JP2018169198A - 静電容量測定用の測定器 - Google Patents

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Abstract

【課題】環境による静電容量の測定値の変動が修正可能となるように構成された測定器を提供する。【解決手段】測定器は、ベース基板、第１センサ、一以上の第２センサ、及び、回路基板を備えている。第１センサは、ベース基板のエッジに沿って設けられた第１電極を有する。一以上の第２センサは、それぞれの一以上の第２電極を提供しており、ベース基板上に固定されている。回路基板は、ベース基板上に搭載されており、第１センサ及び一以上の第２センサに接続されている。回路基板は、第１電極及び一以上の第２電極に高周波信号を与え、第１電極における電圧振幅から静電容量に応じた第１の測定値を取得し、一以上の第２電極における電圧振幅から静電容量に応じた一以上の第２の測定値を取得するように構成されている。測定器は、当該測定器内で固定されており、且つ、一以上の第２電極に対面する一以上の基準面を有する。【選択図】図８

Description

本開示の実施形態は、静電容量測定用の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においては、円盤状の被加工物を処理する処理システムが用いられている。処理システムは、被加工物を搬送するための搬送装置、及び、被加工物を処理するための処理装置を有している。処理装置は、一般的に、チャンバ本体、及び、当該チャンバ本体内に設けられたステージを有している。ステージは、その上に載置された被加工物を支持するよう構成されている。搬送装置は、ステージ上に被加工物を搬送するよう構成されている。
処理装置における被加工物の処理においては、ステージ上における被加工物の位置が重要である。したがって、ステージ上における被加工物の位置が所定位置からずれている場合には、搬送装置を調整する必要がある。
搬送装置を調整する技術としては、特許文献１に記載された技術が知られている。特許文献１に記載された技術では、ステージ上に凹部が形成されている。また、特許文献１に記載された技術では、被加工物と同様の円盤形状を有し、静電容量測定のための電極を有する測定器が利用されている。特許文献１に記載された技術では、測定器が搬送装置によってステージ上に搬送され、凹部と電極との相対的な位置関係に依存する静電容量の測定値が取得され、当該測定値に基づいて被加工物の搬送位置を修正するよう搬送装置が調整される。
特許第４９５６３２８号明細書
しかしながら、上述した技術のような静電容量を測定する測定器においては、静電容量測定用の電極とこれに対面する対象物との間の距離が同じであっても、温度、湿度などの周囲の環境の変化に応じて、測定される静電容量の測定値が変動し得る。そこで、環境による静電容量の測定値の変動が修正可能となるように構成された測定器が求められている。
一態様においては、静電容量測定用の測定器が提供される。測定器は、ベース基板、第１センサ、一以上の第２センサ、及び、回路基板を備えている。第１センサは、ベース基板のエッジに沿って設けられた第１電極を有する。一以上の第２センサは、それぞれの一以上の第２電極を提供しており、ベース基板上に固定されている。回路基板は、ベース基板上に搭載されており、第１センサ及び一以上の第２センサに接続されている。回路基板は、第１電極及び一以上の第２電極に高周波信号を与え、第１電極における電圧振幅から静電容量に応じた第１の測定値を取得し、一以上の第２電極における電圧振幅から静電容量に応じた一以上の第２の測定値を取得するように構成されている。測定器は、当該測定器内で固定されており、且つ、一以上の第２電極に対面する一以上の基準面を有する。
一態様に係る測定器では、第１電極はベース基板のエッジに沿って設けられている。したがって、第１電極における電圧振幅から取得される第１の測定値は、第１電極と当該第１電極の前方に存在する対象物との間の距離を反映する静電容量を表している。この第１の測定値は、温度、湿度等の周囲の環境の変化に応じて変動し得る。環境に応じた第１の測定値の変動を修正可能とするために、測定器は、一以上の第２センサを備えている。一以上の第２センサそれぞれの一以上の第２電極は、一以上の基準面に対面している。一以上の第２電極及び一以上の基準面は、測定器内において固定されている。したがって、一以上の第２電極の各々と対応の基準面との間の距離は一定である。故に、周囲の環境の変化がなければ、一以上の第２の測定値は変動しない。換言すれば、一以上の第２の測定値の変動は、周囲の環境の変化を反映する。かかる一以上の第２の測定値の変動に基づいて、第１の測定値の修正が可能となる。この修正は、回路基板において実行されてもよく、或いは、測定器と通信可能なコンピュータ装置において実行されてもよい。
一実施形態において、測定器は、一以上の第２センサとして、それぞれの二つの第２電極を提供する二つの第２センサを備え、一以上の基準面として、二つの第２電極にそれぞれ対面する二つの基準面を備える。二つの第２電極のうち一方の第２電極と二つの基準面のうち当該一方の第２電極に対面する一方の基準面との間の第１の距離と、二つの第２電極のうち他方の第２電極と二つの基準面のうち当該他方の第２電極に対面する他方の基準面との間の第２の距離は、互いに異なっている。
一実施形態において、回路基板は、記憶素子と演算器とを有する。記憶素子は、第１の基準値及び第２の基準値を記憶するように構成されている。第１の基準値は、所定の環境下で一方の第２電極における電圧振幅から取得された第２の測定値である。第２の基準値は、当該所定の環境下で他方の第２電極における電圧振幅から取得された第２の測定値である。演算器は、一方の第２電極における電圧振幅から取得される第２の測定値と第１の基準値との間の第１の差、及び、他方の第２電極における電圧振幅から取得される第２の測定値と第２の基準値との間の第２の差のうち少なくとも一方から補正値を求めるように構成されている。この実施形態では、第１の測定値の修正に用いられる補正値が、回路基板において求められる。
一実施形態において、演算器は、補正値として、第１の差と第２の差との平均値を算出するよう構成されている。第１の差と第２の差との平均値を算出することによって、第１の測定値をより高精度に修正可能な補正値が導出され得る。
一実施形態において、第１電極における電圧振幅から求めることが可能な最大の測定値、一方の第２電極における電圧振幅から求めることが可能な最大の測定値、及び、他方の第２電極の電圧振幅から求めることが可能な最大の測定値は同一である。第１の距離は、当該最大の測定値の２０％以上の第２の測定値が取得されるように設定されている。第２の距離は、第１の距離よりも大きい。演算器は、第１の測定値が当該最大の測定値の２０％以上の値である場合に、第１の差を補正値として選択し、第１の測定値が最大の測定値の２０％未満の値である場合に、第２の差を補正値として選択するよう構成されている。第１の測定値の大きさは、電極と対象物との間の距離に反比例する。したがって、第１の測定値は、最大の測定値の２０％以上の範囲内では、第１電極と対象物との距離に応じて大きく変動し、最大の測定値の２０％未満では、第１電極と対象物との距離に対して小さく変動する。この実施形態では、第１の差及び第２の差のうち一方が、第１の測定値が属する範囲に応じて選択される。したがって、第１の測定値に応じて信頼性の高い補正値が得られる。故に、この実施形態では、第１の測定値をより高精度に修正可能な補正値が得られる。
