(57)【要約】【課題】半導体製造装置用部品における連続的な温度分布を測定する。【解決手段】半導体製造装置用部品は、第１の方向に略垂直な略平面状の第１の表面と、第１の表面とは反対側の略平面状の第２の表面とを有し、セラミックスにより形成された第１の部材と、第１の部材の第２の表面に対向するように配置された略平面状の第３の表面を有する第２の部材と、第２の表面と第３の表面との間に配置され、第１の部材と第２の部材とを接合する接合部と、を備える。半導体製造装置用部品は、さらに、接合部に配置されるとともに第１の表面に略平行な面方向に延びている平行部分を有する線状の光伝送媒体であって、少なくとも一方の端部側が接合部の外部に露出している光伝送媒体を備える。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１の方向に略垂直な略平面状の第１の表面と、前記第１の表面とは反対側の略平面状の第２の表面とを有し、セラミックスにより形成された第１の部材と、
前記第１の部材の前記第２の表面に対向するように配置された略平面状の第３の表面を有する第２の部材と、
前記第２の表面と前記第３の表面との間に配置され、前記第１の部材と前記第２の部材とを接合する接合部と、を備える半導体製造装置用部品において、さらに、
前記接合部に配置されるとともに前記第１の表面に略平行な面方向に延びている平行部分を有する線状の光伝送媒体であって、少なくとも一方の端部側が前記接合部の外部に露出している前記光伝送媒体を備える、
ことを特徴とする半導体製造装置用部品。
【請求項２】
請求項１に記載の半導体製造装置用部品において、
前記半導体製造装置用部品は、前記第１の部材の前記第１の表面上に対象物を保持する保持装置であって、
前記光伝送媒体の前記平行部分は、前記第１の方向において前記第２の部材より前記第１の部材に近い位置に配置されている、
ことを特徴とする半導体製造装置用部品。
【請求項３】
請求項１または請求項２に記載の半導体製造装置用部品において、
前記光伝送媒体の熱伝導率と前記接合部の熱伝導率との差は、前記光伝送媒体の熱伝導率と前記第１の部材の熱伝導率との差より小さく、かつ、前記光伝送媒体の熱伝導率と前記第２の部材の熱伝導率との差より小さい、
ことを特徴とする半導体製造装置用部品。
【請求項４】
請求項１から請求項３までのいずれか一項に記載の半導体製造装置用部品において、
前記光伝送媒体の軸方向に略直交する断面の形状は、略矩形である、
ことを特徴とする半導体製造装置用部品。
【請求項５】
請求項１から請求項３までのいずれか一項に記載の半導体製造装置用部品において、
前記光伝送媒体の軸方向に略直交する断面の形状は、略円形である、
ことを特徴とする半導体製造装置用部品。
【請求項６】
請求項１から請求項５までのいずれか一項に記載の半導体製造装置用部品において、
前記第２の部材には、前記第３の表面に開口するとともに前記第２の部材を貫通する貫通孔が形成されており、
前記光伝送媒体の前記少なくとも一方の端部側は、前記貫通孔を介して前記接合部の外部に露出している、
ことを特徴とする半導体製造装置用部品。
【請求項７】
請求項１から請求項６までのいずれか一項に記載の半導体製造装置用部品において、
前記光伝送媒体は、光ファイバと、光導波路とを含み、
前記光導波路の全長は、前記光ファイバの全長に比べて短いことと、前記光ファイバの前記第１の方向視の最大曲率は、前記光導波路の前記第１の方向視の最大曲率に比べて小さいこととの少なくとも一方を満たす、
ことを特徴とする半導体製造装置用部品。
【請求項８】
第１の方向に略垂直な略平面状の第１の表面と、前記第１の表面とは反対側の略平面状の第２の表面とを有し、セラミックスにより形成された第１の部材と、
前記第１の部材の前記第２の表面に対向するように配置された略平面状の第３の表面を有する第２の部材と、
前記第２の表面と前記第３の表面との間に配置され、前記第１の部材と前記第２の部材とを接合する接合部と、を備える半導体製造装置用部品の温度分布測定方法において、
前記接合部には、前記第１の表面に略平行な面方向に延びている平行部分を有する線状の光伝送媒体であって、少なくとも一方の端部側が前記接合部の外部に露出している前記光伝送媒体が配置されており、
前記光伝送媒体の前記少なくとも一方の端部にパルス光を投光し、前記パルス光が投光された前記少なくとも一方の端部から順次出力されるラマン散乱光を受光する工程と、
順次出力される前記ラマン散乱光におけるストークス光と反ストークス光との光強度比に基づき、前記第１の部材の温度分布を測定する工程と、
を含む、
ことを特徴とする半導体製造装置用部品の温度分布測定方法。
【請求項９】
第１の方向に略垂直な略平面状の第１の表面と、前記第１の表面とは反対側の略平面状の第２の表面とを有し、セラミックスにより形成された第１の部材と、
前記第１の部材の前記第２の表面に対向するように配置された略平面状の第３の表面を有する第２の部材と、
前記第２の表面と前記第３の表面との間に配置され、前記第１の部材と前記第２の部材とを接合する接合部と、
前記接合部に配置されるとともに前記第１の表面に略平行な面方向に延びている平行部分を有する線状の光伝送媒体であって、少なくとも一方の端部側が前記接合部の外部に露出している前記光伝送媒体と、
前記光伝送媒体の前記少なくとも一方の端部にパルス光を投光する投光部と、
前記光伝送媒体における前記パルス光が投光された前記少なくとも一方の端部から順次出力されるラマン散乱光を受光する受光部と、
前記受光部で順次受光される前記ラマン散乱光におけるストークス光と反ストークス光との光強度比に基づき、前記第１の部材の温度分布を測定する測定部と、
を備える、
ことを特徴とする半導体製造装置用部品の温度分布測定装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本明細書に開示される技術は、半導体製造装置用部品に関する。
【背景技術】
【０００２】
半導体製造装置用部品として、例えば、ウェハを静電引力により吸着して保持する静電チャックが知られている。静電チャックは、セラミックス部材と、ベース部材と、セラミックス部材とベース部材とを接合する接合部と、セラミックス部材の内部に設けられたチャック電極とを備えており、チャック電極に電圧が印加されることにより発生する静電引力を利用して、セラミックス部材の表面（以下、「吸着面」という）にウェハを吸着して保持する。
【０００３】
静電チャックの吸着面に保持されたウェハの温度が所望の温度にならないと、ウェハに対する各処理（成膜、エッチング等）の精度が低下するおそれがあるため、静電チャックの温度分布を測定することが求められる。従来、静電チャックの内部に複数の温度センサを配置し、複数の温度センサを用いて静電チャックの温度を測定する技術が知られている（例えば、特許文献１参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特表２０１７−５２９７０５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
複数の温度センサが内部に配置された上述した静電チャックでは、１つの温度センサにつき、静電チャックにおける特定の一箇所の温度しか測定することができない。このため、静電チャックの所定領域における温度分布を測定するためには、多数の温度センサを用いる必要があり、その結果、温度分布の測定のための構成が複雑になる、という課題がある。
【０００６】
なお、このような課題は、静電引力を利用してウェハを保持する静電チャックに限らず、セラミックスにより形成された第１の部材と、第２の部材と、接合部と、を備える半導体製造装置用部品一般に共通の課題である。
【０００７】
本明細書では、上述した課題の少なくとも一部を解決することが可能な技術を開示する。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本明細書に開示される技術は、以下の形態として実現することが可能である。
【０００９】
