(57)【要約】【課題】寸法安定性に優れると共に高い面精度が得られ、かつ、低電圧で高速駆動可能な静電チャックを提供することのできる材料を供給する。【解決手段】化学組成がＭｇＯ：８〜１７．２質量％、Ａｌ２Ｏ３：２２〜３８質量％、ＳｉＯ２：４９．５〜６５質量％、Ｌｉ２Ｏ：０．１〜２．５質量％、Ｃ：１．８〜３質量％の範囲内にあり、化学組成の質量比が（ＳｉＯ２−８×Ｌｉ２Ｏ）／ＭｇＯ≧３、（ＳｉＯ２−８×Ｌｉ２Ｏ）／ Ａｌ２Ｏ３≧１．２であり、室温（23℃）における熱膨張係数の絶対値が６×１０−７／℃以下、ヤング率が１００ＧＰａ以上、比剛性が４０ＧＰａ・ｃｍ３／ｇ以上、体積抵抗率が１×１０８Ωｃｍ以上１×１０１１Ωｃｍ未満であることを特徴とする低熱膨張高比剛性セラミックス焼結体。【選択図】図２
2006347801.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
化学組成がＭｇＯ：８〜１７．２質量％、Ａｌ２Ｏ３：２２〜３８質量％、ＳｉＯ２：４９．５〜６５質量％、Ｌｉ２Ｏ：０．１〜２．５質量％、Ｃ：１．８〜３質量％の範囲内にあり、化学組成の質量比が（ＳｉＯ２−８×Ｌｉ２Ｏ）／ＭｇＯ≧３、（ＳｉＯ２−８×Ｌｉ２Ｏ）／ Ａｌ２Ｏ３≧１．２であり、室温（23℃）における熱膨張係数の絶対値が６×１０−７／℃以下、ヤング率が１００ＧＰａ以上、比剛性が４０ＧＰａ・ｃｍ３／ｇ以上、体積抵抗率が１×１０８Ωｃｍ以上１×１０１１Ωｃｍ未満であることを特徴とする低熱膨張高比剛性セラミックス焼結体。
【請求項２】
原料として、Ｍｇ、Ａｌ、Ｓｉ、Ｌｉを含む酸化物（Ｌｉは炭酸塩を含む）及びこれら元素の複合酸化物のいずれか一方または双方と、炭素化合物とを所定量配合し、混練、成形した後、非酸化性ガス雰囲気で１３００℃〜１４００℃で焼結させることを特徴とする請求項１記載の低熱膨張高比剛性セラミックス焼結体の製造方法。
【請求項３】
原料として、炭酸リチウムを用いる場合、混練後に仮焼を行なうことを特徴とする請求項２記載の低熱膨張高比剛性セラミックス焼結体の製造方法。
【請求項４】
炭素化合物として、粒径が０．１μｍ未満のカーボンブラックを用いることを特徴とする請求項２または３記載の低熱膨張高比剛性セラミックス焼結体の製造方法。
【請求項５】
請求項１記載の低熱膨張高比剛性セラミックス焼結体を誘電体として用いてなる静電チャック。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、低熱膨張高比剛性セラミックス焼結体に関するものであり、特に、静電チャックに用いられる低熱膨張高比剛性セラミックス焼結体に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
半導体製造工程においては、部材や被加工物の固定のためにチャックが広く使われており、これには真空吸着方式や機械固定式をはじめとして静電吸着方式など様々な固定方式が提案されている。特に、静電吸着を利用する静電チャックは大面積ウェハーであっても面内均一な力で固定でき、また真空中での動作が可能なことから、その利用が広がっている。
一方、半導体のデザインルールの微細化に伴って、半導体製造装置を構成する部材には、高度な寸法安定性が要求されるようになってきている。特に、温度変化による部材の変形を抑制するために低熱膨張であることが求められている。
【０００３】
そして、静電チャックにも近年高度な低熱膨張性が求められ、静電チャックの吸着部となる誘電体部を構成する材料を低熱膨張材料とすることが強く望まれている。
さらに、スループット向上のためには部材の軽量化、共振周波数の高周波化が必要とされることから、該誘電体部を高ヤング率の低熱膨張材料とすることが求められている。
【０００４】
このような低熱膨張高比剛性セラミックスとして、従来、負の熱膨張係数の化合物と、正の熱膨張係数の化合物と、を所定の混合比で組み合わせたものが知られている（例えば、特許文献１参照）。
