JP7205320B2 - 静電チャック装置およびその製造方法 - Google Patents

Description

本発明は、静電チャック装置およびその製造方法に関する。

静電チャック装置は、基台となる誘電体の内部に静電吸着用内部電極が設けられたものである。静電チャック装置では、基台の載置面に半導体ウエハ等の板状試料を載置し、板状試料と静電吸着用内部電極との間に静電気力を発生させて、板状試料を吸着固定する。

静電チャック装置は、誘電体の厚みを一定とし、静電吸着用内部電極を板状試料とほぼ同等の大きさとすることにより、板状試料の全面に亘ってほぼ均一に静電気力を発生させることができる。これにより、静電チャック装置は、板状試料の加工表面が平坦になるように、板状試料を精度良く固定することができる。また、静電チャック装置は、静電気力を用いるために周囲の雰囲気の影響を受け難く、真空下にても使用可能であることから、半導体ウエハ等の板状試料に成膜処理、エッチング処理、露光処理等を施す半導体の製造工程にて広く利用されている。

半導体の製造工程においても、近年、生産性の向上、すなわち各種処理工程における処理時間の短縮が強く要求されている。成膜処理、エッチング処理、露光処理等では、一枚の板状試料を処理するのに要する時間、すなわちスループットを短縮することが強く求められている。特に、静電チャック装置に固定した板状試料を離脱させるのに要する時間を短縮することが急務となっている。
従来の静電チャック装置では、板状試料を載置する基台が誘電体の絶縁性セラミックスから構成されているため、板状試料を吸着する際、板状試料および基台の載置面それぞれに極性の異なる電荷が帯電して、静電気力が発現する。そのため、板状試料を離脱させる際に印加電圧を停止しても、板状試料および基台の載置面に帯電した電荷を直ちに放電することができず、吸着力が持続された状態、いわゆる、残留吸着力が発生した状態となり、板状試料を直ちに離脱させることができず、スループットを向上させることができないという問題があった。

そこで、このような問題を解決するべく、例えば、絶縁性セラミックスからなる誘電体層の上面に機械的加工により凹部を形成し、この凹部に導電性セラミックスからなる導電部材（嵌合部材） を挿入し、この凹部の側面および底面と、導電部材とを、接着、ガラス付け、ロウ付け等の接着・接合剤により接合して、凹部と導電部材とを一体化し、誘電体層の上面と導電部材の上面とで形成される平面を、板状試料を載せる載置面とし、導電部材をアース接続するとともに、誘電体層の下面に静電吸着用内部電極を形成した静電チャック装置が提案されている（例えば、特許文献１参照）。
このような静電チャック装置では、板状試料を離脱させる際、板状試料や基台の載置面に帯電した電荷を、導電部材により直ちにアースへ逃がして、吸着力（静電気力）を消失させることにより、短時間で載置面より板状試料を離脱させ、スループットの向上を図っている。

また、静電チャック装置の基台に、基台を貫通し、かつ基台と嵌合一体化する残留電荷放電用端子を設け、この残留電荷放電用端子の一端部を被吸着物の載置面と同一平面に配し、かつ、この残留電荷放電用端子を接地する静電チャック装置も提案されている（例えば、特許文献２参照）。
この静電チャック装置にあっては、残留電荷放電用端子により、板状試料に帯電した電荷を効率よくかつ確実に逃がすことができるので、短時間で載置面より板状試料を離脱させることができ、スループットの向上を図っている。

特開２００２－１７０８７１号公報 特開２００７－３１１３９９号公報

しかしながら、特許文献１の静電チャック装置や特許文献２の静電チャック装置では、基台の載置面に、他の領域とは組成が異なる領域（以下、「領域Ａ」という。）が存在しており、その領域Ａにおいて耐プラズマ性が低くなっている。基台の載置面から板状試料を離脱させた後、前記載置面にドライクリーニングを施すと、領域Ａが選択的に削れて、前記載置面に細孔が生じ、基台の耐電圧性が低下することがあった。また、領域Ａが削れて発生したパーティクルが板状試料の汚染源となることがあった。

本発明は、上記の課題を解決するためになされたものであって、基台の載置面において耐プラズマ性に優れる静電チャック装置およびその製造方法を提供することを目的とする。

本発明者等は、上記の課題を解決するために鋭意検討を重ねた結果、基体の一主面に板状試料を静電吸着する静電チャック装置において、前記一主面を、絶縁性粒子と導電性粒子から構成し、前記一主面において、他の領域とは組成が異なる領域の大きさを体積基準のＨｅｙｗｏｏｄ径分布で５μｍ未満とすることで、前記課題が解決出来ることを見出した。

本発明の静電チャック装置は、基体の一主面に板状試料を静電吸着する静電チャック装置であって、前記一主面は、絶縁性粒子と導電性粒子から構成され、かつ、第１領域と、前記第１領域の間に分散する複数の第２領域と、を有し、前記一主面において、前記第１領域とは組成が異なる前記第２領域の大きさが体積基準のＨｅｙｗｏｏｄ径分布で５μｍ未満であり、前記第２領域における前記絶縁性粒子と前記導電性粒子の質量比（導電性粒子／絶縁性粒子）に対する前記第１領域における前記絶縁性粒子と前記導電性粒子の質量比（導電性粒子／絶縁性粒子）が、０．５倍以上かつ１．５倍以下である。

本発明の静電チャック装置の製造方法は、本発明の静電チャック装置の製造方法であって、第１導電性粒子の原料粉体および第１絶縁性粒子の原料粉体を用いて、前記第１領域となる第１顆粒を形成する工程と、前記第１導電性粒子の原料粉体とは平均粒子径が異なる第２導電性粒子の原料粉体および前記第１絶縁性粒子の原料粉体とは平均粒子径が異なる第２絶縁性粒子の原料粉体を用いて、前記第２領域となる第２顆粒を形成する工程と、前記第２領域における前記第２絶縁性粒子と前記第２導電性粒子の質量比（第２導電性粒子／第２絶縁性粒子）に対する前記第１領域における前記第１絶縁性粒子と前記第１導電性粒子の質量比（第１導電性粒子／第１絶縁性粒子）が、０．５倍以上かつ１．５倍以下となるように、前記第１顆粒と前記第２顆粒を混合する工程と、得られる混合物を焼成する工程と、得られるセラミックス焼結体を用いて、前記第１領域中に、前記第２領域が分散して存在し、前記第２領域の大きさが体積基準のＨｅｙｗｏｏｄ径分布で５μｍ未満である前記基体を形成する工程と、を有し、前記第１顆粒を形成する工程において、第１導電性粒子の原料粉体を、分散媒を用いて分散処理を施して、前記第１導電性粒子の原料粉体の粒度分布の累積体積百分率が５０％のときの粒径（Ｄ５０）が０．１μｍ以上かつ０．２μｍ以下であり、前記第１導電性粒子の原料粉体を含む第１導電性粒子分散液を調製し、第１絶縁性粒子の原料粉体を、分散媒を用いて分散処理を施して、前記第１絶縁性粒子の原料粉体の粒度分布の累積体積百分率が５０％のときの粒径（Ｄ５０）が０．１μｍ以上かつ０．５μｍ以下であり、前記第１絶縁性粒子の原料粉体を含む第１絶縁性粒子分散液を調製し、前記第１導電性粒子分散液と前記第１絶縁性粒子分散液を混合して第１混合液を調製し、該第１混合液を乾燥して前記第１顆粒を形成し、前記第２顆粒を形成する工程において、第２導電性粒子の原料粉体を、分散媒を用いて分散処理を施して、前記第２導電性粒子の原料粉体の粒度分布の累積体積百分率が５０％のときの粒径（Ｄ５０）が０．０３μｍ以上かつ０．１μｍ以下であり、前記第２導電性粒子の原料粉体を含む第２導電性粒子分散液を調製し、第２絶縁性粒子の原料粉体を、分散媒を用いて分散処理を施して、前記第２絶縁性粒子の原料粉体の粒度分布の累積体積百分率が５０％のときの粒径（Ｄ５０）が０．１μｍ以上かつ０．３μｍ以下であり、前記第２絶縁性粒子の原料粉体を含む第２絶縁性粒子分散液を調製し、前記第２導電性粒子分散液と前記第２絶縁性粒子分散液を混合して第２混合液を調製し、該第２混合液を乾燥して前記第２顆粒を形成する、静電チャック装置の製造方法。

本発明の静電チャック装置によれば、基体の一主面が、絶縁性粒子と導電性粒子から構成され、その一主面において、他の領域とは組成が異なる領域の大きさを体積基準のＨｅｙｗｏｏｄ径分布で５μｍ未満としているため、基台の一主面（載置面）において耐プラズマ性を向上することができる。

