JP2016155705A

JP2016155705A - 耐食性部材、その製造方法および静電チャック装置

Info

Publication number: JP2016155705A
Application number: JP2015034139A
Authority: JP
Inventors: 宣浩日▲高▼; Nobuhiro Hidaka; 弘訓釘本; Hirokuni Kugimoto; 恵大友; Megumi Otomo
Original assignee: Sumitomo Osaka Cement Co Ltd
Current assignee: Sumitomo Osaka Cement Co Ltd
Priority date: 2015-02-24
Filing date: 2015-02-24
Publication date: 2016-09-01

Abstract

【課題】静電チャック装置に使用した場合、電界を印加したときの吸着力を強くすることができる耐食性部材、前記耐食性部材の製造方法及び前記耐食性部材を使用した静電チャック装置の提供。【解決手段】ＲｅＡｌＯ３（Ｒｅは希土類元素）と、希土類オキシナイトライド、アルミニウムオキシナイトライド及び希土類アルミニウムオキシナイトライドから選択される少なくとも１種とを含む耐食性部材。耐食性部材を含むセラミック基材２０を用いて静電的に板状試料Ｗを吸着し、セラミック基材２０上に固定する静電チャック装置１０。耐食性部材の製造方法は、ＲｅＡｌＯ３（Ｒｅは希土類元素）の複数の原料粉体を混合して作製した原料混合物の成形体を窒素雰囲気内で焼成する焼成工程を含む耐食性部材の製造方法。【選択図】図１

Description

本発明は、耐食性部材、その耐食性部材の製造方法およびその耐食性部材を使用した静電チャック装置に関し、さらに詳しくは、フッ素系腐食性ガス、塩素系腐食性ガスなどのハロゲン系腐食性ガスおよびこれらのプラズマに対して高い耐食性を有する耐食性部材、その耐食性部材の製造方法およびその耐食性部材を使用した静電チャック装置に関する。

ＩＣ、ＬＳＩ、ＶＬＳＩなどの半導体装置の製造ラインには、フッ素系腐食性ガス、塩素系腐食性ガスなどのハロゲン系腐食性ガスおよびこれらのプラズマを用いる工程がある。これらの工程では、静電チャック装置により固定された半導体ウエハに対して、たとえば、ドライエッチング、プラズマエッチング、クリーニングなどの処理が実施される。これらの処理には、ＣＦ_４、ＳＦ_６、ＨＦ、ＮＦ_３、Ｆ_２などのフッ素系ガスや、Ｃｌ_２、ＳｉＣｌ_４、ＢＣｌ_３、ＨＣｌなどの塩素系ガス、それらのガスのプラズマなどが使用される。これらの腐食性ガスやプラズマは腐食性が高いため、これらの腐食性ガスやプラズマによる静電チャック装置の腐食が問題となっている。そこで、従来は、静電チャック装置に用いる耐食性材料として、イットリウム・アルミニウム・ガーネット（Ｙ_３Ａｌ_５Ｏ_１２、以下、ＹＡＧと略す）やイットリウム以外の希土類酸化物を添加したＹＡＧが使用されていた（例えば、特許文献１および２参照）。

特開平１０−２３６８７１号公報特開平１１−１５７９１６号公報

特許文献１および２に記載されている耐食性部材は、フッ素系腐食性ガス、塩素系腐食性ガスなどのハロゲン系腐食性ガスおよびこれらのプラズマに対して高い耐腐食性を有する。これらの耐食性部材は、とくに静電チャック装置に使用されるので、腐食性が高いのみならず、静電チャック装置に使用した場合、電界を印加したときの耐食性部材の吸着力が強いことが重要である。そこで、本発明は、静電チャック装置に使用した場合、電界を印加したときの吸着力を強くすることができる耐食性部材、その耐食性部材の製造方法およびその耐食性部材を使用した静電チャック装置を提供することを目的とする。

