測定システム
【課題】被測定体の周囲の影響によるノイズの混入を防止し、被測定体のインピーダンスを高い精度で測定することが可能な測定技術を提供する。
【解決手段】被測定体５のインピーダンスを測定する測定システム１を、インピーダンス計測器３０と、接地された導体で形成された、被測定体５を内部に配置可能な筐体２０と、前記インピーダンス計測器３０に接続された、被測定体５に接続可能な放射形状の電極２５と、を有するように構成する。特に、被測定体５が絶縁体で構成されたチャンバ内部品５ａである場合に、インピーダンスを高い精度で測定し、測定したインピーダンスから誘電正接の値を求めることができる。
【解決手段】被測定体５のインピーダンスを測定する測定システム１を、インピーダンス計測器３０と、接地された導体で形成された、被測定体５を内部に配置可能な筐体２０と、前記インピーダンス計測器３０に接続された、被測定体５に接続可能な放射形状の電極２５と、を有するように構成する。特に、被測定体５が絶縁体で構成されたチャンバ内部品５ａである場合に、インピーダンスを高い精度で測定し、測定したインピーダンスから誘電正接の値を求めることができる。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、被測定体に対して例えば誘電正接及び抵抗率等の種々の物理的特性を測定するために、インピーダンス計測器を用いて被測定体のインピーダンスを測定する測定システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
近年では、例えば半導体処理装置や液晶表示装置等を製造する際のエッチング及び成膜等の基板処理に用いられるチャンバ等の精密化がますます進んでいる。これに伴い、基板処理のチャンバ等の部品に対して要求される性能も厳しくなってきている。このため、これらチャンバ等の部品の物理的特性を測定する場合には、高い測定精度が要求される。
【０００３】
特許文献１には、例えばインピーダンスアナライザ、ネットワークアナライザ等のインピーダンス計測器を用いて被測定体のインピーダンスを測定する測定技術が開示されている。
【特許文献１】特開２００４−２２６１０５号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
インピーダンス計測器は、被測定体に電極を接続させてインピーダンスを測定している。一般に、インピーダンス計測器から被測定体に接続される電極の寸法は大きいので、この電極がアンテナとして機能し、被測定体のインピーダンスを測定する際にその周囲にある例えば金属及び観測者等の影響を強く受けてしまう。このため、測定されるインピーダンスの値にはノイズが混入してしまい、被測定体のインピーダンスを精密に測定することが困難であった。
【０００５】
本発明は上記課題に鑑みてなされたものであり、被測定体の周囲の影響によるノイズの混入を防止し、被測定体のインピーダンスを高い精度で測定することが可能な測定技術を提供することをその目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記課題を解決するために、本発明によれば、被測定体のインピーダンスを測定する測定システムであって、インピーダンス計測器と、接地された導体で形成された、被測定体を内部に配置可能な筐体と、前記インピーダンス計測器に接続された、被測定体に接続可能な放射形状の電極と、を有することを特徴とする、測定システムが提供される。
【０００７】
上記測定システムにおいて、前記被測定体は、半導体処理装置における絶縁体で構成されたチャンバ内部品であってもよい。
【０００８】
上記測定システムにおいて、前記被測定体は、半導体処理装置における誘電体で覆われた導体であってもよい。
【０００９】
また、本発明によれば、被測定体のインピーダンスを測定する測定システムであって、インピーダンス計測器と、接地された導体で形成された、被測定体を内部に配置可能な筐体と、前記インピーダンス計測器に接続された、被測定体に接続可能な複数の電極と、前記複数の電極のうち、選択された電極だけが前記インピーダンス計測器に接続されるように切替可能な切替器と、を有することを特徴とする、測定システムが提供される。
【００１０】
上記測定システムにおいて、前記被測定体は、半導体処理装置における誘電体で覆われた導体であってもよい。
【００１１】
また、本発明によれば、被測定体のインピーダンスを測定する測定システムであって、インピーダンス計測器と、前記インピーダンス計測器に接続された、被測定体に接続可能な第１及び第２の電極と、を有し、前記第２の電極は、前記第１の電極を覆う環状に構成されていることを特徴とする、測定システムが提供される。
【発明の効果】
【００１２】
本発明によれば、インピーダンス計測器に接続された電極を被測定体の周囲の電磁気的な外乱から防護し、被測定体のインピーダンスを高精度に測定することが可能になる。これにより、測定したインピーダンスから被測定体の種々の物理的特性を精密に求めることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１３】
以下、図面を参照しながら、本発明の好適な実施形態について説明をする。なお、本明細書及び図面において、実質的に同一の機能構成を有する要素については、同一の符号を付することにより重複説明を省略する。
【００１４】
図１は、本発明の第１の実施の形態に係る測定システム１の構成図である。本発明の第１の実施形態では、被測定体５としてのチャンバ内部品５ａのインピーダンスを測定し、測定したインピーダンスの値から被測定体５の物理的特性の１つである誘電正接の値を算出している。本発明の第１の実施の形態で用いられているチャンバ内部品５ａは、図２に一例を示すように、例えば半導体等を製造する際のエッチング及び成膜等の基板処理装置９のチャンバ１０内で用いられる略円筒形状の絶縁体（一般にインシュレータ等と呼ばれる）である。
【００１５】
図２に示す基板処理装置９について簡単に説明する。この基板処理装置９は、半導体製造過程において、基板Ｗに対するエッチング等の処理を行うものである。チャンバ１０の内側には、処理空間Ｋが形成される。チャンバ１０の壁部Ａ２は、接地されている。チャンバ１０内には、高周波が印加される上部電極１１及び下部電極１２が対向配置されている。上部電極１１には、高周波電源１３からプラズマ生成用の例えば周波数が６０ＭＨｚの高周波電力が供給され、処理空間Ｋの処理ガスがプラズマ化されて基板Ｗの処理を行うことができる。一方、下部電極１２には、基板Ｗに入射するイオンのエネルギー広がりをそろえることを目的として、高周波電源１４から周波数が１３ＭＨｚの高周波電力が供給される。上部電極１１及び下部電極１２は、略円板形状であり導電性材料から形成されている。上部電極１１と壁部Ａ２との間には、絶縁体Ａ１が介在されている。下部電極１２の上には、基板Ｗを静電吸引して固定する静電チャック５ｂが設けられており、下部電極１２の下には、絶縁体で形成された略円筒形状のインシュレータ５ａが設けられている。処理空間Ｋには、ガス供給経路１５及びシャワーヘッドとしての機能も有する上部電極１１を介して処理ガスが供給される。また、処理空間Ｋ内の処理ガスは、ガス排気経路１１６を介して排気される。なお、この場合には、図２に示す基板処理装置９を一例として説明したが、被測定体５は、図２に示す基板処理装置９以外の基板処理装置のチャンバ内部品であってもよいし、チャンバ内部品以外の部品であってもよい。
【００１６】
図１に示すように、測定システム１は、接地された中空の円柱形状の導体である筐体２０の内部に形成される閉空間内に被測定体５を配置してインピーダンスを測定するように構成されている。本発明の第１の実施の形態では、略円筒形状の被測定体５がその軸方向を鉛直方向に平行に筐体２０内部の底面中央に配置されている。被測定体５の上には略円板形状の電極２５が載置されている。電極２５は、被測定体５だけに接触し、筐体２０の内面には接触しないように配置されている。電極２５は、導電線３３及び給電棒３５を介してインピーダンス計測器３０に接続されている。測定システム１は、インピーダンス計測器３０から被測定体５に接触させた電極２５に高周波電力を供給し、その反射係数を求めることにより、被測定体５のインピーダンスを測定するように構成されている。
