JP6537433B2 - 静電容量測定用のセンサチップ及び同センサチップを備えた測定器 - Google Patents

Description

本発明の実施形態は、静電容量測定用のセンサチップ及び当該センサチップを備えた測定器に関するものである。

半導体デバイスといった電子デバイスの製造では、被処理体を処理するための処理装置が用いられる。処理装置は、一般的に、処理容器及び載置台を有している。被処理体は、搬送装置によって処理容器内に搬入され、載置台上に載置される。そして、被処理体は、処理容器内において処理される。

載置台上での被処理体の位置は、当該被処理体の処理の面内均一性といった種々の要求を満たすために、重要な要素である。したがって、搬送装置は、載置台上の所定位置に被処理体を搬送する必要がある。搬送装置による被処理体の搬送位置が所定位置からずれている場合には、搬送装置の搬送先を特定する座標情報が修正されなければならない。

搬送装置の座標情報の修正のためには、載置台上での被処理体の位置を検出する必要がある。従来、このような位置の検出には、静電容量センサが用いられている。静電容量センサを用いた位置の検出については、例えば、下記の特許文献１に記載されている。

特許第４９５６３２８号明細書

ところで、プラズマ処理装置といった処理装置では、被処理体を吸着する静電チャックを有する載置台が用いられている。また、載置台上には、被処理体のエッジを囲むように、フォーカスリングが設けられている。

図１は、静電チャックとフォーカスリングの構成の一例を示す断面図である。図１に示すように、静電チャックＥＳＣは略円盤形状を有している。フォーカスリングＦＲは、静電チャックＥＳＣを囲むよう、当該静電チャックＥＳＣの中心軸線ＡＸＥに対して周方向に延在している。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。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。被処理体（図１では、ウエハ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の上に位置するように、静電チャックＥＳＣ上に載置される。

上記のような静電チャックＥＳＣとフォーカスリングＦＲを利用する構成では、被処理体のエッジとフォーカスリングＦＲの第２部分Ｐ２の内縁Ｐ２ｉとの間の間隙の距離が周方向において変動していると、プラズマの偏りが発生して、被処理体の面内のエッチング寸法が変動するなどの特性のバラツキが発生する。また、被処理体に対するパーティクルの局所的な付着が発生する。したがって、被処理体のエッジとフォーカスリングＦＲの第２部分Ｐ２の内縁Ｐ２ｉとの間の間隙の距離が周方向において略一定となるように、搬送装置の座標情報、即ち被処理体の搬送先の座標情報を修正する必要がある。このためには、被処理体のエッジとフォーカスリングＦＲの第２部分Ｐ２の内縁Ｐ２ｉとの間の間隙の距離を測定する必要がある。

そこで、本願発明者は、上記距離を反映する物理量として静電容量を測定するためのセンサチップを被処理体と同形状の測定器に搭載し、当該測定器を搬送装置によって静電チャック上に搬送し、当該測定器によって静電容量を取得する技術を開発している。図２に、静電容量を測定するためのセンサチップの一例の縦断面における構造を示す。図２に示すセンサチップ１０００は、被処理体と同形状の測定器のエッジに沿って配置可能なセンサチップの一例であり、基板部１００２及び電極１００４を有している。基板部１００２は、本体部１００２ｍを有している。本体部１００２ｍは、例えばシリコンから形成される。本体部１００２ｍの表面には、絶縁領域１００２ｆが形成されている。絶縁領域１００２ｆは、例えば熱酸化膜である。基板部１００２は、上面１００２ａ、下面１００２ｂ、及び、端面１００２ｃを有している。端面１００２ｃは段状に形成されており、端面１００２ｃの下側部分１００２ｄは、当該端面１００２ｃの上側部分１００２ｕよりもフォーカスリングＦＲの側に突出している。電極１００４は、端面１００２ｃの上側部分１００２ｕに沿って設けられている。

図３は、図２に示すセンサチップの電極を静電容量メータに接続し、当該センサチップ１０００をフォーカスリングＦＲの第２部分Ｐ２の内縁Ｐ２ｉに向かう方向ＲＤ（図２参照）に移動させつつ測定した静電容量を示している。なお、静電容量の測定時の第１部分Ｐ１の上面Ｐ１ｔとセンサチップ１０００の下面との間の距離ＬＶＤ（図２参照）は、１００μｍである。図３において、横軸は、基板部１００２の端面１００２ｃの下側部分１００２ｄとフォーカスリングＦＲの第２部分Ｐ２の内縁Ｐ２ｉとの間の距離ＬＲＤ（図２参照）を示しており、縦軸は、静電容量を示している。また、図３には、方向ＲＤのみに静電容量が存在すると仮定したときの静電容量の計算値と、センサチップ１０００を用いて測定された静電容量の実測値とが示されている。

図３に示す計算値と対比して実測値を参照すると、距離ＬＲＤが約２．５ｍｍであるときに、センサチップ１０００を用いた測定により得られる静電容量（実測値）が急激に大きくなる現象が生じている。この２．５ｍｍの距離ＬＲＤは、第２部分Ｐ２の内縁Ｐ２ｉと第１部分Ｐ１の内縁Ｐ１ｉとの間の距離Ｌ１２（図２参照）と同一の距離である。したがって、この現象は、センサチップ１０００の電極１００４に対してフォーカスリングＦＲの内縁（第２部分Ｐ２の内縁Ｐ２ｉ）が存在する特定方向（図２の方向ＲＤ）の静電容量のみならず、下方（図２の方向ＶＤ）における静電容量が、センサチップ１０００による測定に影響していることを示している。しかしながら、フォーカスリングＦＲの内縁とセンサチップ１０００との間の距離ＬＲＤの把握において、センサチップ１０００の下方における静電容量は不要である。

したがって、特定方向に高い指向性をもって静電容量の測定を行うことを可能とする必要がある。

一態様では、静電容量測定用のセンサチップが提供される。このセンサチップは、第１電極、第２電極、及び第３電極を有している。第１電極は第１部分を有している。第２電極は、第１電極の第１部分の上で延在する第２部分を有し、センサチップ内において第１電極から絶縁されている。第３電極は、第１電極の第１部分及び第２電極の第２部分に交差する方向に延びる前面を有し、第１部分の上且つ第２部分の上に設けられており、該センサチップ内において第１電極及び第２電極から絶縁されている。

