特許 6361717 誘電体材料

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】6361717

(24)【登録日】2018年7月6日

(45)【発行日】2018年7月25日

(54)【発明の名称】誘電体材料

(51)【国際特許分類】

   H01B 3/10 20060101AFI20180712BHJP

   H01B 3/12 20060101ALI20180712BHJP

   C04B 35/117 20060101ALI20180712BHJP

   C04B 35/505 20060101ALI20180712BHJP

   C04B 35/596 20060101ALI20180712BHJP

【ＦＩ】

   H01B3/10

   H01B3/12 336

   C04B35/117

   C04B35/505

   C04B35/596

【請求項の数】5

【全頁数】19

(21)【出願番号】特願2016-210421(P2016-210421)

(22)【出願日】2016年10月27日

(62)【分割の表示】特願2013-5473(P2013-5473)の分割

【原出願日】2013年1月16日

(65)【公開番号】特開2017-69213(P2017-69213A)

(43)【公開日】2017年4月6日

【審査請求日】2016年11月25日

【前置審査】

(73)【特許権者】

【識別番号】000183266

【氏名又は名称】住友大阪セメント株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100161207

【弁理士】

【氏名又は名称】西澤 和純

(74)【代理人】

【識別番号】100196058

【弁理士】

【氏名又は名称】佐藤 彰雄

(74)【代理人】

【識別番号】100206999

【弁理士】

【氏名又は名称】萩原 綾夏

(72)【発明者】

【氏名】大友 恵

(72)【発明者】

【氏名】吉岡 良樹

【審査官】 牟田 博一

(56)【参考文献】

【文献】 特表２００５−５００６４８（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００９−０８４５５１（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｈ０１Ｂ ３／１０

Ｃ０４Ｂ ３５／５２

Ｂ２３Ｑ ３／１５

Ｈ０１Ｌ ２１／６８３

Ｈ０２Ｎ １３／００

Ｃ０１Ｂ ３１／３６

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

絶縁性材料中に導電性粒子を分散した複合焼結体からなる誘電体材料であって、
前記絶縁性材料は、Ａｌ_２Ｏ_３、Ｙ_２Ｏ_３またはＳｉ_３Ｎ_４であり、
前記導電性粒子は、ＳｉＣ粒子であり、
前記複合焼結体は、Ａｌ_２Ｏ_３−ＳｉＣ複合焼結体、Ｙ_２Ｏ_３−ＳｉＣ複合焼結体またはＳｉ_３Ｎ_４−ＳｉＣ複合焼結体であり、
前記導電性粒子の含有率は、４質量％以上かつ２０質量％以下であり、
前記導電性粒子は、その体積粒度分布における累積体積百分率が１０体積％の粒子径Ｄ１０は０．２μｍ以下、累積体積百分率が９０体積％の粒子径Ｄ９０は２μｍ以下であり、累積体積百分率が９０体積％の粒子径Ｄ９０の累積体積百分率が１０体積％の粒子径Ｄ１０に対する比（Ｄ９０／Ｄ１０）は３．０以上であり、累積体積百分率が９０体積％の粒子径Ｄ９０の累積体積百分率が５０体積％の粒子径Ｄ５０に対する比（Ｄ９０／Ｄ５０）は１．４以上であり、
下記耐電圧試験後の前記誘電体材料について評価した絶縁破壊特性が、下記条件を満たす、誘電体材料。
（耐電圧試験）
厚み１．０ｍｍの前記誘電体材料を第１の電極で挟み、前記第１の電極間に所定の測定電圧を印加して１分間保持した後、前記第１の電極間に流れる電流値が１ｎＡ／ｃｍ^２以上であり、かつ電流値が上昇している場合の前記測定電圧を耐電圧値とする。
（絶縁破壊特性）
前記誘電体材料の表面であって前記耐電圧試験において前記第１の電極を配置した位置に、前記第１の電極よりも小さい第２の電極を配置して前記誘電体材料を挟持し、前記第２の電極間に前記耐電圧値と同じ電圧を印加したときに流れる電流値を測定する。
（条件）
前記位置において前記第２の電極の配置位置を９箇所選択し、９点の電流値を測定したとき、９点の前記電流値のうち最大値（Ａｍａｘ）と最小値（Ａｍｉｎ）との比（Ａｍａｘ／Ａｍｉｎ）が１０００倍以下。

【請求項2】

前記導電性粒子は、０．０４μｍ以下の粒子を０．００１％以上含む請求項１に記載の誘電体材料。

【請求項3】

絶縁破壊による電流値が１ｎＡ／ｃｍ^２から１００ｎＡ／ｃｍ^２まで上昇するのに要する時間が３秒以上であることを特徴とする請求項１または２に記載の誘電体材料。

【請求項4】

比誘電率は１１以上であることを特徴とする請求項１から３のいずれか１項に記載の誘電体材料。

【請求項5】

耐電圧は５ｋＶ／ｍｍ以上であることを特徴とする請求項１から４のいずれか１項に記載の誘電体材料。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、誘電体材料に関し、さらに詳しくは、半導体や液晶ディスプレイ等の製造プロセスに適用されるエッチング装置、スパッタリング装置、ＣＶＤ装置等の真空プロセス装置の構成部材の材料として用いて好適な誘電体材料に関するものである。

【背景技術】

【0002】

従来、ＩＣ、ＬＳＩ、ＶＬＳＩ等の半導体装置の製造ラインにおけるエッチングやスパッタリング等の各種処理おいては、アルミナ等のセラミックスにより構成される部品が広く用いられている。例えば、半導体製造装置内のセラミック部品としては、静電チャックが挙げられる。
静電チャックは、シリコンウエハ等の半導体基板の支持機構として、高い密着性能、優れた熱伝導性、耐久性を必要とする。この静電チャックは、半導体基板が載置される略円板状の絶縁体と、この絶縁体の内部に埋設された静電吸着用内部電極とを備えたもので、この絶縁体と、この絶縁体上に載置される半導体基板との間に直流電圧を加えることで、クーロン力あるいは微少な漏れ電流による静電吸着力を発生させ、この静電吸着力により半導体基板を絶縁体上に固定している。

【0003】

この静電チャックに用いられる絶縁体としては、酸化アルミニウム、窒化アルミニウム等のセラミックスが一般に用いられている。
セラミックスは、特に、熱伝導性、耐プラズマ性に優れているが、材質が硬いことから、基板となじみ難く、その結果、半導体基板を搬送する際に傷やクラック等が生じたり、あるいは、長期間に亘って使用することにより生じる絶縁性の劣化およびプラズマや腐食性ガスによる損傷に起因する絶縁破壊が生じる虞があり、エッチングやスパッタリング等の各種処理中に半導体基板上の素子が破壊する虞がある。

【0004】

そこで、静電チャックの絶縁体の絶縁破壊を検出する技術として、静電チャックに接続される電源の回路内に電流検出器を設置することにより、絶縁体の絶縁破壊を検出し、絶縁破壊した静電チャックを使用し続けることを防止する技術が提案されている（特許文献１、２等参照）。
また、静電チャックの静電吸着用内部電極と接地電極との間の電位差を測定することで、絶縁体の絶縁破壊を検出する技術が提案されている（特許文献３等参照）。
また、絶縁体の替わりに多孔質の誘電体を用いた静電チャックが提案されている（特許文献４等参照）。この静電チャックでは、水分の吸着に起因する絶縁破壊を防ぐための診断方法が採られている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0005】