この特許文献１に記載の構成において、セラミックスは、例えば、β―ユークリプタイトやコーディエライト等の負の熱膨張係数の化合物と、炭化珪素や窒化珪素等の正の熱膨張係数の化合物と、を所定の混合比で組み合わせ、熱膨張係数を−０．５×１０−５〜０．５×１０−５／℃の範囲とした上で、ヤング率を１２０ＧＰａ以上として形成される。そして、これらの材料を誘電体として、ジョンセン・ラーベック力を用いた静電チャックを構成する、というものである。
【０００５】
ここで、該文献におけるセラミックスは、材料組織が２相構造となる。そして、正の熱膨張係数の化合物と負の熱膨張係数の化合物との熱膨張係数の差が大きい場合、焼結した際に内部にマイクロクラックが発生して静電チャックの絶縁耐圧が低下してしまい好ましくない。この静電チャックの絶縁耐圧の低下を回避するためにも、該文献では、負の熱膨張係数の化合物の熱膨張係数を所定の範囲に限定している。
【０００６】
しかしながら、上述した特許文献１に記載の構成では、該セラミックスの材料組織が２相構造であるがゆえ、大型品の焼結を行なう際などは、マイクロクラック発生を防ぐべくゆっくりと昇降温する必要があり、これにより生産性が低下してしまうおそれがある。
また、デザインルールの微細化のためには、ウェハーを保持する静電チャックの面精度を高めて表面粗さを十分に低減することが必須であり、これを実現するためには静電チャックの誘電体部が均一な材料であることが必要となる。しかし、該手法では２相の剛性差から研磨の進行度合いが異なり、２層の剛性差が著しい場合は粒子ごとに段差が発生するため、面粗さが悪化する。これにより、静電チャックの十分な面精度が得られないおそれがある、という問題が挙げられる。
【０００７】
そこで、本発明者は、高いヤング率と十分に低い熱膨張係数を併せ持ち、ポアやマイクロクラックが少なく、高い面精度が得られるような、実質的に単層となる材料を開発した（特許文献２参照）。
具体的には、実質的に単相からなり、かつ室温（２３℃）での熱膨張係数の絶対値が６×１０−７／℃以下、ヤング率が１００ＧＰａ以上で比剛性が４０ＧＰａ・ｃｍ３／ｇ以上である材料が得られた。
しかしながら、この材料系は体積抵抗率が１０１２〜１０１３Ωｃｍと大きいため、静電チャックを駆動する際の電圧が高くなる、応答時間が長くなるといった問題があった。
【０００８】
一方、本発明者は、低熱膨張セラミックスに導電体を添加し導電性を付与することについて、ユークリプタイトにＣ等とＴｉＮ等を同時に添加することで導電性の粒界層を発現させ、比抵抗を下げる技術を開発している（特許文献３参照）。
【０００９】
【特許文献１】特開２００３−２７３２０３号公報
【特許文献２】特開２００１−０１９５４０号公報
【特許文献３】特開２００１−３４８２６７号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
本発明が解決しようとする課題は、高いヤング率と十分に低い熱膨張係数を併せ持ち、ポアやマイクロクラックが少なく、高い面精度が得られるような、実質的に単層となる材料で、体積抵抗率を１×１０８Ωｃｍ以上１×１０１１Ωｃｍ未満として、低電圧で駆動し応答時間も短い静電吸着を行う静電チャックを提供することのできる材料を供給することである。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
本発明の要旨は以下の通りである。
（１）化学組成がＭｇＯ：８〜１７．２質量％、Ａｌ２Ｏ３：２２〜３８質量％、ＳｉＯ２：４９．５〜６５質量％、Ｌｉ２Ｏ：０．１〜２．５質量％、Ｃ：１．８〜３質量％の範囲内にあり、化学組成の質量比が（ＳｉＯ２−８×Ｌｉ２Ｏ）／ＭｇＯ≧３、（ＳｉＯ２−８×Ｌｉ２Ｏ）／ Ａｌ２Ｏ３≧１．２であり、室温（23℃）における熱膨張係数の絶対値が６×１０−７／℃以下、ヤング率が１００ＧＰａ以上、比剛性が４０ＧＰａ・ｃｍ３／ｇ以上、体積抵抗率が１×１０８Ωｃｍ以上１×１０１１Ωｃｍ未満であることを特徴とする低熱膨張高比剛性セラミックス焼結体。
