專利名稱：消耗量測量方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及熱膨脹的耗材的消耗量測量方法。
背景技術(shù)：
在使用處理室內(nèi)產(chǎn)生的等離子體對作為基板的晶圓實(shí)施規(guī)定的等離子處理的基板處理裝置中，配置在處理室內(nèi)的構(gòu)件被等離子體消耗。尤其，由于包圍晶圓配置的、由與該晶圓相同的材料形成的聚焦環(huán)(focus ring)暴露在密度較高的等離子體中，消耗量大。 聚焦環(huán)消耗時(shí)，晶圓上的等離子體的分布發(fā)生變化，從而監(jiān)視聚焦環(huán)的消耗量，當(dāng)消耗量超過規(guī)定量時(shí)，需要更換聚焦環(huán)。以往，聚焦環(huán)的消耗量是將聚焦環(huán)從處理室內(nèi)取出而在處理室外測量的，但為了將聚焦環(huán)從處理室內(nèi)取出，需要使處理室內(nèi)向大氣開放，將被測量后的聚焦環(huán)放回處理室內(nèi)之后，對處理室內(nèi)抽真空需要時(shí)間，其結(jié)果，導(dǎo)致基板處理裝置的運(yùn)轉(zhuǎn)率的大幅降低。因此，本申請人提出了如下的消耗量測量方法朝向處理室內(nèi)的聚焦環(huán)的下表面照射低相干光來測量聚焦環(huán)的厚度，從被測量的厚度算出厚度的變化量，即，聚焦環(huán)的消耗量(例如，參照專利文獻(xiàn)1)。在該方法中，基于從聚焦環(huán)的下表面反射的低相干光與參照光的干涉、及從聚焦環(huán)的上表面反射的低相干光與參照光的干涉，算出低相干光的沿厚度方向往返透過聚焦環(huán)的光路長度，從該光路長度算出聚焦環(huán)的厚度，進(jìn)而測量出聚焦環(huán)的消耗量。使用該方法時(shí)，不用將聚焦環(huán)從處理室內(nèi)取出就能測量該聚焦環(huán)的消耗量，從而能夠防止基板處理裝置的運(yùn)轉(zhuǎn)率的大幅降低。專利文獻(xiàn)1日本特開2008-227063號(hào)公報(bào)但是，聚焦環(huán)由硅構(gòu)成，該硅一般與溫度相應(yīng)地?zé)崤蛎洠⑶矣捎谡凵渎首兓?，由于等離子處理而使聚焦環(huán)的溫度上升時(shí)，低相干光的光路長度變長。因此，聚焦環(huán)的溫度變化時(shí)，在使用低相干光的干涉的方法中，不能準(zhǔn)確地測量聚焦環(huán)的消耗量。由此，在該方法中，只有在聚焦環(huán)的溫度處于規(guī)定的溫度的情況下，才能測量聚焦環(huán)的消耗量。例如，僅限于基板處理裝置的空閑時(shí)，允許進(jìn)行聚焦環(huán)的消耗量的測量。因此，存在能夠測量聚焦環(huán)的消耗量的機(jī)會(huì)有限的問題。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于提供能夠在所期望的時(shí)機(jī)測量耗材的消耗量的消耗量測量方法。為實(shí)現(xiàn)上述目的，技術(shù)方案1所述的消耗量測量方法是如下耗材的消耗量測量方法，該耗材具有相互平行的、暴露在使耗材消耗的環(huán)境中的耗材消耗面及暴露在不使上述耗材消耗的環(huán)境中的耗材非消耗面，該消耗量測量方法的特征在于，由與上述耗材相同的材料構(gòu)成的非耗材具有相互平行的、暴露在不使該非耗材消耗的環(huán)境中的第1非耗材非消耗面及第2非耗材非消耗面，并將上述非耗材與上述耗材熱耦合，與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，接收來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計(jì)測上述低相干光的沿厚度方向在上述耗材內(nèi)往返的第1光路長度，與上述第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，接收來自上述第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計(jì)測上述低相干光的沿厚度方向在上述非耗材內(nèi)往返的第2光路長度，基于上述第1光路長度與上述第2光路長度的比率，算出上述耗材的消耗量。技術(shù)方案2所述的消耗量測量方法根據(jù)技術(shù)方案1所述的消耗量測量方法，其特征在于，在將上述第1光路長度設(shè)為La、上述第2光路長度設(shè)為Lb、上述耗材的初始厚度設(shè)為cL、上述非耗材的初始厚度設(shè)為dTO、上述耗材的消耗量設(shè)為δ時(shí)，上述耗材的消耗量由 δ = dA0-dB0 X La/Lb 表不。技術(shù)方案3所述的消耗量測量方法根據(jù)技術(shù)方案1或2所述的消耗量測量方法， 其特征在于，分別向上述耗材及上述非耗材照射低相干光。技術(shù)方案4所述的消耗量測量方法根據(jù)技術(shù)方案1或2所述的消耗量測量方法， 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軸線上的方式，配置上述耗材及上述非耗材，與上述耗材消耗面、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。技術(shù)方案5所述的消耗量測量方法根據(jù)技術(shù)方案1至4中任一項(xiàng)所述的消耗量測量方法，其特征在于，上述耗材是配置在使用等離子體對基板實(shí)施處理的基板處理裝置的處理室內(nèi)的圓環(huán)狀的聚焦環(huán)或圓板狀的電極板。為實(shí)現(xiàn)上述目的，技術(shù)方案6所述的消耗量測量方法是如下的第1耗材和第2耗材的消耗量測量方法，該第1耗材具有相互平行的、暴露在使第1耗材消耗的環(huán)境中的第1 耗材消耗面及暴露在不使上述第1耗材消耗的環(huán)境中的第1耗材非消耗面，該第2耗材具有相互平行的、暴露在使第2耗材消耗的環(huán)境中的第2耗材消耗面及暴露在不使上述第2 耗材消耗的環(huán)境中的第2耗材非消耗面，該消耗量測量方法的特征在于，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軸線上的方式，配置上述第1耗材及上述第2耗材，由與上述第1耗材相同的材料構(gòu)成的第1非耗材具有相互平行的、暴露在不使該第1非耗材消耗的環(huán)境中的第1非耗材非消耗面及第2非耗材非消耗面，并將上述第1非耗材與上述第1耗材熱耦合，由與上述第2 耗材相同的材料構(gòu)成的第2非耗材具有相互平行的、暴露在不使該第2非耗材消耗的環(huán)境中的第3非耗材非消耗面及第4非耗材非消耗面，并將上述第2非耗材與上述第2耗材熱耦合，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軸線上的方式，配置上述第1非耗材及上述第2非耗材，與上述第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，接收來自上述第 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，并計(jì)測上述低相干光的沿厚度方向在上述第1耗材內(nèi)往返的第1光路長度、及上述低相干光的沿厚度方向在上述第2耗材內(nèi)往返的第2光路長度，與上述第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，接收來自上述第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，并計(jì)測上述低相干光的沿厚度方向在上述第1非耗材內(nèi)往返的第 3光路長度、及上述低相干光的沿厚度方向在上述第2非耗材內(nèi)往返的第4光路長度，基于上述第1光路長度與上述第3光路長度的比率，算出上述第1耗材的消耗量，并且基于上述第2光路長度與上述第4光路長度的比率，算出上述第2耗材的消耗量。技術(shù)方案7所述的消耗量測量方法根據(jù)技術(shù)方案6記載的消耗量測量方法，其特征在于，在將上述第1光路長度設(shè)為La、上述第3光路長度設(shè)為Lb、上述第1耗材的初始厚度設(shè)為cL、上述第1非耗材的初始厚度設(shè)為、上述第1耗材的消耗量設(shè)為δ Α時(shí)，上述第 1耗材的消耗量由S A = dA0-dB0XLA/LB表示，并且上述第2光路長度設(shè)為L。、上述第4光路長度設(shè)為LD、上述第2耗材的初始厚度設(shè)為、上述第2非耗材的初始厚度設(shè)為dM、上述第 2耗材的消耗量設(shè)為Se時(shí)，上述第2耗材的消耗量由Sa = CU-CIm X L。/LD表示。技術(shù)方案8所述的消耗量測量方法根據(jù)技術(shù)方案6或7所述的消耗量測量方法， 其特征在于，分別向上述第1耗材及上述第2耗材的群組、以及上述第1非耗材及上述第2 非耗材的群組照射低相干光。技術(shù)方案9所述的消耗量測量方法根據(jù)技術(shù)方案6或7所述的消耗量測量方法， 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軸線上的方式，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，與上述第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。技術(shù)方案10所述的消耗量測量方法根據(jù)技術(shù)方案6至9中任一項(xiàng)所述的消耗量測量方法，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離子體對基板實(shí)施處理的基板處理裝置的處理室內(nèi)的圓環(huán)狀的聚焦環(huán)或圓板狀的電極板。根據(jù)本發(fā)明的第1方式，由于非耗材由與耗材相同的材料構(gòu)成，并與耗材熱耦合， 所以非耗材的熱膨脹率與耗材的熱膨脹率相同，非耗材的溫度與耗材的溫度相同。因此，耗材中的低相干光的第1光路長度的由溫度引起的延伸率與非耗材中的低相干光的第2光路長度的由溫度引起的延伸率相同。