JP2006194679A - Temperature/thickness measuring device, temperature/thickness measuring method, temperature/thickness measuring system, controlling system, and controlling method - Google Patents
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Abstract
Description
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,内部層などの温度又は厚さを正確に測定可能な温度/厚さ測定装置,温度/厚さ測定方法,温度/厚さ測定システム,制御システム,制御方法に関する。 The present invention relates to a temperature / thickness measuring apparatus, a temperature / thickness measuring method, a temperature / thickness measuring device capable of accurately measuring the temperature or thickness of a measurement object such as a front surface, back surface, and inner layer of a semiconductor wafer or a liquid crystal substrate. The present invention relates to a measurement system, a control system, and a control method.
例えば基板処理装置により処理される被処理基板例えば半導体ウエハ(以下,単に「ウエハ」とも称する。)の温度などを正確に測定することは,成膜やエッチングなど種々の処理の結果によりウエハ上に形成される膜やホールなどの形状,物性等を正確にコントロールする点からも極めて重要である。このため,従来より例えば抵抗温度計や,基材裏面の温度を測定する蛍光式温度計等を利用した計測法など様々な方法によってウエハの温度計測がなされている。 For example, accurate measurement of the temperature of a substrate to be processed, for example, a semiconductor wafer (hereinafter also simply referred to as “wafer”) processed by a substrate processing apparatus is performed on the wafer according to the results of various processes such as film formation and etching. This is extremely important from the viewpoint of accurately controlling the shape and physical properties of the film and holes to be formed. For this reason, the temperature of a wafer has been conventionally measured by various methods such as a resistance thermometer and a measurement method using a fluorescence thermometer for measuring the temperature of the back surface of a substrate.
近年では,上述したような従来の温度計測方法では困難だったウエハの温度を直接計測することができる温度計測方法や装置も研究されている(例えば特許文献1参照)。このような温度測定装置の具体例を図19及び図20を参照しながら説明する。図19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20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。 In recent years, a temperature measurement method and apparatus capable of directly measuring the wafer temperature, which has been difficult with the conventional temperature measurement method as described above, have been studied (see, for example, Patent Document 1). A specific example of such a temperature measuring device will be described with reference to FIGS. FIG. 19 is a diagram for explaining the principle of a conventional temperature measuring device, and FIG. 20 is a diagram conceptually showing an interference waveform measured by the temperature measuring device.
図19に示す温度測定装置10は,例えばマイケルソン干渉計を基本とした低コヒーレンス干渉計を利用したものである。温度測定装置10は,例えば低コヒーレンス性を持つSLD(Super Luminescent Diode)より構成される光源12と,この光源12の光を参照ミラー20へ照射する参照光及び測定対象物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。
The
このような温度測定装置10においては,光源12からの光がビームスプリッタ14により参照光と測定光との2つに分けられ,測定光は測定対象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。
In such a
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19における矢印方向)に駆動させ,参照光の光路長を変化させることにより,測定対象物の各層(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20に示すような干渉波形が検出される。その結果,測定対象物の深度方向の温度測定が可能となる。
Therefore, when the temperature is measured, the
例えば,図20において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,測定対象物は膨張する。このとき測定対象物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。
For example, in FIG. 20, when the measurement object is heated by a heater or the like and the temperature changes, the measurement object expands. At this time, since the refractive index of each layer of the
ところで,上述したような温度測定装置では,ウエハの温度のみならず,基板処理装置の処理室内に設けられる上部電極の電極板などの温度についても測定可能である。しかも,この場合,ウエハの温度と電極板などの温度を一度に測定できれば便利である。すなわち,コストを極力抑えながら,簡単に複数の温度対象物の温度を測定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。 By the way, the temperature measuring apparatus as described above can measure not only the temperature of the wafer but also the temperature of the electrode plate of the upper electrode provided in the processing chamber of the substrate processing apparatus. In this case, it is convenient if the temperature of the wafer and the temperature of the electrode plate can be measured at once. That is, it is possible to easily measure the temperatures of a plurality of temperature objects while minimizing costs, and to reduce the labor and time required for temperature measurement as much as possible.
しかしながら,例えばウエハと上部電極の電極板などのように,対向して配置された複数の測定対象物の温度を測定する場合には,次のような問題が考えられる。例えば光源からの測定光を光ファイバにより伝送する場合には,ウエハの温度を測定するための光ファイバは処理室の下方から取り回し,上部電極の電極板を測定する光ファイバは処理室の上方から取り回すようにすることが考えられる。ところが,このようにすると,同じ光源からの測定光を処理室の上下から光ファイバを取り回すことになるので,このような光ファイバの取り回しは困難であり,温度測定装置の設置に手間がかかるという問題がある。 However, the following problems can be considered when measuring the temperature of a plurality of measurement objects arranged opposite to each other, such as an electrode plate of a wafer and an upper electrode. For example, when measuring light from a light source is transmitted through an optical fiber, the optical fiber for measuring the temperature of the wafer is routed from below the processing chamber, and the optical fiber for measuring the electrode plate of the upper electrode is from above the processing chamber. It is conceivable to manage them. However, if this is done, the measurement light from the same light source will be routed from the top and bottom of the processing chamber, so it is difficult to route such an optical fiber, and it takes time to install the temperature measurement device. There is a problem.
この点,ウエハの温度を測定するための光ファイバと上部電極の電極板の温度を測定するための光ファイバとを共に処理室の上方から取り回すようにすればよいとも考えられる。ところが,このようにすると,上部電極の電極板の下側に離間してウエハが配置される位置関係にあるため,ウエハ上に測定光を照射するには,測定対象物である上部電極の電極板に,他の測定対象物であるウエハへ測定光を照射する光ファイバを通すための孔を形成しなければならないという問題がある。これでは,測定対象物に余計な孔が必要となるとともに,その孔を形成する手間もかかる。 In this regard, it is considered that both the optical fiber for measuring the temperature of the wafer and the optical fiber for measuring the temperature of the electrode plate of the upper electrode may be routed from above the processing chamber. However, in this case, since the wafer is positioned so as to be spaced apart below the electrode plate of the upper electrode, in order to irradiate the measurement light on the wafer, the electrode of the upper electrode that is the measurement object is used. There is a problem that a hole for passing an optical fiber for irradiating measurement light to a wafer which is another measurement object must be formed in the plate. This requires an extra hole in the object to be measured and also takes time to form the hole.
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,対向して配置された複数の測定対象物の温度又は厚さを測定する際に,温度/厚さ測定装置の取付けの手間を軽減することができ,測定対象物に他の測定対象物を測定するための測定光を通すための孔を形成することなく,複数の測定対象物の温度又は厚さを一度に測定することができる温度/厚さ測定装置等を提供することにある。 Therefore, the present invention has been made in view of such a problem, and an object of the present invention is to measure the temperature / thickness when measuring the temperature or thickness of a plurality of measurement objects arranged opposite to each other. It is possible to reduce the time and effort of mounting the measuring device, and it is possible to reduce the temperature or thickness of a plurality of measuring objects without forming a hole through which measuring light for measuring other measuring objects passes. An object of the present invention is to provide a temperature / thickness measuring device or the like that can measure the thickness at once.
上記課題を解決するために,本発明のある観点によれば,対向して配置された複数の測定対象物の温度又は厚さを光の干渉に基づいて測定する温度/厚さ測定装置であって,前記各測定対象物を透過し反射する波長を有する光を照射する光源と,前記光源からの光を測定光と参照光とにスプリットするためのスプリッタと,前記スプリッタからの参照光を反射するための参照光反射手段と,前記参照光反射手段から反射する参照光の光路長を変化させるための光路長変化手段と,前記スプリッタからの参照光を前記参照光反射手段へ向けて照射する参照光照射位置まで伝送する参照光伝送手段と,前記スプリッタからの測定光を前記複数の測定対象物へ向けて前記各測定対象物を透過するように照射する測定光照射位置まで伝送する測定光伝送手段と,前記各測定対象物から反射する各測定光と,前記参照光反射手段から反射する参照光との光の干渉を測定するための受光手段とを備えたことを特徴とする温度/厚さ測定装置が提供される。 In order to solve the above problems, according to an aspect of the present invention, there is provided a temperature / thickness measuring apparatus that measures the temperature or thickness of a plurality of objects to be measured that are opposed to each other based on light interference. A light source that emits light having a wavelength that passes through and reflects each measurement object, a splitter that splits the light from the light source into measurement light and reference light, and the reference light from the splitter is reflected. Reference light reflecting means, optical path length changing means for changing the optical path length of the reference light reflected from the reference light reflecting means, and reference light from the splitter is irradiated toward the reference light reflecting means Reference light transmission means for transmitting to the reference light irradiation position, and measurement light for transmitting the measurement light from the splitter to the measurement light irradiation positions for irradiating the measurement objects toward the plurality of measurement objects. Biography Temperature / thickness characterized by comprising: means; and light receiving means for measuring light interference between each measurement light reflected from each measurement object and reference light reflected from the reference light reflection means A measuring device is provided.
上記課題を解決するために,本発明の別の観点によれば,対向して配置された複数の測定対象物の温度又は厚さを光の干渉に基づいて測定する温度/厚さ測定方法であって,前記各測定対象物を透過し反射する波長を有する光を照射する光源からスプリットされた測定光を前記複数の測定対象物へ向けて前記各測定対象物を透過するように照射するとともに,参照光を参照光反射手段へ向けて照射する工程と,前記参照光反射手段を一方向へ走査することによって前記参照光反射手段から反射する参照光の光路長を変化させながら,前記各測定対象物から反射する各測定光と,前記参照光反射手段から反射する参照光との光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各測定対象物の温度又は厚さを測定する工程とを有することを特徴とする温度/厚さ測定方法が提供される。 In order to solve the above-described problem, according to another aspect of the present invention, there is provided a temperature / thickness measurement method for measuring the temperature or thickness of a plurality of measurement objects arranged opposite to each other based on light interference. And irradiating the measurement objects split from a light source that irradiates light having a wavelength that transmits and reflects the measurement objects toward the plurality of measurement objects so as to pass through the measurement objects. Irradiating the reference light toward the reference light reflecting means, and changing each optical path length of the reference light reflected from the reference light reflecting means by scanning the reference light reflecting means in one direction. Measuring the interference of light between each measurement light reflected from the object and the reference light reflected from the reference light reflecting means; and the temperature or thickness of each measurement object based on the result of the interference measurement. Measuring step Temperature / thickness measurement wherein the door is provided.
このような本発明にかかる上記装置又は方法によれば,光源からスプリットされた測定光が,対向して配置された複数の測定対象物へ向けて照射されると,測定光は最初に(最端に)配置された測定対象物の表面や裏面などで反射するとともに,この最初の測定対象物を透過するため,この透過光を2番目に配置された測定対象物の測定光として利用できる。同様に,測定光は各測定対象物を透過するので,3番目以降に配置された測定対象物についても,それ以前に配置された測定対象物を測定光が透過した光がその測定対象物の測定光となり,各測定対象物の表面や裏面などで反射する。従って,各測定対象物から反射する各測定光と,参照光反射手段から反射する参照光との光の干渉を測定することにより,各測定対象物の温度又は厚みを一度に求めることができる。 According to the above-described apparatus or method of the present invention, when the measurement light split from the light source is irradiated toward a plurality of measurement objects arranged opposite to each other, the measurement light is first (maximum). The reflected light is reflected by the front and back surfaces of the measurement object arranged at the end and transmitted through the first measurement object, so that the transmitted light can be used as measurement light for the second measurement object arranged. Similarly, since the measurement light passes through each measurement object, the light that has been transmitted through the measurement object that has been placed before that of the measurement object that has been placed in the third or later position is the same as that of the measurement object. It becomes measurement light and is reflected by the front and back surfaces of each measurement object. Therefore, the temperature or thickness of each measurement object can be determined at one time by measuring the interference of each measurement light reflected from each measurement object and the reference light reflected from the reference light reflecting means.
このように,ある測定対象物を透過した測定光を次に配置された測定対象物の測定光として利用することにより,光源からスプリットされた測定光を複数の測定対象物へ向けて照射するという簡単な構成で,各測定対象物から反射する各測定光を受光することができる。これにより,測定光を伝送する例えば光ファイバなどの取り回しが容易で測定対象物への孔の形成を不要とすることができるなど温度測定装置の取付けの手間を軽減することができる。また,1つの温度測定装置で複数の測定対象物の温度を一度に測定することができるので,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。 In this way, by using the measurement light transmitted through a certain measurement object as the measurement light for the next measurement object, the measurement light split from the light source is emitted toward a plurality of measurement objects. Each measurement light reflected from each measurement object can be received with a simple configuration. Thereby, for example, an optical fiber that transmits measurement light can be easily routed, and it is possible to eliminate the need for forming a hole in the measurement object. In addition, since the temperature of a plurality of measurement objects can be measured at one time with one temperature measurement device, the temperature measurement time can be shortened as much as possible while suppressing an increase in cost as much as possible.
また,上記装置又は方法において,測定光の光路の途中に,この測定光の光路に並列して接続した迂回光路を設けることにより,測定光の迂回光路を介さないで伝送される測定光と参照光との光の干渉と,少なくとも一度は測定光の迂回光路を介して伝送される測定光と参照光との光の干渉とを測定することができる。これら光の干渉にはずれが生じ,これら光の干渉のずれ量は測定光の迂回光路の光路長を調整することにより調整可能である。 In addition, in the above apparatus or method, by providing a bypass optical path connected in parallel with the measurement light optical path in the middle of the measurement light optical path, the measurement light transmitted without passing through the measurement light bypass optical path is referred to. It is possible to measure the light interference with the light and the light interference between the measurement light and the reference light transmitted at least once via the detour optical path of the measurement light. There is a shift in the interference of these lights, and the shift amount of the interference of these lights can be adjusted by adjusting the optical path length of the detour optical path of the measurement light.
従って,上記測定光の迂回光路の光路長を調整することにより,例えば各測定対象物についての測定光と参照光との干渉波形がそれぞれ近傍で測定されるようにすることができる。このため,少なくとも各測定対象物についての測定光と参照光との干渉波形が測定できる範囲だけ参照光反射手段(例えば参照ミラー)を移動させれば足りる。これにより,参照光反射手段(例えば参照ミラー)の移動距離を短くすることができるので,温度又は厚さ測定にかかる時間も短縮することができる。この場合,各測定対象物についての干渉波形のピーク幅の全部又は一部が重なって測定されるように,上記測定光の迂回光路の光路長を調整すれば,さらに参照光反射手段(例えば参照ミラー)の移動距離を短くすることができるので,温度又は厚さ測定にかかる時間もさらに短縮することができる。 Therefore, by adjusting the optical path length of the bypass optical path of the measurement light, for example, the interference waveform between the measurement light and the reference light for each measurement object can be measured in the vicinity. For this reason, it is sufficient to move the reference light reflecting means (for example, the reference mirror) at least within a range in which the interference waveform between the measurement light and the reference light for each measurement object can be measured. Thereby, since the moving distance of the reference light reflecting means (for example, the reference mirror) can be shortened, the time required for temperature or thickness measurement can also be shortened. In this case, if the optical path length of the detour optical path of the measurement light is adjusted so that all or part of the peak widths of the interference waveforms for each measurement object overlap, the reference light reflecting means (for example, reference Since the movement distance of the mirror) can be shortened, the time required for temperature or thickness measurement can be further shortened.
また,上記装置又は方法において,前記スプリッタからの測定光をさらに複数の測定光にスプリットするための測定光用スプリッタを設け,この測定光用スプリッタからの各測定光を前記複数の測定対象物へ向けて前記各測定対象物を透過するように照射することにより,前記測定光用スプリッタからの複数の測定光が前記各測定対象物から反射する各測定光と,前記参照光反射手段から反射する参照光との光の干渉を測定することができる。これにより,各測定光の光軸を各測定対象物ごとに調整することができるので,各測定対象物の平行度の精度に拘らず,測定光の光軸の調整が容易となる。 Further, in the above apparatus or method, a measurement light splitter for splitting the measurement light from the splitter into a plurality of measurement lights is further provided, and each measurement light from the measurement light splitter is supplied to the plurality of measurement objects. By irradiating the measurement objects toward each other, a plurality of measurement lights from the measurement light splitter are reflected from the measurement light reflected from the measurement objects and the reference light reflecting means. Light interference with reference light can be measured. Thereby, since the optical axis of each measurement light can be adjusted for each measurement object, the optical axis of the measurement light can be easily adjusted regardless of the accuracy of the parallelism of each measurement object.
また,上記装置又は方法において,前記参照光反射手段は,複数の反射面を設け,前記スプリッタからの参照光を前記各反射面で反射させて,光路長の異なる複数の参照光を反射させることにより,前記各反射面から反射する複数の参照光と,前記各測定対象物から反射する各測定光との光の干渉を測定することができる。これら光の干渉にはずれが生じ,これら光の干渉のずれ量は参照光反射手段の複数の反射面の位置を調整することにより調整可能である。 Further, in the above apparatus or method, the reference light reflecting means is provided with a plurality of reflecting surfaces, and the reference light from the splitter is reflected by the reflecting surfaces to reflect a plurality of reference lights having different optical path lengths. Thus, it is possible to measure light interference between the plurality of reference lights reflected from the respective reflecting surfaces and the respective measuring lights reflected from the respective measuring objects. The light interference is shifted, and the shift amount of the light interference can be adjusted by adjusting the positions of the plurality of reflecting surfaces of the reference light reflecting means.
従って,参照光反射手段の複数の反射面の位置を調整することにより,例えば各測定対象物についての測定光と参照光との干渉波形がそれぞれ近傍で測定されるようにしたり,各測定対象物についての干渉波形のピーク幅の全部又は一部が重なって測定されるようにしたりすることができる。このため,少なくとも各測定対象物についての測定光と参照光との干渉波形が測定できる範囲だけ参照光反射手段(例えば参照ミラー)を移動させれば足りる。これにより,参照光反射手段(例えば参照ミラー)の移動距離を短くすることができるので,温度又は厚さ測定にかかる時間も短縮することができる。 Therefore, by adjusting the positions of the plurality of reflecting surfaces of the reference light reflecting means, for example, the interference waveform between the measurement light and the reference light for each measurement object can be measured in the vicinity, or each measurement object In other words, all or part of the peak widths of the interference waveforms for the above are overlapped and measured. For this reason, it is sufficient to move the reference light reflecting means (for example, the reference mirror) at least within a range in which the interference waveform between the measurement light and the reference light for each measurement object can be measured. Thereby, since the moving distance of the reference light reflecting means (for example, the reference mirror) can be shortened, the time required for temperature or thickness measurement can also be shortened.
また,上記装置又は方法において,前記スプリッタからの参照光をさらに複数の参照光にスプリットするための参照光用スプリッタを設け,この参照光用スプリッタからの複数の参照光を前記参照光反射手段へ照射することにより,参照光用スプリッタからの複数の参照光が参照光反射手段から反射する各参照光と,各測定対象物から反射する各測定光との光の干渉を測定することができる。これら光の干渉にはずれが生じ,これら光の干渉のずれ量は参照光用スプリッタからの複数の参照光の光路長を調整することにより調整可能である。 In the above apparatus or method, a reference light splitter is further provided for splitting the reference light from the splitter into a plurality of reference lights, and the plurality of reference lights from the reference light splitter are supplied to the reference light reflecting means. By irradiating, it is possible to measure the interference of light between each reference light reflected from the reference light reflecting means by a plurality of reference lights from the reference light splitter and each measurement light reflected from each measurement object. There is a shift in the interference of these lights, and the shift amount of the interference of these lights can be adjusted by adjusting the optical path lengths of the plurality of reference lights from the reference light splitter.
従って,参照光用スプリッタからの複数の参照光の光路長を調整することにより,例えば各測定対象物についての測定光と参照光との干渉波形がそれぞれ近傍で測定されるようにしたり,各測定対象物についての干渉波形のピーク幅の全部又は一部が重なって測定されるようにしたりすることができる。このため,少なくとも各測定対象物についての測定光と参照光との干渉波形が測定できる範囲だけ参照光反射手段(例えば参照ミラー)を移動させれば足りる。これにより,参照光反射手段(例えば参照ミラー)の移動距離を短くすることができるので,温度又は厚さ測定にかかる時間も短縮することができる。 Therefore, by adjusting the optical path lengths of a plurality of reference lights from the reference light splitter, for example, the interference waveform between the measurement light and the reference light for each measurement object can be measured in the vicinity, For example, all or part of the peak width of the interference waveform of the object may be measured in an overlapping manner. For this reason, it is sufficient to move the reference light reflecting means (for example, the reference mirror) at least within a range in which the interference waveform between the measurement light and the reference light for each measurement object can be measured. Thereby, since the moving distance of the reference light reflecting means (for example, the reference mirror) can be shortened, the time required for temperature or thickness measurement can also be shortened.
