JP6017895B2 - アルミナ質焼結体の製造方法、真空チャックの製造方法、及び静電チャックの製造方法 - Google Patents
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Description
なお、前記アノーサイト結晶相とは、CaAl 2 Si 2 O 8 で表される結晶相である。
なお、後加熱処理は、焼結後のアルミナをアノーサイト結晶相が生成する温度域で処理してアノーサイトを全面的に均一化発生させることが目的であるため、必ずしも焼成工程と後加熱処理工程を別々の作業として行う必要はなく、焼結体焼成の降温時、アノーサイト結晶相が生成する温度域を通過する際に、一定温度にて一定時間保持したり、一定の温度範囲を緩やかに降温させたりして組み込むことも可能である。
本発明者等の実験では、アノーサイト結晶は、1200℃を下回る温度では形成されず、1550℃を上回ると溶融した。よって、後述する実験例等に示す様に、1200〜1550℃の温度の範囲で後加熱処理を行うことにより、アルミナ質焼結体においてより均一にアノーサイト結晶相を分布させることができる。
(3)本発明(アルミナ質焼結体の製造方法)は、第3態様として、前記後加熱処理として、2時間以上の加熱を行うことを特徴とする。
ここでは、後加熱処理によって、アノーサイト結晶相が焼結体全体に均一に分布したアルミナ質焼結体を製造することを示している。
ここで、「均一」とは、「アルミナ質焼結体に対して、アノーサイト結晶相の有無を検出するX線回折(XRD)による測定機器を用いて測定を行った場合、どの測定地点においても、アノーサイト結晶相が検出できる程度の均一さ、即ち、どの測定地点においても、X線回折によるアノーサート結晶相のピークが検出できる程度の均一さ」を示している。
ここでは、後加熱処理後にサンドブラスト加工を行うことを示している。このサンドブラスト加工により、アルミナ質焼結体の表面のメサ形状の形成や、表面粗さの調節を行うことができる。
a)まず、本実施例の静電チャックの構造について説明する。
図1に示す様に、本実施例の静電チャック1は、図1の上方の吸着面(チャック面)3側にて半導体ウェハ5を吸着するものであり、(例えば直径300mm×厚み3mmの)円盤状の絶縁体(誘電体)であるセラミック体7と、(例えば直径340mm×厚み20mmの)円盤状の金属ベース9とを、例えばインジウムからなる接合層(図示せず)を介して接合したものである。
また、図2に示す様に、前記セラミック体7の内部には、一対の内部電極27、29が配置されており、各内部電極27、29は電源31に接続されている。
(1)原料としては、主成分であるAl2O3:93重量%、CaO:1.5重量%、SiO2:5.5重量%の各粉末を混合して、ボールミルで、50〜80時間湿式粉砕した後、脱水乾燥する。
(6)次に、熱圧着した積層シートを、所定の円板形状(例えば8インチサイズの円板形状)にカットする。
(10)次に、端子にニッケルメッキを施し、更に、このニッケルメッキを施した端子をロー付け又は半田付けする。
これにより、静電チャック1が完成する。
本実施例では、焼成によってアルミナ質焼結体であるセラミック体7を製造した後に、アノーサイト結晶相が生成する温度(1200〜1550℃)にて2時間にわたり、セラミック体7の後加熱処理を行うので、セラミック体7において均一にアノーサイト結晶相を分布させることができる。
ここでは、例えば半導体ウェハを吸着保持できる真空チャックを例に挙げる。
a)まず、本実施例の真空チャックの構造について説明する。
b)次に、本実施例の真空チャック61の製造方法について説明する。
次に、この成形体を焼成し、アルミナ質焼結体を作製する。
次に、このアルミナ質焼結体に対し、ダイヤ砥粒による研磨を行い、所要の精度に仕上げる。
c)次に、本実施例の効果を説明する。
本実施例においても、前記実施例1と同様に、焼成によってアルミナ質焼結体を製造した後に、アノーサイト結晶相が生成する温度にて所定時間にわたり後加熱処理を行うので、アルミナ質焼結体において均一にアノーサイト結晶相を分布させることができる。
<実験例>
次に、本発明の効果を確認した実験例について説明する。
(実験例1)
本実験例1では、3種(比較例、本発明例1、2)のアルミナ質焼結体のサンドブラスト加工面の凹凸形状を調べた。
具体的には、まず、Al2O3:95.1重量%、SiO2:3.6重量%、CaO:0.7重量%、MgO:0.6重量%含むセラミック粉末に適切なバインダー等を添加し、粉砕混合した後、噴霧乾燥を行い、成形粉末を作製する。
次に、この成形体を1600℃で5時間焼成し、φ165mm×厚み8mm程度のアルミナ質焼結体を作製する。
次に、これらのアルミナ質焼結体の上面全体に対し、サンドブラスト加工(処理)を行い、3種(比較例、本発明例1、2)のアルミナ質焼結体は完成する。
(1)目視による評価1
上述した方法によって製造された比較例、本発明例1、2のアルミナ質焼結体に対して、そのサンドブラスト加工された表面(サンドブラスト加工面)を目視により観察した。
また、図7(a)に示す様に、比較例、本発明例1、2のアルミナ質焼結体のサンドブラスト加工面の測定箇所A〜Cに対して、表面形状測定装置(黒田精工製ナノメトロ750F)によって、表面の凹凸の状態を調べた。なお、測定箇所Aは中心を通るラインであり、測定箇所Bは測定箇所Aと15mm離れた平行なラインであり、測定箇所Cは測定箇所Bと20mm離れた平行なラインである。
更に、比較例(従来品)、本発明例1、2のアルミナ質焼結体のサンドブラスト加工面に対して、XRDによって、アノーサイト結晶の分布状態を調べた。
図8(a)に比較例(従来品)を示すが、この比較例の(サンドブラスト加工によって凹んだ)凹部2とその周囲の凸部1において、XRDによる測定を行い、アノーサイト結晶相によるピークの有無を調べた。
(1)例えば、アルミナ質焼結体としては、静電チャックや真空チャックを構成するアルミナを主成分とする周知のアルミナ質焼結体の組成を採用できる。
7…セラミック体
61…真空チャック
Claims (7)
- アルミナを主成分とするアルミナ質焼結体の製造方法において、
焼成によって前記アルミナ質焼結体を製造した後に、アノーサイト結晶相が生成する温度にて、前記アルミナ質焼結体の後加熱処理を行うことを特徴とするアルミナ質焼結体の製造方法。 - 前記後加熱処理として、1200〜1550℃の温度の範囲で加熱を行うことを特徴とする請求項1に記載のアルミナ質焼結体の製造方法。
- 前記後加熱処理として、2時間以上の加熱を行うことを特徴とする請求項1又は2に記載のアルミナ質焼結体の製造方法。
- 前記後加熱処理によって、アノーサイト結晶相を焼結体全体に均一に分布させてなるアルミナ質焼結体を製造することを特徴とする請求項1〜3のいずれか1項に記載のアルミナ質焼結体の製造方法。
- 前記後加熱処理の後に、前記アルミナ質焼結体の表面にサンドブラスト加工を行うことを特徴とする請求項1〜4のいずれか1項に記載のアルミナ質焼結体の製造方法。
- アルミナ質焼結体に対して、前記請求項5に記載の後加熱処理及びサンドブラスト加工を行うことによって、真空チャックを製造することを特徴とする真空チャックの製造方法。
- アルミナ質焼結体に対して、前記請求項5に記載の後加熱処理及びサンドブラスト加工を行うことによって、静電チャックを製造することを特徴とする静電チャックの製造方法。
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