JP7108585B2

JP7108585B2 - holding device

Info

Publication number: JP7108585B2
Application number: JP2019149273A
Authority: JP
Inventors: 敦鈴木
Original assignee: NGK Spark Plug Co Ltd
Current assignee: Niterra Co Ltd
Priority date: 2019-08-16
Filing date: 2019-08-16
Publication date: 2022-07-28
Anticipated expiration: 2039-08-16
Also published as: JP2021034412A

Description

本発明は、対象物を保持する保持装置に関する。 The present invention relates to a holding device for holding an object.

半導体製造装置内で保持装置に保持されたウェハ上に成膜する際やウェハのエッチングを行う際に、ウェハの反り等により、保持装置によるウェハ保持力の低下が生じる場合がある。ウェハ保持力が低下すると、成膜やエッチングの精度が低下する虞があるため、従来、ウェハの変形を検知する技術が提案されている（例えば、特許文献１～２参照）。 2. Description of the Related Art When a film is formed on a wafer held by a holding device in a semiconductor manufacturing apparatus or when the wafer is etched, the wafer holding force of the holding device may be lowered due to warping of the wafer or the like. If the wafer holding force is reduced, the accuracy of film formation and etching may be reduced. Therefore, techniques for detecting deformation of the wafer have been conventionally proposed (see, for example, Patent Documents 1 and 2).

特開２００８－１１６３５４号JP 2008-116354 A 特開平６－３０２５５０号公報JP-A-6-302550

ところで、ウェハ保持力の低下は、ウェハ側だけでなく、保持装置のウェハ載置面側の反り、歪み等の変形により生じる場合もある。そのため、保持装置の載置面の変形を検知可能な技術が望まれている。 By the way, the reduction in the wafer holding force may occur not only on the wafer side but also on the wafer mounting surface side of the holding device due to deformation such as warping and distortion. Therefore, a technology capable of detecting deformation of the mounting surface of the holding device is desired.

本発明は、上述した課題を解決するためになされたものであり、保持装置の載置面の変形を検知する技術を提供することを目的とする。 SUMMARY OF THE INVENTION An object of the present invention is to provide a technique for detecting deformation of a mounting surface of a holding device.

本発明は、上述の課題を解決するためになされたものであり、以下の形態として実現することが可能である。 The present invention has been made to solve the above problems, and can be implemented as the following modes.

（１）本発明の一形態によれば、保持装置が提供される。この保持装置は、セラミックを主成分とし、板状に形成され、前記対象物が載置される載置面を有するセラミック部と、金属を主成分とし、板状に形成された金属部であって、前記セラミック部に対して、前記載置面とは反対側に配置された金属部と、前記セラミック部と前記金属部との間に配置され、前記セラミック部と前記金属部とを接合する接合部と、を備え、前記接合部は、自身の変形を検知するシート状の検知部を含む。 (1) According to one aspect of the present invention, a holding device is provided. This holding device is composed of a plate-like ceramic part made mainly of ceramic and having a mounting surface on which the object is placed, and a plate-like metal part made mainly of metal. a metal portion disposed on the side opposite to the mounting surface with respect to the ceramic portion; and a metal portion disposed between the ceramic portion and the metal portion to join the ceramic portion and the metal portion. and a joint portion, wherein the joint portion includes a sheet-shaped detection portion that detects deformation of the joint portion.

この構成によれば、接合部が検知部を含むため、検知部自身の変形を検知することができる。接合部はセラミック部と同様に変形するため、接合部に含まれる検知部の変形を検知することにより、セラミック部の変形を検知することができる。セラミック部の変形を検知することにより、例えば、セラミック部の反り、歪み等の変形が所定量以下になるように、使用温度や保持装置への荷重を調整することにより、保持装置の載置面の平面度を高め、ウェハ等の処理対象物への処理の面内分布を均一にすることができる。 According to this configuration, since the joint portion includes the detection portion, deformation of the detection portion itself can be detected. Since the joint portion deforms in the same manner as the ceramic portion, the deformation of the ceramic portion can be detected by detecting the deformation of the detection portion included in the joint portion. By detecting the deformation of the ceramic portion, for example, the mounting surface of the holding device is adjusted by adjusting the operating temperature and the load on the holding device so that the deformation of the ceramic portion, such as warping and distortion, is reduced to a predetermined amount or less. can be improved, and the in-plane distribution of the processing on the object to be processed such as a wafer can be made uniform.

（２）上記形態の保持装置であって、前記検知部は、高分子圧電体と、前記高分子圧電体に設けられた、正極と負極となる一対の検知電極と、を備えてもよい。高分子圧電体は、変形すると歪みに応じて分極し、歪みの増加により電圧が増加するため、電圧を検知することで歪みすなわち変形量を測定することができる。また、高分子圧電体は、セラミック部の載置面と同一以上の比較的大きなサイズに形成する場合に、無機材料から成る圧電体と比較して容易に形成することができる。さらに、高分子圧電体は、無機材料から成る圧電体と比較して、伸縮性、曲げ特性に優れるため、セラミック部にたわみや反り等の変形が生じた際に、検知部の割れ・クラック等の発生が少ない。 (2) In the holding device of the above aspect, the detection unit may include a polymer piezoelectric body and a pair of detection electrodes serving as a positive electrode and a negative electrode provided on the polymer piezoelectric body. When the piezoelectric polymer is deformed, it is polarized according to the strain, and the voltage increases as the strain increases. Therefore, the strain, that is, the amount of deformation can be measured by detecting the voltage. Further, when the polymer piezoelectric body is formed to have a relatively large size equal to or larger than the mounting surface of the ceramic portion, it can be formed more easily than the piezoelectric body made of an inorganic material. In addition, polymer piezoelectrics are superior in stretchability and bending properties compared to piezoelectrics made of inorganic materials, so when deformation such as bending or warping occurs in the ceramic part, cracks, cracks, etc., occur in the detection part. is less likely to occur.

（３）上記形態の保持装置であって、前記検知部は、複数の小検知部に分割されており、前記小検知部は、前記セラミック部のうち、前記小検知部に対応する部分の変形を検出してもよい。このようにすると、セラミック部の変形を、小検知部ごとに検知することができるため、セラミック部の変形箇所を特定する等、より詳細にセラミック部の変形を検出することができる。 (3) In the holding device of the above aspect, the detection section is divided into a plurality of small detection sections, and the small detection sections are deformations of portions of the ceramic section corresponding to the small detection sections. may be detected. In this way, since the deformation of the ceramic portion can be detected for each small detection portion, it is possible to detect the deformation of the ceramic portion in more detail, such as specifying the deformation location of the ceramic portion.

（４）上記形態の保持装置であって、前記検知部は、複数の対の検知電極を備えてもよい。１枚の高分子圧電体に対し、複数の対の検知電極を備えることにより、電極の場所ごとにセラミック部の変形を検知することができる。 (4) In the holding device of the above aspect, the detection section may include a plurality of pairs of detection electrodes. By providing a plurality of pairs of detection electrodes for one sheet of piezoelectric polymer, deformation of the ceramic portion can be detected for each position of the electrodes.

（５）上記形態の保持装置であって、前記検知部は、自身の面積が、前記セラミック部の前記載置面の面積以上であってもよい。このようにすると、セラミック部全体の歪み、反り等の変形を評価することができる。さらに、検知部の面積が、セラミック部の載置面の面積以上であるため、載置面全体にわたって熱的に均質にすることができる。その結果、対象物への処理の面内分布を均一にすることができる。 (5) In the holding device of the above aspect, the area of the detection section may be equal to or larger than the area of the mounting surface of the ceramic section. In this way, deformation such as distortion and warpage of the entire ceramic portion can be evaluated. Furthermore, since the area of the detection part is equal to or larger than the area of the mounting surface of the ceramic part, the entire mounting surface can be made thermally uniform. As a result, the in-plane distribution of the processing on the object can be made uniform.

（６）上記形態の保持装置であって、前記セラミック部を構成する材料と前記金属部を構成する材料は熱膨張率が異なってもよい。このような構成の場合、使用温度によってセラミック部に生じる変形が大きくなる可能性がある。この構成によれば、検知部によってセラミック部の変形を検知することができるため、検知された変形量を用いて、使用温度を変更する等の対処を行うことにより、処理対象物の保持力低下を抑制することができる。 (6) In the holding device of the above aspect, the material forming the ceramic portion and the material forming the metal portion may have different coefficients of thermal expansion. In the case of such a configuration, there is a possibility that deformation occurring in the ceramic portion will increase depending on the operating temperature. According to this configuration, since the deformation of the ceramic portion can be detected by the detecting portion, the amount of deformation detected can be used to take measures such as changing the operating temperature, thereby reducing the holding force of the object to be processed. can be suppressed.

（７）上記形態の保持装置であって、さらに、前記セラミック部の内部に配置され、前記対象物を吸着するための吸着電極を、備えてもよい。このようにすると、対象物を静電吸着により保持することができる。例えば、検知した変形量に応じて吸着電極への印加電圧を制御することにより、安定した吸着状態を維持することができる。その結果、対象物の温度変動を安定化させ、膜形成の安定化、対象物の裏面の異物減少、対象物の割れの抑制に資することができる。 (7) The holding device of the above aspect may further include an attraction electrode disposed inside the ceramic portion for attracting the object. By doing so, the object can be held by electrostatic adsorption. For example, by controlling the voltage applied to the attraction electrode according to the detected deformation amount, a stable attraction state can be maintained. As a result, the temperature fluctuation of the object can be stabilized, which contributes to the stabilization of film formation, the reduction of foreign matter on the back surface of the object, and the suppression of cracking of the object.

