(57)【要約】      （修正有）【課題】所望の機会に消耗部材の消耗量を測定することができる消耗量測定方法を提供する。【解決手段】プラズマに晒される上面２５ａ及びサセプタに対向する下面２５ｂを有するフォーカスリング２５の消耗量を測定する際、サセプタに対向する下面５７ｂ及びフォーカスリング２５に対向する上面５７ａを有する基準片５７をフォーカスリング２５と熱的に結合し、上面２５ａ及び下面２５ｂに対して垂直にフォーカスリング２５へ低コヒーレンス光を照射してフォーカスリング２５内を厚み方向に往復する低コヒーレンス光の第１の光路長を計測し、上面５７ａ及び下面５７ｂに対して垂直に基準片５７へ低コヒーレンス光を照射して基準片５７内を厚み方向に往復する低コヒーレンス光の第２の光路長を計測し、第１の光路長及び第２の光路長の比率に基づいてフォーカスリング２５の消耗量を算出する。【選択図】図５
2011210853.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
互いに平行な、消耗部材を消耗させる環境に晒される消耗部材消耗面及び前記消耗部材を消耗させない環境に晒される消耗部材非消耗面を有する消耗部材の消耗量測定方法であって、
前記消耗部材と同材料からなる非消耗部材であって、互いに平行な、該非消耗部材を消耗させない環境に晒される第１の非消耗部材非消耗面及び第２の非消耗部材非消耗面を有する前記非消耗部材を前記消耗部材と熱的に結合し、
前記消耗部材消耗面及び前記消耗部材非消耗面に対して垂直に前記消耗部材へ低コヒーレンス光を照射し、前記消耗部材消耗面及び前記消耗部材非消耗面からの前記低コヒーレンス光の反射光を受光して前記消耗部材内を厚み方向に往復する前記低コヒーレンス光の第１の光路長を計測し、
前記第１の非消耗部材非消耗面及び前記第２の非消耗部材非消耗面に対して垂直に前記非消耗部材へ低コヒーレンス光を照射し、前記第１の非消耗部材非消耗面及び前記第２の非消耗部材非消耗面からの低コヒーレンス光の反射光を受光して前記非消耗部材内を厚み方向に往復する前記低コヒーレンス光の第２の光路長を計測し、
前記第１の光路長及び前記第２の光路長の比率に基づいて前記消耗部材の消耗量を算出することを特徴とする消耗量測定方法。
【請求項２】
前記第１の光路長をＬＡとし、前記第２の光路長をＬＢとし、前記消耗部材の初期厚さをｄＡ０とし、前記非消耗部材の初期厚さをｄＢ０とし、前記消耗部材の消耗量をδとすると、前記消耗部材の消耗量は下記式（１）で表すことができることを特徴とする請求項１記載の消耗量測定方法。
δ＝ｄＡ０−ｄＢ０×ＬＡ／ＬＢ…（１）
【請求項３】
前記消耗部材及び前記非消耗部材へ別々に低コヒーレンス光を照射することを特徴とする請求項１又は２記載の消耗量測定方法。
【請求項４】
前記消耗部材消耗面、前記消耗部材非消耗面、前記第１の非消耗部材非消耗面及び前記第２の非消耗部材非消耗面が互いに平行且つ同軸上に位置するように、前記消耗部材及び前記非消耗部材を配置し、
前記消耗部材消耗面、前記消耗部材非消耗面、前記第１の非消耗部材非消耗面及び前記第２の非消耗部材非消耗面に対して垂直に前記消耗部材及び前記非消耗部材へ低コヒーレンス光を照射することを特徴とする請求項１又は２記載の消耗量測定方法。
【請求項５】
前記消耗部材は、プラズマを用いて基板に処理を施す基板処理装置の処理室内に配置される円環状のフォーカスリング又は円板状の電極板であることを特徴とする請求項１乃至４のいずれか１項に記載の消耗量測定方法。
【請求項６】
互いに平行な、第１の消耗部材を消耗させる環境に晒される第１の消耗部材消耗面及び前記第１の消耗部材を消耗させない環境に晒される第１の消耗部材非消耗面を有する第１の消耗部材、並びに、互いに平行な、第２の消耗部材を消耗させる環境に晒される第２の消耗部材消耗面及び前記第２の消耗部材を消耗させない環境に晒される第２の消耗部材非消耗面を有する第２の消耗部材の消耗量測定方法であって、
前記第１の消耗部材消耗面、前記第１の消耗部材非消耗面、前記第２の消耗部材消耗面及び前記第２の消耗部材非消耗面が互いに平行且つ同軸上に位置するように、前記第１の消耗部材及び前記第２の消耗部材を配置し、
前記第１の消耗部材と同材料からなる第１の非消耗部材であって、互いに平行な、該第１の非消耗部材を消耗させない環境に晒される第１の非消耗部材非消耗面及び第２の非消耗部材非消耗面を有する前記第１の非消耗部材を前記第１の消耗部材と熱的に結合し、
前記第２の消耗部材と同材料からなる第２の非消耗部材であって、互いに平行な、該第２の非消耗部材を消耗させない環境に晒される第３の非消耗部材非消耗面及び第４の非消耗部材非消耗面を有する前記第２の非消耗部材を前記第２の消耗部材と熱的に結合し、
前記第１の非消耗部材非消耗面、前記第２の非消耗部材非消耗面、前記第３の非消耗部材非消耗面及び前記第４の非消耗部材非消耗面が互いに平行且つ同軸上に位置するように、前記第１の非消耗部材及び前記第２の非消耗部材を配置し、
前記第１の消耗部材消耗面、前記第１の消耗部材非消耗面、前記第２の消耗部材消耗面及び前記第２の消耗部材非消耗面に対して垂直に前記第１の消耗部材及び前記第２の消耗部材へ低コヒーレンス光を照射し、前記第１の消耗部材消耗面、前記第１の消耗部材非消耗面、前記第２の消耗部材消耗面及び前記第２の消耗部材非消耗面からの前記低コヒーレンス光の反射光を受光して、前記第１の消耗部材内を厚み方向に往復する前記低コヒーレンス光の第１の光路長、及び前記第２の消耗部材内を厚み方向に往復する前記低コヒーレンス光の第２の光路長を計測し、
前記第１の非消耗部材非消耗面、前記第２の非消耗部材非消耗面、前記第３の非消耗部材非消耗面及び前記第４の非消耗部材非消耗面に対して垂直に前記第１の非消耗部材及び前記第２の非消耗部材へ低コヒーレンス光を照射し、前記第１の非消耗部材非消耗面、前記第２の非消耗部材非消耗面、前記第３の非消耗部材非消耗面及び前記第４の非消耗部材非消耗面からの低コヒーレンス光の反射光を受光して、前記第１の非消耗部材内を厚み方向に往復する前記低コヒーレンス光の第３の光路長、及び前記第２の非消耗部材内を厚み方向に往復する前記低コヒーレンス光の第４の光路長を計測し、
前記第１の光路長及び前記第３の光路長の比率に基づいて前記第１の消耗部材の消耗量を算出し、且つ前記第２の光路長及び前記第４の光路長の比率に基づいて前記第２の消耗部材の消耗量を算出することを特徴とする消耗量測定方法。
【請求項７】
前記第１の光路長をＬＡとし、前記第３の光路長をＬＢとし、前記第１の消耗部材の初期厚さをｄＡ０とし、前記第１の非消耗部材の初期厚さをｄＢ０とし、前記第１の消耗部材の消耗量をδＡとすると、前記第１の消耗部材の消耗量は下記式（２）で表すことができ、且つ前記第２の光路長をＬＣとし、前記第４の光路長をＬＤとし、前記第２の消耗部材の初期厚さをｄＣ０とし、前記第２の非消耗部材の初期厚さをｄＤ０とし、前記第２の消耗部材の消耗量をδＣとすると、前記第２の消耗部材の消耗量は下記式（３）で表すことができることを特徴とする請求項６記載の消耗量測定方法。
δＡ＝ｄＡ０−ｄＢ０×ＬＡ／ＬＢ…（２）
δＣ＝ｄＣ０−ｄＤ０×ＬＣ／ＬＤ…（３）
【請求項８】
前記第１の消耗部材及び前記第２の消耗部材の群、並びに前記第１の非消耗部材及び前記第２の非消耗部材の群へ別々に低コヒーレンス光を照射することを特徴とする請求項６又は７記載の消耗量測定方法。
【請求項９】
前記第１の消耗部材消耗面、前記第１の消耗部材非消耗面、前記第２の消耗部材消耗面、前記第２の消耗部材非消耗面、前記第１の非消耗部材非消耗面、前記第２の非消耗部材非消耗面、前記第３の非消耗部材非消耗面及び前記第４の非消耗部材非消耗面が互いに平行且つ同軸上に位置するように、前記第１の消耗部材、前記第２の消耗部材、前記第１の非消耗部材及び前記第２の非消耗部材を配置し、
前記第１の消耗部材消耗面、前記第１の消耗部材非消耗面、前記第２の消耗部材消耗面、前記第２の消耗部材非消耗面、前記第１の非消耗部材非消耗面、前記第２の非消耗部材非消耗面、前記第３の非消耗部材非消耗面及び前記第４の非消耗部材非消耗面に対して垂直に前記第１の消耗部材、前記第２の消耗部材、前記第１の非消耗部材及び前記第２の非消耗部材へ低コヒーレンス光を照射することを特徴とする請求項６又は７記載の消耗量測定方法。
【請求項１０】
前記第１の消耗部材及び前記第２の消耗部材は、プラズマを用いて基板に処理を施す基板処理装置の処理室内に配置される円環状のフォーカスリング及び円板状の電極板であることを特徴とする請求項６乃至９のいずれか１項に記載の消耗量測定方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、熱膨張する消耗部材の消耗量測定方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
処理室内に生じさせたプラズマを用いて基板としてのウエハに所定のプラズマ処理を施す基板処理装置では、処理室内に配置された部材がプラズマによって消耗する。特に、ウエハを囲むように配置され、該ウエハと同じ材料からなるフォーカスリングは比較的密度の高いプラズマに晒されるために消耗量が大きい。フォーカスリングが消耗するとウエハ上のプラズマの分布が変化するため、フォーカスリングの消耗量をモニタして消耗量が所定量を超えると、フォーカスリングを交換する必要がある。
【０００３】
従来、フォーカスリングの消耗量は、フォーカスリングを処理室内から取り出して処理室外で測定していたが、フォーカスリングを処理室内から取り出すためには処理室内を大気に開放する必要があり、測定されたフォーカスリングを処理室内に戻した後、処理室内の真空引きに時間を要し、結果として基板処理装置の稼働率の大幅な低下を招いていた。
【０００４】
そこで、処理室内のフォーカスリングの下面に向けて低コヒーレンス光を照射してフォーカスリングの厚さを測定し、測定された厚さから厚さの変化量、すなわち、フォーカスリングの消耗量を算出する消耗量測定方法が本出願人によって提案されている（例えば、特許文献１参照）。この方法では、フォーカスリングの下面から反射する低コヒーレンス光と参照光の干渉、及びフォーカスリングの上面から反射する低コヒーレンス光と参照光の干渉に基づいてフォーカスリングを厚み方向に往復して透過する低コヒーレンス光の光路長を算出し、該光路長からフォーカスリングの厚さ、引いてはフォーカスリングの消耗量を測定する。
【０００５】
