐射光，该第二测量区域在从基板表面的旋转中心相隔规定距离处朝基板的旋转方向延伸。

Description

成膜装置以及温度测量方法
技术领域
本发明的实施方式涉及一种成膜装置以及温度测量方法。
背景技术
辐射温度计是通过测量从待测量对象辐射的热辐射光强度(热辐射强度)来求出待测量对象的温度的。该辐射温度计具有以非接触的方式在比较短的时间内能够测量待测量对象的温度的特征，因此，产业价值大。特别是，当测量温度以及压力、气氛等处于与外界大大不同的条件下的待测量对象的温度时，能够有效发挥上述特征。进而，当待测量对象移动时，作为辐射温度计的特征的非接触式尤为重要。
作为使用辐射温度计的工业应用的例子，可以举出半导体的制造以及含氮化物类的化合物半导体的制造等。为了以高纯度制造高品质的半导体，几乎都是将制造装置的内部与外部隔离，并以高温对保持在制造装置内部的基板进行加热。特别是，已知有暴露于化学活性原料气体中并在基板上进行成膜的有机金属化学气相沉积法(MOCVD：Metal Organic Chemical VaporDeposition)或者在高真空条件下使半导体的构成元素蒸发而在基板上成膜的分子束外延法(MBE：Molecular Beam Epitaxy)。
对于这些半导体制造装置(成膜装置的一例)来说，为了良好地保持所制造的半导体的均匀性以及再现性，需要非常精确的温度测量。作为具体例，待测量对象(成膜对象)的温度在500℃至1200℃的范围内，测量精度小于等于±2℃。实际上，在将由InGaN(氮化镓铟)和GaN(氮化镓)构成的多量子阱作为发光层的发光元件的制造中，在该发光层的制造过程中，基板保持大致700℃至800℃范围内的由其他制造条件决定的特定温度。该特定温度对发光元件的发光波长影响很大，因此，为了实现较高的发光波长均匀性以及再现性，需要如上所述的精确的温度测量。
另一方面，为了使用辐射温度计准确地测量待测量对象的温度，需要待测量对象的辐射率的值。随着物体温度上升，来自物体的热辐射光强度增大，因此，通过测量来自物体的热辐射光强度，就能够测量物体的温度。但是，一般来自物体的热辐射光强度小于来自相同温度的黑体的热辐射光强度。将来自一定温度的物体的热辐射光强度除以来自处于相同温度的黑体的热辐射光强度即为辐射率。因此，测量来自物体的热辐射光强度，并且将该热辐射光强度除以该物体的辐射率，以求出与该物体相同温度的黑体辐射的热辐射光强度，并从该热辐射光强度能够计算出物体的温度。采用这里描述的原理的辐射温度计，在宽温度范围内不进行使用黑体的校准，对于辐射温度计至待测量对象之间各种结构的光学部件的变更，通过进行适当温度下的校准就能够应对。
在各种材料中测量辐射率，并且公开发表于各种文献等中。一般，辐射温度计存储有辐射率，并且大多具有使用该辐射率来校正来自物体的热辐射光强度的功能，若能在文献值等中查到待测量对象的材料的辐射率，则能够将其存储在辐射温度计中加以使用。但是，辐射率不仅依赖于待测量对象的材质，还依赖于表面状态以及温度。这就意味着，所公开发表的辐射率难以用于精确的温度测量。
另一方面，在某些有限的条件下，能够测量辐射率。也就是说，在用于测量热辐射光强度的光的波长范围内，光不透射待测量对象且照射到待测量对象表面的光不散射的情况下，若将待测量对象表面的光的反射率为R，则辐射率ε能够用式ε＝1-R表示。因此，在用于测量热辐射光强度的光的波长范围内，待测量对象的表面具有足够的镜面性，并且能够使用外部的光源来测量待测量对象的反射率，并且待测量对象吸收光时，能够与待测量对象的表面状态以及温度无关地求出辐射率。为了使用该方法高精度地测量待测量对象的温度，重要的是，以预先设定的波长准确地求出来自待测量对象的热辐射光强度以及反射率。
如上所述，求出待测量对象的辐射率的同时测量温度的辐射温度计，对于在基板上形成薄膜时的基板温度测量来说特别重要。在基板上形成薄膜的过程中，会发生薄膜引起的光的干扰，随着成膜的推进(膜变厚)，包含薄膜的基板的辐射率不断变化。由于该辐射率的变化，即使待测量对象的温度恒定，来自待测量对象的热辐射光强度也变化。即使在这种情况下，在满足上述条件的情况下，通过使用外部的光源正确地测量反射率，就能够进行辐射率的校正。
