JP2002179459A

JP2002179459A - 低熱膨張セラミックスおよび露光装置用部材

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Publication number: JP2002179459A
Application number: JP2001286740A
Authority: JP
Inventors: Yasuki Yoshitomi; 靖樹吉富; Tadahisa Arahori; 忠久荒堀
Original assignee: Sumitomo Metal Industries Ltd
Current assignee: Nippon Steel Corp
Priority date: 2000-09-20
Filing date: 2001-09-20
Publication date: 2002-06-26
Anticipated expiration: 2021-09-20
Also published as: JP4460804B2

Abstract

(57)【要約】【課題】低膨張性、剛性および耐磨耗性を兼ね備えた
セラミックスを提供する。【解決手段】本発明による低熱膨張セラミックスは、
コーディエライト、スポジューメンまたはユークリプタ
イトよりなる群から選ばれた少なくとも１種を６０ｖｏ
ｌ％〜９８ｖｏｌ％、４ａ族元素、５ａ族元素および６
ａ族元素の炭化物、窒化物、ホウ化物およびケイ化物な
らびに炭化ホウ素よりなる群から選ばれた少なくとも１
種を２ｖｏｌ％〜４０ｖｏｌ％含有し、気孔率が０．５
％以下であり、１０℃〜４０℃における熱膨張係数が
１．５×１０^-6／℃以下である。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、低熱膨張セラミッ
クスおよびそれを使用した露光装置用部材に関し、特
に、コーディエライト、スポジューメンおよびユークリ
プタイトを主体とし、優れた耐磨耗性を有する緻密質低
熱膨張セラミックス、およびそのようなセラミックスに
よって少なくとも部分的に構成される部材、特に、半導
体集積回路あるいは液晶集積回路などを作製する際に半
導体ウェーハあるいは液晶ガラス基板に露光処理を施す
露光装置の部材、たとえば、真空チャック、ステージあ
るいはステージ位置測定ミラーなどの治具に関する。

【０００２】

【従来の技術】ＬＳＩなどの高集積化に伴い、回路の超
微細化が進められ、その線幅は半導体装置においては
０．１μｍを切るレベルにまで到達しようとしている。
そしてこのような回路を形成するため露光装置に要求さ
れる精度も年々高くなってきており、それに伴い、露光
装置に使用される部材として熱膨張率の低いものが開発
されてきている。

【０００３】たとえば、特開平１１−２０９１７１号公
報は、コージェライトを８０重量％以上含有し、希土類
元素を酸化物換算で１〜２０重量％含有する、気孔率が
０．１％以下、１０〜４０℃における熱膨張係数が１×
１０^-6／℃以下の緻密質低熱膨張セラミックス、および
そのような緻密質低熱膨張セラミックスからなる半導体
製造装置用部材を開示する。

【０００４】また、特開平１１−３４３１６８号公報
は、コージェライトを８０重量％以上、望ましくは希土
類元素を酸化物換算で１〜２０重量％含有し、気孔率が
０．５％以下、カーボン含有量が０．１〜２．０重量％
であり、１０〜４０℃における熱膨張係数が１×１０^-6
／℃以下である低熱膨張黒色セラミックス、およびその
ような緻密質低熱膨張セラミックスからなる半導体製造
装置用部材を開示する。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】回路の超微細化が進む
につれ、半導体あるいは液晶ガラス基板の露光精度を確
保するため、例えば露光装置用真空チャックやステージ
位置測定ミラー向け材料について、低い熱膨張係数およ
び高い剛性（ヤング率）が求められる。従来より低熱膨
張材として利用されてきた材料のうち石英、β−スポジ
ューメン、チタン酸アルミニウム、結晶化ガラスなど
は、剛性に問題があった。一方、従来の緻密質コーディ
エライト材、あるいは、特開平１１−２０９１７１号公
報および特開平１１−３４３１６８号公報に開示されて
いるような低熱膨張セラミックスは、低い熱膨張係数お
よび高い剛性の上記条件を満たし得る。

【０００６】しかし、緻密質コーディエライト材をはじ
めとする多くの低熱膨張セラミックス、たとえば特開平
１１−２０９１７１号公報および特開平１１−３４３１
６８号公報に開示されるようなセラミックスは、いずれ
も耐摩粍性に劣っている。そのような従来の低熱膨張セ
ラミックスをたとえばウェーハ保持用真空チャックとし
て使用した場合、ウェーハに接触する面が磨耗すること
により露光不良が起こりやすくなる。また、従来の低熱
膨張セラミックスをステージ位置測定ミラーとして使用
した場合は、ステージの移動による摩耗により露光不良
が起こりやすくなる。