この方法を用いるとフォーカスリングを処理室内から取り出すことなく、該フォーカスリングの消耗量を測定できるため、基板処理装置の稼働率の大幅な低下を防止することができる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２００８−２２７０６３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかしながら、フォーカスリングはシリコンからなり、該シリコンは一般に温度に応じて熱膨張し、且つ屈折率が変化するため、プラズマ処理によってフォーカスリングの温度が上昇すると、低コヒーレンス光の光路長が長くなる。したがって、フォーカスリングの温度が変化すると低コヒーレンス光の干渉を用いる方法では正確にフォーカスリングの消耗量を測定することが出来ない。そのため、この方法では、フォーカスリングの温度が所定の温度にある場合のみ、フォーカスリングの消耗量を測定する。例えば、基板処理装置のアイドル時のみに限ってフォーカスリングの消耗量の測定を許可する。したがって、フォーカスリングの消耗量を測定できる機会が限られてしまうという問題がある。
【０００８】
本発明の目的は、所望の機会に消耗部材の消耗量を測定することができる消耗量測定方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上記目的を達成するために、請求項１記載の消耗量測定方法は、互いに平行な、消耗部材を消耗させる環境に晒される消耗部材消耗面及び前記消耗部材を消耗させない環境に晒される消耗部材非消耗面を有する消耗部材の消耗量測定方法であって、前記消耗部材と同材料からなる非消耗部材であって、互いに平行な、該非消耗部材を消耗させない環境に晒される第１の非消耗部材非消耗面及び第２の非消耗部材非消耗面を有する前記非消耗部材を前記消耗部材と熱的に結合し、前記消耗部材消耗面及び前記消耗部材非消耗面に対して垂直に前記消耗部材へ低コヒーレンス光を照射し、前記消耗部材消耗面及び前記消耗部材非消耗面からの前記低コヒーレンス光の反射光を受光して前記消耗部材内を厚み方向に往復する前記低コヒーレンス光の第１の光路長を計測し、前記第１の非消耗部材非消耗面及び前記第２の非消耗部材非消耗面に対して垂直に前記非消耗部材へ低コヒーレンス光を照射し、前記第１の非消耗部材非消耗面及び前記第２の非消耗部材非消耗面からの低コヒーレンス光の反射光を受光して前記非消耗部材内を厚み方向に往復する前記低コヒーレンス光の第２の光路長を計測し、前記第１の光路長及び前記第２の光路長の比率に基づいて前記消耗部材の消耗量を算出することを特徴とする。
【００１０】
請求項２記載の消耗量測定方法は、請求項１記載の消耗量測定方法において、前記第１の光路長をＬＡとし、前記第２の光路長をＬＢとし、前記消耗部材の初期厚さをｄＡ０とし、前記非消耗部材の初期厚さをｄＢ０とし、前記消耗部材の消耗量をδとすると、前記消耗部材の消耗量はδ＝ｄＡ０−ｄＢ０×ＬＡ／ＬＢで表すことができることを特徴とする。
【００１１】
請求項３記載の消耗量測定方法は、請求項１又は２記載の消耗量測定方法において、前記消耗部材及び前記非消耗部材へ別々に低コヒーレンス光を照射することを特徴とする。
【００１２】
請求項４記載の消耗量測定方法は、請求項１又は２記載の消耗量測定方法において、前記消耗部材消耗面、前記消耗部材非消耗面、前記第１の非消耗部材非消耗面及び前記第２の非消耗部材非消耗面が互いに平行且つ同軸上に位置するように、前記消耗部材及び前記非消耗部材を配置し、前記消耗部材消耗面、前記消耗部材非消耗面、前記第１の非消耗部材非消耗面及び前記第２の非消耗部材非消耗面に対して垂直に前記消耗部材及び前記非消耗部材へ低コヒーレンス光を照射することを特徴とする。
【００１３】
請求項５記載の消耗量測定方法は、請求項１乃至４のいずれか１項に記載の消耗量測定方法において、前記消耗部材は、プラズマを用いて基板に処理を施す基板処理装置の処理室内に配置される円環状のフォーカスリング又は円板状の電極板であることを特徴とする。
【００１４】
上記目的を達成するために、請求項６記載の消耗量測定方法は、互いに平行な、第１の消耗部材を消耗させる環境に晒される第１の消耗部材消耗面及び前記第１の消耗部材を消耗させない環境に晒される第１の消耗部材非消耗面を有する第１の消耗部材、並びに、互いに平行な、第２の消耗部材を消耗させる環境に晒される第２の消耗部材消耗面及び前記第２の消耗部材を消耗させない環境に晒される第２の消耗部材非消耗面を有する第２の消耗部材の消耗量測定方法であって、前記第１の消耗部材消耗面、前記第１の消耗部材非消耗面、前記第２の消耗部材消耗面及び前記第２の消耗部材非消耗面が互いに平行且つ同軸上に位置するように、前記第１の消耗部材及び前記第２の消耗部材を配置し、前記第１の消耗部材と同材料からなる第１の非消耗部材であって、互いに平行な、該第１の非消耗部材を消耗させない環境に晒される第１の非消耗部材非消耗面及び第２の非消耗部材非消耗面を有する前記第１の非消耗部材を前記第１の消耗部材と熱的に結合し、前記第２の消耗部材と同材料からなる第２の非消耗部材であって、互いに平行な、該第２の非消耗部材を消耗させない環境に晒される第３の非消耗部材非消耗面及び第４の非消耗部材非消耗面を有する前記第２の非消耗部材を前記第２の消耗部材と熱的に結合し、前記第１の非消耗部材非消耗面、前記第２の非消耗部材非消耗面、前記第３の非消耗部材非消耗面及び前記第４の非消耗部材非消耗面が互いに平行且つ同軸上に位置するように、前記第１の非消耗部材及び前記第２の非消耗部材を配置し、前記第１の消耗部材消耗面、前記第１の消耗部材非消耗面、前記第２の消耗部材消耗面及び前記第２の消耗部材非消耗面に対して垂直に前記第１の消耗部材及び前記第２の消耗部材へ低コヒーレンス光を照射し、前記第１の消耗部材消耗面、前記第１の消耗部材非消耗面、前記第２の消耗部材消耗面及び前記第２の消耗部材非消耗面からの前記低コヒーレンス光の反射光を受光して、前記第１の消耗部材内を厚み方向に往復する前記低コヒーレンス光の第１の光路長、及び前記第２の消耗部材内を厚み方向に往復する前記低コヒーレンス光の第２の光路長を計測し、前記第１の非消耗部材非消耗面、前記第２の非消耗部材非消耗面、前記第３の非消耗部材非消耗面及び前記第４の非消耗部材非消耗面に対して垂直に前記第１の非消耗部材及び前記第２の非消耗部材へ低コヒーレンス光を照射し、前記第１の非消耗部材非消耗面、前記第２の非消耗部材非消耗面、前記第３の非消耗部材非消耗面及び前記第４の非消耗部材非消耗面からの低コヒーレンス光の反射光を受光して、前記第１の非消耗部材内を厚み方向に往復する前記低コヒーレンス光の第３の光路長、及び前記第２の非消耗部材内を厚み方向に往復する前記低コヒーレンス光の第４の光路長を計測し、前記第１の光路長及び前記第３の光路長の比率に基づいて前記第１の消耗部材の消耗量を算出し、且つ前記第２の光路長及び前記第４の光路長の比率に基づいて前記第２の消耗部材の消耗量を算出することを特徴とする。
【００１５】
請求項７記載の消耗量測定方法は、請求項６記載の消耗量測定方法において、前記第１の光路長をＬＡとし、前記第３の光路長をＬＢとし、前記第１の消耗部材の初期厚さをｄＡ０とし、前記第１の非消耗部材の初期厚さをｄＢ０とし、前記第１の消耗部材の消耗量をδＡとすると、前記第１の消耗部材の消耗量はδＡ＝ｄＡ０−ｄＢ０×ＬＡ／ＬＢで表すことができ、且つ前記第２の光路長をＬＣとし、前記第４の光路長をＬＤとし、前記第２の消耗部材の初期厚さをｄＣ０とし、前記第２の非消耗部材の初期厚さをｄＤ０とし、前記第２の消耗部材の消耗量をδＣとすると、前記第２の消耗部材の消耗量はδＣ＝ｄＣ０−ｄＤ０×ＬＣ／ＬＤで表すことができることを特徴とする。
【００１６】
請求項８記載の消耗量測定方法は、請求項６又は７記載の消耗量測定方法において、前記第１の消耗部材及び前記第２の消耗部材の群、並びに前記第１の非消耗部材及び前記第２の非消耗部材の群へ別々に低コヒーレンス光を照射することを特徴とする。
【００１７】
請求項９記載の消耗量測定方法は、請求項６又は７記載の消耗量測定方法において、前記第１の消耗部材消耗面、前記第１の消耗部材非消耗面、前記第２の消耗部材消耗面、前記第２の消耗部材非消耗面、前記第１の非消耗部材非消耗面、前記第２の非消耗部材非消耗面、前記第３の非消耗部材非消耗面及び前記第４の非消耗部材非消耗面が互いに平行且つ同軸上に位置するように、前記第１の消耗部材、前記第２の消耗部材、前記第１の非消耗部材及び前記第２の非消耗部材を配置し、前記第１の消耗部材消耗面、前記第１の消耗部材非消耗面、前記第２の消耗部材消耗面、前記第２の消耗部材非消耗面、前記第１の非消耗部材非消耗面、前記第２の非消耗部材非消耗面、前記第３の非消耗部材非消耗面及び前記第４の非消耗部材非消耗面に対して垂直に前記第１の消耗部材、前記第２の消耗部材、前記第１の非消耗部材及び前記第２の非消耗部材へ低コヒーレンス光を照射することを特徴とする。
【００１８】
請求項１０記載の消耗量測定方法は、請求項６乃至９のいずれか１項に記載の消耗量測定方法において、前記第１の消耗部材及び前記第２の消耗部材は、プラズマを用いて基板に処理を施す基板処理装置の処理室内に配置される円環状のフォーカスリング及び円板状の電極板であることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１９】
本発明の第１の態様によれば、非消耗部材は消耗部材と同材料からなり、消耗部材と熱的に結合するので、非消耗部材の熱膨張率は消耗部材の熱膨張率と同じであり、非消耗部材の温度は消耗部材の温度と同じである。したがって、消耗部材における低コヒーレンス光の第１の光路長の温度による延伸率は、非消耗部材における低コヒーレンス光の第２の光路長の温度による延伸率と同じになる。その結果、第１の光路長及び第２の光路長の比率を用いることにより、消耗部材の消耗量の測定において消耗部材の温度による影響を打ち消すことができ、もって、任意の温度、すなわち、所望の機会に消耗部材の消耗量を測定することができる。
【００２０】
本発明の第２の態様によれば、第１の非消耗部材は第１の消耗部材と同材料からなり、第１の消耗部材と熱的に結合するので、第１の非消耗部材の熱膨張率は第１の消耗部材の熱膨張率と同じであり、第１の非消耗部材の温度は第１の消耗部材の温度と同じである。したがって、第１の消耗部材における低コヒーレンス光の第１の光路長の温度による延伸率は、第１の非消耗部材における低コヒーレンス光の第３の光路長の温度による延伸率と同じになる。また、第２の非消耗部材は第２の消耗部材と同材料からなり、第２の消耗部材と熱的に結合するので、第２の非消耗部材の熱膨張率は第２の消耗部材の熱膨張率と同じであり、第２の非消耗部材の温度は第２の消耗部材の温度と同じである。したがって、第２の消耗部材における低コヒーレンス光の第２の光路長の温度による延伸率は、第２の非消耗部材における低コヒーレンス光の第４の光路長の温度による延伸率と同じになる。その結果、第１の光路長及び第３の光路長の比率を用いることにより、第１の消耗部材の消耗量の測定において第１の消耗部材の温度による影響を打ち消すことができ、且つ第２の光路長及び第４の光路長の比率を用いることにより、第２の消耗部材の消耗量の測定において第２の消耗部材の温度による影響を打ち消すことができる。これにより、任意の温度、すなわち、所望の機会に第１の消耗部材の消耗量、及び第２の消耗部材の消耗量を測定することができる。
