(57)【要約】【課題】  より簡単な構成で複数の測定ポイントを一度に測定できるようにし，温度測定にかかる手間，時間，コストを極力抑える。【解決手段】  光源１１０と，光源からの光を温度測定用の光と参照光とにスプリットする第１スプリッタ１２０と，上記測定用の光をさらにｎ個の第１〜第ｎ測定光にスプリットする第２スプリッタ１３０と，上記参照光を反射する参照光反射手段１４０と，参照光反射手段を駆動させて反射する参照光の光路長を変化させるための駆動手段１４２と，温度測定対象物Ｔから反射する第１〜第ｎ測定光と参照光反射手段から反射する参照光との干渉を測定するための受光手段１５０とを備え，第１〜第ｎ測定光における第２スプリッタから対象物Ｔまでの各光路長がそれぞれ互いに異なるようにした。【選択図】    図１
2006112826.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
光源と，
前記光源からの光を温度測定用の光と参照光とにスプリットするための第１スプリッタと，
前記第１スプリッタからの測定用の光を，さらにｎ個の第１〜第ｎ測定光にスプリットするための第２スプリッタと，
前記第１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，
前記第１スプリッタからの参照光を，前記参照光反射手段へ照射する参照光照射位置まで伝送する反射光伝送手段と，
前記第２スプリッタからの第１〜第ｎ測定光をそれぞれ，温度測定対象物の各測定ポイントへ照射する測定光照射位置まで伝送する第１〜第ｎ測定光伝送手段と，
前記温度測定対象物から反射する前記第１〜第ｎ測定光と，前記参照光反射手段から反射する参照光との干渉を測定するための受光手段とを備え，
前記第１〜第ｎ測定光における前記第２スプリッタから前記温度測定対象物までの各光路長はそれぞれ互いに異なるようにしたことを特徴とする温度測定装置。
【請求項２】
前記第１スプリッタによりスプリットされた測定用の光と参照光との強度比は，ｎ：１であり，
前記第２スプリッタによりスプリットされた第１〜第ｎ測定光の強度はそれぞれ，前記測定用の光の強度の１／ｎであることを特徴とする請求項１に記載の温度測定装置。
【請求項３】
前記第１〜第ｎ測定光の各測定光照射位置と前記温度測定対象物との間に，前記温度測定対象物に対する前記第１〜第ｎ測定光の照射をオンオフ可能なシャッタ手段を設けたことを特徴とする請求項１又は２に記載の温度測定装置。
【請求項４】
前記温度測定対象物は，基板処理装置によって処理される被処理基板であり，
前記第１〜第ｎ測定光伝送手段は，前記被処理基板の面内における複数の測定ポイントへそれぞれ前記第１〜第ｎ測定光が照射されるように前記基板処理装置に配設されることを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載された温度測定装置。
【請求項５】
前記基板処理装置は，前記被処理基板に対して所定の処理を施す処理室と，前記処理室に接続され，前記処理室との間で前記被処理基板を搬出入する搬送室とを備え，
前記第１〜第ｎ測定光伝送手段のうちの少なくとも１つは前記搬送室に配設され，前記搬送室にある前記被処理基板に対しても測定光が照射されるようにしたことを特徴とする請求項４に記載の温度測定装置。
【請求項６】
前記温度測定対象物は，前記基板処理装置によって処理される被処理基板と前記被処理基板の周りに配設されるフォーカスリングであり，
前記第１〜第ｎ測定光伝送手段のうちの少なくとも１つは，前記フォーカスリングに対しても測定光が照射されるように配設されることを特徴とする請求項５に記載の温度測定装置。
【請求項７】
前記温度測定対象物は，前記基板処理装置の処理室内に配設される上部電極であり，
前記第１〜第ｎ測定光伝送手段のうちの少なくとも１つは，前記上部電極に対しても測定光が照射されるように配設されることを特徴とする請求項１〜６のいずれかに記載の温度測定装置。
【請求項８】
それぞれ光路長の異なるｎ個の第１〜第ｎ測定光を温度測定対象物の各測定ポイントへ照射するとともに，参照光を参照光反射手段へ照射する工程と，
前記参照光反射手段を一方向へ可動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，前記温度測定対象物から反射する第１〜第ｎ測定光と，前記参照光反射手段から反射する参照光との干渉を測定する工程と，
前記干渉測定の結果に基づいて前記温度測定対象物の各測定ポイントの温度を測定する工程と，
を有することを特徴とする温度測定方法。
【請求項９】
前記第１〜第ｎ測定光を合わせた光の強度と，前記参照光との強度比は，ｎ：１であり，
前記第１〜第ｎ測定光の強度はそれぞれ，前記第１〜第ｎ測定光を合わせた光の強度の１／ｎであることを特徴とする請求項８に記載の温度測定方法。
【請求項１０】
前記第１〜第ｎ測定光のうち測定しようとする測定光の照射をシャッタ手段によりオンオフすることにより，その測定光の反射光と，前記参照光の反射光との干渉を特定することを特徴とする請求項８又は９に記載の温度測定方法。
【請求項１１】
前記干渉測定の結果に基づいて前記温度測定対象物の温度を測定する工程は，少なくとも干渉波に基づいて第１〜第ｎ測定光の光路長を測定した測定結果と，温度測定対象物固有の初期値の光路長とに基づいて前記温度測定対象物の温度を算出することを特徴とする請求項８〜１０のいずれかに記載の温度測定方法。
【請求項１２】
前記温度測定対象物は，基板処理装置によって処理される被処理基板であり，
前記第１〜第ｎ測定光は，前記被処理基板の面内における複数の測定ポイントへそれぞれ照射されることを特徴とする請求項８〜１１のいずれかに記載された温度測定方法。
【請求項１３】
前記基板処理装置は，前記被処理基板に対して所定の処理を施す処理室と，前記処理室に接続され，前記処理室との間で前記被処理基板を搬出入する搬送室とを備え，
前記第１〜第ｎ測定光のうちの少なくとも１つは前記搬送室にある前記被処理基板に対しても照射されることを特徴とする請求項１２に記載の温度測定方法。
【請求項１４】
前記温度測定対象物は，前記基板処理装置によって処理される被処理基板と前記被処理基板の周りに配設されるフォーカスリングであり，
前記第１〜第ｎ測定光のうちの少なくとも１つは，前記フォーカスリングに対しても照射されることを特徴とする請求項１３に記載の温度測定方法。
【請求項１５】
前記温度測定対象物は，前記基板処理装置の処理室内に配設される上部電極であり，
前記第１〜第ｎ測定光のうちの少なくとも１つは，前記上部電極に対しても照射されることを特徴とする請求項８〜１４のいずれかに記載の温度測定方法。
【請求項１６】
基板処理装置と，温度測定装置とを備える温度測定システムであって，
前記基板処理装置は，少なくとも前記被処理基板に対して所定の処理を施す処理室を備え，
前記温度測定装置は，光源と，前記光源からの光を温度測定用の光と参照光とにスプリットするための第１スプリッタと，前記第１スプリッタからの測定用の光を，さらにｎ個の第１〜第ｎ測定光にスプリットするための第２スプリッタと，前記第１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，前記第１スプリッタからの参照光を，前記参照光反射手段へ照射する参照光照射位置まで伝送する反射光伝送手段と，前記第２スプリッタからの第１〜第ｎ測定光をそれぞれ，前記被処理基板の各測定ポイントへ照射する測定光照射位置まで伝送する第１〜第ｎ測定光伝送手段と，前記被処理基板から反射する前記第１〜第ｎ測定光と，前記参照光反射手段から反射する参照光との干渉を測定するための受光手段とを備え，前記第１〜第ｎ測定光における前記第２スプリッタから前記被処理基板までの各光路長はそれぞれ互いに異なるようにしたことを特徴とする温度測定システム。
【請求項１７】
基板処理装置と，温度測定装置と，制御装置とを備える制御システムであって，
前記基板処理装置は，少なくとも前記被処理基板に対して所定の処理を施す処理室を備え，
前記温度測定装置は，光源と，前記光源からの光を温度測定用の光と参照光とにスプリットするための第１スプリッタと，前記第１スプリッタからの測定用の光を，さらにｎ個の第１〜第ｎ測定光にスプリットするための第２スプリッタと，前記第１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，前記第１スプリッタからの参照光を，前記参照光反射手段へ照射する参照光照射位置まで伝送する反射光伝送手段と，前記第２スプリッタからの第１〜第ｎ測定光をそれぞれ，前記被処理基板の各測定ポイントへ照射する測定光照射位置まで伝送する第１〜第ｎ測定光伝送手段と，前記被処理基板から反射する前記第１〜第ｎ測定光と，前記参照光反射手段から反射する参照光との干渉を測定するための受光手段とを備え，前記第１〜第ｎ測定光における前記第２スプリッタから前記被処理基板までの各光路長はそれぞれ互いに異なるようにし，
前記制御装置は，前記受光手段で測定された前記第１〜第ｎ測定光と前記参照光との干渉波に基づいて前記被処理基板の各測定ポイントの温度を算出し，これらの温度に基づいて，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１８】
前記基板処理装置は，その処理室内に配置される前記被処理基板の周りに配設されるフォーカスリングを備え，
前記第１〜第ｎ測定光伝送手段のうちの少なくとも１つは，前記フォーカスリングに対しても測定光が照射されるように配設され，
前記制御装置は，前記受光手段からの干渉波に基づいて前記フォーカスリングの温度についても算出し，このフォーカスリングの温度も考慮しつつ，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請求項１７に記載の制御システム。
【請求項１９】
