(57)【要約】  炭化ケイ素粒子および酸化アルミニウム粒子を含むセラミックス粒子の焼結体を形成材料とし、一主面が板状試料を載置する載置面である基体と、前記基体において、前記載置面とは反対側の面または前記基体の内部に設けられた静電吸着用電極と、を備え、前記焼結体の体積固有抵抗値は、２４℃から３００℃までの全範囲において０．５×１０１５Ωｃｍ以上であり、前記焼結体の前記体積固有抵抗値の測定温度に対する、前記焼結体の体積固有抵抗値の関係を示すグラフは、２４℃から３００℃までの範囲において極大値を有し、前記焼結体におけるアルミニウム及びケイ素以外の金属不純物含有量が１００ｐｐｍ以下である、静電チャック装置。
2017122716.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
炭化ケイ素粒子および酸化アルミニウム粒子を含むセラミックス粒子の焼結体を形成材料とし、一主面が板状試料を載置する載置面である基体と、
前記基体において前記載置面とは反対側の面または前記基体の内部に設けられた、静電吸着用電極と、を備え、
前記焼結体の体積固有抵抗値は、２４℃から３００℃までの全範囲において０．５×１０１５Ωｃｍ以上であり、
前記焼結体の前記体積固有抵抗値の測定温度に対する前記焼結体の体積固有抵抗値の関係を示すグラフは、２４℃から３００℃までの範囲において極大値を有し、
前記焼結体におけるアルミニウム及びケイ素以外の金属不純物含有量が１００ｐｐｍ以下である静電チャック装置。
【請求項２】
焼結体に含まれるＳｉＣが、β−ＳｉＣであり、かつ、マトリックス材料である酸化アルミニウムの結晶粒に取り囲まれる状態で分散しており、焼結体において、β−ＳｉＣの体積比率は、全体の４体積％以上１５体積％以下である、請求項１に記載の静電チャック装置。
【請求項３】
焼結体において、アルミニウム及びケイ素以外の金属不純物含有量が５０ｐｐｍ以下である、請求項１に記載の静電チャック装置。
【請求項４】
前記焼結体の１８０℃の絶縁破壊強度は、前記焼結体の２４℃の絶縁破壊強度の０．８５倍以上である、
請求項１に記載の静電チャック装置。
【請求項５】
炭化ケイ素粒子および酸化アルミニウム粒子を含むセラミックス粒子の焼結体を形成材料とし、一主面が板状試料を載置する載置面である基体と、
前記基体において前記載置面とは反対側の面、または前記基体の内部に設けられた静電吸着用電極と、を備え、
前記焼結体の１８０℃の絶縁破壊強度は、前記焼結体の２４℃の絶縁破壊強度の０．８５倍以上であり、
前記焼結体におけるアルミニウム及びケイ素以外の金属不純物含有量が１００ｐｐｍ以下である静電チャック装置。
【請求項６】
焼結体に含まれるＳｉＣが、β−ＳｉＣであり、かつ、マトリックス材料である酸化アルミニウムの結晶粒に取り囲まれる状態で分散しており、焼結体において、β−ＳｉＣの体積比率は、全体の４体積％以上１５体積％以下である、
請求項５に記載の静電チャック装置。
【請求項７】
焼結体において、アルミニウム及びケイ素以外の金属不純物含有量が５０ｐｐｍ以下である、請求項５に記載の静電チャック装置。
【請求項８】
前記焼結体の体積固有抵抗値は、２４℃から３００℃までの全範囲において０．５×１０１５Ωｃｍ以上であり、
前記焼結体の前記体積固有抵抗値の測定温度に対する前記焼結体の体積固有抵抗値の関係を示すグラフは、２４℃から３００℃までの範囲において極大値を有する、請求項５に記載の静電チャック装置。
【請求項９】
一主面が板状試料を載置する載置面である基体を備えた静電チャック装置の製造方法であって、
酸化アルミニウム粒子と炭化ケイ素粒子とを、それぞれ高速で噴射してお互いに衝突させながら混合しスラリーを得る工程と、
前記混合する工程で得られたスラリーから分散媒を除去した後、成形する工程と、
得られた成形体を、非酸化性雰囲気下、２５ＭＰａ以上の圧力で押し固めながら１６００℃以上に加熱して加圧焼結する工程と、
得られるセラミックス焼結体を研削して前記基体を形成する工程と、
を有する、
炭化ケイ素粒子および酸化アルミニウム粒子を含むセラミックス粒子の焼結体を形成材料とし、一主面が板状試料を載置する載置面である基体と、
前記基体において、前記載置面とは反対側または前記基体の内部に設けられた静電吸着用電極と、を備えた、
静電チャック装置の製造方法。
【請求項１０】
前記酸化アルミニウム粒子は、酸化アルミニウムの含有量が９９．９９％以上である請求項９に記載の静電チャック装置の製造方法。
【請求項１１】
前記非酸化性雰囲気は、真空雰囲気およびアルゴン雰囲気の少なくともいずれか一方である請求項９に記載の静電チャック装置の製造方法。
【請求項１２】
前記非酸化性雰囲気は、第１の非酸化性雰囲気である真空雰囲気と、第２の非酸化性雰囲気であるアルゴン雰囲気とを含み、
前記加圧焼結する工程では、前記第１の非酸化性雰囲気において前記成形体を１６００℃よりも低い温度且つ常圧で予備加熱した後に、
前記第２の非酸化性雰囲気において前記成形体を加圧焼結する、請求項１１に記載の静電チャック装置の製造方法。
【請求項１３】
前記予備加熱に先立って、前記成形体に含まれる炭化ケイ素粒子を、酸化処理する酸化工程を有する、請求項１２に記載の静電チャック装置の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、静電チャック装置および静電チャック装置の製造方法に関するものである。
本願は、２０１６年１月１２日に日本に出願された特願２０１６−００３６１８号、及び２０１６年３月３０日に日本に出願された特願２０１６−０６７６５７号、に基づき優先権を主張し、その内容をここに援用する。
【背景技術】
【０００２】
近年、プラズマ工程を実施する半導体製造装置では、試料台に簡単に板状試料（ウエハ）を取付けて、固定することができるとともに、そのウエハを所望の温度に維持することができる静電チャック装置が用いられている。静電チャック装置は、一主面がウエハを載置する載置面である基体と、載置面に載置したウエハとの間に静電気力（クーロン力）を発生させる静電吸着用電極と、を備えている（例えば、特許文献１参照）。【０００３】
上述のような静電チャック装置がプラズマ工程で使用される場合、ウエハを載置する基体は、プラズマにより高温に加熱される。そのため、基体は、耐熱性を有し且つ絶縁性を有する、セラミックス材料を用いて形成されている。【０００４】
前述のような静電チャック装置では、ウエハと静電吸着用電極との間に発生させた静電気力を利用して、ウエハを固定している。すなわち、静電チャック装置においては、ウエハを固定する際には、静電吸着用電極に電圧を印加し、ウエハと静電吸着用電極との間に静電気力を発生させる。一方、静電チャック装置において載置面に固定したウエハを取り外す際には、静電吸着用電極への電圧印加を停止し、ウエハと静電吸着用電極との間の静電気力を消失させる。【０００５】
しかしながら、従来の静電チャック装置においては、例えばプラズマ工程実施後にウエハを取り外そうとする際、加熱された載置面とウエハとの間に吸着力が残存し、ウエハの取り外しが困難となることがあった。このような状況が発生すると、作業効率が低下することから、更なる改善が求められていた。【０００６】
また、近年では、半導体技術の微細化や３Ｄ化が進み、半導体製造装置および半導体製造装置で使用する静電チャック装置の使用条件がより厳しくなっている。従って、さらに歩留まり良くウエハを処理可能な静電チャック装置が求められている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特許第４７４４８５５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
