(57)【要約】【課題】耐食性と機械的強度に優れたセラミックス部材を提供する。【解決手段】静電チャック１０は、アルミナ焼結体１２と、アルミナ焼結体１２上に形成され、腐食性ガスに曝されるイットリア焼結体１３とを備える基体１１と、基体１１に埋設された静電電極１５とを備える。【選択図】図１
2006128603.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
アルミナ焼結体と、該アルミナ焼結体上に形成され、腐食性ガスに曝されるイットリア焼結体とを備える基体と、
該基体に埋設された金属部材と
を備えることを特徴とするセラミックス部材。
【請求項２】
前記アルミナ焼結体と前記イットリア焼結体の熱膨張係数の差は、０．５０×１０−６／Ｋ以下であることを特徴とする請求項１に記載のセラミックス部材。
【請求項３】
前記アルミナ焼結体の熱膨張係数は、前記イットリア焼結体の熱膨張係数よりも高いことを特徴とする請求項１又は２に記載のセラミックス部材。
【請求項４】
前記アルミナ焼結体、前記イットリア焼結体及び前記金属部材は、一体焼結体であることを特徴とする請求項１乃至３のいずれか１項に記載のセラミックス部材。
【請求項５】
前記アルミナ焼結体と前記イットリア焼結体との間に、イットリウムとアルミニウムを含む中間層を備えることを特徴とする請求項１乃至４のいずれか１項に記載のセラミックス部材。
【請求項６】
前記中間層は、イットリウムとアルミニウムの含有量が異なる複数層を有することを特徴とする請求項５に記載のセラミックス部材。
【請求項７】
前記金属部材は、前記アルミナ焼結体と前記イットリア焼結体との間に介在することを特徴とする請求項１乃至６のいずれか１項に記載のセラミックス部材。
【請求項８】
前記金属部材は、前記アルミナ焼結体及び前記イットリア焼結体との熱膨張係数の差が３×１０−６／Ｋ以下であることを特徴とする請求項１乃至７のいずれか１項に記載のセラミックス部材。
【請求項９】
前記金属部材は静電電極、抵抗発熱体、又は、ＲＦ電極の少なくとも１つであることを特徴とする請求項１乃至８のいずれか１項に記載のセラミックス部材。
【請求項１０】
前記イットリア焼結体の体積抵抗率は、１×１０15Ω・ｃｍ以上であることを特徴とする請求項１乃至９のいずれか１項に記載のセラミックス部材。
【請求項１１】
前記イットリア焼結体の厚さは、０．３〜０．５ｍｍであることを特徴とする請求項１乃至１０のいずれか１項に記載のセラミックス部材。
【請求項１２】
前記金属部材を給電部材に接続するための端子と、
前記基体に埋設され、前記金属部材及び前記端子と接合し、前記金属部材と前記端子とを接続する接続部材と
を備えることを特徴とする請求項１乃至１１のいずれか１項に記載のセラミックス部材。
【請求項１３】
前記接続部材は、前記アルミナ焼結体との熱膨張係数の差が２×１０−６／Ｋ以下であることを特徴とする請求項１２に記載のセラミックス部材。
【請求項１４】
前記接続部材は、白金、又は、ニオブの少なくとも１つを含むことを特徴とする請求項１２又は１３に記載のセラミックス部材。
【請求項１５】
前記接続部材の金属部材との接合面と前記端子との接合面の距離は、１ｍｍ以上であることを特徴とする請求項１２乃至１４のいずれか１項に記載のセラミックス部材。
【請求項１６】
アルミナ焼結体を形成する工程と、
イットリア焼結体を形成する工程と、
金属部材を形成する工程と、
前記アルミナ焼結体と前記イットリア焼結体と前記金属部材とを一体化する工程と
を備えることを特徴とするセラミックス部材の製造方法。
【請求項１７】
アルミナ焼結体又はアルミナ仮焼体を形成する工程と、
前記アルミナ焼結体又は前記アルミナ仮焼体上に金属部材を形成する工程と、
前記金属部材上にイットリア成形体を形成する工程と、
前記アルミナ焼結体又は前記アルミナ仮焼体と、前記金属部材と、前記イットリア成形体とを一体に焼成する工程と
を備えることを特徴とする請求項１６に記載のセラミックス部材の製造方法。
【請求項１８】
イットリア焼結体又はイットリア仮焼体を形成する工程と、
前記イットリア焼結体又は前記イットリア仮焼体上に金属部材を形成する工程と、
前記金属部材上にアルミナ成形体を形成する工程と、
前記イットリア焼結体又は前記イットリア仮焼体と、前記金属部材と、前記アルミナ成形体とを一体に焼成する工程と
を備えることを特徴とする請求項１６に記載のセラミックス部材の製造方法。
【請求項１９】
前記イットリア焼結体は、４００℃以上で仮焼されたイットリア粉末を用いて形成することを特徴とする請求項１６乃至１８のいずれか１項に記載のセラミックス部材の製造方法。
【請求項２０】
前記イットリア焼結体は、含有水分量が１％以下のイットリア粉末を用いて形成することを特徴とする請求項１６乃至１９のいずれか１項に記載のセラミックス部材の製造方法。
【請求項２１】
前記イットリア焼結体は、密度が２ｇ／ｃｃ以下のイットリア成形体を焼成して形成することを特徴とする請求項１６乃至２０のいずれか１項に記載のセラミックス部材の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、セラミックス部材及びその製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、半導体製造装置や液晶製造装置において、セラミックスに電極や抵抗発熱体などの金属部材を埋設させた、静電チャックやヒーターなどのセラミックス部材が使用されている。このようなセラミックス部材は、一般的に、耐熱性や耐食性に優れた窒化アルミニウムやアルミナなどで構成されている。
【０００３】
又、腐食性ガス環境で使用される耐食性部材を、高い耐食性を有するイットリアにより構成することが提案されている（例えば、特許文献１、特許文献２参照）。更に、アルミナ表面にプラズマ溶射によりイットリア膜を形成した耐食性部材も提案されている（例えば、特許文献３参照）。
【特許文献１】特開２００２−６８８３８号公報
【特許文献２】特開２００２−２５５６４７号公報
【特許文献３】特開２００１−３１４８４号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、近年、静電チャックやヒーターなどのセラミックス部材には、従来よりも厳しい耐食性が求められようになってきた。例えば、エッチングプロセスにIn-situクリーニングが導入され、セラミックス部材は、より厳しいハロゲン系腐食性ガスのプラズマ環境に曝されるようになった。そのため、窒化アルミニウムやアルミナで構成されたセラミックス部材であっても、その腐食が避けられないおそれが生じている。
【０００５】
そのため、より高い耐食性を持つイットリアのセラミックス部材への応用を試みたところ、以下のような新たな課題を生じた。イットリアは曲げ強度や破壊靱性といった機械的強度に劣る。そのため、イットリアでセラミックス部材を構成しようとした場合には、その製造工程において破損し、歩留まりが低下するおそれがある。例えば、電極や抵抗発熱体などの金属部材に接合する端子を挿入するための穴を加工中にクラックやチッピングが発生したり、金属部材に端子をろう付けする際に、熱応力により破損したりするおそれがある。
【０００６】
又、プラズマ溶射によるイットリア膜をセラミックス部材に応用することも考えられる。しかし、プラズマ溶射によるイットリア膜は気孔率が高い。そのため、耐食性が十分ではない。又、静電チャックの誘電体層として利用する場合には必要な高い体積抵抗率を得ることができない。
【０００７】
そこで、本発明は、耐食性と機械的強度に優れたセラミックス部材及びその製造方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明のセラミックス部材は、アルミナ焼結体と、アルミナ焼結体上に形成され、腐食性ガスに曝されるイットリア焼結体とを備える基体と、基体に埋設された金属部材とを備えることを特徴とする。腐食性ガスに曝される部分はイットリア焼結体で形成されている。又、金属部材は、基体に埋設されている。そのため、セラミックス部材は、耐食性に非常に優れる。しかも、基体の一部は機械的強度に優れるアルミナ焼結体で形成される。更に、アルミナ焼結体とイットリア焼結体は熱膨張係数が近く、両者は強固に接合される。よって、セラミックス部材は、機械的強度にも非常に優れる。
【０００９】
アルミナ焼結体とイットリア焼結体の熱膨張係数の差は、０．５０×１０−６／Ｋ以下であることが好ましい。これによれば、アルミナ焼結体とイットリア焼結体をより強固に接合できる。
【００１０】
アルミナ焼結体の熱膨張係数は、イットリア焼結体の熱膨張係数よりも高いことが好ましい。これによれば、製造工程における焼成後の降温過程において、イットリア焼結体に加わる熱応力を圧縮応力とすることができ、イットリア焼結体のクラックを防止できる。
【００１１】
アルミナ焼結体、イットリア焼結体及び金属部材は、一体焼結体であることが好ましい。これによれば、アルミナ焼結体とイットリア焼結体と金属部材とをより強固に接合できる。
【００１２】
セラミックス部材は、アルミナ焼結体とイットリア焼結体との間に、イットリウムとアルミニウムを含む中間層を備えることが好ましい。これによれば、アルミナ焼結体とイットリア焼結体をより強固に接合できる。この場合、中間層は、イットリウムとアルミニウムの含有量が異なる複数層を有することが好ましい。これによれば、アルミナ焼結体とイットリア焼結体との間で組成を段階的に変化させることができ、アルミナ焼結体とイットリア焼結体をより一層強固に接合できる。
【００１３】
金属部材は、アルミナ焼結体とイットリア焼結体との間に介在することが好ましい。これによれば、アルミナ焼結体内やイットリア焼結体内に金属部材を埋設させる場合に比べて、容易にセラミックス部材を製造することができる。
