(57)【要約】【課題】フッ素プラズマに対する耐久性に優れ、長期間使用することができる静電チャックを提供する。【解決手段】静電チャック１は、アルミナを主成分とするセラミックスからなり、平面的な上面２ａを有する基体２と、この基体２の少なくとも上面２ａを含む表面を覆って形成された耐食層１１とを備えている。この耐食層１１は、アルカリ土類元素のフッ化物及び希土類元素のフッ化物から選ばれるフッ化物を二種以上と、低熱膨張セラミックス微粒子とを含むものである。【選択図】図１
2008227420.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
アルミナを主成分とするセラミックスからなり、平面的な上面を有する基体と、
この基体の少なくとも上面を含む表面を覆って形成された耐食層とを備え、
この耐食層は、アルカリ土類元素のフッ化物及び希土類元素のフッ化物から選ばれるフッ化物を二種以上と、低熱膨張セラミックス微粒子とを含むことを特徴とする静電チャック。
【請求項２】
前記耐食層のフッ化物が、ＭｇＦ２、ＣａＦ２、ＳｒＦ２、ＹＦ３、ＬａＦ３及びＣｅＦ３から選ばれるフッ化物の２種以上の混合物であることを特徴とする請求項１に記載の静電チャック。
【請求項３】
前記低熱膨張セラミックスが、コージェライト、黒鉛、ジルコン、ＳｉＣ及びＺｒＯ２から選ばれる１種又は２種以上の混合物であることを特徴とする請求項１又は２に記載の静電チャック。
【請求項４】
前記耐食層は、Ｙ２Ｏ３及びＣｅＯ２から選ばれる少なくとも一種よりなる熱膨張調整用金属酸化物を更に含むことを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載の静電チャック。
【請求項５】
前記耐食層の厚さが、５０〜３００μmである請求項１〜３のいずれか１項に記載の静電チャック。
【請求項６】
前記耐食層は、フッ化物を１０〜５０体積％の割合で含むことを特徴とする請求項１〜５のいずれか１項に記載の静電チャック。
【請求項７】
前記耐食層は、フッ化物の体積％をＡ（％）、低熱膨張セラミックス微粒子の熱膨張係数をλｃ（ｐｐｍ／Ｋ）、低熱膨張セラミックス微粒子の体積％をＤ（％）、熱膨張調整用金属酸化物の熱膨張係数をλｂ（ｐｐｍ／Ｋ）、熱膨張調整用金属酸化物の体積％をＭとしたとき、次式
λ＝（１３Ａ＋λｃ・Ｄ+λｂ・Ｍ）／１００
で表されるλの値が５．５ｐｐｍ／Ｋ以上１０ｐｐｍ／K以下であることを特徴とする請求項１〜６のいずれか１項に記載の静電チャック。
【請求項８】
前記λの値が５．５ｐｐｍ／Ｋ以上７．６ｐｐｍ／K以下であることを特徴とする請求項７に記載の静電チャック。
【請求項９】
平面的な上面を有する基体を用意し、
アルカリ土類元素のフッ化物及び希土類元素のフッ化物から選ばれるフッ化物を二種以上と、低熱膨張セラミックス微粒子とを含む釉材を用意し、
この釉材を前記基体の少なくとも上面を含む表面に塗布し、不活性ガス中で加熱する
ことを特徴とする静電チャックの製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、静電チャック、より詳しくは、半導体デバイスの製造工程で基板として用いられるウエハ又はその他の被加熱材を保持又は加熱するための静電チャックに関する。
【背景技術】
【０００２】
半導体デバイスの製造工程においては、半導体ウエハに加熱処理やエッチング処理等の各種処理が施される。この半導体ウエハに加熱処理等を施す際に半導体ウエハを保持し、必要に応じて更に加熱するための静電チャックには、半導体ウエハが載置され平面的な上面を有する円盤状のセラミックス基体を備え、このセラミックス基体の上面に静電力を生じさせるための電極が、セラミックス基体内部に埋設された静電チャックがある。
【０００３】
