TW201627632A - 曲率測量裝置以及曲率測量方法 - Google Patents

Abstract

本發明提供可實現無法測量曲率的抑制及曲率測量精度的提高的曲率測量裝置以及曲率測量方法。曲率測量裝置包括：光出射部，向測量對象物出射雷射光；一維的位置檢測元件，具有排列著多個元件的元件行，所述元件檢測所述雷射光的入射位置，並且所述曲率測量裝置更具備聚光透鏡，所述聚光透鏡將所述雷射光中與所述元件行方向垂直的方向向所述位置檢測元件聚光。

Description

曲率測量裝置以及曲率測量方法

本發明關於一種曲率測量裝置以及曲率測量方法。

先前，在如IGBT（Insulated Gate Bipolar Transistor：絕緣閘雙極電晶體）等功率器件（power device）般需要膜厚比較大的結晶膜的半導體元件的製造步驟中，利用在半導體晶圓等基板上氣相成長單晶薄膜而進行成膜的磊晶（epitaxial）成長技術。在用於該磊晶成長技術的成膜裝置中，在保持為常壓或減壓的成膜室內載置晶圓等基板。而且，一面對該基板加熱，一面將為用於成膜的原料的氣體（原料氣體）供給至成膜室內。藉此，在基板表面產生原料氣體的熱解反應或氫還原反應等化學反應，從而在基板上成膜磊晶膜。

在該成膜裝置中，使用對測量對象物即基板的曲率進行測量的曲率測量裝置（翹曲測量裝置）。該曲率測量裝置主要用於製程（process）順序的優化時等，但近年來亦在量產裝置中使用而被要求始終監視翹曲。例如，在向8英吋矽上成膜氮化鎵（GaN）中，除矽與GaN薄膜的熱膨脹係數不同及晶格常數大幅失配以外，亦有在大溫度範圍往復的膜製作條件，在成膜中監視晶圓何種程度翹曲變得非常重要。在疏忽該翹曲監視的情形時，會在成膜中或者成膜後降溫之後，因晶圓斷裂或薄膜產生微細裂紋（裂痕）而導致產品品質降低。因此，翹曲監視在量產之前的製程順序的優化中為必需，但即便在成膜室內的狀態一點點變化的量產狀況下，為了保持品質亦必需翹曲監視。

當前主流的曲率測量裝置是使兩束以上的雷射光並行（side by side）且經由成膜室的窗而入射至基板，檢測藉由基板反射並通過所述窗而返回的至少兩束雷射光的位置，並讀取至少兩束雷射光的間隔。即便在利用三束以上的雷射光的情形時，與使用兩束雷射光的情形在原理上也無差異，以下為了簡單起見，對使用兩束雷射光的情形進行說明。作為檢測兩束雷射光的方式，通常採用藉由二維電荷耦合元件（Charge Coupled Device，CCD）一次檢測兩束雷射光的兩點一次CCD方式。在該方式中，兩束雷射光入射至相同的元件面（受光面），兩束雷射光在畫素中是作為兩個點而獲得。而且，藉由圖像處理而計算該兩點的距離並換算為曲率。

然而，在所述兩點一次CCD方式中，在翹曲大的情形時有時兩點一致而兩點之間不存在距離。因此，即便曲率自身存在亦無法測量該曲率。又，即便在兩點不一致的情形時，由於存在CCD的解析度，因此在翹曲大的區域，信噪比（signal-to-noise ratio，S/N）變差。進而，在因使兩束雷射光通過的窗變小而必須使兩點之間變窄的情形時，條件變得更差，從而SN比惡化。

本發明提供可實現無法測量曲率的抑制及曲率測量精度的提高的曲率測量裝置以及曲率測量方法。

本發明的實施方式的第1曲率測量裝置包括：光出射部，出射雷射光；第1偏光分束器（beam splitter），將藉由光出射部出射的雷射光分離為偏光方向及前進方向各不相同的第1雷射光與第2雷射光；反射部，以使第1雷射光及第2雷射光並行地前進至測量對象物的方式反射第1雷射光及第2雷射光中的任一者；第2偏光分束器，使藉由測量對象物鏡面反射的第1雷射光及第2雷射光中的任一者透過，且將另一者向與該一者的前進方向不同的方向反射；一維的第1位置檢測元件，檢測藉由第2偏光分束器反射、或透過第2偏光分束器的第1雷射光的入射位置；及一維的第2位置檢測元件，檢測透過第2偏光分束器或藉由第2偏光分束器反射的第2雷射光的入射位置。

又，本發明的實施方式的第2曲率測量裝置包括：光出射部，出射雷射光；第1偏光分束器，將藉由光出射部出射的雷射光分離為偏光方向及前進方向各不相同的第1雷射光與第2雷射光；反射部，以使第1雷射光及第2雷射光並行地前進至測量對象物的方式反射第2雷射光；第2偏光分束器，使朝向測量對象物前進的第1雷射光及第2雷射光中的任一者透過；1/4波長板，朝向測量對象物前進的第1雷射光及第2雷射光通過，且藉由測量對象物鏡面反射的第1雷射光及第2雷射光通過；以及第1位置檢測元件及第2位置檢測元件，分別檢測藉由測量對象物鏡面反射且通過1/4波長板的第1雷射光及第2雷射光的各者的入射位置。

又，在所述第2曲率測量裝置中，較理想的是在朝向測量對象物前進的第1雷射光透過第2偏光分束器的情形時，第2偏光分束器反射藉由測量對象物鏡面反射且通過1/4波長板的第1雷射光，反射部反射藉由測量對象物鏡面反射且通過1/4波長板的第2雷射光，且第1位置檢測元件檢測藉由第2偏光分束器反射的第1雷射光的入射位置，第2位置檢測元件檢測藉由反射部反射的第2雷射光的入射位置。

又，在所述第2曲率測量裝置中，在朝向測量對象物前進的第2雷射光透過第2偏光分束器的情形時，第1偏光分束器反射藉由測量對象物鏡面反射且通過1/4波長板的第1雷射光，第2偏光分束器反射藉由測量對象物鏡面反射且通過1/4波長板的第2雷射光，且第1位置檢測元件檢測藉由第1偏光分束器反射的第1雷射光的入射位置，第2位置檢測元件檢測藉由第2偏光分束器反射的第2雷射光的入射位置。

又，在所述第1曲率測量裝置或第2曲率測量裝置中，較理想的是還包括計算部，計算藉由第1位置檢測元件檢測出的第1雷射光的入射位置的移位量、與藉由第2位置檢測元件檢測出的第2雷射光的入射位置的移位量的差，並根據該計算的差與第1雷射光及第2雷射光的各者的光路長的相關關係而計算測量對象物的曲率變化量。

又，在所述第1曲率測量裝置或第2曲率測量裝置中，較理想的是，第1位置檢測元件及第2位置檢測元件檢測藉由測量對象物反射的第1雷射光與第2雷射光的2線段間的最短距離的移位。

又，在所述第1曲率測量裝置或第2曲率測量裝置中，較理想的是還包括聚光透鏡（lens），將第1雷射光向與第1位置檢測元件的元件行方向垂直的方向聚光，且將第2雷射光向與第2位置檢測元件的元件行方向垂直的方向聚光。

又，在所述第1曲率測量裝置或第2曲率測量裝置中，較理想的是，光出射部出射小於等於700 nm的波長的雷射光作為雷射光。

又，在所述第1曲率測量裝置或第2曲率測量裝置中，較理想的是，第1位置檢測元件具有第1雷射光入射的第1受光面，第1受光面的法線方向自第1雷射光的光軸傾斜至少10度，且第2位置檢測元件具有第2雷射光入射的第2受光面，第2受光面的法線方向自第2雷射光的光軸傾斜至少10度。

又，在所述第1曲率測量裝置或第2曲率測量裝置中，較理想的是還包括成形部，將第1雷射光向與第1位置檢測元件的元件行方向垂直的方向拉伸，且將第2雷射光向與第2位置檢測元件的元件行方向垂直的方向拉伸。

又，本發明的實施方式的第1曲率測量方法包括如下步驟：藉由光出射部出射雷射光；藉由第1偏光分束器將藉由光出射部出射的雷射光分離為偏光方向及前進方向各不相同的第1雷射光與第2雷射光；藉由反射部以使第1雷射光及第2雷射光並行地前進至測量對象物的方式反射第1雷射光及第2雷射光中的任一者；藉由第2偏光分束器使藉由測量對象物鏡面反射的第1雷射光及第2雷射光中的任一者透過，且將另一者向與該一者的前進方向不同的方向反射；藉由一維的第1位置檢測元件檢測藉由第2偏光分束器反射、或透過第2偏光分束器的第1雷射光的入射位置；及藉由一維的第2位置檢測元件檢測透過第2偏光分束器或藉由第2偏光分束器反射的第2雷射光的入射位置。

