(57)【要約】【課題】測定器のずれ量を高い精度で求める測定器を提供する。【解決手段】測定器は、ベース基板と、複数のセンサ電極と、高周波発振器１７１と、Ｃ／Ｖ変換回路１７２と、Ａ／Ｄ変換器１７３と、スイッチ機構１９０とを備える。複数のＣ／Ｖ変換回路１７２は、各々が複数のセンサ電極のうち対応のセンサ電極における電圧振幅を、静電容量を表す電圧信号に変換する。スイッチ機構１９０は、第１状態と第２状態との間で切り替わることが可能である。第１状態では、複数のセンサ電極がそれぞれ複数のＣ／Ｖ変換回路１７２に電気的に接続される。第２状態では、複数の電極対１０５が、それぞれ複数のＣ／Ｖ変換回路１７２のうち異なるＣ／Ｖ変換回路１７２に電気的に接続される。複数の電極対１０５は、複数のセンサ電極のうち周方向に隣り合う２つのセンサ電極をそれぞれ含む。【選択図】図８
2019160913.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
円盤状のベース基板と、
前記ベース基板の周縁に沿って周方向に配列された複数のセンサ電極と、
前記複数のセンサ電極に高周波信号を与えるように設けられた高周波発振器と、
各々が前記複数のセンサ電極のうち対応のセンサ電極における電圧振幅を、静電容量を表す電圧信号に変換する複数のＣ／Ｖ変換回路と、
前記複数のＣ／Ｖ変換回路の各々から出力される前記電圧信号をデジタル値に変換するＡ／Ｄ変換器と、
前記複数のセンサ電極がそれぞれ、前記複数のＣ／Ｖ変換回路に電気的に接続された第１状態と、各々が前記複数のセンサ電極のうち前記周方向に隣り合う２つの前記センサ電極を含む複数の電極対がそれぞれ、前記複数のＣ／Ｖ変換回路のうち異なるＣ／Ｖ変換回路に電気的に接続された第２状態との間で切り替わることが可能なスイッチ機構と、
を備える、測定器。
【請求項２】
前記複数の電極対の各々に含まれる前記２つの隣り合うセンサ電極の組合せが変更可能である、請求項１に記載の測定器。
【請求項３】
搬送装置によって搬送された請求項１に記載の測定器のずれ量を求める方法であって、
該搬送装置は、搬送位置データに基づきフォーカスリングによって囲まれた領域内に被加工物を搬送する装置であり、
該ずれ量は、前記領域の中心位置に対する、該領域内に配置された前記測定器の中心位置のずれ量であり、
該方法は、
前記搬送位置データによって特定される前記領域内の位置に、前記搬送装置を用いて前記測定器を搬送するステップと、
前記第１状態において前記複数のＣ／Ｖ変換回路の各々から出力される前記電圧信号から形成される前記デジタル値を含む複数のデジタル値を、複数の第１の測定値として算出するステップと、
較正された搬送位置データを用いて前記測定器の位置を調整するステップであって、前記較正された搬送位置データは、前記複数の第１の測定値から求められた前記領域の中心位置に対する前記測定器の中心位置のずれ量を用いて前記搬送位置データを較正することにより得られる、該ステップと、
前記測定器の位置が調整された後に、複数の第２の測定値から前記領域の中心位置に対する前記測定器の中心位置のずれ量を導出するステップであり、該複数の第２の測定値は、前記第２状態において前記異なるＣ／Ｖ変換回路の各々から出力される前記電圧信号から形成される前記デジタル値を含む複数のデジタル値である、該ステップと、を備える、方法。
【請求項４】
前記測定器では、前記複数の電極対の各々に含まれる前記２つの隣り合うセンサ電極の組合せが変更可能である、請求項３に記載の方法。
【請求項５】
前記測定器の位置を調整する前記ステップと前記複数の第２の測定値から前記ずれ量を導出する前記ステップとの間に、前記第１状態において前記複数のＣ／Ｖ変換回路の各々から出力される前記電圧信号から形成される前記デジタル値を含む複数のデジタル値を、複数の第３の測定値として算出するステップを更に備え、
前記複数の第２の測定値から前記ずれ量を導出する前記ステップでは、前記複数の電極対のいずれかは、前記複数の第３の測定値に基づいて、前記領域内に配置された前記測定器の中心位置と前記領域の中心位置とを結ぶ直線の延長線を挟んで隣り合う２つの前記センサ電極を含む、請求項４に記載の方法。
【請求項６】
前記複数の第２の測定値から導出された前記ずれ量を用いて較正された搬送位置データを用いて前記測定器の位置を再調整するステップを更に備える、請求項３〜５のいずれか一項に記載の方法。
【請求項７】
前記測定器の位置が再調整された後に、前記第２状態において前記異なるＣ／Ｖ変換回路の各々から出力される前記電圧信号から形成される前記デジタル値を含む複数のデジタル値を複数の第４の測定値として、該複数の第４の測定値から前記領域の中心位置に対する前記測定器の中心位置のずれ量を導出するステップと、更に備える、請求項３〜６のいずれか一項に記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明の実施形態は、測定器及び測定器のずれ量を求める方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
半導体デバイスといった電子デバイスの製造においては、円盤状の被加工物を処理する処理システムが用いられている。処理システムは、被加工物を搬送するための搬送装置、及び、被加工物を処理するための処理装置を有している。処理装置は、一般的に、チャンバ本体、及び、当該チャンバ本体内に設けられた載置台を有している。載置台は、その上に載置された被加工物を支持するよう構成されている。搬送装置は、載置台上に被加工物を搬送するよう構成されている。
【０００３】
処理装置における被加工物の処理においては、載置台上における被加工物の位置が重要である。したがって、載置台上における被加工物の位置が所定位置からずれている場合には、搬送装置を調整する必要がある。
【０００４】
搬送装置を調整する技術としては、特許文献１に記載された技術が知られている。特許文献１に記載された技術では、被加工物と同様の円盤形状を有し、静電容量測定のための電極を有する測定器が利用されている。特許文献１に記載された技術では、測定器が搬送装置によって載置台上に搬送される。載置台上における電極の位置に依存する静電容量の測定値が取得され、当該測定値に基づいて被加工物の搬送位置を修正するよう搬送装置が調整される。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２０１７−３５５７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
上述した測定器は、電極とこれに対面する対象物との間の静電容量の測定値を取得する。静電容量は電極と対象物との間の距離に反比例するので、電極と対象物との間の距離が大きくなるにつれて、取得される測定値が小さくなり、感度が低下する。感度低下を抑制するために、電極の面積を大きく設計することが考えられる。しかし、電極の面積を大きくすると、電極と対象物との間の距離が小さいときに、測定値が大きくなり過ぎて適切な測定が行えない可能性がある。そこで、電極と対象物との間の距離に依らず、適切に静電容量の測定値を取得できることが望まれる。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
一態様においては、測定器が提供される。測定器は、ベース基板と、複数のセンサ電極と、高周波発振器と、Ｃ／Ｖ変換回路と、Ａ／Ｄ変換器と、スイッチ機構とを備える。ベース基板は、円盤状をなす。複数のセンサ電極は、ベース基板の周縁に沿って周方向に配列されている。高周波発振器は、複数のセンサ電極に高周波信号を与えるように設けられている。複数のＣ／Ｖ変換回路は、各々が複数のセンサ電極のうち対応のセンサ電極における電圧振幅を、静電容量を表す電圧信号に変換する。Ａ／Ｄ変換器は、複数のＣ／Ｖ変換回路の各々から出力される電圧信号をデジタル値に変換する。スイッチ機構は、第１状態と第２状態との間で切り替わることが可能である。第１状態では、複数のセンサ電極がそれぞれ、複数のＣ／Ｖ変換回路に電気的に接続される。第２状態では、複数の電極対がそれぞれ、複数のＣ／Ｖ変換回路のうち異なるＣ／Ｖ変換回路に電気的に接続される。複数の電極対は、複数のセンサ電極のうち周方向に隣り合う２つのセンサ電極をそれぞれ含む。
