JP6373212B2 - アルミナ焼結体の製法及びアルミナ焼結体 - Google Patents

Description

本発明は、アルミナ焼結体の製法及びアルミナ焼結体に関する。

従来より、半導体ウエハに成膜やエッチングなどの表面処理を施す際に、静電チャックが使用されることがある。静電チャックとしては、円板状のアルミナ基板に静電電極を埋設し、アルミナ基板の一面がウエハ載置面となっているものが知られている。この静電チャックのウエハ載置面に半導体ウエハを載置した状態で静電電極に通電すると、静電電極と半導体ウエハとの間に静電力が発生し、その静電力により半導体ウエハはウエハ載置面に吸着保持される。また、アルミナ基板には、静電電極と共にヒータ電極を埋設することもある。この場合、ウエハ載置面に半導体ウエハを載置した状態でヒータ電極に通電すると、半導体ウエハはヒータ電極によって加熱される。このような静電チャックに用いられるアルミナ基板の製法としては、特許文献１に記載された方法が知られている。それによると、まず、純度９９．７％のアルミナ粉末、少量のＭｇＯ原料粉、バインダ、水及び分散剤を含むスラリーを作製する。次に、そのスラリーを噴霧乾燥し、５００℃でバインダを除去してアルミナ顆粒を作製する。そのアルミナ顆粒を金型に充填し、プレス成形して成形体とする。その成形体をカーボン製のサヤにセットし、ホットプレス焼成することによりアルミナ焼結体とする。ホットプレス焼成は、例えば、１００ｋｇ／ｃｍ²の加圧下、窒素雰囲気（１５０ｋＰａ）中、１６００℃で２時間保持という条件で行う。こうして得られたアルミナ焼結体を研削加工してアルミナ基板とする。

特開２００８−５３３１６号公報

しかしながら、上述した静電チャックは、高温での脱着応答性のバラツキが大きいという問題があった。脱着応答性は、体積抵抗率や耐電圧と相関があることがわかっている。そのため、従来と比べて高温での体積抵抗率や耐電圧が高く、ロットごとのそれらのバラツキが小さいアルミナ焼結体の開発が望まれていた。

本発明はこのような課題を解決するためになされたものであり、高温での体積抵抗率や耐電圧が高く、ロットごとのそれらのバラツキが小さいアルミナ焼結体を提供することを主目的とする。

本発明のアルミナ焼結体の製法は、
（ａ）Ａｌ₂Ｏ₃粉末、ＭｇＯ粉末、ＭｇＦ₂粉末、溶媒、分散剤及びゲル化剤を含むスラリーを成形型に投入し、前記成形型内で前記ゲル化剤を化学反応させて前記スラリーをゲル化させたあと離型することにより、成形体を得る工程と、
（ｂ）該成形体を乾燥したあと脱脂し更に仮焼することにより、仮焼体を得る工程と、
（ｃ）前記仮焼体を１１５０〜１３５０℃でホットプレス焼成することにより、セラミック焼結体を得る工程と、
を含み、
前記工程（ａ）では、前記スラリーを調製するにあたり、Ａｌ₂Ｏ₃粉末として純度が９９．９質量％以上のものを使用し、Ａｌ₂Ｏ₃粉末１００質量部に対してＭｇＯ粉末を０．１〜０．２質量部、ＭｇＦ₂粉末を０．１３質量部以下使用する、
ものである。

