JP2016075659A - Curvature measurement device and curvature measurement method - Google Patents
Curvature measurement device and curvature measurement method Download PDFInfo
- Publication number
- JP2016075659A JP2016075659A JP2015057144A JP2015057144A JP2016075659A JP 2016075659 A JP2016075659 A JP 2016075659A JP 2015057144 A JP2015057144 A JP 2015057144A JP 2015057144 A JP2015057144 A JP 2015057144A JP 2016075659 A JP2016075659 A JP 2016075659A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- laser light
- laser
- laser beam
- light
- reflected
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Granted
Links
Images
Landscapes
- Length Measuring Devices By Optical Means (AREA)
- Testing Or Measuring Of Semiconductors Or The Like (AREA)
- Chemical Vapour Deposition (AREA)
Abstract
Description
本発明は、曲率測定装置及び曲率測定方法に関する。 The present invention relates to a curvature measuring device and a curvature measuring method.
従来から、IGBT(Insulated Gate Bipolar Transistor:絶縁ゲートバイポーラトランジスタ)などのパワーデバイスのように、比較的膜厚が大きい結晶膜を必要とする半導体素子の製造工程では、半導体ウェハなどの基板に単結晶薄膜を気相成長させて成膜を行うエピタキシャル成長技術が利用されている。このエピタキシャル成長技術に使用される成膜装置では、常圧又は減圧に保持された成膜室内にウェハなどの基板が載置される。そして、この基板が加熱されつつ、成膜のための原料となるガス(原料ガス)が成膜室内に供給される。これにより、基板の表面で原料ガスの熱分解反応や水素還元反応などの化学反応が起こり、基板上にエピタキシャル膜が成膜されることになる。 Conventionally, in a manufacturing process of a semiconductor element that requires a relatively large crystal film like a power device such as an IGBT (Insulated Gate Bipolar Transistor), a single crystal is formed on a substrate such as a semiconductor wafer. An epitaxial growth technique is used in which a thin film is vapor-phase grown to form a film. In a film forming apparatus used for this epitaxial growth technique, a substrate such as a wafer is placed in a film forming chamber maintained at normal pressure or reduced pressure. Then, while the substrate is heated, a gas (raw material gas) serving as a raw material for film formation is supplied into the film formation chamber. As a result, a chemical reaction such as a thermal decomposition reaction or a hydrogen reduction reaction of the source gas occurs on the surface of the substrate, and an epitaxial film is formed on the substrate.
この成膜装置では、測定対象物である基板の曲率を測定する曲率測定装置(反り測定装置)が用いられている。この曲率測定装置は、主にプロセス手順の最適化時などに用いられているが、近年、量産装置においても用いられ、常時の反り監視が要求されるようになってきている。例えば、8インチシリコンへの窒化ガリウム(GaN)成膜においては、シリコンとGaN薄膜の熱膨張係数の違いや結晶格子定数の大きな不整合に加え、大きな温度幅を行き来する膜作製条件もあり、成膜中にウェハがどの程度反っているかを監視することが非常に重要となっている。この反り監視をおろそかにした場合、成膜中のあるいは成膜後に降温した後で、ウェハの断裂や薄膜の微細なヒビ(クラック)の発生による製品品質の低下につながる。したがって、反り監視は、量産に先立ったプロセス手順の最適化において必須であるが、成膜室内の状態が少しずつ変化する量産状況においても、品質保持のために必要となってきている。 In this film forming apparatus, a curvature measuring apparatus (warp measuring apparatus) that measures the curvature of a substrate as a measurement object is used. This curvature measuring device is mainly used when optimizing a process procedure, but in recent years, it is also used in a mass production device, and constant warpage monitoring has been required. For example, in the film formation of gallium nitride (GaN) on 8 inch silicon, in addition to the difference in thermal expansion coefficient between silicon and GaN thin film and the large mismatch of the crystal lattice constant, there are film preparation conditions that go back and forth over a large temperature range, It is very important to monitor how much the wafer is warped during film formation. If this warpage monitoring is neglected, the temperature of the product is lowered during film formation or after the film formation is lowered, and this leads to deterioration of product quality due to the tearing of the wafer and the generation of fine cracks (cracks) in the thin film. Accordingly, warpage monitoring is essential for optimizing process procedures prior to mass production, but is also necessary for maintaining quality even in mass production situations where the conditions in the film forming chamber change little by little.
現在主流の曲率測定装置は、二本以上のレーザ光を並行させて成膜室の窓を介して基板に入射させ、基板により反射されて前述の窓を通過して戻ってきた少なくとも二本のレーザ光の位置を検出し、それらの間隔を読み取っている。三本以上のレーザ光を利用する場合でも二本のレーザ光を用いる場合と原理としての差はないため、以下簡単のため、二本のレーザ光を用いる場合を説明する。二本のレーザ光を検出する方式としては、二本のレーザ光を一括して二次元CCD(電荷結合素子)により検出する二点一括CCD方式が一般に採用されている。この方式では、二本のレーザ光が同じ素子面(受光面)に入射し、それらのレーザ光は画素の中に二つの点として得られる。そして、その両点の距離が画像処理によって算出されて曲率に換算される。 At present, the mainstream curvature measuring apparatus makes two or more laser beams parallel to be incident on the substrate through the window of the film forming chamber, reflected by the substrate, and returned through the window. The position of the laser beam is detected and the interval between them is read. Even when three or more laser beams are used, there is no difference in principle from the case where two laser beams are used. For the sake of simplicity, the case where two laser beams are used will be described below. As a method for detecting two laser beams, a two-point collective CCD method in which two laser beams are collectively detected by a two-dimensional CCD (charge coupled device) is generally employed. In this method, two laser beams are incident on the same element surface (light receiving surface), and these laser beams are obtained as two points in the pixel. Then, the distance between the two points is calculated by image processing and converted into a curvature.
しかしながら、前述の二点一括CCD方式において、反りが大きい場合には両点が一致してしまう場合があり、両点の間の距離が存在しなくなることがある。このため、曲率自体が存在しているにも関わらず、その曲率の測定が不能になる。また、両点が一致しない場合でも、CCDの分解能があるため、反りが大きい領域では、SN比(S/N)が悪くなる。さらに、二本のレーザ光が通過する窓を小さくするため、両点の間を狭くする必要がある場合には、より条件が悪くなり、SN比が悪化する。 However, in the above-described two-point collective CCD system, if the warp is large, the two points may coincide with each other, and the distance between the two points may not exist. This makes it impossible to measure the curvature even though the curvature itself exists. Even if the two points do not match, the SN ratio (S / N) is deteriorated in a region where warpage is large due to the CCD resolution. Furthermore, in order to reduce the window through which the two laser beams pass, when it is necessary to narrow between the two points, the conditions become worse, and the SN ratio becomes worse.
本発明が解決しようとする課題は、曲率測定不能の抑止及び曲率測定精度の向上を実現することができる曲率測定装置及び曲率測定方法を提供することである。 The problem to be solved by the present invention is to provide a curvature measuring device and a curvature measuring method capable of preventing the inability to measure the curvature and improving the accuracy of the curvature measurement.
本発明の実施形態に係る第1の曲率測定装置は、レーザ光を出射する光出射部と、光出射部により出射されたレーザ光を、それぞれ偏光方向及び進行方向が異なる第1のレーザ光と第2のレーザ光に分離する第1の偏光ビームスプリッタと、第1のレーザ光及び第2のレーザ光が並行して測定対象物に進むように第1のレーザ光及び第2のレーザ光のいずれか一方を反射する反射部と、測定対象物により鏡面反射された第1のレーザ光及び第2のレーザ光のいずれか一方を透過させ、他方を当該一方の進行方向と異なる方向に反射する第2の偏光ビームスプリッタと、第2の偏光ビームスプリッタにより反射された又は第2の偏光ビームスプリッタを透過した第1のレーザ光の入射位置を検出する一次元の第1の位置検出素子と、第2の偏光ビームスプリッタを透過した又は第2の偏光ビームスプリッタにより反射された第2のレーザ光の入射位置を検出する一次元の第2の位置検出素子とを備える。 A first curvature measurement apparatus according to an embodiment of the present invention includes a light emitting unit that emits laser light, and a laser beam emitted from the light emitting unit, and a first laser beam having a different polarization direction and traveling direction. A first polarization beam splitter that separates the second laser beam, and the first laser beam and the second laser beam so that the first laser beam and the second laser beam travel to the object to be measured in parallel. The reflecting part that reflects either one of the first laser light and the second laser light that is specularly reflected by the object to be measured is transmitted, and the other is reflected in a direction different from the one traveling direction. A second polarizing beam splitter; a one-dimensional first position detecting element that detects an incident position of the first laser beam reflected by the second polarizing beam splitter or transmitted through the second polarizing beam splitter; Second polarization And a second position detecting element of the one-dimensional detecting the incident position of the second laser beam reflected by the over beam splitter has passed through the or a second polarizing beam splitter.
また、本発明の実施形態に係る第2の曲率測定装置は、レーザ光を出射する光出射部と、光出射部により出射されたレーザ光を、それぞれ偏光方向及び進行方向が異なる第1のレーザ光と第2のレーザ光に分離する第1の偏光ビームスプリッタと、第1のレーザ光及び第2のレーザ光が並行して測定対象物に進むように第2のレーザ光を反射する反射部と、測定対象物に向かって進む第1のレーザ光及び第2のレーザ光のいずれか一方を透過させる第2の偏光ビームスプリッタと、測定対象物に向かって進む第1のレーザ光及び第2のレーザ光が通過し、測定対象物により鏡面反射された第1のレーザ光及び第2のレーザ光が通過する1/4波長板と、測定対象物により鏡面反射されて1/4波長板を通過した第1のレーザ光及び第2のレーザ光の個々の入射位置をそれぞれ検出する第1の位置検出素子及び第2の位置検出素子とを備える。 In addition, the second curvature measuring apparatus according to the embodiment of the present invention includes a light emitting unit that emits laser light and a laser beam emitted from the light emitting unit that has a polarization direction and a traveling direction that are different from each other. A first polarization beam splitter that separates the light and the second laser light, and a reflection unit that reflects the second laser light so that the first laser light and the second laser light travel in parallel to the measurement object A second polarization beam splitter that transmits one of the first laser beam and the second laser beam traveling toward the measurement object, and the first laser beam and the second laser beam traveling toward the measurement object A quarter-wave plate through which the first laser beam and the second laser beam that have been specularly reflected by the measurement object pass, and a quarter-wave plate that is specularly reflected by the measurement object. The first laser beam and the second laser beam that have passed And a first position detecting element and a second position detecting element for detecting the individual position of incidence of the light, respectively.
また、上記第2の曲率測定装置において、測定対象物に向かって進む第1のレーザ光が第2の偏光ビームスプリッタを透過する場合、第2の偏光ビームスプリッタは、測定対象物により鏡面反射されて1/4波長板を通過した第1のレーザ光を反射し、反射部は、測定対象物により鏡面反射されて1/4波長板を通過した第2のレーザ光を反射し、第1の位置検出素子は、第2の偏光ビームスプリッタにより反射された第1のレーザ光の入射位置を検出し、第2の位置検出素子は、反射部により反射された第2のレーザ光の入射位置を検出することが望ましい。 In the second curvature measuring apparatus, when the first laser light traveling toward the measurement object passes through the second polarization beam splitter, the second polarization beam splitter is specularly reflected by the measurement object. The first laser beam that has passed through the quarter-wave plate is reflected, and the reflection unit reflects the second laser beam that has been specularly reflected by the measurement object and passed through the quarter-wave plate, The position detection element detects the incident position of the first laser beam reflected by the second polarization beam splitter, and the second position detection element determines the incident position of the second laser beam reflected by the reflection unit. It is desirable to detect.
また、上記第2の曲率測定装置において、測定対象物に向かって進む第2のレーザ光が第2の偏光ビームスプリッタを透過する場合、第1の偏光ビームスプリッタは、測定対象物により鏡面反射されて1/4波長板を通過した第1のレーザ光を反射し、第2の偏光ビームスプリッタは、測定対象物により鏡面反射されて1/4波長板を通過した第2のレーザ光を反射し、第1の位置検出素子は、第1の偏光ビームスプリッタにより反射された第1のレーザ光の入射位置を検出し、第2の位置検出素子は、第2の偏光ビームスプリッタにより反射された第2のレーザ光の入射位置を検出することが望ましい。 In the second curvature measuring apparatus, when the second laser beam traveling toward the measurement object passes through the second polarization beam splitter, the first polarization beam splitter is specularly reflected by the measurement object. The first laser beam that has passed through the quarter-wave plate is reflected, and the second polarizing beam splitter reflects the second laser beam that has been specularly reflected by the measurement object and passed through the quarter-wave plate. The first position detecting element detects the incident position of the first laser beam reflected by the first polarizing beam splitter, and the second position detecting element is the first position reflected by the second polarizing beam splitter. It is desirable to detect the incident position of the second laser beam.
また、上記第1又は第2の曲率測定装置において、第1の位置検出素子により検出された第1のレーザ光の入射位置の変位量と、第2の位置検出素子により検出された第2のレーザ光の入射位置の変位量との差を算出し、その算出した差と第1のレーザ光及び第2のレーザ光の個々の光路長との相関から測定対象物の曲率変化量を算出する算出部をさらに備えることが望ましい。 Further, in the first or second curvature measuring device, the displacement amount of the incident position of the first laser beam detected by the first position detecting element and the second amount detected by the second position detecting element. The difference between the amount of displacement of the incident position of the laser beam is calculated, and the amount of curvature change of the measurement object is calculated from the correlation between the calculated difference and the respective optical path lengths of the first laser beam and the second laser beam. It is desirable to further include a calculation unit.
また、上記第1又は第2の曲率測定装置において、第1の位置検出素子及び第2の位置検出素子は、測定対象物により反射された第1のレーザ光と第2のレーザ光の2線分間の最短距離の変位を検出することが望ましい。 In the first or second curvature measuring apparatus, the first position detecting element and the second position detecting element are two lines of the first laser beam and the second laser beam reflected by the measurement object. It is desirable to detect the shortest distance displacement in minutes.