【０００８】
一態様では、複数のセンサ電極とＣ／Ｖ変換回路との接続を第１状態と第２状態とに切り換えることができる。これにより、センサ電極と対象物との間の距離が小さい場合には、複数のセンサ電極とＣ／Ｖ変換回路との接続を第１状態に設定することによって測定値の過度の上昇を抑制することができる。また、センサ電極と対象物との間の距離が大きい場合には、複数のセンサ電極とＣ／Ｖ変換回路との接続を第２状態に設定する。第２状態では、電極対を構成する２つのセンサ電極が１つのＣ／Ｖ変換回路に接続されている。電極対を構成することにより、実質的にセンサ電極の面積を増大することができ、センサ感度を増大できる。このように、スイッチ機構が第１状態と第２状態との間で切り換わることができるので、電極と対象物との間の距離に依らず、適切に静電容量の測定値を取得できる。
【０００９】
複数の電極対の各々に含まれる２つの隣り合うセンサ電極の組合せは変更可能であってもよい。この構成では、一のセンサ電極と電極対をなす他のセンサ電極を選択する際に、周方向一方側に隣り合うセンサ電極と他方側に隣り合うセンサ電極のうちの、より適切なセンサ電極を選択することができる。
【００１０】
また、一態様においては搬送装置によって搬送された上記測定器のずれ量を求める方法が提供される。搬送装置は、搬送位置データに基づきフォーカスリングによって囲まれた領域内に被加工物を搬送する装置である。ずれ量は、フォーカスリングによって囲まれた領域の中心位置に対する、該領域内に配置された測定器の中心位置のずれ量である。該方法は、搬送位置データによって特定される領域内の位置に、搬送装置を用いて測定器を搬送するステップと、第１状態において複数のＣ／Ｖ変換回路の各々から出力される電圧信号から形成されるデジタル値を含む複数のデジタル値を、複数の第１の測定値として算出するステップと、較正された搬送位置データを用いて測定器の位置を調整するステップであって、較正された搬送位置データは、複数の第１の測定値から求められた領域の中心位置に対する測定器の中心位置のずれ量を用いて搬送位置データを較正することにより得られる、該ステップと、測定器の位置が調整された後に、複数の第２の測定値から領域の中心位置に対する測定器の中心位置のずれ量を導出するステップであり、該複数の第２の測定値は、第２状態において異なるＣ／Ｖ変換回路の各々から出力される電圧信号から形成されるデジタル値を含む複数のデジタル値である、該ステップと、を備える。
【００１１】
上記方法では、センサ電極とフォーカスリングとの距離を反映した測定値が算出される。まず、第１状態で第１の測定値が取得されるので、仮にフォーカスリングと各センサ電極との間の距離が小さい場合であっても、測定値の過度の上昇を抑制できる。第１の測定値に基づいてフォーカスリング内における測定器の位置が調整された後に、よりセンサ感度の高い第２状態で第２の測定値が取得される。これにより、測定器の中心位置のずれ量を高精度で求めることができる。
【００１２】
方法は、測定器の位置を調整するステップと複数の第２の測定値からずれ量を導出するステップとの間に、第１状態において複数のＣ／Ｖ変換回路の各々から出力される電圧信号から形成されるデジタル値を含む複数のデジタル値を、複数の第３の測定値として算出するステップを更に備えてもよい。複数の第２の測定値からずれ量を導出するステップでは、複数の電極対のいずれかは、複数の第３の測定値に基づいて、領域内に配置された測定器の中心位置と領域の中心位置とを結ぶ直線の延長線を挟んで隣り合う２つのセンサ電極を含む。この延長線を挟んで隣り合う２つのセンサ電極を含むように電極対を構成することによって、フォーカスリングに対して測定器が最も近付いている位置と最も離れている位置とにおけるずれ量を高精度に求めることができる。
【００１３】
上記方法は、複数の第２の測定値から導出されたずれ量を用いて較正された搬送位置データを用いて測定器の位置を再調整するステップを更に備えてもよい。この構成では、高精度で求められたずれ量に基づいて測定器の位置が再調整されるので、ずれ量をより低減することができる。
【００１４】
上記方法は、測定器の位置が再調整された後に、第２状態において異なるＣ／Ｖ変換回路の各々から出力される電圧信号から形成されるデジタル値を含む複数のデジタル値を複数の第４の測定値として、該複数の第４の測定値から領域の中心位置に対する測定器の中心位置のずれ量を導出するステップを更に備えてもよい。この構成では、再調整後の測定器のずれ量を高精度で求めることができる。
【発明の効果】
【００１５】
以上説明したように、電極と対象物との間の距離に依らず、適切に静電容量の測定値を取得できる。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】処理システムを例示する図である。
【図２】アライナを例示する斜視図である。
【図３】プラズマ処理装置の一例を示す図である。
【図４】測定器を上面側から見て示す平面図である。
【図５】センサチップの一例を示す斜視図である。
【図６】図５のＶＩ−ＶＩ線に沿ってとった断面図である。
【図７】測定器の回路基板の構成を例示する図である。
【図８】測定器の回路基板の構成を例示する図である。
【図９】フォーカスリングと測定器との位置関係を模式的に示す図である。
【図１０】フォーカスリングと測定器との位置関係を模式的に示す図である。
【図１１】測定器を用いてずれ量を求める方法の一実施形態を示す流れ図である。
【発明を実施するための形態】
【００１７】
以下、図面を参照して種々の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。
【００１８】
図１は、処理システムを例示する図である。処理システム１は、台２ａ〜２ｄ、容器４ａ〜４ｄ、ローダモジュールＬＭ、アライナＡＮ、ロードロックモジュールＬＬ１，ＬＬ２、プロセスモジュールＰＭ１〜ＰＭ６、トランスファーモジュールＴＦ、及び、制御部ＭＣを備えている。なお、台２ａ〜２ｄの個数、容器４ａ〜４ｄの個数、ロードロックモジュールＬＬ１，ＬＬ２の個数、及び、プロセスモジュールＰＭ１〜ＰＭ６の個数は限定されるものではなく、一以上の任意の個数であり得る。
【００１９】
台２ａ〜２ｄは、ローダモジュールＬＭの一縁に沿って配列されている。容器４ａ〜４ｄはそれぞれ、台２ａ〜２ｄ上に搭載されている。容器４ａ〜４ｄの各々は、例えば、ＦＯＵＰ（Ｆｒｏｎｔ  Ｏｐｅｎｉｎｇ  Ｕｎｉｆｉｅｄ  Ｐｏｄ）と称される容器である。容器４ａ〜４ｄのそれぞれは、被加工物Ｗを収容するように構成されている。被加工物Ｗは、ウエハのように略円盤形状を有する。
【００２０】
ローダモジュールＬＭは、大気圧状態の搬送空間をその内部に画成するチャンバ壁を有している。この搬送空間内には搬送装置ＴＵ１が設けられている。搬送装置ＴＵ１は、例えば、多関節ロボットであり、制御部ＭＣによって制御される。搬送装置ＴＵ１は、容器４ａ〜４ｄとアライナＡＮとの間、アライナＡＮとロードロックモジュールＬＬ１〜ＬＬ２の間、ロードロックモジュールＬＬ１〜ＬＬ２と容器４ａ〜４ｄの間で被加工物Ｗを搬送するように構成されている。
【００２１】
アライナＡＮは、ローダモジュールＬＭと接続されている。アライナＡＮは、被加工物Ｗの位置の調整（位置の較正）を行うように構成されている。図２は、アライナを例示する斜視図である。アライナＡＮは、支持台６Ｔ、駆動装置６Ｄ、及び、センサ６Ｓを有している。支持台６Ｔは、鉛直方向に延びる軸線中心に回転可能な台であり、その上に被加工物Ｗを支持するように構成されている。支持台６Ｔは、駆動装置６Ｄによって回転される。駆動装置６Ｄは、制御部ＭＣによって制御される。駆動装置６Ｄからの動力により支持台６Ｔが回転すると、当該支持台６Ｔ上に載置された被加工物Ｗも回転するようになっている。