このアルミナ焼結体の製法によれば、高温での体積抵抗率や耐電圧が高く、ロットごとのそれらのバラツキの小さいアルミナ焼結体を得ることができる。このようなアルミナ焼結体が得られるのは、スラリーにおいて、焼結助剤として機能するＭｇＦ₂粉末と粒成長抑制剤として機能するＭｇＯ粉末の添加量が適正な範囲だからである。ＭｇＦ₂粉末が多すぎると粒径が大きくなり過ぎて諸特性が悪化する原因になり、少なすぎると焼結し難くなる。ＭｇＯ粉末が少なすぎると粒径が大きくなりすぎて諸特性が悪化する原因になる。ＭｇＯ粉末やＭｇＦ₂粉末が多すぎるとアルミナ中に比較的導電率の高い異相（ＭｇＡｌ₂Ｏ₄など）が生成するため体積抵抗率が低くなる。また、この製法によって得られるアルミナ焼結体の高温での体積抵抗率や耐電圧は、ロットによらず安定している。特性が安定するのは、いわゆるゲルキャスト法（スラリーをゲル化して成形する方法）を採用しているため、Ａｌ₂Ｏ₃粉末やＭｇＦ₂粉末、ＭｇＯ粉末が均一に分散しやすいからである。

なお、高温での脱着応答性を考慮すると、アルミナ焼結体は、４００℃での体積抵抗率が１．０×１０¹⁵Ω・ｃｍ以上、耐電圧が１３０ｋＶ／ｍｍ以上であることが好ましい。平均粒径は０．５〜１０μｍであることが好ましい。粒径の３σ（σは標準偏差）は１〜２０μｍであることが好ましい。組成としては、Ｍｇ元素を０．０９〜０．１７質量％、Ｆ元素を０．０３〜０．０４質量％含有していることが好ましい。本発明の製法は、このようなアルミナ焼結体を製造するのに適している。

半導体製造装置用部材１の断面図である。 静電チャック１０の製造手順を示す工程図である。

本発明の好適な実施形態を図面を参照して以下に説明する。図１は、半導体製造装置用部材１の断面図である。

半導体製造装置用部材１は、プラズマ処理を施すシリコン製のウエハＷを吸着可能な静電チャック１０と、この静電チャック１０の裏面に配置された支持台としての冷却板１８とを備えている。

静電チャック１０は、円盤状のアルミナ基板１２と、このアルミナ基板１２に埋設されたヒータ電極１４及び静電電極１６とを備えている。アルミナ基板１２の上面は、ウエハ載置面１２ａとなっている。ヒータ電極１４は、アルミナ基板１２の全面にわたって配線されるように例えば一筆書きの要領でパターン形成され、電圧を印加すると発熱してウエハＷを加熱する。このヒータ電極１４は、モリブデンとアルミナとの混合物である。ヒータ電極１４には、冷却板１８の裏面からヒータ電極１４の一端及び他端にそれぞれ到達する棒状端子（図示せず）によって電圧を印加可能である。静電電極１６は、図示しない外部電源により直流電圧を印加可能な平面状の電極である。この静電電極１６に直流電圧が印加されると、ウエハＷはクーロン力又はジョンソン・ラーベック力によりウエハ載置面１２ａに吸着固定され、直流電圧の印加を解除すると、ウエハＷのウエハ載置面１２ａへの吸着固定が解除される。

冷却板１８は、金属製（例えばアルミニウム製）の円盤部材であり、静電チャック１０のウエハ載置面１２ａとは反対側の面と図示しない接合層を介して接合されている。この冷却板１８は、図示しない外部冷却装置で冷却された冷媒（例えば水）が循環する冷媒通路２０を有している。この冷媒通路２０は、冷却板１８の全面にわたって冷媒が通過するように例えば一筆書きの要領で形成されている。

次に、こうして構成された半導体製造装置用部材１の使用例について説明する。半導体製造装置用部材１は、図示しないチャンバー内に配置され、このチャンバー内で発生させたプラズマによってウエハＷの表面をエッチングするのに用いられる。このとき、ヒータ電極１４に供給する電力量を調節したり、冷却板１８の冷媒通路２０に循環させる冷媒の流量を調節したりすることにより、ウエハＷの温度が一定になるように制御する。

次に、半導体製造装置用部材１を構成する静電チャック１０の製造手順について説明する。以下では、静電チャック１０の製造手順を説明しつつ、アルミナ基板１２の製造手順も説明する。