一態様に係るセンサチップでは、センサ電極である第３電極が、第１電極の第１部分の上に設けられており、第１電極の第１部分と第３電極との間には第２電極の第２部分が介在している。このセンサチップの利用時には、第１電極の電位がグランド電位に設定され、第２電極と第３電極とに高周波信号が供給される。このとき、第３電極の電圧振幅は、当該第３電極に対して第１電極が設けられている方向、即ちセンサチップの下方からの静電容量の影響を受けず、特定方向、即ち、当該第３電極の前面が向いている方向における静電容量を反映した電圧振幅となる。したがって、このセンサチップを用いることにより、特定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。

一実施形態では、第１電極及び第２電極は、第３電極の前面が配置されている領域の側で開口し、且つ、第３電極の周囲を囲むように延在していてもよい。この実施形態によれば、第１電極及び第２電極によって、第３電極が特定方向以外の方向に対して遮蔽される。したがって、静電容量の測定における特定方向に対する指向性が更に向上される。

一実施形態では、センサチップは端面を更に備えており、当該端面は、所定の曲率を有する曲面であり、第３電極の前面は、当該端面に沿って延在していてもよい。この実施形態によれば、第３電極の前面の各位置とフォーカスリングの内縁との間の径方向の距離を略等距離に設定することができる。したがって、静電容量の測定の精度が更に向上される。

一実施形態では、センサチップは基板部を更に備え得る。基板部は、前面及び下面を含む表面を有し、該表面において絶縁性を有する。第３電極は、基板部の前面に沿って延在しており、第２電極の第２部分は、基板部の下面に沿って延在している。一実施形態では、基板部は絶縁材料から形成されている。基板部が絶縁材料から形成されることにより、センサチップの内部静電容量が低減される。また、一実施形態において、絶縁材料はホウケイ酸ガラス、窒化シリコン、石英、又は、酸化アルミニウムであり得る。

別の態様においては、静電容量を測定するための測定器が提供される。この測定器は、ベース基板、複数のセンサチップ、及び、回路基板を備えている。複数のセンサチップは、上述したセンサチップのうち何れかであり、ベース基板のエッジに沿って配列されている。回路基板は、ベース基板上に搭載されている。回路基板は、グランド電位線、高周波発振器、Ｃ／Ｖ変換回路、及びＡ／Ｄ変換器を有している。グランド電位線は、第１電極に電気的に接続可能である。高周波発振器は、高周波信号を発生するように構成されており、第２電極及び前記第３電極に電気的に接続されている。Ｃ／Ｖ変換回路は、複数のセンサチップの各々の第３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ように構成されている。Ａ／Ｄ変換器は、Ｃ／Ｖ変換回路から出力される電圧信号をデジタル値に変換する。この態様の測定器によれば、センサチップの第３電極における電圧振幅から、静電容量を表すデジタル値を取得することが可能となる。

一実施形態では、回路基板は、記憶装置、及び、通信装置を更に有し得る。記憶装置は、上記デジタル値を記憶するよう構成されている。通信装置は、記憶装置に記憶されたデジタル値を無線送信するように構成されている。この実施形態によれば、記憶装置に記憶されたデジタル値を無線送信することが可能となる。

一実施形態では、回路基板は、第１電極をグランド電位線に選択的に接続するためのスイッチを更に有していてもよい。第１電極がグランド電位線に接続されているときには、測定器は、上記特定方向における静電容量を測定することができる。一方、第１電極がグランド電位線から切断されているときには、測定器は、上記特定方向の静電容量と下方の静電容量の合成静電容量を測定することができる。

一実施形態では、ベース基板は、円盤形状を有しており、複数のセンサチップは、ベース基板のエッジに沿って設けられていてもよい。この実施形態では、複数のセンサチップの各々は、端面を有しており、当該端面は、所定の曲率を有する曲面であり、第３電極の前面は当該端面に沿って延在する。この実施形態では、測定器は、円盤形状の被処理体の形状と略同形状を有するものとなる。また、測定器は、フォーカスリングと当該測定器のエッジとの間の距離を反映した特定方向における静電容量を高い精度で測定することが可能となる。

以上説明したように、特定方向に高い指向性をもって静電容量の測定を行うことが可能となる。

静電チャックとフォーカスリングの構成の一例を示す断面図である。 静電容量を測定するためのセンサチップの一例を示す図である。 図２のセンサチップを用いて測定した静電容量を示すグラフである。 搬送装置を有する処理システムを例示する図である。 プラズマ処理装置の一例を示す図である。 一実施形態に係る測定器の斜視図である。 一実施形態に係るセンサチップの斜視図である。 図７のＶＩＩＩ−ＶＩＩＩ線に沿ったとった断面図である。 図８のＩＸ−ＩＸ線に沿ってとった断面図である。 一実施形態における回路基板の構成を示す図である。 回路基板１０６及びセンサチップ１０４の等価回路図である。 一実施形態に係る処理システムの搬送装置の調整方法を示す流れ図である。 別の実施形態に係るセンサチップの縦断面図である。 センサチップの性能評価の結果を示すグラフである。 更に別の実施形態に係るセンサチップの縦断面図である。

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。

まず、被処理体（以下、「ウエハＷ」ということがある）を処理するための処理装置、及び当該処理装置に被処理体を搬送するための搬送装置を有する処理システムについて説明する。図４は、搬送装置を有する処理システムを例示する図である。図４に示す処理システム１は、台２ａ〜２ｄ、容器４ａ〜４ｄ、ローダモジュールＬＭ、アライナＡＮ、ロードロックチャンバＬＬ１，ＬＬ２、プロセスモジュールＰＭ１〜ＰＭ６、及び、トランスファーチャンバＴＣを備えている。

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はそれぞれ、ウエハＷを収容するように構成されている。

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。ローダモジュールＬＭは、この搬送空間内に搬送装置ＴＵ１を有している。搬送装置ＴＵ１は、容器４ａ〜４ｄとアライナＡＮとの間、アライナＡＮとロードロックチャンバＬＬ１〜ＬＬ２の間、ロードロックチャンバＬＬ１〜ＬＬ２と容器４ａ〜４ｄの間でウエハＷを搬送するように構成されている。

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、ウエハＷの位置調整（位置の較正）を行うように構成されている。アライナＡＮにおけるウエハＷの位置調整は、ウエハＷのオリエンテーションフラット又はノッチ等を利用して行われ得る。

