(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
基材上の少なくとも一方の表面に、金属質溶射層からなるアンダーコートを有し、そのアンダーコートの上に、Al２O３セラミックス溶射層からなる下部絶縁層を有し、その下部絶縁層の上に、金属質溶射層である電極層を有し、そしてその電極層の上には、トップコートとして、Al２O３セラミックスの溶射層からなる上部絶縁層を形成してなり、かつ上記下部および上部絶縁層は、純度が98.0wt％以上のAl２O３セラミックスの粉末を溶射して気孔率が１〜８％の範囲内となるように形成した層である静電チャック部材。
【請求項２】
請求項１に記載の部材において、アンダーコートは、厚さが30〜300μmの溶射層であり、Al２O３セラミックスからなる下部および上部絶縁層は、厚さがそれぞれ100〜500μｍの溶射層であり、そして金属質電極層は、厚さが５〜100μｍの溶射層であることを特徴とする静電チャック部材。
【請求項３】
上記アンダーコートは、Ni、Al、Cr、Co、Moおよびこれらの金属元素を１種以上含む合金のうちから選ばれるいずれか１種以上を溶射して形成した層である請求項１記載の静電チャック部材。
【請求項４】
上記下部および上部絶縁層は、それの少なくとも一方の表面に、有機系もしくは無機系珪素化合物の封孔処理層を有し、かつ体積固有抵抗値が１×10１３〜１×10１５Ω・cmの範囲内であることを特徴とする請求項１または２に記載の静電チャック部材。
【請求項５】
上記金属質電極層は、Ｗ、Al、Cu、Nb、Ta、Mo、Niおよびこれらの金属元素を１種以上含む合金のうちから選ばれるいずれか１種以上を溶射して形成された層であって、酸素含有量が2.0wt％以下で、気孔率が１〜７％である請求項１または２に記載の静電チャック部材。
【請求項６】
基板の少なくとも一方の表面をブラスト処理した後、その粗化表面に金属を溶射して金属質溶射層からなるアンダーコートを形成し、そのアンダーコート上に、純度が９８ｗｔ％以上のAl２O３セラミックスを溶射して気孔率が１〜８％のAl２O３セラミックス溶射層からなる下部絶縁層を形成し、その下部絶縁層上に、金属溶射材料を溶射して絶縁層用溶射層の直径より小さい径の金属質溶射層である電極層を形成し、さらに、その電極層上の最外層部にトップコートとして、純度が９８ｗｔ％以上のAl２O３セラミックスを溶射して気孔率が１〜８％のAl２O３セラミックス溶射層からなる上部絶縁層を順次に積層形成することを特徴とする静電チャック部材の製造方法。
【請求項７】
基板の少なくとも一方の表面をブラスト処理した後、その粗化表面に金属を溶射して金属質溶射層からなるアンダーコートを形成し、そのアンダーコート上に、純度が９８ｗｔ％以上のAl２O３セラミックスを溶射して気孔率が１〜８％のAl２O３セラミックス溶射層からなる下部絶縁層を形成し、その下部絶縁層上に、金属溶射材料を溶射して絶縁層用溶射層の直径より小さい径の金属質溶射層である電極層を形成し、さらに、その電極層上の最外層部にトップコートとして、純度が９８ｗｔ％以上のAl２O３セラミックスを溶射して気孔率が１〜８％のAl２O３セラミックス溶射層からなる上部絶縁層を形成し、その後、そのトップコート表面を機械研削して、表面粗さRa：0.1〜2.0μm程度に仕上げることを特徴とする静電チャック部材の製造方法。
【請求項８】
上記封孔処理は、請求項６または７に記載の方法において、下部および上部の絶縁層もしくは機械研削表面の少なくとも一表面に、有機系もしくは無機系珪素化合物を塗布した後、120℃〜350℃で１〜５時間加熱することによって封孔処理を行うことを特徴とする静電チャック部材の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、導電性部材、半導電性部材、絶縁性部材を静電気によって吸着保持するときに用いられる静電チャック部材およびその製造方法に関するものであり、とくに、半導体や液晶の製造プロセスにおいて使用されるドライエッチング装置、イオン注入装置、ＣＶＤ装置あるいはＰＶＤ装置などに組み込まれて用いられる改良部材についての提案である。