従来、ペロブスカイト型化合物の多くは、正方晶、斜方晶、三方晶などの立方格子から歪んだ構造を有しているため、強誘電性を示し、強い電界が印加される静電チャック装置の用途には不適当であると考えられていた。しかし、本発明者らは、ＲｅＡｌＯ_３（Ｒｅは希土類元素）は、斜方晶ペロブスカイト型構造（ＬａＡｌＯ_３型構造）であるにも関わらず、静電チャック装置の用途に好適であることを見出した。さらに、本発明者らは、希土類オキシナイトライド、アルミニウムオキシナイトライドおよび希土類アルミニウムオキシナイトライドからなる群から選択される少なくとも１種を、ＲｅＡｌＯ_３（Ｒｅは希土類元素）に含有させることによって、静電チャック装置に使用した場合、電界を印加したときの吸着力をさらに強くすることができることを見出し、本発明を完成させた。すなわち、本発明は以下のとおりである。
［１］ＲｅＡｌＯ_３（Ｒｅは希土類元素）と、希土類オキシナイトライド、アルミニウムオキシナイトライドおよび希土類アルミニウムオキシナイトライドからなる群から選択される少なくとも１種とを含む耐食性部材。
［２］耐食性部材が、複数の結晶粒と、隣接する２つの該結晶粒の間に存在する粒界とを含み、希土類オキシナイトライド、アルミニウムオキシナイトライドおよび希土類アルミニウムオキシナイトライドからなる群から選択される少なくとも１種が、少なくとも粒界に存在する上記［１］に記載の耐食性部材。
［３］Ｒｅが、イットリウム（Ｙ）、ランタン（Ｌａ）、プラセオジウム（Ｐｒ）、ネオジウム（Ｎｄ）、プロメチウム（Ｐｍ）、サマリウム（Ｓｍ）、ユウロピウム（Ｅｕ）、ガドリニウム（Ｇｄ）、テルビウム（Ｔｂ）、ジスプロシウム（Ｄｙ）、ホルミウム（Ｈｏ）、エルビウム（Ｅｒ）、ツリウム（Ｔｍ）、イッテルビウム（Ｙｂ）およびルテチウム（Ｌｕ）からなる群から選択される少なくとも１種である上記［１］または［２］に記載の耐食性部材。
［４］４０Ｈｚ以下の周波数における比誘電率が４５以上であり、損失正接（ｔａｎδ）が０．１以下である上記［１］〜［３］のいずれか１つに記載の耐食性部材。
［５］結晶粒の平均粒径が２．０μｍ以上２０μｍ以下である上記［１］〜［４］のいずれか１つに記載の耐食性部材。
［６］上記［１］〜［５］のいずれか１つに記載の耐食性部材を含む静電チャック装置。
［７］ＲｅＡｌＯ_３（Ｒｅは希土類元素）の複数の原料粉体を混合して作製した原料混合物の成形体を窒素雰囲気内で焼成する焼成工程を含む耐食性部材の製造方法。

本発明によれば、静電チャック装置に使用した場合、電界を印加したときの吸着力を強くすることができる耐食性部材、その耐食性部材の製造方法およびその耐食性部材を使用した静電チャック装置を提供することができる。

図１は、本発明の静電チャック装置の一例を示す概略図である。

［耐食性部材］
本発明の耐食性部材は、ＲｅＡｌＯ_３と、希土類オキシナイトライド、アルミニウムオキシナイトライドおよび希土類アルミニウムオキシナイトライドからなる群から選択される少なくとも１種とを含む。ここで、Ｒｅは希土類元素を示す。これにより、本発明の耐食性部材の比誘電率は高くなる。なお、本発明の耐食性部材中の希土類オキシナイトライド、アルミニウムオキシナイトライドおよび希土類アルミニウムオキシナイトライドからなる群から選択される少なくとも１種は、結晶質でも非結晶質でもよい。

本発明の耐食性部材におけるＲｅＡｌＯ_３のＲｅは、イットリウム（Ｙ）、ランタン（Ｌａ）、プラセオジウム（Ｐｒ）、ネオジウム（Ｎｄ）、プロメチウム（Ｐｍ）、サマリウム（Ｓｍ）、ユウロピウム（Ｅｕ）、ガドリニウム（Ｇｄ）、テルビウム（Ｔｂ）、ジスプロシウム（Ｄｙ）、ホルミウム（Ｈｏ）、エルビウム（Ｅｒ）、ツリウム（Ｔｍ）、イッテルビウム（Ｙｂ）およびルテチウム（Ｌｕ）からなる群から選択される少なくとも１種である。耐食性部材の比誘電率および体積抵抗率が高くなる点および誘電損失が低くなる点から好ましいＲｅは、ランタン（Ｌａ）、ネオジウム（Ｎｄ）およびサマリウム（Ｓｍ）からなる群から選択される少なくとも１種である。

