JP4879929B2

JP4879929B2 - 静電チャック及びその製造方法

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Publication number: JP4879929B2
Application number: JP2008082015A
Authority: JP
Inventors: 圭一中村; 和宏 ▲のぼり▼; 豊森
Original assignee: NGK Insulators Ltd
Current assignee: NGK Insulators Ltd
Priority date: 2008-03-26
Filing date: 2008-03-26
Publication date: 2012-02-22
Anticipated expiration: 2028-03-26
Also published as: US20090243235A1; JP2009238949A; US7948735B2

Description

本発明は、静電チャック及びその製造方法に関する。

半導体製造工程や液晶製造工程では、半導体基板やガラス基板などを吸着し、保持する静電チャックが使用されている。静電チャックには、クーロン力を利用して基板を吸着するものと、ジョンソン・ラーベック力を利用して基板を吸着するものとがある。クーロン力は、静電チャックの誘電体層表面に載置された基板と、静電チャックの電極との間に発生する静電吸着力である。クーロン力を利用して基板を吸着する静電チャックでは、基板の脱離特性を良くするためには、使用温度範囲において高い体積抵抗率が必要とされる。

クーロン力を利用して基板を吸着する静電チャックでは、一般的には常温で高い体積抵抗率を示し、安価なアルミナ等が用いられている（例えば、特許文献１参照）。

しかしながら、近年、半導体製造装置において使用される静電チャックも、益々高温環境に曝される傾向にある。例えば、ＣＶＤ装置等における基板の加熱やエッチング装置やＰＶＤ装置における高プラズマ化による基板への高入熱環境のように新たな構成材料の成膜やエッチング等を目的として行われるようになってきている。これに伴って、静電チャックにも均熱性向上や基板の熱を効率よく逃がすための高熱伝導が求められようになってきている。

アルミナの熱伝導率は３０Ｗ／ｍＫ以下と低い。これにより、静電チャックは、基体の材料にアルミナが用いられると基板の放熱性が低いという課題があった。そこで、本発明者らは、高温環境でクーロン力を利用する静電チャックについて、高体積抵抗且つ高熱伝導を有する静電チャック及びその製造方法を提案した（例えば、特許文献２参照）。

ところが、クーロンタイプの静電チャックとして一般に以下の特性が求められるところ、アルミナクーロンタイプの静電チャックでは、使用温度の上限が２００℃であった。また、アルミナは熱伝導率が３０Ｗ／ｍｋ程度であり、高い均熱性を求めることが困難であった。
（１）印加電圧２０００Ｖにおける室温体積抵抗率：Ｅ１６Ω・ｃｍ以上
（２）印加電圧２０００Ｖにおける使用温度上限での体積抵抗率：Ｅ１５Ω・ｃｍ以上
（３）吸着力：２０Ｔｏｒｒ以上（ＲＴ〜使用温度上限）
特開平９−２８３６０７号公報特開２００６−２６９８２６公報

低温から高温までの広い温度領域における良好な脱着応答性と、高体積抵抗及び高熱伝導性とを有する静電チャック及びその製造方法を提供する。

本発明の第１の特徴は、窒化アルミニウムを含む部材からなる基体と、基体上に配置された静電吸着力を発生させる電極と、電極を介在して基体上に形成された２５℃〜３００℃における体積抵抗率が１×１０¹⁵Ω・ｃｍ以上、誘電体層の全質量基準で酸化イットリウム２〜５質量％、酸化イッテルビウム２〜５質量％、他の成分が窒化アルミニウムである部材からなる誘電体層とを備える静電チャックを要旨とする。
本発明の第２の特徴は、窒化アルミニウム部材を含む基体を形成する工程と、基体上に静電吸着力を発生させる電極を形成する工程と、電極を介在して基体上に２５℃〜３００℃における体積抵抗率が１×１０¹⁵Ω・ｃｍ以上であり、誘電体層の全質量基準で酸化イットリウム２〜５質量％、酸化イッテルビウム２〜５質量％、他の成分が窒化アルミニウムである部材を備える誘電体層を形成する工程とを含むことを要旨とする。

