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TWI882084B - 光干涉系統及基板處理裝置 - Google Patents

光干涉系統及基板處理裝置 Download PDF

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TWI882084B
TWI882084B TW110107492A TW110107492A TWI882084B TW I882084 B TWI882084 B TW I882084B TW 110107492 A TW110107492 A TW 110107492A TW 110107492 A TW110107492 A TW 110107492A TW I882084 B TWI882084 B TW I882084B
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light
measurement
face
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TW110107492A
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永井健治
長﨑秀昭
鈴木聡史
Original Assignee
日商東京威力科創股份有限公司
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Abstract

本發明提供一種利用簡易之構成對測定對象物之物性進行測量之技術。 於一例示性實施方式中，提供一種光干涉系統。光干涉系統具備：光源，其構成為產生測定光；光纖，其構成為傳輸測定光；及測量部。光纖具有單模光纖、多模光纖、及連接單模光纖與多模光纖之連接部。光纖之前端由多模光纖構成。光纖前端之端面構成為向測定對象物出射測定光，並供來自測定對象物之反射光入射。測量部構成為基於反射光對測定對象物之物性進行測量。

Description

光干涉系統及基板處理裝置
本發明之例示性實施方式係關於一種光干涉系統及基板處理裝置。
專利文獻1揭示一種光干涉系統。該系統具備產生測定光之光源、準直器、連接光源與準直器之光纖、及運算裝置。準直器將測定光調整為平行光線，並向測定對象物出射經調整之測定光。準直器取得來自測定對象物之反射光。運算裝置基於反射光對測定對象物之厚度或溫度進行測量。
[先前技術文獻] [專利文獻]
[專利文獻1]日本專利特開2013-242267號公報
本發明提供一種利用簡易之構成對測定對象物之物性進行測量之技 術。
於一例示性實施方式中，提供一種光干涉系統。光干涉系統具備：光源，其構成為產生測定光；光纖，其構成為傳輸測定光；及測量部。光纖具有單模光纖、多模光纖、及連接單模光纖與多模光纖之連接部。光纖之前端由多模光纖構成。光纖前端之端面構成為向測定對象物出射測定光，並供來自測定對象物之反射光入射。測量部構成為基於反射光對測定對象物之物性進行測量。
根據一例示性實施方式，能夠利用簡易之構成對測定對象物之物性進行測量。
1:光干涉系統
2:基板處理裝置
10:光源
11:光循環器
20:光纖
20a:包層
21:單模光纖
21b:芯
22:多模光纖
22a:端面
22b:芯
23:連接部
23b:芯
24:外罩
24a:端面
25:抗反射材
30:測量部
31:測定部
32:運算裝置
40:測定對象物
41:第1主面
42:第2主面
100:腔室本體
101:空隙
102:處理室
110:對向電極
120:載置台
120a:RF板
120b:靜電吸盤機構
120c:饋電棒
121,122,123,124:溫度測定用孔
130:擋板
140:排氣空間
150:底板
151,152,153,154:貫通孔
160:連結構件
201,202,203,204:光纖
201a:端面
210:結構材料
210a:端面
220:外罩
220a:端面
230:被覆材
