(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
基板を収容して前記基板にプラズマ処理を施す処理室と、該処理室の壁部の一部を構成し且つ前記基板と対向する壁部材とを備え、前記基板及び前記壁部材はいずれもシリコンからなる基板処理装置において、
前記壁部材を介して前記基板と対向し、前記基板へ向けて照射される測定光の焦点を調整するフォーカスレンズと、
前記基板からの反射光を前記フォーカスレンズを介して受光する受光素子とを備え、  前記測定光はシリコンを透過可能な波長を有し、
前記フォーカスレンズは前記測定光の焦点を前記基板に合わせることを特徴とする基板処理装置。
【請求項２】
前記基板へ向けて照射される測定光の光軸上であって、前記フォーカスレンズに関して前記基板と反対側に配置され、前記フォーカスレンズへ向けて前記測定光の進路を変更するプリズムと、
前記プリズムへ向けて前記測定光を照射するコリメータとをさらに備えることを特徴とする請求項１記載の基板処理装置。
【請求項３】
前記フォーカスレンズは片面平凸レンズであることを特徴とする請求項１又は２記載の基板処理装置。
【請求項４】
複数の前記フォーカスレンズを備え、
各前記フォーカスレンズは前記基板の異なる箇所へ前記測定光を照射することを特徴とする請求項１乃至３のいずれか１項に記載の基板処理装置。
【請求項５】
前記測定光の波長は１１００ｎｍ〜１６００ｎｍであることを特徴とする請求項１乃至４のいずれか１項に記載の基板処理装置。
【請求項６】
基板を収容して前記基板にプラズマ処理を施す処理室と、該処理室の壁部の一部を構成し且つ前記基板と対向する壁部材とを備え、前記基板及び前記壁部材はいずれもシリコンからなる基板処理装置において、
前記壁部材を介して前記基板と対向する石英窓と、
前記基板からの反射光を前記石英窓を介して受光する受光素子と、
前記受光素子に接続された波長可変フィルタとを備え、
測定光は前記石英窓を介して前記基板へ照射され、且つシリコンを透過可能な波長を有することを特徴とする基板処理装置。
【請求項７】
前記基板へ向けて照射される測定光の光軸上であって、前記石英窓に関して前記基板と反対側に配置され、前記石英窓へ向けて前記測定光の進路を変更するプリズムと、
前記プリズムへ向けて前記測定光を照射するコリメータとをさらに備えることを特徴とする請求項６記載の基板処理装置。
【請求項８】
複数の前記石英窓を備え、
前記測定光は、各前記石英窓を介して前記基板の異なる箇所へ照射されることを特徴とする請求項６又は７記載の基板処理装置。
【請求項９】
前記測定光の波長は１１００ｎｍ〜１６００ｎｍであることを特徴とする請求項６乃至８のいずれか１項に記載の基板処理装置。
【請求項１０】
基板を収容して前記基板にプラズマ処理を施す処理室と、該処理室の壁部の一部を構成し且つ前記基板と対向する壁部材とを備え、前記基板及び前記壁部材はいずれもシリコンからなる基板処理装置において処理が施される前記基板の温度を測定する基板温度測定装置であって、
前記壁部材を介して前記基板と対向し、前記基板へ向けて照射される測定光の焦点を調整するフォーカスレンズと、
前記基板からの反射光を前記フォーカスレンズを介して受光する受光素子とを備え、  前記測定光はシリコンを透過可能な波長を有し、
前記フォーカスレンズは前記測定光の焦点を前記基板に合わせることを特徴とする基板温度測定装置。
【請求項１１】
基板を収容して前記基板にプラズマ処理を施す処理室と、該処理室の壁部の一部を構成し且つ前記基板と対向する壁部材とを備え、前記基板及び前記壁部材はいずれもシリコンからなる基板処理装置において処理が施される前記基板の温度を測定する基板温度測定装置であって、
前記壁部材を介して前記基板と対向する石英窓と、
前記基板からの反射光を前記石英窓を介して受光する受光素子と、
前記受光素子に接続された波長可変フィルタとを備え、
測定光は前記石英窓を介して前記基板へ照射され、且つシリコンを透過可能な波長を有することを特徴とする基板温度測定装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、基板処理装置及び基板温度測定装置に関し、処理中の基板の温度を直接的に測定する基板処理装置及び基板温度測定装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、基板としての半導体ウエハ（以下、単に「ウエハ」という。）へ減圧環境においてプラズマ処理、例えば、ドライエッチング処理を施す基板処理装置において、ウエハの温度はエッチング速度やエッチングよって形成されるトレンチの形状等に大きな影響を与えることから、プラズマ処理が施されているウエハの温度を測定する試みがなされている。
【０００３】
例えば、ウエハを表面において吸着する静電チャックの裏面に蛍光体を塗布し、該蛍光体から発光された光に基づいて静電チャックの温度、引いてはウエハの温度を推定する蛍光温度計を用いた温度測定方法や温度センサを埋め込めこんだ測温用ウエハを用い、測温用ウエハにプラズマ処理を施したときの当該測温用ウエハの温度を温度センサで測定する温度測定方法が知られている。
【０００４】
しかしながら、前者はウエハの温度を直接的ではなく間接的に測定するのみであり、後者は半導体デバイスが製造されるウエハ（以下、「製品ウエハ」という。）とは構造が異なる測温用ウエハの温度が測定されるのみであり、製品ウエハの温度は測定されていないため、プラズマ処理中の製品ウエハそのものの温度を測定することができない。
【０００５】
また、プラズマ処理中の製品ウエハから放射される赤外線の放射エネルギーを赤外線カメラで検知し、検知結果から製品ウエハの温度を推定する温度測定方法も知られているが、赤外線は製品ウエハを構成するシリコン（Ｓｉ）を透過するため、赤外線カメラは製品ウエハから放射される赤外線だけでなく静電チャックから放射されて製品ウエハを透過する赤外線の放射エネルギーも検知する。したがって、赤外線カメラを用いてもプラズマ処理中の製品ウエハの正確な温度を測定するのは困難である。
【０００６】
そこで、シリコンを透過する光を製品ウエハに入射し、製品ウエハの表面から反射する光、及び製品ウエハを透過して当該製品ウエハの裏面から反射する光の干渉を利用して製品ウエハの熱膨張による厚さ方向の伸びを測定し、該伸びを温度に換算する干渉温度計を用いる温度測定方法が本出願人から提案されている（例えば、特許文献１参照。）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特開２００７−１２３８４３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
