特許 7400854 静電チャック部材、静電チャック装置、および静電チャック部材の製造方法

(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】

(24)【登録日】2023-12-11

(45)【発行日】2023-12-19

(54)【発明の名称】静電チャック部材、静電チャック装置、および静電チャック部材の製造方法

(51)【国際特許分類】

   H01L 21/683 20060101AFI20231212BHJP

   H02N 13/00 20060101ALI20231212BHJP

【ＦＩ】

H01L21/68 R

H02N13/00 D

【請求項の数】 7

(21)【出願番号】P 2022044583

(22)【出願日】2022-03-18

(65)【公開番号】P2023138087

(43)【公開日】2023-09-29

【審査請求日】2023-01-05

(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】吉岡 良樹

(72)【発明者】

【氏名】釘本 弘訓

(72)【発明者】

【氏名】高橋 健太郎

【審査官】湯川 洋介

(56)【参考文献】

【文献】国際公開第２０１６／０８０２６２（ＷＯ，Ａ１）

【文献】国際公開第２０１９／０６５７１０（ＷＯ，Ａ１）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｈ０１Ｌ ２１／６８３

Ｈ０２Ｎ １３／００

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

試料を搭載する載置面と前記載置面の反対側に位置する下面とが設けられ、厚さ方向に積層され互いに接合された第１板体、第２板体、および第３板体と、
前記第１板体と前記第２板体との間に位置する、第１電極層と、
前記第２板体と前記第３板体との間に位置する給電部接合層と、
前記第２板体に埋め込まれ、前記第１電極層と前記給電部接合層とを繋ぐ柱状の第１給電部と、
前記第３板体に埋め込まれ、前記給電部接合層から前記下面側に延びる柱状の第２給電部と、を備え、
前記第１電極層と前記第２給電部は、前記第１給電部、および前記給電部接合層を介して、電気的に接続されており、
前記第１電極層、前記給電部接合層、前記第１給電部、前記第２給電部は、絶縁性物質と導電性物質の複合焼結体である、
静電チャック部材。

【請求項2】

前記第２給電部は、前記第１給電部と前記給電部接合層を挟んで対向して配置される、請求項１に記載の静電チャック部材。

【請求項3】

前記第２板体と前記第３板体との間に位置する、第２電極層と、
前記第３板体に埋め込まれ前記第２電極層から前記下面側に延びる柱状の第３給電部と、を備える、
請求項１又は２に記載の静電チャック部材。

【請求項4】

前記第１板体と前記第２板体との間であって前記第１電極層とは異なる位置に配置される第１絶縁性接合層、又は、前記第２板体と前記第３板体との間であって前記第２電極層および前記給電部接合層とは異なる位置に配置される第２絶縁性接合層のうち、少なくとも一方を備え、
前記第１絶縁性接合層、および前記第２絶縁性接合層は、前記第１板体、前記第２板体、および前記第３板体とは、異なる材料からなる、
請求項３に記載の静電チャック部材。

【請求項5】

前記第１給電部の外周面と前記第２板体との境界、および前記第２給電部の外周面と前記第３板体との境界は、緻密に接合されている、
請求項３又は４に記載の静電チャック部材。

【請求項6】

請求項１～５の何れか一項に記載の静電チャック部材と、
前記静電チャック部材を前記載置面の反対側から支持するベース部材と、を備える、静電チャック装置。

【請求項7】

第１板体、第２板体、および第３板体を焼結する板体焼結工程と、
第１給電部と第２給電部と第３給電部とを焼結する給電部焼結工程と、
接合焼結工程と、を備え、
前記接合焼結工程は、
前記第１板体と、
前記第２板体と、
前記第３板体と、
前記第２板体の第１貫通孔に挿入される第１給電部と、
前記第３板体の第２貫通孔に挿入される前記第２給電部と、
前記第３板体の第３貫通孔に挿入される前記第３給電部と、
前記第１板体と前記第２板体との間に配置される第１電極層と、
前記第２板体と前記第３板体との間に配置される第２電極層と、
前記第１給電部と前記第２給電部の間に配置される給電部接合層と、を焼結することで相互に接合して一体化する工程である、
静電チャック部材の製造方法。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、静電チャック部材、静電チャック装置、および静電チャック部材の製造方法に関する。

【背景技術】

【0002】

半導体製造工程では、真空環境下で半導体ウエハを保持する静電チャック装置が用いられている。静電チャック装置は、載置面に半導体ウエハ等の板状試料を載置し、板状試料と電極層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。近年、静電チャック装置の高機能化に伴い、静電チャック部材の内部に、静電吸着用以外の様々な電極層が埋め込まれたものが開発されている。特許文献１には、４枚の板体と、当該板体の間に配置される３つの電極層を有する電極内蔵型サセプタが開示されている。特許文献１において、それぞれの電極には、板体を貫通して延びる給電用端子が接続されている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【文献】特開２００４－５５６０８号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

従来構造では、電極層に接続される給電部は、複数の板体を跨いで延びる。従来構造で、給電部と電極層とをホットプレスなどの加圧を伴う手段で一体的に接合しようとすると、給電部とが重なる部分で板体に大きな圧力がかかり、板体の絶縁性が低下する虞があった。これにより、静電チャック部材の信頼性が損なわれる虞があった。

【0005】

本発明は、信頼性が高い静電チャック部材、静電チャック装置、および静電チャック部材の製造方法を提供することを目的の一つとする。

【課題を解決するための手段】

【0006】

本発明の１つの態様の静電チャック部材は、試料を搭載する載置面と前記載置面の反対側に位置する下面とが設けられ、厚さ方向に積層され互いに接合された第１板体、第２板体、および第３板体と、前記第１板体と前記第２板体との間に位置する、第１電極層と、前記第２板体と前記第３板体との間に位置する給電部接合層と、前記第２板体に埋め込まれ、前記第１電極層と前記給電部接合層とを繋ぐ柱状の第１給電部と、前記第３板体に埋め込まれ、前記給電部接合層から前記下面側に延びる柱状の第２給電部と、を備え、前記第１電極層と前記第２給電部は、前記第１給電部、および前記給電部接合層を介して、電気的に接続されており、前記第１電極層、前記給電部接合層、前記第１給電部、前記第２給電部は、絶縁性物質と導電性物質の複合焼結体である。

【0007】

上記の静電チャック部材において、前記第２給電部は、前記第１給電部と前記給電部接合層を挟んで対向して配置される構成としてもよい。

【0008】

上記の静電チャック部材において、前記第２板体と前記第３板体との間に位置する、第２電極層と、前記第３板体に埋め込まれ前記第２電極層から前記下面側に延びる柱状の第３給電部と、を備える構成としてもよい。

【0009】

上記の静電チャック部材において、前記第１板体と前記第２板体との間であって前記第１電極層とは異なる位置に配置される第１絶縁性接合層、又は、前記第２板体と前記第３板体との間であって前記第２電極層および前記給電部接合層とは異なる位置に配置される第２絶縁性接合層のうち、少なくとも一方を備え、前記第１絶縁性接合層、および前記第２絶縁性接合層は、前記第１板体、前記第２板体、および前記第３板体とは、異なる材料からなる構成としてもよい。

【0010】

上記の静電チャック部材において、前記第１給電部の外周面と前記第２板体との間の隙間、および前記第２給電部の外周面と前記第３板体との間の境界は、緻密に接合されている構成としてもよい。

【0011】

本発明の１つの態様の静電チャック装置は、上記の静電チャック部材と、前記静電チャック部材を前記載置面の反対側から支持するベース部材と、を備える。

【0012】

本発明の１つの態様の静電チャック部材の製造方法は、第１板体、第２板体、および第３板体を焼結する板体焼結工程と、第１給電部と第２給電部と第３給電部とを焼結する給電部焼結工程と接合焼結工程と、を備え、前記接合焼結工程は、前記第１板体と、前記第２板体と、前記第３板体と、前記第２板体の第１貫通孔に挿入される第１給電部と、前記第３板体の第２貫通孔に挿入される前記第２給電部と、前記第３板体の第３貫通孔に挿入される前記第３給電部と、前記第１板体と前記第２板体との間に配置される第１電極層と、前記第２板体と前記第３板体との間に配置される第２電極層と、前記第１給電部と前記第２給電部の間に配置される給電部接合層と、を焼結することで相互に接合して一体化する工程である。

【発明の効果】

【0013】

本発明の１つの態様によれば、信頼性が高い静電チャック部材、静電チャック装置、および静電チャック部材の製造方法が提供される。

【図面の簡単な説明】

【0014】

【図1】図１は、一実施形態の静電チャック装置を示す断面模式図である。

【図2】図２は、一実施形態の第３給電部と端子部材の接続部の断面模式図である。

【図3】図３は、変形例１の第３給電部と端子部材の接続部の断面模式図である。

【図4】図４は、変形例２の第３給電部と端子部材の接続部の断面模式図である。

【図5】図５は、一実施形態の静電チャック部材の製造方法を示す断面模式図である。

【図6】図６は、端子部材をロウ付けした実施例１のサンプル給電部の周囲の超音波探傷試験の撮像写真である。

【図7】図７は、端子部材をロウ付けした実施例２のサンプルの給電部の周囲の超音波探傷試験の撮像写真である。

【発明を実施するための形態】

【0015】

以下、本発明の静電チャック装置の各実施形態について、図面を参照して説明する。なお、以下の全ての図面においては、図面を見やすくするため、各構成要素の寸法比率を適宜異ならせて表示する場合がある。
また、各図には、Ｚ軸を図示する。本明細書において、Ｚ軸は載置面と直交するする方向である。また、載置面１０ｓが向く方向を＋Ｚ方向、および上側とする。本明細書では、載置面１０ｓを上側に向けた姿勢を基に、上下方向を規定して各部を説明するが、静電チャック装置１の使用時の姿勢は、この方向に制限されない。

【0016】

＜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１を示す断面模式図である。
静電チャック装置１は、ウエハ（試料）Ｗを搭載する載置面１０ｓが設けられる静電チャック部材２と、静電チャック部材２を載置面１０ｓの反対側から支持するベース部材３と、静電チャック部材２に電圧を付与する端子部材３５と、を備える。なお、静電チャック部材２の上面の外周部には、ウエハＷを囲むフォーカスリングが配置されていてもよい。

【0017】

＜静電チャック部材＞
静電チャック部材２は、円盤状である。静電チャック部材２は、基体１０に設けられる載置面１０ｓでウエハＷを吸着する。

【0018】

以下の説明において、上下方向（Ｚ軸方向）を静電チャック部材２、およびの厚さ方向と呼ぶ場合がある。すなわち、静電チャック部材２、および基体１０は、載置面１０ｓに直交する方向を厚さ方向とする。

【0019】

（基体）
基体１０は、平面視で円形の板状である。基体１０には、ウエハＷが載置される載置面１０ｓと載置面１０ｓの反対側に位置する下面１０ｔと、が設けられる。載置面１０ｓには、例えば複数の突起部（図示略）が所定の間隔で形成されている。載置面１０ｓは、複数の突起部の先端部でウエハＷを支持する。

【0020】

基体１０は、板体１１（第１板体（板体）１１ａ、第２板体（板体）１１ｂ、第３板体（板体）１１ｃ）と、第１電極層（導電層）１３と、第２電極層（導電層）１４と、給電部接合層（導電層）１５と、給電部３０（第１給電部（給電部）３１、第２給電部（給電部）３２、第３給電部（給電部）３３）と、絶縁性接合層１６（第１絶縁性接合層（絶縁層）１６ｄ、第２絶縁性接合層（絶縁層）１６ｅ）とからなる。

【0021】

第１板体１１ａ、第２板体１１ｂ、および第３板体１１ｃは、載置面１０ｓに沿って延びる板状である。第１板体１１ａ、第２板体１１ｂ、および第３板体１１ｃは、上側から下側に向かってこの順で厚さ方向に積層される。

【0022】

第１絶縁性接合層１６ｄおよび第１電極層１３は、第１板体１１ａと第２板体１１ｂとの間であって第１電極層１３とは異なる位置に配置され、第１絶縁性接合層１６ｄは第１電極層１３の外周部に配置される。
第１板体１１ａと第２板体１１ｂとは、第１絶縁性接合層１６ｄおよび第１電極層１３を介して接合される。

【0023】

同様に、第２絶縁性接合層１６ｅ、第２電極層１４および給電部接合層１５は、第２板体１１ｂと第３板体１１ｃとの間に配置される。給電部接合層１５は第２電極層１４の内側に配置される。第２絶縁性接合層１６ｅは第２電極層１４の外周部および給電部接合層１５と第２電極層１４の間に配置される。すなわち、第２絶縁性接合層１６ｅは、第２板体１１ｂと第３板体１１ｃとの間であって第２電極層１４および給電部接合層１５とは異なる位置に配置される。第２板体１１ｂと第３板体１１ｃとは、第２絶縁性接合層１６ｅ、第２電極層１４および給電部接合層１５を介して接合される。

【0024】

第１給電部３１は第２板体１１ｂに設けた第１貫通孔１２ａに設置され、第２板体１１ｂ、第１電極層１３および給電部接合層１５と接合される。第２給電部３２は第３板体１１ｃに設けた第２貫通孔１２ｂに設置され、第３板体１１ｃ、および給電部接合層１５と接合される。第３給電部３３は第３板体１１ｃに設けた第３貫通孔１２ｃに設置され、第３板体１１ｃ、および給第２電極層１４と接合される。

