专利名称：温度测量装置、温度测量方法和热处理装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种在一边利用旋转台旋转来使基板旋转一边对基板进行热处理的热处理装置中使用的温度测量装置、温度测量方法和热处理装置。
背景技术：
作为热处理装置，例如已知有一种在处理容器内所设置的旋转台的旋转方向上载置多个作为基板的半导体晶圆(以下，记载为晶圆)的装置。在该热处理装置中，设有用于沿着旋转的该旋转台的径向进行处理气体供给的气体供给部。另外，设有用于对晶圆进行加热的加热器，通过一边进行来自气体供给部的气体的喷射和进行加热器对晶圆的加热一边使旋转台旋转，从而对晶圆进行成膜处理。在该热处理装置中，检查是否将晶圆加热至适当的温度。使用具有热电偶的温度测量用的晶圆来进行该检查，上述热电偶经由配线与处理容器的外部的检测设备连接。作为检查过程，例如，操作者在将温度测量用的晶圆载置到旋转台的用于载置晶圆的各载置区域之后，使加热器的温度上升，利用上述热电偶来检测晶圆的温度。如上所述，由于温度测量用晶圆与配线连接，因而，在该温度测量时，旋转台的旋转停止。但是，在上述成膜处理中，在旋转台进行旋转的区域中，例如，加热器的配置导致形成温度分布，存在晶圆通过如此形成温度分布的区域的情况。另外，存在晶圆受到喷出气体的温度的影响的情况。在该各情况下，即使进行上述检查，也存在不能准确得知成膜时的晶圆的温度的这样的问题。另外，为了操作者的安全，在进行上述温度测量中，在将温度测量用的晶圆载置到旋转台之后，使加热器的温度上升，但是，在实际的处理时，将处理完的晶圆组从处理容器中输出后，在处理容器内被加热器加热了的状态下，将接下来的晶圆组输入该处理容器。因此，利用上述检查方法，在实际的处理时，不能对晶圆的温度上升过程进行检查。另外，在检测晶圆的整个表面的温度分布的情况下，有必要为了提高分辨率而增加热电偶的数量。但是，由于受到配置空间的限制，在温度测量用的晶圆上设置的热电偶的数量存在极限，因而，存在难以对晶圆的整个表面上的温度分布进行高精度的检测的问题。在专利文献I中，记载有对在用于进行薄膜气相生长的反应炉内设置的旋转式基座上载置的基板进行温度分布测量的温度分布测量方法。在该方法中，利用设置在规定位置的温度测量部，对载置在旋转的基座上的基板的表面温度进行连续地测量，并根据关于基座的转速的信息，对随着基座的旋转而变化的基板的测量点的轨迹进行分析，根据其分析结果，将温度测量部测量的温度数据与各测量点相关联，从而算出基板表面的温度分布。但是，在该专利文献I所述的方法中，由于依赖基板的旋转来决定测量位置，因而存在不能进行有规律性的测量的问题。专利文献I :日本特开平11-106289
发明内容
本发明是在上述情况下完成的，其目的在于提供一种在处理容器内具有用于载置基板且进行旋转的旋转台的热处理装置中、对旋转中的旋转台上的基板的面内的温度分布进行测量的技术。根据本发明的技术方案，提供一种用于热处理装置的温度测量装置，该热处理装置具有在内部设有用于载置基板的旋转台的处理容器与用于对该处理容器进行加热的加热部，其中，该温度测量装置包括辐射温 度测量部，其设置为，能够在使上述旋转台以规定的转速旋转的状态下，通过沿上述旋转台的径向对该旋转台的一表面侧进行扫描来测量沿着该径向形成的多个温度测量区域的温度；温度映射制作部，其根据上述辐射温度测量部沿上述旋转台的径向进行扫描的每次扫描的上述温度测量区域的数量、及上述旋转台的上述规定的转速，确定由上述辐射温度测量部测量了温度的上述温度测量区域的地址，并将该温度与该地址相关联，存储到存储部；温度数据显示处理部，其根据由上述温度映射制作部存储在上述存储部的上述温度与上述地址，显示上述基板的温度分布。根据本发明的其他的技术方案，提供一种热处理装置，该热处理装置包括上述处理容器，其在内部设有用于载置上述基板的上述旋转台；上述加热部，其用于对该处理容器进行加热；及上述温度测量装置。根据本发明的其他的技术方案，提供一种温度测量方法，该温度测量方法用于对热处理装置中的基板的温度分布进行测量，该热处理装置具有在内部设有用于载置上述基板的旋转台的处理容器与用于对该处理容器进行加热的加热部，其中，该温度测量方法包括以下步骤在使上述旋转台以规定的转速旋转的状态下，利用辐射温度测量部获取上述旋转台的一表面侧的多个温度测量区域的温度，该辐射温度测量部设置为能够通过沿上述旋转台的径向对该旋转台的上述一表面侧进行扫描而对沿着该径向形成的上述多个温度测量区域的温度进行测量；根据上述辐射温度测量部沿上述旋转台的径向进行扫描的每次扫描的上述温度测量区域的数量、及上述旋转台的转速，确定在获取上述多个温度测量区域的温度的步骤中获取了上述温度的上述温度测量区域的地址，并将该温度与该地址相关联，存储到存储部；根据存储在上述存储部的上述温度与上述地址，显示上述基板的温度分布。根据本发明的其他技术方案，提供一种嵌入有步骤以便执行上述温度测量方法的存储介质。
图I是本发明的热处理装置的实施方式的成膜装置的纵剖侧视图。图2是表示上述成膜装置的内部的概略结构的立体图。图3是上述成膜装置的真空容器的底部的横剖俯视图。图4是表示温度测量部的温度测量区域的说明图。图5是温度测量部的概略图。图6是温度测量部的概略图。图7是温度测量部的概略图。图8是表示所扫描的点的示意图。图9是在上述成膜装置中设置的控制部的框图。
