JP2001058866A - 複合セラミックスおよびその製造方法 - Google Patents
複合セラミックスおよびその製造方法Info
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- JP2001058866A JP2001058866A JP11235004A JP23500499A JP2001058866A JP 2001058866 A JP2001058866 A JP 2001058866A JP 11235004 A JP11235004 A JP 11235004A JP 23500499 A JP23500499 A JP 23500499A JP 2001058866 A JP2001058866 A JP 2001058866A
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 低熱膨張特性と高剛性とを兼備し、半導体製
造装置、計測機器、精密機器などの部品に好適な複合化
セラミックスおよびその製造方法を提供すること。 【解決手段】 第１の材料と第２の材料からなる緻密質
の複合セラミックスであって、第１の材料の重量割合を
Ｗ１％、密度をρ１、熱膨張係数をα１、ヤング率をＥ
１とし、第２の材料の重量割合をＷ２％、密度をρ２、
熱膨張係数をα２、ヤング率をＥ２とした場合に、熱膨
張係数αおよびヤング率Ｅが以下の式で表される。 α=[(Ｗ１Ｅ１α１/ρ１)+(Ｗ２Ｅ２α２/ρ２)]／[(Ｗ
１Ｅ１/ρ１)+(Ｗ２Ｅ２/ρ２)]＋Ａ Ｅ=Ｂ×[(Ｗ１Ｅ１ρ２)+(Ｗ２Ｅ２ρ１)]／[(Ｗ
１ρ２)+(Ｗ２ρ１)] ただし、Ａ＝−０．５×１０−６〜１．０×１０−６、
Ｂ＝０．８〜１．２
造装置、計測機器、精密機器などの部品に好適な複合化
セラミックスおよびその製造方法を提供すること。 【解決手段】 第１の材料と第２の材料からなる緻密質
の複合セラミックスであって、第１の材料の重量割合を
Ｗ１％、密度をρ１、熱膨張係数をα１、ヤング率をＥ
１とし、第２の材料の重量割合をＷ２％、密度をρ２、
熱膨張係数をα２、ヤング率をＥ２とした場合に、熱膨
張係数αおよびヤング率Ｅが以下の式で表される。 α=[(Ｗ１Ｅ１α１/ρ１)+(Ｗ２Ｅ２α２/ρ２)]／[(Ｗ
１Ｅ１/ρ１)+(Ｗ２Ｅ２/ρ２)]＋Ａ Ｅ=Ｂ×[(Ｗ１Ｅ１ρ２)+(Ｗ２Ｅ２ρ１)]／[(Ｗ
１ρ２)+(Ｗ２ρ１)] ただし、Ａ＝−０．５×１０−６〜１．０×１０−６、
Ｂ＝０．８〜１．２
Description
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、複合セラミックス
およびその製造方法に関し、特にエアスライド、定盤、
真空装置構造体、サセプタ、静電チャック、ステージな
どの半導体製造装置用、精密機器用、計測機器用などの
各種産業装置部品に適した複合セラミックスおよびその
製造方法に関する。
およびその製造方法に関し、特にエアスライド、定盤、
真空装置構造体、サセプタ、静電チャック、ステージな
どの半導体製造装置用、精密機器用、計測機器用などの
各種産業装置部品に適した複合セラミックスおよびその
製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】半導体製造装置用、精密機器用、計測機
器用などの部品として、近年、セラミックスが広く使用
されるようになってきている。例えば、計測機器や半導
体製造プロセスでは窒化ケイ素からなるエアスライド、
また半導体製造プロセスのシリコンウエハに配線を形成
する工程においては、ウエハを支持または保持するサセ
プタ、静電チャック、絶縁リング具などや露光装置のＸ
Ｙテーブル等として、アルミナや窒化ケイ素が広く用い
られている。
器用などの部品として、近年、セラミックスが広く使用
されるようになってきている。例えば、計測機器や半導
体製造プロセスでは窒化ケイ素からなるエアスライド、
また半導体製造プロセスのシリコンウエハに配線を形成
する工程においては、ウエハを支持または保持するサセ
プタ、静電チャック、絶縁リング具などや露光装置のＸ
Ｙテーブル等として、アルミナや窒化ケイ素が広く用い
られている。
【０００３】このように上記用途にセラミックスが使用
されるに至った理由は、熱膨張係数が小さいことと剛性
が高いことに起因するところが大である。すなわち、こ
れまで使用されてきた金属からなる部品の場合、熱膨張
係数が極めて大きいため、僅かな温度差による部品の膨
張収縮が、製品の精度に決定的な影響を及ぼすため使用
することが困難となり、代ってセラミックスからなる部
品が使用されるに至っている。
されるに至った理由は、熱膨張係数が小さいことと剛性
が高いことに起因するところが大である。すなわち、こ
れまで使用されてきた金属からなる部品の場合、熱膨張
係数が極めて大きいため、僅かな温度差による部品の膨
張収縮が、製品の精度に決定的な影響を及ぼすため使用
することが困難となり、代ってセラミックスからなる部
品が使用されるに至っている。
【０００４】しかしながら、近年、この高精密化の流れ
はさらに加速しており、半導体製造プロセスなどにおい
ては、ＬＳＩなどにおける高集積化に伴い、回路の微細
化が急速に進められ、その線幅もサブミクロンオーダー
のレベルまで高精密化しつつある。例えばシリコンウエ
ハに高精密回路を形成するための露光装置においては、
露光装置のステージ用部材に１００ｎｍ（０．１μｍ）
以下の位置決め精度が要求され、露光の位置合わせ誤差
が製品の品質向上や歩留まり向上に大きな影響を及ぼし
ているのが現状である。
はさらに加速しており、半導体製造プロセスなどにおい
ては、ＬＳＩなどにおける高集積化に伴い、回路の微細
化が急速に進められ、その線幅もサブミクロンオーダー
のレベルまで高精密化しつつある。例えばシリコンウエ
ハに高精密回路を形成するための露光装置においては、
露光装置のステージ用部材に１００ｎｍ（０．１μｍ）
以下の位置決め精度が要求され、露光の位置合わせ誤差
が製品の品質向上や歩留まり向上に大きな影響を及ぼし
ているのが現状である。
【０００５】半導体製造装置用部材として一般に用いら
れてきたアルミナ、窒化ケイ素などのセラミックスは、
確かに金属よりは熱膨張係数が小さいものの、それぞれ
５×１０-6／℃、１．５×１０-6／℃程度であり、雰囲
気温度が０．１℃変化すると数１００ｎｍ（０．１μ
ｍ）の変形が発生することになる。露光等の精密な工程
ではこの変化が大きな問題となってきており、従来のセ
ラミックスでは精度が十分とはいえず、生産性の低下を
もたらしている。
れてきたアルミナ、窒化ケイ素などのセラミックスは、
確かに金属よりは熱膨張係数が小さいものの、それぞれ
５×１０-6／℃、１．５×１０-6／℃程度であり、雰囲
気温度が０．１℃変化すると数１００ｎｍ（０．１μ
ｍ）の変形が発生することになる。露光等の精密な工程
ではこの変化が大きな問題となってきており、従来のセ
ラミックスでは精度が十分とはいえず、生産性の低下を
もたらしている。
【０００６】これに対して、リチウムアルミノシリケー
ト系の焼結体やマグネシウムアルミノシリケート系焼結
体など、所謂低熱膨張係数で知られている素材の場合、
例えばリチウムアルミノシリケート系の焼結体などの場
合はゼロ膨張に近い低熱膨張性を示すため、アルミナや
窒化ケイ素に比較して、例えば上述したような露光精度
に対する問題はある程度解決される。
ト系の焼結体やマグネシウムアルミノシリケート系焼結
体など、所謂低熱膨張係数で知られている素材の場合、
例えばリチウムアルミノシリケート系の焼結体などの場
合はゼロ膨張に近い低熱膨張性を示すため、アルミナや
窒化ケイ素に比較して、例えば上述したような露光精度
に対する問題はある程度解決される。
【０００７】しかし、例えば露光装置のステージのよう
に、Ｓｉウエハを載置した支持体が露光処理を施す位置
まで高速移動・停止を伴うような場合には、移動後の支
持体自体が所定位置に停止後も振動しており、そのため
に、その振動した状態で露光処理を施すと露光精度が低
下するという問題があった。これは、露光によって形成
する配線幅が細くなるほど顕著であり、高微細な配線回