本発明の第一の態様は、上記のような事情に鑑みてなされたものであって、高温加熱時においてもウエハの取り外しが容易な静電チャック装置を提供することを目的とする。【０００９】
本発明の第二の態様は、上記のような事情に鑑みてなされたものであって、プラズマ処理の歩留まりを改善可能な、また歩留まり良くウエハを処理可能な、静電チャック装置を提供することを目的とする。
また、第三の態様は、高温加熱時においてもウエハの取り外しが容易な静電チャック装置を容易に製造することが可能な、静電チャック装置の製造方法を提供することを併せて目的とする。【００１０】
本発明者が、ウエハの取り外しの困難さについて検討した。その結果、静電チャック装置がプラズマや内蔵されたヒータにより加熱され高温になったとき、ウエハを載置する載置面である基体の電気抵抗値（体積固有抵抗値）が低下し、通電しやすくなることが、取り外しの困難さの要因の一つであることが分かった。
すなわち、基体が高温になった際に、体積固有抵抗値が低下すると、静電吸着用電極への電圧印加を停止した後であっても、分極が解消しにくい。その為、クーロン力が残存しやすいことが、要因の一つであると考えられる。【００１１】
本発明者は、歩留まり良くウエハを処理可能な静電チャック装置を得るために様々な検討を行った。基体の形成材料であるセラミックス材料は、加熱されると導電しやすくなり、絶縁破壊される電圧（耐電圧）が低下する。上述したように、静電チャック装置は、プラズマ工程において高温に加熱される。そのため、セラミックス材料を基体の形成材料として用いた静電チャック装置は、使用条件によっては、耐電圧が低下した基体が絶縁破壊し、プラズマ工程での処理対象である半導体素子や配線パターン等を破損して、歩留まりを低下させるおそれがある。【００１２】
発明者は、セラミックス材料の上記特性に着目した。すなわち、基体の形成材料として用いるセラミックス材料の耐電圧が、高温条件であっても低下しにくいものであれば、基体の絶縁破壊を防ぎ、歩留まりを改善可能であると考えた。発明者は、この考えに基づいて鋭意検討を重ねた結果、本発明の第二の態様を完成させた。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
本発明の第一の態様は、
炭化ケイ素粒子および酸化アルミニウム粒子を含むセラミックス粒子の焼結体を形成材料とし、一主面が板状試料を載置する載置面である基体と、前記基体において、前記載置面とは反対側の面または前記基体の内部に設けられた静電吸着用電極と、を備え、
前記焼結体の体積固有抵抗値は、２４℃から３００℃までの全範囲において０．５×１０１５Ωｃｍ以上であり、前記焼結体の前記体積固有抵抗値の測定温度に対する前記焼結体の体積固有抵抗値の関係を示すグラフは、２４℃から３００℃までの範囲において極大値を有し、
前記焼結体におけるアルミニウム及びケイ素以外の金属不純物含有量が１００ｐｐｍ以下である静電チャック装置を提供する。【００１４】
本発明の第二の態様は、
炭化ケイ素粒子および酸化アルミニウム粒子を含むセラミックス粒子の焼結体を形成材料とし、一主面が板状試料を載置する載置面である基体と、前記基体において、前記載置面とは反対側の面または前記基体の内部に設けられた静電吸着用電極と、を備え、
前記焼結体の１８０℃の絶縁破壊強度は、前記焼結体の２４℃の絶縁破壊強度の０．８５倍以上であり、
前記焼結体におけるアルミニウム及びケイ素以外の金属不純物含有量が１００ｐｐｍ以下である静電チャック装置を提供する。【００１５】
ここで、本明細書において「絶縁破壊強度」とは、ＪＩＳ  Ｃ２１１０−２で規定する短時間試験において、焼結体の試験片を直径２５ｍｍの電極で挟持し、電圧上昇速度２０００Ｖ／秒にて測定したとき、試験片に流れる電流値（漏れ電流値）が５ｍＡの時の電圧値を、試験片の厚みで除した値のことを指す。【００１６】
また、本発明の第三の態様は、
一主面が板状試料を載置する載置面である基体を備えた静電チャック装置の製造方法であって、
酸化アルミニウム粒子と炭化ケイ素粒子とを、それぞれ高速で噴射してお互いに衝突させながら混合しスラリーを得る工程と、
前記混合する工程で得られたスラリーから分散媒を除去した後、成形する工程と、
得られた成形体を、非酸化性雰囲気下、２５ＭＰａ以上の圧力で押し固めながら１６００℃以上に加熱して加圧焼結する工程と、
得られたセラミックス焼結体を研削して前記基体を形成する工程と、
を有する、
炭化ケイ素粒子および酸化アルミニウム粒子を含むセラミックス粒子の焼結体を形成材料とし、一主面が板状試料を載置する載置面である基体と、
前記基体において、前記載置面とは反対側または前記基体の内部に設けられた静電吸着用電極と、を備えた静電チャック装置の製造方法を提供する。
この方法によれば第一と第二の態様の装置を好ましく製造することが可能である。【００１７】
本発明の第三の態様においては、前記酸化アルミニウム粒子は、酸化アルミニウムの含有量が９９．９９％以上である製造方法としてもよい。【００１８】
本発明の第三の態様においては、前記非酸化性雰囲気は、真空雰囲気およびアルゴン雰囲気の少なくともいずれか一方である製造方法としてもよい。【００１９】
本発明の第三の態様においては、前記非酸化性雰囲気は、第１の非酸化性雰囲気である真空雰囲気と、第２の非酸化性雰囲気であるアルゴン雰囲気とを含み、前記加圧焼結する工程においては、前記第１の非酸化性雰囲気において前記成形体を１６００℃よりも低い温度且つ常圧で予備加熱した後に、前記第２の非酸化性雰囲気において前記成形体を加圧焼結する製造方法としてもよい。【００２０】
本発明の第三の態様においては、前記予備加熱に先立って、前記成形体に含まれる炭化ケイ素粒子を、酸化処理する酸化工程を有する製造方法としてもよい。
【発明の効果】
【００２１】
本発明の第一と第三の態様によれば、高温加熱時においてもウエハの取り外しが容易な静電チャック装置を提供することができる。また、高温加熱時においてもウエハの取り外しが容易な静電チャック装置を容易に製造することができる製造方法を提供できる。【００２２】
本発明の第二と三の態様によれば、歩留まり良くプラズマ処理の歩留まりを改善可能な静電チャック装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２３】
【図１】本実施形態の静電チャック装置を示す断面図である。
【図２】本実施形態の載置板および支持板を構成する焼結体について、測定温度に対する体積固有抵抗値の関係を模式的に示すグラフである。
【図３】実施例で体積固有抵抗値を測定する際の焼結体の様子を示す模式図である。
【図４】実施例１の結果を示すグラフである。
【図５】比較例１の結果を示すグラフである。
【図６】参考例１の結果を示すグラフである。
【図７】実施例２、比較例１、参考例１の結果を示すグラフ。
【図８】実施例３の結果を示すグラフ。
【図９】実施例４の結果を示すグラフ。
【発明を実施するための形態】
【００２４】
以下、図１を参照しながら、本発明の好ましい例である、実施形態に係る静電チャック装置について説明する。なお、以下の全ての図面においては、図面を見やすくするため、各構成要素の寸法や比率などは適宜異ならせてある。また以下の例は、発明の趣旨をより良く理解させるために具体的に説明するものであり、特に指定のない限り、本発明を限定するものではない。発明を逸脱しない範囲で、数や位置や大きさや数値などの変更や省略や追加をする事ができる。第一から三の態様は、互いの特徴や、好ましい例を、問題の無い限り、互いに組み合わせて使用することができる。
【００２５】
［静電チャック装置］