【００１７】
図１に示すように、筐体２０の上面は、着脱可能な蓋体２３になっている。これにより、蓋体２３を筐体２０から取外し、筐体２０の内部に例えば被測定体５を配置したり、筐体２０の内部から被測定体５を取出したりする等の作業ができるようになっている。
【００１８】
図３は、本発明の第１の実施の形態で用いられる被測定体５上に配置された電極２５の平面図である。本発明の第１の実施の形態では、略円筒形状の被測定体５（５ａ）の上に略円板形状の電極２５が、同心配置されている。図３に示すように、電極２５は同一平面（図３に示す紙面）内において、中心位置Ｏから放射状に外側に向かって延設された４本のスポーク電極４０を備えている。これら４本のスポーク電極４０は、長手方向の長さが同一であり、隣接するスポーク電極４０同士の角度がいずれも９０度になっている。
【００１９】
４本のスポーク電極４０の一端は、中心位置Ｏで互いに結合されており、他端は、各々、環状の外周電極４２に接続されている。スポーク電極４０の幅（即ち、長手方向と直交する幅方向の長さ）と外周電極４２の径方向の幅は、約１０〜２０ｍｍに設定されている。なお、電極２５が備えるスポーク電極４０の数は任意であってもよい。また、隣接するスポーク電極４０同士の中心角度は、任意の角度であってもよいが、各スポーク電極４０同士で円が等分割されるような対称的な配置構成にするのが好ましい。また、電極２５は、外周電極４２を有さず、スポーク電極４０だけを有する構成であってもよい。
【００２０】
電極２５の中心位置Ｏには、例えば円柱形状の孔４５が設けられている。この孔４５の内面には、ねじ山Ｔ１が設けられており、このねじ山と係合するねじ山Ｔ２を外周面に備えた略円柱形状の結合用部材４６をねじ結合して固定できるようになっている。この結合用部材４６は、電極２５の孔４５内にねじ結合させて固定した状態のまま、電極２５と一体的に扱われる。
【００２１】
図４は、図１に示す電極２５と給電棒３５の結合部分の側面の断面を拡大して示した拡大断面図である。上述したように電極２５の孔４５に結合用部材４６が固定されており、この結合用部材４６には給電棒３５が結合されている。図４に示すように、結合用部材４６には、スリット５０が鉛直方向に設けられており、給電棒３５の先細の先端部５１を挿入して固定できるようになっている。これにより、給電棒３５は結合用部材４６を介して電極２５に固定される。なお、給電棒３５の先端部５１及び結合用部材４６はいずれも導電性の材料で形成されており、インピーダンス計測器３０から給電棒３５に供給された高周波電力を、給電棒３５の先端部５１から結合用部材４６を介して電極２５に供給できるようになっている。
【００２２】
給電棒３５は、図１に示すように、筐体２０の底面の中央部を貫通し、筐体２０の外部及び内部の両方にまたがって配置されている。筐体２０が給電棒３５によって貫通されている部分では、給電棒３５と筐体２０との間に例えばテフロン等の絶縁体５５が設けられており、給電棒３５と筐体２０は互いに電気的に絶縁されている。給電棒３５の先端部５１と反対側にある端部５６は、筐体２０の外側でインピーダンス計測器３０に接続された導電線３３に接続されている。
【００２３】
インピーダンス計測器３０としては、被測定体５に高周波電力を印加することによってインピーダンスを測定するインピーダンスアナライザを用いている。このインピーダンスアナライザは、測定したインピーダンスから例えば誘電正接や抵抗率等、被測定体５の種々の物理的特性を求めることが可能である。なお、インピーダンス計測器３０としては、インピーダンスアナライザ以外に例えばネットワークアナライザ、ＬＣＲメータ等、任意の測定装置が用いられてもよい。また、インピーダンス計測器３０は、インピーダンスの測定だけを行う測定装置であってもよく、その場合には、測定したインピーダンスの値に基づいて別の装置又は測定者によって被測定体５の種々の物理的特性が算出される。
【００２４】
次に、以上のように構成された測定システム１を用いて、被測定体５の一例としてのチャンバ内部品５ａのインピーダンスを測定し、被測定体５の誘電正接の値を求める手順について、図１〜図４を用いて説明する。
【００２５】
筐体２０の蓋体２３を取外す。初期状態では、筐体２０の内部では給電棒３５から電極２５が取外された状態になっている。図１に示すように、略円筒形状の被測定体５としてのチャンバ内部品５ａ（以下、被測定体５とする）の軸方向に沿った中心の空洞部分に給電棒３５を通すようにして筐体２０の内部底面上に載置する。給電棒３５に対して被測定体５及び電極２５の位置を適宜調整してから、給電棒３５の先端部５１を電極２５に固定された結合用部材４６のスリット５０内に図４に示すように挿入しながら、電極２５を被測定体５の上に載置する。これにより、図１に示すように、電極２５は、結合用部材４６、給電棒３５及び導電線３３を介してインピーダンス計測器３０に接続された状態になる。
【００２６】
取外されていた蓋体２３を取付け、筐体２０の内部を閉空間にする。インピーダンス計測器３０を用いて、電極２５から被測定体５に高周波電力を印加し、そのインピーダンスを測定する。測定したインピーダンスの値から被測定体５の誘電正接の値を求める。なお、誘電正接とは、被測定体５の誘電損失を示す値である。具体的に説明すると、被測定体５のインピーダンスＺがＺ＝Ｒ＋ｉＸと表される場合に、誘電正接の値は（−Ｒ／Ｘ）となる。被測定体５をチャンバ内部品として用いる場合には、チャンバ内で基板に印加される高周波の出力損失を抑えるために、この誘電正接の値が低くなっている必要がある。本発明の第１の実施の形態では、被測定体５の誘電損失の値は、測定したインピーダンスの値に基づいてインピーダンス計測器３０が算出するようになっている。
【００２７】
測定終了後、筐体２０の蓋体２３を取外す。筐体２０の中の電極２５を取出し、次いで、被測定体５を取出す。続けて他の被測定体５の測定を行う場合には、測定する他の被測定体５を筐体２０内部に配置し、上述した手順を繰返す。そうでない場合には、筐体２０の蓋体２３を取付けて測定の一連の手順は終了する。
【００２８】
以上の第１の実施の形態によれば、被測定体５を、導体である筐体２０内に配置して被測定体５の周囲の影響によるノイズを遮断し、被測定体５のインピーダンスを従来よりも高精度で測定することができる。これにより、測定したインピーダンスから、例えば誘電正接の値等、被測定体５の種々の物理的特性を非常に精密に求めることが可能になる。また、測定系に印加されたＲＦ（高周波）信号のうち、電極表面からは測定対象物を通過することなく接地電極に流れてしまう成分がある。この成分は電極面積に比例して増大する。そこで、電極形状を放射形状にすることによって、電極面積を小さくし、ひいては測定対象物を通過することなく接地電極に流れてしまう成分を減少させることで、測定の精度を向上させることができる。ここで、本発明の第１の実施の形態の効果を測定システム１での測定結果を示す図５を用いて説明する。図５において横軸は印加する高周波の周波数を示し、縦軸は被測定体５の実抵抗成分を示している。また、実線Ａは、被測定体５を筐体２０内に配置して測定した場合を示し、実線Ｂは、同じ被測定体５を筐体２０を用いずに測定した場合を示す。図５から分かるように、実線Ｂのデータでは、データにノイズ的挙動が見られるが、実線Ａのデータでは、ノイズが無くなりデータの精度が向上していることが分かる。
【００２９】
本発明の第２の実施の形態として、図６に示すように、インピーダンスを測定する際に用いる電極２５を、被測定体５の中心部に接触させる第１の電極６０とする構成にしてもよい。図６に示すように、第１の電極６０は、被測定体５に下側から接触している。なお、図１と同様に、筐体２０は接地されている。
【００３０】