【0025】

基体１０は、第１板体１１ａ、第２板体１１ｂ、および第３板体１１ｃが、互いに接合されているセラミックス接合体である。基体１０に予め焼結された第１板体１１ａ、第２板体１１ｂ、および第３板体１１ｃを接合して用いることで、板体１１の焼結過程における収縮や変形の影響を少なくして基体１０を作ることができ、寸法精度や耐電圧が良好なものが得られる。特に、基体１０が焼結による変形がなく接合して作られるため、板体１１と電極層１３、１４および（または）、板体１１と給電部３０の境界が平坦に構成されるため、静電チャックとして使用した際の電界集中に起因する、放電や絶縁破壊を防ぐことできる。なお、基体１０は、第１絶縁性接合層１６ｄ、および第２絶縁性接合層１６ｅを有していなくてもよい。この場合、第１板体１１ａと第２板体１１ｂとは、直接的に接合される。

【0026】

（板体）
第１板体１１ａ、第２板体１１ｂ、および第３板体１１ｃは、機械的に十分な強度を有し、かつ腐食性ガスおよびそのプラズマに対する耐久性を有するセラミックス焼結体からなる。板体１１を構成する材料としては、機械的な強度を有し、しかも腐食性ガスおよびそのプラズマに対する耐久性を有するセラミックスが好適に用いられる。

【0027】

第１板体１１ａ、第２板体１１ｂおよび第３板体１１ｃの厚さは静電チャックを使用する目的や使用する条件などにより適宜選定することができるが、一般的には第１板体１１ａの厚さは０．３ｍｍ以上０．８ｍｍ以下のものが用いられる。第２板体（板体）１１ｂの厚さは１ｍｍ以上１０ｍｍ以下であることが好ましく、２ｍｍ以上８ｍｍ以下であることがより好ましい。第３板体１１ｃ厚さは１ｍｍ以上１０ｍｍ以下であることが好ましく、２ｍｍ以上８ｍｍ以下であることがより好ましい。

【0028】

第１板体１１ａ、第２板体１１ｂ、および第３板体１１ｃを構成するセラミックスとしては、例えば、酸化アルミニウム（Ａｌ_２Ｏ_３）焼結体、窒化アルミニウム（ＡｌＮ）焼結体、酸化アルミニウム（Ａｌ_２Ｏ_３）－炭化ケイ素（ＳｉＣ）複合焼結体、サファイア基板（Ａｌ_２Ｏ_３単結晶）などが好適に用いられ、半導体製造装置への汚染を防ぐためにアルミニウム（Ａｌ）およびケイ素（Ｓｉ）以外の金属不純物および焼結助剤の含有量が０．１％以下であることが好ましい。
特に、高温での誘電特性、高耐食性、耐プラズマ性、耐熱性の観点から、第１板体１１ａ、第２板体１１ｂ、第３板体１１ｃの主成分は、酸化アルミニウム（Ａｌ_２Ｏ_３）であることが好ましい。

【0029】

なお、本発明におけるセラミックスとは無機材料からなる固体を示し、単結晶体や非晶質体もセラミックスに含む。第１板体１１ａ、第２板体１１ｂ、および第３板体１１ｃを構成するセラミックスとして単結晶や非晶質体からなる基板を用いた場合においても、基体１０を作る際に、第１板体１１ａ、第２板体１１ｂ、および第３板体１１ｃに予め焼結した焼結体を用いる場合と同様に、収縮して変形することを防ぐという効果を得ることが出来る。すなわち、単結晶や非晶質体からなる板体１１を用いた場合においても、板体１１を他の部位（絶縁性接合層１６、電極層１３、１４、および給電部３０）と接合する際に大きく収縮して変形することがない。このため、板体１１と他の部位との境界を平坦に構成することができ、電界集中に起因する、放電や絶縁破壊を防ぐことできる。

【0030】

第１板体１１ａ、第２板体１１ｂ、および第３板体１１ｃの主成分を酸化アルミニウムとすることで、板体１１同士の接合温度を高くすることができる。さらに、第１板体１１ａ、第２板体１１ｂ、および第３板体１１ｃを酸化アルミニウムと炭化ケイ素との複合焼結体とすることで、板体１１同士の接合温度を高くしても板体１１の粒径が過大に大きくなることを防ぐことができるため板体１１の耐電圧性と耐プラズマ性を両立することができ、第１板体１１ａの誘電率を大きくすることができ、静電チャックとして使用した場合の吸着力を高くすることができる。

【0031】

第１板体１１ａ、第２板体１１ｂ、第３板体１１ｃ、の主成分である絶縁性物質（例えば、酸化アルミニウム）の平均一次粒子径は、１０μｍ以下であることが好ましく、４．０μｍ以下であることがより好ましい。基体１０を構成する絶縁性物質の平均一次粒子径を１０μｍ以下とすることで、板体１１の耐プラズマ性を向上することができ、機械的強度が十分高いものとなり、欠け（チッピング）が生じ難くなる。

【0032】

なお、常圧焼結によって板体１１を製造した場合、板体１１の密度を９８％以上とし、電極層１３、１４が接合された基体１０を作製すると、板体１１の主成分の平均一次粒径は１０μｍを超える。基体１０の平均一次粒径を１０μｍ以下とするために、板体１１はホットプレスやＨＩＰ（熱間等方加圧装置）などを用いて加圧しながら焼結を行う必要がある。

【0033】

また、耐電圧の観点から、第１板体１１ａ、第２板体１１ｂ、および第３板体１１ｃの主成分の平均一次粒径は、０．５μｍ以上であることが好ましい。すなわち、板体１１の主成分の平均一次粒径は、０．５μｍ以上１０μｍ以下（より好ましくは、４．０μｍ以下）であることが好ましい。

【0034】

なお、第１板体１１ａ、第２板体１１ｂ、および第３板体１１ｃの主成分の平均一次粒子径の測定方法は、次の通りである。日本電子社製の電解放出型走査電子顕微鏡（ＦＥ－ＳＥＭ）で、基体１０の厚さ方向の切断面を観察し、インターセプト法により主成分である絶縁性物質２００個の粒子径の平均を平均一次粒子径とする。なお、サンプルの切断面は、回転する円盤状の砥石を用いてサンプルを厚さ方向に切断した面を鏡面研磨およびサーマルエッチングすることで形成する。また、各評価において、サンプルの切断方法は同様である。

【0035】

第１板体１１ａ、第２板体１１ｂ、および第３板体１１ｃは、相対密度が９８％以上であることが好ましい。前記各層の相対密度を９８％以上とすることで、耐プラズマ性や耐電圧性を十分に高めることができる。なお、相対密度は、アルキメデス法を用いてみかけ密度を測定し、理論密度との比により求めてもよく、また、鏡面加工をした断面を走査電子顕微鏡や光学顕微鏡などで観察し気孔率を測定することで求めてもよい。

【0036】

なお、加圧しながら焼結を行うことで、第１板体１１ａ、第２板体１１ｂ、および第３板体１１ｃとして難焼結性の材料や酸化アルミニウムと炭化ケイ素との複合焼結体を用いる場合など、常圧焼結では相対密度が９８％以上することができない材料を用いる場合においても前記各板体１１と絶縁性接合層１６との相対密度を９８％以上とすることができる。

【0037】

第１板体１１ａ、第２板体１１ｂ、および第３板体１１ｃの耐電圧は８ｋＶ／ｍｍ以上であることが好ましく、１２ｋＶ／ｍｍ以上であることがより好ましく、１５ｋＶ／ｍｍ以上であることが最も好ましい。なお、第１板体１１ａ、第２板体１１ｂ、第３板体１１ｃ、第１絶縁性接合層１６ｄ、および第２絶縁性接合層１６ｅを構成する材料は、主成分が同一であれば、その他の材料の種類、および構成比率が互いに異なっていても、耐電圧を高めるという上述の効果を得ることができる。

【0038】

（絶縁性接合層）
第１絶縁性接合層１６ｄ、および第２絶縁性接合層１６ｅは、機械的に十分な強度を有し、かつ腐食性ガスおよびそのプラズマに対する耐久性を有する焼結体からなる。

【0039】

第１絶縁性接合層１６ｄと、第２絶縁性接合層１６ｅの厚さは２００μｍ以下とすることが好ましく、１２０μｍ以下とすることがより好ましい。第１絶縁性接合層１６ｄと、第２絶縁性接合層１６ｅの厚さを２００μｍ以下とすることで基体１０の外周面がプラズマに晒された際の耐電圧の低下を防ぐことができる。

【0040】

第１絶縁性接合層１６ｄおよび第２絶縁性接合層１６ｅの耐電圧は、８ｋＶ／ｍｍ以上であることが好ましく、１２ｋＶ／ｍｍ以上であることがより好ましく、１５ｋＶ／ｍｍ以上であることが最も好ましい。第１絶縁性接合層１６ｄと、第２絶縁性接合層１６ｅの幅は静電チャックとして使用した場合の耐電圧が確保できる範囲で狭い方が好ましく、０．５ｍｍ以上２ｍｍ以下の値が好適に用いられる。なお、基体１０に予め焼結された第１板体１１ａ、第２板体１１ｂ、および第３板体１１ｃを接合して用いることで、接合する際の収縮量が小さくなるため、第１絶縁性接合層１６ｄと、第２絶縁性接合層１６ｅの幅のばらつきを小さくすることができ、第１絶縁性接合層１６ｄと、第２絶縁性接合層１６ｅの幅を１ｍｍ以下とした場合においても信頼性の高い静電チャックとすることができる。

【0041】

第１絶縁性接合層１６ｄ、および第２絶縁性接合層１６ｅを構成する誘電体材料としては、機械的な強度を有し、しかも腐食性ガスおよびそのプラズマに対する耐久性を有するセラミックスが好適に用いられる。第１絶縁性接合層１６ｄ、および第２絶縁性接合層１６ｅを構成するセラミックスとしては、例えば、酸化アルミニウム（Ａｌ_２Ｏ_３）焼結体、窒化アルミニウム（ＡｌＮ）焼結体、酸化アルミニウム（Ａｌ_２Ｏ_３）－炭化ケイ素（ＳｉＣ）複合焼結体などが好適に用いられる。

【0042】

さらに、第１絶縁性接合層１６ｄ、および第２絶縁性接合層１６ｅを構成する材料には板体１１どうしの接合を良好に行うことができる材料を使用することが好ましい。接合を良好に行うためには、第１板体１１ａ、第２板体１１ｂ、第３板体１１ｃと主成分が同一であり、第１板体１１ａ、第２板体１１ｂ、第３板体１１ｃとは配合や粒径が異なる材料を使用することが好ましく、焼結性の高い材料を使用することが好ましい。

【0043】

本実施形態において、絶縁性接合層１６（第１絶縁性接合層１６ｄ、および第２絶縁性接合層１６ｅ）は、板体１１（第１板体１１ａ、第２板体１１ｂ、および第３板体１１ｃ）とは、異なる材料からなる。この構成によれば、板体１１と絶縁性接合層１６との接合を良好に行うことができる。特に、板体１１と絶縁性接合層１６とは、主成分が同種の材料であり、かつ粒径が異なることが最も好ましい。この場合には、板体１１と絶縁性接合層１６との接合をさらに良好に行うことができる。
なお、ここで、「異なる材料」とは、構成する材料の組成が異なる場合のみならず、構成する材料の組成が同じであっても、粒径が異なる場合も含む概念である。

【0044】

焼結性の高い材料としては、第１板体１１ａ、第２板体１１ｂ、第３板体１１ｃの主成分に用いている材料のみで構成される材料や、第１板体１１ａ、第２板体１１ｂ、第３板体１１ｃの主成分に用いている材料に焼結助剤を添加した材料を用いることができる。第１板体１１ａ、第２板体１１ｂ、第３板体１１ｃとして酸化アルミニウムと炭化ケイ素との複合焼結体を使用した場合は、第１絶縁性接合層１６ｄ、および第２絶縁性接合層１６ｅを構成する材料を酸化アルミニウム焼結体とすることが好ましい。第１絶縁性接合層１６ｄ、および第２絶縁性接合層１６ｅを構成する材料を酸化アルミニウム焼結体とすることで接合を良好におこなうことができ、第１板体１１ａ、第２板体１１ｂ、第３板体１１ｃの耐電圧性、耐プラズマ性と第１絶縁性接合層１６ｄ、および第２絶縁性接合層１６ｅの耐電圧性を両立することができる。

【0045】

また、耐電圧の観点から、第１絶縁性接合層１６ｄ、および第２絶縁性接合層１６ｅの主成分の平均一次粒径は、０．５μｍ以上であることが好ましい。第１絶縁性接合層１６ｄ、および第２絶縁性接合層１６ｅの主成分の平均一次粒径は前述した板体１１の主成分の平均一次粒径と同様の方法で測定することができる。

【0046】

第１絶縁性接合層１６ｄ、および第２絶縁性接合層１６ｅは、相対密度が９８％以上であることが好ましい。前記各層の相対密度を９８％以上とすることで、耐プラズマ性や耐電圧性を十分に高めることができる。第１絶縁性接合層１６ｄ、および第２絶縁性接合層１６ｅの密度は前述した板体１１の主成分の平均一次粒径と同様の方法で測定することができる。

【0047】

（電極層、および給電部接合層）
第１電極層１３、第２電極層１４、および給電部接合層１５は、それぞれ載置面１０ｓに沿って層状に延びる。第１電極層１３は、第１板体１１ａと第２板体１１ｂとの間に位置し、それぞれの接している面が接合している。したがって、第１電極層１３は、第１絶縁性接合層１６ｄと同一平面上に配置される。第１絶縁性接合層１６ｄは、基体１０の外縁に沿って円環状に配置される。第１電極層１３は、厚さ方向から見て第１絶縁性接合層１６ｄの内側に配置される。
なお、第１絶縁性接合層１６ｄを設けずに第１板体１１ａと第２板体１１ｂを接合する場合は第１板体１１ａ又は（および）第２板体１１ｂに凹部を設けて第１電極層１３を設置する。

