JP2000114355A

JP2000114355A - 板状セラミック体と筒状セラミック体との接合構造体及びこの接合構造体を用いた加熱装置

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Publication number: JP2000114355A
Application number: JP27889198A
Authority: JP
Inventors: Tsunehiko Nakamura; 恒彦中村
Original assignee: Kyocera Corp
Current assignee: Kyocera Corp
Priority date: 1998-09-30
Filing date: 1998-09-30
Publication date: 2000-04-21
Anticipated expiration: 2018-09-30
Also published as: JP3512650B2

Abstract

(57)【要約】【課題】耐熱性、耐食性、耐プラズマ性、耐熱衝撃性に
優れるとともに、高温に曝されたとしても板状セラミッ
ク体２と筒状セラミック体７との接合部において破断し
たりクラックを生じることのない、強固に接合された接
合構造体を提供する。【解決手段】板状セラミック体２に、フランジ部８を有
する筒状セラミック体７をセラミック結合層９を介して
焼結にて一体的に接合してなり、上記筒状セラミック体
７のフランジ部８が包囲する部分の面積をＡ、上記フラ
ンジ部８のみが占める面積をＢとした時、面積比Ｂ／Ａ
が０．１１〜０．６となるようにして板状セラミック体
２と筒状セラミック体７とからなる接合構造体を形成す
る。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、板状セラミック体
と筒状セラミック体とからなる接合構造体と、この接合
構造体を用いた加熱装置に関するものであり、上記加熱
装置は、プラズマＣＶＤ、減圧ＣＶＤ、光ＣＶＤ等の成
膜装置やプラズマエッチング、光エッチング等のエッチ
ング装置に好適なものである。

【０００２】

【従来の技術】従来、ファインセラミック材料は金属材
料と比較して高硬度で耐熱性、耐食性にも優れることか
ら、一般産業用材料として様々な分野で使用されてお
り、その中でも近年、半導体製造工程におけるプラズマ
ＣＶＤ、減圧ＣＶＤ、光ＣＶＤ等の成膜装置やプラズマ
エッチング、光エッチング等のエッチング装置などに用
いる構造体として注目されている。

【０００３】即ち、これらの成膜装置やエッチング装置
では、デポジッション用ガス、エッチング用ガス、クリ
ーニング用ガスとして塩素系やフッ素系のハロゲンガス
が使用され、これらのハロゲンガスに曝されても腐食摩
耗し難く、また、半導体ウエハを加熱するために耐熱性
も必要であることから、図８に示すようなセラミックス
からなる加熱装置が使用されている。

【０００４】この加熱装置は、板状セラミック体２２中
にヒータ電極２３を埋設したセラミックヒータ２１の下
面中央に、円筒状をした筒状セラミック体２７を接合一
体化してなり、上記セラミックヒータ２１の上面を半導
体ウエハＷの載置面２４としたもので、上記加熱装置は
Ｏリング等のシール部材３０を介して真空処理室３１内
に設置されていた。そして、上記筒状セラミック体２７
内より真空処理室３１外へ導き出されたリード線２６を
介してヒータ電極２３に通電することで、上記セラミッ
クヒータ２１が発熱し、載置面２４上の半導体ウエハＷ
を加熱するようになっていた。

【０００５】また、上記加熱装置を構成するに当たり、
セラミックヒータ２１を構成する板状セラミック体２２
と筒状セラミック体２７との接合は、次の方法により接
合されていた。

【０００６】（１）予め焼結した板状セラミック体２２
と予め焼結した筒状セラミック体２７とをそれぞれ用意
し、両者をガラスや接着剤にて接合する方法。

【０００７】（２）予め焼結した板状セラミック体２２
と予め焼結した筒状セラミック体２７とをそれぞれ用意
し、両者をロウ材にて接合する方法。

【０００８】（３）成形段階（焼成前）での板状セラミ
ック体２２と成形段階（焼結前）での筒状セラミック体
２７とをそれぞれ用意し、両者を互いに接合させたあと
焼成して焼結一体化する方法。

