(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
基体の一主面に板状試料を静電吸着する静電チャック装置であって、
前記一主面は、第１領域と、前記第１領域の間に分散する複数の第２領域と、を有し、
前記第２領域は、前記第１領域よりも導電性が高く、前記第２領域の面積の平均値から換算された円の直径が５μｍ以上２００μｍ以下であり、かつ前記一主面に１ｍｍ２当たり０．１個以上１０００個以下存在し、
前記第１領域および前記第２領域は、それぞれセラミックスの多結晶体で構成され、
前記第２領域を構成する多結晶体の平均粒子径は、前記第１領域を構成する多結晶体の平均粒子径よりも小さく、
前記第１領域は、第１絶縁性粒子と第１導電性粒子の多結晶体で構成され、
前記第２領域は、前記第１絶縁性粒子よりも平均粒子径が小さい第２絶縁性粒子と、前記第１導電性粒子よりも平均粒子径が小さい第２導電性粒子と、の多結晶体で構成され、
前記第１絶縁性粒子と前記第２絶縁性粒子とは、同じ組成の形成材料であり、
前記第１導電性粒子と前記第２導電性粒子とは、同じ組成の形成材料であることを特徴とする静電チャック装置。
【請求項２】
前記第１絶縁性粒子と前記第２絶縁性粒子とは、Ａｌ２Ｏ３を形成材料とし、
前記第１導電性粒子と前記第２導電性粒子とは、ＳｉＣを形成材料とすることを特徴とする請求項１に記載の静電チャック装置。
【請求項３】
基体の一主面に板状試料を静電吸着する静電チャック装置の製造方法であって、
第１導電性粒子および絶縁性粒子を含むスラリーを、水中に分散する分散処理を施して分散液を調製し、該分散液を乾燥して第１顆粒を形成する工程と、
第２導電性粒子および絶縁性粒子を含むスラリーを、水中に分散する分散処理を施して分散液を調製し、該分散液を前記第１顆粒よりも小さい顆粒となる条件を用いて乾燥して第２顆粒を形成する工程と、
前記第１顆粒と、前記第２顆粒と、を混合し、前記第１顆粒と前記第２顆粒の混合物を調製する工程と、
前記混合物を、所定形状に成形して成形体を形成する工程と、
前記成形体を焼成して複合焼結体を作製する工程と、
前記複合焼結体を所定形状に加工し、前記複合焼結体からなるセラミックス誘電体材料を作製する工程と、を有することを特徴とする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その製造方法に関し、さらに詳しくは、ＩＣ、ＬＳＩ、ＶＬＳＩ等の半導体を製造する半導体製造装置にて半導体ウエハ等の板状試料を静電気力により吸着固定し、この板状試料に成膜処理、エッチング処理、露光処理等の各種処理を施す際に好適に用いられる静電チャック装置およびその製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
静電チャック装置は、基台となる誘電体の内部に静電吸着用内部電極が設けられたものである。静電チャック装置では、基台の載置面に半導体ウエハ等の板状試料を載置し、板状試料と静電吸着用内部電極との間に静電気力を発生させて、板状試料を吸着固定する。
静電チャック装置は、誘電体の厚みを一定とし、静電吸着用内部電極を板状試料とほぼ同等の大きさとすることにより、板状試料の全面に亘ってほぼ均一に静電気力を発生させることができる。これにより、静電チャック装置は、板状試料の加工表面が平坦になるように、板状試料を精度良く固定することができる。また、静電チャック装置は、静電気力を用いるために周囲の雰囲気の影響を受け難く、真空下にても使用可能であることから、半導体ウエハ等の板状試料に成膜処理、エッチング処理、露光処理等を施す半導体の製造工程にて広く利用されている。
【０００３】
半導体の製造工程においても、近年、生産性の向上、すなわち各種処理工程における処理時間の短縮が強く要求されている。成膜処理、エッチング処理、露光処理等では、一枚の板状試料を処理するのに要する時間、すなわちスループットを短縮することが強く求められている。特に、静電チャック装置に固定した板状試料を離脱させるのに要する時間を短縮することが急務となっている。
従来の静電チャック装置では、板状試料を載置する基台が誘電体の絶縁性セラミックスから構成されているため、板状試料を吸着する際、板状試料および基台の載置面それぞれに極性の異なる電荷が帯電して、静電気力が発現する。そのため、板状試料を離脱させる際に印加電圧を停止しても、板状試料および基台の載置面に帯電した電荷を直ちに放電することができず、吸着力が持続された状態、いわゆる、残留吸着力が発生した状態となり、板状試料を直ちに離脱させることができず、スループットを向上させることができないという問題があった。
【０００４】
そこで、このような問題を解決するべく、例えば、絶縁性セラミックスからなる誘電体層の上面に機械的加工により凹部を形成し、この凹部に導電性セラミックスからなる導電部材（嵌合部材） を挿入し、この凹部の側面および底面と、導電部材とを、接着、ガラス付け、ロウ付け等の接着・接合剤により接合して、凹部と導電部材とを一体化し、誘電体層の上面と導電部材の上面とで形成される平面を、板状試料を載せる載置面とし、導電部材をアース接続するとともに、誘電体層の下面に静電吸着用内部電極を形成した静電チャック装置が提案されている（例えば、特許文献１参照）。
このような静電チャック装置では、板状試料を離脱させる際、板状試料や基台の載置面に帯電した電荷を、導電部材により直ちにアースへ逃がして、吸着力（静電気力）を消失させることにより、短時間で載置面より板状試料を離脱させ、スループットの向上を図っている。
【０００５】
また、静電チャック装置の基台に、基台を貫通し、かつ基台と嵌合一体化する残留電荷放電用端子を設け、この残留電荷放電用端子の一端部を被吸着物の載置面と同一平面に配し、かつ、この残留電荷放電用端子を接地する静電チャック装置も提案されている（例えば、特許文献２参照）。
この静電チャック装置にあっては、残留電荷放電用端子により、板状試料に帯電した電荷を効率よくかつ確実に逃がすことができるので、短時間で載置面より板状試料を離脱させることができ、スループットの向上を図っている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２００２−１７０８７１号公報
【特許文献２】特開２００７−３１１３９９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかしながら、特許文献１の静電チャック装置は、誘電体層の上面に、機械的加工により凹部を形成し、この凹部に導電性セラミックスからなる導電部材を挿入し、この凹部の側面および底面と、導電部材とを、接着・接合剤により接合したものであるから、凹部と導電部材との間に隙間が生じている。そのため、この隙間が原因となって、凹部の周縁部が板状試料との接触により磨耗してパーティクルが発生したり、凹部と導電部材とを接合する接着・接合剤が板状試料への汚染源となったりするおそれがあった。