ロードロックチャンバＬＬ１及びロードロックチャンバＬＬ２の各々は、ローダモジュールＬＭとトランスファーチャンバＴＣとの間に設けられている。ロードロックチャンバＬＬ１及びロードロックチャンバＬＬ２の各々は、予備減圧室を提供している。

トランスファーチャンバＴＣは、ロードロックチャンバＬＬ１及びロードロックチャンバＬＬ２にゲートバルブを介して接続されている。トランスファーチャンバＴＣは、減圧可能な減圧室を提供しており、当該減圧室に搬送装置ＴＵ２を収容している。搬送装置ＴＵ２は、ロードロックチャンバ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のうち任意の二つのプロセスモジュール間において、ウエハＷを搬送するように構成されている。

プロセスモジュールＰＭ１〜ＰＭ６は、トランスファーチャンバＴＣ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、ウエハ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。

この処理システム１においてウエハ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の何れかからウエハＷを取り出し、当該ウエハＷをアライナＡＮに搬送する。次いで、搬送装置ＴＵ１は、位置調整されたウエハＷをアライナＡＮから取り出して、当該ウエハＷをロードロックチャンバＬＬ１及びロードロックチャンバＬＬ２のうち一方のロードロックチャンバに搬送する。次いで、一方のロードロックチャンバが、予備減圧室の圧力を所定の圧力に減圧する。次いで、トランスファーチャンバＴＣの搬送装置ＴＵ２が、一方のロードロックチャンバからウエハＷを取り出し、当該ウエハ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ウエハＷを処理する。そして、搬送装置ＴＵ２が、処理後のウエハをプロセスモジュールからロードロックチャンバＬＬ１及びロードロックチャンバＬＬ２のうち一方のロードロックチャンバに搬送する。次いで、搬送装置ＴＵ１がウエハＷを一方のロードロックチャンバから容器４ａ〜４ｄの何れかに搬送する。

この処理システム１は、制御部ＭＣを更に備えている。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。

図５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５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、略円筒形状の処理容器１２を備えている。処理容器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。この処理容器１２は保安接地されている。

処理容器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、処理容器１２内において、処理容器１２の底部から鉛直方向に延在している。また、処理容器１２内には、載置台ＰＤが設けられている。載置台ＰＤは、支持部１４によって支持されている。

載置台ＰＤ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。

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ウエハＷを吸着する。これにより、静電チャックＥＳＣは、ウエハＷを保持することができる。

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、図１を参照して説明したフォーカスリングと同様のものである。即ち、フォーカスリングＦＲは、ウエハ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。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。ウエハ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。

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、処理容器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ウエハＷの温度が制御される。

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の上面とウエハＷの裏面との間に供給する。

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、載置台ＰＤの上方において、当該載置台ＰＤと対向配置されている。上部電極３０と載置台ＰＤとの間には、ウエハＷにプラズマ処理を行うための処理空間Ｓが提供されている。

上部電極３０は、絶縁性遮蔽部材３２を介して、処理容器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は処理空間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。

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。

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。

また、プラズマ処理装置１０では、処理容器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、処理容器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Ｙ_２Ｏ_３等のセラミックスを被覆することにより構成され得る。

処理容器１２の底部側、且つ、支持部１４と処理容器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Ｙ_２Ｏ_３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、処理容器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、処理容器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、処理容器１２の側壁にはウエハ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。

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、プラズマ生成用の高周波を発生する電源であり、例えば、２７〜１００ＭＨｚの周波数の高周波を発生する。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。

第２の高周波電源６４は、ウエハＷにイオンを引き込むための高周波バイアス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バイアスを発生する。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。

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処理容器１２内に供給される。また、処理容器１２内の空間の圧力が排気装置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からの高周波によって処理容器１２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ウエハＷが処理される。なお、必要に応じて、第２の高周波電源６４の高周波バイアスによってウエハＷにイオンが引き込まれてもよい。

以下、フォーカスリングＦＲに対する距離を反映した静電容量を測定するための測定器の実施形態について説明する。図６は、一実施形態に係る測定器の斜視図である。図６に示す測定器１００は、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、ウエハＷと同様に略円盤形状を有している。ベース基板１０２の直径は、ウエハＷと同様の直径であり、例えば、３００ｍｍである。

ベース基板１０２は、下側部分１０２ａ及び上側部分１０２ｂを有している。下側部分１０２ａは、測定器１００が静電チャックＥＳＣの上方に配置されるときに、上側部分１０２ｂよりも静電チャックＥＳＣの近くに位置する部分である。ベース基板１０２の下側部分１０２ａには、静電容量測定用の複数のセンサチップ１０４Ａ〜１０４Ｈが搭載されている。なお、測定器１００に搭載されるセンサチップの個数は、三個以上の任意の個数であり得る。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。具体的には、複数のセンサチップ１０４Ａ〜１０４Ｈの各々の前側端面１０４ｆがベース基板１０２の下側部分１０２ａのエッジに沿うように設けられている。なお、図６では、複数のセンサチップ１０４Ａ〜１０４Ｈのうちセンサチップ１０４Ａ〜１０４Ｃが見えている。

ベース基板１０２の上側部分１０２ｂの上面は、凹部１０２ｒを画成している。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が配置されている領域の上方まで中心軸線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と回路基板１０６とをそれぞれ電気的に接続するための配線群１０８Ａ〜１０８Ｈが設けられている。なお、図６に示す測定器１００では、複数のセンサチップ１０４Ａ〜１０４Ｈはベース基板１０２の下側部分１０２ａに搭載されているが、複数のセンサチップ１０４Ａ〜１０４Ｈはベース基板１０２の上側部分１０２ｂに搭載されていてもよい。

以下、センサチップについて詳細に説明する。図７は、一実施形態に係るセンサチップの斜視図である。図８は、図７のＶＩＩＩ−ＶＩＩＩ線に沿ったとった断面図であり、センサチップと共に測定器のベース基板を示している。図９は、図８のＩＸ−ＩＸ線に沿ってとった断面図である。図７〜図９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７〜図９に示すように、一実施形態では、センサチップ１０４は、前側端面１０４ｆ、上面１０４ｔ、下面１０４ｂ、一対の側面１０４ｓ、及び後側端面１０４ｒを有している。前側端面１０４ｆは、Ｘ方向においてセンサチップ１０４の前側表面を構成している。センサチップ１０４は、前側端面１０４ｆが中心軸線ＡＸ１００に対して放射方向に向くように、測定器１００のベース基板１０２に搭載される（図６参照）。また、センサチップ１０４がベース基板１０２に搭載されている状態では、前側端面１０４ｆは、ベース基板１０２のエッジに沿って延在する。したがって、測定器１００が静電チャックＥＳＣ上に配置されるときに、前側端面１０４ｆは、フォーカスリングＦＲの内縁に対面する。