例えば、アルミナセラミックス基体の内部に、Ｎｂ（ニオブ）やＷ（タングステン）等の導電体が埋設された静電チャックがある。このような構造の静電チャックは、この導電体が静電電極として機能し、このセラミックス基体の上面に静電力を生じさせ、このセラミックス基体の上面に載置された被処理材、例えば半導体ウエハを吸着保持することができる。また、同様のアルミナセラミックス基体の内部に、 高融点金属等の導電体が埋設された構造を有する構造体は、静電チャックばかりでなく、この導電体が抵抗発熱体として機能する加熱装置や、この導電体がプラズマ発生用の高周波電極として機能する高周波電極内蔵サセプタに適用される。
【０００４】
これらの静電チャック等は、半導体製造装置における処理室内に取り付けられ、成膜のため、エッチングのため又はクリーニングのために、フッ素を含むガス雰囲気のプラズマに高温で暴露される。すると、これらの静電チャック等におけるアルミナよりなる基体は、フッ素プラズマと反応し、その結果、基体表面でフッ化アルミニウムが形成される。このフッ化アルミニウムは、４５０℃程度から昇華し始めることから、成膜、エッチング又はクリーニング処理時の温度では、基体表面に形成されたフッ化アルミニウムは基体表面に残らず昇華する。フッ化アルミニウムが昇華した後に基体表面に露出しているアルミナは、あらためてフッ素プラズマと反応してフッ化アルミニウムが形成され、この形成されたフッ化アルミニウムが昇華することから、アルミナ基体は次第に腐食される。
【０００５】
腐食されたアルミナ基体は、次第に厚さが薄くなることから、基体強度の低下などが生じる。また、昇華したフッ化アルミニウムは、処理室内で低温となる領域、例えば処理室の内壁面などで析出し、パーティクルとなる。このパーティクルは静電チャックに載置された半導体ウエハに付着する可能性があり、半導体デバイスの製造歩留まりを低下させるおそれがある。
【０００６】
フッ素プラズマに対する耐食性を高めた部材として、アルカリ土類金属の高密度フッ化物焼結体がある（特許文献1）。
【特許文献１】特開２０００−８６３４４号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
特許文献１に記載されたような、高密度フッ化物焼結体は、静電チャックの基体に適用したときには、この基体全体がフッ化物でできていることになるため、この基体は熱伝導率が低く、強度が低い。また、特に熱膨張係数が大きいため、半導体製造プロセスにおいて頻繁に繰り返される加熱冷却により基体に生ずる熱応力によって基体の破壊が生じるおそれがあり、実用に耐えられない。
【０００８】
この発明は、上記の問題を有利に解決するものであり、フッ素プラズマに対する耐久性に優れ、長期間使用することができる静電チャック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】
【０００９】
上記の課題を解決する、本発明の静電チャックは、アルミナを主成分とするセラミックスからなり、平面的な上面を有する基体と、この基体の少なくとも上面を含む表面を覆って形成された耐食層とを備え、この耐食層は、アルカリ土類元素のフッ化物及び希土類元素のフッ化物から選ばれるフッ化物を二種以上と、低熱膨張セラミックス微粒子とを含むことを特徴とする。
【発明の効果】
【００１０】
本発明の静電チャックによれば、耐食層が優れた耐食性を有し、かつ、基体との熱膨張係数差が小さいので耐食層の厚さを厚くすることができ、耐久性に優れた静電チャックとすることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１１】
以下、本発明の静電チャックの実施例について図面を用いて説明する。
【００１２】
