JPH11100271A - セラミック抵抗体およびそれを用いた静電チャック - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】０〜５０℃における体積固有抵抗値が１０⁸ 〜
１０¹²Ω・ｃｍであり、２００℃以下の温度下において
ジョンソン・ラーベック力による高い吸着力が得られる
セラミック抵抗体およびそれを用いた静電チャックを提
供する。 【解決手段】窒化アルミニウムを主成分とし、セリウム
を酸化物（ＣｅＯ₂ ）換算で２〜２０モル％の範囲で含
み、かつＣｅＡｌＯ₃ を含有し、０〜５０℃における体
積固有抵抗値が１０⁸ 〜１０¹²Ω・ｃｍであるセラミッ
ク抵抗体を、被固定物を静電気力によって吸着保持する
静電チャックとして用いる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、耐摩耗性、耐食
性、耐プラズマ性に優れ、主に半導体装置や液晶基板な
どの製造工程において、半導体ウエハやガラス基板など
の被固定物を保持し、特に、被固定物を静電気力によっ
て吸着保持する静電チャック等に使用される、高い静電
気力を有するセラミック抵抗体とそれを用いた静電チャ
ックに関するものである。

【０００２】

【従来技術】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、ウエハを保持するために静電チャックが使用さ
れている。

【０００３】この種の静電チャックとしては、静電吸着
用の電極板上にアルミナ、サファイアなどからなる誘電
体層を形成したもの（特開昭６０−２６１３７７号公
報）や、絶縁基体の上に静電吸着用電極を形成し、その
上に誘電体層を形成したもの（特開平４−３４９５３号
公報）、さらには誘電体材料からなる基体の内部に静電
吸着用電極を埋設したもの（特開昭６２−９４９５３号
公報）等誘電体層の上面を吸着面としたものが提案され
ている。

【０００４】上記構造の静電チャックにおいては、吸着
面にウエハを載置して静電吸着用電極とウエハとの間に
電圧を印加することで誘電分極によるクーロン力やジョ
ンソン・ラーベック力等の静電気力を発現させてウエハ
を吸着保持するものである。また、静電吸着用電極を複
数個に分割し、各電極間に電圧を印加することにより吸
着面に載置したウエハを吸着保持する双極型の構造の静
電チャックも提案されている。

【０００５】一方、近年、半導体素子における集積回路
の集積度が向上し、半導体製造工程に過酷な条件が負荷
されるに伴って、吸着面を構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、高い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、焼結助剤として主にＹ₂ Ｏ₃ やＥｒ₂
Ｏ₃ 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。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】ウエハを吸着させる静
電気力には前述したようにクーロン力とジョンソン・ラ
ーベック力の２種類があり、クーロン力は誘電体層を構
成する材質の誘電率に依存し、ジョンソン・ラーベック
力は誘電体層を構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。

【０００７】上記高純度の窒化アルミニウム質焼結体や
焼結助剤として主にＹ₂ Ｏ₃ やＥｒ₂ Ｏ₃ を含有した窒
化アルミニウム質焼結体は、２５０℃以上の高温下にお
いては高い吸着力が得られるものの、２００℃以下の温
度下で行われる成膜工程や露光処理工程、あるいはエッ
チング工程などでは十分な吸着力が得られないといった
課題があった。

【０００８】すなわち、上記窒化アルミニウム質焼結体
の体積固有抵抗値は温度が上昇するに伴って低下し、３
００℃以上の温度下では１０¹¹Ω・ｃｍ程度であること
からジョンソン・ラーベック力による高い吸着力が得ら
れるものの、２００℃以下の温度下では１０¹⁶Ω・ｃｍ
以上と絶縁性が高いためにクーロン力による吸着力しか
得られず、また、誘電率もそれほど高くないことからク
ーロン力による吸着力も小さく、十分な吸着力を得るこ
とができなかった。

【０００９】そのため、歪みをもったウエハを吸着した
時には、静電チャックの吸着力が小さいためにウエハの
全面を吸着面に当接させることができず、成膜面でのウ
エハの平坦化さらには均熱化等が損なわれ、成膜工程で
はウエハ上に均一な厚みをもった薄膜を形成することが
できず、露光処理工程やエッチング工程では精度の高い
処理を施すことができないといった課題があり、高温下
でしか使用できなかった。

