专利名称：消耗量测量方法
技术领域：
本发明涉及热膨胀的耗材的消耗量测量方法。
背景技术：
在使用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处理的基板处理装置中，配置在处理室内的构件被等离子体消耗。尤其，由于包围晶圆配置的、由与该晶圆相同的材料形成的聚焦环(focus ring)暴露在密度较高的等离子体中，消耗量大。 聚焦环消耗时，晶圆上的等离子体的分布发生变化，从而监视聚焦环的消耗量，当消耗量超过规定量时，需要更换聚焦环。以往，聚焦环的消耗量是将聚焦环从处理室内取出而在处理室外测量的，但为了将聚焦环从处理室内取出，需要使处理室内向大气开放，将被测量后的聚焦环放回处理室内之后，对处理室内抽真空需要时间，其结果，导致基板处理装置的运转率的大幅降低。因此，本申请人提出了如下的消耗量测量方法朝向处理室内的聚焦环的下表面照射低相干光来测量聚焦环的厚度，从被测量的厚度算出厚度的变化量，即，聚焦环的消耗量(例如，参照专利文献1)。在该方法中，基于从聚焦环的下表面反射的低相干光与参照光的干涉、及从聚焦环的上表面反射的低相干光与参照光的干涉，算出低相干光的沿厚度方向往返透过聚焦环的光路长度，从该光路长度算出聚焦环的厚度，进而测量出聚焦环的消耗量。使用该方法时，不用将聚焦环从处理室内取出就能测量该聚焦环的消耗量，从而能够防止基板处理装置的运转率的大幅降低。专利文献1日本特开2008-227063号公报但是，聚焦环由硅构成，该硅一般与温度相应地热膨胀，并且由于折射率变化，由于等离子处理而使聚焦环的温度上升时，低相干光的光路长度变长。因此，聚焦环的温度变化时，在使用低相干光的干涉的方法中，不能准确地测量聚焦环的消耗量。由此，在该方法中，只有在聚焦环的温度处于规定的温度的情况下，才能测量聚焦环的消耗量。例如，仅限于基板处理装置的空闲时，允许进行聚焦环的消耗量的测量。因此，存在能够测量聚焦环的消耗量的机会有限的问题。
发明内容
本发明的目的在于提供能够在所期望的时机测量耗材的消耗量的消耗量测量方法。为实现上述目的，技术方案1所述的消耗量测量方法是如下耗材的消耗量测量方法，该耗材具有相互平行的、暴露在使耗材消耗的环境中的耗材消耗面及暴露在不使上述耗材消耗的环境中的耗材非消耗面，该消耗量测量方法的特征在于，由与上述耗材相同的材料构成的非耗材具有相互平行的、暴露在不使该非耗材消耗的环境中的第1非耗材非消耗面及第2非耗材非消耗面，并将上述非耗材与上述耗材热耦合，与上述耗材消耗面及上述耗材非消耗面垂直地向上述耗材照射低相干光，接收来自上述耗材消耗面及上述耗材非消耗面的上述低相干光的反射光并计测上述低相干光的沿厚度方向在上述耗材内往返的第1光路长度，与上述第1非耗材非消耗面及上述第2非耗材非消耗面垂直地向上述非耗材照射低相干光，接收来自上述第1非耗材非消耗面及上述第2非耗材非消耗面的低相干光的反射光并计测上述低相干光的沿厚度方向在上述非耗材内往返的第2光路长度，基于上述第1光路长度与上述第2光路长度的比率，算出上述耗材的消耗量。技术方案2所述的消耗量测量方法根据技术方案1所述的消耗量测量方法，其特征在于，在将上述第1光路长度设为La、上述第2光路长度设为Lb、上述耗材的初始厚度设为cL、上述非耗材的初始厚度设为dTO、上述耗材的消耗量设为δ时，上述耗材的消耗量由 δ = dA0-dB0 X La/Lb 表不。技术方案3所述的消耗量测量方法根据技术方案1或2所述的消耗量测量方法， 其特征在于，分别向上述耗材及上述非耗材照射低相干光。技术方案4所述的消耗量测量方法根据技术方案1或2所述的消耗量测量方法， 其特征在于，以上述耗材消耗面、上述耗材非消耗面、上述第1非耗材非消耗面及上述第2 非耗材非消耗面相互平行且位于同一轴线上的方式，配置上述耗材及上述非耗材，与上述耗材消耗面、上述耗材非消耗面、上述第1非耗材非消耗面及上述第2非耗材非消耗面垂直地向上述耗材及上述非耗材照射低相干光。技术方案5所述的消耗量测量方法根据技术方案1至4中任一项所述的消耗量测量方法，其特征在于，上述耗材是配置在使用等离子体对基板实施处理的基板处理装置的处理室内的圆环状的聚焦环或圆板状的电极板。为实现上述目的，技术方案6所述的消耗量测量方法是如下的第1耗材和第2耗材的消耗量测量方法，该第1耗材具有相互平行的、暴露在使第1耗材消耗的环境中的第1 耗材消耗面及暴露在不使上述第1耗材消耗的环境中的第1耗材非消耗面，该第2耗材具有相互平行的、暴露在使第2耗材消耗的环境中的第2耗材消耗面及暴露在不使上述第2 耗材消耗的环境中的第2耗材非消耗面，该消耗量测量方法的特征在于，以上述第1耗材消耗面、上述第1耗材非消耗面、上述第2耗材消耗面及上述第2耗材非消耗面相互平行且位于同一轴线上的方式，配置上述第1耗材及上述第2耗材，由与上述第1耗材相同的材料构成的第1非耗材具有相互平行的、暴露在不使该第1非耗材消耗的环境中的第1非耗材非消耗面及第2非耗材非消耗面，并将上述第1非耗材与上述第1耗材热耦合，由与上述第2 耗材相同的材料构成的第2非耗材具有相互平行的、暴露在不使该第2非耗材消耗的环境中的第3非耗材非消耗面及第4非耗材非消耗面，并将上述第2非耗材与上述第2耗材热耦合，以上述第1非耗材非消耗面、上述第2非耗材非消耗面、上述第3非耗材非消耗面及上述第4非耗材非消耗面相互平行且位于同一轴线上的方式，配置上述第1非耗材及上述第2非耗材，与上述第1耗材消耗面、上述第1耗材非消耗面、上述第2耗材消耗面及上述第2耗材非消耗面垂直地向上述第1耗材及上述第2耗材照射低相干光，接收来自上述第 1耗材消耗面、上述第1耗材非消耗面、上述第2耗材消耗面及上述第2耗材非消耗面的上述低相干光的反射光，并计测上述低相干光的沿厚度方向在上述第1耗材内往返的第1光路长度、及上述低相干光的沿厚度方向在上述第2耗材内往返的第2光路长度，与上述第1 非耗材非消耗面、上述第2非耗材非消耗面、上述第3非耗材非消耗面及上述第4非耗材非
5消耗面垂直地向上述第1非耗材及上述第2非耗材照射低相干光，接收来自上述第1非耗材非消耗面、上述第2非耗材非消耗面、上述第3非耗材非消耗面及上述第4非耗材非消耗面的低相干光的反射光，并计测上述低相干光的沿厚度方向在上述第1非耗材内往返的第 3光路长度、及上述低相干光的沿厚度方向在上述第2非耗材内往返的第4光路长度，基于上述第1光路长度与上述第3光路长度的比率，算出上述第1耗材的消耗量，并且基于上述第2光路长度与上述第4光路长度的比率，算出上述第2耗材的消耗量。技术方案7所述的消耗量测量方法根据技术方案6记载的消耗量测量方法，其特征在于，在将上述第1光路长度设为La、上述第3光路长度设为Lb、上述第1耗材的初始厚度设为cL、上述第1非耗材的初始厚度设为、上述第1耗材的消耗量设为δ Α时，上述第 1耗材的消耗量由S A = dA0-dB0XLA/LB表示，并且上述第2光路长度设为L。、上述第4光路长度设为LD、上述第2耗材的初始厚度设为、上述第2非耗材的初始厚度设为dM、上述第 2耗材的消耗量设为Se时，上述第2耗材的消耗量由Sa = CU-CIm X L。/LD表示。技术方案8所述的消耗量测量方法根据技术方案6或7所述的消耗量测量方法， 其特征在于，分别向上述第1耗材及上述第2耗材的群组、以及上述第1非耗材及上述第2 非耗材的群组照射低相干光。技术方案9所述的消耗量测量方法根据技术方案6或7所述的消耗量测量方法， 其特征在于，以上述第1耗材消耗面、上述第1耗材非消耗面、上述第2耗材消耗面、上述第 2耗材非消耗面、上述第1非耗材非消耗面、上述第2非耗材非消耗面、上述第3非耗材非消耗面及上述第4非耗材非消耗面相互平行且位于同一轴线上的方式，配置上述第1耗材、 上述第2耗材、上述第1非耗材及上述第2非耗材，与上述第1耗材消耗面、上述第1耗材非消耗面、上述第2耗材消耗面、上述第2耗材非消耗面、上述第1非耗材非消耗面、上述第 2非耗材非消耗面、上述第3非耗材非消耗面及上述第4非耗材非消耗面垂直地向上述第1 耗材、上述第2耗材、上述第1非耗材及上述第2非耗材照射低相干光。技术方案10所述的消耗量测量方法根据技术方案6至9中任一项所述的消耗量测量方法，其特征在于，上述第1耗材及上述第2耗材是被配置在使用等离子体对基板实施处理的基板处理装置的处理室内的圆环状的聚焦环或圆板状的电极板。