本発明の静電チャック装置の製造方法によれば、第１導電性粒子の原料粉体および第１絶縁性粒子の原料粉体を用いて第１顆粒を形成する工程と、第２導電性粒子の原料粉体および第２絶縁性粒子の原料粉体を用いて第２顆粒を形成する工程と、第１顆粒と第２顆粒を混合する工程と、得られる混合物を焼成する工程と、得られるセラミックス焼結体を用いて前記基体を形成する工程と、を有し、第１顆粒を形成する工程において、第１導電性粒子の原料粉体の粒度分布の累積体積百分率が５０％のときの粒径（Ｄ５０）が０．１μｍ以上かつ０．２μｍ以下である第１導電性粒子分散液と、第１絶縁性粒子の原料粉体の粒度分布の累積体積百分率が５０％のときの粒径（Ｄ５０）が０．１μｍ以上かつ０．５μｍ以下である第１絶縁性粒子分散液を混合して第１混合液を調製し、第１混合液を乾燥して第１顆粒を形成し、第２顆粒を形成する工程において、第２導電性粒子の原料粉体の粒度分布の累積体積百分率が５０％のときの粒径（Ｄ５０）が０．０３μｍ以上かつ０．１μｍ以下である第２導電性粒子分散液と、第２絶縁性粒子の原料粉体の粒度分布の累積体積百分率が５０％のときの粒径（Ｄ５０）が０．１μｍ以上かつ０．３μｍ以下である第２絶縁性粒子分散液を混合して第２混合液を調製し、第２混合液を乾燥して前記第２顆粒を形成するため、簡便に、かつ高い歩留りで上記特性の静電チャック装置を得ることができる。

本実施形態の静電チャック装置の一実施形態を示す概略図であり、（ａ）は断面図、（ｂ）は静電チャック装置を構成する静電チャック部材の全体を示す平面図、（ｃ）は（ｂ）のα部の拡大図である。 実施例のセラミックス誘電体材料の光学顕微鏡像を示す図である。 実施例のセラミックス誘電体材料の電子線マイクロアナライザー（ＥＰＭＡ）面分析と半定量分析の結果を示す図である。 比較例のセラミックス誘電体材料の光学顕微鏡像を示す図である。 比較例のセラミックス誘電体材料の電子線マイクロアナライザー（ＥＰＭＡ）面分析と半定量分析の結果を示す図である。 プラズマに曝露する前の比較例のセラミックス誘電体材料の光学顕微鏡像を示す図である。 プラズマに曝露した後の比較例のセラミックス誘電体材料の光学顕微鏡像を示す図である。

本発明の静電チャック装置およびその製造方法の実施の形態について説明する。
なお、本実施の形態は、発明の趣旨をより良く理解させるために具体的に説明するものであり、特に指定のない限り、本発明を限定するものではない。

［静電チャック装置］
図１は、本実施形態の静電チャック装置の一実施形態を示す概略図であり、（ａ）は断面図、（ｂ）は静電チャック装置を構成する静電チャック部材の全体を示す平面図、（ｃ）は（ｂ）のα部の拡大図である。
本実施形態の静電チャック装置１０は、上面（一主面）１１ａをウエハ（板状試料）Ｗを載置する載置面とした静電チャック部材（本発明における基体）１１、および、この静電チャック部材１１の下面（他の一主面）１１ｂ側に設けられた静電吸着用電極１２を備える静電チャック部１３と、静電チャック部１３を支持するとともに、ウエハＷを冷却するベース部（基台）１４とから概略構成されている。

静電吸着用電極１２には、シート状またはフィルム状の（第１の）有機系接着剤層１５を介して、シート状またはフィルム状の絶縁層１６が接着されている。絶縁層１６および静電チャック部１３には、（第２の）有機系接着剤層１７を介して、ベース部（基台）１４が接着されている。ベース部（基台）１４は、加熱装置あるいは冷却装置に相当する。

静電チャック部材１１は、円板状をなしている。
静電チャック部材１１の厚さは、０．３ｍｍ以上かつ１．０ｍｍ以下であることが好ましい。静電チャック部材１１の厚さが、この範囲内であることが好ましい理由は、静電チャック部材１１の厚さが０．３ｍｍ未満では、静電チャック部材１１の機械的強度を確保することができず、一方、静電チャック部材１１の厚さが１．０ｍｍを超えると、ウエハＷを吸着する際に必要な電圧が高くなり過ぎるからである。
また、静電チャック部材１１の一主面（載置面）１１ａには、その一主面１１ａから、静電チャック部材１１の厚さ方向上方に突出する円柱状の突起部１８が多数形成されている。多数の突起部１８は、ウエハＷを支持するための部位である。突起部１８は、静電チャック部材１１の表面をショット・ブラスト加工等の研削加工をすることで形成される。
さらに、ベース部１４および有機系接着剤層１７を厚さ方向に貫通し、静電吸着用電極１２の下面中央部に接続され、静電吸着用電極１２に直流電圧を印加する給電用端子２１が設けられている。

静電チャック部材１１の一主面１１ａは、第１領域（本発明における他の領域）１９と、第１領域１９の間に分散する複数の第２領域（本発明における他の領域とは組成が異なる領域）２０と、を有する。静電チャック部材１１の一主面（載置面）１１ａに突起部１８が形成されている場合、突起部１８も、第１領域１９と第２領域２０を有する。

静電チャック部材１１の一主面１１ａは、絶縁性粒子と導電性粒子から構成されている。
第１領域１９と第２領域２０は、同一の絶縁性粒子と導電性粒子で構成されている。しかしながら、第１領域１９と第２領域２０は組成（絶縁性粒子と導電性粒子の含有量、絶縁性粒子の粒子径、導電性粒子の粒子径）が異なっている。すなわち、静電チャック部材１１の一主面１１ａにおいて、第１領域１９は母体（マトリックス）であると言え、その母体である第１領域１９中に、第１領域１９とは組成が異なる第２領域２０が含まれている。例えば、第２領域２０は、第１領域１９中に分散している。第２領域２０は、第１領域１９よりも導電性が高い。

静電チャック部材１１の一主面１１ａにおいて、第２領域２０の大きさが体積基準のＨｅｙｗｏｏｄ径分布で５μｍ未満であり、３μｍ以下であることが好ましい。
第２領域２０の大きさが体積基準のＨｅｙｗｏｏｄ径分布で５μｍ以上では、静電チャック部材１１の一主面１１ａにおいて耐プラズマ性が悪くなる。後述するように、第２領域２０の形状は、球状、線状、放射線状、星形等、任意の形状をなしている。そこで、本実施形態では、第２領域２０の大きさを、Ｈｅｙｗｏｏｄ径（円相当径）で定量化している。

静電チャック部材１１の一主面１１ａにおいて、第２領域２０の体積基準のＨｅｙｗｏｏｄ径（円相当径）分布を測定する方法としては、静電チャック部材１１を薄く研削した後、光学顕微鏡を用いる方法を使用することができる。
光学顕微鏡を用いる方法では、絶縁性粒子と導電性粒子の粒径や分散状態により、見え方が変わってくるため、予め観察される見え方と導電性の関係を調べた結果を用いる。
第２領域２０の大きさの測定方法としては、画像解析式粒度分布測定ソフトウェア（商品名：Ｍａｃ Ｖｉｅｗ Ｖｅｒｓｉｏｎ４、株式会社マウンテック製）等を用いて面積を測定し、同じ面積となる円の直径（体積基準のＨｅｙｗｏｏｄ径）に換算する方法を用いることが好ましい。第２領域の面積の平均値から換算された円の直径を、第２領域の大きさとする。

本実施形態の静電チャック装置１０では、第２領域２０の大きさが、光学顕微鏡の観察限界である５μｍ未満であれば、静電チャック部材１１の一主面１１ａにおいて耐プラズマ性に優れる。

第２領域２０における絶縁性粒子と導電性粒子の質量比（導電性粒子／絶縁性粒子、第２質量比）に対する第１領域１９における絶縁性粒子と導電性粒子の質量比（導電性粒子／絶縁性粒子、第１質量比）（第１質量比／第２質量比）は、０．５倍以上かつ１．５倍以下であることが好ましく、１．０倍以上１．５倍以下であることがより好ましい。第２質量比／第１質量比が、前記の範囲内であれば、静電チャック部材１１の一主面１１ａにおいて耐プラズマ性に優れる。

静電チャック部材１１の一主面１１ａにおいて、第１質量比／第２質量比を測定する方法は、以下の通りである。
電子線マイクロアナライザー（Ｅｌｅｃｔｒｏｎ Ｐｒｏｂｅ Ｍｉｃｒｏ Ａｎａｌｙｚｅｒ、ＥＰＭＡ）を用いて、静電チャック部材１１の一主面１１ａについて、元素の定量分析を行い、その分析結果に基づいて、第２質量比に対する第１質量比の比（第１質量比／第２質量比）を算出する。

静電チャック部材１１は、第１領域１９と第２領域２０から構成されている。すなわち、静電チャック部材１１は、母体となる第１領域１９と、その母体である第１領域１９中に含まれる第２領域２０とから構成され、第２領域２０は、静電チャック部材１１の一主面１１ａ以外にも存在する。また、静電チャック部材１１の一主面１１ａだけでなく、静電チャック部材１１全体においても、上記の質量比（第１質量比／第２質量比）の関係を満たすことが好ましい。静電チャック部材１１全体における第２領域２０の割合は、１６体積％以下であることが好ましく、８体積％以下であることがより好ましい。静電チャック部材１１における第２領域２０の割合が１６体積％を超えると、第２領域２０同士が繋がり、静電チャック部材１１の耐電圧特性が確保できなくなる。また、静電チャック部材１１の耐電圧特性に充分な信頼性を得るためには、第２領域２０の割合は８体積％以下であることが好ましい。

第２領域２０の形状は、球状、線状、放射線状、星形等、任意の形状を選ぶことができる。
第１領域１９となる原料に、第２領域２０となる原料を混合し、焼結して、静電チャック部材１１を製造した場合、焼結や変形により第２領域２０は不定形となるが、ウエハＷの電荷を均一に放出させるためには、第２領域２０のアスペクト比（長辺／短辺）が３以下であることが好ましく、２以下であることがより好ましい。