図１は、本発明の好ましい例である、本実施形態の静電チャック装置を示す断面図である。静電チャック装置１は、一主面（上面）側を載置面とした平面視円板状の静電チャック部２と、この静電チャック部２の下方に設けられて、静電チャック部２を所望の温度に調整する、厚みのある、平面視円板状の温度調節用ベース部３と、を備えている。また、静電チャック部２と温度調節用ベース部３とは、静電チャック部２と温度調節用ベース部３の間に設けられた接着剤層８を介して接着されている。
以下、順に説明する。
【００２６】
（静電チャック部）
静電チャック部２は、上面を半導体ウエハ等の板状試料Ｗを載置する載置面１１ａとした載置板１１と、この載置板１１と一体化され前記載置板１１の底部側を支持する支持板１２と、これら載置板１１と支持板１２との間に設けられた静電吸着用電極１３、および静電吸着用電極１３の周囲を絶縁する絶縁材層１４と、を有する。載置板１１および支持板１２は、本発明における「基体」に該当する。
【００２７】
載置板１１および支持板１２は、重ね合わせた面の形状を同じくする円板状の部材である。載置板１１および支持板１２は、機械的な強度を有し、かつ腐食性ガスおよびそのプラズマに対する耐久性を有する、セラミックス焼結体からなる。載置板１１および支持板１２について、詳しくは後述する。
【００２８】
載置板１１の載置面１１ａには、直径が板状試料の厚みより小さい突起部１１ｂが複数所定の間隔で形成され、これらの突起部１１ｂが板状試料Ｗを支える。
【００２９】
載置板１１、支持板１２、静電吸着用電極１３および絶縁材層１４を含めた全体の厚み、即ち、静電チャック部２の厚みは、一例を挙げれば、０．７ｍｍ以上かつ５．０ｍｍ以下である。
【００３０】
例えば、静電チャック部２の厚みが０．７ｍｍ以上であると、静電チャック部２の機械的強度を十分に確保することができる。静電チャック部２の厚みが５．０ｍｍ以下であると、静電チャック部２の熱容量が大きくなりすぎず、載置される板状試料Ｗの熱応答性が劣化することがない。従って静電チャック部の横方向の熱伝達の増加がなく、板状試料Ｗの面内温度を所望の温度パターンに維持することができる。なお、ここで説明した各部の厚さは一例であって、前記範囲に限るものではない。
【００３１】
静電吸着用電極１３は、電荷を発生させて静電吸着力で板状試料Ｗを固定するための静電チャック用電極として用いられる。その用途によって、その形状や、大きさが適宜調整される。
【００３２】
静電吸着用電極１３は任意に選択される材料から構成できる。例えば、酸化アルミニウム−炭化タンタル（Ａｌ２Ｏ３−Ｔａ４Ｃ５）導電性複合焼結体、酸化アルミニウム−タングステン（Ａｌ２Ｏ３−Ｗ）導電性複合焼結体、酸化アルミニウム−炭化ケイ素（Ａｌ２Ｏ３−ＳｉＣ）導電性複合焼結体、窒化アルミニウム−タングステン（ＡｌＮ−Ｗ）導電性複合焼結体、窒化アルミニウム−タンタル（ＡｌＮ−Ｔａ）導電性複合焼結体、酸化イットリウム−モリブデン（Ｙ２Ｏ３−Ｍｏ）導電性複合焼結体等の導電性セラミックス、あるいは、タングステン（Ｗ）、タンタル（Ｔａ）、モリブデン（Ｍｏ）等の高融点金属により形成されることが好ましい。
【００３３】
静電吸着用電極１３の厚みは、特に限定されず任意に選択できる。例えば、０．１μｍ以上かつ１００μｍ以下の厚みを選択することができ、１μｍ以上かつ５０μｍ以下の厚みが好ましく、５μｍ以上かつ２０μｍ以下の厚みがより好ましい。
【００３４】
静電吸着用電極１３の厚みが０．１μｍ以上であると、充分な導電性を確保することができる。静電吸着用電極１３の厚みが１００μｍ以下であると、静電吸着用電極１３と載置板１１および支持板１２との間の熱膨張率差に起因し、静電吸着用電極１３と載置板１１および支持板１２との接合界面にクラックが入ることを防止できる。
【００３５】
このような厚みの静電吸着用電極１３は、スパッタ法や蒸着法等の成膜法、あるいはスクリーン印刷法等の塗工法により容易に形成することができる。
【００３６】
絶縁材層１４は、静電吸着用電極１３を囲繞して腐食性ガスおよびそのプラズマから静電吸着用電極１３を保護する。また絶縁材層１４は、載置板１１と支持板１２との境界部を、すなわち静電吸着用電極１３以外の外周部領域を、接合一体化する。絶縁材層１４は、載置板１１および支持板１２を構成する材料と同一組成または主成分が同一の絶縁材料により構成されている。
【００３７】
（温度調整用ベース部）
温度調節用ベース部３は、静電チャック部２を所望の温度に調整するためのもので、厚みのある円板状の部材である。この温度調節用ベース部３としては、例えば、その内部に冷媒を循環させる流路３Ａが形成された液冷ベース等が好適である。
【００３８】
この温度調節用ベース部３を構成する材料としては、熱伝導性、導電性、及び加工性に優れた金属、またはこれらの金属を含む複合材であれば特に制限はなく選択できる。例えば、アルミニウム（Ａｌ）、アルミニウム合金、銅（Ｃｕ）、銅合金、ステンレス鋼（ＳＵＳ） 等が好適に用いられる。この温度調節用ベース部３の少なくともプラズマに曝される面は、アルマイト処理が施されているか、あるいはアルミナ等の絶縁膜が成膜されていることが好ましい。
【００３９】
温度調節用ベース部３の上面側には、接着層６を介して絶縁板７が接着されている。接着層６は、任意に選択される材料、例えば、ポリイミド樹脂、シリコン樹脂、エポキシ樹脂等の耐熱性、および、絶縁性を有するシート状またはフィルム状の接着性樹脂からなる。接着層の厚さは任意に選択でき、例えば、厚み５〜１００μｍ程度に形成される。絶縁板７は、任意に選択される材料、例えば、ポリイミド樹脂、エポキシ樹脂、アクリル樹脂などの耐熱性を有する樹脂の、薄板、シートあるいはフィルムからなる。
【００４０】
なお、絶縁板７は、樹脂シートに代えて、絶縁性のセラミック板でもよく、またアルミナ等の絶縁性を有する溶射膜でもよい。
【００４１】
（フォーカスリング）
フォーカスリング１０は、温度調節用ベース部３の周縁部に載置される、平面視円環状の部材である。フォーカスリング１０は、任意に選択される材料から形成され、例えば、載置面に載置されるウエハと同等の電気伝導性を有する材料を形成材料とすることが好ましい。このようなフォーカスリング１０を配置することにより、ウエハの周縁部においては、プラズマに対する電気的な環境をウエハと略一致させることができ、ウエハの中央部と周縁部とでプラズマ処理の差や偏りを生じにくくすることができる。
【００４２】
（その他の部材）
静電吸着用電極１３には、静電吸着用電極１３に直流電圧を印加するための給電用端子１５が接続されている。給電用端子１５は、温度調節用ベース部３、接着剤層８、及び支持板１２を厚み方向に貫通する貫通孔１６の内部に挿入されている。給電用端子１５の外周側には、絶縁性を有する碍子１５ａが設けられ、この碍子１５ａにより、金属製の温度調節用ベース部３に対し給電用端子１５が絶縁されている。
【００４３】
図１では、給電用端子１５を一体の部材として示している。しかしながら、複数の部材が電気的に接続して給電用端子１５を構成していてもよい。給電用端子１５は、熱膨張係数が互いに異なる温度調節用ベース部３および支持板１２に挿入されている。このため、例えば、温度調節用ベース部３および支持板１２に挿入されている部分について、それぞれ異なる材料で構成することが好ましい。
【００４４】
給電用端子１５のうち、静電吸着用電極１３に接続され、支持板１２に挿入されている部分（取出電極）の材料としては、耐熱性に優れた導電性材料であれば特に制限されるものではない。例えば、熱膨張係数が静電吸着用電極１３および支持板１２の熱膨張係数に近似したものが好ましい。例えば、Ａｌ２Ｏ３−ＴａＣなどの導電性セラミック材料からなる。
【００４５】