また、特許文献２の静電チャック装置では、残留電荷放電用端子が基台の積載面となる材料と異なる組成であるため、残留電荷放電用端子と基台の境界部でクラックが発生しやすいという問題、製造工程が煩雑になりコストが増加するという問題、残留電荷放電用端子を多数設置することができないため、残留電荷放出の効果に限界があるという問題があった。
【０００８】
さらに、いずれの静電チャック装置においても、板状試料に接する基台の載置面には、導電部材や残留電荷放電用端子等の誘電体材料とは熱伝導率の異なる異種材料が用いられているため、半導体の製造プロセスで重要となる半導体ウエハ等の均熱性を阻害するおそれがある。特に、プラズマを用いた成膜装置やエッチング装置では、プラズマによる熱の伝導が不均一になるため、その傾向がより顕著になる。
【０００９】
本発明は、上記の課題を解決するためになされたものであって、板状試料および静電チャック装置に帯電した電荷を直ちに放電し、板状試料を直ちに離脱させることができ、かつスループットを向上させることができる静電チャック装置およ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】
【００１０】
本発明者等は、上記の課題を解決するために鋭意検討を重ねた結果、基体の一主面は、第１領域と、第１領域の間に分散する複数の第２領域と、を有し、第２領域は、第１領域よりも導電性が高く、前記第２領域の面積の平均値から換算された円の直径が５μｍ以上２００μｍ以下であり、かつ基体の一主面に１ｍｍ２当たり０．１個以上１０００個以下存在し、前記第１領域および前記第２領域は、それぞれセラミックスの多結晶体で構成され、前記第２領域を構成する多結晶体の平均粒子径は、前記第１領域を構成する多結晶体の平均粒子径よりも小さく、前記第１領域は、第１絶縁性粒子と第１導電性粒子の多結晶体で構成され、前記第２領域は、前記第１絶縁性粒子よりも平均粒子径が小さい第２絶縁性粒子と、前記第１導電性粒子よりも平均粒子径が小さい第２導電性粒子と、の多結晶体で構成され、前記第１絶縁性粒子と前記第２絶縁性粒子とは、同じ組成の形成材料であり、前記第１導電性粒子と前記第２導電性粒子とは、同じ組成の形成材料である構造とすることで、前記課題が解決出来ることを見出した。
【００１１】
本発明の静電チャック装置は、基体の一主面に板状試料を静電吸着する静電チャック装置であって、前記一主面は、第１領域と、前記第１領域の間に分散する複数の第２領域と、を有し、前記第２領域は、前記第１領域よりも導電性が高く、前記第２領域の面積の平均値から換算された円の直径が５μｍ以上２００μｍ以下であり、かつ前記一主面に１ｍｍ２当たり０．１個以上１０００個以下存在し、前記第１領域および前記第２領域は、それぞれセラミックスの多結晶体で構成され、前記第２領域を構成する多結晶体の平均粒子径は、前記第１領域を構成する多結晶体の平均粒子径よりも小さく、前記第１領域は、第１絶縁性粒子と第１導電性粒子の多結晶体で構成され、前記第２領域は、前記第１絶縁性粒子よりも平均粒子径が小さい第２絶縁性粒子と、前記第１導電性粒子よりも平均粒子径が小さい第２導電性粒子と、の多結晶体で構成され、前記第１絶縁性粒子と前記第２絶縁性粒子とは、同じ組成の形成材料であり、前記第１導電性粒子と前記第２導電性粒子とは、同じ組成の形成材料であることを特徴とする。
【００１２】
本発明の静電チャック装置の製造方法は、基体の一主面に板状試料を静電吸着する静電チャック装置の製造方法であって、第１導電性粒子および絶縁性粒子を含むスラリーを、水中に分散する分散処理を施して分散液を調製し、該分散液を乾燥して第１顆粒を形成する工程と、第２導電性粒子および絶縁性粒子を含むスラリーを、水中に分散する分散処理を施して分散液を調製し、該分散液を前記第１顆粒よりも小さい顆粒となる条件を用いて乾燥して前記第２顆粒を形成する工程と、前記第１顆粒と、前記第２顆粒と、を混合し、前記第１顆粒と前記第２顆粒の混合物を調製する工程と、前記混合物を、所定形状に成形して成形体を形成する工程と、前記成形体を焼成して複合焼結体を作製する工程と、前記複合焼結体を所定形状に加工し、前記複合焼結体からなるセラミックス誘電体材料を作製する工程と、を有することを特徴とする。
【発明の効果】
【００１３】
本発明の静電チャック装置によれば、基体の一主面は、第１領域と、第１領域の間に分散する複数の第２領域と、を有し、第２領域は、第１領域よりも導電性が高く、大きさが５μｍ以上２００μｍ以下であり、かつ基体の一主面に１ｍｍ２当たり０．１個以上１０００個以下存在しているため、帯電した電荷の放電性に優れるために、被吸着物である板状試料を直ちに離脱させることができ、スループットの向上を達成できる。
【００１４】
本発明の静電チャック装置の製造方法によれば、第１導電性粒子および絶縁性セラミックスを形成材料とする絶縁性粒子を用いて形成された第１顆粒と、第１導電性粒子とは平均粒子径が異なる第２導電性粒子および絶縁性粒子を用いて形成された第２顆粒と、を混合する工程と、得られる混合物を焼成する工程と、得られるセラミックス焼結体を用いて基体を形成する工程と、を有するため、簡便に、かつ高い歩留りで上記特性の静電チャック装置を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】本実施形態の静電チャック装置の一実施形態を示す概略図であり、（ａ）は断面図、（ｂ）は静電チャック装置を構成する静電チャック部材の全体を示す平面図、（ｃ）は（ｂ）のα部の拡大図である。
【図２】実施例１のセラミックス誘電体材料の表面を、光学顕微鏡で観察した結果を示す光学顕微鏡像である。
【図３】実施例１のセラミックス誘電体材料の表面を、走査型電子顕微鏡で観察した結果を示す走査型電子顕微鏡像である。
【図４】実施例１のセラミックス誘電体材料の表面を、走査型電子顕微鏡で観察した結果を示す走査型電子顕微鏡像である。
【図５】実施例１のセラミックス誘電体材料の表面を、走査型電子顕微鏡で観察した結果を示す走査型電子顕微鏡像である。
【図６】実施例２のセラミックス誘電体材料の表面を、光学顕微鏡で観察した結果を示す光学顕微鏡像である。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
本発明の静電チャック装置およびその製造方法の実施の形態について説明する。
なお、本実施の形態は、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。
【００１７】
［静電チャック装置］
図１は、本実施形態の静電チャック装置の一実施形態を示す概略図であり、（ａ）は断面図、（ｂ）は静電チャック装置を構成する静電チャック部材の全体を示す平面図、（ｃ）は（ｂ）のα部の拡大図である。
本実施形態の静電チャック装置１０は、上面（一主面）１１ａをウエハ（板状試料）Ｗを載置する載置面とした静電チャック部材（本発明における基体）１１、および、この静電チャック部材１１の下面（他の一主面）１１ｂ側に設けられた静電吸着用電極１２を備える静電チャック部１３と、静電チャック部１３を支持するとともに、ウエハＷを冷却するベース部（基台）１４とから概略構成されている。
【００１８】