其結(jié)果，通過使用第1光路長度與第2光路長度的比率， 在耗材的消耗量的測量中能夠消除耗材的由溫度帶來的影響，進(jìn)而能夠在任意的溫度下， 即，在所期望的時(shí)機(jī)測量耗材的消耗量。根據(jù)本發(fā)明的第2方式，由于第1非耗材由與第1耗材相同的材料構(gòu)成，并與第1 耗材熱耦合，所以第1非耗材的熱膨脹率與第1耗材的熱膨脹率相同，第1非耗材的溫度與第1耗材的溫度相同。因此，第1耗材中的低相干光的第1光路長度的由溫度引起的延伸率與第1非耗材中的低相干光的第3光路長度的由溫度引起的延伸率相同。另外，由于第 2非耗材由與第2耗材相同的材料構(gòu)成，并與第2耗材熱耦合，所以第2非耗材的熱膨脹率與第2耗材的熱膨脹率相同，第2非耗材的溫度與第2耗材的溫度相同。因此，第2耗材中的低相干光的第2光路長度的由溫度引起的延伸率與第2非耗材中的低相干光的第4光路長度的由溫度引起的延伸率相同。其結(jié)果，通過使用第1光路長度與第3光路長度的比率， 能夠在第1耗材的消耗量的測量中消除第1耗材的溫度的影響，并且通過使用第2光路長度與第4光路長度的比率，能夠在第2耗材的消耗量的測量中消除第2耗材的由溫度帶來的影響。由此，能夠在任意的溫度下，即，在所期望的時(shí)機(jī)測量第1耗材的消耗量及第2耗材的消耗量。而且，根據(jù)本發(fā)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軸線上，所以來自第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軸線上，因此，照射一條低相干光就能得到來自第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軸線上，所以來自第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軸線上。因此，照射一條低相干光就能得到來自第1非耗材及第2耗材的所需的反射光。其結(jié)果，能夠減少低相干光的照射裝置的數(shù)量，進(jìn)而能夠簡化使用低相干光的消耗量測量裝置的結(jié)構(gòu)。


圖1是概略地表示執(zhí)行本發(fā)明的第1實(shí)施方式的消耗量測量方法的基板處理裝置的結(jié)構(gòu)的圖。圖2是概略地表示圖1的基板處理裝置所具有的構(gòu)件厚度測量裝置的結(jié)構(gòu)的框圖。圖3是用于說明圖2中的低相干光光學(xué)系統(tǒng)的厚度測量動(dòng)作的圖。圖4是表示由圖3中的PD檢測的來自聚焦環(huán)的反射光和來自參考鏡的反射光之間的干涉波形的圖表，(A)表示聚焦環(huán)的消耗前所獲得的干涉波形，(B)表示聚焦環(huán)的消耗后所獲得的干涉波形。圖5是概略地表示通過本實(shí)施方式的消耗量測量方法測量消耗量的聚焦環(huán)的結(jié)構(gòu)的剖視圖。圖6是表示執(zhí)行本實(shí)施方式的消耗量測量方法時(shí)得到的低相干光的干涉波形的圖表。圖7是表示通過本實(shí)施方式的消耗量測量方法測量多個(gè)測量位置的消耗量的構(gòu)件厚度測量裝置的變形例的大致結(jié)構(gòu)的一部分的圖，(A)表示第1變形例，(B)表示第2變形例，(C)表示第3變形例。圖8是表示圖1的基板處理裝置中的準(zhǔn)直器的配置的變形例的圖，(A)表示第1變形例，⑶表示第2變形例，(C)表示第3變形例，⑶表示第4變形例，(E)表示第5變形例。圖9是概略地表示通過本發(fā)明的第2實(shí)施方式的消耗量測量方法測量消耗量的聚焦環(huán)的結(jié)構(gòu)的剖視圖。圖10是表示執(zhí)行本實(shí)施方式的消耗量測量方法時(shí)得到的低相干光的干涉波形的圖表。圖11是表示通過本實(shí)施方式的基板清洗方法測量多個(gè)測量位置的消耗量的構(gòu)件厚度測量裝置的變形例的大致結(jié)構(gòu)的一部分的圖，(A)表示第1變形例，(B)表示第2變形例，(C)表示第3變形例，⑶表示第4變形例。圖12是概略地表示通過本發(fā)明的第3實(shí)施方式的消耗量測量方法測量消耗量的上部電極板的結(jié)構(gòu)的剖視圖。圖13是表示執(zhí)行本實(shí)施方式的基板清洗方法時(shí)得到的低相干光的干涉波形的圖表。圖14是概略地表示通過本實(shí)施方式的消耗量測量方法的變形例測量消耗量的上部電極板的結(jié)構(gòu)的剖視圖。圖15是表示執(zhí)行本實(shí)施方式的消耗量測量方法的變形例時(shí)得到的低相干光的干涉波形的圖表。圖16是概略地表示通過本發(fā)明的第4實(shí)施方式的消耗量測量方法測量消耗量的聚焦環(huán)及上部電極板的結(jié)構(gòu)的剖視圖。圖17是表示執(zhí)行本實(shí)施方式的基板清洗方法時(shí)得到的低相干光的干涉波形的圖表。圖18是概略地表示通過本實(shí)施方式的消耗量測量方法的變形例測量消耗量的聚焦環(huán)及上部電極板的結(jié)構(gòu)的剖視圖。圖19是表示執(zhí)行本實(shí)施方式的消耗量測量方法的變形例時(shí)得到的低相干光的干涉波形的圖表。
具體實(shí)施例方式
以下，參照

本發(fā)明的實(shí)施方式。首先，對執(zhí)行本發(fā)明的第1實(shí)施方式的消耗量測量方法的基板處理裝置進(jìn)行說明。圖1是概略地表示執(zhí)行本實(shí)施方式的消耗量測量方法的基板處理裝置的結(jié)構(gòu)的圖。本基板處理裝置對作為基板的半導(dǎo)體器件用的晶圓(以下，簡稱為“晶圓”)實(shí)施等離子體蝕刻處理。在圖1中，基板處理裝置10具有用于收容例如直徑300mm的晶圓W的腔室11，在該腔室11內(nèi)配置有用于載置半導(dǎo)體器件用的晶圓W的圓柱狀的基座12 (載置臺(tái))。在基板處理裝置10中，由腔室11的內(nèi)側(cè)壁和基座12的側(cè)面形成側(cè)方排氣路徑13。在該側(cè)方排氣路徑13的中段配置有排氣板14。排氣板14是具有大量貫通孔的板狀構(gòu)件，作為將腔室11內(nèi)部分隔成上部和下部的隔板發(fā)揮作用。被排氣板14分隔的腔室11內(nèi)部的上部(以下，稱為“處理室”)15中如后所述那樣產(chǎn)生等離子體。另外，在腔室11內(nèi)部的下部(以下，稱為“排氣室(歧管 (manifold))”) 16連接有用于排出腔室11內(nèi)的氣體的排氣管17。排氣板14捕捉或反射在處理室15中產(chǎn)生的等離子體而防止向歧管16泄漏。在排氣管17 上連接有 TMP (Turbo Molecular Pump) ^ DP (Dry Pump)(都未圖示)， 這些泵對腔室11內(nèi)抽真空而進(jìn)行減壓。具體地，DP將腔室11內(nèi)從大氣壓減壓至中真空狀態(tài)(例如，1. 3X IOPa(0. ITorr)以下)，TMP與DP協(xié)作地將腔室11內(nèi)減壓至比中真空狀態(tài)低的壓力即高真空狀態(tài)(例如，1.3X10_3Pa(1.0X I(T5Torr)以下)。此外，腔室11內(nèi)的壓力通過APC閥(未圖示)控制。在腔室11內(nèi)的基座12上，經(jīng)由第1匹配器19連接有第1高頻電源18，并且經(jīng)由第2匹配器21連接有第2高頻電源20，第1高頻電源18是將較低頻率例如2MHz的離子引入用的高頻電力施加到基座12，第2高頻電源20是將較高頻率例如60MHz的等離子體生成用的高頻電力施加到基座12。由此，基座12作為電極發(fā)揮作用。另外，第1匹配器19 及第2匹配器21降低高頻電力從基座12的反射而使高頻電力向基座12施加的施加效率變得最大?；?2的上部呈小徑的圓柱從大徑的圓柱的頂端沿同心軸突出的形狀，在該上部以包圍小徑的圓柱的方式形成有臺(tái)階。在小徑的圓柱的頂端配置有內(nèi)部具有靜電電極板22的由陶瓷形成的靜電吸盤23。在靜電電極板22上連接有直流電源24，向靜電電極板 22施加正的直流電壓時(shí)，在晶圓W的靠靜電吸盤23側(cè)的面(以下，稱為“背面”)產(chǎn)生負(fù)電位，在靜電電極板22和晶圓W的背面之間產(chǎn)生電位差，通過由該電位差產(chǎn)生的庫侖力或約翰遜·拉別克力，晶圓W被吸附保持在靜電吸盤23。另外，在基座12的上部，以包圍被吸附保持在靜電吸盤23的晶圓W的方式，聚焦環(huán)25 (耗材)被載置在基座12的上部處的臺(tái)階。聚焦環(huán)25由硅(Si)構(gòu)成。S卩，由于聚焦環(huán)25由半導(dǎo)電體構(gòu)成，等離子體的分布域不僅在晶圓W之上還擴(kuò)大到該聚焦環(huán)25之上，從而將晶圓W的周緣部之上的等離子體的密度維持在與該晶圓W的中央部上的等離子體的密度同等程度。由此，確保晶圓W的整個(gè)面上所施加的等離子蝕刻處理的均勻性。聚焦環(huán)25是圓環(huán)狀的構(gòu)件，具有暴露在處理室15內(nèi)部的上表面25a(耗材消耗面)以及與基座12的臺(tái)階相對的下表面25b (耗材非消耗面)(參照后述的圖5)。上表面 25a及下表面25b相互平行。在腔室11的頂部，與基座12相對地配置有簇射頭26。簇射頭26具有上部電極板27 (耗材)；能夠拆裝地吊在該上部電極板27上的冷卻板28 ；覆蓋該冷卻板28的蓋體 29。上部電極板27由具有沿厚度方向貫通的大量氣孔30的圓板狀構(gòu)件構(gòu)成，并由半導(dǎo)電體即硅形成。上部電極板27是圓板狀的構(gòu)件，具有與冷卻板28相對的上表面27a(耗材非消耗面)；暴露在處理室15內(nèi)部的下表面27b (耗材消耗面)(參照后述的圖12)。上表面27a 及下表面27b相互平行。在冷卻板28的內(nèi)部設(shè)有緩沖室31，該緩沖室31連接有處理氣體導(dǎo)入管32。在基板處理裝置10中，從處理氣體導(dǎo)入管32向緩沖室31供給的處理氣體經(jīng)由氣孔30被導(dǎo)入處理室15內(nèi)部，該被導(dǎo)入的處理氣體被從第2高頻電源20經(jīng)由基座12向處理室15內(nèi)部施加的等離子體生成用的高頻電力激發(fā)成為等離子體。