本発明の第２の実施の形態では、被測定体５として、図２に示す基板処理装置９のチャンバ内部品５の１つである静電チャック５ｂのインピーダンスを測定し、測定したインピーダンスの値からその抵抗率を測定している。静電チャック５ｂは、誘電体７１で覆われた導体７０であり、図６に示すように、円板形状をしている。静電チャック５ｂは、筐体２０の内部底面上に設けられた環状の導体の支持体７５によって面を水平にした状態で支持されている。なお、本発明の第２の実施の形態では、本発明の第１の実施の形態の場合と同様に、第１の電極６０が筐体２０の外部及び内部にまたがって配置された給電棒６１に設けられている。この給電棒６１は、インピーダンス計測装置３０に接続された導電線３３に接続されている。また、給電棒６１が筐体２０を貫通する部分では、給電棒６１と筐体２０との間に、例えばテフロン等の絶縁体５５が設けられ、給電棒６１及び筐体２０は互いに電気的に絶縁されている。
【００３１】
静電チャック５ｂは、図２に示す基板処理装置９を用いて基板を処理する際に基板を静電吸引して固定する装置であり、その抵抗率の値が大き過ぎる場合には、静電吸引が弱くなってしまう。また、基板処理装置９は、通常、電解補正機能（図示せず）を備えており、静電チャック５ｂの抵抗率の値が小さ過ぎる場合には、この電解補正機能が働かなくなってしまう。このため、静電チャック５ｂの抵抗率の値が所定の範囲内に正確に収まっている必要がある。なお、この場合には静電チャック５ｂについて説明したが、例えば埋込式ヒータ等、静電チャック５ｂと同様に導体７０を誘電体７１で被覆した構成であるその他の被測定体５についても同様である。
【００３２】
図７は、図６に示す本発明の第２の実施の形態に係る測定システム１が備える第１の電極６０及び支持体７５を上から視た平面図である。図６及び図７に示すように、円板形状である第１の電極６０は、被測定体５としての静電チャック５ｂ（以下、被測定体５とする）の中心部に接触して配置されている。これに対して、環状の支持体７５は、被測定体５の周辺部に配置されている。本発明の第２の実施の形態では、第１の電極６０と支持体７５は、同心円状に構成されている。
【００３３】
第１の電極６０及び支持体７５は、インピーダンス計測器３０に接続されており、いずれか一方から他方に高周波を流すことにより、被測定体５のインピーダンスを測定することができる。また、インピーダンス計測器３０は、測定したインピーダンスから抵抗率を求めることが可能である。なお、インピーダンス計測器３０が印加する高周波の周波数は、例えば１００ＭＨｚ、４０ＭＨｚ、１３．５６ＭＨｚ及び３．２ＭＨｚ等、被測定体５が実際に基板処理装置（図２）内で用いられる際にこの被測定体５に印加される高周波と同じ周波数を印加して測定するのが好ましい。
【００３４】
以上の第２の実施の形態によれば、第１の電極６０を被測定体５の中心部に接触させて配置すると共に、第１の電極６０を接触させた中心部を囲むように、環状の支持体７５を被測定体５の周辺部に配置したことによって、第１の電極６０及び支持体７５の間に高周波を流した場合の経路が等方的になる。これにより、測定誤差を生じさせてしまう高周波の迂回路をなくし、再現性のあるインピーダンスの測定値を得ることができ、被測定体５の抵抗率を正確に測定することが可能になる。また、本発明の第２の実施の形態では、本発明の第１の実施の形態と同様の効果も有する。
【００３５】
本発明の第３の実施の形態として、図８に示すように、電極２５を複数（図８に示す場合には９つ）の電極８０ａ〜８０ｉで構成し、インピーダンスの測定を行う際に、切替器９０を用いてこれら複数の電極のうちから選択された電極（例えば図８に示す場合には８０ｂ、８０ｃ）だけがインピーダンス計測器３０に接続されるように切替えて測定を行うようにしてもよい。本発明の第３の実施の形態では、第２の実施の形態と同様に、被測定体５として静電チャック５ｂ（以下、被測定体５とする）の抵抗率を測定している。また、被測定体５は、本発明の第２の実施の形態の場合と同様に、筐体２０の内部底面上に設けられた環状の支持台９２によって面を水平にした状態で支持されているが、この支持台９２は樹脂製である。なお、図１と同様に、筐体２０は接地されている。
【００３６】
図９は、図８に示す本発明の第３の実施の形態に係る測定システム１が備える９つの電極８０ａ〜８０ｉを上から視た平面図である。以下では、測定システム１が備える切替え可能な電極の数が９である場合について説明するが、測定システム１が備える切替え可能な電極の数は任意の数であってもよい。図８及び図９に示すように、これら９つの電極８０ａ〜８０ｉは、いずれも概ね同じ大きさの円板形状をしている。また、図９に示すように、９つの電極８０ａ〜８０ｉの全体が十字を形成するように被測定体５上の各位置に配置されている。図８に示すように、９つの電極８０ａ〜８０ｉには、各々、給電棒３５ａ〜３５ｉが接続されている。これらの給電棒３５ａ〜３５ｉは、各々、筐体２０の底面を貫通し、筐体２０の外側まで延設されている。給電棒３５ａ〜３５ｉと筐体２０との間には、各々、例えばテフロン等の絶縁体５５が設けられており、各給電棒３５ａ〜３５ｉは筐体２０と互いに電気的に絶縁されている。また、筐体２０の外側に配置された給電棒３５ａ〜３５ｉの各端部には、各々、端子５７（５７ａ〜５７ｉ）が設けられている。
【００３７】
切替器９０は、図８に示すように、上述した給電棒３５ａ〜３５ｉの各端子５７ａ〜５７ｉから任意の２つを選択し、インピーダンス計測器３０に各々導電線３３、３４を介して接続された端子９３、９４に各々、接続できるように構成されている。本発明の第３の実施の形態では、端子９３、９４には、接続先を変更可能な導電線９６、９８が接続されており、これらの導電線９６、９８の先端には雄型のプラグが設けられている。また、給電棒３５ａ〜３５ｉの各端子５７ａ〜５７ｉには、雌型のプラグが設けられている。これにより、導電線９６、９８の先端の雄型のプラグを接続されている端子５７ａ〜５７ｉから外して別の端子に挿入することにより、図８の点線に示すように、接続を切替えることができるようになっている。これにより、インピーダンス計測器３０の２つの接続先を各端子５７ａ〜５７ｉのうちから、任意に選択した２つの端子に切替え、インピーダンス計測器３０に接続される電極８０ａ〜８０ｉを切替ることができ、被測定体５のインピーダンスを測定する測定部位を変更することができる。
【００３８】
具体的に説明すると、切替器９０を用いて端子９３を端子５７ａに接続し、端子９４を端子５７ｅに接続して測定を行った場合には、被測定体５の測定部位が図９に示す電極８０ａ及び電極８０ｅの間に設定され、この測定部位５に対するインピーダンスを測定することができる。この場合には、被測定体５の直径に近い長さの測定部位のインピーダンスを測定し、この測定部位における抵抗率を求めることができる。一方、切替器９０を用いて端子９３を端子５７ｂに接続し、端子９４を端子５７ｃに接続した場合には、被測定体５の測定部位が図９に示す電極８０ｂ及び電極８０ｃの間に設定され、被測定体５に対して非常に距離の短い測定部位のインピーダンスを測定し、その抵抗率を求めることができる。
【００３９】
以上の第３の実施の形態によれば、被測定体５に複数の電極８０ａ〜８０ｉを配置し、インピーダンス計測器３０に接続する電極をこれら複数の電極のうちから２つを選択して切替え、被測定体５のインピーダンスを測定するようにしたことによって、被測定体５の任意の測定部位のインピーダンスを測定し、その抵抗率を求めることができる。また、抵抗率を測定する際にその測定部位の位置及び大きさを種々変更することが可能になる。これにより、測定したインピーダンスから求まる被測定体５の例えば抵抗率等の物理的特性が、被測定体５の全体に亘って所定の範囲内になっているかどうかを検査することが可能になる。
【００４０】
