专利名称：基板处理装置的处理室内构成构件及其温度测量方法
技术领域：
本发明涉及基板处理装置的处理室内构成构件及其温度測量方法。
背景技术：
在使用在处理室内产生的等离子体对作为基板的晶圆实施规定的等离子体处理的基板处理装置中，配置在处理室内的构件由于等离子体而消耗。尤其是，以将晶圆围起来的方式配置的、由与该晶圆相同的材料构成的聚焦环由于暴露在密度比较高的等离子体中而消耗量较大。由于聚焦环ー经消耗，晶圆上的等离子体的分布即发生变化，所以需要对聚焦环的消耗量进行监测，如果消耗量超过规定量，则对聚焦环进行更换。另外，以往以来，在对晶圆实施等离子体处理等各种处理时，从谋求处理的准确的观点出发，对晶圆及处理室内的各构成构件的温度进行测量并进行控制。并且，近几年，提出有关于使用低相干光干渉温度计的温度測量方法的技木，即向作为温度测量对象物的、 例如聚焦环的背面照射低相干光，通过测量来自表面及背面的反射光和參照光之间的干涉，測量聚焦环的温度(例如，參照专利文献I及专利文献2)。专利文献I :日本特开2008-227063号公报专利文献2 日本特开2003-307458号公报然而，在使用低相干光干渉温度计的温度測量技术中，测量对象物必须满足如下条件能够透射一部分測量光；测量部位的表面和背面之间的平行度高；以及表面及背面被进行了镜面加工等。因此，存在这样的问题如果测量对象物由于等离子体而磨损，不再保持表面和背面的平行度，则缺乏作为测量对象物的必要条件，不能測量准确的温度。另外，在以往的涉及使用低相干光干渉温度计的温度測量技术的提案中，涉及低相干光干渉温度计的改良技术是主流，存在没有对使测量对象物适合于使用了低相干光干涉温度计的温度測量下功夫的问题。
发明内容
本发明的课题是提供一种即使由于磨损等原因表面和背面的平行受到破坏、也能使用利用了低相干光的干渉的温度測量装置进行准确的温度测量的基板处理装置的处理室内构成构件及其温度測量方法。为了解决上述课题，技术方案I所述的基板处理装置的处理室内构成构件是被测量温度的基板处理装置的处理室内构成构件，其特征在于，具有消耗面，其暴露在消耗气氛中；非消耗面，其不暴露在所述消耗气氛中；温度測量部，其具有相互平行的靠所述消耗面侧的面及靠所述非消耗面侧的面；覆盖部，其用于覆盖该温度測量部的靠所述消耗面侧的面。技术方案2所述的基板处理装置的处理室内构成构件是根据技术方案I所述的基板处理装置的处理室内构成构件，其特征在于，所述温度測量部是与设在所述消耗面上的凹部相对应的薄壁部，该薄壁部的靠所述消耗面侧的面和靠非消耗面侧的面分别被进行了镜面加工。技术方案3所述的基板处理装置的处理室内构成构件是根据技术方案2所述的基板处理装置的处理室内构成构件，其特征在于，所述覆盖部的与所述薄壁部的靠消耗面侧的面相对的面被进行了粗糙加工。技术方案4所述的基板处理装置的处理室内构成构件是根据技术方案2或3所述的基板处理装置的处理室内构成构件，其特征在于，在所述凹部的内表面和所述覆盖部的抵接部之间设有传热片或传热气体。技术方案5所述的基板处理装置的处理室内构成构件是根据技术方案2至4中任意一项所述的基板处理装置的处理室内构成构件，其特征在于，所述覆盖部由硅(Si)、碳化硅(SiC)、石英、蓝宝石、陶瓷、氧化铝(Al2O3)及氮化铝(AlN)中的任意ー种构成。技术方案6所述的基板处理装置的处理室内构成构件是根据技术方案I所述的基板处理装置的处理室内构成构件，其特征在于，所述温度測量部是嵌合于凹部的温度測量用构件，该凹部设于所述基板处理装置的处理室内构成构件的所述非消耗面，该温度測量用构件的靠所述消耗面侧的面和靠所述非消耗面侧的面分别被进行了镜面加工。技术方案7所述的基板处理装置的处理室内构成构件是根据技术方案6所述的基板处理装置的处理室内构成构件，其特征在于，所述凹部的与所述温度測量用构件的靠所述消耗面侧的面相对的内表面被进行了粗糙加工。技术方案8所述的基板处理装置的处理室内构成构件是根据技术方案6或7所述的基板处理装置的处理室内构成构件，其特征在于，在所述凹部的内表面和所述温度測量用构件的抵接部之间设有传热片或传热气体。技术方案9所述的基板处理装置的处理室内构成构件是根据技术方案6至8中任意一项所述的基板处理装置的处理室内构成构件，其特征在于，所述温度測量用构件由硅
(Si)、石英或蓝宝石构成。技术方案10所述的基板处理装置的处理室内构成构件是根据技术方案I所述的基板处理装置的处理室内构成构件，其特征在于，所述温度測量部是所述基板处理装置的处理室内构成构件的一部分，该基板处理装置的处理室内构成构件的一部分的靠所述消耗面侧的面和靠所述非消耗面侧的面分别被进行了镜面加工，进行了该镜面加工的靠消耗面侧的面由所述覆盖部覆盖。技术方案11所述的基板处理装置的处理室内构成构件是根据技术方案I所述的基板处理装置的处理室内构成构件，其特征在于，所述温度測量部是嵌合于缺ロ部的温度測量用构件，该缺ロ部设置于所述基板处理装置的处理室内构成构件的所述非消耗面，该温度測量用构件的靠所述消耗面侧的面和靠所述非消耗面侧的面分别被进行了镜面加工，该温度測量用构件的靠所述消耗面侧的面由所述基板处理装置的处理室内构成构件的构成所述缺ロ部的一部分覆盖。技术方案12所述的基板处理装置的处理室内构成构件是根据技术方案I所述的基板处理装置的处理室内构成构件，其特征在于，所述温度測量部是与所述基板处理装置的处理室内构成构件的所述非消耗面相接合的温度測量用构件，该温度測量用构件的靠所述消耗面侧的面和靠所述非消耗面侧的面分别被进行了镜面加工，该温度測量用构件的靠所述消耗面侧的面由所述基板处理装置的处理室内构成构件覆盖。、