また,上記装置又は方法において,参照光の光路の途中に,この参照光の光路に並列して接続した迂回光路を設けることにより,参照光の迂回光路を介さないで伝送される参照光と測定光との光の干渉と,少なくとも一度は参照光の迂回光路を介して伝送される参照光と測定光との光の干渉とを測定することができる。これら光の干渉にはずれが生じ,これら光の干渉のずれ量は参照光の迂回光路の光路長を調整することにより調整可能である。 Further, in the above apparatus or method, by providing a bypass optical path connected in parallel with the reference light optical path in the middle of the reference light optical path, the reference light transmitted without passing through the reference light bypass optical path is measured. It is possible to measure the light interference with the light and the light interference between the reference light and the measurement light transmitted at least once via the detour optical path of the reference light. There is a shift in the interference of these lights, and the shift amount of the interference of these lights can be adjusted by adjusting the optical path length of the detour optical path of the reference light.
従って,上記参照光の迂回光路の光路長を調整することにより,例えば各測定対象物についての測定光と参照光との干渉波形がそれぞれ近傍で測定されるようにすることができる。このため,少なくとも各測定対象物についての測定光と参照光との干渉波形が測定できる範囲だけ参照光反射手段(例えば参照ミラー)を移動させれば足りる。これにより,参照光反射手段(例えば参照ミラー)の移動距離を短くすることができるので,温度又は厚さ測定にかかる時間も短縮することができる。この場合,各測定対象物についての干渉波形のピーク幅の全部又は一部が重なって測定されるように,上記参照光の迂回光路の光路長を調整すれば,さらに参照光反射手段(例えば参照ミラー)の移動距離を短くすることができるので,温度又は厚さ測定にかかる時間もさらに短縮することができる。 Therefore, by adjusting the optical path length of the bypass optical path of the reference light, for example, the interference waveform between the measurement light and the reference light for each measurement object can be measured in the vicinity. For this reason, it is sufficient to move the reference light reflecting means (for example, the reference mirror) at least within a range in which the interference waveform between the measurement light and the reference light for each measurement object can be measured. Thereby, since the moving distance of the reference light reflecting means (for example, the reference mirror) can be shortened, the time required for temperature or thickness measurement can also be shortened. In this case, if the optical path length of the detour optical path of the reference light is adjusted so that all or part of the peak widths of the interference waveforms for each measurement object overlap, the reference light reflecting means (for example, reference Since the movement distance of the mirror) can be shortened, the time required for temperature or thickness measurement can be further shortened.
また,上記装置又は方法において,前記各光(光源からの光,測定光,参照光など)はそれぞれ,空中を介して伝送されるようにしてもよい。これによれば,光ファイバやコリメートファイバの用いずに光を伝送させることができる。これにより,光ファイバやコリメートファイバを通らない波長(例えば2.5μm以上の波長)の光であっても,光源として利用することができる。 In the above apparatus or method, each light (light from a light source, measurement light, reference light, etc.) may be transmitted via the air. According to this, light can be transmitted without using an optical fiber or a collimating fiber. Thereby, even light having a wavelength that does not pass through the optical fiber or collimate fiber (for example, a wavelength of 2.5 μm or more) can be used as a light source.
また,上記装置又は方法において,前記各測定対象物は,例えばシリコン又はシリコン酸化膜により形成され,前記光源は,例えば1.0〜2.5μmの波長を有する光を照射可能なもので構成される。このような1.0〜2.5μmの波長を有する光は,シリコン又はシリコン酸化膜を透過し反射することから,ある測定対象物を透過した測定光を次に配置された測定対象物の測定光として利用することが可能となる。 In the above apparatus or method, each measurement object is formed of, for example, silicon or a silicon oxide film, and the light source is configured to be capable of irradiating light having a wavelength of, for example, 1.0 to 2.5 μm. The Since such light having a wavelength of 1.0 to 2.5 μm is transmitted through and reflected by silicon or a silicon oxide film, the measurement light transmitted through a certain measurement object is measured on the next measurement object. It can be used as light.
また,上記装置又は方法において,前記測定対象物は,例えば基板処理装置(例えばプラズマ処理装置など)内で処理される被処理基板(例えば半導体ウエハ,ガラス基板など)又はこの被処理基板の周囲に配設される周辺リング(例えばフォーカスリング)と,この被処理基板に対向して配設される電極板(例えば上部電極の電極板,下部電極の電極板など)である。このように,本発明によれば上記のような簡単な構成で,基板処理装置内で対向して配置される電極板と被処理基板又は周辺リングの温度又は厚みを一度に測定することができるので,コストを極力抑えながら,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。 In the above apparatus or method, the object to be measured is, for example, a substrate to be processed (for example, a semiconductor wafer or a glass substrate) to be processed in a substrate processing apparatus (for example, a plasma processing apparatus) or the periphery of the substrate to be processed. A peripheral ring (for example, a focus ring) to be disposed and an electrode plate (for example, an electrode plate for an upper electrode, an electrode plate for a lower electrode, etc.) disposed to face the substrate to be processed. As described above, according to the present invention, it is possible to measure the temperature or thickness of the electrode plate and the substrate to be processed or the peripheral ring, which are arranged to face each other in the substrate processing apparatus, with the simple configuration as described above. Therefore, it is possible to reduce the labor and time required for temperature measurement as much as possible while minimizing the cost.
また,上記方法において,前記測定光と前記参照光との光の干渉の測定中に前記光源の光強度を変えるようにしてもよい。例えば参照光反射手段の移動距離に応じて光源の光強度を徐々に大きくしたり,また各測定対象物ごとに光源の光強度を変えるようにしてもよい。測定対象物ごとに光源の光強度を変える場合は,例えば測定光の各測定対象物からの反射強度に応じて光源の光強度を変えたり,測定光の照射位置から離れた測定対象物ほど光源の光強度を大きくするようにしてもよい。これにより,測定光と参照光との光の干渉の測定中に,測定光が各測定対象物の内部及び各測定対象物間の空間を透過することによる測定光の光強度の低下を防止することにより,その測定光と参照光との干渉波形についてのノイズに対する光強度(S/N比)の低下を防止してその干渉波形がくずれないようにすることができる。これにより,例えば干渉波形のピーク位置の検出精度を向上させて,干渉波形のピーク間幅に基づく温度や厚みの測定精度を向上させることができる。 In the above method, the light intensity of the light source may be changed during measurement of light interference between the measurement light and the reference light. For example, the light intensity of the light source may be gradually increased according to the moving distance of the reference light reflecting means, or the light intensity of the light source may be changed for each measurement object. When changing the light intensity of the light source for each measurement object, for example, the light intensity of the light source is changed according to the reflection intensity of the measurement light from each measurement object, or the measurement object farther from the irradiation position of the measurement light is the light source. The light intensity may be increased. This prevents a decrease in the light intensity of the measurement light due to the measurement light passing through the inside of each measurement object and the space between the measurement objects during measurement of the interference of the measurement light and the reference light. As a result, it is possible to prevent a decrease in the light intensity (S / N ratio) with respect to noise of the interference waveform between the measurement light and the reference light and prevent the interference waveform from being broken. Thereby, for example, the detection accuracy of the peak position of the interference waveform can be improved, and the measurement accuracy of temperature and thickness based on the peak-to-peak width of the interference waveform can be improved.
上記課題を解決するために,本発明の別の観点によれば,処理室内に配置された電極板に高周波電力を印加することによって,この電極板に対向して配置される被処理基板に所定の処理を施す基板処理装置と,この基板処理装置に取付けられる温度/厚さ測定装置と,前記温度/厚さ測定装置を制御する制御装置とを備える温度/厚さ測定システムであって,前記温度/厚さ測定装置は,少なくとも前記電極板と前記被処理基板又はこの被処理基板の周囲に配設される周辺リングを含む各測定対象物を透過し反射する波長を有する光を照射する光源と,前記光源からの光を測定光と参照光とにスプリットするためのスプリッタと,前記スプリッタからの参照光を反射するための参照光反射手段と,前記参照光反射手段から反射する参照光の光路長を変化させるための光路長変化手段と,前記スプリッタからの参照光を前記参照光反射手段へ向けて照射する参照光照射位置まで伝送する参照光伝送手段と,前記スプリッタからの測定光を前記各測定対象物へ向けて前記各測定対象物を透過するように照射する測定光照射位置まで伝送する測定光伝送手段と,前記各測定対象物から反射する各測定光と,前記参照光反射手段から反射する参照光との光の干渉を測定するための受光手段とを備え,前記制御装置は,前記受光手段からの干渉測定の結果に基づいて前記各測定対象物の温度又は厚さを求めることを特徴とする温度/厚さ測定システムが提供される。 In order to solve the above problems, according to another aspect of the present invention, a high frequency power is applied to an electrode plate disposed in a processing chamber, whereby a predetermined substrate is disposed on the substrate to be disposed facing the electrode plate. A temperature / thickness measurement system comprising: a substrate processing apparatus that performs the above processing; a temperature / thickness measuring apparatus attached to the substrate processing apparatus; and a control device that controls the temperature / thickness measuring apparatus, A temperature / thickness measuring device is a light source that emits light having a wavelength that transmits and reflects each measurement object including at least the electrode plate and the substrate to be processed or a peripheral ring disposed around the substrate to be processed. A splitter for splitting light from the light source into measurement light and reference light, reference light reflecting means for reflecting the reference light from the splitter, reference light reflecting from the reference light reflecting means light Optical path length changing means for changing the length, reference light transmitting means for transmitting the reference light from the splitter to the reference light irradiating position for irradiating the reference light to the reference light reflecting means, and measurement light from the splitter Measurement light transmitting means for transmitting to each measurement object to be irradiated so as to pass through each measurement object, measurement light transmission means for transmitting to each measurement object, each measurement light reflected from each measurement object, and said reference light reflection means A light receiving means for measuring light interference with the reference light reflected from the light receiving means, and the control device obtains the temperature or thickness of each measurement object based on the result of the interference measurement from the light receiving means. A temperature / thickness measurement system is provided.
このような本発明にかかる温度/厚さ測定システムによれば,測定光を伝送する例えば光ファイバなどの取り回しが容易で測定対象物への孔の形成を不要とすることができるなど基板処理装置への温度測定装置の取付けの手間を軽減することができる。また,1つの温度測定装置で例えば基板処理装置に対向して配置される被処理基板及び電極板を含む複数の測定対象物の温度を一度に測定することができるので,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。 According to such a temperature / thickness measurement system according to the present invention, a substrate processing apparatus such as an optical fiber that transmits measurement light can be easily routed, and the formation of a hole in a measurement object can be eliminated. It is possible to reduce the trouble of mounting the temperature measuring device on the head. In addition, the temperature of a plurality of measurement objects including a substrate to be processed and an electrode plate disposed opposite to the substrate processing apparatus, for example, can be measured at one time with a single temperature measuring apparatus, so that an increase in cost is minimized. However, the temperature measurement time can be shortened as much as possible.
上記課題を解決するために,本発明の別の観点によれば,処理室内に配置された電極板に高周波電力を印加することによって,この電極板に対向して配置される被処理基板に所定の処理を施す基板処理装置と,この基板処理装置に設置される温度/厚さ測定装置と,前記温度/厚さ測定装置及び前記基板処理装置を制御する制御装置とを備える制御システムであって,前記温度/厚さ測定装置は,少なくとも前記電極板と前記被処理基板又はこの被処理基板の周囲に配設される周辺リングを含む各測定対象物を透過し反射する波長を有する光を照射する光源と,前記光源からの光を測定光と参照光とにスプリットするためのスプリッタと,前記スプリッタからの参照光を反射するための参照光反射手段と,前記参照光反射手段から反射する参照光の光路長を変化させるための光路長変化手段と,前記スプリッタからの参照光を前記参照光反射手段へ向けて照射する参照光照射位置まで伝送する参照光伝送手段と,前記スプリッタからの測定光を前記各測定対象物へ向けて前記各測定対象物を透過するように照射する測定光照射位置まで伝送する測定光伝送手段と,前記各測定対象物から反射する各測定光と,前記参照光反射手段から反射する参照光との光の干渉を測定するための受光手段と,前記制御装置は,前記受光手段からの干渉測定の結果に基づいて前記各測定対象物の温度又は厚さを求め,これらの温度又は厚さに基づいて,前記基板処理装置の処理室内にある前記被処理基板の温度制御とプロセス制御のうち少なくとも一方の制御を行うことを特徴とする制御システムが提供される。 In order to solve the above problems, according to another aspect of the present invention, a high frequency power is applied to an electrode plate disposed in a processing chamber, whereby a predetermined substrate is disposed on the substrate to be disposed facing the electrode plate. A control system comprising: a substrate processing apparatus that performs the above processing; a temperature / thickness measuring apparatus installed in the substrate processing apparatus; and a controller that controls the temperature / thickness measuring apparatus and the substrate processing apparatus. The temperature / thickness measuring apparatus irradiates light having a wavelength that transmits and reflects at least each measurement object including at least the electrode plate and the substrate to be processed or a peripheral ring disposed around the substrate to be processed. A light source, a splitter for splitting light from the light source into measurement light and reference light, reference light reflecting means for reflecting reference light from the splitter, reference light reflected from the reference light reflecting means Optical path length changing means for changing the optical path length of the light, reference light transmitting means for transmitting the reference light from the splitter to the reference light reflecting position for irradiating the reference light reflecting means, and measurement from the splitter Measuring light transmitting means for transmitting light to the measuring object to be transmitted so as to transmit the measuring object to the measuring object, measuring light reflected from the measuring object, and the reference The light receiving means for measuring the interference of the light with the reference light reflected from the light reflecting means, and the control device determines the temperature or thickness of each measurement object based on the result of the interference measurement from the light receiving means. A control system characterized in that, based on these temperatures or thicknesses, at least one of temperature control and process control of the substrate to be processed in a processing chamber of the substrate processing apparatus is controlled. It is subjected.
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に対向して配置される被処理基板及び電極板を含む複数の測定対象物の温度又は厚みを一度に測定することができ,これらの温度又は厚みに基づいて被処理基板の温度制御やプロセス制御を行うことができるので,被処理基板のプロセス特性を的確に制御することができ,また基板処理装置の安定性を向上させることができる。 According to such a control system according to the present invention, for example, the temperature or thickness of a plurality of measurement objects including a substrate to be processed and an electrode plate disposed to face a substrate processing apparatus can be measured at a time, Since temperature control and process control of the substrate to be processed can be performed based on these temperatures or thicknesses, process characteristics of the substrate to be processed can be accurately controlled, and stability of the substrate processing apparatus can be improved. Can do.
上記課題を解決するために,本発明の別の観点によれば,処理室内に配置された電極板に高周波電力を印加することによって,この電極板に対向して配置される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制御方法であって,少なくとも前記電極板と前記被処理基板又はこの被処理基板の周囲に配設される周辺リングを含む複数の測定対象物を透過し反射する波長を有する光を照射する光源からスプリットされた測定光を前記複数の測定対象物へ向けて前記各測定対象物を透過するように照射するとともに,参照光を参照光反射手段へ向けて照射する工程と,
前記参照光反射手段を一方向へ走査することによって前記参照光反射手段から反射する参照光の光路長を変化させながら,前記各測定対象物から反射する各測定光と,前記参照光反射手段から反射する参照光との光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各測定対象物の温度又は厚さを測定する工程と,測定した前記各測定対象物の温度又は厚さに基づいて,前記基板処理装置における前記被処理基板の温度制御とプロセス制御のうち少なくとも一方の制御を行う工程とを有することを特徴とする制御方法が提供される。
In order to solve the above problems, according to another aspect of the present invention, a high frequency power is applied to an electrode plate disposed in a processing chamber, whereby a predetermined substrate is disposed on the substrate to be disposed facing the electrode plate. A control method for a control system of a substrate processing apparatus that performs the above-described processing is a method for transmitting a plurality of measurement objects including at least the electrode plate and the substrate to be processed or a peripheral ring disposed around the substrate to be processed. Irradiating measurement light split from a light source that emits light having a reflected wavelength toward the plurality of measurement objects so as to pass through the measurement objects, and directing the reference light toward the reference light reflecting means An irradiation process;
While changing the optical path length of the reference light reflected from the reference light reflecting means by scanning the reference light reflecting means in one direction, the measuring light reflected from each measurement object and the reference light reflecting means Measuring the interference of light with the reflected reference light; measuring the temperature or thickness of each measurement object based on the result of the interference measurement; and measuring the temperature or thickness of each measurement object Based on the above, there is provided a control method comprising a step of performing at least one of temperature control and process control of the substrate to be processed in the substrate processing apparatus.
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対向して配置される電極板と被処理基板を含む複数の測定対象物の温度又は厚みを一度に測定することができ,これらの温度又は厚みに基づいて被処理基板の温度制御やプロセス制御を行うことができるので,被処理基板のプロセス特性を的確に制御することができ,また基板処理装置の安定性を向上させることができる。 According to such a control method according to the present invention, for example, the temperature or thickness of a plurality of measurement objects including an electrode plate and a substrate to be processed that are opposed to each other in a processing chamber of a substrate processing apparatus can be measured at a time. Since the temperature control and process control of the substrate to be processed can be performed based on these temperatures or thicknesses, the process characteristics of the substrate to be processed can be accurately controlled, and the stability of the substrate processing apparatus can be improved. Can be improved.
本発明によれば,対向して配置された複数の測定対象物の温度又は厚さを測定する際に,ある測定対象物を透過した測定光を次に配置された測定対象物の測定光として利用することにより,光源からスプリットされた測定光を複数の測定対象物へ向けて照射するという簡単な構成で,各測定対象物から反射する各測定光を受光することができる。これにより,温度/厚さ測定装置の取付けの手間を軽減することができ,測定対象物に他の測定対象物を測定するための測定光を通すための孔を形成することなく,複数の測定対象物の温度又は厚さを一度に測定することができる。 According to the present invention, when measuring the temperature or thickness of a plurality of measurement objects arranged opposite to each other, the measurement light transmitted through a certain measurement object is used as the measurement light of the next measurement object. By using it, it is possible to receive each measurement light reflected from each measurement object with a simple configuration of irradiating the measurement light split from the light source toward a plurality of measurement objects. As a result, it is possible to reduce the time and effort of installing the temperature / thickness measuring device, and it is possible to perform multiple measurement without forming a hole for passing measurement light for measuring other measurement objects. The temperature or thickness of the object can be measured at once.
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。 Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings. In the present specification and drawings, components having substantially the same functional configuration are denoted by the same reference numerals, and redundant description is omitted.
(第1実施形態にかかる温度測定装置)
本発明の第1実施形態にかかる温度測定装置について図面を参照しながら説明する。図1は,本発明の第1実施形態にかかる温度測定装置の概略構成を示すブロック図である。本実施形態にかかる温度測定装置100は,上述した図19に示すような原理を基本としつつ,簡単な構成で,例えば図1に示すような対向して配置された複数の測定対象物T1〜Tnを参照光反射手段(例えば参照ミラー)の一度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。
(Temperature measuring device according to the first embodiment)
A temperature measuring apparatus according to a first embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings. FIG. 1 is a block diagram showing a schematic configuration of a temperature measuring apparatus according to the first embodiment of the present invention. The
図1に示すように,温度測定装置100は,光源110と,この光源110からの光を測定光と参照光とにスプリット(分波)するためのスプリッタ120と,このスプリッタ120からの参照光を反射するための参照光反射手段140と,参照光反射手段140から反射する参照光の光路長を変化させるための光路長変化手段とを備える。光路長変化手段は,例えば参照ミラーなどで構成される参照光反射手段140を参照光の入射方向に平行な一方向へ駆動するモータなどの駆動手段142により構成される。このように,参照ミラーを一方向へ駆動させることにより,参照ミラーから反射する参照光の光路長を変化させることができる。
As shown in FIG. 1, the
また,温度測定装置100は,対向して配置された複数の測定対象物T1〜Tnに,上記スプリッタ120からの測定光を照射したときに測定対象物T1〜Tnでそれぞれ反射する第1〜第n測定光と,参照光反射手段140に上記スプリッタ120からの参照光を照射したときに参照光反射手段140から反射する参照光との干渉を測定するための受光手段150とを備える。
In addition, the
このような温度測定装置100を構成する光源110としては,各測定対象物T1〜Tnを透過し反射する光であって,光源110からスプリットされる測定光と参照光との干渉が測定できる光を照射可能なものを使用する。本発明においては,光源110からの測定光が各測定対象物T1〜Tnを透過し反射する光と参照光との干渉に基づいて温度を測定するからである。具体的には,最初に(最端に)配置された測定対象物T1については光源110からの測定光を利用し,2番目以降に配置された測定対象物T2〜Tnについては,それ以前に配置された測定対象物を上記測定光が透過した光を測定光として利用し,これらの測定光が測定対象物T1〜Tnから反射した光を受光する。これにより,測定対象物に他の測定対象物を測定するための測定光を通すための孔を形成することなく,すべての測定対象物T1〜Tnの温度を測定することができる。
The
なお,測定対象物として例えばウエハの温度測定を行う場合,光源110としては,少なくともウエハの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。
For example, when measuring the temperature of a wafer as an object to be measured, the
また,測定対象物としてウエハの他に,上部電極の電極板など処理室内の部品の温度測定を行うには,光源110としてはこれらを透過可能な波長を有する光を使用することが好ましい。複数の測定対象物T1〜Tnが例えばウエハや上部電極の電極板などのようにシリコン又はシリコン酸化物(例えば石英)などのシリコン材で構成される場合は,シリコン材を透過可能な1.0〜2.5μmの波長を有する低コヒーレンス光を照射可能なものを光源110として使用することが好ましい。
Further, in order to measure the temperature of components in the processing chamber such as the electrode plate of the upper electrode in addition to the wafer as the measurement object, it is preferable to use light having a wavelength capable of transmitting these as the
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。
Examples of the light source using the low-coherence light include SLD (Super Luminescent Diode), LED, high-intensity lamp (tungsten lamp, xenon lamp, etc.), ultra-wideband wavelength light source, and the like. Among these low-coherence light sources, it is preferable to use an SLD as the
上記スプリッタ120としては,例えば光ファイバカプラを用いる。但し,これに限定されるものではなく,参照光と測定光とにスプリットすることが可能なものであればよい。スプリッタ120としては,例えば光導波路型分波器,半透鏡(ハーフミラー)などを用いてもよい。
As the
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。 The reference light reflecting means 140 is constituted by a reference mirror, for example. As the reference mirror, for example, a corner cube prism, a plane mirror, or the like is applicable. Among these, it is preferable to use a corner cube prism in view of parallelism with incident light of reflected light. However, as long as the reference light can be reflected, the present invention is not limited to the above, and may be constituted by, for example, a delay line (similar to an optical path changing means such as a piezo tube delay line described later).
