WO2020013299A1 - 温度測定センサ、温度測定システム、および、温度測定方法 - Google Patents

温度測定センサ、温度測定システム、および、温度測定方法 Download PDF

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WO2020013299A1
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light
optical fiber
optical
temperature measurement
substrate
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同 呉
朋秀 南
正章 宮川
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東京エレクトロン株式会社
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    • G01K—MEASURING TEMPERATURE; MEASURING QUANTITY OF HEAT; THERMALLY-SENSITIVE ELEMENTS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • G01K11/00—Measuring temperature based upon physical or chemical changes not covered by groups G01K3/00, G01K5/00, G01K7/00 or G01K9/00
    • G01K11/32—Measuring temperature based upon physical or chemical changes not covered by groups G01K3/00, G01K5/00, G01K7/00 or G01K9/00 using changes in transmittance, scattering or luminescence in optical fibres
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01J—MEASUREMENT OF INTENSITY, VELOCITY, SPECTRAL CONTENT, POLARISATION, PHASE OR PULSE CHARACTERISTICS OF INFRARED, VISIBLE OR ULTRAVIOLET LIGHT; COLORIMETRY; RADIATION PYROMETRY
    • G01J5/00—Radiation pyrometry, e.g. infrared or optical thermometry
    • G01J5/02—Constructional details
    • G01J5/08—Optical arrangements
    • G01J5/0818—Waveguides
    • G01J5/0821—Optical fibres
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
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    • G01K11/32—Measuring temperature based upon physical or chemical changes not covered by groups G01K3/00, G01K5/00, G01K7/00 or G01K9/00 using changes in transmittance, scattering or luminescence in optical fibres
    • G01K11/324—Measuring temperature based upon physical or chemical changes not covered by groups G01K3/00, G01K5/00, G01K7/00 or G01K9/00 using changes in transmittance, scattering or luminescence in optical fibres using Raman scattering

Definitions

  • Example embodiments of the present disclosure relate to a temperature measurement sensor, a temperature measurement system, and a temperature measurement method.
  • the sensor device disclosed in Patent Literature 1 measures characteristics of processing with a sensor and processes the measured data with an information processor. By this processing, the sensor device generates a corresponding model, and transmits the generated corresponding model to the external communicator by the internal communicator.
  • the temperature measurement substrate disclosed in Patent Document 2 includes at least one optical fiber and a substrate.
  • the substrate is either a semiconductor wafer or a flat panel display substrate.
  • the optical fiber is laid on the surface of the substrate, and has a first pattern portion and a second pattern portion formed more densely than the first pattern portion.
  • the present disclosure provides a technique that facilitates installation of a device used for measuring temperature.
  • a temperature measurement sensor in one exemplary embodiment, includes a substrate and an optical fiber provided on the upper surface of the substrate and extending along the upper surface.
  • the temperature measurement sensor further includes a light introduction path in a space communicating the space above the upper surface and the space below the lower surface of the substrate, and an optical coupling unit provided on the upper surface and arranged in the light introduction path.
  • the optical coupling section is optically connected to the end face of the optical fiber.
  • the optical fiber has a first pattern shape and a second pattern shape.
  • the first pattern shape includes the optical fibers more densely than the second pattern shape. Light that enters the optical coupling section from the lower surface side via the light introducing path reaches the end face via the optical coupling section.
  • the temperature measurement sensor and the temperature measurement system facilitate installation of a device used for measuring temperature.
  • FIG. 1 is a diagram illustrating a configuration of a temperature measurement system according to one exemplary embodiment.
  • FIG. 2 is a diagram illustrating the configuration of the optical terminal and the temperature measurement sensor illustrated in FIG. 1 in more detail.
  • FIG. 3 is a diagram illustrating an example of the configuration of the substrate and the optical fiber illustrated in FIGS. 1 and 2 in more detail.
  • FIG. 3 is a diagram illustrating another example of the configuration of the substrate and the optical fiber illustrated in FIGS. 1 and 2 in more detail.
  • 4 is a flowchart illustrating a temperature measurement method according to one example embodiment.
  • FIG. 3 is a diagram illustrating another configuration of the optical terminal and the temperature measurement sensor illustrated in FIG. 1 in more detail.
  • a temperature measurement sensor includes a substrate and an optical fiber provided on the upper surface of the substrate and extending along the upper surface.
  • the temperature measurement sensor further includes a light introduction path in a space communicating the space above the upper surface and the space below the lower surface of the substrate, and an optical coupling unit provided on the upper surface and arranged in the light introduction path.
  • the optical coupling section is optically connected to the end face of the optical fiber.
  • the optical fiber has a first pattern shape and a second pattern shape.
  • the first pattern shape includes the optical fibers more densely than the second pattern shape. Light that enters the optical coupling section from the lower surface side via the light introducing path reaches the end face via the optical coupling section.
  • the optical coupling part optically connected to the optical fiber is arranged in the light introduction path.
  • the light incident through the light introducing path reaches the optical coupling section, it reaches the optical fiber via the optical coupling section. Therefore, by mounting a substrate provided with an optical fiber on the upper surface from which light is emitted, temperature measurement using the optical fiber becomes possible. Therefore, it is easy to install a temperature measurement sensor, particularly an optical fiber used for temperature measurement. Further, the temperature measurement sensor can be easily carried into the process chamber without releasing the process chamber into which the temperature measurement sensor is carried out to the atmosphere, so that the temperature measurement time can be reduced.
  • the temperature measurement sensor (configuration on the substrate) used for temperature measurement does not require electric power, and therefore does not require a battery used for supplying electric power. By eliminating the need for a battery, the temperature measurement range is not limited to the battery operating temperature range, but becomes wider.
  • the light introduction path may be, for example, a through hole or a notch provided in the substrate. For this reason, when light is introduced into the optical coupling unit via the light introduction path, loss of light can be sufficiently suppressed.
  • the optical coupling unit includes, for example, an optical reflector and a collimating lens.
  • the light reflector may be arranged on the light introducing path.
  • the collimating lens may be arranged between the light reflector and the end face. Light that enters the optical coupling portion from the lower surface side via the light introduction path can reach the end face via the optical reflector and the collimator lens in that order. Since the optical coupling section includes the optical reflector and the collimating lens, the light incident on the optical coupling section via the light introducing path can reach the end face of the optical fiber.
  • the light reflector can be, for example, a prism or a mirror. Since the light reflector is a prism or a mirror, the configuration of the light reflector is simplified, and the manufacture of the light reflector can be facilitated.
  • a temperature measurement system includes the above temperature measurement sensor and a measurement device that measures the temperature of the substrate of the temperature measurement sensor.
  • the measurement device has a temperature measurement sensor, receives light back into the optical fiber provided on the upper surface of the substrate, receives backscattered light emitted from the optical fiber in response to the light, and receives the received backscattered light. The temperature of the substrate is measured based on.
  • the optical coupling part optically connected to the optical fiber is arranged in the light introduction path.
  • the optical coupling unit When the light incident from the measuring device via the light introducing path reaches the optical coupling unit, it reaches the optical fiber via the optical coupling unit. Therefore, by mounting a substrate provided with an optical fiber on the upper surface from which light is emitted, temperature measurement using the optical fiber becomes possible. Therefore, it is easy to install a temperature measurement sensor, particularly an optical fiber used for temperature measurement. Further, since the temperature measurement sensor (configuration on the substrate) used for temperature measurement does not require electric power, a battery used for supplying electric power is not required.
  • the measurement device can include, for example, a pusher pin.
  • the pusher pin can include, for example, an optical waveguide.
  • the measuring device can make light incident on the optical fiber through the end of the optical waveguide. Backscattered light emitted from the optical fiber in response to the light incident on the optical fiber may enter the end. Since the light can be incident on the temperature measurement sensor via the pusher pin, the light can be introduced using the existing passage without largely modifying the device.
  • the end may include, for example, a convex lens.
  • a collimating optical system can be configured by the convex lens at the end and the optical coupling unit. Therefore, such a collimating optical system can reduce displacement of light.
  • the material of the light guide can be, for example, sapphire. Since the optical waveguide includes sapphire, the effects of temperature change, mechanical stress, and the like are suppressed, and the shape of the optical waveguide can be accurately maintained. Therefore, light can be accurately introduced into the temperature measurement sensor.
  • the measuring device includes a second collimating lens, and the measuring device inputs light to the optical fiber via the second collimating lens, and emits light from the optical fiber according to the light incident on the optical fiber.
  • the backscattered light is incident on the second collimating lens. Since light can be made incident on the temperature measurement sensor via the second collimating lens, the optical system configuration is simplified and the manufacturing is facilitated.
  • a method for measuring temperature includes a first step, a second step, and a third step.
  • the first step light is incident on an optical fiber extending along the upper surface of the substrate.
  • the second step receives backscattered light emitted from the optical fiber according to the light incident on the optical fiber in the first step.
  • the third step measures the temperature of the substrate based on the backscattered light received in the second step.
  • light is incident on the optical coupling portion provided on the upper surface from the lower surface side through a light introducing path in a space communicating the space above the upper surface of the substrate and the space below the lower surface of the substrate.
  • the optical coupling section is optically connected to the end face of the optical fiber.
  • the optical fiber has a first pattern shape and a second pattern shape.
  • the first pattern shape includes the optical fibers more densely than the second pattern shape.
  • the optical coupling part optically connected to the optical fiber is arranged in the light introduction path.
  • the first step the light incident via the light introducing path reaches the optical coupling section and reaches the optical fiber via the optical coupling section.
  • the second step backscattered light emitted from the optical fiber according to the light incident on the optical fiber in the first step is received.
  • the third step the temperature of the substrate is measured based on the backscattered light. For this reason, the temperature measurement using an optical fiber becomes possible by mounting a substrate provided with the optical fiber on the upper surface from which light is emitted. Therefore, an optical fiber used for temperature measurement can be easily installed.