【００２１】
さらに、本発明の第２の態様によれば、第１の消耗部材消耗面、第１の消耗部材非消耗面、第２の消耗部材消耗面及び第２の消耗部材非消耗面が互いに平行且つ同軸上に位置するので、第１の消耗部材消耗面、第１の消耗部材非消耗面、第２の消耗部材消耗面及び第２の消耗部材非消耗面からの反射光が同軸に揃う。したがって、１つの低コヒーレンス光を照射することよって第１の消耗部材及び第２の消耗部材からの必要な反射光を得ることができる。また、第１の非消耗部材非消耗面、第２の非消耗部材非消耗面、第３の非消耗部材非消耗面及び第４の非消耗部材非消耗面が互いに平行且つ同軸上に位置するので、第１の非消耗部材非消耗面、第２の非消耗部材非消耗面、第３の非消耗部材非消耗面及び第４の非消耗部材非消耗面からの反射光が同軸に揃う。したがって、１つの低コヒーレンス光を照射することよって第１の非消耗部材及び第２の消耗部材からの必要な反射光を得ることができる。その結果、低コヒーレンス光の照射装置の数を減らすことができ、もって、低コヒーレンス光を用いた消耗量測定装置の構成を簡素化できる。
【図面の簡単な説明】
【００２２】
【図１】本発明の第１の実施の形態に係る消耗量測定方法を実行する基板処理装置の構成を概略的に示す図である。
【図２】図１の基板処理装置が備える部材厚さ測定装置の構成を概略的に示すブロック図である。
【図３】図２における低コヒーレンス光光学系の厚さ測定動作を説明するための図である。
【図４】図３におけるＰＤによって検出されるフォーカスリングからの反射光と参照ミラーからの反射光との干渉波形を示すグラフであり、（Ａ）はフォーカスリングの消耗前に得られる干渉波形を示し、（Ｂ）はフォーカスリングの消耗後に得られる干渉波形を示す。
【図５】本実施の形態に係る消耗量測定方法によって消耗量が測定されるフォーカスリングの構成を概略的に示す断面図である。
【図６】本実施の形態に係る基板洗浄方法を実行する際に得られる低コヒーレンス光の干渉波形を示すグラフである。
【図７】本実施の形態に係る基板洗浄方法によって複数の測定箇所における消耗量を測定する部材厚さ測定装置の変形例の概略構成の一部を示す図であり、（Ａ）は第１の変形例を示し、（Ｂ）は第２の変形例を示し、（Ｃ）は第３の変形例を示す。
【図８】図１の基板処理装置におけるコリメータの配置の変形例を示す図であり、（Ａ）は第１の変形例を示し、（Ｂ）は第２の変形例を示し、（Ｃ）は第３の変形例を示し、（Ｄ）は第４の変形例を示し、（Ｅ）は第５の変形例を示す。
【図９】本発明の第２の実施の形態に係る消耗量測定方法によって消耗量が測定されるフォーカスリングの構成を概略的に示す断面図である。
【図１０】本実施の形態に係る基板洗浄方法を実行する際に得られる低コヒーレンス光の干渉波形を示すグラフである。
【図１１】本実施の形態に係る基板洗浄方法によって複数の測定箇所における消耗量を測定する部材厚さ測定装置の変形例の概略構成の一部を示す図であり、（Ａ）は第１の変形例を示し、（Ｂ）は第２の変形例を示し、（Ｃ）は第３の変形例を示し、（Ｄ）は第４の変形例を示す。
【図１２】本発明の第３の実施の形態に係る消耗量測定方法によって消耗量が測定される上部電極板の構成を概略的に示す断面図である。
【図１３】本実施の形態に係る基板洗浄方法を実行する際に得られる低コヒーレンス光の干渉波形を示すグラフである。
【図１４】本実施の形態に係る消耗量測定方法の変形例によって消耗量が測定される上部電極板の構成を概略的に示す断面図である。
【図１５】本実施の形態に係る消耗量測定方法の変形例を実行する際に得られる低コヒーレンス光の干渉波形を示すグラフである。
【図１６】本発明の第４の実施の形態に係る消耗量測定方法によって消耗量が測定されるフォーカスリング及び上部電極板の構成を概略的に示す断面図である。
【図１７】本実施の形態に係る基板洗浄方法を実行する際に得られる低コヒーレンス光の干渉波形を示すグラフである。
【図１８】本実施の形態に係る消耗量測定方法の変形例によって消耗量が測定されるフォーカスリング及び上部電極板の構成を概略的に示す断面図である。
【図１９】本実施の形態に係る消耗量測定方法の変形例を実行する際に得られる低コヒーレンス光の干渉波形を示すグラフである。
【発明を実施するための形態】
【００２３】
以下、本発明の実施の形態について図面を参照しながら説明する。
【００２４】
まず、本発明の第１の実施の形態に係る消耗量測定方法を実行する基板処理装置について説明する。
【００２５】
図１は、本実施の形態に係る消耗量測定方法を実行する基板処理装置の構成を概略的に示す図である。本基板処理装置は、基板としての半導体デバイス用のウエハ（以下、単に「ウエハ」という。）にプラズマエッチング処理を施す。
【００２６】
図１において、基板処理装置１０は、例えば、直径が３００ｍｍのウエハＷを収容するチャンバ１１を有し、該チャンバ１１内には半導体デバイス用のウエハＷを載置する円柱状のサセプタ１２（載置台）が配置されている。基板処理装置１０では、チャンバ１１の内側壁とサセプタ１２の側面とによって側方排気路１３が形成される。この側方排気路１３の途中には排気プレート１４が配置される。
【００２７】
排気プレート１４は多数の貫通孔を有する板状部材であり、チャンバ１１内部を上部と下部に仕切る仕切り板として機能する。排気プレート１４によって仕切られたチャンバ１１内部の上部（以下、「処理室」という。）１５には後述するようにプラズマが発生する。また、チャンバ１１内部の下部（以下、「排気室（マニホールド）」という。）１６にはチャンバ１１内のガスを排出する排気管１７が接続される。排気プレート１４は処理室１５に発生するプラズマを捕捉又は反射してマニホールド１６への漏洩を防止する。
【００２８】
排気管１７にはＴＭＰ（Turbo Molecular Pump）及びＤＰ（Dry Pump）（ともに図示しない）が接続され、これらのポンプはチャンバ１１内を真空引きして減圧する。具体的には、ＤＰはチャンバ１１内を大気圧から中真空状態（例えば、１．３×１０Ｐａ（０．１Ｔｏｒｒ）以下）まで減圧し、ＴＭＰはＤＰと協働してチャンバ１１内を中真空状態より低い圧力である高真空状態（例えば、１．３×１０−３Ｐａ（１．０×１０−５Ｔｏｒｒ）以下）まで減圧する。なお、チャンバ１１内の圧力はＡＰＣバルブ（図示しない）によって制御される。
【００２９】
チャンバ１１内のサセプタ１２には第１の高周波電源１８が第１の整合器１９を介して接続され、且つ第２の高周波電源２０が第２の整合器２１を介して接続されており、第１の高周波電源１８は比較的低い周波数、例えば、２ＭＨｚのイオン引き込み用の高周波電力をサセプタ１２に印加し、第２の高周波電源２０は比較的高い周波数、例えば、６０ＭＨｚのプラズマ生成用の高周波電力をサセプタ１２に印加する。これにより、サセプタ１２は電極として機能する。また、第１の整合器１９及び第２の整合器２１は、サセプタ１２からの高周波電力の反射を低減して高周波電力のサセプタ１２への印加効率を最大にする。
【００３０】
サセプタ１２の上部は、大径の円柱の先端から小径の円柱が同心軸に沿って突出している形状を呈し、該上部には小径の円柱を囲うように段差が形成される。小径の円柱の先端には静電電極板２２を内部に有するセラミックスからなる静電チャック２３が配置されている。静電電極板２２には直流電源２４が接続されており、静電電極板２２に正の直流電圧が印加されると、ウエハＷにおける静電チャック２３側の面（以下、「裏面」という。）には負電位が発生して静電電極板２２及びウエハＷの裏面の間に電位差が生じ、該電位差に起因するクーロン力又はジョンソン・ラーベック力により、ウエハＷは静電チャック２３に吸着保持される。
【００３１】
また、サセプタ１２の上部には、静電チャック２３に吸着保持されたウエハＷを囲うように、フォーカスリング２５（消耗部材）がサセプタ１２の上部における段差へ載置される。フォーカスリング２５はシリコン（Ｓｉ）からなる。すなわち、フォーカスリング２５は半導電体からなるので、プラズマの分布域をウエハＷ上だけでなく該フォーカスリング２５上まで拡大してウエハＷの周縁部上におけるプラズマの密度を該ウエハＷの中央部上におけるプラズマの密度と同程度に維持する。これにより、ウエハＷの全面に施されるプラズマエッチング処理の均一性を確保する。
【００３２】
フォーカスリング２５は円環状の部材であり、処理室１５内部に晒される上面２５ａ（消耗部材消耗面）と、サセプタ１２の段差に対向する下面２５ｂ（消耗部材非消耗面）とを有する（後述の図５参照。）。上面２５ａ及び下面２５ｂは互いに平行である。
【００３３】
チャンバ１１の天井部には、サセプタ１２と対向するようにシャワーヘッド２６が配置される。シャワーヘッド２６は、上部電極板２７（消耗部材）と、該上部電極板２７を着脱可能に釣支するクーリングプレート２８と、該クーリングプレート２８を覆う蓋体２９とを有する。上部電極板２７は厚み方向に貫通する多数のガス孔３０を有する円板状部材からなり、半導電体であるシリコンによって構成される。
【００３４】
上部電極板２７は円板状の部材であり、クーリングプレート２８に対向する上面２７ａ（消耗部材非消耗面）と、処理室１５内部に晒される下面２７ｂ（消耗部材消耗面）とを有する（後述の図１２参照。）。上面２７ａ及び下面２７ｂは互いに平行である。クーリングプレート２８の内部にはバッファ室３１が設けられ、このバッファ室３１には処理ガス導入管３２が接続されている。
【００３５】
基板処理装置１０では、処理ガス導入管３２からバッファ室３１へ供給された処理ガスがガス孔３０を介して処理室１５内部へ導入され、該導入された処理ガスは、第２の高周波電源２０からサセプタ１２を介して処理室１５内部へ印加されたプラズマ生成用の高周波電力によって励起されてプラズマとなる。該プラズマ中のイオンは、第１の高周波電源１８がサセプタ１２に印加するイオン引き込み用の高周波電力によってウエハＷに向けて引きこまれ、該ウエハＷにプラズマエッチング処理を施す。このとき、プラズマ中のイオンはフォーカスリング２５の上面２５ａや上部電極板２７の下面２７ｂにも到達し、該上面２５ａや下面２７ｂをスパッタする。その結果、フォーカスリング２５や上部電極板２７は消耗する。