本発明の耐食性部材は、複数の結晶粒と、隣接する２つの結晶粒の間に存在する粒界とを含み、本発明の耐食性部材中の希土類オキシナイトライド、アルミニウムオキシナイトライドおよび希土類アルミニウムオキシナイトライドからなる群から選択される少なくとも１種は、好ましくは、少なくとも粒界に存在する。これにより、粒界部分の自発分極率を向上させることができ、耐食性部材の比誘電率をさらに高くすることができる。また、本発明の耐食性部材中の希土類オキシナイトライド、アルミニウムオキシナイトライドおよび希土類アルミニウムオキシナイトライドからなる群から選択される少なくとも１種は、結晶粒内のＲｅＡｌＯ_３に固溶していてもよい。

本発明の耐食性部材は多結晶体であり、多結晶体における結晶粒の平均粒径は、好ましくは２．０μｍ以上２０μｍ以下であり、より好ましくは２．０μｍ以上１０μｍ以下であり、さらに好ましくは３．０μｍ以上６．０μｍ以下である。結晶粒の平均粒径が２．０μｍ以上２０μｍ以下であると、耐食性部材を緻密にすることができるとともに、耐食性部材の比誘電率を向上させるのに十分な割合の粒界相を耐食性部材に形成させることができる。また、クラックの伝播が不規則になるので耐食性部材の破壊靱性を高くなる。なお、結晶粒の平均粒径は、走査型顕微鏡を使用して、１０００倍スケールで１００μｍ×７０μｍの長方形の範囲を１０箇所観察し、それぞれの長方形の範囲内にある結晶粒の最大粒径を測定し、測定した結晶粒の最大粒径の平均値を算出することによって測定する。

本発明の耐食性部材におけるＲｅＡｌＯ_３の割合は、好ましくは２５質量％以上９９質量％以下であり、より好ましくは５０質量％以上９９質量％以下であり、さらに好ましくは７５質量％以上９９質量％以下である。耐食性部材におけるＲｅＡｌＯ_３の割合が２５質量％以上９９質量％以下であると、耐食性部材の比誘電率を高くすることができる。

本発明の耐食性部材の４０Ｈｚの周波数における比誘電率は、好ましくは４５以上であり、より好ましくは４７以上であり、さらに好ましくは４８以上である。本発明の耐食性部材における比誘電率が４５以上であると、電界を印加したときの耐食性部材の吸着力を強くすることができる。

本発明の耐食性部材の４０Ｈｚの周波数における損失正接（ｔａｎδ）は、好ましくは０．１以下であり、より好ましくは０．０５以下であり、さらに好ましくは０．０１以下である。耐食性部材の４０Ｈｚの周波数における損失正接（ｔａｎδ）が０．１以下であると、電界を除去したときの静電チャック装置の脱離特性を良好にすることができる。

本発明の耐食性部材の固有体積抵抗値は、好ましくは１×１０^１３Ω・ｃｍ以上であり、より好ましくは１×１０^１４Ω・ｃｍ以上であり、さらに好ましくは１×１０^１５Ω・ｃｍ以上である。耐食性部材の１×１０^１３Ω・ｃｍ以上であると、電界を除去したときの静電チャック装置の脱離特性を良好にすることができる。

本発明の耐食性部材の曲げ強度は、好ましくは１６０ＭＰａ以上であり、より好ましくは１８０ＭＰａ以上であり、さらに好ましくは２００ＭＰａ以上である。ここで、曲げ強度は、ＪＩＳＲ１６０１に準拠して、４点曲げ試験により測定した値である。耐食性部材の曲げ強度が１６０ＭＰａ以上であると、耐食性部材を静電チャック装置に使用した場合、強度に関して実用上の問題は生じない。