根据本发明的第1方式，由于非耗材由与耗材相同的材料构成，并与耗材热耦合， 所以非耗材的热膨胀率与耗材的热膨胀率相同，非耗材的温度与耗材的温度相同。因此，耗材中的低相干光的第1光路长度的由温度引起的延伸率与非耗材中的低相干光的第2光路长度的由温度引起的延伸率相同。其结果，通过使用第1光路长度与第2光路长度的比率， 在耗材的消耗量的测量中能够消除耗材的由温度带来的影响，进而能够在任意的温度下， 即，在所期望的时机测量耗材的消耗量。根据本发明的第2方式，由于第1非耗材由与第1耗材相同的材料构成，并与第1 耗材热耦合，所以第1非耗材的热膨胀率与第1耗材的热膨胀率相同，第1非耗材的温度与第1耗材的温度相同。因此，第1耗材中的低相干光的第1光路长度的由温度引起的延伸率与第1非耗材中的低相干光的第3光路长度的由温度引起的延伸率相同。另外，由于第 2非耗材由与第2耗材相同的材料构成，并与第2耗材热耦合，所以第2非耗材的热膨胀率与第2耗材的热膨胀率相同，第2非耗材的温度与第2耗材的温度相同。因此，第2耗材中的低相干光的第2光路长度的由温度引起的延伸率与第2非耗材中的低相干光的第4光路长度的由温度引起的延伸率相同。其结果，通过使用第1光路长度与第3光路长度的比率， 能够在第1耗材的消耗量的测量中消除第1耗材的温度的影响，并且通过使用第2光路长度与第4光路长度的比率，能够在第2耗材的消耗量的测量中消除第2耗材的由温度带来的影响。由此，能够在任意的温度下，即，在所期望的时机测量第1耗材的消耗量及第2耗材的消耗量。而且，根据本发明的第2方式，由于第1耗材消耗面、第1耗材非消耗面、第2耗材消耗面及第2耗材非消耗面相互平行且位于同一轴线上，所以来自第1耗材消耗面、第1耗材非消耗面、第2耗材消耗面及第2耗材非消耗面的反射光在同一轴线上，因此，照射一条低相干光就能得到来自第1耗材及第2耗材的所需的反射光。另外，由于第1非耗材非消耗面、第2非耗材非消耗面、第3非耗材非消耗面及第4非耗材非消耗面相互平行且位于同一轴线上，所以来自第1非耗材非消耗面、第2非耗材非消耗面、第3非耗材非消耗面及第4 非耗材非消耗面的反射光在同一轴线上。因此，照射一条低相干光就能得到来自第1非耗材及第2耗材的所需的反射光。其结果，能够减少低相干光的照射装置的数量，进而能够简化使用低相干光的消耗量测量装置的结构。
图1是概略地表示执行本发明的第1实施方式的消耗量测量方法的基板处理装置的结构的图。图2是概略地表示图1的基板处理装置所具有的构件厚度测量装置的结构的框图。图3是用于说明图2中的低相干光光学系统的厚度测量动作的图。图4是表示由图3中的PD检测的来自聚焦环的反射光和来自参考镜的反射光之间的干涉波形的图表，(A)表示聚焦环的消耗前所获得的干涉波形，(B)表示聚焦环的消耗后所获得的干涉波形。图5是概略地表示通过本实施方式的消耗量测量方法测量消耗量的聚焦环的结构的剖视图。图6是表示执行本实施方式的消耗量测量方法时得到的低相干光的干涉波形的图表。图7是表示通过本实施方式的消耗量测量方法测量多个测量位置的消耗量的构件厚度测量装置的变形例的大致结构的一部分的图，(A)表示第1变形例，(B)表示第2变形例，(C)表示第3变形例。图8是表示图1的基板处理装置中的准直器的配置的变形例的图，(A)表示第1变形例，⑶表示第2变形例，(C)表示第3变形例，⑶表示第4变形例，(E)表示第5变形例。图9是概略地表示通过本发明的第2实施方式的消耗量测量方法测量消耗量的聚焦环的结构的剖视图。图10是表示执行本实施方式的消耗量测量方法时得到的低相干光的干涉波形的图表。图11是表示通过本实施方式的基板清洗方法测量多个测量位置的消耗量的构件厚度测量装置的变形例的大致结构的一部分的图，(A)表示第1变形例，(B)表示第2变形例，(C)表示第3变形例，⑶表示第4变形例。图12是概略地表示通过本发明的第3实施方式的消耗量测量方法测量消耗量的上部电极板的结构的剖视图。图13是表示执行本实施方式的基板清洗方法时得到的低相干光的干涉波形的图表。图14是概略地表示通过本实施方式的消耗量测量方法的变形例测量消耗量的上部电极板的结构的剖视图。图15是表示执行本实施方式的消耗量测量方法的变形例时得到的低相干光的干涉波形的图表。图16是概略地表示通过本发明的第4实施方式的消耗量测量方法测量消耗量的聚焦环及上部电极板的结构的剖视图。图17是表示执行本实施方式的基板清洗方法时得到的低相干光的干涉波形的图表。图18是概略地表示通过本实施方式的消耗量测量方法的变形例测量消耗量的聚焦环及上部电极板的结构的剖视图。图19是表示执行本实施方式的消耗量测量方法的变形例时得到的低相干光的干涉波形的图表。
具体实施例方式
以下，参照
本发明的实施方式。首先，对执行本发明的第1实施方式的消耗量测量方法的基板处理装置进行说明。图1是概略地表示执行本实施方式的消耗量测量方法的基板处理装置的结构的图。本基板处理装置对作为基板的半导体器件用的晶圆(以下，简称为“晶圆”)实施等离子体蚀刻处理。在图1中，基板处理装置10具有用于收容例如直径300mm的晶圆W的腔室11，在该腔室11内配置有用于载置半导体器件用的晶圆W的圆柱状的基座12 (载置台)。在基板处理装置10中，由腔室11的内侧壁和基座12的侧面形成侧方排气路径13。在该侧方排气路径13的中段配置有排气板14。排气板14是具有大量贯通孔的板状构件，作为将腔室11内部分隔成上部和下部的隔板发挥作用。被排气板14分隔的腔室11内部的上部(以下，称为“处理室”)15中如后所述那样产生等离子体。另外，在腔室11内部的下部(以下，称为“排气室(歧管 (manifold))”) 16连接有用于排出腔室11内的气体的排气管17。排气板14捕捉或反射在处理室15中产生的等离子体而防止向歧管16泄漏。在排气管17 上连接有 TMP (Turbo Molecular Pump) ^ DP (Dry Pump)(都未图示)， 这些泵对腔室11内抽真空而进行减压。具体地，DP将腔室11内从大气压减压至中真空状态(例如，1. 3X IOPa(0. ITorr)以下)，TMP与DP协作地将腔室11内减压至比中真空状态低的压力即高真空状态(例如，1.3X10_3Pa(1.0X I(T5Torr)以下)。此外，腔室11内的压力通过APC阀(未图示)控制。在腔室11内的基座12上，经由第1匹配器19连接有第1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1高频电源18是将较低频率例如2MHz的离子引入用的高频电力施加到基座12，第2高频电源20是将较高频率例如60MHz的等离子体生成用的高频电力施加到基座12。由此，基座12作为电极发挥作用。另外，第1匹配器19 及第2匹配器21降低高频电力从基座12的反射而使高频电力向基座12施加的施加效率变得最大。基座12的上部呈小径的圆柱从大径的圆柱的顶端沿同心轴突出的形状，在该上部以包围小径的圆柱的方式形成有台阶。在小径的圆柱的顶端配置有内部具有静电电极板22的由陶瓷形成的静电吸盘23。在静电电极板22上连接有直流电源24，向静电电极板 22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”)产生负电位，在静电电极板22和晶圆W的背面之间产生电位差，通过由该电位差产生的库仑力或约翰逊·拉别克力，晶圆W被吸附保持在静电吸盘23。另外，在基座12的上部，以包围被吸附保持在静电吸盘23的晶圆W的方式，聚焦环25 (耗材)被载置在基座12的上部处的台阶。聚焦环25由硅(Si)构成。S卩，由于聚焦环25由半导电体构成，等离子体的分布域不仅在晶圆W之上还扩大到该聚焦环25之上，从而将晶圆W的周缘部之上的等离子体的密度维持在与该晶圆W的中央部上的等离子体的密度同等程度。由此，确保晶圆W的整个面上所施加的等离子蚀刻处理的均勻性。聚焦环25是圆环状的构件，具有暴露在处理室15内部的上表面25a(耗材消耗面)以及与基座12的台阶相对的下表面25b (耗材非消耗面)(参照后述的图5)。上表面 25a及下表面25b相互平行。在腔室11的顶部，与基座12相对地配置有簇射头26。簇射头26具有上部电极板27 (耗材)；能够拆装地吊在该上部电极板27上的冷却板28 ；覆盖该冷却板28的盖体 29。上部电极板27由具有沿厚度方向贯通的大量气孔30的圆板状构件构成，并由半导电体即硅形成。