曲率测定装置以及曲率测定方法
阅读：216发布：2020-05-11
专利汇可以提供曲率测定装置以及曲率测定方法专利检索，专利查询，专利分析的服务。并且本 发明 提供 曲率 测定装置以及曲率测定方法，能够实现抑制不能测定曲率以及提高曲率测定 精度 。曲率测定装置(10)具备：激光射出部(21)，射出激光；第一偏光分光器(22)，将射出的激光分离成偏光方向以及行进方向分别不同的第一激光(L1)以及第二激光(L2)；反射镜(23)，反射第一激光，以使第一激光以及第二激光并行地朝测定对象物即 基板 (W)行进；第二偏光分光器(10d)，使由基板 镜面反射 的第二激光透射，将由基板镜面反射的第一激光朝与第二激光不同的方向反射；一维的第一 位置 检测元件(10e)，检测反射的第一激光的入射位置；以及一维的第二位置检测元件(10f)，检测由基板镜面反射的第二激光的入射位置。，下面是曲率测定装置以及曲率测定方法专利的具体信息内容。
1.一种具有射出激光的光射出部的曲率测定装置，其特征在于，还具备：
第一偏光分光器，将由所述光射出部射出的所述激光分离成偏光方向以及行进方向分别不同的第一激光以及第二激光；
反射部，对所述第一激光以及所述第二激光中的任一方进行反射，以使所述第一激光以及所述第二激光并行地朝测定对象物行进；
第二偏光分光器，使由所述测定对象物镜面反射的所述第一激光以及所述第二激光中的任一方透射，将另一方朝与该一方的行进方向不同的方向反射；
一维的第一位置检测元件，对由所述第二偏光分光器反射或者透射了所述第二偏光分光器的所述第一激光的入射位置进行检测；以及
一维的第二位置检测元件，对透射了所述第二偏光分光器或者由所述第二偏光分光器反射的所述第二激光的入射位置进行检测。
2.一种具有射出激光的光射出部的曲率测定装置，其特征在于，还具备：
第一偏光分光器，将由所述光射出部射出的所述激光分离成偏光方向以及行进方向分别不同的第一激光以及第二激光；
反射部，对所述第二激光进行反射，以使所述第一激光以及所述第二激光并行地朝测定对象物行进；
第二偏光分光器，使朝向所述测定对象物行进的所述第一激光以及所述第二激光中的任一方透射；
1/4波长板，使朝向所述测定对象物行进的所述第一激光以及所述第二激光通过，并使由所述测定对象物镜面反射的所述第一激光以及所述第二激光通过；以及第一位置检测元件以及第二位置检测元件，对由所述测定对象物镜面反射而通过所述
1/4波长板的所述第一激光以及所述第二激光各自的入射位置分别进行检测。
3.如权利要求2所述的曲率测定装置，其特征在于，
在朝向所述测定对象物行进的所述第一激光透射所述第二偏光分光器的情况下，所述第二偏光分光器对由所述测定对象物镜面反射而通过所述1/4波长板的所述第一激光进行反射，所述反射部对由所述测定对象物镜面反射而通过所述1/4波长板的所述第二激光进行反射，所述第一位置检测元件对由所述第二偏光分光器反射的所述第一激光的入射位置进行检测，所述第二位置检测元件对由所述反射部反射的所述第二激光的入射位置进行检测。
4.如权利要求2所述的曲率测定装置，其特征在于，
在朝向所述测定对象物行进的所述第二激光透射所述第二偏光分光器的情况下，所述第一偏光分光器对由所述测定对象物镜面反射而通过所述1/4波长板的所述第一激光进行反射，所述第二偏光分光器对由所述测定对象物镜面反射而通过所述1/4波长板的所述第二激光进行反射，所述第一位置检测元件对由所述第一偏光分光器反射的所述第一激光的入射位置进行检测，所述第二位置检测元件对由所述第二偏光分光器反射的所述第二激光的入射位置进行检测。
5.如权利要求1或2所述的曲率测定装置，其特征在于，
还具备计算部，该计算部计算由所述第一位置检测元件检测到的所述第一激光的入射位置的位移量与由所述第二位置检测元件检测到的所述第二激光的入射位置的位移量之差，根据该计算出的差与所述第一激光以及所述第二激光各自的光路长度之间的相关，来计算所述测定对象物的曲率变化量。
6.一种具有通过光射出部射出激光的工序的曲率测定方法，其特征在于，还具有：
通过第一偏光分光器将由所述光射出部射出的所述激光分离成偏光方向以及行进方向分别不同的第一激光以及第二激光的工序；
通过反射部对所述第一激光以及所述第二激光中的任一方进行反射，以使所述第一激光以及所述第二激光并行地朝测定对象物行进的工序；
通过第二偏光分光器使由所述测定对象物镜面反射的所述第一激光以及所述第二激光中的任一方透射，将另一方朝与该一方的行进方向不同的方向反射的工序；
通过一维的第一位置检测元件对由所述第二偏光分光器反射或者透射了所述第二偏光分光器的所述第一激光的入射位置进行检测的工序；以及
通过一维的第二位置检测元件对透射了所述第二偏光分光器或者由所述第二偏光分光器反射的所述第二激光的入射位置进行检测的工序。
7.一种具有通过光射出部射出激光的工序的曲率测定方法，其特征在于，还具有：
通过第一偏光分光器将由所述光射出部射出的所述激光分离成偏光方向以及行进方向分别不同的第一激光以及第二激光的工序；
对所述第二激光进行反射，以使所述第一激光以及所述第二激光并行地朝测定对象物行进的工序；
通过第二偏光分光器使朝向所述测定对象物行进的所述第一激光以及所述第二激光中的任一方透射的工序；
使朝向所述测定对象物行进的所述第一激光以及所述第二激光通过1/4波长板，并使由所述测定对象物镜面反射的所述第一激光以及所述第二激光通过所述1/4波长板的工序；以及
通过第一位置检测元件以及第二位置检测元件对由所述测定对象物镜面反射而通过所述1/4波长板的所述第一激光以及所述第二激光各自的入射位置分别进行检测的工序。
8.如权利要求7所述的曲率测定方法，其特征在于，
在朝向所述测定对象物行进的所述第一激光透射所述第二偏光分光器的情况下，通过所述第二偏光分光器对由所述测定对象物镜面反射而通过所述1/4波长板的所述第一激光进行反射并通过所述第一位置检测元件进行检测，通过所述反射部对由所述测定对象物镜面反射而通过所述1/4波长板的所述第二激光进行反射并通过所述第二位置检测元件进行检测。
9.如权利要求7所述的曲率测定方法，其特征在于，
在朝向所述测定对象物行进的所述第二激光透射所述第二偏光分光器的情况下，通过所述第一偏光分光器对由所述测定对象物镜面反射而通过所述1/4波长板的所述第一激光进行反射并通过所述第一位置检测元件进行检测，通过所述第二偏光分光器对由所述测定对象物镜面反射而通过所述1/4波长板的所述第二激光进行反射并通过所述第二位置检测元件进行检测。
曲率测定装置以及曲率测定方法
技术领域
[0001] 本发明涉及曲率测定装置以及曲率测定方法。
背景技术
[0002] 一直以来，在如IGBT(Insulated Gate Bipolar Transistor：绝缘栅双极型晶体管)等功率器件那样，需要膜厚比较大的结晶膜的半导体元件的制造工序中，利用在半导体晶片等基板上使单晶薄膜气相生长而进行成膜的外延生长技术。在该外延生长技术所使用的成膜装置中，在被保持为常压或者减压的成膜室内载放晶片等基板。然后，对该基板进行加热，并且将作为用于成膜的原料的气体(原料气体)朝成膜室内供给。由此，在基板的表面上产生原料气体的热解反应、氢还原反应等化学反应，在基板上成膜外延膜。
[0003] 在该成膜装置中，使用对测定对象物即基板的曲率进行测定的曲率测定装置(翘曲测定装置)。该曲率测定装置主要在工艺步骤的最佳化时等使用，但近年来，在量产装置中也使用，要求常时进行翘曲监视。例如，在朝8英寸硅的氮化镓(GaN)成膜中，除了硅与GaN薄膜之间的热膨胀系数不同、晶格常数的较大失配以外，还存在以较大的温度幅度进行往复的膜制作条件，在成膜中对晶片翘曲了何种程度进行监视变得非常重要。在疏忽了该翘曲监视的情况下，在成膜中或者成膜后降温之后，由于产生晶片的断裂、薄膜的细微裂痕(裂纹)而导致产品质量降低。因而，在量产之前的工艺步骤的最佳化中必须进行翘曲监视，但在成膜室内的状态一点一点地变化的量产状况下，为了保持质量也需要进行翘曲监视。