本発明によれば、低温から高温までの広い温度領域における良好な脱着応答性と、高体積抵抗及び高熱伝導性とを有する静電チャック及びその製造方法が提供される。

〔静電チャック〕
図１に示すように、実施形態にかかる静電チャック１００は、窒化アルミニウムを含む部材からなる基体１１と、基体１１上に配置された静電吸着力を発生させる電極２０と、電極２０を介在して基体１１上に形成された２５℃〜３００℃における体積抵抗率が１×１０¹⁵Ω・ｃｍ以上、誘電体層の全質量基準で酸化イットリウム２〜５質量％、酸化イッテルビウム２〜５質量％、他の成分が窒化アルミニウムである部材からなる誘電体層１２とを備える。基体１１は、円盤状等の板状であり、端子２１を挿入するための孔１１ａを有する。端子２１は、ろう付け等により電極２０に接続されている。

静電チャック１００は、上記構成を備えることより、誘電体層１２の表面（以下基板接触面１２ｄ）で基板を吸着する。また、静電チャック１００は、低温から高温までの広い温度領域における良好な脱着応答性と、高体積抵抗及び高熱伝導性とを有する。

（基体）
基体１１は、熱伝導率が８０Ｗ／ｍＫ以上が好ましく、１５０Ｗ／ｍＫ以上がさらに好ましい。基体１１が高熱伝導性を有することで、基板の放熱性が向上するからである。

基体１１と誘電体層１２の熱膨張係数がほぼ同一でないと、例えば、反りや、反りに伴う誘電体層の剥がれ等の不具合が生じる傾向がある。反り等の不具合を防止する観点からは、基体１１と誘電体層１２の熱膨張係数をほぼ同一とすることが好ましい。

基体１１と誘電体層１２の熱膨張係数がほぼ同一であれば、基体１１の成分は特に制限されないが、基体１１は、誘電体層１２と主成分が同じセラミックスにより形成されることが好ましく、窒化アルミニウムを主成分とすることがさらに好ましい。基体１１と誘電体層１２との緻密性が向上するからである。基体１１を窒化アルミニウム焼結体で構成した場合、その相対密度は、９８％以上であることが好ましい。基体１１の緻密性及び絶縁性が向上するからである。原料粉体を統一し、原料粉体の供給や管理を簡略化する観点からは、基体１１と誘電体層１２を同一素材とすることが特に好ましい。

基体１１には、マグネシア、イットリア、酸化チタン、サマリア、アルミナ、イットリビウム、セリア等を焼結助剤として含むことができる。但し、主成分の原料以外の成分総量は、１０ｗｔ％以下であることが好ましい。

また主成分が同一である基体１１及び誘電体層１２と、電極２０とを一体焼結体としても構わない。基体１１と、電極２０と、誘電体層１２との緻密性と、密着性とを向上させることができるからである。基体１１と、電極２０と、誘電体層１２は、特に、ホットプレス法により一体焼結体に焼結されたものであることが好ましい。

（誘電体層）
誘電体層１２は、窒化アルミニウムを主成分とすることが好ましい。具体的には、誘電体層の全質量基準で酸化イットリウム２〜５質量％、酸化イッテルビウム２〜５質量％、他の成分が窒化アルミニウムであることが好ましい。高体積抵抗及び高熱伝導性を維持しつつ、低温から高温までの広い温度領域における良好な脱着応答性が得られるからである。

誘電体層１２によれば、基板接触面１２ｄと基板との間で発生するクーロン力が向上する。そのため、誘電体層１２は、高温環境で高体積抵抗を有するクーロン力を利用する静電チャック１００の誘電層として機能する。

誘電体層１２は、２５℃〜３００℃における体積抵抗率が１×１０¹⁵Ω・ｃｍ以上が好ましい。具体的には、誘電体層１２は、真空中、２５℃〜３００℃の温度領域に保持され、１分間の電圧印加が２ｋＶ／ｍｍの場合の体積抵抗率が１×１０¹⁵Ω・ｃｍ以上であることが好ましく、１×１０¹⁶Ω・ｃｍ以上がさらに好ましい。尚、上記温度領域であれば特に制限はないが、例えば、２５℃、５０℃、１００℃、１５０℃、２００℃、２５０℃、３００℃が挙げられる。