【０００７】また、従来の低熱膨張セラミックスは、い
ずれも電気絶縁性であるため、露光装置において半導体
ウェーハ保持用真空チャックとして使用した場合、ウェ
ーハ載置時に発生する静電気を除去することができず、
パーティクルがウェーハに付着し露光不良を起こしやす
くなる。

【０００８】また、視認性および防汚性の観点から、半
導体製造装置に使用されるセラミックス部材は、黒色等
の色がついていることが望ましい。この点に関し、特開
平１１−２０９１７１号公報に開示される低熱膨張セラ
ミックスは、基本的に白色または薄い灰色であり、この
要求を満たしていない。一方、特開平１１−３４３１６
８号公報は、カーボンを含有することにより黒色を呈す
る低熱膨張セラミックスを開示する。しかし、上述した
ように、上記いずれの低熱膨張セラミックスも耐磨耗性
に劣っている。

【０００９】本発明の一つの目的は、従来よりも耐磨耗
性が向上した低熱膨張セラミックスを提供することであ
る。

【００１０】本発明のもう一つの目的は、低熱膨張性、
剛性および耐磨耗性を兼ね備えたセラミックスおよびそ
れを使用した露光装置用部材を提供することである。

【００１１】本発明のさらなる目的は、低熱膨張性、剛
性および耐磨耗性を兼ね備え、さらに導電性を有する
か、あるいは黒色、灰色等の色を呈するセラミックスお
よびそれを使用した露光装置用部材を提供することであ
る。

【００１２】

【課題を解決するための手段】本発明者らは、上記課題
に対し鋭意研究を重ねた結果、コーディエライト、スポ
ジューメンおよびユークリプタイトのうちの少なくとも
１種に、４ａ族元素、５ａ族元素および６ａ族の炭化
物、窒化物、ホウ化物、ケイ化物、ならびに炭化ホウ素
のうち少なくとも１種を所定の割合で添加し、得られた
混合物を緻密に焼結させることにより、コーディエライ
ト、スポジューメンおよびユークリプタイトの低熱膨張
特性を阻害することなく、上記要求を満たし得るセラミ
ックスを提供できることを見出した。

【００１３】すなわち、本発明による低熱膨張セラミッ
クスは、コーディエライト、スポジューメンおよびユー
クリプタイトよりなる群から選ばれた少なくとも１種を
６０ｖｏｌ％〜９８ｖｏｌ％、４ａ族元素、５ａ族元素
および６ａ族元素の炭化物、窒化物、ホウ化物およびケ
イ化物ならびに炭化ホウ素よりなる群から選ばれた少な
くとも１種を２ｖｏｌ％〜４０ｖｏｌ％含有し、気孔率
が０．５％以下であり、１０℃〜４０℃における熱膨張
係数が１．５×１０^-6／℃以下であることを特徴とす
る。

【００１４】また、本発明により、上記組成において１
０⁸Ω・ｃｍ以下の固有抵抗値を有する低熱膨張セラミ
ックスを提供することができる。

【００１５】さらに本発明により、少なくとも一部が低
熱膨張セラミックスからなる露光装置用部材を提供する
ことができる。

【００１６】

【発明の実施の形態】本発明では、剛性、緻密性および
低熱膨張性を兼ね備えるセラミックス材料を得るため、
主材としてコーディエライト、スポジューメンおよびユ
ークリプタイトまたはそれらの組合せを使用する。低熱
膨張材として知られているチタン酸アルミニウムは、緻
密化が困難であり、緻密化できたとしても剛性が低く使
用には耐える事ができない。前述したとおり、スポジュ
ーメンは、それ自体剛性が比較的低いが、高い剛性を有
する材料である、４ａ族元素、５ａ族元素および６ａ族
元素の炭化物、窒化物、ホウ化物およびケイ化物ならび
に炭化ホウ素よりなる群から選ばれた少なくとも１種と
ともに焼結体を構成することにより、剛性の高いセラミ
ックス材料をもたらすことができる。本発明による低熱
膨張セラミックスにおいて、コーディエライト、スポジ
ューメンおよびユークリプタイトまたはそれらの組合せ
の含量は、６０ｖｏｌ％〜９８ｖｏｌ％である。その含
量が６０ｖｏｌ％より低いと、得られるセラミックスの
熱膨張係数が高くなってくる。一方、その含量が９８ｖ
ｏｌ％より高くなると、高い剛性を有する添加材料の効
果が十分に得られなくなる。なお、本発明による低熱膨
張セラミックス中の成分含量を示す体積百分率（ｖｏｌ
％）は、たとえば、二次イオン質量分析法（ＳＩＭＳ）
あるいは原子吸光法、ＩＣＰ発光分析法などの方法によ
って成分の質量％を求めた後、当該質量％を当該成分の
一般的な比重で除することにより、得ることができる。