图10是表示所扫描的点与上述控制部的表格之间的关系的示意图。图11是表示上述表格的结构的说明图。图12是表示进行移动的温度测量区域的位置的俯视图。图13是表示由用于构成上述控制部的显示部所显示的旋转台的温度分布的示意图。图14是表示时间与温度测量值之间的关系的曲线图。图15是表示时间与温度测量值之间的关系的曲线图。图16是表示时间与温度测量值之间的关系的曲线图。
图17是表示旋转台的径向的位置与温度之间的关系的曲线图。图18是表示旋转台的径向的位置与温度之间的关系的曲线图。图19是表示旋转台的径向的位置与温度之间的关系的曲线图。
具体实施例方式首先，说明本发明的装有温度测量装置的热处理装置的一实施方式即成膜装置I。在成膜装置I中，对作为基板的半导体晶圆(以下记载为晶圆)W进行原子层沉积(AtomicLayer Deposition ；ALD)和分子层沉积(Molecular Layer Deposition ;MLD)。图I、图2、图3分别是成膜装置I的纵剖侧视图、概略立体图、横剖俯视图。成膜装置I包括大致圆形的扁平的真空容器11、旋转台12、输送机构2A (图3)、旋转驱动机构12a、加热器20、第一反应气体喷嘴21、分离气体喷嘴22、第二反应气体喷嘴23和分离气体喷嘴24 (图2、图3)、辐射温度测量部3、控制部5。旋转驱动机构12a用于使旋转台12沿周向旋转。输送机构2A用于输送晶圆W。加热器20设置在旋转台12的下方。真空容器11由顶板13与用于形成真空容器11的侧壁和底部的容器主体14构成。真空容器11构成为设置于大气气氛中并将内部保持为气密。真空容器11还包括用于将真空容器11内保持为气密的密封构件Ila (图I)、用于堵塞容器主体14的中央部的罩14a、排气口 26、输送口 17 (图2、图3)、能够对输送口 17进行开闭的开闭器(shutter) 18 (图3)。说明成膜装置I的结构和热处理时(成膜时)的动作。旋转台12水平地设置在真空容器11内。在旋转台12的表面上形成有用于沿着该旋转台12的旋转方向(周向)载置晶圆W的5个凹部16。如图3所示，当输送机构2A以保持晶圆W的状态从输送口 17进入真空容器11内时，未图示的升降销从与输送口 17对应的位置的凹部16的孔16a向旋转台12上突出以对从输送机构2A输送来晶圆W进行保持。由此，借助于升降销从输送机构2A向凹部16交接晶圆W。反复进行这种由输送机构2A、升降销和旋转台12进行的一系列的动作，向各凹部16交接晶圆W。例如，在进行了对晶圆W的处理之后，当从真空容器11输出晶圆W时，升降销顶起凹部16内的晶圆W，输送机构2A接收被顶起的晶圆W，并将晶圆W向真空容器11外输出。在旋转台12上，依次在周向上分别配置有从旋转台12的外周朝向中心延伸的棒状的第一反应气体喷嘴21、分离气体喷嘴22、第二反应气体喷嘴23和分离气体喷嘴24。该气体喷嘴21 24在下方具有开口部，沿着旋转台12的径向分别供给气体。在本实施方式中，例如，第一反应气体喷嘴21用于喷出作为第一反应气体的BTBAS (双叔丁基氨基娃烧)气体，第二反应气体喷嘴23用于喷出作为第二反应气体O3(臭氧)气体。分离气体喷嘴22、24用于喷出作为分离气体的N2 (氮)气体。真空容器11的顶板13具有向下方突出的扇形的两个突状部25，突状部25在周向上隔开间隔地形成。分离气体喷嘴22、24分别以嵌入突状部25并在周向上分割突状部25的方式设置。第一反应气体喷嘴21和第二反应气体喷嘴23以离开各突状部25的方式设置。在容器主体14的底面，排气口 26以在从各突状部25的下方的分离区域D朝向旋转台12的径向外侧的位置上开口的方式设置。·当晶圆W载置在各凹部16上时，从排气口 26排气，真空容器11内成为真空气氛。然后，旋转台12进行旋转，并且加热器20隔着旋转台12将晶圆W加热至例如350°C。图3中的箭头27表示旋转台12的旋转方向。接着，从各气体喷嘴21 24供给气体，晶圆W交替通过第一反应气体喷嘴21的下方的第一处理区域P I与第二反应气体喷嘴23的下方的第二处理区域P2，BTBAS气体吸附于晶圆W，接着，吸附O3气体而BTBAS分子被氧化，从而形成一层或多层的氧化硅的分子层。如此，依次层叠氧化硅的分子层而形成规定的膜厚的氧化硅膜。该成膜处理时，自分离气体喷嘴22、24向分离区域D供给的N2气体在该分离区域D内沿周向扩散，从而防止BTBAS气体与O3气体在旋转台12上混合，并将剩余的BTBAS气体和O3气体挤向排气口 26。另外，在该成膜处理时，向旋转台12的中心部区域上的空间28供给N2气体。在顶板13上，经由向下方以环状突出的突出部29的下方，向旋转台12的径向外侧供给该N2气体，防止BTBAS气体与O3气体在上述中心部区域C处混合。图3中，利用箭头表示成膜处理时的各气体的流动。另外，也向罩14a内和旋转台12的背面侧供给N2气体，以对反应气体进行吹扫，省略了对此的图示。其次，对利用本实施方式的成膜装置I的辐射温度测量部3来测量晶圆W的温度分布的概要进行说明。图4是顶板13和旋转台12的局部剖视图。