図１は、本発明に係る静電チャックの一実施例の断面図である。図１に示される静電チャック１は、アルミナセラミックスよりなる円盤状の基体２を備えている。この基体２の上面２ａは、この静電チャック１により保持される被処理材としての例えば半導体ウエハＷと対向する側の面であり、この半導体ウエハＷが載置可能なように平面状になっている。この上面２ａに載置された半導体ウエハＷを静電力により保持するために、基体２の内部に、導電体よりなる静電電極３が埋設されている。この基体２の背面２ｂの中央部近傍から抵抗発熱体３に向けて端子４が挿入されていて、この端子４は、静電電極３と接続されている。この端子４は、基体２の背面２ｂ側に設けられた図示しない電源と接続されている。電源から端子４に電力を供給することにより、この端子４と接続している静電電極３と基体２の上面２ａとの間の領域は分極して誘電体層となり、上面２ａに静電力が生じるから、これにより基体２の上面に載置された被加熱材を保持することが可能となる。
【００１３】
この基体２の少なくとも上面２ａを含む表面に耐食層１１が形成されている。図１に示した本実施例では、耐食層１１が、基体２の上面２ａのみならず、側面２ｃにも形成されている。
【００１４】
この耐食層１１は、アルカリ土類元素のフッ化物及び希土類元素のフッ化物から選ばれるフッ化物を二種以上と、低熱膨張セラミックス微粒子とを含む。これらの成分を含む耐食層１１は、フッ素プラズマを含む環境下で優れた耐食性を有しているので、基体が腐食して減肉することが抑制される。また、耐食層１１の熱膨張係数と基体２の熱膨張係数との相違が小さいため、耐食層１１が基体２との熱膨張係数差により生ずる熱応力により割れたり剥がれたりすることが抑制される。更に、上記熱応力により割れたり剥がれたりすることが抑制されることから、耐食層の厚さを従来公知の耐食層よりも厚くすることができるので、耐食性がより向上する。
【００１５】
したがって、上述の耐食層１１を具備する本実施例の静電チャック１は、耐食層１１の熱膨張係数が基体２のアルミナの熱膨張係数との差が小さく、又は熱膨張係数がほぼ同等であるので、半導体プロセスにおける加熱冷却によってもクラックや剥離が生じない極めて厚い耐食層１１を有することが可能となり、フッ素プラズマに暴露されても長期にわたって良好な初期特性を維持することができる静電チャックである。耐食層１１は、フッ化物の一部がガラス状となって耐食層１１のマトリックスとなっている中に、低熱膨張セラミックスの微粒子が分散されている構造を有している。この低熱膨張セラミックスの種類と割合が適切に調整された耐食層１１の熱膨張係数は、アルミナの熱膨張係数と近くなり、室温から高温までの使用で割れや剥離を生じない。また、静電チャック１において、フッ素プラズマと接触する部分を覆って、フッ化物を含む耐食層１１が形成されているので、フッ素プラズマによる腐食を受けず、減肉等が生じない。更に、耐食層１１は酸素プラズマにも耐久性が高い。したがって、耐食層１１の表面にフッ素プラズマでは除去が難しいＣ（炭素）系の堆積物が形成されたときに、この耐食層の表面を酸素プラズマを用いて洗浄した場合でも、この酸素プラズマにより耐食層１１及び基体２が腐食されることがほとんどなく、静電チャック機能の劣化が生じない。
【００１６】
更に、本実施例の静電チャック１の基体２は、電気絶縁性に極めて優れるアルミナよりなることから、例えば、基体２内に静電電極３が埋設されたクーロンタイプの静電チャック１として極めて好適に使用することができる。また、基体２内に加熱部材、例えば抵抗発熱体を付加的に埋設した静電チャックヒータとしても極めて好適に使用することができる。なお、アルミナを主成分とするセラミックスの内部に導電体が埋設され、このセラミックスの表面に上述した耐食層を具備する構造体は、静電チャックのみならず、加熱装置又は高周波電極内蔵サセプタとして使用できる。
【００１７】