【００１４】
金属部材は、アルミナ焼結体及びイットリア焼結体との熱膨張係数の差が３×１０−６／Ｋ以下であることが好ましい。これによれば、金属部材と基体との密着性を向上できる。又、基体の金属部材周辺部分にクラックが発生することも防止できる。
【００１５】
金属部材は静電電極、抵抗発熱体、又は、ＲＦ電極の少なくとも１つであることが好ましい。金属部材を静電電極とすることにより、セラミックス部材は静電チャックとして機能することができる。金属部材を抵抗発熱体とすることにより、セラミックス部材はヒーターとして機能することができる。金属部材をＲＦ（Radio  Frequency）電極とすることにより、セラミックス部材はサセプターとして機能することができる。更に、金属部材を静電電極と抵抗発熱体、あるいは、ＲＦ電極と抵抗発熱体とすることにより、セラミックス部材は加熱処理が可能な静電チャックやサセプターとして機能することができる。
【００１６】
イットリア焼結体の体積抵抗率は、１×１０15Ω・ｃｍ以上であることが好ましい。又、イットリア焼結体の厚さは、０．３〜０．５ｍｍであることが好ましい。これらによれば、イットリア焼結体が、静電吸着力としてクーロン力を利用する静電チャックの誘電体層として機能する場合に、高い吸着力を発現することができる。
【００１７】
セラミックス部材は、金属部材を給電部材に接続するための端子と、基体に埋設され、金属部材及び端子と接合し、金属部材と端子とを接続する接続部材とを備えることが好ましい。これによれば、端子を挿入するための穴を設けることなどにより、基体の強度が低下しやすい部分を、埋設させた接続部材により補強できる。よって、セラミックス部材の機械的強度を向上させることができる。
【００１８】
接続部材は、アルミナ焼結体との熱膨張係数の差が２×１０−６／Ｋ以下であることが好ましい。これによれば、接続部材を基体に埋設させることによるクラック発生を防止できる。接続部材は、白金、又は、ニオブの少なくとも１つを含むことが好ましい。これによれば、接続部材と基体の熱膨張係数を近づけることができるため、接続部材を基体に埋設させることによるクラック発生を防止できる。
【００１９】
更に、接続部材の金属部材との接合面と端子との接合面の距離は、１ｍｍ以上であることが好ましい。これによれば、セラミックス部材をより適切に補強することができ、その機械的強度をより向上させることができる。
【００２０】
本発明のセラミックス部材の製造方法は、アルミナ焼結体を形成する工程と、イットリア焼結体を形成する工程と、金属部材を形成する工程と、アルミナ焼結体とイットリア焼結体と金属部材とを一体化する工程とを備えることを特徴とする。これによれば、アルミナ焼結体と、アルミナ焼結体上に形成され、腐食性ガスに曝されるイットリア焼結体とを備える基体と、基体に埋設された金属部材とを備えるセラミックス部材を得ることができる。
【００２１】
尚、アルミナ焼結体形成工程、イットリア焼結体形成工程、金属部材形成工程の順番は限定されない。又、アルミナ焼結体形成工程、イットリア焼結体形成工程、金属部材形成工程、一体化工程のうち、２つ以上の工程を同時に行うこともできるし、１つの工程を複数の工程に渡って行うこともできる。
【００２２】
具体的には、セラミックス部材の製造方法は、アルミナ焼結体又はアルミナ仮焼体を形成する工程と、アルミナ焼結体又はアルミナ仮焼体上に金属部材を形成する工程と、金属部材上にイットリア成形体を形成する工程と、アルミナ焼結体又はアルミナ仮焼体と、金属部材と、イットリア成形体とを一体に焼成する工程を備えることができる。この場合、例えば、イットリア焼結体形成工程は複数の工程に渡って行われ、イットリア焼結体形成工程の一部と一体化工程は同時に行われている。
【００２３】
このような製造方法によれば、アルミナ焼結体又はアルミナ仮焼体上に金属部材を形成することにより、焼結収縮に起因する金属部材の変形や位置ずれを防止することができる。よって、金属部材の平坦度を向上させることができ、セラミックス部材の特性を向上できる。
【００２４】
又、セラミックス部材の製造方法は、イットリア焼結体又はイットリア仮焼体を形成する工程と、イットリア焼結体又はイットリア仮焼体上に金属部材を形成する工程と、金属部材上にアルミナ成形体を形成する工程と、イットリア焼結体又はイットリア仮焼体と、金属部材と、アルミナ成形体とを一体に焼成する工程とを備えるようにしてもよい。この場合、例えば、アルミナ焼結体形成工程は複数の工程に渡って行われ、アルミナ焼結体形成工程の一部と一体化工程は同時に行われている。
【００２５】
このような製造方法によれば、イットリア焼結体又はイットリア仮焼体上に金属部材を形成することにより、焼結収縮に起因する金属部材の変形や位置ずれを防止することができる。よって、金属部材の平坦度を向上させることができ、セラミックス部材の特性を向上できる。
【００２６】
イットリア焼結体は、４００℃以上で仮焼されたイットリア粉末を用いて形成することが好ましい。これによれば、イットリアの焼結を阻害するイットリア粉末中の水分やカーボンを除去することができる。そのため、イットリア焼結体を得るための焼成時間の短縮、焼成温度の低温化を図ることができる。更に、より緻密なイットリア焼結体を得ることができる。その結果、イットリア焼結体の過剰な粒成長を防止でき、イットリア焼結体の機械的強度を向上できる。更に、色調のばらつきが抑えられた、色むらの目立たないイットリア焼結体とすることができる。尚、仮焼は、イットリア粉末を用いて作製した造粒顆粒に対して行ってもよく、造粒顆粒を作製する前のイットリア粉末に対して行ってもよい。
【００２７】
又、イットリア焼結体は、含有水分量が１％以下のイットリア粉末を用いて形成することが好ましい。これによれば、焼成温度を低温化でき、より緻密で、より機械的強度の高いイットリア焼結体を得ることができる。又、金属部材の酸化を防止できる。
【００２８】
更に、イットリア焼結体は、密度が２ｇ／ｃｃ以下のイットリア成形体を焼成して形成することが好ましい。これによれば、クラックのない、緻密なイットリア焼結体を得ることができ、セラミックス部材の機械的強度を向上できる。
【発明の効果】
【００２９】
本発明によれば、耐食性と機械的強度に優れたセラミックス部材及びその製造方法を提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３０】
〔セラミックス部材〕
本実施形態のセラミックス部材は、アルミナ焼結体と、アルミナ焼結体上に形成され、腐食性ガスに曝されるイットリア焼結体とを備える基体と、基体に埋設された金属部材とを備える。腐食性ガスに曝される部分はイットリア焼結体で形成されている。又、金属部材は、基体に埋設されている。そのため、セラミックス部材は、耐食性に非常に優れる。しかも、基体の一部は機械的強度に優れるアルミナ焼結体で形成される。更に、アルミナ焼結体とイットリア焼結体は熱膨張係数が近く、両者は強固に接合される。よって、セラミックス部材は、機械的強度にも非常に優れる。
【００３１】
このようなセラミックス部材として、金属部材を静電電極とした静電チャックを例にとって説明する。
【００３２】
（静電チャック）
図１に示すように、静電チャック１０は、基体１１と、静電電極１５と、端子１６とを備える。基体１１は、基板載置面１１ａを有し、基板載置面１１ａ上に載置された半導体基板や液晶基板などの基板を保持する。基体１１には、静電電極１５が埋設される。基体１１は、アルミナ焼結体１２と、イットリア焼結体１３と、イットリウムとアルミニウムを含む中間層１４とを備える。
【００３３】
アルミナ焼結体１２は、静電電極１５及びイットリア焼結体１３を支持する。アルミナ焼結体１２は、少なくともアルミナ（Ａｌ2Ｏ3）を含む焼結体をいう。アルミナ焼結体１２は、例えば、アルミナ以外に、ジルコニア（ＺｒＯ2）やマグネシア（ＭｇＯ）、シリカ（ＳｉＯ２）などを含むことができる。但し、アルミナ焼結体１２に含まれるアルミナ量は、９５重量％以上であることが好ましい。これによれば、基板の汚染を防止できる。アルミナ焼結体１２におけるアルミナ含有量は、９８重量％以上であることがより好ましい。
【００３４】
更に、アルミナ焼結体１２は、炭素を５００〜５０００ｐｐｍ含んでもよい。これによれば、アルミナ焼結体１２を微粒化でき、その機械的強度を大幅に向上させることができる。更に、色調のばらつきが抑えられた、色むらの目立たない均一な黒色を呈するアルミナ焼結体１２とすることができる。炭素量は、５００〜２０００ｐｐｍであることが好ましい。
【００３５】
又、アルミナ焼結体１２の相対密度は、９５％以上であることが好ましい。これによれば、アルミナ焼結体１２の機械的強度を向上できる。アルミナ焼結体１２の相対密度は、９８％以上であることがより好ましい。更に、アルミナ焼結体１２の室温における４点曲げ強度（ＪＩＳ  Ｒ１６０１）は、４００ＭＰａ以上であることが好ましい。アルミナ焼結体１２の４点曲げ強度は、６００ＭＰａ以上であることがより好ましい。又、アルミナ焼結体１２の平均粒子径は、１〜１０μｍであることが好ましく、１〜３μｍであることがより好ましい。
【００３６】
イットリア焼結体１３は、アルミナ焼結体１２上に形成され、腐食性ガスに曝される部分を構成する。イットリア焼結体１３は、非常に耐食性に優れている。イットリア焼結体１３は、例えば、フッ化窒素（ＮＦ3）などのハロゲン系の腐食性ガスに対する耐食性だけでなく、プラズマ化された腐食性ガスに対する耐食性にも優れる。更に、イットリア焼結体１３は、エッチングプロセスにおけるIn-situクリーニングに対しても十分に耐えるだけの耐食性を有する。