本発明の耐食性部材における相対密度は、好ましくは９８％以上であり、より好ましくは９８．５％以上であり、さらに好ましくは９９％以上である。耐食性部材における相対密度が９８％以上であると、耐食性部材の強度を高くし、耐食性部材の比誘電率を高くすることができる。

１ｍｍの厚さを有し、ウエハ載置面の温度が２５℃である本発明の耐食性部材に２．０ｋＶの電圧６０秒間を印加して、１インチのシリコンウエハを、耐食性部材に吸着させたきの吸着力は、好ましくは６０ｔｏｒｒ以上であり、より好ましくは１００ｔｏｒｒ以上であり、さらに好ましくは１２０ｔｏｒｒ以上であり、とくに好ましくは１３０ｔｏｒｒ以上である。吸着力が６０ｔｏｒｒ以上であると、シリコンウエハなどの基板を耐食性部材に確実に固定させることができる。

１ｍｍの厚さを有し、ウエハ載置面の温度が２５℃である本発明の耐食性部材に２．０ｋＶの電圧を６０秒間印加して、１インチのシリコンウエハを耐食性部材に吸着させた後、電圧の印加を止めたときの残留吸着力は、好ましくは１５ｔｏｒｒ以下であり、より好ましくは１０ｔｏｒｒ以下であり、さらに好ましくは８ｔｏｒｒ以下であり、特に好ましくは６ｔｏｒｒ以下である。残留吸着力が１５ｔｏｒｒ以下であると、シリコンウエハなどの基板の処理が終わった後、基板を耐食性部材から容易に取り外すことができる。

［耐食性部材の製造方法］
本発明の耐食性部材の製造方法は、以下の焼成工程および熱処理工程を含む。

（焼成工程）
焼成工程は、ＲｅＡｌＯ_３（Ｒｅは希土類元素）の複数の原料粉体を混合して作製した原料混合物の成形体を窒素雰囲気内で焼成する。

ＲｅＡｌＯ_３（Ｒｅは希土類元素）の複数の原料粉体を混合して作製した原料混合物はたとえば、以下のようにして作製する。酸化アルミニウム粉末および希土類酸化物粉末と溶媒とを混合して、酸化アルミニウム粉末および希土類酸化物粉末を含むスラリーを作製する。酸化アルミニウム粉末および希土類酸化物粉末の平均粒子径は、それぞれ、好ましくは０．０１μｍ以上１．０μｍ以下であり、より好ましくは０．０５μｍ以上０．５μｍ以下であり、さらに好ましくは０．１μｍ以上０．２５μｍ以下である。酸化アルミニウム粉末および希土類酸化物粉末の平均粒子径が０．０１μｍ以上１．０μｍ以下であると、粉末原料のコストを低減できるとともに、相対密度が高い耐食性部材を得ることができる。また、耐食性部材中のアルミニウムおよび希土類酸化物の偏析を抑制できる。原料として用いられる酸化アルミニウムには、α−酸化アルミニウム、β−酸化アルミニウム、θ−酸化アルミニウムおよびγ−酸化アルミニウムなどが挙げられる。焼結性を考慮すると、これらの酸化アルミニウムの中で、α−酸化アルミニウムが好ましい。なお、平均粒子径は、１次粒子の平均粒子径であり、レーザー回折・散乱法により測定した体積平均粒子径である。

スラリーの作製で使用する溶媒には、たとえば、水、メタノール、エタノール、プロパノール、ブタノール、トルエン、キシレン、アセトン、塩化メチレン、酢酸エチル、ジメチルホルムアミド、ジエチルエーテルなどが挙げられる。好ましい溶媒は、水、メタノール、エタノール、プロパノールおよびブタノールからなる群から選択される少なくとも１種である。溶媒を用いて酸化アルミニウム粉末および希土類酸化物粉末を混合するので、酸化アルミニウム粉末および希土類酸化物粉末を均一に混合することができる。

酸化アルミニウム粉末および希土類酸化物粉末と溶媒とを混合するとき、分散剤を添加してもよい。分散剤は、酸化アルミニウム粉末および希土類酸化物粉末の表面に吸着して、溶媒中の酸化アルミニウム粉末および希土類酸化物粉末の分散効率を上げるものであれば、とくに限定されない。しかし、耐食性部材中の金属不純物の含有量をできるだけ低減させるために、分散剤は金属イオンを含まないものが好ましい。異粒子同士のヘテロ凝集を防止する観点から、分散剤を添加することが好ましい。