また、上記第1又は第2の曲率測定装置において、第1のレーザ光を第1の位置検出素子の素子列方向と垂直な方向に集光し、第2のレーザ光を第2の位置検出素子の素子列方向と垂直な方向に集光する集光レンズをさらに備えることが望ましい。 In the first or second curvature measuring apparatus, the first laser beam is condensed in a direction perpendicular to the element array direction of the first position detection element, and the second laser beam is detected in the second position. It is desirable to further include a condensing lens that collects light in a direction perpendicular to the element row direction of the elements.
また、上記第1又は第2の曲率測定装置において、光出射部は、レーザ光として700nm以下の波長のレーザ光を出射することが望ましい。 In the first or second curvature measuring apparatus, the light emitting unit desirably emits laser light having a wavelength of 700 nm or less as laser light.
また、上記第1又は第2の曲率測定装置において、第1の位置検出素子は、第1のレーザ光が入射する第1の受光面を有しており、第1の受光面は、その法線方向が第1のレーザ光の光軸から少なくとも10度傾いており、第2の位置検出素子は、第2のレーザ光が入射する第2の受光面を有しており、第2の受光面は、その法線方向が第2のレーザ光の光軸から少なくとも10度傾いていることが望ましい。 In the first or second curvature measuring apparatus, the first position detection element has a first light receiving surface on which the first laser light is incident, and the first light receiving surface is a method of the first light receiving surface. The linear direction is inclined at least 10 degrees from the optical axis of the first laser beam, and the second position detecting element has a second light receiving surface on which the second laser beam is incident, It is desirable that the normal direction of the surface is inclined at least 10 degrees from the optical axis of the second laser beam.
また、上記第1又は第2の曲率測定装置において、第1のレーザ光を第1の位置検出素子の素子列方向と垂直な方向に引き伸ばし、第2のレーザ光を第2の位置検出素子の素子列方向と垂直な方向に引き伸ばす成形部をさらに備えることが望ましい。 In the first or second curvature measuring apparatus, the first laser beam is stretched in a direction perpendicular to the element array direction of the first position detection element, and the second laser beam is extended to the second position detection element. It is desirable to further include a molding portion that extends in a direction perpendicular to the element array direction.
また、本発明の実施形態に係る第1の曲率測定方法は、レーザ光を光出射部により出射する工程と、光出射部により出射されたレーザ光を、それぞれ偏光方向及び進行方向が異なる第1のレーザ光と第2のレーザ光に第1の偏光ビームスプリッタにより分離する工程と、第1のレーザ光及び第2のレーザ光が並行して測定対象物に進むように第1のレーザ光及び第2のレーザ光のいずれか一方を反射部により反射する工程と、測定対象物により鏡面反射された第1のレーザ光及び第2のレーザ光のいずれか一方を透過させ、他方を当該一方の進行方向と異なる方向に第2の偏光ビームスプリッタにより反射する工程と、第2の偏光ビームスプリッタにより反射された又は第2の偏光ビームスプリッタを透過した第1のレーザ光の入射位置を一次元の第1の位置検出素子により検出する工程と、第2の偏光ビームスプリッタを透過した又は第2の偏光ビームスプリッタにより反射された第2のレーザ光の入射位置を一次元の第2の位置検出素子により検出する工程とを有する。 In the first curvature measuring method according to the embodiment of the present invention, the step of emitting laser light from the light emitting unit and the laser beam emitted from the light emitting unit are different in polarization direction and traveling direction, respectively. A step of separating the first laser beam and the second laser beam by the first polarization beam splitter, and the first laser beam and the second laser beam so that the first laser beam and the second laser beam proceed to the measurement object in parallel. A step of reflecting either one of the second laser beams by the reflecting section, and transmitting one of the first laser beam and the second laser beam specularly reflected by the measurement object, and passing the other one of the second laser beams The step of reflecting by the second polarizing beam splitter in a direction different from the traveling direction, and the incident position of the first laser beam reflected by the second polarizing beam splitter or transmitted through the second polarizing beam splitter. A step of detecting by the original first position detecting element, and an incident position of the second laser light transmitted through the second polarizing beam splitter or reflected by the second polarizing beam splitter; And detecting with a detection element.
また、本発明の実施形態に係る第2の曲率測定方法は、レーザ光を光出射部により出射する工程と、光出射部により出射されたレーザ光を、それぞれ偏光方向及び進行方向が異なる第1のレーザ光と第2のレーザ光に第1の偏光ビームスプリッタにより分離する工程と、第1のレーザ光及び第2のレーザ光が並行して測定対象物に進むように第2のレーザ光を反射部により反射する工程と、測定対象物に向かって進む第1のレーザ光及び第2のレーザ光のいずれか一方を第2の偏光ビームスプリッタにより透過させる工程と、測定対象物に向かって進む第1のレーザ光及び第2のレーザ光を1/4波長板に通し、測定対象物により鏡面反射された第1のレーザ光及び第2のレーザ光を1/4波長板に通す工程と、測定対象物により鏡面反射されて1/4波長板を通過した第1のレーザ光及び第2のレーザ光の個々の入射位置をそれぞれ第1の位置検出素子及び第2の位置検出素子により検出する工程とを有する。 In the second curvature measurement method according to the embodiment of the present invention, the step of emitting laser light from the light emitting unit and the laser beam emitted from the light emitting unit are different in polarization direction and traveling direction, respectively. A step of separating the first laser beam and the second laser beam by the first polarization beam splitter, and the second laser beam so that the first laser beam and the second laser beam proceed to the measurement object in parallel. A step of reflecting by the reflection unit, a step of transmitting one of the first laser beam and the second laser beam traveling toward the measurement object by the second polarization beam splitter, and the progression toward the measurement object Passing the first laser light and the second laser light through the quarter-wave plate, and passing the first laser light and the second laser light, which are specularly reflected by the measurement object, through the quarter-wave plate; Specular reflection by the measurement object And a step of detecting by a first laser beam and the second laser beam of each of the incident positions, respectively a first position detecting element and a second position detecting element passed through the quarter-wave plate Te.
また、上記第2の曲率測定方法において、測定対象物に向かって進む第1のレーザ光が第2の偏光ビームスプリッタを透過する場合、測定対象物により鏡面反射されて1/4波長板を通過した第1のレーザ光を第2の偏光ビームスプリッタにより反射して第1の位置検出素子により検出し、測定対象物により鏡面反射されて1/4波長板を通過した第2のレーザ光を反射部により反射して第2の位置検出素子により検出することが望ましい。 In the second curvature measurement method, when the first laser beam traveling toward the measurement object passes through the second polarization beam splitter, it is specularly reflected by the measurement object and passes through the quarter wavelength plate. The first laser beam is reflected by the second polarizing beam splitter and detected by the first position detecting element, and the second laser beam reflected by the measurement object and reflected by the quarter-wave plate is reflected. It is desirable that the light is reflected by the portion and detected by the second position detecting element.
また、上記第2の曲率測定方法において、測定対象物に向かって進む第2のレーザ光が第2の偏光ビームスプリッタを透過する場合、測定対象物により鏡面反射されて1/4波長板を通過した第1のレーザ光を第1の偏光ビームスプリッタにより反射して第1の位置検出素子により検出し、測定対象物により鏡面反射されて1/4波長板を通過した第2のレーザ光を第2の偏光ビームスプリッタにより反射して第2の位置検出素子により検出することが望ましい。 In the second curvature measurement method, when the second laser beam traveling toward the measurement object passes through the second polarization beam splitter, it is specularly reflected by the measurement object and passes through the quarter wavelength plate. The first laser beam reflected is reflected by the first polarization beam splitter and detected by the first position detecting element, and the second laser beam reflected by the measurement object and passed through the quarter-wave plate is reflected by the first laser beam. Preferably, the light is reflected by the second polarization beam splitter and detected by the second position detection element.
本発明に係る一態様によれば、曲率測定不能の抑止及び曲率測定精度の向上を実現することができる。 According to one aspect of the present invention, it is possible to achieve inhibition of curvature measurement impossibility and improvement in curvature measurement accuracy.
(第1の実施形態)
第1の実施形態について図1乃至図6を参照して説明する。
(First embodiment)
A first embodiment will be described with reference to FIGS.
図1に示すように、第1の実施形態に係る成膜装置1は、基板Wへの成膜を行う成膜室となるチャンバ2と、そのチャンバ2内の基板Wにガス(原料ガス)を供給するガス供給部3と、チャンバ2の上部に位置するシャワープレート4と、チャンバ2内で基板Wを支持するサセプタ5と、そのサセプタ5を保持して回転する回転部6と、基板Wを加熱するヒータ7と、チャンバ2内のガスを排出する複数のガス排出部8と、それらのガス排出部8からガスを排気する排気機構9と、基板Wの曲率(反り量)を測定する曲率測定装置10と、各部を制御する制御部11と、警告を報知する報知部12とを備えている。
As shown in FIG. 1, a
チャンバ2は、基板W(例えば、半導体基板であるウェハ)の表面に薄膜を気相成長させてエピタキシャル膜の成膜を行う成膜室(反応室)として機能する。このチャンバ2は円筒形状などの箱形状に形成されており、その内部に処理対象部となる基板Wなどを収容している。
The
ガス供給部3は、ガスを個別に貯留する複数のガス貯留部3aと、それらのガス貯留部3a及びシャワープレート4を接続する複数本のガス管3bと、それらのガス管3bを流れるガスの流量を変更する複数のガスバルブ3cとを備えている。これらのガスバルブ3cは各ガス管3bに個別に設けられ、制御部11に電気的に接続されており、その駆動が制御部により制御される。
The
このガス供給部3は、ヒータ7により加熱された基板Wの表面に結晶膜を成長させるための原料ガス、例えば、三種類のガスをチャンバ2の内部にシャワープレート4を介して供給する。例えば、基板WとしてSi基板を用い、有機金属気相成長法(MOCVD法)を用いてGaN(窒化ガリウム)エピタキシャル膜を形成する場合には、一例として、トリメチルガリウム(TMG)ガスなどのガリウム(Ga)のソースガス、アンモニア(NH3)などの窒素(N)のソースガス、キャリアガスである水素ガスを用いる。
The
このような三種類のガスがそれぞれ各ガス貯留部3aに貯留されており、これらのガスが原料ガスとしてシャワープレート4から基板Wに向かってシャワー状に供給され、基板W上にGaNエピタキシャル膜が形成されることになる。なお、ガスの種類やその種類数は特に限定されるものではなく、例えば、基板W上に窒化珪素(SiC)エピタキシャル膜を成膜する場合には、第1、第2及び第3の三種類のガスを炭素のソースガス、珪素のソースガス、及びこれらのガスを分離するために用いられるガスであって、その他の二種類のガスとの反応性が乏しい分離ガスなどを用いることが可能である。
These three kinds of gases are respectively stored in the
シャワープレート4は、チャンバ2の上部に設けられおり、所定の厚みを有する板状の形状に形成されている。このシャワープレート4は、ガスが流れるガス供給流路4a及びそのガス供給流路4aにつながるガス吐出孔(ガス噴出孔)4bを多数有している。これらのガス供給流路4a及びガス吐出孔4bは、複数種(例えば、第1、第2及び第3の三種類)の各ガスを混合することなく、各ガスを分離した状態で基板Wに向けてシャワー状に噴射することが可能になる構造に形成されている。例えば、各ガス供給流路4aは互いに独立しており、シャワープレート4内で各ガスが混合され互いの間で反応することは防止されている。なお、シャワープレート4において、必ずしも各ガスは分離して供給されるものではなく、混合されて供給されてもよい。
The
このシャワープレート4は、エピタキシャル膜を形成するためのガスを整流し、各ガス吐出孔4bから基板Wの表面に向けてシャワー状に供給する。シャワープレート4の材料としては、例えば、ステンレス鋼やアルミニウム合金などの金属材料を用いることが可能である。このようなシャワープレート4を用いることによって、チャンバ2内での原料ガスの流動を均一にすることが可能となり、原料ガスを基板W上に均一に供給することができる。
The