【００３７】
イットリア焼結体１３は、静電チャック１０の少なくとも腐食性ガスに曝される部分を構成すればよい。例えば、基板が載置され、基板と接する基板載置面１１ａが腐食性ガスに曝される場合には、図１に示すように、少なくとも基板載置面１１ａがイットリア焼結体１３で構成されればよく、基板載置面１１ａ以外の部分はイットリア焼結体で構成されなくてもよい。又、リング部材などが載置され、腐食性ガスに曝されない部分は、イットリア焼結体で構成されなくてもよい。もちろん、腐食性ガスに曝されない部分がイットリア焼結体で構成されても構わない。
【００３８】
図１では、イットリア焼結体１３は、静電電極１５上に形成され、静電吸着力としてクーロン力を利用する静電チャック１０の誘電体層として機能している。尚、クーロン力とは、誘電体層上（基板載置面１１ａ上）に載置された基板と、静電電極１５との間に発生する静電吸着力である。
【００３９】
この場合、イットリア焼結体１３の室温における体積抵抗率（ＪＩＳ  Ｃ２１４１）は、１×１０15Ω・ｃｍ以上であることが好ましい。これによれば、高い吸着力を発現することができる。又、脱着応答性も向上できる。イットリア焼結体１３の室温における体積抵抗率は１×１０16Ω・ｃｍ以上であることがより好ましい。
【００４０】
更に、イットリア焼結体１３の厚さは、０．３〜０．５ｍｍであることが好ましい。これによれば、高い吸着力を発現することができる。又、脱着応答性も向上できる。イットリア焼結体１３の厚さは、０．３〜０．４ｍｍであることがより好ましい。
【００４１】
イットリア焼結体１３は、少なくともイットリア（Ｙ2Ｏ3）を含む焼結体をいう。イットリア焼結体１３は、イットリア以外に、強化剤や焼結助剤として、アルミナ、シリカ、ジルコニア、炭化珪素（ＳｉＣ）、窒化珪素（Ｓｉ３Ｎ４）などを含むことができる。これによれば、イットリア焼結体１３の曲げ強度や破壊靱性などの機械的強度を向上させることができる。但し、イットリア焼結体１３に含まれるイットリア量は、９０重量％以上であることが好ましい。これによれば、イットリア焼結体１３の耐食性低下を防止でき、基板の汚染も防止できる。イットリア焼結体１３におけるイットリア含有量は、９９重量％以上であることがより好ましい。
【００４２】
イットリア焼結体１３の相対密度は、９５％以上であることが好ましい。これによれば、イットリア焼結体１３は、高い体積抵抗率を得ることができ、イットリア焼結体１３の曲げ強度や破壊靭性などの機械的強度を向上できる。イットリア焼結体１３の相対密度は９８％以上であることがより好ましい。又、イットリア焼結体１３の平均粒子径は、１０μｍ以下であることが好ましい。
【００４３】
アルミナ焼結体１２とイットリア焼結体１３は、熱膨張係数が近く、化学的な親和性にも優れている。そのため、アルミナ焼結体１２とイットリア焼結体１３は強固に接合される。よって、基体１１をアルミナ焼結体１２とイットリア焼結体１３を用いて構成することにより、静電チャック１０の機械的強度を向上させることができる。
【００４４】
特に、アルミナ焼結体１２とイットリア焼結体１３の熱膨張係数（ＣＴＥ：Coefficient  of  Thermal  Expansion）の差を、０．５０×１０−６／Ｋ以下とすることが好ましい。尚、熱膨張係数の差は、室温から１２００℃までの温度範囲で測定した熱膨張係数の差である。これによれば、アルミナ焼結体とイットリア焼結体をより強固に接合できる。アルミナ焼結体１２とイットリア焼結体１３の熱膨張係数の差は、０．３０×１０−６／Ｋ以下であることがより好ましく、０．１０×１０−６／Ｋ以下であることが更に好ましい。
【００４５】
更に、アルミナ焼結体１２の熱膨張係数は、イットリア焼結体１３の熱膨張係数よりも高いことが好ましい。これによれば、製造工程における焼成後の降温過程において、イットリア焼結体１３に加わる熱応力を圧縮応力とすることができ、イットリア焼結体１３のクラックを防止できる。アルミナ焼結体１２に含まれるジルコニアやマグネシア、シリカの量や、イットリア焼結体１３に含まれるアルミナやシリカ、ジルコニア、炭化珪素、窒化珪素などの量を調整することによって、適切な熱膨張係数差とすることができる。例えば、アルミナ焼結体１２に含まれるアルミナ量を９８重量％、シリカ量を２重量％とし、イットリア焼結体１３に含まれるイットリア量を９９．９重量％以上とすることにより、適切な熱膨張係数差とすることができる。
【００４６】
中間層１４は、アルミナ焼結体１２とイットリア焼結体１３との間に形成され、イットリウムとアルミニウムを含む。即ち、アルミナ焼結体１２とイットリア焼結体１３とは、イットリウムとアルミニウムを含む中間層１４を介して接合している。これにより、アルミナ焼結体１２とイットリア焼結体１３をより強固に接合できる。
【００４７】
中間層１４は、イットリウムとアルミニウムを含んでいればよく、化合物の種類は限定されない。中間層１４は、例えば、イットリウム酸化物とアルミニウム酸化物を含んだり、イットリウムとアルミニウムの酸化物を含んだりできる。具体的には、中間層１４は、ＹＡＧ（３Ｙ2Ｏ3・５Ａｌ2Ｏ3：イットリウムアルミニウムガーネット）やＹＡＭ（２Ｙ2Ｏ3・Ａｌ2Ｏ3）、ＹＡＬ（Ｙ2Ｏ3・Ａｌ2Ｏ3）などを含むことができる。
【００４８】
中間層１４は、イットリウムとアルミニウムの含有量が異なる複数層を有することが好ましい。例えば、中間層１４は、ＹＡＧ層とＹＡＭ層を有することができる。これによれば、アルミナ焼結体１２とイットリア焼結体１３との間で組成を段階的に変化させることができ、アルミナ焼結体１２とイットリア焼結体１３をより一層強固に接合できる。
【００４９】
基体１１の厚さ（基板載置面１１ａから裏面１１ｂまでの距離）は、５ｍｍ以下であることが好ましい。これによれば、熱抵抗を低減することができ、静電チャック１０の熱的特性を向上できる。基体１１の厚さは、１〜３ｍｍであることがより好ましい。
【００５０】
基体１１の基板載置面１１ａの中心線平均表面粗さ（Ｒａ）（ＪＩＳＢ０６０１）は、０．６μｍ以下であることが好ましい。これによれば、基板を吸着するために十分な吸着力を得ることができ、更に、基板と基体１１との摩擦によるパーティクル発生も抑えることができる。中心線平均表面粗さは０．４μｍ以下であることがより好ましい。又、基体１１の裏面１１ｂには、端子１６を挿入するための穴１１ｃが形成されている。
【００５１】
静電電極１５は、基体１１に埋設される金属部材である。静電電極１５は、電力供給を受けて静電吸着力としてクーロン力を発生させる。静電電極１５は、図１に示すように、アルミナ焼結体１２とイットリア焼結体１３との間に介在することが好ましい。これによれば、アルミナ焼結体１２内やイットリア焼結体１３内に静電電極１５を埋設させる場合に比べて、容易に静電チャック１０を製造することができる。又、イットリア焼結体１３が、クーロン力を利用する静電チャック１０の誘電層として機能でき、静電チャック１０は優れた吸着性を発現できる。又、脱着応答性も向上できる。
【００５２】
この場合、静電電極１５は、アルミナ焼結体１２とイットリア焼結体１３との間に介在すればよい。例えば、図１に示すように、静電電極１５は、アルミナ焼結体１２とイットリア焼結体１３との間にある中間層１４中に存在してもよく、アルミナ焼結体１２とイットリア焼結体１３と接して存在してもよい。尚、静電電極１５は、アルミナ焼結体１２やイットリア焼結体１３内に埋設されてもよい。この場合は、イットリア焼結体１３は、間に静電電極１５を介在させることなく、中間層を介してアルミナ焼結体１２上に形成される。
【００５３】
静電電極１５は、アルミナ焼結体１２及びイットリア焼結体１３との熱膨張係数の差が３×１０−６／Ｋ以下であることが好ましい。これによれば、静電電極１５と基体１１との密着性を向上できる。又、基体１１の静電電極１５周辺部分にクラックが発生することも防止できる。
【００５４】
静電電極１５は、高融点材料で形成されることが好ましい。例えば、静電電極１５は、融点が１６５０℃以上の高融点材料で形成されることが好ましい。これによれば、高温環境の使用に適した静電チャック１０を提供できる。又、静電チャック１０の製造過程において、静電電極１５が変形することを防止できる。具体的には、静電電極１５は、タングステン（Ｗ）、ニオブ（Ｎｂ）、モリブデン（Ｍｏ）、炭化タングステン（ＷＣ）、炭化モリブデン（ＭｏＣ）、タングステン−モリブデン合金、ハフニウム（Ｈｆ）、チタン（Ｔｉ）、タンタル（Ｔａ）、ロジウム（Ｒｈ）、レニウム（Ｒｅ）、又は、白金（Ｐｔ）の少なくとも１つを含む高融点材料で形成することができる。
【００５５】
静電電極１５の形態は限定されず、例えば、電極材料粉末（高融点材料粉末）を含む印刷ペーストを印刷したもの、電極材料（高融点材料）のバルク体やシート（箔）、ＣＶＤ（Chemical  Vapor  Deposition）やＰＶＤ（Physical  Vapor  Deposition）による薄膜等を用いることができる。特に、静電電極１５は、電極材料粉末（高融点材料粉末）を含む印刷ペーストを印刷して形成した印刷電極とすることが好ましい。これによれば、静電電極１５の平坦度を向上させることができる。
【００５６】
静電電極１５の形状も限定されず、円形、半円形、メッシュ状（金網）、櫛歯形状、孔あき形状（パンチングメタル）などにできる。更に、静電電極１５は、１つの単極型でもよく、２つの双極型でもよく、それ以上に分割されたものであってもよい。
【００５７】
静電チャック１０の製造過程において、静電電極１５の隙間や周囲を通って、アルミナ焼結体１２やイットリア焼結体１３の成分が相互に拡散する。その結果、静電電極１５の周囲に、静電電極１５を覆うように中間層１４が形成される。そのため、静電電極１５は、図１に示すように、アルミナ焼結体１２とイットリア焼結体１３との間にある中間層１４中に存在することとなる。