技术方案13所述的基板处理装置的处理室内构成构件是根据技术方案12所述的基板处理装置的处理室内构成构件，其特征在于，所述温度測量用构件具有由厚板部和薄板部构成的台阶部，所述薄板部的靠所述消耗面侧的面和靠所述非消耗面侧的面相互平行，且分别被进行了镜面加工，所述薄板部的靠所述消耗面侧的面由所述基板处理装置的处理室内构成 构件的一部分覆盖。技术方案14所述的基板处理装置的处理室内构成构件是根据技术方案12所述的基板处理装置的处理室内构成构件，其特征在于，所述温度測量用构件具有由厚板部和薄板部构成的台阶部，所述厚板部的靠所述消耗面侧的面和靠所述非消耗面侧的面相互平行，且分别被进行了镜面加工，所述厚板部的靠所述消耗面侧的面由所述基板处理装置的处理室内构成构件的一部分覆盖。技术方案15所述的基板处理装置的处理室内构成构件是根据技术方案I至14中任意一项所述的基板处理装置的处理室内构成构件，其特征在于，所述基板处理装置的处理室内构成构件是聚焦环、上部电极、下部电极、电极保护构件、绝缘体、绝缘环、观测用窗、波纹管罩、隔板、及沉积屏蔽体(deposition shield)中的任意ー种。为了解决上述课题，技术方案16所述的基板处理装置的处理室内构成构件的温度測量方法是利用低相干光的干涉来测量基板处理装置的处理室内构成构件的温度的方法，其特征在干，包括如下步骤对温度測量部照射測量光的光照射步骤，所述温度測量部设于具有被暴露在消耗气氛中的消耗面和不被暴露在所述消耗气氛中的非消耗面的所述基板处理装置的处理室内构成构件，所述温度測量部的靠所述消耗面侧的面和靠所述非消耗面侧的面相互平行，靠所述消耗面侧的面由覆盖部覆盖，在该光照射步骤中，从靠所述非消耗面侧的面对所述温度測量部照射測量光；接受光的步骤，在该接受光的步骤中，分别接受所述測量光的被所述温度測量部的靠非消耗面侧的面反射的反射光及所述测量光的被靠所述消耗面侧的面反射的反射光；光路长度差检测步骤，在该光路长度差检测步骤中，求出在所述接受光的步骤中接受的所述2束反射光的光路长度差；温度计算步骤，在该温度计算步骤中，基于在所述光路长度差检测步骤中检测的光路长度差、预先求得的所述2束反射光的光路长度差与所述温度測量部的温度之间的关系，计算所述温度測量部的温度。技术方案17所述的基板处理装置的处理室内构成构件的温度測量方法是根据技术方案16所述的基板处理装置的处理室内构成构件的温度測量方法，其特征在于，所述温度測量部是与设在所述基板处理装置的处理室内构成构件的所述消耗面上的凹部相对应的薄壁部，该薄壁部的靠所述消耗面侧的面和靠非消耗面侧的面分别被进行了镜面加工。技术方案18所述的基板处理装置的处理室内构成构件的温度測量方法是根据技术方案17所述的基板处理装置的处理室内构成构件的温度測量方法，其特征在于，所述覆盖部的与所述薄壁部的靠消耗面侧的面相对的面被进行了粗糙加工。技术方案19所述的基板处理装置的处理室内构成构件的温度測量方法是根据技术方案17或18所述的基板处理装置的处理室内构成构件的温度測量方法，其特征在于，在所述凹部的内表面和所述覆盖部的抵接部之间设有传热片或传热气体。技术方案20所述的基板处理装置的处理室内构成构件的温度測量方法是根据技术方案17至19中任意一项所述的基板处理装置的处理室内构成构件的温度測量方法，其特征在于，所述覆盖部由硅(Si)、碳化硅(SiC)、石英、蓝宝石、陶瓷、氧化铝(Al2O3)及氮化铝(AlN)中的任意材料构成。技术方案21所述的基板处理装置的处理室内构成构件的温度測量方法是根据技术方案16所述的基板处理装置的处理室内构成构件的温度測量方法，其特征在于，所述温度測量部是嵌合于凹部的温度測量用构件，该凹部设于所述基板处理装置的处理室内构成构件的所述非消耗面，该温度測量用构件的靠所述消耗面侧的面和靠所述非消耗面侧的面分别被进行了镜面加工。技术方案22所述的基板处理装置的处理室内构成构件的温度測量方法是根据技术方案21所述的基板处理装置的处理室内构 成构件的温度測量方法，其特征在于，所述凹部的与所述温度測量用构件的靠所述消耗面侧的面相对的内表面被进行了粗糙加工。技术方案23所述的基板处理装置的处理室内构成构件的温度測量方法是根据技术方案21或22所述的基板处理装置的处理室内构成构件的温度測量方法，其特征在于，在所述凹部的内表面和所述温度測量用构件的抵接部之间设有传热片或传热气体。技术方案24所述的基板处理装置的处理室内构成构件的温度測量方法是根据技术方案21至23中任意一项所述的基板处理装置的处理室内构成构件的温度測量方法，其特征在于，所述温度測量用构件由硅(Si)、石英或蓝宝石构成。技术方案25所述的基板处理装置的处理室内构成构件的温度測量方法是根据技术方案16至24中任意一项所述的基板处理装置的处理室内构成构件的温度測量方法，其特征在于，所述基板处理装置的处理室内构成构件是聚焦环、上部电极、下部电极、电极保护构件、绝缘体、绝缘环、观测用窗、波纹管罩、隔板及沉积屏蔽体中的任意ー种。根据本发明，由于将测量光照射在被覆盖部覆盖而避免了消耗的、具有相互平行的靠消耗面侧的面及靠非消耗面侧的面的温度測量部的靠非消耗面侧的面上，基于被靠非消耗面侧的面及靠消耗面侧的面反射的2束反射光的光路长度差求出温度測量部的温度，所以，即使由于磨损等原因处理室内构成构件的表面和背面的平行遭到破坏，也可以使用利用了低相干光的干渉的温度測量装置进行准确的温度測量。
