JP2002329774A

JP2002329774A - ウエハ支持部材

Info

Publication number: JP2002329774A
Application number: JP2001133236A
Authority: JP
Inventors: Tsunehiko Nakamura; 恒彦中村
Original assignee: Kyocera Corp
Current assignee: Kyocera Corp
Priority date: 2001-04-27
Filing date: 2001-04-27
Publication date: 2002-11-15
Anticipated expiration: 2021-04-27
Also published as: JP4683759B2

Abstract

(57)【要約】【課題】高温下でハロゲン系腐食性ガスやそのプラズマ
に曝されても腐食や摩耗が少なく、かつパーティクルの
発生が極めて少ないウエハ支持部材を提供する。【解決手段】ウエハ支持部材の板状体を、Ａｌ、Ｎ、Ｏ
を合計で９９．５重量％以上含み、ＡｌＮを主結晶相と
するとともに、他の結晶相として上記Ａｌ、Ｎ、Ｏの３
成分を含む化合物を含有してなり、上記焼結体をＸ線回
折（Ｘ線の発生源：銅）にて測定した時、上記ＡｌＮの
回折ピーク強度Ｉ１（面間隔：２．６８乃至２．７１）
に対する上記化合物の回折ピーク強度Ｉ２（面間隔：
２．５６乃至２．６２）の強度比（Ｉ２／Ｉ１）が１〜
８％で、かつ上記ＡｌＮの回折ピーク強度Ｉ１（面間
隔：２．６８乃至２．７１）に対する上記化合物の回折
ピーク強度Ｉ３（面間隔：１．５２乃至１．５３７）の
強度比（Ｉ３／Ｉ１）が０．５％以下である窒化アルミ
ニウム質焼結体により形成する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、ハロゲン系腐食性
ガスやそのプラズマに対する耐食性及び耐プラズマ性に
優れ、パーティクルの発生が極めて少ない窒化アルミニ
ウム質焼結体からなる、静電チャック、セラミックヒー
ター、プラズマ発生用電極を内蔵したサセプタの如きウ
エハ支持部材に関するものである。

【０００２】

【従来の技術及び発明が解決しようとする課題】従来、
半導体装置の製造工程における成膜装置やエッチング装
置等の半導体製造装置では、シリコンウエハ等の半導体
ウエハを保持するため、静電チャック、セラミックヒー
ター、プラズマ発生用電極を内蔵したサセプタの如きウ
エハ支持部材が用いられている。

【０００３】ここで、静電チャックとは、セラミック焼
結体からなる板状体の一方の主面（最も広い面）をウエ
ハを載せる設置面とするとともに、上記板状体中に静電
吸着用電極としての内部電極を具備したもので、設置面
にウエハを載せ、ウエハと内部電極との間に電圧を印加
し、ウエハと内部電極との間に静電吸着力を発現させる
ことにより、ウエハを設置面に強制的に吸着固定するも
のであり、また、半導体製造装置に用いられるセミック
ヒーターとは、セラミック焼結体からなる板状体の一方
の主面（最も広い面）をウエハを載せる設置面とすると
ともに、上記板状体中にヒータ電極としての内部電極を
具備したもので、設置面にウエハを載せ、内部電極に通
電して発熱させることにより、設置面に載せたウエハを
加熱するものであり、さらに、サセプタとは、セラミッ
ク焼結体からなる板状体の一方の主面（最も広い面）を
ウエハを載せる設置面とするとともに、上記板状体中に
プラズマ発生用としての内部電極を具備したもので、設
置面にウエハを載せ、内部電極と設置面の上方に設置さ
れたもう一方のプラズマ発生用電極との間に高周波電力
を印加し、プラズマを発生させることにより、成膜やエ
ッチング等の各種処理を促進させるものである。

【０００４】また、これら静電吸着機能、加熱機能、プ
ラズマ発生機構を内蔵したオール・イン・ワンタイプの
ウエハ支持部材も提案されている。

【０００５】一方、成膜工程やエッチング工程では、成
膜用ガスやエッチング用ガスあるいはクリーニグ用ガス
として塩素系やフッ素系のハロゲン系腐食性ガスが用い
られており、近年では高密度のプラズマを発生させるこ
とも行われている。

