(57)【要約】【課題】耐食性に優れ、静電チャックなどの半導体装置部材に適した酸化アルミニウム焼結体を提供する。【解決手段】本発明の酸化アルミニウム焼結体は、ユウロピウムと窒素とを含有し、焼結体全体にわたってＸ線回折プロファイルにてＥｕＡｌ12Ｏ19と一致するピークを有する板状結晶が分散しているものである。こうした酸化アルミニウム焼結体は、アルミナ粉末、ユウロピウム化合物粉末及び窒化アルミニウム粉末を含む混合粉末を所定形状の成形体に成形して非酸化性雰囲気下で焼成することにより、得ることができる。【選択図】なし【特許請求の範囲】
【請求項１】
ユウロピウムと窒素とを含有し、焼結体全体にわたってＸ線回折プロファイルにてＥｕＡｌ12Ｏ19と一致するピークを有する板状結晶が分散している、酸化アルミニウム焼結体。
【請求項２】
前記焼結体全体にわたってＥｕＡｌＯ3と一致するピークを有する結晶がみられない、請求項１に記載の酸化アルミニウム焼結体。
【請求項３】
厚さが１０ｍｍ以上である、請求項１又は２に記載の酸化アルミニウム焼結体。
【請求項４】
焼成面から深さ１ｍｍのところから深さ２ｍｍのところまでの外側部分の室温体積抵抗率（ρout）に対する、焼成面から深さ３ｍｍのところから深さ４ｍｍのところまでの内側部分の室温体積抵抗率（ρin）の比（ρin／ρout）が１．５以下である、請求項３に記載の酸化アルミニウム焼結体。
【請求項５】
室温体積抵抗率が１×１０8〜１×１０14Ω・ｃｍである、請求項１〜４のいずれか１項に記載の酸化アルミニウム焼結体。
【請求項６】
アルミナ粉末、ユウロピウム化合物粉末及び窒化アルミニウム粉末を含む混合粉末を所定形状の成形体に成形し、該成形体を非酸化性雰囲気下で焼成することにより、請求項１〜５のいずれか１項に記載の酸化アルミニウム焼結体を得る、酸化アルミニウム焼結体の製法。
【請求項７】
前記混合粉末はアルミナ１００重量部に対してユウロピウム化合物を酸化物換算で２．７〜８重量部含む、請求項６に記載の酸化アルミニウム焼結体の製法。
【請求項８】
前記混合粉末中の窒化アルミニウム粉末とユウロピウム化合物粉末の酸化ユウロピウム換算とのモル比は１．７〜２．６である、請求項６又は７に記載の酸化アルミニウム焼結体の製法。
【請求項９】
前記成形体を１６００℃以上１８００℃以下でホットプレス焼成する、請求項６〜８のいずれか１項に記載の酸化アルミニウム焼結体の製法。
【請求項１０】
前記所定形状の成形体は厚さが２０ｍｍ以上の板状成形体である、請求項６〜９のいずれか１項に記載の酸化アルミニウム焼結体の製法。
【請求項１１】
請求項１〜５のいずれか１項に記載の酸化アルミニウム焼結体を加工してなる、半導体製造装置部材。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、酸化アルミニウム焼結体、その製法及び半導体製造装置部材に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来より、半導体製造装置において、ウエハを固定するために静電チャックが用いられている。静電チャックは、電圧を印加する内部電極と、その内部電極に積層された誘電体層とを備えたものであり、ウエハを載置した状態で内部電極に電圧を印加したときに誘電体層とウエハとの間で静電吸着力が発生するように構成されるものである。静電チャックには、１つの内部電極を有する単極方式と、１対の（つまり２つの）内部電極が離間して設けられた双極方式とがある。単極方式の静電チャックでは、静電吸着力はその内部電極と静電チャックの外部に設けられた外部電極との間に電圧を印加することにより発生し、双極方式の静電チャックでは、静電吸着力は一対の内部電極に電圧を印加することにより発生する。こうした静電チャックは、誘電体として体積抵抗率が１０8〜１０12Ω・ｃｍ程度のものを利用してジョンソン・ラーベック力を発生させることによりウエハを吸着させるジョンソン・ラーベック型と、誘電体として絶縁体（体積抵抗率が１０16Ω・ｃｍを超えるもの）を利用してクーロン力を発生させることによりウエハを吸着させるクーロン型に大別される。