【０００２】
【従来の技術】
最近、半導体や液晶の製造プロセス、例えば半導体製造装置では、それの一部を構成しているドライエッチング、イオン注入、ＣＶＤ、ＰＶＤなどの処理が、自動化ならびに公害防止の立場から、湿式法から乾式法による処理へと変化している。その乾式法による処理の大部分は、真空もしくは減圧雰囲気下で行われるのが普通である。
こうした乾式処理において重要なことは、例えば、基板として用いられているシリコンウェハーやガラス板などについては、最近、回路の高集積化や微細加工化の観点から、パターニング時の位置決め精度を向上させることにある。
こうした要請に応えるために従来、基板の搬送や吸着固定に際して、真空チャックや機械チャックを採用していた。しかしながら、真空チャックは、真空下での処理になることから、圧力差が小さいため吸着効果が少なく、たとえ吸着できたとしても吸着部分が局部的となるため、基板に歪が生じるという欠点があった。その上、ウェハー処理の高温化に伴うガス冷却ができないため、最近の高性能半導体製造プロセスに適用できないという不便があった。一方、機械チャックの場合、装置が複雑となるうえ、保守点検に時間を要するなどの欠点があった。
【０００３】
このような従来技術の欠点を補うため最近、静電気力を利用した静電チャックが開発され、広く採用されている。しかし、この技術も、次のような問題点が指摘されている。
それは、かかる静電チャックによって基板を吸着保持した場合、印加圧電を切ったのちも、基板と静電チャックとの間に電荷が残留（吸着力が働き）するので、完全に除電した後でなければ基板の取外しができないという問題があった。
【０００４】
その対策として、従来、該静電チャックに使用する絶縁性誘電体材質そのものを改良することが試みられている。例えば、
▲１▼特開平６−８０８９号公報…高絶縁物として窒化アルミ粉末と窒化チタン粉末の混合物の焼結体または溶射皮膜を用いる。
▲２▼特開平６−３０２６７７号公報…高絶縁物に酸化チタンを被覆した後、その上にアルミを被覆し、Si＋SiＣプレートを接触させる。
▲３▼特公平６−３６５８３号公報…高絶縁体（酸化アルミニウム）を使用する。
▲４▼特開平５−２３５１５２号公報、特開平６−８０８９号公報…酸化アルミニウム、窒化アルミニウム、酸化亜鉛、石英、窒化硼素、サイアロンなどを使用する。
▲５▼そして、さらに大きな静電力を必要とする場合、高絶縁体に誘電率の高いTiO２（チタニア）を添加して体積固有抵抗値を下げて静電力を向上させる方法が、特開平３−１４７８４３号公報、特開平３−２０４９２４号公報などで提案されている。
▲６▼TiO２を含む Al２O３絶縁体は、電源をOFF しても暫らくの時間吸着力が残留する欠点がある。この欠点を克服する技術として、特開平１１−１１１８２６号公報、特開平１１−６９８５５号公報などでは、シリコンウェハーの脱離時間を短縮するために、電極の極性を反転させる方法を提案している。
▲７▼特開平８−６４６６３号公報では、シリコンウェハーの脱離を迅速にするため、絶縁層の一部に導電性を有する被覆を形成する方法を提案している。
▲８▼特開平８−３３０４０３号公報や特開平１１−２６５６４号公報などには、静電チャックの作業中の温度上昇とそのことによる性能の低下を防止するため、水冷構造を有する静電チャック部材を提案している。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
静電チャックに適用されるAl２O３・TiO２系溶射層は一般に次のような解決課題がある。
(1)TiO２ を混合したAl２O３系溶射層は、体積固有抵抗が小さく、微少電流が流れるため、ジョンセン・ラーベック効果による静電力の向上が期待できる。しかしながら、TiO２は半導体物質であることから、電荷の移動速度が遅く、電圧の印加を止めたときの応答特性（飽和吸着力到達時間、吸着力消滅時間）が劣り、この特性はとくに低温環境では一層顕著となる。
