(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
一主面が板状試料を載置する載置面である基体と、
前記基体において、前記載置面とは反対側に設けられた静電吸着用電極と、を備え、
前記基体はセラミックス材料を形成材料とし、
前記セラミックス材料は、酸化アルミニウムと炭化ケイ素を主成分とし、前記酸化アルミニウムの粒界に層状のグラフェンが存在する焼結体である静電チャック装置。
【請求項２】
前記焼結体は、さらにβ−ＳｉＣ型の炭化ケイ素を含む請求項１に記載の静電チャック装置。
【請求項３】
前記セラミックス材料は、周波数１０Ｈｚにおける比誘電率が１２．３以上であり、かつ周波数１ＭＨｚにおける比誘電率が１２．５以下である請求項１または２に記載の静電チャック装置。
【請求項４】
請求項１〜３のいずれか１項に記載の静電チャック装置の製造方法であって、
酸化アルミニウム粒子と炭化ケイ素粒子との混合粒子からなる顆粒を成形してなる成形体を昇温速度０．３℃／ｍｉｎ以上で５００℃以下の温度にて熱処理する工程と、
熱処理後の成形体を焼結して、酸化アルミニウムと炭化ケイ素を主成分とし、前記酸化アルミニウムの粒界に層状のグラフェンが存在する焼結体を形成する工程と、を有する静電チャック装置の製造方法。
【請求項５】
前記焼結体が含む前記β−ＳｉＣは、前記焼結体の４体積％以上１５体積％以下である、請求項２に記載の静電チャック装置。
【請求項６】
前記静電吸着用電極は、導電性を有するセラミックスを形成材料とする、請求項１に記載の静電チャック装置。
【請求項７】
前記基体は前記セラミックス材料のみからなり、
前記炭化ケイ素がβ−ＳｉＣ型の炭化ケイ素のみからなる、請求項１に記載の静電チャック装置。
【請求項８】
第１セラミックス材料において、酸化アルミニウムの結晶粒の平均結晶粒径が２μｍ以下であり、炭化ケイ素の結晶粒の平均結晶粒径が０．２μｍ以下であり、
層状のグラフェンの厚さが、５ｎｍ以上１０００ｎｍ以下である、請求項１に記載の静電チャック装置。
【請求項９】
前記成形体を焼結する工程が、不活性ガス雰囲気下での焼結の前に、
真空雰囲気で、１６００℃以下で前記成形体の加熱を行うサブ工程を含む、
請求項４に記載の静電チャック装置の製造方法。
【請求項１０】
前記熱処理する工程が、不活性ガス雰囲気下、常圧で行われる請求項４に記載の静電チャック装置の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、静電チャック装置およびその製造方法に関する。本願は、２０１８年３月３０日に出願された特願２０１８−０６６９４１号に基づき優先権を主張し、その内容をここに援用する。
【背景技術】
【０００２】
近年、プラズマ工程を実施する半導体製造装置では、簡単に板状試料（ウエハ）を固定することができる静電チャック装置が用いられている。静電チャック装置は、基体と、静電吸着用電極と、を備えている。基体は、一主面がウエハを載置することのできる載置面となっている。静電吸着用電極は、載置面に載置したウエハとの間に静電気力（クーロン力）を発生させる。（例えば、特許文献１参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】国際公開第２０１５／１３７２７０号
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
近年、半導体製造プロセスにおいては、素子の高集積化や高性能化に伴い、微細加工技術の更なる向上が求められている。それに伴い、静電チャック装置には、次のような性能が求められる。【０００５】
まず、静電チャック装置は、十分な静電吸着力を発現することが求められる。【０００６】
例えば、半導体装置の製造工程においては、半導体装置の積層化に伴い、多層膜をエッチングすることが求められている。多層膜をエッチングする場合、エッチング方向や開口径が揃った孔を短時間で、かつ、深くまで形成することが求められることがある。多層膜をエッチングする場合に用いられるエッチング装置は、従来のエッチング装置と比べ、高出力（高電圧、高電流）の電力を投入して加工を行う。【０００７】
このような場合、静電チャック装置は、高周波を効率的に透過させないと、すなわち高周波を多く吸収すると、静電チャック装置自体が発熱してしまい、ウエハ等の処理対象物の温度が上昇する原因となる。このように処理対象物の温度が上昇すると、処理条件が一定にならず、加工精度が維持できないという課題が生じ得る。また、多層膜が成膜されたウエハは、熱応力による変形量が大きい傾向がある。そのため、静電チャック装置は、多層膜をエッチングする場合に従来のウエハを加工する場合と比べ、高い吸着力で固定することが求められる。【０００８】
静電チャック装置においては、静電吸着用電極に印加される印加電圧を高くすることで、高い静電吸着力が得られる。一方、静電チャック装置において印加電圧を高くすると、加工対象物であるウエハ上の半導体素子を損傷する場合がある。そのため、静電チャック装置においては、印加電圧を増加させること無く吸着力を増加させることが求められていた。【０００９】
さらに、エッチング装置に用いられる静電チャック装置は、ウエハを固定する機能に加え、エッチング処理に用いられるプラズマを発生させる高周波用電極としての機能も担う。
そのため、静電チャック装置の基体は、良好な高周波透過性能を有し、高周波透過窓としての機能を担うことが必要とされる。【００１０】
静電チャック装置の静電吸着力は、基体を構成する誘電体の比誘電率に依存する。すなわち、基体は、比誘電率が高いほど静電吸着力が高くなるため好ましい。【００１１】
本発明は、上記事情に鑑みてなされたものであって、高い吸着力と、好適に高周波を透過させることが可能な静電チャック装置およびその製造方法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】
【００１２】
上記の課題を解決するため、本発明の第一の態様は、一主面が板状試料を載置する載置面である基体と、前記基体において、前記載置面とは反対側に設けられた静電吸着用電極と、を備え、前記基体はセラミックス材料を形成材料とし、前記セラミックス材料は、酸化アルミニウムと炭化ケイ素を主成分とし、前記酸化アルミニウムの粒界に層状のグラフェンが存在する焼結体である静電チャック装置を提供する。【００１３】
本発明の一態様においては、前記焼結体は、さらにβ−ＳｉＣ型の炭化ケイ素を含む構成としてもよい。【００１４】
本発明の一態様においては、前記セラミックス材料は、周波数１０Ｈｚにおける比誘電率が１２．３以上であり、かつ周波数１ＭＨｚにおける比誘電率が１２．５以下である構成としてもよい。【００１５】
本発明の一態様においては、前記焼結体が含む前記β−ＳｉＣは、前記焼結体
の４体積％以上１５体積％以下であってもよい。【００１６】
本発明の一態様においては、前記静電吸着用電極は、導電性を有するセラミックスを形成材料であってもよい。【００１７】
本発明の一態様においては、前記基体は前記セラミックス材料のみからなり、前記炭化ケイ素がβ−ＳｉＣ型の炭化ケイ素のみからなってもよい。【００１８】