【００２２】
センサ６Ｓは、光学センサであり、被加工物Ｗが回転されている間、被加工物Ｗのエッジを検出する。センサ６Ｓは、エッジの検出結果から、基準角度位置に対する被加工物ＷのノッチＷＮ（或いは、別のマーカー）の角度位置のずれ量、及び、基準位置に対する被加工物Ｗの中心位置のずれ量を検出する。センサ６Ｓは、ノッチＷＮの角度位置のずれ量及び被加工物Ｗの中心位置のずれ量を制御部ＭＣに出力する。制御部ＭＣは、ノッチＷＮの角度位置のずれ量に基づき、ノッチＷＮの角度位置を基準角度位置に補正するための支持台６Ｔの回転量を算出する。制御部ＭＣは、この回転量の分だけ支持台６Ｔを回転させるよう、駆動装置６Ｄを制御する。これにより、ノッチＷＮの角度位置を基準角度位置に補正することができる。また、制御部ＭＣは、搬送装置ＴＵ１のエンドエフェクタ（ｅｎｄ  ｅｆｆｅｃｔｏｒ）上の所定位置に被加工物Ｗの中心位置が一致するよう、アライナＡＮから被加工物Ｗを受け取る際の搬送装置ＴＵ１のエンドエフェクタの位置を、被加工物Ｗの中心位置のずれ量に基づき、制御する。
【００２３】
図１に戻り、ロードロックモジュールＬＬ１及びロードロックモジュールＬＬ２の各々は、ローダモジュールＬＭとトランスファーモジュールＴＦとの間に設けられている。ロードロックモジュールＬＬ１及びロードロックモジュールＬＬ２の各々は、予備減圧室を提供している。
【００２４】
トランスファーモジュールＴＦは、ロードロックモジュールＬＬ１及びロードロックモジュールＬＬ２にゲートバルブを介して接続されている。トランスファーモジュールＴＦは、減圧可能な減圧室を提供している。この減圧室には、搬送装置ＴＵ２が設けられている。搬送装置ＴＵ２は、例えば、多関節ロボットであり、制御部ＭＣによって制御される。搬送装置ＴＵ２は、ロードロックモジュールＬＬ１〜ＬＬ２とプロセスモジュールＰＭ１〜ＰＭ６との間、及び、プロセスモジュールＰＭ１〜ＰＭ６のうち任意の２つのプロセスモジュール間において、被加工物Ｗを搬送するように構成されている。
【００２５】
プロセスモジュールＰＭ１〜ＰＭ６は、トランスファーモジュールＴＦにゲートバルブを介して接続されている。プロセスモジュールＰＭ１〜ＰＭ６の各々は、被加工物Ｗに対してプラズマ処理といった専用の処理を行うよう構成された処理装置である。
【００２６】
この処理システム１において被加工物Ｗの処理が行われる際の一連の動作は以下の通り例示される。ローダモジュールＬＭの搬送装置ＴＵ１が、容器４ａ〜４ｄの何れかから被加工物Ｗを取り出し、当該被加工物ＷをアライナＡＮに搬送する。次いで、搬送装置ＴＵ１は、その位置が調整された被加工物ＷをアライナＡＮから取り出して、当該被加工物ＷをロードロックモジュールＬＬ１及びロードロックモジュールＬＬ２のうち一方のロードロックモジュールに搬送する。次いで、一方のロードロックモジュールが、予備減圧室の圧力を所定の圧力に減圧する。次いで、トランスファーモジュールＴＦの搬送装置ＴＵ２が、一方のロードロックモジュールから被加工物Ｗを取り出し、当該被加工物ＷをプロセスモジュールＰＭ１〜ＰＭ６のうち何れかに搬送する。そして、プロセスモジュールＰＭ１〜ＰＭ６のうち一以上のプロセスモジュールが被加工物Ｗを処理する。そして、搬送装置ＴＵ２が、処理後の被加工物ＷをプロセスモジュールからロードロックモジュールＬＬ１及びロードロックモジュールＬＬ２のうち一方のロードロックモジュールに搬送する。次いで、搬送装置ＴＵ１が被加工物Ｗを一方のロードロックモジュールから容器４ａ〜４ｄの何れかに搬送する。
【００２７】
この処理システム１は、上述したように制御部ＭＣを備えている。制御部ＭＣは、プロセッサ、メモリといった記憶装置、表示装置、入出力装置、通信装置等を備えるコンピュータであり得る。上述した処理システム１の一連の動作は、記憶装置に記憶されたプログラムに従った制御部ＭＣによる処理システム１の各部の制御により、実現されるようになっている。
【００２８】
図３は、プロセスモジュールＰＭ１〜ＰＭ６の何れかとして採用され得るプラズマ処理装置の一例を示す図である。図３に示すプラズマ処理装置１０は、容量結合型プラズマエッチング装置である。プラズマ処理装置１０は、略円筒形状のチャンバ本体１２を備えている。チャンバ本体１２は、例えば、アルミニウムから形成されており、その内壁面には、陽極酸化処理が施され得る。このチャンバ本体１２は保安接地されている。
【００２９】
チャンバ本体１２の底部上には、略円筒形状の支持部１４が設けられている。支持部１４は、例えば、絶縁材料から構成されている。支持部１４は、チャンバ本体１２内に設けられており、チャンバ本体１２の底部から上方に延在している。また、チャンバ本体１２によって提供されるチャンバＳ内には、ステージＳＴが設けられている。ステージＳＴは、支持部１４によって支持されている。
【００３０】
ステージＳＴは、下部電極ＬＥ及び静電チャックＥＳＣを有している。下部電極ＬＥは、第１プレート１８ａ及び第２プレート１８ｂを含んでいる。第１プレート１８ａ及び第２プレート１８ｂは、例えばアルミニウムといった金属から構成されており、略円盤形状をなしている。第２プレート１８ｂは、第１プレート１８ａ上に設けられており、第１プレート１８ａに電気的に接続されている。
【００３１】
第２プレート１８ｂ上には、静電チャックＥＳＣが設けられている。静電チャックＥＳＣは、導電膜である電極を一対の絶縁層又は絶縁シート間に配置した構造を有しており、略円盤形状を有している。静電チャックＥＳＣの電極には、直流電源２２がスイッチ２３を介して電気的に接続されている。この静電チャックＥＳＣは、直流電源２２からの直流電圧により生じたクーロン力等の静電力により被加工物Ｗを吸着する。これにより、静電チャックＥＳＣは、被加工物Ｗを保持することができる。
【００３２】
第２プレート１８ｂの周縁部上には、フォーカスリングＦＲが設けられている。このフォーカスリングＦＲは、被加工物Ｗのエッジ及び静電チャックＥＳＣを囲むように設けられている。フォーカスリングＦＲは、第１部分Ｐ１及び第２部分Ｐ２を有している（図６参照）。第１部分Ｐ１及び第２部分Ｐ２は環状板形状を有している。第２部分Ｐ２は、第１部分Ｐ１上に設けられている。第２部分Ｐ２の内縁Ｐ２ｉは第１部分Ｐ１の内縁Ｐ１ｉの直径よりも大きい直径を有している。被加工物Ｗは、そのエッジ領域が、フォーカスリングＦＲの第１部分Ｐ１上に位置するように、静電チャックＥＳＣ上に載置される。このフォーカスリングＦＲは、シリコン、炭化ケイ素、酸化シリコンといった種々の材料のうち何れかから形成され得る。
【００３３】
第２プレート１８ｂの内部には、冷媒流路２４が設けられている。冷媒流路２４は、温調機構を構成している。冷媒流路２４には、チャンバ本体１２の外部に設けられたチラーユニットから配管２６ａを介して冷媒が供給される。冷媒流路２４に供給された冷媒は、配管２６ｂを介してチラーユニットに戻される。このように、冷媒流路２４とチラーユニットとの間では、冷媒が循環される。この冷媒の温度を制御することにより、静電チャックＥＳＣによって支持された被加工物Ｗの温度が制御される。
【００３４】
ステージＳＴには、当該ステージＳＴを貫通する複数（例えば、三つ）の貫通孔２５が形成されている。これら、複数の貫通孔２５には、複数本（例えば、３本）のリフトピン２５ａがそれぞれ挿入されている。なお、図３においては、一本のリフトピン２５ａが挿入された一つの貫通孔２５が描かれている。
【００３５】
また、プラズマ処理装置１０には、ガス供給ライン２８が設けられている。ガス供給ライン２８は、伝熱ガス供給機構からの伝熱ガス、例えばＨｅガスを、静電チャックＥＳＣの上面と被加工物Ｗの裏面との間に供給する。