さらに、体積固有抵抗値を、例えば実用状態の１×10９Ω・cmにするためには、TiO２を25wt％程度も混合する必要があるが、半導体製造プロセスにおいては、TiO２の多量添加は不純物の混入を意味することになり、品質の低下を招くと共に、作業環境を汚染する原因となる。
その上、吸着する半導体ウェハーが室温以上の場合には、体積固有抵抗が低すぎるため、大きなリーク電流が流れてウェハー回路が破壊される可能性が高い。
(2)Al２O３・TiO２系溶射層は、溶射法によって施工されるが、この方法で得られる該被膜は、体積固有抵抗および吸着力のバラツキが大きく、生産性が低いため、コストアップの原因となっている。
【０００６】
そこで、この発明の主たる目的は、体積固有抵抗が大きくかつそのバラツキも小さく、品質の良い静電チャック部材を提供することにある。
この発明の他の目的は、吸着力が強く、一方で電圧の印加を止めたときの応答性能（リリース特性）に優れた静電チャック部材を提供することにある。
この発明の他の目的は、シリコンウェハーとの接触やプラズマなどによる物理的侵食作用に加え、環境中に含まれているハロゲン化合物による化学的侵食作用によって損傷し、環境を汚染する虞れのあるTiO２を使用しない静電チャック部材用溶射被膜を提供することにある。
この発明の他の目的は、焼結法によって製造されている従来のAl２O３ 絶縁基板は、使用環境の温度変化によって損傷しやすいという欠点を有するので、それを克服するための代替技術を提案することにある。
【０００７】
この発明のさらに他の目的は、金属製電極の周囲をセラミックスを溶射層してなる従来の静電チャック部材の抱える欠点を克服するために、絶縁層のみならず、電極を含めてその大半を溶射法によって形成し、高い生産性と良好な被膜密着性を有し、優れた静電特性を発揮させることにある。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
本発明にかかる静電チャック部材は、金属製基板の表面に金属質電極層のみならず、電気抵抗の大きい酸化物セラミックスによる絶縁層についても、積層し形成することによって製作されたものである。即ち、本発明の基本的な構成は、基材上の少なくとも一方の表面に、金属質溶射層からなるアンダーコートを有し、そのアンダーコートの上に、純度が９８ｗｔ％以上で気孔率が１〜８％のAl２O３セラミックス溶射層からなる下部絶縁層を有し、その下部絶縁層の上に、金属質溶射層である電極層を有し、そしてその電極層の上には、トップコートとして、純度が９８ｗｔ％以上で気孔率が１〜８％のAl２O３セラミックスの溶射層からなる上部絶縁層を形成してなる静電チャック部材である。
【０００９】
本発明において、上記金属質層であるアンダーコートは、その厚さが30〜300μm 溶射層であり、 Al２O３セラミックスからなる下部および上部絶縁層は、その厚さがそれぞれ100 〜500 μm の溶射層であり、金属質電極層は、その厚さが５〜100 μm の溶射層であり、かつこの電極層中に含まれる酸素量は2.0 wt％以下の範囲にあることが好ましい。
下部および上部のAl２O３セラミックス絶縁層は、それぞれ純度98.0wt％以上の溶射材料粉末を用いて溶射し、気孔率が１〜８％の範囲内となるように溶射して得たものが好ましい。
上記の下部および上部の絶縁層の少なくとも一方は、その表面が、有機系もしくは無機系珪素化合物を含浸させることによって封孔され、かつこの層は体積固有抵抗値が１×10１３〜１×10１５Ω・cmの範囲にあることが好ましい。
下部絶縁層の表面に施工する金属質の電極層の厚さ５〜100 μｍ、気孔率は１〜７％で酸素含有量が2.0 wt％以下の範囲にすることが好ましい。
上記金属質電極層は、Ｗ、Al、Cu、Nb、Ta、Mo、Niおよびこれらの金属元素を１種以上を含む合金のうちから選択する溶射材料を用いることが好ましい。