【００５８】
静電電極１５は、平坦度が２００μｍ以下であることが好ましく、１００μｍ以下であることがより好ましい。これによれば、基板載置面１１ａ全体に渡って均一な吸着力を発現することができる。
【００５９】
静電電極１５には、静電電極１５に電力を供給する給電ケーブルなどの給電部材に接続するための端子１６が接合されている。端子１６は、基体１１の穴１１ｃから挿入される。静電電極１５と端子１６とは、例えば、ろう付け、溶接などにより接合されている。
【００６０】
アルミナ焼結体１２、イットリア焼結体１３及び静電電極１５は、一体焼結体であることが好ましい。これによれば、アルミナ焼結体１２とイットリア焼結体１３と静電電極１５とをより強固に接合できる。更に、アーキングなどの電気的不良を防止することができる、有機系の接着剤を用いて一体化する場合に比べて、熱伝導性に優れ、冷却能力の高い静電チャックを得ることができるといった利点もある。特に、ホットプレス法により一体焼結体に焼結されたものであることが好ましい。
【００６１】
〔セラミックス部材の製造方法〕
本実施形態のセラミックス部材の製造方法は、アルミナ焼結体を形成する工程と、イットリア焼結体を形成する工程と、金属部材を形成する工程と、アルミナ焼結体とイットリア焼結体と金属部材とを一体化する工程とを備える。尚、アルミナ焼結体形成工程、イットリア焼結体形成工程、金属部材形成工程の順番は限定されない。又、アルミナ焼結体形成工程、イットリア焼結体形成工程、金属部材形成工程、一体化工程のうち、２つ以上の工程を同時に行うこともできるし、１つの工程を複数の工程に渡って行うこともできる。
【００６２】
このようなセラミックス部材の製造方法として、金属部材を静電電極１５とした静電チャック１０の製造方法を例にとって説明する。
【００６３】
（静電チャックの製造方法）
まず、図２（ａ）に示すように、アルミナ焼結体１２を形成する。具体的には、アルミナ焼結体１２の原料粉末に、バインダー、水、分散剤等を添加して混合し、スラリーを作製する。原料粉末は、アルミナ粉末、アルミナ粉末とジルコニア粉末の混合粉末、アルミナ粉末とマグネシア粉末の混合粉末、アルミナ粉末とシリカ粉末の混合粉末などを用いることができる。但し、原料粉末に含まれるアルミナ量は、９５重量％以上であることが好ましい。アルミナ量は、９８重量％以上であることがより好ましい。又、アルミナ粉末の純度は、９９．５重量％以上であることが好ましく、９９．９重量％以上であることがより好ましい。又、アルミナ粉末や混合粉末の平均粒子径は、０．２〜１．０μｍであることが好ましい。
【００６４】
更に、炭素や炭素となる有機バインダーなどを、得られるアルミナ焼結体１２に含まれる炭素量が５００〜５０００ｐｐｍとなるように添加してもよい。これにより、高い強度を有し、均一な黒色を呈するアルミナ焼結体１２を得ることができる。
【００６５】
スラリーを噴霧造粒法等により造粒して造粒顆粒を得る。造粒顆粒を用いて、金型成形法、ＣＩＰ（Cold  Isostatic  Pressing）法、スリップキャスト法などの成形方法によりアルミナ成形体を作製する。アルミナ成形体を、窒素ガスやアルゴンガスなどの不活性ガス雰囲気中、減圧下、又は、大気中などの酸化雰囲気中で、ホットプレス法や常圧焼結法等の焼結方法により焼成し、アルミナ焼結体１２を形成する。
【００６６】
アルミナ成形体の焼成温度は、１４００〜１７００℃とすることが好ましい。アルミナ成形体の焼成温度は、１４００〜１６００℃とすることがより好ましい。このようにアルミナ成形体を低温で焼成することにより、アルミナ焼結体１２の過剰な粒成長を防止でき、アルミナ焼結体１２の機械的強度を向上できる。
【００６７】
次に、図２（ｂ）に示すように、アルミナ焼結体１２上に静電電極１５を形成する。例えば、静電電極１５は、アルミナ焼結体１２表面に、電極材料粉末（高融点材料粉末）を含む印刷ペーストを、スクリーン印刷法などを用いて印刷することにより形成できる。これによれば、静電電極１５の平坦度を向上させることができ、様々な形状の静電電極１５を容易に高精度に形成できるため、好ましい。
【００６８】
この場合、電極材料粉末（高融点材料粉末）に、アルミナ粉末やイットリア粉末を混合した印刷ペーストを用いることが好ましい。これによれば、静電電極１５と、アルミナ焼結体１２やイットリア焼結体１３との熱膨張係数を近づけることができ、基体１１と静電電極１５との密着性を向上できる。又、この後の焼成工程における印刷ペーストの熱収縮率を小さくできる。この場合、印刷ペーストに含まれるアルミナ粉末やイットリア粉末の総量は、５〜３０重量％であることが好ましい。これによれば、静電電極１５としての機能に影響を与えることなく、高い密着性向上効果を得ることができる。
【００６９】
あるいは、アルミナ焼結体１２表面に、電極材料（高融点材料）のバルク体やシート（箔）を載置することや、アルミナ焼結体１２表面に、電極材料（高融点材料）の薄膜をＣＶＤやＰＶＤによって形成することによっても、静電電極１５を形成できる。尚、静電電極１５形成前に、アルミナ焼結体１２の静電電極を形成する面に研削加工を施し、平面度１０μｍ以下の平滑面を形成しおくことが好ましい。
【００７０】
次に、図２（ｃ）に示すように、静電電極１５上にイットリア成形体を形成する。より詳細には、アルミナ焼結体１２及び静電電極１５上にイットリア成形体を形成する。具体的には、イットリア焼結体１３の原料粉末に、バインダー、水、分散剤等を添加して混合し、スラリーを作製する。原料粉末は、イットリア粉末、イットリア粉末に、アルミナ粉末やシリカ粉末、ジルコニア粉末、炭化珪素粉末、窒化珪素粉末などを、強化剤や焼結助剤として添加した混合粉末などを用いることができる。このような混合粉末により、イットリア焼結体１３の曲げ強度や破壊靱性などの機械的強度を向上させることができる。但し、原料粉末に含まれるイットリア量は、９０重量％以上であることが好ましい。イットリア量は９９重量％以上であることがより好ましい。又、イットリア粉末の純度は、９９．５重量％以上であることが好ましく、９９．９重量％以上であることがより好ましい。
【００７１】
更に、原料粉末に用いるイットリア粉末は、４００℃以上で仮焼されたものであることが好ましい。これによれば、イットリアの焼結を阻害するイットリア粉末中の水分やカーボンを除去することができる。そのため、イットリア焼結体を得るための焼成時間の短縮、焼成温度の低温化を図ることができる。更に、より緻密なイットリア焼結体を得ることができる。その結果、イットリア焼結体の過剰な粒成長を防止でき、イットリア焼結体の機械的強度を向上できる。更に、色調のばらつきが抑えられた、色むらの目立たないイットリア焼結体１３とすることができる。イットリア粉末は、５００〜１０００℃で仮焼されたものであることがより好ましい。また、イットリア粉末は、酸化雰囲気で仮焼されたものであることが好ましい。
【００７２】
又、原料粉末に用いるイットリア粉末は、含有水分量が１％以下であることが好ましい。これによれば、焼成温度を低温化でき、より緻密で、より機械的強度の高いイットリア焼結体を得ることができる。更に、静電電極１５の酸化を防止できる。又、イットリア粉末や混合粉末の平均粒子径は、０．１〜３．５μｍであることが好ましい。
【００７３】
スラリーを噴霧造粒法等により造粒して造粒顆粒１３ａを得る。収容部４ａと蓋体部４ｂとを有する金型を用意する。金型の収容部４ａに、静電電極１５が形成されたアルミナ焼結体１２を収容する。アルミナ焼結体１２及び静電電極１５上に造粒顆粒１３ａを充填する。そして、蓋体部４ｂを用いて造粒顆粒１３ａの上方からプレスし、金型成型法によりイットリア成形体を成形する。同時に、アルミナ焼結体１２と、静電電極１５と、イットリア成形体を一体化できる。
【００７４】
イットリア成形体は、その密度が２ｇ／ｃｃ以下であることが好ましい。液相焼結のセラミックスの場合、焼成工程における昇温時にクラックが発生したとしても、その後の液相焼結において、そのクラックを消滅させることができる。これに対して、固相焼結により焼結するイットリアでは、焼成工程における昇温時に収縮によりクラックが発生した場合、即ち、固相焼結前にクラックが発生した場合、その後の固相焼結においてそのクラックを消滅させることができない。イットリア成形体の密度を２ｇ／ｃｃ以下としておくことにより、焼成工程における昇温時の熱応力や、外周部と中心部との収縮差などを吸収して、クラック発生を防止できる。その結果、クラックのない、緻密なイットリア焼結体１３を得ることができる。よって、静電チャック１０の機械的強度を向上できる。
【００７５】
例えば、イットリア成形体形成時の成形圧力を、５０ｋｇ重／ｃｍ2以下とすることにより、イットリア成形体の密度を２ｇ／ｃｃ以下に調整できる。これは、通常用いる成形圧力２００ｋｇ重／ｃｍ2に比べて極めて低い成形圧力である。イットリア成形体形成時の成形圧力は、成形体がハンドリングできる強度を有するという点で、１０〜５０ｋｇ重／ｃｍ2であることがより好ましい。尚、造粒顆粒を用いて、金型成形法、ＣＩＰ法、スリップキャスト法などによりイットリア成形体を形成し、アルミナ焼結体１２及び静電電極１５上に載置してプレスすることにより、アルミナ焼結体１２と、静電電極１５と、イットリア成形体を一体化してもよい。
【００７６】
次に、図２（ｄ）に示すように、アルミナ焼結体１２と、静電電極１５と、イットリア成形体とを一体に焼成する。即ち、アルミナ焼結体１２と、静電電極１５と、イットリア成形体とを、ホットプレス法により一体に焼成し、アルミナ焼結体１２と、静電電極１５と、イットリア焼結体１３の一体焼結体を作製する。このように、イットリア焼結体１３形成工程の一部と一体化工程は同時に行われる。