なお、本発明は、種々の態様で実現することが可能であり、例えば、保持装置を含む半導体製造装置、保持装置の製造方法などの形態で実現することができる。 The present invention can be implemented in various forms, for example, in the form of a semiconductor manufacturing apparatus including a holding device, a manufacturing method of a holding device, and the like.

第１実施形態における静電チャックの外観構成を概略的に示す斜視図である。1 is a perspective view schematically showing an external configuration of an electrostatic chuck according to a first embodiment; FIG. 静電チャックのＸＺ断面構成を概略的に示す説明図である。It is an explanatory view showing roughly the XZ section composition of an electrostatic chuck. 検知部のＸＺ断面構成を模式的に示す説明図である。It is explanatory drawing which shows typically the XZ cross-sectional structure of a detection part. 温度変化によるセラミック部の変形を説明するための説明図である。It is an explanatory view for explaining deformation of a ceramic portion due to temperature change. 温度変化によるセラミック部の変形を説明するための説明図である。It is an explanatory view for explaining deformation of a ceramic portion due to temperature change. 第２実施形態における検知部の平面構成を概略的に示す説明図である。It is an explanatory view showing roughly plane composition of a primary detecting element in a 2nd embodiment. 第２実施形態におけるＸＺ断面構成を概略的に示す説明図である。It is an explanatory view showing roughly the XZ section composition in a 2nd embodiment. 第３実施形態における検知部の平面構成を概略的に示す説明図である。It is an explanatory view showing roughly plane composition of a primary detecting element in a 3rd embodiment. 第３実施形態における静電チャックのＸＺ断面構成を概略的に示す説明図である。It is an explanatory view showing roughly XZ section composition of an electrostatic chuck in a 3rd embodiment. 第４実施形態における接合部の平面構成を概略的に示す説明図である。It is explanatory drawing which shows roughly the planar structure of the joint part in 4th Embodiment. 第４実施形態における接合部のＸＺ断面構成を概略的に示す説明図である。It is explanatory drawing which shows roughly the XZ cross-sectional structure of the joint part in 4th Embodiment. 第５実施形態の静電チャックのＸＺ断面構成を概略的に示す説明図である。It is an explanatory view showing roughly XZ section composition of an electrostatic chuck of a 5th embodiment.

＜第１実施形態＞
図１は、第１実施形態における静電チャック１０の外観構成を概略的に示す斜視図である。図２は、静電チャック１０のＸＺ断面構成を概略的に示す説明図である。図２において、Ｙ軸正方向は、紙面裏側に向かう方向である。図１、図２には、方向を特定するために、互いに直交するＸＹＺ軸が示されている。本明細書では、便宜的に、Ｚ軸正方向を上方向といい、Ｚ軸負方向を下方向というものとするが、静電チャック１０は実際にはそのような向きとは異なる向きで設置されてもよい。 <First embodiment>
FIG. 1 is a perspective view schematically showing the external configuration of an electrostatic chuck 10 according to the first embodiment. FIG. 2 is an explanatory view schematically showing the XZ cross-sectional configuration of the electrostatic chuck 10. As shown in FIG. In FIG. 2, the Y-axis positive direction is the direction toward the back side of the paper. In FIGS. 1 and 2, mutually orthogonal XYZ axes are shown to specify the directions. In this specification, for the sake of convenience, the positive direction of the Z-axis is referred to as the upward direction, and the negative direction of the Z-axis is referred to as the downward direction. may be

静電チャック１０は、対象物（例えばウェハＷ）を静電引力により吸着して保持する装置であり、例えば半導体製造装置の真空チャンバー内でウェハＷを固定するために使用される。静電チャック１０は、上下方向（Ｚ軸方向）に並べて配置されたセラミック部１００、金属部２００、およびセラミック部１００と金属部２００とを接合する接合部３００を備える。本実施形態における静電チャック１０を、「保持装置」とも呼ぶ。 The electrostatic chuck 10 is a device that attracts and holds an object (for example, a wafer W) by electrostatic attraction, and is used, for example, to fix the wafer W within a vacuum chamber of a semiconductor manufacturing apparatus. The electrostatic chuck 10 includes a ceramic portion 100, a metal portion 200, and a joint portion 300 that joins the ceramic portion 100 and the metal portion 200, which are arranged side by side in the vertical direction (Z-axis direction). The electrostatic chuck 10 in this embodiment is also called a "holding device".

セラミック部１００は、略円形平面状の載置面Ｓ１を有する板状部材であり、セラミック（例えば、アルミナや窒化アルミニウム等）により形成されている。セラミック部１００の直径は、例えば、５０ｍｍ～５００ｍｍ程度（通常は２００ｍｍ～３５０ｍｍ程度）であり、セラミック部１００の厚さは例えば１ｍｍ～１０ｍｍ程度である。 The ceramic part 100 is a plate-like member having a substantially circular planar mounting surface S1, and is made of ceramic (for example, alumina, aluminum nitride, or the like). The diameter of the ceramic portion 100 is, for example, approximately 50 mm to 500 mm (usually approximately 200 mm to 350 mm), and the thickness of the ceramic portion 100 is, for example, approximately 1 mm to 10 mm.

セラミック部１００の内部には、導電性材料（例えば、タングステンやモリブデン等）により形成された吸着電極４００（図２）が配置されている。Ｚ軸方向視での吸着電極４００の形状は、例えば略円形である。吸着電極４００に電源（不図示）から電圧が印加されると、静電引力が発生し、この静電引力によってウェハＷがセラミック部１００の載置面Ｓ１に吸着固定される。 Inside the ceramic part 100, an attraction electrode 400 (FIG. 2) made of a conductive material (for example, tungsten, molybdenum, etc.) is arranged. The shape of the attraction electrode 400 as viewed in the Z-axis direction is, for example, a substantially circular shape. When a voltage is applied to the attraction electrode 400 from a power source (not shown), electrostatic attraction is generated, and the wafer W is attracted and fixed to the mounting surface S1 of the ceramic part 100 by this electrostatic attraction.

金属部２００は、セラミック部１００と径が等しい略円形平面状の板状部材である第１金属部２２０（図１）と、セラミック部１００より径が大きい略円形平面状の板状部材である第２金属部２３０（図１）と、を備え、全体として、階段状に拡径する板状部材である。金属部２００は、例えばアルミニウムやアルミニウム合金等により形成されている。金属部２２０の直径は、例えば、２２０ｍｍ～５５０ｍｍ程度（通常は２２０ｍｍ～３５０ｍｍ）であり、金属部２００の厚さは、例えば、２０ｍｍ～４０ｍｍ程度である。 The metal part 200 includes a first metal part 220 ( FIG. 1 ), which is a substantially circular planar plate member having the same diameter as the ceramic part 100 , and a substantially circular planar plate member having a larger diameter than the ceramic part 100 . A second metal portion 230 (FIG. 1) is provided, and as a whole, it is a plate-like member whose diameter increases stepwise. The metal portion 200 is made of, for example, aluminum, an aluminum alloy, or the like. The diameter of the metal portion 220 is, for example, approximately 220 mm to 550 mm (usually 220 mm to 350 mm), and the thickness of the metal portion 200 is, for example, approximately 20 mm to 40 mm.

金属部２００の内部には冷媒流路２１０（図２）が形成されている。冷媒流路に冷媒（例えば、フッ素系不活性液体や水等）が流されると、金属部２００が冷却され、接合部３００を介した金属部２００とセラミック部１００との間の伝熱によりセラミック部１００が冷却され、セラミック部１００の載置面Ｓ１に保持されたウェハＷが冷却される。これにより、ウェハＷの温度制御が実現される。セラミック部１００を構成する材料と金属部２００を構成する材料は、互いに熱膨張率が異なる。 A coolant channel 210 ( FIG. 2 ) is formed inside the metal portion 200 . When a coolant (for example, a fluorine-based inert liquid, water, or the like) is caused to flow through the coolant channel, the metal portion 200 is cooled, and heat transfer between the metal portion 200 and the ceramic portion 100 via the joint portion 300 causes the ceramic to cool. The portion 100 is cooled, and the wafer W held on the mounting surface S1 of the ceramic portion 100 is cooled. Thereby, the temperature control of the wafer W is realized. The material forming the ceramic portion 100 and the material forming the metal portion 200 have different coefficients of thermal expansion.