前記基板処理装置は，その処理室内に配設される上部電極を備え，
前記第１〜第ｎ測定光伝送手段のうちの少なくとも１つは，前記上部電極に対しても測定光が照射されるように配設され，
前記制御装置は，前記上部電極の温度についても算出し，この上部電極の温度も考慮しつつ，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請求項１７又は１８に記載の制御システム。
【請求項２０】
被処理基板に所定の処理を施す基板処理装置の制御システムについての制御方法であって，
それぞれ光路長の異なるｎ個の第１〜第ｎ測定光を被処理基板の各測定ポイントへ照射するとともに，参照光を参照光反射手段へ照射する工程と，
前記参照光反射手段を一方向へ可動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，前記被処理基板から反射する第１〜第ｎ測定光と，前記参照光反射手段から反射する参照光との干渉を測定する工程と，
前記干渉測定の結果に基づいて前記被処理基板の各測定ポイントの温度を測定する工程と，
測定した前記被処理基板の各測定ポイントの温度に基づいて，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，測定対象物例えば半導体ウエハや液晶基板等の表面，裏面，内部層などの温度を正確に測定可能な温度測定装置，温度測定方法，温度測定システム，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１，２参照）。このような温度測定装置の具体例を図７及び図８を参照しながら説明する。図７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８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７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温度測定対象物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からの参照光の反射光と温度測定対象物３０からの測定光の反射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，測定光は温度測定対象物へ向けて照射されて各層で反射され，参照光は参照ミラー２０へ向けて照射されてミラー表面で反射される。そして，それぞれの反射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重なり合って干渉を起こして，その干渉波が受光器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照射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７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，温度測定対象物の各層（Ａ層，Ｂ層）における屈折率差（ｎ１，ｎ２）による測定光の反射光と参照光の反射光とが干渉し，図８に示すような干渉波形が検出される。その結果，温度測定対象物の深度方向の測定が可能となる。
【０００７】
例えば，図８において温度測定対象物がヒータなどにより温められることで温度が変化すると，温度測定対象物は膨張する。このとき温度測定対象物３０の各層の屈折率も変化するため，温度変化前と温度変化後では干渉波形の位置がずれて，各ピーク位置間の幅が変化し，しかも干渉波形のピーク位置の変化幅は上記温度変化に対応する。また，干渉波形のピーク位置は，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位置の幅を精度良く測定することで温度変化を測定することができる。
【０００８】
【特許文献１】国際公開第０３／０８７７４４号パンフレット
【特許文献２】特開２００１−２０３２４９号公報
【特許文献３】特開平９−３１８４６２号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
ところで，ウエハにおける中央部や端部など面内の処理を例えば均一にコントロールするには，１つの測定ポイントの温度を測定しただけでは足りず，複数の測定ポイントについて温度を測定することが好ましい。この点，上述したような温度測定装置を用いて，複数の測定ポイントにおける温度を検出するには，測定ポイントの数だけ温度測定装置を設ければよいとも考えられる。
【００１０】
しかしながら，測定ポイントの数だけ温度測定装置を設けたのでは，それぞれの温度測定装置における参照ミラーを可動しながら，各測定ポイントの干渉波を計測しなければならないので，計測に手間がかかり，しかも光源１２や参照ミラー２０，受光器１６についても相当数必要となるので，コストが増大するという問題がある。
【００１１】
なお，複数の測定ポイントの温度測定が可能な技術としては，特許文献３に示すようなものもある。これは，スプリッタと，測定光用のセンシングファイバと，参照光用のリファレンスファイバと，反射器とを１組のセンサとして，複数組のセンサを設け，各組のセンサに１つの光源からの光をスプリッタを介して入射するものである。
【００１２】
しかしながら，特許文献３に開示されたような技術では，そもそも光源からの光を送信ゲートを介してパルス光にして上記各センサに入射する点で，図７に示すものとその原理が異なる。すなわち，特許文献３の技術では，パルス光を変調させて上記各センサへ入射して干渉を測定するため，各組のセンサごとに反射光を受信ゲートを介して入力する必要があるので，各測定ポイントの温度を一度に計測することはできない。
【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，より簡単な構成で複数の測定ポイントの温度を一度に測定でき，温度測定にかかる手間と時間を極力軽減することができ，しかもコストを極力抑えることができる温度測定装置等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，光源と，前記光源からの光を温度測定用の光と参照光とにスプリットするための第１スプリッタと，前記第１スプリッタからの測定用の光を，さらにｎ個の第１〜第ｎ測定光にスプリットするための第２スプリッタと，前記第１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，前記第１スプリッタからの参照光を，前記参照光反射手段へ照射する参照光照射位置まで伝送する反射光伝送手段と，前記第２スプリッタからの第１〜第ｎ測定光をそれぞれ，温度測定対象物の各測定ポイントへ照射する測定光照射位置まで伝送する第１〜第ｎ測定光伝送手段と，前記温度測定対象物から反射する前記第１〜第ｎ測定光と，前記参照光反射手段から反射する参照光との干渉を測定するための受光手段とを備え，前記第１〜第ｎ測定光における前記第２スプリッタから前記温度測定対象物までの各光路長はそれぞれ互いに異なるようにしたことを特徴とする温度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，それぞれ光路長の異なるｎ個の第１〜第ｎ測定光を温度測定対象物の各測定ポイントへ照射するとともに，参照光を参照光反射手段へ照射する工程と，前記参照光反射手段を一方向へ可動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，前記温度測定対象物から反射する第１〜第ｎ測定光と，前記参照光反射手段から反射する参照光との干渉を測定する工程と，前記干渉測定の結果に基づいて前記温度測定対象物の各測定ポイントの温度を測定する工程とを有することを特徴とする温度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及び方法においては，光源からの測定用の光を必要な測定光の数だけスプリットする第２スプリッタを設けるとともに，各測定光を伝送する測定光伝送手段を各測定光の光路長が異なるように配設するという簡単な構成で，複数の測定ポイントの温度を，非接触で正確に，しかも一度に計測することができる。これにより，コストを極力抑えながら，簡単に測定ポイントを増加することができるとともに，温度測定にかかる手間や時間を極力軽減することができる。
【００１７】
また，上記装置及び方法において，前記第１スプリッタによりスプリットされた測定用の光と参照光との強度比は例えばｎ：１であり，前記第２スプリッタによりスプリットされた第１〜第ｎ測定光の強度はそれぞれ，例えば前記測定用の光の強度の１／ｎであることが好ましい。これにより，第１〜第ｎ測定光及び参照光の強度が同じ強度になるので，各測定光ごとに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。
【００１８】
また，上記装置及び方法において，前記第１〜第ｎ測定光の各測定光照射位置と前記温度測定対象物との間に，前記温度測定対象物に対する前記第１〜第ｎ測定光の照射をオンオフ可能なシャッタ手段を設けてもよい。このように，シャッタ手段を設けることにより，所望の測定ポイントに測定光を照射して，その測定ポイントのみの温度測定を行うことができる。
【００１９】
また，上記装置及び方法において，前記温度測定対象物は，基板処理装置によって処理される被処理基板（例えば半導体ウエハ，液晶基板など）であり，前記第１〜第ｎ測定光伝送手段は，前記被処理基板の面内における複数の測定ポイントへそれぞれ前記第１〜第ｎ測定光が照射されるように前記基板処理装置に配設されるようにしてもよい。これにより，被処理基板例えば半導体ウエハの面内における複数の測定ポイントの温度を一度に測定することができる。
【００２０】