【００１７】なお本発明においてスポジューメンはα−
スポジューメンおよびβ−スポジューメンを含み、さら
にユークリプタイトは、α−ユークリプタイトおよびβ
−ユークリプタイトを含む。

【００１８】本発明は、さらに添加材料として４ａ族元
素、５ａ族元素および６ａ族元素の炭化物、窒化物、ホ
ウ化物およびケイ化物ならびに炭化ホウ素よりなる群か
ら選ばれた少なくとも１種を使用する。これらの添加材
料は、いずれも高い硬度、および高い剛性を保有し、複
合セラミックスに耐摩耗性と高い剛性を付与する。ま
た、これら添加材料の大部分が導電性を有するが、添加
材料として導電材料を選択することにより、低熱膨張セ
ラミックスに導電性を付与することができる。加えて、
これらの大部分は、低熱膨張セラミックスに黒色あるい
は灰色の色を付与することができる。このため、本発明
によれば、視認性および防汚性の観点からも優れた低熱
膨張セラミックスを提供することができる。

【００１９】添加材料である炭化物、窒化物、ホウ化物
およびケイ化物を構成する４ａ族元素には、たとえば、
チタン（Ｔｉ）、ジルコニウム（Ｚｒ）、ハフニウム
（Ｈｆ）等があり、５ａ族元素には、たとえば、バナジ
ウム（Ｖ）、ニオブ（Ｎｂ）、タンタル（Ｔａ）等があ
り、６ａ族元素には、たとえば、クロム（Ｃｒ）、モリ
ブデン（Ｍｏ）、タングステン（Ｗ）等がある。添加材
料の好ましい具体例として、タングステンカーバイド
（炭化タングステン）、炭化チタン、炭化タンタル、窒
化ジルコニウム、窒化タンタル、ホウ化チタン、ホウ化
ジルコニウム、ケイ化タンタル、ケイ化モリブデンを挙
げることができる。またこれらの添加材料の中で、特に
タングステンカーバイドは、高い硬度、高い剛性に加
え、低い熱膨張性、導電性、黒色の呈色を合わせ持つた
め、より好ましい添加材料である。

【００２０】本発明による低熱膨張セラミックスにおい
て上記添加材料の含量は２ｖｏｌ％〜４０ｖｏｌ％であ
る。その含量が２ｖｏｌ％未満では、添加材料による剛
性や耐磨耗性が十分に発揮されなくなる。一方、その含
量が４０ｖｏｌ％を超えると、主材による低熱膨張性が
十分発揮されなくなる。また、本発明による低熱膨張セ
ラミックスに導電性をさらに付与する場合、導電材を添
加材料として選択し、その添加量を５ｖｏｌ％〜４０ｖ
ｏｌ％とするのが好ましい。その添加量を５ｖｏｌ％以
上とすることで、低熱膨張セラミックスに好ましい導電
性を保有させることができる。適当な量で導電材を配合
することにより、１０⁸Ω・ｃｍ以下の固有抵抗値を有
する低熱膨張セラミックスを提供することができる。

【００２１】本発明による低熱膨張セラミックスの気孔
率は、０．５％以下であり、好ましくは０．２％以下で
あり、より好ましくは０．１％以下である。気孔率の範
囲は、たとえば、０．００１〜０．５％とすることがで
き、０．００１〜０．２％が好ましい。気孔率が０．５
％を超えると、セラミックスについて必要な剛性や強度
が得られなくなる。また、本発明による低熱膨張セラミ
ックスの１０℃〜４０℃における熱膨張係数は１．５×
１０^-6／℃以下である。この熱膨張係数が１．５×１０
^-6／℃を上回るセラミックスは、上述したより高い精度
を必要とする用途に十分答えることができなくなる。こ
の熱膨張係数の範囲は、−０．１×１０ ^-6／℃〜１．５
×１０^-6／℃とすることができ、−０．１×１０^-6／℃
〜１．０×１０^-6／℃が好ましい。

