JP2003292372A - Ceramic sintered compact and production method therefor - Google Patents

Ceramic sintered compact and production method therefor

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JP2003292372A
JP2003292372A JP2003022544A JP2003022544A JP2003292372A JP 2003292372 A JP2003292372 A JP 2003292372A JP 2003022544 A JP2003022544 A JP 2003022544A JP 2003022544 A JP2003022544 A JP 2003022544A JP 2003292372 A JP2003292372 A JP 2003292372A
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a ceramic sintered compact having a small thermal expansion coefficient and a large value obtained by dividing its Young's modulus by its density, and to provide a producing method therefor. <P>SOLUTION: The sintered compact comprises cordierite of 90 to 99.8 vol.% and mullite of 0.2 to 10 vol.%. Both contents can be measured by an X-ray diffraction method, and the ratio of the peak strength of the mullite crystal (110) plane to that of the cordierite crystal (110) plane is 0.2 to 20. The sintered compact has a density of ≥2.48 g/cm<SP>3</SP>, and the average particle diameter of the cordierite crystal contained is ≤2 μm. The sintered compact has the thermal expansion coefficient of -0.2 to 0.2 ppm/K, and the value obtained by dividing its Young's modulus by its density is ≥54.3 GPa/g/cm<SP>3</SP>. The sintered compact is produced by mixing the powder, or the like, of oxides of Mg, Si, and Al so that cordierite and mullite are contained according to the above contents and then burning the mixture. <P>COPYRIGHT: (C)2004,JPO

Description

【発明の詳細な説明】Detailed Description of the Invention

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明はセラミックス焼結体
及びその製造方法に関する。更に詳しくは、コーディエ
ライト中に特定量のムライトを分散させることにより、
低熱膨張であり、且つヤング率を密度で除した値(以
下、「比剛性」と言う)が大きいセラミックス焼結体及
びその製造方法に関する。本発明は、半導体製造装置用
セラミックス部品、精密制御機械用セラミックス部品、
光学機器用セラミックス部品及び触媒担体等に利用され
る。
TECHNICAL FIELD The present invention relates to a ceramic sintered body and a method for manufacturing the same. More specifically, by dispersing a specific amount of mullite in cordierite,
The present invention relates to a ceramic sintered body having a low thermal expansion and a large value obtained by dividing Young's modulus by density (hereinafter, referred to as "specific rigidity") and a method for manufacturing the same. The present invention relates to a ceramic part for semiconductor manufacturing equipment, a ceramic part for precision control machines,
It is used for ceramic parts for optical devices and catalyst carriers.

【0002】[0002]

【従来の技術】従来、低熱膨張セラミックス焼結体とし
て、チタン酸アルミニウム、ユークリプタイト、β−ス
ポジューメン、ペタライト等のリチウムアルミノシリケ
ート系セラミックス及びコーディエライト等のマグネシ
ウムアルミノシリケート系セラミックスが知られてい
る。このチタン酸アルミニウムやリチウムアルミノシリ
ケート系セラミックスの熱膨張係数は小さいが、ヤング
率が小さいために外力や自重に対して変形しやすい。従
って、寸法変化や形状変化を嫌う精密機械部品や光学機
器部品への応用は限られている。一方、コーディエライ
トは低熱膨張セラミックス焼結体として従来からフィル
タ、ハニカム及び耐火物等に応用されている。しかし、
これらは多孔質体であり、そのヤング率は70〜90G
Pa程度と小さい。また、熱膨張係数は0.5ppm/
K程度と十分に小さいとはいえない。これまで緻密で熱
膨張係数が小さいコーディエライトを得るために、ペタ
ライト相やβ−スポジューメン相を共存させる方法が知
られている(例えば、特許文献2参照。)。しかし、こ
の方法では、十分に熱膨張係数が小さいコーディエライ
ト焼結体は得られていない。また、気孔率が小さく、熱
膨張係数が小さいコーディエライト焼結体を得るために
希土類元素を添加する技術が知られている(例えば、特
許文献1参照。)。この場合においても、熱膨張係数は
十分小さいとはいえない。
2. Description of the Related Art Lithium aluminosilicate ceramics such as aluminum titanate, eucryptite, β-spodumene and petalite, and magnesium aluminosilicate ceramics such as cordierite have been known as low thermal expansion ceramics. There is. This aluminum titanate or lithium aluminosilicate ceramics has a small coefficient of thermal expansion, but since it has a small Young's modulus, it is easily deformed by an external force or its own weight. Therefore, its application to precision machine parts and optical equipment parts that are sensitive to dimensional changes and shape changes is limited. On the other hand, cordierite has been conventionally applied to filters, honeycombs, refractories, etc. as a low thermal expansion ceramics sintered body. But,
These are porous bodies and have a Young's modulus of 70 to 90 G
It is as small as Pa. The thermal expansion coefficient is 0.5 ppm /
It is not as small as K. Up to now, there has been known a method of coexisting a petalite phase or a β-spodumene phase in order to obtain a dense cordierite having a small thermal expansion coefficient (see, for example, Patent Document 2). However, by this method, a cordierite sintered body having a sufficiently small thermal expansion coefficient has not been obtained. Further, a technique of adding a rare earth element in order to obtain a cordierite sintered body having a small porosity and a small thermal expansion coefficient is known (for example, refer to Patent Document 1). Even in this case, the thermal expansion coefficient cannot be said to be sufficiently small.