また，上記装置及び方法において，前記基板処理装置は，前記被処理基板に対して所定の処理を施す処理室と，前記処理室に接続され，前記処理室との間で前記被処理基板を搬出入する搬送室とを備え，前記第１〜第ｎ測定光伝送手段のうちの少なくとも１つは前記搬送室に配設され，前記搬送室にある前記被処理基板に対しても測定光が照射されるようにしてもよい。これにより，処理室内にある被処理基板の温度のみならず，搬送室内にある別の被処理基板についての温度も一度に測定することができる。
【００２１】
また，上記装置及び方法において，前記温度測定対象物は，前記基板処理装置によって処理される被処理基板と前記被処理基板の周りに配設されるフォーカスリングであり，前記第１〜第ｎ測定光伝送手段のうちの少なくとも１つは，前記フォーカスリングに対しても測定光が照射されるように配設してもよい。これにより，被処理基板の温度のみならず，フォーカスリングの温度についても一度に測定することができる。
【００２２】
また，上記装置及び方法において，前記温度測定対象物は，前記基板処理装置の処理室内に配設される上部電極であり，前記第１〜第ｎ測定光伝送手段のうちの少なくとも１つは，前記上部電極に対しても測定光が照射されるように配設してもよい。これにより，上部電極における複数の測定ポイントの温度を一度に測定することができる。また，被処理基板やフォーカスリングの温度も測定する場合は，これらの温度とともに上部電極の温度も一度に測定することができる。
【００２３】
また，上記方法において，前記干渉測定の結果に基づいて前記温度測定対象物の温度を測定する工程は，少なくとも干渉波に基づいて第１〜第ｎ測定光の光路長を測定した測定結果と，温度測定対象物固有の初期値の光路長とに基づいて前記温度測定対象物の温度を算出するようにしてもよい。温度測定対象物例えば半導体ウエハなどでは，半導体ウエハごとにその厚みにばらつきがある場合があるので，半導体ウエハ固有の厚みに応じて温度換算することで，より正確にそのウエハの温度測定を行うことができる。
【００２４】
上記課題を解決するために，本発明の別の観点によれば，基板処理装置と，温度測定装置とを備える温度測定システムであって，前記基板処理装置は，少なくとも前記被処理基板に対して所定の処理を施す処理室を備え，前記温度測定装置は，光源と，前記光源からの光を温度測定用の光と参照光とにスプリットするための第１スプリッタと，前記第１スプリッタからの測定用の光を，さらにｎ個の第１〜第ｎ測定光にスプリットするための第２スプリッタと，前記第１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，前記第１スプリッタからの参照光を，前記参照光反射手段へ照射する参照光照射位置まで伝送する反射光伝送手段と，前記第２スプリッタからの第１〜第ｎ測定光をそれぞれ，前記被処理基板の各測定ポイントへ照射する測定光照射位置まで伝送する第１〜第ｎ測定光伝送手段と，前記被処理基板から反射する前記第１〜第ｎ測定光と，前記参照光反射手段から反射する参照光との干渉を測定するための受光手段とを備え，前記第１〜第ｎ測定光における前記第２スプリッタから前記被処理基板までの各光路長はそれぞれ互いに異なるようにしたことを特徴とする温度測定システムが提供される。このような本発明にかかる温度測定システムによれば，例えば基板処理装置の処理室内に配置される被処理基板の面内における複数の測定ポイントの温度を一度に測定することができる。
【００２５】
上記課題を解決するために，本発明の別の観点によれば，基板処理装置と，温度測定装置と，制御装置とを備える制御システムであって，前記基板処理装置は，少なくとも前記被処理基板に対して所定の処理を施す処理室を備え，前記温度測定装置は，光源と，前記光源からの光を温度測定用の光と参照光とにスプリットするための第１スプリッタと，前記第１スプリッタからの測定用の光を，さらにｎ個の第１〜第ｎ測定光にスプリットするための第２スプリッタと，前記第１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，前記第１スプリッタからの参照光を，前記参照光反射手段へ照射する参照光照射位置まで伝送する反射光伝送手段と，前記第２スプリッタからの第１〜第ｎ測定光をそれぞれ，前記被処理基板の各測定ポイントへ照射する測定光照射位置まで伝送する第１〜第ｎ測定光伝送手段と，前記被処理基板から反射する前記第１〜第ｎ測定光と，前記参照光反射手段から反射する参照光との干渉を測定するための受光手段とを備え，前記第１〜第ｎ測定光における前記第２スプリッタから前記被処理基板までの各光路長はそれぞれ互いに異なるようにし，前記制御装置は，前記受光手段で測定された前記第１〜第ｎ測定光と前記参照光との干渉波に基づいて前記被処理基板の各測定ポイントの温度を算出し，これらの温度に基づいて，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。
【００２６】
このような本発明にかかる制御システムによれば，例えば基板処理装置の処理室内に配置される被処理基板の面内における複数の測定ポイントの温度を一度に測定することができ，これらの被処理基板自体の温度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，被処理基板面内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。
【００２７】
また，上記制御システムにおいて，前記基板処理装置は，その処理室内に配置される前記被処理基板の周りに配設されるフォーカスリングを備え，前記第１〜第ｎ測定光伝送手段のうちの少なくとも１つは，前記フォーカスリングに対しても測定光が照射されるように配設され，前記制御装置は，前記受光手段からの干渉波に基づいて前記フォーカスリングの温度についても算出し，このフォーカスリングの温度も考慮しつつ，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ようにしてもよい。これによれば，フォーカスリングの温度も考慮し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，被処理基板の端部のプロセス特性についても的確に制御することができる。
【００２８】
また，上記制御システムにおいて，前記基板処理装置は，その処理室内に配設される上部電極を備え，前記第１〜第ｎ測定光伝送手段のうちの少なくとも１つは，前記上部電極に対しても測定光が照射されるように配設され，前記制御装置は，前記上部電極の温度についても算出し，この上部電極の温度も考慮しつつ，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ようにしてもよい。これによれば，上部電極の温度も考慮し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，被処理基板面内のプロセス特性をより的確に制御することができる。
【００２９】
上記課題を解決するために，本発明の別の観点によれば，被処理基板に所定の処理を施す基板処理装置の制御システムについての制御方法であって，それぞれ光路長の異なるｎ個の第１〜第ｎ測定光を被処理基板の各測定ポイントへ照射するとともに，参照光を参照光反射手段へ照射する工程と，前記参照光反射手段を一方向へ可動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，前記被処理基板から反射する第１〜第ｎ測定光と，前記参照光反射手段から反射する参照光との干渉を測定する工程と，前記干渉測定の結果に基づいて前記被処理基板の各測定ポイントの温度を測定する工程と，測定した前記被処理基板の各測定ポイントの温度に基づいて，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。
【００３０】
このような本発明にかかる制御方法によれば，例えば基板処理装置の処理室内に配置される被処理基板の面内における複数の測定ポイントの温度を一度に測定することができ，これらの被処理基板自体の温度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，被処理基板面内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】
【００３１】
以上説明したように本発明によれば，簡単な構成で，温度測定対象物における複数の測定ポイントの温度を一度に計測することができる。これにより，コストを極力抑えながら，簡単に測定ポイントを増加することができるとともに，温度測定にかかる手間や時間を極力軽減することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３２】
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。
【００３３】
（温度測定装置）
本発明の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７に示すような原理を基本としつつ，簡単な構成で複数の測定ポイントを一度の参照光反射手段例えば参照ミラーの走査で温度測定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。
【００３４】
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からの光を温度測定用の光と参照光とにスプリットするための第１スプリッタ１２０と，この第１スプリッタ１２０からの測定用の光を，さらにｎ個の第１〜第ｎ測定光にスプリットするための第２スプリッタ１３０と，上記第１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。
【００３５】
