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    • 专利摘要:
    本發明關於一種溫度測量裝置，係使用於包含有處理容器與加熱部的熱處理裝置，其中該處理容器的內部係設置有載置有基板之旋轉台，該加熱部係用以加熱該處理容器；該溫度測量裝置包含有：輻射溫度測量部，係設置為在使該旋轉台以特定的轉速旋轉之狀態下，在該旋轉台的一面側掃描於該旋轉台的徑向，藉此可測量沿著該徑向之複數溫度測量區域的溫度；溫度圖作成部，係依據該輻射溫度測量部所掃描在該旋轉台的徑向之每一次掃描的該溫度測量區域的數量以及該旋轉台的該特定轉速，來特定出該輻射溫度測量部所測量溫度之該溫度測量區域的位址，並使該溫度與該位址具有對應關係而記憶在記憶部；以及溫度資訊顯示處理部，係依據該溫度圖作成部所記憶在該記憶部之該溫度與該位址，來顯示該基板的溫度分佈。
    公开号:TW201312679A
    申请号:TW101118635
    申请日:2012-05-25
    公开日:2013-03-16
    发明作者:Masayuki Moroi；Hitoshi Kikuchi
    申请人:Tokyo Electron Ltd；
    IPC主号:H01L21-00
    专利说明:
    溫度測量裝置、溫度測量方法、記憶媒體及熱處理裝置
    本發明關於一種藉由使旋轉台旋轉來一邊旋轉基板一邊對基板進行熱處理之熱處理裝置所使用的溫度測量裝置、溫度測量方法、記憶媒體及熱處理裝置。
    作為熱處理裝置，已知有一種於例如處理容器內所設置之旋轉台的旋轉方向載置有複數基板(半導體晶圓，以下記載為晶圓)之裝置。該熱處理裝置係設置有沿著旋轉中之該旋轉台的徑向來供應處理氣體之氣體供應部。又，係設置有加熱晶圓之加熱器，而藉由一邊進行來自氣體供應部之氣體的噴出及藉由加熱器之晶圓的加熱，一邊使旋轉台旋轉，來對晶圓進行成膜處理。
    此熱處理裝置中，會進行晶圓是否已被加熱至適當溫度之檢查。此檢查係使用具備熱電耦之溫度測量用晶圓來進行，該熱電耦係透過配線而連接於處理容器外部的檢測機器。檢查的步驟順序為例如：當作業員將溫度測量用晶圓載置於旋轉台之晶圓的各載置區域後，會使加熱器的溫度上升，而藉由該熱電耦來檢測晶圓的溫度。如上所述地，由於溫度測量用晶圓係連接有配線，因此在此溫度測量時便使旋轉台的旋轉停止。
    但上述成膜處理中，於旋轉台所旋轉之區域處，例如會因加熱器的配置而形成有溫度分佈，因此便會有晶圓通過上述般形成有溫度分佈之區域的情況。又，會有晶圓受到所噴出之氣體溫度的影響之情況。在該等各情況下，縱使進行了上述檢查，而仍會有無法正確地了解成膜時的晶圓溫度之問題。又，為了作業員的安全，上述溫度測量中，雖係在將溫度測量用晶圓載置於旋轉台後，便使加熱器的溫度上升，但實際的處理時，被認為將處理結束後的晶圓群從處理容器搬出後，係在藉由加熱器來加熱處理容器內之狀態下，將下一晶圓群搬入至該處理容器。於是，上述檢測手法在實際的處理時，便會無法檢查晶圓溫度的上升過程。
    又，在晶圓的表面整體檢測溫度分佈之情況下，為了提高分解能而必須增加熱電耦的數量。但由於配置空間受到限制，使得溫度測量用晶圓所設置之熱電耦的數量有其極限，因此會有難以在晶圓的表面整體高精確度地檢測溫度分佈之問題。
    專利文獻1記載一種用以使薄膜氣相成長之反應爐內所設置的旋轉式晶座(susceptor)上所載置之基板的溫度分佈測量方法。該方法係藉由設置於特定位置處之溫度測量部，來連續地測量旋轉中之晶座上所載置之基板的表面溫度，並依據晶座的旋轉數之相關資訊，來解析伴隨著晶座的旋轉而位移之基板的測量點軌跡，再依據該解析結果，來使藉由溫度測量部所測量之溫度資訊與各測量點具有對應關係，藉以計算基板表面的溫度分佈。
    但該專利文獻1所記載的方法由於係依存於基板的旋轉來決定測量位置，因此會有無法正確地進行測量之問題。
    專利文獻1：日本特開平11-106289
    本發明有鑑於上述情事，其目的在於提供一種於處理容器內具備有旋轉台(係載置有基板且會旋轉)之熱處理裝置中，進行旋轉中之旋轉台上之基板的面內溫度分佈測量之技術。
    本發明一樣態提供一種溫度測量裝置，係使用於包含有處理容器與加熱部的熱處理裝置，其中該處理容器的內部係設置有載置有基板之旋轉台，該加熱部係用以加熱該處理容器；該溫度測量裝置包含有：輻射溫度測量部，係設置為在使該旋轉台以特定的轉速旋轉之狀態下，在該旋轉台的一面側掃描於該旋轉台的徑向，藉此可測量沿著該徑向之複數溫度測量區域的溫度；溫度圖作成部，係依據該輻射溫度測量部所掃描在該旋轉台的徑向之每一次掃描的該溫度測量區域的數量以及該旋轉台的該特定轉速，來特定出該輻射溫度測量部所測量溫度之該溫度測量區域的位址，並使該溫度與該位址具有對應關係而記憶在記憶部；以及溫度資訊顯示處理部，係依據該溫度圖作成部所記憶在該記憶部之該溫度與該位址，來顯示該基板的溫度分佈。
    本發明其他樣態提供一種熱處理裝置，其包含有：前述處理容器，其內部係設置有載置有前述基板的前述旋轉台；前述加熱部，係用以加熱前述處理容器；以及所記載之前述溫度測量裝置。