  • the temperature measurement sensor can be easily carried into the process chamber without releasing the process chamber into which the temperature measurement sensor is carried out to the atmosphere, so that the temperature measurement time can be reduced.
  • the configuration on the substrate used for temperature measurement does not require electric power, and therefore does not require a battery used for supplying electric power. By eliminating the need for a battery, the temperature measurement range is not limited to the battery operating temperature range, but becomes wider.
  • a series of processes including the first step, the second step, and the third step may be performed alternately on the two end faces of the optical fiber.
  • the temperature measurement system 1 includes a temperature measurement sensor SE, a control unit 20, and a measurement device 30.
  • an optical fiber FB laid on the upper surface SFa of the substrate W is used as a temperature detector.
  • the temperature measurement system 1 measures a temperature distribution along the optical fiber FB by using Raman scattered light included in backscattered light emitted from the optical fiber FB in response to light incident on the optical fiber FB.
  • the temperature measurement system 1 can be used in a substrate processing apparatus (for example, a plasma processing apparatus) that performs predetermined processing such as heat treatment on a substrate such as a semiconductor wafer.
  • the temperature measurement sensor SE includes a substrate W, an optical fiber FB, an optical coupling unit OC1, and an optical coupling unit OC2.
  • the substrate W has an upper surface SFa and a lower surface SFb.
  • the substrate W includes a light introduction path OG1 and a light introduction path OG2.
  • Each of the light introduction path OG1 and the light introduction path OG2 is a space that connects the space above the upper surface SFa and the space below the lower surface SFb. Both the light introduction path OG1 and the light introduction path OG2 may be through holes or notches provided in the substrate W.
  • the optical fiber FB is laid on the upper surface SFa.
  • the optical fiber FB is provided on the upper surface SFa and extends along the upper surface SFa.
  • the optical coupling section OC1 is provided on the upper surface SFa of the substrate W and is disposed on the light introduction path OG1.
  • the optical coupling unit OC1 includes an optical reflector PM1 and a collimating lens CL1 (first collimating lens).
  • the light reflector PM1 is arranged on the light introduction path OG1.
  • the collimator lens CL1 is arranged between the optical reflector PM1 and the end surface ES1 of the optical fiber FB.
  • the end face ES1 of the optical fiber FB is optically connected to the collimator lens CL1.
  • the light that enters the optical coupling unit OC1 from the lower surface SFb side via the light introducing path OG1 passes through the optical coupling unit OC1 (more specifically, through the optical reflector PM1 and the collimating lens CL1 in order). It reaches the end face ES1 of the FB.
  • the optical coupling section OC2 is provided on the upper surface SFa of the substrate W and is disposed on the light introduction path OG2.
  • the optical coupling unit OC2 includes an optical reflector PM2 and a collimating lens CL2 (first collimating lens).
  • the light reflector PM2 is arranged on the light introduction path OG2.
  • the collimator lens CL2 is arranged between the optical reflector PM2 and the end surface ES2 of the optical fiber FB.
  • Each of the light reflector PM1 and the light reflector PM2 may be a prism or a mirror.
  • the end face ES2 of the optical fiber FB is optically connected to the collimator lens CL2.
  • the light that enters the optical coupling unit OC2 from the lower surface SFb side via the light introduction path OG2 passes through the optical coupling unit OC2 (more specifically, passes through the optical reflector PM2 and the collimating lens CL2 in this order), and It reaches the end face ES2 of the FB.
  • Each configuration of the light introduction path OG1, the optical coupling unit OC1, and the end surface ES1 is the same as each configuration of the light introduction path OG2, the optical coupling unit OC2, and the end surface ES2.
  • the temperature measurement sensor SE is disposed in a processing apparatus that processes a semiconductor substrate, and is particularly mounted on the upper surface SFc of the electrostatic chuck SC that holds the semiconductor substrate.
  • the lower surface SFb of the substrate W is in contact with the upper surface SFc of the electrostatic chuck SC.
  • the electrostatic chuck SC has an upper surface SFc and a lower surface SFd.
  • the electrostatic chuck SC has a through hole HL1 and a through hole HL2.
  • Each of the through hole HL1 and the through hole HL2 is a space that connects the space above the upper surface SFc and the space below the lower surface SFd.
  • the light introduction path OG1 of the substrate W is disposed above the through hole HL1 of the electrostatic chuck SC, and the light introduction path OG1 and the through hole HL1 communicate with each other.
  • the light introduction path OG2 of the substrate W is disposed above the through hole HL2 of the electrostatic chuck SC, and the light introduction path OG2 and the through hole HL2 communicate with each other.
  • the through hole HL1 and the through hole HL2 have the same configuration.
  • the optical coupling part OC1 is optically connected to the end surface ES1 of the optical fiber FB.
  • the optical coupling section OC2 is optically connected to the end face ES2 of the optical fiber FB.
  • the control unit 20 is a computer or the like that controls each unit of the measuring device 30.
  • the control unit 20 can control, in particular, emission of light from the light sources 31a and 31b, control the operation of the signal processing unit 35, and the like.
  • the measuring device 30 measures the temperature of the substrate W of the temperature measuring sensor SE.
  • the measuring device 30 makes light incident on the optical fiber FB included in the temperature measurement sensor SE and provided on the upper surface SFa of the substrate W via each of the optical coupling unit OC1 and the optical coupling unit OC2.
  • the incidence of light from the measurement device 30 to the optical fiber FB via the optical coupling portion OC1 and the incidence of light from the measurement device 30 via the optical coupling portion OC2 to the optical fiber FB are alternately performed at different timings, for example. Can be performed.
  • the measuring device 30 receives the backscattered light emitted from the optical fiber FB in response to the light incident via the optical coupling unit OC1 via the optical coupling unit OC1.
  • the measuring device 30 measures the temperature of the substrate W based on the backscattered light received via the optical coupling unit OC1.
  • the measuring device 30 receives, via the optical coupling unit OC2, backscattered light emitted from the optical fiber FB in response to the light incident via the optical coupling unit OC2.
  • the measuring device 30 measures the temperature of the substrate W based on the backscattered light received via the optical coupling unit OC2.
  • the measuring device 30 includes an optical transmission / reception unit OPa, an optical transmission / reception unit OPb, and a signal processing unit 35.
  • the light transmitting / receiving unit OPa and the light transmitting / receiving unit OPb are connected to the signal processing unit 35.
  • the light transmission / reception unit OPa includes an optical terminal TSa, a light source 31a, a beam splitter 32a, a wavelength separation unit 33a, and a light detection unit 34a.
  • the optical terminal TSa includes an optical waveguide PN1 and an optical coupling unit CN1.
  • the optical coupling unit CN1 includes a collimating lens CLa1 and a collimating lens CLb1.
  • the optical waveguide portion PN1 of the optical terminal TSa is disposed so as to be freely inserted into and removed from the through hole HL1 of the electrostatic chuck SC.
  • the measuring device 30 makes light incident on the optical fiber FB from the end EG1 of the optical waveguide PN1 via the optical coupling part OC1 and the end face ES1. Backscattered light emitted from the optical fiber FB via the end surface ES1 in response to the light incident on the optical fiber FB enters the optical waveguide PN1 via the end EG1.
  • the end EG1 of the optical waveguide PN1 may include, for example, a convex lens.
  • the material of the optical waveguide PN1 may be, for example, sapphire.
  • the collimating lens CLa1 and the collimating lens CLb1 can form a collimating optical system.
  • the light emitted from the light source 31a of the main body 301 reaches the optical waveguide PN1 via the collimating lens CLa1 and the collimating lens CLb1 in order, travels inside the optical waveguide PN1, and travels from the end EG1 to the optical coupling OC1. It is emitted toward.
  • the light transmission / reception unit OPb includes an optical terminal TSb, a light source 31b, a beam splitter 32b, a wavelength separation unit 33b, and a light detection unit 34b.
  • the optical terminal TSb includes an optical waveguide PN2 and an optical coupling unit CN2.
  • the optical coupling unit CN2 includes a collimating lens CLa2 and a collimating lens CLb2.
  • the optical waveguide portion PN2 of the optical terminal TSb is disposed so as to be freely inserted into and removed from the through hole HL2 of the electrostatic chuck SC.
  • the measuring device 30 makes light incident on the optical fiber FB from the end EG2 of the optical waveguide PN2 via the optical coupling part OC2 and the end face ES2. Backscattered light emitted from the optical fiber FB via the end surface ES2 in response to the light incident on the optical fiber FB enters the optical waveguide PN2 via the end EG2.
  • the end EG2 of the optical waveguide PN2 may include, for example, a convex lens.
  • the material of the optical waveguide PN2 may be, for example, sapphire.
  • the collimating lens CLa2 and the collimating lens CLb2 can form a collimating optical system.
  • the light emitted from the light source 31b of the main body 301 reaches the optical waveguide PN2 via the collimator lens CLa2 and the collimator lens CLb2 in order, travels inside the optical waveguide PN2, and travels from the end EG2 to the optical coupler OC2. It is emitted toward.
  • the measuring device 30 includes a main body 301.
  • the configuration of the measuring device 30 excluding the optical terminal TSa and the optical terminal TSb is included in the main body 301.
  • the configuration of the measuring device 30 except for the optical terminal TSa and the optical terminal TSb includes a light source 31a, a beam splitter 32a, a wavelength separation unit 33a, a light detection unit 34a, a light source 31b, a beam splitter 32b, a wavelength separation unit 33b, and a light detection unit. 34b and a signal processing unit 35.
  • the configuration of the optical transmitting and receiving unit OPa and the configuration of the optical transmitting and receiving unit OPb are the same as each other.
  • the measuring device 30 according to the present disclosure includes both the light transmitting and receiving unit OPa and the light transmitting and receiving unit OPb, it may include only one of the light transmitting and receiving unit OPa and the light transmitting and receiving unit OPb.