以下，也参照图4进行说明。图4与沿着图3中的用点划线表示的狭缝31的剖面相对应，该狭缝31配置在气体喷嘴21与分离气体喷嘴24之间的区域。在顶板13的用图3的点划线表示的位置上，开设有在旋转台12的径向延伸的狭缝31。狭缝31以至少与在旋转台12上设置的凹部16的整个径向相对应的方式设置。在本实施方式中，狭缝31以与旋转台12的整个径向相对应的方式设置。成膜装置I包括以对狭缝31的上下进行覆盖的方式设置的下侧透射板32和上侧透射板33。为了能够由辐射温度测量部3进行温度测量，该下侧透射板32、上侧透射板33由例如蓝宝石等能够透射从旋转台12的表面侧放射的红外线并能够将真空容器11内保持为气S的材料构成。由此，在本实施方式中，能够在将真空各器11内保持为气S的状态下，测量旋转台12的温度。辐射温度测量部3是非接触式温度计。辐射温度测量部3设置在狭缝31的上方。在本实施方式中，从图4中的旋转台12的表面到辐射温度测量部3的下端的高度H例如是500_。在本实施方式中，辐射温度测量部3设置为能够通过在旋转台12的径向上对旋转台12的一表面侧进行扫描来测量沿着该径向的多个部位的温度。图5 图7表示辐射温度测量部3的概略结构与动作的概略。辐射温度测量部3包括具有反射面303 305的旋转体302与具有用于接收红外线的受光部301a的检测部301。检测部301是用于接收红外线并算出与接收的红外线量相对应的温度测量值的红外线传感器。在本实施方式中，检测部301的受光部301a接收被旋转体302的反射面303 305反射的红外线。在本实施方式中，在俯视时，旋转体302构成为三角形，旋转体302的3个侧面构成为反射面303 305。如图5所示，旋转体302以旋转轴306为中心沿图中箭头所示的方向旋转。此处，旋转体302例如能够由以50rp s进行旋转的伺服电机构成。 旋转体302的反射面303 305构成为，在位于与检测部301的受光部301a相对的位置时，能够对从顶板13的狭缝31下的旋转台12的一表面侧放射的红外线进行反射。检测部301构成(配置)为受光部301a能够接收由旋转体302的反射面303 305中的任意一个反射面反射的红外线。在这种结构中，检测部301的受光部301a接收从旋转台12的一表面侧的规定位置(以下，称为温度测量区域40)放射的红外线，该温度测量区域40是由位于与检测部301的受光部301a相对的位置上的反射面303 305中的任意I个反射面和检测部301的受光部301a之间的相对位置决定的。在图示的例子中，旋转台12的一表面侧的下述位置为温度测量区域40，该位置为被旋转体302的与检测部301的受光部301a相对的反射面303上的与受光部301a水平的部位反射的位置。检测部301用于算出与接收的红外线量相对应的温度测量值。将检测部301算出的温度测量值依次发送至控制部5 (图I)。另外，旋转体302构成为，在各反射面303 305旋转至与检测部301的受光部301a相对的位置时，温度测量区域40从旋转台12的一表面侧的内侧朝向外侧方向移动。SP，在本实施方式中，旋转体302的一边(反射面303 305)构成为与对旋转台12的径向内侧到径向外侧进行扫描的长度相对应。利用这种结构，能够对旋转台12的内侧到外侧有规律性地进行连续扫描。由此，能够进行高速的扫描。另外，能够不依靠旋转台12的转速地对旋转台12的径向内侧到径向外侧进行扫描，在旋转台12停止的状态、低速旋转的状态和高速旋转的状态中的任意一种状态下都能进行良好的温度测量。另外，此处，示出了俯视时的旋转体302形成为三角形的例子，但是，若旋转体302的各反射面构成为与对旋转台12的径向内侧到径向外侧进行扫描的长度相对应，则也能够将旋转体302设成俯视时为三角形以外的多边形状。如图5 图7所示，在旋转体302的反射面303位于与检测部301的受光部301a相对的位置的状态下，当旋转体302围绕旋转轴306进行旋转时，旋转台12中的温度测量区域40从旋转台12的内侧(图中右侧)向外侧(图中左侧)移动。当温度测量区域40移动到旋转台12的外侧时，旋转体302的反射面305与检测部301的受光部301a相对，包括晶圆W在内的旋转台12中的温度测量区域40再次移动到旋转台12的内侧。
在该状态下，当旋转体302围绕旋转轴306进行旋转时，旋转台12中的温度测量区域40再次从旋转台12的内侧向外侧移动。在本实施方式中，反复进行该过程，从而辐射温度测量部3能够连续地反复进行从旋转台12内侧朝向外侧的扫描。另外，检测部301构成为能够利用从旋转体302的反射面303 305中的I个反射面连续地接收例如128次红外线来检测径向上的128个部位的温度。在本实施方式中，如上所述，例如在利用以50rps进行旋转的伺服电机构成旋转体302的情况下，由于旋转体302具有3个反射面303 305，因而能够将辐射温度测量部3的从旋转台12的内侧朝向外侧扫描的频率设为150Hz。即，辐射温度测量部3能够在I秒内进行150次的扫描。另外，辐射温度测量部3能够构成为温度测量区域40 (温度测量区域)的直径例如为5mm。辐射温度测量部3能够构成为在从旋转台12上的比用于载置晶圆W的凹部16靠内侧的位置到旋转台的外周端的范围内进行扫描。