DE102021200213A1

DE102021200213A1 - Verwölbungsmessvorrichtung, Gasphasenabscheidungsvorrichtung und Verwölbungsmessverfahren

Info

Publication number: DE102021200213A1
Application number: DE102021200213.7A
Authority: DE
Inventors: Yasushi Iyechika
Original assignee: Nuflare Technology Inc
Current assignee: Nuflare Technology Inc
Priority date: 2020-01-27
Filing date: 2021-01-12
Publication date: 2021-07-29
Also published as: JP2021118361A; US20210233787A1

Abstract

Eine Verwölbungsmessvorrichtung weist auf: eine Lichtemissionseinrichtung, welche zwei optische Signale mit unterschiedlichen Polarisationsrichtungen zu einem zu messenden Objekt emittiert; eine Lichtempfangseinrichtung, welche die zwei von dem zu messenden Objekt reflektierten optischen Signale zu unterschiedlichen Zeitpunkten empfängt; einen Verwölbungsdetektor, welcher auf Grundlage von Positionen, an denen die zwei optischen Signale empfangen werden, auf der Lichtempfangseinrichtung eine Verwölbung des zu messenden Objekts detektiert; und eine Lichtauswahleinrichtung, welche in einem Strahlengang der zwei optischen Signale angeordnet ist, die zwei optischen Signale abwechselnd auswählt und die zwei optischen Signale in den Strahlengang leitet.

Description

TECHNISCHES GEBIET
Ausführungsformen der vorliegenden Offenbarung betreffen eine Verwölbungsmessvorrichtung, eine Gasphasenabscheidungsvorrichtung und ein Verwölbungsmessverfahren.
HINTERGRUND
Beim Herstellen von elektronischen Vorrichtungen oder Leuchtdioden (LEDs) unter Verwendung von Verbindungshalbleitern wie etwa GaN werden die epitaktischen Aufwachstechniken verwendet, um monokristalline Dünnschichten auf einem monokristallinen Substrat wie etwa einem Siliziumsubstrat aufzuwachsen.
Gasphasenabscheidungsvorrichtungen werden bei den epitaktischen Aufwachstechniken verwendet. Eine Gasphasenabscheidungsvorrichtung weist eine Abscheidungskammer auf, die dahingehend aufrechterhalten wird, dass sie einen Atmosphärendruck oder einen reduzierten Druck besitzt, wobei ein Wafer in die Abscheidungskammer gegeben wird. Ein zur Abscheidung einer Schicht verwendetes Materialgas wird in die Abscheidungskammer zugeführt, während der Wafer erhitzt wird. Folglich werden eine thermische Zersetzungsreaktion und eine Wasserstoffreduktionsreaktion des Materialgases auf der Oberfläche des Wafers bewirkt, wodurch eine Epitaxialschicht auf dem Wafer gebildet wird.
Da sich solche Faktoren wie die Abscheidungstemperatur, die Gitterkonstante und der Wärmeausdehnungskoeffizient in jeder auf einem Wafer gebildeten Schicht unterscheiden, kann der Wafer zuweilen aufgrund der Differenz einer Gitterkonstante zwischen den Schichten verwölbt werden, während die Schichten gebildet werden. Der Grad der Verwölbung des Wafers ändert sich in Abhängigkeit von der Abscheidungstemperatur, den Materialien zum Bilden der Schichten und der Kombination der Materialien zum Bilden der Schichten.
Daher werden Techniken zur optischen Messung des Ausmaßes der Verwölbung des Wafers und Anpassung der Schichtabscheidungsbedingungen in Abhängigkeit von dem gemessenen Verwölbungsausmaß vorgeschlagen. Bei solchen Techniken wird das Wafer-Verwölbungsausmaß durch Emittieren von zwei Laserstrahlen zu dem Wafer, Empfangen der zwei von dem Wafer reflektierten Laserstrahlen mittels einer Lichtempfangseinheit und Detektieren des Wafer-Verwölbungsausmaßes auf Grundlage der Differenz der Positionen, an denen die zwei Laserstrahlen empfangen werden, gemessen.
Wenn das Wafer-Verwölbungsausmaß hoch ist, ist das oben genannte Verfahren möglicherweise nicht imstande, das Wafer-Verwölbungsausmaß korrekt zu messen, da die zwei von dem Wafer reflektieren Laserstrahlen einander überschneiden können, und daher kann nicht bestimmt werden, welche der detektierten Positionen auf der Lichtempfangseinheit welchem der zwei Laserstrahlen entspricht. Um ein solches Problem zu bewältigen, werden Verfahren zur Messung einer Wafer-Verwölbung unter Verwendung von zwei Laserstrahlen mit unterschiedlichen Polarisationsrichtungen vorgeschlagen. Bei solchen Verfahren werden die Laserstrahlen selbst dann, wenn die zwei von dem Wafer reflektierten Laserstrahlen einander überschneiden, auf Grundlage ihrer Polarisationsrichtungen erkannt. Daher können die Positionen der empfangenen Laserstrahlen durch separate Lichtempfangseinheiten detektiert werden.
Die bei solchen Verfahren verwendeten optischen Strukturen werden jedoch kompliziert, da zur Messung der Wafer-Verwölbung unter Verwendung von zwei Laserstrahlen mit unterschiedlichen Polarisationsrichtungen ein polarisierender Strahlteiler zur Trennung der zwei Laserstrahlen und Lichtempfangseinheiten zum Empfangen der jeweiligen Lichtstrahlen erforderlich sind.
Figurenliste

1 veranschaulicht eine schematische Ausgestaltung einer Gasphasenabscheidungsvorrichtung gemäß einer ersten Ausführungsform.
2 veranschaulicht eine detaillierte optische Struktur einer Verwölbungsmessvorrichtung.
3A veranschaulicht ein Beispiel, in welchem der Wafer in Position ist.
3B veranschaulicht ein Beispiel, in welchem der Wafer außer Position ist.
4 veranschaulicht einen ersten Lichtempfangsbereich, welcher auf einer Lichtempfangsfläche einer Lichtempfangseinheit festgelegt ist.
5 veranschaulicht eine optische Struktur einer Verwölbungsmessvorrichtung gemäß einer zweiten Ausführungsform.
6 veranschaulicht ein Beispiel, in welchem eine Lichtauswahleinheit an einer Position angeordnet ist, welche sich von der Position in 5 unterscheidet.

AUSFÜHRLICHE BESCHREIBUNG
Um das Problem zu lösen, stellt eine Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung eine Verwölbungsmessvorrichtung bereit, aufweisend:

eine Lichtemissionseinheit, welche zwei optische Signale mit unterschiedlichen Polarisationsrichtungen zu einem zu messenden Objekt emittiert;
eine Lichtempfangseinheit, welche die zwei von dem zu messenden Objekt reflektierten optischen Signale zu unterschiedlichen Zeitpunkten empfängt; einen Verwölbungsdetektor, welcher auf Grundlage von Positionen, an denen die zwei optischen Signale empfangen werden, auf der Lichtempfangseinheit eine Verwölbung des zu messenden Objekts detektiert; und
eine Lichtauswahleinheit, welche in einem Strahlengang der zwei optischen Signale angeordnet ist, die zwei optischen Signale abwechselnd auswählt und die zwei optischen Signale in den Strahlengang leitet.

(Erste Ausführungsform)
Ausführungsformen der vorliegenden Offenbarung werden nun unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen beschrieben. 1 veranschaulicht eine schematische Ausgestaltung einer Gasphasenabscheidungsvorrichtung 1 gemäß einer ersten Ausführungsform. In dieser Ausführungsform wird ein Siliziumsubstrat, genauer gesagt ein Siliziumwafer (im Folgenden schlicht als „Wafer“ bezeichnet) W als das Substrat verwendet, auf welchem Schichten abgeschieden werden.