231:被覆材
231a:蓋部
240:護套
B:接著劑
FR:聚焦環
W:半導體晶圓
圖1係對一例示性實施方式之光干涉系統之構成進行說明之圖。
圖2係一例示性實施方式之光纖之剖面之局部放大圖。
圖3係一例示性實施方式之具有外罩之光纖之剖面之局部放大圖。
圖4係一例示性實施方式之具有外罩及抗反射材之光纖之剖面之局部放大圖。
圖5係一例示性實施方式之前端之端面發生傾斜的光纖之剖面之局部放大圖。
圖6係表示測定光相對於測定對象物之入射角與基於反射光之測定結 果之關係之一例之圖表。
圖7係對另一例示性實施方式之基板處理裝置之構成進行說明之剖視圖。
圖8係一例示性實施方式之基板處理裝置中之光纖之剖面之局部放大圖。
圖9係一例示性實施方式之基板處理裝置中之光纖之剖面之局部放大圖。
以下，對各種例示性實施方式進行說明。
於光干涉系統具有包含準直器或聚焦器之探針之情形時，將自包含準直器之探針出射之測定光調整為平行光線，將自包含聚焦器之探針出射之測定光調整為聚焦光。所謂平行光線，係指直線前進而不會擴散之光線。當測定光為平行光線時，必須以平行光線入射至測定對象物，隨後來自測定對象物之反射光向準直器入射之方式調整準直器之光軸。由於是平行光線，因此該調整作業之難度較高。另一方面，所謂聚焦光線，係指將焦點彙聚於所設計之特定距離之非平行光線。當測定光為聚焦光線時，必須以聚焦光線入射至測定對象物，隨後來自測定對象物之反射光向聚焦器入射之方式調整聚焦器之光軸。該調整作業之難度不如平行光線那般高，但角度容許度未必較大。於普通之調整作業中，將準直器或聚焦器設置於光學基座，藉由光學基座之功能對出射角度進行微調。因此，需要確保光學基座之設置空間。
於一例示性實施方式中，提供一種光干涉系統。光干涉系統具備：光源，其構成為產生測定光；光纖，其構成為傳輸測定光；及測量部。光纖具有單模光纖、多模光纖、及連接單模光纖與多模光纖之連接部。光纖之前端由多模光纖構成。光纖前端之端面構成為向測定對象物出射測定光，並供來自測定對象物之反射光入射。測量部構成為基於反射光對測定對象物之物性進行測量。
於上述實施方式中，測定光藉由連接部來向具有較單模光纖更粗之芯之多模光纖傳輸。所傳輸之測定光係自多模光纖之端面直接向測定對象物出射。來自測定對象物之反射光向多模光纖之端面入射。根據上述實施方式，因多模光纖之芯較單模光纖更粗，故而容易進行再耦合，即便不使測定光成為平行光線亦可充分地獲得反射光之光量。由於該光干涉系統無需用以調整光軸之光學基座，因此不再需要光學基座之設置空間。因此，該光干涉系統能夠利用較先前之構成更簡易之構成對測定對象物之物性進行測量。
於一例示性實施方式中，連接部可具有連接多模光纖之芯與單模光纖之芯的錐形狀之芯。於此情形時，光干涉系統能夠降低連接部中之測定光之光量之減少。
於一例示性實施方式中，光纖可具有保護光纖前端之端面的外罩，外罩可由使測定光透過之材質構成，且設置於光纖前端之端面。於此情形 時，光干涉系統能夠保護光纖前端之端面。
於一例示性實施方式中，外罩與光纖前端之端面可藉由使測定光透過之接著劑而接著。
於一例示性實施方式中，光纖可具有防止外罩反射測定光之抗反射材，抗反射材可設置於光纖前端之端面與外罩之間。於此情形時，光干涉系統能夠減少光纖前端之端面與外罩之界面對測定光之反射。又，抗反射材亦可進而設置於外罩之測定對象物側之端面。於此情形時，光干涉系統進而能夠減少外罩之測定對象物側之端面與處理室內之真空或大氣空間的界面對測定光之反射。
於一例示性實施方式中，光纖前端之端面可設置成自垂直於多模光纖之軸向之面傾斜。於此情形時，光干涉系統能夠藉由端面之傾斜來減少傳輸測定光之介質與介質之界面中產生之反射光。
於另一例示性實施方式中，提供一種基板處理裝置，其具備光干涉系統、及構成為可真空排氣且收容測定對象物之腔室本體。光干涉系統具備：光源，其構成為產生測定光；光纖，其構成為傳輸測定光；及測量部。光纖具有單模光纖、多模光纖、及連接單模光纖與多模光纖之連接部。光纖之前端由多模光纖構成。光纖前端之端面構成為向測定對象物出射測定光，並供來自測定對象物之反射光入射。測量部構成為基於反射光對測定對象物之物性進行測量。