サセプタ5は、回転部6の上部に設けられており、開口部5aを有する環状の形状に形成されている。このサセプタ5は、開口部5aの内周側に座ぐり(環状の凹部)が設けられ、この座ぐり内に基板Wの外周部を受け入れて支持する構造になっている。なお、サセプタ5は、高温下にさらされることから、例えば、等方性黒鉛などのカーボン(C)材の表面にCVD法によって高耐熱な高純度のSiCが被覆されて構成されている。なお、サセプタ5の構造としては、前述のように開口部5aをそのままとする構造を用いているが、これに限るものではなく、例えば、その開口部5aを塞ぐ部材を設け、開口部5aを塞ぐ構造を用いることも可能である。
The
回転部6は、サセプタ5を保持する円筒部6aと、その円筒部6aの回転軸となる中空の回転体6bとを有している。円筒部6aは、上部が開口する構造になっており、この円筒部6aの上部にサセプタ5が配置されている。このサセプタ5上に基板Wが載置されることにより、サセプタ5の開口部5aが覆われ、中空領域が形成されることになる。この回転部6では、回転体6bが回転機構(図示せず)によって回転することにより、円筒部6aを介してサセプタ5が回転する。このため、サセプタ5上の基板Wは、サセプタ5の回転とともに回転することになる。
The rotating portion 6 includes a
ここで、チャンバ2内の空間領域は第1領域R1であり、基板W及びサセプタ5によって実質的に第1領域R1と隔てられた中空領域は第2領域R2である。これらの第1領域R1及び第2領域R2は隔てられているため、ヒータ7の周囲で発生した汚染物質によって基板Wの表面が汚染されることを防止することができる。また、第1領域R1にあるガスが第2領域R2内に進入し、第2領域R2内に配置されたヒータ7に接触することを防ぐこともできる。
Here, the space region in the
ヒータ7は、円筒部6a内、すなわち第2領域R2内に設けられている。ヒータ7としては、例えば、抵抗加熱ヒータを用いることが可能であり、そのヒータは等方性黒鉛などのカーボン(C)材の表面に高耐熱なSiCが被覆されて構成されている。ヒータ7は、回転体6b内に設けられた略円筒状の石英製のシャフト6cの内部を通る配線7aによって給電され、基板Wをその裏面から加熱する。この配線7aは電気的に制御部11に接続されており、ヒータ7への給電が制御部11により制御される。
The
なお、シャフト6cの内部には、基板昇降機構として昇降ピンや昇降装置(いずれも図示せず)などが配置されている。昇降装置は昇降ピンを上昇または下降させることが可能であり、昇降ピンは基板Wのチャンバ2内への搬入とチャンバ2外への搬出の時に使用される。この昇降ピンは、基板Wを下方から支持して持ち上げ、サセプタ5から引き離す。そして、基板Wの搬送用ロボット(図示せず)との間で基板Wの受け渡しができるように、基板Wを回転部6上のサセプタ5から離れた上方の所定の位置に配置するように動作する。
In addition, an elevating pin, an elevating device (none of which are shown), etc., are arranged as a substrate elevating mechanism inside the
ガス排出部8は、反応後の原料ガスを排出するための排出孔であり、チャンバ2の下部に複数設けられている。これらのガス排出部8は、チャンバ2の底面であって回転部6の周囲に位置付けられて設けられており、ガスを排気する排気機構9に接続されている。
The
排気機構9は、反応後の原料ガスが流れる複数のガス排気流路9aと、そのガスの流量を変更する排気バルブ9bと、排気用の駆動源となる真空ポンプ9cとを備えている。この排気機構9は、各ガス排出部8を介してチャンバ2の内部から反応後の原料ガスを排気する。排気バルブ9bや真空ポンプ9cは、制御部11に電気的に接続されており、その駆動が制御部11により制御される。なお、排気機構9は、制御部11の制御に応じてチャンバ2内を所定の圧力に調整することが可能である。
The exhaust mechanism 9 includes a plurality of
曲率測定装置10は、シャワープレート4の上部に設けられており、サセプタ5上の基板Wに対する二本のレーザ光の投光及び受光によって、サセプタ5上の基板Wの曲率を測定する(詳しくは、後述する)。各レーザ光は、シャワープレート4の各ガス供給流路4aの間に位置する透光性を有する箇所、すなわちチャンバ2の窓(レーザ光通過用の窓)を通って投光及び受光される。この曲率測定装置10は、制御部11に電気的に接続されており、測定した曲率(曲率情報)を制御部11に渡す。
The
なお、チャンバ2の窓の形状としては、スリット形状や矩形状、円形状などの各種の形状を用いることが可能であり、その窓のサイズはレーザ光の投光及び受光が可能となる大きさである。また、窓の材料としては、例えば、石英ガラスなどの透光性材料を用いることが可能である。
As the shape of the window of the
制御部11は、各部を集中的に制御するマイクロコンピュータと、成膜処理に関する成膜処理情報や各種プログラムなどを記憶する記憶部と(いずれも図示せず)を備えている。この制御部11は、成膜処理情報や各種プログラムに基づいて、ガス供給部3や回転部6の回転機構、排気機構9などを制御し、回転部6の回転に応じて回転しているサセプタ5上の基板Wの表面に対し、ガス供給部3からシャワープレート4を介して各種のガスを供給するガス供給や、ヒータ7による基板Wの加熱などの制御を行う。なお、ガス供給部3の制御では、ガス供給部3の各ガスバルブ3cのそれぞれの動作を制御し、三種類のガス供給、例えば、三種類の各ガスを供給するタイミングや期間などを調整することが可能である。
The
また、制御部11は、曲率測定装置10により測定された曲率が所定の設定値に至ったかを判断し、曲率測定装置10により測定された曲率が所定の設定値に至ったと判断した場合、成膜処理を停止し、さらに、報知部12に報知指示を出力する。設定値はユーザなどにより入力部(例えば、キーボードやマウスなどの入力デバイス)を介して予め設定されており、必要に応じて変更可能である。
Further, the
報知部12は、制御部11から報知指示を受けると、すなわち曲率測定装置10により測定された曲率が所定の設定値に至った場合、ユーザに対して基板Wの反りに問題があること(警告)を報知する。この報知部12としては、例えば、ランプやブザーなどの警報器、文字を表示する表示部及び音声を出力する音声出力部などの各種の報知部を用いることが可能である。
When the
このような構成の成膜装置1は、回転部6の回転により基板Wを回転させ、また、ヒータ7により基板Wを加熱する。さらに、三種類の原料ガスをシャワープレート4によってチャンバ2内に導入し、三種類の原料ガスを基板Wの表面に向けてそれぞれシャワー状に供給し、ウェハなどの基板Wにエピタキシャル膜を気相成長させて成膜する。シャワープレート4は、三種類の各ガスを混合させることなく、分離したままチャンバ2内の基板Wに供給する。この成膜装置1では、エピタキシャル膜を形成するために、複数種類のガス、例えば、第1、第2及び第3の三種類のガスを用いているが、ガスの種類は3種類に限られるものではなく、例えば、二種類、あるいは、三種類より多い種類にされても良い。
The
なお、チャンバ2内への基板Wの搬入、あるいは、チャンバ2外への基板Wの搬出には、搬送用ロボット(図示せず)を用いて行うことが可能である。この場合には、前述の基板昇降機構を利用することが可能である。例えば、基板Wの搬出時には、基板昇降機構により基板Wを上昇させてサセプタ5から引き離す。次いで、搬送用ロボットに基板Wを受け渡し、チャンバ2の外部へと搬出する。基板Wの搬入時には、搬送用ロボットから基板Wを受け取り、基板昇降機構により基板Wを下降させて、基板Wをサセプタ5上に載置する。
It is possible to carry the substrate W into the
次に、前述の曲率測定装置10について図2乃至図6を参照して詳しく説明する。なお、図2乃至図4は光学部品の模式図を用いて曲率測定装置10の概略の構造を示したもので、曲率測定装置10と基板Wとの離間距離が短く示されているが、実際の離間距離は20〜50cm程度の距離であり、また、レーザ光はチャンバ2の窓を通過する。また、偏光ビームスプリッタにより反射されるレーザ光の向きが略直角に曲がるように示されているが、この角度は場合によってはとくに直角付近である必要はない。
Next, the
図2に示すように、曲率測定装置10は、測定対象物の基板Wに対して二本のレーザ光L1及びL2を並行させて入射させる照射部10aと、二本のレーザ光L1及びL2の波長以外の光をカットする光学フィルタ10bと、二本のレーザ光L1及びL2を集光する集光レンズ10cと、基板Wにより鏡面反射された二本のレーザ光L1及びL2を分離する進路変更部10dと、分離された二本のレーザ光L1及びL2のうち第1のレーザ光L1の入射位置を検出する一次元の第1の位置検出素子10eと、分離された二本のレーザ光L1及びL2のうち第2のレーザ光L2の入射位置を検出する一次元の第2の位置検出素子10fと、それらの第1の位置検出素子10e及び第2の位置検出素子10fにより検出された各レーザ光L1及びL2の入射位置を用いて基板Wの曲率(反り量)を算出する算出部10gとを備えている。
As shown in FIG. 2, the
照射部10aは、偏光方向、すなわち偏光成分(偏光面)が互いに異なる第1のレーザ光L1及び第2のレーザ光L2を互いが並行する状態にして基板Wに入射させる。例えば、照射部10aは、レーザ光を出射するレーザ光出射部(光出射部)21や偏光ビームスプリッタ(第1の偏光ビームスプリッタ)22、ミラー(反射部)23などを有している。この照射部10aは、レーザ光出射部21から出射されたレーザ光を偏光ビームスプリッタ22でS偏光成分(S偏光)及びP偏光成分(P偏光)に分離し、S偏光成分のレーザ光(第1のレーザ光L1)をそのまま基板Wに入射させ、ミラー23によりP偏光成分のレーザ光(第2のレーザ光L2)をS偏光成分のレーザ光に並行するように反射して基板Wの表面に入射させる。なお、各レーザ光L1及びL2のそれぞれの進行方向は必ずしも厳密に平行である必要はない。このように偏光成分(偏光方向)としては、例えば、光の進行方向に垂直なS偏光成分及びP偏光成分があり、これらのS偏光成分及びP偏光成分は互いに直交する成分である。このとき、偏光成分(偏光方向)は必ずしも直交する必要はないが、より精度よく分離するために70度以上90度以下であることが好ましい。
The
ここで、偏光ビームスプリッタとは、2個のプリズムを1つの接合面で貼り合わせて構成される光学部品で、接合面に誘電体による多層膜をあらかじめ形成しておくことで、偏光方向により接合面で光を透過あるいは反射させる機能を与えている。接合面に形成する多層膜の構造を適切に設計することで、接合面に対するP偏光を反射、S偏光を透過させる機能のもの、あるいは逆に接合面に対するS偏光を反射、P偏光を透過させる機能のものを作製することができる。簡便のため、前者の偏光ビームスプリッタをP偏光反射型あるいはS偏光透過型と、後者の偏光ビームスプリッタをS偏光反射型あるいはP偏光透過型と呼ぶことにする。これらの異なる機能の偏光ビームスプリッタにはそれぞれの特徴があり、適切に使い分けることができる。図2のレーザ光を2つに分離させるための偏光ビームスプリッタ22はS偏光透過型であり、測定対象物(基板W)から反射された2本のレーザ光を偏光により分離するための偏光ビームスプリッタ(進路変更部10d)はS偏光反射型である。図2の構成の本実施形態をP偏光透過型の偏光ビームスプリッタのみを用いて構成した場合を図3に示す。なお、S偏光透過型の偏光ビームスプリッタについて、参考文献としては、「WO9707418(WO/1997/007418)」、または「Li Li and J.A. Dobrowolski, "High-performance thin-film polarizing beam splitter operating at angles greater than the critical angle", Applied Optics, Vol. 39, No. 16, pp. 2754-71」を挙げることができる。
Here, the polarization beam splitter is an optical component formed by bonding two prisms on one joint surface. A multilayer film made of a dielectric is formed on the joint surface in advance, so that it can be joined according to the polarization direction. The function of transmitting or reflecting light on the surface is given. By appropriately designing the structure of the multilayer film formed on the bonding surface, it has a function of reflecting P-polarized light and transmitting S-polarized light on the bonding surface, or conversely reflecting S-polarized light and transmitting P-polarized light on the bonding surface. Functional ones can be made. For the sake of simplicity, the former polarization beam splitter will be referred to as a P polarization reflection type or S polarization transmission type, and the latter polarization beam splitter will be referred to as an S polarization reflection type or P polarization transmission type. These polarizing beam splitters having different functions have their own characteristics and can be used appropriately. The
各レーザ光L1及びL2における基板Wに対する入射位置は、例えば、基板Wの中央付近であり、それらの入射角A1は少なくとも20度以下であることが望ましい(詳しくは、後述する)。また、レーザ光としては、赤熱する基板Wの発光からの影響を避け、例えば、シリコン検出系の感度が高く、熱輻射の影響が小さい700nm以下、より好ましくは600nm以下の波長(一例として532nm)のレーザ光を用いることが望ましい。 The incident positions of the laser beams L1 and L2 with respect to the substrate W are, for example, near the center of the substrate W, and the incident angle A1 is preferably at least 20 degrees or less (details will be described later). Further, the laser light avoids the influence from the light emission of the red-hot substrate W, for example, a wavelength of 700 nm or less, more preferably 600 nm or less (for example, 532 nm) having a high sensitivity of the silicon detection system and a small influence of thermal radiation. It is desirable to use the laser beam.
光学フィルタ10bは、基板Wと進路変更部10dとの間であって第1のレーザ光L1及び第2のレーザ光L2が並行して進行する光路上に設けられており、それらの第1のレーザ光L1及び第2のレーザ光L2の波長以外の光をカット(除去)する。光学フィルタ10bとしては、例えば、単色化フィルタを用いることが可能である。この光学フィルタ10bを設けることによって、各レーザ光L1及びL2(上記の例では、緑色)以外の波長を有する光が位置検出素子10e及び10fに入射することが抑止されるので、赤熱する基板Wの発光からの影響を避け、位置検出精度を向上させることができる。
The
なお、一次元の位置検出素子10e又は10fとしては、例えば半導体位置検出素子(PSD)が用いられる。PSDは、入射したレーザ光の分布(スポットの光量)の重心(位置)を求めるものであり、その重心を二つの電気信号(アナログ信号)として出力する。PSDは、可視光範囲の光に感度を有している。成膜装置1では、基板Wが赤熱しており、すなわち、赤側の光を発している。基板Wが赤熱するだけであれば、レーザ光の強度の方が圧倒的に強いため、少なくとも赤から離れた緑のレーザ光を用いれば、問題は生じない。ところが、成膜装置1において膜を作製する際には、膜とレーザ光との干渉によって、レーザ光がほとんど反射されなくなってしまうタイミングが生じる。このタイミングにおいては、赤熱の光強度が、反射されたレーザ光強度を上回るため、位置検出素子10e又は10f上で、測定対象物(基板W)から反射されたレーザ光の位置を正確にはあるいは全く測定できなってしまうことがある。これを抑止するためには、本実施形態で用いるレーザ光の波長以外の光を通さない光学フィルタ10bを設けることが望ましい。なお、位置検出素子10e又は10fとしては、PSDのほか、固体撮像素子(CCDやCMOSなど)を用いることも可能である。
As the one-dimensional
また、上述の測定対象物上に成膜する膜による干渉の効果を除くためには、成膜する膜が吸収するような波長のレーザ光を本実施形態のレーザ光として用いることも有効である。より具体的には、成膜する膜のバンドギャップよりもエネルギーの高いレーザ光を挙げることができる。成膜する膜が本実施形態に用いられるレーザ光を吸収する場合、膜が厚くなるにつれて干渉効果が小さくなり、ある程度以上の膜厚では、干渉効果は現れなくなる。たとえば、GaNを成膜する場合、GaNは室温では紫外領域(365nm)に吸収端があるが、700℃以上の温度ではバンドギャップが小さくなり、青紫領域の光を吸収する。したがって、GaNを700℃以上の温度で成長する場合、たとえば405nmのレーザ光を本実施形態に用いることにより、GaNの干渉の効果を低減することができる。 Further, in order to eliminate the effect of interference caused by the film formed on the measurement object, it is also effective to use a laser beam having a wavelength that can be absorbed by the film to be formed as the laser light of this embodiment. . More specifically, laser light having higher energy than the band gap of a film to be formed can be given. When the film to be formed absorbs the laser light used in the present embodiment, the interference effect decreases as the film becomes thicker, and the interference effect does not appear at a certain thickness. For example, when GaN is formed, GaN has an absorption edge in the ultraviolet region (365 nm) at room temperature, but at a temperature of 700 ° C. or higher, the band gap becomes small and absorbs light in the blue-violet region. Therefore, when GaN is grown at a temperature of 700 ° C. or higher, the effect of GaN interference can be reduced by using, for example, 405 nm laser light in this embodiment.