（２）原料として、Ｍｇ、Ａｌ、Ｓｉ、Ｌｉを含む酸化物（Ｌｉは炭酸塩を含む）及びこれら元素の複合酸化物のいずれか一方または双方と、炭素化合物とを所定量配合し、混練、成形した後、非酸化性ガス雰囲気で１３００℃〜１４００℃で焼結させることを特徴とする（１）記載の低熱膨張高比剛性セラミックス焼結体の製造方法。
（３）原料として、炭酸リチウムを用いる場合、混練後に仮焼を行なうことを特徴とする（２）記載の低熱膨張高比剛性セラミックス焼結体の製造方法。
（４）炭素化合物として、粒径が０．１μｍ未満のカーボンブラックを用いることを特徴とする（２）または（３）記載の低熱膨張高比剛性セラミックス焼結体の製造方法。
（５）（１）記載の低熱膨張高比剛性セラミックス焼結体を誘電体として用いてなる静電チャック。
【発明の効果】
【００１２】
本発明によれば、精密研磨が可能で、寸法安定性に優れると共に、低電圧で高速駆動な十分な吸着力を有する静電チャック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】
【００１３】
以下に、本発明の一実施の形態について、図面に基づいて説明する。
まず、本発明の一実施の形態に係る誘電チャックについて、図１に基づいて説明する。図１は、本発明の一実施の形態に係る誘電チャックの概略構成を示す模式図である。
図１において、１は静電チャックであり、この静電チャック１はジョンセン・ラーベック力による静電吸着方式でウェハー２を固定する。そして、静電チャック１は、誘電体部３と、電極部４とを備えている。
誘電体部３は、本発明の一実施の形態に係る低熱膨張高比剛性セラミックス焼結体を厚さ１ｍｍまで研削して板状に形成されたものである。電極部４は、金蒸着により誘電体部３の片面に形成された膜状の電極である。そして、誘電体部３における電極部４と反対側の面を、ウェハー２を固定する静電吸着部とした。
【００１４】
ここで、ジョンセン・ラーベック力による静電吸着の原理を図１に基づいて説明する。ジョンセン・ラーベック力は、ウェハー２表面と絶縁層表面の小さなギャップに微小電流を流し、帯電分極して誘起させることにより生じる力である。この小さなギャップに相当するのが、誘電体部３で、ガラスやセラミックスで検討されているものである。
【００１５】
一般的に、静電チャックの駆動速度は帯電分極する速度に当ることから、駆動電圧が低い程高速になる。そのため、誘電体部の体積抵抗を下げれば良いが、この体積抵抗が小さすぎるとジョンセン・ラーベック力が発揮されなくなる。ジョンセン・ラーベック力が発揮されて駆動電圧が低くなるための誘電体部の体積抵抗率は、１×１０８Ωｃｍ以上１×１０１１Ωｃｍ未満が好適である。
【００１６】
本発明者がこれまで開発してきた特許文献２に記載された材料系は、前述の通り、実質的に単相からなり、かつ室温（２３℃）での熱膨張係数の絶対値が６×１０−７／℃以下、ヤング率が１００ＧＰａ以上で比剛性が４０ＧＰａ・ｃｍ３／ｇ以上であるものの、体積抵抗値が１０１２〜１０１３Ωｃｍ台と高かった。
【００１７】
そこで、特許文献２に記載された材料の体積抵抗率を下げるために、特許文献３の考え方に基いて、この材料にＣ等とＴｉＮ等を同時に添加した。その結果、体積抵抗率を下げることはできたものの、粒界層にまで導電性を付与すると、静電チャックとして用いた場合に漏れ電流が大きくなり、ジョンセン・ラーベック力が十分発揮されなくなることが判明した。
【００１８】
従って、本発明者は、異相を呈することなく、体積抵抗率を下げることのみに寄与する成分を添加することに着目し、具体的にはカーボンのみを添加することで、この課題を解決できることを見出したのである。