    本發明其他樣態提供一種溫度測量方法，係測量包含有內部設置有載置有基板的旋轉台之處理容器，與用以加熱該處理容器之加熱部之熱處理裝置的該基板的溫度分佈之方法；其具備以下步驟：藉由在該旋轉台的一面側掃描於該旋轉台的徑向，並以可測量沿著該徑向之複數溫度測量區域的溫度所設置之輻射溫度測量部，而在使該旋轉台以特定的轉速旋轉之狀態下，來取得該旋轉台之該一面側的該複數溫度測量區域的溫度之步驟；依據該輻射溫度測量部所掃描在該旋轉台的徑向之每一次掃描的該溫度測量區域的數量以及該旋轉台的旋轉數，來特定出在取得該複數該溫度測量區域的溫度之步驟中被取得該溫度之該溫度測量區域的位址，並使該溫度與該位址具有對應關係而記憶在記憶部之步驟；以及依據被記憶在該記憶部之該溫度與該位址，來顯示該基板的溫度分佈之步驟。
    本發明其他樣態提供一種記憶媒體，係包含有能夠執行上述溫度測量方法之步驟。
    首先，針對作為安裝有本發明溫度測量裝置之熱處理裝置的一實施型態之成膜裝置1加以說明。成膜裝置1係對基板(半導體晶圓W，以下記載為晶圓)進行原子層沈積(Atomic Layer Deposition；ALD)及分子層沈積(Molecular Layer Deposition；MLD)。
    圖1、圖2、圖3分別為成膜裝置1的縱剖側視圖、概略立體圖、橫剖俯視圖。
    成膜裝置1係包含有大致呈圓形的扁平真空容器11、旋轉台12、搬送機構2A(圖3)、旋轉驅動機構12a、加熱器20、第1反應氣體噴嘴21、分離氣體噴嘴22、第2反應氣體噴嘴23及分離氣體噴嘴24(圖2、圖3)、輻射溫度測量部3及控制部5。
    旋轉驅動機構12a可使旋轉台12旋轉於圓周方向。搬送機構2A係用以搬送晶圓W。加熱器20係設置於旋轉台12的下方。
    真空容器11係由頂板13，與構成真空容器11的側壁及底部之容器本體14所構成。真空容器11係設置於大氣氛圍，而為氣密地保持內部之結構。真空容器11另包含有用以氣密地保持真空容器11內之密封組件11a(圖1)、封閉容器本體14的中央部之蓋體14a、排氣口26、搬送口17(圖2、圖3)、可自由開閉搬送口17之擋門18(圖3)。
    以下，說明成膜裝置1的結構及熱處理時(成膜時)的動作。
    旋轉台12係水平地設置於真空容器11內。旋轉台12的表面係沿著該旋轉台12的旋轉方向(圓周方向)，而形成有用以載置晶圓W之5個凹部16。
    如圖3所示，搬送機構2A在保持有晶圓W之狀態下從搬送口17進入至真空容器11內後，從對應於搬送口17之位置處的凹部16的孔16a會有升降銷(未圖示)朝旋轉台12上突出，來保持從搬送機構2A傳遞而來的晶圓W。藉此，透過升降銷來將晶圓W從搬送機構2A傳遞至凹部16。
    藉由上述搬送機構2A、升降銷及旋轉台12來重複一連串的動作，而將晶圓W傳遞至各凹部16。在處理例如針對晶圓W之處理後，從真空容器11來將晶圓W搬出時，升降銷會將凹部16內的晶圓W往上頂，而搬送機構2A則會收取被上頂的晶圓W，並搬出至真空容器11外。
    旋轉台12上係於圓周方向依序分別配設有從旋轉台12的外周朝向中心延伸之棒狀的第1反應氣體噴嘴21、分離氣體噴嘴22、第2反應氣體噴嘴23及分離氣體噴嘴24。該等氣體噴嘴21~24係於下方具備有開口部，而沿著旋轉台12的徑向分別供應氣體。本實施型態中，例如，第1反應氣體噴嘴21及第2反應氣體噴嘴23係分別噴出作為第1反應氣體之BTBAS(雙丁基胺基矽烷)氣體以及作為第2反應氣體之O3(臭氧)氣體。分離氣體噴嘴22、24係噴出作為分離氣體之N2(氮)氣體。
    真空容器11的頂板13係具備有朝下方突出之扇狀的2個突狀部25，突狀部25係相隔有間隔地形成於圓周方向。分離氣體噴嘴22、24係設置為分別嵌入至突狀部25，並且將突狀部25於圓周方向予以分割。而第1反應氣體噴嘴21及第2反應氣體噴嘴23則設置為遠離各突狀部25。
    排氣口26係在容器本體14的底面處，而設置為開口於從各突狀部25下方的分離區域D朝向旋轉台12的徑向外側之位置處。
    將晶圓W載置於各凹部16後，便從排氣口26來排氣，而使真空容器11內成為真空氛圍。然後，旋轉旋轉台12，並藉由加熱器20而透過旋轉台12來將晶圓W加熱至例如350℃。圖3中的箭頭27係顯示旋轉台12的旋轉方向。
    接著，從各氣體噴嘴21~24供應氣體，且晶圓W會交互地通過第1反應氣體噴嘴21下方的第1處理區域P1與第2反應氣體噴嘴23下方的第2處理區域P2，而於晶圓W吸附有BTBAS氣體，接著會吸附有O3氣體，來使BTBAS分子被氧化而形成1層或複數層氧化矽的分子層。如此地，氧化矽的分子層便會依序層積而成膜有特定膜厚的矽氧化膜。
    在此成膜處理時從分離氣體噴嘴22、24被供應至分離區域D之N2氣體會在該分離區域D而往圓周方向擴散，來防止BTBAS氣體與O3氣體在旋轉台12上混合，並將剩餘的BTBAS氣體及O3氣體推往排氣口26流動。又，在此成膜處理時，旋轉台12之中心部區域上的空間28會供應有N2氣體。於頂板13處，該N2氣體會經由環狀地朝下方突出之突出部29的下方，而被供應至旋轉台12的徑向外側，來防止於該中心部區域C處之BTBAS氣體與O3氣體的混合。圖3中，係以箭頭來顯示成膜處理時之各氣體的流動。又，雖省略圖示，蓋體14a內及旋轉台12的內面側亦供應有N2氣體，來將反應氣體吹除。
    接著，針對藉由本實施型態之成膜裝置1的輻射溫度測量部3，來測量晶圓W的溫度分佈之概要加以說明。
    圖4係頂板13及旋轉台12的部分剖視圖。以下，亦一邊參照圖4來加以說明。圖4係對應於沿著槽縫31之剖面，該槽縫31在圖3中係以虛線來顯示而配置在氣體噴嘴21與分離氣體噴嘴24之間的區域。