【００３６】
また、プラズマ処理装置１０は、上部電極３０を備えている。上部電極３０は、ステージＳＴの上方において、当該ステージＳＴと対向配置されている。上部電極３０は、絶縁性遮蔽部材３２を介して、チャンバ本体１２の上部に支持されている。上部電極３０は、天板３４及び支持体３６を含み得る。天板３４はチャンバＳに面しており、当該天板３４には複数のガス吐出孔３４ａが設けられている。この天板３４は、シリコン又は石英から形成され得る。或いは、天板３４は、アルミニウム製の母材の表面に酸化イットリウムといった耐プラズマ性の膜を形成することによって構成され得る。
【００３７】
支持体３６は、天板３４を着脱自在に支持するものであり、例えばアルミニウムといった導電性材料から構成され得る。この支持体３６は、水冷構造を有し得る。支持体３６の内部には、ガス拡散室３６ａが設けられている。このガス拡散室３６ａからは、ガス吐出孔３４ａに連通する複数のガス通流孔３６ｂが下方に延びている。また、支持体３６には、ガス拡散室３６ａに処理ガスを導くガス導入口３６ｃが形成されており、このガス導入口３６ｃには、ガス供給管３８が接続されている。
【００３８】
ガス供給管３８には、バルブ群４２及び流量制御器群４４を介して、ガスソース群４０が接続されている。ガスソース群４０は、複数種のガス用の複数のガスソースを含んでいる。バルブ群４２は複数のバルブを含んでおり、流量制御器群４４はマスフローコントローラといった複数の流量制御器を含んでいる。ガスソース群４０の複数のガスソースはそれぞれ、バルブ群４２の対応のバルブ及び流量制御器群４４の対応の流量制御器を介して、ガス供給管３８に接続されている。
【００３９】
また、プラズマ処理装置１０では、チャンバ本体１２の内壁に沿ってデポシールド４６が着脱自在に設けられている。デポシールド４６は、支持部１４の外周にも設けられている。デポシールド４６は、チャンバ本体１２にエッチング副生物（デポ）が付着することを防止するものであり、アルミニウム材に酸化イットリウム等のセラミックスを被覆することにより構成され得る。
【００４０】
チャンバ本体１２の底部側、且つ、支持部１４とチャンバ本体１２の側壁との間には排気プレート４８が設けられている。排気プレート４８は、例えば、アルミニウム材に酸化イットリウム等のセラミックスを被覆することにより構成され得る。排気プレート４８には、その板厚方向に貫通する複数の孔が形成されている。この排気プレート４８の下方、且つ、チャンバ本体１２には、排気口１２ｅが設けられている。排気口１２ｅには、排気管５２を介して排気装置５０が接続されている。排気装置５０は、圧力調整弁及びターボ分子ポンプなどの真空ポンプを有しており、チャンバ本体１２内の空間を所望の真空度まで減圧することができる。また、チャンバ本体１２の側壁には被加工物Ｗの搬入出口１２ｇが設けられており、この搬入出口１２ｇはゲートバルブ５４により開閉可能となっている。
【００４１】
また、プラズマ処理装置１０は、第１の高周波電源６２及び第２の高周波電源６４を更に備えている。第１の高周波電源６２は、プラズマ生成用の第１の高周波を発生する電源であり、例えば、２７〜１００ＭＨｚの周波数を有する高周波を発生する。第１の高周波電源６２は、整合器６６を介して上部電極３０に接続されている。整合器６６は、第１の高周波電源６２の出力インピーダンスと負荷側（上部電極３０側）の入力インピーダンスを整合させるための回路を有している。なお、第１の高周波電源６２は、整合器６６を介して下部電極ＬＥに接続されていてもよい。
【００４２】
第２の高周波電源６４は、被加工物Ｗにイオンを引き込むための第２の高周波を発生する電源であり、例えば、４００ｋＨｚ〜１３．５６ＭＨｚの範囲内の周波数の高周波を発生する。第２の高周波電源６４は、整合器６８を介して下部電極ＬＥに接続されている。整合器６８は、第２の高周波電源６４の出力インピーダンスと負荷側（下部電極ＬＥ側）の入力インピーダンスを整合させるための回路を有している。
【００４３】
このプラズマ処理装置１０では、複数のガスソースのうち選択された一以上のガスソースからのガスがチャンバＳに供給される。また、チャンバＳの圧力が排気装置５０によって所定の圧力に設定される。さらに、第１の高周波電源６２からの第１の高周波によってチャンバＳ内のガスが励起される。これにより、プラズマが生成される。そして、発生した活性種によって被加工物Ｗが処理される。なお、必要に応じて、第２の高周波電源６４の第２の高周波に基づくバイアスにより、被加工物Ｗにイオンが引き込まれてもよい。
【００４４】
以下、測定器について説明する。図４は、測定器を上面側から見て示す平面図である。図４に示す測定器１００は、上側部分１０２ｂ及び下側部分１０２ａを有するベース基板１０２を備えている。ベース基板１０２は、例えば、シリコンから形成されており、被加工物Ｗの形状と同様の形状、即ち略円盤形状を有している。ベース基板１０２の直径は、被加工物Ｗの直径と同様の直径であり、例えば、３００ｍｍである。測定器１００の形状及び寸法は、このベース基板１０２の形状及び寸法によって規定される。したがって、測定器１００は、被加工物Ｗの形状と同様の形状を有し、且つ、被加工物Ｗの寸法と同様の寸法を有する。また、ベース基板１０２のエッジには、ノッチ１０２Ｎ（或いは、別のマーカー）が形成されている。
【００４５】
ベース基板１０２の上側部分１０２ｂには、複数のセンサチップ１０４Ａ〜１０４Ｈが設けられている。複数のセンサチップ１０４Ａ〜１０４Ｈは、ベース基板１０２のエッジに沿って、例えば当該エッジの全周において等間隔に、配列されている。すなわち、センサチップ１０４Ａとセンサチップ１０４Ｅとは中心軸線ＡＸ１００を中心として対象の位置に配置されている。センサチップ１０４Ｂとセンサチップ１０４Ｆとは中心軸線ＡＸ１００を中心として対象の位置に配置されている。センサチップ１０４Ｃとセンサチップ１０４Ｇとは中心軸線ＡＸ１００を中心として対象の位置に配置されている。センサチップ１０４Ｄとセンサチップ１０４Ｈとは中心軸線ＡＸ１００を中心として対象の位置に配置されている。
【００４６】
ベース基板１０２の上側部分１０２ｂの上面は、凹部１０２ｒを提供している。凹部１０２ｒは、中央領域１０２ｃ及び複数の放射領域１０２ｈを含んでいる。中央領域１０２ｃは、中心軸線ＡＸ１００と交差する領域である。中心軸線ＡＸ１００は、ベース基板１０２の中心を板厚方向に通過する軸線である。中央領域１０２ｃには、回路基板１０６が設けられている。複数の放射領域１０２ｈは、中央領域１０２ｃから複数のセンサチップ１０４Ａ〜１０４Ｈのそれぞれが配置されている領域に向かって、中心軸線ＡＸ１００に対して放射方向に延在している。複数の放射領域１０２ｈには、複数のセンサチップ１０４Ａ〜１０４Ｈを、回路基板１０６に電気的に接続するための配線群１０８Ａ〜１０８Ｈが設けられている。
【００４７】
図５は、一実施形態に係るセンサチップの斜視図である。図６は、図５のＶＩ−ＶＩ線に沿ったとった断面図である。図５〜図６に示すセンサチップ１０４は、測定器１００の複数のセンサチップ１０４Ａ〜１０４Ｈとして利用されるセンサチップである。なお、以下の説明では、ＸＹＺ直交座標系を適宜参照する。Ｘ方向は、センサチップ１０４の前方向を示しており、Ｙ方向は、Ｘ方向に直交する一方向であってセンサチップ１０４の幅方向を示しており、Ｚ方向は、Ｘ方向及びＹ方向に直交する方向であってセンサチップ１０４の上方向を示している。図６には、センサチップ１０４と共にフォーカスリングＦＲが示されている。
【００４８】
センサチップ１０４は、電極１４１、ガード電極１４２、センサ電極１４３、基板部１４４及び絶縁領域１４７を有している。
【００４９】