ジョンソン・ラーベック型では、高い吸着力が得られるものの、高電流容量の高価な電源が必要になるだけでなく、そのリーク電流によりウエハに微少電流が流れるため、ウエハに形成した集積回路に電気的なダメージが加わることが懸念される。こうしたことから、近年、リーク電流が少ないクーロン型を採用することが多くなっているが、クーロン型では、ジョンソン・ラーベック型と比べて静電吸着力が小さいという問題がある。この問題を解決するために、誘電体の体積抵抗率を適切な値に制御して、吸着力の向上とリーク電流の低減を両立させる検討がなされている。例えば、特許文献１では、酸化アルミニウムに炭化ケイ素を添加したものを焼成することで体積抵抗率を調整している。また、特許文献２では、酸化アルミニウムに酸化マグネシウムと酸化チタンを添加したものを焼成することで体積抵抗率を調整している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００３−１５２０６５号公報
【特許文献２】特開２００４−２２５８５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、特許文献１，２で使用されるケイ素化合物やチタン化合物は、特にフッ素系の腐食ガス又はそれらのプラズマに対して十分な耐食性を有していないため、ウエハがこれらの導電性粒子によって汚染されるおそれがある。
【０００５】
この点を考慮して、本発明者らは耐食性に影響のないユウロピウム化合物を酸化アルミニウムに添加した成形体を焼成した。そうしたところ、体積抵抗率をジョンソン・ラーベック型に適する値やクーロン型に適する値、さらにはそれらの中間の値に調整することが可能になったが、焼成条件の違いによる体積抵抗率の変化が大きいため、目的とする体積抵抗率の焼結体を安定して得ることが難しいという新たな問題に直面した。また、焼結体の内側と外側との体積抵抗率に大きな差が生じ、均質な体積抵抗率を有する焼結体が得られにくいという問題も生じた。この問題は特に焼結体の厚さが１０ｍｍ以上のときに顕著になった。
【０００６】
本発明はこのような課題を解決するためになされたものであり、耐食性に優れ、静電チャックなどの半導体装置部材に適した酸化アルミニウム焼結体を提供することを主目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上述した主目的を達成するために、本発明者らは、主成分である酸化アルミニウムにユウロピウム化合物として酸化ユウロピウムを添加し、更に窒化アルミニウムを添加したところ、酸化ユウロピウムの添加量に応じて体積抵抗率が変わること、酸化ユウロピウム単独では焼成温度に対する体積抵抗率の変化の割合が大きいのに対して窒化アルミニウムを添加するとその割合が緩和されること、焼結体の内側と外側との体積抵抗率にほとんど差が生じないことなどを見いだし、本発明を完成するに至った。
【０００８】
即ち、本発明の酸化アルミニウム焼結体は、ユウロピウムと窒素とを含有し、焼結体全体にわたってＸ線回折プロファイルにてＥｕＡｌ12Ｏ19と一致するピークを有する板状結晶が分散しているものである。
【０００９】
また、本発明の酸化アルミニウム焼結体の製法は、アルミナ粉末、ユウロピウム化合物粉末及び窒化アルミニウム粉末を含む混合粉末を所定形状の成形体に成形して非酸化性雰囲気下で焼成することにより、焼結体全体にわたってＸ線回折プロファイルにてＥｕＡｌ12Ｏ19と一致するピークを有する板状結晶が分散している酸化アルミニウム焼結体を得るものである。
【発明の効果】
【００１０】