接合部３００は、セラミック部１００と金属部２００を接合する。そして、接合部３００は、自身の変形を検知するシート状の検知部３１０を含む。具体的には、図２に示すように、接合部３００は、検知部３１０を、第１接合部３２０と第２接合部３３０とで挟んで構成されている。検知部３１０、第１接合部３２０、および第２接合部３３０は、同一径の略円形平面のシート状（板状）に形成されている。第１接合部３２０、および第２接合部３３０は、例えばシリコーン系樹脂やアクリル系樹脂、エポキシ系樹脂等の接着材により構成されており、柔軟性と耐熱性に優れるシリコーン系の接着材がより好ましい。 The joining portion 300 joins the ceramic portion 100 and the metal portion 200 . The joint portion 300 includes a sheet-shaped detection portion 310 that detects deformation of itself. Specifically, as shown in FIG. 2 , joint portion 300 is configured by sandwiching detection portion 310 between first joint portion 320 and second joint portion 330 . The detection portion 310, the first joint portion 320, and the second joint portion 330 are formed in a substantially circular plane sheet shape (plate shape) having the same diameter. The first joint portion 320 and the second joint portion 330 are made of an adhesive material such as silicone resin, acrylic resin, or epoxy resin. preferable.

図３は、検知部３１０のＸＺ断面構成を模式的に示す説明図である。図示するように、検知部３１０は、高分子圧電体３１２と、高分子圧電体３１２の上面に設けられた上面検知電極３１４ａと、高分子圧電体３１２の下面に設けられた下面検知電極３１４ｂと、上面配線３１６ａと、下面配線３１６ｂと、を備える。上面検知電極３１４ａと下面検知電極３１４ｂとは、正極と負極となる一対の検知電極３１４である。上面検知電極３１４ａと下面検知電極３１４ｂは、変形の向きにより、正負が入れ替わる。上面配線３１６ａと、下面配線３１６ｂとを区別しないときには、単に「配線３１６」とも呼ぶ。 FIG. 3 is an explanatory diagram schematically showing the XZ cross-sectional configuration of the detection unit 310. As shown in FIG. As illustrated, the detection unit 310 includes a piezoelectric polymer 312 , an upper detection electrode 314 a provided on the upper surface of the piezoelectric polymer 312 , and a lower detection electrode 314 b provided on the lower surface of the piezoelectric polymer 312 . , an upper surface wiring 316a and a lower surface wiring 316b. The upper surface detection electrode 314a and the lower surface detection electrode 314b are a pair of detection electrodes 314 serving as a positive electrode and a negative electrode. The upper surface detection electrode 314a and the lower surface detection electrode 314b switch positive and negative depending on the direction of deformation. When the upper surface wiring 316a and the lower surface wiring 316b are not distinguished from each other, they are simply referred to as "wiring 316".

本実施形態における検知部３１０は、バイモルフ型振動子の圧電効果を利用するものである。バイモルフ型振動子は、たわみ振動子ともいわれ、検知部３１０は、長さ方向に伸縮する高分子圧電体３１２を備え、たわみ力を与えるとその力に応じた電圧を生じることができる。検知部３１０自体は容易に変形するため、検知部３１０を接合部３００に導入しても、静電チャック１０の動作、歪みに、ほとんど影響を与えることなく、セラミック部１００の変形を検知することができる。 The detection unit 310 in this embodiment utilizes the piezoelectric effect of a bimorph type vibrator. A bimorph type vibrator is also called a flexural vibrator, and the detection unit 310 includes a polymer piezoelectric body 312 that expands and contracts in the longitudinal direction, and when a flexural force is applied, a voltage corresponding to the force can be generated. Since the detection part 310 itself is easily deformed, even if the detection part 310 is introduced into the joint part 300 , the deformation of the ceramic part 100 can be detected without substantially affecting the operation and distortion of the electrostatic chuck 10 . can be done.

高分子圧電体３１２は、高分子化合物から成る。高分子化合物としては、例えば、圧電フィルム、誘電エラストマー、導電性高分子を用いることができる。圧電フィルムは、例えば、ポリフッ化ビニリデンまたはポリフッ化ビニリデンと、他のフッ素系高分子との共重合体から形成される。ポリフッ化ビニリデンは他の高分子化合物と比較して、圧電定数が高いため、好ましい。圧電フィルムは、変形すると歪みに応じて分極し、歪みの増加により電圧が増加するため、電圧を検知することにより歪みすなわち変形量を測定することができる。誘電エラストマーとしては、例えば、アクリルエラストマー、シリコーンエラストマー、ポリ塩化ビニルなどを用いることができる。誘電エラストマーは変形し、電極間距離が変化すると、電気容量が変化する。電極間距離が減少すると電気容量は増加するため、電気容量を検知することにより変形量を測定することができる。導電性高分子は、陽イオン導電性高分子、陰イオン導電性高分子、電子伝導性高分子があり、これらが変形すると、イオンとそれに水和した水分子、もしくは溶媒和した溶媒分子、もしくは電子の移動により電圧が発生する。この電圧を検知することにより、変形量を測定することができる。イオン導電性の材料としては、例えば、イオン液体とベースポリマーを複合化しシート化することにより作製することができる。具体的には、ベースポリマーとしては、例えばポリフッ化ビニリデンやその他のフッ素系高分子を用いることができる。これらを必要に応じて溶媒に溶解し、塗り広げた後、乾燥することにより、高分子圧電体３１２となるイオン導電性高分子を作製することができる。その他、圧電フィルム、誘電エラストマー、導電性高分子も同様に、溶媒に溶解し、塗り広げた後、乾燥することにより、高分子圧電体３１２を作製できる。また、材料によっては、加熱溶融し、塗り広げた後、冷却することにより高分子圧電体３１２を作製してもよい。 The piezoelectric polymer 312 is made of a polymer compound. Examples of polymer compounds that can be used include piezoelectric films, dielectric elastomers, and conductive polymers. The piezoelectric film is made of, for example, polyvinylidene fluoride or a copolymer of polyvinylidene fluoride and other fluoropolymers. Polyvinylidene fluoride is preferable because it has a higher piezoelectric constant than other polymer compounds. When the piezoelectric film is deformed, it is polarized according to the strain, and the voltage increases as the strain increases. Therefore, the strain, that is, the amount of deformation, can be measured by detecting the voltage. Examples of dielectric elastomers that can be used include acrylic elastomers, silicone elastomers, and polyvinyl chloride. As the dielectric elastomer deforms and the distance between the electrodes changes, the capacitance changes. Since the capacitance increases as the distance between the electrodes decreases, the amount of deformation can be measured by detecting the capacitance. Conductive polymers include cationic conductive polymers, anionic conductive polymers, and electronically conductive polymers. A voltage is generated by the movement of electrons. By detecting this voltage, the amount of deformation can be measured. The ion-conducting material can be produced, for example, by combining an ionic liquid and a base polymer into a sheet. Specifically, for example, polyvinylidene fluoride and other fluorine-based polymers can be used as the base polymer. By dissolving these in a solvent as necessary, spreading the solution, and drying it, an ion-conductive polymer that becomes the piezoelectric polymer 312 can be produced. In addition, the piezoelectric polymer 312 can be produced by dissolving a piezoelectric film, a dielectric elastomer, and a conductive polymer in a solvent, spreading the solution, and drying it. Further, depending on the material, the piezoelectric polymer 312 may be manufactured by heating, melting, spreading, and then cooling.

検知電極３１４は、導電性材料から形成される。例えば、カーボンファイバーやカーボンナノチューブからなる膜、金属膜等、種々の導電性材料を用いることができる。検知電極３１４は、例えば、箔を貼る、蒸着するなどの公知の方法により形成することができる。イオン液体とカーボンナノチューブを混合してゲル化させたものも利用することができる。 Sensing electrode 314 is formed from a conductive material. For example, various conductive materials such as films made of carbon fibers or carbon nanotubes, and metal films can be used. The detection electrode 314 can be formed by a known method such as attaching foil or vapor deposition. A gel obtained by mixing an ionic liquid and a carbon nanotube can also be used.

配線３１６は、電気信号を検出するために電極に接続されている。配線３１６は、例えば、銅線、アルミニウム線、タングステン線、金やアルミニウムなどの各種のボンディングワイヤ等を用いることができる。配線３１６としては、比抵抗が小さい銅や金の配線を用いることが好ましい。 Wires 316 are connected to the electrodes to detect electrical signals. For the wiring 316, for example, copper wire, aluminum wire, tungsten wire, and various bonding wires such as gold and aluminum can be used. As the wiring 316, it is preferable to use copper or gold wiring having a low specific resistance.

図４、図５は、温度変化によるセラミック部１００の変形を説明するための説明図である。図４、図５では、静電チャック１０のＸＺ断面を簡略化して模式的に図示している。但し、図４、図５では、変形を誇張して図示している。以下では、セラミック部１００の構成材料の熱膨張率は、金属部２００の構成材料の熱膨張率と等しく、正の熱膨張率を持ち、温度の上昇により膨張、温度の低下により収縮するとして説明する。アルミナなどのセラミックやアルミニウムなどの金属など多くの材料は、正の熱膨張率を持つためである。 4 and 5 are explanatory diagrams for explaining deformation of the ceramic portion 100 due to temperature changes. 4 and 5, the XZ cross section of the electrostatic chuck 10 is simplified and schematically illustrated. However, in FIGS. 4 and 5, the deformation is shown in an exaggerated manner. In the following description, the thermal expansion coefficient of the constituent material of the ceramic portion 100 is equal to that of the constituent material of the metal portion 200, it has a positive thermal expansion coefficient, and expands as the temperature rises and contracts as the temperature drops. do. This is because many materials such as ceramics such as alumina and metals such as aluminum have positive coefficients of thermal expansion.

