JP6272743B2 - 基板処理装置 - Google Patents

Description

本発明は、基板処理装置に関する。

従来から、ＩＧＢＴ（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。エピタキシャル成長技術に使用される成膜装置は基板処理装置の一例であり、この成膜装置では、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及び水素還元反応が起こり、基板上にエピタキシャル膜が成膜されることになる。

成膜装置では、測定対象物とな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成条件もあり、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、成膜炉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。

現在主流の曲率測定装置は、二本のレーザ光を並行にして成膜室の窓を介して基板に照射し、基板により反射されて窓を介して戻ってきた二本のレーザ光の位置を検出し、それらの間隔（二本のレーザ光の入射位置間隔）を読み取って基板の曲率に換算する。このとき、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方式が採用されている。なお、レーザ光が通過する窓は、基板の反りや温度などを光学的に測定するため、成膜室内の基板の直径方向に延びる長尺状に形成されている。この窓はビューポートと呼ばれており、窓の材質としては、例えば、石英が用いられている。

特開２０１１−２４６７４９号公報

しかしながら、成膜室内の温度は、成膜時に例えば１０００℃程度の高温になるため、その成膜室の窓は高温に曝されることになる。このとき、成膜室の壁に接する窓の縁付近と窓の中央には大きな温度差が生じるため、長尺状の窓の短手方向に温度勾配が生じる。この短手方向の温度勾配によって窓の屈折率は短手方向に沿って変化することになる。例えば、石英の屈折率は温度上昇に応じて高くなるが、屈折率の温度依存性は窓の材質によって変わるため、屈折率が温度上昇に応じて低くなる場合もある。

したがって、窓に対する二本のレーザ光の入射点が窓の短手方向に平行に並んでいる場合には、成膜時に窓の短手方向に温度勾配が生じると、それら二つの入射点での屈折率が異なるため、その屈折率の違いによって二本のレーザ光の入射位置間隔が変化する。つまり、基板の反り以外を起因として二本のレーザ光の入射位置間隔が変化するため、曲率測定の精度が低下してしまう。

本発明が解決しようとする課題は、処理対象の基板の曲率を測定する曲率測定精度を向上させることができる基板処理装置を提供することである。

本発明の実施形態に係る基板処理装置は、処理対象の基板が導入される処理室と、処理室の壁面に設けられた長尺状の窓と、処理室の外部に設けられ、長尺状の窓を介して処理室内の基板に、第１のレーザ光及び第２のレーザ光を、窓に対する第１のレーザ光の入射点及び第２のレーザ光の入射点が窓の長手方向に沿って並ぶように照射する照射部と、基板により反射されて窓を通過した第１のレーザ光及び第２のレーザ光を受光する受光面を有し、受光面における第１のレーザ光及び第２のレーザ光の入射位置を検出する検出部と、検出部により検出された第１のレーザ光及び第２のレーザ光の相対位置を用いて基板の曲率を算出する算出部とを備える。

また、上記実施形態に係る基板処理装置において、第１のレーザ光及び第２のレーザ光の両方の入射点が並ぶ方向は、窓における温度勾配が生じる短手方向に直交する方向であることが望ましい。

また、上記実施形態に係る基板処理装置において、検出部は、二次元の位置検出素子であり、算出部は、検出部により検出された第１のレーザ光の入射位置における窓の長手方向の成分及び第２のレーザ光の入射位置における窓の長手方向の成分を用いて基板の曲率を算出することが望ましい。

また、上記実施形態に係る基板処理装置において、窓は、処理室にガスを供給するための複数のガス孔を有しており、第１のレーザ光の入射点は、窓の縁から離され、その入射点の周囲に存在する二つ以上のガス孔から等距離となる位置にあり、第２のレーザ光の入射点は、窓の縁から離され、その入射点の周囲に存在する二つ以上のガス孔から等距離となる位置にあることが望ましい。