Die in 1 dargestellte Gasphasenabscheidungsvorrichtung 1 weist auf eine Kammer 2, in welcher Schichten durch Gasphasenwachstumsreaktion auf einem zu messenden Objekt, welches der Wafer W ist, abgeschieden werden, eine Gaszufuhreinheit 3, welche dem Wafer W in der Kammer 2 ein Materialgas zuführt, eine Materialeinführungseinheit 4, welche an einem oberen Abschnitt der Kammer 2 angeordnet ist, einen Suszeptor 5, welcher den Wafer W in der Kammer 2 trägt, eine Dreheinheit 6, welche den Suszeptor 5 hält und dreht, eine Heizeinrichtung 7, welche den Wafer W erhitzt, einen Gasabfuhrabschnitt 8, durch welchen das Gas in der Kammer 2 abgeführt wird, einen Abfuhrmechanismus 9, welcher verwendet wird, um das Gas durch den Gasabfuhrabschnitt 8 abzuführen, ein Strahlungsthermometer 10, welches die Temperatur des Wafers W misst, eine Verwölbungsmessvorrichtung 11, welche die Verwölbung des Wafers W misst, eine Steuereinheit 12, welche die jeweiligen Vorrichtungen steuert, eine Spülgaszufuhreinheit 13, eine Spülgassteuereinheit 14 und Spülgasabfuhranschlüsse 15.
Die Kammer 2 weist eine Form auf, welche es dem Wafer W ermöglicht, aufgenommen zu sein (zum Beispiel eine Zylinderform). Der Suszeptor 5, die Heizeinrichtung 7 und ein Teil der Dreheinheit 6 sind in der Kammer 2 aufgenommen.
Die Gaszufuhreinheit 3 weist auf eine Vielzahl von Gasbehältern 3a, welche jeweils ein unterschiedliches Gas enthalten, eine Vielzahl von Gasrohren 3b, welche die Gasbehälter 3a mit der Materialeinführungseinheit 4 verbinden, und eine Vielzahl von Gasventilen 3c, welche die Strömungsraten der durch die Gasrohre 3b strömenden Gase anpassen. Jedes Gasventil 3c ist mit einem entsprechenden Gasrohr 3b verbunden. Die Gasventile 3c werden durch die Steuereinheit 12 gesteuert. Die Gasrohre können auf verschiedene Arten und Weisen angeordnet sein. Zum Beispiel können eine Vielzahl von Gasrohren verbunden sein, ein einzelnes Gasrohr kann in eine Vielzahl von Gasrohren verzweigt sein und eine Anordnung, aufweisend sowohl die Verbindung als auch die sich verzweigenden Gasrohre, kann zum Einsatz kommen.
Das von der Gaszufuhreinheit 3 zugeführte Materialgas wird durch die Materialeinführungseinheit 4 in die Kammer 2 eingeführt. Das in die Kammer 2 eingeführte Materialgas (Prozessgas) wird oberhalb des Wafers W zugeführt, um eine angestrebte Schicht auf dem Wafer W zu bilden. Der Typ des Materialgases ist nicht beschränkt und kann gemäß dem Typ der abzuscheidenden Schicht geändert werden.
Eine Duschplatte 4a ist an der Unterseite der Materialeinführungseinheit 4 angeordnet. Die Duschplatte 4a kann aus einem Metallmaterial wie etwa rostfreiem Stahl oder einer Aluminiumlegierung gebildet sein. Die Gase aus den Gasrohren 3b werden in der Materialeinführungseinheit 4 vermischt und der Kammer 2 durch Gaseinblasanschlüsse 4b der Duschplatte 4a zugeführt. Die Duschplatte 4a kann eine Vielzahl von Gaswegen aufweisen, durch welche die Gase dem Wafer W in der Kammer 2 zugeführt werden können, ohne vermischt zu werden.
Die Struktur der Materialeinführungseinheit 4 muss möglicherweise unter Berücksichtigung der Gleichmäßigkeit, der Rohmaterialeffizienz, der Reproduzierbarkeit und der Herstellungskosten der abgeschiedenen Schicht ausgewählt werden, ist jedoch nicht beschränkt, wenn solche Anforderungen erfüllt werden. Somit kann eine bekannte Struktur beliebig verwendet werden.
Der Suszeptor 5 ist an einem oberen Abschnitt der Dreheinheit 6 angeordnet und weist eine Struktur auf, welche es dem Wafer W ermöglicht, durch einen an einer Innenumfangsseite des Suszeptors 5 ausgebildeten ausgesparten Abschnitt hineingegeben und getragen zu werden. Der Suszeptor 5 weist in dem Beispiel aus 1 eine Ringform mit einer Öffnung an dem Mittelabschnitt auf, kann jedoch eine im Wesentlichen flache Plattenform ohne Öffnung aufweisen.
Die Heizeinrichtung 7 ist eine Heizeinheit zum Erhitzen des Suszeptors 5 und/oder des Wafers W. Die Struktur der Heizeinheit ist nicht beschränkt, wenn die Anforderungen wie etwa die Beständigkeit und die Fähigkeit des Erhitzens eines zu erhitzenden Objekts, bis eine angestrebte Temperatur und angestrebte Temperaturverteilung erreicht werden, erfüllt sind. Konkret kann die Heizeinheit Widerstandserwärmung, Lampenerwärmung oder induktive Erwärmung in Anwendung bringen.
Der Abfuhrmechanismus 9 führt das reagierte Materialgas aus dem Inneren der Kammer 2 durch den Gasabfuhrabschnitt 8 ab und steuert mittels eines Gasabfuhrventils 9b und einer Vakuumpumpe 9c den Druck in der Kammer 2, um einen angestrebten Wert aufzuweisen.
Das Strahlungsthermometer 10 ist auf der oberen Fläche der Materialeinführungseinheit 4 angeordnet. Das Strahlungsthermometer 10 emittiert Licht von einer Lichtquelle (nicht dargestellt) zu dem Wafer W und empfängt ein reflektiertes Licht von dem Wafer W, um die Intensität des reflektierten Lichts von dem Wafer W zu messen. Das Strahlungsthermometer 10 empfängt ebenso ein Wärmestrahlungslicht von einer Schichtaufwachsfläche Wa des Wafers W, um die Intensität des Wärmestrahlungslichts zu messen. Obwohl 1 lediglich ein Strahlungsthermometer 10 zeigt, können eine Vielzahl von Strahlungsthermometern 10 auf der oberen Fläche der Materialeinführungseinheit 4 angeordnet sein, um die Temperaturen einer Vielzahl von Abschnitten (zum Beispiel der Innenumfangsseite und der Außenumfangsseite) der Schichtaufwachsfläche Wa des Wafers W zu messen.
Ein Lichtübertragungsfenster ist auf der oberen Fläche der Materialeinführungseinheit 4 ausgebildet, welches Lichter von dem Strahlungsthermometer 10 und einer Lichtquelle einer Verwölbungsmessvorrichtung 11, welche nachstehend beschrieben wird, und das reflektierte Licht und das Wärmestrahlungslicht von dem Wafer W überträgt. Das Lichtübertragungsfenster kann eine beliebige Form wie etwa eine Schlitzform, eine rechteckige Form oder eine Kreisform aufweisen. Das Lichtübertragungsfenster ist aus einem Material gebildet, welches für Lichter in einem durch das Strahlungsthermometer 10 und die Verwölbungsmessvorrichtung 11 gemessenen Wellenlängenbereich durchlässig ist. Um die Temperatur von einer Umgebungstemperatur bis zu ungefähr 1500 Grad zu messen, liegen die zu messenden Lichter vorzugsweise in einem Wellenlängenbereich von dem sichtbaren Bereich bis zu dem Nahinfrarotbereich. In einem solchen Fall kann das Lichtübertragungsfenster vorzugsweise aus Quarz gebildet sein.
Die Steuereinheit 12 weist auf einen Computer (nicht dargestellt), welcher jeweilige Einheiten der Gasphasenabscheidungsvorrichtung 1 und eine Speichereinheit (nicht dargestellt) steuert, welche Schichtabscheidungsprozessinformationen und Programme zur Abscheidung von Schichten speichert. Die Steuereinheit 12 steuert die Gaszufuhreinheit 3, den Drehmechanismus der Dreheinheit 6 und den Abfuhrmechanismus 9 auf Grundlage der Schichtabscheidungsprozessinformationen und der Programme und steuert die Erhitzung des Wafers W mittels der Heizeinrichtung 7.
Die Spülgaszufuhreinheit 13 führt der Kammer 2 unter Steuerung der Spülgassteuereinheit 14 ein Spülgas zu. Das Spülgas ist zum Beispiel ein inertes Gas zum Verhindern der Beeinträchtigung der Heizeinrichtung 7. Die Spülgasabfuhranschlüsse 15 sind an einer Vielzahl von Abschnitten der Unterseite der Dreheinheit 6 angeordnet.
