JP4748803B2 - 基板処理装置、基板処理装置における被測定物の物理量測定方法及び記憶媒体 - Google Patents

基板処理装置、基板処理装置における被測定物の物理量測定方法及び記憶媒体 Download PDF

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Description

本発明は、基板処理装置、基板処理装置における被測定物の物理量測定方法及び記憶媒体に関し、特に、照射光と反射光との干渉を利用する基板処理装置、基板処理装置における被測定物の物理量測定方法に関する。
半導体デバイス用のウエハ等の基板にプラズマ処理を施す基板処理装置では、該基板処理装置が備える処理室に収容された基板の温度を非接触に測定することが強く求められている。非接触方式の温度計としては被測定物の放射赤外線に基づいてその温度を測定する放射温度計が知られているが、基板の主材料であるシリコンは６００℃を境に赤外線の放射特性が変化するため、放射温度計では特に低温である場合の基板の温度を正確に測定することができない。
そこで、近年、基板の厚さを非接触に測定し、該測定された厚さを温度に換算することによって基板の温度を測定する温度測定装置が開発されている。該温度測定装置は、基板に低コヒーレンス光源からの光を照射すると該基板の裏面及び表面のそれぞれにおいて該光が反射することを利用する。具体的には、温度測定装置では、１つの低コヒーレンス光源から照射された光を測定光及び参照光に分け、測定光を基板に照射して裏面及び表面からの反射光をそれぞれ受光する一方、参照光を該参照光の照射方向と平行に移動可能な参照ミラーに照射して該参照ミラーからの反射光を受光し、基板からの反射光及び参照ミラーからの反射光が干渉を起こしたときの参照ミラーの位置に基づいて測定光及び該測定光に対応する反射光の光路長を算出し、該算出された光路長に基づいて基板の裏面及び表面の位置を求め、該求められた基板の裏面及び表面の位置から該基板の厚さを算出し、該算出された厚さを基板の温度に換算する（例えば、特許文献１参照。）。
この温度測定装置では、測定光及び参照光をそれぞれ光ファイバによって基板及び参照ミラーに導く。参照光を導く光ファイバは基板処理装置の周辺雰囲気から遮断された閉鎖空間に配置される一方、測定光を導く光ファイバは基板処理装置の周辺雰囲気に暴露されて配置されることが多い。
特開２００３−３０７４５８号公報
ところで、近年の基板のプラズマ処理では基板処理装置の処理室内温度を積極的に変化させることが多いため、測定光を導く光ファイバが、例えば、基板処理装置から放出される熱を受熱して時間の経過と共に熱膨張によって伸びることがある。光路長は光ファイバの長さの変化の影響を受けるため、測定光を導く光ファイバの温度が変化して光ファイバの長さが変化すると測定光の光路長、及び該測定光に対応する反射光の光路長を正確に計測することが困難となり、引いては、該光路長に基づいて測定される基板の所定の物理量（厚さ、温度若しくは屈折率）を正確に測定することができないという問題がある。
本発明の目的は、被測定物の所定の物理量を正確に測定することができる基板処理装置、基板処理装置における被測定物の物理量測定方法及び記憶媒体を提供することにある。
請求項１記載の基板処理装置における被測定物の物理量測定方法は、基板にプラズマ処理を施す基板処理装置のプラズマ処理室内に配置された基板又は板状物を被測定物とし、該被測定物に低コヒーレンス光を照射して該被測定物からの第１の反射光を受光すると共に、移動可能な反射手段に前記低コヒーレンス光を照射して該反射手段からの第２の反射光を受光する受光装置と、前記第１の反射光及び前記第２の反射光の干渉を発生させるために前記反射手段を移動させる移動制御装置と、前記干渉が発生したときの前記反射手段の位置に基づいて前記被測定物の物理量として温度を算出する物理量算出装置とを備える物理量測定装置を用いた基板処理装置における被測定物の物理量測定方法であって、前記反射手段が第１の方向に移動する場合において前記干渉が発生したときの前記反射手段の位置に関連する第１の干渉位置関連値を算出する第１の干渉位置関連値算出ステップと、前記反射手段が前記第１の方向とは反対の第２の方向に移動する場合において前記干渉が発生したときの前記反射手段の位置に関連する第２の干渉位置関連値を算出する第２の干渉位置関連値算出ステップと、前記第１の干渉位置関連値及び前記第２の干渉位置関連値の平均値を算出して、該第１の干渉位置関連値及び該第２の干渉位置関連値がそれぞれ前記受光装置の温度上昇から受ける影響を相殺する平均値算出ステップと、前記平均値から光路差を算出する光路差算出ステップと、前記光路差と前記被測定物の温度とを関係付けた温度換算用データベースを用いて、前記光路差を前記被測定物の温度に換算する温度換算ステップとを有することを特徴とする。
また、請求項１２の基板処理装置は、基板にプラズマ処理を施す基板処理装置であって、プラズマ処理室内に配置された基板又は板状物を被測定物とし、該被測定物に低コヒーレンス光を照射して該被測定物からの第１の反射光を受光すると共に、移動可能な反射手段に前記低コヒーレンス光を照射して該反射手段からの第２の反射光を受光する受光装置と、前記第１の反射光及び前記第２の反射光の干渉を発生させるために前記反射手段を移動させる移動制御装置と、前記干渉が発生したときの前記反射手段の位置に基づいて前記被測定物の物理量として温度を算出する物理量算出装置とを有する物理量測定装置を備え、前記物理量測定装置は、前記反射手段が第１の方向に移動する場合において前記干渉が発生したときの前記反射手段の位置に関連する第１の干渉位置関連値を算出する第１の干渉位置関連値算出手段と、前記反射手段が前記第１の方向とは反対の第２の方向に移動する場合において前記干渉が発生したときの前記反射手段の位置に関連する第２の干渉位置関連値を算出する第２の干渉位置関連値算出手段と、前記第１の干渉位置関連値及び前記第２の干渉位置関連値の平均値を算出して、該第１の干渉位置関連値及び該第２の干渉位置関連値がそれぞれ前記受光装置の温度上昇から受ける影響を相殺する平均値算出手段と、前記平均値から光路差を算出する光路差算出手段と、前記光路差と前記被測定物の温度とを関係付けた温度換算用データベースを用いて、前記光路差を前記被測定物の温度に換算する温度換算手段とを有することを特徴とする。
請求項２記載の基板処理装置における被測定物の物理量測定方法は、請求項１記載の基板処理装置における被測定物の物理量測定方法において、前記第１の干渉位置関連値及び前記第２の干渉位置関連値はそれぞれ前記被測定物の厚さに対応する値であることを特徴とする。
また、請求項１３記載の基板処理装置は、請求項１２記載の基板処理装置において、前記第１の干渉位置関連値及び前記第２の干渉位置関連値はそれぞれ前記被測定物の厚さに対応する値であることを特徴とする。
請求項３記載の基板処理装置における被測定物の物理量測定方法は、請求項２記載の基板処理装置における被測定物の物理量測定方法において、前記受光装置は前記被測定物の表面からの前記第１の反射光及び前記被測定物の裏面からの前記第１の反射光を受光し、前記第１の干渉位置関連値は、前記反射手段が前記第１の方向に移動する場合における、前記被測定物の裏面からの前記第１の反射光及び前記第２の反射光の干渉、並びに前記被測定物の表面からの前記第１の反射光及び前記第２の反射光の干渉が発生したときの前記反射手段の位置の差に対応し、前記第２の干渉位置関連値は、前記反射手段が前記第２の方向に移動する場合における、前記被測定物の表面からの前記第１の反射光及び前記第２の反射光の干渉、並びに前記被測定物の裏面からの前記第１の反射光及び前記第２の反射光の干渉が発生したときの前記反射手段の位置の差に対応することを特徴とする。
また、請求項１４記載の基板処理装置は、請求項１３記載の基板処理装置において、前記受光装置は前記被測定物の表面からの前記第１の反射光及び前記被測定物の裏面からの前記第１の反射光を受光し、前記第１の干渉位置関連値は、前記反射手段が前記第１の方向に移動する場合における、前記被測定物の裏面からの前記第１の反射光及び前記第２の反射光の干渉、並びに前記被測定物の表面からの前記第１の反射光及び前記第２の反射光の干渉が発生したときの前記反射手段の位置の差に対応し、前記第２の干渉位置関連値は、前記反射手段が前記第２の方向に移動する場合における、前記被測定物の表面からの前記第１の反射光及び前記第２の反射光の干渉、並びに前記被測定物の裏面からの前記第１の反射光及び前記第２の反射光の干渉が発生したときの前記反射手段の位置の差に対応することを特徴とする。
請求項４記載の基板処理装置における被測定物の物理量測定方法は、請求項３記載の基板処理装置における被測定物の物理量測定方法において、前記受光装置は、前記被測定物の表面における複数測定箇所からの前記第１の反射光、及び前記表面での複数測定箇所に対応する前記被測定物の裏面における複数測定箇所からの前記第１の反射光を受光し、前記第１の干渉位置関連値算出ステップでは、前記第１の干渉位置関連値を前記複数測定箇所に対応する数だけ算出し、前記第２の干渉位置関連値算出ステップでは、前記第２の干渉位置関連値を前記複数測定箇所に対応する数だけ算出し、前記平均値算出ステップでは、前記複数の第１の干渉位置関連値のうちから１つの第１の干渉位置関連値を選択すると共に、前記複数の第２の干渉位置関連値のうちから１つの第２の干渉位置関連値を選択し、該選択した第１の干渉位置関連値及び該選択した第２の干渉位置関連値の平均値を算出して、該選択した第１の干渉位置関連値及び該選択した第２の干渉位置関連値がそれぞれ前記受光装置の温度上昇から受ける影響を相殺することを特徴とする。
また、請求項１５記載の基板処理装置は、請求項１４記載の基板処理装置において、前記受光装置は、前記被測定物の表面における複数測定箇所からの前記第１の反射光、及び前記表面での複数測定箇所に対応する前記被測定物の裏面における複数測定箇所からの前記第１の反射光を受光し、前記第１の干渉位置関連値算出手段は、前記第１の干渉位置関連値を前記複数測定箇所に対応する数だけ算出し、前記第２の干渉位置関連値算出手段は、前記第２の干渉位置関連値を前記複数測定箇所に対応する数だけ算出し、前記平均値算出手段は、前記複数の第１の干渉位置関連値のうちから１つの第１の干渉位置関連値を選択すると共に、前記複数の第２の干渉位置関連値のうちから１つの第２の干渉位置関連値を選択し、該選択した第１の干渉位置関連値及び該選択した第２の干渉位置関連値の平均値を算出して、該選択した第１の干渉位置関連値及び該選択した第２の干渉位置関連値がそれぞれ前記受光装置の温度上昇から受ける影響を相殺することを特徴とする。
請求項５記載の基板処理装置における被測定物の物理量測定方法は、請求項１乃至４のいずれか１項に記載の基板処理装置における被測定物の物理量測定方法において、前記第１の方向に移動する前記反射手段の移動速度と、前記第２の方向に移動する前記反射手段の移動速度とが同じであることを特徴とする。
また、請求項１６記載の基板処理装置は、請求項１２乃至１５のいずれか１項に記載の基板処理装置において、前記第１の方向に移動する前記反射手段の移動速度と、前記第２の方向に移動する前記反射手段の移動速度とが同じであることを特徴とする。
請求項６記載の基板処理装置における被測定物の物理量測定方法は、請求項３又は４記載の基板処理装置における被測定物の物理量測定方法において、前記反射手段が前記第１の方向に移動する場合における、前記被測定物の裏面からの前記第１の反射光及び前記第２の反射光の干渉が発生するタイミング、並びに前記被測定物の表面からの前記第１の反射光及び前記第２の反射光の干渉が発生するタイミングの差と、前記反射手段が前記第２の方向に移動する場合における、前記被測定物の表面からの前記第１の反射光及び前記第２の反射光の干渉が発生するタイミング、並びに前記被測定物の裏面からの前記第１の反射光及び前記第２の反射光の干渉が発生するタイミングの差とが同じであることを特徴とする。
また、請求項１７記載の基板処理装置は、請求項１４又は１５記載の基板処理装置において、前記反射手段が前記第１の方向に移動する場合における、前記被測定物の裏面からの前記第１の反射光及び前記第２の反射光の干渉が発生するタイミング、並びに前記被測定物の表面からの前記第１の反射光及び前記第２の反射光の干渉が発生するタイミングの差と、前記反射手段が前記第２の方向に移動する場合における、前記被測定物の表面からの前記第１の反射光及び前記第２の反射光の干渉が発生するタイミング、並びに前記被測定物の裏面からの前記第１の反射光及び前記第２の反射光の干渉が発生するタイミングの差とが同じであることを特徴とする。