【００３６】
この基板処理装置１０では、フォーカスリング２５の消耗量を測定するために、部材厚さ測定装置を備えている。図２は、図１の基板処理装置が備える部材厚さ測定装置の構成を概略的に示すブロック図である。
【００３７】
図２において、部材厚さ測定装置３３は、基板処理装置１０におけるフォーカスリング２５に低コヒーレンス光を照射し且つ該低コヒーレンス光の反射光を受光する低コヒーレンス光光学系３４と、該低コヒーレンス光光学系３４が受光した反射光に基づいてフォーカスリング２５の厚さを算出する厚さ算出装置３５とを備える。低コヒーレンス光とは、１つの光源から照射された光が２つ以上の光に分割された場合に、遠方に行くに従って該分割された２つの光の波連が重なりにくくなる（分割された２つの光が干渉しにくい）光であり、可干渉距離（コヒーレンス長）が短い光である。
【００３８】
低コヒーレンス光光学系３４は、低コヒーレンス光源としてのＳＬＤ（Super Luminescent Diode）３６と、該ＳＬＤ３６に接続された２×２のスプリッタとして機能する光ファイバ融着カプラ（以下、単に「カプラ」という。）３７と、該カプラ３７に接続されたコリメータ３８，３９と、カプラ３７に接続された受光素子としての光検出器（ＰＤ：Photo Detector）４０と、各構成要素間をそれぞれ接続する光ファイバ４１ａ，４１ｂ，４１ｃ，４１ｄとを備える。
【００３９】
ＳＬＤ３６は、例えば、中心波長が１．５５μｍ又は１．３１μｍであって、コヒーレンス長が約５０μｍの低コヒーレンス光を最大出力１．５ｍＷで照射する。カプラ３７はＳＬＤ３６からの低コヒーレンス光を２つに分割し、該分割された２つの低コヒーレンス光をそれぞれ光ファイバ４１ｂ，４１ｃを介してコリメータ３８，３９に伝送する。コリメータ３８，３９は、カプラ３７によって分けられた低コヒーレンス光（後述する測定光５０及び参照光５１）をフォーカスリング２５の下面２５ｂ及び後述する参照ミラー４２の反射面に対して垂直に照射するコリメータから成る。また、ＰＤ４０は、例えば、Ｇｅフォトダイオードから成る。
【００４０】
低コヒーレンス光光学系３４は、コリメータ３９の前方に配置された参照ミラー４２と、参照ミラー４２をコリメータ３９からの低コヒーレンス光の照射方向に沿うようにサーボモータ４３によって水平移動させる参照ミラー駆動ステージ４４と、該参照ミラー駆動ステージ４４のサーボモータ４３を駆動するモータドライバ４５と、ＰＤ４０に接続されて該ＰＤ４０からの出力信号を増幅させるアンプ４６とを備える。参照ミラー４２は反射面を有するコーナキューブプリズム又は平面ミラーから成る。
【００４１】
コリメータ３８は、フォーカスリング２５の下面２５ｂに対向するようにサセプタ１２に埋め込まれて配置され、フォーカスリング２５の下面２５ｂに向けてカプラ３７によって分けられた低コヒーレンス光（後述する測定光５０）を照射すると共に、フォーカスリング２５からの低コヒーレンス光の反射光（後述する反射光５２ｂ、及び反射光５２ａ）を受光してＰＤ４０に伝送する。
【００４２】
コリメータ３９は、参照ミラー４２に向けてカプラ３７によって分けられた低コヒーレンス光（後述する参照光５１）を照射すると共に、参照ミラー４２からの低コヒーレンス光の反射光（後述する反射光５４）を受光してＰＤ４０に伝送する。
【００４３】
参照ミラー駆動ステージ４４は、参照ミラー４２を図２に示す矢印方向Ａに、すなわち、参照ミラー４２の反射面がコリメータ３９からの照射光に対して常に垂直となるように水平移動させる。参照ミラー４２は矢印Ａの方向に沿って往復移動可能である。なお、図２において、説明の都合上コリメータ３９からの照射光と参照ミラー４２からの反射光とは互いに重ならないよう、それぞれが所定の方向角を有するように描かれているが、これらの光は実際には所定の方向角を有することなく、互いに重なっていることは言うまでもない。上記コリメータ３８や後述のレーザ干渉計４８ａについても同様である。
【００４４】
厚さ算出装置３５は、厚さ算出装置３５全体を制御するＰＣ４７と、参照ミラー４２を移動させるサーボモータ４３を、モータドライバ４５を介して制御するモータコントローラ４８と、レーザ干渉計４８ａからの制御信号に同期してアナログデジタル変換を行うＡ／Ｄ変換器４９とを備える。ここで、Ａ／Ｄ変換器４９は、参照ミラー４２の距離がレーザ干渉計４８ａやリニアスケール（図示しない）によって正確に計測される場合は、レーザ干渉計４８ａやリニアスケールによって計測された移動距離に応じた制御信号に同期して低コヒーレンス光光学系３４のアンプ４６を介して入力されたＰＤ４０の出力信号をＡ／Ｄ変換し、これにより、高精度に厚さ計測を行うことができる。
【００４５】
図３は、図２における低コヒーレンス光光学系の厚さ測定動作を説明するための図である。
【００４６】
低コヒーレンス光光学系３４は、マイケルソン干渉計の構造を基本構造として有する低コヒーレンス干渉計を利用した光学系であり、図３に示すように、ＳＬＤ３６から照射された低コヒーレンス光は、スプリッタとして機能するカプラ３７によって測定光５０と参照光５１とに分けられ、測定光５０は厚さ測定の対象物であるフォーカスリング２５に向けて照射され、参照光５１は参照ミラー４２に向けて照射される。
【００４７】
フォーカスリング２５に照射された測定光５０はフォーカスリング２５の下面２５ｂ及び上面２５ａのそれぞれにおいて反射し、フォーカスリング２５の下面２５ｂからの反射光５２ｂ及びフォーカスリング２５の上面２５ａからの反射光５２ａは同一光路５３でカプラ３７に入射する。また、参照ミラー４２に照射された参照光５１は反射面において反射し、該反射面からの反射光５４もカプラ３７に入射する。ここで、上述したように、参照ミラー４２は参照光５１の照射方向に沿うように水平移動するため、低コヒーレンス光光学系３４は参照光５１及び反射光５４の光路長を変化させることができる。
【００４８】
参照光５１及び反射光５４の光路長を変化させて、測定光５０及び反射光５２ｂの光路長が参照光５１及び反射光５４の光路長と同じになったときに、反射光５２ｂと反射光５４とは干渉を起こす。また、測定光５０及び反射光５２ａの光路長が参照光５１及び反射光５４の光路長と同じになったときに、反射光５２ａと反射光５４とは干渉を起こす。これらの干渉はＰＤ４０によって検出される。ＰＤ４０は干渉を検出すると信号を出力する。
【００４９】
図４は、図３におけるＰＤによって検出されるフォーカスリングからの反射光と参照ミラーからの反射光との干渉波形を示すグラフであり、（Ａ）はフォーカスリングの消耗前に得られる干渉波形を示し、（Ｂ）はフォーカスリングの消耗後に得られる干渉波形を示す。なお、縦軸は干渉強度を示し、横軸は参照ミラー４２が所定の基点から水平移動した距離（以下、単に「参照ミラー移動距離」という。）を示す。
【００５０】
図４（Ａ）のグラフに示すように、参照ミラー４２からの反射光５４がフォーカスリング２５の下面２５ｂからの反射光５２ｂと干渉を起こすと、例えば、干渉位置Ａを中心とする干渉波形５５が検出される。また、参照ミラー４２からの反射光５４がフォーカスリング２５の上面２５ａからの反射光５２ａと干渉を起こすと、例えば、干渉位置Ｂを中心とする干渉波形５６が検出される。干渉位置Ａは下面２５ｂまでの測定光５０及び反射光５２ｂの光路長に対応し、干渉位置Ｂは上面２５ａまでの測定光５０及び反射光５２ａの光路長に対応するため、干渉位置Ａ及び干渉位置Ｂの差Ｄはフォーカスリング２５内を厚み方向に往復する低コヒーレンス光（測定光５０の一部と反射光５２ａ）の光路長に対応する。フォーカスリング２５内を厚み方向に往復する低コヒーレンス光の光路長はフォーカスリング２５の厚さに対応するため、干渉位置Ａ及び干渉位置Ｂの差Ｄはフォーカスリング２５の厚さに対応する。すなわち、反射光５４及び反射光５２ｂ、並びに反射光５４及び反射光５２ａの干渉波形を検出することによってフォーカスリング２５の厚さを計測することができる。
【００５１】
ここで、フォーカスリング２５が消耗すると、フォーカスリング２５の厚さが変化するために、上面２５ａまでの測定光５０及び反射光５２ａの光路長が変化する。すなわち、フォーカスリング２５が消耗すると、フォーカスリング２５の厚さが変化して反射光５４と反射光５２ａの干渉位置Ｂが図４（Ａ）に示す干渉位置Ｂから変化する。具体的には、図４（Ａ）に示す干渉位置Ｂが図４（Ｂ）に示す干渉位置Ｂ’に移動する。したがって、干渉位置Ａ及び干渉位置Ｂの差Ｄの変化量がフォーカスリング２５の消耗量に相当する。部材厚さ測定装置３３は、干渉位置Ａ及び干渉位置Ｂの差Ｄの変化量に基づいてフォーカスリング２５の消耗量を算出する。
【００５２】
図５は、本実施の形態に係る消耗量測定方法によって消耗量が測定されるフォーカスリングの構成を概略的に示す断面図である。
【００５３】
図５において、フォーカスリング２５は基準片５７を備える。基準片５７はシリコンからなる板状の部材であり、フォーカスリング２５よりも薄く且つ小さく、互いに平行な上面５７ａ（第１の非消耗部材非消耗面）及び下面５７ｂ（第２の非消耗部材非消耗面）を有する。基準片５７はフォーカスリング２５の下面２５ｂに穿設された凹部５８に締まり嵌めで挿入されるので、フォーカスリング２５と熱的に結合する。凹部５８に挿入された基準片５７では上面５７ａが凹部５８内部に晒され、下面５７ｂがサセプタ１２の段差に対向する。
【００５４】
本実施の形態に係る消耗量測定方法では、コリメータ３８からフォーカスリング２５の上面２５ａ及び下面２５ｂに対して垂直に低コヒーレンス光を照射し、上面２５ａ及び下面２５ｂからの低コヒーレンス光の反射光を受光するとともに、図示しないカプラによって光ファイバ４１ｂから分岐された光ファイバに接続されたコリメータ３８ａから基準片５７の上面５７ａ及び下面５７ｂに対して垂直に低コヒーレンス光を照射し、上面５７ａ及び下面５７ｂからの低コヒーレンス光の反射光を受光する。
【００５５】