    頂板13係在圖3中以虛線所顯示之位置處，開口有延伸於旋轉台12的徑向之槽縫31。槽縫31係設置為至少對應於旋轉台12所設置之凹部16的徑向整體。本實施型態中，槽縫31係設置為對應於旋轉台12的徑向整體。
    成膜裝置1係包含有覆蓋槽縫31的上下所設置之下側穿透板32及上側穿透板33。該等下側穿透板32、上側穿透板33係由例如藍寶石等之可供從旋轉台12的表面側所輻射之紅外線穿透，以便能夠藉由輻射溫度測量部3來測量溫度，並且可氣密地保持真空容器11內之材料所構成。藉此，本實施型態中，便可在氣密地保持真空容器11內之狀態下測量旋轉台12的溫度。
    輻射溫度測量部3為非接觸式溫度計。輻射溫度測量部3係設置於槽縫31的上方。本實施型態中，圖4中之從旋轉台12的表面到輻射溫度測量部3的下端之高度H為例如500mm。本實施型態中，輻射溫度測量部3係設置為藉由在旋轉台12的一面側掃描於旋轉台12的徑向，而可測量沿著該徑向之複數部位的溫度。
    圖5~圖7係顯示輻射溫度測量部3的概略結構與動作的概略。
    輻射溫度測量部3係包含有具有反射面303~305之旋轉體302，與包含有能夠感光紅外線的感光部301a之檢測部301。
    檢測部301係能夠感光紅外線，來計算對應於所感光的紅外線量之溫度測量值之紅外線感測器。本實施型態中，檢測部301的感光部301a係能夠感光被旋轉體302的反射面303~305所反射之紅外線。
    本實施型態中，旋轉體302係構成為從俯視觀之為3角形，而旋轉體302的3個各側面則作為反射面303~305所構成。如圖5所示，旋轉體302係以旋轉軸306為中心而往圖中箭頭所示方向旋轉。此處，旋轉體302可由以例如50Hz旋轉之伺服馬達所構成。
    旋轉體302的反射面303~305係構成為當位在對向於檢測部301的感光部301a之位置處時，能夠反射從頂板13之槽縫31下的旋轉台12一面側所輻射之紅外線。
    檢測部301係構成及配置為感光部301a能夠感光被旋轉體302的反射面303~305當中任一者所反射之紅外線。
    依據上述結構，則檢測部301的感光部301a便會感光從旋轉台12之一面側的特定位置(以下稱作溫度測量區域40)處所輻射之紅外線，其中該旋轉台12之一面側的特定位置係依據位在對向於檢測部301的感光部301a之位置處的反射面303~305當中任一者與檢測部301的感光部301a之相對位置來決定。圖示之範例中，與檢測部301的感光部301a呈對向之旋轉體302的反射面303之與感光部301a呈水平的部位處所反射之旋轉台12的一面側的位置係成為溫度測量區域40。
    檢測部301會計算對應於所感光的紅外線量之溫度測量值。檢測部301會將所算出之溫度測量值依序傳送至控制部5(圖1)。
    又，旋轉體302係構成為當各反射面303~305配置為與檢測部301的感光部301a呈對向而旋轉時，溫度測量區域40會從旋轉台12一面側的內側朝向外側方向移動。亦即，本實施型態中，旋轉體302的一邊(反射面303~305)係構成為會對應於從旋轉台12的內徑側朝向外徑側掃描之長度。藉由上述結構，便可從旋轉台12的內側至外側規則地進行連續掃描。藉此，便可高速地掃描。又，可不依存於旋轉台12的旋轉速度而從旋轉台12的內徑側朝向外徑側掃描，並且，縱使旋轉台12為停止狀態、低速旋轉狀態或高速旋轉狀態當中的任一者，仍可良好地進行溫度測量。此外，在此，雖係顯示旋轉體302係構成為從俯視觀之為3角形之範例，但只要旋轉體302的各反射面係構成為會對應於從旋轉台12的內徑側朝向外徑側掃描之長度，則旋轉體302從俯視方向觀之亦可為3角形以外的多角形狀。
    如圖5~圖7所示，當旋轉體302的反射面303位在與檢測部301的感光部301a呈對向之位置處之狀態下而旋轉體302繞旋轉軸306的周圍旋轉時，則旋轉台12處之溫度測量區域40便會從旋轉台12的內側(圖中右側)朝外側(圖中左側)移動。當溫度測量區域40移動至旋轉台12的外側後，旋轉體302的反射面305便會成為與檢測部301的感光部301a呈對向，而包含有晶圓W之旋轉台12處之溫度測量區域40則會再度往旋轉台12的內側移動。
    於此狀態下，當旋轉體302繞旋轉軸306的周圍旋轉時，旋轉台12處之溫度測量區域40會再度從旋轉台12的內側朝外側移動。本實施型態中，藉由重複上述步驟順序，則輻射溫度測量部3便可重複地連續進行從旋轉台12的內側朝向外側之掃描。
    又，檢測部301係構成為藉由從旋轉體302之反射面303~305中的1個連續地(例如128次)取入紅外線，從而可檢測徑向之128個部位的溫度。
    本實施型態中，如上所述地，例如，當旋轉體302係由以50Hz旋轉之伺服馬達所構成的情況下，由於旋轉體302係具有3個反射面303~305，因此便可使輻射溫度測量部3從旋轉台12的內側朝向外側掃描之速度為150Hz。亦即，輻射溫度測量部3可在1秒的期間進行150次掃描。又，輻射溫度測量部3可構成為溫度測量區域40(溫度測量區域)的直徑會成為例如5mm。
    輻射溫度測量部3可構成為會在較旋轉台12之載置有晶圓W的凹部16要更靠近內側之位置處至旋轉台的外周端之範圍內進行掃描。圖4中的虛線34及35係顯示從分別朝旋轉台12的最內周側及最外周側移動之溫度測量區域40朝向輻射溫度測量部3之紅外線。
    本實施型態中，當輻射溫度測量部3進行掃描的期間，旋轉台12係會旋轉。