上部电极板27是圆板状的构件，具有与冷却板28相对的上表面27a(耗材非消耗面)；暴露在处理室15内部的下表面27b (耗材消耗面)(参照后述的图12)。上表面27a 及下表面27b相互平行。在冷却板28的内部设有缓冲室31，该缓冲室31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被导入处理室15内部，该被导入的处理气体被从第2高频电源20经由基座12向处理室15内部施加的等离子体生成用的高频电力激发成为等离子体。该等离子体中的离子被利用由第1高频电源18施加到基座12的离子引入用的高频电力朝向晶圆W引入，向该晶圆W实施等离子蚀刻处理。此时，等离子体中的离子也到达聚焦环25的上表面25a或上部电极板27的下表面27b，对该上表面25a或下表面27b进行溅射。其结果，聚焦环25或上部电极板27被消耗。在该基板处理装置10中，为了测量聚焦环25的消耗量，设置构件厚度测量装置。 图2是概略地表示图1的基板处理装置所具有的构件厚度测量装置的结构的框图。在图2中，构件厚度测量装置33具有低相干光光学系统34，向基板处理装置10中的聚焦环25照射低相干光且接收该低相干光的反射光；厚度算出装置35，基于该低相干光光学系统34所接收的反射光来算出聚焦环25的厚度。所谓低相干光是指，从一个光源照射的光被分成两束以上的光的情况下，随着向远方行进，该被分出的两条光的波列变得难以重合的(被分出的两束难以干涉)光，是可干涉距离(相干长度)短的光。低相干光光学系统34具有作为低相干光源的SLD (Super Luminescent Diode) 36 ；与该SLD36连接的作为2 X 2分束器发挥作用的光纤热粘接耦合器(以下，只称为“耦合器”)37 ；与该耦合器37连接的准直器38、39 ；与耦合器37连接的作为受光元件的光检测器(PD =Photo Detector) 40 ；分别连接各构成要素间的光纤41a、41b、41c、41d。SLD36是例如以最大输出1. 5mW照射中心波长为1. 55 μ m或1. 31 μ m的、相干长度为约50 μ m的低相干光。耦合器37将来自SLD36的低相干光分成两束，将该被分成的两束低相干光分别经由光纤41b、41c传送至准直器38、39。准直器38、39是将由耦合器37分出的低相干光(后述的测量光50及参照光51)与聚焦环25的下表面25b及后述的参考镜 42的反射面垂直地照射的准直器。另外，PD40由例如Ge光电二极管构成。低相干光光学系统34具有配置在准直器39的前方的参考镜42 ；通过伺服电动机43使参考镜42沿始于准直器39的低相干光的照射方向水平移动的参考镜驱动台44 ；驱动该参考镜驱动台44的伺服电动机43的电动机驱动器45 ；与PD40连接并使来自该PD40 的输出信号增幅的放大器46。参考镜42由具有反射面的三面直角棱镜或平面镜构成。准直器38以与聚焦环25的下表面25b相对的方式埋入基座12地配置，朝向聚焦环25的下表面25b照射由耦合器37分出的低相干光(后述的测量光50)，同时接收来自聚焦环25的低相干光的反射光(后述的反射光52b及反射光52a)并传送至PD40。准直器39朝向参考镜42照射由耦合器37分出的低相干光(后述的参照光51)， 同时接收来自参考镜42的低相干光的反射光(后述的反射光54)并传送至PD40。参考镜驱动台44使参考镜42沿图2所示的箭头方向A水平移动，即，使参考镜42 的反射面总是与来自准直器39的照射光垂直地水平移动。参考镜42沿箭头A的方向能够往返移动。此外，在图2中，为方便说明，来自准直器39的照射光和来自参考镜42的反射光相互不重合地分别以具有规定的方向角的方式被描绘，但这些光实际上不具有规定的方向角，而是相互重合的。上述准直器38或后述的激光干涉计48a也是同样的。厚度算出装置35具有控制厚度算出装置35整体的PC47 ；通过电动机驱动器45 控制用于使参考镜42移动的伺服电动机43的电动机控制器48 ；与来自激光干涉计48a的控制信号同步地进行数模转换的A/D转换器49。这里，A/D转换器49在参考镜42的距离被激光干涉计48a或线性标度尺(未图示)准确地计测的情况下，与由激光干涉计48a或线性标度尺计测的移动距离相应的控制信号同步地对经由低相干光光学系统34的放大器 46输入的PD40的输出信号进行A/D转换，由此，高精度地进行厚度计测。图3是用于说明图2中的低相干光光学系统的厚度测量动作的图。低相干光光学系统34是利用了作为基本构造具有迈克耳逊干涉计构造的低相干性干涉计的光学系统，如图3所示，从SLD36照射的低相干光通过作为分束器发挥作用的耦合器37分成测量光50和参照光51，测量光50朝向厚度测量的对象物即聚焦环25照射，参照光51朝向参考镜42照射。向聚焦环25照射的测量光50分别在聚焦环25的下表面25b及上表面25a反射，来自聚焦环25的下表面25b的反射光52b及来自聚焦环25的上表面25a的反射光52a以同一光路53入射到耦合器37。另外，向参考镜42照射的参照光51在反射面反射，来自该反射面的反射光54也入射到耦合器37。这里，如上上述，由于参考镜42沿参照光51的照射方向水平移动，所以低相干光光学系统34能够使参照光51及反射光54的光路长度变化。使参照光51及反射光54的光路长度变化而使测量光50及反射光52b的光路长度成为与参照光51及反射光54的光路长度相同时，反射光52b和反射光54发生干涉。另外，测量光50及反射光52a的光路长度成为与参照光51及反射光54的光路长度相同时， 反射光52a和反射光54发生干涉。这些干涉被PD40检测。PD40检测到干涉时输出信号。图4是表示由图3中的PD检测的来自聚焦环的反射光和来自参考镜的反射光之间的干涉波形的图表，(A)表示在聚焦环的消耗前所得到的干涉波形，(B)表示在聚焦环的消耗后所得到的干涉波形。此外，纵轴表示干涉强度，横轴表示参考镜42从规定基点水平移动的距离(以下，只称为“参考镜移动距离”)。如图4 (A)的图表所示，来自参考镜42的反射光54与来自聚焦环25的下表面25b 的反射光52b发生干涉时，例如，检测到以干涉位置A为中心的干涉波形55。另外，来自参考镜42的反射光54与来自聚焦环25的上表面25a的反射光52a发生干涉时，例如，检测到以干涉位置B为中心的干涉波形56。干涉位置A与到达下表面25b的测量光50及反射光52b的光路长度相对应，干涉位置B与到达上表面25a的测量光50及反射光52a的光路长度相对应，从而干涉位置A及干涉位置B之差D与低相干光(测量光50的一部分和反射光52a)的沿厚度方向在聚焦环25内往返的光路长度相对应。低相干光的沿厚度方向在聚焦环25内往返的光路长度与聚焦环25的厚度相对应，因此干涉位置A及干涉位置B之差 D与聚焦环25的厚度相对应。即，通过检测反射光54与反射光52b、以及反射光54与反射光52a的干涉波形，能够计测聚焦环25的厚度。这里，聚焦环25消耗时，聚焦环25的厚度发生变化，从而到达上表面25a的测量光50及反射光52a的光路长度发生变化，即，聚焦环25消耗时，聚焦环25的厚度发生变化， 反射光54和反射光52a的干涉位置B从图4(A)所示的干涉位置B发生变化。具体地说， 图4㈧所示的干涉位置B移动到图4(B)所示的干涉位置B’。因此，干涉位置A及干涉位置B之差D的变化量与聚焦环25的消耗量相当。构件厚度测量装置33基于干涉位置A及干涉位置B之差D的变化量算出聚焦环25的消耗量。图5是概略地表示通过本实施方式的消耗量测量方法测量消耗量的聚焦环的结构的剖视图。在图5中，聚焦环25具有基准片57。基准片57是由硅构成的板状的构件，比聚焦环25薄且小，具有相互平行的上表面57a (第1非耗材非消耗面)及下表面57b (第2非耗材非消耗面)。由于基准片57以过盈配合插入被穿设于聚焦环25的下表面25b上的凹部 58，所以与聚焦环25热耦合。在被插入凹部58的基准片57上，上表面57a暴露在凹部58 内部，下表面57b与基座12的台阶相对。在本实施方式的消耗量测量方法中，从准直器38与聚焦环25的上表面25a及下表面25b垂直地照射低相干光，并接收来自上表面25a及下表面25b的低相干光的反射光， 并且从通过未图示的耦合器与从光纤41b分支的光纤连接的准直器38a与基准片57的上
