KR101514098B1 - 플라즈마 처리 장치와 온도 측정 방법 및 장치 - Google Patents

Abstract

기판 등의 온도를 정밀도 높게 측정 할 수 있고, 보다 정밀도 높고 효율적으로 기판의 플라즈마 처리를 실행하는 것이 가능한 플라즈마 처리 장치, 온도 측정 방법 및 온도 측정 장치를 제공한다. 진공 챔버(2)와, 탑재대(3)와, 탑재대(3)의 하방에, 탑재대(3)와 간격을 두고 마련된 베이스 플레이트(9)와, 온도 측정 수단을 구비하고, 탑재대(3)의 상방이 진공 분위기로 되고, 탑재대(3)와 베이스 플레이트(9) 사이의 간격이 상압 분위기로 되는 플라즈마 처리 장치를 제공한다. 탑재대(3)의 상면과 하면을 온도 측정 수단의 측정광이 투과 가능하도록 광학적으로 연통하고, 또한 기밀 밀봉된 온도 측정용 윈도우(12 내지 15)를 마련하는 동시에, 탑재대(3)와 베이스 플레이트(9)와의 사이에, 이들을 연결하는 연결 부재(30)가 마련된다.

Description

플라즈마 처리 장치와 온도 측정 방법 및 장치{PLASMA PROCESSING APPARATUS AND TEMPERATURE MEASURING METHOD AND APPARATUS USED THEREIN}

본 발명은 기판, 예를 들면, 반도체 웨이퍼나 액정 표시 장치용 기판 등을 플라즈마를 이용하여 처리하는 플라즈마 처리 장치, 온도 측정 방법 및 온도 측정 장치에 관한 것이다．

플라즈마 처리 장치에 의해 처리되는 기판, 예를 들면, 반도체 웨이퍼나 액정 표시 장치용 기판의 온도를 정확하게 측정하는 것은, 성막이나 에칭 등 다양한 처리 결과에 의해 반도체 웨이퍼나 액정 표시 장치용 기판상에 형성되는 막이나 홀 등의 형상, 물성 등을 정확하게 제어하기 위해 극히 중요하다. 이 때문에, 예를 들면, 저항 온도계나, 기판 이면의 온도를 측정하는 형광식 온도계 등을 이용한 계측법 등의 여러가지 방법에 의해 반도체 웨이퍼나 액정 표시 장치용 기판의 온도를 계측하는 것이 종래부터 행해지고 있다.

최근에는, 상술한 바와 같은 종래의 온도 계측 방법에서는 곤란했던 기판의 온도를 직접 계측할 수 있는 저 코히런스 간섭계(low coherence interferometer)를 이용한 온도 계측 기술이 알려져 있다. 또한, 상기 저 코히런스 간섭계를 이용한 온도 계측 기술에서는, 제 1 스플리터에 의해 광원으로부터의 광을 온도 측정용의 측정광과 참조광으로 나누고, 또한 나눈 측정광을 제 2 스플리터에 의해 n개의 측정광으로 나눠서 n개의 측정광을 n개의 측정 포인트에 조사하고, 이들의 n개의 측정광의 반사광과, 참조광 반사 수단에 의해 반사된 참조광의 반사광과의 간섭을 측정하여, 복수의 측정 포인트의 온도를 동시에 측정할 수 있게 한 기술도 제안되어 있다(예를 들면, 특허문헌 1 참조). 이러한 기술에 의하면, 간단한 구성으로 복수의 측정 포인트의 온도를 한번에 측정할 수 있다.

[특허문헌1]일본특허공개제2006-112826호공보

상술한 저 코히런스 간섭계를 구비한 온도 측정 장치를 이용하여, 플라즈마 처리 장치에 의해 처리중인 기판의 온도를 측정할 경우, 기판은 탑재대에 탑재되고, 진공 분위기로 한 진공 챔버내에 배치되어 있다. 한편, 측정용 광을 유도하기 위한 광파이버의 출구에 마련된 콜리메이터는, 광축정합 등의 메인터넌스 측면을 고려하여, 통상은 상압 분위기로 한 진공 처리 챔버의 베이스 플레이트의 외측 등에 고정된다.

여기서, 상술한 기판이 탑재되는 탑재대는, 기판을 흡착하기 위한 정전척 및 고주파 전력을 인가하기 위한 RF 플레이트 등으로 구성되고, 이들의 구성 부재가 실질적으로 진공 분위기와 상압 분위기를 분할하는 구조로 되어 있다. 또한, 탑재대의 하부에는, RF 플레이트와, 베이스 플레이트를 절연하기 위해 충분한 공간이나, 반송 암으로부터 반도체 웨이퍼를 수취해 탑재대에 탑재하거나 또는 반도체 웨이퍼를 탑재대로부터 들어 올려서 반송 암과 주고받는 푸셔 핀의 구동 기구를 마련하기 위한 공간이 필요하기 때문에, 탑재대와 베이스 플레이트와의 사이에는 어느 정도 공간이 형성된 구조로 되어 있을 경우가 있다.

이러한 구성의 경우, 진공과 상압과의 압력차에 의해 탑재대가 휘거나, 탑재대 내부를 흐르는 냉각용의 온도 조정용 매체 등의 영향에 의해 탑재대에 진동이 발생할 수 있다. 이로 인해, 콜리메이터와 탑재대상에 탑재된 기판간의 간극이 변동하여, 정밀도 좋은 온도 측정이 행해지지 않는다고 하는 문제가 있는 것으로 판명되었다. 또한, RF 플레이트와 베이스 플레이트 사이의 공간이 대기 상태로 되어, 공기 요동이 광로에 영향을 주어 계측 정밀도가 악화한다고 하는 문제가 있는 것이 판명되었다.

또한, 상기 공기 요동이 광로에 영향을 주어, 계측 정밀도가 악화하는 문제는, 플라즈마 처리 장치내에 마련된 포커스 링의 온도를 측정할 때에도 마찬가지로 문제가 된다.

본 발명은, 이러한 종래의 문제점을 해결하기 위해 이루어진 것으로, 기판 등의 온도를 정밀도 높게 측정할 수 있고, 보다 정밀도 높고 효율 좋게 기판의 플라즈마 처리를 실행하는 것이 가능한 플라즈마 처리 장치, 온도 측정 방법 및 온도 측정 장치를 제공하는 것이다.

청구항 1의 플라즈마 처리 장치는, 기판을 수용해서 플라즈마에 의해 처리하기 위한 진공 챔버와, 상기 진공 챔버내에 마련되고 기판이 탑재되는 탑재대와, 상기 탑재대의 하방에, 상기 탑재대와 간격을 두고 마련된 베이스 플레이트와, 광원과, 상기 광원으로부터의 광을 측정광과 참조광으로 나누기 위한 스플리터와, 상기 스플리터로부터의 참조광을 반사하기 위한 참조광 반사 수단과, 상기 참조광 반사 수단으로부터 반사되는 참조광의 광로 길이를 변화시키기 위한 광로 길이 변화 수단과, 상기 측정광을 상기 기판에 조사하기 위한 광파이버 및 상기 광파이버의 출구 부분에 마련된 콜리메이터와, 상기 기판으로부터 반사되는 측정광과 상기 참조광 반사 수단으로부터 반사되는 참조광과의 간섭을 측정하기 위한 광 검출기를 구비하는 온도 측정 수단을 포함하며, 상기 탑재대의 상방이 진공 분위기로 되고, 상기 탑재대와 상기 베이스 플레이트 사이의 간격이 상압 분위기로 되는 플라즈마 처리 장치에 있어서, 상기 탑재대의 상면과 하면을 상기 측정광이 투과 가능하도록 광학적으로 연통하고, 또한 기밀 밀봉된 온도 측정용 윈도우(window)를 마련함과 아울러, 상기 탑재대와 상기 베이스 플레이트 사이의 간격에 상기 탑재대와 상기 베이스 플레이트를 연결하는 부재를 마련하고, 또한, 상기 콜리메이터를 상기 베이스 플레이트의 상기 온도 측정용 윈도우에 대응하는 위치에 고정하고, 상기 탑재대와 상기 베이스 플레이트 사이의 상기 측정광의 광로에, 내부를 상기 측정광이 통과가능한 로드(rod) 또는 중공(hollow)의 통형상체를 마련하고, 상기 온도 측정용 윈도우로부터 상기 온도 측정 수단에 의해 상기 기판의 온도를 측정 가능하게 한 것을 특징으로 한다.

청구항 2의 플라즈마 처리 장치는, 청구항 1 기재의 플라즈마 처리 장치에 있어서, 상기 탑재대에, 상기 측정광의 광로를 측방 및 상하 방향을 향해서 굴곡시키는 미러 또는 프리즘을 마련하고, 상기 탑재대와 상기 베이스 플레이트와의 사이에 구조물이 존재하는 부위의 상방의 부위의 온도를 측정 가능하게 한 것을 특징으로 한다.

청구항 3의 플라즈마 처리 장치는, 기판을 수용해서 플라즈마에 의해 처리하기 위한 진공 챔버와; 상기 진공 챔버내에 마련되고 기판이 탑재되는 탑재대와; 상기 탑재대의 하방에, 상기 탑재대와 간격을 두고 마련된 베이스 플레이트와; 광원과, 상기 광원으로부터의 광을 측정광과 참조광으로 나누기 위한 스플리터와, 상기 스플리터로부터의 참조광을 반사하기 위한 참조광 반사 수단과, 상기 참조광 반사 수단으로부터 반사되는 참조광의 광로 길이를 변화시키기 위한 광로 길이 변경 수단과, 상기 측정광을 상기 기판에 조사하기 위한 광파이버 및 상기 광파이버의 출구 부분에 마련된 콜리메이터와, 상기 기판으로부터 반사되는 측정광과 상기 참조광 반사 수단으로부터 반사되는 참조광과의 간섭을 측정하기 위한 광 검출기를 구비하는 온도 측정 수단을 포함하며, 상기 탑재대의 상방이 진공 분위기로 되고, 상기 탑재대와 상기 베이스 플레이트 사이의 간격이 상압 분위기로 되는 플라즈마 처리 장치에 있어서, 상기 탑재대의 상면과 하면을 상기 측정광이 투과 가능하도록 광학적으로 연통하고, 또한 기밀 밀봉된 온도 측정용 윈도우를 마련함과 아울러, 상기 탑재대와 상기 베이스 플레이트 사이의 간격에, 상기 탑재대와 상기 베이스 플레이트를 연결하는 부재를 마련하고, 또한, 상기 콜리메이터를 상기 베이스 플레이트의 상기 온도 측정용 윈도우에 대응하는 위치에 고정하고, 상기 온도 측정용 윈도우로부터 상기 온도 측정 수단에 의해 상기 기판의 온도를 측정 가능하게 하고, 또한, 상기 탑재대에, 상기 측정광의 광로를 측방 및 상하 방향을 향해서 굴곡시키는 미러 또는 프리즘을 마련하고, 상기 탑재대와 상기 베이스 플레이트와의 사이에 구조물이 존재하는 부위의 상방의 부위의 온도를 측정 가능하게 한 것을 특징으로 한다.