集光レンズ10cは、基板Wと進路変更部10dとの間であって第1のレーザ光L1及び第2のレーザ光L2が並行して進行する光路上に設けられている。この集光レンズ10cは、第1のレーザ光L1を第1の位置検出素子10eの素子面(受光面)における、第1の位置検出素子10eの素子列方向と垂直方向(短手方向)に集光し、第2のレーザ光L2を第2の位置検出素子10fの素子面(受光面)において、第2の位置検出素子10fの素子列方向と垂直方向(短手方向)に集光する。この集光レンズ10cとしては、半円筒レンズを用いることが可能である。
The condensing
ここで、図4(図2の側面図)に示すように、基板Wが振動などにより傾くと、基板Wにより反射される第2のレーザ光L2は基板Wに入射した点(入射点)から扇状に振れてしまう。なお、図の簡略化のため、図4に示していないが、第1のレーザ光L1も同様に扇状となる。このため、基板Wにより反射された第1のレーザ光L1が第1の位置検出素子10eから外れることのないように、加えて、基板Wにより反射された第2のレーザ光L2が第2の位置検出素子10fから外れることのないように光を集めるため、集光レンズ10cとして適切なレンズが設置される。これにより、基板Wの傾きによって扇状に振れた第1のレーザ光L1及び第2のレーザ光L2を再び一点に集めることが可能となる。このとき、単なる円形のレンズを使うと、基板Wの反りによる変位情報までもが無くなってしまう場合がある。そこで、反り情報方向、すなわち各位置検出素子10e及び10fの長手方向の光変位は集光させないように、集光レンズ10cとして半円筒レンズが用いられる。
Here, as shown in FIG. 4 (side view of FIG. 2), when the substrate W is tilted due to vibration or the like, the second laser light L2 reflected by the substrate W starts from the point (incident point) incident on the substrate W. It swings like a fan. Although not shown in FIG. 4 for simplification of the drawing, the first laser beam L1 is similarly fan-shaped. For this reason, the second laser beam L2 reflected by the substrate W is added to the second position so that the first laser beam L1 reflected by the substrate W does not deviate from the first
このように各位置検出素子10e及び10fの短手方向の振れ分は、集光レンズ10cにより問題とならなくなる。一方、それらの長手方向の振れ分は、二つの位置検出素子10e及び10fの入射位置の変位差を取ることによってキャンセルされるために問題とならない。これらのことから、S/Nの維持が可能となる。なお、このような方法によってもレーザ光が二つの位置検出素子10e及び10fから外れてしまうような、あまりに大きい振れは、成膜装置1の装置自体の問題(例えば、異常振動や組付け精度など)がある場合や、基板Wがサセプタ5の座ぐり部5aから外れてしまった場合である。逆に、曲率測定装置からの信号を適切に監視することで、上記のような異常を速やかに発見できる。
As described above, the short-direction shake of each of the
進路変更部10dは、基板Wの表面により鏡面反射された第1のレーザ光L1及び第2のレーザ光L2を分離し、それらの進行方向を大きく異なる方向に変える。この進路変更部10dとしては、例えば、偏光ビームスプリッタ(第2の偏光ビームスプリッタ)を用いることが可能である。進路変更された第1のレーザ光L1及び第2のレーザ光L2の進行方向は、第1の位置検出素子10eにより第1のレーザ光L1を検出することが可能であり、第2の位置検出素子10fにより第2のレーザ光L2を検出することが可能となる範囲内とする。なお、進路変更部10dと位置検出素子10e又は10fとの間にミラーなどの光学部品を追加し、位置検出素子10e又は10fの設置位置を変更することも可能である。
The
第1の位置検出素子10eは、進路変更部10dにより分離された第1のレーザ光L1及び第2のレーザ光L2のうち第1のレーザ光L1を受けてその入射位置(受光位置)を検出する一次元の位置検出素子である。この第1の位置検出素子10eは、その素子面(受光面)の法線方向が第1のレーザ光L1の光軸から10から20度の範囲以内で傾くように設けられている。
The first
第2の位置検出素子10fは、進路変更部10dにより分離された第1のレーザ光L1及び第2のレーザ光L2のうち第2のレーザ光L2を受けてその入射位置(受光位置)を検出する一次元の位置検出素子である。この第2の位置検出素子10fは、第1の位置検出素子10eと同様、その素子面(受光面)の法線方向が第2のレーザ光L2の光軸から10から20度の範囲以内で傾くように設けられている。
The second
このように位置検出器(第1の位置検出素子10e及び第2の位置検出素子10f)の検出面の法線方向をあえて入射するレーザ光の方向に対して傾けることで位置検出器から反射されたレーザ光が再び上記の光学系に戻ること(戻り光)を避けることができる。戻り光は、本来必要とされる測定対象物からの反射光に対して雑音として作用する。上記のように位置検出器を傾けることで位置検出素子10e又は10fによる反射光が進路変更部10dに入射することを抑止するので、その反射光(戻り光)による悪影響によって位置検出精度が低下することを抑えることができる。
In this way, the normal direction of the detection surface of the position detector (the first
算出部10gは、第1の位置検出素子10eにより検出された第1のレーザ光L1の入射位置及び第2の位置検出素子10fにより検出された第2のレーザ光L2の入射位置を用いて基板Wの曲率(反り量)を算出する。例えば、算出部10gは、第1の位置検出素子10eにより検出された第1のレーザ光L1の入射位置の変位量と、第2の位置検出素子10fにより検出された第2のレーザ光L2の入射位置の変位量との差を算出し、その算出した差と第1のレーザ光L1及び第2のレーザ光L2の個々の光路長との相関から基板Wの曲率変化量を算出する。変位前の曲率を、校正用鏡や、変形のない基板等を基準とすることによって、曲率半径の絶対値へ変換することができる。
The calculating
相関を示す所定の関係式としては、一例として、レーザ光L1及びL2の各々に対応する位置検出器(第1の位置検出素子10e及び第2の位置検出素子10f)上での変位量をX1及びX2とし、それらのレーザ光L1及びL2の個々の光路長をY1及びY2とし、曲率変化量をZ1とすると、(X1+X2)/2=w×Y×Z1という関係式が挙げられる。ここで、wは2本のレーザ光の測定対象物上での照射位置間の距離である。なお、Y1とY2はおおよそ等しいものとしてYとし、X1とX2の符号は、二つのレーザ光の中心方向の変位を同符号になるようにする。
As an example of the predetermined relational expression indicating the correlation, the displacement amount on the position detector (the first
ここで、wやYを厳密に測定することは現実的ではないが、その反面、測定時に大きく変化することもないため、「Xtotal=C×Z1」(Xtotal=X1+X2)という、変位量の総量(すなわち二つのレーザ光間の幾何的距離の変化)と曲率が比例するという単純な関係において、既知の曲率半径にある校正用ミラー(2種類)によりCを決定して適用することができる。2種類のうち一つは曲率半径が可能な限り無限大(即ち平面)であり、もう一つは想定される最も小さい曲率半径のものであることが良い。できれば、それらの中間の曲率半径のものを測定し、測定範囲において線形性(Z1に対して検量線を作製した場合)が成り立つことを確認できることが好ましい。 Here, it is not realistic to measure w and Y strictly, but on the other hand, since it does not change greatly during the measurement, the total amount of displacement “Xtotal = C × Z1” (Xtotal = X1 + X2) In a simple relationship in which the curvature is proportional to (that is, the change in the geometric distance between the two laser beams), C can be determined and applied by a calibration mirror (two types) having a known radius of curvature. One of the two types should have a radius of curvature as infinite as possible (ie, a plane), and the other should have the smallest possible radius of curvature. If possible, it is preferable to measure those having an intermediate radius of curvature and confirm that linearity (when a calibration curve is created for Z1) is established in the measurement range.
また、算出部10gは、所定のタイミングで各位置検出素子10e及び10fからの信号を取り込むことが好ましい。例えば、算出部10gは、基板Wに付随する周期的な運動の位相信号を取り込むと同時に各位置検出素子10e及び10fからの信号を取り込み、周期的運動の任意の位相範囲における位置信号のみを用いて曲率を算出する。例えば、周期的な運動が回転運動である場合には、信号の取り込みタイミングを回転機構のモータの一回転毎のタイミング(モータのZ相のパルス)として、モータ回転に同期させて各位置検出素子10e及び10fからの信号を取り込む。位置信号としては、任意の1点の情報でも良く、任意範囲の平均値としても良く、更には、それらを積算することが好ましい。これらが困難である場合には、複数回にわたる周期分の情報を全て取り込み、その平均をとることが推奨される。
Moreover, it is preferable that the
次に、基板Wの表面上でのレーザ光間隔(第1のレーザ光L1及び第2のレーザ光L2の離間距離)について図5を参照して説明する。実際は図5より複雑であるが、変位量のオーダーを見積もるために、簡略化したモデルになっている。 Next, the laser beam interval (the distance between the first laser beam L1 and the second laser beam L2) on the surface of the substrate W will be described with reference to FIG. Although it is actually more complicated than FIG. 5, it is a simplified model in order to estimate the order of displacement.
図5に示すように、曲率半径R(m)の鏡面を想定し、その鏡面との接線から伸び鏡面の中心を通る線分(半径)をHとする。光線は線分Hと平行に鏡面に入射し、鏡面の内側で反射するものとする。曲率がよほど大きくならない限り、反射した光線が線分Hと交差する点が変形の中点(R/2)として近似され、また、曲率測定装置10での変位量観測点が、図5における高さLとして近似され、反射した光線の曲率変化時の観測される変位量はdZと近似され、入射した光線の反射点は円の最低点と同じ高さにあると近似される。
As shown in FIG. 5, assuming a mirror surface with a radius of curvature R (m), let H be a line segment (radius) extending from a tangent to the mirror surface and passing through the center of the mirror surface. It is assumed that the light beam is incident on the mirror surface parallel to the line segment H and is reflected on the inner side of the mirror surface. Unless the curvature becomes so large, the point where the reflected light beam intersects with the line segment H is approximated as a midpoint (R / 2) of the deformation, and the displacement observation point in the
ここで、直線Hと入射した光線の直線距離をw(m)とすると、dZはdZ=w−Z=w−(R/2−L)×tan(2α)となり、tan(2α)は近似によりtan(2α)=2α=2w/Rとなるため、dZ=w−(R/2−L)×2w/R=2wL/Rという式で表すことができる。 Here, if the linear distance between the straight line H and the incident light beam is w (m), dZ is dZ = w−Z = w− (R / 2−L) × tan (2α), and tan (2α) is an approximation. Therefore, tan (2α) = 2α = 2w / R, so that it can be expressed by the equation dZ = w− (R / 2−L) × 2w / R = 2wL / R.
一例として、100(m)前後の曲率半径の変化を基にGaNの成膜状況を検討すると、曲率変化の分解能はどんなに悪くとも100(m)、現実的には500(m)、可能であれば1000(m)が好ましいことが分かる。一方、前述したように基板Wと各位置検出素子10eや10fの距離は遠いことが望ましいが、実際には光路中の空気の対流などによる擾乱(空気の揺らぎ)や装置筐体への設置も考慮しなければならないため、20〜50cmとされるのが妥当となる。ここで、曲率半径(R)を500m以上、距離(L)を30cmとすると、上式は、dZ=0.0012wとなる。
As an example, if the film formation state of GaN is examined based on a change in the radius of curvature around 100 (m), the resolution of the curvature change can be 100 (m), practically 500 (m). It can be seen that 1000 (m) is preferable. On the other hand, as described above, it is desirable that the distance between the substrate W and each of the
しかしながら、変位量dZは受光素子の性能により下限を有する。例えば、CCDでは、よほど高価で高性能でなければ素子ピッチは1μm程度である。また、PSDは、アナログ測定であるため、受光素子そのものの制限は明瞭ではないが、その信号を取り込む汎用のロガーの性能において、10nm〜0.1μmが妥当な範囲であり、仮に高性能なロガーを用いたとしても、空気などの擾乱によってnmオーダーの変化を見分けることは困難となる。結果として、現実的には1μm前後の変位が見分けられれば大抵において実用的である。したがって、上式から、まず、wは1mm以上であることが好ましい。 However, the displacement dZ has a lower limit due to the performance of the light receiving element. For example, in a CCD, the element pitch is about 1 μm unless it is very expensive and has high performance. Since PSD is an analog measurement, the limitations of the light receiving element itself are not clear. However, in the performance of a general-purpose logger that captures the signal, 10 nm to 0.1 μm is a reasonable range. Even if it is used, it becomes difficult to distinguish changes in the nm order due to disturbances such as air. As a result, it is practical in most cases if a displacement of about 1 μm can be recognized in practice. Therefore, from the above formula, first, w is preferably 1 mm or more.
