JP7236985B2 - 温度計測システム、温度計測方法及び基板処理装置 - Google Patents

温度計測システム、温度計測方法及び基板処理装置 Download PDF

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Description

本開示は、温度計測システム、温度計測方法及び基板処理装置に関する。
処理容器内に収容された基板の温度を非接触で計測する方法として、光干渉温度計を用いる方法が知られている（例えば、特許文献１参照）。
特開２０１３－２９４８７号公報
本開示は、処理容器内に収容される複数の基板の温度を精度よく計測できる技術を提供する。
本開示の一態様による温度計測システムは、回転テーブルの回転方向に沿って載置された複数の基板のいずれかの基板に測定光を照射して該測定光の反射光に基づいて前記基板の光学厚さを算出する厚さ算出部と、前記回転テーブルの回転位置情報を検出する回転位置検出部と、前記回転位置検出部が検出した前記回転位置情報に基づいて前記厚さ算出部が前記光学厚さを算出した基板を特定する基板特定部と、基板ごとに対応付けされた温度と厚さとの関係を示す第１関係情報と、基板ごとに対応付けされた温度変化量と光学厚さの変化量との関係を示す第２関係情報と、を格納する格納部と、前記厚さ算出部が算出した前記光学厚さと、前記基板特定部が特定した前記基板と、前記第１関係情報と、前記第２関係情報と、に基づいて、前記基板の温度を算出する温度算出部と、を有する。
本開示によれば、処理容器内に収容される複数の基板の温度を精度よく計測できる。
一実施形態の温度計測システム及びこれを用いた基板処理装置の構成図 図１の基板処理装置の内部構造の斜視図 図１の基板処理装置の内部構造の上面図 図１の基板処理装置の回転テーブルの同心円に沿った断面図 図１の基板処理装置の処理容器の天井面が設けられている領域を示す断面図 厚さ算出部の一例を示す図 一実施形態の温度計測システムによる温度計測方法の一例を示すフローチャート
以下、添付の図面を参照しながら、本開示の限定的でない例示の実施形態について説明する。添付の全図面中、同一又は対応する部材又は部品については、同一又は対応する参照符号を付し、重複する説明を省略する。
〔基板処理装置〕
図１は、一実施形態の温度計測システム及びこれを用いた基板処理装置の構成図である。図２は図１の基板処理装置の内部構造の斜視図であり、図３は図１の基板処理装置の内部構造の上面図である。
なお、基板処理装置は、回転テーブルを回転させながら基板の処理を行う装置であれば、種々の基板処理装置が適用可能であるが、本実施形態においては、基板処理装置が成膜装置として構成された例を挙げて説明する。
図１から図３までを参照すると、成膜装置は、ほぼ円形の平面形状を有する扁平な真空容器１と、真空容器１内に設けられ、真空容器１の中心に回転中心を有する回転テーブル２とを備える。真空容器１は、内部が減圧可能であり、処理対象となる基板Ｗを収容し、基板Ｗに成膜処理を行うための処理室である。基板Ｗは、例えばシリコン（Ｓｉ）、石英（ＳｉＯ２）、炭化珪素（ＳｉＣ）、低抵抗基板、サファイア等の基板であってよい。
真空容器１は、有底の円筒形状を有する容器本体１２と、容器本体１２の上面に対して、例えばＯリング等のシール部材１３（図１）を介して気密に着脱可能に配置される天板１１とを有する。
回転テーブル２は、基板Ｗを載置するための載置台である。回転テーブル２は、表面に円形窪み状の凹部２４を有し、凹部２４上に基板を支持する。図１においては、凹部２４上に基板Ｗが載置された状態が示されている。回転テーブル２は、例えば石英により作製されており、中心部にて円筒形状のコア部２１に固定されている。
コア部２１は、鉛直方向に伸びる回転軸２２の上端に固定されている。回転軸２２は、真空容器１の底部１４を貫通し、下端が回転軸２２（図１）を鉛直軸回りに回転させるモータ２３に取り付けられている。回転軸２２及びモータ２３は、上面が開口した筒状のケース体２０内に収納されている。ケース体２０はその上面に設けられたフランジ部分が真空容器１の底部１４の下面に気密に取り付けられており、ケース体２０の内部雰囲気と外部雰囲気との気密状態が維持されている。