該等離子體中的離子被利用由第1高頻電源18施加到基座12的離子引入用的高頻電力朝向晶圓W引入，向該晶圓W實(shí)施等離子蝕刻處理。此時(shí)，等離子體中的離子也到達(dá)聚焦環(huán)25的上表面25a或上部電極板27的下表面27b，對該上表面25a或下表面27b進(jìn)行濺射。其結(jié)果，聚焦環(huán)25或上部電極板27被消耗。在該基板處理裝置10中，為了測量聚焦環(huán)25的消耗量，設(shè)置構(gòu)件厚度測量裝置。 圖2是概略地表示圖1的基板處理裝置所具有的構(gòu)件厚度測量裝置的結(jié)構(gòu)的框圖。在圖2中，構(gòu)件厚度測量裝置33具有低相干光光學(xué)系統(tǒng)34，向基板處理裝置10中的聚焦環(huán)25照射低相干光且接收該低相干光的反射光；厚度算出裝置35，基于該低相干光光學(xué)系統(tǒng)34所接收的反射光來算出聚焦環(huán)25的厚度。所謂低相干光是指，從一個(gè)光源照射的光被分成兩束以上的光的情況下，隨著向遠(yuǎn)方行進(jìn)，該被分出的兩條光的波列變得難以重合的(被分出的兩束難以干涉)光，是可干涉距離(相干長度)短的光。低相干光光學(xué)系統(tǒng)34具有作為低相干光源的SLD (Super Luminescent Diode) 36 ；與該SLD36連接的作為2 X 2分束器發(fā)揮作用的光纖熱粘接耦合器(以下，只稱為“耦合器”)37 ；與該耦合器37連接的準(zhǔn)直器38、39 ；與耦合器37連接的作為受光元件的光檢測器(PD =Photo Detector) 40 ；分別連接各構(gòu)成要素間的光纖41a、41b、41c、41d。SLD36是例如以最大輸出1. 5mW照射中心波長為1. 55 μ m或1. 31 μ m的、相干長度為約50 μ m的低相干光。耦合器37將來自SLD36的低相干光分成兩束，將該被分成的兩束低相干光分別經(jīng)由光纖41b、41c傳送至準(zhǔn)直器38、39。準(zhǔn)直器38、39是將由耦合器37分出的低相干光(后述的測量光50及參照光51)與聚焦環(huán)25的下表面25b及后述的參考鏡 42的反射面垂直地照射的準(zhǔn)直器。另外，PD40由例如Ge光電二極管構(gòu)成。低相干光光學(xué)系統(tǒng)34具有配置在準(zhǔn)直器39的前方的參考鏡42 ；通過伺服電動(dòng)機(jī)43使參考鏡42沿始于準(zhǔn)直器39的低相干光的照射方向水平移動(dòng)的參考鏡驅(qū)動(dòng)臺(tái)44 ；驅(qū)動(dòng)該參考鏡驅(qū)動(dòng)臺(tái)44的伺服電動(dòng)機(jī)43的電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)器45 ；與PD40連接并使來自該P(yáng)D40 的輸出信號(hào)增幅的放大器46。參考鏡42由具有反射面的三面直角棱鏡或平面鏡構(gòu)成。準(zhǔn)直器38以與聚焦環(huán)25的下表面25b相對的方式埋入基座12地配置，朝向聚焦環(huán)25的下表面25b照射由耦合器37分出的低相干光(后述的測量光50)，同時(shí)接收來自聚焦環(huán)25的低相干光的反射光(后述的反射光52b及反射光52a)并傳送至PD40。準(zhǔn)直器39朝向參考鏡42照射由耦合器37分出的低相干光(后述的參照光51)， 同時(shí)接收來自參考鏡42的低相干光的反射光(后述的反射光54)并傳送至PD40。參考鏡驅(qū)動(dòng)臺(tái)44使參考鏡42沿圖2所示的箭頭方向A水平移動(dòng)，即，使參考鏡42 的反射面總是與來自準(zhǔn)直器39的照射光垂直地水平移動(dòng)。參考鏡42沿箭頭A的方向能夠往返移動(dòng)。此外，在圖2中，為方便說明，來自準(zhǔn)直器39的照射光和來自參考鏡42的反射光相互不重合地分別以具有規(guī)定的方向角的方式被描繪，但這些光實(shí)際上不具有規(guī)定的方向角，而是相互重合的。上述準(zhǔn)直器38或后述的激光干涉計(jì)48a也是同樣的。厚度算出裝置35具有控制厚度算出裝置35整體的PC47 ；通過電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)器45 控制用于使參考鏡42移動(dòng)的伺服電動(dòng)機(jī)43的電動(dòng)機(jī)控制器48 ；與來自激光干涉計(jì)48a的控制信號(hào)同步地進(jìn)行數(shù)模轉(zhuǎn)換的A/D轉(zhuǎn)換器49。這里，A/D轉(zhuǎn)換器49在參考鏡42的距離被激光干涉計(jì)48a或線性標(biāo)度尺(未圖示)準(zhǔn)確地計(jì)測的情況下，與由激光干涉計(jì)48a或線性標(biāo)度尺計(jì)測的移動(dòng)距離相應(yīng)的控制信號(hào)同步地對經(jīng)由低相干光光學(xué)系統(tǒng)34的放大器 46輸入的PD40的輸出信號(hào)進(jìn)行A/D轉(zhuǎn)換，由此，高精度地進(jìn)行厚度計(jì)測。圖3是用于說明圖2中的低相干光光學(xué)系統(tǒng)的厚度測量動(dòng)作的圖。低相干光光學(xué)系統(tǒng)34是利用了作為基本構(gòu)造具有邁克耳遜干涉計(jì)構(gòu)造的低相干性干涉計(jì)的光學(xué)系統(tǒng)，如圖3所示，從SLD36照射的低相干光通過作為分束器發(fā)揮作用的耦合器37分成測量光50和參照光51，測量光50朝向厚度測量的對象物即聚焦環(huán)25照射，參照光51朝向參考鏡42照射。向聚焦環(huán)25照射的測量光50分別在聚焦環(huán)25的下表面25b及上表面25a反射，來自聚焦環(huán)25的下表面25b的反射光52b及來自聚焦環(huán)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，向參考鏡42照射的參照光51在反射面反射，來自該反射面的反射光54也入射到耦合器37。這里，如上上述，由于參考鏡42沿參照光51的照射方向水平移動(dòng)，所以低相干光光學(xué)系統(tǒng)34能夠使參照光51及反射光54的光路長度變化。使參照光51及反射光54的光路長度變化而使測量光50及反射光52b的光路長度成為與參照光51及反射光54的光路長度相同時(shí)，反射光52b和反射光54發(fā)生干涉。另外，測量光50及反射光52a的光路長度成為與參照光51及反射光54的光路長度相同時(shí)， 反射光52a和反射光54發(fā)生干涉。這些干涉被PD40檢測。PD40檢測到干涉時(shí)輸出信號(hào)。圖4是表示由圖3中的PD檢測的來自聚焦環(huán)的反射光和來自參考鏡的反射光之間的干涉波形的圖表，(A)表示在聚焦環(huán)的消耗前所得到的干涉波形，(B)表示在聚焦環(huán)的消耗后所得到的干涉波形。此外，縱軸表示干涉強(qiáng)度，橫軸表示參考鏡42從規(guī)定基點(diǎn)水平移動(dòng)的距離(以下，只稱為“參考鏡移動(dòng)距離”)。如圖4 (A)的圖表所示，來自參考鏡42的反射光54與來自聚焦環(huán)25的下表面25b 的反射光52b發(fā)生干涉時(shí)，例如，檢測到以干涉位置A為中心的干涉波形55。另外，來自參考鏡42的反射光54與來自聚焦環(huán)25的上表面25a的反射光52a發(fā)生干涉時(shí)，例如，檢測到以干涉位置B為中心的干涉波形56。干涉位置A與到達(dá)下表面25b的測量光50及反射光52b的光路長度相對應(yīng)，干涉位置B與到達(dá)上表面25a的測量光50及反射光52a的光路長度相對應(yīng)，從而干涉位置A及干涉位置B之差D與低相干光(測量光50的一部分和反射光52a)的沿厚度方向在聚焦環(huán)25內(nèi)往返的光路長度相對應(yīng)。低相干光的沿厚度方向在聚焦環(huán)25內(nèi)往返的光路長度與聚焦環(huán)25的厚度相對應(yīng)，因此干涉位置A及干涉位置B之差 D與聚焦環(huán)25的厚度相對應(yīng)。即，通過檢測反射光54與反射光52b、以及反射光54與反射光52a的干涉波形，能夠計(jì)測聚焦環(huán)25的厚度。這里，聚焦環(huán)25消耗時(shí)，聚焦環(huán)25的厚度發(fā)生變化，從而到達(dá)上表面25a的測量光50及反射光52a的光路長度發(fā)生變化，即，聚焦環(huán)25消耗時(shí)，聚焦環(huán)25的厚度發(fā)生變化， 反射光54和反射光52a的干涉位置B從圖4(A)所示的干涉位置B發(fā)生變化。具體地說， 圖4㈧所示的干涉位置B移動(dòng)到圖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的變化量與聚焦環(huán)25的消耗量相當(dāng)。構(gòu)件厚度測量裝置33基于干涉位置A及干涉位置B之差D的變化量算出聚焦環(huán)25的消耗量。圖5是概略地表示通過本實(shí)施方式的消耗量測量方法測量消耗量的聚焦環(huán)的結(jié)構(gòu)的剖視圖。在圖5中，聚焦環(huán)25具有基準(zhǔn)片57?；鶞?zhǔn)片57是由硅構(gòu)成的板狀的構(gòu)件，比聚焦環(huán)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)。由于基準(zhǔn)片57以過盈配合插入被穿設(shè)于聚焦環(huán)25的下表面25b上的凹部 58，所以與聚焦環(huán)25熱耦合。在被插入凹部58的基準(zhǔn)片57上，上表面57a暴露在凹部58 內(nèi)部，下表面57b與基座12的臺(tái)階相對。在本實(shí)施方式的消耗量測量方法中，從準(zhǔn)直器38與聚焦環(huán)25的上表面25a及下表面25b垂直地照射低相干光，并接收來自上表面25a及下表面25b的低相干光的反射光， 并且從通過未圖示的耦合器與從光纖41b分支的光纖連接的準(zhǔn)直器38a與基準(zhǔn)片57的上
