(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
酸化物粒子が焼結されたセラミック基板と、
前記セラミック基板に形成された貫通孔であって、前記貫通孔の内壁に露出する前記酸化物粒子の各側面が面一となって配置された前記貫通孔と、
前記貫通孔に配置され、球状酸化物セラミック粒子と、前記球状酸化物セラミック粒子を結着する混合酸化物とから形成された多孔質体とを有し、
前記多孔質体の混合酸化物は、結晶性粒子状物と非晶質物とから形成されることを特徴とする焼結体。
【請求項２】
前記多孔質体の混合酸化物は、ケイ素、マグネシウム、カルシウム、アルミニウム及びイットリウムから選択される２つ以上の酸化物から形成されることを特徴とする請求項１に記載の焼結体。
【請求項３】
酸化物粒子が焼結されたセラミック基板と、
前記セラミック基板に形成された貫通孔であって、前記貫通孔の内壁に露出する前記酸化物粒子の各側面が面一となって配置された前記貫通孔と、
前記貫通孔に配置され、球状酸化物セラミック粒子と、前記球状酸化物セラミック粒子を結着する混合酸化物とから形成された多孔質体とを有し、
前記多孔質体の混合酸化物は、ケイ素、マグネシウム、カルシウム、アルミニウム及びイットリウムから選択される２つ以上の酸化物から形成され、
前記セラミック基板は、ケイ素、マグネシウム、カルシウム及びイットリウムを含む酸化アルミニウム基板であり、
前記多孔質体の混合酸化物のケイ素、マグネシウム、カルシウム及びイットリウムの組成比は、前記セラミック基板のケイ素、マグネシウム、カルシウム及びイットリウムの組成比と同じであることを特徴とする焼結体。
【請求項４】
前記多孔質体の混合酸化物は、結晶性粒子状物と非晶質物とから形成されることを特徴とする請求項３に記載の焼結体。
【請求項５】
前記結晶性粒子状物は、コランダム相、スピネル相及びガーネット相の少なくとも一つからなることを特徴とする請求項１、２又は４に記載の焼結体。
【請求項６】
前記多孔質体の球状酸化物セラミック粒子の重量比は、８０重量％以上であることを特徴とする請求項１乃至５のいずれか一項に記載の焼結体。
【請求項７】
前記多孔質体の球状酸化物セラミック粒子は、コランダム相からなることを特徴とする請求項１乃至６のいずれか一項に記載の焼結体。
【請求項８】
前記多孔質体の気孔率は、２０％〜５０％の範囲であることを特徴とする請求項１乃至７のいずれか一項に記載の焼結体。
【請求項９】
酸化物粒子が焼結されたセラミック基板と、
前記セラミック基板に形成された貫通孔であって、前記貫通孔の内壁に露出する前記酸化物粒子の各側面が面一となって配置された前記貫通孔と、
前記貫通孔に配置され、球状酸化物セラミック粒子と、前記球状酸化物セラミック粒子を結着する混合酸化物とから形成された多孔質体からなるガス導管部と、
前記セラミック基板の中に配置された静電電極と
を有し、
前記多孔質体の混合酸化物は、結晶性粒子状物と非晶質物とから形成されることを特徴とする静電チャック。
【請求項１０】
酸化物粒子が焼結されたセラミック基板と、
前記セラミック基板に形成された貫通孔であって、前記貫通孔の内壁に露出する前記酸化物粒子の各側面が面一となって配置された前記貫通孔と、
前記貫通孔に配置され、球状酸化物セラミック粒子と、前記球状酸化物セラミック粒子を結着する混合酸化物とから形成された多孔質体からなるガス導管部と、
前記セラミック基板の中に配置された静電電極と
を有し、
前記多孔質体の混合酸化物は、ケイ素、マグネシウム、カルシウム、アルミニウム及びイットリウムから選択される２つ以上の酸化物から形成され、
前記セラミック基板は、ケイ素、マグネシウム、カルシウム及びイットリウムを含む酸化アルミニウム基板であり、
前記多孔質体の混合酸化物のケイ素、マグネシウム、カルシウム及びイットリウムの組成比は、前記セラミック基板のケイ素、マグネシウム、カルシウム及びイットリウムの組成比と同じであることを特徴とする静電チャック。
【請求項１１】
焼結されたセラミック基板を用意する工程と、
前記セラミック基板に貫通孔を形成する工程と、
前記貫通孔に、球状酸化物セラミック粒子と混合酸化物とを含むペーストを充填する工程と、
前記ペーストを焼成して、前記貫通孔に、前記球状酸化物セラミック粒子が前記混合酸化物で結着された多孔質体を形成する工程と
を有し、
前記混合酸化物は、結晶性粒子状物と非晶質物とから形成されることを特徴とする焼結体の製造方法。
【請求項１２】
焼結されたセラミック基板を用意する工程と、
前記セラミック基板に貫通孔を形成する工程と、
前記貫通孔に、球状酸化物セラミック粒子と混合酸化物とを含むペーストを充填する工程と、
前記ペーストを焼成して、前記貫通孔に、前記球状酸化物セラミック粒子が前記混合酸化物で結着された多孔質体を形成する工程と
を有し、