【０００９】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、（１）
の接合方法による加熱装置では、接合部が接着剤である
場合、１５０℃以上の温度域では使用することができ
ず、また、接合部がガラスである場合には、ハロゲンガ
スにより大きく腐食摩耗することから、接合部の気密性
が損なわれ、筒状セラミック体２７内より導き出される
リード線２６やヒータ電極２３が腐食を受けるといった
課題があった。その上、近年、半導体製造工程では、プ
ラズマが使用されるようになり、このプラズマエネルギ
ーによっても接着剤やガラスからなる接合部が大きく摩
耗するため、このような苛酷な条件下では気密性を維持
することができなかった。

【００１０】また、（２）の接合方法による加熱装置で
は、接合部をなすロウ材層と板状セラミック体２２や筒
状セラミック体２７との間の熱膨張差が大きいことか
ら、耐熱衝撃性が低く、気密性が損なわれたり、酷いと
きには破損するといった課題があった。しかも、ロウ材
はハロゲンガスやプラズマによって摩耗し易く、長期間
にわたって気密性を維持することは難しいものであっ
た。

【００１１】さらに、（３）の接合方法による加熱装置
では、大型で複雑な構造物を精度良く作製することは難
しいものであった。即ち、セラミック成形体を焼成する
と収縮を伴い寸法変化を生じるため、大型品になればな
るほど収縮に伴う寸法変化は大きいものであった。そし
て、近年、半導体ウエハの大型化に伴ってセラミックヒ
ータ２１も８インチ、さらには１２インチ以上の大型の
ものが要求されており、このような大きさの成形段階に
ある板状セラミック体２２と筒状セラミック体２７とを
同時に焼成すると形状が崩れたり、破損することは避け
られなかった。一方、本件出願人は、耐熱性、耐熱衝撃
性、耐蝕性、耐プラズマ性に優れるとともに、セラミッ
ク部材間の優れた熱伝達特性が得られる接合技術とし
て、予め焼結した同種（主成分が同じ）のセラミックス
からなる２つのセラミック部材を、接合材として上記セ
ラミック部材を構成するセラミックスと主成分が同じセ
ラミックペーストを介して接着させ、しかるのち焼成す
ることで、２つのセラミック部材をセラミック結合層を
介して焼結にて一体化することを先に提案している（特
願平９−３２９３３８号参照。）その為、この接合技術を用いて加熱装置を構成すれば、
接合部が板状セラミック体２２や筒状セラミック体２７
を形成するセラミックスと主成分が同じセラミック結合
層からなるため、前記（１）〜（３）の接合技術を用い
た加熱装置を比較して耐久性を大幅に向上させることが
できる。

【００１２】しかしながら、本件発明者がさらに研究を
重ねたところ、この接合技術を用いたとしても半導体製
造用に用いられる加熱装置のように５５０℃以上の高温
に曝されるようになると信頼性の点で問題があった。

【００１３】例えば、成膜装置やエッチング装置ではス
ループットを高めるために、室温域から各種処理温度に
加熱するまでの時間をできるだけ短くすることが求めら
れており、例えば室温から６５０℃の処理温度まで加熱
するには、１０℃／ｍｉｎ以上の昇温レートで加熱する
ことが要求されている。しかしながら、このような急激
な昇温レートでセラミックヒータ２１を加熱すると、板
状セラミック体２２とセラミック結合層との接合界面や
セラミック結合層と筒状セラミック体２７との接合界面
に発生する熱応力によって破断し、気密性が損なわれる
恐れがあり、信頼性が低いものであった。

【００１４】

【課題を解決するための手段】そこで、本件発明者は、
この熱応力による問題を解消するためにさまざまな角度
から研究を重ねたところ、接合部分をある特定の寸法形
状とすることで解消できることを見出した。