【０００６】その為、上述した静電チャック、セラミッ
クヒーター、プラズマ発生用電極を内蔵したサセプタの
如きウエハ支持部材を形成する板状体を、アルミナ質焼
結体や窒化珪素質焼結体あるいはイットリア等の安定化
剤を含有した窒化アルミニウム質焼結体等のセラミック
焼結体により形成したものでは、高温下でハロゲン系腐
食性ガスやそのプラズマに曝されると激しく摩耗した
り、腐食してパーティクルを発生させるため、半導体装
置の品質に悪影響を与え、歩留まりを低下させるととも
に、ウエハ支持部材を短いサイクルでクリーニングしな
ければならないことから稼働効率が悪いといった課題が
あった。

【０００７】そこで、本件出願人は、ウエハ支持部材を
形成する材質として、ＡｌＮ純度の高い窒化アルミニウ
ム質焼結体が高温下におけるハロゲン系腐食性ガスに対
する耐食性や耐プラズマ性に優れることを見出し、特開
平８−２０８３３８号公報には、ＡｌＮ含有量が９９重
量％以上で、Ｓｉを１５００重量ｐｐｍ以下の範囲で含
有する高純度窒化アルミニウム質焼結体からなる静電チ
ャックを、特開平１２−１４３３４８号公報には、Ａｌ
Ｎを主結晶相とし、副成分としてＡｌ₉Ｎ₇Ｏ₃及び／又
はＡｌ₁₀Ｎ₃Ｏ₃からなる結晶相を含有した窒化アルミニ
ウム質焼結体からなるウエハ支持部材をそれぞれ提案し
ている。

【０００８】しかしながら、近年、さらに超スーパーク
リーン状態が要求される半導体製造装置では、特開平８
−２０８３３８号公報や特開平１２−１４３３４８号公
報に開示した窒化アルミニウム質焼結体からなるウエハ
支持部材でもパーティクルの問題が未だ指摘されてお
り、さらにパーティクルの発生が少ないものが要求され
ていた。

【０００９】

【課題を解決するための手段】そこで、本発明は上記課
題に鑑み、静電チャック、セラミックヒーター、プラズ
マ発生用電極を内蔵したサセプタの如きウエハ支持部材
の板状体を、Ａｌ、Ｎ、Ｏを合計で９９．５重量％以上
含み、ＡｌＮを主結晶相とするとともに、他の結晶相と
して上記Ａｌ、Ｎ、Ｏの３成分を含む化合物を含有して
なり、上記焼結体をＸ線回折（Ｘ線の発生源：銅）にて
測定した時、上記ＡｌＮの回折ピーク強度Ｉ１（面間
隔：２．６８乃至２．７１）に対する上記化合物の回折
ピーク強度Ｉ２（面間隔：２．５６乃至２．６２）の強
度比（Ｉ２／Ｉ１）が１〜８％で、かつ上記ＡｌＮの回
折ピーク強度Ｉ１（面間隔：２．６８乃至２．７１）に
対する上記化合物の回折ピーク強度Ｉ３（面間隔：１．
５２乃至１．５３７）の強度比（Ｉ３／Ｉ１）が０．５
％以下である窒化アルミニウム質焼結体により形成した
ことを特徴とする。

【００１０】特に、上記化合物のアスペクト比は４以上
であるものが好ましく、また、上記窒化アルミニウム質
焼結体中に含有する炭素含有量を０．００１〜０．１重
量％とすることが好ましい。

【００１１】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施形態について
説明する。

【００１２】図１（ａ）は本発明のウエハ支持部材の一
例である静電チャックを示す斜視図、図１（ｂ）は同図
（ａ）のＸ−Ｘ線断面図で、この静電チャック１は、絶
縁材料からなる板状体２中に、静電吸着用電極として、
例えば平面形状が半円状をした２枚の内部電極３を円を
構成するように埋設するとともに、上記板状体２の一方
の主面（最も広い面）をウエハＷを載せる設置面４とし
たもので、上記板状体２の他方の主面には上記２枚の内
部電極３に通電するための給電端子５を接合してある。

【００１３】そして、この静電チャック１を用いてウエ
ハＷを吸着固定するには、設置面４にウエハＷを載せ、
２枚の内部電極３間に電圧を印加してウエハＷと内部電
極３との間に静電吸着力を発現させることにより、ウエ
ハＷを設置面４の面精度に倣って強制的に吸着固定する
ことができるようになっている。

【００１４】図２（ａ）は本発明のウエハ支持部材の他
の例であるセラミックヒーターを示す斜視図、図２
（ｂ）は同図（ａ）のＹ−Ｙ線断面図で、このセラミッ
クヒーター１１は、絶縁材料からなる板状体１２中に、
ヒータ電極として、例えば平面形状が渦巻き状をした内
部電極１３を埋設するとともに、上記板状体１２の一方
の主面（最も広い面）をウエハＷを載せる設置面１４と
したもので、上記板状体１２の他方の主面には上記内部
電極１３間に通電するための給電端子１５を接合してあ
る。