於上述實施方式中，測定光藉由連接部來向具有較單模光纖更粗之芯之多模光纖傳輸。所傳輸之測定光係自多模光纖之端面直接向測定對象物出射。來自測定對象物之反射光向多模光纖之端面入射。根據上述實施方式，由於多模光纖之芯較單模光纖更粗，且多模光纖之端面靠近測定對象物，因此即便不使測定光成為平行光線，亦可獲得充分之反射光之光量。該基板處理裝置可於不進行光軸調整之情形下獲得反射光。該基板處理裝置可較先前之構成更簡易地對測定對象物之物性進行測量。又，由於該基板處理裝置不需要準直器，因此能夠較先前之構成更小型。
於一例示性實施方式中，於腔室本體之內部配置有載置台。載置台具有施加高頻電之板、及設置於板且吸附測定對象物之靜電吸盤機構，並形成貫通板及靜電吸盤機構之測定孔。光纖具有外罩及筒狀之被覆材。外罩由使測定光透過之材質構成，藉由使測定光通過之接著劑來接著於光纖前端之端面，並保護光纖之前端。筒狀之被覆材由導電性材質構成，以被覆接著劑及外罩之方式沿著光纖之軸向延伸。光纖以載置於載置台之測定對象物與外罩相對向之方式插通於測定孔。被覆材與光纖一同插通於測定孔，並介置於光纖與載置台之間。於此情形時，基板處理裝置中，由於所露出之接著劑之表面積變小，並且光纖之表面由導電性之被覆材被覆，因此被覆材能夠防止光纖與載置台之間產生之異常放電。
於一例示性實施方式中，被覆材可介置於靜電吸盤機構上形成之測定孔之內表面與光纖之間。於此情形時，被覆材能夠防止靜電吸盤機構與 光纖之間產生之異常放電。
於一例示性實施方式中，被覆材可包含環狀之蓋部，該蓋部以於外罩之與測定對象物相對向之面上被覆接著劑及外罩之方式沿著光纖之徑向延伸。於此情形時，由於所露出之接著劑之表面積變得更小，包含蓋之被覆材能夠更有效地防止光纖與載置台之間產生之異常放電。
於一例示性實施方式中，光纖前端之端面與測定對象物之間的距離可配置成0.5mm以上1.5mm以下。
以下，參照圖式，對本發明之例示性實施方式進行說明。再者，於以下說明中，向相同或相當之要素添加相同符號，不再重複進行說明。圖式之尺寸比率未必與說明一致。「上」「下」「左」「右」之用語係基於圖示之狀態，方便進行說明。
圖1係對一例示性實施方式之光干涉系統1之構成進行說明之圖。如圖1所示，光干涉系統1係利用光干涉對測定對象物40之物性值進行測量之系統。所謂物性值，例如為厚度或溫度。再者，由於測量測定對象物40之厚度之情形與測量測定對象物40之溫度之情形可利用大致相同之動作來實現，因此，以下，考慮到說明之易理解度，以光干涉系統1對測定對象物40之溫度進行測量之情形為例進行說明。
光干涉系統1利用光干涉來測量溫度。光干涉系統1具備光源10、光 纖20、測量部30。
光源10產生具有透過測定對象物40之波長之測定光。作為光源10，例如可使用SLD(Super Luminescent Diode，超發光二極體)。再者，測定對象物40例如呈板狀，且具有第1主面及與第1主面41相對向之第2主面42。以下，視需要將第1主面41稱為正面41，將第2主面42稱為背面42而進行說明。作為設作測量對象之測定對象物40，例如除Si(矽)以外，亦可使用SiO2(石英)或Al2O3(藍寶石)等。
光纖20具有單模光纖21、多模光纖22及連接部23。單模光纖21及多模光纖22均為光纖之一例。光纖包含折射率不同之芯及包層，芯配置於中心部，包層以覆蓋芯之周圍之方式配置。入射至光纖之光於芯與包層之間的界面發生全反射，以此進行傳輸。多模光纖22之芯之直徑大於單模光纖21之芯之直徑。作為一例，單模光纖21之芯之直徑為
Figure 110107492-A0305-12-0008-10
9~10μm。作為一例，多模光纖22之芯之直徑為
Figure 110107492-A0305-12-0008-11
50μm或
Figure 110107492-A0305-12-0008-12
62.5μm。連接部23連接單模光纖21與多模光纖22。連接部23之詳情於下文敍述。