給電用端子１５のうち、温度調節用ベース部３に挿入されている部分は、例えば、タングステン（Ｗ）、タンタル（Ｔａ）、モリブデン（Ｍｏ）、ニオブ（Ｎｂ）、及びコバール合金等の金属材料からなることが好ましい。
【００４６】
これら２つの部材は、柔軟性と耐電性を有するシリコン系の導電性接着剤で接続するとよい。
【００４７】
静電チャック部２の下面側には、ヒータエレメント５が設けられている。ヒータエレメント５の構造や材料は、任意に選択できる。例を挙げれば、厚みが０．２ｍｍ以下、好ましくは０．１ｍｍ程度の一定の厚みを有する非磁性金属薄板を、例えばチタン（Ｔｉ）薄板、タングステン（Ｗ）薄板、及びモリブデン（Ｍｏ）薄板等を、フォトリソグラフィー法やレーザー加工により、所望のヒータ形状、例えば帯状の導電薄板を蛇行させた形状などであって、全体輪郭が円環状の形状など、に加工することで得られる。
【００４８】
このようなヒータエレメント５は、静電チャック部２に非磁性金属薄板を接着した後に、静電チャック部２の表面で加工成型することで設けてもよい。静電チャック部２とは異なる位置でヒータエレメント５を別途加工成形したものを、静電チャック部２の表面に転写印刷することで設けてもよい。
【００４９】
ヒータエレメント５は、厚みの均一な耐熱性および絶縁性を有する、シート状またはフィルム状のシリコン樹脂またはアクリル樹脂などからなる接着層４により、支持板１２の底面に接着及び固定されている。
【００５０】
ヒータエレメント５には、ヒータエレメント５に給電するための給電用端子１７が接続されている。給電用端子１７を構成する材料は先の給電用端子１５を構成する材料と同等の材料を好ましく用いることができる。給電用端子１７は、それぞれ温度調節用ベース部３に形成された貫通孔３ｂを貫通するように設けられている。
【００５１】
ヒータエレメント５の下面側には温度センサー２０が設けられている。本例の静電チャック装置１には、温度調節用ベース部３と絶縁板７を厚さ方向に貫通するように設置孔２１が形成され、これらの設置孔２１の最上部に温度センサー２０が設置されている。なお、温度センサー２０はできるだけヒータエレメント５に近い位置に設置することが望ましい。このため、図に示す構造から更に接着剤層８側に突き出るように設置孔２１を延在して形成し、温度センサー２０とヒータエレメント５とを近づけることとしてもよい。
【００５２】
温度センサー２０は任意に選択でき、一例を挙げれば、石英ガラス等からなる直方体形状の透光体の上面側に蛍光体層が形成された、蛍光発光型の温度センサーである。この温度センサー２０が、透光性および耐熱性を有するシリコン樹脂系接着剤等により、ヒータエレメント５の下面に接着されている。
【００５３】
蛍光体層は、ヒータエレメント５からの入熱に応じて蛍光を発生する材料からなる。蛍光体層の形成材料としては、発熱に応じて蛍光を発生する材料であれば任意に選択でき、多種多様の蛍光材料から選択できる。蛍光体層の形成材料は、一例として、発光に適したエネルギー順位を有する希土類元素が添加された蛍光材料、ＡｌＧａＡｓ等の半導体材料、酸化マグネシウム等の金属酸化物、及び、ルビーやサファイア等の鉱物を挙げることができる。これらの材料の中から適宜選択して用いることができる。
【００５４】
ヒータエレメント５に対応する温度センサー２０は、それぞれ給電用端子などと干渉しない位置であって、かつヒータエレメント５の下面周方向である、任意の位置にそれぞれ設けられている。
【００５５】
これらの温度センサー２０の蛍光から、ヒータエレメント５の温度を測定する温度計測部２２は、任意に選択できる。例を挙げれば、温度調節用ベース部３の設置孔２１の外側（下側）に、前記蛍光体層に対して励起光を照射する励起部２３と、蛍光体層から発せられた蛍光を検出する蛍光検出器２４と、励起部２３および蛍光検出器２４を制御するとともに前記蛍光に基づき主ヒータの温度を算出する制御部２５とから、構成されることができる。
【００５６】
静電チャック装置１は、温度調節用ベース部３から載置板１１までをそれらの厚さ方向に貫通するように設けられたピン挿通孔２８を有している。このピン挿通孔２８には、板状試料離脱用のリフトピンが挿通される。ピン挿通孔２８の内周部には筒状の碍子２９が設けられている。
【００５７】
静電チャック装置１は、温度調節用ベース部３から載置板１１までをそれらの厚さ方向に貫通するように設けられた不図示のガス穴を有している。ガス穴は、例えばピン挿通孔２８と同様の構成を採用することができる。ガス穴には、板状試料Ｗを冷却するための冷却ガスが供給される。冷却ガスは、ガス穴を介して載置板１１の上面において複数の突起部１１ｂの間に形成される溝１９に供給され、板状試料Ｗを冷却する。
静電チャック装置１は、以上のような構成となっている。
【００５８】
（基体）
次に、本発明の第一〜三の態様の基体（載置板１１および支持板１２）の好ましい例や特徴について、更に詳述する。
載置板１１および支持板１２は、炭化ケイ素粒子および酸化アルミニウム粒子を含むセラミックス粒子の焼結体を形成材料として形成されている。
本発明において、炭化ケイ素粒子および酸化アルミニウム粒子の割合は任意に選択可能であるが、質量比で９９：１〜８０：２０が好ましく、９７：３〜８５：１５がより好ましく、９２：８〜８７：１３がより好ましい。酸化アルミニウム粒子の平均粒子径は任意に選択可能であるが０．２μｍ以下が好ましい。炭化ケイ素粒子の平均粒子径は任意に選択可能であるが、０．６μｍ以下が好ましい。
【００５９】
ＳｉＣ（炭化ケイ素）には、結晶構造が多数あることが知られている。立方晶系で３Ｃ型（閃亜鉛鉱型）の結晶構造を有するもの、４Ｈ型、６Ｈ型等の六方晶系でウルツ鉱型の結晶構造を有するもの、及び、菱面体晶系で１５Ｒ型の結晶構造を有するもの、などが挙げられる。このうち、３Ｃ型の結晶構造を有するものを「β−ＳｉＣ」と称する。また、それ以外の結晶構造を有するもの全てを「α−ＳｉＣ」と称する。
【００６０】
載置板１１および支持板１２は、焼結体に含まれるＳｉＣが、β−ＳｉＣであることが好ましい。また、焼結体においては、β−ＳｉＣの結晶粒が、マトリックス材料である酸化アルミニウムの結晶粒に取り囲まれる状態で、分散して存在していることが好ましい。焼結体において、β−ＳｉＣの体積比率は、全体の４体積％以上１５体積％以下が好ましく、６体積％以上１０体積％以下がより好ましい。
なお焼結体に含まれるＳｉＣ以外の物質としては、任意に選択でき、Ｙ２Ｏ３などが挙げられる。
【００６１】
β−ＳｉＣの体積比率が４体積％以上であると、ＳｉＣ粒子による電子導電性の十分な発現効果が得られる。また、β−ＳｉＣの体積比率が１５体積％以下であると、ＳｉＣ粒子同士の接触が生じてＳｉＣ粒子を介した抵抗値低下を生じるおそれがない。
【００６２】
焼結体においては、アルミニウム及びケイ素以外の金属不純物含有量が１００ｐｐｍ以下である。金属不純物含有量は、５０ｐｐｍ以下であることが好ましく、２５ｐｐｍ以下であることがより好ましい。
【００６３】
本発明において、体積固有抵抗値や絶縁破壊強度は、酸化アルミニウム中の金属不純物含有量を制御することで調整可能である。酸化アルミニウム中の不純物量が高い場合、酸化アルミニウムは、共有結合性が低下し、格子欠陥が増加する。これにより、酸化アルミニウムの高温での体積固有抵抗値や絶縁破壊強度が減少する。
【００６４】
そのため、酸化アルミニウム中のアルミニウムおよびシリコン以外の金属不純物含有量を１００ｐｐｍ以下に抑制することで、酸化アルミニウムの高温での体積固有抵抗値を増加させることができる。結果として、焼結体の高温での体積固有抵抗値や絶縁破壊強度を増加させる方向に調整することができる。
【００６５】
第一と第二の態様の基体において、好ましい特性について更に以下に説明する。