請求項７記載の基板処理装置における被測定物の物理量測定方法は、基板にプラズマ処理を施す基板処理装置のプラズマ処理室内に配置された基板又は板状物を被測定物とし、該被測定物に低コヒーレンス光を照射して該被測定物からの第１の反射光を受光すると共に、移動可能な反射手段に前記低コヒーレンス光を照射して該反射手段からの第２の反射光を受光する受光装置と、前記第１の反射光及び前記第２の反射光の干渉を発生させるために前記反射手段を移動させる移動制御装置と、前記干渉が発生したときの前記反射手段の位置に基づいて前記被測定物の物理量として温度を算出する物理量算出装置とを備える物理量測定装置を用いた基板処理装置における被測定物の物理量測定方法であって、前記反射手段が第１の方向に移動する場合において前記干渉が発生したときの前記反射手段の位置に関連する第１の干渉位置関連値を算出する第１の干渉位置関連値算出ステップと、前記反射手段が前記第１の方向に移動する間における第１の雰囲気温度変化率を算出する第１の温度変化率算出ステップと、前記反射手段が前記第１の方向とは反対の第２の方向に移動する場合において前記干渉が発生したときの前記反射手段の位置に関連する第２の干渉位置関連値を算出する第２の干渉位置関連値算出ステップと、前記反射手段が前記第２の方向に移動する間における第２の雰囲気温度変化率を算出する第２の温度変化率算出ステップと、前記第１の雰囲気温度変化率に基づいて前記第１の干渉位置関連値を補正する第１の干渉位置関連値補正ステップと、前記第２の雰囲気温度変化率に基づいて前記第２の干渉位置関連値を補正する第２の干渉位置関連値補正ステップと、前記補正された第１の干渉位置関連値及び前記補正された第２の干渉位置関連値の平均値を算出して、該補正された第１の干渉位置関連値及び該補正された第２の干渉位置関連値がそれぞれ前記受光装置の温度上昇から受ける影響を相殺する平均値算出ステップと、前記平均値から光路差を算出する光路差算出ステップと、前記光路差と前記被測定物の温度とを関係付けた温度換算用データベースを用いて、前記光路差を前記被測定物の温度に換算する温度換算ステップとを有することを特徴とする。
また、請求項１８記載の基板処理装置は、基板にプラズマ処理を施す基板処理装置であって、プラズマ処理室内に配置された基板又は板状物を被測定物とし、該被測定物に低コヒーレンス光を照射して該被測定物からの第１の反射光を受光すると共に、移動可能な反射手段に前記低コヒーレンス光を照射して該反射手段からの第２の反射光を受光する受光装置と、前記第１の反射光及び前記第２の反射光の干渉を発生させるために前記反射手段を移動させる移動制御装置と、前記干渉が発生したときの前記反射手段の位置に基づいて前記被測定物の物理量として温度を算出する物理量算出装置とを有する物理量測定装置を備え、前記物理量測定装置は、前記反射手段が第１の方向に移動する場合において前記干渉が発生したときの前記反射手段の位置に関連する第１の干渉位置関連値を算出する第１の干渉位置関連値算出手段と、前記反射手段が前記第１の方向に移動する間における第１の雰囲気温度変化率を算出する第１の温度変化率算出手段と、前記反射手段が前記第１の方向とは反対の第２の方向に移動する場合において前記干渉が発生したときの前記反射手段の位置に関連する第２の干渉位置関連値を算出する第２の干渉位置関連値算出手段と、前記反射手段が前記第２の方向に移動する間における第２の雰囲気温度変化率を算出する第２の温度変化率算出手段と、前記第１の雰囲気温度変化率に基づいて前記第１の干渉位置関連値を補正する第１の干渉位置関連値補正手段と、前記第２の雰囲気温度変化率に基づいて前記第２の干渉位置関連値を補正する第２の干渉位置関連値補正手段と、前記補正された第１の干渉位置関連値及び前記補正された第２の干渉位置関連値の平均値を算出して、該補正された第１の干渉位置関連値及び該補正された第２の干渉位置関連値がそれぞれ前記受光装置の温度上昇から受ける影響を相殺する平均値算出手段と、前記平均値から光路差を算出する光路差算出手段と、前記光路差と前記被測定物の温度とを関係付けた温度換算用データベースを用いて、前記光路差を前記被測定物の温度に換算する温度換算手段とを有することを特徴とする。
請求項８記載の基板処理装置における被測定物の物理量測定方法は、基板にプラズマ処理を施す基板処理装置のプラズマ処理室内に配置された基板又は板状物を被測定物とし、該被測定物に低コヒーレンス光を照射して該被測定物からの第１の反射光を受光すると共に、移動可能な反射手段に前記低コヒーレンス光を照射して該反射手段からの第２の反射光を受光する受光装置と、前記第１の反射光及び前記第２の反射光の干渉を発生させるために前記反射手段を移動させる移動制御装置と、前記干渉が発生したときの前記反射手段の位置に基づいて前記被測定物の物理量として温度を算出する物理量算出装置とを備える物理量測定装置を用いた基板処理装置における被測定物の物理量測定方法であって、前記反射手段が第１の方向に移動する場合において前記干渉が発生したときの前記反射手段の位置に関連する第１の干渉位置関連値を算出する第１の干渉位置関連値算出ステップと、前記反射手段が前記第１の方向に移動する間における第１の雰囲気温度変化率を算出する第１の温度変化率算出ステップと、前記反射手段が前記第１の方向とは反対の第２の方向に移動する場合において前記干渉が発生したときの前記反射手段の位置に関連する第２の干渉位置関連値を算出する第２の干渉位置関連値算出ステップと、前記反射手段が前記第２の方向に移動する間における第２の雰囲気温度変化率を算出する第２の温度変化率算出ステップと、前記第１の雰囲気温度変化率及び第２の雰囲気温度変化率が所定範囲内に含まれるか否かを判別する温度変化率判別ステップと、前記第１の雰囲気温度変化率及び前記第２の雰囲気温度変化率が前記所定範囲内に含まれる場合に、前記第１の干渉位置関連値及び前記第２の干渉位置関連値の平均値を算出して該第１の干渉位置関連値及び該第２の干渉位置関連値がそれぞれ前記受光装置の温度上昇から受ける影響を相殺し、前記第１の雰囲気温度変化率又は前記第２の雰囲気温度変化率が前記所定範囲内に含まれない場合に、該第１の雰囲気温度変化率に基づいて前記第１の干渉位置関連値を補正し、且つ、該第２の雰囲気温度変化率に基づいて前記第２の干渉位置関連値を補正し、該補正された第１の干渉位置関連値及び該補正された第２の干渉位置関連値の平均値を算出して該補正された第１の干渉位置関連値及び該補正された第２の干渉位置関連値がそれぞれ前記受光装置の温度上昇から受ける影響を相殺する平均値算出ステップと、前記平均値から光路差を算出する光路差算出ステップと、前記光路差と前記被測定物の温度とを関係付けた温度換算用データベースを用いて、前記光路差を前記被測定物の温度に換算する温度換算ステップとを有することを特徴とする。
また、請求項１９記載の基板処理装置は、請求項１４記載の基板処理装置において、基板にプラズマ処理を施す基板処理装置であって、プラズマ処理室内に配置された基板又は板状物を被測定物とし、該被測定物に低コヒーレンス光を照射して該被測定物からの第１の反射光を受光すると共に、移動可能な反射手段に前記低コヒーレンス光を照射して該反射手段からの第２の反射光を受光する受光装置と、前記第１の反射光及び前記第２の反射光の干渉を発生させるために前記反射手段を移動させる移動制御装置と、前記干渉が発生したときの前記反射手段の位置に基づいて前記被測定物の物理量として温度を算出する物理量算出装置とを有する物理量測定装置を備え、前記物理量測定装置は、前記反射手段が第１の方向に移動する場合において前記干渉が発生したときの前記反射手段の位置に関連する第１の干渉位置関連値を算出する第１の干渉位置関連値算出手段と、前記反射手段が前記第１の方向に移動する間における第１の雰囲気温度変化率を算出する第１の温度変化率算出手段と、前記反射手段が前記第１の方向とは反対の第２の方向に移動する場合において前記干渉が発生したときの前記反射手段の位置に関連する第２の干渉位置関連値を算出する第２の干渉位置関連値算出手段と、前記反射手段が前記第２の方向に移動する間における第２の雰囲気温度変化率を算出する第２の温度変化率算出手段と、前記第１の雰囲気温度変化率及び第２の雰囲気温度変化率が所定範囲内に含まれるか否かを判別する温度変化率判別手段と、前記第１の雰囲気温度変化率及び前記第２の雰囲気温度変化率が前記所定範囲内に含まれる場合に、前記第１の干渉位置関連値及び前記第２の干渉位置関連値の平均値を算出して該第１の干渉位置関連値及び該第２の干渉位置関連値がそれぞれ前記受光装置の温度上昇から受ける影響を相殺し、前記第１の雰囲気温度変化率又は前記第２の雰囲気温度変化率が前記所定範囲内に含まれない場合に、該第１の雰囲気温度変化率に基づいて前記第１の干渉位置関連値を補正し、且つ、該第２の雰囲気温度変化率に基づいて前記第２の干渉位置関連値を補正し、該補正された第１の干渉位置関連値及び該補正された第２の干渉位置関連値の平均値を算出して該補正された第１の干渉位置関連値及び該補正された第２の干渉位置関連値がそれぞれ前記受光装置の温度上昇から受ける影響を相殺する平均値算出手段と、前記平均値から光路差を算出する光路差算出手段と、前記光路差と前記被測定物の温度とを関係付けた温度換算用データベースを用いて、前記光路差を前記被測定物の温度に換算する温度換算手段とを有することを特徴とする。
請求項９記載の記憶媒体は、基板にプラズマ処理を施す基板処理装置のプラズマ処理室内に配置された基板又は板状物を被測定物とし、該被測定物に低コヒーレンス光を照射して該被測定物からの第１の反射光を受光すると共に、移動可能な反射手段に前記低コヒーレンス光を照射して該反射手段からの第２の反射光を受光する受光装置と、前記第１の反射光及び前記第２の反射光の干渉を発生させるために前記反射手段を移動させる移動制御装置と、前記干渉が発生したときの前記反射手段の位置に基づいて前記被測定物の物理量として温度を算出する物理量算出装置とを備える物理量測定装置を用いた基板処理装置における被測定物の物理量測定方法をコンピュータに実行させるプログラムを格納するコンピュータ読み取り可能な記憶媒体であって、前記プログラムは、前記反射手段が第１の方向に移動する場合において前記干渉が発生したときの前記反射手段の位置に関連する第１の干渉位置関連値を算出する第１の干渉位置関連値算出モジュールと、前記反射手段が前記第１の方向とは反対の第２の方向に移動する場合において前記干渉が発生したときの前記反射手段の位置に関連する第２の干渉位置関連値を算出する第２の干渉位置関連値算出モジュールと、前記第１の干渉位置関連値及び前記第２の干渉位置関連値の平均値を算出して、該第１の干渉位置関連値及び該第２の干渉位置関連値がそれぞれ前記受光装置の温度上昇から受ける影響を相殺する平均値算出モジュールと、前記平均値から光路差を算出する光路差算出モジュールと、前記光路差と前記被測定物の温度とを関係付けた温度換算用データベースを用いて、前記光路差を前記被測定物の温度に換算する温度換算モジュールとを有することを特徴とする。
請求項１０記載の記憶媒体は、基板にプラズマ処理を施す基板処理装置のプラズマ処理室内に配置された基板又は板状物を被測定物とし、該被測定物に低コヒーレンス光を照射して該被測定物からの第１の反射光を受光すると共に、移動可能な反射手段に前記低コヒーレンス光を照射して該反射手段からの第２の反射光を受光する受光装置と、前記第１の反射光及び前記第２の反射光の干渉を発生させるために前記反射手段を移動させる移動制御装置と、前記干渉が発生したときの前記反射手段の位置に基づいて前記被測定物の物理量として温度を算出する物理量算出装置とを備える物理量測定装置を用いた基板処理装置における被測定物の物理量測定方法をコンピュータに実行させるプログラムを格納するコンピュータ読み取り可能な記憶媒体であって、前記プログラムは、前記反射手段が第１の方向に移動する場合において前記干渉が発生したときの前記反射手段の位置に関連する第１の干渉位置関連値を算出する第１の干渉位置関連値算出モジュールと、前記反射手段が前記第１の方向に移動する間における第１の雰囲気温度変化率を算出する第１の温度変化率算出モジュールと、前記反射手段が前記第１の方向とは反対の第２の方向に移動する場合において前記干渉が発生したときの前記反射手段の位置に関連する第２の干渉位置関連値を算出する第２の干渉位置関連値算出モジュールと、前記反射手段が前記第２の方向に移動する間における第２の雰囲気温度変化率を算出する第２の温度変化率算出モジュールと、前記第１の雰囲気温度変化率に基づいて前記第１の干渉位置関連値を補正する第１の干渉位置関連値補正モジュールと、前記第２の雰囲気温度変化率に基づいて前記第２の干渉位置関連値を補正する第２の干渉位置関連値補正モジュールと、前記補正された第１の干渉位置関連値及び前記補正された第２の干渉位置関連値の平均値を算出して、該補正された第１の干渉位置関連値及び該補正された第２の干渉位置関連値がそれぞれ前記受光装置の温度上昇から受ける影響を相殺する平均値算出モジュールと、前記平均値から光路差を算出する光路差算出モジュールと、前記光路差と前記被測定物の温度とを関係付けた温度換算用データベースを用いて、前記光路差を前記被測定物の温度に換算する温度換算モジュールとを有することを特徴とする。