一実施形態において、第１の距離は、０．６ｍｍ以下である。
一実施形態において、測定器は、一以上の第２センサとして、一つの第２センサを備え、一以上の基準面として、一つの基準面を備える。回路基板は、記憶素子と演算器とを有する。記憶素子は、所定の環境下で一つの第２センサの第２電極における電圧振幅から取得された第２の測定値である基準値を記憶している。演算器は、一つの第２センサの第２電極における電圧振幅から取得される第２の測定値及び基準値から補正値を求める。この実施形態では、第１の測定値の修正に用いられる補正値が、回路基板において求められる。
一実施形態において、演算器は、第１の測定値を補正値によって修正するよう構成されている。この実施形態では、環境に応じた第１の測定値の変動を測定器内で修正することが可能である。
以上説明したように、環境による静電容量の測定値の変動が修正可能となるように構成された測定器が提供される。
処理システムを例示する図である。 アライナを例示する斜視図である。 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を示す平面図である。 第１センサの一例を示す斜視図である。 図５のＶＩ−ＶＩ線に沿ってとった断面図である。 図６のＶＩＩ−ＶＩＩ線に沿ってとった断面図である。 第２センサの一例を示す平面図である。 図８のＩＸ−ＩＸ線に沿ってとった断面図である。 測定器の回路基板の構成を例示する図である。 図１１の（ａ）は第１センサ及び二つの第２センサのそれぞれの電極における電圧振幅から取得される測定値と測定器の周囲環境の温度との関係を示すグラフであり、図１１の（ｂ）は第１センサ及び二つの第２センサのそれぞれの電極における電圧振幅から取得される測定値と測定器の周囲環境の湿度との関係を示すグラフである。 第１の測定値の距離依存性を示すグラフである。 第２センサの別の例を示す図である。
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、被加工物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１は、処理システムを例示する図である。処理システム１は、台２ａ〜２ｄ、容器４ａ〜４ｄ、ローダモジュールＬＭ、アライナＡＮ、ロードロックモジュールＬＬ１，ＬＬ２、プロセスモジュールＰＭ１〜ＰＭ６、トランスファーモジュールＴＦ、及び、制御部ＭＣを備えている。なお、台２ａ〜２ｄの個数、容器４ａ〜４ｄの個数、ロードロックモジュールＬＬ１，ＬＬ２の個数、及び、プロセスモジュールＰＭ１〜ＰＭ６の個数は限定されるものではなく、一以上の任意の個数であり得る。
台２ａ〜２ｄは、ローダモジュールＬＭの一縁に沿って配列されている。容器４ａ〜４ｄはそれぞれ、台２ａ〜２ｄ上に搭載されている。容器４ａ〜４ｄの各々は、例えば、ＦＯＵＰ（Ｆｒｏｎｔ Ｏｐｅｎｉｎｇ Ｕｎｉｆｉｅｄ Ｐｏｄ）と称される容器である。容器４ａ〜４ｄのそれぞれは、被加工物Ｗを収容するように構成されている。被加工物Ｗは、例えば略円盤形状を有する。
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。この搬送空間内には搬送装置ＴＵ１が設けられている。搬送装置ＴＵ１は、例えば、多関節ロボットであり、制御部ＭＣによって制御される。搬送装置ＴＵ１は、容器４ａ〜４ｄとアライナＡＮとの間、アライナＡＮとロードロックモジュールＬＬ１〜ＬＬ２の間、ロードロックモジュールＬＬ１〜ＬＬ２と容器４ａ〜４ｄの間で被加工物Ｗを搬送するように構成されている。
アライナＡＮは、ローダモジュールＬＭと接続されている。アライナＡＮは、被加工物Ｗの位置の調整（位置の較正）を行うように構成されている。図２は、アライナを例示する斜視図である。アライナＡＮは、支持台６Ｔ、駆動装置６Ｄ、及び、センサ６Ｓを有している。支持台６Ｔは、鉛直方向に延びる軸線中心に回転可能な台であり、その上に被加工物Ｗを支持するように構成されている。支持台６Ｔは、駆動装置６Ｄによって回転される。駆動装置６Ｄは、制御部ＭＣによって制御される。駆動装置６Ｄからの動力により支持台６Ｔが回転すると、当該支持台６Ｔ上に載置された被加工物Ｗも回転するようになっている。
センサ６Ｓは、光学センサであり、被加工物Ｗが回転されている間、被加工物Ｗのエッジを検出する。センサ６Ｓは、エッジの検出結果から、基準角度位置に対する被加工物ＷのノッチＷＮ（或いは、別のマーカー）の角度位置のずれ量、及び、基準位置に対する被加工物Ｗの中心位置のずれ量を検出する。センサ６Ｓは、ノッチＷＮの角度位置のずれ量及び被加工物Ｗの中心位置のずれ量を制御部ＭＣに出力する。制御部ＭＣは、ノッチＷＮの角度位置のずれ量に基づき、ノッチＷＮの角度位置を基準角度位置に補正するための支持台６Ｔの回転量を算出する。制御部ＭＣは、この回転量の分だけ支持台６Ｔを回転させるよう、駆動装置６Ｄを制御する。これにより、ノッチＷＮの角度位置を基準角度位置に補正することができる。また、制御部ＭＣは、搬送装置ＴＵ１のエンドエフェクタ（ｅｎｄ ｅｆｆｅｃｔｏｒ）上の所定位置に被加工物Ｗの中心位置が一致するよう、アライナＡＮから被加工物Ｗを受け取る際の搬送装置ＴＵ１のエンドエフェクタの位置を、被加工物Ｗの中心位置のずれ量に基づき、制御する。
図１に戻り、ロードロックモジュールＬＬ１及びロードロックモジュールＬＬ２の各々は、ローダモジュールＬＭとトランスファーモジュールＴＦとの間に設けられている。ロードロックモジュールＬＬ１及びロードロックモジュールＬＬ２の各々は、予備減圧室を提供している。
トランスファーモジュールＴＦは、ロードロックモジュールＬＬ１及びロードロックモジュールＬＬ２にゲートバルブを介して接続されている。トランスファーモジュールＴＦは、減圧可能な減圧室を提供している。この減圧室には、搬送装置ＴＵ２が設けられている。搬送装置ＴＵ２は、例えば、多関節ロボットであり、制御部ＭＣによって制御される。搬送装置ＴＵ２は、ロードロックモジュールＬＬ１〜ＬＬ２とプロセスモジュールＰＭ１〜ＰＭ６との間、及び、プロセスモジュールＰＭ１〜ＰＭ６のうち任意の二つのプロセスモジュール間において、被加工物Ｗを搬送するように構成されている。
プロセスモジュールＰＭ１〜ＰＭ６は、トランスファーモジュールＴＦにゲートバルブを介して接続されている。プロセスモジュールＰＭ１〜ＰＭ６の各々は、被加工物Ｗに対してプラズマ処理といった専用の処理を行うよう構成された処理装置である。