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。 The driving means 142 for driving the reference light reflecting means 140 is preferably constituted by, for example, a stepping motor that is driven in a direction parallel to the incident direction of the reference light (arrow direction in FIG. 1). If the stepping motor is used, the moving distance of the reference light reflecting means 140 can be easily detected by the motor driving pulse. However, the optical path length changing means is not limited to the motor as long as the optical path length of the light reflected from the reference light reflecting means can be changed. For example, a voice coil motor type delay line using a voice coil motor is used. In addition, the optical path length changing means may be constituted by a piezo tube type delay line, a linear motion stage type delay line, a laminated piezo type delay line, or the like.
上記受光手段150としては,低価格性,コンパクト性を考慮すれば,例えばフォトダイオードを用いて構成することが好ましい。具体的には例えばSiフォトダイオード,InGaAsフォトダイオード,Geフォトダイオードなどを用いたPD(Photo Detector)により構成する。但し,測定対象物Tからの測定光と参照光反射手段140からの参照光との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。 The light receiving means 150 is preferably configured using, for example, a photodiode in consideration of low cost and compactness. Specifically, for example, a PD (Photo Detector) using a Si photodiode, an InGaAs photodiode, a Ge photodiode, or the like is used. However, the invention is not limited to the above as long as the interference between the measurement light from the measurement object T and the reference light from the reference light reflecting means 140 can be measured. For example, the light receiving means 150 using an avalanche photodiode, a photomultiplier tube, or the like. May be configured.
上記スプリッタ120からの参照光は,参照光伝送手段(例えば光ファイバcの先端にコリメータを取付けたコリメータ付光ファイバFZ)を介して参照光反射手段140へ照射する参照光照射位置まで伝送されるようになっている。また,上記スプリッタ120からの測定光は測定光伝送手段(例えば光ファイバbの先端にコリメータを取付けたコリメータ付光ファイバF)を介して測定対象物T1〜Tnへ向けて照射する測定光照射位置まで伝送されるようになっている。なお,上記参照光伝送手段又は上記測定光伝送手段としては,上記コリメータ付光ファイバに限られず,コリメートファイバであってもよい。
The reference light from the
上記測定光伝送手段による測定光照射位置については,上記スプリッタ120からの測定光が最も外側に配置される測定対象物T1(又はTn)の方からすべての測定対象物T1〜Tnへ向けて各測定対象物T1〜Tnを透過するように照射される位置とする。これにより,光源110からスプリットされた測定光は,測定対象物T1〜Tnを透過し反射するので,測定対象物T1の表面や裏面で反射した第1測定光のみならず,測定対象物T1を透過して測定対象物T2の表面や裏面で反射した第2測定光を得ることができ,同様にして第3〜第n測定光についても得ることができる。すなわち,各測定対象物T1〜Tnのうちの測定対象物Tk(1≦k≦n)について考えれば,光源110からの測定光が,その測定光が照射される側に配置された測定対象物T1〜Tk−1を透過して測定対象物Tkへ照射されることにより,測定対象物Tkの表面や裏面で反射して第k測定光を得ることができる。
With respect to the measurement light irradiation position by the measurement light transmission means, all measurement objects T 1 to T n from the measurement object T 1 (or T n ) where the measurement light from the
このように,ある測定対象物の透過した測定光を他の測定対象物の測定光として利用することにより,すべての測定対象物T1〜Tnについての第1測定光〜第n測定光をコリメータ付光ファイバFを介して受光することができるので,測定対象物T1〜Tnの温度を一度に測定することができる。 In this way, by using the measurement light transmitted through a certain measurement object as the measurement light of the other measurement object, the first measurement light to the nth measurement light for all the measurement objects T 1 to T n are used. Since light can be received through the optical fiber F with a collimator, the temperatures of the measurement objects T 1 to T n can be measured at a time.
これに対して,測定対象物T1〜Tnを透過しない光を測定光の光源110として用いて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,上記スプリッタ120からの測定光をさらに光通信用マルチプレクサ(OADM:optical add/drop multiplexer)132を用いて第1〜第n測定光にスプリットし,これら第1〜第n測定光をそれぞれ光ファイバg1〜gnの先端にコリメータを取付けたコリメータ付光ファイバF1〜Fnを介して,各測定対象物T1〜Tnに照射させる点で図1に示すものと相違する。
On the other hand, FIG. 2 shows a
このような温度測定装置102では,測定対象物T1〜Tnを透過しない光を測定光の光源110を用いるので,測定対象物に他の測定対象物を測定するための測定光を通す孔を形成しなければならないという問題がある。しかも,測定対象物の数nが多いほどそれに対応して測定対象物に多くの孔を形成しなければならなくなる。これでは,測定対象物に余計な孔が必要となるとともに,その孔を形成する手間もかかる。
In such a
具体的には例えば測定対象物T1には他の測定対象物T2〜Tnを測定するための第2〜第n測定光をそれぞれ通すための孔を形成しなければならず,さらに測定対象物T2には他の測定対象物T3〜Tnを測定するための第3〜第n測定光をそれぞれ通すための孔を形成しなければならない。 It is necessary to form a hole for the passage of the second to n-th measurement light for measuring another measurement object T 2 through T n respectively to specifically, for example measurement target T 1, further measurement Holes for passing the third to n-th measurement lights for measuring other measurement objects T 3 to T n must be formed in the object T 2 .
さらに,温度測定装置102では,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,測定対象物ごとに測定対象物の数nだけ参照光反射手段140を走査(可動)し,各測定対象物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もある。
Further, in the
この点,図1に示す温度測定装置100では,測定対象物を透過する光を測定光として用いることができるので,測定対象物T1〜Tnに孔を形成することなく,光源110からスプリットされた測定光を,最端に配置される測定対象物(T1又はTn)の方から複数の測定対象物T1〜Tnへ向けて各測定対象物を透過するように照射するだけで,その測定光が各測定対象物T1〜Tnで反射した第1測定光〜第n測定光を受光することができる。これにより,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測定光と参照光との光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。
In this respect, in the
このように,本実施形態にかかる温度測定装置100によれば,光源110からスプリット(分波)された測定光を複数の測定対象物T1〜Tnへ向けて照射するという簡単な構成で,各測定対象物T1〜Tnの温度を一度に検出することができる。これにより,光ファイバの取り回しが容易で測定対象物への孔の形成を不要とすることができるなど温度測定装置の取付けの手間を軽減することができる。また,1つの温度測定装置で複数の測定対象物の温度を一度に測定することができるので,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。
As described above, according to the
なお,上記スプリッタ120によりスプリットされた測定光と参照光との強度比は例えば1:1とする。これにより,測定光と参照光の強度がほぼ同じ強度になるので,例えばピーク間幅などを測定しやすい干渉波形が得られる。各光の強度はこれに限られることはない。
The intensity ratio between the measurement light split by the
また,各測定対象物T1〜Tnの間に,測定光の透過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。例えばシャッタ手段により測定対象物T1と測定対象物T2の間を遮断して測定対象物T2〜Tnに測定光が照射されないようにして,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,例えばシャッタ手段により測定対象物T2と測定対象物T3の間を遮断して測定対象物T3〜Tnに測定光が照射されないようにして,参照光反射手段(例えば参照ミラー)140を駆動させれば,第1測定光及び第2測定光と参照光の干渉波だけを得ることができる。この場合に,第1測定光と参照光の干渉波は,シャッタ手段により測定対象物T1と測定対象物T2の間を遮断する上記の方法により特定できるので,第2測定光と参照光の干渉波だけを特定することができる。このように,上記シャッタ手段を設けることにより,測定対象物T1〜Tnで反射する測定光を特定することができる。 Further, shutter means (not shown) capable of turning on and off the transmission of the measurement light may be provided between the measurement objects T 1 to T n . For example, the reference light reflecting means (for example, a reference mirror) 140 is set so that the measuring object T 1 and the measuring object T 2 are blocked by the shutter means so that the measuring light is not irradiated to the measuring objects T 2 to T n. By driving, only the interference wave of the first measurement light and the reference light can be obtained. Further, for example, a reference light reflecting means (for example, a reference mirror) is configured so that the measurement light is not irradiated to the measurement objects T 3 to T n by blocking between the measurement object T 2 and the measurement object T 3 by a shutter means, for example. If 140 is driven, only interference waves of the first measurement light, the second measurement light, and the reference light can be obtained. In this case, the interference wave of the first measuring beam and the reference beam, it is possible to identify the above-described method of blocking between the measurement target T 1 and the measurement object T 2 by the shutter means, the reference beam and the second measuring beam Only the interference wave can be identified. By providing the shutter unit, the measuring light reflected by the object T 1 through T n can be identified.
(温度測定装置の動作)
このような構成の温度測定装置100においては,図1に示すように,光源110からの光は,例えば光ファイバaを介してスプリッタ120の入力端子(入力ポート)の一方に入射され,スプリッタ120により2つの出力端子(出力ポート)へ2分波される。このうち,一方の出力端子(出力ポート)からの光は測定光として,測定光伝送手段例えば光ファイバbの先端にコリメータを取付けたコリメータ付光ファイバFを介して測定対象物T1〜Tnに照射され,各測定対象物T1〜Tnの各層の表面,境界面や裏面によって反射される。
(Operation of temperature measuring device)
In the
一方,スプリッタ120により2分波された他方の出力端子(出力ポート)からの光は参照光として,参照光伝送手段例えば光ファイバcの先端にコリメータを取付けたコリメータ付光ファイバFZから照射され,参照光反射手段(例えば参照ミラー)140によって反射される。そして,各測定対象物T1〜Tnで反射した第1〜第n測定光はコリメータ付光ファイバFを介してスプリッタ120へ入射するとともに,参照光反射手段(例えば参照ミラー)140で反射した参照光もコリメータ付光ファイバFZを介してスプリッタ120に入射し,これら第1〜第n測定光と参照光とが再び合波されて,例えばSiフォトダイオード,InGaAsフォトダイオード,Geフォトダイオードなどを用いたPDで構成された受光手段150へ例えば光ファイバdを介して入射し,受光手段150で第1〜第n測定光と参照光との干渉波形が検出される。
On the other hand, the light from the other output terminal of the
(測定光と参照光との干渉波形の具体例)
ここで,温度測定装置100により得られる測定光と参照光との光の干渉の具体例を図3に示す。図3は,測定対象物T1及びT2で反射した第1及び第2測定光と,参照光反射手段140で反射した参照光との干渉波形を示したものである。図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。
(Specific example of interference waveform between measurement light and reference light)
Here, a specific example of the light interference between the measurement light and the reference light obtained by the
また,光源110としては,測定対象物T1を透過可能な低コヒーレンス光源を用いる。低コヒーレンス光源によれば,光源110からの光のコヒーレンス長が短いため,通常は測定光の光路長と参照光の光路長とが一致した場所で強く干渉が起こり,それ以外の場所では干渉は実質的に低減するという特質がある。このため,参照光反射手段(例えば参照ミラー)140を例えば参照光の照射方向の前後に駆動させ,参照光の光路長を変化させることにより,測定対象物T1及びT2の表面及び裏面の他,測定対象物T1及びT2の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,測定対象物T1及びT2の深度方向の温度測定が可能となる。
As the
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,先ず測定対象物T1の表面と参照光との干渉波が現れ,次いで測定対象物T1の裏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,測定対象物T2の表面と参照光との干渉波が現れ,次いで測定対象物T2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測定対象物T1,T2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。 According to FIGS. 3A and 3B, when the reference light reflecting means (for example, the reference mirror) 140 is scanned in one direction, an interference wave between the surface of the measuring object T1 and the reference light first appears. , then the interference wave between the rear surface and the reference light of the measurement target T 1 is appears. With reference light reflecting means 140 further continue to scan, interference between the reference light and the measurement target T 2 of the surface appears, then the interference wave of the reference light appears and the rear surface of the measurement target T 2. In this way, it is possible to detect the interference waves on the front and back surfaces of the measurement objects T 1 and T 2 at a time only by scanning the reference light reflecting means 140 once.
(干渉波に基づく温度測定方法)
次に,測定光と参照光との光の干渉に基づいて温度を測定する方法について説明する。測定光と参照光の干渉波に基づく温度測定方法としては,例えば温度変化に基づく光路長変化を用いる温度換算方法がある。ここでは,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。
(Temperature measurement method based on interference wave)
Next, a method for measuring temperature based on the interference of light between measurement light and reference light will be described. As a temperature measurement method based on the interference wave of the measurement light and the reference light, for example, there is a temperature conversion method using an optical path length change based on a temperature change. Here, a temperature conversion method using the positional deviation of the interference waveform will be described.
測定対象物T1,T2がヒータ等によって温められると,測定対象物T1,T2はそれぞれ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,各測定対象物T1,T2ごとに温度変化があれば,各測定対象物T1,T2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。このような各測定対象物T1,T2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。
When the measurement objects T 1 and T 2 are heated by a heater or the like, the measurement objects T 1 and T 2 are expanded and their refractive indexes change, so that the position of the interference waveform is before and after the temperature change. As a result, the peak-to-peak width of the interference waveform changes. At this time, if there is a temperature change in each measurement target T 1, T 2, position offset of each measurement target T 1, T 2 each interference waveform, peak-to-peak width of the interference waveform changes. A temperature change can be detected by measuring the peak-to-peak width of the interference waveform for each of the measurement objects T 1 and T 2 . For example, in the case of the
以下,上記温度測定方法について,図3で測定した測定対象物T1,T2の厚さをそれぞれd1,d2とし,屈折率をn1,n2としてより具体的に説明する。測定対象物T1,T2に測定光を照射して,参照ミラーを一方向へ走査していくと,測定対象物T1における表面,裏面で反射した第1測定光と参照光の干渉及び測定対象物T1を透過した光が測定対象物T2における表面,裏面で反射した第2測定光と参照光の干渉により,図3(a)に示すように各測定対象物T1,T2ごとに,2つずつ干渉波形が得られる。 Hereinafter, the temperature measurement method will be described more specifically with the thicknesses of the measurement objects T 1 and T 2 measured in FIG. 3 being d 1 and d 2 and the refractive indexes being n 1 and n 2 , respectively. When the measurement objects T 1 and T 2 are irradiated with measurement light and the reference mirror is scanned in one direction, interference between the first measurement light reflected on the front surface and the back surface of the measurement object T 1 and the reference light and surface light transmitted is in the measurement target T 2 measured object T 1, the interference of the second measurement light and the reference light reflected by the back surface, the measurement target T 1, as shown in FIG. 3 (a), T For every two, two interference waveforms are obtained.
このとき,測定対象物T1,T2を例えばヒータなどより加熱すると,測定対象物T1,T2の温度は上昇し,その温度変化により測定対象物T1,T2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,測定対象物T1,T2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,各測定対象物T1,T2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。 At this time, when the measurement target T 1, T 2 for example to heat from a heater, the temperature of the measurement target T 1, T 2 is increased, the measurement object by change in temperature T 1, T 2 is expanded refracted The rate also changes. As a result, as shown in FIG. 3B, the peak positions of the remaining one interference waveform are shifted with respect to each of the measurement objects T 1 and T 2 with reference to one interference waveform among the two interference waveforms. As a result, the peak-to-peak width of the interference waveform changes. For example, in FIG. 3 (b), the reference to the interference waveform of the surface at each measurement target T 1, T 2, the position of the back surface of the interference waveform, respectively t 1 compared to the case 3 of (a), t It is shifted by 2 . Thereby, the peak-to-peak widths of the interference waveforms at the measurement points P 1 and P 2 change from W 1 and W 2 shown in FIG. 3A to W 1 ′ and W 2 ′ shown in FIG. .
このような干渉波形についてのピーク位置のずれは,一般に厚さdについては測定対象物の各層固有の線膨張係数αに依存し,また屈折率nの変化については主として各層固有の屈折率変化の温度係数βに依存する。なお,屈折率変化の温度係数βについては波長にも依存することが知られている。 Such a shift in the peak position of the interference waveform generally depends on the linear expansion coefficient α specific to each layer of the measurement object with respect to the thickness d, and mainly changes in the refractive index specific to each layer with respect to changes in the refractive index n. Depends on temperature coefficient β. It is known that the temperature coefficient β of the refractive index change also depends on the wavelength.
従って,各測定対象物T1,T2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は各測定対象物T1,T2の温度変化を示している。α1,α2はそれぞれ測定対象物T1,T2の線膨張率を示しており,β1,β2はそれぞれ測定対象物T1,T2の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測定対象物T1の厚さ,屈折率を示し,d2,n2は,それぞれ温度変化前の測定対象物T2の厚さ,屈折率を示している。
Therefore, when the thicknesses d 1 ′ and d 2 ′ of the wafers after the temperature change at the respective measurement objects T 1 and T 2 are expressed by mathematical expressions, the following mathematical expressions (1-1) and (1-2) are obtained. . In the following mathematical formulas (1-1) and (1-2), ΔT 1 and ΔT 2 indicate changes in temperature of the measurement objects T 1 and T 2 . alpha 1, shows the temperature coefficient of the alpha 2 respectively show a linear expansion coefficient of the measuring object T 1, T 2, β 1 ,
d1′=d1・(1+α1ΔT1),n1′=n1・(1+β1ΔT1) …(1−1) d 1 ′ = d 1 · (1 + α 1 ΔT 1 ), n 1 ′ = n 1 · (1 + β 1 ΔT 1 ) (1-1)
d2′=d2・(1+α2ΔT2),n2′=n2・(1+β2ΔT2) …(1−2) d 2 '= d 2 · (1 + α 2 ΔT 2 ), n 2 ' = n 2 · (1 + β 2 ΔT 2 ) (1-2)
上記数式(1−1),(1−2)に示すように,温度変化によって測定対象物T1,T2を透過して反射する第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,温度変化前の測定対象物T1,T2を透過して反射する第1,第2測定光の光路長をL1,L2とし,測定対象物T1,T2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。 As shown in the above mathematical formulas (1-1) and (1-2), the optical path lengths of the first and second measurement lights that are transmitted through and reflected by the measurement objects T 1 and T 2 change due to temperature changes. The optical path length is generally expressed as a product of the thickness d and the refractive index n. Therefore, the optical path lengths of the first and second measurement lights that pass through and reflect the measurement objects T 1 and T 2 before the temperature change are L 1 and L 2 , respectively, and the temperatures at the measurement objects T 1 and T 2 are respectively Assuming that the optical path lengths after changing by ΔT 1 and ΔT 2 are L 1 ′ and L 2 ′, L 1 and L 1 ′ are respectively expressed by the following formula (1-3), and L 2 and L 2 'Is represented by the following mathematical formula (1-4).
L1=d1・n1 , L1′=d1′・n1′ …(1−3) L 1 = d 1 · n 1 , L 1 ′ = d 1 ′ · n 1 ′ (1-3)
L2=d2・n2 , L2′=d2′・n2′ …(1−4) L 2 = d 2 · n 2 , L 2 ′ = d 2 ′ · n 2 ′ (1-4)
従って,各測定対象物T1,T2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。 Therefore, the difference (L 1 ′ −L 1 , L 2 ′ −L 2 ) before and after the temperature change of the optical path lengths of the first and second measurement lights in the measurement objects T 1 and T 2 is expressed by the above formula (1− When calculated and arranged according to 1), (1-2), (1-3), and (1-4), the following equations (1-5) and (1-6) are obtained, respectively. In addition, in the following mathematical formulas (1-5) and (1-6), α · β << α and α · β << β are taken into consideration and the minute terms are omitted. In the initial state before heat is applied to the wafer, the wafer thickness d and refractive index n can be assumed to be the same for all measurement points P 1 and P 2 in the same wafer plane. L = d · n = L 1 = L 2 can be set.