【００１５】即ち、本発明は上記課題に鑑み、板状セラ
ミック体と、フランジ部を有する筒状セラミック体とか
らなり、上記筒状セラミック体のフランジ部をセラミッ
ク結合層を介して上記セラミックヒータと焼結にて一体
的に接合してなる板状セラミック体と筒状セラミック体
との接合構造体であって、上記筒状セラミック体のフラ
ンジ部が包囲する部分の面積をＡ、上記フランジ部のみ
が占める面積をＢとした時、面積比Ｂ／Ａが０．１１〜
０．６となるように構成したことを特徴とする。

【００１６】また、本発明は、上記板状セラミック体、
セラミック結合層、及び筒状セラミック体をいずれも主
成分が同一のセラミックスにより形成したものである。

【００１７】さらに、本発明は、上記板状セラミック体
とセラミック結合層との接合界面が、上記板状セラミッ
ク体側に存在するように構成したものである。

【００１８】また、本発明は、上記板状セラミック体と
筒状セラミック体との接合構造体において、上記板状セ
ラミック体中にヒータ電極を埋設して加熱装置を構成し
たものである。

【００１９】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施形態について
説明する。

【００２０】図１は本発明の板状セラミック体と筒状セ
ラミック体との接合構造体（以下、接合構造体という）
を示す斜視図、図２は図１のＸ−Ｘ線断面図、図３は図
１を分解した状態を示す斜視図である。

【００２１】この接合構造体は、予め焼結した板状セラ
ミック体２と、予め焼結した筒状セラミック体７とを、
セラミック結合層９を介して焼結にて一体的に接合した
もので、全体がセラミックスからなるため、各部材２，
７，９の熱膨張差を小さくすることができ、各部材２，
７，９の接合界面に集中する熱応力を緩和して板状セラ
ミック体２と筒状セラミック体７とを強固に接合するこ
とができ、繰り返し熱サイクルが加えられたとしても破
損することがない。しかも、セラミックスは耐食性や耐
プラズマ性に優れることから、ハロゲンガスやプラズマ
に曝されたとしても殆ど摩耗することもない。

【００２２】なお、板状セラミック体２、筒状セラミッ
ク体７、及びセラミック結合層９を形成する材質の組み
合わせについては特に限定するものではないが、好まし
くは全ての材質を同一の主成分からなるセラミックスに
より形成することが良く、望ましくは同一組成のセラミ
ックスにより形成することが良い。このように同一の主
成分からなるセラミックスを用いることで、板状セラミ
ック体２とセラミック結合層９との接合界面、及びセラ
ミック結合層９と筒状セラミック体７との接合界面の焼
結性を高めて接合強度を向上させることができるととも
に、熱膨張差を極めて小さくできるため、接合部の耐熱
衝撃性を高めることができる。しかも、熱伝導率等の特
性も近似させることができるため、接合部における熱伝
達特性を高めることもできる。

【００２３】ただし、板状セラミック体２と筒状セラミ
ック体７とを接合するに当たり、セラミック結合層９の
厚みは１０〜５０μｍ、好ましくは２０〜３０μｍとす
ることが望ましい。

【００２４】板状セラミック体２、筒状セラミック体
７、及びセラミック結合層９の材質としては、アルミ
ナ、窒化珪素、窒化アルミニウム、窒化硼素等を主成分
とするセラミックスにより形成することができ、これら
の中でも窒化アルミニウムを主成分とするセラミックス
により形成すれば、他のセラミックスと比較して熱伝達
特性が高く、また、耐プラズマ性や塩素系ガスに対する
耐蝕性にも優れた接合構造体とすることができる。特
に、窒化アルミニウムの含有量が９９．５％以上、さら
には９９．９％以上である高純度窒化アルミニウムは、
不純物の含有量が極めて少ないため、耐プラズマ性や塩
素系ガスに対する耐食性に優れており、また、焼結助剤
としてＹ₂Ｏ₃やＥｒなどの希土類酸化物を１〜９重量
％の範囲で含む窒化アルミニウムは、熱伝導率を１００
Ｗ／ｍｋ以上、さらには１５０Ｗ／ｍｋ以上にまで高め
ることができる。