１．成形体の作製（図２（ａ）参照、本発明の工程（ａ）の一例）
第１〜第３の成形体５１〜５３を作製する。成形体５１〜５３は、まず、それぞれの成形型（第１〜第３の成形型）にＡｌ₂Ｏ₃粉末、粒成長抑制剤としてのＭｇＯ粉末、焼結助剤としてのＭｇＦ₂粉末、溶媒、分散剤及びゲル化剤を含むスラリーを投入し、成形型内でゲル化剤を化学反応させてスラリーをゲル化させたあと離型することにより、作製する。

溶媒としては、分散剤及びゲル化剤を溶解するものであれば、特に限定されないが、例えば、炭化水素系溶媒（トルエン、キシレン、ソルベントナフサ等）、エーテル系溶媒（エチレングリコールモノエチルエーテル、ブチルカルビトール、ブチルカルビトールアセテート等）、アルコール系溶媒（イソプロパノール、１−ブタノール、エタノール、２−エチルヘキサノール、テルピネオール、エチレングリコール、グリセリン等）、ケトン系溶媒（アセトン、メチルエチルケトン等）、エステル系溶媒（酢酸ブチル、グルタル酸ジメチル、トリアセチン等）、多塩基酸系溶媒（グルタル酸等）が挙げられる。特に、多塩基酸エステル（例えば、グルタル酸ジメチル等）、多価アルコールの酸エステル（例えば、トリアセチン等）等の、２以上のエステル結合を有する溶媒を使用することが好ましい。

分散剤としては、Ａｌ₂Ｏ₃粉末を溶媒中に均一に分散するものであれば、特に限定されない。例えば、ポリカルボン酸系共重合体、ポリカルボン酸塩、ソルビタン脂肪酸エステル、ポリグリセリン脂肪酸エステル、リン酸エステル塩系共重合体、スルホン酸塩系共重合体、３級アミンを有するポリウレタンポリエステル系共重合体等が挙げられる。特に、ポリカルボン酸系共重合体、ポリカルボン酸塩等を使用することが好ましい。この分散剤を添加することで、成形前のスラリーを、低粘度とし、且つ高い流動性を有するものとすることができる。

ゲル化剤としては、例えば、イソシアネート類、ポリオール類及び触媒を含むものとしてもよい。このうち、イソシアネート類としては、イソシアネート基を官能基として有する物質であれば特に限定されないが、例えば、トリレンジイソシアネート（ＴＤＩ）、ジフェニルメタンジイソシアネート（ＭＤＩ）又はこれらの変性体等が挙げられる。なお、分子内おいて、イソシアネート基以外の反応性官能基が含有されていてもよく、更には、ポリイソシアネートのように、反応官能基が多数含有されていてもよい。ポリオール類としては、イソシアネート基と反応し得る水酸基を２以上有する物質であれば特に限定されないが、例えば、エチレングリコール（ＥＧ）、ポリエチレングリコール（ＰＥＧ）、プロピレングリコール（ＰＧ）、ポリプロピレングリコール（ＰＰＧ）、ポリテトラメチレングリコール（ＰＴＭＧ）、ポリヘキサメチレングリコール（ＰＨＭＧ）、ポリビニルアルコール（ＰＶＡ）等が挙げられる。触媒としては、イソシアネート類とポリオール類とのウレタン反応を促進させる物質であれば特に限定されないが、例えば、トリエチレンジアミン、ヘキサンジアミン、６−ジメチルアミノ−１−ヘキサノール等が挙げられる。