しかしながら、干渉温度計を用いる温度測定方法では、製品ウエハに光を直接且つ垂直に照射する必要があるため、製品ウエハの裏面へ光を照射するための貫通穴を静電チャックに設け、若しくは、製品ウエハが収容される処理室内に当該製品ウエハへ光を直接照射するための光学系、例えば、プリズムを配置する必要がある。その結果、プラズマ処理の処理環境が変更され、本来のプラズマ処理の処理環境におけるプラズマ処理中の製品ウエハの温度を測定することができないという問題がある。
【０００９】
本発明の目的は、処理環境を変更することなく処理中の基板の温度を測定することができる基板処理装置及び基板温度測定装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
上記目的を達成するために、本発明の基板処理装置は、基板を収容して前記基板にプラズマ処理を施す処理室と、該処理室の壁部の一部を構成し且つ前記基板と対向する壁部材とを備え、前記基板及び前記壁部材はいずれもシリコンからなる基板処理装置において、前記壁部材を介して前記基板と対向し、前記基板へ向けて照射される測定光の焦点を調整するフォーカスレンズと、前記基板からの反射光を前記フォーカスレンズを介して受光する受光素子とを備え、前記測定光はシリコンを透過可能な波長を有し、前記フォーカスレンズは前記測定光の焦点を前記基板に合わせることを特徴とする。
【００１１】
上記目的を達成するために、本発明の基板処理装置は、基板を収容して前記基板にプラズマ処理を施す処理室と、該処理室の壁部の一部を構成し且つ前記基板と対向する壁部材とを備え、前記基板及び前記壁部材はいずれもシリコンからなる基板処理装置において、前記壁部材を介して前記基板と対向する石英窓と、前記基板からの反射光を前記石英窓を介して受光する受光素子と、前記受光素子に接続された波長可変フィルタとを備え、測定光は前記石英窓を介して前記基板へ照射され、且つシリコンを透過可能な波長を有することを特徴とする。
【００１２】
上記目的を達成するために、本発明の基板温度測定装置は、基板を収容して前記基板にプラズマ処理を施す処理室と、該処理室の壁部の一部を構成し且つ前記基板と対向する壁部材とを備え、前記基板及び前記壁部材はいずれもシリコンからなる基板処理装置において処理が施される前記基板の温度を測定する基板温度測定装置であって、前記壁部材を介して前記基板と対向し、前記基板へ向けて照射される測定光の焦点を調整するフォーカスレンズと、前記基板からの反射光を前記フォーカスレンズを介して受光する受光素子とを備え、前記測定光はシリコンを透過可能な波長を有し、前記フォーカスレンズは前記測定光の焦点を前記基板に合わせることを特徴とする。
【００１３】
上記目的を達成するために、本発明の基板温度測定装置は、基板を収容して前記基板にプラズマ処理を施す処理室と、該処理室の壁部の一部を構成し且つ前記基板と対向する壁部材とを備え、前記基板及び前記壁部材はいずれもシリコンからなる基板処理装置において処理が施される前記基板の温度を測定する基板温度測定装置であって、前記壁部材を介して前記基板と対向する石英窓と、前記基板からの反射光を前記石英窓を介して受光する受光素子と、前記受光素子に接続された波長可変フィルタとを備え、測定光は前記石英窓を介して前記基板へ照射され、且つシリコンを透過可能な波長を有することを特徴とする。
【００１６】
本発明によれば、フォーカスレンズが、シリコンからなる壁部材を介して処理室に収容されたシリコンからなる基板やフォーカスリングへ向けてシリコンを透過可能な波長を有する測定光を照射するので、測定光に壁部材を透過させて基板やフォーカスリングへ到達させることができ、基板やフォーカスリングの表面及び裏面からの反射光を得ることができる。その結果、処理室内や基板やフォーカスリングを載置する載置台に測定光の照射器を設ける必要を無くすことができ、もって、処理環境を変更することなく処理中の基板の温度を測定することができる。
【００１７】
また、本発明によれば、測定光の焦点を基板やフォーカスリングに合わせるので、他の構成要素の境界面からの反射光を低減することができ、受光素子が受光する基板やフォーカスリングの表面及び裏面からの反射光に他の構成要素の境界面からの反射光が混在するのを抑制するこができる。その結果、受光素子が受光した反射光に基づいて、正確に基板やフォーカスリングの熱膨張による厚さ方向の伸びを測定し、もって、処理中の基板やフォーカスリングの温度を正確に測定することができる。
【００１８】
本発明によれば、シリコンを透過可能な波長を有する測定光が、シリコンからなる壁部材を介して処理室に収容された基板に対向する石英窓を介して照射されるので、測定光に壁部材を透過させて基板へ到達させ、基板の表面及び裏面からの反射光を得ることができる。その結果、処理室内や基板の載置台に測定光の照射器を設ける必要を無くすことができ、もって、処理環境を変更することなく処理中の基板の温度を測定することができる。
【００１９】
また、本発明によれば、受光素子に接続された波長可変フィルタを備えるので、基板の表面及び裏面からの反射光における各波長を掃引して受光素子で受光することにより、反射光スペクトル（波長分布）における（波長の）サンプリング数を増加させることができ、もって、反射光スペクトルを高速フーリエ変換した後の最大計測光学厚さを増加させることができる。これにより、反射光スペクトルの高速フーリエ変換後の反射光強度分布において、最大計測光学厚さが他の構成要素の境界面に起因する干渉の光路長の距離よりも小さいことによって生じる反射光強度分布の折り返しの発生を抑制することができ、もって、上記反射光強度分布にノイズが混在するのを抑制することができる。その結果、受光素子が受光した反射光のスペクトルを高速フーリエ変換した結果（反射光強度分布）に基づいて、正確に基板の熱膨張による厚さ方向の伸びを測定し、もって、処理中の基板の温度を正確に測定することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２０】
【図１】本発明の第１の実施の形態に係る基板温度測定装置としての光干渉システムの構成を概略的に示す図である。
【図２】図１における演算装置の機能ブロック図である。
【図３】入射光スペクトル及び反射光スペクトルを説明する概要図である。
【図４】反射光スペクトルＩ（ｋ）の空間領域におけるフーリエ変換を説明する概要図である。
【図５】本実施の形態に係る基板処理装置の構成を概略的に示す断面図である。
【図６】図１の光干渉システムを適用したウエハの温度を測定するための実験装置の構成を概略的に示す側方図である。
【図７】図６の実験装置において光干渉システムによって測定されたウエハの温度及び熱電対によって測定されたウエハの温度の関係を示すグラフである。
【図８】干渉温度計温度と熱電対温度の差の変動を説明するためのグラフである。