誘電体層１２を窒化アルミニウム焼結体で構成した場合、その相対密度は９８％以上であることが好ましい。これによれば、誘電体層１２は緻密にできる。誘電体層１２を窒化アルミニウム焼結体で構成した場合、その粒径は１．０μｍ以下が好ましい。誘電体層１２の体積抵抗率が向上するからである。

誘電体層１２はマグネシア、イットリア、酸化チタン等を焼結助剤として含んでもよい。但し、主成分の原料以外の成分総量は、１２ｗｔ％以下が好ましい。

誘電体層１２の厚さは、０．５ｍｍ以下が好ましく、０．４ｍｍ以下がさらに好ましい。高い静電吸着力を得ることができるからである。

更に、基板接触面１２ｄの中心線平均表面粗さ（Ｒａ）（ＪＩＳＢ０６０１）は、１．６μｍ以下が好ましく、０．８μｍ以下がさらに好ましい。吸着力向上と基板裏面にバックサイドガスを流した場合にガスリークレートを小さくすることができるからである。

（電極）
電極２０は、基板接触面１２ｄと基板との間でクーロン力を発生させる。静電チャック１００では、電極２０は、基体１１と誘電体層１２との間に埋設されている。電極２０は、タングステン（Ｗ）、ニオブ（Ｎｂ）、モリブデン（Ｍｏ）、タンタル（Ｔａ）、ハフニウム（Ｈｆ）、白金（Ｐｔ）、タングステンカーバイド（ＷＣ）及びそれら合金や化合物等の高融点材料を用いることができる。基体１１及び誘電体層１２に窒化アルミニウムを主成分として用いた場合、電極材料としては、モリブデン、タングステン、タングステンカーバイト等が窒化アルミニウムと熱膨張係数が近く、基体１１と誘電体層１２との密着性を良くすることができる。

電極２０の形状は限定されず、メッシュ状、バルク状、シート状、櫛形形状のものを用いることができる。また、電極２０は、図１の単極形状に限定されず、双極もしくは複数に分割されてもよい。

電極２０は、印刷ペーストを印刷したもの、バルク体、ＣＶＤ（Chemical Vapor Deposition）やＰＶＤ（Physical Vapor Deposition）による薄膜等を用いることができる。

電極２０は、基体１１と誘電体層１２との間に位置されていなくてもよい。例えば、電極２０は誘電体層１２に埋設されていてもよい。

また、静電チャック１００は、基体１１に抵抗発熱体を埋設させ、基板を加熱可能な静電チャックとすることもできる。抵抗発熱体は、ニオブ、モリブデン、タングステン等を用いることができる。抵抗発熱体は、線状、コイル状、帯状、メッシュ状、膜状等の物を用いることができる。抵抗発熱体は、電力供給を受けて発熱する。

〔製造方法〕
静電チャック１００の製造方法は、窒化アルミニウム部材を含む基体１１を形成する工程と、基体１１上に静電吸着力を発生させる電極２０を形成する工程と、電極２０を介在して基体１１上に２５℃〜３００℃における体積抵抗率が１×１０¹⁵Ω・ｃｍ以上であり、誘電体層の全質量基準で酸化イットリウム２〜５質量％、酸化イッテルビウム２〜５質量％、他の成分が窒化アルミニウムである部材を備える誘電体層１２を形成する工程とを含む。以下詳細に説明する。

（イ）まず、基体１１のセラミックス原料粉末に、バインダー、必要に応じて、有機溶剤、分散剤等を添加して混合し、スラリーを作製する。セラミックス原料粉末の成分及び成分比を上述の通りとすることが好ましい。得られたスラリーを噴霧造粒法等により造粒して造粒顆粒を得る。

（ロ）得られた造粒顆粒を、金型成形法、ＣＩＰ（Cold Isostatic Pressing）法、スリップキャスト法等の成形方法により成形する。平均粒径は１μｍ程度であることが好ましい。これによれば、焼結温度を低くすることができる。

