JP2003307458A

JP2003307458A - 基材の温度測定方法および温度測定装置

Info

Publication number: JP2003307458A
Application number: JP2002112733A
Authority: JP
Inventors: Akifumi Ito; 昌文伊藤; Yasuyuki Okamura; 康行岡村; Tatsuo Shiina; 達雄椎名; Nobuo Ishii; 信雄石井
Original assignee: Tokyo Electron Ltd
Current assignee: Tokyo Electron Ltd
Priority date: 2002-04-15
Filing date: 2002-04-15
Publication date: 2003-10-31
Also published as: TWI232293B; US20050259716A1; TW200406579A; US7416330B2; WO2003087744A1; US20050271116A1; AU2003227509A1; US20090051924A1

Abstract

(57)【要約】【課題】基材の最表面層等の温度を直接計測すること
が可能な温度測定方法、装置およびこれを用いた電子デ
バイス基材処理装置を提供する。【解決手段】温度を測定すべき基材の表面又は裏面に
光を照射して、該基材からの反射光と参照光との干渉を
測定することにより、前記基材の表面および／又は内部
の温度を測定する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、基材表面、裏面お
よび／又は内部層の温度を正確に測定可能な方法および
装置に関する。より詳しくは、本発明は、低コヒーレン
ス光の干渉現象を利用して、基材表面および／又は内部
層の温度を正確に測定可能な方法および装置およびこれ
を利用したデバイス用基材の処理装置に関する。本明細
書において「デバイス」とは電子および／又はメカニカ
ルなデバイスを含む意味で用いる。すなわち、本明細書
において「デバイス」は電子デバイス（半導体デバイ
ス、液晶デバイス等）および、いわゆるマイクロマシン
等の微細なデバイスを包含する意味で用いる。

【０００２】

【従来の技術】シリコンを始めとする種々の基材上に、
種々の物理的および／又は化学的な処理を行う場合、そ
の表面、裏面および／又は内部の温度を正確に測定する
ことは、該処理により得られるべき生成物の性状、物性
等を正確にコントロールする点から極めて重要である。

【０００３】例えば、現在の表面処理方法としてポピュ
ラーな半導体プロセス、マイクロマシン等の分野におけ
る、リソグラフィ技術をベースとした微細な加工を行う
分野においては、気相反応を利用した処理（例えば、蒸
着等の物理的気相堆積（ＰＶＤ）、化学的気相堆積（Ｃ
ＶＤ）、エッチング、プラズマ処理、アニール等の熱処
理等）が頻繁に使用されている。

【０００４】現在の半導体プロセスにより作成されるべ
き半導体デバイス、液晶デバイスを始めとする電子デバ
イス、およびマイクロマシンを含むデバイスにおいて
は、結果物たる電子デバイスの高品質化の要求から、該
デバイスを構成する薄膜の個々にも、多層化・高品質化
が要求されるようになって来ている。これらの薄膜形成
プロセスにおける実際の生成物は、通常は温度に影響さ
れる場合が極めて多い。処理すべき基材ないしは多層構
造体の最表面層等における温度制御の重要性は、これか
ら増大しこそすれ、減少することはあり得ない。

【０００５】例えば、プラズマを用いるプロセスを例に
とれば、プラズマから処理すべき基材の最表面層への熱
入射が存在する。この際、該基材の最表面層と裏面とで
は温度差があることが判明している。これらの温度を測
定するための温度計測法としては、従来より、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
した計測法が用いられている。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上述し
た従来のプロセスにおいては、装置の構成上ないしは原
理上、基材の最表面層の温度を直接計測することが非常
に困難であった。

【０００７】本発明の目的は、上記した従来技術の欠点
を解消した温度測定方法を提供することにある。

【０００８】本発明の他の目的は、基材の最表面層等の
温度を直接計測することが可能な温度測定方法を提供す
ることにある。

【０００９】

【課題を解決するための手段】本発明者は鋭意研究の結
果、光の干渉を利用して基材の表面又は内部の温度を測
定することが、上記目的の達成のために極めて効果的な
ことを見出した。本発明の温度測定方法は上記知見に基
づくものであり、より詳しくは、温度を測定すべき基材
の表面または裏面に光を照射して、該基材からの反射光
と、参照光との干渉を測定することにより、前記基材の
表面、裏面および／又は内部の温度を測定することを特
徴とするものである。本発明によれば更に、温度を測定
すべき基材の表面または裏面に光を照射して、該基材か
らの反射光と参照光との干渉を測定することにより、前
記基材の表面、裏面および／又は内部の温度を測定し；
該測定結果に基づき、装置の操作変数を調整および／又
は制御することを特徴とする制御方法が提供される。本
発明によれば更に、温度を測定すべき基材の表面または
裏面に光を照射して、該基材から反射光と参照光との干
渉を測定することにより、前記基材の表面、裏面および
／又は内部の温度を測定し；該測定結果に基づき、前記
基材の処理に関連する変数を調整および／又は制御する
ことを特徴とする処理方法が提供される。本発明によれ
ば更に、温度を測定すべき基材の表面又は裏面に光を照
射するための光照射手段と；該光を、参照光と測定光と
にスプリットするためのスプリッターと；該参照光を反
射するための参照光反射手段と；該参照光反射手段から
反射する光の光路長を変化させるための光路長変化手段
と；前記基材からの反射光と、前記参照光反射手段から
の参照光との干渉を測定するための受光手段とを含み：
前記干渉の測定に基づいて、前記基材の表面、裏面およ
び／又は内部の表面の温度を測定することを特徴とする
温度測定装置が提供される。本発明によれば更に、デバ
イス用基材に処理を行うための処理室と；該処理室内に
配置されるべき基材表面、裏面および／又は内部の表面
の温度を測定するための温度測定手段とを含むデバイス
用基材処理装置であって；前記温度測定手段が、温度を
測定すべき基材の表面又は裏面に光を照射するための光
照射手段と；該光を、参照光と測定光とにスプリットす
るためのスプリッターと；該参照光を反射するための参
照光反射手段と；該参照光反射手段から反射する光の光
路長を変化させるための光路長変化手段と；前記基材か
らの反射光と、前記参照光反射手段からの参照光との干
渉を測定するための受光手段とを含むことを特徴とする
デバイス用基材処理装置が提供される。本明細書におい
て、測定すべき「基材の表面、裏面および／又は内部の
温度」とは、下記（１）〜（７）からなる群から選ばれ
る１以上の温度を包含する。（１）基材の表面の温度（２）基材の裏面の温度（３）基材の内部の温度（４）基材の表面および裏面の温度（５）基材の表面および内部の温度（６）基材の裏面および内部の温度（７）基材の表面、裏面および内部の温度

【００１０】

【発明の実施の形態】以下、必要に応じて図面を参照し
つつ本発明を更に具体的に説明する。以下の記載におい
て量比を表す「部」および「％」は、特に断らない限り
質量基準とする。

【００１１】（温度測定装置）

【００１２】本発明の温度測定装置は、温度を測定すべ
き基材の表面又は裏面に光を照射するための光照射手段
と；該光を、参照光と測定光とにスプリットするための
スプリッターと；該参照光を反射するための参照光反射
手段と；該参照光反射手段から反射する光の光路長を変
化させるための光路長変化手段と；前記基材からの反射
光と、前記参照光反射手段からの参照光との干渉を測定
するための受光手段とを含む。

【００１３】本発明において、上記した光学系は通常の
光学系（空間的に光軸を合わせた光学系）により構成す
ることも可能であるが、各光学エレメントの配置の自由
度が大きい点、および光学系全体のサイズを小さくする
点からは光ファイバを用いて構成することが好ましい。

【００１４】本発明においては、基材からの反射光と参
照光との干渉が測定可能である限り、任意の光を使用可
能であるが、測定すべき基材の表面−裏面間の距離（通
常は、８００〜１５００μｍ程度）からの反射光が干渉
を生じない程度換言すれば、「余計な干渉」による障害
を回避でき、測定すべき基材の表面（または基材内部の
層）からの反射光に基づく参照光との干渉を容易に測定
することができる点からは、低コヒーレンス光を用いる
ことが好ましい。ここに、「低コヒーレンス光」とは、
コヒーレンス長の短い光をいう。本発明においては、例
えば、下記の光が「低コヒーレンス光」として好適に使
用可能である。

【００１５】中心波長：好ましくは０．３〜２０μｍ、
更に好ましくは０．５〜５μｍ

【００１６】コヒーレンス長：好ましくは０．１〜１０
０μｍ、更に好ましくは３μｍ以下（低コヒーレンス光源）

【００１７】上記した低コヒーレンス光を、温度を測定
すべき基材に供給可能である限り、低コヒーレンス光源
の原理、形態、サイズ、使用法等は特に制限されない。
本発明において使用可能な低コヒーレンス光源を例示す
れば、以下の通りである。

【００１８】ＳＬＤ（Super Luminescent Diode）、Ｌ
ＥＤ、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

【００１９】これらの低コヒーレンス光源の中でも、高
輝度の点からは、ＳＬＤを用いることが好ましい。（スプリッター）

【００２０】本発明において、参照光と測定光とにスプ
リットすることが可能である限り、スプリッターの原
理、形態、サイズ、使用法等は特に制限されない。本発
明において使用可能なスプリッターを例示すれば、以下
の通りである。ファイバーカプラ光導波路型分波器半透鏡

【００２１】これらのスプリッターの中でも、光ファイ
バとの適合性の点からは、光ファイバカプラを用いるこ
とが好ましい。（参照光反射手段）

【００２２】本発明において、参照光を反射することが
可能である限り、参照光反射手段の原理、形態、サイ
ズ、使用法等は特に制限されない。本発明において使用
可能な参照光反射手段を例示すれば、以下の通りであ
る。