図４（Ａ）は、温度ｔ（０）℃での初期状態（変形が無い状態）の静電チャック１０を示す。図４（Ｂ）は、例えば、半導体製造装置内の温度やエッチングや成膜など各種処理の反応熱により、静電チャック１０の温度が温度ｔ（０）℃より上昇した場合のセラミック部１００の変形の一例を示す。ここでは、温度ｔ（０）℃＜セラミック部１００の温度＜金属部２００の温度である。図４（Ｂ）に示すように、使用温度が上昇すると、セラミック部１００および金属部２００はともに膨張するが、セラミック部１００の温度＜金属部２００の温度のため、セラミック部１００の膨張よりも、金属部２００の膨張の方が大きい。このとき、金属部２００の上面（Ｚ軸正方向の面）に、下に（Ｚ軸負方向に）突出する反りが生じる。セラミック部１００と金属部２００とは、接合部３００によって接合されているため、セラミック部１００に、金属部２００の上面と同様の下に突出する反りが生じる。すなわちセラミック部１００の上面（Ｚ軸正方向の面）が凹の反りが生じる。接合部３００は、セラミック部１００および金属部２００の膨張に伴い、セラミック部１００と同様に変形する。なお、セラミック部１００の構成材料の熱膨張率が、金属部２００の構成材料の熱膨張率より小さい場合には、セラミック部１００は、温度が上昇しても金属部２００ほど膨張しない。そのため、セラミック部１００の構成材料の熱膨張率が、金属部２００の構成材料の熱膨張率より小さく、かつ、セラミック部１００の温度と金属部２００の温度が等しい場合には、セラミック部１００の凹の反りは、両者の熱膨張率が等しい場合より、大きくなる。 FIG. 4A shows the electrostatic chuck 10 in its initial state (no deformation) at temperature t(0).degree. FIG. 4B shows the temperature of the ceramic portion 100 when the temperature of the electrostatic chuck 10 rises above the temperature t(0)° C. due to the temperature in the semiconductor manufacturing apparatus and the reaction heat of various processes such as etching and film formation. An example of modification is shown. Here, the temperature t(0)° C.<the temperature of the ceramic portion 100<the temperature of the metal portion 200 is satisfied. As shown in FIG. 4B, when the operating temperature rises, both the ceramic portion 100 and the metal portion 200 expand. , the expansion of the metal portion 200 is greater. At this time, the upper surface (the surface in the Z-axis positive direction) of the metal portion 200 is warped downward (in the Z-axis negative direction). Since the ceramic portion 100 and the metal portion 200 are joined by the joining portion 300 , the ceramic portion 100 is warped downward in the same manner as the upper surface of the metal portion 200 . That is, the upper surface of the ceramic portion 100 (the surface in the positive direction of the Z-axis) is warped concavely. The joint portion 300 deforms similarly to the ceramic portion 100 as the ceramic portion 100 and the metal portion 200 expand. If the coefficient of thermal expansion of the material forming the ceramic portion 100 is smaller than the coefficient of thermal expansion of the material forming the metal portion 200, the ceramic portion 100 does not expand as much as the metal portion 200 even if the temperature rises. Therefore, when the coefficient of thermal expansion of the material forming the ceramic portion 100 is smaller than the coefficient of thermal expansion of the material forming the metal portion 200 and the temperature of the ceramic portion 100 and the temperature of the metal portion 200 are equal, the temperature of the ceramic portion 100 The concave warp is greater than when both have the same coefficient of thermal expansion.

図４（Ｃ）は、例えば、ウェハを交換する際など静電チャック１０の温度が温度ｔ（０）℃よりも低下した場合のセラミック部１００の変形の一例を示す。このとき、金属部２００の温度＜セラミック部１００の温度＜温度ｔ（０）℃である。図４（Ｃ）に示すように、温度が低下すると、セラミック部１００および金属部２００はともに収縮するが、金属部２００の温度＜セラミック部１００の温度のため、セラミック部１００の収縮よりも、金属部２００の収縮の方が大きい。このとき、金属部２００の上面（Ｚ軸正方向の面）に、上に（Ｚ軸正方向に）突出する反りが生じる。セラミック部１００と金属部２００とは、接合部３００によって接合されているため、セラミック部１００に、金属部２００の上面と同様の上に突出する反りが生じる。すなわちセラミック部１００の上面（Ｚ軸正方向の面）が凸の反りが生じる。接合部３００は、セラミック部１００および金属部２００の収縮に伴い、セラミック部１００と同様に変形する。なお、セラミック部１００の構成材料の熱膨張率が、金属部２００の構成材料の熱膨張率より小さい場合には、セラミック部１００は、金属部２００ほど収縮しない。そのため、セラミック部１００の構成材料の熱膨張率が、金属部２００の構成材料の熱膨張率より小さく、かつ、セラミック部１００の温度と金属部２００の温度が等しい場合には、セラミック部１００の凸の反りは、両者の熱膨張率が等しい場合より、大きくなる。 FIG. 4C shows an example of deformation of the ceramic part 100 when the temperature of the electrostatic chuck 10 drops below the temperature t(0)° C., such as when exchanging wafers. At this time, the temperature of the metal part 200 < the temperature of the ceramic part 100 < the temperature t(0)°C. As shown in FIG. 4C, when the temperature drops, both the ceramic portion 100 and the metal portion 200 shrink. The shrinkage of the metal portion 200 is greater. At this time, the upper surface (surface in the positive Z-axis direction) of the metal portion 200 is warped upward (in the positive Z-axis direction). Since the ceramic portion 100 and the metal portion 200 are joined by the joining portion 300 , the ceramic portion 100 is warped upward like the upper surface of the metal portion 200 . That is, the upper surface (the surface in the positive direction of the Z-axis) of the ceramic portion 100 is warped to be convex. The joint portion 300 deforms similarly to the ceramic portion 100 as the ceramic portion 100 and the metal portion 200 contract. If the coefficient of thermal expansion of the material forming the ceramic portion 100 is smaller than the coefficient of thermal expansion of the material forming the metal portion 200 , the ceramic portion 100 does not contract as much as the metal portion 200 . Therefore, when the coefficient of thermal expansion of the material forming the ceramic portion 100 is smaller than the coefficient of thermal expansion of the material forming the metal portion 200 and the temperature of the ceramic portion 100 and the temperature of the metal portion 200 are equal, the temperature of the ceramic portion 100 The convex warpage is greater than when both have the same coefficient of thermal expansion.

図５（Ｄ）は、半導体製造装置内の温度やエッチングや成膜など各種処理の反応熱により、使用温度が温度ｔ（０）℃より上昇した場合のセラミック部１００の変形の一例を示す。図５（Ｄ）に示すように、使用温度が、温度ｔ（０）℃＜金属部２００の温度＜セラミック部１００の温度となるように上昇すると、セラミック部１００および金属部２００はともに膨張する。このとき、仮にセラミック部１００の構成材料の熱膨張率が、金属部２００の構成材料の熱膨張率と等しい場合であっても、温度ｔ（０）℃＜金属部２００の温度＜セラミック部１００の温度なので、セラミック部１００の膨張の方が、金属部２００の膨張よりも大きくなる。このとき、セラミック部１００の上面（Ｚ軸正方向の面）に、上に（Ｚ軸正方向に）突出する反りが生じる。すなわちセラミック部１００の上面（Ｚ軸正方向の面）が凸の反りが生じる。接合部３００は、セラミック部１００および金属部２００の膨張に伴い、セラミック部１００と同様に変形する。 FIG. 5D shows an example of deformation of the ceramic part 100 when the operating temperature rises above the temperature t(0)° C. due to the temperature in the semiconductor manufacturing apparatus and the reaction heat of various processes such as etching and film formation. As shown in FIG. 5D, when the operating temperature rises to temperature t(0)° C.<temperature of metal portion 200<temperature of ceramic portion 100, both ceramic portion 100 and metal portion 200 expand. . At this time, even if the coefficient of thermal expansion of the constituent material of the ceramic portion 100 is equal to the coefficient of thermal expansion of the constituent material of the metal portion 200, the temperature t(0)° C.<temperature of the metal portion 200<ceramic portion 100 , the expansion of the ceramic portion 100 is greater than that of the metal portion 200 . At this time, the upper surface (surface in the positive Z-axis direction) of the ceramic portion 100 is warped upward (in the positive Z-axis direction). That is, the upper surface (the surface in the positive direction of the Z-axis) of the ceramic portion 100 is warped to be convex. The joint portion 300 deforms similarly to the ceramic portion 100 as the ceramic portion 100 and the metal portion 200 expand.