又，本發明的實施方式的第2曲率測量方法包括如下步驟：藉由光出射部出射雷射光；藉由第1偏光分束器將藉由光出射部出射的雷射光分離為偏光方向及前進方向各不相同的第1雷射光與第2雷射光；以使第1雷射光及第2雷射光並行地前進至測量對象物的方式反射第2雷射光；藉由第2偏光分束器使朝向測量對象物前進的第1雷射光及第2雷射光中的任一者透過；使朝向測量對象物前進的第1雷射光及第2雷射光通過1/4波長板，且使藉由測量對象物鏡面反射的第1雷射光及第2雷射光通過1/4波長板；藉由第1位置檢測元件及第2位置檢測元件分別檢測藉由測量對象物鏡面反射且通過1/4波長板的第1雷射光及第2雷射光的各者的入射位置。

又，在所述第2曲率測量方法中，較理想的是，在朝向測量對象物前進的第1雷射光透過第2偏光分束器的情形時，藉由第2偏光分束器反射並藉由第1位置檢測元件檢測被測量對象物鏡面反射且通過1/4波長板的第1雷射光，且藉由反射部反射並藉由第2位置檢測元件檢測被測量對象物鏡面反射且通過1/4波長板的第2雷射光。

又，在所述第2曲率測量方法中，較理想的是，在朝向測量對象物前進的第2雷射光透過第2偏光分束器的情形時，藉由第1偏光分束器反射並藉由第1位置檢測元件檢測被測量對象物鏡面反射且通過1/4波長板的第1雷射光，且藉由第2偏光分束器反射並藉由第2位置檢測元件檢測被測量對象物鏡面反射且通過1/4波長板的第2雷射光。

根據本發明的一態樣，可實現無法測量曲率的抑制及曲率測量精度的提高。

（第1實施方式）

參照圖1至圖6對第1實施方式進行說明。

如圖1所示般，第1實施方式的成膜裝置1包括：腔室（chamber）2，為對基板W進行成膜的成膜室；氣體供給部3，對該腔室2內的基板W供給氣體（原料氣體）；簇射板（shower plate）4，位於腔室2的上部；基座（susceptor）5，在腔室2內支持基板W；旋轉部6，保持該基座5並使之旋轉；加熱器（heater）7，對基板W加熱；多個氣體排出部8，排出腔室2內的氣體；排氣機構9，自多個氣體排出部8排出氣體；曲率測量裝置10，測量基板W的曲率（翹曲量）；控制部11，控制各部；及報告部12，報告警告。

腔室2作為成膜室（反應室）發揮功能，在基板W（例如作為半導體基板的晶圓）的表面氣相成長薄膜而進行磊晶膜的成膜。該腔室2形成為圓筒形狀等箱形狀，在該腔室2內部收納作為處理對象部的基板W等。

氣體供給部3包括：多個氣體貯存部3a，個別地貯存氣體；多根氣體管3b，連接該些氣體貯存部3a及簇射板4；及多個氣體閥（valve）3c，變更在多根氣體管3b中流動的氣體的流量。多個氣體閥3c個別地設置於各氣體管3b，與控制部11電性連接，且藉由控制部而控制多個氣體閥3c的驅動。

該氣體供給部3將用以在已藉由加熱器7加熱的基板W表面成長結晶膜的原料氣體例如三種氣體經由簇射板4而供給至腔室2的內部。例如，在使用Si基板作為基板W，且使用有機金屬氣相成長法（metalorganic chemical vapor deposition，MOCVD法）形成GaN（氮化鎵）磊晶膜的情形時，作為一例，使用三甲基鎵（trimethyl gallium，TMG）氣體等鎵（Ga）原料氣體（source gas）、氨氣（ammonia，NH3）等氮（N）原料氣體、作為載氣（carrier gas）的氫氣體。

該三種氣體分別貯存在各氣體貯存部3a中，三種氣體作為原料氣體而自簇射板4向基板W以簇射狀供給，從而在基板W上形成GaN磊晶膜。再者，氣體的種類或氣體的種類數並未特別限定，例如，於在基板W上成膜氮化矽（SiC）磊晶膜的情形時，作為第1氣體、第2氣體及第3氣體的三種氣體，可使用碳原料氣體、矽原料氣體、及用以將碳原料氣體、矽原料氣體分離且缺乏與碳原料氣體、矽原料氣體的反應性的分離氣體等。

簇射板4設置在腔室2的上部，形成為具有規定厚度的板狀的形狀。該簇射板4具有多個供氣體流動的氣體供給流路4a及與該氣體供給流路4a連結的噴氣孔（氣體噴出孔）4b。該些氣體供給流路4a及噴氣孔4b形成為如下構造，即不將多種（例如第1種、第2種及第3種的三種）各氣體混合，而是可將各氣體以分離狀態呈簇射狀向基板W噴射。例如，各氣體供給流路4a相互獨立以防止在簇射板4內各氣體混合而在相互之間產生反應。再者，在簇射板4，各氣體並非必須分離供給，亦可混合供給。

該簇射板4對用以形成磊晶膜的氣體進行整流，而將該氣體自各噴氣孔4b向基板W表面呈簇射狀供給。作為簇射板4的材料，可使用例如不鏽鋼或鋁合金等金屬材料。藉由使用此種簇射板4，可使腔室2內的原料氣體的流動均勻，從而可將原料氣體均勻地供給至基板W上。

基座5設置在旋轉部6的上部，形成為具有開口部5a的環狀形狀。該基座5在開口部5a的內周側設置有支座（環狀的凹部），成為在該支座內收容並支持基板W的外周部的構造。再者，基座5暴露在高溫下，因此例如該基座5是在等向性石墨等碳（C）材的表面藉由化學氣相成長（chemical vapor deposition，CVD）法被覆高耐熱且高純度的SiC而構成。再者，作為基座5的構造，如所述般使用直接設有開口部5a的構造，但並不限定於此，例如，亦可使用設置堵住該開口部5a的構件而堵住開口部5a的構造。

旋轉部6具有：圓筒部6a，保持基座5；及中空的旋轉體6b，為該圓筒部6a的旋轉軸。圓筒部6a為上部開口的構造，在該圓筒部6a的上部配置基座5。藉由在該基座5上載置基板W而蓋住基座5的開口部5a，從而形成有中空區域。在該旋轉部6中，旋轉體6b藉由旋轉機構（未圖示）而旋轉，藉此經由圓筒部6a而使基座5旋轉。因此，基座5上的基板W與基座5的旋轉一同旋轉。

此處，腔室2內的空間區域為第1區域R1，藉由基板W及基座5而實質上與第1區域R1隔開的中空區域為第2區域R2。該些第1區域R1及第2區域R2隔開，由此可防止因在加熱器7的周圍產生的污染物質而污染基板W表面。又，亦可防止位於第1區域R1中的氣體進入至第2區域R2內而與配置在第2區域R2內的加熱器7接觸。

加熱器7設置在圓筒部6a內即第2區域R2內。作為加熱器7，可使用例如電阻加熱器，該加熱器是在等向性石墨等碳（C）材的表面被覆高耐熱SiC而構成。加熱器7藉由通過設置在旋轉體6b內的大致圓筒狀的石英製軸（shaft）6c內部的配線7a而供電，自基板W背面對該基板W加熱。該配線7a電性連接於控制部11，對加熱器7的供電藉由控制部11控制。

再者，在軸6c的內部配置有升降銷（pin）或升降裝置（均未圖示）等來作為基板升降機構。升降裝置可使升降銷上升或下降，升降銷在向腔室2內搬入基板W與向腔室2外搬出基板W時使用。該升降銷從下方支持並抬升基板W而使基板W離開基座5。而且，以將基板W配置在自旋轉部6上的基座5離開的上方的規定位置的方式動作，以可在與基板W的搬送用機器人（未圖示）之間進行基板W的交付。

氣體排出部8為用以將反應後的原料氣體排出的排出孔，在腔室2的下部設置有多個。該些氣體排出部8定位並設置在腔室2的底面且旋轉部6的周圍，且連接於排出氣體的排氣機構9。

排氣機構9包括：多個氣體排出流路9a，供反應後的原料氣體流動；排氣閥9b，變更該氣體的流量；及真空泵9c，為排氣用的驅動源。該排氣機構9經由各氣體排出部8而自腔室2的內部排出反應後的原料氣體。排氣閥9b及真空泵9c電性連接於控制部11，排氣閥9b及真空泵9c的驅動藉由控制部11來控制。再者，排氣機構9根據控制部11的控制而可將腔室2內調整為規定壓力。

曲率測量裝置10設置在簇射板4的上部，藉由相對於基座5上的基板W的兩束雷射光的投光及受光而測量基座5上的基板W的曲率（詳細情況於下文說明）。各雷射光通過位於簇射板4的各氣體供給流路4a之間的具有透光性的部位、即腔室2的窗（雷射光通過用的窗）而被投光及受光。該曲率測量裝置10電性連接於控制部11，且將測量的曲率（曲率資訊）傳輸至控制部11。