一方、曲率が大きく変位量が大きい側については、レーザ光間隔を受光素子の受光範囲、集光系に関する光学素子からはみ出さないようなレーザ間幅に制限しなければならない。曲率半径は1mを切ることがあり、R=0.5m程度までは測定可能範囲として想定した方が良い。この場合、上式では、dZ=1.2wとなる。入手しやすい比較的汎用のCCDやPSDは受光サイズが10mm角から20mm角程度のものであり、変位量が受光範囲に収まるためには、wは8〜16mmでも良いことになる。ところが、受光素子に至るまでの光学素子については、例えば、コストを低減させたるために小さいものを選ぶと、大抵において10mm角という制限を受ける。つまり、変位幅はどんなに大きくとも10mm未満であることが要求される。このため、wは8mm以下、好ましくは正負の光路変化へのマージンを見て4mm程度以下であることが望ましい。 On the other hand, on the side where the curvature is large and the amount of displacement is large, the laser beam interval must be limited to a laser beam width that does not protrude from the light receiving range of the light receiving element and the optical element related to the light collecting system. The radius of curvature may be less than 1 m, and it is better to assume a measurable range up to about R = 0.5 m. In this case, in the above formula, dZ = 1.2w. Relatively general-purpose CCDs and PSDs that are easily available have a light receiving size of about 10 mm square to 20 mm square, and w may be 8 to 16 mm in order for the amount of displacement to be within the light receiving range. However, as for the optical elements up to the light receiving element, for example, if a small one is selected in order to reduce the cost, it is usually limited to 10 mm square. That is, the displacement width is required to be less than 10 mm at most. For this reason, w is 8 mm or less, preferably about 4 mm or less in view of the margin for the change in the positive and negative optical paths.
このように、直線Hと入射した光線の直線距離(レーザ間隔)wは8mm以下又は4mm以下であることが好ましく、さらに、前述のように1mm以上であることが望ましい。したがって、wは、1mm≦w≦8mmという範囲に収まることが好ましく、さらに、1mm≦w≦4mmという範囲に収まることがより好ましい。 Thus, the linear distance (laser interval) w between the straight line H and the incident light beam is preferably 8 mm or less or 4 mm or less, and more preferably 1 mm or more as described above. Therefore, w preferably falls within the range of 1 mm ≦ w ≦ 8 mm, and more preferably falls within the range of 1 mm ≦ w ≦ 4 mm.
なお、基板Wの表面上で二つの光路が重なると(すなわち同一点に入射すると)、どちらの光路にとっても、反射地点の傾きは同じになってしまう。つまり、両方とも同じ量だけ、同じ方向に傾くことになる。二本のレーザ方式では、両者の傾きの違いから反り(曲率)を求める方式であるため、両者が同じであっては原理上検出ができず、入射点を僅かでもずらす必要がある。一方、互いの入射点が離れていれば離れているほど両者の傾きの差は大きくなり、感度は高くなるが、成膜装置1でチャンバ2に大きな窓を設けることは困難である。このため、前述のような範囲にレーザ光間隔を設定することが望ましいが、各種の条件(例えば、確保可能な窓サイズなど)に応じて前述の範囲を逸脱してレーザ光間隔を設定することも可能である。
When two optical paths overlap on the surface of the substrate W (that is, when incident on the same point), the inclination of the reflection point becomes the same for both optical paths. That is, both are inclined in the same direction by the same amount. In the two laser systems, since the warpage (curvature) is obtained from the difference in inclination between the two laser systems, detection is not possible in principle if both are the same, and the incident point needs to be shifted even a little. On the other hand, the farther the incident points are from each other, the greater the difference in inclination between the two, and the higher the sensitivity. However, it is difficult to provide a large window in the
次いで、基板Wの表面に対するレーザ光の入射角(第1のレーザ光L1及び第2のレーザ光L2の個々の入射角)について図6を参照して説明する。 Next, the incident angles of the laser light on the surface of the substrate W (the individual incident angles of the first laser light L1 and the second laser light L2) will be described with reference to FIG.
図6には、基板Wが石英である場合における入射角度に対する反射率依存性(入射角度と反射率との関係)が示されている。グラフB1は入射光がS偏光である場合のグラフであり、グラフB2は入射光がP偏光である場合のグラフである。これらのグラフB1及びグラフB2から、入射面に向かって平行に進むS偏光とP偏光において、入射角が0度である場合、反射率は同じであり、さらに、入射角が10度あるいは20度程度までは略同じである。このため、S偏光とP偏光のお互いの反射率を略同じにするためには、光の入射角A1(図2参照)を少なくとも20度以下にすることが望ましい。 FIG. 6 shows the reflectance dependency (relationship between the incident angle and the reflectance) with respect to the incident angle when the substrate W is quartz. Graph B1 is a graph when incident light is S-polarized light, and graph B2 is a graph when incident light is P-polarized light. From these graphs B1 and B2, in S-polarized light and P-polarized light traveling in parallel toward the incident surface, when the incident angle is 0 degree, the reflectance is the same, and the incident angle is 10 degrees or 20 degrees. It is substantially the same to the extent. For this reason, in order to make the reflectances of the S-polarized light and the P-polarized light substantially the same, it is desirable that the light incident angle A1 (see FIG. 2) be at least 20 degrees or less.
以上、このような曲率測定装置10は、前述のエピタキシャル膜の成膜工程において、基板Wの反りを監視する。この反り監視では、偏光方向が互いに異なる第1のレーザ光L1及び第2のレーザ光L2が照射部10aにより照射され、並行して基板Wの表面に入射する。次いで、その基板Wにより鏡面反射された第1のレーザ光L1及び第2のレーザ光L2は、並行して光学フィルタ10bを通過し、さらに集光レンズ10cを通過した後、進路変更部10dにより分離される。分離された第1のレーザ光L1及び第2のレーザ光L2は、集光レンズ10cの作用によって第1の位置検出素子10e及び第2の位置検出素子10fの短手方向に集光される。そして、分離された各レーザ光L1及びL2のうち第1のレーザ光L1が第1の位置検出素子10eにより検出され、第2のレーザ光L2が第2の位置検出素子10fにより検出される。
As described above, the
その後、それらの第1のレーザ光L1及び第2のレーザ光L2の各入射位置が算出部10gにより用いられ、基板Wの曲率(反り量)が算出される。例えば、第1のレーザ光L1の入射位置の変位量と、第2のレーザ光L2の入射位置の変位量との差が算出され、その差と各光路長との相関から基板Wの曲率変化量(曲率)が算出される。この算出された曲率が制御部11に入力されると、制御部11は、その入力された曲率が所定の設定値より大きいか否かを判断し、曲率測定装置10により測定された曲率が所定の設定値より大きいと判断した場合、成膜処理を停止し、さらに、報知部12に報知指示を出力するなどの処理が可能である。報知部12は、制御部11から報知指示を受けると、ユーザに対して基板Wの反りに問題があること(警告)を報知するなどの処理が可能である。
Thereafter, the respective incident positions of the first laser beam L1 and the second laser beam L2 are used by the
ここで、従来の二点一括CCD方式では、上述したように反りが大きい場合には両点が一致してしまう場合があり、両点の間の距離が存在しなくなるため、測定不能領域が存在することになる。一方、本実施形態によれば、二本のレーザ光L1及びL2はどこで重なろうが、それぞれの偏光性と進路変更部10dによって強制的に分離される。さらに、各レーザ光L1及びL2の位置は元の位置からどれだけずれたかが算出され、引き算のみで間隔の変化が読み取られる。したがって、従来の二点一括CCD方式にあるような測定不能領域は存在せず、その付近でのSN比(S/N)が低下することもない。加えて、従来の二点一括CCD方式では、測定不能領域を避けるような光路調整(設定)を行わなければならないが、本実施形態によれば、その制約がなくなるため、調整のロバスト性が高くなる。
Here, in the conventional two-point collective CCD method, when the warp is large as described above, the two points may coincide with each other, and there is no distance between the two points. Will exist. On the other hand, according to the present embodiment, the two laser beams L1 and L2 are forcibly separated by the respective polarizability and the
また、曲率測定装置10の各レーザ光L1及びL2は、チャンバ2の窓を通過するが、このチャンバ2の窓は各種の要因によって傾く傾向にある。この各種の要因としては、例えば、熱によるチャンバ2の変形や振動による位置ずれなどが挙げられる。さらに、曲率測定装置10が測定する基板Wには、回転による周期的な振動が生じる。このような窓の傾きや基板Wの周期的な振動が生じても、集光レンズ10cによって、第1のレーザ光L1が第1の位置検出素子10eから外れることのないように、加えて、第2のレーザ光L2が第2の位置検出素子10fから外れることのないように光が集められる。すなわち、窓の傾きや基板Wの周期的な振動により扇状に振れた第1のレーザ光L1及び第2のレーザ光L2が再び一点に集められるため、窓の傾きや基板Wの周期的な振動によって曲率測定精度が低下することを抑止することができる。
The laser beams L1 and L2 of the
以上説明したように、第1の実施形態によれば、偏光方向が互いに異なる第1のレーザ光L1及び第2のレーザ光L2を並行させて基板Wに入射させ、その基板Wにより鏡面反射された第1のレーザ光L1及び第2のレーザ光L2の進路を進路変更部10dにより混合されないように変更し、さらに、進路が変更された第1のレーザ光L1及び第2のレーザ光L2をそれぞれ第1の位置検出素子10e及び第2の位置検出素子10fにより検出する。このため、従来の二点一括CCD方式を用いる場合のように、CCDの素子面上の両点が一致するようなことはなく、二本のレーザ光L1及びL2が重なったとしても分離され、それぞれ二つの位置検出素子10e及び10fにより検出される。これにより、従来の二点一括CCD方式とは異なり、測定不能が生じることはなく、反りが大きい場合や両点の間を狭くする場合でも、SN比(S/N)の悪化を抑止することが可能となる。したがって、曲率測定不能の抑止及び曲率測定精度の向上を実現することができる。
As described above, according to the first embodiment, the first laser light L1 and the second laser light L2 having different polarization directions are incident on the substrate W in parallel, and are specularly reflected by the substrate W. The paths of the first laser light L1 and the second laser light L2 are changed so that they are not mixed by the
(第2の実施形態)
第2の実施形態について図7を参照して説明する。なお、第2の実施形態では、第1の実施形態との相違点(曲率測定装置10の部品配置)について説明し、その他の説明は省略する。なお、図7は、前述の図2乃至図4と同様、光学部品の模式図を用いて曲率測定装置10の概略の構造を示したもので、曲率測定装置10と基板Wとの離間距離が短く示されているが、実際の離間距離は20〜50cm程度の距離であり、また、レーザ光はチャンバ2の窓を通過する。また、偏光ビームスプリッタにより反射されるレーザ光の向きが略直角に曲がるように示されているが、この角度は場合によってはとくに直角付近である必要はない。
(Second Embodiment)
A second embodiment will be described with reference to FIG. In the second embodiment, differences from the first embodiment (component arrangement of the curvature measuring device 10) will be described, and other descriptions will be omitted. FIG. 7 shows a schematic structure of the
図7に示すように、第2の実施形態に係る曲率測定装置10の照射部10aは、レーザ光を出射するレーザ光出射部(光出射部)21と、そのレーザ光を第1のレーザ光L1(S偏光)及び第2のレーザ光L2(P偏光)に分離する偏光ビームスプリッタ22と、ミラー23とを備えている。偏光ビームスプリッタ22は、レーザ光出射部21と基板Wの表面との間の光路上に設けられており、ミラー23は、偏光ビームスプリッタ22により分離された第1のレーザ光L1を基板Wの表面に向けて反射する位置に設けられている。
As shown in FIG. 7, the
この照射部10aは、レーザ光出射部21から出射されたレーザ光を偏光ビームスプリッタ22で第1のレーザ光L1及び第2のレーザ光L2に分離し、第2のレーザ光L2をそのまま基板Wに入射させ、ミラー23により第1のレーザ光L1を第2のレーザ光L2に並行させるように反射して基板Wの表面に入射させる。
The
なお、光学フィルタ10b、集光レンズ10c、進路変更部10d及び第2の位置検出素子10fは基板Wの略法線上に設けられており、第1の位置検出素子10eは進路変更部10dにより進行方向が変更された第1のレーザ光L1を検出することが可能となる位置に設けられている。また、図7に示された構成の本実施形態に用いられている2つのビームスプリッタ22、10dはいずれもP偏光透過型の偏光ビームスプリッタである。
The
このような構成の曲率測定装置10では、第1のレーザ光L1及び第2のレーザ光L2における基板Wへの入射光路と基板Wからの反射光路を合わせた四つの光路が全てほぼ同一平面に調整されており、さらに、反射光路が入射光路に挟まれた位置に調整されている。これにより、チャンバ2の窓を通過する入射光路及び反射光路の全光路において、それらの外周に位置する光路間の離間距離を小さくすることが可能となる。このため、各レーザ光L1及びL2が通過するチャンバ2の窓を小さくすることができ、結果として、熱などによる窓の傾きによって検出位置精度が低下することを抑止することができる。
In the
以上説明したように、第2の実施形態によれば、前述の第1の実施形態と同様の効果を得ることが可能であり、曲率測定不能の抑止及び曲率測定精度の向上を実現することができる。さらに、各レーザ光L1及びL2が通過するチャンバ2の窓を小さくすることが可能となるので、熱などによる窓の傾きによって検出位置精度が低下することを抑止することができる。
As described above, according to the second embodiment, it is possible to obtain the same effects as those of the first embodiment described above, and it is possible to realize the suppression of the inability to measure the curvature and the improvement in the accuracy of the curvature measurement. it can. Furthermore, since the window of the
(前述の第1又は第2の実施形態の補足)
ここで、前述の第1又は第2の実施形態における各種特徴の一部について列挙する。
(Supplement to the first or second embodiment described above)
Here, a part of various features in the first or second embodiment will be listed.
基板Wへのレーザ光、すなわち第1のレーザ光L1及び第2のレーザ光L2の入射角度が少なくとも20度以下である(図2参照)。これにより、第1のレーザ光L1及び第2のレーザ光L2がS偏光とP偏光である場合、それらお互いの反射率を略同じにすることが可能となるため(図6参照)、位置検出精度を向上させることができる。 The incident angles of the laser light on the substrate W, that is, the first laser light L1 and the second laser light L2, are at least 20 degrees or less (see FIG. 2). As a result, when the first laser beam L1 and the second laser beam L2 are S-polarized light and P-polarized light, their reflectances can be made substantially the same (see FIG. 6). Accuracy can be improved.