  • a configuration in which the measuring device 30 includes only one of the light transmitting / receiving unit OPa and the light transmitting / receiving unit OPb may be referred to as a single-ended system.
  • a configuration in which the measuring device 30 includes both the light transmitting and receiving unit OPa and the light transmitting and receiving unit OPb may be referred to as a double-ended method.
  • the configuration of the light transmitting / receiving unit OPa is described in detail.
  • the configuration of the light transmitting / receiving unit OPb is the same as the configuration of the light transmitting / receiving unit OPa, the description of the configuration of the light transmitting / receiving unit OPb is omitted. Have been.
  • the light source 31a outputs laser light (pulse light) having a preset pulse length at a preset cycle.
  • the pulsed light output from the light source 31a is emitted from the optical terminal TSa (more specifically, the end EG1 of the optical terminal TSa) via the beam splitter 32a and the optical terminal TSa in this order, and is connected to the optical coupling unit of the temperature measurement sensor SE.
  • the light reaches the end face of the optical fiber FB via the OC1.
  • the light that has entered the optical fiber FB from the end surface ES1 travels through the optical fiber FB while being scattered by molecules constituting the optical fiber FB. Part of the scattered light generated in the optical fiber FB returns to the incident end (end surface ES1) as backscattered light.
  • the measuring device 30 may include a plurality of pusher pins.
  • each of the two pusher pins of the plurality of pusher pins may include, for example, each of the optical waveguide PN1 and the optical waveguide PN2.
  • Raman scattered light (Stokes light and anti-Stokes light), which is one of the backscattered lights, has temperature dependence.
  • the temperature dependency is greater for anti-Stokes light than for Stokes light.
  • the Stokes light is Raman scattered light shifted to a longer wavelength side than the incident light
  • the anti-Stokes light is Raman scattered light shifted to a shorter wavelength side than the incident light.
  • the backscattered light passes through the optical fiber FB, exits from the input end (end surface ES1) of the optical fiber FB, reaches the beam splitter 32a via the optical coupling portion OC1, and the optical terminal TSa in order, and is reflected by the beam splitter 32a. And enters the wavelength separation unit 33a.
  • the wavelength separation unit 33a includes a beam splitter, an optical filter, a condenser lens, and the like, separates Raman scattered light into Stokes light and anti-Stokes light, and inputs the separated light to the light detection unit 34a.
  • the light detection unit 34a outputs an electric signal corresponding to the intensity of the Stokes light and the anti-Stokes light to the signal processing unit 35.
  • the signal processing unit 35 calculates a temperature distribution in the length direction of the optical fiber FB based on the electric signal output from the photodetector 34.
  • the temperature measurement system 1 uses the optical fiber FB laid on the upper surface SFa of the substrate W as a temperature detector, and detects the temperature dependency of Raman scattered light, which is one of the backscattered light, to obtain the substrate.
  • the temperature distribution of W is calculated.
  • the round trip time from when the pulse light enters the optical fiber FB from the incident end (end surface ES1) to when the backward Raman scattered light generated in the optical fiber FB returns to the incident end (end surface ES1) is measured.
  • the position (distance) at which the backward Raman scattered light has occurred is calculated.
  • 3 and 4 show the configurations of the substrate W and the optical fiber FB as viewed from above the upper surface SFa.
  • the temperature measurement sensor SE shown in FIG. 3 and the temperature measurement sensor SE shown in FIG. 4 are different from each other in the installation positions of the light introduction paths OG1 and OG2 provided on the substrate W.
  • each of the light introduction paths OG1 and OG2 is a through hole provided in the substrate W.
  • each of the light introduction path OG1 and the light introduction path OG2 is disposed, for example, at a position where the pusher pin contacts, and the optical waveguide PN1 of the optical terminal TSa is a pusher pin.
  • each of the light introduction path OG1 and the light introduction path OG2 is a notch provided in the substrate W.
  • each of the light introduction paths OG1 and OG2 may be, for example, a notch of the substrate W.
  • the material of the substrate W may be, for example, silicon (Si).
  • the diameter of the substrate W is not particularly limited, but may be, for example, about 300,450 [mm].
  • the optical fiber FB may be a single thin fibrous tube formed of, for example, quartz glass, plastic, or the like.
  • the optical fiber FB has two end faces (end face ES1 and end face ES2).
  • the end surface ES1 is connected to the optical coupling unit OC1 provided on the light introduction path OG1.
  • the end surface ES2 is connected to an optical coupling portion OC2 provided on the light introduction path OG2.
  • Pulse light output from the light source 31a enters the optical fiber FB via the end surface ES1. Pulse light output from the light source 31b enters the optical fiber FB via the end surface ES2.
  • the optical fiber FB forms a first pattern shape 14 and a second pattern shape 15 between the end face ES1 and the end face ES2.
  • the first pattern shape 14 includes the optical fibers FB more densely than the second pattern shape 15.
  • the first pattern shape 14 and the second pattern shape 15 of the optical fiber FB are alternately arranged on the upper surface SFa.
  • the number of the first pattern shapes 14 and the number of the second pattern shapes 15 are not particularly limited, but may be determined according to the size of the substrate W or the like.
  • the respective second pattern shapes 15 may have the same shape or different shapes.
  • the temperature measuring method MT includes a step ST1 (first step), a step ST2 (second step), and a step ST3 (third step).
  • the temperature measurement method MT can be executed by the control unit 20 by operating each component of the temperature measurement system 1.
  • a series of processes including the process ST1, the process ST2, and the process ST3 can be alternately performed on two end faces (end face ES1, end face ES2) of the optical fiber FB. .
  • step ST1 light is incident on the optical fiber FB from the measuring device 30.
  • the temperature measurement system 1 is of a double-end type, the emission of light from the light source 31a and the emission of light from the light source 31b are performed alternately at different timings.
  • step ST2 backscattered light emitted from the optical fiber FB in response to the light incident on the optical fiber FB in step ST1 is received.
  • the backscattered light generated according to the light incident from the end face ES1 is emitted from the end face ES1, and the rear scattered light generated according to the light incident from the end face ES2.
  • the scattered light is emitted from the end surface ES2.
  • step ST3 subsequent to step ST2, the temperature of the substrate W is measured based on the backscattered light received in step ST2.
  • the temperature measurement system 1 is of a double-end type, backscattered light output from both end surfaces (end surface ES1, end surface ES2) of the optical fiber FB is used, so that a temperature measurement error is reduced, and The operating temperature range of the temperature measurement system 1 can be made wider.
  • each of the optical coupling unit OC1 and the optical coupling unit OC2 optically connected to the optical fiber FB is disposed in each of the light introduction path OG1 and the light introduction path OG2.
  • the light incident through each of the light introduction path OG1 and the light introduction path OG2 reaches each of the optical coupling section OC1 and the optical coupling section OC2, and is transmitted through each of the optical coupling section OC1 and the optical coupling section OC2.
  • To the fiber FB Therefore, by mounting the substrate W provided with the optical fiber FB on the upper surface SFc of the electrostatic chuck SC that emits light, temperature measurement using the optical fiber FB becomes possible. Therefore, the temperature measurement sensor SE, particularly the optical fiber FB used for temperature measurement can be easily installed.
  • the temperature measurement sensor SE can be easily carried into the process chamber without releasing the process chamber into which the temperature measurement sensor SE is carried out to the atmosphere, so that the temperature measurement time can be reduced. Since the temperature measurement sensor SE (the structure on the substrate W) used for temperature measurement does not require power, a battery used for supplying power is not required. By eliminating the need for a battery, the temperature measurement range is not limited to the battery operating temperature range, but becomes wider.
  • the light introduction paths OG1 and OG2 are through holes or notches provided in the substrate W, the light coupling sections OC1 and OC2 are respectively provided through the light introduction paths OG1 and OG2.
  • light loss can be sufficiently suppressed.
  • optical coupling unit OC1 includes the optical reflector PM1 and the collimating lens CL1
  • light incident on the optical coupling unit OC1 via the light introduction path OG1 can reach the end surface ES1 of the optical fiber FB favorably.
  • optical coupling unit OC2 includes the optical reflector PM2 and the collimating lens CL2, light incident on the optical coupling unit OC2 via the light introduction path OG2 can reach the end surface ES2 of the optical fiber FB favorably.
  • each of the light reflector PM1 and the light reflector PM2 is a prism or a mirror, the configuration of each of the light reflector PM1 and the light reflector PM2 is simplified, and the manufacture of each of the light reflector PM1 and the light reflector PM2 can be facilitated.
  • the measuring device 30 may include, for example, a plurality of pusher pins.
  • Each of the two pusher pins of the plurality of pusher pins may include each of the optical waveguide PN1 and the optical waveguide PN2.
  • light can be made incident on the temperature measurement sensor SE via the pusher pin, light can be introduced using an existing passage without largely modifying the device.
  • Each of the end EG1 of the optical waveguide PN1 and the end EG2 of the optical waveguide PN2 may include, for example, a convex lens.
  • one collimating optical system may be configured by the convex lens of the end EG1 and the optical coupling unit OC1
  • one collimating optical system may be configured by the convex lens of the end EG2 and the optical coupling OC2. Therefore, such a collimating optical system can reduce displacement of light.
  • Each material of the optical waveguide PN1 and the optical waveguide PN2 may be, for example, sapphire.
  • each of the optical waveguide portions PN1 and PN2 contains sapphire, the effects of temperature change, mechanical stress, and the like are suppressed, and the respective shapes of the optical waveguide portions PN1 and PN2 are accurately maintained. Can be done. Therefore, light can be accurately introduced into the temperature measurement sensor SE.
  • each of the optical coupling portions OC1 and OC2 optically connected to the optical fiber FB is disposed in each of the light introduction paths OG1 and OG2.
  • step ST1 of the temperature measuring method MT the light incident via the light introduction path OG1 reaches the optical coupling section OC1 and reaches the optical fiber via the optical coupling section OC1.
