[发明专利]氮化铝烧结体、其制造方法和使用其的静电卡盘

说明书

技术领域

本发明涉及氮化铝烧结体、其制造方法和使用其的静电卡盘

背景技术

以往，在半导体制造装置中，为了固定晶片使用静电卡盘。静电卡盘具 有施加电压的内部电极和层叠在该内部电极上的电介质层，其构成为在放置 有晶片的状态下对内部电极施加电压时，在电介质层和晶片之间产生静电吸 附力。静电卡盘有具有一个内部电极的单极方式和隔开1对(即，两个)内 部电极而设置的双极方式。单极方式的静电卡盘通过对该内部电极和设置在 静电卡盘外部的外部电极之间施加电压而产生静电吸附力，双极方式的静电 卡盘通过对一对内部电极施加电压而产生静电吸附力。作为这样的静电卡盘 已知有使用体积电阻率为10⁸～10¹²Ω·cm左右的作为电介质，产生 Johnsen-Rahbek力而吸附晶片的Johnsen-Rahbek型。

作为Johnsen-Rahbek型材料例如可以利用专利文献1、2公开的氮化铝 烧结体。即，专利文献1中公开有如下的氮化铝烧结体，以氮化铝为主成分， 换算成氧化物含有0.04mol％以上的钐，含氮化铝相和钐-铝氧化物层。另外， 专利文献2中除了公开了以氮化铝为主成分，换算成氧化物含有0.03mol％以 上的铕，含氮化铝层和铕-铝氧化物层的氮化铝烧结体之外，还进一步公开了 含钐的烧结体。

专利文献1：日本特开2003-55052号公报

专利文献2：日本特开2004-262750号公报

发明内容

但是，专利文献1的氮化铝烧结体虽然实施例中大量记载了室温体积电 阻率为1×10¹²Ω·cm以下、活化能(Ea)为0.4eV以下的烧结体，但是由于 钐是稀有元素，不能经常顺利的购买到，因此希望开发出即使不含钐也具有 同等性能的氮化铝烧结体。关于这一点，虽然在专利文献2的实施例1～6 中例示有不含钐的氮化铝烧结体，但是要么室温体积电阻率超过1×10¹²Ω·cm，要么活化能(Ea)超过0.6eV，因此与专利文献1的烧结体相比，性 能要稍差。像这样高的室温体积电阻率，在静电卡盘中使用时要么得不到高 的吸附力，要么在停止施加电压时电荷不能迅速跑掉，而得不到高的脱附应 答性，因此不优选。另外，如果活化能(Ea)高，由于体积电阻率降低与温 度上升的比例(倾向)大，Johnsen-Rahbek型所要求的体积电阻率在高温时 会下降。因此，适用温度范围变窄而不优选。

本发明是借鉴上述问题而完成的发明，主要目的在于提供不含钐的氮化 铝烧结体，具有与含钐的氮化铝烧结体同等性能。

为达到上述目的，本发明者们在主成分的氮化铝中混合氧化铕、氧化铝 和氧化钛，使用没有混合钐化合物的粉末，制作成形体，热压烧成该成形体 时，发现可以得到与含钐的氮化铝烧结体具有同等性能的烧结体，从而完成 本发明。

即，本发明的氮化铝烧结体的制造方法包括：

(a)调制不含Sm化合物的混合粉末的工序，该混合粉末含有氮化铝、 相对于氮化铝100重量份的2～10重量份的氧化铕、相对于氧化铕的摩尔比 为2～10的氧化铝和相对于氧化铝的摩尔比为0.05～1.2的氧化钛；

(b)使用所述混合粉末制作成形体的工序；

(c)烧成该成形体时，(1)在真空或惰性气氛下，进行热压烧成，或(2) 在真空或惰性气氛下，进行热压烧成后，以比烧成温度高的温度进行退火处 理的工序。

另外，本发明的铝烧结体是通过上述的氮化铝烧结体的制造方法而制造 的烧结体，或者由这样的烧结体构成，即含有与EuAl₁₂O₁₉的峰相一致的连 续化的晶界相的同时，具有含与TiN的峰相一致的结晶相，还不含有来自Sm 结晶相，并且500V/mm的室温体积电阻率为1×10⁸Ω·cm以上、1×10¹²Ω·cm 以下，且由室温到300℃的体积电阻率的变化而求出的活化能(Ea)为0.3eV 以上、0.5eV以下。

进一步，本发明的静电卡盘是使用上述的氮化铝而制作的静电卡盘。