以下に詳細に説明する。
【００１９】
まず、本発明の低熱膨張高比剛性セラミックス焼結体のカーボンの含有量と体積抵抗率の関係について、図２に基づいて説明する。図２は、セラミックス焼結体のＣ含有量と体積抵抗率との関係を示す図である。なお、図２は、後述する実施例に基づくものである。
図２において、カーボンの含有量により、体積抵抗率は１×１０４Ωｃｍから１×１０１３Ωｃｍと変化するが、静電チャックとして好適な体積抵抗率である１×１０８Ωｃｍ以上１×１０１１Ωｃｍ未満とするには、カーボンの含有量を１．８〜３．０質量％とすれば良いことがわかる。
【００２０】
ここで、カーボン含有量が１．８質量％未満では体積抵抗率が大きくなり静電チャックとして用いるには高い駆動電圧が必要となり、残留吸着時間が長くなり過ぎるという欠点が生じる。また、カーボン含有量が３．０質量％を超えると体積抵抗率が小さくなり過ぎ、ジョンセン・ラーベック力ではなくクーロン力依存の静電チャックとなり、高い吸着力が得られなくなる。
さらに、カーボン含有量が２．５質量％以上ではヤング率が若干低下してしまうため、より高剛性の静電チャックが必要な場合には、カーボンの含有量を１．８〜２．５質量％未満とすることが好ましい。
【００２１】
次に、本発明の低熱膨張高比剛性セラミックス焼結体のその他の成分について説明する。
ＭｇＯ含有量を８〜１７．２質量％、Ａｌ２Ｏ３含有量を２２〜３８質量％、ＳｉＯ２含有量を４９．５〜６５質量％とすることで、低熱膨張高比剛性セラミックス焼結体における結晶相の殆どを、コーディエライト質の結晶相とすることができる。
なお、ＭｇＯやＡｌ２Ｏ３の成分が多くなり過ぎたり、ＳｉＯ２の成分が少なくなり過ぎると、スピネルやムライト、フォルステライト等の熱膨張率の高い結晶相が多くなり、熱膨張率が大きくなってしまう。また、ＭｇＯやＡｌ２Ｏ３の成分が少な過ぎると、コーディエライト成分が少なくなってしまう。ＳｉＯ２が多過ぎると剛性の低下を招いてしまう。
【００２２】
Ｌｉ２Ｏ含有量を０．１〜２．５質量％とすることで、焼結性を向上させることができ、緻密な焼結体を得ることができる。また、焼結体中の反応（物質移動）を比較的低温から活性化することにより、黒色化が低温から始まり、黒色化が進むという効果もある。
なお、ＬｉＯ２の成分が２．５質量％を超えると、剛性の低下が著しくなる。また、０．１質量％より小さいと、添加効果が殆ど得られなくなる。
【００２３】
また、化学組成の質量比については、焼結体の主成分のＭｇＯ−Ａｌ２Ｏ３−ＳｉＯ２の質量組成比において、ＳｉＯ２の量が少なくなると黒色発色が薄くなる。また、含有するＬｉＯ２は焼結途中ではＬｉＯ２−Ａｌ２Ｏ３−ＳｉＯ２焼結体として一部のＳｉＯ２を固定化するため、その分のＳｉＯ２は差し引いて考える必要があり、その差し引くべきＳｉＯ２量はＬｉＯ２量の８倍程度と実験的に求められた。そのため、本発明においては黒色発色を得るために化学組成の質量比を、Ｘ＝（ＳｉＯ２−８×Ｌｉ２Ｏ）／ＭｇＯ≧３かつＹ＝（ＳｉＯ２−８×Ｌｉ２Ｏ）／ Ａｌ２Ｏ３≧１．２と規定した。さらに好ましくは、Ｘ≧３．６５、Ｙ≧１．３であると、より黒色度の高い黒色色調が得られる。
【００２４】
一般に、静電チャック等を用いる半導体や磁気ヘッド等の製造装置の場合には、レーザーや紫外線、可視光といった光を測定したり露光したりするものが多く、不要な光の反射（乱反射を含む）や透過を嫌う場合が多く、黒色材料が望ましいものである。
【００２５】
さらに、本発明の低熱膨張高比剛性セラミックス焼結体の特性について説明する。
低熱膨張高比剛性セラミックス焼結体は、室温（２３℃）における熱膨張係数の絶対値が６×１０−７／℃以下であるため、精密位置決めを１００ｎｍ以下で実現することが必須となっている半導体製造装置分野であっても、十分な精度で露光を行うことが可能となる。