【００１０】

【課題を解決するための手段】そこで、本発明者らは上
記課題に対し、窒化アルミニウム質焼結体について、２
００℃以下の低温領域における吸着力を高める組成につ
いて検討を重ねた結果、焼結助剤としてセリウム（Ｃ
ｅ）を特定範囲で含有させるとともに、粒界にＣｅＡｌ
Ｏ₃ 相を析出させることにより、２００℃以下の温度に
おける体積固有抵抗値をジョンソン・ラーベック力を発
現させることができる程度にまで小さくできるととも
に、抵抗値の温度依存性（抵抗温度係数）を小さくする
ことができ、２００℃以下の温度においても高い吸着力
を有する広範囲な温度領域で使用可能な静電チャックが
得られることを見出した。

【００１１】即ち、本発明のセラミック焼結体は、窒化
アルミニウムを主成分とし、セリウムを酸化物（ＣｅＯ
₂ ）換算で２〜２０モル％の範囲で含み、かつＣｅＡｌ
Ｏ₃を含有し、０〜５０℃における体積固有抵抗値が１
０⁸ 〜１０¹²Ω・ｃｍであることを特徴とするものであ
る。

【００１２】また、本発明の静電チャックは、被固定物
を静電気力によって吸着保持するものであって、被固定
物を吸着保持する吸着面が、窒化アルミニウムを主成分
とし、セリウムを酸化物（ＣｅＯ₂ ）換算で２〜２０モ
ル％の範囲で含み、かつＣｅＡｌＯ₃ を含有し、０〜５
０℃における体積固有抵抗値が１０⁸ 〜１０¹²Ω・ｃｍ
であることを特徴とするものである。

【００１３】

【作用】セリウム（Ｃｅ）は難焼結材である窒化アルミ
ニウムの焼結性を高めるために加える焼結助剤成分であ
るが、焼成により窒化アルミニウムと化１のように反応
し、粒界にＣｅＡｌＯ₃ 相として存在する。

【００１４】

【化１】

【００１５】セリウム（Ｃｅ）は酸化物を構成する場
合、その価数は通常４価であるが、ＣｅＡｌＯ₃ 相を構
成する際には３価となり価数が変化する結果、結晶中に
空孔が生成するために導電性を示す。

【００１６】そして、絶縁材料である窒化アルミニウム
粒子間すなわち粒界に、この導電性を示すＣｅＡｌＯ₃
相を連続的に存在させることにより、粒界を介して導通
を図ることができ、窒化アルミニウム質焼結体の抵抗値
を下げることができる。

【００１７】また、ＣｅＡｌＯ₃ 相を粒界に介在させる
ことで温度変化に対する抵抗値の変化率を小さくできる
（抵抗温度係数が小さい）といった効果も有することか
ら、広範囲の温度領域において使用可能な静電チャック
を提供することができる。

【００１８】

【発明の実施の形態】本発明のセラミック焼結体は、窒
化アルミニウムを主成分とし、セリウムを酸化物（Ｃｅ
Ｏ₂ ）換算で２〜２０モル％の範囲で含み、かつＣｅＡ
ｌＯ₃ を含有し、０〜５０℃における体積固有抵抗値が
１０⁸ 〜１０¹²Ω・ｃｍであることが重要である。

【００１９】−５０℃〜２００℃の温度域でジョンソン
・ラーベック力による吸着力を得るためには、０℃から
５０℃の温度域における体積固有抵抗値が１０⁸ 〜１０
¹²Ω・ｃｍであることが必要であり、セリウムの含有量
を２〜２０モル％、好ましくは５〜１５モル％とするこ
とにより、０℃から５０℃の温度域における体積固有抵
抗値を１０⁸ 〜１０¹²Ω・ｃｍ、特に１０⁹ 〜１０¹¹Ω
・ｃｍとすることができ、ジョンソン・ラーベック力に
よる吸着力を得ることができるため、かかる焼結体の吸
着力が飛躍的に向上する。