然而，就现有的辐射温度计而言，为了在成膜过程中精确地测量热辐射光强度，测量来自待测量对象上的狭窄区域的热辐射光强度。这是因为，在形成于上述待测量对象表面的薄膜的膜厚分布等中，当存在根据测量位置的不均匀性时，由于该薄膜的不均匀性的影响，不能精确地测量热辐射光强度或反射率。另一方面，若测量热辐射光强度的测量区域狭窄，则热辐射光的信号强度降低，噪声增大，从而可测量的下限温度提高。
发明内容
本发明的实施方式提供一种成膜装置以及温度测量方法，能够抑制温度测量精度降低的同时，能够降低可测量的下限温度。
实施方式的成膜装置包括：支承部，用于支承基板；旋转部，通过所述支承部以使所述基板以所述基板的中心为旋转中心朝面内方向旋转；气体供应部，向所述基板供应工艺气体；排气部，排出含有反应后的所述工艺气体的气体；加热部，用于加热所述基板；以及辐射温度计，用于测量所述基板表面的温度。所述辐射温度计具备：照射光的光源，向所述基板的表面照射；第一受光部，接收来自第一测量区域的反射光，该第一测量区域从所述基板表面的所述旋转中心相隔规定距离；第二受光部，接收来自第二测量区域的热辐射光，该第二测量区域在从所述基板表面的所述旋转中心相隔所述规定距离处朝所述基板的旋转方向延伸。
附图说明
图1是示出第一实施方式涉及的成膜装置的概略结构的示意图。
图2是示出第一实施方式涉及的辐射温度计的概略结构的示意图。
图3是示出第一实施方式涉及的热辐射光和反射光的光路的示意图。
图4是用于说明计算第一实施方式涉及的第一温度的图。
图5是用于说明计算第一实施方式涉及的第二温度的图。
图6是示出第一实施方式涉及的光阑的示意图。
图7A是将第一实施方式涉及的光阑的结构的一例作为第一方法示出的图。
图7B是将第一实施方式涉及的受光部的结构的一例作为第二方法示出的图。
图7C是将第一实施方式涉及的受光部的结构的一例作为第二方法的另一例示出的图。
图7D是示出基于第一实施方式涉及的第三方法的结构的示意图。
图8是示出第一实施方式涉及的光阑的比较例的示意图。
图9是示出第二实施方式涉及的辐射温度计的概略结构的示意图。
具体实施方式
第一实施方式：
参照第一至图8，对第一实施方式进行说明。
如图1所示，第一实施方式涉及的成膜装置1具备：腔室2，进行在基板W(例如，晶片等半导体基板)上成膜；气体供应部3，向该腔室2内的基板W供应气体(原料气体)；原料排放部4，位于腔室2的上部；基座5，在腔室2内支承基板W；旋转部6，保持该基座5，并朝其面内方向旋转基板W；加热器7，用于加热基板W；气体排出部8，排出腔室2内的气体；排气机构9，从这些气体排出部8排出气体；辐射温度计10，测量基板W的温度；控制部11，对各部分进行控制。
腔室2形成为圆筒状等箱形，能够收纳作为成膜对象的基板W，在其内部收容有基座5以及加热器7、旋转部6的一部分等。
气体供应部3具备：多个气体存储部3a，分别存储气体；气体管道3b，用于连接这些气体存储部3a和原料排放部4；气体阀3c，改变在这些气体管道3b流动的气体的流量。在使用多个气体管道3b时，这些气体阀3c分别设置于各气体管道3b上，并与控制部11电连接，由控制部11控制其驱动。实际的配管可以采用结合多个气体管道、或将一根气体管道分为几个气体管道、还将这些结合或分离进行组合等复杂的结构。
从该气体供应部3供应的原料通过原料排放部4排放至腔室2内。排放至腔室2内的原料气体(工艺气体)供应至基板W上，从而在基板W上形成所需的膜。再有，并非特别限定气体的种类以及其种类数量。
原料排放部4的结构应考虑所形成的膜的均匀性、原料效率、再现性、制作成本等进行选择，但是并非特别限定，例如，可以适当地采用公知的结构。该原料排放部4具有多个使气体流动的气体供应流路4a以及连接于该气体供应流路4a的气体吐出孔4b。这些气体供应流路4a以及气体吐出孔4b并不混合多种(例如，三种)的各种气体，可以使各种气体在分离状态下，以喷淋的方式喷射到基板W。再有，各种气体并非必须以分离的状态供应，也可以以混合的状态供应。