例えば、1×１０ー６／℃の熱膨張係数を持つ厚さ５００ｍｍの部材の温度が１℃変化すると、部材の端面で５００ｎｍもの偏差が発生し、露光精度が落ちる。この影響を避けるため、部材の熱膨張係数の絶対値はできる限り小さいことが求められ、特に６×１０ー７／℃以下で十分な効果が得られると考えられる。
【００２６】
また、低熱膨張高比剛性セラミックス焼結体は、ヤング率が１００ＧＰａ以上、比剛性が４０ＧＰａ・ｃｍ３／ｇ以上であるため、マイクロクラックを生じる問題がなく、十分気孔率が低い焼結体を歩留まり良く製造でき、焼結時の欠陥である焼結体のポアやマイクロクラックが少ないことから高精度研磨が可能となり、高度化するデザインルールに対応した静電チャックを得ることができる。
さらに、低熱膨張高比剛性セラミックス焼結体は、体積抵抗率が１×１０８Ωｃｍ以上１×１０１１Ωｃｍ未満であるため、吸着力に優れるジョンセン・ラーベック力を利用した静電チャックが実現できる。
【００２７】
本発明の低熱膨張高比剛性セラミックス焼結体は、実質的に単相のコーディエライト質からなるものである。ここで示すコーディエライト質とは、純粋なコーディエライト以外にも、固溶などの効果によって結晶格子面間隔が変化し、Ｘ線回折で観察される回折ピークの位置がシフトしているもののコーディエライトの構造を保っている物質をも含む。
【００２８】
また本発明で示すところの実質的に単相とは、不可避的に混入する不純物やコーディエライト以外の結晶相、粒界相等の異相の存在は少量であれば許容するものである。この許容可能な異相の量は２０％以下であり、より望ましくは１０％以下である。
【００２９】
本発明の低熱膨張高比剛性セラミックス焼結体の嵩密度をより高くすることで、体積抵抗率が安定し、焼結体のヤング率は１２０ＧＰａ以上と向上し、比剛性も５０ＧＰａ・ｃｍ３／ｇ以上と優れた特性を得ることができるため好ましい。
【００３０】
次に、本発明の低熱膨張高比剛性セラミックス焼結体の製造方法について説明する。
まず、低熱膨張高比剛性セラミックス焼結体の製造に当って、原料としてＭｇ、Ａｌ、Ｓｉ、Ｌｉを含む酸化物（Ｌｉは炭酸塩を含む）、及びこれら元素の複合酸化物のいずれか一方または双方と、炭素化合物とを所定量配合し、混練、成形した後、非酸化性ガス雰囲気で１３００℃〜１４００℃で焼結させる。
【００３１】
なお、これまでの実験で、Ｍｇ−Ａｌ−Ｓｉ−Ｏ系の原料として電融コーディエライト（Ｍｇ２Ａｌ４Ｓｉ５Ｏ１８）や各酸化物原料の組合せを用いても、また、Ｌｉ−Ａｌ−Ｓｉ−Ｏ系の原料としてユークリプタイト（ＬｉＡｌＳｉＯ４）やβ―スポージュメン（ＬｉＡｌＳｉ２Ｏ６）、炭酸リチウム（Ｌｉ２Ｏ）とムライト（Ａｌ６Ｓｉ２Ｏ１３）の組み合わせを用いても、得られた焼結体はコーディエライト単相となっていることが知見されている。従って、原料としてＭｇ、Ａｌ、Ｓｉ、Ｌｉを含む酸化物やこれら元素の複合酸化物のいずれか一方または双方を用いることができる。
また、炭素化合物としては、炭素源となるものであれば良く、カーボンブラックやカーボンファイバー等が例示できる。
【００３２】
そして、各原料の配合量については、要求される焼結体の化学組成から計算して求めれば良く、例えば、ＭｇＯ成分値より電融コーディエライトの量を決定し、ＬｉＯ２成分値よりスポージュメンの量を決定し、Ａｌ２Ｏ３成分値とＳｉＯ２成分値から電融コーディエライトとスポージュメンに含まれる各成分量を引いて個別酸化物量を決定すれば良い。また、Ｃ成分値より炭素化合物量を決定すれば良い。この様に、焼結体の化学組成から原料配合の所定量を決定することができる。
また、焼結助剤として、遷移元素の酸化物、水酸化物、硝酸塩、炭酸塩あるいは金属粉等を適宜添加することが好ましい。
【００３３】
これらの原料を配合して、混練、成形した後、非酸化性ガス雰囲気で１３００℃〜１４００℃で焼結させる。