本発明における静電チャックの耐食層は、アルカリ土類元素のフッ化物及び希土類元素のフッ化物から選ばれるフッ化物を二種以上と、低熱膨張セラミックス微粒子とを含んでいる。アルカリ土類元素のフッ化物及び希土類元素のフッ化物は、いずれもフッ素プラズマ等の腐食性ガスに対して高い耐食性を有している。しかも、フッ化アルミニウムに比べて高温でも昇華し難いことから、フッ素プラズマ等の腐食性ガスに対して顕著な耐食性を示す。耐食層中に、これらのアルカリ土類元素のフッ化物及び希土類元素のフッ化物を二種以上含むことが重要である。これらのフッ化物を二種以上含むことにより、これらのフッ化物の共融が生じて各フッ化物を単独で含む場合よりも融点が下がる。したがって、耐食層の形成時には各フッ化物を単独で含む場合よりも低い温度で溶融するので、耐食層の焼結性が高く、フッ化物を単独で含む場合よりも、より緻密な膜が得られ、耐食性が向上するからである。
【００１８】
耐食層中に、低熱膨張セラミックス微粒子が分散して存在することにより、耐食層の熱膨張係数が基体のセラミックスの熱膨張係数とほぼ同じにすることができるので、耐食層の耐久性を向上させ、ひいては静電チャックの耐久性を向上させることができる。
【００１９】
耐食層のフッ化物は、ＭｇＦ２、ＣａＦ２、ＳｒＦ２、ＹＦ３、ＬａＦ３及びＣｅＦ３から選ばれるフッ化物であることが好ましい。これらのフッ化物は、いずれもフッ素プラズマに対する耐久性が高く、また、高温でも昇華し難いからである。なかでもＹＦ３は、これらのフッ化物の中で融点が低いので、焼結性が高く、緻密な耐食層が得られ、好ましい。また、ＬａＦ３、ＳｒＦ２、ＣａＦ３は、これらのフッ化物の中で融点が高いので、耐熱性が高く、比較的高温まで静電チャックを使用できるので好ましい。
【００２０】
低熱膨張性セラミックスが、コージェライト（２ＭｇＯ・２Ａｌ２Ｏ３・５ＳｉＯ２）、黒鉛、ジルコン（ＺｒＳｉＯ４）、ＳｉＣ及びＺｒＯ２から選ばれる１種又は２種以上の混合物であることが好ましい。コージェライト、黒鉛、ジルコン、ＳｉＣ及びＺｒＯ２は、いずれも熱膨張係数が小さい。したがって、基体のアルミナよりも熱膨張係数が高い上記フッ化物中にこれらの低熱膨張セラミックスを分散させることにより、耐食層は、基体のアルミナと同等の熱膨張係数を得ることができる。また、これらの低熱膨張セラミックスは、耐食層の耐熱性の向上にも貢献する。
【００２１】
耐食層は、Ｙ２Ｏ３及びＣｅＯ２から選ばれる少なくとも一種よりなる熱膨張調整用金属酸化物を更に含むことができる。Ｙ２Ｏ３及びＣｅＯ２の少なくとも一種よりなる酸化物は、耐食層の熱膨張係数を調整するとともに、静電チャックを製造する際の耐食層形成工程でのフッ化物の飛散を抑制する効果があり、静電チャックの製作を容易ならしめる効果がある。さらに、これらの酸化物は、耐食層の強度を向上させる。これらはフッ素プラズマに対して高融点のフッ化物を生成し、本発明の耐蝕層の耐食性を向上させる。
【００２２】
耐食層の厚さは、５０〜３００μm程度であることが好ましい。耐食層の厚さが５０μｍ程度に満たないと、基体の表面に耐食層が形成されていることによる耐食効果を十分に発揮させることが難しくなり、また、３００μm程度の厚さがあれば実用上は十分であるからである。本発明の耐食効果を考慮すると、耐食層の厚さは１００μｍ以上であることが、より好ましい。もっとも、本発明の静電チャックは、５０〜３００μmの範囲のものに限定されない。
【００２３】
耐食層は、フッ化物を１０〜５０体積％の割合で含むことが好ましい。１０体積％以上であることで、耐食層の耐食性が顕著に良好になる。また、５０体積％以下とすることで、耐食層の熱膨張係数を９．０ｐｐｍ／Ｋ以下にすることができるので、この耐食層がアルミナ基体としっかりと密着し、耐食層にクラックの発生がなくなる。
【００２４】
耐食層は、フッ化物の体積％をＡ（％）、低熱膨張セラミックス微粒子の熱膨張係数をλｃ（ｐｐｍ／Ｋ）、低熱膨張セラミックス微粒子の体積％をＤ（％）、熱膨張調整用金属酸化物の熱膨張係数をλｂ（ｐｐｍ／Ｋ）、熱膨張調整用金属酸化物の体積％をＭとしたとき、次式
λ＝（１３Ａ＋λｃ・Ｄ+λｂ・Ｍ）／１００