基座5设置在旋转部6的上部，形成为具有开口部5a的环形形状。该基座5形成为如下结构，即在设置于开口部5a的内周侧的锪孔(环状的凹部)内接纳基板W并进行支承。再有，在图1所示的例子中，基座5形成为在中央部具有开口部的环形形状，但也可以是没有开口部5a的大致平板形状。
旋转部6具有用于保持基座5的圆筒部6a和作为该圆筒部6a的旋转轴的中空旋转体6b。圆筒部6a形成为上部开口的结构，该圆筒部6a的上部配置有基座5。通过将基板W载置于该基座5上，基座5的开口部5a被覆盖，从而形成中空区域。在该旋转部6中，旋转体6b通过旋转机构(未图示)旋转，由此，基座5借助圆筒部6a进行旋转。因此，基座5上的基板W随着基座5的旋转，朝基板W的面内方向旋转。
加热器7是设置于圆筒部6a内并对基座5以及/或基板W进行加热的加热部。只要能够满足以所需的温度对加热对象进行加热的能力、均匀性、耐久性等要求，并非特别限定。具体而言，可举出电阻加热、灯加热、感应加热等。
排气机构9通过气体排出部8从腔室2的内部排出含有反应后的原料气体的气体，通过排气阀9b、真空泵9c的作用，将腔室2内部控制成所需的压力。
辐射温度计10设置在所述成膜装置1的上部，对基板W照射来自光源的光，并接收来自基板W的该照射光的反射光，以测量基板W的反射率。另外，通过接收来自基板W的热辐射光，测量基板W的热辐射光强度。进而，使用如上所述测量的基板W的反射率和来自基板W的热辐射光强度来求出基板W的温度。
并且，在原料排放部4设置有透光窗2a，以便不妨碍上述各种照射光以及作为辐射温度计10的测量对象的来自基板W的光。透光窗2a的形状可以采用狭缝状或矩形、圆形等各种形状。该透光窗2a还使用于测量基板W的曲率的曲率测量装置等其他光学测量装置或检测装置中。
控制部11例如具备：微型计算机(未示出)，其具备对各部分集中控制的处理器；存储装置(未示出)，用于存储与成膜处理有关的成膜处理信息以及各种程序等。该控制部11使微型计算机基于成膜处理信息以及各种程序执行计算处理，并控制气体供应部3以及旋转部6的旋转机构、排气机构9等，以控制加热器7对基板W的加热等。再有，控制部11也可以通过例如专用集成电路(ASIC：Application Specific Integrated Circuit)以及可编程逻辑设备等电路装置来实现。
接下来，对上述的辐射温度计10进行详细说明。
如图2所示，辐射温度计10具备：光源10a，产生用于照射基板W的照射光L1；半反射镜10b，朝基板W反射通过该光源10a产生的照射光L1；调焦用透镜10c；滤光器10d，使规定波长范围的反射光L1a以及热辐射光L2通过；光阑10e，使来自测量所需部分的光透过；受光部10f，接收通过该光阑10e的反射光L1a以及热辐射光L2；计算部10g，使用通过该受光部10f接收的反射光L1a的强度(反射光强度)以及热辐射光L2的强度(热辐射光强度)，计算出基板W的温度。
再有，通过透镜10c的作用，照射光L1在基板W上聚焦。进而，通过透镜10c的作用，来自基板W的反射光L1a和热辐射光L2在受光部10f的受光面M1上聚焦。反射光L1a是来自基板W表面的第一测量区域的反射光，热辐射光L2是来自基板W表面的、通过光阑10e作用而被规定的第二测量区域的热辐射光。
光阑10e是为了选择来自基板W的特定区域的光而设置的。这是因为如下理由。即，为了测量基板W的反射率而照射的光L1，通常将发光二极管(LED)安装于直接光源10a或者使用光纤将来自LED的光导入光源10a。不管怎样，上述光源10a是发光部微小的点光源。因此，照射到基板W上的光L1，通过透镜10c的作用，在基板W上成为微小的光点。进而，在基板W反射的光L1a，通过透镜10c的作用，在受光面M1上同样地形成微小的光点。另一方面，热辐射光从基板W的各处释放，若没有光阑10e，从原理上讲，由于透镜10c的作用，整个基板W的像聚焦在与受光面M1大致相同的平面上。图3示出此状态。