図５（Ｅ）は、半導体製造装置内の温度や冷媒などによる冷却機構により、使用温度が温度ｔ（０）℃より低下した場合のセラミック部１００の変形の一例を示す。図５（Ｅ）に示すように、使用温度がセラミック部１００の温度＜金属部２００の温度＜温度ｔ（０）℃となるように低下すると、セラミック部１００および金属部２００はともに収縮する。このとき、仮にセラミック部１００の構成材料の熱膨張率が、金属部２００の構成材料の熱膨張率と等しい場合であっても、セラミック部１００の温度＜金属部２００の温度＜温度ｔ（０）℃なので、セラミック部１００の収縮の方が、金属部２００の収縮よりも大きくなる。このとき、セラミック部１００の上面（Ｚ軸正方向の面）に、下に（Ｚ軸負方向に）突出する反りが生じる。すなわちセラミック部１００の上面（Ｚ軸正方向の面）が凹の反りが生じる。接合部３００は、セラミック部１００および金属部２００の収縮に伴い、セラミック部１００と同様に変形する。 FIG. 5(E) shows an example of deformation of the ceramic part 100 when the operating temperature drops below the temperature t(0)° C. due to the cooling mechanism using the temperature and coolant in the semiconductor manufacturing apparatus. As shown in FIG. 5(E), when the operating temperature is lowered such that the temperature of the ceramic portion 100<the temperature of the metal portion 200<the temperature t(0)° C., both the ceramic portion 100 and the metal portion 200 contract. At this time, even if the coefficient of thermal expansion of the material forming the ceramic portion 100 is equal to the coefficient of thermal expansion of the material forming the metal portion 200, the temperature of the ceramic portion 100<temperature of the metal portion 200<temperature t(0 )° C., the shrinkage of the ceramic portion 100 is greater than the shrinkage of the metal portion 200 . At this time, the upper surface (the surface in the Z-axis positive direction) of the ceramic portion 100 is warped downward (in the Z-axis negative direction). That is, the upper surface of the ceramic portion 100 (the surface in the positive direction of the Z-axis) is warped concavely. The joint portion 300 deforms similarly to the ceramic portion 100 as the ceramic portion 100 and the metal portion 200 contract.

図５（Ｆ）は、上記各種条件の変化により、使用温度が変化した場合のセラミック部１００の変形の一例を示す。セラミック部１００の温度が温度ｔ（０）℃よりも上昇し、金属部２００の温度が温度ｔ（０）℃よりも低下した場合、すなわち、金属部２００の温度＜温度ｔ（０）℃＜セラミック部１００の温度、となるように変化した場合、図５（Ｆ）に示すように、セラミック部１００が膨張し、金属部２００は収縮する。このとき、仮にセラミック部１００の構成材料の熱膨張率が、金属部２００の構成材料の熱膨張率と等しい場合であっても、温度ｔ（０）℃＜セラミック部１００の温度なので、セラミック部１００が膨張し、金属部２００の温度＜温度ｔ（０）℃なので金属部２００が収縮する。すなわち、セラミック部１００の上面（Ｚ軸正方向の面）に、上に（Ｚ軸正方向に）突出する反りが生じる。すなわちセラミック部１００の上面（Ｚ軸正方向の面）が凸の反りが生じる。接合部３００は、セラミック部１００の膨張、および金属部２００の収縮に伴い、セラミック部１００と同様に変形する。 FIG. 5(F) shows an example of deformation of the ceramic part 100 when the operating temperature changes due to changes in the various conditions described above. When the temperature of the ceramic portion 100 rises above the temperature t(0)° C. and the temperature of the metal portion 200 falls below the temperature t(0)° C., that is, the temperature of the metal portion 200<temperature t(0)° C.< , the ceramic portion 100 expands and the metal portion 200 contracts, as shown in FIG. 5(F). At this time, even if the thermal expansion coefficient of the constituent material of the ceramic portion 100 is equal to the thermal expansion coefficient of the constituent material of the metal portion 200, since the temperature t(0)° C.<the temperature of the ceramic portion 100, the ceramic portion 100 expands, and since the temperature of metal part 200<temperature t(0)° C., metal part 200 contracts. That is, the upper surface (surface in the positive Z-axis direction) of the ceramic portion 100 is warped upward (in the positive Z-axis direction). That is, the upper surface (the surface in the positive direction of the Z-axis) of the ceramic portion 100 is warped to be convex. The joint portion 300 deforms in the same manner as the ceramic portion 100 as the ceramic portion 100 expands and the metal portion 200 contracts.

上述の通り、検知部３１０は、たわみ力を与えるとその力に応じた電圧を出力することができるため、図４、図５に示すように変形すると、変形に応じた電圧を出力する。配線３１６に電圧計を接続することにより、検知部３１０の変形に応じた電圧を測定することができる。そのため、検知部３１０の変形－電圧特性を用いて、検知部３１０からの出力電圧から検知部３１０自身の変形量を算出することができる。上述の通り、接合部３００は、セラミック部１００と同様に変形する。そのため、接合部３００に含まれる検知部３１０の変形を検知することにより、セラミック部１００の変形を検知することができる。すなわち、検知部３１０は、セラミック部の変形を検知することができる。なお、他の実施形態において、配線３１６に電流計を接続してもよい。このようにしても、検知部３１０の変形に応じた電流を測定することができるため、出力電流からセラミック部１００の変形量を算出することができる。 As described above, the detection unit 310 can output a voltage corresponding to the force when a bending force is applied. Therefore, when deformed as shown in FIGS. 4 and 5, the detection unit 310 outputs a voltage corresponding to the deformation. By connecting a voltmeter to the wiring 316, the voltage corresponding to the deformation of the detection unit 310 can be measured. Therefore, using the deformation-voltage characteristic of the detection unit 310, the deformation amount of the detection unit 310 itself can be calculated from the output voltage from the detection unit 310. FIG. As described above, the joint portion 300 deforms similarly to the ceramic portion 100 . Therefore, the deformation of the ceramic portion 100 can be detected by detecting the deformation of the detection portion 310 included in the joint portion 300 . That is, the detection unit 310 can detect deformation of the ceramic portion. Note that an ammeter may be connected to the wiring 316 in another embodiment. Even in this way, it is possible to measure the current corresponding to the deformation of the detection section 310, so that the amount of deformation of the ceramic section 100 can be calculated from the output current.

以上説明したように、本実施形態の静電チャック１０によれば、検知部３１０を備えるため、ウェハＷの膜形成プロセスにおける静電チャック１０のセラミック部１００の変形を検出することができる。静電チャックを用いて、ウェハの温度変動を伴いつつ膜形成やエッチング加工を行うプロセスにおいては、ウェハの温度変動に伴い、ウェハの反り量が変動するため、静電チャックによるウェハの吸着保持の不良が発生することがある。ウェハの吸着保持の不良が生じると、膜形成の精度が低下するだけでなく、ウェハの裏面（静電チャック側の面）の異物増加、ウェハ割れといった問題も発生する可能性がある。ウェハの温度変動は静電チャックとの吸着状態によっても左右され、吸着状態は、静電チャックの反り量によっても変化する。本実施形態の静電チャック１０によれば、静電チャック１０の反り量を、成膜やエッチングのプロセス中に測定することができるため、例えば、セラミック部１００の反り量に応じて吸着電極４００への印加電圧を制御して、安定した吸着状態を維持することができる。そして、ウェハの温度変動を安定化させることにより、膜形成の安定化、ウェハ裏面の異物減少、ウェハの割れの抑制を可能にすることができる。 As described above, according to the electrostatic chuck 10 of the present embodiment, since the detector 310 is provided, deformation of the ceramic part 100 of the electrostatic chuck 10 during the film formation process of the wafer W can be detected. In the process of film formation or etching using an electrostatic chuck while the temperature of the wafer fluctuates, the warpage of the wafer fluctuates as the temperature of the wafer fluctuates. Defects may occur. If the wafer is not sucked and held properly, not only the accuracy of film formation is lowered, but also problems such as an increase in foreign matter on the back surface of the wafer (the surface on the electrostatic chuck side) and wafer cracking may occur. The temperature fluctuation of the wafer is also affected by the state of attraction with the electrostatic chuck, and the state of attraction also changes depending on the amount of warpage of the electrostatic chuck. According to the electrostatic chuck 10 of the present embodiment, the amount of warpage of the electrostatic chuck 10 can be measured during the process of film formation or etching. A stable adsorption state can be maintained by controlling the voltage applied to the . By stabilizing the temperature fluctuations of the wafer, it is possible to stabilize the film formation, reduce foreign matter on the back surface of the wafer, and suppress cracking of the wafer.

本実施形態の静電チャック１０では、検知部３１０は、接合部３００に含まれる。そのため、検知部３１０をセラミック部１００に内蔵する場合と比較して、容易に検知部３１０を備える静電チャック１０を製造することができる。検知部３１０は、高分子化合物から成る高分子圧電体３１２を備えるため、セラミックと同時焼成により製造することが困難であるためである。また、セラミック部１００は、実質的に均一な厚さの平板であり、非常に硬い弾性材料であるため、保持対象物の処理中における表面と裏面の形状は実質的に一致するため、接合部３００に内蔵された検知部３１０により、セラミック部１００の変形を検知することができる。 In the electrostatic chuck 10 of the present embodiment, the detection section 310 is included in the joint section 300 . Therefore, the electrostatic chuck 10 including the detection unit 310 can be manufactured more easily than when the detection unit 310 is built in the ceramic unit 100 . This is because the detection unit 310 includes a polymer piezoelectric material 312 made of a polymer compound, and thus it is difficult to manufacture the piezoelectric material by co-firing it with ceramics. In addition, since the ceramic portion 100 is a flat plate having a substantially uniform thickness and is made of a very hard elastic material, the shape of the front surface and the back surface of the object to be held are substantially the same during processing. Deformation of the ceramic portion 100 can be detected by a detection portion 310 built in the ceramic portion 300 .