また、上記実施形態に係る基板処理装置において、第１のレーザ光及び第２のレーザ光は、波長が５００ｎｍ以上５４０ｎｍ以下のレーザ光であることが望ましい。

本発明の一態様によれば、処理対象の基板の曲率を測定する曲率測定精度を向上させることができる。

第１の実施形態に係る成膜装置の概略構成を示す図である。 第１の実施形態に係る曲率測定装置の概略構成を示す図である。 第１の実施形態に係るチャンバの窓及びレーザ光の入射点を示す平面図である。 第１の実施形態に係るチャンバの窓及びシャワープレートを示す断面図である。 第２の実施形態に係るチャンバの窓及びレーザ光の入射点を示す平面図である。 第２の実施形態の変形例１に係るチャンバの窓及びレーザ光の入射点を示す平面図である。 第２の実施形態の変形例２に係るチャンバの窓及びレーザ光の入射点を示す平面図である。

（第１の実施形態）
第１の実施形態について図１乃至図４を参照して説明する。なお、第１の実施形態では、基板処理装置の一例として成膜装置について説明する。

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に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。

チャンバ２は、処理対象の基板Ｗを処理するための処理室の一例であり、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。

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１１により制御される。

このガス供給部３は、有機金属気相成長法（ＭＯＣＶＤ法）などにより基板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。三種類のガスは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い。

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である構造に形成されている。なお、各ガスは必ずしも分離した状態で供給されるものではなく、混合されて供給されても良い。

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。

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。また、サセプタ５は高温下に曝されるため、その温度に耐えられるように形成されている。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、開口部５ａを部材により塞ぐ構造を用いることも可能である。

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。

ヒータ７は、円筒部６ａ内に設けられており、サセプタ５上の基板Ｗの下面（裏面）から基板Ｗを加熱する。このヒータ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。

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。搬入時、昇降ピンは搬送用ロボット（図示せず）との基板Ｗの受け渡しを行う受け渡し位置まで移動し、基板Ｗの受け渡し後に下降してサセプタ５上に基板Ｗを置く。また、搬出時には基板Ｗを下方から持ち上げてサセプタ５から引き離し、前述の受け渡し位置まで移動する。

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。

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。

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２ａ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、測定した基板Ｗの曲率（曲率情報）を制御部１１に渡す。

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、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。

また、制御部１１は、曲率測定装置１０により測定された基板Ｗの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により測定された基板Ｗの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。

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により測定された基板Ｗの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。

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。

次に、前述の曲率測定装置１０について図２乃至図４を参照して詳しく説明する。

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に対してチャンバ２の窓２ａを介して二本のレーザ光、すなわち第１のレーザ光Ｌ１及び第２のレーザ光Ｌ２を並行にして照射する照射部１０ａと、基板Ｗにより反射された第１のレーザ光Ｌ１及び第２のレーザ光Ｌ２を検出する検出部１０ｂと、その検出部１０ｂにより検出された第１のレーザ光Ｌ１及び第２のレーザ光Ｌ２の両方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１０ｃとを備えている。

窓２ａは、チャンバ２の上面に設けられており、チャンバ２内の基板Ｗの直径方向に延びる長尺状に形成されている。この窓２ａと基板Ｗとの離間距離は、例えば２０〜５０ｃｍ程度の距離である。窓２ａの形状としては、スリット形状や矩形状などの各種の形状を用いることが可能である。また、その窓２ａのサイズは、少なくとも第１のレーザ光Ｌ１及び第２のレーザ光Ｌ２の投光及び受光が可能となる大きさ（例えば、数ｃｍあるいは大きくても十数ｃｍ程度）である。窓２ａの材料としては、例えば、石英やサファイアなどの透光性材料を用いることが可能である。この窓２ａは、曲率測定装置１０による基板Ｗの反り測定以外にも、例えば、温度測定部（一例として放射温度計）により基板Ｗの温度を光学的に測定するために用いられる。また、窓２ａは必要に応じて他の検出装置や測定装置などにも用いられることがある。

照射部１０ａは、第１のレーザ光Ｌ１及び第２のレーザ光Ｌ２を並行に窓２ａを通過させて基板Ｗに照射する。このとき、図３に示すように、第１のレーザ光Ｌ１及び第２のレーザ光Ｌ２は、長尺状の窓２ａに対する入射点Ａ１及びＡ２が窓２ａの長手方向に沿って並ぶように照射される。この照射部１０ａは、例えば、レーザ光出力部やビームスプリッタ、ミラーなど（いずれも図示せず）を有しており、レーザ光出力部から出力されたレーザ光をビームスプリッタで第１のレーザ光Ｌ１及び第２のレーザ光Ｌ２に分け、それらをミラーにより平行にする。なお、各レーザ光Ｌ１及びＬ２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良い。また、基板Ｗに対する各レーザ光Ｌ１及びＬ２の入射点Ａ１及びＡ２は基板Ｗの中央付近であるが、基板Ｗの曲率を測定することが可能であれば、特に限定されるものではない。