【００２３】参照ミラー（コーナーキューブプリズム、
平面ミラー等）

【００２４】ディレーライン（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）

【００２５】これらの参照光反射手段の中でも、反射光
の入射光との平行性の点からは、コーナーキューブプリ
ズムを用いることが好ましい。

【００２６】（光路長変化手段）

【００２７】本発明において、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可能である限り、光
路長変化手段の原理、形態、サイズ、使用法等は特に制
限されない。本発明において使用可能な光路長変化手段
を例示すれば、以下の通りである。

【００２８】ボイスコイルモータ型ディレーライン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

【００２９】これらの光路長変化手段の中でも、高速
性、可変光路長の大きさの点からは、ボイスコイルモー
タを用いることが好ましい。（受光手段）

【００３０】本発明において、参照光反射手段からの参
照光との干渉を測定することが可能である限り、受光手
段の原理、形態、サイズ、使用法等は特に制限されな
い。本発明において使用可能な受光手段を例示すれば、
以下の通りである。

【００３１】フォトダイオードアバランシェフォトダイオード光電子増倍管

【００３２】これらの受光手段の中でも、低価格性、コ
ンパクト性の点からは、フォトダイオードを用いること
が好ましい。（温度への換算方法）

【００３３】本発明においては、上記したような（温度
を測定すべき）基材からの反射光と、前記参照光反射手
段からの参照光との干渉を利用する限り、該干渉の程度
を温度に換算する方法は特に制限されない。このような
温度への換算方法として使用可能な方法の例は、以下の
通りである。ｏ温度変化に基づく光路長変化を用いる方法ｏ温度変化に基づく吸収強度変化を用いる方法ｏ上記二つの方法を組み合わせた方法

【００３４】これらの中でも、精度及び換算の容易さの
点からは、温度変化に基づく光路長変化を用いる換算方
法が好ましい。更には、この光路長変化を用いる態様に
おいては、高精度化の点からは、位相のズレを利用する
換算方法が好ましい。

【００３５】（温度測定方法）

【００３６】本発明においては、温度を測定すべき基材
の表面あるいは裏面に光を照射して、該基材から反射光
と参照光との干渉を測定することにより、前記基材の表
面または内部の温度を測定する。（好適な温度測定の態様）

【００３７】本発明において好適な温度測定の態様の例
は、以下の通りである。

【００３８】（１）温度を測定すべき基材の表面あるい
は裏面に光を照射して、該基材から反射光と参照光との
干渉を測定することにより、前記基材の表面または内部
の温度を測定し、該測定結果に基づき、他の変数を調整
および／又は制御する態様。

【００３９】（２）前記測定すべき温度が基材の表面温
度であり、且つ前記変数が、前記基材を保持するための
サセプターの温度である態様。

【００４０】（３）前記測定すべき温度が基材の表面温
度であり、且つ前記変数が、前記基材を含む容器内に供
給すべきガスの総流量、ガス流量比率、ガス圧力、プラ
ズマ生成電力、バイアス電力からなる群から選ばれる１
以上のプロセスパラメータである態様。

【００４１】（４）前記測定すべき温度が表面温度分布
であり、且つ前記変数が、サセプター温度のゾーン制
御、サセプター静電チャックの吸着力のゾーン制御、プ
ラズマ生成電力のゾーン制御からなる群から選ばれる１
以上である態様。

【００４２】（５）前記測定すべき温度が表面温度分布
であり、且つ前記変数が、前記基材を含む容器内に供給
すべきガスの総流量あるいはその分布、ガス流量比率あ
るいはその分布、ガス圧力、プラズマ生成電力、バイア
ス電力からなる群から選ばれる１以上である態様。

【００４３】（６）前記測定すべき温度がプロセス中の
表面温度履歴であり、且つ前記変数の調整および／又は
制御が、該処理結果の判断に基づくＡＰＣ処理（後続す
る基材処理を制御する目的でのデータの統計的処理）の
一環として行われる態様。

【００４４】（他のプロセスとの好適な組合せ）

【００４５】上記した本発明の温度測定法は、必要に応
じて他のプロセスと組み合わせてもよい。このように組
み合わせるべき「他のプロセス」は、処理すべき基材の
温度が何らかの影響を与えるプロセスである限り、特に
制限されない。この温度が特に大きい影響を与える可能
性がある点からは、エッチング、成膜、アニール等の熱
処理、等を好適に組み合わせることが可能である。

【００４６】本発明において好適な他のプロセスとの好
適な組合せの例は、以下の通りである。

【００４７】（１）温度を測定すべき基材の表面あるい
は裏面に光を照射して、該基材から反射光と参照光との
干渉を測定することにより、前記基材の表面または内部
の温度を測定し、該測定結果に基づき、前記基材の処理
に関連する変数を調整および／又は制御する態様。

【００４８】（２）前記基材の処理が、該基材上の成膜
である態様。

【００４９】（３）前記処理前の前記基材の表面温度を
計測して、該処理の開始時点を判断する態様。

【００５０】（４）前記処理の開始が、プラズマ生成電
力或いは／およびバイアス電力の投入によって行われる
態様；処理中の成膜膜厚を計測して、該処理の終了時点
と判断する態様。

【００５１】（５）前記処理中の表面から第二層目の温
度を計測して、それを最表面（その上に成膜されている
基材の表面）の温度として代用する態様。

【００５２】（６）前記基材の処理が、該基材上のエッ
チングである態様。

【００５３】（７）前記処理前の前記基材の表面温度を
計測して、該処理の開始時点を判断する態様。

【００５４】（８）前記処理の開始が、プラズマ生成電
力或いは／およびバイアス電力の投入によって行われる
態様に記載の処理方法。

【００５５】（９）前記処理中に被処理層の温度を計測
する態様。前記処理中の表面から第二層目の温度を計測
して、それを最表面（その上に成膜されている）温度と
して代用する態様。

【００５６】（基材）

【００５７】本発明においては、温度を測定すべき基材
の構成は特に制限されない。すなわち、実質的に単一材
料からなる基材、および／又は複数の層ないし部分を含
む基材のいずれも、本発明により温度測定可能である。
本発明においては、半導体用基板（例えばＳｉのウエ
ハ）液晶デバイス用基板、マイクロマシン用基板等が好
適に適用可能である。（好適な基材の例）

【００５８】本発明により好適に温度測定可能な基材の
例を以下に示す。Ｓｉ基板石英基板ＳｉＯ₂基板Ｓｉ₃Ｎ₄基板上記材料を層状にした基板ＬＳＩ製造工程中の基板、等（温度測定の原理）

【００５９】本発明においては、低コヒーレンス光に基
づく干渉を利用して、基材表面等の温度を測定すること
が好ましい。本発明において利用可能な干渉測定法は特
に制限されないが、基板片側からの測定という観点から
は、マイケルソン干渉計を基本として用いることが好ま
しい。（低コヒーレンス干渉計）

【００６０】本発明において好適に使用可能な低コヒー
レンス干渉計の一例の全体図（ブロック図）を図１に示
す。このような低コヒーレンス干渉計はマイケルソン干
渉計を基本としており、図１に示すように光源に低コヒ
ーレンス性を持つＳＬＤ（Super Luminescent Diode）
を用い、光源から出た光がビームスプリッタにより２つ
に分けられ、一方は測定物へと向かい各層で反射され、
もう一方は参照ミラーへと進み反射される。このとき、
それぞれの光を「物体光」、「参照光」として区別す
る。そしてそれぞれが再びビームスプリッタに到達し、
その際重なり合って干渉を起こし受光器で検出される。

【００６１】このような測定を行う際に、測定物におけ
る深度方向の情報を得るために、参照ミラーを駆動させ
る。

【００６２】ここで、光源の低コヒーレンス性に基づ
き、該光源からの光のコヒーレンス長が短いため、物体
光光路長と参照光光路長が一致した場所で強く干渉が起
こる（通常は、それ以外の場所では、干渉は実質的に低
減する）。参照ミラーを前後に駆動させ、参照光光路長
を変化させることで、測定物各層における屈折率差によ
る反射光と参照光が干渉する。その結果、測定物の深度
方向の測定が可能となる。（低コヒーレンス干渉計の測定原理）

【００６３】図１に示す低コヒーレンス干渉計におい
て、ビームスプリッタから参照ミラーまでの距離を、測
定物までの距離としたとき、参照ミラーと測定物から反
射され、受光器まで到達する平面光波をそれぞれ、

【００６４】

【数１】とすると受光器からの光電流は、

【００６５】

【数２】となる。ここで、κ＝２πｆ／ｃ、ｆは周波数、ｃは光
速、Ｒは測定物表面の反射率を表す。光電流のうち、ｉ
_ＤＣ＝（Ｅ_１ ^２＋Ｅ_２ ^２）／２は直流成分で、また

【００６６】

【数３】は光路長差を正弦関数の変数とする光干渉の項である。

【００６７】上記式（２−４）から、低コヒーレンス光
源を用いた光干渉測定では、光干渉信号は周期が異なる
多数の正弦関数の和であると考えられる。これを数式で
表すと、

【００６８】

【数４】となる。ここで、関数を中心周波数のガウス型にする
と、式（２−５）は次式で表される。

【００６９】

【数５】ここで、ｌ_ｃはコヒーレンス長である。参照光ミラーを
速度νで移動させるとき、ドップラーシフトの影響をう
ける。ｆ_Ｄ＝２ν／λ_０で表される。λ_０は光源中心波
長である。（温度変化による位相変化）