【0048】

第２電極層１４、および給電部接合層１５は、第２板体１１ｂと第３板体１１ｃとの間に位置し、それぞれ接する面が接合している。したがって、第２電極層１４、および給電部接合層１５は、第１電極層１３の下側に配置される。また、第２電極層１４、および給電部接合層１５は、第２絶縁性接合層１６ｅと同一平面上に配置される。第２絶縁性接合層１６ｅは、基体１０の外縁に沿って円環状に配置される外縁部分１６ｅａと、厚さ方向からみて外縁部分１６ｅａの内側で、第２電極層１４と給電部接合層１５とを区画する区画部分１６ｅｂと、を有する。第２電極層１４、および給電部接合層１５は、第２絶縁性接合層１６ｅの外縁部分１６ｅａの内側に配置される。給電部接合層１５は、平面視で円形である。給電部接合層１５は、平面視で第２絶縁性接合層１６ｅの区画部分１６ｅｂに囲まれる。また、給電部接合層１５は、第２絶縁性接合層１６ｅの区画部分１６ｅｂを介して、第２電極層１４に囲まれる。
なお、第２絶縁性接合層１６ｅを設けずに第２板体１１ｂと第３板体１１ｃを接合する場合は第２板体１１ｂ又は（および）第３板体１１ｃに凹部を設けて第２電極層１４および給電部接合層１５を設置する。

【0049】

本実施形態の第１電極層１３は、電圧を印加されることで、基体１０の載置面１０ｓにウエハＷを保持する静電吸着力を生じさせる吸着電極である。一方で、本実施形態の第２電極層１４は、ＲＦ（Radio Frequency、高周波）電極である。この場合、第２電極層１４は、電圧が付与されることで、板状試料上にプラズマを生成する。第１電極層１３および第２電極層１４のうち何れか一方は、電流が流されることで発熱するヒータ電極として機能するものであってもよい。すなわち、第１電極層１３、および第２電極層１４は、静電吸着電極、ヒータ電極、およびＲＦ電極の何れかとして機能すればよい。また、静電チャック部材には、第１電極層１３、および第２電極層１４に加えて、静電吸着電極、ヒータ電極、およびＲＦ電極の何れかとして機能する電極層を、別途有していてもよい。

【0050】

給電部接合層１５は、電圧の付与によって特別な機能を発揮するものではない。本実施形態の給電部接合層１５は、後述する第１給電部３１と第２給電部３２とを中継するために設けられる。

【0051】

第１電極層１３、第２電極層１４、および給電部接合層１５の厚さは３μｍ以上２００μｍ以下とすることが好ましく、１０μｍ以上１２０μｍ以下とすることがより好ましい。第１電極層１３、第２電極層１４、および給電部接合層１５の厚さを３μｍ以上とすることで第１電極層１３、第２電極層１４、および給電部接合層１５の電気抵抗を十分に低くすることができる。なお、第１絶縁性接合層１６ｄを設ける場合には第１絶縁性接合層１６ｄと第１電極層１３は同一の厚さとする。第２絶縁性接合層１６ｅを設ける場合には第２絶縁性接合層１６ｅと第２電極層１４、および給電部接合層１５は同一の厚さとする。これらが同一の厚さでない場合、接合する際に、板体１１に応力が加わり、板体１１が変形する問題や、板体１１の耐電圧が悪化する問題が生じる。

【0052】

第１電極層１３、第２電極層１４、および給電部接合層１５は、絶縁性物質と導電性物質の複合焼結体である。第１電極層１３、第２電極層１４、および給電部接合層１５に含まれる絶縁性物質は、絶縁性のセラミックスであることが好ましく、例えば、酸化アルミニウム（Ａｌ_２Ｏ_３）、酸化ケイ素（ＳｉＯ_２）、窒化アルミニウム（ＡｌＮ）、窒化ケイ素（Ｓｉ_３Ｎ_４）、酸化イットリウム（ＩＩＩ）（Ｙ_２Ｏ_３）、イットリウム・アルミニウム・ガーネット（ＹＡＧ）およびＳｍＡｌＯ_３からなる群から選択される少なくとも１種であることが好ましい。

【0053】

これらの中で、第１電極層１３、第２電極層１４、および給電部接合層１５に含まれる絶縁性物質は、第１板体１１ａ、第２板体１１ｂ、第３板体１１ｃの主成分と同材料（例えば、酸化アルミニウム）であることが好ましい。すなわち、第１電極層１３、第２電極層１４、および給電部接合層１５は、第１板体１１ａ、第２板体１１ｂ、第３板体１１ｃの主成分と同材料を含むことが好ましい。第１電極層１３、第２電極層１４、および給電部接合層１５に板体１１の主成分と同材料を含ませることで焼結時に、板体１１との境界部分で第１板体１１ａ、第２板体１１ｂ、第３板体１１ｃの主成分と第１電極層１３、第２電極層１４、および給電部接合層１５に含まれる主成分を良好に焼結することができる。これにより、第１電極層１３、第２電極層１４、および給電部接合層１５と第１板体１１ａ、第２板体１１ｂ、第３板体１１ｃとの接合強度を高めることができる。また、第１電極層１３、第２電極層１４、および給電部接合層１５と第１板体１１ａ第２板体１１ｂ、第３板体１１ｃとの熱膨張差を小さくすることができるため、基体１０の温度が上昇した場合の熱膨張差による破損を少なくすることができる。

【0054】

第１電極層１３、第２電極層１４、および給電部接合層１５に含まれる導電性物質は、炭化モリブデン（Ｍｏ_２Ｃ）、炭化ニオブ（ＮｂＣ）、モリブデン（Ｍｏ）、炭化タングステン（ＷＣ）、タングステン（Ｗ）、炭化タンタル（ＴａＣ）、タンタル（Ｔａ）、ニオブ（Ｎｂ）、ルテニウム（Ｒｕ）、炭化ケイ素（ＳｉＣ）、カーボンブラック、カーボンナノチューブおよびカーボンナノファイバーからなる群から選択される少なくとも１種であることが好ましい。

【0055】

第１電極層１３、第２電極層１４、および給電部接合層１５における絶縁性物質と導電性物質の含有量の比（配合比）は、用途に応じて適宜調整される。第１電極層１３、第２電極層１４、および給電部接合層１５における絶縁性物質と導電性物質の含有量の比は、導電性物質の含有量が２０体積％以上８０体積％以下であることが好ましく、２３体積％以上６０体積％以下であることがより好ましく、２５体積％以上５０体積％以下であることがより好ましい。導電性物質の含有量を２０体積％以上とすることで、第１電極層１３、第２電極層１４、および給電部接合層１５に導電性を持たすことができる。また、導電性物質の含有量を８０体積％以下とすることで、基体１０との熱膨張差が小さくなり、基体１０と給電部３０とを良好に接合することができる。
なお、第１電極層１３、第２電極層１４、および給電部接合層１５を構成する複合材料は、材料の種類、および構成比率が互いに異なっていてもよい。

【0056】

第１電極層１３、第２電極層１４、および給電部接合層１５は、相対密度が９６％以上であることが好ましく、９８％以上であることがより好ましい。相対密度を前記の値にすることで第１電極層１３、第２電極層１４、および給電部接合層１５の電気抵抗を低くすることができ、隣接する板体１１との接合強度を高くすることができる。また、相対密度を高くすることで、第１電極層１３、第２電極層１４、および給電部接合層１５に導電性を持たせるための導電性物質の含有量が少なくなるため、導電性物質の含有量を減らすことが可能となり、基体１０との熱膨張差が小さくなり、基体１０と給電部３０とを良好に接合することができる。

【0057】

また、第１電極層１３、第２電極層１４、および給電部接合層１５の相対密度は第１絶縁性接合層１６ｄ、および第２絶縁性接合層１６ｅの相対密度よりも小さい値にすることが好ましい 。第１電極層１３、第２電極層１４、および給電部接合層１５の相対密度を第１絶縁性接合層１６ｄ、および第２絶縁性接合層１６ｅの相対密度よりも小さい値にすることで、ホットプレスにより接合した際に、第１電極層１３、第２電極層１４に接する第１板体１１ａおよび第２板体１１ｂに加わる応力を小さくすることができ、第１絶縁性接合層１６ｄ、および第２絶縁性接合層１６ｅに加わる応力を絶縁性接合層１６の面内で均一に加えることができるため、第１板体１１ａ、第２板体１１ｂ、第３板体１１ｃ、第１絶縁性接合層１６ｄ、および第２絶縁性接合層１６ｅの耐電圧を良好に保つことができる。

【0058】

第１電極層１３、第２電極層１４、および給電部接合層１５の相対密度は第１電極層１３、第２電極層１４、および給電部接合層１５の鏡面加工をした断面を走査電子顕微鏡や光学顕微鏡などで観察し、気孔率を測定することから求めることができる。

【0059】

なお、加圧しながら焼結を行うことで、第１電極層１３、第２電極層１４、および給電部接合層１５として難焼結性の材料や酸化アルミニウムと導電性材料の複合焼結体を用いる場合など、常圧焼結では相対密度が９８％以上することができない場合においても基体１０の相対密度を９８％以上とすることができる。

【0060】

（給電部）
第１給電部３１、第２給電部３２、および第３給電部３３は、基体１０の厚さ方向に沿って柱状に延びる。本実施形態の第１給電部３１、第２給電部３２、および第３給電部３３は、円柱状であることが好ましい。給電部３０を円柱状にすることで給電部３０に電流を流す際の電流の分布が給電部３０の垂直方向で一定になるため、給電部３０内での発熱を抑制できる。また、給電部３０側面の凹凸を少なくすることで、電界集中による放電を防ぐことができる。

【0061】

第１給電部３１、第２給電部３２、および第３給電部３３の外径は、２ｍｍ以上であることが好ましい。第１給電部３１、第２給電部３２、および第３給電部３３の外径を２ｍｍ以上とすることで、電気抵抗を抑制することができ、第１電極層１３、および第２電極層１４への電力供給効率を高めることができる。また、電気抵抗を抑制することで、通電時の第１給電部３１、第２給電部３２、および第３給電部３３の発熱を抑制することができ、静電チャック部材２の均熱性を高めることができる。加えて、第１給電部３１、第２給電部３２、および第３給電部３３の直径を２ｍｍ以上とすることで、供給電圧として高周波数の交流電圧を供給する場合であっても、表皮効果による電気抵抗の増加および発熱を十分に抑制でき、静電チャックとして使用すすることが可能となる。また、同様の理由から第１給電部３１、第２給電部３２、および第３給電部３３の外径は、３ｍｍ以上であることがより好ましく、４ｍｍ以上であることがさらに好ましい。

【0062】

第１給電部３１、第２給電部３２、および第３給電部３３の長さはそれぞれ配置される板体１１の厚さと同一となるが、長すぎるとホットプレスにより接合する際に損傷を生じる場合があるため、１０ｍｍ以下とすることが好ましく、６ｍｍ以下とすることがより好ましい。

【0063】

本実施形態において、第１給電部３１および第２給電部３２には、同じ電流が流れる。したがって、第１給電部３１の外径と第２給電部３２の外径とは互いに等しいことが好ましい。また、第１給電部３１および第２給電部３２と、第３給電部３３とでは、供給対象の電極層１３、１４が異なるため、流れる電流も異なる。第１給電部３１および第２給電部３２の外径と、第３給電部３３の外径とは、接続される電極層１３、１４の種類に応じて適切に設定される。

【0064】

なお、第１給電部３１、第２給電部３２、および第３給電部３３の断面形状は、厳密な意味での円形である必要はない。例えば、第１給電部３１、第２給電部３２、および第３給電部３３の断面形状は、楕円形状、多角形状であってもよい。この場合、円換算直径（第３給電部３３の面積と等しい面積の円の直径）が２ｍｍ以上（好ましくは３ｍｍ以上、より好ましくは４ｍｍ以上）であればよい。

【0065】

第１給電部３１は、第２板体１１ｂに嵌め込まれ、第２板体１１ｂと、第１電極層１３および給電部接合層１５と接合される。これにより、第１給電部３１は、第１電極層１３と給電部接合層１５とを繋ぐ。第１給電部３１は、基体１０の厚さ方向から見て給電部接合層１５と重なる位置に配置される。

【0066】

給電部接合層１５の外径は、第１給電部３１と第２給電部３２の接合面と重なっていればよい。給電部接合層１５の外径は、第１給電部３１および第２給電部３２の外径と同じでもよく、第１給電部３１および第２給電部３２の外径よりも大きくしても良い。給電部接合層１５の外径を、第１給電部３１および第２給電部３２の外径よりも大きくする場合、給電部接合層１５の外径は、第１給電部３１および第２給電部３２の外径よりも、好ましくは０ｍｍ以上５ｍｍ以下、より好ましくは０．５ｍｍ以上３ｍｍ以下、大きい値とされる。給電部接合層１５の外径を大きくすることで第１給電部３１と第２給電部３２との接合の信頼性が向上する。

【0067】

第２給電部３２は、第３板体１１ｃに嵌め込まれ、第３板体１１ｃおよび給電部接合層１５に接合される。第２給電部３２は、給電部接合層１５から基体１０の下面１０ｔ側に延びる。第２給電部３２は、基体１０の厚さ方向から見て給電部接合層１５、および第１給電部３１と重なる位置に配置されることが好ましい。第２給電部３２は、第１給電部３１と給電部接合層１５を挟んで対向して配置される。第２給電部３２を基体１０の厚さ方向から見て給電部接合層１５、および第１給電部３１と重なる位置に配置することで、第１電極層１３に電圧を印加する際の損失を減らすことができる。これにより、基体１０を静電チャックとして使用した場合の第１給電部３１および第２給電部３２に起因する均熱性の悪化を防ぐことができる。

【0068】

なお、基体１０において第１電極層１３を設置する場所と、基体１０の下面１０ｔ側において端子部材３５を接続する場所が異なる場合は第１給電部３１と第２給電部３２が異なる位置にあっても給電部接合層１５を介して第１給電部３１と第２給電部３２が電気的に接続されていればよい。