Wie nachstehend beschrieben misst die Verwölbungsmessvorrichtung 11 die Verwölbung des auf dem Suszeptor 5 angeordneten Wafers W. Der Wafer W kann sich nach oben oder nach unten verwölben. In jedem Fall kann die Verwölbungsmessvorrichtung 11 die Verwölbung des Wafers W messen. Die Verwölbungsmessvorrichtung 11 kann eine Funktion des Detektierens, dass der Wafer W auf dem Suszeptor 5 außer Position ist, aufweisen. Der „Außerpositionszustand“ des Wafers W bedeutet, dass der Wafer W angeordnet ist, um relativ zu der Wafermontagefläche des Suszeptors 5 geneigt zu sein.
2 veranschaulicht eine detaillierte optische Struktur der Verwölbungsmessvorrichtung 11. Die Verwölbungsmessvorrichtung 11 weist eine Lichtemissionseinheit 21, eine Lichtempfangseinheit 22, einen Verwölbungsdetektor 23 und eine Lichtauswahleinheit 24 auf. Die in 2 dargestellte Verwölbungsmessvorrichtung 11 kann zudem einen optischen Filter 25, eine Kondensorlinse 26 und eine erste Lichtempfangsbereichsbestimmungseinheit 27 aufweisen. Die in 2 dargestellte Verwölbungsmessvorrichtung 11 kann ferner einen Positionsverschiebungsdetektor 28 aufweisen.
Die Lichtemissionseinheit 21 emittiert zwei optische Signale mit jeweils einer unterschiedlichen Polarisationsrichtung in Richtung des Wafers W. Die von der Lichtemissionseinheit 21 emittierten optischen Signale sind vorzugsweise Laserstrahlen mit derselben Phase und derselben Frequenz. In dem Beispiel aus 2 emittiert die Lichtemissionseinheit 21 zwei Laserstrahlen in Richtung der Schichtaufwachsfläche Wa des Wafers W.
Die Lichtemissionseinheit 21 weist eine Lichtemissionseinrichtung 21a, einen polarisierenden Strahlteiler 21b und einen Spiegel 21c auf. Der polarisierende Strahlteiler 21b teilt einen von der Lichtemissionseinrichtung 21a emittierten Laserstrahl in einen Laserstrahl mit S-Polarisationskomponente und einen Laserstrahl mit P-Polarisationskomponente. Der Laserstrahl mit S-Polarisationskomponente („erste Laserstrahl“) L1 fällt direkt auf die Schichtaufwachsfläche Wa des Wafers W ein und der Laserstrahl mit P-Polarisationskomponente („zweite Laserstrahl“) L2 wird zuerst von dem Spiegel 21c reflektiert, um im Wesentlichen parallel zu dem ersten Laserstrahl L1 zu werden, und fällt dann auf die Schichtaufwachsfläche Wa des Wafers Wein. Die Formulierung „im Wesentlichen parallel“ bedeutet hierbei, dass der erste Laserstrahl L1 und der zweite Laserstrahl L2 möglicherweise nicht im engeren Sinne parallel zueinander verlaufen. Der erste Laserstrahl L1 und der zweite Laserstrahl L2 verlaufen jedoch vorzugsweise so weit wie möglich parallel zueinander.
Der erste Laserstrahl L1 und der zweite Laserstrahl L2 fallen zum Beispiel auf einen Mittelabschnitt der Schichtaufwachsfläche Wa des Wafers W ein. Der Einfallwinkel A1 der Laserstrahlen L1 und L2 ist vorzugsweise mindestens gleich oder kleiner als 20 Grad. Es ist erstrebenswert, Laserstrahlen zu verwenden, welche eine Wellenlänge zum Beispiel gleich oder kleiner als 700 nm, ferner bevorzugt gleich oder kleiner als 600 nm (zum Beispiel 532 nm) aufweisen, da es aufgrund von geringer Wärmestrahlung von dem Wafer W bei der Wellenlänge und aufgrund von hoher Empfindlichkeit eines Detektors auf Siliziumbasis bei der Wellenlänge einfacher wäre, einen Einfluss von einer Lichtemission von einem rotglühenden Wafer W zu vermeiden.
Um die Interferenz von Licht zu vermeiden, welche durch die auf dem Wafer W, welcher das zu messende Objekt ist, abgeschiedene Schicht verursacht wird, wäre es in dieser Ausführungsform wirksam, Laserstrahlen mit einer Wellenlänge zu verwenden, welche es der abgeschiedenen Schicht ermöglicht, die Laserstrahlen zu absorbieren. Genauer gesagt können Laserstrahlen mit einer Energie, welche höher als die Bandlücke der abgeschiedenen Schicht ist, verwendet werden. Wenn die abgeschiedene Schicht die Laserstrahlen dieser Ausführungsform absorbiert, verringert sich die Interferenz in dem Maße, in dem sich die Schichtdicke erhöht. Wenn die Dicke größer als ein gewisses Maß wird, tritt keine Interferenz auf. Zum Beispiel weist, wenn eine GaN-Schicht vorhanden ist, GaN die optische Absorptionskante in dem Ultraviolettbereich (365 nm) auf, wenn die Temperatur gleich oder höher als 700°C ist, absorbiert GaN jedoch Lichter in dem Blau-Violettbereich, da dessen Bandlücke kleiner wird. Daher kann, wenn die GaN-Schicht bei einer Temperatur gleich oder höher als 700°C gebildet wird, die durch GaN verursachte Interferenz von Licht in dieser Ausführungsform unter Verwendung eines Laserstrahls mit einer Wellenlänge von 405 nm reduziert werden.
Die Lichtempfangseinheit 22 empfängt die zwei optischen Signale (den ersten Laserstrahl L1 und den zweiten Laserstrahl L2), welche von dem zu messenden Objekt wie etwa dem Wafer W reflektiert werden, zu unterschiedlichen Zeitpunkten. Dies ermöglicht es der einzelnen Lichtempfangseinheit 22, den ersten Laserstrahl L1 und den zweiten Laserstrahl L2 zu empfangen, und macht eine Bereitstellung einer Lichtempfangseinheit für jeden Laserstrahl überflüssig. Folglich kann die optische Struktur vereinfacht werden.
Die Lichtempfangseinheit 22 weist eine Funktion zur Detektion, wo der erste Laserstrahl L1 und der zweite Laserstrahl L2 einfallen, auf. Ein konkretes Beispiel der Lichtempfangseinheit 22 ist ein positionsempfindlicher Halbleiterdetektor (Semiconductor Position Sensitive Detector, PSD). Der PSD erlangt den Schwerpunkt (die Position) in der Verteilung der einfallenden Laserstrahlen (Punktlichtmenge) und gibt zwei elektrische Signale (analoge Signale) aus, welche den Schwerpunkt wiedergeben. Der PSD ist gegenüber Licht in dem sichtbaren Lichtbereich empfindlich. In der Gasphasenabscheidungsvorrichtung 1 gemäß dieser Ausführungsform wird der Wafer W erhitzt, um rot zu werden, und emittiert daher rotes Licht. Wenn der Wafer W lediglich erhitzt wird, um rotes Licht zu emittieren, kann die Verwendung eines grünen Laserstrahls das Problem vermeiden, da die Intensität des Laserstrahls erheblich stärker als die Intensität von rotem Licht ist, welches von dem Wafer W emittiert wird. Wenn in der Gasphasenabscheidungsvorrichtung 1 gemäß dieser Ausführungsform eine Schicht abgeschieden wird, besteht aufgrund der durch die Schicht verursachten Interferenz des Laserstrahls jedoch ein Zeitpunkt, zu welchem im Wesentlichen kein Laserstrahl reflektiert wird. Zu einem solchen Zeitpunkt ist die Intensität von rotem Licht größer als die Intensität des reflektierten Laserstrahls. Folglich kann die Position des reflektierten Laserstrahls von dem zu messenden Objekt (Wafer W) auf der Lichtempfangseinheit 22 nicht genau gemessen werden oder kann überhaupt nicht gemessen werden. Um dies zu verhindern, wird vorzugsweise der optische Filter 25 verwendet, welcher es keinem Licht einer Wellenlänge außer der der in dieser Ausführungsform verwendeten Laserstrahlen ermöglicht, dahindurchzulaufen. Weitere Beispiele der Lichtempfangseinheit 22 umfassen eine Festkörperabbildungsvorrichtung (wie etwa CCD oder CMOS), welche imstande ist, die Position zu detektieren, an der das Licht empfangen wird.