청구항 4의 플라즈마 처리 장치는, 청구항 1에 기재된 플라즈마 처리 장치에 있어서, 상기 탑재대가, 고주파 전력이 인가되는 도전성 재료로 이루어지는 RF 플레이트와, 상기 RF 플레이트상에 마련되고, 상기 기판을 흡착하기 위한 정전척을 구비한 것을 특징으로 한다.

청구항 5의 플라즈마 처리 장치는, 청구항 4에 기재된 플라즈마 처리 장치에 있어서, 상기 RF 플레이트와 상기 정전척을, 주변부 및 중앙부의 쌍방에서 고정하도록 구성한 것을 특징으로 한다.

청구항 6의 플라즈마 처리 장치는, 청구항 1에 기재의 플라즈마 처리 장치에 있어서, 상기 탑재대는, 고주파 전력이 인가되는 도전성 재료로 이루어지는 RF 플레이트와 상기 기판을 흡착하기 위한 정전척이 일체로 구성된 것을 특징으로 한다.

청구항 7의 플라즈마 처리 장치는, 기판을 수용해서 플라즈마에 의해 처리하기 위한 진공 챔버와, 상기 진공 챔버내에 마련되고, 기판이 탑재되는 탑재대와, 상기 탑재대의 하방에, 상기 탑재대와 간격을 두고 마련된 베이스 플레이트와, 광원과, 상기 광원으로부터의 광을 측정광과 참조광으로 나누기 위한 스플리터와, 상기 스플리터로부터의 참조광을 반사하기 위한 참조광 반사 수단과, 상기 참조광 반사 수단으로부터 반사되는 참조광의 광로 길이를 변화시키기 위한 광로 길이 변화 수단과, 상기 측정광을 상기 기판에 조사하기 위한 광파이버 및 상기 광파이버의 출구 부분에 마련된 콜리메이터와, 상기 기판으로부터 반사되는 측정광과 상기 참조광 반사 수단으로부터 반사되는 참조광과의 간섭을 측정하기 위한 광 검출기를 구비하는 온도 측정 수단을 포함하며, 상기 탑재대의 상방이 진공 분위기로 되고, 상기 탑재대와 상기 베이스 플레이트와의 사이의 간격이 상압 분위기로 되는 플라즈마 처리 장치에 있어서, 상기 탑재대의 상면과 하면을 상기 측정광이 투과 가능하도록 광학적으로 연통하고, 또한 기밀 밀봉된 온도 측정용 윈도우를 마련하고, 또한, 상기 콜리메이터를 상기 탑재대의 상기 온도 측정용 윈도우에 대응하는 위치에 고정하고, 상기 온도 측정용 윈도우로부터 상기 온도 측정 수단에 의해 상기 기판의 온도를 측정 가능하게 한 것을 특징으로 한다.

청구항 8의 플라즈마 처리 장치는, 청구항 7 기재의 플라즈마 처리 장치에 있어서, 상기 탑재대가, 고주파 전력이 인가되는 도전성 재료로 이루어지는 RF 플레이트와, 상기 RF 플레이트상에 마련되고, 상기 기판을 흡착하기 위한 정전척을 구비하고, 상기 콜리메이터를 상기 RF 플레이트 또는 상기 정전척에 고정한 것을 특징으로 한다.

청구항 9의 플라즈마 처리 장치는, 청구항 7 기재의 플라즈마 처리 장치에 있어서, 상기 탑재대는, 고주파 전력이 인가되는 도전성 재료로 이루어지는 RF 플레이트와 상기 기판을 흡착하기 위한 정전척이 일체로 되는 구성으로 하고, 상기 콜리메이터를 상기 RF 플레이트에 고정한 것을 특징으로 한다.

청구항 10의 플라즈마 처리 장치는, 청구항 7 기재의 플라즈마 처리 장치에 있어서, 상기 온도 측정 수단이, 상기 스플리터로부터의 측정광을, 또한 n개의 제 1 내지 제 n 측정광으로 나누기 위한 제 2 스플리터를 구비하고, 상기 제 2 스플리터로부터의 복수의 측정광에 의해 복수의 부위의 온도를 측정 가능하게 되어 있는 것을 특징으로 한다.

청구항 11의 플라즈마 처리 장치는, 청구항 7 기재의 플라즈마 처리 장치에 있어서, 상기 진공 챔버내에, 상기 탑재대와 대향하도록 대향 전극이 마련되고, 상기 온도 측정 수단이, 상기 온도 측정용 윈도우 및 상기 탑재대상의 상기 기판을 거쳐서 상기 대향 전극의 부위의 온도를 측정 가능하게 되어 있는 것을 특징으로 한다.

청구항 12의 플라즈마 처리 장치는, 기판을 수용해서 플라즈마에 의해 처리하기 위한 진공 챔버와; 상기 진공 챔버내에 마련되고 기판이 탑재되는 탑재대와; 상기 탑재대의 하방에, 상기 탑재대와 간격을 두고 마련된 베이스 플레이트와; 광원과, 상기 광원으로부터의 광을 측정광과 참조광으로 나누기 위한 스플리터와, 상기 스플리터로부터의 참조광을 반사하기 위한 참조광 반사 수단과, 상기 참조광 반사 수단으로부터 반사되는 참조광의 광로 길이를 변화시키기 위한 광로 길이 변경 수단과, 상기 측정광을 상기 기판에 조사하기 위한 광파이버 및 상기 광파이버의 출구 부분에 마련된 콜리메이터와, 상기 기판으로부터 반사되는 측정광과 상기 참조광 반사 수단으로부터 반사되는 참조광과의 간섭을 측정하기 위한 광 검출기를 구비하는 온도 측정 수단을 포함하며, 상기 탑재대의 상방이 진공 분위기로 되고, 상기 탑재대와 상기 베이스 플레이트 사이의 간격이 상압 분위기로 되는 플라즈마 처리 장치에 있어서, 상기 탑재대의 상면과 하면을 상기 측정광이 투과 가능하도록 광학적으로 연통하고, 또한 기밀 밀봉된 온도 측정용 윈도우를 마련함과 아울러, 상기 탑재대와 상기 베이스 플레이트 사이의 간격에, 상기 탑재대와 상기 베이스 플레이트를 연결하는 부재를 마련하고, 또한, 상기 콜리메이터를 상기 베이스 플레이트의 상기 온도 측정용 윈도우에 대응하는 위치에 고정하고, 상기 온도 측정용 윈도우로부터 상기 온도 측정 수단에 의해 상기 기판의 온도를 측정 가능하게 하고, 또한, 상기 진공 챔버내에, 상기 탑재대와 대향하도록 대향 전극이 마련되고, 상기 온도 측정 수단이, 상기 온도 측정용 윈도우 및 상기 탑재대상의 상기 기판을 거쳐서 상기 대향 전극의 부위의 온도를 측정 가능하게 되어 있는 것을 특징으로 한다.

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본 발명에 의하면, 기판 등의 온도를 정밀도 높게 측정할 수 있고, 보다 정밀도 높고 또한 효율 좋게 기판의 플라즈마 처리를 실행할 수 있는 플라즈마 처리 장치, 온도 측정 방법 및 온도 측정 장치를 제공할 수 있다.

도 1은 본 발명의 실시형태에 따른 플라즈마 처리 장치의 요부 단면 개략 구성을 도시한 도면,
도 2는 도 1의 플라즈마 처리 장치의 요부 구성을 확대해서 도시한 도면,
도 3은 도 1의 플라즈마 처리 장치의 온도 측정 수단의 개략 구성을 나타내는 블록도,
도 4는 측정광의 반사의 상태를 설명하기 위한 도면,
도 5a 및 5b는 간섭파형의 예를 설명하기 위한 도면,
도 6a 및 6b는 도 1의 플라즈마 처리 장치에 있어서 온도 측정 결과의 일 예를 도시한 도면,
도 7은 본 발명의 다른 실시형태에 따른 플라즈마 처리 장치의 요부 단면 개략 구성을 도시한 도면,
도 8은 본 발명의 다른 실시형태에 따른 플라즈마 처리 장치의 요부 단면 개략 구성을 도시한 도면,
도 9는 본 발명의 다른 실시형태에 따른 플라즈마 처리 장치의 요부 단면 개략 구성을 도시한 도면,
도 10은 본 발명의 다른 실시형태에 따른 플라즈마 처리 장치의 요부 단면 개략 구성을 도시한 도면,
도 11은 본 발명의 다른 실시형태에 따른 플라즈마 처리 장치의 요부 단면 개략 구성을 도시한 도면,
도 12는 본 발명의 다른 실시형태에 따른 플라즈마 처리 장치의 요부 단면 개략 구성을 도시한 도면,
도 13은 본 발명의 다른 실시형태에 따른 플라즈마 처리 장치의 요부 단면 개략 구성을 도시한 도면,
도 14는 셀로부터의 측정광의 반사의 상태를 설명하기 위한 도면,
도 15는 셀로부터의 측정광의 반사의 상태를 설명하기 위한 도면,
도 16a 및 16b는 간섭파형의 예를 설명하기 위한 도면,
도 17은 셀의 온도 측정을 실행할 경우의 순서를 나타내는 흐름도,
도 18a 및 18b는 셀 및 포커스 링의 온도 측정 결과의 일 예를 도시한 도면,
도 19a ~ 19h는 온도 측정용 윈도우의 변형예의 구성을 도시한 도면,
도 20a 및 20b는 온도 측정용 윈도우의 변형예의 구성을 도시한 도면,
도 21은 본 발명의 다른 실시형태에 따른 플라즈마 처리 장치의 요부 단면 개략 구성을 도시한 도면,
도 22는 본 발명의 다른 실시형태에 따른 플라즈마 처리 장치의 요부 단면 개략 구성을 도시한 도면,
도 23은 본 발명의 변형예에 따른 플라즈마 처리 장치의 측방으로부터 본 요부 개략 구성을 도시한 도면,
도 24는 도 23의 플라즈마 처리 장치의 상방으로부터 본 요부 개략 구성을 도시한 도면이다.

이하, 도면을 참조하여, 본 발명의 실시예에 대해서 상세하게 설명한다. 또한, 본 명세서 및 도면에 있어서, 실질적으로 동일한 기능 구성을 갖는 구성요소에 대해서는 동일한 부호를 부여하고 중복한 설명을 생략한다.