【0069】

第１給電部３１、および第２給電部３２は、第１電極層１３に外部から電圧を付与するために設けられる。本実施形態の第１電極層１３は吸着電極であるため、第１給電部３１と第２給電部３２の数、配置等は、単極型の静電チャックとするか、または双極型の静電チャックとするかにより決定される。ただし、第１給電部３１と第２給電部３２とは、同数だけ設けられる。また、第１給電部３１と第２給電部３２との接続部分に設けられる給電部接合層１５は、第１給電部３１、および第２給電部３２と同数だけ設けられる。

【0070】

第３給電部３３は、第３板体１１ｃに嵌め込まれ、第３板体１１ｃおよび第２電極層１４に接合される。第３給電部３３は、第２電極層１４から基体１０の下面１０ｔ側に延びる。第３給電部３３は、第２電極層１４に外部から電流を供給するために設けられたものである。第３給電部３３の数、配置等は、電極を使用する目的に応じて決定される。

【0071】

第１給電部３１、第２給電部３２、および第３給電部３３は、絶縁性物質と導電性物質の複合焼結体である。

【0072】

第１給電部３１、第２給電部３２、および第３給電部３３に含まれる絶縁性物質は、第１電極層１３、第２電極層１４、および給電部接合層１５に含まれる絶縁性物質と同様である。すなわち、第１給電部３１、第２給電部３２、および第３給電部３３は、に含まれる絶縁性物質は、絶縁性のセラミックスであることが好ましく、例えば、酸化アルミニウム（Ａｌ_２Ｏ_３）、酸化ケイ素（ＳｉＯ_２）、窒化アルミニウム（ＡｌＮ）、窒化ケイ素（Ｓｉ_３Ｎ_４）、酸化イットリウム（ＩＩＩ）（Ｙ_２Ｏ_３）、イットリウム・アルミニウム・ガーネット（ＹＡＧ）およびＳｍＡｌＯ_３からなる群から選択される少なくとも１種であることが好ましい。

【0073】

これらの中で、第１給電部３１、第２給電部３２、および第３給電部３３に含まれる絶縁性物質は、第１板体１１ａ、第２板体１１ｂ、第３板体１１ｃの主成分と同材料（例えば、酸化アルミニウム）であることが好ましい。すなわち、第１給電部３１、第２給電部３２、および第３給電部３３は、第１板体１１ａ、第２板体１１ｂ、第３板体１１ｃの主成分と同材料を含むことが好ましい。第１給電部３１、第２給電部３２、および第３給電部３３に基体１０の主成分と同材料を含ませることで焼結時に、板体１１との境界部分で第１給電部３１、第２給電部３２、および第３給電部３３と基体１０との主成分同士を焼結させることができる。これにより、第１給電部３１、第２給電部３２、および第３給電部３３と基体１０との接合強度を高めることができる。

【0074】

また、第１給電部３１、第２給電部３２、および第３給電部３３に含まれる導電性物質は、第１電極層１３、第２電極層１４、および給電部接合層１５に含まれる導電性物質と同様である。すなわち、第１給電部３１、第２給電部３２、および第３給電部３３に含まれる導電性物質は、炭化モリブデン（Ｍｏ_２Ｃ）、モリブデン（Ｍｏ）、炭化タングステン（ＷＣ）、タングステン（Ｗ）、炭化タンタル（ＴａＣ）、炭化ニオブ（ＮｂＣ）、ニオブ（Ｎｂ）、ルテニウム（Ｒｕ）タンタル（Ｔａ）、炭化ケイ素（ＳｉＣ）、カーボンブラック、カーボンナノチューブおよびカーボンナノファイバーからなる群から選択される少なくとも１種であることが好ましい。

【0075】

第１給電部３１、第２給電部３２、および第３給電部３３における絶縁性物質と導電性物質の含有量の比（配合比）は、用途に応じて適宜調整される。第１給電部３１、第２給電部３２、および第３給電部３３における絶縁性物質と導電性物質の含有量の比は、導電性物質の含有量が２０体積％以上８０体積％以下であることが好ましく、２３体積％以上６０体積％以下であることがより好ましく、２５体積％以上５０体積％以下であることがより好ましい。導電性物質の含有量を２０体積％以上とすることで、第１電極層１３、第２電極層１４、および給電部接合層１５に導電性を持たすことができる。また、導電性物質の含有量を８０体積％以下とすることで、基体１０との熱膨張差が小さくなり、基体１０および給電部３０と良好に接合することができる。
なお、第１給電部３１、第２給電部３２、および第３給電部３３を構成する複合材料は、材料の種類、および構成比率が互いに異なっていてもよい。

【0076】

第１給電部３１、第２給電部３２、および第３給電部３３の密度は９６％以上であることが好ましく、９８％以上であることがより好ましい。第１給電部３１、第２給電部３２、および第３給電部３３の密度を前記の値にすることで、導電性物質の材料を少なくした場合においても給電部３０の抵抗を低くすることが可能となり、基体１０の主成分と同一である絶縁性物質の含有量を増やすことが可能となり、基体１０と給電部３０を良好に接合することができる。また、第１給電部３１、第２給電部３２、および第３給電部３３の密度を前記の値にすることで、給電部３０の放熱性を高めることができ、給電部３０と基体１０との温度の差を小さくすることができる。

【0077】

給電部３０は、板体１１および電極層１３、１４と一体的に接合されていることが好ましい。なお、一体的に接合されているとは、板体１１となる焼結体と給電部３０となる焼結体とが、直接、または電極層１３、１４を介して互いに、接合している状態を示す。給電部３０を一体的に接合せず、板体１１となる成形体と給電部３０となる成形体とを同時に焼結して一体とした場合においては、板体１１と給電部３０の間に焼結時の収縮量が場所により異なるため、給電部３０が柱状になりづらい問題や、板体１１と給電部３０の間に凹凸ができる問題や、給電部３０の密度が低くなる問題、給電部３０の板体１１と同じ主成分の割合を大きくできず、給電部３０と板体１１との接合強度が低くなる、などの問題が生じる。また、前記の理由により、給電部３０の太さ（外径）は１ｍｍ程度のものしか作製することができない。

【0078】

接合した際に給電部３０の外周面と板体１１とは、緻密に接合していることが好ましい。本実施形態において、緻密に接合、とは給電部３０と板体１１との境界に隙間が少なく接合している状態を示す。給電部３０と板体１１の間が緻密に接合していることで、給電部３０の周囲において接合時の応力を一様とすることができ、給電部３０と電極層１３、１４と間の接合を均一、かつ十分に行うことができる。これにより、給電部３０と端子部材３５とを接合する際の、給電部３０と電極層１３、１４の間の電気抵抗の増加を防ぐことができる。

【0079】

なお、給電部３０の外周面と板体１１との境界が緻密に接合しているかどうかは、超音波探傷試験機を用いて確認することができる。本発明において「緻密に接合しているか否か」は、給電部３０と板体１１の間が給電部３０の周囲の５０％以上接合しているかで判断する。より具体的には、超音波探傷試験機で、発信（超音波）周波数を５０ＭＨｚ、焦点距離を４０ｍｍとし、水中にて、フォーカスを給電部３０の下面に合わせて測定する。さらに、給電部３０の周囲において、給電部３０の外周から１ｍｍの範囲に、給電部３０と板体１１との間の空隙に起因する反射波が確認される領域が全周の５０％以下であるかどうか、を判定する。反射波が確認される領域が全周の５０％以下である場合に、「緻密に接合している」と判断する。
なお、超音波探傷試験機を用いて前記の測定条件で、給電部３０の外周から１ｍｍの範囲に、給電部３０と板体１１との間の空隙に起因する反射波が確認できる領域は全周の３０％以下であることがより好ましく、全周の１０％以下であることがよりさらに好ましい。反射波が確認される領域が全周の１０％以下である場合は、さらに緻密に接合していると判断することができる。

【0080】

第１給電部３１、第２給電部３２、および第３給電部３３は、予め複合焼結体として、各板体１１ａ、１１ｂ、１１ｃに設けられる孔に挿入し、加圧焼結することで接合する。加圧焼結して給電部３０と板体１１とを接合することで、給電部３０の側面の凹凸を無くすことができ、給電部３０に電流を流す際の電流の分布が給電部３０の垂直方向で一定になるため、給電部３０内での発熱を抑制できる。また、給電部３０側面の凹凸を少なくすることで、電界集中による放電を防ぐことができる。また、予め加圧焼結した材料を用いることで、給電部３０の密度を高くすることができる。一方、給電部３０となる成形体と板体１１となる成形体が一体化した成形体を作った後に焼結させる方法では、給電部３０となる成形体と板体１１となる成形体の成形体密度を揃えた場合であっても、焼結過程において、収縮の速度が異なるため、前述の効果が得られないことに加え、焼結時に破損する問題や、接合や緻密化が不十分になる問題が生じる。そのため給電部３０の外径は１ｍｍ以下のものしか用いることができない。

【0081】

本実施形態によれば、第１給電部３１、第２給電部３２、第３給電部３３は、板体１１と同様に複合焼結体からなる。これにより、第１給電部３１を第２板体１１ｂに接合する際の第１給電部３１の収縮量を、第２板体１１ｂの収縮量と略同一とすることができる。また、第２給電部３２、および第３給電部３３を第３板体１１ｃに接合する際の第２給電部３２、および第３給電部３３の収縮量を、第３板体１１ｃの収縮量と略同一とすることができる。さらに、第１給電部３１と第２給電部３２とを、給電部接合層１５を介して接合しているため、基体１０の面内において加圧しながら焼結して接合する際のホットプレスによって加圧する方向に対する収縮が基体１０の面内で略同一となる。このため、ホットプレスによって接合する際において第１給電部３１および第２給電部３２から第１電極層１３、給電部接合層１５および第１板体１１ａに付与する応力が局所的に高まり過ぎたり低くなり過ぎたりすることを抑制できる。

【0082】

ホットプレス時の第１電極層１３と第１給電部３１との間の応力が高まり過ぎると、第１板体１１ａの第１給電部３１の直上の領域の組織に損傷が生じて第１板体１１ａの耐電圧が低下する虞がある。一方で、ホットプレス時の第１電極層１３と第１給電部３１との間の応力が低すぎると第１電極層１３と第１給電部３１との間の密着性が低下し、第１電極層１３と第１給電部３１との間の電気抵抗が高まる虞がある。すなわち、本実施形態によれば、第１給電部３１をホットプレスによって接合する際の基体１０の収縮を基体１０の面内で略同一とすることで、第１電極層１３形成後の第１板体１１ａの耐電圧を確保しつつ、第１電極層１３と第１給電部３１との間の電気抵抗を低減できる。このような構成を有するために、本実施形態によれば第１板体１１ａの耐電圧を高くすることができる。

【0083】

なお、第１板体１１ａの第１給電部３１上部における耐電圧は、８ｋＶ／ｍｍ以上であることが好ましく、１２ｋＶ／ｍｍ以上であることがより好ましく、１５ｋＶ／ｍｍ以上であることが最も好ましい。第１板体１１ａの第１給電部３１上部における耐電圧を８ｋＶ／ｍｍ以上とすることすることで、静電チャック部材２の信頼性を高めることができる。

【0084】

同様に、本実施形態によれば、ホットプレスによって接合する際に、第３給電部３３から、第２電極層１４および第２給電部３２から給電部接合層１５に付与する応力が局所的に高まり過ぎたり低くなり過ぎたりすることを抑制できる。このため、第３給電部３３直上領域で第２板体１１ｂの耐電圧が低下することを抑制しつつ、給電部接合層１５と第１給電部３１および第２給電部３２との間の電気抵抗、並びに第２電極層１４と第３給電部３３との間の電気抵抗を低減できる。このような構成を有するために、第１給電部３１と給電部接合層１５との間の電気抵抗、第２給電部３２と給電部接合層１５との間の電気抵抗、および第２電極層１４と第３給電部３３との間の電気抵抗を小さくすることができる。

【0085】

第２給電部３２と第１電極層１３との間の電気抵抗、および第３給電部３３と第２電極層１４との間の電気抵抗は１０ＭΩ以下であることが好ましく、１０Ω以下であることがより好ましく、１Ω以下であることがより好ましく、０．５Ω以下であることがより好ましい。給電部３０と電極層１３、１４との間の電気抵抗を１０ＭΩ以下とすることで静電チャックとして試料を吸着させることができる。１０Ω以下とすることで、試料を吸着させる際の応答性を向上することができ、１Ω以下とすることで抵抗に起因する発熱により均熱性が悪化することをより防ぐことができ、電極層１３、１４への給電効率を高めることができる。０．５Ω以下であれば、電極層１３、１４、給電部３０、および端子部材３５において、各部材の間の接合部の電気抵抗が、各部材自体の電気抵抗と同等以下と判断できるため、接合部に起因する発熱や電流の損失を考慮する必要がなくなる効果が得られる。

【0086】

本実施形態の静電チャック部材２によれば、第１電極層１３に繋がる給電部３０が、第２板体１１ｂと第３板体１１ｃとの間を貫いて延びるのではない。本実施形態において、第１電極層１３に繋がる給電部３０は、第２板体１１ｂと第３板体１１ｃとの間の給電部接合層１５を介して２つの給電部３０（第１給電部３１および第２給電部３２）を接続させて構成される。第２板体１１ｂと第３板体１１ｃとを貫く１つの給電部３０を設ける場合、このような給電部３０は板体１１と一体的に接合することが難しい。この場合、給電部３０を第１電極層１３と接合する必要が生じるが、接合時に基体１０に厚さ方向の応力を付与すると、給電部３０の直上の領域で第１板体１１ａに負荷がかかり、第１板体１１ａの耐電圧の低下が懸念される。また応力により、給電部３０が破損する虞がある。本実施形態によれば、第１電極層１３に繋がる給電部３０が、第１給電部３１と第２給電部３２とに分割されている。また、基体１０の接合面内における垂直方向の収縮量が均一になっている。このため、第１給電部３１を第２板体１１ｂと一体的に接合させ、第２給電部３２を第３板体１１ｃと一体定に接合させることができる。結果的に、第１板体１１ａに損傷を生じさせることなく第１給電部３１と第１電極層１３とを安定的に接合することができる。また、第１給電部３１と第２板体１１ｂとの境界、第２給電部３２と第３板体１１ｃとの境界、第３給電部３３と第３板体１１ｃとの境界を緻密に接合させることで、電気抵抗を低減することができ、第２給電部３２および第３給電部３３と端子部材３５を接続した後においても電気抵抗を小さくすることができる。