路を形成する上では致命的な問題となっていた。
に、Ｓｉウエハを載置した支持体が露光処理を施す位置
まで高速移動・停止を伴うような場合には、移動後の支
持体自体が所定位置に停止後も振動しており、そのため
に、その振動した状態で露光処理を施すと露光精度が低
下するという問題があった。これは、露光によって形成
する配線幅が細くなるほど顕著であり、高微細な配線回
路を形成する上では致命的な問題となっていた。
【０００８】また、このような問題はエアスライドなど
においても同様であり、いかに熱膨張係数が小さくて
も、剛性が小さくては基本的構造が梁構造であるため自
重変形による撓みが生じ、計測機器としての精度低下を
もたらす原因となる。 このような振動や撓みは、部材
自体の剛性が低いことによって引き起こされるものであ
り、これらの部材に対しては高い剛性が要求されてい
る。
においても同様であり、いかに熱膨張係数が小さくて
も、剛性が小さくては基本的構造が梁構造であるため自
重変形による撓みが生じ、計測機器としての精度低下を
もたらす原因となる。 このような振動や撓みは、部材
自体の剛性が低いことによって引き起こされるものであ
り、これらの部材に対しては高い剛性が要求されてい
る。
【０００９】また、この他に比重に対する部材の剛性の
割合、比剛性（剛性／比重）が小さいものは、仮に剛性
が高くても振動の原因となったり、撓みの原因となるた
め好ましくない。金属材料が用いられないのは、熱膨張
係数が大きいことも原因しているが、その外に比重が８
前後と大きいため剛性が大きい割には比剛性が小さいた
め、自重で撓んだり、高速移動の反転時などに慣性力が
大きく振動が生じるため好ましくないためである。
割合、比剛性（剛性／比重）が小さいものは、仮に剛性
が高くても振動の原因となったり、撓みの原因となるた
め好ましくない。金属材料が用いられないのは、熱膨張
係数が大きいことも原因しているが、その外に比重が８
前後と大きいため剛性が大きい割には比剛性が小さいた
め、自重で撓んだり、高速移動の反転時などに慣性力が
大きく振動が生じるため好ましくないためである。
【００１０】以上、詳述したように、リチウムアルミノ
シリケート、コーディエライトなどに代表されるような
熱膨張係数の小さなセラミックスではヤング率が小さ
く、また一方、アルミナ、窒化ケイ素、炭化ケイ素など
はヤング率は十分に大きいものの熱膨張係数もまた大き
いといったように、十分に低熱膨張でかつ剛性の高いセ
ラミックスは存在しない。したがって、このような特性
を得るためには複数のセラミックスを複合化することが
考えられるが、このような複合化セラミックスは未だ得
られていない。
シリケート、コーディエライトなどに代表されるような
熱膨張係数の小さなセラミックスではヤング率が小さ
く、また一方、アルミナ、窒化ケイ素、炭化ケイ素など
はヤング率は十分に大きいものの熱膨張係数もまた大き
いといったように、十分に低熱膨張でかつ剛性の高いセ
ラミックスは存在しない。したがって、このような特性
を得るためには複数のセラミックスを複合化することが
考えられるが、このような複合化セラミックスは未だ得
られていない。
【００１１】
【発明が解決しようとする課題】本発明はかかる事情に
鑑みてなされたものであって、低熱膨張特性と高剛性と
を兼備し、半導体製造装置、計測機器、精密機器などの
部品に好適な複合化セラミックスおよびその製造方法を
提供することを目的とする。
鑑みてなされたものであって、低熱膨張特性と高剛性と
を兼備し、半導体製造装置、計測機器、精密機器などの
部品に好適な複合化セラミックスおよびその製造方法を
提供することを目的とする。
【００１２】
【課題を解決するための手段】本発明者らは、上記課題
を解決すべく鋭意検討を重ねた結果、２つのセラミック
スを所定の式に従って複合化して緻密質セラミックスと
することにより、低熱膨張および高剛性を兼備した材料
が得られることを見出した。また、この所定の式を用い
ることにより、種々の材料の組合せにおいて統一的に低
熱膨張で高剛性の特性が得られることを見出した。
を解決すべく鋭意検討を重ねた結果、２つのセラミック
スを所定の式に従って複合化して緻密質セラミックスと
することにより、低熱膨張および高剛性を兼備した材料
が得られることを見出した。また、この所定の式を用い
ることにより、種々の材料の組合せにおいて統一的に低
熱膨張で高剛性の特性が得られることを見出した。
【００１３】従来は、複合化により材料の熱膨張係数を
調整しようとする試みは為されており、ムライトとコー
ディエライトの組合せにより熱膨張係数をシリコンと同
一にするなどの技術は提案されているが、上述のような
観点からの複合材料は提案されておらず、さらには低熱
膨張で高剛性の特性を得るための統一的な手法も得られ
ていなかったが、上記の知見に基づきこのようなことが
可能になった。
調整しようとする試みは為されており、ムライトとコー
ディエライトの組合せにより熱膨張係数をシリコンと同
一にするなどの技術は提案されているが、上述のような
観点からの複合材料は提案されておらず、さらには低熱
膨張で高剛性の特性を得るための統一的な手法も得られ
ていなかったが、上記の知見に基づきこのようなことが
可能になった。
【００１４】すなわち、本発明は、以下の（１）〜
（８）を提供するものである。 （１）第１の材料と第２の材料からなる緻密質の複合セ
ラミックスであって、第１の材料の重量割合をＷ１％、
密度をρ１、熱膨張係数をα１、ヤング率をＥ １とし、
第２の材料の重量割合をＷ２％、密度をρ２、熱膨張係
数をα２、ヤング率をＥ２とした場合に、熱膨張係数α
およびヤング率Ｅが以下の式で表されることを特徴とす
る複合セラミックス。 α=[(Ｗ１Ｅ１α１/ρ１)+(Ｗ２Ｅ２α２/ρ２)]／[(Ｗ
１Ｅ１/ρ１)+(Ｗ２Ｅ２/ρ２)]＋Ａ Ｅ=Ｂ×[(Ｗ１Ｅ１ρ２)+(Ｗ２Ｅ２ρ１)]／[(Ｗ
１ρ２)+(Ｗ２ρ１)] ただし、Ａ＝−０．５×１０−６〜１．０×１０−６、
Ｂ＝０．８〜１．２
（８）を提供するものである。 （１）第１の材料と第２の材料からなる緻密質の複合セ
ラミックスであって、第１の材料の重量割合をＷ１％、
密度をρ１、熱膨張係数をα１、ヤング率をＥ １とし、
第２の材料の重量割合をＷ２％、密度をρ２、熱膨張係
数をα２、ヤング率をＥ２とした場合に、熱膨張係数α
およびヤング率Ｅが以下の式で表されることを特徴とす
る複合セラミックス。 α=[(Ｗ１Ｅ１α１/ρ１)+(Ｗ２Ｅ２α２/ρ２)]／[(Ｗ
１Ｅ１/ρ１)+(Ｗ２Ｅ２/ρ２)]＋Ａ Ｅ=Ｂ×[(Ｗ１Ｅ１ρ２)+(Ｗ２Ｅ２ρ１)]／[(Ｗ
１ρ２)+(Ｗ２ρ１)] ただし、Ａ＝−０．５×１０−６〜１．０×１０−６、
Ｂ＝０．８〜１．２
【００１５】（２） 上記（１）において、前記熱膨張
係数αの室温近傍における値が、−１．５×１０−６〜
１．５×１０−６／℃であり、前記ヤング率Ｅは１５０
ＧＰａ以上であることを特徴とする複合セラミックス。
係数αの室温近傍における値が、−１．５×１０−６〜
１．５×１０−６／℃であり、前記ヤング率Ｅは１５０
ＧＰａ以上であることを特徴とする複合セラミックス。
【００１６】（３） 上記（１）または（２）におい
て、比剛性が５０ＧＰａ／ｇ／ｃｍ３以上であることを
特徴とする複合セラミックス。
て、比剛性が５０ＧＰａ／ｇ／ｃｍ３以上であることを
特徴とする複合セラミックス。
【００１７】（４）上記（１）〜（３）のいずれかにお
いて、前記第１の材料が低熱膨張係数材料からなり、前
記第２の材料が高ヤング率材料からなることを特徴とす
る複合セラミックス。
いて、前記第１の材料が低熱膨張係数材料からなり、前
記第２の材料が高ヤング率材料からなることを特徴とす
る複合セラミックス。
【００１８】（５） 上記（４）において、前記第１の
材料の熱膨張係数α１の室温近傍における値が、１．５
×１０-6／℃以下、前記第２の材料のヤング率Ｅ２が１
５０ＧＰａ以上であることを特徴とする複合セラミック
ス。
材料の熱膨張係数α１の室温近傍における値が、１．５
×１０-6／℃以下、前記第２の材料のヤング率Ｅ２が１
５０ＧＰａ以上であることを特徴とする複合セラミック
ス。
【００１９】（６） 上記（１）〜（５）のいずれかに
おいて、前記第１の材料がリチウムアルミノシリケー