【００７７】
例えば、図２（ｄ）に示すように一軸方向に加圧しながら、窒素ガスやアルゴンガスなどの不活性ガス雰囲気中で焼成できる。イットリア成形体の焼成温度ともなる一体焼結体作製時の焼成温度は、１４００〜１８００℃とすることが好ましい。一体焼結体作製時の焼成温度は、１４００〜１６００℃とすることがより好ましい。このように一体焼結体を低温焼成で作製することにより、アルミナ焼結体１２及びイットリア焼結体１３の過剰な粒成長を防止でき、アルミナ焼結体１２及びイットリア焼結体１３の機械的強度を向上できる。
【００７８】
又、焼成時の昇温速度については、緻密化が始まらない１０００℃以下では時間短縮の為に５００〜１０００℃／時間、それ以上の温度領域では、昇温速度１００〜３００℃／時間で昇温することが好ましい。更に、加える圧力は、５０〜３００ｋｇ／ｃｍ2が好ましい。これによれば、より緻密なイットリア焼結体１３を得ることができる。１００〜２００ｋｇ／ｃｍ2で加圧することがより好ましい。尚、イットリア焼結体１３の原料粉末として４００℃以上の仮焼を行っていないイットリア粉末を用いる場合には、昇温過程において、４００〜１０００℃の範囲内で一度保持するようにしてもよい。
【００７９】
最後に、一体焼結体を加工して端子１６を接合し、図２（ｅ）に示すような基体１１に静電電極１５が埋設された静電チャック１０を得る。具体的には、研削加工により、誘電体層となるイットリア焼結体１３の厚さを０．３〜０．５ｍｍに調整する。又、研磨加工により、基板載置面１１ａの中心線平均表面粗さ（Ｒａ）を０．６μｍ以下に調整する。更に、穴あけ加工により、基体１１に端子１６を挿入するための穴１１ｃを形成する。そして、端子１６を穴１１ｃから挿入し、静電電極１５と端子１６とをろう付けや溶接により接合する。このようにして、アルミナ焼結体１２と、静電電極１５と、イットリア焼結体１３とが一体に焼結され、アルミナ焼結体１２とイットリア焼結体１３との間に中間層１４が形成された静電チャック１０を得ることができる。
【００８０】
尚、図２（ａ）〜（ｄ）において、アルミナ焼結体１２に代えて、アルミナ仮焼体を形成し、アルミナ仮焼体上に静電電極１５を形成し、アルミナ仮焼体及び静電電極１５上にイットリア成形体を形成し、アルミナ仮焼体と、静電電極１５と、イットリア成形体とを一体に焼成してもよい。この場合、焼成温度をアルミナ焼結体１２を形成する場合よりも低く設定したり、焼成時間をアルミナ焼結体１２を形成する場合よりも短く設定したりすることによって、アルミナ仮焼体を形成できる。
【００８１】
図２に示した製造方法によれば、アルミナ焼結体１２又はアルミナ仮焼体上に静電電極１５を形成することにより、焼結収縮に起因する静電電極１５の変形や位置ずれを防止することができる。よって、静電電極１５の平坦度を向上させることができ、静電チャック１０の特性を向上できる。具体的には、静電電極１５から基板載置面１１ａまでの距離、即ち、誘電体層の厚さを均一にすることができ、静電チャック１０は、基板載置面１１ａ全体に渡って均一な吸着力を発現することができる。結果として、半導体製造プロセス中の基板面内温度を均一化でき、均熱性を向上できる。
【００８２】
更に、ホットプレス法を用いて一体に焼成することにより、アルミナ焼結体１２及びイットリア焼結体１３を接着剤などを介さずに接合でき、その接合界面もほとんど残存しないようにできる。よって、静電電極１５を外部雰囲気と遮断でき、静電チャック１０の耐食性を向上できる。又、アルミナ焼結体１２と、イットリア焼結体１３と、静電電極１５とを強固に接合した静電チャック１０を得ることができる。
【００８３】
更に、緻密なアルミナ焼結体１２及びイットリア焼結体１３を得ることができ、絶縁耐圧などを向上できる。特に、難焼結性のイットリアをホットプレス法により焼結することにより、クーロン力を利用する静電チャック１０に必要な高体積抵抗率を有するイットリア焼結体１３を得ることができ、静電チャック１０の脱着応答性や吸着性を向上できる。
【００８４】
又、静電チャック１０は、図３に示す製造方法によっても作製できる。  まず、図３（ａ）に示すように、イットリア焼結体１３を形成する。具体的には、図２（ｃ）と同様にしてイットリア焼結体１３の原料粉末を準備し、造粒顆粒を作製する。そして、造粒顆粒を用いて、金型成形法、ＣＩＰ（Cold  Isostatic  Pressing）法、スリップキャスト法などの成形方法により、円盤状などのイットリア成形体を作製する。このとき、図２（ｃ）と同様にしてイットリア成形体の密度を調整することが好ましい。
【００８５】
イットリア成形体を、窒素ガスやアルゴンガスなどの不活性ガス雰囲気中でホットプレス法により焼成することにより、イットリア焼結体１３を形成できる。あるいは、イットリア成形体を、酸化雰囲気中で常圧焼結法により焼成することによっても、イットリア焼結体１３を形成できる。イットリア成形体の焼成温度は、１４００〜１８００℃とすることが好ましい。イットリア成形体の焼成温度は、１４００〜１６００℃とすることがより好ましい。このようにイットリア成形体を低温で焼成することにより、イットリア焼結体１３の過剰な粒成長を防止でき、イットリア焼結体１３の機械的強度を向上できる。尚、イットリア焼結体１３の原料粉末として４００℃以上の仮焼を行っていないイットリア粉末を用いる場合には、昇温過程において、４００〜１０００℃の範囲内で一度保持してもよい。
【００８６】
次に、図３（ｂ）に示すように、イットリア焼結体１３上に静電電極１５を、図２（ｂ）と同様にして形成する。
【００８７】
次に、図３（ｃ）に示すように、静電電極１５上にアルミナ成形体を形成する。より詳細には、イットリア焼結体１３及び静電電極１５上にアルミナ成形体を形成する。具体的には、図２（ａ）と同様にしてアルミナ焼結体１２の原料粉末を準備し、造粒顆粒１２ａを作製する。金型の収容部４ａに、静電電極１５が形成されたイットリア焼結体１３を収容する。イットリア焼結体１３及び静電電極１５上に造粒顆粒１２ａを充填する。そして、蓋体部４ｂを用いて造粒顆粒１２ａの上方からプレスし、金型成型法によりアルミナ成形体を成形する。同時に、イットリア焼結体１３と、静電電極１５と、アルミナ成形体を一体化できる。尚、造粒顆粒を用いてアルミナ成形体を形成し、イットリア焼結体１３及び静電電極１５上に載置してプレスすることにより、イットリア焼結体１３と、静電電極１５と、アルミナ成形体を一体化してもよい。
【００８８】
次に、図３（ｄ）に示すように、イットリア焼結体１３と、静電電極１５と、アルミナ成形体とを一体に焼成する。即ち、イットリア焼結体１３と、静電電極１５と、アルミナ成形体とを、ホットプレス法により一体に焼成し、イットリア焼結体１３と、静電電極１５と、アルミナ焼結体１２の一体焼結体を作製する。このように、アルミナ焼結体１２形成工程の一部と一体化工程は同時に行われる。
【００８９】
例えば、図３（ｄ）に示すように一軸方向に加圧しながら、窒素ガスやアルゴンガスなどの不活性ガス雰囲気中で焼成できる。アルミナ成形体の焼成温度ともなる一体焼結体作製時の焼成温度は、１４００〜１７００℃とすることが好ましい。一体焼結体作製時の焼成温度は、１４００〜１６００℃とすることがより好ましい。このように一体焼結体を低温焼成で作製することにより、アルミナ焼結体１２及びイットリア焼結体１３の過剰な粒成長を防止でき、アルミナ焼結体１２及びイットリア焼結体１３の機械的強度を向上できる。昇温速度や焼成時に加える圧力は図２（ｄ）と同様にできる。
【００９０】
最後に、図２（ｅ）と同様にして、一体焼結体を加工して端子１６を接合し、図３（ｅ）に示すような基体１１に静電電極１５が埋設された静電チャック１０を得る。
【００９１】
尚、図３（ａ）〜（ｄ）において、イットリア焼結体１３に代えて、イットリア仮焼体を形成し、イットリア仮焼体上に静電電極１５を形成し、イットリア仮焼体及び静電電極１５上にアルミナ成形体を形成し、イットリア仮焼体と、静電電極１５と、アルミナ成形体とを一体に焼成してもよい。この場合、焼成温度をイットリア焼結体１３を形成する場合よりも低く設定したり、焼成時間をイットリア焼結体１３を形成する場合よりも短く設定したりすることによって、イットリア仮焼体を形成できる。
【００９２】
図３に示した製造方法によれば、イットリア焼結体１３又はイットリア仮焼体上に静電電極１５を形成することにより、焼結収縮に起因する静電電極１５の変形や位置ずれを防止することができる。よって、静電電極１５の平坦度を向上させることができ、静電チャック１０の特性を向上できる。
【００９３】
又、静電チャック１０は、アルミナ成形体と、静電電極１５と、イットリア成形体との積層体を作製し、ホットプレス法により一体に焼成することによっても作製できる。又、アルミナ焼結体１２やイットリア焼結体１３内に静電電極１５を埋設させる場合には、静電電極１５が埋設されたアルミナ成形体やイットリア成形体を形成すればよい。
【００９４】
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、腐食性ガスに曝される部分はイットリア焼結体１３で形成されている。又、静電電極１５は、基体１１に埋設されている。そのため、静電チャック１０は、耐食性に非常に優れる。しかも、基体１１の一部は機械的強度に優れるアルミナ焼結体１２で形成される。更に、アルミナ焼結体１２とイットリア焼結体１３は熱膨張係数が近いことなどにより、強固に接合される。よって、静電チャック１０は、機械的強度にも非常に優れる。
【００９５】