图4中的点划线34和点划线35表示分 别从移动到旋转台12的最内周侧和最外周侧的温度测量区域40朝向辐射温度测量部3的红外线。在本实施方式中，在辐射温度测量部3进行扫描的期间内，旋转台12进行旋转。图8是表示旋转台12与温度测量区域40的关系的俯视图。辐射温度测量部3以从内侧朝向外侧的方式对顶板13的狭缝31下方的旋转台12上进行扫描。例如，在第η次(η是整数)的扫描中，在旋转台12的以线41表示的部位位于顶板13的狭缝31的下方的情况下，辐射温度测量部3以从内侧到外侧的方式沿线41进行扫描，测量多个温度测量区域40的温度。之后，旋转台12向箭头27的方向旋转，在第η+1次(η是整数)的扫描中，在旋转台12的以线42表示的部位位于顶板13的狭缝31的下方的情况下，辐射温度测量部3以从内侧到外侧的方式沿线42进行扫描，测量多个温度测量区域40的温度。图8表示该状态。如上所述，在检测部301构成为从旋转体302的反射面303 305中的I个反射面连续地接收例如128次红外线的情况下，在各线41或线42上存在128个温度测量区域40。由于旋转台12的旋转，扫描线41和扫描线42以旋转台12的旋转中心P为中心彼此错开与旋转台12的旋转速度相对应的角度的中心角。如此，通过在使旋转台12旋转的状态下反复进行扫描，从而依次获取旋转台12的多个位置的温度测量值。由此，利用辐射温度测量部3，能够测量旋转台12的周向上的多个部位的温度。接着，使用图9的框图说明在成膜装置I中设置的计算机即控制部5的结构。控制部5包括总线51、CPU52、温度映射存储部53、显示部54、指示接受部55、温度映射制作部56、温度数据显示处理部57和动作控制部58。另外，显示部54、指示接受部55、温度映射制作部56、温度数据显示处理部57和动作控制部58相当于控制部5的利用CPU52和由CPU52执行的程序所实现的功能性模块。控制部5具有用于存储该程序的存储部，没有对此进行图示。总线51与辐射温度测量部3、CPU52、温度映射存储部53、显示部54、指示接受部55、温度映射制作部56、温度数据显示处理部57和动作控制部58连接。如后述那样，温度映射存储部53是用于存储将旋转台12的各地址与温度测量值相关联而得到的温度映射数据(温度数据)的存储器。显示部54用于显示对旋转台12的温度分布的进行表示的图像数据、对旋转台12的径向与温度之间的关系进行表示的图形数据、表示上述径向的温度的平均值与时间之间的关系的图形数据等。
指示接受部55用于接受用户的基于规定操作的指示。在本实施方式中，指示接受部55也作为用于对与温度分布相关的数据的显示方式的指定进行接受的显示指定接受部来发挥作用。显示方式能够包括以下方式等，即，包括例如利用与温度相对应的彩色光点的集合来显示旋转台12的彩色图像的方式、对用于表示沿着由用户指定的角度形成的直线区域的温度分布的曲线图进行显示的方式等。温度映射制作部56能够由基于从辐射温度测量部3取得的上述的温度测量值来制作温度映射的程序来实现。在该例子中，温度数据显示处理部57能够由以下程序来实现，即，该程序根据由指示接受部55指定的显示方式，利用彩色图像来从温度映射数据中识别旋转台12的一表面侧的整个扫描区域的温度分布并将该温度分布显示在显示部54中。在用于实现该温度映射制作部56和温度数据显示处理部57的程序中，分别嵌入有能够进行温度映射的制作、将各数据显示在显示部54中的命令(各步骤)，向装置的各部分输出控制信号。动作控制部58用于控制成膜装置I的各部的动作。在本实施方式中，动作控制部58能够由为了测量在成膜装置I的真空容器11内的旋转台12上载置的晶圆W的温度分布而嵌入有用于控制成膜装置I的各部分的动作的过程、命令(各步骤)的程序来实现。为了制作温度映射数据，说明向旋转台12的表面分配的地址。图10表示I个例子。该地址是利用确定旋转台12的径向的位置的坐标r与确定旋转台12的周向的位置的Θ以极坐标来分配的。温度映射制作部56将由辐射温度测量部3获取的各温度测量区域40的温度测量值分配给与该温度测量区域40相对应的地址以制作温度映射数据。如上所述，由于辐射温度测量部3利用I次扫描来检测径向上的128个部位的温度，因而，r坐标根据旋转台12的扫描点(温度测量区域)依次与各扫描点相对应地分配I 128的r坐标。r坐标的值越小，为越靠近旋转台12内侧的区域。Θ坐标以旋转台12的旋转中心P为基准以每间隔O. 5°的角度来进行设定，在0° 355. 5°中以每间隔O. 5°来分配Θ坐标。另外，该间隔角度只是例举的一个例子，并不限于该值。越朝向旋转台12的旋转方向上游侧，Θ的值越大。并且，将θ=0的地址的旋转方向下游侧的相邻的区域设定为θ=355. 5的地址。在图10中，示出了 r为I 128且Θ为1、1. 5的地址的分布。如图10所示，由于越接近旋转中心P，旋转台12的周向的长度越短，因而，在r为65 128的范围内，将温度测量数据分别分配给Θ =1、Θ =1. 5的地址，但是，在r为I 65的范围内，将温度测量数据作为Θ=1来处理。在其他的、除了 θ=0.5 I之外的范围内，也在r为I 64的范围内，将0=m+O. 5 (m是整数)作为m来处理。