ト、コーディエライト、アルミナスキータイト、チタン
酸アルミニウム、りん酸ジルコニルから選択された材料
であり、前記第２の材料が炭化ケイ素、窒化ケイ素、サ
イアロン、アルミナ、ジルコニア、窒化アルミニウムか
ら選択された材料であることを特徴とする複合セラミッ
クス。
おいて、前記第１の材料がリチウムアルミノシリケー
ト、コーディエライト、アルミナスキータイト、チタン
酸アルミニウム、りん酸ジルコニルから選択された材料
であり、前記第２の材料が炭化ケイ素、窒化ケイ素、サ
イアロン、アルミナ、ジルコニア、窒化アルミニウムか
ら選択された材料であることを特徴とする複合セラミッ
クス。
【００２０】（７） 上記（６）において、前記リチウ
ムアルミノシリケートがユークリプタイトまたはスポジ
ューメンであることを特徴とする複合セラミックス。
ムアルミノシリケートがユークリプタイトまたはスポジ
ューメンであることを特徴とする複合セラミックス。
【００２１】（８）リチウムアルミノシリケート、コー
ディエライト、アルミナスキータイト、チタン酸アルミ
ニウム、りん酸ジルコニルから選択される原料粉末と、
炭化ケイ素、窒化ケイ素、サイアロン、アルミナ、ジル
コニア、窒化アルミニウムから選択される原料粉末を混
合し、成形して、その成形体を、真空もしくは不活性ガ
ス雰囲気中、および／または大気中で１２００〜１５０
０℃の温度で焼成することを特徴とする複合セラミック
スの製造方法。
ディエライト、アルミナスキータイト、チタン酸アルミ
ニウム、りん酸ジルコニルから選択される原料粉末と、
炭化ケイ素、窒化ケイ素、サイアロン、アルミナ、ジル
コニア、窒化アルミニウムから選択される原料粉末を混
合し、成形して、その成形体を、真空もしくは不活性ガ
ス雰囲気中、および／または大気中で１２００〜１５０
０℃の温度で焼成することを特徴とする複合セラミック
スの製造方法。
【００２２】本発明の複合セラミックスを、例えば半導
体製造装置、計測機器、精密機器などの各種部品として
採用することによって、製品精度を高め、量産性を高め
ることができる。
体製造装置、計測機器、精密機器などの各種部品として
採用することによって、製品精度を高め、量産性を高め
ることができる。
【００２３】
【発明の実施の形態】第１の材料と第２の材料からなる
複合材料の熱膨張係数αを記述する式として広く知られ
ているものに以下の(1)式のTurnerの理論式がある（P.
S.Turner, J.Res.NBS, 37, 239 (1946)）。 α＝(α１Ｋ１Ｗ１/ρ１＋α２Ｋ２Ｗ２/ρ２)/ (Ｋ１Ｗ１/ρ１＋Ｋ２Ｗ２/ρ ２ )・・・(1) ここで、記号の意味はそれぞれ以下の通りである。 Ｋ：体積弾性率（＝Ｅ／３（１―２ν）、ただしＥ：ヤ
ング率、 ν：ポアソン比）、Ｗ：重量分率、ρ：密度 また、各記号に付されている添字１は第１の材料のも
の、添字２は第２の材料のものを示す。
複合材料の熱膨張係数αを記述する式として広く知られ
ているものに以下の(1)式のTurnerの理論式がある（P.
S.Turner, J.Res.NBS, 37, 239 (1946)）。 α＝(α１Ｋ１Ｗ１/ρ１＋α２Ｋ２Ｗ２/ρ２)/ (Ｋ１Ｗ１/ρ１＋Ｋ２Ｗ２/ρ ２ )・・・(1) ここで、記号の意味はそれぞれ以下の通りである。 Ｋ：体積弾性率（＝Ｅ／３（１―２ν）、ただしＥ：ヤ
ング率、 ν：ポアソン比）、Ｗ：重量分率、ρ：密度 また、各記号に付されている添字１は第１の材料のも
の、添字２は第２の材料のものを示す。
【００２４】一般にセラミックスのポアソン比νは０．
２〜０．３程度であり、材料によって多少の差はあるも
のの、一定値とみなしても上記(1)式から得られるαに
及ぼす誤差は微少である。
２〜０．３程度であり、材料によって多少の差はあるも
のの、一定値とみなしても上記(1)式から得られるαに
及ぼす誤差は微少である。
【００２５】したがって、ν１＝ν２と見なすと、熱膨
張係数αは以下の(2)式となる。 α=[(Ｗ１Ｅ１α１/ρ１)+(Ｗ２Ｅ２α２/ρ２)]／[(Ｗ１Ｅ１/ρ１)+(Ｗ２Ｅ２ /ρ２)]・・・(2)
張係数αは以下の(2)式となる。 α=[(Ｗ１Ｅ１α１/ρ１)+(Ｗ２Ｅ２α２/ρ２)]／[(Ｗ１Ｅ１/ρ１)+(Ｗ２Ｅ２ /ρ２)]・・・(2)
【００２６】また一方、複合材料のヤング率は体積％Ｖ
により以下の(3)式の混合則で与えられる。 Ｅ＝Ｅ１Ｖ１＋Ｅ２Ｖ２ ・・・・・・・・・・・・・(3) ここで、Ｖ１＝(Ｗ１/ρ１)／[(Ｗ１/ρ１)+(Ｗ２/
ρ２)]、Ｖ２＝１−Ｖ１であるから、以下の(4)式が成
り立つ。 Ｅ＝[(Ｗ１Ｅ１ρ２)+(Ｗ２Ｅ２ρ１)]／[(Ｗ１ρ２)+(Ｗ２ρ１)]・・・(4) 以上のように、(2)および(4)式に基づいて、複合材料の
熱膨張係数αおよびヤング率Ｅは一意的に表すことが可
能となる。
により以下の(3)式の混合則で与えられる。 Ｅ＝Ｅ１Ｖ１＋Ｅ２Ｖ２ ・・・・・・・・・・・・・(3) ここで、Ｖ１＝(Ｗ１/ρ１)／[(Ｗ１/ρ１)+(Ｗ２/
ρ２)]、Ｖ２＝１−Ｖ１であるから、以下の(4)式が成
り立つ。 Ｅ＝[(Ｗ１Ｅ１ρ２)+(Ｗ２Ｅ２ρ１)]／[(Ｗ１ρ２)+(Ｗ２ρ１)]・・・(4) 以上のように、(2)および(4)式に基づいて、複合材料の
熱膨張係数αおよびヤング率Ｅは一意的に表すことが可
能となる。
【００２７】以上のような関係が得られるためには、第
１の材料と第２の材料が互いに化学的に安定な状態で複
合材料中に存在することが不可欠であり、化学的に反応
して反応生成物を形成し、全く別異の材料になるような
場合は上記関係は成立しない。
１の材料と第２の材料が互いに化学的に安定な状態で複
合材料中に存在することが不可欠であり、化学的に反応
して反応生成物を形成し、全く別異の材料になるような
場合は上記関係は成立しない。
【００２８】本発明は、低熱膨張で高ヤング率の複合材
料を得る観点から、上式が成立する材料の組合せ、さら
にその結果得られる熱膨張係数、ヤング率が実際にどの
程度上式に合致するかを種々検討した結果、第１の材料
の重量割合をＷ１％、密度をρ１、熱膨張係数をα１、
ヤング率をＥ１とし、第２の材料の重量割合をＷ２％、
密度をρ２、熱膨張係数をα２、ヤング率をＥ２とした
場合に、熱膨張係数αおよびヤング率Ｅが以下の式で表
さればよいことを見出し完成されたものである。 α=[(Ｗ１Ｅ１α１/ρ１)+(Ｗ２Ｅ２α２/ρ２)]／[(Ｗ１Ｅ１/ρ１)+(Ｗ２Ｅ２ /ρ２)]＋Ａ・・・・・・・・・・(5) Ｅ=Ｂ×[(Ｗ１Ｅ１ρ２)+(Ｗ２Ｅ２ρ１)]／[(Ｗ１ρ２)+(Ｗ２ρ１)] ・・・・・・(6 ) ただし、Ａ＝−０．５×１０−６〜１．０×１０−６、
Ｂ＝０．８〜１．２
料を得る観点から、上式が成立する材料の組合せ、さら
にその結果得られる熱膨張係数、ヤング率が実際にどの
程度上式に合致するかを種々検討した結果、第１の材料
の重量割合をＷ１％、密度をρ１、熱膨張係数をα１、
ヤング率をＥ１とし、第２の材料の重量割合をＷ２％、
密度をρ２、熱膨張係数をα２、ヤング率をＥ２とした
場合に、熱膨張係数αおよびヤング率Ｅが以下の式で表
さればよいことを見出し完成されたものである。 α=[(Ｗ１Ｅ１α１/ρ１)+(Ｗ２Ｅ２α２/ρ２)]／[(Ｗ１Ｅ１/ρ１)+(Ｗ２Ｅ２ /ρ２)]＋Ａ・・・・・・・・・・(5) Ｅ=Ｂ×[(Ｗ１Ｅ１ρ２)+(Ｗ２Ｅ２ρ１)]／[(Ｗ１ρ２)+(Ｗ２ρ１)] ・・・・・・(6 ) ただし、Ａ＝−０．５×１０−６〜１．０×１０−６、
Ｂ＝０．８〜１．２
【００２９】ここで、ＡおよびＢは、種々の材料系を勘
案した場合の（１）式および（３）式のマージンを与え
るものである。元来、上記（１）式および（３）式は基
礎的な理論式であり、この式のみで種々の材料をカバー
することは困難である。すなわち、材料系によっては大
略化学的に安定であっても、わずかな反応生成物の形成
が起こる場合や、粒界にガラス相を形成する場合もあ
り、これらを全て考慮して、上記Ａ、Ｂの範囲を導出し
たものである。
案した場合の（１）式および（３）式のマージンを与え
るものである。元来、上記（１）式および（３）式は基
礎的な理論式であり、この式のみで種々の材料をカバー
することは困難である。すなわち、材料系によっては大
