ホーム > 特許ランキング > 東京エレクトロン株式会社
(19)【発行国】日本国特許庁(JP)
(12)【公報種別】特許公報(B2)
(11)【特許番号】
(24)【登録日】2023-11-30
(45)【発行日】2023-12-08
(54)【発明の名称】測定器及びシースの厚さを求める方法
(51)【国際特許分類】
H05H 1/00 20060101AFI20231201BHJP
H05H 1/46 20060101ALI20231201BHJP
【ＦＩ】
H05H1/00 A
H05H1/46 M
【請求項の数】
9
(21)【出願番号】P 2020107803
(22)【出願日】2020-06-23
(65)【公開番号】P2022003623
(43)【公開日】2022-01-11
【審査請求日】2023-02-20
(73)【特許権者】
【識別番号】000219967
【氏名又は名称】東京エレクトロン株式会社
(74)【代理人】
【識別番号】100088155
【弁理士】
【氏名又は名称】長谷川 芳樹
(74)【代理人】
【識別番号】100113435
【弁理士】
【氏名又は名称】黒木 義樹
(74)【代理人】
【識別番号】100122507
【弁理士】
【氏名又は名称】柏岡 潤二
(72)【発明者】
【氏名】久保田 紳治
【審査官】大門 清
(56)【参考文献】
【文献】特開２０１７－１８８２３６（ＪＰ，Ａ）
【文献】特開２０１２－０４３５７２（ＪＰ，Ａ）
【文献】特開平１０－１５４６００（ＪＰ，Ａ）
【文献】特開平１１－３１７２９９（ＪＰ，Ａ）
【文献】米国特許第０６１８１０６９（ＵＳ，Ｂ１）
(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)
Ｈ０５Ｈ １／００－１／５４
Ｈ０１Ｊ ３７／３２
Ｈ０１Ｌ ２１／３０６５
(57)【特許請求の範囲】
【請求項1】
プラズマ処理装置の基板支持器上に載置可能な基板と、前記基板内又は該基板上に設けられており、マイクロ波を生成するように構成された送信回路と、
前記基板内又は該基板上に設けられており、前記送信回路によって生成されるマイクロ波を送信波として送信するように構成された送信アンテナと、
前記基板内又は該基板上に設けられており、前記基板支持器の上方のプラズマによる前記送信波の反射波を少なくとも一つの受信波として受信するように構成された少なくとも一つの受信アンテナと、
前記基板内又は該基板上に設けられており、前記少なくとも一つの受信波から前記基板と前記プラズマとの間におけるシースの厚さを反映する少なくとも一つの信号を生成するように構成された受信復調回路と、
前記基板内又は該基板上に設けられており、前記少なくとも一つの信号から前記厚さを求めるように構成された演算器と、
を備える測定器。
【請求項2】
前記少なくとも一つの受信アンテナとして、複数の受信アンテナを備え、前記複数の受信アンテナは、前記送信波の送信方向の前記基板に平行な方向成分に沿って配列されており、
前記受信復調回路は、前記複数の受信アンテナによってそれぞれ受信される複数の受信波の強度を表す複数の信号を生成するように構成されており、
前記演算器は、前記複数の信号から前記厚さを求めるように構成されている、
請求項１に記載の測定器。
【請求項3】
前記送信アンテナは、前記送信回路から出力される前記マイクロ波のパルスを前記送信波として送信し、前記受信復調回路は、前記少なくとも一つの受信波の強度を表す前記少なくとも一つの信号を生成するように構成されており、
前記演算器は、前記送信波に対する前記少なくとも一つの受信波の遅延時間を前記少なくとも一つの信号から求め、該遅延時間から前記厚さを求めるように構成されている、
請求項１に記載の測定器。
【請求項4】
前記少なくとも一つの受信アンテナとして、複数の受信アンテナを備え、前記複数の受信アンテナは、前記送信波の送信方向の前記基板に平行な方向成分に沿って配列されており、
前記受信復調回路は、前記複数の受信アンテナによってそれぞれ受信される複数の受信波の強度を表す複数の信号を生成するように構成されており、
前記演算器は、前記送信波に対する前記複数の受信波それぞれの複数の遅延時間を前記複数の信号から求め、該複数の遅延時間から前記厚さを求めるように構成されている、
請求項３に記載の測定器。
【請求項5】
前記受信復調回路は、前記送信波と前記少なくとも一つの受信波との間の位相差を表す前記少なくとも一つの信号を生成するように構成されている、請求項１に記載の測定器。
【請求項6】
前記送信回路は、前記送信波の周波数を交互に単調増加及び単調減少させるように構成されており、前記受信復調回路は、前記送信波と前記少なくとも一つの受信波とのミキシングにより、前記シースの厚さを反映するビート周波数を有する中間周波数信号を前記少なくとも一つの信号として生成するように構成されている、
請求項１に記載の測定器。
【請求項7】
前記送信回路は、前記送信波の周波数よりも低い所定の周波数を有する基準信号に同期して前記送信波の送信方向が前記基板に対してなす角度を増減させるように前記送信波の送信方向を走査するように構成されており、前記受信復調回路は、前記少なくとも一つの受信波に含まれる前記所定の周波数の成分の信号を前記少なくとも一つの信号として生成するように構成されており、
前記演算器は、前記基準信号と前記少なくとも一つの信号との間の位相差から前記厚さを求めるように構成されている、
請求項１に記載の測定器。
【請求項8】
前記送信波は、ミリ波である、請求項１～７の何れか一項に記載の測定器。
【請求項9】
ａ）プラズマ処理装置のチャンバ内で基板支持器上に測定器を載置する工程であり、該測定器は、前記プラズマ処理装置の前記基板支持器上に載置可能な基板と、
前記基板内又は該基板上に設けられており、マイクロ波を生成するように構成された送信回路と、
前記基板内又は該基板上に設けられており、前記送信回路によって生成されるマイクロ波を送信波として送信するように構成された送信アンテナと、
前記基板内又は該基板上に設けられており、前記基板支持器の上方のプラズマによる前記送信波の反射波を少なくとも一つの受信波として受信するように構成された少なくとも一つの受信アンテナと、
前記基板内又は該基板上に設けられており、前記少なくとも一つの受信波から前記基板と前記プラズマとの間におけるシースの厚さを反映する少なくとも一つの信号を生成するように構成された受信復調回路と、