モータ２３には、エンコーダ２５が設けられており、回転軸２２の回転角度を検出できるように構成されている。本実施形態の温度計測システムにおいては、回転テーブル２上の凹部２４に載置された基板Ｗの位置を特定するための回転位置検出部として、エンコーダ２５を用いている。
図２及び図３に示されるように、回転テーブル２の表面には、回転方向（周方向）に沿って複数（図示の例では５枚）の基板Ｗを載置するための円形状の凹部２４が設けられている。なお、図３には便宜上１個の凹部２４だけに基板Ｗを示す。凹部２４は、基板Ｗの直径よりも僅かに例えば４ｍｍ大きい内径と、基板Ｗの厚さにほぼ等しいか、又は基板Ｗの厚さよりも深い深さとを有している。したがって、基板Ｗが凹部２４に収容されると、基板Ｗの表面と回転テーブル２の表面（基板Ｗが載置されない領域）とが同じ高さになるか、基板Ｗの表面が回転テーブル２の表面よりも低くなる。凹部２４の深さは、基板Ｗの厚さよりも深い場合であっても、あまり深くすると成膜に影響が出てしまうので、基板Ｗの厚さの３倍程度の深さまでとすることが好ましい。凹部２４の底面には、基板Ｗの裏面を支えて基板Ｗを昇降させるための例えば３本の昇降ピンが貫通する貫通孔（いずれも図示せず）が形成されている。
図２及び図３は、真空容器１内の構造を説明する図であり、説明の便宜上、天板１１の図示を省略している。図２及び図３に示されるように、回転テーブル２の上方には、各々例えば石英からなる反応ガスノズル３１、３２及び分離ガスノズル４１、４２が真空容器１の周方向（回転テーブル２の回転方向（図３の矢印Ａ））に互いに間隔をおいて配置されている。図示の例では、後述の搬送口１５から時計回り（回転テーブル２の回転方向）に、分離ガスノズル４１、反応ガスノズル３１、分離ガスノズル４２及び反応ガスノズル３２がこの順番で配列されている。
反応ガスノズル３１、３２は、基端部であるガス導入ポート３１ａ、３２ａを容器本体１２の外周壁に固定することで真空容器１の外周壁から真空容器１内に導入され、容器本体１２の半径方向に沿って回転テーブル２に対して水平に伸びて取り付けられている。反応ガスノズル３１は、不図示の配管及び流量制御器等を介して、第１の反応ガスの供給源（図示せず）に接続される。反応ガスノズル３２は、不図示の配管及び流量制御器等を介して、第２の反応ガスの供給源（図示せず）に接続される。
反応ガスノズル３１、３２には、回転テーブル２に向かって開口する複数のガス吐出孔３３（図４）が、反応ガスノズル３１、３２の長さ方向に沿って、例えば１０ｍｍの間隔で配列されている。反応ガスノズル３１の下方領域は、第１の反応ガスを基板Ｗに吸着させるための第１の処理領域Ｐ１となる。反応ガスノズル３２の下方領域は、第１の処理領域Ｐ１において基板Ｗに吸着された第１の反応ガスと第２の反応ガスとが反応する第２の処理領域Ｐ２となる。
分離ガスノズル４１、４２は、基端部であるガス導入ポート４１ａ、４２ａを容器本体１２の外周壁に固定することで真空容器１の外周壁から真空容器１内に導入され、容器本体１２の半径方向に沿って回転テーブル２に対して水平に伸びて取り付けられている。分離ガスノズル４１、４２は、いずれも不図示の配管及び流量制御バルブ等を介して、分離ガスとして、例えば窒素（Ｎ２）ガスの供給源（図示せず）に接続される。
図２及び図３を参照すると、真空容器１内には２つの凸状部４が設けられている。凸状部４は、分離ガスノズル４１、４２と共に分離領域Ｄを構成するため、後述のとおり、回転テーブル２に向かって突出するように天板１１の裏面に取り付けられている。また、凸状部４は、頂部が円弧状に切断された扇型の平面形状を有し、本実施形態においては、内円弧が突出部５（後述）に連結し、外円弧が、真空容器１の容器本体１２の内周面に沿うように配置されている。
図４は、反応ガスノズル３１から反応ガスノズル３２まで回転テーブル２の同心円に沿った真空容器１の断面を示している。図示のとおり、天板１１の裏面に凸状部４が取り付けられている。そのため、真空容器１内には、凸状部４の下面である平坦な低い天井面である第１の天井面４４と、第１の天井面４４の周方向両側に位置する、第１の天井面４４よりも高い天井面である第２の天井面４５とが存在する。