略化学的に安定であっても、わずかな反応生成物の形成
が起こる場合や、粒界にガラス相を形成する場合もあ
り、これらを全て考慮して、上記Ａ、Ｂの範囲を導出し
たものである。
【００３０】本発明の複合セラミックスは、熱膨張係数
αの室温近傍における値が−１．５×１０−６〜１．５
×１０−６／℃、ヤング率Ｅが１５０ＧＰａ以上である
ことが好ましい。熱膨張係数αの室温近傍における値が
上記範囲を外れると、低熱膨張の用途への適用が困難で
ある。また、ヤング率Ｅが１５０ＧＰａ未満であると上
記振動の問題を解消するのが困難である。熱膨張係数α
の室温近傍における値のより好ましい範囲は−１×１０
−６〜１×１０−６／℃である。
αの室温近傍における値が−１．５×１０−６〜１．５
×１０−６／℃、ヤング率Ｅが１５０ＧＰａ以上である
ことが好ましい。熱膨張係数αの室温近傍における値が
上記範囲を外れると、低熱膨張の用途への適用が困難で
ある。また、ヤング率Ｅが１５０ＧＰａ未満であると上
記振動の問題を解消するのが困難である。熱膨張係数α
の室温近傍における値のより好ましい範囲は−１×１０
−６〜１×１０−６／℃である。
【００３１】本発明の複合セラミックスは、比剛性が５
０ＧＰａ／ｇ／ｃｍ３以上であることが好ましい。比剛
性がこの値未満であると、振動を有効に防止することが
困難となる。
０ＧＰａ／ｇ／ｃｍ３以上であることが好ましい。比剛
性がこの値未満であると、振動を有効に防止することが
困難となる。
【００３２】低熱膨張で高ヤング率の観点から見た場
合、第１の材料を熱膨張係数材料で構成し、第２の材料
を高ヤング率材料で構成する。この場合に第１の材料の
熱膨張係数の室温での値は１．５×１０-6／℃以下、第
２の材料のヤング率は１５０ＧＰａ以上であることが望
ましい。第１の材料の熱膨張係数の室温での値が１．５
×１０-6／℃を超えると熱膨張係数の低減効果が少なく
なるため、また第２の材料のヤング率が１５０ＧＰａ未
満になるとヤング率の増大効果が少なくなるため好まし
くない。第１の材料の熱膨張係数の室温での値はより好
ましくは１×１０ −６／℃以下、さらに好ましくは０．
５×１０−６／℃以下であり、第２の材料のヤング率は
より好ましくは２００ＧＰａ以上であり、さらに好まし
くは２５０ＧＰａ以上である。
合、第１の材料を熱膨張係数材料で構成し、第２の材料
を高ヤング率材料で構成する。この場合に第１の材料の
熱膨張係数の室温での値は１．５×１０-6／℃以下、第
２の材料のヤング率は１５０ＧＰａ以上であることが望
ましい。第１の材料の熱膨張係数の室温での値が１．５
×１０-6／℃を超えると熱膨張係数の低減効果が少なく
なるため、また第２の材料のヤング率が１５０ＧＰａ未
満になるとヤング率の増大効果が少なくなるため好まし
くない。第１の材料の熱膨張係数の室温での値はより好
ましくは１×１０ −６／℃以下、さらに好ましくは０．
５×１０−６／℃以下であり、第２の材料のヤング率は
より好ましくは２００ＧＰａ以上であり、さらに好まし
くは２５０ＧＰａ以上である。
【００３３】また、上記第１の材料としてはユークリプ
タイト、スポジューメン、ペタライト、β石英固溶体等
のリチウムアルミノシリケート、コーディエライト、ア
ルミナスキータイト、チタン酸アルミニウム、りん酸ジ
ルコニル等が望ましい。低熱膨張の観点からはリチウム
アルミノシリケートのうちユークリプタイトやスポジュ
ーメンが好ましい。また、低熱膨張係数の材料でより好
ましいのはマイナスの熱膨張を示すものであり、このよ
うな材料として例えばユークリプタイトなどを挙げるこ
とができる。これらの材料を用いることで僅かな量で複
合セラミックス全体の熱膨張係数を低下させることが可
能となり、したがって、ヤング率の低下を招かずに熱膨
張係数の低下を図ることができる。
タイト、スポジューメン、ペタライト、β石英固溶体等
のリチウムアルミノシリケート、コーディエライト、ア
ルミナスキータイト、チタン酸アルミニウム、りん酸ジ
ルコニル等が望ましい。低熱膨張の観点からはリチウム
アルミノシリケートのうちユークリプタイトやスポジュ
ーメンが好ましい。また、低熱膨張係数の材料でより好
ましいのはマイナスの熱膨張を示すものであり、このよ
うな材料として例えばユークリプタイトなどを挙げるこ
とができる。これらの材料を用いることで僅かな量で複
合セラミックス全体の熱膨張係数を低下させることが可
能となり、したがって、ヤング率の低下を招かずに熱膨
張係数の低下を図ることができる。
【００３４】また、化学的に反応しなければ第１の材料
の中から複数の材料を組合せて用いることも可能であ
る。例えば、ユークリプタイトとコーディエライトを組
合せて使用することができる。コーディエライトはユー
クリプタイトに比し熱膨張係数は大きいもののヤング率
がユークリプタイトよりは大きいため、ヤング率が優先
される場合に好ましく使用することができる。
の中から複数の材料を組合せて用いることも可能であ
る。例えば、ユークリプタイトとコーディエライトを組
合せて使用することができる。コーディエライトはユー
クリプタイトに比し熱膨張係数は大きいもののヤング率
がユークリプタイトよりは大きいため、ヤング率が優先
される場合に好ましく使用することができる。
【００３５】一方、第２の材料としては炭化ケイ素、窒
化ケイ素、サイアロン、アルミナ、ジルコニア、窒化ア
ルミニウムなどが好ましく、特に高ヤング率の観点から
炭化ケイ素、アルミナが、ヤング率が比較的大きく熱膨
張係数が小さいという観点で窒化ケイ素、サイアロンが
それぞれ好ましい。
化ケイ素、サイアロン、アルミナ、ジルコニア、窒化ア
ルミニウムなどが好ましく、特に高ヤング率の観点から
炭化ケイ素、アルミナが、ヤング率が比較的大きく熱膨
張係数が小さいという観点で窒化ケイ素、サイアロンが
それぞれ好ましい。
【００３６】以上の複合セラミックス中には、第１の材
料および第２の材料の他、不可避的不純物が５重量％程
度まで含有されていても構わないが、５重量％を超えて
含有されると諸特性、特に熱膨張係数が大きくなるため
好ましくない。
料および第２の材料の他、不可避的不純物が５重量％程
度まで含有されていても構わないが、５重量％を超えて
含有されると諸特性、特に熱膨張係数が大きくなるため
好ましくない。
【００３７】以上のような複合セラミックスは、ユーク
リプタイト、スポジューメン等のリチウムアルミノシリ
ケート、コーディエライト、アルミナスキータイト、チ
タン酸アルミニウム、りん酸ジルコニルなどから選択さ
れる原料粉末と、炭化ケイ素、窒化ケイ素、サイアロ
ン、アルミナ、ジルコニア、窒化アルミニウムなどから
選択される原料粉末を混合し、成形して、その成形体
を、真空もしくは不活性ガス雰囲気中、および／または
大気中で１２００〜１５００℃の温度で焼成することに
よって得ることができる。
リプタイト、スポジューメン等のリチウムアルミノシリ
ケート、コーディエライト、アルミナスキータイト、チ
タン酸アルミニウム、りん酸ジルコニルなどから選択さ
れる原料粉末と、炭化ケイ素、窒化ケイ素、サイアロ
ン、アルミナ、ジルコニア、窒化アルミニウムなどから
選択される原料粉末を混合し、成形して、その成形体
を、真空もしくは不活性ガス雰囲気中、および／または
大気中で１２００〜１５００℃の温度で焼成することに
よって得ることができる。
【００３８】上記のような焼結体を作製するには、平均
粒径が１０μｍ以下程度の粉末を用いることが好まし
い。第１の材料と第２の材料を配合後、ボールミルなど
により十分に混合し、所定形状に所望の成形手段、例え
ば、金型プレス，冷間静水圧プレス，押出し成形等によ
り任意の形状に成形後、焼成する。
粒径が１０μｍ以下程度の粉末を用いることが好まし
い。第１の材料と第２の材料を配合後、ボールミルなど
により十分に混合し、所定形状に所望の成形手段、例え
ば、金型プレス，冷間静水圧プレス，押出し成形等によ
り任意の形状に成形後、焼成する。
【００３９】焼成は、第１の材料および第２の材料のい
ずれかに非酸化物を用いる場合、大気などの酸化性雰囲
気で焼成すると酸化されてしまうため、真空またはＡ
ｒ、Ｎ ２などの不活性ガス雰囲気中で焼成しないとヤン
グ率を高める効果が発揮されない。第１の材料および第