本発明の酸化アルミニウム焼結体は、主成分がアルミナであることやケイ素化合物やチタン化合物などではなくユウロピウム化合物を添加していることから、耐食性に優れる。また、本発明の酸化アルミニウム焼結体は、ユウロピウムと窒素とを含有しているため、室温において２ｋＶ／ｍｍの電圧を印加して１分経過後の電流値から算出した体積抵抗率がジョンソン・ラーベック型の下限からクーロン型までの値になるように容易に調整される。このため、クーロン型よりも強い吸着力を得たり、ジョンソン・ラーベック型よりもリーク電流を低減させたりすることが可能となる。更に、本発明の酸化アルミニウム焼結体は、焼結体全体にわたって体積抵抗率の分布が生じにくい。こうしたことから、本発明の酸化アルミニウム焼結体は、耐食性に優れ、静電チャックなどの半導体装置部材に適したものといえる。
【００１１】
また、本発明の酸化アルミニウム焼結体の製法によれば、アルミナ粉末、ユウロピウム化合物粉末及び窒化アルミニウム粉末を含む混合粉末を所定形状の成形体に成形して非酸化性雰囲気下で焼成することにより、上述した酸化アルミニウム焼結体を比較的容易に得ることができる。また、アルミナに対するユウロピウム化合物の添加量を変更することにより、室温体積抵抗率がジョンソン・ラーベック型の下限からクーロン型までの種々の値になるように調整することができる。更に、窒化アルミニウムも添加しているため、ユウロピウム化合物の添加量が同じであれば、安定して同じ室温体積抵抗率を持つ酸化アルミニウム焼結体が得られる。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】サンプルの外側部分と内側部分を示す説明図である。
【図２】実施例７のＳＥＭ写真である。
【図３】比較例２のＳＥＭ写真であり、（ａ）は内側部分、（ｂ）は外側部分を表す
【図４】実施例７と比較例２のＸ線回折プロファイルである。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
本発明の酸化アルミニウム焼結体は、ユウロピウムと窒素とを含有し、焼結体全体にわたってＸ線回折プロファイルにてＥｕＡｌ12Ｏ19と一致するピークを有する板状結晶が分散しているものである。ここで、ＥｕＡｌ12Ｏ19と一致するピークを有する板状結晶とは、Ｘ線回折パターンがＥｕＡｌ12Ｏ19のＪＣＰＤＳカードのＸ線回折パターンと一致する板状結晶を意味する。
【００１４】
本発明の酸化アルミニウム焼結体は、焼結体全体にわたってＸ線回折プロファイルにてペロブスカイト構造のＥｕＡｌＯ3と一致するピークがみられないことが好ましい。高抵抗のＥｕＡｌＯ3は、微量に存在する程度ではそれほど大きな影響を与えないが、焼結体の外側の体積抵抗率と内側の体積抵抗率との間に若干の差を生じさせる原因となるため、好ましくない。
【００１５】
本発明の酸化アルミニウム焼結体は、厚さが１０ｍｍ以上であることが好ましい。厚さが１０ｍｍ以上の場合、ユウロピウムを含有しているだけでは焼結体の外側の体積抵抗率と内側の体積抵抗率との間に大きな差が発生しやすく、焼結体全体で体積抵抗率の分布が生じやすいが、本発明の焼結体は窒素も含有しているため、焼結体全体の体積抵抗率がほぼ一様となる。このような体積抵抗率の分布が生じる原因は、次のように考えられる。即ち、ユウロピウムを含有し窒素を含有していない場合、焼結体の内側には高抵抗のＥｕＡｌＯ3が存在し、外側にはそのようなＥｕＡｌＯ3がほとんど存在せずＥｕＡｌ12Ｏ19と一致するピークを有する低抵抗な板状結晶が分散しているため、外側の体積抵抗率と内側の体積抵抗率との間に大きな差が生じる。これに対して、ユウロピウムと窒素の両方を含有している場合、内側にも外側にも、ＥｕＡｌＯ3がほとんど存在せず、焼結体全体にわたってＥｕＡｌ12Ｏ19と一致するピークを有する低抵抗な板状結晶が分散しているため、外側の体積抵抗率と内側の体積抵抗率との間にほとんど差が生じない。
【００１６】
本発明の酸化アルミニウム焼結体は、厚さが１０ｍｍ以上で、焼成面から深さ１ｍｍのところから深さ２ｍｍのところまでの外側部分の室温体積抵抗率（ρout）に対する、焼成面から深さ３ｍｍのところから深さ４ｍｍのところまでの内側部分の室温体積抵抗率（ρin）の比（内外比ρin／ρout）が１．５以下であることが好ましい。こうすれば、焼結体全体にわたって体積抵抗率がほぼ一様になるため、例えば厚さを研削や研磨などにより薄くしたとしてもその体積抵抗率は当初測定した体積抵抗率とほぼ一致する。したがって、この酸化アルミニウム焼結体を用いて作製した製品の特性バラツキが発生しにくい。