11表面57a及下表面57b垂直地照射低相干光，并接收來自上表面57a及下表面57b的低相干光的反射光。此時(shí)，觀測來自各面的反射光和來自參考鏡42的反射光54之間的干涉波形時(shí)，如圖6所示，隨著參考鏡移動(dòng)距離增加，來自下表面25b的反射光與反射光54的干涉波形55、 來自上表面25a的反射光與反射光54的干涉波形56、來自下表面57b的反射光與反射光 54的干涉波形59、和來自上表面57a的反射光與反射光54的干涉波形60被依次檢測到。 這里，干涉波形55及干涉波形56的位置之差D如上所述那樣與低相干光的沿厚度方向在聚焦環(huán)25內(nèi)往返的光路長度相對應(yīng)，并且與聚焦環(huán)25的厚度相對應(yīng)。另外，干涉波形59 及干涉波形60的位置之差E與低相干光的沿厚度方向在基準(zhǔn)片57內(nèi)往返的光路長度相對應(yīng)，并且與基準(zhǔn)片57的厚度相對應(yīng)。聚焦環(huán)25消耗時(shí)，只有消耗面即上表面25a的位置發(fā)生變化，到達(dá)上表面25a的測量光50的光路長度及來自上表面25a的反射光的光路長度變短。即，低相干光的沿厚度方向在聚焦環(huán)25內(nèi)往返的光路長度變短。其結(jié)果，干涉波形56向干涉波形55接近，并向干涉波形56a遷移。干涉波形56及干涉波形56a的位置之差F與上表面25a的位置變化量即聚焦環(huán)25的消耗量相對應(yīng)。然而，聚焦環(huán)25的溫度發(fā)生變化而熱膨脹時(shí)，聚焦環(huán)25的厚度發(fā)生變化，低相干光的沿厚度方向在聚焦環(huán)25內(nèi)往返的光路長度就變化。因此，在測量聚焦環(huán)25的消耗量的情況下，需要從干涉波形56及干涉波形56a的位置之差F消除聚焦環(huán)25的熱膨脹所產(chǎn)生的影響。本實(shí)施方式的消耗量測量方法是在與此對應(yīng)地測量聚焦環(huán)25的消耗量的情況下，利用低相干光的沿厚度方向在聚焦環(huán)25內(nèi)往返的光路長度(以下，稱為“聚焦環(huán)25內(nèi)光路長度”)(第1光路長度)與低相干光的沿厚度方向在基準(zhǔn)片57內(nèi)往返的光路長度(以下，稱為“基準(zhǔn)片57內(nèi)光路長度”)(第2光路長度)的比率。具體地說，在將聚焦環(huán)25內(nèi)光路長度設(shè)為La、基準(zhǔn)片57內(nèi)光路長度設(shè)為Lb、聚焦環(huán)25的初始厚度設(shè)為cL、基準(zhǔn)片57的初始厚度設(shè)為dM、聚焦環(huán)25的熱膨脹時(shí)厚度設(shè)為 dAT、基準(zhǔn)片57的熱膨脹時(shí)厚度設(shè)為dBT、聚焦環(huán)25的消耗量設(shè)為δ、硅的溫度依存折射率設(shè)為ητ、硅的熱膨脹系數(shù)設(shè)為α τ、聚焦環(huán)25的熱膨脹時(shí)的溫度設(shè)為T時(shí)，聚焦環(huán)25內(nèi)光路長度與基準(zhǔn)片57內(nèi)光路長度的比率如下式(A)所示。La/Lb = nTdAT/nTdBT = nT (dA0- δ ) (1+α τΤ) /nTdB。(1+ α τΤ) · . . (A)這里，由于基準(zhǔn)片57與聚焦環(huán)25熱耦合，所以基準(zhǔn)片57的溫度與聚焦環(huán)25的溫度相同，并且由于基準(zhǔn)片57與聚焦環(huán)25相同地由硅構(gòu)成，所以基準(zhǔn)片57的溫度依存折射率及熱膨脹系數(shù)與聚焦環(huán)25的溫度依存折射率及熱膨脹系數(shù)相同。S卩，在上述式(A)中，
消去溫度Τ、溫度依存折射率％及熱膨脹系數(shù)ciT所關(guān)聯(lián)的項(xiàng)，上述式(A)能夠轉(zhuǎn)換成下式 ⑶。La/Lb = (dA0- δ ) /dB0. . . (B)其結(jié)果，聚焦環(huán)25的消耗量δ能夠由除去與溫度相關(guān)的系數(shù)的下式(C)表示。δ = dA0-dB0(LA/LB). . . (C)由此，測量聚焦環(huán)25的初始厚度dA()及基準(zhǔn)片57的初始厚度dB0，在任意的溫度下， 只要測量聚焦環(huán)25內(nèi)光路長度La及基準(zhǔn)片57內(nèi)光路長度Lb，就能算出聚焦環(huán)25的消耗量δ。能夠從上述式(A)變換到上述式(C)的理由是基準(zhǔn)片57的溫度與聚焦環(huán)25的溫度相同，并且基準(zhǔn)片57的溫度依存折射率及熱膨脹系數(shù)與聚焦環(huán)25的溫度依存折射率及熱膨脹系數(shù)相同，從而聚焦環(huán)25內(nèi)光路長度的因溫度產(chǎn)生的延伸率與基準(zhǔn)片57內(nèi)光路長度的因溫度產(chǎn)生的延伸率相同，通過使用聚焦環(huán)25內(nèi)光路長度與基準(zhǔn)片57內(nèi)光路長度的比率，能夠抵消因溫度產(chǎn)生的延伸率。在上述本實(shí)施方式的消耗量測量方法中，由于分別從準(zhǔn)直器38及準(zhǔn)直器38a向聚焦環(huán)25及基準(zhǔn)片57照射低相干光，所以上表面25a及下表面25b只要與從準(zhǔn)直器38照射的低相干光垂直即可，上表面57a及下表面57b只要與從準(zhǔn)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的組合與上表面57a及下表面57b的組合平行，能夠容易地進(jìn)行聚焦環(huán)25及基準(zhǔn)片57的配置。在上述的聚焦環(huán)25的凹部58中的與基準(zhǔn)片57的間隙，也可以填充光能透過的材料例如透明粘結(jié)劑或石英，或者光不能透過的材料例如金屬或樹脂，或者什么都不填充。但是，優(yōu)選填充導(dǎo)熱性高的材料例如導(dǎo)熱性硅橡膠。由此，能夠可靠地使基準(zhǔn)片57的溫度與聚焦環(huán)25的溫度相同。在上述本實(shí)施方式的消耗量測量方法中，針對一個(gè)聚焦環(huán)25進(jìn)行消耗量的測量， 并且該聚焦環(huán)25的消耗量的測量位置也是一個(gè)位置，但也可以使用構(gòu)件厚度測量裝置33 將聚焦環(huán)25的消耗量的測量位置增加到多個(gè)。具體地，如圖7(A)所示，在光纖41b上再設(shè)置耦合器61而將來自耦合器37的測量光50分支成多束，除準(zhǔn)直器38、38a之外，還設(shè)置與分支的各測量光50對應(yīng)的準(zhǔn)直器38b、38c，將各準(zhǔn)直器38、38a、38b、38c分別配置在多個(gè)測量位置即可。該情況下，調(diào)整從耦合器61到各準(zhǔn)直器38、38a、38b、38c的光路長度，各準(zhǔn)直器38、38a、38b、38c接收的反射光和來自參考鏡42的反射光54之間的干涉波形的位置錯(cuò)位。由此，能夠防止與各測量位置對應(yīng)地產(chǎn)生的干涉波形重疊，而且，能夠正確地測量多個(gè)測量位置的聚焦環(huán)25的消耗量。如上所述，在測量位置增加至多個(gè)的情況下，調(diào)整從耦合器61到各測量位置的光路長度，只要來自各測量位置的反射光和來自參考鏡42的反射光54之間的干涉波形的位置錯(cuò)位即可，例如，如圖7(B)所示，通過將各準(zhǔn)直器38、38a、38b、38c分配設(shè)置在兩個(gè)聚焦環(huán)25，也能夠同時(shí)測量兩個(gè)聚焦環(huán)25的消耗量，另外，例如，如圖7(C)所示，準(zhǔn)備各準(zhǔn)直器 38,38a 38g并分配配置在兩個(gè)聚焦環(huán)25，由此能夠針對兩個(gè)聚焦環(huán)25分別同時(shí)測量多個(gè)測量位置的消耗量。此外，在使用構(gòu)件厚度測量裝置33將測量位置增加至多個(gè)的情況下，也可以將耦合器61置換成多路調(diào)制器(未圖示)，另外，也可以在耦合器37及耦合器61之間配置多路調(diào)制器(未圖示)。在上述基板處理裝置10中，準(zhǔn)直器38以埋入基座12的方式配置，但基座12中的準(zhǔn)直器38的配置方法沒有特別限定。例如，如圖8(A)所示，也可以以準(zhǔn)直器38與聚焦環(huán) 25的下表面25b直接相對的方式，將該準(zhǔn)直器38配置在基座12的RF板62上，例如，如圖 8 (B)所示，也可以在RF板62上設(shè)置貫通孔63，以準(zhǔn)直器38透過貫通孔63與聚焦環(huán)25的下表面25b相對的方式，將該準(zhǔn)直器38設(shè)置在基座12的基板64上。在將準(zhǔn)直器38設(shè)置在基板64上的情況下，包圍RF板62及基板64的空間65中存
13在的空氣等晃動(dòng)時(shí)，低相干光的直進(jìn)性有可能被擾亂，低相干光衰減。因此，例如，如圖8 (C) 所示，也可以在空間65中，在準(zhǔn)直器38及貫通孔63之間配置管66而使低相干光在該管66 內(nèi)通過，由此，能夠?qū)⒌拖喔晒鈴目臻g65隔離，進(jìn)而能夠防止受到空間65中存在的空氣等的晃動(dòng)的影響。另外，例如，也可以在空間65中，在準(zhǔn)直器38及貫通孔63之間配置光透射桿67而使低相干光透過該光透射桿67，由此，也能夠?qū)⒌拖喔晒鈴目臻g65隔離。此外，光透射桿67由石英或藍(lán)寶石等構(gòu)成。另外，準(zhǔn)直器38也可以與基座12彼此獨(dú)立地設(shè)置。例如，如圖8(E)所示，也可以以照射基座12的側(cè)面的方式設(shè)置準(zhǔn)直器38，該情況下，在基座12內(nèi)設(shè)置棱鏡或平面鏡而將從準(zhǔn)直器38照射的低相干光向聚焦環(huán)25的下表面25b引導(dǎo)即可。以下，對本發(fā)明的第2實(shí)施方式的消耗量測量方法進(jìn)行說明。圖9是概略地表示通過本實(shí)施方式的消耗量測量方法測量消耗量的聚焦環(huán)的結(jié)構(gòu)的剖視圖。在圖9中，由硅構(gòu)成的聚焦環(huán)25c具有基準(zhǔn)片57，并具有穿設(shè)在下表面25b的凹部