酸化アルミニウム粉末および希土類酸化物粉末と溶媒との混合に使用する装置は、酸化アルミニウム粉末および希土類酸化物粉末を均一に含むスラリーを作製できれば、とくに限定されない。酸化アルミニウム粉末および希土類酸化物粉末と溶媒との混合に使用する装置には、たとえば、ボールミル、ビーズミル、ディスパーミル、ホモジナイザー、振動ミル、サンドグラインドミル、アトライター、超音波分散機、高圧分散機などが挙げられる。たとえば、直径が１ｍｍ以上５ｍｍ以下の酸化アルミニウム製のメディアを用いたボールミルを使用することができる。このボールミルを使用することにより、耐食性部材の固有体積抵抗値を改善することができる。メディアの直径が小さくなればなるほど、酸化アルミニウム粉末および希土類酸化物粉末の混合および分散の効率が高くなり、耐食性部材の固有体積抵抗値を向上させることができる。また、超音波分散機および高圧分散機などのメディアレス分散機を、酸化アルミニウム粉末および希土類酸化物粉末と溶媒との混合に使用した場合、メディアから発生する不純物を低減できる。このため、半導体製造装置用の耐食性部材を作製するときには、メディアレス分散機を使用することが好ましい。

原料混合物の成形体は、たとえば、以下のようにして作製することができる。アルミニウム粉末および希土類酸化物粉末を含む原料混合物は、原料混合物の成形を容易にするために、顆粒状であることが好ましい。したがって、スラリーの乾燥は、スラリーを乾燥するとともに、顆粒を形成する方法で実施されることが好ましい。スラリーの乾燥には、たとえば、噴霧乾燥機、気流乾燥機、流体層などが使用される。混合粉末の顆粒を形成するために、ポリアクリル酸塩などの分散剤、ポリエチレングリコール系消泡剤などの消泡剤、ステアリン酸などの潤滑剤、ポリビニルアルコールなどの結合材、ポリエチレングリコールなどの可塑剤などをスラリーに添加してもよい。そして、得られた原料混合物を金型中で一軸プレスするか、またはゴム型中で静水圧プレスすることにより成形体を得る。

原料混合物の成形体を焼成するときの焼成温度は、好ましくは１４００℃以上１６００℃以下であり、より好ましくは１４２０℃以上１５００℃以下であり、さらに好ましくは１４３０℃以上１４５０℃以下である。焼成温度が１４００℃以上１６００℃以下であると、異常粒成長を抑制して緻密な焼結体を得ることができるとともに焼結体が溶融することを抑制することができる。上記焼成における焼成時間は、好ましくは１時間以上１０時間以下であり、より好ましくは２時間以上６時間以下であり、さらに好ましくは３時間以上５時間以下である。また、焼結体中の希土類酸化物、酸化アルミニウムおよび希土類アルミネートの少なくとも１種の一部を窒化して希土類オキシナイトライド、アルミニウムオキシナイトライドおよび希土類アルミニウムオキシナイトライドの少なくとも１種を生じさせるために、原料混合物の焼成は、窒素雰囲気内で行う。

成形体の焼成は、常圧焼成でもよいが、より緻密な焼結体を得ることができるという点で加圧焼成であることがより好ましい。加圧焼成には、たとえば熱間静水圧（ＨＩＰ）焼成、ホットプレス（ＨＰ）一軸加圧焼成、超高圧プレス（ＵＨＰ）多軸加圧焼成などが挙げられる。加圧焼成により成形体を焼成するときの成形体への圧力は、たとえば１０ＭＰａ以上４０ＭＰａ以下である。