２の材料が共に酸化物である場合は、真空またはＡｒ、
Ｎ２などの不活性ガス雰囲気中でも大気などの酸化性雰
囲気でもどちらでも構わない。
ずれかに非酸化物を用いる場合、大気などの酸化性雰囲
気で焼成すると酸化されてしまうため、真空またはＡ
ｒ、Ｎ ２などの不活性ガス雰囲気中で焼成しないとヤン
グ率を高める効果が発揮されない。第１の材料および第
２の材料が共に酸化物である場合は、真空またはＡｒ、
Ｎ２などの不活性ガス雰囲気中でも大気などの酸化性雰
囲気でもどちらでも構わない。
【００４０】焼成は１２００〜１５００℃の温度範囲で
数時間程度焼結する。温度が１２００℃よりも低いと緻
密化することが困難であり、１５００℃を超えると溶融
してしまい、いずれも健全な緻密質のセラミックス焼結
体を得ることは困難である。
数時間程度焼結する。温度が１２００℃よりも低いと緻
密化することが困難であり、１５００℃を超えると溶融
してしまい、いずれも健全な緻密質のセラミックス焼結
体を得ることは困難である。
【００４１】
【実施例】第１の材料として市販のユークリプタイト粉
末（丸ス釉薬）を用い、第２の材料を混合せずに成形
し、１３８０℃で焼成することで直径５０ｍｍ、板厚４
ｍｍのセラミックス焼結体を得た。
末（丸ス釉薬）を用い、第２の材料を混合せずに成形
し、１３８０℃で焼成することで直径５０ｍｍ、板厚４
ｍｍのセラミックス焼結体を得た。
【００４２】このセラミックス焼結体から３×４×１５
ｍｍの試料を取り出し、０〜１００℃の範囲で熱膨張係
数を測定した（リガク社ＴＡＳ１００：示差型熱膨脹
計）。測定精度上、測定治具は全て石英を使用した。表
１に示すように、このサンプルの室温近傍の３０℃にお
ける熱膨張係数は−２．５×１０−６／℃であった。ま
たその結晶相はβユークリプタイトであった。さらに、
超音波パルス法により、室温でのヤング率を測定したと
ころ、表１に示すように、ヤング率は１００ＧＰａと低
剛性であった（試料Ｎｏ．１）。
ｍｍの試料を取り出し、０〜１００℃の範囲で熱膨張係
数を測定した（リガク社ＴＡＳ１００：示差型熱膨脹
計）。測定精度上、測定治具は全て石英を使用した。表
１に示すように、このサンプルの室温近傍の３０℃にお
ける熱膨張係数は−２．５×１０−６／℃であった。ま
たその結晶相はβユークリプタイトであった。さらに、
超音波パルス法により、室温でのヤング率を測定したと
ころ、表１に示すように、ヤング率は１００ＧＰａと低
剛性であった（試料Ｎｏ．１）。
【００４３】第２の材料として炭化ケイ素（スタルク製
ＵＦ−１０）、窒化ケイ素（宇部興産製ＳＮ−Ｅ１
０）、アルミナ（昭和電工製ＡＬ１６０−ＳＧ１）のそ
れぞれの粉末を用い、第１の材料を混合せずに各粉末を
成形した成形体を表１の条件で焼成しセラミックス焼結
体を得た。表１に示すように、何れの試料もヤング率は
大きいものの、熱膨張係数もまた大きいものであった
（試料Ｎｏ．２〜４）。
ＵＦ−１０）、窒化ケイ素（宇部興産製ＳＮ−Ｅ１
０）、アルミナ（昭和電工製ＡＬ１６０−ＳＧ１）のそ
れぞれの粉末を用い、第１の材料を混合せずに各粉末を
成形した成形体を表１の条件で焼成しセラミックス焼結
体を得た。表１に示すように、何れの試料もヤング率は
大きいものの、熱膨張係数もまた大きいものであった
（試料Ｎｏ．２〜４）。
【００４４】以上の試料Ｎｏ．１〜４は、熱膨張係数お
よびヤング率のいずれかに問題を有し、エアスライド、
定盤等の本発明が意図する用途に用いることができなか
った。
よびヤング率のいずれかに問題を有し、エアスライド、
定盤等の本発明が意図する用途に用いることができなか
った。
【００４５】次に、試料Ｎｏ．１のユークリプタイト粉
末に試料Ｎｏ．２〜４の炭化ケイ素、窒化ケイ素、アル
ミナの粉末を表１に示す割合で添加し、ボールミルで２
４時間混合した後、１ｔｏｎ／ｃｍ２の圧力で金型成形
した。そして、その成形体を表１の条件で焼成し試料と
した（試料Ｎｏ．５〜７）。
末に試料Ｎｏ．２〜４の炭化ケイ素、窒化ケイ素、アル
ミナの粉末を表１に示す割合で添加し、ボールミルで２
４時間混合した後、１ｔｏｎ／ｃｍ２の圧力で金型成形
した。そして、その成形体を表１の条件で焼成し試料と
した（試料Ｎｏ．５〜７）。
【００４６】これらの試料について、１００℃での熱膨
張係数、室温でのヤング率を測定した結果、表１に示す
ように、ユークリプタイト焼結体である試料Ｎｏ．１に
比し、ヤング率は何れも大幅に増大し、かつ熱膨張係数
も試料Ｎｏ．２〜４に比し十分に小さかった。したがっ
て、本発明が意図するエアスライド、定盤等の用途に好
適に使用することができた。なお、この際の前記
（５）、（６）式中におけるＡ値、Ｂ値はそれぞれ本発
明で規定する−０．５×１０−６〜１．０×１０−６、
０．８〜１．２の範囲内にあった。
張係数、室温でのヤング率を測定した結果、表１に示す
ように、ユークリプタイト焼結体である試料Ｎｏ．１に
比し、ヤング率は何れも大幅に増大し、かつ熱膨張係数
も試料Ｎｏ．２〜４に比し十分に小さかった。したがっ
て、本発明が意図するエアスライド、定盤等の用途に好
適に使用することができた。なお、この際の前記
（５）、（６）式中におけるＡ値、Ｂ値はそれぞれ本発
明で規定する−０．５×１０−６〜１．０×１０−６、
０．８〜１．２の範囲内にあった。
【００４７】次に、第１の材料として天然のαスポジュ
ーメンを用い第２の材料を用いずに成形し、焼成して試
料を得た（試料Ｎｏ．８）。この試料は熱膨張係数は
０．０５×１０−６／℃と小さいもののヤング率も１１
０ＧＰａと小さかった。
ーメンを用い第２の材料を用いずに成形し、焼成して試
料を得た（試料Ｎｏ．８）。この試料は熱膨張係数は
０．０５×１０−６／℃と小さいもののヤング率も１１
０ＧＰａと小さかった。
【００４８】試料Ｎｏ．９はこのスポジューメンと第２
の材料としての炭化ケイ素を混合して焼成したものであ
る。また、試料Ｎｏ．１０はスポジューメンと試料Ｎ
ｏ．１のユークリプタイトをそれぞれ５０重量％ずつ混
合した粉を第１の材料とし、第２の材料として炭化ケイ
素を用いてこれらを混合し、焼成したものである。
の材料としての炭化ケイ素を混合して焼成したものであ
る。また、試料Ｎｏ．１０はスポジューメンと試料Ｎ
ｏ．１のユークリプタイトをそれぞれ５０重量％ずつ混
合した粉を第１の材料とし、第２の材料として炭化ケイ
素を用いてこれらを混合し、焼成したものである。
【００４９】試料Ｎｏ．９、１０について、３０℃での
熱膨張係数、室温でのヤング率を測定した結果、表１に
示すように、αスポジューメン焼結体である試料Ｎｏ．
８に比し、ヤング率は何れも大幅に増大し、かつ熱膨張
係数も低い値を維持していた。したがって、本発明が意
図するエアスライド、定盤等の用途に好適に使用するこ
とができた。なお、この際の上記（５）、（６）式中に
おけるＡ値、Ｂ値はそれぞれ本発明ので規定する−０．
５×１０−６〜１．０×１０−６、０．８〜１．２の範
囲内にあった。
熱膨張係数、室温でのヤング率を測定した結果、表１に
示すように、αスポジューメン焼結体である試料Ｎｏ．
８に比し、ヤング率は何れも大幅に増大し、かつ熱膨張
係数も低い値を維持していた。したがって、本発明が意
図するエアスライド、定盤等の用途に好適に使用するこ
とができた。なお、この際の上記（５）、（６）式中に
おけるＡ値、Ｂ値はそれぞれ本発明ので規定する−０．
５×１０−６〜１．０×１０−６、０．８〜１．２の範
囲内にあった。
【００５０】試料Ｎｏ．１１は第１の材料としてコーデ
ィエライト粉末を用い第２の材料を用いずに成形し、焼
成した場合である。この試料は熱膨張係数は０．１×１
０− ６／℃と小さいもののヤング率も１２０ＧＰａと小
さかった。
ィエライト粉末を用い第２の材料を用いずに成形し、焼
成した場合である。この試料は熱膨張係数は０．１×１
０− ６／℃と小さいもののヤング率も１２０ＧＰａと小
さかった。
【００５１】試料Ｎｏ．１２はこのコーディエライトと
第２の材料としての炭化ケイ素とを混合し、成形し、焼
成したものである。また、試料Ｎｏ．１３はコーディエ
ライトと試料Ｎｏ．８のスポジューメンとをそれぞれ５
０重量％ずつ混合したものを第１の材料とし、これと第
２の材料としての窒化ケイ素とを混合し、成形し、焼成