静電吸着用電極１２には、シート状またはフィルム状の（第１の）有機系接着剤層１５を介して、シート状またはフィルム状の絶縁層１６が接着されている。絶縁層１６および静電チャック部１３には、（第２の）有機系接着剤層１７を介して、ベース部（基台）１４が接着されている。ベース部（基台）１４は、加熱装置あるいは冷却装置に相当する。
【００１９】
静電チャック部材１１は、円板状をなしている。
静電チャック部材１１の厚さは、０．３ｍｍ以上かつ１．０ｍｍ以下が好ましい。静電チャック部材１１の厚さが、この範囲内であることが好ましい理由は、静電チャック部材１１の厚さが０．３ｍｍ未満では、静電チャック部材１１の機械的強度を確保することができず、一方、静電チャック部材１１の厚さが１．０ｍｍを超えると、ウエハＷを吸着する際に必要な電圧が高くなり過ぎるからである。
また、静電チャック部材１１の一主面（載置面）１１ａには、その一主面１１ａから、静電チャック部材１１の厚さ方向上方に突出する円柱状の突起部１８が多数形成されている。多数の突起部１８は、ウエハＷを支持するための部位である。突起部１８は、静電チャック部材１１の表面をショット・ブラスト加工等の研削加工をすることで形成される。
静電チャック部材１１の一主面（載置面）１１ａに突起部１８が形成されている場合、少なくとも突起部１８が、後述する第１領域１９と第２領域２０を有する。
さらに、ベース部１４および有機系接着剤層１７を厚さ方向に貫通し、静電吸着用電極１２の下面中央部に接続され、静電吸着用電極１２に直流電圧を印加する給電用端子２１が設けられている。
【００２０】
静電チャック部材１１の一主面１１ａは、第１領域１９と、第１領域１９の間に分散する複数の第２領域２０と、を有する。
第２領域２０は、第１領域１９よりも導電性が高い。
【００２１】
第２領域２０は、大きさが５μｍ以上かつ２００μｍ以下であり、１０μｍ以かつ上１００μｍ以下であることが好ましい。第２領域２０の大きさが５μｍ未満では、電荷放出の効果を充分に得ることができない問題がある他、製造が難しくなる問題がある。一方、第２領域２０の大きさが２００μｍを超えると、静電チャック部材１１の厚さに近くなるため、耐電圧特性等の信頼性が低下する問題が生じる。また、静電チャック部材１１の一主面１１ａに突起部１８を形成する場合、突起部１８の直径を小さくすると、突起部１８の上面における第２領域２０の割合が高くなり、吸着力が低下する可能性が生じる問題がある。
【００２２】
第２領域２０は、静電チャック部材１１の一主面１１ａに１ｍｍ２当たり０．１個以上かつ１０００個以下存在しており、１個以上かつ２００個以下存在していることが好ましい。第２領域２０が、静電チャック部材１１の一主面１１ａに１ｍｍ２当たり０．１個未満、すなわち、ほとんど存在していないと、電荷放出の効果を充分に得ることができない。一方、第２領域２０が、静電チャック部材１１の一主面１１ａに１ｍｍ２当たり１０００個を超えると、第２領域２０の割合が多くなり過ぎ、静電チャック部材１１は、静電チャック装置１０に必要とされる耐電圧特性を確保できなくなる問題がある。
【００２３】
静電チャック部材１１は、第１領域１９と第２領域２０から構成されており、第２領域２０は、静電チャック部材１１の一主面１１ａ以外にも存在する。静電チャック部材１１全体における第２領域２０の割合は、１６体積％以下であることが好ましく、８体積％以下であることがより好ましい。静電チャック部材１１における第２領域２０の割合が１６体積％を超えると、第２領域２０同士が繋がり、静電チャック部材１１の耐電圧特性が確保できなくなる。また、静電チャック部材１１の耐電圧特性に充分な信頼性を得るためには、第２領域２０の割合は８体積％以下であることが好ましい。
【００２４】
第２領域２０の形状は、球状、線状、放射線状、星形等、任意の形状を選ぶことができる。
第１領域１９となる原料に、第２領域２０となる原料を混合し、焼結して、静電チャック部材１１を製造した場合、焼結や変形により第２領域２０は不定形となるが、ウエハＷの電荷を均一に放出させるためには、第２領域２０のアスペクト比（長辺／短辺）が３以下であることが好ましく、２以下であることがより好ましい。
【００２５】
第１領域１９および第２領域２０は、それぞれ単結晶体、非晶質体、樹脂、多結晶体等で構成することができるが、多結晶体で構成されていることが好ましく、セラミックスの多結晶体で構成されていることがより好ましい。第１領域１９および第２領域２０の少なくともいずれか一方が、単結晶体や非晶質体であると、セラミックスの多結晶体を構成する結晶粒子の粒界がないため、静電チャック部材１１に帯電した電荷を放出する際に、電荷を放出し難くなるためである。
また、第２領域２０を構成する多結晶体の平均粒子径は、第１領域１９を構成する多結晶体の平均粒子径よりも小さいことが好ましい。多結晶体の平均粒子径が小さいと、静電チャック部材１１に帯電した電荷を放出し易くなる効果があるが、静電チャック部材１１の耐電圧特性が低くなるため、静電チャック装置１０として機能させるための電圧を印加できなくなり、第１領域１９では一定程度粒子径を大きくする必要があり、第２領域２０では電荷を効率よく放出するため平均粒子径を小さくすることが好ましいからである。
【００２６】
第１領域１９は、第１絶縁性粒子と第１導電性粒子の多結晶体で構成されていることが好ましい。第１絶電性粒子に第１導電性粒子を加えることで、静電チャック部材１１の電荷を放出する性能を向上することができる。
また、第２領域２０は、第１領域１９を構成する第１絶縁性粒子よりも平均粒子径が小さい第２絶縁性粒子と、第１領域１９を構成する第１導電性粒子よりも平均粒子径が小さい第２導電性粒子と、の多結晶体で構成されていることが好ましい。
第１絶縁性粒子と第２絶縁性粒子とは、同じ組成の形成材料である。また、第１導電性粒子と第２導電性粒子とは、同じ組成の形成材料であることが好ましい。同じ組成の形成材料を用いることで、第１領域１９と第２領域２０の境界における物性の不連続性を緩和することができるため、静電チャック部材１１において、熱膨張差による破損や強度などの信頼性を高めることができる。
【００２７】
第１絶縁性粒子は、絶縁性セラミックスを形成材料とし、平均粒子径が０．５μｍ以上かつ１０μｍ以下であることが好ましく、１．０μｍ以上かつ５．０μｍ以下であることがより好ましい。
第１絶縁性粒子の平均粒子径が０．５μｍ未満では、静電チャック部材１１の耐電圧や機械的強度が低下することがある。一方、第１絶縁性粒子の平均粒子径が１０μｍを超えると、ウエハＷの表面処理を行う際のプラズマにより、静電チャック部材１１の一主面１１ａの表面粗さが変化し易くなることがある。
【００２８】
第２絶縁性粒子は、絶縁性セラミックスを形成材料とし、平均粒子径は第１絶縁性粒子の平均粒子径よりも小さいことが好ましく、０．１μｍ以上かつ５．０μｍ未満であることが好ましく、０．２μｍ以上かつ３．０μｍ以下であることがより好ましい。
第２絶縁性粒子の平均粒子径が０．１μｍ未満では、焼結が充分に進んでいないため、静電チャック部材１１の機械的強度を確保することができないことがある。一方、第２絶縁性粒子の平均粒子径が５．０μｍ以上では、電荷を放出する効果が小さくなる問題がある。
【００２９】