第１領域１９および第２領域２０は、それぞれ単結晶体、非晶質体、樹脂、多結晶体等で構成することができるが、多結晶体で構成されていることが好ましく、セラミックスの多結晶体で構成されていることがより好ましい。第１領域１９および第２領域２０の少なくともいずれか一方が、単結晶体や非晶質体であると、セラミックスの多結晶体を構成する結晶粒子の粒界がないため、静電チャック部材１１に帯電した電荷を放出する際に、電荷を放出し難くなるためである。
また、第２領域２０を構成する多結晶体の平均粒子径は、第１領域１９を構成する多結晶体の平均粒子径よりも小さいことが好ましい。多結晶体の平均粒子径が小さいと、静電チャック部材１１に帯電した電荷を放出し易くなる効果があるが、静電チャック部材１１の耐電圧特性が低くなるため、静電チャック装置１０として機能させるための電圧を印加できなくなり、第１領域１９では一定程度粒子径を大きくする必要があり、第２領域２０では電荷を効率よく放出するため平均粒子径を小さくすることが好ましいからである。

第１領域１９は、第１絶縁性粒子と第１導電性粒子の多結晶体で構成されていることが好ましい。第１絶電性粒子に第１導電性粒子を加えることで、静電チャック部材１１の電荷を放出する性能を向上することができる。
また、第２領域２０は、第１領域１９を構成する第１絶縁性粒子よりも平均粒子径が小さい第２絶縁性粒子と、第１領域１９を構成する第１導電性粒子よりも平均粒子径が小さい第２導電性粒子と、の多結晶体で構成されていることが好ましい。
第１絶縁性粒子と第２絶縁性粒子とは、同じ組成の形成材料であることが好ましい。また、第１導電性粒子と第２導電性粒子とは、同じ組成の形成材料であることが好ましい。同じ組成の形成材料を用いることで、第１領域１９と第２領域２０の境界における物性の不連続性を緩和することができるため、静電チャック部材１１において、熱膨張差による破損や強度等の信頼性を高めることができる。

第１絶縁性粒子は、絶縁性セラミックスを形成材料とし、平均粒子径が０．５μｍ以上かつ１０μｍ以下であることが好ましく、１．０μｍ以上かつ５．０μｍ以下であることがより好ましい。
第１絶縁性粒子の平均粒子径が０．５μｍ未満では、静電チャック部材１１の耐電圧や機械的強度が低下することがある。一方、第１絶縁性粒子の平均粒子径が１０μｍを超えると、ウエハＷの表面処理を行う際のプラズマにより、静電チャック部材１１の一主面１１ａの表面粗さが変化し易くなることがある。

第２絶縁性粒子は、絶縁性セラミックスを形成材料とし、平均粒子径は第１絶縁性粒子の平均粒子径よりも小さいことが好ましく、０．１μｍ以上かつ５．０μｍ未満であることが好ましく、０．２μｍ以上かつ３．０μｍ以下であることがより好ましい。
第２絶縁性粒子の平均粒子径が０．１μｍ未満では、焼結が充分に進んでいないため、静電チャック部材１１の機械的強度を確保することができないことがある。一方、第２絶縁性粒子の平均粒子径が５．０μｍ以上では、電荷を放出する効果が小さくなる問題がある。

第１導電性粒子は、導電性セラミックスを形成材料とし、平均粒子径が０．０５μｍ以上かつ５．０μｍ以下であることが好ましく、０．１μｍ以上かつ２．０μｍ以下であることがより好ましい。
第１導電性粒子の平均粒子径が０．０５μｍ未満では、原材料の価格が高くなってしまう問題がある。一方、第１導電性粒子の平均粒子径が５．０μｍを超えると、ウエハＷの表面処理を行う際のプラズマにより、静電チャック部材１１の一主面１１ａの表面粗さが変化し易くなることがある。

第２導電性粒子は、導電性セラミックスを形成材料とし、平均粒子径が第１導電性粒子の平均粒子径よりも小さいことが好ましく、０．０１μｍ以上かつ１．０μｍ未満であることが好ましく、０．０３μｍ以上かつ０．３μｍ以下であることがより好ましい。
第２導電性粒子の平均粒子径が小さいと、同じ体積の場合でも粒子の個数が多くなるため、第１絶縁性粒子の粒界に存在する第２導電性粒子同士の導電パスができ易くなるため、導電性が高くなり、効率的に電荷を放出することができる。第２導電性粒子の平均粒子径が０．０１μｍ未満では、原材料の価格が高くなってしまう問題がある。一方、第２導電性粒子の平均粒子径が１．０μｍ以上であると、導電性を高める効果が得難くなる他、ウエハＷの表面処理を行う際のプラズマにより、静電チャック部材１１の一主面１１ａの表面粗さが変化し易くなることがある。

第１領域１９における第１導電性粒子の配合量は、第１領域１９の３質量％以上かつ２０質量％以下であることが好ましく、５質量％以上かつ１５質量％以下であることがより好ましい。第１導電性粒子の配合量が少ないと、静電チャック部材１１の誘電率が低くなり、静電チャック装置１０の吸着力が低くなる問題がある。第１導電性粒子の配合量が多いと、静電チャック装置１０として使用する際の印加電圧に対して耐えられなくなる問題がある。

第２領域２０における第２導電性粒子の配合量は、第１領域１９における第１導電性粒子の配合量との差が５質量％以下であることが好ましく、１質量％以下であることがより好ましく、０．１質量％以下であることが最も好ましく、同量でもよい。第１領域１９と第２領域２０における導電性粒子の配合量を近くすることにより、第１領域１９と第２領域２０の境界における物性の不連続性を緩和することができるため、静電チャック部材１１において、熱膨張差による破損や強度等の信頼性を高めることができる。

第１絶縁性粒子および第２絶縁性粒子、すなわち絶縁性セラミックスとしては、酸化アルミニウム（Ａｌ_２Ｏ_３）、酸化イットリウム（Ｙ_２Ｏ_３）、酸化ケイ素（ＳｉＯ_２）、酸化ジルコニウム（ＺｒＯ_２）、窒化アルミニウム（ＡｌＮ）、窒化ケイ素（Ｓｉ_３Ｎ_４）、ムライト（３Ａｌ_２Ｏ_３・２ＳｉＯ_２）、酸化ハフニウム（ＨｆＯ_２）、酸化スカンジウム（Ｓｃ_２Ｏ_３）、酸化ネオジム（Ｎｄ_２Ｏ_３）、酸化ニオブ（Ｎｂ_２Ｏ_５）、酸化サマリウム（Ｓｍ_２Ｏ_３）、酸化イッテルビウム（Ｙｂ_２Ｏ_３）、酸化エルビウム（Ｅｒ_２Ｏ_３）および酸化セリウム（ＣｅＯ_２）の群から選択される１種のみからなる酸化物、または、前記の群から選択される２種以上を混合してなる複合酸化物であることが好ましい。
これらの中でも、酸化アルミニウム（Ａｌ_２Ｏ_３）は、安価で耐熱性に優れ、複合焼結体の機械的特性も良好であることから、静電チャック部材１１に好適に用いられる。
また、アルミニウム（Ａｌ）含有量が少ない絶縁性セラミックスを使用したい場合や耐食性をさらに高めたい場合には、酸化イットリウム（Ｙ_２Ｏ_３）、イットリウム・アルミニウム・ガーネット（ＹＡＧ：３Ｙ_２Ｏ_３・５Ａｌ_２Ｏ_３）等を用いることもできる。

絶縁性セラミックスとして酸化アルミニウム（Ａｌ_２Ｏ_３）を用いる場合、酸化アルミニウム（Ａｌ_２Ｏ_３）の原料粉体としては、平均粒子径が０．５μｍ以下の酸化アルミニウム粉体を用いることが好ましい。
平均粒子径が０．５μｍ以下の酸化アルミニウム粉体を用いることが好ましい理由は、平均粒子径が０．５μｍを超える酸化アルミニウム粉体を用いて得られた焼結体（静電チャック部材１１）においては、第２領域２０の大きさが大きくなり電荷の放電が充分に起こらなくなるためである。
酸化アルミニウム（Ａｌ_２Ｏ_３）の原料粉体としては、平均粒子径が０．５μｍ以下で高純度のものであれば、特に限定されない。

第１導電性粒子および第２導電性粒子としては、焼結工程において、上記の絶縁性セラミックスに固溶体や反応生成物を生成しない材料が好ましく、導電性セラミックス粒子、高融点金属粒子および炭素（Ｃ）粒子の群から選択される少なくとも１種であることが好ましく、絶縁性セラミックスの電気的特性を劣化させない材料が好ましい。これらの材料が好ましい理由は、絶縁性セラミックスに固溶体や反応生成物を生成すると、第１領域１９と第２領域２０の特性を制御するのが難しくなる場合があるためである。
導電性セラミックス粒子としては、例えば、炭化珪素（ＳｉＣ）粒子等が挙げられる。
高融点金属粒子としては、例えば、モリブデン（Ｍｏ）粒子、タングステン（Ｗ）粒子、タンタル（Ｔａ）粒子等が挙げられる。
これらのなかでも、炭化珪素（ＳｉＣ）粒子は、これを酸化アルミニウム（Ａｌ_２Ｏ_３）粒子と複合化した場合、得られる複合焼結体は、電気的特性の温度依存性が小さく、ハロゲンガスに対する耐蝕性に優れ、耐熱性、耐熱衝撃性に富み、かつ高温下の使用においても熱応力による損傷の危険性が小さいので好ましい。