【図９】反射光スペクトルのフーリエ変換の結果として得られる反射光の強度分布において試料厚さが最大測定厚さよりも大きい場合を説明するための図であり、図９（Ａ）は反射光の強度の折り返しを示し、図９（Ｂ）は反射光の強度の重量を示す。
【図１０】反射光スペクトルのフーリエ変換の結果として得られる反射光の強度分布において試料厚さが最大測定厚さの２倍よりも大きい場合を説明するための図であり、図１０（Ａ）は反射光の強度の折り返しを示し、図１０（Ｂ）は反射光の強度の重量を示す。
【図１１】複数の試料における測定光の反射の様子を説明するための図である。
【図１２】光干渉システムによるウエハの温度の測定のシミュレーションに用いた計算モデルの構成を示す図である。
【図１３】図１２の計算モデルを用いたシミュレーションの結果としてのウエハの温度と熱電対温度の温度差の変動を示すグラフである。
【図１４】本実施の形態に係る基板処理装置の要部の構成を概略的に示す図であり、図１４（Ａ）は部分断面図であり、図１４（Ｂ）は部分平面図である。
【図１５】反射光スペクトルのフーリエ変換の結果として得られる反射光の強度分布において試料厚さが最大測定厚さよりも小さい場合を説明するための図である。
【図１６】本発明の第２の実施の形態に係る基板温度測定装置としての光干渉システムの構成を概略的に示す図である。
【図１７】チューナブルフィルタを用いた波長掃引において予め取得される印加電圧と波長の関係を示すグラフである。
【図１８】チューナブルフィルタを用いた波長掃引において用いられる印加電圧、光強度及び時間の関係を示すグラフであり、図１８（Ａ）は印加電圧及び時間の関係を示し、図１８（Ｂ）は光強度及び時間の関係を示し、図１８（Ｃ）は光強度及び印加電圧の関係を示す。
【図１９】チューナブルフィルタを用いた波長掃引によって得られる波長と光強度のスペクトルを示すグラフである。
【図２０】本実施の形態に係る基板処理装置の要部の構成を概略的に示す部分断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００２１】
以下、本発明の実施の形態について図面を参照しながら説明する。
【００２２】
まず、本発明の第１の実施の形態に係る基板温度測定装置について説明する。
【００２３】
図１は、本実施の形態に係る基板温度測定装置としての光干渉システムの構成を概略的に示す図である。
【００２４】
図１において、測定対象物としてのウエハＷの温度を測定する光干渉システム１（干渉温度計）は、光源１０、光サーキュレータ１１、光照射器１２、受光素子１３、Ａ／Ｄ変換部１４、演算装置１６を備える。なお、光源１０、光サーキュレータ１１、光照射器１２及び受光素子１３のそれぞれは光ファイバーケーブルで接続される。
【００２５】
ウエハＷは、例えば、円板状を呈し、表面Ｗａ及び表面Ｗａに対向する裏面Ｗｂを有し、例えば、シリコンからなる。光源１０はウエハＷを透過する波長を有する測定光、例えば、シリコンを透過可能な波長が１１００ｎｍ〜１６００ｎｍの近赤外光を発生させる。光源１０としては、例えば、ＳＬＤ（Super Luminescent Diode）が用いられる。
【００２６】
光サーキュレータ１１は光源１０及び光照射器１２に接続され、光源１０で発生した測定光を光照射器１２へ出射する。光照射器１２は平行光として調整された測定光をウエハＷへ照射し、光照射器１２にはウエハＷからの反射光が入射する。反射光には、表面Ｗａからの反射光だけでなく裏面Ｗｂからの反射光が含まれる。光照射器１２は反射光を光サーキュレータ１１へ出射し、光サーキュレータ１１は反射光を受光素子１３へ出射する。
【００２７】
受光素子１３は光を受光して検出する素子であり、例えば、各波長における光の強度に応じたアナログ信号を出力する。受光素子１３として、例えば、分光器が用いられ、受光素子１３はアナログ信号をＡ／Ｄ変換部１４へ出力する。Ａ／Ｄ変換部１４は受光素子１３が出力したアナログ信号をデジタル信号に変換し、変換されたデジタル信号を演算装置１６へ出力する。
【００２８】
受光素子１３及びＡ／Ｄ変換部１４により、反射光の反射光スペクトル（干渉強度分布）が測定される。反射光スペクトルは反射光の波長又は周波数に依存した強度分布を示す。本実施の形態において、Ａ／Ｄ変換部１４から演算装置１６へ出力されるデジタル信号は反射光スペクトルである。演算装置１６は反射光スペクトルに基づいてウエハＷの厚さ、引いては、ウエハＷの温度を測定する。
【００２９】
図２は、図１における演算装置の機能ブロック図である。
【００３０】
図２において、演算装置１６は、規格化部１７、波形調整部１８、光路長算出部１９、温度算出部２０及び温度校正データ２１を備える。
【００３１】
規格化部１７は、反射光スペクトルの波形を、予め取得された光源１０の測定光のスペクトルを用いて規格化する。例えば、光源１０の光源スペクトル（測定光のスペクトル）のプロファイルが歪んでいる場合や非対称である場合、絶対値の不規則変化（歪み）の影響によって後述する処理後の信号も歪むため、精度の高い温度測定をすることができないおそれがある。これに対応して、予め反射光スペクトルを光源スペクトルで除算して規格化する。すなわち、反射光スペクトルの波形を反射率の波形に変換する。規格化部１７は算出した波形を波形調整部１８へ出力する。
【００３２】
波形調整部１８は、波長に依存した窓関数を用いて波形を調整する。窓関数は後述するチューナブルフィルタ４６（波長可変フィルタ）による波長掃引（スキャン）範囲の中心波長において最大となり、中心波長からの差が大きくなるほど漸次減衰する釣鐘型の関数である。中心波長としては、例えば、波長掃引範囲の中央値が用いられ、窓関数としては、ガウス関数、ローレンツ関数、及び、ガウス関数及びローレンツ関数の合成関数等が用いられる。波形調整部１８は、窓関数を規格化部１７により出力された反射率の波形に対して適用して反射率の波形を調整し、調整後の反射率の波形を光路長算出部１９へ出力する。
【００３３】
光路長算出部１９は、フーリエ変換部２２、データ補間部２３及び重心計算部２４を備える。フーリエ変換部２２は、反射光スペクトルを高速フーリエ変換（ＦＦＴ：Fast Fourier Transform）によってフーリエ変換する。例えば、時間領域におけるフーリエ変換であれば、周波数（単位時間あたりの振動数）に依存した強度分布を示す反射光スペクトルを時間に依存した強度分布を示す反射光スペクトルへ変換する。また、例えば、空間領域におけるフーリエ変換であれば、空間周波数（単位長さあたりの振動数）に依存した強度分布を示す反射光スペクトルを位置に依存した強度分布を示す反射光スペクトルへ変換する。データ補間部２３は、フーリエ変換後の反射光スペクトルの所定のピーク値を含む範囲において、データ点を補間する。重心計算部２４はフーリエ変換後の反射光スペクトルの所定のピーク値の重心位置を計算する。光路長算出部１９は、重心位置に基づいて光路長を算出する。