【特許文献1】特開２００５−１７５１２２号公報

【特許文献2】特開２００２−３０５２３７号公報

【特許文献3】特開平０６−２６７９０５号公報

【特許文献4】特開２００８−４７５６４号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0006】

しかしながら、従来のクーロン力型の静電チャックでは、絶縁体に１０００Ｖ以上の高電圧を印加して使用することから、この高電圧印加中に絶縁体に絶縁破壊が生じた場合には、絶縁破壊は瞬間的に起こり、同時に大電流が流れるため、絶縁破壊が検出された時点で静電チャックは使用不可能な状態となる。したがって、特許文献１〜３に記載された方法では、静電チャックが絶縁破壊により使用できなくなることを、事前に予測することができないという問題点があった。

【0007】

また、静電チャックが絶縁破壊した場合、絶縁破壊により生じた大電流が検出された段階で、この大電流が絶縁破壊が生じた１点に集中して流れるために、この大電流が半導体基板上のデバイスにダメージを与えることとなる。したがって、使用中に静電チャックに絶縁破壊が生じるのを防止することができず、絶縁破壊に起因するデバイスへのダメージを防ぐことも困難であるという問題点があった。

【0008】

一方、特許文献４に記載された絶縁体の替わりに多孔質の誘電体を用いた静電チャックでは、多孔質の誘電体の水分吸着に起因する絶縁性の劣化を検出することができるだけで、誘電体そのものが有する本質的な絶縁性の劣化を検出することはできない。したがって、静電チャックが絶縁破壊により使用できなくなることを、事前に予測することができず、また、使用中に静電チャックに絶縁破壊が生じるのを防止することができず、絶縁破壊に起因するデバイスへのダメージを防ぐことも困難であるという問題点があった。

【0009】

本発明は、上記の事情に鑑みてなされたものであって、使用前もしくは使用中に絶縁破壊の予兆を検出することができ、したがって、絶縁破壊を事前に予測することができる誘電体材料を提供することを目的とする。

【課題を解決するための手段】

【0010】

本発明者等は、上記課題を解決するために鋭意検討した結果、絶縁性材料中に導電性粒子を分散した複合焼結体からなる誘電体材料について、前記絶縁性材料は、Ａｌ_２Ｏ_３、Ｙ_２Ｏ_３またはＳｉ_３Ｎ_４であり、前記導電性粒子は、ＳｉＣ粒子であり、前記複合焼結体は、Ａｌ_２Ｏ_３−ＳｉＣ複合焼結体、Ｙ_２Ｏ_３−ＳｉＣ複合焼結体またはＳｉ_３Ｎ_４−ＳｉＣ複合焼結体であり、前記導電性粒子の含有率は、４質量％以上かつ２０質量％以下であり、前記導電性粒子は、その体積粒度分布における累積体積百分率が１０体積％の粒子径Ｄ１０は０．２μｍ以下、累積体積百分率が９０体積％の粒子径Ｄ９０は２μｍ以下であり、累積体積百分率が９０体積％の粒子径Ｄ９０の累積体積百分率が１０体積％の粒子径Ｄ１０に対する比（Ｄ９０／Ｄ１０）は３．０以上であり、累積体積百分率が９０体積％の粒子径Ｄ９０の累積体積百分率が５０体積％の粒子径Ｄ５０に対する比（Ｄ９０／Ｄ５０）は１．４以上であり、下記耐電圧試験後の前記誘電体材料について評価した絶縁破壊特性が下記条件を満たすものとすれば、この誘電体材料の絶縁破壊を穏やかに進行させることができ、したがって、使用前もしくは使用中に、この誘電体材料の電気抵抗を測定することにより、絶縁破壊を事前に予測することができることを知見し、本発明を完成するに至った。
（耐電圧試験）
厚み１．０ｍｍの前記誘電体材料を第１の電極で挟み、前記第１の電極間に所定の測定電圧を印加して１分間保持した後、前記第１の電極間に流れる電流値が１ｎＡ／ｃｍ^２以上であり、かつ電流値が上昇している場合の前記測定電圧を前記耐電圧値とする。
（絶縁破壊特性）
前記誘電体材料の表面であって前記耐電圧試験において前記第１の電極を配置した位置に、前記第１の電極よりも小さい第２の電極を配置して前記誘電体材料を挟持し、前記第２の電極間に前記耐電圧値と同じ電圧を印加したときに流れる電流値を測定する。
（条件）
前記位置において前記第２の電極の配置位置を９箇所選択し、９点の電流値を測定したとき、９点の前記電流値のうち最大値（Ａｍａｘ）と最小値（Ａｍｉｎ）との比（Ａｍａｘ／Ａｍｉｎ）が１０００倍以下。

【0011】

すなわち、本発明の誘電体材料は、下記を満たす。
前記誘電体材料を一定の厚みに加工し、電圧を印加して１００ｎＡ／ｃｍ^２の電流を１秒以下流した後に、所定面積を有する電極を表面の９点に載置して電圧を印加した際に、前記９点の電極から誘電体材料の厚さ方向にそれぞれ流れる電流の電流値のうち最大値（Ａｍａｘ）と最小値（Ａｍｉｎ）との比（Ａｍａｘ／Ａｍｉｎ）が１０００倍以下。
また、前記誘電体材料は、絶縁破壊による電流値が１ｎＡ／ｃｍ^２から１００ｎＡ／ｃｍ^２まで上昇するのに要する時間が３秒以上であることが好ましい。
また、一実施態様の誘電体材料は、絶縁性材料中に導電性粒子を分散した複合焼結体からなる誘電体材料であって、前記導電性粒子は、その体積粒度分布における累積体積百分率が１０体積％の粒子径Ｄ１０は０．２μｍ以下、累積体積百分率が９０体積％の粒子径Ｄ９０は２μｍ以下であり、累積体積百分率が９０体積％の粒子径Ｄ９０の累積体積百分率が１０体積％の粒子径Ｄ１０に対する比（Ｄ９０／Ｄ１０）は３．０以上であり、累積体積百分率が９０体積％の粒子径Ｄ９０の累積体積百分率が５０体積％の粒子径Ｄ５０に対する比（Ｄ９０／Ｄ５０）は１．４以上である。

【0012】

前記導電性粒子の含有率は、４質量％以上かつ２０質量％以下であることが好ましい。
前記導電性粒子は、導電性炭化珪素粒子、モリブデン粒子、タングステン粒子、タンタル粒子、炭素粒子の群から選択された１種または２種以上であることが好ましい。
前記絶縁性材料は、酸化アルミニウム、酸化イットリウム、酸化ケイ素、酸化ジルコニウム、窒化アルミニウム、窒化ケイ素、ムライトの群から選択された１種または２種以上であることが好ましい。