在图3中，抽取示出基板W、透镜10c、反射光L1a、热辐射光L2、受光部10f。如上所述，反射光L1a在基板W上形成微小的区域W2，来自该区域W2的反射光L1a，通过透镜10c的作用，在受光面M1上形成微小的区域W2a。另一方面，热辐射光L2从基板W的各处释放，因此，在没有光阑10e时，例如从基板W上的W1以及W3的位置释放的热辐射光L2，通过透镜10c的作用，在受光面M1上的W1a以及W3a的位置聚焦成像。即，如图3所示，从W上的W2偏左的位置W1释放的热辐射光，在M1上，在W2a偏右的位置W1a成像。因此，在没有光阑10e时，在受光面M1上所观测到的反射光L1a是来自基板W上的微小区域W2的光，相对于此，热辐射光L2是来自基板W上的包含W1～W2～W3的宽区域的光。因此，如图2所示，通过在受光面M1附近设置合适的光阑10e，能够向受光面M1仅导入来自基板W上的反射光L1a的测量区域W2附近的热辐射光L2，并且阻挡来自其他区域的热辐射光L2。
接下来，说明测量来自比基板W上的反射光L1a的测量区域更大的区域的热辐射光L2时的问题点。
图4是模式地示出在基板W上形成薄膜时的反射率和热辐射光强度相对于薄膜的成膜时间的变化的例子。随着薄膜的形成时间延长，薄膜的膜厚增大。随着薄膜的膜厚增大，由于在薄膜的表面和基板W与薄膜的边界之间的光干扰效果，反射率周期性地变动。另一方面，从1减去反射率得出包含薄膜的基板W的辐射率，辐射率随着反射率的增大而减小，因此，热辐射光强度也减小。通过基于从反射率求出的辐射率来校正受到该辐射率变化的影响的热辐射光强度，能够求出校正薄膜干扰影响的热辐射光强度，因此，能够求出校正干扰影响的温度。
另一方面，在基板W上成膜的薄膜的厚度具有根据基板W上的位置而变化的分布。在膜厚不同的部分，薄膜干扰的影响也不同，并且反射率不同。也就是说，即使不同位置的温度相同，由于干扰效果不同，因此，一般来自基板W上的不同位置的热辐射光强度表示出不同的热辐射光强度。在图5中模式地示出此时的反射率和热辐射光强度的状态。作为一例，在图3所示的区域中，反射率是由反射光L1a求出，只有在微小区域测量，因此膜厚分布的影响较小。另一方面，由于热辐射光强度是综合测量来自作为不同膜厚部分的W1至W3之间的区域的光，因此，是辐射率不同的部分的热辐射光强度的平均。该被平均化的热辐射光强度并没有准确反映所测量反射率的区域的反射率，因此，使用微小区域的反射率对其实施校正时，会产生较大误差。
根据上述理由，需要光阑10e，该光阑10e用于限制从基板W朝向受光面M1的热辐射光L2中除用于测量反射光L1a的位置附近的光以外的热辐射光。
但是，如图1所示，在对一张基板W边旋转基板W边进行成膜处理的所谓的单片式装置中，能够使旋转方向的膜厚分布大致均匀。在图6中示出此时的状态。在基板W的成膜对象面Wa上进行成膜的成膜过程中，基板W的成膜对象面Wa上的膜厚主要在基板W的半径方向上变化。再有，在图6中，为了直观地示出该基板W的半径方向上的膜厚变化(膜厚分布)，绘出沿基板W的圆周方向的等高线。基板W的成膜对象面Wa上的膜厚沿基板W的半径方向(与基板W的旋转中心轴正交的方向)逐渐变化，因此，虽然半径方向上的膜厚分布不均匀，但是在基板W的周方向(基板W的旋转方向)上几乎不会变化，周方向的膜厚分布非常均匀。
因此，如图1所示的单片式成膜装置1的情况，即使将基板W上的热辐射光强度的测量区域作为包括反射率的测量区域而在旋转方向延伸的区域，只要热辐射光强度的测量区域和反射率的测量区域两者距离旋转中心的距离、以及与所述两者的旋转方向正交的方向上的长度(宽度)相等，就不会产生根据膜厚分布而校正的温度的误差。在此，距离旋转中心的距离是，例如从旋转中心至测量区域中心的距离，根据所要求的精度，距离、长度均允许一些差异。