L1′−L1=d1′・n1′−d1・n1=d1・n1・(α1+β1)・ΔT1
=L1・(α1+β1)・ΔT1 …(1−5)
L 1 '-L 1 = d 1 ' · n 1 '-d 1 · n 1 = d 1 · n 1 · (α 1 + β 1 ) · ΔT 1
= L 1 · (α 1 + β 1 ) · ΔT 1 (1-5)
L2′−L2=d2′・n2′−d2・n2=d2・n2・(α2+β2)・ΔT2
=L2・(α2+β2)・ΔT2 …(1−6)
L 2 '-L 2 = d 2 ' · n 2 '-d 2 · n 2 = d 2 · n 2 (α 2 + β 2 ) · ΔT 2
= L 2 · (α 2 + β 2 ) · ΔT 2 (1-6)
ここで,各測定対象物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対象物T1,T2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対象物T1,T2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,各測定対象物における参照光との干渉波形のピーク間幅は,図1に示すような温度測定装置100によれば,参照光反射手段(例えば参照ミラー)140の移動距離により測定できる。
Here, the optical path length of the measurement light in each measurement object corresponds to the peak-to-peak width of the interference waveform with the reference light. For example, the optical path lengths L 1 and L 2 of the first and second measurement lights of the measurement objects T 1 and T 2 before the temperature change are respectively the peak-to-peak widths W 1 and W 2 of the interference waveform shown in FIG. 2 and the optical path lengths L 1 ′ and L 2 ′ of the first and second measurement lights of the measurement objects T 1 and T 2 after the temperature change are the peaks of the interference waveform shown in FIG. This corresponds to the inter-space widths W 1 ′ and W 2 ′. Therefore, the peak-to-peak width of the interference waveform with the reference light in each measurement object can be measured by the moving distance of the reference light reflecting means (for example, the reference mirror) 140 according to the
従って,各測定対象物T1,T2の線膨張率α1,α2及び屈折率変化の温度係数β1,β2を予め調べておけば,各測定対象物T1,T2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,各測定対象物T1,T2の温度に換算することができる。
Therefore, the linear expansion coefficient alpha 1 of the
このように,干渉波から温度への換算する場合,上述したように干渉波形のピーク間で表される光路長が線膨張率α及び屈折率変化の温度係数βによって変るため,これら線膨張率α及び屈折率変化の温度係数βを予め調べておく必要がある。測定対象物となり得るウエハを含めた物質の線膨張率α及び屈折率変化の温度係数βは一般に,温度帯によっては,温度に依存する場合もある。例えば線膨張率αについては一般に,物質の温度が0〜100℃くらいの温度範囲ではそれほど変化しないので,一定とみなしても差支えないが,100℃以上の温度範囲では物質によっては温度が高くなるほど変化率が大きくなる場合もあるので,そのような場合には温度依存性が無視できなくなる。屈折率変化の温度係数βについても同様に温度範囲によっては,温度依存性が無視できなくなる場合がある。 Thus, when converting the interference wave to the temperature, the optical path length expressed between the peaks of the interference waveform varies depending on the linear expansion coefficient α and the temperature coefficient β of the refractive index change as described above. It is necessary to investigate in advance α and the temperature coefficient β of the refractive index change. In general, the linear expansion coefficient α and the temperature coefficient β of refractive index change of a substance including a wafer that can be a measurement object may depend on the temperature depending on the temperature range. For example, the coefficient of linear expansion α generally does not change so much in the temperature range of about 0 to 100 ° C., so it can be regarded as constant. However, in the temperature range of 100 ° C. or higher, the temperature increases depending on the material. Since the rate of change may be large, the temperature dependency cannot be ignored in such a case. Similarly, the temperature dependence β of the refractive index change may not be negligible depending on the temperature range.
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。
For example, in the case of silicon (Si) constituting a wafer, it is known that the linear expansion coefficient α and the temperature coefficient β of refractive index change can be approximated by, for example, a quadratic curve in a temperature range of 0 to 500 ° C. For details, see JAMcCaulley, VMDonnelly et al. (JAMcCaulley, VMDonnelly, M. Vernon, and I. Taha,
"Temperature dependence of the near-infrared refractive index of
silicon, gallium arsenide, and indium phosphide "Phy. Rev. B49, 7408, 1994).
このように,線膨張率α及び屈折率変化の温度係数βは温度に依存するので,例えば温度に応じた線膨張率α及び屈折率変化の温度係数βを実験などによって予め調べて,温度換算用基準データとして予めメモリ(例えば後述する制御装置400のメモリ440等)に記憶しておき,温度換算用基準データを利用して温度換算すれば,より正確な温度に換算することができる。
Thus, since the linear expansion coefficient α and the temperature coefficient β of the refractive index change depend on the temperature, for example, the linear expansion coefficient α and the temperature coefficient β of the refractive index change corresponding to the temperature are examined in advance through experiments, etc. If it is stored in advance in a memory (for example, a
なお,測定光と参照光との干渉波に基づいて温度を測定する方法としては,上記の方法に限られず,各測定対象物T1〜Tnについての光路長と温度との関係を実験などにより予め求めて,温度換算用基準データとして予めメモリ(例えば後述する制御装置400のメモリ440等)に記憶しておき,この温度換算用基準データを利用して,各測定対象物T1〜Tnについての測定光と参照光との干渉波に基づいて測定された光路長(干渉波のピーク幅)を直接温度に換算するようにしてもよい。これによれば,線膨張率α及び屈折率変化の温度係数βがわからなくても,測定光と参照光との干渉波の測定結果を容易に温度に換算することができる。
Note that the method for measuring the temperature based on the interference wave between the measurement light and the reference light is not limited to the above method, and the relationship between the optical path length and the temperature for each of the measurement objects T 1 to T n is tested. And stored in advance in a memory (for example, a
具体的には例えばある測定対象物Tについて,既知の温度tiでの光路長をLiとし,ある温度tでの光路長をLtとし,線膨張率α及び屈折率変化の温度係数βとすると,線膨張率α及び屈折率変化の温度係数βの温度依存を無視できる温度帯であれば,ある温度tは,下記(2−1)式で表すことができる。下記(2−1)式は上記(1−5)式におけるL1′=Lt,L1=Li,ΔT1=t−ti,α1=α,β1=βとした場合と同様である。そして,下記(2−1)を整理すると,ある温度tは下記(2−2)式で表すことができる。下記(2−2)式において,線膨張率α及び屈折率変化の温度係数βの温度依存を無視できる場合は,α+βは一定と考えられるので,定数の係数をA1,B1で置換えると下記(2−3)式に示すような一次式で表すことができる。 For the measurement target object T in particular in example, the optical path length at a known temperature t i and L i, the optical path length at a given temperature t and L t, a temperature coefficient of linear expansion α and the refractive index change β Then, in a temperature range in which the temperature dependence of the linear expansion coefficient α and the temperature coefficient β of the refractive index change can be ignored, a certain temperature t can be expressed by the following equation (2-1). The following equation (2-1) is the same as the case where L1 ′ = L t , L1 = L i , ΔT1 = t−t i , α 1 = α, β 1 = β in the above equation (1-5). . When the following (2-1) is arranged, a certain temperature t can be expressed by the following equation (2-2). In the following equation (2-2), when the temperature dependence of the linear expansion coefficient α and the temperature coefficient β of the refractive index change can be ignored, α + β is considered to be constant, so the constant coefficients are replaced with A 1 and B 1 . And a linear expression as shown in the following expression (2-3).
Lt−Li=Li・(α+β)・(t−ti) …(2−1) L t −L i = L i · (α + β) · (t−t i ) (2-1)
t=(1/(α+β))・(Lt/Li)−(1/(α+β)+ti) …(2−2) t = (1 / (α + β)) · (L t / L i ) − (1 / (α + β) + t i ) (2-2)
t=A1・(Lt/Li)+B1 …(2−3) t = A 1 · (L t / L i ) + B 1 (2-3)
また,線膨張率α及び屈折率変化の温度係数βの温度依存を無視できない場合は,下記(2−4)式に示すような2次式で表すようにしてもよい。この場合の係数をA2,B2,C2とする。 When the temperature dependence of the linear expansion coefficient α and the temperature coefficient β of the refractive index change cannot be ignored, it may be expressed by a quadratic expression as shown in the following expression (2-4). The coefficients in this case are A 2 , B 2 and C 2 .
t=A2・(Lt/Li)2+B2・(Lt/Li)+C2 …(2−4) t = A 2 · (L t / L i ) 2 + B 2 · (L t / L i ) + C 2 (2-4)
上記(2−3)式における係数A1,B1,上記(2−4)式における係数A2,B2,C2はそれぞれ,実験によりいくつかの温度で実際に光路長を測定することにより求める。例えば温度と光路長との関係について図4に示すような実験結果が得られたとすれば,上記既知の温度tiを40℃としそのときの光路長をLi=L40として,上記(2−4)式における係数はそれぞれ,A2=−1.2496×105,B2=−2.6302×105,C2=−1.3802×105となる。 The coefficients A 1 , B 1 in the above equation (2-3) and the coefficients A 2 , B 2 , C 2 in the above equation (2-4) are actually measured at several temperatures by experiments. Ask for. For example, if an experimental result as shown in FIG. 4 is obtained with respect to the relationship between the temperature and the optical path length, the known temperature t i is set to 40 ° C., and the optical path length at that time is set to L i = L 40. −4) The coefficients in the equation are A 2 = −1.2496 × 10 5 , B 2 = −2.6302 × 10 5 , and C 2 = −1.3802 × 10 5 , respectively.
こうして実験により得られた(2−4)式を温度換算用基準データとして予めメモリ(例えば後述する制御装置400のメモリ440等)に記憶しておき,測定光と参照光との干渉波に基づいて測定された光路長LtからLt/L40を求めて,(2−4)式のLt/Liに当てはめることにより,光路長Ltを温度tに換算することができる。
The equation (2-4) thus obtained by experiment is stored in advance in a memory (for example, a
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。 Note that the temperature measurement method based on the interference wave between the measurement light and the reference light is not limited to the method described above. For example, a method using an absorption intensity change based on a temperature change may be used. A method in which an optical path length change based on the above and an absorption intensity change based on a temperature change are combined may be used.
(第2実施形態にかかる温度測定システム)
次に,第2実施形態にかかる基板処理装置の温度測定システムについて図面を参照しながら説明する。第2実施形態にかかる基板処理装置の温度測定システムは,第1実施形態にかかる温度測定装置を基板処理装置に適用した場合の具体例である。図5は,第2実施形態にかかる温度測定システムの概略構成を示す図である。ここでは,例えばプラズマエッチング装置などの基板処理装置において対向して配置される2つの温度対象物T1(例えば上部電極の電極板Tu)及びT2(例えばウエハTw)の温度測定に適用する場合を例に挙げて説明する。
(Temperature measurement system according to the second embodiment)
Next, a temperature measurement system for a substrate processing apparatus according to a second embodiment will be described with reference to the drawings. The temperature measurement system of the substrate processing apparatus according to the second embodiment is a specific example when the temperature measurement apparatus according to the first embodiment is applied to the substrate processing apparatus. FIG. 5 is a diagram showing a schematic configuration of a temperature measurement system according to the second embodiment. In this case, for example, the present invention is applied to the temperature measurement of two temperature objects T 1 (for example, the electrode plate Tu of the upper electrode) and T 2 (for example, the wafer Tw) that are arranged to face each other in a substrate processing apparatus such as a plasma etching apparatus. Will be described as an example.
図5に示す温度測定システムは,大別すると,温度測定装置200,基板処理装置300,制御装置400から構成される。図5に示す温度測定装置200は,図1に示す光源110を低コヒーレンス光源例えば低コヒーレンス性を有する光を照射するSLD210により構成し,光源110からの光を測定光と参照光にスプリットするスプリッタ120を例えば2×2の光ファイバカプラ220により構成し,受光手段150を例えばGeフォトダイオードなどを用いたPD250により構成し,参照光反射手段140は例えば参照ミラー240により構成し,駆動手段142は例えば参照ミラー240を駆動するステッピングモータ242により構成したものである。
The temperature measurement system shown in FIG. 5 is roughly composed of a
測定光の元になるSLD210などの光源110としては,少なくとも上部電極350の電極板Tuを透過可能な光を照射可能なものを使用する。これにより,測定光が上部電極350の電極板Tuを透過してウエハTwにも照射されるので,この透過光をウエハTwの温度測定のための測定光として利用できる。上部電極350の電極板Tuは例えばシリコンやシリコン酸化膜(例えば石英)などのシリコン材により形成されるので,このような場合は,シリコン材を透過可能な1.0〜2.5μmの波長を有する光を照射可能なものを光源110として使用することが好ましい。
As the
基板処理装置300は,図5に示すように,例えばウエハTwに対してエッチング処理や成膜処理などの所定の処理を施す処理室310を備える。処理室310の内部には,上部電極350と,この上部電極350に対向する下部電極340とが配設されている。下部電極340は,ウエハTwを載置する載置台を兼ねている。ウエハTwは例えば処理室310の側面に設けられたゲートバルブ(図示しない)から処理室310内に搬入される。これら下部電極340,上部電極350にはそれぞれ所定の高周波電力を印加する高周波電源320,330が接続されている。
As shown in FIG. 5, the
上部電極350は,その最下部に位置する測定対象物T2としての電極板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は例えばシリコン材(シリコン,シリコン酸化物など)で形成され,電極支持体351は例えばアルミ材で形成される。
The
上部電極350の上部には,所定の処理ガスが導入される導入管(図示しない)が設けられている。この導入管から導入された処理ガスが下部電極340に載置されたウエハTwに向けて均一に吐出するように,電極板Tuには多数の吐出孔(図示しない)が穿設されている。
An introduction pipe (not shown) through which a predetermined processing gas is introduced is provided above the
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5に示す矢印で示すように冷媒が供給管から供給され,各冷媒流路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5に示す2系統の冷媒流路を備えるものに限られず,例えば1系統のみの冷媒流路を備えるものであってもよく,また1系統で2分岐する冷媒流路を備えるものであってもよい。
The
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。
The
このような基板処理装置300では,ウエハTwは,例えば搬送アームなどによりゲートバルブを介して搬入される。処理室310に搬入されたウエハTwは,下部電極340上に載置され,上部電極350と下部電極340には高周波電力が印加されるとともに,上部電極350から処理室310内へ所定の処理ガスが導入される。これにより,上部電極350から導入された処理ガスはプラズマ化され,ウエハTwの表面に例えばエッチング処理などが施される。
In such a
上記温度測定装置200における光ファイバカプラ220からの参照光は,参照光伝送手段例えばコリメータ付光ファイバFZを介して参照ミラー240へ照射する参照光照射位置まで伝送されるようになっている。また上記光ファイバカプラ220からの測定光は測定光伝送手段例えばコリメータ付光ファイバFを介して,上部電極350の電極板Tuの上方から測定対象物である電極板Tu及びウエハTwへ向けて照射する測定光照射位置まで伝送されるようになっている。具体的には,コリメータ付光ファイバFは上部電極350の電極支持体351の例えば中央部に形成された貫通孔358を介して,測定光が電極板Tu及びウエハTwへ向けて照射されるように配設される。
Reference light from the
なお,測定光を照射する面内方向の位置,すなわち電極板Tu及びウエハTwの面内方向の位置を中央部とした場合について説明したが,これに限られることはなく,測定光が電極板Tuへ照射され,さらに電極板Tuを透過してウエハTwへ照射される位置であればよい。 In addition, although the case where the position in the in-plane direction where the measurement light is radiated, that is, the position in the in-plane direction of the electrode plate Tu and the wafer Tw is the central portion has been described, the present invention is not limited to this. Any position may be used as long as it irradiates Tu and further passes through the electrode plate Tu and irradiates the wafer Tw.
上記制御装置400は,温度測定装置200及び基板処理装置300の各部を制御するものである。制御装置400は,その本体を構成するCPU(中央処理装置)410,参照ミラー240を駆動するステッピングモータ242をモータドライバ420を介して制御するモータコントローラ430,CPU410が各部を制御するためのプログラムデータ等を記憶したROM(リード・オンリ・メモリ)やCPU410が行う各種データ処理のために使用されるメモリエリア等を設けたRAM(ランダム・アクセス・メモリ)等を構成するメモリ440,バッファ450を介して入力されるPD250からの出力信号(測定光を照射して得られた干渉波の測定結果)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。
The
このような構成の温度測定システムによれば,測定光が上部電極350の電極板Tu及びウエハTwで反射した第1及び第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,上部電極350の電極板TuとウエハTwのように異なる測定対象物の温度測定を一度に行うことができる。
According to the temperature measurement system having such a configuration, the
ここで,図5に示す温度測定システムにより得られる測定光と参照光との光の干渉の具体例を図6に示す。図6は,上部電極350の電極板Tu及びウエハTwで反射した第1及び第2測定光と,参照光反射手段140で反射した参照光との干渉波形を示したものである。図6において縦軸は干渉強度,縦軸は参照ミラーの移動距離をとっている。
Here, a specific example of light interference between the measurement light and the reference light obtained by the temperature measurement system shown in FIG. 5 is shown in FIG. FIG. 6 shows an interference waveform between the first and second measurement light reflected by the electrode plate Tu and the wafer Tw of the
図6によれば,参照ミラー240を一方向へ走査していくと,先ず上部電極350の電極板Tuの表面と参照光との干渉波が現れ,次いで上部電極350の電極板Tuの裏面と参照光との干渉波が現れる。参照ミラー240をさらに走査していくと,ウエハTwの表面と参照光との干渉波が現れ,次いでウエハTwの裏面と参照光との干渉波が現れる。このように,参照ミラー240を一度走査するだけで上部電極350の電極板TuとウエハTw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。
According to FIG. 6, when the
そして,上部電極350の電極板Tuについての表面と裏面の干渉波形のピーク間幅Luは,上部電極350の電極板Tuについての表面から裏面までの測定光の光路長に相当する。また,ウエハTwについての表面と裏面の干渉波形のピーク間幅Lwは,ウエハTwについての表面から裏面までの測定光の光路長に相当する。なお,上部電極350の電極板Tuの裏面とウエハTwの表面の干渉波形のピーク間幅Lgは,上部電極350の電極板TuとウエハTwとの間のギャップ(離間距離)における測定光の光路長に相当する。
The peak-to-peak width Lu of the interference waveform between the front surface and the back surface of the electrode plate Tu of the
制御装置400は,こうして得られる上部電極350の電極板TuとウエハTwについての測定光の光路長の測定結果から,上述したような温度換算方法に従って上部電極350の電極板TuとウエハTwの温度を求める。具体的には例えば予めメモリ440に記憶された上述の温度換算用基準データなどに基づいて上部電極350の電極板TuとウエハTwについての測定光の光路長を温度に換算する。
The
このように,図5に示す温度測定システムによれば,上部電極350の電極板Tuを透過した測定光を,ウエハTwの測定光として利用することにより,上部電極350の電極板Tuのみならず,ウエハTwについても,一度の参照ミラー240の走査によって測定光と参照光との干渉波を得ることができる。従って,SLD210からスプリット(分波)された測定光を上部電極350の電極板Tu及びウエハTwへ向けて照射するという簡単な構成で,異なる測定対象物である上部電極350の電極板TuとウエハTwの温度を一度に検出することができる。
As described above, according to the temperature measurement system shown in FIG. 5, not only the electrode plate Tu of the
これにより,例えば光ファイバなどの取り回しが容易で上部電極350の電極板への孔の形成を不要とすることができるなど温度測定装置200の取付けの手間を軽減することができる。また,1つの温度測定装置200で上部電極350の電極板Tu及びウエハTwの温度を一度に測定することができるので,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。
Thereby, for example, it is easy to handle an optical fiber or the like, and it is possible to eliminate the need to form a hole in the electrode plate of the
(第3実施形態にかかる温度測定システム)
次に,第3実施形態にかかる基板処理装置の温度測定システムについて図面を参照しながら説明する。第3実施形態にかかる温度測定システムは,第2実施形態にかかる温度測定システムを改良し,参照ミラーの移動距離をより短くできるように構成したものである。
(Temperature measurement system according to the third embodiment)
Next, a temperature measurement system for a substrate processing apparatus according to a third embodiment will be described with reference to the drawings. The temperature measurement system according to the third embodiment is configured by improving the temperature measurement system according to the second embodiment so that the moving distance of the reference mirror can be further shortened.