【0013】

比誘電率は１１以上であることが好ましい。
耐電圧は５ｋＶ／ｍｍ以上であることが好ましい。

【発明の効果】

【0014】

本発明の誘電体材料によれば、絶縁破壊の箇所がピンホール状に形成されることがなく、内部に同時に絶縁破壊により電流値が上昇していくこととなる。このため、誘電体材料の絶縁破壊を穏やかに進行させることができる。したがって、この複合焼結体からなる誘電体材料の使用前もしくは使用中に、その電気抵抗を測定することにより、この電気抵抗の値から絶縁破壊の予兆を知ることができる。その結果、この複合焼結体からなる誘電体材料の絶縁破壊を事前に予測することができる。

【発明を実施するための形態】

【0015】

本発明の誘電体材料を実施するための形態について説明する。
なお、以下の実施の形態は、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。

【0016】

［誘電体材料］
本実施形態の誘電体材料は、絶縁性材料中に導電性粒子を分散した複合焼結体からなる誘電体材料であり、この導電性粒子は、その体積粒度分布における累積体積百分率が１０体積％の粒子径Ｄ１０が０．２μｍ以下、累積体積百分率が９０体積％の粒子径Ｄ９０が２μｍ以下、累積体積百分率が９０体積％の粒子径Ｄ９０の累積体積百分率が１０体積％の粒子径Ｄ１０に対する比（Ｄ９０／Ｄ１０）が３．０以上、累積体積百分率が９０体積％の粒子径Ｄ９０の累積体積百分率が５０体積％の粒子径Ｄ５０に対する比（Ｄ９０／Ｄ５０）が１．４以上の誘電体材料である。

【0017】

ここで、本実施形態の誘電体材料を知見するに至った経緯を説明する。
絶縁性材料中に導電性粒子を分散した複合焼結体からなる誘電体材料の導電パスの形成については、パーコレーション理論で説明することができる。
このパーコレーション理論では、絶縁性材料中に分散した導電性粒子の割合が一定の閾値を越えると急激に導電率が上がり（抵抗値が低下し）、この閾値近傍で導電性粒子のつながりはフラクタル形状を示していることが知られている。

【0018】

そこで、本発明者等は、複合焼結体からなる誘電体材料の絶縁破壊を緩やかにすること、すなわち、この誘電体材料の絶縁破壊特性を向上させるためには、絶縁破壊した際の導電パスの分岐を大きくすること、すなわち導電パスのフラクタル次元を高くする必要があると考えた。
この考えに基づいて、絶縁性材料中に、粒度分布が一定の条件を満たす導電性粒子を一定量分散させることで、絶縁破壊を緩やかにする誘電体材料を作製したところ、この誘電体材料の導電パスのフラクタル次元を高くすると、絶縁破壊はピンホール状に生じずに広い分布を持って生じることとなり、よって、緩やかに絶縁破壊する特性が得られることが分かった。

【0019】

また、絶縁性材料中の導電性粒子の粒度分布を広くすることで、閾値以上の導電性粒子を入れた場合には、導電性粒子のつながりのフラクタル次元が高くなること、一方、閾値以下の導電性粒子を入れた場合には、絶縁破壊により生じる導電パスのフラクタル次元が高くなることが分かった。
また、絶縁性材料中の導電性粒子の粒度分布を広くすると、導電性粒子の含有率を高くすることができ、なおかつ導電パスが形成される閾値が高くなることから、絶縁性を保ったまま導電性粒子の含有率を高くすることができ、誘電率の高い誘電体材料が得られることが分かった。
以上により、この誘電率の高い誘電体材料を用いてクーロン力型の静電チャックの基材を作製すれば、静電チャックの絶縁破壊を電気抵抗または電流値を測定することで予測出来ることがわかり、本発明を創出するに至ったものである。

【0020】

次に、本実施形態の誘電体材料について詳細に説明する。
この誘電体材料に用いられる絶縁性材料には、ポリイミド樹脂やシリコン樹脂等の各種有機樹脂や絶縁性セラミックスを適宜選択することができるが、有機樹脂は発熱による絶縁特性の劣化が起こり易く、絶縁破壊が緩やかに起こる特性が得難い場合があるので、絶縁性セラミックスを用いることが好ましい。

【0021】

この絶縁性材料、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）、酸化セリウム（ＣｅＯ_２）の群から選択された１種のみからなる酸化物、または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。

【0022】

これらのなかでも、特に酸化アルミニウム（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から、本実施形態の誘電体材料においても好適に用いられる。
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。

【0023】

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１μｍ以下の酸化アルミニウム粉体を用いることが好ましい。
その理由は、平均粒子径が１μｍを越える酸化アルミニウム粉体を用いて得られた炭化珪素−酸化アルミニウム複合焼結体においては、複合焼結体中の酸化アルミニウム粒子の平均粒子径が２μｍを越えることとなり、この炭化珪素−酸化アルミニウム複合焼結体を用いて静電チャック装置の基材を作製すると、この基材の板状試料を載置する側の上面がプラズマによりエッチングされ易くなり、よって、この基材の上面にスパッタ痕が形成されることとなり、シリコンウエハ等の被吸着物を汚染させる原因となる虞があるからである。
この酸化アルミニウム（Ａｌ_２Ｏ_３）の原料粉体は、平均粒子径が１μｍ以下のもので高純度のものであればよく、特段限定されない。

【0024】

導電性粒子としては、導電性炭化珪素（ＳｉＣ）粒子等の導電性セラミックス粒子、モリブデン（Ｍｏ）粒子、タングステン（Ｗ）粒子、タンタル（Ｔａ）粒子等の高融点金属粒子、炭素（Ｃ）粒子の群から選択された１種または２種以上であることが好ましい。
これらのなかでも導電性炭化珪素（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。

【0025】

この導電性炭化珪素（ＳｉＣ）粒子としては、導電性に優れることからβ型の結晶構造を有する炭化珪素粉体を使用することが好ましい。なお、この炭化珪素粉体の導電性を制御するために、炭化珪素中の窒素の含有率を適宜制御したものを用いてもよい。
この導電性炭化珪素（ＳｉＣ）粒子としては、プラズマＣＶＤ法、前駆体法、熱炭素還元法、レーザー熱分解法等の各種の方法により得られた炭化珪素粉体を用いることができる。特に、本実施形態の誘電体材料を半導体プロセスにて用いる場合、半導体プロセスでの悪影響を防ぐために、純度の高いものを用いることが好ましい。

【0026】

この導電性粒子は、誘電体材料中において、その体積粒度分布における累積体積百分率が１０体積％の粒子径Ｄ１０が０．２μｍ以下、累積体積百分率が９０体積％の粒子径Ｄ９０が２μｍ以下であり、累積体積百分率が９０体積％の粒子径Ｄ９０の累積体積百分率が１０体積％の粒子径Ｄ１０に対する比（Ｄ９０／Ｄ１０）が３．０以上であることが好ましい。
また、累積体積百分率が９０体積％の粒子径Ｄ９０の累積体積百分率が５０体積％の粒子径Ｄ５０に対する比（Ｄ９０／Ｄ５０）が１．４以上であることが好ましく、１．５以上であることがより好ましい。