第一の態様において、焼結体は、体積固有抵抗値が、２４℃から３００℃までの全範囲において０．５×１０１５Ωｃｍ以上である。
【００６６】
また、焼結体は、体積固有抵抗値の温度依存性を測定した場合に、焼結体の体積固有抵抗値の測定温度に対する、焼結体の体積固有抵抗値の関係を示すグラフが、２４℃から３００℃までの範囲において極大値を有している。
【００６７】
載置板１１および支持板１２のこのような性質は、（ｉ）酸化アルミニウム粒子の高純度化、及び／又は（ii）炭化ケイ素粒子の結晶欠陥の除去、により実現することができる。
【００６８】
すなわち、「（ｉ）酸化アルミニウム粒子の高純度化」を行うと、酸化アルミニウム粒子のイオン導電性が低減する。酸化アルミニウム粒子は、イオン導電性が低減すると、温度上昇により体積固有抵抗値が低下する傾向を示す。酸化アルミニウム粒子の高純度化は、必要に応じて選択される方法により行う事ができる。
【００６９】
一方、「（ii）炭化ケイ素粒子の結晶欠陥の除去」を行うと、炭化ケイ素粒子の電子伝導性が向上する。炭化ケイ素粒子は、電子伝導性が向上すると、温度上昇により体積固有抵抗値が増加する傾向を示す。炭化ケイ素粒子の結晶欠陥の除去は、必要に応じて選択される方法により行う事ができる。
【００７０】
載置板１１および支持板１２においては、焼結体を構成する炭化ケイ素粒子および酸化アルミニウム粒子のこれらの傾向に応じて、体積固有抵抗値を制御することができる。
【００７１】
図２は、本発明の載置板１１および支持板１２を構成する焼結体について、測定温度に対する体積固有抵抗値の関係を模式的に示す、片対数グラフである。図２においては、横軸が測定温度の逆数（単位：Ｋ−１）、縦軸が体積固有抵抗値（単位：Ω・ｃｍ）を示している。また、図２には、載置板１１および支持板１２を構成する、本発明で使用される焼結体（Ａｌ２Ｏ３−ＳｉＣ）と、比較のための酸化アルミニウム焼結体（Ａｌ２Ｏ３）との結果を示している。図２に示される測定温度は、２４〜３００℃（３．３６７〜１．７４５（１０００／Ｔ（Ｋ−１）））である。
なお図２で比較のための酸化アルミニウム焼結体（Ａｌ２Ｏ３）の不純物は７９５ｐｐｍである。
【００７２】
図に示すように、図中“丸”で示される本発明で使用される焼結体は、上記グラフにおいて、温度上昇とともに体積固有抵抗値が上昇する領域（領域１）と、温度上昇とともに体積固有抵抗値が低下する領域（領域２）を有する。この結果は、温度上昇により体積固有抵抗値がただ上昇する“四角”で示される酸化アルミニウム焼結体と異なる。
【００７３】
まず、領域１においては、酸化アルミニウム粒子の性質よりも炭化ケイ素粒子の性質のほうが色濃く表れ、温度上昇により体積固有抵抗値が増加する傾向を示している。一方、領域２においては、炭化ケイ素粒子の性質よりも酸化アルミニウム粒子の性質のほうが色濃く表れ、温度上昇により体積固有抵抗値が低下する傾向を示している。なお炭化ケイ素焼結体の測定を行った場合、温度上昇するに従い体積固有抵抗値が低下する。
【００７４】
このように、焼結体の温度に応じて色濃く表れる、２種類の粒子の性質の違いにより、本発明の載置板１１および支持板１２を構成する焼結体は、測定温度と体積固有抵抗値との関係を示すグラフが、２４℃から３００℃までの範囲において極大値を示す。
【００７５】
なお、「２４℃から３００℃までの範囲」は、静電チャック装置の使用環境の温度条件を考慮して定めたものである。すなわち、静電チャック装置は、室温（２４℃）から、プラズマ処理工程における温度条件として想定される温度を上回る温度（３００℃）までの範囲において、焼結体の測定温度と体積固有抵抗値との関係を示すグラフが上に凸となり極大値を示す。
【００７６】
上述したような、焼結体の測定温度と体積固有抵抗値との関係を示すグラフが極大値を示すという挙動について、発明者は、焼結体の金属不純物含有量が１００ｐｐｍ以下と高純度化されたものであるために明らかになってきたと考えている。
すなわち、焼結体においては、例えば、酸化アルミニウム粒子の金属不純物含有量を低減して高純度にすることにより、酸化アルミニウム粒子の電気伝導性（イオン伝導性）が低減し、炭化ケイ素粒子の電気伝導性（電子伝導性）の影響が強くなる。その結果、測定温度に対する酸化アルミニウム粒子の電気伝導性（イオン伝導性）の挙動と、炭化ケイ素粒子の電気伝導性（電子伝導性）の挙動とのバランスにより、焼結体の測定温度と体積固有抵抗値との関係を示すグラフが上に凸となり極大値を示すと考えられる。
なお焼結体の金属不純物含有量が多い場合、図２で示すような明確な極大値は現れない。
【００７７】
第二の態様の基体において、好ましい特性について更に以下に説明する。
第二の態様において、焼結体の１８０℃の絶縁破壊強度は、焼結体の２４℃の絶縁破壊強度の０．８５倍以上である。
【００７８】
ここで、本明細書において「絶縁破壊強度」とは、ＪＩＳ  Ｃ２１１０−２で規定する短時間試験において、焼結体の試験片を直径２５ｍｍの電極で挟持し、電圧上昇速度２０００Ｖ／秒にて測定したとき、試験片に流れる電流値（漏れ電流値）が５ｍＡの時の電圧値を、試験片の厚みで除した値のことを指す。
【００７９】
このような絶縁破壊強度は、市販の絶縁破壊試験装置（例えば、ＨＡＴ−３００−１００ＲＨＯ、ヤマヨ試験機社製）を用いて測定することができる。
【００８０】
載置板１１および支持板１２のこのような性質は、酸化アルミニウム粒子の高純度化により実現することができる。
【００８１】
「酸化アルミニウム粒子の高純度化」を行うと、酸化アルミニウム粒子のイオン導電性が低減する。酸化アルミニウム粒子は、イオン導電性が低減すると、温度上昇により体積固有抵抗値が低下しにくくなる。
【００８２】
したがって、載置板１１および支持板１２においては、焼結体を構成する酸化アルミニウム粒子を高純度化することで、高温時（１８０℃）の絶縁性を担保しやすく、絶縁破壊強度を所望の値とすることができる。
【００８３】
［静電チャック装置の製造方法］
本発明の静電チャック装置の製造方法は、酸化アルミニウム粒子と炭化ケイ素粒子とを、それぞれ高速で噴射してお互いに衝突させながら混合しスラリーを得る工程と、混合する工程で得られたスラリーから分散媒を除去した後、成形する工程と、得られる成形体を、非酸化性雰囲気下、２５ＭＰａ以上の圧力で押し固めながら１６００℃以上に加熱して加圧焼結する工程と、得られるセラミックス焼結体を研削して基体（載置板１１および支持板１２）を形成する工程と、を有する。
【００８４】
好ましい例について以下に説明する。
本発明の静電チャック装置の製造方法では、用いる酸化アルミニウム粒子は、不純物が少ない、すなわり、酸化アルミニウムの含有量が９９．９９％以上であることが好ましい。このような高純度の酸化アルミニウム粒子は、ミョウバン法を用いることにより調整可能である。ミョウバン法とは、例えば、アンモニウム塩と炭酸水素アンモニウムからアンモニウムドーソナイトを合成し、焼成することで酸化アルミニウム粒子を得る方法である。ミョウバン法を用いて調整した酸化アルミニウム粒子は、例えばバイヤー法を用いて調整した酸化アルミニウム粒子と比べると、金属不純物であるナトリウム原子の含有量を大幅に低減することが可能である。また、所望の純度の酸化アルミニウム粒子が得られるのであれば、種々の方法を採用可能である。
酸化アルミニウム粒子と炭化ケイ素粒子の粒子や比率は任意に選択でき、上述した粒径を好ましく使用することができる。炭化ケイ素粒子は、炭化ケイ素の含有量が９９．９％以上であることが好ましい。
【００８５】
混合する工程においては、２流粒子衝突型の粉砕混合装置を用い、必要に応じて分散剤を含んでよい純水などの分散媒に分散させた、酸化アルミニウム粒子と炭化ケイ素粒子とを、加圧することで高速で噴射して、それぞれお互いに衝突させながら混合する。これにより、酸化アルミニウム粒子と炭化ケイ素粒子とが粉砕され、これらの粉砕粒子を含む分散液（スラリー）が得られる。