この処理システム１において被加工物Ｗの処理が行われる際の一連の動作は以下の通り例示される。ローダモジュールＬＭの搬送装置ＴＵ１が、容器４ａ〜４ｄの何れかから被加工物Ｗを取り出し、当該被加工物ＷをアライナＡＮに搬送する。次いで、搬送装置ＴＵ１は、その位置が調整された被加工物ＷをアライナＡＮから取り出して、当該被加工物ＷをロードロックモジュールＬＬ１及びロードロックモジュールＬＬ２のうち一方のロードロックモジュールに搬送する。次いで、一方のロードロックモジュールが、予備減圧室の圧力を所定の圧力に減圧する。次いで、トランスファーモジュールＴＦの搬送装置ＴＵ２が、一方のロードロックモジュールから被加工物Ｗを取り出し、当該被加工物ＷをプロセスモジュールＰＭ１〜ＰＭ６のうち何れかに搬送する。そして、プロセスモジュールＰＭ１〜ＰＭ６のうち一以上のプロセスモジュールが被加工物Ｗを処理する。そして、搬送装置ＴＵ２が、処理後の被加工物ＷをプロセスモジュールからロードロックモジュールＬＬ１及びロードロックモジュールＬＬ２のうち一方のロードロックモジュールに搬送する。次いで、搬送装置ＴＵ１が被加工物Ｗを一方のロードロックモジュールから容器４ａ〜４ｄの何れかに搬送する。
この処理システム１は、上述したように制御部ＭＣを備えている。制御部ＭＣは、プロセッサ、メモリといった記憶装置、表示装置、入出力装置、通信装置等を備えるコンピュータ装置であり得る。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３は、プロセスモジュールＰＭ１〜ＰＭ６の何れかとして採用され得るプラズマ処理装置の一例を示す図である。図３に示すプラズマ処理装置１０は、容量結合型プラズマエッチング装置である。プラズマ処理装置１０は、チャンバ本体１２を備えている。チャンバ本体１２は、略円筒形状を有している。チャンバ本体１２は、例えば、アルミニウムから形成されており、その内壁面には、陽極酸化処理が施され得る。このチャンバ本体１２は接地されている。
チャンバ本体１２の底部上には、支持部１４が設けられている。支持部１４は、略円筒形状を有している。支持部１４は、例えば、絶縁材料から構成されている。支持部１４は、チャンバ本体１２内に設けられており、チャンバ本体１２の底部から上方に延在している。また、チャンバ本体１２によって提供されるチャンバＳ内には、ステージＳＴが設けられている。ステージＳＴは、支持部１４によって支持されている。
ステージＳＴは、下部電極ＬＥ及び静電チャックＥＳＣを有している。下部電極ＬＥは、第１プレート１８ａ及び第２プレート１８ｂを含んでいる。第１プレート１８ａ及び第２プレート１８ｂは、例えばアルミニウムといった金属から構成されており、略円盤形状を有している。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被加工物Ｗを吸着する。これにより、静電チャックＥＳＣは、被加工物Ｗを保持することができる。
第２プレート１８ｂの周縁部上には、フォーカスリングＦＲが設けられている。このフォーカスリングＦＲは、被加工物Ｗのエッジ及び静電チャックＥＳＣを囲むように設けられている。フォーカスリングＦＲは、第１部分Ｐ１及び第２部分Ｐ２を有している（図６参照）。第１部分Ｐ１及び第２部分Ｐ２は環状板形状を有している。第２部分Ｐ２は、第１部分Ｐ１上に設けられている。第２部分Ｐ２の内縁Ｐ２ｉは第１部分Ｐ１の内縁Ｐ１ｉの直径よりも大きい直径を有している。被加工物Ｗは、そのエッジ領域が、フォーカスリングＦＲの第１部分Ｐ１上に位置するように、静電チャックＥＳＣ上に載置される。フォーカスリングＦＲは、シリコン、炭化ケイ素、酸化シリコンなどの材料から形成され得る。
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には、チャンバ本体１２の外部に設けられたチラーユニットから配管２６ａを介して冷媒が供給される。冷媒流路２４に供給された冷媒は、配管２６ｂを介してチラーユニットに戻される。このように、冷媒流路２４とチラーユニットとの間では、冷媒が循環される。この冷媒の温度を制御することにより、静電チャックＥＳＣによって支持された被加工物Ｗの温度が制御される。
ステージＳＴには、当該ステージＳＴを貫通する複数（例えば、三つ）の貫通孔２５が形成されている。これら、複数の貫通孔２５には、複数本（例えば、３本）のリフトピン２５ａがそれぞれ挿入されている。なお、図３においては、一本のリフトピン２５ａが挿入された一つの貫通孔２５が描かれている。リフトピン２５ａは、例えばアクチュエータによって昇降するリンクに支持されている。リフトピン２５ａは、その先端が静電チャックＥＳＣの上方に突き出た状態で、当該リフトピン２５ａの先端に被加工物Ｗを支持する。しかる後に、リフトピン２５ａが下降することにより被加工物Ｗが静電チャックＥＳＣ上に載置される。また、被加工物Ｗのプラズマ処理後には、リフトピン２５ａが上昇することにより、被加工物Ｗが静電チャックＥＳＣから引き離される。即ち、リフトピン２５ａは、被加工物Ｗのローディング及びアンローディングのために用いられる。
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の上面と被加工物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、ステージＳＴの上方において、当該ステージＳＴと対向配置されている。上部電極３０は、絶縁性遮蔽部材３２を介して、チャンバ本体１２の上部に支持されている。上部電極３０は、天板３４及び支持体３６を含み得る。天板３４はチャンバＳに面しており、当該天板３４には複数のガス吐出孔３４ａが設けられている。この天板３４は、シリコン又は石英から形成され得る。或いは、天板３４は、アルミニウム製の母材の表面に酸化イットリウムといった耐プラズマ性の膜を形成することによって構成され得る。
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、チャンバ本体１２の内壁に沿ってシールド４６が着脱自在に設けられている。シールド４６は、支持部１４の外周にも設けられている。シールド４６は、チャンバ本体１２にエッチング副生物が付着することを防止するものであり、アルミニウム材に酸化イットリウム等のセラミックスを被覆することにより構成され得る。
チャンバ本体１２の底部側、且つ、支持部１４とチャンバ本体１２の側壁との間には排気プレート４８が設けられている。排気プレート４８は、例えば、アルミニウム材に酸化イットリウム等のセラミックスを被覆することにより構成され得る。排気プレート４８には、その板厚方向に貫通する複数の孔が形成されている。この排気プレート４８の下方、且つ、チャンバ本体１２には、排気口１２ｅが設けられている。排気口１２ｅには、排気管５２を介して排気装置５０が接続されている。排気装置５０は、圧力調整弁及びターボ分子ポンプなどの真空ポンプを有しており、チャンバ本体１２内の空間を所望の真空度まで減圧することができる。また、チャンバ本体１２の側壁には被加工物Ｗの搬入出口１２ｇが設けられており、この搬入出口１２ｇはゲートバルブ５４により開閉可能となっている。