【0087】

（端子部材）
端子部材３５は、基体１０の下側に配置される。端子部材３５を構成する材料は、銅（Ｃｕ）、銀（Ａｇ）、チタン（Ｔｉ）、ニッケル（Ｎｉ）、ニオブ（Ｎｂ）、金（Ａｕ）、タングステン（Ｗ）、タンタル（Ｔａ）、モリブデン（Ｍｏ）などの金属やこれらを主成分とした合金が好適に用いられる。

【0088】

基体１０の下面１０ｔには、第２給電部３２の下端面（端面）３２ｔおよび第３給電部３３の下端面（端面）３３ｔが配置される。端子部材３５は、第２給電部３２の下端面３２ｔ、および第３給電部３３の下端面３３ｔにそれぞれ接続される。端子部材３５と第２給電部３２の接続構造については、図２を基に、後段においてより詳細に説明する。

【0089】

端子部材３５は、少なくとも上端部が、上下方向に延びる円柱状の部材である。端子部材３５は、ベース部材３、および基体１０の一部を厚さ方向に貫通する端子用貫通孔３ｈの内部に挿入されている。端子部材３５の外周側には、絶縁性を有する端子用碍子２３が設けられる。端子用碍子２３は、金属製のベース部材３と端子部材３５とを絶縁する。端子部材３５は、外部の電源２１に接続されている。なお、端子部材３５と外部の電源２１とは電気的に接続されていればよく、間に他の部材が接続されていても良い。端子部材３５の上下方向の長さはベース部材３の下面まで達していなくても良く、この場合は端子部材３５の下面側に他の導電性を持つ部材を接続する。

【0090】

（ベース部材）
ベース部材３は、静電チャック部材２を下側から支持する。ベース部材３は、平面視で円板状の金属部材である。ベース部材３を構成する材料は、熱伝導性、導電性、加工性に優れた金属、またはこれらの金属を含む複合材であれば特に制限されるものではない。ベース部材３を構成する材料としては、例えば、アルミニウム（Ａｌ）、銅（Ｃｕ）、ステンレス鋼（ＳＵＳ）、チタン（Ｔｉ）等の金属やこれらを主成分とした合金、これらの金属とセラミックスの複合材料等が好適に用いられる。ベース部材３を構成する材料は、熱伝導性、導電性、加工性の観点からアルミニウム合金が好ましい。ベース部材３における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ポリイミド系樹脂による樹脂コーティングが施されていることが好ましい。また、ベース部材３の全面が、前記のアルマイト処理または樹脂コーティングが施されていることがより好ましい。ベース部材３にアルマイト処理または樹脂コーティングを施すことにより、ベース部材３の耐プラズマ性が向上するとともに、異常放電が防止される。したがって、ベース部材３の耐プラズマ安定性が向上し、また、ベース部材３の表面傷の発生も防止することができる。

【0091】

ベース部材３の躯体は、プラズマ発生用内部電極としても機能をも有する。ベース部材３の躯体は、図示略の整合器を介して外部の高周波電源２２に接続されている。

【0092】

ベース部材３は、接着剤によって静電チャック部材２に固定されている。すなわち、静電チャック部材２とベース部材３との間には、静電チャック部材２とベース部材３とを互いに接着する接着層５５が設けられる。接着層５５の内部には、静電チャック部材２を加熱するヒータが埋め込まれていてもよい。

【0093】

＜給電部と端子部材との接続構造＞
図２は、本実施形態の第３給電部３３と端子部材３５の接続部の断面模式図である。なお、第２給電部３２と端子部材３５の接続部についても、図２と同様の構造を有する。第２給電部３２と端子部材３５との接続部については、図示および説明を省略する。

【0094】

基体１０の下面１０ｔには、第３給電部３３の下端面３３ｔが露出する。第３給電部３３の下端面３３ｔには、凹部３３ａが設けられる。本実施形態の下端面３３ｔは、下側から見て円形である。また、凹部３３ａは、下端面３３ｔの中央に配置される円形である。凹部３３ａの深さは、第３板体１１ｃの板厚の１／２以下である。したがって、凹部３３ａの底面３３ｂは、基体１０の下面１０ｔと第２電極層１４との間の１／２の位置より下面１０ｔ側に位置する。

【0095】

本実施形態の端子部材３５は、少なくとも上端部が円柱状である。端子部材３５の上端部の外径は、凹部３３ａの内径より若干小さい。端子部材３５の上端部は、凹部３３ａの内側に配置される。端子部材３５の上端部と、凹部３３ａの底面３３ｂとは、ロウ付けによって接続される。すなわち、第３給電部３３と端子部材３５とは、ロウ付け部５においてロウ付け接続される。ロウ付け部５は、端子部材３５の上端面３５ａと凹部３３ａ底面３３ｂとの間に設けられる。さらに、ロウ付け部５は、端子部材３５の上端部近傍の外周面３５ｂと、凹部３３ａの内周面３３ｃとの間にも、広がって設けられていてもよい。すなわち、ロウ付け部５は、凹部３３ａの内部に配置される。

【0096】

ロウ付け部５を構成するロウ材としては、インジウム、アルミニウム、金、銀、銅、チタン、ニッケルおよびこれらの合金などの従来公知のものを採用できる。

【0097】

上述したように、本実施形態の第３給電部３３の外径は、２ｍｍ以上（より好ましくは４ｍｍ以上）とされる。このため、第３給電部３３と端子部材３５との接続部の断面積を広く確保し易く、接続部の電気抵抗を抑制することができる。これにより、第３給電部３３と端子部材３５の間の電気抵抗（すなわち、ロウ付け部５の電気抵抗）を１Ω以下とすることができ、第２電極層１４に対する給電効率を高めることができる。また、同様に、第２給電部３２の外径も、２ｍｍ以上（より好ましくは４ｍｍ以上）であるため、第２給電部３２と端子部材３５との間の電気抵抗（すなわち、ロウ付け部５の電気抵抗）も１Ω以下とすることができ、第１電極層１３に対する給電効率を高めることができる。

【0098】

給電部３０と端子部材３５との間はロウ剤により給電部３０の面積の５０％以上が接合されていることが好ましく、８０％以上接合されていることがより好ましい。給電部３０と端子部材３５との間が、ロウ剤により端子部材３５の面積の５０％以上が接合されているかは、超音波探傷試験機により確認でき、超音波探傷試験機で、発信（超音波）周波数を５０ＭＨｚ、焦点距離を４０ｍｍとし、水中にて、フォーカスを端子部材３５の下面に合わせて測定することで確認できる。前記測定で給電部３０の下面に空隙に起因する反射波が確認されない領域を接合されている領域と判断できる。給電部３０と端子部材３５との間はロウ剤により給電部３０の面積の５０％以上が接合されていることで。端子部材３５の接合強度を高くすることができ、端子部材３５と給電部３０との間の電気抵抗を低くすることができる。

【0099】

上述したように、凹部３３ａの深さは、第３板体１１ｃの板厚の１／２以下である。このため、ロウ付け部５は、基体１０の下面１０ｔと第２電極層１４との間の１／２の位置より下面１０ｔ側に位置する。本実施形態によれば、凹部３３ａを十分に浅くすることで、ロウ付け部５近傍で静電チャック部材２の熱容量が低下することや熱伝達が悪化することを抑制することができる。結果的に、静電チャック部材２の均熱性を高めることができる。
さらに、凹部３３ａの底面３３ｂの深さ（基体１０の下面１０ｔとの垂直方向の距離）は０ｍｍ以上２ｍｍ以下であることが好ましく、０ｍｍ以上１ｍｍ以下であることがより好ましく、０．０５ｍｍ以上０．５ｍｍ以下であることがより好ましい。凹部３３ａの底面３３ｂの深さを前記の値とすることで、凹部３３ａに起因する均熱性の悪化をさらに防ぐことができる。また、凹部３３ａの深さを０．０５ｍｍ以上とすることで給電部３０と端子部材３５との接合を良好に行うことが可能となり、接続部に起因する放電を防ぐことができる。
なお、均熱性は、静電チャックとして使用して基体１０上面を一定の温度に保った際に、基体１０上面において、給電部３０の上部に位置する温度と、他の部位の温度との差が、２℃以下であることがより好ましく、１℃以下であることが最も好ましい。

【0100】

なお、本実施形態では第２給電部３２と第３給電部３３の両方にロウ付けにより端子を接合する場合を説明したが、静電チャックの使用温度が低い場合などは、少なくとも、一方の端子部材３５がロウ付けされていてもよく、他方の端子部材３５は導電性接着剤による接着など、他の方法で接着してもよい。この場合においても第２給電部３２に接続する端子部材３５と、第３給電部３３に接続する端子部材３５の両方が、第２電極層１４よりも下側に位置することが好ましく、すべての凹部３３ａの深さが前記の値以下となっていることがより好ましい。

【0101】

本実施形態の第３給電部３３は、第３板体１１ｃと一体的に接合される。このため、第３給電部３３の外周面３３ｄと第３板体１１ｃとの間に隙間が形成され難く、ロウ付け時にロウ材が第３給電部３３の外周面３３ｄと基体１０との間に侵入し難い。第３給電部３３の外周面３３ｄと基体１０との間にロウ材が配置されると熱膨張率の差などに起因して第３給電部３３に熱応力が付与され、第３給電部３３に損傷が生じる虞がある。本実施形態によれば、第３給電部３３を第３板体１１ｃと一体的に接合することで第３板体１１ｃとの間に隙間が生じることを抑制し、第３給電部３３の信頼性を高めることができる。

【0102】

また、第３給電部３３の外周面３３ｄと第３板体１１ｃとの間に隙間が設けられると、ホットプレスによって加圧しながら第２電極層１４を焼結する際に、第３給電部３３が隙間側に変形してしまい、第３給電部３３と第２電極層１４との間の圧力が低減して密着性が低下する。これにより、形成される第２電極層１４と第３給電部３３との接合強度が低下するのみならず、電気抵抗が高まる虞がある。

【0103】

本実施形態によれば、第３給電部３３の外周面３３ｄを基体１０との間の隙間の形成が抑制されているため、第２電極層１４の成形時に、第２電極層１４と第３給電部３３との境界に十分に大きな圧力を付与することができ、第３給電部３３と第２電極層１４との間の接合強度を高め、電気抵抗の増加を抑制できる。

【0104】

本実施形態によれば、第２給電部３２の外周面３２ｄと第３板体１１ｃとの境界が緻密に接合されることで、第２給電部３２と給電部接合層１５との間の接合強度を高め、電気抵抗を低減する。また、第１給電部３１の外周面３１ｄと第２板体１１ｂとの境界に隙間が形成されることを抑制することで、第１給電部３１と給電部接合層１５、および第１電極層１３との間の接合強度を高め、電気抵抗を低減する。

【0105】

本実施形態によれば、第３給電部３３の外周面３３ｄと第３板体１１ｃとの境界は、緻密に接合することで、ロウ付け時に第３給電部３３の外周面３３ｄと第３板体１１ｃとの間にロウ材が侵入することを十分に抑制でき、さらにホットプレスによる第２電極層１４の形成時の第３給電部３３との密着性を高めることができる。

【0106】

本実施形態によれば、ロウ付け部５が凹部３３ａの内部に配置される。このため、ロウ付け部５が基体１０の下面１０ｔに対し下側に突出しない。このため、基体１０の下側に配置されるベース部材３の上面とロウ付け部５との干渉を抑制できる。また、組み付け工程時にロウ付け部５に負荷が加わることを抑制することができる。また、ロウ付け部５とベース部材３との間の放電を抑制することができる。

【0107】

本実施形態のロウ付け部５は、凹部３３ａの内周面３３ｃに囲まれるため、ロウ付け時にロウ材が凹部３３ａの外側にはみ出し難い。このため、第３給電部３３と基体１０との境界に隙間がある場合であっても、この隙間にロウ材が流入し難く、第３給電部３３の信頼性を高めることができる。

【0108】

＜給電部と端子部材との接続構造の変形例１＞
図３は、上述の実施形態に採用可能な、変形例１の第３給電部１３３と端子部材１３５の接続部の断面模式図である。
なお、上述の実施形態と同一態様の構成要素については、同一符号を付し、その説明を省略する。また、本変形例の構成は、上述の実施形態において、第２給電部３２と端子部材１３５との接続部に採用してもよい。

【0109】

本変形例において、基体１１０の下面１１０ｔには、凹部１１１ｇが設けられる。凹部１１１ｇは、下側から見て円形である。凹部１１１ｇの深さは、第３板体１１１ｃの板厚の１／２以下である。したがって、凹部１１１ｇの底面１１１ｆは、基体１１０の下面１１０ｔと第２電極層１４との間の１／２の位置より下面１１０ｔ側に位置する。

【0110】

第３給電部１３３は、凹部１１１ｇの底面１１１ｆに露出する。第３給電部１３３の下端面１３３ｔは、底面１１１ｆの中央に配置される。本実施形態の端子部材１３５は、円柱状である。端子部材１３５の外径は、凹部１１１ｇの内径より小さい。端子部材１３５の上端部は、厚さ方向から見て凹部１１１ｇの内側に配置される。