因此，不包括反射率的测量区域的至少一部分且在与距离反射率的测量区域的旋转中心的距离相同的距离，测量来自沿着旋转的周方向延伸的基板W上的区域的热辐射光强度，也能获得同样的效果。在第二实施方式中对此进行说明。
下面，对用于限制如上所述的测量基板W上的热辐射强度的区域的方法(第一方法、第二方法以及第三方法)进行描述。
第一方法关于所述光阑10e的形状。如图7A所示，在受光部10f和基板W之间设置光阑10e，该光阑10e具有沿着基板W的旋转方向延伸的开口部100。这样，通过使光阑10e的形状形成为具有沿着与基板W的旋转方向相同的方向延伸的开口部100的结构，能够测量来自沿着基板W的周方向延伸的区域的热辐射光强度。就开口部100的延伸形状而言，如图7A所示，除了例如沿着基板W的周方向弯曲的形状以外，可以使用长方形以及梯形、椭圆等形状。
第二方法关于受光部10f、即检测器的形状。如图7B所示，设置在受光部10f的检测器102形成为沿着基板W的旋转方向延伸的形状。通过将检测器102的受光面M1形成为沿着基板W的旋转周方向延伸的形状，能够获得与使用所述第一方法中描述的光阑10e的效果相同的效果。这还能应用于使用光纤的检测器。也就是说，在图2中，在受光面M1的位置设置光纤的一端并将该光纤的另一端导入检测器。此时，如图7C所示，可以将多个光纤104的一端配置为沿着基板W的旋转方向延伸的形状。通常，光纤104的前端的直径小于等于1mm，从该前端导入光时，与使用具有该光纤104直径的光阑的情况相同的效果。因此，沿着基板W的旋转周方向排列多个光纤104的前端，能够具有与使用沿着基板W的周方向延伸的光阑时相同的效果。如上所述配置多个光纤104后，可以捻合形成一根电缆。另外，通过使用光耦合器，还可以形成为一根光纤。
第三方法是组合光纤和聚光部件来构成辐射温度计的方法。在图7D中示出第三方法的概要。在图7D中，聚光部件10j使来自基板W的热辐射光聚光，并导入光纤10k。聚光部件10j朝向接收来自基板W的热辐射光L2的方向，接收热辐射光L2的面沿着基板W旋转的周方向延伸，其垂直方向变窄，以便限制来自基板W的直径方向的热辐射光L2，从而准确地进行辐射率的校正。聚光部件10j的接收热辐射光L2的部分沿着基板W旋转的周方向延伸，因此，能够获得本发明的效果。再有，在图7D中，聚光部件10j的开口为大致矩形，但是也可以形成为与基板W的成膜对象面Wa的圆周匹配的弧形形状。此时，能够进一步聚集沿着圆周的热辐射光L2。
在下面的说明中，对使用上述第一方法中说明的光阑10e的方法进行说明，但是也适合使用第二或第三方法。再有，反射光L1a的测量区域(第一测量区域)和热辐射光L2的测量区域(第二测量区域)设定在成膜对象面Wa的同一圆周上的相同位置，但只要在同一圆周上，并不特别限定。除此之外，各测量区域的位置并不限定于成膜对象面Wa的外周侧，例如，也可以是内周侧，并不特别限定。
在上述的辐射温度计10中，在测量基板W的温度时，由光源10a射出照射光L1，从该光源10a射出的照射光L1被半反射镜10b反射，并通过透镜10c、成膜装置1的透光窗2a(参照图1)，照射到基板W上，详细而言，照射到基板W的成膜对象面Wa上以及形成于该成膜对象面Wa上的薄膜上，以形成微小的光点。然后，被基板W(成膜对象面Wa以及形成于该成膜对象面Wa上的薄膜)反射的反射光L1a以及从基板W辐射的热辐射光L2通过透光窗2a、透镜10c、半反射镜10b。
通过半反射镜10b的反射光L1a和热辐射光L2通过滤光器10d以及光阑10e，由受光部10f接收其规定波长范围的反射光L1a，并作为电信号被检测。规定波长范围的热辐射光L2通过光阑10e，形成沿着基板W的圆周方向延伸的延伸形状，由受光部10f接收，并作为电信号被检测。即，由受光部10f检测出的延伸形状的热辐射光L2就是用于测量热辐射光强度的光。
如上所述检测出的信号传送至计算部10g，通过计算部10g计算出基板W的温度。该温度计算中，基于所测量的反射光强度(反射率)求出基板W的辐射率，来自基板W的热辐射光强度(热辐射强度)被该基板W的辐射率相除。由此，求出与该基板W相同温度的黑体释放的热辐射光强度，由该热辐射光强度计算出基板W的温度。然后，向控制部11(参照图1)传输基板W的温度(温度信息)