ここで、図４に示すように、成膜時の窓２ａの短手方向には温度勾配が生じる。窓２ａの短手方向の温度は、窓２ａの縁から中央に向かって高くなるように変化する。これは、成膜時にチャンバ２内が高温となるが、窓２ａの周囲のシャワープレート４にガス供給流路４ａやガス吐出孔４ｂなどのガス流路が存在しており、シャワープレート４がガスの流れによってある程度冷えるので、窓２ａの縁の温度が中央に比べて低くなるためである。

この窓２ａの短手方向の温度差により、窓２ａの短手方向に屈折率も変化することになる。このため、窓２ａの短手方向の屈折率変化による影響を避けるため、本実施形態では、第１のレーザ光Ｌ１及び第２のレーザ光Ｌ２の両方の入射点Ａ１及びＡ２を長尺状の窓２ａの長手方向に略平行に並べている。これは、窓２ａの長手方向には温度勾配が生じないことから、屈折率も変化しないためである。したがって、窓２ａの長手方向に各レーザ光Ｌ１及びＬ２の両方の入射点Ａ１及びＡ２を略平行に並べることで、それらの位置での屈折率は同じとなるため、屈折率の違いによる曲率測定精度の低下を抑えることができる。

前述の各レーザ光Ｌ１及びＬ２としては、赤熱する基板Ｗの発光（赤側の光）からの影響を避け、例えば、シリコン検出系の感度が高い緑色（一例として５３２ｎｍ）のレーザ光を用いることが望ましい。この緑色のレーザ光は、波長が例えば５００ｎｍ以上５４０ｎｍ以下（５００〜５４０ｎｍの範囲以内）のレーザ光であり、例示として、５３２や５２０、５１４、５１５、５０３ｎｍなどであり、また、好ましくは５３２ｎｍ±５ｎｍである。

なお、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において膜を作成する際には、膜とレーザ光との干渉によって、反射が消えてしまうタイミングが生じる。この際には、赤熱の光が主役となるため、検出部１０ｂがその赤熱の光をレーザ光と勘違いして位置検出精度が低下することがある。これを抑止するためには、前述の緑色のレーザ光の波長以外の光をカット（除去）する光学フィルタ（一例として単色化フィルタ）を設けることが望ましい。

図２に戻り、検出部１０ｂは、基板Ｗにより反射されて窓２ａを通過した第１のレーザ光Ｌ１及び第２のレーザ光Ｌ２を受ける受光面Ｍ１を有し、その受光面Ｍ１における各レーザ光Ｌ１及びＬ２の両方の入射位置を検出する。実際には、検出部１０ｂは、各レーザ光Ｌ１及びＬ２の入射位置の検出によってそれら二本のレーザ光Ｌ１及びＬ２の入射位置の間隔（入射位置間隔）の変位を検出することになる。例えば、基板Ｗの中央が上方に反ると、二本のレーザ光Ｌ１及びＬ２の入射位置間隔は大きくなる方向に変化し、逆に、基板Ｗの中央が下方に反ると、二本のレーザ光Ｌ１及びＬ２の入射位置間隔は小さくなる方向に変化する。

この検出部１０ｂとしては、例えば、一次元や二次元の位置検出素子を用いることが可能である。また、どちらの位置検出素子としても、ＣＣＤ（電荷結合素子）やＰＳＤ（半導体位置検出素子）などを用いることができる。なお、一次元の位置検出素子は複数の受光素子が一方向に並んでいるものであり、二次元の位置検出素子は複数の受光素子が二方向に例えば格子状に並んでいるものである。どちらの位置検出素子も受光素子が並ぶ一方向が窓２ａの長手方向に沿うように設けられるが、特に限定されるものではない。