第１の天井面４４は、頂部が円弧状に切断された扇型の平面形状を有する。また、図示のとおり、凸状部４には周方向中央において、半径方向に伸びるように形成された溝部４３が形成され、分離ガスノズル４２が溝部４３内に収容されている。もう一つの凸状部４にも同様に溝部４３が形成され、該溝部４３に分離ガスノズル４１が収容されている。
また、第２の天井面４５の下方の空間に、反応ガスノズル３１、３２がそれぞれ設けられている。反応ガスノズル３１、３２は、第２の天井面４５から離間して基板Ｗの近傍に設けられている。なお、図４に示されるように、第２の天井面４５の下方の右側の空間４８１に反応ガスノズル３１が設けられ、第２の天井面４５の下方の左側の空間４８２に反応ガスノズル３２が設けられる。
また、凸状部４の溝部４３に収容される分離ガスノズル４２には、回転テーブル２に向かって開口する複数の吐出孔４２ｈ（図４）が、分離ガスノズル４２の長さ方向に沿って、例えば１０ｍｍの間隔で配列されている。また、もう一つの凸状部４の溝部４３に収容される分離ガスノズル４１には、回転テーブル２に向かって開口する複数のガス吐出孔４１ｈ（図示せず）が、分離ガスノズル４１の長さ方向に沿って、例えば１０ｍｍの間隔で配列されている。
第１の天井面４４は、狭い空間である分離空間Ｈを回転テーブル２に対して形成している。分離ガスノズル４２の吐出孔４２ｈからＮ２ガスが供給されると、Ｎ２ガスは、分離空間Ｈを通して空間４８１、４８２へ向かって流れる。このとき、分離空間Ｈの容積は空間４８１、４８２の容積よりも小さいため、Ｎ２ガスにより分離空間Ｈの圧力を空間４８１、４８２の圧力に比べて高くできる。すなわち、空間４８１、４８２の間に圧力の高い分離空間Ｈが形成される。また、分離空間Ｈから空間４８１、４８２へ流れ出るＮ２ガスが、第１の処理領域Ｐ１からの第１の反応ガスと、第２の処理領域Ｐ２からの第２の反応ガスとに対するカウンターフローとして働く。したがって、第１の処理領域Ｐ１からの第１の反応ガスと、第２の処理領域Ｐ２からの第２の反応ガスとが分離空間Ｈにより分離される。よって、真空容器１内において第１の反応ガスと第２の反応ガスとが混合し、反応することが抑制される。
なお、回転テーブル２の上面に対する第１の天井面４４の高さｈ１は、成膜時の真空容器１内の圧力、回転テーブル２の回転速度、供給する分離ガスの流量等を考慮し、分離空間Ｈの圧力を空間４８１、４８２の圧力よりも高くするのに適した高さに設定される。
一方、天板１１の下面には、回転テーブル２を固定するコア部２１の外周を囲む突出部５（図２及び図３）が設けられている。突出部５は、本実施形態においては、凸状部４における回転中心側の部位と連続しており、その下面が第１の天井面４４と同じ高さに形成されている。
先に参照した図１は、図３のＩ－Ｉ'線に沿った断面図であり、第２の天井面４５が設けられている領域を示している。一方、図５は、第１の天井面４４が設けられている領域を示す断面図である。
図５に示されるように、扇型の凸状部４の周縁部（真空容器１の外縁側の部位）には、回転テーブル２の外端面に対向するようにＬ字型に屈曲する屈曲部４６が形成されている。屈曲部４６は、凸状部４と同様に、分離領域Ｄの両側から反応ガスが侵入することを抑制して、両反応ガスの混合を抑制する。扇型の凸状部４は天板１１に設けられ、天板１１が容器本体１２から取り外せるようになっていることから、屈曲部４６の外周面と容器本体１２との間には僅かに隙間がある。屈曲部４６の内周面と回転テーブル２の外端面との隙間、及び屈曲部４６の外周面と容器本体１２との隙間は、例えば回転テーブル２の上面に対する第１の天井面４４の高さと同様の寸法に設定されている。
容器本体１２の内周壁は、分離領域Ｄにおいては屈曲部４６の外周面と接近して垂直面に形成されているが（図４）、分離領域Ｄ以外の部位においては、例えば回転テーブル２の外端面と対向する部位から底部１４に亘って外方側に窪んでいる（図１）。以下、説明の便宜上、概ね矩形の断面形状を有する窪んだ部分を排気領域と記す。具体的には、第１の処理領域Ｐ１に連通する排気領域を第１の排気領域Ｅ１と記し、第２の処理領域Ｐ２に連通する領域を第２の排気領域Ｅ２と記す。