また、ウェハと吸着電極４００との間に、別の導体層が存在すると、吸着電極４００に印加した電圧により生じた静電気が別の導体層によって乱される可能性ある。これに対し、本実施形態の静電チャック１０によれば、検知部３１０が、セラミック部１００と金属部２００との間に配置される接合部３００に含まれ、吸着電極４００に対してウェハＷと反対側に配置されるため、吸着電極４００に印加した電圧により生じた静電気の乱れの発生を抑制することができる。 Also, if another conductor layer exists between the wafer and the attraction electrode 400, the static electricity generated by the voltage applied to the attraction electrode 400 may be disturbed by the other conductor layer. On the other hand, according to the electrostatic chuck 10 of the present embodiment, the detection part 310 is included in the bonding part 300 arranged between the ceramic part 100 and the metal part 200 , and the wafer W is attached to the attraction electrode 400 . , the electrostatic disturbance caused by the voltage applied to the attraction electrode 400 can be suppressed.

本実施形態の検知部３１０は、高分子圧電体３１２を備える。高分子圧電体３１２は、高分子材料から成るため、セラミック部１００と同等の大きさに、容易に製造することができる。また、高分子圧電体３１２は、伸縮性、曲げ特性に優れるため、たわみや反りの変形の際に、割れ、クラック等の発生を抑制することができる。高分子圧電体３１２は、たわみや反りの変形が可能であり、かつ平面状を容易に作製できるため、たわみ検出用圧電素子を容易に作製でき、主に平面状の部材からなる静電チャック１０に容易に適用することができる。また、検知部３１０自体が容易に変形するため、接合部３００に検知部３１０を導入しても、静電チャック１０の動作、歪みにほとんど影響を与えることなく、変形を検知することができる。 The detection unit 310 of this embodiment includes a piezoelectric polymer 312 . Since the piezoelectric polymer 312 is made of a polymer material, it can be easily manufactured to have the same size as the ceramic part 100 . In addition, since the piezoelectric polymer 312 is excellent in stretchability and bending characteristics, it is possible to suppress the occurrence of cracks, cracks, and the like when deformed by bending or warping. The piezoelectric polymer 312 can be deformed by bending or warping, and can be easily manufactured in a planar shape, so that a piezoelectric element for detecting deflection can be easily manufactured. can be easily applied to Further, since the detection part 310 itself is easily deformed, even if the detection part 310 is introduced into the joint part 300 , the deformation can be detected with almost no effect on the operation and distortion of the electrostatic chuck 10 .

本実施形態の静電チャック１０によれば、検知部３１０は、セラミック部１００と略同一の平面形状に形成されているため、セラミック部１００全体の歪み、反り等の変形を検出することができる。また、静電チャック１０の平面方向（ＸＹ面方向）において、検知部３１０による温度特異点が形成されず、セラミック部１００を熱的に均質にすることができるため、保持対象物（例えば、ウェハ）の処理の均一性の低下を抑制することができる。 According to the electrostatic chuck 10 of the present embodiment, since the detection section 310 is formed to have substantially the same planar shape as the ceramic section 100, deformation such as distortion and warpage of the entire ceramic section 100 can be detected. . In addition, in the planar direction (XY plane direction) of the electrostatic chuck 10, no temperature singular point is formed by the detection unit 310, and the ceramic unit 100 can be made thermally uniform. ) can be suppressed from degrading uniformity of processing.

＜第２実施形態＞
図６は、第２実施形態における検知部３１０Ａの平面構成を概略的に示す説明図である。図６において、Ｚ軸正方向は、紙面裏側に向かう方向である。図７は、第２実施形態におけるＸＺ断面構成を概略的に示す説明図である。図７において、Ｙ軸正方向は、紙面裏側に向かう方向である。本実施形態の静電チャックは、第１実施形態の検知部３１０に換えて検知部３１０Ａを用いている。以下に説明する第２～第５実施形態において、第１実施形態の静電チャック１０と同一の構成には同一の符号付し、先行する説明を参照する。 <Second embodiment>
FIG. 6 is an explanatory diagram schematically showing the planar configuration of the detection section 310A in the second embodiment. In FIG. 6, the Z-axis positive direction is the direction toward the back side of the paper. FIG. 7 is an explanatory diagram schematically showing the XZ cross-sectional configuration in the second embodiment. In FIG. 7, the Y-axis positive direction is the direction toward the back side of the paper. The electrostatic chuck of this embodiment uses a detector 310A instead of the detector 310 of the first embodiment. In the second to fifth embodiments described below, the same components as those of the electrostatic chuck 10 of the first embodiment are denoted by the same reference numerals, and the preceding description is referred to.

図示するように、本実施形態の検知部３１０Ａは、２対の検知電極（第１検知電極３１４１および第２検知電極３１４２）を備える。図６では、第１検知電極３１４１および第２検知電極３１４２を明瞭に示すために、第１検知電極３１４１および第２検知電極３１４２に斜線ハッチングを付して示している。図７に示すように、第１検知電極３１４１は第１上面検知電極３１４ａ１と第１下面検知電極３１４ｂ１とを備え、第２検知電極３１４２は第２上面検知電極３１４ａ２と第２下面検知電極３１４ｂ２とを備える。図示するように、第１検知電極３１４１および第２検知電極３１４２は、それぞれ、平面略半円形状に形成されている。 As illustrated, the sensing section 310A of this embodiment includes two pairs of sensing electrodes (a first sensing electrode 3141 and a second sensing electrode 3142). In FIG. 6, the first detection electrode 3141 and the second detection electrode 3142 are hatched with oblique lines in order to clearly show the first detection electrode 3141 and the second detection electrode 3142 . As shown in FIG. 7, the first sensing electrode 3141 comprises a first top sensing electrode 314a1 and a first bottom sensing electrode 314b1, and the second sensing electrode 3142 comprises a second top sensing electrode 314a2 and a second bottom sensing electrode 314b2. Prepare. As illustrated, the first detection electrode 3141 and the second detection electrode 3142 are each formed in a substantially semicircular planar shape.

本実施形態の静電チャックによれば、検知部３１０Ａが２対の検知電極（第１検知電極３１４１および第２検知電極３１４２）を備えるため、検知電極の場所ごとに、セラミック部１００のうち、検知電極に対応する部分の変形を検出することができる。例えば、温度によってセラミック部１００の変形の大きさが変わる可能性がある場合、本実施形態の静電チャックによれば、検知部３１０Ａが２対の検知電極を備えるため、各検知電極の変形量を用いて、温度分布を検知することができる。 According to the electrostatic chuck of the present embodiment, since the detection section 310A includes two pairs of detection electrodes (the first detection electrode 3141 and the second detection electrode 3142), the ceramic section 100 includes: Deformation of the portion corresponding to the sensing electrode can be detected. For example, when the magnitude of deformation of the ceramic part 100 may change depending on the temperature, according to the electrostatic chuck of the present embodiment, since the detection part 310A includes two pairs of detection electrodes, the deformation amount of each detection electrode is can be used to sense the temperature distribution.

＜第３実施形態＞
図８は、第３実施形態における検知部３１０Ｂの平面構成を概略的に示す説明図である。図８において、Ｚ軸正方向は、紙面裏側に向かう方向である。図９は、第３実施形態における静電チャック１０ＢのＸＺ断面構成を概略的に示す説明図である。図９において、Ｙ軸正方向は、紙面裏側に向かう方向である。本実施形態の静電チャック１０Ｂは、第１実施形態の検知部３１０に換えて検知部３１０Ｂを用いている。 <Third Embodiment>
FIG. 8 is an explanatory diagram schematically showing the planar configuration of the detection section 310B in the third embodiment. In FIG. 8, the Z-axis positive direction is the direction toward the back side of the paper. FIG. 9 is an explanatory diagram schematically showing the XZ cross-sectional configuration of the electrostatic chuck 10B in the third embodiment. In FIG. 9, the Y-axis positive direction is the direction toward the back side of the paper. The electrostatic chuck 10B of the present embodiment uses a detection section 310B instead of the detection section 310 of the first embodiment.

図示するように、本実施形態の検知部３１０Ｂは、第２実施形態と同様に、２対の検知電極（第１検知電極３１５１および第２検知電極３１５２）を備える。図８では、第１検知電極３１５１および第２検知電極３１５２を明瞭に示すために、第１検知電極３１５１および第２検知電極３１５２に斜線ハッチングを付して示している。 As illustrated, the sensing section 310B of this embodiment includes two pairs of sensing electrodes (a first sensing electrode 3151 and a second sensing electrode 3152) as in the second embodiment. In FIG. 8, the first detection electrode 3151 and the second detection electrode 3152 are shown hatched with oblique lines in order to clearly show the first detection electrode 3151 and the second detection electrode 3152 .

