(57)【要約】【課題】分光器の分解能を変更することなく測定可能な温度範囲を拡張する。【解決手段】温度計測システムは、光源と、スプリッタと、測定対象物の第１主面へ出射するとともに、第１主面及び第２主面からの反射光を入射する第１入出力部と、参照光を反射する第１反射面及び第２反射面とを有する参照ミラー部と、スプリッタからの参照光を参照ミラー部へ出射して参照ミラー部からの反射光を入射する第２入出力部と、スプリッタに接続され、波長に依存した反射光の強度分布を計測する分光器と、分光器に接続され、第１主面、第１反射面、第２主面、及び、第２反射面の反射光の強度分布をフーリエ変換して得られる波形に基づいて、第１主面と第１反射面との第１光路差、及び、第２主面と第２反射面との第２光路差を算出する光路長算出部と、第１光路差、第２光路差及び予め定められた光路長に基づいて測定対象物の温度を計測する温度計測部と、を備える。【選択図】図１
2017219470.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１主面及び前記第１主面に対向する第２主面を有する測定対象物の温度を計測する温度計測システムであって、
前記測定対象物を透過する波長を有する光の光源と、
前記光源に接続され、前記光源からの光を測定光と参照光とに分けるスプリッタと、
前記スプリッタからの測定光を前記測定対象物の前記第１主面へ出射するとともに、前記第１主面及び前記第２主面からの反射光を入射する第１入出力部と、
参照光を反射する第１反射面と、参照光の入射方向において前記第１反射面から予め定められた光路長で離間し、参照光を反射する第２反射面とを有する参照ミラー部と、
前記スプリッタからの参照光を前記参照ミラー部へ出射するとともに、前記参照ミラー部からの反射光を入射する第２入出力部と、
前記スプリッタに接続され、波長に依存した反射光の干渉強度分布を計測する分光器と、
前記分光器に接続され、前記第１主面、前記第１反射面、前記第２主面、及び、前記第２反射面の反射光の干渉強度分布をフーリエ変換して得られる波形に基づいて、前記第１主面と前記第１反射面との第１光路差、及び、前記第２主面と前記第２反射面との第２光路差を算出し、前記第１光路差、前記第２光路差及び前記予め定められた光路長に基づいて前記測定対象物の光路長を算出する光路長算出部と、
前記測定対象物の光路長に基づいて、前記測定対象物の温度を計測する温度計測部と、
を備える温度計測システム。
【請求項２】
前記参照ミラー部は、前記第１反射面を有する第１ミラーと、前記第２反射面を有する第２ミラーとを含み、
前記第２入出力部は、前記スプリッタからの参照光を前記第１ミラーの前記第１反射面へ出射するとともに、前記第１反射面からの反射光を入射する第１コリメータと、前記スプリッタからの参照光を前記第２ミラーの前記第２反射面へ出射するとともに、前記第２反射面からの反射光を入射する第２コリメータとを含む、請求項１に記載の温度計測システム。
【請求項３】
前記スプリッタと前記第２入出力部との間に配置された光学スイッチを備え、
前記光学スイッチは、前記スプリッタからの参照光を前記第１コリメータへ出力する光経路と、前記スプリッタからの参照光を前記第２コリメータへ出力する光経路とを切り替える請求項２に記載の温度計測システム。
【請求項４】
前記参照ミラー部は、前記光源からの光の一部を透過する材料で構成され、前記第１反射面及び前記第１反射面に対向する前記第２反射面を有する請求項１に記載の温度計測システム。
【請求項５】
前記参照ミラー部は、温度測定点ごとに配置される請求項１〜４の何れか一項に記載の温度計測システム。
【請求項６】
前記第１入出力部の向きを変更する駆動部を備え、前記駆動部が前記第１入出力部の向きを変更することにより測定光の出射方向が変更される請求項１〜５の何れか一項に記載の温度計測システム。
【請求項７】
前記光路長算出部は、前記第１主面の反射光と前記第１反射面の反射光との干渉強度分布を第１出射方向で取得し、前記第２主面の反射光と前記第２反射面の反射光との干渉強度分布を第２出射方向で取得する、請求項６に記載の温度計測システム。
【請求項８】
第１主面及び前記第１主面に対向する第２主面を有する測定対象物の温度を計測する温度計測システムを備える基板処理装置であって、
真空排気可能に構成され、前記測定対象物を収容する処理室を有し、
該温度計測システムは、
前記測定対象物を透過する波長を有する光の光源と、
前記光源に接続され、前記光源からの光を測定光と参照光とに分けるスプリッタと、
前記スプリッタからの測定光を前記測定対象物の前記第１主面へ出射するとともに、前記第１主面及び前記第２主面からの反射光を入射する第１入出力部と、
参照光を反射する第１反射面と、参照光の入射方向において前記第１反射面から予め定められた光路長で離間し、参照光を反射する第２反射面とを有する参照ミラー部と、
前記スプリッタからの参照光を前記参照ミラー部へ出射するとともに、前記参照ミラー部からの反射光を入射する第２入出力部と、
前記スプリッタに接続され、波長に依存した反射光の強度分布を計測する分光器と、
前記分光器に接続され、前記第１主面、前記第１反射面、前記第２主面、及び、前記第２反射面の反射光の強度分布をフーリエ変換して得られる波形に基づいて、前記第１主面と前記第１反射面との第１光路差、及び、前記第２主面と前記第２反射面との第２光路差を算出する光路長算出部と、
前記第１光路差、前記第２光路差、及び、前記予め定められた光路長に基づいて、前記測定対象物の温度を計測する温度計測部と、
を備える、
基板処理装置。
【請求項９】
第１主面及び前記第１主面に対向する第２主面を有する測定対象物の温度を計測する温度計測システムを用いた温度計測方法であって、
該温度計測システムは、
前記測定対象物を透過する波長を有する光の光源と、
前記光源に接続され、前記光源からの光を測定光と参照光とに分けるスプリッタと、
前記スプリッタからの測定光を前記測定対象物の前記第１主面へ出射するとともに、前記第１主面及び前記第２主面からの反射光を入射する第１入出力部と、
参照光を反射する第１反射面と、参照光の入射方向において前記第１反射面から予め定められた光路長で離間し、参照光を反射する第２反射面とを有する参照ミラー部と、
前記スプリッタからの参照光を前記参照ミラー部へ出射するとともに、前記参照ミラー部からの反射光を入射する第２入出力部と、
前記スプリッタに接続され、波長に依存した反射光の強度分布を計測する分光器と、
を備え、該方法は、
前記分光器により計測された前記第１主面、前記第１反射面、前記第２主面、及び、前記第２反射面の反射光の強度分布をフーリエ変換して得られる波形に基づいて、前記第１主面と前記第１反射面との第１光路差、及び、前記第２主面と前記第２反射面との第２光路差を算出する光路差算出ステップと、