前記基板内又は該基板上に設けられており、前記少なくとも一つの信号から前記厚さを求めるように構成された演算器と、
を備える、該工程と、
ｂ）前記プラズマ処理装置のチャンバ内でプラズマを生成する工程と、
ｃ）前記チャンバ内で前記プラズマが生成されているときに、前記基板支持器上に載置されている前記測定器の前記演算器において前記少なくとも一つの信号から前記厚さを求める工程と、
を含む、シースの厚さを求める方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本開示の例示的実施形態は、測定器及びシースの厚さを求めるに関するものである。
【背景技術】
【0002】
プラズマ処理装置が電子デバイスの製造において用いられている。プラズマ処理装置は、チャンバ及び基板支持器を備える。基板支持器は、チャンバ内で基板を支持する。プラズマがチャンバ内で生成されると、シース（プラズマシース）が、基板支持器上の基板とプラズマとの間に形成される。シースの厚さは、基板に対するプラズマ処理に影響する。
【0003】
下記の特許文献１には、シースの厚さを求めることが可能なプラズマ処理装置が記載されている。このプラズマ処理装置には、シースの厚さを測定するためのレーザ測長ユニットが備え付けられている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0004】
【文献】特開２００２－３５３１９９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0005】
本開示は、プラズマ処理装置に専用の測定装置を備え付けることなく、シースの厚さを求める技術を提供する。
【課題を解決するための手段】
【0006】
一つの例示的実施形態において、測定器が提供される。測定器は、基板、送信回路、送信アンテナ、少なくとも一つの受信アンテナ、受信復調回路、及び演算器を備える。基板は、プラズマ処理装置の基板支持器上に載置可能である。送信回路、送信アンテナ、少なくとも一つの受信アンテナ、受信復調回路、及び演算器は、基板内又は基板上に設けられている。送信回路は、マイクロ波を生成するように構成されている。送信アンテナは、送信回路によって生成されるマイクロ波を送信波として送信するように構成されている。少なくとも一つの受信アンテナは、基板支持器の上方のプラズマによる送信波の反射波を少なくとも一つの受信波として受信するように構成されている。受信復調回路は、少なくとも一つの受信波から基板とプラズマとの間におけるシースの厚さを反映する少なくとも一つの信号を生成するように構成されている。演算器は、少なくとも一つの信号からシースの厚さを求めるように構成されている。
【発明の効果】
【0007】
一つの例示的実施形態によれば、プラズマ処理装置に専用の測定装置を備え付けることなく、シースの厚さを求めることが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【0008】
【図1】一つの例示的実施形態に係る測定器の平面図である。
【図2】一例のプラズマ処理装置を概略的に示す図である。
【図3】一つの例示的実施形態に係る測定器の一つの測定部を示す平面図である。
【図4】一つの例示的実施形態に係る測定器の一つの測定部の構成を示す図である。
【図5】一つの例示的実施形態に係る測定器の送信アンテナと受信アンテナとの間のマイクロ波の伝達を示す図である。
【図7】一つの例示的実施形態に係る測定器において採用可能な一例の送信アンテナを示す平面図である。
【図8】一つの例示的実施形態に係る測定器において採用可能な別の例の送信アンテナを示す平面図である。
【図9】一つの例示的実施形態に係る測定部を示す図である。
【図10】別の例示的実施形態に係る測定部を示す図である。
【図11】更に別の例示的実施形態に係る測定部を示す図である。
【図12】更に別の例示的実施形態に係る測定部を示す図である。
【図13】更に別の例示的実施形態に係る測定部を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【0009】
以下、種々の例示的実施形態について説明する。
【0010】
一つの例示的実施形態において、測定器が提供される。測定器は、基板、送信回路、送信アンテナ、少なくとも一つの受信アンテナ、受信復調回路、及び演算器を備える。基板は、プラズマ処理装置の基板支持器上に載置可能である。送信回路、送信アンテナ、少なくとも一つの受信アンテナ、受信復調回路、及び演算器は、基板内又は基板上に設けられている。送信回路は、マイクロ波を生成するように構成されている。送信アンテナは、送信回路によって生成されるマイクロ波を送信波として送信するように構成されている。少なくとも一つの受信アンテナは、基板支持器の上方のプラズマによる送信波の反射波を少なくとも一つの受信波として受信するように構成されている。受信復調回路は、少なくとも一つの受信波から基板とプラズマとの間におけるシースの厚さを反映する少なくとも一つの信号を生成するように構成されている。演算器は、少なくとも一つの信号からシースの厚さを求めるように構成されている。
【0011】
上記実施形態の測定器では、シースの厚さを求めるために用いられる要素、即ち送信回路、送信アンテナ、少なくとも一つの受信アンテナ、受信復調回路、及び演算器が、プラズマ処理装置の基板支持器上に載置可能な基板内又は基板上に設けられている。したがって、測定器を基板支持器上に載置した状態でプラズマを生成することにより、プラズマ処理装置に専用の測定装置を備え付けることなく、シースの厚さを求めることが可能となる。
【0012】
一つの例示的実施形態において、基板支持器上での送信アンテナからの送信波の送信方向は、斜め上方向であってもよい。測定器は、少なくとも一つの受信アンテナとして、複数の受信アンテナを備えていてもよい。複数の受信アンテナは、送信波の送信方向の基板に平行な方向成分に沿って配列されていてもよい。受信復調回路は、複数の受信アンテナによってそれぞれ受信される複数の受信波の強度を表す複数の信号を生成するように構成されていてもよい。演算器は、複数の信号からシースの厚さを求めるように構成されていてもよい。
【0013】
一つの例示的実施形態において、送信アンテナは、送信回路から出力されるマイクロ波のパルスを送信波として送信してもよい。受信復調回路は、少なくとも一つの受信波の強度を表す少なくとも一つの信号を生成するように構成されていてもよい。演算器は、送信波に対する少なくとも一つの受信波の遅延時間を少なくとも一つの信号から求め、遅延時間からシースの厚さを求めるように構成されていてもよい。