本発明の一態様においては、第１セラミックス材料において、酸化アルミニウムの結晶粒の平均結晶粒径が２μｍ以下であり、炭化ケイ素の結晶粒の平均結晶粒径が０．２μｍ以下であり、層状のグラフェンの厚さが、５ｎｍ以上１０００ｎｍ以下であってもよい。【００１９】
本発明の第二の態様は、本発明の第一の態様の静電チャック装置の製造方法であって、酸化アルミニウム粒子と炭化ケイ素粒子との混合粒子からなる顆粒を成形してなる成形体を昇温速度０．３℃／ｍｉｎ以上で５００℃以下の温度にて熱処理する工程と、熱処理後の成形体を焼結して、酸化アルミニウムと炭化ケイ素を主成分とし、前記酸化アルミニウムの粒界に層状のグラフェンが存在する焼結体を形成する工程と、を有する静電チャック装置の製造方法を提供する。【００２０】
本発明の一態様においては、前記成形体を焼結する工程が、不活性ガス雰囲気下での焼結の前に、真空雰囲気で、１６００℃以下で前記成形体の加熱を行うサブ工程を含んでもよい。
【００２１】
本発明の一態様においては、前記熱処理する工程が、不活性ガス雰囲気下、常圧で行われてもよい。
【発明の効果】
【００２２】
本発明によれば、高い吸着力と高い高周波透過性を有する静電チャック装置およびその製造方法を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２３】
【図１】本実施形態に係る静電チャック装置の一例の概略断面図である。
【図２】実施例１における載置板を示す走査型透過電子顕微鏡像である。
【図３】実施例２における載置板を示す走査型透過電子顕微鏡像である。
【図４】比較例１における載置板を示す走査型透過電子顕微鏡像である。
【図５】比較例２における載置板を示す走査型透過電子顕微鏡像である。
【図６】実施例１および実施例２並びに比較例１および比較例２の静電チャック装置の載置板の比誘電率の測定結果を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００２４】
本発明の静電チャック装置およびその製造方法の実施の形態の好ましい例について説明する。尚、以下の全ての図面においては、図面を見やすくするため、各構成要素の寸法や比率などは適宜異ならせてある。
なお、本実施の形態は、発明の趣旨をより良く理解させるために具体的に説明するものであり、特に指定のない限り、本発明を限定するものではない。すなわち、本発明は、以下に示す実施形態のみに限定されるものではなく、その効果を奏する範囲で適宜変更して実施することが可能である。例えば、本発明の主旨を逸脱しない範囲で、数や数値や量や比率や形状や位置や特性などについて、省略や追加や変更をすることが可能である。
【００２５】
＜静電チャック装置＞
以下、図１を参照しながら、本実施形態に係る静電チャック装置１の好ましい例について説明する。
なお、以下に述べる図面においては、図面を見やすくするため、各構成要素の寸法や比率等は適宜異ならせてある。
【００２６】
図１は、静電チャック装置１の一例の概略断面図である。図１に示す静電チャック装置１は、静電チャック部２と、温度調節用ベース部３と、樹脂層８と、を有している。静電チャック部２の上面は、半導体ウエハ等の板状試料Ｗを載置する載置面１９である。温度調節用ベース部３は、静電チャック部２を所望の温度に調整する。樹脂層８は、静電チャック部２と温度調節用ベース部３とを接着一体化する。以下の説明においては、載置面１９側を「上」、温度調節用ベース部３側を「下」として記載し、各構成の相対位置を表すことがある。
【００２７】
［静電チャック部］
静電チャック部２は、載置板（基体）１１と、支持板１２と、静電吸着用電極１３と、絶縁材層１４と、を有している。載置板（基体）１１の上面は、半導体ウエハ等の板状試料Ｗを載置する載置面１９とする。支持板１２は、載置板１１の載置面１９とは反対側に設けられる。絶縁層１４は、載置板１１と支持板１２とに挟持され、静電吸着用電極１３の周囲を囲む。
【００２８】
［載置板（基体）］
載置板１１は、載置面１９に直径が板状試料Ｗの厚さより小さい突起部３０が複数個形成されている。静電チャック装置１は、複数の突起部３０が板状試料Ｗを支える構成になっている。
【００２９】
また、載置面１９の周縁には、周縁壁１７が形成されている。周縁壁１７は、突起部３０と同じ高さに形成されており、突起部３０とともに板状試料Ｗを支持する。
【００３０】
載置板１１の形成材料は、例えば、セラミックス材料である。載置板１１の形成材料は、好ましくは、周波数１０Ｈｚにおける比誘電率が１２．３以上であり、かつ周波数１ＭＨｚにおける比誘電率が１２．５以下のセラミックス材料である。前記形成材料の周波数１０Ｈｚにおける比誘電率は、例えば１２．３以上であり、好ましくは１２．４以上より好ましくは１２．５以上であり、１３．０以上であることがさらに好ましい。周波数１ＭＨｚにおける比誘電率は、例えば、１２．５以下であり、１２．３以下であることがさらに好ましい。
載置板１１の形成材料は、例えば、セラミックス材料である。載置板１１の形成材料は、好ましくは、周波数０．２ｋＨｚにおける比誘電率が１２．２５以上であり、かつ周波数１ＭＨｚにおける比誘電率が１２．５以下のセラミックス材料である。前記形成材料の周波数０．２ｋＨｚにおける比誘電率は、好ましくは１２．２５以上であり、より好ましくは、１２．３以上であり、１２．４以上や、１２．５以上であっても良い。周波数１ＭＨｚにおける比誘電率は、例えば、１２．５以下であり、１２．３以下であることがさらに好ましい。
以下、載置板１１の形成材料であるセラミックス材料を「第１セラミックス材料」と称することがある。なお載置板１１は、セラミックス材料のみからなることが好ましい。
【００３１】
載置板１１は、前記形成材料の周波数１０Ｈｚにおける比誘電率が上述の範囲であることにより、静電吸着用電極１３に電圧を印加した際に、載置面１９において良好にウエハを保持することができる。また、載置板１１は、形成材料の周波数０．２ｋＨｚにおける比誘電率が上述の範囲であることでも静電吸着用電極１３に電圧を印加した際に、載置面１９において良好にウエハを保持することができる。
【００３２】
また、載置板１１は、周波数１ＭＨｚにおける比誘電率が上述の範囲であることにより、静電吸着用電極１３に電圧を印加した際に、載置面１９において良好にウエハを保持することができる。
【００３３】
ここで、「周波数１０Ｈｚ」は、静電吸着力に影響する直流に近い周波数である。周波数１０Ｈｚ以下の電圧には、直流電圧を含む。
【００３４】
また、「周波数１ＭＨｚ」は、エッチング装置においてプラズマを発生させる周波帯域を含む周波数である。
【００３５】
載置板１１の形成材料は、−８０℃以上１３０℃以下の温度範囲における体積固有抵抗値が５×１０１３Ω・ｃｍ以上であることが好ましく、−８０℃以上１５０℃以下の温度範囲においても体積固有抵抗値が５×１０１３Ω・ｃｍ以上であることがより好ましく、１×１０１４Ω・ｃｍ以上であることがより好ましい。上限値は任意に選択できるが、例を挙げれば、１×１０１6以下などが挙げられる。また、載置板１１の形成材料は、−８０℃以上１３０℃以下の温度範囲における体積固有抵抗値が１×１０１４Ω・ｃｍ以上であることがより好ましく、−８０℃以上１５０℃以下の温度範囲においても体積固有抵抗値が１×１０１４Ω・ｃｍ以上であることがさらに好ましい。