【００３４】
温度算出部２０は、算出された光路長に基づき、温度校正データ２１を参照してウエハＷの温度を算出する。温度校正データ２１は、予め測定されたデータであり、温度と光路長との関係を示すものである。
【００３５】
なお、規格化部１７は、光源スペクトルが測定波長範囲内に収まる場合には備えられなくてもよい。この場合、波形調整部１８はＡ／Ｄ変換部１４により出力されたデジタル信号に対して規格化することなく窓関数を適用する。
【００３６】
本実施の形態において、光干渉システム１はウエハＷの表面Ｗａからの反射光及び裏面Ｗｂからの反射光の光干渉を利用して温度を測定する（ＦＦＴ周波数領域法）。以下、光干渉の原理について説明する。
【００３７】
図３は、入射光スペクトル及び反射光スペクトルを説明する概要図である。
【００３８】
図３では、光源１０からの測定光を入射光とした上で説明を行う。ここで、入射光スペクトルの強度Ｓ（ｋ）は空間周波数１／λ（単位長さあたりの振動数）に依存するものとし、光源１０の波長をλとすると波数ｋは２π／λであり、さらにウエハＷの厚さをｄ、屈折率をｎ、反射率をＲとする。
【００３９】
ウエハＷでは複数の反射光（反射成分）が生じる。例えば、反射光Ｅ１は表面Ｗａにおける反射成分であり、反射光Ｅ２は裏面Ｗｂにおける反射成分であり、反射光Ｅ３は表面Ｗａで１回且つ裏面Ｗｂで２回反射された測定光の反射成分である。なお、反射光Ｅ４以降の反射成分は図３において省略する。光干渉システム１では、複数の反射成分（Ｅｎ）が重なり、反射光スペクトルの強度Ｉ（ｋ）が得られる。反射光スペクトルの強度Ｉ（ｋ）は、入射光スペクトルの強度Ｓ（ｋ）と下記式（１）で示す関係にある。
【００４０】
【数１】
0006479465.tif 000002
【００４１】
上記数式（１）において、第２項は表裏面干渉の項であり、第３項は表裏面多重干渉の項である。ここで、上述したように、入射光スペクトルの強度Ｓ（ｋ）は空間周波数１／λに依存するため、上記数式（１）から反射光スペクトルの強度Ｉ（ｋ）も空間周波数１／λに依存する。したがって、反射光スペクトルの強度Ｉ（ｋ）に空間領域におけるフーリエ変換を施すことにより、反射光スペクトルの強度Ｉ（ｋ）を位置に依存した強度分布を示す反射光スペクトルへ変換することができる。
【００４２】
図４は、反射光スペクトルＩ（ｋ）の空間領域におけるフーリエ変換を説明する概要図である。図４において空間領域におけるフーリエ変換により、反射光スペクトルＩ（ｋ）の空間周波数１／λを位置ｘに変換する。変換後の反射光スペクトルの強度Ｉ（ｘ）は、下記式（１）をフーリエ変換することにより、下記式（２）で示す通りとなる。
【００４３】
【数２】
0006479465.tif 000003
【００４４】
上記の数式（２）では、ウエハＷにおける表裏面間の光路差、すなわち、ウエハＷの厚さの２倍に該当する２ｎｄごとにピーク値が出現する。本実施の形態では、温度校正データ２１を参照して光路長ｎｄからウエハＷの温度を算出する。なお、反射光の周波数をｖとすると、周波数ｖ及び位置ｘは以下の数式で示す関係を満たす。
【００４５】
【数３】
0006479465.tif 000004
【００４６】
図５は、本実施の形態に係る基板処理装置の構成を概略的に示す断面図である。
【００４７】
図５において、基板処理装置２５は、ウエハＷを収容し、内部が排気装置２６によって減圧される円筒状の処理室２７と、処理室２７の内部の下方に配置されてウエハＷを載置する台状のサセプタ２８と、サセプタ２８の上面に配置されてウエハＷの裏面に静電吸着する静電チャック（ＥＳＣ）２９と、サセプタ２８に対向するように配置されて処理室２７の天井壁部の一部を構成する円板状の上部電極３０（壁部材）と、サセプタ２８に接続される第１の高周波電源３１と、上部電極３０に接続される第２の高周波電源３２とを備える。
【００４８】
上部電極３０はウエハＷと同様にシリコンからなるが、上部電極３０には多数のガス穴３３が設けられ、各ガス穴３３から処理ガスが処理室２７の内部に導入される。第２の高周波電源３２は比較的周波数の高い高周波電力を上部電極３０へ供給して処理室２７の内部へ電界を生じさせ、該電界は処理ガスを励起させてプラズマを生じさせる。第１の高周波電源３１は比較的周波数の低い高周波電力をサセプタ２８へ供給して該サセプタ２８にバイアス電位を生じさせ、プラズマ中の陽イオン等を載置されたウエハＷに引きこみ、該ウエハＷにドライエッチング処理を施す。
【００４９】
ところで、従来、基板処理装置２５に光干渉システム１を適用してドライエッチング処理中のウエハＷの温度を測定する場合、処理室２７の内部に光照射器１２をウエハＷの表面Ｗａに対向するように配置して表面Ｗａに向けて垂直に測定光を照射するか、若しくは、サセプタ２８へウエハＷの裏面Ｗｂに向けて開口する貫通穴を設け、該貫通穴に光照射器１２を配置して裏面Ｗｂに向けて垂直に測定光を照射する必要があった。
【００５０】
しかしながら、処理室２７の内部の光照射器１２は処理室２７の内部のプラズマの分布を変化させるだけでなく、異常放電の要因となり、サセプタ２８の貫通穴はウエハＷの温度分布の不均一の要因となる。すなわち、光照射器１２を処理室２７の内部やサセプタ２８の貫通穴に設けることにより、本来のドライエッチング処理の処理環境を再現できず、ドライエッチング処理の結果に影響を与えるおそれがある。
【００５１】
これに対応して、本発明者は、鋭意研究の結果、ウエハＷに対向する上部電極３０がウエハＷと同じシリコンからなることに注目し、測定光としてシリコンを透過可能な近赤外光を用い、近赤外光を上部電極３０を介してウエハＷに照射することにより、光照射器１２を処理室２７の内部やサセプタ２８の貫通穴に設けることなく、ウエハＷへ測定光を入射させることに想到した。
【００５２】
そこで、本発明者は、本発明に先立ち、光照射器１２から測定光を上部電極３０を介してウエハＷに入射することにより、ウエハＷの温度が測定可能であるか否かを実験して確認した。
【００５３】
図６は、図１の光干渉システムを適用したウエハの温度を測定するための実験装置の構成を概略的に示す側方図である。
【００５４】
図６において、温度調整可能なヒータブロック３４にＥＳＣ２９から切り出したブロック３５を載置し、ブロック３５にウエハＷを載置した後、ウエハＷから３０ｍｍ上方に上部電極３０の代替として厚さが４ｍｍのシリコン片３６を配置し、さらにシリコン片３６を介してウエハＷに対向するように光照射器１２を配置した。光照射器１２としてはコリメータ及びフォーカサのいずれかを用いたが、フォーカサの焦点はウエハＷに合わせた。なお、基板処理装置２５において、上部電極３０はシリコン片３６よりも厚いが、実験の便宜上、厚さ４ｍｍのシリコンブロックからシリコン片３６を切り出して準備した。