後側端面１０４ｒは、Ｘ方向においてセンサチップ１０４の後側表面を構成している。センサチップ１０４がベース基板１０２に搭載されている状態では、後側端面１０４ｒは、前側端面１０４ｆよりも中心軸線ＡＸ１００の近くに位置する。上面１０４ｔはＺ方向においてセンサチップ１０４の上側表面を構成しており、下面１０４ｂはＺ方向においてセンサチップ１０４の下側表面を構成している。また、一対の側面１０４ｓは、Ｙ方向においてセンサチップ１０４の表面を構成している。

センサチップ１０４は、第１電極１４１、第２電極１４２、及び第３電極１４３を有している。第１電極１４１は、導体から形成されている。第１電極１４１は、第１部分１４１ａを有している。図７及び図８に示すように、第１部分１４１ａは、一実施形態では、Ｘ方向及びＹ方向に延在している。

第２電極１４２は、導体から形成されている。第２電極１４２は、第２部分１４２ａを有している。第２部分１４２ａは、第１部分１４１ａの上で延在している。センサチップ１０４内において、第２電極１４２は、第１電極１４１から絶縁されている。図７及び図８に示すように、一実施形態では、第２部分１４２ａは、第１部分１４１ａの上で、Ｘ方向及びＹ方向に延在している。

第３電極１４３は、導体から形成されたセンサ電極であり、第１電極１４１の第１部分１４１ａ及び第２電極１４２の第２部分１４２ａの上に設けられている。第３電極１４３は、センサチップ１０４内において第１電極１４１及び第２電極１４２から絶縁されている。第３電極１４３は、前面１４３ｆを有している。この前面１４３ｆは、第１部分１４１ａ及び第２部分１４２ａに交差する方向に延びている。また、前面１４３ｆは、センサチップ１０４の前側端面１０４ｆに沿って延在している。一実施形態では、前面１４３ｆは、センサチップ１０４の前側端面１０４ｆの一部を構成している。或いは、センサチップ１０４は、第３電極１４３の前面１４３ｆの前側に当該前面１４３ｆを覆う絶縁層を有していてもよい。

図７〜図９に示すように、一実施形態では、第１電極１４１及び第２電極１４２は、第３電極１４３の前面１４３ｆが配置されている領域の側（Ｘ方向）で開口し、且つ、第３電極１４３の周囲を囲むように延在している。即ち、第１電極１４１及び第２電極１４２は、第３電極１４３の上方、後方、及び側方において、当該第３電極１４３を囲むように延在している。

また、図７及び図９に示すように、一実施形態では、センサチップ１０４の前側端面１０４ｆは、所定の曲率を有する曲面である。即ち、前側端面１０４ｆは、当該前側端面の任意の位置で一定の曲率を有しており、当該前側端面１０４ｆの曲率は、測定器１００の中心軸線ＡＸ１００と当該前側端面１０４ｆとの間の距離の逆数である。センサチップ１０４は、前側端面１０４ｆの曲率中心が中心軸線ＡＸ１００に一致するように、ベース基板１０２に搭載される。

一実施形態では、センサチップ１０４は、基板部１４４、絶縁領域１４６〜１４８、パッド１５１〜１５３、及びヴィア配線１５４を更に有し得る。基板部１４４は、本体部１４４ｍ及び表層部１４４ｆを有している。本体部１４４ｍは、例えばシリコンから形成されている。表層部１４４ｆは、本体部１４４ｍの表面を覆っている。表層部１４４ｆは、絶縁材料から形成されている。表層部１４４ｆは、例えばシリコンの熱酸化膜である。

第２電極１４２の第２部分１４２ａは、基板部１４４の下方において延在しており、基板部１４４と第２電極１４２との間には、絶縁領域１４６が設けられている。絶縁領域１４６は、例えば、ＳｉＯ_２、ＳｉＮ、Ａｌ_２Ｏ_３、又はポリイミドから形成されている。

第１電極１４１の第１部分１４１ａは、基板部１４４及び第２電極１４２の第２部分１４２ａの下方において延在している。第１電極１４１と第２電極１４２との間には絶縁領域１４７が設けられている。絶縁領域１４７は、例えば、ＳｉＯ_２、ＳｉＮ、Ａｌ_２Ｏ_３、又はポリイミドから形成されている。

絶縁領域１４８は、センサチップ１０４の上面１０４ｔを構成している。絶縁領域１４８は、例えば、ＳｉＯ_２、ＳｉＮ、Ａｌ_２Ｏ_３、又はポリイミドから形成されている。この絶縁領域１４８には、パッド１５１〜１５３が形成されている。パッド１５３は、導体から形成されており、第３電極１４３に接続されている。具体的には、絶縁領域１４６、第２電極１４２、絶縁領域１４７、及び第１電極１４１を貫通するヴィア配線１５４によって、第３電極１４３とパッド１５３が互いに接続されている。ヴィア配線１５４の周囲には絶縁体が設けられており、当該ヴィア配線１５４は第１電極１４１及び第２電極１４２から絶縁されている。パッド１５３は、ベース基板１０２に設けられたヴィア配線１２３、及び凹部１０２ｒの放射領域１０２ｈに設けられた配線１８３を介して回路基板１０６に接続されている。パッド１５１及びパッド１５２も同様に導体から形成されている。パッド１５１及びパッド１５２はそれぞれ、対応のヴィア配線を介して、第１電極１４１、第２電極１４２に接続されている。また、パッド１５１及びパッド１５２は、ベース基板１０２に設けられた対応のヴィア配線及び凹部１０２ｒの放射領域１０２ｈに設けられた対応の配線を介して回路基板１０６に接続される。