前記混合酸化物は、ケイ素、マグネシウム、カルシウム、アルミニウム及びイットリウムから選択される２つ以上の酸化物から形成され、
前記セラミック基板は、ケイ素、マグネシウム、カルシウム及びイットリウムを含む酸化アルミニウム基板であり、
前記混合酸化物のケイ素、マグネシウム、カルシウム及びイットリウムの組成比は、前記セラミック基板のケイ素、マグネシウム、カルシウム及びイットリウムの組成比と同じであることを特徴とする焼結体の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、焼結体及びその製造方法とその焼結体を備えた静電チャックに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、内部に多数の気孔が形成された多孔質体セラミックがある。そのような多孔質セラミックは、静電チャックの熱伝導用ガスの導管部又は各種のフィルタとして使用される。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特表２００４−５０８７２８号公報
【特許文献２】特開２０１０−２２８９３５号公報
【特許文献３】特開２０１０−２２８９４６号公報
【特許文献４】特開２０１４−８４３２号公報
【特許文献５】特開２０１４−１３５３１０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
後述する予備的事項の欄で説明するように、静電チャックには、セラミック基板に配置されるガス導管部を多孔質体から形成したものがある。
【０００５】
セラミック基板に多孔質体を配置するには、セラミック基板と多孔質体を別々に焼結体として作成し、セラミック基板の貫通孔に多孔質体を挿入して合体させる方法がある。
【０００６】
あるいは、焼成前のセラミック組成体の貫通孔に多孔質体の前駆体となる多孔質体用ペーストを充填した後に、両者を同時に焼成する方法がある。
【０００７】
これらの方法では、ガス導管部のサイズを小さくするには限界があると共に、ガス導管部の形状、サイズ及び位置の精度が十分に得られない課題がある。また、焼成前のセラミック組成体の貫通孔の内壁は微細な凹凸面となっているため、多孔質体用ペーストを充填しにくく、充填ムラが生じやすい。
【０００８】
セラミック基板の貫通孔に多孔質体を信頼性よく配置できる新規な構造の焼結体及びその製造方法と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】
以下の開示の一観点によれば、酸化物粒子が焼結されたセラミック基板と、前記セラミック基板に形成された貫通孔であって、前記貫通孔の内壁に露出する前記酸化物粒子の各側面が面一となって配置された前記貫通孔と、前記貫通孔に配置され、球状酸化物セラミック粒子と、前記球状酸化物セラミック粒子を結着する混合酸化物とから形成された多孔質体とを有し、前記多孔質体の混合酸化物は、結晶性粒子状物と非晶質物とから形成される焼結体が提供される。
【００１０】
また、その開示の他の観点によれば、酸化物粒子が焼結されたセラミック基板と、前記セラミック基板に形成された貫通孔であって、前記貫通孔の内壁に露出する前記酸化物粒子の各側面が面一となって配置された前記貫通孔と、前記貫通孔に配置され、球状酸化物セラミック粒子と、前記球状酸化物セラミック粒子を結着する混合酸化物とから形成された多孔質体からなるガス導管部と、前記セラミック基板の中に配置された静電電極とを有し、前記多孔質体の混合酸化物は、結晶性粒子状物と非晶質物とから形成されることを特徴とする静電チャックが提供される。
【００１１】
さらに、その開示の他の観点によれば、焼結されたセラミック基板を用意する工程と、前記セラミック基板に貫通孔を形成する工程と、前記貫通孔に、球状酸化物セラミック粒子と混合酸化物とを含むペーストを充填する工程と、前記ペーストを焼成して、前記貫通孔に、前記球状酸化物セラミック粒子が前記混合酸化物で結着された多孔質体を形成する工程とを有し、前記混合酸化物は、結晶性粒子状物と非晶質物とから形成される焼結体の製造方法が提供される。
【発明の効果】
【００１２】
以下の開示によれば、焼結体では、酸化物粒子が焼結されたセラミック基板の貫通孔に多孔質体が配置されている。
【００１３】
焼結体は、焼結されたセラミック基板に貫通孔を形成した後に、貫通孔に多孔質体の前駆体である多孔質体用ペーストを充填して焼成することにより得られる。
【００１４】
これにより、セラミック基板の貫通孔の内壁に露出する複数の酸化物粒子の各側面が面一になって、貫通孔の内壁が平坦面となっている。よって、セラミック基板の貫通孔に多孔質体用ペーストを充填する際に、抵抗が少なく、良好に多孔質体用ペーストを充填することができる。
【００１５】
また、多孔質体は、所定の気孔率が得られるように、球状酸化物セラミック粒子が混合酸化物で結着されて形成され、焼成時に殆ど収縮が発生しない状態で作成される。