基板と Al２O３セラミックスの下部絶縁層との中間にあって、両者の結合力を向上させるために施工される金属層からなるアンダーコートは、Ni、Al、Cr、Co、Moおよびこれらの金属元素を１種以上含む合金のうちから選ばれるいずれか一種以上の溶射材料を用いることが好ましい。
本発明にかかる静電チャック部材の最表層部を占める Al２O３セラミックスの上部絶縁層 (トップコート) は、その表面のSiウェハーとの接触面が、機械加工によって表面粗さRa：0.1 〜2.0 μｍ程度に仕上げられていることが好ましい。
【００１０】
本発明にかかる静電チャック部材の製造に当たって用いる溶射法としては、金属質のアンダーコートに対しては、低速および高速フレーム溶射法、アーク溶射法、大気プラズマ溶射法、減圧プラズマ溶射法、爆発溶射法のいずれでもよく、またAl２O３セラミックス絶縁被膜の施工に際しては、大気プラズマ溶射法、減圧プラズマ溶射法を採用することが好ましい。
なお、本発明において、上記成膜例は、溶射法のみに限定して述べたが、場合によっては同等の成膜手段、例えば、ＣＶＤ、ＰＶＤ、イオンプレーティングなどに代えて施工することは可能である。ただし、以下の説明に当たっては溶射層の例で述べる。
【００１１】
【発明の実施の形態】
以下、本発明にかかる静電チャックを溶射法によって製造する例について説明する。
まず、金属製基材の表面を、ブラスト処理し、その後、粗面化処理した基材表面に金属質溶射材料を溶射してアンダーコートを形成し、そのアンダーコートの上に、溶射法により、Al２O３セラミックスからなる下部溶射絶縁層を形成し、さらにその下部絶縁層の表面に、やはり溶射法によって金属質の電極溶射層を形成してこれを電極として使用できるようにする。そして、前記金属質溶射電極層の上に、直接、再びAl２O３セラミックスを溶射することにより溶射絶縁層を形成し、図１に示すような積層構造を有する静電チャック部材をつくる。
【００１２】
このように、金属質の溶射電極層を、上・下からAl２O３セラミックスの溶射絶縁層によってサンドイッチ状に内装しておけば、どのような使用環境下においても、環境中の腐食性ガスやプラズマによっても影響を受けることなく、長期間にわたって初期の性能を永く維持することができる。
また、上記溶射電極層で用いた金属質溶射層４は、図１に示すとおり、上部,下部のAl２O３セラミックスの溶射絶縁層３、５の直径よりも、少なくとも５mm以上は小さいもの用いることにより、上部（３）および下部（５）のAl２O３セラミックス溶射層が直接接触して、上記溶射電極の端面が外部に露出しないようにすることが重要である。
【００１３】
なお、図１中において符号１は金属製基板、２は金属質溶射層のアンダーコート、３はAl２O３セラミックスからなる下部溶射絶縁被膜、４は金属質溶射電極層、５はAl２O３セラミックスからなる上部溶射絶縁層トップコート、６はシリコンウェハー、７は直流電源、８はアース、９は電圧負荷用の銅線である。前記アンダーコート２から５の被膜（層）はすべて溶射法によって施工するが、10は上部(3) および下部(5) のAl２O３ セラミックス溶射絶縁層が直接接触している個所である。
【００１４】
さて、上述した金属溶射層からなるアンダーコート２の材料は、Ni、Al、Cr、Cuなどの金属もしくはそれらの合金がよく適しており、膜厚は30〜300μm、特に50〜150μmにするのが好適である。それは膜厚が30μmより薄くなると不均一膜となる欠点があり、一方300μmより厚くなるとアンダーコートとしての機能に格段の向上が認められないので、経済上または作業上の点から得策でないので、30〜300μｍが臨界範囲となる。
【００１５】
前記アンダーコート２の上に形成され、かつ金属質の溶射電極層４の上部・下部に位置してこれを挟みつけるように設けられるAl２O３セラミックスにかかる溶射絶縁層は、電気絶縁性、耐食性、耐プラズマエロージョン性に優れることが求められるため、純度が高く、緻密であることが必要である。発明者らが実験により確認した臨界的範囲は、純度98.0％以上、好ましくは99.0％以上であり、溶射被膜の気孔率の臨界的範囲は、１〜８％、好ましくは１〜５％の範囲内が好ましいことがわかった。