また、第1のレーザ光L1及び第2のレーザ光L2の各光路は、進路変更部10dを取り外した場合(状態で)、互いの光路が第2の位置検出素子10fの素子面(受光面)において交差するように調整されている(図2参照)。これにより、各レーザ光L1及びL2の光路の離間距離を狭くすることが可能となるため、進路変更部10dを小型化することができる。なお、前述の交差位置を第2の位置検出素子10fの長手方向の中央とすることが望ましい。こうすることにより基板Wの周期的な振動などによって位置検出器10fあるいは10eの受光面上をレーザ光L1あるいはL2の照射位置が移動しても、この照射位置が極端に受光面の端になったり、受光面から外れてしまう可能性を低下させ、位置検出精度が低下することを抑えることができる。
Further, the optical paths of the first laser beam L1 and the second laser beam L2 are such that when the
また、第1の位置検出素子10eの受光面(第1の受光面)は、第1のレーザ光L1の光軸(入射光の光軸)から少なくとも10度傾いている。同様に、第2の位置検出素子10fの受光面(第2の受光面)も、第2のレーザ光L2の光軸(入射光の光軸)から少なくとも10度傾いている。これにより、位置検出素子10e又は10fによる反射光が進路変更部10dに入射することを抑止することが可能となるので、その反射光による悪影響によって位置検出精度が低下することを抑えることができる。
The light receiving surface (first light receiving surface) of the first
また、第1のレーザ光L1及び第2のレーザ光L2の波長付近以外の波長を通過させない光学フィルタ10bが、基板Wから進路変更部10dまでの光路上に設置されている。これにより、各レーザ光L1及びL2の波長(例えば、緑色)付近以外の波長を有する光が位置検出素子10e及び10fに入射することが抑止されるので、赤熱する基板Wの発光からの影響を避け、位置検出精度を向上させることができる。
In addition, an
また、基板Wに付随する周期的な運動の位相信号を取り込むと同時に各位置検出素子10e及び10fからの信号を取り込み、周期的な運動の任意の位相における位置信号のみを用いて曲率を算出する。例えば、周期的な運動が回転運動である場合には、信号の取り込みタイミングを回転機構のモータの一回転毎のタイミング(モータのZ相のパルス)とし、モータ回転に同期させて各位置検出素子10e及び10fからの信号を取り込む。これにより、周期的な運動によって振動がある場合などでも、その運動に同期したタイミングで信号を読み込んで用いることが可能となるため、周期的な振動によって位置検出精度が低下することを抑止することができ、周期的な運動に同期しないタイミングで信号を読み込んで用いた場合に比べ、位置検出精度を向上させることができる。
In addition, a periodic motion phase signal associated with the substrate W is captured, and at the same time, signals from the
また、一次元の位置検出素子10e及び10fのいずれか一方又は両方が、入射したレーザ光の分布の重心を二つの電気信号として出力する半導体位置検出素子(PSD)である。あるいは、一次元の位置検出素子10e及び10fのいずれか一方又は両方が、固体撮像素子(例えば、CCD)である。ここで、従来の二点一括CCD方式では、複雑な画像処理により二点間の距離を割り出すため、高速なコンピュータが必要となり、コストが上昇することになる。一方、コストを抑えるため、処理スピードを犠牲にすると、装置性能が低下することになる。PSDを用いた場合には、画像処理は不要であり、PSD毎にアナログ信号を読み込み、四則演算などの簡易な計算を実行すれば良く、コスト上昇や装置性能低下を抑止することができる。また、CCDを用いた場合でも、二次元の画像処理に比べ、簡易な画像処理により入射位置を把握することが可能であり、コスト上昇や装置性能低下を抑止することができる。
In addition, one or both of the one-dimensional
また、第2の実施形態においては二本のレーザ光L1及びL2における基板Wへの入射光路と基板Wからの反射光路を合わせた四つの光路が全てほぼ同一平面に調整されており、さらに、反射光路が入射光路に挟まれた位置に調整されている。これにより、チャンバ2の窓を通過する入射光路及び反射光路の全光路において、それらの外周に位置する光路間の離間距離を小さくすることが可能となる。このため、各レーザ光L1及びL2が通過するチャンバ2の窓を小さくすることができ、結果として、熱などによる窓の傾きによって検出位置精度が低下することを抑止することができる。
In the second embodiment, the four optical paths including the incident optical path to the substrate W and the reflected optical path from the substrate W in the two laser beams L1 and L2 are all adjusted to substantially the same plane. The reflected light path is adjusted to a position sandwiched between the incident light paths. Thereby, in all the optical paths of the incident optical path and the reflected optical path that pass through the window of the
(第3の実施形態)
第3の実施形態について図8を参照して説明する。なお、第3の実施形態では、第1の実施形態との相違点(曲率測定装置10の部品配置及び構成)について説明し、その他の説明は省略する。なお、図8は、光学部品の模式図を用いて曲率測定装置10の概略の構造を示したもので、前述の図2乃至図4と同様、曲率測定装置10と基板Wとの離間距離が短く示されているが、実際の離間距離は20〜50cm程度の距離であり、また、レーザ光はチャンバ2の窓を通過する。また、偏光ビームスプリッタにより反射されるレーザ光の向きが略直角に曲がるように示されているが、この角度は場合によってはとくに直角付近である必要はない。
(Third embodiment)
A third embodiment will be described with reference to FIG. In the third embodiment, differences from the first embodiment (component arrangement and configuration of the curvature measuring apparatus 10) will be described, and other descriptions will be omitted. FIG. 8 shows a schematic structure of the
図8に示すように、第3の実施形態に係る曲率測定装置10は、第1の実施形態(さらに第2の実施形態)と異なり、測定対象物である基板Wの表面に垂直な入射光及び反射光を用いて曲率を測定するものである(レーザ光の入射角が90度であり、入射光及び反射光が同じ光軸となる)。
As shown in FIG. 8, the
この曲率測定装置10は、照射部10a、第1の位置検出素子10e、第2の位置検出素子10f及び算出部10gに加え、二本のレーザ光L1及びL2が通過する1/4波長板10hと、基板Wの表面により鏡面反射された二本のレーザ光L1及びL2のうち第1のレーザ光L1を反射する偏光ビームスプリッタ10iとを備えている。この偏光ビームスプリッタ10iは、第1の実施形態に係る進路変更部10dに替えて設けられている。
The
照射部10aは、レーザ光を出射するレーザ光出射部(光出射部)21と、そのレーザ光を第1のレーザ光L1(P偏光)及び第2のレーザ光L2(S偏光)に分離する偏光ビームスプリッタ22と、第2のレーザ光L2を反射するミラー23とを備えている。
The
偏光ビームスプリッタ(第1の偏光ビームスプリッタ)22は、レーザ光出射部21と基板Wの表面との間、すなわちレーザ光出射部21から出射された第1のレーザ光L1が基板Wの表面に垂直に入射する光路上に設けられている。この偏光ビームスプリッタ22は、P偏光をほぼ透過させ、S偏光をほぼ反射するものである(S偏光だけを例えば90度曲げる)。
The polarizing beam splitter (first polarizing beam splitter) 22 is provided between the laser
ミラー23は、偏光ビームスプリッタ22により分離された第2のレーザ光L2(S偏光)を第1のレーザ光L1(P偏光)に平行にして基板Wの表面に向けて反射し、さらに、基板Wの表面により鏡面反射されて1/4波長板10hを通過した第2のレーザ光L2(P偏光)を反射する反射部として機能する(S偏光及びP偏光を例えば90度曲げる)。
The
第1の位置検出素子10eは、基板Wの表面により鏡面反射されて偏光ビームスプリッタ10iにより反射された第1のレーザ光L1の入射位置を検出する。また、第2の位置検出素子10fは、基板Wの表面により鏡面反射されてミラー23により反射された第2のレーザ光L2の入射位置を検出する。これらの第1の位置検出素子10e及び第2の位置検出素子10fは例えば同一直線上に配置されているが、これに限るものではない。
The first
1/4波長板10hは、第1のレーザ光L1が基板Wの表面に垂直に入射する光路及び第2のレーザ光L2が第1のレーザ光L1に平行に基板Wの表面に入射する光路の両方の光路上に設けられている。このため、1/4波長板10hは、基板Wの表面に垂直に入射する第1のレーザ光L1及びその第1のレーザ光L1に平行に基板Wの表面に入射する第2のレーザ光L2が通過し、さらに、基板Wの表面により鏡面反射された第1のレーザ光L1及び第2のレーザ光L2が通過する部材となる。
The quarter-
各レーザ光L1及びL2はそれぞれ1/4波長板10hを二回通過すると、偏光方向が90度変化する性質を有している(一回通過すると円偏光となる)。したがって、P偏光が1/4波長板10hを二回通過すると、偏光方向が90度変化してS偏光となり、逆に、S偏光が1/4波長板10hを二回通過すると、偏光方向が90度変化してP偏光となる。また、直線偏光の偏光面に対して1/4波長板の光学軸を45度ずらすことにより円偏光が得られることから、直交した偏光方向を持たせた第1のレーザ光L1と第2のレーザ光L2の偏光方向の中間に光学軸を調整することにより、二つのレーザ光L1及びL2に対称な条件を付与することができる。
Each of the laser beams L1 and L2 has a property that the polarization direction changes 90 degrees when passing through the quarter-
偏光ビームスプリッタ(第2の偏光ビームスプリッタ)10iは、第1のレーザ光L1が基板Wの表面に垂直に入射する光路上に設けられており、基板Wの表面により垂直に鏡面反射された第1のレーザ光L1(S偏光)を第1の位置検出素子10eに向けて反射する。この偏光ビームスプリッタ10iはP偏光をほぼ透過させ、S偏光をほぼ反射する(S偏光だけを例えば90度曲げる)。
The polarization beam splitter (second polarization beam splitter) 10i is provided on the optical path where the first laser light L1 is perpendicularly incident on the surface of the substrate W, and is first specularly reflected by the surface of the substrate W. The first laser beam L1 (S-polarized light) is reflected toward the first
このような曲率測定装置10は、前述のエピタキシャル膜の成膜工程において、基板Wの反りを監視する。この反り監視では、レーザ光がレーザ光出射部21により出射されると、まず、偏光方向が互いに90度異なる第1のレーザ光L1(P偏光)及び第2のレーザ光L2(S偏光)に偏光ビームスプリッタ22により分離される。次いで、第1のレーザ光L1は偏光ビームスプリッタ10i及び1/4波長板10hを通過して基板Wの表面に垂直に入射する。また、第2のレーザ光L2はミラー23により反射されて第1のレーザ光L1に平行になり、1/4波長板10hを通過して基板Wの表面に入射する。
Such a
次に、基板Wの表面により鏡面反射された第1のレーザ光L1は1/4波長板10hを通過し、偏光方向が変わってS偏光となる。この第1のレーザ光L1(S偏光)は、偏光ビームスプリッタ10iにより反射されて第1の位置検出素子10eに入射し、その第1の位置検出素子10eにより検出される。また、基板Wの表面により鏡面反射された第2のレーザ光L2は、1/4波長板10hを通過し、偏光方向が変わってP偏光となる。この第2のレーザ光L2(P偏光)は、ミラー23により偏光ビームスプリッタ22に向けて反射され、その偏光ビームスプリッタ22を通過して第2の位置検出素子10fに入射し、その第2の位置検出素子10fにより検出される。その後の処理(基板Wの曲率算出や警告報知など)は第1の実施形態と同様である。
Next, the first laser beam L1 specularly reflected by the surface of the substrate W passes through the quarter-
なお、第1の位置検出素子10e及び偏光ビームスプリッタ10iの間の第1レーザ光L1の光路や第2の位置検出素子10f及び偏光ビームスプリッタ22の間の第2レーザ光L2の光路上に、レーザ光を例えば図8中の上方向に反射するように方向転換用ミラーなどの方向転換部を設けることも可能である。この場合には、第1の位置検出素子10e及び第2の位置検出素子10fの設置自由度を向上させることができる。
Note that, on the optical path of the first laser light L1 between the first
また、第1のレーザ光L1が基板Wの表面に垂直に入射し、さらに、第2のレーザ光L2が第1のレーザ光L1に平行に基板Wの表面に入射することを維持しつつ、偏光ビームスプリッタ22やミラー23、偏光ビームスプリッタ10iなどを傾けて、第1の位置検出素子10e及び偏光ビームスプリッタ10iの間の第1レーザ光L1の光路と第2の位置検出素子10f及び偏光ビームスプリッタ22の間の第2レーザ光L2の光路を非平行にすることも可能である。
In addition, while maintaining that the first laser light L1 is perpendicularly incident on the surface of the substrate W, and the second laser light L2 is incident on the surface of the substrate W in parallel to the first laser light L1, The
図8に示した第3の実施形態に用いられる2つのビームスプリッタ10i、22はいずれもP偏光透過型であるが、この2つのビームスプリッタをいずれもS偏光透過型としても同様の機能を実現することができる。また、第1の偏光ビームスプリッタ22と第2の偏光ビームスプリッタ10iを異なる透過型(S透過型とP透過型)としてもよい。この場合、図9に示すように、第2の偏光ビームスプリッタ10iは第2のレーザ光L2の光路内で、ミラー23と1/4波長板10hの間に置かれる。第1の位置検出素子10eは、第1の偏光ビームスプリッタ22が反射した第1のレーザ光L1の位置を検出し、第2の位置検出素子10fは、第2の偏光ビームスプリッタ10iが反射した第2のレーザ光L2の位置を検出する。
The two
近年、チャンバ2の窓の小型化が進んでおり、窓の制約が厳しくなっている。この窓の小型化に対応しつつ、チャンバ2上の空間の制約や窓の変形から受けるノイズの低減などを実現するため、垂直入反射での測定を行うこと、さらに、垂直入反射での測定において光量の損失を抑えることが望まれている。前述のようにレーザ光は偏光ビームスプリッタ22により第1のレーザ光L1及び第2のレーザ光L2に分離されるため、その光量は半分になるが、分離後、第1のレーザ光L1及び第2のレーザ光L2が偏光ビームスプリッタ10iやミラー23などの光学系によって反射されても、それぞれの光量が減少することはほとんど無く、光量の損失を抑えることができる。したがって、垂直入反射での測定において、入射から反射まで光の顕著な減少(不必要な散乱)はなく、光量の損失を抑えることができる。
In recent years, the size of the window of the
さらに、垂直入反射での測定において、第1のレーザ光L1及び第2のレーザ光L2は分離後、常にそれらの偏光方向が互いに直交する状態を維持するため、何からの要因により二本のレーザ光L1及びL2が重なったとしても、曲率測定不能を抑止することができ、加えて、曲率測定精度の向上を実現することができる。また、垂直入反射での測定において、反射光の方向のみを第1の位置検出素子10eや第2の位置検出素子10fなどの検知器の方向に転換させることが可能である。