  • step ST1 of the temperature measuring method MT the light incident via the light introduction path OG2 reaches the optical coupling section OC2 and reaches the optical fiber via the optical coupling section OC2.
  • backscattered light emitted from the optical fiber FB in response to the light incident on the optical fiber FB in step ST1 is received.
  • step ST3 the temperature of the substrate W is measured based on the backscattered light. Therefore, by mounting the substrate W provided with the optical fiber FB on the upper surface SFc of the electrostatic chuck SC that emits light, temperature measurement using the optical fiber FB becomes possible. Therefore, the optical fiber FB used for temperature measurement can be easily installed. Further, the temperature measurement sensor SE can be easily carried into the process chamber without releasing the process chamber into which the temperature measurement sensor SE is carried out to the atmosphere, so that the temperature measurement time can be reduced. Since the temperature measurement sensor SE (the structure on the substrate W) used for temperature measurement does not require power, a battery used for supplying power is not required. By eliminating the need for a battery, the temperature measurement range is not limited to the battery operating temperature range, but becomes wider.
  • the temperature measurement is performed using the backscattered light emitted from each of the two end faces (end face ES1 and end face ES2) of the optical fiber FB, the measurement error of the temperature is reduced, and the operating temperature of the temperature measurement system 1 is reduced.
  • the range can be made wider.
  • the measuring device 30 may include an optical terminal TSa1 and an optical terminal TSb1.
  • the functions of the optical terminals TSa1 and TSb1 shown in FIG. 6 correspond to the functions of the optical terminals TSa and TSb shown in FIG.
  • the electrostatic chuck SC illustrated in FIG. 6 includes a through hole HL3 and a through hole HL4.
  • Each of the through hole HL3 and the through hole HL4 is provided separately from each of the through hole HL1 through which the optical waveguide PN1 (the pusher pin) passes and the through hole HL2 through which the optical waveguide PN2 (the pusher pin) passes.
  • the through hole HL3 and the through hole HL4 have the same configuration as each other.
  • Each of the through holes HL3 and HL4 is a space that connects the space above the upper surface SFc and the space below the lower surface SFd.
  • the light introduction path OG1 of the substrate W is disposed on the through hole HL3 of the electrostatic chuck SC, and the light introduction path OG1 and the through hole HL3 communicate with each other.
  • the light introduction path OG2 of the substrate W is disposed above the through hole HL4 of the electrostatic chuck SC, and the light introduction path OG2 and the through hole HL4 communicate with each other.
  • the optical terminal TSa1 is connected to the beam splitter 32a of the main body 301 via an optical fiber.
  • the optical terminal TSa1 includes a collimating lens CLc1 (second collimating lens).
  • CLc1 second collimating lens
  • the optical terminal TSa1 is arranged in the through hole HL3 of the electrostatic chuck SC.
  • the optical coupling unit OC1 is arranged on the optical terminal TSa1 arranged in the through hole HL3.
  • the optical terminal TSa1 can be provided detachably with respect to the through hole HL3.
  • the measuring device 30 makes light incident on the optical fiber FB from the collimating lens CLc1 of the optical terminal TSa1 via the optical coupling portion OC1 and the end surface ES1. More specifically, the light emitted from the light source 31a of the main body part 301 reaches the collimating lens CLc1 of the optical terminal TSa1, and is emitted from the collimating lens CLc1 toward the optical coupling part OC1.
  • Backscattered light emitted from the optical fiber FB through the end face ES1 in response to the light incident on the optical fiber FB through the end face ES1 reaches the collimating lens CLc1 of the optical terminal TSa1. More specifically, the backscattered light emitted from the end surface ES1 reaches the collimating lens CLc1 of the optical terminal TSa1 via the optical coupling portion OC1, and reaches the beam splitter 32a from the collimating lens CLc1.
  • the optical terminal TSb1 is connected to the beam splitter 32b of the main body 301 via an optical fiber.
  • the optical terminal TSb1 includes a collimating lens CLc2 (second collimating lens).
  • CLc2 second collimating lens