再者，作為腔室2的窗的形狀，可使用狹縫（slit）形狀或矩形狀、圓形狀等各種形狀，該窗的尺寸為可進行雷射光的投光及受光的大小。又，作為窗的材料，可使用例如石英玻璃等透光性材料。

控制部11包括：微電腦（microcomputer），集中性地控制各部；及記憶部，記憶與成膜處理相關的成膜處理資訊或各種程式等（均未圖示）。該控制部11基於成膜處理資訊或各種程式而控制氣體供給部3或旋轉部6的旋轉機構、排氣機構9等，從而進行對根據旋轉部6的旋轉而旋轉的基座5上的基板W表面從氣體供給部3經由簇射板4供給各種氣體的氣體供給、或利用加熱器7對基板W的加熱等控制。再者，在氣體供給部3的控制中，可控制氣體供給部3的各氣體閥3c的各者的動作而調整三種氣體的供給例如供給三種各氣體的時序（timing）或期間等。

又，控制部11判斷藉由曲率測量裝置10測量出的曲率是否達到規定的設定值，在判斷為藉由曲率測量裝置10而測量出的曲率達到規定的設定值的情形時，停止成膜處理，進而對報告部12輸出報告指示。設定值由使用者等經由輸入部（例如鍵盤或滑鼠等輸入器件）而預先設定，可根據需要而加以變更。

報告部12當自控制部11接收到報告指示時，即在藉由曲率測量裝置10而測量出的曲率達到規定的設定值的情形時，對使用者報告基板W存在翹曲問題（警告）。作為該報告部12，可使用例如燈或蜂鳴器（buzzer）等警報器、顯示文字的顯示部及輸出聲音的聲音輸出部等各種報告部。

該構成的成膜裝置1藉由旋轉部6的旋轉而使基板W旋轉，又藉由加熱器7而對基板W加熱。進而，藉由簇射板4而將三種原料氣體導入至腔室2內，將三種原料氣體向基板W表面分別呈簇射狀供給，在晶圓等基板W上氣相成長而成膜磊晶膜。簇射板4不將三種各氣體混合，而是將各氣體維持分離的狀態供給至腔室2內的基板W。在該成膜裝置1中，為了形成磊晶膜而使用多種氣體例如第1種、第2種及第3種的三種氣體，但氣體的種類並不限定於3種，例如亦可設為兩種或者較三種多的種類。

再者，在向腔室2內搬入基板W、或者向腔室2外搬出基板W時，可使用搬送用機器人（未圖示）來進行。在該情形時，可利用所述基板升降機構。例如，在搬出基板W時，藉由基板升降機構使基板W上升而使基板W離開基座5。其次，將基板W交付至搬送用機器人而向腔室2外部搬出。在搬入基板W時，自搬送用機器人接收基板W，藉由基板升降機構而使基板W下降並將基板W載置在基座5上。

其次，參照圖2至圖6對所述曲率測量裝置10進行詳細說明。再者，圖2至圖4使用光學零件的示意圖來表示曲率測量裝置10的概略構造，將曲率測量裝置10與基板W之間的分離距離表示得短，但實際的分離距離為20 cm～50 cm左右的距離，又，雷射光通過腔室2的窗。又，藉由偏光分束器而反射的雷射光的方向以彎曲為大致直角的方式表示，該角度有時並非必須特意接近直角。

如圖2所示般，曲率測量裝置10包括：照射部10a，將兩束雷射光L1及雷射光L2並行地入射至測量對象物的基板W；光學濾光器（filter）10b，將兩束雷射光L1及雷射光L2的波長以外的光截止（cut）；聚光透鏡10c，使兩束雷射光L1及雷射光L2聚光；前進路變更部10d，將已藉由基板W而鏡面反射的兩束雷射光L1及雷射光L2分離；一維的第1位置檢測元件10e，檢測分離的兩束雷射光L1及雷射光L2中的第1雷射光L1的入射位置；一維的第2位置檢測元件10f，檢測分離的兩束雷射光L1及雷射光L2中的第2雷射光L2的入射位置；及計算部10g，使用藉由該些第1位置檢測元件10e及第2位置檢測元件10f檢測出的各雷射光L1及雷射光L2的入射位置而計算基板W的曲率（翹曲量）。

照射部10a將偏光方向即偏光成分（偏光面）互不相同的第1雷射光L1及第2雷射光L2以相互並行的狀態入射至基板W。例如，照射部10a具有出射雷射光的雷射光出射部（光出射部）21及偏光分束器（第1偏光分束器）22、反射鏡（反射部）23等。該照射部10a將自雷射光出射部21出射的雷射光利用偏光分束器22分離為S偏光成分（S偏光）及P偏光成分（P偏光），且使S偏光成分的雷射光（第1雷射光L1）直接入射至基板W，藉由反射鏡23而使P偏光成分的雷射光（第2雷射光L2）以與S偏光成分的雷射光並行的方式反射並入射至基板W表面。再者，各雷射光L1及雷射光L2的各者的前進方向並非必須嚴格地平行（parallel）。作為如此的偏光成分（偏光方向），例如有與光的前進方向垂直的S偏光成分及P偏光成分，該些S偏光成分及P偏光成分為相互正交的成分。此時，偏光成分（偏光方向）並非必須正交，但為了更高精度地分離，較佳為大於等於70度且小於等於90度。

此處，偏光分束器是指將2個稜鏡（prism）貼合在1個接合面上而構成的光學零件，藉由在接合面上預先形成包含介電體的多層膜，而賦予根據偏光方向而在接合面上使光透過或者反射的功能。可藉由適當設計形成在接合面上的多層膜的構造，而製作使P偏光相對於接合面反射、且使S偏光相對於接合面透過的功能者，或者反之使S偏光相對於接合面反射且使P偏光相對於接合面透過的功能者。為簡單起見，將前者的偏光分束器稱作P偏光反射型或者S偏光透過型，且將後者的偏光分束器稱作S偏光反射型或者P偏光透過型。該些不同功能的偏光分束器具有各自的特徵，可適當地區分使用。用以使圖2的雷射光分離為兩束光的偏光分束器22為S偏光透過型，用以藉由偏光而將自測量對象物（基板W）反射的兩束雷射光分離的偏光分束器10d為S偏光反射型。將圖2的構成的本實施方式僅使用P偏光透過型的偏光分束器來構成的情形表示於圖3。再者，至於S偏光透過型的偏光分束器，作為參考文獻而列舉「WO9707418（WO/1997/007418）」、或「Li Li and J.A. Dobrowolski，"High-performance thin-film polarizing beam splitter operating at angles greater than the critical angle"，Applied Optics（Li Li與J.A. Dobrowolski，“高性能薄膜偏振分束器在角大於臨界角的操作”，應用光學），Vol. 39，No. 16，pp. 2754-71」。

此處，各雷射光L1及雷射光L2對基板W的入射位置例如在基板W的中央附近，較理想的是各雷射光L1及雷射光L2的入射角A1至少為小於等於20度（詳細情況於下文說明）。又，作為雷射光，較理想的是避免來自赤熱的基板W發光的影響，例如使用矽檢測系統的感度高、熱輻射的影響小的小於等於700 nm，更佳為小於等於600 nm的波長（作為一例為532 nm）的雷射光。

光學濾光器10b設置在基板W與前進路變更部10d之間且第1雷射光L1及第2雷射光L2並行地前進的光路上，將該些第1雷射光L1及第2雷射光L2的波長以外的光截止（除去）。作為光學濾光器10b，可使用例如單色化濾光器。藉由設置該光學濾光器10b而抑制具有各雷射光L1及雷射光L2（在所述例中為綠色）以外的波長的光入射至位置檢測元件10e及位置檢測元件10f，因此可避免來自赤熱的基板W發光的影響而使位置檢測精度提高。

再者，作為一維位置檢測元件10e或一維位置檢測元件10f，使用例如半導體位置檢測元件（位置靈敏探測器（position sensitive detector，PSD））。PSD求出入射的雷射光分佈（光點（spot）的光量）的重心（位置），並將該重心作為兩個電氣信號（類比信號）而輸出。PSD對可見光範圍的光具有感度。在成膜裝置1中，基板W赤熱，即發出紅側的光。若僅是基板W赤熱，則雷射光的強度壓倒性地強，因此若使用至少自紅偏離的綠的雷射光，則不會產生問題。然而，當在成膜裝置1中製作膜時，因膜與雷射光的干涉而產生雷射光幾乎不反射的時序。在此時序，赤熱的光強度超過反射的雷射光強度，因此在位置檢測元件10e或位置檢測元件10f上，有時無法準確地測量或者完全無法測量自測量對象物（基板W）反射的雷射光的位置。為抑制此種情況，較理想的是設置本實施方式中所使用的不使雷射光的波長以外的光通過的光學濾光器10b。再者，作為位置檢測元件10e或位置檢測元件10f，除PSD以外，亦可使用固體撮像元件（CCD或互補金屬氧化物半導體（complementary metal oxide semiconductor，CMOS）等）。