前記第１光路差、前記第２光路差、及び、前記予め定められた光路長に基づいて、前記測定対象物の温度を計測する温度計測ステップと、
を有する温度計測方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明の種々の側面及び実施形態は、温度計測システム、基板処理装置及び温度計測方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
特許文献１には、一種の温度計測システムが記載されている。特許文献１に記載された温度計測システムは、光源、スプリッタ、コリメータ、参照ミラー及び分光器を備えている。光源から出射された光は、スプリッタにより測定光と参照光とに分離される。測定光は、測定対象物の両端面により、それぞれ反射され、スプリッタを介して分光器へ到達する。一方、参照光は、ミラーにより反射され、スプリッタを介して分光器へ到達する。分光器で取得したスペクトラムをＦＦＴ処理することで、スプリッタからミラーまでの距離と、スプリッタから測定対象表面及び裏面までの距離に干渉ピークが生じる。この干渉ピークの距離の和が測定対象物の両端面の光路長となる。得られた光路長から測定対象物の温度が測定される。
【０００３】
この温度計測システムによれば、分光器の分解能を変更することなくシステムの測定可能な温度範囲を拡張することができる。具体的には、スプリッタから測定対象物までの第１光路長をＬｓ、スプリッタから参照ミラーまでの第２光路長をＬｒとすると、Ｌｓ＜Ｌｒを満たすようにスプリッタ、第１コリメータ、測定対象物、第２コリメータ及び参照ミラーが配置され、分光器の分解能により規定される最大計測光学厚さをＸｍａｘ、測定対象物の厚さをｄ、測定対象物の測定光に対する屈折率をｎとすると、Ｘｍａｘ＜２・ｎ・ｄ＜２・Ｘｍａｘの場合には、第１光路長と第２光路長との光路差により生じる干渉ピークの間隔に基づいて測定対象物の温度が計測される。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２０１３−１１７５０７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
特許文献１に記載された温度計測システムは、光学系の配置条件を限定することで、分光器の分解能を変更することなくシステムの測定可能な温度範囲を拡張する。本技術分野において、比較的低い分解能の分光器であっても広い範囲の温度が計測できるようにする技術は、高価かつ大型の光スペクトルアナライザを安価かつ小型の分光器へ置き換える観点から非常に重要である。本技術分野では、分光器の分解能を変更することなくシステムの測定可能な温度範囲を拡張するさらなる技術が望まれている。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明の一側面に係る温度計測システムは、第１主面及び前記第１主面に対向する第２主面を有する測定対象物の温度を計測する温度計測システムであって、前記測定対象物を透過する波長を有する光の光源と、前記光源に接続され、前記光源からの光を測定光と参照光とに分けるスプリッタと、前記スプリッタからの測定光を前記測定対象物の前記第１主面へ出射するとともに、前記第１主面及び前記第２主面からの反射光を入射する第１入出力部と、参照光を反射する第１反射面と、参照光の入射方向において前記第１の反射面から予め定められた光路長で離間し、参照光を反射する第２反射面とを有する参照ミラー部と、前記スプリッタからの参照光を前記参照ミラー部へ出射するとともに、前記参照ミラー部からの反射光を入射する第２入出力部と、前記スプリッタに接続され、波長に依存した反射光の強度分布を計測する分光器と、前記分光器に接続され、前記第１主面、前記第１反射面、前記第２主面、及び、前記第２反射面の反射光の強度分布をフーリエ変換して得られる波形に基づいて、前記第１主面と前記第１反射面との第１光路差、及び、前記第２主面と前記第２反射面との第２光路差を算出する光路長算出部と、前記第１光路差、前記第２光路差、及び、前記予め定められた光路長に基づいて、前記測定対象物の温度を計測する温度計測部と、を備える。
【０００７】
通常、干渉強度分布をフーリエ変換して得られる波形に基づいて測定対象物の厚さ又は温度を計測する場合には、分光器の分解能により規定される最大計測光学厚さをＸｍａｘとすると、０＜２・ｎ・ｄ＜Ｘｍａｘの範囲において出現した測定対象物の表裏面からの干渉ピークを用いて行われる。すなわち、Ｘｍａｘ＜２・ｎ・ｄの範囲となる厚さの測定対象物については温度を測定することができない。一方、参照ミラーと測定対象物との光路差により生じる干渉ピークについては、Ｌｓ＜Ｌｒの場合、負の位置（横軸を位置、縦軸を強度とする波形の第２象限）に現れるべきピークが折り返されて正の位置（横軸を位置、縦軸を強度とする波形の第１象限）に出現する。本発明の一側面に係る温度計測システムでは、２つの反射面（第１反射面及び第２反射面）を用いて、前記第１主面と前記第１反射面との第１光路差、及び、前記第２主面と前記第２反射面との第２光路差を算出する。そして、第１反射面と第２反射面との間の光路長を予め定めておく。これにより、厚みのある測定対象物であっても、前記第１主面と前記第１反射面との第１光路差、及び、前記第２主面と前記第２反射面との第２光路差さえ測定できれば、測定対象物の厚さ、つまり、測定対象物の温度を測定することができる。よって、測定対象物の表面及び裏面の干渉強度分布を用いて測定対象物の温度を計測する場合と比べて、分光器の分解能を変更することなくシステムの測定可能な温度範囲を拡張することができる。
【０００８】
一実施形態においては、前記参照ミラー部は、前記第１反射面を有する第１ミラーと、前記第２反射面を有する第２ミラーとを含み、前記第２入出力部は、前記スプリッタからの参照光を前記第１ミラーの前記第１反射面へ出射するとともに、前記第１反射面からの反射光を入射する第１コリメータと、前記スプリッタからの参照光を前記第２ミラーの前記第２反射面へ出射するとともに、前記第２反射面からの反射光を入射する第２コリメータとを含んでもよい。このように、参照ミラー部が、物理的に分離された第１ミラー及び第２ミラーを含む場合であっても、分光器の分解能を変更することなくシステムの測定可能な温度範囲を拡張することができる。
【０００９】
一実施形態においては、スプリッタと前記第２入出力部との間に配置された光学スイッチを備え、前記光学スイッチは、前記スプリッタからの参照光を前記第１コリメータへ出力する光経路と、前記スプリッタからの参照光を前記第２コリメータへ出力する光経路とを切り替えてもよい。このように、スプリッタにて第１コリメータ及び第２コリメータへ参照光が２つに分岐するのではなく、スプリッタから出力された参照光を光学スイッチによって切り替える場合であっても、分光器の分解能を変更することなくシステムの測定可能な温度範囲を拡張することができる。