図９（Ａ）に示すように、本実施形態の静電チャック１０Ｂには、接合部３００および金属部２００を貫通孔する配線用孔５００が、２つ設けられている。図９（Ｂ）に示すように、第１検知電極３１５１は第１上面検知電極３１５ａ１と第１下面検知電極３１５ｂ１とを備え、第２検知電極３１５２は第２上面検知電極３１５ａ２と第２下面検知電極３１５ｂ２とを備える。本実施形態では、第１検知電極３１５１は、平面略円環形状（略ドーナツ形状）に形成され、第２検知電極３１４２は、平面略円形状に形成されている。図９（Ａ）に示すように、上面配線３１６ａ２と下面配線３１６ｂ２は、配線用孔５００から外に引き回されている。本実施形態の静電チャックによれば、第２実施形態と同様の効果を得ることができる。 As shown in FIG. 9A, the electrostatic chuck 10B of the present embodiment is provided with two wiring holes 500 penetrating the joint portion 300 and the metal portion 200 . As shown in FIG. 9B, the first detection electrode 3151 includes a first upper surface detection electrode 315a1 and a first lower surface detection electrode 315b1, and the second detection electrode 3152 includes a second upper surface detection electrode 315a2 and a second lower surface detection electrode 315a2. and an electrode 315b2. In this embodiment, the first detection electrode 3151 is formed in a planar substantially annular shape (substantially donut shape), and the second detection electrode 3142 is formed in a planar substantially circular shape. As shown in FIG. 9A, the upper surface wiring 316a2 and the lower surface wiring 316b2 are routed outside from the wiring hole 500. As shown in FIG. According to the electrostatic chuck of this embodiment, the same effects as those of the second embodiment can be obtained.

＜第４実施形態＞
図１０は、第４実施形態における接合部３００Ｃの平面構成を概略的に示す説明図である。図１０において、Ｚ軸正方向は、紙面裏側に向かう方向である。図１１は、第４実施形態における接合部３００ＣのＸＺ断面構成を概略的に示す説明図である。図１１において、Ｙ軸正方向は、紙面裏側に向かう方向である。本実施形態の静電チャックは、第１実施形態の接合部３００に換えて接合部３００Ｃを用いている。 <Fourth Embodiment>
FIG. 10 is an explanatory diagram schematically showing a planar configuration of a joint portion 300C in the fourth embodiment. In FIG. 10, the Z-axis positive direction is the direction toward the back side of the paper. FIG. 11 is an explanatory diagram schematically showing the XZ cross-sectional configuration of the joint portion 300C in the fourth embodiment. In FIG. 11, the Y-axis positive direction is the direction toward the back side of the paper. The electrostatic chuck of this embodiment uses a joint portion 300C instead of the joint portion 300 of the first embodiment.

図示するように、本実施形態の接合部３００Ｃは、２つの小検知部（第１小検知部３１０Ｃ１および小第２検知部３１０Ｃ２）に分割された検知部３１０Ｃを備える。図１１に示すように、第１小検知部３１０Ｃ１および小第２検知部３１０Ｃ２は、それぞれ、第１実施形態の検知部３１０と同様に、高分子圧電体と１対の検知電極を備える。図示するように、第１小検知部３１０Ｃ１および小第２検知部３１０Ｃ２は、それぞれ、平面略半円形状に形成されている（図１０）。 As shown, the joint 300C of this embodiment comprises a detector 310C divided into two small detectors (a first small detector 310C1 and a second small detector 310C2). As shown in FIG. 11, each of the first small detection section 310C1 and the small second detection section 310C2 includes a piezoelectric polymer and a pair of detection electrodes, similar to the detection section 310 of the first embodiment. As shown, the first small detection portion 310C1 and the second small detection portion 310C2 are each formed in a substantially semicircular planar shape (FIG. 10).

本実施形態の静電チャックによれば、検知部３１０Ｃが２つの小検知部（第１小検知部３１０Ｃ１および小第２検知部３１０Ｃ２）に分割されているため、セラミック部１００のうち、各小検知部に対応する部分の変形を、各小検知部により検出することができる。その結果、第２実施形態と同様に、セラミック部１００の温度分布を検知することができる。 According to the electrostatic chuck of this embodiment, the detection unit 310C is divided into two small detection units (the first small detection unit 310C1 and the second small detection unit 310C2). The deformation of the portion corresponding to the detection section can be detected by each small detection section. As a result, the temperature distribution of the ceramic portion 100 can be detected as in the second embodiment.

＜第５実施形態＞
図１２は、第５実施形態の静電チャック１０ＤのＸＺ断面構成を概略的に示す説明図である。図１２において、Ｙ軸正方向は、紙面裏側に向かう方向である。本実施形態の静電チャック１０Ｄが、第１実施形態の静電チャック１０と異なる点は、セラミック部１００Ｄの形状である。本実施形態のセラミック部１００Ｄは、その載置面Ｓ１Ｄの直径Ｌ２が、検知部３１０の直径Ｌ１より小さい。換言すると、本実施形態の検知部３１０は、自身の面積が、セラミック部１００Ｄの載置面Ｓ１Ｄの面積以上である。 <Fifth Embodiment>
FIG. 12 is an explanatory diagram schematically showing the XZ cross-sectional configuration of the electrostatic chuck 10D of the fifth embodiment. In FIG. 12, the Y-axis positive direction is the direction toward the back side of the paper. The electrostatic chuck 10D of this embodiment differs from the electrostatic chuck 10 of the first embodiment in the shape of the ceramic portion 100D. In the ceramic portion 100D of this embodiment, the diameter L2 of the mounting surface S1D is smaller than the diameter L1 of the detection portion 310. As shown in FIG. In other words, the area of the detection unit 310 of this embodiment is equal to or larger than the area of the mounting surface S1D of the ceramic unit 100D.

このようにしても、セラミック部１００Ｄ全体の歪み、反り等の変形を検出することができる。また、静電チャック１０Ｄの平面方向（ＸＹ面方向）において、検知部３１０による温度特異点が形成されず、セラミック部１００Ｄを熱的に均質にすることができるため、保持対象物（例えば、ウェハ）の処理の均一性の低下を抑制することができる。 Even in this way, deformation such as distortion and warpage of the entire ceramic portion 100D can be detected. In addition, in the planar direction (XY plane direction) of the electrostatic chuck 10D, no temperature singular point is formed by the detection unit 310, and the ceramic unit 100D can be made thermally uniform. ) can be suppressed from degrading uniformity of processing.

＜本実施形態の変形例＞
本発明は上記の実施形態に限られるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲において種々の態様において実施することが可能であり、例えば次のような変形も可能である。 <Modification of this embodiment>
The present invention is not limited to the above-described embodiments, and can be implemented in various aspects without departing from the scope of the invention. For example, the following modifications are possible.

・上記実施形態の静電チャック１０において、さらに、セラミック部１００の内部に、導電性材料（例えば、タングステンやモリブデン等）により形成された抵抗発熱体で構成された複数のヒータ電極を備える構成にしてもよい。このようにすると、ヒータ電極が発熱することによってセラミック部１００が温められ、セラミック部１００の載置面Ｓ１に保持されたウェハＷを温めることができる。これにより、ウェハＷの温度制御を行うことができる。 In the electrostatic chuck 10 of the above-described embodiment, the ceramic portion 100 is further provided with a plurality of heater electrodes made of a resistance heating element made of a conductive material (eg, tungsten, molybdenum, etc.). may In this way, the ceramic portion 100 is warmed by the heater electrode generating heat, and the wafer W held on the mounting surface S1 of the ceramic portion 100 can be warmed. Thereby, the temperature control of the wafer W can be performed.

・上記第２実施形態および第３実施形態において、２対の検知電極を備える例を示したが、３対以上の検知電極を備えてもよい。このようにすると、さらに詳細に、セラミック部１００の変形を検知することができる。 - In the above-mentioned second and third embodiments, an example in which two pairs of detection electrodes are provided has been shown, but three or more pairs of detection electrodes may be provided. By doing so, the deformation of the ceramic portion 100 can be detected in more detail.

・上記第４実施形態において、検知部が、２つの小検知部に分割されている例を示したが、３つ以上の小検知部に分割されていてもよい。このようにすると、さらに詳細に、セラミック部１００の変形を検知することができる。 - In the above-described fourth embodiment, an example in which the detection unit is divided into two small detection units has been shown, but it may be divided into three or more small detection units. By doing so, the deformation of the ceramic portion 100 can be detected in more detail.

・検知部３１０が複数対の検知電極を備える場合に、各検知電極の平面形状は、上記実施形態に限定されず、種々の形状に適宜設定することができる。同様に、検知部が複数の小検知部に分割されている場合に、各小検知部の平面形状は、上記実施形態に限定されず、種々の形状に適宜設定することができる。 - When the detection unit 310 includes a plurality of pairs of detection electrodes, the planar shape of each detection electrode is not limited to the above-described embodiment, and can be appropriately set to various shapes. Similarly, when the detection unit is divided into a plurality of small detection units, the planar shape of each small detection unit is not limited to the above embodiment, and various shapes can be set as appropriate.

・上記実施形態の静電チャック１０において、検知部３１０として高分子圧電体３１２を用いる例を示したが、これに限定されない。例えば、無機材料から成る圧電体を用いてもよい。また、金属歪みゲージ等、種々の公知の変形検知手段を用いてもよい。金属歪みゲージを用いる場合には、一対の圧電体電極は、金属箔の一方の面に設けられてもよい。 - In the electrostatic chuck 10 of the above-described embodiment, an example of using the piezoelectric polymer 312 as the detection unit 310 was shown, but the present invention is not limited to this. For example, a piezoelectric body made of an inorganic material may be used. Also, various known deformation detection means such as a metal strain gauge may be used. When using a metal strain gauge, a pair of piezoelectric electrodes may be provided on one surface of the metal foil.