以下、回路基板１０６の構成について説明する。図１０は、一実施形態における回路基板の構成を示す図である。図１０に示すように、回路基板１０６は、高周波発振器１６１、複数のＣ／Ｖ変換回路１６２Ａ〜１６２Ｈ、及び、Ａ／Ｄ変換器１６３を有している。一実施形態では、回路基板１０６は、記憶装置１６５及び通信装置１６６を更に有し得る。また、更なる実施形態では、回路基板１０６は、プロセッサ１６４、及び電源１６７を更に有し得る。

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１６２Ａ〜１６２Ｈ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、及び複数のＣ／Ｖ変換回路１６２Ａ〜１６２Ｈの各々と同構成の一つのＣ／Ｖ変換回路１６２について説明する。

配線群１０８は、配線１８１〜１８３を含んでいる。配線１８１の一端は、第１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ＧＣに接続されたグランド電位線ＧＬに、スイッチＳＷＧを介して接続されている。また、配線１８２の一端は、第２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１６２に接続されている。また、配線１８３の一端は、第３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１６２に接続されている。

高周波発振器１６１は、バッテリーといった電源１６７に接続されており、当該電源１６７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１６７は、プロセッサ１６４及び通信装置１６６にも接続されている。高周波発振器１６１は、複数の出力線を有している。高周波発振器１６１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１６１からの高周波信号は、センサチップ１０４の第２電極１４２及び第３電極１４３に与えられる。

Ｃ／Ｖ変換回路１６２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１６２の入力には、センサチップ１０４の第２電極１４２及び第３電極１４３が接続されている。Ｃ／Ｖ変換回路１６２は、その入力における電圧振幅から、当該入力に接続された電極が形成する静電容量を表す電圧信号を生成し、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１６２に接続された電極が形成する静電容量が大きいほど、当該Ｃ／Ｖ変換回路１６２が出力する電圧信号の電圧の大きさは大きくなる。

図１１に回路基板１０６及びセンサチップ１０４の等価回路図を示す。図１１において、容量素子Ｃ１は、センサチップ１０４の第３電極１４３がその前方（Ｘ方向）において形成する静電容量に対応した素子である。また、容量素子Ｃ２は、センサチップ１０４の第２電極１４２がその下方（−Ｚ方向）において形成する静電容量に対応した素子である。測定器１００は搬送装置によって搬送される移動物体であり、回路基板１０６のグランドＧＣはプロセスモジュールのグランドＧＮＤとは接続されていない。したがって、回路基板１０６のグランドＧＣの電位は、グランドＧＮＤとは同電位ではない。よって、図１１の等価回路では、グランドＧＣは、電圧源ＶＳ及び抵抗Ｒ３を介してグランドＧＮＤと接続するように示されている。また、等価回路では、容量素子Ｃ１の一端は電圧源ＶＳ及び抵抗Ｒ１を介してグランドＧＮＤと接続するように示されており、容量素子Ｃ２の一端は電圧源ＶＳ及び抵抗Ｒ２を介してグランドＧＮＤと接続するように示されている。また、容量素子Ｃ１の他端、即ち第３電極１４３は高周波発振器１６１に接続されており、容量素子Ｃ２の他端、即ち第２電極１４２は、スイッチＳＷを介して高周波発振器１６１に接続されている。

配線１８１がグランド電位線ＧＬに接続されている状態では、図１１の等価回路において、スイッチＳＷは開かれた状態となる。したがって、配線１８１がグランド電位線ＧＬに接続されている状態では、Ｃ／Ｖ変換回路１６２から第２電極１４２が切断された状態となる。よって、この状態では、Ｃ／Ｖ変換回路１６２は、第３電極１４３が形成する静電容量の大きさに応じた大きさの電圧信号を出力する。一方、配線１８１がグランド電位線ＧＬに接続されていない状態では、図１１の等価回路において、スイッチＳＷは閉じられた状態となる。したがって、配線１８１がグランド電位線ＧＬに接続されていない状態では、Ｃ／Ｖ変換回路１６２に第２電極１４２が接続された状態となる。よって、この状態では、Ｃ／Ｖ変換回路１６２は、第３電極１４３がその前方（Ｘ方向）に形成する静電容量と第２電極１４２がその下方（−Ｚ方向）に形成する静電容量との合成容量の大きさに応じた大きさの電圧を有する電圧信号を出力する。

Ａ／Ｄ変換器１６３の入力には、複数のＣ／Ｖ変換回路１６２Ａ〜１６２Ｈの出力が接続している。また、Ａ／Ｄ変換器１６３は、プロセッサ１６４に接続している。Ａ／Ｄ変換器１６３は、プロセッサ１６４からの制御信号によって制御され、複数のＣ／Ｖ変換回路１６２Ａ〜１６２Ｈの出力信号（電圧信号）をデジタル値に変換する。即ち、Ａ／Ｄ変換器１６３は、静電容量の大きさを表すデジタル値を生成し、当該デジタル値をプロセッサ１６４に出力する。

プロセッサ１６４には記憶装置１６５が接続されている。記憶装置１６５は、不揮発性メモリといった記憶装置であり、Ａ／Ｄ変換器１６３から出力されたデジタル値を記憶するよう構成されている。

通信装置１６６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１６６は、Ｂｌｕｅｔｏｏｔｈ（登録商標）に準拠している。通信装置１６６は、記憶装置１６５に記憶されているデジタル値を無線送信するように構成されている。

上述したように、測定器１００に搭載されるセンサチップ１０４では、センサ電極である第３電極１４３が、第１電極１４１の上に設けられており、第１電極１４１と第３電極１４３との間には第２電極１４２の第２部分が介在している。このセンサチップ１０４の利用時には、第１電極１４１の電位がグランド電位に設定され、第２電極１４２と第３電極１４３には高周波信号が供給される。このとき、第３電極１４３の電圧振幅は、当該第３電極１４３に対して第１電極１４１が設けられている方向、即ちセンサチップ１０４の下方からの静電容量の影響を受けず、特定方向、即ち、第３電極１４３の前面１４３ｆが向いている方向（Ｘ方向）における静電容量を反映した電圧振幅となる。したがって、センサチップ１０４によれば、特定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。

また、一実施形態では、第１電極１４１及び第２電極１４２は、第３電極１４３の前面が配置されている領域の側（Ｘ方向）で開口し、且つ、第３電極１４３の周囲を囲むように延在している。この実施形態によれば、第１電極１４１及び第２電極１４２によって、第３電極１４３が特定方向以外の方向に対して遮蔽される。したがって、静電容量の測定において、特定方向に対するセンサチップ１０４の指向性が更に向上される。