图I是概略地表示基板处理装置的构成的剖视图，该基板处理装置应用了本发明的实施方式的处理室内构成构件。图2是概略地表示图I中的基板处理装置所具有的构件温度測量装置的构成的框图。图3是用于说明图2中的低相干光光学系统的温度测量动作的图。图4是坐标图，它表示由图3中的H)检测出的、来自聚焦环的温度测量部的反射光和来自參照反射镜的反射光之间的干渉波形，(A)表示在聚焦环的温度变化前得到的干涉波形，(B)表示在聚焦环的温度变化后得到的干渉波形。图5是概略地表示本发明第I实施方式的聚焦环的构成的图，图5的(A)是俯视图，图5的⑶是图5的㈧的聚焦环的A-A的剖视图，图5的(C)是表示将覆盖构件嵌入到薄壁部的状态的剖视图。图6是概略地表示第I实施方式的变形例的聚焦环的构成的剖视图。图7是概略地表示本发明第2实施方式的聚焦环的构成的剖视图。
图8是概略地表示第2实施方式的变形例的聚焦环的构成的剖视图。图9是概略地表示本发明第3实施方式的聚焦环的构成的剖视图。图10是概略地表示第3实施方式的变形例的聚焦环的构成的剖视图。图11是概略地表示本发明第4实施方式的聚焦环的构成的剖视图。图12是概略地表示第4实施方式的变形例的聚焦环的构成的剖视图。
具体实施例方式以下，參照附图对本发明的实施方式进行说明。
首先，对应用了本发明实施方式的处理室内构成构件的基板处理装置进行说明。图I是概略地表示应用了本发明实施方式的处理室内构成构件的基板处理装置的构成的剖视图。此基板处理装置用于对作为基板的、半导体器件用的晶圆(以下，简称为“晶圆”)实施等离子体刻蚀处理。图I中，基板处理装置10具有用于收容例如直径为300mm的晶圆W的腔室11，在该腔室11内配置有用于载放半导体器件用的晶圆W的圆柱状基座12。在基板处理装置10中，由腔室11的内侧壁和基座12的侧面形成了侧方排气路径13。在此侧方排气路径13的中途配置有排气板14。排气板14是具有许多通孔的板状构件，其作为将腔室11内部分割成上部和下部的隔板而发挥作用。在腔室11内部的被排气板14分割出来的上部(以下称为“处理室”)15中如下文所述产生等离子体。另外，在腔室11内部的下部(以下称为“排气室(manifold) ”) 16上连接有用于排出腔室11内的气体的排气管17。排气板14用于捕捉或反射在处理室15中产生的等离子体而防止该等离子体向排气室16泄漏。在排气管17上连接有TMP (涡轮分子泵Turbo Mole cularPu mp)及D P (干泵Dry Pu mp)(均省略图示)，这些泵对腔室11内进行抽真空而使腔室11内减压。具体而言，DP将腔室11内从大气压状态减压至中真空状态(例如I. 3X IOPa (O. ITorr)以下)，TMP与D P协同动作将腔室11内减压至压カ比中真空状态压カ低的高真空状态(例如
I.3 X 10 (I. O X IO^5Torr)以下)。另外，腔室11内的压カ由AP C阀(省略图示)控制。在腔室11内的基座12上经由第I匹配器19连接有第I高频电源18，并且经由第
2匹配器21连接有第2高频电源20，第I高频电源18向基座12施加频率比较低的、例如2MH z的吸引离子用高频电，第2高频电源20向基座12施加频率比较高的、例如60MHz的等离子体生成用高频电。这样，基座12作为电极而发挥作用。另外，第I匹配器19及第2匹配器21用于减少来自基座12的闻频电的反射而使闻频电向基座12的施加效率最大化。基座12的上部呈小直径的圆柱从大直径的圆柱顶端沿同心轴线突出的形状，在该上部以将小直径的圆柱围起来的方式形成有台阶。小直径的圆柱顶端配置有静电吸盘23，该静电吸盘23由陶瓷构成，其内部具有静电电极板22。静电电极板22与直流电源24相连接，在静电电极板22被施加正的直流电压时，在晶圆W的靠静电吸盘23侧的面(以下称为“背面”)感应出负电荷，由此在静电电极板22及晶圆W的背面之间产生电场，在由该电场引起的库仑カ或约翰逊-拉别克力的作用下，晶圆W被吸附保持在静电吸盘23上。另外，在基座12的上部，聚焦环25(处理室内构成构件)以将被静电吸盘23吸附保持的晶圆W围起来的方式载放在基座12的上部的台阶上。聚焦环25由例如硅(Si)构成。聚焦环25是圆环状的构件，其具有暴露在处理室15内部的上表面25a (消耗面)和与基座12的台阶相对的下表面25b (非消耗面)。另外，聚焦环25具有作为温度測量部的薄壁部25T (參照下文所述图5)。薄壁部25T的靠消耗面侧的面(以下称为“上表面”)25Ta与靠非消耗面侧的面(以下，称为“下表面”)25Tb相互平行。在腔室11的顶部上以与基座12相対的方式配置有簇射头(shower head) 26。簇射头26具有上部电极板27、将该上部电极板27以能够拆卸的方式吊起而支承的冷却板28、和覆盖该冷却板28的盖体29。上部电极板27由圆板状构件构成，该圆板状构件具有沿厚度方向贯通的许多气孔30，该上部电极板27由作为半导电体的硅构成。在冷却板28的内部设有缓冲室31，在此缓冲室31上连接有处理气体导入管32。在基板处理装置10中，从处理气体导入管32向缓冲室31供给的处理气体经由气 孔30被导入到处理室15内部，该导入的处理气体被从第2高频电源20经由基座12施加到处理室15内部的等离子体生成用高频电激励而成为等离子体。该等离子体中的离子由于第I闻频电源18施加在基座12上的吸引尚子用闻频电而被朝着晶圆W吸引，对该晶圆W实施等离子体刻蚀处理。