11表面57a及下表面57b垂直地照射低相干光，并接收来自上表面57a及下表面57b的低相干光的反射光。此时，观测来自各面的反射光和来自参考镜42的反射光54之间的干涉波形时，如图6所示，随着参考镜移动距离增加，来自下表面25b的反射光与反射光54的干涉波形55、 来自上表面25a的反射光与反射光54的干涉波形56、来自下表面57b的反射光与反射光 54的干涉波形59、和来自上表面57a的反射光与反射光54的干涉波形60被依次检测到。 这里，干涉波形55及干涉波形56的位置之差D如上所述那样与低相干光的沿厚度方向在聚焦环25内往返的光路长度相对应，并且与聚焦环25的厚度相对应。另外，干涉波形59 及干涉波形60的位置之差E与低相干光的沿厚度方向在基准片57内往返的光路长度相对应，并且与基准片57的厚度相对应。聚焦环25消耗时，只有消耗面即上表面25a的位置发生变化，到达上表面25a的测量光50的光路长度及来自上表面25a的反射光的光路长度变短。即，低相干光的沿厚度方向在聚焦环25内往返的光路长度变短。其结果，干涉波形56向干涉波形55接近，并向干涉波形56a迁移。干涉波形56及干涉波形56a的位置之差F与上表面25a的位置变化量即聚焦环25的消耗量相对应。然而，聚焦环25的温度发生变化而热膨胀时，聚焦环25的厚度发生变化，低相干光的沿厚度方向在聚焦环25内往返的光路长度就变化。因此，在测量聚焦环25的消耗量的情况下，需要从干涉波形56及干涉波形56a的位置之差F消除聚焦环25的热膨胀所产生的影响。本实施方式的消耗量测量方法是在与此对应地测量聚焦环25的消耗量的情况下，利用低相干光的沿厚度方向在聚焦环25内往返的光路长度(以下，称为“聚焦环25内光路长度”)(第1光路长度)与低相干光的沿厚度方向在基准片57内往返的光路长度(以下，称为“基准片57内光路长度”)(第2光路长度)的比率。具体地说，在将聚焦环25内光路长度设为La、基准片57内光路长度设为Lb、聚焦环25的初始厚度设为cL、基准片57的初始厚度设为dM、聚焦环25的热膨胀时厚度设为 dAT、基准片57的热膨胀时厚度设为dBT、聚焦环25的消耗量设为δ、硅的温度依存折射率设为ητ、硅的热膨胀系数设为α τ、聚焦环25的热膨胀时的温度设为T时，聚焦环25内光路长度与基准片57内光路长度的比率如下式(A)所示。La/Lb = nTdAT/nTdBT = nT (dA0- δ ) (1+α τΤ) /nTdB。(1+ α τΤ) · . . (A)这里，由于基准片57与聚焦环25热耦合，所以基准片57的温度与聚焦环25的温度相同，并且由于基准片57与聚焦环25相同地由硅构成，所以基准片57的温度依存折射率及热膨胀系数与聚焦环25的温度依存折射率及热膨胀系数相同。S卩，在上述式(A)中，
消去温度Τ、温度依存折射率％及热膨胀系数ciT所关联的项，上述式(A)能够转换成下式 ⑶。La/Lb = (dA0- δ ) /dB0. . . (B)其结果，聚焦环25的消耗量δ能够由除去与温度相关的系数的下式(C)表示。δ = dA0-dB0(LA/LB). . . (C)由此，测量聚焦环25的初始厚度dA()及基准片57的初始厚度dB0，在任意的温度下， 只要测量聚焦环25内光路长度La及基准片57内光路长度Lb，就能算出聚焦环25的消耗量δ。能够从上述式(A)变换到上述式(C)的理由是基准片57的温度与聚焦环25的温度相同，并且基准片57的温度依存折射率及热膨胀系数与聚焦环25的温度依存折射率及热膨胀系数相同，从而聚焦环25内光路长度的因温度产生的延伸率与基准片57内光路长度的因温度产生的延伸率相同，通过使用聚焦环25内光路长度与基准片57内光路长度的比率，能够抵消因温度产生的延伸率。在上述本实施方式的消耗量测量方法中，由于分别从准直器38及准直器38a向聚焦环25及基准片57照射低相干光，所以上表面25a及下表面25b只要与从准直器38照射的低相干光垂直即可，上表面57a及下表面57b只要与从准直器38a照射的低相干光垂直即可。因此，不需要使上表面25a及下表面25b的组合与上表面57a及下表面57b的组合平行，能够容易地进行聚焦环25及基准片57的配置。在上述的聚焦环25的凹部58中的与基准片57的间隙，也可以填充光能透过的材料例如透明粘结剂或石英，或者光不能透过的材料例如金属或树脂，或者什么都不填充。但是，优选填充导热性高的材料例如导热性硅橡胶。由此，能够可靠地使基准片57的温度与聚焦环25的温度相同。在上述本实施方式的消耗量测量方法中，针对一个聚焦环25进行消耗量的测量， 并且该聚焦环25的消耗量的测量位置也是一个位置，但也可以使用构件厚度测量装置33 将聚焦环25的消耗量的测量位置增加到多个。具体地，如图7(A)所示，在光纤41b上再设置耦合器61而将来自耦合器37的测量光50分支成多束，除准直器38、38a之外，还设置与分支的各测量光50对应的准直器38b、38c，将各准直器38、38a、38b、38c分别配置在多个测量位置即可。该情况下，调整从耦合器61到各准直器38、38a、38b、38c的光路长度，各准直器38、38a、38b、38c接收的反射光和来自参考镜42的反射光54之间的干涉波形的位置错位。由此，能够防止与各测量位置对应地产生的干涉波形重叠，而且，能够正确地测量多个测量位置的聚焦环25的消耗量。如上所述，在测量位置增加至多个的情况下，调整从耦合器61到各测量位置的光路长度，只要来自各测量位置的反射光和来自参考镜42的反射光54之间的干涉波形的位置错位即可，例如，如图7(B)所示，通过将各准直器38、38a、38b、38c分配设置在两个聚焦环25，也能够同时测量两个聚焦环25的消耗量，另外，例如，如图7(C)所示，准备各准直器 38,38a 38g并分配配置在两个聚焦环25，由此能够针对两个聚焦环25分别同时测量多个测量位置的消耗量。此外，在使用构件厚度测量装置33将测量位置增加至多个的情况下，也可以将耦合器61置换成多路调制器(未图示)，另外，也可以在耦合器37及耦合器61之间配置多路调制器(未图示)。在上述基板处理装置10中，准直器38以埋入基座12的方式配置，但基座12中的准直器38的配置方法没有特别限定。例如，如图8(A)所示，也可以以准直器38与聚焦环 25的下表面25b直接相对的方式，将该准直器38配置在基座12的RF板62上，例如，如图 8 (B)所示，也可以在RF板62上设置贯通孔63，以准直器38透过贯通孔63与聚焦环25的下表面25b相对的方式，将该准直器38设置在基座12的基板64上。在将准直器38设置在基板64上的情况下，包围RF板62及基板64的空间65中存
13在的空气等晃动时，低相干光的直进性有可能被扰乱，低相干光衰减。因此，例如，如图8 (C) 所示，也可以在空间65中，在准直器38及贯通孔63之间配置管66而使低相干光在该管66 内通过，由此，能够将低相干光从空间65隔离，进而能够防止受到空间65中存在的空气等的晃动的影响。另外，例如，也可以在空间65中，在准直器38及贯通孔63之间配置光透射杆67而使低相干光透过该光透射杆67，由此，也能够将低相干光从空间65隔离。此外，光透射杆67由石英或蓝宝石等构成。另外，准直器38也可以与基座12彼此独立地设置。例如，如图8(E)所示，也可以以照射基座12的侧面的方式设置准直器38，该情况下，在基座12内设置棱镜或平面镜而将从准直器38照射的低相干光向聚焦环25的下表面25b引导即可。以下，对本发明的第2实施方式的消耗量测量方法进行说明。图9是概略地表示通过本实施方式的消耗量测量方法测量消耗量的聚焦环的结构的剖视图。在图9中，由硅构成的聚焦环25c具有基准片57，并具有穿设在下表面25b的凹部
68。该凹部68在图中上方具有顶面68a(耗材非消耗面)，该顶面68a与聚焦环25c的上表面25a平行。在本实施方式中，基准片57是以聚焦环25c的上表面25a、凹部68的顶面 68a、基准片57的上表面57a及下表面57b相互平行的方式，过盈配合地插入凹部68。在凹部68中，凹部68的顶面68a及基准片57的上表面57a暴露在凹部68内部。另外，由于准直器38以与基准片57的下表面57b相对的方式配置，其结果，聚焦环25c的上表面25a、凹部68的顶面68a、基准片57的上表面57a及下表面57b位于从准直器38照射的低相干光的光轴上。在本实施方式的消耗量测量方法中，从准直器38与聚焦环25c的上表面25a、凹部 68的顶面68a、基准片57的上表面57a及下表面57b垂直地照射低相干光。这里，由于上表面25a、顶面68a、上表面57a及下表面57b相互平行，所以来自这些面的低相干光的反射光位于同一轴线上。此时，观测来自各面的反射光与来自参考镜42的反射光54之间的干涉波形时，如图10所示，随着参考镜移动距离增加，来自下表面57b的反射光与反射光54的干涉波形