このとき、各面からの反射光と参照ミラー４２からの反射光５４との干渉波形を観測すると、図６に示すように、参照ミラー移動距離が増加するにつれて下面２５ｂからの反射光及び反射光５４の干渉波形５５、上面２５ａからの反射光及び反射光５４の干渉波形５６、下面５７ｂからの反射光及び反射光５４の干渉波形５９、及び上面５７ａからの反射光及び反射光５４の干渉波形６０が順に検出される。ここで、干渉波形５５及び干渉波形５６の位置の差Ｄは、上述したように、フォーカスリング２５内を厚み方向に往復する低コヒーレンス光の光路長に対応し、且つフォーカスリング２５の厚さに対応する。また、干渉波形５９及び干渉波形６０の位置の差Ｅは、基準片５７内を厚み方向に往復する低コヒーレンス光の光路長に対応し、且つ基準片５７の厚さに対応する。
【００５６】
フォーカスリング２５が消耗すると、消耗面である上面２５ａの位置のみが変化して上面２５ａまでの測定光５０の光路長及び上面２５ａからの反射光からの光路長が短くなる。すなわち、フォーカスリング２５内を厚み方向に往復する低コヒーレンス光の光路長が短くなる。その結果、干渉波形５６が干渉波形５５へ近づき干渉波形５６ａへ移行する。干渉波形５６及び干渉波形５６ａの位置の差Ｆは、上面２５ａの位置変化量、すなわち、フォーカスリング２５の消耗量に対応する。
【００５７】
ところで、フォーカスリング２５の温度が変化して熱膨張すると、フォーカスリング２５の厚さが変化してフォーカスリング２５内を厚み方向に往復する低コヒーレンス光の光路長が変化してしまう。そのため、フォーカスリング２５の消耗量を測定する場合、干渉波形５６及び干渉波形５６ａの位置の差Ｆからフォーカスリング２５の熱膨張による影響を除去する必要がある。
【００５８】
本実施の形態に係る消耗量測定方法は、これに対応して、フォーカスリング２５の消耗量を測定する場合、フォーカスリング２５内を厚み方向に往復する低コヒーレンス光の光路長（以下、「フォーカスリング２５内光路長」という。）（第１の光路長）及び基準片５７内を厚み方向に往復する低コヒーレンス光の光路長（以下、「基準片５７内光路長」という。）（第２の光路長）の比率を利用する。
【００５９】
具体的には、フォーカスリング２５内光路長をＬＡとし、基準片５７内光路長をＬＢとし、フォーカスリング２５の初期厚さをｄＡ０とし、基準片５７の初期厚さをｄＢ０とし、フォーカスリング２５の熱膨張時厚さをｄＡＴとし、基準片５７の熱膨張時厚さをｄＢＴとし、フォーカスリング２５の消耗量をδとし、シリコンの温度依存屈折率をｎＴとし、シリコンの熱膨張係数をαＴとし、フォーカスリング２５の熱膨張時の温度をＴとすると、フォーカスリング２５内光路長及び基準片５７内光路長の比率は下記式（Ａ）で示すことができる。
ＬＡ／ＬＢ＝ｎＴｄＡＴ／ｎＴｄＢＴ＝ｎＴ（ｄＡ０−δ）（１＋αＴＴ）／ｎＴｄＢ０（１＋αＴＴ）…（Ａ）
ここで、基準片５７はフォーカスリング２５と熱的に結合するので基準片５７の温度はフォーカスリング２５の温度と同じであり、且つ基準片５７はフォーカスリング２５と同じシリコンからなるので、基準片５７の温度依存屈折率及び熱膨張係数はフォーカスリング２５の温度依存屈折率及び熱膨張係数と同じである。すなわち、上記式（Ａ）において、温度Ｔ、温度依存屈折率ｎＴ及び熱膨張係数αＴが関連する項を消去できるため、上記式（Ａ）は下記式（Ｂ）に変換できる。
ＬＡ／ＬＢ＝（ｄＡ０−δ）／ｄＢ０…（Ｂ）
その結果、フォーカスリング２５の消耗量δを温度に関連する係数が除去された下記式（Ｃ）で表すことができる。
δ＝ｄＡ０−ｄＢ０（ＬＡ／ＬＢ）…（Ｃ）
これにより、フォーカスリング２５の初期厚さｄＡ０及び基準片５７の初期厚さｄＢ０を測定し、任意の温度において、フォーカスリング２５内光路長ＬＡ及び基準片５７内光路長ＬBを測定するだけでフォーカスリング２５の消耗量δを算出することができる。
【００６０】
上記式（Ａ）から上記式（Ｃ）への変換が可能である理由は、基準片５７の温度がフォーカスリング２５の温度と同じであり、且つ基準片５７の温度依存屈折率及び熱膨張係数がフォーカスリング２５の温度依存屈折率及び熱膨張係数と同じであるので、フォーカスリング２５内光路長の温度による延伸率が基準片５７内光路長の温度による延伸率と同じとなり、フォーカスリング２５内光路長及び基準片５７内光路長の比率を用いることにより、温度による延伸率を打ち消すことができたためである。
【００６１】
上述した本実施の形態に係る消耗量測定方法では、フォーカスリング２５及び基準片５７へ別々にコリメータ３８及びコリメータ３８ａから低コヒーレンス光が照射されるので、上面２５ａ及び下面２５ｂはコリメータ３８から照射される低コヒーレンス光のみに対して垂直であればよく、上面５７ａ及び下面５７ｂはコリメータ３８ａから照射される低コヒーレンス光のみに対して垂直であればよい。したがって、上面２５ａ及び下面２５ｂの組合せを上面５７ａ及び下面５７ｂの組合せに平行にする必要がなく、フォーカスリング２５及び基準片５７の配置を容易に行うことができる。
【００６２】
上述したフォーカスリング２５の凹部５８における基準片５７との隙間には、光を透過する材料、例えば、透明接着剤や石英が充填されていてもよく、若しくは、光を透過しない材料、例えば、金属や樹脂が充填されていてもよく、さらには何も充填されていなくてもよい。但し、熱伝達性の高い材料、例えば、伝熱性シリコンゴムを充填するのが好ましい。これにより、基準片５７の温度を確実にフォーカスリング２５の温度と同じにすることができる。
【００６３】
上述した本実施の形態に係る消耗量測定方法では、１つのフォーカスリング２５に関して消耗量の測定を行い、且つ当該フォーカスリング２５の消耗量の測定箇所も１箇所であったが、部材厚さ測定装置３３を用いてフォーカスリング２５の消耗量の測定箇所を複数に増やすこともできる。具体的には、図７（Ａ）に示すように、光ファイバ４１ｂにカプラ６１をさらに設けてカプラ３７からの測定光５０を複数に分岐させ、コリメータ３８，３８ａの他に、分岐した各測定光５０に対応するコリメータ３８ｂ，３８ｃを設け、各コリメータ３８，３８ａ，３８ｂ，３８ｃを複数の測定箇所にそれぞれ配置すればよい。この場合、カプラ６１から各コリメータ３８，３８ａ，３８ｂ，３８ｃまでの光路長を調整し、各コリメータ３８，３８ａ，３８ｂ，３８ｃが受光する反射光と参照ミラー４２からの反射光５４との干渉波形の位置をずらす。これにより、各測定箇所に対応して生じる干渉波形が重畳されるのを防止することができ、もって、複数の測定箇所におけるフォーカスリング２５の消耗量を正確に測定することができる。
【００６４】
上述したように、測定箇所を複数に増やす場合、カプラ６１から各測定箇所までの光路長を調整し、各測定箇所からの反射光と参照ミラー４２からの反射光５４との干渉波形の位置をずらすだけでよいので、例えば、図７（Ｂ）に示すように、各コリメータ３８，３８ａ，３８ｂ，３８ｃを２つのフォーカスリング２５に分配配置することにより、２つのフォーカスリング２５の消耗量を同時に測定することもでき、また、例えば、図７（Ｃ）に示すように、各コリメータ３８，３８ａ〜３８ｇを準備して２つのフォーカスリング２５に分配配置することにより、２つのフォーカスリング２５に関してそれぞれ複数の測定箇所における消耗量を同時に測定することもできる。
【００６５】
なお、部材厚さ測定装置３３を用いて測定箇所を複数に増やす場合、カプラ６１をマルチプレクサ（図示しない）に置き換えてもよく、また、カプラ３７及びカプラ６１の間にマルチプレクサ（図示しない）を配置してもよい。
【００６６】
上述した基板処理装置１０では、コリメータ３８がサセプタ１２に埋め込まれるように配置されるが、サセプタ１２におけるコリメータ３８の配置方法は特に限定されない。例えば、図８（Ａ）に示すように、コリメータ３８がフォーカスリング２５の下面２５ｂと直接対向するように、該コリメータ３８をサセプタ１２のＲＦプレート６２に配置してもよく、例えば、図８（Ｂ）に示すように、ＲＦプレート６２に貫通穴６３を設け、コリメータ３８が貫通穴６３を介してフォーカスリング２５の下面２５ｂと対向するように、該コリメータ３８をサセプタ１２のベースプレート６４に設けてもよい。
【００６７】
コリメータ３８をベースプレート６４に設ける場合、ＲＦプレート６２及びベースプレート６４に囲われた空間６５に存在する空気等が揺らぐと、低コヒーレンス光の直進性が乱され、低コヒーレンス光が減衰するおそれがある。そこで、例えば、図８（Ｃ）に示すように、空間６５においてコリメータ３８及び貫通穴６３の間にパイプ６６を配置して低コヒーレンス光を、該パイプ６６内を通過させてもよく、これにより、低コヒーレンス光を空間６５から隔離することができ、もって空間６５に存在する空気等の揺らぎの影響を受けるのを防止することができる。また、例えば、空間６５においてコリメータ３８及び貫通穴６３の間に光透過ロッド６７を配置して低コヒーレンス光を、該光透過ロッド６７を透過させてもよく、これによっても、低コヒーレンス光を空間６５から隔離することができる。なお、光透過ロッド６７は石英やサファイア等によって構成される。
【００６８】
また、コリメータ３８はサセプタ１２と別体的に設けてもよい。例えば、図８（Ｅ）に示すように、コリメータ３８をサセプタ１２の側面を照射するように設けてもよく、この場合、サセプタ１２内にプリズムやミラーを設けてコリメータ３８から照射された低コヒーレンス光をフォーカスリング２５の下面２５ｂへ導けばよい。
【００６９】
次に、本発明の第２の実施の形態に係る消耗量測定方法について説明する。
【００７０】
図９は、本実施の形態に係る消耗量測定方法によって消耗量が測定されるフォーカスリングの構成を概略的に示す断面図である。
【００７１】
図９において、シリコンからなるフォーカスリング２５ｃは基準片５７を備え、下面２５ｂに穿設された凹部６８を有する。該凹部６８は図中上方に天井面６８ａ（消耗部材非消耗面）を有し、該天井面６８ａはフォーカスリング２５ｃの上面２５ａと平行である。本実施の形態では基準片５７が、フォーカスリング２５ｃの上面２５ａ、凹部６８の天井面６８ａ、基準片５７の上面５７ａ及び下面５７ｂが互いに平行になるように、凹部６８に締まり嵌めで挿入される。凹部６８において、凹部６８の天井面６８ａ及び基準片５７の上面５７ａが凹部６８内部に晒される。
【００７２】
また、コリメータ３８が基準片５７の下面５７ｂに対向するように配置されるので、結果として、フォーカスリング２５ｃの上面２５ａ、凹部６８の天井面６８ａ、基準片５７の上面５７ａ及び下面５７ｂはコリメータ３８から照射される低コヒーレンス光の光軸上に位置する。
【００７３】
本実施の形態に係る消耗量測定方法では、コリメータ３８からフォーカスリング２５ｃの上面２５ａ、凹部６８の天井面６８ａ、基準片５７の上面５７ａ及び下面５７ｂに対して垂直に低コヒーレンス光を照射する。ここで、上面２５ａ、天井面６８ａ、上面５７ａ及び下面５７ｂが互いに平行なので、これらの面からの低コヒーレンス光の反射光は同軸に揃う。