【００３６】
載置板１１の形成材料をこのような第１セラミックス材料とすることで、低温域から高温域までの広い温度範囲に対応し、吸着力が高く、良好な高周波透過性を有する静電チャック装置とすることがきる。
【００３７】
上述のような第１セラミックス材料としては、絶縁材料をマトリックスとし、マトリックス中に導電性材料を分散させた複合材料であることが好ましい。導電性材料は、導電性を有する材料である。このような複合材料の比誘電率、誘電損失、体積固有抵抗値の各値については、以下のように考えることができる。
【００３８】
複合材料の比誘電率は、内部の分極構造に依存する。分極は、大きく電子分極、イオン分極、配向分極、界面分極に分類される。複合材料の比誘電率は、これらの各分極に起因する比誘電率の和である。静電チャック装置の形成材料として用いられることを考えた場合、高周波に曝されるという使用環境が想定される。その場合、複合材料の比誘電率は、電子分極と界面分極の影響を大きく受ける。
【００３９】
電子分極は、誘電体内の電荷の移動を伴わない。そのため、高周波数域でも分極が維持される。
【００４０】
これに対して、界面分極は誘電体の電荷の移動を伴う。電荷の移動は、周波数が高くなると極の変化（反転）に追随できなくなる。そのため、界面分極に起因する比誘電率は、周波数の高い領域においては周波数の増加にしたがって増加しない。一方、界面分極に起因する比誘電率は、周波数の低い領域において周波数の増加にしたがって増加する。ここで、この例に限定するものではないが、周波数の高い領域とは、例えば１ＭＨｚ以上の領域や、２０ＭＨｚ以上の領域のことをいい、周波数の低い領域とは、例えば２００Ｈｚ以下の領域や、２０Ｈｚ以下の領域のことをいう。
【００４１】
界面分極は、電気抵抗の異なる材料の界面で生じる。そのため、上述した複合材料等のマトリックスである絶縁材料に、導電性材料等の絶縁材料より抵抗値の低い材料を分散させることにより、界面分極を生じさせることができる。
【００４２】
界面分極は、界面の面積に依存する。複合材料において界面の面積が大きくなると、界面分極する箇所が増える。すなわち、複合材料において界面の面積が大きくなると、界面分極に起因する比誘電率が増加する。例えば、導電性材料の粒子径が小さいと、界面の面積が大きくなり、複合材料の比誘電率が大きくなる。
【００４３】
また、複合材料に含まれる導電性材料の量が多いと、複合材料の比誘電率が大きくなる。しかしながら、導電性材料が多すぎると、導電性材料同士が接触し、導電性材料を介した導電性パスが形成されてしまう。そのため、複合材料に含まれる導電性材料の量は、導電性材料同士が接触しない範囲であることが好ましい。ここで導電性パスは、導電性のある経路のことをいう。
【００４４】
複合材料の誘電損失は、マトリックスである絶縁材料に含まれる金属不純物量が多いと大きくなる。また、複合材料に含まれる導電性材料の量が多いと、複合材料の誘電損失が大きくなる。
【００４５】
複合材料の体積固有抵抗値は、複合材料に含まれる導電性材料の量が多いと低くなる。
また、上述の複合材料の体積固有抵抗値は、マトリックスである絶縁材料中の金属不純物含有量が多いと低くなる。
【００４６】
さらに、マトリックスである絶縁材料として、共有結合性が高く、格子欠陥が少なく、不純物量が少ない材料を用いると、高温温度領域における複合材料の体積固有抵抗値が低くなる。
【００４７】
なお、導電性材料としては、導電性材料に含まれる不純物元素や絶縁材料と反応し難く、または、反応したとしても絶縁材料より体積固有抵抗値の低い相を生成し難い材料が好ましい。さらに、導電性材料として、マトリックスに拡散した際、マトリックスである絶縁材料に格子欠陥を発生させない材質が好適である。
なお高い高周波透過性を有するということは、周波数の変化と誘電率の差とによって確認してもよい。例えば周波数０．２ｋＨｚと１０００ｋＨｚでの誘電率の差が、０．２以上であってかつ０．２ｋＨｚでの比誘電率が１２．２５以上を有することによって確認しても良い。また、１０Ｈｚと１０００ｋＨｚでの誘電率の差が、０．２５以上であってかつ１０Ｈｚでの比誘電率が１２．３以上を有することによって確認しても良い。
【００４８】
（組成）
上述したような物性を有する第１セラミックス材料は、酸化アルミニウムと炭化ケイ素を主成分とし、酸化アルミニウムの粒界に層状のグラフェンが存在する焼結体である。前記材料は、酸化アルミニウム、層状のグラフェン、および炭化ケイ素としてβ−ＳｉＣ型の炭化ケイ素を含む、焼結体であることが好ましい。以下、β−ＳｉＣ型の炭化ケイ素のことを、単に「β−ＳｉＣ」と称する。なお前記主成分とは、第１セラミックス材料を形成する原材料に、酸化アルミニウムが一番多く含まれ、炭化ケイ素が二番目に多いことを意味しても良い。あるいは、形成された第１セラミックス材料中に一番多く含まれる材料が酸化アルミニウムであり、二番目に多く含まれるものが炭化ケイ素であっても良い。後者の場合、三番目に多く含まれる材料はグラフェンであってよい。なお第１セラミックス中に占める酸化アルミニウムと炭化ケイ素の合計の割合は、９０〜９９．９９９体積％であってもよく、９７〜９９．９９体積％であってもよい。
また、第１セラミックス材料は、酸化アルミニウムとグラフェンを主成分とする焼結体であってもよい。
炭化ケイ素の熱分解等によりグラフェンが形成されて良い。第１セラミックス材料中において、形成されたグラフェンの量は、好ましい効果が得られる限り、前記材料に含まれる炭化ケイ素の量よりも少なくても、あるいは多くても良い。炭化ケイ素からグラフェンが形成される割合は任意に選択されるが、例えば、第１セラミックス材料に含まれる炭化ケイ素の総量に対して、グラフェンの量が０．１〜２０％であることが好ましく、０．５〜１０であってもよい。
酸化アルミニウムと炭化ケイ素の割合は、任意に選択できるが、例えば体積比としては、酸化アルミニウム：炭化ケイ素＝９６：４〜８５：１５であることが好ましく、より好ましくは９４：６〜９０：１０であることがより好ましい。
【００４９】
第１セラミックス材料は、炭化珪素、好ましくはβ−ＳｉＣの結晶粒が、マトリックス材料である酸化アルミニウムに取り囲まれた状態で分散していることが好ましい。
【００５０】
第１セラミックス材料において、酸化アルミニウムの粒界に層状のグラフェンが存在している。酸化アルミニウムの粒界に層状のグラフェンが存在しているとは、酸化アルミニウムの結晶粒同士が、少なくとも一部において層状のグラフェンを介して集まっていることを示す。
層状のグラフェンの層の数は特に限定されないが、例えば、１以上や、３以上や、５以上であってよい。上限数は任意に選択できるが、例えば、３０００以下であってよく、２００以下や、２０以下であってもよい。
【００５１】