【００１６】
このため、セラミック基板の貫通孔に多孔質体を信頼性よく配置することができる。よって、多孔質体をガス導管部として使用する際に、ガス導管部の形状、サイズ及び位置の精度を向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】図１は予備的事項に係る多孔質体を模式的に示す断面図である。
【図２】図２（ａ）及び（ｂ）は実施形態の多孔質体を備えた焼結体を示す斜視図及び部分断面図である。
【図３】図３は比較例のセラミック基板の貫通孔の内壁の様子を示す断面図である。
【図４】図４（ａ）〜（ｃ）は実施形態の焼結体の製造方法を示す断面図（その１）である。
【図５】図５（ａ）及び（ｂ）は実施形態の焼結体の製造方法を示す断面図（その２）である。
【図６】図６は実施形態の静電チャックを示す断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１８】
以下、実施の形態について、添付の図面を参照して説明する。
【００１９】
本実施形態の説明の前に、基礎となる予備的事項について説明する。予備的事項の記載は、発明者の個人的な検討内容であり、公知技術ではない新規な技術内容を含む。
【００２０】
静電チャックには、表面側に熱伝導用ガスを供給するためガス導管部が備えられている。ドライエッチング装置などに使用される静電チャックでは、ガス導管部での放電を防止するためにガス導管部を多孔質体から形成したものがある。そのような静電チャックでは、セラミック基板の厚み方向に多孔質体が貫通するように配置される。
【００２１】
セラミック基板に多孔質体を配置する方法としては、まず、多孔質焼結体と、貫通孔が形成された基板焼結体とが別体として作成される。
【００２２】
多孔質焼結体の作成方法としては、焼成前の通常のセラミック組成体に所定割合の体積を占めるように造孔剤を添加し、焼成することにより、造孔剤が除去されて多孔質焼結体が得られる。造孔剤としては、ポリメタクリ酸メチル（ＰＭＭＡ）などが使用される。
【００２３】
これにより、図１に示すように、多数のセラミック粒子１００ａが焼結され、造孔剤の作用によって内部に気孔Ｐが連通して形成された多孔質体１００が得られる。
【００２４】
このような造孔剤を使用して多孔質焼結体を作成する手法では、造孔剤の分散状態によっては、外部とつながらないクローズドポアができたり、気孔Ｐのサイズを制御できない課題がある。
【００２５】
そして、多孔質焼結体と、貫通孔が形成された基板焼結体とを別体として用意し、両者を所定形状に加工する。さらに、基板焼結体の貫通孔に多孔質焼結体を挿入して両者を合体させる。多孔質焼結体の脱落を防止するため、両者の界面にエポキシ樹脂などの接着媒体が設けられる。
【００２６】
あるいは、接着媒体を使用せずに、基板焼結体の貫通孔に多孔質焼結体を挿入した後に、焼成温度に近い高温で熱処理して固着する手法もある。
【００２７】
この手法では、多孔質焼結体を小さく加工し、基板焼結体の貫通孔に精度よく挿入することは限界があるため、セラミック基板の貫通孔の直径を３ｍｍ程度より小さくすることは困難である。
【００２８】
また、接着媒体を使用しない場合は、基板焼結体の貫通孔の内壁全体に接触するように多孔質焼結体を精度よく加工して挿入する必要があるが、そのような作業は現実には困難を極める。
【００２９】
多孔質焼結体が基板焼結体の貫通孔の内壁全体に接触していないと、多孔質焼結体と基板焼結体との固着面が不均一に形成されるため、多孔質焼結体でのガスの流れの特性劣化の原因になる。
【００３０】
さらには、多孔質焼結体を接着媒体で固定する場合は、接着媒体がプラズマによって劣化して静電チャックの不良の一因となる。
【００３１】
また、別の方法としては、焼成前のセラミック組成体に貫通孔を形成し、多孔質体の前駆体となる多孔質体用ペーストをその貫通孔を充填した後に、両者を同時に焼成する方法がある。
【００３２】
この手法では、焼成によって多孔質焼結体及び基板焼結体を形成する際に、両者の収縮挙動によって大きさがうまく調和せず、間隙や割れが発生しやすい。このため、多孔質焼結体から形成されるガス導管部の形状、サイズ及び位置の精度が十分に得られない。
【００３３】
また、焼成前のセラミック組成体の貫通孔の内壁は微細な凹凸面となっているため、多孔質体用ペーストの充填する際に、充填ムラが生じやすく、良好な充填が困難になる。
【００３４】
後述する実施形態の焼結体では、前述した課題を解消することができる。
【００３５】
（実施形態）
図２は実施形態の焼結体を説明するための図、図４及び図５は実施形態の焼結体の製造方法を説明するための図、図６は実施形態の静電チャックを示す図である。
【００３６】