【００７０】温度測定系の試料がヒータ等によって温め
られることで、試料が膨張し屈折率変化が伴うため、温
度変化前と温度変化後では温度測定系で得られる干渉波
形のピーク位置の幅が変化する。この幅を変位測定系で
得られる干渉波形を基準としピーク位置を精度良く測定
することで温度変化を検出する。

【００７１】図２に示すようにＡとＢという測定試料を
考える。このとき、測定試料Ａの厚さをｄ_１、屈折率を
ｎ_１とし、また測定試料Ｂの厚さをｄ_２、屈折率をｎ_２
とする。マイケルソン干渉計を用いて得られる干渉波形
は、入射光と測定試料Ａ、Ｂが図のような関係にあると
きに、Ａの表面、ＡとＢの境界面、Ｂの裏面からの反射
光と参照光との干渉によって、図２の右下の枠内に示す
ような干渉波形が得られることは上述した。

【００７２】例えば、室温で検出される干渉波形が枠内
の上側の間隔であるとすれば、測定試料の温度をあげる
ことで、膨張と各測定試料の温度依存による屈折率の変
化によって、一端を基準に３箇所ある干渉波形のピーク
のうち２箇所の位置がずれる。このずれは、厚さに関し
ては各試料固有の『線膨張率α』に依存し、また屈折率
の変化に関しては各試料固有の『屈折率変化の温度係数
β』に依存する。βについては波長にも依存することが
知られている。測定試料Ａについて温度変化後の厚さ、
屈折率をそれぞれ、ｄ_１ ^’、ｎ_１ ^’とすると、

【００７３】

【数６】で表され、同様に測定試料Ｂについて温度変化後の厚さ
と屈折率をそれぞれ、ｄ _２ ^’、ｎ_２ ^’とすると、

【００７４】

【数７】で表される。ここで、各試料の線膨張率αと屈折率変化
の温度係数βにそれぞれ添え字をつけているのは前述の
とおり、各試料に固有の値であることを意味している。
また、各層での温度は均一であると仮定した。温度変化
によって、状態が変化すると各試料を透過する光の光路
長が変化する。光路長は厚さと屈折率との積で決定され
る。従って、温度変化前の測定試料Ａを透過する光の光
路長をｌ_Ａとすると、

【００７５】

【数８】となり、温度がΔＴ変化した後の光路長は

【００７６】

【数９】となる。測定試料Ｂに関しても同様の変化をする。

【００７７】

【数１０】従って、温度変化後と変化前の差が干渉波形の位相のず
れに相当し、この結果図２の枠内下に示す干渉波形のよ
うになる。この温度変化による位相のずれを読み取るこ
とで各測定試料の温度変化を知ることが可能となる。（システム構成）

【００７８】本発明においては、温度を測定すべき基材
に低コヒーレンス光を照射して、該基材から反射光と参
照光との干渉を測定することが可能である限り、その測
定系は特に制限されない。位相のずれを精度よく読む点
からは、下記に示すようなシステム構成が好適に使用可
能である。（好適な温度測定用のシステム構成例）

【００７９】このような温度測定用システムの一例の構
成図（ブロック図）および諸特性を図３および表１に示
す。また実際の測定システムの概観図を図４に示す。

【００８０】

【表１】本システムでは光ファイバを用いているのが特徴であ
り、マイケルソン干渉計を基本としている。

【００８１】上記図３および表１に示すように、本シス
テムにおいては、２×２の光ファイバカプラを２つ用い
ており、一方は光源に低コヒーレンス性、高輝度性を合
わせ持ち、中心波長が１．５５μｍ、コヒーレンス長が
約５０μｍのＳＬＤ（SuperLuminescent Diode）を使用
している。この光源を温度コントローラ内蔵ＬＤ駆動装
置によって電流の制御を行うことで光源の安定性を図っ
ている。光ファイバカプラのａ端から入射された光はｂ
端、ｃ端へと分波され、ｂ端のコリメートファイバから
照射された光は層構造体の各層の表面、境界面や裏面に
よって反射される。また、ｃ端のコリメートファイバか
ら出射された光は参照ミラーとして用いたコーナーキュ
ーブプリズムによって反射される仕組みとなっている。
それぞれの反射光は再び光ファイバカプラ１で合波さ
れ、Ｇｅフォトダイオードを用いたＰＤ（Photo Detect
or）１で干渉波形が検出される。測定試料をヒータで温
めて温度変化を測定するため、こちらを温度測定系とす
る。

【００８２】ここで、参照光光路長を変化させるため
に、最大変位が６ｍｍでスピーカの駆動原理を応用した
ボイスコイルモータによって、固定されたコーナーキュ
ーブプリズムを前後に駆動させる。このようにボイスコ
イルモータを用いることで、高速で長深度の測定が可能
となる。従って、測定試料への深度距離、計測速度の点
で、圧電素子を用いるシステムに比較して、システム設
計の自由度を向上させることができる。

【００８３】もう一方の光ファイバカプラは光源に中心
波長が１．５５μｍのＬＤ（LaserDiode）を使用してい
る。同様にｂ^’端、ｂ^’端から出射された光が、コーナ
ーキューブプリズムと固定ミラーから反射される。それ
ぞれの反射光はカプラ２で合波され干渉信号としてＰＤ
２で検出される。こちらは上記のボイスコイルモータの
変位の基準となり、また変位を高精度に読み取るための
機構であるため、変位測定系とする。

【００８４】温度測定系、変位測定系のそれぞれから検
出される干渉波形を０．５Ｈｚ〜最大５００ｋＨｚ、１
２ｂｉｔのＡ／Ｄボードを用いてパーソナルコンピュー
タに取り込み、プログラムによって位相のずれを調べ
る。

【００８５】上記したシステムにおけるように光ファイ
バを使用することで、外乱光の影響を減らすことが可能
となる。また大気等による温度変化の影響を受けないよ
うにするために、このシステムにおいては、温度測定系
および変位測定系の光ファイバカプラを断熱材で覆って
いる。また、ヒータおよび測定試料は内側に断熱材を付
したケースで格納している。このようにヒータおよび測
定試料以外の部分を常に同条件にするために、システム
の一定温度制御が極めて好ましい。（層構造体の温度測定法）

【００８６】本発明の測定法によれば、単一材料からな
る基材のみならず、複数の材料層を含む基材の各層の温
度を測定することも可能である。このような本発明の態
様における測定原理を以下に述べる。（線膨張率と屈折率変化の温度係数）

【００８７】測定法について述べる前に、層構造体の温
度計測を行う上で重要なパラメータとなる線膨張率と屈
折率変化の温度係数について説明する。

【００８８】まず線膨張について説明すると、温度０℃
において長さｌ₀の棒が温度Ｔ℃のときに、の長さに膨
張したとすれば、温度があまり高くない範囲では、は一
般に次式で示される。

【００８９】

【数１１】ここに、α、α’は物質に特定な定数を示し、ふつう固
体では、αは微小で、α’はそれより一層小さな値をと
る。もし、Ｔが小さく上記（３−１）式の右辺第３項が
無視され、ｌ_ＴがＴに比例して膨張すると見なされる場
合には、

【００９０】

【数１２】は０℃とＴ℃との間において、温度１℃上昇するとき、
０℃のときの単位長さ当りの膨張の割合を示し、これを
物質の線膨張率という。また、この場合に膨張前の温度
が０℃でなくても、αの値は変わらないと見なされる。
例えば、任意の温度、Ｔ_１、Ｔ_２℃における棒の長さ
を、ｌ_１、ｌ_２とすれば、

【００９１】

【数１３】温度Ｔ_１、Ｔ_２、があまり高くなければ、

【００９２】あるいは

【００９３】

【数１４】これからαが定められる。

【００９４】しかし、（３−１）式の右辺第３項が無視
できない場合には、αは温度によって変化するため、各
温度におけるを考える必要がある。いま、Ｔ℃のとき長
さｌの棒が温度ΔＴだけ上昇したために、Δｌだけ膨張
したとすれば、Ｔ℃における線膨張率α_Ｔは次式で示さ
れる。

【００９５】

【数１５】温度が０〜１００℃くらいの範囲では、ふつうの物質に
ついてはαとα_Ｔとを区別する必要がなく、いずれも同
じく物質の線膨張率を示すと見て差し支えない。

【００９６】ここで、このような例で用いた試料Ｓｉの
厚さおよびＳｉＯ_２の厚さはそれぞれ、３６０μｍ、１
ｍｍであり、本来各物質内部において温度分布が存在す
るが、多層構造体では各層の熱伝導率が大きく異なる場
合が多く、各層内での温度分布差より各層間での平均温
度の差が大きいため、本測定法では物質内部の温度分布
を無視し均一であると仮定している。現在Ｓｉの膨張率
については既に研究が進められており、各温度における
Ｓｉの膨張率は図３−３に示すように求められている
（J.A.McCaulley,V.M.Donnelly,M.Vernon,andI.Taha, "
Temperature dependence of the near-infrared refrac
tive index of silicon,gallium arsenide,and indium
phosphide"Phy.Rev.Ｂ４９，７４０８，１９９４）。

【００９７】ここで０℃から５００℃の間において、グ
ラフを二次曲線で近似すると、α_Ｓ _ｉは次式で表される
（上記のJ.A.McCaulleyらの論文）。

【００９８】

【数１６】また、ＳｉＯ_２に関しては現在のところ必ずしも充分な
データが得られていないため、ＳｉＯ_２の線膨張率は

【００９９】

【数１７】と一定として近似しておく。

【０１００】また、ＳＬＤ干渉波形の位相がずれるもう
１つの要因として、屈折率変化の温度係数が挙げられ
る。屈折率変化の温度係数βに関しても研究が進められ
ており、グラフを図６に示す。この温度係数は、波長に
依存することが知られており、この図６のグラフからも
分かるとおり、高温になるにつれてβの値が大きくな
る。従って、光路長は屈折率と距離との積で求められる
ので、温度変化によってＳＬＤ干渉波形のピークがずれ
る要因となり得る。