第１の排気領域Ｅ１及び第２の排気領域Ｅ２の底部には、図１から図３に示されるように、夫々第１の排気口６１及び第２の排気口６２が形成されている。第１の排気口６１及び第２の排気口６２は、図１に示されるように各々排気管６３を介して排気装置、例えば真空ポンプ６４に接続されている。また、第１の排気口６１と真空ポンプ６４との間の排気管６３には、圧力制御器６５が設けられている。同様に、第２の排気口６２と真空ポンプ６４との間の排気管６３には、圧力制御器６５が設けられている。
回転テーブル２と真空容器１の底部１４との間の空間には、図１及び図５に示されるようにヒータユニット７が設けられ、回転テーブル２を介して回転テーブル２上の基板Ｗが、プロセスレシピで決められた温度（例えば４５０℃）に加熱される。回転テーブル２の周縁付近の下方には、円環状のカバー部材７１が設けられている（図５）。
カバー部材７１は、回転テーブル２の上方空間から第１の排気領域Ｅ１及び第２の排気領域Ｅ２に至るまでの雰囲気とヒータユニット７が置かれている雰囲気とを区画して回転テーブル２の下方領域へのガスの侵入を抑制する。カバー部材７１は、回転テーブル２の外縁部及び外縁部よりも外周側を下方から臨むように設けられた内側部材７１ａと、この内側部材７１ａと真空容器１の内壁面との間に設けられた外側部材７１ｂと、を備えている。外側部材７１ｂは、分離領域Ｄにおいて凸状部４の外縁部に形成された屈曲部４６の下方にて、屈曲部４６と近接して設けられている。内側部材７１ａは、回転テーブル２の外縁部下方（及び外縁部よりも僅かに外側の部分の下方）において、ヒータユニット７を全周に亘って取り囲んでいる。
ヒータユニット７が配置されている空間よりも回転中心寄りの部位における底部１４は、回転テーブル２の下面の中心部付近におけるコア部２１に接近するように上方に突出して突出部１２ａをなしている。突出部１２ａとコア部２１との間は狭い空間になっており、また底部１４を貫通する回転軸２２の貫通穴の内周面と回転軸２２との隙間が狭くなっていて、これら狭い空間はケース体２０に連通している。そしてケース体２０には、パージガスであるＮ２ガスを狭い空間内に供給してパージするためのパージガス供給管７２が設けられている。また真空容器１の底部１４には、ヒータユニット７の下方において周方向に所定の角度間隔で、ヒータユニット７の配置空間をパージするための複数のパージガス供給管７３が設けられている（図５には一つのパージガス供給管７３を示す）。また、ヒータユニット７と回転テーブル２との間には、ヒータユニット７が設けられた領域へのガスの侵入を抑えるために、外側部材７１ｂの内周壁（内側部材７１ａの上面）から突出部１２ａの上端との間を周方向に亘って覆う蓋部材７ａが設けられている。蓋部材７ａは例えば石英で作製できる。
また、真空容器１の天板１１の中心部には分離ガス供給管５１が接続されていて、天板１１とコア部２１との間の空間５２に分離ガスであるＮ２ガスを供給するように構成されている。空間５２に供給された分離ガスは、突出部５と回転テーブル２との狭い空間５０を介して回転テーブル２の凹部２４側の表面に沿って周縁に向けて吐出される。空間５０は分離ガスにより空間４８１、４８２よりも高い圧力に維持され得る。したがって、空間５０により、第１の処理領域Ｐ１に供給される第１の反応ガスと第２の処理領域Ｐ２に供給される第２の反応ガスとが、中心領域Ｃを通って混合することが抑制される。すなわち、空間５０（又は中心領域Ｃ）は分離空間Ｈ（又は分離領域Ｄ）と同様に機能する。
真空容器１の側壁には、図２及び図３に示されるように、外部の搬送アーム１０と回転テーブル２との間で基板Ｗの受け渡しを行うための搬送口１５が形成されている。搬送口１５は、ゲートバルブ（図示せず）により開閉される。また、回転テーブル２における基板載置領域である凹部２４は搬送口１５に臨む位置にて搬送アーム１０との間で基板Ｗの受け渡しが行われる。そのため、回転テーブル２の下方において受け渡し位置に対応する部位に、凹部２４を貫通して基板Ｗを裏面から持ち上げるための受け渡し用の昇降ピン及びその昇降機構（いずれも図示せず）が設けられている。
天板１１の一部には、窓１６が形成されている。窓１６には、例えば石英ガラスが設けられ、真空容器１の外部から内部が視認可能に構成される。