此时，等离子体中的离子也到达聚焦环25的上表面25a、上部电极板27的下表面，对这些面进行溅射。为了测量以聚焦环25为首的处理室内构成构件的温度，在这样的基板处理装置10中设有构件温度測量装置。图2是概略地表示图I中的基板处理装置所具有的构件温度測量装置的构成的框图。顺便说一下，虽然以下用图2 图4对基板处理装置10所具有的构件温度測量装置及使用了由该构件温度測量装置产生的低相干光的温度測量方法进行说明，但这只是ー个例子，适用于本发明的构件温度測量装置及温度測量方法并不限定于此。在图2中，构件温度測量装置33具有低相干光光学系统34和温度计算装置35，低相干光光学系统34用于向基板处理装置10中的例如聚焦环25照射低相干光且接受该低相干光的反射光，温度计算装置35用于基于该低相干光光学系统34所接受的反射光计算聚焦环25的温度。低相干光是指，当从I个光源照射出的光被分割成2束以上的光时，越向远方去该被分割的2束光的波列越难以重合(被分割的2束光难以发生干涉)的光，是可干涉距离(相干长度)较短的光。低相干光光学系统34具有作为低相干光源的SLD(超级发光二极管SuperLuminescent Diode)36;与该S LD 36相连接的作为2 X 2分束器发挥功能的熔融光纤耦合器(以下简称为“耦合器”)37 ;连接到该耦合器37上的准直仪38、39 ;连接到耦合器37上的作为受光元件的光检测器(ro:Photo Detector)40 ;将各构成要素之间彼此连接起来的光纤 41a、41b、41c、41d。SLD 36以最大为I. 5mff的输出功率照射例如中心波长为I. 55 μ m或I. 31 μ m、相干长度为50 μ m的低相干光。稱合器37将来自SLD 36的低相干光分割成2束,该被分割成2束的低相干光分别经由光纤41b传递到准直仪38、经由光纤41c传递到准直仪39。准直仪38是用于使被耦合器37分割的低相干光(下文所述测量光50及參照光51)对聚焦环25的作为温度测量构件的薄壁部25T的下表面25Tb进行垂直照射的准直仪，准直仪39是用于使被耦合器37分割的低相干光对下文所述的參照反射镜42的反射面进行垂直照射的准直仪。另外，PD 40由例如Ge光电ニ极管构成。低相干光光学系统34具有被配置在准直仪39的前方的參照反射镜42 ;參照反射镜驱动台44，该參照反射镜驱动台44利用伺服电机43使參照反射镜42沿着来自准直仪39的低相干光的照射方向水平移动；电机驱动器45，该电机驱动器45用于驱动该參照反射镜驱动台44的伺服电机43 ;放大器46，该放大器46与H) 40连接并将来自该H) 40的输出信号増幅。參照反射镜42由具有反射面的直角棱镜或平面反射镜构成。准直仪38以与聚焦环25的薄壁部25T的下表面25Tb相対的方式被埋入、配置于基座12，准直仪38用于朝着薄壁部25T的下表面25Tb照射被耦合器37分割的低相干光(下文所述测量光50)，并且接受低相干光的来自薄壁部25T的下表面25Tb及上表面25Ta的反射光(下文所述反射光52b及反射光52a)并向F1D 40传递。、
准直仪39用于朝參照反射镜42照射被耦合器37分割的低相干光(下文所述參照光51)，并且接受低相干光的来自參照反射镜42的反射光(下文所述反射光54)井向H)40传递。參照反射镜驱动台44使參照反射镜42沿图2中所示的箭头A方向水平移动，即參照反射镜驱动台44以使參照反射镜42的反射面始終垂直于来自准直仪39的照射光的方式水平移动。參照反射镜42能够沿箭头A的方向往复移动。顺便说一句，虽然在图2中为了便于说明而将来自准直仪39的照射光和来自參照反射镜42的反射光画成了彼此不重合、分别具有规定的方向角的样子，但是不言而喻，这些光实际上是没有规定的方向角、彼此重合的。上述准直仪38、下文所述的激光干涉仪48a也是同样的。温度计算装置35具有用于控制温度计算装置35整体的PC47 ;马达控制器48，该马达控制器48通过电机驱动器45对用于使參照反射镜42移动的伺服电机43进行控制；A/D变换器49，该A/D变换器49与来自激光干涉仪48a的控制信号同步进行模数变换。这里，在參照反射镜42的距离由激光干涉仪48a、线性标尺(省略图示)准确地测量出来的情况下，A/D变换器49与对应于由激光干涉仪48a、线性标尺測量出的移动距离的控制信号同步，对经由低相干光光学系统34的放大器46输入F1D 40的F1D 40的输出信号进行A/D变换，由此，能够高精度地进行温度測量。图3是用于说明图2中低相干光光学系统的温度测量动作的图。低相干光光学系统34是利用了低相干干涉仪的光学系统，其中，低相干干涉仪具有迈克尔逊干涉仪的结构来作为基本结构，如图3所示，从SLD 36照射的低相干光被作为分束器发挥功能的耦合器37分割成測量光50和參照光51，測量光50朝着作为测量的对象物的聚焦环25的薄壁部25T照射，參照光51朝着參照反射镜42照射。照射到聚焦环25的薄壁部25T上的測量光50分别在薄壁部25T的下表面25Tb及上表面25Ta发生反射，来自薄壁部25T的下表面25Tb的反射光52b及来自薄壁部25T的上表面25Ta的反射光52a以同一光路53入射到耦合器37。另外，照射到參照反射镜42上的參照光51在反射面发生反射，来自该反射面的反射光54也入射到耦合器37。这里，如上所述，由于參照反射镜42沿參照光51的照射方向水平移动，所以低相干光光学系统34能够使參照光51及反射光54的光路长度发生改变。