【0014】
一つの例示的実施形態において、測定器は、少なくとも一つの受信アンテナとして、複数の受信アンテナを備えていてもよい。複数の受信アンテナは、送信波の送信方向の基板に平行な方向成分に沿って配列されていてもよい。受信復調回路は、複数の受信アンテナによってそれぞれ受信される複数の受信波の強度を表す複数の信号を生成するように構成されていてもよい。演算器は、送信波に対する複数の受信波それぞれの複数の遅延時間を複数の信号から求め、複数の遅延時間からシースの厚さを求めるように構成されていてもよい。
【0015】
一つの例示的実施形態において、受信復調回路は、送信波と少なくとも一つの受信波との間の位相差を表す少なくとも一つの信号を生成するように構成されていてもよい。
【0016】
一つの例示的実施形態において、送信回路は、送信波の周波数を交互に単調増加及び単調減少させるように構成されていてもよい。受信復調回路は、送信波と少なくとも一つの受信波とのミキシングにより、シースの厚さを反映するビート周波数を有する中間周波数信号を少なくとも一つの信号として生成するように構成されていてもよい。
【0017】
一つの例示的実施形態において、送信回路は、送信波の周波数よりも低い所定の周波数を有する基準信号に同期して送信波の送信方向が基板に対してなす角度を増減させるように送信波の送信方向を走査するように構成されていてもよい。受信復調回路は、少なくとも一つの受信波に含まれる所定の周波数の成分の信号を少なくとも一つの信号として生成するように構成されていてもよい。演算器は、基準信号と少なくとも一つの信号との間の位相差からシースの厚さを求めるように構成されていてもよい。
【0018】
一つの例示的実施形態において、送信波は、ミリ波であってもよい。
【0019】
別の例示的実施形態において、シースの厚さを求める方法が提供される。方法は、ａ）プラズマ処理装置のチャンバ内で基板支持器上に測定器を載置する工程を含む。測定器は、基板、送信回路、送信アンテナ、少なくとも一つの受信アンテナ、受信復調回路、及び演算器を備える。基板は、プラズマ処理装置の基板支持器上に載置可能である。送信回路、送信アンテナ、少なくとも一つの受信アンテナ、受信復調回路、及び演算器は、基板内又は基板上に設けられている。送信回路は、マイクロ波を生成するように構成されている。送信アンテナは、送信回路によって生成されるマイクロ波を送信波として送信するように構成されている。少なくとも一つの受信アンテナは、基板支持器の上方のプラズマによる送信波の反射波を少なくとも一つの受信波として受信するように構成されている。受信復調回路は、少なくとも一つの受信波から基板とプラズマとの間におけるシースの厚さを反映する少なくとも一つの信号を生成するように構成されている。演算器は、少なくとも一つの信号からシースの厚さを求めるように構成されている。方法は、ｂ）プラズマ処理装置のチャンバ内でプラズマを生成する工程を更に含む。方法は、ｃ）チャンバ内でプラズマが生成されているときに、基板支持器上に載置されている測定器の演算器において少なくとも一つの信号からシースの厚さを求める工程を更に含む。
【0020】
以下、図面を参照して種々の例示的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。
【0021】
図１は、一つの例示的実施形態に係る測定器の平面図である。図１に示す測定器１は、プラズマ処理装置のチャンバ内に設けられた基板支持器上で、プラズマと測定器１との間のシースの厚さを測定するように構成されている。測定器１は、基板２を備える。基板２は、プラズマ処理装置の基板支持器上に載置可能である。基板２は、ウエハのように円盤形状を有し得る。基板２は、例えばシリコンから形成されている。
【0022】
図２は、一例のプラズマ処理装置を概略的に示す図である。測定器１は、図２に示すプラズマ処理装置１００の基板支持器１０４上でシースの厚さを測定することが可能である。なお、測定器１は、他のプラズマ処理装置においてシースの厚さを測定するために用いられてもよい。
【0023】
図２に示すように、プラズマ処理装置１００は、チャンバ１０２を備える。チャンバ１０２は、その側壁において通路１０２ｐを提供している。プラズマ処理装置１００において処理される基板Ｗ及び測定器１は、チャンバ１０２の内側と外側との間で搬送されるときに、通路１０２ｐを通過する。通路１０２ｐは、ゲートバルブ１０２ｖにより開閉可能である。
【0024】
プラズマ処理装置１００は、基板支持器１０４を更に備える。基板支持器１０４は、チャンバ１０２の中に設けられている。基板支持器１０４は、その上に載置される基板Ｗを支持するように構成されている。基板支持器１０４は、その上に載置される測定器１を支持することも可能である。
【0025】
基板支持器１０４は、下部電極１０６及び静電チャック１０８を含んでいてもよい。下部電極１０６は、アルミニウムのような導体から形成されており、略円盤形状を有する。静電チャック１０８は、下部電極１０６上に設けられている。静電チャック１０８は、その上に載置される基板Ｗ又は測定器１を、静電引力により保持するように構成されている。
【0026】
基板支持器１０４は、その上に搭載されるエッジリングＥＲを支持していてもよい。エッジリングＥＲは、環形状を有する。エッジリングＥＲは、例えばシリコン含有材料から形成される。基板Ｗ又は測定器１は、エッジリングＥＲによって囲まれた領域内且つ静電チャック１０８上に載置される。
【0027】
プラズマ処理装置は、上部電極１０９を更に備えていてもよい。上部電極１０９は、チャンバ１０２の天井部１０２ｃによって支持されている。上部電極１０９は、接地されていてもよい。
【0028】
プラズマ処理装置１００は、ガス供給部１１０及び排気装置１１２を更に備え得る。ガス供給部１１０は、チャンバ１０２内にガスを供給するように構成されている。図２においては、ガス供給部１１０は、チャンバ１０２の天井部１０２ｃを介して上部電極１０９からチャンバ１０２内にガスを供給しているが、他の場所からチャンバ１０２内にガスを供給してもよい。排気装置１１２は、自動圧力制御弁のような圧力制御器及びターボ分子ポンプ、ドライポンプのような減圧ポンプを含んでいる。排気装置１１２は、チャンバ１０２内のガスの圧力を指定された圧力に調整するように構成されている。
【0029】