（ハ）得られた成形体をセラミックス原料粉末に応じた焼成条件（焼成雰囲気、焼成方法、焼成温度、焼成時間等）で焼成し、基体１１を形成する。窒化アルミニウムを主成分として原料粉末に用いた場合、具体的には、一軸方向に加圧しながら、窒素ガスやアルゴンガス等の不活性ガス雰囲気中で、１４００〜２０００℃で焼結することが好ましい。焼成温度が１４００℃未満の場合、緻密化し難くなってしまう。焼成温度が２０００℃を超えると、体積抵抗が低下してしまう。より好ましい温度は、１６００〜２０００℃であり、得られる基体１１の特性をより安定化できる。また、最高温度までは、昇温速度２００℃／時間以下で昇温することが好ましい。また、最高温度では１〜１０時間保持することが好ましい。

焼成方法は限定されないが、ホットプレス法を用いることが好ましい。緻密な窒化アルミニウム焼結体とすることができ、得られる窒化アルミニウム焼結体の体積抵抗率をより向上させることができるからである。この場合加える圧力は、１０〜３０ＭＰａが好ましい。基体１１としてより緻密な焼結体を得ることができるからである。例えば、形成された成形体に、プレス圧力２０ＭＰａ、最高温度１８３０℃で、２時間保持することにより焼成する。

（ニ）次に、基体１１上に電極２０を形成する。例えば、電極２０は、基体１１表面に印刷ペーストを、スクリーン印刷法等を用いて、半円形状や櫛歯形状、メッシュ状に印刷することにより形成できる。電極２０を印刷により形成する場合、タングステン、ニオブ、モリブデン、タングステンカーバイド等の高融点材料の粉末と、基体１１と同種のセラミックス粉末と、バインダーとしてセルロース、アクリル、ポリビニルブチラール等とを混合した印刷ペーストを用いることが好ましい。電極２０と、基体１１と熱膨張係数を近づけることができ、基体１１と、電極２０との緻密性を向上させることができるからである。

また、電極２０は、基体１１表面にメッシュ状やバルク状の電極２０を載置することによっても形成できる。また、電極２０は、基体１１表面に電極２０の薄膜をＣＶＤやＰＶＤによって形成してもよい。

（ホ）電極２０を介在して基体１１上に誘電体層１２を形成する。具体的には、金型等に電極２０が形成された基体１１をセットし、基体１１及び電極２０上に、（イ）工程と同様にして得られた造粒顆粒を充填し、基体１１上に誘電体層１２となる成形体を形成する。あるいは、造粒顆粒を用いて、金型プレス成形法、ＣＩＰ（Cold Isostatic Pressing）法、スリップキャスト法等により、誘電体層１２となる成形体を形成し、基体１１上に誘電体層１２となる成形体を載置してプレスすることにより、基体１１上に誘電体層１２となる成形体を形成してもよい。

（ヘ）基体１１と、電極２０と、誘電体層１２となる成形体とを、ホットプレス法により成形体のセラミックス原料粉末に応じた焼成条件（焼成雰囲気、焼成方法、焼成温度、焼成時間等）で一体に焼成し、一体焼結体を得る。これにより、誘電体層１２を形成できる。窒化アルミニウムを主成分として原料粉末に用いた場合、一軸方向に加圧しながら、窒素ガスやアルゴンガス等の不活性ガス雰囲気中で、１５５０〜２０００℃で焼結することが好ましい。焼成温度が１５５０℃未満の場合緻密化し難くなり、焼成温度が２０００℃を超えた場合体積抵抗が低下するからである。より好ましい温度は、１６００〜２０００℃である。得られる誘電体層１２の体積抵抗率をより安定化できるからである。また、最高温度までは、昇温速度２００℃／時間以下で昇温することが好ましい。また、最高温度では１〜１０時間保持することが好ましい。また、加える圧力は、１０〜３０ＭＰａが好ましい。これによれば、誘電体層１２として、より緻密な焼結体を得ることができる。

（ト）次に、得られた一体焼結体を加工する。具体的には、誘電体層１２の厚さが０．５ｍｍ以下となるように誘電体層１２を研削することが好ましい。また、誘電体層１２の基板接触面１２ｄの中心線平均表面粗さ（Ｒａ）が１．６μｍ以下となるように誘電体層１２を研削することが好ましい。また、基体１１に端子２１を挿入するための孔１１ａを穴あけ加工により形成する。最後に、端子２１を基体１１の孔１１ａに挿入し、端子２１を電極２０にろう付けすることにより、静電チャック１００を得る。