도 1은 본 실시형태에 따른 플라즈마 처리 장치(1)의 요부 종단면 구성을 모식적으로 도시하는 도면이다. 도 1에 도시하는 바와 같이 플라즈마 처리 장치(1)는 기판으로서의 반도체 웨이퍼(W)를 수용해서 플라즈마에 의해 처리하기 위한 진공 챔버(2)를 구비하고 있다.

진공 챔버(2)내에는, 반도체 웨이퍼(W)를 탑재하기 위한 탑재대(3)가 마련되어 있다. 이 탑재대(3)는 도전성 재료로 구성되고, 고주파 전력이 인가되는 RF 플레이트(4)와, 이 RF 플레이트(4)상에 마련되고 반도체 웨이퍼(W)를 흡착하기 위한 정전척(5)를 구비하고 있고, RF 플레이트(4)의 중앙부에는, 고주파 전원(도시하지 않음)과 전기적으로 접속된 급전봉(6)이 접속되어 있다.

탑재대(3)의 주위에는, 탑재대(3)의 주위를 둘러싸도록, 환상으로 형성된 배플판(7)이 마련되어 있고, 배플판(7)의 하부에는, 탑재대(3)의 주위로부터 균일하게 배기를 실행하기 위한 환상의 배기 공간(8)이 형성되어 있다. 또한, 진공 챔버(2)의 바닥부에는 베이스 플레이트(9)가 마련되어 있고, RF 플레이트(4)와 베이스 플레이트(9)와의 사이에는 공극(10)이 형성되어 있다. 이 공극(10)은, RF 플레이트(4)와 베이스 플레이트(9)를 절연하기 위한 충분한 넓이로 되어 있다. 또한, 반송 암으로부터 반도체 웨이퍼(W)를 수취해 탑재대(3)에 탑재 또는 반도체 웨이퍼(W)를 탑재대(3)로부터 들어 올려서 반송 암에 건네주는 푸셔 핀의 구동 장치(도시하지 않음)가 이 공극(10)내에 설치된다. 또한, 이 공극(10)은 진공 분위기가 아니라 대기 분위기로 되어 있다.

탑재대(3)의 상방에는, 탑재대(3)와 간극을 두고 대향하도록 대향 전극(11)이 마련된다. 이 대향 전극(11)은 소위 샤워헤드에 의해 구성되어 있고, 탑재대(3)상에 탑재된 반도체 웨이퍼(W)에 대하여, 샤워 형상으로 소정의 처리 가스를 공급할 수 있도록 구성되어 있다. 이 대향 전극(11)은 접지 전위로 되거나 또는 고주파 전력이 인가되도록 되어 있다. 또한, 탑재대(3)상의 반도체 웨이퍼(W)의 주위에는 포커스 링(29)이 설치된다. 이 포커스 링(29)은 반도체 웨이퍼(W)의 플라즈마 처리의 면내 균일성을 향상시키기 위한 것이다.

상기 진공 챔버(2)는 탑재대(3)의 상부의 공간이 진공 분위기로 되고, 탑재대(3)의 하부의 공극(10)이 상압 분위기로 되도록 구성되어 있다. 따라서, 탑재대(3)가 진공 분위기와 상압 분위기를 분할하는 분할 벽의 일부를 구성하도록 되어 있다. 그리고, 탑재대(3)에는 복수(도 1에 도시하는 예에서는 4개)의 온도 측정용 윈도우(12 내지 15)가 형성되어 있다. 이들의 온도 측정용 윈도우(12 내지 15)는 탑재대(3)의 상면과 하면을 측정광이 투과 가능하도록 광학적으로 연통되고, 또한 기밀 밀봉된 구조로 되어 있다.

또한, 본 실시형태에서는, 온도 측정용 윈도우(12 내지 15)중 탑재대(3)의 가장 외주측의 위치에 마련된 온도 측정용 윈도우(15)는 포커스 링(29)의 온도를 측정하기 위한 것이고, 나머지 온도 측정용 윈도우(12 내지 14)는 반도체 웨이퍼(W)의 온도를 측정하기 위한 것이다.

도 2는 상기 온도 측정용 윈도우(12 내지 15)의 구성을 확대해서 도시한 것이다. 도 2에 도시하는 바와 같이 탑재대(3)에는, RF 플레이트(4)를 관통하는 관통 구멍(50) 및 정전척(5)를 관통하는 관통 구멍(51)이 마련된다. 이 정전척(5)의 관통 구멍(51)의 하단에는, 구멍의 내경이 확대된 대경부(51a)가 마련되어 있고, RF 플레이트(4)의 관통 구멍(50)의 상단에는, 상측을 향해서 직경이 커지는 경사면(50a)이 형성되어 있다.

상기 정전척(5)의 관통 구멍(51)내에는, 대략 원통형으로 형성되고, 하단부에 외측을 향해서 돌출하는 플렌지(flange)(52a) 및 그 플렌지(52a)의 내측 둘레를 따라 홈(52d)이 형성된 슬리브(sleeve)(52)가 고정되어 있다. 이 슬리브(52)는 세라믹, 수지, 알루마이트 등으로 구성되어 있다. 이 슬리브(52)와 RF 플레이트(4)의 관통 구멍(50)내에는, 온도 측정용의 측정광(적외선)을 투과 가능한 재료, 예를 들면, 석영이나 사파이어 등으로 이루어지고, 대략 원기둥 형상으로 형성된 윈도우 부재(53)가 삽입되어 있다. 이 윈도우 부재(53)는 그의 하단부, 즉, RF 플레이트(4)의 관통구멍(50) 내측에 대경부(53a)를 가지고 있고, 이 대경부(53a)의 윗면 둘레와 슬리브(52)의 하단부 내측 둘레가 접촉됨으로써 바르게 위치 결정되도록 되어 있다.

상기 윈도우 부재(53)의 대경부(53a)에는 진공 시일용 O링(54)이 마련되어 있고, 이 진공 시일용 O링(54)은 대경부(53a)와, 슬리브(52)의 하측면과, RF 플레이트(4)측의 경사면(50a)과의 사이에서 가압되어, 기밀을 유지하도록 되어 있다. 또한, 슬리브(52)의 플렌지(52a)의 홈(52d)에는 윈도우 부재(53)의 흘러내림 방지를 위한 O링(55)이 마련되어 있다. 또한, 관통 구멍(50)내에는, 윈도우 부재(53)의 대경부(53a)의 하부면 외주와 접촉되도록 원통형상의 완충재(56)가 마련되어 있다.

또한, 정전척(5)의 상면에는, 세라믹판, 폴리이미드 필름, 용사막, 알루마이트, 사파이어 등으로 이루어지는 보호막(57)이 형성되어 있고, 보호 막(57)에는 온도 측정용 윈도우(12 내지 15)가 형성되어 있는 부위에, 직경이 예를 들면 1㎜ 내지 3㎜ 정도의 개구(58)가 형성되어 있다.

도 1에 도시하는 바와 같이 상기 온도 측정용 윈도우(12 내지 15)에 대응해서, 베이스 플레이트(9)에는 관통 구멍(16 내지 19)이 마련되어 있고, 이들의 관통 구멍에는, 각각 온도 측정 수단으로부터의 측정광을 유도하기 위한 광파이버(20 내지 23)의 출구 부분에 마련된 콜리메이터(24 내지 27)가 고정되어 있다. 또한, 베이스 플레이트(9)와 탑재대(3)(RF 플레이트(4))와의 사이의 공극(10)에는, 베이스 플레이트(9)와 탑재대(3)(RF 플레이트(4))를 연결하는 연결 부재(30)가 배치되어 있다. 도 1에는 연결 부재(30)를 1개만 도시하고 있지만, 이 연결 부재(30)는 둘레 방향을 따라 복수(예를 들면 4개 이상) 배치되어 있다. 이들의 연결 부재(30)는 탑재대(3)의 변형이나 진동을 억제하기 위한 것이다.

상기 광파이버(20 내지 23)는 도 3에 도시하는 바와 같이 구성된 온도 측정 수단(100)에 접속되어 있다. 도 3에 도시하는 바와 같이 온도 측정 수단(100)은 광원(110)과, 이 광원(110)으로부터의 광을 온도 측정용의 측정광과 참조광으로 나누기 위한 제 1 스플리터(120)와, 이 제 1 스플리터(120)로부터의 측정광을 또한 n개의 제 1 내지 제 n 측정광(본 실시형태에서는 n=4)으로 나누기 위한 제 2 스플리터(130)와, 상기 제 1 스플리터(120)로부터의 참조광을 반사하기 위한 참조광 반사 수단(140)과, 참조광 반사 수단(140)으로부터 반사되는 참조광의 광로 길이를 변화시키기 위한 광로 길이 변경 수단(150)을 구비하고 있다.

광로 길이 변경 수단(150)은, 예를 들면, 참조 미러 등으로 구성되는 참조광 반사 수단(140)을 참조광의 입사 방향에 평행한 일방향으로 이동시키기 위한 리니어 스테이지(linear stage)(151), 서보모터(servomotor)(152), 레이져 간섭계(153) 등으로 구성되어 있다. 이와 같이, 참조 미러 등의 참조광 반사 수단(140)을 일방향으로 구동시킴으로써, 참조 미러 등의 참조광 반사 수단(140)으로부터 반사되는 참조광의 광로 길이를 변화시킬 수 있다. 서보 모터(152)는 콘트롤러(170)에 의해 제어된다. 또한, 레이져 간섭계(153)로부터의 신호는 A/D 변환기(172)에서 디지털 신호로 변환되어서 콘트롤러(170)에 입력된다.

또한, 온도 측정 장치(100)는 상기 제 1 내지 제 4 측정광을 반도체 웨이퍼(W) 및 포커스 링(29) 등의 제 1 내지 제 4 측정 포인트에 조사했을 때에, 반도체 웨이퍼(W) 및 포커스 링(29) 등으로부터 반사되는 제 1 내지 제 4 측정광과, 상기 참조광을 참조광 반사 수단(140)에 조사했을 때에 참조광 반사 수단(140)으로부터 반사되는 참조광과의 간섭을 측정하기 위한 광 검출기(160)를 구비하고 있다.

