(57)【要約】【課題】対数抵抗温度係数が小さく、特に−１５０℃から２００℃の温度範囲内において、１０８〜１０１２Ω・ｃｍの体積固有抵抗値が得られるセラミック抵抗体と、このセラミック抵抗体を用いて大きな吸着力が得られるとともに、離脱性に優れ、熱伝導率が高い静電チャックを提供する。【解決手段】ＡｌＮを主成分とし、副成分として酸化セリウムを含有した焼結体であって、この焼結体の対数抵抗温度係数が２．２以下である窒化アルミニウム質焼結体によりセラミック抵抗体を形成する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
ＡｌＮを主成分とし、副成分として酸化セリウムを含有した窒化アルミニウム質焼結体からなり、対数抵抗温度係数が２．２以下であることを特徴とするセラミックス抵抗体。
【請求項２】
上記窒化アルミニウム質焼結体のＸ線回折チャートにおいて、ＪＣＰＤＳカード番号３４−０３９４の（１１１）面における回折強度をＣ、ＪＣＰＤＳカード番号４４−１０８６の（０１１）面における回折強度をＢとした時、上記各回折強度の比（Ｃ／Ｂ）が１．０以下であることを特徴とする請求項１に記載のセラミック抵抗体。
【請求項３】
上記窒化アルミニウム質焼結体の熱伝導率が１１０Ｗ／（ｍ・Ｋ）以上であることを特徴とする請求項２に記載のセラミック抵抗体。
【請求項４】
主成分であるＡｌＮ粉末に対し、副成分としてのＣｅＯ２粉末と有機バインダーとを添加混合したセラミック原料を成形してＡｌＮセラミック成形体を製作し、次いで得られたＡｌＮセラミック成形体を脱脂し、窒素雰囲気中の０．２×１０６Ｐａ以上のガス圧力で焼成することを特徴とする請求項１に記載のセラミック抵抗体の製造方法。
【請求項５】
誘電体層の上面を被吸着物を載せる吸着面とするとともに、上記誘電体層の下面に静電吸着用電極を備えた静電チャックにおいて、上記誘電体層を、請求項１〜３の何れかに記載のセラミック抵抗体により形成したことを特徴とする静電チャック。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、セラミック抵抗体とその製造方法、並びに上記セラミック抵抗体を用いた静電チャックに関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来、半導体製造工程において、半導体ウエハ（以下、ウエハと称す。）に微細加工を施すためのエッチング工程や、薄膜を形成するための成膜工程、あるいはフォトレジストを行うための露光処理工程等においては、ウエハを固定するために静電チャックが使用されている。
【０００３】
静電チャックは、誘電体層の上面を、被吸着物であるウエハを載せる吸着面とするとともに、誘電体層の下面に静電吸着用電極を備えたもので、上記ウエハと静電吸着用電極との間に電圧を印加して静電気力を発現させることによりウエハを吸着固定するようになっている。なお、上記静電吸着用電極を複数に分割し、各電極間に電圧を印加することにより静電気力を発現させるようにした双極型のものも提案されている。
【０００４】
ところで、静電気力には、クーロン力とジョンソン・ラーベック力があり、クーロン力は誘電体層を形成する材質の誘電率に依存し、ジョンソン・ラーベック力は誘電体層を形成する材質の体積固有抵抗値に依存する。具体的には、誘電体層の体積固有抵抗値が１０１５Ω・ｃｍより大きい時の吸着力はクーロン力により支配され、誘電体層の体積固有抵抗値が低下するにしたがってジョンソン・ラーベック力が発現し、誘電体層の体積固有抵抗値が１０１２Ω・ｃｍ未満となると吸着力はクーロン力に比べて大きな吸着力が得られるジョンソン・ラーベック力により支配されることが知られている。ただし、誘電体層の体積固有抵抗値が１０８Ω・ｃｍ未満となると、漏れ電流量が多くなり、吸着面に保持したウエハの半導体素子を破壊する等の悪影響を与えることから、誘電体層を１０８〜１０１２Ω・ｃｍの体積固有抵抗値を有する材料により形成することが求められていた。
【０００５】