【００２０】即ち、セリウム（Ｃｅ）の含有量が酸化物
（ＣｅＯ₂ ）換算で２モル％未満であると、粒界に生成
されるＣｅＡｌＯ₃ 相の量が少ないために、焼結体の体
積固有抵抗値を下げる効果が小さく、また、抵抗温度係
数を小さくする効果も小さいために所望の抵抗値を得難
いからであり、逆に２０モル％より多いと、焼結体の強
度および熱伝導率等が低下するからである。

【００２１】また、窒化アルミニウムの平均結晶粒子径
は０．５〜５０μｍ、特に３〜３０μｍが望ましい。こ
れは、窒化アルミニウムの平均結晶粒子径が５０μｍよ
り大きくなると焼結体の強度や硬度等が大きく低下する
ため、被固定物との脱着に伴う摺動によって吸着面が摩
耗したり、成膜工程やエッチング工程等におけるプラズ
マや腐食性ガスによって腐食摩耗し易くなるために、静
電チャックの寿命が短くなるとともに、被固定物にパー
ティクルが付着するからであり、逆に、窒化アルミニウ
ムの平均結晶粒子径を０．５μｍより小さくすることは
製造上難しいからである。

【００２２】また、本発明のセラミック抵抗体の強度に
ついては、３ｍｍ以下の厚みで使用することもあるた
め、１００ＭＰａ以上であることが望ましい。

【００２３】また、本発明のセラミック抵抗体では、緻
密化を促進させるために焼結助剤としてセリウム（Ｃ
ｅ）化合物以外にイットリウム（Ｙ）、エルビウム（Ｅ
ｒ）、イッテルビウム（Ｙｂ）等の希土類酸化物を２モ
ル％以下の範囲で含有してもよい。これにより、セラミ
ックスの緻密化がさらに促進されるため、耐食性および
耐摩耗性が向上し、静電チャックとして用いた場合、セ
ラミックス表面から発生する脱粒等によるパーティクル
の発生を低減でき、静電チャックとしての信頼性が向上
する。

【００２４】以下に本発明のセラミック焼結体の製造方
法について説明する。まず、出発原料である窒化アルミ
ニウム粉末（純度９９％以上、平均粒径０．４μｍ〜
５．５μｍ）に対し、酸化セリウム（ＣｅＯ₂ ）粉末
（純度９９％以上、平均粒径０．５μｍ〜１８μｍ）を
セリウムの酸化物（ＣｅＯ₂ ）換算量で２〜２０モル％
の範囲で添加混合する。なお、原料中には不純物として
酸素が存在するが、この酸素は前述の化１の反応を促進
することができる。また、上記粉末に対し酸化アルミニ
ウム（Ａｌ₂ Ｏ₃ ）を添加することにより、以下に示す
化２の反応を促進することができる。

【００２５】

【化２】

【００２６】なお、焼結体中に酸化アルミニウム（Ａｌ
₂ Ｏ₃ ）が析出すると、抵抗の制御が困難になり、安定
した吸着特性が得られないため、酸化アルミニウム（Ａ
ｌ₂Ｏ₃ ）の添加量は、上記酸化セリウム（ＣｅＯ₂ ）
の添加量に対してモル換算量で５０％以下の範囲である
ことが望ましい。

【００２７】さらに、ＣｅＡｌＯ₃ 相の生成率を高める
ために、予め、酸化アルミニウム（Ａｌ₂ Ｏ₃ ）と酸化
セリウム（ＣｅＯ₂ ）とを反応させて、ＣｅＡｌＯ₃ の
粉末を作製しておき、これを窒化アルミニウムの粉末と
所定の割合で均一に混合してもよい。

【００２８】また、本発明においては、セリウム（Ｃ
ｅ）は焼結性を高める効果を有するものの、その含有量
が少量の範囲では十分な焼結性が得られない場合があ
る。このような時には従来より焼結助剤として使用され
ているイットリウム（Ｙ）、エルビウム（Ｅｒ）、イッ
テルビウム（Ｙｂ）等の希土類酸化物を２モル％以下の
範囲で添加すればよい。

【００２９】上記混合粉末を所定形状に周知の成形手
段、例えば、金型プレス、冷間静水圧プレス、ドクター
ブレード法、圧延法等のテープ成形法、押し出し成形等
により任意の形状に成形する。