69、来自上表面57a的反射光与反射光54的干涉波形70、来自顶面68a的反射光与反射光 54的干涉波形71、及来自上表面25a的反射光与反射光54的干涉波形72依次被检测。这里，干涉波形69及干涉波形70的位置之差E与低相干光的沿厚度方向在基准片57内往返的光路长度相对应，并且与基准片57的厚度相对应。干涉波形71及干涉波形 72的位置之差D与低相干光的在顶面68a及上表面25a之间沿厚度方向在聚焦环25c内往返的光路长度相对应，并且与聚焦环25c中的顶面68a及上表面25a之间的厚度相对应。 另外，干涉波形70及干涉波形71的位置之差G与聚焦环25c的凹部68中的与基准片57 的间隙的厚度L相对应。聚焦环25c消耗时，只有消耗面即上表面25a的位置发生变化，到达上表面25a的测量光50的光路长度及来自上表面25a的反射光的光路长度变短。即，低相干光的在顶面 68a及上表面25a之间沿厚度方向在聚焦环25c内往返的光路长度变短。其结果，干涉波形 72向干涉波形71接近并向干涉波形72a迁移。干涉波形72及干涉波形72a的位置之差F 与上表面25a的位置变化量即聚焦环25c的消耗量相对应。
然而，聚焦环25c的温度发生变化而热膨胀时，低相干光的在顶面68a及上表面 25a之间沿厚度方向在聚焦环25c内往返的光路长度就发生变化，从而需要从干涉波形72 及干涉波形72a的位置之差F消除聚焦环25c的热膨胀所产生的影响。在本实施方式中，与此对应地，与上述第1实施方式同样地利用低相干光的在顶面68a及上表面25a之间沿厚度方向在聚焦环25c内往返的光路长度(以下，称为“聚焦环 25c内光路长度”)(第1光路长度)与基准片57内光路长度(第2光路长度)的比率。具体地说，在将聚焦环25c内光路长度设为La、基准片57内光路长度设为Lb、顶面 68a及上表面25a之间的聚焦环25c的初始厚度设为dA()、基准片57的初始厚度为dM、顶面 68a及上表面25a之间的聚焦环25c的热膨胀时厚度设为dAT、基准片57的热膨胀时厚度设为dBT、聚焦环25c的消耗量设为δ、硅的温度依存折射率设为ητ、硅的热膨胀系数设为ατ、 聚焦环25c的热膨胀时的温度设为T时，聚焦环25c内光路长度与基准片57内光路长度的比率如下式(D)所示。La/Lb = nTdAT/nTdBT = nT (dA。_ δ ) (1+α τΤ) /nTdB。(1+ α τΤ) · · · (D)而且，上述式(D)与第1实施方式中的上述式(A)同样地能够转换成下式(E)。La/Lb = (dA0- δ ) /dB0. . . (E)其结果，能够由聚焦环25c的消耗量δ消掉与温度相关的系数得到的下式(F)表
7J\ οδ = dA。-dB。(LA/LB). · · (F)由此，测量顶面68a及上表面25a之间的聚焦环25c的初始厚度dAQ及基准片57 的初始厚度，在任意的温度下，只要测量聚焦环25c内光路长度La及基准片57内光路长度Lb就能算出聚焦环25c的消耗量δ。在上述本实施方式的消耗量测量方法中，由于上表面25a、顶面68a、上表面57a及下表面57b相互平行且位于同一轴线上，所以来自上表面25a、顶面68a、上表面57a及下表面57b的反射光位于同一轴线上。因此，通过从准直器38照射一个低相干光，就能得到所需要的全部反射光。其结果，能够减少准直器的数量，进而能够简化构件厚度测量装置33 的结构。在上述聚焦环25c的凹部68中的与基准片57的间隙，也可以填充光能透过的材料，或什么都不填充。但是，优选填充导热性高的材料例如传热性硅橡胶。在上述本实施方式的消耗量测量方法中，对于一个聚焦环25c进行了消耗量的测量，但也可以例如，如图Il(A)所示，向光纤41b再设置耦合器61而使来自耦合器37的测量光50分支成多束，由此进行多个聚焦环25c的消耗量的测量，另外，也可以例如，如图11 (B) 所示，向光纤41b设置耦合器61的基础上再设置多路调制器73来进行多个聚焦环25c的消耗量的测量。另外，也可以通过例如，如图Il(C)所示，向光纤41b再设置耦合器61而使来自耦合器37的测量光50分支成多束，在一个聚焦环25c中进行多个位置的消耗量的测量，而且，也可以例如，如图Il(D)所示，在多个聚焦环25c的各自上进行多个位置的消耗量的测量。以下，对本发明的第3实施方式的消耗量测量方法进行说明。在本实施方式中，消耗量的测量对象不是聚焦环而是上部电极板，这点与第1实施方式或第2实施方式不同。图12是概略地表示通过本实施方式的消耗量测量方法测量消耗量的上部电极板的结构的剖视图。在图12中，上部电极板27具有基准片74。基准片74是由硅构成的板状的构件， 比上部电极板27薄且�。⒕哂邢嗷テ叫械纳媳砻�74a(第1非耗材非消耗面)及下表面 74b (第2非耗材非消耗面)。由于基准片74以过盈配合插入被穿设在上部电极板27的上表面27a上的凹部75中，所以与上部电极板27热耦合。在被插入到凹部75的基准片74 上，下表面74b被暴露在凹部75内部，上表面74a与冷却板28相对。在本实施方式的消耗量测量方法中，从准直器38与上部电极板27的上表面27a 及下表面27b垂直地照射低相干光，接收来自上表面27a及下表面27b的低相干光的反射光，并且从准直器38a与基准片74的上表面74a及下表面74b垂直地照射低相干光，接收来自上表面74a及下表面74b的低相干光的反射光。此时，观测来自各面的反射光和来自参考镜42的反射光54之间的干涉波形时，如图13所示，随着参考镜移动距离增加，来自上表面27a的反射光与反射光54的干涉波形 76、来自下表面27b的反射光与反射光54的干涉波形77、来自上表面74a的反射光与反射光54的干涉波形78、及来自下表面74b的反射光与反射光54的干涉波形79依次被检测。 这里，干涉波形76及干涉波形77的位置之差H与低相干光的沿厚度方向在上部电极板27 内往返的光路长度相对应，并且与上部电极板27的厚度相对应。另外，干涉波形78及干涉波形79的位置之差I与低相干光的沿厚度方向在基准片74内往返的光路长度相对应，并且与基准片74的厚度相对应。上部电极板27消耗时，只有消耗面即下表面27b的位置发生变化，到达下表面27b 的测量光50的光路长度及来自下表面27b的反射光的光路长度变短，即，低相干光的沿厚度方向在上部电极板27内往返的光路长度变短。其结果，干涉波形77向干涉波形76接近并向干涉波形77a迁移。干涉波形77及干涉波形77a的位置之差J与下表面27b的位置变化量即上部电极板27的消耗量相对应。然而，在本实施方式中，也需要从干涉波形77及干涉波形77a的位置之差J消除上部电极板27的热膨胀所产生的影响，在本实施方式中，与上述第1实施方式或第2实施方式同样地利用低相干光的沿厚度方向在上部电极板27内往返的光路长度(以下，称为 “上部电极板27内光路长度”)(第1光路长度)与低相干光的沿厚度方向在基准片74内往返的光路长度(以下，称为“基准片74内光路长度”)(第2光路长度)的比率。具体地说，在将上部电极板27内光路长度设为L。、基准片74内光路长度设为LD、 上部电极板27的初始厚度设为、基准片74的初始厚度设为dM、上部电极板27的热膨胀时厚度设为dCT、基准片74的热膨胀时厚度设为dDT、上部电极板27的消耗量设为δ工、硅的温度依存折射率设为ητ、硅的热膨胀系数设为α τ、上部电极板27的热膨胀时的温度设为T 时，上部电极板27内光路长度与基准片74内光路长度的比率如下式(G)所示。LcZLo = nTdCT/nTdDT = nT (dc。_ S1) (1+α τΤ) /nTdD0 (1+ α τΤ). . . (G)这里，由于基准片74与上部电极板27热耦合，所以基准片74的温度与上部电极板27的温度相同，并且由于基准片74与上部电极板27相同地由硅构成，所以在上述式(G) 中，能够消去与温度Τ、温度依存折射率％及热膨胀系数ciT有关的项，上述式(G)能够转换成下式(H)。