本発明の第４の実施の形態として、図１０に示すように、被測定体５を樹脂製の台１０４の上に載置し、被測定体５を上方から第１の電極１００等から成る治具を用いて測定するようにしてもよい。この例では、被測定体５に接触して配置される第１の電極１００の先端部１００Ａが、被測定体５の周辺部に接触して配置される第２の電極１０３及び被測定体５によって周囲が覆われた構成になっている。本発明の第４の実施の形態では、第２の電極１０３が例えばＡｌ（アルミニウム）及びＣ（炭素）を材料とする円筒形状に形成され、その軸方向が鉛直方向に平行になるように配置されている。第２の電極１０３は、被測定体５と接触させる側の円形の下面が開放されており、且つ円形の上面は閉じている。これにより、第２の電極１０３の開放された下面が被測定体５によって下部が塞がれる形で閉空間が形成されている。第１の電極１００は、第２の電極１０３の円形上面の中央部分を鉛直方向に貫通するように構成されており、被測定体５に接触する第１の電極１００は、この閉空間内に配置されている。なお、本発明の第４の実施の形態では、図１０に示すように、筐体２０を用いていない場合について説明したが、図６に示す第２の実施の形態の場合と同様にして筐体２０が用いられてもよい。図１０に示す第１の電極１００及び第２の電極１０３は、図６に示す第１の電極６０及び支持体７５と同様に、インピーダンス計測器３０に接続されている。
【００４１】
以上の第４の実施の形態によれば、被測定体５に対して第１の電極１００及び第２の電極１０３の間に高周波を流してインピーダンスを測定する際に、第１の電極１００及び第２の電極１０３が配置された側の被測定体５の面については、第２の電極１０３によって測定部位が完全に覆われているため、被測定体５の測定部位が開放された状態で測定を行う従来公知の測定技術を用いて測定した場合よりも、インピーダンスを測定する際に周囲のノイズが混入する影響を低減することができる。これにより、従来よりもインピーダンスを高精度に測定することが可能になる。
【００４２】
以上、添付図面を参照しながら本発明の好適な実施形態について説明したが、本発明は係る例に限定されない。当業者であれば、特許請求の範囲に記載された技術的思想の範疇内において、各種の変更例又は修正例に想到し得ることは明らかであり、それらについても当然に本発明の技術的範囲に属するものと了解される。
【００４３】
上述した実施形態においては、被測定体が略円筒形状の絶縁体で構成されるチャンバ内部品５、導体を誘電体で被覆した構造である静電チャック５ｂ等である場合について説明したが、被測定体は任意の形状及び材料であってもよい。
【００４４】
上述した実施形態においては、測定したインピーダンスに基づいて被測定体の物理的特性として誘電正接又は抵抗率の値を測定する場合について説明したが、測定したインピーダンスから被測定体の任意の物理的特性を求めるようにしてもよい。
【００４５】
上述した実施形態においては、電極２５が被測定体５の下側から被測定体５に接触している場合について説明したが、電極２５は、例えば被測定体５の上側から被測定体５に接触する等、任意の配置構成であってもよい。
【００４６】
上述した実施形態においては、複数の電極８０ａ〜８０ｉが被測定体５の所定の測定位置に固定されている場合について説明したが、複数の電極８０ａ〜８０ｉを被測定体５上で移動可能にする等して、各位置を任意の位置に設定できるようにしてもよい。
【００４７】
上述した実施形態においては、被測定体５の周辺部に配置される支持体７５が、被測定体５の中心部に配置される第１の電極６０を同心状に配置されている場合について説明したが、支持体７５が第１の電極６０の周囲に配置されている構成であれば、第１の電極６０及び支持体７５の配置構成は任意であってもよい。
【００４８】
上述した実施形態においては、切替器９０によって複数の電極８０ａ〜８０ｉのうち、選択された２つの電極だけがインピーダンス計測器３０に接続されるように接続が切替えられる場合について説明したが、インピーダンス計測器３０に接続が切替えられる電極の数は任意であってもよい。また、切替器９０は、導電線９６、９８の接続先を変更することにより接続を切替えるように構成されている場合について説明したが、切替器９０はその他の構成であってもよい。
【産業上の利用可能性】
【００４９】
本発明は、測定したインピーダンスに基づいて被測定体の物理的特性を測定する測定システムに有用であり、特に、被測定体が例えば半導体処理装置や液晶表示装置等を製造する際のエッチング及び成膜等の基板処理のチャンバ内で用いられる部品である場合に有用である。
【図面の簡単な説明】
【００５０】
【図１】本発明の第１の実施の形態に係る測定システム１の構成図である。
【図２】本発明の第１の実施の形態に係る測定システム１で被測定体５としてインピーダンスが測定されるチャンバ内部品５ａを説明する説明図である。
【図３】本発明の第１の実施の形態で用いられる被測定体５上に配置された電極２５の平面図である。
【図４】図１に示す電極２５と給電棒３５の結合部分の側面の断面を拡大して示した拡大断面図である。
【図５】本発明の第１の実施の形態に係る測定システム１を用いて測定した測定結果を比較例と共に示す図である。
【図６】本発明の第２の実施の形態に係る測定システム１の構成図である。
【図７】図６に示す本発明の第２の実施の形態に係る測定システム１が備える第１の電極６０及び支持体７５を上から視た平面図である。
【図８】本発明の第３の実施の形態に係る測定システム１の構成図である。
【図９】図８に示す本発明の第３の実施の形態に係る測定システム１が備える９つの電極８０ａ〜８０ｉを上から視た平面図である。
【図１０】本発明の第４の実施の形態に係る測定システム１の構成図である。
【符号の説明】
【００５１】
１ 測定システム
５ 被測定体
５ａ インシュレータ（チャンバ内部品、被測定体）
５ｂ 静電チャック（チャンバ内部品、被測定体）
９ 基板処理装置
１０ チャンバ
１１ 上部電極
１２ 下部電極
１３、１４ 高周波電源
１５ ガス供給経路
１６ ガス排気経路
２０ 筐体
２３ 蓋体
２５、８０、８０ａ〜８０ｉ 電極
３０ インピーダンス計測器
３３、３４ 導電線
３５、３５ａ〜３５ｉ、６１、６４ 給電棒
４０ スポーク電極
４２ 外周電極
４５ 円柱形状の孔
４６ 結合用部材
５０ スリット
５１ 給電棒の先細の先端部
５５ 絶縁体
５６ 給電棒の端部
５７ａ〜５７ｉ、９３、９４ 端子
６０、１００ 第１の電極
７０ 導体
７１ 誘電体
７５ 支持体
９０ 切替器
９２ 樹脂製の環状の支持台
９６、９８ 接続先を変更可能な導電線
１００Ａ 電極の先端部
１０３ 第２の電極
１０４ 樹脂製の台
Ａ１ 絶縁体
Ａ２ 壁部
Ｔ１、Ｔ２ ねじ山
Ｗ 基板
【技術分野】
【０００１】
本発明は、被測定体に対して例えば誘電正接及び抵抗率等の種々の物理的特性を測定するために、インピーダンス計測器を用いて被測定体のインピーダンスを測定する測定システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
近年では、例えば半導体処理装置や液晶表示装置等を製造する際のエッチング及び成膜等の基板処理に用いられるチャンバ等の精密化がますます進んでいる。これに伴い、基板処理のチャンバ等の部品に対して要求される性能も厳しくなってきている。このため、これらチャンバ等の部品の物理的特性を測定する場合には、高い測定精度が要求される。
【０００３】
特許文献１には、例えばインピーダンスアナライザ、ネットワークアナライザ等のインピーダンス計測器を用いて被測定体のインピーダンスを測定する測定技術が開示されている。
【特許文献１】特開２００４−２２６１０５号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
インピーダンス計測器は、被測定体に電極を接続させてインピーダンスを測定している。一般に、インピーダンス計測器から被測定体に接続される電極の寸法は大きいので、この電極がアンテナとして機能し、被測定体のインピーダンスを測定する際にその周囲にある例えば金属及び観測者等の影響を強く受けてしまう。このため、測定されるインピーダンスの値にはノイズが混入してしまい、被測定体のインピーダンスを精密に測定することが困難であった。