【００８６】
酸化アルミニウム粒子と炭化ケイ素粒子とを衝突させる際、大きい粒子は、衝突時の運動エネルギーが大きく、粉砕されやすい。一方、小さい粒子は、衝突時の運動エネルギーが小さく、粉砕されにくい。そのため、上記粉砕混合装置を用いて得られる酸化アルミニウム粒子と炭化ケイ素粒子は、粗大粒子や過粉砕の粒子の少ない、粒度分布幅の狭い粒子となる。したがって、２流粒子衝突型の粉砕混合装置を用いて粉砕混合した混合粒子を用いると、焼結工程において、粗大粒子を核とする異常粒成長を抑制することができる。
【００８７】
また、このような粉砕混合装置を用いて粉砕混合する場合、例えば、ボールミルやビーズミル等のメディアを用いて粉砕混合する方法と比べると、各メディアの破損に起因した不純物の混入を抑制することが可能である。
【００８８】
次に分散媒を除去する。成形する工程においては、まず、粉砕混合装置で得られた分散液をスプレードライすることにより、酸化アルミニウム粒子と炭化ケイ素粒子との混合粒子からなる顆粒を得る。
【００８９】
次いで、目的とする焼結体の形状に応じて、得られた顆粒を成形、例えば一軸成形（一軸プレス成形）する。
【００９０】
次いで、得られた成形体を、不活性ガス雰囲気下、常圧で（プレスすることなく）加熱、例えば５００℃に加熱する。加熱によって、成形体に含まれる水分や分散媒等の夾雑物を除去する（成形体の加熱工程Ａ）。不活性ガスとしては任意に選択でき、例えば、窒素またはアルゴンを好ましく用いることができる。この操作においては、成形体を変性することなく成形体から夾雑物を除去できるならば、加熱温度は５００℃に限られない。例を挙げれば４００〜６００℃を使用でき、４５０〜５５０℃を好ましく使用でき、５００〜５２５℃をより好ましく使用できる。
【００９１】
さらに、本発明の製造方法は、夾雑物（不純物）を除去した成形体を、酸化処理が可能な条件下で、例えば大気中で、酸化処理が可能な温度で、例えば４００℃の温度で加熱して、成形体を構成する混合粒子を、酸化処理する酸化工程を有することが好ましい（成形体の加熱工程Ｂ）。プレスを行わないことが好ましい。このような操作によれば、酸化処理において混合粒子に含まれる炭化ケイ素粒子の表面には酸化膜が形成される。酸化膜には、混合粒子に含まれる金属不純物が溶け出しやすいため、混合粒子に含まれる金属不純物が粒子表面に偏って存在することになる。すると、後述する加圧焼結する工程において、金属不純物を除去しやすく、好ましい。酸化処理の温度は例えば、３００〜６００℃を使用でき、３２０〜５５０℃を好ましく使用でき、３５０〜５２５℃をより好ましく使用できる。
【００９２】
次に加圧焼成工程を行う。
加圧焼成する工程においては、まず、好ましくは成形体をモールド等にセットする。その後、上述の成形体を、真空雰囲気（第１の非酸化性雰囲気）において、１６００℃よりも低い温度、且つ好ましくは常圧で（プレスすることなく）（特願２０１６−０６７６５７の実施例である実施例２では予備加熱で加圧しているので、こちらの段落の説明には“好ましく”と記載させて頂きました。）、加熱（予備加熱）する（成形体の加熱工程Ｃ）。このような操作によれば、予備加熱時の温度を適宜設定することにより、混合粒子に含まれるアルカリ金属等の金属不純物が蒸発し、金属不純物を容易に除去できる。そのため、このような操作によれば、混合粒子の純度を向上しやすくなり、基体の体積抵抗値を制御しやすくなる。
予備加熱時間も任意に選択できる。なお必要に応じて、予備加熱において、加圧焼成に使用される圧力より小さな圧力で、プレスを行っても良い。
【００９３】
また、上述したように夾雑物を除去した成形体に対し酸化処理を施していると、成形する工程において、真空雰囲気下で予備加熱することにより、粒子表面に形成された酸化膜が揮発する。同時に、酸化膜に含まれる金属不純物が蒸発する。そのため、成形体から金属不純物を容易に除去できる。したがって、このような操作によれば、混合粒子の純度を向上しやすくなり、基体の体積抵抗値を制御しやすくなる。
【００９４】
なお、本発明において「真空」とは、「大気圧より低い圧力の基体で満たされた空間内の状態」のことであり、ＪＩＳ規格において工業的に利用できる圧力として定義された状態のことを指す。本発明においては、真空雰囲気は、低真空（１００Ｐａ以上）であってもよいが、中真空（０．１Ｐａ〜１００Ｐａ）であると好ましく、高真空（１０−５Ｐａ〜０．１Ｐａ）であるとより好ましい。
【００９５】
本例の静電チャック装置の製造方法においては、例えば、真空雰囲気下、１２００℃で４時間以上予備加熱した後、大気圧までアルゴンで気圧を戻す。
【００９６】
次いで、前記予備加熱を施した成形体を更に加圧焼成により処理をする（加熱工程Ｄ）。加圧焼成の条件は任意に選択される。例えば、前記成形体を、アルゴン雰囲気（第２の非酸化性雰囲気）において、５ＭＰａ以上の圧力で押し固めながら、１６００℃以上に加熱して、加圧焼結する。このような操作によれば、成形体に含まれる酸化アルミニウム粒子や炭化ケイ素粒子の焼結が進行し、気孔の少ない緻密な焼結体が得られる。
【００９７】
本実施形態の静電チャック装置の製造方法においては、非酸化性雰囲気下、例えば、アルゴン雰囲気下、１６００℃以上１８５０℃以下で、焼結圧力２５ＭＰａ以上５０ＭＰａ以下の範囲で焼結する。ただし、この条件のみに限定されない。
【００９８】
このような方法で製造して得られた焼結体は、金属不純物含有量が低減し高純度なものとなる。金属不純物含有量が目標値に達しない場合には、予備加熱の時間を長くする、または予備加熱の温度を高くするとよい。
【００９９】
次いで、基体を形成する工程では、得られた焼結体を研削し、所望の形の基体を形成する。
【０１００】
以上のような構成の静電チャック装置によれば、高温加熱時においてもウエハの取り外しが容易な静電チャック装置を提供することができる。
【０１０１】
また、以上のような静電チャック装置の製造方法によれば、高温加熱時においてもウエハの取り外しが容易な静電チャック装置を容易に製造することができる。
【０１０２】
以上、添付図面を参照しながら本発明に係る好適な実施の形態例について説明したが、本発明は係る例に限定されないことは言うまでもない。上述した例において示した各構成部材の諸形状や組み合わせ等は一例であって、本発明の主旨から逸脱しない範囲において設計要求等に基づき種々変更可能である。
【０１０３】
［実施例］
以下に本発明を実施例により説明するが、本発明はこれらの実施例に限定されるものではない。
【０１０４】
（実施例１）
出発原料として、平均粒子径が０．０３μｍであり熱プラズマＣＶＤで合成されたβ−ＳｉＣ型の炭化ケイ素（β−ＳｉＣ）粒子と、平均粒子径が０．１μｍであり金属不純物含有量が９５ｐｐｍの酸化アルミニウム（Ａｌ２Ｏ３）粒子とを用いた。
【０１０５】
β−ＳｉＣ粒子とＡｌ２Ｏ３粒子との全体量に対し、β−ＳｉＣ粒子が８質量％となるように、Ａｌ２Ｏ３粒子が９２質量％となるように、秤量した。β−ＳｉＣ粒子８００ｇ及びＡｌ２Ｏ３粒子９２００ｇを、分散剤が入った７２５０ｃｃの蒸留水に投入した。β−ＳｉＣ粒子とＡｌ２Ｏ３粒子とを投入した分散液について、超音波分散装置にて分散処理の後、２流粒子衝突型の粉砕混合装置を用いて粉砕混合した。
【０１０６】
得られた混合溶液（スラリー）をスプレードライ装置にて噴霧乾燥させ、β−ＳｉＣとＡｌ２Ｏ３との混合粒子とした。
【０１０７】
混合粒子をプレス圧８ＭＰａで一軸プレス成形し、直径３２０ｍｍ×１５ｍｍ厚の成形体とした。
【０１０８】