ここで、非酸化性ガス雰囲気とするのは、焼結体の黒色色調を得るためであり、非酸化性ガスとしては、窒素、アルゴン、ヘリウム等が例示できる。黒色化には、結晶中でのＳｉ−Ｏ結合中の酸素欠陥の影響が起因しているものと考えられ、非酸化性ガス雰囲気でなく大気中等では薄灰色や青色系統の色調しか得られない。
【００３４】
なお、このようなセラミックスを作製する場合に、樹脂バインダーを用いてもよい。この場合、樹脂バインダーを脱脂するために熱処理温度を下げて残炭分を増加させることにより、樹脂バインダーに含まれる炭素成分を利用して、焼結体内にカーボンを導入することができる。しかし、この場合に焼結体内の残炭量やその分布を制御するのは非常に困難である。そのため、樹脂バインダーは十分高い脱脂温度で除去してしまい、予め添加したカーボンブラック等の炭素化合物のみでカーボン量を制御することが望ましい。
また、低熱膨張高比剛性セラミックス焼結体の嵩密度をさらに向上させたい場合には、さらにＨＩＰ（Ｈｏｔ-Ｉｓｏｓｔａｔｉｃ-Ｐｒｅｓｓｉｎｇ）処理を施しても良い。
【００３５】
そして、原料として炭酸リチウムを用いる場合、混練後に仮焼を行なうことが好ましい。Ｌｉ２Ｏ源として炭酸リチウムのみを用いても良いし、Ｌｉ酸化物等と併用しても良い。
但し、各酸化物原料や炭酸リチウムを組合わせて用いる場合には、予め仮焼して複合酸化物としておいてから用いる方が、焼結が均一に進むことから好ましい。
【００３６】
炭素化合物としては、粒径が０．１μｍ未満のカーボンブラックを用いることが好ましい。これは、微細粒のカーボンブラックを添加することで、焼結体のコーディエライト粒子間にＣ成分が均一に分散し易くなるため、電気伝導のパスが作りやすくなり、体積抵抗率を下げる効果がより大きくなるためで、０．１μｍ未満のカーボンブラックを添加することがより好適であることが分かった。
【００３７】
この様に、本発明の低熱膨張高比剛性セラミックス焼結体は、カーボンを１．８〜３質量％含有させたことで、良好な低熱膨張性および高比剛性を維持しながら、漏れ電流を増大させることなく、体積抵抗値をより低下できたものであるため、静電チャックの誘電体として好適である。
【実施例】
【００３８】
以下、本発明の低熱膨張高比剛性セラミックス焼結体の一実施例について説明する。但し、本実施例では特定の原料を用いた場合のみで表を記載しているが、本実施例が本願を限定するものではなく、どの原料を組合わせても同様な焼結体が得られる。
【００３９】
表１に示す組成の焼結体を得る様に各原料を配合し、混練、成形した後、表２に示す条件で焼成して低熱膨張高比剛性セラミックス焼結体を作成し、静電チャックの誘電体とした。
【００４０】
【表１】
2006347801.tif 000003
＊１  Ｘ＝（ＳｉＯ２−８×ＬｉＯ２）／ＭｇＯ（質量比）
＊２  Ｙ＝（ＳｉＯ２−８×ＬｉＯ２）／ Ａｌ２Ｏ３（質量比）
＊３  助剤は酸化物換算の質量％
【００４１】
【表２】
2006347801.tif 000004
＊１  アルゴンガス圧は4.9×106Pa
【００４２】
実施例１〜６および比較例１〜５において、原料粉末としては電融コーディエライト（平均粒径３μｍ）、シリカ（溶融シリカ平均粒径０．７μｍ）、アルミナ（平均粒径０．３μｍ）、β−スポージュメン（平均粒径５μｍ）、炭酸リチウム（純度９９．０％）、カーボンブラック（平均粒径０．０３μｍ）を用いた。また、焼結助剤として、遷移元素の酸化物を用いた。
【００４３】
また、各原料の配合量については、目標とする焼結体の化学組成から計算して求めた。
例えば、実施例１の場合には、質量換算で、電融コーディエライト７８．６％、スポージュメンを５．４％、Ａｌ２Ｏ３を５．２％、ＳｉＯ２を９．０％、Ｃを１．８％の割合で配合し、焼結助剤のＦｅ２Ｏ３を外掛けで０．２％添加した。
但し、実施例５においては、炭酸リチウムを用いているため、予め原料粉を混合した後に大気中で１４００℃×４ｈで仮焼をして、塊砕して原料とした。