【０００５】
本発明は上記課題に鑑みてなされたものであり、被測定体の周囲の影響によるノイズの混入を防止し、被測定体のインピーダンスを高い精度で測定することが可能な測定技術を提供することをその目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記課題を解決するために、本発明によれば、被測定体のインピーダンスを測定する測定システムであって、インピーダンス計測器と、接地された導体で形成された、被測定体を内部に配置可能な筐体と、前記インピーダンス計測器に接続された、被測定体に接続可能な放射形状の電極と、を有することを特徴とする、測定システムが提供される。
【０００７】
上記測定システムにおいて、前記被測定体は、半導体処理装置における絶縁体で構成されたチャンバ内部品であってもよい。
【０００８】
上記測定システムにおいて、前記被測定体は、半導体処理装置における誘電体で覆われた導体であってもよい。
【０００９】
また、本発明によれば、被測定体のインピーダンスを測定する測定システムであって、インピーダンス計測器と、接地された導体で形成された、被測定体を内部に配置可能な筐体と、前記インピーダンス計測器に接続された、被測定体に接続可能な複数の電極と、前記複数の電極のうち、選択された電極だけが前記インピーダンス計測器に接続されるように切替可能な切替器と、を有することを特徴とする、測定システムが提供される。
【００１０】
上記測定システムにおいて、前記被測定体は、半導体処理装置における誘電体で覆われた導体であってもよい。
【００１１】
また、本発明によれば、被測定体のインピーダンスを測定する測定システムであって、インピーダンス計測器と、前記インピーダンス計測器に接続された、被測定体に接続可能な第１及び第２の電極と、を有し、前記第２の電極は、前記第１の電極を覆う環状に構成されていることを特徴とする、測定システムが提供される。
【発明の効果】
【００１２】
本発明によれば、インピーダンス計測器に接続された電極を被測定体の周囲の電磁気的な外乱から防護し、被測定体のインピーダンスを高精度に測定することが可能になる。これにより、測定したインピーダンスから被測定体の種々の物理的特性を精密に求めることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１３】
以下、図面を参照しながら、本発明の好適な実施形態について説明をする。なお、本明細書及び図面において、実質的に同一の機能構成を有する要素については、同一の符号を付することにより重複説明を省略する。
【００１４】
図１は、本発明の第１の実施の形態に係る測定システム１の構成図である。本発明の第１の実施形態では、被測定体５としてのチャンバ内部品５ａのインピーダンスを測定し、測定したインピーダンスの値から被測定体５の物理的特性の１つである誘電正接の値を算出している。本発明の第１の実施の形態で用いられているチャンバ内部品５ａは、図２に一例を示すように、例えば半導体等を製造する際のエッチング及び成膜等の基板処理装置９のチャンバ１０内で用いられる略円筒形状の絶縁体（一般にインシュレータ等と呼ばれる）である。
【００１５】
図２に示す基板処理装置９について簡単に説明する。この基板処理装置９は、半導体製造過程において、基板Ｗに対するエッチング等の処理を行うものである。チャンバ１０の内側には、処理空間Ｋが形成される。チャンバ１０の壁部Ａ２は、接地されている。チャンバ１０内には、高周波が印加される上部電極１１及び下部電極１２が対向配置されている。上部電極１１には、高周波電源１３からプラズマ生成用の例えば周波数が６０ＭＨｚの高周波電力が供給され、処理空間Ｋの処理ガスがプラズマ化されて基板Ｗの処理を行うことができる。一方、下部電極１２には、基板Ｗに入射するイオンのエネルギー広がりをそろえることを目的として、高周波電源１４から周波数が１３ＭＨｚの高周波電力が供給される。上部電極１１及び下部電極１２は、略円板形状であり導電性材料から形成されている。上部電極１１と壁部Ａ２との間には、絶縁体Ａ１が介在されている。下部電極１２の上には、基板Ｗを静電吸引して固定する静電チャック５ｂが設けられており、下部電極１２の下には、絶縁体で形成された略円筒形状のインシュレータ５ａが設けられている。処理空間Ｋには、ガス供給経路１５及びシャワーヘッドとしての機能も有する上部電極１１を介して処理ガスが供給される。また、処理空間Ｋ内の処理ガスは、ガス排気経路１１６を介して排気される。なお、この場合には、図２に示す基板処理装置９を一例として説明したが、被測定体５は、図２に示す基板処理装置９以外の基板処理装置のチャンバ内部品であってもよいし、チャンバ内部品以外の部品であってもよい。
【００１６】
図１に示すように、測定システム１は、接地された中空の円柱形状の導体である筐体２０の内部に形成される閉空間内に被測定体５を配置してインピーダンスを測定するように構成されている。本発明の第１の実施の形態では、略円筒形状の被測定体５がその軸方向を鉛直方向に平行に筐体２０内部の底面中央に配置されている。被測定体５の上には略円板形状の電極２５が載置されている。電極２５は、被測定体５だけに接触し、筐体２０の内面には接触しないように配置されている。電極２５は、導電線３３及び給電棒３５を介してインピーダンス計測器３０に接続されている。測定システム１は、インピーダンス計測器３０から被測定体５に接触させた電極２５に高周波電力を供給し、その反射係数を求めることにより、被測定体５のインピーダンスを測定するように構成されている。
【００１７】
図１に示すように、筐体２０の上面は、着脱可能な蓋体２３になっている。これにより、蓋体２３を筐体２０から取外し、筐体２０の内部に例えば被測定体５を配置したり、筐体２０の内部から被測定体５を取出したりする等の作業ができるようになっている。
【００１８】
図３は、本発明の第１の実施の形態で用いられる被測定体５上に配置された電極２５の平面図である。本発明の第１の実施の形態では、略円筒形状の被測定体５（５ａ）の上に略円板形状の電極２５が、同心配置されている。図３に示すように、電極２５は同一平面（図３に示す紙面）内において、中心位置Ｏから放射状に外側に向かって延設された４本のスポーク電極４０を備えている。これら４本のスポーク電極４０は、長手方向の長さが同一であり、隣接するスポーク電極４０同士の角度がいずれも９０度になっている。
【００１９】
４本のスポーク電極４０の一端は、中心位置Ｏで互いに結合されており、他端は、各々、環状の外周電極４２に接続されている。スポーク電極４０の幅（即ち、長手方向と直交する幅方向の長さ）と外周電極４２の径方向の幅は、約１０〜２０ｍｍに設定されている。なお、電極２５が備えるスポーク電極４０の数は任意であってもよい。また、隣接するスポーク電極４０同士の中心角度は、任意の角度であってもよいが、各スポーク電極４０同士で円が等分割されるような対称的な配置構成にするのが好ましい。また、電極２５は、外周電極４２を有さず、スポーク電極４０だけを有する構成であってもよい。
【００２０】
電極２５の中心位置Ｏには、例えば円柱形状の孔４５が設けられている。この孔４５の内面には、ねじ山Ｔ１が設けられており、このねじ山と係合するねじ山Ｔ２を外周面に備えた略円柱形状の結合用部材４６をねじ結合して固定できるようになっている。この結合用部材４６は、電極２５の孔４５内にねじ結合させて固定した状態のまま、電極２５と一体的に扱われる。
【００２１】
図４は、図１に示す電極２５と給電棒３５の結合部分の側面の断面を拡大して示した拡大断面図である。上述したように電極２５の孔４５に結合用部材４６が固定されており、この結合用部材４６には給電棒３５が結合されている。図４に示すように、結合用部材４６には、スリット５０が鉛直方向に設けられており、給電棒３５の先細の先端部５１を挿入して固定できるようになっている。これにより、給電棒３５は結合用部材４６を介して電極２５に固定される。なお、給電棒３５の先端部５１及び結合用部材４６はいずれも導電性の材料で形成されており、インピーダンス計測器３０から給電棒３５に供給された高周波電力を、給電棒３５の先端部５１から結合用部材４６を介して電極２５に供給できるようになっている。