【００１０】
一実施形態においては、参照ミラー部は、前記光源からの光の一部を透過する材料で構成され、前記第１反射面及び前記第１反射面に対向する前記第２反射面を有してもよい。このように、参照ミラー部が１つの部材で構成されている場合であっても、分光器の分解能を変更することなくシステムの測定可能な温度範囲を拡張することができる。
【００１１】
一実施形態においては、前記参照ミラー部は、温度測定点ごとに配置されてもよい。このように構成されることで、温度測定点ごとに、分光器の分解能を変更することなくシステムの測定可能な温度範囲を拡張することができる。
【００１２】
一実施形態においては、温度計測システムは、前記第１入出力部の向きを変更する駆動部を備え、前記駆動部が前記第１入出力部の向きを変更することにより測定光の出射方向が変更されてもよい。この場合、例えば、測定対象物の表面への測定光の出射方向と、測定対象物の裏面への測定光の出射方向とを変更することができる。このため、例えば、表面と裏面とが平行ではない測定対象物の温度を計測することができる。
【００１３】
一実施形態においては、光路長算出部は、前記第１主面の反射光と前記第１反射面の反射光との干渉強度分布を第１出射方向で取得し、前記第２主面の反射光と前記第２反射面の反射光との干渉強度分布を第２出射方向で取得してもよい。このように構成することで、表面と裏面とが平行ではない測定対象物の温度を計測することができる。
【００１４】
本発明の他の側面に係る基板処理装置は、第１主面及び前記第１主面に対向する第２主面を有する測定対象物の温度を計測する温度計測システムを備える基板処理装置であって、真空排気可能に構成され、前記測定対象物を収容する処理室を有し、該温度計測システムは、前記測定対象物を透過する波長を有する光の光源と、前記光源に接続され、前記光源からの光を測定光と参照光とに分けるスプリッタと、前記スプリッタからの測定光を前記測定対象物の前記第１主面へ出射するとともに、前記第１主面及び前記第２主面からの反射光を入射する第１入出力部と、参照光を反射する第１反射面と、参照光の入射方向において前記第１の反射面から予め定められた光路長で離間し、参照光を反射する第２反射面とを有する参照ミラー部と、前記スプリッタからの参照光を前記参照ミラー部へ出射するとともに、前記参照ミラー部からの反射光を入射する第２入出力部と、前記スプリッタに接続され、波長に依存した反射光の強度分布を計測する分光器と、前記分光器に接続され、前記第１主面、前記第１反射面、前記第２主面、及び、前記第２反射面の反射光の強度分布をフーリエ変換して得られる波形に基づいて、前記第１主面と前記第１反射面との第１光路差、及び、前記第２主面と前記第２反射面との第２光路差を算出する光路長算出部と、前記第１光路差、前記第２光路差、及び、前記予め定められた光路長に基づいて、前記測定対象物の温度を計測する温度計測部と、を備える。
【００１５】
本発明の他の側面に係る基板処理装置によれば、上述した温度計測システムと同一の高価を奏する。
【００１６】
本発明のさらに他の側面に係る温度計測方法は、第１主面及び前記第１主面に対向する第２主面を有する測定対象物の温度を計測する温度計測システムを用いた温度計測方法であって、該温度計測システムは、前記測定対象物を透過する波長を有する光の光源と、前記光源に接続され、前記光源からの光を測定光と参照光とに分けるスプリッタと、前記スプリッタからの測定光を前記測定対象物の前記第１主面へ出射するとともに、前記第１主面及び前記第２主面からの反射光を入射する第１入出力部と、参照光を反射する第１反射面と、参照光の入射方向において前記第１の反射面から予め定められた光路長で離間し、参照光を反射する第２反射面とを有する参照ミラー部と、前記スプリッタからの参照光を前記参照ミラー部へ出射するとともに、前記参照ミラー部からの反射光を入射する第２入出力部と、前記スプリッタに接続され、波長に依存した反射光の強度分布を計測する分光器と、を備え、該方法は、前記分光器により計測された前記第１主面、前記第１反射面、前記第２主面、及び、前記第２反射面の反射光の強度分布をフーリエ変換して得られる波形に基づいて、前記第１主面と前記第１反射面との第１光路差、及び、前記第２主面と前記第２反射面との第２光路差を算出する光路差算出ステップと、前記第１光路差、前記第２光路差、及び、前記予め定められた光路長に基づいて、前記測定対象物の温度を計測する温度計測ステップと、を有する。
【００１７】
本発明のさらに他の側面に係る温度計測方法によれば、上述した温度計測システムと同一の高価を奏する。
【発明の効果】
【００１８】
本発明の種々の側面及び実施形態によれば、分光器の分解能を変更することなくシステムの測定可能な温度範囲を拡張することができる温度計測システム、基板処理装置及び温度測定方法が提供される。
【図面の簡単な説明】
【００１９】
【図１】第１実施形態に係る温度計測システムの一例を示す構成図である。
【図２】分光器及び制御部の機能ブロック図である。
【図３】温度計測システムの光路長を説明する図である。
【図４】構成要素の位置関係（パターン１）を示す概要図である。
【図５】構成要素の位置関係（パターン２）を示す概要図である。
【図６】構成要素の位置関係（パターン３）を示す概要図である。
【図７】構成要素の位置関係（パターン４）を示す概要図である。
【図８】温度計測システムの動作を示すフローチャートである。
【図９】温度計測動作を説明するためのグラフである。
【図１０】温度計測動作を説明するためのグラフである。
【図１１】温度校正データの一例である。
【図１２】第２実施形態に係る温度計測システムの一例を示す構成図である。
【図１３】第３実施形態に係る温度計測システムの一例を示す構成図である。
【図１４】第４実施形態に係る温度計測システムの一例を示す構成図である。
【図１５】図１４に示す温度計測システムの動作を説明する概要図である。
【図１６】変形例に係る温度計測システムを搭載した基板処理装置の一例である。
【発明を実施するための形態】
【００２０】
以下、図面を参照して種々の実施形態について詳細に説明する。なお、各図面において同一又は相当の部分に対しては同一の符号を附すこととする。
【００２１】
（第１実施形態）
図１は、一実施形態に係る温度計測システム1の一例を示す構成図である。図１に示すように、温度計測システム１は、光干渉を利用して測定対象物１５の厚さ又は温度を計測するシステムである。なお、以下では、説明理解の容易性を考慮して温度計測システム１が測定対象物１５の温度を計測する場合を例に説明する。
【００２２】