    圖8係顯示旋轉台12與溫度測量區域40的關係之俯視圖。
    輻射溫度測量部3會在頂板13之槽縫31下的旋轉台12上從內側朝向外側掃描。
    例如，在第n次(n為整數)的掃描中，當旋轉台12的線41所示之部位位在頂板13的槽縫31下之情況下，輻射溫度測量部3會在線41上從內側朝外側掃描，來測量複數溫度測量區域40的溫度。之後，當旋轉台12往箭頭27的方向旋轉，而在第n+1次(n為整數)的掃描中，當旋轉台12的線42所示之部位位在頂板13的槽縫31下之情況下，則輻射溫度測量部3便會在線42上從內側朝外側掃描，來測量複數溫度測量區域40的溫度。圖8係顯示其狀態。
    如上所述，當檢測部301係構成為從旋轉體302之反射面303~305中的1個連續地(例如128次)取入紅外線之情況下，則各線41或42上便會存在有128個溫度測量區域40。
    藉由旋轉台12的旋轉，且以旋轉台12的旋轉中心P為中心，則掃描線41及42的中心角便會相互地偏移對應於旋轉台12的旋轉速度之角度。如此地，藉由一邊使旋轉台12旋轉一邊重複掃描，來依序取得旋轉台12之多個位置的溫度測量值。
    藉此，藉由輻射溫度測量部3，便可測量旋轉台12之圓周方向複數部位處的溫度。
    接著，針對成膜裝置1所設置之電腦(控制部5)的結構，使用圖9的方塊圖來加以說明。
    控制部5係包含有匯流排51、CPU52、溫度圖記憶部53、顯示部54、指示接收部55、溫度圖作成部56、溫度資訊顯示處理部57及動作控制部58。此外，顯示部54、指示接收部55、溫度圖作成部56、溫度資訊顯示處理部57及動作控制部58係相當於藉由CPU52及CPU52所執行的程式而實現之控制部5的功能性方塊。雖未圖示，控制部5係具有能夠記憶該等程式之記憶部。
    匯流排51係連接有輻射溫度測量部3、CPU52、溫度圖記憶部53、顯示部54、指示接收部55、溫度圖作成部56、溫度資訊顯示處理部57及動作控制部58。溫度圖記憶部53係記憶有如後所述般地使旋轉台12的各位址與溫度測量值具有對應關係之溫度圖資訊(溫度資訊)之記憶體。
    顯示部54係用以顯示有顯示旋轉台12的溫度分佈之影像資訊、顯示旋轉台12的徑向與溫度的關係之圖表資訊、或顯示該徑向的溫度平均值與時間的關係之圖表資訊等。
    指示接收部55係接收依據使用者的特定操作之指示。本實施型態中，指示接收部55亦具有作為顯示指示接收部之功能，其能夠接收溫度分佈相關資訊之顯示樣態的指定。顯示樣態可包含有藉由對應於例如溫度之彩色點的集合來顯示旋轉台12的彩色影像之樣態，或是顯示圖表之樣態等，其中該圖表係顯示沿著使用者指定的角度之直線區域的溫度分佈。
    溫度圖作成部56可藉由從上述溫度測量值(其係從輻射溫度測量部3來取入)來作成溫度圖之程式來實現。
    溫度資訊顯示處理部57在此範例中，可由依據指示接收部55所指定之顯示樣態，並從溫度圖資訊以彩色影像來辨識旋轉台55的一面側處之掃描區域整體的溫度分佈且顯示在顯示部54之程式來實現。
    能夠實現該等溫度圖作成部56及溫度資訊顯示處理部5之程式係寫入有可分別進行溫度圖的作成、對於顯示部54之各資訊的顯示之命令(各步驟)，來將控制訊號輸出至裝置的各部。
    動作控制部58係控制成膜裝置1各部的動作。動作控制部58在本實施型態中，可藉由程式來實現，該程式係寫入有為了測量成膜裝置1之真空容器11內的旋轉台12所載置之晶圓W的溫度分佈而控制成膜裝置1各部的動作之步驟順序或命令(各步驟)。
    以下，針對為了作成溫度圖資訊而分配在旋轉台12的表面之位址加以說明。圖10係顯示一範例。
    此位址係藉由特定出旋轉台12的徑向位置之座標r與特定出旋轉台12的圓周方向位置之θ，而以極座標來分配。溫度圖作成部56係將藉由輻射溫度測量部3所取得之各溫度測量區域40的溫度測量值，分配在對應於該溫度測量區域40之位址來作成溫度圖資訊。如上所述，由於輻射溫度測量部3會在1次掃描中檢測徑向之128個部位的溫度，因此r座標便會從旋轉台12的掃描點(溫度測量區域)依序對應於各掃描點，而被分配為1~128的地點。若r座標的值愈小，則為愈接近旋轉台12的內側之區域。θ座標係以旋轉台12的旋轉中心P為基準並以0.5°刻度的角度來設定，而被分配為0~355.5當中之0.5刻度的地點。此外，該刻劃的角度僅係舉一例，不限於此值。愈接近旋轉台12的旋轉方向上游側，則θ值愈大。然後，θ=0之位址的旋轉方向下游側相鄰的區域係設定為θ=355.5的位址。
    圖10係顯示r為1~128且θ為1，1.5之位址的分佈。
    如圖10所示，由於愈接近旋轉中心P，則旋轉台12之圓周方向的長度愈短，因此在r為65~128的範圍中，雖係將溫度測量數據分別分配為θ=1、1.5之位址，但在r為1~64的範圍中，則使溫度測量數據為θ=1。而在其他θ=0.5~1以外的範圍中，在r為1~64之範圍中，亦係使θ=m+0.5(m為整數)。此外，從圖中以A所示之旋轉中心P觀之，θ=1、1.5之位址的概形線與旋轉中心P所構成的角度雖然實際上為1°，但為了防止各位址的顯示變小而難以辨識，係描繪為較1°要來得大。
    圖11係顯示記憶在溫度圖記憶部53之溫度圖資訊的一構成例之圖式。
    此溫度圖中，藉由輻射溫度測量部3所檢測之溫度測量值係被寫入在對應於位址(r，θ)之區域，該位址(r，θ)係相當於取得有該溫度測量值之溫度測量區域40。
