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公開番号2024017328
公報種別公開特許公報(A)
公開日2024-02-08
出願番号2022119883
出願日2022-07-27
発明の名称アルミナ焼結体及び静電チャック
出願人黒崎播磨株式会社
代理人弁理士法人英和特許事務所
主分類C04B 35/117 20060101AFI20240201BHJP(セメント;コンクリート;人造石;セラミックス;耐火物)
要約【課題】大気雰囲気下で焼成可能で、生体及び環境負荷の高い元素を実質的に含まず、黒色又は濃灰色を呈し、かつ低抵抗なアルミナ焼結体及びそのアルミナ焼結体を用いた静電チャックを提供する。
【解決手段】Al₂O₃の含有率が85質量%以上であるアルミナ焼結体であって、FeをFe₂O₃換算で0.7質量%以上6.6質量%以下、TiをTiO₂換算で1質量%以上5質量%以下、SiをSiO₂換算で1質量%以上5質量%以下、YをY₂O₃換算で0.1質量%以上9質量%以下含有する。このアルミナ焼結体を静電チャックにおいて載置板1に使用する。
【選択図】図1
特許請求の範囲【請求項１】
Ａｌ
２
Ｏ
３
の含有率が８５質量％以上であるアルミナ焼結体であって、
ＦｅをＦｅ
２
Ｏ
３
換算で０．７質量％以上６．６質量％以下、ＴｉをＴｉＯ
２
換算で１質量％以上５質量％以下、ＳｉをＳｉＯ
２
換算で１質量％以上５質量％以下、ＹをＹ
２
Ｏ
３
換算で０．１質量％以上９質量％以下含有する、アルミナ焼結体。
続きを表示（約 410 文字）【請求項２】
前記Ｆｅ及び前記Ｔｉの少なくとも一部がＦｅ
２
ＴｉＯ
５
となっている、請求項１に記載のアルミナ焼結体。
【請求項３】
Ｚｒを更に含有し、ＺｒをＺｒＯ
２
換算した値、ＴｉをＴｉＯ
２
換算した値、及びＹをＹ
２
Ｏ
３
換算した値の合計が７質量％以下である、請求項１に記載のアルミナ焼結体。
【請求項４】
Ｃｒ、Ｍｎ、Ｃｏ及びＮｉのそれぞれの酸化物換算値が合計で０．１質量％以下である、請求項１に記載のアルミナ焼結体。
【請求項５】
体積固有抵抗率が１０
１２
Ω・ｃｍ以下である、請求項１に記載のアルミナ焼結体。
【請求項６】
請求項１から５のいずれか一項に記載のアルミナ焼結体を載置板に使用している、静電チャック。

発明の詳細な説明【技術分野】
【０００１】
本発明は、アルミナ焼結体及びそのアルミナ焼結体を用いた静電チャックに関する。
続きを表示（約 2,300 文字）【背景技術】
【０００２】
例えば半導体製造装置において、回路形成を目的としてシリコンウェーハ上に露光・成膜し、シリコンウェーハをエッチングするためには、対象とするウェーハの平坦度を保ち、かつウェーハに温度分布がつかないように、ウェーハを保持する必要がある。このようなウェーハの保持手段としては機械方式、真空吸着方式、静電吸着方式が提案されている。これらの保持手段のうち、静電吸着方式は静電チャックによりウェーハを保持する方式であり、真空雰囲気下で使用することができるため多用されている。
【０００３】
静電チャックには吸着力としてクーロン力を利用する型（クーロン型）と、ジョンセン・ラーベック力を利用する型（ジョンセン・ラーベック型）とがある。後者のジョンセン・ラーベック力は誘電体とウェーハとの界面の小さなギャップに微小電流が流れ、帯電分極して誘起させることによって生じる力である。ジョンセン・ラーベック力を用いて静電チャックとして必要な吸着力を確保するためには、誘電体の体積固有抵抗率が１０
９
～１０
１２
Ω・ｃｍの範囲内にあることが要件となる。また、静電チャック用の誘電体は光認識を可能とするため黒色又は濃灰色を呈している必要がある。