プラズマ処理装置１００は、高周波電源１１４を更に備え得る。高周波電源１１４は、整合器１１６を介して下部電極１０６に接続されている。高周波電源１１４は、チャンバ１０２内でガスからプラズマを生成するために下部電極１０６に高周波電力を供給する。整合器１１６は、高周波電源１１４の負荷のインピーダンスを高周波電源１１４の出力インピーダンスに整合させるための整合回路を含んでいる。
【0030】
プラズマ処理装置１００におけるプラズマの生成時には、ガスがガス供給部１１０からチャンバ１０２内に供給される。また、チャンバ１０２内のガスの圧力が、排気装置１１２によって調整される。また、高周波電力が、高周波電源１１４から下部電極１０６に供給される。その結果、プラズマＰＬがチャンバ１０２内で生成される。プラズマＰＬと基板支持器１０４上の基板Ｗ又は測定器１との間には、シースＳが形成される。
【0031】
測定器１は、基板支持器１０４上でシースＳの厚さを測定するために、一つ以上の測定部３を更に備える。図１においては、測定器１は、五つの測定部３を備えているが、測定器１における測定部３の数は、一つであってもよく、複数であってもよい。また、図１においては、複数の測定部３のうち一つの測定部が、基板２の中心に設けられており、複数の測定部３のうち他の測定部が、基板２の中心周りの円上で等間隔に配列されている。しかしながら、一つ以上の測定部３は、基板２上で如何なる位置に配置されていてもよい。また、一つ以上の測定部３の各々は、チップとして形成され、基板２上に搭載されていてもよい。或いは、一つ以上の測定部３の各々は、基板２内又は基板２上に形成されていてもよい。
【0032】
以下、図１と共に図３及び図４を参照する。図３は、一つの例示的実施形態に係る測定器の一つの測定部を示す平面図である。図４は、一つの例示的実施形態に係る測定器の一つの測定部の構成を示す図である。以下、一つの測定部３について説明する。なお、測定器１が複数の測定部３を有する場合には、複数の測定部３は同じ構成を有し得る。
【0033】
測定部３は、送信回路４、送信アンテナ５、少なくとも一つの受信アンテナ６、受信復調回路７、及び演算器８を備える。測定部３における受信アンテナ６の個数は、一つであってもよく、複数であってもよい。測定部３は、バッテリー９及びメモリ１０を更に備えていてもよい。バッテリー９は、例えば全固体電池である。バッテリー９は、測定部３の各部（例えば演算器８）の動作電源である。メモリ１０は、プログラム及びデータの格納部であり、演算器８に接続されている。測定部３の要素、即ち送信回路４、送信アンテナ５、少なくとも一つの受信アンテナ６、受信復調回路７、演算器８は、バッテリー９、及びメモリ１０は、基板２内又は基板２上に設けられている。
【0034】
送信回路４は、マイクロ波を生成するように構成されている。送信回路４において生成されるマイクロ波の周波数は、マイクロ波帯内の如何なる周波数であってもよい。送信回路４において生成されるマイクロ波の周波数は、ミリ波帯内の周波数であってもよい。ミリ波帯は、３０ＧＨｚ以上、３００ＧＨｚ以下の周波数帯である。或いは、送信回路４において生成されるマイクロ波の周波数は、サブミリ波帯内の周波数であってもよい。サブミリ波帯は、３００ＧＨｚ以上の周波数帯である。
【0035】
送信アンテナ５は、送信回路４に接続されている。送信アンテナ５は、送信回路４によって生成されるマイクロ波を送信波として送信するように構成されている。図５は、一つの例示的実施形態に係る測定器の送信アンテナと受信アンテナとの間のマイクロ波の伝達を示す図である。図５に示すように、送信アンテナ５から送信される送信波は、プラズマＰＬとシースＳとの界面でプラズマＰＬによって反射されて少なくとも一つの受信アンテナ６によって受信波として受信されるよう、指向性を有する。送信アンテナ５から送信される送信波の送信方向は、送信波の主軸方向である。
【0036】
図６の（ａ）及び図６の（ｂ）は、一つの例示的実施形態に係る測定器における送信波の送信方向を示す図である。図６の（ａ）及び図６の（ｂ）においては、送信波のメインローブとサイドローブが示されている。図６の（ａ）及び図６の（ｂ）において、Ｘ方向は、基板２に平行な方向である。送信アンテナ５と受信アンテナ６は、Ｘ方向に沿って配列されている。Ｙ方向は、基板２に平行な方向であり、Ｘ方向に直交する方向である。Ｚ方向は、基板２、Ｘ方向、及びＹ方向に直交する方向であり、基板支持器１０４上に測定器１が載置されている状態では、鉛直方向である。図６の（ａ）及び図６の（ｂ）に示すように、送信波の送信方向は、基板支持器１０４上では斜め上方向である。送信波の送信方向の基板２に平行な方向成分は、Ｘ方向である。
【0037】
送信アンテナ５は、一つ以上のアンテナ素子を含み得る。一つ以上のアンテナ素子は、放射導体を含む。図７は、一つの例示的実施形態に係る測定器において採用可能な一例の送信アンテナを示す平面図である。図７に示す送信アンテナ５は、複数のアンテナ素子、即ちアンテナ素子５ａ～５ｅを含む。アンテナ素子５ａ～５ｅの各々は、放射導体を含む。アンテナ素子５ａ～５ｅの各々の放射導体は、矩形の平面形状を有していてもよい。アンテナ素子５ａ～５ｅは、Ｙ方向に沿って配列されている。アンテナ素子５ａ～５ｅは、送信回路４に接続されている。図７に示す例において、送信回路４は、マイクロ波の発振器４ｇ及び増幅器４ａを含んでいる。発振器４ｇは、増幅器４ａを介してアンテナ素子５ａ～５ｅに接続されている。図７に示す送信アンテナ５によれば、その送信方向の基板２に平行な方向成分がＸ方向である送信波が送信される。なお、送信アンテナ５においてＹ方向に沿って配列される複数のアンテナ素子の個数は、任意の個数であり得る。
【0038】
図８は、一つの例示的実施形態に係る測定器において採用可能な別の例の送信アンテナを示す平面図である。図８に示す送信アンテナ５は、複数のアンテナ素子群５１～５３を含む。送信アンテナ５におけるアンテナ素子群の数は、二つの以上の任意の個数であってもよい。複数のアンテナ素子群５１～５３は、Ｘ方向に沿って配列されている。
【0039】
複数のアンテナ素子群５１～５３の各々は、複数のアンテナ素子を有する。アンテナ素子群５１は、アンテナ素子５１１～５１４を有している。アンテナ素子群５２は、アンテナ素子５２１～５２４を有している。アンテナ素子群５３は、アンテナ素子５３１～５３４を有している。なお、複数のアンテナ素子群５１～５３の各々が有するアンテナ素子の個数は、二つ以上の任意の個数であり得る。これらのアンテナ素子の各々は、放射導体を含む。放射導体は、矩形の平面形状を有していてもよい。複数のアンテナ素子群５１～５３の各々において、複数のアンテナ素子は、Ｙ方向に沿って配列されている。