    以下，針對該溫度測量區域40與位址(r，θ)的對應關係加以說明。
    本實施型態中，溫度圖作成部56係構成為能夠掌握控制部5的時脈、旋轉台12的旋轉速度、以及溫度測量值所被取得之自檢測開始的時間。
    溫度圖作成部56會計數從輻射溫度測量部3所傳送之溫度測量值為從檢測開始第幾次所傳送之溫度測量值，來特定出r值。亦即，若為第1次所傳送之溫度測量值，則r=1，若為第125次所傳送之溫度測量值，則r=125，若為第225次所傳送之溫度測量值，則r=225-128=97。
    溫度圖作成部56會使開始溫度測量而輻射溫度測量部3在第1次所進行之掃描中獲得的溫度測量值作為θ=0之溫度測量值。θ=0係對應於參照圖3及圖4所說明之設置有槽縫31的部位。接著，關於後續所進行之藉由輻射溫度測量部3的掃描所獲得之溫度測量值，溫度圖作成部56會依據控制部5的時脈與旋轉台12的旋轉速度來特定出θ及r。
    溫度圖作成部56會使藉由輻射溫度測量部3的掃描所獲得之溫度測量值與θ、r及從測量開始的經過時間具有對應關係，且記憶在溫度圖記憶部53。
    亦即，以1分鐘的期間來進行溫度圖資訊的作成，若旋轉台12的旋轉速度為240轉/分，便可連續取得240個0~360°量的溫度圖資訊群，從而可獲得從測量開始對應於經過時間之溫度圖資訊。此外，如後所述地，在此範例中，由於輻射溫度測量部3的掃描速度相較於旋轉台12的旋轉速度係非常地快，因此在顯示溫度測量值的圖表時，便將藉由例如1次的掃描所獲得之溫度測量值視作為相同時間內所獲得之溫度測量值。
    此處，由於係一邊使旋轉台12旋轉一邊藉由輻射溫度測量部3來進行掃描，因此如圖12所示般，當實際上溫度測量區域40從旋轉台12的內側朝向外側移動的期間而從旋轉台12來觀看時，則溫度測量區域40便會在1次的掃描中朝向該旋轉台12的旋轉方向上游側如曲線般地移動。
    但在此範例中，由於曲線的彎曲程度較小，因此便將溫度圖作成部56視作為溫度測量區域會如圖4所示般地因1次的掃描，而沿著旋轉台12的徑向直線移動。亦即，溫度圖作成部56在1次的掃描中所獲得之溫度測量值之r=2~128的θ值係被視作為與r=1之θ值為相同值，來作成溫度圖資訊。
    然而，由於進行溫度測量時之旋轉台12的旋轉速度在此範例中為240轉/分，因此圖8中以θ1所示之連續進行掃描之線41、42所構成的角度，依據以下的式(1)，則θ1便為9.6°。
    式(1)：θ1=1秒期間之旋轉台12的旋轉速度(轉/秒)×360°÷掃描速度(Hz)=(240/60)×360×1/150=9.6°
    如此地，當θ1為9.6°時，若每9.6°便測量，則使旋轉台12旋轉2次(旋轉720°)後，後續所獲得之掃描便會重複掃描已進行掃描的區域。為了儘可能地以較多點來作成溫度圖，較佳係不要針對相同區域而重複測量。
    因此，在作成溫度圖時，係以接近此實際的旋轉速度，並且上述掃描線不易發生重疊之旋轉速度(例如237.6轉/分)來使旋轉台12旋轉，如此便可消除顯示的問題。
    針對上述處理加以說明，依據式(1)，θ1=(237.6/60)×360×1/150=9.504°。亦即，每進行1次掃描後，則下一次的掃描便相對於前次掃描，而使θ偏移9.504°，並將溫度測量值寫入溫度圖資訊。如上所述地，由於θ係以0.5°的刻度來設定，因此例如，若所計算之θ為無法被0.5除盡之數值的情況，則控制部便會使θ的值為近似於能夠被0.5除盡之較接近的數值，並將該近似的數值寫入溫度圖資訊。
    依上述方式來作成旋轉台的實際旋轉速度與溫度圖資訊，雖然溫度測量區域的實際位置與對應於該溫度測量區域之溫度圖資訊上之位址的位置會在旋轉中心P的周圍若干旋轉般地偏移，但在實用上不會成為問題。
    但亦可不如上所述地以旋轉速度(例如237.6轉/分)來使旋轉台12旋轉來進行處理。
    上述方式所作成之溫度圖資訊會在暫時停止輻射溫度測量部3的掃描並再度開始後，再重新作成。舊的溫度圖資訊直到使用者有指示之前，會被收納在溫度圖記憶部53。
    以下，針對利用該成膜裝置1所進行之晶圓W的溫度測量試驗步驟順序加以說明。
    與成膜處理時同樣地藉由搬送機構2A來搬送5片晶圓W，並載置於凹部16。此處，5片晶圓W當中的4片可與成膜處理中所使用之晶圓W同樣地由SiC(碳化矽)所構成，而5片當中的1片則由例如Si(矽)所構成。Si所構成的晶圓W之後係記載為晶圓W1。然後，將SiC所構成的4片晶圓W記載為晶圓W2~晶圓W5。
    於此狀態下，當指示接收部55從使用者接收晶圓W的溫度測量指示後，動作控制部58便會依據指示接收部55所接收之指示，來開始旋轉台12的旋轉，並上升加熱器20的溫度來加熱晶圓W1~晶圓W5。經過特定時間，而旋轉台12的旋轉速度成為240轉/分後，依據動作控制部58的指示，並藉由輻射溫度測量部3來從旋轉台12的內側朝向外側重複進行掃描。溫度圖作成部56會使對應於所掃描的溫度測量區域40之位址，與輻射溫度測量部3所測量之測量溫度值具有對應關係，並將其作為溫度圖資訊而記憶在記憶部53。
    動作控制部58會在例如重複進行掃描40次後結束掃描，並停止溫度圖資訊的作成。當指示接收部55從使用者接收開始溫度測量後之經過時間的設定後，溫度資訊顯示處理部57會參照記憶部53所記憶之溫度圖資訊，而將該經過時間中包含有晶圓W的表面溫度分佈之旋轉台12的表面溫度分佈，作為彩色影像而顯示在顯示部54。