算出部１０ｃは、検出部１０ｂ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のレーザ光Ｌ２の入射位置（相対位置）を用いて基板Ｗの曲率（反り量）を算出する。例えば、算出部１０ｃは、第１のレーザ光Ｌ１の入射位置と第２のレーザ光Ｌ２の入射位置との離間距離である二本のレーザ光Ｌ１及びＬ２の入射位置間隔の変位量を算出し、その算出した変位量を用いて基板Ｗの曲率を算出する。このとき、変位量と曲率の相関関係を示す式や表などを用いて変位量から曲率を算出するが、算出方法としては、それ以外にも各種の算出方法を用いることが可能である。例えば、変位前の曲率半径を無限大（平面）と見なすことが難しい場合には、算出された曲率を曲率変化量とし、変位前の既知の曲率に加算して補正することもできる。

ここで、検出部１０ｂが二次元の位置検出素子である場合には、第１のレーザ光Ｌ１の入射位置における窓２ａの長手方向の成分（長手方向位置）及び第２のレーザ光Ｌ２の入射位置における窓２ａの長手方向の成分（長手方向位置）を用いて基板Ｗの曲率を算出することが望ましい。例えば、レーザ光Ｌ１又はＬ２が窓２ａの通過や基板Ｗの反射などによって窓２ａの短手方向にずれた場合には、レーザ光Ｌ１又はＬ２の入射位置には窓２ａの長手方向の成分に加え、窓２ａの短手方向の成分（短手方向位置）も含まれることになる。この窓２ａの短手方向の成分を含んだまま二本のレーザ光Ｌ１及びＬ２の入射位置間隔を求めると、それらレーザ光Ｌ１及びＬ２の入射位置間隔は正確な値とならず、曲率測定精度が低下する。このため、窓２ａの短手方向の成分を除いて長手方向の成分のみで基板Ｗの曲率を算出することが望ましい。

なお、検出部１０ｂが一次元の位置検出素子である場合には、受光素子が並ぶ方向が窓２ａの長手方向に沿っているため、前述のレーザ光Ｌ１又はＬ２の変動が多少生じても、第１のレーザ光Ｌ１の入射位置における窓２ａの長手方向の成分及び第２のレーザ光Ｌ２の入射位置における窓２ａの長手方向の成分だけを検出することになり、結果として、それらの成分だけを用いて基板Ｗの曲率を算出することになる。

このような構成の曲率測定装置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、第１のレーザ光Ｌ１及び第２のレーザ光Ｌ２が照射部１０ａにより放射されて並行に進行し、窓２ａを通過して基板Ｗの表面に入射する。このとき、窓２ａに対する第１のレーザ光Ｌ１及び第２のレーザ光Ｌ２の両方の入射点Ａ１及びＡ２は窓２ａの長手方向に略平行に並んでいる。

次いで、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、並行な状態で窓２ａを通過して検出部１０ｂにより検出される。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１０ｃ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及び第２のレーザ光Ｌ２の入射位置間隔の変位量が求められ、その変位量から基板Ｗの曲率が算出される。

その後、算出された基板Ｗの曲率が制御部１１に入力されると、制御部１１は、その入力された基板Ｗの曲率が所定の設定値に至ったか否かを判断し、曲率測定装置１０により測定された基板Ｗの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。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。

以上説明したように、第１の実施形態によれば、長尺状の窓２ａに対する第１のレーザ光Ｌ１及び第２のレーザ光Ｌ２の両方の入射点Ａ１及びＡ２が窓２ａの長手方向に並ぶように、第１のレーザ光Ｌ１及び第２のレーザ光Ｌ２を並行に窓２ａを介して基板Ｗに照射する。このため、第１のレーザ光Ｌ１及び第２のレーザ光Ｌ２の両方の入射点Ａ１及びＡ２は、成膜時でも窓２ａの温度勾配が生じない長手方向に並んでいることから、それら入射点Ａ１及びＡ２の位置での窓２ａの屈折率は同じとなる。したがって、屈折率の違いによって二本のレーザ光Ｌ１及びＬ２の入射位置間隔が変化することを抑えることが可能となる。つまり、基板Ｗの反り以外を起因として二本のレーザ光Ｌ１及びＬ２の入射位置間隔が変化することを抑えることが可能となるので、曲率測定精度を向上させることができる。

なお、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。そこで、検出部１０ｂとして、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ＰＳＤを用いた場合には、画像処理は不要となり、アナログ信号を読み込んで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。