請求項１１記載の記憶媒体は、基板にプラズマ処理を施す基板処理装置のプラズマ処理室内に配置された基板又は板状物を被測定物とし、該被測定物に低コヒーレンス光を照射して該被測定物からの第１の反射光を受光すると共に、移動可能な反射手段に前記低コヒーレンス光を照射して該反射手段からの第２の反射光を受光する受光装置と、前記第１の反射光及び前記第２の反射光の干渉を発生させるために前記反射手段を移動させる移動制御装置と、前記干渉が発生したときの前記反射手段の位置に基づいて前記被測定物の物理量として温度を算出する物理量算出装置とを備える物理量測定装置を用いた基板処理装置における被測定物の物理量測定方法をコンピュータに実行させるプログラムを格納するコンピュータ読み取り可能な記憶媒体であって、前記プログラムは、前記反射手段が第１の方向に移動する場合において前記干渉が発生したときの前記反射手段の位置に関連する第１の干渉位置関連値を算出する第１の干渉位置関連値算出モジュールと、前記反射手段が前記第１の方向に移動する間における第１の雰囲気温度変化率を算出する第１の温度変化率算出モジュールと、前記反射手段が前記第１の方向とは反対の第２の方向に移動する場合において前記干渉が発生したときの前記反射手段の位置に関連する第２の干渉位置関連値を算出する第２の干渉位置関連値算出モジュールと、前記反射手段が前記第２の方向に移動する間における第２の雰囲気温度変化率を算出する第２の温度変化率算出モジュールと、前記第１の雰囲気温度変化率及び第２の雰囲気温度変化率が所定範囲内に含まれるか否かを判別する温度変化率判別モジュールと、前記第１の雰囲気温度変化率及び前記第２の雰囲気温度変化率が前記所定範囲内に含まれる場合に、前記第１の干渉位置関連値及び前記第２の干渉位置関連値の平均値を算出して該第１の干渉位置関連値及び該第２の干渉位置関連値がそれぞれ前記受光装置の温度上昇から受ける影響を相殺し、前記第１の雰囲気温度変化率又は前記第２の雰囲気温度変化率が前記所定範囲内に含まれない場合に、該第１の雰囲気温度変化率に基づいて前記第１の干渉位置関連値を補正し、且つ、該第２の雰囲気温度変化率に基づいて前記第２の干渉位置関連値を補正し、該補正された第１の干渉位置関連値及び該補正された第２の干渉位置関連値の平均値を算出して該補正された第１の干渉位置関連値及び該補正された第２の干渉位置関連値がそれぞれ前記受光装置の温度上昇から受ける影響を相殺する平均値算出モジュールと、前記平均値から光路差を算出する光路差算出モジュールと、前記光路差と前記被測定物の温度とを関係付けた温度換算用データベースを用いて、前記光路差を前記被測定物の温度に換算する温度換算モジュールとを有することを特徴とする。
請求項１記載の基板処理装置における被測定物の物理量測定方法、請求項１２記載の記憶媒体及び請求項１２記載の基板処理装置によれば、反射手段が第１の方向に移動する場合において算出された第１の干渉位置関連値と、反射手段が第１の方向とは反対の第２の方向に移動する場合において算出された第２の干渉位置関連値との平均値が算出され、算出された平均値が被測定物の温度に換算される。第２の方向に移動する移動手段の位置に基づいて算出された第２の干渉位置関連値は、第１の方向に移動する移動手段の位置に基づいて算出された第１の干渉位置関連値が雰囲気温度の変化から受ける影響とは反対の影響を、雰囲気温度の変化から受ける。したがって、第１の干渉位置関連値と第２の干渉位置関連値との平均値を算出することによって各干渉位置関連値が雰囲気温度の変化から受ける影響を相殺することができ、もって、被測定物の物理量としての温度を正確に測定することができる。
請求項２記載の基板処理装置における被測定物の物理量測定方法及び請求項１３記載の基板処理装置によれば、被測定物は板状物であり、第１の干渉位置関連値及び第２の干渉位置関連値はそれぞれ被測定物の厚さに対応する値であり、被測定物の厚さは被測定物の温度によって変化する。したがって、被測定物の温度をより正確に測定することができる。
請求項３記載の基板処理装置における被測定物の物理量測定方法及び請求項１４記載の基板処理装置によれば、第１の干渉位置関連値は、反射手段が第１の方向に移動する場合における、被測定物の裏面からの第１の反射光及び第２の反射光の干渉、並びに被測定物の表面からの第１の反射光及び第２の反射光の干渉が発生したときの反射手段の位置の差に対応し、第２の干渉位置関連値は、反射手段が第２の方向に移動する場合における、被測定物の表面からの第１の反射光及び第２の反射光の干渉、並びに被測定物の裏面からの第１の反射光及び第２の反射光の干渉が発生したときの反射手段の位置の差に対応するので、第１の干渉位置関連値及び第２の干渉位置関連値に基づいて被測定物の厚さを正確に測定することができる。
請求項４記載の基板処理装置における被測定物の物理量測定方法及び請求項１５記載の基板処理装置によれば、被測定物の表面及び裏面における複数測定箇所に対応する数だけ存在する第１の干渉位置関連値のうちから１つの第１の干渉位置関連値が選択され、被測定物の表面及び裏面における複数測定箇所に対応する数だけ存在する第２の干渉位置関連値のうちから１つの第２の干渉位置関連値が選択され、選択された第１の干渉位置関連値及び第２の干渉位置関連値に基づいて被測定物の厚さが算出される。したがって、他の変動要因の影響を受けにくい測定箇所の第１の干渉位置関連値及び第２の干渉位置関連値を選択することにより、被測定物の温度をさらに正確に測定することができる。
請求項５記載の基板処理装置における被測定物の物理量測定方法及び請求項１６記載の基板処理装置によれば、第１の方向に移動する反射手段の移動速度と、第２の方向に移動する反射手段の移動速度が同じであるので、第１の干渉位置関連値が雰囲気温度の変化から受ける影響の絶対量を、第２の干渉位置関連値が雰囲気温度の変化から受ける影響の絶対量と同じにすることができ、もって、被測定物の所定の物理量をより正確に測定することができる。
請求項６記載の基板処理装置における被測定物の物理量測定方法及び請求項１７記載の基板処理装置によれば、反射手段が第１の方向に移動する場合における、被測定物の裏面からの第１の反射光及び第２の反射光の干渉が発生するタイミング、並びに被測定物の表面からの第１の反射光及び第２の反射光の干渉が発生するタイミングの差と、反射手段が第２の方向に移動する場合における、被測定物の表面からの第１の反射光及び第２の反射光の干渉が発生するタイミング、並びに被測定物の裏面からの第１の反射光及び第２の反射光の干渉が発生するタイミングの差とが同じであるので、反射手段の移動速度が変化しても、第１の干渉位置関連値が雰囲気温度の変化から受ける影響の絶対量を、第２の干渉位置関連値が雰囲気温度の変化から受ける影響の絶対量と同じにすることができ、もって、被測定物の所定の物理量をより正確に測定することができる。
請求項７記載の基板処理装置における被測定物の物理量測定方法、請求項１０記載の記憶媒体及び請求項１８記載の基板処理装置によれば、反射手段が第１の方向に移動する場合において第１の干渉位置関連値及び第１の雰囲気温度変化率が算出され、反射手段が第１の方向とは反対の第２の方向に移動する場合において第２の干渉位置関連値及び第２の雰囲気温度変化率が算出され、第１の雰囲気温度変化率に基づいて第１の干渉位置関連値が補正され、且つ第２の雰囲気温度変化率に基づいて第２の干渉位置関連値が補正され、補正された第１の干渉位置関連値及び補正された第２の干渉位置関連値の平均値が算出され、算出された平均値が被測定物の温度に換算される。したがって、反射手段が第１の方向に移動する場合の雰囲気温度変化率が、反射手段が第２の方向に移動する場合の雰囲気温度変化率と異なったとしても、第１の干渉位置関連値及び第２の干渉位置関連値が雰囲気温度の変化から受ける影響をそれぞれ正確に除去することができ、もって、被測定物の物理量としての温度を正確に測定することができる。
請求項８記載の基板処理装置における被測定物の物理量測定方法、請求項１１記載の記憶媒体及び請求項１９記載の基板処理装置によれば、反射手段が第１の方向に移動する場合において第１の干渉位置関連値及び第１の雰囲気温度変化率が算出され、反射手段が第１の方向とは反対の第２の方向に移動する場合において第２の干渉位置関連値及び第２の雰囲気温度変化率が算出され、第１の雰囲気温度変化率及び第２の雰囲気温度変化率が所定範囲内に含まれる場合には、第１の干渉位置関連値及び第２の干渉位置関連値の平均値が算出され、算出された平均値は被測定物の温度に換算される。第１の雰囲気温度変化率又は第２の雰囲気温度変化率が所定範囲内に含まれない場合には、第１の雰囲気温度変化率に基づいて第１の干渉位置関連値が補正され、且つ第２の雰囲気温度変化率に基づいて第２の干渉位置関連値が補正される。第２の方向に移動する移動手段の位置に基づいて算出された第２の干渉位置関連値は、第１の方向に移動する移動手段の位置に基づいて算出された第１の干渉位置関連値が雰囲気温度の変化から受ける影響とは反対の影響を、雰囲気温度の変化から受ける。したがって、第１の干渉位置関連値と第２の干渉位置関連値との平均値を算出することによって各干渉位置関連値が雰囲気温度の変化から受ける影響を相殺することができる。また、反射手段が第１の方向に移動する場合の雰囲気温度変化率が、反射手段が第２の方向に移動する場合の雰囲気温度変化率と異なったとしても、第１の干渉位置関連値及び第２の干渉位置関連値が雰囲気温度の変化から受ける影響を正確に除去することができる。以上により、被測定物の所定の物理量を正確に測定することができる。さらに、雰囲気温度変化率の比較の結果に応じて所定の物理量の算出方法を変更するので、所定の物理量の測定を効率よく行うことができる。
以下、本発明の実施の形態について図面を参照しながら説明する。
まず、本発明の第１の実施の形態に係る基板処理装置における被測定物の物理量測定方法が適用される基板処理装置について説明する。
図１は、本発明の実施の形態に係る基板処理装置における被測定物の物理量測定方法が適用される基板処理装置の概略構成を示す断面図である。この基板処理装置としてのプラズマ処理装置は、基板としての半導体ウエハＷ（以下、単に「ウエハＷ」という。）（被測定物）にＲＩＥ（Reactive Ion Etching）処理やアッシング処理等のプラズマ処理を施すように構成されている。
図１において、プラズマ処理装置１０は、内壁にアルマイトコーティングが施されているアルミニウム製の円筒形状のチャンバ１１を有し、該チャンバ１１内には、例えば、直径が３００ｍｍのウエハＷを載置する載置台としての円柱状の載置台１２が配置されている。
プラズマ処理装置１０では、チャンバ１１の内側壁と載置台１２の側面とによって、載置台１２上方の気体分子をチャンバ１１の外へ排出する流路として機能する排気路１３が形成される。この排気路１３の途中にはプラズマの漏洩を防止する環状のバッフル板１４が配置される。また、排気路１３におけるバッフル板１４より下流の空間は、載置台１２の下方へ回り込み、可変式バタフライバルブである自動圧力制御弁（ＡＰＣバルブ：Automatic Pressure Control Valve）１５に連通する。ＡＰＣバルブ１５は、アイソレータバルブ（Isolator Valve）１６を介して真空引き用の排気ポンプであるターボ分子ポンプ（ＴＭＰ：Turbo Molecular Pump）１７に接続され、ＴＭＰ１７は、バルブ１８を介して排気ポンプであるドライポンプ（ＤＰ：Dry Pump）１９に接続されている。ＡＰＣバルブ１５、アイソレータバルブ１６、ＴＭＰ１７、バルブ１８及びＤＰ１９によって構成される排気流路（本排気ライン）は、ＡＰＣバルブ１５によってチャンバ１１内の圧力制御を行い、さらにＴＭＰ１７及びＤＰ１９によってチャンバ１１内をほぼ真空状態になるまで減圧する。
また、配管２０がＡＰＣバルブ１５及びアイソレータバルブ１６の間からバルブ２１を介してＤＰ１９に接続されている。配管２０及びバルブ２１によって構成される排気流路（バイパスライン）は、ＴＭＰ１７をバイパスして、ＤＰ１９によってチャンバ１１内を粗引きする。
載置台１２には下部電極用の高周波電源２２が給電棒２３及び整合器（Matcher）２４を介して接続されており、該下部電極用の高周波電源２２は、所定の高周波電力を載置台１２に供給する。これにより、載置台１２は下部電極として機能する。また、整合器２４は、載置台１２からの高周波電力の反射を低減して高周波電力の載置台１２への供給効率を最大にする。
載置台１２の内部上方には、導電膜からなる円板状のＥＳＣ電極板２５が配置されている。ＥＳＣ電極板２５には直流電源２６が電気的に接続されている。ウエハＷは、直流電源２６からＥＳＣ電極板２５に印加された直流電圧により発生するクーロン力又はジョンソン・ラーベック(Johnsen-Rahbek)力によって載置台１２の上面に吸着保持される。また、載置台１２の上方には、載置台１２の上面に吸着保持されたウエハＷの周りを囲うように円環状のフォーカスリング２７が配設される。このフォーカスリング２７は、シリコン、ＳｉＣ（炭化珪素）又はＱｚ（クォーツ）からなり、後述する処理空間Ｓに露出して該処理空間ＳのプラズマをウエハＷの表面に向けて収束し、プラズマ処理の効率を向上させる。
また、載置台１２の内部には、例えば、円周方向に延在する環状の冷媒室２８が設けられる。この冷媒室２８には、チラー（chiller）ユニット（図示せず）から冷媒用配管２９を介して所定温度の冷媒、例えば、冷却水又はガルデン（登録商標）が循環供給され、当該冷媒の温度によって載置台１２、ひいてはその上面に吸着保持されたウエハＷの温度が制御される。
載置台１２の上面のウエハＷが吸着保持される部分（以下、「吸着面」という。）には、ウエハＷに対向する複数の伝熱ガス供給孔３０が開口している。これらの伝熱ガス供給孔３０は、載置台１２内部に配置された伝熱ガス供給ライン３１を介して伝熱ガス供給部３２に接続され、該伝熱ガス供給部３２は伝熱ガスとしてのヘリウム（Ｈｅ）ガスを、伝熱ガス供給孔３０を介して吸着面及びウエハＷの裏面の間隙に供給する。これらの伝熱ガス供給孔３０、伝熱ガス供給ライン３１、並びに伝熱ガス供給部３２は伝熱ガス供給装置を構成する。なお、バックサイドガスの種類は、ヘリウムに限られることはなく、窒素（Ｎ２）、アルゴン（Ａｒ）、クリプトン（Ｋｒ）、キセノン（Ｘｅ）等の不活性ガス、又は酸素（Ｏ２）等であってもよい。
また、載置台１２の吸着面には、載置台１２の上面から突出自在なリフトピンとしてのプッシャーピン３３が３本配置されている。これらのプッシャーピン３３は、モータ（図示せず）にボールねじ（図示せず）を介して接続され、該ボールねじによって直線運動に変換されたモータの回転運動に起因して吸着面から自在に突出する。ウエハＷにプラズマ処理を施すためにウエハＷを吸着面に吸着保持するときには、プッシャーピン３３は載置台１２に収容され、プラズマ処理が施されたウエハＷをチャンバ１１から搬出するときには、プッシャーピン３３は載置台１２の上面から突出してウエハＷを載置台１２から離間させて上方へ持ち上げる。