另外，在图中，从A所示的旋转中心P来看，Θ =1、Θ =1. 5的地址的大致轮廓线与旋转中心P所成的角度实际上为1°，但是，为了防止各地址的显示变小而难以观察，将该角度描绘成了大于1°。图11是表示存储在温度映射存储部53中的温度映射数据的结构的一个例子的图。在该温度映射中，将由辐射温度测量部3检测的温度测量值写入与地址(r、Θ )相对应的区域，该地址(r、Θ )与获取了该温度测量值的温度测量区域40相对应。对该温度测量区域40与地址(r、Θ )的关联进行说明，控制部5用于对从辐射温度测量部3发送的温度测量值是从检测开始的第几个被发送的温度测量值进行统计来确定r的值。S卩，若是第I个发送的温度测量值，则r=l，若是第125个发送的温度测量值，则r=125，若是第225个发送的温度测量值，则r=225_128=97。在本实施方式中，温度映射制作部56构成为能够把握控制部5的时钟与旋转台12的旋转速度。
温度映射制作部56将从开始温度测量的、辐射温度测量部3进行的第I次扫描所获取的温度测量值作为Θ =0的温度测量值进行处理。θ=0与设有参照图3和图4进行说明的狭缝31的部位相对应。接着，关于由以后进行的辐射温度测量部3的扫描来获取的温度测量值，温度映射制作部56根据控制部5的时钟与旋转台12的转速，来确定Θ和r。S卩，当进行了 I分钟的温度映射数据的制作时，若旋转台12的转速为240转/分钟，则连续获取240个O 360°的温度映射数据组，因此，能够取出与从测量开始起所经过时间相对应的温度映射数据。另外。如后述的那样，在该例子中，由于与旋转台12的转速相比，辐射温度测量部3的扫描速度足够快，因此在显示温度测量值的曲线图时，例如将I次扫描所获取的温度测量值作为在同一时间获取的温度测量值来处理。此处，由于一边进行旋转台12的旋转一边进行辐射温度测量部3的扫描，因而，如图12所示，实际上，从旋转台12来看，在温度测量区域40从旋转台12的内侧朝向外侧移动的期间内，温度测量区域40以在I次扫描中朝向该旋转台12的旋转方向上游侧弯曲的方式移动。但是，在该例子中，由于弯曲的弯曲程度较小，因而，如图4所示，温度映射制作部56将温度测量区域看作在I次扫描中沿着旋转台12的径向上的直线进行移动来进行处理。即，温度映射制作部56将在I次扫描中获取的温度测量值中的r=2 128的温度测量值的Θ的值作为与r=l的温度测量值的Θ的值相同来处理，制作温度映射数据。在该例子中，由于在进行温度测量时旋转台12的转速为240转/分钟，因而，在图8中，关于用Θ I表示的、连续进行的扫描的线41、42所成的角，根据下述的式(1)，Θ1为9.6°。Θ 1=旋转台12的I秒钟内的转数(转/秒)X360 ° +扫描频率(Hz) = (240/60) X 360。X 1/150=9. 6。…式(I)如此，在Θ1为9. 6°时，若每隔9.6°进行测量，则当旋转台12旋转两周(旋转720° )时，在以后进行扫描会成为对已经进行了扫描的区域重复扫描。为了尽量制作较多的点的温度映射，优选不重复进行相同区域的测量。因此，在制作温度映射时，使旋转台12以接近该实际转速且不易引起上述扫描线重叠的转速、例如以237. 6转/分钟进行旋转，从而能够消除显示不良。说明该处理，根据式(1)，Θ1=(237. 6/60) X360° X 1/150=9. 504°。即，在进行I次扫描后，在下次扫描中，将Θ设为相对于上次扫描偏移9. 504°的角度,并将温度测量值写入温度映射数据中。如上所述，由于以每隔O. 5°的方式对Θ进行了设定，因而，例如在运算得到的Θ为不能被O. 5除尽的数值的情况下，控制部将Θ的值近似为更接近的用
O.5除尽的数值，并将该近似值写入温度映射数据中。如此，当制作旋转台的实际的转速与温度映射数据时，实际的温度测量区域的位置与温度映射数据上的同该温度测量区域相对应的地址的位置以围绕旋转中心P进行若干旋转的方式错开，但是，在实用上，不会产生问题。但是，也可以不进行使旋转台12以例如237. 6转/分钟的转速进行旋转的处理。在暂时停止辐射温度测量部3的扫描后，当再次开启辐射温度测量部3的扫描时，上述制作的温度映射数据会重新制作。在有用户的指示之前，旧的温度映射数据存储在温度映射存储部53中。
说明由该成膜装置I进行的晶圆W的温度测量试验的过程。与成膜处理时相同，利用输送机构2A输送5张晶圆W,并将晶圆W载置到凹部16上。在此，5张晶圆W中的4张晶圆W与在成膜处理中使用的晶圆W相同，都由SiC (碳化硅)构成，能够将5张中的I张晶圆W例如用Si (硅)构成。以下，将Si构成的晶圆W记载为晶圆W1。并且，将SiC构成的4张晶圆W记载为晶圆W2 晶圆W5。在该状态下，当指示接受部55接受到来自用户的晶圆W的温度测量指示时，动作控制部58根据指示接受部55接受到的指示，使旋转台12开始旋转，使加热器20的温度上升而加热晶圆Wl 晶圆W5。当经过规定的时间，旋转台12的转速达到240转/分钟时，根据动作控制部58的指示，利用辐射温度测量部3，从旋转台12的内侧朝向外侧反复进行扫描。温度映射制作部56将与被扫描的温度测量区域40相对应的地址和由辐射温度测量部3测量的测量温度值相关联，作成温度映射数据存储在存储部53中。