で表されるλの値が５．５ｐｐｍ／Ｋ以上１０ｐｐｍ／K以下であることが好ましい。このλは、耐食層の平均的な熱膨張係数を意味し、このλの値が５．５ｐｐｍ／Ｋ以上１０ｐｐｍ／K以下であることにより、耐食層がアルミナ基体としっかりと密着し、耐食層にクラックの発生がなくなる。したがって、λの値が５．５ｐｐｍ／Ｋ以上１０ｐｐｍ／K以下となるように、フッ化物及び低熱膨張セラミックス、並びに必要に応じて熱膨張調整用金属酸化物の種類及び割合を調整して混合した耐食層とすることが好ましい。
【００２５】
λの値は、特に５．５ｐｐｍ／Ｋ以上７．６ｐｐｍ／K以下とすることが、より好ましい。５．５ｐｐｍ／Ｋ以上７．６ｐｐｍ／K以下の範囲にすることにより、耐食層の耐熱衝撃特性が更に上がる。すなわち基体のアルミナの熱膨張係数は、副成分の有無などにもよるが、８ｐｐｍ／Ｋ程度であり、耐食層が、この基体よりも小さい熱膨張係数を有するものであることにより、耐食層を形成する時に、高温で焼結した耐食層が室温付近に降温する間に基体のアルミナとの熱膨張係数差で耐食層に圧縮応力が発生する。そのため、静電チャックの曲げ強度が高くなる。
【００２６】
耐食層は、静電チャックにおける基体のプラズマに曝される部分のみに形成されていても、フッ素プラズマに対する耐食性の向上を果たすことができるが、基体２の全体（基体が支持部材と接合している場合には、支持部材に覆われていることにより腐食ガスに暴露されない部分を除くことができる。）を被覆するように形成されていることが好ましい。特に耐食層の熱膨張係数が７．６ｐｐｍ／Ｋ以下である場合には、耐食層とアルミナ基体との熱膨張係数の差異によって、静電チャック表面に圧縮応力を発生させることができるため、基体全体を耐食層で覆うことにより、温度の低い半導体ウエハＷを載置させることによる熱衝撃に対する耐性が高まり、更に長期にわたって、表面にクラック等が生じない静電チャックとすることができる。
【００２７】
耐食層を形成させる基体は、アルミナを主成分とするセラミックス基体である。すなわち、アルミナよりなる基体であってもよいし、アルミナ以外の副成分を含有するセラミックスよりなる基体であってもよい。もっとも、本発明の静電チャックは、別途に耐食層を有しているので、基体中には、フッ素プラズマと反応してフッ化物を形成するような成分を含む必要はない。
【００２８】
基体に埋設される抵抗発熱体は、ＮｂやＷ等、アルミナセラミックスに埋設される導電体として知られている高融点金属もしくはこれらの炭化物を用いることができる。
【００２９】
基体には支持部材を固着されることもできる。この支持部材は、アルミナ基体と同種のセラミックスよりなることが、熱膨張係数が同等になるために両者の接合部にクラックを生じさせず、好ましい。この支持部材の表面にも耐食層を形成させることは、支持部材の耐食性を向上させるために、より好ましい。
【００３０】
本発明に係る静電チャックの製造方法としては、平面的な上面を有する基体を用意し、アルカリ土類元素のフッ化物及び希土類元素のフッ化物から選ばれるフッ化物を二種以上と、低熱膨張セラミックス微粒子とを含む釉材を用意し、この釉材を前記基体の少なくとも上面を含む表面に塗布し、不活性ガス中で加熱するのが好ましい。
【００３１】
基体は、従来知られている方法により作製することができる。また、支持部材が基体に固着されている場合には、この基体と支持部材との接合は、固相接合法や液相接合法などの公知の方法を用いることができる。
【００３２】
耐食層を形成させるための釉材は、アルカリ土類元素のフッ化物及び希土類元素のフッ化物から選ばれるフッ化物を二種以上と、低熱膨張セラミックス微粒子とを含む原料を、混合して用意する。
【００３３】
