(57)【要約】【課題】導電性を有するとともに低熱膨張性を有し、しかも剛性に優れたセラミックス焼結体及びその製造方法を提供すること。【解決手段】セラミックス焼結体は、その体積固有抵抗が、１×１０5Ω・ｍ〜１×１０12Ω・ｍの範囲であり、ゴミ等の付着防止のための十分な導電性を有している。更に、セラミックス焼結体の２０〜２５℃における熱膨張係数の絶対値が、０．１５ｐｐｍ／Ｋ以下であり、熱による寸法や形状の変化が極めて少ない低熱膨張性を有している。その上、セラミックス焼結体の密度は、２．５ｇ／ｃｍ3以上で、その比剛性は、５２ＧＰａ／ｇ／ｃｍ3以上であり、高い剛性を有しているので、その点からも、寸法変化や形状変化が少ないという特徴がある。【選択図】なし【特許請求の範囲】
【請求項１】
コーディエライトを主成分とし、Ｌａ、Ｃｅ、Ｐｒ、Ｎｄの希土類元素から選ばれる１種以上と、Ｔｉとを含有することを特徴とするセラミックス焼結体。
【請求項２】
前記希土類元素を、酸化物換算で１〜３．５重量％含有することを特徴とする前記請求項１に記載のセラミックス焼結体。
【請求項３】
前記Ｔｉを、酸化物換算で１〜４重量％含有することを特徴とする前記請求項１又は２に記載のセラミックス焼結体。
【請求項４】
前記希土類元素と前記Ｔｉとを、その合計量で、酸化物換算で３．５〜７．５重量％含有することを特徴とする前記請求項１〜３のいずれかに記載のセラミックス焼結体。
【請求項５】
前記希土類元素と前記Ｔｉとのモル比が、０．２〜１．２の範囲であることを特徴とする前記請求項１〜４のいずれかに記載のセラミックス焼結体。
【請求項６】
ムライトの含有量が、４体積％以下であることを特徴とする前記請求項１〜５のいずれかに記載のセラミックス焼結体。
【請求項７】
ペルエル石を含むことを特徴とする前記請求項１〜６のいずれかに記載のセラミックス焼結体。
【請求項８】
体積固有抵抗が、１×１０5Ω・ｍ〜１×１０12Ω・ｍの範囲であることを特徴とする前記請求項１〜７のいずれかに記載のセラミックス焼結体。
【請求項９】
２０〜２５℃における熱膨張係数の絶対値が、０．１５ｐｐｍ／Ｋ以下であることを特徴とする前記請求項１〜８のいずれかに記載のセラミックス焼結体。
【請求項１０】
密度が、２．５ｇ／ｃｍ3以上であることを特徴とする前記請求項１〜９のいずれかに記載のセラミックス焼結体。
【請求項１１】
比剛性が、５２ＧＰａ／ｇ／ｃｍ3以上であることを特徴とする前記請求項１〜１０のいずれかに記載のセラミックス焼結体。
【請求項１２】
半導体製造装置用の部材であることを特徴とする前記請求項１〜１１のいずれかに記載のセラミックス焼結体。
【請求項１３】
真空チャック用の部材であることを特徴とする前記請求項１〜１２のいずれかに記載のセラミックス焼結体。
【請求項１４】
静電チャック用の部材であることを特徴とする前記請求項１〜１２のいずれかに記載のセラミックス焼結体。
【請求項１５】
前記請求項１〜１４のいずれかに記載のセラミックス焼結体の製造方法において、
前記セラミックス焼結体の材料を、Ａｒ又はＮ2の非酸化雰囲気中、若しくはＣＯ又はＨ2を含む還元雰囲気中にて焼成することを特徴とするセラミックス焼結体の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、例えば、温度変化に伴う寸法変化や形状変化を嫌う、半導体製造装置、精密制御機械、光学機器、触媒担体等に採用できるセラミックス焼結体及びその製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来より、低熱膨張セラミックス焼結体として、石英ガラス、β−スポジューメンやβークリプタイ等のリチウムアルミノシリケート（ＬＡＳ）、コーディエライト、チタン酸アルミニウムなどが知られている。