又，為了除去由成膜在所述測量對象物上的膜所引起的干涉效果，亦有效的是將成膜的膜所吸收的波長的雷射光用作本實施方式的雷射光。更具體而言，可列舉能量較成膜的膜的帶隙（band gap）高的雷射光。在成膜的膜吸收本實施方式中所使用的雷射光的情形時，隨著膜變厚而干涉效果變小，若為某程度以上的膜厚，則不會出現干涉效果。例如，在成膜GaN的情形時，GaN在室溫下在紫外區域（365 nm）具有吸收端，但在大於等於700℃的溫度下帶隙變小而吸收藍紫區域的光。因此，於在大於等於700℃的溫度下成長GaN的情形時，藉由將例如405 nm的雷射光用於本實施方式，可降低GaN的干涉效果。

聚光透鏡10c設置在基板W與前進路變更部10d之間且第1雷射光L1及第2雷射光L2並行地前進的光路上。該聚光透鏡10c使第1雷射光L1在第1位置檢測元件10e的元件面（受光面）上向與第1位置檢測元件10e的元件行方向垂直的方向（短邊方向）聚光，且使第2雷射光L2在第2位置檢測元件10f的元件面（受光面）上向與第2位置檢測元件10f的元件行方向垂直的方向（短邊方向）聚光。作為該聚光透鏡10c，可使用半圓筒透鏡。

此處，如圖4（圖2的側視圖）所示般，當基板W因振動等而傾斜時，藉由基板W而反射的第2雷射光L2自入射至基板W的點（入射點）起呈扇狀振動。再者，為了簡化圖而未表示於圖4，但第1雷射光L1亦同樣地成為扇狀。因此，為了以使藉由基板W而反射的第1雷射光L1不偏離第1位置檢測元件10e，此外以使藉由基板W而反射的第2雷射光L2不偏離第2位置檢測元件10f的方式聚光，而設置適當的透鏡來作為聚光透鏡10c。藉此，可將因基板W的傾斜而呈扇狀振動的第1雷射光L1及第2雷射光L2再次聚光於一點。此時，若使用簡單的圓形透鏡，則有時甚至無由基板W的翹曲所產生的移位資訊。由此，使用半圓筒透鏡來作為聚光透鏡10c以不使翹曲資訊方向、即各位置檢測元件10e及位置檢測元件10f的長邊方向的光移位聚光。

如此般各位置檢測元件10e及位置檢測元件10f的短邊方向的振動量藉由聚光透鏡10c而不會成為問題。另一方面，各位置檢測元件10e及位置檢測元件10f的長邊方向的振動量藉由取兩個位置檢測元件10e及位置檢測元件10f的入射位置的移位差而抵消，因此不會成為問題。根據所述振動量的情況，可維持S/N。再者，即便利用該方法而雷射光仍偏離兩個位置檢測元件10e及位置檢測元件10f般的大的振動，有時為成膜裝置1的裝置自身的問題（例如異常振動或組裝精度等），或有時為基板W偏離基座5的支座部5a。反之，藉由適當地監視來自曲率測量裝置的信號而可迅速發現所述異常。

前進路變更部10d將藉由基板W表面而鏡面反射的第1雷射光L1及第2雷射光L2分離，而將第1雷射光L1及第2雷射光L2的前進方向改變為大不同的方向。作為該前進路變更部10d，可使用例如偏光分束器（第2偏光分束器）。已進行前進路變更的第1雷射光L1及第2雷射光L2的前進方向，處於可藉由第1位置檢測元件10e而檢測第1雷射光L1，且可藉由第2位置檢測元件10f而檢測第2雷射光L2的範圍內。再者，亦可在前進路變更部10d與位置檢測元件10e或位置檢測元件10f之間追加反射鏡等光學零件而變更位置檢測元件10e或位置檢測元件10f的設置位置。

第1位置檢測元件10e為接收藉由前進路變更部10d分離的第1雷射光L1及第2雷射光L2中的第1雷射光L1而檢測該第1雷射光L1的入射位置（受光位置）的一維位置檢測元件。該第1位置檢測元件10e以該第1位置檢測元件10e的元件面（受光面）的法線方向自第1雷射光L1的光軸在10度至20度的範圍以內傾斜的方式設置。

第2位置檢測元件10f為接收藉由前進路變更部10d分離的第1雷射光L1及第2雷射光L2中的第2雷射光L2而檢測該第2雷射光L2的入射位置（受光位置）的一維位置檢測元件。該第2位置檢測元件10f與第1位置檢測元件10e相同，以該第2位置檢測元件10f的元件面（受光面）的法線方向自第2雷射光L2的光軸在10度至20度的範圍以內傾斜的方式設置。

藉由如此般特意使位置檢測器（第1位置檢測元件10e及第2位置檢測元件10f）的檢測面的法線方向相對於入射的雷射光的方向傾斜，而可避免自位置檢測器反射的雷射光再次返回至所述光學系統（返回光）。返回光相對於本來必需的自測量對象物的反射光而作為雜訊發揮作用。藉由如所述般使位置檢測器傾斜而抑制位置檢測元件10e或位置檢測元件10f的反射光入射至前進路變更部10d，因此可抑制因該反射光（返回光）的不良影響而導致位置檢測精度降低。

計算部10g使用藉由第1位置檢測元件10e檢測出的第1雷射光L1的入射位置及藉由第2位置檢測元件10f檢測出的第2雷射光L2的入射位置而計算基板W的曲率（翹曲量）。例如，計算部10g計算藉由第1位置檢測元件10e檢測出的第1雷射光L1的入射位置的移位量、與藉由第2位置檢測元件10f檢測出的第2雷射光L2的入射位置的移位量的差，並根據該計算的差與第1雷射光L1及第2雷射光L2的各者的光路長的相關關係而計算基板W的曲率變化量。可藉由以校正用鏡或未變形的基板等為基準而將移位前的曲率變換為曲率半徑的絕對值。

作為表示相關關係的規定關係式，作為一例而列舉如下關係式，即當將與雷射光L1及雷射光L2的各者對應的在位置檢測器（第1位置檢測元件10e及第2位置檢測元件10f）上的移位量設為X1及X2，將該些雷射光L1及雷射光L2的各者的光路長設為Y1及Y2，且將曲率變化量設為Z1時，為（X1+X2）/2=w×Y×Z1。此處，w為兩束雷射光在測量對象物上的照射位置間的距離。再者，Y1與Y2作為大致相等者而設為Y，X1與X2的符號使兩束雷射光的中心方向的移位成為相同符號。

此處，嚴格測量w或Y並不現實，但另一方面，在測量時亦不會大幅變化，在「Xtotal=C×Z1」（Xtotal=X1+X2）般的移位量的總量（即兩束雷射光間的幾何距離的變化）與曲率成正比例的簡單關係中，可藉由位於既知的曲率半徑上的校正用反射鏡（2種）來決定C而應用。2種中的一者的曲率半徑儘可能無限大（即為平面），且另一者為設定的最小曲率半徑者即可。若能如此，則較佳為測量2種中間的曲率半徑者，且可在測量範圍確認出線形性（相對於Z1而製作校準曲線（calibration curve）的情形時）成立。

又，較佳為，計算部10g在規定時序取入來自各位置檢測元件10e及位置檢測元件10f的信號。例如，計算部10g可在取入隨附於基板W的週期性運動的相位信號的同時取入來自各位置檢測元件10e及位置檢測元件10f的信號，僅使用週期性運動的任意的相位範圍的位置信號而計算曲率。例如，在週期性運動為旋轉運動的情形時，將信號的取入時序設為旋轉機構的馬達（motor）每旋轉一圈的時序（馬達的Z相的脈衝（pulse）），而與馬達旋轉同步地取入來自各位置檢測元件10e及位置檢測元件10f的信號。作為位置信號，可為任意1點的資訊，亦可為任意範圍資訊的平均值，更佳為對資訊進行累計。在該些處理困難的情形時，推薦取入遍及多次的週期量的全部資訊，並取全部資訊的平均值。

其次，參照圖5對基板W表面上的雷射光間隔（第1雷射光L1與第2雷射光L2的分離距離）進行說明。實際上較圖5更複雜，為了估算移位量的級別（order）而為簡化的模型（model）。

如圖5所示般，設定曲率半徑R（m）的鏡面，將自與該鏡面的切線延伸並通過鏡面中心的線段（半徑）設為H。光線與線段H平行地入射至鏡面，且在鏡面內側反射。只要曲率不變得相當大，則反射的光線與線段H交叉的點近似為變形的中點（R/2），又，在曲率測量裝置10上的移位量觀測點近似為圖5的高度L，反射的光線在曲率變化時觀測到的移位量近似為dZ，入射的光線的反射點近似為處於與圓的最低點相同的高度。