【0027】

ここで、上記の導電性粒子の体積粒度分布における各種数値を上記のように規定した理由について説明する。
誘電体材料中の導電性粒子の大きさは、大きい導電性粒子が多すぎると、静電チャックの基材としたときの耐プラズマ性の悪化やパーティクルの増加が生じる虞がある。よって、累積体積百分率が９０体積％の粒子径Ｄ９０は、２μｍ以下（２μｍ以上の導電性粒子は１０％以下）であることが好ましく、１μｍ以下（１μｍ以上の導電性粒子は１０％以下）であることがより好ましい。

【0028】

また、微細な粒径の導電性粒子が多すぎると導電性粒子の配合量を多くした場合に、導電性粒子の個数が多くなりすぎ、絶縁性粒子の粒界に存在する導電性粒子がつながり易くなり、耐電圧を高くして導電性粒子の配合量を多くすること、すなわち誘電率を高くすることが出来なくなるので、累積体積百分率が９０体積％の粒子径Ｄ９０は０．５μｍ以上であることが好ましい。また同様の理由から累積体積百分率が５０体積％の粒子径Ｄ５０は０．３μｍ以上であることが好ましい。

【0029】

一方、絶縁破壊により形成される最も細い導電パスの太さは、誘電体材料中に分散される導電性粒子の大きさや割合に依存する。そこで、緩やかに絶縁破壊が生じる特性が得易くするためには、最も細い導電パスの太さを小さくする必要があり、したがって、導電性粒子の体積粒度分布における累積体積百分率が１０体積％の粒子径Ｄ１０が０．２μｍ以下であることが好ましい。
さらに、絶縁破壊の分岐を微細にして導電パスの分岐を増やすには、０．０４μｍ以下の粒子が０．００１％以上含まれることが好ましく、１％以上１０％以下含まれることがより好ましい。

【0030】

また、絶縁破壊を緩やかにするためには、累積体積百分率が１０体積％の粒子径Ｄ１０が０．２μｍ以下の条件に加えて、累積体積百分率が９０体積％の粒子径Ｄ９０の累積体積百分率が１０体積％の粒子径Ｄ１０に対する比（Ｄ９０／Ｄ１０）が３．０以上であり、累積体積百分率が９０体積％の粒子径Ｄ９０の累積体積百分率が５０体積％の粒子径Ｄ５０に対する比（Ｄ９０／Ｄ５０）が１．４以上であることが好ましく、１．５以上であることがより好ましい。
また、効率よく粒度分布を広くした効果を出すためには、粒度分布をグラフ化した際に滑らかな曲線となっていることが好ましい。

【0031】

なお、この導電性粒子の原料粉体における粒子径と誘電体材料中の粒子径は、製造過程における粉砕や焼結により変化するので同じ粒径にはならない。そこで、誘電体材料中での導電性粒子の粒子径を、上記の範囲にするために導電性粒子の原料粉体の粒径を決める必要がある。
ところで、０．０４μｍ以下の粒子は、製造過程における粉砕により得ることが難しいので、誘電体材料中に含まれる導電性粒子に０．０４μｍ以下の粒子が０．００１％以上含まれる様にするためには、０．０４μｍ以下の粒径のものが１％以上含まれるもの（累積体積百分率が１体積％の粒子径Ｄ１が０．０４μｍ以下）を使用することが好ましい。

【0032】

さらに、複合焼結体に含まれる導電性粒子に２μｍ以上のものが含まれる量を１０％以下（粒子径Ｄ９０が２μｍ以下）とするために、導電性粒子の原料中の１μｍ以上の粒径の粒子は１％以下（粒子径Ｄ１が１μｍ以下）とすることが好ましい。
さらにまた、数種類の導電性粒子を混合して使用する場合には、各の種類の導電性粒子の合計が上記の条件を満たすことが好ましい。

【0033】

この誘電体材料における導電性粒子の含有率は、４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２０質量％以下であることがより好ましく、５質量％以上かつ１２質量％以下であることがさらに好ましい。
ここで、導電性粒子の含有率を上記の範囲とした理由は、導電性粒子の含有率が４質量％未満では、導電性粒子の量が絶縁性材料に対して少なすぎてしまい、良好な導電性が得られなくなるからであること、および誘電体材料中に含まれる導電性粒子間の距離が離れすぎてしまうために絶縁破壊が進行する特性が得難くなるからである。一方、導電性粒子の含有率が２０質量％を超えると、導電性粒子の量が絶縁性材料に対して多すぎてしまい、導電性粒子が凝集や焼結により大きくなり２μｍ以上の粒子が多くなり易くなること、および良好な誘電体特性は得られるが静電チャックとして使用するために必要な耐電圧特性が得難くなるからである。

【0034】

なお、この誘電体材料における導電性粒子の含有率は、使用する絶縁性材料の種類や必要な特性により異なるので、導電性粒子の含有率を上記の範囲内で最適化することが好ましい。
例えば、絶縁性材料として絶縁性セラミックスを使用した場合、導電性粒子の多くは焼結段階で絶縁性セラミックスの結晶粒子の粒界に偏在することとなり、絶縁性樹脂中に分散した場合と比べて導電パスが形成される閾値が小さくなる。
これは、導電性粒子に対して絶縁性セラミックスの結晶粒子の大きさが大きいほど、また、絶縁性セラミックスの結晶粒内に取り込まれる導電性粒子が少なくなるほど、顕著になるからである。

【0035】

そこで、導電性粒子の粒度分布を広くすると、絶縁性セラミックスの結晶粒子の粒径が同じでも導電パスが形成される閾値が大きくなる効果がある。例えば、絶縁性セラミックスの結晶粒子の粒径が０．１〜１０μｍの場合には、導電パスが形成される閾値は４〜２０％程度となる。
よって、導電性粒子の含有率は、例えば、耐電圧が静電チャックの仕様を満たす様にするためには、上記の閾値より０．０５〜８体積％程度小さい値にすることが好ましく、１〜５体積％程度小さい値にすることがより好ましい。

【0036】

また、導電性粒子の粒度分布を広くすると、絶縁性セラミックスの結晶粒子の粒径が同じでも導電パスが形成される閾値が大きくなる効果により、より多くの導電性粒子を含有させることが可能となり、誘電率をさらに高くすることが可能となる。

【0037】

［誘電体材料の製造方法］
本実施形態の誘電体材料の製造方法は、絶縁性材料の原料粉体と導電性粒子の原料粉体と分散媒とを混合してスラリーとし、このスラリーを噴霧乾燥して顆粒とし、この顆粒を１ＭＰａ以上かつ１００ＭＰａ以下の加圧下にて焼成して複合焼結体とする方法である。
次に、この製造方法について詳細に説明する。

【0038】

まず、絶縁性材料の原料粉体と導電性粒子の原料粉体と分散媒とを混合してスラリーとする。
この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使用可能である。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、これらの溶媒のうち１種または２種以上を用いることができる。

【0039】

このスラリーを調製する際に分散剤やバインダーを添加してもよい。
分散剤やバインダーとしては、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。
分散処理としては、特に限定されないが、超音波ホモジナイザー、ビーズミル、超高圧粉砕機等の分散機を用いて分散処理がなされる。
なお、絶縁性粒子の原料粉体と導電性粒子の原料粉体を均一に混合していないと、複合化して得られる誘電体材料中の導電性粒子の分布も不均一となり、電気的特性の再現性およびその焼結体内での均一性が悪化する虞があるので、分散媒や分散剤、分散処理条件を選定して均一に混合することが好ましい。