使參照光51及反射光54的光路长度发生改变，在測量光50及反射光52b的光路长度变为与參照光51及反射光54的光路长度相同时，反射光52b与反射光54发生干渉。另外，在測量光50及反射光52a的光路长度变为与參照光51及反射光54的光路长度相同时，反射光52a与反射光54发生干渉。这些干涉由H) 40检测出来。PD 40 ー检测到干涉就输出信号。图4是坐标图，它表示由图3中的H)检测到的、来自聚焦环的薄壁部25T(温度测量部)的反射光和来自參照反射镜的反射光之间的干渉波形，(A)表示在聚焦环的温度变化前得到的干渉波形，(B)表示在聚焦环的温度变化后得到的干渉波形。另外，纵轴表示干涉强度，横轴表示參照反射镜42从规定的基点水平移动的距离(以下简称为“參照反射镜移动距离”)。如图4的(A)的坐标图所示，若来自參照反射镜42的反射光54与来自聚焦环25的薄壁部25T的下表面25Tb的反射光52b发生干渉，则检测到例如以干涉位置A为中心的干涉波形55。另外，若来自參照反射镜42的反射光54与来自聚焦环25的薄壁部25T的上表面25Ta的反射光52a发生干渉，则检测到例如以干涉位置B为中心的干渉波形56。由于干涉位置A与到薄壁部25T的下表面25Tb的测量光50及反射光52b的光路长度相对应，干涉位置B与到薄壁部25T的上表面25Ta的测量光50及反射光52a的光路长度相对应， 所以干渉位置A和干渉位置B之差D与在聚焦环25的薄壁部25T内沿厚度方向往返的低相干光(测量光50的一部分和反射光52a)的光路长度相对应。由于在薄壁部25T内沿厚度方向往返的低相干光的光路长度对应于薄壁部25T的厚度，所以干渉位置A和干渉位置B之差D对应于薄壁部25T的厚度。即通过检测反射光54与反射光52b的干渉波形，以及反射光54与反射光52a的干涉波形，能够测量出聚焦环25的厚度。这里，若聚焦环25的温度发生变化则聚焦环25的厚度发生变化，所以作为聚焦环 25的一部分的薄壁部25T的厚度也发生变化，到薄壁部25T的上表面25Ta的测量光50及反射光52a的光路长度发生变化。即若聚焦环25的温度发生变化，则薄壁部25T的厚度发生变化，反射光54与反射光52a的干渉位置B从图4的(A)所示的干渉位置B发生变化。具体而言，图4的(A)所示的干渉位置B移动到图4的(B)所示的干渉位置B’。因此，干渉位置A和干渉位置B之差D的变化量与聚焦环25伴随温度变化的膨胀量相当。构件温度測量装置33基于干涉位置A和干渉位置B之差D的变化量求出聚焦环25的相对于预定的成为基准的温度发生的温度变化，基于该温度变化和成为基准的温度计算检测温度。接下来，对本发明的实施方式的基板处理装置的处理室内构成构件及其温度測量方法进行说明。图5是概略地表示本发明的第I实施方式的聚焦环的构成的图，图5的㈧是俯视图，图5的⑶是图5的㈧的聚焦环的A-A剖视图，图5的(C)是表示将覆盖构件嵌入到薄壁部的状态的剖视图。在图5中，聚焦环25具有作为温度测量部的薄壁部25T。薄壁部25T是与设在聚焦环25的上表面25a上的凹部25c相对应的薄壁部，该上表面25a暴露于腔室11的为消耗气氛的上部空间15，薄壁部25T形成聚焦环25的一部分。薄壁部25T的上表面25Ta和下表面25Tb是相互平行的，且分别被进行了镜面加工。另外，薄壁部25T由于是聚焦环25的一部分，所以由聚焦环25的构成材料例如硅(Si)构成，能透射作为测量光的低相干光。因此，薄壁部25T适合作为使用低相干光的温度測量部。薄壁部25T具有将其上表面25Ta覆盖的覆盖构件25d(參照图5的(C))。由此，保护了上表面25Ta不会被存在有等离子体的消耗气氛损伤。覆盖构件25d用例如硅(Si)、碳化硅(SiC)、石英、蓝宝石、陶瓷、氧化铝(Al2O3)及氮化铝(AlN)中的任意ー种构成，其厚度没有特别限定，只要是能够保护薄壁部25T的上表面25Ta不受磨损的厚度即可。接下来，对这种聚焦环25的使用了图2的构件温度測量装置33的温度測量方法进行说明。在本实施方式的温度测量方法中，从准直仪38对聚焦环25的薄壁部25T的下表面25Tb垂直照射低相干光,接受低相干光的来自下表面25Tb及上表面25Ta的反射光(图5的(C))。另外，从准直仪39对參照反射镜42垂直照射低相干光，接受来自參照反射镜42的反射光(參照图2)。此时，在观测来自薄壁部25T的2束反射光和来自參照反射镜42的反射光54之间的干渉波形吋，如上述图4所示，检测到了来自參照反射镜42的反射光54与来自薄壁部25T的下表面25Tb的反射光52b发生干渉的干渉波形55及来自參照反射镜42的反射光 54与来自薄壁部25T的上表面25Ta的反射光52a发生干涉的干涉波形56。干涉波形55的干渉位置A和干渉波形56的干渉位置B之差D的变化量与薄壁部25T随着温度变化的厚度方向的膨胀量相当。因此，能够基于该膨胀量与温度变化之间的相关关系计算薄壁部25T的温度，进而计算聚焦环25的温度。根据本实施方式,具有被暴露在消耗气氛中的消耗面25a和不被暴露在消耗气氛中的非消耗面25b的聚焦环25具有设有相互平行的上表面25Ta及下表面25Tb的薄壁部25T、将该薄壁部25T的上表面25Ta覆盖的覆盖构件25d。所以，通过向被覆盖构件25d覆盖而不会被消耗的薄壁部25T照射低相干光，能够不受磨损的影响，对薄壁部25T的温度进行准确的测量，进而对聚焦环25的温度进行准确的测量。