    圖13係將實際上所顯示的影像若干簡化後加以顯示。此彩色影像實際上雖係對應於溫度梯度，而以施有彩色的濃淡之狀態來加以顯示，但此圖13中，為了便於圖示，係以等高線來區劃形成有溫度差之區域間而加以顯示。溫度的高低順序為：以多個點而以深灰色所顯示之區域>以淺灰色所顯示之區域>畫上斜線之區域。
    該影像係藉由溫度資訊顯示處理部57來描繪。溫度資訊顯示處理部57會參照溫度圖資訊，來特定出使用者所指定之經過時間以及較其之前的時間所取得之溫度測量值，並將其作為對應於溫度測量值之彩色點而顯示在對應於顯示部的各位址之位置處，並如上所述般地描繪旋轉台12的彩色影像。但從檢測開始到使用者所指定之時間為止的期間，若位址相互地具有相同溫度測量值的情況，則會將新取得的溫度測量值作為彩色點來輸出。
    然而，具有相同值的θ之位址的溫度測量值中，若r值愈大，雖會作為旋轉台12之周緣部側的彩色點而被輸出，但如圖12所說明般，會因旋轉台12的旋轉，愈接近旋轉台12的徑向外側，則實際上所測量溫度的位置便會較所被分配之θ的位置而要往旋轉方向上游側偏移。於是，溫度資訊顯示處理部57針對具有相同值的θ之溫度測量值，便可不作為沿著旋轉台12的徑向而配列在直線上之彩色點來輸出，而是可作為配列在愈接近旋轉台12的周緣側則愈朝向旋轉方向上游側彎曲之曲線上的彩色點來輸出。藉此，便可高精確度地將真空容器11內的實際溫度分佈顯示在顯示部54。此彩色點的彎曲程度可對應於進行測量時之旋轉台12的旋轉速度來決定，且係設定為溫度測量值的取得位置與該溫度測量值之彩色點的輸出位置會接近一致。
    上述實施型態中，從溫度圖資訊來顯示圖13之旋轉台12的彩色影像時，雖係如上所述般地針對相同θ的溫度測量值，則作為r愈大便愈朝向旋轉方向上游側彎曲之彩色點來加以顯示，但亦可作為直線狀地配列在徑向之彩色點來顯示。
    此處，由於Si所構成的晶圓W1係較SiC所構成的晶圓W2~晶圓W4而升溫速度要大，因此便可如圖13所示般地特定出旋轉台12上之晶圓W1的位置。藉以特定出彩色影像中之晶圓W2~晶圓W5的位置，從而使用者便可由影像來分別確認晶圓W2~晶圓W5的溫度分佈。
    以下，說明除了上述旋轉台12的彩色影像以外，可顯示於顯示部54之顯示樣態資訊的一例。顯示部54係可顯示沿著旋轉台12的徑向之區域的溫度變化。例如，如上所述般地在進行晶圓W1~晶圓W5的加熱後，當使用者從旋轉台12的彩色影像而指定該徑向的任意區域後，指示接收部55便會接收該指示。溫度資訊顯示處理部57會從溫度圖資訊來檢索對應於所指定之徑向區域的θ所被分配之位址的溫度測量值，並針對所檢索之溫度測量值，來計算各個相同時刻所取得之溫度測量值的平均值。然後，將該平均值的時間推移以圖表來顯示於畫面上。圖13的影像中，雖係如上所述般地愈接近旋轉台12的徑向外側，則相異θ的溫度測量值會被輸出，但如上所述般地以圖表來進行顯示的情況，則例如會在畫面上使用者所指定之區域處，讀取最內側區域的θ且r=1~128之位址的溫度測量值，並如上所述般地計算平均值，且以圖表來顯示。
    圖14~圖16係指定例如圖13中以虛線61所表示之特定角度(θ)作為位址，而顯示如上所述般溫度資訊顯示處理部57所顯示之圖表。此範例中，係顯示重複進行10次溫度測量試驗的結果。圖表中的橫軸表示時間，縱軸表示溫度。圖表中，橫軸的單位為秒，在此範例中，係計算從藉由控制部5的時脈來開始旋轉台2的旋轉之時間點到開始溫度測量為止之時間，並將開始該旋轉的時刻設定為0秒，而以圖表來顯示。縱軸的單位為℃。
    實際的畫面中，係改變圖表線的顏色而將各溫度測量試驗的結果顯示於1個圖表中。此圖14~圖16中，為了容易觀看圖表線，而分為3個圖表來顯示，第1次~第4次試驗的圖表線係顯示於圖14，第5次~第8次試驗的圖表線係顯示於圖15，第9、第10次試驗的圖表線係顯示於圖16。此外，由所獲得之圖表，例如，試驗開始60秒後溫度最低之第7次試驗的溫度與試驗開始140秒後溫度最高之第8次試驗的溫度差為15℃。試驗開始90秒後之試驗7的溫度與試驗8之試驗開始140秒後的溫度差為8℃。如此地，從圖表便可驗證旋轉台12之特定徑向區域處的溫度上升。
    又，此外，顯示部54亦可以圖表來顯示時間與旋轉台12之徑向溫度分佈的關係。例如，如上所述般在進行晶圓W1~晶圓W5的加熱後，使用者可從例如旋轉台12的彩色影像來指定該徑向的任意區域與從溫度測量開始時刻之經過時間。控制部5會從溫度圖資訊來檢索被記憶在對應於所指定之徑向區域的θ所被分配之位址，且最接近所指定的經過時間之時間所取得的溫度測量值，並將所檢索之溫度測量值以圖表來顯示。此圖表亦與圖14~圖16的圖表同樣地，藉由例如在畫面上使用者所指定之區域處，讀取最內側區域的θ且r=1~128之位址的溫度測量值，並如上所述般地計算平均值，且以圖表來顯示所作成。
    圖17~圖19係以圖表來顯示各個設定時間之例如上述圖10中以虛線61所顯示之區域的溫度分佈。圖表中橫軸的數值表示從旋轉台12的旋轉中心P之距離(mm)，其係對應於前述位址的r值。縱軸為溫度(℃)。該等圖17~圖19的各圖表線亦為了便於圖示，而將實際上以不同顏色顯示於一個圖表的框內者，分開在各圖來顯示。
