(57)【要約】【課題】  ＭＯＣＶＤ装置の基板など移動台の上に置かれた被測定物の形状測定を行う場合、速度計測装置の使用状態で異なるオフセット値の影響により、測定精度が低下することと、回転台に複数の被測定物を配置する装置で測定精度が低下すること、回転台の振動や回転軸の傾きなどで測定精度が低下することなどで、精度よく測定することができなかった。【解決手段】  被測定物を移動させる移動台と、レーザ光線によるドップラー効果を利用した速度計測手段と、被測定物検出手段と、演算処理手段と記録手段により、被測定物の形状を測定する。前記演算処理手段は、前記被測定物の速度を抽出する被測定物速度抽出手段と、速度データから速度平均値を算出する速度平均算出手段と、速度データから速度平均値を減算する減算手段と、速度を積分する積算手段を設ける。【選択図】  図３
2011117851.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ドップラー効果を利用した速度計測手段と、
被測定物の位置を検知する被測定物検出手段と
演算処理手段を備えた形状計測装置であって、
前記演算処理手段は、前記速度計測手段と前記被測定物検出手段から出力される信号を算術処理することで、被測定物の速度を算出する被測定物速度抽出手段と、
前記被測定物速度抽出手段の出力する信号を用いて、被測定物の速度平均値を算出する速度平均算出手段と、
前記被測定物速度抽出手段で算出された速度から前記速度平均値を減算する減算手段と、
前記減算手段により得られた速度を時間積分する積分手段とからなることを特徴とする形状計測装置。
【請求項２】
ドップラー効果を利用した速度計測手段と、
被測定物の位置を検知する被測定物検出手段と、
演算処理手段を備えた形状計測装置であって、
前記演算処理手段は、前記速度計測手段と前記被測定物検出手段から出力される信号を算術処理することで、被測定物の速度を算出する被測定物速度抽出手段と、
前記被測定物速度抽出手段により得られたデータを時間微分する微分演算手段と
前記微分演算手段から得られたデータを２回時間積分する積算手段とからなることを特徴とする形状計測装置。
【請求項３】
請求項１から２に記載の形状計測装置において、変位の値を平滑化する平滑化処理手段を有することを特徴とする形状計測装置。
【請求項４】
請求項１から３記載の形状計測装置において、
前記被測定物の測定開始位置の時間と変位、測定終了位置の時間と変位、及びピーク値の時間と変位を抽出する座標抽出手段と、 
座標抽出手段が抽出した前記被測定物の測定開始位置の時間と変位、測定終了位置の時間と変位の座標から時間を変数とした線形式に変換する線形式変換手段と、
ピーク値と同じ時刻の変位を前記線形式変換手段で算出する変位算出手段と、
前記変位算出手段で求めた変位とピーク値の差から反りを算出する反り算出手段とを有することを特徴とする形状計測装置。
【請求項５】
ドップラー効果を利用した速度の計測と、
被測定物の位置を検知する被測定物の検出と
演算処理により被測定物の形状を測定するプロセスを有する形状計測方法であって、
前記演算処理は、前記速度の計測と前記被測定物の検出により出力される信号を算術処理することで、被測定物の速度を算出する被測定物速度の抽出と、
前記被測定物速度の抽出により出力される信号の少なくとも一部を用いて、被測定物の速度平均値を算出する速度平均の算出と、
前記被測定物速度の抽出により算出された速度から前記速度平均の算出の出力である速度平均値の減算と、
減算手段により得られた速度の時間積分とからなることを特徴とする形状計測方法
【請求項６】
ドップラー効果を利用した速度の計測と、
前記被測定物の位置を検知する被測定物の検出と、
演算処理により被測定物の形状を測定するプロセスを有する形状測定方法であって、
前記演算処理は、前記速度の計測と前記被測定物の検出により出力される信号を算術処理することで、被測定物の速度を抽出する被測定物速度の抽出と、
前記被測定物速度の抽出により得られたデータの微分演算と
前記微分演算から得られたデータの２回時間積分とからなることを特徴とする形状計測方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ＭＯＣＶＤ装置など回転または、遊星回転させるような移動台の上に載置された基板等の被測定物を移動台に載置した状態で、被測定物の形状を計測する装置、及び方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
半導体レーザ素子、ＬＥＤ （発光ダイオード：Ｌｉｇｈｔ  Ｅｍｉｔｔｉｎｇ  Ｄｉｏｄｅ) 素子等の化合物半導体の結晶成長には、生産性、メンテナンス性が良いことから、工業的に素子を量産する場合には一般にＭＯＣＶＤ装置（有機金属化学気相成長法；Ｍｅｔａｌ Ｏｒｇａｎｉｃ Ｃｈｅｍｉｃａｌ Ｖａｐｏｒ Ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ）が使用されている。
【０００３】
ＭＯＣＶＤ装置の一例を図１０に示す。このＭＯＣＶＤ装置１は、反応室２の内部において複数枚（本例では６枚）の基板３が回転台４の上面に設けられた複数の載置プレート５に載せられている。
【０００４】
図１１にはＭＯＣＶＤ装置１のホルダと基板との関係を示した平面図を示す。回転台４は、回転軸６の上端に支持されており、回転軸６はモータ７によって回転するようになっている。また、回転台４の上面に設けられた複数の載置プレート５はそれぞれ自転する様に構成されている。結晶成長中にこれらによって基板３を自転及び公転させることにより、成長する膜の均一性を高めることができる。
【０００５】
さらに回転台４の下方に設置されたヒーター８によって基板３を加熱するようになっている。回転台４の上方には反応室２内部の空間を隔てる略平行な隔壁１０が設けられている。反応室２の上部には配管９が接続されており、この配管９の先端は、回転台４と隔壁１０の間に配置され、ガス吹き出し口１１となっており、回転台４の回転軸上から回転台４表面に沿って放射状に、原料ガス１２が結晶膜の原料として供給される。配管９の他端はガス供給器１３が接続されている。この原料ガス１２は、載置プレート５上に載せられ、かつヒーター８によって加熱された基板３上を通過後、回転台４の外周に設けられた排気経路１４より排気される。その結果、基板３上近傍で所望の化学反応が行われることによって基板３上に所望の結晶成長が実行される。
【０００６】
ところで基板３を加熱したり基板３表面に結晶膜を成長させる際に、その各種条件によっては基板３が反る場合がある。特にＧａＮ系化合物半導体を中心とする３族窒化物の成膜では、図１２（ａ）で示されるように、ヒーター８からの熱エネルギー１５の伝導によって基板３のヒーター８側の面と原料ガス１２に接触する面との温度差により図１２（ｂ）のように基板３が反ることが知られており（特許文献１：特開２００５−７２５６１号公報）基板３の反りを如何に小さくするかが重要な課題となっている。このため、成膜中の基板の状態をいち早く知る必要がある。
【０００７】
基板の反りの測定方法としては、一般的にレーザ変位計による三角測量が知られている。しかし図１０で示されるＭＯＣＶＤ装置１のような成膜装置内で、レーザ変位計による三角測量を用いる場合、基板温度による輻射の影響を受け、レーザ光と輻射光の分離が困難で測定できない場合があった。また、レーザ光線を用いた三角測量ではレーザ光線の往路と復路が異なることから、そのどちらもが通過可能な大きな窓を反応室２に設ける必要があり、かつ隔壁１０を有するＭＯＣＶＤ装置１の場合は往路と復路が通過可能な大きい穴を隔壁１０に設ける必要がある。その結果、原料ガスの流れが乱れるため、ＭＯＣＶＤ装置１では使用できなかった。
【０００８】
また結晶成長中に発生する基板の反りを計測する他の有効な手段としてレーザドップラー速度計を用いる方法がある。この速度計は、基板にレーザ光線を照射し、ドップラー効果を利用して速度を計測し、速度を積分することにより変位量を算出する。利点として計測用レーザ光線の往路と復路が略等しくなるため、窓の大きさを小さくすることができること、また、光強度ではなく周波数シフトを計測対象とするため、基板温度による輻射の影響を受けにくいことがある。
【０００９】
しかし、レーザ出力やレーザ受光部などが使用環境や時間により変化するため、静止した被測定物を測定した場合でも速度が０とならない。図１３は、静止物体をレーザドップラー速度計で１００秒間測定したグラフで、縦軸が速度である。図のように時間と共にオフセット値が変化していることがわかる。
【００１０】
このように、オフセット値が０でない値を速度積分するとオフセット値分が加算されてしまい、反りが測定できないことがある。通常はこのオフセット値を０とするため、ハイパスフィルタを設定するが、被測定物の移動速度や運転周波数が極めて低い場合、フィルタを設定することによって測定したい速度までが除去されてしまうこととなる。ＭＯＣＶＤ装置の場合、温度ムラをなくすため、基板を回転させるが、この回転速度は一般的に低く、しかも、基板の反り変化は数μｍ〜数十μｍであるため、ハイパスフィルタの設定が困難であった。
【００１１】
また、特許文献２のように、測定精度を向上させる方法として、回転体が１回転した時の回転軸や光軸の位置ずれによる速度変化が一定であると仮定して、ある測定ポイントで１回転中に生じた変位の変化量から、回転軸や光軸の位置ずれにより単調増加した変位量を差し引くことにより、測定物の真の変位を求める方法がある。しかしながら、ＭＯＣＶＤ装置内では、基板は膜の堆積により時間経過とともに、すなわち回転数が増すごとに変位が大きくなってくる。また、基板の反りは成膜温度や材料によって変位量や方向が異なる。よってこの場合、１回転したときの真の変位の積分値はゼロとならない。特許文献２に記載の技術は１回転したときの変位の積分値がゼロとなることを前提とした上で、ある時点の変位から１回転周期前の変位を減じた値が回転軸のずれや散乱光による見かけの変位を表すとみなせるものである。よってＭＯＣＶＤ装置内の基板の反りの計測に特許文献２の方法を適用しても、実際の基板の反りによる速度変化のみを分離できず、精度が悪くなる恐れがあった。また移動台の傾きや振動による変位量が被測定物である基板の反りで得られる変位量より大きい場合、移動台の傾きが測定され、基板の反りは測定できなかった。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１２】
【特許文献１】特開２００５−７２５６１公報
【特許文献２】特開２００５−６９９１６公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１３】
解決しようとする問題点は、ＭＯＣＶＤ装置の基板など移動台の上に置かれた被測定物の形状測定を行う場合、速度計測装置の使用状態で異なるオフセット値の影響により、測定精度が低下することと、回転台に複数の被測定物を配置する装置で測定精度が低下すること、回転台の振動や回転軸の傾きなどで測定精度が低下することである。
【課題を解決するための手段】
【００１４】
本発明は上記課題を鑑みて考案したものであって、
本発明の形状計測装置においては、ドップラー効果を利用した速度計測手段と、被測定物の位置を検知する被測定物検出手段と、演算処理手段を備えた形状計測装置であって、前記演算処理手段は、前記速度計測手段と前記被測定物検出手段から出力される信号を算術処理することで、被測定物の速度を算出する被測定物速度抽出手段と、前記被測定物速度抽出手段の出力する信号を用いて、被測定物の速度平均値を算出する速度平均算出手段と、前記被測定物速度抽出手段で算出された速度から前記速度平均値を減算する減算手段と、前記減算手段により得られた速度を時間積分する積分手段とからなることを特徴とする。
【００１５】
この特徴によって、本発明の形状計測装置によれば、被測定物が、速度計測手段のレーザ照射位置にあることを被測定物検出手段が検出するため、被測定物の位置が正確に検出され、演算処理手段内で、被測定物速度抽出手段が被測定物の速度のみを算出することができる。これにより、被測定物の少なくとも一部の速度データから速度平均値を算出し、被測定物の速度データから速度平均値分を除いた後、速度を時間積分して変位を算出するので、被測定物の傾きや速度計測手段のオフセット値の影響を除去でき、測定精度が向上する。
【００１６】
また本発明の形状計測装置においては、ドップラー効果を利用した速度計測手段と、被測定物の位置を検知する被測定物検出手段と、演算処理手段を備えた形状計測装置であって、前記演算処理手段は、前記速度計測手段と前記被測定物検出手段から出力される信号を算術処理することで、被測定物の速度を算出する被測定物速度抽出手段と、前記被測定物速度抽出手段により得られたデータを時間微分する微分演算手段と前記微分演算手段から得られたデータを２回時間積分する積算手段とからなることを特徴とする。
【００１７】
この特徴によって、被測定物の傾きや速度計測手段のオフセット値の影響を除去でき、速度データが得られた時点ですぐ変位量まで算出できるので、リアルタイムに測定精度の良いデータが得られる。
【００１８】
また前記形状計測装置においては、変位の値を平滑化する平滑化処理手段を有することを特徴とする。
【００１９】
この特徴によって、移動台の振動成分を除去できる効果が得られる。
【００２０】
さらに前記形状計測装置においては、前記被測定物の測定開始位置の時間と変位、測定終了位置の時間と変位、及びピーク値の時間と変位を抽出する座標抽出手段と、座標抽出手段が抽出した前記被測定物の測定開始位置の時間と変位、測定終了位置の時間と変位の座標から時間を変数とした線形式に変換する線形式変換手段と、ピーク値と同じ時刻の変位を前記線形式変換手段で算出する変位算出手段と、前記変位算出手段で求めた変位とピーク値の差から反りを算出する反り算出手段とを有することを特徴とする。
【００２１】
この特徴によって、算出した変位とピーク値から反り算出手段が反りを算出できるので、簡単に反り量を確認できる。
【００２２】
また本発明の形状計測方法においては、ドップラー効果を利用した速度の計測と被測定物の位置を検知する被測定物の検出と演算処理により被測定物の形状を測定するプロセスを有する形状計測方法であって、前記演算処理は、前記速度の計測と前記被測定物の検出により出力される信号を算術処理することで、被測定物の速度を算出する被測定物速度の抽出と、前記被測定物速度の抽出により出力される信号の少なくとも一部を用いて、被測定物の速度平均値を算出する速度平均の算出と、前記被測定物速度の抽出により算出された速度から前記速度平均の算出の出力である速度平均値の減算と、減算手段により得られた速度の時間積分とからなることを特徴とする。
【００２３】
この特徴によって、被測定物の速度データから速度平均値を算出し、被測定物の速度データから速度平均値分を除いた後、速度を積分するので、被測定物の傾きや速度計測時のオフセット値の影響を除去でき、測定精度が向上する。
【００２４】
また本発明の形状計測方法においては、ドップラー効果を利用した速度の計測と、前記被測定物の位置を検知する被測定物の検出と、演算処理により被測定物の形状を測定するプロセスを有する形状測定方法であって、前記演算処理は、前記速度の計測と前記被測定物の検出により出力される信号を算術処理することで、被測定物の速度を抽出する被測定物速度の抽出と、前記被測定物速度の抽出により得られたデータの微分演算と、前記微分演算から得られたデータの２回時間積分とからなることを特徴とする。
【００２５】
この特徴によって、  また本発明の形状計測手段によれば、演算処理手段は、被測定物の速度を抽出する被測定物速度の抽出により得られた速度データから微分演算によって被測定物の加速度を算出し、２回積分するので、被測定物の傾きや速度計測時のオフセット値の影響を除去でき、速度データが得られた時点ですぐ変位量まで算出できるので、リアルタイムに測定精度の良いデータが得られる。
【発明の効果】
【００２６】
本発明の形状計測装置によれば、被測定物が、速度計測手段のレーザ照射位置にあることを被測定物検出手段が検出するため、被測定物の位置が正確に検出され、演算処理手段内で、被測定物速度抽出手段が被測定物の速度のみを算出することができる。これにより、被測定物の少なくとも一部の速度データから速度平均値を算出し、被測定物の速度データから速度平均値分を除いた後、速度を時間積分して変位を算出するので、被測定物の傾きや速度計測手段のオフセット値の影響を除去でき、測定精度が向上する。
【図面の簡単な説明】
【００２７】
【図１】実施の形態１に係るＭＯＣＶＤ装置の概念図である。
【図２】実施の形態１に係るＭＯＣＶＤ装置で用いられるホルダと基板との関係を示した平面図である。
【図３】実施の形態１に係る形状計測装置のデータ処理の流れを説明する図である。
【図４】移動台に傾きとオフセットのある速度測定結果と、その速度を積分したときの変位である。
【図５】実施の形態２に係る形状計測装置のデータ処理の流れを説明する図である。
【図６】移動台の回転軸に傾きがある場合の速度測定結果と、その速度を微分したときの加速度である。
【図７】実施の形態３に係る形状計測装置のデータ処理の流れを説明する図である。
【図８】移動台に振動がある場合の変位測定結果と、平滑化処理した結果である。
【図９】移動台に振動がある場合に、基板の変位測定結果から反り量を求める場合の説明図である。
【図１０】従来技術に基づくＭＯＣＶＤ装置例の概念図である。
【図１１】従来技術に基づくＭＯＣＶＤ装置例における回転台の上に基板を設置した状態の説明図である。
【図１２】従来技術に基づくＭＯＣＶＤ装置における結晶成長中に発生する基板の反りの発生メカニズムを説明する説明図である。
【図１３】静止物体をハイパスフィルタなしで測定した場合のレーザドップラー速度計の速度出力結果例である。
【発明を実施するための形態】
【００２８】
（実施の形態１）
図１〜図２を参照して、本発明の形状計測装置として、回転角度計測器が組み込まれた被測定物検出手段、レーザ光線によるドップラー効果の原理を用いた速度計測手段を設けたＭＯＣＶＤ装置に適用した場合の実施の形態１を説明する。
【００２９】
このＭＯＣＶＤ装置は、図１に示すように、反応室２を有し、反応室２の内部には回転台４を備える。回転台４の上側には複数の載置プレート５が特定の半径位置に一定ピッチで配置されている。載置プレート５の上面には被処理基板としての基板３が設置される。装置によっては載置プレート５の上面に基板３を直接置かずに、石英や窒化ホウ素製等の基板ホルダを使用する場合もある。基板３としては、たとえばＧａＡｓやＩｎＰ、ＧａＮ、サファイアからなる。回転台４の下側には加熱手段としてのヒーター８が配置されている。回転台４の下側には回転台４に接続された回転軸６が通っている。回転軸６の下端にはモータ７が設けられている。モータの上には回転角度計測器が組み込まれた被測定物検出手段２５が配置されている。回転台４の上方には回転台４にガス透過性が低い、反応室２内部の空間を隔てる略平行な隔壁１０が設けられている。反応室２の上部には配管９が接続されており、この配管９の先端は、回転台４と隔壁１０の間に配置され、ガス吹き出し口１１となっており、回転台４の回転軸上から回転台４表面に沿って放射状に、原料ガス１２が結晶膜の原料として供給される。配管９の他端はガス供給器１３が接続されている。
反応室２の外部には、レーザ光線によるドップラー効果の原理を用いた速度計測手段２１が取り付けられている。速度計測手段２１は、速度計測手段２１が照射する計測用レーザ光線１７が反応室２内部の基板３に到達し、かつ戻り光２２が速度計測手段２１に戻りうるように配置される。そのため、反応室２には、計測用レーザ光線１７及びその戻り光２２が通過可能な窓１８が設けられている。また、隔壁１０には同様に計測用レーザ光線１７及びその戻り光２２が通過可能な穴１９が設けられている。
【００３０】
回転台４を平面的に見たところを図２に示す。
【００３１】
図２に示すように、回転台４には複数の基板３が隙間Ｓｐをそれぞれ挟むようにして一定の円周上に並べられている。この複数の基板３が載置された回転台４を回転させると、この基板３の中心２３は軌跡Ｌｐをたどることとなる。速度計測手段２１の計測用レーザ光線１７は、軌跡Ｌｐ上の一点に照射されるように配置した。
【００３２】
その結果、回転台４を回転させると複数の基板３に順番に計測用レーザ光線１７が軌跡Ｌｐの様に照射され、速度計測手段２１によって複数の基板３それぞれの面に垂直な方向の速度が順番に計測される。計測されたデータは演算処理手段に出力される。次に図３を元にデータ処理の方法を説明する。
【００３３】
被測定物検出手段２５は、初期設定のときに回転角度計測器の回転角度０設定時の基板の位置とレーザ照射位置を記録しており、回転角度情報と回転角度０時の基板の位置、速度計測手段のレーザ照射位置から１つの基板がレーザ照射位置にあることを演算処理手段２４に出力する。
【００３４】
図３は、演算処理手段２４内部の処理を示した図である。速度計測手段２１の出力値と被測定物検出手段２５の出力値は演算処理手段２４に送られたあと、演算処理手段では被測定物検出手段の出力値から被測定物速度抽出手段が基板の速度を抽出し、減算手段と速度平均算出手段に速度データを送る。速度平均算出手段は、１枚の基板がレーザ照射位置を通過したときの速度平均値を算出する。減算手段は、被測定物の速度それぞれの値から、速度平均算出手段が算出した平均値を減算し、積算手段に出力する。
【００３５】
ここで、速度平均値を差し引くことによって、基板の反りによる速度変化のみが抽出される理由を図４を用いて説明する。図４−Ａは、速度計測手段で１つの基板を測定したときの出力値の時間変化である。基板の面に垂直な上向きを正とすると、基板が例えば下向きに凸である場合、基板の反りによる速度は、マイナスから下向きに凸の底部であるゼロを通って、プラスへと図のように変化していく。図４−Ａの縦軸が速度出力値、横軸が時間である。速度計測手段から出力されるデータは、出力値をＶ、被測定物である基板の反り、例えば反りが下向きに凸の場合、反りの底部から基板の端までの速度変化をＶｋ、速度計測手段のオフセット値をＶｏ、回転台の回転軸の傾きによる速度変化をＶｓとすると、図４−Ａのようになり、以下の式で表される。
【００３６】
Ｖ＝Ｖｋ＋Ｖｏ＋Ｖｓ
図１３で示されるように、静止物体をレーザドップラー速度計で測定すると、時間と共にオフセット値が変化する。この場合、オフセット値が０でない値を速度積分するとオフセット値分が加算されてしまうが、オフセット値が時間によって変化しても１枚の基板がレーザを通過する比較的短い期間ではオフセット値の変化はなく一定とみなせる。図１３の例では１００秒間測定した例であるが、本実施例の場合基板がレーザを通過する時間は０．６秒程度である。よって図１３から、０．６秒間ではオフセット値は一定であることが確認できる。また、回転台は基板の数倍の大きさがあるため、回転軸の傾きによる速度も、基板がレーザを通過する比較的短い期間であれば一定とみなせる。この速度データＶをそのまま積分すると図４−ＢのＬ−１のような右肩上がりのグラフとなる。これは通常、基板の反りによる変位よりも回転軸の傾きなどによる変位の方が大きいため、反りによる速度変化の積分による変位Ｌ−２と、回転軸の傾きなどによる速度変化の積分による変位を合わせると、Ｌ−２は埋もれてしまい、Ｌ−１のようなグラフとなり実際の基板の反りは測定できない。
【００３７】
しかし、Ｖの平均値は、平均値をＶａｖｅとすると
Ｖａｖｅ＝〜Ｖｏ＋Ｖｓ
となり、
Ｖｋ＝Ｖ−Ｖａｖｅ
で計算できる。ここで＝〜はニアリーイコールを示す。
【００３８】
以上のことから、基板がレーザを通過するときの速度データＶの平均値を求めて、それぞれの速度値から平均値を減算することによって、基板の反りによる速度変化だけが抽出できる。
【００３９】
上記のように基板の反りによる速度成分のみが抽出された速度をもとに、積算手段は、時間積分して記録手段に出力する。記録手段に記録された時間積分値を位置情報として、基板の形状が把握できる。
【００４０】
ところで、説明では、被測定物計測手段に回転角度計測器を用いたが、基板にマーカをつけてそれを計測したり、画像で基板を抽出するなど、他の方法も用いることができるので、これに限るものではない。
【００４１】
（実施の形態２）
次に図５をもとに実施の形態２を説明する。
【００４２】
実施の形態１と同様に速度計測手段の出力値と被測定物検出手段の出力値が、演算処理手段に送られる。演算処理手段では速度計測手段と被測定物検出手段の出力値から被測定物速度抽出手段が基板の速度を抽出し、微分演算手段が前記速度データを微分して基板の加速度を算出する。微分演算手段は、得られた基板の加速度を積算手段に出力する。
【００４３】
微分することによって、基板を抽出できることを図６を用いて説明する。図６−Ａは、図４-Ａと同じ図を用いているが、図４−Ａの説明で述べた通り、オフセット値や回転軸の傾きによる速度は、一定とみなせる。このため、微分すると図６−ＢのＬ−４のようにオフセット値と回転軸による傾き分の加速度は０となる。速度変化がある基板の反りによる変化だけが図６−ＢのＬ−３ように加速度として残るため、基板の反りによる速度変化だけを抽出できる。
【００４４】
このように微分演算手段によって、基板の反り分だけが抽出された加速度データを元に、積算手段は、時間積分して速度に変換する。さらに、積算手段で基板速度を時間積分して変位に変換し、記録手段に出力する。記録手段に記録された変位を位置情報として基板の形状が把握できる。
【００４５】
（実施の形態３）
次に図７〜９を用いて実施の形態３を説明する。
【００４６】
実施の形態１、２と同様の手段で変位値を得ると、一旦記録手段に出力する。演算処理手段の平滑化処理手段は、一時記録された変位値と時間の関係から、基板一枚分の変位変化を最小２乗法によって平滑化したデータに変換する。たとえば、記録手段から読み取ったデータが図８のＬ−５のような状態であったとすると、基板面が滑らかであると仮定した場合、図８のＬ−５のように変形するとは考えられないため、Ｌ−５の振幅が回転台の振動によるものとして、Ｌ−６のように平滑化処理する。このように、速度計測手段から得られたデータから、平滑化処理によって移動台の振動分が除去される。平滑化したデータは、再度、記録手段に記録される。
【００４７】
座標抽出手段は、記録手段から平滑化されたデータの基板始点と基板終点の時間と変位のデータ及び、ピーク値となる時間とピーク値を抽出し、線形式変換手段に出力する。図９のように、基板測定の始点Ｓと基板測定の終点Ｅの座標を抽出する。線形式変換手段は、座標抽出手段の始点Ｓと終点Ｅの座標データから線形式Ｌ−７を作成する。この線形式を変位算出手段に出力し、変位算出手段は、ピーク値であるＰとなった時間Ｔを線形式Ｌ−７に入力し、変位Ｑを算出する。反り算出手段は、ピーク値Ｐと変位算出手段が算出した変位Ｑの差分を計算し、反り量Ｒとして出力する。また、反り量Ｒの正負から基板の反り形状が上に凸か下に凸かを判定し、記録手段に記録する。例えば、図９の場合、変位はＰ＞Ｑであるから上に凸と判断する。
【産業上の利用可能性】
【００４８】
往復動や回転する被測定物の位置を特定して、被測定物の移動方向に垂直な方向の速度や変位量を測定することができるため、回転する筐体の一部にある被測定物、一方向に移動する被測定物、または一方向に移動する筐体や回転する筐体の一部にある被測定物自身が回転を伴う被測定物の測定用途にも適用できる。たとえば、材料を遊星回転させる撹拌装置内の試料の液面高さの測定やイオンプレーティング装置の膜測定などにも利用できる。
【符号の説明】
【００４９】
１…ＭＯＣＶＤ装置
２…反応室
３…基板
４…回転台
５…載置プレート
６…回転軸
７…モータ
８…ヒーター
９…配管
１０…隔壁
１１…ガス吹き出し口
１２…原料ガス
１３…ガス供給器
１４…排気経路
１５…熱エネルギー
１７…計測用レーザ光線
１８…窓
１９…穴
２２…戻り光
２３…中心
２４…処理手段
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【手続補正書】
【提出日】平成23年3月14日(2011.3.14)
【手続補正２】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
レーザ光線によるドップラー効果を利用した速度計測手段と、
複数の被測定物が載置され、回転軸を中心に回転する回転台と、
前記回転台における被測定物の位置を検知する被測定物検出手段と、
演算処理手段を備えた気相成長装置であって、
複数の被測定物は、隙間をそれぞれ挟むようにして、前記回転台における回転軸を中心とする円周上に並べられており、
前記演算処理手段は、前記速度計測手段から出力される速度信号と、前記被測定物検出手段から出力される被測定物がレーザ照射位置にあることを示す信号とに基づいて、前記速度計測手段から出力される速度信号から被測定物のレーザ照射面に対して垂直方向の速度を抽出する被測定物速度抽出手段と、