【００７４】
このとき、各面からの反射光と参照ミラー４２からの反射光５４との干渉波形を観測すると、図１０に示すように、参照ミラー移動距離が増加するにつれて下面５７ｂからの反射光及び反射光５４の干渉波形６９、上面５７ａからの反射光及び反射光５４の干渉波形７０、天井面６８ａからの反射光及び反射光５４の干渉波形７１、及び上面２５ａからの反射光及び反射光５４の干渉波形７２が順に検出される。
【００７５】
ここで、干渉波形６９及び干渉波形７０の位置の差Ｅは、基準片５７内を厚み方向に往復する低コヒーレンス光の光路長に対応し、且つ基準片５７の厚さに対応する。干渉波形７１及び干渉波形７２の位置の差Ｄは、天井面６８ａ及び上面２５ａの間においてフォーカスリング２５ｃ内を厚み方向に往復する低コヒーレンス光の光路長に対応し、且つフォーカスリング２５ｃにおける天井面６８ａ及び上面２５ａの間の厚さに対応する。また、干渉波形７０及び干渉波形７１の位置の差Ｇは、フォーカスリング２５ｃの凹部６８における基準片５７との隙間の厚さＬに対応する。
【００７６】
フォーカスリング２５ｃが消耗すると、消耗面である上面２５ａの位置のみが変化して上面２５ａまでの測定光５０の光路長及び上面２５ａからの反射光からの光路長が短くなる。すなわち、天井面６８ａ及び上面２５ａの間においてフォーカスリング２５ｃ内を厚み方向に往復する低コヒーレンス光の光路長が短くなる。その結果、干渉波形７２が干渉波形７１へ近づき干渉波形７２ａへ移行する。干渉波形７２及び干渉波形７２ａの位置の差Ｆは、上面２５ａの位置変化量、すなわち、フォーカスリング２５ｃの消耗量に対応する。
【００７７】
ところで、フォーカスリング２５ｃの温度が変化して熱膨張すると、天井面６８ａ及び上面２５ａの間においてフォーカスリング２５ｃ内を厚み方向に往復する低コヒーレンス光の光路長が変化してしまうので、干渉波形７２及び干渉波形７２ａの位置の差Ｆからフォーカスリング２５ｃの熱膨張による影響を除去する必要がある。
【００７８】
本実施の形態では、これに対応して、上述した第１の実施の形態と同様に、天井面６８ａ及び上面２５ａの間においてフォーカスリング２５ｃ内を厚み方向に往復する低コヒーレンス光の光路長（以下、「フォーカスリング２５ｃ内光路長」という。）（第１の光路長）及び基準片５７内光路長（第２の光路長）の比率を利用する。
【００７９】
具体的には、フォーカスリング２５ｃ内光路長をＬＡとし、基準片５７内光路長をＬＢとし、天井面６８ａ及び上面２５ａの間のフォーカスリング２５ｃの初期厚さをｄＡ０とし、基準片５７の初期厚さをｄＢ０とし、天井面６８ａ及び上面２５ａの間のフォーカスリング２５ｃの熱膨張時厚さをｄＡＴとし、基準片５７の熱膨張時厚さをｄＢＴとし、フォーカスリング２５ｃの消耗量をδとし、シリコンの温度依存屈折率をｎＴとし、シリコンの熱膨張係数をαＴとし、フォーカスリング２５ｃの熱膨張時の温度をＴとすると、フォーカスリング２５ｃ内光路長及び基準片５７内光路長の比率は下記式（Ｄ）で示すことができる。
ＬＡ／ＬＢ＝ｎＴｄＡＴ／ｎＴｄＢＴ＝ｎＴ（ｄＡ０−δ）（１＋αＴＴ）／ｎＴｄＢ０（１＋αＴＴ）…（Ｄ）
そして、上記式（Ｄ）は、第１の実施の形態における上記式（Ａ）と同様に、下記式（Ｅ）に変換できる。
ＬＡ／ＬＢ＝（ｄＡ０−δ）／ｄＢ０…（Ｅ）
その結果、フォーカスリング２５ｃの消耗量δを温度に関連する係数が除去された下記式（Ｆ）で表すことができる。
δ＝ｄＡ０−ｄＢ０（ＬＡ／ＬＢ）…（Ｆ）
これにより、天井面６８ａ及び上面２５ａの間のフォーカスリング２５ｃの初期厚さｄＡ０及び基準片５７の初期厚さｄＢ０を測定し、任意の温度において、フォーカスリング２５ｃ内光路長ＬＡ及び基準片５７内光路長ＬBを測定するだけでフォーカスリング２５ｃの消耗量δを算出することができる。
【００８０】
上述した本実施の形態に係る消耗量測定方法では、上面２５ａ、天井面６８ａ、上面５７ａ及び下面５７ｂが互いに平行且つ同軸上に位置するので、上面２５ａ、天井面６８ａ、上面５７ａ及び下面５７ｂからの反射光が同軸に揃う。したがって、コリメータ３８から１つの低コヒーレンス光を照射することよって必要な反射光を全て得ることができる。その結果、コリメータの数を減らすことができ、もって、部材厚さ測定装置３３の構成を簡素化できる。
【００８１】
上述したフォーカスリング２５ｃの凹部６８における基準片５７との隙間には、光を透過する材料が充填されていてもよく、若しくは、何も充填されていなくてもよい。但し、熱伝達性の高い材料、例えば、伝熱性シリコンゴムを充填するのが好ましい。
【００８２】
上述した本実施の形態に係る消耗量測定方法では、１つのフォーカスリング２５ｃに関して消耗量の測定を行ったが、例えば、図１１（Ａ）に示すように、光ファイバ４１ｂへカプラ６１をさらに設けてカプラ３７からの測定光５０を複数に分岐させることにより、複数のフォーカスリング２５ｃの消耗量の測定を行ってもよく、また、例えば、図１１（Ｂ）に示すように、光ファイバ４１ｂへカプラ６１に加えマルチプレクサ７３を設けて複数のフォーカスリング２５ｃの消耗量の測定を行ってもよい。
【００８３】
また、例えば、図１１（Ｃ）に示すように、光ファイバ４１ｂへカプラ６１をさらに設けてカプラ３７からの測定光５０を複数に分岐させることにより、１つのフォーカスリング２５ｃにおいて複数箇所の消耗量の測定を行ってもよく、さらには、例えば、図１１（Ｄ）に示すように、複数のフォーカスリング２５ｃの各々において複数箇所の消耗量の測定を行ってもよい。
【００８４】
次に、本発明の第３の実施の形態に係る消耗量測定方法について説明する。
【００８５】
本実施の形態では、消耗量の測定対象がフォーカスリングではなく上部電極板である点で第１の実施の形態や第２の実施の形態と異なる。
【００８６】
図１２は、本実施の形態に係る消耗量測定方法によって消耗量が測定される上部電極板の構成を概略的に示す断面図である。
【００８７】
図１２において、上部電極板２７は基準片７４を備える。基準片７４はシリコンからなる板状の部材であり、上部電極板２７よりも薄く且つ小さく、互いに平行な上面７４ａ（第１の非消耗部材非消耗面）及び下面７４ｂ（第２の非消耗部材非消耗面）を有する。基準片７４は上部電極板２７の上面２７ａに穿設された凹部７５に締まり嵌めで挿入されるので、上部電極板２７と熱的に結合する。凹部７５に挿入された基準片７４では下面７４ｂが凹部７５内部に晒され、上面７４ａがクーリングプレート２８に対向する。
【００８８】
本実施の形態に係る消耗量測定方法では、コリメータ３８から上部電極板２７の上面２７ａ及び下面２７ｂに対して垂直に低コヒーレンス光を照射し、上面２７ａ及び下面２７ｂからの低コヒーレンス光の反射光を受光するとともに、コリメータ３８ａから基準片７４の上面７４ａ及び下面７４ｂに対して垂直に低コヒーレンス光を照射し、上面７４ａ及び下面７４ｂからの低コヒーレンス光の反射光を受光する。
【００８９】
このとき、各面からの反射光と参照ミラー４２からの反射光５４との干渉波形を観測すると、図１３に示すように、参照ミラー移動距離が増加するにつれて上面２７ａからの反射光及び反射光５４の干渉波形７６、下面２７ｂからの反射光及び反射光５４の干渉波形７７、上面７４ａからの反射光及び反射光５４の干渉波形７８、及び下面７４ｂからの反射光及び反射光５４の干渉波形７９が順に検出される。ここで、干渉波形７６及び干渉波形７７の位置の差Ｈは、上部電極板２７内を厚み方向に往復する低コヒーレンス光の光路長に対応し、且つ上部電極板２７の厚さに対応する。また、干渉波形７８及び干渉波形７９の位置の差Ｉは、基準片７４内を厚み方向に往復する低コヒーレンス光の光路長に対応し、且つ基準片７４の厚さに対応する。
【００９０】
上部電極板２７が消耗すると、消耗面である下面２７ｂの位置のみが変化して下面２７ｂまでの測定光５０の光路長及び下面２７ｂからの反射光からの光路長が短くなる。すなわち、上部電極板２７内を厚み方向に往復する低コヒーレンス光の光路長が短くなる。その結果、干渉波形７７が干渉波形７６へ近づき干渉波形７７ａへ移行する。干渉波形７７及び干渉波形７７ａの位置の差Ｊは、下面２７ｂの位置変化量、すなわち、上部電極板２７の消耗量に対応する。
【００９１】
ところで、本実施の形態においても干渉波形７７及び干渉波形７７ａの位置の差Ｊから上部電極板２７の熱膨張による影響を除去する必要があるため、本実施の形態では、上述した第１の実施の形態や第２の実施の形態と同様に、上部電極板２７内を厚み方向に往復する低コヒーレンス光の光路長（以下、「上部電極板２７内光路長」という。）（第１の光路長）及び基準片７４内を厚み方向に往復する低コヒーレンス光の光路長（以下、「基準片７４内光路長」という。）（第２の光路長）の比率を利用する。
【００９２】
具体的には、上部電極板２７内光路長をＬＣとし、基準片７４内光路長をＬＤとし、上部電極板２７の初期厚さをｄＣ０とし、基準片７４の初期厚さをｄＤ０とし、上部電極板２７の熱膨張時厚さをｄＣＴとし、基準片７４の熱膨張時厚さをｄＤＴとし、上部電極板２７の消耗量をδ１とし、シリコンの温度依存屈折率をｎＴとし、シリコンの熱膨張係数をαＴとし、上部電極板２７の熱膨張時の温度をＴとすると、上部電極板２７内光路長及び基準片７４内光路長の比率は下記式（Ｇ）で示すことができる。
ＬＣ／ＬＤ＝ｎＴｄＣＴ／ｎＴｄＤＴ＝ｎＴ（ｄＣ０−δ１）（１＋αＴＴ）／ｎＴｄＤ０（１＋αＴＴ）…（Ｇ）
ここで、基準片７４は上部電極板２７と熱的に結合するので基準片７４の温度は上部電極板２７の温度と同じであり、且つ基準片７４は上部電極板２７と同じシリコンからなるので、上記式（Ｇ）において、温度Ｔ、温度依存屈折率ｎＴ及び熱膨張係数αＴが関連する項を消去でき、上記式（Ｇ）は下記式（Ｈ）に変換できる。
ＬＣ／ＬＤ＝（ｄＣ０−δ１）／ｄＤ０…（Ｈ）
その結果、上部電極板２７の消耗量δ１を温度に関連する係数が除去された下記式（Ｉ）で表すことができる。
δ１＝ｄＣ０−ｄＤ０（ＬＣ／ＬＤ）…（Ｉ）
これにより、上部電極板２７の初期厚さｄＣ０及び基準片７４の初期厚さｄＤ０を測定し、任意の温度において、上部電極板２７内光路長ＬＣ及び基準片７４内光路長ＬDを測定するだけで上部電極板２７の消耗量δ１を算出することができる。
【００９３】
上述した本実施の形態に係る消耗量測定方法では、第１の実施の形態と同様に、下面２７ｂ及び上面２７ａの組合せを上面７４ａの下面７４ｂの組合せに平行にする必要がないので、消耗部材及び非消耗部材の配置を容易に行うことができる。
【００９４】