再者，多模光纖22可為SI(Step Index，階變折射率)光纖及GI(Graded Index，漸變折射率)光纖之任一種。GI光纖之芯之折射率於中心與四周之間慢慢變化。GI光纖與SI光纖相比，所傳輸之測定光之相位差較小，因此能夠降低雜訊。
光纖20之前端由多模光纖22構成。由多模光纖22所構成之光纖20之 前端之端面構成為向測定對象物40出射光源10所產生之測定光，並供來自測定對象物40之反射光入射。光纖20之前端之詳情於下文敍述。
光循環器11連接於光纖20。光循環器11使光源10所產生之測定光向光纖20前端之端面傳輸。光循環器11使自光纖20前端之端面入射之反射光向測量部30出射。
測量部30基於反射光光譜來測量測定對象物40之溫度。作為一例，測量部30可具有測定部31及運算裝置32。測定部31對自光循環器11獲得之反射光之光譜進行測定。反射光光譜表示反射光之依存於波長或頻率之強度分佈。
測定部31例如具備光分散元件及受光部。光分散元件例如為繞射光柵等，係使波長各不相同之光以特定之分散角分散之元件。受光部取得藉由光分散元件進行分散後之光。作為受光部，例如可使用複數個受光元件呈格子狀排列而成之CCD(Charge Coupled Device，電荷耦合器件)。受光元件之數量即為取樣數。又，基於光分散元件之分散角及光分散元件與受光元件之距離來規定波長鏈路。藉此，反射光根據不同波長或頻率而分散，從而針對各波長或頻率取得強度。測定部31將反射光光譜輸出至運算裝置32。
運算裝置32基於反射光光譜對測定對象物40之溫度進行測量。運算裝置32具備光程長度計算部、溫度計算部及溫度校正資料。光程長度計算 部對反射光光譜進行傅立葉變換、資料內插及重心位置計算，從而計算出測定對象物40之光程長度。溫度計算部基於光程長度來計算出測定對象物40之溫度。溫度計算部參照溫度校正資料來計算出測定對象物40之溫度。溫度校正資料係預先測定之資料，表示溫度與光程長度之關係。藉由上述構成，光干涉系統1利用測定對象物40之正面41與背面42之光干涉來測定溫度(FFT頻率區域法)。
圖2係一例示性實施方式之光纖20之剖面之局部放大圖。圖2表示自光纖20前端之端面22a出射之測定光被測定對象物40反射，以反射光之形式向端面22a入射之動作。多模光纖22之芯22b與單模光纖21之芯21b藉由連接部23之芯23b進行連接。芯21b、芯22b及芯23b之周圍分別被包層20a覆蓋。
於圖2之例中，連接部23具有錐形之芯23b。連接部23藉由錐形之芯23b連接多模光纖22之芯22b與單模光纖21之芯21b。錐形之芯23b之形狀為直徑自多模光纖22向單模光纖21緩慢減小。由於芯23b之直徑之變化較慢，因此可抑制傳輸光時之耦合損失。因此，錐形之芯23b抑制連接部23中之光量之降低。
連接部23並不限定於與單模光纖21及多模光纖22一體形成之構件。例如，連接部23亦可為與單模光纖21及多模光纖22之任一者一體形成之構件。連接部23亦可為獨立於單模光纖21及多模光纖22之構件。
圖3係一例示性實施方式之具有外罩24之光纖20之剖面之局部放大圖。外罩24設置於光纖20前端之端面22a。外罩24由使測定光及反射光透過之材質構成。外罩24之材質例如為Si、SiO2、Al2O3及YAG(Yttrium Aluminium Garnet，釔鋁石榴石)等。外罩24例如以1.0mm左右之厚度構成。外罩24之厚度並不限定於1.0mm左右，可設計成受外罩24之光程長度及外罩24與測定對象物40之間的空隙之光學界面影響的快速傅立葉變換後之信號產生位置不與測定對象物40之快速傅立葉變換後之信號重疊。外罩24保護光纖20前端之端面22a免受電漿所造成之損耗及污染。作為一例，外罩24與端面22a可藉由使測定光透過之接著劑而接著。接著劑之種類例如為丙烯酸系、環氧系及矽酮系，藉由紫外線之照射、加熱、或硬化劑而硬化。