【００５５】
また、ウエハＷの表面Ｗａに熱電対３７を設け、熱電対３７が測定したウエハＷの温度をデータロガー３８に記録した。
【００５６】
なお、実験では光照射器１２からウエハＷへ向けて波長が１５５０±２０ｎｍの近赤外光を測定光として出射し、光干渉システム１によってウエハＷの厚さを測定してウエハＷの温度を算出する一方、熱電対３７によってウエハＷの温度を測定した。
【００５７】
図７は、図６の実験装置において光干渉システムによって測定されたウエハの温度及び熱電対によって測定されたウエハの温度の関係を示すグラフである。
【００５８】
図７に示すように、光照射器１２としてコリメータを用いた場合（以下、「コリメータ使用時」という。）、並びに光照射器１２としてフォーカサを用いた場合（以下、「フォーカサ使用時」という。）のいずれにおいても、光干渉システム１（干渉温度計）によって測定されたウエハＷの温度（以下、「干渉温度計温度」という。）及び熱電対３７によって測定されたウエハＷの温度（以下、「熱電対温度」という。）はほぼ一致した。したがって、光照射器１２から測定光を上部電極３０を介してウエハＷに入射することにより、ウエハＷの温度が測定可能であることが確認された。
【００５９】
但し、本発明者は干渉温度計温度及び熱電対温度の関係が直線を呈さずに細かく振れていることに着目し、干渉温度計温度と熱電対温度の差（以下、「測定温度差」という。）の変動を算出したところ、図８に示すように、コリメータ使用時及びフォーカサ使用時のいずれにおいても、測定温度差が周期的（熱電対温度が約５℃変化する毎）に変動すること、すなわち、測定温度差のうねりの存在を確認した。なお、測定温度差のうねりの振幅は、コリメータ使用時で約０．６℃であり、フォーカサ使用時で約０．４℃であった。
【００６０】
測定温度差のうねりは光干渉システム１によってウエハＷの温度を正確に測定できないことを示唆するために解消する必要がある。そこで、本発明者は測定温度差のうねりの要因について鋭意検討した結果、光干渉システム１が実行する反射光スペクトルのフーリエ変換の結果として得られる反射光の強度分布における測定可能な最大位置（光路長）、すなわち、最大測定厚さ（Ｘｍａｘ）が、反射光スペクトルにおけるサンプリング数（波長分解能）に応じて決まるためにさほど大きくならないことに注目し、ウエハＷ以外の他の構成要素の境界面に起因する干渉の光路長が最大測定厚さよりも大きいことに測定温度差のうねりの要因があると推察するに至った。  
【００６１】
具体的には、反射光スペクトルのフーリエ変換の結果として得られる位置に依存した反射光の光路長成分分布（以下、単に「光路長成分分布」という。）では、図９に示すように、他の構成要素の境界面に起因する干渉の光路長Ｌ（以下、「他構成要素干渉光路長Ｌ」という。）が最大測定厚さＸｍａｘよりも大きいと、最大測定厚さＸｍａｘを超えた部分に発生する他構成要素干渉光路長Ｌの光路長信号（図中破線で示す。）は最大測定厚さＸｍａｘの位置を基準に折り返されて最大測定厚さＸｍａｘの範囲内に現れる。
【００６２】
また、図１０に示すように、光路長Ｌが最大測定厚さＸｍａｘの２倍よりも大きいと、最大測定厚さＸｍａｘを超えた部分に発生する他構成要素干渉光路長Ｌの光路長信号（図中破線で示す。）は最大測定厚さＸｍａｘの位置を基準に折り返された（図中一点鎖線で示す。）後、さらに、位置０を基準に折り返されて最大測定厚さＸｍａｘの範囲内に現れる。
【００６３】
すなわち、ウエハＷの厚さが最大測定厚さＸｍａｘよりも小さくてウエハＷの表面Ｗａや裏面Ｗｂからの反射光の干渉の光路長の光路長信号が最大測定厚さＸｍａｘの範囲内に現れても、他構成要素干渉光路長Ｌが最大測定厚さＸｍａｘよりも大きいと、最大測定厚さＸｍａｘの範囲内にウエハＷの表面Ｗａや裏面Ｗｂからの反射光の干渉の光路長の光路長信号だけでなく他構成要素干渉光路長Ｌの光路長信号も現れる。
【００６４】
ここで、受光素子１３が受光する反射光は、図１１に示すように、例えば、図６の実験装置では、ウエハＷの表面Ｗａや裏面Ｗｂからの反射光だけでなく他の構成要素であるシリコン片３６の表面や裏面からの反射光を含み、ウエハＷの表面Ｗａや裏面Ｗｂからの反射光も表面Ｗａや裏面Ｗｂにおいて一度だけ反射した反射光だけでなく、表面Ｗａや裏面Ｗｂにおいて何度か反射を繰り返した反射光を含み、さらに、シリコン片３６の表面や裏面からの反射光も表面や裏面において何度か反射を繰り返した反射光を含む。すなわち、受光素子１３は無数の反射光を受光するため、他構成要素干渉光路長Ｌが最大測定厚さＸｍａｘよりも大きいと、反射光スペクトルをフーリエ変換して得られる光路長成分分布には、ウエハＷの厚さの測定に必要なウエハＷの表面Ｗａで一度だけ反射した反射光及びウエハＷの裏面Ｗｂで一度だけ反射した反射光の干渉だけでなく、多数の他の反射光の干渉（ノイズ）の光路長信号が生じる。すなわち、最大測定厚さＸｍａｘの範囲内において多数の光路長信号が現れ、結果として反射光の強度がうねるように分布するため、光路長成分分布から算出される測定温度差がうねる。
【００６５】
なお、上述した説明において、図９及び図１０に示す各グラフにおける反射光の強度は絶対値を示すものではなく、理解を容易にするために誇張して記載されている。すなわち、各グラフにおける光路長成分分布は実体を反映しているものではない。
【００６６】
上述したように、測定温度差のうねりの要因は多数の反射光の存在にあるため、本発明者は、測定温度差のうねりを解消するために、ウエハＷの表面Ｗａや裏面Ｗｂからの反射光以外の反射光の強度を低減すればよいことに想到した。
【００６７】
ところで、コリメータは測定光を平行光として出射するため、測定光が拡散して減衰することがない。したがって、図６の実験装置では、シリコン片３６へ入射する測定光の強度とウエハＷへ入射する測定光の強度はあまり変わらず、シリコン片３６の表面や裏面からの反射光の強度がウエハＷの表面Ｗａや裏面Ｗｂからの反射光の強度とあまり変わりない。一方、フォーカサは焦点の調整することができ、図６の実験装置では、フォーカサの焦点をウエハＷに合わせたため、シリコン片３６へ入射する測定光の強度はウエハＷへ入射する測定光の強度よりも大幅に小さく、シリコン片３６の表面や裏面からの反射光の強度はウエハＷの表面Ｗａや裏面Ｗｂからの反射光の強度よりも大幅に小さくなる。その結果、図６の実験装置において、コリメータ使用時の測定温度差のうねりの振幅（約０．６℃）がフォーカサ使用時の測定温度差のうねりの振幅（約０．４℃）よりも大きくなったと推察された。
【００６８】