また，温度測定装置１００は，上記第１〜第ｎ測定光を例えばウエハのなどの温度測定対象物Ｔにおける第１〜第ｎ測定ポイントに照射したときに温度測定対象物Ｔから反射する第１〜第ｎ測定光と，上記参照光を参照光反射手段１４０に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干渉を測定するための受光手段１５０とを備える。
【００３６】
このような温度測定装置１００を構成する光源１１０としては，測定光と参照光との干渉が測定できれば，任意の光を使用することが可能である。温度測定対象物Ｔとして例えばウエハの温度測定を行う場合には，少なくともウエハの表面と裏面との間の距離（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，ウエハの表面又は内部層からの反射光に基づく参照光との干渉を容易に測定することができる。
【００３７】
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。
【００３８】
上記第１のスプリッタ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。また，第２のスプリッタ１３０についても，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，第１〜第ｎの測定光にスプリットすることが可能なものであればよい。第１のスプリッタ１２０，第２のスプリッタ１３０としては，例えば光導波路型分波器，半透鏡などを用いてもよい。
【００３９】
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。
【００４０】
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。
【００４１】
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，温度測定対象物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。
【００４２】
上記第１スプリッタ１２０からの参照光は，反射光伝送手段例えばコリメートファイバＦｚを介して前記参照光反射手段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おり，第２スプリッタ１３０からの第１〜第ｎ測定光はそれぞれ，第１〜第ｎ測定光伝送手段例えばコリメートファイバＦ１〜Ｆｎを介して，温度測定対象物Ｔへ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。なお，第１〜第ｎ測定光伝送手段としては，上記コリメートファイバＦ１〜Ｆｎに限られるものではなく，例えば光ファイバの先端にコリメータを取り付けたコリメータ付光ファイバＦ１〜Ｆｎであってもよい。
【００４３】
（第１〜第ｎ測定光の光路長）
図１に示す温度測定装置１００では，上記第１〜第ｎ測定光における第２スプリッタ１３０から温度測定対象物Ｔまでの各光路長がそれぞれ互いに異なるように構成する。具体的には例えばコリメートファイバＦ１〜Ｆｎの長さがそれぞれ同一の場合は，図１に示すように第１〜第ｎ測定光伝送手段例えばコリメートファイバＦ１〜Ｆｎの先端面，すなわち測定光照射位置が，温度測定対象物Ｔから照射方向に略平行な方向にそれぞれずれるように配置する。また，第１〜第ｎ測定光伝送手段としてコリメータ付光ファイバＦ１〜Ｆｎを用いる場合には，各コリメータの先端面が，温度測定対象物Ｔから照射方向に略平行な方向にそれぞれずれるように配置する。なお，コリメートファイバＦ１〜Ｆｎの先端面又はコリメータ付光ファイバＦ１〜Ｆｎのコリメータ先端面をずらすことなく，それぞれ例えばコリメートファイバＦ１〜Ｆｎの長さ又は光ファイバの長さを変えることにより，上記第１〜第ｎ測定光における第２スプリッタ１３０から温度測定対象物Ｔまでの各光路長が異なるようにしてもよい。
【００４４】
なお，第１〜第ｎ測定光伝送手段を温度測定対象物Ｔからずらして配設する場合には，少なくとも各測定ポイントごとに測定される第１〜第ｎ測定光と参照光との干渉波（例えば図３参照）がそれぞれ重ならないようにする必要がある。例えば光源１１０として低コヒーレンス光源を使用する場合には，第１〜第ｎ測定光伝送手段を温度測定対象物Ｔから，少なくとも干渉波のコヒーレンス長以上ずつすらして配設すれば，干渉波の重なりを防止することができる。また，このような第１〜第ｎ測定光伝送手段を配設する位置は，温度測定対象物の厚さや厚さの変化率，測定する温度範囲，参照ミラーの移動距離などを考慮して決定することが好ましい。具体的には例えば０．７ｍｍ程度の厚みがあるシリコンウエハでは，常温から２００℃くらいまでの温度範囲での参照ミラーの移動距離は０．０４ｍｍ程度であるため，第１〜第ｎ測定光伝送手段を温度測定対象物Ｔから０．１ｍｍ程度ずつずらして配設することが好ましい。これにより，各測定ポイントごとの干渉波が重ならないようにすることができる。
【００４５】
これに対して，上記第１〜第ｎ測定光の温度測定対象物Ｔまでの各光路長がそれぞれ同じになるように構成した温度測定装置１０２を比較例として図２に示す。図２に示す温度測定装置１０２では，第２のスプリッタ１３０の代りに光通信用マルチプレクサ（OADM：optical add/drop multiplexer）１３２を用いて，上記第１〜第ｎ測定光を光通信用マルチプレクサ１３２によって切替えながら，各測定ポイントごとに温度を測定する点で図１に示すものと相違する。
【００４６】
このように，上記第１〜第ｎ測定光の温度測定対象物Ｔまでの各光路長がそれぞれ同じになるようにすると，仮に図１に示す第２スプリッタ１３０を用いて上記第１〜第ｎ測定光に分波しても，温度測定対象物Ｔから反射した上記第１〜第ｎ測定光と参照光との干渉波形が重なり合って区別がつかなくなる。従って，参照ミラーなどの参照光反射手段１４０を一度走査するだけでは，各測定ポイントの干渉波を測定することはできない。
【００４７】
このため，図２に示す温度測定装置１０２においては，第１〜第ｎ測定光を光通信用マルチプレクサ１３２により切替えながら，測定ポイントごとに測定ポイントの数だけ参照光反射手段１４０を走査し，各測定ポイントごとに温度を計測しなければならない。これでは，温度測定に手間と時間がかかってしまうという問題がある。
【００４８】
この点，図１に示す温度測定装置１００では，上記第１〜第ｎ測定光における第２スプリッタ１３０から温度測定対象物Ｔまでの各光路長がそれぞれ互いに異なるので，これらの各光路長を適当に調整することによって，第１〜第ｎ測定光と参照光との干渉波形がそれぞれずれて検出されるようにすることができる。これにより，第１〜第ｎ測定光と参照光との干渉波形は重ならないので，参照ミラーなどの参照光反射手段１４０を一度走査するだけで各第１〜第ｎ測定光が照射された測定ポイントの干渉波を一度に検出することができる。このため，温度計測にかかる時間を極力短くすることができる。
【００４９】
このように，本実施形態にかかる温度測定装置によれば，光ファイバカプラなどで構成される第２のスプリッタ１３０を設けて測定用の光を第１〜第ｎ測定光に分波するとともに，第１〜第ｎ測定光伝送手段をそれぞれ第１〜第ｎ測定光の光路長が異なるように配設するという簡単な構成で，一度に複数の測定ポイントの温度を検出することができる。これにより，コストの上昇を極力抑えつつ，温度計測時間も極力短くすることができる。
【００５０】
なお，上記第１スプリッタ１２０によりスプリットされた測定用の光と参照光との強度比は例えばｎ：１とし，上記第２スプリッタ１３０によりスプリットされた第１〜第ｎ測定光の強度はそれぞれ，例えば上記測定用の光の強度の１／ｎとする。これにより，第１〜第ｎ測定光及び参照光の強度が同じ強度になるので，各測定光ごとに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く，例えば第１〜第ｎ測定光の強度はそれぞれ異なるようにしてもよい。これにより，各測定ポイントごとに干渉波形のピークの大きさが異なるようになるので，どの測定ポイントの干渉波形かを区別し易くなる。
【００５１】
また，上記第１〜第ｎ測定光の各測定光照射位置と温度測定対象物Ｔとの間に，温度測定対象物Ｔに対する第１〜第ｎ測定光の照射をオンオフ可能なシャッタ手段（図示しない）を設けるようにしてもよい。例えば第１測定ポイントの温度だけを検出したい場合には，シャッタ手段により第１測定光だけオンさせるとともに，その他の第２〜第ｎ測定光はオフさせて，参照光反射手段（例えば参照ミラー）１４０を駆動させることにより，第１測定光と参照光の干渉波だけを得ることができる。また，シャッタ手段により複数の測定ポイントの測定光をオンして，その他の測定ポイントの測定光をオフすることもできる。従って，上記シャッタ手段を設けることにより，所望の測定ポイントに測定光を照射して温度測定を行うことができる。
【００５２】
（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，光源１１０からの光は，第１のスプリッタ１２０の端子ａに入射され，第１のスプリッタ１２０により端子ｂと端子ｃへと２分波される。このうち，端子ｂからの光（測定用の光）は，第２のスプリッタ１３０に入射され，第２のスプリッタ１３０により端子ｅ１〜ｅｎへとｎ分波される。これらの端子ｅ１〜ｅｎからの第１〜第ｎ測定光はそれぞれ第１〜第ｎ測定光伝送手段例えばコリメートファイバを介して層構造体からなるウエハなどの温度測定対象物Ｔに照射され，各層の表面，境界面や裏面によって反射される。
【００５３】