    圖17係顯示從測量開始分別經過10秒、20秒、30秒、40秒時，旋轉台12的徑向溫度分佈。圖18係顯示從測量開始分別經過50秒、60秒、70秒、80秒時，包含有晶圓W之旋轉台12的徑向溫度分佈。圖19係顯示從測量開始分別經過90秒、105秒時，包含有旋轉台12徑向上的晶圓W之溫度分佈。該等旋轉台12的溫度分佈係包含有晶圓W的徑向溫度分佈。從各圖表線，使用者便可驗證沿著該徑向之區域處的溫度上升。
    依據本發明，係沿著旋轉中之旋轉台12的徑向重複掃描來測量徑向的溫度，並使旋轉台12的各位址與所取得之溫度測量值具有對應關係而作為溫度圖資訊加以記憶，再依據溫度圖資訊來顯示旋轉台12的溫度分佈。藉由上述結構，使用者便可容易地掌握旋轉中之晶圓W的溫度分佈。
    又，針對圖14~圖16之顯示有時間與旋轉台12的徑向溫度分佈之圖表，考慮了如圖12所說明般，溫度被實際測量的地點與溫度測量值被收納之位址的地點會有偏移，因此程式57在當r為較小的範圍內，亦可使用對應於使用者在影像上所指定之區域之θ的溫度測量值，而隨著r變大，則使用較該θ要往旋轉方向上游側偏移之θ之位址的溫度測量值來作成圖表。針對圖17~圖19之顯示徑向溫度分佈的圖表，亦可同樣地，隨著r變大，則使用較該θ要往旋轉方向上游側偏移之θ的溫度測量值來作成圖表。
    又，上述實施型態中，雖係利用旋轉台12以237.6轉/分來使旋轉台12旋轉，來計算掃描線的偏移而作成溫度圖，但亦可利用以實際的旋轉速度之240轉/分而旋轉者來作成溫度圖資訊。又，亦可設定為與計算旋轉台12的實際旋轉速度時所使用之旋轉速度相同的237.6轉/分來進行溫度測量。
    上述實施型態中，在顯示徑向的資訊時，係在1次掃描的所需時間內而將旋轉台12視為靜止。如此般，在1次掃描的所需時間內而旋轉台12的旋轉方向位置無大變化之情況下，則亦可不考慮旋轉台12的速度來決定對應於各溫度測量區域40之位址。該輻射溫度測量部3為了儘可能地即時掌握旋轉台的徑向溫度分佈，較佳係在旋轉台旋轉1次的期間便沿著徑向掃描10次以上。
    但是，如上所述地製作溫度圖時，掃描的次數不限於上述範例，而亦可進行例如100次以上。又，如上所述般各位址的溫度測量值雖係作為彩色點而被顯示在顯示部54，來顯示旋轉台12的濃淡影像，但該彩色點的大小會對應於重複進行掃描的次數而改變，由於該次數愈多，則溫度測量區域40的數量便會愈多，而所測量、顯示之彩色點的大小會愈小，因此便可詳細地顯示晶圓W的溫度分佈。例如，亦可將彩色點作為對應於旋轉台的旋轉方向而長度為1mm~5mm之區域之點來加以顯示。
    本發明之溫度測量裝置可在該旋轉台的旋轉時沿著旋轉台的徑向重複掃描，來測量複數溫度測量區域的溫度，並藉由將對應於溫度測量區域之旋轉台的位址與溫度測量值寫入在記憶部，且依據被寫入在記憶部之資訊，來顯示旋轉中之旋轉台所載置之基板的溫度分佈。
    1‧‧‧成膜裝置
    2A‧‧‧搬送機構
    3‧‧‧輻射溫度測量部
    5‧‧‧控制部
    11‧‧‧真空容器
    11a‧‧‧密封組件
    12‧‧‧旋轉台
    12a‧‧‧旋轉驅動機構
    13‧‧‧頂板
    14‧‧‧容器本體
    14a‧‧‧蓋體
    16‧‧‧凹部
    17‧‧‧搬送口
    18‧‧‧擋門
    20‧‧‧加熱器
    21‧‧‧第1反應氣體噴嘴
    22‧‧‧分離氣體噴嘴
    23‧‧‧第2反應氣體噴嘴
    24‧‧‧分離氣體噴嘴
    26‧‧‧排氣口
    31‧‧‧槽縫
    32‧‧‧下側穿透板
    33‧‧‧上側穿透板
    34、35‧‧‧紅外線
    40‧‧‧溫度測量區域
    301‧‧‧檢測部
    301a‧‧‧感光部
    302‧‧‧旋轉體
    303~305‧‧‧反射面
    306‧‧‧旋轉軸
    H‧‧‧高度
    W‧‧‧晶圓
    圖1係本發明熱處理裝置實施型態之成膜裝置的縱剖側視圖。
    圖2為顯示上述成膜裝置內部的概略結構之立體圖。
    圖3為上述成膜裝置之真空容器的底部之縱剖視圖。
    圖4係顯示溫度測量部的溫度測量區域之說明圖。
    圖5為溫度測量部的概略圖。
    圖6為溫度測量部的概略圖。
    圖7為溫度測量部的概略圖。
    圖8係顯示所掃描的點之示意圖。
    圖9為該成膜裝置所設置之控制部的方塊圖。
    圖10係顯示所掃描的點與該控制部的台座之關係之示意圖。
    圖11係顯示該台座的結構之說明圖。
    圖12係顯示移動中之溫度測量區域的位置之俯視圖。
    圖13係顯示構成該控制部之顯示部所顯示之旋轉台的溫度分佈之示意圖。
    圖14係顯示時間與溫度測量值的關係之圖表。
    圖15係顯示時間與溫度測量值的關係之圖表。
    圖16係顯示時間與溫度測量值的關係之圖表。
    圖17係顯示旋轉台的徑向位置與溫度的關係之圖表。
    圖18係顯示旋轉台的徑向位置與溫度的關係之圖表。
    圖19係顯示旋轉台的徑向位置與溫度的關係之圖表。
    3‧‧‧輻射溫度測量部
    11a‧‧‧密封組件
    12‧‧‧旋轉台
    13‧‧‧頂板
    16‧‧‧凹部
    31‧‧‧槽縫
    32‧‧‧下側穿透板
    33‧‧‧上側穿透板
    34、35‧‧‧紅外線
    H‧‧‧高度
    W‧‧‧晶圓
    权利要求:
    Claims (14)