さらに、載置台１２の吸着面には、ウエハＷの温度（所定の物理量）を測定するために用いる、後述の図２に示す、測温用孔５９が開口している。
チャンバ１１の天井部には、載置台１２と対向するようにガス導入シャワーヘッド３４が配置されている。ガス導入シャワーヘッド３４には整合器３５を介して上部電極用の高周波電源３６が接続されており、上部電極用の高周波電源３６は所定の高周波電力をガス導入シャワーヘッド３４に供給するので、ガス導入シャワーヘッド３４は上部電極として機能する。なお、整合器３５の機能は上述した整合器２４の機能と同じである。
ガス導入シャワーヘッド３４は、多数のガス穴３７を有する天井電極板３８と、該天井電極板３８を着脱可能に支持する電極支持体３９とを有する。また、該電極支持体３９の内部にはバッファ室４０が設けられ、このバッファ室４０には処理ガス供給部（図示せず）からの処理ガス導入管４１が接続されている。この処理ガス導入管４１の途中には配管インシュレータ４２が配置されている。この配管インシュレータ４２は絶縁体からなり、ガス導入シャワーヘッド３４へ供給された高周波電力が処理ガス導入管４１を介して処理ガス供給部へリークするのを防止する。ガス導入シャワーヘッド３４は、処理ガス導入管４１からバッファ室４０へ供給された処理ガスを、ガス穴３７を経由してチャンバ１１内へ供給する。
また、チャンバ１１の側壁には、プッシャーピン３３によって載置台１２から上方へ持ち上げられたウエハＷの高さに対応する位置にウエハＷの搬出入口４３が設けられ、搬出入口４３には、該搬出入口４３を開閉するゲートバルブ４５が取り付けられている。
このプラズマ処理装置１０のチャンバ１１内では、上述したように、載置台１２及びガス導入シャワーヘッド３４に高周波電力を供給して、載置台１２及びガス導入シャワーヘッド３４の間の処理空間Ｓに高周波電力を印加することにより、該処理空間Ｓにおいてガス導入シャワーヘッド３４から供給された処理ガスから高密度のプラズマを発生させ、該プラズマによってウエハＷにプラズマ処理を施す。
具体的には、このプラズマ処理装置１０では、ウエハＷにプラズマ処理を施す際、先ずゲートバルブ４５を開弁し、加工対象のウエハＷをチャンバ１１内に搬入し、さらに、直流電圧をＥＳＣ電極板２５に印加することにより、搬入されたウエハＷを載置台１２の吸着面に吸着保持する。また、ガス導入シャワーヘッド３４より処理ガス（例えば、所定の流量比率のＣＦ４ガス、Ｏ２ガス及びＡｒガスから成る混合ガス）を所定の流量および流量比でチャンバ１１内に供給すると共に、ＡＰＣバルブ１５等によりチャンバ１１内の圧力を所定値に制御する。さらに、載置台１２及びガス導入シャワーヘッド３４によりチャンバ１１内の処理空間Ｓに高周波電力を印加する。これにより、ガス導入シャワーヘッド３４から導入された処理ガスを処理空間Ｓにおいてプラズマにし、該プラズマをフォーカスリング２７によってウエハＷの表面に収束し、ウエハＷの表面を物理的又は化学的にエッチングする。
なお、上述したプラズマ処理装置１０の各構成要素の動作は、コンピュータ等の制御部（図示しない）がプラズマ処理に対応するプログラムに応じて制御する。
図２は、図１のプラズマ処理装置におけるウエハの温度を測定する温度測定装置の概略構成を示すブロック図である。
図２において、温度測定装置４６（物理量測定装置）は、プラズマ処理装置１０におけるウエハＷ等に低コヒーレンス光を照射し且つ該低コヒーレンス光の反射光を受光する低コヒーレンス光光学系４７（受光装置）と、該低コヒーレンス光光学系４７が受光した反射光に基づいてウエハ等の温度を算出する温度算出装置４８（物理量算出装置）とを備える。低コヒーレンス光とは、１つの光源から照射されてその後２つに分割された場合に、該２つの光の波連が重なりにくい（２つの光が干渉しにくい）光であり、可干渉距離（コヒーレンス長）が短い光である。
低コヒーレンス光光学系４７は、低コヒーレンス光源としてのＳＬＤ（Super Luminescent Diode）４９と、該ＳＬＤ４９に接続された２×２のスプリッタとして機能する光ファイバカプラ５０と、該光ファイバカプラ５０に接続されたコリメートファイバ５１，５２と、光ファイバカプラ５０に接続された受光素子としての光検出器（ＰＤ：Photo Detector）５３と、各構成要素間をそれぞれ接続する光ファイバ５４ａ，５４ｂ，５４ｃ，５４ｄとを備える。
ＳＬＤ４９は、例えば、中心波長が１．５５μｍ又は１．３１μｍであって、コヒーレンス長が約５０μｍの低コヒーレンス光を最大出力１．５ｍＷで照射する。光ファイバカプラ５０はＳＬＤ４９からの低コヒーレンス光を２つに分割し、該分割された２つの低コヒーレンス光をそれぞれ光ファイバ５４ｂ，５４ｃを介してコリメートファイバ５１，５２に伝送する。コリメートファイバ５１，５２は、光ファイバカプラ５０によって分けられた低コヒーレンス光（後述する測定光６４及び参照光６５）をウエハＷの裏面及び後述する参照ミラー５５の反射面に対して垂直に照射するコリメータから成る。ＰＤ５３はＧｅフォトダイオードから成る。
また、低コヒーレンス光光学系４７は、コリメートファイバ５２の前方に配置された参照ミラー５５（反射手段）と、参照ミラー５５をコリメートファイバ５２からの低コヒーレンス光の照射方向に沿うようにステッピングモータ（図示しない）によって水平移動させる参照ミラー駆動ステージ５６と、該参照ミラー駆動ステージ５６のステッピングモータを駆動するモータドライバ５７（移動制御装置）と、ＰＤ５３に接続されて該ＰＤ５３からの出力信号を増幅させるアンプ５８とを備える。参照ミラー５５は反射面を有するコーナキューブプリズム又は平面ミラーから成る。
コリメートファイバ５１は、載置台１２の測温用孔５９を介してウエハＷの裏面に対向するように配置され、該測温用孔５９を介して被温度測定物であるウエハＷの裏面に向けて光ファイバカプラ５０によって分けられた低コヒーレンス光（後述する測定光６４）を照射すると共に、ウエハＷからの低コヒーレンス光の反射光（後述する反射光６６ａ、及び反射光６６ｂ）を受光してＰＤ５３に伝送する。
コリメートファイバ５２は、参照ミラー５５に向けて光ファイバカプラ５０によって分けられた低コヒーレンス光（後述する参照光６５）を照射すると共に、参照ミラー５５からの低コヒーレンス光の反射光（後述する反射光６８）を受光してＰＤ５３に伝送する。
参照ミラー駆動ステージ５６は、参照ミラー５５を図２に示す矢印方向Ａに、すなわち、参照ミラー５５の反射面がコリメートファイバ５２からの照射光に対して常に垂直となるように水平移動させる。参照ミラー５５は矢印Ａの方向（コリメートファイバ５２からの低コヒーレンス光の照射方向）に沿って往復移動可能である。
温度算出装置４８は、例えば、コンピュータからなり、温度算出装置４８全体を制御するＣＰＵ６０と、参照ミラー５５を移動させるステッピングモータをモータドライバ５７を介して制御するモータコントローラ６１（移動制御装置）と、低コヒーレンス光光学系４７のアンプ５８を介して入力されたＰＤ５３の出力信号を、モータコントローラ６１からモータドライバ５７へ出力される制御信号（例えば駆動パルス）に同期してアナログデジタル変換するＡ／Ｄ変換器６２と、載置台１２に配置された各作動部を制御する載置台コントローラ６３とを備える。載置台コントローラ６３は、高周波電源２２から供給される高周波電力、伝熱ガス供給部３２から供給されるバックサイドガスの温度、流量、及び圧力、冷媒室２８に循環供給される冷媒の温度、並びに、ＥＳＣ電極板２５に印加される直流電圧等を制御する。
図３は、図２における低コヒーレンス光光学系の温度測定動作を説明するための図である。
低コヒーレンス光光学系４７は、マイケルソン干渉計の構造を基本構造として有する低コヒーレンス干渉計を利用した光学系であり、図３に示すように、ＳＬＤ４９から照射された低コヒーレンス光は、スプリッタとして機能する光ファイバカプラ５０によって測定光６４と参照光６５とに分けられ、測定光６４は被温度測定物であるウエハＷに向けて照射され、参照光６５は参照ミラー５５に向けて照射される。
ウエハＷに照射された測定光６４はウエハＷの裏面及び表面のそれぞれにおいて反射し、ウエハＷの裏面からの反射光６６ａ（第１の反射光）及びウエハＷの表面からの反射光６６ｂ（第１の反射光）は同一光路６７で光ファイバカプラ５０に入射する。また、参照ミラー５５に照射された参照光６５は反射面において反射し、該反射面からの反射光６８（第２の反射光）も光ファイバカプラ５０に入射する。ここで、上述したように、参照ミラー５５は参照光６５の照射方向に沿うように水平移動するため、低コヒーレンス光光学系４７は参照光６５及び反射光６８の光路長を変化させることができる。
参照ミラー５５を水平移動させて参照光６５及び反射光６８の光路長を変化させた場合、測定光６４及び反射光６６ａの光路長が参照光６５及び反射光６８の光路長と一致したときに、反射光６６ａと反射光６８とは干渉を起こす。また、測定光６４及び反射光６６ｂの光路長が参照光６５及び反射光６８の光路長と一致したときに、反射光６６ｂと反射光６８とは干渉を起こす。これらの干渉はＰＤ５３によって検出される。ＰＤ５３は干渉を検出すると出力信号を出力する。
図４は、図３におけるＰＤによって検出されるウエハからの反射光と参照ミラーからの反射光との干渉波形を示すグラフであり、（Ａ）はウエハの温度変化前に得られる干渉波形を示し、（Ｂ）はウエハの温度変化後に得られる干渉波形を示す。なお、図４（Ａ），（Ｂ）では縦軸が干渉強度を示し、横軸が参照ミラー５５が所定の基点から水平移動した距離（以下、単に「参照ミラー移動距離」という。）を示す。
図４（Ａ）のグラフに示すように、参照ミラー５５からの反射光６８がウエハＷの裏面からの反射光６６ａと干渉を起こすと、例えば、干渉位置Ａ（干渉強度のピーク位置：約４２５μｍ）を中心とする幅約８０μｍに亘る干渉波形６９が検出される。また、参照ミラー５５からの反射光６８がウエハＷの表面からの反射光６６ｂと干渉を起こすと、例えば、干渉位置Ｂ（干渉強度のピーク位置：約３２８５μｍ）を中心とする幅約８０μｍに亘る干渉波形７０が検出される。干渉位置Ａは測定光６４及び反射光６６ａの光路長に対応し、干渉位置Ｂは測定光６４及び反射光６６ｂの光路長に対応するため、干渉位置Ａ及び干渉位置Ｂの差Ｄは反射光６６ａの光路長と反射光６６ｂの光路長との差（以下、単に「光路長差」という。）に対応する。反射光６６ａの光路長と反射光６６ｂの光路長との差はウエハＷの光学的厚さに対応するため、干渉位置Ａ及び干渉位置Ｂの差ＤはウエハＷの光学的厚さに対応する。すなわち、反射光６８及び反射光６６ａ、並びに反射光６８及び反射光６６ｂの干渉を検出することによってウエハＷの光学的厚さを計測することができる。
ここで、ウエハＷに温度変化が生じると、ウエハＷの厚さが熱膨張（圧縮）によって変化すると共に屈折率も変化するために、測定光６４及び反射光６６ａの光路長、並びに測定光６４及び反射光６６ｂの光路長も変化する。したがって、ウエハＷの温度変化が生じた後は、熱膨張等によってウエハＷの光学的厚さが変化し、反射光６８と反射光６６ａの干渉位置Ａ、及び反射光６８と反射光６６ｂの干渉位置Ｂが図４（Ａ）に示す各干渉位置から変化する。具体的には、図４（Ｂ）のグラフに示すように、干渉位置Ａ及び干渉位置Ｂは図４（Ａ）に示す各干渉位置から移動する。干渉位置Ａ及び干渉位置ＢはウエハＷの温度に応じて移動するため、干渉位置Ａ及び干渉位置Ｂの差Ｄ、引いては、光路長差を算出し、該光路長差に基づいてウエハＷの温度を測定することができる。なお、光路長の変化要因としては上述したウエハＷの光学的厚さの変化の他、低コヒーレンス光光学系４７の各構成要素の位置変化（伸び等）が挙げられる。
本実施の形態では、ウエハＷの温度を測定する前に、光路長差とウエハＷの温度とを関係付けた温度換算用データベース、例えば、ウエハＷの温度及び光路長差を各軸とするテーブル形式のデータベースや、ウエハＷの温度及び光路長差の回帰式を予め準備して温度算出装置４８のメモリ（図示しない）等に格納しておく。そして、ウエハＷの温度を測定するときには、まず、低コヒーレンス光光学系４７がＰＤ５３の出力信号、すなわち、図４に示す干渉位置Ａ及び干渉位置Ｂを示す信号を温度算出装置４８に入力する。次いで、温度算出装置４８は入力された信号から光路長差を算出し、さらに、光路長差を温度換算用データベースに基づいて温度に換算する。これにより、ウエハＷの温度を非接触で且つ高い精度で測定することができる。
ところで、測定光６４及び反射光６６ａの光路は光ファイバ５４ｂ及びコリメートファイバ５１からウエハＷの裏面までの空間からなり、測定光６４及び反射光６６ｂの光路は光ファイバ５４ｂ、コリメートファイバ５１からウエハＷの裏面までの空間、及びウエハＷからなる。したがって、光ファイバ５４ｂの周辺雰囲気の温度変化によって光ファイバ５４ｂの温度が変化して光ファイバ５４ｂの長さ及び屈折率が変化する場合、光路長差を正確に計測することができない場合がある。なお、光ファイバ５４ｂの周辺雰囲気の温度変化の傾向は安定していることが多く、例えば、光ファイバ５４ｂの周辺雰囲気の温度は一定の速度で上昇することが多い。したがって、光ファイバ５４ｂの温度も一定の速度で上昇することが多い。
図５は、ウエハの温度が変化する場合において参照ミラーを図２における矢印Ａの方向に沿って往復移動させたときの各干渉位置の移動を示す図である。図５では、光ファイバ５４ｂの温度が一定の速度で上昇するものとする。