【００１５】そして、このセラミックヒーター１を用い
てウエハＷを加熱するには、設置面１４にウエハＷを載
せ、給電端子１５間に通電して内部電極１３を発熱させ
ることにより、設置面１４上に載せたウエハＷを直接加
熱することができるようになっている。

【００１６】図３（ａ）は本発明のウエハ支持部材のさ
らに他の例であるプラズマ発生用電極を内蔵したサセプ
タを示す斜視図、図３（ｂ）は同図（ａ）のＺ−Ｚ線断
面図で、このサセプタ２１は、絶縁材料からなる板状体
２２中に、プラズマ発生用電極として、例えば平面形状
が円である内部電極２３を埋設するとともに、上記板状
体２２の一方の主面（最も広い面）をウエハＷを載せる
設置面２４としたもので、上記板状体２２の他方の主面
には上記内部電極２３に通電するための給電端子２５を
接合してある。

【００１７】そして、このサセプタ２１を用いてウエハ
Ｗにプラズマを発生させるには、設置面２４にウエハＷ
を載せ、内部電極２３と設置面２４の上方に設けられた
別のプラズマ発生用電極（不図示）との間に高周波電力
をを印加してプラズマを発生させることにより、設置面
２４上に載せたウエハＷにプラズマを発生させることが
できるようになっている。

【００１８】そして、図１〜図３に示す本発明のウエハ
支持部材は、いずれも板状体２，１２，２２を形成する
絶縁材料として、焼結体中に含有するＡｌ、Ｏ、Ｎの合
計が９９．５重量％以上であるとともに、主結晶相がＡ
ｌＮからなり、他の結晶相として、Ａｌ、Ｎ、Ｏの３成
分を含む特定の化合物を含む窒化アルミニウム質焼結体
を用いたことを特徴とする。

【００１９】この窒化アルミニウム質焼結体は、焼結体
の殆どがＡｌ、Ｏ、Ｎの元素からなり、アルカリ金属、
重金属、希土類金属等の如き不純物金属が殆ど含まれて
いないため、板状体２，１２，２２として用いたとして
も半導体ウエハＷを汚染することがなく、また、主結晶
相がハロゲン系腐食性ガスに対する耐食性やそのプラズ
マに対する耐プラズマ性に優れたＡｌＮからなり、ハロ
ゲン系腐食性ガスによる腐食やプラズマによる腐食摩耗
を促進させる不純物金属が殆ど含まれていないため、窒
化アルミニウム質焼結体の耐食性や耐プラズマ性を向上
させることができる。

【００２０】また、上記窒化アルミニウム質焼結体は、
主結晶相をなすＡｌＮ以外に、他の結晶相として、Ａ
ｌ、Ｎ、Ｏの３成分を含む特定の化合物を含有すること
を特徴とする。

【００２１】この特定の化合物は、図４に本発明に係る
窒化アルミニウム質焼結体のＸ線回折（Ｘ線の発生源：
銅）におけるチャート図を示すように、２θが３４．２
〜３５．０度（面間隔：２．５６〜２．６２）の位置に
回折ピーク強度を有し、２θが６０．１〜６０．９度
（面間隔：１．５２〜１．５３７）の位置には回折ピー
ク強度を実質的に持たないものであり、２θが３４．２
〜３５．０度（面間隔２．５６〜２．６２）の範囲に大
きな回折ピーク強度がなく、２θが６０．１〜６０．９
度（面間隔１．５２〜１．５３７）の範囲に比較的大き
な回折ピーク強度を有するＡｌ₉Ｎ₇Ｏ₃やＡｌ₁₀Ｎ₃Ｏ₃
とは明らかに異なるもので、また、この化合物はＪＣＰ
ＤＳカードにより同定できなかった。

【００２２】そして、本件発明者は種々研究を重ねたと
ころ、ＡｌＮの回折ピーク強度Ｉ１（面間隔：２．６８
乃至２．７１）に対する上記特定の化合物の回折ピーク
強度Ｉ２（面間隔：２．５６乃至２．６２）の強度比
（Ｉ２／Ｉ１）を０．０１〜０．０８とするとともに、
ＡｌＮの回折ピーク強度Ｉ１（面間隔：２．６８乃至
２．７１）に対する上記特定の化合物の回折ピーク強度
Ｉ３（面間隔：１．５２乃至１．５３７）の強度比（Ｉ
３／Ｉ１）を０．００５以下とすることにより、窒化ア
ルミニウム質焼結体のハロゲン系腐食性ガスに対する耐
食性やそのプラズマに対する耐プラズマ性を向上させる
ことができ、パーティクルの発生を大幅に低減できるこ
とを見出し、本発明に至った。