また、プラズマ処理装置１０は、第１の高周波電源６２及び第２の高周波電源６４を更に備えている。第１の高周波電源６２は、プラズマ生成用の第１の高周波を発生する電源であり、例えば、２７〜１００ＭＨｚの周波数を有する高周波を発生する。第１の高周波電源６２は、整合器６６を介して上部電極３０に接続されている。整合器６６は、第１の高周波電源６２の出力インピーダンスと負荷側（上部電極３０側）の入力インピーダンスを整合させるための回路を有している。なお、第１の高周波電源６２は、整合器６６を介して下部電極ＬＥに接続されていてもよい。
第２の高周波電源６４は、被加工物Ｗにイオンを引き込むための第２の高周波を発生する電源であり、例えば、４００ｋＨｚ〜１３．５６ＭＨｚの範囲内の周波数の高周波を発生する。第２の高周波電源６４は、整合器６８を介して下部電極ＬＥに接続されている。整合器６８は、第２の高周波電源６４の出力インピーダンスと負荷側（下部電極ＬＥ側）の入力インピーダンスを整合させるための回路を有している。
このプラズマ処理装置１０では、複数のガスソースのうち選択された一以上のガスソースからのガスがチャンバＳに供給される。また、排気装置５０によってチャンバＳの圧力が指定の圧力に設定される。さらに、第１の高周波電源６２からの第１の高周波によってチャンバＳ内のガスが励起される。これにより、プラズマが生成される。そして、発生した活性種によって被加工物Ｗが処理される。なお、必要に応じて、第２の高周波電源６４の第２の高周波に基づくバイアスにより、被加工物Ｗにイオンが引き込まれてもよい。
以下、測定器について説明する。図４は、一実施形態に係る測定器を示す平面図である。図４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、被加工物Ｗの形状と同様の形状、即ち略円盤形状を有している。ベース基板１０２の直径は、被加工物Ｗの直径と同様の直径であり、例えば、３００ｍｍである。測定器１００の形状及び寸法は、このベース基板１０２の形状及び寸法によって規定される。したがって、測定器１００は、被加工物Ｗの形状と同様の形状を有し、且つ、被加工物Ｗの寸法と同様の寸法を有する。また、ベース基板１０２のエッジには、ノッチ１０２Ｎ（或いは、別のマーカー）が形成されている。
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。上側部分１０２ｂ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、上方に露出する上面を有する部分である。
ベース基板１０２の上側部分１０２ｂには、静電容量測定用の複数の第１センサ１０４Ａ〜１０４Ｈが設けられている。なお、測定器１００に設けられる第１センサの個数は、三個以上の任意の個数であり得る。測定器１００の第１センサの個数は、一つであってもよい。複数の第１センサ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、複数の第１センサ１０４Ａ〜１０４Ｈの各々の前側端面１０４ｆがベース基板１０２の上側部分１０２ｂのエッジに沿うように設けられている。
また、ベース基板１０２の上側部分１０２ｂには、第１センサ１０４Ａ〜１０４Ｈのそれぞれの測定値の修正を可能とするために、二つの第２センサ、即ち、第２センサ１０５Ａ及び第２センサ１０５Ｂが固定されている。第２センサ１０５Ａ及び第２センサ１０５Ｂは、ベース基板１０２の上側部分１０２ｂの上面において、互いに離間した位置に配置されている。
ベース基板１０２の上側部分１０２ｂの上面は、凹部１０２ｒを提供している。凹部１０２ｒは、中央領域１０２ｃ及び複数の放射領域１０２ｈを含んでいる。中央領域１０２ｃは、中心軸線ＡＸ１００と交差する領域である。中心軸線ＡＸ１００は、ベース基板１０２の中心を板厚方向に通過する軸線である。中央領域１０２ｃには、回路基板１０６が設けられている。複数の放射領域１０２ｈは、中央領域１０２ｃから複数の第１センサ１０４Ａ〜１０４Ｈ、第２センサ１０５Ａ、及び、第２センサ１０５Ｂのそれぞれが配置されている領域に向かって、中心軸線ＡＸ１００に対して放射方向に延在している。複数の放射領域１０２ｈには、複数の第１センサ１０４Ａ〜１０４Ｈ、第２センサ１０５Ａ、及び、第２センサ１０５Ｂを、回路基板１０６に電気的に接続するための配線群１０８Ａ〜１０８Ｈ、配線群２０８Ａ、及び、配線群２０８Ｂが設けられている。なお、複数の第１センサ１０４Ａ〜１０４Ｈはベース基板１０２の下側部分１０２ａに設けられていてもよい。
以下、第１センサについて詳細に説明する。図５は、第１センサの一例を示す斜視図である。図６は、図５のＶＩ−ＶＩ線に沿ってとった断面図であり、第１センサと共に測定器のベース基板及びフォーカスリングを示している。図７は、図６のＶＩＩ−ＶＩＩ線に沿ってとった断面図である。図５〜図７に示すセンサ１０４は、測定器１００の複数の第１センサ１０４Ａ〜１０４Ｈとして利用されるセンサであり、一例では、チップ状の部品として構成されている。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１０４の上方向を示している。
図５〜図７に示すように、センサ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１０４の前側表面を構成している。センサ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４参照）。また、センサ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１０４の後側表面を構成している。センサ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１０４の表面を構成している。
センサ１０４は、電極１４３（第１電極）を有している。センサ１０４は、電極１４１及び電極１４２を更に有していてもよい。電極１４１は、導体から形成されている。電極１４１は、第１部分１４１ａを有している。図５及び図６に示すように、第１部分１４１ａは、Ｘ方向及びＹ方向に延在している。
電極１４２は、導体から形成されている。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１０４内において、電極１４２は、電極１４１から絶縁されている。図５及び図６に示すように、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。
電極１４３は、導体から形成されたセンサ電極である。電極１４３は、電極１４１の第１部分１４１ａ及び電極１４２の第２部分１４２ａの上に設けられている。電極１４３は、センサ１０４内において電極１４１及び電極１４２から絶縁されている。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１０４の前側端面１０４ｆの一部を構成している。或いは、センサ１０４は、電極１４３の前面１４３ｆの前側に当該前面１４３ｆを覆う絶縁膜を有していてもよい。