【0040】

次いで、このスラリーを噴霧乾燥法により噴霧乾燥する。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、スラリー中の絶縁性材料と導電性粒子とが均一に分散された状態で、分散媒のみが飛散し、絶縁性材料中に導電性粒子が均一に分散した造粒粉が得られる。

【0041】

次いで、この造粒粉を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、複合焼結体とする。
ここで、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。

【0042】

ここで、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に、加圧面積に制限が生じるからである。

【0043】

また、焼成温度は、使用する絶縁性材料に用いられる通常の焼結温度を適用することができる。例えば、絶縁性材料に酸化アルミニウムを使用する場合では１５００℃以上かつ１９００℃以下が好ましい。
造粒粉を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、焼結が不十分なものとなり、緻密な複合焼結体が得られなくなる虞があるからであり、一方、焼成温度が１９００℃を超えると、焼結が進みすぎて異常粒成長等が生じる等の虞があり、その結果、緻密な複合焼結体が得られなくなる虞があるからである。
また、焼成時間は、緻密な焼結体が得られるのに十分な時間であればよく、例えば１〜６時間である。

【0044】

このように、造粒粉の焼成時に、１ＭＰａ以上かつ１００ＭＰａ以下の加圧を同時に行うことにより、絶縁性材料及び導電性粒子各々の粒成長を抑止しつつ複合焼結体の密度を向上させることができる。

【0045】

この複合焼結体中の導電性粒子の粒度分布は、使用する原料や焼成過程における導電性粒子同士の焼結等により変化するので、使用する原料や焼成条件を調整することで目的の特性を得ることができる。
スラリー製造段階で制御する方法としては、導電性粒子の原料に粒度分布の広いものを用いる方法、異なる粒子径の原料を混合して用いる方法、絶縁性材料の原料と導電性粒子の原料を混合する際に導電性粒子の凝集状態を制御する方法、あるいはこれらを組み合わせた方法等が適宜用いられる。
焼成条件により制御する方法としては、成形条件や焼成における圧力、雰囲気、焼成温度等が挙げられる。

【0046】

［誘電体材料の特性］
誘電体材料、すなわち複合焼結体における耐電圧特性、誘電率等の電気的特性は、絶縁性材料中に分散している導電性粒子の分散状態、絶縁性材料の粒子の大きさ、絶縁性材料中の導電性粒子の割合、絶縁性材料の粒子の粒径分布等、様々な要因により変化し、導電性粒子の粒度分布と電気的特性との関係を一義的に決めることは難しい。
そこで、絶縁性材料中の導電性粒子の粒度分布を各種の粒度分布を変化させる方法により粒度分布を変えた複合焼結体を作製し、電気的特性の評価結果から実験的に最適値を求める方法が用いられる。

【0047】

その中でも、実験の再現性が良好であることから、複合焼結体の製造条件を一定にし、原料に用いる導電性粒子に粒子径の異なる数種類の導電性粒子を用い、絶縁性材料中の導電性粒子の割合を変化させて、最適値を求める方法が好適に用いられる。
また、導電性粒子の最適な種類及び粒子径、絶縁性材料中の導電性粒子の最適な割合が求められ、これと同一の特性の複合焼結体を試験生産あるいは量産する場合には、導電性粒子自体の製造条件を最適な粒度分布が得られる様に変更することで、１種類の導電性粒子及び絶縁性材料を用いても、複合焼結体の電気的特性を最適な値にすることができる。

【0048】

［複合焼結体の電気的特性］
（１）耐電圧特性
複合焼結体の耐電圧特性の測定は、この複合焼結体の両面に電極を設け、これらの電極に印加する直流電圧を徐々に上げながら、この複合焼結体に流れる電流を測定することで行う。

【0049】

ここでは、次に挙げる「絶縁破壊がピンホール状に形成されないことの確認」を行うことを考慮して、電極には１０ｃｍ^２以上の面積のシリコンウェハを使用する。
この複合焼結体の耐電圧、すなわち絶縁破壊により電圧印加による電流値が上昇して電流値が１ｎＡ／ｃｍ^２以上となる電圧は、この複合焼結体を静電チャックの基材に適用した場合に使用電圧や耐電圧の仕様よりも高い値であることが必要であることから、５ｋ／Ｖｍｍ以上であることが好ましく、８ｋＶ／ｍｍ以上であることがより好ましく、１０ｋＶ／ｍｍ以上であることがさらに好ましい。

【0050】

ところで、これらの電極に直流電圧を印加すると、これらの電極に電荷が蓄えられることにより、電流値は、電圧の上昇に伴い一時的に１ｎＡ／ｃｍ^２以上に上昇する。ここで、これらの電極に一定量の電荷が蓄えられた後は電流値は低下する。ここで測定する電流値は電荷が蓄えられた後の電流値とする。この過程において、複合焼結体に絶縁破壊が進行すると、この絶縁破壊の影響により電流値は電荷が蓄えられた後も上昇を続ける様になり、その結果、電流値は徐々に増加することとなる。

【0051】

（２）絶縁破壊特性
この複合焼結体の絶縁破壊特性は、上記の耐電圧測定を行った後、複合焼結体の電極上、例えば、１０ｃｍ^２以上の面積のシリコンウェハを測定端子とし、上記の耐電圧測定の後、耐電圧測定に用いた電極よりも小さい測定用電極、例えば５ｍｍ角に切断したシリコンチップを使用して再度同じ電圧を印加して電流値を測定する方法が挙げられる。

【0052】

通常の絶縁体では、絶縁破壊は瞬間的に生じ、電圧を印加する電源の許容電流値を越えるか、発熱や放電により材料や周囲の機器を破損するまで瞬時に上昇する。
一方、本実施形態の複合焼結体では、複合焼結体に絶縁破壊が進行した場合でも電流値は徐々に増加するので、この電流値が徐々に増加する特性を用いて、この複合焼結体の絶縁破壊の兆候を検出することができる。また、絶縁破壊は不可逆的な現象であるから、過去の使用時において絶縁破壊が進行していた場合においても、再度電圧を印加して測定を行い、絶縁破壊が起こる前に測定した結果と比較して電流値が増加していることを確認することで、絶縁破壊の兆候を検出することができる。

【0053】

本実施形態の複合焼結体では、その耐電圧特性を測定する場合に、絶縁破壊による電流値が１ｎＡ／ｃｍ^２から１００ｎＡ／ｃｍ^２まで上昇するのに要する時間が３秒以上であることが好ましく、１０秒以上であることがより好ましく、６０秒以上であることがさらに好ましい。
絶縁破壊による電流値の上昇に要する時間の測定を開始する電流値を１ｎＡ／ｃｍ^２としたのは、１ｎＡ／ｃｍ^２以下であると、測定系のノイズ等との判別が困難になるからである。
また、絶縁破壊による電流値の上昇に要する時間の測定を終了する電流値を１００ｎＡ／ｃｍ^２としたのは、１００ｎＡ／ｃｍ^２以上であると静電チャックとしてシリコンウェハを吸着させるためにシリコンウェハ全体に電圧を印加した場合、流れる電流値の総量が大きくなりすぎる虞があるからである。