図２（ａ）に示すように、実施形態の焼結体１は、厚み方向に貫通する貫通孔ＴＨを備えたセラミック基板１０と、その貫通孔ＴＨに配置された多孔質体２０とを備えている。多孔質体２０によりガス導管部Ｇが構築されている。
【００３７】
図２（ｂ）は、図２（ａ）のセラミック基板１０の貫通孔ＴＨ及びその中に配置された多孔質体２０の様子を示す部分拡大断面図である。
【００３８】
図２（ｂ）に示すように、セラミック基板１０は、複数の酸化物粒子１０ａが焼結されて形成される。酸化物粒子１０ａの好適な一例としては、酸化アルミニウム粒子である。酸化物粒子１０ａの粒径は、例えば、５μｍ程度である。
【００３９】
セラミック基板１０の貫通孔ＴＨは、後述するように、焼結されたセラミック基板１０が厚み方向にドリルなどによって貫通加工されて形成される。
【００４０】
このため、セラミック基板１０の貫通孔ＴＨの内壁には複数の酸化物粒子１０ａの加工面が垂直方向に積み重なった状態で露出している。そして、セラミック基板１０の貫通孔ＴＨの内壁に露出する複数の酸化物粒子１０ａの各側面が面一になっており、貫通孔ＴＨの内壁が平坦面Ｓになっている。
【００４１】
このように、垂直方向に積層された複数の酸化物粒子１０ａの各側面が相互に面一になって平坦面Ｓを構築するようにセラミック基板１０の貫通孔ＴＨの壁面に配向されている。
【００４２】
セラミック基板１０の貫通孔ＴＨに配置された多孔質体２０は、複数の球状酸化物セラミック粒子２２と、複数の球状酸化物セラミック粒子２２を結着して一体化する混合酸化物２４とから形成されている。
【００４３】
球状酸化物セラミック粒子２２の直径は３０μｍ〜１０００μｍの範囲である。球状酸化物セラミック粒子２２の好適な一例としては、球状酸化アルミニウム粒子がある。また、球状酸化物セラミック粒子２２は、８０重量％以上（９７重量％以下）の重量比で多孔質体２０内に含有されている。
【００４４】
混合酸化物２４は、複数の球状酸化物セラミック粒子２２の外面（球面）の一部に固着してそれらを支持している。また、混合酸化物２４は、セラミック基板１０の貫通孔ＴＨの内壁に固着されている。球状酸化物セラミック粒子２２の粒径は、例えば、１００μｍ程度である。
【００４５】
このようにして、多孔質体２０の中に気孔Ｐが形成されている。多孔質体２０の中に形成される気孔Ｐの気孔率は、多孔質体２０の全体の体積の２０％〜５０％の範囲である。気孔Ｐの内面には、球状酸化物セラミック粒子２２の外面の一部と混合酸化物２４とが露出している。
【００４６】
多孔質体２０内の気孔Ｐは、下側から上側に向けてガスが通過できるように外部と連通している。
【００４７】
このように、多孔質体２０では、所定の気孔率になるように、球状酸化物セラミック粒子２２が分散され、球状酸化物セラミック粒子２２の外面の一部に混合酸化物２４が固着されている。
【００４８】
多孔質体２０の混合酸化物２４は、ケイ素、マグネシウム、カルシウム、アルミニウム及びイットリウムから選択される２つ以上の酸化物から形成される。
【００４９】
また、多孔質体２０は、好適には、酸化アルミニウムを主成分として形成され、酸化アルミニウムの重量比が８０重量％〜９７重量％の範囲に設定される。
【００５０】
セラミック基板１０が酸化アルミニウムから形成される場合、セラミック基板１０は他の成分としてケイ素、マグネシウム、カルシウム、及びイットリウムを含有している。
【００５１】
セラミック基板１０内のケイ素、マグネシウム、カルシウム、及びイットリウムの組成比は、混合酸化物２４内のケイ素、マグネシウム、カルシウム、及びイットリウムの組成比と同じに設定される。
【００５２】
このように、セラミック基板１０と混合酸化物２４との間で不純物の組成比を同じにすることにより、後述するような製法で焼結体を形成する際に相互間で物質移動が発生しない。このため、セラミック基板１０と多孔質体２０との界面の平坦性を確保することができる。
【００５３】
また、多孔質体２０の混合酸化物２４は、結晶性粒子状物と非晶質物とから形成される。具体的には、焼結されて得られた混合酸化物２４は、酸化ケイ素（ＳｉＯ２）、酸化マグネシウム（ＭｇＯ）、酸化カルシウム（ＣａＯ）、酸化アルミニウム（Ａｌ２Ｏ３）及び酸化イットリウム（Ｙ２Ｏ３）を含有している。
【００５４】
Ａｌ２Ｏ３、ＭｇＯ及びＹ２Ｏ３の重量比を大きくすると、混合酸化物２４内に、コランダム相（Ａｌ２Ｏ３）、スピネル相（ＭｇＡｌ２Ｏ４）及びガーネット相（３Ｙ２Ｏ３・５Ａｌ２Ｏ３）からなる結晶性粒子状物が析出する。ＳｉＯ２及びＣａＯは非晶質物として形成される。
【００５５】
混合酸化物２４の中に、コランダム相、スピネル相及びガーネット相の少なくとも１つの結晶性粒子状物が形成されていればよい。
【００５６】
混合酸化物２４の中に結晶性粒子状物を析出させることにより、プラズマに対する耐性を強くすることができる。
【００５７】
なお、プラズマに対する耐性を考慮する必要がない場合は、混合酸化物２４を全体にわたって非晶質物から形成してもよい。