【0040】
図８に示す送信アンテナ５の複数のアンテナ素子は、送信回路４に接続されている。送信回路４は、マイクロ波の発振器４ｇ、増幅器４ａ、及び移相器群４ｐを含んでいる。発振器４ｇは、増幅器４ａ及び移相器群４ｐを介して送信アンテナ５に接続されている。移相器群４ｐは、移相器４１ｐ、移相器４２ｐ、及び移相器４３ｐを含んでいる。移相器４１ｐは、増幅器４ａとアンテナ素子群５１との間で接続されている。移相器４２ｐは、増幅器４ａとアンテナ素子群５２との間で接続されている。移相器４３ｐは、増幅器４ａとアンテナ素子群５３との間で接続されている。増幅器４ａから出力されるマイクロ波は、複数のマイクロ波として移相器４１ｐ、移相器４２ｐ、及び移相器４３ｐに分配される。複数のマイクロ波は、移相器４１ｐ、移相器４２ｐ、及び移相器４３ｐのそれぞれで個別の位相を与えられた後に、複数のアンテナ素子群５１～５３にそれぞれ与えられる。送信アンテナ５からの送信波は、複数のアンテナ素子群５１～５３から放出されるマイクロ波の合成波である。送信アンテナ５からの送信波の送信方向が基板２に対してなす角度θは、移相器４１ｐ、移相器４２ｐ、及び移相器４３ｐにおいて複数のマイクロ波にそれぞれ設定される位相により調整される。
【0041】
再び図１、図３、及び図４を参照する。少なくとも一つの受信アンテナ６は、プラズマＰＬによる送信波の反射波を受信波として受信するように構成されている。図３に示すように、測定部３は、少なくとも一つの受信アンテナ６として、複数の受信アンテナ６１～６６を含んでいる。複数の受信アンテナ６１～６６は、Ｘ方向に沿って配列されている。測定部３における受信アンテナの個数は、一つ以上であれば、任意の個数であってもよい。少なくとも一つの受信アンテナ６は、受信復調回路７に接続されている。
【0042】
受信復調回路７は、少なくとも一つの受信アンテナ６によって受信された少なくも一つの受信波を受ける。受信復調回路７は、少なくとも一つの受信波から少なくとも一つの信号を生成するように構成されている。受信復調回路７によって生成される少なくとも一つの信号は、基板２とプラズマＰＬとの間におけるシースＳの厚さを反映する。受信復調回路７は、演算器８に接続されている。
【0043】
演算器８は、受信復調回路７からの少なくとも一つの信号を受ける。演算器８は、受信復調回路７から受けた少なくとも一つの信号から、シースＳの厚さを求めるように構成されている。演算器８は、メモリ１０に格納されているプログラムを実行して、シースＳの厚さを求める演算を実行してもよい。演算器８は、メモリ１０に格納されているプログラムを実行して、測定部３の送信回路４を制御してもよい。演算器８は、ＣＰＵのようなプロセッサから構成され得る。
【0044】
測定器１では、シースＳの厚さを求めるために用いられる要素、即ち送信回路４、送信アンテナ５、少なくとも一つの受信アンテナ６、受信復調回路７、及び演算器８が、プラズマ処理装置の基板支持器上に載置可能な基板２内又は基板２上に設けられている。したがって、測定器１を基板支持器１０４上に載置した状態でプラズマＰＬを生成することにより、プラズマ処理装置に専用の測定装置を備え付けることなく、シースＳの厚さを求めることが可能となる。また、測定器１によれば、プラズマ処理装置において基板Ｗが処理される状態と略同じ状態で、シースＳの厚さを求めることが可能となる。また、測定器１は、基板２をその上に載置可能な基板支持器を備えた任意のプラズマ処理装置において、シースの厚さを測定するために用いられ得る。また、測定器１は、その故障が発生しても、容易に交換され得る。
【0045】
以下、一つの例示的実施形態に係るシースの厚さを求める方法について説明する。この方法では、測定器１が用いられる。以下の説明は、それがプラズマ処理装置１００に適用される場合を例にとって、シースの厚さを求める方法について説明する。
【0046】
この方法では、まず、測定器１が、プラズマ処理装置１００のチャンバ１０２内で基板支持器１０４上に載置される。測定器１は、プラズマ処理装置１００を含む基板処理システムのロードポート内から、搬送系を介してチャンバ１０２内に搬送されて、基板支持器１０４上に載置される。しかる後に、静電チャック１０８によって測定器１が保持される。そして、測定器１の回路動作が開始される。
【0047】
次いで、プラズマ処理装置１００のチャンバ内でプラズマＰＬが生成される。プラズマＰＬを生成するために、ガスが、ガス供給部１１０からチャンバ１０２内に供給される。また、チャンバ１０２内のガスの圧力が、排気装置１１２によって調整される。そして、高周波電源１１４からの高周波電力が、下部電極１０６に供給される。その結果、プラズマＰＬがチャンバ１０２内且つ測定器１の上方で生成される。
【0048】
この方法では、プラズマＰＬが生成されているときに、シースＳの厚さが、受信復調回路７からの上述の少なくとも一つの信号を用いて、測定器１の演算器８において求められる。しかる後に、ガス供給部１１０によるガスの供給が停止され、測定器１の回路動作が停止され、静電チャック１０８による測定器１の保持が停止される。そして、測定器１は、搬送系によってチャンバ１０２からロードポートに搬送される。
【0049】
以下、測定器１の一つ以上の測定部３の各々として採用可能な測定部の幾つかの例示的実施形態について説明する。
【0050】
図９は、一つの例示的実施形態に係る測定部を示す図である。図９に示す測定部３Ａは、測定器１の一つ以上の測定部３の各々として採用され得る。測定部３Ａにおいて、送信回路４は、マイクロ波の発振器４ｇ及び増幅器４ａを含む。測定部３Ａにおいて、送信回路４は、連続波であるマイクロ波を送信アンテナ５に出力する。
【0051】
測定部３Ａは、少なくとも一つの受信アンテナ６として、受信アンテナ６１～６６を含む。送信アンテナ５及び受信アンテナ６１～６６は、Ｘ方向に沿って配列されている。なお、測定部３Ａにおける受信アンテナの個数は、二つ以上であれば、如何なる個数であってもよい。
【0052】
測定部３Ａにおいて、受信復調回路７は、第１の増幅器７１１～７１６、バンドパスフィルタ７２１～７２６、検波用ダイオード７３１～７３６、第２の増幅器７４１～７４６、及びＡ／Ｄ変換器７５１～７５６を含んでいる。測定部３Ａの受信復調回路７において、第１の増幅器、バンドパスフィルタ、検波用ダイオード、第２の増幅器、Ａ／Ｄ変換器の各々の個数は、測定部３Ａの受信アンテナの個数と同数である。