図５〜図７に示すように、電極１４１及び電極１４２は、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、電極１４３の周囲を囲むように延在していてもよい。即ち、電極１４１及び電極１４２は、電極１４３の上方、後方、及び、側方において、当該電極１４３を囲むように延在していてもよい。
センサ１０４の前側端面１０４ｆは、所定の曲率を有する曲面であり得る。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り得る。このセンサ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。
また、センサ１０４は、基板部１４４、絶縁領域１４６〜１４９、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。
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、ＳｉＯ２、ＳｉＮ、Ａｌ２Ｏ３、又は、ポリイミドから形成されている。
電極１４１の第１部分１４１ａは、基板部１４４及び電極１４２の第２部分１４２ａの下方において延在している。電極１４１と電極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、ＳｉＯ２、ＳｉＮ、Ａｌ２Ｏ３、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１０４の上面１０４ｔを構成している。絶縁領域１４８は、例えば、ＳｉＯ２、ＳｉＮ、Ａｌ２Ｏ３、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、電極１４３に接続されている。具体的には、絶縁領域１４６、電極１４２、絶縁領域１４７、及び、電極１４１を貫通するヴィア配線１５４によって、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は電極１４１及び電極１４２から絶縁されている。パッド１５３は、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、電極１４１、電極１４２に接続されている。また、パッド１５１及びパッド１５２は、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。
絶縁領域１４９は、センサ１０４の下面１０４ｂを構成している。絶縁領域１４９は、例えば、ＳｉＯ２、ＳｉＮ、Ａｌ２Ｏ３、又は、ポリイミドから形成されている。
以下、第２センサについて詳細に説明する。図８は、第２センサの一例を示す平面図である。図９は、図８のＩＸ−ＩＸ線に沿ってとった断面図である。図８及び図９に示すセンサ１０５は、第２センサ１０５Ａ及び第２センサ１０５Ｂとして利用されるセンサの一例である。センサ１０５は、第１センサ１０４Ａ〜１０４Ｈとして利用されるセンサ１０４と同様の構成を有している。即ち、センサ１０５は、前側端面１０４ｆ、上面１０４ｔ、下面１０４ｂ、後側端面１０４ｒ、及び、一対の側面１０４ｓにそれぞれ対応する前側端面１０５ｆ、上面１０５ｔ、下面１０５ｂ、後側端面１０５ｒ、及び、一対の側面１０５ｓを有する。また、センサ１０５は、電極１４１、第１部分１４１ａ、電極１４２、第２部分１４２ａ、電極１４３、前面１４３ｆ、基板部１４４、本体部１４４ｍ、表層部１４４ｆ、絶縁領域１４６〜１４９、パッド１５１〜１５３、及び、ヴィア配線１５４にそれぞれ対応する電極２４１、第１部分２４１ａ、電極２４２、第２部分２４２ａ、電極２４３（第２電極）、前面２４３ｆ、基板部２４４、本体部２４４ｍ、表層部２４４ｆ、絶縁領域２４６〜２４９、パッド２５１〜２５３、及びヴィア配線２５４を有している。パッド２５１〜２５３は、それぞれ放射領域１０２ｈに設けられた配線２８１〜２８３を介して回路基板１０６に接続されている。
センサ１０５は、測定器１００内で固定されている。センサ１０５は、ベース基板１０２の上側部分１０２ｂの上面に形成された凹部１０２ｇ内に配置されている。凹部１０２ｇは、センサ１０５の前側端面１０５ｆに対面する基準面１０２ｓを提供する。即ち、測定器１００は第２センサ１０５Ａ用の基準面と第２センサ１０５Ｂ用の基準面とを含む二つの基準面を提供している。これら二つの基準面は測定器１００内で固定されている。したがって、基準面１０２ｓと電極２４３（前面２４３ｆ）との間の距離も固定されている。基準面１０２ｓは、所定の曲率を有する曲面である。一例として、基準面１０２ｓの曲率は、フォーカスリングＦＲの内縁の曲率と同じ曲率であってよい。なお、図示例では、凹部１０２ｇの内側面とセンサ１０５の側面１０５ｓとの間にも間隙が形成されている。
一実施形態において、第２センサ１０５Ａ用の基準面１０２ｓと当該第２センサ１０５Ａの電極２４３（前面２４３ｆ）との間の第１の距離と、第２センサ１０５Ｂ用の基準面１０２ｓと当該第２センサ１０５Ｂの電極２４３（前面２４３ｆ）との間の第２の距離は、互いに異なっている。後述するように、測定器１００では、第１センサ１０４Ａ〜１０４Ｈの各々の電極１４３における電圧振幅から静電容量を表す測定値（第１の測定値）が取得される。また、第２センサ１０５Ａ及び第２センサ１０５Ｂの各々の電極２４３における電圧振幅から静電容量を表す測定値（第２の測定値）が取得される。第１センサ１０４Ａ〜１０４Ｈ、第２センサ１０５Ａ、及び、第２センサ１０５Ｂは、互いに同一の構成を有するので、これらセンサのそれぞれの電極における電圧振幅から取得可能な最大の測定値は同一である。一実施形態では、第１の距離は、当該最大の測定値の２０％以上の測定値が第２センサ１０５Ａの電極２４３における電圧振幅が得られるように設定されている。また、第２の距離は第１の距離よりも大きい。第１の距離は、例えば０．６ｍｍ以下の距離であり、第２の距離は例えば１．０ｍｍ以上の距離である。
以下、回路基板１０６の構成について説明する。図１０は、測定器の回路基板の構成を例示する図である。図１０に示すように、回路基板１０６は、高周波発振器１７１、複数のＣ／Ｖ変換回路１７２Ａ〜１７２Ｈ，２７２Ａ，２７２Ｂ、Ａ／Ｄ変換器１７３、プロセッサ（演算器）１７４、記憶装置（記憶素子）１７５、通信装置１７６、及び、電源１７７を有している。
複数の第１センサ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。複数の第１センサ１０４Ａ〜１０４Ｈの各々は、対応の配線群に含まれる幾つかの配線を介して、複数のＣ／Ｖ変換回路１７２Ａ〜１７２Ｈのうち対応のＣ／Ｖ変換回路に接続されている。第２センサ１０５Ａは、配線群２０８Ａを介して回路基板１０６に接続されている。第２センサ１０５Ａは、配線群２０８Ａに含まれる幾つかの配線を介して、Ｃ／Ｖ変換回路２７２Ａに接続されている。第２センサ１０５Ｂは、配線群２０８Ｂを介して回路基板１０６に接続されている。第２センサ１０５Ｂは、配線群２０８Ｂに含まれる幾つかの配線を介して、Ｃ／Ｖ変換回路２７２Ｂに接続されている。