また、一実施形態では、センサチップ１０４の前側端面１０４ｆは所定の曲率を有する曲面として構成されており、第３電極１４３の前面１４３ｆは、前側端面１０４ｆに沿って延在している。この実施形態によれば、第３電極１４３の前面１４３ｆの各位置とフォーカスリングＦＲの内縁との間の径方向の距離を略等距離に設定することができる。したがって、静電容量の測定の精度が更に向上される。

また、測定器１００では、センサチップ１０４Ａ〜１０４Ｈがベース基板１０２のエッジに沿って配列されている。したがって、この測定器１００を静電チャックＥＳＣ上に配置すると、フォーカスリングＦＲとセンサチップ１０４Ａ〜１０４Ｈのそれぞれとの間の静電容量を表す複数のデジタル値を取得することができる。なお、静電容量Ｃは、Ｃ＝εＳ／ｄで表される。εは第３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は第３電極１４３の前面１４３ｆの面積であり、ｄは第３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によって取得される複数のデジタル値は、第３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。

一実施形態では、測定器１００は、上記のデジタル値を記憶装置１６５に記憶して、当該デジタル値を通信装置１６６から無線送信するよう構成される。このように無線送信されるデジタル値を用いることにより、測定器１００のエッジとフォーカスリングＦＲの内縁との間の間隙の距離（中心軸線ＡＸ１００に対して放射方向の距離）が周方向において一定となるよう、搬送装置の搬送先の座標情報を修正することが可能となる。

以下、測定器１００を用いた処理システム１の搬送装置の調整方法について説明する。図１２は、一実施形態に係る処理システムの搬送装置の調整方法を示す流れ図である。図１２に示す方法ＭＴでは、容器４ａ〜４ｄの何れかに収容されている測定器１００が搬送装置ＴＵ１によってアライナＡＮに搬送される。そして、工程ＳＴ１において、アライナＡＮによって測定器１００の位置調整（位置の較正）が行われる。

続く工程ＳＴ２では、測定器１００がプロセスモジュールＰＭ１〜ＰＭ６のうち何れかに搬送される。具体的には、測定器１００は、搬送装置ＴＵ１によってロードロックチャンバＬＬ１及びロードロックチャンバＬＬ２のうち一方のロードロックチャンバに搬送される。次いで、測定器１００は、搬送装置ＴＵ２によって一方のロードロックチャンバから、プロセスモジュールＰＭ１〜ＰＭ６のうち何れかに搬送され、静電チャックＥＳＣ上に載置される。

続く工程ＳＴ３では、測定器１００が静電容量の測定を行う。具体的には、測定器１００は、フォーカスリングＦＲの内縁と測定器１００のセンサチップ１０４Ａ〜１０４Ｈのそれぞれの第３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を取得し、当該複数のデジタル値を記憶装置１６５に記憶する。なお、複数のデジタル値は、プロセッサ１６４による制御の下で予め定められたタイミングに取得され得る。

続く工程ＳＴ４では、測定器１００がプロセスモジュールから搬出され、容器４ａ〜４ｄの何れかに戻される。続く工程ＳＴ５では、記憶装置１６５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１６６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１６４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。

続く工程ＳＴ６では、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の搬送位置の確認を行う。具体的に、制御部ＭＣは、フォーカスリングＦＲの内縁と測定器１００のエッジとの間の間隙の距離の周方向における分布を複数のデジタル値から確認し、予め定められた基準に従い、フォーカスリングＦＲの内縁と測定器１００のエッジとの間の間隙の距離の周方向における分布が一定と見なせるか否かを判定する。

フォーカスリングＦＲの内縁と測定器１００のエッジとの間の間隙の距離の周方向における分布が一定と見なせない場合には、続く工程ＳＴＪにおいて、搬送装置ＴＵ２の搬送先を特定する座標情報の修正が必要であると判定され、工程ＳＴ７において搬送装置ＴＵ２の当該座標情報が制御部ＭＣによって修正される。例えば、フォーカスリングＦＲの内縁と測定器１００のエッジとの間の間隙の距離の周方向における分布を一定とする補正量が複数のデジタル値から算出され、搬送装置ＴＵ２の座標情報が当該補正量を用いて修正される。そして、工程ＳＴ１〜工程ＳＴ６及び工程ＳＴＪが再度実行される。一方、フォーカスリングＦＲの内縁と測定器１００のエッジとの間の間隙の距離の周方向における分布が一定と見なすことができる場合には、工程ＳＴＪにおいて、搬送装置ＴＵ２の搬送先を特定する座標情報の修正が必要ないものと判定され、方法ＭＴが終了する。

このように測定器１００を用いる方法ＭＴによれば、処理システム１の搬送装置ＴＵ２の搬送先の座標情報の修正のために利用可能な複数のデジタル値が測定器１００によって提供され、必要に応じて搬送装置ＴＵ２の当該座標情報を修正することが可能となる。このように補正された搬送装置ＴＵ２がウエハＷの搬送に用いられることにより、フォーカスリングＦＲの内縁とウエハＷとの間の間隙の距離を略一定に設定することが可能となる。その結果、プラズマの偏りを抑制し、ウエハ面内のエッチング寸法の変動といった特性のバラツキを抑制することが可能となる。また、ウエハＷ上へのパーティクルの発生を抑制することが可能となる。

以下、測定器１００に搭載することができる別の実施形態に係るセンサチップについて説明する。図１３は、別の実施形態に係るセンサチップの断面図である。図１３には、センサチップ２０４の縦断面図が示されており、また、センサチップ２０４と共にフォーカスリングＦＲが示されている。

センサチップ２０４は、第１電極２４１、第２電極２４２、及び第３電極２４３を有している。また、一実施形態では、センサチップ２０４は、基板部２４４及び絶縁領域２４７を更に有し得る。

基板部２４４は、本体部２４４ｍ及び表層部２４４ｆを有している。本体部２４４ｍは、例えばシリコンから形成されている。表層部２４４ｆは本体部２４４ｍの表面を覆っている。表層部２４４ｆは絶縁材料から形成されている。表層部２４４ｆは、例えば、シリコンの熱酸化膜である。