[0004] 当前主流的曲率测定装置为，使两个以上的激光并行地经由成膜室的窗朝基板入射，对被基板反射而通过上述窗返回来的至少两个激光的位置进行检测，并读取它们的间隔。在利用三个以上的激光的情况下，作为原理也与使用两个激光的情况不存在差异，因此以下为了简单而对使用两个激光的情况进行说明。作为检测两个激光的方式，一般采用通过二维CCD(电荷耦合元件)总括地检测两个激光的两点总括CCD方式。在该方式中，两个激光朝相同的原件面(受光面)入射，这些激光在像素中作为两个点而得到。而且，通过图像处理来计算这两点的距离而换算成曲率。
[0005] 但是，在上述两点总括CCD方式中，在翘曲较大的情况下有时两点会一致，而变得不存在两点之间的距离。因此，虽然曲率自身存在，但变得无法进行该曲率的测定。此外，即使在两点不一致的情况下，由于存在CCD的分辨率，所以在翘曲较大的区域中，SN比(S/N)恶化。并且，在为了减小两个激光所通过的窗而需要缩窄两点之间的情况下，条件变得更差，SN比更恶化。
发明内容
[0006] 本发明提供曲率测定装置以及曲率测定方法，能够实现抑制不能测定曲率以及提高曲率测定精度。
[0007] 本发明的实施方式的第一曲率测定装置为，具备：光射出部，射出激光；第一偏光分光器，将由光射出部射出的激光分离成偏光方向以及行进方向分别不同的第一激光以及第二激光；反射部，对第一激光以及第二激光中的任一方进行反射，以使第一激光以及第二激光并行地朝测定对象物行进；第二偏光分光器，使由测定对象物镜面反射的第一激光以及第二激光中的任一方透射，将另一方朝与该一方的行进方向不同的方向反射；一维的第一位置检测元件，对由第二偏光分光器反射或者透射了第二偏光分光器的第一激光的入射位置进行检测；以及一维的第二位置检测元件，对透射了第二偏光分光器或者由第二偏光分光器反射的第二激光的入射位置进行检测。
[0008] 此外，本发明的实施方式的第二曲率测定装置为，具备：光射出部，射出激光；第一偏光分光器，将由光射出部射出的激光分离成偏光方向以及行进方向分别不同的第一激光以及第二激光；反射部，对第二激光进行反射，以使第一激光以及第二激光并行地朝测定对象物行进；第二偏光分光器，使朝向测定对象物行进的第一激光以及第二激光中的任一方透射；1/4波长板，使朝向测定对象物行进的第一激光以及第二激光通过，并使由测定对象物镜面反射的第一激光以及第二激光通过；以及第一位置检测元件以及第二位置检测元件，对由测定对象物镜面反射而通过1/4波长板的第一激光以及第二激光各自的入射位置分别进行检测。
[0009] 此外，在上述第二曲率测定装置中优选为，在朝向测定对象物行进的第一激光透射第二偏光分光器的情况下，第二偏光分光器对由测定对象物镜面反射而通过1/4波长板的第一激光进行反射，反射部对由测定对象物镜面反射而通过1/4波长板的第二激光进行反射，第一位置检测元件对由第二偏光分光器反射的第一激光的入射位置进行检测，第二位置检测元件对由反射部反射的第二激光的入射位置进行检测。
[0010] 此外，在上述第二曲率测定装置中优选为，在朝向测定对象物行进的第二激光透射第二偏光分光器的情况下，第一偏光分光器对由测定对象物镜面反射而通过1/4波长板的第一激光进行反射，第二偏光分光器对由测定对象物镜面反射而通过1/4波长板的第二激光进行反射，第一位置检测元件对由第一偏光分光器反射的第一激光的入射位置进行检测，第二位置检测元件对由第二偏光分光器反射的第二激光的入射位置进行检测。
[0011] 此外，在上述第一或者第二曲率测定装置中优选为，还具备计算部，该计算部计算由第一位置检测元件检测到的第一激光的入射位置的位移量与由第二位置检测元件检测到的第二激光的入射位置的位移量之差，并根据该计算出的差与第一激光以及第二激光各自的光路长度之间的相关，来计算测定对象物的曲率变化量。
[0012] 此外，在上述第一或者第二曲率测定装置中优选为，第一位置检测元件以及第二位置检测元件，对由测定对象物反射的第一激光以及第二激光的两线段间的最短距离的位移进行检测。
[0013] 此外，在上述第一或者第二曲率测定装置中优选为，还具备聚光透镜，该聚光透镜将第一激光朝与第一位置检测元件的元件列方向垂直的方向聚光，将第二激光朝与第二位置检测元件的元件列方向垂直的方向聚光。
[0014] 此外，在上述第一或者第二曲率测定装置中优选为，光射出部作为激光而射出700nm以下的波长的激光。
[0015] 此外，在上述第一或者第二曲率测定装置中优选为，第一位置检测元件具有供第一激光入射的第一受光面，第一受光面的法线方向从第一激光的光轴倾斜至少10度，第二位置检测元件具有供第二激光入射的第二受光面，该第二受光面的法线方向从第二激光的光轴倾斜至少10度。
[0016] 此外，在上述第一或者第二曲率测定装置中优选为，还具备成型部，该成型部将第一激光朝与第一位置检测元件的元件列方向垂直的方向拉伸，将第二激光朝与第二位置检测元件的元件列方向垂直的方向拉伸。
[0017] 此外，本发明的实施方式的第一曲率测定方法为，具有：通过光射出部射出激光的工序；通过第一偏光分光器将由光射出部射出的激光分离成偏光方向以及行进方向分别不同的第一激光以及第二激光的工序；通过反射部对第一激光以及第二激光中的任一方进行反射，以使第一激光以及第二激光并行地朝测定对象物行进的工序；通过第二偏光分光器使由测定对象物镜面反射的第一激光以及第二激光中的任一方透射，使另一方朝与该一方的行进方向不同的方向反射的工序；通过一维的第一位置检测元件对由第二偏光分光器反射或者透射了第二偏光分光器的第一激光的入射位置进行检测的工序；以及通过一维的第二位置检测元件对透射了第二偏光分光器或者由第二偏光分光器反射的第二激光的入射位置进行检测的工序。
[0018] 此外，本发明的实施方式的第二曲率测定方法为，具有：通过光射出部射出激光的工序；通过第一偏光分光器将由光射出部射出的激光分离成偏光方向以及行进方向分别不同的第一激光以及第二激光的工序；对第二激光进行反射，以使第一激光以及第二激光并行地朝测定对象物行进的工序；通过第二偏光分光器使朝向测定对象物行进的第一激光以及第二激光中的任一方透射的工序；使朝向测定对象物行进的第一激光以及第二激光通过1/4波长板，并使由测定对象物镜面反射的第一激光以及第二激光通过1/4波长板的工序；
以及通过第一位置检测元件以及第二位置检测元件对由测定对象物镜面反射而通过1/4波长板的第一激光以及第二激光各自的入射位置分别进行检测的工序。
以及通过第一位置检测元件以及第二位置检测元件对由测定对象物镜面反射而通过1/4波长板的第一激光以及第二激光各自的入射位置分别进行检测的工序。
[0019] 此外，在上述第二曲率测定方法中优选为，在朝向测定对象物行进的第一激光透射第二偏光分光器的情况下，通过第二偏光分光器对由测定对象物镜面反射而通过1/4波长板的第一激光进行反射，并通过第一位置检测元件进行检测，通过反射部对由测定对象物镜面反射而通过1/4波长板的第二激光进行反射，并通过第二位置检测元件进行检测。
[0020] 此外，在上述第二曲率测定方法中优选为，在朝向测定对象物行进的第二激光透射第二偏光分光器的情况下，通过第一偏光分光器对由测定对象物镜面反射而通过1/4波长板的第一激光进行反射，并通过第一位置检测元件进行检测，通过第二偏光分光器对由测定对象物镜面反射而通过1/4波长板的第二激光进行反射，并通过第二位置检测元件进行检测。
[0022] 图1是表示第一实施方式的成膜装置的概要构成的图。
[0023] 图2是表示第一实施方式的曲率测定装置的概要构成的主视图。
[0024] 图3是表示第一实施方式的曲率测定装置的变形例1的主视图。
[0025] 图4是表示第一实施方式的曲率测定装置的概要构成的侧视图。
[0026] 图5是用于对第一实施方式的基板表面上的激光间隔进行说明的说明图。
[0027] 图6是表示第一实施方式的S偏光与P偏光的入射角度以及反射率之间的关系的曲线图。
[0028] 图7是表示第二实施方式的曲率测定装置的概要构成的主视图。
[0029] 图8是表示第三实施方式的曲率测定装置的概要构成的主视图。
[0030] 图9是表示第三实施方式的曲率测定装置的变形例的主视图。
[0031] 图10是表示第一实施方式的曲率测定装置的变形例2的主视图。
[0032] 图11是表示图3所示的曲率测定装置的立体图。
[0033] 图12是表示图3所示的曲率测定装置的变形例的立体图。
[0034] 符号的说明：