另外，在如上所述的温度测量中，为了分离基板W的反射光强度和热辐射光强度的信号，例如，可以使用如下所述的方法等，即通过控制部11使来自光源10a的光以适当的周期闪烁，在通过受光部10f检测出的光强度中，分离与该周期对应的信号。此时，计算部10g发挥作为分离部的功能，根据上述周期，分离并使用来自基板W的成膜对象面Wa的反射光强度和热辐射光强度的信号。
另外，来自基板W的热辐射光强度以及反射光强度可以认为是，所选择的规定波长范围内的强度的波长积分或者所选择的规定波长范围内的平均值。在图2的例子中，可以通过滤光器10d调整规定的波长范围，该滤光器10d作为选择规定波长范围的波长选择滤波器而发挥功能，屏蔽除规定波长范围以外的光，仅使规定波长范围的光通过。
在此，如图6所示，当光阑10e的开口部H1为沿着基板W的周方向延伸的延伸形状时，受光面M1上的热辐射光L2的入射区域为沿着基板W的周方向延伸的延伸形状，由于该基板W上的周方向的膜厚分布均匀，因此，能够获得准确的热辐射光强度(参照图4)。然后，通过上述计算，能够从该热辐射光强度以及反射光强度(反射率)求出基板W的温度，但是，如图4所示，根据反射率校正的温度的变化被抑制，从而准确地测量基板W的温度。再有，在图6中，反射光L1a的测量区域(第一测量区域)中的、与基板W的旋转方向正交的方向的长度(宽度)和热辐射光L2的测量区域(第二测量区域)中的、与基板W的旋转方向正交的方向(横向方向)的长度(宽度)相等，反射光L1a的测量区域存在于热辐射光L2的测量区域内。
另一方面，如图8所示，作为比较例，当光阑10e的开口部H2为大于反射光L1a的直径的圆形时(在图8中，作为一例，受光面M1上的热辐射光L2的直径为受光面M1上的反射光L1a的直径的三倍左右)，受光面M1上的热辐射光L2的入射区域成为大圆形状，该基板W上的半径方向的膜厚分布不均匀，由于该膜厚变化，如图5所示，热辐射光强度不同的光混合，从而能够得到这些被平均化的热辐射光强度。然后，通过上述计算，能够从该热辐射光强度和反射光强度(反射率)求出基板W的温度，但是，如图5所示，根据反射率校正的温度变化很大，从而未能准确地测量基板W的温度。
因此，将受光面M1上的热辐射光L2的入射区域成形为沿着基板W的周方向延伸的延伸形状尤为重要。例如，将受光面M1上的热辐射光L2的入射区域成形为沿着基板W的周方向延伸的延伸形状，并将该延伸形状的入射区域大小为1mm×7mm(宽度×长度)时，与将受光面M1上的圆形的热辐射光L2的入射区域大小形成为φ1mm(直径为1mm)的情况相比，测量热辐射光强度的测量区域为约10倍，信噪比(SN比：Signal to Noise ratio(S/N))也为约10倍，因此，能够将可测量的下限温度降低100℃以上。
如此，在基板W上形成膜的单片式成膜装置1而言，能够测量在基板W的成膜对象面Wa上的沿着基板W周方向延伸的延伸形状的测量区域(第二测量区域)的热辐射光强度，因此，能够测量比以往更宽区域的热辐射光强度。由此，信号强度提高，噪声减小，因此，能够降低可测量的下限温度。进而，基板W的成膜对象面Wa上的周方向的膜厚分布均匀，因此，即使测量沿着该周方向延伸的宽区域的热辐射光强度(即使测量区域比以往较大)，也几乎不会受到基板W的半径方向(与基板W的旋转方向正交的方向)的不同膜厚区域引起的干扰的影响，因此，能够抑制测量区域的扩大引起的温度测量精度降低。
如上述说明，根据第一实施方式，通过设置光阑10e，受光部10f接收沿着基板W的周方向延伸的延伸状态的热辐射光L2，该光阑10e将从成膜对象面Wa辐射的热辐射光L2收缩为沿着基板W的周方向(基板W的旋转方向)延伸的延伸形状。由此，能够测量沿着基板W的周方向延伸的比以往更宽区域的热辐射光强度。在此，基板W的成膜对象面Wa上的周方向的膜厚分布均匀，因此，即使测量沿着该周方向延伸的宽区域的热辐射光强度，也几乎不会受到基板W的半径方向的不同膜厚区域引起的干扰。因此，几乎不会受到基板W的半径方向的不同膜厚区域引起的干扰的影响，测量基板W的成膜对象面Wa上的比以往更宽区域的热辐射光强度，能够提高信号强度，减小噪声，因此，能够抑制温度测量精度降低，同时能够降低可测量的下限温度。