図５には、参照ミラー５５をコリメートファイバ５２から遠ざかる方向に移動させる場合（以下、「往行程」という。）において参照ミラー５５からの反射光６８とウエハＷの裏面からの反射光６６ａとの干渉を検出するタイミング（以下、「タイミングＡ」という。）における干渉波形６９，７０、往行程において参照ミラー５５からの反射光６８とウエハＷの表面からの反射光６６ｂとの干渉を検出するタイミング（以下、「タイミングＢ」という。）における干渉波形６９，７０、遠ざけた参照ミラー５５をコリメートファイバ５２に近づける方向に移動させる場合（以下、「復行程」という。）において参照ミラー５５からの反射光６８とウエハＷの表面からの反射光６６ｂとの干渉を検出するタイミング（以下、「タイミングＣ」という。）における干渉波形６９，７０、並びに、復行程において参照ミラー５５からの反射光６８とウエハＷの裏面からの反射光６６ａとの干渉を検出するタイミング（以下、「タイミングＤ」という。）における干渉波形６９，７０が示される。
往行程において、タイミングＡではウエハＷの裏面に対応する干渉波形６９が検出されてその中心位置である、図４（Ａ），（Ｂ）に示す干渉位置Ａが計測される。この後にウエハＷの表面に対応する干渉波形７０を検出するためには、参照ミラー５５が、凡そウエハＷの厚さに対応する光路長分だけ矢印Ａの方向に沿ってコリメートファイバ５２から遠ざかる方向に移動する必要がある。このときの参照ミラー５５の移動には所定の時間を有する。一方、該所定の時間においても光ファイバ５４ｂの温度は一定の速度で上昇するため、光ファイバ５４ｂの長さが長くなると共に屈折率も変化し、その結果、測定光６４及び反射光６６ｂの光路長が延伸される。光路長が延伸されるとウエハＷの表面からの反射光６６ｂ及び参照ミラー５５からの反射光６８の干渉波形７０の中心位置である干渉位置Ｂ（図４（Ａ），（Ｂ）参照。）が参照ミラー移動距離に関して増加するように移動する。したがって、タイミングＢにおいて干渉波形７０を検出した場合の干渉位置Ｂには光路長の延伸の影響が含まれる。具体的には、光路長差を算出するためにタイミングＡにおける干渉位置Ａ及びタイミングＢにおける干渉位置Ｂの差Ｄ’を算出した場合、該差Ｄ’はウエハＷの厚さに正確に対応する干渉位置Ａ及び干渉位置Ｂの差Ｄ、光路長の延伸量ΔＤを加算したものになる。
復行程において、タイミングＣではウエハＷの表面に対応する干渉波形７０が検出されてその中心位置である干渉位置Ｂが計測される。この後にウエハＷの裏面に対応する干渉波形６９を検出するためには、参照ミラー５５が、凡そウエハＷの厚さに対応する光路長分だけ矢印Ａの方向に沿ってコリメートファイバ５２に近づく方向に移動する必要がある。このときも参照ミラー５５の移動には所定の時間を有するため、測定光６４及び反射光６６ａの光路長が延伸される。光路長が延伸されるとウエハＷの裏面からの反射光６６ａ及び参照ミラー５５からの反射光６８の干渉波形６９の中心位置である干渉位置Ａが参照ミラー移動距離に関して増加するように移動する。したがって、タイミングＤにおいて干渉波形６９を検出した場合の干渉位置Ａには光路長の延伸の影響が含まれる。具体的には、光路長差を算出するためにタイミングＣにおける干渉位置Ｂ及びタイミングＤにおける干渉位置Ａの差Ｄ’’を算出した場合、該差Ｄ’はウエハＷの厚さに正確に対応する干渉位置Ａ及び干渉位置Ｂの差Ｄから光路長の延伸量ΔＤを減算したものになる。
すなわち、復行程におけるタイミングＣにおける干渉位置Ｂ及びタイミングＤにおける干渉位置Ａの差Ｄ’’は、往行程におけるタイミングＡにおける干渉位置Ａ及びタイミングＢにおける干渉位置Ｂの差Ｄ’が光ファイバ５４ｂの一定速度での温度上昇から受ける影響（光路長の延伸量ΔＤの加算）とは反対の影響（光路長の延伸量ΔＤの減算）を受けることになる。なお、復行程における参照ミラー５５の移動速度を往行程における参照ミラー５５の移動速度と同じにした場合、復行程における光路長の延伸量の絶対量（｜ΔＤ｜）は往行程における光路長の延伸量の絶対量（｜ΔＤ｜）と同じになる。
以上説明したように、光ファイバ５４ｂの温度が変化する場合には、光路長が該温度の変化の影響を受けるため、光路長差を正確に計測することができない。本実施の形態に係る基板処理装置における被測定物の物理量測定方法では、これに鑑みて、タイミングＡにおける干渉位置Ａ及びタイミングＢにおける干渉位置Ｂの差Ｄ’と、タイミングＣにおける干渉位置Ｂ及びタイミングＤにおける干渉位置Ａの差Ｄ’’との平均値を算出する。
図６は、本実施の形態におけるウエハの温度測定処理のフローチャートである。
図６において、ＣＰＵ６０は、まず、参照ミラー５５をコリメートファイバ５２から遠ざかる方向（第１の方向）に移動させて、往行程における干渉位置Ａ及び干渉位置ＢをそれぞれタイミングＡ及びタイミングＢで計測し（ステップＳ６０１）、タイミングＡにおける干渉位置Ａ及びタイミングＢにおける干渉位置Ｂの差（以下、「往行程干渉位置差」という。）Ｄ’（ 第１の干渉位置関連値）を算出する（ステップＳ６０２）。
次いで、遠ざけた参照ミラー５５をコリメートファイバ５２に近づける方向（第２の方向）に移動させる。このときの参照ミラー５５の移動速度は往行程における移動速度と同じに設定される。復行程における干渉位置Ｂ及び干渉位置ＡをそれぞれタイミングＣ及びタイミングＤで計測し（ステップＳ６０３）、タイミングＣにおける干渉位置Ｂ及びタイミングＤにおける干渉位置Ａの差（以下、「復行程干渉位置差」という。）Ｄ’’（ 第２の干渉位置関連値）を算出する（ステップＳ６０４）。
次いで、往行程干渉位置差Ｄ’及び復行程干渉位置差Ｄ’’の平均値を算出し（ステップＳ６０５）、さらに、該平均値から光路長差を求め、該光路長差及びメモリに格納されている温度換算用データベースに基づいてウエハＷの温度を算出し（ステップＳ６０６）、本処理を終了する。これにより、ウエハＷの温度が測定される。
上述した図６の処理によれば、往行程において算出された往行程干渉位置差Ｄ’と、復行程において算出された復行程干渉位置差Ｄ’’との平均値が算出される。復行程において算出された復行程干渉位置差Ｄ’’は、往行程において算出された往行程干渉位置差Ｄ’が光ファイバ５４ｂの温度上昇から受ける影響（光路長の延伸量ΔＤの加算）とは反対の影響（光路長の延伸量ΔＤの減算）を、光ファイバ５４ｂの温度上昇から受ける。したがって、往行程干渉位置差Ｄ’と復行程干渉位置差Ｄ’との平均値を算出することによって各干渉位置差が光ファイバ５４ｂの温度上昇から受ける影響を相殺することができ、もって、往行程干渉位置差Ｄ’と復行程干渉位置差Ｄ’’との平均値から光路長差を正確に求めることができ、その結果、ウエハＷの温度を正確に測定することができる。なお、上述した図６の処理を実行するために、温度測定装置４６を従来の基板処理装置における温度測定装置から変更する必要はないため、基板処理装置１０のコストの上昇を防ぐことができる。
また、上述した図６の処理では、往行程における参照ミラー５５の移動速度と、復行程における参照ミラー５５の移動速度が同じであるので、往行程において算出された復行程干渉位置差Ｄ’’が光ファイバ５４ｂの温度上昇から受ける影響の絶対量（｜ΔＤ｜）を、復行程において算出された往行程干渉位置差Ｄ’が同温度上昇から受ける影響の絶対量（｜ΔＤ｜）と同じにすることができ、もって、ウエハＷの温度をより正確に測定することができる。
なお、上述した図６の処理では、往行程における参照ミラー５５の移動速度と、復行程における参照ミラー５５の移動速度が同じであるが、参照ミラー５５の移動速度は往行程及び復行程において同じでなくてもよく、さらには、一定でなくてもよい。但し、この場合、タイミングＡ及びタイミングＢの差とタイミングＣ及びタイミングＤの差とが同じであるのが好ましい。これによっても、往行程において算出された復行程干渉位置差Ｄ’’が光ファイバ５４ｂの温度上昇から受ける影響の絶対量を、復行程において算出された往行程干渉位置差Ｄ’が同温度上昇から受ける影響の絶対量と同じにすることができ、もって、ウエハＷの温度をより正確に測定することができる。
次に、本発明の第２の実施の形態に係る基板処理装置における被測定物の物理量測定方法について説明する。
上述したように、光ファイバ５４ｂの周辺雰囲気の温度変化の傾向は安定していることが多いが、偶発的な要因によって温度変化の傾向が不安点になる場合がある。例えば、光ファイバ５４ｂの周辺雰囲気の温度の上昇速度が変化し、これにより、光ファイバ５４ｂの温度の上昇速度が変化することがある。本実施の形態に係る基板処理装置における被測定物の物理量測定方法では、これに鑑みて、往行程干渉位置差Ｄ’と復行程干渉位置差Ｄ’’とをそれぞれ個別に補正する。
本実施の形態は、その構成や作用が上述した第１の実施の形態と基本的に同じであり、往行程干渉位置差Ｄ’と復行程干渉位置差Ｄ’’とをそれぞれ個別に補正する点で第１の実施の形態と異なるのみである。したがって、重複した構成、作用については説明を省略し、以下に異なる構成、作用についての説明を行う。
図７は、本実施の形態におけるウエハの温度測定処理のフローチャートである。
図７において、ＣＰＵ６０は、まず、参照ミラー５５をコリメートファイバ５２から遠ざかる方向に移動させて、往行程における干渉位置Ａ及び干渉位置ＢをそれぞれタイミングＡ及びタイミングＢで計測し（ステップＳ７０１）、往行程干渉位置差Ｄ’を算出する（ステップＳ７０２）。また、このとき、ＣＰＵ６０は、光ファイバ５４ｂの周辺雰囲気の温度を気温計等の測温装置（図示しない）によってタイミングＡ及びタイミングＢで計測し、タイミングＡからタイミングＢまでの光ファイバ５４ｂの周辺雰囲気の温度変化率（以下、「往行程雰囲気温度変化率」という。）（第１の雰囲気温度変化率）を算出する（ステップＳ７０３）。
次いで、遠ざけた参照ミラー５５をコリメートファイバ５２に近づける方向に移動させる。復行程における干渉位置Ｂ及び干渉位置ＡをそれぞれタイミングＣ及びタイミングＤで計測し（ステップＳ７０４）、復行程干渉位置差Ｄ’’を算出する（ステップＳ７０５）。また、このときも、ＣＰＵ６０は、光ファイバ５４ｂの周辺雰囲気の温度をタイミングＣ及びタイミングＤで計測し、タイミングＣからタイミングＤまでの光ファイバ５４ｂの周辺雰囲気の温度変化率（以下、「復行程雰囲気温度変化率」という。）（第２の雰囲気温度変化率）を算出する（ステップＳ７０６）。
次いで、タイミングＡからタイミングＢまでの時間と往行程雰囲気温度変化率とに基づいて、往行程における光路長の延伸分を算出し、該算出された往行程における光路長の延伸分を往行程干渉位置差Ｄ’から減算することにより、往行程干渉位置差Ｄ’を補正する（ステップＳ７０７）。
また、タイミングＣからタイミングＤまでの時間と復行程雰囲気温度変化率とに基づいて、復行程における光路長の延伸分を算出し、該算出された復行程における光路長の延伸分を復行程干渉位置差Ｄ’’に加算することにより、復行程干渉位置差Ｄ’’を補正する（ステップＳ７０８）。
次いで、補正された往行程干渉位置差Ｄ’及び補正された復行程干渉位置差Ｄ’’の平均値を算出し（ステップＳ７０９）、さらに、該平均値から光路長差を求め、該光路長差及びメモリに格納されている温度換算用データベースに基づいてウエハＷの温度を算出し（ステップＳ７１０）、本処理を終了する。
上述した図７の処理によれば、往行程において往行程干渉位置差Ｄ’及び往行程雰囲気温度変化率が算出され、復行程において復行程干渉位置差Ｄ’’及び復行程雰囲気温度変化率が算出され、往行程雰囲気温度変化率に基づいて往行程干渉位置差Ｄ’が補正され、且つ復行程雰囲気温度変化率に基づいて復行程干渉位置差Ｄ’’が補正される。したがって、往行程雰囲気温度変化率が復行程雰囲気温度変化率と異なったとしても、往行程干渉位置差Ｄ’及び復行程干渉位置差Ｄ’’がそれぞれ光ファイバ５４ｂの温度変化から受ける影響を正確に除去することができ、もって、ウエハＷの温度を正確に測定することができる。
また、上述した図７の処理では、補正された往行程干渉位置差Ｄ’及び補正された復行程干渉位置差Ｄ’’の平均値が算出され、該算出された平均値がウエハＷの温度に換算されるので、各干渉位置差が光ファイバ５４ｂの周辺雰囲気の温度変化から受ける影響が残っていたとしても、これらを相殺することができ、もって、ウエハＷの温度を確実且つ正確に測定することができる。
上述した図７の処理では、補正された往行程干渉位置差Ｄ’及び補正された復行程干渉位置差Ｄ’’の平均値を算出し、算出された平均値をウエハＷの温度に換算したが、往行程雰囲気温度変化率及び復行程雰囲気温度変化率を比較して、より小さい雰囲気温度変化率に対応する補正後の干渉位置差を選択し、該選択された補正後の干渉位置差をウエハＷの温度に換算してもよい。これにより、光ファイバ５４ｂの周辺雰囲気の温度変化から受ける影響が小さい補正後の干渉位置差に基づいてウエハＷの温度を測定することができ、もって、ウエハＷの温度を確実且つ正確に測定することができる。