【0053】
第１の増幅器７１１～７１６の入力は、受信アンテナ６１～６６にそれぞれ接続されている。第１の増幅器７１１～７１６はそれぞれ、受信アンテナ６１～６６で受信された複数の受信波を増幅することにより複数の増幅信号を生成する。第１の増幅器７１１～７１６はそれぞれ、生成した複数の増幅信号をそれらの出力から出力する。
【0054】
バンドパスフィルタ７２１～７２６の入力は、第１の増幅器７１１～７１６の出力にそれぞれ接続されている。バンドパスフィルタ７２１～７２６の各々の通過帯域は、送信波の周波数と同じ周波数を有する信号を選択的に通過させる帯域である。バンドパスフィルタ７２１～７２６はそれぞれ、第１の増幅器７１１～７１６からの複数の増幅信号に対するフィルタリングにより、複数の濾過信号を生成する。バンドパスフィルタ７２１～７２６は、生成した複数の濾過信号をそれらの出力から出力する。
【0055】
検波用ダイオード７３１～７３６の入力は、バンドパスフィルタ７２１～７２６の出力にそれぞれ接続されている。検波用ダイオード７３１～７３６はそれぞれ、バンドパスフィルタ７２１～７２６からの複数の濾過信号に対する検波により、複数の検波信号を生成する。検波用ダイオード７３１～７３６はそれぞれ、生成した複数の検波信号をそれらの出力から出力する。
【0056】
第２の増幅器７４１～７４６の入力は、検波用ダイオード７３１～７３６の出力にそれぞれ接続されている。第２の増幅器７４１～７４６はそれぞれ、検波用ダイオード７３１～７３６からの複数の検波信号を増幅することにより、複数の増幅信号を生成する。第２の増幅器７４１～７４６はそれぞれ、生成した複数の増幅信号をそれらの出力から出力する。
【0057】
Ａ／Ｄ変換器７５１～７５６の入力は、第２の増幅器７４１～７４６の出力にそれぞれ接続されている。Ａ／Ｄ変換器７５１～７５６はそれぞれ、第２の増幅器７４１～７４６からの複数の増幅信号に対するＡ／Ｄ変換処理により、複数のデジタル信号を生成する。Ａ／Ｄ変換器７５１～７５６はそれぞれ、生成した複数のデジタル信号をそれらの出力から出力する。Ａ／Ｄ変換器７５１～７５６によって生成される複数のデジタル信号は、受信アンテナ６１～６６それぞれでの受信波の強度を表す。Ａ／Ｄ変換器７５１～７５６によって生成される複数のデジタル信号は、シースＳの厚さを反映する信号として、演算器８に入力される。
【0058】
演算器８は、Ａ／Ｄ変換器７５１～７５６からの複数のデジタル信号を受ける。演算器８は、これらのデジタル信号から特定される受信アンテナ６１～６６それぞれでの受信波の強度の組み合わせに対応するシースＳの厚さを特定する。演算器８は、受信アンテナ６１～６６それぞれでの受信波の強度の組み合わせとシースＳの厚さとの関係を、テーブル又は関数として予め保持していてもよい。演算器８は、そのようなテーブル又は関数を用いて、シースＳの厚さを求めてもよい。
【0059】
受信アンテナ６１～６６それぞれでの受信波の強度は、シースＳの厚さに依存する。したがって、測定部３Ａによれば、受信アンテナ６１～６６それぞれでの受信波の強度の組み合わせから、シースＳの厚さを求めることが可能となる。
【0060】
以下、図１０を参照する。図１０は、別の例示的実施形態に係る測定部を示す図である。図１０に示す測定部３Ｂは、測定器１の一つ以上の測定部３の各々として採用され得る。測定部３Ｂにおいて、送信回路４は、マイクロ波の発振器４ｇ、パルス発振器４ｐｇ、パルス変調器４ｐｍ、及び増幅器４ａを含む。測定部３Ｂにおいて、送信回路４は、マイクロ波のパルスを出力する。パルス発振器４ｐｇは、パルス信号を発生する。パルス変調器４ｐｍは、パルス信号を用いて発振器４ｇからのマイクロ波の振幅を変調することにより、マイクロ波のパルスを生成する。増幅器４ａは、パルス変調器４ｐｍによって生成されたマイクロ波のパルスを増幅して、送信アンテナ５に出力する。送信アンテナ５は、増幅されたマイクロ波のパルスを送信波として放出する。
【0061】
測定部３Ｂは、少なくとも一つの受信アンテナ６として、受信アンテナ６１～６６を含む。送信アンテナ５及び受信アンテナ６１～６６は、Ｘ方向に沿って配列されている。なお、測定部３Ｂにおける受信アンテナの個数は、一つ以上であれば、如何なる個数であってもよい。
【0062】
測定部３Ｂの受信復調回路７は、測定部３Ａの受信復調回路７と同一の構成を有する。即ち、測定部３Ｂにおいて、受信復調回路７は、第１の増幅器７１１～７１６、バンドパスフィルタ７２１～７２６、検波用ダイオード７３１～７３６、第２の増幅器７４１～７４６、及びＡ／Ｄ変換器７５１～７５６を含んでいる。測定部３Ｂの受信復調回路７において、第１の増幅器、バンドパスフィルタ、検波用ダイオード、第２の増幅器、Ａ／Ｄ変換器の各々の個数は、測定部３Ｂの受信アンテナの個数と同数である。
【0063】
測定部３Ｂでは、送信波はマイクロ波のパルスである。したがって。受信アンテナ６１～６６のそれぞれでの受信波も、マイクロ波のパルスである。故に、Ａ／Ｄ変換器７５１～７５６によって生成されるデジタル信号のそれぞれも、パルスを含む。Ａ／Ｄ変換器７５１～７５６によって生成される複数のデジタル信号の各々におけるパルスは、送信波（マイクロ波のパルス）の送信時点に対して遅延時間を有する。遅延時間は、シースＳの厚さに依存する。
【0064】
測定部３Ｂにおいて、演算器８は、Ａ／Ｄ変換器７５１～７５６からの複数のデジタル信号を受ける。演算器８は、これらのデジタル信号から、送信波（マイクロ波のパルス）の送信時点に対する受信アンテナ６１～６６それぞれでの複数の受信波（即ち、マイクロ波のパルス）の受信時点の遅延時間を特定する。演算器８は、それら遅延時間からシースＳの厚さを求める。演算器８は、それら遅延時間に対応する複数の厚さを求めて、複数の厚さの平均値をシースＳの厚さとして求めてもよい。なお、各デジタル信号から特定されるシースＳの厚さＳｔｈは、下記の式（１）から求められる。式（１）において、ｃは光速であり、ｔは遅延時間であり、Ｌはその遅延時間を有する受信波を受信した受信アンテナと送信アンテナとの間のＸ方向における距離である。
【数1】
【0065】
測定部３Ｂによれば、送信波としてマイクロ波のパルスを用いることにより、受信波の遅延時間からシースＳの厚さを求めることが可能となる。なお、送信波は、パルス発振器４ｐｇからのパルス信号を用いた変調ではなく、ＴＤＭＡ方式により変調されていてもよい。