そこで、本発明者は、光照射器１２としてフォーカサを用いれば、ウエハＷの表面Ｗａや裏面Ｗｂからの反射光以外の反射光の強度を低減して測定温度差のうねりを解消することが可能であるとの推論に至った。
【００６９】
また、本発明者は、上記推論を検証すべく、図６の実験装置に相当する計算モデルを構築し、該計算モデルにおいてコリメータ使用時及びフォーカサ使用時の光干渉システム１によるウエハＷの温度の測定をコンピュータによってシミュレートし、シミュレーションの結果としてのウエハＷの温度と熱電対温度の温度差（以下、「計算温度差」という。）を算出した。
【００７０】
図１２は、光干渉システムによるウエハの温度の測定のシミュレーションに用いる計算モデルの構成を示す図である。
【００７１】
図１２において、ウエハＷに相当する厚さが０．７７５ｍｍであって、屈折率が３．６（シリコンの屈折率の相当）の板状体３９を、屈折率が１．８のブロック３５に相当する板状体４０から０．００１ｍｍほど上方に離間させて配置し、シリコン片３６に相当する厚さが１０ｍｍであって、屈折率が３．６の板状体４１を板状体３９から３０ｍｍほど上方に離間させて配置し、さらに、板状体４１を介して板状体３９に対向するように光照射器１２を配置した。光照射器１２としてはコリメータ及びフォーカサのいずれかを用い、フォーカサの焦点は板状体３９に合わせた。
【００７２】
シミュレーションでは、光照射器１２から波長が１５５０±２０ｎｍの近赤外光を測定光として出射し、図１１に示すように、測定光が板状体３９の表面や裏面、並び板状体４１の表面や裏面から反射し、さらに、反射光が板状体３９や板状体４１の内部においても反射し続けることとした。また、反射し続ける反射光が減衰して板状体３９や板状体４１の表面に到達しなくなったとき、当該反射光をシミュレーションから除外した。具体的には、板状体３９や板状体４１の表面に到達した反射光がＮ個存在する場合、裏面で１回のみ反射した反射光以外のＮ−１個の反射光のそれぞれについて反射する界面（表面及び裏面）における反射係数や透過係数を反射回数に応じて乗算し、各反射光の振幅を総当たりで算出し、各反射光の波形を合算して当該表面における反射率とした。フォーカサ使用時は、焦点からの反射強度を１００％とし、半値幅を１１ｍｍとしたガウス関数で反射光の強度が減衰するようにシミュレーションの条件を設定した。
【００７３】
図１３は、図１２の計算モデルを用いたシミュレーションの結果としてのウエハＷの温度と熱電対温度の温度差の変動を示すグラフである。
【００７４】
図１３において、コリメータ使用時の計算温度差は周期的に変動すること（計算温度差のうねりの存在）を確認した一方、フォーカサ使用時の計算温度差は殆ど変動しないこと（計算温度差のうねりが存在しないこと）を確認した。すなわち、光照射器１２としてフォーカサを用いれば、板状体３９の表面や裏面からの反射光以外の反射光の強度を低減して計算温度差のうねりを解消することができること、換言すれば、図６の実験装置において、光照射器１２としてフォーカサを用いれば、ウエハＷの表面Ｗａや裏面Ｗｂからの反射光以外の反射光の強度を低減して測定温度差のうねりを解消することができることが分かった。
【００７５】
なお、図６の実験装置においてフォーカサ使用時であっても測定温度差のうねりが発生した理由としては、現実のフォーカサではガウス関数に比べて焦点から遠方でもある程度の反射強度が確保されてウエハＷの表面Ｗａや裏面Ｗｂだけでなくシリコン片３６の表面や裏面からの反射光も少なからず存在し、光路長成分分布にシリコン片３６の表面や裏面からの反射光の干渉が生じたためと推察された。
【００７６】
本発明は上述した知見に基づくものであり、以下、本実施の形態の要部について説明する。
【００７７】
図１４は、本実施の形態に係る基板処理装置の要部の構成を概略的に示す図であり、図１４（Ａ）は部分断面図であり、図１４（Ｂ）は部分平面図である。なお、以下に説明する構成要素以外の各構成要素は、図５の基板処理装置２５の各構成要素と同じであるため、その説明を省略する。
【００７８】
図１４（Ａ）及び図１４（Ｂ）において、基板処理装置２５は、上部電極３０の上部において該上部電極３０を介してサセプタ２８に載置されたウエハＷに対向するように配置された片面平凸レンズからなる複数、例えば、２つのフォーカサとしてのフォーカスレンズ４２と、処理室２７の上方に配置されて測定光、例えば、波長が１１００ｎｍ〜１６００ｎｍの近赤外光を照射する２つのコリメータ４４と、各コリメータ４４から照射される測定光の光軸上に配置され、且つ各フォーカスレンズ４２に関してウエハＷと反対側、すなわち、上部電極３０の上方に配置される２つのプリズム４３とを備える。なお、図示はしていないが、基板処理装置２５には光干渉システム１が適用され、各コリメータ４４は光干渉システム１の光照射器１２として機能し、光干渉システム１によってドライエッチング処理中のウエハＷの温度が測定される。
【００７９】
各プリズム４３は各コリメータ４４から照射される測定光の進路を下方、すなわち、各フォーカスレンズ４２へ向けて変更し、各フォーカスレンズ４２は測定光の焦点をウエハＷに合わせる。各フォーカスレンズ４２から照射される測定光はシリコンを透過可能な近赤外光であるため、シリコンからなる上部電極３０を透過してウエハＷへ垂直に入射される。各プリズム４３はウエハＷから反射された反射光を、各フォーカスレンズ４２を介して受光し、該受光した反射光の進路を各コリメータ４４へ向けて変更する。各コリメータ４４は受光した反射光を、光サーキュレータ１１を介して受光素子１３に入射させる。なお、各フォーカスレンズ４２はウエハＷの異なる箇所、例えば、中心部と周縁部のそれぞれに対向するように配置され、各プリズム４３は中心部と周縁部のそれぞれから反射される反射光を受光する。
【００８０】
基板処理装置２５によれば、各フォーカスレンズ４２が上部電極３０を介してウエハＷと対向するが、各フォーカスレンズ４２は近赤外光からなる測定光を照射するので、該測定光に上部電極３０を透過させてウエハＷへ入射させることができる。これにより、光干渉システム１を用いてウエハＷの温度を測定する際、フォーカスレンズ４２を処理室２７の内部に配置し、若しくはサセプタ２８にウエハＷの裏面へ測定光を照射するための貫通穴を設けた上で該貫通穴にフォーカスレンズ４２を設ける必要を無くすことができ、その結果、処理環境を変更することなく、例えば、ドライエッチング処理中のウエハＷの温度を光干渉システム１によって測定することができる。
【００８１】
また、基板処理装置２５によれば、フォーカスレンズ４２は測定光の焦点をウエハＷに合わせるので、ウエハＷ以外の構成要素、例えば、上部電極３０の底面からの反射光を低減して光干渉システム１によって測定されたウエハＷの温度とウエハＷの実体温度（熱電対で測定される温度）との差のうねりを解消することができ、もって、ウエハＷからの各反射光の干渉に基づいて測定されるウエハＷの温度（すなわち、光干渉システム１によって測定されたウエハＷの温度）の正確さを向上することができる。