【０１０１】線膨張率と同様に０℃から５００℃の間に
おいて二次曲線で近似すると、波長１．５５μｍの光に
対するＳｉの屈折率変化の温度係数β_{Ｓｉ，１．５５}は

【０１０２】

【数１８】で与えられる（上記のJ.A.McCaulleyらの論文）。（温度測定法）

【０１０３】測定対象として図７に示すようなＳｉとＳ
ｉＯ_２の単体についての測定法について述べる。ボイス
コイルモータにより参照ミラーを前後に駆動させること
で、各層の表面および裏面からの反射光と参照光から干
渉波形を得る。

【０１０４】図７を参照して、ボイスコイルモータが基
準位置にある場合のＳｉＯ_２の表面と参照ミラーまでの
距離が共に等しいとする。温度変化前のＳｉおよびＳｉ
Ｏ_２の屈折率をそれぞれ、ｎ_Ｓｉおよびｎ_ＳｉＯ２と
し、厚さをそれぞれｄ_Ｓｉおよびｄ_ＳｉＯ２とする。こ
のときＳｉＯ_２を透過する光の光路長は次式で表され
る。

【０１０５】

【数１９】ヒータによってＳｉＯ_２の温度がΔＴ_１変化すると、屈
折率は波長依存性のある屈折率変化の温度係数β
_ＳｉＯ２の影響によって、また厚さは膨張率α_ＳｉＯ _２
の影響によって、次式のように変化する。

【０１０６】

【数２０】従って温度変化後の光路長は

【０１０７】

【数２１】となる。ここで温度変化後と温度変化前の差をとると、
α_ＳｉＯ２・β_ＳｉＯ２≪α_ＳｉＯ２、β_ＳｉＯ２より

【０１０８】

【数２２】と表される。このことからＳｉＯ_２における線膨張率α
_ＳｉＯ２、屈折率変化の温度係数β_ＳｉＯ２を事前に調
べておくことによって温度変化ΔＴ_１を求めることが可
能となる。

【０１０９】同様に、Ｓｉに対しても、α_Ｓｉおよびβ
_Ｓｉを調べておくことで温度変化を求めることができ
る。（干渉波形からの温度変化の求め方）

【０１１０】次に本システムで検出される干渉波形から
温度変化を求める方法について述べる。測定試料として
Ｓｉを例にとって説明する。

【０１１１】プログラムによって温度測定系で得られる
ＳＬＤ干渉波形と変位測定系からのＬＤ干渉波形を取り
込んだ画像を図８に示す。Ｓｉの表面、Ｓｉの裏面から
のそれぞれの反射光とコーナーキューブプリズムからの
反射光が干渉し、図８に示すような干渉波形を得る。

【０１１２】図８に示すようにＳＬＤ干渉波形に２つの
ピークが観測されるが左右で大きさが異なっていること
が分かる。これは、ｎ_１、ｎ_２のような屈折率の異なる
物質の境界面において垂直入射された光は反射を受け
る。ここで境界面での光の反射係数ρは次式で与えられ
る。

【０１１３】

【数２３】従って、反射光強度Ｒは

【０１１４】

【数２４】となる。

【０１１５】Ｓｉ表面で反射した光により１つ目の干渉
ピークが形成される。一方Ｓｉ表面を透過した光の光量
は反射光量分とＳｉ内部での光吸収分減少して、さらに
Ｓｉ裏面で反射を受ける。このためＳＬＤ干渉波形の左
右のピークに差が出る。この２つのピークをプログラム
上で検出しその位置を記憶させる。次に基準となるＬＤ
干渉波形について、このピーク２点間の波数および両端
の位相のずれを読み出す。このように温度変化前と変化
後の干渉波形を取得し、ＳＬＤ干渉波形の２つのピーク
間に対するＬＤ干渉波形の波数を調べることで、温度変
化を上記した式（３−１４）より導出する。