基板部１４４は、例えばホウケイ酸ガラスまたは石英から形成されている。基板部１４４は、上面１４４ａ、下面１４４ｂ、及び前側端面１４４ｃを有している。ガード電極１４２は、基板部１４４の下面１４４ｂの下方に設けられており、Ｘ方向及びＹ方向に延在している。また、電極１４１は、絶縁領域１４７を介してガード電極１４２の下方に設けられており、Ｘ方向及びＹ方向に延在している。絶縁領域１４７は、例えば、ＳｉＯ２、ＳｉＮ、Ａｌ２Ｏ３、又は、ポリイミドから形成されている。
【００５０】
基板部１４４の前側端面１４４ｃは、段状に形成されている。前側端面１４４ｃの下側部分１４４ｄは、当該前側端面１４４ｃの上側部分１４４ｕよりもフォーカスリングＦＲの側に向けて突出している。センサ電極１４３は、前側端面１４４ｃの上側部分１４４ｕに沿って延在している。一実施形態では、前側端面１４４ｃの上側部分１４４ｕ及び下側部分１４４ｄは、それぞれに所定の曲率をもった曲面となっている。即ち、前側端面１４４ｃの上側部分１４４ｕは、当該上側部分１４４ｕの任意の位置で一定の曲率をしており、当該上側部分１４４ｕの曲率は、測定器１００の中心軸線ＡＸ１００と前側端面１４４ｃの上側部分１４４ｕとの間の距離の逆数である。また、前側端面１４４ｃの下側部分１４４ｄは、当該下側部分１４４ｄの任意の位置で一定の曲率をしており、当該下側部分１４４ｄの曲率は、測定器１００の中心軸線ＡＸ１００と前側端面１４４ｃの下側部分１４４ｄとの間の距離の逆数である。
【００５１】
センサ電極１４３は、前側端面１４４ｃの上側部分１４４ｕに沿って設けられている。一実施形態では、このセンサ電極１４３の前面１４３ｆも曲面になっている。即ち、センサ電極１４３の前面１４３ｆは、当該前面１４３ｆの任意の位置で一定の曲率を有しており、当該曲率は、測定器１００の中心軸線ＡＸ１００と前面１４３ｆとの間の距離の逆数である。
【００５２】
このセンサチップ１０４を測定器１００のセンサとして用いる場合には、後述のように電極１４１が配線１８１に接続され、ガード電極１４２が配線１８２に接続され、センサ電極１４３が配線１８３に接続される。
【００５３】
センサチップ１０４においては、センサ電極１４３が、電極１４１及びガード電極１４２によって、センサチップ１０４の下方に対して遮蔽されている。したがって、このセンサチップ１０４によれば、特定方向、即ち、センサ電極１４３の前面１４３ｆが向いている方向（Ｘ方向）に高い指向性をもって静電容量を測定することが可能となる。
【００５４】
以下、回路基板１０６の構成について説明する。図７及び図８は、測定器の回路基板の構成を例示する図である。なお、図７は後述するシングルモードによる接続状態を示し、図８はデュアルモードによる接続状態を示す。図示すように、回路基板１０６は、高周波発振器１７１、複数のＣ／Ｖ変換回路１７２Ａ〜１７２Ｈ、スイッチ機構１９０、Ａ／Ｄ変換器１７３、プロセッサ（演算部）１７４、記憶装置１７５、通信装置１７６、及び、電源１７７を有している。
【００５５】
複数のセンサチップ１０４Ａ〜１０４Ｈの各々は、複数の配線群１０８Ａ〜１０８Ｈのうち対応の配線群を介して回路基板１０６に接続されている。また、複数のセンサチップ１０４Ａ〜１０４Ｈの各々は、対応の配線群に含まれる幾つかの配線を介して、複数のＣ／Ｖ変換回路１７２Ａ〜１７２Ｈのうち対応のＣ／Ｖ変換回路に接続されている。以下、複数のセンサチップ１０４Ａ〜１０４Ｈの各々と同構成の一つのセンサチップ１０４、複数の配線群１０８Ａ〜１０８Ｈの各々と同構成の一つの配線群１０８、複数のＣ／Ｖ変換回路１７２Ａ〜１７２Ｈの各々と同構成の一つのＣ／Ｖ変換回路１７２、及び、スイッチ機構１９０について説明する。
【００５６】
配線群１０８は、配線１８１〜１８３を含んでいる。配線１８１の一端は、電極１４１に接続されたパッド１５１に接続されている。この配線１８１は、回路基板１０６のグランドＧに接続されたグランド電位線ＧＬに接続されている。なお、配線１８１は、グランド電位線ＧＬにスイッチＳＷＧを介して接続されていてもよい。また、配線１８２の一端は、ガード電極１４２に接続されたパッド１５２に接続されており、配線１８２の他端はＣ／Ｖ変換回路１７２に接続されている。また、配線１８３の一端は、センサ電極１４３に接続されたパッド１５３に接続されており、配線１８３の他端はＣ／Ｖ変換回路１７２に接続されている。
【００５７】
高周波発振器１７１は、バッテリーといった電源１７７に接続されており、当該電源１７７からの電力を受けて高周波信号を発生するよう構成されている。なお、電源１７７は、プロセッサ１７４、記憶装置１７５、及び、通信装置１７６にも接続されている。高周波発振器１７１は、複数の出力線を有している。高周波発振器１７１は、発生した高周波信号を複数の出力線を介して、配線１８２及び配線１８３に与えるようになっている。したがって、高周波発振器１７１は、センサチップ１０４のガード電極１４２及びセンサ電極１４３に電気的に接続されており、当該高周波発振器１７１からの高周波信号は、ガード電極１４２及びセンサ電極１４３に与えられるようになっている。
【００５８】
Ｃ／Ｖ変換回路１７２の入力には配線１８２及び配線１８３が接続されている。即ち、Ｃ／Ｖ変換回路１７２の入力には、センサチップ１０４のガード電極１４２及びセンサ電極１４３が接続されている。Ｃ／Ｖ変換回路１７２は、その入力における電位差に応じた振幅を有する電圧信号を生成し、当該電圧信号を出力するよう構成されている。なお、Ｃ／Ｖ変換回路１７２に接続されたセンサ電極の静電容量が大きいほど、当該Ｃ／Ｖ変換回路１７２が出力する電圧信号の電圧の大きさは大きくなる。
【００５９】
スイッチ機構１９０は、複数のセンサ電極１４３による測定モードをシングルモード（第１状態）とデュアルモード（第２状態）とのいずれかに切り換え可能である。シングルモードは、複数のセンサ電極１４３がそれぞれ対応のＣ／Ｖ変換回路１７２と電気的に接続された状態である（図７参照）。デュアルモードでは、各々が複数のセンサ電極１４３のうち周方向に隣り合う２つのセンサ電極１４３を含む複数の電極対１０５が構成される（図８参照）。デュアルモードは、複数の電極対１０５が２つのセンサ電極１４３にそれぞれ対応する２つのＣ／Ｖ変換回路１７２のうちの一方と電気的に接続された状態である。すなわち、第２状態では、複数の電極対１０５が、それぞれ複数のＣ／Ｖ変換回路１７２のうち異なるＣ／Ｖ変換回路１７２に電気的に接続される。
【００６０】
一実施形態において、周方向に隣り合う２つのセンサチップ１０４に接続された２本の配線１８３は、互いに接続されて一方のセンサチップ１０４に対応のＣ／Ｖ変換回路１７２に入力される。この２本の配線１８３の接続点１８６と２つのパッド１５３との間には、スイッチ機構１９０を構成するスイッチ１９３がそれぞれ配置されている。また、周方向に隣り合う２つのセンサチップ１０４に接続された２本の配線１８２は、互いに接続されて一方のセンサチップ１０４に対応のＣ／Ｖ変換回路１７２に入力される。この２本の配線１８２の接続点１８５と２つのパッド１５２との間には、スイッチ機構１９０を構成するスイッチ１９２がそれぞれ配置されている。スイッチ１９２，１９３は、配線が接続された状態と切断された状態とに切り替え可能な機構を有している。スイッチ１９２，１９３は、例えばトランジスタのような電子式のスイッチであってよい。また、スイッチ１９２，１９３は、機械式のスイッチであってもよい。
【００６１】