【0111】

端子部材１３５の上端部と、第３給電部１３３の下端面１３３ｔとは、ロウ付けによって接続されてロウ付け部１０５が形成される。ロウ付け部１０５は、凹部１１１ｇの内部に配置される。

【0112】

上述したように、凹部１１１ｇの深さは、第３板体１１１ｃの板厚の１／２以下である。このため、ロウ付け部１０５は、基体１１０の下面１１０ｔと第２電極層１４との間の１／２の位置より下面１１０ｔ側に位置する。本変形例によれば、凹部１１１ｇを十分に浅くすることで、ロウ付け部１０５近傍で静電チャック部材１０２の熱容量が低下することを抑制することができる。結果的に、静電チャック部材１０２の均熱性を高めることができる。

【0113】

本変形例において、端子部材１３５の外径を給電部１３３と略同一か、給電部１３３よりも大きくすることもできる。端子部材１３５の外径を給電部１３３と略同一か、給電部１３３よりも大きくすることで、給電部１３３の下面における電流の分布を均一にすることができ、給電部１３３の発熱に伴う均熱性の悪化を防ぐことができる。また、ロウ付け部１０５の外径を大きくすることで給電部１３３と端子部材１３５との接合強度を高くすることができる。

【0114】

また、本変形例において、ロウ付け部１０５が端子部材１３５と板体１１の境界上部に位置する場合があるが、外周面３２ｄと基体１１０との境界を緻密に接合しているため、ロウ付による電気抵抗の増加を抑制することができる。

【0115】

本実施形態によれば、ロウ付け部１０５が凹部１１１ｇの内部に配置されるため、ロウ付け部１０５が基体１１０の下面１１０ｔに対し下側に突出しない。また、組み付け工程時にロウ付け部１０５に負荷が加わることを抑制することができる。このため、基体１１０の下側に配置されるベース部材３の上面とロウ付け部１０５との干渉を抑制できる。また、ロウ付け部１０５とベース部材３との間の放電を抑制することができる。

【0116】

＜給電部と端子部材との接続構造の変形例２＞
図４は、上述の実施形態に採用可能な、変形例２の第３給電部２３３と端子部材２３５の接続部の断面模式図である。本変形例の接続部は、基体２１０の下面２１０ｔに凹部が設けられない点が、上記変形例１と異なる。
なお、上述の実施形態と同一態様の構成要素については、同一符号を付し、その説明を省略する。また、本変形例の構成は、上述の実施形態において、第２給電部３２と端子部材２３５との接続部に採用してもよい。

【0117】

本変形例において、第３給電部２３３は、基体２１０の下面２１０ｔに露出する。端子部材２３５の上端部と、第３給電部２３３の下端面２３３ｔとは、ロウ付けによって接続されてロウ付け部２０５が形成される。したがって、本実施形態のロウ付け部２０５は、基体２１０の下面２１０ｔと第２電極層１４との間の１／２の位置より下面２１０ｔ側に位置する。本変形例によれば、基体２１０の下面にも第３給電部２３３の下面にも凹部が設けられないため、ロウ付け部２０５近傍で静電チャック部材２０２の熱容量が低下することを抑制することができる。結果的に、静電チャック部材２０２の均熱性を高めることができる。

【0118】

＜静電チャック部材の製造方法＞
次に、本実施形態の静電チャック部材２の製造方法について図１などを基に説明する。本実施形態の静電チャック部材２の製造方法は、板体焼結工程と給電部焼結工程、加工工程、スクリーン印刷工程、接合焼結工程とロウ付け工程とを有する。

【0119】

板体焼結工程、給電部焼結工程、行う順番は、何れの順序で行ってもよく、また同時に行ってもよい。加工工程は板体焼結工程および第給電部焼結工程の後に行われる。スクリーン印刷工程は加工工程の後に行われる。接合焼結工程はスクリーン印刷工程の後に行われる。ロウ付け工程は接合焼結工程の後に行われる。

【0120】

なお、以下の説明では、第１板体１１ａ、第２板体１１ｂ、第３板体１１ｃの形成材料が酸化アルミニウム－炭化ケイ素（Ａｌ_２Ｏ_３－ＳｉＣ）複合焼結体、第１絶縁性接合層１６ｄ、および第２絶縁性接合層１６ｅが酸化アルミニウム焼結体、第１電極層１３、第２電極層１４、給電部接合層１５、第１給電部３１、第２給電部３２、および第３給電部３３形成材料が酸化アルミニウム－炭化タンタル（Ａｌ_２Ｏ_３－ＴａＣ）複合焼結体であることとする。

【0121】

（板体焼結工程）
板体焼結工程は、第１板体１１ａ、第２板体１１ｂ、第３板体１１ｃとなるセラミックス板を焼結する工程である。板体焼結工程では、炭化ケイ素粉末および酸化アルミニウム粉末を含む混合粉末を円盤状に成形し、その後、ホットプレス装置を用いて、例えば１５００℃～２０００℃の温度、非酸化性雰囲気、好ましくは不活性雰囲気下にて圧力１Ｍｐａ～５０ＭＰａの温度で所定時間、加圧しながら焼結することにより、第１板体１１ａ、第２板体１１ｂ、第３板体１１ｃとなる複合焼結体を得る。

【0122】

（給電部焼結工程）
給電部焼結工程は、第１給電部３１、第２給電部３２、第３給電部３３となる導電性焼結体を焼結する工程である。給電部焼結工程では、酸化アルミニウム粉末および炭化タンタルを含む混合粉末を円盤状に成形し、その後、ホットプレス装置を用いて、例えば１５００℃～２０００℃の温度、非酸化性雰囲気、好ましくは不活性雰囲気下にて、圧力１Ｍｐａ～５０ＭＰａの温度で所定時間、加圧しながら焼結することにより、第１給電部３１、第２給電部３２、第３給電部３３となる複合導電性焼結体を得る。

【0123】

（加工工程）
加工工程は、１板体１１ａ、第２板体１１ｂ、第３板体１１ｃとなる複合焼結体を所望の形状の円盤状に加工する円盤加工手順と、第２板体１１ｂに第１貫通孔１２ａを、第３板体１１ｃに第２貫通孔１２ｂ、および第３貫通孔１２ｃを設ける穿孔手順と、第１給電部３１、第２給電部３２、第３給電部３３を所望の形状とする給電部加工手順と、を有する。

【0124】

円盤加工手順および給電部加工手順はダイヤモンドの砥粒などを用いた加工機やレーザー加工機などの一般的なセラミックス用の加工機で焼結体を円盤状、円筒状に加工する手順である。

【0125】

穿孔手順は、円盤加工手順の後に行われる。穿孔手順は、ダイヤモンドドリルによる穴あけ加工、レーザー加工法、放電加工法、超音波加工法等により第１貫通孔１２ａ、第２貫通孔１２ｂ、第３貫通孔１２ｃを形成する手順である。

【0126】

加工工程において、第１貫通孔１２ａと第１給電部３１との境界、第２貫通孔１２ｂと第２給電部３２との境界、および第３貫通孔１２ｃと第３給電部３３との境界は、第３貫通孔１２ｃの直径を給電部３０の直径よりも０．０３ｍｍ以上０．１ｍｍ未満大きい値とすることで間隔を設けておくことが好ましい。

【0127】

加工工程後（スクリーン印刷工程前）の貫通孔１２ａ、１２ｂ、１２ｃの直径を加工工程後の給電部３０の直径よりも０．０３ｍｍ以上とすることで、接合焼結工程において加圧する際に、板体および給電部３０が破損することを防ぐことができる。

【0128】

また、加工工程後の貫通孔１２ａ、１２ｂ、１２ｃの直径を加工工程後の給電部３０の直径よりも０．１ｍｍ未満とすることで、焼結接合工程後の貫通孔１２ａ、１２ｂ、１２ｃと給電部３０の境界を緻密に接合することができ、貫通孔１２ａ、１２ｂ、１２ｃと給電部３０の境界における超音波探傷試験で給電部３０周囲の反射波が確認される領域を５０％以下とすることが容易となる。

【0129】

なお、加工工程後の貫通孔１２ａ、１２ｂ、１２ｃの直径および給電部３０の直径の差は、給電部３０の直径や厚さ、スクリーン印刷工程および焼結接合工程の条件や使用する加工機の精度などにより最適な値が異なるため、焼結接合工程後の貫通孔１２ａ、１２ｂ、１２ｃと給電部３０の境界における超音波探傷試験で給電部３０周囲の反射波が確認される領域が全周の５０％以下となるように適宜選定すればよい。

【0130】

（スクリーン印刷工程）
スクリーン印刷工程は、絶縁性接合層１６を形成するための絶縁層用ペースト１６ｄＡ、１６ｅＡ、電極層１３、１４および給電部接合層１５を形成するための導電層用ペースト（電極層用ペースト１３Ａ、１４Ａ、給電部接合層用ペースト１５Ａ）をスクリーン印刷により塗布して層状に形成した後、ペーストに含まれる溶媒を乾燥して揮発させる工程である（図５参照）。絶縁層用ペースト１６ｄＡ、１６ｅＡは絶縁層の原材料粉末と溶媒からなり接合焼結工程により絶縁性接合層１６となる。導電層用ペースト１３Ａ、１４Ａ、１５Ａは電極層１３、１４および給電部接合層１５の原材料粉末と溶媒からなり接合焼結工程により電極層１３、１４または給電部接合層１５となる。なお以下は電極層用ペースト１３Ａ、１４Ａと給電部接合層用ペースト１５Ａとに、同じペースト（導電層用ペースト１３Ａ、１４Ａ、１５Ａ）を用いる場合を説明するが、電極層用ペースト１３Ａ、１４Ａと給電部接合層用ペースト１５Ａは異なる材料を用いても良い。

【0131】

ペーストに用いる溶媒は沸点１５０℃～２５０℃程度であり、乾燥後の残留物の少ない溶媒を用いることが好ましい。ペーストには粉末の分散性を向上させるためにシランカップリング材や界面活性剤などの分散剤などを添加してもよく、スクリーン印刷を乾燥した後に粉末が飛散しないようにバインダなどを添加しても良く、市販のスクリーン印刷用の溶媒を用いても良い。

【0132】

第１給電部３１を第１貫通孔１２ａに挿入した第２板体１１ｂの第１板体１１ａ側の表面に第１絶縁性接合層１６ｄとなる絶縁層用ペースト１６ｄＡ、１６ｅＡおよび第１電極層１３となる導電層用ペースト１３Ａ、１４Ａ、１５Ａをスクリーン印刷により印刷して所望の形状、厚さに塗布する。絶縁層用ペースト１６ｄＡ、１６ｅＡと導電層用ペースト１３Ａ、１４Ａ、１５Ａは、接触しないように塗布することが好ましい。
スクリーン印刷後の乾燥は溶媒が揮発する温度であればよいが、１００～３００℃の温度で、真空中で乾燥することが好ましい。

【0133】

乾燥後の絶縁層用ペースト１６ｄＡ、１６ｅＡと導電層用ペースト１３Ａ、１４Ａ、１５Ａの厚さは、５μｍ以上５００μｍ以下とすることが好ましく、１０μｍ以上２５０μｍ以下とすることがより好ましい。厚さを５μｍ以上とすることで板体１１同士の接合強度を確保することができ、電極層１３、１４および給電部接合層１５の抵抗を低くすることができる。一方、５００μｍより大きいと、基体１０の外周部に露出する絶縁層が多くなり、基体１０の耐プラズマ性が低下するため５００μｍ以下とすることが好ましい。

【0134】

また、乾燥後の導電層用ペースト１３Ａ、１４Ａ、１５Ａを、乾燥後の絶縁層用ペースト１６ｄＡ、１６ｅＡよりも厚くすることで、電極層１３、１４および給電部接合層１５と給電部３０の導通を確実に確保できる。しかしながら、乾燥後の導電層用ペースト１３Ａ、１４Ａ、１５Ａが、乾燥後の絶縁層用ペースト１６ｄＡ、１６ｅＡよりも薄い場合であっても、厚さが近い場合であれば比較的良好な導通を確保できる。また、乾燥後の導電層用ペースト１３Ａ、１４Ａ、１５Ａを厚くし過ぎると、絶縁性接合層１６と板体１１との境界に隙間が生じやすくなり、基体１０の耐電圧が低下する虞がある。また、本実施形態では、乾燥後の導電層用ペースト１３Ａ、１４Ａ、１５Ａの厚さを、乾燥後の絶縁層用ペースト１６ｄＡ、１６ｅＡよりも厚さに対して、９０％以上１２０％以下とすることが好ましく、９５％以上１１０％以下とすることがより好まし、１００％以上１１０％以下とすることがよりさらに好ましい。

【0135】

乾燥後の各ペーストの成形体密度について考察する。乾燥後の成形体密度は、焼結により完全に緻密化した後の密度に対する密度の比率であり、百分率で表される。乾燥後のペーストの成形体密度は、乾燥後のペーストの厚さと重量から求めることができる。
ここでは、乾燥後の導電層用ペースト１３Ａ、１４Ａ、１５Ａの成形体密度を第１成形体密度Ｐ１３と呼ぶ。また、乾燥後の絶縁層用ペースト１６ｄＡ、１６ｅＡの成形体密度を第２成形体密度Ｐ１６と呼ぶ。

【0136】

本実施形態において、第１成形体密度Ｐ１３は、第２成形体密度Ｐ１６以下の値とすることが好ましい（Ｐ１３≦Ｐ１６）。さらに、第１成形体密度Ｐ１３と第２成形体密度Ｐ１６との差分は、０％以上２０％以下とすることが好ましく（０％≦ Ｐ１６－Ｐ１３ ≦２０％）、０．５％以上１０％以下とすることがさらに好ましい（０．５％≦ Ｐ１６－Ｐ１３ ≦１０％）。