以下、第１センサ１０４Ａ〜１０４Ｈの各々、第２センサ１０５Ａ〜１０５Ｂの各々、複数の配線群１０８Ａ〜１０８Ｈの各々、二つの配線群２０８Ａ，２０８Ｂの各々，複数のＣ／Ｖ変換回路１７２Ａ〜１７２Ｈの各々、二つのＣ／Ｖ変換回路２７２Ａ，２７２Ｂの各々をそれぞれ、センサ１０４、センサ１０５、配線群１０８、配線群２０８、Ｃ／Ｖ変換回路１７２、Ｃ／Ｖ変換回路２７２として参照する。
配線群１０８は、配線１８１〜１８３を含んでいる。配線１８１の一端は、センサ１０４の電極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に接続されている。なお、配線１８１は、グランド電位線ＧＬにスイッチＳＷＧを介して接続されていてもよい。また、配線１８２の一端は、電極１４２に接続されたパッド１５２に接続されており、配線１８２の他端はＣ／Ｖ変換回路１７２に接続されている。また、配線１８３の一端は、電極１４３に接続されたパッド１５３に接続されており、配線１８３の他端はＣ／Ｖ変換回路１７２に接続されている。
配線群２０８は、配線２８１〜２８３を含んでいる。配線２８１の一端は、電極２４１に接続されたパッド２５１に接続されている。この配線２８１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に接続されている。なお、配線２８１は、グランド電位線ＧＬにスイッチＳＷＧを介して接続されていてもよい。また、配線２８２の一端は、電極２４２に接続されたパッド２５２に接続されており、配線２８２の他端はＣ／Ｖ変換回路２７２に接続されている。また、配線２８３の一端は、電極２４３に接続されたパッド２５３に接続されており、配線２８３の他端はＣ／Ｖ変換回路２７２に接続されている。
高周波発振器１７１は、バッテリーといった電源１７７に接続されており、当該電源１７７からの電力を受けて高周波信号を発生するよう構成されている。なお、電源１７７は、プロセッサ１７４、記憶装置１７５、及び、通信装置１７６にも接続されている。高周波発振器１７１は、複数の出力線を有している。高周波発振器１７１は、発生した高周波信号を複数の出力線を介して、配線１８２及び配線１８３、並びに、配線２８２及び配線２８３に与えるようになっている。したがって、高周波発振器１７１は、センサ１０４の電極１４２及び電極１４３、並びに、センサ１０５の電極２４２及び電極２４３に電気的に接続されており、当該高周波発振器１７１からの高周波信号は、電極１４２及び電極１４３、並びに、電極２４２及び電極２４３に与えられるようになっている。
Ｃ／Ｖ変換回路１７２の入力には配線１８２及び配線１８３が接続されている。また、Ｃ／Ｖ変換回路２７２の入力には配線２８２及び配線２８３が接続されている。Ｃ／Ｖ変換回路１７２及びＣ／Ｖ変換回路２７２の各々は、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の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１７２に接続された電極の静電容量が大きいほど、当該Ｃ／Ｖ変換回路１７２、当該Ｃ／Ｖ変換回路１７２が出力する電圧信号の電圧の大きさは大きくなる。同様に、Ｃ／Ｖ変換回路２７２に接続された電極の静電容量が大きいほど、当該Ｃ／Ｖ変換回路２７２が出力する電圧信号の電圧の大きさは大きくなる。
Ａ／Ｄ変換器１７３の入力には、複数のＣ／Ｖ変換回路１７２Ａ〜１７２Ｈ、Ｃ／Ｖ変換回路２７２Ａ、及び、Ｃ／Ｖ変換回路２７２Ｂそれぞれの出力が接続している。また、Ａ／Ｄ変換器１７３は、プロセッサ１７４に接続している。Ａ／Ｄ変換器１７３は、プロセッサ１７４からの制御信号によって制御され、複数のＣ／Ｖ変換回路１７２Ａ〜１７２Ｈ、Ｃ／Ｖ変換回路２７２Ａ、及び、Ｃ／Ｖ変換回路２７２Ｂそれぞれの出力信号を、デジタル値に変換する。即ち、Ａ／Ｄ変換器１７３は、第１センサ１０４〜１０４Ｈの各々の電極１４３と当該電極１４３に対面する対象物との間の静電容量を表す第１の測定値を生成する。また、Ａ／Ｄ変換器１７３は、第２センサ１０５Ａの電極２４３と対応の基準面１０２ｓとの間の静電容量を表す第２の測定値を生成する。また、Ａ／Ｄ変換器１７３は、第２センサ１０５Ｂの電極２４３と対応の基準面１０２ｓとの間の静電容量を表す第２の測定値を生成する。Ａ／Ｄ変換器１７３は、第１の測定値及び第２の測定値をプロセッサ１７４に出力する。
プロセッサ１７４には記憶装置１７５が接続されている。記憶装置１７５は、揮発性メモリといった記憶装置であり、第１の測定値、第２の測定値といったデータを記憶するよう構成されている。記憶装置１７５によって記憶されるデータは、後述する補正値及び／又は修正された第１の測定値を含んでいてもよい。プロセッサ１７４には、別の記憶装置１７８が接続されている。記憶装置１７８は、不揮発性メモリといった記憶装置であり、プロセッサ１７４によって読み込まれて実行されるプログラムが記憶されている。
通信装置１７６は、任意の無線通信規格に準拠した通信装置である。例えば、通信装置１７６は、Ｂｌｕｅｔｏｏｔｈ（登録商標）に準拠している。通信装置１７６は、記憶装置１７５に記憶されているデータを無線送信するように構成されている。
プロセッサ１７４は、上述したプログラムを実行することにより、測定器１００の各部を制御するように構成されている。例えば、プロセッサ１７４は、電極１４２、電極１４３、電極２４２、及び、電極２４３に対する高周波発振器１７１からの高周波信号の供給、記憶装置１７５に対する電源１７７からの電力供給、通信装置１７６に対する電源１７７からの電力供給等を制御するようになっている。さらに、プロセッサ１７４は、上述したプログラムを実行することにより、第１の測定値及び第２の測定値の取得、これら測定値の記憶装置１７５への記憶等を実行するようになっている。
一実施形態において、回路基板１０６のプロセッサ１７４は、複数の第１の測定値、即ち、第１センサ１０４Ａ〜１０４Ｈのそれぞれの電極１４３における電圧振幅から取得される第１の測定値を修正し得る。図１１の（ａ）は、複数の第１センサ１０４Ａ〜１０４Ｈのうちの三つの第１センサの電極１４３における電圧振幅から取得された測定値（測定値ＭＶ１〜ＭＶ３）、第２センサ１０５Ａの電極２４３における電圧振幅から取得された測定値（測定値ＭＶ４）、及び、第２センサ１０５Ｂの電極２４３における電圧振幅から取得された測定値（測定値ＭＶ５）と測定器１００の周囲環境の温度との関係の一例を示すグラフである。図１１の（ａ）のグラフには、測定器１００の周囲環境の湿度を４０％ＲＨに設定した状態で、当該周囲環境の温度を１０℃，２３℃，４０℃、６０℃のそれぞれに設定したときに取得された測定値が示されている。図１１の（ｂ）は、複数の第１センサ１０４Ａ〜１０４Ｈのうちの三つの第１センサの電極１４３における電圧振幅から取得された測定値（測定値ＭＶ１〜ＭＶ３）、第２センサ１０５Ａの電極２４３における電圧振幅から取得された測定値（測定値ＭＶ４）、及び、第２センサ１０５Ｂの電極２４３における電圧振幅から取得された測定値（測定値ＭＶ５）と測定器１００の周囲環境の湿度との関係の一例を示すグラフである。図１１の（ｂ）のグラフには、測定器１００の周囲環境の温度を２３℃に設定した状態で、当該周囲環境の湿度を２３％ＲＨ，３９％ＲＨ，５７％ＲＨ及び７６％ＲＨのそれぞれに設定したときに取得された測定値が示されている。なお、図１１の（ａ）及び図１１の（ｂ）に示す測定値の取得において、測定器１００はフォーカスリングＦＲによって囲まれた領域に配置されており、測定器１００とフォーカスリングＦＲとの相対的な位置関係は変化させなかった。また、第２センサ１０５Ａの電極２４３と対応の基準面１０２ｓとの間の距離は０．５ｍｍであり、第２センサ１０５Ｂの電極２４３と対応の基準面１０２ｓとの間の距離は１．０ｍｍであった。