68。該凹部68在圖中上方具有頂面68a(耗材非消耗面)，該頂面68a與聚焦環(huán)25c的上表面25a平行。在本實(shí)施方式中，基準(zhǔn)片57是以聚焦環(huán)25c的上表面25a、凹部68的頂面 68a、基準(zhǔn)片57的上表面57a及下表面57b相互平行的方式，過盈配合地插入凹部68。在凹部68中，凹部68的頂面68a及基準(zhǔn)片57的上表面57a暴露在凹部68內(nèi)部。另外，由于準(zhǔn)直器38以與基準(zhǔn)片57的下表面57b相對的方式配置，其結(jié)果，聚焦環(huán)25c的上表面25a、凹部68的頂面68a、基準(zhǔn)片57的上表面57a及下表面57b位于從準(zhǔn)直器38照射的低相干光的光軸上。在本實(shí)施方式的消耗量測量方法中，從準(zhǔn)直器38與聚焦環(huán)25c的上表面25a、凹部 68的頂面68a、基準(zhǔn)片57的上表面57a及下表面57b垂直地照射低相干光。這里，由于上表面25a、頂面68a、上表面57a及下表面57b相互平行，所以來自這些面的低相干光的反射光位于同一軸線上。此時(shí)，觀測來自各面的反射光與來自參考鏡42的反射光54之間的干涉波形時(shí)，如圖10所示，隨著參考鏡移動(dòng)距離增加，來自下表面57b的反射光與反射光54的干涉波形
69、來自上表面57a的反射光與反射光54的干涉波形70、來自頂面68a的反射光與反射光 54的干涉波形71、及來自上表面25a的反射光與反射光54的干涉波形72依次被檢測。這里，干涉波形69及干涉波形70的位置之差E與低相干光的沿厚度方向在基準(zhǔn)片57內(nèi)往返的光路長度相對應(yīng)，并且與基準(zhǔn)片57的厚度相對應(yīng)。干涉波形71及干涉波形 72的位置之差D與低相干光的在頂面68a及上表面25a之間沿厚度方向在聚焦環(huán)25c內(nèi)往返的光路長度相對應(yīng)，并且與聚焦環(huán)25c中的頂面68a及上表面25a之間的厚度相對應(yīng)。 另外，干涉波形70及干涉波形71的位置之差G與聚焦環(huán)25c的凹部68中的與基準(zhǔn)片57 的間隙的厚度L相對應(yīng)。聚焦環(huán)25c消耗時(shí)，只有消耗面即上表面25a的位置發(fā)生變化，到達(dá)上表面25a的測量光50的光路長度及來自上表面25a的反射光的光路長度變短。即，低相干光的在頂面 68a及上表面25a之間沿厚度方向在聚焦環(huán)25c內(nèi)往返的光路長度變短。其結(jié)果，干涉波形 72向干涉波形71接近并向干涉波形72a遷移。干涉波形72及干涉波形72a的位置之差F 與上表面25a的位置變化量即聚焦環(huán)25c的消耗量相對應(yīng)。
然而，聚焦環(huán)25c的溫度發(fā)生變化而熱膨脹時(shí)，低相干光的在頂面68a及上表面 25a之間沿厚度方向在聚焦環(huán)25c內(nèi)往返的光路長度就發(fā)生變化，從而需要從干涉波形72 及干涉波形72a的位置之差F消除聚焦環(huán)25c的熱膨脹所產(chǎn)生的影響。在本實(shí)施方式中，與此對應(yīng)地，與上述第1實(shí)施方式同樣地利用低相干光的在頂面68a及上表面25a之間沿厚度方向在聚焦環(huán)25c內(nèi)往返的光路長度(以下，稱為“聚焦環(huán) 25c內(nèi)光路長度”)(第1光路長度)與基準(zhǔn)片57內(nèi)光路長度(第2光路長度)的比率。具體地說，在將聚焦環(huán)25c內(nèi)光路長度設(shè)為La、基準(zhǔn)片57內(nèi)光路長度設(shè)為Lb、頂面 68a及上表面25a之間的聚焦環(huán)25c的初始厚度設(shè)為dA()、基準(zhǔn)片57的初始厚度為dM、頂面 68a及上表面25a之間的聚焦環(huán)25c的熱膨脹時(shí)厚度設(shè)為dAT、基準(zhǔn)片57的熱膨脹時(shí)厚度設(shè)為dBT、聚焦環(huán)25c的消耗量設(shè)為δ、硅的溫度依存折射率設(shè)為ητ、硅的熱膨脹系數(shù)設(shè)為ατ、 聚焦環(huán)25c的熱膨脹時(shí)的溫度設(shè)為T時(shí)，聚焦環(huán)25c內(nèi)光路長度與基準(zhǔn)片57內(nèi)光路長度的比率如下式(D)所示。La/Lb = nTdAT/nTdBT = nT (dA。_ δ ) (1+α τΤ) /nTdB。(1+ α τΤ) · · · (D)而且，上述式(D)與第1實(shí)施方式中的上述式(A)同樣地能夠轉(zhuǎn)換成下式(E)。La/Lb = (dA0- δ ) /dB0. . . (E)其結(jié)果，能夠由聚焦環(huán)25c的消耗量δ消掉與溫度相關(guān)的系數(shù)得到的下式(F)表
7J\ οδ = dA。-dB。(LA/LB). · · (F)由此，測量頂面68a及上表面25a之間的聚焦環(huán)25c的初始厚度dAQ及基準(zhǔn)片57 的初始厚度，在任意的溫度下，只要測量聚焦環(huán)25c內(nèi)光路長度La及基準(zhǔn)片57內(nèi)光路長度Lb就能算出聚焦環(huán)25c的消耗量δ。在上述本實(shí)施方式的消耗量測量方法中，由于上表面25a、頂面68a、上表面57a及下表面57b相互平行且位于同一軸線上，所以來自上表面25a、頂面68a、上表面57a及下表面57b的反射光位于同一軸線上。因此，通過從準(zhǔn)直器38照射一個(gè)低相干光，就能得到所需要的全部反射光。其結(jié)果，能夠減少準(zhǔn)直器的數(shù)量，進(jìn)而能夠簡化構(gòu)件厚度測量裝置33 的結(jié)構(gòu)。在上述聚焦環(huán)25c的凹部68中的與基準(zhǔn)片57的間隙，也可以填充光能透過的材料，或什么都不填充。但是，優(yōu)選填充導(dǎo)熱性高的材料例如傳熱性硅橡膠。在上述本實(shí)施方式的消耗量測量方法中，對于一個(gè)聚焦環(huán)25c進(jìn)行了消耗量的測量，但也可以例如，如圖Il(A)所示，向光纖41b再設(shè)置耦合器61而使來自耦合器37的測量光50分支成多束，由此進(jìn)行多個(gè)聚焦環(huán)25c的消耗量的測量，另外，也可以例如，如圖11 (B) 所示，向光纖41b設(shè)置耦合器61的基礎(chǔ)上再設(shè)置多路調(diào)制器73來進(jìn)行多個(gè)聚焦環(huán)25c的消耗量的測量。另外，也可以通過例如，如圖Il(C)所示，向光纖41b再設(shè)置耦合器61而使來自耦合器37的測量光50分支成多束，在一個(gè)聚焦環(huán)25c中進(jìn)行多個(gè)位置的消耗量的測量，而且，也可以例如，如圖Il(D)所示，在多個(gè)聚焦環(huán)25c的各自上進(jìn)行多個(gè)位置的消耗量的測量。以下，對本發(fā)明的第3實(shí)施方式的消耗量測量方法進(jìn)行說明。在本實(shí)施方式中，消耗量的測量對象不是聚焦環(huán)而是上部電極板，這點(diǎn)與第1實(shí)施方式或第2實(shí)施方式不同。圖12是概略地表示通過本實(shí)施方式的消耗量測量方法測量消耗量的上部電極板的結(jié)構(gòu)的剖視圖。在圖12中，上部電極板27具有基準(zhǔn)片74?；鶞?zhǔn)片74是由硅構(gòu)成的板狀的構(gòu)件， 比上部電極板27薄且小，并具有相互平行的上表面74a(第1非耗材非消耗面)及下表面 74b (第2非耗材非消耗面)。由于基準(zhǔn)片74以過盈配合插入被穿設(shè)在上部電極板27的上表面27a上的凹部75中，所以與上部電極板27熱耦合。在被插入到凹部75的基準(zhǔn)片74 上，下表面74b被暴露在凹部75內(nèi)部，上表面74a與冷卻板28相對。在本實(shí)施方式的消耗量測量方法中，從準(zhǔn)直器38與上部電極板27的上表面27a 及下表面27b垂直地照射低相干光，接收來自上表面27a及下表面27b的低相干光的反射光，并且從準(zhǔn)直器38a與基準(zhǔn)片74的上表面74a及下表面74b垂直地照射低相干光，接收來自上表面74a及下表面74b的低相干光的反射光。此時(shí)，觀測來自各面的反射光和來自參考鏡42的反射光54之間的干涉波形時(shí)，如圖13所示，隨著參考鏡移動(dòng)距離增加，來自上表面27a的反射光與反射光54的干涉波形 76、來自下表面27b的反射光與反射光54的干涉波形77、來自上表面74a的反射光與反射光54的干涉波形78、及來自下表面74b的反射光與反射光54的干涉波形79依次被檢測。 這里，干涉波形76及干涉波形77的位置之差H與低相干光的沿厚度方向在上部電極板27 內(nèi)往返的光路長度相對應(yīng)，并且與上部電極板27的厚度相對應(yīng)。另外，干涉波形78及干涉波形79的位置之差I(lǐng)與低相干光的沿厚度方向在基準(zhǔn)片74內(nèi)往返的光路長度相對應(yīng)，并且與基準(zhǔn)片74的厚度相對應(yīng)。上部電極板27消耗時(shí)，只有消耗面即下表面27b的位置發(fā)生變化，到達(dá)下表面27b 的測量光50的光路長度及來自下表面27b的反射光的光路長度變短，即，低相干光的沿厚度方向在上部電極板27內(nèi)往返的光路長度變短。其結(jié)果，干涉波形77向干涉波形76接近并向干涉波形77a遷移。干涉波形77及干涉波形77a的位置之差J與下表面27b的位置變化量即上部電極板27的消耗量相對應(yīng)。然而，在本實(shí)施方式中，也需要從干涉波形77及干涉波形77a的位置之差J消除上部電極板27的熱膨脹所產(chǎn)生的影響，在本實(shí)施方式中，與上述第1實(shí)施方式或第2實(shí)施方式同樣地利用低相干光的沿厚度方向在上部電極板27內(nèi)往返的光路長度(以下，稱為 “上部電極板27內(nèi)光路長度”)(第1光路長度)與低相干光的沿厚度方向在基準(zhǔn)片74內(nèi)往返的光路長度(以下，稱為“基準(zhǔn)片74內(nèi)光路長度”)(第2光路長度)的比率。