【０００３】
これらの低熱膨張セラミックス焼結体は、０．１ｐｐｍ／Ｋ台又はそれ以下の熱膨張係数を有しているので、熱による変形が殆ど無く、高い寸法精度が得られる。
また、熱による寸法変化や形状変化を抑えるためには、熱変形を抑制するとともに、剛性が高くする必要があり、このため、組成や構成要件を工夫することにより、熱膨張係数が低く、ヤング率及び比剛性に優れた各種のセラミックス焼結体が提案されている（特許文献１、特許文献２、特許文献３参照）。
【０００４】
【特許文献１】
特開２０００−２１９５７２号公報  （第２頁）
【特許文献２】
特開平１１−１００２７５号公報  （第２頁）
【特許文献３】
特許第３０９０９１４号公報  （第２頁）
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、これらの低熱膨張セラミックス焼結体は、絶縁性であるために、例えば半導体製造装置の様な精密部品に使用した場合、静電気によりゴミが付着して、製造される製品に必要な精度が得られないことがある。
【０００６】
本発明は上記問題点を解決するものであり、その目的は、導電性を有するとともに低熱膨張性を有し、しかも剛性に優れたセラミックス焼結体及びその製造方法を提供することである。
【０００７】
【課題を解決するための手段及び発明の効果】
（１）請求項１の発明（セラミックス焼結体）は、コーディエライトを主成分とし、Ｌａ、Ｃｅ、Ｐｒ、Ｎｄの希土類元素から選ばれる１種以上と、Ｔｉとを含有することを特徴とする。
【０００８】
本発明では、熱膨張係数の低いコーディエライト（２ＭｇＯ・２Ａｌ2Ｏ3・５ＳｉＯ2）を主成分としているので、セラミックス焼結体全体の熱膨張係数が極めて低く、温度変化に伴う寸法変化や形状変化が少ない。つまり、本発明のセラミックス焼結体は、優れた低熱膨張セラミックス焼結体である。尚、コーディエライトの含有量は、９２．５重量％以上が好ましい。
【０００９】
また、本発明では、Ｌａ、Ｃｅ、Ｐｒ、Ｎｄの希土類元素から選ばれる１種以上とＴｉとを同時に含有することにより、セラミックス焼結体全体として導電性を有している。このため、静電気が帯電しにくいので、ゴミ等が付着しにくい。
しかも、本発明では、上述したセラミックス焼結体を構成するための材料を焼成することにより、高い密度とすることができ、高比剛性（＝ヤング率／密度）を併せ持つセラミックス焼成体を得ることができる。
【００１０】
従って、上述したセラミックス焼結体を用いることにより、温度変化に伴う寸法変化や形状変化が少なく、導電性によりゴミの付着が少なく、且つ高い剛性を有するセラミックス部品、例えば半導体製造装置、精密制御機械、光学機器、触媒担体等に好適に用いることができるセラミック部品を得ることができる。
【００１１】
（２）請求項２の発明では、前記希土類元素を、酸化物換算で１〜３．５重量％含有することを特徴とする。
本発明は、希土類元素の好ましい範囲を例示したものである。
本発明では、（導電性を有する）前記希土類元素は、酸化物換算で１重量％以上であるので、ゴミの付着を抑制できる程度に十分な導電性を有している。また、（コーディエライトと比べて熱膨張係数の高い）前記希土類元素は、酸化物換算で３．５重量％以下であるので、セラミックス焼結体の熱膨張係数が低く、温度変化に伴う寸法変化や形状変化が少ない。
【００１２】