【００４４】
これら原料粉末を調合した後、原料１００質量部に対して、樹脂バインダー３質量部を加え、水を溶媒としてアルミナポットミル中で２４時間混合した。このスラリーを乾燥造粒し、静水圧１．５×１０８Ｐａの圧力で成形した。
得られた成形体を空気中で４００℃まで昇温して樹脂バインダーを脱脂した。これら脱脂した成形体を、所定の温度、雰囲気ガス、圧力下（ガス圧を印加した実施例６以外は常圧）で所定時間焼成して焼結体を得た。
【００４５】
上記の方法で得られた各焼結体は表２にあるような特性を有していた。ここで、熱膨張係数はＪＩＳ−Ｒ３２５１に基づき、二重光路マイケルソン型レーザー干渉計方式の熱膨張測定器にて室温（２３℃）の値を測定した。ヤング率はＪＩＳ−Ｒ１６０２により、超音波パルス法にて常温で測定した。嵩密度はアルキメデス法により測定、算出した。
【００４６】
また、この焼結体を１ｍｍまで研削して図１に示すような誘電体部３とし、金蒸着により誘電体部３の一方の面に電極部４を形成して、誘電体部３の他方の面を静電吸着部として、静電チャック１を作成した。
そして、それぞれの焼結体における比剛性、体積抵抗率、静電チャックの吸着力、漏れ電流についての各特性値を得た。これらの結果を表３に示す。ここで、比剛性はヤング率を密度で除算することにより得て、体積抵抗率はハイレジスタンスメータ４３３９Ｂ（アジレント・テクノロジー（株）社製）を用いて測定した。また、吸着力は、誘電体部３にウェハー２を吸着させた後、ウェハ−２を誘電体部３から引き剥がすのに要する力を計測して評価を行った。静電チャックの駆動電圧は５００Ｖとし、漏れ電流は電極部４とウェハー２との間で流れる電流を微小電流計にて測定した。
【００４７】
【表３】
2006347801.tif 000005
【００４８】
実施例１から４と比較例１および２において、Ｃ含有量と特性を比較した。
まず、Ｃ含有量と体積抵抗率の関係について図２にまとめた。図２より、Ｃ含有量が１．８〜３質量％の範囲で、体積低効率は好適な値をとることが分かる。Ｃ含有量が３質量％を超えると、電気伝導のパスが一気に増えて１０５Ωｃｍと急激に体積抵抗率が低下した。また、Ｃ含有量が１．８質量％未満の場合、体積抵抗率が１×１０１１Ωｃｍを超えた。従って、比較例１および２では、いずれもＣ含有量が１．８〜３質量％の範囲を逸脱しているため、体積抵抗率が１×１０８Ωｃｍ以上１×１０１１Ωｃｍ未満を実現できていない。
次に、ヤング率の変化を図３に示す。図３は、セラミックス焼結体のＣ含有量とヤング率との関係を示す図である。
図３より、Ｃ添加量が増すにつれ、ヤング率が低下することが分かる。特に、３質量％を超えると、１００ＧＰａ程度まで低下したことが分かる。
【００４９】
また、比較例３および４においては、化学組成の質量比が（ＳｉＯ２−８×Ｌｉ２Ｏ）／ＭｇＯ≧３あるいは（ＳｉＯ２−８×Ｌｉ２Ｏ）／ Ａｌ２Ｏ３≧１．２という条件から逸脱しているため、十分な黒色色調が得られないだけでなく、体積抵抗率が１０１1Ωｃｍを超えており、静電チャックとしての性能も不十分である。
比較例５においては、焼成温度が低いため、嵩密度が下がり、ヤング率が１００ＧＰａ未満となっており、機械的特性が低下した。また、熱膨張係数の絶対値も大きくなり、静電チャックとしての特性も悪い。
【図面の簡単な説明】
【００５０】
【図１】本発明の一実施の形態に係る誘電チャックの概略構成を示す模式図である。
【図２】セラミックス焼結体のＣ含有量と体積抵抗率との関係を示す図である。
【図３】セラミックス焼結体のＣ含有量とヤング率との関係を示す図である。
【符号の説明】
【００５１】
１…静電チャック
３…誘電体部
【図１】
2006347801.tif 000006
【図２】
2006347801.tif 000007
【図３】
2006347801.tif 000008