静電吸着用電極１２は、電荷を発生させて静電吸着力でウエハＷを固定するための静電チャック用電極として用いられるもので、その用途によって、その形状や、大きさが適宜調整される。
静電吸着用電極１２の厚さは、特に限定されないが、プラズマ発生用電極として用いる場合、５μｍ以上かつ２００μｍ以下であることが好ましく、１０μｍ以上かつ１００μｍ以下であることがより好ましい。静電吸着用電極１２の厚さが前記の範囲内であることが好ましい理由は、静電吸着用電極１２の厚さが５μｍ未満では、充分な導電性を確保することができないからである。一方、静電吸着用電極１２の厚さが２００μｍを超えると、静電チャック部材１１と静電吸着用電極１２との間の熱膨張率差に起因して、静電チャック部材１１と静電吸着用電極１２との接合界面に亀裂が入り易くなるとともに、静電チャック部材１１と静電吸着用電極１２との間の段差を有機系接着剤層１５で覆うことができなくなり、静電チャック部材１１および静電吸着用電極１２の側面方向の絶縁性が低下するからである。

静電吸着用電極１２の材料は、静電チャック部材１１を構成する材料との熱膨張差や耐熱性等を考慮して選定されるが、例えば、酸化アルミニウム－炭化タンタル（Ａｌ_２Ｏ_３－Ｔａ_４Ｃ_５）導電性複合焼結体、酸化アルミニウム－タングステン（Ａｌ_２Ｏ_３－Ｗ）導電性複合焼結体、酸化アルミニウム－炭化ケイ素（Ａｌ_２Ｏ_３－ＳｉＣ）導電性複合焼結体、窒化アルミニウム－タングステン（ＡｌＮ－Ｗ）導電性複合焼結体、窒化アルミニウム－タンタル（ＡｌＮ－Ｔａ）導電性複合焼結体、酸化イットリウム－モリブデン（Ｙ_２Ｏ_３－Ｍｏ）導電性複合焼結体等の導電性セラミックス、あるいは、タングステン（Ｗ）、タンタル（Ｔａ）、モリブデン（Ｍｏ）等の高融点金属、銀（Ａｇ）、炭素（Ｃ）等が用いられる。
酸化アルミニウム１００質量部に対する炭化タンタルの配合量は、２０質量部以上かつ３０質量部以下であることが好ましい。酸化アルミニウム１００質量部に対する炭化ケイ素の配合量は、４質量部以上かつ１６質量部以下であることが好ましく、４質量部以上かつ１０質量部以下であることがより好ましい。酸化イットリウム１００質量部に対するモリブデンの配合量は、３０質量部以上かつ４０質量部以下であることが好ましい。

このような静電吸着用電極１２は、スパッタ法や蒸着法等の成膜法、あるいは、スクリーン印刷法等の塗工法により容易に形成することができる。

ベース部１４は、厚みのある円板状をなしている。また、ベース部１４は、静電チャック部１３に載置されるウエハＷを、加熱あるいは冷却して温度を調整するためのものである。有機系接着剤層１５、絶縁層１６および有機系接着剤層１７を介して、静電チャック部１３を加熱あるいは冷却することにより、静電チャック部１３に載置されたウエハＷを所望の温度パターンに調整することができる。
ベース部１４は、外部の高周波電源（図示略）に接続されており、ベース部１４の内部には、必要に応じて、加熱用、冷却用もしくは温度調節用の水、または、絶縁性の熱媒もしくは冷媒を循環させる流路が形成されている。

ベース部１４を構成する材料としては、熱伝導性、電気導電性、加工性に優れた金属、金属－セラミックス複合材料のいずれかであれば特に制限はなく、例えば、アルミニウム（Ａｌ）、銅（Ｃｕ）、ステンレス鋼（ＳＵＳ） 等が好適に用いられる。ベース部１４の側面、すなわち、少なくともプラズマに曝される面は、アルマイト処理、または、アルミナ、イットリア等の絶縁性の溶射材料にて被覆されていることが好ましい。
ベース部１４では、少なくともプラズマに曝される面に、アルマイト処理または絶縁膜が成膜されていることにより、耐プラズマ性が向上する上に、異常放電が防止され、耐プラズマ安定性が向上する。また、アルマイト処理または絶縁膜が成膜されていることにより、ベース部１４の表面に傷が付き難くなるので、傷の発生を防止することができる。

有機系接着剤層１５は、アクリル、エポキシ、ポリエチレン等からなるシート状またはフィルム状の接着剤であり、熱圧着式の有機系接着剤シートまたはフィルムであることが好ましい。
その理由は、熱圧着式の有機系接着剤シートまたはフィルムは、静電吸着用電極１２上に重ね合わせて、真空引きした後、熱圧着することにより、静電吸着用電極１２との間に気泡等が生じ難くいため、剥がれ難く、静電チャック部１３の吸着特性や耐電圧特性を良好に保持することができるからである。

有機系接着剤層１５の厚さは、特に限定されないが、接着強度および取り扱い易さ等を考慮すると、５μｍ以上かつ１００μｍ以下であることが好ましく、１０μｍ以上かつ５０μｍ以下であることがより好ましい。
有機系接着剤層１５の厚さが上記の範囲内であれば、有機系接着剤層１５と静電吸着用電極１２の下面との間の接着強度が向上する上に、有機系接着剤層１５の厚さがより均一になる。その結果、静電チャック部１３とベース部１４との間の熱伝達率が均一になり、静電チャック部１３に載置されたウエハＷの加熱特性または冷却特性が均一化され、ウエハＷの面内温度が均一化される。

有機系接着剤層１５の厚さが５μｍ未満では、静電チャック部１３とベース部１４との間の熱伝達性が良好となるものの、有機系接着剤層１５の厚さが薄くなり過ぎることから、有機系接着剤層１５と静電吸着用電極１２の下面との間の接着強度が弱くなり、有機系接着剤層１５と静電吸着用電極１２の下面との間に剥離が生じ易くなる。一方、有機系接着剤層１５の厚さが１００μｍを超えると、有機系接着剤層１５の厚さが厚くなり過ぎることから、静電チャック部１３とベース部１４との間の熱伝達性を充分に確保することができなくなり、加熱効率あるいは冷却効率が低下する。
このように、有機系接着剤層１５をシート状またはフィルム状の接着剤としたことにより、有機系接着剤層１５の厚さが均一化され、静電チャック部１３とベース部１４との間の熱伝達率が均一になる。よって、静電チャック部１３に載置されたウエハＷの加熱特性または冷却特性が均一化され、ウエハＷの面内温度が均一化される。

絶縁層１６は、静電チャック部１３における印加電圧に耐え得る絶縁性樹脂からなるシート状またはフィルム状の絶縁材料からなる。このような絶縁材料としては、例えば、ポリイミド、ポリアミド、芳香族ポリアミド等が挙げられる。
絶縁層１６の外周部は、静電チャック部１３を平面視した場合、静電チャック部材１１の外周部より内側に設けられている。
このように、絶縁層１６の外周部を静電チャック部材１１の外周より内側に設けることにより、絶縁層１６は、酸素系プラズマに対する耐プラズマ性、腐食性ガスに対する耐腐食性が向上し、パーティクル等の発生も抑制される。

絶縁層１６の厚さは、４０μｍ以上かつ２００μｍ以下であることが好ましく、５０μｍ以上かつ１００μｍ以下であることがより好ましい。
絶縁層１６の厚さが４０μｍ未満では、静電吸着用電極１２に対する絶縁性が低下し、静電吸着力も弱くなり、静電チャック部材１１の一主面（載置面）１１ａに、ウエハＷを良好に固定することができなくなる。一方、絶縁層１６の厚さが２００μｍを超えると、静電チャック部１３とベース部１４との間の熱伝達性を充分に確保することができなくなり、静電チャック部１３に載置されたウエハＷの加熱効率あるいは冷却効率が低下する。

有機系接着剤層１７は、静電チャック部１３および絶縁層１６と、ベース部１４とを接着・固定するとともに、静電吸着用電極１２、有機系接着剤層１５および絶縁層１６を覆うように設けられたことにより、これらの層を酸素系プラズマや腐食性ガスから保護するものである。有機系接着剤層１７は、耐プラズマ性が高く、熱伝導率が高く、ベース部１４からの加熱効率あるいは冷却効率が高い材料が好ましく、例えば、耐熱性、弾性に優れた樹脂であるシリコーン系樹脂組成物が好ましい。

シリコーン系樹脂組成物としては、シロキサン結合（Ｓｉ－Ｏ－Ｓｉ）を有するケイ素化合物であり、例えば、熱硬化温度が７０℃～１４０℃のシリコーン樹脂を用いることが好ましい。
ここで、熱硬化温度が７０℃未満のシリコーン樹脂は、静電チャック部１３および絶縁層１６と、ベース部１４とを接合する際、接合過程の途中で硬化が始まってしまい、接合作業に支障を来すことがある。一方、熱硬化温度が１４０℃を超えるシリコーン樹脂は、静電チャック部１３および絶縁層１６と、ベース部１４との熱膨張差を吸収することができず、静電チャック部材１１の一主面（載置面）１１ａにおける平坦度が低下するばかりでなく、静電チャック部１３および絶縁層１６と、ベース部１４との間の接合力が低下し、これらの間で剥離が生じることがある。