【００１７】
本発明の酸化アルミニウム焼結体は、室温体積抵抗率が１×１０8〜１×１０14Ω・ｃｍであることが好ましい。この数値範囲だと、ジョンソン・ラーベック型だけでなく、クーロン型とジョンソン・ラーベック型の間の抵抗でもあるため、クーロン型よりも強い吸着力が得られるし、ジョンソン・ラーベック型よりもリーク電流を低減可能である。
【００１８】
本発明の酸化アルミニウム焼結体は、半導体汚染とならない元素や量であれば他の添加物、例えば金属酸化物などを含んでいても構わない。金属酸化物としては、酸化マグネシウムなどが挙げられる。但し、耐食性の観点から、これらの成分の含有量は少ない方が望ましい。
【００１９】
本発明の半導体製造装置部材は、上述した本発明の酸化アルミニウム焼結体を加工して製作したものである。例えば、本発明の酸化アルミニウム焼結体は、静電チャックの基材として使用したり静電チャックの誘電体として使用したりすることができる。具体的には、本発明の酸化アルミニウム焼結体に内部電極を埋め込むことにより静電チャックを作製してもよいし、内部電極の上面を本発明の酸化アルミニウム焼結体で覆うと共に内部電極の下面及び側面を他の焼結体で覆うことにより静電チャックを作製してもよいし、内部電極の上面及び側面を本発明の酸化アルミニウム焼結体で覆うと共に内部電極の下面を他の焼結体で覆うことにより静電チャックを作製してもよい。なお、静電チャックは、単極方式であっても双極方式であっても構わない。
【００２０】
本発明の酸化アルミニウム焼結体の製法は、アルミナ粉末、ユウロピウム化合物粉末及び窒化アルミニウム粉末を含む混合粉末を所定形状の成形体に成形し、該成形体を非酸化性雰囲気下で焼成することにより、上述したいずれかの本発明の酸化アルミニウム焼結体を得るものである。この製法によれば、アルミナに対するユウロピウム化合物の添加量を変更することにより、室温体積抵抗率がジョンソン・ラーベック型の下限からクーロン型までの種々の値になるように調整することができる。ここで、ユウロピウム化合物単独では、焼成温度に対する体積抵抗率の変化の割合が大きすぎるため、狙った通りの体積抵抗率を持つ酸化アルミニウム焼結体を得ることは困難である。つまり、ユウロピウム化合物の添加量が同じであっても、焼成温度が異なると体積抵抗率が大きく変化してしまう。これに対して、本発明の製法では、ユウロピウム化合物のほかに窒化アルミニウム粉末を添加するため、焼成温度に対する体積抵抗率の変化の割合が小さく抑えられ、狙った通りの体積抵抗率を持つ酸化アルミニウム焼結体を得ることが容易になる。つまり、ユウロピウム化合物の添加量が同じ場合、焼成温度が多少ばらついたとしても、体積抵抗率が大きく変化せず、狙った通りの体積抵抗率を持つ酸化アルミニウム焼結体を得ることができる。
【００２１】
本発明の酸化アルミニウム焼結体の製法において、混合粉末はアルミナ１００重量部に対してユウロピウム化合物を酸化物換算で２．７〜８重量部含むことが好ましい。こうすれば、上述した内外比ρin／ρoutが１．５以下に収まりやすいため、焼結体全体にわたって体積抵抗率に分布が生じにくい。ユウロピウム化合物の酸化物換算での値が２．７重量部より小さいと、ユウロピウム化合物が不足気味となり室温体積抵抗率が十分低下しないおそれがあるため好ましくない。また、その値が８重量部より大きくしても、室温体積抵抗率はそれ以上低下しないため経済的見地から好ましくない。
【００２２】
本発明の酸化アルミニウム焼結体の製法において、混合粉末中の窒化アルミニウム粉末とユウロピウム化合物粉末の酸化ユウロピウム換算とのモル比は１．７〜２．６であることが好ましい。このモル比が１．７より小さいと、ペロブスカイト構造のＥｕＡｌＯ3が生成して体積抵抗率のばらつきが大きくなる傾向があるため好ましくない。また、モル比が２．６より大きくしても、特に大きな問題はないが、窒化アルミニウムは比較的高価であり、経済的見地から好ましくない。