  • the optical terminal TSb1 is arranged in the through hole HL4 of the electrostatic chuck SC.
  • the optical coupling part OC2 is arranged on the optical terminal TSb1 arranged in the through hole HL4.
  • the optical terminal TSb1 can be provided detachably with respect to the through hole HL4.
  • the measuring device 30 makes light incident on the optical fiber FB from the collimating lens CLc2 of the optical terminal TSb1 via the optical coupling part OC2 and the end surface ES2. More specifically, the light emitted from the light source 31b of the main body 301 reaches the collimating lens CLc2 of the optical terminal TSb1, and is emitted from the collimating lens CLc2 toward the optical coupling part OC2.
  • Backscattered light emitted from the optical fiber FB via the end surface ES2 in response to the light incident on the optical fiber FB via the end surface ES2 reaches the collimating lens CLc2 of the optical terminal TSb1. More specifically, the backscattered light emitted from the end surface ES2 reaches the collimating lens CLc2 of the optical terminal TSb1 via the optical coupling portion OC2, and reaches the beam splitter 32b from the collimating lens CLc2.
  • optical reflector PM2 ... optical reflector, PN1 ... optical waveguide, PN2 ... optical waveguide, SC ... electrostatic chuck, SE ... temperature measurement sensor, SFa ... upper surface, SFb ... lower surface, SFc ... upper surface, SFd ... lower surface, TSa ... optical terminal, TSa1 ... optical terminal, TSb ... optical terminal, TSb1 ... optical terminal, W ... substrate.

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Abstract

例示的実施形態に係る温度測定センサは、基板と、基板の上面に設けられており上面に沿って延びている光ファイバと、を備える。温度測定センサは、更に、上面の上の空間と基板の下面の下の空間とを連通する空間の光導入路と、上面に設けられ光導入路に配置された光結合部と、を備える。光結合部は、光ファイバの端面と光学的に接続される。光ファイバは、第１のパターン形状および第２のパターン形状を構成する。第１のパターン形状は、第２のパターン形状よりも光ファイバを密に含む。光導入路を介して下面の側から光結合部に入射する光は、光結合部を介して端面に至る。

Description

温度測定センサ、温度測定システム、および、温度測定方法
本開示の例示的実施形態は、温度測定センサ、温度測定システム、および、温度測定方法に関する。
特許文献１に開示されているセンサ装置は、センサで処理の特性を計測し、計測されたデータを情報プロセッサーで処理する。この処理によって、センサ装置は、対応モデルを発生させ、発生した対応モデルを内部コミュニケイターで、外部コミュニケイターに送信する。
特許文献２に開示されている温度測定用基板は、少なくとも１本の光ファイバと基板とを備える。基板は、半導体ウエハ、又はフラットパネルディスプレイ用基板のいずれかである。光ファイバは、基板の表面に敷設され、第１のパターン部と第１のパターン部よりも密に形成された第２のパターン部とを有する。
特表２００４－５０７８８９号公報 国際公開第２０１７／１８３４７１号パンフレット
本開示は、温度の測定に用いられる装置の設置を容易にする技術を提供する。
一つの例示的実施形態において、温度測定センサが提供される。温度測定センサは、基板と、基板の上面に設けられており上面に沿って延びている光ファイバと、を備える。温度測定センサは、更に、上面の上の空間と基板の下面の下の空間とを連通する空間の光導入路と、上面に設けられ光導入路に配置された光結合部と、を備える。光結合部は、光ファイバの端面と光学的に接続される。光ファイバは、第１のパターン形状および第２のパターン形状を構成する。第１のパターン形状は、第２のパターン形状よりも光ファイバを密に含む。光導入路を介して下面の側から光結合部に入射する光は、光結合部を介して端面に至る。
一つの例示的実施形態に係る温度測定センサおよび温度測定システムによれば、温度の測定に用いられる装置の設置が容易となる。
一つの例示的実施形態に係る温度測定システムの構成を示す図である。 図１に示す光端子、および、温度測定センサの構成をより詳細に示す図である。 図１および図２に示す基板および光ファイバの構成の一例をより詳細に示す図である。 図１および図２に示す基板および光ファイバの構成の他の一例をより詳細に示す図である。 一つの例示的実施形態に係る温度測定方法を示すフローチャートである。 図１に示す光端子、および、温度測定センサの他の構成をより詳細に示す図である。
以下、種々の例示的実施形態について説明する。一つの例示的実施形態において、温度測定センサが提供される。温度測定センサは、基板と、基板の上面に設けられており上面に沿って延びている光ファイバと、を備える。温度測定センサは、更に、上面の上の空間と基板の下面の下の空間とを連通する空間の光導入路と、上面に設けられ光導入路に配置された光結合部と、を備える。光結合部は、光ファイバの端面と光学的に接続される。光ファイバは、第１のパターン形状および第２のパターン形状を構成する。第１のパターン形状は、第２のパターン形状よりも光ファイバを密に含む。光導入路を介して下面の側から光結合部に入射する光は、光結合部を介して端面に至る。
光ファイバに光学的に接続される光結合部は、光導入路に配置される。光導入路を介して入射される光は、光結合部に至ると、光結合部を介して光ファイバに至る。このため、光を出射する上面上に光ファイバが設けられた基板を載置することによって、光ファイバを用いた温度測定が可能となる。従って、温度測定センサ、特に温度測定に用いる光ファイバの設置が容易に行える。また、温度測定センサが搬入されるプロセスチャンバが大気解放されることなく、温度測定センサをプロセスチャンバ内に容易に搬入できるので、温度の測定時間を短縮できる。温度測定に用いられる温度測定センサ（基板上の構成）は電力を必要としないので、電力の供給に用いるバッテリが不要となる。バッテリが不要となることによって、バッテリ作動温度範囲に限定されず、測温レンジが広くなる。
一の態様において、光導入路は、例えば、基板に設けられた貫通孔または切り欠き、であり得る。このため、光導入路を介して光を光結合部に導入する際に、光の損失が十分に抑制され得る。
一の態様において、光結合部は、例えば、光リフレクタとコリメートレンズとを備える。光リフレクタは、光導入路の上に配置され得る。コリメートレンズは、光リフレクタと、端面との間に配置され得る。下面の側から光導入路を介して光結合部に入射する光は、光リフレクタ、コリメートレンズを順に介して端面に至ることができる。光結合部に光リフレクタとコリメートレンズとが含まれるので、光導入路を介して光結合部に入射した光は、光ファイバの端面に良好に至り得る。
一の態様において、光リフレクタは、例えば、プリズムまたはミラーであり得る。光リフレクタがプリズムまたはミラーであるので、光リフレクタの構成が簡略なものとなり、光リフレクタの製造が容易となり得る。
一つの例示的実施形態において、温度測定システムが提供される。温度測定システムは、上記の温度測定センサと、温度測定センサの基板の温度を計測する計測装置と、を備える。計測装置は、温度測定センサが有しており基板の上面に設けられた光ファイバに光を入射し、この光に応じて光ファイバから出射される後方散乱光を受光し、受光した後方散乱光に基づいて基板の温度を計測する。
光ファイバに光学的に接続される光結合部は、光導入路に配置される。光導入路を介して計測装置から入射される光は、光結合部に至ると、光結合部を介して光ファイバに至る。このため、光を出射する上面上に光ファイバが設けられた基板を載置することによって、光ファイバを用いた温度測定が可能となる。従って、温度測定センサ、特に温度測定に用いる光ファイバの設置が容易に行える。また、温度測定に用いられる温度測定センサ（基板上の構成）は電力を必要としないので、電力の供給に用いるバッテリが不要となる。
一の態様において、計測装置は、例えば、プッシャーピンを備え得る。プッシャーピンは、例えば、光導波部を備え得る。計測装置は、光導波部の端部を介して光ファイバに光を入射し得る。光ファイバに入射された光に応じて光ファイバから出射される後方散乱光は、端部に入射し得る。温度測定センサにプッシャーピンを介して光を入射させることができるので、装置を大幅改造することなく、既存の通路を利用し光を導入できる。
一の態様において、端部は、例えば、凸レンズを含み得る。端部の凸レンズと光結合部とによって、コリメート光学系が構成され得る。従って、このようなコリメート光学系によって、光の位置ずれが低減され得る。