【００２２】また剛性に関し、本発明によるセラミック
ス材は、７０ＧＰａ以上のヤング率、好ましくは１４０
ＧＰａ以上のヤング率を有することができる。一般的
に、ヤング率が低くても使用部材の厚みを増すことで必
要な剛性を得ることは可能であるが、７０ＧＰａを下回
るとセラミック部材の設計上、使用上の障害となり好ま
しくない。本発明によるセラミックス材は、たとえば７
０〜３２０ＧＰａ、好ましくは１４０〜３２０ＧＰａの
ヤング率を有することができる。

【００２３】本発明による低熱膨張セラミックスは、希
土類元素を含んでも、含まなくともよい。本発明におい
て、希土類元素の化合物、典型的には希土類元素酸化物
を使用しなくとも、下記に示すような製造方法により十
分緻密な低熱膨張セラミックスを得ることができる。

【００２４】図１に本発明による低熱膨張セラミックス
の焼結組織の一例を模式的に示す。図に示す焼結組織に
おいて、コーディエライト、スポジューメンまたはユー
クリプタイトからなる結晶粒１は、上述した添加材料か
らなる結晶粒２よりも大きな平均粒径を有している。ま
た、図に示す焼結組織において、結晶粒２は結晶粒１を
部分的に取り囲むような配置をとっている。本発明によ
る低熱膨張セラミックスにおいて、コーディエライト、
スポジューメンまたはユークリプタイトからなる結晶粒
１の平均粒径は、たとえば１〜２０μｍとすることがで
き、添加材料が導電材である場合には３〜２０μｍとす
ることが好ましい。また、上記添加材料からなる結晶粒
２の平均粒径は、たとえば０．１〜３μｍとすることが
でき、導電材である場合には０．１〜０．５μｍとする
ことが好ましい。さらに、結晶粒２の平均粒径ｄ2に対
する結晶粒１の平均粒径ｄ1の比ｄ1／ｄ2は、たとえば
０．３〜２００とすることができ、結晶粒２が導電材で
ある場合には６〜２００が好ましく、１５〜２００がよ
り好ましい。結晶粒２が導電材であり、図１に示すよう
に、焼結体の少なくとも一部分を結晶粒２が連続してつ
ながった組織である場合、焼結体に導電性が出現する。
図１の様な組織であり、かつｄ1／ｄ2が大きい程、導電
材の添加量をより少なくしても焼結体の導電性は確保さ
れることとなり、この場合、熱膨張率の上昇を最小限に
とどめることができる。

【００２５】以上説明してきた本発明による低熱膨張セ
ラミックスを作製するため、主材として、平均粒径が１
０μｍ以下（たとえば平均粒径１〜２μｍ）のコーディ
エライト粉末、スポジューメン粉末またはユークリプタ
イト粉末の少なくとも１種を使用し、添加材料として平
均粒径が１μｍ以下（たとえば平均粒径０．１〜１μ
ｍ）のものを使用することが好ましい。添加材料粉末の
平均粒径は主材粉末よりも小さい方が好ましく、添加材
料が導電材の場合、少ない添加量でも導電性確保が可能
となり、さらに添加材料による熱膨張率の上昇を最小限
に食い止めることができる。たとえば、タングステンカ
ーバイドにおいては平均粒径０．２μｍの粉末が市販さ
れており、そのような材料は本発明に有効に使用でき
る。また、市販の材料を好ましい平均粒径にまで粉砕し
て使用してもよいし、適当な平均粒径の材料を分級など
一般的な方法により調製して使用してもよい。

【００２６】主材粉末と添加材料粉末を適当な割合で調
合し、アルコールや水などの溶媒とともにボールミル混
合する。得られた混合物を乾燥させて原料粉末を得る。
得られた粉末を所定条件にてホットプレス焼成し、緻密
質焼結体を得ることができる。この焼成条件は、たとえ
ば、コーディエライトが主材の場合、窒素やアルゴンな
どの不活性雰囲気下、１３００℃〜１４５０℃の温度、
４９０〜４９００Ｐａ（５０〜５００ｋｇｆ／ｃｍ²）
の圧力であり、スポジューメンが主材の場合、窒素やア
ルゴンなどの不活性雰囲気下、１２００℃〜１３５０℃
の温度、４９０〜４９００Ｐａ（５０〜５００ｋｇｆ／
ｃｍ²）の圧力であり、ユークリプタイトが主材の場
合、１１５０〜１３００℃の温度で４９０〜４９００Ｐ
ａの圧力である。得られた焼結体は、研削や研磨などに
より所望の製品形状に機械加工することができる。