図１１の（ａ）に示すように、三つの第１センサ、第２センサ１０５Ａ、及び、第２センサ１０５Ｂそれぞれの電極における電圧振幅から取得される測定値（測定値ＭＶ１〜ＭＶ５）は、測定器１００の周囲環境の温度の上昇に伴って大きくなっている。また、図１１の（ｂ）に示すように、第１センサ、第２センサ１０５Ａ、及び、第２センサ１０５Ｂのそれぞれの電極における電圧振幅から取得される測定値（測定値ＭＶ１〜ＭＶ５）は、測定器１００の周囲環境の湿度の上昇に伴って大きくなっている。図１１の（ａ）及び図１１の（ｂ）を参照すれば明らかなように、測定器１００の周囲の環境の変化に応じた測定値ＭＶ１〜ＭＶ５の変動量は略同一である。したがって、二つの第２の測定値、即ち、第２センサ１０５Ａの電極２４３における電圧振幅から取得される第２の測定値、及び、第２センサ１０５Ｂの電極２４３における電圧振幅から取得される第２の測定値のうち少なくとも一方を用いることにより、第１センサ１０４Ａ〜１０４Ｈの各々の第１の測定値を修正することが可能となる。
一実施形態においては、記憶装置１７５は、所定の環境（標準環境）下で第２センサ１０５Ａの電極２４３における電圧振幅から取得された第２の測定値である第１の基準値を記憶している。また、記憶装置１７５は、当該標準環境下で第２センサ１０５Ｂの電極２４３における電圧振幅から取得された第２の測定値である第２の基準値を記憶している。例えば、標準環境における温度は２３℃であり、標準環境における湿度は４０％ＲＨである。
プロセッサ１７４は、第２センサ１０５Ａの電極２４３における電圧振幅から取得される第２の測定値（ＭＶａ）と第１の基準値（ＲＶａ）との間の第１の差（ＭＶａ−ＲＶａ）、及び、第２センサ１０５Ｂの電極２４３における電圧振幅から取得される第２の測定値（ＭＶｂ）と第２の基準値（ＲＶｂ）との間の第２の差（ＭＶｂ−ＲＶｂ）のうち少なくとも一方から補正値を求める。
一実施形態では、プロセッサ１７４は、第１の差（ＭＶａ−ＲＶａ）と第２の差（ＭＶｂ−ＲＶｂ）との平均値を補正値として算出する。別の実施形態では、プロセッサ１７４は、第１の測定値が上述した最大の測定値の２０％以上の値である場合に、第１の差（ＭＶａ−ＲＶａ）を補正値として選択し、第１の測定値が最大の測定値の２０％未満の値である場合に、第２の差（ＭＶｂ−ＲＶｂ）を補正値として選択する。
一実施形態では、プロセッサ１７４は、補正値を用いて複数の第１の測定値を修正する。例えば、プロセッサ１７４は、複数の第１の測定値の各々から補正値を減じる（補正値が負の値の場合には、第１の測定値に補正値の絶対値が可算される）ことにより、修正された複数の第１の測定値を求める。修正された複数の第１の測定値は、記憶装置１７５に記憶され、通信装置１７６によって、制御部ＭＣに送信される。制御部ＭＣは、修正された複数の第１の測定値を用いて、搬送装置ＴＵ２の被加工物Ｗの搬送位置を修正する。
別の実施形態では、修正された複数の第１の測定値は、制御部ＭＣによって求められてもよい。この実施形態では、プロセッサ１７４は、通信装置１７６を用いて、複数の第１の測定値及び補正値を、制御部ＭＣに送信してもよい。プロセッサ１７４は、通信装置１７６を用いて、補正値の代わりに、二つの第２の測定値を制御部ＭＣに送信してもよい。二つの第２の測定値がプロセッサ１７４から制御部ＭＣに送信される場合には、制御部ＭＣが予め第１の基準値及び第２の基準値を記憶していてもよく、或いは、プロセッサ１７４が、通信装置１７６を用いて、第１の基準値及び第２の基準値を制御部ＭＣに送信してもよい。
以下、第１の距離と第２の距離の例について詳細に説明する。上述したように、第１センサ１０４Ａ〜１０４Ｈ、第２センサ１０５Ａ、及び、第２センサ１０５Ｂは、互いに同一の構成を有している。したがって、第１センサ１０４Ａ〜１０４Ｈそれぞれの電極１４３における電圧振幅から求めることが可能な最大の測定値、第２センサ１０５Ａの電極２４３における電圧振幅から求めることが可能な最大の測定値、及び、第２センサ１０５Ｂの電極２４３の電圧振幅から求めることが可能な最大の測定値は、同一であるか、互いに略等しい。
図１２は、第１の測定値の距離依存性を示すグラフである。即ち、図１２のグラフには、センサ１０４の電極１４３と当該電極１４３に対面する対象物との間の距離と第１の測定値との関係が示されている。センサ１０４によって測定される測定値は、当該センサ１０４の電極１４３と当該電極１４３に対面する対象物との間の静電容量を表している。静電容量Ｃは、Ｃ＝εＳ／ｄで表される。εは電極１４３と対象物との間の媒質の誘電率であり、Ｓは電極の面積であり、ｄは電極１４３と対象物との間の距離である。したがって、第１の測定値の大きさは、センサ１０４の電極１４３と対象物との間の距離に反比例する。図１２に示すように、第１の測定値は、最大の測定値（１０００a.u.）の２０％以上の範囲内では、電極１４３と対象物との距離に応じて大きく変動し、最大の測定値の２０％未満の範囲内では、電極１４３と対象物との距離に対して小さく変動する。このような第１の測定値の距離依存性に鑑み、一実施形態では、第１の距離は、最大の測定値の２０％以上の第２の測定値が取得されるように設定されており、第２の距離は、第１の距離よりも大きいように設定されている。例えば、第１の距離は０．６ｍｍ以下の距離であり、第２の距離は１．０ｍｍ以上の距離である。かかる第１の距離及び第２の距離に、二つの第２センサと対応の基準面との間の距離がそれぞれ設定されることにより、第１の測定値をより高精度に修正可能な補正値が導出され得る。
測定器１００の第１センサ１０４Ａ〜１０４Ｈの電極１４３における電圧振幅から取得される第１の測定値は、温度、湿度等の測定器１００の周囲の環境の変化に応じて変動し得る。これは、例えば、測定器１００内の回路定数が測定器１００の周囲の環境の変化に応じて変化し得るからである。かかる環境に応じた第１の測定値の変動を修正可能とするために、測定器１００は、第２センサ１０５Ａ及び第２センサ１０５Ｂを備えている。第２センサ１０５Ａ及び第２センサ１０５Ｂそれぞれの二つの電極２４３は、二つの基準面１０２ｓにそれぞれ対面している。第２センサ１０５Ａ及び第２センサ１０５Ｂ、並びに、二つの基準面１０２ｓは測定器１００内で固定されているので、二つの電極２４３の各々と対応の基準面１０２ｓとの間の距離は、一定である。故に、二つの電極２４３における電圧振幅から取得される二つの第２の測定値は、周囲の環境の変化がなければ、変動しない。換言すれば、二つの第２の測定値の変動は、周囲の環境の変化を反映する。かかる二つの第２の測定値の変動に基づいて、第１の測定値の修正が可能となる。