光ファイバ５４ｂは樹脂等によって被覆されるため、光ファイバ５４ｂの周辺雰囲気の温度変化と光ファイバ５４ｂの温度変化との間には時間差が発生し、光ファイバ５４ｂの周辺雰囲気の温度変化に基づいて算出される光路長の伸びと、実際の光ファイバ５４ｂの光路長の伸びとが異なることがある。具体的には、図８のグラフに示すように、一点鎖線で示される実際の光ファイバ５４ｂの光路長は、光ファイバ５４ｂの周辺雰囲気の温度変化に基づいて算出される光路長よりＴ時間だけ遅れて伸びることがある。この場合、上述したステップ７０３で計測された往行程雰囲気変化率に基づいて算出される光路長の延伸分は不正確なものとなる。本実施の形態では、これに鑑みて、光ファイバ５４ｂの周辺雰囲気の温度変化に基づいて算出される光路長の伸びと実際の光ファイバ５４ｂの光路長の伸びとの関係を予めメモリに格納し、該関係に基づいて往行程における干渉位置Ａ及び干渉位置Ｂ、並びに復行程における干渉位置Ｂ及び干渉位置Ａを補正してもよい。これにより、光ファイバ５４ｂの周辺雰囲気の温度変化と光ファイバ５４ｂの温度変化との間の時間差による影響を排除することができ、もって、ウエハＷの温度をさらに確実且つ正確に測定することができる。
また、光ファイバ５４ｂの伸びが外的要因等によって光ファイバ５４ｂの周辺雰囲気の温度変化に対応しない（追従しない）場合がある。本実施の形態では、これに鑑みて、ウエハＷの温度を測定する毎に往行程干渉位置差Ｄ’や復行程干渉位置差Ｄ’’をメモリに格納し、新たにウエハＷの温度を測定する際、図９のグラフに破線で示されるような干渉位置差の変化履歴を往行程干渉位置差Ｄ’及び復行程干渉位置差Ｄ’’のそれぞれについて作成し、実線で示される干渉位置差の移動平均をそれぞれ求め、新たにウエハＷの温度を測定する際における往行程干渉位置差Ｄ’や復行程干渉位置差Ｄ’’が各干渉位置差の移動平均から大きく逸脱しているか否かを判断し、大きく逸脱する場合にはウエハＷの温度の測定を中断若しくはスキップするのが好ましい。これにより、光ファイバ５４ｂの周辺雰囲気の温度変化に対応しない光ファイバ５４ｂの伸びに基づいてウエハＷの温度が測定されるのを防止することができ、もって、ウエハＷの温度を確実且つ正確に測定することができる。
次に、本発明の第３の実施の形態に係る基板処理装置における被測定物の物理量測定方法について説明する。
本実施の形態は、その構成や作用が上述した第１の実施の形態と基本的に同じであり、往行程雰囲気温度変化率や復行程雰囲気温度変化率に基づいて光路長差の求め方を変更する点で第１の実施の形態と異なるのみである。したがって、重複した構成、作用については説明を省略し、以下に異なる構成、作用についての説明を行う。
図１０は、本実施の形態におけるウエハの温度測定処理のフローチャートである。
図１０において、ＣＰＵ６０は、まず、参照ミラー５５をコリメートファイバ５２から遠ざかる方向に移動させて、往行程における干渉位置Ａ及び干渉位置ＢをそれぞれタイミングＡ及びタイミングＢで計測し（ステップＳ１００１）、往行程干渉位置差Ｄ’を算出すする（ステップＳ１００２）。また、光ファイバ５４ｂの周辺雰囲気の温度をタイミングＡ及びタイミングＢで計測し、往行程雰囲気温度変化率を算出する（ステップＳ１００３）。
次いで、遠ざけた参照ミラー５５をコリメートファイバ５２に近づける方向に移動させる。復行程における干渉位置Ｂ及び干渉位置ＡをそれぞれタイミングＣ及びタイミングＤで計測し（ステップＳ１００４）、復行程干渉位置差Ｄ’’を算出する（ステップＳ１００５）。また、光ファイバ５４ｂの周辺雰囲気の温度をタイミングＣ及びタイミングＤで計測し、復行程雰囲気温度変化率を算出する（ステップＳ１００６）。
次いで、往行程雰囲気温度変化率及び復行程雰囲気温度変化率のいずれもが所定範囲内に含まれるか否かを判別し（ステップＳ１００７）、いずれもが所定範囲内に含まれる場合（ステップＳ１００７でＹＥＳ）には、往行程干渉位置差Ｄ’及び復行程干渉位置差Ｄ’’の平均値を算出し（ステップＳ１００８）、さらに、該平均値から光路長差を求め、該光路長差及びメモリに格納されている温度換算用データベースに基づいてウエハＷの温度を算出し（ステップＳ１００９）、本処理を終了する。
ステップＳ１００７の判別の結果、往行程雰囲気温度変化率及び復行程雰囲気温度変化率のいずれかが所定範囲内に含まれない場合（ステップＳ１００７でＮＯ）には、タイミングＡからタイミングＢまでの時間と往行程雰囲気温度変化率とに基づいて往行程における光路長の延伸分を算出し、該算出された往行程における光路長の延伸分を往行程干渉位置差Ｄ’から減算することによって往行程干渉位置差Ｄ’を補正すると共に、タイミングＣからタイミングＤまでの時間と復行程雰囲気温度変化率とに基づいて復行程における光路長の延伸分を算出し、該算出された復行程における光路長の延伸分を復行程干渉位置差Ｄ’’に加算することによって復行程干渉位置差Ｄ’’を補正する（ステップＳ１０１０）。
次いで、往行程雰囲気温度変化率及び復行程雰囲気温度変化率を比較して、より小さい雰囲気温度変化率に対応する補正後の干渉位置差を選択し（ステップＳ１０１１）、該選択された補正後の干渉位置差から光路長差を求め、該光路長差及びメモリに格納されている温度換算用データベースに基づいてウエハＷの温度を算出し（ステップＳ１０１２）、本処理を終了する。
上述した図１０の処理によれば、往行程において往行程干渉位置差Ｄ’及び往行程雰囲気温度変化率が算出され、復行程において復行程干渉位置差Ｄ’’及び復行程雰囲気温度変化率が算出され、往行程雰囲気温度変化率及び復行程雰囲気温度変化率が所定範囲内に含まれる場合には、往行程干渉位置差Ｄ’及び復行程干渉位置差Ｄ’’の平均値が算出され、往行程雰囲気温度変化率及び復行程雰囲気温度変化率が所定範囲内に含まれない場合には、往行程雰囲気温度変化率に基づいて往行程干渉位置差Ｄ’が補正され、且つ復行程雰囲気温度変化率に基づいて復行程干渉位置差Ｄ’’が補正される。復行程干渉位置差Ｄ’’は、往行程干渉位置差Ｄ’が光ファイバ５４ｂの温度上昇から受ける影響とは反対の影響を、光ファイバ５４ｂの温度上昇から受ける。したがって、往行程干渉位置差Ｄ’と復行程干渉位置差Ｄ’’との平均値を算出することによって各干渉位置差が光ファイバ５４ｂの温度上昇から受ける影響を相殺することができる。また、往行程雰囲気温度変化率が復行程雰囲気温度変化率と異なったとしても、往行程干渉位置差Ｄ’及び復行程干渉位置差Ｄ’’が光ファイバ５４ｂの温度上昇から受ける影響を正確に除去することができる。以上により、ウエハＷの温度を正確に測定することができる。さらに、雰囲気温度変化率の比較の結果に応じてウエハＷの温度の算出方法を変更するので、ウエハＷの温度の測定を効率よく行うことができる。
上述した各実施の形態に係る基板処理装置における被測定物の物理量測定方法では、ウエハＷの１箇所を測温する温度測定装置４６を用いる場合について説明したが、ウエハＷの測温箇所は１つに限られず、複数、例えば、２箇所であってもよい。
図１１は、ウエハの２箇所を測温する温度測定装置の概略構成を示すブロック図である。
図１１において温度測定装置７１は、ウエハＷの２箇所を測温するのに対応して、光ファイバ７２と、コリメートファイバ７３とを備える点で図２の温度測定装置４６と異なるのみである。したがって、同じ構成要素には同じ符号を付し、その説明を省略する。
温度測定装置７１では、コリメートファイバ５１は載置台１２の測温用孔５９を介してウエハＷの裏面の中心に対向するように配置され、コリメートファイバ７３は載置台１２の測温用孔７４を介してウエハＷの裏面の周縁部に対向するように配置される。また、コリメートファイバ７３は測温用孔７４を介してウエハＷの裏面の周縁部に向けて光ファイバカプラ５０によって分けられた低コヒーレンス光を照射すると共に、ウエハＷからの低コヒーレンス光の反射光を受光してＰＤ５３に伝送する。
コリメートファイバ７３からウエハＷに照射された測定光はウエハＷの裏面及び表面の周縁部のそれぞれにおいて反射して反射光（以下、「周縁部反射光」という）として光ファイバカプラ５０に入射する。ここで、参照ミラー５５を水平移動させて参照光６５及び反射光６８の光路長を変化させた場合、測定光及びウエハＷの表面からの周縁部反射光（以下、「表面周縁部反射光」という。）の光路長が参照光６５及び反射光６８の光路長と一致したときに、表面周縁部反射光と反射光６８とは干渉を起こす。また、測定光及びウエハＷの裏面からの周縁部反射光（以下、「裏面周縁部反射光」という。）の光路長が参照光６５及び反射光６８の光路長と一致したときに、裏面周縁部反射光と反射光６８とは干渉を起こす。これらの干渉はＰＤ５３によって検出される。ＰＤ５３は干渉を検出すると出力信号を出力する。
ここで、図１２（Ａ）のグラフに示すように、参照ミラー５５からの反射光６８が裏面周縁部反射光と干渉を起こすと、干渉位置Ｅに干渉波形７５が検出される。また、参照ミラー５５からの反射光６８が表面周縁部反射光と干渉を起こすと、干渉位置Ｆに干渉波形７６が検出される。干渉位置Ｅは測定光６４及び裏面周縁部反射光の光路長に対応し、干渉位置Ｆは測定光６４及び表面周縁部反射光の光路長に対応するため、干渉位置Ｅ及び干渉位置Ｆの差Ｇは裏面周縁部反射光の光路長と表面周縁部反射光の光路長との差に対応し、さらに、該差ＧはウエハＷの周縁部における光学的厚さに対応する。また、ウエハＷに温度変化が生じると、熱膨張等によってウエハＷの周縁部における光学的厚さが変化し、図１２（Ｂ）のグラフに示すように、干渉位置Ｅ及び干渉位置Ｆは図１２（Ａ）に示す各干渉位置から移動する。
この場合、干渉位置Ａ及び干渉位置Ｂの差Ｄ、並びに干渉位置Ｅ及び干渉位置Ｆの差Ｇのいずれか１つを選択し、該選択された干渉位置差に基づいて図６，図７又は図１０の処理を実行する。このとき、ウエハＷの温度以外の変動要因の影響を受けにくい箇所に対応する干渉位置差を選択することによってウエハＷの温度をさらに正確に測定することができる。
なお、ウエハの３箇所以上を測温する場合であっても、複数の干渉位置差のうちから１つの干渉位置差を選択すればよい。
上述した各実施の形態に係る基板処理装置における被測定物の物理量測定方法では、温度が測定される被測定物が半導体デバイス用のウエハであったが、温度が測定される測定物はこれに限られず、例えば、ＬＣＤ（Liquid Crystal Display）等のＦＰＤ（Flat PanelDisplay）等のガラス基板であってもよく、さらに、チャンバ１１内に配置されるプラズマ処理装置１０の構成要素、例えば、シリコンからなるフォーカスリング２７であってもよい。すなわち、上記被測定物の物理量測定方法は、非接触で温度が測定されることが所望される被測定物に適用することができる。
また、上述した各実施の形態に係る基板処理装置における被測定物の物理量測定方法が適用される温度測定装置４６は測定光６４や反射光６６ａ，６６ｂの光路として光ファイバ５４ｂを用いたが、光路は光ファイバに限られず、周辺環境の変化に応じて光路長が変化するものからなってもよい。この場合にも、上記被測定物の物理量測定方法によって該光路が周辺環境の変化から受ける影響を除去することができる。
また、本発明の目的は、上述した各実施の形態の機能を実現するソフトウェアのプログラムコードを記録した記憶媒体を、コンピュータ（温度算出装置４８）に供給し、コンピュータのＣＰＵが記憶媒体に格納されたプログラムコードを読み出して実行することによっても達成される。
この場合、記憶媒体から読み出されたプログラムコード自体が上述した各実施の形態の機能を実現することになり、プログラムコード及びそのプログラムコードを記憶した記憶媒体は本発明を構成することになる。
また、プログラムコードを供給するための記憶媒体としては、例えば、ＲＡＭ、ＮＶ−ＲＡＭ、フロッピー（登録商標）ディスク、ハードディスク、光磁気ディスク、ＣＤ−ＲＯＭ、ＣＤ−Ｒ、ＣＤ−ＲＷ、ＤＶＤ（ＤＶＤ−ＲＯＭ、ＤＶＤ−ＲＡＭ、ＤＶＤ−ＲＷ、ＤＶＤ＋ＲＷ）等の光ディスク、磁気テープ、不揮発性のメモリカード、他のＲＯＭ等の上記プログラムコードを記憶できるものであればよい。或いは、上記プログラムコードは、インターネット、商用ネットワーク、若しくはローカルエリアネットワーク等に接続される不図示の他のコンピュータやデータベース等からダウンロードすることによりコンピュータに供給されてもよい。
また、コンピュータが読み出したプログラムコードを実行することにより、上記各実施の形態の機能が実現されるだけでなく、そのプログラムコードの指示に基づき、ＣＰＵ上で稼動しているＯＳ（オペレーティングシステム）等が実際の処理の一部又は全部を行い、その処理によって上述した各実施の形態の機能が実現される場合も含まれる。
更に、記憶媒体から読み出されたプログラムコードが、コンピュータに挿入された機能拡張ボードやコンピュータに接続された機能拡張ユニットに備わるメモリに書き込まれた後、そのプログラムコードの指示に基づき、その機能拡張ボードや機能拡張ユニットに備わるＣＰＵ等が実際の処理の一部又は全部を行い、その処理によって上述した各実施の形態の機能が実現される場合も含まれる。
上記プログラムコードの形態は、オブジェクトコード、インタプリタにより実行されるプログラムコード、ＯＳに供給されるスクリプトデータ等の形態から成ってもよい。
本発明の実施の形態に係る基板処理装置における被測定物の物理量測定方法が適用される基板処理装置の概略構成を示す断面図である。 図１のプラズマ処理装置におけるウエハの温度を測定する温度測定装置の概略構成を示すブロック図である。 図２における低コヒーレンス光光学系の温度測定動作を説明するための図である。 図３におけるＰＤによって検出されるウエハからの反射光と参照ミラーからの反射光との干渉波形を示すグラフであり、（Ａ）はウエハの温度変化前に得られる干渉波形を示し、（Ｂ）はウエハの温度変化後に得られる干渉波形を示す。 ウエハの温度が変化する場合において参照ミラーを図２における矢印Ａの方向に沿って往復移動させたときの各干渉位置の移動を示す図である。 本実施の形態におけるウエハの温度測定処理のフローチャートである。 本発明の第２の実施の形態におけるウエハの温度測定処理のフローチャートである。 実際の光ファイバの光路長の伸びと、光ファイバの周辺雰囲気の温度変化に基づいて算出される光路長の伸びとの関係を示すグラフである。 ウエハの温度の測定を繰り返した場合における干渉位置差の変化履歴と、該変化履歴から求められる干渉位置差の移動平均とを示すグラフである。 本発明の第３の実施の形態におけるウエハの温度測定処理のフローチャートである。 ウエハの２箇所を測温する温度測定装置の概略構成を示すブロック図である。 図１１におけるＰＤによって検出されるウエハの中心及び周縁部からの反射光と参照ミラーからの反射光との干渉波形を示すグラフであり、（Ａ）はウエハの温度変化前に得られる干渉波形を示し、（Ｂ）はウエハの温度変化後に得られる干渉波形を示す。