【００２３】
本発明の酸化アルミニウム焼結体の製法において、成形体を１６００℃〜１８００℃でホットプレス焼成することが好ましい。こうすれば、相対密度９５％以上の緻密な酸化アルミニウム焼結体を得ることができる。焼成温度が１６００℃未満だと、焼結体の緻密化が不十分となり、耐食性が低下するおそれがあるため好ましくない。また、焼成温度が１８００℃を超えると、アルミナ粒径が大きくなりすぎて強度低下を招く可能性があるし、焼成にかかるエネルギーの消費も大きくなりコストが高くなってしまうため、好ましくない。なお、本発明では、相対密度は以下の手順で求めることとする。すなわち、製造時に混合した各原料（例えばアルミナ、酸化ユウロピウム、窒化アルミニウム）がすべて焼結体内にそのままの状態で残存していると仮定して、各原料の理論密度と各原料の使用量（重量部）とから焼結体の理論密度を求める。その後、アルキメデス法で求めた嵩密度を焼結体の理論密度で除し、それに１００を乗じた値を焼結体の相対密度（％）とする。
【００２４】
本発明の酸化アルミニウム焼結体の製法において、前記所定形状の成形体は厚さが２０ｍｍ以上の板状成形体であることが好ましい。こうすれば、得られる焼結体の厚さが１０ｍｍ以上となり、分厚い焼結体でありながら室温体積抵抗率の分布のない酸化アルミニウム焼結体を得ることができる。
【００２５】
本発明の酸化アルミニウム焼結体の製法において、使用する酸化アルミニウムは高純度のものが好ましく、例えば純度９９％以上のもの、特に純度９９．５％以上のものが好ましい。また、酸化アルミニウムの粒子の形状は、球体（球状や楕円球状など）であっても多面体であってもよいが、多面体であることが好ましい。
【００２６】
本発明の酸化アルミニウム焼結体の製法においては、例えば、アルミナ粉末、ユウロピウム化合物粉末及び窒化アルミニウム粉末を含む混合粉末を有機溶媒中で湿式混合することによりスラリーとし、該スラリーを乾燥して調合粉末を得ることができる。なお、湿式混合を行う際は、ポットミル、トロンメル、アトリッションミルなどの混合粉砕機を使用してもよい。また、湿式混合の代わりに乾式混合してもよい。得られた調合粉末を成形する工程においては、板状の成形体を製造する場合には、金型プレス法を使用できる。成形圧力は、１００ｋｇｆ／ｃｍ2以上とすることが好ましいが、保型が可能であれば、特に限定されない。粉末の状態でホットプレスダイス中に充填することも可能である。ホットプレス焼成時のプレス圧力は、低すぎると緻密化しないおそれがあり、高すぎると閉気孔が残留しやすく緻密化を阻害するおそれがある。この観点から、少なくとも焼成時の最高温度においてプレス圧力を３０〜３００ｋｇｆ／ｃｍ2とすることが好ましく、５０〜２００ｋｇｆ／ｃｍ2とすることがより好ましい。また、焼成温度が低すぎると緻密化しないおそれがあり、高すぎると酸化アルミニウムの粒子が大きくなりすぎるおそれがある。この観点から、焼成温度を１６００〜１８００℃の範囲に設定することが好ましい。さらに、ホットプレス焼成は、非酸化性雰囲気（真空又は不活性雰囲気）下で行うが、常温から所定温度（例えば１５００℃とか１５５０℃とか１６００℃）に至るまでは真空雰囲気とし、その所定温度から焼成温度に至るまでの間及びその焼成温度で保持する間は不活性雰囲気としてもよい。なお、所定温度と焼成温度とは同じ温度であってもよい。ここで、不活性雰囲気とは、焼成に影響を与えないガス雰囲気であればよく、例えば窒素雰囲気、ヘリウム雰囲気、アルゴン雰囲気などが挙げられる。焼成温度で保持する時間は、組成や焼成温度などを考慮して適宜設定すればよいが、例えば０．５〜１０時間の範囲で設定してもよい。
【実施例】
【００２７】
［実施例１〜９及び比較例１〜６］
実施例１〜９及び比較例１〜６のアルミニウム焼結体を作製し、その評価を行った。以下にその内容を詳説する。