（１）本明細書に開示される半導体製造装置用部品は、第１の方向に略垂直な略平面状の第１の表面と、前記第１の表面とは反対側の略平面状の第２の表面とを有し、セラミックスにより形成された第１の部材と、前記第１の部材の前記第２の表面に対向するように配置された略平面状の第３の表面を有する第２の部材と、前記第２の表面と前記第３の表面との間に配置され、前記第１の部材と前記第２の部材とを接合する接合部と、を備える半導体製造装置用部品において、さらに、前記接合部に配置されるとともに前記第１の表面に略平行な面方向に延びている平行部分を有する線状の光伝送媒体であって、少なくとも一方の端部側が前記接合部の外部に露出している前記光伝送媒体を備える。本半導体製造装置用部品では、接合部に配置されるとともに第１の表面に略平行な面方向に延びている平行部分を有する線状の光伝送媒体が備えられている。光伝送媒体の少なくとも一方の端部側は、接合部の外部に露出している。この光伝送媒体の少なくとも一方の端部にパルス光を投光することによって該一方の端部から順次出力されるラマン散乱光におけるストークス光と反ストークス光との光強度比に基づき、第１の部材のうち、光伝送媒体の平行部分に沿った領域における連続的な温度分布を測定することができる。
【００１０】
（２）上記半導体製造装置用部品において、前記半導体製造装置用部品は、前記第１の部材の前記第１の表面上に対象物を保持する保持装置であって、前記光伝送媒体の前記平行部分は、前記第１の方向において前記第２の部材より前記第１の部材に近い位置に配置されている構成としてもよい。本半導体製造装置用部品によれば、光伝送媒体の平行部分が第１の部材と第２の部材との真ん中に位置したり、第２の部材側に寄って配置されたりした構成に比べて、第１の部材における温度分布をより正確に測定することができる。
【００１１】
（３）上記半導体製造装置用部品において、前記光伝送媒体の熱伝導率と前記接合部の熱伝導率との差は、前記光伝送媒体の熱伝導率と前記第１の部材の熱伝導率との差より小さく、かつ、前記光伝送媒体の熱伝導率と前記第２の部材の熱伝導率との差より小さい構成としてもよい。本半導体製造装置用部品によれば、光伝送媒体の熱伝導率と接合部の熱伝導率との差が、光伝送媒体の熱伝導率と第１の部材の熱伝導率との差、および、光伝送媒体の熱伝導率と第２の部材の熱伝導率との差の少なくとも一方より大きい構成に比べて、光伝送媒体の存在に起因して接合部内における熱伝導率がばらつくことが抑えられ、その結果、第１の部材から第２の部材への吸熱効果にばらつきが生じることを抑制することができる。
【００１２】
（４）上記半導体製造装置用部品において、前記光伝送媒体の軸方向に略直交する断面の形状は、略矩形である構成としてもよい。本半導体製造装置用部品によれば、例えば、光伝送媒体の軸方向に略直交する断面の形状が円形である構成に比べて、光伝送媒体と接合部との間に隙間が生じ難いため、光伝送媒体と接合部との間の隙間に起因して第１の部材における温度分布の測定精度が低下することを抑制することができる。
【００１３】
（５）上記半導体製造装置用部品において、前記光伝送媒体の軸方向に略直交する断面の形状は、略円形である構成としてもよい。本半導体製造装置用部品によれば、例えば、光伝送媒体の軸方向に略直交する断面の形状が矩形である構成に比べて、光伝送媒体における光の伝送損失が少ないため、光の伝送損失に起因して第１の部材における温度分布の測定精度が低下することを抑制することができる。
【００１４】
（６）上記半導体製造装置用部品において、前記第２の部材には、前記第３の表面に開口するとともに前記第２の部材を貫通する貫通孔が形成されており、前記光伝送媒体の前記少なくとも一方の端部側は、前記貫通孔を介して前記接合部の外部に露出している構成としてもよい。本半導体製造装置用部品によれば、第２の部材に形成された貫通孔を利用して、光伝送媒体の少なくとも一方の端部にパルス光を投光するとともに、ラマン散乱光を受光することができる。
【００１５】
（７）上記半導体製造装置用部品において、前記光伝送媒体は、光ファイバと、光導波路とを含み、前記光導波路の全長は、前記光ファイバの全長に比べて短いことと、前記光ファイバの前記第１の方向視の最大曲率は、前記光導波路の前記第１の方向視の最大曲率に比べて小さいこととの少なくとも一方を満たす構成としてもよい。本半導体製造装置用部品によれば、光導波路の全長が光ファイバの全長に比べて短ければ、光導波路の全長が光ファイバの全長に比べて長い構成に比べて、光導波路の光の伝送損失に起因して第１の部材における温度分布の測定精度が低下することを抑制することができる。また、光ファイバの第１の方向視の最大曲率が光導波路の第１の方向視の最大曲率に比べて小さければ、光ファイバの第１の方向視の最大曲率が光導波路の第１の方向視の最大曲率に比べて大きい構成に比べて、光ファイバの屈曲による光の伝送損失に起因して第１の部材における温度分布の測定精度が低下することを抑制することができる。
【００１６】
（８）本明細書に開示される半導体製造装置用部品の温度分布測定方法は、第１の方向に略垂直な略平面状の第１の表面と、前記第１の表面とは反対側の略平面状の第２の表面とを有し、セラミックスにより形成された第１の部材と、前記第１の部材の前記第２の表面に対向するように配置された略平面状の第３の表面を有する第２の部材と、前記第２の表面と前記第３の表面との間に配置され、前記第１の部材と前記第２の部材とを接合する接合部と、を備える半導体製造装置用部品の温度分布測定方法において、前記接合部には、前記第１の表面に略平行な面方向に延びている平行部分を有する線状の光伝送媒体であって、少なくとも一方の端部側が前記接合部の外部に露出している前記光伝送媒体が配置されており、前記光伝送媒体の前記少なくとも一方の端部にパルス光を投光し、前記パルス光が投光された前記少なくとも一方の端部から順次出力されるラマン散乱光を受光する工程と、順次出力される前記ラマン散乱光におけるストークス光と反ストークス光との光強度比に基づき、前記第１の部材の温度分布を測定する工程と、を含む。
【００１７】
（９）本明細書に開示される半導体製造装置用部品の温度分布測定装置は、第１の方向に略垂直な略平面状の第１の表面と、前記第１の表面とは反対側の略平面状の第２の表面とを有し、セラミックスにより形成された第１の部材と、前記第１の部材の前記第２の表面に対向するように配置された略平面状の第３の表面を有する第２の部材と、前記第２の表面と前記第３の表面との間に配置され、前記第１の部材と前記第２の部材とを接合する接合部と、前記接合部に配置されるとともに前記第１の表面に略平行な面方向に延びている平行部分を有する線状の光伝送媒体であって、少なくとも一方の端部側が前記接合部の外部に露出している前記光伝送媒体と、前記光伝送媒体の前記少なくとも一方の端部にパルス光を投光する投光部と、前記光伝送媒体における前記パルス光が投光された前記少なくとも一方の端部から順次出力されるラマン散乱光を受光する受光部と、前記受光部で順次受光される前記ラマン散乱光におけるストークス光と反ストークス光との光強度比に基づき、前記第１の部材の温度分布を測定する測定部と、を備える。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】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】第１実施形態における静電チャックシステム１および静電チャック１０のＸＺ断面構成を概略的に示す説明図である。
【図３】第１実施形態における静電チャック１０のＸＹ断面構成を概略的に示す説明図である。
【図４】２種類の光ファイバ１，２の曲げ損失および破断確率の検証結果を示す説明図である。
【図５】光ファイバ６００の光路に沿った温度分布と、ストークス光Ｌ２１および反ストークス光Ｌ２２の光強度の変化との関係を示す説明図である。
【図６】第２実施形態における静電チャック１０Ａの外観構成を概略的に示す斜視図である。
【図７】第２実施形態における静電チャックシステム１Ａおよび静電チャック１０ＡのＸＺ断面構成を概略的に示す説明図である。