符号の説明
Ｗ ウエハ
１０ 基板処理装置
１１ チャンバ
４６，７１ 温度測定装置
４７ 低コヒーレンス光光学系
４８ 温度算出装置
４９ ＳＬＤ
５０ 光ファイバカプラ
５１，５２，７３ コリメートファイバ
５３ 光検出器（ＰＤ）
５４ａ，５４ｂ，５４ｃ，５４ｄ，７２ 光ファイバ
５５ 参照ミラー
６０ ＣＰＵ
６４ 測定光
６５ 参照光
６６ａ，６６ｂ，６８ 反射光
６９，７０，７５，７６ 干渉波形

Claims (19)

  1. 基板にプラズマ処理を施す基板処理装置のプラズマ処理室内に配置された基板又は板状物を被測定物とし、該被測定物に低コヒーレンス光を照射して該被測定物からの第１の反射光を受光すると共に、移動可能な反射手段に前記低コヒーレンス光を照射して該反射手段からの第２の反射光を受光する受光装置と、前記第１の反射光及び前記第２の反射光の干渉を発生させるために前記反射手段を移動させる移動制御装置と、前記干渉が発生したときの前記反射手段の位置に基づいて前記被測定物の物理量として温度を算出する物理量算出装置とを備える物理量測定装置を用いた基板処理装置における被測定物の物理量測定方法であって、
    前記反射手段が第１の方向に移動する場合において前記干渉が発生したときの前記反射手段の位置に関連する第１の干渉位置関連値を算出する第１の干渉位置関連値算出ステップと、
    前記反射手段が前記第１の方向とは反対の第２の方向に移動する場合において前記干渉が発生したときの前記反射手段の位置に関連する第２の干渉位置関連値を算出する第２の干渉位置関連値算出ステップと、
    前記第１の干渉位置関連値及び前記第２の干渉位置関連値の平均値を算出して、該第１の干渉位置関連値及び該第２の干渉位置関連値がそれぞれ前記受光装置の温度上昇から受ける影響を相殺する平均値算出ステップと、
    前記平均値から光路差を算出する光路差算出ステップと、
    前記光路差と前記被測定物の温度とを関係付けた温度換算用データベースを用いて、前記光路差を前記被測定物の温度に換算する温度換算ステップとを有することを特徴とする基板処理装置における被測定物の物理量測定方法。
  2. 前記第１の干渉位置関連値及び前記第２の干渉位置関連値はそれぞれ前記被測定物の厚さに対応する値であることを特徴とする請求項１記載の基板処理装置における被測定物の物理量測定方法。
  3. 前記受光装置は前記被測定物の表面からの前記第１の反射光及び前記被測定物の裏面からの前記第１の反射光を受光し、
    前記第１の干渉位置関連値は、前記反射手段が前記第１の方向に移動する場合における、前記被測定物の裏面からの前記第１の反射光及び前記第２の反射光の干渉、並びに前記被測定物の表面からの前記第１の反射光及び前記第２の反射光の干渉が発生したときの前記反射手段の位置の差に対応し、
    前記第２の干渉位置関連値は、前記反射手段が前記第２の方向に移動する場合における、前記被測定物の表面からの前記第１の反射光及び前記第２の反射光の干渉、並びに前記被測定物の裏面からの前記第１の反射光及び前記第２の反射光の干渉が発生したときの前記反射手段の位置の差に対応することを特徴とする請求項２記載の基板処理装置における被測定物の物理量測定方法。
  4. 前記受光装置は、前記被測定物の表面における複数測定箇所からの前記第１の反射光、及び前記表面での複数測定箇所に対応する前記被測定物の裏面における複数測定箇所からの前記第１の反射光を受光し、
    前記第１の干渉位置関連値算出ステップでは、前記第１の干渉位置関連値を前記複数測定箇所に対応する数だけ算出し、
    前記第２の干渉位置関連値算出ステップでは、前記第２の干渉位置関連値を前記複数測定箇所に対応する数だけ算出し、
    前記平均値算出ステップでは、前記複数の第１の干渉位置関連値のうちから１つの第１の干渉位置関連値を選択すると共に、前記複数の第２の干渉位置関連値のうちから１つの第２の干渉位置関連値を選択し、該選択した第１の干渉位置関連値及び該選択した第２の干渉位置関連値の平均値を算出して、該選択した第１の干渉位置関連値及び該選択した第２の干渉位置関連値がそれぞれ前記受光装置の温度上昇から受ける影響を相殺することを特徴とする請求項３記載の基板処理装置における被測定物の物理量測定方法。
  5. 前記第１の方向に移動する前記反射手段の移動速度と、前記第２の方向に移動する前記反射手段の移動速度とが同じであることを特徴とする請求項１乃至４のいずれか１項に記載の基板処理装置における被測定物の物理量測定方法。
  6. 前記反射手段が前記第１の方向に移動する場合における、前記被測定物の裏面からの前記第１の反射光及び前記第２の反射光の干渉が発生するタイミング、並びに前記被測定物の表面からの前記第１の反射光及び前記第２の反射光の干渉が発生するタイミングの差と、前記反射手段が前記第２の方向に移動する場合における、前記被測定物の表面からの前記第１の反射光及び前記第２の反射光の干渉が発生するタイミング、並びに前記被測定物の裏面からの前記第１の反射光及び前記第２の反射光の干渉が発生するタイミングの差とが同じであることを特徴とする請求項３又は４記載の基板処理装置における被測定物の物理量測定方法。
  7. 基板にプラズマ処理を施す基板処理装置のプラズマ処理室内に配置された基板又は板状物を被測定物とし、該被測定物に低コヒーレンス光を照射して該被測定物からの第１の反射光を受光すると共に、移動可能な反射手段に前記低コヒーレンス光を照射して該反射手段からの第２の反射光を受光する受光装置と、前記第１の反射光及び前記第２の反射光の干渉を発生させるために前記反射手段を移動させる移動制御装置と、前記干渉が発生したときの前記反射手段の位置に基づいて前記被測定物の物理量として温度を算出する物理量算出装置とを備える物理量測定装置を用いた基板処理装置における被測定物の物理量測定方法であって、
    前記反射手段が第１の方向に移動する場合において前記干渉が発生したときの前記反射手段の位置に関連する第１の干渉位置関連値を算出する第１の干渉位置関連値算出ステップと、
    前記反射手段が前記第１の方向に移動する間における第１の雰囲気温度変化率を算出する第１の温度変化率算出ステップと、
    前記反射手段が前記第１の方向とは反対の第２の方向に移動する場合において前記干渉が発生したときの前記反射手段の位置に関連する第２の干渉位置関連値を算出する第２の干渉位置関連値算出ステップと、
    前記反射手段が前記第２の方向に移動する間における第２の雰囲気温度変化率を算出する第２の温度変化率算出ステップと、
    前記第１の雰囲気温度変化率に基づいて前記第１の干渉位置関連値を補正する第１の干渉位置関連値補正ステップと、
    前記第２の雰囲気温度変化率に基づいて前記第２の干渉位置関連値を補正する第２の干渉位置関連値補正ステップと、
    前記補正された第１の干渉位置関連値及び前記補正された第２の干渉位置関連値の平均値を算出して、該補正された第１の干渉位置関連値及び該補正された第２の干渉位置関連値がそれぞれ前記受光装置の温度上昇から受ける影響を相殺する平均値算出ステップと、
    前記平均値から光路差を算出する光路差算出ステップと、
    前記光路差と前記被測定物の温度とを関係付けた温度換算用データベースを用いて、前記光路差を前記被測定物の温度に換算する温度換算ステップとを有することを特徴とする基板処理装置における被測定物の物理量測定方法。
  8. 基板にプラズマ処理を施す基板処理装置のプラズマ処理室内に配置された基板又は板状物を被測定物とし、該被測定物に低コヒーレンス光を照射して該被測定物からの第１の反射光を受光すると共に、移動可能な反射手段に前記低コヒーレンス光を照射して該反射手段からの第２の反射光を受光する受光装置と、前記第１の反射光及び前記第２の反射光の干渉を発生させるために前記反射手段を移動させる移動制御装置と、前記干渉が発生したときの前記反射手段の位置に基づいて前記被測定物の物理量として温度を算出する物理量算出装置とを備える物理量測定装置を用いた基板処理装置における被測定物の物理量測定方法であって、
    前記反射手段が第１の方向に移動する場合において前記干渉が発生したときの前記反射手段の位置に関連する第１の干渉位置関連値を算出する第１の干渉位置関連値算出ステップと、
    前記反射手段が前記第１の方向に移動する間における第１の雰囲気温度変化率を算出する第１の温度変化率算出ステップと、
    前記反射手段が前記第１の方向とは反対の第２の方向に移動する場合において前記干渉が発生したときの前記反射手段の位置に関連する第２の干渉位置関連値を算出する第２の干渉位置関連値算出ステップと、
    前記反射手段が前記第２の方向に移動する間における第２の雰囲気温度変化率を算出する第２の温度変化率算出ステップと、
    前記第１の雰囲気温度変化率及び第２の雰囲気温度変化率が所定範囲内に含まれるか否かを判別する温度変化率判別ステップと、
    前記第１の雰囲気温度変化率及び前記第２の雰囲気温度変化率が前記所定範囲内に含まれる場合に、前記第１の干渉位置関連値及び前記第２の干渉位置関連値の平均値を算出して該第１の干渉位置関連値及び該第２の干渉位置関連値がそれぞれ前記受光装置の温度上昇から受ける影響を相殺し、前記第１の雰囲気温度変化率又は前記第２の雰囲気温度変化率が前記所定範囲内に含まれない場合に、該第１の雰囲気温度変化率に基づいて前記第１の干渉位置関連値を補正し、且つ、該第２の雰囲気温度変化率に基づいて前記第２の干渉位置関連値を補正し、該補正された第１の干渉位置関連値及び該補正された第２の干渉位置関連値の平均値を算出して該補正された第１の干渉位置関連値及び該補正された第２の干渉位置関連値がそれぞれ前記受光装置の温度上昇から受ける影響を相殺する平均値算出ステップと、
    前記平均値から光路差を算出する光路差算出ステップと、
    前記光路差と前記被測定物の温度とを関係付けた温度換算用データベースを用いて、前記光路差を前記被測定物の温度に換算する温度換算ステップとを有することを特徴とする基板処理装置における被測定物の物理量測定方法。
  9. 基板にプラズマ処理を施す基板処理装置のプラズマ処理室内に配置された基板又は板状物を被測定物とし、該被測定物に低コヒーレンス光を照射して該被測定物からの第１の反射光を受光すると共に、移動可能な反射手段に前記低コヒーレンス光を照射して該反射手段からの第２の反射光を受光する受光装置と、前記第１の反射光及び前記第２の反射光の干渉を発生させるために前記反射手段を移動させる移動制御装置と、前記干渉が発生したときの前記反射手段の位置に基づいて前記被測定物の物理量として温度を算出する物理量算出装置とを備える物理量測定装置を用いた基板処理装置における被測定物の物理量測定方法をコンピュータに実行させるプログラムを格納するコンピュータ読み取り可能な記憶媒体であって、前記プログラムは、
    前記反射手段が第１の方向に移動する場合において前記干渉が発生したときの前記反射手段の位置に関連する第１の干渉位置関連値を算出する第１の干渉位置関連値算出モジュールと、
    前記反射手段が前記第１の方向とは反対の第２の方向に移動する場合において前記干渉が発生したときの前記反射手段の位置に関連する第２の干渉位置関連値を算出する第２の干渉位置関連値算出モジュールと、
    前記第１の干渉位置関連値及び前記第２の干渉位置関連値の平均値を算出して、該第１の干渉位置関連値及び該第２の干渉位置関連値がそれぞれ前記受光装置の温度上昇から受ける影響を相殺する平均値算出モジュールと、
    前記平均値から光路差を算出する光路差算出モジュールと、
    前記光路差と前記被測定物の温度とを関係付けた温度換算用データベースを用いて、前記光路差を前記被測定物の温度に換算する温度換算モジュールとを有することを特徴とする記憶媒体。
  10. 基板にプラズマ処理を施す基板処理装置のプラズマ処理室内に配置された基板又は板状物を被測定物とし、該被測定物に低コヒーレンス光を照射して該被測定物からの第１の反射光を受光すると共に、移動可能な反射手段に前記低コヒーレンス光を照射して該反射手段からの第２の反射光を受光する受光装置と、前記第１の反射光及び前記第２の反射光の干渉を発生させるために前記反射手段を移動させる移動制御装置と、前記干渉が発生したときの前記反射手段の位置に基づいて前記被測定物の物理量として温度を算出する物理量算出装置とを備える物理量測定装置を用いた基板処理装置における被測定物の物理量測定方法をコンピュータに実行させるプログラムを格納するコンピュータ読み取り可能な記憶媒体であって、前記プログラムは、
    前記反射手段が第１の方向に移動する場合において前記干渉が発生したときの前記反射手段の位置に関連する第１の干渉位置関連値を算出する第１の干渉位置関連値算出モジュールと、