[0035] 1：成膜装置；2：腔室；3：气体供给部；3a：气体贮存部；3b：气体管；3c：气阀；4：喷淋板；4a：气体供给流路；4b：气体排出孔；5：基座；5a：开口部；6：旋转部；6a：圆筒部；6b：旋转体；6c：轴；7：加热器；7a：布线；8：气体排出部；9：排气机构；9a：气体排气流路；9b：排气阀；9c：真空泵；10：曲率测定装置；10a：照射部；10b：滤光器；10c：聚光透镜；10d：行进路线变更部；10e：第一位置检测元件；10f：第二位置检测元件；10g：计算部；10h：1/4波长板；10i：偏光分光器；10j：成型部；11：控制部；12：通知部；21：激光射出部；22：偏光分光器；23：反射镜；L1：第一激光；L2：第二激光；R1：第一区域；R2：第二区域；W：基板。
具体实施方式
[0036] (第一实施方式)
[0037] 参照图1至图6对第一实施方式进行说明。
[0038] 如图1所示，第一实施方式的成膜装置1具备：腔室2，作为朝基板W进行成膜的成膜室；气体供给部3，朝该腔室2内的基板W供给气体(原料气体)；喷淋板4，位于腔室2的上部；基座5，在腔室2内支承基板W；旋转部6，保持该基座5而进行旋转；加热器7，对基板W进行加热；多个气体排出部8，排出腔室2内的气体；排气机构9，从这些气体排出部8排出气体；曲率测定装置10，测定基板W的曲率(翘曲量)；控制部11，对各部进行控制；以及通知警告的通知部12。
[0039] 腔室2作为在基板W(例如，作为半导体基板的晶片)的表面上气相生长薄膜而进行外延膜的成膜的成膜室(反应室)发挥功能。该腔室2形成为圆筒形状等的箱形状，在其内部收纳有作为处理对象部的基板W等。
[0040] 气体供给部3具备：个别地贮存气体的多个气体贮存部3a；将这些气体贮存部3a与喷淋板4连接的多根气体管3b；以及对在这些气体管3b中流动的气体的流量进行变更的多个气阀3c。这些气阀3c个别地设置于各气体管3b，并与控制部11电连接，其驱动由控制部控制。
[0041] 该气体供给部3经由喷淋板4朝腔室2的内部供给用于在由加热器7加热的基板W的表面上生长结晶膜的原料气体、例如三种气体。例如，在作为基板W而使用Si基板、并使用有机金属气相生长法(MOCVD法)来形成GaN(氮化镓)外延膜的情况下，作为一例，使用三甲基镓(TMG)气体等镓(Ga)的源气体、氨(NH3)等氮(N)的源气体、以及作为运载气体的氢气。
[0042] 这样的三种气体分别贮存于各气体贮存部3a，这些气体被作为原料气体从喷淋板4朝向基板W呈喷淋状供给，在基板W上形成GaN外延膜。另外，气体的种类、其种类数量并无特别限定，例如，在基板W上成膜碳化硅(SiC)外延膜的情况下，作为第一、第二以及第三这三种气体，能够使用碳的源气体、硅的源气体、以及为了分离这些气体而使用的气体、且是与其他两种气体的反应性贫乏的分离气体等。
[0043] 喷淋板4设置于腔室2的上部，形成为具有规定厚度的板状形状。该喷淋板4具有多个供气体流动的气体供给流路4a以及多个与该气体供给流路4a相连的气体排出孔(气体喷出孔)4b。这些气体供给流路4a以及气体排出口4b形成为，能够不使多种(例如，第一、第二以及第三这三种)的各气体混合，而将各气体以分离的状态朝向基板W呈喷淋状喷射的构造。例如，各气体供给流路4a相互独立，防止在喷淋板4内各气体混合而在相互之间发生反应。另外，在喷淋板4中，各气体并不一定分离地供给，也可以混合地供给。
[0044] 该喷淋板4对用于形成外延膜的气体进行整流，并从各气体排出孔4b朝向基板W的表面呈喷淋状供给。作为喷淋板4的材料，例如能够使用不锈钢、铝合金等金属材料。通过使用这种喷淋板4，能够使腔室2内的原料气体的流动均匀，能够朝基板W上均匀地供给原料气体。
[0045] 基座5设置于旋转部6的上部，形成为具有开口部5a的环状形状。该基座5成为如下构造：在开口部5a的内周侧设置有锪孔(环状的凹部)，在该锪孔内接纳而支承基板W的外周部。另外，基座5暴露于高温下，因此例如通过在各向同性石墨等碳(C)材料的表面上利用CVD法覆盖高耐热、高纯度的SiC来构成。另外，作为基座5的构造，如上述那样使用使开口部5a保持原样的构造，但并不限定于此，例如也可以使用设置堵塞该开口部5a的部件并堵塞开口部5a的构造。
[0046] 旋转部6具有保持基座5的圆筒部6a、以及成为该圆筒部6a的旋转轴的中空的旋转体6b。圆筒部6a成为上部开口的构造，在该圆筒部6a的上部配置有基座5。通过在该基座5上载放基板W，由此基座5的开口部5a被覆盖，而形成中空区域。在该旋转部6中，旋转体6b通过旋转机构(未图示)而旋转，由此经由圆筒部6a而基座5旋转。因此，基座5上的基板W与基座5的旋转一起进行旋转。
[0047] 此处，腔室2内的空间区域为第一区域R1，通过基板W以及基座5而与第一区域R1实质地隔开的中空区域为第二区域R2。该第一区域R1以及第二区域R2被隔开，因此能够防止由于在加热器7周围产生的污染物质而基板W的表面被污染。此外，还能够防止处于第一区域R1的气体进入第二区域R2内而与配置在第二区域R2内的加热器7接触。
[0048] 加热器7设置于圆筒部6a内、即第二区域R2内。作为加热器7，例如能够使用电阻加热加热器，该加热器通过在各向同性石墨等碳(C)材料的表面上覆盖高耐热的SiC而构成。通过在设置于旋转体6b内的大致圆筒状的石英制的轴6c的内部穿过的布线7a对加热器7供电，从基板W的背面对该基板W进行加热。该布线7a与控制部11电连接，朝加热器7的供电由控制部11控制。
[0049] 另外，在轴6b的内部，作为基板升降机构而配置有升降销、升降装置(均未图示)。升降装置能够使升降销上升或者下降，在将基板W向腔室2内搬入以及向腔室2外搬出时使用升降销。该升降销从下方支承而抬起基板W，使该基板W从基座分离。然后，以将基板W配置于旋转部6上的从基座5离开的上方的规定位置的方式进行动作，以便能够与基板W的输送用机器人(未图示)之间进行基板W的交接。
[0050] 气体排出部8是用于排出反应后的原料气体的排出孔，在腔室2的下部设置有多个。这些气体排出部8定位设置在腔室2的底面且在旋转部6的周围，与排出气体的排气机构9连接。
[0051] 排气机构9具备供反应后的原料气体流动的多个气体排气流路9a、对该气体的流量进行变更的排气阀9b、以及作为排气用的驱动源的真空泵9c。该排气机构9经由各气体排出部8从腔室2的内部排出反应后的原料气体。排气阀9b、真空泵9c与控制部11电连接，排气阀9b、真空泵9c的驱动由控制部11控制。另外，排气机构9能够根据控制部11的控制将腔室2内调整为规定的压力。
[0052] 曲率测定装置10设置于喷淋板4的上部，通过对于基座5上的基板W的两个激光的投光以及受光，来测定基座5上的基板W的曲率(详细情况后述)。各激光通过位于喷淋板4的各气体供给流路4a之间的具有透光性的部位、即腔室2的窗(激光通过用的窗)而被投光以及受光。该曲率测定装置10与控制部11电连接，所测定的曲率(曲率信息)向控制部11发送。
[0053] 另外，作为腔室2的窗的形状，能够使用狭缝形状、矩形状、圆形状等各种形状，该窗的尺寸为能够进行激光的投光以及受光的大小。此外，作为窗的材料，例如能够使用石英玻璃等透光性材料。
[0054] 控制部11具备集中地控制各部的微型计算机、以及存储与成膜处理相关的成膜处理信息、各种程序等的存储部(均未图示)。该控制部11基于成膜处理信息、各种程序，对气体供给部3、旋转部6的旋转机构、排气机构9等进行控制，进行从气体供给部3经由喷淋板4对与旋转部6的旋转相对应地旋转的基座5上的基板W的表面供给各种气体的气体供给、加热器7对基板W的加热等的控制。另外，在气体供给部3的控制中，能够对气体供给部3的各气阀3c各自的动作进行控制，对三种气体的供给、例如供给三种气体的各气体的定时、期间等进行控制。
[0055] 此外，控制部11判断由曲率测定装置10测定的曲率是否达到规定的设定值，在判断为由曲率测定装置10测定的曲率达到规定的设定值的情况下，停止成膜处理，并且朝通知部12输出通知指示。设定值由用户等经由输入部(例如，键盘、鼠标等输入设备)预先设定，并能够根据需要进行变更。
[0056] 通知部12为，当从控制部11接受到通知指示时，即在由曲率测定装置10测定的曲率达到规定的设定值的情况下，对用户通知基板W的翘曲存在问题(警告)。作为该通知部12，例如能够使用灯、蜂鸣器等警报器、显示文字的显示部以及输出声音的声音输出部等各种通知部。