【0054】

上記に要する時間が好ましくは３秒以上、より好ましくは１０秒以上、さらに好ましくは６０秒以上であれば、絶縁破壊による電流で複合焼結体上に載置されたウエハ中のデバイスが破壊する前や放電により他の装置を損傷させる前に、この複合焼結体の絶縁破壊の予兆を検出することで装置を停止することができる。
また、絶縁破壊は不可逆的な現象であるから、過去の使用時において耐電圧特性が劣化していた場合においても、この複合焼結体を使用する前に、使用電圧以上であり複合焼結体の耐電圧値以下の電圧を印加して電流値を測定することで、複合焼結体の絶縁破壊の兆候を知ることができる。

【0055】

この複合焼結体を静電チャックの基材として使用する場合には、広い面積に電圧を印加するので、電流値の総量が大きくなり、よって、単位面積あたりの検出する電流値の精度を高くすることが可能である。また、この複合焼結体と小さい電流値を検出することができる高精度の電流計を組み合わせることで、より早い段階で絶縁破壊の兆候を検出することができる。

【0056】

（３）絶縁破壊のフラクタル性
複合焼結体の絶縁性材料中に分散している導電物粒子の粒径分布を広くすることで、導電物粒子のつながりのフラクタル性および絶縁破壊形状のフラクタル性を高くすることができる。
ここで、絶縁破壊のフラクタル性とは、複合焼結体に絶縁破壊で生じる導電パスの分岐の多さの程度をいい、導電パスの分岐が多い場合をフラクタル性が高いという。
この複合焼結体に絶縁破壊の箇所がピンホール状に形成されている場合には、ピンホールが１点または複数の点に形成されていることから、測定箇所により電流値に１０００倍以上の差が生じる。

【0057】

この絶縁破壊のフラクタル性を便宜的に数値化して判断する方法としては、複合焼結体の表面に測定用端子、例えば５ｍｍ角に切断したシリコンチップを載置し、この表面の複数箇所における電流値の分布を測定した際のばらつき、すなわち電流値の最大値（Ａｍａｘ）と最小値（Ａｍｉｎ）との比（Ａｍａｘ／Ａｍｉｎ）が所定の値未満の場合に「フラクタル性有り」と判断し、所定の値以上の場合に「フラクタル性無し」と判断する方法が採られる。

【0058】

このようにして簡易的に電流値を測定した場合、絶縁破壊の箇所がピンホール状に形成されている場合には、ピンホールが１点または複数の点に形成されていることから、比（Ａｍａｘ／Ａｍｉｎ）に１０００倍以上の差が生じる。
一方、絶縁破壊の箇所がピンホール状に形成されていない場合には、比（Ａｍａｘ／Ａｍｉｎ）の差は小さくなる。
これにより、複合焼結体が絶縁破壊した際に、電流集中によりデバイスが破損されないためには、複合焼結体の表面に５ｍｍ角に切断したシリコンチップを載置して電流値の分布を測定した際のばらつき、すなわち電流値の最大値（Ａｍａｘ）と最小値（Ａｍｉｎ）との比（Ａｍａｘ／Ａｍｉｎ）が１０００倍以下となっていることが好ましく、すべての測定点で同時に絶縁破壊により電流値が上昇していることがより好ましい。

【0059】

この複合焼結体を静電チャックの基材として使用する場合には、この静電チャックでは評価する際に印加した電圧よりも低い電圧となるが、この静電チャックにおける絶縁破壊は、プラズマ等による損傷や繰り返しの使用による劣化で徐々に生じ易くなる。したがって、これらの評価により絶縁破壊が緩やかに進行する特性が得られていれば、静電チャックとして使用する際にも絶縁破壊が緩やかに進行する特性が得られる。

【0060】

（３）誘電率
複合焼結体の誘電率は、この複合焼結体を静電チャックの基材として使用する場合には、静電チャックの吸着力を高くするために高い方がよく、１１以上であることが好ましく、１３以上であることがより好ましく、１５以上であることがさらに好ましい。
誘電率が高い複合焼結体では、耐電圧が低くなる場合があるので、必要な特性に応じて適宜調整することが好ましい。

【0061】

以上説明したように、本実施形態の複合焼結体によれば、複合焼結体の絶縁性材料中に分散している導電性粒子を、その体積粒度分布における累積体積百分率が１０体積％の粒子径Ｄ１０を０．２μｍ以下、累積体積百分率が９０体積％の粒子径Ｄ９０を２μｍ以下、累積体積百分率が９０体積％の粒子径Ｄ９０の累積体積百分率が１０体積％の粒子径Ｄ１０に対する比（Ｄ９０／Ｄ１０）を３．０以上、累積体積百分率が９０体積％の粒子径Ｄ９０の累積体積百分率が５０体積％の粒子径Ｄ５０に対する比（Ｄ９０／Ｄ５０）を１．４以上としたので、この複合焼結体の絶縁性材料中に分散している導電物粒子の粒径分布を広くすることで、絶縁破壊形状のフラクタル次元を高くすることができ、この複合焼結体からなる誘電体材料の絶縁破壊を穏やかに進行させることができる。したがって、この複合焼結体からなる誘電体材料の使用前もしくは使用中に、その電気抵抗を測定することにより、この電気抵抗の値から絶縁破壊の予兆を知ることができる。その結果、この複合焼結体からなる誘電体材料の絶縁破壊を事前に予測することができる。

【0062】

また、複合焼結体にフラクタル性が高い材料を使用することで、絶縁破壊による電流を分散させることができ、絶縁破壊が生じた場合でも、この複合焼結体上に載置されるウエハ中のデバイスへのダメージを無くすことができる。
また、フラクタル性が高い複合焼結体を使用することで、絶縁破壊が緩やかに進行する特性が得られ易くなる。
また、複合焼結体の絶縁性材料中に分散している導電物粒子の粒径分布を広くすることで、高い耐電圧を保ったまま、誘電率を高くすることができる。したがって、この複合焼結体をクーロン力型静電チャックに適用することができる。

【実施例】

【0063】

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。

【0064】

「実施例１」
平均粒子径０．０５μｍの炭化ケイ素（ＳｉＣ）粉体と、平均粒子径０．５μｍの炭化ケイ素（ＳｉＣ）粉体と、平均粒子径１．０μｍの炭化ケイ素（ＳｉＣ）粉体とを、質量比で５０：４５：５の割合で混合してＳｉＣ混合粉体を得た。
次いで、このＳｉＣ混合粉体が８体積％、平均粒子径０．１μｍの酸化アルミニウム（Ａｌ_２Ｏ_３）粉体が９２体積％となるように秤量し、これらＳｉＣ混合粉体及びＡｌ_２Ｏ_３粉体を純水に投入し、超音波分散機にて５時間分散処理した後、遊星式ボールミルにてさらに４時間分散処理し、分散液を得た。