Furthermore, in the vertical incident reflection measurement, the first laser light L1 and the second laser light L2 always maintain their polarization directions orthogonal to each other after being separated. Even if the laser beams L1 and L2 overlap, it is possible to suppress the inability to measure the curvature, and in addition, it is possible to improve the accuracy of the curvature measurement. In the measurement by vertical incident reflection, only the direction of the reflected light can be changed to the direction of a detector such as the first
以上説明したように、第3の実施形態によれば、偏光方向が互いに異なる第1のレーザ光L1及び第2のレーザ光L2を平行に基板Wに入射させ、その基板Wにより鏡面反射された第1のレーザ光L1及び第2のレーザ光L2を混合せず、それぞれ第1の位置検出素子10e及び第2の位置検出素子10fにより検出する。なお、各レーザ光L1及びL2のそれぞれの進行方向は必ずしも厳密に平行である必要はなく、おおよそ平行であればよい。このため、従来の二点一括CCD方式を用いる場合のように、CCDの素子面上の両点が一致するようなことはなく、二本のレーザ光L1及びL2が重なったとしても偏光性によって分離され、それぞれ二つの位置検出素子10e及び10fにより検出される。これにより、従来の二点一括CCD方式とは異なり、測定不能が生じることはなく、反りが大きい場合や両点の間を狭くする場合でも、SN比(S/N)の悪化を抑止することが可能となる。したがって、曲率測定不能の抑止及び曲率測定精度の向上を実現することができる。
As described above, according to the third embodiment, the first laser light L1 and the second laser light L2 having different polarization directions are incident on the substrate W in parallel and are specularly reflected by the substrate W. The first laser beam L1 and the second laser beam L2 are not mixed but detected by the first
さらに、レーザ光の分離後、第1のレーザ光L1及び第2のレーザ光L2は偏光ビームスプリッタ10iやミラー23などの光学系によって反射されても、それぞれの光量はほとんど減少しないため、光量の損失を抑えることができる。加えて、垂直入反射での測定を採用することによって、各レーザ光L1及びL2が通過するチャンバ2の窓を小さくすることが可能となるので、熱などによる窓の傾きによって検出位置精度が低下することを抑止することができる。
Further, after the laser light is separated, the first laser light L1 and the second laser light L2 are reflected by an optical system such as the
(他の実施形態)
前述の第1乃至第3の実施形態においては、各レーザ光L1及びL2をシート状に成形していないが、これに限るものではなく、シート状に成形するようにしても良い。例えば、図10に示すように、半円筒レンズ又は一方向性の拡散フィルタなどの成形部10jによって、各レーザ光L1及びL2を一次元の位置検出素子10e及び10fの素子列方向(長手方向)と垂直な方向(短手方向)に引き伸ばし、その短手方向に伸びるシート状に成形しても良い。成形部10jは、照射部10aと基板Wとの間の光路上に設けられる。これにより、各レーザ光L1及びL2が周期的な振動(例えば、回転による基板Wの振動など)によって一次元の位置検出素子10e又は10fの短手方向にずれた場合でも、その短手方向にシート状になっているため、確実に集光レンズ10cに入射することになる(集光レンズ10cが無い場合でも、一次元の位置検出素子10e又は10fに確実に入射することになる)。これにより、各レーザ光L1及びL2は集光レンズ10cによって集光され、一次元の位置検出素子10e又は10fに確実に入射するため、周期的な振動による位置検出精度の低下を抑止することができる。なお、周期的な振動が基板Wに生じる場合には、レーザ光L1又はL2は位置検出素子10e又は10fの短手方向にずれるだけではなく、測定対象物の基板Wが回転しているため、その回転に応じて円を描くようにずれることなる。このような場合でも、各レーザ光L1及びL2は、前述の短手方向にシート状になっているため、確実に集光レンズ10cに入射することになる。
(Other embodiments)
In the first to third embodiments described above, the laser beams L1 and L2 are not formed into a sheet shape. However, the present invention is not limited to this, and may be formed into a sheet shape. For example, as shown in FIG. 10, the laser beam L1 and L2 are transmitted to the one-dimensional
また、前述の第1乃至第3の実施形態においては、照射部10aとして、レーザ光出射部21や偏光ビームスプリッタ22、ミラー23などにより、並行する、または平行な、第1のレーザ光L1及び第2のレーザ光L2を生成しているが、これに限るものではなく、例えば、二個のレーザ光出射部を用いて、並行する、または平行な、第1のレーザ光L1及び第2のレーザ光L2を生成することも可能である。各レーザ光L1及びL2の光量はチャンバ2の窓などの存在によって削られる傾向にあるため、二個のレーザ光出射部を用いることによって、一個のレーザ光出射部を用いる場合に比べ、光量を上げることができる。この場合には、入射側の偏光ビームスプリッタ22などを不要とすることが可能になるが、偏光を良好にするための偏光板、また、レーザ光出射部本体のサイズがあるため、二本のレーザ光L1及びL2をより近接させるためのミラー、レーザ光出射部本体の冷却系などを設けることが望ましい。さらに、曲率測定装置10の設置のためのスペース(成膜装置1の上部)が狭いため、その筺体は小型であることが好ましく、前述の部品点数の増加を避けるためには、外部光源からファイバーなどによって光を持ち込むことも可能である。
In the first to third embodiments described above, the first laser beam L1 that is parallel or parallel by the laser
また、前述の第1乃至第3の実施形態においては、曲率測定装置10により基板Wの反りを測定しているが、これに限るものではなく、例えば、その反り以外にも、曲率を適用して基板Wの傾きや高さ位置などを測定することが可能である。
Further, in the first to third embodiments described above, the curvature of the substrate W is measured by the
また、前述の第1乃至第3の実施形態においては、シャワープレート4や曲率測定装置10を冷却することを行っていないが、これに限るものではなく、例えば、シャワープレート4や曲率測定装置10などを冷却する冷却装置を設け、その冷却装置によりシャワープレート4や曲率測定装置10などを冷却するようにしても良い。
In the first to third embodiments, the
これまでに説明してきた実施形態では、第2の偏光ビームスプリッタで、測定対象物から反射されたレーザ光のうちの一つを、測定対象物に入射する2つのレーザ光の光路を含む面内に反射している(図2、図3、図7乃至10での紙面内の方向)。一方、この反射方向を上記の面内と垂直方向(図2、図3、図7乃至10での紙面と垂直方向)にすることも可能である。これは単純に第2の偏光ビームスプリッタの設置を入射するレーザ光の光路を軸として90°回転させることにより実現できる。このような変更を行うことで、本実施形態の曲率測定装置の形状の自由度が増し、制約された空間への設置が行いやすくなる。 In the embodiments described so far, in the plane including the optical paths of the two laser beams incident on the measurement target, one of the laser beams reflected from the measurement target is reflected by the second polarizing beam splitter. (Direction in the paper surface in FIGS. 2, 3, and 7 to 10). On the other hand, it is possible to make the reflection direction perpendicular to the above-mentioned plane (perpendicular to the paper surface in FIGS. 2, 3, and 7 to 10). This can be realized by simply rotating the second polarizing beam splitter by 90 ° about the optical path of the incident laser beam. By making such a change, the degree of freedom of the shape of the curvature measuring device of the present embodiment increases, and it becomes easy to install in a constrained space.
上記の反射方向の変更を行う場合、第2の偏光ビームスプリッタを90°回転するため、偏光が逆転する。もともとSまたはP偏光のレーザ光は上記のように回転させた偏光ビームスプリッタでは各々、PまたはS偏光になることに注意が必要である。また、上記の反射方向の変更を行った場合、測定対象物の曲率の変化による、第2の偏光ビームスプリッタで反射されたレーザ光の位置検出器上での位置変化は90°回転する。具体的に図3の場合について、第2の偏光ビームスプリッタを上記のように90°回転させることの効果を図11及び図12に示す。図11は、図3の場合において、第2の偏光ビームスプリッタ10dの接合面を取り出し、これと入射レーザ光、および該レーザ光が第2の偏光ビームスプリッタ10dにより反射されたレーザ光の関係を示したものである。図11に示すように、第2の偏光ビームスプリッタ10dで反射されたレーザ光の方向は、測定対象物である基板Wの反りの変化に対応して、略上下方向に変化する。この位置の変化は図3での紙面の略上下方向となる。一方、図12に第2の偏光ビームスプリッタ10dを90°回転させた場合を示す。図12に示すように、第2の偏光ビームスプリッタ10dで反射されたレーザ光は、図3での紙面に対して垂直方向に反射される。測定対象物の反りの変化に対応して、第2の偏光ビームスプリッタ10dで反射されたレーザ光の方向は、略水平方向に変化する。これは図3での略左右方向となることに注意が必要である。
When the reflection direction is changed, the polarization is reversed because the second polarization beam splitter is rotated by 90 °. It should be noted that originally S or P polarized laser light becomes P or S polarized light respectively in the polarization beam splitter rotated as described above. When the reflection direction is changed, the position change of the laser beam reflected by the second polarization beam splitter on the position detector due to the change in the curvature of the measurement object is rotated by 90 °. Specifically, in the case of FIG. 3, the effect of rotating the second polarizing beam splitter by 90 ° as described above is shown in FIGS. FIG. 11 shows the relationship between the incident surface of the second
さらに図9の場合を例にとり説明すると、第2の偏光ビームスプリッタ10iを第2のレーザ光L2の方向を軸として90°回転した場合を考える。この場合、第2の偏光ビームスプリッタ10iをP偏光透過型とすることで、図9の構成と同等の機能を実現できる。ただし、第2のレーザ光L2の反射される方向は図9において紙面と垂直方向になる。
Further, taking the case of FIG. 9 as an example, consider a case where the second
なお、本実施形態ではMOCVDでの成膜を主な適用例として挙げているが、成膜に伴う基板の反り変化が生ずる可能性があるならば、MOCVDに限らずスパッタや蒸着などの手法でも適用可能であり、更には成膜に限らない一般的な反り測定に対しても適用できることは言うまでもない。また、本実施形態では枚葉式の装置を主な適用例として挙げているが、枚葉式の装置に限定されるものではなく、例えば、バッチ処理装置(複数枚同時処理)にも適用することが可能である。 In this embodiment, film formation by MOCVD is given as a main application example. However, if there is a possibility that a warpage change of the substrate accompanying film formation may occur, not only MOCVD but also techniques such as sputtering and vapor deposition can be used. Needless to say, the present invention can be applied to general warpage measurement not limited to film formation. In this embodiment, a single-wafer type apparatus is cited as a main application example, but the present invention is not limited to a single-wafer type apparatus, and is also applicable to, for example, a batch processing apparatus (multiple sheets simultaneous processing). It is possible.
以上、本発明のいくつかの実施形態を説明したが、これらの実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。これら新規な実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。これら実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれるとともに、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれる。 As mentioned above, although some embodiment of this invention was described, these embodiment is shown as an example and is not intending limiting the range of invention. These novel embodiments can be implemented in various other forms, and various omissions, replacements, and changes can be made without departing from the scope of the invention. These embodiments and modifications thereof are included in the scope and gist of the invention, and are included in the invention described in the claims and the equivalents thereof.