このような第１セラミックス材料を用いて載置板１１を形成した場合、後述する静電吸着用電極１３に静電吸着用の直流電圧を印加すると、絶縁材料である酸化アルミニウムの結晶粒と、導電性材料である炭化ケイ素、好ましくはβ−ＳｉＣの結晶粒と、層状のグラフェンと、の界面において界面分極を生じる。ここでいう界面は、酸化アルミニウムの結晶粒とβ−ＳｉＣとの界面と、酸化アルミニウムの結晶粒と層状のグラフェンとの界面と、β−ＳｉＣと層状グラフェンとの界面と、の何れも含んでよい。その結果、酸化アルミニウムのみで構成されたセラミックス材料と比べて比誘電率が増加する。
【００５２】
一方、第１セラミックス材料を用いて形成した載置板１１では、エッチング装置においてプラズマの発生およびプラズマ状態の制御のために印加する高周波に対して、上述した結晶粒の界面分極は追随し難い。そのため、第１セラミックス材料を用いて形成した載置板１１は、酸化アルミニムのみで形成した載置板と比べ、高周波に対する比誘電率の増加はなく、高周波透過性が低下し難い。
【００５３】
第１セラミックス材料において、第１セラミックス材料全体（以下、単に「焼結体全体」と称することがある）に占める炭化ケイ素、好ましくはβ−ＳｉＣの体積比は、例えば４体積％以上であることが好ましく、６体積％以上であることがより好ましい。また、焼結体全体に占める炭化ケイ素、好ましくはβ−ＳｉＣの体積比は、例えば１５体積％以下であることが好ましく、１０体積％以下であることがより好ましい。β−ＳｉＣの体積比について、上限値および下限値は任意に組み合わせることができる。
【００５４】
第１セラミックス材料においては、炭化ケイ素の、好ましくはβ−ＳｉＣの体積比を焼結体全体の４体積％以上とすることで、焼結体の比誘電率を増加させることができる。また、第１セラミックス材料においては、炭化ケイ素の、好ましくはβ−ＳｉＣの体積比を焼結体全体の１５体積％以下とすることでＳｉＣ粒子同士の接触を抑制し、ＳｉＣ粒子を介した電荷移動を生じ難くすることができる。これにより、焼結体の抵抗値の低下を抑制することができる。
第１セラミックス材料において、第１セラミックス材料全体に占める酸化アルミニウムの体積比は、例えば８５体積％以上であることが好ましく、８７体積％以上であることがより好ましく、９０体積％以上であることがさらに好ましい。前記体積比は、９６体積％以下であることが好ましく、９４体積％以下であることがより好ましい。
【００５５】
（結晶粒径）
また、第１セラミックス材料において、酸化アルミニウムの結晶粒の平均結晶粒径は任意に選択できるが、２μｍ以下であることが好ましく、１．５μｍ以下であってもよい。炭化ケイ素の、好ましくはβ−ＳｉＣの結晶粒の平均結晶粒径は任意に選択できるが、０．２μｍ以下であることが好ましく、０．１μｍ以下であってもよい。前記粒径の下限値は任意に選択できるが、例を挙げれば、例えば０．０１μｍ以上であっても良い。なお、上記平均結晶粒径の値は鏡面研磨し、エッチング処理をした面を、例えば走査電子顕微鏡（ＳＥＭ）を用いたＳＥＭ観察法で測定することにより得ることができる。下限については例えば透過型電子顕微鏡による測定により得ることができる。
【００５６】
第１セラミックス材料を構成する酸化アルミニウムおよび炭化ケイ素の、好ましくはβ−ＳｉＣの、平均結晶粒径が上記のような値であると、酸化アルミニウムとβ−ＳｉＣなどの炭化ケイ素との接触面積が大きくなる。界面分極は、酸化アルミニウムとβ−ＳｉＣなどの炭化ケイ素との界面で生じる。そのため、同量のＳｉＣ量の添加においては、β−ＳｉＣなどの炭化ケイ素を細かくし、β−ＳｉＣ比表面積を大きくすることにより酸化アルミニウムとβ−ＳｉＣとの接触面積が大きくなり、界面分極の効果を高めることができる。
【００５７】
また、第１セラミックス材料を構成する酸化アルミニウムおよびβ−ＳｉＣなどの炭化ケイ素の平均結晶粒径が上記のような値であると、載置板１１がプラズマに暴露された場合に、次のような理由により載置板１１の表面が粗化し難くなる。すなわち粗化が起こらず好ましい。
【００５８】
まず、酸化アルミニウムは、六方晶系のため結晶方位によりプラズマによるエッチング速度に差異が生じる。このため、載置板１１がプラズマに曝露された場合、載置板表面の酸化アルミニウム部分では、エッチング速度の差異に起因した凹凸を生じやすい。しかし、酸化アルミニウムの結晶粒径を２μｍ以下と小さくすることにより、結晶方位に起因したエッチング速度差による凹凸を軽減することができる。
【００５９】
また、β−ＳｉＣなどの炭化ケイ素は、酸化アルミニウムと比べ、フロン系のプラズマに対する耐食性が劣る。しかし、β−ＳｉＣは、正方晶系のため結晶方位によるエッチング速度の差異が無い。このため、載置板１１がプラズマに曝露された場合、載置板表面のβ−ＳｉＣ部分では、エッチング速度の差異に起因した凹凸が生じ難い。
【００６０】
加えて、上記第１セラミックス材料のβ−ＳｉＣなどの炭化ケイ素の平均結晶粒径は、酸化アルミニウムの平均結晶粒径と比べて十分に小さい。そのため、仮に載置板表面のβ−ＳｉＣ部分が全てエッチングされたとしても、形成される凹部は酸化アルミニウムの結晶粒に対して充分に小さく、高低差を生じ難い。
【００６１】
以上より、上記第１セラミックス材料を形成材料とする載置板表面においては、凹凸が生じ難くなる。
【００６２】
第１セラミックス材料において、層状のグラフェンとは、グラファイトを構成する単原子薄膜である。グラファイトは、炭素原子が平面上でハニカム構造（正六角形が隙間なく並べられた構造）を有するグラフェンが積層したものである。本実施形態では、層状のグラフェンは２０層以下であることが好ましい。２０層以下が好ましい理由は、積層数が多くなるに従って、グラフェン特有の優れた電気伝導性が低下するためである。
【００６３】
層状のグラフェンの厚さは任意に選択できるが、０．１ｎｍ以上１０００ｎｍ以下であることが好ましく、０．３ｎｍ以上１００ｎｍ以下であることがより好ましい。
【００６４】
第１セラミックス材料を構成する層状のグラフェンの厚さが上記のような値であると、酸化アルミニウムと層状のグラフェンとの接触面積が大きくなる。界面分極は、酸化アルミニウムと層状のグラフェンとの界面でも生じる。そのため、層状のグラフェンの厚さを小さくし、層状のグラフェンの比表面積を大きくすることにより、酸化アルミニウムと層状のグラフェンとの接触面積が大きくなる。すなわち、層状のグラフェンの厚さが上述のような範囲にあることで界面分極の効果を高めることができる。
層状のグラフェンの有無や厚さは、例えば、基体の薄片を作製して、観測倍率５万〜５０万倍の走査型透過電子顕微鏡像を、位置を変えて、２０枚の像を撮影し、層状のグラフェンの有無や厚さを確認しても良い。
【００６５】
（その他）
第１セラミックス材料中にβ−ＳｉＣが含まれると、載置板１１の表面がプラズマに暴露された場合に、以下のようなメカニズムにより、載置板表面の異常放電による損傷を低減することができる。
【００６６】
載置板１１がプラズマに暴露された場合、プラズマ中の電子、イオンは載置板１１の表面に衝突し、表面から２次電子が放出される。これにより、載置板１１の表面は正に帯電する。また、帯電した載置板１１の表面に、プラズマ中の電子がさらに衝突することでさらに帯電する。さらに、載置板１１の表面が正に帯電すると、電子を載置板１１の表面に引き付ける。そのため、載置板１１の表面が正に帯電すると加速された電子が載置板１１に衝突する。その結果、載置板１１の表面では雷放電を生じ、載置板１１の表面の損傷および載置板１１の絶縁破壊を誘発する。