【００２２】
給電棒３５は、図１に示すように、筐体２０の底面の中央部を貫通し、筐体２０の外部及び内部の両方にまたがって配置されている。筐体２０が給電棒３５によって貫通されている部分では、給電棒３５と筐体２０との間に例えばテフロン等の絶縁体５５が設けられており、給電棒３５と筐体２０は互いに電気的に絶縁されている。給電棒３５の先端部５１と反対側にある端部５６は、筐体２０の外側でインピーダンス計測器３０に接続された導電線３３に接続されている。
【００２３】
インピーダンス計測器３０としては、被測定体５に高周波電力を印加することによってインピーダンスを測定するインピーダンスアナライザを用いている。このインピーダンスアナライザは、測定したインピーダンスから例えば誘電正接や抵抗率等、被測定体５の種々の物理的特性を求めることが可能である。なお、インピーダンス計測器３０としては、インピーダンスアナライザ以外に例えばネットワークアナライザ、ＬＣＲメータ等、任意の測定装置が用いられてもよい。また、インピーダンス計測器３０は、インピーダンスの測定だけを行う測定装置であってもよく、その場合には、測定したインピーダンスの値に基づいて別の装置又は測定者によって被測定体５の種々の物理的特性が算出される。
【００２４】
次に、以上のように構成された測定システム１を用いて、被測定体５の一例としてのチャンバ内部品５ａのインピーダンスを測定し、被測定体５の誘電正接の値を求める手順について、図１〜図４を用いて説明する。
【００２５】
筐体２０の蓋体２３を取外す。初期状態では、筐体２０の内部では給電棒３５から電極２５が取外された状態になっている。図１に示すように、略円筒形状の被測定体５としてのチャンバ内部品５ａ（以下、被測定体５とする）の軸方向に沿った中心の空洞部分に給電棒３５を通すようにして筐体２０の内部底面上に載置する。給電棒３５に対して被測定体５及び電極２５の位置を適宜調整してから、給電棒３５の先端部５１を電極２５に固定された結合用部材４６のスリット５０内に図４に示すように挿入しながら、電極２５を被測定体５の上に載置する。これにより、図１に示すように、電極２５は、結合用部材４６、給電棒３５及び導電線３３を介してインピーダンス計測器３０に接続された状態になる。
【００２６】
取外されていた蓋体２３を取付け、筐体２０の内部を閉空間にする。インピーダンス計測器３０を用いて、電極２５から被測定体５に高周波電力を印加し、そのインピーダンスを測定する。測定したインピーダンスの値から被測定体５の誘電正接の値を求める。なお、誘電正接とは、被測定体５の誘電損失を示す値である。具体的に説明すると、被測定体５のインピーダンスＺがＺ＝Ｒ＋ｉＸと表される場合に、誘電正接の値は（−Ｒ／Ｘ）となる。被測定体５をチャンバ内部品として用いる場合には、チャンバ内で基板に印加される高周波の出力損失を抑えるために、この誘電正接の値が低くなっている必要がある。本発明の第１の実施の形態では、被測定体５の誘電損失の値は、測定したインピーダンスの値に基づいてインピーダンス計測器３０が算出するようになっている。
【００２７】
測定終了後、筐体２０の蓋体２３を取外す。筐体２０の中の電極２５を取出し、次いで、被測定体５を取出す。続けて他の被測定体５の測定を行う場合には、測定する他の被測定体５を筐体２０内部に配置し、上述した手順を繰返す。そうでない場合には、筐体２０の蓋体２３を取付けて測定の一連の手順は終了する。
【００２８】
以上の第１の実施の形態によれば、被測定体５を、導体である筐体２０内に配置して被測定体５の周囲の影響によるノイズを遮断し、被測定体５のインピーダンスを従来よりも高精度で測定することができる。これにより、測定したインピーダンスから、例えば誘電正接の値等、被測定体５の種々の物理的特性を非常に精密に求めることが可能になる。また、測定系に印加されたＲＦ（高周波）信号のうち、電極表面からは測定対象物を通過することなく接地電極に流れてしまう成分がある。この成分は電極面積に比例して増大する。そこで、電極形状を放射形状にすることによって、電極面積を小さくし、ひいては測定対象物を通過することなく接地電極に流れてしまう成分を減少させることで、測定の精度を向上させることができる。ここで、本発明の第１の実施の形態の効果を測定システム１での測定結果を示す図５を用いて説明する。図５において横軸は印加する高周波の周波数を示し、縦軸は被測定体５の実抵抗成分を示している。また、実線Ａは、被測定体５を筐体２０内に配置して測定した場合を示し、実線Ｂは、同じ被測定体５を筐体２０を用いずに測定した場合を示す。図５から分かるように、実線Ｂのデータでは、データにノイズ的挙動が見られるが、実線Ａのデータでは、ノイズが無くなりデータの精度が向上していることが分かる。
【００２９】
本発明の第２の実施の形態として、図６に示すように、インピーダンスを測定する際に用いる電極２５を、被測定体５の中心部に接触させる第１の電極６０とする構成にしてもよい。図６に示すように、第１の電極６０は、被測定体５に下側から接触している。なお、図１と同様に、筐体２０は接地されている。
【００３０】
本発明の第２の実施の形態では、被測定体５として、図２に示す基板処理装置９のチャンバ内部品５の１つである静電チャック５ｂのインピーダンスを測定し、測定したインピーダンスの値からその抵抗率を測定している。静電チャック５ｂは、誘電体７１で覆われた導体７０であり、図６に示すように、円板形状をしている。静電チャック５ｂは、筐体２０の内部底面上に設けられた環状の導体の支持体７５によって面を水平にした状態で支持されている。なお、本発明の第２の実施の形態では、本発明の第１の実施の形態の場合と同様に、第１の電極６０が筐体２０の外部及び内部にまたがって配置された給電棒６１に設けられている。この給電棒６１は、インピーダンス計測装置３０に接続された導電線３３に接続されている。また、給電棒６１が筐体２０を貫通する部分では、給電棒６１と筐体２０との間に、例えばテフロン等の絶縁体５５が設けられ、給電棒６１及び筐体２０は互いに電気的に絶縁されている。
【００３１】
静電チャック５ｂは、図２に示す基板処理装置９を用いて基板を処理する際に基板を静電吸引して固定する装置であり、その抵抗率の値が大き過ぎる場合には、静電吸引が弱くなってしまう。また、基板処理装置９は、通常、電解補正機能（図示せず）を備えており、静電チャック５ｂの抵抗率の値が小さ過ぎる場合には、この電解補正機能が働かなくなってしまう。このため、静電チャック５ｂの抵抗率の値が所定の範囲内に正確に収まっている必要がある。なお、この場合には静電チャック５ｂについて説明したが、例えば埋込式ヒータ等、静電チャック５ｂと同様に導体７０を誘電体７１で被覆した構成であるその他の被測定体５についても同様である。
【００３２】
図７は、図６に示す本発明の第２の実施の形態に係る測定システム１が備える第１の電極６０及び支持体７５を上から視た平面図である。図６及び図７に示すように、円板形状である第１の電極６０は、被測定体５としての静電チャック５ｂ（以下、被測定体５とする）の中心部に接触して配置されている。これに対して、環状の支持体７５は、被測定体５の周辺部に配置されている。本発明の第２の実施の形態では、第１の電極６０と支持体７５は、同心円状に構成されている。
【００３３】
第１の電極６０及び支持体７５は、インピーダンス計測器３０に接続されており、いずれか一方から他方に高周波を流すことにより、被測定体５のインピーダンスを測定することができる。また、インピーダンス計測器３０は、測定したインピーダンスから抵抗率を求めることが可能である。なお、インピーダンス計測器３０が印加する高周波の周波数は、例えば１００ＭＨｚ、４０ＭＨｚ、１３．５６ＭＨｚ及び３．２ＭＨｚ等、被測定体５が実際に基板処理装置（図２）内で用いられる際にこの被測定体５に印加される高周波と同じ周波数を印加して測定するのが好ましい。
【００３４】