【００２３】ここで、ＡｌＮの回折ピーク強度Ｉ１（面
間隔：２．６８乃至２．７１）に対する上記特定の化合
物の回折ピーク強度Ｉ２（面間隔：２．５６乃至２．６
２）の強度比（Ｉ２／Ｉ１）を０．０１〜０．０８とす
るのは、強度比（Ｉ２／Ｉ１）が０．０１未満となる
と、焼結体中における特定の化合物の含有量が少ないた
めに窒化アルミニウム質焼結体の耐食性や耐プラズマ性
を向上させる効果が小さいからであり、逆に、強度比
（Ｉ２／Ｉ１）が０．０８を超えると、焼結体中におけ
る特定の化合物の含有量が多くなりすぎることから、熱
伝達特性等の窒化アルミニウム質焼結体が持つ優れた特
性が劣化するからである。

【００２４】なお、好ましくはＡｌＮの回折ピーク強度
Ｉ１（面間隔：２．６８乃至２．７１）に対する上記特
定の化合物の回折ピーク強度Ｉ２（面間隔：２．５６乃
至２．６２）の強度比（Ｉ２／Ｉ１）が０．０１〜０．
０８の範囲にあり、かつＡｌＮの回折ピーク強度Ｉ１
（面間隔：２．６８乃至２．７１）に対する上記特定の
化合物の回折ピーク強度Ｉ３（面間隔：１．５２乃至
１．５３７）の強度比（Ｉ３／Ｉ１）が０．００５以下
であるものが良い。

【００２５】なお、この特定の化合物がＡｌ、Ｎ、Ｏの
３成分を含むものであることは、Ｘ線マイクロアナリシ
ス（ＥＰＭＡ）によって定性分析することにより判断す
ることができる。

【００２６】また、この特定の化合物は、その結晶構造
が柱状をしたものであるが、窒化アルミニウム質焼結体
の耐食性や耐プラズマ性を向上させ、パーティクルの発
生を抑えるためには、その理由は不明であるが、特定の
化合物のアスペクト比が大きいものほど良く、アスペク
ト比が４以上であるものを用いることが良い。

【００２７】なお、本発明で言うアスペクト比とは、窒
化アルミニウム質焼結体の断面の結晶写真からＡｌ、
Ｎ、Ｏの３成分からなる化合物の結晶内に引くことので
きる最長の線分を長軸線分Ｌとするとともに、この長軸
線分に直交する方向の線分でこの結晶内の最大長さを短
軸長ｍとした時、Ｌ／ｍで表される値のことである。

【００２８】さらに、耐プラズマ性を高めるためにはで
きるだけ緻密であることが必要であり、窒化アルミニウ
ム質焼結体の理論密度に対する相対密度は９７％以上で
あることが望ましい。窒化アルミニウム焼結体の相対密
度は次式により算出することができ、嵩密度はアルキメ
デス法にて測定する。（式）相対密度＝（窒化アルミニウム質焼結体の密度／３．２６）×１００ただし、本発明のウエハ支持部材を形成する窒化アルミ
ニウム質焼結体は、密度の大きな焼結助剤を含まないこ
とから、理論密度については３．２６ｇ／ｃｍ ³とす
る。

【００２９】また、本発明のウエハ支持部材に用いる窒
化アルミニウム質焼結体中には、酸素を０．３〜５重量
％含有するとともに、炭素を０．００１〜０．１重量％
の範囲で含有することが好ましい。なぜなら、酸素は特
定の化合物量に影響を与えるものであり、また、炭素は
酸素量を調整するのに必要なものであるからで、酸素含
有量が０．３重量％未満となると、特性の化合物の生成
量が少なく、ＡｌＮの回折ピーク強度Ｉ１（面間隔：
２．６８乃至２．７１）に対する特定の化合物の回折ピ
ーク強度Ｉ２（面間隔：２．５６乃至２．６２）の強度
比（Ｉ２／Ｉ１）が０．０１未満となり、また、酸素含
有量が５重量％を超えると、特性の化合物の生成量が多
くなりすぎ、ＡｌＮの回折ピーク強度Ｉ１（面間隔：
２．６８乃至２．７１）に対する特定の化合物の回折ピ
ーク強度Ｉ２（面間隔：２．５６乃至２．６２）の強度
比（Ｉ２／Ｉ１）が０．０８を超えてしまうからであ
る。