なお、成形体を焼成する前に成形体を仮焼してもよい。これにより、希土類酸化物および酸化アルミニウムの少なくとも１種の一部が反応せずに焼結体にそのまま残留することを抑制できる。成形体を仮焼するときの仮焼温度は、好ましくは７００℃以上１３００℃以下であり、より好ましくは８００℃以上１１００℃以下であり、さらに好ましくは９００℃以上１０００℃以下である。上記仮焼温度の仮焼における仮焼時間は、好ましくは１時間以上１０時間以下であり、より好ましくは２時間以上８時間以下であり、さらに好ましくは３時間以上５時間以下である。

また、焼成工程で焼成した成形体をさらにアニール処理してもよい。これにより、希土類オキシナイトライド、アルミニウムオキシナイトライドおよび希土類アルミニウムオキシナイトライドの少なくとも１種が焼結体に生じるときに発生する格子欠陥を減少させ、焼結体の損失正接を低減させたり、焼結体の固有体積抵抗値を向上させたりすることができる。アニール処理温度は、９００℃以上１５００℃以下であり、好ましくは１１００℃以上１４００℃で以下ある。また、上記アニール処理温度によるアニール処理の処理時間は５時間以上３０時間以下であり、好ましくは１０時間以上３０時間以下である。

［静電チャック装置］
図１を参照して、本発明の静電チャック装置の一例を説明する。図１は、本発明の静電チャック装置の一例を示す概略図である。本発明の静電チャック装置の一例である静電チャック装置１０は、本発明の耐食性部材を含み、セラミックス基材２０と、セラミックス基材２０に対して、セラミックス基材２０の厚さ方向に配置され、セラミックス基材２０を支持する支持体３０と、セラミックス基材２０および支持体３０の間に配置された接着層４０とを含む。

たとえば、セラミックス基材２０における板状試料Ｗを載置する部分が本発明の耐食性部材で構成される。セラミック基材２０は、静電吸着用電極２１を備えている。静電吸着用電極２１は給電用端子２２と接続しており、給電用端子２２を通じて静電吸着用電極２１に直流電圧が印加される。静電吸着用電極２１に直流電圧が印加されると、セラミックス基材２０における板状試料Ｗを載置する面に静電力が発生する。これにより、板状試料Ｗはセラミックス基材２０に吸着し、板状試料Ｗはセラミックス基材２０に固定される。

支持体３０はセラミックス基材２０を支持する。支持体３０は、水および有機溶媒などの冷却媒体を流通させる流路３１を内部に備える。水および有機溶媒などの冷却媒体を流路３１に流通させることにより、セラミックス基材２０に載置された板状試料Ｗを冷却することができ、セラミックス基材２０における板状試料Ｗの載置面を所望の温度に制御することができる。給電用端子２２および支持体３０の間を絶縁するために、支持体３０における給電用端子２２周りに絶縁碍子３２が設けられている。