以上の工程により、静電チャック１００を得ることができる。このような製造条件の範囲内において、原料粉末の平均粒径、組成、焼成温度や焼成時間、焼成方法などの焼成条件などを調整して、焼結体の組成や開気孔率、嵩密度、平均粒径などを適宜調整することができる。その結果、得られる静電チャックの熱伝導率、体積抵抗率などを適宜調整することができる。

（実施形態の変形例）
上記のように、本発明は実施形態によって記載したが、この開示の一部をなす論述及び図面はこの発明を限定するものであると理解すべきではない。この開示から当業者には様々な代替実施の形態、実施例及び運用技術が明らかとなろう。

具体的には、上記実施形態にかかる製造方法においては、基体１１を形成した後、基体１１の上に電極２０を介して誘電体層１２を形成する場合を例にとって説明したが、工程の順番は上記工程に限定されない。例えば、先に誘電体層１２を形成し、誘電体層１２上に電極２０を形成し、誘電体層１２及び電極２０上に、基体１１となる成形体を形成して、一体に焼成してもよい。このように、基体１１又は誘電体層１２のいずれかを焼成して得た後に、電極２０を形成し、一体に焼成することにより、電極２０の平坦度を向上させることができる。これにより、静電チャックの静電吸着力の均一性や均熱性を向上できる。

また、基体１１となる成形体と、電極２０と、誘電体層１２となる成形体との積層体を形成し、得られた積層体をホットプレス法等により一体に焼成してもよい。

また、電極２０は、基体１１と誘電体層１２との間に位置されていなくてもよい。例えば、電極２０は誘電体層１２に埋設されていてもよい。
このように、本発明はここでは記載していない様々な実施の形態等を含むことは勿論である。したがって、本発明の技術的範囲は上記の説明から妥当な特許請求の範囲に係る発明特定事項によってのみ定められるものである。

次に、本発明を実施例により更に詳細に説明するが、本発明は下記の実施例に何ら限定されるものではない。

［静電チャック］
（実施例１〜実施例１９、比較例１）
（基体の製造工程）
まず、混合粉末の全質量基準で酸化イットリウム（Ｙ_２Ｏ_３）と、酸化イッテルビウム（Ｙｂ）と、他の成分が還元窒化法により得られた窒化アルミニウム粉末とを表１に示す組成で備える混合粉末を準備した。混合粉末にアクリル系樹脂バインダーを添加し、ボールミルを用いて混合し、スラリーを得た。噴霧造粒法により造粒顆粒を作製した。具体的には、得られたスラリーをスプレードライヤーにより噴霧乾燥し、造粒顆粒を作製した。

得られた造粒顆粒を金型成形法により一軸加圧成形し、板状の成形体に形成した。
成形体を窒素ガス雰囲気でホットプレス法により焼成し窒化アルミニウム焼結体を得た。
具体的には、２０ＭＰaで加圧しながら、最高温度まで１０〜１５０℃／時間の昇温速度で温度を上昇させ、最高温度で２時間保持した。なお、最高温度は、実施例では１８３０℃、比較例では１７００℃を利用した。窒化アルミニウム焼結体を研削加工し、直径２１５ｍｍ厚さ１０ｍｍの円盤を作製した。

（電極の製造工程）
次に、炭化タングステン（ＷＣ）粉末に、バインダーとしてセルロース、アクリル、ポリビニルブチラール等を混合して印刷ペーストを作製した。窒化アルミニウム焼結体上にスクリーン印刷法により、直径２０９ｍｍ、厚さ２０μｍの半円形状双極となるように電極を形成し、乾燥させた。双極の電極間隔は４ｍｍとした。

（誘電体層の形成工程）
電極を形成した窒化アルミニウム焼結体を金型にセットした。窒化アルミニウム焼結体及び電極上に、窒化アルミニウム造粒顆粒を充填して加圧し、プレス成形を行った。