第１導電性粒子は、導電性セラミックスを形成材料とし、平均粒子径が０．０５μｍ以上かつ５．０μｍ以下であることが好ましく、０．１μｍ以上かつ２．０μｍ以下であることがより好ましい。
第１導電性粒子の平均粒子径が０．０５μｍ未満では、原材料の価格が高くなってしまう問題がある。一方、第１導電性粒子の平均粒子径が５．０μｍを超えると、ウエハＷの表面処理を行う際のプラズマにより、静電チャック部材１１の一主面１１ａの表面粗さが変化し易くなることがある。
【００３０】
第２導電性粒子は、導電性セラミックスを形成材料とし、平均粒子径が第１導電性粒子の平均粒径よりも小さいことが好ましく、０．０１μｍ以上かつ１．０μｍ未満であることが好ましく、０．０３μｍ以上かつ０．３μｍ以下であることがより好ましい。
第２導電性粒子の平均粒子径が小さいと、同じ体積の場合でも粒子の個数が多くなるため、第１絶縁性粒子の粒界に存在する第２導電性粒子同士の導電パスができ易くなるため、導電性が高くなり、効率的に電荷を放出することができる。第２導電性粒子の平均粒子径が０．０１μｍ未満では、原材料の価格が高くなってしまう問題がある。一方、第２導電性粒子の平均粒子径が１．０μｍ以上であると、導電性を高める効果が得難くなる他、ウエハＷの表面処理を行う際のプラズマにより、静電チャック部材１１の一主面１１ａの表面粗さが変化し易くなることがある。
【００３１】
第１領域１９における第１導電性粒子の配合量は、第１領域１９の３質量％以上かつ２０質量％以下であることが好ましく、５質量％以上かつ１５質量％以下であることがより好ましい。第１導電性粒子の配合量が少ないと、静電チャック部材１１の誘電率が低くなり、静電チャック装置１０の吸着力が低くなる問題がある。第１導電性粒子の配合量が多いと、静電チャック装置１０として使用する際の印加電圧に対して耐えられなくなる問題がある。
【００３２】
第２領域２０における第２導電性粒子の配合量は、第１領域１９における第１導電性粒子の配合量との差が５質量％以下であることが好ましく、１質量％以下であることがより好ましく、０．１質量％以下であることが最も好ましい。第１領域１９と第２領域２０における導電性粒子の配合量を近くすることにより、第１領域１９と第２領域２０の境界における物性の不連続性を緩和することができるため、静電チャック部材１１において、熱膨張差による破損や強度などの信頼性を高めることができる。
【００３３】
第１絶縁性粒子および第２絶縁性粒子、すなわち絶縁性セラミックスとしては、酸化アルミニウム（Ａｌ２Ｏ３）、酸化イットリウム（Ｙ２Ｏ３）、酸化ケイ素（ＳｉＯ２）、酸化ジルコニウム（ＺｒＯ２）、窒化アルミニウム（ＡｌＮ）、窒化ケイ素（Ｓｉ３Ｎ４）、ムライト（３Ａｌ２Ｏ３・２ＳｉＯ２）、酸化ハフニウム（ＨｆＯ２）、酸化スカンジウム（Ｓｃ２Ｏ３）、酸化ネオジム（Ｎｄ２Ｏ３）、酸化ニオブ（Ｎｂ２Ｏ５）、酸化サマリウム（Ｓｍ２Ｏ３）、酸化イッテルビウム（Ｙｂ２Ｏ３）、酸化エルビウム（Ｅｒ２Ｏ３）および酸化セリウム（ＣｅＯ２）の群から選択される１種のみからなる酸化物、または、前記の群から選択される２種以上を混合してなる複合酸化物であることが好ましい。
これらの中でも、酸化アルミニウム（Ａｌ２Ｏ３）は、安価で耐熱性に優れ、複合焼結体の機械的特性も良好であることから、静電チャック部材１１に好適に用いられる。
また、アルミニウム（Ａｌ）含有量が少ない絶縁性セラミックスを使用したい場合や耐食性をさらに高めたい場合には、酸化イットリウム（Ｙ２Ｏ３）、イットリウム・アルミニウム・ガーネット（ＹＡＧ：３Ｙ２Ｏ３・５Ａｌ２Ｏ３）等を用いることもできる。
【００３４】
絶縁性セラミックスとして酸化アルミニウム（Ａｌ２Ｏ３）を用いる場合、酸化アルミニウム（Ａｌ２Ｏ３）の原料粉体としては、平均粒子径が０．５μｍ以下の酸化アルミニウム粉体を用いることが好ましい。
平均粒子径が０．５μｍ以下の酸化アルミニウム粉体を用いることが好ましい理由は、平均粒子径が０．５μｍを超える酸化アルミニウム粉体を用いて得られた焼結体（静電チャック部材１１）においては、第２領域２０の大きさが大きくなり電荷の放電が充分に起こらなくなるためである。
酸化アルミニウム（Ａｌ２Ｏ３）の原料粉体としては、平均粒子径が０．５μｍ以下で高純度のものであれば、特段限定されない。
【００３５】
第１導電性粒子および第２導電性粒子としては、焼結工程において、上記の絶縁性セラミックスに固溶体や反応生成物を生成しない材料が好ましく、導電性セラミックス粒子、高融点金属粒子および炭素（Ｃ）粒子の群から選択される少なくとも１種であることが好ましく、絶縁性セラミックスの電気的特性を劣化させない材料が好ましい。これらの材料が好ましい理由は、絶縁性セラミックスに固溶体や反応生成物を生成すると、第１領域１９と第２領域２０の特性を制御するのが難しくなる場合があるためである。
導電性セラミックス粒子としては、例えば、導電性炭化珪素（ＳｉＣ）粒子等が挙げられる。
高融点金属粒子としては、例えば、モリブデン（Ｍｏ）粒子、タングステン（Ｗ）粒子、タンタル（Ｔａ）粒子等が挙げられる。
これらのなかでも、導電性炭化珪素（ＳｉＣ）粒子は、これを酸化アルミニウム（Ａｌ２Ｏ３）粒子と複合化した場合、得られる複合焼結体は、電気的特性の温度依存性が小さく、ハロゲンガスに対する耐蝕性に優れ、耐熱性、耐熱衝撃性に富み、かつ高温下の使用においても熱応力による損傷の危険性が小さいので好ましい。
【００３６】
静電吸着用電極１２は、電荷を発生させて静電吸着力でウエハ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もので、その用途によって、その形状や、大きさが適宜調整される。
静電吸着用電極１２の厚さは、特に限定されないが、プラズマ発生用電極として用いる場合、５μｍ以上かつ２００μｍ以下であることが好ましく、１０μｍ以上かつ１００μｍ以下であることがより好ましい。静電吸着用電極１２の厚さが前記の範囲内であることが好ましい理由は、静電吸着用電極１２の厚さが５μｍ未満では、充分な導電性を確保することができないからである。一方、静電吸着用電極１２の厚さが２００μｍを超えると、静電チャック部材１１と静電吸着用電極１２との間の熱膨張率差に起因して、静電チャック部材１１と静電吸着用電極１２との接合界面に亀裂が入り易くなるとともに、静電チャック部材１１と静電吸着用電極１２との間の段差を有機系接着剤層１５で覆うことができなくなり、静電チャック部材１１および静電吸着用電極１２の側面方向の絶縁性が低下するからである。
【００３７】
静電吸着用電極１２の材料は、静電チャック部材１１を構成する材料との熱膨張差や耐熱性等を考慮して選定されるが、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、銀（Ａｇ）、炭素（Ｃ）等が用いられる。
【００３８】
このような静電吸着用電極１２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。
【００３９】