温度計測システム１は、光源１０、スプリッタ１１、コリメータ（第１入出力部）１２、コリメータ（第２入出力部、第１コリメータ）１３、コリメータ（第２入出力部、第２コリメータ）１４、第１参照ミラー（第１ミラー、参照ミラー部）１６、第２参照ミラー（第２ミラー、参照ミラー部）１７、分光器１８及び制御装置（制御部）１９を備えている。なお、コリメータ１２に替えてフォーカサを用いてもよい。光源１０、スプリッタ１１、コリメータ１２、コリメータ１３〜１４及び分光器１８のそれぞれの接続は光ファイバーケーブルを用いて行われる。
【００２３】
光源１０は、測定対象物１５を透過する波長を有する測定光を発生させる。光源１０として、例えばＳＬＤ（Ｓｕｐｅｒ  Ｌｕｍｉｎｅｓｃｅｎｔ  Ｄｉｏｄｅ）が用いられる。なお、測定対象物１５は、例えば板状を呈し、表面（第１主面）１５ａ及び表面（第２主面）１５ａに対向する裏面１５ｂを有している。計測対象とする測定対象物１５としては、例えばＳｉ（シリコン）の他にＳｉＯ２（石英）又はＡｌ２Ｏ３（サファイア）等が用いられる。Ｓｉの屈折率は、波長４μｍにおいて３．４である。ＳｉＯ２の屈折率は、波長１μｍにおいて１．５である。Ａｌ２Ｏ３の屈折率は、波長１μｍにおいて１．８である。
【００２４】
スプリッタ１１は、光源１０で発生した光を測定光と参照光とに分離する。そして、コリメータ１２へ測定光を出射するとともに、コリメータ１３及びコリメータ１４へ参照光を出射する。コリメータ１２は、測定光を測定対象物１５へ出射する。コリメータ１２は、測定対象物１５の表面１５ａ及び裏面１５ｂからの反射光を入射する。
【００２５】
コリメータ１３は、平行光線として調整された参照光を第１参照ミラー１６へ出射する。そして、コリメータ１３は、第１参照ミラー１６の第１反射面１６ａからの反射光を入射する。第１参照ミラー１６は参照光をコリメータ１３へ反射する。コリメータ１３は、反射光をスプリッタ１１へ出射する。コリメータ１４は、平行光線として調整された参照光を第２参照ミラー１７へ出射する。そして、コリメータ１４は、第２参照ミラー１７の第２反射面１７ａからの反射光を入射する。第２参照ミラー１７は参照光をコリメータ１４へ反射する。コリメータ１４は、反射光をスプリッタ１１へ出射する。同様に、コリメータ１２もスプリッタ１１へ測定対象物１５のからの反射光を出射する。コリメータ１２及びコリメータ１３を介して得られた反射光は分光器１８へ出射され、制御装置１９で計測される。
【００２６】
なお、第１参照ミラー１６は、スプリッタ１１から第１参照ミラー１６の第１反射面１６ａまでの光路長と、スプリッタ１１から測定対象物１５の表面１５ａまでの光路長とが一致しないように、配置される。同様に、第２参照ミラー１７は、スプリッタ１１から第２参照ミラー１７の第２反射面１７ａまでの光路長と、スプリッタ１１から測定対象物１５の裏面１５ｂまでの光路長とが一致しないように、配置される。このように第１参照ミラー１６及び第２参照ミラー１７が配置されることで、フーリエ変換後の０次干渉ピークと重ならない位置に、干渉ピークを出現させることができる。また、第１参照ミラー１６の第１反射面１６ａと、第２参照ミラー１７の第２反射面１７ａとは、参照光の入射方向において予め定められた光路長で離間して配置される。
【００２７】
分光器１８は、スプリッタ１１から得られた反射光のスペクトル（干渉強度分布）を測定する。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。図２は、分光器１８及び制御装置１９の機能ブロック図である。図２に示すように、分光器１８は、例えば、光分散素子１８１及び受光部１８２を備える。光分散素子１８１は、例えば、回折格子等であり、光を波長ごとに所定の分散角で分散させる素子である。受光部１８２は、光分散素子１８１によって分散された光を取得する。受光部１８２としては、複数の受光素子が格子状に配列されたＣＣＤ（Ｃｈａｒｇｅ  Ｃｏｕｐｌｅｄ  Ｄｅｖｉｃｅ）が用いられる。受光素子の数がサンプリング数となる。また、光分散素子１８１の分散角及び光分散素子１８１と受光素子との距離に基づいて、波長スパンが規定される。これにより、反射光は波長又は周波数ごとに分散され、反射光スペクトルとして波長又は周波数ごとに強度が取得される。分光器１８は、この反射光スペクトルを制御装置１９へ出力する。受光部１８２について、上記ではＣＣＤを用いた場合で説明したが、受光部１８２は光スペクトラムアナライザ、又は、チューナブルフィルターとフォトダイオードとを用いたものでもよい。
【００２８】
制御装置１９は、反射光スペクトルに基づいて測定対象物１５の温度を計測する。制御装置１９は、光路長算出部２０、温度計測部２４及び温度校正データ２５を備えている。
【００２９】
光路長算出部２０は、フーリエ変換部２１、データ補間部２２及び重心計算部２３を備えている。フーリエ変換部２１は、反射光スペクトルを高速フーリエ変換（ＦＦＴ：Ｆａｓｔ  Ｆｏｕｒｉｅｒ  Ｔｒａｎｓｆｏｒｍ）によりフーリエ変換する。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２２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の重心位置を計算する。光路長算出部２０は、重心位置に基づいて光路長を算出する。
【００３０】
温度計測部２４は、光路長に基づいて、測定対象物１５の温度を算出する。温度計測部２４は、温度校正データ２５を参照して測定対象物１５の温度を算出する。温度校正データ２５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。
【００３１】
上記構成を有する温度計測システム１によって、測定対象物１５の表面１５ａと第１反射面１６ａとの光干渉、及び、測定対象物１５の裏面１５ｂと第２反射面１７ａと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。図３は、図１に示す温度計測システムの光路長及び反射光を説明するための概要図である。図３に示すように、スプリッタ１１での干渉を数式で検討する。ここで、スプリッタ１１から測定対象物１５までの光路長（第１光路長）をＬｓ、スプリッタ１１から第１参照ミラー１６までの光路長（第２光路長）をＬＡ、スプリッタ１１から第２参照ミラー１７までの光路長（第３光路長）をＬＢとし、表面１５ａと第１参照ミラー１６の第１反射面１６ａまでの光路長をＤ１、裏面１５ｂと第２参照ミラー１７の第２反射面１７ａまでの光路長をＤ２、第１参照ミラー１６と第２参照ミラー１７との光路長をＤ３とし、測定対象物１５の厚さをｄ、屈折率をｎ、表面の反射率をｒ０１、裏面の反射率をｒ１２とし、空気から測定対象物１５への透過率と、測定対象物１５から空気への透過率をそれぞれｔ０１、ｔ１０とし、第１参照ミラー１６及び第２参照ミラー１７の表面の反射率をｒとし、スプリッタ１１から測定対象物１５へ分岐した光成分（測定光）をＥＳ０、スプリッタ１１から第１参照ミラー１６へ分岐した光成分（参照光）をＥＡ０、スプリッタ１１から第２参照ミラー１７へ分岐した光成分（参照光）をＥＢ０、表面１５ａにおける反射成分をＥＳ１、裏面１５ｂにおける反射成分をＥＳ２、第１反射面１６ａにおける反射成分をＥＡ１、第２反射面１７ａにおける反射成分をＥＢ１とする。なお、説明理解の容易性を考慮して、ここでは測定対象物１５からの反射は１回とし、２回目以降の反射は省略している。この場合、スプリッタ１１での光の電界の振幅Ｅ及び反射成分ＥＳ１、ＥＳ２、ＥＡ１、ＥＢ１、ＥＡ０、ＥＢ０は、以下の式で表すことができる。