【００２５】さらに、本発明によれば、筒状セラミック
体７の端部にフランジ部８を設けるとともに、上記フラ
ンジ部８が包囲する部分の面積をＡ、上記フランジ部８
のみが占める面積をＢとした時、面積比Ｂ／Ａが０．１
１〜０．６となるように構成することが重要である。

【００２６】即ち、面積比Ｂ／Ａが０．６を越えると、
フランジ部８の占める割合が大き過ぎるため、各部材
２，７，９を同一又は同種のセラミックスで形成したと
しても、板状セラミック体２とセラミック結合層９との
接合界面やセラミック結合層９と筒状セラミック体７と
の接合界面に大きな熱応力が発生し、接合界面にて破断
するからであり、逆に、面積比Ｂ／Ａが０．１１未満で
は、接合面積が小さくなり過ぎるために接合強度が不十
分となるからである。

【００２７】また、板状セラミック体２とセラミック結
合層９との接合界面は、図４に示すように、板状セラミ
ック体２の下面を基準面とした時、この基準面より内側
（板状セラミック体２側）にあることが良く、好ましく
は基準面から接合界面までの最も長い距離Ｌが１μｍ以
上であるものが良い。このように、接合界面を板状セラ
ミック体２側に存在させることで、アンカー効果的な接
合力を得ることができるため、接合部における強度及び
耐熱衝撃性をより一層高めることができる。

【００２８】かくして、本発明の接合構造体は、耐食
性、耐プラズマ性に優れるとともに、高温に曝されたと
しても板状セラミック体２と筒状セラミック体７との接
合部は強固に接合され、また、接合部に集中する熱応力
を小さくできるため、接合部における破損を防いで気密
性を維持することができる。

【００２９】なお、本発明の接合構造体を製造するに
は、予め焼結した板状セラミック体２と、予め焼結した
フランジ部８を有する筒状セラミック体７とを準備す
る。そして、別に用意したセラミックペーストを上記板
状セラミック体２又は筒状セラミック体７のフランジ部
８に塗布したあと、他方の部材を当接させて接着し、し
かるのち、セラミックペーストを焼結させることができ
る温度にて焼成することによって得ることができる。こ
の時、筒状セラミック体７のフランジ部８は板状セラミ
ック体２に対して押圧しながら焼成することが望まし
く、このようにフランジ部８を押圧した状態で焼成する
ことで、板状セラミック体２とセラミック結合層９との
接合界面を板状セラミック体２側に存在させることがで
き、接合強度を向上させることができる。

【００３０】次に、本発明の接合構造体を用いた応用例
について説明する。

【００３１】図５は本発明の接合構造体を加熱装置に応
用した例を示す斜視図、図６は図５の加熱装置を成膜装
置やエッチング装置の真空処理室に設置した概略を示す
断面図、図７は図５の加熱装置を分解した斜視図であ
る。なお、図１乃至図３と同一部分については同一符号
で示す。

【００３２】この加熱装置は、円盤状をしたセラミック
ヒータ１と外向きのフランジ部８を有する筒状セラミッ
ク体７とをセラミック結合層９を介して焼結一体化され
た縦断面形状が略Ｔ字形をしたものである。セラミック
ヒータ１は円盤状をした板状セラミック体２からなり、
その上面を半導体ウエハＷの載置面４とし、上記板状セ
ラミック体２の内部にヒータ電極３を埋設したもので、
ヒータ電極３は板状セラミック体２の下面に接合された
給電端子５と電気的に接続されている。