【図８】第２実施形態における静電チャック１０ＡのＸＹ断面構成を概略的に示す説明図である。
【発明を実施するための形態】
【００１９】
Ａ．第１実施形態：
Ａ−１．静電チャック１０の構成：
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り、図２は、第１実施形態における静電チャックシステム１および静電チャック１０のＸＺ断面構成を概略的に示す説明図であり、図３は、第１実施形態における静電チャック１０のＸＹ断面構成を概略的に示す説明図である。図２には、図３のＩＩ−ＩＩの位置における静電チャック１０のＸＺ断面構成が示されており、図３には、図２のＩＩＩ−ＩＩＩの位置における静電チャック１０のＸＹ断面構成が示されている。各図には、方向を特定するための互いに直交する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。また、図２および図３には、さらに、第１の温度分布測定部７１０と第２の温度分布測定部７２０とヒータ制御部８００とが示されている。なお、図３では、第２の温度分布測定部７２０の内部構成が省略されている。以下、静電チャック１０と温度分布測定部７１０，７２０とヒータ制御部８００とを含む構成を、静電チャックシステム１という。静電チャックシステム１は、特許請求の範囲における半導体製造装置用部品の温度分布測定装置に相当する。
【００２０】
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、所定の配列方向（本実施形態では上下方向（Ｚ軸方向））に並べて配置されたセラミックス部材１００およびベース部材２００を備える。セラミックス部材１００とベース部材２００とは、セラミックス部材１００の下面Ｓ２（図２参照）とベース部材２００の上面Ｓ３とが上記配列方向に対向するように配置される。セラミックス部材１００は、特許請求の範囲における第１の部材に相当し、ベース部材２００は、特許請求の範囲における第２の部材に相当する。また、セラミックス部材１００の下面Ｓ２は、特許請求の範囲における第２の表面に相当し、ベース部材２００の上面Ｓ３は、特許請求の範囲における第３の表面に相当する。
【００２１】
セラミックス部材１００は、例えば円形平面の板状部材であり、セラミックス（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。セラミックス部材１００の直径は例えば５０ｍｍ〜５００ｍｍ程度（通常は２００ｍｍ〜３５０ｍｍ程度）であり、セラミックス部材１００の厚さは例えば１ｍｍ〜１０ｍｍ程度である。
【００２２】
図２に示すように、セラミックス部材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）により形成されたチャック電極４００が設けられている。Ｚ軸方向視でのチャック電極４００の形状は、例えば略円形である。チャック電極４００に電源（図示せず）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がセラミックス部材１００における下面Ｓ２とは反対側の表面（以下、「吸着面Ｓ１」という）に吸着固定される。セラミックス部材１００の吸着面Ｓ１は、上述した配列方向（Ｚ軸方向）に略直交する平面状の表面である。セラミックス部材１００の吸着面Ｓ１は、特許請求の範囲における第１の表面に相当し、Ｚ軸方向は、特許請求の範囲における第１の方向に相当する。また、本明細書では、Ｚ軸に直交する方向（すなわち、吸着面Ｓ１に平行な方向）を「面方向」という。
【００２３】
図２に示すように、セラミックス部材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）により形成された抵抗発熱体で構成されたヒータ電極５００が設けられている。本実施形態では、ヒータ電極５００は、複数のヒータを含んでいる（図示せず）。複数のヒータは、上下方向（Ｚ方向）視でセラミックス部材１００における互いに異なる領域（セグメント）にそれぞれ配置されている。ヒータ電極５００に電源（図示せず）から電圧が印加されると、ヒータ電極５００が発熱することによってセラミックス部材１００が温められ、セラミックス部材１００の吸着面Ｓ１に保持されたウェハＷが温められる。これにより、ウェハＷの温度制御が実現される。なお、複数のヒータは、後述するヒータ制御部８００により、個別に発熱量を調整可能とされている。
【００２４】
ベース部材２００は、例えばセラミックス部材１００と同径の、または、セラミックス部材１００より径が大きい円柱状の部材であり、金属（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。ベース部材２００の直径は例えば２２０ｍｍ〜５５０ｍｍ程度（通常は２２０ｍｍ〜３５０ｍｍ）であり、ベース部材２００の厚さは例えば２０ｍｍ〜４０ｍｍ程度である。
【００２５】
ベース部材２００の内部には冷媒流路２１０が形成されている。冷媒流路２１０に冷媒（例えば、フッ素系不活性液体や水等）が流されると、ベース部材２００が冷却され、後述する接着層３００を介したベース部材２００とセラミックス部材１００との間の伝熱によりセラミックス部材１００が冷却され、セラミックス部材１００の吸着面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。
【００２６】
セラミックス部材１００とベース部材２００とは、セラミックス部材１００の下面Ｓ２とベース部材２００の上面Ｓ３との間に配置された接着層３００によって互いに接合されている。接着層３００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いる。接着層３００の厚さは、例えば０．１ｍｍ〜１ｍｍ程度である。接着層３００は、特許請求の範囲における接合部に相当する。接着層３００の詳細構成については後述する。
【００２７】
次に、ヒータ電極５００への給電のための構成について説明する。図２に示すように、ベース部材２００の内部には、ベース部材２００の上面Ｓ３に開口する端子用貫通孔２４が形成されており、セラミックス部材１００の下面Ｓ２には、凹部１６が形成されており、ベース部材２００に形成された端子用貫通孔２４とセラミックス部材１００に形成された凹部１６とは、接着層３００に形成された貫通孔３２を介して互いに連通した一体の孔を構成している。また、セラミックス部材１００の下面Ｓ２に形成された凹部１６の底面には、ビア５１を介してヒータ電極５００に導通する電極パッド５２が配置されている。ベース部材２００に形成された端子用貫通孔２４内には、柱状の電極端子５４が配置されており、この電極端子５４は電極パッド５２に接合されている。また、ベース部材２００の端子用貫通孔２４内には、電極端子５４と端子用貫通孔２４の表面との間に介在するように電極端子５４を連続的に取り囲む絶縁部材８０が配置されている。静電チャック１０の使用時には、ヒータ電極５００に、電源（図示せず）から、電極端子５４、電極パッド５２およびビア５１を介してヒータ電極５００に至る導通経路を介して、電圧が印加される。これにより、ヒータ電極５００が発熱する。端子用貫通孔２４は、特許請求の範囲における貫通孔に相当する。
【００２８】
なお、チャック電極４００への給電のための構成も、ヒータ電極５００への給電のための構成と同様である。すなわち、ベース部材２００の内部には、ベース部材２００の上面Ｓ３に開口する端子用貫通孔（図示せず）が形成されており、セラミックス部材１００の下面Ｓ２には、凹部（図示せず）が形成されており、凹部の底面には、ビアを介してチャック電極４００に導通する電極パッド（図示せず）が配置されている。ベース部材２００に形成された端子用貫通孔内には、柱状の電極端子（図示せず）が配置されており、この電極端子は電極パッドに接合されている。静電チャック１０の使用時には、チャック電極４００に、電源（図示せず）から、電極端子、電極パッドおよびビアを介してチャック電極４００に至る導通経路を介して、電圧が印加される。これにより、ウェハＷを吸着面Ｓ１に吸着固定するための静電引力が発生する。