この工程では、まず、Ａｌ₂Ｏ₃粉末とＭｇＯ粉末とＭｇＦ₂粉末に溶媒及び分散剤を所定の割合で添加し、所定時間に亘ってこれらを混合することによりスラリー前駆体を調製し、その後、このスラリー前駆体に、ゲル化剤を添加して混合・真空脱泡してスラリーとするのが好ましい。Ａｌ₂Ｏ₃粉末は、純度が９９．９質量％以上のものを使用し、Ａｌ₂Ｏ₃粉末１００質量部に対してＭｇＯ粉末を０．１〜０．２質量部、ＭｇＦ₂粉末を０．１３質量部以下（好ましくは０．０９〜０．１３質量部）使用する。スラリー前駆体やスラリーを調製するときの混合方法は、特に限定されるものではなく、例えばボールミル、自公転式撹拌、振動式撹拌、プロペラ式撹拌等を使用可能である。なお、スラリー前駆体にゲル化剤を添加したスラリーは、時間経過に伴いゲル化剤の化学反応（ウレタン反応）が進行し始めるため、速やかに成形型内に流し込むのが好ましい。成形型に流し込まれたスラリーは、スラリーに含まれるゲル化剤が化学反応することによりゲル化する。ゲル化剤の化学反応とは、イソシアネート類とポリオール類とがウレタン反応を起こしてウレタン樹脂（ポリウレタン）になる反応である。ゲル化剤の反応によりスラリーがゲル化し、ウレタン樹脂は有機バインダーとして機能する。

２．仮焼体の作製（図２（ｂ）参照、本発明の工程（ｂ）の一例）
第１〜第３の成形体５１〜５３を乾燥したあと脱脂し、更に仮焼することにより、第１〜第３の仮焼体６１〜６３を得る。成形体５１〜５３の乾燥は、成形体５１〜５３に含まれる溶媒を蒸発させるために行う。乾燥温度や乾燥時間は、使用する溶媒に応じて適宜設定すればよい。但し、乾燥温度は、乾燥中の成形体５１〜５３にクラックが入らないように注意して設定する。また、雰囲気は大気雰囲気、不活性雰囲気、真空雰囲気のいずれであってもよい。乾燥後の成形体５１〜５３の脱脂は、分散剤や触媒やバインダーなどの有機物を分解・除去するために行う。脱脂温度は、含まれる有機物の種類に応じて適宜設定すればよいが、例えば４００〜６００℃に設定してもよい。また、雰囲気は大気雰囲気、不活性雰囲気、真空雰囲気のいずれであってもよい。脱脂後の成形体５１〜５３の仮焼は、強度を高くしハンドリングしやすくするために行う。仮焼温度は、特に限定するものではないが、例えば７５０〜９００℃に設定してもよい。また、雰囲気は大気雰囲気、不活性雰囲気、真空雰囲気のいずれであってもよい。

３．電極用ペーストの印刷（図２（ｃ）参照）
第１の仮焼体６１の片面にヒータ電極用ペースト７１を所定のヒータ電極用パターンとなるように印刷し、第３の仮焼体６３の片面に静電電極用ペースト７２を所定の静電電極用パターンとなるように印刷する。両ペースト７１，７２は、いずれも、アルミナ粉末とモリブデン粉末とを含むものである。バインダーとしては、例えば、セルロース系バインダー（エチルセルロースなど）やアクリル系バインダー（ポリメタクリル酸メチルなど）やビニル系バインダー（ポリビニルブチラールなど）が挙げられる。溶媒としては、例えば、テルピネオールなどが挙げられる。印刷方法は、例えば、スクリーン印刷法などが挙げられる。

４．ホットプレス焼成（図２（ｄ）参照、本発明の工程（ｃ）の一例）
印刷されたヒータ電極用ペースト７１を挟むようにして第１の仮焼体６１と第２の仮焼体６２とを重ね合わせると共に、印刷された静電電極用ペースト７２を挟むようにして第２の仮焼体６２と第３の仮焼体６３とを重ね合わせ、その状態でホットプレス焼成する。これにより、ヒータ電極用ペースト７１が焼成されてヒータ電極１４となり、静電電極用ペースト７２が焼成されて静電電極１６となり、各仮焼体６１〜６３が焼結し一体化してアルミナ基板１２となり、静電チャック１０が得られる。ホットプレス焼成では、少なくとも最高温度（焼成温度）において、プレス圧力を３０〜３００ｋｇｆ／ｃｍ²とすることが好ましく、５０〜２５０ｋｇｆ／ｃｍ²とすることがより好ましい。また、最高温度は、Ａｌ₂Ｏ₃粉末に焼結助剤であるＭｇＦ₂粉末が添加されているため、ＭｇＦ₂粉末が添加されていない場合に比べて低温（１１５０〜１３５０℃）に設定すればよい。雰囲気は、大気雰囲気、不活性雰囲気、真空雰囲気の中から、適宜選択すればよい。なお、最高温度を１１５０℃未満に設定すると、Ａｌ₂Ｏ₃粉末の焼結が十分進まないため好ましくなく、１３５０℃を超えて設定すると、アルミナ焼結粒が大きくなりすぎて諸特性が悪化するため好ましくない。