・上記実施形態の静電チャック１０において、検知部３１０は、積層方向（図のＺ軸方向）に貫通する貫通孔を有しても良い。静電チャック１０において、セラミック部１００の内部にある吸着電極４００やヒータに接続する配線を通すための配線挿通孔、ヘリウムガスなどのガス流路孔、および対象物（例えば、ウェハ）を脱着するためのピンなどが配置されるピン挿通孔が、接合部３００に形成されている場合に、検知部３１０がこれらの各孔に対応する貫通孔を有するのが好ましい。この場合、検知電極に形成された貫通孔の直径を、高分子圧電体に形成された貫通孔の直径よりも大きくすることが好ましい。これにより、検知電極間の短絡を抑制することができる。 - In the electrostatic chuck 10 of the above-described embodiment, the detection unit 310 may have a through hole penetrating in the stacking direction (the Z-axis direction in the figure). In the electrostatic chuck 10, a wire insertion hole for passing a wire connected to the adsorption electrode 400 and the heater inside the ceramic part 100, a gas channel hole for helium gas, etc., and an object (for example, a wafer) are detached. When pin insertion holes for arranging pins for the detection are formed in the joint portion 300, the detection portion 310 preferably has through holes corresponding to these holes. In this case, it is preferable that the diameter of the through-hole formed in the detection electrode be larger than the diameter of the through-hole formed in the piezoelectric polymer. Thereby, the short circuit between detection electrodes can be suppressed.

・上記実施形態において、検知部の平面の面積がセラミック部の載置面の面積より小さくてもよい。このようにしても、セラミック部１００の一部の変形を検知できる。但し、検知部の平面の面積を、セラミック部の載置面の面積以上にすると、載置面全体にわたって熱的に均質にすることができ、また、載置面全体の変形を検出することができるため、好ましい。 - In the above-described embodiment, the plane area of the detection unit may be smaller than the area of the mounting surface of the ceramic unit. Partial deformation of the ceramic portion 100 can also be detected in this manner. However, if the planar area of the detection portion is made equal to or larger than the area of the mounting surface of the ceramic portion, the entire mounting surface can be made thermally uniform, and deformation of the entire mounting surface can be detected. preferred because it can be done.

・セラミック部１００を構成する材料の熱膨張率と、金属部２００を構成する材料の熱膨張率は、同一でもよい。セラミック部１００と金属部２００の温度が異なる場合があり、この場合は変形を生じるためである。また、セラミック部１００の構成材料の熱膨張率が、金属部２００の構成材料の熱膨張率より大きくでもよい。このような場合にも、セラミック部１００の変形を検出することができると、変形量に応じて、吸着電極への印加電圧を制御すること等により、安定した吸着状態を維持することができる。 - The coefficient of thermal expansion of the material forming the ceramic portion 100 and the coefficient of thermal expansion of the material forming the metal portion 200 may be the same. This is because the temperature of the ceramic part 100 and the temperature of the metal part 200 may differ, and in this case, deformation occurs. Also, the coefficient of thermal expansion of the material forming the ceramic portion 100 may be greater than the coefficient of thermal expansion of the material forming the metal portion 200 . Even in such a case, if the deformation of the ceramic portion 100 can be detected, a stable chucking state can be maintained by controlling the voltage applied to the chucking electrode according to the amount of deformation.

・上記実施形態において、保持装置として静電チャックを例示したが、保持装置は、静電チャックに限定されず、セラミックス板を備え、セラミックス板の表面上に対象物を保持する種々の保持装置として構成することができる。例えば、ＣＶＤ、ＰＶＤ、ＰＬＤ、エッチング等の真空装置用ヒータ装置、サセプタ、載置台として構成することができる。 - In the above-described embodiment, an electrostatic chuck is illustrated as a holding device, but the holding device is not limited to an electrostatic chuck, and may be various holding devices that include a ceramic plate and hold an object on the surface of the ceramic plate. Can be configured. For example, it can be configured as a heater device for vacuum devices such as CVD, PVD, PLD, etching, etc., a susceptor, and a mounting table.

・上記実施形態において、略円形平面の板状部材であるセラミック部１００を例示したが、セラミック部１００の平面形状は上記実施形態に限定されない。例えば、矩形平面、多角形平面等の板状部材であってもよい。 - In the above-described embodiment, the ceramic part 100, which is a plate member having a substantially circular plane, is illustrated, but the planar shape of the ceramic part 100 is not limited to the above-described embodiment. For example, it may be a plate-shaped member such as a rectangular plane or a polygonal plane.

以上、実施形態、変形例に基づき本態様について説明してきたが、上記した態様の実施の形態は、本態様の理解を容易にするためのものであり、本態様を限定するものではない。本態様は、その趣旨並びに特許請求の範囲を逸脱することなく、変更、改良され得ると共に、本態様にはその等価物が含まれる。また、その技術的特徴が本明細書中に必須なものとして説明されていなければ、適宜、削除することができる。 The present aspect has been described above based on the embodiments and modifications, but the above-described embodiments are intended to facilitate understanding of the present aspect, and do not limit the present aspect. This aspect may be modified and modified without departing from the spirit and scope of the claims, and this aspect includes equivalents thereof. Also, if the technical features are not described as essential in this specification, they can be deleted as appropriate.

１０、１０Ｄ…静電チャック
１００、１００Ｄ…セラミック部
２００…金属部
２１０…冷媒流路
２２０…第１金属部
２３０…第２金属部
３００、３００Ｃ…接合部
３１０、３１０Ａ、３１０Ｂ、３１０Ｃ…検知部
３１０Ｃ１…第１小検知部
３１０Ｃ２…小第２検知部
３１２…高分子圧電体
３１４…検知電極
３１４ａ…上面検知電極
３１４ａ１…第１上面検知電極
３１４ａ２…第２上面検知電極
３１４ｂ…下面検知電極
３１４ｂ１…第１下面検知電極
３１４ｂ２…第２下面検知電極
３１５ａ１…第１上面検知電極
３１５ａ２…第２上面検知電極
３１５ｂ１…第１下面検知電極
３１５ｂ２…第２下面検知電極
３１６…配線
３１６ａ…上面配線
３１６ｂ…下面配線
３２０…第１接合部
３３０…第２接合部
４００…吸着電極
５００…配線用孔
３１４１、３１５１…第１検知電極
３１４２、３１５２…第２検知電極
３１５１…第１検知電極
３１５２…第２検知電極
Ｓ１、Ｓ１Ｄ…載置面
Ｗ…ウェハ DESCRIPTION OF SYMBOLS 10, 10D... Electrostatic chuck 100, 100D... Ceramic part 200... Metal part 210... Coolant flow path 220... First metal part 230... Second metal part 300, 300C... Joint part 310, 310A, 310B, 310C... Detection part 310C1... First small detection part 310C2... Small second detection part 312... Polymer piezoelectric material 314... Detection electrode 314a... Upper surface detection electrode 314a1... First upper surface detection electrode 314a2... Second upper surface detection electrode 314b... Lower surface detection electrode 314b1... First lower surface detection electrode 314b2 Second lower surface detection electrode 315a1 First upper surface detection electrode 315a2 Second upper surface detection electrode 315b1 First lower surface detection electrode 315b2 Second lower surface detection electrode 316 Wiring 316a Upper surface wiring 316b Lower surface Wiring 320 First joint portion 330 Second joint portion 400 Adsorption electrode 500 Wiring hole 3141, 3151 First detection electrode 3142, 3152 Second detection electrode 3151 First detection electrode 3152 Second detection electrode S1, S1D... Placement surface W... Wafer

Claims

A holding device for holding an object,
a ceramic part that is mainly composed of ceramic, is formed in a plate shape, and has a mounting surface on which the object is mounted;
a metal portion formed in a plate shape and having a metal as a main component, the metal portion being disposed on the side opposite to the mounting surface with respect to the ceramic portion;
a joining portion disposed between the ceramic portion and the metal portion for joining the ceramic portion and the metal portion;
with
The joint includes a sheet-shaped detection unit that detects its own deformation,
holding device.

A holding device according to claim 1, comprising:
The detection unit is
a piezoelectric polymer;
a pair of detection electrodes serving as a positive electrode and a negative electrode provided on the polymeric piezoelectric material;
characterized by comprising
holding device.

A holding device according to any one of claims 1 and 2,
The detection unit is divided into a plurality of small detection units,
The small detection unit detects deformation of a portion of the ceramic unit corresponding to the small detection unit,
holding device.

A holding device according to claim 2, wherein
The detection unit is characterized by comprising a plurality of pairs of detection electrodes,
holding device.

A holding device according to at least one of claims 1 to 4,
The area of the detection unit is equal to or larger than the area of the mounting surface of the ceramic unit,
holding device.

A holding device according to any one of claims 1 to 5,
The material constituting the ceramic part and the material constituting the metal part have different coefficients of thermal expansion,
holding device.

A holding device according to any one of claims 1 to 6,
moreover,
It is arranged inside the ceramic part and comprises an adsorption electrode for adsorbing the object,
holding device.