【００３０】その後、この成形体を真空中または窒素中
で脱脂した後、窒素等の非酸化性雰囲気中で１６５０℃
〜２１００℃、特に１７５０℃〜１９００℃の温度で焼
成することにより作製できる。

【００３１】図１（ａ）、（ｂ）は本発明に係る静電チ
ャック１を示す斜視図およびＸ−Ｘ線断面図であり、絶
縁性を有するセラミック基体２の表面に静電吸着用電極
４を備え、この静電吸着用電極４を覆うように上記セラ
ミック基体２の表面に誘電体層３が設けられており、誘
電体層３の上面が被固定物１０を吸着する吸着面５を形
成している。さらに、吸着面５の反対の面に静電吸着用
電極４と電気的に接続された給電端子６が埋設されてい
る。

【００３２】吸着面５を構成する誘電体層３の抵抗値は
吸着力と密接な関係にあるが、本発明の静電チャックに
よれば、誘電体層３を形成する窒化アルミニウム質セラ
ミックスの０〜５０℃の体積固有抵抗値が１０⁸ 〜１０
¹²Ω・ｃｍの範囲となるように適宜調整することができ
るため、静電チャック１の静電吸着用電極４と吸着面５
に載置した被固定物１０との間に電圧を印加すること
で、被固定物１０と静電吸着用電極４との間に微弱な漏
れ電流が流れることからジョンソン・ラーベック力によ
る吸着力を発現させることができ、被固定物１０を吸着
面５に強固に吸着保持することができる。

【００３３】また、耐食性および耐摩耗性を高める上
で、誘電体層３の相対密度は９５％以上、特に９８％以
上であることが望ましく、また熱伝導率は、１５ｗ／ｍ
Ｋ以上、特に３０ｗ／ｍＫ以上であることが望ましい。

【００３４】セラミック基体２は、アルミナ、窒化珪
素、窒化アルミニウム等の絶縁性を有するセラミックス
で形成すればよいが、特に窒化アルミニウム質セラミッ
クスで形成することにより、誘電体層３を構成する窒化
アルミニウム質セラミックスと同時焼成が可能で、両者
間の熱膨張係数差を無くすことができるため、焼成時に
おける反りや歪み等を生じることがなく信頼性の高い静
電チャックを得ることができる。

【００３５】静電吸着用電極４および給電端子６は、焼
成時及び加熱時におけるセラミック基体２との密着性を
高めるために、セラミック基体２を構成する窒化アルミ
ニウム質焼結体と熱膨張係数が近似したタングステン、
モリブデン、白金等の耐熱性金属により形成する。ま
た、給電端子６が腐食性ガスに曝されるような時には鉄
−コバルト−クロム合金により形成することが良い。

【００３６】また、静電吸着用電極４が耐熱性に優れた
セラミック基体２内に完全に埋設された構造であること
から、比較的高温の２００℃付近においても使用可能で
あり、さらには静電チャック１は優れた耐プラズマ性、
耐食性を有する窒化アルミニウム質焼結体からなるた
め、成膜工程やエッチング工程などにおいてプラズマや
腐食性ガスに曝されたとしても腐食が少なく、長期使用
が可能である。しかも、静電吸着用電極４への通電をＯ
ＦＦにすれば、ただちに吸着力を除去することができる
ため、離脱応答性にも優れている。

【００３７】なお、図１に示す静電チャック１では、セ
ラミック基体２の内部に静電吸着用電極４のみを備えた
例を示したが、例えば、上記静電吸着用電極４以外にヒ
ータ電極を埋設しても良く、この場合、ヒータ電極によ
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を大幅に抑えること
ができる。

【００３８】また、セラミック基体２を窒化アルミニウ
ム質セラミックスにより形成した場合、熱伝導特性がよ
いために、吸着面５に保持した被固定物１０をムラなく
均一に加熱することができる。また、静電吸着用電極４
以外にプラズマ発生用電極をセラミック基体２内に埋設
すれば、装置の構造を簡略化することができる。また、
本発明の静電チャック１は主に２００℃以下の温度域で
使用されるものであるが、２００℃より高い温度域でも
もちろん使用可能である。