天板１１の窓１６の上方には、厚さ算出部８０が設けられる。図６は、厚さ算出部８０の一例を示す図である。本実施形態において、厚さ算出部８０は、光源８１、光サーキュレータ８２、コリメータ８３、分光器８４及び演算装置８５を含む。
光源８１は、基板Ｗを透過する波長を有する測定光を発生させる。本実施形態において、光源８１は、低コヒーレンス光を出射する低コヒーレンス光源である。低コヒーレンス光とは、コヒーレント光よりもコヒーレンス性が低く、インコヒーレント光よりもコヒーレンス性が高い光であり、出射光として用いられた場合に基板Ｗの表面Ｗａからの反射光と裏面Ｗｂからの反射光との干渉縞が生成される光である。低コヒーレンス光源は、例えばＳＬＤ（Super Luminescent Diode）光源であってよい。
光サーキュレータ８２は、光源８１、コリメータ８３及び分光器８４に接続されている。光サーキュレータ８２は、光源８１で発生した測定光をコリメータ８３へ出射する。コリメータ８３は、測定光を基板Ｗの表面Ｗａへ出射する。コリメータ８３は、平行光線として調整された測定光を基板Ｗへ出射する。そして、コリメータ８３は、基板Ｗからの反射光を入射する。反射光には、基板Ｗの表面Ｗａの反射光だけでなく裏面Ｗｂの反射光が含まれる。コリメータ８３は、反射光を光サーキュレータ８２へ出射する。光サーキュレータ８２は、反射光を分光器８４へ出射する。
分光器８４は、基板Ｗの表面Ｗａと裏面Ｗｂからの反射光で生成される干渉スペクトルを測定する。分光器８４は、干渉スペクトルを演算装置８５へ出力する。
演算装置８５は、分光器８４が出力した干渉スペクトルを逆フーリエ変換することによって干渉信号に変換し、干渉信号のピーク間隔から基板Ｗの光路長（光学厚さ）を算出する。
制御部１００は、成膜装置の各部を制御することにより、後述する温度計測方法を実行する。制御部１００は、例えばコンピュータであってよい。また、成膜装置の各部の動作を行うコンピュータのプログラムは、記憶媒体に記憶されている。記憶媒体は、例えばフレキシブルディスク、コンパクトディスク、ハードディスク、フラッシュメモリ、ＤＶＤ等であってよい。
制御部１００は、動作制御部１０１、基板特定部１０２、格納部１０３、温度算出部１０４、判定部１０５及び出力部１０６を有する。
動作制御部１０１は、成膜装置の各部の動作を制御する。本実施形態において、動作制御部１０１は、基板Ｗの搬入動作及び搬出動作、回転テーブル２の回転動作及び停止動作、ガスの供給動作及び真空容器１内の排気動作を含む各種の動作を制御する。
基板特定部１０２は、エンコーダ２５が検出した回転テーブル２の回転位置情報に基づいて、厚さ算出部８０が光学厚さを算出した基板Ｗを特定する。本実施形態において、基板特定部１０２は、エンコーダ２５が検出した回転テーブル２の回転位置情報に基づいて、厚さ算出部８０の下方に位置する凹部２４のスロット番号を特定し、該スロット番号の凹部２４に載置された基板Ｗを特定する。
格納部１０３は、第１関係情報及び第２関係情報を含む各種の情報を格納する。
第１関係情報は、基板Ｗごとに対応付けされた温度と厚さとの関係を示す情報である。第１関係情報は、例えばオーブン等の加熱炉において基板Ｗを所定の温度に加熱した状態で各種の測定器により基板Ｗの厚さを測定することにより生成される。また、第１関係情報は、成膜装置の真空容器１内において基板Ｗを所定の温度に加熱した状態で各種の測定器により基板Ｗの厚さを測定することにより生成されてもよい。各種の測定器は、例えば非接触光学式で基板厚さを測定する測定器であってもよく、接触式で基板厚さを測定する測定器であってもよい。第１関係情報は、例えば「基板：温度：厚さ＝ウエハＸ：１００℃：７７５μｍ」、「基板：温度：厚さ＝ウエハＹ：１００℃：７７７μｍ」で定められる。「基板：温度：厚さ＝ウエハＸ：１００℃：７７５μｍ」は、ウエハＸの１００℃における厚さが７７５μｍであることを意味する。また、「基板：温度：厚さ＝ウエハＹ：１００℃：７７７μｍ」は、ウエハＹの１００℃における厚さが７７７μｍであることを意味する。
第２関係情報は、基板Ｗごとに対応付けされた温度変化量と光学厚さの変化量との関係を示す情報である。第２関係情報は、基板Ｗの材質ごとに定められる。例えば、基板Ｗの材質がシリコンである場合、光学厚さの変化量をΔ（ｎｄ）は、Δ（ｎｄ）＝０．２μｍ／℃で定められる。また例えば、基板Ｗの材質が石英である場合、Δ（ｎｄ）＝０．０２μｍ／℃で定められる。なお、式中、ｎは基板Ｗの屈折率を表し、ｄは基板Ｗの厚さを表す。