一の態様において、光導波部の材料は、例えば、サファイアであり得る。光導波部がサファイアを含むので、温度変化、機械的応力等の影響が抑制され、光導波部の形状は正確に維持され得る。このため、温度測定センサへの光の導入が正確に行われ得る。
一態様において、計測装置は、第２のコリメートレンズを備え、計測装置は、第２のコリメートレンズを介して光ファイバに光を入射し、光ファイバに入射された光に応じて光ファイバから出射される後方散乱光は、第２のコリメートレンズに入射する。温度測定センサに第２のコリメートレンズを介して光を入射させることができるので、光学系構成が簡単となり製造が容易となる。
一つの例示的実施形態において、温度測定方法が提供される。温度測定方法は、第１工程、第２工程、および、第３工程を備える。第１工程は、基板の上面に沿って延びる光ファイバに光を入射する。第２工程は、第１工程において光ファイバに入射された光に応じて光ファイバから出射される後方散乱光を受光する。第３工程は、第２工程において受光された後方散乱光に基づいて、基板の温度を計測する。第１工程は、基板の上面の上の空間と基板の下面の下の空間とを連通する空間の光導入路を介して、上面に設けられた光結合部に下面の側から光を入射する。光結合部は、光ファイバの端面と光学的に接続される。光ファイバは、第１のパターン形状、第２のパターン形状を構成する。第１のパターン形状は、第２のパターン形状よりも光ファイバを密に含む。
光ファイバに光学的に接続される光結合部は、光導入路に配置される。第１工程において光導入路を介して入射される光は、光結合部に至ると、光結合部を介して光ファイバに至る。第２工程では、第１工程において光ファイバに入射された光に応じて光ファイバから出射される後方散乱光が受光される。第３工程では、後方散乱光に基づいて基板の温度が測定される。このため、光を出射する上面上に光ファイバが設けられた基板を載置することによって光ファイバを用いた温度測定が可能となる。従って、温度測定に用いる光ファイバの設置が容易に行える。また、温度測定センサが搬入されるプロセスチャンバが大気解放されることなく、温度測定センサをプロセスチャンバ内に容易に搬入できるので、温度の測定時間を短縮できる。温度測定に用いられる基板上の構成は電力を必要としないので、電力の供給に用いるバッテリが不要となる。バッテリが不要となることによって、バッテリ作動温度範囲に限定されず、測温レンジが広くなる。
一の態様において、第１工程、第２工程および第３工程を含む一連の処理は、光ファイバの二つの端面に対して交互に行われ得る。このように、光ファイバの二つの端面のそれぞれから出射される後方散乱光を用いて温度測定が行われるので、温度の測定誤差が低減され、また、温度測定システムの作動温度範囲がより広くされ得る。
以下、図面を参照して種々の例示的実施形態について詳細に説明する。なお、各図面において同一又は相当の部分に対しては同一の符号を附すこととする。
図１および図２を参照して、位置の例示的実施形態に係る温度測定システム１について説明する。温度測定システム１は、温度測定センサＳＥ、制御部２０、計測装置３０を有する。
温度測定システム１では、基板Ｗの上面ＳＦａに敷設した光ファイバＦＢが温度検出器として用いられる。温度測定システム１は、光ファイバＦＢへの光の入射に応じて光ファイバＦＢから出射される後方散乱光に含まれるラマン散乱光を利用することによって、光ファイバＦＢに沿った温度分布を測定する。温度測定システム１は、例えば半導体ウエハ等の基板に対し、熱処理等の所定の処理を施す基板処理装置（例えばプラズマ処理装置）に用いられ得る。
温度測定センサＳＥは、基板Ｗ、光ファイバＦＢ、光結合部ＯＣ１、光結合部ＯＣ２を備える。基板Ｗは、上面ＳＦａ、下面ＳＦｂを備える。基板Ｗは、光導入路ＯＧ１、光導入路ＯＧ２を備える。
光導入路ＯＧ１、光導入路ＯＧ２は、何れも、上面ＳＦａの上の空間と下面ＳＦｂの下の空間とを連通する空間である。光導入路ＯＧ１、光導入路ＯＧ２は、何れも、基板Ｗに設けられた貫通孔または切り欠き、であり得る。
光ファイバＦＢは、上面ＳＦａに敷設されている。光ファイバＦＢは、上面ＳＦａに設けられており上面ＳＦａに沿って延びている。
光結合部ＯＣ１は、基板Ｗの上面ＳＦａに設けられ、光導入路ＯＧ１に配置されている。光結合部ＯＣ１は、光リフレクタＰＭ１、コリメートレンズＣＬ１（第１のコリメートレンズ）を備える。光リフレクタＰＭ１は、光導入路ＯＧ１の上に配置される。コリメートレンズＣＬ１は、光リフレクタＰＭ１と、光ファイバＦＢの端面ＥＳ１との間に配置される。
光ファイバＦＢの端面ＥＳ１は、コリメートレンズＣＬ１と光学的に接続されている。光導入路ＯＧ１を介して下面ＳＦｂの側から光結合部ＯＣ１に入射する光は、光結合部ＯＣ１を介して（より具体的に、光リフレクタＰＭ１、コリメートレンズＣＬ１を順に介して）、光ファイバＦＢの端面ＥＳ１に至る。
光結合部ＯＣ２は、基板Ｗの上面ＳＦａに設けられ、光導入路ＯＧ２に配置されている。光結合部ＯＣ２は、光リフレクタＰＭ２、コリメートレンズＣＬ２（第１のコリメートレンズ）を備える。光リフレクタＰＭ２は、光導入路ＯＧ２の上に配置される。コリメートレンズＣＬ２は、光リフレクタＰＭ２と、光ファイバＦＢの端面ＥＳ２との間に配置される。
光リフレクタＰＭ１、光リフレクタＰＭ２は、何れも、プリズムまたはミラーであり得る。
光ファイバＦＢの端面ＥＳ２は、コリメートレンズＣＬ２と光学的に接続されている。光導入路ＯＧ２を介して下面ＳＦｂの側から光結合部ＯＣ２に入射する光は、光結合部ＯＣ２を介して（より具体的に、光リフレクタＰＭ２、コリメートレンズＣＬ２を順に介して）、光ファイバＦＢの端面ＥＳ２に至る。
光導入路ＯＧ１、光結合部ＯＣ１、端面ＥＳ１の各構成と、光導入路ＯＧ２、光結合部ＯＣ２、端面ＥＳ２の各構成とは、互いに同様である。
本開示において、温度測定センサＳＥは、半導体基板を処理する処理装置に配置されており、特に、半導体基板を保持する静電チャックＳＣの上面ＳＦｃに載置されている。基板Ｗの下面ＳＦｂと静電チャックＳＣの上面ＳＦｃとは、接触している。
静電チャックＳＣは、上面ＳＦｃ、下面ＳＦｄを備える。静電チャックＳＣは、貫通孔ＨＬ１、貫通孔ＨＬ２が設けられている。貫通孔ＨＬ１、貫通孔ＨＬ２は、何れも、上面ＳＦｃの上の空間と下面ＳＦｄの下の空間とを連通する空間である。
基板Ｗの光導入路ＯＧ１は、静電チャックＳＣの貫通孔ＨＬ１の上に配置され、光導入路ＯＧ１と貫通孔ＨＬ１とは互いに連通する。基板Ｗの光導入路ＯＧ２は、静電チャックＳＣの貫通孔ＨＬ２の上に配置され、光導入路ＯＧ２と貫通孔ＨＬ２とは互いに連通する。貫通孔ＨＬ１と貫通孔ＨＬ２とは、同様の構成を有する。
光結合部ＯＣ１は、光ファイバＦＢの端面ＥＳ１と光学的に接続される。光結合部ＯＣ２は、光ファイバＦＢの端面ＥＳ２と光学的に接続される。
制御部２０は、計測装置３０の各部を制御するコンピュータ等である。制御部２０は、特に、光源３１ａ、光源３１ｂの光の出射の制御、および、信号処理部３５の動作の制御、等を行い得る。
計測装置３０は、温度測定センサＳＥの基板Ｗの温度を計測する。計測装置３０は、温度測定センサＳＥが有しており基板Ｗの上面ＳＦａに設けられた光ファイバＦＢに、光結合部ＯＣ１および光結合部ＯＣ２のそれぞれを介して光を入射する。光結合部ＯＣ１を介した計測装置３０から光ファイバＦＢへの光の入射と、光結合部ＯＣ２を介した計測装置３０から光ファイバＦＢへの光の入射とは、例えば、互いに異なるタイミングで交互に実行され得る。
計測装置３０は、光結合部ＯＣ１を介して入射した光に応じて光ファイバＦＢから出射される後方散乱光を、光結合部ＯＣ１を介して受光する。計測装置３０は、光結合部ＯＣ１を介して受光した後方散乱光に基づいて、基板Ｗの温度を計測する。計測装置３０は、光結合部ＯＣ２を介して入射した光に応じて光ファイバＦＢから出射される後方散乱光を、光結合部ＯＣ２を介して受光する。計測装置３０は、光結合部ＯＣ２を介して受光した後方散乱光に基づいて、基板Ｗの温度を計測する。
計測装置３０は、光送受部ＯＰａ、光送受部ＯＰｂ、信号処理部３５を備える。光送受部ＯＰａ、光送受部ＯＰｂは、信号処理部３５に接続される。
光送受部ＯＰａは、光端子ＴＳａ、光源３１ａ、ビームスプリッタ３２ａ、波長分離部３３ａ、光検出部３４ａを備える。光端子ＴＳａは、光導波部ＰＮ１、光結合部ＣＮ１を備える。光結合部ＣＮ１は、コリメートレンズＣＬａ１、コリメートレンズＣＬｂ１を備える。
光端子ＴＳａの光導波部ＰＮ１は、静電チャックＳＣの貫通孔ＨＬ１に挿抜自在に配置されている。計測装置３０は、光導波部ＰＮ１の端部ＥＧ１から、光結合部ＯＣ１、端面ＥＳ１を介して光ファイバＦＢに光を入射する。光ファイバＦＢに入射された光に応じて光ファイバＦＢから端面ＥＳ１を介して出射される後方散乱光は、端部ＥＧ１を介して光導波部ＰＮ１に入射する。
光導波部ＰＮ１の端部ＥＧ１は、例えば、凸レンズを含み得る。光導波部ＰＮ１の材料は、例えば、サファイアであり得る。
コリメートレンズＣＬａ１、コリメートレンズＣＬｂ１は、コリメート光学系を構成し得る。本体部３０１の光源３１ａから出射された光は、コリメートレンズＣＬａ１、コリメートレンズＣＬｂ１を順に介して光導波部ＰＮ１に至り、光導波部ＰＮ１内を進行して、端部ＥＧ１から光結合部ＯＣ１に向けて出射される。
光送受部ＯＰｂは、光端子ＴＳｂ、光源３１ｂ、ビームスプリッタ３２ｂ、波長分離部３３ｂ、光検出部３４ｂを備える。光端子ＴＳｂは、光導波部ＰＮ２、光結合部ＣＮ２を備える。光結合部ＣＮ２は、コリメートレンズＣＬａ２、コリメートレンズＣＬｂ２を備える。
光端子ＴＳｂの光導波部ＰＮ２は、静電チャックＳＣの貫通孔ＨＬ２に挿抜自在に配置されている。計測装置３０は、光導波部ＰＮ２の端部ＥＧ２から、光結合部ＯＣ２、端面ＥＳ２を介して光ファイバＦＢに光を入射する。光ファイバＦＢに入射された光に応じて光ファイバＦＢから端面ＥＳ２を介して出射される後方散乱光は、端部ＥＧ２を介して光導波部ＰＮ２に入射する。
光導波部ＰＮ２の端部ＥＧ２は、例えば、凸レンズを含み得る。光導波部ＰＮ２の材料は、例えば、サファイアであり得る。
コリメートレンズＣＬａ２、コリメートレンズＣＬｂ２は、コリメート光学系を構成し得る。本体部３０１の光源３１ｂから出射される光は、コリメートレンズＣＬａ２、コリメートレンズＣＬｂ２を順に介して光導波部ＰＮ２に至り、光導波部ＰＮ２内を進行して、端部ＥＧ２から光結合部ＯＣ２に向けて出射される。