以上の第２の実施の形態によれば、第１の電極６０を被測定体５の中心部に接触させて配置すると共に、第１の電極６０を接触させた中心部を囲むように、環状の支持体７５を被測定体５の周辺部に配置したことによって、第１の電極６０及び支持体７５の間に高周波を流した場合の経路が等方的になる。これにより、測定誤差を生じさせてしまう高周波の迂回路をなくし、再現性のあるインピーダンスの測定値を得ることができ、被測定体５の抵抗率を正確に測定することが可能になる。また、本発明の第２の実施の形態では、本発明の第１の実施の形態と同様の効果も有する。
【００３５】
本発明の第３の実施の形態として、図８に示すように、電極２５を複数（図８に示す場合には９つ）の電極８０ａ〜８０ｉで構成し、インピーダンスの測定を行う際に、切替器９０を用いてこれら複数の電極のうちから選択された電極（例えば図８に示す場合には８０ｂ、８０ｃ）だけがインピーダンス計測器３０に接続されるように切替えて測定を行うようにしてもよい。本発明の第３の実施の形態では、第２の実施の形態と同様に、被測定体５として静電チャック５ｂ（以下、被測定体５とする）の抵抗率を測定している。また、被測定体５は、本発明の第２の実施の形態の場合と同様に、筐体２０の内部底面上に設けられた環状の支持台９２によって面を水平にした状態で支持されているが、この支持台９２は樹脂製である。なお、図１と同様に、筐体２０は接地されている。
【００３６】
図９は、図８に示す本発明の第３の実施の形態に係る測定システム１が備える９つの電極８０ａ〜８０ｉを上から視た平面図である。以下では、測定システム１が備える切替え可能な電極の数が９である場合について説明するが、測定システム１が備える切替え可能な電極の数は任意の数であってもよい。図８及び図９に示すように、これら９つの電極８０ａ〜８０ｉは、いずれも概ね同じ大きさの円板形状をしている。また、図９に示すように、９つの電極８０ａ〜８０ｉの全体が十字を形成するように被測定体５上の各位置に配置されている。図８に示すように、９つの電極８０ａ〜８０ｉには、各々、給電棒３５ａ〜３５ｉが接続されている。これらの給電棒３５ａ〜３５ｉは、各々、筐体２０の底面を貫通し、筐体２０の外側まで延設されている。給電棒３５ａ〜３５ｉと筐体２０との間には、各々、例えばテフロン等の絶縁体５５が設けられており、各給電棒３５ａ〜３５ｉは筐体２０と互いに電気的に絶縁されている。また、筐体２０の外側に配置された給電棒３５ａ〜３５ｉの各端部には、各々、端子５７（５７ａ〜５７ｉ）が設けられている。
【００３７】
切替器９０は、図８に示すように、上述した給電棒３５ａ〜３５ｉの各端子５７ａ〜５７ｉから任意の２つを選択し、インピーダンス計測器３０に各々導電線３３、３４を介して接続された端子９３、９４に各々、接続できるように構成されている。本発明の第３の実施の形態では、端子９３、９４には、接続先を変更可能な導電線９６、９８が接続されており、これらの導電線９６、９８の先端には雄型のプラグが設けられている。また、給電棒３５ａ〜３５ｉの各端子５７ａ〜５７ｉには、雌型のプラグが設けられている。これにより、導電線９６、９８の先端の雄型のプラグを接続されている端子５７ａ〜５７ｉから外して別の端子に挿入することにより、図８の点線に示すように、接続を切替えることができるようになっている。これにより、インピーダンス計測器３０の２つの接続先を各端子５７ａ〜５７ｉのうちから、任意に選択した２つの端子に切替え、インピーダンス計測器３０に接続される電極８０ａ〜８０ｉを切替ることができ、被測定体５のインピーダンスを測定する測定部位を変更することができる。
【００３８】
具体的に説明すると、切替器９０を用いて端子９３を端子５７ａに接続し、端子９４を端子５７ｅに接続して測定を行った場合には、被測定体５の測定部位が図９に示す電極８０ａ及び電極８０ｅの間に設定され、この測定部位５に対するインピーダンスを測定することができる。この場合には、被測定体５の直径に近い長さの測定部位のインピーダンスを測定し、この測定部位における抵抗率を求めることができる。一方、切替器９０を用いて端子９３を端子５７ｂに接続し、端子９４を端子５７ｃに接続した場合には、被測定体５の測定部位が図９に示す電極８０ｂ及び電極８０ｃの間に設定され、被測定体５に対して非常に距離の短い測定部位のインピーダンスを測定し、その抵抗率を求めることができる。
【００３９】
以上の第３の実施の形態によれば、被測定体５に複数の電極８０ａ〜８０ｉを配置し、インピーダンス計測器３０に接続する電極をこれら複数の電極のうちから２つを選択して切替え、被測定体５のインピーダンスを測定するようにしたことによって、被測定体５の任意の測定部位のインピーダンスを測定し、その抵抗率を求めることができる。また、抵抗率を測定する際にその測定部位の位置及び大きさを種々変更することが可能になる。これにより、測定したインピーダンスから求まる被測定体５の例えば抵抗率等の物理的特性が、被測定体５の全体に亘って所定の範囲内になっているかどうかを検査することが可能になる。
【００４０】
本発明の第４の実施の形態として、図１０に示すように、被測定体５を樹脂製の台１０４の上に載置し、被測定体５を上方から第１の電極１００等から成る治具を用いて測定するようにしてもよい。この例では、被測定体５に接触して配置される第１の電極１００の先端部１００Ａが、被測定体５の周辺部に接触して配置される第２の電極１０３及び被測定体５によって周囲が覆われた構成になっている。本発明の第４の実施の形態では、第２の電極１０３が例えばＡｌ（アルミニウム）及びＣ（炭素）を材料とする円筒形状に形成され、その軸方向が鉛直方向に平行になるように配置されている。第２の電極１０３は、被測定体５と接触させる側の円形の下面が開放されており、且つ円形の上面は閉じている。これにより、第２の電極１０３の開放された下面が被測定体５によって下部が塞がれる形で閉空間が形成されている。第１の電極１００は、第２の電極１０３の円形上面の中央部分を鉛直方向に貫通するように構成されており、被測定体５に接触する第１の電極１００は、この閉空間内に配置されている。なお、本発明の第４の実施の形態では、図１０に示すように、筐体２０を用いていない場合について説明したが、図６に示す第２の実施の形態の場合と同様にして筐体２０が用いられてもよい。図１０に示す第１の電極１００及び第２の電極１０３は、図６に示す第１の電極６０及び支持体７５と同様に、インピーダンス計測器３０に接続されている。
【００４１】
以上の第４の実施の形態によれば、被測定体５に対して第１の電極１００及び第２の電極１０３の間に高周波を流してインピーダンスを測定する際に、第１の電極１００及び第２の電極１０３が配置された側の被測定体５の面については、第２の電極１０３によって測定部位が完全に覆われているため、被測定体５の測定部位が開放された状態で測定を行う従来公知の測定技術を用いて測定した場合よりも、インピーダンスを測定する際に周囲のノイズが混入する影響を低減することができる。これにより、従来よりもインピーダンスを高精度に測定することが可能になる。
【００４２】
以上、添付図面を参照しながら本発明の好適な実施形態について説明したが、本発明は係る例に限定されない。当業者であれば、特許請求の範囲に記載された技術的思想の範疇内において、各種の変更例又は修正例に想到し得ることは明らかであり、それらについても当然に本発明の技術的範囲に属するものと了解される。
【００４３】
上述した実施形態においては、被測定体が略円筒形状の絶縁体で構成されるチャンバ内部品５、導体を誘電体で被覆した構造である静電チャック５ｂ等である場合について説明したが、被測定体は任意の形状及び材料であってもよい。
【００４４】
上述した実施形態においては、測定したインピーダンスに基づいて被測定体の物理的特性として誘電正接又は抵抗率の値を測定する場合について説明したが、測定したインピーダンスから被測定体の任意の物理的特性を求めるようにしてもよい。
【００４５】
上述した実施形態においては、電極２５が被測定体５の下側から被測定体５に接触している場合について説明したが、電極２５は、例えば被測定体５の上側から被測定体５に接触する等、任意の配置構成であってもよい。