以上詳述した本実施形態では、得られるアルミナ基板１２は、高温での体積抵抗率や耐電圧が高いものとなる。このようなアルミナ基板１２が得られるのは、スラリーにおいて、焼結助剤として機能するＭｇＦ₂粉末と粒成長抑制剤として機能するＭｇＯ粉末の添加量が適正な範囲だからである。また、このようにして得られるアルミナ基板１２の高温での体積抵抗率や耐電圧は、ロットによらず安定している。特性が安定するのは、いわゆるゲルキャスト法（スラリーをゲル化して成形する方法）を採用しているため、Ａｌ₂Ｏ₃粉末やＭｇＯ粉末、ＭｇＦ₂粉末が均一に分散しやすいからである。

高温での脱着応答性を考慮すると、アルミナ焼結体１２は、４００℃での体積抵抗率が１．０×１０¹⁵Ω・ｃｍ以上、耐電圧が１３０ｋＶ／ｍｍ以上であることが好ましい。平均粒径は０．５〜１０μｍであることが好ましい。粒径の３σ（σは標準偏差）は１〜２０μｍであることが好ましい。組成としては、Ｍｇ元素を０．０９〜０．１７質量％、Ｆ元素を０．０３〜０．０４質量％含有していることが好ましい。上述した製法は、このようなアルミナ焼結体１２を製造するのに適している。

なお、本発明は上述した実施形態に何ら限定されることはなく、本発明の技術的範囲に属する限り種々の態様で実施し得ることはいうまでもない。

例えば、上述した実施形態では、ヒータ電極１４と静電電極１６をアルミナ基板１２に埋設した静電チャック１０を例示したが、ヒータ電極１４と静電電極１６のいずれか一方のみをアルミナ基板１２に埋設してもよいし、これらに代えて又は加えてプラズマ発生用の高周波電極を埋設してもよい。

上述した実施形態では、第１の仮焼体６１の片面にヒータ電極用ペースト７１を印刷し、第３の仮焼体６３の片面に静電電極用ペースト７２を印刷したあと、第１〜第３の仮焼体６１〜６３を積層した状態でホットプレス焼成したが、以下の手順を採用してもよい。すなわち、第１の成形体５１の片面にヒータ電極用ペーストを印刷し、第３の成形体５３の片面に静電電極用ペースト７２を印刷する。続いて、第１〜第３の成形体５１〜５３を乾燥したあと脱脂し、更に仮焼することにより、第１〜第３の仮焼体とし、これらを積層してホットプレス焼成してもよい。

上述した実施形態では、静電チャック１０の製法の一例を示したが、ヒータ電極１４と静電電極１６を省略して、電極を内蔵していないアルミナ基板の製法としてもよい。その場合、３つの仮焼体を積層したものをホットプレス焼成してもよいが、１つの成形体のみを乾燥・脱脂・仮焼したあとホットプレス焼成することによりアルミナ基板を製造してもよい。