次いで、成形体を窒素雰囲気下、プレス圧を加えることなく５００℃まで昇温させ、水分および分散剤（夾雑物）を除去した。その後、夾雑物を除去した成形体を大気中４００℃に加熱し、成形体に含まれるβ−ＳｉＣ粒子の表面を酸化した。
【０１０９】
得られた成形体を黒鉛製のモールドにセットし、加圧焼結を行った。まず、成形体を、真空雰囲気下、プレス圧を加えることなく１２００℃まで昇温させた（予備加熱）。その後、アルゴン雰囲気下、プレス圧４０ＭＰａ、１８００℃で焼結を行い、実施例１の焼結体を得た。
【０１１０】
実施例１の焼結体の金属不純物含有量は、８０ｐｐｍであった。なお、本実施例において金属不純物含有量は、ＩＣＰ−ＭＳ法にて測定した値を採用した。
【０１１１】
実施例１においては、以下のように直流三端子法により円盤状の焼結体の体積固有抵抗値を測定した。
【０１１２】
（使用機器）
スクリーン印刷機：ＭＯＤＥＬ  ＭＥＣ−２４００型、ミタニマイクロニクス株式会社製
抵抗率測定装置：西山製作所製
絶縁計：デジタル絶縁計（型式ＤＳＭ−８１０３、日置電機株式会社）
【０１１３】
（測定条件）
温度：室温（２４℃）、５０℃、１００℃、１５０℃、２００℃、２５０℃、３００℃
雰囲気：窒素（純度９９．９９９９５％、流量２００ｍｌ／分）
印加電圧：０．５ｋＶ、１ｋＶ
【０１１４】
（測定方法）
スクリーン印刷機を用いて、銀ペースト（ＮＰ−４６３５、株式会社ノリタケカンパニーリミテッド製）を焼結体の上面及び下面に印刷し、大気中１００℃で１２時間乾燥させた後、大気中４５０℃で１時間焼き付け、主電極、ガード電極、対極を形成した。図３は、本実施例で体積固有抵抗値を測定する際の焼結体の様子を示す模式図である。図において、符号１００は焼結体、符号１１０は主電極、符号１２０はガード電極、符号１３０は対極を示す。
【０１１５】
このとき、主電極直径は１．４７ｃｍであり、ガード電極の内径は１．６０ｃｍであった。
【０１１６】
上述のように電極を形成した焼結体に対し、各測定温度において直流電圧を印加し、１分間充電後の電流を測定して、焼結体の体積抵抗を求めた。その後、焼結体の厚み、および電極面積を用いて下記式（１）より体積固有抵抗率（ρｖ）を算出した。
ρｖ＝Ｓ／ｔ×Ｒｖ＝Ｓ／ｔ×Ｖ／Ｉ    …（１）
（Ｓ：電極の有効面積（ｃｍ２）、ｔ：焼結体の厚み（ｃｍ）、Ｒｖ：体積抵抗、Ｖ：直流電圧（Ｖ）、Ｉ：電流（Ａ））
【０１１７】
（実施例２）
出発原料として、平均粒子径が０．０３μｍであり熱プラズマＣＶＤで合成されたβ−ＳｉＣ型の炭化ケイ素（β−ＳｉＣ）粒子と、平均粒子径が０．１μｍである酸化アルミニウム（Ａｌ２Ｏ３）粒子とを用いた。β−ＳｉＣ粒子の金属不純物量は、５０ｐｐｍであった。また、Ａｌ２Ｏ３粒子の金属不純物量は、１５０ｐｐｍであった。
【０１１８】
β−ＳｉＣ粒子とＡｌ２Ｏ３粒子との全体量に対し、β−ＳｉＣ粒子が８体積％となるように、Ａｌ２Ｏ３粒子が９２質量％となるように、秤量した。β−ＳｉＣ粒子８００ｇ及びＡｌ２Ｏ３粒子９２００ｇを、分散剤が入った、７２５０ｃｃの蒸留水に投入した。β−ＳｉＣ粒子とＡｌ２Ｏ３粒子とを投入した分散液について、超音波分散装置にて分散処理の後、２流粒子衝突型の粉砕混合装置を用いて粉砕混合した。
【０１１９】
得られた混合溶液をスプレードライ装置にて噴霧乾燥させ、β−ＳｉＣとＡｌ２Ｏ３との混合粒子とした。
【０１２０】
混合粒子をプレス圧８ＭＰａで一軸プレス成形し、直径３２０ｍｍ×１５ｍｍ厚の成形体とした。
【０１２１】
次いで、成形体を窒素雰囲気下、プレス圧を加えることなく５００℃まで昇温させ、水分および分散剤（夾雑物）を除去した。その後、夾雑物を除去した成形体を大気中４００℃に加熱し、成形体に含まれるβ−ＳｉＣ粒子の表面を酸化した。
【０１２２】
得られた成形体を黒鉛製のモールドにセットし、加圧焼結を行った。焼結条件は、１１００℃までは、真空雰囲気下、プレス圧５ＭＰａとした。その後、アルゴン雰囲気下、プレス圧４０ＭＰａ、１８００℃で焼結を行い、実施例２の焼結体を得た。
【０１２３】
実施例２の焼結体の金属不純物含有量は、５０ｐｐｍであった。なお、本実施例において金属不純物含有量は、ＩＣＰ−ＭＳ法にて測定した値を採用した。
【０１２４】
次いで、焼結体の表面を研削して、厚みが１ｍｍである実施例２の試験片を得た。
【０１２５】
（実施例３）
焼結体の表面を研削して、厚みが０．５ｍｍとしたこと以外は、実施例１と同様にして、実施例３の試験片を得た。
【０１２６】
（実施例４）
焼結体の表面を研削して、厚みが０．３ｍｍとしたこと以外は、実施例２と同様にして、実施例４の試験片を得た。
【０１２７】
（比較例１）
Ａｌ２Ｏ３粒子として、金属不純物含有量が８００ｐｐｍ、平均粒子径が０．５μｍのものを用いた。成形体に使用される粒子の総量は実施例１や２と同じとした。また、夾雑物を除去した成形体を、室温から焼結温度に至るまで真空雰囲気に曝すことなく、アルゴン雰囲気下で熱処理（焼結）を行ったこと以外は、実施例１と同様にして、比較例１の焼結体を得た。
【０１２８】
比較例１の焼結体の金属不純物含有量は、７９５ｐｐｍであった。
【０１２９】
（参考例１）
出発原料として、平均粒子径が１．０μｍであり金属不純物含有量が１５００ｐｐｍのＡｌ２Ｏ３粒子と酸化マグネシウム（ＭｇＯ）粒子とを用いた。
ＭｇＯ粒子とＡｌ２Ｏ３粒子との全体量に対し、ＭｇＯ粒子が０．０４質量％となるようにＡｌ２Ｏ３粒子が９９．９６質量％となるように、秤量した。ＭｇＯ粒子４ｇ及びＡｌ２Ｏ３粒子９９９６ｇを、分散剤が入った蒸留水に投入して１６時間混合した。
得られた混合溶液をスプレードライ装置にて噴霧乾燥させ、ＭｇＯとＡｌ２Ｏ３との混合粒子とした。
【０１３０】
得られた混合粒子について、プレス圧９８ＭＰａでＣＩＰ（Cold Isostatic Pressing）を行い、直径３２０ｍｍ×１５ｍｍ厚の成形体とした。
【０１３１】
次いで、成形体を大気雰囲気下、５００℃で５時間保持した後、１６５０℃で４時間焼結を行い、参考例１の焼結体を得た。
【０１３２】
参考例１の焼結体の金属不純物含有量は、１９００ｐｐｍであった。
【０１３３】
次いで、参考例１の焼結体の表面を研削して、厚みが１ｍｍである参考例１の試験片を得た。
【０１３４】
（絶縁破壊強度）
本実施例２〜４においては、得られた試験片の絶縁破壊強度を、絶縁破壊試験装置（ＨＡＴ−３００−１００ＲＨＯ、ヤマヨ試験機社製を使用）にて測定した測定値を用いて求めた。
【０１３５】
具体的には、ＪＩＳ  Ｃ２１１０−２で規定する短時間試験において、焼結体の試験片を直径２５ｍｍの電極で挟持し、電圧上昇速度２０００Ｖ／秒にて測定したとき、試験片に流れる電流値（漏れ電流値）が５ｍＡの時の電圧値を、試験片の厚みで除した値のことを絶縁破壊強度として求めた。
【０１３６】
この絶縁破壊強度を、２３℃、１００℃、１８０℃において測定した。その他の測定条件は、以下の通り。
（測定条件）
サンプル周囲媒質：２３℃…トランス油、１００℃、１８０℃…シリコーン油
試験環境温度：２３℃±２℃
試験環境湿度：５０％ＲＨ±５％ＲＨ
【０１３７】
以下に実施例及び比較例の結果について述べる。
図４は、実施例１の結果を示すグラフ、図５は、比較例１の結果を示すグラフ、図６は参考例１の結果を示すグラフである。図４〜６においては、横軸が測定温度の逆数（単位：Ｋ−１）、縦軸が体積固有抵抗値（単位：Ω・ｃｍ）を示している。
【０１３８】
図４に示すように、実施例１の焼結体は、２４℃から３００℃までの全範囲において０．５×１０１５Ωｃｍ以上であり、図４に示すグラフにおいて、２４℃から３００℃までの範囲において極大値を有することが分かった。
【０１３９】
対して、図５に示すように、比較例１の焼結体は、高温域において体積固有抵抗値が０．５×１０１５Ωｃｍを下回っていることが分かった。