【0065】

次いで、この分散液をスプレードライヤーを用いて２００℃にて乾燥し、Ａｌ_２Ｏ_３−ＳｉＣ複合粉体を得た。
次いで、このＡｌ_２Ｏ_３−ＳｉＣ複合粉体を、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。
この複合焼結体を直径１００ｍｍ、厚み１．０ｍｍの円盤状に加工し、実施例１のＡｌ_２Ｏ_３−ＳｉＣ複合焼結体を作製した。

【0066】

「実施例２」
ＳｉＣ混合粉体を１１体積％、Ａｌ_２Ｏ_３粉体を８９体積％とした以外は、実施例１と同様にして、実施例２のＡｌ_２Ｏ_３−ＳｉＣ複合焼結体を作製した。

【0067】

「実施例３」
ＳｉＣ混合粉体を９体積％、Ａｌ_２Ｏ_３粉体を９１体積％とした以外は、実施例１と同様にして、実施例３のＡｌ_２Ｏ_３−ＳｉＣ複合焼結体を作製した。

【0068】

「実施例４」
平均粒子径０．０５μｍのＳｉＣ粉体を９体積％、平均粒子径０．１μｍのＡｌ_２Ｏ_３粉体を９１体積％とし、さらに、焼成温度を１８００℃、圧力を４０ＭＰａとし、超音波分散機での分散処理の後に遊星式ボールミルでの分散処理を行わなかった以外は、実施例１と同様にして、実施例４のＡｌ_２Ｏ_３−ＳｉＣ複合焼結体を作製した。

【0069】

「実施例５」
平均粒子径０．０３μｍのＳｉＣ粉体と、平均粒子径０．０５μｍのＳｉＣ粉体と、平均粒子径０．１μｍのＳｉＣ粉体とを、質量比で１：１：１の割合で混合してＳｉＣ混合粉体を得た。
次いで、このＳｉＣ混合粉体が１０体積％、平均粒子径０．１μｍの酸化アルミニウム（Ａｌ_２Ｏ_３）粉体が９０体積％とした以外は、実施例１と同様にして、実施例５のＡｌ_２Ｏ_３−ＳｉＣ複合焼結体を作製した。

【0070】

なお、ＳｉＣ混合粉体の含有率（１０体積％）は、ＳｉＣ混合粉体の含有量を４体積％から１３体積％まで１体積％間隔で変えた試料を作製し、これらの試料を用いて実施例１と同様にして複合焼結体を作製した場合に、電気的特性が絶縁体から導電体へと変わる含有率より３体積％少ない含有率である１０体積％とした。

【0071】

「実施例６」
ＳｉＣ混合粉体を５体積％、Ａｌ_２Ｏ_３粉体を９５体積％とした以外は、実施例１と同様にして、実施例６のＡｌ_２Ｏ_３−ＳｉＣ複合焼結体を作製した。

【0072】

「実施例７」
ＳｉＣ混合粉体を１２体積％、Ａｌ_２Ｏ_３粉体を８８体積％とした以外は、実施例１と同様にして、実施例７のＡｌ_２Ｏ_３−ＳｉＣ複合焼結体を作製した。

【0073】

「実施例８」
実施例１と同様にしてＳｉＣ混合粉体を得た。
次いで、このＳｉＣ混合粉体が１０体積％、平均粒子径０．１μｍの酸化イットリウム（Ｙ_２Ｏ_３）粉体が９０体積％となるように秤量し、これらＳｉＣ混合粉体及びＹ_２Ｏ_３粉体を、テフロン（登録商標）ボール及びポリエチレンポットを用いたボールミル中のイオン交換水に投入し、４８時間分散処理して、分散液を得た。

【0074】

次いで、この分散液をスプレードライヤーを用いて２００℃にて乾燥し、Ｙ_２Ｏ_３−ＳｉＣ複合粉体を得た。
次いで、このＹ_２Ｏ_３−ＳｉＣ複合粉体を、ホットプレスを用いて、アルゴン（Ａｒ）雰囲気下、１６００℃、圧力４０ＭＰａにて１時間焼成を行い、Ｙ_２Ｏ_３−ＳｉＣ複合焼結体を作製した。
この複合焼結体を直径１００ｍｍ、厚み１．０ｍｍの円盤状に加工し、実施例８のＹ_２Ｏ_３−ＳｉＣ複合焼結体を作製した。

【0075】

なお、ＳｉＣ混合粉体の含有率（１０体積％）は、ＳｉＣ混合粉体の含有量を８体積％から１５体積％まで１体積％間隔で変えた試料を同様の方法で作製して複合焼結体を作製した場合に、電気的特性が絶縁体から導電体へと変わる含有率より３体積％少ない含有率である１０体積％とした。

【0076】

「実施例９」
実施例１と同様にしてＳｉＣ混合粉体を得た。
次いで、このＳｉＣ混合粉体が９体積％、平均粒子径０．２μｍの窒化ケイ素（Ｓｉ_３Ｎ_４）粉体が８５体積％、焼結助剤として平均粒子径０．０５μｍの酸化イットリウム（Ｙ_２Ｏ_３）粉体が６体積％となるように秤量し、これらＳｉＣ混合粉体、Ｓｉ_３Ｎ_４粉体及びＹ_２Ｏ_３粉体を、テフロン（登録商標）ボール及びポリエチレンポットを用いたボールミル中のエタノールに投入し、４８時間分散処理して、分散液を得た。

【0077】

次いで、エバポレータを用いて、上記の分散液からエタノールを抽出し、その後真空乾燥させてＳｉ_３Ｎ_４−ＳｉＣ複合粉体を得た。
次いで、このＳｉ_３Ｎ_４−ＳｉＣ複合粉体を、ホットプレスを用いて、窒素（Ｎ_２）雰囲気下、１８００℃、圧力３５ＭＰａにて２時間焼成を行い、Ｓｉ_３Ｎ_４−ＳｉＣ複合焼結体を作製した。
この複合焼結体を直径１００ｍｍ、厚み１．０ｍｍの円盤状に加工し、実施例９のＳｉ_３Ｎ_４−ＳｉＣ複合焼結体を作製した。

【0078】

なお、ＳｉＣ混合粉体の含有率（９体積％）は、ＳｉＣ混合粉体の含有量を５体積％から１５体積％まで１体積％間隔で変えた試料を同様の方法で作製して複合焼結体を作製した場合に、電気的特性が絶縁体から導電体へと変わる含有率より３体積％少ない含有率である９体積％とした。

【0079】

「比較例１」
市販の純度９９．９％のＡｌ_２Ｏ_３焼結体を、直径１００ｍｍ、厚み１．０ｍｍの円盤状に加工し、比較例１のＡｌ_２Ｏ_３焼結体を作製した。

【0080】

「比較例２」
ＳｉＣ混合粉体の替わりに、平均粒子径０．３μｍの炭化ケイ素（ＳｉＣ）粉体のみを用いた以外は、実施例１と同様にして、比較例２のＡｌ_２Ｏ_３−ＳｉＣ複合焼結体を作製した。

【0081】

「比較例３」
平均粒子径０．０５μｍのＳｉＣ粉体を９体積％、平均粒子径０．１μｍのＡｌ_２Ｏ_３粉体を９１体積％とし、実施例１と同様にして、比較例３のＡｌ_２Ｏ_３−ＳｉＣ複合焼結体を作製した。