【００６７】
一方、載置板１１を構成する第１セラミックス材料において、酸化アルミニウムのマトリックス中にβ−ＳｉＣの結晶粒が分散している場合、β−ＳｉＣから電子が供給されることにより、載置板１１の表面の帯電が抑制される。その結果、載置板の損傷（雷放電による放電破壊）を抑制することができる。
【００６８】
また、β−ＳｉＣ粒子が酸化アルミニウム粒子と比べて小さいためβ−ＳｉＣ粒子へ電界が集中し難い。すなわち、β−ＳｉＣに電界が集中することによる放電を低減することができる。同様に、層状のグラフェンの厚さが酸化アルミニウム粒子と比べて小さいことより、層状のグラフェンへ電界が集中し難い。すなわち、層状のグラフェンに電界が集中することによる放電を低減することができる。
【００６９】
［支持板］
支持板１２は、静電吸着用電極１３を下側から支持している。支持板１２は、絶縁性を有するセラミックス材料を形成材料としている。詳しくは、支持板１２は、周波数１ＭＨｚにおける比誘電率が１２．５以下であるセラミックス材料を形成材料としている。そのため、支持板１２は、良好な高周波透過窓としての機能を有する。
【００７０】
また、支持板１２は、熱膨張係数が後述する静電吸着用電極１３の熱膨張係数に近似していることが好ましい。支持板１２の熱膨張係数が静電吸着用電極に近似していることで、使用時における支持板１２と静電吸着用電極１３との界面剥離を抑制することができる。
【００７１】
支持板１２は、機械的な強度と腐食性ガスおよびプラズマに対する耐久性を有する絶縁性のセラミックス焼結体からなるものが好ましい。このような支持板１２の形成材料としては、下記に限定されるものではないが、例えば、酸化アルミニウム−炭化ケイ素（Ａｌ２Ｏ３−ＳｉＣ）複合焼結体、酸化アルミニウム（Ａｌ２Ｏ３）焼結体、窒化アルミニウム（ＡｌＮ）焼結体、酸化イットリウム（Ｙ２Ｏ３）焼結体である。
【００７２】
また、支持板１２をポリイミド等の絶縁性の樹脂とすることで、安価かつ加工が容易な構造を有することとしてもよい。
【００７３】
［静電吸着用電極］
静電吸着用電極１３では、電圧を印加することにより、載置面１９に板状試料Ｗを保持する静電吸着力が生じる。
【００７４】
静電吸着用電極１３は、耐熱性に優れた導電性材料であれば特に制限されるものではないが、熱膨張係数が静電吸着用電極１３および支持板１２の熱膨張係数に近似したものが好ましい。
【００７５】
中でも、静電吸着用電極１３は、導電性を有するセラミックス材料であることが好ましい。以下、静電吸着用電極１３の形成材料を「第２セラミックス材料」と称することがある。
【００７６】
静電吸着用電極１３の形成材料を、モリブデン、タングステン、ニオブ等の金属材料とした場合、高温に加熱される使用時に、これらの金属原子が載置板１１の内部に拡散することがある。すると、載置板１１に拡散したこれらの金属原子が載置板１１に含まれる酸化アルミニウムの共有結合性を低下させ、載置板１１の高温での体積固有抵抗値の低下および離脱特性の低下を生じさせることがある。
【００７７】
また、モリブデン、タングステン、ニオブなどの金属材料は、載置板１１に含まれるβ−ＳｉＣと高温で反応し、各種の炭化物やケイ化物（シリサイド）を生成する。これらの反応生成物は、載置板１１の耐電圧低下の原因となる。
【００７８】
対して、静電吸着用電極１３の形成材料として、導電性を有するセラミックス材料を用いた場合、上述したように静電吸着用電極１３の形成材料が金属材料であった場合に予想される不具合を回避することができる。
【００７９】
静電吸着用電極１３は、載置板１１と焼結または熱により接合していてもよい。また、支持板１２の形成材料がセラミックス材料である場合、静電吸着用電極１３は支持板１２と焼結または熱により接合していてもよい。
【００８０】
静電吸着用電極１３は、載置板１１と焼結または熱により接合している場合、第２セラミックス材料は、絶縁性セラミックス材料と導電性材料との複合材料であることが好ましい。
【００８１】
絶縁性セラミックス材料としては、載置板１１と焼結または熱による接合を生じやすいため、酸化アルミニウムが好ましい。
【００８２】
導電性材料の例として挙げられる炭素を含む導電性セラミックス材料としては、耐熱性に優れているため、炭化タンタル、炭化モリブデン、炭化チタン、炭化ケイ素が好ましい。
【００８３】
導電性材料の例として挙げられる炭素材料としては、針状カーボン、グラファイトを例示することができる。
【００８４】
第２セラミックス材料は、第２セラミックス材料における導電性材料の含有率が、１体積％以上６０体積％以下であることが好ましく、３体積%以上３０体積％以下であることがより好ましい。導電性材料の含有率が１体積％以上であると、静電吸着用電極１３として必要な導電性を確保することができる。また、導電性材料の含有率が６０体積％以下であると、載置板１１と静電吸着用電極１３との熱膨張率差による破損を低減することができる。また、導電性材料の含有率を３％以上３０％以下とすることで、より好適に上述の効果を得ることができる。
【００８５】
静電吸着用電極１３は、高周波を良好に透過させるため、薄く形成されていることが好ましい。そのため静電吸着用電極１３は、厚みが５０μｍ以下であることが好ましく、２０μｍ以下であることがより好ましい。尚、静電吸着用電極１３は、ウェハを安定して保持する観点から２μｍ以上であることが好ましく、４μｍ以上であることが更に好ましい。
【００８６】
また、静電吸着用電極１３に電圧を印加した際、すぐさま静電吸着力が得られるため、静電吸着用電極１３の形成材料の体積固有抵抗値が０．０１Ω・ｃｍ以上１００００Ω・ｃｍ以下であることが好ましく、０．１Ω・ｃｍ以上１００００Ω・ｃｍ以下であることがより好ましい。
【００８７】
［絶縁材層］
絶縁材層１４は、静電吸着用電極１３を囲繞して腐食性ガスおよびそのプラズマから静電吸着用電極１３を保護する。加えて、絶縁材層１４は、静電吸着用電極１３を除いて載置板１１と支持板１２との境界部を接合一体化している。
【００８８】
絶縁材層１４は、載置板１１および支持板１２を構成する材料と同一組成、または主成分が同一の絶縁材料により構成されている。
【００８９】
［ヒータエレメント］
静電チャック部２の下面側には、ヒータエレメント５が設けられている。ヒータエレメント５は、一例として、厚みが０．２ｍｍ以下、好ましくは０．１ｍｍ程度の一定の厚みを有する非磁性金属薄板、例えば、チタン（Ｔｉ）薄板、タングステン（Ｗ）薄板、モリブデン（Ｍｏ）薄板等をフォトリソグラフィー法やレーザー加工により所望のヒータ形状、例えば、帯状の導電薄板を蛇行させた形状の全体輪郭を円環状に加工することで得られる。
【００９０】
このようなヒータエレメント５は、静電チャック部２に非磁性金属薄板を接着した後に、静電チャック部２の表面で加工成型することで設けてもよく、静電チャック部２とは異なる位置でヒータエレメント５を加工成形したものを、静電チャック部２の表面に転写印刷することで設けてもよい。
【００９１】