【００３２】
【数１】
2017219470.tif 000003
ここで、
【数２】
2017219470.tif 000004
であり、反射スペクトルの強度をＩとすると、
【数３】
2017219470.tif 000005
となる。なお、ｃは光速であり、ε０は真空の誘電率である。上記より、反射スペクトルの強度ピークを求めるためには、式１で示す振幅Ｅを二乗して検討すればよい。その結果、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）と以下の数式で示す関係となる。
【００３３】
【数４】
2017219470.tif 000006
式２において、Ｓ（ｋ）をガウシアンとしてフーリエ変換すると、以下のようになる。
【００３４】
【数５】
2017219470.tif 000007
【００３５】
上記式より、強度Ｉは、ｘ＝０に対して対象な信号となることがわかる。しかし対象に信号が出現するのは数式上であって実際はＸｍａｘ＞ｘ≧０の実空間のみに出現することとなる。第１参照ミラー１６は測定対象物１５の表面１５ａの光路長付近（同一の光路長は含まない）に配置され、第２参照ミラー１７は、測定対象物１５の裏面１５ｂの光路長付近（同一の光路長は含まない）に配置される。このため、
【数６】
2017219470.tif 000008
となる。また、
【数７】
2017219470.tif 000009
を満たすことは自明である。Ｄ３＝ＬＢ−ＬＡは、第１参照ミラー１６と第２参照ミラー１７との光路長であり、事前に計測されたデータである。そして、以下のとおり、Ｘｍａｘが小さい温度計測システムと仮定する。
【００３６】
【数８】
2017219470.tif 000010
【００３７】
上記仮定により、これらの項は信号として出現しないことになる。Ｘｍａｘ＞ｘ≧０の実空間に信号が現れない項目を整理すると以下のとおりとなる。
【数９】
2017219470.tif 000011
ここで、第２項は、測定対象物１５の表面１５ａと第１参照ミラー１６の第１反射面１６ａによる干渉表す項、第３項は、測定対象物１５の裏面１５ｂと第２参照ミラー１７の第２反射面１７ａによる干渉を表す項になる。つまり、測定対象物１５の表面１５ａと第１参照ミラー１６の第１反射面１６ａとの干渉のピーク、測定対象物１５の裏面１５ｂと第２参照ミラー１７の第２反射面１７ａとの干渉のピークが残る形になる。
【００３８】
そして、信号の重心を算出することにより、測定対象物１５の裏面１５ｂと第２参照ミラー１７の第２反射面１７ａとの相互距離Ｄ１（つまり｜ＬＡ−ＬＳ｜）、及び、測定対象物１５の裏面１５ｂと第２参照ミラー１７の第２反射面１７ａとの相互距離Ｄ２（つまり｜ＬＳ＋ｎ・ｄ−ＬＢ｜が算出される。測定対象物１５の裏面１５ｂと第２参照ミラー１７の第２反射面１７ａとの位置関係、及び、測定対象物１５の裏面１５ｂと第２参照ミラー１７の第２反射面１７ａとの位置関係は、以下の４パターンとなる。
【数１０】
2017219470.tif 000012
【００３９】
（パターン１）
図４は、構成要素の位置関係（パターン１）を示す概要図である。図４に示すように、ＬＡ＞ＬＳ、ＬＢ＞ＬＳ＋ｎ・ｄのときには、以下の数式で測定対象物１５の厚さに対応する光路長ｎ・ｄを算出することができる。
【数１１】
2017219470.tif 000013
【００４０】
（パターン２）
図５は、構成要素の位置関係（パターン２）を示す概要図である。図５に示すように、ＬＡ＞ＬＳ、ＬＢ＜ＬＳ＋ｎ・ｄのときには、以下の数式で測定対象物１５の厚さに対応する光路長ｎ・ｄを算出することができる。
【数１２】
2017219470.tif 000014
【００４１】
（パターン３）
図６は、構成要素の位置関係（パターン３）を示す概要図である。図６に示すように、ＬＡ＜ＬＳ、ＬＢ＞ＬＳ＋ｎ・ｄのときには、以下の数式で測定対象物１５の厚さに対応する光路長ｎ・ｄを算出することができる。
【数１３】
2017219470.tif 000015
【００４２】
（パターン４）
図７は、構成要素の位置関係（パターン４）を示す概要図である。図７に示すように、ＬＡ＜ＬＳ、ＬＢ＜ＬＳ＋ｎ・ｄのときには、以下の数式で測定対象物１５の厚さに対応する光路長ｎ・ｄを算出することができる。
【数１４】
2017219470.tif 000016
【００４３】
次に、温度計測システム１の温度計測動作について説明する。図８は、温度計測システム１の動作（温度計測方法）を示すフローチャートである。図８に示す制御処理は、温度計測システム１の構成要素が所定位置に配置された後に実行される。
【００４４】
図８に示すように、反射光スペクトルの入力処理から開始する（Ｓ１０）。光源１０は、測定光を発生する。例えば、図９の（ａ）に示すスペクトルの測定光となる。分光器１８は、測定対象物１５の表面１５ａ及び裏面１５ｂで反射した反射光のスペクトルを取得する。例えば、図９の（ｂ）に示すスペクトルの反射光となる。光路長算出部２０は、分光器１８から反射光のスペクトルを入力する。Ｓ１０の処理が終了すると、座標変換処理へ移行する（Ｓ１２）。
【００４５】
Ｓ１２の処理では、光路長算出部２０が、Ｓ１０の処理で得られたスペクトルの座標軸を、波長λから空間周波数（１／λ）へ変換する。例えば、図９の（ｃ）に示すスペクトルとなる。Ｓ１２の処理が終了すると、第１データ補間処理へ移行する（Ｓ１４）。
【００４６】
Ｓ１４の処理では、光路長算出部２０が、Ｓ１２の処理で得られたスペクトルのデータ補間を行う。例えば、光路長算出部２０は、データ間を線形補間する。例えば、サンプリング数をＮｓとし、スペクトルのデータとして、空間周波数の配列を（ｘ０,ｘ１,ｘ２,…,ｘＮ−１）とし、強度の配列を（ｙ０,ｙ１,ｙ２,…,ｙＮ−１）とする。まず、光路長算出部２０は、空間周波数の配列を等間隔に再配列する。例えば、再配列後の空間周波数の配列に含まれる空間周波数をＸｉとすると、以下の式を用いて再配列を行う。
【数１５】