【0082】

「比較例４」
ＳｉＣ混合粉体を１体積％、Ａｌ_２Ｏ_３粉体を９９体積％とした以外は、実施例１と同様にして、比較例４のＡｌ_２Ｏ_３−ＳｉＣ複合焼結体を作製した。

【0083】

「比較例５」
ＳｉＣ混合粉体を１３体積％、Ａｌ_２Ｏ_３粉体を８７体積％とした以外は、実施例１と同様にして、比較例５のＡｌ_２Ｏ_３−ＳｉＣ複合焼結体を作製した。

【0084】

「比較例６」
平均粒子径０．１μｍの酸化イットリウム（Ｙ_２Ｏ_３）粉体を、ホットプレスを用いて、アルゴン（Ａｒ）雰囲気下、１６００℃、圧力４０ＭＰａにて１時間焼成を行い、Ｙ_２Ｏ_３焼結体を作製した。
この焼結体を直径１００ｍｍ、厚み１．０ｍｍの円盤状に加工し、比較例６のＹ_２Ｏ_３焼結体を作製した。

【0085】

「比較例７」
平均粒子径０．２μｍの窒化ケイ素（Ｓｉ_３Ｎ_４）粉体が９３体積％、焼結助剤として平均粒子径０．０５μｍの酸化イットリウム（Ｙ_２Ｏ_３）粉体が７体積％となるように秤量し、これらＳｉ_３Ｎ_４粉体及びＹ_２Ｏ_３粉体を、テフロン（登録商標）ボール及びポリエチレンポットを用いたボールミル中のエタノールに投入し、４８時間分散処理して、分散液を得た。

【0086】

次いで、エバポレータを用いて、上記の分散液からエタノールを抽出し、その後真空乾燥させてＳｉ_３Ｎ_４粉体を得た。
次いで、このＳｉ_３Ｎ_４粉体を、ホットプレスを用いて、窒素（Ｎ_２）雰囲気下、１８００℃、圧力３５ＭＰａにて２時間焼成を行い、Ｓｉ_３Ｎ_４焼結体を作製した。
この焼結体を直径１００ｍｍ、厚み１．０ｍｍの円盤状に加工し、比較例７のＳｉ_３Ｎ_４焼結体を作製した。

【0087】

「複合焼結体または焼結体の評価」
（１）粒子径及び粒度分布
実施例１〜９及び比較例２〜５各々の複合焼結体中のＳｉＣ粒子の粒子径及び粒度分布をＳＥＭ観察法により測定した。
ここでは、ＳｉＣ粒子の粒子径Ｄ１０、Ｄ５０、Ｄ９０、比（Ｄ９０／Ｄ５０）及び比（Ｄ９０／Ｄ１０）を測定により求めた。
測定結果を表１に示す。

【0088】

なお、ＳＥＭ観察法による測定では０．０４μｍ以下の粒子は判別出来ない場合があるので、実施例１〜９及び比較例２〜５各々の複合焼結体について「導電性微粒子の有無」、すなわち、複合焼結体中に０．０４μｍ以下の導電性微粒子が０．００１％以上かつ５％以下含まれているか否かをＴＥＭ観察法により観察した。
ここでは、５００個の導電性粒子それぞれの粒子径を測定し、０．０４μｍ以下の導電性微粒子が０．００１％以上かつ５％以下含まれている場合を導電性微粒子が有ると判断して「○」とし、この導電性微粒子が０．００１％以上かつ５％以下含まれていない場合を導電性微粒子が無いと判断して「×」とした。

【0089】

（２）耐電圧及び絶縁破壊時間
実施例１〜９及び比較例１〜７各々の複合焼結体または焼結体を３５ｍｍ角のシリコンウェハにて電極間の沿面放電が生じない様に挟み、１０ｋＶ／ｍｍまでは１ｋＶ／ｍｍ毎に、１０ｋＶ／ｍｍ以上では０．５ｋＶ／ｍｍ毎に、所定の測定電圧まで電圧を上げ、この所定の測定電圧を印加した１分間保持後の電流値を測定した。
ここでは、１分保持後の電流値が１ｎＡ／ｃｍ^２以下の場合には、さらに１ｋＶ／ｍｍまたは０．５ｋＶ／ｍｍ電圧を上げて測定を続けた。
また、電流値が１ｎＡ／ｃｍ^２以上の場合で、１分経過後の電流計の値が下がっていく場合には、１ｎＡ／ｃｍ^２に下がるまで保持してから電圧を上げて測定を続けた。

【0090】

また、電流値が上昇している場合で、かつ１００ｎＡ／ｃｍ^２を超えている場合には、その印加電圧を耐電圧値とし、絶縁破壊時間は１秒以下とした。
電流値が上昇している場合で電流値が１００ｎＡ／ｃｍ^２以下の場合には、電圧の保持を開始した時間から１００ｎＡ／ｃｍ^２に到達するまでの時間を絶縁破壊時間とした。
また、保持後１分以上経過しても１００ｎＡ／ｃｍ^２を超えない場合には、保持した電圧を耐電圧値とし、絶縁破壊時間を６０秒以上とした。
測定結果を表２に示す。

【0091】

（３）絶縁破壊のフラクタル性
耐電圧特性の測定箇所に１２ｍｍ角のシリコンチップを電極として載置し、この電極を用いて複合焼結体または焼結体の電流値の分布を測定し、絶縁破壊のフラクタル性の評価を行った。
ここでは、印加する電圧は、耐電圧値の値を上限とし１００ｎＡ／ｃｍ^２以上となっていることが確認できた時点で、その測定点の測定を終了した。この動作を繰り返し行い、絶縁破壊試験を行った場所から９点の電流値を測定した。

【0092】

測定した９点における電流値の最大値と最小値の比（Ａｍａｘ／Ａｍｉｎ）が１０００以下である場合にはフラクタル性があると判断し、評価結果を「○」とした。
また、電流値の最大値と最小値の比（Ａｍａｘ／Ａｍｉｎ）が１０００より大きい場合には、絶縁破壊がピンホール状に生じていることを確認するために、詳細な電流値の分布を測定した。そこで、１２ｍｍ角のシリコンチップを２ｍｍ間隔で移動させながら測定し、１００ｎＡ／ｃｍ^２以上の電流値となる領域の面積を求め、この面積が４ｍｍ^２以下の点状である場合には絶縁破壊がピンホール状に生じているのでフラクタル性が無いと判断し、評価結果を「×」とした。なお、絶縁破壊が生じている場所が破損などにより目視で確認できる場合であってもフラクタル性が無いと判断されるので、この場合も評価結果を「×」とし、それ以外の場合で絶縁破壊がピンホール状に生じていないが絶縁破壊により生じた電流のばらつきが大きい場合は「△」とした。
測定結果を表２に示す。

【0093】

（４）誘電率
実施例１〜９及び比較例１〜７各々の複合焼結体または焼結体の１ｋＨｚにおける誘電率を、誘電体測定システム １２６０９６Ｗ（東陽テクニカ社製）を用いて測定した。
測定結果を表２に示す。

【0094】

【表1】

【0095】

【表2】