【００２９】
Ａ−２．光ファイバ６００の構成：
図２および図３に示すように、静電チャック１０は、さらに、光ファイバ６００を備える。光ファイバ６００は、例えば石英を主成分とする線状の部材である。また、光ファイバ６００は、シングルモードでもよいし、マルチモードでもよい。また、光ファイバ６００の軸方向に略直交する断面の形状（外形）は、略円形である。光ファイバ６００は、埋設部分６１０と、内側露出部分６２０と、外側露出部分６３０とを含む。埋設部分６１０は、光ファイバ６００のうち、接着層３００に配置されるとともに上記面方向に延びている部分である。具体的には、埋設部分６１０は、少なくとも一部分が接着層３００の内部に埋設されるとともに、セラミックス部材１００の吸着面Ｓ１に略平行な同一の仮想平面（ＸＹ平面）上に配置されている。すなわち、埋設部分６１０は、セラミック部材１００の吸着面Ｓ１に略平行な部分である。また、埋設部分６１０は、全長にわたって、ベース部材２００よりセラミックス部材１００に近い位置に配置されている。より具体的には、埋設部分６１０は、全長にわたって、静電チャック１０の下面Ｓ２に接するように配置されている。上下方向視での埋設部分６１０の形状は、略螺旋状であり、埋設部分６１０の内周側の端は、接着層３００に形成された貫通孔３２に達しており、埋設部分６１０の外周側の端は、接着層３００の外周面に達している。光ファイバ６００は、特許請求の範囲における光伝送媒体に相当し、埋設部分６１０は、特許請求の範囲における平行部分に相当する。
【００３０】
ここで、一般に、光ファイバは、屈折率が大きい中心部分であるコアと、コアの周りに位置し、コアより屈折率が小さいクラッドとから構成されている。光は、コアとクラッドとの境界で全反射を繰り返しながら伝搬する。また、一般に、光ファイバの直径は、通常１２５μm程度、もしくはそれ以下であるため、光ファイバ６００を接着層３００に埋設可能である。光ファイバ６００の直径（すなわちクラッドの外径）は、１００μm未満、６０μmより大きい程度がさらに好ましい。光ファイバ６００の直径が１００μm以上である構成では、光ファイバ６００は、大きい曲率で曲げた時に折れやすくなり、また、折れなくても曲げ応力が大きくなるため曲げた状態で固定しにくくなる。また、光ファイバ６００の直径が６０μm以下である構成では、光ファイバ６００は、曲げに対しては強くなるものの、強度が低下するため引張の力に対して切れやすくなる。
【００３１】
また、一般に、コアの直径は、シングルモード光ファイバでは１０μm程度、マルチモード光ファイバでは５０μm程度であることが好ましい。シングルモード光ファイバは、光の伝送損失が小さく、かつモード分散が小さいため、長い距離にわたっての温度分布の測定をする場合に特に好ましい。また、コアの直径が１０μmより大きくなると、シングルモードからマルチモードに変化してしまうため、光の伝送損失とモード分散とが小さいといったシングルモードのメリットを得ることができなくなるおそれがある。一方、マルチモード光ファイバは、コアの直径が大きいため、光源や光サーキュレータ―といった部材との位置合わせが容易になり、低コストで半導体製造装置用部品を作製できるメリットがある。
【００３２】
コアの屈折率ｎ１とクラッドの屈折率ｎ２との違いをあらわす比屈折率差Δｎを、Δｎ＝（ｎ１−ｎ２）／ｎ１とすると、シングルモード光ファイバでは、比屈折率差Δｎは０．３％（Δｎ＝０．００３）程度である。比屈折率差Δｎが、０．３％より極端に小さいと、コアとクラッドとの間での全反射条件を満たすことができなくなり、光を伝搬できない。一方、比屈折率差Δｎが０．５％より大きいと、シングルモードからマルチモードに変化し、その結果、シングルモードのメリットを得ることができない。マルチモード光ファイバでは、比屈折率差Δｎは、０．８より高く、２．５％（０．００８〜０．０２５）未満程度である。比屈折率差Δｎが０．８％以下であると、光ファイバを曲げた際の光損失が大きくなるため、大きい曲率（曲率半径では２０ｍｍ以下）で曲げることができない。また、比屈折率差がΔｎ２．５％以上の光ファイバは、現実的には作製が困難である。一般に、石英の組成を変更して屈折率を高め、コア部分とするが、変更可能な範囲を超えてしまうためである。光ファイバ６００の比屈折率差のさらに好ましい範囲は１．５％より高く、２％未満である。曲げた際の光損失が小さくかつ作製が容易だからである。
【００３３】
図４は、２種類の光ファイバ１，２の曲げ損失および破断確率の検証結果を示す説明図である。破断確率は、使用年数が１０年の光ファイバを曲げ半径５ｍｍで曲げた際に破断する確率である。図４に示すように、コアの直径については、光ファイバ１と光ファイバ２とは同じであるが、クラッドの直径については、光ファイバ２の方が光ファイバ１より小さい。光ファイバ２であれば、好適に使用でき、曲率半径２ｍｍから５ｍｍ程度で９０度曲げて、後述する端子用貫通孔２４から引き出すことができる。また、光ファイバ２では、クラッドの直径も８０ｕｍと細いため、接着層に埋設しても熱伝導の変化や平坦性に対する影響が極めて小さい。
【００３４】
内側露出部分６２０は、光ファイバ６００のうち、埋設部分６１０の内周側において、接着層３００の外部に露出するように配置されている部分である。具体的には、内側露出部分６２０は、接着層３００に形成された貫通孔３２およびベース部材２００に形成された端子用貫通孔２４内に配置されている。内側露出部分６２０の上端は、埋設部分６１０の内周側の端に繋がっており、内側露出部分６２０の下端は、端子用貫通孔２４の下側開口部からベース部材２００の外部まで延びている。外側露出部分６３０は、光ファイバ６００のうち、埋設部分６１０の外周側において、接着層３００の外部に露出するように配置されている部分である。具体的には、外側露出部分６３０は、接着層３００の外周側に配置されており、外側露出部分６３０の一端が埋設部分６１０の外周側の端に繋がっている。
【００３５】
また、光ファイバ６００の熱伝導率と接着層３００の熱伝導率との差は、光ファイバ６００の熱伝導率とセラミックス部材１００の熱伝導率との差より小さく、かつ、光ファイバ６００の熱伝導率とベース部材２００の熱伝導率との差より小さい。具体的には、光ファイバ６００に石英光ファイバを用いた場合、光ファイバ６００の熱伝導率は、１．４〜１．５Ｗ／（ｍ・Ｋ）である。セラミックス部材１００にアルミナを用いた場合、セラミックス部材１００の熱伝導率は、約３２Ｗ／（ｍ・Ｋ）である。ベース部材２００にアルミニウムを用いた場合、ベース部材２００の熱伝導率は、約２４０Ｗ／（ｍ・Ｋ）である。接着層３００にシリコーン樹脂、アクリル樹脂、エポキシ樹脂を用いた場合、接着層３００の熱伝導率は、０．２〜１．０Ｗ／（ｍ・Ｋ）である。
【００３６】
なお、光ファイバ６００が接着層３００に配置された静電チャック１０の作製方法の例としては、次の方法がある。すなわち、セラミックス部材１００とベース部材２００とを接合する際、まず、ベース部材２００の上面Ｓ３上に粘着性を有する接着シート（以下、下側接着シートという）を貼り、その下側接着シートの上に光ファイバ６００の埋設部分６１０を配置して押さえ付ける。次に、下側接着シートと同じ材料で形成された接着シート（以下、上側接着シートという）を、光ファイバ６００を覆うようにして下側接着シートに貼り合わせる。次に、上側接着シートの上にセラミックス部材１００の下面Ｓ２を貼り付ける。これにより、温度分布測定用の光ファイバ６００を内蔵した静電チャック１０を作製することができる。なお、接着シートに代わりに粘着シートを用いてもよい。
【００３７】
Ａ−３．温度分布測定部７１０，７２０およびヒータ制御部８００の構成：
図２に示すように、第１の温度分布測定部７１０は、ベース部材２００の端子用貫通孔２４から露出した光ファイバ６００の一端（内側露出部分６２０の下端、以下、第１の端６０１という）にパルス光Ｌ１を投光し、第１の端６０１から順次出力される反射パルス光Ｌ２に基づき、光ファイバ６００の埋設部分６１０における温度分布（セラミックス部材１００のうち、埋設部分６１０に沿った領域における温度分布）を測定する。