基板部２４４は、上面２４４ａ、下面２４４ｂ、及び前側端面２４４ｃを有している。第２電極２４２は、基板部２４４の下面２４４ｂ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、第１電極２４１は、絶縁領域２４７を介して第２電極２４２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。

基板部２４４の前側端面２４４ｃは、段状に形成されている。前側端面２４４ｃの下側部分２４４ｄは、当該前側端面２４４ｃの上側部分２４４ｕよりもフォーカスリングＦＲの側に向けて突出している。第３電極２４３は、前側端面２４４ｃの上側部分２４４ｕに沿って延在している。

このセンサチップ２０４を測定器１００のセンサチップとして用いる場合には、第１電極２４１が配線１８１に接続され、第２電極２４２が配線１８２に接続され、第３電極２４３が配線１８３に接続される。

センサチップ２０４においては、センサ電極である第３電極２４３が、第１電極２４１及び第２電極２４２によって、センサチップ２０４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２０４によれば、特定方向、即ち、第３電極２４３の前面２４３ｆ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。

以下、センサチップ２０４の性能評価の結果について説明する。この性能評価では、センサチップ２０４の第３電極２４３を静電容量メータに接続し、当該センサチップ２０４をフォーカスリングＦＲの第２部分Ｐ２の内縁Ｐ２ｉに向かう方向ＲＤに移動させつつ、静電容量を測定した。また、比較のために、図２に示したセンサチップ１０００の電極１００４を静電容量メータに接続し、当該センサチップ１０００をフォーカスリングＦＲの第２部分Ｐ２の内縁Ｐ２ｉに向かう方向ＲＤに移動させつつ、静電容量を測定した。なお、静電容量の測定時の第１部分Ｐ１の上面Ｐ１ｔとセンサチップ２０４の下面２４４ｂとの間の距離ＬＶＤは３００μｍであった。また、静電容量の測定時の第１部分Ｐ１の上面Ｐ１ｔとセンサチップ１０００の下面１００２ｂとの間の距離ＬＶＤも３００μｍであった。

図１４に測定した静電容量を表すグラフを示す。図１４において、横軸は、センサチップ２０４の前側端面２４４ｃの下側部分とフォーカスリングＦＲの第２部分Ｐ２の内縁Ｐ２ｉとの間の距離ＬＲＤ、及び、センサチップ１０００の端面１００２ｃの下側部分２４４ｄとフォーカスリングＦＲの第２部分Ｐ２の内縁Ｐ２ｉとの間の距離ＬＲＤを示しており、縦軸は静電容量を示している。図１４に示すように、センサチップ１０００によって測定された静電容量は、距離ＬＲＤが２．５ｍｍであるときに上昇するが、センサチップ２０４によって測定された静電容量は、距離ＬＲＤが２．５ｍｍであるときの増加が低減されている。即ち、センサチップ２０４によれば、特定方向（図１３の方向ＲＤ）に高い指向性をもって静電容量を測定することが可能であることが確認された。

以下、測定器１００に搭載することができる更に別の実施形態に係るセンサチップについて説明する。図１５は、更に別の実施形態に係るセンサチップの縦断面図である。図１５に示すセンサチップ１０４Ａは、センサチップ１０４の変形態様であり、基板部１４４に代えて基板部１４４Ａを有している点において、センサチップ１０４と異なっている。基板部１４４Ａは、絶縁材料から形成されている。例えば、基板部１４４Ａは、ホウケイ酸ガラスから形成されている。なお、基板部１４４Ａは、窒化シリコンから形成されていてもよい。

基板部１４４Ａは、多面体であり、前面１４４ａ及び下面１４４ｂを含む表面を有する。一例では、基板部１４４Ａの表面は、上面１４４ｃ、後面１４４ｄ、及び、一対の側面を更に含んでいる。下面１４４ｂ及び上面１４４ｃは、Ｘ方向及びＹ方向に延在しており、互いに対向している。前面１４４ａは、基板部１４４ＡのＸ方向における前側端面を構成しており、下面１４４ｂに交差する方向に延びている。前面１４４ａは、所定の曲率を有し得る。この曲率は、センサチップ１０４Ａがベース基板１０２に搭載されているときに、中心軸線ＡＸ１００と前面１４４ａとの間の距離の逆数である。後面１４４ｄは、Ｘ方向において基板部１４４Ａの後側端面を構成しており、前面１４４ａと対向している。また、一対の側面は、前面１４４ａのＹ方向における一方の縁部と後面１４４ｄのＹ方向における一方の縁部との間、及び、前面１４４ａのＹ方向における他方の縁部と後面１４４ｄのＹ方向における他方の縁部との間で延在している。

第３電極１４３は、基板部１４４Ａの前面１４４ａ及び上面１４４ｃに沿って延在している。絶縁領域１４６は、基板部１４４Ａの下面１４４ｂ、上面１４４ｃ、後面１４４ｄ、及び、一対の側面、並びに、上面１４４ｃ上で延在する第３電極１４３を覆うように、延在している。第２電極１４２は、絶縁領域１４６を覆うように設けられている。また、第２電極１４２の第２部分１４２ａは、絶縁領域１４６を介して、基板部１４４Ａの下面１４４ｂに沿って延在している。また、絶縁領域１４７は、第２電極１４２を覆うように、延在している。また、第１電極１４１は、絶縁領域１４７を覆うように設けられている。また、第１電極１４１の第１部分１４１ａは、絶縁領域１４７を介して、第２電極１４２の第２部分１４２ａの下方で延在している。

上述したセンサチップ１０４の基板部１４４の本体部１４４ｍがシリコンから形成されている場合には、センサチップ１０４は、内部静電容量を有する。この内部静電容量のために、高周波発振器１６１の出力を大きな出力に設定する必要が生じる。一方、センサチップ１０４Ａでは、基板部１４４Ａが、絶縁材料によって形成されているので、内部静電容量が極めて小さい。したがって、センサチップ１０４Ａを有する測定器１００では、高周波発振器１６１の出力を小さくすることができる。

また、測定器１００は、高い温度を含む温度帯域（例えば２０℃〜８０℃）、及び、減圧環境（例えば、１Ｔｏｒｒ（１３３．３Ｐａ）以下）において使用され得るので、基板部１４４Ａからのガスの発生を抑制する必要がある。このため、基板部１４４Ａをホウケイ酸ガラス、窒化シリコン、石英、又は、酸化アルミニウムから形成することができる。このような基板部１４４Ａによれば、ガスの発生が抑制され得る。