本発明の耐食性部材の比誘電率は高いので、板状試料Ｗをセラミックス基材２０に吸着させるときの吸着力を強くすることができる。

次に、本発明を実施例により、さらに詳細に説明するが、本発明は、これらの実施例によってなんら限定されるものではない。

後述の実施例および比較例における測定および評価は以下のように行った。
（１）耐食性部材の相対密度
アルキメデス法により、実施例および比較例で得られた耐食性部材の密度を測定し、下記式により求めた理論密度で、測定した密度を割り算して相対密度を算出した。
単位胞重量（ｇ）＝酸化サマリウムアルミニウム結晶相の各単位胞重量（ｇ）×各結晶相のｍｏｌ％
単位胞体積（ｃｍ^３）＝酸化サマリウムアルミニウム結晶相の各単位胞体積（ｃｍ^３）×各結晶相のｍｏｌ％
理論密度（ｇ／ｃｍ^３）＝単位胞重量（ｇ）／単位胞体積（ｃｍ^３）
なお、酸化サマリウムアルミニウムの各結晶相％のｍｏｌ％は、原料粉体の仕込み量から算出した。
（２）耐食性部材の結晶相の同定
粉末Ｘ線回折法により、実施例および比較例で得られた耐食性部材の結晶相の同定を行った。粉末Ｘ線回折には、Ｘ線回折装置（ＰＡＮａｌｙｔｉｃａｌ社製、Ｘ’ＰｅｒｔＰＲＯＭＰＤ）を使用した。
（３）耐食性部材の粒界相の同定
透過型電子顕微鏡（日本電子（株）製、型番：ＪＥＭ−２１００Ｆ）を使用して実施例および比較例の耐食性部材の粒界相の電子線回折像および結晶格子像を撮影し、結晶構造解析により実施例および比較例の耐食性部材の粒界相を同定した。
（４）耐食性部材の比誘電率および損失正接（ｔａｎδ）
実施例および比較例の耐食性部材をφ６０×１ｍｍに加工した後、４０ＭＨｚにおける耐食性部材の比誘電率および損失正接（ｔａｎδ）を、プレシジョン・インピーダンス・アナライザ（Ａｇｉｌｅｎｔ社製、型番：４２９４Ａ）を使用して測定した。
（５）耐食性部材の固有体積抵抗値
実施例および比較例の耐食性部材をφ６０×１ｍｍに加工した後、耐食性部材の固有体積抵抗値を、３端子法にて、デジタル超高抵抗／電流計（（株）アドバンテスト製、Ｒ８３０４０Ａ）を使用して、５００Ｖの印加電圧および６０秒の保持時間で測定した電流値から換算して算出した。
（６）耐食性部材の吸着力
実施例および比較例で得られた耐食性部材を厚さ１．０ｍｍに加工し、加工した耐食性部材とアルミナセラミックスとの間に電極を埋設した接着層を形成して静電チャックを作製した。静電チャックの試料載置面温度を２５℃にし、２．０ｋＶの電圧を電極に６０秒間印加して、１インチのシリコンウエハを静電チャックに真空中（＜０．５Ｐａ）で吸着させた。そして、１インチのシリコンウエハに対する吸着力を測定した。測定はロードセルを用いた引き剥がしにより行い、そのとき発生した最大引き剥がし応力を吸着力とした。
（７）耐食性部材の残留吸着力
実施例および比較例で得られた耐食性部材を厚さ１．０ｍｍに加工し、加工した耐食性部材とアルミナセラミックスとの間に電極を埋設した接着層を形成して静電チャックを作製した。静電チャックの試料載置面温度を２５℃にし、２．０ｋＶの電圧を電極に６０秒間印加して、１インチのシリコンウエハを静電チャックに真空中（＜０．５Ｐａ）で吸着させた。その後、電圧の印加を停止し、電圧の印加を停止した直後の１インチのシリコンウエハに対する残留吸着力を測定した。測定はロードセルを用いた引き剥がしにより行い、そのとき発生した最大引き剥がし応力を残留吸着力とした。
（８）耐食性部材の結晶粒の平均粒径
実施例および比較例の耐食性部材を鏡面研磨した後、１４００℃で５時間のサーマルエッチングを施し、走査型電子顕微鏡（（株）日立製作所製、型番：Ｓ−４０００）を用いて１０００倍スケールで１００μｍ×７０μｍの長方形の範囲を１０箇所観察し、それぞれの長方形の範囲内にある結晶粒の最大径を測定した。そして、測定した結晶粒の最大径の平均値を算出し、その平均値を結晶粒の平均粒径とした。

（実施例１）
１次粒子の平均粒径が０．１μｍの酸化アルミニウム（Ａｌ_２Ｏ_３）粉末（大明化学工業（株）製、型番：ＴＭ−５Ｄ）および１次粒子の平均粒径が０．１μｍの酸化サマリウム（Ｓｍ_２Ｏ_３）粉末（日本イットリウム（株）製、型番：Ｎ-Ｓｍ3ＣＰ）を表１に示す組成となるようにそれぞれ秤量した。秤量した酸化アルミニウム粉末、酸化サマリウム粉末および水を、直径１ｍｍのアルミナボールが入ったボールミルに投入し、酸化アルミニウム粉および酸化サマリウム粉を１６時間混合し、酸化アルミニウム粉末および酸化サマリウム粉末の混合原料のスラリーを作製した。

スプレードライヤー（（株）日本プリス製、型番：ＴＲ１６０）を使用してこのスラリーを乾燥および造粒して、混合原料の顆粒を作製した。次いで、この混合粉末を所定形状に成形した。そして、ホットプレス機（富士電波工業（株）製、型番：ハイマルチ５０００）を使用して、１６００℃の焼成温度で、２時間の焼成時間、２０ＭＰａの圧力および窒素雰囲気中で成形体を加圧焼成し、実施例１の焼結体を作製した。そして、１４００℃のアニール温度で、大気中で１０時間アニール処理を行い、実施例１の耐食性部材を作製した。