温度算出部１０４は、厚さ算出部８０が算出した基板Ｗの光学厚さと、基板特定部１０２が特定した基板Ｗと、格納部１０３に格納された第１関係情報及び第２関係情報と、に基づいて、基板Ｗの温度を算出する。第１関係情報及び第２関係情報は、それぞれ基板特定部１０２により特定された基板Ｗに対応付けされた情報である。例えば、基板Ｗの光学厚さが「７９５μｍ」、基板Ｗが「シリコンウエハ」、第１関係情報が「温度：厚さ＝１００℃：７７５μｍ」、第２関係情報が「Δ（ｎｄ）＝０．２μｍ／℃」である場合、基板Ｗの温度は以下の数式により算出される。
（基板Ｗの温度）＝１００＋（７９５－７７５）／０．２＝２００℃
判定部１０５は、温度算出部１０４が算出した複数の基板Ｗの温度差が予め定めた閾値内であるか否かを判定する。複数の基板Ｗの温度差は、例えば複数の基板Ｗの温度のうちの最大温度と最小温度との差であってよい。閾値は、予め管理者等により定められる。また、判定部１０５は、基板Ｗの温度の測定を終了する条件を満たしているか否かを判定する。例えば、制御部１００は、厚さ算出部８０による基板Ｗの光学厚さの算出を開始してから所定の時間が経過した場合に、基板Ｗの温度の測定を終了する条件を満たしていると判定する。また、判定部１０５は、予め定めた温度安定時間を経過したか否かを判定する。
出力部１０６は、温度算出部１０４により算出される複数の基板Ｗの温度差に基づいて警報を出力する。例えば、出力部１０６は、警報音を鳴らしたり、警報画面を表示したり、アラーム信号を上位コントローラ（例えば、ホストコントローラ）に送信したりする。
なお、エンコーダ２５、厚さ算出部８０及び制御部１００は、回転テーブル２の凹部２４に載置された基板Ｗの温度を計測する温度計測システムを構成する。
また、上記の例では、厚さ算出部８０の演算装置８５が干渉スペクトルに基づいて基板Ｗの光学厚さを算出する場合を示したが、本開示はこれに限定されない。例えば、制御部１００が演算装置８５に代えて干渉スペクトルに基づいて基板Ｗの光学厚さを算出するように構成してもよい。
また、上記の例では、制御部１００の格納部１０３が第１関係情報及び第２関係情報を格納する場合を示したが、本開示はこれに限定されない。例えば、厚さ算出部８０が第１関係情報及び第２関係情報の少なくともいずれかを格納するように構成してもよい。
〔温度計測方法〕
図７は、一実施形態の温度計測システムによる温度計測方法の一例を示すフローチャートである。一実施形態の温度計測方法は、ステップＳ１～Ｓ１３を含む。以下では、回転テーブル２の５つの凹部２４のそれぞれに載置された基板Ｗの温度を計測する場合を例に挙げて説明する。
ステップＳ１では、制御部１００は、成膜装置の各部を制御して、真空容器１内に基板Ｗを搬入する。本実施形態において、制御部１００は、回転テーブル２に形成された５つの凹部２４のそれぞれに基板Ｗを載置する。基板Ｗは、例えばベアウエハであってよい。
ステップＳ２では、制御部１００は、厚さ算出部８０の初期化を実行する。厚さ算出部８０の初期化は、例えば分光器８４の初期化を含む。
ステップＳ３では、制御部１００は、格納部１０３に格納された、基板Ｗごとに対応付けされた温度と厚さとの関係を示す第１関係情報及び基板Ｗごとに対応付けされた温度変化量と光学厚さの変化量との関係を示す第２関係情報を取得する。第１関係情報は、例えばオーブン等の加熱炉において基板Ｗを所定の温度に加熱した状態で各種の測定器により基板Ｗの厚さを測定することにより生成される。各種の測定器は、例えば非接触光学式で基板厚さを測定する測定器であってもよく、接触式で基板厚さを測定する測定器であってもよい。第２関係情報は、基板Ｗの材質ごとに定められる。例えば、基板Ｗの材質がシリコンである場合、光学厚さの変化量をΔ（ｎｄ）とすると、第２関係情報は、Δ（ｎｄ）＝０．２μｍ／℃で定められる。また例えば、基板Ｗの材質が石英である場合、第２関係情報は、Δ（ｎｄ）＝０．０２μｍ／℃で定められる。
ステップＳ４では、制御部１００は、回転テーブル２の回転を開始させる。これにより、回転テーブル２に形成された凹部２４上に載置された基板Ｗが順に厚さ算出部８０の下方を通過する。