    [1] 一種溫度測量裝置，係使用於包含有處理容器與加熱部的熱處理裝置，其中該處理容器的內部係設置有載置有基板之旋轉台，該加熱部係用以加熱該處理容器；該溫度測量裝置包含有：輻射溫度測量部，係設置為在使該旋轉台以特定的轉速旋轉之狀態下，在該旋轉台的一面側掃描於該旋轉台的徑向，藉此可測量沿著該徑向之複數溫度測量區域的溫度；溫度圖作成部，係依據該輻射溫度測量部所掃描在該旋轉台的徑向之每一次掃描的該溫度測量區域的數量以及該旋轉台的該特定轉速，來特定出該輻射溫度測量部所測量溫度之該溫度測量區域的位址，並使該溫度與該位址具有對應關係而記憶在記憶部；以及溫度資訊顯示處理部，係依據該溫度圖作成部所記憶在該記憶部之該溫度與該位址，來顯示該旋轉台的溫度分佈。
    [2] 如申請專利範圍第1項之溫度測量裝置，其另包含有指示接收部，係從使用者接收該旋轉台之特定角度的指定，來作為顯示於該溫度資訊顯示處理部之該旋轉台的溫度分佈的表記樣態；該溫度資訊顯示處理部係依據寫入在該記憶部之該溫度與該位址，來顯示沿著該指示接收部所接收之該旋轉台的該特定角度之直線區域的溫度分佈。
    [3] 如申請專利範圍第1項之溫度測量裝置，其中該輻射溫度測量部係在該處理容器的特定部位處，藉由在該旋轉台的一面側掃描於該旋轉台的徑向，來測量沿著該徑向之複數溫度測量區域的溫度；該溫度圖作成部會在該旋轉台相對於該輻射溫度測量部而旋轉複數次的期間，重複特定出該輻射溫度測量部所測量溫度之該溫度測量區域的位址之處理，並使該輻射溫度測量部所測量該溫度的時間與該溫度及該位址具有對應關係而記憶在該記憶部。
    [4] 如申請專利範圍第3項之溫度測量裝置，其另包含有指示接收部，係從使用者接收該旋轉台之特定角度的指定，來作為顯示於該溫度資訊顯示處理部之該基板的溫度分佈的表記樣態；該溫度圖作成部會使該溫度與該溫度所被測量的時間亦具有對應關係而記憶在該記憶部；該溫度資訊顯示處理部係依據寫入在該記憶部之該溫度、該位址及該時間，來顯示包含有作為位址之該指示接收部所接收之該旋轉台的該特定角度之區域的溫度分佈與時變化。
    [5] 如申請專利範圍第1項之溫度測量裝置，其中該溫度資訊顯示處理部係顯示包含有該基板的溫度分佈之該旋轉台的該一面側的溫度分佈。
    [6] 如申請專利範圍第1項之溫度測量裝置，其另包含有動作控制部，係依據該輻射溫度測量部的掃描速度，來控制該旋轉台的旋轉速度，以使該輻射溫度測量部會在該旋轉台旋轉1次的期間，沿著該旋轉台的徑向掃描10次以上。
    [7] 如申請專利範圍第1項之溫度測量裝置，其中該輻射溫度測量部會感光該基板表面的紅外線，來測量該基板表面的溫度；該處理容器另包含有從該旋轉台的內側沿著外徑側而設置於特定位置處之槽縫，以及覆蓋該槽縫且可供紅外線穿透所設置之穿透板；該輻射溫度測量部係沿著該槽縫，透過該穿透板而藉由在該旋轉台的一面側掃描於該旋轉台的徑向，來測量沿著該徑向之複數溫度測量區域的溫度。
    [8] 如申請專利範圍第1項之溫度測量裝置，其中該輻射溫度測量部係設置為在該旋轉台的該一面側，沿著該旋轉台的徑向，而從內側往外徑側掃描。
    [9] 一種熱處理裝置，其包含有：處理容器，其內部係設置有載置有基板的旋轉台；加熱部，係用以加熱該處理容器；以及如申請專利範圍第1項之溫度測量裝置。
    [10] 一種溫度測量方法，係測量包含有內部設置有載置有基板的旋轉台之處理容器，與用以加熱該處理容器之加熱部之熱處理裝置的該基板的溫度分佈之方法；其具備以下步驟：藉由在該旋轉台的一面側掃描於該旋轉台的徑向，並以可測量沿著該徑向之複數溫度測量區域的溫度所設置之輻射溫度測量部，而在使該旋轉台以特定的轉速旋轉之狀態下，來取得該旋轉台之該一面側的該複數溫度測量區域的溫度之步驟；依據該輻射溫度測量部所掃描在該旋轉台的徑向之每一次掃描的該溫度測量區域的數量以及該旋轉台的旋轉數，來特定出在取得該複數該溫度測量區域的溫度之步驟中被取得該溫度之該溫度測量區域的位址，並使該溫度與該位址具有對應關係而記憶在記憶部之步驟；以及依據被記憶在該記憶部之該溫度與該位址，來顯示該基板的溫度分佈之步驟。
    [11] 如申請專利範圍第10項之溫度測量方法，其另包含有從使用者接收該旋轉台之特定角度的指定之步驟；在顯示該基板的溫度分佈之步驟中，係依據被寫入在該記憶部之該溫度與該位址，來顯示沿著在接收該特定角度指定的步驟中所接收之該特定角度之直線區域的溫度分佈。
    [12] 如申請專利範圍第10項之溫度測量方法，其中該輻射溫度測量部係構成為在該處理容器的特定部位處，藉由在該旋轉台的一面側掃描於該旋轉台的徑向，來測量沿著該徑向之複數溫度測量區域的溫度；在取得該複數該溫度測量區域的溫度之步驟中，係在該旋轉台相對於該輻射溫度測量部旋轉複數次的期間，取得該旋轉台之該一面側的該複數溫度測量區域的溫度；在記憶於該記憶部之步驟中，係在該旋轉台相對於該輻射溫度測量部旋轉複數次的期間，使該輻射溫度測量部所測量該溫度的時間與該溫度及該位址具有對應關係而記憶在該記憶部。
    [13] 如申請專利範圍第12項之溫度測量方法，其另包含有從使用者接收該旋轉台之特定角度的指定之步驟；在顯示該基板的溫度分佈之步驟中，係依據寫入在該記憶部之該溫度、該位址及該時間，來顯示包含有作為位址之在接收該特定角度指定的步驟中所接收之該旋轉台的該特定角度之區域的溫度分佈與時變化。
    [14] 一種記憶媒體，係包含有能夠執行如申請專利範圍第10項的溫度測量方法之步驟。
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