此處，當將直線H與入射的光線的直線距離設為w（m）時，dZ為dZ=w-Z=w-（R/2-L）×tan（2α），tan（2α）藉由近似而為tan（2α）=2α=2w/R，因此能以dZ=w-（R/2-L）×2w/R=2wL/R的式表示。

作為一例，當以100（m）左右的曲率半徑的變化為基礎來研究GaN的成膜狀況時，可知曲率變化的解析度不管如何差亦可為100（m），現實為500（m），若可能則較佳為1000（m）。另一方面，較理想的是如所述般基板W與各位置檢測元件10e或位置檢測元件10f的距離遠，但實際上必須考慮由光路中的空氣的對流等所引起的干擾（空氣的波動）或向裝置框體的設置，因此設為20 cm～50 cm較妥當。此處，當將曲率半徑（R）設為大於等於500 m，且將距離（L）設為30 cm時，上式為dZ=0.0012w。

然而，移位量dZ因受光元件的性能而具有下限。例如，在CCD中，若不為相當高價且相當高性能則元件間距（pitch）為1 μm左右。又，由於PSD為類比測量，因此受光元件本身的限制不清楚，但在取入該信號的通用記錄器（logger）的性能中，10 nm～0.1 μm為妥當範圍，即便使用高性能的記錄器，因空氣等的干擾亦難以分辨nm級別的變化。作為結果，現實中若能分辨1 μm左右的移位則大體上實用。因此，根據上式，首先較佳為w為大於等於1 mm。

另一方面，在曲率大而移位量大的側，必須將雷射光間隔限制在受光元件的受光範圍即不自與聚光系統相關的光學元件漏出的雷射間寬。對於曲率半徑，有時將1 m截斷而至R=0.5 m左右為止設定為可測量範圍即可。在該情形時，上式中為dZ=1.2w。易於獲得的比較通用的CCD或PSD的受光尺寸為10 mm見方至20 mm見方左右，由於移位量處於受光範圍，因此w為8 mm～16 mm即可。然而，對於至到達受光元件為止的光學元件，例如為了降低成本而選擇小的光學元件，大體上受到10 mm見方的限制。即，要求移位範圍不管如何大亦低於10 mm。因此，較理想的是w為小於等於8 mm，較佳為觀察正負光路變化的裕量（margin）而為小於等於4 mm左右。

如此般，直線H與入射的光線的直線距離（雷射間隔）w較佳為小於等於8 mm或小於等於4 mm，進而，較理想的是如所述般為大於等於1 mm。因此，較佳為w處於1 mm≦w≦8 mm的範圍，更佳為處於1 mm≦w≦4 mm的範圍。

再者，當在基板W表面上兩個光路重疊時（即當入射至同一點時），對於任一光路而言，反射地點的斜度相同。即，兩者均以相同量向相同方向傾斜。在兩束雷射方式中為根據兩者斜度的差異而求出翹曲（曲率）的方式，因此若兩者相同則原理上無法檢測，必須使入射點略微偏移。另一方面，若入射點相互離開，離得越遠，則雙方的斜度差變得越大，從而感度提高，但難以在成膜裝置1中在腔室2設置大的窗。因此，較理想的是在所述範圍設定雷射光間隔，但亦可根據各種條件（例如可確保的窗尺寸等）而脫離所述範圍來設定雷射光間隔。

其次，參照圖6對雷射光相對於基板W表面的入射角（第1雷射光L1及第2雷射光L2的各者的入射角）進行說明。

圖6中表示基板W為石英的情形時的相對於入射角度的反射率依存性（入射角度與反射率的關係）。曲線B1是入射光為S偏光的情形時的曲線，曲線B2是入射光為P偏光的情形時的曲線。根據該些曲線B1及曲線B2，在向入射面平行地前進的S偏光與P偏光中，在入射角為0的度情形時，反射率相同，進而在入射角為10度或者20度左右之前反射率大致相同。因此，為了使S偏光與P偏光的相互的反射率大致相同，較理想的是使光的入射角A1（參照圖2）至少為小於等於20度。

以上，該曲率測量裝置10在所述磊晶膜的成膜步驟中監視基板W的翹曲。在該翹曲監視中，偏光方向互不相同的第1雷射光L1及第2雷射光L2藉由照射部10a照射，且並行地入射至基板W表面。其次，藉由該基板W而鏡面反射的第1雷射光L1及第2雷射光L2並行地通過光學濾光器10b，並在入射至聚光透鏡10c之後藉由前進路變更部10d而分離。分離的第1雷射光L1及第2雷射光L2，藉由聚光透鏡10c的作用而向第1位置檢測元件10e及第2位置檢測元件10f的短邊方向聚光。而且，分離的各雷射光L1及雷射光L2中的第1雷射光L1藉由第1位置檢測元件10e檢測，且第2雷射光L2藉由第2位置檢測元件10f檢測。

其後，藉由計算部10g使用該些第1雷射光L1及第2雷射光L2的各入射位置而計算基板W的曲率（翹曲量）。例如，計算第1雷射光L1的入射位置的移位量與第2雷射光L2的入射位置的移位量的差，並根據該差與各光路長的相關關係而計算基板W的曲率變化量（曲率）。當將該計算的曲率輸入至控制部11時，控制部11判斷該輸入的曲率是否大於規定的設定值，在判斷為藉由曲率測量裝置10測量出的曲率大於規定的設定值的情形時，停止成膜處理，進而可進行對報告部12輸出報告指示等處理。報告部12當自控制部11接收到報告指示時，可進行對使用者報告基板W有翹曲問題（警告）等處理。

此處，在先前的兩點一次CCD方式中，在如所述般翹曲大的情形時有時兩點一致而兩點之間不存在距離，因此存在無法測量區域。另一方面，根據本實施方式，兩束雷射光L1及雷射光L2雖然欲在某處重疊，但藉由各者的偏光性與前進路變更部10d而被強制性地分離。進而，計算各雷射光L1及雷射光L2的位置自原位置偏移了何種程度，且僅利用減法即可讀取間隔的變化。因此，不存在先前的兩點一次CCD方式中的無法測量區域，其附近的SN比（S/N）亦不會降低。此外，在先前的兩點一次CCD方式中，必須進行避免無法測量區域的光路調整（設定），但根據本實施方式，不存在該限制，因此調整的穩健（robust）性提高。

又，曲率測量裝置10的各雷射光L1及雷射光L2通過腔室2的窗，但該腔室2的窗因各種原因而存在傾斜的傾向。作為該各種原因，列舉例如由熱所引起的腔室2的變形或由振動所引起的位置偏移等。進而，在曲率測量裝置10測量的基板W產生由旋轉所引起的週期性振動。即便產生該窗的傾斜或基板W的週期性振動，亦可藉由聚光透鏡10c而以第1雷射光L1不偏離第1位置檢測元件10e的方式，此外以第2雷射光L2不偏離第2位置檢測元件10f的方式聚光。即，由於因窗的傾斜或基板W的週期性振動而呈扇狀振動的第1雷射光L1及第2雷射光L2再次集中於一點，因此可抑制因窗的傾斜或基板W的週期性振動而導致曲率測量精度降低。

如以上說明，根據第1實施方式，使偏光方向互不相同的第1雷射光L1及第2雷射光L2並行地入射至基板W，並對藉由該基板W而鏡面反射的第1雷射光L1及第2雷射光L2的前進路藉由前進路變更部10d以不混合的方式變更，進而，藉由第1位置檢測元件10e及第2位置檢測元件10f而分別檢測已進行前進路變更的第1雷射光L1及第2雷射光L2。因此，不會如使用先前的兩點一次CCD方式的情形般CCD的元件面上的兩點一致，兩束雷射光L1及雷射光L2即便重疊亦會被分離，且分別藉由兩個位置檢測元件10e及位置檢測元件10f而進行檢測。藉此，與先前的兩點一次CCD方式不同，不會產生無法測量，即便在翹曲大的情形時或使兩點之間變窄的情形時，亦可抑制SN比（S/N）惡化。因此，可實現無法測量曲率的抑制及曲率測量精度的提高。

（第2實施方式）

參照圖7對第2實施方式進行說明。再者，在第2實施方式中，對與第1實施方式的不同點（曲率測量裝置10的零件配置）進行說明，且省略其他說明。再者，圖7與所述圖2至圖4相同為使用光學零件的示意圖來表示曲率測量裝置10的概略構造的圖，將曲率測量裝置10與基板W之間的分離距離表示得短，但實際的分離距離為20 cm～50 cm左右的距離，又，雷射光通過腔室2的窗。又，藉由偏光分束器而反射的雷射光的方向以彎曲為大致直角的方式表示，但該角度有時並非必須特意接近直角。

如圖7所示般，第2實施方式的曲率測量裝置10的照射部10a包括：雷射光出射部（光出射部）21，出射雷射光；偏光分束器22，將該雷射光分離為第1雷射光L1（S偏光）及第2雷射光L2（P偏光）；及反射鏡23。偏光分束器22設置在雷射光出射部21與基板W表面之間的光路上，反射鏡23設置在將藉由偏光分束器22而分離的第1雷射光L1向基板W表面反射的位置。