【００３９】ところで、このような静電チャック１を作
製するには、セラミック基体２を形成する原料として、
例えば、純度９９％以上、平均粒径３μｍ以下の窒化ア
ルミニウム（ＡｌＮ）の粉末を用い、また誘電体層３を
形成する原料として、前述した組成の混合粉末を用い
て、所定形状に周知の成形方法、例えば、金型プレス、
冷間静水圧プレス、ドクターブレード法や圧延法等のテ
ープ成形法、押し出し成形等により任意の形状に成形す
る。

【００４０】例えば、テープ成形法を用いる場合、セラ
ミック基体２を形成するグリーンシートを複数枚成形
し、このうちの１枚上に導体ペーストを印刷して静電吸
着用電極４をなす電極パターンを形成した後、各グリー
ンシートを積層する。一方、誘電体層３を形成するグリ
ーンシートを成形し、前記積層体上に積層し、該積層体
に切削加工を施して所望の形状とする。

【００４１】また、金型プレスを用いる場合には、金型
内に上記粉末を充填するとともに板状または粉末状の静
電吸着用電極４を粉末中に埋設してプレス成形すること
により、静電吸着用電極４を埋設したセラミック成形体
を作製することも可能である。

【００４２】得られた成形体を真空または窒素中で脱脂
した後、非酸化性雰囲気下において１６５０〜２１００
℃、特に１７５０〜１９００℃で１〜数時間焼成する。
焼成方法としては、常圧焼成、ホットプレス法あるいは
ガス圧焼成法等が用いられる。さらに、焼結体の密度を
高めるために、焼結体に対してＨＩＰ処理を施すことも
できる。

【００４３】そして、誘電体層３の表面に研磨加工を施
して吸着面５を形成するとともに、吸着面５と反対側の
面に静電吸着用電極４と連通する穴を穿孔し、該穴に給
電端子６をロウ付け等の方法により接合することによ
り、図１に示す静電チャック１を得ることができる。

【００４４】次に、図２は本発明に係る静電チャック１
１の他の実施形態を示す図で、（ａ）は斜視図であり、
（ｂ）は（ａ）のＹ−Ｙ線断面図である。この静電チャ
ック１１は、窒化アルミニウム質焼結体からなる円盤状
をした誘電板１２と、該誘電板１２の下面に敷設した静
電吸着用電極１４と、該静電吸着用電極１４を覆うベー
ス基体１５とからなり、上記誘電板１２とベース基体１
５とはガラス、ロウ材、あるいは接着剤などの接合剤１
６を介して接合し、静電吸着用電極１４を誘電板１２と
ベース基体１５との間に内蔵するとともに、前記誘電板
１２の上面を吸着面１３としてある。なお、ベース基体
１５の裏面には上記静電吸着用電極１４と電気的に接続
された給電端子１７を埋設してある。

【００４５】上記ベース基体１５は、サファイアあるい
はアルミナ、窒化珪素、窒化アルミニウムなどの各種セ
ラミックス、あるいは樹脂などの絶縁材料により形成し
てある。

【００４６】また、静電吸着用電極１４は銅、チタンな
どの金属やＴｉＮ、ＴａＮ、ＷＣなどの材質からなり、
誘電板１２の下面に蒸着、メタライズ、メッキ、ＰＶ
Ｄ、ＣＶＤ等の方法により形成してある。

【００４７】また、静電チャック１１の吸着面１３を構
成する誘電板１２は、セリウムを酸化物（ＣｅＯ₂ ）換
算で２〜２０モル％の範囲で含み、かつＣｅＡｌＯ₃ 相
を含有する窒化アルミニウム質焼結体により形成してあ
る。そして、この窒化アルミニウム質焼結体は、０〜５
０℃の温度域において１０⁸ 〜１０¹²Ω・ｃｍの体積固
有抵抗値を有することから、静電チャック１１の静電吸
着用電極１４と吸着面１３に載置した被固定物１０との
間に電圧を印加すれば、被固定物１０と静電吸着用電極
１４との間に微小な漏れ電流が流れ、ジョンソン・ラー
ベック力による吸着力を発現させることができるため、
−５０℃から２００℃の温度域において被固定物１０を
吸着面１３に強固に吸着保持することができる。

【００４８】その為、被固定物１０が反りをもった半導
体ウエハなどの基板であっても吸着面１３の精度に倣わ
せて保持することができるために、例えば、露光処理工
程において精度の良い露光処理を施すことができる。