そのため、静電チャック１０は、In-situクリーニングに対しても十分耐えることができる。よって、基板載置面の腐食により、その状態が変化し、静電チャックとしての特性、例えば、吸着力や均熱性に影響が及ぶことを防止できる。又、静電チャック１０は、熱応力などの応力にも強い。イットリア焼結体１３は曲げ強度が約２００ＭＰａ、破壊靱性が約１．０程度と脆く、イットリア焼結体のみからなる静電チャックとした場合には、加工中にクラックやチッピングが発生したり、静電電極に端子をろう付けする際に熱応力により破損したりするおそれがある。しかし、静電チャック１０によれば、アルミナ焼結体１２により機械的強度を担保でき、イットリア焼結体１３により耐食性を担保できる。
【００９６】
〔他の実施形態〕
（静電チャック）
静電チャック１０などのセラミックス部材は、基体に埋設され、金属部材及び端子と接合し、金属部材と端子とを接続する接続部材とを備えることができる。このような接続部材を備えるセラミックス部材について、図４に示す静電チャック２０を例にとって説明する。図１に示した静電チャック１０と実質的に同様の部分には、同一の符号を付してここでは説明を省略する。
【００９７】
図４に示すように、静電チャック２０は、基体２１と、静電電極２５と、端子２６と、接続部材２７とを備える。基体２１には、静電電極２５と接続部材２７が埋設される。基体２１は、アルミナ焼結体１２と、イットリア焼結体１３と、イットリウムとアルミニウムを含む中間層１４とを備える。
【００９８】
接続部材２７は、基体２１に埋設される。具体的には、接続部材２７は、基体２１の静電電極２５よりも下層部分に埋設される。例えば、接続部材２７は、アルミナ焼結体１２に埋設される。接続部材２７は、静電電極２５と接合し、端子２６と接合することにより、静電電極２５と端子２６とを接続する。
【００９９】
接続部材２７は、静電電極２５と同様の高融点材料で形成することが好ましい。接続部材２７は、アルミナ焼結体１２との熱膨張係数の差が２×１０−６／Ｋ以下であることが好ましい。これによれば、接続部材２７を基体２１に埋設させることによるクラック発生を防止できる。特に、接続部材２７は、白金、又は、ニオブの少なくとも１つを含むことが好ましい。白金やニオブ、白金やニオブと各種金属の合金といった材料は、アルミナ焼結体１２と熱膨張係数が極めて近い。そのため、接続部材２７と基体２１との熱膨張係数を近づけることができ、接続部材２７を基体２１に埋設させることによるクラック発生を防止できる。
【０１００】
接続部材２７の形状は限定されず、図４に示す円柱状以外に、角柱状、管状、円盤状、球状などとすることができる。接続部材２７の静電電極２５との接合面と端子２６との接合面の距離Ｌ（接続部材２７の長さ）は、１ｍｍ以上であることが好ましい。これによれば、静電チャック２０を適切に補強することができ、その機械的強度をより向上させることができる。距離Ｌは、２ｍｍ以上であることがより好ましい。又、接続部材２７が円柱状や管状、円盤状、球状の場合には、その直径が１．０ｍｍ以上であることが好ましく、角柱状などの場合には、その幅が１．０ｍｍ以上であることが好ましい。接続部材２７の直径は２〜３ｍｍであることがより好ましく、幅は２〜３ｍｍであることがより好ましい。
【０１０１】
接続部材２７と静電電極２５とは、例えば、接続部材２７と静電電極２５とを接して形成し、ホットプレス法などにより、加熱しながら加圧すること（熱圧接）によって接合できる。このとき、接続部材２７と静電電極２５との間に接着剤を介在させることもできる。
【０１０２】
又、基体２１の裏面２１ｂには、端子２６を挿入するための穴２１ｃが形成されている。穴２１ｃは裏面２１ｂから接続部材２７まで形成され、接続部材２７の一部が露出した状態になっている。そして、端子２６が穴２１ｃに挿入され、端子２６と接続部材２７の露出部分とが接合される。接続部材２７と端子２６とは、例えば、ろう付けや溶接などにより接合できる。
【０１０３】
ろう材としては、金属ろう材や、金属とセラミックスの複合材料であるコンポジットろう材等を用いることができる。例えば、ろう材として、インジウム（Ｉｎ）、金（Ａｕ）、銀（Ａｇ）、アルミニウム（Ａｌ）、ニッケル（Ｎｉ）、アルミニウム−アルミナ複合材料（アルミニウム−アルミナコンポジットろう）や、インジウム、金、銀、アルミニウム、ニッケル、又は、チタンの少なくとも２つ以上の金属を含む合金などを用いることができる。例えば、金−ニッケル合金などを用いることができる。ろう付けは、接続部材２７と端子２６との間にろう材を介在させ、ろう材が溶ける温度で加熱することにより行うことができる。又、接続部材２７は、端子２６を挿入可能な凹部を有するようにしてもよい。この場合、接続部材２７の凹部に端子２６を挿入して接合できる。
【０１０４】
アルミナ焼結体１２と、静電電極２５と、接続部材２７と、イットリア焼結体１３とは、より強固に接合するために一体焼結体とすることが好ましい。特に、ホットプレス法による一体焼結体とすることが好ましい。
【０１０５】
このような接続部材２７によれば、端子２６を挿入するための穴２１ｃを設けることなどにより、基体２１の強度が低下しやすい部分を、埋設された接続部材２７により補強できる。よって、静電チャック２０の機械的強度を向上させることができる。更に、基体２１に形成される穴２１ｃから基板載置面２１ａまでの距離を、接続部材２７の分だけ長くすることができる。よって、クーロンタイプの静電チャック２０のように、静電電極２５から基板載置面２１ａまでの距離が短い場合であっても、即ち、誘電体層の厚さが薄い場合であっても、穴２１ｃの形成による静電チャック２０の強度低下を招くことがない。以上説明した点以外は、基体２１、静電電極２５は、図１に示した基体１１、静電電極１５と実質的に同様である。
【０１０６】
このような静電チャック２０は、例えば、次のようにして作製することができる。図３に示した製造方法において、イットリア焼結体１３又はイットリア仮焼体上に静電電極２５を形成した後、静電電極２５と接続部材２７とを接して配置する。そして、イットリア焼結体又はイットリア仮焼体と、静電電極２５と、接続部材２７の上にアルミナ成形体を形成し、ホットプレス法などにより一体に焼成する。これにより、静電電極２５と接続部材２７とを接合することができ、接続部材２７が埋設された基体２１を得ることができる。
【０１０７】
このとき、接続部材２７と静電電極２５との間に、接着剤を介在させることもできる。接着剤としては、静電電極２５を形成するために用いる印刷ペーストや、有機系の接着剤などを用いることができる。例えば、イットリア焼結体又はイットリア仮焼体上にスクリーン印刷法などを用いて静電電極２５を形成した後、位置決め用の穴あき治具などを用いて接続部材２７の形成位置を求める。求めた静電電極２５上の形成位置に、印刷ペーストを接着剤として接続部材２７を接着できる。
【０１０８】
そして、基体２１に接続部材２７が露出する深さまで穴２１ｃを形成する。端子２６を穴２１ｃから挿入し、端子２６と接続部材２７とをろう付けや溶接などにより接合する。これらの点以外は、静電チャック１０と同様にして静電チャック２０を製造することができる。
【０１０９】
（ヒーター）
セラミックス部材には、静電チャックだけでなく、金属部材として抵抗発熱体を備えたヒーターがある。図５を用いてヒーター３０について説明する。図１に示した静電チャック１０と実質的に同様の部分には、同一の符号を付してここでは説明を省略する。
【０１１０】
ヒーター３０は、基体３１と、抵抗発熱体３５と、端子３６とを備える。基体３１は、基板載置面３１ａを有し、基板載置面３１ａ上に載置された半導体基板や液晶基板などの基板を加熱する。基体３１には、抵抗発熱体３５が埋設される。基体３１は、アルミナ焼結体１２と、イットリア焼結体１３と、イットリウムとアルミニウムを含む中間層３４とを備える。基体３１の基板載置面３１ａの中心線平均表面粗さ（Ｒａ）は、１.６μｍ以下であることが好ましい。これによれば、基板載置面３１ａと基板とを適切に接触させて、基板温度を均一に保つことができるとともに、基板と基板載置面３１ａとの摩擦によるパーティクル発生も抑制することができる。
【０１１１】
抵抗発熱体３５は、基体３１に埋設される金属部材である。抵抗発熱体３５は、電力供給を受けて発熱し、基板載置面３１ａに載置された基板を加熱する。抵抗発熱体３５は、図５に示すように、アルミナ焼結体１２とイットリア焼結体１３との間に介在することが好ましい。この場合、抵抗発熱体３５は、アルミナ焼結体１２とイットリア焼結体１３との間に介在すればよい。例えば、図５に示すように、抵抗発熱体３５は、アルミナ焼結体１２とイットリア焼結体１３との間にある中間層３４中に存在してもよく、アルミナ焼結体１２とイットリア焼結体１３と接して存在してもよい。尚、抵抗発熱体３５は、アルミナ焼結体１２やイットリア焼結体１３内に埋設されてもよい。この場合は、イットリア焼結体１３は、間に抵抗発熱体３５を介在させることなく、中間層を介してアルミナ焼結体１２上に形成される。
【０１１２】
抵抗発熱体３５は、静電電極１５と同様の材料で形成することができる。抵抗発熱体３５の形態は限定されず、例えば、発熱体材料粉末（高融点材料粉末）を含む印刷ペーストを印刷したもの、発熱体材料（高融点材料）の線状、コイル状、帯状などのバルク体やシート（箔）、ＣＶＤやＰＶＤによる薄膜などを用いることができる。
【０１１３】
又、抵抗発熱体３５の形状も限定されず、渦巻状、メッシュ状（金網）、孔あき形状（パンチングメタル）、複数の折り返し部を有する形状などにできる。更に、抵抗発熱体３５は、１つであってもよく、複数に分割されたものであってもよい。例えば、基板載置面３１ａの中心部と円周部の２つの領域に分割された抵抗発熱体とすることができる。
【０１１４】