[0057] 如此构成的成膜装置1为，通过旋转部6的旋转使基板W旋转，并且通过加热器7对基板W进行加热。并且，通过喷淋板4向腔室2内导入三种原料气体，将三种原料气体朝向基板W的表面分别呈喷淋状供给，在晶片等基板W上气相生长外延膜而进行成膜。喷淋板4不使三种气体的各气体混合、而保持分离状态地朝腔室2内的基板W供给。在该成膜装置1中，为了形成外延膜，而使用多种气体、例如第一、第二以及第三这三种气体，但气体的种类并不限定于三种，例如也可以为两种、或者多于三种的种类。
[0058] 另外，基板W朝腔室2内的搬入、或者基板W朝腔室2外的搬出，能够使用输送用机器人(未图示)来进行。在该情况下，能够利用上述基板升降机构。例如，在基板W的搬出时，通过基板升降机构使基板W上升而从基座5分离。接着，将基板W交接到输送用机器人，并朝腔室2的外部搬出。在基板W的搬入时，从输送用机器人接受基板W，通过基板升降机构使基板W下降，将基板W载放在基座5上。
[0059] 接着，参照图2至图6对上述曲率测定装置10进行详细说明。另外，图2至图4使用光学部件的示意图来表示曲率测定装置10的概要构造，曲率测定装置10与基板W之间的分离距离被缩短地表示，但实际的分离距离为20～50cm左右的距离，此外，激光通过腔室2的窗。此外，表示为由偏光分光器反射的激光的朝向以大致直角弯曲，但根据情况的不同，该角度无需特别为直角附近。
[0060] 如图2所示，曲率测定装置10具备：照射部10a，使两个激光L1以及L2并行地入射到测定对象物的基板W；滤光器10b，阻断两个激光L1以及L2的波长以外的光；聚光透镜10c，对两个激光L1以及L2进行聚光；行进路线变更部10d，将由基板W镜面反射的两个激光L1以及L2进行分离；一维的第一位置检测元件10e，对分离的两个激光L1以及L2中的第一激光L1的入射位置进行检测；一维的第二位置检测元件10f，对分离的两个激光L1以及L2中的第二激光L2的入射位置进行检测；以及计算部10g，使用由该第一位置检测元件10e以及该第二位置检测元件10f检测的各激光L1以及L2的入射位置，计算基板W的曲率(翘曲量)。
[0061] 照射部10a使偏光方向、即偏光成分(偏光面)相互不同的第一激光L1以及第二激光L2成为相互并行的状态而朝基板W入射。例如，照射部10a具有射出激光的激光射出部(光射出部)21、偏光分光器(第一偏光分光器)22、以及反射镜(反射部)23等。该照射部10a通过偏光分光器22将从激光射出部21射出的激光分离成S偏光成分(S偏光)以及P偏光成分，使S偏光成分的激光(第一激光L1)直接向基板W入射，通过反射镜23将P偏光成分的激光(第二激光L2)反射为与S偏光成分的激光并行，而使其朝基板W的表面入射。另外，各激光L1以及L2各自的行进方向不一定需要严格地平行。如此，作为偏光成分(偏光方向)，例如存在与光的行进方向垂直的S偏光成分以及P偏光成分，这些S偏光成分以及P偏光成分是相互正交的成分。此时，偏光成分(偏光方向)并不一定需要正交，但为了更高精度地进行分离而优选为70度以上90度以下。
[0062] 此处，偏光分光器是将两个棱镜在一个接合面贴合而构成的光学部件，通过在接合面预先形成基于电介质的多层膜，由此赋予根据偏光方向而通过接合面使光透射或者反射的功能。通过适当地设计形成于接合面的多层膜的构造，能够制作使相对于接合面的P偏光反射、S偏光透射的功能的偏光分光器、或者相反的使相对于接合面的S偏光反射、P偏光透射的功能的偏光分光器。为了简便，将前者的偏光分光器称作P偏光反射型或者S偏光透射型，将后者的偏光分光器称作S偏光反射型或者P偏光透射型。这些不同功能的偏光分光器具有各自的特征，能够适当地分开使用。图2的用于使激光分离成两个的偏光分光器22是S偏光透射型，用于通过偏光来分离从测定对象物(基板W)反射的两个激光的偏光分光器10d是S偏光反射型。图3表示仅使用P偏光透射型的偏光分光器来构成图2的构成的本实施方式的情况。另外，关于S偏光透射型的偏光分光器，作为参考文献，能够举出“WO9707418(WO/1997/007418)”、或者“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”。
[0063] 此处，优选各激光L1以及L2相对于基板W的入射位置例如为基板W的中央附近，它们的入射角A1至少为20度以下(详细情况后述)。此外，作为激光，优选使用如下的激光：避免来自赤热的基板W的发光的影响，例如硅检测系统的灵敏度较高，热辐射的影响较小的700nm以下、更优选为600nm以下的波长(作为一例为532nm)的激光。
[0064] 滤光器10b设置在基板W与行进路线变更部10d之间且在第一激光L1以及第二激光L2并行地行进的光路上，阻断(除去)该第一激光L1以及该第二激光L2的波长以外的光。作为滤光器10b，例如能够使用单色滤波器。通过设置该滤光器10b，能够抑制具有各激光L1以及L2(在上述例子中为绿色)以外的波长的光朝位置检测元件10e以及10f入射，因此能够避免来自赤热的基板W的发光的影响，能够提高位置检测精度。
[0065] 另外，作为一维的位置检测元件10e以及10f，例如使用半导体位置检测元件(PSD)。PSD用于求出入射的激光的分布(点的光量)的重心(位置)，并将该重心作为两个电信号(模拟信号)输出。PSD对可见光范围的光具有灵敏度。在成膜装置1中，基板W赤热、即发出红色侧的光。如果基板W仅是赤热，则激光的强度压倒性地强，因此只要使用至少从红色离开的绿色的激光，就不会产生问题。然而，在成膜装置1中制作膜时，由于膜与激光之间的干涉，而产生激光几乎不被反射的定时。在该定时，赤热的光强度超过反射的激光强度，因此在位置检测元件10e以及10f上有时无法准确或者完全无法测定从测定对象物(基板W)反射的激光的位置。为了抑制这种情况，优选设置在本实施方式中使用的使激光的波长以外的光不通过的滤光器10b。另外，作为位置检测元件10e以及10f，除了PSD之外，还能够使用固体摄像元件(CCD、COMS等)。
[0066] 此外，为了除去由在上述测定对象物上进行成膜的膜引起的干涉效果，作为本实施方式的激光而使用成膜的膜能够吸收那样的波长的激光也是有效的。更具体而言，能够举出与成膜的膜的带隙相比能量更高的激光。在成膜的膜吸收本实施方式所使用的激光的情况下，随着膜变厚而干涉效果变小，在某种程度以上的膜厚，不出现干涉效果。例如，在对GaN进行成膜的情况下，GaN在室温下在紫外区域(365nm)存在吸收端，但在700℃以上的温度下带隙变小，吸收青紫区域的光。因而，在使GaN在700℃以上的温度下生长的情况下，例如通过将405nm的激光用于本实施方式，由此能够降低GaN的干涉效果。
[0067] 聚光透镜10c设置在基板W与行进路线变更部10d之间且在第一激光L1以及第二激光L2并行地行进的光路上。该聚光透镜10c将第一激光L1向第一位置检测元件10e的元件面(受光面)中、与第一位置检测元件10e的元件列方向垂直的方向(短边方向)聚光，将第二激光L2向第二位置检测元件10f的元件面(受光面)中、与第二位置检测元件10f的元件列方向垂直的方向(短边方向)聚光。作为该聚光透镜10c，能够使用半圆筒状透镜。
[0068] 此处，如图4(图2的侧视图)所示，当基板W由于振动等而倾斜时，由基板W反射的第二激光L2从入射到基板W的点(入射点)呈扇状偏转。另外，第一激光L1也同样成为扇形，但为了附图的简化而在图4中未示出。因此，以由基板W反射的第一激光L1不会从第一位置检测元件10e脱离的方式、并且以由基板W反射的第二激光L2不会从第二位置检测元件10f脱离的方式聚集光，因此作为聚光透镜10c而设置适当的透镜。由此，能够将由于基板W的倾斜而呈扇状偏转的第一激光L1以及第二激光L2再次聚集为一点。此时，当使用简单的圆形的透镜时，有时由基板W的翘曲引起的位移信息都会消失。因此，作为激光透镜10c而使用半圆筒状透镜，以使翘曲信息方向、即各位置检测元件10e以及10f的长边方向的光位移不会聚光。