該照射部10a將自雷射光出射部21出射的雷射光利用偏光分束器22分離為第1雷射光L1及第2雷射光L2，使第2雷射光L2直接入射至基板W，且藉由反射鏡23使第1雷射光L1以與第2雷射光L2並行的方式反射並入射至基板W表面。

再者，光學濾光器10b、聚光透鏡10c、前進路變更部10d及第2位置檢測元件10f設置在基板W的大致法線上，第1位置檢測元件10e設置在可檢測藉由前進路變更部10d而變更了前進方向的第1雷射光L1的位置。又，圖7所示的構成的本實施方式中所使用的2個分束器22、分束器10d均為P偏光透過型偏光分束器。

在該構成的曲率測量裝置10中，第1雷射光L1及第2雷射光L2向基板W的入射光路與自基板W的反射光路共計四個光路均被調整為大致同一平面，進而，反射光路被調整為隔著入射光路的位置。藉此，在通過腔室2的窗的入射光路及反射光路的所有光路中，可減小位於入射光路及反射光路外周的光路間的分離距離。因此，可減小各雷射光L1及雷射光L2通過的腔室2的窗，作為結果，可抑制因熱等所引起的窗的傾斜而導致檢測位置精度降低的情況。

如以上說明，根據第2實施方式，可獲得與所述第1實施方式同樣的效果，從而可實現無法測量曲率的抑制及曲率測量精度的提高。進而，由於可減小各雷射光L1及雷射光L2通過的腔室2的窗，因此可抑制因熱等所引起的窗的傾斜而導致檢測位置精度降低的情況。

（所述第1實施方式或第2實施方式的補充）

此處，列舉所述第1實施方式或第2實施方式的各種特徵的一部分。

向基板W的雷射光即第1雷射光L1及第2雷射光L2的入射角度為至少小於等於20度（參照圖2）。藉此，在第1雷射光L1及第2雷射光L2為S偏光與P偏光的情形時，可使第1雷射光L1及第2雷射光L2相互的反射率大致相同（參照圖6），因此可提高位置檢測精度。

又，第1雷射光L1及第2雷射光L2的各光路在偏離前進路變更部10d的情形時（狀態下），以相互的光路在第2位置檢測元件10f的元件面（受光面）上交叉的方式調整（參照圖2）。藉此，可使各雷射光L1及雷射光L2的光路的分離距離變窄，由此可使前進路變更部10d小型化。再者，較理想的是使所述交叉位置為第2位置檢測元件10f的長邊方向的中央。藉此，即便因基板W的週期性振動等而雷射光L1或者雷射光L2的照射位置在位置檢測器10f或者位置檢測器10e的受光面上移動，亦可降低該照射位置極端地成為受光面端或者偏離受光面的可能性，從而可抑制位置檢測精度降低。

又，第1位置檢測元件10e的受光面（第1受光面）自第1雷射光L1的光軸（入射光的光軸）傾斜至少10度。同樣地，第2位置檢測元件10f的受光面（第2受光面）亦自第2雷射光L2的光軸（入射光的光軸）傾斜至少10度。藉此，可抑制位置檢測元件10e或位置檢測元件10f的反射光入射至前進路變更部10d，因此可抑制因該反射光的不良影響而導致位置檢測精度降低的情況。

又，不使第1雷射光L1及第2雷射光L2的波長附近以外的波長通過的光學濾光器10b，設置在自基板W至前進路變更部10d為止的光路上。藉此，抑制具有各雷射光L1及雷射光L2的波長（例如綠色）附近以外的波長的光入射至位置檢測元件10e及位置檢測元件10f，因此可避免來自赤熱的基板W發光的影響，從而可提高位置檢測精度。

又，在取入隨附於基板W的週期性運動的相位信號的同時取入來自各位置檢測元件10e及位置檢測元件10f的信號，僅使用週期性運動的任意相位的位置信號而計算曲率。例如，在週期性運動為旋轉運動的情形時，將信號的取入時序設為旋轉機構的馬達每旋轉一圈的時序（馬達的Z相的脈衝），與馬達旋轉同步地取入來自各位置檢測元件10e及位置檢測元件10f的信號。藉此，即便在因週期性運動而產生振動的情形時等，亦可在與該運動同步的時序讀入信號而加以使用，因此可抑制因週期性振動而導致位置檢測精度降低的情況，相比於在不與週期性運動同步的時序讀入信號而加以使用的情形，可提高位置檢測精度。

又，一維位置檢測元件10e及位置檢測元件10f的任一者或兩者為將入射的雷射光分佈的重心作為兩個電氣信號而輸出的半導體位置檢測元件（PSD）。或者，一維位置檢測元件10e及位置檢測元件10f的任一者或兩者為固體撮像元件（例如CCD）。此處，在先前的兩點一次CCD方式中，藉由複雜的圖像處理而分配兩點間的距離，因此必需高速電腦，從而導致成本上升。另一方面，當為了抑制成本而犧牲處理速度時，裝置性能降低。在使用PSD的情形時，不需要圖像處理，針對每個PSD讀入類比信號，並執行四則運算等簡單計算即可，從而可抑制成本上升或裝置性能降低。又，即便在使用CCD的情形時，與二維圖像處理相比可藉由簡單的圖像處理而掌握入射位置，從而亦可抑制成本上升或裝置性能降低。

又，在第2實施方式中兩束雷射光L1及雷射光L2向基板W的入射光路與自基板W的反射光路共計四個光路均調整為大致同一平面，進而，將反射光路調整為隔著入射光路的位置。藉此，在通過腔室2的窗的入射光路及反射光路的所有光路中，可減小位於入射光路及反射光路外周的光路間的分離距離。因此，可減小各雷射光L1及雷射光L2通過的腔室2的窗，作為結果，可抑制因熱等所引起的窗的傾斜而導致檢測位置精度降低的情況。

（第3實施方式）

參照圖8對第3實施方式進行說明。再者，在第3實施方式中對與第1實施方式的不同點（曲率測量裝置10的零件配置及構成）進行說明，且省略其他說明。再者，圖8為使用光學零件的示意圖來表示曲率測量裝置10的概略構造的圖，與所述圖2至圖4相同將曲率測量裝置10與基板W之間的分離距離表示得短，但實際的分離距離為20 cm～50 cm左右的距離，又，雷射光通過腔室2的窗。又，藉由偏光分束器而反射的雷射光的方向以彎曲為大致直角的方式表示，該角度有時並非必須特意接近直角。

如圖8所示般，第3實施方式的曲率測量裝置10與第1實施方式（進而第2實施方式）不同，使用與測量對象物即基板W表面垂直的入射光及反射光來測量曲率（雷射光的入射角為90度，且入射光及反射光為相同光軸）。

該曲率測量裝置10除包括照射部10a、第1位置檢測元件10e、第2位置檢測元件10f及計算部10g以外，還包括：1/4波長板10h，供兩束雷射光L1及雷射光L2通過；及偏光分束器10i，使藉由基板W表面而鏡面反射的兩束雷射光L1及雷射光L2中的第1雷射光L1反射。該偏光分束器10i是代替第1實施方式的前進路變更部10d而設置。

照射部10a包括：雷射光出射部（光出射部）21，出射雷射光；偏光分束器22，將該雷射光分離為第1雷射光L1（P偏光）及第2雷射光L2（S偏光）；及反射鏡23，使第2雷射光L2反射。

偏光分束器（第1偏光分束器）22設置在雷射光出射部21與基板W表面之間、即自雷射光出射部21出射的第1雷射光L1垂直入射至基板W表面的光路上。該偏光分束器22使P偏光大致透過，且使S偏光大致反射（僅使S偏光彎曲例如90度）。

反射鏡23作為反射部發揮功能，即，使藉由偏光分束器22而分離的第2雷射光L2（S偏光）與第1雷射光L1（P偏光）平行地向基板W表面反射，進而使藉由基板W表面而鏡面反射且通過1/4波長板10h的第2雷射光L2（P偏光）反射（將S偏光及P偏光彎曲例如90度）。

第1位置檢測元件10e檢測藉由基板W表面而鏡面反射且藉由偏光分束器10i而反射的第1雷射光L1的入射位置。又，第2位置檢測元件10f檢測藉由基板W表面而鏡面反射且藉由反射鏡23而反射的第2雷射光L2的入射位置。該些第1位置檢測元件10e及第2位置檢測元件10f例如配置在同一直線上，但並不限定於此。

1/4波長板10h設置在第1雷射光L1垂直入射至基板W表面的光路及第2雷射光L2與第1雷射光L1平行地入射至基板W表面的光路的雙方的光路上。因此，1/4波長板10h成為如下構件，即供垂直入射至基板W表面的第1雷射光L1及與該第1雷射光L1平行地入射至基板W表面的第2雷射光L2通過，進而供藉由基板W表面而鏡面反射的第1雷射光L1及第2雷射光L2通過。