すなわち,上記第2実施形態にかかる温度測定システムにおける測定対象物T1とT2に相当する上部電極350の電極板TuとウエハTwはこれらのギャップの分だけ離間しているので,図6に示すように,上部電極350の電極板Tuについての測定光と参照光の干渉波と,ウエハTwについての測定光と参照光の干渉波も上記ギャップ(離間距離)の光路長Lgの分だけ離間して測定される。従って,これら上部電極350の電極板TuとウエハTwの温度測定を参照ミラー240の一度の走査で行うには,上部電極350の電極板TuとウエハTwのギャップ(離間距離)の分だけ参照ミラー240の移動距離も長くする必要がある。ところが,このギャップ(離間距離)の部分Lgは,上部電極350の電極板TuとウエハTwの温度測定には必要ない部分であるため,なるべく短くした方が温度測定にかかる時間も短くすることができる。
That is, the electrode plate Tu and the wafer Tw of the
第3実施形態にかかる温度測定システムは,この点を踏まえて改良したものである。改良点としては,例えば測定光伝送手段を構成する測定光の光路の途中に,この測定光の光路に並列して接続した迂回光路を設けることにより,この迂回光路を通る測定光と通らない測定光の両方が測定対象物へ向けて照射されるため,測定光と参照光との光の干渉のパターンが増え,迂回光路の光路長を調整してそれぞれの光の干渉のずれ量を調整することにより,測定に必要な干渉波形だけが近傍に現れるようにすることができる。これにより,参照ミラーの移動距離をより短くすることができる。 The temperature measurement system according to the third embodiment is improved based on this point. As an improvement, for example, by providing a bypass optical path connected in parallel to the optical path of the measurement light in the middle of the optical path of the measurement light that constitutes the measurement light transmission means, the measurement light that does not pass through the bypass optical path can be measured. Since both light beams are emitted toward the object to be measured, the pattern of interference between the measurement light and the reference light increases, and the optical path length of the detour optical path is adjusted to adjust the amount of interference of each light. As a result, only the interference waveform necessary for measurement can appear in the vicinity. Thereby, the moving distance of the reference mirror can be further shortened.
以下,このような第3実施形態にかかる温度測定システムの具体的な構成例を図7に示す。図7に示す温度測定システムにおける測定光伝送手段は,光ファイバカプラ220からの測定光の光路の途中に,迂回光路を構成する光ファイバeを並列接続するための迂回光路接続用スプリッタ例えば2×2の光ファイバカプラ230を備える。なお,光ファイバカプラ230は光ファイバカプラ220と同様の構成である。
Hereinafter, a specific configuration example of the temperature measurement system according to the third embodiment is shown in FIG. The measurement light transmission means in the temperature measurement system shown in FIG. 7 is a bypass optical path connecting splitter for connecting in parallel the optical fiber e constituting the bypass optical path in the middle of the optical path of the measurement light from the
光ファイバカプラ230の一方の入力端子(入力ポート)には,光ファイバカプラ220からの一方の出力端子(出力ポート)が光ファイバbを介して接続されている。光ファイバカプラ230の一方の出力端子(出力ポート)には,光ファイバbFの先端にコリメータを取付けたコリメータ付光ファイバFが接続されている。また,光ファイバカプラ230の他方の入力端子(入力ポート)と他方の出力端子(出力ポート)とは迂回光路を構成する光ファイバeを接続してループを形成する。
One output terminal (output port) from the
図7に示すような構成の測定光伝送手段によれば,光ファイバカプラ220からの一方の出力端子(出力ポート)から出射した測定光は,光ファイバカプラ230によって2つの出力端子(出力ポート)へ2分波される。このうち一方の出力端子(出力ポート)からの測定光は光ファイバbFを通ってコリメータ付光ファイバFの先端から上部電極350の電極板TuとウエハTwへ向けて照射される。
According to the measurement light transmission means configured as shown in FIG. 7, the measurement light emitted from one output terminal (output port) from the
また,光ファイバカプラ230の他方の出力端子(出力ポート)からの測定光は光ファイバeを介して光ファイバカプラ230の他方の入力端子(入力ポート)へ戻され,さらに光ファイバカプラ230によって2つの出力端子(出力ポート)へ2分波される。このうち一方の出力端子(出力ポート)からの測定光は光ファイバbFを通ってコリメータ付光ファイバFの先端から上部電極350の電極板TuとウエハTwへ向けて照射される。
Further, the measurement light from the other output terminal (output port) of the
このように,測定光伝送手段を構成する測定光の光路の途中に,並列して接続した迂回光路を設けることにより,SLD210からスプリットされた測定光は,コリメータ付光ファイバFから上部電極350の電極板TuとウエハTwへ向けて照射される往路のみならず,上部電極350の電極板TuとウエハTwから反射した測定光がコリメータ付光ファイバFを介して受光される復路についても,光ファイバカプラ230内の光路U1を介する経路を通ったり,光ファイバeによる迂回光路U2を介する経路を通ったりするので,測定光の光路が増える。
In this way, by providing a bypass optical path connected in parallel in the middle of the optical path of the measurement light that constitutes the measurement light transmission means, the measurement light split from the
ここで,このような測定光の光路について図面を参照しながら説明する。図8は,測定光の光路の種類(パターン)とそのときの測定光の経路との関係を示したものである。測定光の経路としては,光ファイバカプラ220から出力され上部電極350の電極板TuとウエハTwへ照射されるまでの往路と,上部電極350の電極板TuとウエハTwから反射して測定光が光ファイバカプラ220へ入力されるまでの復路がある。
Here, the optical path of such measurement light will be described with reference to the drawings. FIG. 8 shows the relationship between the type (pattern) of the optical path of the measurement light and the path of the measurement light at that time. As the measurement light path, the output path from the
図7に示すような迂回光路を形成した場合における測定光の光路の種類(パターン)は,上記往路と復路との組合せで,図8に示すような光路A〜光路Dまでの4通りがある。光路Aは,測定光が往路と復路ともに光路U1を介する経路を通った場合であり,光路長が最も短くなる光路である。光路Bは,測定光が往路は光路U1を介する経路を通り,復路は迂回光路U2を介する経路を通った場合である。光路Cは,測定光が往路は迂回光路U2を介する経路を通り,復路は光路U1を介する経路を通った場合であり,光路長としては光路Bと同じ長さになる。光路Dは,測定光が往路と復路ともに迂回光路U2を介する経路を通った場合であり,光路長が最も長くなる光路である。 When the detour optical path as shown in FIG. 7 is formed, the types (patterns) of the optical paths of the measurement light are four combinations from the optical path A to the optical path D as shown in FIG. . Optical path A is a case where the measurement light passes through the path through the forward path and the backward path both optical path U 1, the optical path length is shortest optical path. Optical path B, the forward measurement light passes through a path through the optical path U 1, the return path is a case where through the path via the bypass optical path U 2. Optical path C is measurement light forward path through the path through the bypass optical path U 2, return is when passing through a path through the optical path U 1, is the same length as the optical path B as the optical path length. The optical path D is a case where the measurement light passes through the path through the detour optical path U 2 in both the forward path and the return path, and is the optical path having the longest optical path length.
ここで,各光路A〜Dを通った測定光と参照光との光の干渉を図9に示す。図9は,参照ミラーを一方向へ一度だけ走査した場合に得られる干渉波形を示したものである。横軸には参照ミラーの移動距離をとり,縦軸には干渉強度をとっている。なお,図9では光路A〜Dによる光の干渉が区別し易いようにそれぞれを上下にずらしているが,実際にはこれら光路A〜Dによる光の干渉の波形がすべて合成された波形が測定される。 Here, FIG. 9 shows light interference between the measurement light and the reference light that have passed through the optical paths A to D. FIG. 9 shows an interference waveform obtained when the reference mirror is scanned only once in one direction. The horizontal axis represents the moving distance of the reference mirror, and the vertical axis represents the interference intensity. In FIG. 9, the light interference along the optical paths A to D is shifted up and down so that the light interference can be easily distinguished. In practice, a waveform obtained by synthesizing all the light interference waveforms along the optical paths A to D is measured. Is done.
図9に示すように,上記光路A〜Dによる光の干渉はともに図6に示す場合と同様に上部電極350の電極板Tuの表面と裏面の干渉波とウエハTwの表面と裏面の干渉波が同じピーク間幅Lu,Lg,Lwで現れる。従って,光路A〜Dのうちのどの光路を通った測定光による光の干渉でも同様の測定結果が得られる。このため,例えば光路Aによる光の干渉でウエハTwについての干渉波のピーク間幅Lwを求め,光路Bによる光の干渉で上部電極350の電極板Tuについての干渉波のピーク間幅Luを求めることも可能である。
As shown in FIG. 9, the light interference along the optical paths A to D is similar to the case shown in FIG. 6 in that the interference wave between the front and back surfaces of the electrode plate Tu of the
さらに,光路A〜Dは光路長が異なるので,光路A〜Dによる光の干渉はそれぞれ,最初の上部電極350の電極板Tuの表面についての干渉波が現れるまでに,光路A〜Dの光路長に応じたずれが生じる。例えば光路Aによる光の干渉についての最初の干渉波(上部電極350の電極板Tuの表面についての干渉波)のピークが現れてから参照ミラー240が距離M1だけ移動したところで,光路B及び光路Cによる光の干渉についての最初の干渉波のピークが現れる。また光路Aによる光の干渉についての最初の干渉波のピークが現れてから参照ミラー240が距離M2だけ移動したところで光路Dについての最初の干渉波のピークが現れる。これは光路Aの光路長は最も短いので,光路Aによる光の干渉についての最初の干渉波が現れるのが最も早いのに対して,光路B,C,Dの光路長は光路Aよりも長いので,これらの光の干渉はその光路長の長さの違いの分だけずれて最初の干渉波が現れるからである。なお,光路Bと光路Cの光路長は同じなので,これらの光の干渉についての最初の干渉波は同時に現れる。
Furthermore, since the optical paths A to D have different optical path lengths, the light interference caused by the optical paths A to D is the optical path of the optical paths A to D before the interference wave on the surface of the electrode plate Tu of the first
しかも,このような光路A〜Dによる光の干渉のずれ量は,測定光の迂回光路の光路長(例えば光ファイバeの長さなど)を調整して光路A〜Dの光路長を調整することにより,調整可能である。従って,測定光の迂回光路の光路長(例えば光ファイバeの長さなど)を調整することにより,各測定対象物例えば上部電極350の電極板TuとウエハTwについての測定光と参照光との干渉波形がそれぞれ近傍で測定されるようにすることができる。このため,少なくともこれら測定対象物例えば上部電極350の電極板TuとウエハTwについての測定光と参照光との干渉波形が測定できる範囲だけ参照ミラー240を移動させれば足りる。これにより,参照ミラーの移動距離を短くすることができるので,温度測定にかかる時間も短縮することができる。
Moreover, the amount of deviation of the light interference caused by the optical paths A to D is adjusted by adjusting the optical path length of the detour optical path of the measurement light (for example, the length of the optical fiber e). Can be adjusted. Therefore, by adjusting the optical path length of the detour optical path of the measurement light (for example, the length of the optical fiber e), the measurement light and the reference light for the electrode plate Tu of the
この場合,各測定対象物例えば上部電極350の電極板TuとウエハTwについての干渉波形のピーク幅の全部又は一部が重なって測定されるように,測定光の迂回光路の光路長を調整すれば,さらに参照ミラー240の移動距離を短くすることができるので,温度測定にかかる時間もさらに短縮することができる。
In this case, the optical path length of the detour optical path of the measurement light is adjusted so that the measurement object, for example, the electrode plate Tu of the
このように,図7に示す温度測定システムによれば,参照ミラー240をステッピングモータ242により一方向へ走査すると,光路A〜Dの光路長に応じてずれた光の干渉波が得られる。測定光の迂回光路の光路長を調整することにより,例えば図9に示すようにウエハTwについての干渉波形のピーク幅Lwの全部が,上部電極350の電極板Tuについての干渉波形のピーク幅に重なるようにすることもできる。こうすることにより,少なくとも上部電極350の電極板Tuについての干渉波形のピーク間幅Luが測定できる範囲だけ(例えば図9に示す範囲Nだけ)参照ミラー240を移動させれば,上部電極350の電極板Tuについての干渉波形のピーク間幅Luのみならず,ウエハTwについての干渉波形のピーク幅Lwも測定することができる。これにより,参照ミラー240の移動距離を短くすることができるので,温度測定にかかる時間も短縮することができる。
As described above, according to the temperature measurement system shown in FIG. 7, when the
上記第3実施形態では,上部電極350の電極板TuとウエハTwのように2つの測定対象物T1,T2の温度を測定する場合を例に挙げたが,必ずしもこれに限定されるものではなく,3つ以上の測定対象物の温度測定についても適用できる。特に各測定対象物T1〜Tnのギャップ(離間距離)が大きいほど,参照ミラー240の移動距離も長くなるので,このような場合に各測定対象物T1〜Tnの温度測定のために必要な干渉波のピーク間幅が重なるように,測定光の迂回光路の光路長を調整すれば,参照ミラー240の移動距離を短くすることができるので,温度測定にかかる時間も大幅に短縮することができる。この場合,迂回光路は測定対象物T1〜Tnの数nに応じて増やしてもよい。
In the third embodiment, the case where the temperatures of the two measurement objects T 1 and T 2 such as the electrode plate Tu of the
また,各測定対象物T1〜Tnの温度測定のために必要な干渉波のピーク間幅は全部重なる必要はなく,一部が重なるようにしてもよい。また,各測定対象物T1〜Tnの温度測定のために必要な干渉波のピーク間幅は必ずしも重なる必要はなく,各干渉波のピーク間幅が重ならないで近傍に並列するようにしてもよい。 Further, the inter-peak widths of the interference waves required for measuring the temperatures of the measurement objects T 1 to T n do not have to overlap all but may partially overlap. The peak-to-peak width of the interference wave necessary for temperature measurement of each measurement target T 1 through T n is not necessarily overlap, so as to parallel the vicinity without overlapping peak width of each interference wave Also good.
(第3実施形態にかかる温度測定システムの変形例)
次に,第3実施形態にかかる温度測定システムの変形例について図面を参照しながら説明する。図10は,第3実施形態にかかる温度測定システムの変形例についての概略構成を示すブロック図である。図10に示す温度測定システムは,図7に示すものとほぼ同様であるが,図7に示すものは1つの光ファイバカプラ230により,迂回光路を構成する光ファイバeを測定光の光路に並列に接続してループを形成するのに対して,図10に示すものは迂回光路接続用スプリッタとして2つのスプリッタ(例えば1×2の光ファイバカプラ232と2×1の光ファイバカプラ234)により,測定光の光路を構成する光ファイバe1と迂回光路を構成する光ファイバe2とを並列に接続してループを形成する。これにより,図10に示す温度測定システムについても,図7に示すものと同様に測定光伝送手段を構成する測定光の光路の途中に並列して接続した迂回光路を設けることができる。
(Modification of the temperature measurement system according to the third embodiment)
Next, a modification of the temperature measurement system according to the third embodiment will be described with reference to the drawings. FIG. 10: is a block diagram which shows schematic structure about the modification of the temperature measurement system concerning 3rd Embodiment. The temperature measurement system shown in FIG. 10 is almost the same as that shown in FIG. 7, but the one shown in FIG. 7 uses an
より具体的に説明すると,図10に示す1×2の光ファイバカプラ232の入力端子(入力ポート)には,光ファイバカプラ220からの一方の出力端子(出力ポート)が光ファイバbを介して接続されている。1×2の光ファイバカプラ232の2つの出力端子(出力ポート)にはそれぞれ,経路U1を形成する短い光ファイバe1の一端とこの光ファイバe1よりも長い迂回光路の経路U2を形成する光ファイバe2の一端とが接続されている。これら光ファイバe1の他端と光ファイバe2の他端とはそれぞれ,2×1の光ファイバカプラ234の2つの入力端子(入力ポート)に接続されている。2×1の光ファイバカプラ234の出力端子(出力ポート)には光ファイバbFの先端にコリメータを取付けたコリメータ付光ファイバFが接続されている。
More specifically, one output terminal (output port) from the
図10に示すような構成の測定光伝送手段によれば,光ファイバカプラ220からの一方の出力端子(出力ポート)から出射した測定光は,光ファイバカプラ232によって2つの出力端子(出力ポート)へ2分波される。このうち一方の出力端子(出力ポート)からの測定光は短い光ファイバe1を通って光ファイバカプラ234の入力端子(入力ポート)に入射する。一方,光ファイバカプラ232の他方の出力端子(出力ポート)からの測定光は迂回光路を構成する光ファイバe2を通って,光ファイバカプラ234の入力端子(入力ポート)に入射する。光ファイバカプラ234では,光ファイバe1及び光ファイバe2からの測定光が合波されて,コリメータ付光ファイバFの先端から上部電極350の電極板TuとウエハTwへ向けて照射される。
According to the measurement light transmission means configured as shown in FIG. 10, the measurement light emitted from one output terminal (output port) from the
なお,図10に示すような構成の測定光伝送手段による測定光の光路の種類(光路A〜D)とそのときの測定光の経路との関係は図8に示すものと同様であり,測定光が各光路A〜Dを通る場合の測定光と参照光との光の干渉は図9に示すものと同様である。すなわち,図10に示す構成の温度測定システムについても,各光路A〜Dを通る場合の測定光と参照光との光の干渉のずれ量は,測定光の迂回光路の光路長(例えば光ファイバe1や光ファイバe2の長さなど)を調整して光路A〜Dの光路長を調整することにより,調整可能である。 Note that the relationship between the types of optical paths (optical paths A to D) of the measurement light by the measurement light transmission means configured as shown in FIG. 10 and the path of the measurement light at that time is the same as that shown in FIG. The light interference between the measurement light and the reference light when the light passes through the optical paths A to D is the same as that shown in FIG. That is, also in the temperature measurement system having the configuration shown in FIG. 10, the deviation amount of the interference between the measurement light and the reference light when passing through each of the optical paths A to D is the optical path length of the detour optical path of the measurement light (for example, optical fiber e 1 and the length of the optical fiber e 2 ) to adjust the optical path lengths of the optical paths A to D.
従って,測定光の迂回光路の光路長(例えば光ファイバe1や光ファイバe2の長さなど)を調整することにより,各測定対象物例えば上部電極350の電極板TuとウエハTwについての測定光と参照光との干渉波形がそれぞれ近傍で測定されるようにしたり,これら干渉波形のピーク幅の全部又は一部が重なって測定されるようにしたりすることができる。このため,少なくともこれら測定対象物例えば上部電極350の電極板TuとウエハTwについての測定光と参照光との干渉波形が測定できる範囲だけ参照ミラー240を移動させれば足りる。これにより,参照ミラーの移動距離を短くすることができるので,温度測定にかかる時間も短縮することができる。
Therefore, by adjusting the optical path length of the detour optical path of the measurement light (for example, the length of the optical fiber e 1 or the optical fiber e 2 ), the measurement of each measurement object, for example, the electrode plate Tu and the wafer Tw of the
また,先に説明した図7に示す迂回光路を構成する光ファイバeは,1つの光ファイバカプラ230の他方の入力端子(入力ポート)と他方の出力端子(出力ポート)を接続してループを形成するので,光ファイバeを曲げて配設する必要があるため,光ファイバの長さや太さによっては適さない場合もある。例えば光ファイバが短い場合や太い場合は曲げにくく,配設し難い。これに対して,図10に示す迂回光路を構成する光ファイバe2は,2つの光ファイバカプラ232及び234との途中に接続するので,極端に曲げる必要がないため,光ファイバの長さや太さに拘らず配設が容易となる。
Further, the optical fiber e constituting the bypass optical path shown in FIG. 7 described above connects the other input terminal (input port) and the other output terminal (output port) of one
しかも,図7に示すものでは,迂回光路を構成する光ファイバeの長さを調整することにより,測定光の光路長を調整するのに対して,図10に示すものでは,迂回光路を構成する光ファイバe2の長さのみならず,測定光の光路自体の長さも光ファイバe1の長さにより調整することができるので,測定光の光路A〜Dの光路長の微調整も容易に行うことができる。 Moreover, in the case shown in FIG. 7, the optical path length of the measurement light is adjusted by adjusting the length of the optical fiber e constituting the bypass optical path, whereas in the case shown in FIG. 10, the bypass optical path is configured. Since not only the length of the optical fiber e 2 to be measured but also the length of the optical path itself of the measurement light can be adjusted by the length of the optical fiber e 1 , fine adjustment of the optical path lengths of the optical paths A to D of the measurement light is easy. Can be done.
(第4実施形態にかかる測定システム)
次に,第4実施形態にかかる基板処理装置の温度測定システムについて図面を参照しながら説明する。第4実施形態にかかる温度測定システムは,第2実施形態にかかる温度測定システムを改良し,さらに各測定対象物の平行度の精度によらずに,各測定対象物に対する測定光の光軸を容易に調整できるように構成したものである。
(Measurement system according to the fourth embodiment)
Next, a temperature measurement system for a substrate processing apparatus according to a fourth embodiment will be described with reference to the drawings. The temperature measurement system according to the fourth embodiment is an improvement of the temperature measurement system according to the second embodiment, and further, the optical axis of the measurement light with respect to each measurement object is set regardless of the accuracy of the parallelism of each measurement object. It is configured so that it can be easily adjusted.
すなわち,第2実施形態にかかる温度測定システムでは1つのコリメータ付光ファイバFによって,SLD110からスプリットされた測定光を照射し,上部電極350の電極板TuとウエハTwで反射した測定光を受光するため,上部電極350の電極板TuとウエハTwの平行度の精度によっては,測定光の光軸の調整に手間がかかる。
That is, in the temperature measurement system according to the second embodiment, the measurement light split from the
第4実施形態にかかる温度測定システムは,この点を踏まえて改良したものである。改良点としては,光源からスプリットされた測定光をさらに測定対象物の数だけスプリットし,これらの測定光を測定対象物へ向けて照射するようにしたことである。これにより,各測定光の光軸を各測定対象物ごとに調整することができるので,各測定対象物の平行度の精度に拘らず,測定光の光軸の調整が容易となる。 The temperature measurement system according to the fourth embodiment is improved based on this point. As an improvement, the measurement light split from the light source is further split by the number of measurement objects, and these measurement lights are irradiated toward the measurement object. Thereby, since the optical axis of each measurement light can be adjusted for each measurement object, the optical axis of the measurement light can be easily adjusted regardless of the accuracy of the parallelism of each measurement object.