以下に、本発明の実施例について説明する。なお、以下の実施例は本発明を何ら限定するものではない。

［実験例１］
上述した製造手順（図２参照）に準じて、以下のように静電チャック１０を作製した。
（ａ）成形体の作製
Ａｌ₂Ｏ₃粉末（平均粒径０．５μｍ，純度９９．９９％）１００質量部、ＭｇＯ粉末０．１質量部、ＭｇＦ₂粉末０．０９質量部、分散剤としてポリカルボン酸系共重合体３質量部、溶媒として多塩基酸エステル２０質量部を秤量し、これらをボールミル（トロンメル）で１４時間混合し、スラリー前駆体とした。このスラリー前駆体に対して、ゲル化剤、すなわちイソシアネート類として４，４’−ジフェニルメタンジイソシアネート３．３質量部、ポリオール類としてエチレングリコール０．３質量部、触媒として６−ジメチルアミノ−１−ヘキサノール０．１質量部を加え、自公転式撹拌機で１２分間混合し、スラリーを得た。得られたスラリーを、実施形態の１．で用いた第１〜第３成形型にそれぞれ流し込んだ。その後、２２℃で２時間放置することにより、各成形型内でゲル化剤を化学反応させてスラリーをゲル化させたあと離型した。これにより、第１〜第３成形型からそれぞれ第１〜第３の成形体５１〜５３（図２（ａ）参照）を得た。

（ｂ）仮焼体の作製
第１〜第３の成形体５１〜５３を１００℃で１０時間乾燥した後、最高温度５５０℃、大気雰囲気で１時間脱脂し、更に最高温度８２０℃、大気雰囲気で１時間仮焼することにより、第１〜第３の仮焼体６１〜６３（図２（ｂ）参照）を得た。

（ｃ）電極用ペーストの印刷
モリブデン粉末とＡｌ₂Ｏ₃粉末を、アルミナ含有量が１０質量％となるようにし、バインダーとしてポリメタクリル酸メチルと溶媒としてテルピネオールを加えて混合することにより電極用ペーストを調製した。この電極用ペーストは、静電電極用、ヒータ電極用の両方に用いることとした。そして、第１の仮焼体６１の片面にヒータ電極用ペースト７１をスクリーン印刷し、第３の仮焼体６３の片面に静電電極用ペースト７２をスクリーン印刷した（図２（ｃ）参照）。

（ｄ）ホットプレス焼成
ヒータ電極用ペースト７１を挟むようにして第１及び第２の仮焼体６１，６２を重ね合わせると共に、静電電極用ペースト７２を挟むようにして第２及び第３の仮焼体６２，６３を重ね合わせた。そして、その状態でホットプレス焼成を行った。これにより、ヒータ電極用ペースト７１が焼成されてヒータ電極１４となり、静電電極用ペースト７２が焼成されて静電電極１６となり、各仮焼体６１〜６３が焼結し一体化してアルミナ基板１２となった（図２（ｄ）参照）。ホットプレス焼成は、真空雰囲気下、圧力２５０ｋｇｆ／ｃｍ²、最高温度１２６０℃で２時間保持することにより行った。その後、セラミック焼結体表面をダイヤモンド砥石にて平面研削加工を行い、静電電極１６からウエハ載置面１２ａまでの厚みを３５０μｍとし、ヒータ電極１４からもう一方の表面までの厚みを７５０μｍとした。その後、側面加工、穴あけ加工を施し、端子の取り付けを行いヒータ電極１４及び静電電極１６を内蔵した直径３００ｍｍの静電チャック１０を得た。

得られた静電チャック１０のうちのアルミナ基板１２につき、以下の特性を測定した。その結果を表１に示す。なお、特性によっては、別途、実験例１と同じ製造手順でアルミナ試験片（電極なし）を作製した。

・相対密度
製造時に混合した各原料（Ａｌ₂Ｏ₃やＭｇＯ、ＭｇＦ₂）がすべてアルミナ焼結体内にそのままの状態で残存していると仮定して、各原料の理論密度と各原料の使用量（質量部）とから焼結体の理論密度を求める。その後、アルキメデス法で求めた嵩密度を焼結体の理論密度で除し、それに１００を乗じた値を焼結体の相対密度（％）とする。したがって、各原料の使用量が同じであれば、嵩密度が大きいほど相対密度は大きくなる。