當各雷射光L1及雷射光L2分別兩次通過1/4波長板10h時，具有偏光方向變化90度的性質（當一次通過時成為圓偏光）。因此，當P偏光兩次通過1/4波長板10h時，偏光方向變化90度而成為S偏光，反之，當S偏光兩次通過1/4波長板10h時，偏光方向變化90度而成為P偏光。又，藉由使1/4波長板的光學軸相對於直線偏光的偏光面偏移45度而獲得圓偏光，因此可藉由將光學軸調整為具有正交的偏光方向的第1雷射光L1與第2雷射光L2的偏光方向的中間，而對兩束雷射光L1及雷射光L2賦予對稱的條件。

偏光分束器（第2偏光分束器）10i設置在第1雷射光L1垂直入射至基板W表面的光路上，使藉由基板W表面而垂直地鏡面反射的第1雷射光L1（S偏光）向第1位置檢測元件10e反射。該偏光分束器10i使P偏光大致透過，且使S偏光大致反射（僅將S偏光彎曲例如90度）。

該曲率測量裝置10在所述磊晶膜的成膜步驟中監視基板W的翹曲。在該翹曲監視中，當藉由雷射光出射部21而出射雷射光時，首先藉由偏光分束器22而分離偏光方向相互相差90度的第1雷射光L1（P偏光）及第2雷射光L2（S偏光）。其次，第1雷射光L1通過偏光分束器10i及1/4波長板10h而垂直入射至基板W表面。又，第2雷射光L2藉由反射鏡23反射而與第1雷射光L1平行，且通過1/4波長板10h而入射至基板W表面。

其次，藉由基板W表面而鏡面反射的第1雷射光L1通過1/4波長板10h而改變偏光方向成為S偏光。該第1雷射光L1（S偏光）藉由偏光分束器10i反射並入射至第1位置檢測元件10e，且藉由該第1位置檢測元件10e檢測。又，藉由基板W表面而鏡面反射的第2雷射光L2通過1/4波長板10h而改變偏光方向成為P偏光。該第2雷射光L2（P偏光）藉由反射鏡23向偏光分束器22反射，通過該偏光分束器22而入射至第2位置檢測元件10f，並藉由該第2位置檢測元件10f而檢測。其後的處理（基板W的曲率計算或警告報告等）與第1實施方式相同。

再者，在第1位置檢測元件10e與偏光分束器10i之間的第1雷射光L1的光路、或第2位置檢測元件10f與偏光分束器22之間的第2雷射光L2的光路上，亦能以使雷射光向例如圖8中的上方反射的方式設置方向轉換用反射鏡等方向轉換部。在該情形時，可使第1位置檢測元件10e及第2位置檢測元件10f的設置自由度提高。

又，亦可一面維持第1雷射光L1垂直入射至基板W表面，進而第2雷射光L2與第1雷射光L1平行地入射至基板W表面，一面使偏光分束器22或反射鏡23、偏光分束器10i等傾斜，而使第1位置檢測元件10e與偏光分束器10i之間的第1雷射光L1的光路、及第2位置檢測元件10f與偏光分束器22之間的第2雷射光L2的光路為非平行。

圖8所示的第3實施方式中所使用的2個分束器10i、分束器22均為P偏光透過型，即便將該2個分束器均設為S偏光透過型亦可實現同樣的功能。又，亦可將第1偏光分束器22與第2偏光分束器10i設為不同的透過型（S透過型與P透過型）。該情形時，如圖9所示般，第2偏光分束器10i在第2雷射光L2的光路內設置在反射鏡23與1/4波長板10h之間。第1位置檢測元件10e檢測第1偏光分束器22所反射的第1雷射光L1的位置，且第2位置檢測元件10f檢測第2偏光分束器10i所反射的第2雷射光L2的位置。

近年來，腔室2的窗趨於小型化，窗的限制變得嚴格。為了應對該窗的小型化，並且實現腔室2上的空間限制或自窗的變形受到的雜訊的降低等，較理想的是以垂直入射反射進行測量，進而在利用垂直入射反射的測量中抑制光量的損耗。如所述般雷射光藉由偏光分束器22而分離為第1雷射光L1及第2雷射光L2，因此雷射光的光量減半，但分離後即便第1雷射光L1及第2雷射光L2藉由偏光分束器10i或反射鏡23等光學系統反射，各者的光量亦幾乎不減少，從而可抑制光量的損耗。因此，在利用垂直入射反射的測量中，自入射至反射為止光不會顯著減少（不必要的散射），從而可抑制光量的損耗。

進而，在利用垂直入射反射的測量中，第1雷射光L1及第2雷射光L2在分離後始終維持第1雷射光L1及第2雷射光L2的偏光方向相互正交的狀態，因此即便因某些原因而兩束雷射光L1及雷射光L2重疊，亦可抑制無法測量曲率，此外可實現曲率測量精度的提高。又，在利用垂直入射反射的測量中，可僅使反射光的方向轉換為第1位置檢測元件10e或第2位置檢測元件10f等偵測器的方向。

如以上說明般，根據第3實施方式，使偏光方向互不相同的第1雷射光L1及第2雷射光L2平行地入射至基板W，不使藉由該基板W而鏡面反射的第1雷射光L1及第2雷射光L2混合，且分別藉由第1位置檢測元件10e及第2位置檢測元件10f進行檢測。再者，各雷射光L1及雷射光L2的各者的前進方向並非必須嚴格地平行，只要大致平行即可。因此，不會如先前的使用兩點一次CCD方式的情形般CCD的元件面上的兩點一致，兩束雷射光L1及雷射光L2即便重疊亦會藉由偏光性而分離，且分別藉由兩個位置檢測元件10e及位置檢測元件10f而進行檢測。藉此，與先前的兩點一次CCD方式不同，不會產生無法測量，即便在翹曲大的情形時或使兩點之間變窄的情形時，亦可抑制SN比（S/N）惡化。因此，可實現無法測量曲率的抑制及曲率測量精度的提高。

進而，在雷射光分離後，即便第1雷射光L1及第2雷射光L2藉由偏光分束器10i或反射鏡23等光學系統反射，各者的光量亦幾乎不減少，因此可抑制光量的損耗。此外，藉由採用利用垂直入射反射的測量，而可使各雷射光L1及雷射光L2通過的腔室2的窗變小，因此可抑制因熱等所引起的窗的傾斜而導致檢測位置精度降低的情況。

（其他實施方式）

在所述第1實施方式至第3實施方式中，不將各雷射光L1及雷射光L2成形為片（sheet）狀，但並不限定於此，亦可成形為片狀。例如如圖10所示般，亦可藉由半圓筒透鏡或單向性擴散濾光器等成形部10j，而將各雷射光L1及雷射光L2向一維位置檢測元件10e及位置檢測元件10f的與元件行方向（長邊方向）垂直的方向（短邊方向）拉伸，而成形為在一維位置檢測元件10e及位置檢測元件10f的短邊方向延伸的片狀。成形部10j設置在照射部10a與基板W之間的光路上。藉此，即便在各雷射光L1及雷射光L2因週期性振動（例如由旋轉所引起的基板W的振動等）而向一維位置檢測元件10e或位置檢測元件10f的短邊方向偏移的情形時，由於在該短邊方向成為片狀，因此確實地入射至聚光透鏡10c（即便在無聚光透鏡10c的情形時，亦會確實地入射至一維位置檢測元件10e或位置檢測元件10f）。藉此，各雷射光L1及雷射光L2藉由聚光透鏡10c聚光而確實地入射至一維位置檢測元件10e或位置檢測元件10f，因此可抑制由週期性振動所引起的位置檢測精度的降低。再者，於在基板W產生週期性振動的情形時，雷射光L1或雷射光L2不僅向位置檢測元件10e或位置檢測元件10f的短邊方向偏移，因測量對象物的基板W旋轉而亦會對應於該旋轉而以描畫圓的方式偏移。即便在該情形時，各雷射光L1及雷射光L2因在所述短邊方向成為片狀而確實地入射至聚光透鏡10c。

又，在所述第1實施方式至第3實施方式中，照射部10a藉由雷射光出射部21或偏光分束器22、反射鏡23等產生並行或平行的第1雷射光L1及第2雷射光L2，但並不限定於此，例如亦可使用兩個雷射光出射部產生並行或平行的第1雷射光L1及第2雷射光L2。各雷射光L1及雷射光L2的光量存在因腔室2的窗等的存在而被削減的傾向，因此藉由使用兩個雷射光出射部，而與使用一個雷射光出射部的情形相比可提昇光量。在該情形時，可不需要入射側的偏光分束器22等，但因存在用以使偏光良好的偏光板、及雷射光出射部主體的尺寸，由此較理想的是設置用以使兩束雷射光L1及雷射光L2更接近的反射鏡、雷射光出射部主體的冷卻系統等。進而，由於用以設置曲率測量裝置10的空間（成膜裝置1的上部）狹窄，因此較佳為曲率測量裝置10的框體為小型，為了避免所述零件件數的增加，亦可自外部光源藉由光纖等而取入光。