一方，端子ｃからの光（参照光）は，参照光伝送手段例えばコリメートファイバから出射され，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，第１〜第ｎ測定光の各反射光は第２のスプリッタ１３０を介して第１のスプリッタ１２０へ入射し，参照光の反射光と再び合波されて，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で干渉波形が検出される。
【００５４】
（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により得られる干渉波形の具体例を図３に示す。図３は，第２スプリッタ１３０により２分波された第１及び第２測定光が，温度測定対象物例えばウエハの面内における測定ポイントＰ１，Ｐ２にそれぞれ照射されるようにした場合における第１及び第２測定光と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。
【００５５】
また，光源１１０としては，上述したような低コヒーレンス光源を用いている。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，温度測定対象物Ｔであるウエハの表面及び裏面の他，ウエハ内部にさらに層があればその各層についても，これらの屈折率差によって反射した測定光と参照光が干渉する。その結果，ウエハの深度方向の温度測定が可能となる。
【００５６】
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，先ず温度測定対象物Ｔであるウエハの測定ポイントＰ１の表面と参照光との干渉波が現れ，次いで測定ポイントＰ２の表面と参照光との干渉波が現れる。参照光反射手段１４０をさらに走査していくと，ウエハの測定ポイントＰ１の裏面と参照光との干渉波が現れ，次いで測定ポイントＰ２の裏面と参照光との干渉波が現れる。このように，参照光反射手段１４０を一度走査するだけで第１及び第２測定光が照射された測定ポイントＰ１，Ｐ２の表面及び裏面の干渉波を一度に検出することができる。
【００５７】
（干渉光に基づく温度測定方法）
次に，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について説明する。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，上記干渉波形の位置ズレを利用した温度換算方法について説明する。
【００５８】
ウエハなどの温度測定対象物Ｔがヒータ等によって温められると，温度測定対象物Ｔは膨張して屈折率が変化するため，温度変化前と温度変化後では，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。このとき，各測定ポイントごとに温度変化があれば，測定ポイントごとに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。このような測定ポイントごとに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。例えば図１に示すような温度測定装置１００であれば，干渉波形のピーク間幅は，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，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，温度変化を検出することができる。
【００５９】
以下，上記温度測定方法について，図３で測定した温度測定対象物Ｔとしてのウエハの厚さをｄとし，屈折率をｎとしてより具体的に説明する。各測定ポイントＰ１，Ｐ２にそれぞれ第１，第２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，ウエハの各測定ポイントＰ１，Ｐ２における表面，裏面で反射するので，これらの第１，第２測定光の反射光と参照光との干渉により，図３（ａ）に示すように各測定ポイントＰ１，Ｐ２ごとに，２つずつ干渉波形が得られる。
【００６０】
このとき，ウエハを例えばヒータなどより加熱すると，ウエハの温度は上昇し，その温度変化によりウエハは膨張して屈折率も変化する。これにより，図３（ｂ）に示すように，２つの干渉波形のうち，測定ポイントＰ１，Ｐ２ごとに，それぞれ１つの干渉波形を基準として残り１つ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，ウエハの各測定ポイントＰ１，Ｐ２における表面の干渉波形を基準として，裏面の干渉波形の位置が，図３（ａ）の場合に比してそれぞれｔ１，ｔ２だけずれている。これにより，測定ポイントＰ１，Ｐ２の干渉波形のピーク間幅は，それぞれ図３（ａ）に示すＷ１，Ｗ２から図３（ｂ）に示すＷ１′，Ｗ２′へ変化する。
【００６１】
このような干渉波形についてのピーク位置のずれは，厚さｄについては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。
【００６２】
従って，各測定ポイントＰ１，Ｐ２における温度変化後のウエハの厚さｄ１′，ｄ２′を数式で表すと下記数式（１−１），（１−２）に示すようになる。なお，下記数式（１−１），（１−２）において，ΔＴ１，ΔＴ２は各測定ポイントＰ１，Ｐ２の温度変化を示し，α，βはウエハの線膨張率，屈折率変化の温度係数を示している。また，ｄ１，ｎ１は，それぞれ温度変化前の各測定ポイントＰ１の厚さ，屈折率を示し，ｄ２，ｎ２は，それぞれ温度変化前の各測定ポイントＰ２の厚さ，屈折率を示している。なお，ウエハに熱が与えられる前の初期状態には，ウエハの厚さｄと屈折率ｎは，同じウエハ面内であるすべての測定ポイントＰ１，Ｐ２について同一であると仮定できるので，ｄ＝ｄ１＝ｄ２，ｎ＝ｎ１＝ｎ２とすることができる。
【００６３】
ｄ１′＝ｄ１・（１＋αΔＴ１），ｎ１′＝ｎ１・（１＋βΔＴ１）  …（１−１）
【００６４】
ｄ２′＝ｄ２・（１＋αΔＴ２），ｎ２′＝ｎ２・（１＋βΔＴ２）  …（１−２）
【００６５】
上記数式（１−１），（１−２）に示すように，温度変化によってウエハの各測定ポイントＰ１，Ｐ２を透過する第１，第２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，温度変化前の測定ポイントＰ１，Ｐ２を透過する第１，第２測定光の光路長をＬ１，Ｌ２とし，測定ポイントＰ１，Ｐ２における温度がそれぞれΔＴ１，ΔＴ２だけ変化した後の光路長をＬ１′，Ｌ２′とすると，Ｌ１，Ｌ１′はそれぞれ下記の数式（１−３）に示すようになり，Ｌ２，Ｌ２′はそれぞれ下記の数式（１−４）に示すようになる。
【００６６】
Ｌ１＝ｄ１・ｎ１  ，  Ｌ１′＝ｄ１′・ｎ１′  …（１−３）
【００６７】
Ｌ２＝ｄ２・ｎ２  ，  Ｌ２′＝ｄ２′・ｎ２′  …（１−４）
【００６８】
従って，各測定ポイントＰ１，Ｐ２における第１，第２測定光の光路長の温度変化前後の差（Ｌ１′−Ｌ１，Ｌ２′−Ｌ２）は，上記数式（１−１），（１−２），（１−３），（１−４）により計算して整理すると，それぞれ下記数式（１−５），（１−６）に示すようになる。なお，下記数式（１−５），（１−６）では，α・β≪α，α・β≪βを考慮して微小項を省略している。なお，ウエハに熱が与えられる前の初期状態には，ウエハの厚さｄと屈折率ｎは，同じウエハ面内であるすべての測定ポイントＰ１，Ｐ２について同一であると仮定できるので，Ｌ＝ｄ・ｎ＝Ｌ１＝Ｌ２とすることができる。
【００６９】
Ｌ１′−Ｌ１＝ｄ１′・ｎ１′−ｄ１・ｎ１＝ｄ１・ｎ１・（α＋β）・ΔＴ１
＝Ｌ１・（α＋β）・ΔＴ１                  …（１−５）
【００７０】
Ｌ２′−Ｌ２＝ｄ２′・ｎ２′−ｄ２・ｎ２＝ｄ２・ｎ２・（α＋β）・ΔＴ２
＝Ｌ２・（α＋β）・ΔＴ２                  …（１−６）
【００７１】
ここで，各測定ポイントにおける測定光の光路長は，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各測定ポイントＰ１，Ｐ２の第１，第２測定光の光路長Ｌ１，Ｌ２はそれぞれ，図３（ａ）に示す干渉波形のピーク間幅Ｗ１，Ｗ２に相当し，温度変化後における各測定ポイントＰ１，Ｐ２の第１，第２測定光の光路長Ｌ１′，Ｌ２′はそれぞれ，図３（ｂ）に示す干渉波形のピーク間幅Ｗ１′，Ｗ２′に相当する。従って，各測定ポイント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によれば，参照ミラーの移動距離により測定できる。
【００７２】
従って，ウエハの線膨張率α，屈折率変化の温度係数βを予め調べておけば，各測定ポイント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（１−５），（１−６）を用いて，各測定ポイントＰ１，Ｐ２の温度に換算することができる。
【００７３】
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。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。
【００７４】
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。
【００７５】
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を予め調べておき，その値を考慮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。
【００７６】
（干渉波から温度への換算例）
以上のような原理に基づいて，温度測定対象物として例えばウエハの温度測定を行う場合について，干渉波から温度への換算する際の具体例について説明する。先ず，ウエハの温度測定に先立って，複数の温度帯についてのウエハの線膨張率α，屈折率変化の温度係数βを調べて，これら線膨張率α及び屈折率変化の温度係数βを温度帯と関連づけて温度換算用基準データとしてメモリなどに記憶しておく。