【００３３】また、加熱装置を構成する板状セラミック
体２と筒状セラミック体７とは、図７に示すように筒状
セラミック体７のフランジ部８が包囲する部分の面積を
Ａ、上記フランジ部８のみが占める面積をＢとした時、
面積比Ｂ／Ａが０．１１〜０．６となるように構成して
ある。

【００３４】そして、この加熱装置は、筒状セラミック
体７により立設した状態で真空処理室１１内に設置さ
れ、セラミックヒータ１の給電端子５に接続されたリー
ド線６が筒状セラミック体７内を通って真空処理室１１
外へ取り出されるようになっている。なお、図示してい
ないが、セラミックヒータ１にはヒータ電極３以外に熱
電対等の温度検出手段を内蔵してあり、この温度検出手
段のリード線も筒状セラミック体７内を通して真空処理
室１１外へ取り出されるようになっている。

【００３５】また、加熱装置の筒状セラミック体７と真
空処理室１１との間にはＯリング等のシール部材１０を
介在させて気密にシールしてあり、真空処理室１１内の
雰囲気と真空処理室１１外の大気雰囲気とを遮断するよ
うになっている。

【００３６】この加熱装置によれば、セラミックヒータ
１、筒状セラミック体７、及びセラミック結合層９がい
ずれも耐蝕性、耐プラズマ性、耐熱性等に優れたセラミ
ックスからなるため、ハロゲンガスやプラズマに曝され
たとしても殆ど摩耗せず、また、高温に加熱されたとし
ても破損することがない。

【００３７】また、セラミックヒータ１とセラミック結
合層９及びセラミック結合層９と筒状セラミック体７は
共に焼結一体化されているとともに、板状セラミック体
２と筒状セラミック体７とは最適な面積比で接合されて
いることから、ハロゲンガスやプラズマに曝されたり、
高温に加熱されたとしても接合部にクラックが発生した
り、破断することがないため、長期間にわたって気密性
を維持することができる。その為、筒状セラミック体７
内を通して真空処理室１１外へ導き出されるヒータ電極
３のリード線６や温度検出手段のリード線、あるいは板
状セラミック体２中のヒータ電極３がハロゲンガスやプ
ラズマによって汚染されることを防ぐことができる。

【００３８】なお、加熱装置を構成するセラミックヒー
タ１、筒状セラミック体７、及びセラミック結合層９の
材質としては、前述したアルミナ、窒化珪素、窒化アル
ミニウム、窒化硼素等を主成分とするセラミックスを用
いることができ、これらの中でも窒化アルミニウムを主
成分とするセラミックスは、他のセラミックスと比較し
て熱伝導率が高く、また、耐プラズマ性や塩素系ガスに
対する耐蝕性を有するため、半導体製造用の加熱装置を
構成する材質として好適である。

【００３９】また、上記セラミックヒータ１、セラミッ
ク結合層９、及び筒状セラミック体７は同一の主成分か
らなるセラミックスにより形成することが良く、さらに
好ましくは同一組成のセラミックスにより形成すること
が良い。ただし、セラミックヒータ１と筒状セラミック
体７とを同一主成分からなるセラミックスにより形成す
る時には、セラミックヒータ１を形成するセラミックス
の熱膨張係数を、筒状セラミック体７を形成するセラミ
ックスの熱膨張係数より小さくすることが重要である。
これは、セラミックヒータ１を形成するセラミックスの
熱膨張係数が、筒状セラミック体７を形成するセラミッ
クスの熱膨張係数より大きくなると、加熱により接合部
に発生する熱応力が大きく、急激な熱サイクルの繰り返
しにより接合部近傍にクラックが発生して気密性が損な
われるからである。

【００４０】なお、セラミックヒータ１の寸法として
は、板厚を１５ｍｍ以下、好ましくは１３ｍｍ以下とす
ることが必要で、板厚が１５ｍｍを越えると、加熱によ
る熱応力を緩和するようにセラミックヒータ１を変形さ
せることができず、接合部にて破断する恐れがあるから
である。