・強度
ＪＩＳ Ｒ１６０１に準じて４点曲げ試験を行い、強度を算出した。

・平均粒径及び３σ
線分法にて求めた。具体的には、各焼結体の破面を電子顕微鏡にて観察して得たＳＥＭ写真に対して任意の本数の線を引き、平均切片長さを求めた。線と交わる粒子の数が多い程精度が高くなる為、その本数は、粒径によって異なるが、おおよそ６０個程度の粒子が線と交わる程度の本数を引く。その平均切片長さから平均粒径を推定した。また、平均粒径を推定したときに用いた各粒径から標準偏差σを求め、それに３を乗じて３σとした。

・体積抵抗率
ＪＩＳ Ｃ２１４１に準じた方法により、大気中、４００℃にて測定した。試験片形状は□５０ｍｍ（５０ｍｍ四方）×厚み０．２ｍｍとし、主電極は直径２０ｍｍ、ガード電極は内径３０ｍｍ、外径４０ｍｍ、印加電極は直径４０ｍｍとなるよう各電極を銀で形成した。印加電圧は２ｋＶ／ｍｍとし、電圧印加後３０分時の電流値を読み取り、その電流値から体積抵抗率を算出した。また、実験例１を５個作製し、それらの４００℃での体積抵抗率の標準偏差を求めた。

・耐電圧
試験片形状は□５０ｍｍ×厚み０．２ｍｍとした。これを用いて、ＪＩＳ Ｃ２１１０に従い、耐電圧を測定した。また、実験例１を５個作製し、それらの耐電圧の標準偏差を求めた。

・化学分析
Ｍｇの含有量は、誘導結合プラズマ（ＩＣＰ）発光スペクトル分析によって求めた。なお、Ｍｇ含有量の測定下限は１ｐｐｍである。また、Ｆの含有量は、熱加水分解分離−イオンクロマトグラフ法によって求めた（ＪＩＳ Ｒ９３０１−３−１１）。なお、Ｆ含有量の測定下限は１０ｐｐｍである。

［実験例２〜９］
実験例２〜９では、Ａｌ₂Ｏ₃粉末１００質量部に対するＭｇＯ粉末及びＭｇＦ₂粉末の質量部を表１に示すように変更した以外は、実験例１と同様にして静電チャック１０を作製した。また、実験例２〜９のアルミナ基板１２の各特性を実験例１と同様にして測定した。その結果を表１に示す。

［実験例１０］
実験例１０では、電極を埋設していないアルミナ基板を作製した。まず、純度９９．５％のＡｌ₂Ｏ₃粉末とＭｇＯ粉末とＣａＯ粉末を、アルミナ１００質量部に対してＭｇＯ粉末が０．０５質量部、ＣａＯ粉末が０．０３質量部となるように混合した。この混合粉末にバインダであるポリビニルアルコール（ＰＶＡ）、水及び分散剤を添加し、トロンメルで１６時間混合してスラリーを作製した。このスラリーをスプレードライヤを用いて噴霧乾燥し、その後、４５０℃で５時間保持してバインダを除去し、平均粒径約８０μｍのアルミナ顆粒を作製した。このアルミナ顆粒を金型に充填し、２００ｋｇ／ｃｍ²の圧力でプレス成形を行い、成形体を得た。続いて、この成形体をカーボン製のサヤにセットし、ホットプレス焼成法を用いて焼成した。焼成は、１００ｋｇ／ｃｍ²の加圧下で、かつ窒素加圧雰囲気（１５０ｋＰａ）で行い、３００℃／ｈで昇温し、１６２０℃で２時間保持し、アルミナ焼結体を得た。このアルミナ焼結体を研削加工し、φ３００ｍｍ、厚さ６ｍｍのアルミナ基板を作製した。実験例１０のアルミナ基板の各特性を実験例１と同様にして測定した。その結果を表１に示す。