また、測定器１００は、高い温度を含む温度帯域（例えば２０℃〜８０℃）において使用され得るので、基板部１４４Ａは、ベース基板１０２の構成材料の線膨張係数に近い線膨張係数を有することが望ましい。このため、ベース基板１０２がシリコンから形成されている場合には、基板部１４４Ａを、例えばホウケイ酸ガラス又は窒化シリコンから形成することができる。このような基板部１４４Ａの線膨張係数は、ベース基板１０２の線膨張係数に近い。したがって、基板部１４４Ａの線膨張係数とベース基板１０２の線膨張係数の差に起因する、センサチップ１０４の損傷、及び、ベース基板１０２からのセンサチップ１０４の剥がれを抑制することができる。

また、測定器１００の重量は小さいことが望ましい。したがって、基板部１４４Ａの密度（単位体積あたりの質量）は、ベース基板１０２の密度に近いか、又は、ベース基板１０２の密度よりも小さいことが望まれる。このため、ベース基板１０２がシリコンから形成されている場合には、基板部１４４Ａを、例えばホウケイ酸ガラスから形成することができる。

以上、種々の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。例えば、処理システム１のプロセスモジュールの個数は一以上の任意の個数であり得る。また、上記説明では、プロセスモジュールＰＭ１〜ＰＭ６の例として、プラズマ処理装置を例示したが、プロセスモジュールＰＭ１〜ＰＭ６は、静電チャック及びフォーカスリングを利用するものであれば、任意の処理装置であることができる。また、上述したプラズマ処理装置１０は、容量結合型のプラズマ処理装置であったが、プロセスモジュールＰＭ１〜ＰＭ６として利用可能なプラズマ処理装置は、誘導結合型のプラズマ処理装置、マイクロ波といった表面波を利用するプラズマ処理装置のように、任意のプラズマ処理装置であり得る。

また、上述した実施形態では、制御部ＭＣが、測定器１００から複数のデジタル値を取得して、搬送装置ＴＵ２の座標情報を修正しているが、制御部ＭＣとは別個のコンピュータによって、測定器１００からの複数のデジタル値の取得、及び搬送装置ＴＵ２の座標情報の修正が行われてもよい。

１…処理システム、ＬＭ…ローダモジュール、ＡＮ…アライナ、ＬＬ１，ＬＬ２…ロードロックチャンバ、ＴＣ…トランスファーチャンバ、ＴＵ１，ＴＵ２…搬送装置、ＰＭ１〜ＰＭ６…プロセスモジュール、ＭＣ…制御部、１０…プラズマ処理装置、１２…処理容器、３０…上部電極、４０…ガスソース群、５０…排気装置、６２…第１の高周波電源、６４…第２の高周波電源、ＰＤ…載置台、ＬＥ…下部電極、ＥＳＣ…静電チャック、ＦＲ…フォーカスリング、Ｐ１…第１部分、Ｐ２…第２部分、１００…測定器、１０２…ベース基板、１０４…センサチップ、１０４Ａ〜１０４Ｈ…センサチップ、１０４ｆ…前側端面、１４１…第１電極、１４１ａ…第１部分、１４２…第２電極、１４２ａ…第２部分、１４３…第３電極、１４３ｆ…前面、１０６…回路基板、１０８，１０８Ａ〜１０８Ｈ…配線群、１６１…高周波発振器、１６２…Ｃ／Ｖ変換回路、１６２Ａ〜１６２Ｈ…Ｃ／Ｖ変換回路、１６３…Ａ／Ｄ変換器、１６４…プロセッサ、１６５…記憶装置、１６７…電源、ＧＬ…グランド電位線、ＳＷＧ…スイッチ。

Claims (8)

1. 静電容量測定用のセンサチップであって、
   第１部分を有する第１電極と、
   前記第１部分の上で延在する第２部分を有し、該センサチップ内において前記第１電極から絶縁された第２電極と、
   前記第１部分及び前記第２部分に交差する方向に延びる前面を有し、前記第１部分の上且つ前記第２部分の上に設けられ、該センサチップ内において前記第１電極及び前記第２電極から絶縁された第３電極と、
   端面と、
   を備え、
   前記端面は、所定の曲率を有する曲面であり、
   前記第３電極の前記前面は、前記端面に沿って延在している、
   センサチップ。
2. 前記第１電極及び前記第２電極は、前記第３電極の前記前面が配置されている領域の側で開口し、且つ、前記第３電極の周囲を囲むように延在している、請求項１に記載のセンサチップ。
3. 前面及び下面を含む表面を有し、該表面において絶縁性を有する基板部を更に備え、
   前記第３電極は、前記基板部の前記前面に沿って延在しており、
   前記第２電極の前記第２部分は、前記基板部の前記下面に沿って延在している、
   請求項１又は２に記載のセンサチップ。
4. 前記基板部は絶縁材料から形成されている、請求項３に記載のセンサチップ。
5. 前記絶縁材料は、ホウケイ酸ガラス、窒化シリコン、石英、又は、酸化アルミニウムである、請求項４に記載のセンサチップ。
6. 静電容量を測定するための測定器であって、
   円盤形状を有するベース基板と、
   前記ベース基板のエッジに沿って配列された複数のセンサチップであり、各々が請求項１〜５の何れか一項に記載のセンサチップである、該複数のセンサチップと、
   前記ベース基板上に搭載された回路基板と、
   を備え、
   前記回路基板は、
   前記第１電極に電気的に接続可能なグランド電位線と、
   高周波信号を発生する高周波発振器であり、前記第２電極及び前記第３電極に電気的に接続された該高周波発振器と、
   前記複数のセンサチップの各々の前記第３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Ｃ／Ｖ変換回路と、
   前記Ｃ／Ｖ変換回路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、
   を有し、
   前記複数のセンサチップの各々の前記端面は、前記ベース基板のエッジに沿って設けられている、
   測定器。
7. 前記回路基板は、
   前記デジタル値を記憶するための記憶装置と、
   前記記憶装置に記憶されたデジタル値を無線送信するための通信装置と、
   を更に有する、請求項６に記載の測定器。
8. 前記回路基板は、前記第１電極を前記グランド電位線に選択的に接続するためのスイッチを更に有する、請求項６又は７に記載の測定器。

Images