ヒーター３０の製造過程において、抵抗発熱体３５の隙間や周囲を通って、アルミナ焼結体１２やイットリア焼結体１３の成分が相互に拡散する。その結果、抵抗発熱体３５の周囲に、抵抗発熱体３５を覆うように中間層３４が形成される。この点以外は、中間層３４は、図１に示した中間層１４と実質的に同様である。この場合、抵抗発熱体３５は、図５に示すように、アルミナ焼結体１２とイットリア焼結体１３との間にある中間層３４中に存在することとなる。
【０１１５】
抵抗発熱体３５には、給電部材に接続するための端子３６が接合されている。端子３６は、基体３１の穴３１ｃから挿入される。抵抗発熱体３５と端子３６とは、例えば、ろう付け、溶接などにより接合されている。
【０１１６】
静電チャック１０の場合と同様に、アルミナ焼結体１２、イットリア焼結体１３及び抵抗発熱体３５は、一体焼結体であることが好ましい。特に、ホットプレス法により一体焼結体に焼結されたものであることが好ましい。
【０１１７】
このようなヒーター３０は、図２、図３などを用いて説明した静電チャック１０の製造方法において、静電電極１５を抵抗発熱体３５に置き換えることで同様に製造できる。特に、アルミナ焼結体１２又はアルミナ仮焼体上に、あるいは、イットリア焼結体１３又はイットリア仮焼体上に、抵抗発熱体３５を形成することにより、焼結収縮に起因する抵抗発熱体３５の変形や位置ずれを防止することができる。よって、ヒーター３０の温度分布を設計通りに達成できる。
【０１１８】
本実施形態のヒーター３０によれば、静電チャック１０とほぼ同様の効果が得られる。特に、基板載置面の腐食により、その状態が変化し、均熱性に影響が及ぶことを防止できる。よって、均熱性の高いヒーター３０を提供できる。
【０１１９】
尚、図４に示した接続部材２７を、ヒーター３０にも同様に適用することができる。具体的には、抵抗発熱体３５と端子３６の両者と接合し、抵抗発熱体３５と端子３６とを接続する接続部材を、基体３１に埋設させることができる。
【０１２０】
（サセプター）
セラミックス部材には、静電チャックやヒーターだけでなく、金属部材としてＲＦ電極を備えたサセプターがある。図６を用いて加熱処理が可能なサセプター４０について説明する。図１、図４、図５に示した静電チャック１０，２０やヒーター３０と実質的に同様の部分には、同一の符号を付してここでは説明を省略する。
【０１２１】
サセプター４０は、基体４１と、ＲＦ電極４５と、端子４６とを備える。更に、サセプター４０は、加熱処理が可能なように、図５に示したヒーター３０と同様の抵抗発熱体３５と、端子３６とを備える。基体４１は、基板載置面４１ａを有し、基板載置面４１ａ上に載置された半導体基板や液晶基板などの基板を保持する。基体４１には、ＲＦ電極４５と抵抗発熱体３５が埋設される。基体４１は、アルミナ焼結体１２と、イットリア焼結体１３と、イットリウムとアルミニウムを含む中間層１４とを備える。基体４１は、これらの点以外は、図５に示した基体３１とほぼ同様である。
【０１２２】
ＲＦ電極４５は、基体４１に埋設される金属部材である。ＲＦ電極４５は、電力供給を受けて反応ガスを励起させる。具体的には、ＲＦ電極４５は、エッチングやプラズマＣＶＤなどにおいて用いられる、ハロゲン系の腐食性ガスや絶縁膜成膜用ガスなどの反応ガスを励起させることができる。
【０１２３】
ＲＦ電極４５は、図６に示すように、アルミナ焼結体１２とイットリア焼結体１３との間に介在することが好ましい。この場合、ＲＦ電極４５は、アルミナ焼結体１２とイットリア焼結体１３との間に介在すればよい。ＲＦ電極４５は、例えば、図６に示すように、アルミナ焼結体１２とイットリア焼結体１３との間にある中間層１４中に存在してもよく、アルミナ焼結体１２とイットリア焼結体１３と接して存在してもよい。尚、ＲＦ電極４５は、アルミナ焼結体１２やイットリア焼結体１３内に埋設されてもよい。この場合は、イットリア焼結体１３は、間にＲＦ電極４５を介在させることなく、中間層を介してアルミナ焼結体１２上に形成される。
【０１２４】
ＲＦ電極４５は、静電チャック１０の静電電極１５と同様のものを用いることができる。ＲＦ電極４５は、平坦度が２００μｍ以下であることが好ましく、１００μｍ以下であることがより好ましい。これによれば、均一なプラズマを発生させることができる。ＲＦ電極４５には、給電部材に接続するための端子４６が接合されている。端子４６は、基体４１の穴４１ｃから挿入される。ＲＦ電極４５と端子４６とは、例えば、ろう付け、溶接などにより接合されている。抵抗発熱体３５は、アルミナ焼結体１２に埋設されている。
【０１２５】
静電チャック１０、ヒーター３０の場合と同様に、アルミナ焼結体１２、イットリア焼結体１３、ＲＦ電極４５及び抵抗発熱体３５は、一体焼結体であることが好ましい。特に、ホットプレス法により一体焼結体に焼結されたものであることが好ましい。
【０１２６】
このようなサセプターは、図２、図３などを用いて説明した静電チャック１０の製造方法において、静電電極１５をＲＦ電極４５に置き換え、アルミナ焼結体又はアルミナ仮焼体を形成する工程において、抵抗発熱体３５が埋設されたアルミナ成形体を形成することで同様に製造できる。
【０１２７】
特に、アルミナ焼結体１２又はアルミナ仮焼体上、あるいは、イットリア焼結体１３又はイットリア仮焼体上にＲＦ電極４５を形成することにより、焼結収縮に起因するＲＦ電極４５の変形や位置ずれを防止することができる。よって、ＲＦ電極４５の平坦度を向上させることができ、サセプター４０の特性を向上できる。具体的には、ＲＦ電極４５から基板載置面４１ａまでの距離を均一にすることができ、ＲＦ電極４５は、均一なプラズマを発生できる。結果として、半導体製造プロセス中の基板面内温度を均一化でき、均熱性を向上できる。
【０１２８】
本実施形態のサセプターによれば、静電チャック１０、ヒーター３０とほぼ同様の効果が得られる。
【０１２９】
尚、図４に示した接続部材２７を、サセプター４０にも同様に適用することができる。具体的には、ＲＦ電極４５と端子４６の両者と接合し、ＲＦ電極４５と端子４６とを接続する接続部材を、基体４１に埋設させることができる。
【０１３０】
更に、本発明は、上記実施形態に限定されず、種々の変更が可能である。例えば、図６では、加熱処理が可能なサセプター４０を示したが、もちろん、抵抗発熱体を備えないサセプターとしてもよい。更に、図１に示した静電チャック１０に、図６に示したサセプター４０と同様にして、基体１１に抵抗発熱体３５を埋設させることにより、加熱処理が可能な静電チャックとすることができる。又、アルミナ焼結体１２とイットリア焼結体１３とは接着剤などを用いて接合してもよい。
【実施例】
【０１３１】
次に、本発明を実施例により更に詳細に説明するが、本発明は下記の実施例に何ら限定されるものではない。
【０１３２】
〔実施例１〕
イットリア焼結体の原料粉末として、純度９９．９重量％、平均粒子径１μｍのイットリア粉末を用意した。イットリア粉末に、水、分散材、バインダーとしてポリビニルアルコール（PVA）を添加し、トロンメルで１６時間混合してスラリーを作製した。得られたスラリーを２０μｍの篩通しを行って不純物を取り除いた後、スプレードライヤーを用いて噴霧乾燥し、平均粒子径約８０μｍのイットリアの造粒顆粒を作製した。得られた造粒顆粒を、常圧酸化雰囲気炉にて５００℃で仮焼し、脱脂すると共に、含有水分量を１％以下に調整した。
【０１３３】
イットリアの造粒顆粒を金型に充填し、一軸プレス装置により、１０ｋｇ重／ｃｍ2で加圧してイットリア成形体を作製し、イットリア成形体の密度を１．８ｇ／ｃｃに調整した。イットリア成形体をカーボン製のサヤに詰めてホットプレス装置により焼成し、イットリア焼結体を形成した。具体的には、１００ｋｇ／ｃｍ2で加圧しながら、窒素加圧雰囲気(窒素１５０ｋＰａ)で焼成した。室温から５００℃までを５００℃／時間で昇温して５００℃で１時間保持し、５００℃から１０００℃までを５００℃／時間で昇温し、１０００℃から１６００℃までを２００℃／時間で昇温して、１６００℃で４時間保持して焼成した。
【０１３４】
次に、タングステンカーバイド８０重量％とアルミナ粉末２０重量％の混合粉末に、バインダーとしてエチルセルロースを混合して印刷ペーストを作製した。又、イットリア焼結体の静電電極を形成する面に研削加工を施し、平面度１０μｍ以下の平滑面を形成した。イットリア焼結体の平滑面上に、印刷ペーストを用いてスクリーン印刷法により、直径２９０ｍｍ、厚さ２０μｍの静電電極を形成し、乾燥させた。
【０１３５】
次に、アルミナ焼結体の原料粉末として、純度９９．９重量％、平均粒子径０．５μｍのアルミナ粉末を用意した。アルミナ粉末に、水、分散材、バインダーとしてポリビニルアルコール（PVA）を添加し、トロンメルで１６時間混合してスラリーを作製した。得られたスラリーを２０μｍの篩通しを行って不純物を取り除いた後、スプレードライヤーを用いて噴霧乾燥し、平均粒子径約８０μｍのアルミナの造粒顆粒を作製した。得られた造粒顆粒を、常圧酸化雰囲気炉にて５００℃で仮焼し、脱脂を行った。金型に静電電極が形成されたイットリア焼結体をセットした。イットリア焼結体及び静電電極上に、作製したアルミナの造粒顆粒を充填し、１０ｋｇ／ｃｍ2で加圧してプレス成形を行い、アルミナ成形体を形成した。
【０１３６】
そして、一体に成形されたイットリア焼結体、静電電極、アルミナ成形体をカーボン製のサヤにセットし、ホットプレス法により焼成した。具体的には、１００ｋｇ／ｃｍ2で加圧しながら、窒素加圧雰囲気(窒素１５０ｋＰａ)で焼成した。室温から５００℃までを５００℃／時間で昇温して５００℃で１時間保持し、５００℃から１０００℃までを５００℃／時間で昇温して１０００℃で１時間保持し、１０００℃から１６００℃までを２００℃／時間で昇温して１６００℃で２時間保持して焼成した。