具體地說，在將上部電極板27內(nèi)光路長度設(shè)為L。、基準(zhǔn)片74內(nèi)光路長度設(shè)為LD、 上部電極板27的初始厚度設(shè)為、基準(zhǔn)片74的初始厚度設(shè)為dM、上部電極板27的熱膨脹時(shí)厚度設(shè)為dCT、基準(zhǔn)片74的熱膨脹時(shí)厚度設(shè)為dDT、上部電極板27的消耗量設(shè)為δ工、硅的溫度依存折射率設(shè)為ητ、硅的熱膨脹系數(shù)設(shè)為α τ、上部電極板27的熱膨脹時(shí)的溫度設(shè)為T 時(shí)，上部電極板27內(nèi)光路長度與基準(zhǔn)片74內(nèi)光路長度的比率如下式(G)所示。LcZLo = nTdCT/nTdDT = nT (dc。_ S1) (1+α τΤ) /nTdD0 (1+ α τΤ). . . (G)這里，由于基準(zhǔn)片74與上部電極板27熱耦合，所以基準(zhǔn)片74的溫度與上部電極板27的溫度相同，并且由于基準(zhǔn)片74與上部電極板27相同地由硅構(gòu)成，所以在上述式(G) 中，能夠消去與溫度Τ、溫度依存折射率％及熱膨脹系數(shù)ciT有關(guān)的項(xiàng)，上述式(G)能夠轉(zhuǎn)換成下式(H)。Lc/Ld = (dco- δ /dD0. . . (H)其結(jié)果，能夠由上部電極板27的消耗量δ工消掉與溫度相關(guān)的系數(shù)得到的下式 (I)表示。δ i = d⑶_dD0(Lc/LD)· · · (I)由此，測量上部電極板27的初始厚度(^及基準(zhǔn)片74的初始厚度dM，在任意的溫度下，只要測量上部電極板27內(nèi)光路長度Lc及基準(zhǔn)片74內(nèi)光路長度Ld就能算出上部電極板27的消耗量δ”在上述本實(shí)施方式的消耗量測量方法中，與第1實(shí)施方式同樣地，不需要使下表面27b及上表面27a的組合與上表面74a的下表面74b的組合平行，從而能夠容易地進(jìn)行耗材及非耗材的配置。另外，在上述上部電極板27的凹部75中的與基準(zhǔn)片74的間隙，與第1實(shí)施方式同樣地也可以填充光能透過的材料例如透明粘結(jié)劑或石英，或填充光不能透過的材料例如金屬或樹脂，還可以什么都不填充。在上述本實(shí)施方式的消耗量測量方法中，對于一個(gè)上部電極板27進(jìn)行消耗量的測量，并且該上部電極板27的消耗量的測量位置也是一個(gè)位置，但與第1實(shí)施方式同樣地也可以將測量光50分支成多束并在一個(gè)上部電極板27上進(jìn)行多個(gè)位置的消耗量的測量， 另外，也可以對多個(gè)上部電極板27進(jìn)行消耗量的測量。另外，在本實(shí)施方式的消耗量測量方法的變形例中，從準(zhǔn)直器38照射一束低相干光，就能得到上部電極板的消耗量的測量所必需的全部反射光。圖14是概略地表示通過本實(shí)施方式的消耗量測量方法的變形例測量消耗量的上部電極板的結(jié)構(gòu)的剖視圖。在圖14中，由硅構(gòu)成的上部電極板27c具有基準(zhǔn)片74，并具有穿設(shè)在上表面27a 的凹部80。該凹部80在圖中下方具有底面80a(耗材非消耗面)，該底面80a與上部電極板27c的下表面27b平行。在本變形例中，基準(zhǔn)片74以上部電極板27c的下表面27b、凹部 80的底面80a、基準(zhǔn)片74的上表面74a及下表面74b相互平行的方式，以過盈配合插入到凹部80中。在凹部80中，凹部80的底面80a及基準(zhǔn)片74的下表面74b被暴露在凹部80 內(nèi)部。另外，由于準(zhǔn)直器38以與基準(zhǔn)片74的上表面74a相對的方式配置，其結(jié)果，上部電極板27c的下表面27b、凹部80的底面80a、基準(zhǔn)片74的上表面74a及下表面74b位于從準(zhǔn)直器38照射的低相干光的光軸上。在本變形例中，從準(zhǔn)直器38與上部電極板27c的下表面27b、凹部80的底面80a、 基準(zhǔn)片74的上表面74a及下表面74b垂直地照射低相干光。這里，由于下表面27b、底面 80a、上表面74a及下表面74b相互平行，所以來自這些面的低相干光的反射光位于同一軸線上。此時(shí)，觀測來自各面的反射光和來自參考鏡42的反射光54之間的干涉波形時(shí)，如圖15所示，隨著參考鏡移動(dòng)距離增加，來自上表面74a的反射光與反射光54的干涉波形 81、來自下表面74b的反射光與反射光54的干涉波形82、來自底面80a的反射光與反射光 54的干涉波形83、及來自下表面27b的反射光與反射光54的干涉波形84依次被檢測。
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這里，干涉波形81及干涉波形82的位置之差I(lǐng)與低相干光的沿厚度方向在基準(zhǔn)片74內(nèi)往返的光路長度相對應(yīng)，并且與基準(zhǔn)片74的厚度相對應(yīng)。干涉波形83及干涉波形 84的位置之差H與低相干光的在底面80a及下表面27b之間沿厚度方向在上部電極板27c 內(nèi)往返的光路長度相對應(yīng)，并且與上部電極板27c中的底面80a及下表面27b之間的厚度相對應(yīng)，另外，干涉波形82及干涉波形83的位置之差K與上部電極板27c的凹部80中的與基準(zhǔn)片74的間隙的厚度L1相對應(yīng)。上部電極板27c消耗時(shí)，只有消耗面即下表面27b的位置發(fā)生變化，到達(dá)下表面 27b的測量光50的光路長度及來自下表面27b的反射光的光路長度變短。即，低相干光的在底面80a及下表面27b之間，沿厚度方向在上部電極板27c內(nèi)往返的光路長度變短。其結(jié)果，干涉波形84向干涉波形83接近并向干涉波形84a遷移。干涉波形84及干涉波形84a 的位置之差J與下表面27b的位置變化量即上部電極板27c的消耗量相對應(yīng)。在本變形例中，也需要從干涉波形84及干涉波形84a的位置之差J消除上部電極板27c的熱膨脹所產(chǎn)生的影響，與上述第1實(shí)施方式或第2實(shí)施方式同樣地利用低相干光的在底面80a及下表面27b之間沿厚度方向在上部電極板27c內(nèi)往返的光路長度(以下， 稱為“上部電極板27c內(nèi)光路長度”)(第1光路長度)與基準(zhǔn)片74內(nèi)光路長度(第2光路長度)的比率。具體地說，在將上部電極板27c內(nèi)光路長度設(shè)為L。、基準(zhǔn)片74內(nèi)光路長度設(shè)為LD、 底面80a及下表面27b之間的上部電極板27c的初始厚度設(shè)為dro、基準(zhǔn)片74的初始厚度設(shè)為dDQ、底面80a及下表面27b之間的上部電極板27c的熱膨脹時(shí)厚度設(shè)為dCT、基準(zhǔn)片74 的熱膨脹時(shí)厚度設(shè)為dDT、上部電極板27c的消耗量設(shè)為δ工、硅的溫度依存折射率為ητ、硅的熱膨脹系數(shù)設(shè)為α τ、上部電極板27c的熱膨脹時(shí)的溫度設(shè)為T時(shí)，上部電極板27c內(nèi)光路長度與基準(zhǔn)片74內(nèi)光路長度的比率如下式(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)與本實(shí)施方式中的上述式(G)同樣地能夠轉(zhuǎn)換成下式(K)。Lc/Ld = (CIco-S1)ZCIdo... (K)其結(jié)果，能夠由上部電極板27c的消耗量δ 1消掉與溫度相關(guān)的系數(shù)得到的下式 (L)表示。δ 1 = dC0-dD0(Lc/LD). . . (L)由此，測量底面80a及下表面27b之間的上部電極板27c的初始厚度屯。及基準(zhǔn)片 74的初始厚度，在任意的溫度下，只要測量上部電極板27c內(nèi)光路長度Lc及基準(zhǔn)片74內(nèi)光路長度Ld就能算出上部電極板27c的消耗量δ 10在上述本實(shí)施方式的消耗量測量方法的變形例中，與第2實(shí)施方式同樣地來自下表面27b、底面80a、上表面74a及下表面74b的反射光位于同一軸線上，從而能夠減少準(zhǔn)直器的數(shù)量，進(jìn)而能夠簡化構(gòu)件厚度測量裝置33的結(jié)構(gòu)。另外，在上述上部電極板27c的凹部80中的與基準(zhǔn)片74的間隙，與第2實(shí)施方式同樣地也可以填充光能透過的材料，或什么都不填充。在上述本實(shí)施方式的消耗量測量方法的變形例中，對一個(gè)上部電極板27c進(jìn)行了消耗量的測量，但與第2實(shí)施方式同樣地也可以通過將測量光50分支成多束，進(jìn)行多個(gè)上部電極板27c的消耗量的測量，另外，也可以在一個(gè)上部電極板27c上進(jìn)行多個(gè)位置的消耗量的測量，而且還可以在多個(gè)上部電極板27c的各自上進(jìn)行多個(gè)位置的消耗量的測量。以下，對本發(fā)明的第4實(shí)施方式的消耗量測量方法進(jìn)行說明。在本實(shí)施方式中，同時(shí)測量聚焦環(huán)及上部電極板的消耗量，這點(diǎn)與第1至第3實(shí)施方式不同。圖16是概略地表示通過本實(shí)施方式的消耗量測量方法測量消耗量的聚焦環(huán)及上部電極板的結(jié)構(gòu)的剖視圖。在圖16中，聚焦環(huán)25(第1耗材)及上部電極板27 (第2耗材)是以聚焦環(huán)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、且上部電極板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，基準(zhǔn)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軸線上，基準(zhǔn)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軸線上，基準(zhǔn)片57(第1非耗材) 以過盈配合插入到凹部58中，且基準(zhǔn)片74(第2非耗材)以過盈配合插入到凹部75中。