2017219470.tif 000017
次に、光路長算出部２０は、再配列後の空間周波数Ｘｉにおける強度を、線形補間で計算する。このときの強度をＹｉとすると、以下の式を用いて算出する。
【数１６】
2017219470.tif 000018
ただし、ｊはＸｉ＞ｘｊとなる最大の整数である。これにより、例えば図１０の（ａ）に示すスペクトルとなる。Ｓ１４の処理が終了すると、ＦＦＴ処理へ移行する（Ｓ１６）。
【００４７】
Ｓ１６の処理では、フーリエ変換部２１が、Ｓ１４の処理で補間されたスペクトルをフーリエ変換する。これにより、例えば、図１０の（ｂ）に示すように、縦軸が振幅、横軸が位相のスペクトルとなる。Ｓ１６の処理が終了すると、フィルタリング処理へ移行する（Ｓ１８）。
【００４８】
Ｓ１８の処理では、光路長算出部２０が、Ｓ１６の処理で得られたスペクトルからＸ＝０のピーク値をフィルタリングする。例えば、Ｘ＝０からＸ＝Ｚ（所定値）までの範囲の強度データＹに０を代入する。Ｓ１８の処理が終了すると、抽出処理へ移行する（Ｓ２０）。
【００４９】
Ｓ２０の処理では、光路長算出部２０が、Ｓ１８の処理で得られたスペクトルからＸ＝Ｄ１及びＸ＝Ｄ２のピーク値を抽出する。例えば、ピークの最大値をＹｉとした場合、Ｙｉ−１０からデータ点を２０点抽出する。これは、ピークの中心から裾までのデータを抽出するためである。例えば、ピークの最大値を１としたときに、最大値から０．５までの範囲が含まれるように抽出する。例えば、図１０の（ｃ）に示すスペクトルが抽出される。なお、図中には示されていないが、測定対象物１５の表面１５ａと第１参照ミラー１６の第１反射面１６ａとの干渉のピーク、測定対象物１５の裏面１５ｂと第２参照ミラー１７の第２反射面１７ａとの干渉のピークの２つのピークを抽出する。Ｓ２０の処理が終了すると、第２データ補間処理へ移行する（Ｓ２２）。
【００５０】
Ｓ２２の処理では、データ補間部２２が、Ｓ２０の処理で得られたＤ１ピーク及びＤ２ピークのデータを補間する（データ補間工程）。データ補間部２２は、例えばデータ点間を補間数ＮＡで等間隔に線形補間する。補間数ＮＡは、例えば必要な温度精度に基づいて予め設定される。
【００５１】
ここで、補間数ＮＡについて概説する。例えば、測定対象物１５が半径３００ｍｍのＳｉ基板である場合には、ＦＦＴ後のピーク間隔Δ２・ｎ・ｄが０．４μｍ／℃となる。したがって、１℃の精度が必要な場合には、データ間隔が０．４μｍとなるように補間数ＮＡを設定する。システムが有するノイズレベルを考慮して補間数ＮＡを決定してもよい。ここで、分光器１８が、波長スパンΔｗ＝４２ｎｍ、サンプリング数Ｎｓ＝６４０であるとする。また、光源１０が、中心波長λ０＝１５６０ｎｍであるとする。この場合、ＦＦＴ後のデータ間隔は、式８を用いてΔｘ＝５６ｎｍとなる。よって、０．４μｍのデータ間隔となるように、各点の間隔を１４０点補間する必要がある（補間数ＮＡ＝１４０）。また、ノイズレベルが０．１℃程度の場合には、０．１℃以下の分解能は不要である。なお、Δｘ＝５６ｎｍのまま計算すると、分解能が１４０℃となることからもデータ補間の重要性が理解できる。例えば、以下の数式を用いてデータ補間を行う。
【数１７】
2017219470.tif 000019
ここで、ｊは強度の配列に用いた指標である。データ補間部２２は、上記式３２をｉ＝０〜Ｎ−１の範囲で実行する。すなわち、Ｓ２０の処理で得られた２０点の間隔全てを対象にして算出する。このように、フーリエ変換後のデータ間隔を、必要な分割数（補間数Ｎ）で分割し、分割数に応じたデータ数を線形補間する。Ｓ２２の処理が終了すると、抽出処理へ移行する（Ｓ２４）。
【００５２】
Ｓ２４の処理では、重心計算部２３が、Ｓ２２の処理で補間されたデータから重心の計算に利用するデータ範囲のみを抽出する。例えば、重心計算部２３は、重心計算に使用する閾値をＡ％とし、ピークの最大強度ＹＭＡＸ×Ａ以下の強度データＹに０を代入する。Ｓ２４の処理が終了すると、重心計算処理へ移行する（Ｓ２６）。
【００５３】
Ｓ２６の処理では、重心計算部２３が、Ｓ２４の処理で補間されたデータから重み付け重心を計算する。例えば、以下の式を用いる。
【数１８】
2017219470.tif 000020
なお、Ｎは重心範囲抽出後のデータ点数である。これにより、光路長Ｄ１，Ｄ２を算出することができる。具体的には、光路長算出部２０は、表面１５ａ、第１反射面１６ａ、裏面１５ｂ及び第２反射面１７ａの反射光の強度分布をフーリエ変換して得られる波形に基づいて、表面１５ａと第１反射面１６ａとの第１光路差、及び、裏面１５ｂと第２反射面１７ａとの第２光路差を算出する（光路差算出ステップ）。Ｓ２６の処理が終了すると、温度計算処理へ移行する（Ｓ２８）。
【００５４】
Ｓ２８の処理では、温度計測部２４が、Ｓ２６の処理で得られた光路長を用いて温度を算出する（温度計測ステップ）。温度計測部２４は、上述した４つの構成要素の位置関係パターンに基づいて、測定対象物１５の厚さを算出する数式を特定し、Ｓ２６の処理で得られた光路長と、予め測定された第１反射面１６ａと第２反射面１７ａとの間の光路長とに基づいて、測定対象物１５の光路長ｎ・ｄを算出する。そして、温度計測部２４は、例えば図１１に示す温度校正データ２５を用いて温度を算出する。図１１は、横軸が光路長ｎ・ｄであり、縦軸が温度である。温度校正データ２５は予め測定対象物１５ごとに取得される。以下では、温度校正データ２５の事前作成例について説明する。例えば、温度制御に黒体炉を使用して実測する。温度Ｔと、温度Ｔにおける光路長ｎｄＴを同時に計測する。温度Ｔは、熱電対等の温度計を用いて測定する。また、光路長ｎｄＴは、上述したＦＦＴを利用した手法で測定する。そして、温度計の測定値が４０℃の時の光路長ｎｄ４０を１０００として光路長ｎｄＴを規格化する。そして、温度と規格化された光路長ｎｄＴを１００℃ごとに区分して、３次式で近似することで、近似曲線の係数を導出する。図８の左上に示す数式が３次式の数式である。なお、温度Ｔに依存した規格化された光路長ｎｄＴの関数を以下式で表す。
【数１９】
2017219470.tif 000021
また、ｆ（Ｔ）の逆関数を以下のように示す。
【数２０】
2017219470.tif 000022
光路長ｎｄ４０は、イニシャル温度Ｔ０とその時の光路長ｎｄＴ０に基づいて以下の数式により算出される。
【数２１】
2017219470.tif 000023
式４に基づいて得られた光路長ｎｄ４０及び光路長ｎｄＴに基づいて、温度Ｔを上述した式３の数式を用いて導出する。Ｓ２８の処理が終了すると、図８に示す制御処理を終了する。
【００５５】
以上で図８に示す制御処理を終了する。図８に示す制御処理を実行することで、少ないデータ点であっても高精度に温度を測定することができる。また、温度精度に合わせてデータ点を補間することができるので、精度よく安定な温度計測をすることができる。