ベース部１４は、厚みのある円板状をなしている。また、ベース部１４は、静電チャック部１３に載置されるウエハＷを、加熱あるいは冷却して温度を調整するためのものである。有機系接着剤層１５、絶縁層１６および有機系接着剤層１７を介して、静電チャック部１３を加熱あるいは冷却することにより、静電チャック部１３に載置されたウエハＷを所望の温度パターンに調整することができる。
ベース部１４は、外部の高周波電源（図示略）に接続されており、ベース部１４の内部には、必要に応じて、加熱用、冷却用もしくは温度調節用の水、または、絶縁性の熱媒もしくは冷媒を循環させる流路が形成されている。
【００４０】
ベース部１４を構成する材料としては、熱伝導性、電気導電性、加工性に優れた金属、金属−セラミックス複合材料のいずれかであれば特に制限はなく、例えば、アルミニウム（Ａｌ）、銅（Ｃｕ）、ステンレス鋼（ＳＵＳ） 等が好適に用いられる。ベース部１４の側面、すなわち、少なくともプラズマに曝される面は、アルマイト処理、または、アルミナ、イットリア等の絶縁性の溶射材料にて被覆されていることが好ましい。
ベース部１４では、少なくともプラズマに曝される面に、アルマイト処理または絶縁膜が成膜されていることにより、耐プラズマ性が向上する上に、異常放電が防止され、耐プラズマ安定性が向上する。また、アルマイト処理または絶縁膜が成膜されていることにより、ベース部１４の表面に傷が付き難くなるので、傷の発生を防止することができる。
【００４１】
有機系接着剤層１５は、アクリル、エポキシ、ポリエチレン等からなるシート状またはフィルム状の接着剤であり、熱圧着式の有機系接着剤シートまたはフィルムであることが好ましい。
その理由は、熱圧着式の有機系接着剤シートまたはフィルムは、静電吸着用電極１２上に重ね合わせて、真空引きした後、熱圧着することにより、静電吸着用電極１２との間に気泡等が生じ難くいため、剥がれ難く、静電チャック部１３の吸着特性や耐電圧特性を良好に保持することができるからである。
【００４２】
有機系接着剤層１５の厚さは、特に限定されないが、接着強度および取り扱い易さ等を考慮すると、５μｍ以上かつ１００μｍ以下であることが好ましく、１０μｍ以上かつ５０μｍ以下であることがより好ましい。
有機系接着剤層１５の厚さが上記の範囲内であれば、有機系接着剤層１５と静電吸着用電極１２の下面との間の接着強度が向上する上に、有機系接着剤層１５の厚さがより均一になる。その結果、静電チャック部１３とベース部１４との間の熱伝達率が均一になり、静電チャック部１３に載置されたウエハＷの加熱特性または冷却特性が均一化され、ウエハＷの面内温度が均一化される。
【００４３】
有機系接着剤層１５の厚さが５μｍ未満では、静電チャック部１３とベース部１４との間の熱伝達性が良好となるものの、有機系接着剤層１５の厚さが薄くなり過ぎることから、有機系接着剤層１５と静電吸着用電極１２の下面との間の接着強度が弱くなり、有機系接着剤層１５と静電吸着用電極１２の下面との間に剥離が生じ易くなる。一方、有機系接着剤層１５の厚さが１００μｍを超えると、有機系接着剤層１５の厚さが厚くなり過ぎることから、静電チャック部１３とベース部１４との間の熱伝達性を充分に確保することができなくなり、加熱効率あるいは冷却効率が低下する。
このように、有機系接着剤層１５をシート状またはフィルム状の接着剤としたことにより、有機系接着剤層１５の厚さが均一化され、静電チャック部１３とベース部１４との間の熱伝達率が均一になる。よって、静電チャック部１３に載置されたウエハＷの加熱特性または冷却特性が均一化され、ウエハＷの面内温度が均一化される。
【００４４】
絶縁層１６は、静電チャック部１３における印加電圧に耐え得る絶縁性樹脂からなるシート状またはフィルム状の絶縁材料からなる。このような絶縁材料としては、例えば、ポリイミド、ポリアミド、芳香族ポリアミド等が挙げられる。
絶縁層１６の外周部は、静電チャック部１３を平面視した場合、静電チャック部材１１の外周部より内側に設けられている。
このように、絶縁層１６の外周部を静電チャック部材１１の外周より内側に設けることにより、絶縁層１６は、酸素系プラズマに対する耐プラズマ性、腐食性ガスに対する耐腐食性が向上し、パーティクル等の発生も抑制される。
【００４５】
絶縁層１６の厚さは、４０μｍ以上かつ２００μｍ以下であることが好ましく、５０μｍ以上かつ１００μｍ以下であることがより好ましい。
絶縁層１６の厚さが４０μｍ未満では、静電吸着用電極１２に対する絶縁性が低下し、静電吸着力も弱くなり、静電チャック部材１１の一主面（載置面）１１ａに、ウエハＷを良好に固定することができなくなる。一方、絶縁層１６の厚さが２００μｍを超えると、静電チャック部１３とベース部１４との間の熱伝達性を充分に確保することができなくなり、静電チャック部１３に載置されたウエハＷの加熱効率あるいは冷却効率が低下する。
【００４６】
有機系接着剤層１７は、静電チャック部１３および絶縁層１６と、ベース部１４とを接着・固定するとともに、静電吸着用電極１２、有機系接着剤層１５および絶縁層１６を覆うように設けられたことにより、これらの層を酸素系プラズマや腐食性ガスから保護するものである。有機系接着剤層１７は、耐プラズマ性が高く、熱伝導率が高く、ベース部１４からの加熱効率あるいは冷却効率が高い材料が好ましく、例えば、耐熱性、弾性に優れた樹脂であるシリコーン系樹脂組成物が好ましい。
【００４７】
シリコーン系樹脂組成物としては、シロキサン結合（Ｓｉ−Ｏ−Ｓｉ）を有するケイ素化合物であり、例えば、熱硬化温度が７０℃〜１４０℃のシリコーン樹脂を用いることが好ましい。
ここで、熱硬化温度が７０℃未満のシリコーン樹脂は、静電チャック部１３および絶縁層１６と、ベース部１４とを接合する際、接合過程の途中で硬化が始まってしまい、接合作業に支障を来すおそれがある。一方、熱硬化温度が１４０℃を超えるシリコーン樹脂は、静電チャック部１３および絶縁層１６と、ベース部１４との熱膨張差を吸収することができず、静電チャック部材１１の一主面（載置面）１１ａにおける平坦度が低下するばかりでなく、静電チャック部１３および絶縁層１６と、ベース部１４との間の接合力が低下し、これらの間で剥離が生じるおそれがある。
【００４８】
有機系接着剤層１７の熱伝導率は、０．２５Ｗ／ｍｋ以上であることが好ましく、０．５Ｗ／ｍｋ以上であることがより好ましい。
有機系接着剤層１７の熱伝導率が０．２５Ｗ／ｍｋ以上であることが好ましい理由は、熱伝導率が０．２５Ｗ／ｍｋ未満では、ベース部１４からの加熱効率あるいは冷却効率が低下し、静電チャック部材１１の一主面（載置面）１１ａに載置されるウエハＷを効率的に加熱あるいは冷却することができなくなるからである。
【００４９】
有機系接着剤層１７の厚さは、５０μｍ以上かつ５００μｍ以下であることが好ましい。
有機系接着剤層１７の厚さが５０μｍ未満では、有機系接着剤層１７が薄くなり過ぎてしまい、その結果、接着強度を充分に確保することができず、静電チャック部１３および絶縁層１６と、ベース部１４との間で剥離等が生じるおそれがある。一方、有機系接着剤層１７の厚さが５００μｍを超えると、静電チャック部１３および絶縁層１６と、ベース部１４との間の熱伝達性を充分に確保することができなくなり、ベース部１４からの加熱効率あるいは冷却効率が低下するおそれがある。