このような第4実施形態にかかる温度測定システムの具体的な構成例を図11に示す。図11に示す温度測定システムにおいては,例えばSLD210から光源側スプリッタ例えば2×2の光ファイバカプラ220によりスプリットされた測定光を,測定光用スプリッタ例えば1×2の光ファイバカプラ236によって第1測定光と第2測定光に2分波し,第1測定光を上部電極350の電極板Tuの温度測定に利用するとともに,第2測定光をウエハTwの温度測定に利用する。
FIG. 11 shows a specific configuration example of the temperature measurement system according to the fourth embodiment. In the temperature measurement system shown in FIG. 11, for example, measurement light split from the
以下,より具体的に説明する。上記光ファイバカプラ236の一方の入力端子(入力ポート)には,光ファイバカプラ220からの一方の出力端子(出力ポート)が光ファイバbを介して接続されている。光ファイバカプラ236の2つの出力端子(出力ポート)にはそれぞれ,光ファイバbF1の先端にコリメータを取付けたコリメータ付光ファイバF1と,光ファイバbF2の先端にコリメータを取付けたコリメータ付光ファイバF2とが接続されている。
More specific description will be given below. One output terminal (output port) from the
コリメータ付光ファイバF1は,上部電極350の電極支持体351の中央部に形成された貫通孔358を介して電極板Tuへ向けて第1測定光が照射されるように配設される。また,コリメータ付光ファイバF2は,上部電極350の電極支持体351の端部に形成された貫通孔359を介して電極板Tuへ向けて照射されて,その電極板Tuを透過した第2測定光がウエハTwに照射されるように配設される。
The collimator-equipped optical fiber F 1 is arranged so that the first measurement light is irradiated toward the electrode plate Tu through a through
このように,SLD210からスプリットされた測定光を上部電極350の電極板Tuの温度を測定する第1測定光とウエハTwの温度を測定する第2測定光に分波して,それぞれコリメータ付光ファイバF1,F2の先端から照射させることにより,コリメータ付光ファイバF1の光軸とコリメータ付光ファイバF2の光軸とを別々に調整することができるので,上部電極350の電極板TuとウエハTwとの平行度の精度によらずに,それぞれの測定光の光軸を容易に調整できる。これにより,コリメータ付光ファイバの設置が容易となるので,温度測定装置200の取付けの手間を軽減することができる。
In this way, the measurement light split from the
また,SLD210からスプリットされた測定光をコリメータ付光ファイバF1を介する光路Eを通る第1測定光と,コリメータ付光ファイバF2を介する光路Fを通る第2測定光に分波するので,2通りの測定光と参照光との光の干渉を測定できる。
Further, since the measurement light split from the
ここで,各光路E,Fを通った測定光と参照光との光の干渉を図12に示す。図12は,参照ミラーを一方向へ一度だけ走査した場合に得られる干渉波形を示したものである。横軸には参照ミラーの移動距離をとり,縦軸には干渉強度をとっている。なお,図12では光路E,Fによる光の干渉が区別し易いようにそれぞれを上下にずらしているが,実際にはこれら光路E,Fによる光の干渉の波形がすべて合成された波形が測定される。 Here, FIG. 12 shows light interference between the measurement light and the reference light that have passed through the optical paths E and F. FIG. 12 shows an interference waveform obtained when the reference mirror is scanned only once in one direction. The horizontal axis represents the moving distance of the reference mirror, and the vertical axis represents the interference intensity. In FIG. 12, the light paths E and F are shifted up and down so that the light interference can be easily distinguished. In practice, however, a waveform obtained by synthesizing all the light interference waveforms of the light paths E and F is measured. Is done.
各光路E,Fによる光の干渉のずれ量は,例えばコリメータ付光ファイバF1,F2の光ファイバbF1,bF2の長さを調整して第1,第2測定光の光路E,Fの光路長を調整することにより,調整可能である。このように,第1,第2測定光の光路E,Fの光路長を調整することにより,各測定対象物例えば上部電極350の電極板TuとウエハTwについての測定光と参照光との干渉波形がそれぞれ近傍で測定されるようにすることができる。このため,少なくともこれら測定対象物例えば上部電極350の電極板TuとウエハTwについての測定光と参照光との干渉波形が測定できる範囲だけ参照ミラー240を移動させれば足りる。これにより,参照ミラーの移動距離を短くすることができるので,温度測定にかかる時間も短縮することができる。
The amount of deviation of the light interference caused by the optical paths E and F is adjusted by adjusting the lengths of the optical fibers b F1 and b F2 of the optical fibers F 1 and F 2 with collimators, for example. Adjustment is possible by adjusting the optical path length of F. In this way, by adjusting the optical path lengths of the optical paths E and F of the first and second measurement beams, the interference between the measurement beam and the reference beam for each measurement object, for example, the electrode plate Tu of the
例えば第1,第2測定光の光路E,Fの光路長を調整することにより,図12に示すようにウエハTwについての干渉波形のピーク幅Lwの全部が,上部電極350の電極板Tuについての干渉波形のピーク幅に重なるようにすることもできる。こうすることにより,少なくとも上部電極350の電極板Tuについての干渉波形のピーク間幅Luが測定できる範囲だけ(例えば図12に示す範囲Nだけ)参照ミラー240を移動させれば,上部電極350の電極板Tuについての干渉波形のピーク間幅Luのみならず,ウエハTwについての干渉波形のピーク幅Lwも測定することができる。これにより,参照ミラー240の移動距離を短くすることができるので,温度測定にかかる時間もさらに短縮することができる。
For example, by adjusting the optical path lengths of the optical paths E and F of the first and second measurement lights, the entire peak width Lw of the interference waveform for the wafer Tw is adjusted for the electrode plate Tu of the
なお,第1,第2測定光の光路E,Fの光路長を同じにすれば,光ファイバカプラ236から上部電極350の電極板Tuまでの第1,第2測定光の光路長が等しくなるので,これらの測定光と参照光との光の干渉は図6に示すものと同様になる。この場合には,図6に示す場合と同様に測定光と参照光との干渉波形を測定し,温度を求めることができる。
If the optical paths E and F of the first and second measurement lights are made the same, the optical path lengths of the first and second measurement lights from the
また,第1,第2測定光の光路長を調整するには,上述したようにコリメータ付光ファイバF1,F2の光ファイバbF1,bF2の長さを変える代りに,コリメータ付光ファイバF1,F2のコリメータの先端位置をずらすことによって調整してもよい。 Further, in order to adjust the optical path lengths of the first and second measurement beams, as described above, instead of changing the lengths of the optical fibers b F1 and b F2 of the collimator-equipped optical fibers F 1 and F 2 , it may be adjusted by shifting the tip position of the collimator of the fiber F 1, F 2.
上記第4実施形態では,上部電極350の電極板TuとウエハTwのように2つの測定対象物T1,T2の温度を測定する場合を例に挙げたが,必ずしもこれに限定されるものではなく,3つ以上の測定対象物の温度測定についても適用できる。この場合には例えば測定対象物T1〜Tnの数nだけ,SLD210からスプリットされた測定光をさらにスプリッタ(例えば1×nの光ファイバカプラ)により第1〜第n測定光にスプリットして,これら第1〜第n測定光を最端に配置される測定対象物(T1又はTn)から各測定対象物T1〜Tnへ向けて各測定対象物T1〜Tnを透過するように照射してもよい。これにより,測定対象物T1〜Tnの平行度の精度に拘らず,各第1〜第n測定光の光軸の調整が容易となる。
In the fourth embodiment, the case where the temperatures of the two measuring objects T 1 and T 2 such as the electrode plate Tu of the
また,各測定対象物T1〜Tnのギャップ(離間距離)が大きいほど,参照ミラー240の移動距離も長くなるので,このような場合に第1〜第n測定光の光路長を調整して,各測定対象物T1〜Tnの温度測定のために必要な干渉波のピーク間幅が重なるようにすれば,参照ミラー240の移動距離を短くすることができるので,温度測定にかかる時間も大幅に短縮することができる。
In addition, since the moving distance of the
この場合,各測定対象物T1〜Tnの温度測定のために必要な干渉波のピーク間幅は全部重なる必要はなく,一部が重なるようにしてもよい。また,各測定対象物T1〜Tnの温度測定のために必要な干渉波のピーク間幅は必ずしも重なる必要はなく,各干渉波のピーク間幅が重ならないで近傍に並列するようにしてもよい。 In this case, the peak-to-peak widths of the interference waves required for measuring the temperatures of the measurement objects T 1 to T n do not have to overlap all but may partially overlap. The peak-to-peak width of the interference wave necessary for temperature measurement of each measurement target T 1 through T n is not necessarily overlap, so as to parallel the vicinity without overlapping peak width of each interference wave Also good.
(第5実施形態にかかる温度測定システム)
次に,第5実施形態にかかる基板処理装置の温度測定システムについて図面を参照しながら説明する。第5実施形態にかかる温度測定システムは,第2実施形態にかかる温度測定システムを改良し,参照ミラーの移動距離をより短くできるように構成したものである。上述した第3及び第4実施形態では測定光の光路長を調整するのに対して,第5実施形態では参照光の光路長を調整するものである。
(Temperature measurement system according to the fifth embodiment)
Next, a temperature measurement system for a substrate processing apparatus according to a fifth embodiment will be described with reference to the drawings. The temperature measurement system according to the fifth embodiment is configured by improving the temperature measurement system according to the second embodiment so that the moving distance of the reference mirror can be further shortened. In the third and fourth embodiments described above, the optical path length of the measurement light is adjusted, whereas in the fifth embodiment, the optical path length of the reference light is adjusted.
このような第5実施形態にかかる温度測定システムの構成例を図13に示す。図13に示す温度測定システムでは,参照ミラー240を反射面の位置が異なる第1参照ミラー244及び第2参照ミラー246により構成するものである。参照光伝送手段例えばコリメータ付光ファイバFZからの参照光が第1及び第2参照ミラー244,246の両方へ照射される参照光照射位置にコリメータ付光ファイバFZを配置して,各参照ミラー244,246から反射した参照光を同じコリメータ付光ファイバFZで受光する。
FIG. 13 shows a configuration example of such a temperature measurement system according to the fifth embodiment. In the temperature measurement system shown in FIG. 13, the
このような構成の温度測定システムによれば,第1及び第2参照ミラー244,246をステッピングモータ242により一緒に移動することによって,SLD210からスプリットされてコリメータ付光ファイバFZから照射される参照光が参照ミラー240により反射される際に,第1参照ミラー244から反射される光路Gを通る第1参照光と,第1参照ミラー246から反射される光路Hを通る第2参照光とに分けられるので,2通りの測定光と参照光との光の干渉を測定できる。
According to the temperature measurement system with such a configuration, the reference to be irradiated with first and
ここで,各光路G,Hを通った測定光と参照光との光の干渉を図14に示す。図14は,参照ミラー240を第1及び第2参照ミラー244,246ごと一方向へ一度だけ走査した場合に得られる干渉波形を示したものである。横軸には参照ミラーの移動距離をとり,縦軸には干渉強度をとっている。なお,図14では光路G,Hによる光の干渉が区別し易いようにそれぞれを上下にずらしているが,実際にはこれら光路G,Hによる光の干渉の波形がすべて合成された波形が測定される。
Here, FIG. 14 shows light interference between the measurement light and the reference light that have passed through the optical paths G and H. FIG. 14 shows an interference waveform obtained when the
図14に示すように,光路G,Hによる光の干渉はともに図6に示す場合と同様に上部電極350の電極板Tuの表面と裏面の干渉波とウエハTwの表面と裏面の干渉波が同じピーク間幅Lu,Lg,Lwで現れる。従って,光路G,Hのうちのどの光の干渉でも同様の測定結果が得られる。
As shown in FIG. 14, the interference of light by the optical paths G and H is caused by the interference wave between the surface and the back surface of the electrode plate Tu of the
しかも,各光路G,Hによる光の干渉のずれ量Mは,例えば各参照ミラー244,246の反射面のずれ量を調整して第1,第2参照波の光路G,Hの光路長を調整することにより,調整可能である。このように,第1,第2参照光の光路G,Hの光路長を調整することにより,各測定対象物例えば上部電極350の電極板TuとウエハTwについての測定光と参照光との干渉波形がそれぞれ近傍で測定されるようにすることができる。このため,少なくともこれら測定対象物例えば上部電極350の電極板TuとウエハTwについての測定光と参照光との干渉波形が測定できる範囲だけ参照ミラー240を移動させれば足りる。これにより,参照ミラーの移動距離を短くすることができるので,温度測定にかかる時間も短縮することができる。
In addition, the amount of optical interference shift M due to each of the optical paths G and H is adjusted, for example, by adjusting the amount of shift of the reflecting surfaces of the reference mirrors 244 and 246 to obtain the optical path lengths of the optical paths G and H of the first and second reference waves. It can be adjusted by adjusting. In this way, by adjusting the optical path lengths of the optical paths G and H of the first and second reference lights, interference between the measurement light and the reference light for each measurement object, for example, the electrode plate Tu of the
例えば第1,第2参照光の光路G,Hの光路長を調整することにより,図14に示すようにウエハTwについての干渉波形のピーク幅Lwの全部が,上部電極350の電極板Tuについての干渉波形のピーク幅に重なるようにすることもできる。こうすることにより,少なくとも上部電極350の電極板Tuについての干渉波形のピーク間幅Luが測定できる範囲だけ(例えば図14に示す範囲Nだけ)参照ミラー240を移動させれば,上部電極350の電極板Tuについての干渉波形のピーク間幅Luのみならず,ウエハTwについての干渉波形のピーク幅Lwも測定することができる。これにより,参照ミラー240の移動距離を短くすることができるので,温度測定にかかる時間もさらに短縮することができる。
For example, by adjusting the optical path lengths of the first and second reference light paths G and H, as shown in FIG. 14, the entire peak width Lw of the interference waveform for the wafer Tw is the same for the electrode plate Tu of the
上記第5実施形態では,上部電極350の電極板TuとウエハTwのように2つの測定対象物T1,T2の温度を測定する場合を例に挙げたが,必ずしもこれに限定されるものではなく,3つ以上の測定対象物の温度測定についても適用できる。この場合には例えば測定対象物T1〜Tnの数nだけ,参照ミラー240を反射面の位置が異なる第1〜第n参照ミラーで構成して,参照光をこれら第1〜第n参照ミラーのすべてに照射して,各第1〜第n参照ミラーで反射した第1〜第n参照光を得るようにしてもよい。
In the fifth embodiment, the case where the temperatures of the two measuring objects T 1 and T 2 such as the electrode plate Tu of the
また,各測定対象物T1〜Tnのギャップ(離間距離)が大きいほど,参照ミラー240の移動距離も長くなるので,このような場合に各測定対象物T1〜Tnの温度測定のために必要な干渉波のピーク間幅が重なるように,第1〜第n参照光の光路長を調整すれば,参照ミラー240の移動距離を短くすることができるので,温度測定にかかる時間も大幅に短縮することができる。
Also, the larger the gap (distance) of each measurement target T 1 through T n, the movement distance of the
この場合,各測定対象物T1〜Tnの温度測定のために必要な干渉波のピーク間幅は全部重なる必要はなく,一部が重なるようにしてもよい。また,各測定対象物T1〜Tnの温度測定のために必要な干渉波のピーク間幅は必ずしも重なる必要はなく,各干渉波のピーク間幅が重ならないで近傍に並列するようにしてもよい。 In this case, the peak-to-peak widths of the interference waves required for measuring the temperatures of the measurement objects T 1 to T n do not have to overlap all but may partially overlap. The peak-to-peak width of the interference wave necessary for temperature measurement of each measurement target T 1 through T n is not necessarily overlap, so as to parallel the vicinity without overlapping peak width of each interference wave Also good.
(第5実施形態にかかる温度測定システムの変形例)
次に,第5実施形態にかかる温度測定システムの変形例について図面を参照しながら説明する。図15は,第5実施形態にかかる温度測定システムの変形例についての概略構成を示すブロック図である。図15に示す温度測定システムは,図13に示すものとほぼ同様であるが,図13に示すものは参照ミラーの反射面をずらすことにより,第1,第2参照光の光路長を調整するのに対して,図15に示すものは例えばSLD210から光源側スプリッタ例えば2×2の光ファイバカプラ220によりスプリットされた参照光を,参照光用スプリッタ例えば1×2の光ファイバカプラ222によって第1参照光と第2参照光に2分波し,第1,第2参照光を参照ミラー240に照射させてその反射光を受光するように構成して,第1,第2参照光の光路長を調整する。
(Modification of Temperature Measurement System According to Fifth Embodiment)
Next, a modification of the temperature measurement system according to the fifth embodiment will be described with reference to the drawings. FIG. 15: is a block diagram which shows schematic structure about the modification of the temperature measurement system concerning 5th Embodiment. The temperature measurement system shown in FIG. 15 is substantially the same as that shown in FIG. 13, but the one shown in FIG. 13 adjusts the optical path lengths of the first and second reference lights by shifting the reflection surface of the reference mirror. On the other hand, in the example shown in FIG. 15, the reference light split from the
より具体的に説明すると,図15に示す1×2の光ファイバカプラ222の入力端子(入力ポート)には,光ファイバカプラ220からの他方の出力端子(出力ポート)が光ファイバcを介して接続されている。1×2の光ファイバカプラ222の2つの出力端子(出力ポート)にはそれぞれ,光ファイバcZ1の先端にコリメータを取付けたコリメータ付光ファイバFZ1と,光ファイバcZ2の先端にコリメータを取付けたコリメータ付光ファイバFZ2とが接続されている。
More specifically, the other output terminal (output port) from the
図15に示すような構成の参照光伝送手段によれば,光ファイバカプラ220からの他方の出力端子(出力ポート)から出射した測定光は,光ファイバカプラ222によって2つの出力端子(出力ポート)へ2分波される。このうち一方の出力端子(出力ポート)からの第1参照光はコリメータ付光ファイバFZ1を介する光路Gにより参照ミラー240に向けて照射され,他方の出力端子(出力ポート)からの第2参照光はコリメータ付光ファイバFZ2を介する光路Hにより参照ミラー240に向けて照射される。
According to the reference light transmission means configured as shown in FIG. 15, the measurement light emitted from the other output terminal (output port) from the
なお,図15に示すような構成の参照光伝送手段による参照光と測定光の光の干渉は図14に示すものと同様である。すなわち,図15に示す構成の温度測定システムについても,各光路G,Hによる光の干渉のずれ量Mは,例えばコリメータ付光ファイバFZ1,FZ2の光ファイバcZ1,cZ2の長さを調整して第1,第2参照波の光路G,Hの光路長を調整することにより,調整可能である。 Note that the interference between the reference light and the measurement light by the reference light transmission unit configured as shown in FIG. 15 is the same as that shown in FIG. That is, also in the temperature measurement system having the configuration shown in FIG. 15, the deviation amount M of the light interference caused by the optical paths G and H is, for example, the length of the optical fibers c Z1 and c Z2 of the optical fibers F Z1 and F Z2 with collimators. Is adjusted to adjust the optical path lengths of the optical paths G and H of the first and second reference waves.
従って,第1,第2参照光の光路長(例えば光ファイバcZ1,cZ2の長さなど)を調整することにより,各測定対象物例えば上部電極350の電極板TuとウエハTwについての測定光と参照光との干渉波形がそれぞれ近傍で測定されるようにしたり,これら干渉波形のピーク幅の全部又は一部が重なって測定されるようにしたりすることができる。このため,少なくともこれら測定対象物例えば上部電極350の電極板TuとウエハTwについての測定光と参照光との干渉波形が測定できる範囲だけ参照ミラー240を移動させれば足りる。これにより,参照ミラーの移動距離を短くすることができるので,温度測定にかかる時間も短縮することができる。
(第5実施形態にかかる温度測定システムの他の変形例)
Accordingly, by adjusting the optical path lengths of the first and second reference beams (for example, the lengths of the optical fibers c Z1 and c Z2 ), measurement is performed on each measurement object, for example, the electrode plate Tu and the wafer Tw of the
(Other Modifications of Temperature Measurement System According to Fifth Embodiment)
次に,第5実施形態にかかる温度測定システムの他の変形例について図面を参照しながら説明する。上述した第3実施形態では測定光伝送手段を構成する測定光の光路の途中に,この測定光の光路に並列して接続した迂回光路を設けるようにしたのに対して,第5実施形態の他の変形例では参照光伝送手段を構成する参照光の光路の途中に並列して接続した迂回光路を設けるようにしたものである。 Next, another modification of the temperature measurement system according to the fifth embodiment will be described with reference to the drawings. In the third embodiment described above, a bypass optical path connected in parallel with the optical path of the measurement light is provided in the middle of the optical path of the measurement light that constitutes the measurement light transmission means. In another modification, a bypass optical path connected in parallel is provided in the middle of the optical path of the reference light constituting the reference light transmission means.