【0137】

一般的に、成形体密度が大きければ大きいほど（すなわち、成形体密度が１００％に近づくほど）、焼結時の収縮量は小さくなる。このため、第１成形体密度Ｐ１３を、第２成形体密度Ｐ２よりも大きくしてしまうと（Ｐ１３＞Ｐ１６）、接合焼結工程において、導電層用ペースト１３Ａ、１４Ａ、１５Ａの収縮量が、絶縁層用ペースト１６ｄＡ、１６ｅＡの収縮量よりも小さくなる。この場合に、導電層用ペースト１３Ａ、１４Ａ、１５Ａの乾燥後の厚さを、絶縁層用ペースト１６ｄＡ、１６ｅＡの乾燥後の厚さ以上とすると、接合焼結後において電極層１３、１４および給電部接合層１５の方が、絶縁性接合層１６よりも厚くなってしまう。結果的に、接合焼結時に給電部３０上の板体１１に加わる応力が大きくなり、板体１１の耐電圧が悪化し、さらに絶縁性接合層１６に加わる応力が小さくなり、絶縁層の耐電圧も悪化してしまう。

【0138】

一方で、第１成形体密度Ｐ１３が第２成形体密度Ｐ１６以下の値の場合であっても、その差分が大き過ぎる（例えば２０％超）と、接合焼結後において、電極層１３、１４および給電部接合層１５が、絶縁性接合層１６よりも薄くなり過ぎて給電部３０との間の電気抵抗が悪化する虞がある。

【0139】

第１成形体密度Ｐ１３と第２成形体密度Ｐ１６との差分を、上述した範囲とすることで、焼結接合工程で絶縁性接合層１６を十分に緻密化させ耐電圧を高め、電極層１３、１４および給電部接合層１５と板体１１および給電部３０の接合を良好に行い電気抵抗を低下させ、さらに給電部３０上の板体１１の耐電圧を良好に保つことができる。

【0140】

一般的に、成形体密度は、成形する粉末の粒度分布が狭いほど低くなり、粒度分布が広い粉末では成形体密度が高くなる。そのため、単一の絶縁性粉末を用いている絶縁層用ペースト１６ｄＡ、１６ｅＡよりも、絶縁性粉末と導電性粉末を混合している導電層用ペースト１３Ａ、１４Ａ、１５Ａの方が、粒度分布が広くなるため、成形体密度が高くなる。そのため、導電層用ペースト１３Ａ、１４Ａ、１５Ａに用いる絶縁性粉末と導電性粉末の粒径を近い値のものを用いることで、乾燥後の導電層用ペースト１３Ａ、１４Ａ、１５Ａの成形体密度を小さくすることができる。その他の乾燥後の導電層用ペースト１３Ａ、１４Ａ、１５Ａの成形体密度を小さくする方法としては、導電層用ペースト１３Ａ、１４Ａ、１５Ａに用いる粉末に、嵩密度の低い粉末を用いる方法、嵩密度の低い粉末を添加する方法なども可能である。嵩密度の低い粉末としては結晶相がγ型の酸化アルミニウム粉末などが好適に用いられ、絶縁性粉末として結晶相がα型の酸化アルミニウム粉末とγ型の酸化アルミニウム粉末とを混合して用いることが好ましい。γ型の酸化アルミニウム粉末であれば、凝集性が強く、嵩密度が低いため、α型の酸化アルミニウム粉末に添加して使用した場合においても、ペーストの成形体密度を低くする効果が得られる。なお、γ型の酸化アルミニウム粉末は、接合焼結工程で加熱されることで相転移し、α型の酸化アルミニウム粉末となる。また、絶縁層用ペースト１６ｄＡ、１６ｅＡに用いる絶縁性の粉末としては粒径の小さい粉末を用いることが好ましい。粒径が小さい粉末は粒径の大きい粉末よりも焼結時の活性が高いため、絶縁層用ペースト１６ｄＡ、１６ｅＡに用いる絶縁性粉末の粒径を小さくすることで、接合焼結工程において、基体１０と絶縁性接合層１６を接合した後の耐電圧を高くすることができる。

【0141】

なお、スクリーン印刷工程では、第２板体１１ｂに絶縁層用ペースト１６ｄＡ、および導電層用ペースト１３Ａを、塗布してもよく、第１板体１１ａに塗布してもよい。また、第３板体１１ｃに絶縁層用ペースト１６ｅＡ、および導電層用ペースト１４Ａ、１５Ａを、塗布してもよく、これらを第２板体１１ｂに塗布してもよい。

【0142】

（接合焼結工程）
図５に示すように、接合焼結手順は、第１板体１１ａ、第２板体１１ｂを、および第３板体１１ｃを、ペーストを塗布した面を挟んで重ね合わせ、高温、高圧下にてホットプレスして接合一体化する手順である。

【0143】

より具体的には、本実施形態の接合焼結工程は、第１板体１１ａと、第２板体１１ｂと、第３板体１１ｃと、第２板体１１ｂの第１貫通孔１２ａに挿入される第１給電部３１と、第３板体１１ｃの第２貫通孔１２ｂに挿入される第２給電部３２と、第３板体１１ｃの第３貫通孔１２ｃに挿入される第３給電部３３と、第１板体１１ａと第２板体１１ｂとの間に配置される第１電極層１３と、第２板体１１ｂと第３板体１１ｃとの間に配置される第２電極層１４と、第１給電部３１と第２給電部３２の間に配置される給電部接合層１５と、を接合して一体化する工程である。

【0144】

接合焼結手順では、第１板体１１ａ、第２板体１１ｂ、および第３板体１１ｃを、厚さ方向に１ＭＰａ～５０ＭＰａで加圧しながら、１４００℃～１９００℃の温度、非酸化性雰囲気、好ましくは不活性雰囲気にて所定時間焼結する。ホットプレス手順により、絶縁層用ペースト１６ｄＡが第１絶縁性接合層１６ｄとなって第１板体１１ａと第２板体１１ｂとが接合一体化されるとともに、導電層用ペースト１３Ａが焼結されて第１電極層１３が形成され、絶縁層用ペースト１６ｅＡが焼結して第２絶縁性接合層１６ｅとなり、導電層用ペースト１４Ａが焼結して第２電極層１４となり、導電層用ペースト１５Ａが焼結して給電部接合層１５が形成され、焼結に伴って接合一体化される。第１給電部３１は、第１電極層１３、給電部接合層１５、および第２板体１１ｂと、接合一体化される。第２給電部３２は、給電部接合層１５、第３板体１１ｃと接合一体化される。第３給電部３３は、第２電極層１４、および第３板体１１ｃと接合一体化される。なお、給電部３０と板体１１との境界は緻密に接合することが好ましい。

【0145】

なお、本実施形態では、第１板体１１ａ、第２板体１１ｂ、および第３板体１１ｃを厚さ方向に積層して同時接合する場合について説明した。第１板体１１ａ、第２板体１１ｂ、および第３板体１１ｃを厚さ方向に積層して同時接合することで第１板体１１ａ、第２板体１１ｂ、および第３板体１１ｃがホットプレスにより加圧しながら熱処理される回数が同一になる。

【0146】

例えば、第１板体１１ａ、第２板体１１ｂとの接合を行った後に、第２板体１１ｂと第３板体１１ｃとの接合を行う場合では第１板体１１ａおよび第２板体１１ｂは接合焼結工程が２回行われ、第３板体１１ｃは接合焼結工程が１回行われる。この場合、第１板体１１ａ、第２板体１１ｂ、第１絶縁性接合層１６ｄ、第１電極層１３、第１給電部３１は過剰な熱処理が行われ、主成分の粒径が増大する虞がある他、第１板体１１ａおよび第２板体１１ｂと第３板体１１ｃの主成分の粒径が異なってしまい、基体１０の耐久性が悪化する虞がある。しかしながら、板体１１に加える熱履歴を適切に設定して板体１１を構成する部材の主成分の粒径が接合焼結工程を１回行った場合と同様になるようにすれば、第１板体１１ａ、第２板体１１ｂとの接合と、第２板体１１ｂと第３板体１１ｃとの接合を別々の工程で行っても良い。第１板体１１ａ、第２板体１１ｂとの接合と、第２板体１１ｂと第３板体１１ｃとの接合を別々に行うことで、板体１１の厚さの寸法精度を向上することができる。

【0147】

なお、接合焼結工程を２回行った場合に、第１板体１１ａおよび第２板体１１ｂと第３板体１１ｃの主成分の粒径を略同一にするためには、第１板体１１ａ、第２板体１１ｂ、第３板体１１ｃの形成材料に酸化アルミニウム－炭化ケイ素（Ａｌ_２Ｏ_３－ＳｉＣ）複合焼結体などの焼結に伴う粒成長が少ない材料を使用することが好ましい。

【0148】

（ロウ付け工程）
ロウ付け工程は、図２に示すように、第３給電部３３の下端面３３ｔに端子部材３５を接続する工程である。また、図２においての図示およびここでの説明を省略するが、第２給電部３２の下端面３２ｔにも、第３給電部３３と同様の手順で端子部材３５を接続する（図１参照）。

【0149】

ロウ付け工程では、まず第３給電部３３の下端面３３ｔに凹部３３ａを形成する。さらに、凹部３３ａの底面３３ｂにロウ剤を塗布し、第３給電部３３と重ね合わせて熱処理することで第３給電部３３の下端面３３ｔと第３給電部３３の上端部をロウ付けする。この熱処理時にロウ剤が溶融して塗布した位置から広がるが、ロウ剤は、第３給電部３３の下端面３３ｔの凹部３３ａの内側に留まる。この工程を経ることで、第３給電部３３（および第２給電部３２）と端子部材３５の間にロウ付け部５が形成される。
静電チャック部材２は、以上の工程を経ることで製造される。また、製造された静電チャック部材２は、端子用碍子２３を設けたベース部材３に搭載される。これにより、静電チャック装置１が製造される。

【実施例】

【0150】

（サンプルの作製）
各サンプルの静電チャック部材は、後段に特記する以外の工程を除いて、上述の製造方法に記載した通りの工程を経て作製した。作製される基体の直径は３００ｍｍ、第１板体の厚さは０．４ｍｍ、第２板体の厚さは５ｍｍ、第３板体の厚さは５ｍｍとなるように作製した。第１絶縁性接合層１６ｄおよび第２絶縁性接合層１６ｅの幅は１ｍｍとした。

【0151】

上述の板体焼結工程において、第１板体、第２板体、第３板体は、９０体積％の酸化アルミニウム粉末と、１０体積％の炭化ケイ素粉末との混合粉末を成形、焼結して作製される。また、給電部焼結工程において、第１給電部３１、第２給電部、第３給電部となる導電性焼結体は、６５体積％の酸化アルミニウム粉末と、３５体積％の炭化モリブデン粉末との混合粉末を成形、焼結して作製される。

【0152】

加工工程において、第１給電部、第２給電部、および第３給電部の外径は４ｍｍ、長さは５ｍｍとした。

【0153】

スクリーン印刷工程においてはペーストの塗布厚さは、導電層用ペースト、絶縁層用ペーストともに乾燥後の厚さが８０μｍとなるように塗布した。

【0154】

接合焼結工程は、導電層用ペースト、および絶縁層用ペーストを塗布し、第１給電部、第２給電部および第３給電部を挿入し、第１板体、第２板体、および第３板体を積層して、アルゴン雰囲気下、熱処理温度を１７００℃、圧力を１０ＭＰａとして加熱しながら焼結して接合一体化した。

【0155】

端子部材の外径は６ｍｍとし、給電部下面の周囲に直径６．５ｍｍ、深さ０．５ｍｍの凹部を設け、凹部体で給電部と端子部材をロウ付けした。
また、各サンプルの詳細な構成については、後段の表１に記載した。表１中の各サンプルのパラメータについて説明する。

【0156】

（ホットプレスの回数）
表１において、「ホットプレスの回数」とは、接合焼結工程において、ホットプレスを行った回数を表す。ホットプレスの回数が１回である場合、導電層用ペースト、および絶縁層用ペーストを塗布した状態で、第１板体、第１給電部を挿入した第２板体、および第２給電部と第３給電部を挿入した第３板体を積層して厚さ方向に加圧した。ホットプレス回数が２回である場合、第１板体と第１給電部を挿入した第２板体を１回目のホットプレスで接合した後、次いでおよび第２給電部と第３給電部を挿入した第３板体を２回目のホットプレスで接合した。

【0157】

（給電部接合層）
表１において、「給電部接合層」とは、給電部接合層の有無を示す。給電部接合層が「あり」の場合、第１給電部と第２給電部との間に給電部接合層を設けて接合され、第２給電部と第１給電部および第１電極層が電気的に接続される。給電部接合層が「なし」の場合、比較例１は、第１給電部と第２給電部に連通する給電部を第２板体および第３板体に挿入して接合焼結した。比較例２は、接合焼結工程後に、基体の下面から第１給電部まで達する凹部を設けたため、給電部接合層の位置する場所は研削され、凹部の内側となった。比較例３は、第１給電部と第２給電部との間に給電部接合層を設けずに第１給電部と第２給電部を直接接合した。

【0158】

（接合前隙間）
加工工程において第１貫通孔１２ａと第１給電部３１との境界、第２貫通孔１２ｂと第２給電部３２との境界、および第３貫通孔１２ｃと第３給電部との隙間（接合前隙間）を変えたサンプルを作製した。貫通孔と給電部の直径の差は、表１における実施例１，３，４および比較例２では貫通孔が給電部よりも０．０５ｍｍ大きい値とし、実施例２および比較例１においては貫通孔が給電部よりも０．１ｍｍ大きい値とした。