在本实施方式中，优选对覆盖构件25d的与薄壁部25T的上表面25Ta相対的面实施粗糙加工。由此，透过聚焦环25而到达覆盖构件25d的低相干光在该覆盖构件25d处发生漫反射，因此构件温度測量装置33的H) 40不会接受来自覆盖构件25d的反射光。其结果，能够防止接受不需要的反射光，提高测量精度。粗糙加工利用例如喷砂法进行。此时，经粗糙加工的覆盖构件25d的与薄壁部25T相対的面的表面粗糙度优选为例如低相干光的波长的1/4以上，即O. 27 μ m以上(I. 05 μ m的1/4以上)。由此，能够促使低相干光进行漫反射而防止测量误差。也可以取代粗糙加工而粘贴光反射防止膜。在本实施方式中，优选在覆盖构件25d与凹部25c之间的接合面设有传热片。由此，能够确保聚焦环25的温度的连续性，防止由于覆盖构件25d不与凹部25c的内壁面热密合而产生不良影响、例如測量精度下降。在本实施方式中，优选作为温度测量部的薄壁部25T的直径、即凹部25c的口径，为例如Φ πιπι以上。薄壁部25Τ的直径只要是能够供照射光的点通过的面积就足够了，另夕卜，覆盖构件25d的大小只要是能够保护作为温度測量部的薄壁部25T不被存在有等离子体的消耗气氛损伤的大小即可。在本实施方式中，优选薄壁部25T的由薄壁部25T的上表面25Ta及下表面25Tb规定的厚度为50 μ m以上。由此，能防止基于来自薄壁部25T的上表面25Ta的反射光的干涉波形与基于来自下表面25Tb的反射光的干渉波形重合，所以測量精度得以提高。由于在本实施方式中所使用的低相干光的相干长度为50 μ m，所以如果上表面25Ta及下表面25Tb这二者均进行了镜面加工的薄壁部25T的厚度比50 μ m薄，则难以区别来自薄壁部25T的上表面25Ta的反射光与来自下表面25Tb的反射光,测量精度有可能下降。虽然在本实施方式中对应用聚焦环来作为基板处理装置的处理室内构成构件的情况进行了说明，但是作为处理室内构成构件，除了聚焦环之外，还可以举出例如上部电极、下部电极、电极保护构件、绝缘体、绝缘环、观测用窗、波纹管罩、隔板及沉积屏蔽体等。虽然在本实施方式中对作为温度測量部设置了薄壁部25T的情况进行了说明，但是也能够不设置薄壁部，而将聚焦环25的消耗面25a的一部分作为温度測量部，使该消耗面25a的一部分的表面与背面相互平行，并实施镜面加工，且设置将该消耗面25a的一部分覆盖的罩构件。图6是概略地表示第I实施方式的变形例的聚焦环的构成的剖视图。在图6中， 温度測量部25T’是聚焦环25的一部分，由罩构件25d’覆盖。在本实施方式的变形例中，也与图5的实施方式同样，低相干光被垂直地照向温度測量部25T’的下表面，以同样方法进行温度測量，能够得到同样的效果。另外，在本实施方式的变形例中，也优选温度測量部25T’的厚度为50μπι以上。由此，能防止基于来自温度測量部25Τ’的上表面的反射光的干渉波形与基于来自下表面的反射光的干渉波形重合，所以能够进行准确的温度测量。接下来，对本发明的第2实施方式进行说明。图7是概略地表示本发明的第2实施方式的聚焦环的构成的剖视图。该聚焦环将温度測量用构件埋入了聚焦环主体，温度測量用构件被聚焦环的一部分覆盖，由此保护其不被存在有等离子体的消耗气氛损伤。在图7中，聚焦环65由例如SiC构成，在设于下表面的凹部中埋入有温度测量用构件65Τ。温度测量用构件65Τ由例如硅(Si)、石英或蓝宝石构成，其上表面和下表面相互平行且被进行了镜面加工。温度測量用构件65Τ的厚度为例如50 μ m以上。如果厚度比50 μ m薄，则会发生基于来自上表面的反射光的干渉波形与基于来自下表面的反射光的干涉波形重合，而有可能导致两个干涉波形的干渉位置之差不明了，误差变大。在温度測量用构件65T的上表面与聚焦环65的凹部内表面的抵接部之间设有传热片65e，以谋求温度的一体化。这种构成的聚焦环65的温度測量与上述实施方式同样，从准直仪38对被埋入聚焦环65T中的温度測量用构件65T垂直照射低相干光，接受来自温度測量用构件65T的上表面及下表面的反射光，以下，以与上述实施方式同样的方式求出温度测量用构件65T的温度，以此作为聚焦环65的温度。根据本实施方式，将上表面和下表面相互平行且被实施了镜面加工的透光性的由Si构成的温度測量用构件65T埋入聚焦环65作为温度測量部，所以，即使在聚焦环65被磨损的情况下也能够不受其影响地进行准确的温度測量。即由于温度測量用构件65T被埋在聚焦环65的下表面，所以成为温度測量用构件65T的上部被聚焦环65自身覆盖的状态。因此，能够不受磨损的影响，維持温度測量用构件65T的上表面和下表面之间的平行度，进行准确的温度測量。在本实施方式中，优选在温度测量用构件65T和聚焦环65的凹部壁面之间的整个抵接面设有传热片65e。由此，能够进ー步提高温度測量用构件65T和聚焦环65之间的热力学意义上的一体性(日文熱的一体性)，能够进行更加准确的温度測量。另外，也可以是，取代传热片而在聚焦环65中设置气体流路，使传热气体例如氦气(He)在聚焦环65与温度測量用构件65T的抵接部之间流通。由此也能够确保温度測量用构件65T和聚焦环65之间的热力学意义上的一体性。接下来，对第2实施方式的变形例进行说明。图8是概略地表示第2实施方式的变形例的聚焦环的构成的剖视图。在图8中，该聚焦环75与图7的聚焦环65的不同之处在于以Si作为聚焦环75的构成材料，并且在介于温度測量用构件75T的上表面与聚焦环75的凹部内表面之间的抵接面处的传热片75e的一部分上设置透光用的缝隙75f。