Die Lichtauswahleinheit 24 ist in dem Strahlengang zwischen der Lichtemissionseinheit 21 und der Lichtempfangseinheit 22 (aufweisend das Innere der Lichtemissionseinheit 21 und das Innere der Lichtempfangseinheit 22) angeordnet. Die Lichtauswahleinheit 24 wählt abwechselnd die zwei optischen Signale aus und leitet die zwei optischen Signale in den Strahlengang. Wie nachstehend beschrieben kann die Lichtauswahleinheit 24 solche Komponenten wie eine Pockels-Zelle, einen Polarisationsverschluss, einen Flüssigkristallverschluss und ein 1/2-Wellenlängenplättchen aufweisen. Da die zwei sich in dem Strahlengang ausbreitenden optischen Signale in dieser Ausführungsform unterschiedliche Polarisationsrichtungen aufweisen, wählt die Lichtauswahleinheit 24 eines der zwei optischen Signale mit den unterschiedlichen Polarisationsrichtungen nach dem anderen aus und leitet das ausgewählte in den Strahlengang, d.h. wählt abwechselnd eines der zwei optischen Signale aus.
Vorzugsweise überträgt die Lichtauswahleinheit 24 Informationen darüber, welches der zwei optischen Signale mit den unterschiedlichen Polarisationsrichtungen ausgewählt wird, an den Verwölbungsdetektor 23. Alternativ kann ein Controller (nicht dargestellt), welcher eingerichtet ist, um die Lichtauswahleinheit 24 zu steuern, um eines der zwei optischen Signale mit den unterschiedlichen Polarisationsrichtungen auszuwählen, die oben beschriebenen Informationen an den Verwölbungsdetektor 23 senden.
Des Weiteren kann vorzugsweise die Lichtauswahleinheit 24 eines der zwei optischen Signale mit unterschiedlichen Polarisationsrichtungen für einen längeren Zeitraum als das andere auswählen.
Wie oben beschrieben emittiert in 2 die Lichtemissionseinheit 21 die zwei optischen Signale zu demselben Zeitpunkt zu dem zu messenden Objekt (Wafer W) und die Lichtauswahleinheit 24 wählt eines der zwei von dem zu messenden Objekt reflektierten optischen Signale nach dem anderen aus und leitet die zwei optischen Signale zu unterschiedlichen Zeitpunkten in dem Strahlengang. Genauer gesagt emittiert die Lichtemissionseinheit 21 die zwei optischen Signale, eines mit einer ersten Polarisationsrichtung und das andere mit einer zweiten Polarisationsrichtung, zu demselben Zeitpunkt und die Lichtauswahleinheit 24 weist eine Funktion zur Auswahl des optischen Signals mit der ersten Polarisationsrichtung und des optischen Signals mit der zweiten Polarisationsrichtung und zum Leiten davon in den Strahlengang zu unterschiedlichen Zeitpunkten auf.
Der optische Filter 25 ist in dem Strahlengang angeordnet, in dem sich der erste Laserstrahl L1 und der zweite Laserstrahl L2, welche von dem Wafer W reflektiert werden, in einer im Wesentlichen parallelen Weise ausbreiten. Der optische Filter 25 schneidet Lichter außer Lichtern mit der Wellenlängenkomponente des ersten Laserstrahls L1 und des zweiten Laserstrahls L2 aus (entfernt diese). Der optische Filter 25 kann zum Beispiel ein monochromatischer Filter sein. Aufgrund des Vorhandenseins des optischen Filters 25 tritt kein Licht außer Lichtern mit derselben Wellenlängenkomponente (in dem oben genannten Beispiel grün) der Laserstrahlen L1 und L2 in die Lichtempfangseinheit 22 ein. Der Einfluss der Lichtemission von dem rotglühenden Wafer W kann vermieden werden und die Positionsdetektionsgenauigkeit kann auf diese Weise verbessert werden.
Die Kondensorlinse 26 kann zwischen dem Wafer W und der Lichtempfangsfläche der Lichtempfangseinheit 22 angeordnet sein, um die Position und die Form des reflektierten Laserstrahls von dem Wafer W anzupassen. Die Kondensorlinse 26 ist in dem Strahlengang angeordnet, in dem sich der erste Laserstrahl L1 und der zweite Laserstrahl L2, welche von dem Wafer W reflektiert werden, im Wesentlichen parallel zueinander ausbreiten. Üblicherweise ist die Kondensorlinse 26 zwischen dem optischen Filter 25 und der Lichtempfangseinheit 22 angeordnet. Die Kondensorlinse 26 fokussiert den ersten Laserstrahl L1 und den zweiten Laserstrahl L2 auf der Lichtempfangsfläche der Lichtempfangseinheit 22. Die Kondensorlinse 26 kann eine halbzylinderförmige Linse sein.
In dem Beispiel aus 1 ist die Lichtauswahleinheit 24 zwischen der Kondensorlinse 26 und der Lichtempfangseinheit 22 angeordnet. Die Lichtauswahleinheit 24 kann jedoch in dem Strahlengang des ersten Laserstrahls L1 und des zweiten Laserstrahls L2 beliebig angeordnet sein und 1 zeigt lediglich ein Beispiel der Position der Lichtauswahleinheit 24.
Die Lichtempfangseinheit 22 ist ein positionsempfindlicher Detektor, welcher den ersten Laserstrahl L1 und den zweiten Laserstrahl L2 zu unterschiedlichen Zeitpunkten empfängt und die Positionen detektiert, an denen die jeweiligen Lichtstrahlen empfangen werden. Die Normale der Lichtempfangsfläche der Lichtempfangseinheit 22 kann relativ zu der optischen Achse des ersten Laserstrahls L1 und des zweiten Laserstrahls L2 um 10 bis 20 Grad geneigt sein.
Durch Neigen der Normale der Lichtempfangsfläche der Lichtempfangseinheit 22 relativ zu der Richtung der einfallenden Laserstrahlen kehrt der von der Lichtempfangseinheit 22 reflektierte Laserstrahl nicht zu dem optischen System zurück, d.h. kein Rückkehrlicht wird erzeugt. Das Rückkehrlicht wirkt als Rauschen auf das reflektierte Licht von dem zu messenden Objekt, welches in der vorliegenden Offenbarung verwendet wird. Da durch Neigen der Lichtempfangsfläche der Lichtempfangseinheit 22 relativ zu der Ausbreitungsrichtung des ersten Laserstrahls L1 und des zweiten Laserstrahls L2 verhindert wird, dass das von der Lichtempfangseinheit 22 reflektierte Licht (Rückkehrlicht) zu dem Strahlengang zurückkehrt, wird eine durch das reflektierte Licht (Rückkehrlicht) verursachte Verschlechterung der Genauigkeit der Positionsdetektion verhindert.
Die erste Lichtempfangsbereichsbestimmungseinheit 27 bestimmt, ob der erste Laserstrahl L1 und der zweite Laserstrahl L2 innerhalb eines ersten Lichtempfangsbereichs einfallen. Wenn die erste Lichtempfangsbereichsbestimmungseinheit 27 bestimmt, dass der erste Laserstrahl L1 und der zweite Laserstrahl L2 innerhalb des ersten Lichtempfangsbereichs einfallen, detektiert der Verwölbungsdetektor 23 den Grad der Verwölbung des Wafers W auf Grundlage der Positionen, an denen der erste Laserstrahl L1 und der zweite Laserstrahl L2 empfangen werden, auf der Lichtempfangsfläche der Lichtempfangseinheit 22. Der Verwölbungsdetektor 23 kann zum Beispiel auf Grundlage von Informationen von der Lichtauswahleinheit 24 bestimmen, welcher des ersten Laserstrahls L1 und des zweiten Laserstrahls L2 durch die Lichtempfangseinheit 22 empfangen wird. Wenn die Lichtauswahleinheit 24 eines der zwei optischen Signale mit unterschiedlichen Polarisationsrichtungen für einen längeren Zeitraum als das andere auswählt, kann der Verwölbungsdetektor 23 auf Grundlage der Detektionszeitdifferenz zwischen dem ersten Laserstrahl L1 und dem zweiten Laserstrahl L2 bestimmen, welcher des ersten Laserstrahls L1 und des zweiten Laserstrahls L2 durch die Lichtempfangseinheit 22 empfangen wird.