圖4係一例示性實施方式之具有外罩24及抗反射材25之光纖20之剖面之局部放大圖。抗反射材25設置於光纖20前端之端面22a與外罩24之間。抗反射材25例如由鍍覆於外罩24之Al2O3或MgF2(氟化鎂)等之薄膜構成。抗反射材25抑制外罩24與芯22b之界面中之反射。具體而言，抑制折射率不同之多模光纖22之芯22b與外罩24之界面中之菲涅爾反射。抗反射材25亦可進而設置於外罩24之測定對象物側之端面24a。於此情形時，抗反射材25選擇具有耐電漿性且不會導致處理室102內受到污染之材質。當抗反射材25設置於外罩24與芯22b之界面及外罩24之測定對象物側之端面24a之兩處時，抑制由外罩24之界面所造成之反射。由於來自外罩24之反射光使來自測定對象物40之反射光之S/N比(Signal/Noise Ratio，信號雜訊比)降低，因此會增大測量部30所測定之溫度之偏差。因此，抗反射材25 藉由抑制由外罩24所造成之測定光之反射，來減小測量部30所測定之溫度之偏差。
圖5係一例示性實施方式之前端之端面22a發生傾斜之光纖20之剖面之局部放大圖。於圖5中，光纖20具有外罩24。外罩24設置於傾斜之端面22a。光纖20前端之端面22a設置成自垂直於多模光纖22之軸向之面傾斜。
於多模光纖22之芯22b中在其軸向上傳輸之測定光L1以入射角θ1向外罩24出射。外罩24之傾斜度θ1與測定光L1之入射角θ1於幾何上一致。測定光L1於端面22a與外罩24之界面發生折射，變化為測定光L2。端面22a與外罩24之界面將測定光L1之一部分反射，從而使反射光R1向芯22b入射。
於外罩24之內部傳輸之測定光L2以入射角θ2向外部空間出射。外部空間係真空或充滿任意氣體之空間。測定光L2於端面24a與外部空間之界面發生折射，變化為測定光L3。於外部空間傳輸之測定光L3以入射角θ3向測定對象物40(半導體晶圓W)出射。正面41及背面42(未圖示)將測定光L3反射，從而使反射光R3向外罩24入射。端面24a與外部空間之界面將測定光L2之一部分反射，使反射光R2向外罩24入射。反射光R2進而向芯22b入射。
當端面22a相對於與多模光纖22之軸向垂直之面的傾斜度θ1為0度，端面22a並未發生傾斜時，向芯22b入射之反射光R1及反射光R2使來自測定對象物40之反射光R3之S/N比降低。於端面22a發生傾斜之情形時，向 芯22b入射之反射光R1及反射光R2相對於芯22b與包層20a之界面之入射角較大故而不會到達測量部30，因此不會影響反射光R3之S/N比。因此，傾斜之端面22a抑制到達測量部30之反射光R1及反射光R2，從而提高測量部30所測定之溫度之精度。
圖6係表示測定光L3相對於測定對象物40之入射角θ3與自測量部30獲得之測定結果之關係之一例之圖表。圖6所示之信號強度及溫度穩定性3σ係基於向測定對象物40照射入射角θ3之測定光L3而獲得之反射光R3。於圖6中，白圓點係表示信號強度之記號，藉由右邊之縱軸來表示數值。黑圓點係表示溫度穩定性3σ之記號，藉由左邊之縱軸來表示數值。信號強度及溫度穩定性3σ均根據入射角θ3而變化。
信號強度係藉由測量部30、基於反射光R3進行數值化後之值，反射光R3之光量愈大，值愈大。若入射角θ3變大，則反射光R3之一部分於端面24a及端面22a發生再反射，因此信號強度降低。信號強度於入射角θ3為0度、端面22a未傾斜之情形時呈現最大值。信號強度根據入射角θ3之增加而呈指數地降低。於入射角θ3超過4度之情形時，信號強度降低至10a.u.左右。若入射角θ3至少處在大於0度且為2度以下之範圍內，則光干涉系統1能夠以充分之精度來測定測定對象物40之溫度。
溫度穩定性3σ表示測量部30基於反射光R3而計算出之測定對象物40之溫度之誤差範圍。所謂3σ，意指標準偏差之3σ區間所含之資料。例如，測量部30所測量之溫度於每次測定時產生偏差。該偏差包括極大之偏 差及小偏差。因此，溫度穩定性3σ基於3σ之範圍之測定結果來展現測定結果之偏差。溫度穩定性3σ於入射角θ3為0度，端面22a未傾斜之情形時呈現最小值±0.5℃。由於信號強度依照入射角θ3之增加而降低，因此溫度穩定性3σ依照入射角θ3之增加而劣化。溫度穩定性3σ於入射角θ3為2度之情形時，變化為±1.0℃。溫度穩定性3σ於入射角θ3大於2度之情形時呈指數地劣化。例如，溫度穩定性3σ於入射角θ3為4度之情形時，變化為±2.0℃。當將入射角θ3設為大於0度且2度以下之範圍時，能夠降低溫度穩定性3σ劣化之比率。