【００４１】この加熱装置を製造するには、まず、予め
焼結されたセラミックヒータ１と筒状セラミック体７を
用意する。セラミックヒータ１は、ヒータ電極３をなす
金属板をセラミック粉末中に埋設したセラミック成形体
を形成し、ホットアイソスタティクプレス法（ＨＩＰ
法）により一体焼結するか、あるいはヒータ電極３とな
る導体ペーストが印刷されたセラミックグリーンシート
上に、上記導体ペーストを覆うように別のセラミックグ
リーンシートを積層したセラミック積層体を形成したあ
と一体的に焼結して形成する。

【００４２】一方、筒状セラミック体７は、セラミック
ヒータ１を形成するセラミックスと同一又は同種のセラ
ミック粉末を所定の形状に成形したあと焼結して形成す
る。次に、セラミックヒータ１と筒状セラミック体７と
を接合するには、上記セラミックヒータ１や筒状セラミ
ック体７を構成するセラミックスと同一又は同種のセラ
ミック粉末を含むセラミックペーストを、セラミックヒ
ータ１の接合面又は筒状セラミック体７のフランジ部８
に塗布し、他方の部材を接合したあと、セラミックスを
焼結させることができる温度にて焼成することで、セラ
ミックペーストを焼結させ、セラミック結合層９を形成
するとともに、セラミックヒータ１及び筒状セラミック
体７とも一体的に焼結させることができる。

【００４３】特に、上記セラミックペーストの焼結時に
おいて、筒状セラミック体７のフランジ部８を押圧する
と、ヒータ電極３を含むセラミックヒータ１は筒状セラ
ミック体７よりも弾性係数が僅かに小さいことから、セ
ラミックヒータ１が塑性変形を起こし、セラミックヒー
タ１と筒状セラミック体７との接合界面をセラミックヒ
ータ１側に存在させることができる。

【００４４】

【実施例】（実施例１）ここで、面積比Ｂ／Ａを異なら
せた図５の加熱装置を試作し、接合部の気密性と接合度
合いについて調べる実験を行った。

【００４５】本実験では、加熱装置を構成するセラミッ
クヒータ１及び筒状セラミック体７を窒化アルミニウム
の含有量が９９．８％の高純度窒化アルミニウムセラミ
ックスにより形成し、外径１８０mm、厚み１１〜１３ｍ
ｍの円盤状をしたセラミックヒータと、外径２３０ｍ
ｍ、厚み１５〜１８ｍｍの円盤状をしたセラミックヒー
タを用意し、各セラミックヒータ１にフランジ部８を有
するさまざまな径の筒状セラミック体７を焼結により一
体的に接合した。なお、接合にあたっては、純度９９．
９％の窒化アルミニウム粉末を含むセラミックペースト
をセラミックヒータ１と筒状セラミック体７との接合面
間に介在させ、１８５０〜１９００℃の温度で一体的に
焼結させた。

【００４６】そして、得られた加熱装置を、５０℃から
６５０℃まで２０℃／分の昇温レートで加熱し、６５０
℃で１０分間保持したあと、電源を切って２００分間で
６５℃まで冷却する加熱試験を繰り返し、接合部の気密
性をＨｅガスリークディテクターにて測定したあと、加
熱装置のセラミックヒータ１を固定し、接合された筒状
セラミック体７を引っ張る引張試験を施し、破損の有無
について調べた。

【００４７】なお、気密性の評価にあたっては、Ｈｅガ
スリークディテクターによる測定値が１０^-9ＳＳＣ以下
であったものをガスリーク無しと判断した。

【００４８】面積比Ｂ／Ａ及びその結果は表１に示す通
りである。

【００４９】

【表１】

【００５０】この結果、試料Ｎｏ．１，２のように、面
積比Ｂ／Ａが０．１１未満である加熱装置は、１００回
の加熱試験によって接合部からのＨｅガスのリークが見
られ、引張試験でも５００ｋｇｆ未満の荷重で破断し
た。