【００８２】
上述した基板処理装置２５では、各コリメータ４４がプリズム４３へ向けて測定光を照射するので、プリズム４３へ到達するまでに測定光が拡散して減衰するのを防止することができ、もって、ウエハＷからの反射光の強度が極端に低下するのを防止し、確実にウエハＷの温度を測定することができる。
【００８３】
また、上述した基板処理装置２５では、各フォーカスレンズ４２は片面平凸レンズであるので、中実の部材からなり、気体を透過させることがなくシール機能を有する。その結果、処理室２７の内部と外部とのシール性を向上することができる。
【００８４】
さらに、上述した基板処理装置２５では、各フォーカスレンズ４２はウエハＷの異なる箇所へ測定光を照射するので、ウエハＷの複数箇所の温度を同時に測定することができる。
【００８５】
次に、本発明の第２の実施の形態に係る基板処理システムについて説明する。
【００８６】
本実施の形態は、その構成、作用が上述した第１の実施の形態と基本的に同じであるので、重複した構成、作用については説明を省略し、以下、異なる構成、作用についてのみ説明する。
【００８７】
上述した第１の実施の形態では、光干渉システム１によって測定されたウエハＷの温度とウエハＷの実体温度との差（測定温度差）のうねりを解消するために、測定光の焦点をウエハＷに合わせるフォーカスレンズ４２を用いてウエハＷ以外の構成要素からの反射光を低減した。
【００８８】
ところで、上述したように、他構成要素干渉光路長Ｌが最大測定厚さＸｍａｘよりも大きいと、最大測定厚さＸｍａｘを超えた部分に発生する他構成要素干渉光路長Ｌの光路長信号が折り返されるが、例えば、図１５に示すように、他構成要素干渉光路長Ｌが最大測定厚さＸｍａｘよりも小さければ、他構成要素干渉光路長Ｌの折り返しが生じることはなく、最大測定厚さＸｍａｘの範囲内に他構成要素干渉光路長Ｌの光路長信号が現れることが無いため、測定温度差のうねりは生じない。そこで、本実施の形態では、最大測定厚さＸｍａｘを大きくする。
【００８９】
ところで、厚さがｄであって、屈折率がｎのウエハＷにおいて、表面の位置を０、裏面の位置をｘとしたときのＦＦＴにおける時間Δτと角周波数Δωとの関係は下記式（３）で示す関係を満たす。
【００９０】
【数４】
0006479465.tif 000005
【００９１】
ここで、角周波数ω及びΔωを、光源スペクトルの波長λ、半値幅Δλを用いて表現すると下記式（４）で示す関係を満たす。なお、ｃは光速である。
【００９２】
【数５】
0006479465.tif 000006
【００９３】
また、周波数は正の値であるため、角周波数をΔω下記式（５）のように表すこともできる。
【００９４】
【数６】
0006479465.tif 000007
【００９５】
上記式（５）の角周波数Δωを上記式（３）に代入すると、時間Δτは下記式（６）で表すことができる。
【００９６】
【数７】
0006479465.tif 000008
【００９７】
また、ここで、屈折率ｎ（平均屈折率ｎａｖｅ）のウエハＷ中を測定光が時間Δτで移動する距離をΔｘ’とすると、距離Δｘ’は、上記式（３）及び上記式（５）を用いて下記式（７）で表すことができる。
【００９８】
【数８】
0006479465.tif 000009
【００９９】
測定光の一部はウエハＷの表面Ｗａを透過して裏面Ｗｂで反射するため、測定光の往復距離を考慮してΔｘ’＝２Δｘとする。以上より、フーリエ変換後の反射光スペクトルのデータ間隔Δｘは下記式（８）で表すことができる。
【０１００】
【数９】
0006479465.tif 000010
【０１０１】
また、周波数領域法において、実際のスペクトル強度Ｉ（ｋ）は波長軸方向のサンプリング数Ｎｓの離散的な値となる。従って、フーリエ変換後のデータは、間隔ΔｘのＮＳ／２個の離散的なデータとなる。したがって、最大測定厚さＸｍａｘは下記式（９）で表すことができる。
【０１０２】
【数１０】
0006479465.tif 000011
【０１０３】
すなわち、サンプリング数Ｎｓを増加させると最大測定厚さＸｍａｘを大きくすることができる。これに対応して、本実施の形態では、最大測定厚さＸｍａｘを他構成要素干渉光路長Ｌよりも大きくするために、反射光スペクトルにおけるサンプリング数を増加させる。
【０１０４】
図１６は、本実施の形態に係る基板温度測定装置としての光干渉システムの構成を概略的に示す図である。
【０１０５】
図１６において、光干渉システム４５は、光サーキュレータ１１及び受光素子１３の間に配置されたチューナブルフィルタ４６及び波長制御部１５を備え、チューナブルフィルタ４６は光ファイバーケーブルによって光サーキュレータ１１及び受光素子１３に接続される。なお、光干渉システム４５では、受光素子１３として、例えば、フォトダイオードや光電子増倍管が用いられる。波長制御部１５はチューナブルフィルタ４６やＡ／Ｄ変換部１４に接続され、例えば、Ａ／Ｄ変換部１４におけるＡ／Ｄ変換タイミングを制御する。
【０１０６】
チューナブルフィルタ４６は入射光の波長を変更可能な波長可変フィルタである。本実施の形態において、チューナブルフィルタ４６は、ファブリペロー方式、回折格子方式、干渉フィルタ方式、音響光学方式等、印加電圧や印加周波数を制御することによってフィルタを透過させた透過光の波長を制御できるものであれば、どのような方式のフィルタを用いてもよい。チューナブルフィルタ４６への印加電圧や印加周波数は波長制御部１５によって制御される。チューナブルフィルタ４６は光サーキュレータ１１から受光した反射光を受光素子１３へ出射する。なお、図１６の光干渉システムは、上述した構成以外の構成は図１の光干渉システム１と基本的に同じである。
【０１０７】
以下、チューナブルフィルタ４６及びＡ／Ｄ変換部１４を用いた波長掃引の動作原理について説明する。なお、理解の容易性を考慮して波長制御部１５からの印加電圧Ｖを用いて反射光の波長λを変更する場合について説明する。
【０１０８】
まず、チューナブルフィルタ４６及びＡ／Ｄ変換部１４を用いた波長掃引では、予め印加電圧Ｖと波長λの関係（図１７）を取得し、次いで、Ａ／Ｄ変換部１４によって印加電圧Ｖの時間サンプリングを行う。具体的には、印加電圧Ｖに対して時間サンプリングした関係（図１８（Ａ））及び反射光の光強度Ｉに対して時間サンプリングした関係（図１８（Ｂ））に基づいて光強度Ｉと印加電圧Ｖの関係（図１８（Ｃ））を算出する。次いで、印加電圧Ｖと波長λの関係、並びに、光強度Ｉと印加電圧Ｖの関係を用いて波長λと光強度Ｉのスペクトル（図１９）を取得する。
【０１０９】