一方、近年、半導体素子の集積度の向上に伴って、半導体製造工程に過酷な条件が負荷されるようになり、静電チャックを形成する誘電体層には、ウエハの脱着に対する耐摩耗性と、各種処理工程で使用される腐食性ガスに対する耐食性に加え、耐プラズマ性に優れるとともに、大きな熱伝導率を有する材料が望まれるようになり、このような材料として高純度の窒化アルミニウム質焼結体や焼結助剤としてＹ２Ｏ３やＥｒ２Ｏ３を含有した窒化アルミニウム質焼結体を用いることが提案されている（特開平５−７０１１１号公報、特開平６−４８８４０号公報参照）。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
上述した窒化アルミニウム質焼結体は、２００℃以上の温度雰囲気下において、１０１１Ω・ｃｍ程度の体積固有抵抗値を有することから、２００℃以上の高温雰囲気下では大きな吸着力を発生させることができる。
【０００７】
しかしながら、室温（２５℃）付近では高い絶縁性を有することから、大きな吸着力を得ることができず、また、室温（２５℃）から２００℃の温度範囲においては、誘電体層の体積固有抵抗値が１０１２Ω・ｃｍより高くなり、比較的大きな吸着力が得られるものの、静電吸着用電極への電圧の印加を止めてもウエハと吸着面との間に電荷が残る、いわゆる残留吸着力が発生し、ウエハを離脱させるのに時間がかかるといった不都合があった。
【０００８】
そこで、この課題を解消するため、特開平１１−１００２７１号公報には、静電チャックの誘電体層を、ＡｌＮを主成分とし、副成分としてＣｅＡｌＯ３を含有する窒化アルミニウム質焼結体からなり、０℃〜５０℃の温度範囲における体積固有抵抗が１０８〜１０１２Ω・ｃｍの範囲にあるセラミック抵抗体により形成することが提案されている。
【０００９】
また、特開平１１−２１４４９３号公報には、静電チャックの誘電体層を、ＡｌＮを主成分とし、セリウムを５〜２０体積％を含むとともに、Ｃｅ３＋／Ｃｅ４＋の原子比を１〜３の範囲内に制御することにより０℃から５０℃の温度範囲における体積固有抵抗が１０８〜１０１２Ω・ｃｍとすることができる静電チャックを得ることができることが提案されている。
【００１０】
ところが、今日では、−１５０℃〜２００℃の広い温度範囲で使用することが可能な静電チャックが求められており、特開平１１−１００２７１号公報に開示された静電チャックでは、その使用温度範囲が広くても約−２０℃〜１００℃までと狭く、対数抵抗温度係数は２．７９と大きく、−１５０℃〜２００℃の温度範囲内において、使用可能な温度幅が１５０℃以上を有する静電チャックは未だ得られていなかった。
【００１１】
しかも、特開平１１−１００２７１号公報に開示された静電チャックの誘電体層を形成する窒化アルミニウム質焼結体の熱伝導率は、大きくても１１０Ｗ／（ｍ・Ｋ）未満であるため、成膜やエッチング等の各種加工精度を影響を与える吸着面内における温度分布を均一にすることが難しく、その結果、高品質の半導体を歩留り良く製造することができないといった課題があった。
【００１２】
また特開平１１−２１４４９３号公報に開示された静電チャックにおいて、Ｃｅ３＋／Ｃｅ４＋の原子比はＣｅＡｌＯ３のＣｅ３＋と、ＣｅＯ２のＣｅ４＋の原子比と推測され、使用温度範囲が０℃〜５０℃までと狭く、対数抵抗温度係数は７．０６と大きく、温度−１５０℃〜２００℃の温度範囲内において、使用可能な温度幅が１５０℃以上を有する静電チャックは未だ得られていなかった。
【００１３】
【課題を解決するための手段】
そこで、本件発明者は上記課題に鑑み、対数抵抗温度係数が小さく、特に−１５０℃〜２００℃の温度範囲内において、１０８〜１０１２Ω・ｃｍの体積固有抵抗値が得られ、かつ１１０Ｗ／（ｍ・Ｋ）以上の熱伝導率を有するセラミック抵抗体と、このセラミック抵抗体を用い、ジョンソン・ラーベック力による大きな吸着力が得られるとともに、被吸着物の離脱性に優れ、かつ広範囲の温度域で使用することが可能な静電チャックについて鋭意研究を重ねたところ、セラミック抵抗体を、酸化セリウムを含有した窒化アルミニウム質焼結体により形成することにより達成できることを見出し、本発明に至った。
【００１４】
即ち、本発明は、ＡｌＮを主成分とし、副成分として酸化セリウムを含有した窒化アルミニウム質焼結体からなり、対数抵抗温度係数が２．２以下であることを特徴とする。