【０１１６】（通常の各種の温度計測方法）１）本発明において、光学系の干渉波形で直接計測でき
る値は（ｎ．ｄ）である（ｎは屈折率、ｄは膜厚）。（計測方法−１）温度測定又は電子デバイス用基材処理
装置においてロードロック室あるいは計測用チャンバー
あるいはＯＦＦ・Ｓｙｓｔｅｍ（別途のシステム）で試
料の温度操作を行ない、いくつかの温度Ｔ_ｍ（プロセス
温度Ｔ_ｐを含む）での（α＋β） _ｍを計測する。これに
より、下式が得られる。ここに、（α＋β）_ｐは、プロセス時のサセプター初期
温度に於ける温度係数である（サセプターの温度操作が
自在に出来る事が好ましい）。次に試料を処理室内のサ
セプター上へ移設して、試料の遷移温度Ｔ_tでの計測値
（ｎ_ｔ・ｄ_ｔ）を得る。予め判っている（ｎ_ｐ・ｄ_ｐ）
と比較してその差異がある範囲内になれば、プロセスを
スタートさせる。プロセススタート信号を出す。プロセ
スが開始すると、（ｎ_x・ｄ_x）を計測し、最初はＴ_xが
判らないので、プロセス温度Ｔ_ｐでの（α＋β）_pを用
いて以下の様にＴ_xを算出する。次回の計測からは、Ｔ_x≡Ｔ_m′として、その時点での光
路長計測値を新たに（ｎ_x・ｄ_x）とする。この時には温
度Ｔ_m′での（α＋β)_m′を予め計測しておいた（α＋
β)の温度依存性データから例えばＴ_m′を含む温度帯で
計測した値Ｔ_m、（α＋β)_mで置き変えて、新たに計測
するべき温度をＴ_xとして、以下の様に算出する。以後この操作を繰返す事に依り、各層の温度を計測する
ことができる。算出処理を簡単にする為には、（α＋
β）_pを用いて、全てのＴ_xを算出してもかまわない。あ
るいはＴ_m＞Ｔ_pにおいては、（α＋β）_mの算術平均値
を（α＋β）_m′として全てのＴ_xを算出してもよい。（計測方法−２）ロードロック室あるいは計測チャンバ
ーあるいはＯＦＦ・Ｓｙｓｔｅｍで室温Ｔ_ｒにて（ｎ_ｒ
・ｄ_ｒ）を計測する。上記の計測値から温度係数（α＋
β）_ｒを以下の様に算出する。試料を処理室内のサセプ
ター上へ移設し、温度が一定になるのを待って、温度Ｔ
_ｐにて（ｎ_ｐ・ｄ_ｐ）を計測する。この後プロセスをスタートさせる。プロセスが開始する
と、（ｎ_ｘ・ｄ_ｘ）を計測して、上記の（α＋β）_ｒを
用いて温度Ｔ_ｘを以下の様に算出する。（プロセス実行中の最表面層温度の計測）１）熱処理プロセスの場合は、最表面に形状変化がない
ので、通常の計測方法で対応可能である。２）エッチングプロセスの場合は、マスクの下の層から
の反射光に依る干渉波形を処理し計測する事に依って、
通常の計測方法で最表面層の温度が計測できる。例えば被エッチング領域からの反射光に依る干渉波型を
計測して、温度は、上記のマスク下部の温度と同一と見
做せばエッチング速度を算出する事が可能である。又、（ｎ_ｘ・ｄ_ｘ）＝φでプロセスの終了信号（エンド
ポイント）を出す事ができる。あるいはプロセスを終了
させる事ができる。エッチング深さおよびエッチング速
度を算出する事ができる。（ｎ_ｐ・ｄ_ｐ）はマスク下部の光路長（ｎ_ｘ・ｄ_ｘ）は被エッチング領域の光路長ｔ_ｘは経過時間、ｎ_ｐ＝ｎ_ｘ；温度は同じだから３）成膜プロセスの場合１は、温度による屈折率変化が
大きい波長λ_１と、屈折率変化の小さい波長λ_２の２波
長の光を用いて、成膜後の試料から予めいくつかの物性
値をプロセス温度近傍で得ておく。プロセス時には、２
波長それぞれの光路長（ｎ_λ１・ｄ_λ１）、（ｎ_λ２・
ｄ _λ２）を計測し、上記予めもとめた物性値から温度を
算出する。（好ましい計測方法−１）成膜時の温度、膜厚計測法の一例この場合、低コヒーレンス干渉計で波長を２波長使うこ
とがにより測定することができる。例えばガラス上にシ
リコンを堆積させる場合、温度による屈折率変化の大き
い９８０ｎｍ（λ１）付近のＬＥＤやＳＬＤを使うこと
が好ましい。λ１においてシリコン層の表面と裏面の干
渉ピーク間隔の初期温度からの変化をｎ１ｄ（α＋β
１）ΔＴの光路長変化として計測する。次に１．５μｍ
付近の波長で同様にｎ２ｄ（α＋β２）ΔＴの光路長と
して計測する。ΔＴは初期温度からの温度変化量とす
る。１．５μｍ付近での温度による屈折率変化β２はβ
１に比べると吸収特性から考えて１桁以上小さい、比を
取るとｎ１（α＋β１）／ｎ２（α＋β２）となりｄが
相殺する。この比の温度依存性をあらかじめ計測してお
き温度を算出する。共立出版実験物理学講座６「光学技
術」ｐ３０５−３３０に記載されている方法で予めｎ１
の温度依存性をＯＦＦ・Ｓｙｓｔｅｍで求めておけば、
（例えば表に作成）上記で温度Ｔ_ｘが算出された時例え
ば表からそれに対応するｎ_ｘを逆算し、（ｎ１_ｘ・ｄ）は計測値である。（計測方法−２）プロセス温度Ｔ_ｐの近傍でλ_１に対し
てｎ１は温度依存性を有するが、λ_２に対してｎ２は略
一定である。＊成膜後の資料に温度操作を行ないながら、ＯＦＦ・Ｓ
ｙｓｔｅｍで予め、物性値を計測する。例えば、プロセ
ス初期温度Ｔ_ｐ近傍では、波長λ_１についてはｎ１_ｐ、
α＋β１波長λ_２については、ｎ２、α＋β２（β２≒
φ）。屈折率の計測方法は、例えば共立出版実験物理学講座６
「光学技術」ｐ３０５−３３０年に記載されている。試
料を処理室内のサセプター上に移設し、プロセスを開始
後、“プロセスの開始タイミングは、前記の方法が利用
できる”波長λ_２において、温度Ｔ_ｘの時の光路長（ｎ
２_ｘ・ｄ_ｘ）を計測し、ｎ２ｘ≒ｎ_２であるから、波長λ_１において、光路長の変化式より、又既知の物性
値を用いて、以下の様に温度Ｔ_ｘが算出できる。〔請求
項〕ｎ１_ｐ、（α＋β１）は予め計測したものＴ_ｐは既知ｄ_ｐ＝ｄ_ｘ上記の表を逆に用いて、ｎ１_ｘの時の温度が算出でき
る。３０ｎｍ、λ_２≒１．５μｍ（表面層がＳｉの成膜
の場合）（成膜プロセスの場合）例えば低コヒーレンス干渉計の
干渉強度比を使うことができる。ガラスとシリコンとか
らなる二層の基材を測定に用いる場合の例を以下通常、
測定する層に基板の吸収がない場合は単に各境界の屈折
率から反射強度が｛｜ｎ_Si−ｎ_Vac｜／｜ｎ_Si＋ｎ
_Vac｜｝^２で決まる。１μｍくらいの波長を使うと吸収
があるのでシリコン表面からの反射光量は吸収の分だけ
減り｛｜ｎ_Si−ｎ_Vac｜／｜ｎ_Si＋ｎ_Vac｜｝^２ｅｘｐ
（−ａ２ｄ）となる（ａは吸収係数、ｄは膜厚）シリコンとガラス界面からの反射光量はシリコン層を通
ってこないので｛｜ｎ _Si−ｎ_ｇ｜／｜ｎ_Si＋ｎ_ｇ｜｝^２
となる。デポ時の低コヒーレンス干渉計による光路長の
変化は温度によるｎの変化よりｄの変化による位相変化
の方が通常大きいので、便宜上ｎは一定としてｄを求
め、ａの温度変化による変化をあらかじめ測っておき反
射光量の減り方から温度を算出する。ａの測定方法は、
東京化学同人「ＦＴ−ＩＲの基礎と実際」ｐ４年あるい
は、共立出版実験物理学講座６「光学技術」ｐ３２３〜
３３０に記載されている。５）成膜プロセス時の計測からの新たな信号前記の手法
に依り、ｄ_ｘが計測された時には、下記によればよい。ａ）目標膜厚がある場合は、成膜プロセスの終了信号を
出す事ができる。あるいは、プロセスを終了させる事が
できる。（膜厚・温度センサの構成例）図２２に、本発明におけ
る他の温度測定装置構成例のブロック図を示す。この図
２２においては、ピエゾチューブ型のディレーライン、
３×１カプラ、波長分離カプラ２×２カプラを組合せて
用いることが、図３と異なる。このような図２２の例に
よれば光学系が全ファイバー化され、さらに参照光路と
温度測定光路がほぼ同一となるため、振動・外部温度変
化等の外乱に非常に強いという利点を得ることができ
る。（温度測定に基づくプロセス制御）上記した本発明の温
度測定方法または装置を、デバイス用基材処理方法およ
び装置に使用する態様は、特に制限されない。例えば、
本発明の温度測定方法または装置をＡＰＣ処理（Advanc
ed Process Control）に使用する場合には、例えば、上
記した本発明の温度測定装置（光学回路）により得られ
た温度データを、統計学的に処理して、それに基づき、
プロセス制御を行うことができる。このようなプロセス
制御においては、種々のプロセス・パラメータ（例え
ば、ガス総流量、ガス流量比率、ガス圧力、サセプター
温度、基材表面温度、プラズマ生成電力、バイアス電力
およびＶ_dl、Ｖ_pp等）をモニターして、これらのパラメ
ータが許容範囲内にあれば、「良好」ないし「ＯＫ」と
アウトプットすることができる。仮に、パラメータのう
ち許容範囲内にないものがあれば、「デバイス用基材」
（例えば、ウエハ）の再検査が必要」との警告を発する
か、および／又は「処理システムのイニシャライズない
しはリセットが必要」との警告を発することができる。（エッチングに用いた例）上記した本発明の温度測定方
法を、エッチングに用いて、デバイス用基材処理装置に
用いた例を図２３および２４に示す。図２３は、本発明
の温度測定により得られた温度データ（基材の単一のポ
イント）に基づき、ガス流量等をコントロールする例で
ある。この場合には、例えば処理すべきデバイス用基材
の表面または内部の温度が上昇してエッチングに寄与す
るガス分子の付着係数が減少した場合は、エッチングガ
ス（例えば、ＣＦ系流量）の上昇、電力（解離）の低
下、バイアス低下、および／又は圧力上昇等の種々のプ
ロセス・パラメータを制御することができる。図２４
は、本発明の温度測定により得られた温度データ（基材
の複数のポイント；温度分布）に基づき、ガス流量等を
コントロールする例である。この場合には、例えば、個
々のポイントの温度測定データに基づき、その測定ポイ
ントに対応する基材部分の、上記した種々のプロセス・
パラメータを制御することができる。例えば、周辺の温
度が上昇している場合は、エッチングガスの流量比を周
辺で高くする、あるいは、周辺のプラズマ生成電力を低
減させる、又はサセプタ温度のゾーン制御あるいは静電
チャックの吸着力のゾーン制御することによって基材の
温度を均一にする。（成膜に用いた例）上記した本発明の温度測定方法を、
成膜に用いて、デバイス用基材処理装置に用いた例を図
２５および２６に示す。図２５は、本発明の温度測定に
より得られた温度データ（基材の単一のポイント）に基
づき、成膜用ガス流量等をコントロールする例である。
この場合には、例えば処理すべきデバイス用基材の表面
または内部の温度が上昇して、成膜速度の温度依存性よ
りも、成膜のプリラーサが表面から脱離する特性が顕著
になった場合には、成膜ガス（例えば、Ｓｉ系流量）の
上昇、電力（解離）の低下、バイアス低下、および／又
は圧力上昇等の種々のプロセス・パラメータを制御する
ことができる。図２６は、本発明の温度測定により得ら
れた温度データ（基材の複数のポイント；温度分布）に
基づき、成膜ガス流量等をコントロールする例である。
この場合には、例えば、個々のポイントの温度測定デー
タに基づき、その測定ポイントに対応する基材部分の、
上記した種々のプロセス・パラメータを制御することが
できる。例えば、中心部で温度の上昇がある場合は、サ
セプターの温度は静電系のチャックのゾーン制御機能を
用いて、基材の温度分布を均一にする。あるいは、成膜
ガスの流量比を中心部で増加させる等の操作によって成
膜速度の分布を均一にする。以下、実施例により本発明
を更に具体的に説明する。

【０１１７】

【実施例】実施例１（温度計測実験；光学系の安定性）

【０１１８】上述した図１、３および４、および表１で
説明したシステムを用いて、温度計測実験を行った。

【０１１９】温度計測実験を行うにあたり、本システム
において高精度に実験を行うためには、最初に計測シス
テムの安定性を図ることが極めて好ましい。干渉計の大
気による外乱対策として光ファイバを用いている１つの
理由はここにある。また、振動によって干渉波形に乱れ
が生じるため、光学系の各コンポーネントを配置させて
いる光学定盤においては除振対策を行っている。

【０１２０】次に温度に関する対策に関しても、注意す
る必要がある。システムの温度測定系および変位測定系
の双方において、それぞれの光源から入射された光が光
ファイバカプラによって２つに分波されることは上記し
たシステム構成で述べたが、この際２つの光路に分波さ
れ、温度測定系においては測定試料とコーナーキューブ
プリズムから、また変位測定系においては固定ミラーと
コーナーキューブプリズムから再度光ファイバカプラで
合波されるまでの伝搬光路が一致していることが理想で
ある。これは異なった経路を伝搬することによって、光
ファイバが異なった影響を受けるからであり、最終的に
は得られるデータにも何らかのノイズが生じるためであ
る。しかし、物体光と参照光が同じ光ファイバ内を伝搬
するのではないため、先端は各反射を得るために単独に
設置したが、少なくとも同一経路に近づけるために、温
度測定系のコリメートファイバ２本と変位測定系のコリ
メートファイバ２本をそれぞれ断熱材で覆い、またそれ
らを一本にして断熱材で覆うことで外部からの熱変動は
なるべく同等になるように注意をした。

【０１２１】そして、上記システム構成においても説明
したように、ヒータおよび測定試料は同一ケース内に設
置することで、ヒータの温度上昇時に周囲の光学系に影
響を与えないようにしておき、その他の部分を箱で覆う
ことで光学系全体の一定温度制御を行った。