一実施形態では、第１の測定値の修正に用いられる補正値が回路基板１０６のプロセッサ１７４によって求められる。一実施形態では、第１の差と第２の差との平均値を求めることによって、第１の測定値をより高精度に修正可能な補正値が導出され得る。
別の実施形態では、上述したように、第１の距離が最大の測定値の２０％以上の第２の測定値が取得されるように設定され、第２の距離が第１の距離よりも大きな距離に設定される。また、第１の測定値が当該最大の測定値の２０％以上の値である場合に、第１の差が補正値として選択され、第１の測定値が最大の測定値の２０％未満の値である場合に、第２の差が補正値として選択される。この実施形態では、第１の差及び第２の差のうち一方が、第１の測定値が属する範囲に応じて選択される。したがって、第１の測定値に応じて信頼性の高い補正値が得られる。故に、この実施形態では、第１の測定値をより高精度に修正可能な補正値が得られる。
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、上記の実施形態では、基準面１０２ｓはベース基板１０２に形成された凹部１０２ｇの内側面であるが、基準面１０２ｓは、ベース基板１０２以外の要素によって提供されてもよい。図１３は、第２センサの別の例を示す図である。図１３の例では、ベース基板１０２に形成された凹部１０２ｇの内側に基準壁２５０が固定されている。基準壁２５０は、電極２４３に対面する基準面２５０ｓを提供する。この例では、基準壁２５０の壁厚を調整することによって、電極２４３と基準面２５０ｓとの間の距離を調整することができる。
また、測定器は、第２センサ１０５Ａと第２センサ１０５Ｂのうちいずれか一方のみを備えていてもよい。例えば、測定器は、補正値を取得するために、第２センサ１０５Ａのみ備えてもよい。この場合に、回路基板１０６の記憶装置１７５は、所定の環境下で第２センサ１０５Ａの電極２４３における電圧振幅から取得された第２の測定値である基準値を記憶している。プロセッサ１７４は、第２センサ１０５Ａによって取得される第２の測定値及び基準値から補正値を求めることができる。プロセッサ１７４は、当該補正値を用いて第１の測定値を修正し得る。
１００…測定器、１０２…ベース基板、１０４Ａ〜１０４Ｈ…第１センサ、１０５Ａ…第２センサ、１０５Ｂ…第２センサ、１０６…回路基板、１７４…プロセッサ（演算器）、１７５…記憶装置（記憶素子）、１４３…電極（第１電極）、１０６…回路基板、２４３…電極（第２電極）。

Claims (9)

  1. 静電容量測定用の測定器であって、
    ベース基板と、
    前記ベース基板のエッジに沿って設けられた第１電極を有する第１センサと、
    前記ベース基板上に固定された一以上の第２センサであり、それぞれの一以上の第２電極を提供する、該一以上の第２センサと、
    ベース基板上に搭載されており、前記第１センサ及び前記第２センサに接続された回路基板であり、前記第１電極及び前記一以上の第２電極に高周波信号を与え、該第１電極における電圧振幅から静電容量に応じた第１の測定値を取得し、該一以上の第２電極における電圧振幅から静電容量に応じた一以上の第２の測定値を取得するように構成された、該回路基板と、
    を備え、
    前記測定器は、該測定器内で固定されており、且つ、前記一以上の第２電極に対面する一以上の基準面を有する、
    測定器。
  2. 前記一以上の第２センサとして、それぞれの二つの第２電極を提供する二つの第２センサを備え、
    前記一以上の基準面として、前記二つの第２電極にそれぞれ対面する二つの基準面を備え、
    前記二つの第２電極のうち一方の第２電極と前記二つの基準面のうち該一方の第２電極に対面する一方の基準面との間の第１の距離と、前記二つの第２電極のうち他方の第２電極と前記二つの基準面のうち該他方の第２電極に対面する他方の基準面との間の第２の距離は、互いに異なっている、
    請求項１に記載の測定器。
  3. 前記回路基板は、
    所定の環境下で前記一方の第２電極における電圧振幅から取得された前記第２の測定値である第１の基準値、及び、該所定の環境下で前記他方の第２電極における電圧振幅から取得された前記第２の測定値である第２の基準値を記憶するよう構成された記憶素子と、
    前記一方の第２電極における電圧振幅から取得される前記第２の測定値と前記第１の基準値との間の第１の差、及び、前記他方の第２電極における電圧振幅から取得される前記第２の測定値と前記第２の基準値との間の第２の差のうち少なくとも一方から補正値を求めるように構成された演算器と、
    を有する、
    請求項２に記載の測定器。
  4. 前記演算器は、前記補正値として、前記第１の差と前記第２の差との平均値を算出するように構成されている、請求項３に記載の測定器。
  5. 前記第１電極における電圧振幅から求めることが可能な最大の測定値、前記一方の第２電極における電圧振幅から求めることが可能な最大の測定値、及び、前記他方の第２電極の電圧振幅から求めることが可能な最大の測定値は同一であり、
    前記第１の距離は、前記最大の測定値の２０％以上の前記第２の測定値が該一方の第２電極における電圧振幅から取得されるように設定されており、
    前記第２の距離は、前記第１の距離よりも大きく、
    前記演算器は、前記第１の測定値が前記最大の測定値の２０％以上の値である場合に、前記第１の差を前記補正値として選択し、前記第１の測定値が前記最大の測定値の２０％未満の値である場合に、前記第２の差を前記補正値として選択するように構成されている、
    請求項３に記載の測定器。
  6. 前記第１の距離は、０．６ｍｍ以下である、請求項５に記載の測定器。
  7. 前記演算器は、前記第１の測定値を前記補正値によって修正するよう構成されている、請求項３〜６の何れか一項に記載の測定器。
  8. 前記一以上の第２センサとして、一つの第２センサを備え、
    前記一以上の基準面として、一つの基準面を備え、
    前記回路基板は、
    所定の環境下で前記一つの第２センサの前記第２電極における電圧振幅から取得された前記第２の測定値である基準値を記憶するように構成された記憶素子と、
    前記一つの第２センサの前記第２電極における電圧振幅から取得される前記第２の測定値及び前記基準値から補正値を求めるように構成された演算器と、
    を有する、
    請求項１に記載の測定器。
  9. 前記演算器は、前記第１の測定値を前記補正値によって修正するよう構成されている、
    請求項８に記載の測定器。
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