    前記反射手段が前記第１の方向に移動する間における第１の雰囲気温度変化率を算出する第１の温度変化率算出モジュールと、
    前記反射手段が前記第１の方向とは反対の第２の方向に移動する場合において前記干渉が発生したときの前記反射手段の位置に関連する第２の干渉位置関連値を算出する第２の干渉位置関連値算出モジュールと、
    前記反射手段が前記第２の方向に移動する間における第２の雰囲気温度変化率を算出する第２の温度変化率算出モジュールと、
    前記第１の雰囲気温度変化率に基づいて前記第１の干渉位置関連値を補正する第１の干渉位置関連値補正モジュールと、
    前記第２の雰囲気温度変化率に基づいて前記第２の干渉位置関連値を補正する第２の干渉位置関連値補正モジュールと、
    前記補正された第１の干渉位置関連値及び前記補正された第２の干渉位置関連値の平均値を算出して、該補正された第１の干渉位置関連値及び該補正された第２の干渉位置関連値がそれぞれ前記受光装置の温度上昇から受ける影響を相殺する平均値算出モジュールと、
    前記平均値から光路差を算出する光路差算出モジュールと、
    前記光路差と前記被測定物の温度とを関係付けた温度換算用データベースを用いて、前記光路差を前記被測定物の温度に換算する温度換算モジュールとを有することを特徴とする記憶媒体。
  11. 基板にプラズマ処理を施す基板処理装置のプラズマ処理室内に配置された基板又は板状物を被測定物とし、該被測定物に低コヒーレンス光を照射して該被測定物からの第１の反射光を受光すると共に、移動可能な反射手段に前記低コヒーレンス光を照射して該反射手段からの第２の反射光を受光する受光装置と、前記第１の反射光及び前記第２の反射光の干渉を発生させるために前記反射手段を移動させる移動制御装置と、前記干渉が発生したときの前記反射手段の位置に基づいて前記被測定物の物理量として温度を算出する物理量算出装置とを備える物理量測定装置を用いた基板処理装置における被測定物の物理量測定方法をコンピュータに実行させるプログラムを格納するコンピュータ読み取り可能な記憶媒体であって、前記プログラムは、
    前記反射手段が第１の方向に移動する場合において前記干渉が発生したときの前記反射手段の位置に関連する第１の干渉位置関連値を算出する第１の干渉位置関連値算出モジュールと、
    前記反射手段が前記第１の方向に移動する間における第１の雰囲気温度変化率を算出する第１の温度変化率算出モジュールと、
    前記反射手段が前記第１の方向とは反対の第２の方向に移動する場合において前記干渉が発生したときの前記反射手段の位置に関連する第２の干渉位置関連値を算出する第２の干渉位置関連値算出モジュールと、
    前記反射手段が前記第２の方向に移動する間における第２の雰囲気温度変化率を算出する第２の温度変化率算出モジュールと、
    前記第１の雰囲気温度変化率及び第２の雰囲気温度変化率が所定範囲内に含まれるか否かを判別する温度変化率判別モジュールと、
    前記第１の雰囲気温度変化率及び前記第２の雰囲気温度変化率が前記所定範囲内に含まれる場合に、前記第１の干渉位置関連値及び前記第２の干渉位置関連値の平均値を算出して該第１の干渉位置関連値及び該第２の干渉位置関連値がそれぞれ前記受光装置の温度上昇から受ける影響を相殺し、前記第１の雰囲気温度変化率又は前記第２の雰囲気温度変化率が前記所定範囲内に含まれない場合に、該第１の雰囲気温度変化率に基づいて前記第１の干渉位置関連値を補正し、且つ、該第２の雰囲気温度変化率に基づいて前記第２の干渉位置関連値を補正し、該補正された第１の干渉位置関連値及び該補正された第２の干渉位置関連値の平均値を算出して該補正された第１の干渉位置関連値及び該補正された第２の干渉位置関連値がそれぞれ前記受光装置の温度上昇から受ける影響を相殺する平均値算出モジュールと、
    前記平均値から光路差を算出する光路差算出モジュールと、
    前記光路差と前記被測定物の温度とを関係付けた温度換算用データベースを用いて、前記光路差を前記被測定物の温度に換算する温度換算モジュールとを有することを特徴とする記憶媒体。
  12. 基板にプラズマ処理を施す基板処理装置であって、
    プラズマ処理室内に配置された基板又は板状物を被測定物とし、該被測定物に低コヒーレンス光を照射して該被測定物からの第１の反射光を受光すると共に、移動可能な反射手段に前記低コヒーレンス光を照射して該反射手段からの第２の反射光を受光する受光装置と、
    前記第１の反射光及び前記第２の反射光の干渉を発生させるために前記反射手段を移動させる移動制御装置と、
    前記干渉が発生したときの前記反射手段の位置に基づいて前記被測定物の物理量として温度を算出する物理量算出装置とを有する物理量測定装置を備え、
    前記物理量測定装置は、
    前記反射手段が第１の方向に移動する場合において前記干渉が発生したときの前記反射手段の位置に関連する第１の干渉位置関連値を算出する第１の干渉位置関連値算出手段と、
    前記反射手段が前記第１の方向とは反対の第２の方向に移動する場合において前記干渉が発生したときの前記反射手段の位置に関連する第２の干渉位置関連値を算出する第２の干渉位置関連値算出手段と、
    前記第１の干渉位置関連値及び前記第２の干渉位置関連値の平均値を算出して、該第１の干渉位置関連値及び該第２の干渉位置関連値がそれぞれ前記受光装置の温度上昇から受ける影響を相殺する平均値算出手段と、
    前記平均値から光路差を算出する光路差算出手段と、
    前記光路差と前記被測定物の温度とを関係付けた温度換算用データベースを用いて、前記光路差を前記被測定物の温度に換算する温度換算手段とを有することを特徴とする基板処理装置。
  13. 前記第１の干渉位置関連値及び前記第２の干渉位置関連値はそれぞれ前記被測定物の厚さに対応する値であることを特徴とする請求項１２記載の基板処理装置。
  14. 前記受光装置は前記被測定物の表面からの前記第１の反射光及び前記被測定物の裏面からの前記第１の反射光を受光し、
    前記第１の干渉位置関連値は、前記反射手段が前記第１の方向に移動する場合における、前記被測定物の裏面からの前記第１の反射光及び前記第２の反射光の干渉、並びに前記被測定物の表面からの前記第１の反射光及び前記第２の反射光の干渉が発生したときの前記反射手段の位置の差に対応し、
    前記第２の干渉位置関連値は、前記反射手段が前記第２の方向に移動する場合における、前記被測定物の表面からの前記第１の反射光及び前記第２の反射光の干渉、並びに前記被測定物の裏面からの前記第１の反射光及び前記第２の反射光の干渉が発生したときの前記反射手段の位置の差に対応することを特徴とする請求項１３記載の基板処理装置。
  15. 前記受光装置は、前記被測定物の表面における複数測定箇所からの前記第１の反射光、及び前記表面での複数測定箇所に対応する前記被測定物の裏面における複数測定箇所からの前記第１の反射光を受光し、
    前記第１の干渉位置関連値算出手段は、前記第１の干渉位置関連値を前記複数測定箇所に対応する数だけ算出し、
    前記第２の干渉位置関連値算出手段は、前記第２の干渉位置関連値を前記複数測定箇所に対応する数だけ算出し、
    前記平均値算出手段は、前記複数の第１の干渉位置関連値のうちから１つの第１の干渉位置関連値を選択すると共に、前記複数の第２の干渉位置関連値のうちから１つの第２の干渉位置関連値を選択し、該選択した第１の干渉位置関連値及び該選択した第２の干渉位置関連値の平均値を算出して、該選択した第１の干渉位置関連値及び該選択した第２の干渉位置関連値がそれぞれ前記受光装置の温度上昇から受ける影響を相殺することを特徴とする請求項１４記載の基板処理装置。
  16. 前記第１の方向に移動する前記反射手段の移動速度と、前記第２の方向に移動する前記反射手段の移動速度とが同じであることを特徴とする請求項１２乃至１５のいずれか１項に記載の基板処理装置。
  17. 前記反射手段が前記第１の方向に移動する場合における、前記被測定物の裏面からの前記第１の反射光及び前記第２の反射光の干渉が発生するタイミング、並びに前記被測定物の表面からの前記第１の反射光及び前記第２の反射光の干渉が発生するタイミングの差と、前記反射手段が前記第２の方向に移動する場合における、前記被測定物の表面からの前記第１の反射光及び前記第２の反射光の干渉が発生するタイミング、並びに前記被測定物の裏面からの前記第１の反射光及び前記第２の反射光の干渉が発生するタイミングの差とが同じであることを特徴とする請求項１４又は１５記載の基板処理装置における被測定物の物理量測定方法。
  18. 基板にプラズマ処理を施す基板処理装置であって、
    プラズマ処理室内に配置された基板又は板状物を被測定物とし、該被測定物に低コヒーレンス光を照射して該被測定物からの第１の反射光を受光すると共に、移動可能な反射手段に前記低コヒーレンス光を照射して該反射手段からの第２の反射光を受光する受光装置と、
    前記第１の反射光及び前記第２の反射光の干渉を発生させるために前記反射手段を移動させる移動制御装置と、
    前記干渉が発生したときの前記反射手段の位置に基づいて前記被測定物の物理量として温度を算出する物理量算出装置とを有する物理量測定装置を備え、
    前記物理量測定装置は、
    前記反射手段が第１の方向に移動する場合において前記干渉が発生したときの前記反射手段の位置に関連する第１の干渉位置関連値を算出する第１の干渉位置関連値算出手段と、
    前記反射手段が前記第１の方向に移動する間における第１の雰囲気温度変化率を算出する第１の温度変化率算出手段と、
    前記反射手段が前記第１の方向とは反対の第２の方向に移動する場合において前記干渉が発生したときの前記反射手段の位置に関連する第２の干渉位置関連値を算出する第２の干渉位置関連値算出手段と、
    前記反射手段が前記第２の方向に移動する間における第２の雰囲気温度変化率を算出する第２の温度変化率算出手段と、
    前記第１の雰囲気温度変化率に基づいて前記第１の干渉位置関連値を補正する第１の干渉位置関連値補正手段と、
    前記第２の雰囲気温度変化率に基づいて前記第２の干渉位置関連値を補正する第２の干渉位置関連値補正手段と、
    前記補正された第１の干渉位置関連値及び前記補正された第２の干渉位置関連値の平均値を算出して、該補正された第１の干渉位置関連値及び該補正された第２の干渉位置関連値がそれぞれ前記受光装置の温度上昇から受ける影響を相殺する平均値算出手段と、
    前記平均値から光路差を算出する光路差算出手段と、
    前記光路差と前記被測定物の温度とを関係付けた温度換算用データベースを用いて、前記光路差を前記被測定物の温度に換算する温度換算手段とを有することを特徴とする基板処理装置。
  19. 基板にプラズマ処理を施す基板処理装置であって、
    プラズマ処理室内に配置された基板又は板状物を被測定物とし、該被測定物に低コヒーレンス光を照射して該被測定物からの第１の反射光を受光すると共に、移動可能な反射手段に前記低コヒーレンス光を照射して該反射手段からの第２の反射光を受光する受光装置と、
    前記第１の反射光及び前記第２の反射光の干渉を発生させるために前記反射手段を移動させる移動制御装置と、
    前記干渉が発生したときの前記反射手段の位置に基づいて前記被測定物の物理量として温度を算出する物理量算出装置とを有する物理量測定装置を備え、
    前記物理量測定装置は、
    前記反射手段が第１の方向に移動する場合において前記干渉が発生したときの前記反射手段の位置に関連する第１の干渉位置関連値を算出する第１の干渉位置関連値算出手段と、
    前記反射手段が前記第１の方向に移動する間における第１の雰囲気温度変化率を算出する第１の温度変化率算出手段と、
    前記反射手段が前記第１の方向とは反対の第２の方向に移動する場合において前記干渉が発生したときの前記反射手段の位置に関連する第２の干渉位置関連値を算出する第２の干渉位置関連値算出手段と、
    前記反射手段が前記第２の方向に移動する間における第２の雰囲気温度変化率を算出する第２の温度変化率算出手段と、
    前記第１の雰囲気温度変化率及び第２の雰囲気温度変化率が所定範囲内に含まれるか否かを判別する温度変化率判別手段と、
    前記第１の雰囲気温度変化率及び前記第２の雰囲気温度変化率が前記所定範囲内に含まれる場合に、前記第１の干渉位置関連値及び前記第２の干渉位置関連値の平均値を算出して該第１の干渉位置関連値及び該第２の干渉位置関連値がそれぞれ前記受光装置の温度上昇から受ける影響を相殺し、前記第１の雰囲気温度変化率又は前記第２の雰囲気温度変化率が前記所定範囲内に含まれない場合に、該第１の雰囲気温度変化率に基づいて前記第１の干渉位置関連値を補正し、且つ、該第２の雰囲気温度変化率に基づいて前記第２の干渉位置関連値を補正し、該補正された第１の干渉位置関連値及び該補正された第２の干渉位置関連値の平均値を算出して該補正された第１の干渉位置関連値及び該補正された第２の干渉位置関連値がそれぞれ前記受光装置の温度上昇から受ける影響を相殺する平均値算出手段と、
    前記平均値から光路差を算出する光路差算出手段と、
    前記光路差と前記被測定物の温度とを関係付けた温度換算用データベースを用いて、前記光路差を前記被測定物の温度に換算する温度換算手段とを有することを特徴とする基板処理装置。
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