1 成膜装置
2 チャンバ
3 ガス供給部
3a ガス貯留部
3b ガス管
3c ガスバルブ
4 シャワープレート
4a ガス供給流路
4b ガス吐出孔
5 サセプタ
5a 開口部
6 回転部
6a 円筒部
6b 回転体
6c シャフト
7 ヒータ
7a 配線
8 ガス排出部
9 排気機構
9a ガス排気流路
9b 排気バルブ
9c 真空ポンプ
10 曲率測定装置
10a 照射部
10b 光学フィルタ
10c 集光レンズ
10d 進路変更部
10e 第1の位置検出素子
10f 第2の位置検出素子
10g 算出部
10h 1/4波長板
10i 偏光ビームスプリッタ
10j 成形部
11 制御部
12 報知部
21 レーザ光出射部
22 偏光ビームスプリッタ
23 ミラー
L1 第1のレーザ光
L2 第2のレーザ光
R1 第1領域
R2 第2領域
W 基板
DESCRIPTION OF
Claims (14)
前記光出射部により出射された前記レーザ光を、それぞれ偏光方向及び進行方向が異なる第1のレーザ光と第2のレーザ光に分離する第1の偏光ビームスプリッタと、
前記第1のレーザ光及び前記第2のレーザ光が並行して測定対象物に進むように前記第1のレーザ光及び前記第2のレーザ光のいずれか一方を反射する反射部と、
前記測定対象物により鏡面反射された前記第1のレーザ光及び前記第2のレーザ光のいずれか一方を透過させ、他方を当該一方の進行方向と異なる方向に反射する第2の偏光ビームスプリッタと、
前記第2の偏光ビームスプリッタにより反射された又は前記第2の偏光ビームスプリッタを透過した前記第1のレーザ光の入射位置を検出する一次元の第1の位置検出素子と、
前記第2の偏光ビームスプリッタを透過した又は前記第2の偏光ビームスプリッタにより反射された前記第2のレーザ光の入射位置を検出する一次元の第2の位置検出素子と、
を備えることを特徴とする曲率測定装置。 A light emitting portion for emitting laser light;
A first polarization beam splitter that separates the laser light emitted by the light emitting unit into a first laser light and a second laser light, each having a different polarization direction and traveling direction;
A reflection unit that reflects either the first laser beam or the second laser beam so that the first laser beam and the second laser beam travel to the object to be measured in parallel;
A second polarizing beam splitter that transmits one of the first laser light and the second laser light specularly reflected by the measurement object and reflects the other in a direction different from the one traveling direction; ,
A one-dimensional first position detecting element for detecting an incident position of the first laser beam reflected by the second polarizing beam splitter or transmitted through the second polarizing beam splitter;
A one-dimensional second position detecting element that detects an incident position of the second laser beam that has been transmitted through the second polarizing beam splitter or reflected by the second polarizing beam splitter;
A curvature measuring device comprising:
前記光出射部により出射された前記レーザ光を、それぞれ偏光方向及び進行方向が異なる第1のレーザ光と第2のレーザ光に分離する第1の偏光ビームスプリッタと、
前記第1のレーザ光及び前記第2のレーザ光が並行して測定対象物に進むように前記第2のレーザ光を反射する反射部と、
前記測定対象物に向かって進む前記第1のレーザ光及び前記第2のレーザ光のいずれか一方を透過させる第2の偏光ビームスプリッタと、
前記測定対象物に向かって進む前記第1のレーザ光及び前記第2のレーザ光が通過し、前記測定対象物により鏡面反射された前記第1のレーザ光及び前記第2のレーザ光が通過する1/4波長板と、
前記測定対象物により鏡面反射されて前記1/4波長板を通過した前記第1のレーザ光及び前記第2のレーザ光の個々の入射位置をそれぞれ検出する第1の位置検出素子及び第2の位置検出素子と、
を備えることを特徴とする曲率測定装置。 A light emitting portion for emitting laser light;
A first polarization beam splitter that separates the laser light emitted by the light emitting unit into a first laser light and a second laser light, each having a different polarization direction and traveling direction;
A reflection unit that reflects the second laser light so that the first laser light and the second laser light travel in parallel to the measurement object;
A second polarization beam splitter that transmits one of the first laser light and the second laser light traveling toward the measurement object;
The first laser light and the second laser light traveling toward the measurement object pass, and the first laser light and the second laser light that are specularly reflected by the measurement object pass. A quarter wave plate,
A first position detecting element and a second position detecting element for detecting respective incident positions of the first laser light and the second laser light that are specularly reflected by the measurement object and pass through the quarter-wave plate. A position detection element;
A curvature measuring device comprising:
前記第1の受光面は、その法線方向が前記第1のレーザ光の光軸から少なくとも10度傾いており、
前記第2の位置検出素子は、前記第2のレーザ光が入射する第2の受光面を有しており、
前記第2の受光面は、その法線方向が前記第2のレーザ光の光軸から少なくとも10度傾いていることを特徴とする請求項1乃至請求項8のいずれか一項に記載の曲率測定装置。 The first position detecting element has a first light receiving surface on which the first laser light is incident,
The normal direction of the first light receiving surface is inclined at least 10 degrees from the optical axis of the first laser beam,
The second position detection element has a second light receiving surface on which the second laser light is incident,
The curvature according to any one of claims 1 to 8, wherein the normal direction of the second light receiving surface is inclined at least 10 degrees from the optical axis of the second laser beam. measuring device.
前記光出射部により出射された前記レーザ光を、それぞれ偏光方向及び進行方向が異なる第1のレーザ光と第2のレーザ光に第1の偏光ビームスプリッタにより分離する工程と、
前記第1のレーザ光及び前記第2のレーザ光が並行して測定対象物に進むように前記第1のレーザ光及び前記第2のレーザ光のいずれか一方を反射部により反射する工程と、
前記測定対象物により鏡面反射された前記第1のレーザ光及び前記第2のレーザ光のいずれか一方を透過させ、他方を当該一方の進行方向と異なる方向に第2の偏光ビームスプリッタにより反射する工程と、
前記第2の偏光ビームスプリッタにより反射された又は前記第2の偏光ビームスプリッタを透過した前記第1のレーザ光の入射位置を一次元の第1の位置検出素子により検出する工程と、
前記第2の偏光ビームスプリッタを透過した又は前記第2の偏光ビームスプリッタにより反射された前記第2のレーザ光の入射位置を一次元の第2の位置検出素子により検出する工程と、
を有することを特徴とする曲率測定方法。 A step of emitting laser light by the light emitting portion;
Separating the laser light emitted by the light emitting unit into a first laser light and a second laser light having different polarization directions and traveling directions, respectively, by a first polarization beam splitter;
Reflecting one of the first laser light and the second laser light by a reflecting portion so that the first laser light and the second laser light travel to the measurement object in parallel;
One of the first laser light and the second laser light specularly reflected by the measurement object is transmitted, and the other is reflected by the second polarization beam splitter in a direction different from the one traveling direction. Process,
Detecting an incident position of the first laser beam reflected by the second polarizing beam splitter or transmitted through the second polarizing beam splitter by a one-dimensional first position detecting element;
Detecting an incident position of the second laser light transmitted through the second polarizing beam splitter or reflected by the second polarizing beam splitter by a one-dimensional second position detecting element;
The curvature measuring method characterized by having.
前記光出射部により出射された前記レーザ光を、それぞれ偏光方向及び進行方向が異なる第1のレーザ光と第2のレーザ光に第1の偏光ビームスプリッタにより分離する工程と、
前記第1のレーザ光及び前記第2のレーザ光が並行して測定対象物に進むように前記第2のレーザ光を反射部により反射する工程と、
前記測定対象物に向かって進む前記第1のレーザ光及び前記第2のレーザ光のいずれか一方を第2の偏光ビームスプリッタにより透過させる工程と、
前記測定対象物に向かって進む前記第1のレーザ光及び前記第2のレーザ光を1/4波長板に通し、前記測定対象物により鏡面反射された前記第1のレーザ光及び前記第2のレーザ光を前記1/4波長板に通す工程と、
前記測定対象物により鏡面反射されて前記1/4波長板を通過した前記第1のレーザ光及び前記第2のレーザ光の個々の入射位置をそれぞれ第1の位置検出素子及び第2の位置検出素子により検出する工程と、
を有することを特徴とする曲率測定方法。 A step of emitting laser light by the light emitting portion;
Separating the laser light emitted by the light emitting unit into a first laser light and a second laser light having different polarization directions and traveling directions, respectively, by a first polarization beam splitter;
Reflecting the second laser light by a reflecting portion so that the first laser light and the second laser light travel to the measurement object in parallel;
Transmitting one of the first laser beam and the second laser beam traveling toward the measurement object by a second polarization beam splitter;
The first laser light and the second laser light traveling toward the measurement object are passed through a quarter-wave plate, and the first laser light and the second laser light that have been specularly reflected by the measurement object. Passing a laser beam through the quarter-wave plate;
The respective incident positions of the first laser beam and the second laser beam that have been specularly reflected by the measurement object and passed through the quarter-wave plate are respectively determined as a first position detection element and a second position detection. Detecting with an element;
The curvature measuring method characterized by having.
Priority Applications (5)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
CN201510137132.3A CN104949631B (en) | 2014-03-27 | 2015-03-26 | Curvature determines device and curvature assay method |
US14/670,897 US9453721B2 (en) | 2014-03-27 | 2015-03-27 | Curvature measurement apparatus and method |
TW104109865A TWI535995B (en) | 2014-03-27 | 2015-03-27 | Curvature measureing device and curvature measuring method |
TW105111575A TWI632341B (en) | 2014-03-27 | 2015-03-27 | Curvature measureing device and curvature measuring method |
KR1020150043159A KR101682914B1 (en) | 2014-03-27 | 2015-03-27 | Curvature measurement apparatus and curvature measurement method |
Applications Claiming Priority (4)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2014065372 | 2014-03-27 | ||
JP2014065372 | 2014-03-27 | ||
JP2014218948 | 2014-10-28 | ||
JP2014218948 | 2014-10-28 |
Related Child Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2018196856A Division JP6625711B2 (en) | 2014-03-27 | 2018-10-18 | Curvature measuring device and curvature measuring method |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2016075659A true JP2016075659A (en) | 2016-05-12 |
JP6430307B2 JP6430307B2 (en) | 2018-11-28 |
Family
ID=55951176
Family Applications (2)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2015057144A Active JP6430307B2 (en) | 2014-03-27 | 2015-03-20 | Curvature measuring device and curvature measuring method |
JP2018196856A Active JP6625711B2 (en) | 2014-03-27 | 2018-10-18 | Curvature measuring device and curvature measuring method |
Family Applications After (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2018196856A Active JP6625711B2 (en) | 2014-03-27 | 2018-10-18 | Curvature measuring device and curvature measuring method |
Country Status (2)
Country | Link |
---|---|
JP (2) | JP6430307B2 (en) |
TW (1) | TWI632341B (en) |
Cited By (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2018107156A (en) * | 2016-12-22 | 2018-07-05 | 株式会社ニューフレアテクノロジー | Vapor growth device and vapor growth method |
JP2019016662A (en) * | 2017-07-05 | 2019-01-31 | 東京エレクトロン株式会社 | Substrate warp monitoring device, substrate processing device using the same, and substrate warp monitoring method |
CN113758451A (en) * | 2020-06-04 | 2021-12-07 | 拓荆科技股份有限公司 | Device and method for detecting relative position and parallel state in parallel plate reactor |
Citations (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPH05180643A (en) * | 1992-01-06 | 1993-07-23 | Mitsubishi Electric Corp | Surface-shape measuring apparatus |
US5232547A (en) * | 1992-07-01 | 1993-08-03 | Motorola, Inc. | Simultaneously measuring thickness and composition of a film |
JPH08247741A (en) * | 1995-02-11 | 1996-09-27 | Roke Manor Res Ltd | Curvature measuring device of surface |
JP2001330416A (en) * | 2000-05-19 | 2001-11-30 | Canon Inc | Shape measuring apparatus |
Family Cites Families (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
TW426152U (en) * | 2000-04-25 | 2001-03-11 | Chunghwa Telecomlaboratories | Apparatus using laser beam reflection to measure the outer shape of moving object |
JP5504068B2 (en) * | 2010-06-23 | 2014-05-28 | Dmg森精機株式会社 | Displacement detector |
US20120057172A1 (en) * | 2010-09-08 | 2012-03-08 | Andrei Brunfeld | Optical measuring system with illumination provided through a void in a collecting lens |
TW201425863A (en) * | 2012-12-21 | 2014-07-01 | Ind Tech Res Inst | Curvature measurement system and method thereof |
-
2015
- 2015-03-20 JP JP2015057144A patent/JP6430307B2/en active Active
- 2015-03-27 TW TW105111575A patent/TWI632341B/en active
-
2018
- 2018-10-18 JP JP2018196856A patent/JP6625711B2/en active Active
Patent Citations (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPH05180643A (en) * | 1992-01-06 | 1993-07-23 | Mitsubishi Electric Corp | Surface-shape measuring apparatus |
US5232547A (en) * | 1992-07-01 | 1993-08-03 | Motorola, Inc. | Simultaneously measuring thickness and composition of a film |
JPH08247741A (en) * | 1995-02-11 | 1996-09-27 | Roke Manor Res Ltd | Curvature measuring device of surface |
JP2001330416A (en) * | 2000-05-19 | 2001-11-30 | Canon Inc | Shape measuring apparatus |
Cited By (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2018107156A (en) * | 2016-12-22 | 2018-07-05 | 株式会社ニューフレアテクノロジー | Vapor growth device and vapor growth method |
JP2019016662A (en) * | 2017-07-05 | 2019-01-31 | 東京エレクトロン株式会社 | Substrate warp monitoring device, substrate processing device using the same, and substrate warp monitoring method |
CN113758451A (en) * | 2020-06-04 | 2021-12-07 | 拓荆科技股份有限公司 | Device and method for detecting relative position and parallel state in parallel plate reactor |
CN113758451B (en) * | 2020-06-04 | 2023-09-22 | 拓荆科技股份有限公司 | Device and method for detecting relative position and parallel state in parallel plate reactor |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
JP6625711B2 (en) | 2019-12-25 |
TW201627632A (en) | 2016-08-01 |
JP2019053070A (en) | 2019-04-04 |
TWI632341B (en) | 2018-08-11 |
JP6430307B2 (en) | 2018-11-28 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
TWI535995B (en) | Curvature measureing device and curvature measuring method | |
US10196738B2 (en) | Deposition process monitoring system, and method of controlling deposition process and method of fabricating semiconductor device using the system | |
JP6625711B2 (en) | Curvature measuring device and curvature measuring method | |
WO2017057696A1 (en) | Positional deviation detection device, vapor-phase growth device, and positional deviation detection method | |
JP6479525B2 (en) | Film forming apparatus and temperature measuring method | |
US11022428B2 (en) | Growth rate detection apparatus, vapor deposition apparatus, and vapor deposition rate detection method | |
US11287249B2 (en) | Wafer surface curvature determining system | |
US9651367B2 (en) | Curvature measuring in a substrate processing apparatus | |
US20230374664A1 (en) | Method for emissivity-corrected pyrometry | |
JP2021118361A (en) | Warpage measurement device, gas phase growth device, and warpage measurement method | |
TWI729274B (en) | Film forming device and film forming method | |
US20190162527A1 (en) | Device for automatically and quickly detecting two-dimensional morphology of wafer substrate in real time | |
JP2005068502A (en) | Vapor deposition system | |
Creighton et al. | Emissivity-correcting near-UV pyrometry for group-III nitride OMVPE | |
JP3964355B2 (en) | Vapor growth apparatus and vapor growth method | |
US20180286719A1 (en) | Film forming apparatus and film forming method | |
JP2012079731A (en) | Vapor phase epitaxial growth system and substrate temperature measuring method | |
TW202340687A (en) | Method for emissivity-corrected pyrometry | |
CN116008234A (en) | Reflectivity optical measurement device | |
Yan et al. | In-Situ Temperature Monitoring and Deposition Induced Errors Calibration in Metal-Organic Chemical Vapor Deposition |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
A621 | Written request for application examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621 Effective date: 20170724 |
|
A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20180515 |
|
A977 | Report on retrieval |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007 Effective date: 20180516 |
|
A521 | Request for written amendment filed |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20180628 |
|
TRDD | Decision of grant or rejection written | ||
A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 Effective date: 20181002 |
|
A61 | First payment of annual fees (during grant procedure) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61 Effective date: 20181031 |
|
R150 | Certificate of patent or registration of utility model |
Ref document number: 6430307 Country of ref document: JP Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150 |
|
R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |