(57)【要約】【課題】  厚さの薄い測定対象の温度又は厚さの測定精度を向上させる。【解決手段】  光源１１０と，光源からの光を測定光と参照光とにスプリットするためのスプリッタ１２０と，スプリッタからの参照光を反射するための参照光反射手段１４０と，参照光反射手段から反射する参照光の光路長を変化させるための光路長変化手段（例えば参照光反射手段を駆動する駆動手段１４２）と，測定対象を透過又は反射する測定光と参照光反射手段から反射する参照光とが干渉して得られる複数の測定光の干渉波形を測定するための受光手段１５０とを備え，測定された測定光の干渉波形のうちのある干渉波形を基準とし，この基準干渉波形の測定光よりも測定対象の両端面を少なくとも２回以上多く往復反射する測定光の干渉波形を選択干渉波形として，各干渉波形により測定対象の両端面間における測定光の光路長を測定し，その光路長に基づいて測定対象の温度を測定する。【選択図】    図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
測定対象の両端面を透過し反射する光であって，前記測定対象の両端面で少なくとも２回以上往復反射可能な光を照射する光源と，
前記光源からの光を測定光と参照光とにスプリットするためのスプリッタと，
前記スプリッタからの参照光を反射するための参照光反射手段と，
前記参照光反射手段から反射する参照光の光路長を変化させるための光路長変化手段と，
前記スプリッタからの参照光を前記参照光反射手段へ向けて照射する参照光照射位置まで伝送する参照光伝送手段と，
前記スプリッタからの測定光を前記測定対象へ向けて照射する測定光照射位置まで伝送する測定光伝送手段と，
前記測定対象を透過又は反射する測定光と前記参照光反射手段から反射する参照光とが干渉して得られる複数の測定光の干渉波形を測定するための受光手段と，
前記受光手段で測定された測定光の干渉波形のうち，ある干渉波形を基準とし，この基準干渉波形の測定光よりも前記測定対象の両端面を少なくとも２回以上多く往復反射する測定光の干渉波形を選択干渉波形として，前記基準干渉波形と前記選択干渉波形とに基づいて前記測定対象の両端面間における測定光の光路長を測定し，その光路長に基づいて前記測定対象の温度又は厚さを測定する測定手段と，
を備えたことを特徴とする温度／厚さ測定装置。
【請求項２】
前記測定手段は，前記受光手段で受光された測定光の干渉波形の崩れ度合に基づいて選択干渉波形を選択することを特徴とする請求項１に記載の温度／厚さ測定装置。
【請求項３】
前記干渉波形の崩れ度合は，その干渉波形を構成する波連全体を曲線近似した近似曲線と，その干渉波形の波連を構成する個々の繰返し波形に基づいてその干渉波形を曲線近似した近似曲線とのずれ量であることを特徴とする請求項２に記載の温度／厚さ測定装置。
【請求項４】
前記干渉波形を構成する波連全体の基準近似曲線は正規分布曲線であり，前記干渉波形の波連を構成する個々の繰返し波形に基づく近似曲線は前記各繰返し波形に基づいて得られる包絡線であることを特徴とする請求項３に記載の温度／厚さ測定装置。
【請求項５】
前記測定光伝送手段は，測定光の光路の途中に，この測定光の光路に並列して接続した迂回光路を設けたことを特徴とする請求項１に記載の温度／厚さ測定装置。
【請求項６】
前記受光手段において前記測定光の基準干渉波形と選択干渉波形とがそれぞれ近傍で測定されるように，前記測定光の迂回光路の光路長を調整したことを特徴とする請求項５に記載の温度／厚さ測定装置。
【請求項７】
前記参照光反射手段は，複数の反射面を設け，前記スプリッタからの参照光を前記各反射面で反射させることにより，光路長の異なる複数の参照光を反射可能としたことを特徴とする請求項１に記載の温度／厚さ測定装置。
【請求項８】
前記受光手段において前記測定光の基準干渉波形と選択干渉波形とがそれぞれ近傍で測定されるように，前記参照光反射手段の複数の反射面の位置を調整したことを特徴とする請求項７に記載の温度／厚さ測定装置。
【請求項９】
前記スプリッタからの参照光をさらに複数の参照光にスプリットするための参照光スプリッタを設け，この参照光スプリッタからの複数の参照光をそれぞれ異なる光路長で前記参照光反射手段へ照射することを特徴とする請求項１に記載の温度／厚さ測定装置。
【請求項１０】
前記受光手段において前記測定光の基準干渉波形と選択干渉波形とがそれぞれ近傍で測定されるように，前記参照光スプリッタからの複数の参照光の光路長を調整したことを特徴とする請求項９に記載の温度／厚さ測定装置。
【請求項１１】
前記参照光伝送手段は，参照光の光路の途中に，この参照光の光路に並列して接続した迂回光路を設けたことを特徴とする請求項１に記載の温度／厚さ測定装置。
【請求項１２】
前記受光手段において前記測定光の基準干渉波形と選択干渉波形とがそれぞれ近傍で測定されるように，前記参照光の迂回光路の光路長を調整したことを特徴とする請求項１１に記載の温度／厚さ測定装置。
【請求項１３】
前記測定光伝送手段は，前記測定対象の一方側に配置され，前記光源からの測定光を伝送して前記測定対象の一方側の端面へ向けて照射するとともに，前記測定対象の両端面で往復反射して又は往復せずに一方側の端面で反射して，戻ってくる測定光を受光して前記受光手段へ向けて伝送することを特徴とする請求項１に記載の温度／厚さ測定装置。
【請求項１４】
前記測定光伝送手段は，前記測定対象の一方側に配置され，前記光源からの測定光を伝送して前記測定対象の一方側の端面へ向けて照射する照射光伝送手段と，前記測定対象の他方側に配置され，前記測定対象の両端面で往復反射して又は往復せずに一方側の端面を透過して，他方側の端面を透過する測定光を受光して前記受光手段へ向けて伝送する受光伝送手段とを別個に設けたことを特徴とする請求項１に記載の温度／厚さ測定装置。
【請求項１５】
前記各光はそれぞれ，空中を介して伝送されることを特徴とする請求項１〜１４のいずれかに記載の温度／厚さ測定装置。
【請求項１６】
前記測定対象は，シリコン又はシリコン酸化膜により形成され，
前記光源は，１．０〜２．５μｍの波長を有する光を照射可能なものであることを特徴とする請求項１〜１５のいずれかに記載の温度／厚さ測定装置。
【請求項１７】
前記測定対象は，基板処理装置内で処理される被処理基板又は前記基板処理装置内に前記被処理基板に対向して配設される電極板であることを特徴とする請求項１６に記載の温度／厚さ測定装置。
【請求項１８】
前記測定対象の両端面を透過し反射する光を照射する光源からスプリットされた測定光を前記測定対象へ向けて照射するとともに，参照光を参照光反射手段へ向けて照射する工程と，
前記参照光反射手段を一方向へ走査することによって前記参照光反射手段から反射する参照光の光路長を変化させながら，前記測定対象を透過又は反射する測定光と前記参照光反射手段から反射する参照光とが干渉して得られる複数の測定光の干渉波形を測定する工程と，
前記受光手段で測定された測定光の干渉波形のうち，ある干渉波形を基準とし，この基準干渉波形の測定光よりも前記測定対象の両端面を少なくとも２回以上多く往復反射する測定光の干渉波形を選択干渉波形として，前記基準干渉波形と前記選択干渉波形とに基づいて前記測定対象の両端面間における測定光の光路長を測定し，その光路長に基づいて前記測定対象の温度又は厚さを測定する工程と，
を有することを特徴とする温度／厚さ測定方法。
【請求項１９】
前記測定手段は，前記受光手段で受光された測定光の干渉波形の崩れ度合に基づいて選択干渉波形を選択することを特徴とする請求項１８に記載の温度／厚さ測定方法。
【請求項２０】
前記干渉波形の崩れ度合は，その干渉波形を構成する波連全体を曲線近似した近似曲線と，その干渉波形の波連を構成する個々の繰返し波形に基づいてその干渉波形を曲線近似した近似曲線とのずれ量であることを特徴とする請求項１８に記載の温度／厚さ測定方法。
【請求項２１】
前記干渉波形を構成する波連全体の基準近似曲線は正規分布曲線であり，前記干渉波形の波連を構成する個々の繰返し波形に基づく近似曲線は各繰返し波形に基づいて得られる包絡線であることを特徴とする請求項２０に記載の温度／厚さ測定方法。
【請求項２２】
前記測定光の光路の途中に，この測定光の光路に並列して接続した迂回光路を設け，
前記温度又は厚さを測定する工程は，前記迂回光路を介さない光路を通る測定光の干渉波形と少なくとも一度は前記迂回光路を介する光路を通る測定光の干渉波形のうち，いずれか一方の光路を通る測定光の干渉波形から選択された前記基準干渉波形と，他方の光路を通る測定光の干渉波形から選択された前記選択干渉波形とに基づいて前記測定対象の両端面間における測定光の光路長を測定することを特徴とする請求項１８に記載の温度／厚さ測定方法。
【請求項２３】
前記参照光反射手段は，複数の反射面を設け，
前記温度又は厚さを測定する工程は，前記光源からスプリットされた参照光が前記各反射面から反射する複数の参照光のうち，いずれかの反射面から反射する参照光と測定光との干渉波形から選択された前記基準干渉波形と，別の反射面から反射する参照光と測定光の干渉波形から選択された前記選択干渉波形と基づいて前記測定対象の両端面間における測定光の光路長を測定することを特徴とする請求項１８に記載の温度／厚さ測定方法。
【請求項２４】
前記スプリッタからの参照光をさらに光路長の異なる複数の参照光にスプリットするための参照光スプリッタを設け，
前記干渉を測定する工程は，前記参照光スプリッタからスプリットされた複数の参照光のうち，いずれかの参照光と測定光との干渉波形から選択された前記基準干渉波形と，別の参照光と測定光の干渉波形から選択された前記選択干渉波形と基づいて前記測定対象の両端面間における測定光の光路長を測定することを特徴とする請求項１８に記載の温度／厚さ測定方法。
【請求項２５】
前記参照光の光路の途中に，この参照光の光路に並列して接続した迂回光路を設け，
前記温度又は厚さを測定する工程は，前記迂回光路を介さない光路を通る参照光と測定光の干渉波形と少なくとも一度は前記迂回光路を介する光路を通る参照光と測定光の干渉波形のうち，いずれか一方の光路を通る参照光と測定光の干渉波形から選択された前記基準干渉波形と，他方の光路を通る参照光と測定光の干渉波形から選択された前記選択干渉波形とに基づいて前記測定対象の両端面間における測定光の光路長を測定することを特徴とする請求項１８に記載の温度／厚さ測定方法。
【請求項２６】
前記各光はそれぞれ，空中を介して伝送されることを特徴とする請求項１８〜２５のいずれかに記載の温度／厚さ測定方法。
【請求項２７】
前記測定対象は，シリコン又はシリコン酸化膜により形成され，
前記光源は，１．０〜２．５μｍの波長を有する光を照射可能なものであることを特徴とする請求項１８〜２６のいずれかに記載の温度／厚さ測定方法。
【請求項２８】
前記測定対象は，基板処理装置内で処理される被処理基板又は前記基板処理装置内に前記被処理基板に対向して配設される電極板であることを特徴とする請求項２７に記載の温度／厚さ測定方法。
【請求項２９】
前記測定光と前記参照光と干渉波形の測定中に前記光源の光強度を変えることを特徴とする請求項１８〜２８のいずれかに記載の温度／厚さ測定方法。
【請求項３０】
前記参照光反射手段の移動距離に応じて前記光源の光強度を徐々に大きくすることを特徴とする請求項２９に記載の温度／厚さ測定方法。
【請求項３１】
前記測定対象の両端面を往復反射する回数が多い測定光の干渉波形ほど前記光源の光強度を大きくすることを特徴とする請求項２９に記載の温度／厚さ測定方法。
【請求項３２】
前記受光手段で受光される測定光の反射強度を予め測定し，その反射強度に応じて前記光源の光強度を変えることを特徴とする請求項２９に記載の温度／厚さ測定方法。
【請求項３３】
処理室内の被処理基板に所定の処理を施す基板処理装置と，この基板処理装置に取付けられる温度／厚さ測定装置と，前記温度／厚さ測定装置を制御する制御装置とを備える温度／厚さ測定システムであって，
前記温度／厚さ測定装置は，測定対象となる前記被処理基板の両端面を透過し反射する光であって，前記被処理基板の両端面で少なくとも２回以上往復反射可能な光を照射する光源と，前記光源からの光を測定光と参照光とにスプリットするためのスプリッタと，前記スプリッタからの参照光を反射するための参照光反射手段と，前記参照光反射手段から反射する参照光の光路長を変化させるための光路長変化手段と，前記スプリッタからの参照光を前記参照光反射手段へ向けて照射する参照光照射位置まで伝送する参照光伝送手段と，前記スプリッタからの測定光を前記被処理基板へ向けて照射する測定光照射位置まで伝送する測定光伝送手段と，前記被処理基板を透過又は反射する測定光と前記参照光反射手段から反射する参照光とが干渉して得られる複数の測定光の干渉波形を測定するための受光手段とを備え，
前記制御装置は，前記温度／厚さ測定装置の受光手段で測定された測定光の干渉波形のうち，ある干渉波形を基準とし，この基準干渉波形の測定光よりも前記被処理基板の両端面を少なくとも２回以上多く往復反射する測定光の干渉波形を選択干渉波形として，前記基準干渉波形と前記選択干渉波形とに基づいて前記被処理基板の両端面間における測定光の光路長を測定し，その光路長に基づいて前記被処理基板の温度又は厚さを測定することを特徴とする温度／厚さ測定システム。
【請求項３４】
処理室内の被処理基板に所定のプロセス処理を施す基板処理装置と，この基板処理装置に設置される温度／厚さ測定装置と，前記温度／厚さ測定装置及び前記基板処理装置を制御するとともに，前記被処理基板の温度制御とプロセス制御のうち少なくとも一方の制御を行う制御装置とを備える制御システムであって，
前記温度／厚さ測定装置は，測定対象となる前記被処理基板の両端面を透過し反射する光であって，前記被処理基板の両端面で少なくとも２回以上往復反射可能な光を照射する光源と，前記光源からの光を測定光と参照光とにスプリットするためのスプリッタと，前記スプリッタからの参照光を反射するための参照光反射手段と，前記参照光反射手段から反射する参照光の光路長を変化させるための光路長変化手段と，前記スプリッタからの参照光を前記参照光反射手段へ向けて照射する参照光照射位置まで伝送する参照光伝送手段と，前記スプリッタからの測定光を前記被処理基板へ向けて照射する測定光照射位置まで伝送する測定光伝送手段と，前記被処理基板を透過又は反射する測定光と前記参照光反射手段から反射する参照光とが干渉して得られる複数の測定光の干渉波形を測定するための受光手段とを備え，
前記制御装置は，前記温度／厚さ測定装置の受光手段で測定された測定光の干渉波形のうち，ある干渉波形を基準とし，この基準干渉波形の測定光よりも前記被処理基板の両端面を少なくとも２回以上多く往復反射する測定光の干渉波形を選択干渉波形として，前記基準干渉波形と前記選択干渉波形とに基づいて前記被処理基板の両端面間における測定光の光路長を測定し，その光路長に基づいて前記被処理基板の温度又は厚さを測定し，これらの温度又は厚さに基づいて前記基板処理装置の処理室内にある前記被処理基板の温度制御とプロセス制御のうち少なくとも一方の制御を行うことを特徴とする制御システム。
【請求項３５】
処理室内の被処理基板に所定のプロセス処理を施す基板処理装置の制御システムについて制御方法であって，
前記測定対象の両端面を透過し反射する光を照射する光源からスプリットされた測定光を前記測定対象へ向けて照射するとともに，参照光を参照光反射手段へ向けて照射する工程と，
前記参照光反射手段を一方向へ走査することによって前記参照光反射手段から反射する参照光の光路長を変化させながら，前記測定対象を透過又は反射する測定光と前記参照光反射手段から反射する参照光とが干渉して得られる複数の測定光の干渉波形を測定する工程と，
前記受光手段で測定された測定光の干渉波形のうち，ある干渉波形を基準とし，この基準干渉波形の測定光よりも前記測定対象の両端面を少なくとも２回以上多く往復反射する測定光の干渉波形を選択干渉波形として，前記基準干渉波形と前記選択干渉波形とに基づいて前記測定対象の両端面間における測定光の光路長を測定し，その光路長に基づいて前記測定対象の温度又は厚さを測定する工程と，
測定した前記測定対象物の温度又は厚さに基づいて，前記基板処理装置における前記被処理基板の温度制御とプロセス制御のうち少なくとも一方の制御を行う工程と，
を有することを特徴とする制御方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は，測定対象例えば半導体ウエハや液晶基板等の温度又は厚さを正確に測定可能な温度／厚さ測定装置，温度／厚さ測定方法，温度／厚さ測定システム，制御システム，制御方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
例えば基板処理装置により処理される被処理基板例えば半導体ウエハ（以下，単に「ウエハ」とも称する。）の温度などを正確に測定することは，成膜やエッチングなど種々の処理の結果によりウエハ上に形成される膜やホールなどの形状，物性等を正確にコントロールする点からも極めて重要である。このため，従来より例えば抵抗温度計や，基材裏面の温度を測定する蛍光式温度計等を利用した計測法など様々な方法によってウエハの温度計測がなされている。
【０００３】
近年では，上述したような従来の温度計測方法では困難だったウエハの温度を直接計測することができる温度計測方法や装置も研究されている（例えば特許文献１参照）。このような温度測定装置の具体例を図３２及び図３３を参照しながら説明する。図３２は従来の温度測定装置の原理を説明するための図であり，図３３は温度測定装置により計測された干渉波形を観念的に示した図である。
【０００４】
図３２に示す温度測定装置１０は，例えばマイケルソン干渉計を基本とした低コヒーレンス干渉計を利用したものである。温度測定装置１０は，例えば低コヒーレンス性を持つＳＬＤ（Super Luminescent Diode）より構成される光源１２と，この光源１２の光を参照ミラー２０へ照射する参照光及び測定対象（例えばウエハ）３０へ照射する測定光の２つに分けるビームスプリッタ１４と，一方向へ駆動可能に設けられ上記参照光の光路長を可変可能な参照ミラー２０と，参照ミラー２０から反射する参照光と測定対象３０から反射する測定光とを受光して干渉を計測する受光器１６とを備える。
【０００５】
このような温度測定装置１０においては，光源１２からの光がビームスプリッタ１４により参照光と測定光との２つに分けられ，測定光は測定対象３０へ向けて照射されて測定対象の両端面（例えば表面と裏面）で反射され，参照光は参照ミラー２０へ向けて照射されて参照ミラーの表面で反射される。そして，それぞれから反射した測定光と参照光が再びビームスプリッタ１４に入射し，その際，参照光の光路長によっては測定光と参照光とが重なり合って干渉を起こして，その干渉波形が受光器１６で検出される。
【０００６】
そこで，温度測定を行う際，参照ミラー２０を一方向に駆動させて参照光の光路長を変化させる。すると，光源１２の低コヒーレンス性により光源１２からの光のコヒーレンス長が短いため，通常は，測定光の光路長と参照光の光路長が一致した場所で強く干渉が起こり，それ以外の場所では干渉は実質的に低減する。このように，参照ミラー２０を例えば前後方向（図３２における矢印方向）に駆動させ，参照光の光路長を変化させることにより，測定対象３０における屈折率差（例えば空中の屈折率ｎａと測定対象３０内の屈折率ｎ）によって測定対象３０の表面，裏面からそれぞれ反射した測定光と参照ミラーから反射した参照光とが干渉し，図３３（ａ）に示すような干渉波形が検出される。
【０００７】
これら干渉波形のピーク間距離は，測定対象３０の厚さを構成する各面間の光路長Ｌに相当する。この光路長Ｌは，測定対象３０の厚さをｄ，屈折率をｎとすると，Ｌ＝ｄ×ｎで表すことができる。これらの厚さｄと屈折率ｎは，温度変化に応じて変化するため，測定対象３０の光路長（光学厚さ）Ｌも温度変化によって変化する。このため，測定対象３０の光路長Ｌの変化を利用することによって，測定対象の深度方向の温度測定が可能となる。
【０００８】
例えば，図３３においてヒータなどにより温められて測定対象３０の温度が変化すると，測定対象３０は一点鎖線に示すように膨張する。このとき測定対象３０内の屈折率ｎも変化するため，図３３（ａ），（ｂ）に示すように温度変化の前後では干渉波形の位置がずれて，各干渉波形のピーク位置間の幅（ピーク間幅）が変化し，しかも干渉波形のピーク間幅の変化量は上記温度変化の変化量に対応する。また，干渉波形のピーク間幅は，参照ミラー２０の移動距離と対応しているため，参照ミラー２０の移動距離に基づいて干渉波形のピーク間幅を精度よく測定することで温度変化を精度よく測定することができる。
【０００９】
【特許文献１】国際公開第０３／０８７７４４号パンフレット
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
ところで，上述したように測定対象３０の光路長（光学厚さ）Ｌは，厚さｄ×屈折率ｎで表され，この厚さｄと屈折率ｎは温度変化に対して比で変化するので，光路長Ｌも温度変化に対して比で変化する。このため，測定対象３０の厚さｄが厚いほど光路長（光学厚さ）Ｌの温度変化に対する変化量も大きくなり，測定対象３０の厚さｄが薄いほど光路長（光学厚さ）Ｌも温度変化に対する変化量も小さくなる。
【００１１】
例えば厚さ１０ｍｍのシリコンウエハにおける光路長Ｌの変化量は２．７μｍ／℃であるのに対して，これよりも薄いウエハ，例えば厚さ０．７５ｍｍのシリコンウエハにおける光路長Ｌの変化量は０．２μｍ／℃とかなり小さくなる。
【００１２】
このように，測定対象３０の温度が変化した場合，測定対象３０の厚さｄが薄い（小さい）ほど測定対象３０の光路長Ｌの変化量が小さくなるので，この光路長Ｌに相当する各面の干渉波形のピーク間幅の変化量も小さくなる。このため，測定対象３０の厚さｄが薄いほど，測定対象３０の各面の干渉波形のピーク間幅の変化量を精度よく測定することが困難になるため，ひいては測定対象の温度測定精度向上の妨げになるという問題がある。
【００１３】
そこで，本発明は，このような問題に鑑みてなされたもので，その目的とするところは，測定対象の厚さに拘らず，測定対象の温度又は厚さの測定精度を向上させることができる温度／厚さ測定装置，温度／厚さ測定方法，温度／厚さ測定システム，制御システム，制御方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１４】
上記課題を解決するために，本発明のある観点によれば，測定対象の両端面を透過し反射する光であって，前記測定対象の両端面で少なくとも２回以上往復反射可能な光を照射する光源と，前記光源からの光を測定光と参照光とにスプリットするためのスプリッタと，前記スプリッタからの参照光を反射するための参照光反射手段と，前記参照光反射手段から反射する参照光の光路長を変化させるための光路長変化手段と，前記スプリッタからの参照光を前記参照光反射手段へ向けて照射する参照光照射位置まで伝送する参照光伝送手段と，前記スプリッタからの測定光を前記測定対象へ向けて照射する測定光照射位置まで伝送する測定光伝送手段と，前記測定対象を透過又は反射する測定光と前記参照光反射手段から反射する参照光とが干渉して得られる複数の測定光の干渉波形を測定するための受光手段と，前記受光手段で測定された測定光の干渉波形のうち，ある干渉波形を基準とし，この基準干渉波形の測定光よりも前記測定対象の両端面を少なくとも２回以上多く往復反射する測定光の干渉波形を選択干渉波形として，前記基準干渉波形と前記選択干渉波形とに基づいて前記測定対象の両端面間における測定光の光路長を測定し，その光路長に基づいて前記測定対象の温度又は厚さを測定する測定手段とを備えたことを特徴とする温度／厚さ測定装置が提供される。
【００１５】
上記課題を解決するために，本発明の別の観点によれば，前記測定対象の両端面を透過し反射する光を照射する光源からスプリットされた測定光を前記測定対象へ向けて照射するとともに，参照光を参照光反射手段へ向けて照射する工程と，前記参照光反射手段を一方向へ走査することによって前記参照光反射手段から反射する参照光の光路長を変化させながら，前記測定対象を透過又は反射する測定光と前記参照光反射手段から反射する参照光とが干渉して得られる複数の測定光の干渉波形を測定する工程と，前記受光手段で測定された測定光の干渉波形のうち，ある干渉波形を基準とし，この基準干渉波形の測定光よりも前記測定対象の両端面を少なくとも２回以上多く往復反射する測定光の干渉波形を選択干渉波形として，前記基準干渉波形と前記選択干渉波形とに基づいて前記測定対象の両端面間における測定光の光路長を測定し，その光路長に基づいて前記測定対象の温度又は厚さを測定する工程とを有することを特徴とする温度／厚さ測定方法が提供される。
【００１６】
このような本発明にかかる装置又は方法において，光源からスプリットされた測定光が測定対象へ向けて照射されると，例えば測定対象の両端面（例えば表面と裏面）をそのまま透過する測定光や測定対象の各端面でそれぞれ反射する測定光の干渉波形のみならず，測定対象の両端面を１回以上往復反射してから測定対象を透過又は反射する測定光の干渉波形も測定できる。
【００１７】
これらの測定された複数の干渉波形のうち，例えば測定対象の表面で反射する測定光の干渉波形を基準干渉波形とすれば，測定対象の裏面で反射して測定対象の両端面を１回往復した測定光の干渉波形と基準干渉波形とのピーク間幅が測定対象の両端面間における測定光の光路長に相当することから，測定対象の両端面を２回以上往復反射した測定光の干渉波形と基準干渉波形とのピーク間幅は測定対象の両端面間における測定光の光路長の２倍以上となる。
【００１８】
従って，測定対象の両端面を２回以上往復反射した測定光の干渉波形を選択干渉波形とすることにより，基準干渉波形と選択干渉波形とのピーク間幅を長くとることができるので，測定対象の温度変化による上記ピーク間幅の変化量も大きくすることができる。これにより，各干渉波形のピーク間幅の測定精度を向上させることができる。
【００１９】
特に厚みが薄く測定対象の両端面間における測定光の光路長が短い場合（例えば厚さの薄い半導体ウエハなどを測定対象とする場合）には，基準干渉波形と選択干渉波形との幅を長くとることにより，これら干渉波形のピーク間幅の測定精度を大幅に向上させることができる。これにより，測定対象の両端面間における測定光の光路長の測定精度も向上させることができるので，ひいては温度又は厚さの測定精度も向上させることができる。
【００２０】
また，上記装置又は方法において，選択干渉波形は，例えばその干渉波形を構成する波連全体を曲線近似した基準近似曲線（例えば干渉波形を構成する波連全体の基準近似曲線は正規分布曲線）と，その干渉波形の波連を構成する個々の繰返し波形に基づいてその干渉波形の波連を曲線近似した近似曲線（例えば干渉波形の波連を構成する各繰返し波形に基づいて得られる包絡線）とのずれ量で指標される干渉波形の崩れ度合に基づいて選択するようにしてもよい。
【００２１】
上述したように測定対象の両端面間の往復反射回数が多い測定光の干渉波形を選択するほど基準干渉波形と選択干渉波形との幅を長くとることができるので，これら干渉波形のピーク間幅の測定精度をより一層向上させることができる。ところがその一方でこのような往復反射回数が多い測定光の干渉波形ほど光強度も低下しその干渉波形の崩れ度合も大きくなり，例えば干渉波形の崩れ度合が所定以上になると干渉波形のピーク間幅の測定精度を低下させる要因となる。そこで，干渉波形の崩れ度合に基づいて選択干渉波形を選択するようにすれば，干渉波形の崩れ度合が干渉波形のピーク間幅の測定精度を低下させない範囲で，基準干渉波形と選択干渉波形との幅をより長くとることができる干渉波形を容易に選択することができる。
【００２２】
また，上記装置又は方法において，前記測定光の光路の途中に，この測定光の光路に並列して接続した迂回光路を設け，これらの光路を通る測定光を測定対象に照射することにより，測定光の干渉波形の種類（パターン）を増やすことができる。例えば測定対象の両端面で同じ回数だけ往復反射する測定光の干渉波形についても，迂回光路を介さない光路を通るものと，少なくとも一度は前記迂回光路を介する光路を通るものとを測定することができる。これらの干渉波形にはずれが生じ，そのずれ量は測定光の迂回光路の光路長を調整することにより調整可能である。
【００２３】
従って，上記測定光の迂回光路の光路長を調整することにより，迂回光路を介さない光路を通る測定光の干渉波形と少なくとも一度は迂回光路を介する光路を通る測定光の干渉波形のうち，いずれか一方の光路を通る測定光の干渉波形から選択された前記基準干渉波形と，他方の光路を通る測定光の干渉波形から選択された選択干渉波形とがそれぞれ近傍で測定されるようにすることができる。このため，少なくともこれらの干渉波形が測定できる範囲だけ参照光反射手段（例えば参照ミラー）を移動させれば足りる。これにより，参照光反射手段（例えば参照ミラー）の移動距離を短くすることができるので，温度又は厚さ測定にかかる時間も短縮することができる。
【００２４】
また，上記装置又は方法において，前記参照光反射手段は，複数の反射面を設け，前記スプリッタからの参照光を前記参照光反射手段へ照射し前記各反射面で反射させて光路長の異なる複数の参照光を反射させることにより，参照光と測定光の干渉波形の種類（パターン）を増やすことができる。例えば測定対象の両端面で同じ回数だけ往復反射する測定光の干渉波形についても，光路長の異なる複数の参照光と測定光の干渉波形をそれぞれ測定することができる。これらの干渉波形にはずれが生じ，そのずれ量は参照光反射手段の複数の反射面の位置を調整することにより調整可能である。
【００２５】
従って，参照光反射手段の複数の反射面の位置を調整することにより，前記各反射面から反射する複数の参照光のうち，いずれかの反射面から反射する参照光と測定光との干渉波形から選択された前記基準干渉波形と，別の反射面から反射する参照光と測定光の干渉波形から選択された前記選択干渉波形とがそれぞれ近傍で測定されるようにすることができる。このため，少なくともこれらの干渉波形が測定できる範囲だけ参照光反射手段（例えば参照ミラー）を移動させれば足りる。これにより，参照光反射手段（例えば参照ミラー）の移動距離を短くすることができるので，温度又は厚さ測定にかかる時間も短縮することができる。
【００２６】
また，上記装置又は方法において，前記スプリッタからの参照光をさらに複数の参照光にスプリットするための参照光スプリッタを設け，この参照光スプリッタからの複数の参照光をそれぞれ異なる光路長で前記参照光反射手段へ照射し反射させることによって，
そのような参照光と測定光の干渉波形の種類（パターン）を増やすことができる。例えば測定対象の両端面で同じ回数だけ往復反射する測定光の干渉波形についても，光路長の異なる複数の参照光と測定光との干渉波形をそれぞれ測定することができる。これら光の干渉にはずれが生じ，そのずれ量は参照光スプリッタからの複数の参照光の光路長を調整することにより調整可能である。
【００２７】
従って，参照光スプリッタからの複数の参照光の光路長を調整することにより，参照光スプリッタからスプリットされた複数の参照光のうち，いずれかの参照光と測定光との干渉波形から選択された前記基準干渉波形と，別の参照光と測定光の干渉波形から選択された前記選択干渉波形とがそれぞれ近傍で測定されるようにすることができる。このため，少なくともこれらの干渉波形が測定できる範囲だけ参照光反射手段（例えば参照ミラー）を移動させれば足りる。これにより，参照光反射手段（例えば参照ミラー）の移動距離を短くすることができるので，温度又は厚さ測定にかかる時間も短縮することができる。
【００２８】
また，上記装置又は方法において，参照光の光路の途中に，この参照光の光路に並列して接続した迂回光路を設け，これらの光路を通る参照光を前記参照光反射手段へ照射し反射させて光路長の異なる複数の参照光を反射させることにより，測定光の干渉波形の種類（パターン）を増やすことができる。例えば測定対象の両端面で同じ回数だけ往復反射する測定光の干渉波形についても，迂回光路を介さない光路を通る参照光と測定光の干渉波形と，少なくとも一度は前記迂回光路を介する光路を通る参照光と測定光の干渉波形を測定することができる。これらの干渉波形にはずれが生じ，そのずれ量は参照光の迂回光路の光路長を調整することにより調整可能である。
【００２９】
従って，上記参照光の迂回光路の光路長を調整することにより，迂回光路を介さない光路を通る参照光と測定光の干渉波形と少なくとも一度は迂回光路を介する光路を通る参照光と測定光の干渉波形のうち，いずれか一方の光路を通る参照光と測定光の干渉波形から選択された前記基準干渉波形と，他方の光路を通る参照光と測定光の干渉波形から選択された選択干渉波形とがそれぞれ近傍で測定されるようにすることができる。このため，少なくともこれらの干渉波形が測定できる範囲だけ参照光反射手段（例えば参照ミラー）を移動させれば足りる。これにより，参照光反射手段（例えば参照ミラー）の移動距離を短くすることができるので，温度又は厚さ測定にかかる時間も短縮することができる。
【００３０】
また，上記装置又は方法において，前記各光（光源からの光，測定光，参照光など）はそれぞれ，空中を介して伝送されるようにしてもよい。これによれば，光ファイバやコリメートファイバの用いずに光を伝送させることができる。これにより，光ファイバやコリメートファイバを通らない波長（例えば２．５μｍ以上の波長）の光であっても，光源として利用することができる。
【００３１】
また，上記装置又は方法において，前記測定対象は，例えばシリコン又はシリコン酸化膜により形成され，前記光源は，例えば１．０〜２．５μｍの波長を有する光を照射可能なもので構成される。このような１．０〜２．５μｍの波長を有する光は，測定対象を構成するシリコン又はシリコン酸化膜を透過し反射するので，測定対象の両端面を２回以上往復反射する測定光の干渉波形を測定することが可能となる。
【００３２】
また，上記装置又は方法において，前記測定対象は，例えば基板処理装置（例えばプラズマ処理装置など）内で処理される被処理基板（例えば半導体ウエハ，ガラス基板など）又はこの被処理基板に対向して配設される電極板（例えば上部電極の電極板，下部電極の電極板など）である。このように，本発明によれば上記のような厚さの薄い測定対象の温度又は厚さの測定精度を向上させることができる。
【００３３】
また，上記装置における測定光伝送手段は，前記測定対象の一方側に配置され，前記光源からの測定光を伝送して前記測定対象の一方側の端面へ向けて照射するとともに，前記測定対象の両端面で往復反射して又は往復せずに一方側の端面で反射して，戻ってくる測定光を受光して前記受光手段へ向けて伝送するようにしてもよい。また，上記装置における測定光伝送手段は，前記測定対象の一方側に配置され，前記光源からの測定光を伝送して前記測定対象の一方側の端面へ向けて照射する照射光伝送手段と，前記測定対象の他方側に配置され，前記測定対象の両端面で往復反射して又は往復せずに一方側の端面を透過して，他方側の端面を透過する測定光を受光して前記受光手段へ向けて伝送する受光伝送手段とを別個に設けるようにしてもよい。
【００３４】
また，上記方法において，前記測定光と前記参照光との光の干渉の測定中に前記光源の光強度を変えるようにしてもよい。例えば参照光反射手段の移動距離に応じて前記光源の光強度を徐々に大きくしたり，また測定対象の両端面を往復反射する回数が多い測定光の干渉波形ほど前記光源の光強度を大きくするようにしたり，また受光手段で受光される測定光の反射強度を予め測定し，その反射強度に応じて前記光源の光強度を変えるようにしてもよい。これにより，測定光と参照光との光の干渉の測定中に，測定光が測定対象を往復反射することによる測定光の光強度の低下を防止するができるので，そのような測定光の干渉波形についてのノイズに対する光強度（Ｓ／Ｎ比）の低下を防止してその干渉波形が崩れないようにすることができる。これにより，例えば干渉波形のピーク位置の検出精度を向上させて，干渉波形のピーク間幅に基づく温度や厚みの測定精度を向上させることができる。
【００３５】
上記課題を解決するために，本発明の別の観点によれば，処理室内の被処理基板に所定の処理を施す基板処理装置と，この基板処理装置に取付けられる温度／厚さ測定装置と，前記温度／厚さ測定装置を制御する制御装置とを備える温度／厚さ測定システムであって，前記温度／厚さ測定装置は，測定対象となる前記被処理基板の両端面を透過し反射する光であって，前記被処理基板の両端面で少なくとも２回以上往復反射可能な光を照射する光源と，前記光源からの光を測定光と参照光とにスプリットするためのスプリッタと，前記スプリッタからの参照光を反射するための参照光反射手段と，前記参照光反射手段から反射する参照光の光路長を変化させるための光路長変化手段と，前記スプリッタからの参照光を前記参照光反射手段へ向けて照射する参照光照射位置まで伝送する参照光伝送手段と，前記スプリッタからの測定光を前記被処理基板へ向けて照射する測定光照射位置まで伝送する測定光伝送手段と，前記被処理基板を透過又は反射する測定光と前記参照光反射手段から反射する参照光とが干渉して得られる複数の測定光の干渉波形を測定するための受光手段とを備え，前記制御装置は，前記温度／厚さ測定装置の受光手段で測定された測定光の干渉波形のうち，ある干渉波形を基準とし，この基準干渉波形の測定光よりも前記被処理基板の両端面を少なくとも２回以上多く往復反射する測定光の干渉波形を選択干渉波形として，前記基準干渉波形と前記選択干渉波形とに基づいて前記被処理基板の両端面間における測定光の光路長を測定し，その光路長に基づいて前記被処理基板の温度又は厚さを測定することを特徴とする温度／厚さ測定システムが提供される。
【００３６】
このような本発明にかかる温度／厚さ測定システムによれば，厚みが薄く両端面間における測定光の光路長が短いような被処理基板や電極板などの測定対象でも，基準干渉波形と選択干渉波形との幅を長くとることができるので，これら干渉波形のピーク間幅の測定精度を大幅に向上させることができる。これにより，測定対象の両端面間における測定光の光路長の測定精度も向上させることができるので，ひいては温度又は厚さの測定精度も向上させることができる。
【００３７】
上記課題を解決するために，本発明の別の観点によれば，処理室内の被処理基板に所定のプロセス処理を施す基板処理装置と，この基板処理装置に設置される温度／厚さ測定装置と，前記温度／厚さ測定装置及び前記基板処理装置を制御するとともに，前記被処理基板の温度制御とプロセス制御のうち少なくとも一方の制御を行う制御装置とを備える制御システムであって，前記温度／厚さ測定装置は，測定対象となる前記被処理基板の両端面を透過し反射する光であって，前記被処理基板の両端面で少なくとも２回以上往復反射可能な光を照射する光源と，前記光源からの光を測定光と参照光とにスプリットするためのスプリッタと，前記スプリッタからの参照光を反射するための参照光反射手段と，前記参照光反射手段から反射する参照光の光路長を変化させるための光路長変化手段と，前記スプリッタからの参照光を前記参照光反射手段へ向けて照射する参照光照射位置まで伝送する参照光伝送手段と，前記スプリッタからの測定光を前記被処理基板へ向けて照射する測定光照射位置まで伝送する測定光伝送手段と，前記被処理基板を透過又は反射する測定光と前記参照光反射手段から反射する参照光とが干渉して得られる複数の測定光の干渉波形を測定するための受光手段とを備え，前記制御装置は，前記温度／厚さ測定装置の受光手段で測定された測定光の干渉波形のうち，ある干渉波形を基準とし，この基準干渉波形の測定光よりも前記被処理基板の両端面を少なくとも２回以上多く往復反射する測定光の干渉波形を選択干渉波形として，前記基準干渉波形と前記選択干渉波形とに基づいて前記被処理基板の両端面間における測定光の光路長を測定し，その光路長に基づいて前記被処理基板の温度又は厚さを測定し，これらの温度又は厚さに基づいて前記基板処理装置の処理室内にある前記被処理基板の温度制御とプロセス制御のうち少なくとも一方の制御を行うことを特徴とする制御システムが提供される。
【００３８】
このような本発明にかかる制御システムによれば，厚みが薄く両端面間における測定光の光路長が短いような被処理基板や電極板などの測定対象でも，基準干渉波形と選択干渉波形との幅を長くとることができるので，これら干渉波形のピーク間幅の測定精度を大幅に向上させることができる。これにより，測定対象の両端面間における測定光の光路長の測定精度も向上させることができるので，ひいては温度又は厚さの測定精度も向上させることができ，これらの温度又は厚みに基づいて被処理基板の温度制御やプロセス制御を行うことができるので，被処理基板のプロセス特性を的確に制御することができ，また基板処理装置の安定性を向上させることができる。
【００３９】
上記課題を解決するために，本発明の別の観点によれば，処理室内の被処理基板に所定のプロセス処理を施す基板処理装置の制御システムについて制御方法であって，前記測定対象の両端面を透過し反射する光を照射する光源からスプリットされた測定光を前記測定対象へ向けて照射するとともに，参照光を参照光反射手段へ向けて照射する工程と，前記参照光反射手段を一方向へ走査することによって前記参照光反射手段から反射する参照光の光路長を変化させながら，前記測定対象を透過又は反射する測定光と前記参照光反射手段から反射する参照光とが干渉して得られる複数の測定光の干渉波形を測定する工程と，前記受光手段で測定された測定光の干渉波形のうち，ある干渉波形を基準とし，この基準干渉波形の測定光よりも前記測定対象の両端面を少なくとも２回以上多く往復反射する測定光の干渉波形を選択干渉波形として，前記基準干渉波形と前記選択干渉波形とに基づいて前記測定対象の両端面間における測定光の光路長を測定し，その光路長に基づいて前記測定対象の温度又は厚さを測定する工程と，測定した前記測定対象物の温度又は厚さに基づいて，前記基板処理装置における前記被処理基板の温度制御とプロセス制御のうち少なくとも一方の制御を行う工程とを有することを特徴とする制御方法が提供される。
【００４０】
このような本発明にかかる制御方法によれば，厚みが薄く両端面間における測定光の光路長が短いような被処理基板や電極板などの測定対象でも，基準干渉波形と選択干渉波形との幅を長くとることができるので，これら干渉波形のピーク間幅の測定精度を大幅に向上させることができる。これにより，測定対象の両端面間における測定光の光路長の測定精度も向上させることができるので，ひいては温度又は厚さの測定精度も向上させることができ，これらの温度又は厚みに基づいて被処理基板の温度制御やプロセス制御を行うことができるので，被処理基板のプロセス特性を的確に制御することができ，また基板処理装置の安定性を向上させることができる。
【発明の効果】
【００４１】
以上説明したように本発明によれば，厚みが薄く両端面間における測定光の光路長が短いような測定対象でも，基準干渉波形と選択干渉波形との幅を長くとることができるので，これら干渉波形のピーク間幅の測定精度を大幅に向上させることができる。これにより，測定対象の両端面間における測定光の光路長の測定精度も向上させることができるので，ひいては温度又は厚さの測定精度も向上させることができる。
【００４２】
なお，上記測定対象には，被処理基板などのような物体としての測定対象物の他，例えば被処理基板の内部層などのような物体の一部を構成する測定対象層も含まれる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００４３】
以下に添付図面を参照しながら，本発明の好適な実施の形態について詳細に説明する。なお，本明細書及び図面において，実質的に同一の機能構成を有する構成要素については，同一の符号を付することにより重複説明を省略する。
【００４４】
（第１実施形態にかかる温度測定装置）
本発明の第１実施形態にかかる温度測定装置について図面を参照しながら説明する。図１は，本発明の第１実施形態にかかる温度測定装置の概略構成を示すブロック図である。本実施形態にかかる温度測定装置１００は，上述した図３２に示すような原理を基本としつつ，簡単な構成で，例えば半導体ウエハ（以下，単に「ウエハ」とも称する。）などのような厚みの薄い測定対象物Ｔの測定精度を向上することができるようにしたものである。このような温度測定装置１００の具体的な構成は以下の通りである。
【００４５】
図１に示すように，温度測定装置１００は，光源１１０と，この光源１１０からの光を測定光と参照光とにスプリット（分波）するためのスプリッタ１２０と，このスプリッタ１２０からの参照光を反射するための参照光反射手段１４０と，参照光反射手段１４０から反射する参照光の光路長を変化させるための光路長変化手段とを備える。光路長変化手段は，例えば参照ミラーなどで構成される参照光反射手段１４０を参照光の入射方向に平行な一方向へ駆動するモータなどの駆動手段１４２により構成される。このように，参照ミラーを一方向へ駆動させることにより，参照ミラーから反射する参照光の光路長を変化させることができる。
【００４６】
また，温度測定装置１００は，測定対象物Ｔの一方側の端面Ｓ１に上記スプリッタ１２０からの測定光を照射したときに，測定対象物Ｔから反射する測定光（例えば測定対象物Ｔの両端面Ｓ１，Ｓ２で往復反射して又は往復せずに一方側の端面Ｓ１で反射して，戻ってくる測定光）と，参照光反射手段１４０に上記スプリッタ１２０からの参照光を照射したときに参照光反射手段１４０から反射する参照光との複数の干渉波形（これら複数の干渉波形を例えば光の干渉と総称する）を測定するための受光手段１５０とを備える。
【００４７】
（第１実施形態にかかる温度測定装置による測定光の種類）
ここで，図１に示すような温度測定装置において，光源１１０からの測定光を測定対象物Ｔに向けて照射した際に測定対象物Ｔから反射する測定光の主な種類について図面を参照しながら説明する。図２は測定光の種類を説明するための観念図であり，図２に示す矢印は測定対象物Ｔから反射する測定光を示している。なお，図２では測定光における測定対象物Ｔの両端面間での往復反射回数がわかり易いように測定光の反射位置をずらして表現しているが，実際には測定対象物Ｔに測定光を照射する角度に応じて反射角度も変わる。例えば測定対象物Ｔに対してほぼ直行するように測定光を照射すれば，各端面Ｓ１，Ｓ２での反射位置もその測定光の光軸上にほぼ重なる。
【００４８】
測定対象物Ｔから反射する測定光としては，図２（ａ）に示すように測定対象物Ｔ内を一度も往復反射することなく，測定対象物Ｔの一方側の端面（測定光が照射される側の端面である第１面）Ｓ１で１回反射して戻ってくる測定光（第１面１回反射測定光又は０回往復反射測定光）及び図２（ｂ）に示すように測定対象物Ｔの第１面Ｓ１を透過して他方側の端面（第１面Ｓ１とは反対側の面である第２面Ｓ２）で１回反射する測定光，すなわち測定対象物Ｔの両端面Ｓ１，Ｓ２で１回往復反射する測定光（第２面１回反射測定光又は１回往復反射測定光）がある。
【００４９】
さらに，本発明では，上記の測定光に加えて例えば図２（ｃ）に示すように測定対象物Ｔの第１面Ｓ１を透過し第２面Ｓ２で反射した後さらに第１面Ｓ１で反射して再び第２面Ｓ２で反射する測定光，すなわち測定対象物Ｔの両端面Ｓ１，Ｓ２で２回往復反射する測定光（第２面２回反射測定光又は２回往復反射測定光），図２（ｄ）に示すように測定対象物Ｔの第１面Ｓ１を透過した後，第２面Ｓ２で３回，第１面Ｓ１で２回反射する測定光，すなわち測定対象物Ｔの両端面Ｓ１，Ｓ２で３回往復反射する測定光（第２面３回反射測定光又は３回往復反射測定光）などのように，測定対象物Ｔの両端面Ｓ１，Ｓ２で複数回往復反射する測定光（第２面複数回反射測定光又は複数回往復反射測定光）もある。従って，受光手段１５０ではこれらの測定光と参照光との干渉波形がそれぞれ測定される。
【００５０】
従来は，図２（ａ）に示すような０回往復反射測定光及び図２（ｂ）に示すような１回往復反射測定光を用いて，測定対象物Ｔ内の測定光の光路長Ｌを求めることによって，温度測定を行っていたが，本発明では，厚さの薄い測定対象物Ｔの温度測定精度を向上させるために，図２（ｂ）に示すような１回往復反射測定光の代わりに，図２（ｃ），（ｄ）に示すような複数回往復反射測定光を用いて温度測定を行うものである。なお，上記のような測定光と参照光との干渉波形の具体例は後述する。
【００５１】
このような温度測定装置１００を構成する光源１１０としては，測定対象物Ｔの両端面Ｓ１，Ｓ２を透過し反射し，前記測定対象の両端面で少なくとも２回以上往復反射可能な光であって，光源１１０からスプリットされる測定光と参照光との干渉が測定できる光を照射可能なものを使用する。本発明では，測定対象物Ｔの両端面Ｓ１，Ｓ２で少なくとも２回以上往復反射する測定光と参照光の干渉波形を測定対象物Ｔの温度測定に用いるからである。
【００５２】
なお，測定対象物Ｔとして例えばウエハの温度測定を行う場合，光源１１０としては，少なくともウエハの両端面間の距離（通常は８００〜１５００μｍ程度）からの反射光が干渉を生じない程度の光が好ましい。具体的には例えば低コヒーレンス光を用いることが好ましい。低コヒーレンス光とは，コヒーレンス長の短い光をいう。低コヒーレンス光の中心波長は例えば０．３〜２０μｍが好ましく，更に０．５〜５μｍがより好ましい。また，コヒーレンス長としては，例えば０．１〜１００μｍが好ましく，更に３μｍ以下がより好ましい。このような低コヒーレンス光を光源１１０として使用することにより，余計な干渉による障害を回避でき，ウエハの両端面Ｓ１，Ｓ２から反射する測定光，その他ウエハ内部に屈折率の異なる層を有する場合にはその境界面から反射する測定光と参照光との干渉波形を容易に測定することができる。
【００５３】
上記低コヒーレンス光を使用した光源としては，例えばＳＬＤ（Super Luminescent Diode），ＬＥＤ，高輝度ランプ（タングステンランプ，キセノンランプなど），超広帯域波長光源などが挙げられる。これらの低コヒーレンス光源の中でも，高輝度の点に鑑みれば，ＳＬＤを光源１１０として用いることが好ましい。
【００５４】
上記スプリッタ１２０としては，例えば光ファイバカプラを用いる。但し，これに限定されるものではなく，参照光と測定光とにスプリットすることが可能なものであればよい。スプリッタ１２０としては，例えば光導波路型分波器，半透鏡（ハーフミラー）などを用いてもよい。
【００５５】
上記参照光反射手段１４０は，例えば参照ミラーにより構成される。参照ミラーとしては例えばコーナーキューブプリズム，平面ミラー等などが適用可能である。これらの中でも，反射光の入射光との平行性の点に鑑みれば，コーナーキューブプリズムを用いることが好ましい。但し，参照光を反射できれば，上記のものに限られず，例えばディレーライン（後述するピエゾチューブ型ディレーライン等の光路変化手段と同様）などで構成してもよい。
【００５６】
上記参照光反射手段１４０を駆動する駆動手段１４２としては，例えば参照光の入射方向と平行な方向（図１における矢印方向）に駆動させるステッピングモータにより構成することが好ましい。ステッピングモータを用いれば，モータの駆動パルスにより参照光反射手段１４０の移動距離を容易に検出することができる。但し，光路長変化手段としては，参照光反射手段から反射する光の光路長を変化させることができれば，上記モータに限られることはなく，例えばボイスコイルモータを用いたボイスコイルモータ型ディレーラインの他，ピエゾチューブ型ディレーライン，直動ステージ型ディレーライン，積層ピエゾ型ディレーラインなどで光路長変化手段を構成してもよい。
【００５７】
上記受光手段１５０としては，低価格性，コンパクト性を考慮すれば，例えばフォトダイオードを用いて構成することが好ましい。具体的には例えばＳｉフォトダイオード，ＩｎＧａＡｓフォトダイオード，Ｇｅフォトダイオードなどを用いたＰＤ（Photo Detector）により構成する。但し，測定対象物Ｔからの測定光と参照光反射手段１４０からの参照光との光の干渉を測定できれば，上記のものに限られず，例えばアバランシェフォトダイオード，光電子増倍管などを用いて受光手段１５０を構成してもよい。
【００５８】
上記スプリッタ１２０からの参照光は，参照光伝送手段（例えば光ファイバｃの先端にコリメータを取付けたコリメータ付光ファイバＦＺ）を介して参照光反射手段１４０へ照射する参照光照射位置まで伝送されるようになっている。また，上記スプリッタ１２０からの測定光は測定光伝送手段（例えば光ファイバｂの先端にコリメータを取付けたコリメータ付光ファイバＦ）を介して測定対象物Ｔへ向けて照射する測定光照射位置まで伝送されるようになっている。すなわち，図１に示すような温度測定装置１００における測定光伝送手段は，測定対象物Ｔの一方側に配置され，光源１１０からの測定光を伝送して測定対象物Ｔの一方側の端面（第１面）Ｓ１へ向けて照射する。また，このような測定光伝送手段は測定対象物Ｔの両端面Ｓ１，Ｓ２で往復反射して又は往復せずに一方側の端面（第１面）Ｓ１で反射して，戻ってくる測定光を受光して受光手段１５０へ向けて伝送するようになっている。なお，上記参照光伝送手段又は上記測定光伝送手段としては，上記コリメータ付光ファイバに限られず，コリメートファイバであってもよい。
【００５９】
上記スプリッタ１２０によりスプリットされた測定光と参照光との強度比は例えば１：１とする。これにより，測定光と参照光の強度がほぼ同じ強度になるので，例えばピーク間幅などを測定しやすい干渉波形が得られる。各光の強度はこれに限られることはない。
【００６０】
（第１実施形態にかかる温度測定装置の動作）
このような構成の温度測定装置１００においては，図１に示すように，光源１１０からの光は，例えば光ファイバａを介してスプリッタ１２０の入力端子（入力ポート）の一方に入射され，スプリッタ１２０により２つの出力端子（出力ポート）へ２分波される。このうち，一方の出力端子（出力ポート）からの光は測定光として，測定光伝送手段例えば光ファイバｂの先端にコリメータを取付けたコリメータ付光ファイバＦを介して測定対象物Ｔの一方側へ照射される。本実施形態では，このように測定光が測定対象物Ｔへ照射されたときに，図２に示すように測定対象物Ｔから反射して同じ側に戻ってくる測定光を受光手段１５０で受光する。
【００６１】
一方，スプリッタ１２０により２分波された他方の出力端子（出力ポート）からの光は参照光として，参照光伝送手段例えば光ファイバｃの先端にコリメータを取付けたコリメータ付光ファイバＦＺから照射され，参照光反射手段（例えば参照ミラー）１４０によって反射される。そして，測定対象物Ｔから反射した測定光はコリメータ付光ファイバＦを介してスプリッタ１２０へ入射するとともに，参照光反射手段（例えば参照ミラー）１４０で反射した参照光もコリメータ付光ファイバＦＺを介してスプリッタ１２０に入射し，これら測定光と参照光とが再び合波されて，例えばＳｉフォトダイオード，ＩｎＧａＡｓフォトダイオード，Ｇｅフォトダイオードなどを用いたＰＤで構成された受光手段１５０へ例えば光ファイバｄを介して入射し，受光手段１５０で測定光と参照光との干渉波形が検出される。
【００６２】
（測定光と参照光との干渉波形の具体例）
ここで，温度測定装置１００により得られる測定光と参照光との光の干渉の具体例を図３に示す。図３は，測定対象物Ｔから反射する図２に示すような各測定光と，参照光反射手段１４０で反射する参照光との干渉波形を示したものである。図３（ａ）は温度変化前の干渉波形を示したものであり，図３（ｂ）は温度変化後の干渉波形を示したものである。図３において縦軸は干渉強度，縦軸は参照ミラーの移動距離をとっている。
【００６３】
また，光源１１０としては，測定対象物Ｔを透過し反射可能な低コヒーレンス光源を用いる。低コヒーレンス光源によれば，光源１１０からの光のコヒーレンス長が短いため，通常は測定光の光路長と参照光の光路長とが一致した場所で強く干渉が起こり，それ以外の場所では干渉は実質的に低減するという特質がある。このため，参照光反射手段（例えば参照ミラー）１４０を例えば参照光の照射方向の前後に駆動させ，参照光の光路長を変化させることにより，図２（ａ）〜（ｄ）に示すような各測定光と参照光が干渉する。
【００６４】
図３（ａ），（ｂ）によれば，参照光反射手段（例えば参照ミラー）１４０を一方向へ走査していくと，先ず図２（ａ）に示すような第１面１回反射測定光（０回往復反射測定光）と参照光との干渉波形が現れ，次いで図２（ｂ）に示すような第２面１回反射測定光（１回往復反射測定光）と参照光との干渉波形が現れる。参照光反射手段１４０をさらに走査していくと，図２（ｃ）に示すような第２面２回反射測定光（２回往復反射測定光）と参照光との干渉波形が現れ，図２（ｄ）に示すような第２面３回反射測定光（３回往復反射測定光）と参照光との干渉波形が現れる。その後も，参照光反射手段１４０をさらに走査すれば，図示はしないが第２面４回反射測定光（４回往復反射測定光），第２面５回反射測定光（５回往復反射測定光）…というように，各測定光の干渉波形が連続して等間隔で現れることになる。
【００６５】
（干渉波に基づく温度測定方法）
次に，測定光と参照光との光の干渉に基づいて温度を測定する方法について説明する。測定光と参照光の干渉波に基づく温度測定方法としては，例えば温度変化に基づく光路長変化を用いる温度換算方法がある。ここでは，温度変化に基づく干渉波形の位置ずれを利用した温度換算方法について説明する。
【００６６】
測定対象物Ｔがヒータ等によって温められると，測定対象物Ｔはそれぞれ膨張して厚さｄ，屈折率ｎが変化するため，温度変化前と温度変化後では，測定対象物Ｔの両端面Ｓ１，Ｓ２間（表面と裏面との間）の光路長（光学的厚さ）Ｌが変化するので，測定光と参照光の干渉波形の位置がずれて，干渉波形のピーク間幅が変化する。従って，このような測定対象物Ｔの干渉波形のピーク間幅を測定することにより温度変化を検出することができる。例えば測定対象物Ｔの光路長Ｌは，例えば図３（ａ）に示す第１面１回反射測定光の干渉波形と，第２面１回反射測定光の干渉波形とのピーク間幅に相当し，このピーク間幅は参照光反射手段（例えば参照ミラー）１４０の移動距離に対応しているため，これらの干渉波形のピーク間幅における参照ミラーの移動距離を測定することにより，温度変化前後の測定対象物Ｔの光路長Ｌを測定することができる。
【００６７】
以下，上記温度測定方法について，図３で測定した測定対象物Ｔの厚さをそれぞれｄとし，屈折率をｎとしてより具体的に説明する。測定対象物Ｔに測定光を照射して，参照ミラーを一方向へ走査していくと，図３（ａ）に示すように第１面１回反射測定光の干渉波形，第２面１回反射測定光の干渉波形，第２面２回反射測定光の干渉波形，第３面３回反射測定光の干渉波形がこの順に得られる。
【００６８】
このとき，測定対象物Ｔを例えばヒータなどより加熱すると，測定対象物Ｔの温度は上昇し，その温度変化により測定対象物Ｔは膨張して屈折率ｎも変化する。これにより，測定対象物Ｔの１つの干渉波形を基準として他の干渉波形についてのピーク位置がずれて，干渉波形のピーク間幅が変化する。例えば図３（ｂ）では，測定対象物Ｔの第１面１回反射測定光の干渉波形を基準干渉波形として，他の干渉波形の位置，すなわち第２面１回反射，第２面２回反射，第３面３回反射測定光の干渉波形の位置が図３（ａ）の場合に比してそれぞれｔ，２ｔ，３ｔだけずれている。これにより，基準干渉波形と他の干渉波形のピーク間幅はそれぞれ，図３（ａ）に示すＷ，２Ｗ，３Ｗから図３（ｂ）に示すＷ′，２Ｗ′，３Ｗ′へ変化する。
【００６９】
このような干渉波形についてのピーク位置のずれは，一般に厚さｄについては測定対象物の各層固有の線膨張係数αに依存し，また屈折率ｎの変化については主として各層固有の屈折率変化の温度係数βに依存する。なお，屈折率変化の温度係数βについては波長にも依存することが知られている。
【００７０】
従って，測定対象物Ｔにおける温度変化後の厚さｄ′を数式で表すと下記数式（１−１）に示すようになる。なお，下記数式（１−１）において，ΔＴは測定対象物Ｔの温度変化を示している。αは測定対象物Ｔの線膨張率を示しており，βは測定対象物Ｔの屈折率変化の温度係数を示している。また，ｄ，ｎは，それぞれ温度変化前の測定対象物Ｔの厚さ，屈折率を示している。
【００７１】
ｄ′＝ｄ・（１＋αΔＴ），ｎ′＝ｎ・（１＋βΔＴ）  …（１−１）
【００７２】
上記数式（１−１）に示すように，温度変化によって測定対象物Ｔを透過して反射する測定光の光路長が変化する。光路長は一般に，厚さｄと屈折率ｎとを積で表される。従って，温度変化前の測定対象物Ｔを透過して反射する測定光の光路長をＬとし，測定対象物Ｔにおける温度がΔＴだけ変化した後の光路長をＬ′とすると，Ｌ１，Ｌ１′はそれぞれ下記の数式（１−２）に示すようになる。
【００７３】
Ｌ＝ｄ・ｎ  ，  Ｌ′＝ｄ′・ｎ′  …（１−２）
【００７４】
従って，測定対象物Ｔにおける測定光の光路長の温度変化前後の差（Ｌ′−Ｌ）は，上記数式（１−１），（１−２）により計算して整理すると，下記数式（１−３）に示すようになる。なお，下記数式（１−３）では，α・β≪α，α・β≪βを考慮して微小項を省略している。
【００７５】
Ｌ′−Ｌ＝ｄ′・ｎ′−ｄ・ｎ＝ｄ・ｎ・（α＋β）・ΔＴ
＝Ｌ・（α＋β）・ΔＴ                  …（１−３）
【００７６】
ここで，測定対象物Ｔにおける測定光の光路長Ｌは，測定光と参照光との干渉波形のピーク間幅に相当する。例えば温度変化前における測定対象物Ｔの測定光の光路長Ｌは，図３（ａ）に示す干渉波形のピーク間幅Ｗに相当し，温度変化後における測定対象物Ｔの測定光の光路長Ｌ′は，図３（ｂ）に示す干渉波形のピーク間幅Ｗ′に相当する。従って，測定対象物Ｔにおける参照光との干渉波形のピーク間幅は，図１に示すような温度測定装置１００によれば，参照光反射手段（例えば参照ミラー）１４０の移動距離により測定できる。
【００７７】
従って，測定対象物Ｔの線膨張率α及び屈折率変化の温度係数βを予め調べておけば，測定対象物Ｔにおける参照光との干渉波形のピーク間幅を計測することによって，上記数式（１−３）を用いて，測定対象物Ｔの温度に換算することができる。
【００７８】
このように，干渉波から温度への換算する場合，上述したように干渉波形のピーク間で表される光路長が線膨張率α及び屈折率変化の温度係数βによって変るため，これら線膨張率α及び屈折率変化の温度係数βを予め調べておく必要がある。測定対象物Ｔとなり得るウエハを含めた物質の線膨張率α及び屈折率変化の温度係数βは一般に，温度帯によっては，温度に依存する場合もある。例えば線膨張率αについては一般に，物質の温度が０〜１００℃くらいの温度範囲ではそれほど変化しないので，一定とみなしても差支えないが，１００℃以上の温度範囲では物質によっては温度が高くなるほど変化率が大きくなる場合もあるので，そのような場合には温度依存性が無視できなくなる。屈折率変化の温度係数βについても同様に温度範囲によっては，温度依存性が無視できなくなる場合がある。
【００７９】
例えばウエハを構成するシリコン（Ｓｉ）の場合は，０〜５００℃の温度範囲において線膨張率α及び屈折率変化の温度係数βは例えば二次曲線で近似することができることが知られている。その詳細については，例えばJ.A.McCaulley,V.M.Donnellyらの論文（J.A.McCaulley,V.M.Donnelly,M.Vernon,andI.Taha,
"Temperature dependence of the near-infrared refractive index of
silicon,gallium arsenide,and indium phosphide"Phy.Rev.Ｂ４９，７４０８，１９９４）などにも記載されている。
【００８０】
このように，線膨張率α及び屈折率変化の温度係数βは温度に依存するので，例えば温度に応じた線膨張率α及び屈折率変化の温度係数βを実験などによって予め調べて，温度換算用基準データとして予めメモリ（例えば後述する制御装置４００のメモリ４４０等）に記憶しておき，温度換算用基準データを利用して温度換算すれば，より正確な温度に換算することができる。
【００８１】
なお，測定光と参照光との干渉波に基づいて温度を測定する方法としては，上記の方法に限られず，測定対象物Ｔについての光路長と温度との関係を実験などにより予め求めて，温度換算用基準データとして予めメモリ（例えば後述する制御装置４００のメモリ４４０等）に記憶しておき，この温度換算用基準データを利用して，測定対象物Ｔについての測定光と参照光との干渉波に基づいて測定された光路長（干渉波形のピーク間幅）を直接温度に換算するようにしてもよい。これによれば，線膨張率α及び屈折率変化の温度係数βがわからなくても，測定光と参照光との干渉波の測定結果を容易に温度に換算することができる。
【００８２】
具体的には例えばある測定対象物Ｔについて，既知の温度ｔｉでの光路長をＬｉとし，ある温度ｔでの光路長をＬｔとし，線膨張率α及び屈折率変化の温度係数βとすると，線膨張率α及び屈折率変化の温度係数βの温度依存を無視できる温度帯であれば，ある温度ｔは，下記（２−１）式で表すことができる。下記（２−１）式は上記（１−３）式におけるＬ′＝Ｌｔ，Ｌ＝Ｌｉ，ΔＴ＝ｔ−ｔｉとした場合と同様である。そして，下記（２−１）を整理すると，ある温度ｔは下記（２−２）式で表すことができる。下記（２−２）式において，線膨張率α及び屈折率変化の温度係数βの温度依存を無視できる場合は，α＋βは一定と考えられるので，定数の係数をＡ１，Ｂ１で置換えると下記（２−３）式に示すような一次式で表すことができる。
【００８３】
Ｌｔ−Ｌｉ＝Ｌｉ・（α＋β）・（ｔ−ｔｉ）    …（２−１）
【００８４】
ｔ＝（１／（α＋β））・（Ｌｔ／Ｌｉ）−（１／（α＋β）＋ｔｉ）    …（２−２）
【００８５】
ｔ＝Ａ１・（Ｌｔ／Ｌｉ）＋Ｂ１    …（２−３）
【００８６】
また，線膨張率α及び屈折率変化の温度係数βの温度依存を無視できない場合は，下記（２−４）式に示すような２次式で表すようにしてもよい。この場合の係数をＡ２，Ｂ２，Ｃ２とする。
【００８７】
ｔ＝Ａ２・（Ｌｔ／Ｌｉ）２＋Ｂ２・（Ｌｔ／Ｌｉ）＋Ｃ２    …（２−４）
【００８８】
上記（２−３）式における係数Ａ１，Ｂ１，上記（２−４）式における係数Ａ２，Ｂ２，Ｃ２はそれぞれ，実験によりいくつかの温度で実際に光路長を測定することにより求める。例えば温度と光路長との関係について図４に示すような実験結果が得られたとすれば，上記既知の温度ｔｉを４０℃としそのときの光路長をＬｉ＝Ｌ４０として，上記（２−４）式における係数はそれぞれ，Ａ２＝−１．２４９６×１０５，Ｂ２＝−２．６３０２×１０５，Ｃ２＝−１．３８０２×１０５となる。
【００８９】
こうして実験により得られた（２−４）式を温度換算用基準データとして予めメモリ（例えば後述する制御装置４００のメモリ４４０等）に記憶しておき，測定光と参照光との干渉波に基づいて測定された光路長ＬｔからＬｔ／Ｌ４０を求めて，（２−４）式のＬｔ／Ｌｉに当てはめることにより，光路長Ｌｔを温度ｔに換算することができる。
【００９０】
なお，測定光と参照光との干渉波に基づく温度測定方法としては上述したような方法に限られることはなく，例えば温度変化に基づく吸収強度変化を用いる方法であってもよく，上記温度変化に基づく光路長変化と温度変化に基づく吸収強度変化とを組み合わせた方法であってもよい。
【００９１】
上述したように，温度変化後の測定対象物Ｔ内の測定光の光路長Ｌ′は，例えば測定対象物Ｔの両端面Ｓ１，Ｓ２で反射した測定光の干渉波形（図３（ｂ）に示す第１面１回反射測定光の干渉波形と第２面１回反射測定光の干渉波形）のピーク間幅Ｗ′に相当するので，このピーク間幅Ｗ′を測定することにより求められた光路長Ｌ′を温度に変換することにより，測定対象物Ｔの温度を測定することが可能となる。
【００９２】
ところが，図３に示すような測定対象物Ｔ内の測定光の光路長Ｌの単位温度変化（例えば１℃）当りの変化量（Ｌ′−Ｌ）は，上記（１−３）式によれば，測定対象物Ｔの厚さｄが小さいほど小さくなるので，この光路長Ｌに相当する第１面１回反射測定光の干渉波形と第２面１回反射測定光の干渉波形のピーク間幅Ｗの変化量ｔも小さくなる。このため，測定対象物Ｔの厚さｄが小さいほど，測定対象物Ｔの干渉波形のピーク間幅Ｗの変化量ｔを精度よく測定することが困難になるため，ひいては測定対象物Ｔの温度測定精度向上の妨げになるという問題がある。
【００９３】
そこで，干渉波形のピーク間幅をより長くとるようにするため，第２面２回反射又は第２面３回反射測定光の干渉波形のように測定対象物Ｔの両端面Ｓ１，Ｓ２で２回以上往復反射した測定光の干渉波形（複数回往復反射測定光の干渉波形）を温度測定に用いる。
【００９４】
例えば第２面２回反射測定光は，図２（ｃ）に示すように測定対象物Ｔの両端面Ｓ１，Ｓ２で２回往復反射したものであるため，この第２面２回反射測定光の干渉波形と第１面１回反射測定光の干渉波形のピーク間幅２Ｗは，図３（ａ）に示すように測定対象物Ｔ内の測定光の光路長Ｌの２倍である２Ｌに相当する。従って，温度変化前後の干渉波形のピーク間幅２Ｗ，２Ｗ′を測定して，この場合の測定光の測定対象物Ｔの両端面Ｓ１，Ｓ２での往復反射回数である２で，測定したピーク間幅２Ｗ，２Ｗ′を割算することにより，測定対象物Ｔの測定光の光路長Ｌ，Ｌ′を求めることができる。このため，第２面２回反射測定光の干渉波形を用いた場合の上記ピーク間幅の変化量（２Ｗ′−２Ｗ）は，第２面１回反射測定光の干渉波形を用いた場合の２倍の２ｔとなるので，測定精度を向上させることができる。
【００９５】
また，第２面３回反射測定光は，図２（ｄ）に示すように測定対象物Ｔの両端面Ｓ１，Ｓ２で３回往復反射したものであるため，この第２面３回反射測定光の干渉波形と第１面１回反射測定光の干渉波形のピーク間幅３Ｗは，図３（ａ）に示すように測定対象物Ｔの測定光の光路長Ｌの３倍である３Ｌに相当する。従って，温度変化前後の干渉波形のピーク間幅３Ｗ，３Ｗ′を測定して，この場合の測定光の測定対象物Ｔの両端面Ｓ１，Ｓ２での往復反射回数である３で，測定したピーク間幅３Ｗ，３Ｗ′を割算することにより，測定対象物Ｔ内の測定光の光路長Ｌ，Ｌ′を求めることができる。このため，第２面３回反射測定光の干渉波形を用いた場合の上記ピーク間幅の変化量（３Ｗ′−３Ｗ）は，第２面１回反射測定光の干渉波形を用いた場合の３倍の３ｔとなるので，第２面２回反射測定光の干渉波形を用いた場合よりもさらに測定精度を向上させることができる。
【００９６】
このように，例えば測定対象物Ｔの第１面Ｓ１を１回反射する測定光の干渉波形を基準とし，測定対象物Ｔの第２面Ｓ２を１回反射する測定光の干渉波形の代りに，測定対象物Ｔの両端面Ｓ１，Ｓ２で２回以上往復反射する測定光の干渉波形を選択し，基準干渉波形と選択干渉波形とのピーク間幅を測定するようにすれば，測定する各干渉波形のピーク間幅を長くとることができるので，その変化量も大きくなるため，各干渉波形のピーク間幅の測定精度を向上させることができる。しかも，測定対象物Ｔの各面Ｓ１，Ｓ２を反射する回数が多いほど測定する各干渉波形のピーク間幅も長くとることができるので，各干渉波形のピーク間幅の測定精度も向上させることができる。ひいては測定対象物Ｔの温度測定精度を向上させることができる。
【００９７】
（第２実施形態にかかる温度測定システム）
次に，第２実施形態にかかる基板処理装置の温度測定システムについて図面を参照しながら説明する。第２実施形態にかかる基板処理装置の温度測定システムは，第１実施形態にかかる温度測定装置を基板処理装置に適用した場合の具体例である。図５は，第２実施形態にかかる温度測定システムの概略構成を示す図である。ここでは，例えばプラズマエッチング装置などの基板処理装置における温度測定対象物Ｔの例としてウエハＴｗの温度測定に適用する場合を例に挙げて説明する。
【００９８】
図５に示す温度測定システムは，大別すると，温度測定装置２００，基板処理装置３００，制御装置４００から構成される。図５に示す温度測定装置２００は，図１に示す光源１１０を低コヒーレンス光源例えば低コヒーレンス性を有する光を照射するＳＬＤ２１０により構成し，光源１１０からの光を測定光と参照光にスプリットするスプリッタ１２０を例えば２×２の光ファイバカプラ２２０により構成し，受光手段１５０を例えばＧｅフォトダイオードなどを用いたＰＤ２５０により構成し，参照光反射手段１４０は例えば参照ミラー２４０により構成し，駆動手段１４２は例えば参照ミラー２４０を駆動するステッピングモータ２４２により構成したものである。
【００９９】
測定光の元になるＳＬＤ２１０などの光源１１０としては，測定対象物であるウエハＴｗの両端面Ｓ１，Ｓ２を透過し反射する光であって，ウエハＴｗの両端面Ｓ１，Ｓ２で少なくとも２回以上往復反射可能な光を照射可能なものを使用する。例えばウエハＴｗはシリコンで形成されるので，シリコンやシリコン酸化膜などのシリコン材を透過可能な１．０〜２．５μｍの波長を有する光を照射可能なものを光源１１０として使用することが好ましい。
【０１００】
基板処理装置３００は，図５に示すように，例えばウエハＴｗに対してエッチング処理や成膜処理などの所定の処理を施す処理室３１０を備える。処理室３１０の内部には，上部電極３５０と，この上部電極３５０に対向する下部電極３４０とが配設されている。下部電極３４０は，ウエハＴｗを載置する載置台を兼ねている。下部電極３４０の上部には例えばウエハＴｗを静電吸着する静電チャック（図示しない）が設けられている。また，下部電極３４０には，冷却手段が設けられている。この冷却手段は，例えば下部電極３４０に冷媒流路は略環状に形成される冷媒流路３４２に冷媒を循環させて下部電極３４０の温度を制御することにより，ウエハＴｗの温度を制御するものである。ウエハＴｗは例えば処理室３１０の側面に設けられたゲートバルブ（図示しない）から処理室３１０内に搬入される。これら下部電極３４０，上部電極３５０にはそれぞれ所定の高周波電力を印加する高周波電源３２０，３３０が接続されている。
【０１０１】
上部電極３５０は，その最下部に位置する電極板３５１を電極支持体３５２で支持するように構成されている。電極板３５１は例えばシリコン材（シリコン，シリコン酸化物など）で形成され，電極支持体３５２は例えばアルミ材で形成される。上部電極３５０の上部には，所定の処理ガスが導入される導入管（図示しない）が設けられている。この導入管から導入された処理ガスが下部電極３４０に載置されたウエハＴｗに向けて均一に吐出するように，電極板３５１には多数の吐出孔（図示しない）が穿設されている。
【０１０２】
上部電極３５０は，冷却手段が設けられている。この冷却手段は，例えば上部電極３５０の電極支持体３５２内に形成される冷媒流路に冷媒を循環させることにより，上部電極３５０の温度を制御するものである。冷媒流路は略環状に形成されており，例えば上部電極３５０の面内のうち外側を冷却するための外側冷媒流路３５３と，内側を冷却するための内側冷媒流路３５４の２系統に分けて形成される。これら外側冷媒流路３５３及び内側冷媒流路３５４はそれぞれ，図５に示す矢印で示すように冷媒が供給管から供給され，各冷媒流路３５３，３５４を流通して排出管から排出されて，外部の冷凍機（図示せず）へと戻り，循環するように構成されている。これら２系統の冷媒流路には同じ冷媒を循環させてもよく，また異なる冷媒を循環させてもよい。なお，上部電極３５０の冷却手段としては，図５に示す２系統の冷媒流路を備えるものに限られず，例えば１系統のみの冷媒流路を備えるものであってもよく，また１系統で２分岐する冷媒流路を備えるものであってもよい。
【０１０３】
電極支持体３５２は，外側冷媒流路３５３が設けられる外側部位と，内側冷媒流路３５４が設けられる内側部位との間に，低熱伝達層３５６が設けられている。これにより，電極支持体３５２の外側部位と内側部位との間は低熱伝達層３５６の作用により熱が伝わり難いため，外側冷媒流路３５３と内側冷媒流路３５４との冷媒制御によって，外側部位と内側部位とが異なる温度になるように制御することも可能である。こうして，上部電極３５０の面内温度を効率よく的確に制御することが可能となる。
【０１０４】
このような基板処理装置３００では，ウエハＴｗは例えば搬送アームなどによりゲートバルブを介して搬入される。処理室３１０に搬入されたウエハＴｗは，下部電極３４０上に載置され，上部電極３５０と下部電極３４０には高周波電力が印加されるとともに，上部電極３５０から処理室３１０内へ所定の処理ガスが導入される。これにより，上部電極３５０から導入された処理ガスはプラズマ化され，ウエハＴｗの表面に例えばエッチング処理などが施される。
【０１０５】
上記温度測定装置２００における光ファイバカプラ２２０からの参照光は，参照光伝送手段例えばコリメータ付光ファイバＦＺを介して参照ミラー２４０へ照射する参照光照射位置まで伝送されるようになっている。また上記光ファイバカプラ２２０からの測定光は測定光伝送手段例えばコリメータ付光ファイバＦを介して，下部電極３４０から測定対象物であるウエハＴｗへ向けて照射する測定光照射位置まで伝送されるようになっている。具体的には，コリメータ付光ファイバＦは下部電極３４０の例えば中央部に形成された貫通孔３４４を介して，測定光がウエハＴｗへ向けて照射されるように配設される。なお，コリメータ付光ファイバＦを配設するウエハＴｗの面内方向の位置としては，測定光がウエハＴｗへ照射される位置であれば，図５に示すようなウエハＴｗの中央部でなくてもよい。例えば測定光がウエハＴｗの端部へ照射されるようにコリメータ付光ファイバＦを配設してもよい。
【０１０６】
上記制御装置４００は，温度測定装置２００及び基板処理装置３００の各部を制御するものである。制御装置４００は，その本体を構成するＣＰＵ（中央処理装置）４１０，参照ミラー２４０を駆動するステッピングモータ２４２をモータドライバ４２０を介して制御するモータコントローラ４３０，ＣＰＵ４１０が各部を制御するためのプログラムデータ等を記憶したＲＯＭ（リード・オンリ・メモリ）やＣＰＵ４１０が行う各種データ処理のために使用されるメモリエリア等を設けたＲＡＭ（ランダム・アクセス・メモリ）等を構成するメモリ４４０，バッファ４５０を介して入力されるＰＤ２５０からの出力信号（測定光を照射して得られた光の干渉の測定結果）やモータコントローラ４３０から出力される制御信号（例えば駆動パルス）をアナログデジタル変換して入力するＡ／Ｄ変換器４６０，基板処理装置３００の各部を制御する各種コントローラ４７０を備える。制御装置４００は，モータコントローラ４３０から出力するステッピングモータ２４２の制御信号（例えば駆動パルス）に基づいて，参照ミラー２４０の移動位置や移動距離を測定してもよく，参照ミラー２４０にリニアエンコーダを取付けて，このリニアエンコーダからの出力信号に基づいて参照ミラー２４０の移動位置や移動距離を測定してもよい。また，モータ２４２としてはステッピングモータに限られず，ボイスコイルモータなどを用いてもよい。
【０１０７】
制御装置４００は，参照ミラー２４０を移動制御することによりＰＤ２５０から得られる参照光と測定光と光の干渉から温度測定に用いる基準干渉波形と選択干渉波形を決定し，これら基準干渉波形と選択干渉波形に基づいてウエハＴｗの光路長Ｌを測定し，その測定結果から上述したような温度換算方法に従ってウエハＴｗの温度を求める。具体的には例えば予めメモリ４４０に記憶された上述の温度換算用基準データなどに基づいてウエハＴｗの測定光の光路長Ｌを温度に換算する。この点で，制御装置４００は，測定手段を構成する。
【０１０８】
次に，図５に示す温度測定システムにより得られる測定光と参照光との光の干渉の具体例を図６に示す。図６は，ウエハＴｗで反射した図２に示すような各測定光と，参照光反射手段１４０で反射した参照光との干渉波形を示したものである。図６において縦軸は干渉強度，縦軸は参照ミラーの移動距離をとっている。
【０１０９】
図６によれば，参照ミラー２４０を一方向へ走査していくと，先ずウエハＴｗの裏面を構成する第１面Ｓ１で反射した測定光と参照光との干渉波形（第１面１回反射測定光又は０回往復反射測定光の干渉波形）ｙａ０が現れ，次いでウエハＴｗの表面を構成する第２面Ｓ２で反射して，ウエハＴｗの両端面（第１面Ｓ１と第２面Ｓ１）で１回往復反射した測定光と参照光との干渉波形（第２面１回反射測定光又は１回往復反射測定光の干渉波形）ｙａ１が現れる。参照ミラー２４０をさらに走査していくと，ウエハＴｗの両端面Ｓ１，Ｓ２で２回往復反射した測定光と参照光との干渉波形（第２面２回反射測定光又は２回往復反射測定光の干渉波形）ｙａ２が現れ，次いでウエハＴｗの両端面Ｓ１，Ｓ２で３回往復反射した測定光と参照光との干渉波形（第２面３回反射測定光又は３回往復反射測定光の干渉波形）ｙａ３が現れる。
【０１１０】
これらの干渉波形のうち，例えば第１面１回反射測定光の干渉波形ｙａ０を基準とすれば，この基準干渉波形ｙａ０と他の干渉波形ｙａ１〜ｙａ３とのピーク間幅Ｌｗ，２Ｌｗ，３Ｌｗはそれぞれ，ウエハＴｗの厚さを構成する各面Ｓ１，Ｓ２の間の測定光の光路長（ウエハＴｗの光路長）の１倍，２倍，３倍，すなわちＬ，２Ｌ，３Ｌに相当する。従って，他の干渉波形ｙａ１〜ｙａ３のどの干渉波形を選択して，その選択干渉波形と基準干渉波形ｙａ０とのピーク間幅を測定しても，ウエハＴｗの光路長Ｌを求めることができる。ここでいう基準干渉波形とは測定対象物例えばウエハＴｗの光路長Ｌを求めるために基準とする干渉波形である。また，選択干渉波形とは基準干渉波形とのピーク間幅からウエハＴｗの光路長Ｌを求めるために選択された干渉波形をいう。
【０１１１】
このような図６に示す干渉波形を利用して温度測定を行ってその温度測定誤差を算出した実験結果を図７に示す。具体的には，ウエハＴｗが４０℃のときに得られた測定光と参照光との干渉波形のうち，干渉波形ｙａ０を基準干渉波形とし，他の干渉波形ｙａ１〜ｙａ３をそれぞれ選択干渉波形として，基準干渉波形ｙａ０と各選択干渉波形ｙａ１〜ｙａ３とのピーク間幅を測定し，測定した各ピーク間幅Ｌｗ，２Ｌｗ，３ＬｗからそれぞれウエハＴｗの光路長Ｌを求めてこれを温度に換算する一連の温度測定処理をそれぞれ５０回ずつ実行し，各選択干渉波形ｙａ１〜ｙａ３を用いて温度測定を行った場合の温度測定誤差の平均を求めてプロットしたものである。
【０１１２】
図７では，横軸に各選択干渉波形ｙａ１〜ｙａ３についての測定光の往復反射回数をとり，横軸に温度測定誤差をとっている。また，図７に示す温度測定誤差は，各選択干渉波形ｙａ１〜ｙａ３を用いて得られた５０回分の温度データの標準偏差をσとした場合の３σを求めた値である。従って，温度測定誤差の指標とした３σの値が大きいほど，実際の４０℃からのばらつきが大きく，温度測定誤差も大きいことを示す。図７に示すＰ１は干渉波形ｙａ１を選択干渉波形として温度測定を行った場合の温度測定誤差であり，Ｐ２は干渉波形ｙａ２を選択干渉波形として温度測定を行った場合の温度測定誤差であり，Ｐ３は干渉波形ｙａ３を選択干渉波形として温度測定を行った場合の温度測定誤差である。
【０１１３】
図７に示す実験結果によれば，干渉波形ｙａ２を選択干渉波形とした場合（Ｐ２）の方が，干渉波形ｙａ１を選択干渉波形とした場合（Ｐ１）よりも，温度測定誤差が小さくなっていることがわかる。従って，基準干渉波形ｙａ０とのピーク間幅が長くなるように選択干渉波形を選択した方が，基準干渉波形と選択干渉波形とのピーク間幅の測定精度を向上させることができる。
【０１１４】
基準干渉波形と選択干渉波形とのピーク間幅は，ウエハＴｗの両端面で往復反射する回数が多い測定光の干渉波形を選択干渉波形として選択するほど，長くとることができるので，このピーク間幅の測定精度も向上させることができるものと考えられる。
【０１１５】
ところが，実際に温度測定を行った場合の実験結果では例えば図７に示すように，干渉波形ｙａ３を選択干渉波形とした場合（Ｐ３）については，干渉波形ｙａ２を選択干渉波形とした場合よりも基準干渉波形と選択干渉波形のピーク間幅を長くとれるはずなのに，干渉波形ｙａ２を選択干渉波形とした場合（Ｐ２）よりも温度測定誤差が大きくなり，かえって温度測定精度が悪化していることがわかる。
【０１１６】
これはウエハＴｗの両端面で往復反射する回数が多い測定光の干渉波形ほど，例えばノイズに対する光強度（Ｓ／Ｎ比）の低下などにより，その波形の形が崩れる（歪む）ため，その干渉波形のピーク位置の測定誤差が生じ易いからである。従って，このような干渉波形を選択して基準干渉波形とのピーク間幅を測定すれば，選択干渉波形のピーク位置の測定誤差の分だけ，その選択干渉波形と基準干渉波形とのピーク間幅にも測定誤差が生じてしまうという問題がある。なお，ここでいうノイズとは，例えば電子回路から発生するノイズや上部電極３５０に高周波電力を印加する際の周囲の電磁波環境によるノイズなどが考えられる。
【０１１７】
（干渉波形のピーク位置の測定誤差）
ここで，上述したような干渉波形のピーク位置の測定誤差について図面を参照しながらさらに詳細に説明する。図８は，１つの干渉波形を参照ミラーの移動距離のレンジを広げて拡大して示した実測波形ｙａと，この実測波形ｙａに所定の加工処理を施した加工波形ｙｂとの具体例を示した図である。図８の横軸には参照ミラー移動距離をとり，縦軸の一方には実測波形のＰＤ２５０からの出力電圧（Ｖ）をとり，縦軸の他方にはガウス分布（正規分布）のレンジをとっている。
【０１１８】
図８の実測波形ｙａに示すように，各干渉波形の実測波形はそれぞれ波連と呼ばれる大きな山により構成される。波連は複数の繰返し波形により構成されており，各干渉波形の波連は相互に独立した位相と振幅を持っている。
【０１１９】
このような実測波形ｙａに対してそのピーク位置を求め易くするために所定の加工処理を施す。例えば干渉波形の実測波形ｙａの波形データからオフセットを差引き，これを２乗することによって負の部分を正の部分へ折返す処理を行う。すると，図８に示す加工波形ｙｂのようになる。
【０１２０】
こうして得られた干渉波形の加工波形ｙｂの波連全体を曲線近似する。このような波連の近似曲線としては，ガウス分布曲線（正規分布曲線）が挙げられる。干渉波形の加工波形ｙｂの波連全体をガウス分布曲線で近似する場合には，加工波形ｙｂの波形データ全体に対して例えば最小２乗法によりガウス分布（正規分布）を求める。こうして得られたガウス分布曲線ｙｃを干渉波形の加工波形ｙｂに重ねると図８に示すようになる。なお，干渉波形の加工波形ｙｂの波連全体を近似する近似曲線は，上述したようなガウス分布曲線に限られるものではない。
【０１２１】
このように干渉波形の加工波形ｙｂの波連全体をガウス分布曲線ｙｃに近似して，そのガウス分布曲線ｙｃの中心値（ピーク位置）を求め，これをその干渉波形のピーク位置とする。この場合，例えば干渉波形の加工波形ｙｂが崩れていると，その加工波形ｙｂとガウス分布曲線ｙｃにずれが生じるので，加工波形ｙｂとガウス分布曲線ｙｃとのピーク位置にもずれが生じ，結果として干渉波形のピーク位置の測定に誤差が生じる可能性が高い。
【０１２２】
このような干渉波形の加工波形ｙｂとガウス分布曲線ｙｃとのずれについて，図６に示すような干渉波形を例に挙げてより具体的に説明する。図６に示す各干渉波形ｙａ０〜ｙａ３に対して上述したような加工処理を施した場合の加工波形ｙｂ０〜ｙｂ３を図９〜図１２に示す。図９〜図１２は，横軸に参照ミラー移動距離をとり，縦軸に加工波形の振幅をとっている。図９〜図１２では，干渉波形の加工波形ｙｂ０〜ｙｂ３の崩れ度合が分りやすいように，干渉波形の干渉強度が低いほど横軸の振幅のレンジも大きくとっている。図９〜図１２によれば，干渉波形の加工波形ｙｂ０〜ｙｂ３はガウス分布曲線ｙｃ０〜ｙｃ３と比較すると，干渉波形の加工波形ｙｂ０，ｙｂ１，ｙｂ２，ｙｂ３の順に，すなわちウエハＴｗの両端面Ｓ１，Ｓ２で往復反射する回数が多い測定光の干渉波形ほど，その波形の形が崩れ，近似するガウス分布曲線ｙｃ０〜ｙｃ３からのずれも大きくなっていることがわかる。
【０１２３】
（干渉波形の崩れ度合の判定方法とこれを利用した干渉波形の選択）
次に，図９〜図１２に示す干渉波形の加工波形ｙｂ０〜ｙｂ３とガウス分布曲線ｙｃ０〜ｙｃ３とのずれの度合を，干渉波形の加工波形ｙｂ０〜ｙｂ３の崩れ度合として定量化し，これを判定する方法を説明する。ここでは，干渉波形の加工波形ｙｂ０〜ｙｂ３の崩れ度合を定量化するため，例えば干渉波形の加工波形の波形データからこの干渉波形の波連を構成する個々の繰返し波形に基づいて干渉波形を例えば包絡線などにより曲線近似し，この包絡線と，上記ガウス分布曲線とのずれの度合を算出する。なお，干渉波形の波連を構成する個々の繰返し波形に基づく干渉波形の近似曲線は，上述したような包絡線に限られるものではない。例えば干渉波形の波連を構成する個々の繰返し波形を積分して得られる値を滑らかに繋げた曲線を干渉波形の近似曲線としてもよい。
【０１２４】
ここで，図９〜図１２に示す各干渉波形の加工波形ｙｂ０〜ｙｂ３を近似した包絡線ｙｄ０〜ｙｄ３とガウス分布曲線ｙｃ０〜ｙｃ３とを重ねたものをそれぞれ図１３〜図１６に示す。図１３〜図１６ではそれぞれ，干渉波形の包絡線ｙｄ０〜ｙｄ３を実線で表し，近似するガウス分布曲線ｙｃ０〜ｙｃ３を点線で表している。
【０１２５】
図１３〜図１６によれば，包絡線ｙｄ０，ｙｄ１，ｙｄ２，ｙｄ３の順にそのピーク部分が崩れていき，包絡線とガウス分布曲線とがずれることがよくわかる。これは，ウエハＴｗの両端面Ｓ１，Ｓ２で往復反射する回数が多い測定光の干渉波形の包絡線ほど，その包絡線とガウス分布曲線とがずれるので，包絡線とガウス分布曲線のピーク位置もずれることを示している。
【０１２６】
このような干渉波形の加工波形ｙｂとガウス分布曲線ｙｃとのずれの度合は，例えば次のような指標により定量化することができる。参照ミラー移動距離のある位置ｍにおける干渉波形の包絡線ｙｄの波形データをＶ（ｍ）とし，同じ位置ｍにおけるガウス分布曲線ｙｃの強度をＧ（ｍ）とし，ガウス分布曲線ｙｃのピーク位置における強度（ピーク強度）をＧｐとする。上記Ｇ（ｍ）−Ｖ（ｍ）の絶対値をとって，これをガウス分布曲線ｙｃのピーク強度Ｇｐで割算して得られる値をｋ（ｍ）とする。
【０１２７】
こうして得られるｋ（ｍ）を，干渉波形の加工波形ｙｂをガウス分布曲線ｙｃと近似する参照ミラー移動距離の範囲におけるすべての加工波形ｙｂの波形データについて求め，その全体の平均値ＫＡＶＥを干渉波形の崩れ度合の指標Ｋとする。
【０１２８】
このような干渉波形の崩れ度合の指標Ｋについては，その値が大きいほど干渉波形の包絡線ｙｄとガウス分布曲線ｙｃとのずれの度合が大きくなり，干渉波形の崩れ度合も大きくなる。このため，例えば図１３〜図１６に示す各干渉波形について上記干渉波形の崩れ度合の指標Ｋを求めれば，干渉波形の崩れ度合を定量的に判断することができる。
【０１２９】
ここで，図１３〜図１６に示す各干渉波形ｙａ０〜ｙａ３の包絡線ｙｄ０〜ｙｄ３について上記崩れ度合の指標Ｋを求めた結果を図１７に示す。図１７では，横軸に温度測定に用いた干渉波形ｙａ１〜ｙａ３についての測定光の往復反射回数をとり，横軸に干渉波形の崩れ度合の指標Ｋをとっている。図１７に示すＫ０〜Ｋ３はそれぞれ，第１面１回反射測定光の干渉波形ｙａ０，第２面１回反射測定光の干渉波形ｙａ１，第２面２回反射測定光の干渉波形ｙａ２，第２面３回反射測定光の干渉波形ｙａ３の崩れ度合の指標である。
【０１３０】
図１７に示す実験結果によれば，干渉波形の崩れ度合の指標Ｋ０〜Ｋ２までは，ほぼ同様の低い値を示しており，干渉波形の崩れ度合の指標Ｋ３で大きくなる。すなわち，第１面１回反射測定光の干渉波形ｙａ０，第２面１回反射測定光の干渉波形ｙａ１，第２面２回反射測定光の干渉波形ｙａ２までは，干渉波形とガウス分布とのずれも少なく，干渉波形の崩れはほとんど生じていないため，干渉波形のピーク位置の測定誤差も小さいことがわかる。これに対して，第２面３回反射測定光の干渉波形ｙａ３については，干渉波形とガウス分布とのずれが大きく，干渉波形の崩れが生じて，干渉波形のピーク位置の測定誤差も大きいことがわかる。
【０１３１】
このように，ウエハＴｗの両端面Ｓ１，Ｓ２を往復反射する回数が多い測定光の干渉波形を選択干渉波形として選択するほど，基準干渉波形と選択干渉波形とのピーク間幅を長くとることができる一方，そのような選択干渉波形の崩れも大きくなって選択干渉波形のピーク位置の測定誤差も大きくなってしまう。従って，基準干渉波形とのピーク間幅を測定するために選択する干渉波形は，その干渉波形の崩れ度合に応じて決定することが好ましい。
【０１３２】
この点，上述したような干渉波形の崩れ度合の指標Ｋを用いれば，干渉波形の崩れ度合が温度精度に影響するほど大きくならない範囲（例えば干渉波形の崩れ度合が干渉波形のピーク間幅の測定精度を低下させない範囲）で，基準干渉波形と選択干渉波形のピーク間幅をより長くとることができる干渉波形を容易に選択することができる。例えば図１７に示す場合には，干渉波形の崩れ度合Ｋが所定値（例えば０．０４）を超えない範囲で，最も往復反射回数の大きい干渉波形，すなわち干渉波形の崩れ度合の指標がＫ２である第２面２回反射測定光の干渉波形ｙａ２を選択干渉波形として選択する。こうして選択した選択干渉波形ｙａ２と基準干渉波形ｙａ０との波形をガウス分布曲線に近似してピーク位置を求め，これらのピーク位置の幅であるピーク間幅を測定することより，基準干渉波形と選択干渉波形のピーク間幅の測定精度を的確に向上させることができる。
【０１３３】
なお，以上説明したような干渉波形のピーク位置の算出，干渉波形のピーク間幅の測定，干渉波形の崩れ度合の指標Ｋの算出，温度測定に用いる干渉波形の選択などの各処理は，制御装置４００のＣＰＵ４１０がプログラムに基づいて実行することができる。
【０１３４】
以上説明したような第２実施形態にかかる温度測定システムによれば，ウエハＴｗの一方側から測定光を照射することにより，ウエハＴｗから反射して戻ってくる測定光と参照光との複数の干渉波形（光の干渉）をＰＤ２５０で受光する。これらの干渉波形のうちの１つ例えばウエハＴｗの第１面Ｓ１で反射する測定光の干渉波形を基準干渉波形とし，ウエハＴｗの両端面Ｓ１，Ｓ２で２回以上往復反射する測定光を選択干渉波形として，基準干渉波形と選択干渉波形とのピーク間幅を求めることにより，基準干渉波形と選択干渉波形とのピーク間幅を長くとることができるので，測定対象の温度変化による上記ピーク間幅の変化量も大きくすることができる。これにより，各干渉波形のピーク間幅の測定精度を向上させることができる。
【０１３５】
特に厚みが薄く測定対象の両端面間における測定光の光路長が短い場合（例えば厚さの薄い半導体ウエハなどを測定対象とする場合）には，基準干渉波形と選択干渉波形との幅を長くとることにより，これら干渉波形のピーク間幅の測定精度を大幅に向上させることができる。これにより，測定対象の両端面間における測定光の光路長の測定精度も向上させることができるので，ひいては温度又は厚さの測定精度も向上させることができる。
【０１３６】
また，上記選択干渉波形は，干渉波形の崩れ度合の指標Ｋに基づいて選択することにより，干渉波形の崩れ度合が干渉波形のピーク間幅の測定精度を低下させない範囲で，基準干渉波形と選択干渉波形との幅をより長くとることができる干渉波形を容易に選択することができる。
【０１３７】
なお，上記基準干渉波形は，測定対象物例えばウエハＴｗの第１面Ｓ１で反射する測定光の干渉波形を基準とした場合について説明したが，必ずしもこれに限定されるものではなく，ＰＤ２５０で測定される複数の干渉波形のどれを基準としてもよい。このような場合も，基準干渉波形の測定光よりもウエハＴｗの両端面を少なくとも２回以上多く往復反射する測定光の干渉波形を選択干渉波形とすることにより，基準干渉波形と選択干渉波形とのピーク間幅はウエハＴｗの両端面間における測定光の光路長の２倍以上長くとることができる。これにより，干渉波形のピーク間幅の測定精度を向上させることができるからである。
【０１３８】
（第３実施形態にかかる温度測定装置）
次に，第３実施形態にかかる基板処理装置の温度測定システムについて図面を参照しながら説明する。第３実施形態にかかる温度測定システムは，第２実施形態にかかる温度測定システムを改良し，参照ミラーの移動距離をより短くできるように構成したものである。
【０１３９】
上述したように，第２実施形態にかかる温度測定システムは，基準干渉波形の測定光よりも測定対象物Ｔであるウエハｗの両端面を２回以上多く往復反射する測定光の干渉波形を選択干渉波形とし，その選択干渉波形と基準干渉波形のピーク間幅に基づいてウエハＴｗの光路長Ｌを求めるものである。
【０１４０】
ところが，ウエハｗの両端面を２回以上多く往復反射する測定光の干渉波形を選択するほど，その選択干渉波形と基準干渉波形のピーク間幅も長くなるので，その分だけ参照ミラー２４０の移動距離も長くしなければならない。参照ミラー２４０の移動距離が長いと，その分だけ温度測定にも時間がかかるので，参照ミラー２４０の移動距離はできる限り短い方がよい。
【０１４１】
第３実施形態にかかる温度測定システムは，この点を踏まえて改良したものである。改良点としては，例えば測定光伝送手段を構成する測定光の光路の途中に，この測定光の光路に並列して接続した迂回光路を設けた点である。これにより，この迂回光路を通る測定光と通らない測定光の両方が測定対象物へ向けて照射されるため，測定光と参照光との複数の干渉波形が属する光の干渉の種類（パターン）を増やすことができる。これにより，例えば測定対象物Ｔの両端面で同じ回数だけ往復反射する測定光の干渉波形についても，迂回光路を介さない光路を通るものと，少なくとも一度は前記迂回光路を介する光路を通るものとを測定することができる。
【０１４２】
従って，迂回光路の光路長を調整してそれぞれの光の干渉のずれ量を調整することにより，上記のように測定される干渉波形のうち，いずれか一方の光路を通る光の干渉に属する干渉波形から選択された基準干渉波形と，他方の光路を通る光の干渉に属する干渉波形から選択された選択干渉波形とがそれぞれ近傍で測定されるようにすることができる。このため，少なくともこれら基準干渉波形と選択干渉波形とが測定できる範囲だけ参照ミラー２４０を移動させれば足りる。これにより，参照ミラー２４０の移動距離を短くすることができるので，ウエハＴｗの温度測定にかかる時間も短縮することができる。
【０１４３】
このような第３実施形態にかかる温度測定システムの具体的な構成例を図１８に示す。図１８に示す温度測定システムにおける測定光伝送手段は，光ファイバカプラ２２０からの測定光の光路の途中に，迂回光路を構成する光ファイバｅを並列接続するための迂回光路接続用スプリッタ例えば２×２の光ファイバカプラ２３０を備える。なお，光ファイバカプラ２３０は光ファイバカプラ２２０と同様の構成である。
【０１４４】
光ファイバカプラ２３０の一方の入力端子（入力ポート）には，光ファイバカプラ２２０からの一方の出力端子（出力ポート）が光ファイバｂを介して接続されている。光ファイバカプラ２３０の一方の出力端子（出力ポート）には，光ファイバｂＦの先端にコリメータを取付けたコリメータ付光ファイバＦが接続されている。また，光ファイバカプラ２３０の他方の入力端子（入力ポート）と他方の出力端子（出力ポート）とは迂回光路を構成する光ファイバｅを接続してループを形成する。
【０１４５】
図１８に示すような構成の測定光伝送手段によれば，光ファイバカプラ２２０からの一方の出力端子（出力ポート）から出射した測定光は，光ファイバカプラ２３０によって２つの出力端子（出力ポート）へ２分波される。このうち一方の出力端子（出力ポート）からの測定光は光ファイバｂＦを通ってコリメータ付光ファイバＦの先端からウエハＴｗへ向けて照射される。
【０１４６】
また，光ファイバカプラ２３０の他方の出力端子（出力ポート）からの測定光は光ファイバｅを介して光ファイバカプラ２３０の他方の入力端子（入力ポート）へ戻され，さらに光ファイバカプラ２３０によって２つの出力端子（出力ポート）へ２分波される。このうち一方の出力端子（出力ポート）からの測定光は光ファイバｂＦを通ってコリメータ付光ファイバＦの先端からウエハＴｗへ向けて照射される。
【０１４７】
このように，測定光伝送手段を構成する測定光の光路の途中に，並列して接続した迂回光路を設けることにより，ＳＬＤ２１０からスプリットされた測定光は，コリメータ付光ファイバＦからウエハＴｗへ向けて照射される往路のみならず，ウエハＴｗから反射した測定光がコリメータ付光ファイバＦを介して受光される復路についても，光ファイバカプラ２３０内の光路Ｕ１を介する経路を通ったり，光ファイバｅによる迂回光路Ｕ２を介する経路を通ったりするので，測定光の光路の種類（パターン）が増える。これにより，測定光と参照光との複数の干渉波形が属する光の干渉の種類（パターン）も増える。
【０１４８】
ここで，このような測定光の光路について図面を参照しながら説明する。図１９は，測定光の光路の種類（パターン）とそのときの測定光の経路との関係を示したものである。測定光の経路としては，光ファイバカプラ２２０から出力されウエハＴｗへ照射されるまでの往路と，ウエハＴｗから反射して測定光が光ファイバカプラ２２０へ入力されるまでの復路がある。
【０１４９】
図１８に示すような迂回光路を形成した場合における測定光の光路の種類（パターン）は，上記往路と復路との組合せで，図１９に示すような光路Ａ〜光路Ｄまでの４通りがある。光路Ａは，測定光が往路と復路ともに光路Ｕ１を介する経路を通った場合であり，光路長が最も短くなる光路である。光路Ｂは，測定光が往路は光路Ｕ１を介する経路を通り，復路は迂回光路Ｕ２を介する経路を通った場合である。光路Ｃは，測定光が往路は迂回光路Ｕ２を介する経路を通り，復路は光路Ｕ１を介する経路を通った場合であり，光路長としては光路Ｂと同じ長さになる。光路Ｄは，測定光が往路と復路ともに迂回光路Ｕ２を介する経路を通った場合であり，光路長が最も長くなる光路である。
【０１５０】
ここで，各光路Ａ〜Ｄを通った測定光と参照光との光の干渉を図２０に示す。図２０は，参照ミラーを一方向へ一度だけ走査した場合に得られる干渉波形を示したものである。横軸には参照ミラーの移動距離をとり，縦軸には干渉強度をとっている。なお，図２０では光路Ａ〜Ｄによる光の干渉が区別し易いようにそれぞれを上下にずらしているが，実際には最も下段に示すように光路Ａ〜Ｄによる光の干渉の波形がすべて合成された合成波形がＰＤ２５０により受光される。
【０１５１】
図２０に示すように，上記光路Ａ〜Ｄによる光の干渉はともに図６に示す場合と同様に，第１面１回反射測定光の干渉波形ｙａ０，第２面１回反射測定光の干渉波形ｙａ１，第２面２回反射測定光の干渉波形ｙａ２，第２面３回反射測定光の干渉波形ｙａ３がそれぞれ等間隔で現れる。このため，実際に得られる光の干渉は各光路Ａ〜Ｄによる光の干渉の合成となることから，各光の干渉の合成波形にはウエハＴｗの光路長Ｌを求めるための基準干渉波形（例えばｙａ０）と選択干渉波形（例えばｙａ２）についても複数現れることになる。
【０１５２】
さらに，光路Ａ〜Ｄは光路長が異なるので，光路Ａ〜Ｄによる光の干渉はそれぞれ光路Ａ〜Ｄの光路長に応じたずれが生じる。例えば光路Ａによる光の干渉についての干渉波形ｙａ０のピークが現れてから参照ミラー２４０が距離Ｍ１だけ移動したところで，光路Ｂ及び光路Ｃによる光の干渉についての干渉波形ｙａ０のピークが現れる。また光路Ａによる光の干渉についての干渉波形ｙａ０のピークが現れてから参照ミラー２４０が距離Ｍ２だけ移動したところで光路Ｄについての干渉波形ｙａ０のピークが現れる。これは光路Ａの光路長は最も短いので，光路Ａによる光の干渉についての最初の干渉波形ｙａ０が現れるのが最も早いのに対して，光路Ｂ，Ｃ，Ｄの光路長は光路Ａよりも長いので，これらの光の干渉はその光路長の長さの違いの分だけずれて最初の干渉波形ｙａ０が現れるからである。なお，光路Ｂと光路Ｃの光路長は同じなので，これらの光の干渉についての最初の干渉波形ｙａ０は同時に現れる。
【０１５３】
しかも，このような光路Ａ〜Ｄによる光の干渉のずれ量は，測定光の迂回光路の光路長（例えば光ファイバｅの長さなど）を調整して光路Ａ〜Ｄの光路長を調整することにより，調整可能である。従って，測定光の迂回光路の光路長（例えば光ファイバｅの長さなど）を調整することにより，ある光路による光の干渉に属する基準干渉波形と，別の光路による光の干渉に属する選択干渉波形とが近傍に現れるようにすることができる。例えば干渉波形ｙａ０を基準干渉波形とし，干渉波形ｙａ２を選択干渉波形とした場合，図２０に示す各光の干渉の合成波形において光路Ａによる光の干渉に属する選択干渉波形ｙａ２の近傍で，別の光路Ｂによる光の干渉に属する基準干渉波形ｙａ０が現れるようにすることもできる。
【０１５４】
このような異なる光の干渉にそれぞれ属する基準干渉波形と選択干渉波形のピーク間幅（例えばＭＳ）に，各光路による光の干渉に属する基準干渉波形のずれ量（例えばＭ）を加えたものが，１種類の光路による光の干渉に属する基準干渉波形と選択干渉波形のピーク間幅（例えば２Ｌｗ）に相当する。
【０１５５】
しかも，ウエハＴｗの温度が変化した場合に基準干渉波形の位置が変化しなければ，各光の干渉に属する基準干渉波形のずれ量Ｍは各光の干渉のずれ量（例えばＭ１）に相当し，このずれ量ＭはウエハＴｗの温度変化前後で一定となる。一方，選択干渉波形は，ウエハＴｗの温度が変化した場合に干渉波形の位置が変化するので，異なる光の干渉にそれぞれ属する基準干渉波形と選択干渉波形のピーク間幅（例えばＭＳ）は温度変化前後で変化する。
【０１５６】
従って，本実施形態おける温度測定システムによれば，予め各光の干渉に属する基準干渉波形のずれ量Ｍを測定しておき，実際にウエハＴｗの温度を測定する際には，図２０に示すような各光の干渉の合成波形で最も近傍に現れる基準干渉波形と選択干渉波形のピーク間幅ＭＳを測定するだけで，１種類の光路による光の干渉に属する基準干渉波形と選択干渉波形のピーク間幅（例えば２Ｌｗ）を算出することができる。そして，このピーク間幅に基づいてウエハＴｗの光路長Ｌを求めて温度に換算することによって，ウエハＴｗの温度を測定することができる。
【０１５７】
このため，各光の干渉の合成波形において最も近傍に現れる基準干渉波形と選択干渉波形とのピーク間幅（例えばＭＳ）を測定できる範囲だけ参照ミラー２４０を移動させれば，ウエハＴｗの温度を測定することができる。これにより，１種類の光路による光の干渉に属する基準干渉波形と選択干渉波形のピーク間幅を測定するために参照ミラーを移動させる距離よりも短くすることができるので，ウエハＴｗの温度測定にかかる時間も短縮することができる。
【０１５８】
なお，上記各光の干渉の基準干渉波形のずれ量Ｍは，例えばウエハＴｗの温度測定を行うのに先立って測定して，例えば制御装置４００のメモリ４４０に記憶しておき，実際にウエハＴｗの温度計測を行う際に取出して利用する。
【０１５９】
また，本実施形態にかかる基準干渉波形としては，上記各光の干渉の基準干渉波形のずれ量Ｍが測定対象物ＴであるウエハＴｗの温度変化によってできる限り変化しない干渉波形を基準とすることが好ましい。これにより，各光の干渉の基準干渉波形のずれ量Ｍを測定する頻度を少なくすることができる。例えばウエハＴｗの裏面を構成する第１面Ｓ１は，下部電極３４０に載置されているのでウエハＴｗの温度が変化しても，ウエハＴｗの裏面位置はほとんど変化しない。これに対して，ウエハＴｗの表面を構成する第２面Ｓ２は，空間に面しているのでウエハＴｗの温度変化により自由にその位置が変化する。従って，干渉波形ｙａ０のようにウエハＴｗの裏面を反射する測定光の干渉波形を基準とすることが好ましい。
【０１６０】
但し，ウエハＴｗの裏面から反射する干渉波形ｙａ０を基準干渉波形とした場合であっても，例えばウエハＴｗの周囲温度などの環境変化により基準干渉波形の位置が変化する場合もあるので，そのような場合には異なる光路による光の干渉にそれぞれ属する基準干渉波形のずれ量Ｍは，ウエハＴｗの環境が変化するごとに測定するようにしてもよい。このようにしても，基準干渉波形のずれ量Ｍの測定頻度は，干渉波形のピーク間幅ＭＳの測定頻度に比べればはるかに少ないものと考えられるので，ウエハＴｗの温度測定にかかる時間を短縮する効果がある。
【０１６１】
また，本実施形態における基準干渉波形としては，各光の干渉の合成波形において選択干渉波形の最も近傍に現れるものであれば，その選択干渉波形の参照ミラー移動距離前後のどちら側に現れるものを用いてもよい。
【０１６２】
例えば図２０に示すように選択干渉波形ｙａ２の参照ミラー移動距離の後側に現れる基準干渉波形ｙａ０を用いて各干渉波形のピーク間幅２Ｌｗを求める場合には，その選択干渉波形ｙａ２に最も近い基準干渉波形ｙａ０とのピーク間幅ＭＳを正の値として，そのピーク間幅ＭＳに各光の干渉に属する基準干渉波形ｙａ０のずれ量Ｍを加えることにより，所望のピーク間幅２Ｌｗを求めることができる。
【０１６３】
これに対して，図示はしないが，選択干渉波形ｙａ２の参照ミラー移動距離の前側に現れる基準干渉波形ｙａ０を用いて各干渉波形のピーク間幅２Ｌｗを求める場合には，その選択干渉波形ｙａ２に最も近い基準干渉波形ｙａ０とのピーク間幅ＭＳを負の値として，そのピーク間幅ＭＳに各光の干渉に属する基準干渉波形ｙａ０のずれ量Ｍを加えることにより，所望のピーク間幅２Ｌｗを求めることができる。
【０１６４】
（第３実施形態にかかる温度測定システムの変形例）
次に，第３実施形態にかかる温度測定システムの変形例について図面を参照しながら説明する。図２１は，第３実施形態にかかる温度測定システムの変形例についての概略構成を示すブロック図である。図２１に示す温度測定システムは，図１８に示すものとほぼ同様であるが，図１８に示すものは１つの光ファイバカプラ２３０により，迂回光路を構成する光ファイバｅを測定光の光路に並列に接続してループを形成するのに対して，図２１に示すものは迂回光路接続用スプリッタとして２つのスプリッタ（例えば１×２の光ファイバカプラ２３２と２×１の光ファイバカプラ２３４）により，測定光の光路を構成する光ファイバｅ１と迂回光路を構成する光ファイバｅ２とを並列に接続してループを形成する。これにより，図２１に示す温度測定システムについても，図１８に示すものと同様に測定光伝送手段を構成する測定光の光路の途中に並列して接続した迂回光路を設けることができる。
【０１６５】
より具体的に説明すると，図２１に示す１×２の光ファイバカプラ２３２の入力端子（入力ポート）には，光ファイバカプラ２２０からの一方の出力端子（出力ポート）が光ファイバｂを介して接続されている。１×２の光ファイバカプラ２３２の２つの出力端子（出力ポート）にはそれぞれ，経路Ｕ１を形成する短い光ファイバｅ１の一端とこの光ファイバｅ１よりも長い迂回光路の経路Ｕ２を形成する光ファイバｅ２の一端とが接続されている。これら光ファイバｅ１の他端と光ファイバｅ２の他端とはそれぞれ，２×１の光ファイバカプラ２３４の２つの入力端子（入力ポート）に接続されている。２×１の光ファイバカプラ２３４の出力端子（出力ポート）には光ファイバｂＦの先端にコリメータを取付けたコリメータ付光ファイバＦが接続されている。
【０１６６】
図２１に示すような構成の測定光伝送手段によれば，光ファイバカプラ２２０からの一方の出力端子（出力ポート）から出射した測定光は，光ファイバカプラ２３２によって２つの出力端子（出力ポート）へ２分波される。このうち一方の出力端子（出力ポート）からの測定光は短い光ファイバｅ１を通って光ファイバカプラ２３４の入力端子（入力ポート）に入射する。一方，光ファイバカプラ２３２の他方の出力端子（出力ポート）からの測定光は迂回光路を構成する光ファイバｅ２を通って，光ファイバカプラ２３４の入力端子（入力ポート）に入射する。光ファイバカプラ２３４では，光ファイバｅ１及び光ファイバｅ２からの測定光が合波されて，コリメータ付光ファイバＦの先端からウエハＴｗへ向けて照射される。
【０１６７】
なお，図２１に示すような構成の測定光伝送手段による測定光の光路の種類（光路Ａ〜Ｄ）とそのときの測定光の経路との関係は図１９に示すものと同様であり，測定光が各光路Ａ〜Ｄを通る場合の測定光と参照光との光の干渉は図２０に示すものと同様である。すなわち，図２１に示す構成の温度測定システムについても，各光路Ａ〜Ｄを通る場合の測定光と参照光との光の干渉のずれ量は，測定光の迂回光路の光路長（例えば光ファイバｅ１や光ファイバｅ２の長さなど）を調整して光路Ａ〜Ｄの光路長を調整することにより，調整可能である。
【０１６８】
従って，測定光の迂回光路の光路長（例えば光ファイバｅ１や光ファイバｅ２の長さなど）を調整することにより，異なる光路による光の干渉にそれぞれ属する選択干渉波形（例えばｙａ２）と基準干渉波形（例えばｙａ０）が，各光の干渉の合成波形において近傍に現れるようにすることができる。このため，本実施形態の変形例によっても，光の干渉の合成波形において最も近くに現れる基準干渉波形（例えばｙａ０）と選択干渉波形（例えばｙａ２）のピーク間幅（例えばＭＳ）を測定できる範囲だけ参照ミラー２４０を移動させれば，ウエハＴｗの温度を測定することができる。これにより，参照ミラーの移動距離を短くすることができるので，ウエハＴｗの温度測定にかかる時間も短縮することができる。
【０１６９】
また，先に説明した図１８に示す迂回光路を構成する光ファイバｅは，１つの光ファイバカプラ２３０の他方の入力端子（入力ポート）と他方の出力端子（出力ポート）を接続してループを形成するので，光ファイバｅを曲げて配設する必要があるため，光ファイバの長さや太さによっては適さない場合もある。例えば光ファイバが短い場合や太い場合は曲げにくく，配設し難い。これに対して，図２１に示す迂回光路を構成する光ファイバｅ２は，２つの光ファイバカプラ２３２及び２３４との途中に接続するので，極端に曲げる必要がないため，光ファイバの長さや太さに拘らず配設が容易となる。
【０１７０】
しかも，図１８に示すものでは，迂回光路を構成する光ファイバｅの長さを調整することにより，測定光の光路長を調整するのに対して，図２１に示すものでは，迂回光路を構成する光ファイバｅ２の長さのみならず，測定光の光路自体の長さも光ファイバｅ１の長さにより調整することができるので，測定光の光路Ａ〜Ｄの光路長の微調整も容易に行うことができる。
【０１７１】
（第４実施形態にかかる温度測定システム）
次に，第４実施形態にかかる基板処理装置の温度測定システムについて図面を参照しながら説明する。第４実施形態にかかる温度測定システムは，第２実施形態にかかる温度測定システムを改良し，参照ミラーの移動距離をより短くできるように構成したものである。上述した第３実施形態では測定光の光路長を調整するのに対して，第４実施形態では参照光の光路長を調整するものである。
【０１７２】
このような第４実施形態にかかる温度測定システムの構成例を図２２に示す。図２２に示す温度測定システムでは，参照ミラー２４０を反射面の位置が異なる第１参照ミラー２４４及び第２参照ミラー２４６により構成するものである。参照光伝送手段例えばコリメータ付光ファイバＦＺからの参照光が第１及び第２参照ミラー２４４，２４６の両方へ照射される参照光照射位置にコリメータ付光ファイバＦＺを配置して，各参照ミラー２４４，２４６から反射した参照光を同じコリメータ付光ファイバＦＺで受光する。
【０１７３】
このような構成の温度測定システムによれば，第１及び第２参照ミラー２４４，２４６をステッピングモータ２４２により一緒に移動することによって，ＳＬＤ２１０からスプリットされてコリメータ付光ファイバＦＺから照射される参照光が参照ミラー２４０により反射される際に，第１参照ミラー２４４から反射される光路Ｅを通る第１参照光と，第１参照ミラー２４６から反射される光路Ｆを通る第２参照光とに分けられるので，２通りの測定光と参照光との光の干渉を測定できる。
【０１７４】
ここで，各光路Ｅ，Ｆを通った測定光と参照光との光の干渉を図２３に示す。図２３は，参照ミラー２４０を第１及び第２参照ミラー２４４，２４６ごと一方向へ一度だけ走査した場合に得られる干渉波形を示したものである。横軸には参照ミラーの移動距離をとり，縦軸には干渉強度をとっている。なお，図２３では光路Ｅ，Ｆによる光の干渉が区別し易いようにそれぞれを上下にずらしているが，実際には最も下段に示すようにこれら光路Ｅ，Ｆによる光の干渉の波形がすべて合成された合成波形がＰＤ２５０により受光される。
【０１７５】
図２３に示すように，光路Ｅ，Ｆによる光の干渉はともに図６に示す場合と同様に，第１面１回反射測定光の干渉波形ｙａ０，第２面１回反射測定光の干渉波形ｙａ１，第２面２回反射測定光の干渉波形ｙａ２，第２面３回反射測定光の干渉波形ｙａ３がそれぞれ等間隔で現れる。このため，実際に得られる光の干渉は各光路Ｅ，Ｆによる光の干渉の合成となることから，各光の干渉の合成波形にはウエハＴｗの光路長Ｌを求めるための基準干渉波形（例えばｙａ０）と選択干渉波形（例えばｙａ２）についても複数現れることになる。
【０１７６】
しかも，各光路Ｅ，Ｆによる光の干渉のずれ量Ｍは，例えば各参照ミラー２４４，２４６の反射面のずれ量を調整して第１，第２参照波の光路Ｅ，Ｆの光路長を調整することにより，調整可能である。従って，第１，第２参照光の光路Ｅ，Ｆの光路長を調整することにより，いずれかの反射面から反射する参照光と測定光との干渉波形から選択された基準干渉波形と，別の反射面から反射する参照光と測定光の干渉波形から選択された選択干渉波形とがそれぞれ近傍で測定されるようにすることができる。このため，少なくともこれらの干渉波形が測定できる範囲だけ参照ミラー２４０を移動させれば足りる。これにより，参照ミラー２４０の移動距離を短くすることができるので，ウエハＴｗの温度測定にかかる時間も短縮することができる。
【０１７７】
例えば干渉波形ｙａ０を基準干渉波形とし，干渉波形ｙａ２を選択干渉波形とした場合，図２３に示す各光の干渉の合成波形において光路Ｅによる光の干渉に属する選択干渉波形ｙａ２の近傍で，別の光路Ｆによる光の干渉に属する基準干渉波形ｙａ０が現れるようにすることもできる。これらの干渉波形のピーク間幅（例えばＭＳ）を測定すれば，このピーク間幅ＭＳに各光の干渉に属する基準干渉波形のずれ量Ｍを加えるだけで，１種類の光路による光の干渉に属する基準干渉波形ｙａ０と選択干渉波形ｙａ２とのピーク間幅２Ｌｗを求めることができる。そして，このピーク間幅２Ｌｗに基づいてウエハＴｗの光路長Ｌを求めて温度に換算することによって，ウエハＴｗの温度を測定することができる。
【０１７８】
（第４実施形態にかかる温度測定システムの変形例）
次に，第４実施形態にかかる温度測定システムの変形例について図面を参照しながら説明する。図２４は，第４実施形態にかかる温度測定システムの変形例についての概略構成を示すブロック図である。図２４に示す温度測定システムは，図２２に示すものとほぼ同様であるが，図２２に示すものは参照ミラーの反射面をずらすことにより，第１，第２参照光の光路長を調整するのに対して，図２４に示すものは例えばＳＬＤ２１０から光源側スプリッタ例えば２×２の光ファイバカプラ２２０によりスプリットされた参照光を，参照光スプリッタ例えば１×２の光ファイバカプラ２２２によって第１参照光と第２参照光に２分波し，第１，第２参照光を参照ミラー２４０に照射させてその反射光を受光するように構成して，第１，第２参照光の光路長を調整する点で相違する。
【０１７９】
より具体的に説明すると，図２４に示す１×２の光ファイバカプラ２２２の入力端子（入力ポート）には，光ファイバカプラ２２０からの他方の出力端子（出力ポート）が光ファイバｃを介して接続されている。１×２の光ファイバカプラ２２２の２つの出力端子（出力ポート）にはそれぞれ，光ファイバｃＺ１の先端にコリメータを取付けたコリメータ付光ファイバＦＺ１と，光ファイバｃＺ２の先端にコリメータを取付けたコリメータ付光ファイバＦＺ２とが接続されている。
【０１８０】
図２４に示すような構成の参照光伝送手段によれば，光ファイバカプラ２２０からの他方の出力端子（出力ポート）から出射した測定光は，光ファイバカプラ２２２によって２つの出力端子（出力ポート）へ２分波される。このうち一方の出力端子（出力ポート）からの第１参照光はコリメータ付光ファイバＦＺ１を介する光路Ｇにより参照ミラー２４０に向けて照射され，他方の出力端子（出力ポート）からの第２参照光はコリメータ付光ファイバＦＺ２を介する光路Ｈにより参照ミラー２４０に向けて照射される。
【０１８１】
なお，図２４に示すような構成の参照光伝送手段による参照光と測定光の光の干渉は図２３に示すものと同様である。すなわち，図２４に示す構成の温度測定システムについても，各光路Ｅ，Ｆによる光の干渉のずれ量Ｍ１は，例えばコリメータ付光ファイバＦＺ１，ＦＺ２の光ファイバｃＺ１，ｃＺ２の長さを調整して第１，第２参照波の光路Ｅ，Ｆの光路長を調整することにより，調整可能である。
【０１８２】
従って，第１，第２参照光の光路長（例えば光ファイバｃＺ１，ｃＺ２の長さなど）を調整することにより，参照光スプリッタ２２２からスプリットされた複数の参照光のうち，いずれかの参照光と測定光との干渉波形から選択された基準干渉波形と，別の参照光と測定光の干渉波形から選択された選択干渉波形とがそれぞれ近傍で測定されるようにすることができる。このため，少なくともこれらの干渉波形が測定できる範囲だけ参照ミラー２４０を移動させれば足りる。これにより，参照ミラー２４０の移動距離を短くすることができるので，ウエハＴｗの温度測定にかかる時間も短縮することができる。
【０１８３】
（第４実施形態にかかる温度測定システムの他の変形例）
次に，第４実施形態にかかる温度測定システムの他の変形例について図面を参照しながら説明する。上述した第３実施形態では測定光伝送手段を構成する測定光の光路の途中に，この測定光の光路に並列して接続した迂回光路を設けるようにしたのに対して，第４実施形態の他の変形例では参照光伝送手段を構成する参照光の光路の途中に並列して接続した迂回光路を設けるようにしたものである。
【０１８４】
このように構成しても，上記迂回光路を通る参照光と通らない参照光の両方が参照ミラー２４０へ向けて照射されるため，第３実施形態の場合と同様に測定光と参照光との光の干渉のパターンを増やすことができ，迂回光路の光路長を調整してそれぞれの光の干渉のずれ量を調整することにより，ウエハＴｗの温度測定に用いる基準干渉波形と選択干渉波形が近傍に現れるようにすることができる。これにより，参照ミラーの移動距離をより短くすることができる。
【０１８５】
以下，このような第４実施形態の他の変形例にかかる温度測定システムの具体的な構成を図２５又は図２６に示す。図２５に示す温度測定システムは，図１８に示す場合と同様に迂回光路を接続する例である。すなわち，図２５に示す温度測定システムにおける参照光伝送手段は，光ファイバカプラ２２０からの参照光の光路の途中に，迂回光路を構成する光ファイバｅを並列接続するための迂回光路接続用スプリッタ例えば２×２の光ファイバカプラ２３０を備える。
【０１８６】
具体的には，光ファイバカプラ２３０の一方の入力端子（入力ポート）には，光ファイバカプラ２２０からの他方の出力端子（出力ポート）が光ファイバｃを介して接続されている。光ファイバカプラ２３０の一方の出力端子（出力ポート）には，光ファイバｃＺの先端にコリメータを取付けたコリメータ付光ファイバＦＺが接続されている。また，光ファイバカプラ２３０の他方の入力端子（入力ポート）と他方の出力端子（出力ポート）とは迂回光路を構成する光ファイバｅを接続してループを形成する。
【０１８７】
図２５に示すような構成の参照光伝送手段によれば，光ファイバカプラ２２０からの他方の出力端子（出力ポート）から出射した参照光は，光ファイバカプラ２３０によって２つの出力端子（出力ポート）へ２分波される。このうち一方の出力端子（出力ポート）からの参照光は光ファイバｃＺを通ってコリメータ付光ファイバＦＺの先端から参照ミラー２４０へ向けて照射される。また，光ファイバカプラ２３０の他方の出力端子（出力ポート）からの参照光は光ファイバｅを介して光ファイバカプラ２３０の他方の入力端子（入力ポート）へ戻され，さらに光ファイバカプラ２３０によって２つの出力端子（出力ポート）へ２分波される。このうち一方の出力端子（出力ポート）からの参照光は光ファイバｃＺを通ってコリメータ付光ファイバＦＺの先端から参照ミラー２４０へ向けて照射される。
【０１８８】
一方，図２６に示す温度測定システムは，図２１に示す場合と同様に迂回光路を接続する例である。すなわち，迂回光路接続用スプリッタとして２つのスプリッタ（例えば１×２の光ファイバカプラ２３２と２×１の光ファイバカプラ２３４）により，参照光の光路を構成する光ファイバｅ１と迂回光路を構成する光ファイバｅ２とを並列に接続してループを形成する。これにより，図２６に示す温度測定システムについても，図２１に示すものと同様に参照光伝送手段を構成する参照光の光路の途中に並列して接続した迂回光路を設けることができる。
【０１８９】
より具体的に説明すると，図２６に示す１×２の光ファイバカプラ２３２の入力端子（入力ポート）には，光ファイバカプラ２２０からの他方の出力端子（出力ポート）が光ファイバｃを介して接続されている。１×２の光ファイバカプラ２３２の２つの出力端子（出力ポート）にはそれぞれ，経路Ｕ１を形成する短い光ファイバｅ１の一端とこの光ファイバｅ１よりも長い迂回光路の経路Ｕ２を形成する光ファイバｅ２の一端とが接続されている。これら光ファイバｅ１の他端と光ファイバｅ２の他端とはそれぞれ，２×１の光ファイバカプラ２３４の２つの入力端子（入力ポート）に接続されている。２×１の光ファイバカプラ２３４の出力端子（出力ポート）には光ファイバｃＺの先端にコリメータを取付けたコリメータ付光ファイバＦＺが接続されている。
【０１９０】
図２６に示すような構成の参照光伝送手段によれば，光ファイバカプラ２２０からの他方の出力端子（出力ポート）から出射した参照光は，光ファイバカプラ２３２によって２つの出力端子（出力ポート）へ２分波される。このうち一方の出力端子（出力ポート）からの参照光は短い光ファイバｅ１を通って光ファイバカプラ２３４の入力端子（入力ポート）に入射する。一方，光ファイバカプラ２３２の他方の出力端子（出力ポート）からの参照光は迂回光路を構成する光ファイバｅ２を通って，光ファイバカプラ２３４の入力端子（入力ポート）に入射する。光ファイバカプラ２３４では，光ファイバｅ１及び光ファイバｅ２からの参照光が合波されて，コリメータ付光ファイバＦＺの先端から参照ミラー２４０へ向けて照射される。
【０１９１】
上述したような図２５又は図２６に示す構成の参照光伝送手段による参照光の光路の種類を光路Ａ〜Ｄとすれば，これら光路Ａ〜Ｄとそのときの参照光の経路との関係は図１９に示すものと同様であり，参照光が各光路Ａ〜Ｄを通る場合の測定光と参照光との光の干渉は図２０に示すものと同様である。すなわち，図２５又は図２６に示す構成の温度測定システムについても，各光路Ａ〜Ｄを通る場合の測定光と参照光との光の干渉のずれ量は，参照光の迂回光路の光路長（例えば光ファイバｅ又は光ファイバｅ１，ｅ２の長さなど）を調整して光路Ａ〜Ｄの光路長を調整することにより，調整可能である。
【０１９２】
従って，参照光の迂回光路の光路長（例えば光ファイバｅ又は光ファイバｅ１，ｅ２の長さなど）を調整することにより，迂回光路を介さない光路（例えば光路Ａ）を通る参照光と測定光の干渉波形と少なくとも一度は迂回光路（例えば光路Ｂ）を介する光路を通る参照光と測定光の干渉波形のうち，いずれか一方の光路（例えば光路Ｂ）を通る参照光と測定光の干渉波形から選択された基準干渉波形（例えばｙａ０）と，他方の光路（例えば光路Ａ）を通る参照光と測定光の干渉波形（例えばｙａ２）から選択された選択干渉波形とがそれぞれ近傍で測定されるようにすることができる。このため，少なくともこれらの干渉波形が測定できる範囲だけ参照ミラー２４０を移動させれば足りる。これにより，参照ミラー２４０の移動距離を短くすることができるので，ウエハＴｗの温度測定にかかる時間も短縮することができる。
【０１９３】
（第５実施形態にかかる温度測定装置）
次に，第５実施形態にかかる温度測定装置について図面を参照しながら説明する。上述した第１〜第４実施形態では，測定光を測定対象物Ｔの一方側から照射したときに測定対象物Ｔから反射する測定光を同じ側から受光するように構成したのに対して，第５実施形態では測定光を測定対象物Ｔの一方側から照射したときに測定対象物Ｔを透過する測定光を測定対象物Ｔの他方側から受光するように構成したものである。
【０１９４】
このような第５実施形態にかかる温度測定装置の概略構成を図２７に示す。温度測定装置２００は図２７に示すように，光源１１０からの光を測定対象物Ｔの一方側へ向けて照射する測定光と参照光とにスプリット（分波）する光源スプリッタ５１０と，この光源スプリッタ５１０からの参照光を参照光反射手段１４０へ中継するとともに，参照光反射手段１４０から反射した参照光を受光手段１５０側へ中継する中継スプリッタ５２０と，中継スプリッタ５２０からの参照光と測定対象物Ｔを透過する測定光とを合波したものを受光手段へ出力する受光スプリッタ５３０とを備える。
【０１９５】
（第５実施形態にかかる温度測定装置の動作）
このような構成の温度測定装置２００においては，図１に示すように，光源１１０からの光は，例えば光ファイバａを介して光源スプリッタ５１０の入力端子（入力ポート）に入射され，光源スプリッタ５１０により２つの出力端子（出力ポート）へ２分波される。このうち，一方の出力端子（出力ポート）からの光は測定光として，照射測定光伝送手段例えば光ファイバｂ１の先端にコリメータを取付けたコリメータ付光ファイバＦｂ１を介して測定対象物Ｔの一方側へ照射される。本実施形態では，このように測定光が測定対象物Ｔへ照射されたときに，図２８に示すように測定対象物Ｔから透過して他方側へ抜けてくる測定光を受光手段１５０で受光する。
【０１９６】
一方，光源スプリッタ５１０により２分波された他方の出力端子（出力ポート）からの光は参照光として，例えば光ファイバｃ１を介して中継スプリッタ５２０の２つの入力端子（入力ポート）のうちの一方に入射され，中継スプリッタ５２０の出力端子（出力ポート）から出射される。中継スプリッタ５２０からの参照光は，参照光伝送手段例えば光ファイバｃＺの先端にコリメータを取付けたコリメータ付光ファイバＦＺから照射され，参照光反射手段（例えば参照ミラー）１４０によって反射される。
【０１９７】
そして，測定対象物Ｔを透過した測定光は，受光測定光伝送手段例えば光ファイバｂ２の先端にコリメータを取付けたコリメータ付光ファイバＦｂ２を介して受光されて受光スプリッタ５３０への２つの入力端子（入力ポート）のうちの一方へ入射するとともに，参照光反射手段（例えば参照ミラー）１４０で反射した参照光もコリメータ付光ファイバＦＺを介して受光スプリッタ５３０の他方の入力端子（入力ポート）に入射する。これら測定光と参照光は受光スプリッタ５３０で合波されて出力端子（出力ポート）から出射され，例えばＳｉフォトダイオード，ＩｎＧａＡｓフォトダイオード，Ｇｅフォトダイオードなどを用いたＰＤで構成された受光手段１５０へ例えば光ファイバｄを介して入射し，受光手段１５０で測定光と参照光との干渉波形が検出される。
【０１９８】
（第５実施形態にかかる温度測定装置による測定光の種類）
このような温度測定装置５００において，光源１１０からの測定光を測定対象物Ｔに照射した際に測定対象物Ｔを透過する測定光の主な種類について図面を参照しながら説明する。図２８は測定光の種類を説明するための観念図であり，図２８に示す矢印は測定対象物Ｔから透過する測定光を示している。なお，図２８では測定光における測定対象物Ｔの両端面間での往復反射回数がわかり易いように測定光の反射位置をずらして表現しているが，実際には測定対象物Ｔに測定光を照射する角度に応じて反射角度も変わる。例えば測定対象物Ｔに対してほぼ直行するように測定光を照射すれば，各端面Ｓ１，Ｓ２での反射位置もその測定光の光軸上にほぼ重なる。
【０１９９】
測定対象物Ｔから反射する測定光としては，図２８（ａ）に示すように測定対象物Ｔ内を一度も往復反射することなく，測定対象物Ｔの両端面（ウエハＴｗの表面を構成する第１面Ｓ１とウエハＴｗの裏面を構成する第２面Ｓ２）を透過し，測定対象物Ｔ内を往方向だけ透過（０．５回往復）する測定光（両端面透過測定光又は０．５回往復反射測定光）及び図２８（ｂ）に示すように測定対象物Ｔの第１面Ｓ１を透過し，第２面Ｓ２で１回反射した後さらに第１面Ｓ１で１回反射する測定光，すなわち測定対象物Ｔの両端面Ｓ１，Ｓ２で１．５回往復反射する測定光（第２面１回反射測定光又は１．５回往復反射測定光）がある。
【０２００】
その他，例えば図２８（ｃ）に示すように測定対象物Ｔの第１面Ｓ１を透過した後，第２面Ｓ２と第１面Ｓ１でそれぞれ２回ずつ反射する測定光，すなわち測定対象物Ｔの両端面Ｓ１，Ｓ２で２．５回往復反射する測定光（第２面２回反射測定光又は２．５回往復反射測定光），図２８（ｄ）に示すように測定対象物Ｔの第１面Ｓ１を透過した後，第２面Ｓ２と第１面Ｓ１でそれぞれ３回ずつ反射する測定光，すなわち測定対象物Ｔの両端面Ｓ１，Ｓ２で３．５回往復反射する測定光（第２面３回反射測定光又は３．５回往復反射測定光）などのように，測定対象物Ｔの各面Ｓ１，Ｓ２で複数回反射することによって，測定対象物Ｔ内を複数回往復する測定光（第２面複数回反射測定光又は複数回往復反射測定光）もある。従って，受光手段１５０ではこれらの測定光と参照光との干渉波形がそれぞれ測定できる。
【０２０１】
（測定光と参照光との干渉波形の具体例）
ここで，温度測定装置５００により得られる測定光と参照光との光の干渉の具体例を図２９に示す。図２９は，測定対象物Ｔを透過する図２８に示すような各測定光と，参照光反射手段１４０で反射する参照光との干渉波形を示したものである。図２９において縦軸は干渉強度，縦軸は参照ミラーの移動距離をとっている。また，光源１１０としては，測定対象物ＴであるウエハＴｗを透過し反射可能な低コヒーレンス光源を用いる。
【０２０２】
図２９によれば，参照光反射手段（例えば参照ミラー）１４０を一方向へ走査していくと，先ず図２８（ａ）に示すような両端面透過測定光（０．５回往復反射測定光）と参照光との干渉波形ｙa０が現れ，次いで図２８（ｂ）に示すような第２面１回反射測定光（１．５回往復反射測定光）と参照光との干渉波形ｙa１が現れる。参照光反射手段１４０をさらに走査していくと，図２８（ｃ）に示すような第２面２回反射測定光（２．５回往復反射測定光）と参照光との干渉波形ｙa２が現れ，次いで図２８（ｄ）に示すような第２面３回反射測定光（３．５回往復反射測定光）と参照光との干渉波形ｙa３が現れる。その後も，参照光反射手段１４０をさらに走査すれば，図示はしないが第２面４回反射測定光（４．５回往復反射測定光），第２面５回反射測定光（５．５回往復反射測定光）…というように，各測定光の干渉波形が連続して等間隔で現れることになる。
【０２０３】
図２９に示すような測定光と参照光との光の干渉における各干渉波形ｙa０〜ｙa３は，図６に示すような測定光と参照光との光の干渉における各干渉波形ｙa０〜ｙa３との関係と同様になる。従って，図２９に示すような測定光と参照光との光の干渉においても，測定対象物Ｔの光路長Ｌを求めるための基準干渉波形と選択干渉波形を，基準干渉波形と選択干渉波形とのピーク間幅ができる限り長くなるように選択することにより，基準干渉波形と選択干渉波形とのピーク間幅の測定精度を向上させることができる。
【０２０４】
例えば図２９に示す干渉波形ｙa０を基準干渉波形とするとともに干渉波形ｙa２を選択干渉波形とすることにより，干渉波形ｙa０を基準干渉波形とするとともに干渉波形ｙa１を選択干渉波形とした場合に比して，基準干渉波形と選択干渉波形とのピーク間幅が長くなるため，その測定精度も向上させることができる。こうして得られた基準干渉波形と選択干渉波形とのピーク間幅に基づいて測定対象物Ｔ例えばウエハＴｗの光路長Ｌを求めることができるので，上述したのと同様の方法で温度に換算することができる。
【０２０５】
なお，図２９に示す各干渉波形についても，上述したような干渉波形の崩れ度合の指標Ｋに基づいて選択干渉波形を選択することにより，干渉波形の崩れ度合が干渉波形のピーク間幅の測定精度を低下させない範囲で，基準干渉波形と選択干渉波形との幅をより長くとることができる干渉波形を容易に選択することができる。
【０２０６】
（第６実施形態にかかる温度測定システム）
次に，第６実施形態にかかる基板処理装置の温度測定システムについて図面を参照しながら説明する。第６実施形態にかかる基板処理装置の温度測定システムは，第５実施形態にかかる温度測定装置を基板処理装置に適用した場合の具体例である。図３０は，第６実施形態にかかる温度測定システムの概略構成を示す図である。ここでは，例えばプラズマエッチング装置などの基板処理装置における温度測定対象物Ｔの例としてウエハＴｗの温度測定に適用する場合を例に挙げて説明する。
【０２０７】
図３０に示す温度測定システムは，大別すると，温度測定装置６００，基板処理装置３００，制御装置４００から構成される。図３０に示す温度測定装置６００は，図２７に示す光源１１０を低コヒーレンス光源例えば低コヒーレンス性を有する光を照射するＳＬＤ２１０により構成し，受光手段１５０を例えばＧｅフォトダイオードなどを用いたＰＤ２５０により構成し，参照光反射手段１４０は例えば参照ミラー２４０により構成し，駆動手段１４２は例えば参照ミラー２４０を駆動するステッピングモータ２４２により構成し，さらに光源スプリッタ５１０，中継スプリッタ５２０，受光スプリッタ５３０をそれぞれ例えば１×２の光ファイバカプラ６１０，２×１の光ファイバカプラ６２０，１×２の光ファイバカプラ６３０で構成したものである。
【０２０８】
図３０に示す基板処理装置３００，制御装置４００の構成は図５に示すものとほぼ同様であるが，図５に示す基板処理装置３００ではウエハＴｗの裏面側へ測定光を照射して反射する光を受光するためのコリメータ付光ファイバＦを下部電極３４０に配置するのに対して，図３０に示す基板処理装置３００ではウエハＴｗの表面を構成する第１面Ｓ１へ測定光を照射するためのコリメータ付光ファイバＦｂ１を上部電極３５０に配設するとともに，ウエハＴｗの裏面を構成する第２面Ｓ２からの測定光を受光するためのコリメータ付光ファイバＦｂ２をの下部電極３４０に配設する点で相違する。
【０２０９】
具体的には，コリメータ付光ファイバＦｂ１は上部電極３５０の電極支持体３５２の例えば中央部に形成された貫通孔３５８を介して，測定光がウエハＴｗへ向けて照射できるように配設され，コリメータ付光ファイバＦｂ２は下部電極３４０の例えば中央部に形成された貫通孔３４４を介して，ウエハＴｗからの測定光を受光できるように配設される。なお，これらコリメータ付光ファイバＦｂ１，Ｆｂ２を配設するウエハＴｗの面内方向の位置としては，コリメータ付光ファイバＦｂ１から照射された測定光がウエハＴｗを介してコリメータ付光ファイバＦｂ２で受光できる位置であれば，図３０に示すようなウエハＴｗの中央部でなくてもよい。例えば測定光がウエハＴｗの端部へ照射されるようにコリメータ付光ファイバＦｂ１，Ｆｂ２を配設してもよい。
【０２１０】
このような構成の図３０に示す温度測定システムによれば，制御装置４００により参照ミラー２４０を一方向へ移動させることにより，図２９と同様の測定光と参照光との光の干渉を得ることができる。従って，図３０に示すような温度測定システムによっても，ＰＤ２５０で測定される複数の干渉波形から基準干渉波形と選択干渉波形をこれらのピーク間幅ができる限り長くなるように選択することにより，基準干渉波形と選択干渉波形とのピーク間幅の測定精度を向上させることができるので，ウエハＴｗの温度測定精度を向上させることができる。
【０２１１】
また，本実施形態にかかる温度測定システムにおいても，上述したような干渉波形の崩れ度合の指標Ｋに基づいて選択干渉波形を選択することにより，干渉波形の崩れ度合が干渉波形のピーク間幅の測定精度を低下させない範囲で，基準干渉波形と選択干渉波形との幅をより長くとることができる干渉波形を容易に選択することができる。
【０２１２】
（光ファイバなどを使用しない温度測定システム）
なお，上述した第２〜第６実施形態に示す温度測定システムは，測定光伝送手段及び参照光伝送手段として光ファイバを利用し，温度測定で使用する測定光や参照光などの光を光ファイバにより伝送するものについて説明したが，必ずしもこれに限定されるものではなく，温度測定で使用する測定光や参照光などの光を光ファイバやコリメートファイバを用いずに，図３１に示すような原理に基づいて空中を伝送させるようにしてもよい。
【０２１３】
図３１は，光ファイバやコリメートファイバの用いずに空中を利用して光を伝送させる温度測定装置７００の原理を示す。このような温度測定装置７００においては，光源（例えばＳＬＤ）１１０からの光が空中を伝送してスプリッタ（例えばハーフミラー）７１０へ照射され，スプリッタ７１０により参照光と測定光との２つに分けられる。測定光は空中を伝送して対向配置された測定対象物Ｔへ向けて照射されて測定対象物Ｔの表面や裏面で反射される。一方，参照光は空中を伝送して参照光反射手段（例えば参照ミラー）１４０へ向けて照射され，参照光反射手段のミラー表面で反射される。そして，それぞれ反射された測定光と参照光が空中を伝送して再びスプリッタ７１０に入射して受光手段１５０に受光される。その際，参照光の光路長によっては重なり合って干渉を起こして，その干渉波が受光手段１５０で検出される。このような原理を用いることにより，光ファイバやコリメートファイバを用いずに光を伝送させることができる。これにより，光ファイバやコリメートファイバを通らない波長（例えば２．５μｍ以上の波長）の光であっても，測定光や参照光の光源１１０として利用することができる。
【０２１４】
（基板処理装置の制御システム）
また，上述した第２〜第６実施形態に示す温度測定システムは，各種コントローラ４７０として例えば上部電極３５０の電極板３５１やウエハＴｗの温度を制御するコントローラを設けることにより，上部電極３５０の電極板３５１やウエハＴｗについて，温度測定装置により温度測定を行いながら，その測定結果に応じて各種コントローラ４７０により温度を制御する基板処理装置の制御システムとして構成することもできる。
【０２１５】
この場合，各種コントローラ４７０は，上部電極３５０の電極板３５１の温度を制御するものとして，例えば内側冷媒コントローラ，外側冷媒コントローラを備えるようにしてもよい。内側冷媒コントローラは，内側冷媒流路３５４へ循環させる冷媒の温度や流量を制御することにより，上部電極３５０の内側部位の温度を制御するものである。外側冷媒コントローラは，外側冷媒流路３５３へ循環させる冷媒の温度や流量を制御することにより，上部電極３５０の外側部位の温度を制御するものである。
【０２１６】
さらに，各種コントローラ４７０は，ウエハＴｗの温度を制御するものとして，例えばＥＳＣ（electrostatic chuck：静電チャック）系コントローラ，ＦＲ（フォーカスリング）系コントローラを備えるようにしてもよい。ＥＳＣ系コントローラは，下部電極３４０にウエハを静電吸着させるための図示しない静電チャック（ＥＳＣ）へ印加する電圧，静電チャックを介してウエハＴｗへ供給されるバックサイドガスのガス流量やガス圧力，下部電極３４０内に形成される冷媒流路に循環させる冷媒の温度などを制御するものである。また，ＦＲ系コントローラは，ウエハの周囲を囲むように設けられた図示しない周辺リング例えばフォーカスリングへ印加する電圧，フォーカスリングを介してウエハＴｗへ供給されるバックサイドガスのガス流量やガス圧力などを制御するものである。
【０２１７】
このように，第２〜第６実施形態に示す温度測定システムを基板処理装置の制御システムとして構成することにより，上部電極３５０の温度を制御したり，ウエハＴｗの温度を制御したりできるので，ウエハＴｗのプロセス特性を的確に制御することができ，また基板処理装置の安定性を向上させることができる。
【０２１８】
（厚み測定装置及び厚み測定システム）
また，上記第１〜第６実施形態では，測定対象物の温度の測定を行う場合について説明したが，必ずしもこれに限定されるものではなく，測定対象物の厚さの測定を行う場合について適用してもよい。すなわち，上記第１〜第５実施形態では，例えば測定対象物Ｔへ照射したときに測定対象物から透過又は反射した測定光と参照光との干渉波形のピーク間幅がその測定対象物の光路長に相当することを利用して，干渉波形のピーク間幅を参照光反射手段（例えば参照ミラー）の移動距離として測定して測定対象物の光路長を求め，この光路長を測定対象物の温度に換算する場合について説明した。
【０２１９】
ところが，この光路長Ｌは厚みｄ×屈折率ｎで表され，屈折率ｎは温度に依存するため，光路長Ｌを測定したときの温度での屈折率ｎがわかれば，測定した光路長Ｌを屈折率ｎで割り算することにより，測定対象物の厚みｄを求めることができる。従って，例えば測定対象物の温度と屈折率ｎの関係を予め厚さ用基準換算データとして制御装置４００のメモリ４４０などに記憶しておき，測定対象物の光路長Ｌを測定したときの温度を別の温度測定手段（例えば抵抗温度計や蛍光式温度計等）により測定して厚さ用基準換算データによりその温度のときの屈折率ｎを求め，この屈折率ｎで上記光路長Ｌを割り算することにより，測定対象物の厚みｄを求めることができる。
【０２２０】
このように，測定光と参照光との干渉波形を利用して測定対象物の厚みを求めることができるので，この原理を利用することにより，上記第１〜第５実施形態における温度測定装置，基板処理装置の温度測定システムはそれぞれ，厚さ測定装置，基板処理装置の厚さ測定システムとして構成することもできる。このような厚さ測定装置，基板処理装置の厚さ測定システムにより，例えば基板処理装置３００の上部電極３５０の電極板３５１などを測定対象物Ｔとして消耗部品の厚さを定期的に測定することにより，電極板３５１などの消耗部品の消耗量を測定することができる。これにより，電極板３５１の交換時期などを予測することもできる。
【０２２１】
なお，厚さの測定は，基板処理装置３００の電源投入時やメンテナンス後などのように同じ温度状態のときに行うことにより，その温度での屈折率ｎを，制御装置４００のメモリ４４０などに記憶しておけば，厚みを測定する度にそのときの測定対象物の温度を測定しなくても済むので，別の温度測定手段を不要とすることができ，厚み測定にかかる手間や時間も極力軽減することができる。なお，制御装置４００を厚さ算出手段又は制御手段として機能させることにより，制御装置４００により測定光と参照光との光の干渉測定の結果に基づいて測定対象物Ｔの厚さを求めることができる。
【０２２２】
（光源の光強度）
上記第１〜第６実施形態における温度測定装置はさらに，光源例えばＳＬＤ２１０の光強度を調整できる光強度調整手段を設け，制御装置４００により例えば各種コントローラに設けた光強度コントローラを介して光強度調整手段を制御して，測定光と参照光との光の干渉の測定中に光源１１０の光強度を変えるようにしてもよい。
【０２２３】
こうすることにより，測定光と参照光との光の干渉の測定中に，測定光が測定対象物Ｔ内を透過し複数回反射することによる測定光の光強度の低下を防止することにより，その測定光と参照光との干渉波形についてのＳ／Ｎ比の低下を防止してその干渉波形が崩れないようにすることができる。これにより，例えば干渉波形のピーク位置の検出精度を向上させることができるので，干渉波形のピーク間幅に基づく温度や厚みの測定精度を向上させることができる。
【０２２４】
より具体的な光源の光強度調整方法としては，例えば測定光と参照光との光の干渉の測定中に，参照光反射手段（例えば参照ミラー）１４０の移動距離に応じて光源の光強度を徐々に大きくすることが挙げられる。これによれば，測定対象物Ｔの両端面Ｓ１，Ｓ２での往復反射回数が多い測定光ほど光強度を大きくすることができるので，そのような測定光と参照光との干渉波形のＳ／Ｎ比の低下を防止することができる。
【０２２５】
また，測定光と参照光との光の干渉の測定中に，測定光の測定対象物Ｔの両端面Ｓ１，Ｓ２での往復反射回数に応じて光源の光強度を変えるようにしてもよい。測定光の光強度は測定光の測定対象物Ｔの両端面Ｓ１，Ｓ２での往復反射回数が多いほど減少するので，例えば測定光の測定対象物Ｔの両端面Ｓ１，Ｓ２での往復反射回数が多いほど光源の光強度を大きくすることにより，測定光の光強度の低下を的確に防止することができるので，そのような測定光と参照光との干渉波形のＳ／Ｎ比の低下も的確に防止することができる。
【０２２６】
また，測定光の測定対象物Ｔからの反射強度を予め測定しておき，測定対象物Ｔの測定光と参照光との光の干渉の測定する際に，予め測定した測定光の反射強度（例えば測定光と参照光との干渉波形の干渉強度）に応じて光源の光強度を変えることにより，その測定光の反射強度が小さいほど光源の光強度を大きくすることができるので，測定光と参照光との干渉波形のＳ／Ｎ比の低下を的確に防止することができる。
【０２２７】
このように，光源の光強度を調整することによって，測定光と参照光との干渉波形のＳ／Ｎ比の低下を防止することができるので，そのような干渉波形のピーク位置の測定精度の低下を防止できる。これにより，基準干渉波形と選択干渉波形とのピーク間幅がより長くなる干渉波形を選択干渉波形として選択することができるようになるため，温度測定精度もより向上させることができる。
【０２２８】
なお，上述したような測定光と参照光との干渉波形の崩れ度合の指標Ｋに基づいて，この指標Ｋが所定値を越えない範囲の干渉波形を選択干渉波形として選択するという干渉波形の選択方法に，上記光源の光強度を調整する方法を組み合わせるようにしてもよい。これによれば，測定光と参照光との光の干渉の測定中に，光源の光強度を調整することにより，干渉波形のＳ／Ｎ比が改善された干渉波形を受光することができるので，そのような干渉波形の崩れ度合の指標Ｋも改善されていることになる。従って，光源の光強度を調整することにより，干渉波形の崩れ度合の指標Ｋが所定値を越えない範囲の干渉波形を増やすことができる。これにより，基準干渉波形と選択干渉波形とのピーク間幅がより長くなり，かつ干渉波形の崩れが最小となる干渉波形を容易に選択干渉波形として選択することができるようになる。このため，温度測定精度もより向上させることができる。
【０２２９】
以上，添付図面を参照しながら本発明の好適な実施形態について説明したが，本発明は係る例に限定されないことは言うまでもない。当業者であれば，特許請求の範囲に記載された範疇内において，各種の変更例または修正例に想到し得ることは明らかであり，それらについても当然に本発明の技術的範囲に属するものと了解される。
【０２３０】
例えば，上記実施形態では測定対象物となる被処理基板として，基板処理装置３００の処理室３１０内で処理されるウエハＴｗを例に挙げて説明したが，これに限られるものではなく，測定対象物とする被処理基板としては例えばガラス基板などの液晶基板であってもよい。また，例えば基板処理装置３００の処理室３１０内に配置される電極板（例えば下部電極３４０又は上部電極３５０の電極板），ウエハの周囲に配設される周辺リング（例えばフォーカスリングなど）などのように，基板処理装置内の様々な構成部品や構成部分を測定対象物Ｔとして温度又は厚みを測定することができる。
【０２３１】
また，上記実施形態ではウエハＴｗなどの１つの測定対象物Ｔを測定対象とする場合について説明したが，必ずしもこれに限定されるものではなく，複数の測定対象物Ｔを測定対象とする場合や，ウエハＴｗなどの１つの物体内における複数の測定ポイントを測定対象としてもよい。
【０２３２】
この場合には光源からの測定光をさらに分波して各測定対象物Ｔ又は各測定ポイントへ照射するようにしてもよい。これにより，各測定対象物又は各測定ポイントの測定光と参照光との干渉波形が一度に測定できるので，これらの温度又は厚さも一度に測定することができ，各測定対象物又は各測定ポイントの温度又は厚さを測定する時間を大幅に短縮することができる。
【０２３３】
また，互いに対向するように配置された複数の測定対象物へ測定光を照射することにより，先に配置された測定対象物を透過した光を次に配置された測定対象物の測定光として，各測定対象物から反射した測定光を受光手段で受光するようにしてもよい。これによれば，１つの測定光によって複数の測定対象物の温度又は厚さを一度に測定することができるので，温度又は厚さの測定時間を短縮することができるとともに，測定光伝送手段例えば光ファイバの取り回しが容易となり，温度測定装置を例えば基板処理装置などに取付ける際の手間を軽減することができる。
【０２３４】
さらに，本発明における測定対象としては，ウエハＴｗなどのような物体としての測定対象物Ｔの他，例えばウエハＴｗの内部層などのような物体の一部を構成する測定対象層であってもよい。
【０２３５】
また，上記実施形態では，基板処理装置として例えばプラズマ処理装置に適用した場合について説明したが，必ずしもこれに限定されるものではなく，プラズマを使用しない成膜装置や熱処理装置のような膜改質装置など様々な基板処理装置に適用することができ，さらに本発明にかかる温度／厚さ測定装置は，基板処理装置に限られず，その他の様々な処理装置に適用できる。
【産業上の利用可能性】
【０２３６】
本発明は，例えば半導体ウエハ，液晶基板などの温度を測定する温度／厚さ測定装置，温度測定方法，温度／厚さ測定システムに適用可能であり，また基板処理装置を制御する制御システム，制御方法に適用可能である。
【図面の簡単な説明】
【０２３７】
【図１】本発明の第１実施形態にかかる温度測定装置の概略構成を示すブロック図である。
【図２】同実施形態において測定対象物へ測定光を照射した際に受光される測定光の種類を説明するための観念図である。
【図３】同実施形態にかかる温度測定装置により得られる測定光と参照光との光の干渉波の具体例を示す図であり，同図（ａ）は各温度測定対象物の温度が変化する前の光の干渉波の１例を示し，同図（ｂ）は各温度測定対象物の温度が変化した後の光の干渉波の１例を示す。
【図４】測定対象物の温度と光路長との関係の具体例を示す実験結果である。
【図５】本発明の第２実施形態にかかる基板処理装置の温度測定システムの具体例についての概略構成を示すブロック図である。
【図６】同実施形態にかかる温度測定装置により得られる測定光と参照光との光の干渉波の具体例を示す図である。
【図７】図６に示す干渉波形を利用して温度測定を行ってその温度測定誤差を算出した実験結果を示す図である。
【図８】１つの干渉波形を拡大して示した実測波形と，この実測波形に対して所定の加工処理を施した加工波形との具体例を示す図である。
【図９】図６に示す干渉波形ｙａ０についての加工波形ｙｂ０を示す図である。
【図１０】図６に示す干渉波形ｙａ１についての加工波形ｙｂ１を示す図である。
【図１１】図６に示す干渉波形ｙａ２についての加工波形ｙｂ２を示す図である。
【図１２】図６に示す干渉波形ｙａ３についての加工波形ｙｂ３を示す図である。
【図１３】図６に示す干渉波形ｙａ０についての包絡線ｙｄ０を示す図である。
【図１４】図６に示す干渉波形ｙａ１についての包絡線ｙｄ１を示す図である。
【図１５】図６に示す干渉波形ｙａ２についての包絡線ｙｄ２を示す図である。
【図１６】図６に示す干渉波形ｙａ３についての包絡線ｙｄ３を示す図である。
【図１７】図１３〜図１６に示す各干渉波形ｙａ０〜ｙａ３の包絡線ｙｄ０〜ｙｄ３について崩れ度合の指標Ｋを求めた結果を示す図である。
【図１８】本発明の第３実施形態にかかる基板処理装置の温度測定システムの具体例についての概略構成を示すブロック図である。
【図１９】同実施形態にかかる温度測定装置による測定光の光路の種類を示す図である。
【図２０】同実施形態にかかる温度測定装置により得られる測定光と参照光との光の干渉波の具体例を示す図である。
【図２１】同実施形態にかかる基板処理装置の温度測定システムの変形例についての概略構成を示すブロック図である。
【図２２】本発明の第４実施形態にかかる基板処理装置の温度測定システムの具体例についての概略構成を示すブロック図である。
【図２３】同実施形態にかかる温度測定装置により得られる測定光と参照光との光の干渉波の具体例を示す図である。
【図２４】同実施形態にかかる基板処理装置の温度測定システムの変形例についての概略構成を示すブロック図である。
【図２５】同実施形態にかかる基板処理装置の温度測定システムの他の変形例についての概略構成を示すブロック図である。
【図２６】同実施形態にかかる基板処理装置の温度測定システムの他の変形例についての概略構成を示すブロック図である。
【図２７】本発明の第５実施形態にかかる基板処理装置の温度測定装置についての概略構成を示すブロック図である。
【図２８】同実施形態において測定対象物へ測定光を照射した際に受光される測定光の種類を説明するための観念図である。
【図２９】同実施形態にかかる温度測定装置により得られる測定光と参照光との光の干渉波の具体例を示す図である。
【図３０】本発明の第６実施形態にかかる基板処理装置の温度測定システムについての概略構成を示すブロック図である。
【図３１】空中を利用して測定光や参照光などの光を伝送する温度測定装置の原理を説明するための図である。
【図３２】従来の温度測定装置の原理を説明するための図である。
【図３３】図３２に示す温度測定装置により計測された干渉波形を観念的に示した図である。
【符号の説明】
【０２３８】
１００      温度測定装置
１１０      光源
１２０      スプリッタ
１４０      参照光反射手段
１４２      駆動手段
１５０      受光手段
２００      温度測定装置
２１０      ＳＬＤ
２２０      光ファイバカプラ（スプリッタ）
２２２      光ファイバカプラ（参照光スプリッタ）
２３０      光ファイバカプラ（迂回光路接続用スプリッタ）
２３２      光ファイバカプラ（迂回光路接続用スプリッタ）
２３４      光ファイバカプラ（迂回光路接続用スプリッタ）
２４０      参照ミラー
２４２      モータ
２４４      参照ミラー
２４６      参照ミラー
２５０      ＰＤ
３００      基板処理装置
３１０      処理室
３２０      高周波電源
３３０      高周波電源
３４０      下部電極
３４２      冷媒流路
３４４      貫通孔
３５０      上部電極
３５１      電極板
３５２      電極支持体
３５３      外側冷媒流路
３５４      内側冷媒流路
３５６      低熱伝達層
３５８      貫通孔
４００      制御装置
４１０      ＣＰＵ
４２０      モータドライバ
４３０      モータコントローラ
４４０      メモリ
４５０      バッファ
４６０      Ａ／Ｄ変換器
４７０      各種コントローラ
５００      温度測定装置
５１０      光源スプリッタ
５２０      中継スプリッタ
５３０      受光スプリッタ
６００      温度測定装置
６１０      光ファイバカプラ（光源スプリッタ）
６２０      光ファイバカプラ（中継スプリッタ）
６３０      光ファイバカプラ（受光スプリッタ）
７００      温度測定装置
７１０      スプリッタ
Ｔ        測定対象物
Ｔｗ      ウエハ
【図１】
2006220461.tif 000003
【図２】
2006220461.tif 000004
【図３】
2006220461.tif 000005
【図４】
2006220461.tif 000006
【図５】
2006220461.tif 000007
【図６】
2006220461.tif 000008
【図７】
2006220461.tif 000009
【図８】
2006220461.tif 000010
【図９】
2006220461.tif 000011
【図１０】
2006220461.tif 000012
【図１１】
2006220461.tif 000013
【図１２】
2006220461.tif 000014
【図１３】
2006220461.tif 000015
【図１４】
2006220461.tif 000016
【図１５】
2006220461.tif 000017
【図１６】
2006220461.tif 000018
【図１７】
2006220461.tif 000019
【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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【図２２】
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【図２３】
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【図２４】
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【図２５】
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【図２６】
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【図２７】
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【図２８】
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【図２９】
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【図３０】
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【図３１】
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【図３２】
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【図３３】
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