【００５０】
また、有機系接着剤層１７の熱伝導率を、上記の有機系接着剤層１５の熱伝導率および絶縁層１６の熱伝導率と同等またはそれ以上とすることにより、有機系接着剤層１７の温度上昇を抑制することができ、有機系接着剤層１７の厚さのバラツキに起因する面内温度のバラツキを低減することができ、ひいては、静電チャック部材１１の一主面（載置面）１１ａに載置されるウエハＷの面内温度を均一化することができる。
【００５１】
有機系接着剤層１７には、平均粒子径が１μｍ以上かつ１０μｍ以下のフィラー、例えば、窒化アルミニウム（ＡｌＮ）粒子の表面に酸化ケイ素（ＳｉＯ２）からなる被覆層が形成された表面被覆窒化アルミニウム（ＡｌＮ）粒子が含有されていることが好ましい。
表面被覆窒化アルミニウム（ＡｌＮ）粒子は、シリコーン樹脂の熱伝導性を改善するために混入されるもので、その混入率を調整することにより、有機系接着剤層１７の熱伝達率を制御することができる。
【００５２】
また、有機系接着剤層１７内には、静電チャック部１３を加熱するためのヒーターを設けてもよい。ヒーターとしては、有機系接着剤層１７の厚さを薄くするために、薄膜状のものを用いることが好ましい。また、高周波による発熱をなくすため、ヒーターには、非磁性体の金属または導電性セラミックス材料を用いることが好ましい。
【００５３】
給電用端子２１は、静電吸着用電極１２に直流電圧を印加するために設けられた棒状のものである。給電用端子２１の材料としては、導電性材料であれば特に制限されない。
【００５４】
本実施形態の静電チャック装置１０によれば、静電チャック部材１１の一主面１１ａは、第１領域１９と、第１領域１９の間に分散する複数の第２領域２０と、を有し、第２領域２０は、第１領域１９よりも導電性が高く、大きさが５μｍ以上２００μｍ以下であり、かつ静電チャック部材１１の一主面１１ａに１ｍｍ２当たり０．１個以上１０００個以下存在しているため、帯電した電荷の放電性に優れるために、被吸着物であるウエハＷを直ちに離脱させることができ、スループットの向上を達成できる。
【００５５】
［静電チャック装置の製造方法］
次に、本実施形態の静電チャック装置の製造方法を説明する。
本実施形態の静電チャック装置の製造方法は、上述の本実施形態の静電チャック装置を製造する方法であって、第１領域１９中に、第１領域１９よりも導電性の高い第２領域２０が分散して存在している静電チャック部材（基体）１１を形成する工程を有する。
第１領域１９よりも第２領域２０の導電性を高くする方法としては、第２領域２０を構成する材料として、導電性の高い材料を用いる方法、第１領域１９における第１導電性粒子の配合比よりも、第２領域２０における第２導電性粒子の配合比を多くする方法等が挙げられる。第１領域１９よりも第２領域２０の導電性を高くする方法としては、特に、第１領域１９と第２領域２０に用いる材料や配合比を同じまたは近くし、粒子径や分散状態等の微細構造を変化させて、第１領域１９よりも第２領域２０の導電性を高くする方法が好ましい。
【００５６】
第１領域１９と第２領域２０に用いる材料や配合比を同じまたは近くすることにより、第１領域１９と第２領域２０の境界における物性の不連続性を緩和することができるため、静電チャック部材１１において、熱膨張差による破損や強度などの信頼性を高めることができる他、原材料等の種類が少なくなるため、製造コストを下げることもできる。
【００５７】
第１領域１９中に第１領域１９よりも導電性の高い第２領域２０が分散して存在している静電チャック部材（基体）１１を形成する工程としては、焼結過程において、第１領域１９よりも導電性の高い第２領域２０が形成される方法であればよく、焼結条件や顆粒の製造条件等を変えることで焼結体の微細構造を変化させて第２領域２０を形成させる方法を用いることができる。製造の容易さや再現性などの観点から、異なる特性の２種類以上の顆粒を混合して焼結する方法が用いられ、第１導電性粒子および絶縁性セラミックスを形成材料とする絶縁性粒子を用いて形成された第１顆粒と、第１導電性粒子とは平均粒子径が異なる第２導電性粒子および絶縁性粒子を用いて形成された第２顆粒と、を混合する工程と、得られる混合物を焼成する工程と、得られるセラミックス焼結体を用いて静電チャック部材（基体）１１を形成する工程を用いることが好ましい。
【００５８】
「第１顆粒の形成」
静電チャック部材１１の第１領域１９となる第１顆粒を形成する。
第１絶縁性粒子の原料粉体と第１導電性粒子の原料粉体と混合して、スラリーを調製する。
第１絶縁性粒子の原料粉体としては、平均粒子径が０．５μｍ以下の酸化アルミニウム粉体を用いることが好ましい。
第１導電性粒子の原料粉体としては、平均粒子径が０．１μｍ以上かつ５．０μｍ以下の炭化珪素（ＳｉＣ）粉体を用いることが好ましい。
【００５９】
第１絶縁性粒子の原料粉体と第１導電性粒子の原料粉体を、分散媒とともに混合し、ボールミルやジェットミル等を用いた公知の分散方法により、分散媒に第１絶縁性粒子の原料粉体と第１導電性粒子の原料粉体を分散して、スラリーを調製する。このとき、スラリーを安定化させたり、第１導電性粒子の原料粉体の分散状態を調整したりするために、分散剤を用いてもよい。
【００６０】
スラリーに用いられる分散媒としては、水および有機溶媒が挙げられる。
有機溶媒としては、例えば、メタノール、エタノール、２−プロパノール、ブタノール、オクタノール等の一価アルコール類およびその変性体；α−テルピネオール等の単環式モノテルペンに属するアルコール類；ブチルカルビトール等のカルビトール類；酢酸エチル、酢酸ブチル、乳酸エチル、プロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート、プロピレングリコールモノエチルエーテルアセテート、ブチルカルビトールアセテート、γ−ブチロラクトン等のエステル類；ジエチルエーテル、エチレングリコールモノメチルエーテル（メチルセロソルブ）、エチレングリコールモノエチルエーテル（エチルセロソルブ）、エチレングリコールモノブチルエーテル（ブチルセロソルブ）、ジエチレングリコールモノメチルエーテル、ジエチレングリコールモノエチルエーテル等のエーテル類；アセトン、メチルエチルケトン、メチルイソブチルケトン、アセチルアセトン、シクロヘキサノン等のケトン類；ベンゼン、トルエン、キシレン、エチルベンゼン等の芳香族炭化水素；ジメチルホルムアミド、Ｎ，Ｎ−ジメチルアセトアミド、Ｎ−メチルピロリドン等のアミド類が好適に用いられ、これらの有機溶媒のうち１種を単独で用いてもよいし、２種以上を混合して混合溶媒として用いてもよい。
【００６１】
分散剤としては、例えば、ポリカルボン酸アンモニウム塩等のポリカルボン酸塩、ポリエチレングリコール、ポリビニルアルコール、ポリビニルピロリドン等の有機高分子等が用いられる。
【００６２】
次いで、スラリーを噴霧乾燥法により噴霧乾燥して、第１顆粒を得る。
噴霧乾燥装置としては、スプレードライヤー等が好適に用いられる。