【００１５】
また、上記窒化アルミ質焼結体のＸ線回折チャートにおいて、ＪＣＰＤＳカード番号３４−０３９４の（１１１）面における回折強度をＣ、ＪＣＰＤＳカード番号４４−１０８６の（０１１）面における回折強度をＢとした時、上記各回折強度の比（Ｃ／Ｂ）が１．０以下であることを特徴とする。
【００１６】
更に、上記窒化アルミニウム質焼結体の熱伝導率が１１０Ｗ／（ｍ・Ｋ）以上であることを特徴とする。
【００１７】
また、主成分であるＡｌＮ粉末に対し、副成分としてのＣｅＯ２粉末と有機バインダーとを添加混合したセラミック原料を成形してＡｌＮセラミック成形体を製作し、次いでＡｌＮセラミック成形体を脱脂し、窒素雰囲気中の０．２×１０６Ｐａ以上のガス圧力で焼成することを特徴とする。
【００１８】
さらに、本発明は上記セラミック抵抗体を用いて静電チャックの誘電体層を形成したことを特徴とする。
【００１９】
なお、本発明において対数抵抗温度係数とは、窒化アルミニウム質焼結体の温度毎における体積固有抵抗値を測定し、Ｘ軸に絶対温度（Ｋ）の逆数の１０００倍をとり、Ｙ軸に窒化アルミニウム質焼結体の体積固有抵抗値（Ω・ｃｍ）の常用対数をとった時、両者は比例関係にあり、右上がりの直線で示されるのであるが、この直線の傾きである。
【００２０】
また、ＪＣＰＤＳカードとは、Ｊｏｉｎｔ　Ｃｏｍｍｉｔｔｅｅ　ｏｎ　Ｐｏｗｄｅｒ　Ｄｉｆｆｒａｃｔｉｏｎ　Ｓｔａｎｄａｒｄｓが発行するＰｏｗｄｅｒ　Ｄａｔａ　Ｆｉｌｅのことである。
【００２１】
【発明の実施の形態】
以下、本発明のセラミック抵抗体を用いた一例である静電チャックについて説明する。
【００２２】
図１は本発明に係る静電チャックを示す概略断面図である。
【００２３】
この静電チャック１は、円盤状をした誘電体２の上面を、ウエハなどの被吸着物Ｗを吸着固定する吸着面３とするとともに、上記誘電体２の内部に、一対の静電吸着用電極４を埋設したもので、誘電体２の下面には、上記一対の静電吸着用電極４とそれぞれ電気的に接続される給電端子５を接合してある。
【００２４】
そして、本発明の静電チャック１によれば、少なくとも吸着面３と静電吸着用電極４との間にある誘電体層Ｐを、ＡｌＮを主成分とし、副成分として酸化セリウムを含有した窒化アルミニウム質焼結体からなり、その対数抵抗温度係数が２．２以下であるセラミック抵抗体により形成したことを特徴とする。
【００２５】
即ち、本件発明者は、広い温度範囲内で特定の抵抗範囲を持つセラミック抵抗体について鋭意研究を重ねたところ、室温（２５℃）域において絶縁性（１０１４Ω・ｃｍ以上）を有する窒化アルミニウム質焼結体に、Ｃｅを含有させることにより、窒化アルミニウム質焼結体の体積固有抵抗値を１０１２Ω・ｃｍ以下にまで下げ、半導電性を持たせることができるとともに、図２に本発明のセラミック抵抗体のＸ線回折チャート図を示すように、Ｃｅの大部分をＣｅ２Ｏ３またはＣｅＯ２の状態で窒化アルミニウム質焼結体の粒界に存在させ、ＣｅＯ２結晶構造を示すＪＣＰＤＳカード番号３４−０３９４の（１１１）面における回折強度をＣ、Ｃｅ２Ｏ３結晶構造を示すＪＣＰＤＳカード番号４４−１０８６の（０１１）面における回折強度をＢとした時、上記各回折強度の比（Ｃ／Ｂ）が１．０以下とすることにより、対数抵抗温度係数を２．２以下にまで小さくできることを見出し、本発明に至った。
【００２６】
即ち、（Ｃ／Ｂ）の値が１．０を超えると、対数抵抗温度係数が２．２を超え、−１５０℃〜２００℃の温度範囲内において、使用可能な温度幅が１５０℃を下回ってしまう。
【００２７】
また図３に（Ｃ／Ｂ）の値が小さいほど対数抵抗温度係数が小さいことを示している。理由は以下ように考えられる。体積固有抵抗は焼結体中の酸化セリウムＣｅ２Ｏ３とＣｅＯ２量によって決定される。酸化セリウム結晶は窒化アルミニウム結晶の隙間に存在し、隙間から隙間へつながって導電機構を形成している。そして、焼結体中の酸化セリウムのＣｅ２Ｏ３とＣｅＯ２の比率でＣｅ２Ｏ３が多いほど対数抵抗温度係数が小さくなる。それはＣｅＯ２が焼結でＣｅ２Ｏ３に変化することによって、酸化セリウムの結晶中に空孔が生成されて半導体的性質を示すようになり、体積固有抵抗が小さくなりさらに対数抵抗温度係数も小さくなる。ところが焼成によりＣｅＯ２からＣｅ２Ｏ３に変化するセリウムが少ないと、半導体的性質を示しにくくなり体積固有抵抗が大きくなりさらに対数抵抗温度係数も大きくなることを見いだした。