また、Al２O３セラミックスからなる上部・下部の溶射絶縁層の層厚は、それぞれ100〜500μｍの範囲がよく、100μmより薄いと電気絶縁性が十分でなく、500μｍより厚くしても格別の効果が得られないので経済的でないので、これらの範囲が臨界となる。好ましくは130〜400μｍがよい。
【００１６】
下部溶射絶縁層の表面に形成する金属質の溶射電極層は、Ｗ、Al、Cu、Nb、Ta、Mo、Niおよびこれらの金属を１種以上含む合金を溶射して形成することが望ましい。また、その厚さは５〜100μｍの範囲が臨界となる。その理由は、膜厚が５μｍより薄いと、層が多孔質となって電極としての作用機能が低下するからであり、一方100μｍより厚くても電極としての特性に格段の向上が認められないので経済的でないからである。特に10〜30μｍが好適である。
【００１７】
この溶射電極層の気孔率は、小さいほどよいが、溶射法による成膜では１〜７％の範囲であれば、特に問題となることがないことを実験的に確認し、これを臨界的範囲とした。なお、その理由は、この気孔率を１％以下にするには、大気中で溶射成膜することは困難であり、また７％よりも大きい気孔率では雰囲気中に含まれている腐食性ガスが侵入したり電圧を負荷した際に電気抵抗が大きくなって発熱し、電極層が高温化するので好ましくないからである。
この電極溶射層の場合、金属を大気中で溶射した際に生成する酸化膜は電気抵抗源となるので好ましいものでない。実験結果によると、酸素の含有量が2.0wt％以下の混入量であれば、溶射電極層としてとくに支障はないことが確認されているので、本発明では、酸素含有量が2.0wt％以下を臨界として溶射電極層を形成することとした。
【００１８】
次に、最上層に、トップコートとして形成されるAl２O３セラミックスの上部溶射絶縁層は、その表面が機械加工（研削）によって、金属製基材の表面と平行となるように研削されるとともに面粗度Raが0.1〜2.0μｍ以下となるように仕上げることが臨界条件となる。
とくに、その機械研削した上部溶射絶縁層には、必要に応じてその仕上面を有機系珪素化合物（市販の有機珪素樹脂）もしくは無機系珪素化合物（市販の珪素アルコキシド化合物）を塗布した後、120〜350℃、１〜５hrsの範囲を臨界条件として、加熱することにより封孔処理を施こす。この封孔処理は、溶射層中に残存する微細な気孔部に、珪素化合物を充填することによって、異物の付着を防ぐとともに、作業環境からの腐食性ガスの侵入を防止することができる。なお、この封孔処理は、下部のAl２O３セラミックス溶射絶縁層に対して行ってもよい。
【００１９】
以上説明したように、金属質溶射層のアンダーコート、金属質の溶射電極層、Al２O３セラミックスからなる上部・下部溶射絶縁層の施工は、プラズマ溶射法、高速フレーム溶射法、爆発溶射法、アーク溶射法（但し金属質のみ）などを使用することができるが、生産性、品質の安定性の点から、特に大気プラズマ溶射法や減圧プラズマ溶射法が用いることが好適である。
【００２０】
【実施例】
実施例１
Al基材（幅50mm×長さ100mm ×厚さ５mm) の片面をブラスト処理によって粗面化した後、その粗化面にアンダーコートとして80wt％Ni−20wt％Al合金をフレーム溶射法によって80μｍ厚に形成し、そのアンダーコート上に、Al２O３セラミックスを大気プラズマ溶射法によって150 μｍ厚に形成し、引き続きそのAl２O３  セラミックス溶射層の上に溶射電極層とする金属Ｗを大気プラズマ溶射法によって60μｍ厚に形成した。なおこのときの電極層中の酸素量は0.11wt％であった。
さらに、前記金属Ｗ電極層の表面に、トップコートとして厚さ：30μｍ〜500μｍのAl２O３セラミックスの絶縁層を大気プラズマ溶射法によって積層形成し、試験片とした。
【００２１】