在这种构成的聚焦环75中，温度測量操作与上述实施方式同样地进行，低相干光 被朝着光透过用的缝隙75f照射。在本实施方式的变形例中，也能够不受由硅构成的聚焦环75的磨损的影响，准确地测量该聚焦环75的温度。另外，由于在传热片75e上设置了缝隙75f，所以能够获得能够监视上述聚焦环的消耗这样的效果。接下来，对本发明的第3实施方式进行说明。图9是概略地表示本发明的第3实施方式的聚焦环的构成的剖视图。在图9中，该聚焦环85是隔着传热片85e把由硅(Si)构成的温度測量用构件85T接合在由碳化硅(SiC)构成的聚焦环的下表面的大约一半的部位上的结构。温度測量用构件85T是沿着聚焦环85的外周部以与外周部呈同心圆状设置的。在这种构成的聚焦环85中，与上述的各实施方式同样，温度測量操作是通过从准直仪38对温度測量用构件85T照射低相干光进行的。在本实施方式中，温度測量用构件85T也是由聚焦环85覆盖的，所以能够不受磨损的影响，准确地测量聚焦环85的温度。接下来，对本实施方式的变形例进行说明。图10是概略地表示第3实施方式的变形例的聚焦环的构成的图。在图10中，该聚焦环95与图9的聚焦环85的不同之处在于，温度测量用构件95T设在聚焦环95的整个下表面。在该实施方式的变形例中，与上述实施方式同样，温度測量用构件95T也是由聚焦环95覆盖的，所以能够不受磨损的影响，准确地测量聚焦环95的温度。接下来，对本发明的第4实施方式的进行说明。图11是概略地表示本发明的第4实施方式的聚焦环的构成的剖视图。在图11中，该聚焦环105是将耐等离子体性高的材料、例如将碳化硅(SiC)应用于易受磨损的上部外周部而除此之外的部分的构成材料应用了例如硅(Si)的构件。即 聚焦环105是由形成易受磨损的上部外周部的碳化硅层105g和形成除上部外周部之外的部分的娃层105T构成的,在其接合面设有传热片105e。由上表面的碳化娃层105g覆盖的下表面的硅层105T成为温度測量部。在这种构成的聚焦环105中，温度測量操作与上述的各实施方式同样，通过从准直仪38对温度測量用构件105T照射低相干光来进行。本实施方式也与上述各实施方式同样，能够不受磨损的影响，准确地测量聚焦环105的温度。接下来，对本实施方式的变形例进行说明。图12是概略地表示第4实施方式变形例的聚焦环的构成的剖视图。在图12中，该聚焦环是在内周部易受磨损的条件下使用的聚焦环，在聚焦环115的上表面、主要在聚焦环115的上表面的内周部配置了耐等离子体性高的材料，例如碳化硅层115g，除此之外的部分是由硅层115T形成的。由上表面的碳化硅层115g覆盖的下表面的硅层115T成为温度測量部。本实施方式的变形例也与上述实施方式同样，能够不受磨损的影响，准确地测量聚焦环115的温度。
以上，用实施方式详细说明了本发明，但是本发明并不为这些实施方式所限定。
权利要求
1.ー种基板处理装置的处理室内构成构件，该处理室内构成构件被測量温度，其特征在于，具有 消耗面，其暴露在消耗气氛中； 非消耗面，其不暴露在所述消耗气氛中； 温度測量部，其具有相互平行的靠所述消耗面侧的面及靠所述非消耗面侧的面； 覆盖部，其用于覆盖该温度測量部的靠所述消耗面侧的面。
2.如权利要求I所述的基板处理装置的处理室内构成构件，其特征在于，所述温度测量部是与设在所述消耗面上的凹部相对应的薄壁部，该薄壁部的靠所述消耗面侧的面和靠非消耗面侧的面分别被进行了镜面加工。
3.如权利要求2所述的基板处理装置的处理室内构成构件，其特征在于，所述覆盖部的与所述薄壁部的靠消耗面侧的面相对的面被进行了粗糙加工。
4.如权利要求2或3所述的基板处理装置的处理室内构成构件，其特征在于，在所述凹部的内表面和所述覆盖部的抵接部之间设有传热片或传热气体。
5.如权利要求2至4中任意一项所述的基板处理装置的处理室内构成构件，其特征在于，所述覆盖部由硅(Si)、碳化硅(SiC)、石英、蓝宝石、陶瓷、氧化铝(Al2O3)及氮化铝(AlN)中的任意ー种构成。
6.如权利要求I所述的基板处理装置的处理室内构成构件，其特征在于，所述温度测量部是嵌合于凹部的温度測量用构件，该凹部设于所述基板处理装置的处理室内构成构件的所述非消耗面， 该温度測量用构件的靠所述消耗面侧的面和靠所述非消耗面侧的面分别被进行了镜面加工。
7.如权利要求6所述的基板处理装置的处理室内构成构件，其特征在于，所述凹部的与所述温度測量用构件的靠所述消耗面侧的面相对的内表面被进行了粗糙加工。
8.如权利要求6或7所述的基板处理装置的处理室内构成构件，其特征在于，在所述凹部的内表面和所述温度測量用构件的抵接部之间设有传热片或传热气体。
9.如权利要求6至8中任意一项所述的基板处理装置的处理室内构成构件，其特征在于，所述温度測量用构件由硅(Si)、石英或蓝宝石构成。
10.如权利要求I所述的基板处理装置的处理室内构成构件，其特征在于，所述温度测量部是所述基板处理装置的处理室内构成构件的一部分，该基板处理装置的处理室内构成构件的一部分的靠所述消耗面侧的面和靠所述非消耗面侧的面分别被进行了镜面加工，实施了该镜面加工的靠消耗面侧的面由所述覆盖部覆盖。
11.如权利要求I所述的基板处理装置的处理室内构成构件，其特征在于，所述温度测量部是嵌合于缺ロ部的温度測量用构件，该缺ロ部设置于所述基板处理装置的处理室内构成构件的所述非消耗面，该温度測量用构件的靠所述消耗面侧的面和靠所述非消耗面侧的面分别被进行了镜面加工，该温度測量用构件的靠所述消耗面侧的面由所述基板处理装置的处理室内构成构件的构成所述缺ロ部的一部分覆盖。