接着層４は、ヒータエレメント５を静電チャック部２の下面側（支持板１２の底面）に接着するために設けられている。接着層４は、ヒータエレメント５と同一の平面形状を有する。
【００９２】
接着層４としては、厚みの均一な耐熱性および絶縁性を有するシート状またはフィルム状の接着性樹脂を用いることができる。接着層４の形成材料としては、ポリイミド樹脂、シリコーン樹脂、エポキシ樹脂等を採用できる。
【００９３】
［温度調整用ベース部］
温度調節用ベース部３は、静電チャック部２を所望の温度に調整するためのもので、厚みのある円板状のものである。この温度調節用ベース部３としては、例えば、その内部に冷媒を循環させる流路３Ａが形成された液冷ベース等が好適である。
【００９４】
温度調節用ベース部３を構成する材料としては、熱伝導性、導電性、加工性に優れた金属、またはこれらの金属を含む複合材であれば特に制限はない。下記の例に限定されるものではないが、例えば、アルミニウム（Ａｌ）、アルミニウム合金、銅（Ｃｕ）、銅合金、ステンレス鋼（ＳＵＳ）等が好適に用いられる。この温度調節用ベース部３の少なくともプラズマに曝される面は、アルマイト処理が施されているか、あるいは酸化アルミニウム等の絶縁材料の溶射膜が成膜されていることが好ましい。
【００９５】
［樹脂層］
樹脂層８は、静電チャック部２と温度調節用ベース部３との間に設けられている。樹脂層８は、ヒータエレメント５が接着された静電チャック部２と温度調節用ベース部３とを接着一体化するとともに、使用時に静電チャック部２が加熱されて生じる熱応力を緩和する作用を有する。
【００９６】
樹脂層８は、樹脂層８の内部や、樹脂層８と静電チャック部２、樹脂層８とヒータエレメント５、樹脂層８と温度調節用ベース部３との界面に空隙や欠陥が少ないことが好ましい。これらの位置に空隙や欠陥が形成されていると、熱伝達性が低下して板状試料Ｗの均熱性が阻害されることがある。
【００９７】
樹脂層８は、例えば、シリコーン系樹脂組成物を加熱硬化した硬化体またはアクリル樹脂で形成されている。樹脂層８は、例えば、流動性を有する樹脂組成物を静電チャック部２と温度調節用ベース部３との間に配置した後に、加熱硬化させることで形成することが好ましい。樹脂層８の形成を上記の方法で行うことにより、静電チャック部２と温度調節用ベース部３との間の凹凸が、樹脂層８により充填され、樹脂層８は、樹脂層８の内部や、樹脂層８と静電チャック部２、樹脂層８とヒータエレメント５、樹脂層８と温度調節用ベース部３との界面に空隙や欠陥が生じ難くなる。そのため、樹脂層８の熱伝導特性を面内に均一にすることができ、静電チャック部２の均熱性を高めることができる。
【００９８】
［その他の構成］
静電チャック装置１は、静電チャック部２を厚み方向に貫通する不図示のガス供給孔、およびリフトピン挿通孔を有している。ガス供給孔およびリフトピン挿通孔は、載置面１９に開口している。
ガス供給孔には、Ｈｅ等の冷却ガスが供給される。ガス導入孔から導入された冷却ガスは、載置面１９と板状試料Ｗの下面と間の隙間や、複数の突起部３０の間を流れ板状試料Ｗを冷却する。
【００９９】
リフトピン挿通孔には、板状試料Ｗを支持し板状試料Ｗを上下動させる不図示のリフトピンが挿通されている。
【０１００】
静電チャック装置１は、以上のような構成となっている。
【０１０１】
＜静電チャック装置の製造方法＞
次に、本実施形態の静電チャック装置の製造方法の好ましい例について説明する。以下の説明では、特に上述した載置板１１の製造方法について詳述する。
【０１０２】
本実施形態に係る静電チャック装置の製造方法は、上述の実施形態の静電チャック装置の製造方法である。本実施形態に係る静電チャック装置の製造方法は、酸化アルミニウム粒子と炭化ケイ素粒子との混合粒子からなる顆粒を成形してなる、例えば一軸成形してなる、成形体を昇温速度０．３℃／ｍｉｎ以上で５００℃以下の温度にて熱処理する工程（以下、「工程Ａ」と称する。）と、熱処理後の成形体を焼結して、酸化アルミニウムと炭化ケイ素を主成分とし、酸化アルミニウムの粒界に層状のグラフェンが存在する焼結体を形成する工程（以下、「工程Ｂ」と称する。）と、を有する。
【０１０３】
載置板１１の出発原料としては、例えば、酸化アルミニウム粒子とβ−ＳｉＣ粒子とを用いる。
【０１０４】
酸化アルミニウム粒子は、平均粒子径が０．０５μｍ以上０．５μｍ以下であるものが好ましく、０．０５μｍ以上０．２μｍ以下であるものがより好ましい。
【０１０５】
用いる酸化アルミニウム粒子は、酸化アルミニウムの含有量が９９．９９％以上であることが好ましい。このような高純度の酸化アルミニウム粒子は、ミョウバン法を用いることにより調製可能である。ミョウバン法を用いて調製した酸化アルミニウム粒子は、例えば、バイヤー法を用いて調製した酸化アルミニウム粒子と比べると、金属不純物であるナトリウム原子の含有量を大幅に低減することが可能である。また、所望の純度の酸化アルミニウム粒子が得られるのであれば、種々の方法を採用可能である。例えば、バイヤー法を用いて調整した酸化アルミニウムであっても、酸化アルミニウムの含有量が９９．９９％以上の酸化アルミニウムであれば用いることができる。
【０１０６】
β−ＳｉＣ粒子は、平均粒子径が０．１μｍ以下であり、金属不純物量が２００ｐｐｍ以下であるものが好ましい。また、β−ＳｉＣ粉末としては熱プラズマＣＶＤにより合成された粉末が好ましい。β−ＳｉＣ粒子の平均粒子径の下限は任意で選択できるが、例えば０．０１μｍ以上であっても良い。
【０１０７】
熱プラズマＣＶＤで合成されたβ−ＳｉＣ粒子は、球形であり、粒子径のバラツキが少なく、粒子同士の固着が少ない。そのため、熱プラズマＣＶＤで合成されたβ−ＳｉＣ粒子は、溶媒への分散性に優れている。
【０１０８】
次いで、これらの出発原料を分散剤が入った溶液中に投入し、超音波分散装置を用いて予備分散させる。その後、公知の２流粒子衝突型の粉砕混合装置を用い、分散媒に分散させた酸化アルミニウム粒子とβ−ＳｉＣ粒子とをそれぞれ加圧することで高速で噴射してお互いに衝突させながら混合する。これにより、酸化アルミニウム粒子とβ−ＳｉＣ粒子とが粉砕された粉砕粒子が得られる、また、これらの粉砕粒子が混合された混合粒子を含む分散液が得られる。
【０１０９】
酸化アルミニウム粒子とβ−ＳｉＣ粒子とを衝突させる際、大きい粒子は、衝突時の運動エネルギーが大きく、粉砕されやすい。一方、小さい粒子は、衝突時の運動エネルギーが小さく、粉砕され難い。そのため、２流粒子衝突型の粉砕混合装置を用いて得られる酸化アルミニウム粒子とβ−ＳｉＣ粒子は、粗大粒子や過粉砕の粒子の少ない粒子である。言い換えると、粒度分布幅の狭い粒子となる。したがって、２流粒子衝突型の粉砕混合装置を用いて粉砕混合した混合粒子を用いると、工程Ｂ（焼結工程）において、粗大粒子を核とする異常粒成長を抑制することができる。
【０１１０】
また、例えば、ボールミルやビーズミル等の粉砕媒体（メディア）を用いて粉砕混合する方法と比べ、２流粒子衝突型の粉砕混合装置を用いて粉砕混合する方法は、メディアの破損に起因した不純物の混入を抑制することが可能である。
【０１１１】