【００２７】なお、上記ホットプレス焼成にかかわら
ず、その他の焼成方法を用いることができる。特に大型
の製品を量産したい場合、常圧焼結あるいは高温等方加
圧焼結（ＨＩＰ）を行うことができる。

【００２８】上述してきた本発明によるセラミックス
は、低熱膨張性、剛性および耐磨耗性が要求される用途
に適用することができ、本発明によるセラミックスを使
用して種々の製品を提供することができる。そのような
製品は、一部が本発明によるセラミックスで構成された
ものでもよく、全体が本発明によるセラミックスで構成
されたものでもよい。一部が本発明によるセラミックス
で構成された製品では、低熱膨張性、剛性および耐磨耗
性を必要とする作動部の表面を本発明によるセラミック
スで形成することが望ましい。そのような例を図２に示
す。図２（ａ）に示す製品２０ａでは、１つの表層部２
１ａが、本発明によるセラミックスからなり、他の部分
２５ａが他の材料からなっている。図２（ｂ）に示す製
品２０ｂでは、３つの表層部２１ｂ、２２ｂおよび２３
ｂが本発明によるセラミックスからなり、他の部分２５
ｂが他の材料からなっている。図２（ｃ）に示す製品２
０ｃでは、製品全体を覆う表層部２１ｃが本発明による
セラミックスからなり、他の部分２５ｃが他の材料から
なっている。特定の用途の製品について、より低い熱膨
張性が要求される場合、高い剛性および耐磨耗性が求め
られる部分を本発明によるセラミックスで構成し、他の
部分をたとえばコーディエライト、スポジューメンまた
はユークリプタイトによって、好ましくはコーディエラ
イトのみによって構成することができる。すなわち、図
２（ａ）〜（ｃ）に示す製品において、他の部分２５
ａ、２５ｂおよび２５ｃを、コーディエライト、スポジ
ューメンまたはユークリプタイトによって、好ましくは
コーディエライトのみによって構成することができる。
こうすることで、製品の平均熱膨張係数は、コーディエ
ライト、スポジューメンまたはユークリプタイトに近づ
き、低熱膨張性をさらに確保し、必要な部分において耐
摩耗性などのその他の特性も満足させることができる。
この場合、所定の部分を構成する本発明のセラミックス
の厚みは、２０μｍ〜５ｍｍが好ましい。すなわち、上
記表層部の厚みは２０μｍ〜５ｍｍが好ましい。

【００２９】また、本発明によるセラミックスと他の材
料（好ましくはコーディエライト、スポジューメンまた
はユークリプタイト）とを組合せて特定の用途に供する
製品を得る場合、表面層と母材との熱膨張係数差による
歪みが生じる場合があるため、表面層と母材との間に中
間層を設けてもよい。そのような中間層を設けた構造の
例を図３に示す。図に示す構造において、母材３１に接
して中間層３２が設けられ、中間層３２上に本発明によ
るセラミックスからなる表層部３３が設けられている。
中間層３２は、母材３１と表層部３３との間の熱膨張係
数を有することが好ましい。中間層３２は、母材３１を
構成する材料の割合が表層部３３より多い層とすること
ができる。また、中間層３２は、母材３１により近い部
分ほど母材３１を構成する材料の割合が高くなる一方、
表層部３３により近い部分ほど表層部に近い組成となる
傾斜組成を有してもよい。たとえば、母材３１がコーデ
ィエライト、スポジューメンまたはユークリプタイトか
らなる場合、中間層３２は、表層部３３と同じ添加材料
を含有する一方、表層部３３よりもコーディエライト、
スポジューメンまたはユークリプタイトの濃度（含量）
が高い層とすることができる。またその代わりに、中間
層３２は、表層部と同じ添加材料およびコーディエライ
ト、スポジューメンまたはユークリプタイトを含む一
方、母材３１に近づくにしたがって、添加材料の濃度が
段階的あるいは連続的に減少し、コーディエライト、ス
ポジューメンまたはユークリプタイトの濃度が段階的あ
るいは連続的に上昇する傾斜組成を有してもよい。上述
した中間層の厚みは、たとえば、２０μｍ〜１０ｍｍと
することができ、２０μｍ〜５ｍｍが好ましい。