尚、希土類元素（ＲＥ）の酸化物換算とは、希土類元素酸化物ＲＥ2Ｏ3（ただしＣｅはＣｅＯ2、ＰｒはＰｒ6Ｏ11）に換算することを意味する（以下同様）。
（３）請求項３の発明では、前記Ｔｉを、酸化物換算で１〜４重量％含有することを特徴とする。
【００１３】
本発明は、Ｔｉの好ましい範囲を例示したものである。
本発明では、（導電性を有する）Ｔｉは、酸化物換算で１重量％以上であるので、ゴミの付着を抑制できる程度に十分な導電性を有している。また、（コーディエライトと比べて熱膨張係数の高い）Ｔｉは、酸化物換算で４重量％以下であるので、セラミックス焼結体の熱膨張係数が低く、温度変化に伴う寸法変化や形状変化が少ない。
【００１４】
尚、Ｔｉの酸化物換算とは、ＴｉＯ2（酸化物）に換算することを意味する（以下同様）。
（４）請求項４の発明は、前記希土類元素と前記Ｔｉとを、その合計量で、酸化物換算で３．５〜７．５重量％含有することを特徴とする。
【００１５】
本発明は、希土類元素及びＴｉの好ましい範囲を例示したものである。
本発明では、（導電性を有する）前記希土類元素及びＴｉは、酸化物換算で３．５重量％以上であるので、ゴミの付着を抑制できる程度に十分な導電性を有している。また、（コーディエライトと比べて熱膨張係数の高い）前記希土類元素及びＴｉは、酸化物換算で７．５重量％以下であるので、セラミックス焼結体の熱膨張係数が低く（例えば０．１ｐｐｍ／Ｋ以下）、温度変化に伴う寸法変化や形状変化が少ない。
【００１６】
（５）請求項５の発明は、前記希土類元素と前記Ｔｉとのモル比が、０．２〜１．２の範囲であることを特徴とする。
本発明は、希土類元素（ＲＥ）とＴｉとのモル比（ＲＥ／Ｔｉ）の好ましい範囲を例示したものである。
【００１７】
前記モル比（ＲＥ／Ｔｉ）が０．２〜１．２の範囲を外れると導電性が低下するので、この範囲内であれば十分な導電性を有し好適である。
（６）請求項６の発明では、ムライトの含有量が、４体積％以下であることを特徴とする。
【００１８】
ムライトの熱膨張係数はコーディエライトに比べると大きいので、セラミックス焼結体の低熱膨張性を確保するためには、ムライトの含有量が４体積％以下であることが好ましい。
ここで、ムライトの含有量の意味について説明する。
【００１９】
一般に、コーディエライトは生成可能範囲が狭く、組成ずれにより、スピネルやムライト等の他の相が生成する。この様なコーディエライト以外の相は、多量に析出すると熱膨張係数の増加につながる。また、市販のコーディエライト粉末は、組成ずれがあり、コーディエライト単相ではない。しかも、ムライト等の他の結晶相の析出量も、組成によって異なってくる。これらのコーディエライト以外の析出相の量は、熱膨張係数に影響を与えるので、例えば０．１ｐｐｍ／Ｋ以下の低い熱膨張係数を得るためには、ＭｇＯ、Ａｌ2Ｏ3、ＳｉＯ2をコーディエライト原料粉末に適宜添加し、コーディエライト以外の析出相の量を抑制する必要がある。
【００２０】
特に、コーディエライトは、１４７０℃以上の高温で液相とムライトに分解することにより、不適切な焼成条件により、多量のムライト相が析出することとなる。よって、熱膨張係数を例えば０．１ｐｐｍ／Ｋ以下に抑制するためには、ムライトの含有量を４体積％以下とすることが望ましい。
【００２１】
（７）請求項７の発明では、ペルエル石を含むことを特徴とする。
本発明では、焼結体構成相としてペルエル石（２ＭｇＯ・２Ｌａ2Ｏ3・３ＴｉＯ2・４ＳｉＯ2）を含んでいる。従って、この点においても、導電性の付与に寄与すると考えられる。
【００２２】
（８）請求項８の発明では、体積固有抵抗が、１×１０5Ω・ｍ〜１×１０12Ω・ｍの範囲であることを特徴とする。