センサチップ１０４Ａ及びセンサチップ１０４Ｂを例にとると、図７に示すシングルモードでは、センサチップ１０４ＡとＣ／Ｖ変換回路１７２Ａとが接続され、センサチップ１０４ＢとＣ／Ｖ変換回路１７２Ａとが切断され、センサチップ１０４ＢとＣ／Ｖ変換回路１７２Ｂとが接続されるように各スイッチ１９２，１９３が制御されている。また、図８に示すデュアルモードでは、センサチップ１０４ＡとＣ／Ｖ変換回路１７２Ａとが接続され、センサチップ１０４ＢとＣ／Ｖ変換回路１７２Ａとが接続され、センサチップ１０４ＢとＣ／Ｖ変換回路１７２Ｂとが切断されるように各スイッチ１９２，１９３が制御されている。この制御では、センサチップ１０４Ａとセンサチップ１０４Ｂとの組合せによって電極対１０５が構成されている。センサチップ１０４ＡとＣ／Ｖ変換回路１７２Ａとを接続する配線、及び、センサチップ１０４ＢとＣ／Ｖ変換回路１７２Ａとを接続する配線とは、センサチップ１０４Ａ及びセンサチップ１０４Ｂにおけるそれぞれの電圧振幅の同期がとれるように設計される。例えば、２つの配線のインピーダンスが揃うように設計されてもよい。センサチップ１０４Ａ及びセンサチップ１０４Ｂが電極対１０５を構成するデュアルモードでは、センサチップ１０４Ｃ及びセンサチップ１０４Ｄ、センサチップ１０４Ｅ及びセンサチップ１０４Ｆ、並びに、センサチップ１０４Ｇ及びセンサチップ１０４Ｈがそれぞれ電極対１０５を構成する。
【００６２】
また、一実施形態では、スイッチ１９２，１９３の切換によって、複数の電極対１０５の各々に含まれる２つの隣り合うセンサ電極１４３の組合せが変更可能である。すなわち、他のデュアルモードでは、センサチップ１０４Ａ及びセンサチップ１０４Ｈ、センサチップ１０４Ｂ及びセンサチップ１０４Ｃ、センサチップ１０４Ｄ及びセンサチップ１０４Ｅ、並びに、センサチップ１０４Ｆ及びセンサチップ１０４Ｇがそれぞれ電極対１０５を構成してもよい。
【００６３】
Ａ／Ｄ変換器１７３の入力には、Ｃ／Ｖ変換回路１７２の出力が接続している。また、Ａ／Ｄ変換器１７３は、プロセッサ１７４に接続している。Ａ／Ｄ変換器１７３は、プロセッサ１７４からの制御信号によって制御され、Ｃ／Ｖ変換回路１７２の出力信号（電圧信号）を、デジタル値に変換し、検出値としてプロセッサ１７４に出力する。シングルモードでは、それぞれのセンサチップ１０４が対応のＣ／Ｖ変換回路１７２に接続されている。そのため、Ａ／Ｄ変換器１７３は、それぞれのセンサチップ１０４ごとの検出値をプロセッサに出力する。デュアルモードでは、一の電極対１０５を構成する２つのセンサチップ１０４が一のＣ／Ｖ変換回路１７２に接続されている。そのため、Ａ／Ｄ変換器１７３は、電極対１０５を構成する２つのセンサチップ１０４の検出値の合成値をプロセッサ１７４に出力する。
【００６４】
プロセッサ１７４には記憶装置１７５が接続されている。記憶装置１７５は、揮発性メモリといった記憶装置であり、後述する測定データを記憶するよう構成されている。また、プロセッサ１７４には、別の記憶装置１７８が接続されている。記憶装置１７８は、不揮発性メモリといった記憶装置であり、プロセッサ１７４によって読み込まれて実行されるプログラムが記憶されている。
【００６５】
通信装置１７６は、任意の無線通信規格に準拠した通信装置である。例えば、通信装置１７６は、Ｂｌｕｅｔｏｏｔｈ（登録商標）に準拠している。通信装置１７６は、記憶装置１７５に記憶されている測定データを無線送信するように構成されている。
【００６６】
プロセッサ１７４は、上述したプログラムを実行することにより、測定器１００の各部を制御するように構成されている。例えば、プロセッサ１７４は、ガード電極１４２及びセンサ電極１４３に対する高周波発振器１７１からの高周波信号の供給、記憶装置１７５に対する電源１７７からの電力供給、通信装置１７６に対する電源１７７からの電力供給等を制御するようになっている。さらに、プロセッサ１７４は、上述したプログラムを実行することにより、Ａ／Ｄ変換器１７３から入力された検出値に基づいて、センサチップ１０４の測定値を取得する。また、センサチップは、上述したプログラムを実行することにより、スイッチの切換を制御するようになっている。
【００６７】
測定器１００では、測定器１００がフォーカスリングＦＲによって囲まれた領域に配置されている状態において、複数のセンサ電極１４３及びガード電極１４２はフォーカスリングＦＲの内縁と対面する。これらセンサ電極１４３の信号とガード電極１４２の信号との電位差に基づいて生成される測定値は、複数のセンサ電極１４３それぞれとフォーカスリングとの間の距離を反映する静電容量を表している。なお、静電容量Ｃは、Ｃ＝εＳ／ｄで表される。εはセンサ電極１４３の前面１４３ｆとフォーカスリングＦＲの内縁との間の媒質の誘電率であり、Ｓはセンサ電極１４３の前面１４３ｆの面積であり、ｄはセンサ電極１４３の前面１４３ｆとフォーカスリングＦＲの内縁との間の距離と見なすことができる。したがって、測定器１００によれば、被加工物Ｗを模した当該測定器１００とフォーカスリングＦＲとの相対的な位置関係を反映する測定データが得られる。例えば、測定器１００によって取得される複数の測定値は、センサ電極１４３の前面１４３ｆとフォーカスリングＦＲの内縁との間の距離が大きくなるほど、小さくなる。
【００６８】
以下、フォーカスリングＦＲによって囲まれた領域の中心位置（中心軸線ＡＸＦ）に対する、該領域内に配置された測定器１００の中心位置（中心軸線ＡＸ１００）のずれ量を求める方法について説明する。
【００６９】
まず、シングルモードにおける測定器１００の中心位置のずれ量の求め方について説明する。ずれ量は、フォーカスリングによって囲まれた領域の中心位置に対する、該領域内に配置された測定器１００の中心位置のずれ量である。
【００７０】
図９は、フォーカスリングＦＲとフォーカスリングＦＲの内側に配置された測定器１００との位置関係を模式的に示す。図９では、フォーカスリングＦＲの内周と測定器１００のエッジとが示されている。また、図９では、フォーカスリングＦＲの中心位置を原点とするＸ軸及びＹ軸による直交座標系と、測定器１００の中心位置を原点とするＸ’軸及びＹ’軸による直交座標系とが示されている。図示例では、Ｙ’軸がセンサチップ１０４Ａ、１０４Ｅ、及び中心位置を通るように設定されている。また、Ｘ’軸がセンサチップ１０４Ｃ、１０４Ｇ、及び中心位置を通るように設定されている。なお、以下に示す方法では、センサチップ１０４Ａ、１０４Ｅに基づいてＹ軸方向における測定器１００の中心位置のずれ量ΔＹを算出し、センサチップ１０４Ｃ、１０４Ｇに基づいてＸ軸方向における測定器１００の中心位置のずれ量ΔＸを算出する。そのため、図９では、他のセンサチップ１０４Ｂ，１０４Ｄ，１０４Ｆ，１０４Ｈは示されていない。なお、Ｘ軸方向及びＹ軸方向の設定を変更することによって、他のセンサチップ１０４Ｂ，１０４Ｄ，１０４Ｆ，１０４Ｈに基づいて測定器１００の中心位置のずれ量を算出することができる。
【００７１】
以下、ΔＸ及びΔＹの導出方法について説明する。本実施形態では、センサチップ１０４Ａとセンサチップ１０４Ｅとにおいて、複数のセンサ電極１４３からフォーカスリングＦＲの内周面までのそれぞれの最短の距離の和が一定の値となる。また、センサチップ１０４Ｃとセンサチップ１０４Ｇとにおいて、複数のセンサ電極１４３からフォーカスリングＦＲの内周面までのそれぞれの最短の距離の和が一定の値となる。図示例では、フォーカスリングＦＲの内径Ｄｆは３０２ｍｍであり、測定器１００の外径Ｄｗは３００ｍｍである。この場合、センサチップ１０４ＡからフォーカスリングＦＲの内周までの最短距離をＧＡ、センサチップ１０４ＣからフォーカスリングＦＲの内周までの最短距離をＧＣ、センサチップ１０４ＥからフォーカスリングＦＲの内周までの最短距離をＧＥ、センサチップ１０４ＧからフォーカスリングＦＲの内周までの最短距離をＧＧ、とすると、以下の式（１）、（２）が成立する。
ＧＡ＋ＧＥ＝Ｄｆ−Ｄｗ＝２．００ｍｍ    ・・・（１）
ＧＣ＋ＧＧ＝Ｄｆ−Ｄｗ＝２．００ｍｍ    ・・・（２）
【００７２】
センサチップ１０４Ａによる測定値（静電容量）をＣＡ、センサチップ１０４Ｃによる測定値をＣＣ、センサチップ１０４Ｅによる測定値をＣＥ、センサチップ１０４Ｇによる測定値をＣＧ、とすると、ＧＡ＝ａ／ＣＡ、ＧＣ＝ａ／ＣＣ、ＧＥ＝ａ／ＣＥ、ＧＧ＝ａ／ＣＧが成立する。すなわち、上式は下式（３）、（４）のように変換される。
（ａ／ＣＡ）＋（ａ／ＣＥ）＝２．００ｍｍ    ・・・（３）