Lc/Ld = (dco- δ /dD0. . . (H)其结果，能够由上部电极板27的消耗量δ工消掉与温度相关的系数得到的下式 (I)表示。δ i = d⑶_dD0(Lc/LD)· · · (I)由此，测量上部电极板27的初始厚度(^及基准片74的初始厚度dM，在任意的温度下，只要测量上部电极板27内光路长度Lc及基准片74内光路长度Ld就能算出上部电极板27的消耗量δ”在上述本实施方式的消耗量测量方法中，与第1实施方式同样地，不需要使下表面27b及上表面27a的组合与上表面74a的下表面74b的组合平行，从而能够容易地进行耗材及非耗材的配置。另外，在上述上部电极板27的凹部75中的与基准片74的间隙，与第1实施方式同样地也可以填充光能透过的材料例如透明粘结剂或石英，或填充光不能透过的材料例如金属或树脂，还可以什么都不填充。在上述本实施方式的消耗量测量方法中，对于一个上部电极板27进行消耗量的测量，并且该上部电极板27的消耗量的测量位置也是一个位置，但与第1实施方式同样地也可以将测量光50分支成多束并在一个上部电极板27上进行多个位置的消耗量的测量， 另外，也可以对多个上部电极板27进行消耗量的测量。另外，在本实施方式的消耗量测量方法的变形例中，从准直器38照射一束低相干光，就能得到上部电极板的消耗量的测量所必需的全部反射光。图14是概略地表示通过本实施方式的消耗量测量方法的变形例测量消耗量的上部电极板的结构的剖视图。在图14中，由硅构成的上部电极板27c具有基准片74，并具有穿设在上表面27a 的凹部80。该凹部80在图中下方具有底面80a(耗材非消耗面)，该底面80a与上部电极板27c的下表面27b平行。在本变形例中，基准片74以上部电极板27c的下表面27b、凹部 80的底面80a、基准片74的上表面74a及下表面74b相互平行的方式，以过盈配合插入到凹部80中。在凹部80中，凹部80的底面80a及基准片74的下表面74b被暴露在凹部80 内部。另外，由于准直器38以与基准片74的上表面74a相对的方式配置，其结果，上部电极板27c的下表面27b、凹部80的底面80a、基准片74的上表面74a及下表面74b位于从准直器38照射的低相干光的光轴上。在本变形例中，从准直器38与上部电极板27c的下表面27b、凹部80的底面80a、 基准片74的上表面74a及下表面74b垂直地照射低相干光。这里，由于下表面27b、底面 80a、上表面74a及下表面74b相互平行，所以来自这些面的低相干光的反射光位于同一轴线上。此时，观测来自各面的反射光和来自参考镜42的反射光54之间的干涉波形时，如图15所示，随着参考镜移动距离增加，来自上表面74a的反射光与反射光54的干涉波形 81、来自下表面74b的反射光与反射光54的干涉波形82、来自底面80a的反射光与反射光 54的干涉波形83、及来自下表面27b的反射光与反射光54的干涉波形84依次被检测。
17
这里，干涉波形81及干涉波形82的位置之差I与低相干光的沿厚度方向在基准片74内往返的光路长度相对应，并且与基准片74的厚度相对应。干涉波形83及干涉波形 84的位置之差H与低相干光的在底面80a及下表面27b之间沿厚度方向在上部电极板27c 内往返的光路长度相对应，并且与上部电极板27c中的底面80a及下表面27b之间的厚度相对应，另外，干涉波形82及干涉波形83的位置之差K与上部电极板27c的凹部80中的与基准片74的间隙的厚度L1相对应。上部电极板27c消耗时，只有消耗面即下表面27b的位置发生变化，到达下表面 27b的测量光50的光路长度及来自下表面27b的反射光的光路长度变短。即，低相干光的在底面80a及下表面27b之间，沿厚度方向在上部电极板27c内往返的光路长度变短。其结果，干涉波形84向干涉波形83接近并向干涉波形84a迁移。干涉波形84及干涉波形84a 的位置之差J与下表面27b的位置变化量即上部电极板27c的消耗量相对应。在本变形例中，也需要从干涉波形84及干涉波形84a的位置之差J消除上部电极板27c的热膨胀所产生的影响，与上述第1实施方式或第2实施方式同样地利用低相干光的在底面80a及下表面27b之间沿厚度方向在上部电极板27c内往返的光路长度(以下， 称为“上部电极板27c内光路长度”)(第1光路长度)与基准片74内光路长度(第2光路长度)的比率。具体地说，在将上部电极板27c内光路长度设为L。、基准片74内光路长度设为LD、 底面80a及下表面27b之间的上部电极板27c的初始厚度设为dro、基准片74的初始厚度设为dDQ、底面80a及下表面27b之间的上部电极板27c的热膨胀时厚度设为dCT、基准片74 的热膨胀时厚度设为dDT、上部电极板27c的消耗量设为δ工、硅的温度依存折射率为ητ、硅的热膨胀系数设为α τ、上部电极板27c的热膨胀时的温度设为T时，上部电极板27c内光路长度与基准片74内光路长度的比率如下式(J)所示。Lc/Lo = nTdCT/nTdDT = nT(dc。_ δ J (1+ α τΤ) /nTdD。(l+ α τΤ) · . . (J)而且，上述式(J)与本实施方式中的上述式(G)同样地能够转换成下式(K)。Lc/Ld = (CIco-S1)ZCIdo... (K)其结果，能够由上部电极板27c的消耗量δ 1消掉与温度相关的系数得到的下式 (L)表示。δ 1 = dC0-dD0(Lc/LD). . . (L)由此，测量底面80a及下表面27b之间的上部电极板27c的初始厚度屯。及基准片 74的初始厚度，在任意的温度下，只要测量上部电极板27c内光路长度Lc及基准片74内光路长度Ld就能算出上部电极板27c的消耗量δ 10在上述本实施方式的消耗量测量方法的变形例中，与第2实施方式同样地来自下表面27b、底面80a、上表面74a及下表面74b的反射光位于同一轴线上，从而能够减少准直器的数量，进而能够简化构件厚度测量装置33的结构。另外，在上述上部电极板27c的凹部80中的与基准片74的间隙，与第2实施方式同样地也可以填充光能透过的材料，或什么都不填充。在上述本实施方式的消耗量测量方法的变形例中，对一个上部电极板27c进行了消耗量的测量，但与第2实施方式同样地也可以通过将测量光50分支成多束，进行多个上部电极板27c的消耗量的测量，另外，也可以在一个上部电极板27c上进行多个位置的消耗量的测量，而且还可以在多个上部电极板27c的各自上进行多个位置的消耗量的测量。以下，对本发明的第4实施方式的消耗量测量方法进行说明。在本实施方式中，同时测量聚焦环及上部电极板的消耗量，这点与第1至第3实施方式不同。图16是概略地表示通过本实施方式的消耗量测量方法测量消耗量的聚焦环及上部电极板的结构的剖视图。在图16中，聚焦环25(第1耗材)及上部电极板27 (第2耗材)是以聚焦环25 的上表面25a (第1耗材消耗面)及下表面25b (第1耗材非消耗面)相互平行、且上部电极板27的下表面27b (第2耗材消耗面)及上表面27a(第2耗材非消耗面)相互平行的
方式配置。另外，基准片57的下表面57b (第1非耗材非消耗面)及上表面57a (第2非耗材非消耗面)相互平行且位于同一轴线上，基准片74的下表面74b (第3非耗材非消耗面)及上表面74a(第4非耗材非消耗面)相互平行且位于同一轴线上，基准片57(第1非耗材) 以过盈配合插入到凹部58中，且基准片74(第2非耗材)以过盈配合插入到凹部75中。在本实施方式的消耗量测量方法中，从准直器38与上表面25a、下表面25b、下表面27b及上表面27a垂直地照射低相干光。这里，若作为低相干光选择能够透过聚焦环25 的波长长的光，则低相干光的一部分透过聚焦环25并向上部电极板27照射。因此，不仅从上表面25a及下表面25b产生低相干光的反射光，还从下表面27b及上表面27a产生低相干光的反射光。来自上表面25a、下表面25b、下表面27b及上表面27a的反射光被准直器 38接收。另外，从准直器38a与下表面57b、上表面57a、下表面74b及上表面74a垂直地照射低相干光。基准片57、聚焦环25及上部电极板27由硅构成，若与上述同样地选择波长长的光，低相干光的一部分透过基准片57、聚焦环25及上部电极板27向基准片74照射。因此，不仅从下表面57b及上表面57a产生低相干光的反射光，还从下表面74b及上表面74a 产生低相干光的反射光。