本発明は、好ましい体積固有抵抗の範囲を例示したものである。
本発明では、体積固有抵抗が１×１０5Ω・ｍ〜１×１０12Ω・ｍの範囲であるので、必要な導電性を有する（絶縁性を有しない）。よって、例えば静電チャック等においてゴミの付着を抑制できる。
【００２３】
（９）請求項９の発明では、２０〜２５℃における熱膨張係数の絶対値が、０．１５ｐｐｍ／Ｋ以下であることを特徴とする。
本発明は、好ましい熱膨張係数の範囲を例示したものである。
ここでは、熱膨張係数（絶対値）が０．１５ｐｐｍ／Ｋ以下と極めて低いので、温度変化に伴う寸法変化や形状変化が非常に少ないという利点がある。
【００２４】
（１０）請求項１０の発明では、密度が、２．５ｇ／ｃｍ3以上であることを特徴とする。
本発明は、好ましい密度の範囲を例示したものである。
ここでは、密度が２．５ｇ／ｃｍ3以上と高く緻密であるため、剛性が向上し（従ってヤング率が高く）、よって比剛性も向上する。
【００２５】
（１１）請求項１１の発明は、比剛性が、５２ＧＰａ／ｇ／ｃｍ3以上であることを特徴とする。
本発明は、好ましい剛性の範囲を例示したものである。
ここでは、比剛性（ヤング率／密度）が５２ＧＰａ／ｇ／ｃｍ3以上と高いので、高い剛性を有し、この点からも、寸法変化や形状変化を抑制できるという効果がある。
【００２６】
（１２）請求項１２の発明では、（セラミックス焼結体が）半導体製造装置用の部材であることを特徴とする。
本発明は、セラミックス焼結体の用途を例示したものである。
従って、本発明のセラミックス焼結体を、例えば半導体ウェハの製造に用いる半導体製造装置用の部材として採用することにより、ゴミの付着を防止するとともに熱による装置の変形を抑制することができるので、寸法精度に優れた半導体ウェハを得ることができる。
【００２７】
（１３）請求項１３の発明では、（セラミックス焼結体が）真空チャック用の部材であることを特徴とする。
本発明は、セラミックス焼結体の用途を例示したものである。
従って、本発明のセラミックス焼結体を、例えば半導体ウェハの製造に用いられる真空チャック用の部材として採用することにより、ゴミの付着を防止するとともに熱による部材の変形を抑制できるので、寸法精度に優れた例えば半導体ウェハを得ることができる。
【００２８】
（１４）請求項１４の発明では、（セラミックス焼結体が）静電チャック用の部材であることを特徴とする。
上述したセラミックス焼結体は、例えば半導体露光装置に用いられる静電チャックにも適用可能である。（例えばクーロン力を使って半導体ウェハを保持する場合など）
従って、本発明のセラミックス焼結体を、例えば半導体ウェハの製造に用いられる静電チャック用の部材として採用することにより、ゴミの付着を防止するとともに熱による部材の変形を抑制できるので、寸法精度に優れた例えば半導体ウェハを得ることができる。
【００２９】
（１５）請求項１５の発明は、前記請求項１〜１４のいずれかに記載のセラミックス焼結体の製造方法に関するものであり、本発明では、セラミックス焼結体の材料を、Ａｒ又はＮ2の非酸化雰囲気中、若しくはＣＯ又はＨ2を含む還元雰囲気中にて焼成することを特徴とする。
【００３０】
本発明では、（例えばＭｇＯ、Ａｌ2Ｏ3、ＳｉＯ2や、Ｌａ、Ｃｅ、Ｐｒ、Ｎｄの希土類元素や、Ｔｉを含む）セラミックス焼結体の材料を、Ａｒ又はＮ2の非酸化雰囲気中、若しくはＣＯ又はＨ2を含む還元雰囲気中にて焼成することにより、導電性及び低熱膨張性を有するセラミックス焼結体が得られる。
【００３１】