ここで、上述したように、チューナブルフィルタ４６は入射光の波長を変更可能な波長可変フィルタであるため、波長の変更幅を調整することにより、波長λと光強度Ｉのスペクトル（図１９）において波長軸方向のサンプリング数Ｎｓを任意に設定することができ、例えば、サンプリング数Ｎｓを増加させることができる。
【０１１０】
図２０は、本実施の形態に係る基板処理装置の要部の構成を概略的に示す部分断面図である。
【０１１１】
図２０において、基板処理装置４７は、上部電極３０の上部において該上部電極３０を介してサセプタ２８に載置されたウエハＷに対向するように配置された複数、例えば、２つの石英窓４８を備える。また、基板処理装置４７にはチューナブルフィルタ４６を有する光干渉システム４５が適用され、光干渉システム４５によってドライエッチング処理中のウエハＷの温度が測定される。なお、図２０の基板処理装置４７は、上述した石英窓４８以外の構成は図１４の基板処理装置２５と基本的に同じである。
【０１１２】
各コリメータ４４（他のコリメータ）から照射されて各プリズム４３によって進路が各石英窓４８へ向けて変更された測定光は各石英窓４８を介してウエハＷへ垂直に照射される。このとき、測定光はシリコンを透過可能な近赤外光となるため、該測定光はシリコンからなる上部電極３０を透過してウエハＷに入射される。各プリズム４３はウエハＷから反射された反射光を、各石英窓４８を介して受光し、該受光した反射光の進路を各コリメータ４４へ向けて変更する。なお、各石英窓４８はウエハＷの異なる箇所、例えば、中心部と周縁部のそれぞれに対向するように配置される。
【０１１３】
基板処理装置４７によれば、各石英窓４８が上部電極３０を介してウエハＷと対向するが、近赤外光からなる測定光が各石英窓４８を介して照射されるので、該測定光に上部電極３０を透過させてウエハＷへ入射させることができる。これにより、光干渉システム４５を用いてウエハＷの温度を測定する際、石英窓４８を処理室２７の内部に配置し、若しくはサセプタ２８にウエハＷの裏面へ測定光を照射するための貫通穴を設けた上で該貫通穴に石英窓４８を設ける必要を無くすことができ、その結果、処理環境を変更することなく、例えば、ドライエッチング処理中のウエハＷの温度を光干渉システム４５によって測定することができる。
【０１１４】
また、基板処理装置４７によれば、光干渉システム４５において光サーキュレータ１１及び受光素子１３の間にチューナブルフィルタ４６が配置されるので、反射光スペクトルにおいて波長軸方向のサンプリング数Ｎｓを増加させることができ、反射光の強度分布において最大測定厚さＸｍａｘを大きくすることができる。その結果、測定温度差のうねりを生じさせることがなく、ウエハＷからの各反射光の干渉に基づいて測定されるウエハＷの温度（すなわち、光干渉システム１によって測定されたウエハＷの温度）の正確さを向上することができる。
【０１１５】
以上、本発明について、上記各実施の形態を用いて説明したが、本発明は上記各実施の形態に限定されるものではない。
【０１１６】
また、本発明の目的は、上述した各実施の形態の機能を実現するソフトウェアのプログラムコードを記録した記憶媒体を、基板処理装置２５等が備えるコンピュータ（図示しない）に供給し、コンピュータのＣＰＵが記憶媒体に格納されたプログラムコードを読み出して実行することによっても達成される。
【０１１７】
この場合、記憶媒体から読み出されたプログラムコード自体が上述した各実施の形態の機能を実現することになり、プログラムコード及びそのプログラムコードを記憶した記憶媒体は本発明を構成することになる。
【０１１８】
また、プログラムコードを供給するための記憶媒体としては、例えば、ＲＡＭ、ＮＶ−ＲＡＭ、フロッピー（登録商標）ディスク、ハードディスク、光磁気ディスク、ＣＤ−ＲＯＭ、ＣＤ−Ｒ、ＣＤ−ＲＷ、ＤＶＤ（ＤＶＤ−ＲＯＭ、ＤＶＤ−ＲＡＭ、ＤＶＤ−ＲＷ、ＤＶＤ＋ＲＷ）等の光ディスク、磁気テープ、不揮発性のメモリカード、他のＲＯＭ等の上記プログラムコードを記憶できるものであればよい。或いは、上記プログラムコードは、インターネット、商用ネットワーク、若しくはローカルエリアネットワーク等に接続される不図示の他のコンピュータやデータベース等からダウンロードすることによりコンピュータに供給されてもよい。
【０１１９】
また、コンピュータが読み出したプログラムコードを実行することにより、上記各実施の形態の機能が実現されるだけでなく、そのプログラムコードの指示に基づき、ＣＰＵ上で稼動しているＯＳ（オペレーティングシステム）等が実際の処理の一部又は全部を行い、その処理によって上述した各実施の形態の機能が実現される場合も含まれる。
【０１２０】
更に、記憶媒体から読み出されたプログラムコードが、コンピュータに挿入された機能拡張ボードやコンピュータに接続された機能拡張ユニットに備わるメモリに書き込まれた後、そのプログラムコードの指示に基づき、その機能拡張ボードや機能拡張ユニットに備わるＣＰＵ等が実際の処理の一部又は全部を行い、その処理によって上述した各実施の形態の機能が実現される場合も含まれる。
【０１２１】
上記プログラムコードの形態は、オブジェクトコード、インタプリタにより実行されるプログラムコード、ＯＳに供給されるスクリプトデータ等の形態から成ってもよい。
【符号の説明】
【０１２２】
Ｗ  ウエハ
１，４５  光干渉システム
１２  光照射器
１３  受光素子
２５，４７  基板処理装置
２７  処理室
４２  フォーカスレンズ
４３  プリズム
４４  コリメータ
４６  チューナブルフィルタ
４８  石英窓
【図１】
0006479465.tif 000012
【図２】
0006479465.tif 000013
【図３】
0006479465.tif 000014
【図４】
0006479465.tif 000015
【図５】
0006479465.tif 000016
【図６】
0006479465.tif 000017
【図７】
0006479465.tif 000018
【図８】
0006479465.tif 000019
【図９】
0006479465.tif 000020
【図１０】
0006479465.tif 000021
【図１１】
0006479465.tif 000022
【図１２】
0006479465.tif 000023
【図１３】
0006479465.tif 000024
【図１４】
0006479465.tif 000025
【図１５】
0006479465.tif 000026
【図１６】
0006479465.tif 000027
【図１７】
0006479465.tif 000028
【図１８】
0006479465.tif 000029
【図１９】
0006479465.tif 000030
【図２０】
0006479465.tif 000031