有機系接着剤層１７の熱伝導率は、０．２５Ｗ／ｍｋ以上であることが好ましく、０．５Ｗ／ｍｋ以上であることがより好ましい。
有機系接着剤層１７の熱伝導率が０．２５Ｗ／ｍｋ以上であることが好ましい理由は、熱伝導率が０．２５Ｗ／ｍｋ未満では、ベース部１４からの加熱効率あるいは冷却効率が低下し、静電チャック部材１１の一主面（載置面）１１ａに載置されるウエハＷを効率的に加熱あるいは冷却することができなくなるからである。

有機系接着剤層１７の厚さは、５０μｍ以上かつ５００μｍ以下であることが好ましい。
有機系接着剤層１７の厚さが５０μｍ未満では、有機系接着剤層１７が薄くなり過ぎてしまい、その結果、接着強度を充分に確保することができず、静電チャック部１３および絶縁層１６と、ベース部１４との間で剥離等が生じることがある。一方、有機系接着剤層１７の厚さが５００μｍを超えると、静電チャック部１３および絶縁層１６と、ベース部１４との間の熱伝達性を充分に確保することができなくなり、ベース部１４からの加熱効率あるいは冷却効率が低下することがある。

また、有機系接着剤層１７の熱伝導率を、上記の有機系接着剤層１５の熱伝導率および絶縁層１６の熱伝導率と同等またはそれ以上とすることにより、有機系接着剤層１７の温度上昇を抑制することができ、有機系接着剤層１７の厚さのバラツキに起因する面内温度のバラツキを低減することができ、ひいては、静電チャック部材１１の一主面（載置面）１１ａに載置されるウエハＷの面内温度を均一化することができる。

有機系接着剤層１７には、平均粒子径が１μｍ以上かつ１０μｍ以下のフィラー、例えば、窒化アルミニウム（ＡｌＮ）粒子の表面に酸化ケイ素（ＳｉＯ_２）からなる被覆層が形成された表面被覆窒化アルミニウム（ＡｌＮ）粒子が含有されていることが好ましい。
表面被覆窒化アルミニウム（ＡｌＮ）粒子は、シリコーン樹脂の熱伝導性を改善するために混入されるもので、その混入率を調整することにより、有機系接着剤層１７の熱伝達率を制御することができる。

また、有機系接着剤層１７内には、静電チャック部１３を加熱するためのヒーターを設けてもよい。ヒーターとしては、有機系接着剤層１７の厚さを薄くするために、薄膜状のものを用いることが好ましい。また、高周波による発熱をなくすため、ヒーターには、非磁性体の金属または導電性セラミックス材料を用いることが好ましい。

給電用端子２１は、静電吸着用電極１２に直流電圧を印加するために設けられた棒状のものである。給電用端子２１の材料としては、導電性材料であれば特に制限されない。

本実施形態の静電チャック装置１０によれば、静電チャック部材１１の一主面１１ａにおいて、第１領域１９とは組成が異なる第２領域２０の大きさが体積基準のＨｅｙｗｏｏｄ径分布で５μｍ未満であるため、第１領域１９が第２領域２０を含んでいても、第２領域２０において耐プラズマ性を向上することができる。すなわち、本実施形態の静電チャック装置１０によれば、第２領域２０が選択的に削れて、静電チャック部材１１の一主面１１ａに細孔が生じ、静電チャック部材１１の耐電圧性が低下することを抑制できる。また、本実施形態の静電チャック装置１０によれば、第２領域２０が削れて発生したパーティクルが板状試料の汚染源となることを抑制できる。

本実施形態の静電チャック装置１０によれば、第２領域２０における絶縁性粒子と導電性粒子の質量比（導電性粒子／絶縁性粒子）に対する第１領域１９における絶縁性粒子と導電性粒子の質量比（導電性粒子／絶縁性粒子）が、０．５倍以上かつ１．５倍以下であることにより、静電チャック部材１１の一主面１１ａにおいて耐プラズマ性の向上を達成できる。

本実施形態の静電チャック装置１０によれば、第１絶縁性粒子および第２絶縁性粒子が酸化アルミニウム（Ａｌ_２Ｏ_３）を形成材料とし、第１導電性粒子および第２導電性粒子が炭化ケイ素（ＳｉＣ）を形成材料とするため、これらの粒子を複合化して複合体とし、その複合体を焼結して得られる複合焼結体（静電チャック部材１１）は、電気的特性の温度依存性が小さく、ハロゲンガスに対する耐蝕性に優れ、耐熱性、耐熱衝撃性に富み、かつ高温下の使用においても熱応力による損傷の危険性が小さくなる。

［静電チャック装置の製造方法］
次に、本実施形態の静電チャック装置の製造方法を説明する。
本実施形態の静電チャック装置の製造方法は、基体の一主面に板状試料を静電吸着する静電チャック装置の製造方法であって、第１導電性粒子の原料粉体および第１絶縁性粒子の原料粉体を用いて第１顆粒を形成する工程と、前記第１導電性粒子の原料粉体とは平均粒子径が異なる第２導電性粒子の原料粉体および前記第１絶縁性粒子の原料粉体とは平均粒子径が異なる第２絶縁性粒子の原料粉体を用いて第２顆粒を形成する工程と、前記第１顆粒と前記第２顆粒を混合する工程と、得られる混合物を焼成する工程と、得られるセラミックス焼結体を用いて前記基体を形成する工程と、を有し、前記第１顆粒を形成する工程において、第１導電性粒子の原料粉体を、分散媒を用いて分散処理を施して、前記第１導電性粒子の原料粉体の粒度分布の累積体積百分率が５０％のときの粒径（Ｄ５０）が０．１μｍ以上かつ０．２μｍ以下であり、前記第１導電性粒子の原料粉体を含む第１導電性粒子分散液を調製し、第１絶縁性粒子の原料粉体を、分散媒を用いて分散処理を施して、前記第１絶縁性粒子の原料粉体の粒度分布の累積体積百分率が５０％のときの粒径（Ｄ５０）が０．１μｍ以上かつ０．５μｍ以下であり、前記第１絶縁性粒子の原料粉体を含む第１絶縁性粒子分散液を調製し、前記第１導電性粒子分散液と前記第１絶縁性粒子分散液を混合して第１混合液を調製し、該第１混合液を乾燥して前記第１顆粒を形成し、前記第２顆粒を形成する工程において、第２導電性粒子の原料粉体を、分散媒を用いて分散処理を施して、前記第２導電性粒子の原料粉体の粒度分布の累積体積百分率が５０％のときの粒径（Ｄ５０）が０．０３μｍ以上かつ０．１μｍ以下であり、前記第２導電性粒子の原料粉体を含む第２導電性粒子分散液を調製し、第２絶縁性粒子の原料粉体を、分散媒を用いて分散処理を施して、前記第２絶縁性粒子の原料粉体の粒度分布の累積体積百分率が５０％のときの粒径（Ｄ５０）が０．１μｍ以上かつ０．３μｍ以下であり、前記第２絶縁性粒子の原料粉体を含む第２絶縁性粒子分散液を調製し、前記第２導電性粒子分散液と前記第２絶縁性粒子分散液を混合して第２混合液を調製し、該第２混合液を乾燥して前記第２顆粒を形成する。

すなわち、本実施形態の静電チャック装置の製造方法は、上述の本実施形態の静電チャック装置１０を製造する方法であって、第１導電性粒子の原料粉体および第１絶縁性粒子の原料粉体を用いて第１顆粒を形成する工程と、第２導電性粒子の原料粉体および第２絶縁性粒子の原料粉体を用いて第２顆粒を形成する工程と、第１顆粒と第２顆粒を混合する工程と、得られる混合物を焼成する工程と、得られるセラミックス焼結体を用いて、第１領域１９中に、第２領域２０が分散して存在し、第２領域２０の大きさが体積基準のＨｅｙｗｏｏｄ径分布で５μｍ未満である静電チャック部材（基体）１１を形成する工程と、を有する。

第１領域１９と第２領域２０に用いる材料や配合比を同じにすることにより、第２領域２０の大きさを体積基準のＨｅｙｗｏｏｄ径分布で５μｍ未満とし、第１領域１９と第２領域２０の境界における物性の不連続性を緩和することができるため、静電チャック部材１１において、熱膨張差による破損や強度等の信頼性を高めることができる他、原材料等の種類が少なくなるため、製造コストを下げることもできる。

第１領域１９中に、第１領域１９とは組成が異なり、体積基準のＨｅｙｗｏｏｄ径分布で５μｍ未満の第２領域２０が分散して存在している静電チャック部材（基体）１１を形成する工程としては、焼結過程において、第１領域１９とは組成が異なり、体積基準のＨｅｙｗｏｏｄ径分布で５μｍ未満の第２領域２０が形成される方法であればよく、焼結条件や顆粒の製造条件等を変えることで焼結体の微細構造を変化させて第２領域２０を形成させる方法を用いることができる。製造の容易さや再現性等の観点から、異なる特性の２種類以上の顆粒を混合して焼結する方法が用いられ、第１導電性粒子の原料粉体を含む第１導電性粒子分散液および第１絶縁性粒子の原料粉体を含む第１絶縁性粒子を用いて第１顆粒を形成する工程と、第２導電性粒子の原料粉体を含む第２導電性粒子分散液および第２絶縁性粒子の原料粉体を含む第２絶縁性粒子を用いて第２顆粒を形成する工程と、第１顆粒と第２顆粒を混合する工程と、得られる混合物を焼成する工程と、得られるセラミックス焼結体を用いて静電チャック部材（基体）１１を形成する工程と、を用いることが好ましい。