【００３０】また、炭素含有量が０．００１重量％未満
となると、窒化アルミニウム質焼結体の相対密度が低下
し、炭素含有量が１重量％を超えると、特定の化合物が
生成されなくなるからである。

【００３１】なお、本発明において、窒化アルミニウム
質焼結体中におけるＡｌＮの含有量は９７重量％以上、
好ましくは９８重量％以上であることが良く、このよう
な窒化アルミニウム質焼結体はその熱伝導率を５０Ｗ／
ｍＫ以上とすることができる。

【００３２】その為、本発明のウエハ支持部材を構成す
る板状体２，１２，２２は、いずれもハロゲン系腐食性
ガスやそのプラズマに曝されたとしても腐食摩耗し難い
ため、ウエハ支持部材の寿命を向上させることができる
とともに、長期間にわたりクリーニング作業の必要性が
ないため、半導体製造装置の歩留りを向上させることが
できる。

【００３３】また、本発明のウエハ支持部材は、板状体
２，１２，２２が優れた熱伝達特性を有する窒化アルミ
ニウム質焼結体からなるため、ウエハＷに溜まった熱を
直ちに逃がすことができるとともに、加熱の際にはウエ
ハＷを短時間で所定の温度に加熱することもできる。

【００３４】さらに、本発明のウエハ支持部材を形成す
る窒化アルミニウム質焼結体は、Ａｌ，Ｎ、Ｏの３成分
を含む化合物を含まない高純度の窒化アルミニウム質焼
結体と異なり、その組成から平均結晶粒径を５μｍ以上
と大きくすることで緻密化することができ、例えば、窒
化アルミニウムの平均結晶粒径が７μｍの焼結体では、
平均曲げ強度を２５０ＭＰａ以上と大きくすることがで
きるとともに、熱応力により生じるクラック伸展を、Ａ
ｌ，Ｎ、Ｏの３成分を含む化合物により効果的に防止す
ることができるため、熱サイクルよる熱応力に対する耐
久性に優れたウエハ支持部材を提供でき、特に温度サイ
クルの激しいヒータ電極やプラズマ電極を備えたウエハ
支持部材に有効である。

【００３５】ところで、本発明に係るウエハ支持部材を
製造するには、まず、アルカリ金属、重金属、希土類金
属等の如き不純物金属が１０００重量ｐｐｍ以下である
高純度ＡｌＮ粉末を用意する。そして、焼成後における
窒化アルミニウム質焼結体中に、Ａｌ、Ｎ、Ｏの３成分
を含む特定の化合物を生成させるとともに、後述する脱
バインダー処理後の成形体強度を高め、かつ焼結体中の
酸素量を調節するために平均粒径１μｍ以下のＡｌ₂Ｏ₃
粉末を少量添加し、さらに焼結体中の酸素量を調節する
とともに、焼結体の緻密化を促進させるために焼成時に
炭素を生成する物質として有機系バインダーを添加す
る。なお、調合にあたっては、窒化アルミニウム質焼結
体中における酸素量が０．８〜４重量％となるようにＡ
ｌ₂Ｏ₃の添加量と炭素の添加量を調整する。

【００３６】そして、この混合原料に対してバインダー
を添加し、溶剤を用いて均一に混合してスラリーを製作
し、ドクターブレード法等のテープ成形法や鋳込成形法
にてグリーンシートを製作するか、あるいは上記スラリ
ーを乾燥させて造粒粉を製作し、この造粒粉を型内に充
填して一軸加圧成形法や等加圧成形法にて成形体を製作
する。

【００３７】次に、上記グリーンシートや成形体上に、
ＷやＭｏ等の金属又はこの炭化物等を印刷にて所定のパ
ターン形状に敷設して内部電極３，１３，２３を形成す
るか、あるいは上記グリーンシートや成形体上に、所定
のパターン形状を有するＷやＭｏ等の金属からなる線
材、金属箔、金属板等を載せて内部電極３，１３，２３
を形成した後、これら内部電極３，１３，２３を覆うよ
うに、別のグリーンシートや成形体を載せて積層一体化
する。この時、必要に応じて切削加工を施しても良い。