（ａ／ＣＣ）＋（ａ／ＣＧ）＝２．００ｍｍ    ・・・（４）
【００７３】
ΔＸ及びΔＹを導出する場合、まず、測定値ＣＡ，ＣＣ，ＣＥ，ＣＧを取得する。これらの測定値ＣＡ，ＣＣ，ＣＥ，ＣＧを上式（３）、（４）に代入することによって、定数ａを求めることができる。そして、定数ａとそれぞれの測定値ＣＡ，ＣＣ，ＣＥ，ＣＧとによって、ＧＡ，ＧＣ，ＧＥ，ＧＧが導出される。
【００７４】
ΔＹは、Ｙ２とＹ１との差の１／２として規定できるので、以下の式（５）のように距離ＧＡ、ＧＥからΔＹが求まる。
ΔＹ＝（ＧＥ−ＧＡ）／２    ・・・（５）
【００７５】
同様にΔＸは、Ｘ２とＸ１との差の１／２として規定できるので、以下の式（６）ように距離ＧＣ、ＧＤからΔＸが求まる。
ΔＸ＝（ＧＧ−ＧＣ）／２    ・・・（６）
【００７６】
以上のように、フォーカスリングＦＲの中心位置とフォーカスリングＦＲの内側に配置された測定器１００の中心軸線ＡＸ１００とのずれ量をＸ軸に沿った方向のずれ量ΔＸと、Ｙ軸に沿った方向のずれ量ΔＹとして算出することができる。
【００７７】
続いて、デュアルモードにおける測定器１００の中心位置のずれ量の求め方について説明する。図１０は、フォーカスリングＦＲとフォーカスリングＦＲの内側に配置された測定器１００との位置関係を模式的に示す。図１０では、フォーカスリングＦＲの内周と測定器１００のエッジとが示されている。また、図１０では、フォーカスリングＦＲの中心位置を原点とするＸ軸及びＹ軸による直交座標系と、測定器１００の中心位置を原点とするＸ’軸及びＹ’軸による直交座標系とが示されている。
【００７８】
図示例では、センサチップ１０４Ａ及び１０４Ｂ、センサチップ１０４Ｃ及び１０４Ｄ、センサチップ１０４Ｅ及び１０４Ｆ、並びに、センサチップ１０４Ｇ及び１０４Ｈがそれぞれ電極対１０５を構成している。そのため、Ｙ’軸がセンサチップ１０４Ａ及び１０４Ｂの周方向の中間点１１４Ａ、センサチップ１０４Ｅ及び１０４Ｆの周方向の中間点１１４Ｅ、並びに中心位置を通るように設定されている。また、Ｘ’軸がセンサチップ１０４Ｃ及び１０４Ｄの周方向の中間点１１４Ｃ、センサチップ１０４Ｇ及び１０４Ｈの周方向の中間点１１４Ｇ、並びに中心位置を通るように設定されている。
【００７９】
以下、デュアルモードにおけるΔＸ及びΔＹの導出方法について説明する。便宜上、センサチップ１０４Ａ，１０４Ｂによって電極対１０５Ａが構成され、センサチップ１０４Ｃ，１０４Ｄによって電極対１０５Ｃが構成され、センサチップ１０４Ｅ，１０４Ｆによって電極対１０５Ｅが構成され、センサチップ１０４Ｇ，１０４Ｈによって電極対１０５Ｇが構成されるものとする。
【００８０】
本実施形態では、電極対１０５Ａと電極対１０５Ｅとにおいて、各中間点からフォーカスリングＦＲの内周面までのそれぞれの最短の距離の和が一定の値となる。また、電極対１０５Ｃと電極対１０５Ｇとにおいて、各中間点からフォーカスリングＦＲの内周面までのそれぞれの最短の距離の和が一定の値となる。図示例では、フォーカスリングＦＲの内径Ｄｆは３０２ｍｍであり、測定器１００の外径Ｄｗは３００ｍｍである。この場合、電極対１０５Ａの中間点からフォーカスリングＦＲの内周までの最短距離をＧＡ、電極対１０５Ｃの中間点からフォーカスリングＦＲの内周までの最短距離をＧＣ、電極対１０５Ｅの中間点からフォーカスリングＦＲの内周までの最短距離をＧＥ、電極対１０５Ｇの中間点からフォーカスリングＦＲの内周までの最短距離をＧＧ、とすると、以下の式（７）、（８）が成立する。
ＧＡ＋ＧＥ＝Ｄｆ−Ｄｗ＝２．００ｍｍ    ・・・（７）
ＧＣ＋ＧＧ＝Ｄｆ−Ｄｗ＝２．００ｍｍ    ・・・（８）
【００８１】
電極対１０５Ａによる測定値（静電容量）をＣＡ、電極対１０５Ｃによる測定値をＣＣ、電極対１０５Ｅによる測定値をＣＥ、電極対１０５Ｇによる測定値をＣＧ、とすると、ＧＡ＝ａ／ＣＡ、ＧＣ＝ａ／ＣＣ、ＧＥ＝ａ／ＣＥ、ＧＧ＝ａ／ＣＧが成立する。すなわち、上式は下式（９）、（１０）のように変換される。
（ａ／ＣＡ）＋（ａ／ＣＥ）＝２．００ｍｍ    ・・・（９）
（ａ／ＣＣ）＋（ａ／ＣＧ）＝２．００ｍｍ    ・・・（１０）
【００８２】
ΔＸ及びΔＹを導出する場合、まず、測定値ＣＡ，ＣＣ，ＣＥ，ＣＧを取得する。これらの測定値ＣＡ，ＣＣ，ＣＥ，ＣＧを上式（９）、（１０）に代入することによって、定数ａを求めることができる。そして、定数ａとそれぞれの測定値ＣＡ，ＣＣ，ＣＥ，ＣＧとによって、ＧＡ，ＧＣ，ＧＥ，ＧＧが導出される。
【００８３】
ΔＹは、Ｙ２とＹ１との差の１／２として規定できるので、以下の式（１１）のように距離ＧＡ、ＧＥからΔＹが求まる。
ΔＹ＝（ＧＥ−ＧＡ）／２    ・・・（１１）
【００８４】
同様にΔＸは、Ｘ２とＸ１との差の１／２として規定できるので、以下の式（１２）ように距離ＧＣ、ＧＤからΔＸが求まる。
ΔＸ＝（ＧＧ−ＧＣ）／２    ・・・（１２）
【００８５】
以上のように、フォーカスリングＦＲの中心位置とフォーカスリングＦＲの内側に配置された測定器１００の中心軸線ＡＸ１００とのずれ量をＸ軸に沿った方向のずれ量ΔＸと、Ｙ軸に沿った方向のずれ量ΔＹとして算出することができる。
【００８６】
以下、一実施形態における、測定器１００の中心位置のずれ量の求め方、すなわち、処理システム１における搬送位置データの誤差の求め方について説明する。なお、上述の通り、処理システム１における搬送装置ＴＵ２は、制御部ＭＣによって制御される。一実施形態では、搬送装置ＴＵ２は、制御部ＭＣから送信される搬送位置データに基づきフォーカスリングＦＲで囲まれた載置領域上に被加工物Ｗ及び測定器１００を搬送し得る。図１１は、測定器の中心位置のずれ量を求める方法の一例を示すフローチャートである。
【００８７】
図１１に示す方法では、まず、ステップＳＴ１が実行される。ステップＳＴ１では、搬送位置データによって特定される載置領域上の位置に、搬送装置ＴＵ２によって測定器１００が搬送される。具体的には、搬送装置ＴＵ１が、ロードロックモジュールＬＬ１及びロードロックモジュールＬＬ２のうち一方のロードロックモジュールに測定器１００を搬送する。そして、搬送装置ＴＵ２が、搬送位置データに基づいて、一方のロードロックモジュールから、プロセスモジュールＰＭ１〜ＰＭ６のうち何れかに測定器１００を搬送し、当該測定器１００を静電チャックＥＳＣの載置領域上に載置する。搬送位置データは、フォーカスリングＦＲの中心位置に測定器１００の中心軸線ＡＸ１００の位置が一致するように予め定められた座標データである。
【００８８】
続くステップＳＴ２では、シングルモードによって測定器１００の中心位置のずれ量が測定される（粗精度測定）。具体的には、測定器１００は、スイッチ機構１９０がシングルモードに切り換えられた状態で、フォーカスリングＦＲとセンサチップ１０４Ａ〜１０４Ｈのそれぞれのセンサ電極１４３との間の静電容量の大きさに応じた複数のデジタル値（第１の測定値）を取得し、記憶装置１７５に記憶する。
【００８９】
続くステップＳＴ３では、導出された測定器１００の中心位置のずれ量を用いて測定器１００の位置が調整される（粗調整）。当該ステップでは、上述したシングルモードにおけるずれ量の求め方に基づいて、フォーカスリングＦＲの中心位置と測定器１００の中心位置とのずれ量が導出される。測定器１００の中心位置のずれ量は、例えば制御部ＭＣによって導出される。該ずれ量を除去するように搬送位置データが制御部ＭＣによって較正される。そして、較正された搬送位置データを用いて測定器１００の位置が調整される。一実施形態のステップＳＴ３では、まず、記憶装置１７５に記憶されている複数のデジタル値が制御部ＭＣに送信される。複数のデジタル値は、制御部ＭＣからの指令によって通信装置１７６から制御部ＭＣに送信されてもよく、或いは、回路基板１０６に設けられたタイマのカウントに基づくプロセッサ１７４の制御により、所定のタイミングで制御部ＭＣに送信されてもよい。続いて、制御部ＭＣが、受信した複数のデジタル値に基づき、測定器１００の搬送位置における測定器１００の中心位置のずれ量を導出する。測定器１００は、直前に測定器１００が搬送されていたプロセスモジュールと同じプロセスモジュールに再び搬送される。