【0003】[0003]

【特許文献1】特開平10−53460号公報[Patent Document 1] Japanese Patent Laid-Open No. 10-53460

【特許文献2】特開平11−209171号公報[Patent Document 2] Japanese Patent Laid-Open No. 11-209171

【0004】[0004]

【発明が解決しようとする課題】本発明は上記問題点を
解決するものであり、低熱膨張であり、且つ高比剛性の
セラミックス焼結体及びその製造方法を提供することを
目的とする。
SUMMARY OF THE INVENTION It is an object of the present invention to solve the above problems, and to provide a ceramic sintered body having a low thermal expansion and a high specific rigidity, and a method for producing the same.

【0005】[0005]

【課題を解決するための手段】本発明のセラミックス焼
結体は、コーディエライト及びムライトの含有量の合計
を100体積%とした場合に、コーディエライト90〜
99.8体積%とムライト0.2〜10体積%とからな
り、且つ密度が2.48g/cm以上であることを特
徴とする。また、他の本発明のセラミックス焼結体は、
コーディエライトとムライトとからなり、X線回析法に
より測定されるコーディエライト結晶の(110)面の
ピーク強度値Bとムライト結晶の(110)面のピーク
強度値Aとの比[前記の算出式(1)によって求められ
るC(以下、これを「ピーク強度比」という)]が0.
2〜20であり、且つ密度が2.48g/cm以上で
あることを特徴とする。本発明及び他の本発明では、コ
ーディエライト結晶の平均粒径が2μm以下であるセラ
ミックス焼結体とすることができる。更に、20〜25
℃で測定した熱膨張係数が−0.2〜0.2ppm/K
であり、且つ比剛性が54.3GPa/g/cm以上
であるセラミックス焼結体とすることができる。また、
このセラミックス焼結体は、半導体製造装置用の部材、
真空チャック用の部材及び静電チャック用の部材とする
ことができる。
The ceramic sintered body of the present invention has a cordierite content of 90 to 90% when the total content of cordierite and mullite is 100% by volume.
It is characterized by being composed of 99.8% by volume and 0.2 to 10% by volume of mullite and having a density of 2.48 g / cm 3 or more. In addition, other ceramics sintered body of the present invention,
The ratio of the peak intensity value B of the (110) plane of the cordierite crystal to the peak intensity value A of the (110) plane of the mullite crystal, which is composed of cordierite and mullite and is measured by an X-ray diffraction method [the above C (hereinafter, referred to as “peak intensity ratio”) obtained by the calculation formula (1)] of 0.
2 to 20 and the density is 2.48 g / cm 3 or more. In the present invention and other inventions, it is possible to provide a ceramics sintered body having an average particle diameter of cordierite crystals of 2 μm or less. Furthermore, 20-25
Coefficient of thermal expansion measured at ° C is -0.2 to 0.2 ppm / K
And a ceramics sintered body having a specific rigidity of 54.3 GPa / g / cm 3 or more. Also,
This ceramic sintered body is a member for semiconductor manufacturing equipment,
It can be a member for a vacuum chuck and a member for an electrostatic chuck.