【0159】

（ペースト配合）
スクリーン印刷工程においては、表１のペースト配合を［Ａ］とした場合は、導電層用ペーストとしては、平均粒径が１μｍ、嵩密度（タップ密度）が１．４ｇ／ｃｍ３、結晶相がα型である酸化アルミニウムと、嵩密度（タップ密度）が０．２ｇ／ｃｍ３、結晶相がγ型である酸化アルミニウム粉末と平均粒径が１μｍの炭化モリブデン粉末を、スクリーン印刷用の溶媒に分散させたペースト（導電層用ペースト）を用いた。α型の酸化アルミニウム粉末とγ型の酸化アルミニウム粉末はγ型の酸化アルミニウム粉末が３％となるようにα型の酸化アルミニウム粉末と混合して、混合酸化アルミニウム粉末として用いた。導電層用ペースト、および給電部絶縁層用ペーストにおける混合酸化アルミニウム粉末の含有量を６５体積％とし、炭化モリブデン粉末の含有量を３５体積％とした。

【0160】

スクリーン印刷工程においては、表１のペースト配合を［Ｂ］とした場合は、導電層用ペーストとしては、平均粒径が０．１μｍ、嵩密度（タップ密度）が１．０ｇ／ｃｍ３、結晶相がα型である酸化アルミニウムと、平均粒径が１μｍの炭化モリブデン粉末を、スクリーン印刷用の溶媒に分散させたペースト（導電層用ペースト）を用いた。導電層用ペースト、および給電部絶縁層用ペーストにおける混合酸化アルミニウム粉末の含有量を６５体積％とし、炭化モリブデン粉末の含有量を３５体積％とした。
また、絶縁層用ペーストとしては、［Ａ］、［Ｂ］ともに平均粒径が０．１μｍ、嵩密度（タップ密度）が１．０ｇ／ｃｍ３、結晶相がα型の酸化アルミニウム粉末をスクリーン印刷用の溶媒に分散させたペースト（絶縁層用ペースト）を用いた。

【0161】

（給電部の構造）
表１の「給電部の構造」において、各サンプルの上段の欄には、第２電極層に繋がる給電部の構造が記載され、下段には第１電極層に繋がる給電部の構造が記載されている。上段に「第３給電部」と記載されたサンプルでは、上述の実施形態と同様に第３板体に一体的に接合される第３給電部が設けられる、第３給電部の下面に端子部材が接続ロウ付けされる。同様に、下段に「第１、第２給電部」と記載されたサンプルでは、上述の実施形態と同様に、第２板体に第１給電部が設けられ、第３板体に第２給電部が設けられ、これらが給電部接合層によって接続される構造を有し、第２給電部の下面に端子部材がロウ付けされる。下段に「第１給電部」と記載されたサンプルでは、基体の下面から第１給電部に達する凹部を設け、凹部内にて第１給電部の下面に端子が接続ロウ付けされる。

【0162】

表１中の「給電部の構造」の上段に「※１」と記載されるサンプルは、第２板体と第３板体に設けられた貫通孔を連通する１つの給電部（第１給電部と第２給電部とを一体化したものに相当）を、第２板体、および第３板体に設けられた貫通孔に挿入した状態で、第１電極層を焼結するホットプレスを行ったものである。したがって、「※１」のサンプルでは、第２板体および第３板体を貫通する１本の給電部が、第１電極層から基体の下面側に延びており、第２板体および第３板体を貫通する給電部の下面に端子が接続ロウ付けされる。

【0163】

（接合後隙間）
表１において、「接合後隙間」とは、第１給電部、第２給電部、および第３給電部の外周面と基体との境界の隙間を意味する。第１給電部、第２給電部、および第３給電部の外周面と基体との境界が緻密に接合している場合は隙間を「なし」とした。給電部と板体との境界が緻密に接合しているかどうかは、超音波探傷試験機を用いて判断した。給電部の外周から１ｍｍの範囲に、給電部と板体との間の空隙に起因する反射波が確認される領域が全周の５０％以下であるかどうかで判断し、給電部の外周から１ｍｍの範囲に、反射波が確認できる領域が２０％以下である場合に境界を緻密に接合されていると判断し、隙間を「なし」とした。超音波探傷試験機の測定条件は発信（超音波）周波数を５０ＭＨｚ、焦点距離を４０ｍｍとし、水中にて、フォーカスを給電部の下面に合わせて測定した。

【0164】

（給電部と電極層の間の電気抵抗）
表１に示す「給電部－電極層間電気抵抗」は、端子部材をロウ付けにより取り付ける前のサンプルを用い、基体の上面から電極層まで達する貫通孔を設けて電極層を露出させ、露出させ、電極層と給電部下面との間の電気抵抗を測定した。電極層を露出する際には給電部の位置と重ならない位置とし、給電部から１０ｍｍ離れた位置とした。

【0165】

給電部－電極層間電気抵抗が１０Ω以上１０ＭΩ未満である場合は、静電吸着させるための電極としては使用可能であるが、ＲＦ電極として用いる場合やヒータ電極として用いる場合には電流に伴う発熱が大きくなる場合がある。給電部－電極層間電気抵抗が１０ＭΩ以上であると、静電吸着させるための電極として使用する場合においても、吸着をさせる応答性が悪化するため使用することができない。

【0166】

給電部－電極層間電気抵抗が１０Ω以下、より好ましくは１Ω以下であれば、電極層を静電吸着させるために用いる場合、ＲＦ電極として用いる場合、ヒータ電極として用いる場合の何れにおいても好適に使用することができる。給電部－電極層間電気抵抗が０．５Ω以下であれば、電極層、給電部、および端子部材において、各部材の間の接合部の電気抵抗が、各部材自体の電気抵抗と同等以下と判断できるため、接合部に起因する発熱や電流の損失を考慮する必要がなくなる効果が得られる。

【0167】

（耐電圧）
耐電圧試験は基体上部と側面に導電性ペーストを塗布し、基体下面に接続した全ての端子部材と導電性ペーストの間に直流電圧を印加することで行った。印加する電圧は８ｋＶから１ｋＶ／ｍｍ刻みで、各電圧で１分間保持しながら増加させ、電流値が１００ｎＡ／ｃｍ２を超えた場合には測定を終了して直前の電圧を耐電圧値とした。

【0168】

（均熱性）
表１に示す「均熱性」は、各サンプルの静電チャック部材の載置面における均熱性を表している。均熱性の測定は、電気抵抗および耐電圧を測定したサンプルと同様のサンプルを作製して用い、測定するサンプルに端子部材、ベース部材を取り付けて静電チャック装置として行った。

【0169】

均熱性は、それぞれのサンプルを赤外線ヒータ付きの真空チャンバー内に配置して評価した。各サンプルの載置面には、温度測定用の熱電対を取り付ける。熱電対の取り付け位置は、第３給電部の直上中心と、第３給電部の直上中心から３０ｍｍ離れており、第１給電部の真上中心、および基体の外周部から３０ｍｍ以上離れた個所としている。測定の手順は、真空ポンプで、真空チャンバー内を０．１Ｐａ以下に真空引きし、赤外線ヒータによって入熱量が５０ｋＷ／ｍ^２とし、静電チャック装置のベース部材に冷媒を流し、基体上面の温度が７０℃となるように、各サンプルの静電チャック部材を所定時間だけ加熱し、２か所の熱電対によってそれぞれ温度差を測定した。

【0170】

【表1】

【0171】

表１において、比較例１のサンプルでは、給電部を、第２板体および第３板体に設けられた貫通孔に挿入した状態で、ホットプレスを行う。そのため、接合焼結工程において、垂直方向での給電部上での収縮が給電部接合層や絶縁性接合層を塗布した場所よりも小さく、給電部の直上で第１板体に負荷がかかり、給電部上において、第１板体の耐電圧が低下したと考えられる。

【0172】

これに対して、実施例１のサンプルでは、接合焼結工程において、垂直方向での給電部上での収縮と給電部接合層や絶縁性接合層を塗布した場所の収縮が同一であるため、給電部の直上で第１板体に過剰に負荷がかかることが無いため、良好な耐電圧特性が得られたと考えられる。

【0173】

実施例１のサンプルは実施例２のサンプルに比べて給電部と電極層の間の抵抗値が小さくなっている。実施例１のサンプルは実施例２のサンプルに比べて給電部と板体に設けた貫通孔の間の隙間が小さく、実施例１のサンプルは接合焼結後の隙間が確認されない。板体と給電部の隙間を無くすことで、給電部接合層および給電部上の電極層に適切に応力をかけることができ、抵抗値が小さくなったと考えられる。一方、隙間がある場合は応力が分散されて小さくなるため抵抗値が高くなると考えられる。

【0174】

実施例１のサンプルは実施例３のサンプルに比べて耐電圧値が高くなっている。実施例１のサンプルは導電層用ペーストに用いる絶縁性粒子に導電性粒子と粒径の近い粒子と嵩密度の小さい粉末の混合粉末を用いて、乾燥した後の導電層の成形体密度を、乾燥した後の絶縁層の成形体密度に近づけている。
そのため、接合焼結後の厚さは導電層と絶縁層で略同一となり、導電層および絶縁層に加わる応力が適切となり、良好な耐電圧特性が得られたと考えられる。一方、実施例３のサンプルは導電層用ペーストに用いる導電性粒子と絶縁性粒子の粒径が大きく異なる。粒度分布が広いほど空間に対する充填率を高くなりやすいため、スクリーン印刷を行い乾燥した後の導電層の成形体密度は、絶縁層よりも高くなる。成形体密度が高いほど焼結時の収縮は小さくなるため、接合焼結後の厚さは導電層の方が厚くなる。
そのため、第１板体に過剰に負荷がかかり、絶縁層に加わる応力が小さくなり、耐電圧特性が実施例１に比べて低くなったと考えられる。

【0175】

なお、確認のため実施例１と実施例３のサンプルについて給電部接合層と給電部接合層周囲の絶縁性接合層の断面を鏡面加工したサンプルを作製し、ＳＥＭ観察を行って気孔率を確認した。気孔率から求めた実施例１では絶縁性接合層の密度は、９８．９％、給電部接合層の密度は９７．９％であった。一方、実施例３では縁性接合層の密度は、９８．２％であり、給電部接合層の密度は９８．６％であった。このことからも、実施例３では給電部上に応力が集中していることが示唆させる。

【0176】

比較例２は第２給電部および給電部接合層を設けずに作製し、第１給電部に達する凹部を基体に設けて端子を接続する部位を設けた以外は実施例と同様である。この場合、凹部を設けているため、凹部付近での熱伝達が悪化して均熱性が悪化する問題が生じた。

【0177】

実施例４、実施例５、比較例３のサンプルは接合焼結工程をホットプレスの回数を２回使用して行ったものである。実施例４のサンプルは実施例１と同様の結果が得られ、実施例５のサンプルは実施例２のサンプルと同様の結果が得られた。

【0178】

比較例３のサンプルは実施例４のサンプルと給電部接合層を設けなかった以外は同一の条件で作製しているが、比較例３のサンプルは給電部と電極層の間の抵抗値が高くなり、静電チャックとしては使用できなかった。比較例３のサンプルでは第２給電部と第３板体の境界に隙間があるため、第２給電部と第１電極層の間にかかる応力が小さくなったと考えられる。

【0179】

次に、実施例１、実施例２のサンプルについて、ロウ付けにより直径６ｍｍの端子部材を取り付け、給電部―電極層間抵抗と同様の方法で測定した。端子部材と電極層の間の抵抗値は実施例１で０．５Ω以下であり、実施例２では１０MΩであった。実施例２のサンプルでは給電部と基体の境界に隙間があるため、ロウ付け時に隙間にロウ剤が侵入するなどして、給電部との接合面が劣化したため、抵抗値が高くなったと考えられる。図６は、実施例１のサンプルに端子部材をロウ付けしたサンプルの給電部の周囲の超音波探傷試験の撮像写真であり、図７は、実施例２のサンプルに端子部材をロウ付けしたサンプルの給電部の周囲の超音波探傷試験の撮像写真である。図６、図７の撮像写真において中央の灰色の円形の領域が給電部である。図７に示す比較例１の撮像写真では、給電部の周囲の全周に渡って白色円弧の筋状に現れる隙間が撮影されている。一方で、図６に示す実施例４のサンプルでは、このような隙間が表れていないことがわかる。

【0180】

以上に、本発明の様々な実施形態を説明したが、各実施形態における各構成およびそれらの組み合わせ等は一例であり、本発明の趣旨から逸脱しない範囲内で、構成の付加、省略、置換およびその他の変更が可能である。また、本発明は実施形態によって限定されることはない。

【0181】

例えば、上述の実施形態では、第１板体と第２板体との間に第１絶縁性接合層が設けられ、第２板体と第３板体との間に第２絶縁性接合層が設けられる場合について説明した。しかしながら、第１絶縁性接合層、および第２絶縁性接合層は、何れか一方、又は両方を省略することもできる。また、端子部材を給電部にロウ付けによる取り付けせず、導電性接着剤などの他の方法で取り付ける場合においても本発明を利用することができる。

【符号の説明】

【0182】

１…静電チャック装置
２，１０２，２０２…静電チャック部材
３…ベース部材
５，１０５，２０５…ロウ付け部
１０，１１０，２１０…基体
１０ｓ…載置面
１０ｔ，１１０ｔ，２１０ｔ…下面
１１…板体
１１ａ…第１板体（板体、セラミックス板）
１１ｂ…第２板体（板体、セラミックス板）
１１ｃ，１１１ｃ…第３板体（板体、セラミックス板）
１２ａ…貫通孔
１２ａ…第１貫通孔
１２ｂ…第２貫通孔
１２ｃ…第３貫通孔
１３…第１電極層
１４…第２電極層
１５…給電部接合層
１６…絶縁性接合層
１６ｄ…第１絶縁性接合層
１６ｅ…第２絶縁性接合層
３０…給電部
３１…第１給電部（給電部）
３２…第２給電部（給電部）
３３，１３３，２３３…第３給電部（給電部）
３３ａ，１１１ｇ…凹部
３３ｂ，１１１ｆ…底面
３５，１３５，２３５…端子部材
Ｗ…ウエハ（試料）

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】