したものである。
第２の材料としての炭化ケイ素とを混合し、成形し、焼
成したものである。また、試料Ｎｏ．１３はコーディエ
ライトと試料Ｎｏ．８のスポジューメンとをそれぞれ５
０重量％ずつ混合したものを第１の材料とし、これと第
２の材料としての窒化ケイ素とを混合し、成形し、焼成
したものである。
【００５２】試料Ｎｏ．１２、１３について、３０℃で
の熱膨張係数、室温でのヤング率を測定した結果、表１
に示すように、コーディエライト焼結体である試料Ｎ
ｏ．１１に比し、ヤング率は何れも大幅に増大し、かつ
熱膨張係数も低い値を維持していた。したがって、本発
明が意図するエアスライド、定盤等の用途に好適に使用
することができた。なお、この際の上記（５）、（６）
式中におけるＡ値、Ｂ値はそれぞれ本発明で規定する−
０．５×１０−６〜１．０×１０−６、０．８〜１．２
の範囲内にあった。
の熱膨張係数、室温でのヤング率を測定した結果、表１
に示すように、コーディエライト焼結体である試料Ｎ
ｏ．１１に比し、ヤング率は何れも大幅に増大し、かつ
熱膨張係数も低い値を維持していた。したがって、本発
明が意図するエアスライド、定盤等の用途に好適に使用
することができた。なお、この際の上記（５）、（６）
式中におけるＡ値、Ｂ値はそれぞれ本発明で規定する−
０．５×１０−６〜１．０×１０−６、０．８〜１．２
の範囲内にあった。
【００５３】試料Ｎｏ．１４、１５は、それぞれ焼成温
度が１１５０℃、１５５０℃と本発明の範囲外の場合で
ある。１２００℃よりも低い試料Ｎｏ．１４では、緻密
化することができず、１５００℃よりも高い試料Ｎｏ．
１５では、成形体の溶融が見られ、熱膨張係数、ヤング
率の測定を行えなかった。
度が１１５０℃、１５５０℃と本発明の範囲外の場合で
ある。１２００℃よりも低い試料Ｎｏ．１４では、緻密
化することができず、１５００℃よりも高い試料Ｎｏ．
１５では、成形体の溶融が見られ、熱膨張係数、ヤング
率の測定を行えなかった。
【００５４】以上のように、本発明の範囲内のＮｏ．
５，６，７，９，１０，１２，１３は、いずれも低熱膨
張特性と高剛性とを兼備していることが確認された。ま
た、これらは、比剛性が５０ＧＰａ／ｇ／ｃｍ３以上で
あり、比剛性も高いことが確認された。
５，６，７，９，１０，１２，１３は、いずれも低熱膨
張特性と高剛性とを兼備していることが確認された。ま
た、これらは、比剛性が５０ＧＰａ／ｇ／ｃｍ３以上で
あり、比剛性も高いことが確認された。
【００５５】
【表１】
【００５６】
【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
２つのセラミックスを上記特定の式に従って複合化して
緻密質セラミックスとすることにより、低熱膨張および
高剛性を兼備した複合セラミックスを得ることができ
る。また、上記特定の式を用いることにより、種々の材
料の組合せにおいて統一的に低熱膨張で高剛性の特性を
得ることができる。このため、本発明の複合セラミック
スは、雰囲気の温度変化に対しても寸法の変化が少な
く、かつ撓みや振動が少ないため、半導体製造用部品、
精密機器部品、計測機器部品などに適用した場合に、優
れた精度の製品が得られるとともに、品質と量産性を高
めることができる。
２つのセラミックスを上記特定の式に従って複合化して
緻密質セラミックスとすることにより、低熱膨張および
高剛性を兼備した複合セラミックスを得ることができ
る。また、上記特定の式を用いることにより、種々の材
料の組合せにおいて統一的に低熱膨張で高剛性の特性を
得ることができる。このため、本発明の複合セラミック
スは、雰囲気の温度変化に対しても寸法の変化が少な
く、かつ撓みや振動が少ないため、半導体製造用部品、
精密機器部品、計測機器部品などに適用した場合に、優
れた精度の製品が得られるとともに、品質と量産性を高
めることができる。
─────────────────────────────────────────────────────
【手続補正書】
【提出日】平成１２年５月１日（２０００．５．１）
【手続補正１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】特許請求の範囲
【補正方法】変更
【補正内容】
【特許請求の範囲】
【請求項２】 比剛性が５０ＧＰａ／ｇ／ｃｍ３以上で
あることを特徴とする請求項１に記載の複合セラミック
ス。
あることを特徴とする請求項１に記載の複合セラミック
ス。
【請求項３】 前記第１の材料の熱膨張係数α１の室温
近傍の値が１．５×１０−６／℃以下、前記第２の材料
のヤング率Ｅ２が１５０ＧＰａ以上であることを特徴と
する請求項１または請求項２に記載の複合セラミック
ス。
近傍の値が１．５×１０−６／℃以下、前記第２の材料
のヤング率Ｅ２が１５０ＧＰａ以上であることを特徴と
する請求項１または請求項２に記載の複合セラミック
ス。
【請求項４】 前記リチウムアルミノシリケートがユー
クリプタイトまたはスポジューメンであることを特徴と
する請求項１から請求項３のいずれか１項に記載の複合
セラミックス。
クリプタイトまたはスポジューメンであることを特徴と
する請求項１から請求項３のいずれか１項に記載の複合
セラミックス。
【請求項５】 リチウムアルミノシリケート、コーディ
エライト、アルミナスキータイト、チタン酸アルミニウ
ム、りん酸ジルコニルから選択される原料粉末と、炭化
ケイ素、窒化ケイ素、サイアロン、アルミナ、ジルコニ
ア、窒化アルミニウムから選択される原料粉末（コーデ
ィエライトと窒化ケイ素との組み合わせを除く）を混合
し、成形して、その成形体を、真空もしくは不活性ガス
雰囲気中、および／または大気中で１２００〜１５００
℃の温度で焼成することを特徴とする複合セラミックス
の製造方法。
エライト、アルミナスキータイト、チタン酸アルミニウ
ム、りん酸ジルコニルから選択される原料粉末と、炭化
ケイ素、窒化ケイ素、サイアロン、アルミナ、ジルコニ
ア、窒化アルミニウムから選択される原料粉末（コーデ
ィエライトと窒化ケイ素との組み合わせを除く）を混合
し、成形して、その成形体を、真空もしくは不活性ガス
雰囲気中、および／または大気中で１２００〜１５００
℃の温度で焼成することを特徴とする複合セラミックス
の製造方法。
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１４
【補正方法】変更
【補正内容】
【００１４】すなわち、本発明は、以下の（１）〜
（５）を提供するものである。 （１）第１の材料と第２の材料からなる緻密質の複合セ
ラミックスであって、第１の材料の重量割合をＷ１％、
密度をρ１、熱膨張係数をα１、ヤング率をＥ １とし、
第２の材料の重量割合をＷ２％、密度をρ２、熱膨張係
数をα２、ヤング率をＥ２とした場合に、熱膨張係数α
およびヤング率Ｅが以下の式で表され、前記熱膨張係数
αの室温近傍における値が、−１．５×１０−６〜１．
５×１０ −６／℃であり、前記ヤング率Ｅは１５０ＧＰ
ａ以上であり、前記第１の材料がリチウムアルミノシリ
ケート、コーディエライト、アルミナスキータイト、チ
タン酸アルミニウム、りん酸ジルコニルから選択された
材料であり、前記第２の材料が炭化ケイ素、窒化ケイ
素、サイアロン、アルミナ、ジルコニア、窒化アルミニ
ウムから選択された材料である（コーディエライトと窒
化ケイ素との組み合わせを除く）ことを特徴とする複合
セラミックス。 α=[(Ｗ１Ｅ１α１/ρ１)+(Ｗ２Ｅ２α２/ρ２)]／[(Ｗ
１Ｅ１/ρ１)+(Ｗ２Ｅ２/ρ２)]＋Ａ Ｅ=Ｂ×[(Ｗ１Ｅ１ρ２)+(Ｗ２Ｅ２ρ１)]／[(Ｗ
１ρ２)+(Ｗ２ρ１)] ただし、Ａ＝−０．５×１０−６〜１．０×１０−６、
Ｂ＝０．８〜１．２
（５）を提供するものである。 （１）第１の材料と第２の材料からなる緻密質の複合セ
ラミックスであって、第１の材料の重量割合をＷ１％、
密度をρ１、熱膨張係数をα１、ヤング率をＥ １とし、
第２の材料の重量割合をＷ２％、密度をρ２、熱膨張係
数をα２、ヤング率をＥ２とした場合に、熱膨張係数α
およびヤング率Ｅが以下の式で表され、前記熱膨張係数
αの室温近傍における値が、−１．５×１０−６〜１．
５×１０ −６／℃であり、前記ヤング率Ｅは１５０ＧＰ