【００２８】
１．原料粉末
原料粉末は、以下のものを使用した。Ａｌ2Ｏ3粉末は、純度９９．５％以上の市販粉末で、平均粒径０．６μｍの粉末を使用した。酸化ユウロピウム等の酸化物粉末は、市販の純度９９．９％以上で、平均粒径が２μｍ以下のものを使用した。ＡｌＮ粉末は、不純物酸素が０．８７ｗ％で、平均粒径が１．１μｍであるものを使用した。なお、原料粉末の平均粒径はレーザ回折法によって測定した値である。
【００２９】
２．調合粉末
各粉末を表１に示す重量部となるように秤量し、イソプロピルアルコールを溶媒とし、ポリエチレン製のポット、直径５ｍｍのアルミナ玉石を用いて４時間湿式混合した。混合後スラリーを取り出し、窒素気流中１１０℃で乾燥した。その後３０メッシュの篩に通し、調合粉末とした。なお、必要に応じて調合粉末を４５０℃で５時間以上、大気雰囲気中で熱処理し、湿式混合中に混入したカーボン成分を焼失除去した。
【００３０】
３．成形
調合粉末を、２００ｋｇｆ／ｃｍ2の圧力で一軸加圧成形し、φ５０ｍｍの円盤状成形体を作製し、焼成用黒鉛モールドに収納した。成形体の厚さは表１に示すとおりである。この厚さはノギスを用いて測定した。なお、今回２０ｍｍの厚さの成形体を得るには、１体につき７０〜７５ｇの調合粉末を使用した。
【００３１】
４．焼成
焼成はホットプレス法を用いた。プレス圧力２００ｋｇｆ／ｃｍ2以下とし、雰囲気は、室温から通常１６００℃までは真空とし、その後焼成終了まで１．５ｋｇｆ／ｃｍ2の窒素ガスを導入した。焼成温度は表１に示すとおりである。焼成は、焼成温度で２時間保持することにより終了した。
【００３２】
５．評価
得られた焼結体の厚さをノギスで測定後、各種評価用に加工し、以下の評価を行った。
（１）嵩密度
純水を媒体としたアルキメデス法により測定した。
（２）強度
ＪＩＳ  Ｒ１６０１に準じて４点曲げ試験を行い、強度を算出した。なお、表１中の数字は１桁目を四捨五入して表記した。
（３）体積抵抗率
ＪＩＳ  Ｃ２１４１に準じた方法により、大気中、室温にて測定した。試験片形状はφ５０ｍｍ×０．５〜１ｍｍとし、主電極は直径２０ｍｍ、ガード電極は内径３０ｍｍ、ガード電極は外径４０ｍｍ、印加電極は直径４０ｍｍとなるよう各電極を銀で形成した。印加電圧は２ｋＶ／ｍｍとし、電圧を印加して１分経過後の電流値を読み取り、その電流値から室温体積抵抗率を算出した。また、サンプルの室温体積抵抗率ρoutは、図１に示す外側部分（焼成面から深さ１ｍｍのところから深さ２ｍｍのところまで）の室温体積抵抗率であり、室温体積抵抗率ρinは、図１に示す内側部分（焼成面から深さ３ｍｍのところから深さ４ｍｍのところまで）の室温体積抵抗率である。内外比ρin／ρoutは、これらの測定値に基づいて算出した。表中の室温体積抵抗率は、ρoutの値を採用した。
（４）結晶相
結晶層はＸ線回折装置により同定した。測定条件はＣｕＫ  α、５０ｋＶ、３００ｍＡ、２θ＝１０−７０°とし、測定装置は回転対陰極型Ｘ線回折装置（理学電機製のＲＩＮＴ）を使用した。なお、表１中、ＲｅＡｌ12Ｏ19／ＲｅＡｌ11Ｏ18は、添加したＣｅやＰｒが固溶した構造もしくはピークが重なって分離が困難な状態を表し、ＲｅはＥｕ，Ｃｅ，Ｐｒなどの希土類元素を表す。
【００３３】
【表１】
2010208871.tif 000002
【００３４】
実施例１〜９では、表１に示すように、Ｅｕ2Ｏ3の添加量、ＡｌＮ添加量、焼成温度、成形体厚さを種々変更して酸化アルミニウム焼結体を製造した。表１の実施例１〜９のＥｕ2Ｏ3の添加量と室温体積抵抗率とから明らかなように、Ｅｕ2Ｏ3の添加量が増加するにつれて、室温体積抵抗率が１×１０16Ω・ｃｍから１×１０8Ω・ｃｍに向かって徐々に低下していくことがわかる。なお、Ｅｕ2Ｏ3の添加量がゼロのとき（比較例６）、体積抵抗率は最も大きくなる。このように、Ｅｕ2Ｏ3の添加量を増減することにより、体積抵抗率がジョンソン・ラーベック型の下限からクーロン型までの値になるようにも調整することができるため、クーロン型よりも強い吸着力が得られるし、ジョンソン・ラーベック型よりもリーク電流を低減可能である。