【００５１】一方、試料Ｎｏ．１１は、面積比Ｂ／Ａが
０．６より大きいために、１０回の加熱試験により接合
部が破断した。

【００５２】これに対し、試料Ｎｏ．３〜１０は、面積
比Ｂ／Ａが０．１１〜０．６の範囲にあるため、１００
回の加熱試験後においてもＨｅガスのリークは見られ
ず、十分な気密性を有し、しかも引張試験において７０
０ｋｇｆの荷重を加えても破断することがなかった。

【００５３】（実施例２）次に、加熱装置を構成するセ
ラミックヒータ１及び筒状セラミック体７をアルミナ含
有量が９９．５％の高純度アルミナセラミックスにより
形成し、純度９９．８％のアルミナ粉末を含むセラミッ
クペーストをセラミックヒータ１と筒状セラミック体７
との接合面間に介在させ、１４５０〜１６００℃の温度
で一体的に焼結した加熱装置を用意した。

【００５４】そして、得られた加熱装置を、実施例１と
同様の条件にて実験し、接合部の気密性と接合度合いを
調べる実験を行った。

【００５５】それぞれの結果は表２に示す通りである。

【００５６】

【表２】

【００５７】この結果、試料Ｎｏ．１２，１３のよう
に、面積比Ｂ／Ａが０．１１未満である加熱装置は、１
００回の加熱試験によって接合部からのＨｅガスのリー
クが見られ、引張試験でも５００ｋｇｆ未満の荷重で破
断し、試料Ｎｏ．２０のように、面積比Ｂ／Ａが０．６
より大きい加熱装置は、１０回の加熱試験により接合部
からのＨｅガスのリークが見られ、引張試験でも５００
ｋｇｆ未満の荷重で破断した。

【００５８】これに対し、試料Ｎｏ．１４〜１９は、面
積比Ｂ／Ａが０．１１〜０．６の範囲にあるため、１０
０回の加熱試験後においてもＨｅガスのリークは見られ
ず、十分な気密性を有し、しかも引張試験において７０
０ｋｇｆの荷重を加えても破断することがなかった。

【００５９】これらの結果、面積比Ｂ／Ａは０．１１〜
０．６の範囲が良いことが判る。

【００６０】（実施例３）次に、表１の試料Ｎｏ．６に
ある加熱装置に関し、接合時における接合圧力を異なら
せて、板状セラミック体２とセラミック結合層９との接
合界面の変形量Ｌを異ならせ、実施例１と同様に１００
回の加熱試験を行ったあと、引張試験を調べる実験を行
った。

【００６１】それぞれの結果を表３に示す。

【００６２】

【表３】

【００６３】この結果、板状セラミック体とセラミック
結合層との接合界面が、板状セラミック体の表面上にあ
る加熱装置では、５００ｋｇｆ未満の荷重で破断するこ
とはなかったが、７００ｋｇｆ未満の荷重で破断した。

【００６４】これに対し、板状セラミック体とセラミッ
ク結合層との接合界面が、板状セラミック体の表面より
内側に存在する加熱装置では、７００ｋｇｆの荷重でも
破断は見られなかった。

【００６５】この結果、板状セラミック体とセラミック
結合層との接合界面が、板状セラミック体の表面より内
側に存在するように接合することで、接合強度を高めら
れることが判る。

【００６６】なお、本発明に係る接合構造体の応用例と
して加熱装置についてのみ示したが、本発明の加熱装置
だけに限定されるものではなく、板状セラミック体と筒
状セラミック体からなる接合構造体であって、少なくと
も熱が加わったり、耐食性や耐プラズマ性等が要求され
る用途においても好適に用いることができるものであ
る。