作為一例，如下所述表示入射角θ1、入射角θ2及入射角θ3之關係。當端面22a相對於與多模光纖22之軸向垂直之面的傾斜度θ1為4.0度時，入射角θ1為4.0度。於此情形時，測定光L2於端面22a之界面發生折射，因此入射角θ2為3.3度。由於測定光L3於端面24a之界面發生折射，因此入射角θ3成為2.0度。入射角θ3展現入射角θ1之1/2左右之值。因此，於將入射角θ3設為4.0度內之情形時，傾斜度θ1處在大於0度且為8.0度以內之範圍內。於將入射角θ3設為2.0度以內之情形時，傾斜度θ1處在大於0度且為4.0度以內之範圍內。
光纖20前端之端面22a與測定對象物40之間的距離可配置成0.5mm以上1.5mm以下。具體而言，只要將測定對象物40之第1主面41與光纖20前端之端面22a之間的距離配置成0.5mm以上1.5mm以下即可。藉由以此種方式進行配置，能夠確保信號強度所需之精度。
再者，當將外罩24設置於光纖20前端之端面22a時，以如下方式設計外罩之厚度：受外罩24之光程長度及外罩24與測定對象物40之間的空隙之光學界面影響的快速傅立葉變換後之信號產生位置不與測定對象物40之快速傅立葉變換後之信號重疊。
圖7係對一例示性實施方式之基板處理裝置2之構成進行說明之剖視圖。此處，關於電漿蝕刻裝置等基板處理裝置2中之光干涉系統1之應用例，以用於晶圓或聚焦環之溫度測定之情形為例進行說明。
如圖7所示，基板處理裝置2具備腔室本體100，該腔室本體100用以收容作為基板之半導體晶圓W並藉由電漿對其進行處理。
腔室本體100於其內部劃分處理室102。處理室102構成為可進行真空排氣。於處理室102設置有用以載置半導體晶圓W之載置台120。該載置台120具備RF(Ratio Frequency，射頻)板120a及靜電吸盤機構120b，上述RF板120a由導電性材料構成，且施加高頻電，上述靜電吸盤機構120b設置於該RF板120a上，用以吸附半導體晶圓W。於RF板120a之中央部連接有與高頻電源(未圖示)電性連接之饋電棒120c。
於載置台120之周圍，以將載置台120之周圍包圍之方式設置有呈環狀形成之擋板130，於擋板130之下部形成有用以自載置台120之周圍均勻地進行排氣之環狀之排氣空間140。又，於腔室本體100之底部設置有底板150，於RF板120a與底板150之間形成有空隙101。該空隙101之寬度足 夠用以使RF板120a與底板150絕緣。又，襯套銷之驅動機構(未圖示)設置於該空隙101內，該襯套銷自搬送臂接收半導體晶圓W並將其載置於載置台120，或將半導體晶圓W自載置台120抬起並交接至搬送臂。又，該空隙101為大氣氛圍而並非真空氛圍。
於載置台120之上方，以與載置台120隔開間隔地相對向之方式設置有對向電極110。該對向電極110由所謂簇射頭構成，且構成為呈簇射狀地向載置台120上載置之半導體晶圓W供給特定之處理氣體。該對向電極110被設為接地電位或施加高頻電。又，於載置台120上之半導體晶圓W之周圍設置有聚焦環FR。該聚焦環FR用以提高半導體晶圓W之電漿處理之面內均勻性。
上述腔室本體100以如下方式構成：作為載置台120之上部空間之處理室102成為真空氛圍，載置台120之下部之空隙101成為常壓氛圍。因此，載置台120構成將真空氛圍與常壓氛圍隔開之間隔壁之一部分。並且，於載置台120形成有複數個溫度測定用孔121、122、123及124。溫度測定用孔121、122、123及124以可供光干涉系統1之光纖20通過之方式連通載置台120之上表面與下表面，且為藉由光纖饋通進行了全密閉之構造。
再者，於一例示性實施方式中，溫度測定用孔121、122、123及124中設置於載置台120之最外周側之位置之溫度測定用孔124係用以測定聚焦環FR之溫度。其他溫度測定用孔121、122、123係用以測定半導體晶圓 W之溫度。