ここでは、スラリーを加熱された気流中に噴霧し乾燥することにより、スラリー中の第１絶縁性粒子の原料粉体と、第１導電性粒子の原料粉体とが均一に分散された状態で、分散媒のみが飛散し、第１絶縁性粒子の原料粉体中に第１導電性粒子の原料粉体が均一に分散した第１顆粒が得られる。アトマイザーの回転数やディスクの形状、スラリーを送る速度等のスプレードライ条件により、第１顆粒の大きさを制御でき、第１顆粒の大きさは、５μｍ以上かつ１０００μｍ以下であることが好ましく、１０μｍ以上かつ２００μｍ以下であることがより好ましい。
【００６３】
「第２顆粒の形成」
静電チャック部材１１の第２領域２０となる第２顆粒を形成する。
第２絶縁性粒子の原料粉体と第２導電性粒子の原料粉体と混合して、スラリーを調製する。
第２絶縁性粒子の原料粉体としては、第１絶縁性粒子の原料粉体よりも平均粒子径が小さい酸化アルミニウム粉体を用いることが好ましい。
第２導電性粒子の原料粉体としては、平均粒子径が０．０１μｍ以上かつ０．１μｍ以下の炭化珪素（ＳｉＣ）粉体を用いることが好ましく、０．０２μｍ以上かつ０．０６μｍ以下の炭化珪素を用いることがより好ましい。
【００６４】
第２絶縁性粒子の原料粉体と第２導電性粒子の原料粉体を、分散媒とともに混合し、ボールミルやジェットミル等を用いた公知の分散方法により、分散媒に第２絶縁性粒子の原料粉体と第２導電性粒子の原料粉体を分散して、スラリーを調製する。このとき、スラリーを安定化させたり、第２導電性粒子の原料粉体の分散状態を調整したりするために、分散剤を用いてもよい。
分散媒および分散剤としては、第１顆粒の形成に用いられたものと同様のものが用いられる。
第２顆粒の大きさは、５μｍ以上かつ１０００μｍ以下であることが好ましい。
【００６５】
第２顆粒の形成におけるスラリーの調製条件および噴霧乾燥の条件は、第２領域２０の大きさが５μｍ以上かつ２００μｍ以下となるように適宜選定する。
また、第２顆粒の形成におけるスラリーの調製条件および噴霧乾燥の条件を変えて、第２顆粒の硬さを、第１顆粒の硬さよりも硬くすることにより、第２領域２０の形状を揃えることができる。
さらに、第１顆粒の平均粒子径と第２顆粒の平均粒子径を揃えた場合、それぞれの顆粒の硬さを変えることにより、第１顆粒と第２顆粒の混合物を焼結して、焼結体を作製したとき、第１領域１９と第２領域２０の大きさを好適に制御することができる。
【００６６】
「第１顆粒と第２顆粒の混合」
第１顆粒と第２顆粒を公知の方法で混合し、第１顆粒と第２顆粒の混合物を調製する。
ここで、第２顆粒の混合割合を、第１顆粒と第２顆粒の混合物を焼結して得られた焼結体において、第２領域２０が、その大きさが５μｍ以上２００μｍ以下であり、かつ静電チャック部材１１の一主面１１ａに１ｍｍ２当たり０．１個以上１０００個以下存在するように調整する。
【００６７】
「第１顆粒と第２顆粒の混合物の焼成」
次いで、第１顆粒と第２顆粒の混合物を公知の成形手段により、所定形状に成形して、成形体を得る。
第１顆粒と第２顆粒の混合物の調整において分散剤を使用した場合、混合物を成形する前または後に、混合物の脱脂を行ってもよい。
【００６８】
次いで、得られた成形体を、表面粗さＲａが０．２ｍｍ以下の平面度を有するカーボン板で挟んで、所定の焼成雰囲気にて、１ＭＰａ以上かつ１００ＭＰａ以下の加圧下にて焼成し、セラミックス焼結体からなる静電チャック部材を作製する。
【００６９】
焼成雰囲気としては、導電性粒子として、導電性炭化珪素（ＳｉＣ）粒子、モリブデン（Ｍｏ）粒子、タングステン（Ｗ）粒子、タンタル（Ｔａ）粒子等を用いた場合、これらの酸化を防止する必要があることから、非酸化性雰囲気、例えば、アルゴン（Ａｒ）雰囲気、窒素（Ｎ２）雰囲気等が好ましい。
【００７０】
カーボン板を、表面粗さＲａが０．２ｍｍ以下の平面度を有するものとした理由は、表面に表面粗さＲａが０．２ｍｍより大きな凹凸があると、加圧が不均一になり、成形体の焼結状態のばらつきが、誘電損失のような電気的性質のばらつきとなって現われるからである。
【００７１】
成形体の焼成時の圧力を１ＭＰａ以上かつ１００ＭＰａ以下とした理由は、圧力が１ＭＰａ未満では、得られた焼結体の密度が低くなり、耐食性が低下し、また、緻密な焼結体が得られず導電性も高くなり、半導体製造装置用部材（静電チャック部材）として使用する際に用途が限定されてしまい、汎用性が損なわれるからである。一方、圧力が１００ＭＰａを超えると、得られた焼結体の密度、導電性とも問題はないが、部材の大型化に伴う大型焼結体の焼結装置を設計する際、加圧面積に制限が生じるからである。
【００７２】
また、焼成温度は、絶縁性粒子の通常の焼結温度を適用することができる。例えば、第１絶縁性粒子および第２絶縁性粒子として酸化アルミニウムを用いる場合、１５００℃以上かつ１９００℃以下であることが好ましい。
成形体を１５００℃以上かつ１９００℃以下にて焼成することが好ましい理由は、焼成温度が１５００℃未満では、成形体の焼結が不充分となり、緻密なセラミックス焼結体が得られなくなるおそれがあるからである。一方、焼成温度が１９００℃を超えると、成形体の焼結が進みすぎて、異常粒成長等が生じる等のおそれがあり、その結果、緻密なセラミックス焼結体が得られなくなるおそれがあるからである。
【００７３】
また、焼成時間は、緻密な焼結体が得られるのに充分な時間であればよく、例えば、１時間〜６時間である。
【００７４】
上記のようにして得られたセラミックス焼結体を、所定の形状（例えば、円板状）に加工して静電チャック部材１１とし、その静電チャック部材１１を用いて、静電チャック装置を作製する。
【００７５】
本実施形態の静電チャック装置の製造方法によれば、第１導電性粒子および絶縁性セラミックスを形成材料とする絶縁性粒子を用いて形成された第１顆粒と、第１導電性粒子とは平均粒子径が異なる第２導電性粒子および絶縁性粒子を用いて形成された第２顆粒と、を混合する工程と、得られる混合物を焼成する工程と、得られるセラミックス焼結体を用いて静電チャック部材１１を形成する工程と、を有するため、簡便に、かつ高い歩留りで上記特性の静電チャック装置１０を得ることができる。
【００７６】
「第２領域の測定方法」
第２領域の大きさや個数を測定する方法としては、焼結体を薄く研削した後、微細な測定端子で導電性の分布を測定する方法の他、走査型電子顕微鏡（Ｓｃａｎｎｉｎｇ  Ｅｌｅｃｔｒｏｎ  Ｍｉｃｒｏｓｃｏｐｅ、ＳＥＭ）を用いる方法、光学顕微鏡を用いる方法を使用することができる。
【００７７】
ＳＥＭを用いる方法では、焼結体表面を鏡面加工した後、顕微鏡から照射される電子線の影響でチャージアップすることを防ぐための蒸着処理を行わないで観察する。蒸着処理を行わないで観察すると、第２領域は第１領域に比べて電荷を放出し易いため、暗いコントラストで観察される。また、ＳＥＭを電子線の加速電圧や観察倍率を変えて観察することで、第１領域の中に第２領域が暗いコントラストで映った像が観察され、第２領域の大きさや個数を測定できる。暗いコントラストの中や外周領域に明るいコントラストの像が残っている場合には、暗いコントラストの像の外周で囲まれた内側を第２領域とする。
【００７８】
光学顕微鏡を用いる方法では、絶縁性粒子と導電性粒子の粒径や分散状態により、見え方が変わってくるため、予め観察される見え方と導電性の関係を調べた結果を用いる。