【００５８】
また。多孔質体２０の球状酸化物セラミック粒子２２は、コランダム相（Ａｌ２Ｏ３）から形成される。
【００５９】
セラミック基板１０の上面と多孔質体２０の上面とが面一になって平坦面となっている。また同様に、セラミック基板１０の下面と多孔質体２０の下面とが面一になって平坦面となっている。
【００６０】
焼結体１を静電チャックのチャック部として使用する場合、上面が平坦面となっているため、ウェハを信頼性よく吸着させることができる。
【００６１】
図３には、比較例のセラミック基板１１０の貫通孔ＴＨの内壁の様子が示されている。図３の比較例では、前述した予備的事項で説明したように、焼成前のセラミック組成体の貫通孔に多孔質体の前駆体となる多孔質体用ペーストを充填した後に、両者を同時に焼成して焼結体が作成される。これにより、セラミック基板１１０とその中に貫通して配置された多孔質体２００とが得られる。
【００６２】
この場合、図３に示すように、セラミック基板１１０の貫通孔ＴＨの内壁に酸化物粒子１１０ａの球状面が露出した状態となる。焼結後のセラミック基板１１０を加工して貫通孔ＴＨを形成するのではなく、焼結前のセラミック組成体に貫通孔を形成するため、焼結後に酸化物粒子１１０ａの個々の粒形状がそのまま残るからである。
【００６３】
従って、図３の比較例では、個々の酸化物粒子１１０ａの大きさのレベルでミクロにみると、セラミック基板１１０の貫通孔ＴＨの内壁は球状面がつながった微細な凹凸面ＳＸとなっている。このため、焼結前のセラミック組成体の貫通孔に多孔質体用ペーストを充填する際に、充填しにくく、充填ムラが生じやすい。
【００６４】
本実施形態では、前述した図２（ｂ）のように、セラミック基板１０の貫通孔ＴＨの内壁に露出する複数の酸化物粒子１０ａの各側面が面一になって平坦化されているため、多孔質体用ペーストを均質に充填することができる。
【００６５】
また、本実施形態の多孔質体２０では、気孔Ｐの内壁に粗度が比較的小さい球状酸化物セラミック粒子２２の外面が露出している。さらに、多孔質体２０は、所定の気孔率が得られるように、球状酸化物セラミック粒子２２が混合酸化物２４で結着されて形成されるため、気孔Ｐのサイズの精度を向上させることができる。
【００６６】
このため、ガス導管部Ｇにガスを流す際に、管路の摩擦抵抗が低くなり、圧力損失を低減させることができる。
【００６７】
また、後述するように、多孔質体２０は、焼結されたセラミック基板１０の貫通孔ＴＨに充填されたペーストを焼成することにより得られる。多孔質体２０は、焼成する際に殆ど収縮が発生しない状態で作成される。
【００６８】
このため、セラミック基板１０の貫通孔ＴＨを小さくできると共に、多孔質体２０からなるガス導管部Ｇの形状、サイズ及び位置の精度を向上させることができる。
【００６９】
次に、前述した図２（ａ）及び（ｂ）の多孔質体２０を備えた焼結体１の製造方法について説明する。
【００７０】
（第１実施例の製造方法）
第１実施例の製造方法では、図４（ａ）に示すように、まず、厚みが５ｍｍ程度で、純度が９４％の酸化アルミニウム基板１１を用意する。
【００７１】
酸化アルミニウム基板１１は、セラミック組成物が１５００℃程度の温度で焼成されて得られる焼結体である。酸化アルミニウム基板１１は、相対密度が９０％以上になるように焼結される。酸化アルミニウム基板１１が前述した図２（ｂ）のセラミック基板１０の一例である。
【００７２】
次いで、図４（ｂ）に示すように、ドリルにより酸化アルミニウム基板１１を厚み方向に貫通加工することにより、貫通孔ＴＨを形成する。
【００７３】
これによって、前述した図２（ｂ）で説明したように、酸化アルミニウム基板１１を構築する複数の酸化アルミニウム粒子（不図示）の切削面である各側面が面一になり、貫通孔ＴＨの内壁が平坦面Ｓとなる。酸化アルミニウム粒子が前述した図２（ｂ）の酸化物粒子１０ａの一例である。
【００７４】
貫通孔ＴＨの直径は、例えば、１ｍｍ〜３ｍｍである。酸化アルミニウム基板１１内で複数の貫通孔ＴＨの直径が同じであってもよいし、相互に異なっていてもよい。
【００７５】
ドリルの代わりに、レーザによって酸化アルミニウム基板１１に貫通孔ＴＨを形成してもよい。この場合も、同様に、貫通孔ＴＨの内壁が平坦面となる。
【００７６】
続いて、図４（ｃ）に示すように、ステージ５の上に剥離シート（不図示）を介して酸化アルミニウム基板１１を配置する。そして、前述した図２（ｂ）で説明した多孔質体２０の前駆体となるペースト２０ａを用意する。
【００７７】
ペースト２０ａは、直径が１００μｍの球状酸化アルミニウム粒子を８３．３重量％の重量比で含有する。ペースト２０ａの残部は、ケイ素（Ｓｉ）、マグネシウム（Ｍｇ）、カルシウム（Ｃａ）、アルミニウム（Ａｌ）、及びイットリウム（Ｙ）の５成分を含む酸化物と、有機バインダ及び溶剤とからなる。