また、本発明では、例えば１気圧の雰囲気下で焼成することにより、ほぼ緻密な焼結体（相対密度９６〜９８％）を得ることが可能であり、更に、ホットプレス焼成又は熱間等方加熱（ＨＩＰ）処理をすることにより、残留気孔の無い緻密な焼結体を得ることができる。
【００３２】
更に、本発明では、前記セラミックス焼結体の材料として、上述した成分を含む原料粉末を用いることができる。例えば「Ｍｇ酸化物粉末、Ａｌ酸化物粉末、Ｓｉ酸化物粉末、前記希土類酸化物粉末、及びＴｉ酸化物粉末」、又は、「加熱により各酸化物となる化合物粉末（例えば各金属の炭酸塩、炭酸水素塩、水酸化物、及び硝酸塩等の粉末）」、或いは、「上記金属の複合酸化物粉末（コーディエライト、ムライト、アルミノシリケート等の粉末）」などを用いることができる。
【００３３】
また、これらの粉末の平均粒径は、高い比剛性を得るためには、好ましくは２．０μｍ以下、より好ましくは１．９μｍ以下、更に好ましくは１．８μｍ以下である。
尚、本発明では、前記焼成に際して、カーボン発熱体、カーボン鞘、カーボン粉末による埋め焼き等の焼成方法を採用できる。
【００３４】
ここで、上述した発明における導電性発現のメカニズムに関して、その推察した内容について述べる。
非酸化雰囲気もしくは還元雰囲気中において、構成成分の一つであるＴｉＯ2が還元されＴｉＯ2−ｘとなることにより導電性が付与されると考えられる。また、希土類元素（例えば希土類酸化物）を含有しない場合、ＴｉＯ2相はコーディエライト基材中に粒子状に分布するため、導電相であるＴｉＯ2−ｘが孤立しており、連続層を形成しない。このため、ＴｉＯ2のみを添加する場合には導電性が発現しないと考えられる。
【００３５】
また、ＴｉＯ2を多量に添加する場合には、粒子状のＴｉＯ2でも連続相を形成して導電性が発現するが、この場合には、多量に添加するＴｉＯ2により熱膨張係数が大きくなる。これに対して、例えば希土類酸化物とＴｉＯ2を同時に添加した場合、ＴｉＯ2を含む液相を生成し、これが粒界に薄くフィルム状に広がるため、熱膨張係数に影響を与えない程度の少量でも導電性を付与することが可能になると考えられる。
【００３６】
【発明の実施の形態】
以下に、本発明のセラミックス焼結体及びその製造方法の実施の形態の例（実施例）について説明する。
（実施例）
ａ）まず、本実施例のセラミックス焼結体の構成について説明する。
【００３７】
本実施例のセラミックス焼結体は、コーディエライト（２ＭｇＯ・２Ａｌ2Ｏ3・５ＳｉＯ2）を主成分とし、Ｌａ、Ｃｅ、Ｐｒ、Ｎｄの希土類元素から選ばれる１種以上と、Ｔｉとを含有している。
このうち、希土類元素を、酸化物換算で１〜３．５重量％、Ｔｉを、酸化物換算で１〜４重量％含有するとともに、希土類元素とＴｉとを、その合計量で、酸化物換算で３．５〜７．５重量％含有している。尚、ペルエル石（２ＭｇＯ・２Ｌａ2Ｏ3・３ＴｉＯ2・４ＳｉＯ2）も含有している。
【００３８】
更に、希土類元素とＴｉとのモル比は、０．２〜１．２の範囲であり、ムライト（３Ａｌ2Ｏ3・２ＳｉＯ2）の含有量は、４体積％以下である。
特に、本実施例のセラミックス焼結体は、下記表１からも明らかな様に、その体積固有抵抗が、１×１０5Ω・ｍ〜１×１０12Ω・ｍの範囲であり、ゴミ等の付着防止のための十分な導電性を有している。
【００３９】
更に、セラミックス焼結体は、２０〜２５℃における熱膨張係数の絶対値が、０．１５ｐｐｍ／Ｋ以下であり、熱による寸法や形状の変化が極めて少ない低熱膨張性を有している。
その上、セラミックス焼結体の密度は、２．５ｇ／ｃｍ3以上で、その比剛性は、５２ＧＰａ／ｇ／ｃｍ3以上であり、高い剛性を有しているので、その点からも、寸法変化や形状変化が少ないという特徴がある。