来自下表面57b、上表面57a、下表面74b及上表面74a的反射光被准直器38a接收。此时，观测来自各面的反射光和来自参考镜42的反射光54之间的干涉波形时， 如图17所示，随着参考镜移动距离增加，来自下表面25b的反射光与反射光54的干涉波形55、来自上表面25a的反射光与反射光54的干涉波形56、来自下表面57b的反射光与反射光54的干涉波形59、来自上表面57a的反射光与反射光54的干涉波形60、来自下表面 27b的反射光与反射光54的干涉波形85、来自上表面27a的反射光与反射光54的干涉波形86、来自下表面74b的反射光与反射光54的干涉波形87、及来自上表面74a的反射光与反射光54的干涉波形88依次被检测。这里，干涉波形55及干涉波形56的位置之差D与聚焦环25内光路长度相对应， 干涉波形59及干涉波形60的位置之差E与基准片57内光路长度相对应，干涉波形85及干涉波形86的位置之差I与上部电极板27内光路长度相对应，干涉波形87及干涉波形88 的位置之差H与基准片74内光路长度相对应。聚焦环25及上部电极板27消耗时，消耗面即上表面25a的位置及下表面27b的位置发生变化，聚焦环25内光路长度及上部电极板27内光路长度变短。其结果，干涉波形 56向干涉波形55接近并向干涉波形56a迁移，并且干涉波形85向干涉波形86接近并向干
19涉波形85a迁移。干涉波形56及干涉波形56a的位置之差F与上表面25a的位置变化量即聚焦环25的消耗量相对应，干涉波形85及干涉波形85a的位置之差J与下表面27b的位置变化量即上部电极板27的消耗量相对应。然而，在本实施方式中，也需要从干涉波形56及干涉波形56a的位置之差F、和干涉波形85及干涉波形85a的位置之差J消除聚焦环25和上部电极板27的热膨胀所产生的影响，在本实施方式中，与上述第1及第3实施方式同样地利用聚焦环25内光路长度(第1 光路长度)与基准片57内光路长度(第3光路长度)的比率、和上部电极板27内光路长度(第2光路长度)与基准片74内光路长度(第4光路长度)的比率。具体地，聚焦环25内光路长度La与基准片57内光路长度Lb的比率如上述式㈧ 所示，另外，上部电极板27内光路长度Lc与基准片74内光路长度Ld的比率如上述式(G)所示。因此，与上述第1实施方式同样，聚焦环25的消耗量δ由上述式(0(δ = dA0-dB0(LA/ Lb))表示，另外，与上述第3实施方式同样，上部电极板27的消耗量S1由上述式(IKS1 =dC0-dD0 (Lc/Ld))表不。其结果，测量聚焦环25的初始厚度‘及基准片57的初始厚度dM，在任意的温度下，只要测量聚焦环25内光路长度La及基准片57内光路长度Lb就能算出聚焦环25的消耗量S，并且测量上部电极板27的初始厚度及基准片74的初始厚度dM，在任意的温度下，只要测量上部电极板27内光路长度Lc及基准片74内光路长度Ld就能算出上部电极板 27的消耗量δ 10在上述本实施方式的消耗量测量方法中，由于上表面25a、下表面25b、下表面27b 及上表面27a相互平行，所以来自上表面25a、下表面25b、下表面27b及上表面27a的反射光位于同一轴线上。因此，从准直器38照射一束低相干光就能从聚焦环25及上部电极板 27得到所需要的反射光。另外，由于下表面57b、上表面57a、下表面74b及上表面74a相互平行且位于同一轴线上，所以来自下表面57b、上表面57a、下表面74b及上表面74a的反射光位于同一轴线上。因此，从准直器38a照射一束低相干光就能从基准片57及基准片74 得到所需要的反射光，其结果，能够减少准直器的数量，进而能够简化构件厚度测量装置33 的结构。另外，在上述本实施方式的消耗量测量方法中，将低相干光从聚焦环25向上部电极板27照射，但也可以将准直器38、38a配置在上部电极板27而将低相干光从上部电极板 27向聚焦环25照射。另外，在本实施方式的消耗量测量方法的变形例中，从准直器38照射一束低相干光就能得到聚焦环及上部电极板的消耗量的测量所需要的全部反射光。图18是概略地表示通过本实施方式的消耗量测量方法的变形例测量消耗量的聚焦环及上部电极板的结构的剖视图。在图18中，聚焦环25c (第1耗材)、上部电极板27c (第2耗材)、基准片57 (第 1非耗材)及基准片74(第2非耗材)被配置成聚焦环25c的上表面25a(第1耗材消耗面)、凹部68的顶面68a (第1耗材非消耗面)、上部电极板27c的下表面27b (第2耗材消耗面)、凹部80的底面80a (第2耗材非消耗面)、基准片57的下表面57b (第1非耗材非消耗面)及上表面57a(第2非耗材非消耗面)相互平行且位于同一轴线上、且基准片74的下表面74b (第3非耗材非消耗面)及上表面74a (第4非耗材非消耗面)相互平行且位于同一轴线上。这里，基准片57以过盈配合插入到聚焦环25c的凹部68中，且基准片74以过盈配合插入到上部电极板27c的凹部80中。在本变形例中，从准直器38与上表面25a、顶面68a、下表面27b、底面80a、下表面 57b、上表面57a、下表面74b及上表面74a垂直地照射低相干光。这里，由于上表面25a、顶面68a、下表面27b、底面80a、下表面57b、上表面57a、下表面74b及上表面74a相互平行， 所以来自这些面的低相干光的反射光位于同一轴线上，并被准直器38接收。此时，观测来自各面的反射光和来自参考镜42的反射光54之间的干涉波形时，如图19所示，随着参考镜移动距离增加，来自下表面57b的反射光与反射光54的干涉波形 69、来自上表面57a的反射光与反射光54的干涉波形70、来自顶面68a的反射光与反射光 54的干涉波形71、来自上表面25a的反射光与反射光54的干涉波形72、来自下表面27b的反射光与反射光54的干涉波形89，来自底面80a的反射光与反射光54的干涉波形90、来自下表面74b的反射光与反射光54的干涉波形91、及来自上表面74a的反射光与反射光 54的干涉波形92按顺序被检测。这里，干涉波形69及干涉波形70的位置之差E与基准片57内光路长度相对应， 干涉波形71及干涉波形72的位置之差D与聚焦环25c内光路长度相对应，干涉波形70及干涉波形71的位置之差G与聚焦环25c的凹部68中的与基准片57的间隙的厚度L相对应，干涉波形89及干涉波形90的位置之差H与上部电极板27c内光路长度相对应，干涉波形91及干涉波形92的位置之差I与基准片74内光路长度相对应，干涉波形90及干涉波形 91的位置之差K与上部电极板27c的凹部80中的与基准片74的间隙的厚度Ll相对应。聚焦环25c及上部电极板27c消耗时，消耗面即上表面25a的位置及下表面27b 的位置发生变化，聚焦环25c内光路长度及上部电极板27c内光路长度变短。其结果，干涉波形72向干涉波形71接近并向干涉波形72a迁移，并且干涉波形89向干涉波形90接近并向干涉波形89a迁移。干涉波形72及干涉波形72a的位置之差F与上表面25a的位置变化量即聚焦环25c的消耗量相对应，干涉波形89及干涉波形89a的位置之差J与下表面 27b的位置变化量即上部电极板27c的消耗量相对应。然而，在本变形例中，也需要从干涉波形72及干涉波形72a的位置之差F、和干涉波形89及干涉波形89a的位置之差J消除聚焦环25c和上部电极板27c的热膨胀所产生的影响，在本变形例中，与上述第2实施方式的消耗量测量方法及第3实施方式的消耗量测量方法的变形例同样地利用聚焦环25c内光路长度(第1光路长度)与基准片57内光路长度(第3光路长度)的比率、和上部电极板27c内光路长度(第2光路长度)与基准片 74内光路长度(第4光路长度)的比率。具体地说，聚焦环25c内光路长度La与基准片57内光路长度Lb的比率如上述式 (D)所示，另外，上部电极板27c内光路长度Lc与基准片74内光路长度Ld的比率如上述式(J)所示。因此，与上述第2实施方式同样，聚焦环25c的消耗量δ由上述式(F) (δ = dA0-dB0(LA/LB))表示，另外，与上述第3实施方式的消耗量测量方法的变形例同样，上部电极板27c的消耗量δ工由上述式(L) ( δ工=dC0-dD0(Lc/LD))表示。