Zum Beispiel berechnet der Verwölbungsdetektor 23 die Differenz zwischen dem Änderungsausmaß der Position, an der der erste Laserstrahl L1 empfangen wird, und dem Änderungsausmaß der Position, an der der zweite Laserstrahl L2 empfangen wird, wobei die Positionen durch die Lichtempfangseinheit 22 detektiert werden, und berechnet die Änderung einer Krümmung des Wafers W auf Grundlage der Korrelation zwischen der berechneten Differenz und den jeweiligen Strahlengang-Längen des ersten Laserstrahls L1 und des zweiten Laserstrahls L2. Die Krümmung, bevor die Positionen geändert werden, kann auf Grundlage eines Kalibrierspiegels oder eines Substrats, welcher/welches keine Verwölbung aufweist, in einen Absolutwert des Krümmungsradius umgewandelt werden.
Die Korrelation wird durch einen vorbestimmten Vergleichsausdruck wiedergegeben. Ein Beispiel des Vergleichsausdrucks ist (X1 +X2)/2=w×Y×Z1, wobei X1 für das Änderungsausmaß der Position des Laserstrahls L1 steht, X2 für das Änderungsausmaß der Position des Laserstrahls L2 steht, Y für die Strahlengang-Länge jedes der Laserstrahlen L1 und L2 steht (Y1 steht für die Strahlengang-Länge des Laserstrahls L1 und Y2 steht für die Strahlengang-Länge des Laserstrahls L2, sie werden jedoch als im Wesentlichen derselbe Betrag Y betrachtet), Z1 für das Änderungsausmaß einer Krümmung steht und w für die Distanz zwischen den Positionen steht, an denen die zwei Laserstrahlen auf das zu messende Objekt treffen. Die Vorzeichen von X1 und X2 sind so festgelegt, dass die Positionsänderungen in Richtung des Mittelpunkts zwischen den zwei Laserstrahlen durch dasselbe Vorzeichen angegeben sind.
Es ist möglicherweise nicht praktisch, w und Y unbedingt zu messen. Diese Werte werden jedoch bei der Messung möglicherweise nicht wesentlich geändert. Daher kann in einem simplen Zusammenhang, dass das Gesamtausmaß von Positionsänderungen (d.h. den Änderungen einer geometrischen Distanz zwischen den zwei Laserstrahlen) proportional zu der durch die Gleichung „Xtotal=C×Z1 (Xtotal=X1 +X2)“ wiedergegebenen Krümmung ist, C mittels Kalibrierspiegeln (zwei Typen) mit einem bekannten Krümmungsradius bestimmt werden. Einer der zwei Typen von Kalibrierspiegeln weist vorzugsweise einen Krümmungsradius auf, welcher so unendlich wie möglich ist (d.h. eine flache Fläche), und der andere weist vorzugsweise einen geringsten möglichen Krümmungsradius auf. Wenn möglich wird zudem ein dritter Spiegel mit einem zwischenliegenden Krümmungsradius zur Messung verwendet, um zu bestätigen, dass ein lineares Verhältnis in dem Messbereich gehalten wird (wenn die Kalibrierkurve für Z1 erstellt wird).
Der Verwölbungsdetektor 23 erfasst vorzugsweise die Signale von der Lichtempfangseinheit 22 zu vorbestimmten Zeitpunkten. Zum Beispiel erfasst der Verwölbungsdetektor 23 ein Phasensignal, welches auf eine periodische Bewegung des Wafers W bezogen ist, und erfasst ein Signal von der Lichtempfangseinheit 22 und berechnet die Krümmung lediglich unter Verwendung des Positionssignals in einem beliebigen Phasenbereich der periodischen Bewegung.
Wenn die periodische Bewegung zum Beispiel eine Drehbewegung ist, erfasst der Verwölbungsdetektor 23 ein Signal von der Lichtempfangseinheit 22 synchron mit jeder Drehung des Motors des Drehmechanismus (dem Impuls einer Z-Phase des Motors). Das Positionssignal kann ein zu einem beliebigen Zeitpunkt erlangter Wert oder ein über einen beliebigen Zeitbereich erlangter Durchschnittswert sein. Ferner bevorzugt kann das Positionssignal durch Integrieren dieser Werte erlangt werden. Wenn sich dies schwierig gestaltet, wird empfohlen, einen Wert des Positionssignals durch Ermitteln eines Durchschnitts der über eine Vielzahl von Drehzyklen erfassten Informationen zu erlangen.
In dem Maße, in dem sich die Anzahl an auf dem Wafer W abgeschiedenen Schichten oder die Dicke der Schichten erhöht, erhöht sich ebenso die Verwölbung des Wafers W. Daher ist es bevorzugt, dass die Verwölbungsmessvorrichtung 11 die Verwölbung bei der Abscheidung von Schichten auf dem Wafer W wiederholt misst. Der Verwölbungsmesszyklus in einer Gasphasenabscheidungsvorrichtung vom Einzelwafer-Typ liegt zum Beispiel vorzugsweise innerhalb von 10 Sekunden. In der Praxis wird der Verwölbungsmesszyklus vorzugsweise unter Berücksichtigung der Schichtabscheidungsrate auf dem Wafer W oder der Temperaturänderung in der Kammer 2 bestimmt.
Schichten werden des Öfteren auf dem Wafer W abgeschieden, während der Wafer W gedreht wird. Wenn der erste Laserstrahl L1 und der zweite Laserstrahl L2 in Richtung von Positionen emittiert werden, welche von der Mitte des Wafers W entfernt sind, kann, wenn der Wafer W in hohem Maße gedreht wird, nachdem einer der Laserstrahlen emittiert wird und bevor der andere Laserstrahl emittiert wird, die Verwölbung nicht präzise gemessen werden. Daher ist es bevorzugt, einen Zyklus einer Verwölbungsmessung durch Emittieren des ersten Laserstrahls L1 und des zweiten Laserstrahls L2 innerhalb eines Zeitraums, in welchem 1/10 des Wafers W gedreht wird, zu vollenden.
Wenn eine Vielzahl von Wafern W auf den Suszeptor 5 gesetzt sind und Schichten abgeschieden werden, während die Wafer W gedreht werden, muss das Intervall zwischen der Emission des ersten Laserstrahls L1 und der Emission des zweiten Laserstrahls L2 gemäß der Drehzahl des Suszeptors 5 so angepasst werden, dass die Verwölbung jedes Wafers W in jedem Zyklus an derselben Position gemessen werden kann.
Der Wafer W kann gedreht werden, wobei die Normale des Wafers W relativ zu der Drehachse des Suszeptors 5 geneigt ist. Daher ist es bevorzugt, dass das Intervall zwischen der Emission des ersten Laserstrahls L1 und der Emission des zweiten Laserstrahls L2 so kurz wie möglich ist.
Die Verwölbungsmessvorrichtung 11 kann verwendet werden, um zu detektieren, ob der Wafer W außer Position ist. 3A veranschaulicht ein Beispiel, in welchem der Wafer W in Position ist, und 3B veranschaulicht ein Beispiel, in welchem der Wafer W außer Position ist. Der Wafer W ist außer Position, wenn er wie in 3B dargestellt auf dem Randabschnitt des Suszeptors 5 liegt. Der in 3B dargestellte Fall kann aufgrund des Positionierungsfehlers verursacht werden, wenn der Wafer W mittels Roboterarmen in die Kammer 2 gegeben wird. Der Wafer W kann ebenso außer Position geraten, wenn die Druckbedingung innerhalb der Kammer 2 geändert wird, nachdem der Wafer W korrekt auf dem Suszeptor 5 platziert wird.
Wenn Schichten auf dem Wafer W abgeschieden werden, während der Wafer W außer Position ist, ist es schwierig, eine gleichmäßige Schicht mit einer vorbestimmten Dicke genau zu bilden. Daher wird in dieser Ausführungsform der Schichtabscheidungsprozess gestoppt, wenn die Verwölbungsmessvorrichtung 11 detektiert, dass der Wafer W außer Position ist, und der Wafer W wird aus der Kammer 2 herausgenommen.