計測装置３０は、本体部３０１を備える。計測装置３０の複数の構成要素のうち、光端子ＴＳａ、光端子ＴＳｂを除く構成は、本体部３０１に含まれる。計測装置３０のうち光端子ＴＳａ、光端子ＴＳｂを除く当該構成は、光源３１ａ、ビームスプリッタ３２ａ、波長分離部３３ａ、光検出部３４ａ、光源３１ｂ、ビームスプリッタ３２ｂ、波長分離部３３ｂ、光検出部３４ｂ、および、信号処理部３５である。
光送受部ＯＰａの構成と、光送受部ＯＰｂの構成とは、互いに同様である。本開示における計測装置３０は、光送受部ＯＰａ、光送受部ＯＰｂを共に備えるが、光送受部ＯＰａ、光送受部ＯＰｂのうち何れか一方のみを備えることができる。
計測装置３０が光送受部ＯＰａ、光送受部ＯＰｂのうち何れか一方のみを備える構成は、シングルエンド方式と称される場合がある。計測装置３０が光送受部ＯＰａ、光送受部ＯＰｂを共に備える構成は、ダブルエンド方式と称される場合がある。本開示では、特に光送受部ＯＰａの構成について詳細に説明されているが、光送受部ＯＰｂの構成は光送受部ＯＰａの構成と同様であるため、光送受部ＯＰｂの構成については説明が省略されている。
光源３１ａは、予め設定されたパルス長のレーザ光（パルス光）を、予め設定された周期で出力する。光源３１ａから出力されたパルス光は、ビームスプリッタ３２ａ、光端子ＴＳａを順に介して光端子ＴＳａ（より具体的に、光端子ＴＳａの端部ＥＧ１）から出射され、温度測定センサＳＥの光結合部ＯＣ１を介して光ファイバＦＢの端面に至る。端面ＥＳ１から光ファイバＦＢ内に入射した光は、光ファイバＦＢを構成する分子によって散乱を起しながら、光ファイバＦＢ内を進行する。光ファイバＦＢ内で発生した散乱光の一部は、後方散乱光として入射端（端面ＥＳ１）に戻る。
また、計測装置３０は、複数のプッシャーピンを備え得る。この場合、複数のプッシャーピンのうち二本のプッシャーピンのそれぞれは、例えば、光導波部ＰＮ１、光導波部ＰＮ２のそれぞれを備え得る。
後方散乱光の一つであるラマン散乱光（ストークス光およびアンチストークス光）には温度依存性がある。温度依存性は、アンチストークス光の方がストークス光よりも大きい。なお、ストークス光は入射光よりも長波長側にシフトしたラマン散乱光であり、アンチストークス光は入射光よりも短波長側にシフトしたラマン散乱光である。
後方散乱光は、光ファイバＦＢ内を通って光ファイバＦＢの入射端（端面ＥＳ１）から出射し、光結合部ＯＣ１、光端子ＴＳａを順に介してビームスプリッタ３２ａに至り、ビームスプリッタ３２ａによって反射されて、波長分離部３３ａに入射する。
波長分離部３３ａは、ビームスプリッタ、光学フィルタ、集光レンズ等を含み、ラマン散乱光をストークス光とアンチストークス光とに分離し、分離した光を光検出部３４ａに入力する。光検出部３４ａは、ストークス光およびアンチストークス光の強度に応じた電気信号を信号処理部３５に出力する。信号処理部３５は、光検出器３４から出力される電気信号に基づいて、光ファイバＦＢの長さ方向の温度分布を算出する。
このように、温度測定システム１は、基板Ｗの上面ＳＦａに敷設した光ファイバＦＢを温度検出器として用い、後方散乱光の一つであるラマン散乱光の温度依存性を検出することにより、基板Ｗの温度分布を算出する。また、光ファイバＦＢにパルス光が入射端（端面ＥＳ１）から入射してから、光ファイバＦＢ内で発生した後方ラマン散乱光が入射端（端面ＥＳ１）に戻ってくるまでの往復時間を測定することによって、後方ラマン散乱光が発生した位置（距離）が算出される。
図３および図４を参照して、一の例示的実施形態に係る温度測定センサＳＥの構成を更に説明する。図３および図４には、上面ＳＦａの上から見た基板Ｗおよび光ファイバＦＢの構成が示されている。図３に示す温度測定センサＳＥと図４に示す温度測定センサＳＥとは、基板Ｗに設けられた光導入路ＯＧ１、光導入路ＯＧ２の設置場所が、互いに異なっている。
図３に示す温度測定センサＳＥの場合、光導入路ＯＧ１、光導入路ＯＧ２のそれぞれは、基板Ｗに設けられた貫通孔である。この場合、光導入路ＯＧ１、光導入路ＯＧ２のそれぞれは、例えば、プッシャーピンが当接する位置に配置されており、光端子ＴＳａの光導波部ＰＮ１は、特に、プッシャーピンである。
図４に示す温度測定センサＳＥの場合、光導入路ＯＧ１、光導入路ＯＧ２のそれぞれは、基板Ｗに設けられた切り欠きである。この場合、光導入路ＯＧ１、光導入路ＯＧ２のそれぞれは、例えば、基板Ｗのノッチであり得る。
基板Ｗの材料は、例えばシリコン（Ｓｉ）であり得る。基板Ｗの直径は、特に限定されないが、例えば３００，４５０［ｍｍ］の程度であり得る。
光ファイバＦＢは、例えば石英ガラス、プラスチック等で形成された１本の細い繊維状の管であり得る。光ファイバＦＢは、二つの端面（端面ＥＳ１、端面ＥＳ２）を備える。端面ＥＳ１は、光導入路ＯＧ１の上に設けられた光結合部ＯＣ１に接続される。端面ＥＳ２は、光導入路ＯＧ２の上に設けられた光結合部ＯＣ２に接続される。
光ファイバＦＢには、光源３１ａから出力されるパルス光が端面ＥＳ１を介して入射する。光ファイバＦＢには、光源３１ｂから出力されるパルス光が端面ＥＳ２を介して入射する。
光ファイバＦＢは、端面ＥＳ１と端面ＥＳ２との間において、第１のパターン形状１４および第２のパターン形状１５を構成する。第１のパターン形状１４は、第２のパターン形状１５よりも光ファイバＦＢを密に含む。光ファイバＦＢの第１のパターン形状１４と第２のパターン形状１５とは、上面ＳＦａ上において、交互に配置されている。
第１のパターン形状１４の数、および、第２のパターン形状１５の数は、特に限定されないが、基板Ｗの大きさ等に応じて定められ得る。光ファイバＦＢが複数の第２のパターン形状１５を有する場合、それぞれの第２のパターン形状１５は同一の形状であってもよく、異なる形状であってもよい。
図５を参照して、一の例示的実施形態に係る温度測定方法ＭＴについて説明する。温度測定方法ＭＴは、工程ＳＴ１（第１工程）、工程ＳＴ２（第２工程）、工程ＳＴ３（第３工程）を備える。温度測定方法ＭＴは、制御部２０によって、温度測定システム１の各構成部を動作させて実行され得る。温度測定システム１がダブルエンド方式の場合には、工程ＳＴ１、工程ＳＴ２および工程ＳＴ３を含む一連の処理は、光ファイバＦＢの二つの端面（端面ＥＳ１、端面ＥＳ２）に対して交互に行われ得る。
まず、工程ＳＴ１において、計測装置３０から光ファイバＦＢに光を入射する。特に、温度測定システム１がダブルエンド方式の場合には、光源３１ａからの光の出射と、光源３１ｂからの光の出射とが、異なるタイミングで、交互に行われる。
工程ＳＴ１に引き続く工程ＳＴ２では、工程ＳＴ１において光ファイバＦＢに入射された光に応じて光ファイバＦＢから出射される後方散乱光を、受光する。特に、温度測定システム１がダブルエンド方式の場合には、端面ＥＳ１から入射された光に応じて生じた後方散乱光は端面ＥＳ１から出射され、端面ＥＳ２から入射された光に応じて生じた後方散乱光は端面ＥＳ２から出射される。
工程ＳＴ２に引き続く工程ＳＴ３では、工程ＳＴ２において受光された後方散乱光に基づいて、基板Ｗの温度を計測する。特に、温度測定システム１がダブルエンド方式の場合には、光ファイバＦＢの両端面（端面ＥＳ１、端面ＥＳ２）から出力される後方散乱光が用いられるので、温度の測定誤差が低減され、また、温度測定システム１の作動温度範囲がより広くされ得る。
上記したように、光ファイバＦＢに光学的に接続される光結合部ＯＣ１、光結合部ＯＣ２のそれぞれは、光導入路ＯＧ１、光導入路ＯＧ２のそれぞれに配置される。光導入路ＯＧ１、光導入路ＯＧ２のそれぞれを介して入射される光は、光結合部ＯＣ１、光結合部ＯＣ２のそれぞれに至ると、光結合部ＯＣ１、光結合部ＯＣ２のそれぞれを介して光ファイバＦＢに至る。このため、光を出射する静電チャックＳＣの上面ＳＦｃ上に、光ファイバＦＢが設けられた基板Ｗを載置することによって、光ファイバＦＢを用いた温度測定が可能となる。従って、温度測定センサＳＥ、特に温度測定に用いる光ファイバＦＢの設置が容易に行える。また、温度測定センサＳＥが搬入されるプロセスチャンバが大気解放されることなく、温度測定センサＳＥをプロセスチャンバ内に容易に搬入できるので、温度の測定時間を短縮できる。温度測定に用いられる温度測定センサＳＥ（基板Ｗ上の構成）は電力を必要としないので、電力の供給に用いるバッテリが不要となる。バッテリが不要となることによって、バッテリ作動温度範囲に限定されず、測温レンジが広くなる。
光導入路ＯＧ１、光導入路ＯＧ２が基板Ｗに設けられた貫通孔または切り欠きの場合、光導入路ＯＧ１、光導入路ＯＧ２のそれぞれを介して、光結合部ＯＣ１、光結合部ＯＣ２のそれぞれに光を導入する際に、光の損失が十分に抑制され得る。
光結合部ＯＣ１に光リフレクタＰＭ１とコリメートレンズＣＬ１とが含まれるので、光導入路ＯＧ１を介して光結合部ＯＣ１に入射した光は、光ファイバＦＢの端面ＥＳ１に良好に至り得る。光結合部ＯＣ２に光リフレクタＰＭ２とコリメートレンズＣＬ２とが含まれるので、光導入路ＯＧ２を介して光結合部ＯＣ２に入射した光は、光ファイバＦＢの端面ＥＳ２に良好に至り得る。
光リフレクタＰＭ１、光リフレクタＰＭ２のそれぞれがプリズムまたはミラーであるので、光リフレクタＰＭ１、光リフレクタＰＭ２のそれぞれの構成が簡略なものとなり、光リフレクタＰＭ１、光リフレクタＰＭ２のそれぞれの製造が容易となり得る。
計測装置３０は、例えば、複数のプッシャーピンを備え得る。複数のプッシャーピンのうち二つのプッシャーピンのそれぞれが光導波部ＰＮ１、光導波部ＰＮ２のそれぞれを備え得る。この場合、温度測定センサＳＥにプッシャーピンを介して光を入射させることができるので、装置を大幅改造することなく、既存の通路を利用し光を導入できる。
光導波部ＰＮ１の端部ＥＧ１、光導波部ＰＮ２の端部ＥＧ２のそれぞれは、例えば、凸レンズを含み得る。この場合、端部ＥＧ１の凸レンズと光結合部ＯＣ１とによって一のコリメート光学系が構成され、端部ＥＧ２の凸レンズと光結合部ＯＣ２とによって一のコリメート光学系が構成され得る。従って、このようなコリメート光学系によって、光の位置ずれが低減され得る。
光導波部ＰＮ１、光導波部ＰＮ２のそれぞれの材料は、例えば、サファイアであり得る。この場合、光導波部ＰＮ１、光導波部ＰＮ２のそれぞれがサファイアを含むので、温度変化、機械的応力等の影響が抑制され、光導波部ＰＮ１、光導波部ＰＮ２のそれぞれの形状は正確に維持され得る。このため、温度測定センサＳＥへの光の導入が正確に行われ得る。