「第１顆粒を形成する工程」
静電チャック部材１１の第１領域１９となる第１顆粒を形成する。
第１顆粒を形成する工程において、第１導電性粒子の原料粉体を、分散媒を用いて分散処理を施して、第１導電性粒子の原料粉体の粒度分布の累積体積百分率が５０％のときの粒径（Ｄ５０）が０．１μｍ以上かつ０．２μｍ以下であり、第１導電性粒子の原料粉体を含む第１導電性粒子分散液（スラリー）を調製する。また、第１絶縁性粒子の原料粉体を、分散媒を用いて分散処理を施して、第１絶縁性粒子の原料粉体の粒度分布の累積体積百分率が５０％のときの粒径（Ｄ５０）が０．１μｍ以上かつ０．５μｍ以下であり、第１絶縁性粒子の原料粉体を含む第１絶縁性粒子分散液（スラリー）を調製する。

第１導電性粒子分散液において、第１導電性粒子の原料粉体の粒度分布の累積体積百分率が５０％のときの粒径（Ｄ５０）が０．１μｍ以上かつ０．２μｍ以下であることが好ましい。
第１絶縁性粒子分散液において、第１絶縁性粒子の原料粉体の粒度分布の累積体積百分率が５０％のときの粒径（Ｄ５０）が０．１μｍ以上かつ０．５μｍ以下であることが好ましい。

第１導電性粒子の原料粉体としては、平均粒子径が０．１μｍ以上かつ５．０μｍ以下の炭化珪素（ＳｉＣ）粉体を用いることが好ましい。
第１絶縁性粒子の原料粉体としては、平均粒子径が０．５μｍ以下の酸化アルミニウム粉体を用いることが好ましい。

第１導電性粒子の原料粉体を、分散媒とともに混合し、ボールミル、ジェットミルやサンドミル等を用いた公知の分散方法により、分散媒に第１導電性粒子の原料粉体を分散して、第１導電性粒子分散液を調製する。このとき、第１導電性粒子分散液を安定化させたり、第１導電性粒子の原料粉体の分散状態を調整したりするために、分散剤を用いてもよい。
また、第１絶縁性粒子の原料粉体を、分散媒とともに混合し、ボールミルやジェットミル等を用いた公知の分散方法により、分散媒に第１絶縁性粒子の原料粉体を分散して、第１絶縁性粒子分散液を調製する。このとき、第１絶縁性粒子分散液を安定化させたり、第１絶縁性粒子の原料粉体の分散状態を調整したりするために、分散剤を用いてもよい。

スラリーに用いられる分散媒としては、水および有機溶媒が挙げられる。
有機溶媒としては、例えば、メタノール、エタノール、２－プロパノール、ブタノール、オクタノール等の一価アルコール類およびその変性体；α－テルピネオール等の単環式モノテルペンに属するアルコール類；ブチルカルビトール等のカルビトール類；酢酸エチル、酢酸ブチル、乳酸エチル、プロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート、プロピレングリコールモノエチルエーテルアセテート、ブチルカルビトールアセテート、γ－ブチロラクトン等のエステル類；ジエチルエーテル、エチレングリコールモノメチルエーテル（メチルセロソルブ）、エチレングリコールモノエチルエーテル（エチルセロソルブ）、エチレングリコールモノブチルエーテル（ブチルセロソルブ）、ジエチレングリコールモノメチルエーテル、ジエチレングリコールモノエチルエーテル等のエーテル類；アセトン、メチルエチルケトン、メチルイソブチルケトン、アセチルアセトン、シクロヘキサノン等のケトン類；ベンゼン、トルエン、キシレン、エチルベンゼン等の芳香族炭化水素；ジメチルホルムアミド、Ｎ，Ｎ－ジメチルアセトアミド、Ｎ－メチルピロリドン等のアミド類が好適に用いられ、これらの有機溶媒のうち１種を単独で用いてもよいし、２種以上を混合して混合溶媒として用いてもよい。

分散剤としては、例えば、ポリカルボン酸アンモニウム塩等のポリカルボン酸塩、ポリエチレングリコール、ポリビニルアルコール、ポリビニルピロリドン等の有機高分子等が用いられる。

次いで、第１導電性粒子分散液と第１絶縁粒子分散液を混合して第１混合液（スラリー）を調製する。
第１導電性粒子分散液と第１絶縁粒子分散液を混合する方法としては、特に限定されず、超音波分散機やホモジナイザー等を用いた公知の混合方法により、第１導電性粒子分散液と第１絶縁粒子分散液を混合して、第１混合液を調製する。

次いで、第１混合液を噴霧乾燥法により噴霧乾燥して、第１顆粒を得る。
噴霧乾燥装置としては、スプレードライヤー等が好適に用いられる。
ここでは、スラリーを加熱された気流中に噴霧し乾燥することにより、第１混合液中の第１導電性粒子の原料粉体と、第１絶縁性粒子の原料粉体とが均一に分散された状態で、分散媒のみが飛散し、第１絶縁性粒子の原料粉体中に第１導電性粒子の原料粉体が均一に分散した第１顆粒が得られる。
アトマイザーの回転数やディスクの形状、スラリーを送る速度等のスプレードライ条件により、第１顆粒の大きさを制御でき、第１顆粒の大きさは、５μｍ以上かつ１０００μｍ以下であることが好ましく、１０μｍ以上かつ２００μｍ以下であることがより好ましい。

「第２顆粒を形成する工程」
静電チャック部材１１の第２領域２０となる第２顆粒を形成する。
第２顆粒を形成する工程において、第２導電性粒子の原料粉体を、分散媒を用いて分散処理を施して、第２導電性粒子の原料粉体の粒度分布の累積体積百分率が５０％のときの粒径（Ｄ５０）が０．０３μｍ以上かつ０．１μｍ以下であり、第２導電性粒子の原料粉体を含む第２導電性粒子分散液（スラリー）を調製する。また、第２絶縁粒子の原料粉体を、分散媒を用いて分散処理を施して、第２絶縁粒子の原料粉体の粒度分布の累積体積百分率が５０％のときの粒径（Ｄ５０）が０．１μｍ以上かつ０．３μｍ以下であり、第２絶縁粒子の原料粉体を含む第２絶縁粒子分散液（スラリー）を調製する。
第２導電性粒子分散液において、第２導電性粒子の原料粉体の粒度分布の累積体積百分率が５０％のときの粒径（Ｄ５０）が０．０３μｍ以上かつ０．１μｍ以下であることが好ましい。
第２絶縁性粒子分散液において、第２絶縁性粒子の原料粉体の粒度分布の累積体積百分率が５０％のときの粒径（Ｄ５０）が０．１μｍ以上かつ０．３μｍ以下であることが好ましい。

第２導電性粒子の原料粉体としては、第１導電性粒子の原料粉体よりも平均粒子径が小さく、平均粒子径が０．０１μｍ以上かつ０．１μｍ以下の炭化珪素（ＳｉＣ）粉体を用いることが好ましく、０．０２μｍ以上かつ０．０６μｍ以下の炭化珪素を用いることがより好ましい。
第２絶縁性粒子の原料粉体としては、第１絶縁性粒子の原料粉体よりも平均粒子径が小さく、平均粒子径が０．２μｍ以下の酸化アルミニウム粉体を用いることが好ましい。

第２導電性粒子の原料粉体を、分散媒とともに混合し、ボールミル、ジェットミルやサンドミル等を用いた公知の分散方法により、分散媒に第２導電性粒子の原料粉体を分散して、第２導電性粒子分散液を調製する。このとき、第２導電性粒子分散液を安定化させたり、第２導電性粒子の原料粉体の分散状態を調整したりするために、分散剤を用いてもよい。
また、第２絶縁性粒子の原料粉体を、分散媒とともに混合し、ボールミルやジェットミル等を用いた公知の分散方法により、分散媒に第２絶縁性粒子の原料粉体を分散して、第２絶縁性粒子分散液を調製する。このとき、第２絶縁性粒子分散液を安定化させたり、第２絶縁性粒子の原料粉体の分散状態を調整したりするために、分散剤を用いてもよい。

分散媒および分散剤としては、第１顆粒の形成に用いられたものと同様のものが用いられる。

次いで、第２導電性粒子分散液と第２絶縁粒子分散液を混合して第２混合液（スラリー）を調製する。
第２導電性粒子分散液と第２絶縁粒子分散液を混合する方法としては、第１顆粒の形成に用いられた方法と同様の方法が用いられる。