【００２８】
本発明の静電チャックを用いれば、２００℃以下の温度域においてジョンソン・ラーベック力による大きな吸着力を発現させることができる。例えば、図４に各試料である、Ｃｅを含有していない従来の高純度窒化アルミニウム質焼結体、副成分としてＣｅＡｌＯ３を含有した従来の窒化アルミニウム質焼結体、及びＣｅ２Ｏ３とＣｅＯ２を含有した本発明の窒化アルミニウム質焼結体の体積固有抵抗値と温度との関係を示すように、Ｃｅを含有していない従来の窒化アルミニウム質焼結体は、２００℃以下の温度範囲では、窒化アルミニウム質焼結体の体積固有抵抗値を１０１２Ω・ｃｍ以下とすることができず、また、ＣｅＡｌＯ３を含有した従来の窒化アルミニウム質焼結体は、約−２５℃〜１００℃の温度範囲内でその体積固有抵抗値を１０８〜１０１２Ω・ｃｍとすることができるものの、その温度範囲が約１２５℃と狭いのに対し、本発明の窒化アルミニウム質焼結体は、約−２００℃から２００℃の温度間の１５０℃以上の温度幅においてその体積固有抵抗値を１０８〜１０１２Ω・ｃｍとすることができ、１５０℃以上の温度範囲内でジョンソン・ラーベック力による大きな吸着力を発現させることができる。
【００２９】
また、窒化アルミニウム質焼結体中にＣｅをＣｅ２Ｏ３結晶と一部ＣｅＯ２結晶の状態で存在させることにより窒化アルミニム質焼結体の熱伝導率を向上させることができる。この理由は不明であるが、本件発明者の研究によれば、ＣｅをＣｅＡｌＯ３結晶の状態で存在させるよりもＣｅ２Ｏ３結晶又はＣｅＯ２結晶の状態で存在させた方が熱伝導率を向上させる効果が大きく、Ｃｅ２Ｏ３結晶とＣｅＯ２結晶との上記回折強度の比（Ｃ／Ｂ）の内で存在させることにより、窒化アルミニウム質焼結体の熱伝導率を１１０Ｗ／（ｍ・Ｋ）以上とすることができる。その為、静電チャック１の吸着面３内における温度分布を均一にすることができるため、被吸着物Ｗに成膜やエッチングを施せば精度良く加工することができ、高品質の半導体を歩留り良く生産することができる。
【００３０】
ところで、上記セラミック抵抗体からなる誘電体２中に埋設する静電吸着用電極４の材質としては、焼成時におけるセラミック抵抗体との密着性を高めるため、誘電体２を形成する窒化アルミニウム質焼結体との熱膨張差が近似した、タングステン（Ｗ）、炭化タングステン（ＷＣ）、モリブデン（Ｍｏ）等の耐熱性金属により形成することが良い。
【００３１】
また、静電吸着用電極４への通電を行う給電端子５を形成する材質としては、誘電体２を形成する窒化アルミニウム質焼結体との熱膨張差から生じるクラックを防止するため、静電吸着用電極４と同様に誘電体２を形成する窒化アルミニウム質焼結体との熱膨張差が小さく、かつ耐酸化性に優れたものが良く、タングステン（Ｗ）、モリブデン（Ｍｏ）等の高融点金属、あるいは鉄−コバルト−ニッケル合金により形成することが良い。
【００３２】
次に本発明の静電チャック１の製造方法について説明する。
【００３３】
まず、純度９９％以上でかつ酸素の含有量が少ないＡｌＮ粉末に対し、導電性付与剤としてＣｅＯ２粉末を添加したセラミック原料を用意する。この導電性付与剤として添加するＣｅＯ２のＣｅは、その価数が安定な４価であり、このままでは導電性を示さないが、後述するように高温で加圧焼成することにより、価数が３価のＣｅ２Ｏ３に化学変化させることができ、この価数の変化によって、このＣｅ２Ｏ３相を焼結体中のＡｌＮの結晶粒界に連続的に存在させることにより、窒化アルミニウム質焼結体の体積固有抵抗値を下げることができるものと思われる。ただし、ＣｅＯ２からＣｅ２Ｏ３を生成するには、上述したように、酸素含有量が少ないＡｌＮ粉末を用いる必要があり、好ましくは、ＡｌＮ粉末中の酸素量が１重量％以下であるものを用いることが良い。
【００３４】