【００３８】
具体的には、第１の温度分布測定部７１０は、光源７１２と、光サーキュレータ７１４と、光検出部７１６と、信号処理部７１８とを備える。光源７１２は、例えばレーザ光を出射するレーザ光源である。光サーキュレータ７１４は、光源７１２から出射されたパルス光Ｌ１（レーザ光のパルス）を、光ファイバ６００の第１の端６０１に投光する。なお、パルス光Ｌ１の波長は、例えば７００ｎｍ以上、１７００ｎｍ以下であることが好ましい。より好ましくは、光ファイバ６００に石英製の光ファイバを用いる場合は、パルス光Ｌ１の波長は、１２００ｎｍ以上、１３５０ｎｍ以下の範囲や１５００ｎｍ以上、１６００ｎｍ以下の範囲であることが好ましい。光の伝送損失が小さく、長距離にわたって使用可能なためである。光ファイバ６００にプラスチック製の光ファイバを用いたり、光ファイバ６００に代えて高分子系の光導波路を用いたりする場合は、パルス光Ｌ１の波長は、８２５ｎｍ以上、１１００ｎｍ以下の範囲であることが好ましい。光の伝送損失が小さく、長距離にわたって使用可能なためである。また、光源７１２に安価に生産できる面発光レーザを使用することができる。また、光サーキュレータ７１４は、光ファイバ６００の第１の端６０１から順次出力される反射パルス光Ｌ２（反射光のパルス）を受光し、光検出部７１６に導く。光検出部７１６は、例えば波長分離フィルタを有しており、波長分離フィルタにより、光サーキュレータ７１４から受光した反射パルス光Ｌ２を、ラマン散乱光のストークス光成分を含む光（以下、単に、ストークス光Ｌ２１という）と、ラマン散乱光の反ストークス光成分を含む光（以下、単に、反ストークス光Ｌ２２という）とに分離する。光源７１２、光サーキュレータ７１４および光検出部７１６は、特許請求の範囲における投光部および受光部に相当する。
【００３９】
信号処理部７１８は、光検出部７１６により分離されたストークス光Ｌ２１と反ストークス光Ｌ２２とを、光電変換することにより、ストークス光Ｌ２１および反ストークス光Ｌ２２のそれぞれの光強度に応じた電気信号として取り込む。信号処理部７１８は、取り込んだ電気信号の信号強度に基づき、接着層３００の面方向に平行な所定領域における温度分布を測定し、その測定結果をヒータ制御部８００に出力する。信号処理部７１８による温度分布の測定方法（処理内容）については次述する。信号処理部７１８は、特許請求の範囲における測定部に相当する。
【００４０】
図３に示すように、第２の温度分布測定部７２０は、接着層３００の外周面から露出した光ファイバ６００の他端（外側露出部分６３０の外側の端、以下、第２の端６０２という）にパルス光Ｌ１を投光し、第２の端６０２から順次出力される反射パルス光Ｌ２に基づき、光ファイバ６００の埋設部分６１０における温度分布を測定する。第２の温度分布測定部７２０の内部構成は、第１の温度分布測定部７１０と同じであるため、詳細な説明は省略する。
【００４１】
ヒータ制御部８００は、第１の温度分布測定部７１０と第２の温度分布測定部７２０とによる温度分布の測定結果に基づいて、複数のヒータの発熱量を個別に調整することにより、例えばセラミックス部材１００の吸着面Ｓ１（ウェハＷ）の面方向の温度分布が略均一になるように制御する。
【００４２】
Ａ−４．温度分布の測定方法：
光ファイバ６００の一端からパルス光Ｌ１が入射すると、光ファイバ６００の光路内におけるパルス光Ｌ１の進行に伴って、光路内の各位置で散乱光が発生し、その一部の散乱光が後方散乱光として、パルス光Ｌ１が入射された光ファイバ６００の一端側に戻る。光路内の各位置からの後方散乱光は、上述の反射パルス光Ｌ２として、光ファイバ６００の各端６０１，６０２から順次出力される。反射パルス光Ｌ２（後方散乱光）には、レーリー散乱光とブリルアン散乱光とラマン散乱光とが含まれる。ラマン散乱光は、レーリー散乱光およびブリルアン散乱光に比べて、温度感受性が高いため、温度測定に利用することができる。すなわち、ラマン散乱光には、互いに波長の異なるストークス光Ｌ２１と反ストークス光Ｌ２２とが含まれており、ストークス光Ｌ２１と反ストークス光Ｌ２２との光強度比は、ラマン散乱が発生した各位置における温度に依存する。
【００４３】
図５は、光ファイバ６００の光路に沿った温度分布と、各温度分布測定部７１０，７２０にて順次検出されるストークス光Ｌ２１および反ストークス光Ｌ２２の光強度の変化との関係を示す説明図である。図５（Ａ）には、光ファイバ６００の光路内の各位置と温度との関係が示されている。同図の横軸の「距離」は、光ファイバ６００の各端６０１，６０２から各位置までの光路長を意味する。例えば、同図中の距離Ｐ１に対応する位置は、距離Ｐ２に対応する位置よりも、パルス光Ｌ１が投光された光ファイバ６００の各端６０１，６０２に近いことを意味する。同図の縦軸の「温度」は、光路内の各位置における温度を意味する。すなわち、同図（Ａ）のグラフは、光ファイバ６００の光路に沿った連続的な温度分布を示す。
【００４４】
図５（Ｂ）には、反射パルス光Ｌ２におけるストークス光Ｌ２１と反ストークス光Ｌ２２との光強度比の時間経過に伴う変化が示されている。同図の横軸の「時間」は、例えば各温度分布測定部７１０，７２０が光ファイバ６００の各端６０１，６０２にパルス光Ｌ１を投光した投光タイミングからの経過時間を意味する。縦軸の「信号強度」は、各経過時間において各温度分布測定部７１０，７２０が受光した反射パルス光Ｌ２におけるストークス光Ｌ２１および反ストークス光Ｌ２２のそれぞれの光強度を意味する。このように、各温度分布測定部７１０，７２０では、光ファイバ６００の光路内の各位置で発生した反射パルス光Ｌ２（後方散乱光）が、当該位置までの光路長（距離）に対応して時系列で順次受光されるとともに、反射パルス光Ｌ２に含まれるストークス光Ｌ２１および反ストークス光Ｌ２２が検出される。したがって、上記投光タイミングからある観測タイミングまでの経過時間に基づき、当該観測タイミングで受光された反射パルス光Ｌ２について、光ファイバ６００の光路内の発生位置を特定することができる。例えば、経過時間Ｔ１に受光された反射パルス光Ｌ２は、距離Ｐ１に対応する位置で発生した反射パルス光Ｌ２であり、経過時間Ｔ２に受光された反射パルス光Ｌ２は、距離Ｐ２に対応する位置で発生した反射パルス光Ｌ２であることを特定することができる。また、上述したように、受光された反射パルス光Ｌ２に含まれるストークス光Ｌ２１と反ストークス光Ｌ２２との光強度比に基づき、反射パルス光Ｌ２の発生位置における温度を特定することができる。以上により、各温度分布測定部７１０，７２０は、反射パルス光Ｌ２に含まれるストークス光Ｌ２１と反ストークス光Ｌ２２との光強度比を、時系列で順次特定することにより、光ファイバ６００の埋設部分６１０に沿った領域における連続的な温度分布を測定することができる。
【００４５】
なお、ストークス光Ｌ２１と反ストークス光Ｌ２２との光強度は比較的に微弱であるため、各温度分布測定部７１０，７２０は、光ファイバ６００における連続的な温度分布の測定を繰り返し行い、複数回の測定結果について平均化処理を行うことが好ましい。これにより、光ファイバ６００の埋設部分６１０における温度分布の測定精度が向上する。なお、ここでいう温度分布の測定結果は、例えば、埋設部分６１０の各位置と、各位置における基準温度に対する相対温度または絶対温度との対応関係を示す情報である。
【００４６】