（実施例２）
酸化サマリウム（Ｓｍ_２Ｏ_３）粉末の代わりに１次粒子の平均粒径が０．１μｍの酸化ランタン（Ｌａ_２Ｏ_３）粉末（日本イットリウム（株）製、型番：Ｎ−Ｌａ３ＣＰ）を使用した以外は、実施例１と同様の方法で、実施例２の耐食性部材を作製した。

（実施例３）
焼成温度を１６００℃から１４００℃に変更した以外は、実施例１と同様の方法で、実施例３の耐食性部材を作製した。

（実施例４）
１６００℃の焼成温度まで成形体を昇温させる過程で、６００℃までは焼成雰囲気を真空にし、６００℃からは焼成雰囲気を窒素雰囲気とした以外は、実施例１と同様の方法で、実施例４の耐食性部材を作製した。

（比較例１）
窒素雰囲気中で加圧焼成する代わりにアルゴン雰囲気中で加圧焼成した以外は、実施例１と同様の方法で、比較例１の耐食性部材を作製した。

（比較例２）
窒素雰囲気中で加圧焼成する代わりに大気中で加圧焼成した以外は、実施例１と同様の方法で、比較例２の耐食性部材を作製した。

（評価結果）
実施例１〜４および比較例１、２で得られた耐食性部材の評価結果を表１に示す。

表１の実施例１〜４と比較例１および２とを比較することにより、希土類オキシナイトライド、アルミニウムオキシナイトライドおよび希土類アルミニウムオキシナイトライドからなる群から選択される少なくとも１種を粒界に存在させることによって耐食性部材の比誘電率を向上させることができることがわかった。また、実施例１、３、４と実施例２とを比較することにより、ＲｅＡｌＯ_３のＲｅがサマリウム以外の希土類元素においても、ＲｅＡｌＯ_３のＲｅがサマリウムの場合と同様に比誘電率が高くなることがわかった。

Claims

ＲｅＡｌＯ_３（Ｒｅは希土類元素）と、希土類オキシナイトライド、アルミニウムオキシナイトライドおよび希土類アルミニウムオキシナイトライドからなる群から選択される少なくとも１種とを含む耐食性部材。
前記耐食性部材が、複数の結晶粒と、隣接する２つの該結晶粒の間に存在する粒界とを含み、
前記希土類オキシナイトライド、アルミニウムオキシナイトライドおよび希土類アルミニウムオキシナイトライドからなる群から選択される少なくとも１種が、少なくとも前記粒界に存在する請求項１に記載の耐食性部材。
前記Ｒｅが、イットリウム（Ｙ）、ランタン（Ｌａ）、プラセオジウム（Ｐｒ）、ネオジウム（Ｎｄ）、プロメチウム（Ｐｍ）、サマリウム（Ｓｍ）、ユウロピウム（Ｅｕ）、ガドリニウム（Ｇｄ）、テルビウム（Ｔｂ）、ジスプロシウム（Ｄｙ）、ホルミウム（Ｈｏ）、エルビウム（Ｅｒ）、ツリウム（Ｔｍ）、イッテルビウム（Ｙｂ）およびルテチウム（Ｌｕ）からなる群から選択される少なくとも１種である請求項１または２に記載の耐食性部材。
４０Ｈｚ以下の周波数における比誘電率が４５以上であり、損失正接（ｔａｎδ）が０．１以下である請求項１〜３のいずれか１項に記載の耐食性部材。
前記結晶粒の平均粒径が２．０μｍ以上２０μｍ以下である請求項１〜４のいずれか１項に記載の耐食性部材。
請求項１〜５のいずれか１項に記載の耐食性部材を含む静電チャック装置。
ＲｅＡｌＯ_３（Ｒｅは希土類元素）の複数の原料粉体を混合して作製した原料混合物の成形体を窒素雰囲気内で焼成する焼成工程を含む耐食性部材の製造方法。