【００４９】また、静電吸着用電極１４への通電をＯＦ
Ｆにすれば、ただちに吸着力を除去することができるた
め、離脱応答性にも優れている。

【００５０】しかも、この静電チャック１１は、誘電体
板１２及びベース基体１５をそれぞれ別々に作製してお
き、接合剤１６により接合するだけで良いため簡単に製
造することができる。

【００５１】なお、本実施形態では単極型の静電チャッ
クの例を示したが、双極型の静電チャックにも適用でき
ることは言うまでもない。

【００５２】

【実施例】図１に示す本発明の静電チャック１を試作
し、室温（２５℃）下における吸着特性について測定を
行った。

【００５３】まず、純度９９％、平均粒径１．２μｍの
ＡｌＮ粉末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より厚さ０．５ｍｍ程度のグ
リーンシートを複数枚成形してそれらを積層し、セラミ
ック基体２を構成するための成形体とした。そして、そ
の一主面にＡｌＮ粉末を５容量％混合したタングステン
ペーストをスクリーン印刷法により印刷塗布して静電吸
着用電極４をなす電極パターンを形成した。

【００５４】一方、純度９９％、平均粒径１．２μｍの
ＡｌＮ粉末と、純度９９％、平均粒径０．９μｍのＣｅ
Ｏ₂ 粉末と、純度９９％、平均粒径０．７μｍのＡｌ₂
Ｏ₃粉末とを成形体の組成がＩＣＰ分析により表１とな
るように混合し、さら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より厚さ０．５ｍ
ｍ程度のグリーンシートを成形し、誘電体層３用の成形
体とした。

【００５５】そして、静電吸着用電極４をなす金属膜を
備えたセラミック基体２用成形体の金属膜の表面に、誘
電体３用の成形体を積層して、８０℃、５０ｋｇ／ｃｍ
² の圧力で熱圧着した。しかる後に、上記積層体に切削
加工を施して円盤状とし、真空脱脂したあと、窒素雰囲
気下において２０００℃程度の温度で３時間焼成するこ
とにより、外径２００ｍｍ、厚み８ｍｍ、かつ内部に膜
厚１５μｍの静電吸着用電極４を備えた板状体を形成し
た。そして、誘電体層３をなす窒化アルミニウム質セラ
ミックスの表面に研磨加工を施して吸着面５を形成する
とともに、吸着面５と反対側の面に前記静電吸着用電極
４と連通する穴を穿孔し、該穴に鉄−コバルト−ニッケ
ル合金からなる給電端子をロウ付けして静電チャック１
を形成した。得られた静電チャックについて、室温（２
５℃）において、静電チャック１の吸着面５に８インチ
径のシリコンウエハを載置し、静電吸着用電極４との間
に３００Ｖの電圧を印加することによりウエハを吸着面
５に吸着保持させ、この状態でシリコンウエハを剥がす
のに必要な力を吸着力として測定した。結果は表１に示
した。

【００５６】また、誘電体層３と同じ組成のセラミック
スを上記同様に作製し、０℃〜５０℃における体積固有
抵抗値を測定した。また、アルキメデス法により焼結体
の密度を測定し、理論密度に対する比率である相対密度
（％）を算出した。さらに、焼結体表面でのＸ線回折チ
ャートより析出結晶相を同定した。また、厚み２ｍｍの
試料について、レーザーフラッシュ法により熱伝導率を
測定した。さらに、ＪＩＳＲ１６０１に従い、室温にお
ける４点曲げ強度を測定した。結果は、表１に示した。

【００５７】

【表１】

【００５８】表１から明らかなように、焼結体中におけ
るセリウム（Ｃｅ）の含有量が２モル％未満である試料
Ｎｏ．１、２は、抵抗値を下げる効果が小さく、０〜５
０℃の温度域における体積固有抵抗値を１０⁸ 〜１０¹²
Ω・ｃｍとすることができなかった。また、モル換算量
によるＡｌ₂ Ｏ₃ の添加量がＣｅＯ₂ の添加量の５０％
よりも多い試料Ｎｏ．７では、体積固有抵抗値が高くな
ってしまい、また、これを静電チャックをして用いた場
合、吸着力が０ｇ／ｃｍ² となった。