又，在所述第1實施方式至第3實施方式中，藉由曲率測量裝置10而測量基板W的翹曲，但並不限定於此，例如除該翹曲以外，亦可應用曲率來測量基板W的斜度或高度位置等。

又，在所述第1實施方式至第3實施方式中，不對簇射板4或曲率測量裝置10進行冷卻，但並不限定於此，例如，亦可設置對簇射板4或曲率測量裝置10等進行冷卻的冷卻裝置，藉由該冷卻裝置而對簇射板4或曲率測量裝置10等進行冷卻。

在至此為止所說明的實施方式中，利用第2偏光分束器將自測量對象物反射的雷射光中的一者反射至包含入射至測量對象物的兩束雷射光的光路的面內（圖2、圖3、圖7至圖10中的紙面內方向）。另一方面，亦可使該反射方向為與所述面內垂直的方向（圖2、圖3、圖7至圖10中的與紙面垂直的方向）。此可藉由簡單地使第2偏光分束器的設置以所入射的雷射光的光路為軸旋轉90°而實現。藉由進行該變更，本實施方式的曲率測量裝置的形狀自由度增大，易於向有限的空間進行設置。

在進行所述反射方向的變更的情形時，因使第2偏光分束器旋轉90°，由此偏光反轉。必須注意對於如所述般旋轉的偏光分束器，本來為S偏光或P偏光的雷射光各者成為P偏光或S偏光。又，在進行所述反射方向的變更的情形時，因測量對象物的曲率變化所引起的被第2偏光分束器反射的雷射光在位置檢測器上的位置變化為旋轉90°。具體而言，將針對圖3的情形使第2偏光分束器如所述般旋轉90°的效果表示於圖11及圖12。圖11是在圖3的情形時取出第2偏光分束器10d的接合面，並表示此與入射雷射光、該雷射光藉由第2偏光分束器10d反射的雷射光的關係的圖。如圖11所示般，利用第2偏光分束器10d反射的雷射光的方向對應於測量對象物即基板W的翹曲變化而向大致上下方向變化。該位置變化為圖3紙面的大致上下方向。另一方面，圖12中表示使第2偏光分束器10d旋轉90°的情形。如圖12所示般，利用第2偏光分束器10d反射的雷射光向圖3的與紙面垂直的方向反射。對應於測量對象物的翹曲變化，而利用第2偏光分束器10d反射的雷射光的方向變化為大致水平方向。必須注意此為圖3的大致左右方向。

進而當列舉圖9的情形為例進行說明時，考慮使第2偏光分束器10i以第2雷射光L2的方向為軸旋轉90°的情形。該情形時，藉由使第2偏光分束器10i為P偏光透過型，而亦可實現與圖9的構成同等的功能。其中，第2雷射光L2的反射方向在圖9中為與紙面垂直的方向。

再者，本實施方式中列舉利用MOCVD的成膜作為主要應用例，但若存在伴隨成膜而基板產生翹曲變化的可能性，則並不限定於MOCVD，亦可在濺鍍或蒸鍍等方法中應用，進而並不限定於成膜，當然亦可應用於一般的翹曲測量。又，在本實施方式中列舉單片式裝置作為主要的應用例，但並不限定於單片式裝置，例如亦可應用於批次處理裝置（多片同時處理）。

以上對本發明的若干個實施方式進行了說明，但該些實施方式是作為例子而提示者，並未意圖限定發明範圍。該些新穎的實施方式能以其他各種形態實施，且可在不脫離發明主旨的範圍進行各種省略、置換、變更。該些實施方式或其變形包含在發明範圍或主旨中，並且包含在申請專利範圍所記載的發明中及其均等範圍內。

1‧‧‧成膜裝置
2‧‧‧腔室
3‧‧‧氣體供給部
3a‧‧‧氣體貯存部
3b‧‧‧氣體管
3c‧‧‧氣體閥
4‧‧‧簇射板
4a‧‧‧氣體供給流路
4b‧‧‧噴氣孔
5‧‧‧基座
5a‧‧‧開口部
6‧‧‧旋轉部
6a‧‧‧圓筒部
6b‧‧‧旋轉體
6c‧‧‧軸
7‧‧‧加熱器
7a‧‧‧配線
8‧‧‧氣體排出部
9‧‧‧排氣機構
9a‧‧‧氣體排出流路
9b‧‧‧排氣閥
9c‧‧‧真空泵
10‧‧‧曲率測量裝置
10a‧‧‧照射部
10b‧‧‧光學濾光器
10c‧‧‧聚光透鏡
10d‧‧‧前進路變更部
10e‧‧‧第1位置檢測元件
10f‧‧‧第2位置檢測元件
10g‧‧‧計算部
10h‧‧‧1/4波長板
10i‧‧‧偏光分束器
10j‧‧‧成形部
11‧‧‧控制部
12‧‧‧報告部
21‧‧‧雷射光出射部
22‧‧‧偏光分束器
23‧‧‧反射鏡
A1‧‧‧入射角
B1、B2‧‧‧曲線
dZ‧‧‧移位量
L‧‧‧高度
H‧‧‧直線
L1‧‧‧第1雷射光
L2‧‧‧第2雷射光
P、S‧‧‧偏光
R‧‧‧曲率半徑
R/2‧‧‧中點
R1‧‧‧第1區域
R2‧‧‧第2區域
W‧‧‧基板

圖1是表示第1實施方式的成膜裝置的概略構成的圖。 圖2是表示第1實施方式的曲率測量裝置的概略構成的前視圖。 圖3是表示第1實施方式的曲率測量裝置的變形例1的前視圖。 圖4是表示第1實施方式的曲率測量裝置的概略構成的側視圖。 圖5是用以說明第1實施方式的基板表面上的雷射光間隔的說明圖。 圖6是表示第1實施方式的S偏光與P偏光的入射角度及反射率的關係的曲線圖。 圖7是表示第2實施方式的曲率測量裝置的概略構成的前視圖。 圖8是表示第3實施方式的曲率測量裝置的概略構成的前視圖。 圖9是表示第3實施方式的曲率測量裝置的變形例的前視圖。 圖10是表示第1實施方式的曲率測量裝置的變形例2的前視圖。 圖11是表示圖3所示的曲率測量裝置的立體圖。 圖12是表示圖3所示的曲率測量裝置的變形例的立體圖。

10‧‧‧曲率測量裝置

10a‧‧‧照射部

10b‧‧‧光學濾光器

10c‧‧‧聚光透鏡

10d‧‧‧前進路變更部

10e‧‧‧第1位置檢測元件

10f‧‧‧第2位置檢測元件

10g‧‧‧計算部

21‧‧‧雷射光出射部

22‧‧‧偏光分束器

23‧‧‧反射鏡

A1‧‧‧入射角

L1‧‧‧第1雷射光

L2‧‧‧第2雷射光

W‧‧‧基板

Claims (8)

1. 一種曲率測量裝置，包括： 光出射部，向測量對象物出射雷射光； 一維的位置檢測元件，具有排列著多個元件的元件行，所述多個元件檢測所述雷射光的入射位置， 並且所述曲率測量裝置更具備聚光透鏡，所述聚光透鏡將所述雷射光中與所述元件行方向垂直的方向向所述位置檢測元件聚光。
2. 如申請專利範圍第1項所述的曲率測量裝置，其中， 所述雷射光的波長等於700nm或小於700nm。
3. 如申請專利範圍第1項或第2項所述的曲率測量裝置，更包括成形部，所述成形部將所述雷射光向與所述位置檢測元件的元件行方向垂直的方向拉伸。
4. 如申請專利範圍第1項或第2項所述的曲率測量裝置，其中， 所述位置檢測元件具有受光面，所述雷射光入射所述受光面， 所述受光面自所述雷射光入射的光軸傾斜至少10度。
5. 一種曲率測量方法，包括： 將雷射光由光出射部向測量對象物照射的步驟； 將由所述測量對象物鏡面反射的所述雷射光聚光的步驟；以及 由具有排列著多個元件的元件行的一維的位置檢測元件進行檢測的步驟， 其中，將所述雷射光聚光的步驟為將與所述元件行方向垂直的方向聚光的步驟。
6. 如申請專利範圍第5項所述的曲率測量方法，其中， 所述雷射光的波長等於700nm或小於700nm。
7. 如申請專利範圍第5項或第6項所述的曲率測量方法，更包括將所述雷射光向與所述位置檢測元件的元件行方向垂直的方向拉伸的步驟。
8. 如申請專利範圍第5項或第6項所述的曲率測量方法，其中， 所述位置檢測元件具有受光面，所述雷射光入射所述受光面， 所述受光面自所述雷射光入射的光軸傾斜至少10度。