ステップＳ５では、厚さ算出部８０は、基板Ｗに測定光を照射して該測定光の反射光に基づいて基板Ｗの光学厚さを算出する。本実施形態において、厚さ算出部８０は、光源８１から基板Ｗに測定光を照射し、分光器８４により基板Ｗの表面Ｗａと裏面Ｗｂからの反射光で生成される干渉スペクトルを測定し、演算装置８５により干渉スペクトルに基づいて基板Ｗの光学厚さを算出する。
ステップＳ６では、制御部１００は、エンコーダ２５が検出した回転テーブル２の回転位置情報に基づいて、厚さ算出部８０が光学厚さを算出した基板Ｗを特定する。本実施形態において、制御部１００は、エンコーダ２５が検出した回転テーブル２の回転位置情報に基づいて、厚さ算出部８０の下方に位置する凹部２４のスロット番号を特定し、該スロット番号の凹部２４に載置された基板Ｗを特定する。
ステップＳ７では、制御部１００は、ステップＳ５において算出された基板Ｗの光学厚さと、ステップＳ６において特定された基板Ｗと、ステップＳ３で取得した第１関係情報及び第２関係情報と、に基づいて、基板Ｗの温度を算出する。例えば、基板Ｗの光学厚さが「７９５μｍ」、基板Ｗが「シリコンウエハ」、第１関係情報が「温度／厚さ＝１００℃／７７５μｍ」、第２関係情報が「Δ（ｎｄ）＝０．２μｍ／℃」である場合、基板Ｗの温度は以下の数式により算出される。
（基板Ｗの温度）＝１００＋（７９５－７７５）／０．２＝２００℃
ステップＳ８では、制御部１００は、ステップＳ７により算出された５枚の基板Ｗの温度差が予め定めた閾値内であるか否かを判定する。５枚の基板Ｗの温度差は、例えば５枚の基板Ｗの温度のうちの最大温度と最小温度との差であってよい。ステップＳ８において、５枚の基板Ｗの温度差が予め定めた閾値内であると判定した場合、制御部１００は処理をステップＳ９へ進める。一方、ステップＳ８において、５枚の基板Ｗの温度差が予め定めた閾値内でないと判定した場合、制御部１００は処理をステップＳ１０へ進める。
ステップＳ９では、制御部１００は、基板Ｗの温度の測定を終了する条件を満たしているか否かを判定する。例えば、制御部１００は、ステップＳ５における基板Ｗの光学厚さの算出を開始してから所定の時間が経過した場合に、基板Ｗの温度の測定を終了する条件を満たしていると判定する。基板Ｗの温度の測定を終了する条件を満たしていると判定した場合、制御部１００は処理をステップＳ１２へ進める。一方、基板Ｗの温度の測定を終了する条件を満たしていないと判定した場合、制御部１００は処理をステップＷ５へ戻す。
ステップＳ１０では、制御部１００は、ステップＳ４において回転テーブル２の回転を開始してから予め定めた温度安定時間を経過したか否かを判定する。ステップＳ１０において温度安定時間を経過したと判定した場合、制御部１００は処理をステップＳ１１へ進める。一方、ステップＳ１０において温度安定時間を経過していないと判定した場合、制御部１００は処理をステップＳ５へ戻す。
ステップＳ１１では、制御部１００は、警報を出力する。例えば、制御部１００は、警報音を鳴らしたり、警報画面を表示したり、アラーム信号を上位コントローラ（例えば、ホストコントローラ）に送信したりする。
ステップＳ１２では、制御部１００は、回転テーブル２の回転を停止させる。
ステップＳ１３では、制御部１００は、成膜装置の各部を制御して、真空容器１内から基板Ｗを搬出する。本実施形態において、制御部１００は、回転テーブル２に形成された５つの凹部２４のそれぞれに載置された基板Ｗを搬出する。なお、ステップＳ１３の後、処理を終了する。
以上に説明したように、一実施形態によれば、温度算出部１０４は、厚さ算出部８０が算出した基板Ｗの光学厚さと、基板特定部１０２が特定した基板Ｗと、格納部１０３に格納された第１関係情報及び第２関係情報と、に基づいて、基板Ｗの温度を算出する。これにより、１つの厚さ算出部８０により、真空容器１内に収容される複数の基板Ｗの温度を精度よく計測できる。
今回開示された実施形態はすべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。上記の実施形態は、添付の請求の範囲及びその趣旨を逸脱することなく、様々な形態で省略、置換、変更されてもよい。