【００７８】
有機バインダとしては、ポリビニルブチラールが使用される。溶剤としては、アルコールが使用される。
【００７９】
球状酸化アルミニウム粒子が前述した図２（ｂ）の球状酸化物セラミック粒子２２の一例である。
【００８０】
また、ケイ素、マグネシウム、カルシウム、アルミニウム、及びイットリウムの５成分を含む酸化物が前述した図２（ｂ）の混合酸化物２４の材料の一例である。
【００８１】
そして、スキージ６でペースト２０ａを掃き取りするように横方向に移動させることにより、酸化アルミニウム基板１１の貫通孔ＴＨにペースト２０ａを充填する。
【００８２】
このようにして、図５（ａ）に示すように、酸化アルミニウム基板１１の複数の貫通孔ＴＨにペースト２０ａがそれぞれ充填される。
【００８３】
酸化アルミニウム基板１１は既に焼結されているため、後の焼成工程で収縮などによって貫通孔ＴＨのサイズや位置がずれるおそれがない。また、セラミック基板１０の貫通孔ＴＨの直径が３ｍｍ以下に小さくなっても、貫通孔ＴＨにペースト２０ａを容易に充填することができる。
【００８４】
次いで、図５（ｂ）に示すように、酸化アルミニウム基板１１の焼成温度よりも１００℃程度低い１４００℃程度の温度で、ペースト２０ａを焼成することにより、酸化アルミニウム基板１１の貫通孔ＴＨに多孔質体２０を形成する。
【００８５】
このとき、前述したように、酸化アルミニウム基板１１とペースト２０ａの複合酸化物との間で、ケイ素、マグネシウム、カルシウム、及びイットリウムの組成比が同じに設定される。
【００８６】
これにより、焼成時に、酸化アルミニウム基板１１とペースト２０ａとの間で物質移動が発生しないため、酸化アルミニウム基板１１の貫通孔ＴＨの内壁と多孔質体２０との界面の平坦性を確保することができる。
【００８７】
またこのとき、多孔質体２０は、酸化アルミニウム基板１１の貫通孔ＴＨの上端から上側に突出して形成される。
【００８８】
このため、図５（ｃ）に示すように、酸化アルミニウム基板１１及び多孔質体２０の各上面を平面研削することにより、酸化アルミニウム基板１１の上面と多孔質体２０の上面とを面一にして平坦化する。
【００８９】
また、必要に応じて、酸化アルミニウム基板１１及び多孔質体２０の各下面においても、平面研削して平坦化する。
【００９０】
このようにして、酸化アルミニウム基板１１の貫通孔ＴＨに多孔質体２０を配置して、ガス導管部Ｇを得る。
【００９１】
前述した図２（ｂ）のように、多孔質体２０は、球状酸化物セラミック粒子２２とそれらを結着する混合酸化物２４とから形成され、酸化アルミニウム基板１１の貫通孔ＴＨの内壁に混合酸化物２４が固着する。
【００９２】
これにより、多孔質体２０からなるガス導管部Ｇを備えた焼結体１が製造される。
【００９３】
以上のように、第１実施例では、前述した図２（ｂ）の球状酸化物セラミック粒子２２として、球状酸化アルミニウム粒子が使用される。また、図２（ｂ）の混合酸化物２４として、ケイ素、マグネシウム、カルシウム、アルミニウム、及びイットリウムの５成分の酸化物が使用される。
【００９４】
第１実施例の製造方法で実際に多孔質体２０を作成したところ、気孔率は３１％であった。
【００９５】
（第２実施例の製造方法）
第２実施例の製造方法では、上記した第１実施例の図４（ａ）及び（ｂ）と同様に、まず、酸化アルミニウム基板１１に貫通孔ＴＨを形成する。
【００９６】
第２実施例で使用するペースト２０ａは、直径が１００μｍの球状酸化アルミニウム粒子を８７．０重量％の重量比で含有する。ペースト２０ａの残部がケイ素、マグネシウム、カルシウム、及びイットリウムの４成分を含む酸化物と、有機バインダ及び溶剤とからなる。
【００９７】
そして、第１実施例の図４（ｃ）〜図５（ｂ）と同様に、酸化アルミニウム基板１１の貫通孔ＴＨにペースト２０ａを充填し、焼成することにより多孔質体２０を形成する。その後に、第１実施例の図５（ｃ）と同様に、平面研削によって酸化アルミニウム基板１１の上面と多孔質体２０の上面とを面一にして平坦化する。
【００９８】
このようにして、酸化アルミニウム基板１１の貫通孔ＴＨに多孔質体２０を配置して、ガス導管部Ｇを得る。
【００９９】
第２実施例では、前述した図２（ｂ）の球状酸化物セラミック粒子２２として、球状酸化アルミニウム粒子が使用される。また、図２（ｂ）の混合酸化物２４として、ケイ素、マグネシウム、カルシウム、及びイットリウムの４成分の酸化物が使用される。
【０１００】
第２実施例の製造方法で実際に多孔質体２０を作成したところ、気孔率は３８％であった。
【０１０１】
（第３実施例の製造方法）
第３実施例の製造方法では、上記した第１実施例の図３（ａ）及び（ｂ）と同様に、まず、酸化アルミニウム基板１１に貫通孔ＴＨを形成する。
【０１０２】