この釉材を前記基体の少なくとも上面を含む表面に塗布する。塗布の方法は、釉材を液中に分散させてスラリーを形成し、このスラリーをスプレー塗布したり、スラリーが収容された容器中に基体をディッピングしたりすること等が好適である。スラリーとしては、有機溶剤系、水系のいずれでもよい。有機溶剤系は水濡れ性が良好でない黒鉛の分散に有効である。水系の場合は、アルカリ金属を含ませない界面活性分散剤を用いると良い。原料粉末と溶剤、界面活性分散剤の量は、塗布方法に合わせて適宜、調整すればよい。
【００３４】
塗布後、１５０℃程度までの低温で乾燥させる。更に好適には、８０℃以下の低温で乾燥させると、塗布膜の緻密度が上がるので好適な結果を生む。乾燥後の加熱時に用いる不活性ガスとしては、Ａｒ、窒素が好適である。特に、耐食層中に黒鉛等のＣ（炭素）成分を含む場合には、Ａｒが好ましい。空気を用いることもできるが、水分は、高温でフッ化物と反応し、ＨＦを生成して加熱炉を傷めるので、脱湿を行って加熱雰囲気中にないことが望ましい。加熱炉は、黒鉛系の抵抗発熱体を有するものが好適に用いることができる。焼成温度としては、原料粉末がＹＦ３を多く含む場合は８００〜１１００℃、ＹＦ３の量が少ない場合は１０００〜１２００℃、ＹＦ３を含まない場合には１０５０〜１２００℃の焼成温度が望ましい。焼成時間は、耐食層が緻密になるに十分な時間のみ加熱すればよく、最高温度で３０分程度とすることが望ましい。更に、加熱炉内には黒鉛製の鞘で、釉材が塗布された静電チャックを覆うようにすることが望ましい。そうすることで、耐食層からのフッ化物の揮発を抑制することができ、加熱炉の劣化を抑制することができる。
【００３５】
この製造方法によれば、アルミナ基体の上に均一な膜厚で本発明の耐食層を形成することができる。特に、２種以上のフッ化物を混合すると、共融によって焼結がいっそう促進されるので、緻密な耐食層を得ることができる。特に、釉材にＹＦ３を含む場合には、他のフッ化物との共融によって、より焼結が促進されるので、緻密な耐食層を得ることができる。また、この製造方法による製造時にアルミナ基体の表面が一部フッ化され、Ａｌ−Ｆ化合物となり、これが耐食層のフッ化物と共融するため、基体と耐食層との密着性が高い耐食層を得ることができる。また、釉材を塗布して焼成することにより、耐食層とアルミナ基体との熱膨張係数差によりアルミナ基体に圧縮応力を付与することができる。
【００３６】
耐食層を形成する他の適用できる方法としては、黒鉛製焼成治具の中にアルミナ基体を置き、ホットプレスする方法がある。この方法によれば、原料粉末を塗布して所定の雰囲気ガス中で加熱する方法よりも１００〜３００℃程度低い温度で耐食層を形成することが可能となり、フッ化物の揮発を更に抑制することができる。また、フッ化物が揮発したとしても、揮発したフッ化物は黒鉛製焼成治具にトラップされるため、加熱炉の劣化を更に抑制することができる。また、得られる耐食層も、さらに緻密にすることができる。更に、塗布による耐食層の形成方法よりも厚い耐食層を形成することができ、より長期間にわたって耐食性を有することができる。もっとも、耐食層は、基体のアルミナと比較して熱伝導率が低いので、実質的には耐食層の厚みは１ｍｍ以下となるように研削加工することが好ましい。
【実施例】
【００３７】
表1に示す種々の耐食層を備える試料を作成した。この試料の作成のために、耐食層の原料として、平均粒径１〜５μｍの種々の粉末を用意した。これらの原料粉末を、種々の混合比となるように粉末を混合し、ＰＶＡ（ポリビニルアルコール）及び分散剤を含む種々の水系スラリーを調製した。
【００３８】
これらの水系スラリーを直径１００ｍｍ、厚み１０ｍｍの円盤状のアルミナ試料の表面（上面の全面と、側面の全面）にスプレーがけして、約２００μｍの厚みにコートし、空気中８０℃にて乾燥した。
【００３９】
乾燥後の各試料を黒鉛製加熱炉内に設置し、Ａｒガス雰囲気、１気圧中にて表２に示した焼成温度に加熱し、３０分間保持した。保持後の冷却速度は６００〜７００℃の間を１℃／ｍｉｎとし、他の温度範囲では１０℃／ｍｉｎとした。
【表１】
2008227420.tif 000003