また、本実施形態では、第１の温度分布測定部７１０による温度分布の測定と、第２の温度分布測定部７２０による温度分布の測定とが、時分割で交互に実行される。そして、第１の温度分布測定部７１０による温度分布の測定結果と、第２の温度分布測定部７２０による温度分布の測定結果とに基づき、光ファイバ６００の埋設部分６１０における温度分布を測定（取得）する。例えば、光ファイバ６００における第１の端６０１寄りの位置については、第１の温度分布測定部７１０による測定結果を利用して、第２の温度分布測定部７２０による温度分布の測定結果を利用せず、光ファイバ６００における第２の端６０２寄りの位置については、第２の温度分布測定部７２０による測定結果を利用して、第１の温度分布測定部７１０による温度分布の測定結果を利用しない、としてもよい。このように、１本の光ファイバ６００の両端のそれぞれにパルス光Ｌ１を投光して温度分布を測定することにより、各温度分布測定部７１０，７２０から遠い位置で発生した反射パルス光Ｌ２の減衰により、温度分布の測定精度が低下することを抑制できる。また、光ファイバ６００における中央部寄りの位置については、第１の温度分布測定部７１０による測定結果と第２の温度分布測定部７２０による温度分布の測定結果との平均化処理によって温度分布を測定してもよい。
【００４７】
Ａ−５．第１実施形態の効果：
以上説明したように、本実施形態における静電チャック１０では、接着層３００に配置されるとともに面方向に延びている埋設部分６１０を有する光ファイバ６００が備えられている。接着層３００から露出する光ファイバ６００の端６０１，６０２にパルス光Ｌ１を投光することによって該端６０１，６０２から順次出力されるラマン散乱光におけるストークス光Ｌ２１と反ストークス光Ｌ２２との光強度比に基づき、セラミックス部材１００のうち、埋設部分６１０に沿った領域における連続的な温度分布を測定することができる。しかも、温度分布測定部７１０，７２０による温度分布の測定を継続的に実施することにより、例えばプラズマ環境下において随時温度が変動し得るセラミックス部材１００の温度分布をタイムリーに測定し、ウェハＷの温度制御に反映させることができる。
【００４８】
ここで、仮に、温度分布の測定のために熱電対や測温抵抗等を利用する場合、熱電対等への電源供給のための導体（配線等）を静電チャック１０に配置する必要があり、その導体がプラズマ環境下で悪影響を及ぼすおそれがある。また、熱電対等は、電磁誘導の影響により温度の検出精度が低下するおそれがある。これに対して、本実施形態の静電チャック１０では、温度分布の測定のために光ファイバ６００を利用するため、電源供給のための導体を配置する必要がない。また、光ファイバ６００自体も絶縁体である。このため、プラズマ環境下で悪影響を及ぼすことはなく、また、電磁誘導の影響に起因して温度の検出精度が低下することを抑制できる。また、本実施形態の静電チャック１０では、サーモグラフィ（赤外線放射法）を利用する場合とは異なり、セラミックス部材１００の吸着面Ｓ１上にウェハＷが配置された状態で、セラミックス部材１００における温度分布を測定することができる。
【００４９】
また、光ファイバ６００の埋設部分６１０と該埋設部分６１０の周囲の部材との間に隙間が存在すると、その隙間に存在する低い熱伝導率の空気に起因して光ファイバ６００による温度分布の測定精度が低下するおそれがある。これに対して、本実施形態の静電チャック１０では、埋設部分６１０は、セラミックス部材１００でもベース部材２００でもなく、接着層３００に配置されている。接着層３００は、セラミックス部材１００やベース部材２００より比較的に柔らかい材料により形成されているため、埋設部分６１０をセラミックス部材１００やベース部材２００に埋設する構成に比べて、埋設部分６１０の周囲に隙間が生じることを抑制できる。なお、接着層３００がインジウム等の金属により形成されている場合でも、埋設部分６１０の周囲に隙間が生じることを抑制できる。具体的には、例えばインジウムの融点が１５７℃であるのに対し、光ファイバ６００の形成材料である石英の軟化点は約１７００℃である。このため、例えばセラミックス部材１００とベース部材２００との接合の際、インジウムの融点以上の温度で接着層３００を軟化させることにより、埋設部分６１０の周囲に隙間が生じることを抑制できる。また、この際、光ファイバ６００における上述の温度感受性に影響を与えることはほとんどない。
【００５０】
また、本実施形態の静電チャック１０では、光ファイバ６００の埋設部分６１０は、全長にわたって、ベース部材２００よりセラミックス部材１００に近い位置に配置されている。これにより、内側露出部分６２０がセラミックス部材１００とベース部材２００との真ん中に位置したり、ベース部材２００側に寄って配置されたりした構成に比べて、セラミックス部材１００における温度分布をより正確に測定することができる。本実施形態では、埋設部分６１０は、全長にわたって、静電チャック１０の下面Ｓ２に接するように配置されている。これにより、埋設部分６１０とセラミックス部材１００との間に介在する部材によってセラミックス部材１００の温度分布の測定精度が低下することを抑制できる。また、埋設部分６１０とセラミックス部材１００との間の距離が、埋設部分６１０の全長にわたって均一であるため、埋設部分６１０とセラミックス部材１００との間の距離のバラツキに起因してセラミックス部材１００の温度分布の測定精度が低下することを抑制できる。
【００５１】
また、本実施形態の静電チャック１０では、光ファイバ６００の軸方向に略直交する断面の形状は、略円形である。これにより、例えば、光伝送媒体の軸方向に略直交する断面の形状が矩形である構成に比べて、光伝送媒体における光の伝送損失が少ないため、光の伝送損失に起因してセラミックス部材１００における温度分布の測定精度が低下することを抑制することができる。光ファイバ６００の断面の形状が略矩形である場合、矩形の角部と辺部とで全反射条件が変化してしまうのに対し、略円形である場合は、角部と辺部とがないため全反射条件が伝送経路中で変化しないため、光の伝送損失が少ない。
【００５２】
また、本実施形態の静電チャック１０では、光ファイバ６００の熱伝導率と接着層３００の熱伝導率との差は、光ファイバ６００の熱伝導率とセラミックス部材１００の熱伝導率との差より小さく、かつ、光ファイバ６００の熱伝導率とベース部材２００の熱伝導率との差より小さい。このような構成であれば、例えば、光ファイバ６００の熱伝導率と接着層３００の熱伝導率との差が、光ファイバ６００の熱伝導率とセラミックス部材１００の熱伝導率との差、および、光ファイバ６００の熱伝導率とベース部材２００の熱伝導率との差の少なくとも一方より大きい構成に比べて、光ファイバ６００の存在に起因して接着層３００内における熱伝導率がばらつくことが抑えられ、その結果、セラミックス部材１００からベース部材２００への吸熱効果にばらつきが生じることを抑制することができる。
【００５３】
また、本実施形態の静電チャック１０では、光ファイバ６００の内側露出部分６２０の第２の端６０２は、ベース部材２００に形成された端子用貫通孔２４を介して接着層３００（静電チャック１０）の外部に露出している。このように、光ファイバ６００の第２の端６０２を外部に露出させるために、他の用途で使用する孔（端子用貫通孔２４）を利用することにより、専用の孔を別途形成することに起因して新たな温度特異点が発生することを抑制できる。
【００５４】
Ｂ．第２実施形態：
図６から図８は第２実施形態の静電チャック１０Ａを示す。第２実施形態の静電チャック１０Ａの構成の内、上述した第１実施形態の静電チャック１０と同一の構成（処理）については、同一符号を付すことによって、その説明を省略する。
【００５５】
Ｂ−１．静電チャック１０Ａの構成：
図６は、第２実施形態における静電チャック１０Ａの外観構成を概略的に示す斜視図であり、図７は、第２実施形態における静電チャックシステム１Ａおよび静電チャック１０ＡのＸＺ断面構成を概略的に示す説明図であり、図８は、第２実施形態における静電チャック１０ＡのＸＹ断面構成を概略的に示す説明図である。図７には、図６のＶＩ−ＶＩの位置における静電チャック１０ＡのＸＺ断面構成が示されており、図８には、図７のＶＩＩ−ＶＩＩの位置における静電チャック１０ＡのＸＹ断面構成が示されている。静電チャックシステム１Ａは、静電チャック１０Ａと、温度分布測定部７１０，７２０とヒータ制御部８００とを含む。
【００５６】