광원(110)으로서는, 측정광과 참조광과의 간섭을 측정할 수 있으면, 임의의 광을 사용하는 것이 가능하다. 반도체 웨이퍼(W)의 온도 측정을 실행할 경우에는, 적어도 반도체 웨이퍼(W)의 표면과 이면과의 사이의 거리(통상은 800㎛ 내지 1500㎛ 정도)로부터의 반사광이 간섭을 발생하지 않는 정도의 광이 바람직하다. 구체적으로는, 예를 들면, 저 코히런스 광을 이용하는 것이 바람직하다. 저 코히런스 광이란 코히런스 길이가 짧은 광을 말한다. 저 코히런스 광의 중심 파장은, 예를 들면, 0.3㎛ 내지 20㎛가 바람직하고, 또한 0.5㎛ 내지 5㎛이 보다 바람직하다. 또한, 코히런스 길이로서는, 예를 들면, 0.1㎛ 내지 100㎛이 바람직하고, 또한 3㎛ 이하가 보다 바람직하다. 이러한 저 코히런스 광을 광원(110)으로서 사용하는 것에 의해, 지나친 간섭에 의한 장해를 회피할 수 있고, 반도체 웨이퍼(W)의 표면 또는 내부층으로부터의 반사광에 근거하는 참조광과의 간섭을 용이하게 측정할 수 있다.

상기 저 코히런스 광을 사용한 광원으로서는, 예를 들면 SLD(Super Luminescent Diode), LED, 고휘도 램프(텅스텐 램프, 크세논 램프 등), 초광대역 파장 광원 등을 사용하는 것이 가능하다. 이들의 저 코히런스 광원중에서도, 도 3에 도시된 휘도가 높은 SLD(파장, 예를 들면, 1300㎚)를 광원(110)으로서 이용하는 것이 바람직하다.

제 1 스플리터(120)로서는, 예를 들면, 광파이버 커플러를 이용한다. 단, 이것에 한정되는 것은 아니고, 참조광과 측정광으로 나누는 것이 가능한 것이면 된다. 또한, 제 2 스플리터(130)에 대해서도, 예를 들면, 광파이버 커플러를 이용한다. 단, 이것에 한정되는 것은 아니고, 제 1 내지 제 4 측정광으로 나누는 것이 가능한 것이면 된다. 제 1 스플리터(120), 제 2 스플리터(130)로서는, 예를 들면 광도파로형 분파기, 반투경 등을 이용하여도 좋다.

참조광 반사 수단(140)은, 예를 들면, 참조 미러에 의해 구성된다. 참조 미러로서는, 예를 들면, 코너 큐브 프리즘, 평면 미러 등등이 적용 가능하다. 이들 중에서도, 반사광의 입사광과의 평행성의 관점으로부터는, 코너 큐브 프리즘을 이용하는 것이 바람직하다. 그러나, 참조광을 반사할 수 있으면, 상술한 것으로 한정되지 않고, 예를 들면, 지연선(delay line) 등으로 구성해도 좋다.

광 검출기(160)로서는, 저가격성, 콤팩트성을 고려하면, 예를 들면, 포토다이오드를 이용하여 구성하는 것이 바람직하다. 구체적으로는, 예를 들면, Si 포토다이오드, InGaAs 포토다이오드, Ge 포토다이오드 등을 이용한 PD(Photo Detector)에 의해 구성한다. 단, 온도 측정 대상물로부터의 측정광과 참조광 반사 수단(140)으로부터의 참조광과의 간섭을 측정할 수 있으면, 상술한 것으로 한정되지 않고, 예를 들면, 애벌런치 포토다이오드, 광전자 증배관 등을 이용하여 광 검출기(160)를 구성해도 좋다. 광 검출기(160)의 검출 신호는 증폭기(171)를 거쳐서 A/D 변환기(172)에 입력되고, 디지털 신호로 변환되어서 콘트롤러(170)에 의해 처리된다.

제 1 스플리터(120)로부터의 참조광은, 광파이버 및 콜리메이터(28)를 거쳐서, 참조광 반사 수단(140)으로 조사하는 참조광 조사 위치까지 전송되도록 되어 있다. 또한, 제 2 스플리터(130)로부터의 제 1 내지 제 4 측정광은 각각 광파이버(20 내지 23) 및 콜리메이터(24 내지 27)를 거쳐서, 반도체 웨이퍼(W) 및 포커스 링(29)에 조사하는 측정광 조사 위치까지 전송되게 되어 있다.

상기 온도 측정 수단(100)에서는, 제 1 내지 제 4 측정광에 있어서 제 2 스플리터(130)로부터 온도 측정 대상물까지의 각 광로 길이가 각각 서로 상이하도록 구성되어 있다. 구체적으로는, 예를 들면, 광파이버(20 내지 23)의 길이가 각각 동일의 경우는, 예를 들면, 콜리메이터(24 내지 27)의 선단면, 즉 측정광 조사 위치가 온도 측정 대상물로부터 조사 방향에 대략 평행한 방향으로 각각 어긋나도록 배치된다. 또한, 콜리메이터(24 내지 27)의 선단면을 어긋나게 하지 않고, 광파이버(20 내지 23)의 길이를 변경하는 것에 의해, 상기 제 1 내지 제 4 측정광에 있어서 제 2 스플리터(130)로부터 온도 측정 대상물까지의 각 광로 길이를 상이하게 하도록 해도 좋다.

또한, 제 1 내지 제 4 측정광에 있어서 제 2 스플리터(130)로부터 온도 측정 대상물까지의 각 광로 길이의 차이는, 적어도 각 측정 포인트마다 측정되는 제 1 내지 제 4 측정광과 참조광과의 간섭파가 각각 겹치지 않도록 할 필요가 있다. 예를 들면, 광원(110)으로서 저 코히런스 광원을 사용할 경우에는, 적어도 간섭파의 코히런스 길이 이상 각 광로 길이의 차이가 있으면, 간섭파의 중첩을 방지할 수 있다. 또한, 이러한 각 광로 길이의 차이는, 온도 측정 대상물의 두께나 두께의 변화율, 측정하는 온도 범위, 참조 미러의 이동 거리 등을 고려해서 결정하는 것이 바람직하다. 구체적으로는, 예를 들면, 0.7㎜ 정도의 두께를 갖는 실리콘 웨이퍼의 경우는, 상온으로부터 200℃ 정도까지의 온도 범위에서의 참조 미러의 이동 거리는 0.04㎜ 정도이기 때문에, 제 1 내지 제 4 측정광에 있어서 광로 길이의 차이가 각각 0.1㎜ 정도 마련하면, 각 측정 포인트마다의 간섭파가 겹치지 않도록 할 수 있다.

이에 따라, 참조광 반사 수단(140)을 한번 주사하는 것만으로 각 제 1 내지 제 4 측정광이 조사된 측정 포인트의 간섭파를 한번에 검출할 수 있다. 이 때문에, 온도 계측에 걸리는 시간을 극히 짧게 할 수 있다.

상기한 구성의 플라즈마 처리 장치(1)에서는, 도 4에 도시하는 바와 같이, 온도 측정용 윈도우(12 내지 14)로부터 반도체 웨이퍼(W)를 향해서 조사된 온도 측정용의 측정광은 반도체 웨이퍼(W)의 이면에서 반사됨과 아울러, 반도체 웨이퍼(W)의 표면측에서 반사되고, 이들의 반사광과 참조광과의 간섭파가 검출된다.

즉, 도 5a에 도시하는 바와 같이 반도체 웨이퍼(W)의 굴절률을 n, 반도체 웨이퍼(W)의 두께를 d라고 했을 때에, nd에 상당하는 거리만큼 떨어진 위치에, 반도체 웨이퍼(W)의 이면에서 반사된 측정광의 간섭파(도면중에 '하'로 나타냄)와, 반도체 웨이퍼(W)의 표면측에서 반사된 측정광의 간섭파(도면중에 '상'으로 나타냄)가 검출된다. 그리고, 각 측정 포인트까지의 광로 길이가 상이하도록 설정되어 있기 때문에, 도 5a에 도시하는 바와 같이 광로 길이의 차이에 상당하는 거리만큼 떨어진 위치에 각각의 측정 포인트의 간섭파의 피크가 검출된다. 또한, 도 5a에 있어서, 종축은 광 검출기의 출력, 횡축은 참조광 반사 수단으로서의 미러의 이동 거리이다. 또한, 도 5a에 있어서, 각 측정 포인트의 간섭파의 파형을 실선, 점선, 일점쇄선, 이점쇄선으로 선 종류를 달리하여 나타내고 있다.

상기 온도 측정 수단(100)에 의해 반도체 웨이퍼(W) 등의 온도 측정을 실행할 때는, 온도 측정에 앞서, 온도 측정 대상물인 반도체 웨이퍼(W) 등의 초기 두께 측정을 실행한다. 이 때, 도 5a에 나타낸 것과 같은 파형을 얻을 수 있고, 도 5a에 나타낸 「하」와 「상」의 간섭파 검출신호의 간격으로서, 반도체 웨이퍼(W) 등의 초기 두께를 얻을 수 있다. 그리고, 반도체 웨이퍼(W) 등의 온도는 이 초기 두께에 대한 두께의 변화, 즉 도 5에 나타낸 「하」와 「상」의 피크의 간격의 변화에 의해 검출한다.

상기 온도 측정 수단(100)에 있어서는, 광원(110)으로부터의 광은 제 1 스플리터(120)에 입사되고, 제 1 스플리터(120)에 의해 측정광과 참조광으로 나눌 수 있다. 이중, 측정광은 제 2 스플리터(130)에 의해 제 1 내지 제 n 측정광으로 나뉘어져, 각각의 측정 포인트에 있어서 반도체 웨이퍼 등의 온도 측정 대상물에 조사되어, 각 층의 표면, 경계면, 이면에 의해 반사된다.

한편, 참조광은 참조광 반사 수단(140)에 의해 반사된다. 그리고, 제 1 내지 제 n 측정광의 각 반사광은 제 2 스플리터(130)를 거쳐서 제 1 스플리터(120)에 입사하고, 참조광의 반사광과 함께 광 검출기(160)에 의해 검출된다.

그리고, 참조광 반사 수단(140)을 주사함으로써, 종축을 광 검출기(160)의 출력, 횡축을 참조광 반사 수단(140)의 이동 거리라고 한 도 5a에 나타낸 것과 같은 간섭파형을 얻을 수 있다. 여기서, 광원(110)으로서는, 상술한 바와 같은 저 코히런스 광원을 이용하고 있다. 저 코히런스 광원에 의하면, 광원(110)으로부터의 광의 코히런스 길이가 짧기 때문에, 통상은 측정광의 광로 길이와 참조광의 광로 길이가 일치한 장소에서 강하게 간섭이 일어나고, 그 이외의 장소에서는 간섭은 실질적으로 저감한다고 하는 특질이 있다. 이 때문에, 참조광 반사 수단(140)을 이동시켜서, 참조광의 광로 길이를 변화시킴으로써, 온도 측정 대상물의 표면 및 이면 외에, 내부에 다른 층이 있으면 그 각 층에 관해서도, 이들의 굴절률 차이에 의해 반사한 측정광과 참조광이 간섭한다.