【００４０】
ｂ）次に、本実施例のセラミックス焼結体の製造方法について説明する。
市販のコーディエライト粉末、希土類酸化物粉末（Ｌａ2Ｏ3、ＣｅＯ2、Ｐｒ6Ｏ11、又はＮｄ2Ｏ3）、ＴｉＯ2粉末、ＭｇＯ粉末、Ａｌ2Ｏ3粉末、ＳｉＯ2粉末を、焼成後の焼結体が下記表１に示す所定の比率となるように秤量した。
【００４１】
この秤量した材料粉末を、高純度アルミナ球石（純度９９．９％以上）を用いて、水（エタノールでもよい）を溶媒として湿式粉砕を行った。粉砕後の粉末の平均粒径は１．７μｍであった。
その後、バインダーを添加し、湯煎乾燥（噴霧乾燥でもよい）を行った。次いで、所定の形状（具体的にはφ１８ｍｍのペレットの形状）に成形し、焼成した。
【００４２】
このときの焼成は、すべての試料において、Ａｒ（Ｎ2でもよい）雰囲気中、常圧で行い、焼成温度１３００〜１４００℃、保持時間は２時間として、本発明の範囲（具体的には請求項１〜１１の全ての条件を満たす範囲）である実施例１〜１９の各試料を得た。
【００４３】
尚、上述した製造方法以外に、例えば焼成時に、ＣＯ又はＨ2の還元雰囲気を炉内に導入することもできる。また、成形体をカーボンで埋めて焼成を行い、ＣＯを発生させることにより強い還元雰囲気で焼成も行うことも可能である。
また、同様に、本実施例以外の構成を有する比較例１〜１１の各試料も得た。このうち、比較例１及び比較例４のものが、請求項１の発明の範囲外の試料である。
【００４４】
下記表１に、各試料の焼結体組成（酸化物換算）、ムライト含有量、及び希土類元素（ＲＥ）とＴｉのモル比（ＲＥ／Ｔｉ）の各値を示す。また、下記表２に、体積固有抵抗、熱膨張係数、密度、ヤング率、及び比剛性の各値を示す。尚、表１におけるＭｇＯ、Ａｌ2Ｏ3、ＳｉＯ2により、コーディエライトが形成されている。
【００４５】
また、図１に実施例２の焼結体のＸ線回折チャートを示す。
【００４６】
【表１】
2004196589.tif 000002
【００４７】
【表２】
2004196589.tif 000003
【００４８】
ｃ）次に、前記表１及び表２に示す物性等の評価方法について説明する。
▲１▼焼結体組成；
焼結体組成は、焼結体の原料組成（仕込み組成）と同様である。尚、仕込み組成と焼結体組成との間にずれがないことは、蛍光Ｘ線分析により確認した。
【００４９】
▲２▼ムライト含有量；
ムライト含有量は、Ｘ線回折法により、ムライト結晶（１１１）面のピーク強度値とコーディエライト結晶（２１２）面のピーク強度値の比率から、検量線法により求めた。検量線は、コーディエライトにムライトを０、５、１０体積％添加した焼結体を作製し、これら焼結体をＸ線回折測定し、ムライト結晶（１１０）面のピーク強度とコーディエライト結晶（１１０）面とのピーク強度の比から求めた。
【００５０】
尚、コーディエライト含有量も、同様なＸ線回折法により求めることができる。また、ピーク強度値は、Ｘ線回折チャートからバックグラウンドを除去した上で算出した。
▲３▼ＲＥ／Ｔｉモル比；
ＲＥとＴｉのモル比は、表１の希土類元素とＴｉとの組成から求めた。
【００５１】
▲４▼体積固有抵抗；
体積固有抵抗は、ＪＩＳ  Ｃ  ２１４１で規定する３端子法により求めた。
▲５▼熱膨張係数；
熱膨張係数は、ＪＩＳ  Ｒ  １６１８で規定する熱機械分析法、及び、ＪＩＳＲ  ３２５１に規定するレーザー干渉法を用いて評価を行い、２０〜２５℃の平均熱膨張係数として算出した。
【００５２】
▲６▼焼結体密度；
焼結体密度は、ＪＩＳ  Ｒ  １６３４で規定するアルキメデス法により評価を行い、数値はＪＩＳ  Ｚ  ８４０１によって小数点以下２桁にまるめた。