また、光ファイバＦＢに光学的に接続される光結合部ＯＣ１、光結合部ＯＣ２のそれぞれは光導入路ＯＧ１、光導入路ＯＧ２のそれぞれに配置される。温度測定方法ＭＴの工程ＳＴ１において光導入路ＯＧ１を介して入射される光は、光結合部ＯＣ１に至ると、光結合部ＯＣ１を介して光ファイバに至る。温度測定方法ＭＴの工程ＳＴ１において光導入路ＯＧ２を介して入射される光は、光結合部ＯＣ２に至ると、光結合部ＯＣ２を介して光ファイバに至る。工程ＳＴ２では、工程ＳＴ１において光ファイバＦＢに入射された光に応じて光ファイバＦＢから出射される後方散乱光が受光される。工程ＳＴ３では、後方散乱光に基づいて基板Ｗの温度が測定される。このため、光を出射する静電チャックＳＣの上面ＳＦｃ上に、光ファイバＦＢが設けられた基板Ｗを載置することによって、光ファイバＦＢを用いた温度測定が可能となる。従って、温度測定に用いる光ファイバＦＢの設置が容易に行える。また、温度測定センサＳＥが搬入されるプロセスチャンバが大気解放されることなく、温度測定センサＳＥをプロセスチャンバ内に容易に搬入できるので、温度の測定時間を短縮できる。温度測定に用いられる温度測定センサＳＥ（基板Ｗ上の構成）は電力を必要としないので、電力の供給に用いるバッテリが不要となる。バッテリが不要となることによって、バッテリ作動温度範囲に限定されず、測温レンジが広くなる。
光ファイバＦＢの二つの端面（端面ＥＳ１、端面ＥＳ２）のそれぞれから出射される後方散乱光を用いて温度測定が行われるので、温度の測定誤差が低減され、また、温度測定システム１の作動温度範囲がより広くされ得る。
以上、種々の例示的実施形態について説明してきたが、上述した例示的実施形態に限定されることなく、様々な省略、置換、及び変更がなされてもよい。また、異なる実施形態にける要素を組み合わせて他の実施形態を形成することが可能である。
例えば、計測装置３０は、図６に示すように、光端子ＴＳａ１、光端子ＴＳｂ１を備えてもよい。図６に示す光端子ＴＳａ１、光端子ＴＳｂ１の機能は、図２に示す光端子ＴＳａ、光端子ＴＳｂの機能に対応する。
図６に示す静電チャックＳＣは、貫通孔ＨＬ３、貫通孔ＨＬ４を備える。貫通孔ＨＬ３、貫通孔ＨＬ４のそれぞれは、光導波部ＰＮ１（プッシャーピン）が通る貫通孔ＨＬ１、光導波部ＰＮ２（プッシャーピン）が通る貫通孔ＨＬ２のそれぞれとは別に設けられる。貫通孔ＨＬ３と貫通孔ＨＬ４とは、互いに同様の構成を有する。貫通孔ＨＬ３、貫通孔ＨＬ４は、何れも、上面ＳＦｃの上の空間と下面ＳＦｄの下の空間とを連通する空間である。基板Ｗの光導入路ＯＧ１は、静電チャックＳＣの貫通孔ＨＬ３の上に配置され、光導入路ＯＧ１と貫通孔ＨＬ３とは互いに連通する。基板Ｗの光導入路ＯＧ２は、静電チャックＳＣの貫通孔ＨＬ４の上に配置され、光導入路ＯＧ２と貫通孔ＨＬ４とは互いに連通する。
光端子ＴＳａ１は、本体部３０１のビームスプリッタ３２ａに光ファイバを介して接続される。光端子ＴＳａ１は、コリメートレンズＣＬｃ１（第２のコリメートレンズ）を備える。光端子ＴＳａ１は、静電チャックＳＣの貫通孔ＨＬ３に配置される。貫通孔ＨＬ３に配置された光端子ＴＳａ１の上には、光結合部ＯＣ１が配置されている。光端子ＴＳａ１は、貫通孔ＨＬ３に対し、着脱自在に設けられ得る。
計測装置３０は、光端子ＴＳａ１のコリメートレンズＣＬｃ１から、光結合部ＯＣ１、端面ＥＳ１を介して光ファイバＦＢに光を入射する。より具体的に、本体部３０１の光源３１ａから出射された光は、光端子ＴＳａ１のコリメートレンズＣＬｃ１に至り、コリメートレンズＣＬｃ１から光結合部ＯＣ１に向けて出射される。
光ファイバＦＢに端面ＥＳ１を介して入射された光に応じて光ファイバＦＢから端面ＥＳ１を介して出射される後方散乱光は、光端子ＴＳａ１のコリメートレンズＣＬｃ１に至る。より具体的に、端面ＥＳ１から出射された後方散乱光は、光結合部ＯＣ１を介して光端子ＴＳａ１のコリメートレンズＣＬｃ１に至り、コリメートレンズＣＬｃ１からビームスプリッタ３２ａに至る。
光端子ＴＳｂ１は、本体部３０１のビームスプリッタ３２ｂに光ファイバを介して接続される。光端子ＴＳｂ１は、コリメートレンズＣＬｃ２（第２のコリメートレンズ）を備える。光端子ＴＳｂ１は、静電チャックＳＣの貫通孔ＨＬ４に配置される。貫通孔ＨＬ４に配置された光端子ＴＳｂ１の上には、光結合部ＯＣ２が配置されている。光端子ＴＳｂ１は、貫通孔ＨＬ４に対し、着脱自在に設けられ得る。
計測装置３０は、光端子ＴＳｂ１のコリメートレンズＣＬｃ２から、光結合部ＯＣ２、端面ＥＳ２を介して光ファイバＦＢに光を入射する。より具体的に、本体部３０１の光源３１ｂから出射された光は、光端子ＴＳｂ１のコリメートレンズＣＬｃ２に至り、コリメートレンズＣＬｃ２から光結合部ＯＣ２に向けて出射される。
光ファイバＦＢに端面ＥＳ２を介して入射された光に応じて光ファイバＦＢから端面ＥＳ２を介して出射される後方散乱光は、光端子ＴＳｂ１のコリメートレンズＣＬｃ２に至る。より具体的に、端面ＥＳ２から出射された後方散乱光は、光結合部ＯＣ２を介して光端子ＴＳｂ１のコリメートレンズＣＬｃ２に至り、コリメートレンズＣＬｃ２からビームスプリッタ３２ｂに至る。
温度測定センサＳＥにコリメートレンズＣＬｃ１、コリメートレンズＣＬｃ２を介して光を入射させることができるので、光学系構成が簡単となり製造が容易となる。
以上の説明から、本開示の種々の実施形態は、説明の目的の範囲内において本明細書で説明されており、本開示の範囲及び主旨から逸脱することなく種々の変更をなし得ることが、理解されるであろう。したがって、本明細書に開示した種々の実施形態は限定することを意図しておらず、真の範囲と主旨は、添付の特許請求の範囲によって示される。
１…温度測定システム、１４…第１のパターン形状、１５…第２のパターン形状、２０…制御部、３０…計測装置、３０１…本体部、３１ａ…光源、３１ｂ…光源、３２ａ…ビームスプリッタ、３２ｂ…ビームスプリッタ、３３ａ…波長分離部、３３ｂ…波長分離部、３４ａ…光検出部、３４ｂ…光検出部、３５…信号処理部、ＣＬ１…コリメートレンズ、ＣＬ２…コリメートレンズ、ＣＬａ１…コリメートレンズ、ＣＬａ２…コリメートレンズ、ＣＬｂ１…コリメートレンズ、ＣＬｂ２…コリメートレンズ、ＣＬｃ１…コリメートレンズ、ＣＬｃ２…コリメートレンズ、ＣＮ１…光結合部、ＣＮ２…光結合部、ＥＧ１…端部、ＥＧ２…端部、ＥＳ１…端面、ＥＳ２…端面、ＦＢ…光ファイバ、ＨＬ１…貫通孔、ＨＬ２…貫通孔、ＨＬ３…貫通孔、ＨＬ４…貫通孔、ＭＴ…温度測定方法、ＯＣ１…光結合部、ＯＣ２…光結合部、ＯＧ１…光導入路、ＯＧ２…光導入路、ＯＰａ…光送受部、ＯＰｂ…光送受部、ＰＭ１…光リフレクタ、ＰＭ２…光リフレクタ、ＰＮ１…光導波部、ＰＮ２…光導波部、ＳＣ…静電チャック、ＳＥ…温度測定センサ、ＳＦａ…上面、ＳＦｂ…下面、ＳＦｃ…上面、ＳＦｄ…下面、ＴＳａ…光端子、ＴＳａ１…光端子、ＴＳｂ…光端子、ＴＳｂ１…光端子、Ｗ…基板。

Claims (11)

  1. 　基板と、
    　前記基板の上面に設けられており該上面に沿って延びている光ファイバと、
    　前記上面の上の空間と前記基板の下面の下の空間とを連通する空間の光導入路と、
    　前記上面に設けられ前記光導入路に配置された光結合部と、
    　を備え、
    　前記光結合部は、前記光ファイバの端面と光学的に接続され、
    　前記光ファイバは、第１のパターン形状および第２のパターン形状を構成し、
    　前記第１のパターン形状は、前記第２のパターン形状よりも前記光ファイバを密に含み、
    　前記光導入路を介して前記下面の側から前記光結合部に入射する光は、該光結合部を介して前記端面に至る、
    　温度測定センサ。
  2. 　前記光導入路は、前記基板に設けられた貫通孔または切り欠き、である、
    　請求項１に記載の温度測定センサ。
  3. 　前記光結合部は、光リフレクタと第１のコリメートレンズとを備え、
    　前記光リフレクタは、前記光導入路の上に配置され、
    　前記第１のコリメートレンズは、前記光リフレクタと、前記端面との間に配置され、
    　前記下面の側から前記光導入路を介して前記光結合部に入射する光は、前記光リフレクタ、前記第１のコリメートレンズを順に介して前記端面に至る、
    　請求項１または請求項２に記載の温度測定センサ。
  4. 　前記光リフレクタは、プリズムまたはミラーである、
    　請求項３に記載の温度測定センサ。
  5. 　請求項１～４の何れか一項に記載の温度測定センサと、
    　前記温度測定センサの基板の温度を計測する計測装置と、
    　を備え、
    　前記計測装置は、前記温度測定センサが有しており前記基板の上面に設けられた光ファイバに光を入射し、この光に応じて該光ファイバから出射される後方散乱光を受光し、受光した後方散乱光に基づいて前記基板の温度を計測する、
    　温度測定システム。
  6. 　前記計測装置は、プッシャーピンを備え、
    　前記プッシャーピンは、光導波部を備え、
    　前記計測装置は、前記光導波部の端部を介して前記光ファイバに光を入射し、
    　前記光ファイバに入射された光に応じて該光ファイバから出射される後方散乱光は、前記端部に入射する、
    　請求項５に記載の温度測定システム。
  7. 　前記端部は、凸レンズを含む、
    　請求項６に記載の温度測定システム。
  8. 　前記光導波部の材料は、サファイアである、
    　請求項６または請求項７に記載の温度測定システム。
  9. 　前記計測装置は、第２のコリメートレンズを備え、
    　前記計測装置は、前記第２のコリメートレンズを介して前記光ファイバに光を入射し、
    　前記光ファイバに入射された光に応じて該光ファイバから出射される後方散乱光は、前記第２のコリメートレンズに入射する、
    　請求項５に記載の温度測定システム。
  10. 　基板の上面に沿って延びる光ファイバに光を入射する第１工程と、
    　前記第１工程において前記光ファイバに入射された光に応じて該光ファイバから出射される後方散乱光を受光する第２工程と、
    　前記第２工程において受光された後方散乱光に基づいて、前記基板の温度を計測する第３工程と、
    　を備え、
    　前記第１工程は、前記基板の上面の上の空間と該基板の下面の下の空間とを連通する空間の光導入路を介して、該上面に設けられた光結合部に該下面の側から光を入射し、
    　前記光結合部は、前記光ファイバの端面と光学的に接続され、
    　前記光ファイバは、第１のパターン形状、第２のパターン形状を構成し、
    　前記第１のパターン形状は、前記第２のパターン形状よりも前記光ファイバを密に含む、
    　温度測定方法。
  11. 　前記第１工程、前記第２工程および前記第３工程を含む一連の処理は、前記光ファイバの二つの端面に対して交互に行われる、
    　請求項１０に記載の温度測定方法。
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