另外，关于用于测量热辐射光强度的测量波长范围，可以根据测量对象的待测量温度适当地决定。在通过MOCVD或MBE的化合物半导体的制造中，几乎是在大致大于等于500℃、小于等于1200℃的温度范围内对基板W进行加热。此时，为了提高温度测量精度，作为用于测量热辐射光强度的波长，优选将波长设定为大于等于400nm、小于等于3000nm。更优选设定为大于等于600nm、小于等于2000nm之间，进一步优选设定为大于等于800nm、小于等于1500nm之间。此外，需要在高于上述温度范围的温度下进行测量时，可以将上述的波长范围设定得更短，相反，需要在更低于上述温度范围的温度下进行测量时，可以将设定得更长。
第二实施方式
参照图9，对第二实施方式进行说明。在第二实施方式中，说明与第一实施方式的不同点(辐射温度计10的结构)，并省略对其他的说明。
如图9所示，第二实施方式涉及的辐射温度计10形成为，分别在反射光L1a以及热辐射光L2设置光学系统的结构。透镜10c由第一透镜10c1以及第二透镜10c2(这些结构与第一实施方式涉及的透镜10c相同)构成，受光部10f由两个独立的受光部、即第一受光部10f1以及第二受光部10f2(这些结构与第一实施方式涉及的受光部10f相同)构成。并且，滤光器10d由第一滤光器10d1以及第二滤光器10d2(这些结构与第一实施方式涉及的滤光器10d相同)构成。再有，在图9中，用M11表示第一受光部10f1的受光面，用M12表示第二受光部10f2的受光面。
透镜10c1、半反射镜10b以及第一滤光器10d1配置在从基板W的成膜对象面Wa至第一受光部10f1的光路上。此外，透镜10c2、第二滤光器10d2以及光阑10e配置在从基板W的成膜对象面Wa至第二受光部10f2的光路上。再有，反射光L1a的测量区域和热辐射光L2的测量区域存在于成膜对象面Wa的同一圆周上的不同位置，例如，存在于以基板W的旋转中心为中心相互对置的位置。
在第一实施方式中，反射光L1a和热辐射光L2的光路重叠，因此，两者通过相同的滤光器10d。但是，在第二实施方式中，反射光L1a和热辐射光L2的光路不同，并通过不同的滤光器10d1、10d2。当用于测量反射光的来自光源10a的光L1的光谱和热辐射光L2的光谱以及与基板W相同程度温度的黑体辐射光谱大大不同时，故意使第一滤光器10d1和第二滤光器10d2的中心波长、半值宽度、透射光谱等特性不同，有可能会抑制光谱之差引起的误差。这时，没有必要使这些滤光器10d1和10d2的特性相同。
在这样的辐射温度计10中，当测量基板W的温度时，由光源10a射出照射光L1，从该光源10a射出的照射光L1被半反射镜10b反射，并通过透镜10c1、成膜装置1的透光窗2a(参照图1)照射到基板W上，详细而言，照射到基板W的成膜对象面Wa上以及形成于该成膜对象面Wa上的薄膜上。然后，被基板W(成膜对象面Wa以及形成于该成膜对象面Wa上的薄膜)反射的反射光L1a通过透光窗2a、透镜10c1、半反射镜10b以及滤光器10d1。受光部10f1接收规定波长范围的反射光L1a，并作为电信号被检测。
另外，从基板W辐射的热辐射光L2通过透镜10c2，聚光在光阑10e的下面，并通过滤光器10d2以及光阑10e。规定波长范围的热辐射光L2通过光阑10e，形成为沿着基板W的圆周方向延伸的延伸形状，由受光部10f2接收，并作为电信号被检测。即，通过受光部10f2检测出的延伸形状的热辐射光L2是用于测量热辐射光强度的光。之后的通过计算部10g的计算处理与第一实施方式相同。