【００７７】
具体的には例えば基準となるウエハの温度操作を行いながら，ある測定ポイントについて測定光を照射して，複数の温度帯において温度Ｔｍ（ｍ＝１，２…）での測定光の光路長Ｌｍ（＝ｄｍ・ｎｍ），すなわち干渉波形のピーク間幅を測定する。
【００７８】
ここで，温度Ｔｍのときの測定光の光路長をＬｍとし，温度Ｔｍ＋１に変化したときの測定光の光路長をＬｍ＋１とすると，これらの光路長Ｌｍ，Ｌｍ＋１には，上記数式（１−５）や数式（１−６）と同様に下記数式（１−７）のような関係があり，この数式（１−７）を整理すると，下記数式（１−８）が得られる。
【００７９】
Ｌｍ＋１−Ｌｍ
＝ｄｍ＋１・ｎｍ＋１−ｄｍ・ｎｍ
＝ｄｍ・ｎｍ・（α＋β）ｍ・（Ｔｍ＋１−Ｔｍ）
…（１−７）
【００８０】
（α＋β）ｍ
＝（ｄｍ＋１・ｎｍ＋１−ｄｍ・ｎｍ）／（ｄｍ・ｎｍ・（Ｔｍ＋１−Ｔｍ））
＝（Ｌｍ＋１−Ｌｍ）／Ｌｍ・（Ｔｍ＋１−Ｔｍ）
…（１−８）
【００８１】
こうして測定した温度Ｔｍ（ｍ＝１，２…）での測定光の光路長Ｌｍ（＝ｄｍ・ｎｍ），すなわち温度Ｔｍ（ｍ＝１，２…）での干渉波形のピーク間幅の測定値に基づいて，上記数式（１−８）を用いて（α＋β）ｍを求め，Ｔｍ及び（α＋β）ｍを温度換算用基準データとして予めメモリに記憶しておく。
【００８２】
なお，上述したシリコンなどのように例えば温度を変数とした二次関数で近似できるような場合にはその数式を記憶しておいて，必要に応じてその数式からウエハの線膨張率α，屈折率変化の温度係数βを算出してもよい。
【００８３】
そして，実際にウエハの温度測定を行う場合には，先ず，ウエハの処理を開始する前に，ある測定ポイントへ測定光を照射して得られた参照光との干渉波形に基づいて，そのウエハの初期値の光路長Ｌｆ（＝ｄｆ・ｎｆ）を測定して，メモリなどに記憶しておく。複数のウエハを処理する場合には，そのウエハごとに初期値の光路長Ｌｆ（＝ｄｆ・ｎｆ）を測定する。これは，実際のウエハにはウエハごとにその厚みにばらつきがある場合があるので，ウエハ固有の厚みに応じて温度換算することで，より正確にそのウエハの温度測定を行うためである。
【００８４】
従って，上記ウエハの初期値の光路長Ｌｆは，未だウエハの温度が変化していないときに測定する必要がある。すなわち，温度が変化するのは，例えばウエハが処理室内の下部電極（サセプタ）の載置面に載置されたときであるため，少なくともこのときまでには測定する必要がある。
【００８５】
具体例には，上記ウエハの初期値の光路長Ｌｆを例えば基板処理装置の外部で測定する場合には，そのウエハごとの測定値をデータベース化しておいて温度換算時にデータとして使用する。また上記ウエハの初期値の光路長Ｌｆを基板処理装置内で測定する場合には，例えばウエハを処理する処理室に搬入される前にあっては，ウエハが搬送室（ロードロック室として使用される場合も含む），計測用チャンバなどにあるときに測定し，ウエハが処理室へ搬入されたときには，例えば下部電極（サセプタ）の載置面よりも上に突出したリフタピンでウエハが支持されているとき，あるいはウエハを載せたリフタピンが下降している途中であって，ウエハが処理室内の下部電極（サセプタ）の載置面に載置される前に測定する。
【００８６】
次に，処理室へ搬入されたウエハの温度を測定する場合には，以下のように温度換算を行う。先ず，最初に各測定ポイントの温度Ｔｘを検出する場合は，各測定ポイントへ測定光を照射して得られた干渉波形に基づいて光路長Ｌｘ（＝ｄｘ・ｎｘ）を計測し、上記初期値の光路長Ｌｆ（＝ｄｆ・ｎｆ）及び上記温度換算用基準データにおける温度Ｔｆのときの（α＋β）ｆを用いて以下のようにウエハの温度Ｔｘを算出する。すなわち，上記数式（１−８）と同様に，下記数式（１−９）を整理して得られた数式（１−１０）に基づいて，ウエハの温度Ｔｘを算出する。
【００８７】
Ｌｘ−Ｌｆ＝ｄｘ・ｎｘ−ｄｆ・ｎｆ＝ｄｆ・ｎｆ・（α＋β）ｆ・（Ｔｘ−Ｔｆ）
…（１−９）
【００８８】
Ｔｘ＝（ｄｘ・ｎｘ−ｄｆ・ｎｆ）／ｄｆ・ｎｆ・（α＋β）ｆ  ＋Ｔｆ
＝Ｌｘ−Ｌｆ／Ｌｆ・（α＋β）ｆ  ＋Ｔｆ
…（１−１０）
【００８９】
次回のウエハの温度計測からは，例えばＴｘ≡Ｔｍ′として，その時点での光路長を計測し，その計測値を新たにＬｘ（＝ｄｘ・ｎｘ）とする。このときには温度Ｔｍ′での（α＋β）ｍ′を，上記温度換算用基準データに基づいて例えばＴｍ′を含む温度帯で計測した値Ｔｍ，（α＋β）ｍで置換えて，新たに計測すべき温度をＴｘとして算出する。以降，この過程を繰返すことにより，ウエハの温度Ｔｘを検出することができる。
【００９０】
なお，上述したように線膨張率α，屈折率変化の温度係数βは，温度範囲によっては温度依存を無視することもできるので，このような温度範囲で温度測定する場合には，相当する一定の（α＋β）ｍを用いて，ウエハのすべて温度Ｔｘを算出してもよい。この場合，当該温度範囲内の（α＋β）ｍの平均値を（α＋β）ｍ′としてこれを用いてウエハのすべての温度Ｔｘを算出してもよい。
【００９１】
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。
【００９２】
（温度測定装置を利用した温度測定システムの具体例）
次に，本実施形態にかかる温度測定装置を利用した基板処理装置の温度測定システムの具体例について図面を参照しながら説明する。図４は，温度測定システムの概略構成を示す図である。ここでは，本実施形態にかかる温度測定装置を，例えばエッチング装置などの基板処理装置における被処理基板例えばウエハＴｗの温度測定に適用する場合を説明する。
【００９３】
図４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から構成される。図４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持つＳＬＤ２１０により構成し，第１のスプリッタ１２０を例えば２×２の光ファイバカプラ２２０により構成し，第２のスプリッタ１３０を例えば１×３の光ファイバカプラ２３０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。
【００９４】
上記光ファイバカプラ２２０からの参照光は，反射光伝送手段として例えばコリメートファイバ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おり，上記光ファイバカプラ２３０からの第１〜第３測定光はそれぞれ，第１〜第３測定光伝送手段として例えばコリメートファイバＦ１〜Ｆ３を介して，温度測定対象物ＴであるウエハＴｗへ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。
【００９５】
基板処理装置３００は，図４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には，処理室３１０へウエハＴｗを搬出入する搬送室３２０がゲートバルブ３３０を介して接続されて構成されている。処理室３１０の内部には，上部電極３５０が備えられ，この上部電極３５０に対向して下部電極３４０が配設されている。これら上部電極３５０，下部電極３４０には所定の高周波電力が印加可能に構成されている。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。上部電極３５０には，例えば処理ガスがウエハ面上に一様に導入されるように多数の孔が形成されている。上部電極３５０と下部電極３４０には所定の高周波電力が印加されるようになっている。
【００９６】
このような基板処理装置３００では，ウエハＴｗは，例えば外部のウエハカセットから搬送アームなどにより搬送室３２０に搬入され，待機される。そして，前のウエハＴｗの処理が終り，次のウエハ処理の準備が整うと，ゲートバルブ３３０が開放されて，搬送室３２０と処理室３１０との間のウエハＴｗの搬出入が行われる。すなわち，処理後のウエハＴｗと，待機されていた次のウエハＴｗとが図示しない２段構成の搬送アームなどにより交換される。処理室３１０に搬入されたウエハＴｗは，下部電極３４０に載置され，静電吸着された後，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。
【００９７】
上記基板処理装置３００の搬送室３２０内及び処理室３１０内へ上記第１〜第３測定光を伝送するコリメートファイバＦ１〜Ｆ３を配設する。具体的には，コリメートファイバＦ１は，搬送室３２０内に待機されるウエハＴｗへ第１測定光を照射する測定光照射位置に配設する。このとき，例えばウエハＴｗの中央部に第１測定ポイントとして第１測定光が照射されるようにする。なお，測定ポイントの位置は，必ずしもウエハの中央部でなくてもよく，また測定ポイントの数は１つでなくてもよい。
【００９８】
コリメートファイバＦ２，Ｆ３はそれぞれ，下部電極３４０に設けられた貫通孔３４２，３４４を介して，下部電極３４０に載置されるウエハＴｗへ第２及び第３測定光を照射する測定光照射位置に配設される。このとき，例えばウエハＴｗの端部に第２測定ポイントとして第２測定光が照射されるようにし，ウエハＴｗの中央部に第３測定ポイントとして第３測定光が照射されるようにする。なお，測定ポイントの位置は，必ずしもウエハの中央部と端部でなくてもよく，また測定ポイントの数は２つに限定されるものではない。
【００９９】
そして，これらのコリメートファイバＦ１〜Ｆ３は，第１〜第３測定光における光ファイバカプラ２３０からウエハＴｗまでの各光路長がそれぞれ互いに異なるように例えばコリメートファイバＦ１〜Ｆ３の先端面を温度測定対象物ＴであるウエハＴｗからずらして配設する。これにより，搬送室３２０内及び処理室３１０内にあるウエハＴｗについての第１〜第３測定光と参照光との干渉波を参照ミラー２４０の一度の走査により検出することができるので，処理室３１０内のウエハＴｗのみならず，搬送室３２０内のウエハＴｗに対しても，温度測定を一度に行うことができる。