このようにして作製した上記試験片を、下記のような腐食性環境下に連続200時間放置して、トップコートであるAl２O３セラミックスからなる上部絶縁層の気孔部から侵入する腐食性成分による金属Ｗ電極層の腐食発生状況を調査した。
(1) 塩水噴霧試験（JIS Z 2371)
(2) 耐ハロゲン腐食試験 (CHF３ 40ml ＋Ar 60ml の混合ガスを１分間当り120ml をプラスチック製の腐食試験装置に導入した雰囲気中に試験片を静置、試験温度60℃)
上記の腐食試験結果を表１に要約して示す。表１に示す結果から明らかなように、Al２O３セラミックスからなる絶縁層の厚さが80μｍ  以上では、塩水噴霧試験、耐ハロゲン腐食試験とも内部へ侵入する腐食性成分が遮断され、Ｗ電極層には腐食の兆候は全く認められず、溶射直後の外観状況を維持していた。これに対し、Al２O３セラミックス絶縁層の膜厚が50μｍ、30μｍでは、気孔部を通して腐食性成分が侵入して、Ｗ電極層を甚だしく腐食させており、電極としての機能が消失する傾向が見られた。
【００２２】
【表１】
0004272786.tif 000002
【００２３】
実施例２
この実施例では、本発明にかかる静電チャック部材と、比較例として先行技術（例えば特開平６-３６５８３号公報）などにおいて提案されている金属製電極の全周を溶射層を形成したものの耐熱衝撃性を試験した。
(1) 本発明にかかる静電チャック部材に採用した層構成
直径100mm 、厚さ10mmのAl製基材の片面に、大気プラズマ溶射法と減圧プラズマ溶射法を用いて、次のような層を形成させた。
▲１▼アンダーコート：80wt％Ni−20wt％Alを大気プラズマ溶射法で100 μｍ
▲２▼下層部絶縁層：99.5wt％Al２O３を大気プラズマ溶射法で150 μｍ
▲３▼金属電極層：a.金属Ｗを大気プラズマ溶射法で30μｍ
b.金属Ｗを減圧プラズマ溶射法で30μｍ
▲４▼上層部絶縁層：99.5wt％Al２O３を大気プラズマ溶射法で150 μｍ
(2) 比較例の層構成
▲１▼アンダーコート：a.80wt％−20wt％Alを大気プラズマ溶射法で100 μｍ
b.アンダーコートなし
▲２▼絶縁層：99.5wt％Al２O３を大気プラズマ溶射法で150 μｍ
なお、比較例では直径100mm 、厚さ10mmのAl製基材の全周に対し被覆した。
(3) 熱衝撃試験条件
空気中で350 ℃×15分間加熱後、25℃の圧縮空気を10分間吹き付ける操作を１サイクルとして10サイクルの試験を実施した。
(4) 試験結果
試験結果を表２に要約して示した。この結果から明らかなようにAl製基材の全周にわたって溶射した比較例の層は、アンダーコートの有無にかかわらず１〜３サイクルの試験で亀裂が発生した。これの原因は、Al製基材とAl２O３溶射層の熱膨張率に大きな相違があるうえ、基材の全周にわたって層を形成したため、層に大きな応力が負荷された結果と考えられる。
これに対し、本発明にかかる構成要件に適合する層は、〔Al製基材の片面のみに形成されているため〕10サイクル後でも健全な状態を維持し、高い耐熱衝撃性を発揮した。
【００２４】
【表２】
0004272786.tif 000003
【００２５】
実施例３
この実施例では静電チャック部材にシリコンウェハーを吸着して作業を行なった後、電源をOFF とした場合の残留吸着力の経時変化を調査した。
(1) 本発明に適合する条件の下に製造した電極チャック部材の層構成
直径６インチのAl基材上に、下記の溶射層を形成した。
▲１▼アンダーコート：80wt％Ni−20wt％Al    80μｍ
▲２▼下部絶縁層：Al２O３を 150μｍ
▲３▼電極層：Ｗを50μｍ
▲４▼上部絶縁層：Al２O３を 150μｍ
(2) 比較例の電極チャックの層構成
直径６インチのAl基材上に下記の溶射層を施工した。
▲１▼アンダーコート：80wt％Ni−20wt％Al    80μｍ
▲２▼トップコート：88wt％Al２O３−12wt％TiO２   300μｍ
【００２６】