このように構成しても,上記迂回光路を通る参照光と通らない参照光の両方が参照ミラー240へ向けて照射されるため,第3実施形態の場合と同様に測定光と参照光との光の干渉のパターンが増え,迂回光路の光路長を調整してそれぞれの光の干渉のずれ量を調整することにより,測定に必要な干渉波形だけが近傍に現れるようにすることができる。これにより,参照ミラーの移動距離をより短くすることができる。
Even in this configuration, since both the reference light passing through the detour optical path and the reference light not passing through are radiated toward the
以下,このような第5実施形態の他の変形例にかかる温度測定システムの具体的な構成を図16又は図17に示す。図16に示す温度測定システムは,図7に示す場合と同様に迂回光路を接続する例である。すなわち,図16に示す温度測定システムにおける参照光伝送手段は,光ファイバカプラ220からの参照光の光路の途中に,迂回光路を構成する光ファイバeを並列接続するための迂回光路接続用スプリッタ例えば2×2の光ファイバカプラ230を備える。
A specific configuration of a temperature measurement system according to another modification of the fifth embodiment will be described below with reference to FIG. 16 or FIG. The temperature measurement system shown in FIG. 16 is an example in which a bypass optical path is connected as in the case shown in FIG. That is, the reference light transmission means in the temperature measurement system shown in FIG. 16 is a bypass optical path connecting splitter for connecting in parallel the optical fiber e constituting the bypass optical path in the middle of the optical path of the reference light from the
具体的には,光ファイバカプラ230の一方の入力端子(入力ポート)には,光ファイバカプラ220からの他方の出力端子(出力ポート)が光ファイバcを介して接続されている。光ファイバカプラ230の一方の出力端子(出力ポート)には,光ファイバcZの先端にコリメータを取付けたコリメータ付光ファイバFZが接続されている。また,光ファイバカプラ230の他方の入力端子(入力ポート)と他方の出力端子(出力ポート)とは迂回光路を構成する光ファイバeを接続してループを形成する。
Specifically, the other output terminal (output port) from the
図16に示すような構成の参照光伝送手段によれば,光ファイバカプラ220からの他方の出力端子(出力ポート)から出射した参照光は,光ファイバカプラ230によって2つの出力端子(出力ポート)へ2分波される。このうち一方の出力端子(出力ポート)からの参照光は光ファイバcZを通ってコリメータ付光ファイバFZの先端から参照ミラー240へ向けて照射される。また,光ファイバカプラ230の他方の出力端子(出力ポート)からの参照光は光ファイバeを介して光ファイバカプラ230の他方の入力端子(入力ポート)へ戻され,さらに光ファイバカプラ230によって2つの出力端子(出力ポート)へ2分波される。このうち一方の出力端子(出力ポート)からの参照光は光ファイバcZを通ってコリメータ付光ファイバFZの先端から参照ミラー240へ向けて照射される。
According to the reference light transmission means configured as shown in FIG. 16, the reference light emitted from the other output terminal (output port) from the
一方,図17に示す温度測定システムは,図10に示す場合と同様に迂回光路を接続する例である。すなわち,迂回光路接続用スプリッタとして2つのスプリッタ(例えば1×2の光ファイバカプラ232と2×1の光ファイバカプラ234)により,参照光の光路を構成する光ファイバe1と迂回光路を構成する光ファイバe2とを並列に接続してループを形成する。これにより,図17に示す温度測定システムについても,図16に示すものと同様に参照光伝送手段を構成する参照光の光路の途中に並列して接続した迂回光路を設けることができる。
On the other hand, the temperature measurement system shown in FIG. 17 is an example in which a bypass optical path is connected as in the case shown in FIG. In other words, the bypass optical path is composed of two splitters (for example, 1 × 2
より具体的に説明すると,図17に示す1×2の光ファイバカプラ232の入力端子(入力ポート)には,光ファイバカプラ220からの他方の出力端子(出力ポート)が光ファイバcを介して接続されている。1×2の光ファイバカプラ232の2つの出力端子(出力ポート)にはそれぞれ,経路U1を形成する短い光ファイバe1の一端とこの光ファイバe1よりも長い迂回光路の経路U2を形成する光ファイバe2の一端とが接続されている。これら光ファイバe1の他端と光ファイバe2の他端とはそれぞれ,2×1の光ファイバカプラ234の2つの入力端子(入力ポート)に接続されている。2×1の光ファイバカプラ234の出力端子(出力ポート)には光ファイバcZの先端にコリメータを取付けたコリメータ付光ファイバFZが接続されている。
More specifically, the other output terminal (output port) from the
図17に示すような構成の参照光伝送手段によれば,光ファイバカプラ220からの他方の出力端子(出力ポート)から出射した参照光は,光ファイバカプラ232によって2つの出力端子(出力ポート)へ2分波される。このうち一方の出力端子(出力ポート)からの参照光は短い光ファイバe1を通って光ファイバカプラ234の入力端子(入力ポート)に入射する。一方,光ファイバカプラ232の他方の出力端子(出力ポート)からの参照光は迂回光路を構成する光ファイバe2を通って,光ファイバカプラ234の入力端子(入力ポート)に入射する。光ファイバカプラ234では,光ファイバe1及び光ファイバe2からの参照光が合波されて,コリメータ付光ファイバFZの先端から参照ミラー240へ向けて照射される。
According to the reference light transmission means configured as shown in FIG. 17, the reference light emitted from the other output terminal (output port) from the
上述したような図16又は図17に示す構成の参照光伝送手段による参照光の光路の種類を光路A〜Dとすれば,これら光路A〜Dとそのときの参照光の経路との関係は図8に示すものと同様であり,参照光が各光路A〜Dを通る場合の測定光と参照光との光の干渉は図9に示すものと同様である。すなわち,図16又は図17に示す構成の温度測定システムについても,各光路A〜Dを通る場合の測定光と参照光との光の干渉のずれ量は,参照光の迂回光路の光路長(例えば光ファイバe又は光ファイバe1,e2の長さなど)を調整して光路A〜Dの光路長を調整することにより,調整可能である。 If the types of the optical paths of the reference light by the reference light transmission means having the configuration shown in FIG. 16 or FIG. 17 as described above are optical paths A to D, the relationship between these optical paths A to D and the path of the reference light at that time is The light interference between the measurement light and the reference light when the reference light passes through the optical paths A to D is the same as that shown in FIG. That is, also in the temperature measurement system having the configuration shown in FIG. 16 or FIG. 17, the deviation amount of the interference between the measurement light and the reference light when passing through each of the optical paths A to D is the optical path length of the detour optical path of the reference light ( For example, adjustment is possible by adjusting the optical path length of the optical paths A to D by adjusting the optical fiber e or the length of the optical fibers e 1 and e 2 .
従って,参照光の迂回光路の光路長(例えば光ファイバe又は光ファイバe1,e2の長さなど)を調整することにより,各測定対象物例えば上部電極350の電極板TuとウエハTwについての測定光と参照光との干渉波形がそれぞれ近傍で測定されるようにしたり,これら干渉波形のピーク幅の全部又は一部が重なって測定されるようにしたりすることができる。このため,少なくともこれら測定対象物例えば上部電極350の電極板TuとウエハTwについての測定光と参照光との干渉波形が測定できる範囲だけ参照ミラー240を移動させれば足りる。これにより,参照ミラーの移動距離を短くすることができるので,温度測定にかかる時間も短縮することができる。
Therefore, by adjusting the optical path length of the detour optical path of the reference light (for example, the length of the optical fiber e or the optical fibers e 1 and e 2 ), each measurement object, for example, the electrode plate Tu and the wafer Tw of the
(光ファイバなどを使用しない温度測定システム)
なお,上述した第3〜第5実施形態に示す温度測定システムは,測定光伝送手段及び参照光伝送手段として光ファイバを利用し,温度測定で使用する測定光や参照光などの光を光ファイバにより伝送するものについて説明したが,必ずしもこれに限定されるものではなく,温度測定で使用する測定光や参照光などの光を光ファイバやコリメートファイバを用いずに,図18に示すような原理に基づいて空中を伝送させるようにしてもよい。
(Temperature measurement system that does not use optical fiber)
The temperature measurement system shown in the third to fifth embodiments described above uses an optical fiber as the measurement light transmission means and the reference light transmission means, and transmits light such as measurement light and reference light used in the temperature measurement to the optical fiber. However, the present invention is not necessarily limited to this, and the principle as shown in FIG. 18 is used without using optical fiber or collimated fiber for measuring light or reference light used for temperature measurement. The air may be transmitted based on the above.
図18は,光ファイバやコリメートファイバの用いずに空中を利用して光を伝送させる温度測定装置500の原理を示す。このような温度測定装置500においては,光源(例えばSLD)110からの光が空中を伝送してスプリッタ(例えばハーフミラー)510へ照射され,スプリッタ510により参照光と測定光との2つに分けられる。測定光は空中を伝送して対向配置された測定対象物T1,T2へ向けて照射されて各測定対象物T1,T2の表面や裏面で反射される。一方,参照光は空中を伝送して参照光反射手段(例えば参照ミラー)140へ向けて照射され,参照光反射手段のミラー表面で反射される。そして,それぞれ反射された測定光と参照光が空中を伝送して再びスプリッタ510に入射して受光手段150に受光される。その際,参照光の光路長によっては重なり合って干渉を起こして,その干渉波が受光手段150で検出される。このような原理を用いることにより,光ファイバやコリメートファイバを用いずに光を伝送させることができる。これにより,光ファイバやコリメートファイバを通らない波長(例えば2.5μm以上の波長)の光であっても,測定光や参照光の光源110として利用することができる。
FIG. 18 shows the principle of a
(基板処理装置の制御システム)
また,上述した第3〜第5実施形態に示す温度測定システムは,各種コントローラ470として例えば上部電極350の電極板TuやウエハTwの温度を制御するコントローラを設けることにより,上部電極350の電極板TuやウエハTwについて,温度測定装置200により温度測定を行いながら,その測定結果に応じて各種コントローラ470により温度を制御する基板処理装置の制御システムとして構成することもできる。
(Control system for substrate processing equipment)
Further, in the temperature measurement system shown in the third to fifth embodiments described above, the controller for controlling the temperature of the electrode plate Tu of the
この場合,各種コントローラ470は,上部電極350の電極板Tuの温度を制御するものとして,例えば内側冷媒コントローラ,外側冷媒コントローラを備えるようにしてもよい。内側冷媒コントローラは,内側冷媒流路354へ循環させる冷媒の温度や流量を制御することにより,上部電極350の内側部位の温度を制御するものである。外側冷媒コントローラは,外側冷媒流路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。
In this case, the
さらに,各種コントローラ470は,ウエハTwの温度を制御するものとして,例えばESC(electrostatic
chuck:静電チャック)系コントローラ,FR(フォーカスリング)系コントローラを備えるようにしてもよい。ESC系コントローラは,下部電極340にウエハを静電吸着させるための図示しない静電チャック(ESC)へ印加する電圧,静電チャックを介してウエハTwへ供給されるバックサイドガスのガス流量やガス圧力,下部電極340内に形成される冷媒流路に循環させる冷媒の温度などを制御するものである。また,FR系コントローラは,ウエハの周囲を囲むように設けられた図示しない周辺リング例えばフォーカスリングへ印加する電圧,フォーカスリングを介してウエハTwへ供給されるバックサイドガスのガス流量やガス圧力などを制御するものである。
Furthermore, the
A chuck (electrostatic chuck) system controller and an FR (focus ring) system controller may be provided. The ESC system controller applies a voltage applied to an electrostatic chuck (ESC) (not shown) for electrostatically attracting the wafer to the
このように,第3〜第5実施形態に示す温度測定システムを基板処理装置の制御システムとして構成することにより,上部電極350の温度を制御したり,ウエハTwの温度を制御したりできるので,ウエハTwのプロセス特性を的確に制御することができ,また基板処理装置の安定性を向上させることができる。
Thus, by configuring the temperature measurement system shown in the third to fifth embodiments as a control system for the substrate processing apparatus, the temperature of the
(厚み測定装置及び厚み測定システム)
また,上記第1〜第5実施形態では,測定対象物の温度の測定を行う場合について説明したが,必ずしもこれに限定されるものではなく,測定対象物の厚さの測定を行う場合について適用してもよい。すなわち,上記第1〜第5実施形態では,例えば測定対象物の表面と裏面で反射した測定光と参照光との干渉波形のピーク間幅がその測定対象物の光路長に相当することを利用して,干渉波形のピーク間幅を参照光反射手段(例えば参照ミラー)の移動距離として測定して測定対象物の光路長を求め,この光路長を測定対象物の温度に換算する場合について説明した。
(Thickness measuring device and thickness measuring system)
In the first to fifth embodiments, the case where the temperature of the measurement object is measured has been described. However, the present invention is not necessarily limited to this, and is applicable to the case where the thickness of the measurement object is measured. May be. That is, in the first to fifth embodiments, for example, it is utilized that the peak-to-peak width of the interference waveform between the measurement light reflected by the front and back surfaces of the measurement object and the reference light corresponds to the optical path length of the measurement object. Then, the case where the inter-peak width of the interference waveform is measured as the moving distance of the reference light reflecting means (for example, the reference mirror) to determine the optical path length of the measurement object, and this optical path length is converted into the temperature of the measurement object will be described. did.
ところが,この光路長Lは厚みd×屈折率nで表され,屈折率nは温度に依存するため,光路長Lを測定したときの温度での屈折率nがわかれば,測定した光路長Lを屈折率nで割り算することにより,測定対象物の厚みdを求めることができる。従って,例えば測定対象物の温度と屈折率nの関係を予め厚さ用基準換算データとして制御装置400のメモリ440などに記憶しておき,測定対象物の光路長Lを測定したときの温度を別の温度測定手段(例えば抵抗温度計や蛍光式温度計等)により測定して厚さ用基準換算データによりその温度のときの屈折率nを求め,この屈折率nで上記光路長Lを割り算することにより,測定対象物の厚みdを求めることができる。
However, since this optical path length L is expressed by thickness d × refractive index n and refractive index n depends on temperature, if the refractive index n at the temperature when the optical path length L is measured is known, the measured optical path length L Is divided by the refractive index n to obtain the thickness d of the object to be measured. Therefore, for example, the relationship between the temperature of the measurement object and the refractive index n is previously stored in the
このように,測定光と参照光との干渉波形を利用して測定対象物の厚みを求めることができるので,この原理を利用することにより,上記第1〜第5実施形態における温度測定装置,基板処理装置の温度測定システムはそれぞれ,厚さ測定装置,基板処理装置の厚さ測定システムとして構成することもできる。このような厚さ測定装置,基板処理装置の厚さ測定システムにより,例えば基板処理装置300の上部電極350の電極板Tuなどの消耗部品の厚さを定期的に測定することにより,電極板Tuなどの消耗部品の消耗量を測定することができる。これにより,電極板Tuの交換時期などを予測することもできる。
Thus, since the thickness of the measurement object can be obtained using the interference waveform between the measurement light and the reference light, the temperature measurement device according to the first to fifth embodiments can be obtained by using this principle. The temperature measuring system of the substrate processing apparatus can also be configured as a thickness measuring apparatus and a thickness measuring system of the substrate processing apparatus, respectively. By measuring the thickness of consumable parts such as the electrode plate Tu of the
なお,厚さの測定は,基板処理装置300の電源投入時やメンテナンス後などのように同じ温度状態のときに行うことにより,その温度での屈折率nを,制御装置400のメモリ440などに記憶しておけば,厚みを測定する度にそのときの測定対象物の温度を測定しなくても済むので,別の温度測定手段を不要とすることができ,厚み測定にかかる手間や時間も極力軽減することができる。なお,制御装置400を厚さ算出手段又は制御手段として機能させることにより,制御装置400により測定光と参照光との光の干渉測定の結果に基づいて各測定対象物の厚さを求めることができる。
The thickness is measured when the
また,本発明により温度又は厚さを測定する対象となる複数の測定対象物は,少なくとも対向して配置されていれば,離間していてもよく,また接触していてもよい。また,複数の測定対象物の全体が対向してもよく,一部が対向していてもよい。一部が対向する場合には,少なくともその対向する部位へ向けて測定光を照射することにより,各測定対象物の温度又は厚みを測定することができる。 In addition, a plurality of measurement objects to be measured for temperature or thickness according to the present invention may be separated from each other or may be in contact with each other as long as they are arranged to face each other. In addition, the whole of the plurality of measurement objects may be opposed, or a part thereof may be opposed. When a part is opposed, the temperature or thickness of each measurement object can be measured by irradiating measurement light toward at least the opposite part.
(光源の光強度)
また,上記実施形態により説明したように本発明では,対向して配置された複数の測定対象物へ測定光を照射したときに,測定対象物を透過する光を次の測定対象物の測定光として利用する。従って,このような測定光の光強度は,各測定対象物T1〜Tnの内部や各測定対象物T1〜Tn間の空間を透過することにより減少するため,そのような測定光と参照光の干渉強度も低下し,ノイズに対する光強度(S/N比)も減少する。しかも,測定光が透過する測定対象物の数nが多いほど,また測定光照射位置から離れた測定対象物ほど測定光の光強度が減少する傾向にある。例えば対向して配置された最初の測定対象物のうち最初の測定対象物から反射する測定光の光強度が最も大きく,2番目以降の測定対象物から反射する測定光の光強度は徐々に低下していく。
(Light intensity of light source)
Further, as described in the above embodiment, in the present invention, when a plurality of measurement objects arranged opposite to each other are irradiated with the measurement light, the light transmitted through the measurement object is changed to the measurement light of the next measurement object. Use as Accordingly, the light intensity of such a measuring light to reduce transmitted through the space between the internal and the measured object T 1 through T n of each measured object T 1 through T n, such measurement light The interference intensity of the reference light also decreases, and the light intensity (S / N ratio) against noise also decreases. Moreover, the light intensity of the measurement light tends to decrease as the number n of measurement objects through which the measurement light passes increases and as the measurement object is farther from the measurement light irradiation position. For example, the light intensity of the measurement light reflected from the first measurement object among the first measurement objects arranged opposite to each other is the highest, and the light intensity of the measurement light reflected from the second and subsequent measurement objects gradually decreases. I will do it.
このように,測定光が各測定対象物の内部や各測定対象物間の空間を透過するに連れて測定光の光強度が減少するので,それに伴って測定光と参照光との干渉波形についてのノイズに対する光強度(S/N比)が減少してその干渉波形もくずれ(例えば干渉波形の形状がガウス分布から離れ),例えばピーク位置の検出精度が低下する。このため,干渉波形のピーク間幅に基づいて測定される温度の測定精度も低下する。なお,ここでいうノイズとは,例えば電子回路から発生するノイズや上部電極350に高周波電力を印加する際の周囲の電磁波環境によるノイズなどが考えられる。
As described above, since the light intensity of the measurement light decreases as the measurement light passes through the inside of each measurement object and the space between the measurement objects, the interference waveform between the measurement light and the reference light is accordingly reduced. The light intensity (S / N ratio) with respect to the noise decreases and the interference waveform is broken (for example, the shape of the interference waveform is away from the Gaussian distribution), and for example, the detection accuracy of the peak position decreases. For this reason, the measurement accuracy of the temperature measured based on the peak-to-peak width of the interference waveform also decreases. Note that the noise referred to here may be, for example, noise generated from an electronic circuit or noise due to the surrounding electromagnetic environment when high frequency power is applied to the
そこで,温度測定装置100又は200は,例えばSLD210などの光源110の光強度を調整できる光強度調整手段を設け,制御装置400により例えば各種コントローラに設けた光強度コントローラを介して光強度調整手段を制御して,測定光と参照光との光の干渉の測定中に光源110の光強度を変えるようにしてもよい。
Therefore, the
こうすることにより,測定光と参照光との光の干渉の測定中に,測定光が各測定対象物T1〜Tnの内部及び各測定対象物T1〜Tn間の空間を透過することによる測定光の光強度の低下を防止することにより,その測定光と参照光との干渉波形についてのS/N比の低下を防止してその干渉波形がくずれないようにすることができる。これにより,例えば干渉波形のピーク位置の検出精度を向上させることができるので,干渉波形のピーク間幅に基づく温度や厚みの測定精度を向上させることができる。 By doing so, during the measurement of the interference of light and the measurement light and the reference light, the measuring light is transmitted through the interior and the space between the measured object T 1 through T n of each measured object T 1 through T n By preventing a decrease in the light intensity of the measurement light due to this, it is possible to prevent a decrease in the S / N ratio with respect to the interference waveform between the measurement light and the reference light so that the interference waveform does not collapse. Thereby, for example, since the detection accuracy of the peak position of the interference waveform can be improved, the measurement accuracy of temperature and thickness based on the peak-to-peak width of the interference waveform can be improved.