【００５９】さらに、試料Ｎｏ．１３は、窒化アルミニ
ウム質焼結体中におけるセリウム（Ｃｅ）の含有量が２
０モル％より多いために、強度および熱伝導率が低下し
た。

【００６０】これに対し、本発明の範囲内の試料は、０
〜５０℃の温度域における体積固有抵抗値が１０⁸ 〜１
０¹²Ω・ｃｍであるとともに、相対密度９７％以上、強
度１５０ＭＰａ以上、熱伝導率３０Ｗ／ｍＫ以上であっ
た。また、これらを静電チャックとして用いた場合、５
０ｇ／ｃｍ² 以上の高い吸着力を得ることができた。

【００６１】また、表１の試料Ｎｏ．４（本発明）およ
び表１の試料Ｎｏ．１（比較例）と同じ組成のセラミッ
クス（直径６０ｍｍ、厚み２ｍｍ）を上記静電チャック
と同様な条件で作製し、このセラミックスを真空中で４
００℃に加熱した後、ドライ窒素を導入し、窒素雰囲気
中、３端子法にて降温時での体積固有抵抗値を測定し、
温度に対する体積固有抵抗値の変化を図３に示した。

【００６２】図３から明らかなように、温度の逆数と体
積固有抵抗値との間に比例関係があるが、試料Ｎｏ．１
（比較例）の２００℃以下の温度領域での体積固有抵抗
値が１０¹³Ω・ｃｍを越えるのに対し、本発明の範囲内
である試料Ｎｏ．４（本発明）では、−３０℃〜１００
℃の温度領域での体積固有抵抗値が１０⁸ 〜１０¹²Ω・
ｃｍであった。

【００６３】

【発明の効果】以上詳述したとおり、本発明のセラミッ
ク抵抗体およびそれを用いた静電チャックは、０〜５０
℃における体積固有抵抗値が１０⁸ 〜１０¹²Ω・ｃｍで
あることから、２００℃以下の温度下においてもジョン
ソン・ラーベック力による吸着力を発現させることがで
きるため、広範囲な温度領域で使用可能であり、また高
い吸着力でもって被固定物を強固に保持することができ
る。

【００６４】そのため、例えば、本発明の静電チャック
を成膜処理工程に用いれば、被固定物上に均一な厚みを
もった薄膜を被覆することができ、露光処理工程やエッ
チング処理工程に用いれば、被固定物に精度の良い露光
や加工を施すことが可能である。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係る静電チャックの一実施形態を示す
図で、（ａ）は斜視図であり、（ｂ）は（ａ）のＸ−Ｘ
線断面図である。

【図２】本発明に係る静電チャックの他の実施形態を示
す図で、（ａ）は斜視図であり、（ｂ）は（ａ）のＹ−
Ｙ線断面図である。

【図３】本発明及び比較例の静電チャックを構成する窒
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
係を示すグラフである。

【符号の説明】

１・・・静電チャック ２・・・セラミック基体 ３・
・・誘電体層 ４・・・静電吸着用電極 ５・・・吸着面 ６・・・給
電端子 １０・・・被固定物 １１・・・静電チャック １２・・・誘電板 １３・・
・吸着面 １４・・・静電吸着用電極 １５・・・ベース基体 １
６・・・接合剤 １７・・・給電端子

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】窒化アルミニウムを主成分とし、セリウム
   を酸化物（ＣｅＯ₂ ）換算で２〜２０モル％の範囲で含
   み、かつＣｅＡｌＯ₃ を含有し、０〜５０℃における体
   積固有抵抗値が１０⁸ 〜１０¹²Ω・ｃｍであることを特
   徴とするセラミック抵抗体。
2. 【請求項２】被固定物を静電気力によって吸着保持する
   静電チャックであって、被固定物を吸着保持する吸着面
   が、窒化アルミニウムを主成分とし、セリウムを酸化物
   （ＣｅＯ₂ ）換算で２〜２０モル％の範囲で含み、かつ
   ＣｅＡｌＯ₃ を含有し、０〜５０℃における体積固有抵
   抗値が１０⁸ 〜１０¹²Ω・ｃｍであることを特徴とする
   静電チャック。