在动作控制部58中，例如在反复进行40次扫描之后，终止扫描，停止温度映射数据的制作。当指示接受部55从用户接受到温度测量开始后的经过时间的设定时，温度数据显示处理部57参照在温度映射存储部53中存储的温度映射数据来将该经过时间的旋转台12表面的包括晶圆W的表面的温度分布在内的温度分布作为彩色图像显示在显示部54中。图13是将实际上显示的图像以若干简化的方式进行表示的图。实际上，以具有与温度梯度相对应的色彩层次的状态来表示该彩色图像，但是，为了图示的方便，在该图13中，在形成有温度差的区域之间，用等高线进行了划分表示。以下列方式依次表示温度高低，即利用许多点形成的浓的灰色表示的区域>用浅灰色表示的区域>用斜线标记的区域。利用温度数据显示处理部57描绘该图像。温度数据显示处理部57参照温度映射数据来确定在由用户指定的经过时间内所获取的温度测量值和在该经过时间之前的时间内所获取的温度测量值，将与温度测量值相对应的彩色光点显示在显示部的与各地址相对应的位置上，如上述那样描绘旋转台12的彩色图像。其中，在从检测开始到用户指定的时间为止的期间，在地址具有彼此相同的温度测量值的情况下，将新获取的温度测量值作为彩色光点进行输出。在具有相同的Θ值的地址的温度测量值中，r的值越大的温度测量值越作为旋转台12的周缘部侧的彩色光点进行输出。如用图12说明的那样，由于旋转台12的旋转，越是朝向旋转台12的径向外侧，实际上进行了温度测量的位置越是比分配的Θ的位置向旋转方向上游侧错开。因此，在温度数据显示处理部57中，对于具有相同的Θ值的温度测量值而言，并不是将其作为沿着旋转台12的直径在直线上排列的彩色光点进行输出，而是能够将其作为在越朝向旋转台12的周缘侧越朝向旋转方向上游侧弯曲的曲线上排列的彩色光点进行输出。由此，能够将真空容器11内的实际温度分布高精度地显示在显示部54中。能够与在进行测量时的旋转台12的转速相对应地决定该彩色光点所成曲线的弯曲的程度，设定成温度测量值的获取位置与该温度测量值的彩色光点输出位置大致一致。此处，由于由Si构成的晶圆W I的升温速度大于由SiC构成的晶圆W2 晶圆W5的升温速度，因而，如图13所示，能确定旋转台12中的晶圆W I的位置。由此，能确定彩色图像中的晶圆W2 晶圆W5的位置，用户能够根据图像来分别确认晶圆W2 晶圆W5的温度分布。除上述的旋转台12的彩色图像之外，说明在显示部54中所能够显示的显示方式 数据的另一个例子。显示部54能够显示沿着旋转台12的径向的区域的温度变化。例如，如上所述，在进行晶圆Wl 晶圆W5的加热之后，当用户例如根据旋转台12的彩色图像来指定任意的上述径向的区域时，指示接受部55接受该指示。温度数据显示处理部57从温度映射数据检索与被指定的径向的区域相对应的被分配了 Θ的地址的温度测量值，对于检索到的温度测量值，针对在相同时刻获取的各组温度测量值算出平均值。并且，在画面上以曲线图对该平均值随时间的变化进行显示。如上所述，在图13的图像中，当朝向旋转台12的径向外侧去时，输出不同的Θ的温度测量值，这样在进行曲线图显示的情况下，读取例如用户在画面上所指定的区域中的最内侧的区域的Θ并r=l 128的地址的温度测量值，如上述那样算出平均值，进行曲线图显示。图14 图16表示曲线图，该曲线图是例如指定在图13中用点划线61所表示的规定的角度(Θ )为地址，如上述那样，由温度数据显示处理部57所显示的曲线图。在该例子中，表示了反复进行10次的温度测量试验的结果。表示将曲线图的横轴表示成时间并将纵轴表示成温度的曲线图。该曲线图的横轴的单位是秒，在该例子中，利用控制部5的时钟来算出自开始进行旋转台12的旋转的时刻到开始进行温度测量为止的时间，在该曲线图中，将该开始旋转的时刻设定为O秒。纵轴是单位是。C。在实际画面中，改变曲线的色彩而将各温度测量试验的结果显示在I个曲线图中。在图14 图16中，为了容易观察曲线，分成3个曲线图进行显示，将第I次 第4次的试验的曲线表示在图14中，将第5次 第8次的试验的曲线表示在图15中，将第9次、第10次的试验的曲线表示在图16中。另外，根据获取的曲线图可知，例如，试验开始的60秒后的、温度最低的第7次试验的温度与试验开始的140秒后的、温度最高的第8次试验的温度之间的温度差为15°C。试验开始的90秒后的、第7试验的温度与试验开始的140秒后的、第8次试验的温度之间的温度差为8°C。如此，能够根据曲线图，对在旋转台12的规定的径向的区域上的温度上升进行验证。另外，在显示部54中，还能够用曲线图对时间与旋转台12的径向上的温度分布之间的关系进行显示。例如，如上所述，在进行晶圆W I 晶圆W5的加热之后，用户例如根据旋转台12的彩色图像来对任意的上述径向上的区域与自温度测量开始时刻起的经过时间进行指定。控制部5从温度映射数据检索以分配有与被指定的径向上的区域相对应的Θ的地址所存储的、并且在与指定了的经过时间最近接的时间所获取的温度测量值，用曲线图对检索到的温度测量值进行显示。对于该曲线图，和图14 图16的曲线图相同，例如，也是通过读取用户在画面上指定的区域中的最内侧的区域的Θ并r=l 128的地址的温度测量值来制作该曲线图。图17 图19是按照设定时间以曲线图对例如用上述图13的点划线61表示的区域的温度分布进行显示的图。