【００３０】上述したような部分的に本発明によるセラ
ミックスからなる製品は、たとえば、ホットプレスにお
いて、型に原料粉末を投入し、仮成形した後、異なる原
料を投入することにより製造することができる。また、
多段プレス成形を用いて、製品の外周面と内部の材質が
異なる製品を製造することができる。さらに、金型プレ
ス成形の手法により同様の製品を得ることもできる。

【００３１】特に本発明による低熱膨張セラミックス
は、露光装置を構成する部品の材料として適しており、
本発明により、少なくとも一部が上記低熱膨張セラミッ
クスからなる露光装置用部材が提供される。たとえば、
真空チャック、ステージ部材、その他ブロック部材など
の一部または全体を本発明によるセラミックスで構成す
ることができる。

【００３２】真空チャックの場合、少なくともピンを形
成する表層部（ウェーハと接触する部分）を本発明によ
るセラミックスで構成することができる。また、円盤形
状の真空チャック全体を本発明によるセラミックスで構
成してもよい。また、このような真空チャックの一部を
本発明によるセラミックスで構成する場合、他の部分を
上述したような他の材料、好ましくはコーディエライ
ト、スポジューメンまたはユークリプタイトを使用した
構成とすることができる。本発明によるセラミックス
は、このような真空チャックに対し、低熱膨張性、高い
剛性および耐磨耗性を有する作動面をもたらすことがで
き、さらに好ましくは、導電性を有しパーティクルの付
着が起こりにくい作動面をもたらすことができる。ま
た、本発明によるセラミックスは、黒色または灰色を呈
することができ、したがって、視認性および防汚性の観
点からも優れた真空チャックを提供することができる。

【００３３】なお、本発明において、真空チャックを構
成するセラミックスの気孔率は０．１％以下が好まし
く、また、当該セラミックスの最大ポア径は５μｍ以下
が好ましく、２μｍ以下がより好ましい。ポア径をより
小さくすることにより、ポアに付着し得るパーティクル
をさらに減らし、高い露光精度を維持することができ
る。

【００３４】また、さらに高い耐磨耗性が要求される用
途では、本発明によるセラミックスの表面を、周期律表
における第３ａ族、第４ａ族、第５ａ族および第６族ａ
に属する金属または半金属の炭化物、窒化物および炭窒
化物よりなる群から選ばれた少なくとも１種のセラミッ
クス材料、たとえば、Ａｌ、Ｓｉ、Ｔｉ、Ｚｒ、Ｖ、Ｃ
ｒ、Ｍｏ、Ｗ等の炭化物、窒化物、炭窒化物、またはそ
れらの組合せ、より具体的には、ＴｉＣ、ＴｉＮ、Ｓｉ
Ｃ、Ｓｉ₃Ｎ₄、ＣｒＮ、ＴｉＡｌＮ等からなる皮膜で覆
ってもよい。特に、ＴｉＣ、ＴｉＮ、ＴｉＡｌＮ、また
はＳｉＣからなる皮膜は、導電性を有する他、ビッカー
ス硬度が１０００以上であり、耐摩耗性に優れる。その
ような耐磨耗性皮膜の厚みは、たとえば１〜４０μｍで
ある。耐磨耗性皮膜は、一般的なＰＶＤ法およびＣＶＤ
法のいずれによっても形成することができる。

【００３５】

【実施例】純度９９％以上で平均粒径が３μｍのコーデ
ィエライト粉末またはβ−スポジューメン粉末またはβ
−ユークリプタイト粉末に、平均粒径が０．５μｍの４
ａ族元素、５ａ族元素もしくは６ａ族元素の炭化物、窒
化物、ホウ化物またはケイ化物、またはＢ₄Ｃの粉末を
表１〜５に示す割合で調合した後、エタノール溶媒を使
用してボールミルで２４時間混合した。得られた混合物
を乾燥した後、表１〜５に示す温度において、窒素また
はアルゴンの不活性雰囲気下、４９００Ｐａ（５００ｋ
ｇｆ／ｃｍ²）の圧力下でホットプレス焼成し、気孔率
が０．１％以下の緻密質焼結体を得た。得られた焼結体
の物性を調査した結果を表１〜５に示す。