【００３８】次いで、得られた積層体を窒素気流中、５
０℃／時間の速度で３００〜４００℃に加熱して脱脂
し、次いで酸素雰囲気中、２００〜５００℃の温度に加
熱し、成形体中の炭素量が０．３〜１重量％となるよう
に調整する。しかる後、窒素ガス雰囲気中１９００℃以
上の温度にてカーボン発熱体とカーボン断熱材からなる
雰囲気焼成炉を用いて焼結する。この時、ガス圧は０．
５ＭＰａ以上とする。ここで、焼成温度を１９００℃以
上とするのは、１９００℃未満であると緻密化が充分に
促進させず、相対密度が９７％より低くなって焼結体中
に気孔が多数存在することになるため、耐食性や耐プラ
ズマ性が低下してパーティクルの発生を十分に抑えるこ
とができないからである。また、ガス圧を０．５ＭＰａ
以上とするのは、０．５ＭＰａより低くなると、焼結体
中に、Ａｌ、Ｎ、Ｏの３成分からなる特定の化合物が十
分生成せず、生成されたとしてもアスペクト比が小さい
ために耐食性や耐プラズマ性を十分に高める効果が得ら
れないからである。

【００３９】そして、得られた板状体の一方の主面に研
磨加工を施してウエハＷを載せる設置面４，１４，２４
を形成した後、板状体の他方の主面に穴を穿孔し、この
穴に給電端子５，１５，２５を挿入し、内部電極３，１
３，２３と電気的に接続した後、ロウ付け、ガラス接
着、導電性接着、溶着等の手段によって接合することに
より本発明のウエハ支持部材を得ることができる。

【００４０】以上、本発明の実施形態について示した
が、本発明はこれらの実施形態だけに限定されるもので
はなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲であれば改良や
変更したものでも良いことは言うまでもない。

【００４１】

【実施例】（実施例１）ここで、Ｘ線回折における２θ
が３４．２〜３５．０度（面間隔：２．５６〜２．６
２）の位置に回折ピーク強度Ｉ２を有するとともに、２
θが６０．１〜６０．９度（面間隔：１．５２乃至１．
５３７）の位置に回折ピーク強度Ｉ３を持たない化合物
を含む窒化アルミニウム質焼結体と、上記化合物を含ま
ない窒化アルミニウム質焼結体とを用意し、塩素ガスに
曝した時の耐食／耐プラズマ性について調べる実験を行
った。

【００４２】実験にあたり、試料となる窒化アルミニウ
ム質焼結体は、出発原料として、アルミナ還元窒化法に
より製造した、平均粒径１．３μｍ、酸素含有量０．８
重量％、炭素含有量３００重量ｐｐｍのＡｌＮ粉末を用
いた。なお、不純物金属量について調べたところ、Ｃａ
が３００重量ｐｐｍ以下、その他にＳｉ，Ｆｅ，Ｎａ，
Ｔｉ等の各金属含有量がそれぞれ１００重量ｐｐｍ以下
であった。

【００４３】そして、このＡｌＮ粉末に対し、焼結助剤
は加えず、平均粒径が０．８μｍであるアルミナ純度９
９．９％のＡｌ₂Ｏ₃粉末と、アクリル系バインダー及び
溶剤とを混ぜて混練することによりスラリーを製作し、
ドクターブレード法を用いて０．３ｍｍ厚のＡｌＮグリ
ーンシートを成形した。

【００４４】次に、このＡｌＮグリーンシートを３００
℃の窒素気流中で加熱処理し、さらに酸化雰囲気中で熱
処理してバインダーを除去した後、カーボン発熱体とカ
ーボン断熱材からなる雰囲気焼成炉にＡｌＮグリーンシ
ートをセットし、窒素ガス雰囲気中、１９００℃以上の
温度で加圧しながら焼成することにより窒化アルミニウ
ム質焼結体を製作した。なお、Ａｌ₂Ｏ₃粉末の添加量を
調整することにより、化合物を含有するものと、化合物
を含まないものを製作した。

【００４５】そして、得られた窒化アルミニウム質焼結
体の構造を調べるため、相対密度と、２θが３４．２〜
３５．０度（面間隔：２．５６〜２．６２）の位置に回
折ピーク強度Ｉ２を有し、かつ２θが６０．１〜６０．
９度（面間隔：１．５２乃至１．５３７）の位置に回折
ピーク強度Ｉ３を持たない化合物の有無、及び化合物を
有するものは、２θが３３．０〜３３．４度（面間隔：
２．６８乃至２．７１）の位置にあるＡｌＮの回折ピー
ク強度Ｉ１との強度比と、化合物のアスペクト比につい
て調べた。