また、上述した上部電極板２７の凹部７５における基準片７４との隙間には、第１の実施の形態と同様に、光を透過する材料、例えば、透明接着剤や石英が充填されていてもよく、若しくは、光を透過しない材料、例えば、金属や樹脂が充填されていてもよく、さらには何も充填されていなくてもよい。
【００９５】
上述した本実施の形態に係る消耗量測定方法では、１つの上部電極板２７に関して消耗量の測定を行い、且つ当該上部電極板２７の消耗量の測定箇所も１箇所であったが、第１の実施の形態と同様に、測定光５０を複数に分岐させて１つの上部電極板２７において複数箇所の消耗量の測定を行ってもよく、また、複数の上部電極板２７に関して消耗量の測定を行ってもよい。
【００９６】
また、本実施の形態に係る消耗量測定方法の変形例では、コリメータ３８から１つの低コヒーレンス光を照射することよって上部電極板の消耗量の測定に必要な反射光を全て得ることができる。
【００９７】
図１４は、本実施の形態に係る消耗量測定方法の変形例によって消耗量が測定される上部電極板の構成を概略的に示す断面図である。
【００９８】
図１４において、シリコンからなる上部電極板２７ｃは基準片７４を備え、上面２７ａに穿設された凹部８０を有する。該凹部８０は図中下方に底面８０ａ（消耗部材非消耗面）を有し、該底面８０ａは上部電極板２７ｃの下面２７ｂと平行である。本変形例では基準片７４が、上部電極板２７ｃの下面２７ｂ、凹部８０の底面８０ａ、基準片７４の上面７４ａ及び下面７４ｂが互いに平行になるように、凹部８０に締まり嵌めで挿入される。凹部８０において、凹部８０の底面８０ａ及び基準片７４の下面７４ｂが凹部８０内部に晒される。
【００９９】
また、コリメータ３８が基準片７４の上面７４ａに対向するように配置されるので、結果として、上部電極板２７ｃの下面２７ｂ、凹部８０の底面８０ａ、基準片７４の上面７４ａ及び下面７４ｂはコリメータ３８から照射される低コヒーレンス光の光軸上に位置する。
【０１００】
本変形例では、コリメータ３８から上部電極板２７ｃの下面２７ｂ、凹部８０の底面８０ａ、基準片７４の上面７４ａ及び下面７４ｂに対して垂直に低コヒーレンス光を照射する。ここで、下面２７ｂ、底面８０ａ、上面７４ａ及び下面７４ｂが互いに平行なので、これらの面からの低コヒーレンス光の反射光は同軸に揃う。
【０１０１】
このとき、各面からの反射光と参照ミラー４２からの反射光５４との干渉波形を観測すると、図１５に示すように、参照ミラー移動距離が増加するにつれて上面７４ａからの反射光及び反射光５４の干渉波形８１、下面７４ｂからの反射光及び反射光５４の干渉波形８２、底面８０ａからの反射光及び反射光５４の干渉波形８３、及び下面２７ｂからの反射光及び反射光５４の干渉波形８４が順に検出される。
【０１０２】
ここで、干渉波形８１及び干渉波形８２の位置の差Ｉは、基準片７４内を厚み方向に往復する低コヒーレンス光の光路長に対応し、且つ基準片７４の厚さに対応する。干渉波形８３及び干渉波形８４の位置の差Ｈは、底面８０ａ及び下面２７ｂの間において上部電極板２７ｃ内を厚み方向に往復する低コヒーレンス光の光路長に対応し、且つ上部電極板２７ｃにおける底面８０ａ及び下面２７ｂの間の厚さに対応する。また、干渉波形８２及び干渉波形８３の位置の差Ｋは、上部電極板２７ｃの凹部８０における基準片７４との隙間の厚さＬ１に対応する。
【０１０３】
上部電極板２７ｃが消耗すると、消耗面である下面２７ｂの位置のみが変化して下面２７ｂまでの測定光５０の光路長及び下面２７ｂからの反射光からの光路長が短くなる。すなわち、底面８０ａ及び下面２７ｂの間において上部電極板２７ｃ内を厚み方向に往復する低コヒーレンス光の光路長が短くなる。その結果、干渉波形８４が干渉波形８３へ近づき干渉波形８４ａへ移行する。干渉波形８４及び干渉波形８４ａの位置の差Ｊは、下面２７ｂの位置変化量、すなわち、上部電極板２７ｃの消耗量に対応する。
【０１０４】
本変形例でも干渉波形８４及び干渉波形８４ａの位置の差Ｊから上部電極板２７ｃの熱膨張による影響を除去する必要があるため、上述した第１の実施の形態や第２の実施の形態と同様に、底面８０ａ及び下面２７ｂの間において上部電極板２７ｃ内を厚み方向に往復する低コヒーレンス光の光路長（以下、「上部電極板２７ｃ内光路長」という。）（第１の光路長）及び基準片７４内光路長（第２の光路長）の比率を利用する。
【０１０５】
具体的には、上部電極板２７ｃ内光路長をＬＣとし、基準片７４内光路長をＬＤとし、底面８０ａ及び下面２７ｂの間の上部電極板２７ｃの初期厚さをｄＣ０とし、基準片７４の初期厚さをｄＤ０とし、底面８０ａ及び下面２７ｂの間の上部電極板２７ｃの熱膨張時厚さをｄＣＴとし、基準片７４の熱膨張時厚さをｄＤＴとし、上部電極板２７ｃの消耗量をδ１とし、シリコンの温度依存屈折率をｎＴとし、シリコンの熱膨張係数をαＴとし、上部電極板２７ｃの熱膨張時の温度をＴとすると、上部電極板２７ｃ内光路長及び基準片７４内光路長の比率は下記式（Ｊ）で示すことができる。
ＬＣ／ＬＤ＝ｎＴｄＣＴ／ｎＴｄＤＴ＝ｎＴ（ｄＣ０−δ１）（１＋αＴＴ）／ｎＴｄＤ０（１＋αＴＴ）…（Ｊ）
そして、上記式（Ｊ）は、本実施の形態における上記式（Ｇ）と同様に、下記式（Ｋ）に変換できる。
ＬＣ／ＬＤ＝（ｄＣ０−δ１）／ｄＤ０…（Ｋ）
その結果、上部電極板２７ｃの消耗量δ１を温度に関連する係数が除去された下記式（Ｌ）で表すことができる。
δ１＝ｄＣ０−ｄＤ０（ＬＣ／ＬＤ）…（Ｌ）
これにより、底面８０ａ及び下面２７ｂの間の上部電極板２７ｃの初期厚さｄＣ０及び基準片７４の初期厚さｄＤ０を測定し、任意の温度において、上部電極板２７ｃ内光路長ＬＣ及び基準片７４内光路長ＬDを測定するだけで上部電極板２７ｃの消耗量δ１を算出することができる。
【０１０６】
上述した本実施の形態に係る消耗量測定方法の変形例では、第２の実施の形態と同様に、下面２７ｂ、底面８０ａ、上面７４ａ及び下面７４ｂからの反射光が同軸に揃うので、コリメータの数を減らすことができ、もって、部材厚さ測定装置３３の構成を簡素化できる。
【０１０７】
また、上述した上部電極板２７ｃの凹部８０における基準片７４との隙間には、第２の実施の形態と同様に、光を透過する材料が充填されていてもよく、若しくは、何も充填されていなくてもよい。
【０１０８】
上述した本実施の形態に係る消耗量測定方法の変形例では、１つの上部電極板２７ｃに関して消耗量の測定を行ったが、第２の実施の形態と同様に、測定光５０を複数に分岐させることにより、複数の上部電極板２７ｃの消耗量の測定を行ってもよく、また、１つの上部電極板２７ｃにおいて複数箇所の消耗量の測定を行ってもよく、さらには、複数の上部電極板２７ｃの各々において複数箇所の消耗量の測定を行ってもよい。
【０１０９】
次に、本発明の第４の実施の形態に係る消耗量測定方法について説明する。
【０１１０】
本実施の形態では、フォーカスリング及び上部電極板の消耗量を同時に測定する点で第１乃至第３の実施の形態と異なる。
【０１１１】
図１６は、本実施の形態に係る消耗量測定方法によって消耗量が測定されるフォーカスリング及び上部電極板の構成を概略的に示す断面図である。
【０１１２】
図１６において、フォーカスリング２５（第１の消耗部材）及び上部電極板２７（第２の消耗部材）は、フォーカスリング２５の上面２５ａ（第１の消耗部材消耗面）及び下面２５ｂ（第１の消耗部材非消耗面）、並びに、上部電極板２７の下面２７ｂ（第２の消耗部材消耗面）及び上面２７ａ（第２の消耗部材非消耗面）が互いに平行になるように配置されている。
【０１１３】
また、基準片５７の下面５７ｂ（第１の非消耗部材非消耗面）及び上面５７ａ（第２の非消耗部材非消耗面）、並びに、基準片７４の下面７４ｂ（第３の非消耗部材非消耗面）及び上面７４ａ（第４の非消耗部材非消耗面）が互いに平行且つ同軸上に位置するように、基準片５７（第１の非消耗部材）が凹部５８に締まり嵌めで挿入され、且つ基準片７４（第２の非消耗部材）が凹部７５に締まり嵌めで挿入される。
【０１１４】
本実施の形態に係る消耗量測定方法では、コリメータ３８から上面２５ａ、下面２５ｂ、下面２７ｂ及び上面２７ａに対して垂直に低コヒーレンス光を照射する。ここで、低コヒーレンス光としてフォーカスリング２５を透過することができる波長の長い光を選べば、低コヒーレンス光の一部はフォーカスリング２５を透過して上部電極板２７へ照射される。したがって、上面２５ａ及び下面２５ｂからだけでなく、下面２７ｂ及び上面２７ａからも低コヒーレンス光の反射光が生じる。上面２５ａ、下面２５ｂ、下面２７ｂ及び上面２７ａからの反射光はコリメータ３８によって受光される。また、コリメータ３８ａから下面５７ｂ、上面５７ａ、下面７４ｂ及び上面７４ａに対して垂直に低コヒーレンス光を照射する。基準片５７、フォーカスリング２５及び上部電極板２７はシリコンからなり、上記と同様に波長の長い光を選べば、低コヒーレンス光の一部は基準片５７、フォーカスリング２５及び上部電極板２７を透過して基準片７４へ照射される。したがって、下面５７ｂ及び上面５７ａからだけでなく、下面７４ｂ及び上面７４ａからも低コヒーレンス光の反射光が生じる。下面５７ｂ、上面５７ａ、下面７４ｂ及び上面７４ａからの反射光はコリメータ３８ａによって受光される。
【０１１５】
このとき、各面からの反射光と参照ミラー４２からの反射光５４との干渉波形を観測すると、図１７に示すように、参照ミラー移動距離が増加するにつれて下面２５ｂからの反射光及び反射光５４の干渉波形５５、上面２５ａからの反射光及び反射光５４の干渉波形５６、下面５７ｂからの反射光及び反射光５４の干渉波形５９、上面５７ａからの反射光及び反射光５４の干渉波形６０、下面２７ｂからの反射光及び反射光５４の干渉波形８５、上面２７ａからの反射光及び反射光５４の干渉波形８６、下面７４ｂからの反射光及び反射光５４の干渉波形８７、及び上面７４ａからの反射光及び反射光５４の干渉波形８８が順に検出される。
【０１１６】
ここで、干渉波形５５及び干渉波形５６の位置の差Ｄは、フォーカスリング２５内光路長に対応し、干渉波形５９及び干渉波形６０の位置の差Ｅは、基準片５７内光路長に対応し、干渉波形８５及び干渉波形８６の位置の差Ｈは、上部電極板２７内光路長に対応し、干渉波形８７及び干渉波形８８の位置の差Ｈは、基準片７４内光路長に対応する。
【０１１７】
フォーカスリング２５及び上部電極板２７が消耗すると、消耗面である上面２５ａの位置及び下面２７ｂの位置が変化し、フォーカスリング２５内光路長及び上部電極板２７内光路長が短くなる。その結果、干渉波形５６が干渉波形５５へ近づき干渉波形５６ａへ移行するとともに、干渉波形８５が干渉波形８６へ近づき干渉波形８５ａへ移行する。干渉波形５６及び干渉波形５６ａの位置の差Ｆは、上面２５ａの位置変化量、すなわち、フォーカスリング２５の消耗量に対応し、干渉波形８５及び干渉波形８５ａの位置の差Ｊは、下面２７ｂの位置変化量、すなわち、上部電極板２７の消耗量に対応する。