【0066】
以下、図１１を参照する。図１１は、更に別の例示的実施形態に係る測定部を示す図である。図１１に示す測定部３Ｃは、測定器１の一つ以上の測定部３の各々として採用され得る。測定部３Ｃにおいて、送信回路４は、マイクロ波の発振器４ｇ及び増幅器４ａを含む。測定部３Ｃにおいて、送信回路４は、連続波であるマイクロ波を送信アンテナ５に出力する。
【0067】
測定部３Ｃは、一つの受信アンテナ６を含む。送信アンテナ５と受信アンテナ６は、Ｘ方向に沿って配列されている。なお、測定部３Ｃにおける受信アンテナの個数は、二つ以上であってもよい。
【0068】
測定部３Ｃにおいて、受信復調回路７は、増幅器Ｃ１、ミキサＣ２及びＣ３、局部発振器Ｃ４、増幅器Ｃ５及びＣ６、位相検出器Ｃ７、並びにＡ／Ｄ変換器Ｃ８を有する。測定部３Ｃでは、発振器４ｇからのマイクロ波は、増幅器４ａに加えて、ミキサＣ２にも出力される。ミキサＣ２には、局部発振器Ｃ４が接続されている。ミキサＣ２は、発振器４ｇからのマイクロ波と局部発振器Ｃ４からの信号とをミキシングすることにより、第１の中間周波数信号を生成する。ミキサＣ２の出力は、増幅器Ｃ５の入力に接続されている。増幅器Ｃ５は、第１の中間周波数信号を増幅することにより、第１の増幅信号を生成する。増幅器Ｃ５は、第１の増幅信号をその出力から出力する。増幅器Ｃ５の出力は、位相検出器Ｃ７の第１の入力に接続されている。
【0069】
増幅器Ｃ１の入力は、受信アンテナ６に接続されている。増幅器Ｃ１は、受信アンテナ６からの受信波を増幅して、増幅信号を生成する。増幅器Ｃ１は、生成した増幅信号をその出力から出力する。増幅器Ｃ１の出力は、ミキサＣ３に接続されている。ミキサＣ３には、局部発振器Ｃ４が接続されている。ミキサＣ３は、増幅器Ｃ１からの増幅信号と局部発振器Ｃ４からの信号とをミキシングすることにより、第２の中間周波数信号を生成する。ミキサＣ３の出力は、増幅器Ｃ６の入力に接続されている。増幅器Ｃ６は、第２の中間周波数信号を増幅することにより、第２の増幅信号を生成する。増幅器Ｃ６は、第２の増幅信号をその出力から出力する。増幅器Ｃ６の出力は、位相検出器Ｃ７の第２の入力に接続されている。
【0070】
位相検出器Ｃ７は、第１の増幅信号と第２の増幅信号との間の位相差、即ち、送信波と受信波との間の位相差に応じたレベルを有する電圧をその出力から出力する。位相検出器Ｃ７の出力は、Ａ／Ｄ変換器Ｃ８の入力に接続されている。Ａ／Ｄ変換器Ｃ８は、その入力に受けた信号に対するＡ／Ｄ変換処理により、デジタル信号を生成する。Ａ／Ｄ変換器Ｃ８は、生成したデジタル信号をその出力から出力する。Ａ／Ｄ変換器Ｃ８によって生成されるデジタル信号は、シースＳの厚さを反映する信号として、演算器８に入力される。
【0071】
演算器８は、Ａ／Ｄ変換器Ｃ８からのデジタル信号を受ける。演算器８は、デジタル信号から送信波と受信波との間の位相差φを特定する。位相差φは、φ＝Ｋ・Ｖにより求められる。Ｖは、デジタル信号から特定される位相検出器Ｃ７の出力電圧のレベルである。Ｋは、位相感度定数であり、予め定められている。演算器８は、シースＳの厚さＳｔｈを、Ｓｔｈ＝φ・ｃ／（４πｆ）の演算により求める。ここで、ｃは光速であり、ｆは送信波の周波数である。
【0072】
なお、測定部３Ｃが複数の受信アンテナを有する場合に、受信復調回路７は、増幅器Ｃ１、ミキサＣ２及びＣ３、局部発振器Ｃ４、増幅器Ｃ５及びＣ６、位相検出器Ｃ７、並びにＡ／Ｄ変換器Ｃ８の複数のセットを有する。この場合に、演算器８は、複数のセットのそれぞれのＡ／Ｄ変換器Ｃ８によって生成されるデジタル信号から求められる複数の厚さの平均値を、シースＳの厚さとして求めてもよい。
【0073】
以下、図１２を参照する。図１２は、更に別の例示的実施形態に係る測定部を示す図である。図１２に示す測定部３Ｄは、測定器１の一つ以上の測定部３の各々として採用され得る。測定部３Ｄにおいて、送信回路４は、マイクロ波の発振器４ｇ、信号発生器４ｆｇ、変調器４ｆｍ、及び増幅器４ａを含む。測定部３Ｄにおいて、送信回路４は、その周波数が交互に単調増加及び単調減少するマイクロ波を出力する。変調器４ｆｍは、信号発生器４ｆｇからの信号を用いて、発振器４ｇからのマイクロ波の周波数を変調することにより、変調マイクロ波を生成する。増幅器４ａは、変調器４ｆｍによって生成された変調マイクロ波を増幅して、送信アンテナ５に出力する。送信アンテナ５は、増幅された変調マイクロ波を送信波として放出する。
【0074】
測定部３Ｄは、一つの受信アンテナ６を含む。送信アンテナ５と受信アンテナ６は、Ｘ方向に沿って配列されている。なお、測定部３Ｄにおける受信アンテナの個数は、二つ以上であってもよい。
【0075】
測定部３Ｄにおいて、受信復調回路７は、増幅器Ｄ１、ミキサＤ２、検波用ダイオードＤ３、バンドパスフィルタＤ４、増幅器Ｄ５、及びＡ／Ｄ変換器Ｄ６を有する。増幅器Ｄ１の入力は、受信アンテナ６に接続されている。増幅器Ｄ１は、受信アンテナ６からの受信波を増幅して、増幅信号を生成する。増幅器Ｄ１は、生成した増幅信号をその出力から出力する。増幅器Ｄ１の出力は、ミキサＤ２に接続されている。ミキサＤ２には、発振器４ｇが接続されている。ミキサＤ２は、増幅器Ｄ１からの増幅信号と発振器４ｇからのマイクロ波をミキシングすることにより、ビート周波数を有する信号を生成する。
【0076】
送信波が送信された時点とその送信波のプラズマＰＬによる反射波である受信波が受信アンテナ６によって受信されるまでの時点との間には、時間差がある。即ち、受信波は、遅延時間を有する。遅延時間は、シースＳの厚さに依存する。同一の時点での送信波と受信波とをミキシングすることにより得られる信号は、受信波の遅延時間に応じたビート周波数を有する信号となる。したがって、ミキサＤ２によって生成される信号は、シースＳの厚さを反映するビート周波数を有する。
【0077】
検波用ダイオードＤ３は、ミキサＤ２によって生成された信号から検波信号を生成する。検波用ダイオードＤ３は、検波信号をその出力から出力する。検波用ダイオードＤ３の出力は、バンドパスフィルタＤ４の入力に接続されている。バンドパスフィルタＤ４の通過帯域は、ビート周波数を有する信号を選択的に通過させる帯域である。バンドパスフィルタＤ４は、検波用ダイオードＤ３からの検波信号に対するフィルタリングにより、濾過信号を生成する。バンドパスフィルタＤ４は、生成した濾過信号をその出力から出力する。