【００４６】なお、相対密度の算出は、窒化アルミニウ
ム質焼結体の密度をアルキメデス法により測定するとと
もに、理論密度を３．２６ｇ／ｃｍ³とし、次式により
算出した。（式）相対密度＝（窒化アルミニウム質焼結体の密度／３．２６）×１００また、化合物の有無については、Ｘ線回折（Ｘ線の発生
源：銅）における面間隔：２．５６乃至２．６２の位置
に回折ピーク強度Ｉ２と、面間隔：１．５２乃至１．５
３７の位置に回折ピーク強度Ｉ３を持たないものを化合
物ありとし、いずれに面間隔にもピークがないものを化
合物なしとした。

【００４７】さらに、化合物のアスペクト比は、窒化ア
ルミニウム質焼結体を研磨し、研磨面をエッチング処理
した後、走査型電子顕微鏡で結晶形状を観察し、任意の
１０個の化合物についてそのアスペクト比をそれぞれ求
め、その平均値をアスペクト比とした。

【００４８】また、合わせて窒化アルミニウム焼結体中
の炭素量を堀場製作所製のＥＭＩＡ―５１１型を使い定
量分析し、また、酸素量を堀場製作所製のＥＭＧＡ−６
５０ＦＡ酸素分析装置を用いて定量分析した。

【００４９】そして、得られた窒化アルミニウム質焼結
体から１ｃｍ角の試料を切り出し、その重量を測定し、
次に、試料を７００℃に加熱するとともに、プラズマ下
で１００％の塩素ガス（Ｃｌ₂ガス）に９６時間曝した
後、再度重量を測定し、その重量減少量から耐食／耐プ
ラズマ性を評価した。

【００５０】また、パーティクルの発生状況を調べるた
め、得られた窒化アルミニウム質焼結体から別にそれぞ
れ切り出した１ｃｍ角の試料を直径１５０ｍｍのシリコ
ンウエハの中央に置き、プラズマ下で１００％の塩素ガ
ス（Ｃｌ₂ガス）に５分間曝した後、試料を取り除き、
シリコンウエハに付着する０．２μｍ以上のパーティク
ル数をパーティクルカウンターにて測定した。

【００５１】それぞれの結果は表１に示す通りである。

【００５２】

【表１】

【００５３】この結果、試料Ｎｏ．２〜４及び６，７、
９、１０のように、窒化アルミニウム質焼結体中におけ
るＡｌ、Ｎ、Ｏの合計含有量を９９．５重量％以上とす
るとともに、ＡｌＮを主結晶相とし、かつ他の結晶相と
してＡｌ、Ｎ、Ｏの３成分を含む化合物を有し、Ｘ線回
折（Ｘ線の発生源：銅）における結果が、ＡｌＮの回折
ピーク強度Ｉ１（面間隔：２．６８乃至２．７１）に対
する化合物の回折ピーク強度Ｉ２（面間隔：２．５６乃
至２．６２）の強度比（Ｉ２／Ｉ１）が１〜８％で、か
つＡｌＮの回折ピーク強度Ｉ１（面間隔：２．６８乃至
２．７１）に対する化合物の回折ピーク強度Ｉ３（面間
隔：１．５２乃至１．５３７）の強度比（Ｉ３／Ｉ１）
が０．５％以下であるものは、相対密度９７％以上を有
し、耐食／耐プラズマ性の試験における重量減小量が１
０重量％未満と少なく、耐食／耐プラズマ性に優れ、そ
の結果、パーティクルの発生量も１０個以下と少なく、
優れたものであった。

【００５４】また、これらの窒化アルミニウム質焼結体
中における化合物のアスペクト比は４以上を有し、ま
た、焼結体中の酸素含有量は０．３〜５重量％、炭素含
有量は０．００１〜０．１重量％の範囲にあるものであ
った。（実施例２）次に、表１の試料Ｎｏ．１０のように、Ａ
ｌＮ粉末を９８．５重量％に対してＡｌ₂Ｏ₃粉末を１．
５重量％添加し、さらにカーボンブラックを添加する以
外は実施例１と同様の条件にて成形、焼成することによ
り、炭素含有量を異ならせた窒化アルミニウム質焼結体
を製作し、耐食／耐プラズマ性の試験とパーティクル数
について調べる実験を行った。