【００６７】

【発明の効果】以上のように、本発明によれば、板状セ
ラミック体と、フランジ部を有する筒状セラミック体と
からなり、上記筒状セラミック体のフランジ部をセラミ
ック結合層を介して上記板状セラミック体と焼結にて一
体的に接合してなる接合構造体のうち、上記筒状セラミ
ック体のフランジ部が包囲する部分の面積をＡ、上記フ
ランジ部のみが占める面積をＢとした時、面積比Ｂ／Ａ
が０．１１〜０．６となるように構成したことによっ
て、耐熱性、耐食性、耐プラズマ性、耐熱衝撃性に優れ
るとともに、高温に曝されたとしても板状セラミック体
と筒状セラミック体との接合部が強固に接合され、十分
な気密性を有する接合構造体とすることができる。特
に、板状セラミック体、筒状セラミック体、及びセラミ
ック結合層を同一の主成分からなるセラミックスにより
形成することで各部材間の熱膨張差を極めて小さくする
ことができるため、各部材間の接合界面に集中する熱応
力を緩和して耐熱衝撃性を高めることができる。

【００６８】さらに、板状セラミック体とセラミック結
合層との接合界面を、上記板状セラミック体側に存在す
るように構成することで、アンカー効果的な接合力が得
られ、接合部における接合強度をより一層向上させるこ
とができる。

【００６９】かくして、本発明の接合構造体の板状セラ
ミック体中にヒータ電極を埋設して加熱装置を構成すれ
ば、急激な加熱・冷却を繰り返しても接合部において破
断したりクラックが発生するようなことがなく、十分な
気密性を維持することができるため、筒状セラミック体
内より導出されるヒータ電極のリード線や温度検知手段
のリード線、あるいはヒータ電極を汚染することがな
く、加熱装置の信頼性を大幅に向上させることができ
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の板状セラミック体と筒状セラミック体
との接合構造体を示す斜視図である。

【図２】図１に示す接合構造体のＸ−Ｘ線断面図であ
る。

【図３】図１に示す接合構造体を分解した状態を示す斜
視図である。

【図４】板状セラミック体と筒状セラミック体との接合
部を拡大した断面図である。

【図５】本発明の接合構造体を加熱装置に応用した例を
示す斜視図である。

【図６】図５の加熱装置を真空処理室に設置した概略を
示す断面図である。

【図７】図５の加熱装置を分解した状態を示す斜視図で
ある。

【図８】従来の加熱装置を真空処理室に設置した概略を
示す断面図である。

【符号の説明】

１，２１・・・セラミックヒータ２，２２・・・板状セラミック体３，２３・・・ヒータ電極４，２４・・・載置面５・・・給電端子６，２６・・・リード線７，２７・・・筒状セラミック体８・・・フランジ部９・・・セラミック結合層１０，３０・・・シール部材１１，３１・・・真空処理室Ｗ・・・半導体ウエハ

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】板状セラミック体と、フランジ部を有する
筒状セラミック体とからなり、上記筒状セラミック体の
フランジ部をセラミック結合層を介して前記板状セラミ
ック体と焼結にて一体的に接合し、上記筒状セラミック
体のフランジ部により包囲される部分の面積をＡ、上記
フランジ部のみが占める面積をＢとした時、面積比Ｂ／
Ａが０．１１〜０．６の範囲にあることを特徴とする板
状セラミック体と筒状セラミック体との接合構造体。
【請求項２】上記板状セラミック体、セラミック結合
層、及び筒状セラミック体が、いずれも主成分が同一の
セラミックスからなることを特徴とする請求項１に記載
の板状セラミック体と筒状セラミック体との接合構造
体。
【請求項３】上記板状セラミック体とセラミック結合層
との接合界面が、上記板状セラミック体側に存在するこ
とを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の板状セラ
ミック体と筒状セラミック体との接合構造体。
【請求項４】請求項１乃至請求項３に記載の板状セラミ
ック体と筒状セラミック体との接合構造体において、上
記板状セラミック体中にヒータ電極を内蔵してなる加熱
装置。