静電チャック１０Ａには、ベース部材２００Ａからセラミックス部材１００Ａの吸着面Ｓ１にわたって上下方向に延びる複数の（本実施形態では３つの）ピン挿通孔１２０が形成されている。ピン挿通孔１２０は、セラミックス部材１００Ａ上に配置されるウェハＷを押し上げてセラミックス部材１００Ａの吸着面Ｓ１から離間させるためのリフトピン（図示せず）を移動可能に挿通するための孔である。具体的には、ピン挿通孔１２０は、ベース部材２００Ａに形成されたベース側孔２２０Ａと、セラミックス部材１００Ａに形成されたセラミックス側孔１４０とを含む。ベース側孔２２０Ａは、ベース部材２００Ａの上面Ｓ３から下面Ｓ４まで上下方向に貫通している。セラミックス側孔１４０は、セラミックス部材１００Ａの吸着面Ｓ１から下面Ｓ２まで上下方向に貫通している。ベース側孔２２０Ａとセラミックス側孔１４０とは連通している。なお、３つのピン挿通孔１２０は、上下方向視で、セラミックス部材１００Ａの中心軸Ｏを中心とする円上において周方向に略等間隔に配置されている。
【００５７】
Ｂ−２．光伝送媒体６００Ａの構成：
図７および図８に示すように、静電チャック１０Ａは、さらに、光伝送媒体６００Ａを備える。光伝送媒体６００Ａは、第１の光伝送媒体６２０Ａと、第２の光伝送媒体６４０Ａとを含む。第１の光伝送媒体６２０Ａは、光導波路である。光導波路は、例えばシリコーン樹脂やアクリル樹脂などの高分子材料を主成分とする線状の部材である。また、第１の光伝送媒体６２０Ａの軸方向に略直交する断面の形状（外形）は、略矩形である。第１の光伝送媒体６２０Ａは、埋設部分６２２Ａと、露出部分６２４Ａとを含む。埋設部分６２２Ａは、接着層３００Ａの内部に埋設されるとともに、セラミックス部材１００Ａの吸着面Ｓ１に略平行な同一の仮想平面（ＸＹ平面）上に配置されている。また、埋設部分６２２Ａは、上下方向視で、接着層３００Ａの中央部側の領域に螺旋状に配置されている。露出部分６２４Ａは、ベース部材２００Ａに形成されたベース側孔２２０Ａ内に配置されている。露出部分６２４Ａの上端は、埋設部分６２２Ａの外周側の端に繋がっており、露出部分６２４Ａの下端は、ベース側孔２２０Ａの下側開口部からベース部材２００Ａの外部まで延びている。ベース側孔２２０Ａは、特許請求の範囲における貫通孔に相当し、埋設部６２２Ａは、特許請求の範囲における平行部分に相当する。
【００５８】
第２の光伝送媒体６４０Ａは、上記第１実施形態の光ファイバ６００と同様の光ファイバである。第２の光伝送媒体６４０Ａは、埋設部分６４２Ａと、露出部分６４４Ａとを含む。埋設部分６４２Ａは、接着層３００Ａの内部に埋設されるとともに、セラミックス部材１００Ａの吸着面Ｓ１に略平行な同一の仮想平面（ＸＹ平面）上に配置されている。また、埋設部分６４２Ａは、上下方向視で、接着層３００Ａの周縁側の領域に螺旋状に配置されている。露出部分６４４Ａは、ベース部材２００Ａに形成されたベース側孔２２０Ａ内に配置されている。露出部分６４４Ａの上端は、埋設部分６４２Ａの内周側の端に繋がっており、露出部分６４４Ａの下端は、ベース側孔２２０Ａの下側開口部からベース部材２００Ａの外部まで延びている。埋設部６４２Ａは、特許請求の範囲における平行部分に相当する。
【００５９】
また、第１の光伝送媒体６２０Ａの全長は、第２の光伝送媒体６４０Ａの全長に比べて短い。また、第２の光伝送媒体６４０Ａの埋設部分６４２Ａの上下方向視の最大曲率（１／ｒ）は、第１の光伝送媒体６２０Ａの埋設部分６２２Ａの最大曲率に比べて小さい。すなわち、埋設部分６４２Ａの曲がり具合は、埋設部分６２２Ａの曲がり具合に比べて緩やかである。
【００６０】
Ｂ−３．温度分布測定部７１０，７２０およびヒータ制御部８００の構成：
第１の温度分布測定部７１０は、ベース部材２００Ａのベース側孔２２０Ａから露出した第１の光伝送媒体６２０Ａの一端（露出部分６２４Ａの下端）にパルス光Ｌ１を投光し、該一端から順次出力される反射パルス光Ｌ２に基づき、露出部分６２４Ａにおける温度分布（セラミックス部材１００のうち、中心軸Ｏ寄りの領域における温度分布）を測定する。また、図７に示すように、第２の温度分布測定部７２０は、ベース部材２００Ａのベース側孔２２０Ａから露出した第２の光伝送媒体６４０Ａの一端（露出部分６４４Ａの下端）にパルス光Ｌ１を投光し、該一端から順次出力される反射パルス光Ｌ２に基づき、埋設部分６４２Ａにおける温度分布（セラミックス部材１００のうち、周縁寄りの領域における温度分布）を測定する。
【００６１】
ヒータ制御部８００は、第１の温度分布測定部７１０と第２の温度分布測定部７２０とによる温度分布の測定結果に基づいて、複数のヒータの発熱量を個別に調整することにより、例えばセラミックス部材１００の吸着面Ｓ１（ウェハＷ）の面方向の温度分布が略均一になるように制御する。
【００６２】
Ｂ−４．第２実施形態の効果：
以上説明したように、本実施形態における静電チャック１０Ａでは、接着層３００Ａに配置されるとともに面方向に延びている埋設部分６２２Ａ，６４２Ａを有する第１の光伝送媒体６２０Ａおよび第２の光伝送媒体６４０Ａ（光伝送媒体６００Ａ）が備えられている。接着層３００Ａから露出する各光伝送媒体６２０Ａ，６４０Ａの一端にパルス光Ｌ１を投光することによって該一端から順次出力されるラマン散乱光におけるストークス光Ｌ２１と反ストークス光Ｌ２２との光強度比に基づき、セラミックス部材１００Ａのうち、埋設部分６２２Ａ，６４２Ａに沿った領域における連続的な温度分布を測定することができる。
【００６３】
また、上述したように、第１の光伝送媒体６２０Ａの全長は、第２の光伝送媒体６４０Ａの全長に比べて短い。ここで、光導波路である第１の光伝送媒体６２０Ａは、光ファイバである第２の光伝送媒体６４０Ａに比べて、光の伝送損失が大きいため、光路長が長い位置における温度を精度よく測定することができないおそれがある。これに対して、本実施形態のように、光導波路の全長が光ファイバの全長に比べて短ければ、光導波路の全長が光ファイバの全長に比べて長い構成に比べて、光導波路の光の伝送損失に起因してセラミックス部材１００Ａにおける温度分布の測定精度が低下することを抑制することができる。また、第２の光伝送媒体６４０Ａの埋設部分６４２Ａの最大曲率は、第１の光伝送媒体６２０Ａの埋設部分６２２Ａの最大曲率に比べて小さい。ここで、光ファイバである第２の光伝送媒体６４０Ａは、光導波路である第１の光伝送媒体６２０Ａに比べて、屈曲による光の伝送損失が大きい。これに対して、本実施形態のように、光ファイバの最大曲率が光導波路の最大曲率に比べて小さければ、光ファイバの最大曲率が光導波路の最大曲率に比べて大きい構成に比べて、光ファイバの屈曲による光の伝送損失に起因してセラミックス部材１００Ａにおける温度分布の測定精度が低下することを抑制することができる。
【００６４】
また、本実施形態の静電チャック１０Ａでは、第１の光伝送媒体６２０Ａ（光導波路）の軸方向に略直交する断面の形状は、略矩形である。これにより、光伝送媒体６００Ａの軸方向に略直交する断面の形状が円形である構成に比べて、光伝送媒体６００Ａと接着層３００Ａとの間に隙間が生じ難いため、光伝送媒体６００Ａと接着層３００Ａとの間の隙間に起因してセラミックス部材１００Ａにおける温度分布の測定精度が低下することを抑制することができる。
【００６５】
また、本実施形態の静電チャック１０Ａでは、光伝送媒体６００Ａの熱伝導率と接着層３００Ａの熱伝導率との差は、光伝送媒体６００Ａの熱伝導率とセラミックス部材１００Ａの熱伝導率との差より小さく、かつ、光伝送媒体６００Ａの熱伝導率とベース部材２００Ａの熱伝導率との差より小さい。このような構成であれば、光伝送媒体６００Ａの存在に起因して接着層３００Ａ内における熱伝導率がばらつくことが抑えられ、その結果、セラミックス部材１００Ａからベース部材２００Ａへの吸熱効果にばらつきが生じることを抑制することができる。なお、光伝送媒体６００Ａ（例えば光導波路）と接着層３００Ａとを同一素材により形成することがより好ましい。
【００６６】
また、本実施形態の静電チャック１０Ａでは、各光伝送媒体６２０Ａ，６４０Ａの一端は、ベース部材２００Ａに形成されたベース側孔２２０Ａを介して接着層３００Ａ（静電チャック１０Ａ）の外部に露出している。このように、各光伝送媒体６２０Ａ，６４０Ａの一端を外部に露出させるために、他の用途で使用する孔（ベース側孔２２０Ａ）を利用することにより、専用の孔を別途形成することに起因して新たな温度特異点が発生することを抑制できる。