【０００４】
このような特性を具備する誘電体として特許文献１には、チタニア０．８～３質量％、炭化ホウ素を０．２～１質量％含有させたアルミナ系誘電体及びその製造方法が開示されている。しかし、特許文献１の製造方法では焼成をホットプレスやＨＩＰ、ガス圧焼成等加圧条件にて行うこととなっており、また焼成雰囲気は還元雰囲気又は真空中となっているため高価な設備が必要となる。静電チャック用の誘電体は消耗品であり、ユーザーより低価格での交換用素材の提供を求められている。
【０００５】
一方、大気雰囲気焼成でのアルミナ焼結体の黒色化には、Ｃｒ、Ｍｎ、Ｃｏ又はＮｉを添加する方法が主に用いられている。例えば特許文献２には、Ｃｒ
２
Ｏ
３
、Ｍｎ
２
Ｏ
３
、Ｆｅ
２
Ｏ
３
及びＣｏＯから選ばれる３種又は４種を配合し、大気雰囲気中にて焼成する方法が開示されている。また、特許文献３には、Ｍｎ等を添加し大気雰囲気中にて焼成する方法が開示されている。しかし、Ｃｒ、Ｍｎ、Ｃｏ、Ｎｉは高価であり、更には生体や環境に対し悪影響を与えることが知られている。
そこで近年はこれら元素を使用しない黒色化の方法が検討されており、例えば特許文献４や特許文献５には、アルミナにチタニア及び酸化鉄を配合し、大気雰囲気下にて焼成可能な黒色アルミナの製造方法が開示されている。しかし、これらの方法では体積固有抵抗率がジョンセン・ラーベック型静電チャック用の誘電体の要件である１０
９
～１０
１２
Ω・ｃｍの範囲内にまでは低下しない。
【０００６】
アルミナ焼結体の体積固有抵抗率を低下させるための製造方法はこれまでに多数提案されているが、そのほとんどは上記特許文献１のように不活性雰囲気又は還元雰囲気での焼成であり、特別な設備が必要となる。また大気雰囲気下での焼成例もいくつかは存在するが、上記特許文献２、３のようにＣｒ、Ｍｎ、Ｃｏ、Ｎｉといった生体及び環境負荷の高い元素を添加している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
特許第６７３８５０５号公報
特開平０５―２３８８１０号公報
特許第４２４８８３３号公報
特開２０２０―１８００２０号公報
特許第４９９４０９２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
以上に鑑み本発明が解決しようとする課題は、大気雰囲気下で焼成可能で、生体及び環境負荷の高い元素を実質的に含まず、黒色又は濃灰色を呈し、かつ低抵抗なアルミナ焼結体及びそのアルミナ焼結体を用いた静電チャックを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明者らが、アルミナ焼結体における上述の課題、すなわち（１）大気雰囲気下で焼成可能であること、（２）生体及び環境負荷の高い元素を実質的に含まないこと、（３）黒色又は濃灰色を呈すること、（４）低抵抗であること、という４つの課題を同時に解決するために試験及び研究を重ねた結果、Ｆｅ、Ｔｉ、Ｓｉ及びＹをそれぞれ酸化物換算で特定量ずつ含有させることが有効であるとの知見を得、本発明に想到するに至った。
【００１０】
すなわち、本発明の一観点によれば次のアルミナ焼結体が提供される。
Ａｌ
２
Ｏ
３
の含有率が８５質量％以上であるアルミナ焼結体であって、
ＦｅをＦｅ
２
Ｏ
３
換算で０．７質量％以上６．６質量％以下、ＴｉをＴｉＯ
２
換算で１質量％以上５質量％以下、ＳｉをＳｉＯ
２
換算で１質量％以上５質量％以下、ＹをＹ
２
Ｏ
３
換算で０．１質量％以上９質量％以下含有する、アルミナ焼結体。
（【００１１】以降は省略されています）

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