【００５５】結果は表２に示す通りである。

【００５６】

【表２】

【００５７】この結果、試料Ｎｏ２２〜２６のように、
炭素を０．００１〜０．１重量％の範囲で含有すること
により、窒化アルミニウム質焼結体の相対密度を９７％
以上とすることができるため、耐食／耐プラズマ性の試
験における重量減小量が１０重量％未満と少なく、その
結果、パーティクルの発生量を１０個以下とすることが
できた。この結果より、炭素は０．００１〜０．１重量
％の範囲で含有することが良いことが判る。

【００５８】

【発明の効果】以上のように、本発明によれば、静電チ
ャック、セラミックヒーター、プラズマ発生用電極を内
蔵したサセプタの如きウエハ支持部材の板状体を、Ａ
ｌ、Ｎ、Ｏを合計で９９．５重量％以上含み、ＡｌＮを
主結晶相とするとともに、他の結晶相として上記Ａｌ、
Ｎ、Ｏの３成分を含む化合物を含有してなり、上記焼結
体をＸ線回折（Ｘ線の発生源：銅）にて測定した時、上
記ＡｌＮの回折ピーク強度Ｉ１（面間隔：２．６８乃至
２．７１）に対する上記化合物の回折ピーク強度Ｉ２
（面間隔：２．５６乃至２．６２）の強度比（Ｉ２／Ｉ
１）が１〜８％で、かつ上記ＡｌＮの回折ピーク強度Ｉ
１（面間隔：２．６８乃至２．７１）に対する上記化合
物の回折ピーク強度Ｉ３（面間隔：１．５２乃至１．５
３７）の強度比（Ｉ３／Ｉ１）が０．５％以下である窒
化アルミニウム質焼結体により形成したことから、ハロ
ゲン系腐食性ガスに対する耐食性やそのプラズマに対す
る耐プラズマ性に優れ、パーティクルの発生量を大幅に
低減することができる。

【００５９】その為、本発明のウエハ支持部材を用いれ
ば、半導体ウエハを汚染したり、欠損等を生じさせるこ
とがなく、品質の良い半導体装置を歩留り良く製作でき
るとともに、成膜装置やエッチング装置等の半導体製造
装置のメンテナンス回数を減らすことができるため、半
導体製造装置の稼働効率を向上させることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】（ａ）は本発明のウエハ支持部材の一例である
静電チャックを示す斜視図、（ｂ）は（ａ）のＸ−Ｘ線
断面図である。

【図２】（ａ）は本発明のウエハ支持部材の他の例であ
るセラミックヒーターを示す斜視図、（ｂ）は（ａ）の
Ｙ−Ｙ線断面図である。

【図３】（ａ）は本発明のウエハ支持部材のさらに他の
例であるプラズマ発生用電極を内蔵したサセプタを示す
斜視図、（ｂ）は（ａ）のＺ−Ｚ線断面図である。

【図４】本発明のウエハ支持部材を形成する窒化アルミ
ニウム質焼結体のＸ線回折におけるチャート図である。

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】窒化アルミニウム質焼結体からなる板状体
中に内部電極を備えるとともに、上記板状体の一方の主
面をウエハを載せる設置面としたウエハ支持部材におい
て、上記窒化アルミニウム質焼結体は、Ａｌ、Ｎ、Ｏを
合計で９９．５重量％以上含み、ＡｌＮを主結晶相とす
るとともに、他の結晶相として上記Ａｌ、Ｎ、Ｏの３成
分を含む化合物を含有してなり、上記窒化アルミニウム
質焼結体をＸ線回折（Ｘ線の発生源：銅）にて測定した
時、上記ＡｌＮの回折ピーク強度Ｉ１（面間隔：２．６
８乃至２．７１）に対する上記化合物の回折ピーク強度
Ｉ２（面間隔：２．５６乃至２．６２）の強度比（Ｉ２
／Ｉ１）が０．０１〜０．０８で、かつ上記ＡｌＮの回
折ピーク強度Ｉ１（面間隔：２．６８乃至２．７１）に
対する上記化合物の回折ピーク強度Ｉ３（面間隔：１．
５２乃至１．５３７）の強度比（Ｉ３／Ｉ１）が０．０
０５以下であることを特徴とするウエハ支持部材。
【請求項２】上記化合物のアスペクト比が４以上である
ことを特徴とする請求項１に記載のウエハ支持部材。
【請求項３】上記窒化アルミニウム質焼結体中の炭素含
有量が０．００１〜０．１重量％の範囲にあることを特
徴とする請求項１又は請求項２に記載のウエハ支持部
材。