【０１４０】
図６に示すように、参考例１の焼結体は、２４℃から３００℃までの範囲において極大値を有さないことが分かった。
【０１４１】
実施例１に示す焼結体を基体に用いた静電チャック装置によれば、高温加熱時においてもウエハの取り外しが容易となる。
【０１４２】
図７は、実施例２、比較例１、参考例１の結果を示すグラフである。図８は、実施例３の結果を示すグラフである。図９は、実施例４の結果を示すグラフである。図７〜９においては、横軸が測定温度（単位：℃）、縦軸が絶縁破壊強度（単位：ｋＶ／ｍｍ）を示している。
【０１４３】
図７に示すように、実施例２の試験片は、２４℃における絶縁破壊強度が約４５ｋＶ／ｍｍであるのに対し、１８０℃における絶縁破壊強度が約４１ｋＶ／ｍｍであり、１８０℃の絶縁破壊強度が２４℃の絶縁破壊強度の０．８５倍以上の値を示した。
【０１４４】
また、図８，９に示すように、実施例２の焼結体を用い、厚みを変更した実施例３，４の試験片についても、１８０℃の絶縁破壊強度が２４℃の絶縁破壊強度の０．８５倍以上の値を示した。
【０１４５】
対して、図７に示すように、比較例１および参考例１の試験片は、２４℃における絶縁破壊強度が５０ｋＶ／ｍｍを超えているのに対し、１８０℃における絶縁破壊強度が４０ｋＶ／ｍｍを下回り、１８０℃の絶縁破壊強度が２４℃の絶縁破壊強度の０．８倍未満の値を示した。
【０１４６】
実施例２の焼結体を基体に用いた静電チャック装置によれば、高温加熱時においても基体が絶縁破壊しにくく、比較例１や参考例１の焼結体を基体に用いた静電チャック装置と比べ、歩留まりよくウエハを処理可能となる。
【０１４７】
以上の結果より、本発明が非常に有用であることが分かった。
【産業上の利用可能性】
【０１４８】
高温加熱時においてもウエハの取り外しが容易な静電チャック装置を提供する。
また、高温加熱時においてもウエハの取り外しが容易な静電チャック装置を容易に製造することが可能な静電チャック装置の製造方法を提供する。
歩留まり良くプラズマ処理の歩留まりを改善可能な静電チャック装置を提供する。
【符号の説明】
【０１４９】
１…静電チャック装置
２  静電チャック部
３  温度調節用ベース部
３Ａ  流路
３ｂ  貫通孔
４  接着層
５  ヒータエレメント
６  接着層
７  絶縁板
８  接着剤層
１０フォーカスリング
１１…載置板（基体）
１１ａ…載置面
１１ｂ  突起部
１２…支持板（基体）
１３…静電吸着用電極
１４  絶縁材層
１５  給電用端子
１５ａ  碍子
１６  貫通孔
１７  給電用端子
１８  碍子
１９  溝
２０  温度センサー
２１  設置孔
２２  温度計測部
２３  励起部
２４  蛍光検出器
２５  制御部
２８  ピン挿通孔
２９  筒状の碍子
１００  焼結体
１１０  主電極
１２０  ガード電極
１３０  対極
Ｗ…板状試料
【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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【図９】
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【手続補正書】
【提出日】平成30年6月21日(2018.6.21)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
炭化ケイ素粒子および酸化アルミニウム粒子を含むセラミックス粒子の焼結体を形成材料とし、一主面が板状試料を載置する載置面である基体と、
前記基体において前記載置面とは反対側の面または前記基体の内部に設けられた、静電吸着用電極と、を備え、
前記焼結体の体積固有抵抗値は、２４℃から３００℃までの全範囲において０．５×１０１５Ωｃｍ以上であり、
前記焼結体の前記体積固有抵抗値の測定温度に対する前記焼結体の体積固有抵抗値の関係を示すグラフは、２４℃から３００℃までの範囲において極大値を有し、
前記焼結体におけるアルミニウム及びケイ素以外の金属不純物含有量が１００ｐｐｍ以下である静電チャック装置。
【請求項２】
焼結体に含まれるＳｉＣが、β−ＳｉＣであり、かつ、マトリックス材料である酸化アルミニウムの結晶粒に取り囲まれる状態で分散しており、焼結体において、β−ＳｉＣの体積比率は、全体の４体積％以上１５体積％以下である、請求項１に記載の静電チャック装置。
【請求項３】
焼結体において、アルミニウム及びケイ素以外の金属不純物含有量が５０ｐｐｍ以下である、請求項１または２に記載の静電チャック装置。
【請求項４】
前記焼結体の１８０℃の絶縁破壊強度は、前記焼結体の２４℃の絶縁破壊強度の０．８５倍以上である、請求項１から３のいずれか１項に記載の静電チャック装置。
【請求項５】
一主面が板状試料を載置する載置面である基体を備えた静電チャック装置の製造方法であって、
酸化アルミニウム粒子と炭化ケイ素粒子とを、それぞれ高速で噴射してお互いに衝突させながら混合しスラリーを得る工程と、
前記混合する工程で得られたスラリーから分散媒を除去した後、成形する工程と、
得られた成形体を、非酸化性雰囲気下、２５ＭＰａ以上の圧力で押し固めながら１６００℃以上に加熱して加圧焼結する工程と、
得られるセラミックス焼結体を研削して前記基体を形成する工程と、
を有する、
炭化ケイ素粒子および酸化アルミニウム粒子を含むセラミックス粒子の焼結体を形成材料とし、一主面が板状試料を載置する載置面である基体と、
前記基体において、前記載置面とは反対側または前記基体の内部に設けられた静電吸着用電極と、を備え、
前記非酸化性雰囲気は、第１の非酸化性雰囲気である真空雰囲気と、第２の非酸化性雰囲気であるアルゴン雰囲気とを含み、
前記加圧焼結する工程では、前記第１の非酸化性雰囲気において前記成形体を１６００℃よりも低い温度且つ常圧で予備加熱した後に、
前記第２の非酸化性雰囲気において前記成形体を加圧焼結する、静電チャック装置の製造方法。
【請求項６】
前記酸化アルミニウム粒子は、酸化アルミニウムの含有量が９９．９９％以上である請求項５に記載の静電チャック装置の製造方法。
【請求項７】
前記非酸化性雰囲気は、真空雰囲気およびアルゴン雰囲気の少なくともいずれか一方である請求項５または６に記載の静電チャック装置の製造方法。
【請求項８】
前記予備加熱に先立って、前記成形体に含まれる炭化ケイ素粒子を、酸化処理する酸化工程を有する、請求項５から７のいずれか１項に記載の静電チャック装置の製造方法。
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００９２
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００９２】
次に加圧焼成工程を行う。
加圧焼成する工程においては、まず、好ましくは成形体をモールド等にセットする。その後、上述の成形体を、真空雰囲気（第１の非酸化性雰囲気）において、１６００℃よりも低い温度、且つ好ましくは常圧で（プレスすることなく）、加熱（予備加熱）する（成形体の加熱工程Ｃ）。このような操作によれば、予備加熱時の温度を適宜設定することにより、混合粒子に含まれるアルカリ金属等の金属不純物が蒸発し、金属不純物を容易に除去できる。そのため、このような操作によれば、混合粒子の純度を向上しやすくなり、基体の体積抵抗値を制御しやすくなる。
予備加熱時間も任意に選択できる。なお必要に応じて、予備加熱において、加圧焼成に使用される圧力より小さな圧力で、プレスを行っても良い。
【国際調査報告】
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