其结果，测量聚焦环25c的初始厚度cL及基准片57的初始厚度dB()，在任意的温度下，只要测量聚焦环25c内光路长度La及基准片57内光路长度Lb就能算出聚焦环25c 的消耗量S，并且测量上部电极板27c的初始厚度及基准片74的初始厚度，在任意的温度下，只要测量上部电极板27c内光路长度Lc及基准片74内光路长度Ld就能算出上部电极板27c的消耗量δ”在上述本实施方式的消耗量测量方法的变形例中，由于上表面25a、顶面68a、下表面27b、底面80a、下表面57b、上表面57a、下表面74b及上表面74a相互平行且位于同一轴线上，所以来自聚焦环25c、上部电极板27c、基准片57及基准片74的反射光位于同一轴线上。因此，从准直器38照射一束低相干光就能得到所需要的全部反射光。其结果，能够减少准直器的数量，进而能够简化构件厚度测量装置33的结构。上述各实施方式的消耗量测量方法不仅能够使用于聚焦环或上部电极板等构件的消耗量的测量，还能适用于厚度随着时间的经过而变化的构件例如被混合的成分挥发而厚度变化的构件的厚度变化余量的测量。另外，执行上述各实施方式的消耗量测量方法的基板处理装置实施等离子蚀刻处理的基板不限于半导体器件用的晶圆，也可以是包括IXD(Liquid Crystal Display)等的 FPD (Flat Panel Display)等所使用的各种基板、光掩模、⑶基板、印刷电路板等。以上，关于本发明使用上述各实施方式进行了说明，但本发明不限于上述各实施方式。
权利要求
1.一种消耗量测量方法，其是如下耗材的消耗量测量方法，该耗材具有相互平行的、暴露在使耗材消耗的环境中的耗材消耗面及暴露在不使上述耗材消耗的环境中的耗材非消耗面，该消耗量测量方法的特征在于，将非耗材与上述耗材热耦合，该非耗材由与上述耗材相同的材料构成，其具有相互平行的、暴露在不使该非耗材消耗的环境中的第1非耗材非消耗面及第2非耗材非消耗面，与上述耗材消耗面及上述耗材非消耗面垂直地向上述耗材照射低相干光，接收来自上述耗材消耗面及上述耗材非消耗面的上述低相干光的反射光并计测上述低相干光的沿厚度方向在上述耗材内往返的第1光路长度，与上述第1非耗材非消耗面及上述第2非耗材非消耗面垂直地向上述非耗材照射低相干光，接收来自上述第1非耗材非消耗面及上述第2非耗材非消耗面的低相干光的反射光并计测上述低相干光的沿厚度方向在上述非耗材内往返的第2光路长度，基于上述第1光路长度与上述第2光路长度的比率，算出上述耗材的消耗量。
2.如权利要求1所述的消耗量测量方法，其特征在于，在将上述第1光路长度设为La、 上述第2光路长度设为Lb、上述耗材的初始厚度设为cL、上述非耗材的初始厚度设为dM、上述耗材的消耗量设为δ时，上述耗材的消耗量由下式(1)表示。5 = dA0-dB0XLA/LB. · · (1)。
3.如权利要求1或2上述的消耗量测量方法，其特征在于，分别向上述耗材及上述非耗材照射低相干光。
4.如权利要求1或2所述的消耗量测量方法，其特征在于，以上述耗材消耗面、上述耗材非消耗面、上述第1非耗材非消耗面及上述第2非耗材非消耗面相互平行且位于同一轴线上的方式，配置上述耗材及上述非耗材，与上述耗材消耗面、上述耗材非消耗面、上述第1非耗材非消耗面及上述第2非耗材非消耗面垂直地向上述耗材及上述非耗材照射低相干光。
5.如权利要求1或2所述的消耗量测量方法，其特征在于，上述耗材是配置在使用等离子体来对基板实施处理的基板处理装置的处理室内的圆环状的聚焦环或圆板状的电极板。
6.一种消耗量测量方法，其是如下的第1耗材和第2耗材的消耗量测量方法，该第1耗材具有相互平行的、暴露在使第1耗材消耗的环境中的第1耗材消耗面及暴露在不使上述第1耗材消耗的环境中的第1耗材非消耗面，该第2耗材具有相互平行的、暴露在使第2耗材消耗的环境中的第2耗材消耗面及暴露在不使上述第2耗材消耗的环境中的第2耗材非消耗面，该消耗量测量方法的特征在于，以上述第1耗材消耗面、上述第1耗材非消耗面、上述第2耗材消耗面及上述第2耗材非消耗面相互平行且位于同一轴线上的方式，配置上述第1耗材及上述第2耗材，将第1非耗材与上述第1耗材热耦合，该第1非耗材由与上述第1耗材相同的材料构成，第1非耗材具有相互平行的、暴露在不使该第1非耗材消耗的环境中的第1非耗材非消耗面及第2非耗材非消耗面，将第2非耗材与上述第2耗材热耦合，该第2非耗材由与上述第2耗材相同的材料构成，该第2非耗材具有相互平行的、暴露在不使该第2非耗材消耗的环境中的第3非耗材非消耗面及第4非耗材非消耗面，以上述第1非耗材非消耗面、上述第2非耗材非消耗面、上述第3非耗材非消耗面及上述第4非耗材非消耗面相互平行且位于同一轴线上的方式，配置上述第1非耗材及上述第2非耗材，与上述第1耗材消耗面、上述第1耗材非消耗面、上述第2耗材消耗面及上述第2耗材非消耗面垂直地向上述第1耗材及上述第2耗材照射低相干光，接收来自上述第1耗材消耗面、上述第1耗材非消耗面、上述第2耗材消耗面及上述第2耗材非消耗面的上述低相干光的反射光，并计测上述低相干光的沿厚度方向在上述第1耗材内往返的第1光路长度、及上述低相干光的沿厚度方向在上述第2耗材内往返的第2光路长度，与上述第1非耗材非消耗面、上述第2非耗材非消耗面、上述第3非耗材非消耗面及上述第4非耗材非消耗面垂直地向上述第1非耗材及上述第2非耗材照射低相干光，接收来自上述第1非耗材非消耗面、上述第2非耗材非消耗面、上述第3非耗材非消耗面及上述第 4非耗材非消耗面的低相干光的反射光，并计测上述低相干光的沿厚度方向在上述第1非耗材内往返的第3光路长度、及上述低相干光的沿厚度方向在上述第2非耗材内往返的第 4光路长度，基于上述第1光路长度与上述第3光路长度的比率，算出上述第1耗材的消耗量，并且基于上述第2光路长度与上述第4光路长度的比率，算出上述第2耗材的消耗量。
7.如权利要求6所述的消耗量测量方法，其特征在于，在将上述第1光路长度设为La、 上述第3光路长度设为Lb、上述第1耗材的初始厚度设为dM、上述第1非耗材的初始厚度设为dTO、上述第1耗材的消耗量为δ A时，上述第1耗材的消耗量由下式( 表示，并且上述第2光路长度设为L。、上述第4光路长度设为LD、上述第2耗材的初始厚度设为、上述第2非耗材的初始厚度设为dM、上述第2耗材的消耗量设为Se时，上述第2耗材的消耗量由下式⑶表示。3 a = dA0~dB0XLA/LB. . . (2)^ c — dC0_dD0 X Lc/Ld· . . (3) ο
8.如权利要求6或7所述的消耗量测量方法，其特征在于，分别向上述第1耗材及上述第2耗材的群组、以及上述第1非耗材及上述第2非耗材的群组照射低相干光。
9.如权利要求6或7所述的消耗量测量方法，其特征在于，以上述第1耗材消耗面、上述第1耗材非消耗面、上述第2耗材消耗面、上述第2耗材非消耗面、上述第1非耗材非消耗面、上述第2非耗材非消耗面、上述第3非耗材非消耗面及上述第4非耗材非消耗面相互平行且位于同一轴线上的方式，配置上述第1耗材、上述第2耗材、上述第1非耗材及上述第2非耗材，与上述第1耗材消耗面、上述第1耗材非消耗面、上述第2耗材消耗面、上述第2耗材非消耗面、上述第1非耗材非消耗面、上述第2非耗材非消耗面、上述第3非耗材非消耗面及上述第4非耗材非消耗面垂直地向上述第1耗材、上述第2耗材、上述第1非耗材及上述第2非耗材照射低相干光。
10.如权利要求6或7所述的消耗量测量方法，其特征在于，上述第1耗材及上述第2 耗材是配置在使用等离子体来对基板实施处理的基板处理装置的处理室内的圆环状的聚焦环或圆板状的电极板。
全文摘要
本发明提供能够在所期望的时机测量耗材的消耗量的消耗量测量方法。对具有暴露在等离子体中的上表面(25a)及与基座(12)相对的下表面(25b)的聚焦环(25)的消耗量进行测量时，将具有与基座相对的下表面(57b)及与聚焦环相对的上表面(57a)的基准片(57)与聚焦环热耦合，与上表面(25a)及下表面(25b)垂直地向聚焦环照射低相干光并计测低相干光的沿厚度方向在聚焦环内往返的第1光路长度，与上表面(57a)及下表面(57b)垂直地向基准片(57)照射低相干光并计测低相干光的沿厚度方向在基准片(57)内往返的第2光路长度，基于第1光路长度与第2光路长度的比率算出聚焦环的消耗量。
文档编号G01B11/06GK102235852SQ201110079179
公开日2011年11月9日 申请日期2011年3月29日 优先权日2010年3月29日
发明者松土龙夫, 舆水地盐 申请人:东京毅力科创株式会社
专业数控铣床产品供应商
20年生产经验，实力工厂，精工品质，质量有保障