［評価］
実験例１，２，５，６では、４００℃での体積抵抗率が１．０×１０¹⁵Ω・ｃｍ以上と高く、耐電圧が１３０ｋＶ／ｍｍ以上と高いアルミナ基板が得られた。また、実験例１，２，５，６につき複数個作製した場合のこれらの特性の標準偏差は小さな値であったことから、ロット間のばらつきも小さいことがわかった。アルミナ焼結粒の平均粒径は１〜２μｍ、粒径の３σ（σは標準偏差）は１〜２μｍであった。これらの実験例では、Ａｌ₂Ｏ₃粉末として純度が９９．９質量％以上のものを使用し、Ａｌ₂Ｏ₃粉末１００質量部に対してＭｇＯ粉末を０．１〜０．２質量部、ＭｇＦ₂粉末を０．１３質量部以下使用した。

一方、実験例３，４，７，８では、焼結助剤であるＭｇＦ₂粉末の使用量が多かったため、粒成長が進みすぎてアルミナ焼結粒の平均粒径が８μｍ以上と大きくなりすぎ、４００℃での体積抵抗率や耐電圧が低下した。また、ロット間のばらつきも大きくなった。

実験例９では、粒成長抑制剤であるＭｇＯの使用量が多かったため、アルミナ焼結粒の平均粒径は小さかったものの、相対密度が十分上がらず、４００℃での体積抵抗率や耐電圧が低下した。また、ロット間のばらつきも大きくなった。

実験例１０では、成形方法としてゲルキャスト法ではなくプレス成形を採用し、高温で焼成したため、４００℃での体積抵抗率や耐電圧が低下した。また、ロット間のばらつきも大きくなった。アルミナ焼結粒の平均粒径も１５μｍを超え、しかも３σが大きかったことから粒度分布の幅が広がったことがわかる。

なお、実験例１，２，５，６が本発明の実施例に相当し、その他の実験例が比較例に相当する。

本発明は、半導体製造装置用部材として利用可能である。

１ 半導体製造装置用部材、１０ 静電チャック、１２ アルミナ基板、１２ａ ウエハ載置面、１４ ヒータ電極、１６ 静電電極、１８ 冷却板、２０ 冷媒通路、５１〜５３ 第１〜第３の成形体、６１〜６３ 第１〜第３の仮焼体、７１ ヒータ電極用ペースト、７２ 静電電極用ペースト、Ｗ ウエハ。

Claims (4)

1. （ａ）Ａｌ₂Ｏ₃粉末、ＭｇＯ粉末、ＭｇＦ₂粉末、溶媒、分散剤及びゲル化剤を含むスラリーを成形型に投入し、前記成形型内で前記ゲル化剤を化学反応させて前記スラリーをゲル化させたあと離型することにより、成形体を得る工程と、
   （ｂ）該成形体を乾燥したあと脱脂し更に仮焼することにより、仮焼体を得る工程と、
   （ｃ）前記仮焼体を１１５０〜１３５０℃でホットプレス焼成することにより、セラミック焼結体を得る工程と、
   を含み、
   前記工程（ａ）では、前記スラリーを調製するにあたり、Ａｌ₂Ｏ₃粉末として純度が９９．９質量％以上のものを使用し、Ａｌ₂Ｏ₃粉末１００質量部に対してＭｇＯ粉末を０．１〜０．２質量部、ＭｇＦ₂粉末を０．１３質量部以下使用する、
   アルミナ焼結体の製法。
2. 前記工程（ａ）では、前記ＭｇＦ ₂ 粉末を０．０９〜０．１３質量部使用する、
   請求項１に記載のアルミナ焼結体の製法。
3. Ｍｇ元素を０．０９〜０．１７質量％、Ｆ元素を０．０３〜０．０４質量％含有し、４００℃での体積抵抗率が１．０×１０ ¹⁵ Ω・ｃｍ以上、耐電圧が１３０ｋＶ／ｍｍ以上、平均粒径が０．５〜１０μｍ、粒径の３σ（σは標準偏差）が１〜２０μｍである、
   アルミナ焼結体。
4. 平均粒径が１〜２μｍ、粒径の３σが１〜２μｍである、
   請求項３に記載のアルミナ焼結体。

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