上記の実施形態では、回転テーブルが５つの凹部を有する場合を説明したが、本開示はこれに限定されない。例えば、回転テーブルは、４つ以下の凹部を有していてもよく、６つ以上の凹部を有していてもよい。
１ 真空容器
２ 回転テーブル
２５ エンコーダ
８０ 厚さ算出部
１００ 制御部
１０２ 基板特定部
１０３ 格納部
１０４ 温度算出部
１０５ 判定部
１０６ 出力部
Ｗ 基板

Claims (9)

  1. 回転テーブルの回転方向に沿って載置された複数の基板のいずれかの基板に測定光を照射して該測定光の反射光に基づいて前記基板の光学厚さを算出する厚さ算出部と、
    前記回転テーブルの回転位置情報を検出する回転位置検出部と、
    前記回転位置検出部が検出した前記回転位置情報に基づいて前記厚さ算出部が前記光学厚さを算出した基板を特定する基板特定部と、
    基板ごとに対応付けされた温度と厚さとの関係を示す第１関係情報と、基板ごとに対応付けされた温度変化量と光学厚さの変化量との関係を示す第２関係情報と、を格納する格納部と、
    前記厚さ算出部が算出した前記光学厚さと、前記基板特定部が特定した前記基板と、前記第１関係情報と、前記第２関係情報と、に基づいて、前記基板の温度を算出する温度算出部と、
    を有する、温度計測システム。
  2. 前記厚さ算出部は、前記基板の表面と裏面からの反射光で生成される干渉スペクトルに基づいて前記基板の光学厚さを算出する、
    請求項１に記載の温度計測システム。
  3. 前記回転位置検出部は、エンコーダを含む、
    請求項１又は２に記載の温度計測システム。
  4. 前記回転テーブルは真空容器内に設けられ、前記厚さ算出部は前記真空容器の外部に前記回転テーブルと離間して設けられる、
    請求項１乃至３のいずれか一項に記載の温度計測システム。
  5. 前記温度算出部により算出される複数の前記基板の温度差に基づいて警報を出力する出力部を更に有する、
    請求項１乃至４のいずれか一項に記載の温度計測システム。
  6. 回転テーブルの回転方向に沿って複数の基板を載置するステップと、
    前記複数の基板のいずれかの基板に測定光を照射して該測定光の反射光に基づいて前記基板の光学厚さを算出するステップと、
    前記回転テーブルの回転位置情報を検出するステップと、
    検出された前記回転位置情報に基づいて前記光学厚さを算出した基板を特定するステップと、
    算出された前記光学厚さと、特定された前記基板と、該基板に対応付けされた温度と厚さとの関係を示す第１関係情報と、該基板に対応付けされた温度変化量と光学厚さの変化量との関係を示す第２関係情報と、に基づいて、前記基板の温度を算出するステップと、
    を有する、温度計測方法。
  7. 前記光学厚さを算出するステップ、前記回転位置情報を検出するステップ、前記基板を特定するステップ及び前記基板の温度を算出するステップは、前記複数の基板のそれぞれに対して実行される、
    請求項６に記載の温度計測方法。
  8. 算出される前記複数の基板の温度の温度差に基づいて警報を出力するステップを更に有する、
    請求項７に記載の温度計測方法。
  9. 真空容器と、
    前記真空容器内に回転可能に設けられ、回転方向に沿って複数の基板を載置する回転テーブルと、
    前記複数の基板のいずれかの基板に測定光を照射して該測定光の反射光に基づいて前記基板の光学厚さを算出する厚さ算出部と、
    前記回転テーブルの回転位置情報を検出する回転位置検出部と、
    前記回転位置検出部が検出した前記回転位置情報に基づいて前記厚さ算出部が前記光学厚さを算出した基板を特定する基板特定部と、
    基板ごとに対応付けされた温度と厚さとの関係を示す第１関係情報と、基板ごとに対応付けされた温度変化量と光学厚さの変化量との関係を示す第２関係情報と、を格納する格納部と、
    前記厚さ算出部が算出した前記光学厚さと、前記基板特定部が特定した前記基板と、前記第１関係情報と、前記第２関係情報と、に基づいて、前記基板の温度を算出する温度算出部と、
    を有する、基板処理装置。
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