曲线图的横轴的数值表示距旋转台12的旋转中心P的距离(mm)，该横轴的数值与上述地址的r的值相对应。纵轴是 温度(°C)。在实际上，该图17 图19的各曲线也为了图示的方便而将用不同的颜色表示在一个曲线图的框内的温度分布分成各图进行显示。在图17中，表示从测量开始时起分别经过10秒、20秒、30秒、40秒时的旋转台12的径向上的温度分布。在图18中，表示从测量开始时起分别经过50秒、60秒、70秒、80秒时的旋转台12的径向上的包括晶圆W在内的温度分布。在图19中，表示从测量开始时起分别经过90秒、105秒时的旋转台12的径向上的包括晶圆W在内的温度分布。在该旋转台12的温度分布中包括晶圆W的径向上的温度分布。用户能够根据各曲线来对沿着上述径向的区域中的温度的上升进行验证。采用本发明，沿着旋转中的旋转台12的径向反复进行扫描，对旋转台12的径向的温度进行测量，将旋转台12的各地址与所获取的温度测量值相关联而作成温度映射数据进行存储，根据温度映射数据来显示旋转台12的温度分布。利用这种结构，用户能够容易得把握旋转中的晶圆W的温度分布。在上述实施方式中，在根据温度映射数据来显示图13的旋转台12的彩色图像时，如上所述，对于Θ相同的温度测量值，r越大，显示为越向旋转方向上游侧弯曲的彩色光点，但是，也可以显示为在径向上排列为直线状的彩色光点。另外，关于图14 图16的对时间与旋转台12的径向上的温度分布进行显示的曲线图，考虑到如用图12说明的那样对温度进行实际测量的位置与存储温度测量值的地址的位置错开，因而，也可以是，在r较小的范围内，程序(温度数据显示处理部)57使用与用户在图像上指定的区域相对应的Θ的地址的温度测量值，随着r变大，使用相对上述Θ朝向旋转方向上游侧错开的Θ的地址的温度测量值来制作曲线图。同样，对于图17 图19的表示径向上的温度分布的曲线图，也可以同样是，随着r变大，使用相对上述Θ朝向旋转方向上游侧错开的Θ的地址的温度测量值来制作曲线图。另外，在上述实施方式中，以旋转台12以237. 6转/分钟进行旋转为前提，运算扫描线的偏移，制作温度映射，但是，也可以是以实际的转速240转/分钟进行旋转为前提来制作温度映射。另外，也可以将旋转台12的实际转速设为与运算所使用的转速相同的237. 6转/分钟来进行温度测量。在上述实施方式中，在显示径向上的数据时，在I次扫描所需要的时间内，将旋转台12视为静止。如此，在旋转台12的旋转方向的位置在I次扫描所需要的时间内不发生较大变化的情况下，也可以不考虑旋转台12的速度地决定与各温度测量区域40对应的地址。为了尽可能实时把握旋转台的径向上的温度分布，优选使上述辐射温度测量部3在旋转台旋转I周的期间内沿着径向进行10次以上的扫描。不过，在如此制作温度映射时，扫描的次数不限于上述的例子，例如也可以进行100次以上的扫描。另外，如上所述，各地址的温度测量值作为彩色光点显示在显示部54中，并显示了旋转台12的图像浓淡程度，该彩色光点的大小与反复进行扫描的次数相对应地变化，上述次数越多，温度测量区域40的数量越多，因而，测量、显示的彩色光点的大小变小，能详细地显示晶圆W的温度分布，也可以增加反复进行扫描的次数，以详细地显示晶圆W的温度分布。例如，也可以使彩色光点作为与在旋转台的旋转方向上具有Imm 5mm的长度的区域相对应的点来显示。本发明的温度测量装置能够在上述旋转台旋转时沿着旋转台的径向反复进行扫 描，测量多个温度测量区域的温度并将与温度测量区域相对应的旋转台地址和温度测量值写入存储部，从而能够根据写入存储部的数据来对载置在旋转中的旋转台上的基板的温度分布进行显示。
权利要求
1.一种温度测量装置，该温度测量装置被用于热处理装置，该热处理装置具有在内部设有用于载置基板的旋转台的处理容器与用于对该处理容器进行加热的加热部，其中， 该温度测量装置包括 辐射温度测量部，其设置为，能够在使上述旋转台以规定的转速旋转的状态下，沿上述旋转台的径向对该旋转台的一表面侧进行扫描，从而测量沿着该径向形成的多个温度测量区域的温度； 温度映射制作部，其根据上述辐射温度测量部沿上述旋转台的径向进行扫描的每次扫描的温度测量区域的数量、及上述旋转台的上述规定的转速，确定由上述辐射温度测量部测量了温度的上述温度测量区域的地址，并将该温度与该地址相关联，存储到存储部； 温度数据显示处理部，其根据由上述温度映射制作部存储在上述存储部的上述温度与上述地址，显示上述基板的温度分布。
2.根据权利要求I所述的温度测量装置，其中， 该温度测量装置还包括指示接受部，该指示接受部用于接受来自用户的关于上述旋转台的规定的角度的指定，作为上述基板的温度分布在上述温度数据显示处理部中显示的显示方式， 上述温度数据显示处理部根据写入上述存储部的上述温度与上述地址，对由上述指示接受部接受的上述旋转台的沿着上述规定的角度形成的直线区域的温度分布进行显示。
3.根据权利要求I所述的温度测量装置，其中， 上述辐射温度测量部通过在上述处理容器的规定的部位沿上述旋转台的径向对该旋转台的一表面侧进行扫描，从而测量沿着该径向形成的多个温度测量区域的温度， 上述温度映射制作部在上述旋转台相对于上述辐射温度测量部旋转多周的期间内反复进行对上述辐射温度测量部测量了温度的上述温度测量区域的地址进行确定的处理，并将上述辐射温度测量部对上述温度进行测量时的时间与上述温度和上述地址相关联，存储到上述存储部。