【００３６】表１〜５において、耐摩耗性はピンオンデ
ィスク法で測定した。測定された耐磨耗性が主材とほぼ
同一のものには×、主材よりも優れているものには○を
付与している。

【００３７】また、導電性について、固有抵抗値が１０
⁸Ω・ｃｍを超えるものには×、それ未満のものには○
を付与している。

【００３８】さらに、熱膨張係数が１．５×１０^-6／℃
を超えるか、あるいは主材より耐摩耗性が優れないもの
は、比較例として×を付与した。

【００３９】表１〜５に示す結果は、コーディエライ
ト、スポジューメンまたはユークリプタイトのうちの少
なくとも１種６０〜９８ｖｏｌ％に対し、４ａ族元素、
５ａ族元素および６ａ族の炭化物、窒化物、ホウ化物、
ケイ化物、ならびに炭化ホウ素のうち少なくとも１種を
２〜４０ｖｏｌ％添加し、得られた混合物を緻密に焼結
させることにより、コーディエライト、スポジューメン
およびユークリプタイトの低熱膨張特性を阻害すること
なく、耐磨耗性が向上した、好ましい剛性を有するセラ
ミックスが得られることを示している。また、表１〜５
に示す結果は、本発明による組成により、低熱膨張セラ
ミックスに導電性を付与することができ、さらに、黒色
または灰色の色をつけることが可能であることを示して
いる。

【００４０】また、製品の量産化を想定して、常圧焼結
を行った場合、あるいはＨＩＰ処理を選択した場合にお
いても、得られた焼結体は、同様の特性を示すことがわ
かった。

【００４１】

【表１】

【００４２】

【表２】

【００４３】

【表３】

【００４４】

【表４】

【００４５】

【表５】

【００４６】

【発明の効果】以上、説明したとおり、本発明によれ
ば、低熱膨張性を有するとともに、黒色あるいは灰色を
呈することができ、高い剛性および耐摩耗性を有し、さ
らに必要に応じて導電性を有するセラミックスを提供す
ることができる。本発明による低熱膨張セラミックス
は、低熱膨張性、剛性および耐磨耗性が要求される種々
の用途に適用することができ、特に、露光装置用真空チ
ェック、ステージ部材などの半導体製造装置用部品ある
いは液晶製造装置用部品に適用することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明によるセラミックスの焼結組織の一例
を模式的に示す図である。

【図２】（ａ）〜（ｃ）は、本発明によるセラミック
スを部分的に使用した製品の構造を示す概略断面図であ
る。

【図３】本発明によるセラミックスを部分的に使用し
た他の製品の構造を示す概略断面図である。

【符号の説明】

１コーディエライト、スポジューメンまたはユークリ
プタイトからなる結晶粒、２添加材料からなる結晶
粒、２０ａ，２０ｂ，２０ｃ製品、２１ａ，２１ｂ，
２２ｂ，２３ｂ，２１ｃ本発明によるセラミックスか
らなる表層部、２５ａ，２５ｂ，２５ｃ他の材料から
なる部分。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続きＦターム(参考） 4G030 AA02 AA07 AA36 AA37 AA45 AA46 AA49 AA54 AA67 BA02 BA24 CA05 GA04 GA17 GA24 GA29 HA16 HA18 HA25 5F031 CA02 CA05 HA02 HA13 MA27 PA11 PA30 5F046 CC01 CC08 CC16

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】コーディエライト、スポジューメンおよ
びユークリプタイトよりなる群から選ばれた少なくとも
１種を６０ｖｏｌ％〜９８ｖｏｌ％、４ａ族元素、５ａ
族元素および６ａ族元素の炭化物、窒化物、ホウ化物お
よびケイ化物ならびに炭化ホウ素よりなる群から選ばれ
た少なくとも１種を２ｖｏｌ％〜４０ｖｏｌ％含有し、
気孔率が０．５％以下であり、１０℃〜４０℃における
熱膨張係数が１．５×１０^-6／℃以下であることを特徴
とする低熱膨張セラミックス。
【請求項２】固有抵抗値が１０⁸Ω・ｃｍ以下である
ことを特徴とする請求項１に記載の低熱膨張セラミック
ス。
【請求項３】少なくとも一部が請求項１または２に記
載の低熱膨張セラミックスからなることを特徴とする露
光装置用部材。