残留吸着力の測定は0.01hpa の真空容器中でシリコンウェハーと静電チャック部材との間に、１KVの電圧を１分間負荷した後、電源をOFF としシリコンウェハーを静電チャック部材から引きはがす力 (Pa) を測定することによって行なった。
その結果、本発明にかかる静電チャック部材の場合は、電源OFF 後直ちに吸着力を消失したが比較例の（従来技術）によるAl２O３−TiO２製の静電チャック部材は完全に吸着力を消失するには30〜45秒を要した。
【００２７】
実施例４
この実施例では、本発明にかかる静電チャック部材の層としてAl基材（幅50mm×長さ50mm×厚さ５mm) をブラスト処理によって粗面化処理した後、80wt％Ni−20wt％Alをアーク溶射法により70μｍ厚に施工し、その上にAl２O３をプラズマ溶射法によって180 μｍ厚に形成し、次いでその上に金属Ｗをプラズマ溶射法を用いて50μｍ厚に施工した。さらにその上にAl２O３をプラズマ溶射法によって200μｍ厚に施工した後、直ちに市販の有機系珪素樹脂を封孔剤として塗布したものを試験片として準備した。
この試験片の一定の表面 (10×10mm) が露出するように、他の部分をマスキング、ハロゲン化合物を含むガス中で40時間連続してプラズマを放電させ、露出部のプラズマエロージョンによる損失量を最大損失厚さで評価した。
試験条件：ガス組成  CF４  100ml ＋O２ 10ml
＋Ar 1000ml
高周波出力  1200 W
圧力        大気圧
なお、この試験では比較例として、Al基板をアルマイト処理したもの、および、本発明と同じ層構造ながら、上部溶射絶縁層をAl２O３＋12wt％TiO２層を200 μｍ厚に施工したものを同じ条件下で試験した。
その試験の結果、本発明の溶射絶縁層は、12〜15μｍ程度のエロージョン量に対し比較例のアルマイト処理膜は完全に消失して基材のAlも損傷 (50〜70μｍ)し、またAl２O３＋TiO２層では31〜38μｍの損傷が見られ、本発明の静電チャック部材はハロゲン化合物を含むプラズマ環境中においても極めて安定であることがわかった。
【００２８】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明にかかる静電チャック部材は、耐食性、耐熱衝撃性、耐エロージョン性に優れる他、金属質溶射電極層をAl２O３セラミックス溶射絶縁層によってサンドイッチ状に積層したことからクーロン力によってのみ、シリコンウェハーを固定できるため、電源除荷時には保持力を即時に消失して、シリコンウェハー等の脱離を容易にし、作業効率の向上に寄与するものが得られる。
また、本発明にかかる静電チャック部材については、トップコート絶縁層をAl２O３セラミックスの溶射被膜にて構成したことから、シリコンウェハーとの接触による摩耗作用やプラズマエロージョン作用に対し優れた抵抗力があるため、溶射層成分の微粉化を防ぐと共に化学的安定度が高いため、環境成分（ハロゲン化合物など）との腐食反応をも抑制して、環境の汚染防止効果がある。さらに、本発明の静電チャック部材は金属質の溶射電極層が環境に直接露出していないため、腐食したり、変質することが少なく、長期間にわたって卓越した機能を維持してシリコンウェハーなどの電子材料部材の精密加工作業を効率よく、また高品質で製造することが期待できる。さらに、従来技術に比較すると金属電極の全周を絶縁性セラミックスにて被覆する必要がないので、静電チャック全体を小型化できるとともに、製作工程を著しく短縮することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の静電チャックの断面構造を模式的に示したものである。
【符号の説明】
１  基材
２  金属質アンダーコート
３  下部溶射絶縁層
４  金属質溶射電極層
５  上部溶射絶縁層
６  シリコンウェハー
７  直流電源
８  アース
９  電圧負荷用銅線
10  下部および上部溶射絶縁層の接合部
【図１】
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