第２実施例で使用するペースト２０ａは、直径が１００μｍの球状酸化アルミニウム粒子を９５．２重量％の重量比で含有する。ペースト２０ａの残部がケイ素、マグネシウム、カルシウム、及びイットリウムの４成分を含む酸化物と、有機バインダ及び溶剤とからなる。
【０１０３】
そして、第１実施例の図４（ｃ）〜図５（ｂ）と同様に、酸化アルミニウム基板１１の貫通孔ＴＨにペースト２０ａを充填し、焼成することにより多孔質体２０を形成する。その後に、第１実施例の図５（ｃ）と同様に、平面研削によって酸化アルミニウム基板１１の上面と多孔質体２０の上面とを面一にして平坦化する。
【０１０４】
このようにして、酸化アルミニウム基板１１の貫通孔ＴＨに多孔質体２０を配置して、ガス導管部Ｇを得る。
【０１０５】
第３実施例では、前述した図２（ｂ）の球状酸化物セラミック粒子２２として、球状酸化アルミニウム粒子が使用される。また、図２（ｂ）の混合酸化物２４として、ケイ素、マグネシウム、カルシウム、及びイットリウムの４成分の酸化物が使用される。
【０１０６】
第３実施例の製造方法で実際に多孔質体２０を作成したところ、気孔率は４０％であった。
【０１０７】
（第４実施例の製造方法）
第４実施例の製造方法では、上記した第１実施例の図３（ａ）及び（ｂ）と同様に、酸化アルミニウム基板１１に貫通孔ＴＨを形成する。
【０１０８】
第４実施例で使用するペースト２０ａは、直径が１００μｍの球状酸化アルミニウム粒子を９４．１重量％の重量比で含有する。ペースト２０ａの残部がケイ素、マグネシウム、カルシウム、アルミニウム、及びイットリウムの５成分を含む酸化物と、有機バインダ及び溶剤とからなる。
【０１０９】
そして、第１実施例の図４（ｃ）〜図５（ｂ）と同様に、酸化アルミニウム基板１１の貫通孔ＴＨにペースト２０ａを充填し、焼成することにより多孔質体２０を形成する。その後に、第１実施例の図５（ｃ）と同様に、平面研削によって酸化アルミニウム基板１１の上面と多孔質体２０の上面とを面一にして平坦化する。
【０１１０】
このようにして、酸化アルミニウム基板１１の貫通孔ＴＨに多孔質体２０を配置して、ガス導管部Ｇを得る。
【０１１１】
第４実施例では、前述した図２（ｂ）の球状酸化物セラミック粒子２２として、球状酸化アルミニウム粒子が使用される。また、図２（ｂ）の混合酸化物２４として、ケイ素、マグネシウム、カルシウム、アルミニウム、及びイットリウムの５成分の酸化物が使用される。
【０１１２】
第４実施例の製造方法で実際に多孔質体２０を作成したところ、気孔率は３７％であった。
【０１１３】
以上のように、本実施形態の焼結体１の多孔質体２０は、焼結されたセラミック基板１０に貫通孔ＴＨを形成した後に、貫通孔ＴＨにペースト２０ａを充填し、焼成することにより得られる。
【０１１４】
このため、セラミック基板１０と多孔質体２０とを同時に焼成して作成する場合と違って、セラミック基板１０の貫通孔ＴＨの内壁は酸化物粒子１０ａの切削面が面一になった平坦面Ｓとなっている。
【０１１５】
また、別体として焼結された多孔質体をセラミック基板１０の貫通孔ＴＨに配置する方法と違って、セラミック基板１０の貫通孔ＴＨの内壁と多孔質体２０との間にエポキシ樹脂などの接着媒体を形成する必要がない。
【０１１６】
このため、焼結体１を静電チャックに使用する場合、プラズマによって接着媒体が劣化するおそれがないため、静電チャックの信頼性を向上させることができる。
【０１１７】
さらに、多孔質体２０の気孔Ｐの形成は、実質的に、球状酸化物セラミック粒子２２の充填状態と、それらの粒子を結着する混合酸化物２４の分布状態で規定される。
【０１１８】
このため、ペースト２０ａ内の球状酸化物セラミック粒子２２の重量比などを制御することにより、焼成時に収縮が殆ど生じない多孔質体２０を作成することできる。
【０１１９】
前述した第１〜第４実施例の製造方法で例示したように、ペースト２０ａ内の球状酸化アルミニウム粒子（図２（ｂ）の球状酸化物セラミック粒子２２）の重量比が８０重量％以上に設定される。これにより、焼成時に収縮が殆ど生じない多孔質体２０が得られる。
【０１２０】
よって、間隙や割れが発生することなく、セラミック基板１０の貫通孔ＴＨの内壁全体に多孔質体２０を信頼性よく固着させることができる。また、多孔質体２０からなるガス導管部Ｇの形状、サイズ及び位置の精度を向上させることができる。さらに、多孔質体２０の気孔率の設計も可能となり、所望の気孔率を有するガス導管部Ｇを得ることができる。
【０１２１】
また、セラミック基板１０の貫通孔ＴＨの直径が３ｍｍ以下に小さくなるとしても、ペースト２０ａを充填する手法により貫通孔ＴＨ内に多孔質体２０からなるガス導管部Ｇを信頼性よく形成することができる。
【０１２２】
次に、前述した図２（ａ）及び（ｂ）の焼結体１を使用する静電チャックについて説明する。図６に示すように、実施形態の静電チャック２は、アルミニウムなどから形成されるベース基板４０の上に、前述した図２（ａ）及び（ｂ）と同様な構造の焼結体１が配置されている。