【００９０】
続くステップＳＴ４では、シングルモードによって測定器１００の中心位置のずれ量が再び測定される（粗精度再測定）。具体的には、測定器１００は、スイッチ機構１９０がシングルモードに切り換えられた状態で、フォーカスリングＦＲとセンサチップ１０４Ａ〜１０４Ｈのそれぞれのセンサ電極１４３との間の静電容量の大きさに応じた複数のデジタル値（第３の測定値）を取得し、当該複数のデジタル値を記憶装置１７５に記憶する。そして、取得された測定値から、フォーカスリングＦＲの中心位置と測定器１００の中心位置とのずれ量が導出される。
【００９１】
続くステップＳＴ５では、ステップＳＴ４によって測定された測定器１００の中心位置のずれ量の確認が行われる（測定結果確認）。一例として、ステップＳＴ５では、フォーカスリングＦＲの中心位置と測定器１００の中心位置とのずれ量が所定の閾値以下であることが確認される。例えば、所定の閾値は、スイッチ機構１９０がデュアルモードに切り換えられたときに、測定値が大きくなり過ぎることなく適切に測定できる条件下における測定器１００の中心位置のずれ量に相当する。
【００９２】
続くステップＳＴ６では、デュアルモードによって測定器１００の中心位置のずれ量が測定される（高精度測定）。具体的には、測定器１００は、スイッチ機構１９０がデュアルモードに切り換えられた状態で、フォーカスリングＦＲとセンサチップ１０４Ａ〜１０４Ｈによって構成される電極対１０５との間の静電容量の大きさに応じた複数のデジタル値（第２の測定値）を取得し、当該複数のデジタル値を記憶装置１７５に記憶する。そして、取得された測定値から、フォーカスリングＦＲの中心位置と測定器１００の中心位置とのずれ量が導出される。
【００９３】
続くステップＳＴ７では、第２の測定値から導出された測定器１００の中心位置のずれ量を用いて領域上における測定器１００の位置が再調整される（微調整）。
【００９４】
続くステップＳＴ８では、デュアルモードによって測定器１００の中心位置のずれ量が再び測定される（高精度再測定）。すなわち、領域上における測定器１００の位置が再調整された後に、デュアルモードで取得されたデジタル値（第４の測定値）から、測定器１００の中心位置のずれ量を導出する。
【００９５】
続くステップＳＴ９では、ステップＳＴ８によって測定されたずれ量の確認が行われる（測定結果確認）。一例として、ステップＳＴ９では、測定器１００の中心位置のずれ量の大きさが搬送装置ＴＵ２の運用において許容される範囲内であることが確認される。なお、測定器１００の中心位置のずれ量の大きさが搬送装置ＴＵ２の運用において許容される範囲にない場合には、搬送位置データが較正されて再び搬送位置の調整がなされてよい。
【００９６】
以上説明した測定器１００において、複数のセンサ電極１４３における電圧振幅から取得される測定値は、センサ電極１４３と当該センサ電極１４３の前方に存在するフォーカスリングＦＲとの間の静電容量を表している。静電容量はセンサ電極１４３とフォーカスリングＦＲとの間の距離に反比例するので、センサ電極１４３とフォーカスリングＦＲとの間の距離が大きくなるにつれて、取得される測定値が小さくなり、センサの感度が低下する。この場合、センサ電極１４３の面積を大きく設計することが考えられる。しかし、センサ電極１４３の面積を大きくすると、センサ電極１４３とフォーカスリングＦＲとの間の距離が小さいときに、測定値が大きくなり過ぎて適切な測定が行えない可能性がある。
【００９７】
一態様では、複数のセンサ電極１４３とＣ／Ｖ変換回路１７２との接続をシングルモードとデュアルモードとに切り換えることができる。センサ電極１４３とフォーカスリングＦＲとの間の距離が小さい場合には、シングルモードとすることによって、測定値が大きくなり過ぎることを抑制することができる。また、センサ電極１４３とフォーカスリングＦＲとの間の距離が大きい場合には、デュアルモードとする。デュアルモードでは、２つのセンサ電極を１つのセンサとして利用することで、実質的にセンサ電極の面積を増大することができ、センサ感度を増大できる。スイッチ機構１９０によってシングルモードとデュアルモードとを切り換えることができるので、状況に応じて測定器１００の中心位置のずれ量を高い精度で求めることができる。
【００９８】
複数の電極対１０５の各々に含まれる２つの隣り合うセンサ電極１４３の組合せは変更可能であってもよい。この構成では、一のセンサ電極１４３と電極対１０５をなす他のセンサ電極１４３を選択する際に、周方向一方側に隣り合うセンサ電極１４３と他方側に隣り合うセンサ電極１４３のうちの、より適切なセンサ電極１４３を選択することができる。
【００９９】
また、上記方法では、ステップＳＴ６で取得された第２の測定値から導出された測定器１００の中心位置のずれ量を用いて領域上における測定器１００の位置を再調整する。この構成では、高精度で求められた測定器１００の中心位置のずれ量に基づいて測定器１００の位置が再調整されるので、測定器１００の中心位置がずれることをより低減することができる。
【０１００】
上記方法では、領域上における測定器１００の位置が再調整された後に、デュアルモードで取得された測定値から、測定器１００の中心位置のずれ量を導出するステップを備えている。この構成では、再調整後の測定器１００の中心位置のずれ量を高精度で求めることができる。
【０１０１】
以上、実施形態について説明してきたが、上述した実施形態に限定されることなく種々の変形態様を構成可能である。
【０１０２】
例えば、ステップＳＴ６では、ステップＳＴ４における測定値（第３の測定値）に基づいて、フォーカスリングＦＲ内に配置された測定器１００の中心位置とフォーカスリングＦＲ内の領域の中心位置とを結ぶ直線の延長線を挟んで隣り合う２つのセンサ電極１４３を含む電極対１０５が構成されてもよい。この延長線は、フォーカスリングＦＲに対して測定器１００が最も近付いている位置と最も離れている位置とを通っている。この延長線に隣り合う２つのセンサ電極１４３を含むように電極対１０５を構成することによって、フォーカスリングＦＲに対して測定器１００が最も近付いている位置と最も離れている位置とにおける測定値を高精度に求めることができる。ステップＳＴ６では、上記延長線の位置を導出する必要はなく、電極対を構成する２つのセンサ電極が、結果として上記延長線を挟んで隣り合っていればよい。なお、例えば図１０に示す例では、上記延長線は、センサチップ１０４Ａ及び１０４Ｈの間と、センサチップ１０４Ｄ及び１０４Ｅの間を通る。この場合は、センサチップ１０４Ａ及び１０４Ｈ、センサチップ１０４Ｂ及び１０４Ｃ、センサチップ１０４Ｄ及び１０４Ｅ、並びに、センサチップ１０４Ｆ及び１０４Ｇがそれぞれ電極対１０５を構成する。
【０１０３】
例えば、測定器に搭載されるセンサチップの数は、上記の実施形態に限定されない。センサチップの数は、シングルモードとデュアルモードとに切り替え可能であれば、任意の数であってよい。例えば、一軸方向における測定器１００の中心位置のずれ量のみを取得したい場合には、例えばセンサチップの数は４つであってもよい。
【符号の説明】
【０１０４】
１００…測定器、１０２…ベース基板、１０４…センサチップ、１４３…センサ電極、１０６…回路基板、１７１…高周波発振器、１７２…Ｃ／Ｖ変換回路、１７３…Ａ／Ｄ変換器、１９０…スイッチ機構、ＦＲ…フォーカスリング。
【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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