▲７▼ヤング率；
ヤング率は、ＪＩＳ  Ｒ  １６０２で規定する超音波パルス法により室温で測定を行った。
【００５３】
▲８▼比剛性
比剛性は、ヤング率の値を密度で除して算出した。
ｄ）次に、前記実施例の効果について説明する。
表１、表２、及び図１に示すように、本発明（請求項１〜１１）の範囲の実施例１〜１９のセラミックス焼結体は、コーディエライトを主成分とするとともに、希土類酸化物が１．８１〜３．２９重量％、ＴｉＯ2が１．２３〜３．５０重量％、希土類酸化物とＴｉＯ2との合計量が３．５３〜５．６１重量％、ムライト含有量が２．８体積％以下、ＲＥ／Ｔｉモル比が０．２８〜１．０２である。
【００５４】
従って、体積固有抵抗が１×１０12Ω・ｍ以下と十分な導電性を有しており、また、熱膨張係数が０．１５ｐｐｍ／Ｋ以下と十分な低熱膨張性を有していることが分かる。更に、密度が２．５２ｇ／ｃｍ3以上、ヤング率が１３３ＧＰａ以上、比剛性が５２．５ＧＰａ／ｇ／ｃｍ3以上であり、高い剛性を有していることが分かる。
【００５５】
これに対して、比較例１では、希土類酸化物が含まれていないので、体積固有抵抗が高く好ましくない。比較例２、５、１０、１１では、希土類酸化物及びＴｉＯ2の合計量が少なく、また、比較例３では、ＴｉＯ2の含有量が少ないので、体積固有抵抗が高く好ましくない。比較例４では、ＴｉＯ2が含まれていないので、体積固有抵抗が高く好ましくない。比較例６〜８では、希土類酸化物の含有量が多いので、熱膨張係数が高く且つ比剛性が低く好ましくない。比較例９では、希土類酸化物の含有量が少ないので、体積固有抵抗が高く好ましくない。
【００５６】
この様に、本実施例のセラミックス焼結体は、熱膨張係数の低いコーディエライトを主成分としているので、セラミックス焼結体全体の熱膨張係数が極めて低く、温度変化に伴う寸法変化や形状変化が少ない。また、Ｌａ、Ｃｅ、Ｐｒ、Ｎｄの希土類元素から選ばれる１種以上とＴｉとを含んでいるので、セラミックス焼結体全体として導電性を有している。しかも、上述したセラミックス焼結体を構成するための材料を焼成することにより、高い密度とすることができ、高比剛性を併せ持つセラミックス焼成体を得ることができる。
【００５７】
従って、上述したセラミックス焼結体を用いることにより、温度変化に伴う寸法変化や形状変化が少なく、導電性を有することでゴミの付着が少なく、且つ高い剛性を有するセラミックス部品、例えば半導体製造装置、精密制御機械、光学機器、触媒担体等に好適に用いることができるセラミック部品を得ることができるという顕著な効果を奏する。
【００５８】
ｅ）次に、上述したセラミックス焼結体からなるセラミック部材の用途について説明する。
▲１▼まず、前記実施例の構成を有するセラミックス焼結体を用いた真空チャックと、その真空チャックを用いた半導体製造装置を示す。
【００５９】
図２に示す様に、真空チャック１は、減圧による吸引力によって、半導体ウェハ３を吸着して保持する円盤状の吸着プレートである。
この真空チャック１は、円盤状の基板５と、基板５を板厚方向に貫く（減圧のための）吸着孔７と、基板５の吸着面Ｋ側（半導体ウェハ３側）に突出する多数の突起部９と、突起部９の周囲を環状に囲む様に突出するシール部１１とを備えている。
【００６０】
上述した真空チャック１は、図示しないが、半導体製造装置の一部を構成する周知のポリッシングマシンに装着して用いられる。このポリッシングマシンは、半導体ウェハ３に対して、化学的機械的研磨（ＣＭＰ）を行うＣＭＰ装置であり、主として、回転可能に配置されたプラテンと、その上面側に配置された真空吸引装置である研磨ヘッドとから構成されている。