【０１００】
さらに，図４に示すような温度計測システムにおいては，処理室３１０のウエハＴｗのみならず，搬送室３２０で待機するウエハＴｗに対しても，測定光を照射することができるので，搬送室３２０で待機する処理前のウエハＴｗにおいて測定される第１測定光の光路長（例えば干渉波形のピーク幅）の測定値は，そのウエハＴｗ固有の初期の光学的厚さ，すなわちウエハＴｗの初期値の光路長Ｌｆ（＝ｄｆ・ｎｆ）として利用することができる。
【０１０１】
例えばウエハＴｗが処理室３１０へ搬入される前の未処理の段階で，搬送室３２０に待機しているときに，第１測定ポイントにおいて測定した第１測定光の光路長を，そのウエハＴｗの初期値の光路長Ｌｆとしてメモリなどに記憶しておく。その後，そのウエハＴｗが搬送室３２０から処理室３１０へ搬入されて，処理室３１０内で第２，第３測定ポイントにおいて測定した第２，第３測定光の光路長に基づいて第２，第３測定ポイントの温度を測定する際に，そのウエハＴｗの初期値の光路長Ｌｆを利用するようにしてもよい。
【０１０２】
これにより，例えばウエハの標準的な光路長を代表して初期値として利用した場合に比して，ウエハの厚みにばらつきがあっても，そのウエハの厚みに応じて各測定ポイントの光路長を温度換算することができるので，より正確にそのウエハの温度測定を行うことができる。
【０１０３】
特に，複数のウエハＴｗを連続処理する際には，図４に示すような温度計測システムによれば，処理室３１０にあるウエハＴｗの第２，第３測定ポイントの測定と，搬送室３２０で待機している別のウエハＴｗの第１測定ポイントの測定とを一度に行うことができる。このとき，搬送室３２０で待機している別のウエハＴｗの測定結果は，そのウエハＴｗの初期値光路長としてメモりなどに記憶しておいて，そのウエハＴｗが処理室３１０に搬入された際に，処理室で第２，第３測定ポイントの測定が行われる際の温度換算に利用してもよい。
【０１０４】
このように，ウエハＴｗの温度を計測しながら，次のウエハＴｗの初期値の光路長まで一度に計測することができるので，ウエハＴｗの初期値の光路長を予め別途計測する場合に比して，温度測定を効率よく行うことができ，測定時間を短くすることができる。
【０１０５】
（温度測定装置を利用した制御システムの具体例）
次に，本発明にかかる温度測定装置を基板処理装置の制御システムに利用した場合の具体例を図面を参照しながら説明する。図５は，基板処理装置の制御システムの具体例についての概略構成を示す図である。
【０１０６】
図５に示す制御システムは，大別すれば，温度測定装置２００，基板処理装置３００，制御装置４００により構成される。図５に示す温度測定装置２００の構成は，図４に示すものとほぼ同様である。図５に示す光ファイバカプラ２３０は，光ファイバカプラ２２０からの測定用の光を第１〜第３測定光の他，さらに処理室３１０内のフォーカスリング（ＦＲ）３６０を測定する第４測定光にそれぞれ分波する点で図４に示すものと相違する。光ファイバカプラ２２０からの第４測定光は，第４測定光伝送手段として例えばコリメートファイバＦ４を介して，温度測定対象物Ｔであるフォーカスリング３６０へ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。
【０１０７】
そして，これらのコリメートファイバＦ１〜Ｆ３は，第１〜第３測定光における光ファイバカプラ２３０から温度測定対象物ＴであるウエハＴｗまでの各光路長と，コリメートファイバＦ４は，第４測定光における光ファイバカプラ２３０から温度測定対象物Ｔであるフォーカスリング３６０までの光路長とがそれぞれ互いに異なるように，例えばコリメートファイバＦ１〜Ｆ４の先端面を各温度測定対象物からずらして配設する。これにより，搬送室３２０内及び処理室３１０内にあるウエハＴｗとフォーカスリング３６０についての第１〜第４測定光と参照光との干渉波を参照ミラー２４０の一度の走査により検出することができるので，これら第１〜第４測定ポイントの温度測定も一度に行うことができる。
【０１０８】
図５に示す基板処理装置３００の構成は，図４に示すものとほぼ同様である。図５に示す処理室３１０内の下部電極３４０には，ウエハＴｗの周囲を囲むようにフォーカスリング３６０が設けられている。フォーカスリング３６０には例えば電極を内蔵して，この電極に電圧を印加することにより，フォーカスリング３６０を温度制御することができるようにしてもよい。また，上記フォーカスリング３６０にガス通路を形成し，このガス通路を介して，例えばウエハＴｗの端部裏面に向けてバックサイドガス（例えばＨｅ，Ｎ２など）を供給するようにしてもよい。
【０１０９】
図５に示す下部電極３４０には，上記フォーカスリング３６０の下方に，このフォーカスリング３６０の温度を測定するための貫通孔３４６が設けられている。この貫通孔３４６を介してフォーカスリング３６０へ温度測定装置２００による第４測定光を照射する測定光照射位置には，コリメートファイバＦ４が配設される。
【０１１０】
上記下部電極３４０の上部には，ウエハＴｗを静電吸着する静電チャックが設けられている。静電チャックの内部には電極板が内蔵されており，この電極板に電圧が印加可能に構成されている。また，静電チャックには中央と端部に，ウエハＴｗの裏面に向けて供給されるバックサイドガス（例えばＨｅ，Ｎ２など）のガス通路が形成されている。また，下部電極３４０内には，下部電極３４０の温度を制御するための冷媒を循環させる冷媒通路が形成されている。なお，図５では温度測定のための構成を見やすくするため，静電チャック，冷媒通路，バックサイドガスのガス通路等については図示を省略している。
【０１１１】
上記制御装置４００は，この制御装置の本体を構成する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，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干渉波の測定結果）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などを備える。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，モータ２４２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。
【０１１２】
各種コントローラ４７０としては，例えばＥＳＣ（electrostatic
chuck：静電チャック）系コントローラ４７２，ＦＲ（フォーカスリング）系コントローラ４７４を備える。ＥＳＣ系コントローラ４７２は，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。
【０１１３】
また，ＦＲ系コントローラ４７４は，フォーカスリング３６０へ印加する電圧，フォーカスリング３６０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。
【０１１４】
ここで，図５に示す制御システムの動作について説明する。上記制御装置４００は，温度測定装置２００によりフォーカスリング３６０やウエハＴｗ面内の複数の測定ポイントにおける温度測定を行いながら，その測定結果に応じて基板処理装置３００の各部を制御することにより，ウエハＴｗの面内温度の制御を行うことができる。
【０１１５】
例えばウエハＴｗの温度測定を行う場合には，上記制御装置４００は，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）を監視しながら，フィードバック制御により，ステッピングモータ２４２を駆動制御して，参照ミラー２４０を駆動する。これにより，第１〜第４測定光はウエハＴｗ及びフォーカスリング３６０の各測定ポイントへ照射され，その反射光と参照ミラー２４０との干渉波の測定結果であるＰＤ２５０からの出力は，制御装置４００へＡ／Ｄ変換器４６０を介して入力される。
【０１１６】
すると，制御装置４００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の制御信号（駆動パルス）に基づいて，各測定光の参照光との干渉波のピーク位置における参照ミラー２４０の移動位置をメモリなどの記憶手段に記憶しておき，各測定光の干渉波のピーク幅，すなわち各測定光の光路長を参照ミラー２４０の移動距離として測定する。これら各測定光の干渉波のピーク幅の測定値に基づいて，ウエハＴｗ及びフォーカスリング３６０の各測定ポイントにおける温度を算出する。
【０１１７】
制御装置４００は，このようなウエハＴｗ及びフォーカスリング３６０の温度測定結果に応じて，ＥＳＣ系コントローラ４７２により静電チャックへ印加する電圧などを制御してウエハＴｗの温度を制御したり，ＦＲ系コントローラ４７４によりフォーカスリング３６０へ印加する電圧などを制御することにより，ウエハＴｗの端部のプロセスを制御したりする。これにより，ウエハＴｗの温度制御を適切に行うことができる。
【０１１８】
特に，上記ＥＳＣ系コントローラ４７２により制御される静電チャックへの印加電圧，下部電極３４０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内に循環させる冷媒の温度などの制御パラメータや，ＦＲ系コントローラ４７４により制御されるフォーカスリング３６０へ印加する電圧，フォーカスリング３６０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の制御パラメータは，ウエハＴｗの面内温度に直接影響を与える。しかも，図４に示すような本発明にかかる温度測定装置２００によれば，ウエハＴｗの面内温度を非接触で直接的に測定することができるので，上記制御パラメータを制御することにより，例えば処理に応じてウエハＴｗの面内温度を均一に制御したり，ウエハＴｗの中央部と端部の温度が異なるように制御したり，ウエハＴｗの面内温度を的確かつ正確に制御することができる。