また、−２００℃〜２００℃の温度範囲内で大きな吸着力を発揮することができるとともに、残留吸着力の少ない静電チャック１を得るには、ＡｌＮ粉末に対してＣｅＯ２粉末を１０重量％〜２０重量％の範囲で添加すれば良い。即ち、ＣｅＯ２の添加量が１０重量％未満となると、窒化アルミニウム質焼結体中に生成されるＣｅ２Ｏ３量が少ないため、セラミック抵抗体の体積固有抵抗値を小さくする効果が小さく、１０１２Ω・ｃｍより大きくなって残留吸着力が残り易くなり、逆にＣｅＯ２の添加量が２０重量％を超えると、焼結性が悪くなり、窒化アルミニウム質焼結体を焼結させることができなくなるからである。尚、上記の本発明の窒化アルミニウム質焼結体のＣｅ含有量は８重量％〜１７重量％となる。
【００３５】
さらに、上記セラミック原料の他に他の成分としてＡｌ２Ｏ３粉末を若干添加しても良く、例えば、図５にＡｌＮ粉末とＣｅＯ２粉末とを重量比で８０：２０となる組成に対してＡｌ２Ｏ３粉末量を調整しながら製作したＡｌＮセラミック成形体を脱脂したものを焼成したセラミック抵抗体の室温（２５℃）における体積固有抵抗値を示すように、Ａｌ２Ｏ３粉末の添加量を１．５重量％以下の範囲で調整することで窒化アルミニウム質焼結体の体積固有抵抗値を微妙に調整することができる。
【００３６】
次に、混合したセラミック原料にバインダーと溶媒を加えて泥漿を作製した後、ドクターブレード法にてＡｌＮグリーンシートを複数枚成形し、このうち１枚のＡｌＮグリーンシート上に、静電吸着用電極４をなす、タングステン、モリブデン等の高融点金属を含む金属ペーストをスクリーン印刷法等にて所定の電極パターン形状に印刷し、次いでこの金属ペーストを覆うように、残りのＡｌＮグリーンシートを積層し、５０〜１５０℃、３×１０６〜７×１０６Ｐａの圧力で熱圧着することによりＡｌＮセラミック成形体としてのＡｌＮグリーンシート積層体を作製する。この時、必要に応じてＡｌＮセラミック成形体に切削加工を施しても構わない。
【００３７】
次に、ＡｌＮセラミック成形体を脱脂し、しかる後、脱脂したＡｌＮセラミック成形体を、例えばカーボン発熱体を使った焼成炉を用い、窒素雰囲気下で焼成する。この時、焼成中の圧力を０．２×１０６Ｐａ以上とすることが大切である。焼成中の圧力が０．２×１０６Ｐａ未満であると、酸化セリウムＣｅＯ２がＣｅ２Ｏ３に変化する還元反応が十分行われず、（Ｃ／Ｂ）の値が１未満となり、対数抵抗温度係数も２．２未満となってしまう。焼成時の圧力を０．２×１０６Ｐａ以上とすることにより、酸化セリウムＣｅＯ２の還元が進み、Ｃｅ２Ｏ３量が増えることにより、半導体的性質を示すようになり、（Ｃ／Ｂ）の値が１．０以上を示し、対数抵抗温度係数も２．２以下となる。
【００３８】
また、焼成温度は１８００℃〜１９５０℃の温度範囲で約１〜６時間程焼成することにより静電吸着用電極４を埋設したセラミック抵抗体からなる誘電体２を得ることができ、上記セラミック抵抗体は、対数抵抗温度係数が２．２以下の窒化アルミニウム質焼結体からなり、さらにＣｅＯ２の添加量を１０重量％〜２０重量％とすれば、窒化アルミニウム質焼結体の体積固有抵抗を１０８〜１０１２Ω・ｃｍとすることができ、さらにＡｌ２Ｏ３添加量を調整することにより、窒化アルミニウム質焼結体の体積固有抵抗値が１０８〜１０１２Ω・ｃｍの範囲で特定の値を持ったものとすることができる。
【００３９】
なお、ＡｌＮセラミック成形体の焼成にあたり、焼成後の窒化アルミニウム質焼結体内部と外周部におけるＣｅ２Ｏ３量にバラツキなく焼成するには、焼成炉に前記成形体をセットする際、ＡｌＮセラミック成形体を同じ素材の粉末で埋め焼きすることが良い。このように、埋め焼きとすることで、ＡｌＮセラミック成形体の外周部に析出したＣｅ２Ｏ３が外部に揮発するのを防ぎ、ＡｌＮセラミック成形体の内外におけるＣｅ２Ｏ３のばらつきを抑え、窒化アルミニウム質焼結体の内外における体積固有抵抗値のばらつきを小さくすることができる。
【００４０】
次いで、得られた誘電体２の一方の主面（最も広い面）を、最大表面粗さ（Ｒｍａｘ）で１μｍ以下となるように研磨して吸着面３を形成するとともに、誘電体２の他方の主面に静電吸着用電極４と連通する穴を穿孔し、この穴に給電端子５をロウ付けして静電吸着用電極４と電気的に接続することにより静電チャック１を得ることができる。