[0069] 如此，通过激光透镜10c使得各位置检测元件10e以及10f的短边方向的偏转量不会成为问题。另一方面，通过取得两个位置检测元件10e以及10f的入射位置的位移差，而各位置检测元件10e以及10f的长边方向的振动量被消除，因此不会成为问题。根据这些情况，能够维持S/N。另外，即便通过这种方法激光还是从两个位置检测元件10e以及10f脱离那样的相当大的偏转，是成膜装置1的装置本身存在问题(例如，异常振动、组装精度等)的情况、基板W从基座5的锪孔部5a脱离的情况。反之，通过适当地监视来自曲率测定装置的信号，能够迅速地发现上述那样的异常。
[0070] 行进路线变更部10d将由基板W的表面镜面反射后的第一激光L1以及第二激光L2分离，并将它们的行进方向变更为相差较大的方向。作为该行进路线变更部10d，例如能够使用偏光分光器(第二偏光分光器)。行进路线变更后的第一激光L1以及第二激光L2的行进方向，成为能够通过第一位置检测元件10e检测第一激光L1、并能够通过第二位置检测元件10f检测第二激光L2的范围内。另外，还能够在行进路线变更部10d与位置检测元件10e或者
10f之间追加反射镜等光学部件，并变更位置检测元件10e或者10f的设置位置。
10f之间追加反射镜等光学部件，并变更位置检测元件10e或者10f的设置位置。
[0071] 第一位置检测元件10e是接受由行进路线变更部10d分离的第一激光L1以及第二激光L2中的第一激光L1、而检测其入射位置(受光位置)的一维的位置检测元件。该第一位置检测元件10e被设置为，其元件面(受光面)的法线方向从第一激光L1的光轴在10到20度的范围以内倾斜。
[0072] 第二位置检测元件10f是接受由行进路线变更部10d分离的第一激光L1以及第二激光L2中的第二激光L2、而检测其入射位置(受光位置)的一维的位置检测元件。该第二位置检测元件10f与第一位置检测元件10e同样被设置为，其元件面(受光面)的法线方向从第二激光L2的光轴在10到20度的范围以内倾斜。
[0073] 如此，通过敢于使位置检测器(第一位置检测元件10e以及第二位置检测元件10f)的检测面的法线方向相对于入射的激光的方向倾斜，由此能够避免从位置检测器反射的激光再次向上述光学系统返回(返回光)。返回光对于原本需要的来自测定对象物的反射光作为噪声进行作用。通过如上述那样倾斜位置检测器来抑制由位置检测元件10e或者10f反射的反射光朝行进路线变更部10d入射，因此能够抑制由于该反射光(返回光)的不良影响而位置检测精度降低。
[0074] 计算部10g使用由第一位置检测元件10e检测的第一激光L1的入射位置以及由第二位置检测元件10f检测的第二激光L2的入射位置来计算基板W的曲率(翘曲量)。例如，计算部10g计算由第一位置检测元件10e检测的第一激光L1的入射位置的位移量与由第二位置检测元件10f检测的第二激光L2的入射位置的位移量之差，并根据该计算出的差与第一激光L1以及第二激光L2各自的光路长度之间的相关，来计算基板W的曲率变化量。通过以校正用镜、无变形的基板等为基准，能够将位移前的曲率转变成曲率半径的绝对值。
[0075] 作为表示相关的规定的关系式，作为一例，能够举出如下的关系式：当将与激光L1以及L2的各自对应的位置检测器(第一位置检测元件10e以及第二位置检测元件10f)上的位移量设为X1以及X2，将这些激光L1以及L2各自的光路长度设为Y1以及Y2，将曲率变化量设为Z1时，(X1+X2)/2＝w×Y×Z1这种关系式。此处，w是两个激光在测定对象物上的照射位置间的距离。另外，Y1以及Y2大致相等而设为Y，X1以及X2的符号为，在两个激光的中心方向的位移时，成为相同符号。
[0076] 此处，严密地测定w、Y是不现实的，但其反面，在测定时不会发生较大变化，因此在“Xtotal＝C×Z1”(Xtotal＝X1+X2)这种位移量的总量(即两个激光间的几何距离的变化)与曲率成正比例这种简单的关系中，能够通过处于已知的曲率半径的校正用反射镜(两种)来决定C而进行应用。优选两种中的一种为曲率半径尽量无限大(即平面)，另一种为假想的最小的曲率半径。如果可能，优选测定它们中间的曲率半径，并能够确认在测定范围内线性(对于Z1制作了校准线的情况)成立。
[0077] 此外，计算部10g优选在规定的定时取入来自各位置检测元件10e以及10f的信号。例如，计算部10g在取入基板W所附带的周期性运动的相位信号的同时取入来自各位置检测元件10e以及10f的信号，并仅使用周期性运动的任意的相位范围内的位置信号来计算曲率。例如，在周期性运动为旋转运动的情况下，将信号的取入定时设为旋转机构的马达的每一旋转的定时(马达的Z相的脉冲)，并与马达旋转同步地取入来自各位置检测元件10e以及
10f的信号。作为位置信号，可以是任意一点的信息，也可以是任意范围的平均值，并且优选对它们进行累计。在这些难以进行的情况下，推荐将遍及多次的周期量的信息全部取入，并取得其平均。
10f的信号。作为位置信号，可以是任意一点的信息，也可以是任意范围的平均值，并且优选对它们进行累计。在这些难以进行的情况下，推荐将遍及多次的周期量的信息全部取入，并取得其平均。
[0078] 接着，参照图5对基板W的表面上的激光间隔(第一激光L1以及第二激光L2的分离距离)进行说明。虽然实际上比图5更复杂，但为了估计位移量的等级，而成为简化的模型。
[0079] 如图5所示，假定曲率半径R(mm)的镜面，将从该镜面的切线延伸并通过镜面的中心的线段(半径)设为H。光线与线段H平行地朝镜面入射，并在镜面的内侧反射。只要曲率不变得太大，则反射的光线与线段H交叉的点被近似为变形的中点(R/2)，并且，曲率测定装置10的位移量观测点被近似为图5中的高度L，反射的光线的曲率变化时所观测的位移量被近似为dZ，入射的光线的反射点被近似为处于与圆的最低点相同的高度。
[0080] 此处，当将直线H与入射的光线之间的直线距离设为w(m)时，dZ成为dZ＝w-Z＝w-(R/2-L)×tan(2α)，tan(2α)通过近似而成为tan(2α)＝2α＝2w/R，因此能够通过dZ＝w-(R/2-L)×2w/R＝2wL/R这个公式来表示。
[0081] 作为一例，当基于100(m)左右的曲率半径的变化来研讨GaN的成膜状况时，可知不论曲率变化的分辨率如何恶化也为100(m)，现实中为500(m)，如果可能则优选为1000(m)。另一方面，如上所述，优选基板W与各位置检测元件10e、10f的距离较远，但实际上还必须考虑由光路中的空气对流等引起的干扰(空气的波动)、朝装置框体的设置，因此设为20～
50cm是较为稳妥的。此处，当将曲率半径(R)设为500m以上、将距离(L)设为30cm时，上述公式成为dZ＝0.0012w。
50cm是较为稳妥的。此处，当将曲率半径(R)设为500m以上、将距离(L)设为30cm时，上述公式成为dZ＝0.0012w。
[0082] 但是，由于受光元件的性能，而位移量具有下限。例如，在CCD中，如果不是太高价且高性能，则元件间距为1μm左右。此外，PSD为模拟测定，因此受光元件本身的限制并不明确，但在取入其信号的通用的记录器的性能中，10nm～0.1μm是妥当的范围，即使假设使用了高性能的记录器，由于空气等的干扰也难以区分nm等级的变化。结果，在现实中如果能够区分1μm左右的位移，则在大多情况下是实用的。因而，根据上述公式，首先优选w为1mm以上。
[0083] 另一方面，对于曲率较大、位移量较大的情况，必须将激光间隔限制于受光元件的受光范围、且不从与聚光系统相关的光学元件超出那样的激光间宽度。曲率半径有时低于1m，因此优选将能够测定范围假定至R＝0.5m左右。在该情况下，在上述公式中，成为dZ＝
1.2w。容易得到的比较通用的CCD、PSD的受光尺寸为10mm见方到20mm见方程度，为了使位移量收敛于受光范围，w可以为8～16mm。然而，对于包括受光元件在内的光学元件，例如当为了降低成本而选择较小的元件时，大体上受到10mm见方这种限制。即，无论位移幅度如何地大，都要求小于10mm。因此，w为8mm以下，优选考虑向正负的光路变化的界限而为4mm左右以下。