【０１３７】
このようにして得られたアルミナ焼結体と、静電電極と、イットリア焼結体の一体焼結体を加工した。即ち、アルミナ焼結体とイットリア焼結体とを備え、静電電極が埋設された基体を加工した。具体的には、焼結体表面をダイアモンド砥石により平面研削加工を行い、誘電体層となるイットリア焼結体の厚さ（静電電極と基板載置面との距離）を、０．３５±０．０５ｍｍとした。更に、一体焼結体の側面及び底面を研削し、静電チャックの厚さを３ｍｍとした。基体のアルミナ焼結体に端子を挿入するための穴あけ加工を行い、静電電極に端子をろう付けし、静電チャックを得た。
【０１３８】
〔実施例２〕
実施例１と同様にして、イットリア及びアルミナの造粒顆粒を準備した。まず、イットリアの造粒顆粒を金型に充填し、一軸プレス装置により、１０ｋｇ重／ｃｍ2で加圧してイットリア成形体を作製し、イットリア成形体の密度を１．８ｇ／ｃｃに調整した。イットリア成形体上に、線径が０．１２ｍｍのメッシュ状のニオブの静電電極（金網電極）を載置した。更に、イットリア成形体、静電電極上に、アルミナの造粒顆粒を充填してプレス成形を行い、イットリア成形体、静電電極、アルミナ成形体の積層体を作製した。尚、積層体作製後のイットリア成形体の密度が２ｇ／ｃｃ以下に調整できるように、１０ｋｇ重／ｃｍ2で加圧して積層体を作製した。
【０１３９】
得られた積層体をカーボン製のサヤにセットし、ホットプレス法により焼成を行った。具体的には、１００ｋｇ／ｃｍ2で加圧しながら、窒素加圧雰囲気(窒素１５０ｋＰａ)で焼成した。又、室温から５００℃までを５００℃／時間で昇温して５００℃で１時間保持し、５００℃から１０００℃までを５００℃／時間で昇温して１０００℃で１時間保持し、１０００℃から１６００℃までを２００℃／時間で昇温して１６００℃で２時間保持して焼成した。焼成後、実施例１と同様の作業を行って、静電チャックを得た。
【０１４０】
〔実施例３〕
アルミナ焼結体の原料粉末として、純度９９．９重量％、平均粒子径０．５μｍのアルミナ粉末と、純度９９．９重量％、平均粒子径０．１μｍのイットリア安定化ジルコニア粉末（８ｍｏｌ％ＹＳＺ）を用意した。アルミナ９５重量％、イットリア安定化ジルコニア粉末５重量％に、水、分散材、バインダーとしてポリビニルアルコール（PVA）を添加し、トロンメルで１６時間混合してスラリーを作製した。得られたスラリーを２０μｍの篩通しを行って不純物を取り除いた後、スプレードライヤーを用いて噴霧乾燥し、平均粒子径約８０μｍのアルミナ／ジルコニアの造粒顆粒を作製した。
【０１４１】
次に、アルミナ／ジルコニアの造粒顆粒を金型に充填し、一軸プレス装置により５０ｋｇ／ｃｍ2で加圧し、ジルコニアを含むアルミナ成形体を作製した。得られたアルミナ成形体をカーボン製のサヤに詰めてホットプレス装置により焼成し、ジルコニアを含むアルミナ焼結体を得た。具体的には、窒素雰囲気中で、室温から５００℃までを５００℃／時間で昇温して５００℃で１時間保持し、５００℃から１０００℃までを５００℃／時間で昇温して１０００℃で１時間保持し、１０００℃から１６００℃までを２００℃／時間で昇温して１６００℃で２時間保持し、焼成した。
【０１４２】
次に、実施例１と同様にして印刷ペーストを作製し、アルミナ焼結体の静電電極を形成する面に研削加工を施して平面度１０μｍ以下の平滑面を形成した。アルミナ焼結体の平滑面上にスクリーン印刷法により、直径２９０ｍｍ、厚さ３０μｍの静電電極を形成し、乾燥させた。
【０１４３】
次に、イットリア焼結体の原料粉末として、純度９９．９重量％、平均粒子径１μｍのイットリア粉末と、純度９９．９重量％、平均粒子径０．５μｍのアルミナ粉末を用意した。イットリア粉末９０重量％とアルミナ粉末１０重量％の混合粉末に、水、分散材、バインダーとしてポリビニルアルコール（PVA）を添加し、トロンメルで１６時間混合してスラリーを作製した。得られたスラリーを２０μｍの篩通しを行って不純物を取り除いた後、スプレードライヤーを用いて噴霧乾燥し、平均粒子径約８０μｍのイットリア／アルミナの造粒顆粒を作製した。得られた造粒顆粒を、常圧酸化雰囲気炉にて５００℃で仮焼し、脱脂すると共に、含有水分量を１％以下に調整した。
【０１４４】
そして、金型に静電電極が形成されたアルミナ焼結体をセットした。アルミナ焼結体及び静電電極上に、作製したイットリア／アルミナの造粒顆粒を充填し、一軸プレス装置により、１０ｋｇ重／ｃｍ2で加圧してイットリア成形体を作製し、イットリア成形体の密度を１．７ｇ／ｃｃに調整した。
【０１４５】
そして、一体に成形されたアルミナ焼結体、静電電極、イットリア成形体をカーボン製のサヤにセットし、ホットプレス法により焼成した。具体的には、１００ｋｇ／ｃｍ2で加圧しながら、窒素加圧雰囲気(窒素１５０ｋＰａ)で焼成した。又、室温から５００℃までを５００℃／時間で昇温して５００℃で１時間保持し、５００℃から１０００℃までを５００℃／時間で昇温して１０００℃で１時間保持し、１０００℃から１６００℃までを２００℃／時間で昇温して１６００℃で２時間保持し、焼成した。このようにして得られたアルミナ焼結体と、静電電極と、イットリア焼結体の一体焼結体を実施例１と同様にして加工した。
【０１４６】
〔評価〕
実施例１〜３により得られた静電チャックについて以下の（１）〜（６）の評価を行った。（１）機械的強度：基体の一部を構成するアルミナ焼結体の室温における４点曲げ強度をＪＩＳ  Ｒ１６０１に従って測定した。（２）体積抵抗率：誘電体層として機能するイットリア焼結体の室温における体積抵抗率をＪＩＳ  Ｃ２１４１に従って測定した。印加電圧は２０００Ｖ／ｍｍとした。（３）相対密度：誘電体層として機能するイットリア焼結体の相対密度を、純水を媒体に用いたアルキメデス法により測定した。（４）熱膨張係数差：ＪＩＳ  Ｒ１６１８に従い、室温から１２００℃までの温度範囲で、アルミナ焼結体の熱膨張係数とイットリア焼結体の熱膨張係数を測定し、両者の熱膨張係数の差を求めた。
【０１４７】
（５）耐食性試験：腐食性ガスに曝されるイットリア焼結体の一部をマスキングし、ＮＦ３と酸素の混合ガス中で、プラズマソースパワー８００Ｗ、バイアスパワー３００Ｗ、圧力０.１Ｔｏｒｒの条件下で５時間保持して耐食性試験を行った。耐食性試験後、マスキングした部分とマスキングしていない部分との段差を測定し、その段差を腐食により減少した量（以下「腐食減少量」という）として耐食性を評価した。（６）中間層分析：アルミナ焼結体とイットリア焼結体との間に形成されている中間層の組成をＥＰＭＡ（Electron Probe Micro Analyzer）及びＸ線回折分析（Ｘ−ｒａｙ）を用いて分析した。更に、実施例１の静電チャックについては、静電電極より外周部の中間層周辺を走査型電子顕微鏡（ＳＥＭ）により観察した。
【０１４８】
表１に、実施例１〜３のアルミナ焼結体及びイットリア焼結体の組成とあわせて（１）〜（６）の評価結果を示す。又、図７にＳＥＭによる観察写真を示す。
【表１】
2006128603.tif 000003
【０１４９】
実施例１〜３いずれの静電チャックも、基体の一部を構成するアルミナ焼結体の室温における４点曲げ強度が高く、機械的強度に優れていた。又、実施例１〜３いずれの静電チャックも、イットリア焼結体の室温における体積抵抗率が１×１０15Ω・ｃｍ以上と高く、クーロン力を利用する静電チャックにおいて高い吸着力を実現するために誘電体層に必要な値を有していた。
【０１５０】
更に、実施例１〜３いずれの静電チャックも、イットリア焼結体の相対密度が９８％以上と非常に高く、非常に緻密な焼結体が得られていた。又、実施例１〜３いずれの静電チャックも、アルミナ焼結体とイットリア焼結体の熱膨張係数差は小さく抑えられていた。更に、実施例１〜３いずれの静電チャックも、イットリア焼結体の耐食性試験による腐食減少量が非常に少なく、表面腐食が軽微であり、耐食性に非常に優れていた。
【０１５１】
又、実施例１〜３いずれの静電チャックも、アルミナ焼結体とイットリア焼結体との間に、イットリウムとアルミニウムを含む中間層が形成されていた。具体的には、ＹＡＧ層とＹＡＭ層を含む中間層が形成されていた。例えば、図７に示すように、実施例１の静電チャックでは、アルミナ焼結体１２とイットリア焼結体１３との間に、ＹＡＧ層１４ｂとＹＡＭ層１４ａとが形成されており、中間層１４はイットリウムとアルミニウムの含有量が異なる複数層を有していた。
【図面の簡単な説明】
【０１５２】
【図１】本発明の実施形態に係る静電チャックの（ａ）１ａ−１ａ断面図、（ｂ）平面図である。
【図２】本発明の実施形態に係る静電チャックの製造方法を示す図である。
【図３】本発明の実施形態に係る静電チャックの他の製造方法を示す図である。
【図４】本発明の実施形態に係る接続部材が埋設された静電チャックの（ａ）２ａ−２ａ断面図、（ｂ）平面図である。
【図５】本発明の実施形態に係るヒーターの（ａ）３ａ−３ａ断面図、（ｂ）平面図である。
【図６】本発明の実施形態に係るサセプターの断面図である。
【図７】本発明の実施例１における中間層周辺のＳＥＭ観察結果を示す図面代用写真である。
【符号の説明】
【０１５３】
１０，２０…静電チャック
１１，２１，３１，４１…基体
１２…アルミナ焼結体
１３…イットリア焼結体
１４，３４…中間層
１４ａ…ＹＡＭ層
１４ｂ…ＹＡＧ層
１５，２５…静電電極
１６，２６，３６，４６…端子
２７…接続部材
３０…ヒーター
３５…抵抗発熱体
４０…サセプター
４５…ＲＦ電極
【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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