【表２】
2008227420.tif 000004
【００４０】
このようにして作成されたサンプルについて、室温まで冷却後の耐食層のクラックや剥離の有無を、蛍光探傷法及び目視で調査した。その結果を表２に併記する。
【００４１】
次に、作成したサンプルをフッ素プラズマに暴露し、重量減少量を評価した。このフッ素プラズマはＩＣＰ（inductively coupled plasma）で１３．５６MHz、１．５ｋWの条件で流量１００ｓｃｃｍのＮＦ３ガスを励起して発生させた。サンプルをＩＣＰチャンバー中の７００℃に保持したステージに置いて、１２０時間フッ素プラズマに暴露したのち、重量減少値を測定した。その結果を表２に示した。
【００４２】
一方、同様にして作成したサンプルを窒素中で加熱し、所定の温度に保持してから、室温の水中に投下して、耐食層にクラックや剥離が生じるかを観察した。５０℃刻みで加熱温度を上げていき、水中投下を繰り返し、クラックや剥離が発生した時の加熱温度を耐熱衝撃温度として、表２に記載した。
【００４３】
表２に示されるように、本発明に従う実施例は、耐食層にクラックや剥離が生じず、また、耐食性に優れていた。
【００４４】
なお、実施例１９では、耐食層の計算熱膨張係数λが５．１ｐｐｍ／Ｋであって、５．５ｐｐｍ／Ｋ未満であるため、加熱処理後に耐食層に剥離が生じた。実施例２０ではλが１０．７ｐｐｍ／Ｋであって、１０ｐｐｍ／Ｋを超えていたため、加熱処理後に耐食層にクラックが生じていた。
【００４５】
ここで、計算に用いた低熱膨張セラミックスの熱膨張係数は、コージェライト：１．３ｐｐｍ／K、黒鉛：２．５ｐｐｍ／Ｋ、ジルコン：３．３ｐｐｍ／Ｋ、ＳｉＣ：４．７ｐｐｍ／Ｋ、ＺｒＯ２：５．６ｐｐｍ／Ｋである。
【００４６】
また、本発明に従う実施例１〜２０の他に、比較例１、２として、同じアルミナの基材の上にスパッタリング法でＭｇＦ２の膜又はＭｇＦ２とＹＦ３との混合膜を堆積した。ＭｇＦ２の膜厚が２μｍでは成膜直後には膜にクラックがなかったが、膜厚が１０μｍでは剥離が発生した。比較例２では、本発明に比べ、著しく耐蝕膜の膜厚が薄いために、ＭｇＦ２膜が腐食されて、アルミナの基体が露出したため、フッ素プラズマによるアルミナ基体の腐食が激しく生じ、大きな重量減少となった。
【００４７】
次に、実施例１の耐食層をφ300mmウエハ用の図１に示すアルミナ製静電チャックに上記の方法と同様にしてスプレー塗布−加熱処理によって形成したところ、耐食層の平均厚みはプレート面上で１８０μｍであり、クラックや剥離のない耐食層を有する高耐食性セラミックス静電チャックを得ることができた。この静電チャックをＡｒ中で室温〜３００℃の熱サイクルを１０００回行ったところ、耐食層にクラックは全く発生しなかった。
【００４８】
この静電チャックを用いてフッ素ガスプラズマプロセスに所定時間に暴露した後、Ｓｉウエハを吸着させてウエハ裏面のパーティクルを測定したところ、７８０カウントであった。比較例として、本発明の耐食層を有しないアルミナ静電チャックを同条件でフッ素プラズマに暴露したときのパーティクルの数は４６２０カウントであった。このことから、本発明による耐食層を有する静電チャックは、パーティクルの発生も少ないことが分かる。
【００４９】
以上、図面及び実施例に基づいて本発明に係る静電チャックの実施例を説明したが、本発明に係る構造体は、静電チャックや静電チャックヒータに限られず、アルミナ基体内に埋設された導電体が抵抗発熱体として機能する加熱装置や、この導電体がプラズマ発生用の高周波電極として機能する高周波電極内蔵サセプタに適用することができる。
【図面の簡単な説明】
【００５０】
【図１】本発明に係る静電チャックの一実施例の模式的な横断面図である。
【符号の説明】
【００５１】
１  静電チャック
２  基体
３  静電電極
１１  耐食層
【図１】
2008227420.tif 000005