【００５６】
以上、第１実施形態に係る温度計測システム１及び温度計測方法では、２つの反射面（第１反射面１６ａ及び第２反射面１７ａ）を用いて、測定対象物１５の表面１５ａと第１反射面１６ａとの第１光路差、及び、測定対象物１５の裏面１５ｂと第２反射面１７ａとの第２光路差を算出する。そして、第１反射面１６ａと第２反射面１７ａとの間の光路長を予め定めておく。これにより、厚みのある測定対象物１５であっても、測定対象物１５の表面１５ａと第１反射面１６ａとの第１光路差、及び、測定対象物１５の裏面１５ｂと第２反射面１７ａとの第２光路差さえ測定できれば、測定対象物１５の厚さ、つまり、測定対象物１５の温度を測定することができる。よって、測定対象物１５の表面１５ａ及び裏面１５ｂの干渉強度分布を用いて測定対象物１５の温度を計測する場合と比べて、分光器の分解能を変更することなくシステムの測定可能な温度範囲を拡張することができる。
【００５７】
（第２実施形態）
第２実施形態に係る温度計測システム１Ａは、第１実施形態に係る温度計測システム１と比べて、スプリッタ１１から分岐された参照光を光学スイッチで切り替える点が相違し、その他は同一である。以下では、第１実施形態と同一の内容については記載を省略し、相違点を中心に説明する。
【００５８】
図１２は、温度計測システム１Ａの一例を示す構成図である。温度計測システム１Ａは、スプリッタ１１とコリメータ（第１コリメータ）１３及びコリメータ（第２コリメータ）１４との間に配置された光学スイッチ２６を備える。光学スイッチ２６は、スプリッタ１１１からの参照光をコリメータ１３へ出力する光経路と、スプリッタ１１からの参照光をコリメータ１４へ出力する光経路とを切り替える。光学スイッチ２６は、第１参照ミラー１６の第１反射面１６ａからの反射光を取得するときには、コリメータ１３へ参照光を出力する光経路とし、第１参照ミラー１６の第１反射面１６ａからの反射光を取得するときには、コリメータ１３へ参照光を出力する光経路とする。その他の構成は、第１実施形態に係る温度計測システム１と同一である。以上、第２実施形態に係る温度計測システム１Ａは、光学スイッチ２６によって光経路が切り替える場合であっても、第１実施形態に係る温度計測システムと同一の効果を奏する。
【００５９】
（第３実施形態）
第３実施形態に係る温度計測システム１Ｂは、第１実施形態に係る温度計測システム１と比べて、第１参照ミラー１６及び第２参照ミラー１７に替えて、第３反射部材２７を備える点が相違し、その他は同一である。以下では、第１実施形態と同一の内容については記載を省略し、相違点を中心に説明する。
【００６０】
図１３は、温度計測システム１Ｂの一例を示す構成図である。温度計測システム１Ｂは、その表面側に第１反射面２７ａ、及び、その裏面側に第２反射面２７ｂを有する第３反射部材２７を有する。第３反射部材２７は、光源１０からの光の一部を透過する材料で構成される。第３反射部材２７は例えば石英で形成される。その他の構成は、第１実施形態に係る温度計測システム１と同一である。以上、第３実施形態に係る温度計測システム１Ｂは、２つの反射面が１つの部材で構成されている場合であっても、分光器の分解能を変更することなくシステムの測定可能な温度範囲を拡張することができる。
【００６１】
（第４実施形態）
第４実施形態に係る温度計測システム１Ｃは、第１実施形態に係る温度計測システム１と比べて、コリメータ１２の向きを変更する駆動部１２ａを備える点、及び、光路長算出部２０の機能が相違し、その他は同一である。以下では、第１実施形態と同一の内容については記載を省略し、相違点を中心に説明する。
【００６２】
図１４は、温度計測システム１Ｃの一例を示す構成図である。温度計測システム１Ｃは、コリメータ１２の向きを変更する駆動部１２ａを備える。駆動部１２ａは、コリメータ１２の傾き位置を調整する。駆動部１２ａは、例えば、コリメータ１２の向きを、表面に直交する出射方向（Ｚ方向）から角度θずらすことができる。駆動部１２ａがコリメータ１２の向きを変更することにより測定光の出射方向が変更される。駆動部１２ａは、例えば、制御装置１９に接続され、駆動信号によって駆動する圧電素子を備えている。この場合、制御装置１９から駆動信号に基づいて、傾き位置（θ）が調整される。このように、コリメータ１２は、駆動部１２ａにより出射方向を制御可能に構成されている。
【００６３】
光路長算出部２０は、測定対象物１５の表面１５ａと第１反射面１６ａとの干渉強度分布を第１出射方向（Ｚ方向）で取得し、測定対象物１５の裏面１５ｂと第２反射面１７ａとの干渉強度分布を第２出射方向（Ｚ方向からθ傾けた方向）で取得する。このように表面１５ａと裏面１５ｂとにおいて、出射方向を変更して干渉強度分布を取得する。
【００６４】
図１５は、図１４に示す温度計測システム１Ｃの動作を説明する概要図である。図１５に示すように、温度計測システム１Ｃは、最初に、表面１５ａに直交する方向（図中Ｌ０１方向）に測定光を出射して、測定対象物１５の表面１５ａと第１反射面１６ａとの干渉強度分布を取得する。これにより、図中の光路長Ｘ１が計測される。次に、温度計測システム１Ｃは、表面１５ａに直交する方向から角度θ傾けた方向（図中Ｌ０２方向）に測定光を出射して、測定対象物１５の裏面１５ｂと第２反射面１７ａとの干渉強度分布を取得する。なお、角度θは、反射光の強度が最も高くなる位置、つまり、測定対象物１５の裏面１５ｂと直交する方向となる。これにより、図中の光路長Ｘ２が計測される。また、光路長Ｘ３は予め測定されており、既知である。図中において、角度を傾けたことにより生じる距離差Ｘ４は、Ｌ／ｃｏｓθ−Ｌで表現できる。これにより、計測したい距離ｎ・ｄ・ｃｏｓθは、以下の数式で表現できる。
【数２２】
2017219470.tif 000024
その他の構成は、第１実施形態に係る温度計測システム１と同一である。以上、第４実施形態に係る温度計測システム１Ｃは、表面１５ａと裏面１５ｂとが平行ではない測定対象物１５の温度を計測することができる。
【００６５】
なお、上述した実施形態は温度計測システム及び温度計測方法の一例を示すものであり、実施形態に係る装置及び方法を変形し、又は他のものに適用したものであってもよい。
【００６６】
（変形例）
第１実施形態から第４実施形態に係る温度計測システムを基板処理装置に搭載してもよい。図１６は、一実施形態にかかる基板処理装置１００の要部縦断面構成を模式的に示す図である。ここでは、プラズマエッチング装置などの基板処理装置における測定対象物１５の例として、ウエハ、フォーカスリング又は対向電極（上部電極）の温度測定に適用する場合を例に挙げて説明する。
【００６７】