4.根据权利要求3所述的温度测量装置，其中， 该温度测量装置还包括指示接受部，该指示接受部用于接受来自用户的关于上述旋转台的规定的角度的指定，作为上述基板的温度分布在上述温度数据显示处理部中显示的显示方式， 上述温度数据显示处理部根据写入上述存储部的上述温度、上述地址和上述时间，对包括由上述指示接受部接受的、上述旋转台的上述规定的角度确定的地址在内的区域的温度分布的经时变化进行显示。
5.根据权利要求I所述的温度测量装置，其中， 上述温度数据显示处理部用于对上述旋转台的上述一表面侧的包括上述基板的温度分布在内的温度分布进行显示。
6.根据权利要求I所述的温度测量装置，其中， 该温度测量装置还包括动作控制部，该动作控制部根据上述辐射温度测量部的扫描速度，以在上述旋转台旋转一周的期间内使上述辐射温度测量部沿着上述旋转台的径向进行10次以上的扫描的方式来控制上述旋转台的转速。
7.根据权利要求I所述的温度测量装置，其中，上述辐射温度测量部接收上述基板表面的红外线来测量上述基板表面的温度， 上述处理容器还包含狭缝，其沿着上述旋转台的径向从上述旋转台的内侧向径向外侧延伸，设置在上述旋转台的规定位置上；透射板，其设置为覆盖该狭缝并能够透射红外线， 上述辐射温度测量部沿着该狭缝隔着上述透射板沿上述旋转台的径向对该旋转台的一表面侧进行扫描，从而测量沿着该径向形成的多个温度测量区域的温度。
8.根据权利要求I所述的温度测量装置，其中， 上述辐射温度测量部设置为沿着上述旋转台的径向以从内侧到径向外侧的方式对该旋转台的上述一表面侧进行扫描。
9.一种热处理装置，其中， 该热处理装置包括 处理容器，其在内部设有用于载置基板的旋转台； 加热部，其用于对该处理容器进行加热； 权利要求I所述的上述温度测量装置。
10.一种温度测量方法，该温度测量方法用于对热处理装置中的基板的温度分布进行测量，该热处理装置具有在内部设有用于载置上述基板的旋转台的处理容器与用于对该处理容器进行加热的加热部，其中， 该温度测量方法包括以下步骤 在使上述旋转台以规定的转速旋转的状态下，利用辐射温度测量部获取上述旋转台的一表面侧的多个温度测量区域的温度，上述辐射温度测量部设置为能够通过沿上述旋转台的径向对该旋转台的上述一表面侧进行扫描而对沿着该径向形成的上述多个温度测量区域的温度进行测量； 根据上述辐射温度测量部沿上述旋转台的径向进行扫描的每次扫描的温度测量区域的数量、及上述旋转台的转速，对在获取上述多个温度测量区域的温度的步骤中获取了上述温度的上述温度测量区域的地址进行确定，并将该温度与该地址相关联，存储到存储部; 根据存储在上述存储部的上述温度与上述地址，显示上述基板的温度分布。
11.根据权利要求10所述的温度测量方法，其中， 该温度测量方法还包括用于接受来自用户的关于上述旋转台的规定的角度的指定的步骤， 在显示上述基板的温度分布的步骤中，根据写入上述存储部的上述温度与上述地址，对由沿着在用于接受上述规定的角度的指定的步骤中接受的上述规定的角度形成的直线区域的温度分布进行显示。
12.根据权利要求10所述的温度测量方法，其中， 上述辐射温度测量部构成为，在上述处理容器的规定的部位沿上述旋转台的径向对该旋转台的一表面侧进行扫描，从而测量沿着该径向形成的多个温度测量区域的温度， 在用于获取上述多个温度测量区域的温度的步骤中，在上述旋转台相对于上述辐射温度测量部旋转多周的期间内，获取上述旋转台的上述一表面侧的上述多个温度测量区域的温度，在存储到上述存储部的步骤中，在上述旋转台相对于上述辐射温度测量部旋转多周的期间内，将上述辐射温度测量部对上述温度进行测量的时间与上述温度和上述地址相关联，存储到上述存储部。
13.根据权利要求12所述的温度测量方法，其中， 该温度测量方法还包括用于接受来自用户的关于上述旋转台的规定的角度的指定的步骤， 在显示上述基板的温度分布的步骤中，根据写入上述存储部的上述温度、上述地址和上述时间，对包括由在用于接受上述规定的角度的指定的步骤中接受的、上述旋转台的上述规定的角度确定的地址在内的区域的温度分布的经时变化进行显示。
全文摘要
本发明提供用于热处理装置的温度测量装置、温度测量方法和热处理装置。该热处理装置具有加热部和在内部设有用于载置基板的旋转台的处理容器，该温度测量装置包括辐射温度测量部，其能够在使旋转台以规定的转速旋转的状态下，通过沿旋转台的径向对该旋转台的一表面侧进行扫描来测量沿着该径向形成的多个温度测量区域的温度；温度映射制作部，其根据由辐射温度测量部沿旋转台的径向进行扫描的每次扫描的温度测量区域的数量、及旋转台的规定的转速，确定由辐射温度测量部测量了温度的温度测量区域的地址，将该温度与该地址相关联，存储到存储部；温度数据显示处理部，其根据由温度映射制作部存储在存储部的温度与地址，显示基板的温度分布。
文档编号G01J5/00GK102796997SQ201210167749
公开日2012年11月28日 申请日期2012年5月25日 优先权日2011年5月26日
发明者诸井政幸, 菊池仁 申请人:东京毅力科创株式会社