【００６７】
Ｃ．変形例：
本明細書で開示される技術は、上述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形態に変形することができ、例えば次のような変形も可能である。
【００６８】
上記各実施形態における静電チャック１０の構成は、あくまで一例であり、種々変形可能である。例えば、上記各実施形態では、第１の部材として、円形平面のセラミックス部材１００，１００Ａを例示したが、セラミックス部材１００等とは異なる形状の部材であるとしてもよいし、チャック電極４００およびヒータ電極５００の少なくとも一方を備えない構成であるとしてもよい。また、上記各実施形態において、セラミックス部材１００，１００Ａの吸着面Ｓ１は、略平面状であればよく、平坦面に限らず、例えば緩やかな曲面であるとしてもよい。
【００６９】
また、上記各実施形態では、第２の部材として、金属により形成されたベース部材２００，２００Ａを例示したが、例えばセラミックスなど、金属以外の材料により形成された部材であるとしてもよい。また、第２の部材（例えばベース部材２００）の径は、第１の部材（例えばセラミックス部材１００）の径より大きくてもよいし、小さくてもよい。
【００７０】
また、上記各実施形態において、接着層３００，３００Ａは、樹脂製の接着材に限らず、インジウム等の金属により形成されているとしてもよい。また、光ファイバ６００や第２の光伝送媒体６４０Ａは、石英以外の材料により形成されているとしてもよい。
【００７１】
また、上記第１実施形態において、光ファイバ６００の代わりに、光導波路が接着層３００に配置された構成であるとしてもよい。一般に、光導波路の熱伝導率は、光ファイバの熱伝導率に比べて、接着層３００の熱伝導率に近い。また、光ファイバは石英からなるのに対し、接着層と光導波路とは通常、高分子材料で作製されるからである。そのため、光導波路を利用する構成であれば、光伝送媒体と接着層３００との熱伝導率の差に起因してセラミックス部材１００における温度分布の測定精度が低下することを抑制することができる。また、このような構成において、接着層３００がインジウム等の金属により形成されている場合でも、光導波路の周囲に隙間が生じることを抑制できる。例えばセラミックス部材１００とベース部材２００との接合の際、インジウムの融点以上の温度で接着層３００を軟化させることにより、光導波路の周囲に隙間が生じることを抑制できる。この際、光導波路が、例えばエポキシ樹脂やシリコーン樹脂により形成されていれば、光導波路は、接合の際の比較的短時間だけ晒されても、光導波路の温度感受性に影響を与えることはほとんどない。
【００７２】
また、上記第１実施形態において、光ファイバ６００の内側露出部分６２０は、チャック電極４００への給電用の電極端子が配置された端子用貫通孔を介して外部に露出する構成としてもよい。この場合、該端子用貫通孔は、特許請求の範囲における貫通孔に相当する。また、上記第１実施形態において、光ファイバ６００の両端が、接着層３００の外周面から露出している構成としてもよい。例えば、図３に示す形態において、光ファイバ６００の内側露出部分６２０の代わりに、光ファイバ６００の螺旋状の内側部分をベース部材２００側に曲げつつ接着層３００の外周面まで延ばしてもよい。また、光ファイバ６００の埋設部分６１０の上下方向視での形状は、螺旋状に限らず、例えば円弧状や直線状などでもよい。また、埋設部分６１０は、全長にわたって、ベース部材２００とセラミックス部材１００との真ん中の位置に配置されているとしてもよいし、ベース部材２００に近い位置に配置されているとしてもよい。さらには、埋設部分６１０が、ベース部材２００の上面Ｓ３に接しているとしてもよい。また、上記第１実施形態において、光ファイバ６００の両端の一方だけにパルス光Ｌ１を投光して温度分布を測定する構成としてもよい。また、上記第１実施形態において、光ファイバ６００の熱伝導率と接着層３００の熱伝導率との差が、光ファイバ６００の熱伝導率とセラミックス部材１００の熱伝導率との差、および、光ファイバ６００の熱伝導率とベース部材２００の熱伝導率との差の少なくとも一方より大きい構成であるとしてもよい。
【００７３】
上記実施形態では、投光部および受光部として、光源７１２、光サーキュレータ７１４および光検出部７１６を例示したが、投光部は、光伝送媒体の一端部にパルス光を投光し、受光部は、光伝送媒体におけるパルス光が投光された該一端部から出力されるラマン散乱光を受光するものであればよい。したがって、上記実施形態のように、投光部の投光軸と受光部の受光軸とが同軸上に配置された構成に限らず、投光部の投光軸と受光部の受光軸とが同軸上に配置されていない構成であるとしてもよい。
【００７４】
また、上記各実施形態では、セラミックス部材１００の内部に１つのチャック電極４００が設けられた単極方式が採用されているが、セラミックス部材１００の内部に一対のチャック電極４００が設けられた双極方式が採用されてもよい。また、上記各実施形態の静電チャック１０における各部材を形成する材料は、あくまで例示であり、各部材が他の材料により形成されてもよい。
【００７５】
また、上記各実施形態では、静電チャック１０がヒータ電極５００を備えているが、静電チャック１０がヒータ電極５００を備えなくてもよい。また、上記各実施形態では、冷媒流路２１０がベース部材２００の内部に形成されるとしているが、冷媒流路２１０が、ベース部材２００の内部ではなく、ベース部材２００の表面（例えばベース部材２００と接着層３００との間）に形成されるとしてもよい。また、本発明は、静電引力を利用してウェハＷを保持する静電チャック１０に限らず、真空チャック、ベース部材を備えないヒータ装置やシャワーヘッドにも適用可能である。要するに、本発明は、セラミックスにより形成された第１の部材と、第２の部材と、接合部と、を備える半導体製造装置用部品に適用可能である。
【００７６】
上記各実施形態において、静電チャックシステム１，１Ａは、第１の温度分布測定部７１０と第２の温度分布測定部７２０との一方を備えない構成であるとしてもよい。また、静電チャックシステム１，１Ａは、ヒータ制御部８００を備えず、セラミックス部材１００の温度分布の測定結果を外部装置（図示せず）に出力する構成であるとしてもよい。
【００７７】
また、上記各実施形態における静電チャック１０の製造方法はあくまで一例であり、種々変形可能である。
【符号の説明】
【００７８】
１，１Ａ：静電チャックシステム  １０，１０Ａ：静電チャック  １６：凹部  ２４：端子用貫通孔  ３２：貫通孔  ５１：ビア  ５２：電極パッド  ５４：電極端子  ８０：絶縁部材  １００，１００Ａ：セラミックス部材  １２０：ピン挿通孔  １４０：セラミックス側孔  ２００，２００Ａ：ベース部材  ２１０：冷媒流路  ２２０Ａ：ベース側孔  ３００，３００Ａ：接着層  ４００：チャック電極  ５００：ヒータ電極  ６００：光ファイバ  ６００Ａ：光伝送媒体  ６０１：第１の端  ６０２：第２の端  ６１０，６２２Ａ，６４２Ａ：埋設部分  ６２０：内側露出部分  ６２０Ａ：第１の光伝送媒体  ６２４Ａ，６４４Ａ：露出部分  ６３０：外側露出部分  ６４０Ａ：第２の光伝送媒体  ７１０：第１の温度分布測定部  ７１２：光源  ７１４：光サーキュレータ  ７１６：光検出部  ７１８：信号処理部  ７２０：第２の温度分布測定部  ８００：ヒータ制御部  Ｌ１：パルス光  Ｌ２１：ストークス光  Ｌ２２：反ストークス光  Ｌ２：反射パルス光  Ｏ：中心軸  Ｐ１：距離  Ｐ２：距離  Ｓ１：吸着面  Ｓ２：下面  Ｓ３：上面  Ｓ４：下面  Ｔ１：経過時間  Ｔ２：経過時間  Ｗ：ウェハ
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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