다음으로, 측정광과 참조광과의 간섭파에 근거하여 온도를 측정하는 방법에 대해서 또한 상세하게 설명한다. 간섭파에 근거하는 온도 측정 방법으로서는, 예를 들면 온도 변화에 근거하는 광로 길이 변화를 이용하는 온도 환산 방법이 있다. 여기에서는, 상기 간섭파형의 위치 어긋남을 이용한 온도 환산 방법에 대해서 설명한다.

반도체 웨이퍼(W) 등의 온도 측정 대상물이 플라즈마 등의 작용에 의해 가열되면, 반도체 웨이퍼(W) 등은 팽창해서 굴절률이 변화되기 때문에, 온도 변화 전후에 간섭파형의 위치가 어긋나고, 간섭파형의 피크간 폭이 변화된다. 이 때, 각 측정 포인트마다에 온도 변화가 있으면, 측정 포인트마다에 간섭파형의 위치가 어긋나고, 간섭파형의 피크간 폭이 변화된다. 이러한 측정 포인트마다에 간섭파형의 피크간 폭을 측정함으로써 온도 변화를 검출할 수 있다. 예를 들면, 도 3에 나타내는 것과 같은 온도 측정 수단(100)의 경우, 간섭파형의 피크간 폭은, 참조광 반사 수단(140)의 이동 거리에 대응하고 있기 때문에, 간섭파형의 피크간 폭에 있어서 참조광 반사 수단(140)의 이동 거리를 측정함으로써, 온도 변화를 검출할 수 있다.

반도체 웨이퍼(W)의 두께를 d라고 하고, 굴절률을 n이라고 한 경우, 간섭파형에 관한 피크 위치의 어긋남은, 두께(d)에 대해서는 각 층 고유의 선팽창 계수(α)에 의존하고, 또한 굴절률(n)의 변화에 대해서는 주로 각 층 고유의 굴절률 변화의 온도 계수(β)에 의존한다. 또한, 굴절률 변화의 온도 계수(β)에 대해서는 파장에도 의존하는 것이 알려져 있다.

따라서, 어떤 측정 포인트(P)에 있어서 온도 변화 후의 반도체 웨이퍼(W)의 두께(d´)를 수학식으로 나타내면 하기 수학식 (1)로 나타내게 된다. 또한, 수학식 (1)에 있어서, ΔT는 측정 포인트의 온도 변화를 나타내고, α는 선팽창률, β는 굴절률 변화의 온도 계수를 나타내고 있다. 또한, d, n은 각각 온도 변화 전의 측정 포인트(P)에 있어서 두께, 굴절률을 나타내고 있다.

d´＝ｄ·(1+α·ΔT)

n´＝n·(1+β·ΔT) … (1)

상기 수학식 (1)에 나타내는 바와 같이 온도 변화에 의해 측정 포인트(P)를 투과하는 측정광의 광로 길이가 변화한다. 광로 길이는 일반적으로 두께(d)와 굴절률(n)과의 곱으로 표시된다. 따라서, 온도 변화 전의 측정 포인트(P)를 투과하는 측정광의 광로 길이를 L이라고 하고, 측정 포인트에 있어서 온도가 각각 ΔT만큼 변화된 후의 광로 길이를 L´이라고 하면, L, L´은 각각 하기의 수학식 (2)로 나타내게 된다.

L =ｄ·n

L´＝d´·n´ …（2)

따라서, 측정 포인트에 있어서 측정광의 광로 길이의 온도 변화 전후의 차이(L´-L)는, 상기 수학식 (1), (2)에 의해 계산해서 정리하면, 하기 수학식 (3)으로 나타내게 된다. 또한, 하기 수학식 (3)에서는, αβ≪α, αβ≪β을 고려해서 미소항을 생략하고 있다.

L´-L= d´·n´-ｄ·n=ｄ·n·(α+β)·ΔT=L·(α+β)·ΔT₁ … (3)

여기에서, 각 측정 포인트에 있어서 측정광의 광로 길이는 참조광과의 간섭파형의 피크간 간격에 상당한다. 따라서, 선팽창률(α), 굴절률 변화의 온도 계수(β)를 미리 조사해 두면, 각 측정 포인트에 있어서 참조광과의 간섭파형의 피크간 간격을 계측함으로써, 상기 수학식 (3)을 이용하여, 각 측정 포인트의 온도로 환산할 수 있다.

이와 같이, 간섭파로부터 온도로의 환산할 경우, 상술한 바와 같이 간섭파형의 피크간에서 표시되는 광로 길이가 선팽창률(α) 및 굴절률 변화의 온도 계수(β)에 따라 변하기 때문에, 이들 선팽창률(α) 및 굴절률 변화의 온도 계수(β)를 미리 조사해 놓을 필요가 있다. 반도체 웨이퍼(W)를 포함한 물질의 선팽창률(α) 및 굴절률 변화의 온도 계수(β)는 일반적으로, 온도 범위에 따라서는, 온도에 의존할 경우도 있다. 예를 들면, 선팽창률(α)에 대해서는 일반적으로, 물질의 온도가 0℃ 내지 100℃ 정도의 온도 범위에서는 그다지 변하지 않으므로, 일정으로 간주해도 지장이 없지만, 100℃ 이상의 온도 범위에서는 물질에 따라서는 온도가 높아질수록 변화율이 커질 경우도 있으므로, 그러한 경우에는 온도 의존성을 무시할 수 없게 된다. 굴절률 변화의 온도 계수(β)에 관해서도 마찬가지로 온도 범위에 따라서는, 온도 의존성을 무시할 수 없게 될 경우가 있다.

예를 들면, 반도체 웨이퍼(W)를 구성하는 실리콘(Si)의 경우는, 0℃ 내지 500℃의 온도 범위에 있어서 선팽창률(α) 및 굴절률 변화의 온도 계수(β)가, 예를 들면, 2차 곡선으로 근사시킬 수 있음이 알려져 있다. 이와 같이, 선팽창률(α) 및 굴절률 변화의 온도 계수(β)는 온도에 의존하므로, 예를 들면, 온도에 따른 선팽창률(α) 및 굴절률 변화의 온도 계수(β)를 미리 조사해 두고, 그 값을 고려해서 온도 환산하면, 보다 정확한 온도로 환산할 수 있다.

또한, 측정광과 참조광과의 간섭파에 근거하는 온도 측정 방법으로서는 상술한 바와 같은 방법에 한정되지 않고, 예를 들면, 온도 변화에 근거하는 흡수 강도 변화를 이용하는 방법이라도 좋고, 상기 온도 변화에 근거하는 광로 길이 변화와 온도 변화에 근거하는 흡수 강도 변화를 조합한 방법이라도 좋다.

상술한 바와 같이, 온도 측정 수단(100)에 있어서는, 원리적으로 측정광의 광로 길이에 근거하여 온도를 측정하게 되어 있고, 온도 측정 대상의 온도 변화 이외의 원인으로 광로 길이가 변화되면 노이즈의 원인이 되어 정밀도 높게 온도 측정 대상의 온도를 측정하는 것이 곤란해진다. 한편, 도 1에 나타낸 플라즈마 처리 장치(1)에서는, 탑재대(3)에 온도 측정용 윈도우(12 내지 15)가 마련되어 있고, 탑재대(3)의 상측은 고진공 분위기로 되고, 탑재대(3)의 하측은 상압 분위기로 되어 있다. 이 때문에, 탑재대(3)는 압력차에 의해 휘거나, 정전척(5)내를 흐르는 냉각용의 온도 조절 매체의 흐름 등에 기인해서 진동 등을 발생하기 쉽게 되어 있다. 그리고, 이와 같이 탑재대(3)에 휨이나 진동이 발생하면, 탑재대(3)와 베이스 플레이트(9) 사이의 거리가 변동하여, 콜리메이터(24 내지 27)와 반도체 웨이퍼(W) 등과의 사이의 거리가 변동하고, 온도 측정 수단(100)에 있어서 광로 길이가 변화되어 버린다.

이 때문에, 본 실시형태에서는, 베이스 플레이트(9)와 탑재대(3)(RF 플레이트(4))를 연결하는 연결 부재(30)를 마련하고, 탑재대(3)의 변형이나 진동을 억제할 수 있게 되어 있다. 이것에 의해, 온도 측정 수단(100)에 있어서 광로 길이의 변화가 발생하는 것을 억제할 수 있고, 노이즈의 발생을 억제해서, 정밀도 높게 반도체 웨이퍼(W) 등의 온도를 측정하는 것이 가능하도록 되어 있다. 그리고, 플라즈마 처리중인 반도체 웨이퍼(W) 등의 온도를 정밀도 좋게 측정할 수 있으므로, 이 온도 측정 결과를 피드백해서 플라즈마 처리의 상태를 제어하는 것에 의해, 정밀도 높은 플라즈마 처리를 실행하는 것이 가능하다.

도 6은 상기 구성의 플라즈마 처리 장치(1)에 있어서, 실제로 플라즈마를 발생시켜 반도체 웨이퍼(W)의 중심으로부터 75㎜의 위치, 128㎜의 위치, 143㎜의 위치, 158㎜의 위치(포커스 링)의 온도를 측정한 결과를 나타내는 것이다. 도 6a는 탑재대(3)와 반도체 웨이퍼(W)의 이면과의 사이에 공급하는 냉각용의 헬륨 가스의 압력을 2000Pa(15Torr)/5320Pa(40Torr)(중심부와 주변부에서 압력을 달리했을 때, 전자는 중심부의 압력, 후자는 주변부의 압력을 나타냄)로 했을 경우를 나타내고 있고, 이 경우 플라즈마를 착화하는 것에 의해, 반도체 웨이퍼(W)의 온도는 20℃로부터 65℃ 내지 75℃로 상승했다. 한편, 도 6b는 헬륨 가스의 압력을 0Pa로 해서, 그 공급을 실행하지 않을 경우를 나타내고 있다. 이 경우, 웨이퍼(W)의 중심으로부터 75㎜의 위치 및 143㎜의 위치에서는, 반도체 웨이퍼(W)의 온도가 110℃를 넘었다. 포커스 링의 온도는 헬륨 가스의 유무에 따라서는 변하지 않았다.