【００４１】
ここで、給電端子５をロウ付けする際、誘電体２を３００℃〜１０００℃で真空熱処理するが、焼成時の窒素圧力を大きくすることで誘電体２中の３価のセリウムからなる酸化セリウムＣｅ２Ｏ３の量を増やすことにより、真空熱処理による誘電体２の体積固有抵抗の変化を防ぐことができる。つまり焼結体中の４価のセリウムからなる酸化セリウムＣｅＯ２が多く、回折強度比で（Ｃ／Ｂ）が１．０を超えて大きいと、３００℃〜１０００℃の真空熱処理により体積固有抵抗が小さくなる方向に変化する。そして、図６に示すように、（Ｃ／Ｂ）の値が１．０を越えて大きいほど体積固有抵抗の変化率が大きくなり好ましくない。
【００４２】
なお、体積固有抵抗の変化率とは、真空熱処理後の体積固有抵抗の値を、真空熱処理前の体積固有抵抗の値で除したもので、例えば、体積固有抵抗変化率が１に近いほど、真空熱処理の前後で体積固有抵抗の変化が小さいことになる。
【００４３】
何故、体積固有抵抗の変化が起こるかというと、次のようなことが考えられる。４価のセリウムからなる酸化セリウムＣｅＯ２は真空熱処理により還元が進み、３価のセリウムからなる酸化セリウムＣｅ２Ｏ３になるために体積固有抵抗が低下する。焼結体に４価のセリウムからなる酸化セリウムが少ないと、真空熱処理しても還元は進まないので、体積固有抵抗が小さくなるとの変化を防ぐことができる。従って、（Ｃ／Ｂ）の値は１．０以下が好ましく、更に好ましくは０．８以下である。
【００４４】
また、この体積固有抵抗の熱処理による変化は、ロウ付け熱処理の場合だけでなく、不純物を除去するための真空ベーキング処理にも同じことが言える。
【００４５】
なお、上記製造方法では誘電体２をＡｌＮのグリーンシートを積層し形成する例を示したが、原料粉末から造粒粉を形成し、この造粒粉を所定の型内に充填して一軸加圧成形法や等加圧成形法により成形するようにしても構わない。
【００４６】
以上、本実施形態では図１に示す構造の静電チャック１を例にとって説明したが本発明の静電チャック１は図１に示した構造だけに限定されるものではなく、例えば、誘電体２中に静電吸着用電極４以外にヒータ用電極を埋設しても良く、この場合、ヒータ用電極により静電チャック１を直接発熱させることができるため、間接加熱方式のものに比べて熱損失が少なく、また、誘電体２そのものが高熱伝導特性を有する窒化アルミニウム質焼結体からなるため、吸着面３に保持した被吸着物Ｗをムラなく均一に加熱することができる。
【００４７】
さらに、静電吸着用電極４以外にプラズマ発生用電極を誘電体２内に埋設しても良く、この場合、成膜装置やエッチング装置の構造を簡略化することができるというように、本発明の要旨を逸脱しない範囲で改良や変更できることは言う迄もない。
【００４８】
【実施例】
ここで、対数抵抗温度係数の異なる窒化アルミニウム質焼結体からなるセラミック抵抗体により誘電体を形成した図１の静電チャック１を試作し、その吸着特性について調べる実験を行った。
【００４９】
まず、酸素量０．９重量％、平均粒径１．５μｍの純度９９％であるＡｌＮ粉末に対し、平均粒径３μｍのＣｅＯ２粉末、さらに必要に応じて平均粒径１μｍのＡｌ２Ｏ３粉末を表１に示す組成となるように、秤量混合した。
【００５０】
そして、この混合物にバインダーと溶媒を加えて泥漿を作製したあと、ドクターブレード法にてＡｌＮグリーンシートを複数枚成形し、このうち１枚のＡｌＮグリーンシート上に、静電吸着用電極４となるタングステンを含む金属ペーストをスクリーン印刷法にて所定の電極パターン形状に印刷した。
【００５１】
そして、上記金属ペーストを覆うように残りのＡｌＮグリーンシートを積層し、５０℃、３×１０６Ｐａの圧力で熱圧着することによりＡｌＮセラミック成形体を作製した後、このＡｌＮセラミック成形体に切削加工を施して円盤状とした。
【００５２】