次いで、第２混合液を噴霧乾燥法により噴霧乾燥して、第２顆粒を得る。
噴霧乾燥法としては、第１顆粒の形成に用いられた方法と同様の方法が用いられる。
第２顆粒の形成における第２混合液の調製条件および噴霧乾燥の条件は、第２領域２０の大きさが体積基準のＨｅｙｗｏｏｄ径分布で５μｍ未満となるように適宜選定する。
また、第２顆粒の形成における第２混合液の調製条件および噴霧乾燥の条件を変えて、第２顆粒の硬さを、第１顆粒の硬さよりも硬くすることにより、第２領域２０の形状を揃えることができる。
さらに、第１顆粒の平均粒子径と第２顆粒の平均粒子径を揃えた場合、それぞれの顆粒の硬さを変えることにより、第１顆粒と第２顆粒の混合物を焼結して、焼結体を作製したとき、第１領域１９と第２領域２０の大きさを好適に制御することができる。
このようにして得られる第２顆粒の大きさは、５μｍ以上かつ１０００μｍ以下であることが好ましい。

「第１顆粒と第２顆粒を混合する工程」
第１顆粒と第２顆粒を公知の方法で混合し、第１顆粒と第２顆粒の混合物を調製する。
ここで、第２顆粒の混合割合を、第１顆粒と第２顆粒の混合物を焼結して得られた焼結体において、第２領域２０の大きさが体積基準のＨｅｙｗｏｏｄ径分布で５μｍ未満となるように調整する。

「第１顆粒と第２顆粒の混合物を焼成する工程」
次いで、第１顆粒と第２顆粒の混合物を公知の成形手段により、所定形状に成形して、成形体を得る。
第１顆粒と第２顆粒の混合物の調整において分散剤を使用した場合、混合物を成形する前または後に、混合物の脱脂を行ってもよい。

次いで、得られた成形体を、表面粗さＲａが０．２ｍｍ以下の平面度を有するカーボン板で挟んで、所定の焼成雰囲気にて、１ＭＰａ以上かつ１００ＭＰａ以下の加圧下にて焼成し、セラミックス焼結体からなる静電チャック部材を作製する。

焼成雰囲気としては、導電性粒子として、導電性炭化珪素（ＳｉＣ）粒子、モリブデン（Ｍｏ）粒子、タングステン（Ｗ）粒子、タンタル（Ｔａ）粒子等を用いた場合、これらの酸化を防止する必要があることから、非酸化性雰囲気、例えば、アルゴン（Ａｒ）雰囲気、窒素（Ｎ_２）雰囲気等が好ましい。

カーボン板を、表面粗さＲａが０．２ｍｍ以下の平面度を有するものとした理由は、表面に表面粗さＲａが０．２ｍｍより大きな凹凸があると、加圧が不均一になり、成形体の焼結状態のばらつきが、誘電損失のような電気的性質のばらつきとなって現われるからである。

成形体の焼成時の圧力を１ＭＰａ以上かつ１００ＭＰａ以下とした理由は、圧力が１ＭＰａ未満では、得られた焼結体の密度が低くなり、耐食性が低下し、また、緻密な焼結体が得られず導電性も高くなり、半導体製造装置用部材（静電チャック部材）として使用する際に用途が限定されてしまい、汎用性が損なわれるからである。一方、圧力が１００ＭＰａを超えると、得られた焼結体の密度、導電性とも問題はないが、部材の大型化に伴う大型焼結体の焼結装置を設計する際、加圧面積に制限が生じるからである。

また、焼成温度は、絶縁性粒子の通常の焼結温度を適用することができる。例えば、第１絶縁性粒子および第２絶縁性粒子として酸化アルミニウムを用いる場合、１５００℃以上かつ１９００℃以下であることが好ましい。
成形体を１５００℃以上かつ１９００℃以下にて焼成することが好ましい理由は、焼成温度が１５００℃未満では、成形体の焼結が不充分となり、緻密なセラミックス焼結体が得られなくなることがあるからである。一方、焼成温度が１９００℃を超えると、成形体の焼結が進みすぎて、異常粒成長等が生じることがあり、その結果、緻密なセラミックス焼結体が得られなくなることがあるからである。

また、焼成時間は、緻密な焼結体が得られるのに充分な時間であればよく、例えば、１時間～６時間である。

「基体を形成する工程」
上記のようにして得られたセラミックス焼結体を、所定の形状（例えば、円板状）に加工して静電チャック部材１１とし、その静電チャック部材１１を用いて、静電チャック装置１０を作製する。

本実施形態の静電チャック装置の製造方法によれば、第１導電性粒子の原料粉体を含む第１導電性粒子分散液および第１絶縁性粒子の原料粉体を含む第１絶縁性粒子を用いて第１顆粒を形成する工程と、第２導電性粒子の原料粉体を含む第２導電性粒子分散液および第２絶縁性粒子の原料粉体を含む第２絶縁性粒子を用いて第２顆粒を形成する工程と、第１顆粒と第２顆粒を混合する工程と、得られる混合物を焼成する工程と、得られるセラミックス焼結体を用いて静電チャック部材１１を形成する工程と、を有するため、簡便に、かつ高い歩留りで上記特性の静電チャック装置１０を得ることができる。

以下、実施例および比較例により本発明をさらに具体的に説明するが、本発明は以下の実施例に限定されるものではない。

［実施例］
「セラミックス誘電体材料の作製」
平均粒子径が０．１１μｍの炭化ケイ素（ＳｉＣ）粉体が８質量％となるように、炭化ケイ素（ＳｉＣ）粉体を秤量し、その炭化ケイ素（ＳｉＣ）粉体を、水を用いて分散処理を施して、炭化ケイ素（ＳｉＣ）粉体の粒度分布の累積体積百分率が５０％のときの粒径（Ｄ５０）が０．１μｍ以上かつ０．２μｍ以下であり、炭化ケイ素（ＳｉＣ）粉体を含むスラリーを調製した。このスラリーを、サンドミルを用いて分散処理を行い、水中に炭化ケイ素（ＳｉＣ）粉体が分散した第１炭化ケイ素分散液を調整した。
平均粒子径が０．１５μｍの酸化アルミニウム（Ａｌ_２Ｏ_３）粉体が９２質量％となるように、酸化アルミニウム（Ａｌ_２Ｏ_３）粉体を秤量し、その酸化アルミニウム（Ａｌ_２Ｏ_３）粉体を、水を用いて分散処理を施して、酸化アルミニウム（Ａｌ_２Ｏ_３）粉体の粒度分布の累積体積百分率が５０％のときの粒径（Ｄ５０）が０．１μｍ以上かつ０．５μｍ以下であり、酸化アルミニウム（Ａｌ_２Ｏ_３）粉体を含むスラリーを調製した。このスラリーを、サンドミルを用いて分散処理を行い、水中に酸化アルミニウム（Ａｌ_２Ｏ_３）粉体が分散した第１酸化アルミニウム分散液を調整した。
次いで、第１炭化ケイ素分散液と第１酸化アルミニウム分散液を、超音波分散機を用いて混合して、第１混合液を調製した。
この第１混合液を、スプレードライヤーを用いて２００℃にて乾燥し、第１顆粒を形成した。
平均粒子径が０．０３μｍの炭化ケイ素（ＳｉＣ）粉体が８質量％となるように、炭化ケイ素（ＳｉＣ）粉体を秤量し、その炭化ケイ素（ＳｉＣ）粉体を、水を用いて分散処理を施して、炭化ケイ素（ＳｉＣ）粉体の粒度分布の累積体積百分率が５０％のときの粒径（Ｄ５０）が０．０３μｍ以上かつ０．１μｍ以下であり、炭化ケイ素（ＳｉＣ）粉体を含むスラリーを調製した。このスラリーを、サンドミルを用いて分散処理を行い、水中に炭化ケイ素（ＳｉＣ）粉体が分散した第２炭化ケイ素分散液を調整した。
平均粒子径が０．１μｍの酸化アルミニウム（Ａｌ_２Ｏ_３）粉体が９２質量％となるように、酸化アルミニウム（Ａｌ_２Ｏ_３）粉体を秤量し、その酸化アルミニウム（Ａｌ_２Ｏ_３）粉体を、水を用いて分散処理を施して、酸化アルミニウム（Ａｌ_２Ｏ_３）粉体の粒度分布の累積体積百分率が５０％のときの粒径（Ｄ５０）が０．１μｍ以上かつ０．３μｍ以下であり、酸化アルミニウム（Ａｌ_２Ｏ_３）粉体を含むスラリーを調製した。このスラリーを、サンドミルを用いて分散処理を行い、水中に酸化アルミニウム（Ａｌ_２Ｏ_３）粉体が分散した第２酸化アルミニウム分散液を調整した。
次いで、第２炭化ケイ素分散液と第２酸化アルミニウム分散液を、超音波分散機を用いて混合して、第２混合液を調製した。
この第２混合液を、スプレードライヤーを用いて２００℃にて乾燥し、第２顆粒を形成した。
次いで、乾式の撹拌混合容器を用いて、第１顆粒と第２顆粒を混合し、第１顆粒と第２顆粒の混合物（Ａｌ_２Ｏ_３－ＳｉＣ複合粉体）を調製した。ここで、第１顆粒と第２顆粒との混合比を、質量比で９３：７とした。
次いで、第１顆粒と第２顆粒の混合物を、公知の成形手段により、所定形状に成形した。
次いで、その成形体を、表面粗さＲａが０．１ｍｍの平面度を有するカーボン板に挟んで、ホットプレスを用いて、アルゴン（Ａｒ）雰囲気下、１６５０℃、圧力２５ＭＰａにて２時間焼成を行い、Ａｌ_２Ｏ_３－ＳｉＣ複合焼結体を作製した。
次いで、得られたＡｌ_２Ｏ_３－ＳｉＣ複合焼結体を、直径３００ｍｍ、厚さ０．５ｍｍの円板状に加工し、実施例１のＡｌ_２Ｏ_３－ＳｉＣ複合焼結体からなるセラミックス誘電体材料を作製した。