図１６に示すように、基板処理装置１００は、基板としての半導体ウエハＷを収容してプラズマにより処理するための真空チャンバ２００を具備している。
【００６８】
真空チャンバ２００は、その内部に処理室２０２を画成する。処理室２０２は、真空排気可能に構成されている。処理室２０２には、半導体ウエハＷを載置するための載置台３０が設けられている。この載置台３０は、導電性材料から構成され、高周波電力が印加されるＲＦプレート４０と、このＲＦプレート４０上に設けられ、半導体ウエハＷを吸着するための静電チャック機構５０とを具備しており、ＲＦプレート４０の中央部には、高周波電源（不図示）と電気的に接続された給電棒６０が接続されている。
【００６９】
載置台３０の周囲には、載置台３０の周囲を囲むように、環状に形成されたバッフル板７０が設けられており、バッフル板７０の下部には、載置台３０の周囲から均一に排気を行うための環状の排気空間８０が形成されている。また、真空チャンバ２００の底部には、ベースプレート９０が設けられており、ＲＦプレート４０とベースプレート９０との間には、空隙１０１が形成されている。この空隙１０１は、ＲＦプレート４０とベースプレート９０を絶縁するための十分な広さとなっている。また、搬送アームから半導体ウエハＷを受け取り載置台３０に載置又は半導体ウエハＷを載置台３０より持ち上げて搬送アームに受け渡すプッシャーピンの駆動機構（不図示）が、この空隙１０１内に設けられている。また、この空隙１０１は、真空雰囲気ではなく大気雰囲気となっている。
【００７０】
載置台３０の上方には、載置台３０と間隔を設けて対向するように対向電極１１０が設けられている。この対向電極１１０は、所謂シャワーヘッドによって構成されており、載置台３０上に載置された半導体ウエハＷに対して、シャワー状に所定の処理ガスを供給できるように構成されている。この対向電極１１０は、接地電位とされるか或いは高周波電力が印加されるようになっている。また、載置台３０上の半導体ウエハＷの周囲には、フォーカスリング２９０が設けられている。このフォーカスリング２９０は、半導体ウエハＷのプラズマ処理の面内均一性を向上させるためのものである。
【００７１】
上記真空チャンバ２００は、載置台３０の上部の空間である処理室２０２が真空雰囲気となり、載置台３０の下部の空隙１０１が常圧雰囲気となるように構成されている。したがって、載置台３０が真空雰囲気と常圧雰囲気とを仕切る仕切り壁の一部を構成するようになっている。そして、載置台３０には、複数（図１に示す例では４つ）の温度測定用窓１２０，１３０，１４０及び１５０が形成されている。これらの温度測定用窓１２０，１３０，１４０及び１５０は、載置台３０の上面と下面とを測定光が透過可能なように光学的に連通し、かつ、気密封止された構造となっている。
【００７２】
なお、一実施形態では、温度測定用窓１２０，１３０，１４０及び１５０のうち、載置台３０の最も外周側の位置に設けられた温度測定用窓１５０は、フォーカスリング２９０の温度を測定するためのものであり、他の温度測定用窓１２０，１３０及び１４０は、半導体ウエハＷの温度、又は、対向電極１１０の温度を測定するためのものである。
【００７３】
上記温度測定用窓１２０，１３０，１４０及び１５０に対応して、ベースプレート９０には、貫通孔１６０，１７０，１８０及び１９０が設けられており、これらの貫通孔には、夫々温度測定手段からの測定光を導くための光ファイバ２０１，２１０，２２０及び２３０の出口部分に設けられたコリメータ２４０，２５０，２６０及び２７０が固定されている。また、ベースプレート９０と載置台３０（ＲＦプレート４０）との間の空隙１０１には、ベースプレート９０と載置台３０（ＲＦプレート４０）とを連結する連結部材３００が配置されている。なお、図１６には、連結部材３００を１つのみ図示してあるが、この連結部材３００は、周方向に沿って複数（例えば４個以上）配置されている。これらの連結部材３００は、載置台３０の変形や振動を抑制するためのものである。
【００７４】
上記光ファイバ２０１，２１０，２２０及び２３０は、温度計測システム１、温度計測システム１Ａ、温度計測システム１Ｂ又は温度計測システム１Ｃに接続されている。すなわち、コリメータ２４０，２５０，２６０及び２７０がそれぞれのシステムにおけるコリメータに対応する。なお、それぞれの温度測定点ごとに参照ミラーが２つ配置される。
【００７５】
光源としては、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。半導体ウエハＷの温度測定を行う場合には、少なくとも半導体ウエハＷ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、半導体ウエハＷ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。
【００７６】
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）、超広帯域波長光源等を使用することができる。これらの低コヒーレンス光源の中でも、輝度の高いＳＬＤ（波長、例えば１３００ｎｍ）を光源として用いることが好ましい。
【００７７】
上記温度計測システム１における参照光は、コリメータ２４０，２６０，２７０及び２８０から出力され、載置台３０から測定対象物である半導体ウエハＷ、フォーカスリング２９０及び対向電極１１０へ出力される。
【００７８】
以上、基板処理装置１００に第１実施形態から第４実施形態に係る温度計測システムを搭載することで、分光器の分解能を変更することなくシステムの測定可能な温度範囲を拡張することができる。
【００７９】
また、上述した第４実施形態では、コリメータを圧電素子で駆動させる例を説明したが、駆動方式に限定されるものではなく、例えば、ステッピングモータで駆動させてもよい。
【００８０】
また、上述した実施形態では、温度計測システム１が測定対象物１５の温度を測定する場合を例に説明したが、光路長ｎ・ｄから厚さを測定してもよい。
【符号の説明】
【００８１】
１，１Ａ，１Ｂ，１Ｃ…温度計測システム、１０…光源、１１…スプリッタ、１２…コリメータ（第１入出力部）、１３…コリメータ（第２入出力部、第１コリメータ），１４…コリメータ（第２入出力部、第２コリメータ）、１２ａ…駆動部、１６…第１参照ミラー（参照ミラー部）、１７…第２参照ミラー（参照ミラー部）、１８…分光器、１９…制御装置（制御部）、２０…光路長算出部、２１…フーリエ変換部、２２…データ補間部、２３…重心計算部、２４…温度計測部、２５…温度校正データ、１００…基板処理装置、２０２…処理室。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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