1.2w。容易得到的比较通用的CCD、PSD的受光尺寸为10mm见方到20mm见方程度，为了使位移量收敛于受光范围，w可以为8～16mm。然而，对于包括受光元件在内的光学元件，例如当为了降低成本而选择较小的元件时，大体上受到10mm见方这种限制。即，无论位移幅度如何地大，都要求小于10mm。因此，w为8mm以下，优选考虑向正负的光路变化的界限而为4mm左右以下。
[0084] 如此，直线H与入射的光线之间的直线距离(激光间隔)优选为8mm以下或者4mm以下，更优选如上述那样为1mm以上。因而，w优选收敛于1mm≤w≤8mm的范围，更优选w收敛于1mm≤w≤4mm的范围。
[0085] 另外，当在基板W的表面上两个光路重叠是(即朝相同点入射时)，对于哪个光路来说，反射地点的倾斜都变得相同。即，双方都朝相同方向倾斜相同量。在两个激光方式中，是根据两者的倾斜的不同来求出翘曲(曲率)的方式，因此在两者相同时在原理上无法检测，需要使入射点稍微错开。另一方面，如果相互的入射点分离，则越分离两者的倾斜之差越大，灵敏度变得越高，但在成膜装置1中难以对腔室2设置较大的窗。因此，优选将激光间隔设定为上述那样的范围，但也能够根据各种条件(例如，能够确保的窗尺寸等)而不脱离上述范围地设定激光间隔。
[0086] 接着，参照图6对激光相对于基板W的表面的入射角(第一激光L1以及第二激光L2各自的入射角)进行说明。
[0087] 图6表示在基板W为石英的情况下相对于入射角度的反射率依存性(入射角度与反射率之间的关系)。曲线B1是入射光为S偏光的情况下的曲线，曲线B2是入射光为P偏光的情况下的曲线。根据这些曲线B1以及B2，在朝向入射面平行地行进的S偏光和P偏光中，在入射角为0度的情况下，反射率相同，并且在入射角到10度或者20度左右为止反射率大致相同。因此，为了使S偏光与P偏光彼此的反射率大致相同，优选使光的入射角A1(参照图2)至少为
20度以下。
20度以下。
[0088] 根据以上，这种曲率测定装置10在上述外延膜的成膜工序中监视基板W的翘曲。在该翘曲监视中，通过照射部10a照射偏光方向相互不同的第一激光L1以及第二激光L2，而并行地朝基板W的表面入射。接着，由该基板W镜面反射的第一激光L1以及第二激光L2并行地通过滤光器10b，并在入射到聚光透镜10c之后，由行进路线变更部10d分离。分离的第一激光L1以及第二激光L2通过聚光透镜10c的作用而朝第一位置检测元件10e以及第二位置检测元件10f的短边方向聚光。而且，分离的各激光L1以及L2中的第一激光L1由第一位置检测元件10e检测，第二激光L2由第二位置检测元件L2检测。
[0089] 然后，计算部10g使用这些第一激光L1以及第二激光L2的各入射位置来计算基板W的曲率(翘曲量)。例如，计算第一激光L1的入射位置的位移量与第二激光L2的入射位置的位移量之差，并根据该差与各光路长度之间的相关来计算基板W的曲率变化量(曲率)。当该计算出的曲率被输入控制部11时，控制部11判断该输入的曲率是否大于规定的设定值，在判断为由曲率测定装置10测定的曲率大于规定的设定值的情况下，停止成膜处理，并且能够进行朝通知部12输出通知指示等的处理。通知部12为，当从控制部11接受到通知指示时，能够进行对用户通知基板W的翘曲存在问题(警告)等的处理。
[0090] 此处，在现有的两点总括CCD方式中，如上所述，在翘曲较大的情况下，有时两点会一致，两点之间的距离变得不存在，因此存在不能测定区域。另一方面，根据本实施方式，两个激光L1以及L2无论在何处重叠，都通过各自的偏光性以及行进路线变更部10d而被强制地分离。并且，计算出各激光L1以及L2的位置从原来的位置错开多少，仅通过减法运算便能够读取间隔的变化。因而，不存在现有的两点总括CCD方式中存在的那种不能测定区域，其附近的SN比(S/N)不会降低。并且，在现有的两点总括CCD方式中，必须进行避开不能测定区域那样的光路调整(设定)，但根据本实施方式，由于不存在该限制，因此调整的鲁棒性变高。
[0091] 此外，曲率测定装置10的各激光L1以及L2通过腔室2的窗，但该腔室2的窗具有由于各种原因而倾斜的倾向。作为该各种原因，例如可举出由热引起的腔室2的变形、由振动引起的错位等。并且，曲率测定装置10进行测定的基板W产生由旋转引起的周期性振动。即使产生这种窗的倾斜、基板W的周期性振动，也通过聚光透镜10c将光聚集为，第一激光L1不会从第一位置检测元件10e脱离、并且第二激光L2不会从第二位置检测元件10f脱离。即，由于窗的倾斜、基板W的周期性振动而呈扇状偏转的第一激光L1以及第二激光L2再次被聚集到一点，因此能够抑制由于窗的倾斜、基板W的周期性振动而曲率测定精度降低。
[0092] 如以上说明的那样，根据第一实施方式，使偏光方向相互不同的第一激光L1以及第二激光L2并行地朝基板W入射，通过行进路线变更部10d将由该基板W镜面反射的第一激光L1以及第二激光L2的行进路线变更为不会混合，并且通过第一位置检测元件10e以及第二位置检测元件10f对行进路线变更后的第一激光L1以及第二激光L2进行检测。因此，不会如使用现有的两点总括CCD方式的情况那样、CCD的元件面上的两点一致，即便两个激光L1以及L2重叠也会被分离，并分别由两个位置检测元件10e以及10f检测。由此，与现有的两点总括CCD方式不同，不会产生不能测定区域，即便在翘曲较大的情况、两点之间较窄的情况下，也能够抑制SN比(S/N)的恶化。因而，能够实现抑制不能测定曲率以及提高曲率测定精度。
[0093] (第二实施方式)
[0094] 参照图7对第二实施方式进行说明。另外，在第二实施方式中，对与第一实施方式的不同点(曲率测定装置10的部件配置)进行说明，省略其他说明。另外，图7与上述图2至图4相同，使用光学部件的示意图来表示曲率测定装置10的概要构造，使曲率测定装置10与基板W之间的分离距离缩短地表示，但实际的分离距离为20～50cm左右的距离，此外，激光通过腔室2的窗。此外，表示为由偏光分光器反射的激光的朝向呈大致直角地弯曲，但该角度根据情况不同而无需特别为直角附近。
[0095] 如图7所示，第二实施方式的曲率测定装置10的照射部10a具备：激光射出部(光射出部)21，射出激光；偏光分光器22，将该激光分离成第一激光L1(S偏光)以及第二激光L2(P偏光)；以及反射镜23。偏光分光器22设置在激光射出部21与基板W的表面之间的光路上，反射镜23设置于将由偏光分光器22分离的第一激光L1朝向基板W的表面反射的位置。
[0096] 该照射部10a为，通过偏光分光器22将从激光射出部21射出的激光分离成第一激光L1以及第二激光L2，使第二激光L2直接朝基板W入射，通过反射镜23将第一激光L1反射为与第二激光L2并行而使其朝基板W的表面入射。
[0097] 另外，滤光器10b、聚光透镜10c、行进路线变更部10d以及第二位置检测元件10f设置在基板W的大致法线上，第一位置检测元件10e设置在能够检测由行进路线变更部10d变更了行进方向的第一激光L1的位置。此外，图7所示的构成的本实施方式所使用的两个分光器22、10d都是P偏光透射型的偏光分光器。
[0098] 在如此构成的曲率测定装置10中，将第一激光L1以及第二激光L2的朝基板W的入射光路以及从基板W的反射光路合计的四个光路全部被调整到大致相同平面，并且，反射光路被调整为被入射光路夹持的位置。由此，在通过腔室2的窗的入射光路以及反射光路的全部光路中，能够减小位于这些光路的外周的光路间的分离距离。因此，能够减小供各激光L1以及L2通过的腔室2的窗，结果，能够抑制由于由热等引起的窗的倾斜而检测位置精度降低。
[0099] 如以上说明的那样，根据第二实施方式，能够得到与上述第一实施方式相同的效果，能够实现抑制不能测定曲率以及提高曲率测定精度。并且，能够减小供各激光L1以及L2通过的腔室2的窗，因此能够抑制由于由热等引起的窗的倾斜而检测位置精度降低。
[0100] (上述第一或者第二实施方式的补充)
[0101] 此处，对上述第一或者第二实施方式的各种特征的一部分进行列举。
[0102] 朝基板W的激光、即第一激光L1以及第二激光L2的入射角度至少为20度以下(参照图2)。由此，在第一激光L1以及第二激光L2为S偏光和P偏光的情况下，能够使它们彼此的反射率大致相同(参照图6)，因此能够提高位置检测精度。