【０１２２】次項に示す図９では光学系全体を箱で覆っ
ていない場合、図１０においては光学系全体を箱で覆っ
た場合について、ボイスコイルモータを駆動させずに、
変位測定系からのデータを取り、どちらの場合において
も２０ｓ測定を行った。時間を横軸にとり、出力電圧を
縦軸にとった。

【０１２３】図９、図１０を比較すると、光学系が不安
定になるときのグラフの振れ幅は出力電圧が、３Ｖ〜８
Ｖの範囲で変化することを確認している。光学系の安定
を図っていない場合においては、７ｓ〜８ｓで安定性が
崩れるが、光学系の安定性を図った場合においては２０
ｓ安定していることが図からも読み取れる。

【０１２４】このことから、安定した光学系において
は、少なくとも測定時間２０ｓの間であれば、正確なデ
ータが得られるものと考えられる。

【０１２５】実施例２（Ｓｉ単層における理論解析と実験）

【０１２６】実施例１で用いたシステム構成において、
ヒータの温度を上げた際に、Ｓｉ単層において温度測定
系で得られるＳＬＤ干渉波形がどのように変化するかに
ついて解析を行った。「低コヒーレンス干渉計」の項で
説明した光干渉強度の式をもとに、線膨張率と屈折率変
化の温度係数はそれぞれ

【０１２７】

【数２５】として計算を行い、Ｓｉの厚さが３６４．６μｍにおい
て、温度を２５℃から２００℃に上げた場合において表
面から裏面までの距離を波数で表したときの解析結果を
以下の図１１（ａ）および（ｂ）に示す。図１１（ａ）
に２５℃におけるＳｉの表面と裏面間の解析による干渉
波形を示し、この結果から２つのピーク間の距離は解析
結果から波数にして１６１８．５であった。同様に図１
１（ｂ）においては、２００℃でのＳｉの表面と裏面間
の距離は波数にして１６４１．１が得られた。

【０１２８】図１１（ａ）、（ｂ）の比較だけではずれ
を判断しにくいため、次に温度上昇に伴うピーク間のず
れを確認するために、右ピークのみを拡大した干渉波形
を図１２（ａ）、（ｂ）と共に示す。

【０１２９】この結果、図１２のグラフ上では約２２．
６フリンジの差があることが分かる。この２２．６フリ
ンジの差は、先ほどの表面裏面間の距離差であり、温度
上昇による変化に基づくことが分かる。

【０１３０】これら２つの干渉波形の比較だけでははっ
きりと差を確認することができないため以下に各干渉波
形の右ピークの横軸、縦軸を拡大したものを図１２
（ａ）、（ｂ）に示す。

【０１３１】これらの図１２（ａ）、（ｂ）に示される
ように２５℃と２００℃においてＳｉの表面および裏面
間の位相にずれが生じていることが分かる。

【０１３２】実施例３（Ｓｉ単層における実験）

【０１３３】Ｓｉ単層についての実験を、実施例１と同
様のシステムを用いて行った。

【０１３４】最初に室温（２５℃）において、本システ
ムの光学系から実際に得られるデータ、検出された干渉
波形をもとに説明する。この実験を行った際のシステム
の主なパラメータは以下の通りであった。・Ｓｉ厚さ：約３６０μｍ・Ｓｉ層温度：２５℃ ・ボイスコイルモータ移動距離：３．０ｍｍ・ボイスコイルモータ駆動周波数：０．４Ｈｚ

【０１３５】このときに温度測定系から得られるＳＬＤ
干渉波形と変位測定系から得られるＬＤ干渉波形を、図
１３の（ａ）〜（ｄ）に示す。

【０１３６】この解析結果において、Ｓｉの表面と裏面
における干渉波形を示したが、実際に得られた干渉波形
と比較すると解析と同様左右に２つのピークが観測され
るが、この２つの干渉波形の干渉強度に差があることが
分かる。図１３の最上部に測定試料Ｓｉと入射光の関係
を簡略化して掲載した。図１３に示すように測定する上
でＳｉの左側が表面であり、右側が裏面である。空気の
屈折率を１としてＳｉの屈折率は３．４４であることか
ら、空気とＳｉ面における反射率Ｒは０．３０２であ
り、約３０％の反射があることが分かる。またＳｉにお
いて、波長１．５５μｍの光の吸収は非常に少ないこと
が知られているため、残りの７０％の内、裏面において
再度３０％が反射されるので、元の約２１％の光が反射
されることになる。従って、２つのピークの左側がＳｉ
表面における干渉結果であり、右側がＳｉ裏面における
干渉結果である。この結果から、この干渉強度差は「層
構造体の温度測定」において説明した反射率の影響であ
ることが分かる。

【０１３７】前述したパラメータからボイスコイルモー
タの移動速度ｖは約２．４ｍｍ／ｓである。またこの計
測において観測されるドップラーシフト周波数ｆ_Ｄはｆ
_Ｄ＝２ｖ／λの計算から約３．１０ｋＨｚとなり、図１
３の（ｃ）と（ｄ）に示したそれぞれの拡大波形から、
ＳＬＤ干渉波形においてもＬＤ干渉波形においても実験
値と一致していることが分かる。

【０１３８】次に波数カウントプログラムによるＳＬＤ
干渉波形の２つのピーク間に対するＬＤの干渉波形の波
数を読み取った結果、室温（２５℃）において１６１
８．５０であった。ボイスコイルモータのように前後に
往復する駆動機構を用いた干渉計において、一方向への
移動距離をｌとしたとき、

【０１３９】２ｌ＝ｍλ（ｍ：整数）を満たす場合に極大を示す。このことから、図１３の
（ｃ）にある拡大波形の１周期に相当する距離は半波長
０．７７５μｍとなる。このことから、１６１８．５０
ある波数に対するＳｉ層の光路長は約１２５４．３μｍ
であり、Ｓｉの屈折率が３．４４であることから、実験
で求められるＳｉの厚さは約３６４．６μｍとなりほぼ
一致していることが分かる。（熱源ヒータの温度を変化させた場合）

【０１４０】次に、熱源ヒータの温度を変化させること
によって、ヒータに接触させた測定試料Ｓｉの温度を上
昇させたときに検出されるＳＬＤ干渉波形の表面と裏面
間の距離の変化即ち、ピーク間に対する波数の変化を調
べた。

【０１４１】ヒータの温度上昇に伴う測定試料Ｓｉ層の
温度を先に調べておく必要があるため、ヒータの温度を
横軸にとり、熱電対を用いて測ったＳｉ層の表面温度を
縦軸にとったグラフを図１４に示した。横軸は初期値と
してヒータの温度を室温（２５℃）として測定し、後は
４０℃から測定間隔２０℃ごとにとり、最大２００℃ま
での測定を行った。グラフ内に示した各数値は縦軸のＳ
ｉ表面層の温度を明確にするために記したものである。
このグラフから、高温部においてはヒータの温度が完全
にＳｉ層に伝わっていないことが分かる。これはヒータ
の熱の一部が外気に伝わるか、またＳｉ層の熱が外気に
伝わり、いくらかの損失があると考えられる。

【０１４２】次にヒータ温度を横軸にとり、縦軸に温度
測定系で検出されるＳＬＤ干渉波形のピーク間の変化を
変位測定系から得られるＬＤ干渉波形の波数で測定した
結果と理論解析から求めた波数をとったグラフを図１５
に示す。初期値は室温（２５℃）とし、４０℃以降２０
℃ごとに測定を行った。

【０１４３】用いたＳｉの厚さが実験から約３６４．６
μｍであることが上記の結果から得られたので、この値
をもとに温度変化させたときの解析を既に上記（Ｓｉ単
層における測定）で示した。図１５において、上述した
Ｓｉに関する線膨張率と屈折率変化の温度係数を考慮
し、温度上昇による波数の理論値と、実験で得られたデ
ータと共に示した。

【０１４４】この結果から、理論値で求めた波数と、実
験で得られた各温度でのＳＬＤ干渉波形のピーク間に対
するＬＤ干渉波形の波数は温度に対する傾きが少々異な
っている。

【０１４５】ここで、この傾きの誤差の主要因について
式（３−１４）から考察する。式（３−１４）はＳｉＯ
_２を例に説明してあるが、Ｓｉについても同様の式とな
るので添字のＳｉＯ_２をＳｉに読み換えると、

【０１４６】

【数２６】となる。

【０１４７】Ｓｉの場合、ｎ_Ｓｉ＝３．４４、ｄ_Ｓｉ＝
３６０μｍ、α_Ｓｉ＝２〜４×１０ ^−６℃^−１、β_Ｓｉ
＝５〜６×１０^−５℃^−１、ΔＴ＝２００℃−２５℃＝
１７５℃で考えると、α_Ｓｉ≪β_Ｓｉより、光路長の変
化は２×Δｌ_Ｓｉとなるので、

【０１４８】

【数２７】となり、Ｓｉの光路ずれによる変化、または論文から引
用したの値の測定誤差、熱電対による温度計測誤差が誤
差要因と考えられる。

【０１４９】例えば、光路ずれによる変化が主要因とす
ると、５フリンジずれるためには、２Δｌ_Ｓｉ＝５×
１．５５μｍより、Δｄ_Ｓｉ≒９４μｍとなり、これほ
どずれることは考えにくい。また熱電対による温度計測
誤差もΔＴ≒４６℃μｍとなり、これが原因とは考えら
れない。β_Ｓｉの測定誤差を考えると、Δβ_Ｓｉ＝１．
４×１０^−５℃^−１となり、β_Ｓｉ測定値が２００℃で
６．０×１０^−５℃^−１から７．４×１０^−５℃^−１程
度になれば説明できる。