ａ以上であり、前記第１の材料がリチウムアルミノシリ
ケート、コーディエライト、アルミナスキータイト、チ
タン酸アルミニウム、りん酸ジルコニルから選択された
材料であり、前記第２の材料が炭化ケイ素、窒化ケイ
素、サイアロン、アルミナ、ジルコニア、窒化アルミニ
ウムから選択された材料である（コーディエライトと窒
化ケイ素との組み合わせを除く）ことを特徴とする複合
セラミックス。 α=[(Ｗ１Ｅ１α１/ρ１)+(Ｗ２Ｅ２α２/ρ２)]／[(Ｗ
１Ｅ１/ρ１)+(Ｗ２Ｅ２/ρ２)]＋Ａ Ｅ=Ｂ×[(Ｗ１Ｅ１ρ２)+(Ｗ２Ｅ２ρ１)]／[(Ｗ
１ρ２)+(Ｗ２ρ１)] ただし、Ａ＝−０．５×１０−６〜１．０×１０−６、
Ｂ＝０．８〜１．２
【手続補正３】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１５
【補正方法】削除
【手続補正４】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１６
【補正方法】変更
【補正内容】
【００１６】（２） 上記（１）において、比剛性が５
０ＧＰａ／ｇ／ｃｍ３以上であることを特徴とする複合
セラミックス。
０ＧＰａ／ｇ／ｃｍ３以上であることを特徴とする複合
セラミックス。
【手続補正５】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１７
【補正方法】削除
【手続補正６】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１８
【補正方法】変更
【補正内容】
【００１８】（３） 上記（１）または（２）におい
て、前記第１の材料の熱膨張係数α１の室温近傍におけ
る値が、１．５×１０−６／℃以下、前記第２の材料の
ヤング率Ｅ２が１５０ＧＰａ以上であることを特徴とす
る複合セラミックス。
て、前記第１の材料の熱膨張係数α１の室温近傍におけ
る値が、１．５×１０−６／℃以下、前記第２の材料の
ヤング率Ｅ２が１５０ＧＰａ以上であることを特徴とす
る複合セラミックス。
【手続補正７】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１９
【補正方法】削除
【手続補正８】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００２０
【補正方法】変更
【補正内容】
【００２０】（４） 上記（１）〜（３）のいずれかに
おいて、前記リチウムアルミノシリケートがユークリプ
タイトまたはスポジューメンであることを特徴とする複
合セラミックス。
おいて、前記リチウムアルミノシリケートがユークリプ
タイトまたはスポジューメンであることを特徴とする複
合セラミックス。
【手続補正９】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００２１
【補正方法】変更
【補正内容】
【００２１】（５）リチウムアルミノシリケート、コー
ディエライト、アルミナスキータイト、チタン酸アルミ
ニウム、りん酸ジルコニルから選択される原料粉末と、
炭化ケイ素、窒化ケイ素、サイアロン、アルミナ、ジル
コニア、窒化アルミニウムから選択される原料粉末（コ
ーディエライトと窒化ケイ素との組み合わせを除く）を
混合し、成形して、その成形体を、真空もしくは不活性
ガス雰囲気中、および／または大気中で１２００〜１５
００℃の温度で焼成することを特徴とする複合セラミッ
クスの製造方法。
ディエライト、アルミナスキータイト、チタン酸アルミ
ニウム、りん酸ジルコニルから選択される原料粉末と、
炭化ケイ素、窒化ケイ素、サイアロン、アルミナ、ジル
コニア、窒化アルミニウムから選択される原料粉末（コ
ーディエライトと窒化ケイ素との組み合わせを除く）を
混合し、成形して、その成形体を、真空もしくは不活性
ガス雰囲気中、および／または大気中で１２００〜１５
００℃の温度で焼成することを特徴とする複合セラミッ
クスの製造方法。
【手続補正１０】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００３３
【補正方法】変更
【補正内容】
【００３３】上記第１の材料としてはユークリプタイ
ト、スポジューメン、ペタライト、β石英固溶体等のリ
チウムアルミノシリケート、コーディエライト、アルミ
ナスキータイト、チタン酸アルミニウム、りん酸ジルコ
ニルから選択された材料を用い、第２の材料としては炭
化ケイ素、窒化ケイ素、サイアロン、アルミナ、ジルコ
ニア、窒化アルミから選択された材料を用いる（コーデ
ィエライトと窒化ケイ素との組み合わせを除く）。
ト、スポジューメン、ペタライト、β石英固溶体等のリ
チウムアルミノシリケート、コーディエライト、アルミ
ナスキータイト、チタン酸アルミニウム、りん酸ジルコ
ニルから選択された材料を用い、第２の材料としては炭
化ケイ素、窒化ケイ素、サイアロン、アルミナ、ジルコ
ニア、窒化アルミから選択された材料を用いる（コーデ
ィエライトと窒化ケイ素との組み合わせを除く）。
【手続補正１１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００３４
【補正方法】変更
【補正内容】
【００３４】第１の材料として用いる上記材料のうち、
低熱膨張の観点からはリチウムアルミノシリケートのう
ちユークリプタイトやスポジューメンが好ましい。ま
た、低熱膨張係数の材料でより好ましいのはマイナスの
熱膨張を示すものであり、このような材料として例えば
ユークリプタイトなどを挙げることができる。これらの
材料を用いることで僅かな量で複合セラミックス全体の
熱膨張係数を低下させることが可能となり、したがっ
て、ヤング率の低下を招かずに熱膨張係数の低下を図る
ことができる。また、化学的に反応しなければ第１の材
料の中から複数の材料を組合せて用いることも可能であ
る。例えば、ユークリプタイトとコーディエライトを組
合せて使用することができる。コーディエライトはユー
クリプタイトに比し熱膨張係数は大きいもののヤング率
がユークリプタイトよりは大きいため、ヤング率が優先
される場合に好ましく使用することができる。
低熱膨張の観点からはリチウムアルミノシリケートのう
ちユークリプタイトやスポジューメンが好ましい。ま
た、低熱膨張係数の材料でより好ましいのはマイナスの
熱膨張を示すものであり、このような材料として例えば
ユークリプタイトなどを挙げることができる。これらの
材料を用いることで僅かな量で複合セラミックス全体の
熱膨張係数を低下させることが可能となり、したがっ
て、ヤング率の低下を招かずに熱膨張係数の低下を図る
ことができる。また、化学的に反応しなければ第１の材
料の中から複数の材料を組合せて用いることも可能であ
る。例えば、ユークリプタイトとコーディエライトを組
合せて使用することができる。コーディエライトはユー
クリプタイトに比し熱膨張係数は大きいもののヤング率
がユークリプタイトよりは大きいため、ヤング率が優先
される場合に好ましく使用することができる。
【手続補正１２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００３５
【補正方法】変更
【補正内容】
【００３５】第２の材料として用いる上記材料の中で
は、特に高ヤング率の観点から炭化ケイ素、アルミナ
が、ヤング率が比較的大きく熱膨張係数が小さいという
観点で窒化ケイ素、サイアロンがそれぞれ好ましい。
は、特に高ヤング率の観点から炭化ケイ素、アルミナ
が、ヤング率が比較的大きく熱膨張係数が小さいという
観点で窒化ケイ素、サイアロンがそれぞれ好ましい。
【手続補正１３】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００３７
【補正方法】変更
【補正内容】
【００３７】以上のような複合セラミックスは、ユーク
リプタイト、スポジューメン等のリチウムアルミノシリ
ケート、コーディエライト、アルミナスキータイト、チ
タン酸アルミニウム、りん酸ジルコニルなどから選択さ
れる原料粉末と、炭化ケイ素、窒化ケイ素、サイアロ
ン、アルミナ、ジルコニア、窒化アルミなどから選択さ