[0103] 此外，第一激光L1以及第二激光L2的各光路被调整为，在拆卸了行进路线变更部10d的情况下(状态下)，彼此的光路在第二位置检测元件10f的元件面(受光面)交叉(参照图2)。由此，能够缩窄各激光L1以及L2的光路的分离距离，因此能够使行进路线变更部10d小型化。另外，优选将上述交叉位置设为第二位置检测元件10f的长边方向的中央。由此，即便由于基板W的周期性振动等而激光L1或者L2的照射位置在位置检测器10f或者10e的受光面上移动，也能够降低该照射位置极端地成为受光面的端部、或者从受光面脱离的可能性，而能够抑制位置检测精度降低。
[0104] 此外，第一位置检测元件10e的受光面(第一受光面)从第一激光L1的光轴(入射光的光轴)倾斜至少10度。同样地，第二位置检测元件10f的受光面(第二受光面)也从第二激光L2的光轴(入射光的光轴)倾斜至少10度。由此，能够抑制由位置检测元件10e或者10f反射的反射光朝行进路线变更部10d入射，因此能够抑制由于该反射光的不良影响而位置检测精度降低。
[0105] 此外，不使第一激光L1以及第二激光L2的波长附近以外的波长通过的滤光器10b，设置在从基板W到行进路线变更部10d的光路上。由此，能够抑制具有各激光L1以及L2的波长(例如绿色)附近以外的波长的光朝位置检测元件10e以及10f入射，因此能够避免来自赤热的基板W的发光的影响，能够提高位置检测精度。
[0106] 此外，在取入基板W所附带的周期性运动的相位信号的同时取入来自各位置检测元件10e以及10f的信号，并仅使用周期性运动的任意相位的位置信号来计算曲率。例如，在周期性运动为旋转运动的情况下，将信号的取入定时设为旋转机构的马达的每一旋转的定时(马达的Z相的脉冲)，并与马达旋转同步地取入来自各位置检测元件10e以及10f的信号。由此，即便在由于周期性运动而存在振动的情况下等，也能够在与该运动同步的定时读取信号而使用，因此能够抑制由于周期性振动而位置检测精度降低，与在与周期性运动不同步的定时读取信号而使用的情况相比，能够提高位置检测精度。
[0107] 此外，一维的位置检测元件10e以及10f的任一方或者双方，是将入射的激光的分布的重心作为两个电信号输出的半导体位置检测元件(PSD)。或者，一维的位置检测元件10e以及10f的任一方或者双方是固体摄像元件(例如，CCD)。此处，在现有的两点总括CCD方式中，通过复杂的图像处理来计算出两点间的距离，因此需要高速的计算机，成本上升。另一方面，当为了抑制成本而牺牲处理速度时，装置性能降低。在使用PSD的情况下，无需进行图像处理，只要按照每个PSD来读取模拟信号，并执行四则运算等简单的计算即可，能够抑制成本上升、装置性能降低。此外，在使用CCD的情况下，与二维的图像处理相比，能够通过简单的图像处理来掌握入射位置，能够抑制成本上升、装置性能降低。
[0108] 此外，在第二实施方式中，将两个激光L1以及L2的朝基板W的入射光路以及从基板W的反射光路合并的四个光路全部被调整到大致相同平面，并且，反射光路被调整为由入射光路夹着的位置。由此，在通过腔室2的窗的入射光路以及反射光路的全部光路中，能够减小位于这些光路的外周的光路间的分离距离。因此，能够减小供各激光L1以及L2通过的腔室2的窗，结果，能够抑制由于由热等引起的窗的倾斜而检测位置精度降低。
[0109] (第三实施方式)
[0110] 参照图8对第三实施方式进行说明。另外，在第三实施方式中，对与第一实施方式的不同点(曲率测定装置10的部件配置以及构成)进行说明，省略其他说明。另外，图8使用光学部件的示意图来表示曲率测定装置10的概要构造，与上述图2至图4相同，使曲率测定装置10与基板W之间的分离距离缩短地表示，但实际的分离距离为20～50cm左右的距离，此外，激光通过腔室2的窗。此外，表示为由偏光分光器反射的激光的朝向呈大致直角地弯曲，但该角度根据情况不同而无需特别为直角附近。
[0111] 如图8所示，第三实施方式的曲率测定装置10与第一实施方式(并且与第二实施方式)不同，使用与测定对象物即基板W的表面垂直的入射光以及反射光来测定曲率(激光的入射角为90度，入射光以及反射光成为相同的光轴)。
[0112] 该曲率测定装置10除了照射部10a、第一位置检测元件10e、第二位置检测元件10f以及计算部10g之外，还具备供两个激光L1以及L2通过的1/4波长板10h、以及对由基板W的表面镜面反射的两个激光L1以及L2中的第一激光L1进行反射的偏光分光器10i。代替第一实施方式的行进路线变更部10d而设置该偏光分光器10i。
[0113] 照射部10a具备：激光射出部(光射出部)21，射出激光；偏光分光器22，将该激光分离成第一激光L1(P偏光)以及第二激光L2(S偏光)；以及反射镜23，反射第二激光L2。
[0114] 偏光分光器(第一偏光分光器)22设置在激光射出部21与基板W的表面之间、即在从激光射出部21射出的第一激光L1朝基板W的表面垂直地入射的光路上。该偏光分光器22使P偏光几乎全部透射、使S偏光几乎全部反射(仅使S偏光弯曲例如90度)。
[0115] 反射镜23作为如下的反射部发挥功能：使由偏光分光器22分离的第二激光L2(S偏光)与第一激光L1(P偏光)平行地朝向基板W的表面反射，并且对由基板W的表面镜面反射而通过了1/4波长板10h的第二激光L2(P偏光)进行反射(使S偏光以及P偏光弯曲例如90度)。
[0116] 第一位置检测元件10e对由基板W的表面镜面反射而由偏光分光器10i反射的第一激光L1的入射位置进行检测。此外，第二位置检测元件10f对由基板W的表面镜面反射而由反射镜23反射的第二激光L2的入射位置进行检测。这些第一位置检测元件10e以及第二位置检测元件10f例如配置在同一直线上，但并不限定于此。
[0117] 1/4波长板10h设置在第一激光L1朝基板W的表面垂直地入射的光路以及第二激光L2与第一激光L1平行地朝基板W的表面入射的光路的双方的光路上。因此，1/4波长板10h是如下部件：朝基板W的表面垂直地入射的第一激光L1以及与该第一激光L1平行地朝基板W的表面入射的第二激光L2通过，并且由基板W的表面镜面反射的第一激光L1以及第二激光L2通过的部件。
[0118] 具有当各激光L1以及L2分别通过1/4波长板10h两次时、偏光方向变化90度的性质(当通过一次时成为圆偏振光)。因而，当P偏光通过1/4波长板10h两次时，偏光方向变化90度而成为S偏光，相反，当S偏光通过1/4波长板10h两次时，偏光方向变化90度而成为P偏光。此外，通过将1/4波长板的光轴相对于直线偏振光的偏光面错开45度，能够得到圆偏振光，因此通过在具有正交的偏光方向的第一激光L1以及第二激光L2的偏光方向的中间调整光轴，能够对两个激光L1以及L2赋予对称的条件。
[0119] 偏光分光器(第二偏光分光器)10i设置在第一激光L1朝基板W的表面垂直地入射的光路上，将由基板W的表面垂直地镜面反射的第一激光L1(S偏光)朝向第一位置检测元件10e反射。该偏光分光器10i使P偏光几乎全部透射、使S偏光几乎全部反射(仅使S偏光弯曲例如90度)。
[0120] 这种曲率测定装置10在上述外延膜的成膜工序中监视基板W的翘曲。在该翘曲监视中，当通过激光射出部21射出激光时，首先，通过偏光分光器22将该激光分离成偏光方向相互90度不同的第一激光L1(P偏光)以及第二激光L2(S偏光)。接着，第一激光L1通过偏光分光器10i以及1/4波长板10h而朝基板W的表面垂直地入射。此外，第二激光L2由反射镜23反射而变得与第一激光L1平行，并通过1/4波长板10h而朝基板W的表面入射。
[0121] 接着，由基板W的表面镜面反射的第一激光L1通过1/4波长板10h，偏光方向改变而成为S偏光。该第一激光L1(S偏光)由偏光分光器10i反射而朝第一位置检测元件10e入射，并由该第一位置检测元件10e检测。此外，由基板W的表面镜面反射的第二激光L2通过1/4波长板10h，偏光方向改变而成为P偏光。该第二激光L2(P偏光)由反射镜23朝向偏光分光器22反射，通过该偏光分光器22而朝第二位置检测元件10f入射，并由该第二位置检测元件10f检测。之后的处理(基板W的曲率计算、警告通知等)与第一实施方式相同。