상술한 바와 같이, 베이스 플레이트(9)와 탑재대(3)(RF 플레이트(4))를 연결하는 연결 부재로서는 도 1에 나타낸 형상의 것으로 한정되지 않고, 어떤 형상의 것을 사용해도 좋다. 또한, 도 7에 도시하는 바와 같이 중공 원통형 등의 통형상으로 형성된 통형상 부재(30a)를 각 측정광의 광로를 둘러싸도록 배치해도 좋다. 이러한 구성으로 하면, 통형상 부재(30a)내의 공기의 흐름 등을 억제할 수 있고, 측정광의 광로의 상태를 양호한 상태로 유지할 수 있고, 공기의 흐름 등에 기인하는 노이즈의 발생을 억제할 수 있다. 즉, 상술한 바와 같이, RF 플레이트(4)와 베이스 플레이트(9)와의 사이의 공극(10)이 대기이므로, 공기 요동이 광로에 영향을 주어 계측 정밀도가 악화하는 것도 억제할 수 있다.

또한, 상기 통형상 부재(30a) 대신에, 도 8에 도시하는 바와 같이 내부를 측정광이 투과 가능한 재질, 예를 들면, 석영이나 사파이어 등으로 이루어지는 기둥상의 로드(30b) 등을 이용할 수도 있다.

그런데, 탑재대(3)를 구성하는 RF 플레이트(4)와 정전척(5)는, 통상의 경우, 주연부에서만 체결되어 있다. 이 때문에, RF 플레이트(4)와 베이스 플레이트(9)를 연결 부재로 연결해도, RF 플레이트(4)와 정전척(5)가 이간하는 것과 같이 변형하거나, 진동하거나 할 가능성이 있다. 이 때문에, 도 9에 도시하는 바와 같이 나사(30c) 등에 의해, 급전봉(6) 부분 등의 중심 부근에서, RF 플레이트(4)와 정전척(5)를 체결한 구성으로 하는 것이 바람직하다. 또한, 급전봉(6)과 RF 플레이트(4)는 도시하지 않는 체결 기구로 체결되어 있다.

여기에서, 상술한 바와 같이, RF 플레이트(4)의 하부에 급전봉(6)이 마련된 중앙부 등의 RF 플레이트(4)의 아래에 구조물이 존재하는 부위에서는, 도 1에 나타낸 구성의 온도 측정용 윈도우(12 내지 15) 등을 마련하는 것은 곤란해서, 반도체 웨이퍼(W)의 중심 부근 등의 온도를 측정하는 것이 곤란하다. 본 발명의 실시예에서는, 도 10에 도시하는 바와 같이, 온도 측정 윈도우(12a)를 급전봉(6)의 상방 부분에 배치하고 두개의 미러(40)를 RF 플레이트(4)의 하부면상에 배치하되, 하나의 미러가 온도 측정 윈도우(12a)의 하단부, 즉, 급전봉(6)과 접촉하는 쪽의 단부에 배치됨과 아울러 다른 하나의 미러가 급전봉(6)에 인접하는 관통 구멍(16)에 대향하는 위치에 수평으로 배치되도록 마련된다.

이러한 구성에 의하면, 2장의 미러(40) 등에 의해, 측정광의 광로를 일단 수평방향으로 굴곡된 후 급전봉(6)의 상부에 위치하도록 배치된 온도 측정용 윈도우(12a) 통과한 광빔을 이용함으로써 반도체 웨이퍼(W)의 중앙부의 온도를 계측할 수 있다.

또한, 도 11에 도시하는 바와 같이 2개의 프리즘(41)을 이용하거나, 도 12에 도시하는 바와 같이 일체형의 프리즘(42)을 이용하고, 측정광의 광로를 일단 수평방향으로 굴곡시켜서, 급전봉(6)의 상부에 위치하도록 배치된 온도 측정용 윈도우(12a) 등으로부터 반도체 웨이퍼(W)의 중앙 부근의 온도를 계측하도록 구성하는 것도 가능하다. 이러한 구성은, 예를 들면, 포커스 링(29)이 배치된 탑재대(3)의 주변부의 온도를 계측할 경우에 관해서도, 마찬가지로 해서 적용할 수 있다. 또한, 대향 전극(11)측으로부터 반도체 웨이퍼(W)의 온도를 계측할 경우에 관해서도, 마찬가지로 해서 적용할 수 있다.

상술한 각 실시형태에서는, 콜리메이터(24 내지 27)를 베이스 플레이트(9)에 고정한 경우에 대해서 설명했지만, 도 13에 나타내는 실시형태와 같이, 콜리메이터(24 내지 27)를 탑재대(3)(도 13에서는 RF 플레이트(4))에 고정한 구성으로 하는 것도 가능하다. 이러한 구성으로 하면, 콜리메이터(24 내지 27)와 온도 측정 대상인 반도체 웨이퍼(W) 등을 보다 근접시킬 수 있고, 탑재대(3)의 변형이나 진동에 기인하는 측정광의 광로 길이의 변동을 더욱 억제할 수 있다. 또한, 이 경우, RF 플레이트(4)와 베이스 플레이트(9) 사이의 공극(10)내의 공기 요동이 광로에 영향을 주어 계측 정밀도를 악화시키는 일도 없다.

또한, 도 13에서는, 콜리메이터(24 내지 27)를 RF 플레이트(4)에 고정했을 경우를 나타내고 있지만, 정전척(5)에 콜리메이터(24 내지 27)를 고정한 구성으로 하는 것도 가능하다. 이러한 구성으로 하면, 탑재대(3)의 변형이나 진동에 기인하는 측정광의 광로 길이의 변동을 더욱 억제할 수 있다. 단, 이 경우 콜리메이터(24 내지 27)에 의한 광로의 조정 등의 메인터넌스 용이성이 손상된다.

도 1에 도시된 것과 같이, 진공 챔버(2)내에는, 탑재대(3)의 상방에, 탑재대(3)와 대향하도록 상부 전극(11)이 마련되어 있다. 그리고, 이 상부 전극(11)의 탑재대(3)와의 대항면에는, 실리콘 등의 적외선을 투과 가능한 재료로 이루어지는 셀(11a)이 배치된 구성으로 되어 있는 경우가 있다. 이러한 경우, 도 14에 도시하는 바와 같이 온도 측정용 윈도우(12 내지 14)(및 온도 측정용 윈도우(15))로부터, 반도체 웨이퍼(W)(및 포커스 링(29))를 거쳐서 셀(11a)에 측정광을 조사하고, 셀(11a)의 하측면(즉, 표면) 및 상측면(즉, 이면)으로부터의 반사광을 측정함으로써, 셀(11a)의 온도를 측정하는 것이 가능하다.

이 경우, 반도체 웨이퍼(W)의 두께를 d, 굴절률을 n, 반도체 웨이퍼(W)로부터 셀(11a)까지의 거리를 L, 셀(11a)의 두께를 D, 굴절률을 N으로 한 때에, 각 측정 채널에 있어서, 도 5b에 도시하는 바와 같이 반도체 웨이퍼(W)의 하측면으로부터의 간섭 신호가 검출된 후, L+nd에 상당하는 거리 떨어진 위치에 셀(11a)의 하측면에서의 간섭 신호가 검출된다. 또한, 이 셀(11a)의 하측면으로부터의 간섭 신호가 검출된 후, ND에 상당하는 거리 떨어진 위치에 셀(11a)의 상측면으로부터의 간섭 신호가 검출된다. 그리고, 셀(11a)의 하측면으로부터의 간섭 신호와 상측면으로부터의 간섭 신호와의 거리의 변화로부터 셀(11a)의 온도를 측정할 수 있다.

또한, 도 15에 도시하는 바와 같이 탑재대(3)상으로부터 반도체 웨이퍼(W)를 제거했을 경우, 도 16a 및 16b에 도시하는 바와 같이 반도체 웨이퍼(W)가 없는 경우(도 16a)와, 반도체 웨이퍼(W)가 있는 경우(도 16b)에, 셀(11a)로부터의 반사광의 간섭 위치가 (n-1)d0만큼 어긋나므로, 초기 위치를 변경할 필요가 있다.

도 17은 상기 셀(11a)의 온도를 측정할 때의 순서를 나타내는 흐름도이다. 도 17에 도시하는 바와 같이, 우선 탑재대와 셀의 온도의 설정을 실행하고(스텝 170), 반도체 웨이퍼(W)가 반입되지 않은 상태에서 셀(11a)의 표면의 초기 위치(X0)와 초기 두께(D0)를 계측한다(스텝 171).

다음에, 셀(11a) 표면의 초기 위치를 X1로 하는 공정을 실행한다(스텝 172).

다음에, 반도체 웨이퍼(W)를 반입해서 탑재대(3)상에 배치하고(스텝 173), 반도체 웨이퍼(W)의 하측면의 초기 위치(x0)와 초기 두께(d0)를 계측한다(스텝 174).

그 후, 셀(11a)의 표면의 초기 위치를 X1, 초기 두께를 D0, 반도체 웨이퍼(W)의 하측면의 초기 위치를 x0, 초기 두께를 d0으로 해서, 온도 계측을 개시한다(스텝 175).

도 18a 및 18b는 상술한 공정에 의해, 플라즈마 처리중의 셀(11a)의 온도(도 18a) 및 포커스 링(29)의 온도(18b)를 측정한 결과의 일 예를 나타내는 것으로, 3개의 파형은 3장의 웨이퍼가 순차로 플라즈마 처리될 때 상술한 프로세스에 의해 측정된 결과를 나타낸다. 도 18에 도시하는 바와 같이, 셀(11a)의 온도는 220℃ 이상으로 상승한다. 또한, 포커스 링(29)의 온도는 80℃ 내지 90℃ 정도이다.

상술한 바와 같이, 반도체 웨이퍼(W)의 온도뿐만 아니라, 셀(11a)이나 포커스 링(29)의 온도를 측정하는 것도 가능하므로, 보다 정교하고 치밀하게 플라즈마 처리의 프로세스를 제어하는 것이 가능해지고, 보다 고정밀도의 플라즈마 처리를 실행하는 것이 가능하다. 또한, 셀(11a)이나 포커스 링(29)의 소모도도 동시에 모니터할 수 있으므로, 셀(11a)이나 포커스 링(29)의 교환 시기를 아는 것이 가능하고, 또한, 셀(11a)이나 포커스 링(29)의 소모도에 맞춰서 플라즈마 처리의 프로세스를 제어할 수도 있다. 이 경우, 셀(11a)이나 포커스 링(29)을 보다 장기에 걸쳐서 사용하는 것이 가능하게 되고, 그 수명의 장기화에 의한 런닝 비용의 저감, 장치의 가동율의 향상에 의한 생산성의 향상 등을 도모하는 것이 가능하다.

도 19a~19h는 온도 측정용 윈도우(12 내지 15)의 변형예의 구성을 나타내는 것이다. 도 19a에 나타내는 온도 측정용 윈도우에서는, 슬리브(52)의 상측 단부에 내측을 향해서 돌출하는 돌출부(52b)가 마련되어 있고, 윈도우 부재(53)를 이 돌출부(52b)로 지지하도록 되어 있다. 또한, 슬리브(52)의 상측까지 보호 막(57)이 설치되어 있는 구성으로 되어 있다.