前記被測定物速度抽出手段の出力する信号の少なくとも一部を用いて、被測定物の速度平均値を算出する速度平均算出手段と、
前記被測定物速度抽出手段で算出された速度から前記速度平均値を減算する減算手段と、
前記減算手段により得られた速度を時間積分する積分手段とからなることを特徴とする気相成長装置。
【請求項２】
レーザ光線によるドップラー効果を利用した速度計測手段と、
複数の被測定物が載置され、回転軸を中心に回転する回転台と、
前記回転台における被測定物の位置を検知する被測定物検出手段と、
演算処理手段を備えた気相成長装置であって、
前記演算処理手段は、前記速度計測手段から出力される速度信号と、前記被測定物検出手段から出力される被測定物がレーザ照射位置にあることを示す信号とに基づいて、前記速度計測手段から出力される速度信号から被測定物のレーザ照射面に対して垂直方向の速度を抽出する被測定物速度抽出手段と、
前記被測定物速度抽出手段により得られたデータを時間微分する微分演算手段と
前記微分演算手段から得られたデータを２回時間積分する積算手段とからなることを特徴とする気相成長装置。
【請求項３】
上記演算処理手段によって算出された被測定物の反りを平滑化する平滑化処理手段を有することを特徴とする請求項１に記載の気相成長装置。
【請求項４】
上記平滑化処理手段を備えた第２演算処理手段を備え、
上記第２演算処理手段は、さらに、
前記被測定物の測定開始位置の時間と変位、測定終了位置の時間と変位、及びピーク値の時間と変位を抽出する座標抽出手段と、
座標抽出手段が抽出した前記被測定物の測定開始位置の時間と変位の座標と、測定終了位置の時間と変位の座標とを結ぶ線形式を作成する線形式変換手段と、
ピーク値と同じ時刻の変位を前記線形式変換手段で算出する変位算出手段と、
前記変位算出手段で求めた変位とピーク値の差から反りを算出する反り算出手段とを有することを特徴とする請求項３に記載の気相成長装置。
【請求項５】
レーザ光線によるドップラー効果を利用した速度の計測処理と、
被測定物の位置を検知する被測定物の検出処理と
被測定物の形状を測定する演算処理とを有する気相成長方法であって、
被測定物は、回転軸を中心に回転する回転台に複数載置されていると共に、複数の被測定物は、隙間をそれぞれ挟むようにして、前記回転台における回転軸を中心とする円周上に並べられており、
前記演算処理は、前記速度の計測処理により出力される速度信号と、前記被測定物の検出処理により出力される被測定物がレーザ照射位置にあることを示す信号とに基づいて、速度計測処理により出力される速度信号から被測定物のレーザ照射面に対して垂直方向の速度を抽出する被測定物速度の抽出処理と、
前記被測定物速度の抽出処理により出力される信号の少なくとも一部を用いて、被測定物の速度平均値を算出する速度平均の算出処理と、
前記被測定物速度の抽出処理により算出された速度から前記速度平均の算出処理の出力である速度平均値を減算する減算処理と、
減算処理により得られた速度を時間積分する積分処理とからなることを特徴とする気相成長方法。
【請求項６】
レーザ光線によるドップラー効果を利用した速度の計測処理と、
被測定物の位置を検知する被測定物の検出処理と、
被測定物の形状を測定する演算処理とを有する気相成長方法であって、
被測定物は、回転軸を中心に回転する回転台に複数載置されていると共に、複数の被測定物は、隙間をそれぞれ挟むようにして、前記回転台における回転軸を中心とする円周上に並べられており、
前記演算処理は、前記速度の計測処理により出力される速度信号と、前記被測定物の検出処理により出力される被測定物がレーザ照射位置にあることを示す信号とに基づいて、速度計測処理により出力される速度信号から被測定物のレーザ照射面に対して垂直方向の速度を抽出する被測定物速度の抽出処理と、
前記被測定物速度の抽出処理により得られたデータを時間微分する微分演算処理と
前記微分演算処理から得られたデータを２回時間積分する積算処理とからなることを特徴とする気相成長方法。