[0122] 另外，也能够在第一位置检测元件10e与偏光分光器10i之间的第一激光L1的光路、第二位置检测元件10f与偏光分光器22之间的第二激光L2的光路上，设置方向转换用反射镜等方向转换部，以将激光例如向图8中的上向反射。在该情况下，能够提高第一位置检测元件10e以及第二位置检测元件10f的设置自由度。
[0123] 此外，也能够维持第一激光L1朝基板W的表面垂直地入射、第二激光L2与第一激光L1平行地朝基板W的表面入射的情况，并且使偏光分光器22、反射镜23、偏光分光器10i等倾斜，使第一位置检测元件10e与偏光分光器10i之间的第一激光L1的光路和第二位置检测元件10f与偏光分光器22之间的第二激光L2的光路成为不平行。
[0124] 图8所示的第三实施方式所使用的两个分光器10i、22都是P偏光透射型，但即便使这两个分光器都成为S偏光透射型，也能够实现相同的功能。此外，也可以使第一偏光分光器22与第二偏光分光器10i成为不同的透射型(S透射型和P透射型)。在该情况下，如图9所示，第二偏光分光器10i在第二激光L2的光路中、设置于反射镜23与1/4波长板10h之间。第一位置检测元件10e对由第一偏光分光器22反射的第一激光L1的位置进行检测，第二位置检测元件10f对由第二偏光分光器10i反射的第二激光L2的位置进行检测。
[0125] 近年来，腔室2的窗的小型化发展，窗的限制变得严格。为了应对该窗的小型化，并且实现从腔室2上的空间的限制、窗的变形受到的噪声的降低等，期望进行通过垂直入射反射的测定，并且在通过垂直入射反射的测定中抑制光量的损失。如上所述，激光由偏光分光器22分离成第一激光L1以及第二激光L2，因此其光量成为一半，但在分离后，即便第一激光L1以及第二激光L2由偏光分光器10i、反射镜23等光学系统反射，各自的光量也几乎不会减少，能够抑制光量的损失。因而，在通过垂直入射反射的测定中，从入射到反射为止光不会显著减少(不需要的散射)，能够抑制光量的损失。
[0126] 并且，在通过垂直入射反射的测定中，第一激光L1以及第二激光L2在分离后始终维持它们的偏光方向相互正交的状态，因此即便由于某种原因而两个激光L1以及L2重叠，也能够抑制不能测定曲率，并且能够实现提高曲率测定精度。此外，在通过垂直入射反射的测定中，能够仅使反射光的方向转换成第一位置检测元件10e、第二位置检测元件10f等检测器的方向。
[0127] 如以上说明的那样，根据第三实施方式，使偏光方向相互不同的第一激光L1以及第二激光L2平行地朝基板W入射，不使由该基板W镜面反射的第一激光L1以及第二激光L2混合，而分别由第一位置检测元件10e以及第二位置检测元件10f检测。另外，各第一激光L1以及第二激光L2各自的行进方向并不一定需要严格地平行，只要大致平行即可。因此，不会如使用现有的两点总括CCD方式的情况那样、CCD的元件面上的两点一致，即便两个激光L1以及L2重叠，也通过偏光性而分离，并分别由两个位置检测元件10e以及10f检测。由此，与现有的两点总括CCD方式不同，不会产生不能测定，即便在翘曲较大的情况、两点之间较窄的情况下，也能够抑制SN比(S/N)的恶化。因而，能够实现抑制不能测定曲率以及提高曲率测定精度。
[0128] 并且，在激光的分离后，即便第一激光L1以及第二激光L2由偏光分光器10i、反射镜23等光学系统反射，各自的光量也几乎不减少，因此能够抑制光量的损失。并且，由于采用通过垂直入射反射的测定，因此能够减小供各激光L1以及L2通过的腔室2的窗，因此能够抑制由于由热等引起的窗的倾斜而位置检测精度降低。
[0129] (其他实施方式)
[0130] 在上述第一至第三实施方式中，未将各激光L1以及L2成型为片状，但并不限定于此，也可以成型为片状。例如，也可以如图10所示，通过半圆筒状透镜或者单向的扩散滤波器等成型部10i，将各激光L1以及L2朝与一维的位置检测元件10e以及10f的元件列方向(长边方向)垂直的方向(短边方向)拉伸，成型为沿该短边方向延伸的片状。成型部10j设置在照射部10a与基板W之间的光路上。由此，即便在各激光L1以及L2由于周期性振动(例如，由旋转引起的基板W的振动等)而在一维的位置检测元件10e或者10f的短边方向上偏移的情况下，由于在该短边方向上成为片状，因此也能够可靠地朝聚光透镜10c入射(在没有聚光透镜10c的情况下，可靠地朝一维的位置检测元件10e或者10f入射)。由此，各激光L1以及L2由聚光透镜10c聚光，并可靠地朝一维的位置检测元件10e或者10f入射，因此能够抑制由周期性振动导致位置检测精度降低。另外，在基板W产生周期性振动的情况下，不仅激光L1以及L2在位置检测元件10e或者10f的短边方向上偏移，而且由于测定对象物的基板W进行旋转，所以与其旋转相对应地以描绘圆的方式偏移。即使在这种情况下，由于各激光L1以及L2在上述短边方向上成为片状，因此也能够可靠地朝聚光透镜10c入射。
[0131] 此外，在上述第一至第三实施方式中，作为照射部10a，通过激光射出部21、偏光分光器22、反射镜23等来生成并行或者平行的第一激光L1以及第二激光L2，但并不限定于此，例如也能够使用两个激光射出部来生成并行或者平行的第一激光L1以及第二激光L2。由于腔室2的窗等的存在而各激光L1以及L2的光量具有被削弱的倾向，因此通过使用两个激光射出部，与使用一个激光射出部的情况相比，能够提高光量。在该情况下，能够不需要入射侧的偏光分光分光器22等，但由于存在用于使偏光良好的偏振片、以及激光射出部主体的尺寸，所以优选设置用于使两个激光L1以及L2更接近的反射镜、激光射出部主体的冷却系统等。并且，由于用于设置曲率测定装置10的空间(成膜装置1上部)较狭窄，所以优选其框体为小型，为了避免上述部件个数增加，也能够从外部光源通过光纤等导入光。
[0132] 此外，在上述第一至第三实施方式中，通过曲率测定装置10测定基板W的翘曲，但并不限定于此，例如除了其翘曲以外，还能够应用曲率来测定基板W的倾斜、高度位置等。
[0133] 此外，在上述第一至第三实施方式中，未对喷淋板4、曲率测定装置10进行冷却，但并不限定于此，例如也可以设置对喷淋板4、曲率测定装置10等进行冷却的冷却装置，通过该冷却装置对喷淋板4、曲率测定装置10等进行冷却。
[0134] 在到此为止说明的实施方式中，通过第二偏光分光器将从测定对象物反射的激光中的一个激光，朝包含向测定对象物入射的两个激光的光路的面内反射(图2、图3、图7至图10的纸面内的方向)。另一方面，也能够将该反射方向设为与上述面内垂直的方向(与图2、图3、图7至图10的纸面垂直的方向)。该情况能够通过简单地使第二偏光分光器的设置以入射的激光的光路为轴而旋转90°来实现。通过进行这种变更，本实施方式的曲率测定装置的形状的自由度增加，容易朝被限制的空间设置。
[0135] 在进行上述反射方向的变更的情况下，由于将第二偏光分光器旋转90°，所以偏光反转。需要注意原本为S偏光或者P偏光的激光在如上述那样旋转后的偏光分光器中分别成为P偏光或者S偏光。此外，在进行上述反射方向的变更的情况下，由于测定对象物的曲率变化而由第二偏光分光器反射的激光在位置检测器上的位置变化为旋转90°。具体而言，图11以及图12表示对于图3的情况使第二偏光分光器如上述那样旋转90°的效果。图11表示在图3的情况下取出第二偏光分光器的接合面、该接合面与入射激光以及该激光由第二偏光分光器反射后的激光之间的关系。如图11所示，由第二偏光分光器10d反射的激光的方向与测定对象物即基板W的翘曲的变化相对应，变化为大致上下方向。该位置的变化成为图3的纸面的大致上下方向。另一方面，图12表示使第二偏光分光器10d旋转90°的情况。如图12所示，由第二偏光分光器10d反射的激光朝相对于图3的纸面垂直的方向反射。与测定对象物的翘曲的变化相对应，由第二偏光分光器10d反射的激光的方向变化为大致水平方向。需要注意该方向在图3中为大致左右方向。
[0136] 当进一步以图9的情况为例进行说明时，考虑将第二偏光分光器10i以第二激光L2的方向为轴旋转90°的情况。在该情况下，通过使第二偏光分光器10i为P偏光透射型，由此能够实现与图9的构成相同的功能。但是，第二激光L2的反射方向在图9中成为与纸面垂直的方向。
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