도 19b에 나타내는 온도 측정용 윈도우는, 슬리브(52)가 상술한 돌출부(52b)를 구비하지 않고, 윈도우 부재(53)의 상단의 주연부가 보호 막(57)에 접촉하는 구조로 되어 있다. 또한, 도 19c에 나타내는 온도 측정용 윈도우는, 슬리브(52)가 상술한 돌출부(52b)를 구비하지 않고, 또한 보호 막(57)이 윈도우 부재(53)의 상단의 주연부와 접촉하고 있지 않고, 윈도우 부재(53)의 상단이 정전척(5)의 표면까지 연재된 구조로 되어 있다.

도 19d에 나타내는 온도 측정용 윈도우는, 도 19a의 경우와 마찬가지로 돌출부(52b)가 마련된 슬리브(52)의 상단이 정전척(5)의 표면까지 연재된 구조로 되어 있다. 또한, 도 19e에 나타내는 온도 측정용 윈도우는, 도 19b의 경우와 마찬가지로 돌출부(52b)가 없는 슬리브(52)를 이용하고, 그 상단이 정전척(5)의 표면까지 연재된 구조로 되어 있다.

도 19f에 나타내는 온도 측정용 윈도우는, 도 19a의 경우와 마찬가지로 돌출부(52b)가 마련된 슬리브(52)의 상단을 보호 막(57)으로 덮은 구조로 되어 있다. 또한, 도 19g에 나타내는 온도 측정용 윈도우는, 도 19b의 경우와 마찬가지로 돌출부(52b)가 없는 슬리브(52)를 이용하고, 슬리브(52) 및 윈도우 부재(53)의 상단을 보호 막(57)으로 덮은 구조로 되어 있다.

또한, 도 19h에 나타내는 온도 측정용 윈도우는, 도 19g의 경우와 마찬가지로 돌출부(52b)가 없는 슬리브(52)를 이용하고, 슬리브(52) 및 개구부(58)의 상단을 보호 막(57)으로 덮고, 또한 슬리브(52)내에 윈도우 부재(53)를 마련하지 않은 구조로 되어 있다. 이 경우, 표면에 마련된 보호 막(57)으로 진공 차단이 행해지고 있고, 보호 막(57)을 압력차에 견딜 수 있는 강도를 갖는 재질로 할 필요가 있다.

또한, 온도 측정용 윈도우(12 내지 15)에 대해서는, 상기 구성의 것에 한정되지 않고, 각종의 변형이 가능하다. 예를 들면, 도 20a 및 20b에 도시하는 바와 같이 슬리브(52)의 상단부에, 외측을 향해서 직경이 커지는 단부(52c)를 마련하고, 상단부에 외측을 향해서 돌출하는 플랜지부(53b)를 갖는 윈도우 부재(53)를, 단부(52c)에 플랜지부(53b)를 접촉시키는 것에 의해 지지한 구성으로 하는 것도 가능하다. 이 경우, 도 20b에 도시하는 바와 같이 윈도우 부재(53)를 정전척(5)의 표면측으로부터 탈착할 수 있고, 예를 들면, 윈도우 부재(53)에 오염, 파손, 소모 등이 발생했을 경우에 용이하게 교환할 수 있다. 또한, 도 20에 있어서, 도면부호(54)는 진공 시일용 O링이다.

상기 각 실시형태에서는, 도 1 등에 나타낸 바와 같이, 탑재대(3)가 도전성 재료로 구성되고, 고주파 전력이 인가되는 RF 플레이트(4)와, 이 RF 플레이트(4)상에 마련되고, 반도체 웨이퍼(W)를 흡착하기 위한 정전척(5)를 구비한 구성의 경우에 대해서 설명했다. 그러나, 예를 들면, 도 21에 도시하는 바와 같이 탑재대(3a)가, RF 플레이트(4a)와 정전척(5a)가 일체로 되는 구성으로 되어 있는 플라즈마 처리 장치(1)에 대해서도 마찬가지로 해서 적용하는 것이 가능하다. 또한, 이 경우 도 22에 도시하는 바와 같이 RF 플레이트(4a)와 정전척(5a)가 일체로 되는 구성으로 된 탑재대(3a)의 하부에, 절연재(3b)가 마련되어 있는 플라즈마 처리 장치(1)에 대해서도 마찬가지로 해서 적용하는 것이 가능하다. 또한, 도 21 및 도 22에 있어서, 도 1과 대응하는 부분에는 동일한 도면부호를 부여해서 중복한 설명은 생략한다.

다음에, 도 23 및 도 24를 참조해서, 본 발명의 변형예의 구성에 대해서 설명한다. 도 23은 변형예의 구성을 측방으로부터 본 개략 구성을 도시하는 도면이고, 도 24는 상방으로부터 본 개략 구성을 도시하는 도면이다. 이 변형예에 있어서도, 도 3에 나타낸 온도 측정 수단(100)과 마찬가지로 구성되고, 광원(110)으로부터의 광을 이용해서 온도 측정을 실행하는 온도 측정 수단을 이용하는 것은, 상술한 실시형태와 마찬가지이다.

도 23 및 도 24에 도시하는 바와 같이, 이 변형예에서는, 진공 챔버(2)의 측벽부에, 진공 챔버(2)의 안팎으로 광이 투과가능한 윈도우부(온도 측정용 윈도우)(210)를 형성한다. 또한, 포커스 링(29)상에 광로 변경 수단으로서의 프리즘(220)을 마련한다. 이 프리즘(220)은 석영제의 프레임(221)에 의해 포커스 링(29)에 고정되어 있다. 이 프리즘(220)의 설치 위치는 윈도우부(210)에 근접한 위치로 하는 것이 바람직하고, 윈도우부(210)에 가장 근접한 포커스 링(29)위로 하는 것이 가장 바람직하다. 또한, 광로 변환 수단으로서는, 프리즘(220)에 한정되지 않으며, 효율적으로 측정광의 광로를 변경할 수 있는 것이면 어떤 광로 변경 수단을 이용하여도 좋다.

그리고, 윈도우부(210)의 외측에, 광파이버(23)가 접속된 콜리메이터(27)를 마련하고, 도시하지 않은 광원으로부터의 측정광을 광파이버(23)를 통과시켜서, 콜리메이터(27)로부터 사출시키고, 윈도우부(210)를 투과시켜서 진공 챔버(2)내에 입사시킨다. 이 입사된 측정광을, 도 23중에 화살표 A로 도시하는 바와 같이 프리즘(220)에 의해 대략 직각으로 하측을 향해 광로 변경하여 포커스 링(29)에 조사하고, 포커스 링(29)에서 반사된 측정광을 프리즘(220)에 의해 대략 직각으로 수평방향을 향해 광로 변경하여 윈도우부(210)로 리턴시켜서 콜리메이터(27)에 입사시킨다. 그리고, 이 측정광을 콜리메이터(27)로부터 광파이버(23)를 통해서 온도 검출 수단의 도시하지 않은 광 검출기로 보내고, 전술한 실시형태와 마찬가지로 해서 온도를 측정한다. 이러한 구성에 의하면, 측정광이 대기 분위기내를 통과하지 않으므로, 공기 요동이 광로에 영향을 주어 계측 정밀도가 악화하는 일은 없다. 또한, 전술한 실시형태와 같은 탑재대(3)의 대폭적인 가공이 필요없게 되고, 또한 에칭의 종점 검출용의 윈도우 등을 공용하면 새롭게 진공 챔버(2)에 윈도우부(210)를 마련할 필요도 없고, 간단하게 포커스 링(29)의 온도를 측정할 수 있다.

또한, 상기 프리즘(220) 등을 복수 마련하고, 포커스 링(29)의 복수 개소의 온도를 측정하도록 해도 좋다. 이 경우, 하나의 윈도우부(210)의 외측에 복수의 광파이버(23)와 콜리메이터(27)의 세트를 마련하고, 각도를 바꾸어 다른 프리즘(220)을 향해서 측정광을 조사하도록 해도 좋다. 또한, 윈도우부(210)를, 예를 들면, 180° 간격으로 2개소에 마련하고, 이들의 윈도우부(210)로부터 포커스 링(29)의 180° 떨어진 개소의 온도를 측정하도록 해도 좋다.

또한, 전술한 도 1 등에 나타낸 실시형태에서는, 반도체 웨이퍼(W)의 온도를 3개소, 포커스 링(29)의 온도를 1개소 측정하도록 했지만, 이중에 포커스 링(29)의 온도의 측정만을, 상기 변형예의 것과 같이 해서 측정할 수도 있다. 또한, 이 변형예에서는, 포커스 링(29)상에 프리즘(220) 등의 광로 변환 수단을 마련하지 않으면 안되기 때문에, 제품 제조를 행하고 있는 통상의 플라즈마 처리중의 온도 측정에 적용하는 것보다도, 예를 들면 제품 제조 이전의 평가 단계 등에서 사용하는 것이 주된 사용 목적이 된다.

이상, 첨부 도면을 참조하면서 본 발명의 바람직한 실시형태에 대해서 설명했지만, 본 발명은 이러한 예에 한정되지 않음은 말할 필요도 없다. 당업자이면, 특허청구의 범위에 기재된 범주내에 있어서, 각종의 변경예 또는 수정예를 생각할 있음은 명확하고, 그것들에 관해서도 당연하게 본 발명의 기술적 범위에 속하는 것이라고 이해된다.