次いで、ＡｌＮセラミック成形体を加熱脱脂し、脱脂温度によりＡｌＮセラミック成形体中の炭素量を異ならせた後、カーボン発熱体を使った焼成炉を用い、窒素雰囲気下において圧力０．１×１０６Ｐａから４．９×１０６Ｐａの圧力で、１８５０℃の温度で約３時間程焼成することにより静電吸着用電極４が埋設された窒化アルミニウム製のセラミック抵抗体からなる誘電体２を得た。ただし、脱脂後のＡｌＮセラミック成形体中の炭素量は、ＡｌＮセラミック成形体の側面を削り取り赤外吸収法にて測定した。
【００５３】
しかる後、誘電体２の一方の主面（最も広い面）を、最大粗さ（Ｒｍａｘ）で１μｍ以下となるまで研磨し、吸着面３を形成するとともに、誘電体２の他方の主面には静電吸着用電極４と連通する穴を穿孔し、この穴に給電端子５をロウ付け接合することにより、直径２００ｍｍ、厚み１０ｍｍの静電チャック１を製作し、これらの静電チャック１を用いて吸着力及び電源を切った時の残留吸着力について測定を行った。
【００５４】
なお、吸着力の測定は、室温（２５℃）で、製作した各静電チャック１の吸着面３に、１インチ×１インチのシリコンウエハを載せ、静電吸着用電極４との間に５００Ｖの電圧を印加して１分間吸着保持させ、そのシリコンウエハを引き剥がすのに要する最大荷重を吸着力として測定した。
【００５５】
残留吸着力の測定は、吸着力の測定と同様に室温（２５℃）でシリコンウエハを１分間吸着保持した後、電圧の印加を止めてから３秒後にシリコンウエハを引き剥がすのに要する最大荷重を残留吸着力として測定した。
【００５６】
また、誘電体２と同じ組成のセラミック抵抗体を同様の条件にて作製し、その体積固有抵抗値と対数抵抗温度係数、２００℃以下の温度域で１０８〜１０１２Ω・ｃｍの体積固有抵抗値を維持し得る温度範囲、及び熱伝導率をそれぞれ測定するとともに、Ｘ線回折を行ってＸ線回折チャート図を得た。
【００５７】
焼成後の窒化アルミニウム質焼結体の体積固有抵抗値の測定は、日本工業規格Ｃ２１４１に基づき、直径５０ｍｍ、厚み２ｍｍのセラミック抵抗体に銀ペーストを塗布した後、２５０℃で焼成することにより電極を焼き付け、次に電極を焼き付けたセラミック抵抗体を真空中、２５０℃で１時間熱処理した後にドライ窒素を導入し、窒素雰囲気中の室温（２５℃）おいて絶縁計を用いて体積固有抵抗値を測定した。また、セラミック抵抗体の温度を変えて測定し、体積固有抵抗が１０８〜１０１２Ω・ｃｍの範囲を満足した温度範囲を測定した。さらに、各温度の逆数を１０００倍した値をＸ軸にとり、各温度での窒化アルミニウム質焼結体の体積固有抵抗値の常用対数をＹ軸にとり、その直線の傾きから対数抵抗温度係数を算出した。
【００５８】
また、セラミック抵抗体から電極を除去した後、理学製ＲＩＮＴ１４００Ｖ型Ｘ線回折装置によって、Ｃｅ２Ｏ３結晶構造を示すＪＣＰＤＳカード番号４４−１０８６の（０１１）面における回折強度Ｂと、ＣｅＯ２結晶構造を示すＪＣＰＤＳカード番号３４−０３９４の（１１１）面の回折強度Ｃの各回折強度の比（Ｃ／Ｂ）を求めた。
【００５９】
さらに、セラミック抵抗体を加工し、φ１０ｍｍ×２ｍｍの試料を作製し、レーザーフラッシュ法により、熱伝導率を測定した。
【００６０】
それぞれの結果は表１に示す通りである。
【００６１】
【表１】
2004087727.tif 000003
【００６２】
この結果、表１より判るように、まず、窒化アルミニウム質焼結体中に酸化セリウムＣｅ２Ｏ３結晶を存在させることにより、セラミック抵抗体の対数抵抗温度係数を２．２以下とすることができ、焼成時の雰囲気ガスの圧力によりＣｅ２Ｏ３とＣｅＯ２の回折強度比（Ｃ／Ｂ）を調整することにより、２００℃以下の温度域において、１５０℃以上の温度範囲にわたってその体積固有抵抗値を１０８〜１０１２Ω・ｃｍとすることができることが判る。
【００６３】
また、体積固有抵抗値を１０８〜１０１２Ω・ｃｍであるＮｏ．１〜６，１０，１１，１３，１４，１９〜２１は、吸着力が１５０×１０２Ｐａ以上の大きな吸着力を得ることができることが分る。また残留吸着力を５×１０２Ｐａ未満に抑えることができる。
【００６４】