れる原料粉末（コーディエライトと窒化ケイ素との組み
合わせを除く）を混合し、成形して、その成形体を、真
空もしくは不活性ガス雰囲気中、および／または大気中
で１２００〜１５００℃の温度で焼成することによって
得ることができる。
リプタイト、スポジューメン等のリチウムアルミノシリ
ケート、コーディエライト、アルミナスキータイト、チ
タン酸アルミニウム、りん酸ジルコニルなどから選択さ
れる原料粉末と、炭化ケイ素、窒化ケイ素、サイアロ
ン、アルミナ、ジルコニア、窒化アルミなどから選択さ
れる原料粉末（コーディエライトと窒化ケイ素との組み
合わせを除く）を混合し、成形して、その成形体を、真
空もしくは不活性ガス雰囲気中、および／または大気中
で１２００〜１５００℃の温度で焼成することによって
得ることができる。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き Ｆターム(参考） 4G030 AA02 AA16 AA17 AA36 AA37 AA41 AA47 AA51 AA52 BA20 BA24 GA04 GA22 GA24 GA26 GA27
Claims (8)
- 【請求項１】 第１の材料と第２の材料からなる緻密質
の複合セラミックスであって、第１の材料の重量割合を
Ｗ１％、密度をρ１、熱膨張係数をα１、ヤング率をＥ
１とし、第２の材料の重量割合をＷ２％、密度をρ２、
熱膨張係数をα２、ヤング率をＥ２とした場合に、熱膨
張係数αおよびヤング率Ｅが以下の式で表されることを
特徴とする複合セラミックス。 α=[(Ｗ１Ｅ１α１/ρ１)+(Ｗ２Ｅ２α２/ρ２)]／[(Ｗ
１Ｅ１/ρ１)+(Ｗ２Ｅ２/ρ２)]＋Ａ Ｅ=Ｂ×[(Ｗ１Ｅ１ρ２)+(Ｗ２Ｅ２ρ１)]／[(Ｗ
１ρ２)+(Ｗ２ρ１)] ただし、Ａ＝−０．５×１０−６〜１．０×１０−６、
Ｂ＝０．８〜１．２ - 【請求項２】 前記熱膨張係数αの室温近傍における値
が、−１．５×１０ −６〜１．５×１０−６／℃であ
り、前記ヤング率Ｅは１５０ＧＰａ以上であることを特
徴とする請求項１に記載の複合セラミックス。 - 【請求項３】 比剛性が５０ＧＰａ／ｇ／ｃｍ３以上で
あることを特徴とする請求項１または請求項２に記載の
複合セラミックス。 - 【請求項４】 前記第１の材料が低熱膨張係数材料から
なり、前記第２の材料が高ヤング率材料からなることを
特徴とする請求項１ないし請求項３のいずれか１項に記
載の複合セラミックス。 - 【請求項５】 前記第１の材料の熱膨張係数α１の室温
近傍の値が１．５×１０-6／℃以下、前記第２の材料の
ヤング率Ｅ２が１５０ＧＰａ以上であることを特徴とす
る請求項４に記載の複合セラミックス。 - 【請求項６】 前記第１の材料がリチウムアルミノシリ
ケート、コーディエライト、アルミナスキータイト、チ
タン酸アルミニウム、りん酸ジルコニルから選択された
材料であり、前記第２の材料が炭化ケイ素、窒化ケイ
素、サイアロン、アルミナ、ジルコニア、窒化アルミニ
ウムから選択された材料であることを特徴とする請求項
１ないし請求項５のいずれか１項に記載の複合セラミッ
クス。 - 【請求項７】 前記リチウムアルミノシリケートがユー
クリプタイトまたはスポジューメンであることを特徴と
する請求項６に記載の複合セラミックス。 - 【請求項８】 リチウムアルミノシリケート、コーディ
エライト、アルミナスキータイト、チタン酸アルミニウ
ム、りん酸ジルコニルから選択される原料粉末と、炭化
ケイ素、窒化ケイ素、サイアロン、アルミナ、ジルコニ
ア、窒化アルミニウムから選択される原料粉末を混合
し、成形して、その成形体を、真空もしくは不活性ガス
雰囲気中、および／または大気中で１２００〜１５００
℃の温度で焼成することを特徴とする複合セラミックス
の製造方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP23500499A JP3260340B2 (ja) | 1999-08-23 | 1999-08-23 | 複合セラミックスおよびその製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP23500499A JP3260340B2 (ja) | 1999-08-23 | 1999-08-23 | 複合セラミックスおよびその製造方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2001058866A true JP2001058866A (ja) | 2001-03-06 |
| JP3260340B2 JP3260340B2 (ja) | 2002-02-25 |
Family
ID=16979647
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP23500499A Expired - Fee Related JP3260340B2 (ja) | 1999-08-23 | 1999-08-23 | 複合セラミックスおよびその製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3260340B2 (ja) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2001058867A (ja) * | 1999-08-23 | 2001-03-06 | Taiheiyo Cement Corp | 構造部品 |
| EP1602978A1 (en) * | 2003-02-21 | 2005-12-07 | Nihon Ceratec Co., Ltd. | Exposure apparatus for liquid crystal panel and exposure apparatus |
| TWI394226B (zh) * | 2004-09-01 | 2013-04-21 | 尼康股份有限公司 | 基板保持器、平臺裝置以及曝光裝置 |
-
1999
- 1999-08-23 JP JP23500499A patent/JP3260340B2/ja not_active Expired - Fee Related
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2001058867A (ja) * | 1999-08-23 | 2001-03-06 | Taiheiyo Cement Corp | 構造部品 |
| EP1602978A1 (en) * | 2003-02-21 | 2005-12-07 | Nihon Ceratec Co., Ltd. | Exposure apparatus for liquid crystal panel and exposure apparatus |
| EP1602978A4 (en) * | 2003-02-21 | 2009-08-19 | Nihon Ceratec Co Ltd | EXPOSURE APPARATUS FOR LIQUID CRYSTAL PANEL AND EXPOSURE APPARATUS |
| TWI394226B (zh) * | 2004-09-01 | 2013-04-21 | 尼康股份有限公司 | 基板保持器、平臺裝置以及曝光裝置 |
| US8717543B2 (en) | 2004-09-01 | 2014-05-06 | Nikon Corporation | Substrate holder, stage apparatus, and exposure apparatus with first support part provided in a suction space and second support part |
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| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP3260340B2 (ja) | 2002-02-25 |
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