【００６１】
そして、ポリッシングマシンでは、研磨ヘッドに真空チャック１を取り付け、真空ポンプを作動させて、研磨ヘッド内の減圧空間の気圧を下げ、これにより、真空チャック１の吸着孔７の内外に気圧差を発生させて、真空チャック１の吸着面Ｋに半導体ウェハ３を吸着させる。
【００６２】
次に、プラテンの研磨パッドと真空チャック１との間に半導体ウェハ３を配置した状態で、研磨パッドの表面にＣＭＰ用のスラリーを供給し、プラテン及び研磨ヘッドを回転させて、半導体ウェハ３の表面の研磨を行う。
この様に、前記真空チャック１は、上述した性質を有するセラミックス焼結体からなり、導電性及び低熱膨張性並びに高い剛性を有しているので、ゴミが真空チャック１や半導体ウェハ３などに付着し難く、しかも温度変化に対する寸法変化や形状変化が少ないので、寸法精度の高い半導体ウェハ３を製造することができる。
【００６３】
▲２▼次に、他の適用例として、前記実施例の構成を有するセラミックス焼結体を用いた静電チャックについて説明する。
図３に示す様に、静電チャック２１は、上述したセラミックス焼結体からなる円盤状の部材を基体２３としており、静電チャック２１の一方の面（同図下方の裏面）には、接合層２５を介して金属製の円盤状のベース板２７が接合されている。尚、静電チャック２１にベース板２７が接合されたものを静電チャック装置２９と称する。
【００６４】
前記静電チャック２１の内部（従って基体２３の内部）には、一対の内部電極３１、３３が埋設されており、静電チャック２１の他方の面（同図上方の表面）は、例えば半導体ウェハ３５を吸着固定する吸着面（チャック面）３７とされている。
【００６５】
尚、静電チャック２１及びベース板２７を図１の上下方向に貫いて、貫通孔（図示せず）を設け、この貫通孔を介して、チャック面３７側に冷却用のＨｅガスを供給してもよい。
上述した構成の静電チャック２１を使用する場合には、両内部電極３１、３３間に、例えば±３０００Ｖ程度の直流電圧を印加し、これにより、半導体ウェハ３５を吸着する静電引力（吸着力）を発生させ、この吸着力を用いて半導体ウェハ３５を吸着して固定する。
【００６６】
尚、直流電圧ではなく、１０００Ｈｚ以下（例えば５０Ｈｚ）の１０００Ｖの交流電圧を印加することも可能である。
この様に、前記静電チャック２１は、上述した性質を有するセラミックス焼結体からなるので、ゴミが真空チャック２１や半導体ウェハ３５などに付着し難く、しかも温度変化に対する寸法変化や形状変化が少ないので、寸法精度の高い半導体ウェハ３５を製造することができる。
【００６７】
尚、本発明は前記実施例になんら限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲において種々の態様で実施しうることはいうまでもない。
【図面の簡単な説明】
【図１】実施例２のセラミックス焼結体のＸ線回折のチャートである。
【図２】半導体ウェハとセラミックス焼結体からなる真空チャックとを一部破断して示す斜視図である。
【図３】静電チャックとベース板とからなる静電チャック装置を一部破断して示す斜視図である。
【符号の説明】
１…真空チャック（吸着プレート）
３、３５…半導体ウェハ
５…基板
７…吸着孔
９…突起部
１１…シール部
２１…静電チャック
２７…ベース板
３１、３３…内部電極
２９…静電チャック装置
【図１】
2004196589.tif 000004
【図２】
2004196589.tif 000005
【図３】
2004196589.tif 000006