【０１２３】
前述したように、焼結体１は、セラミック基板１０と、その厚み方向に貫通して配置された多孔質体２０からなるガス導管部Ｇとを備えている。
【０１２４】
図６に示すように、実施形態の焼結体１を静電チャック２のチャック部として使用する場合は、セラミック基板１０の内部に静電電極３０及びそれに接続される配線端子３２が配置されている。配線端子３２は、静電電極３０の下面からセラミック基板１０の下面まで延在している。
【０１２５】
静電電極３０及び配線端子３２が内蔵されたセラミック基板１０は、セラミック基板１０を形成するためのグリーンシート内に静電電極３０及び配線端子３２となる材料を配置し、その積層体を焼成することにより得られる。静電電極３０及び配線端子３２の材料としては、タングステンペーストなどが使用される。
【０１２６】
ベース基板４０には、セラミック基板１０に形成された多孔質体２０に連通するガス供給穴４２が貫通して形成されている。また、ベース基板４０には、セラミック基板１０の下面に露出する配線端子３２に接続される中継配線４４が形成されている。
【０１２７】
ベース基板４０と焼結体１のセラミック基板１０とはシリコーン接着剤などによって固定される。
【０１２８】
そして、静電チャック２のセラミック基板１０の上に被吸着物としてウェハ５０が載置される。さらに、外部電源からベース基板４０の中継配線４４及びセラミック基板１０の配線端子３２を介して静電電極３０に所定の電圧が印加される。
【０１２９】
ウェハ５０とセラミック基板１０との間に発生した力によってウェハ５０が静電チャック２に静電吸着される。
【０１３０】
そして、ベース基板４０のガス供給穴４２からセラミック基板１０に形成された多孔質体２０からなるガス導管部Ｇに熱伝導用ガスが供給される。熱伝導用ガスとしては、ヘリウム（Ｈｅ）などの不活性ガスが使用される。
【０１３１】
静電チャック２の裏面に接するように冷却ジャケット又はヒータなどの温度調節手段が設けられ、この温度調節手段により静電チャック２を介してウェハ５０が所定の温度に調整される。
【０１３２】
このとき、静電チャック２とウェハ５０との間に熱伝導用ガスを供給することにより、静電チャック２によって効率よくウェハ５０を冷却したり、加熱された静電チャック２の熱を効率よくウェハ５０に伝導することができる。
【０１３３】
本実施形態の静電チャック２では、ガス導管部Ｇが多孔質体２０から形成されるため、プラズマ装置に適用する際にガス導管部Ｇでの放電を防止することができ、静電チャックの信頼性を向上させることができる。
【０１３４】
また、前述したように、セラミック基板１０の貫通孔ＴＨの内壁が平坦面Ｓであり、貫通孔ＴＨに配置された多孔質体２０は、球状酸化物セラミック粒子２２とそれらの粒子を結着する混合酸化物２４とから形成される。
【０１３５】
このため、ガス導管部Ｇに熱伝導用ガスを流す際に管路の摩擦抵抗が小さくなり、圧力損失を低減させることができる。
【０１３６】
これにより、ガス導管部Ｇを多孔質体２０から形成しても、静電チャック２とウェハ５０との間に熱伝導用ガスを十分に供給することができため、ウェハ５０の温度調整を信頼性よく行うことができる。
【０１３７】
また、セラミック基板１０の貫通孔ＴＨの内壁と多孔質体０との間に、プラズマによって劣化しやすいエポキシ樹脂などの接着媒体が存在しない。このため、プラズマ装置に適用する際に静電チャックの寿命を長くすることができると共に、各種装置のプロセスの信頼性を向上させることができる。
【０１３８】
本実施形態の静電チャック２は、半導体ウェハプロセス又は液晶ディスプレイの素子基板の製造プロセスなどで使用されるドライエッチング装置、ＣＶＤ装置又はＰＶＤ装置などに好適に使用される。
【０１３９】
また、本実施形態の焼結体１は、静電チャックの他に、各種のフィルタなどにも適用することができる。
【符号の説明】
【０１４０】
１…焼結体、２…静電チャック、５…ステージ、６…スキージ、１０…セラミック基板、１０ａ…酸化物粒子、１１…酸化アルミニウム基板、２０…多孔質体、２０ａ…ペースト、２２…球状酸化物セラミック粒子、２４…混合酸化物、３０…静電電極、３２…配線端子、４０…ベース基板、４２…ガス供給穴、４４…中継配線、５０…ウェハ、Ｇ…ガス導管部、Ｓ…平坦面。
【図１】
0006722518.tif 000002
【図２】
0006722518.tif 000003
【図３】
0006722518.tif 000004
【図４】
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【図５】
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【図６】
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