【０１１８】
ところで、本実施の形態においても干渉波形５６及び干渉波形５６ａの位置の差Ｆ、並びに干渉波形８５及び干渉波形８５ａの位置の差Ｊからフォーカスリング２５や上部電極板２７の熱膨張による影響を除去する必要があるため、本実施の形態では、上述した第１及び第３の実施の形態と同様に、フォーカスリング２５内光路長（第１の光路長）及び基準片５７内光路長（第３の光路長）の比率、並びに、上部電極板２７内光路長（第２の光路長）及び基準片７４内光路長（第４の光路長）の比率を利用する。
【０１１９】
具体的には、フォーカスリング２５内光路長ＬＡ及び基準片５７内光路長ＬBの比率は上記式（Ａ）で示すことができ、また、上部電極板２７内光路長ＬＣ及び基準片７４内光路長ＬDの比率は上記式（Ｇ）で示すことができる。したがって、上記第１の実施の形態と同様に、フォーカスリング２５の消耗量δは上記式（Ｃ）（δ＝ｄＡ０−ｄＢ０（ＬＡ／ＬＢ））で示すことができ、また、上記第３の実施の形態と同様に、上部電極板２７の消耗量δ１は上記式（Ｉ）（δ１＝ｄＣ０−ｄＤ０（ＬＣ／ＬＤ））で示すことができる。
【０１２０】
その結果、フォーカスリング２５の初期厚さｄＡ０及び基準片５７の初期厚さｄＢ０を測定し、任意の温度において、フォーカスリング２５内光路長ＬＡ及び基準片５７内光路長ＬＢを測定するだけでフォーカスリング２５の消耗量δを算出することができるとともに、上部電極板２７の初期厚さｄＣ０及び基準片７４の初期厚さｄＤ０を測定し、任意の温度において、上部電極板２７内光路長ＬＣ及び基準片７４内光路長ＬＤを測定するだけで上部電極板２７の消耗量δ１を算出することができる。
【０１２１】
上述した本実施の形態に係る消耗量測定方法では、上面２５ａ、下面２５ｂ、下面２７ｂ及び上面２７ａが互いに平行となるので、上面２５ａ、下面２５ｂ、下面２７ｂ及び上面２７ａからの反射光が同軸に揃う。したがって、コリメータ３８から１つの低コヒーレンス光を照射することよってフォーカスリング２５及び上部電極板２７から必要な反射光を得ることができる。また、下面５７ｂ、上面５７ａ、下面７４ｂ及び上面７４が互いに平行且つ同軸上に位置するので、下面５７ｂ、上面５７ａ、下面７４ｂ及び上面７４からの反射光が同軸に揃う。したがって、コリメータ３８ａから１つの低コヒーレンス光を照射することよって基準片５７及び基準片７４から必要な反射光を得ることができる。その結果、コリメータの数を減らすことができ、もって、部材厚さ測定装置３３の構成を簡素化できる。
【０１２２】
また、上述した本実施の形態に係る消耗量測定方法では、低コヒーレンス光をフォーカスリング２５から上部電極板２７に向けて照射したが、コリメータ３８，３８ａを上部電極板２７に配置して低コヒーレンス光を上部電極板２７からフォーカスリング２５に向けて照射してもよい。
【０１２３】
また、本実施の形態に係る消耗量測定方法の変形例では、コリメータ３８から１つの低コヒーレンス光を照射することよってフォーカスリング及び上部電極板の消耗量の測定に必要な反射光を全て得ることができる。
【０１２４】
図１８は、本実施の形態に係る消耗量測定方法の変形例によって消耗量が測定されるフォーカスリング及び上部電極板の構成を概略的に示す断面図である。
【０１２５】
図１８において、フォーカスリング２５ｃ（第１の消耗部材）、上部電極板２７ｃ（第２の消耗部材）、基準片５７（第１の非消耗部材）及び基準片７４（第２の非消耗部材）は、フォーカスリング２５ｃの上面２５ａ（第１の消耗部材消耗面）、凹部６８の天井面６８ａ（第１の消耗部材非消耗面）、上部電極板２７ｃの下面２７ｂ（第２の消耗部材消耗面）、凹部８０の底面８０ａ（第２の消耗部材非消耗面）、基準片５７の下面５７ｂ（第１の非消耗部材非消耗面）及び上面５７ａ（第２の非消耗部材非消耗面）、並びに、基準片７４の下面７４ｂ（第３の非消耗部材非消耗面）及び上面７４ａ（第４の非消耗部材非消耗面）が互いに平行且つ同軸上に位置するように、配置されている。ここで、基準片５７はフォーカスリング２５ｃの凹部６８に締まり嵌めで挿入され、且つ基準片７４は上部電極板２７ｃの凹部８０に締まり嵌めで挿入される。
【０１２６】
本変形例では、コリメータ３８から上面２５ａ、天井面６８ａ、下面２７ｂ、底面８０ａ、下面５７ｂ、上面５７ａ、下面７４ｂ及び上面７４ａに対して垂直に低コヒーレンス光を照射する。ここで、上面２５ａ、天井面６８ａ、下面２７ｂ、底面８０ａ、下面５７ｂ、上面５７ａ、下面７４ｂ及び上面７４ａが互いに平行なので、これらの面からの低コヒーレンス光の反射光は同軸に揃い、コリメータ３８によって受光される。
【０１２７】
このとき、各面からの反射光と参照ミラー４２からの反射光５４との干渉波形を観測すると、図１９に示すように、参照ミラー移動距離が増加するにつれて下面５７ｂからの反射光及び反射光５４の干渉波形６９、上面５７ａからの反射光及び反射光５４の干渉波形７０、天井面６８ａからの反射光及び反射光５４の干渉波形７１、上面２５ａからの反射光及び反射光５４の干渉波形７２、下面２７ｂからの反射光及び反射光５４の干渉波形８９、底面８０ａからの反射光及び反射光５４の干渉波形９０、下面７４ｂからの反射光及び反射光５４の干渉波形９１、及び上面７４ａからの反射光及び反射光５４の干渉波形９２が順に検出される。
【０１２８】
ここで、干渉波形６９及び干渉波形７０の位置の差Ｅは、基準片５７内光路長に対応し、干渉波形７１及び干渉波形７２の位置の差Ｄは、フォーカスリング２５ｃ内光路長に対応し、干渉波形７０及び干渉波形７１の位置の差Ｇは、フォーカスリング２５ｃの凹部６８における基準片５７との隙間の厚さＬに対応し、干渉波形８９及び干渉波形９０の位置の差Ｈは、上部電極板２７ｃ内光路長に対応し、干渉波形９１及び干渉波形９２の位置の差Ｉは、基準片７４内光路長に対応し、干渉波形９０及び干渉波形９１の位置の差Ｋは、上部電極板２７ｃの凹部８０における基準片７４との隙間の厚さＬ１に対応する。
【０１２９】
フォーカスリング２５ｃ及び上部電極板２７ｃが消耗すると、消耗面である上面２５ａの位置及び下面２７ｂの位置が変化し、フォーカスリング２５ｃ内光路長及び上部電極板２７ｃ内光路長が短くなる。その結果、干渉波形７２が干渉波形７１へ近づき干渉波形７２ａへ移行するとともに、干渉波形８９が干渉波形９０へ近づき干渉波形８９ａへ移行する。干渉波形７２及び干渉波形７２ａの位置の差Ｆは、上面２５ａの位置変化量、すなわち、フォーカスリング２５ｃの消耗量に対応し、干渉波形８９及び干渉波形８９ａの位置の差Ｊは、下面２７ｂの位置変化量、すなわち、上部電極板２７ｃの消耗量に対応する。
【０１３０】
ところで、本変形例においても干渉波形７２及び干渉波形７２ａの位置の差Ｆ、並びに干渉波形８９及び干渉波形８９ａの位置の差Ｊからフォーカスリング２５ｃや上部電極板２７ｃの熱膨張による影響を除去する必要があるため、本変形例では、上述した第２の実施の形態に係る消耗量測定方法及び第３の実施の形態に係る消耗量測定方法の変形例と同様に、フォーカスリング２５ｃ内光路長（第１の光路長）及び基準片５７内光路長（第３の光路長）の比率、並びに、上部電極板２７ｃ内光路長（第２の光路長）及び基準片７４内光路長（第４の光路長）の比率を利用する。
【０１３１】
具体的には、フォーカスリング２５ｃ内光路長ＬＡ及び基準片５７内光路長ＬＢの比率は上記式（Ｄ）で示すことができ、また、上部電極板２７ｃ内光路長ＬＣ及び基準片７４内光路長ＬＤの比率は上記式（Ｊ）で示すことができる。したがって、上記第２の実施の形態と同様に、フォーカスリング２５ｃの消耗量δは上記式（Ｆ）（δ＝ｄＡ０−ｄＢ０（ＬＡ／ＬＢ））で示すことができ、また、上記第３の実施の形態に係る消耗量測定方法の変形例と同様に、上部電極板２７ｃの消耗量δ１は上記式（Ｌ）（δ１＝ｄＣ０−ｄＤ０（ＬＣ／ＬＤ））で示すことができる。
【０１３２】
その結果、フォーカスリング２５ｃの初期厚さｄＡ０及び基準片５７の初期厚さｄＢ０を測定し、任意の温度において、フォーカスリング２５ｃ内光路長ＬＡ及び基準片５７内光路長ＬＢを測定するだけでフォーカスリング２５ｃの消耗量δを算出することができるとともに、上部電極板２７ｃの初期厚さｄＣ０及び基準片７４の初期厚さｄＤ０を測定し、任意の温度において、上部電極板２７ｃ内光路長ＬＣ及び基準片７４内光路長ＬＤを測定するだけで上部電極板２７ｃの消耗量δ１を算出することができる。
【０１３３】
上述した本実施の形態に係る消耗量測定方法の変形例では、上面２５ａ、天井面６８ａ、下面２７ｂ、底面８０ａ、下面５７ｂ、上面５７ａ、下面７４ｂ及び上面７４ａが互いに平行且つ同軸上に位置するので、フォーカスリング２５ｃ、上部電極板２７ｃ、基準片５７及び基準片７４からの反射光が同軸に揃う。したがって、コリメータ３８から１つの低コヒーレンス光を照射することよって必要な反射光を全て得ることができる。その結果、コリメータの数を減らすことができ、もって、部材厚さ測定装置３３の構成を簡素化できる。
【０１３４】
上述した各実施の形態に係る消耗量測定方法は、フォーカスリングや上部電極板等の部材の消耗量の測定だけでなく、時間の経過とともに厚さが変化する部材、例えば、混合された成分が揮発して厚さが変化する部材の厚さ変化代の測定にも適用することができる。
【０１３５】
また、上述した各実施の形態に係る消耗量測定方法を実行する基板処理装置がプラズマエッチング処理を施す基板は、半導体デバイス用のウエハに限られず、ＬＣＤ（Liquid Crystal Display）等を含むＦＰＤ（Flat Panel Display）等に用いる各種基板や、フォトマスク、ＣＤ基板、プリント基板等であってもよい。
【０１３６】
以上、本発明について、上記各実施の形態を用いて説明したが、本発明は上記各実施の形態に限定されるものではない。
【符号の説明】
【０１３７】
１０  基板処理装置
２５，２５ｃ  フォーカスリング
２５ａ，２７ａ，５７ａ，７４ａ  上面
２５ｂ，２７ｂ，５７ｂ，７４ｂ  下面
２７，２７ｃ  上部電極板
３３  部材厚さ測定装置
３８，３８ａ〜３８ｇ  コリメータ
５７，７４  基準片
６８ａ  天井面
８０ａ  底面
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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