【０１５０】よってこの直線の傾き誤差は引用論文の測
定誤差又は本システムの振動等の外乱による測定誤差に
起因するものと考えられる。

【０１５１】また、直線からの測定値のずれは、主に計
測中の振動による外乱が主要因であると考えられる。

【０１５２】本実験結果から、Ｓｉ層の温度が２５℃と
１９３℃で２８．７フリンジ異なることが分かった。本
実験結果から、１フリンジで約５．８℃の温度変化を知
ることができるが、１℃以下の分解能を実現するために
は１／６フリンジ以下の分解能を必要とし、振動等の外
乱の抑制が極めて好ましいことが分かる。

【０１５３】実施例４（ＳｉＯ_２単層による実験）

【０１５４】実施例３（Ｓｉ単層による実験）と同様
に、ＳｉＯ_２単層についての実験結果を示す。システム
の主なパラメータは以下の通りであった。・ＳｉＯ_２厚さ：約１ｍｍ・Ｓｉ層温度：２５℃ ・ボイスコイルモータ移動距離：３．０ｍｍ・ボイスコイルモータ駆動周波数：０．３Ｈｚ

【０１５５】このときに温度測定系から得られるＳＬＤ
干渉波形と変位測定系から得られるＬＤ干渉波形を図１
６の（ｅ）から（ｈ）に示す。実際に得られた干渉波形
に左右に２つのピークが観測されるが、今回はこの２つ
の干渉波形の出力に差がほとんど見られない。ＳｉＯ_２
の屈折率は１．４６であることから、空気とＳｉＯ_２面
における反射率Ｒは０．０３５であり、約３．５％の反
射を得る。残りの９６．５％の内、裏面において再度
３．５％が反射され、その結果元の約３．４％の光が反
射されることになる。２つのピークの左側がＳｉＯ_２表
面における干渉波形であり、右側がＳｉＯ_２裏面におけ
る干渉波形である。上記パラメータからボイスコイルモ
ータの移動速度ｖは約１．８ｍｍ／ｓである。またこの
計測において観測されるドップラーシフト周波数ｆ_Ｄは
約２．３２ｋＨｚとなり、ＳＬＤ干渉波形においてもＬ
Ｄ干渉波形においても実験値と一致していることが分か
る。

【０１５６】次に波数カウントプログラムによるＳＬＤ
干渉波形の２つのピーク間に対するＬＤの干渉波形の波
数を読み取った結果１９２７．６であった。ＳｉＯ_２に
関しては、温度依存性のデータが入手できなかったため
に、線膨張率、屈折率変化の温度係数βを

【０１５７】

【数２８】として一定値を用いる。

【０１５８】このことから、１９２７．６の波数に対す
るＳｉＯ_２層内の光路長は１４９３．９μｍであり、Ｓ
ｉＯ_２の屈折率が１．４６であることから、実験で求め
られるＳｉＯ_２の厚さは約１０２３．２μｍとなりほぼ
一致していることが分かる。また、熱源ヒータの温度を
変化させることによって、ＳｉＯ_２の温度を上昇させた
ときに熱電対で測定した表面の温度を調べた。この結果
を図１７に示す。

【０１５９】次にヒータ温度を横軸にとり、縦軸に温度
測定系で検出されるＳＬＤ干渉波形ピーク間の光路長を
変位測定系から得られるＬＤ干渉波形の波数で測定した
結果をとったグラフを図１８に示す。

【０１６０】図１７より、ＳｉＯ_２は熱伝導率が低いた
め、図１４のＳｉと比較すると表面温度が低くなってい
ることが分かる。また、図１８から、Ｓｉと同様理論値
に対して高温になるにつれて差が大きくなっているが、
これは理論解析でβ_ＳｉＯ２が温度により一定と仮定し
たことが誤差の主要因であると考えられる。しかしなが
ら、この測定結果から逆にβ_SiO2の温度依存性が評価で
き、この評価した値を用いることで温度計測は可能とな
る。

【０１６１】また上記の実験においてはＳｉＯ_２層の温
度が２５℃と１８５℃で５．４フリンジ異なることが分
かった。実験結果から、１フリンジで約２９．６℃の温
度変化を知ることができ、１℃の分解能を実現するには
フリンジの約１／１０精度での計測が必要であることが
分かる。

【０１６２】実施例５（シリコン・石英の層構造体を用いた温度測定）

【０１６３】Ｓｉ、ＳｉＯ_２を重ね合わせた構造を用い
て測定を行った。このとき、Ｓｉ、ＳｉＯ_２それぞれの
層厚が３６０μｍ、１ｍｍであり、光路長はそれぞれ
１．２３μｍ、１．４６μｍであるため、重ね合わせた
場合、厚みは１．３６ｍｍ、光路長は２．６９ｍｍにな
るため、駆動距離は２．６９ｍｍ以上が必要である。ボ
イスコイルモータに３．０Ｖの電圧をかけ、駆動距離を
３．６ｍｍとし、動作周波数を０．１Ｈｚ、移動速度約
０．３６ｍｍ／ｓで駆動させる。この場合も、単体のと
きと同様に表面温度を熱電対で直接測定し、裏面の温度
をヒータの温度として測定を行った。

【０１６４】図１９に示すように、Ｓｉを上側、ＳｉＯ
_２を下側として重ね合わせたときの温度測定を行った。
上層のＳｉ層についての測定結果を図２０（ａ）に示
す。この結果から、Ｓｉ単体と層構造体のＳｉ層の近似
直線を比較すると、層構造体の方の傾きがＳｉ単体の傾
きより小さくなっていることが分かる。また層構造体で
のＳｉの測定値の方がわずかに小さい値をとっている。
これは、ヒータとＳｉの間に熱伝導性の良くないＳｉＯ
２を置いているため、ヒータの温度がＳｉ層に充分伝わ
っていないためであると考えられる。図２０（ａ）と図
１４から層構造体のＳｉ層とＳｉ単体ではヒータ温度２
００℃で約２０℃の温度差があることになる。

【０１６５】一方、ヒータの温度に対する熱電対で測定
したＳｉの表面温度を図２１に示す。このグラフと図１
４のＳｉ単体の表面温度を比較すると、２００℃で約１
５℃ほどの差があり、５℃程度の差はあるがほぼ一致す
ることが分かった。また、層構造体のＳｉＯ_２層とＳｉ
Ｏ_２単体の波数変化を図２０（ｂ）に示す。これから、
測定値に多少のばらつきはあったが、両者の値はほとん
ど変化がないことが分かる。これは、ＳｉＯ_２層がヒー
タに接しており単体の時とＳｉＯ_２層の温度は変わらな
いためであると考えられる。

【０１６６】上記実施例に示したように、光ファイバ型
低コヒーレンス干渉計を用いた層構造体の温度計測シス
テムを構築した。

【０１６７】システムの参照ミラー駆動機構としてコー
ナーキューブプリズムとボイスコイルモータを用いるこ
とにより、長深度測定の安定化を図った。また、半導体
レーザを用いた光ファイバ型干渉計を用いることによ
り、参照ミラーの変位を高精度に測定できるようにし
た。

【０１６８】上記実施例では、Ｓｉ基材単体に関して、
温度を上げたとき光路長の変化を理論解析により調べ
た。次に、Ｓｉ、ＳｉＯ_２基材を用いて、それぞれに対
して実際に温度測定を行った。温度上昇に伴い、温度測
定系で得られる干渉波形と変位測定系で得られる干渉波
形との比較から、線膨張率と屈折率の変化に伴って、温
度変化前と温度変化後では各層の光路長が変化すること
を確認した。その結果、ヒータの温度上昇による光路長
の変化は理論解析結果と少々誤差を生じた。考察の結
果、理論解析に用いた屈折率変化の温度係数βの精度、
もしくは測定時の振動による外乱の影響によるものと考
えられる。

【０１６９】上記した測定結果から、厚みが約３６０μ
ｍのＳｉを用いた場合と厚みが約１０００μｍのＳｉＯ
_２の場合、１℃の分解能を得るには、それぞれＬＤ干渉
波形の１／６フリンジと１／１０フリンジ以上の分解能
が必要であることが分かった。

【０１７０】ＳｉとＳｉＯ_２からなる層構造体について
も同様に測定し、ヒータ直上のＳｉＯ_２層は単体とほと
んど同じ波数変化を示したが、ＳｉＯ_２上部のＳｉ層は
Ｓｉ単体の時と比較してわずかに波数変化が少なく、直
接Ｓｉ層の表面を熱電対で測定した値とほぼ一致した。

【０１７１】これによりこれらの実施例で使用したシス
テムにより層構造体の各層の温度を分離して測定可能で
あることが確認できた。

【０１７２】

【発明の効果】上述したように本発明によれば、基材の
最表面層等の温度を直接計測することが可能な温度測定
方法が提供される。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明において使用可能な低コヒーレンス干渉
計の一例を示すブロック図である。

【図２】温度変化による位相のずれの一例を示すグラフ
である。

【図３】本発明において使用可能な温度測定用のシステ
ム構成の一例を示すブロック図である。

【図４】本発明において使用したのシステム構成の例を
示す写真である。

【図５】Ｓｉの各温度における線膨張率を示すグラフで
ある。

【図６】波長１．５５μｍにおけるＳｉの屈折率変化の
温度係数を示すグラフである。

【図７】マイケルソン干渉計の構成を示す概略図であ
る。

【図８】プログラムにより描画したＳＬＤ干渉波形およ
びＬＤ干渉波形を示す図である。

【図９】光学系の安定化が無い場合のＬＤ干渉波形の出
力電圧を示すグラフである。

【図１０】光学系の安定化を図った場合のＬＤ干渉波形
の出力電圧を示すグラフである。

【図１１】解析結果に基づくＳｉの表面と裏面における
干渉波形を示すグラフである。

【図１２】図１１の裏面位置における干渉波形の拡大図
を示すグラフである。

【図１３】入射光と測定試料Ｓｉの配置図（上部）、温
度測定系から得られるＳＬＤ干渉波形（ａ）、（ｃ）、
変位測定系から得られるＬＤ干渉波形（ｂ）、（ｄ）を
示す図である。（ｃ）および（ｄ）は、測定試料Ｓｉの
表面干渉波形の拡大図である。