在本實(shí)施方式的消耗量測量方法中，從準(zhǔn)直器38與上表面25a、下表面25b、下表面27b及上表面27a垂直地照射低相干光。這里，若作為低相干光選擇能夠透過聚焦環(huán)25 的波長長的光，則低相干光的一部分透過聚焦環(huán)25并向上部電極板27照射。因此，不僅從上表面25a及下表面25b產(chǎn)生低相干光的反射光，還從下表面27b及上表面27a產(chǎn)生低相干光的反射光。來自上表面25a、下表面25b、下表面27b及上表面27a的反射光被準(zhǔn)直器 38接收。另外，從準(zhǔn)直器38a與下表面57b、上表面57a、下表面74b及上表面74a垂直地照射低相干光?；鶞?zhǔn)片57、聚焦環(huán)25及上部電極板27由硅構(gòu)成，若與上述同樣地選擇波長長的光，低相干光的一部分透過基準(zhǔn)片57、聚焦環(huán)25及上部電極板27向基準(zhǔn)片74照射。因此，不僅從下表面57b及上表面57a產(chǎn)生低相干光的反射光，還從下表面74b及上表面74a 產(chǎn)生低相干光的反射光。來自下表面57b、上表面57a、下表面74b及上表面74a的反射光被準(zhǔn)直器38a接收。此時(shí)，觀測來自各面的反射光和來自參考鏡42的反射光54之間的干涉波形時(shí)， 如圖17所示，隨著參考鏡移動(dòng)距離增加，來自下表面25b的反射光與反射光54的干涉波形55、來自上表面25a的反射光與反射光54的干涉波形56、來自下表面57b的反射光與反射光54的干涉波形59、來自上表面57a的反射光與反射光54的干涉波形60、來自下表面 27b的反射光與反射光54的干涉波形85、來自上表面27a的反射光與反射光54的干涉波形86、來自下表面74b的反射光與反射光54的干涉波形87、及來自上表面74a的反射光與反射光54的干涉波形88依次被檢測。這里，干涉波形55及干涉波形56的位置之差D與聚焦環(huán)25內(nèi)光路長度相對應(yīng)， 干涉波形59及干涉波形60的位置之差E與基準(zhǔn)片57內(nèi)光路長度相對應(yīng)，干涉波形85及干涉波形86的位置之差I(lǐng)與上部電極板27內(nèi)光路長度相對應(yīng)，干涉波形87及干涉波形88 的位置之差H與基準(zhǔn)片74內(nèi)光路長度相對應(yīng)。聚焦環(huán)25及上部電極板27消耗時(shí)，消耗面即上表面25a的位置及下表面27b的位置發(fā)生變化，聚焦環(huán)25內(nèi)光路長度及上部電極板27內(nèi)光路長度變短。其結(jié)果，干涉波形 56向干涉波形55接近并向干涉波形56a遷移，并且干涉波形85向干涉波形86接近并向干
19涉波形85a遷移。干涉波形56及干涉波形56a的位置之差F與上表面25a的位置變化量即聚焦環(huán)25的消耗量相對應(yīng)，干涉波形85及干涉波形85a的位置之差J與下表面27b的位置變化量即上部電極板27的消耗量相對應(yīng)。然而，在本實(shí)施方式中，也需要從干涉波形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消除聚焦環(huán)25和上部電極板27的熱膨脹所產(chǎn)生的影響，在本實(shí)施方式中，與上述第1及第3實(shí)施方式同樣地利用聚焦環(huán)25內(nèi)光路長度(第1 光路長度)與基準(zhǔn)片57內(nèi)光路長度(第3光路長度)的比率、和上部電極板27內(nèi)光路長度(第2光路長度)與基準(zhǔn)片74內(nèi)光路長度(第4光路長度)的比率。具體地，聚焦環(huán)25內(nèi)光路長度La與基準(zhǔn)片57內(nèi)光路長度Lb的比率如上述式㈧ 所示，另外，上部電極板27內(nèi)光路長度Lc與基準(zhǔn)片74內(nèi)光路長度Ld的比率如上述式(G)所示。因此，與上述第1實(shí)施方式同樣，聚焦環(huán)25的消耗量δ由上述式(0(δ = dA0-dB0(LA/ Lb))表示，另外，與上述第3實(shí)施方式同樣，上部電極板27的消耗量S1由上述式(IKS1 =dC0-dD0 (Lc/Ld))表不。其結(jié)果，測量聚焦環(huán)25的初始厚度‘及基準(zhǔn)片57的初始厚度dM，在任意的溫度下，只要測量聚焦環(huán)25內(nèi)光路長度La及基準(zhǔn)片57內(nèi)光路長度Lb就能算出聚焦環(huán)25的消耗量S，并且測量上部電極板27的初始厚度及基準(zhǔn)片74的初始厚度dM，在任意的溫度下，只要測量上部電極板27內(nèi)光路長度Lc及基準(zhǔn)片74內(nèi)光路長度Ld就能算出上部電極板 27的消耗量δ 10在上述本實(shí)施方式的消耗量測量方法中，由于上表面25a、下表面25b、下表面27b 及上表面27a相互平行，所以來自上表面25a、下表面25b、下表面27b及上表面27a的反射光位于同一軸線上。因此，從準(zhǔn)直器38照射一束低相干光就能從聚焦環(huán)25及上部電極板 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軸線上，所以來自下表面57b、上表面57a、下表面74b及上表面74a的反射光位于同一軸線上。因此，從準(zhǔn)直器38a照射一束低相干光就能從基準(zhǔn)片57及基準(zhǔn)片74 得到所需要的反射光，其結(jié)果，能夠減少準(zhǔn)直器的數(shù)量，進(jìn)而能夠簡化構(gòu)件厚度測量裝置33 的結(jié)構(gòu)。另外，在上述本實(shí)施方式的消耗量測量方法中，將低相干光從聚焦環(huán)25向上部電極板27照射，但也可以將準(zhǔn)直器38、38a配置在上部電極板27而將低相干光從上部電極板 27向聚焦環(huán)25照射。另外，在本實(shí)施方式的消耗量測量方法的變形例中，從準(zhǔn)直器38照射一束低相干光就能得到聚焦環(huán)及上部電極板的消耗量的測量所需要的全部反射光。圖18是概略地表示通過本實(shí)施方式的消耗量測量方法的變形例測量消耗量的聚焦環(huán)及上部電極板的結(jié)構(gòu)的剖視圖。在圖18中，聚焦環(huán)25c (第1耗材)、上部電極板27c (第2耗材)、基準(zhǔn)片57 (第 1非耗材)及基準(zhǔn)片74(第2非耗材)被配置成聚焦環(huán)25c的上表面25a(第1耗材消耗面)、凹部68的頂面68a (第1耗材非消耗面)、上部電極板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)、基準(zhǔn)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軸線上、且基準(zhǔn)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軸線上。這里，基準(zhǔn)片57以過盈配合插入到聚焦環(huán)25c的凹部68中，且基準(zhǔn)片74以過盈配合插入到上部電極板27c的凹部80中。在本變形例中，從準(zhǔn)直器38與上表面25a、頂面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。這里，由于上表面25a、頂面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， 所以來自這些面的低相干光的反射光位于同一軸線上，并被準(zhǔn)直器38接收。此時(shí)，觀測來自各面的反射光和來自參考鏡42的反射光54之間的干涉波形時(shí)，如圖19所示，隨著參考鏡移動(dòng)距離增加，來自下表面57b的反射光與反射光54的干涉波形 69、來自上表面57a的反射光與反射光54的干涉波形70、來自頂面68a的反射光與反射光 54的干涉波形71、來自上表面25a的反射光與反射光54的干涉波形72、來自下表面27b的反射光與反射光54的干涉波形89，來自底面80a的反射光與反射光54的干涉波形90、來自下表面74b的反射光與反射光54的干涉波形91、及來自上表面74a的反射光與反射光 54的干涉波形92按順序被檢測。這里，干涉波形69及干涉波形70的位置之差E與基準(zhǔn)片57內(nèi)光路長度相對應(yīng)， 干涉波形71及干涉波形72的位置之差D與聚焦環(huán)25c內(nèi)光路長度相對應(yīng)，干涉波形70及干涉波形71的位置之差G與聚焦環(huán)25c的凹部68中的與基準(zhǔn)片57的間隙的厚度L相對應(yīng)，干涉波形89及干涉波形90的位置之差H與上部電極板27c內(nèi)光路長度相對應(yīng)，干涉波形91及干涉波形92的位置之差I(lǐng)與基準(zhǔn)片74內(nèi)光路長度相對應(yīng)，干涉波形90及干涉波形 91的位置之差K與上部電極板27c的凹部80中的與基準(zhǔn)片74的間隙的厚度Ll相對應(yīng)。聚焦環(huán)25c及上部電極板27c消耗時(shí)，消耗面即上表面25a的位置及下表面27b 的位置發(fā)生變化，聚焦環(huán)25c內(nèi)光路長度及上部電極板27c內(nèi)光路長度變短。其結(jié)果，干涉波形72向干涉波形71接近并向干涉波形72a遷移，并且干涉波形89向干涉波形90接近并向干涉波形89a遷移。干涉波形72及干涉波形72a的位置之差F與上表面25a的位置變化量即聚焦環(huán)25c的消耗量相對應(yīng)，干涉波形89及干涉波形89a的位置之差J與下表面 27b的位置變化量即上部電極板27c的消耗量相對應(yīng)。然而，在本變形例中，也需要從干涉波形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消除聚焦環(huán)25c和上部電極板27c的熱膨脹所產(chǎn)生的影響，在本變形例中，與上述第2實(shí)施方式的消耗量測量方法及第3實(shí)施方式的消耗量測量方法的變形例同樣地利用聚焦環(huán)25c內(nèi)光路長度(第1光路長度)與基準(zhǔn)片57內(nèi)光路長度(第3光路長度)的比率、和上部電極板27c內(nèi)光路長度(第2光路長度)與基準(zhǔn)片 74內(nèi)光路長度(第4光路長度)的比率。