（第２の実施形態）
第２の実施形態について図５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（窓２ａの構造）について説明し、その他の説明は省略する。

図５に示すように、第２の実施形態に係る窓２ａは、チャンバ２内にガスを供給するための複数のガス孔Ｈ１を有している。これらのガス孔Ｈ１は、窓２ａの厚さ方向に延びる孔であり、窓２ａの短手方向の略中央であって窓２ａの長手方向に沿って所定間隔で並べられている。各ガス孔Ｈ１は、窓２ａの長手方向に延びるガス供給流路（図示せず）に接続されており、そのガス供給流路を流れるガスをそれぞれ吐出してチャンバ２内に供給する。なお、ガス供給流路は窓２ａ内に形成されており、その一端又は両端がガス供給部３に接続されている。

第１のレーザ光Ｌ１の入射点Ａ１は、窓２ａの縁から所定距離だけ離され、その入射点Ａ１の周囲に存在する二つのガス孔Ｈ１から等距離となる位置にある。また、第２のレーザ光Ｌ２の入射点Ａ２も、窓２ａの縁から所定距離だけ離され、その入射点Ａ２の周囲に存在する二つのガス孔Ｈ１から等距離となる位置にある。所定距離は、窓２ａの縁とガス孔Ｈ１との最短離間距離の半分の距離である。

このような入射点Ａ１及びＡ２の位置によれば、各入射点Ａ１及びＡ２は二つのガス孔Ｈ１に近づき過ぎず、それぞれ同じ距離だけガス孔Ｈ１から離れている。このため、各ガス孔Ｈ１の存在により歪みや温度勾配などが生じて屈折率が変化する場合でも、それらの入射点Ａ１及びＡ２の位置での屈折条件（例えば歪み度合いや温度など）、つまり屈折率は同じとなるため、曲率測定精度の低下を抑えることができる。

また、窓２ａは全面において完全に平滑に製作することが難しいものであるため、縁にだれや欠けなどの不具合を有することがあるが、前述のように各入射点Ａ１及びＡ２は窓２ａの縁から離れており、縁のだれや欠けなどにより屈折率が変化する場合でも、それらの影響を受けないため、曲率測定精度の低下を抑えることができる。

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、窓２ａが複数のガス孔Ｈ１を有する場合でも、曲率測定精度を向上させることができる。

（変形例１及び変形例２）
次に、第２の実施形態に係るガス孔Ｈ１の位置の変形例１及び２について図６及び図７を参照して説明する。

変形例１においては、図６に示すように、各ガス孔Ｈ１が窓２ａの長手方向の縁（上端及び下端）に沿って所定ピッチ（所定間隔）で並べられており、さらに、窓２ａの短手方向にも並んでいる。これらのガス孔Ｈ１は、第２の実施形態と同じように、ガス供給流路（図示せず）に接続されており、そのガス供給流路を流れるガスをそれぞれ吐出してチャンバ２内に供給する。

第１のレーザ光Ｌ１の入射点Ａ１は、その周囲に存在する四つのガス孔Ｈ１から等距離となる位置にある。また、第２のレーザ光Ｌ２の入射点Ａ２も、その周囲に存在する四つのガス孔Ｈ１から等距離となる位置にある。なお、入射点Ａ１又はＡ２の周囲に存在するガス孔Ｈ１とは、入射点Ａ１又はＡ２を取り囲む複数のガス孔Ｈ１であり、変形例１では入射点Ａ１に対して四つ、入射点Ａ２に対して四つとなる。

変形例２においては、図７に示すように、各ガス孔Ｈ１が窓２ａの長手方向の縁（上端及び下端）に沿って所定ピッチ（所定間隔）で並べられており、さらに、ガス孔Ｈ１の上列及び下列は半ピッチずらされている。これらのガス孔Ｈ１は、第２の実施形態と同じように、ガス供給流路（図示せず）に接続されており、そのガス供給流路を流れるガスをそれぞれ吐出してチャンバ２内に供給する。