Die Verwölbungsmessvorrichtung 11 zur Detektion, ob der Wafer W außer Position ist, weist wie in 2 dargestellt den Positionsverschiebungsdetektor 28 und eine zweite Lichtempfangsbereichsbestimmungseinheit 29 auf.
Die zweite Lichtempfangsbereichsbestimmungseinheit 29 bestimmt, ob die Position des von der Lichtempfangseinheit 22 emittierten ersten Laserstrahls L1 und die Position des ebenso von der Lichtempfangseinheit 22 emittierten zweiten Laserstrahls L2 außerhalb des vorbestimmten ersten Lichtempfangsbereichs liegen.
4 veranschaulicht einen ersten Lichtempfangsbereich 22c, welcher auf der Lichtempfangsfläche der Lichtempfangseinheit 22 festgelegt ist. Wenn der Wafer W an einer vorbestimmten Position auf dem Suszeptor 5 platziert wird, fällt der erste Laserstrahl L1 stets innerhalb des ersten Lichtempfangsbereichs 22c ein. Wenn die Unterseite des Wafers W mit dem Rand des Suszeptors 5 in Kontakt steht und der Wafer W relativ zu dem Suszeptor 5 geneigt ist, fällt der erste Laserstrahl L1 an einer Position außerhalb des ersten Lichtempfangsbereichs 22c ein. 4 zeigt den Fall, in dem ein Strahlpunkt 22d des ersten Laserstrahls innerhalb des ersten Lichtempfangsbereichs 22c liegt, und den Fall, in dem der Strahlpunkt 22d außerhalb des ersten Lichtempfangsbereichs 22c liegt.
Wenn der Neigungswinkel des Wafers W relativ zu der Wafermontagefläche des Suszeptors 5 groß ist, werden der erste Laserstrahl L1 und der zweite Laserstrahl L2 möglicherweise nicht durch die Lichtempfangseinheit 22 empfangen. Ebenso bestimmt in einem solchen Fall die zweite Lichtempfangsbereichsbestimmungseinheit 29, dass die Positionen, an denen der erste Laserstrahl L1 und der zweite Laserstrahl L2 einfallen, außerhalb des ersten Lichtempfangsbereichs 22c liegen.
Wenn die zweite Lichtempfangsbereichsbestimmungseinheit 29 bestimmt, dass die Positionen, an denen der erste Laserstrahl L1 und der zweite Laserstrahl L2 einfallen, außerhalb des ersten Lichtempfangsbereichs 22c liegen, bestimmt der Positionsverschiebungsdetektor 28, dass der Wafer W außer Position ist.
Wenn der Positionsverschiebungsdetektor 28 detektiert, dass der Wafer W außer Position ist, stoppt die Steuereinheit 12 den Schichtabscheidungsprozess, welcher auf dem auf dem Suszeptor 5 montierten Wafer W erfolgt, und dreht die Dreheinheit 6 so, dass der Wafer W zu einer Drehposition gedreht wird, an der der Wafer W aus der Kammer 2 herausgenommen werden kann. Der Wafer W wird dann aus der Kammer 2 herausgenommen. Zum Beispiel wird der aus der Kammer 2 herausgenommene Wafer W ausgesondert. Wenn bis zu dem vorhergehenden Schritt nicht bestimmt wird, dass der Wafer W außer Position ist, kann der Wafer W einmal aus der Kammer 2 herausgenommen werden und dann erneut auf den Suszeptor 5 in der Kammer 2 gesetzt werden, und der Schichtabscheidungsprozess kann ausgehend von dem Schritt, in welchem bestimmt wird, dass der Wafer W außer Position ist, neu gestartet werden. Wenn die Lichtempfangseinheit 22 den ersten Laserstrahl L1 und den zweiten Laserstrahl L2 nicht empfängt, bestimmt die Lichtempfangseinheit 22, dass so etwas wie ein Riss des Wafers W verursacht werden kann, und stoppt den auf dem Wafer W erfolgenden Prozess. Wenn ein Bruchstück des Wafers W in der Kammer 2 zurückbleibt, wird ein solches Stück eingesammelt.
Wie oben beschrieben ist in der ersten Ausführungsform die Lichtauswahleinheit 24 in dem Strahlengang der zwei optischen Signale angeordnet, welche zur optischen Messung der Verwölbung des zu messenden Objekts verwendet werden, wobei die zwei optischen Signale unterschiedliche Polarisationsrichtungen aufweisen. Die Lichtauswahleinheit 24 veranlasst die zwei von dem zu messenden Objekt reflektierten optischen Signale, zu unterschiedlichen Zeitpunkten auf die Lichtempfangseinheit 22 einzufallen. Daher kann die Verwölbung des Wafers W mit einer einzelnen Lichtempfangseinheit 22 gemessen werden, welche die zwei optischen Signale empfängt. Somit kann die optische Struktur der Verwölbungsmessvorrichtung 11 vereinfacht werden.
(Zweite Ausführungsform)
In der ersten Ausführungsform ist die Lichtauswahleinheit 24 auf dem Strahlengang, nachdem die zwei optischen Signale von dem Wafer W reflektiert werden, angeordnet. Die Lichtauswahleinheit 24 kann jedoch auf dem Strahlengang, bevor die zwei optischen Signale von dem Wafer W reflektiert werden, angeordnet sein.
5 veranschaulicht eine optische Struktur einer Verwölbungsmessvorrichtung gemäß einer zweiten Ausführungsform. Die in 5 dargestellte Position der Lichtauswahleinheit 24 in der Verwölbungsmessvorrichtung unterscheidet sich von der in 2 dargestellten Position der Lichtauswahleinheit 24. Des Weiteren unterscheidet sich die Innenstruktur der Lichtemissionseinheit 21 gemäß der zweiten Ausführungsform von der Innenstruktur der in 2 dargestellten Lichtemissionseinheit 21.
In der in 5 dargestellten Verwölbungsmessvorrichtung ist die Lichtauswahleinheit 24 in der Lichtemissionseinheit 21 angeordnet. Die in 5 dargestellte Lichtemissionseinheit 21 weist wie in dem Fall aus 2 eine Lichtemissionseinrichtung 21a, einen polarisierenden Strahlteiler 21b und einen Spiegel 21c auf und weist zusätzlich einen Polarisator 21d und eine Pockels-Zelle 21e auf. Der Polarisator 21d und die Pockels-Zelle 21e bilden die Lichtauswahleinheit 24.
Der Polarisator 21d überträgt lediglich eine konkrete Polarisationskomponente, welche in einem von der Lichtemissionseinrichtung 21a emittierten optischen Signal enthalten ist. Ein Hochspannungsimpuls wird an die Pockels-Zelle 21 e angelegt. Die Pockels-Zelle 21 e ist ein elektrooptischer Modulator, in welchem der Brechungsindex eines nichtzentralsymmetrischen Kristalls linear geändert wird, wenn die Spannung angelegt wird. Somit kann die Pockels-Zelle 21 e die Polarisationsrichtung eines optischen Strahls in Abhängigkeit davon umschalten, ob die Spannung angelegt ist. Während der Hochspannungsimpuls nicht angelegt ist, gibt die Pockels-Zelle 21e das eingegebene optische Signal aus, ohne dessen Polarisationskomponente zu ändern, und während der Hochspannungsimpuls angelegt ist, gibt die Pockels-Zelle 21e ein optisches Signal aus, welches durch Ändern der Polarisationskomponente des eingegebenen optischen Signals um 90 Grad erlangt wird.
Zum Beispiel gibt, wenn der Polarisator 21d das optische Signal mit der S-Polarisationskomponente überträgt, die Pockels-Zelle 21e ein optisches Signal mit der S-Polarisationskomponente aus, während der Hochspannungsimpuls nicht angelegt ist, und gibt ein optisches Signal mit der P-Polarisationskomponente aus, während der Hochspannungsimpuls angelegt ist.
Die von der Pockels-Zelle 21e ausgegebenen optischen Signale werden in den polarisierenden Strahlteiler 21b eingegeben. Der polarisierende Strahlteiler 21b trennt das optische Signal mit der S-Polarisationskomponente und das optische Signal mit der P-Polarisationskomponente. Danach gibt die Lichtemissionseinheit 21 das optische Signal mit der S-Polarisationskomponente und das optische Signal mit der P-Polarisationskomponente zu unterschiedlichen Zeitpunkten aus.
Wie oben beschrieben schaltet die in 5 dargestellte Lichtauswahleinheit 24 (Pockels-Zelle 21e) den Betrieb, bei welchem das optische Signal mit der konkreten Polarisationskomponente unverändert ausgegeben wird, und den Betrieb, bei welchem das optische Signal mit einer Polarisationskomponente ausgegeben wird, welche sich von der konkreten Polarisationskomponente unterscheidet, abwechselnd um. Die Lichtemissionseinheit 21 gibt die zwei optischen Signale, welche die Lichtauswahleinheit abwechselnd auswählt, zu unterschiedlichen Zeitpunkten aus.
In der in 5 dargestellten Verwölbungsmessvorrichtung fallen der erste Laserstrahl L1 und der zweite Laserstrahl L2 zu unterschiedlichen Zeitpunkten auf den Wafer W ein und werden davon reflektiert und werden durch die Lichtempfangseinheit 22 vermittels des optischen Filters 25 und der Kondensorlinse 26 empfangen.
5 zeigt ein Beispiel, in welchem die Lichtauswahleinheit 24 in der Lichtemissionseinheit 21 enthalten ist. Die Lichtauswahleinheit 24 kann jedoch wie in 6 dargestellt zwischen der Lichtemissionseinheit 21 und dem Wafer W, d.h. bevor der erste Laserstrahl L1 und der zweite Laserstrahl L2, welche von der Lichtemissionseinheit 21 emittiert werden, auf den Wafer W treffen, angeordnet sein. In dem in 6 dargestellten Fall weist die Lichtauswahleinheit 24 zum Beispiel zwei Flüssigkristallverschlüsse (einen ersten Flüssigkristallverschluss 30a und einen zweiten Flüssigkristallverschluss 30b) auf. Der erste Flüssigkristallverschluss 30a schaltet den Betrieb, bei welchem der von der Lichtemissionseinheit 21 emittierte erste Laserstrahl L1 mit der S-Polarisationskomponente übertragen wird, und den Betrieb, bei welchem er blockiert wird, elektrisch um. Der zweite Flüssigkristallverschluss 30b schaltet den Betrieb, bei welchem der von der Lichtemissionseinheit 21 emittierte zweite Laserstrahl L2 mit der P-Polarisationskomponente übertragen wird, und den Betrieb, bei welchem er blockiert wird, elektrisch um. Der Zeitpunkt, zu welchem der erste Flüssigkristallverschluss 30a den Laserstrahl L1 überträgt, und der Zeitpunkt, zu welchem der zweite Flüssigkristallverschluss 30a den Laserstrahl L2 überträgt, werden abwechselnd ausgewählt. Auf diese Weise können die Zeitpunkte der auf den Wafer W einfallenden Laserstrahlen unterschieden werden.
Vorzugsweise überträgt in den beiden in den 5 und 6 dargestellten Fällen die Lichtauswahleinheit 24 Informationen darüber, welches der zwei optischen Signale mit den unterschiedlichen Polarisationsrichtungen ausgewählt wird, an den Verwölbungsdetektor 23. Alternativ kann ein Controller (nicht dargestellt), welcher eingerichtet ist, um die Lichtauswahleinheit 24 zu steuern, um eines der zwei optischen Signale mit den unterschiedlichen Polarisationsrichtungen auszuwählen, die oben beschriebenen Informationen an den Verwölbungsdetektor 23 senden. Des Weiteren kann vorzugsweise in den beiden in den 5 und 6 dargestellten Fällen die Lichtauswahleinheit 24 eines der zwei optischen Signale mit unterschiedlichen Polarisationsrichtungen für einen längeren Zeitraum als das andere auswählen.
Der Verwölbungsdetektor 23 kann auf Grundlage solcher Informationen bestimmen, welcher des ersten Laserstrahls L1 und des zweiten Laserstrahls L2 emittiert wird.
Die 2, 5 und 6 veranschaulichen lediglich übliche Beispiele der Lichtauswahleinheit 24. Wo in dem Strahlengang die Lichtauswahleinheit 24 angeordnet ist und welches optische Element als die Lichtauswahleinheit 24 verwendet wird, kann beliebig bestimmt werden.
Zum Beispiel kann anstatt der zwei in 6 verwendeten Flüssigkristallverschlüsse 30a und 30b ein einzelner Flüssigkristallverschluss mit einer Größe, welche es dem ersten Laserstrahl L1 und dem zweiten Laserstrahl L2 ermöglicht, gleichzeitig übertragen zu werden, verwendet werden. Im Allgemeinen weist ein Flüssigkristallverschluss einen Flüssigkristallabschnitt, welcher die Polarisation dreht, und einen Lichtanalyseabschnitt auf, welcher in einer Richtung polarisiertes Licht überträgt. Wenn wie oben beschrieben ein einzelner Flüssigkristallverschluss die Polarisation steuert, ist der Lichtanalyseabschnitt nicht notwendigerweise angeordnet, um zu dem Flüssigkristallabschnitt benachbart zu sein, sondern kann an einer beliebigen Position zwischen dem Flüssigkristallabschnitt und der Lichtempfangseinheit 22 angeordnet sein.
Obschon gewisse Ausführungsformen beschrieben wurden, wurden diese Ausführungsformen lediglich beispielhaft dargestellt und sind nicht dazu vorgesehen, den Rahmen der Offenbarungen zu beschränken. Tatsächlich können die hier beschriebenen neuartigen Verfahren und Systeme in verschiedensten anderen Formen verwirklicht werden; des Weiteren können verschiedene Auslassungen, Ersetzungen und Änderungen in der Form der hier beschriebenen Verfahren und Systeme vorgenommen werden, ohne vom Geist der Offenbarungen abzuweichen. Die beigefügten Ansprüche und deren Äquivalente sind dazu vorgesehen, solche Formen oder Modifikationen abzudecken, welche in den Rahmen und Geist der Offenbarungen fallen würden.

Claims

Verwölbungsmessvorrichtung, aufweisend: eine Lichtemissionseinrichtung, welche zwei optische Signale mit unterschiedlichen Polarisationsrichtungen zu einem zu messenden Objekt emittiert; eine Lichtempfangseinrichtung, welche die zwei von dem zu messenden Objekt reflektierten optischen Signale zu unterschiedlichen Zeitpunkten empfängt; einen Verwölbungsdetektor, welcher auf Grundlage von Positionen, an denen die zwei optischen Signale empfangen werden, an der Lichtempfangseinrichtung eine Verwölbung des zu messenden Objekts detektiert; und eine Lichtauswahleinrichtung, welche in einem Strahlengang der zwei optischen Signale angeordnet ist, die zwei optischen Signale abwechselnd auswählt und die zwei optischen Signale in den Strahlengang leitet.
Verwölbungsmessvorrichtung nach Anspruch 1, wobei die Lichtauswahleinrichtung in dem Strahlengang zwischen der Lichtemissionseinrichtung und der Lichtempfangseinrichtung angeordnet ist.
Verwölbungsmessvorrichtung nach Anspruch 1, wobei: die Lichtauswahleinrichtung einen ersten Laserstrahl, welcher ein linear polarisiertes Licht ist, und einen zweiten Laserstrahl, welcher in einer senkrecht zu einer Polarisationsrichtung des ersten Laserstrahls verlaufenden Richtung polarisiert ist, abwechselnd auswählt und den ersten Laserstrahl und den zweiten Laserstrahl in den Strahlengang leitet; und der Verwölbungsdetektor auf Grundlage einer Position, an der der erste Laserstrahl empfangen wird, und einer Position, an der der zweite Laserstrahl empfangen wird, die Verwölbung des zu messenden Objekts detektiert, wobei der erste Laserstrahl und der zweite Laserstrahl zu unterschiedlichen Zeitpunkten empfangen werden.
Verwölbungsmessvorrichtung nach Anspruch 1, wobei: die Lichtemissionseinrichtung die zwei optischen Signale zu demselben Zeitpunkt in Richtung des zu messenden Objekts emittiert; und die Lichtauswahleinrichtung beim Leiten der zwei optischen Signale in den Strahlengang die zwei von dem zu messenden Objekt reflektierten optischen Signale zu unterschiedlichen Zeitpunkten auswählt.