12.如权利要求I所述的基板处理装置的处理室内构成构件，其特征在于，所述温度测量部是与所述基板处理装置的处理室内构成构件的所述非消耗面相接合的温度測量用构件，该温度測量用构件的靠所述消耗面侧的面和靠所述非消耗面侧的面分别被进行了镜面加工，该温度測量用构件的靠所述消耗面侧的面由所述基板处理装置的处理室内构成构件覆盖。
13.如权利要求12所述的基板处理装置的处理室内构成构件，其特征在于，所述温度測量用构件具有由厚板部和薄板部构成的台阶部，所述薄板部的靠所述消耗面侧的面和靠所述非消耗面侧的面相互平行，且分别被进行了镜面加工，所述薄板部的靠所述消耗面侧的面由所述基板处理装置的处理室内构成构件的一部分覆盖。
14.如权利要求12所述的基板处理装置的处理室内构成构件，其特征在于，所述温度測量用构件具有由厚板部和薄板部构成的台阶部，所述厚板部的靠所述消耗面侧的面和靠所述非消耗面侧的面相互平行，且分别被进行了镜面加工，所述厚板部的靠所述消耗面侧的面由所述基板处理装置的处理室内构成构件的一部分覆盖。
15.如权利要求I至14中任意一项所述的基板处理装置的处理室内构成构件，其特征 在于，所述基板处理装置的处理室内构成构件是聚焦环、上部电极、下部电极、电极保护构件、绝缘体、绝缘环、观测用窗、波纹管罩、隔板、及沉积屏蔽体中的任意ー种。
16.ー种基板处理装置的处理室内构成构件的温度測量方法，其是利用低相干光的干涉来测量基板处理装置的处理室内构成构件的温度的方法，其特征在于，包括如下步骤 对温度測量部照射測量光的光照射步骤，所述温度測量部设于具有被暴露在消耗气氛中的消耗面和不被暴露在所述消耗气氛中的非消耗面的所述基板处理装置的处理室内构成构件，所述温度測量部的靠所述消耗面侧的面和靠所述非消耗面侧的面相互平行，靠所述消耗面侧的面由覆盖部覆盖，在该光照射步骤中，从靠所述非消耗面侧的面对所述温度測量部照射測量光； 接受光的步骤，在该接受光的步骤中，分别接受所述测量光的被所述温度測量部的靠非消耗面侧的面反射的反射光及所述测量光的被靠所述消耗面侧的面反射的反射光； 光路长度差检测步骤，在该光路长度差检测步骤中，求出在所述接受光的步骤中接受的所述2束反射光的光路长度差； 温度计算步骤，在该温度计算步骤中，基于在所述光路长度差检测步骤中检测的光路长度差、预先求得的所述2束反射光的光路长度差与所述温度測量部的温度之间的关系，计算所述温度測量部的温度。
17.如权利要求16所述的基板处理装置的处理室内构成构件的温度測量方法，其特征在于，所述温度測量部是与设在所述基板处理装置的处理室内构成构件的所述消耗面上的凹部相对应的薄壁部，该薄壁部的靠所述消耗面侧的面和靠非消耗面侧的面分别被进行了镜面加工。
18.如权利要求17所述的基板处理装置的处理室内构成构件的温度測量方法，其特征在于，所述覆盖部的与所述薄壁部的靠消耗面侧的面相对的面被进行了粗糙加工。
19.如权利要求17或18所述的基板处理装置的处理室内构成构件的温度測量方法，其特征在于，在所述凹部的内表面和所述覆盖部的抵接部之间设有传热片或传热气体。
20.如权利要求17至19中任意一项所述的基板处理装置的处理室内构成构件的温度測量方法，其特征在于，所述覆盖部由硅(Si)、碳化硅(SiC)、石英、蓝宝石、陶瓷、氧化铝(Al2O3)及氮化铝(AlN)中的任意材料构成。
21.如权利要求16所述的基板处理装置的处理室内构成构件的温度測量方法，其特征在于，所述温度測量部是嵌合于凹部的温度測量用构件，该凹部设于所述基板处理装置的处理室内构成构件的所述非消耗面， 该温度測量用构件的靠所述消耗面侧的面和靠所述非消耗面侧的面分别被进行了镜面加工。
22.如权利要求21所述的基板处理装置的处理室内构成构件的温度測量方法，其特征在于，所述凹部的与所述温度測量用构件的靠所述消耗面侧的面相对的内表面被进行了粗糙加工。
23.如权利要求21或22所述的基板处理装置的处理室内构成构件的温度測量方法，其特征在于，在所述凹部的内表面和所述温度測量用构件的抵接部之间设有传热片或传热气体。
24.如权利要求21至23中任意一项所述的基板处理装置的处理室内构成构件的温度測量方法，其特征在于，所述温度測量用构件由硅(Si)、石英或蓝宝石构成。
25.如权利要求16至24中任意一项所述的基板处理装置的处理室内构成构件的温度測量方法，其特征在于，所述基板处理装置的处理室内构成构件是聚焦环、上部电极、下部电极、电极保护构件、绝缘体、绝缘环、观测用窗、波纹管罩、隔板及沉积屏蔽体中的任意一种。
全文摘要
本发明提供一种即使由于磨损等原因表面和背面的平行遭到破坏、也能够使用利用了低相干光的干涉的温度测量装置进行准确的温度测量的基板处理装置的处理室内构成构件及其温度测量方法。在真空气氛中使用且被测量温度的聚焦环(25)具有消耗面(25a)，其暴露在等离子体的消耗气氛中；非消耗面(25b)，其不暴露在消耗气氛中；薄壁部(25T)，其具有相互平行的上表面(25Ta)及下表面(25Tb)；覆盖构件(25d)，其用于覆盖薄壁部(25T)的上表面(25Ta)。薄壁部(25T)的上表面(25Ta)和下表面(25Tb)分别被进行了镜面加工。
文档编号G01K11/00GK102723295SQ20121008658
公开日2012年10月10日 申请日期2012年3月28日 优先权日2011年3月28日
发明者山涌纯, 松土龙夫, 舆水地盐 申请人:东京毅力科创株式会社