「光学顕微鏡による観察」
実施例で作製したセラミックス誘電体材料の表面を光学顕微鏡（商品名：デジタルマイクロスコープＶＨＸ－９００Ｆ、測定倍率：５０倍～５００倍、レンズ照明：明視野（同軸落射）、株式会社キーエンス製）で観察した。実施例のセラミックス誘電体材料の光学顕微鏡像を、図２に示す。
図２の結果から、実施例のセラミックス誘電体材料では、第２領域の大きさが光学顕微鏡の観察限界である５μｍ未満であり、観察されなかった。

「電子線マイクロアナライザー（ＥＰＭＡ）面分析と半定量分析」
電子線マイクロアナライザー（商品名：電子線プローブマイクロアナライザー（ＥＰＭＡ）ＪＸＡ－８８００ＥＰＭＡ、日本電子株式会社製）により、実施例のセラミックス誘電体材料の電子線マイクロアナライザー（ＥＰＭＡ）面分析と半定量分析を行った。
電子線マイクロアナライザー（ＥＰＭＡ）面分析において、加速電圧を１５ｋＶ、照射電流を８０ｎＡ、ビームサイズを５μｍとした。
実施例のセラミックス誘電体材料の電子線マイクロアナライザー（ＥＰＭＡ）面分析と半定量分析の結果を図３に示す。
図３の結果から、第１領域と第２領域の組成の差が検出されず、第１領域と第２領域の組成の比は１．０倍であった。

［比較例］
炭化ケイ素粉体と酸化アルミニウム粉体を秤量し、水を分散媒としてスラリーを調整した。このスラリーを、湿式ジェットミル装置を用いて、１００ＭＰａの圧力で加圧し、スラリー同士を斜方衝突させることで、水中に炭化ケイ素粉末と酸化アルミニウム粉末を分散させたこと以外は実施例１と同様にして、比較例のＡｌ_２Ｏ_３－ＳｉＣ複合焼結体からなるセラミックス誘電体材料を作製した。

「光学顕微鏡による観察」
比較例で作製したセラミックス誘電体材料の表面を、実施例と同様にして、光学顕微鏡で観察した。比較例のセラミックス誘電体材料の光学顕微鏡像を、図４に示す。
図４の結果から、比較例のセラミックス誘電体材料では、第２領域（図４に示す光学顕微鏡像における黒い点）が観察された。
また、比較例のセラミックス誘電体材料における第２領域に関する体積基準の粒度分布（積算分布）を表１に示す。

「電子線マイクロアナライザー（ＥＰＭＡ）面分析と半定量分析」
実施例と同様にして、比較例のセラミックス誘電体材料の電子線マイクロアナライザー（ＥＰＭＡ）面分析と半定量分析を行った。
実施例のセラミックス誘電体材料の電子線マイクロアナライザー（ＥＰＭＡ）面分析と半定量分析の結果を図５に示す。
図５の結果から、第２領域（他の領域と色が異なっている領域）が検出された。また、第２領域におけるケイ素（Ｓｉ）とアルミニウム（Ａｌ）の質量比（Ｓｉ／Ａｌ）に対する第１領域におけるケイ素（Ｓｉ）とアルミニウム（Ａｌ）の質量比（Ｓｉ／Ａｌ）（（第１領域における質量比（Ｓｉ／Ａｌ））／（第２領域における質量比（Ｓｉ／Ａｌ）））は、１．８７倍であった。

「プラズマ曝露試験」
比較例のセラミックス誘電体材料をプラズマに曝露して、実施例と同様にして、そのセラミックス誘電体材料の表面の状態を光学顕微鏡で観察した。
並行平板型プラズマエッチング装置を用いて、プロセスガスをＣＦ_４、Ｏ_２およびＡｒの混合ガスとし、周波数１３．５０ＭＨｚ、出力２５Ｗ～５０Ｗ、照射時間３時間の条件でプラズマ曝露試験を行った。
プラズマに曝露する前の比較例のセラミックス誘電体材料の光学顕微鏡像を、図６に示す。プラズマに曝露した後の比較例のセラミックス誘電体材料の光学顕微鏡像を、図７に示す。
図６と図７を比較すると、図７に示すプラズマに曝露した後のセラミックス誘電体材料では、第２領域（図６および図７に示す光学顕微鏡像における黒い点）の表面が荒れて削れて見えるため、第２領域から、パーティクルが発生していると考えられる。
実施例については、比較例に認められたような表面の荒れが観察されなかった。

本発明の静電チャック装置およびその製造方法は、ＩＣ、ＬＳＩ、ＶＬＳＩ等の半導体を製造する半導体製造装置にて半導体ウエハ等の板状試料を静電気力により吸着固定し、この板状試料に成膜処理、エッチング処理、露光処理等の各種処理を施す際に好適に用いられる。

１０・・・静電チャック装置、１１・・・静電チャック部材、１２・・・静電吸着用電極、１３・・・静電チャック部、１４・・・ベース部（基台）、１５・・・有機系接着剤層、１６・・・絶縁層、１７・・・有機系接着剤層、１８・・・突起部、１９・・・第１領域、２０・・・第２領域、２１・・・静電吸着用電極。

Claims (3)

1. 基体の一主面に板状試料を静電吸着する静電チャック装置であって、
   前記一主面は、絶縁性粒子と導電性粒子から構成され、かつ、第１領域と、前記第１領域の間に分散する複数の第２領域と、を有し、
   前記一主面において、前記第１領域とは組成が異なる前記第２領域の大きさが体積基準のＨｅｙｗｏｏｄ径分布で５μｍ未満であり、
   前記第２領域における前記絶縁性粒子と前記導電性粒子の質量比（導電性粒子／絶縁性粒子）に対する前記第１領域における前記絶縁性粒子と前記導電性粒子の質量比（導電性粒子／絶縁性粒子）が、０．５倍以上かつ１．５倍以下である、静電チャック装置。
2. 前記絶縁性粒子は、Ａｌ_２Ｏ_３を形成材料とし、
   前記導電性粒子は、ＳｉＣを形成材料とすることを特徴とする請求項１に記載の静電チャック装置。
3. 請求項１または２に記載の静電チャック装置の製造方法であって、
   第１導電性粒子の原料粉体および第１絶縁性粒子の原料粉体を用いて、前記第１領域となる第１顆粒を形成する工程と、
   前記第１導電性粒子の原料粉体とは平均粒子径が異なる第２導電性粒子の原料粉体および前記第１絶縁性粒子の原料粉体とは平均粒子径が異なる第２絶縁性粒子の原料粉体を用いて、前記第２領域となる第２顆粒を形成する工程と、
   前記第２領域における前記第２絶縁性粒子と前記第２導電性粒子の質量比（第２導電性粒子／第２絶縁性粒子）に対する前記第１領域における前記第１絶縁性粒子と前記第１導電性粒子の質量比（第１導電性粒子／第１絶縁性粒子）が、０．５倍以上かつ１．５倍以下となるように、前記第１顆粒と前記第２顆粒を混合する工程と、
   得られる混合物を焼成する工程と、
   得られるセラミックス焼結体を用いて、前記第１領域中に、前記第２領域が分散して存在し、前記第２領域の大きさが体積基準のＨｅｙｗｏｏｄ径分布で５μｍ未満である前記基体を形成する工程と、を有し、
   前記第１顆粒を形成する工程において、第１導電性粒子の原料粉体を、分散媒を用いて分散処理を施して、前記第１導電性粒子の原料粉体の粒度分布の累積体積百分率が５０％のときの粒径（Ｄ５０）が０．１μｍ以上かつ０．２μｍ以下であり、前記第１導電性粒子の原料粉体を含む第１導電性粒子分散液を調製し、第１絶縁性粒子の原料粉体を、分散媒を用いて分散処理を施して、前記第１絶縁性粒子の原料粉体の粒度分布の累積体積百分率が５０％のときの粒径（Ｄ５０）が０．１μｍ以上かつ０．５μｍ以下であり、前記第１絶縁性粒子の原料粉体を含む第１絶縁性粒子分散液を調製し、前記第１導電性粒子分散液と前記第１絶縁性粒子分散液を混合して第１混合液を調製し、該第１混合液を乾燥して前記第１顆粒を形成し、
   前記第２顆粒を形成する工程において、第２導電性粒子の原料粉体を、分散媒を用いて分散処理を施して、前記第２導電性粒子の原料粉体の粒度分布の累積体積百分率が５０％のときの粒径（Ｄ５０）が０．０３μｍ以上かつ０．１μｍ以下であり、前記第２導電性粒子の原料粉体を含む第２導電性粒子分散液を調製し、第２絶縁性粒子の原料粉体を、分散媒を用いて分散処理を施して、前記第２絶縁性粒子の原料粉体の粒度分布の累積体積百分率が５０％のときの粒径（Ｄ５０）が０．１μｍ以上かつ０．３μｍ以下であり、前記第２絶縁性粒子の原料粉体を含む第２絶縁性粒子分散液を調製し、前記第２導電性粒子分散液と前記第２絶縁性粒子分散液を混合して第２混合液を調製し、該第２混合液を乾燥して前記第２顆粒を形成する、静電チャック装置の製造方法。

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