第２領域の大きさの測定方法としては、画像解析ソフト等を用いて面積を測定し、同じ面積となる円の直径に換算する方法を用いることが好ましい。第２領域の面積の平均値から換算された円の直径を、第２領域の大きさとする。
【実施例】
【００７９】
以下、実施例および比較例により本発明をさらに具体的に説明するが、本発明は以下の実施例に限定されるものではない。
【００８０】
［実施例１］
「セラミックス誘電体材料の作製」
平均粒子径が０．１５μｍの酸化アルミニウム（Ａｌ２Ｏ３）粉体が９２質量％、平均粒子径が０．１μｍのＳｉＣ粉体が８質量％となるように、酸化アルミニウム（Ａｌ２Ｏ３）粉体とＳｉＣ粉体を秤量して、スラリーを調製した。
このスラリーを、湿式ジェットミル装置を用いて、１００ＭＰａの圧力で加圧し、スラリー同士を斜向衝突させることで、水中に分散する分散処理を行い、分散液を調整した。
この分散液を、スプレードライヤーを用いて２００℃にて乾燥し、第１顆粒を形成した。
次いで、平均粒子径が０．１μｍの酸化アルミニウム（Ａｌ２Ｏ３）粉体が９２質量％、平均粒子径が０．０３μｍのＳｉＣ粉体が８質量％となるように、酸化アルミニウム（Ａｌ２Ｏ３）粉体とＳｉＣ粉体を秤量して、スラリーを調製した。
このスラリーを、湿式ジェットミル装置を用いて、１００ＭＰａの圧力で加圧し、スラリー同士を斜向衝突させることで、水中に分散する分散処理を行い、分散液を調整した。
この分散液を、スプレードライヤーを、第１顆粒よりも小さい顆粒となる条件を用いて２００℃にて乾燥し、第２顆粒を形成した。
次いで、乾式の撹拌混合容器を用いて、第１顆粒と第２顆粒を混合し、第１顆粒と第２顆粒の混合物（Ａｌ２Ｏ３−ＳｉＣ複合粉体）を調製した。ここで、第１顆粒と第２顆粒との混合比を、質量比で９３：７とした。
次いで、第１顆粒と第２顆粒の混合物を、公知の成形手段により、所定形状に成形した。
次いで、その成形体を、表面粗さＲａが０．１ｍｍの平面度を有するカーボン板に挟んで、ホットプレスを用いて、アルゴン（Ａｒ）雰囲気下、１６５０℃、圧力２５ＭＰａにて２時間焼成を行い、Ａｌ２Ｏ３−ＳｉＣ複合焼結体を作製した。
次いで、得られたＡｌ２Ｏ３−ＳｉＣ複合焼結体を、直径３００ｍｍ、厚さ０．５ｍｍの円板状に加工し、実施例１のＡｌ２Ｏ３−ＳｉＣ複合焼結体からなるセラミックス誘電体材料を作製した。
【００８１】
「光学顕微鏡による観察」
実施例１で作製したセラミックス誘電体材料の表面を光学顕微鏡で観察した結果を、図２に示す。なお、微細な測定端子を使用した電気的特性の評価結果から、暗く写っているところが第２領域となっていることが確認されている。同様の写真を１０枚撮り、画像解析ソフトを用いて第２領域の大きさを測定したところ、２４μｍであり、個数は１９９個／ｍｍ２であった。
【００８２】
「走査型電子顕微鏡による観察」
実施例１で作製したセラミックス誘電体材の表面を鏡面研磨し、エッチング処理をした面を、走査型電子顕微鏡（Ｓｃａｎｎｉｎｇ  Ｅｌｅｃｔｒｏｎ  Ｍｉｃｒｏｓｃｏｐｅ、ＳＥＭ）で観察した。結果を、図３、図４および図５に示す。図３では、コントラストが暗い部分が第２領域であり、第２領域の大きさは光学顕微鏡で観察されたものと同等であった。図４は、第２領域を拡大して観察した写真。図５は、第１領域を拡大した写真である。第１領域よりも第２領域の粒径が小さいことが確認できる。なお、エッチング処理した面では、炭化珪素粒子の大部分は消失しているため、観察される粒子は酸化アルミニウムがほとんどであり、孔のあいている部分はエッチングにより消失した炭化珪素粒子もしくは脱落した酸化アルミニウム粒子、または最初から存在している気孔である。
【００８３】
［実施例２］
平均粒子径が０．０５μｍのＳｉＣ粉体を用いて第１顆粒を形成し、平均粒子径が０．０３μｍのＳｉＣ粉体を用いて、第２顆粒の大きさが実施例１と比べて大きくなるように、スプレードライヤーのディスク式アトマイザーの形状および回転数を選択して、第２顆粒を形成し、第１顆粒と第２顆粒の混合比が質量比で９７：３となるようにした以外は、実施例１と同様にして、実施例２のＡｌ２Ｏ３−ＳｉＣ複合焼結体からなるセラミックス誘電体材料を作製した。
実施例２で作製したセラミックス誘電体材料の表面を光学顕微鏡で観察した結果を、図６に示す。なお、微細な測定端子を使用した電気的特性の評価結果から、暗く写っているところが第２領域となっていることが確認されている。同様の写真を１０枚撮り、画像解析ソフトを用いて第２領域の大きさを測定したところ、７８μｍであり、個数は５．８個／ｍｍ２であった。
【００８４】
［比較例１］
実施例１で形成した第１顆粒のみを用い、実施例１と同様にして、比較例１のＡｌ２Ｏ３−ＳｉＣ複合焼結体からなるセラミックス誘電体材料を作製した。
【００８５】
［比較例２］
実施例１で形成した第２顆粒のみを用い、実施例１と同様にして、比較例２のＡｌ２Ｏ３−ＳｉＣ複合焼結体からなるセラミックス誘電体材料を作製した。
【００８６】
［静電チャックの評価］
実施例１、２および比較例１、２で得られたセラミックス誘電体材料を用いて、図１に示すような静電チャック装置を作製し、試料載置面の温度２５℃にて、印加電圧１．５ｋＶ、印加時間６０秒、真空中（＜０．５Ｐａ）の条件で、２インチのシリコンウエハに対する静電チャックの吸着力を測定した。吸着力の測定は、ロードセルを用いたシリコンウエハの引き剥がしにより行い、そのときに発生した引き剥がし応力を吸着力とした。
また、実施例１、２および比較例１、２で得られたセラミックス誘電体材料を用いて、図１に示すような静電チャック装置を作製し、試料載置面の温度２５℃にて、１．５ｋＶの印加電圧を６０秒間付与した後、電圧の印加を解除して、その直後に、１インチのシリコンウエハに対する静電チャックの吸着力を測定した。吸着力の測定は、ロードセルを用いたシリコンウエハの引き剥がしにより行い、そのときに発生した引き剥がし応力を残留吸着力とした。
【００８７】
【表１】
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【００８８】
表１の結果から、吸着力に関して、実施例１、２および比較例１は、ほぼ同じ特性を有していた。
一方、残留吸着力に関して、実施例１、２は、比較例１と比べて電圧印加を解除した直後に小さくなっており、スループットが短縮できることが分かった。
なお、比較例２では、静電吸着用電極に直流１．５ｋＶの電圧を印加すると、静電吸着用電極の間が絶縁破壊をしてしまい、静電チャックとして機能しなかった。
【符号の説明】
【００８９】
１０・・・静電チャック装置、１１・・・静電チャック部材、１２・・・静電吸着用電極、１３・・・静電チャック部、１４・・・ベース部（基台）、１５・・・有機系接着剤層、１６・・・絶縁層、１７・・・有機系接着剤層、１８・・・突起部、１９・・・第１領域、２０・・・第２領域、２１・・・静電吸着用電極。
【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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