JP7108585B2 - holding device - Google Patents
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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).
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＞
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
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
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
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
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
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
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
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
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
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
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。
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
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
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
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
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
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
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
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
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
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
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
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
＜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
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
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
＜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
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
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
＜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
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
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
＜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
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
＜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
・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
・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
・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
・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
・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
・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
・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
・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
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
Claims (7)
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ことを特徴とする、
保持装置。 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.
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、
を備えることを特徴とする、
保持装置。 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.
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することを特徴とする、
保持装置。 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.
前記検知部は、複数の対の検知電極を備えることを特徴とする、
保持装置。 A holding device according to claim 2, wherein
The detection unit is characterized by comprising a plurality of pairs of detection electrodes,
holding device.
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ることを特徴とする、
保持装置。 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.
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ることを特徴とする、
保持装置。 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.
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ることを特徴とする、
保持装置。 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.
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