如此，与第一实施方式同样地，在基板W上形成膜的单片式成膜装置1而言，能够测量在基板W的成膜对象面Wa上的沿着基板W的周方向延伸的延伸形状的测量区域的热辐射光强度，因此，能够测量比以往更宽区域的热辐射光强度。由此，信号强度提高，噪声减小，因此，能够降低可测量的下限温度。进而，基板W的成膜对象面Wa上的周方向的膜厚分布均匀，因此，即使测量沿着该周方向延伸的宽区域的热辐射光强度(即使测量区域比以往更宽)，也几乎不会受到基板W的半径方向的不同膜厚区域引起的干扰的影响，因此，能够抑制测量区域的扩大引起的温度测量精度降低。
进而，通过分别在反射光L1a以及热辐射光L2设置光学系统，能够提高反射光L1a以及热辐射光L2各自的测量区域的位置自由度。例如，通过使这些测量区域存在于成膜对象面Wa的相同圆周上的不同位置，作为一例，存在于以基板W的旋转中心为中心相互对置的位置，能够检测出基板W的弯曲以及倾斜、偏移等。此时，根据基板W的弯曲以及倾斜、偏移等，反射光强度以及热辐射光强度、即测量温度变化，因此，检测出该变化(例如，急剧的温度变化以及突发的温度变化等)来检测出基板W的弯曲以及倾斜、偏移。有问题时，成膜处理停止，或向用户告知出现问题。
如以上说明，根据第二实施方式，能够获得与上述的第一实施方式相同的效果。此外，通过分别在反射光L1a以及热辐射光L2设置光学系统，能够提高反射光L1a以及热辐射光L2各自的测量区域的位置自由度。例如，通过使各测量区域存在于成膜对象面Wa的相同圆周上的不同位置，作为一例，存在于以基板W的旋转中心为中心相互对置的位置，能够检测出基板W的弯曲以及倾斜、偏移等。
其他实施方式，
在上述的实施方式中，作为主要的应用例，举出了在MOCVD以及MBE等中的成膜，但是如果有伴随成膜发生基板温度变化的可能性，则并不限定于MOCVD以及MBE，也能应用于溅射以及沉积等方法。另外，对于上述的辐射温度计10的结构来说，图2以及图7中所示的例子为示例，可以对该构成要素以及构成方法做出各种改变。
虽然对本发明的几个实施方式进行了说明，但是这些实施方式是作为例子而提出的，并非旨在限定发明的保护范围。这些新型的实施方式能够以其他各种方式实施，在不脱离发明宗旨的范围内，可以进行各种省略、置换、改变。这些实施方式及其变形包含在发明的范围以及宗旨内，并包含在权利要求书中记载的发明和与其等同的范围内。

Claims (5)

1.一种成膜装置，其特征在于，包括：
支承部，用于支承基板；
旋转部，通过所述支承部使所述基板以所述基板的中心为旋转中心朝面内方向旋转；
气体供应部，向所述基板上供应工艺气体；
排气部，排出含有反应后的所述工艺气体的气体；
加热部，用于加热所述基板；以及
辐射温度计，用于测量所述基板表面的温度，
所述辐射温度计具备：
照射光的光源，向所述基板的表面照射；
第一受光部，接收来自第一测量区域的反射光，所述第一测量区域从所述基板表面的所述旋转中心相隔规定距离；
第二受光部，接收来自第二测量区域的热辐射光，所述第二测量区域在从所述基板表面的所述旋转中心相隔所述规定距离处朝所述基板的旋转方向延伸。
2.根据权利要求1所述的成膜装置，其特征在于，
所述第一测量区域中的、与所述基板的旋转方向正交的方向的长度，和所述第二测量区域中的、与所述基板的旋转方向正交的方向的长度相等。
3.根据权利要求1所述的成膜装置，其特征在于，
所述第一测量区域存在于所述第二测量区域内。
4.根据权利要求1所述的成膜装置，其特征在于，
设定成所述第一测量区域以及所述第二测量区域的至少一部分不重叠。
5.一种温度测量方法，其特征在于，包括如下工序：
以基板的中心为旋转中心使所述基板旋转并对其进行加热，同时向所述基板的表面供应工艺气体；
向所述基板的表面照射光，测量来自第一测量区域的反射光，所述第一测量区域从所述基板表面的所述旋转中心相隔规定距离；
测量来自第二测量区域的热辐射光，所述第二测量区域在从所述基板表面的所述旋转中心相隔所述规定距离处朝所述基板的旋转方向延伸。
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