一体に成形された窒化アルミニウム焼結体、電極、窒化アルミニウム成形体をカーボン製のサヤにセットし、窒素ガス雰囲気でホットプレス法により焼成した。具体的には、２０ＭＰａで加圧しながら、最高温度１７００℃まで１０℃／時間の昇温速度で温度を上昇させ、この最高温度１７００℃で２時間保持して一体に焼成した。

誘電体層表面をダイアモンド砥石にて平面研削加工を行い、誘電体層の厚みを０．５ｍｍ以下にした。このようにして、誘電体層を形成した。

また、基板接触面の中心線平均表面粗さ（Ｒａ）が０．８μｍ以下となるように研削加工を行った。更に窒化アルミニウム焼結体側面を研削するとともに、必要な穴あけ加工、及び電極にコネクトする端子を接合することにより静電チャックが完成した。

〔評価〕
得られた静電チャックについて次の（１）〜（５）の評価を行った。

（１）体積抵抗測定
ＪＩＳＣ２１４１に準じた方法により体積抵抗測定をした。具体的には、真空雰囲気下において室温から４００℃までの測定を行った。試験形状は、直径２００ｍｍ×１０ｍｍの静電チャック表面に、主電極径を２０ｍｍ、ガード電極内径を３０ｍｍ、ガード電極外径を４０ｍｍとし、各電極を銀ペーストで形成した。静電チャック電極に２ｋＶ／ｍｍを印加し、電圧印加後１分時の電流を読み取り、体積抵抗率を算出した。

（２）熱伝導率測定
ＪＩＳＲ１６１１に準じたレーザーフラッシュ法により室温での熱伝導率を測定した。

（３）脱着応答性測定
静電チャックを真空チャンバー内に設置し、真空チャンバー圧力を１Ｔｏｒｒ（１３３Ｐａ）に減圧した。真空チャンバー中の静電チャックの上部にはランプヒーターが設置されており、静電チャックを所定の温度に加熱することができる。次にＳｉウェハを静電チャックの基板載置面に置き、ランプヒータに入熱し、ウェハ中心部の温度が各設定温度に到達後、ランプヒータ出力を一定にして１分経過後に、±５００Vの直流電圧を静電電極に印加してＳｉウェハを吸着させた。ウェハ吸着後、ウェハ裏面にバックサイドガスを導入して、バックサイドガス圧力を５Ｔｏｒｒ（６７５Ｐａ）とした後、ウェハ吸着状態でさらに１分経過後、直流電圧を０Ｖ（電極間短絡）にした。電圧を０Ｖにしてから、ウェハが静電チャックから脱離して、バックサイドガス圧力が急減するまでの時間を測定し、この時間を脱着応答性（単位：秒）とした。設定温度を１００℃、２００℃、３００℃、４００℃として脱着応答性を測定した。

（４）吸着力測定
真空中で静電チャックの基板接触面上にシリコン製プローブを接触させ、静電チャックの電極とシリコン製プローブ間に２ｋＶ／ｍｍの電圧印加し、シリコン製プローブを静電チャックに吸着固定させた。電圧印加から６０秒後に電圧を印加したまま、シリコン製プローブを載置面から引き剥がす方向に引上げ、引き剥がすために要した力を吸着力として測定した。なお、シリコン製プローブ先端の面積は３ｃｍ²とし、２３℃、１００℃、２００℃、３００℃、４００℃において測定した。

（５）均熱性測定
Ｓｉウェハを静電チャックの載置面に置き、±５００Vの直流電圧を静電電極に印加してＳｉウェハを吸着させた。ウェハ吸着状態で、ランプヒータに入熱し、ウェハ中心部の温度が各設定温度に到達後、ランプヒータ出力を一定にして１分経過後に入熱を停止し、直後のウェハ表面の温度分布をＴＣウェハにて測定した。このときのＴＣウェハ上の温度の最大値と最小値の差ΔＴを均熱性（単位：℃）とした。均熱性ΔＴの値が小さい方が良好な均熱性を示し、例えば、ウェハのエッチング処理などにおいて均質なエッチングを可能とする。設定温度を１００℃、２００℃、３００℃、４００℃として均熱性を測定した。