そのため、２流粒子衝突型の粉砕混合装置を用いて原料の粒子同士を混合することで、粒子径がより均一な焼結体を得ることができる。
【０１１２】
次いで、得られた分散液を公知のスプレードライ装置にて乾燥させることにより、酸化アルミニウム粒子とβ−ＳｉＣ粒子との混合粒子からなる顆粒を得る。
【０１１３】
次いで、目的とする焼結体の形状に応じて、得られた顆粒を成形し、円盤状の成形体とする。顆粒の形成は、例えば一軸成形（一軸プレス成型）等を行う。以下、一軸成形（一軸プレス成形）する場合を例に記載する。
【０１１４】
次いで、得られた成形体を、不活性ガス雰囲気下１６００℃以上１８５０℃以下で、焼結圧力１０ＭＰａ以上５０ＭＰａ以下の範囲で焼結する（工程Ｂ）。不活性ガス雰囲気としては、アルゴン雰囲気が好ましい。工程Ｂを行う際の温度は、１６５０℃以上１８５０℃以下であることが好ましく、１７００℃以上１８００℃以下であることがより好ましい。工程Ｂを行う際の焼結圧力は、２０ＭＰａ以上４５ＭＰａ以下であることが好ましく、２５ＭＰａ以上４０ＭＰa以下であることがより好ましい。
【０１１５】
なお、工程Ｂに先立って、以下の前処理（工程Ａ）を行ってもよい。
まず、一軸成形した成形体を不活性ガス雰囲気下、常圧で、プレスすることなく、熱処理し、成形体に含まれる水分や分散媒等の夾雑物を除去する。ここで、不活性ガスとしては、これらに限定されるものではないが、例えば、窒素やアルゴンを用いることができる。常圧とは、加圧しないことを指す。熱処理する際の温度は、成形体を編成することなく成形体から夾雑物を除去できるのであれば特に限定されないが、例えば、５００℃である。
【０１１６】
前記熱処理（工程Ａ）における熱処理温度は、５００℃以下であり、４００℃以下であることが好ましい。工程Ａにおける昇温速度は０．３℃／ｍｉｎ以上かつ２．０℃／ｍｉｎ以下であることが好ましく、０．５℃／ｍｉｎ以上かつ１．５℃／ｍｉｎ以下であることがより好ましい。熱処理温度および昇温速度を上述の範囲とすることで、熱処理（工程Ａ）において、混合粒子に含まれる酸化アルミニウム粒子の粒界に層状のグラフェンを形成することができるまた、工程Ａにおける昇温速度を０．３℃／ｍｉｎ以上とすることで、周波数の低い領域においても十分な誘電率を得ることができる。
【０１１７】
また、上記焼結（工程Ｂ）は、さらに下記に示す予備加熱工程を含んでいてもよい。
予備加熱工程は、工程Ａで熱処理された成形体を、工程Ｂでの焼結を行う前に行う工程である。予備加熱工程は、成形体を、真空雰囲気において、加熱（予備加熱）する。予備加熱工程における加熱を、以下、予備加熱という場合がある。予備加熱の温度は、１６００℃以下であれば特に限定されないが、例えば、４００℃から１３００℃であってもよいし、５００℃から１２００℃であってもよいし、６００℃から１０００℃であってもよい。また、予備加熱の時間は、例えば、２時間から８時間であってもよいし、４時間から６時間であってもよい。この加熱は、常圧でプレスすることなく行っても良い。あるいは予備加熱は、加圧焼結であってもよい。
【０１１８】
予備加熱工程によれば、予備加熱の温度を適宜設定することにより、混合粒子に含まれるアルカリ金属等の金属不純物といったが蒸発し、金属不純物を容易に除去できる。そのため、予備加熱工程によれば、混合粒子の純度を向上しやすくなり、載置板１１の周波数特性を制御しやすくなる。
【０１１９】
したがって、予備加熱工程によれば、混合粒子の純度を向上しやすくなり、載置板１１の周波数特性を制御しやすくなる。
【０１２０】
なお、本実施形態において「真空」とは、「大気圧より低い圧力の気体で満たされた空間内の状態」のことであり、ＪＩＳ規格において工業的に利用できる圧力として定義された状態のことを指す。本実施形態においては、真空雰囲気は、低真空（１００Ｐａ以上）であってもよいが、中真空（０．１Ｐａ〜１００Ｐａ）であると好ましく、高真空（１０−５Ｐａ〜０．１Ｐａ）であるとより好ましい。
また、本実施形態において「常圧」とは、大気圧であってもよく、何らかの装置等により、雰囲気を加圧したり減圧をしたりしない条件で得られる状態であってよい。
【０１２１】
本実施形態においては、例えば、真空雰囲気下、１２００℃で４時間以上予備加熱した後、大気圧までアルゴンで気圧を戻す。その後、上述した条件で成形体を焼結することにより、載置板１１の原料である焼結体が得られる。
【０１２２】
次いで、得られた焼結体を研削し円板とし、さらに加工を施して載置板１１を作製する。
【０１２３】
また、載置板１１と同様にして形成された焼結体を研削して円板とし、さらに円板の平面視中央部に貫通孔を形成する。貫通孔には、貫通孔に相補的に嵌合する導電性セラミックス製の円柱を挿入し、固定する。挿入した円柱の高さは、円板の厚みとほぼ同じであり、円柱の両端部が円板の表面と同一平面となっている。このように加工された円板は、上述した支持板１２として用いられる。
載置板１１と支持板１２を同じ材質とすることで載置板１１と支持板１２の熱膨張の差を無くすことができる。
【０１２４】
得られた支持板１２に、絶縁性セラミックス材料の粉末と導電性材料の粉末との混合粉末の分散液を、スクリーン印刷する。この混合粉末は、静電吸着用電極を形成する、上記第２セラミックス材料の原料である。
【０１２５】
また、この支持板１２の塗布面において、絶縁性を付与すべき位置には、絶縁性セラミックス粉末の分散液をスクリーン印刷する。「絶縁性を付与すべき位置」としては、載置面に冷却用ガスを供給するガス供給孔を形成する位置、リフトピンが挿通されるリフトピン挿通孔を形成する位置、支持板１２の周縁部であって上記絶縁材層１４に対応する位置、の近傍等を挙げることができる。
【０１２６】
スクリーン印刷された分散液を乾燥させた後、形成された塗膜の上に載置板１１を載せ、載置板１１、塗膜、支持板１２がこの順に積層された積層体を得る。この積層体をアルゴン雰囲気下、積層体が焼結する温度の最高温度よりも低い温度で加圧接合する。このように加工された接合体は、上述した静電チャック部２として用いられる。
【０１２７】
得られた接合体の支持板１２側の面に、厚みの均一な耐熱性および絶縁性を有するシート状またはフィルム状の接着性樹脂を用い、非磁性金属薄板を接着する。その後、非磁性金属薄板をエッチングしてヒータエレメント５を作製する。
【０１２８】
次いで、ヒータエレメント５を作製した接合体に対し、接合体を貫通するガス供給孔、およびリフトピン挿通孔を好ましい位置に形成する。
【０１２９】
次いで、ヒータパターンに給電用電極を溶接する。
【０１３０】
次いで、耐熱性の高い接着剤を用いて静電チャック部２を温度調節用ベース部３に固定することで、静電チャック装置１を作製することができる。
【０１３１】
以上のような構成の静電チャック装置によれば、室温から高温領域まで高い吸着力と良好な離脱特性を有し、さらに良好な高周波透過性を実現することができる。
【０１３２】
なお、本実施形態においては、ヒータエレメント５を有することとしたが、ヒータエレメント５を有さない静電チャック装置としてもよい。
【０１３３】