Verwölbungsmessvorrichtung nach Anspruch 4, wobei: die Lichtemissionseinrichtung die zwei optischen Signale zu demselben Zeitpunkt emittiert, wobei ein optisches Signal eine erste Polarisationsrichtung aufweist und ein anderes optisches Signal eine zweite Polarisationsrichtung aufweist; und die Lichtauswahleinrichtung beim Leiten der zwei optischen Signale in den Strahlengang das eine optische Signal mit der ersten Polarisationsrichtung und das andere optische Signal mit der zweiten Polarisationsrichtung zu unterschiedlichen Zeitpunkten auswählt.
Verwölbungsmessvorrichtung nach Anspruch 1, wobei die Lichtauswahleinrichtung abwechselnd auswählt, ob ein optisches Signal mit einer vorbestimmten Polarisationskomponente emittiert wird oder ein optisches Signal mit einer anderen Polarisationskomponente, welche sich von der vorbestimmten Polarisationskomponente unterscheidet, emittiert wird.
Verwölbungsmessvorrichtung nach Anspruch 5, wobei die Lichtemissionseinrichtung die zwei optischen Signale, welche durch die Lichtauswahleinrichtung abwechselnd ausgewählt werden, zu unterschiedlichen Zeitpunkten emittiert.
Gasphasenabscheidungsvorrichtung, aufweisend: eine Reaktionskammer, in welcher eine Gasphasenwachstumsreaktion eines Substrats verursacht wird; eine Gaszufuhreinrichtung, welche der Reaktionskammer ein Gas zuführt; ein Heizmittel, welches das Substrat von einer Seite erhitzt, welche einer Schichtaufwachsfläche des Substrats gegenüberliegt; eine Lichtemissionseinrichtung, welche zwei optische Signale mit unterschiedlichen Polarisationsrichtungen zu der Schichtaufwachsfläche emittiert; eine Lichtempfangseinrichtung, welche die zwei von der Schichtaufwachsfläche reflektierten optischen Signale zu unterschiedlichen Zeitpunkten empfängt; einen Verwölbungsdetektor, welcher auf Grundlage von Positionen, an denen die zwei optischen Signale empfangen werden, an der Lichtempfangseinrichtung eine Verwölbung des Substrats detektiert; und eine Lichtauswahleinrichtung, welche in einem Strahlengang der zwei optischen Signale angeordnet ist, die zwei optischen Signale abwechselnd auswählt und die zwei optischen Signale in den Strahlengang leitet.
Gasphasenabscheidungsvorrichtung nach Anspruch 8, wobei die Lichtauswahleinrichtung in dem Strahlengang zwischen der Lichtemissionseinrichtung und der Lichtempfangseinrichtung angeordnet ist.
Gasphasenabscheidungsvorrichtung nach Anspruch 8, wobei: die Lichtauswahleinrichtung einen ersten Laserstrahl, welcher ein linear polarisiertes Licht ist, welches in einer Richtung polarisiert ist, und einen zweiten Laserstrahl, welcher in einer senkrecht zu der einen Richtung, in welcher der erste Laserstrahl polarisiert ist, verlaufenden Richtung polarisiert ist, abwechselnd auswählt und den ersten Laserstrahl und den zweiten Laserstrahl in den Strahlengang leitet; und der Verwölbungsdetektor auf Grundlage einer Position, an der der erste Laserstrahl empfangen wird, und einer Position, an der der zweite Laserstrahl empfangen wird, die Verwölbung des zu messenden Substrats detektiert, wobei der erste Laserstrahl und der zweite Laserstrahl zu unterschiedlichen Zeitpunkten empfangen werden.
Gasphasenabscheidungsvorrichtung nach Anspruch 8, wobei: die Lichtemissionseinrichtung die zwei optischen Signale zu demselben Zeitpunkt in Richtung des zu messenden Substrats emittiert; und die Lichtauswahleinrichtung beim Leiten der zwei optischen Signale in den Strahlengang die zwei von dem zu messenden Substrat reflektierten optischen Signale zu unterschiedlichen Zeitpunkten auswählt.
Gasphasenabscheidungsvorrichtung nach Anspruch 11, wobei: die Lichtemissionseinrichtung die zwei optischen Signale emittiert, wobei ein optisches Signal eine erste Polarisationsrichtung aufweist und ein anderes optisches Signal eine zweite Polarisationsrichtung aufweist; und die Lichtauswahleinrichtung beim Leiten der zwei optischen Signale in den Strahlengang das eine optische Signal mit der ersten Polarisationsrichtung und das andere optische Signal mit der zweiten Polarisationsrichtung zu unterschiedlichen Zeitpunkten auswählt.
Gasphasenabscheidungsvorrichtung nach Anspruch 8, wobei die Lichtauswahleinrichtung abwechselnd auswählt, ob ein optisches Signal mit einer vorbestimmten Polarisationskomponente emittiert wird oder ein optisches Signal mit einer anderen Polarisationskomponente, welche sich von der vorbestimmten Polarisationskomponente unterscheidet, emittiert wird.
Gasphasenabscheidungsvorrichtung nach Anspruch 13, wobei die Lichtemissionseinrichtung die zwei optischen Signale, welche durch die Lichtauswahleinrichtung abwechselnd ausgewählt werden, zu unterschiedlichen Zeitpunkten emittiert.
Verwölbungsmessverfahren, umfassend: Emittieren von zwei optischen Signalen mit unterschiedlichen Polarisationsrichtungen zu einem zu messenden Objekt; Abwechselndes Auswählen der zwei optischen Signale und Leiten der zwei optischen Signale in einen Strahlengang; Empfangen der zwei von dem zu messenden Objekt reflektierten optischen Signale zu unterschiedlichen Zeitpunkten; und Detektieren einer Verwölbung des zu messenden Objekts auf Grundlage von Positionen, an denen die zwei optischen Signale empfangen werden.
Verwölbungsmessverfahren nach Anspruch 15, wobei die zwei optischen Signale abwechselnd ausgewählt werden, nachdem die zwei optischen Signale in Richtung des zu messenden Objekts emittiert werden und bevor die zwei optischen Signale empfangen werden.
Verwölbungsmessverfahren nach Anspruch 15, wobei: ein erster Laserstrahl, welcher ein linear polarisiertes Licht ist, welches in einer Richtung polarisiert ist, und ein zweiter Laserstrahl, welcher in einer senkrecht zu der einen Richtung, in welcher der erste Laserstrahl polarisiert ist, verlaufenden Richtung polarisiert ist, abwechselnd ausgewählt und in den Strahlengang geleitet werden; und die Verwölbung des zu messenden Objekts auf Grundlage einer Position, an der der erste Laserstrahl empfangen wird, und einer Position, an der der zweite Laserstrahl empfangen wird, detektiert wird, wobei der erste Laserstrahl und der zweite Laserstrahl zu unterschiedlichen Zeitpunkten empfangen werden.
Verwölbungsmessverfahren nach Anspruch 15, wobei: die zwei optischen Signale zu demselben Zeitpunkt in Richtung des zu messenden Objekts emittiert werden; und die zwei von dem zu messenden Objekt reflektierten optischen Signale zu unterschiedlichen Zeitpunkten ausgewählt und in den Strahlengang geleitet werden.
Verwölbungsmessverfahren nach Anspruch 18, wobei: die zwei optischen Signale, welche ein erstes optisches Signal mit einer ersten Polarisationsrichtung und ein zweites optisches Signal mit einer zweiten Polarisationsrichtung sind, zu demselben Zeitpunkt emittiert werden; und das erste optische Signal mit der ersten Polarisationsrichtung und das zweite optische Signal mit der zweiten Polarisationsrichtung zu unterschiedlichen Zeitpunkten ausgewählt und in den Strahlengang geleitet werden.
Verwölbungsmessverfahren nach Anspruch 15, wobei abwechselnd ausgewählt wird, ob ein optisches Signal mit einer konkreten Polarisationskomponente emittiert wird oder ein optisches Signal mit einer anderen Polarisationskomponente, welche durch Ändern der konkreten Polarisationskomponente erlangt wird, emittiert wird.