より具体的な光源の光強度調整方法としては,例えば測定光と参照光との光の干渉の測定中に,参照光反射手段(例えば参照ミラー)140の移動距離に応じて光源の光強度を徐々に大きくすることが挙げられる。これによれば,測定光照射位置から離れた測定対象物ほど光強度を大きくすることができるので,そのような測定光と参照光との干渉波形のS/N比の低下を防止することができる。 As a more specific light intensity adjustment method of the light source, for example, during the measurement of the light interference between the measurement light and the reference light, the light intensity of the light source is adjusted according to the moving distance of the reference light reflecting means (for example, the reference mirror) 140. Increasing gradually. According to this, since the light intensity can be increased as the measurement object is farther from the measurement light irradiation position, it is possible to prevent a decrease in the S / N ratio of the interference waveform between the measurement light and the reference light. it can.
また,測定光と参照光との光の干渉の測定中に,各測定対象物T1〜Tnごとに光源の光強度を変えるようにしてもよい。測定光の光強度は各測定対象物T1〜Tnごとに変るので,各測定対象物T1〜Tnごとに光源の光強度を変えることにより,測定光の光強度の低下を的確に防止することができる。 Further, during the measurement of the light interference between the measurement light and the reference light, the light intensity of the light source may be changed for each of the measurement objects T 1 to T n . Since the light intensity of the measuring light varies for each measurement target T 1 through T n, by changing the light intensity of the light source for each measurement target T 1 through T n, accurately decrease in light intensity of the measuring light Can be prevented.
例えば測定光の各測定対象物からの反射強度を予め測定しておき,各測定対象物の測定光と参照光との光の干渉の測定する際に,予め測定した測定光の反射強度(例えば測定光と参照光との干渉波形の干渉強度)に応じて光源の光強度を変えることにより,その測定光の反射強度が小さいほど光源の光強度を大きくすることができるので,測定光と参照光との干渉波形のS/N比の低下を的確に防止することができる。 For example, the reflection intensity of the measurement light from each measurement object is measured in advance, and when measuring the interference between the measurement light of each measurement object and the reference light, the reflection intensity of the measurement light measured in advance (for example, By changing the light intensity of the light source according to the interference intensity of the interference waveform between the measurement light and the reference light, the light intensity of the light source can be increased as the measurement light reflection intensity decreases. A decrease in the S / N ratio of the interference waveform with light can be accurately prevented.
また,測定光と参照光との光の干渉の測定中に,各測定対象物T1〜Tnごとに測定光の照射位置から離れた測定対象物ほど光源の光強度を大きくするようにしてもよい。これにより,測定光が透過する測定対象物の数,すなわち測定しようとする測定対象物の配置位置と測定光照射位置との間の測定対象物の数が多く,測定光の光強度の低下が大きいほど光源の光強度を大きくすることができるので,測定光と参照光との干渉波形のS/N比の低下を的確に防止することができる。例えば上述したように上部電極350の電極板TuとウエハTwを測定対象物として一度に測定する場合には,上部電極350の電極板Tuについての測定光と参照光との干渉波形を測定する際よりも,ウエハTwについての測定光と参照光との干渉波を測定する際の方が光源の光強度を大きくする。これにより,ウエハTwを測定する測定光の光強度も大きくなるので,ウエハTwについての測定光と参照光との干渉波形のS/N比の低下を防止することができる。
Further, during the measurement of the light interference between the measurement light and the reference light, the light intensity of the light source is increased as the measurement object is distant from the measurement light irradiation position for each measurement object T 1 to T n. Also good. As a result, the number of measurement objects through which the measurement light is transmitted, that is, the number of measurement objects between the arrangement position of the measurement object to be measured and the measurement light irradiation position is large. Since the light intensity can be increased, it is possible to accurately prevent a decrease in the S / N ratio of the interference waveform between the measurement light and the reference light. For example, as described above, when measuring the electrode plate Tu of the
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。 As mentioned above, although preferred embodiment of this invention was described referring an accompanying drawing, it cannot be overemphasized that this invention is not limited to the example which concerns. It will be apparent to those skilled in the art that various changes and modifications can be made within the scope of the claims, and these are of course within the technical scope of the present invention. Understood.
例えば,上記実施形態では測定対象物となる被処理基板として,基板処理装置300の処理室310内で処理されるウエハTwを例に挙げて説明したが,これに限られるものではなく,測定対象物とする被処理基板としては例えばガラス基板などの液晶基板であってもよい。
For example, in the above-described embodiment, the wafer Tw to be processed in the
また,上記実施形態では測定対象物となる電極板として,基板処理装置300の処理室310内に配置される上部電極350の電極板Tuを例に挙げて説明したが,測定対象物とする電極板としては下部電極340の電極板であってもよい。下部電極340の電極板は,被処理基板例えばウエハTwのみならず,上部電極350の電極板Tuにも対向して配置されているため,上記実施形態の構成で,上部電極350の電極板Tu,ウエハTw,下部電極340の電極板の温度又は厚みを一度に計測することもできる。
In the above-described embodiment, the electrode plate Tu of the
さらに,上記測定対象物としては,基板処理装置内に配置されるウエハや電極板に限られず,対向して配置されたものであれば,基板処理装置内の様々な構成部品や構成部分を測定対象物として温度又は厚みを一度に測定することができる。例えばウエハの周囲に配設される周辺リング(例えばフォーカスリングなど)についても,上記電極板に対向して配置されるので,この周辺リングと電極板とを測定対象物として温度又は厚みを一度に測定することができる。 Furthermore, the measurement object is not limited to a wafer or an electrode plate arranged in the substrate processing apparatus, and various components and components in the substrate processing apparatus can be measured as long as they are arranged facing each other. The temperature or thickness of the object can be measured at a time. For example, a peripheral ring (for example, a focus ring) disposed around the wafer is also disposed so as to face the electrode plate. Therefore, the temperature or thickness of the peripheral ring and the electrode plate can be measured at the same time. Can be measured.
また,上記実施形態では,基板処理装置として例えばプラズマ処理装置に適用した場合について説明したが,必ずしもこれに限定されるものではなく,プラズマを使用しない成膜装置や熱処理装置のような膜改質装置など様々な基板処理装置に適用することができ,さらに本発明にかかる温度/厚さ測定装置は,基板処理装置に限られず,その他の様々な処理装置に適用できる。 In the above embodiment, the case where the substrate processing apparatus is applied to, for example, a plasma processing apparatus has been described. However, the present invention is not necessarily limited to this, and film modification such as a film forming apparatus or a heat treatment apparatus that does not use plasma. The temperature / thickness measuring apparatus according to the present invention is not limited to the substrate processing apparatus and can be applied to various other processing apparatuses.
本発明は,例えば半導体ウエハ,液晶基板などの温度を測定する温度/厚さ測定装置,温度測定方法,温度/厚さ測定システムに適用可能であり,また基板処理装置を制御する制御システム,制御方法に適用可能である。 The present invention can be applied to, for example, a temperature / thickness measuring apparatus, a temperature measuring method, and a temperature / thickness measuring system for measuring the temperature of a semiconductor wafer, a liquid crystal substrate, etc., and a control system and control for controlling a substrate processing apparatus Applicable to the method.
100 温度測定装置
102 温度測定装置
110 光源
120 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
210 SLD
220 光ファイバカプラ(スプリッタ)
222 光ファイバカプラ(参照光用スプリッタ)
230 光ファイバカプラ(迂回光路接続用スプリッタ)
232 光ファイバカプラ(迂回光路接続用スプリッタ)
234 光ファイバカプラ(迂回光路接続用スプリッタ)
236 光ファイバカプラ(測定光用スプリッタ)
240 参照ミラー
242 モータ
244 第1参照ミラー
246 第2参照ミラー
250 PD
300 基板処理装置
310 処理室
320 高周波電源
330 高周波電源
340 下部電極
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
400 制御装置
410 CPU
420 モータドライバ
430 モータコントローラ
440 メモリ
470 各種コントローラ
500 温度測定装置
510 スプリッタ
DESCRIPTION OF
220 Optical fiber coupler (splitter)
222 Optical fiber coupler (splitter for reference light)
230 Optical fiber coupler (diverter optical path connection splitter)
232 Optical fiber coupler (diverter optical path splitter)
234 Optical fiber coupler (diverter optical path splitter)
236 Optical fiber coupler (splitter for measuring light)
240
300
420
Claims (36)
前記各測定対象物を透過し反射する波長を有する光を照射する光源と,
前記光源からの光を測定光と参照光とにスプリットするためのスプリッタと,
前記スプリッタからの参照光を反射するための参照光反射手段と,
前記参照光反射手段から反射する参照光の光路長を変化させるための光路長変化手段と,
前記スプリッタからの参照光を前記参照光反射手段へ向けて照射する参照光照射位置まで伝送する参照光伝送手段と,
前記スプリッタからの測定光を前記複数の測定対象物へ向けて前記各測定対象物を透過するように照射する測定光照射位置まで伝送する測定光伝送手段と,
前記各測定対象物から反射する各測定光と,前記参照光反射手段から反射する参照光との光の干渉を測定するための受光手段と,
を備えたことを特徴とする温度/厚さ測定装置。 A temperature / thickness measuring device for measuring the temperature or thickness of a plurality of measurement objects arranged opposite to each other based on light interference,
A light source that emits light having a wavelength that passes through and reflects each measurement object;
A splitter for splitting light from the light source into measurement light and reference light;
Reference light reflecting means for reflecting reference light from the splitter;
An optical path length changing means for changing an optical path length of the reference light reflected from the reference light reflecting means;
Reference light transmission means for transmitting the reference light from the splitter to a reference light irradiation position for irradiating the reference light to the reference light reflection means;
Measuring light transmission means for transmitting the measurement light from the splitter to the measurement light irradiation positions for irradiating the plurality of measurement objects so as to pass through the measurement objects;
A light receiving means for measuring light interference between each measurement light reflected from each measurement object and reference light reflected from the reference light reflecting means;
A temperature / thickness measuring apparatus comprising:
前記光源は,1.0〜2.5μmの波長を有する光を照射可能なものであることを特徴とする請求項1〜15のいずれかに記載の温度/厚さ測定装置。 Each measurement object is formed of silicon or a silicon oxide film,
The temperature / thickness measuring apparatus according to claim 1, wherein the light source is capable of emitting light having a wavelength of 1.0 to 2.5 μm.
前記各測定対象物を透過し反射する波長を有する光を照射する光源からスプリットされた測定光を前記複数の測定対象物へ向けて前記各測定対象物を透過するように照射するとともに,参照光を参照光反射手段へ向けて照射する工程と,
前記参照光反射手段を一方向へ走査することによって前記参照光反射手段から反射する参照光の光路長を変化させながら,前記各測定対象物から反射する各測定光と,前記参照光反射手段から反射する参照光との光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各測定対象物の温度又は厚さを測定する工程と,
を有することを特徴とする温度/厚さ測定方法。 A temperature / thickness measurement method for measuring the temperature or thickness of a plurality of measurement objects arranged opposite to each other based on light interference,
The split measurement light from a light source that emits light having a wavelength that passes through and reflects each measurement object is irradiated toward the plurality of measurement objects so as to pass through each measurement object, and the reference light Irradiating to the reference light reflecting means,
While changing the optical path length of the reference light reflected from the reference light reflecting means by scanning the reference light reflecting means in one direction, the measuring light reflected from each measurement object and the reference light reflecting means Measuring the interference of light with the reflected reference light;
Measuring the temperature or thickness of each measurement object based on the result of the interference measurement;
A temperature / thickness measuring method characterized by comprising:
前記干渉を測定する工程は,前記測定光の迂回光路を介さないで伝送される測定光と前記参照光との光の干渉と,少なくとも一度は前記測定光の迂回光路を介して伝送される測定光と前記参照光との光の干渉とを測定することを特徴とする請求項19に記載の温度/厚さ測定方法。 In the middle of the optical path of the measurement light, a bypass optical path connected in parallel with the optical path of the measurement light is provided,
The step of measuring the interference includes the interference of the measurement light transmitted without passing through the detour optical path of the measurement light and the reference light, and the measurement transmitted at least once through the detour optical path of the measurement light. 20. The temperature / thickness measuring method according to claim 19, wherein light interference between the light and the reference light is measured.
前記干渉を測定する工程は,前記測定光用スプリッタからの複数の測定光が前記各測定対象物から反射する各測定光と,前記参照光反射手段から反射する参照光との光の干渉を測定することを特徴とする請求項19に記載の温度/厚さ測定方法。 A measuring light splitter for splitting the measuring light split from the light source into a plurality of measuring lights;
The step of measuring the interference measures the interference of light between each measurement light reflected from each measurement object by the plurality of measurement lights from the measurement light splitter and the reference light reflected from the reference light reflecting means. The temperature / thickness measuring method according to claim 19, wherein:
前記干渉を測定する工程は,前記光源からスプリットされた参照光が前記各反射面から反射する複数の参照光と,前記各測定対象物から反射する各測定光との光の干渉を測定することを特徴とする請求項19に記載の温度/厚さ測定方法。 The reference light reflecting means is provided with a plurality of reflecting surfaces,
The step of measuring the interference measures light interference between a plurality of reference lights reflected from the respective reflecting surfaces and a reference light split from the light source and the respective measuring lights reflected from the respective measuring objects. The temperature / thickness measuring method according to claim 19.
前記干渉を測定する工程は,前記参照光用スプリッタからの複数の参照光が前記参照光反射手段から反射する各参照光と,前記各測定対象物から反射する各測定光との光の干渉を測定することを特徴とする請求項19に記載の温度/厚さ測定方法。 A reference light splitter for further splitting the reference light from the splitter into a plurality of reference lights;
The step of measuring the interference includes the interference of light between each reference light reflected from the reference light reflecting means by a plurality of reference lights from the reference light splitter and each measurement light reflected from each measurement object. The temperature / thickness measurement method according to claim 19, wherein the temperature / thickness measurement method is performed.
前記干渉を測定する工程は,前記参照光の迂回光路を介さないで伝送される参照光と前記測定光との光の干渉と,少なくとも一度は前記参照光の迂回光路を介して伝送される参照光と前記測定光との光の干渉とを測定することを特徴とする請求項19に記載の温度/厚さ測定方法。 In the middle of the optical path of the reference light, a bypass optical path connected in parallel with the optical path of the reference light is provided,
The step of measuring the interference includes interference of light between the reference light and the measurement light transmitted without passing through the detour optical path of the reference light, and a reference transmitted at least once through the detour optical path of the reference light. 20. The temperature / thickness measurement method according to claim 19, wherein light interference between the light and the measurement light is measured.
前記光源は,1.0〜2.5μmの波長を有する光を照射可能なものであることを特徴とする請求項19〜25のいずれかに記載の温度/厚さ測定方法。 Each measurement object is formed of silicon or a silicon oxide film,
The temperature / thickness measurement method according to any one of claims 19 to 25, wherein the light source is capable of emitting light having a wavelength of 1.0 to 2.5 µm.
前記温度/厚さ測定装置は,少なくとも前記電極板と前記被処理基板又はこの被処理基板の周囲に配設される周辺リングを含む各測定対象物を透過し反射する波長を有する光を照射する光源と,前記光源からの光を測定光と参照光とにスプリットするためのスプリッタと,前記スプリッタからの参照光を反射するための参照光反射手段と,前記参照光反射手段から反射する参照光の光路長を変化させるための光路長変化手段と,前記スプリッタからの参照光を前記参照光反射手段へ向けて照射する参照光照射位置まで伝送する参照光伝送手段と,前記スプリッタからの測定光を前記各測定対象物へ向けて前記各測定対象物を透過するように照射する測定光照射位置まで伝送する測定光伝送手段と,前記各測定対象物から反射する各測定光と,前記参照光反射手段から反射する参照光との光の干渉を測定するための受光手段とを備え,
前記制御装置は,前記受光手段からの干渉測定の結果に基づいて前記各測定対象物の温度又は厚さを求めることを特徴とする温度/厚さ測定システム。 By applying high frequency power to an electrode plate disposed in the processing chamber, a substrate processing apparatus for performing a predetermined process on a substrate to be processed disposed opposite to the electrode plate, and a temperature / temperature attached to the substrate processing apparatus A temperature / thickness measurement system comprising a thickness measurement device and a controller for controlling the temperature / thickness measurement device,
The temperature / thickness measurement apparatus irradiates light having a wavelength that transmits and reflects at least each measurement object including at least the electrode plate and the substrate to be processed or a peripheral ring disposed around the substrate to be processed. A light source, a splitter for splitting light from the light source into measurement light and reference light, reference light reflecting means for reflecting the reference light from the splitter, and reference light reflected from the reference light reflecting means An optical path length changing means for changing the optical path length of the light source, a reference light transmitting means for transmitting the reference light from the splitter to the reference light irradiating position for irradiating the reference light to the reference light reflecting means, and a measuring light from the splitter Measuring light transmission means for transmitting the measurement light to the measurement object so as to pass through the measurement object to the measurement light irradiation position, each measurement light reflected from the measurement object, And a light receiving means for measuring the interference light between the reference beam reflected from the serial reference light reflecting means,
The temperature / thickness measurement system, wherein the control device obtains the temperature or thickness of each measurement object based on the result of interference measurement from the light receiving means.
前記温度/厚さ測定装置は,少なくとも前記電極板と前記被処理基板又はこの被処理基板の周囲に配設される周辺リングを含む各測定対象物を透過し反射する波長を有する光を照射する光源と,前記光源からの光を測定光と参照光とにスプリットするためのスプリッタと,前記スプリッタからの参照光を反射するための参照光反射手段と,前記参照光反射手段から反射する参照光の光路長を変化させるための光路長変化手段と,前記スプリッタからの参照光を前記参照光反射手段へ向けて照射する参照光照射位置まで伝送する参照光伝送手段と,前記スプリッタからの測定光を前記各測定対象物へ向けて前記各測定対象物を透過するように照射する測定光照射位置まで伝送する測定光伝送手段と,前記各測定対象物から反射する各測定光と,前記参照光反射手段から反射する参照光との光の干渉を測定するための受光手段と,
前記制御装置は,前記受光手段からの干渉測定の結果に基づいて前記各測定対象物の温度又は厚さを求め,これらの温度又は厚さに基づいて,前記基板処理装置の処理室内にある前記被処理基板の温度制御とプロセス制御のうち少なくとも一方の制御を行うことを特徴とする制御システム。 A substrate processing apparatus for applying a predetermined process to a substrate to be processed disposed opposite to the electrode plate by applying high-frequency power to an electrode plate disposed in the processing chamber, and a temperature installed in the substrate processing apparatus A control system comprising: a thickness measuring device; and a control device for controlling the temperature / thickness measuring device and the substrate processing device,
The temperature / thickness measurement apparatus irradiates light having a wavelength that transmits and reflects at least each measurement object including at least the electrode plate and the substrate to be processed or a peripheral ring disposed around the substrate to be processed. A light source, a splitter for splitting light from the light source into measurement light and reference light, reference light reflecting means for reflecting the reference light from the splitter, and reference light reflected from the reference light reflecting means An optical path length changing means for changing the optical path length of the light source, a reference light transmitting means for transmitting the reference light from the splitter to the reference light irradiating position for irradiating the reference light to the reference light reflecting means, and a measuring light from the splitter Measuring light transmission means for transmitting the measurement light to the measurement object so as to pass through the measurement object to the measurement light irradiation position, each measurement light reflected from the measurement object, Light receiving means for measuring the interference light between the reference beam reflected from the serial reference light reflecting means,
The control device obtains the temperature or thickness of each measurement object based on the result of interference measurement from the light receiving means, and based on the temperature or thickness, the control device is in the processing chamber of the substrate processing apparatus. A control system that performs at least one of temperature control and process control of a substrate to be processed.
少なくとも前記電極板と前記被処理基板又はこの被処理基板の周囲に配設される周辺リングを含む複数の測定対象物を透過し反射する波長を有する光を照射する光源からスプリットされた測定光を前記複数の測定対象物へ向けて前記各測定対象物を透過するように照射するとともに,参照光を参照光反射手段へ向けて照射する工程と,
前記参照光反射手段を一方向へ走査することによって前記参照光反射手段から反射する参照光の光路長を変化させながら,前記各測定対象物から反射する各測定光と,前記参照光反射手段から反射する参照光との光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各測定対象物の温度又は厚さを測定する工程と,
測定した前記各測定対象物の温度又は厚さに基づいて,前記基板処理装置における前記被処理基板の温度制御とプロセス制御のうち少なくとも一方の制御を行う工程と,
を有することを特徴とする制御方法。
A control method for a control system of a substrate processing apparatus for applying a predetermined process to a substrate to be processed disposed opposite to an electrode plate by applying high frequency power to an electrode plate disposed in a processing chamber,
Measurement light split from a light source that emits light having a wavelength that passes through and reflects a plurality of measurement objects including at least the electrode plate and the substrate to be processed or a peripheral ring disposed around the substrate to be processed. Irradiating the plurality of measurement objects so as to pass through each of the measurement objects, and irradiating the reference light toward the reference light reflecting means;
While changing the optical path length of the reference light reflected from the reference light reflecting means by scanning the reference light reflecting means in one direction, the measuring light reflected from each measurement object and the reference light reflecting means Measuring the interference of light with the reflected reference light;
Measuring the temperature or thickness of each measurement object based on the result of the interference measurement;
Performing at least one of temperature control and process control of the substrate to be processed in the substrate processing apparatus based on the measured temperature or thickness of each measurement object;
A control method comprising:
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