【０１１９】
このように，図５に示す制御システムによれば，フォーカスリング３６０にもコリメートファイバＦ４を配設して第４測定光を伝送させるという簡単な構成で，ウエハＴｗのみならず，フォーカスリング３６０ついても温度測定対象物Ｔとして一度に温度測定を行うことができ，温度測定にかかる手間と時間を極力軽減することができる。
【０１２０】
なお，図５に示す制御システムでは，本発明にかかる温度測定装置の温度測定対象物ＴとしてウエハＴｗ以外の部品例えばフォーカスリング３６０について温度を測定する場合について説明したが，ウエハＴｗ以外の部品としてはフォーカスリング３６０に限られず，例えば後述するような上部電極の温度測定に適用してもよい。
【０１２１】
（温度測定装置を利用した制御システムの他の具体例）
次に，本発明にかかる温度測定装置を基板処理装置の制御システムに適用した場合の他の具体例について図面を参照しながら説明する。図６は，基板処理装置の制御システムの他の具体例についての概略構成を示す図である。ここでは，温度測定対象物Ｔとして処理室内に設けられる上部電極の温度を測定可能な制御システムについて説明する。これに伴い，図６では上部電極３５０についての構成をより詳細に示し，搬送室３２０や処理室３１０内の下部電極３４０の構成などは簡略化してある。
【０１２２】
図６に示す制御システムは，大別すれば，温度測定装置２００，基板処理装置３００，制御装置４００により構成される。これら図６に示す温度測定装置２００，制御装置３００はそれぞれ，図５に示すものとほぼ同様に構成される。図６に示す基板処理装置３００の処理室３１０内には，上部電極３５０と下部電極３４０が対向配置されている。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３４８，３４９が接続されている。上記電極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Ｔｕには多数の吐出孔（図示しない）が穿設されている。
【０１２３】
上部電極３５０は，最下部に位置する温度測定対象物Ｔである電極板Ｔｕを電極支持体３５１で支持するように構成されている。電極板Ｔｕは例えばアルミ材で形成されており，電極支持体３５１は例えばシリコン材で形成される。
【０１２４】
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３５１内に形成される冷媒流路が形成され、この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３５２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３５２及び内側冷媒流路３５４はそれぞれ，図６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３５２，３５４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６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。
【０１２５】
電極支持体３５１は，外側冷媒流路３５２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３５１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３５２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。
【０１２６】
上記上部電極３５０には，温度測定装置２００における光ファイバカプラ２３０からの第１，第２測定光を伝送するコリメートファイバＦ１，Ｆ２が配設される。具体的には，コリメートファイバＦ１，Ｆ２はそれぞれ，上部電極３５０の電極支持体３５１の中央部，端部にそれぞれ形成された貫通孔３５８，３５９を介して，第１，第２測定光がそれぞれ電極板Ｔｕの第１，第２測定ポイントに照射されるように配設される。
【０１２７】
また，上記コリメートファイバＦ１，Ｆ２は，第１，第２測定光における光ファイバカプラ２３０から温度測定対象物Ｔである上部電極３５０の電極板Ｔｕまでの各光路長がそれぞれ互いに異なるように，例えばコリメートファイバＦ１，Ｆ２の先端面を各温度測定対象物からずらして配設する。これにより，上部電極３５０の電極板Ｔｕについての第１，第２測定光と参照光との干渉波を参照ミラー２４０の一度の走査により検出することができるので，これら第１，第２測定ポイントの温度測定も一度に行うことができる。
【０１２８】
図６に示す制御装置４００は，各種コントローラ４７０として例えば内側冷媒コントローラ５１０，外側冷媒コントローラ５２０を備える。内側冷媒コントローラ５１０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５２０は，外側冷媒流路３５２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。
【０１２９】
ここで，図６に示す制御システムの動作について説明する。制御装置４００は，温度測定装置２００により上部電極３５０の電極板Ｔｕにおける面内の複数の測定ポイントの温度測定を行いながら，その測定結果に応じて基板処理装置３００の各部，特に上部電極３５０の温度を的確かつ正確に制御することができる。これにより，上部電極３５０の全体の温度を制御したり，上部電極３５０の中央部と端部の温度を独立に制御したりできるので，ウエハＴｗの面内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３００の安定性を向上させることができる。
【０１３０】
このように，本発明によれば，光源からの測定用の光を必要な測定光の数だけ分波する第２スプリッタ例えば光ファイバカプラを設けるとともに，各測定光を伝送する測定光伝送手段例えばコリメートファイバを各測定光の光路長が異なるように配設するだけという簡単な構成で，複数の測定ポイントの温度を一度に計測することができる。これにより，コストを極力抑えながら，簡単に測定ポイントを増加することができるとともに，温度測定にかかる手間や時間を極力軽減することができる。
【０１３１】
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。
【産業上の利用可能性】
【０１３２】
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測定装置，温度測定方法，温度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】
【０１３３】
【図１】本発明の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】比較例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干渉波の具体例を示す図であり，同図（ａ）は温度測定対象物の温度が変化する前の干渉波の１例を示し，同図（ｂ）は温度測定対象物の温度が変化した後の干渉波の１例を示す。
【図４】同実施形態にかかる温度測定装置を利用した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図である。
【図５】同実施形態にかかる温度測定装置を利用した基板処理装置の制御システムの具体例についての概略構成を示す図である。
【図６】同実施形態にかかる温度測定装置を利用した基板処理装置の制御システムの他の具体例についての概略構成を示す図である。
【図７】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８】図７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】
【０１３４】
１００      温度測定装置
１０２      温度測定装置
１１０      光源
１２０      第１スプリッタ
１３０      第２スプリッタ
１３２      光通信用マルチプレクサ
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
２２０      光ファイバカプラ
２３０      光ファイバカプラ
２４０      参照ミラー
２４２      モータ
３００      基板処理装置
３１０      処理室
３２０      搬送室
３３０      ゲートバルブ
３４０      下部電極
３４２      貫通孔
３４４      貫通孔
３４６      貫通孔
３４８      高周波電源
３４９      高周波電源
３５０      上部電極
３５１      電極支持体
３５２      外側冷媒流路
３５４      内側冷媒流路
３５６      低熱伝達層
３５８      貫通孔
３５９      貫通孔
３６０      フォーカスリング
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
４５０      バッファ
４６０      Ａ／Ｄ変換器
４７０      各種コントローラ
４７２      ＥＳＣ系コントローラ
４７４      ＦＲ系コントローラ
５１０      内側冷媒コントローラ
５２０      外側冷媒コントローラ
【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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