【００３５】
また、実施例１〜９では、ＡｌＮを添加したため、焼結体の厚さが１０ｍｍ以上と分厚いにもかかわらず、焼結体全体にわたって体積抵抗率の分布が生じにくかった。このことは、実施例１〜９の内外比ρin／ρoutが１．５以下であることにより裏付けられている。こうしたことから、本発明の酸化アルミニウム焼結体は、耐食性に優れ、静電チャックなどの半導体装置部材に適したものといえる。ここで、実施例１〜９の焼結体全体における結晶相をＸ線回折プロファイルにより解析したところ、β−アルミナ構造又はマグネットプランバイト構造のＥｕＡｌ12Ｏ19と一致するピークを有する板状結晶が分散していた。また、高抵抗なペロブスカイト構造のＥｕＡｌＯ3と一致するピークは、実施例４を除き、みられなかった。なお、実施例４では、ＥｕＡｌＯ3と一致するピークがみられたが、ごく微量であった。
【００３６】
また、例えば実施例６と実施例７から明らかなように、ＡｌＮを添加した場合、Ｅｕ2Ｏ3の添加量が同じであれば焼成温度が１６００℃であっても１７５０℃であっても、室温体積抵抗率は約２倍に変化する程度であり、狙った通りの室温体積抵抗率を持つ酸化アルミニウム焼結体が容易に得られることがわかった。一方、比較例１と比較例２から明らかなように、ＡｌＮ無添加の場合、Ｅｕ2Ｏ3の添加量が同じであっても焼成温度が１６００℃と１７５０℃とでは、室温体積抵抗率は約１６倍に変化してしまい、狙った通りの室温体積抵抗率を持つ酸化アルミニウム焼結体を得ることが困難であった。しかも、比較例１，２では、内外比ρin／ρoutが非常に大きく、体積抵抗率の分布が生じていた。
【００３７】
また、比較例３，４では、ＡｌＮの代わりにＣｅＯ2を添加し、比較例５では、ＡｌＮの代わりＰｒ6Ｏ11を添加した。比較例３では、焼結体の厚さが５ｍｍと薄いにもかかわらず、内外比ρin／ρoutは１．７と大きかった。また、比較例４では、焼結体の厚さが各実施例と同様、１０ｍｍと厚いが、この場合、体積抵抗率内外比は２．２と更に大きくなった。比較例５も、焼結体の厚さが各実施例と同様、１０ｍｍと厚いが、この場合、体積抵抗率内外比は２０と非常に大きくなった。こうしたことから、ＡｌＮはＣｅＯ2やＰｒ6Ｏ11に比べて、焼結体全体の体積抵抗率の分布を抑制する効果が高いことがわかった。
【００３８】
ここで、図２に実施例７の鏡面研磨後の断面のＳＥＭ写真、図３に比較例２の鏡面研磨後の断面のＳＥＭ写真を示す。図３（ａ）は比較例２の内側部分のＳＥＭ写真、図３（ｂ）は比較例２の外側部分をＳＥＭ写真である。各ＳＥＭ写真のうち、背景の濃いグレーがＡｌ2Ｏ3、板状に点在する薄いグレーがＥｕＡｌ12Ｏ19と一致するピークを有する結晶、図３（ａ）のみに見られる真っ白に輝いている部分がＥｕＡｌＯ3と一致するピークを有する結晶である。これらのＳＥＭ写真から明らかなように、実施例７の焼結体には、ＥｕＡｌＯ3が存在せず、ＥｕＡｌ12Ｏ19と一致するピークを有する板状結晶が分散していた。一方、比較例２は、外側部分には、ＥｕＡｌ12Ｏ19と一致するピークを有する板状結晶が分散しており、ＥｕＡｌＯ3とピークが一致する結晶は存在しなかったが、内側部分には、ＥｕＡｌＯ3 と一致するピークを有する結晶が混在していた。なお、実施例７は、焼結体の全体にわたって図２と同様のＳＥＭ画像が得られた。また、図４は、実施例７と比較例２のＸ線回折プロファイルである。この図４から明らかなように、実施例７と比較例２のいずれにも、ＥｕＡｌ12Ｏ19と一致するピークが見られる。また、比較例２にはＥｕＡｌＯ3と一致するピークが見られるが、実施例７にはそうしたピークが見られない。
【図１】
2010208871.tif 000003
【図４】
2010208871.tif 000004
【図２】
2010208871.tif 000005
【図３】
2010208871.tif 000006