於底板150中，例如與上述溫度測定用孔121、122、123及124相對應地設置貫通孔151、152、153及154。於該等貫通孔固定有作為光干涉系統1之一部分之光纖201、202、203及204。再者，亦可設置1個貫通穴來代替貫通孔151、152、153及154，並將光纖201、202、203及204統一地固定於該貫通穴。又，於底板150與載置台120(RF板120a)之間的空隙101配置有連結底板150與載置台120(RF板120a)之連結構件160。再者，圖7中僅圖示了1個連結構件160，但該連結構件160係沿著圓周方向配置有複數個(例如4個以上)。該等連結構件160用係以抑制載置台120之變形及振動。
上述光纖201、202、203及204係光纖20之一例示性實施方式。於此情形時，光纖20可在光循環器11與光纖20之前端之間具有光學開關。作為一例，光學開關具備1個輸入端及4個輸出端。輸入端連接於光循環器11。又，4個輸出端分別連接於光纖201、202、203及204。光學開關構成為可切換輸出對象。光學開關使來自光循環器11之光交替地自輸入端向4個輸出端傳輸。
上述光干涉系統1中之測定光自光纖201、202、203及204各自之前端之端面出射，並藉由作為測定對象物之半導體晶圓W及聚焦環FR而自載置台120反射。半導體晶圓W及聚焦環FR之反射光向光纖201、202、203及204各自之前端之端面入射。光學開關使藉由光纖201、202、203及 204所獲得之反射光交替地向光循環器11傳輸。
圖8係一例示性實施方式之基板處理裝置中之光纖之剖面之局部放大圖。作為一例，圖8將固定於溫度測定用孔121之光纖201之剖面放大。該光纖可為光纖201、202、203及204之任一者，該溫度測定用孔可為溫度測定用孔121、122、123及124之任一者。於溫度測定用孔121插通有護套240。護套240將光纖201固定於溫度測定用孔121。於光纖201能夠直接固定於溫度測定用孔121之情形時，亦可不設置護套240。
光纖201具有結構材料210及外罩220。結構材料210包圍光纖201之四周，並沿著光纖201之軸向延伸。結構材料210之材質例如為氧化鋁陶瓷或藍寶石。結構材料210以沿著溫度測定用孔121延伸之方式固定光纖201。外罩220係外罩24之一例示性實施方式。外罩220藉由接著劑B接著於光纖201之前端之端面201a。測定光通過接著劑B。接著劑B之種類例如為丙烯酸系、環氧系及矽酮系，藉由紫外線之照射、加熱、或硬化劑而硬化。外罩220接著於光纖201之前端之端面201a，並接著於與端面201a處於同一平面上之結構材料210之端面210a。
光纖201進而具有筒狀之被覆材230。被覆材230由導電性材質構成，例如由Si或SiC構成。筒狀之被覆材230以被覆接著劑B及外罩220之方式沿著光纖201之軸向延伸。具體而言，被覆材230被覆將端面201a及端面210a與外罩220接著之接著劑B。被覆材230進而以被覆結構材料210之方式自外罩220延伸。被覆材230介置於靜電吸盤機構120b上形成之溫度測 定用孔121之內表面與光纖201之間。被覆材230亦可介置於RF板120a上形成之溫度測定用孔121之內表面與光纖201之間。
由於被覆材230被覆接著劑B及外罩220，因此露出至真空氛圍之處理室102之接著劑B之面積減小。藉此，可抑制自接著劑B揮發出之氣體之量。因此，被覆材230能夠於進行電漿處理之情形時，防止光纖201與載置台120之間產生之異常放電。由於被覆材230沿著溫度測定用孔121之貫通靜電吸盤機構120b之範圍延伸，因此能夠防止光纖201與靜電吸盤機構120b之間產生之異常放電。
又，由於導電性之被覆材230被插通於溫度測定用孔121，因此溫度測定用孔121中之用以供電子加速之空間減少。因此，被覆材230能夠防止光纖201與載置台之間產生之異常放電。
圖9係一例示性實施方式之基板處理裝置中之光纖之剖面之局部放大圖。作為一例，圖9將固定於溫度測定用孔121、且具有被覆材231之光纖201之剖面放大。被覆材231係被覆材230之變化例。