1 : 플라즈마 처리 장치 2 : 진공 챔버
3 : 탑재대 4 : RF 플레이트
5 : 정전척 6 : 급전봉
7 : 배플판 8 : 배기 공간
9 : 베이스 플레이트 10 : 공극
11 : 대향 전극 12 ~ 15 : 온도 측정용 윈도우
20 ~ 23 : 광파이버 24 ~ 27 : 콜리메이터
29 : 포커스 링 30 : 연결 부재
W : 반도체 웨이퍼

Claims (20)

1. 기판을 수용해서 플라즈마에 의해 처리하기 위한 진공 챔버와; 상기 진공 챔버내에 마련되고 기판이 탑재되는 탑재대와; 상기 탑재대의 하방에, 상기 탑재대와 간격을 두고 마련된 베이스 플레이트와; 광원과, 상기 광원으로부터의 광을 측정광과 참조광으로 나누기 위한 스플리터와, 상기 스플리터로부터의 참조광을 반사하기 위한 참조광 반사 수단과, 상기 참조광 반사 수단으로부터 반사되는 참조광의 광로 길이를 변화시키기 위한 광로 길이 변경 수단과, 상기 측정광을 상기 기판에 조사하기 위한 광파이버 및 상기 광파이버의 출구 부분에 마련된 콜리메이터와, 상기 기판으로부터 반사되는 측정광과 상기 참조광 반사 수단으로부터 반사되는 참조광과의 간섭을 측정하기 위한 광 검출기를 구비하는 온도 측정 수단을 포함하며, 상기 탑재대의 상방이 진공 분위기로 되고, 상기 탑재대와 상기 베이스 플레이트 사이의 간격이 상압 분위기로 되는 플라즈마 처리 장치로서,
   상기 탑재대의 상면과 하면을 상기 측정광이 투과 가능하도록 광학적으로 연통하고, 또한 기밀 밀봉된 온도 측정용 윈도우를 마련함과 아울러,
   상기 탑재대와 상기 베이스 플레이트 사이의 간격에, 상기 탑재대와 상기 베이스 플레이트를 연결하는 부재를 마련하고,
   또한, 상기 콜리메이터를 상기 베이스 플레이트의 상기 온도 측정용 윈도우에 대응하는 위치에 고정하고,
   상기 탑재대와 상기 베이스 플레이트 사이의 상기 측정광의 광로에, 내부를 상기 측정광이 통과가능한 로드(rod) 또는 중공(hollow)의 통형상체를 마련하고,
   상기 온도 측정용 윈도우로부터 상기 온도 측정 수단에 의해 상기 기판의 온도를 측정 가능하게 한 것을 특징으로 하는
   플라즈마 처리 장치.
2. 제 1 항에 있어서,
   상기 탑재대내에, 상기 측정광의 광로를 측방 및 상하 방향을 향해서 굴곡시키는 미러 또는 프리즘을 마련하여, 상기 탑재대의 중앙부에 접속된 급전봉의 상방에 위치하는 기판 중심부의 온도를 측정 가능하게 한 것을 특징으로 하는
   플라즈마 처리 장치.
3. 기판을 수용해서 플라즈마에 의해 처리하기 위한 진공 챔버와; 상기 진공 챔버내에 마련되고 기판이 탑재되는 탑재대와; 상기 탑재대의 하방에, 상기 탑재대와 간격을 두고 마련된 베이스 플레이트와; 광원과, 상기 광원으로부터의 광을 측정광과 참조광으로 나누기 위한 스플리터와, 상기 스플리터로부터의 참조광을 반사하기 위한 참조광 반사 수단과, 상기 참조광 반사 수단으로부터 반사되는 참조광의 광로 길이를 변화시키기 위한 광로 길이 변경 수단과, 상기 측정광을 상기 기판에 조사하기 위한 광파이버 및 상기 광파이버의 출구 부분에 마련된 콜리메이터와, 상기 기판으로부터 반사되는 측정광과 상기 참조광 반사 수단으로부터 반사되는 참조광과의 간섭을 측정하기 위한 광 검출기를 구비하는 온도 측정 수단을 포함하며, 상기 탑재대의 상방이 진공 분위기로 되고, 상기 탑재대와 상기 베이스 플레이트 사이의 간격이 상압 분위기로 되는 플라즈마 처리 장치로서,
   상기 탑재대의 상면과 하면을 상기 측정광이 투과 가능하도록 광학적으로 연통하고, 또한 기밀 밀봉된 온도 측정용 윈도우를 마련함과 아울러,
   상기 탑재대와 상기 베이스 플레이트 사이의 간격에, 상기 탑재대와 상기 베이스 플레이트를 연결하는 부재를 마련하고,
   또한, 상기 콜리메이터를 상기 베이스 플레이트의 상기 온도 측정용 윈도우에 대응하는 위치에 고정하고,
   상기 온도 측정용 윈도우로부터 상기 온도 측정 수단에 의해 상기 기판의 온도를 측정 가능하게 하고,
   또한, 상기 탑재대내에, 상기 측정광의 광로를 측방 및 상하 방향을 향해서 굴곡시키는 미러 또는 프리즘을 마련하여, 상기 탑재대의 중앙부에 접속된 급전봉의 상방에 위치하는 기판 중심부의 온도를 측정 가능하게 한 것을 특징으로 하는
   플라즈마 처리 장치.
4. 제 1 항 내지 제 3 항 중 어느 한 항에 있어서,
   상기 탑재대가,
   고주파 전력이 인가되는 도전성 재료로 이루어지는 RF 플레이트와,
   상기 RF 플레이트상에 마련되고, 상기 기판을 흡착하기 위한 정전척을 구비한 것을 특징으로 하는
   플라즈마 처리 장치.
5. 제 4 항에 있어서,
   상기 RF 플레이트와 상기 정전척을, 주변부 및 중앙부의 쌍방에서 고정하도록 구성한 것을 특징으로 하는
   플라즈마 처리 장치.
6. 제 1 항 내지 제 3 항 중 어느 한 항에 있어서,
   상기 탑재대는, 고주파 전력이 인가되는 도전성 재료로 이루어지는 RF 플레이트와 상기 기판을 흡착하기 위한 정전척이 일체로 되는 구성으로 한 것을 특징으로 하는
   플라즈마 처리 장치.
7. 기판을 수용해서 플라즈마에 의해 처리하기 위한 진공 챔버와; 상기 진공 챔버내에 마련되고 기판이 탑재되는 탑재대와; 상기 탑재대의 하방에, 상기 탑재대와 간격을 두고 마련된 베이스 플레이트와; 광원과, 상기 광원으로부터의 광을 측정광과 참조광으로 나누기 위한 스플리터와, 상기 스플리터로부터의 참조광을 반사하기 위한 참조광 반사 수단과, 상기 참조광 반사 수단으로부터 반사되는 참조광의 광로 길이를 변화시키기 위한 광로 길이 변경 수단과, 상기 측정광을 상기 기판에 조사하기 위한 광파이버 및 상기 광파이버의 출구 부분에 마련된 콜리메이터와, 상기 기판으로부터 반사되는 측정광과 상기 참조광 반사 수단으로부터 반사되는 참조광과의 간섭을 측정하기 위한 광 검출기를 구비하는 온도 측정 수단을 포함하며, 상기 탑재대의 상방이 진공 분위기로 되고, 상기 탑재대와 상기 베이스 플레이트 사이의 간격이 상압 분위기로 되는 플라즈마 처리 장치로서,
   상기 탑재대의 상면과 하면을 상기 측정광이 투과 가능하도록 광학적으로 연통하고, 또한 기밀 밀봉된 온도 측정용 윈도우를 마련함과 아울러,
   상기 콜리메이터를 상기 탑재대의 상기 온도 측정용 윈도우에 대응하는 위치에 고정하고,
   상기 온도 측정용 윈도우로부터 상기 온도 측정 수단에 의해 상기 기판의 온도를 측정 가능하게 한 것을 특징으로 하는
   플라즈마 처리 장치.
8. 제 7 항에 있어서,
   상기 탑재대가, 고주파 전력이 인가되는 도전성 재료로 이루어지는 RF 플레이트와, 상기 RF 플레이트상에 마련되고, 상기 기판을 흡착하기 위한 정전척을 구비하고,
   상기 콜리메이터를 상기 RF 플레이트 또는 상기 정전척에 고정한 것을 특징으로 하는
   플라즈마 처리 장치.
9. 제 7 항에 있어서,
   상기 탑재대는, 고주파 전력이 인가되는 도전성 재료로 이루어지는 RF 플레이트와 상기 기판을 흡착하기 위한 정전척이 일체로 되는 구성으로 하고,
   상기 콜리메이터를 상기 RF 플레이트에 고정한 것을 특징으로 하는
   플라즈마 처리 장치.
10. 제 7 항에 있어서,
    상기 온도 측정 수단은, 상기 스플리터로부터의 측정광을 n개의 제 1 내지 제 n 측정광으로 나누기 위한 제 2 스플리터를 구비하고, 상기 제 2 스플리터로부터의 복수의 측정광에 의해 복수의 부위의 온도를 측정 가능하게 되어 있는 것을 특징으로 하는
    플라즈마 처리 장치.
11. 제 7 항에 있어서,
    상기 진공 챔버내에, 상기 탑재대와 대향하도록 대향 전극이 마련되고, 상기 온도 측정 수단이, 상기 온도 측정용 윈도우 및 상기 탑재대상의 상기 기판을 거쳐서 상기 대향 전극의 부위의 온도를 측정 가능하게 되어 있는 것을 특징으로 하는
    플라즈마 처리 장치.
12. 기판을 수용해서 플라즈마에 의해 처리하기 위한 진공 챔버와; 상기 진공 챔버내에 마련되고 기판이 탑재되는 탑재대와; 상기 탑재대의 하방에, 상기 탑재대와 간격을 두고 마련된 베이스 플레이트와; 광원과, 상기 광원으로부터의 광을 측정광과 참조광으로 나누기 위한 스플리터와, 상기 스플리터로부터의 참조광을 반사하기 위한 참조광 반사 수단과, 상기 참조광 반사 수단으로부터 반사되는 참조광의 광로 길이를 변화시키기 위한 광로 길이 변경 수단과, 상기 측정광을 상기 기판에 조사하기 위한 광파이버 및 상기 광파이버의 출구 부분에 마련된 콜리메이터와, 상기 기판으로부터 반사되는 측정광과 상기 참조광 반사 수단으로부터 반사되는 참조광과의 간섭을 측정하기 위한 광 검출기를 구비하는 온도 측정 수단을 포함하며, 상기 탑재대의 상방이 진공 분위기로 되고, 상기 탑재대와 상기 베이스 플레이트 사이의 간격이 상압 분위기로 되는 플라즈마 처리 장치로서,
    상기 탑재대의 상면과 하면을 상기 측정광이 투과 가능하도록 광학적으로 연통하고, 또한 기밀 밀봉된 온도 측정용 윈도우를 마련함과 아울러,
    상기 탑재대와 상기 베이스 플레이트 사이의 간격에, 상기 탑재대와 상기 베이스 플레이트를 연결하는 부재를 마련하고,
    또한, 상기 콜리메이터를 상기 베이스 플레이트의 상기 온도 측정용 윈도우에 대응하는 위치에 고정하고,
    상기 온도 측정용 윈도우로부터 상기 온도 측정 수단에 의해 상기 기판의 온도를 측정 가능하게 하고,
    또한, 상기 진공 챔버내에, 상기 탑재대와 대향하도록 대향 전극이 마련되고, 상기 온도 측정 수단이, 상기 온도 측정용 윈도우 및 상기 탑재대상의 상기 기판을 거쳐서 상기 대향 전극의 부위의 온도를 측정 가능하게 되어 있는 것을 특징으로 하는
    플라즈마 처리 장치.
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