以上、添付図面を参照しながら本発明に係る好適な実施の形態例について説明したが、本発明は係る例に限定されないことは言うまでもない。上述した例において示した各構成部材の諸形状や組み合わせ等は一例であって、本発明の主旨から逸脱しない範囲において設計要求等に基づき種々変更可能であり、種々の実施形態を組み合わせて行うことができる。
【実施例】
【０１３４】
以下、実施例および比較例により本発明をさらに具体的に説明するが、本発明は以下の実施例に限定されるものではない。以下の実施例においては、適宜上述の実施形態において用いた符号を使用して説明する。【０１３５】
［実施例１］
出発原料として、平均粒子径が０．０３μｍであり熱プラズマＣＶＤで合成されたβ−ＳｉＣ型の炭化ケイ素（β−ＳｉＣ）粒子と、平均粒子径が０．１μｍである酸化アルミニウム（Ａｌ２Ｏ３）粒子とを用いた。【０１３６】
β−ＳｉＣ粒子とＡｌ２Ｏ３粒子との全体量に対し、β−ＳｉＣ粒子が８体積％となるように、これら粒子を秤量した。次にこれら粒子を分散剤が入った蒸留水に投入した。β−ＳｉＣ粒子とＡｌ２Ｏ３粒子とを投入した分散液について、超音波分散装置にて分散処理の後、２流粒子衝突型の粉砕混合装置を用いて粉砕混合した。【０１３７】
得られた混合溶液をスプレードライ装置にて噴霧乾燥させ、β−ＳｉＣとＡｌ２Ｏ３との混合粒子とした。【０１３８】
混合粒子をプレス圧８ＭＰａで一軸プレス成形し、直径３２０ｍｍ×１５ｍｍ厚の成形体とした。【０１３９】
次いで、成形体を窒素雰囲気下、プレス圧を加えることなく昇温速度０．５℃／ｍｉｎで３８５℃まで昇温させて熱処理し、水分および分散剤（夾雑物）を除去した。【０１４０】
得られた成形体を黒鉛製のモールドにセットし、加圧焼結を行った。焼結条件は、１１００℃までは、真空雰囲気下、プレス圧５ＭＰａとした。その後、アルゴン雰囲気下、プレス圧４０ＭＰａ、１８００℃まで昇温させて焼結を行った。【０１４１】
得られた焼結体を加工し、直径３１０ｍｍ×３ｍｍ厚の成形体を作製した。得られた成形体は、上記実施形態における「載置板」に該当する。【０１４２】
また、同様にして得られた焼結体を加工して、直径３１０ｍｍ×３ｍｍ厚の成形体とし、さらに成形体の中央部に直径３ｍｍの貫通孔を形成した。形成した貫通孔には、酸化アルミニウム−炭化タンタルの焼結体（炭化タンタル３０体積％）を貫通孔の形状に合わせて加工した円柱を挿入して固定した。得られた成形体は、上記実施形態における「支持板」に該当する。【０１４３】
酸化アルミニウム粒子と、針状カーボン（短手方向０．１μｍ、長手方向２μｍ）と、スクリーンオイル（テレピノール）と、を混合して導電性分散液を調製した。その際、酸化アルミニウム粒子と針状カーボンとの合計量に対し、針状カーボンが５体積％となるように混合した。【０１４４】
また、酸化アルミニウムとスクリーンオイルとを混合して、絶縁性分散剤を調製した。【０１４５】
スクリーン印刷装置を用い、支持板の表面に対し静電吸着用電極の形状に導電性分散液を印刷した。また、支持板の表面に対し、載置面に冷却用ガスを供給するガス供給孔を形成する位置、リフトピンが挿通されるリフトピン挿通孔を形成する位置、支持板１２の周縁部であって上記絶縁材層１４に対応する位置、の近傍に、絶縁性分散剤を印刷した。【０１４６】
支持板の上記印刷を施した側に載置板を重ね、ホットプレス装置を用いて加圧接合した。【０１４７】
得られた接合体を、載置板の厚さ０．５ｍｍ、支持板の厚さ１．０ｍｍ、外径２９３ｍｍとなるように加工した。さらに、接合体にガス供給孔およびリフトピン挿通孔を形成した。【０１４８】
貫通孔を形成した接合体の載置板側の表面にブラスト加工を施し、周縁壁１７を形成した。また、ブラスト加工により、載置板の表面に直径０．５ｍｍ高さ４０μｍの円柱形状の突起部３０を形成し、静電チャック部２を得た。【０１４９】
静電チャック部２とアルミニウム製の温度調節用ベース部３とを、シリコーン系接着剤を用いて接着した。温度調節用ベース部３としては、上面および側面に酸化アルミニウムの溶射膜が形成されているものを用いた。以上により、実施例１の静電チャック装置を得た。【０１５０】
［実施例２］
成形体を窒素雰囲気中、昇温速度１．０℃／ｍｉｎで３８５℃まで昇温させて熱処理したこと以外は実施例１と同様にして、実施例２の静電チャック装置を得た。【０１５１】
［比較例１］
成形体を窒素雰囲気中、昇温速度０．２℃／ｍｉｎで３８５℃まで昇温させて熱処理したこと以外は実施例１と同様にして、比較例１の静電チャック装置を得た。【０１５２】
［比較例２］
成形体を窒素雰囲気中、昇温速度０．１℃／ｍｉｎで３８５℃まで昇温させて熱処理したこと以外は実施例１と同様にして、比較例２の静電チャック装置を得た。【０１５３】
［載置板の走査型透過電子顕微鏡像］
実施例１および２並びに比較例１および２の静電チャック装置の載置板を、走査型透過電子顕微鏡（ＳＴＥＭ）により観察した。
図２に、実施例１における載置板の走査型透過電子顕微鏡像を示す。図３に、実施例２における載置板の走査型透過電子顕微鏡像を示す。図４に、比較例１における載置板の走査型透過電子顕微鏡像を示す。図５に、比較例２における載置板の走査型透過電子顕微鏡像を示す。
図２および図３の結果から、実施例１および実施例２における載置板では、載置板を構成する焼結体において、酸化アルミニウムの粒界に層状のグラフェンが存在していることが確認された。
一方、図４および図５の結果から、比較例１および比較例２における載置板では、載置板を構成する焼結体において、酸化アルミニウムの粒界に層状のグラフェンが存在していないことが確認された。
なお、比較例で層状のグラフェンが形成されなかった理由は、昇温速度が低下すると、グラフェンと隣接する酸素原子との反応が進行しやすくなりＣＯやＣＯ２などの脱ガスとして系外へ排出されることなどが想定される。【０１５４】
［載置板の比誘電率］
実施例１および実施例２並びに比較例１および比較例２の静電チャック装置の載置面にアルミニウム製の電極を載置し、静電吸着用電極への給電部とアルミニウム製の電極との間の静電容量を、ＬＣＲメータを用い測定し、測定値を用いて比誘電率を算出した。結果を表１および図６に示す。尚、図６中、白ひし形は実施例１を、黒ひし形は実施例２を、白四角は比較例１を、白丸は比較例２を表す。
表１および図６の結果から、実施例１および実施例２における載置板は、比較例１および比較例２における載置板よりも比誘電率が高いことが確認された。【０１５５】
【表１】
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【産業上の利用可能性】
【０１５６】
本発明によれば、高い吸着力と、好適に高周波を透過させることが可能な静電チャック装置およびその製造方法を提供することができる。
【符号の説明】
【０１５７】
１・・・静電チャック装置、２・・・静電チャック部、３・・・温度調節用ベース部、８・・・樹脂層、１１・・・載置板（基体）、１２・・・支持板、１３・・・静電吸着用電極、１４・・・絶縁材層、１９・・・載置面、３０・・・突起部、Ｗ・・・板状試料
【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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