被覆材231包含蓋部231a。蓋部231a以於外罩220之與半導體晶圓W相對向之面上被覆接著劑B及外罩220之方式沿著光纖201之徑向延伸。具體而言，沿著外罩220之端面220a，朝徑向之內側延伸。於蓋部231a之徑向之中心形成有孔，外罩220之端面220a自孔露出。孔之直徑例如為0.3mm。
於此情形時，所露出之接著劑B之表面積變得更小，因此包含蓋部231a之被覆材231能夠更有效地防止光纖201與載置台120之間產生之異常放電。
以上，能夠藉由將光干涉系統1搭載於基板處理裝置2，來測量半導體晶圓W及聚焦環FR之厚度及溫度。再者，於將處理室內收容之聚焦環FR等腔室內零件設為測定對象物之情形時，利用針對測定光具有透過性之材質形成腔室內零件。例如，作為腔室內零件之材質，可使用Si、SiO2、SiC及Al2O3等。
根據以上說明，應當能夠理解本發明之各種實施方式可於不脫離本發明之範圍及主旨之情形下進行各種變更。因此，本說明書中揭示之各種實施方式並未意圖進行限定，真正之範圍及主旨藉由隨附之申請專利範圍來呈現。
1:光干涉系統
10:光源
11:光循環器
20:光纖
30:測量部
31:測定部
32:運算裝置
40:測定對象物
41:第1主面
42:第2主面

Claims (11)

  1. 一種光干涉系統，其具備：光源，其構成為產生測定光；光纖，其構成為傳輸上述測定光，上述光纖具有單模光纖、多模光纖、及連接上述單模光纖與上述多模光纖之連接部，上述光纖之前端由上述多模光纖構成，上述光纖前端之端面構成為向測定對象物出射上述測定光，並供來自上述測定對象物之反射光入射；及測量部，其構成為基於上述反射光對上述測定對象物之物性進行測量。
  2. 如請求項1之光干涉系統，其中上述連接部具有錐形狀之芯，該錐形狀之芯連接上述多模光纖之芯與上述單模光纖之芯。
  3. 如請求項1之光干涉系統，其中上述光纖具有保護上述光纖前端之端面的外罩，上述外罩由使上述測定光透過之材質構成，且設置於上述光纖前端之端面。
  4. 如請求項3之光干涉系統，其中上述外罩與上述光纖前端之端面藉由使上述測定光透過之接著劑而接著。
  5. 如請求項3之光干涉系統，其中上述光纖具有抗反射材，該抗反射材 防止上述外罩反射上述測定光，上述抗反射材設置於上述光纖前端之端面與上述外罩之間。
  6. 如請求項3之光干涉系統，其中上述光纖前端之端面設置成自垂直於上述多模光纖之軸向之面傾斜。
  7. 如請求項1之光干涉系統，其中上述光纖前端之端面與上述測定對象物之間的距離配置成0.5mm以上1.5mm以下。
  8. 一種基板處理裝置，其係具備光干涉系統及腔室本體者，該腔室本體構成為可真空排氣，並收容測定對象物，上述光干涉系統具備：光源，其構成為產生測定光；光纖，其構成為傳輸上述測定光，上述光纖具有單模光纖、多模光纖、及連接上述單模光纖與上述多模光纖之連接部，上述光纖之前端由上述多模光纖構成，上述光纖前端之端面構成為向上述測定對象物出射上述測定光，並供來自上述測定對象物之反射光入射；及測量部，其構成為基於上述反射光對上述測定對象物之物性進行測量。
  9. 如請求項8之基板處理裝置，其中於上述腔室本體之內部配置有載置台，上述載置台具有施加高頻電之板、及設置於上述板且吸附上述測定 對象物之靜電吸盤機構，並形成貫通上述板及上述靜電吸盤機構之測定孔，上述光纖具有外罩及筒狀之被覆材，上述外罩由使上述測定光透過之材質構成，藉由使上述測定光通過之接著劑接著於上述光纖前端之端面，並保護上述光纖之前端，上述筒狀之被覆材由導電性材質構成，以被覆上述接著劑及上述外罩之方式沿著上述光纖之軸向延伸，上述光纖以載置於上述載置台之上述測定對象物與上述外罩相對向之方式插通於上述測定孔，上述被覆材與上述光纖一同插通於上述測定孔。
  10. 如請求項9之基板處理裝置，其中上述被覆材介置於上述靜電吸盤機構上形成之上述測定孔之內表面與上述光纖之間。
  11. 如請求項9或10之基板處理裝置，其中上述被覆材包含環狀之蓋部，該蓋部以於上述外罩之與上述測定對象物相對向之面上，被覆上述接著劑及上述外罩之方式沿著上述光纖之徑向延伸。
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