具體地說，聚焦環(huán)25c內(nèi)光路長度La與基準(zhǔn)片57內(nèi)光路長度Lb的比率如上述式 (D)所示，另外，上部電極板27c內(nèi)光路長度Lc與基準(zhǔn)片74內(nèi)光路長度Ld的比率如上述式(J)所示。因此，與上述第2實(shí)施方式同樣，聚焦環(huán)25c的消耗量δ由上述式(F) (δ = dA0-dB0(LA/LB))表示，另外，與上述第3實(shí)施方式的消耗量測量方法的變形例同樣，上部電極板27c的消耗量δ工由上述式(L) ( δ工=dC0-dD0(Lc/LD))表示。其結(jié)果，測量聚焦環(huán)25c的初始厚度cL及基準(zhǔn)片57的初始厚度dB()，在任意的溫度下，只要測量聚焦環(huán)25c內(nèi)光路長度La及基準(zhǔn)片57內(nèi)光路長度Lb就能算出聚焦環(huán)25c 的消耗量S，并且測量上部電極板27c的初始厚度及基準(zhǔn)片74的初始厚度，在任意的溫度下，只要測量上部電極板27c內(nèi)光路長度Lc及基準(zhǔn)片74內(nèi)光路長度Ld就能算出上部電極板27c的消耗量δ”在上述本實(shí)施方式的消耗量測量方法的變形例中，由于上表面25a、頂面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軸線上，所以來自聚焦環(huán)25c、上部電極板27c、基準(zhǔn)片57及基準(zhǔn)片74的反射光位于同一軸線上。因此，從準(zhǔn)直器38照射一束低相干光就能得到所需要的全部反射光。其結(jié)果，能夠減少準(zhǔn)直器的數(shù)量，進(jìn)而能夠簡化構(gòu)件厚度測量裝置33的結(jié)構(gòu)。上述各實(shí)施方式的消耗量測量方法不僅能夠使用于聚焦環(huán)或上部電極板等構(gòu)件的消耗量的測量，還能適用于厚度隨著時(shí)間的經(jīng)過而變化的構(gòu)件例如被混合的成分揮發(fā)而厚度變化的構(gòu)件的厚度變化余量的測量。另外，執(zhí)行上述各實(shí)施方式的消耗量測量方法的基板處理裝置實(shí)施等離子蝕刻處理的基板不限于半導(dǎo)體器件用的晶圓，也可以是包括IXD(Liquid Crystal Display)等的 FPD (Flat Panel Display)等所使用的各種基板、光掩模、⑶基板、印刷電路板等。以上，關(guān)于本發(fā)明使用上述各實(shí)施方式進(jìn)行了說明，但本發(fā)明不限于上述各實(shí)施方式。
權(quán)利要求
1.一種消耗量測量方法，其是如下耗材的消耗量測量方法，該耗材具有相互平行的、暴露在使耗材消耗的環(huán)境中的耗材消耗面及暴露在不使上述耗材消耗的環(huán)境中的耗材非消耗面，該消耗量測量方法的特征在于，將非耗材與上述耗材熱耦合，該非耗材由與上述耗材相同的材料構(gòu)成，其具有相互平行的、暴露在不使該非耗材消耗的環(huán)境中的第1非耗材非消耗面及第2非耗材非消耗面，與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，接收來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計(jì)測上述低相干光的沿厚度方向在上述耗材內(nèi)往返的第1光路長度，與上述第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，接收來自上述第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計(jì)測上述低相干光的沿厚度方向在上述非耗材內(nèi)往返的第2光路長度，基于上述第1光路長度與上述第2光路長度的比率，算出上述耗材的消耗量。
2.如權(quán)利要求1所述的消耗量測量方法，其特征在于，在將上述第1光路長度設(shè)為La、 上述第2光路長度設(shè)為Lb、上述耗材的初始厚度設(shè)為cL、上述非耗材的初始厚度設(shè)為dM、上述耗材的消耗量設(shè)為δ時(shí)，上述耗材的消耗量由下式(1)表示。5 = dA0-dB0XLA/LB. · · (1)。
3.如權(quán)利要求1或2上述的消耗量測量方法，其特征在于，分別向上述耗材及上述非耗材照射低相干光。
4.如權(quán)利要求1或2所述的消耗量測量方法，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軸線上的方式，配置上述耗材及上述非耗材，與上述耗材消耗面、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.如權(quán)利要求1或2所述的消耗量測量方法，其特征在于，上述耗材是配置在使用等離子體來對基板實(shí)施處理的基板處理裝置的處理室內(nèi)的圓環(huán)狀的聚焦環(huán)或圓板狀的電極板。
6.一種消耗量測量方法，其是如下的第1耗材和第2耗材的消耗量測量方法，該第1耗材具有相互平行的、暴露在使第1耗材消耗的環(huán)境中的第1耗材消耗面及暴露在不使上述第1耗材消耗的環(huán)境中的第1耗材非消耗面，該第2耗材具有相互平行的、暴露在使第2耗材消耗的環(huán)境中的第2耗材消耗面及暴露在不使上述第2耗材消耗的環(huán)境中的第2耗材非消耗面，該消耗量測量方法的特征在于，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軸線上的方式，配置上述第1耗材及上述第2耗材，將第1非耗材與上述第1耗材熱耦合，該第1非耗材由與上述第1耗材相同的材料構(gòu)成，第1非耗材具有相互平行的、暴露在不使該第1非耗材消耗的環(huán)境中的第1非耗材非消耗面及第2非耗材非消耗面，將第2非耗材與上述第2耗材熱耦合，該第2非耗材由與上述第2耗材相同的材料構(gòu)成，該第2非耗材具有相互平行的、暴露在不使該第2非耗材消耗的環(huán)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軸線上的方式，配置上述第1非耗材及上述第2非耗材，與上述第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，接收來自上述第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，并計(jì)測上述低相干光的沿厚度方向在上述第1耗材內(nèi)往返的第1光路長度、及上述低相干光的沿厚度方向在上述第2耗材內(nèi)往返的第2光路長度，與上述第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，接收來自上述第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，并計(jì)測上述低相干光的沿厚度方向在上述第1非耗材內(nèi)往返的第3光路長度、及上述低相干光的沿厚度方向在上述第2非耗材內(nèi)往返的第 4光路長度，基于上述第1光路長度與上述第3光路長度的比率，算出上述第1耗材的消耗量，并且基于上述第2光路長度與上述第4光路長度的比率，算出上述第2耗材的消耗量。
7.如權(quán)利要求6所述的消耗量測量方法，其特征在于，在將上述第1光路長度設(shè)為La、 上述第3光路長度設(shè)為Lb、上述第1耗材的初始厚度設(shè)為dM、上述第1非耗材的初始厚度設(shè)為dTO、上述第1耗材的消耗量為δ A時(shí)，上述第1耗材的消耗量由下式( 表示，并且上述第2光路長度設(shè)為L。、上述第4光路長度設(shè)為LD、上述第2耗材的初始厚度設(shè)為、上述第2非耗材的初始厚度設(shè)為dM、上述第2耗材的消耗量設(shè)為Se時(shí)，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.如權(quán)利要求6或7所述的消耗量測量方法，其特征在于，分別向上述第1耗材及上述第2耗材的群組、以及上述第1非耗材及上述第2非耗材的群組照射低相干光。
9.如權(quán)利要求6或7所述的消耗量測量方法，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軸線上的方式，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，與上述第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.如權(quán)利要求6或7所述的消耗量測量方法，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離子體來對基板實(shí)施處理的基板處理裝置的處理室內(nèi)的圓環(huán)狀的聚焦環(huán)或圓板狀的電極板。
全文摘要
本發(fā)明提供能夠在所期望的時(shí)機(jī)測量耗材的消耗量的消耗量測量方法。對具有暴露在等離子體中的上表面(25a)及與基座(12)相對的下表面(25b)的聚焦環(huán)(25)的消耗量進(jìn)行測量時(shí)，將具有與基座相對的下表面(57b)及與聚焦環(huán)相對的上表面(57a)的基準(zhǔn)片(57)與聚焦環(huán)熱耦合，與上表面(25a)及下表面(25b)垂直地向聚焦環(huán)照射低相干光并計(jì)測低相干光的沿厚度方向在聚焦環(huán)內(nèi)往返的第1光路長度，與上表面(57a)及下表面(57b)垂直地向基準(zhǔn)片(57)照射低相干光并計(jì)測低相干光的沿厚度方向在基準(zhǔn)片(57)內(nèi)往返的第2光路長度，基于第1光路長度與第2光路長度的比率算出聚焦環(huán)的消耗量。
文檔編號(hào)G01B11/06GK102235852SQ201110079179
公開日2011年11月9日 申請日期2011年3月29日 優(yōu)先權(quán)日2010年3月29日
發(fā)明者松土龍夫, 輿水地鹽 申請人:東京毅力科創(chuàng)株式會(huì)社