【図１４】ヒータの温度に対するＳｉ層の表面温度を示
すグラフである。

【図１５】Ｓｉ単層の温度上昇に伴うＳＬＤ干渉波形の
ピーク間に対するＬＤ干渉波形の波数理論値および実験
値を示すグラフである。

【図１６】温度測定系から得られるＳＬＤ干渉波形
（ｅ）、（ｇ）と、変位測定系から得られるＬＤ干渉波
形（ｆ）、（ｈ）を示すグラフである。（ｇ）および
（ｈ）は測定試料ＳｉＯ_２の表面干渉波形の拡大図を示
す。

【図１７】ヒータの温度に対するＳｉＯ_２層の表面温度
を示すグラフである。

【図１８】ＳｉＯ_２単層の温度上昇に伴うＳＬＤ干渉波
形のピーク間に対するＬＤ干渉波形の波数理論値および
実験値を示すグラフである。

【図１９】実施例で用いた多層構造を示す模式斜視図で
ある。

【図２０】Ｓｉ、およびＳｉＯ_２層構造体を用いた温度
測定結果を示すグラフである。

【図２１】ヒータの温度に対する熱電対によるＳｉの表
面測定結果を示すグラフである。

【図２２】本発明の温度測定装置の他の態様を示すブロ
ック図である。

【図２３】本発明の温度測定装置を電子デバイス処理装
置に応用した態様の例を示す模式断面図である。

【図２４】本発明の温度測定装置を電子デバイス処理装
置に応用した態様の例を示す模式断面図である。

【図２５】本発明の温度測定装置を電子デバイス処理装
置に応用した態様の他の例を示す模式断面図である。

【図２６】本発明の温度測定装置を電子デバイス処理装
置に応用した態様の他の例を示す模式断面図である。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者岡村康行兵庫県三田市あかしあ台４丁目２番地Ａ− 103 (72)発明者椎名達雄和歌山県和歌山市楠見中155−２西村グリーンハイツ303 (72)発明者石井信雄東京都港区赤坂五丁目３番６号東京エレクトロン株式会社内Ｆターム(参考） 2F056 VF13 VF15 VF16

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】温度を測定すべき基材の表面又は裏面に
光を照射して、該基材からの反射光と、参照光との干渉
を測定することにより、前記基材の表面、裏面および／
又は内部の温度を測定することを特徴とする温度測定方
法。
【請求項２】前記光が、低コヒーレンス光である請求
項１に記載の温度測定方法。
【請求項３】前記反射光および参照光が、同一の光源
からスプリットされた光であり、且つ該参照光が所定の
光路長に対応する光である請求項１または２に記載の温
度測定方法。
【請求項４】温度を測定すべき基材表面と反対側の裏
面側から、前記光を照射する請求項１〜３のいずれかに
記載の温度測定方法。
【請求項５】温度を測定すべき基材表面と同じ側か
ら、前記光を照射する請求項１〜３のいずれかに記載の
温度測定方法。
【請求項６】温度を測定すべき基材の表面または裏面
に光を照射して、該基材からの反射光と参照光との干渉
を測定することにより、前記基材の表面、裏面および／
又は内部の温度を測定し、該測定結果に基づき、装置の操作変数を調整および／又
は制御することを特徴とする制御方法。
【請求項７】前記光が低コヒーレンス光である請求項
６に記載の制御方法。
【請求項８】前記測定すべき温度が基材表面または内
部の温度であり、且つ前記変数が、前記基材を保持する
ためのサセプターの温度である請求項６に記載の制御方
法。
【請求項９】前記測定すべき温度が基材表面または内
部の温度であり、且つ前記変数が、前記基材を含む容器
内に供給すべきガスの総流量、ガス流量比率、ガス圧
力、プラズマ生成電力、バイアス電力からなる群から選
ばれる１以上のプロセスパラメータである請求項６に記
載の制御方法。
【請求項１０】前記測定すべき温度が基材表面または
内部の温度分布であり、且つ前記変数が、サセプター温
度のゾーン制御、サセプター静電チャックの吸着力ゾー
ン制御、プラズマ生成電力のゾーン制御からなる群から
選ばれる１以上である請求項６に記載の制御方法。
【請求項１１】前記測定すべき温度が基材表面または
内部の温度分布であり、且つ前記変数が、前記基材を含
む容器内に供給すべきガスの総流量またはその分布、ガ
ス流量比率またはその分布、ガス圧力、プラズマ生成電
力、バイアス電力からなる群から選ばれる１以上である
請求項６に記載の制御方法。
【請求項１２】前記測定すべき温度がプロセス中の表
面または内部の温度履歴であり、且つ前記変数の調整お
よび／又は制御が、該処理結果の判断に基づく後続する
デバイス基材処理を制御する目的でのデータの統計的処
理の一環として行われる請求項６に記載の制御方法。
【請求項１３】温度を測定すべき基材の表面または裏
面に光を照射して、該基材から反射光と参照光との干渉
を測定することにより、前記基材の表面、裏面および／
又は内部の温度を測定し、該測定結果に基づき、前記基材の処理に関連する変数を
調整および／又は制御することを特徴とする処理方法。
【請求項１４】前記光が低コヒーレンス光である請求
項１３に記載の処理方法。
【請求項１５】前記基材の処理が、該基材上の成膜で
ある請求項１２に記載の処理方法。
【請求項１６】前記処理前の前記基材の表面温度を計
測して、該処理の開始時点を判断する請求項１５に記載
の処理方法。
【請求項１７】前記処理中に、最表面層の温度および
／又は膜厚を計測して、該処理の終了時点を判断する請
求項１５に記載の処理方法。
【請求項１８】前記処理の開始が、プラズマ生成電力
或いは／およびバイアス電力の投入によって行われる請
求項１５に記載の処理方法。
【請求項１９】前記処理中の中間層の温度を計測し
て、それを最表面（その上に成膜されている基材の表
面）の温度として代用する請求項１５に記載の処理方
法。
【請求項２０】前記中間層が最表面から第２番目の層
である請求項１６に記載の処理方法。
【請求項２１】前記基材の処理が、該基材上のエッチ
ングである請求項１３に記載の処理方法。
【請求項２２】前記処理前の前記基材の表面温度を計
測して、該処理の開始時点を判断する請求項２１に記載
の処理方法。
【請求項２３】前記処理の開始が、プラズマ生成電力
或いは／およびバイアス電力の投入によって行われる請
求項２１に記載の処理方法。
【請求項２４】前記処理中の表面から第二層目の温度
を計測して、それを最表面（エッチングされている）温
度として代用する請求項２１に記載の処理方法。
【請求項２５】温度を測定すべき基材の表面又は裏面
に光を照射するための光照射手段と、該光を、参照光と測定光とにスプリットするためのスプ
リッターと、該参照光を反射するための参照光反射手段と、該参照光反射手段から反射する光の光路長を変化させる
ための光路長変化手段と、前記基材からの反射光と、前記参照光反射手段からの参
照光との干渉を測定するための受光手段とを含み、前記干渉の測定に基づいて、前記基材の表面、裏面およ
び／又は内部の表面の温度を測定することを特徴とする
温度測定装置。
【請求項２６】前記光が低コヒーレンス光である請求
項２５に記載の温度測定装置。
【請求項２７】前記干渉が、参照光における光路長変
化に対応するものである請求項２５に記載の温度測定装
置。
【請求項２８】前記干渉が、参照光における位相のズ
レに対応するものである請求項２５に記載の温度測定装
置。
【請求項２９】更に、前記参照光反射手段の変位を測
定するための変位測定手段を含む請求項２５に記載の温
度測定装置。
【請求項３０】デバイス用基材に処理を行うための処
理室と、該処理室内に配置されるべき基材表面、裏面および／又
は内部の表面の温度を測定するための温度測定手段とを
含むデバイス用基材処理装置であって；前記温度測定手
段が、温度を測定すべき基材の表面又は裏面に光を照射
するための光照射手段と；該光を、参照光と測定光とに
スプリットするためのスプリッターと；該参照光を反射
するための参照光反射手段と；該参照光反射手段から反
射する光の光路長を変化させるための光路長変化手段
と；前記基材からの反射光と、前記参照光反射手段から
の参照光との干渉を測定するための受光手段とを含むこ
とを特徴とするデバイス用基材処理装置。
【請求項３１】前記光が低コヒーレンス光である請求
項３０に記載のデバイス用基材処理装置。
【請求項３２】前記温度測定結果に基づき、前記処理
のための変数を調整および／又は制御する制御手段を更
に含む請求項３０または３１に記載のデバイス用基材処
理装置。
【請求項３３】前記基材の処理が、該基材上の成膜で
ある請求項３０〜３２のいずれかに記載のデバイス用基
材処理装置。
【請求項３４】前記基材の処理が、該基材上へのエッ
チングである請求項３０〜３２のいずれかに記載のデバ
イス用基材処理装置。
【請求項３５】前記基材の処理が該基材のアニールで
ある請求項３０〜３２のいずれかに記載のデバイス用基
材処理装置。