【００４６】
上述した実施形態においては、複数の電極８０ａ〜８０ｉが被測定体５の所定の測定位置に固定されている場合について説明したが、複数の電極８０ａ〜８０ｉを被測定体５上で移動可能にする等して、各位置を任意の位置に設定できるようにしてもよい。
【００４７】
上述した実施形態においては、被測定体５の周辺部に配置される支持体７５が、被測定体５の中心部に配置される第１の電極６０を同心状に配置されている場合について説明したが、支持体７５が第１の電極６０の周囲に配置されている構成であれば、第１の電極６０及び支持体７５の配置構成は任意であってもよい。
【００４８】
上述した実施形態においては、切替器９０によって複数の電極８０ａ〜８０ｉのうち、選択された２つの電極だけがインピーダンス計測器３０に接続されるように接続が切替えられる場合について説明したが、インピーダンス計測器３０に接続が切替えられる電極の数は任意であってもよい。また、切替器９０は、導電線９６、９８の接続先を変更することにより接続を切替えるように構成されている場合について説明したが、切替器９０はその他の構成であってもよい。
【産業上の利用可能性】
【００４９】
本発明は、測定したインピーダンスに基づいて被測定体の物理的特性を測定する測定システムに有用であり、特に、被測定体が例えば半導体処理装置や液晶表示装置等を製造する際のエッチング及び成膜等の基板処理のチャンバ内で用いられる部品である場合に有用である。
【図面の簡単な説明】
【００５０】
【図１】本発明の第１の実施の形態に係る測定システム１の構成図である。
【図２】本発明の第１の実施の形態に係る測定システム１で被測定体５としてインピーダンスが測定されるチャンバ内部品５ａを説明する説明図である。
【図３】本発明の第１の実施の形態で用いられる被測定体５上に配置された電極２５の平面図である。
【図４】図１に示す電極２５と給電棒３５の結合部分の側面の断面を拡大して示した拡大断面図である。
【図５】本発明の第１の実施の形態に係る測定システム１を用いて測定した測定結果を比較例と共に示す図である。
【図６】本発明の第２の実施の形態に係る測定システム１の構成図である。
【図７】図６に示す本発明の第２の実施の形態に係る測定システム１が備える第１の電極６０及び支持体７５を上から視た平面図である。
【図８】本発明の第３の実施の形態に係る測定システム１の構成図である。
【図９】図８に示す本発明の第３の実施の形態に係る測定システム１が備える９つの電極８０ａ〜８０ｉを上から視た平面図である。
【図１０】本発明の第４の実施の形態に係る測定システム１の構成図である。
【符号の説明】
【００５１】
１ 測定システム
５ 被測定体
５ａ インシュレータ（チャンバ内部品、被測定体）
５ｂ 静電チャック（チャンバ内部品、被測定体）
９ 基板処理装置
１０ チャンバ
１１ 上部電極
１２ 下部電極
１３、１４ 高周波電源
１５ ガス供給経路
１６ ガス排気経路
２０ 筐体
２３ 蓋体
２５、８０、８０ａ〜８０ｉ 電極
３０ インピーダンス計測器
３３、３４ 導電線
３５、３５ａ〜３５ｉ、６１、６４ 給電棒
４０ スポーク電極
４２ 外周電極
４５ 円柱形状の孔
４６ 結合用部材
５０ スリット
５１ 給電棒の先細の先端部
５５ 絶縁体
５６ 給電棒の端部
５７ａ〜５７ｉ、９３、９４ 端子
６０、１００ 第１の電極
７０ 導体
７１ 誘電体
７５ 支持体
９０ 切替器
９２ 樹脂製の環状の支持台
９６、９８ 接続先を変更可能な導電線
１００Ａ 電極の先端部
１０３ 第２の電極
１０４ 樹脂製の台
Ａ１ 絶縁体
Ａ２ 壁部
Ｔ１、Ｔ２ ねじ山
Ｗ 基板
【特許請求の範囲】
【請求項１】
被測定体のインピーダンスを測定する測定システムであって、
インピーダンス計測器と、
接地された導体で形成された、被測定体を内部に配置可能な筐体と、
前記インピーダンス計測器に接続された、被測定体に接続可能な放射形状の電極と、を有することを特徴とする、測定システム。
【請求項２】
前記被測定体は、半導体処理装置における絶縁体で構成されたチャンバ内部品であることを特徴とする、請求項１に記載の測定システム。
【請求項３】
前記被測定体は、半導体処理装置における誘電体で覆われた導体であることを特徴とする、請求項１に記載の測定システム。
【請求項４】
被測定体のインピーダンスを測定する測定システムであって、
インピーダンス計測器と、
接地された導体で形成された、被測定体を内部に配置可能な筐体と、
前記インピーダンス計測器に接続された、被測定体に接続可能な複数の電極と、
前記複数の電極のうち、選択された電極だけが前記インピーダンス計測器に接続されるように切替可能な切替器と、を有することを特徴とする、測定システム。
【請求項５】
前記被測定体は、半導体処理装置における誘電体で覆われた導体であることを特徴とする、請求項４に記載の測定システム。
【請求項６】
被測定体のインピーダンスを測定する測定システムであって、
インピーダンス計測器と、
前記インピーダンス計測器に接続された、被測定体に接続可能な第１及び第２の電極と、を有し、
前記第２の電極は、前記第１の電極を覆う環状に構成されていることを特徴とする、測定システム。
【請求項１】
被測定体のインピーダンスを測定する測定システムであって、
インピーダンス計測器と、
接地された導体で形成された、被測定体を内部に配置可能な筐体と、
前記インピーダンス計測器に接続された、被測定体に接続可能な放射形状の電極と、を有することを特徴とする、測定システム。
【請求項２】
前記被測定体は、半導体処理装置における絶縁体で構成されたチャンバ内部品であることを特徴とする、請求項１に記載の測定システム。
【請求項３】
前記被測定体は、半導体処理装置における誘電体で覆われた導体であることを特徴とする、請求項１に記載の測定システム。
【請求項４】
被測定体のインピーダンスを測定する測定システムであって、
インピーダンス計測器と、
接地された導体で形成された、被測定体を内部に配置可能な筐体と、
前記インピーダンス計測器に接続された、被測定体に接続可能な複数の電極と、
前記複数の電極のうち、選択された電極だけが前記インピーダンス計測器に接続されるように切替可能な切替器と、を有することを特徴とする、測定システム。
【請求項５】
前記被測定体は、半導体処理装置における誘電体で覆われた導体であることを特徴とする、請求項４に記載の測定システム。
【請求項６】
被測定体のインピーダンスを測定する測定システムであって、
インピーダンス計測器と、
前記インピーダンス計測器に接続された、被測定体に接続可能な第１及び第２の電極と、を有し、
前記第２の電極は、前記第１の電極を覆う環状に構成されていることを特徴とする、測定システム。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【公開番号】特開２００８−２４９４８２（Ｐ２００８−２４９４８２Ａ）
【公開日】平成２０年１０月１６日（２００８．１０．１６）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００７−９１１４４（Ｐ２００７−９１１４４）
【出願日】平成１９年３月３０日（２００７．３．３０）
【公序良俗違反の表示】
（特許庁注：以下のものは登録商標）
１．テフロン
【出願人】（０００２１９９６７）東京エレクトロン株式会社 (5,184)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２０年１０月１６日（２００８．１０．１６）
【国際特許分類】
【出願日】平成１９年３月３０日（２００７．３．３０）
【公序良俗違反の表示】
（特許庁注：以下のものは登録商標）
１．テフロン
【出願人】（０００２１９９６７）東京エレクトロン株式会社 (5,184)
【Ｆターム（参考）】
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