【0078】
増幅器Ｄ５の入力は、バンドパスフィルタＤ４の出力に接続されている。増幅器Ｄ５は、濾過信号を増幅することにより、増幅信号を生成する。増幅器Ｄ５は、生成した増幅信号をその出力から出力する。Ａ／Ｄ変換器Ｄ６の入力は、増幅器Ｄ５の出力に接続されている。Ａ／Ｄ変換器Ｄ６は、増幅器Ｄ５からの増幅信号に対するＡ／Ｄ変換処理により、デジタル信号を生成する。生成されたデジタル信号は、シースＳの厚さを反映するビート周波数を有する。
【0079】
演算器８は、Ａ／Ｄ変換器Ｄ６からのデジタル信号を受ける。演算器８は、デジタル信号に対して、例えば高速フーリエ変換(ＦＦＴ）を適用することにより得られるスペクトルからビート周波数を特定する。演算器８は、特定したビート周波数に対応するシースＳの厚さを求める。演算器８は、ビート周波数とシースＳの厚さとの関係を、テーブル又は関数として予め保持していてもよい。演算器８は、そのようなテーブル又は関数を用いて、シースＳの厚さを求めてもよい。
【0080】
なお、測定部３Ｄが複数の受信アンテナを有する場合に、受信復調回路７は、増幅器Ｄ１、ミキサＤ２、検波用ダイオードＤ３、バンドパスフィルタＤ４、増幅器Ｄ５、及びＡ／Ｄ変換器Ｄ６の複数のセットを有する。この場合に、演算器８は、複数のセットのそれぞれのＡ／Ｄ変換器Ｄ６によって生成されるデジタル信号から求められる複数の厚さの平均値を、シースＳの厚さとして求めてもよい。
【0081】
以下、図１３を参照する。図１３は、更に別の例示的実施形態に係る測定部を示す図である。図１３に示す測定部３Ｅは、測定器１の一つ以上の測定部３の各々として採用され得る。測定部３Ｅは、送信アンテナ５から送信される送信波の送信方向が基板２に対してなす角度θを増減させるように送信波の送信方向を走査するように構成されている。測定部３Ｅにおいて、送信アンテナ５は、図８に示した構成を有していてもよい。
【0082】
測定部３Ｅにおいて、送信回路４は、マイクロ波の発振器４ｇ、増幅器４ａ、移相器群４ｐ、信号発生器４ｄ、増幅器４ｂ、及びＡ／Ｄ変換器４ｃを有する。送信回路４において、発振器４ｇは、連続波であるマイクロ波を発生する。増幅器４ａは、発振器４ｇからのマイクロ波を増幅して、移相器群４ｐに出力する。
【0083】
移相器群４ｐは、図８を参照して説明したように、複数の移相器を含む。複数の位相器には、増幅器４ａから複数のマイクロ波がそれぞれ与えられる。複数のマイクロ波は、移相器群４ｐの複数の位相器のそれぞれで個別の位相を与えられた後に、送信アンテナ５の複数のアンテナ素子群にそれぞれ与えられる。移相器群４ｐの複数の位相器は、信号発生器４ｄからの基準信号に同期して送信アンテナ５の複数の送信アンテナ群それぞれに与えるマイクロ波の位相を変化させる。その結果、送信アンテナ５の複数の送信アンテナ群から送信される送信波の送信方向が、送信波の角度θが基準信号の周波数（所定の周波数）で特定される周期で増減するように、走査される。基準信号は、マイクロ波の周波数よりも低い周波数を有する。基準信号の周波数は、例えば、１Ｈｚ以上、１ｋＨｚ以下である。
【0084】
信号発生器４ｄの出力は、増幅器４ｂを介してＡ／Ｄ変換器４ｃの入力に接続されている。基準信号は、増幅器４ｂで増幅されて、Ａ／Ｄ変換器４ｃに入力される。Ａ／Ｄ変換器４ｃは、増幅された基準信号に対するＡ／Ｄ変換処理によりデジタル信号（以下、「基準デジタル信号」という）を生成する。Ａ／Ｄ変換器４ｃによって生成された基準デジタル信号は、演算器８に与えられる。
【0085】
測定部３Ｅは、少なくとも一つの受信アンテナ６として、受信アンテナ６１～６６を含む。送信アンテナ５及び受信アンテナ６１～６６は、Ｘ方向に沿って配列されている。なお、測定部３Ｅにおける受信アンテナの個数は、一つ以上であれば、如何なる個数であってもよい。
【0086】
測定部３Ｅの受信復調回路７は、測定部３Ａの受信復調回路７と同一の構成を有する。即ち、測定部３Ｅにおいて、受信復調回路７は、第１の増幅器７１１～７１６、バンドパスフィルタ７２１～７２６、検波用ダイオード７３１～７３６、第２の増幅器７４１～７４６、及びＡ／Ｄ変換器７５１～７５６を含んでいる。但し、測定部３Ｅにおいて、バンドパスフィルタ７２１～７２６の各々は、基準信号の周波数と同じ周波数を有する成分を選択的に通過させる通過帯域を有する。測定部３Ｅの受信復調回路７において、第１の増幅器、バンドパスフィルタ、検波用ダイオード、第２の増幅器、Ａ／Ｄ変換器の各々の個数は、測定部３Ｅの受信アンテナの個数と同数である。
【0087】
測定部３Ｅでは、Ａ／Ｄ変換器７５１～７５６の各々から出力されるデジタル信号は、基準デジタル信号に対して位相差を有する。位相差は、シースＳの厚さに依存する。
【0088】
測定部３Ｅにおいて、演算器８は、Ａ／Ｄ変換器７５１～７５６からの複数のデジタル信号を受ける。演算器８は、Ａ／Ｄ変換器７５１～７５６からの複数のデジタル信号それぞれの基準デジタル信号に対する位相差を特定する。演算器８は、それらの位相差からシースＳの厚さを求める。演算器８は、それらの位相差に対応する複数の厚さを求めて、複数の厚さの平均値をシースＳの厚さとして求めてもよい。なお、Ａ／Ｄ変換器７５１～７５６の各々からのデジタル信号から特定されるシースＳの厚さＳｔｈは、上記の式（１）から求められる。測定部３Ｅの演算器８が用いる式（１）において、ｃは光速であり、ｔは位相差（遅延時間）であり、Ｌはその位相差を有するデジタル信号に対応する受信波を受信した受信アンテナと送信アンテナとの間の距離である。
【0089】
以上、種々の例示的実施形態について説明してきたが、上述した例示的実施形態に限定されることなく、様々な追加、省略、置換、及び変更がなされてもよい。また、異なる実施形態における要素を組み合わせて他の実施形態を形成することが可能である。
【0090】
以上の説明から、本開示の種々の実施形態は、説明の目的により本明細書で説明されており、本開示の範囲及び主旨から逸脱することなく種々の変更をなし得ることが、理解されるであろう。したがって、本明細書に開示した種々の実施形態は限定することを意図しておらず、真の範囲と主旨は、添付の特許請求の範囲によって示される。
【符号の説明】
【0091】
１…測定器、２…基板、３…測定部、４…送信回路、５…送信アンテナ、６…受信アンテナ、７…受信復調回路、８…演算器。
【図1】
【図2】
【図3】
【図4】
【図5】
【図6】
【図7】
【図8】
【図9】
【図10】
【図11】
【図12】
【図13】