そして、このセラミック抵抗体を−１５０℃〜２００℃の温度範囲内において使用可能な静電チャック１の誘電体２として用いる場合、試料Ｎｏ．１〜６，１０，１１，１３，１４，１９〜２１のように対数抵抗温度係数が２．２以下で回折強度の比（Ｃ／Ｂ）を１以下とすれば、温度幅が１５０℃以上にわたって１５０×１０２Ｐａ以上の大きな吸着力を得ることができ、また残留吸着力を５×１０２Ｐａ未満に抑えることができ、さらには熱伝導率が１１０Ｗ／（ｍ・Ｋ）以上を有することから、吸着面３内の温度を均一にすることができ、優れた静電チャック１を提供できることが判る。
【００６５】
一方、試料Ｎｏ．７，８のように、焼成の圧力が０．２ＭＰａ未満では、（Ｃ／Ｂ）が１．０を超え、対数抵抗温度係数が２．２を超えてしまう。このことから、焼成の圧力は０．２ＭＰａ以上とすれば良いことが判る。
【００６６】
また、試料Ｎｏ．９，１６は調合組成で、ＣｅＯ２の添加量がそれぞれ５重量％、０重量％でありセラミック抵抗体の体積固有抵抗が１×１０１４、＞１×１０１５Ω・ｃｍと大きく、２００℃以下で１０８〜１０１２Ωｃｍをとりうる温度範囲が５０℃、２０℃と小さく１５０℃未満であることが分かる。また、試料Ｎｏ．１２はセラミック抵抗体の調合組成で、ＣｅＯ２が２５重量％であり、十分に焼結しなかった。従って、ＣｅＯ２の添加量は１０〜２０ｗｔ％であれば良いことがわかる。
【００６７】
また、試料Ｎｏ．１１、１７、１８、１９はＣｅＯ２の添加量が同じでも、添加アルミナ量を１．５重量％以内で調整することにより１０８〜１０１２Ωｃｍをとりうる温度範囲を調整でき、また温度範囲を大きくすることもでき好ましいことが分る。
【００６８】
【発明の効果】
以上のように、本発明によれば、主成分であるＡｌＮ粉末に対し、副成分としてのＣｅＯ２粉末と有機バインダーとを添加混合してセラミック原料を製作した後、このセラミック原料を所定形状に成形してＡｌＮセラミック成形体を製作し、次いでＡｌＮセラミック成形体に脱脂処理を施し、圧力０．２ＭＰａ以上の窒素雰囲気中で焼成するようにしたことから、ＡｌＮを主成分とし、副成分として酸化セリウムを含有した焼結体であって、この焼結体の対数抵抗温度係数が２．２以下である窒化アルミニウム質焼結体よりなるセラミック抵抗体を製造することができ、上記セラミック抵抗体を形成する窒化アルミニウム質焼結体のＸ線回折チャートにおいて、ＣｅＯ２結晶を示すＪＣＰＤＳカード番号３４−０３９４の（１１１）面における回折強度をＣ、Ｃｅ２Ｏ３結晶を示すＪＣＰＤＳカード番号４４−１０８６の（０１１）面における回折強度をＢとした時、上記各回折強度の比（Ｃ／Ｂ）を１．０以下としたことによって、このセラミック抵抗体は、半導電性を持たせることができるとともに、この半導電性を広い温度範囲にわたって得ることができる。即ち、−１５０℃から２００℃の温度域において、１５０℃以上もの温度幅にわたってその体積固有抵抗値を１０８〜１０１２Ω・ｃｍとすることができ、且つ１１０Ｗ／（ｍ・Ｋ）以上の熱伝導率を得ることができる。
【００６９】
その為、上記セラミック抵抗体を用いて静チャックの誘電体層を形成すれば、２００℃以下の温度域において、１５０℃以上の温度範囲にわたって大きな吸着力が得られるとともに、被吸着物の離脱性にも優れ、かつ吸着面の均熱性も兼ね備えた静電チャックを提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る静電チャックを示す概略断面図である。
【図２】本発明のセラミック抵抗体のＸ線回折チャート図である。
【図３】本発明のセラミック抵抗体の（Ｃ／Ｂ）と対数抵抗温度係数の関係を示すグラフである。
【図４】本発明及び従来の静電チャックを構成するセラミック抵抗体の体積固有抵抗値と絶対温度の逆数との関係を示すグラフである。
【図５】本発明のセラミック抵抗体の体積固有抵抗と調合時のアルミナ添加量の関係を示すグラフである。
【図６】本発明のセラミック抵抗体の（Ｃ／Ｂ）と体積固有抵抗変化率の関係を示すグラフである。
【符号の説明】
１：静電チャック
２：誘電体
３：吸着面
４：静電吸着用電極
５：給電端子
Ｗ：被吸着物
Ｐ：誘電体層
【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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