（１）（２）の評価の結果を表１に、（３）の評価の結果を表２に、（４）の評価の結果を表３に、（５）の評価の結果を表４にそれぞれ示す。表１中、体積抵抗率が１×１０¹⁵Ω・ｃｍ以上の場合を「○」と評価し、体積抵抗率が１×１０¹⁵Ω・ｃｍ未満の場合を「×」と評価した。

表１より、誘電体層１２は、誘電体層の全質量基準で酸化イットリウム（Ｙ_２Ｏ_３）２〜５質量％、酸化イッテルビウム（Ｙｂ_２Ｏ_３）２〜５質量％、他の成分が窒化アルミニウム（ＡｌＮ）であるときに、良好な熱伝導率と体積抵抗が示されることが分かった。
表２より、体積抵抗率が１×１０¹⁵Ω・ｃｍ以上である本実施例では、脱着応答性が１秒となっており、室温から３００℃までの広い温度範囲で非常に優れた脱着応答性が示された。
表３より、比較例、実施例共に、３００℃までは実用上十分な吸着力を発生していたものの、比較例は４００℃に加熱する途中でクラックが発生し、各データを測定することができなかった。このことから、実施例によれば広い温度範囲において良好な吸着力を発揮することが示された。
表４より、本発明例での均熱性は比較例にかかるアルミナ静電チャックに比べて非常に良好な均熱性が示された。これは、本発明の窒化アルミニウムがアルミナと比べて遜色ない高い抵抗率を有するとともに、窒化アルミニウムの高熱伝導性を兼ね備えていることによるものと思われる。
一般に、熱伝導率とセラミックスの色彩は密接に関係し、色彩が濃いほど、熱の伝導性や放散性が良いことが経験的に知られている。各実施例にかかる静電チャックは、目視観察によれば、ＪＩＳ８７２１による三属性の色の表示で表すと色相、明度／彩度＝５Ｐ、８〜６／１〜４の薄い紫色（濃い色彩）を呈していた。このことから、各実施例にかかる静電チャックは、熱の伝導性や放散性が良く、電極パターン間のセラミックス部分の温度が下がらないことが目視観察から推認された。目視観察結果と表４に示す均熱性試験の結果に同様の傾向が見られた。

本発明の実施形態に係る静電チャックを示す断面図である。

符号の説明

１１…基体１１ａ…孔１２…誘電体層１２ｄ…基板接触面２０…電極２１…端子１００…静電チャック

Claims

窒化アルミニウムを含む部材からなる基体と、
前記基体上に配置された静電吸着力を発生させる電極と、
前記電極を介在して前記基体上に形成された２５℃〜３００℃における体積抵抗率が１×１０¹⁵Ω・ｃｍ以上、誘電体層の全質量基準で酸化イットリウム２〜５質量％、酸化イッテルビウム２〜５質量％、他の成分が窒化アルミニウムである部材からなる誘電体層と
を備えることを特徴とする静電チャック。
前記誘電体層の熱伝導率が１８０Ｗ／ｍＫ以上であることを特徴とする請求項１に記載の静電チャック。
基体と、
前記基体上に配置された静電吸着力を発生させる電極と、
前記電極を介在して前記基体上に形成された誘電体層とを備え、
前記基体と前記誘電体層は、２５℃〜３００℃における体積抵抗率が１×１０¹⁵Ω・ｃｍ以上、前記基体と前記誘電体層のぞれぞれの全質量基準で酸化イットリウム２〜５質量％、酸化イッテルビウム２〜５質量％、他の成分が窒化アルミニウムである部材からなることを特徴とする静電チャック。
前記基体と前記誘電体層の熱伝導率が１８０Ｗ／ｍＫ以上であることを特徴とする請求項３に記載の静電チャック。
窒化アルミニウム部材を含む基体を形成する工程と、
前記基体上に静電吸着力を発生させる電極を形成する工程と、
前記電極を介在して前記基体上に２５℃〜３００℃における体積抵抗率が１×１０¹⁵Ω・ｃｍ以上であり、誘電体層の全質量基準で酸化イットリウム２〜５質量％、酸化イッテルビウム２〜５質量％、他の成分が窒化アルミニウムである部材を備える誘電体層を形成する工程と
を含むことを特徴とする静電チャックの製造方法。