第１のレーザ光Ｌ１の入射点Ａ１は、その周囲に存在する三つのガス孔Ｈ１から等距離となる位置にある。また、第２のレーザ光Ｌ２の入射点Ａ２も、その周囲に存在する三つのガス孔Ｈ１から等距離となる位置にある。なお、入射点Ａ１又はＡ２の周囲に存在するガス孔Ｈ１とは、入射点Ａ１又はＡ２を取り囲む複数のガス孔Ｈ１であり、変形例２では入射点Ａ１に対して三つ、入射点Ａ２に対して三つとなる。

このような変形例１又は変形例２に係る入射点Ａ１及びＡ２の位置によれば、第２の実施形態と同じように、各入射点Ａ１及びＡ２は四つ又は三つのガス孔Ｈ１に近づき過ぎず、それぞれ同じ距離だけガス孔Ｈ１から離れている。このため、各ガス孔Ｈ１の存在により歪みや温度勾配などが生じて屈折率が変化する場合でも、それらの入射点Ａ１及びＡ２の位置での屈折条件（例えば歪み度合いや温度など）、つまり屈折率は同じとなるため、曲率測定精度の低下を抑えることができる。さらに、各入射点Ａ１及びＡ２は窓２ａの縁から離れており、縁のだれや欠けなどにより屈折率が変化する場合でも、それらの影響を受けないため、曲率測定精度の低下を抑えることができる。

（他の実施形態）
なお、前述の第１及び第２の実施形態においては、照射部１０ａとして、レーザ光出力部やビームスプリッタ、ミラーなどにより、並行な第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、二個のレーザ光出力部を用いて、並行な第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。

また、前述の第１及び第２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も可能である。

また、前述の第１及び第２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、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。

また、前述の第１及び第２の実施形態においては、ＭＯＣＶＤなど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Ｗの反り変化が生ずる可能性があれば、ＭＯＣＶＤに限らずスパッタや蒸着などの手法にも適用可能であり、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することが可能である。

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。

１ 成膜装置
２ チャンバ
２ａ 窓
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 検出部
１０ｃ 算出部
１１ 制御部
１２ 報知部
Ａ１ 入射点
Ａ２ 入射点
Ｈ１ ガス孔
Ｌ１ 第１のレーザ光
Ｌ２ 第２のレーザ光
Ｍ１ 受光面
Ｗ 基板

Claims (5)

1. 処理対象の基板が導入される処理室と、
   前記処理室の壁面に設けられた長尺状の窓と、
   前記処理室の外部に設けられ、前記長尺状の窓を介して前記処理室内の前記基板に、第１のレーザ光及び第２のレーザ光を、前記窓に対する前記第１のレーザ光の入射点及び前記第２のレーザ光の入射点が前記窓の長手方向に沿って並ぶように照射する照射部と、
   前記基板により反射されて前記窓を通過した前記第１のレーザ光及び前記第２のレーザ光を受光する受光面を有し、前記受光面における前記第１のレーザ光及び前記第２のレーザ光の入射位置を検出する検出部と、
   前記検出部により検出された前記第１のレーザ光及び前記第２のレーザ光の相対位置を用いて前記基板の曲率を算出する算出部と、
   を備えることを特徴とする基板処理装置。
2. 前記第１のレーザ光及び前記第２のレーザ光の両方の入射点が並ぶ方向は、前記窓における温度勾配が生じる短手方向に直交する方向であることを特徴とする請求項１に記載の基板処理装置。
3. 前記検出部は、二次元の位置検出素子であり、
   前記算出部は、前記検出部により検出された前記第１のレーザ光の入射位置における前記窓の長手方向の成分及び前記第２のレーザ光の入射位置における前記窓の長手方向の成分を用いて前記基板の曲率を算出することを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の基板処理装置。
4. 前記窓は、前記処理室にガスを供給するための複数のガス孔を有しており、
   前記第１のレーザ光の入射点は、前記窓の縁から離され、その入射点の周囲に存在する二つ以上の前記ガス孔から等距離となる位置にあり、
   前記第２のレーザ光の入射点は、前記窓の縁から離され、その入射点の周囲に存在する二つ以上の前記ガス孔から等距離となる位置にあることを特徴とする請求項１乃至請求項３のいずれか一項に記載の基板処理装置。
5. 前記第１のレーザ光及び前記第２のレーザ光は、波長が５００ｎｍ以上５４０ｎｍ以下のレーザ光であることを特徴とする請求項１乃至請求項４のいずれか一項に記載の基板処理装置。

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