【0006】本発明のセラミックス焼結体の製造方法
は、(1)Mg酸化物粉末及び加熱されてMg酸化物に
なるMg化合物粉末のうちの少なくとも1種と、Al酸
化物粉末及び加熱されてAl酸化物になるAl化合物粉
末のうちの少なくとも1種と、Si酸化物粉末及び加熱
されてSi酸化物になるSi化合物粉末のうちの少なく
とも1種とを混合して、又は、(2)Mg、Al、Si
の複合酸化物粉末の2種以上を混合して、或いは、
(3)上記各金属酸化物粉末及び上記各金属化合物粉末
のうちの少なくとも1種と上記金属複合酸化物粉末のう
ちの少なくとも1種とを混合して、コーディエライト及
びムライトの含有量の合計を100体積%とした場合
に、コーディエライト90〜99.8体積%及びムライ
ト0.2〜10体積%となるように焼成することを特徴
とする。この製造方法では、20〜25℃で測定した熱
膨張係数が−0.2〜0.2ppm/Kであり、且つ比
剛性が54.3GPa/g/cm以上であるセラミッ
クス焼結体とすることができる。尚、本発明において、
熱膨張係数が0ppm/K未満である場合は、焼結体が
熱収縮することを意味する。
The method for producing a ceramics sintered body according to the present invention comprises (1) at least one of Mg oxide powder and Mg compound powder which is heated to become Mg oxide, Al oxide powder and heated. Mixing at least one of Al compound powders that become Al oxides with at least one of Si oxide powders and Si compound powders that become Si oxides when heated, or (2) Mg , Al, Si
Or a mixture of two or more of the complex oxide powders of
(3) The total content of cordierite and mullite is obtained by mixing at least one of the metal oxide powders and the metal compound powders and at least one of the metal composite oxide powders. Is 100% by volume, the firing is performed so that cordierite is 90 to 99.8% by volume and mullite is 0.2 to 10% by volume. In this manufacturing method, the ceramics sintered body has a coefficient of thermal expansion of −0.2 to 0.2 ppm / K measured at 20 to 25 ° C. and a specific rigidity of 54.3 GPa / g / cm 3 or more. be able to. In the present invention,
When the coefficient of thermal expansion is less than 0 ppm / K, it means that the sintered body undergoes thermal contraction.

【0007】[0007]

【発明の実施の形態】以下、本発明を詳細に説明する.
本発明のセラミックス焼結体は、コーディエライト(2
MgO・2Al・5SiO)及びムライト(3
Al・2SiO)の含有量の合計を100体積
%とした場合に、コーディエライト90〜99.8体積
%とムライト0.2〜10体積%とからなる。コーディ
エライト含有量は90〜99.8体積%であり、好まし
くは92〜99.5体積%、より好ましくは95〜9
9.3体積%、更に好ましくは95〜99.2体積%で
ある。この含有量が90体積%未満であると比剛性は大
きくなるものの、熱膨張係数も大きくなるので好ましく
ない。また、この含有量が99.8体積%を超えると熱
膨張係数の大きなスピネル相やガラス相、ヤング率の小
さいクリストバライト相等が析出するため、熱膨張係数
は大きくなり、更に比剛性が小さくなるので好ましくな
い。ここで、「体積%」は、原料粉末が焼成中に反応して
生成するコーディエライトとムライトの体積の合計を1
00体積%したときに各々が占める体積%を示す。
The present invention will be described in detail below.
The ceramic sintered body of the present invention is made of cordierite (2
MgO.2Al 2 O 3 .5SiO 2 ) and mullite (3
When the total content of (Al 2 O 3 .2SiO 2 ) is 100% by volume, it is composed of 90 to 99.8% by volume of cordierite and 0.2 to 10% by volume of mullite. The cordierite content is 90-99.8% by volume, preferably 92-99.5% by volume, more preferably 95-9.
It is 9.3% by volume, and more preferably 95-99.2% by volume. When the content is less than 90% by volume, the specific rigidity increases, but the thermal expansion coefficient also increases, which is not preferable. Further, when the content exceeds 99.8% by volume, a spinel phase or a glass phase having a large thermal expansion coefficient, a cristobalite phase having a small Young's modulus, and the like are precipitated, so that the thermal expansion coefficient becomes large and the specific rigidity further becomes small. Not preferable. Here, the "volume%" is the total volume of cordierite and mullite produced by the reaction of the raw material powder during firing to be 1
The volume% occupied by each when the volume is 00% is shown.

【0008】上記ムライトの含有量は、0.2〜10体
積%であり、好ましくは0.5〜8体積%、より好まし
くは0.7〜5体積%、更に好ましくは0.8〜5体積
%である。この含有量が0.2体積%未満であると、熱
膨張係数の大きなスピネル相やガラス相、ヤング率の小
さいクリストバライト相等が析出するため、熱膨張係数
は大きくなり、更に比剛性が小さくなるので好ましくな
い。また、この含有量が10体積%を超えると、比剛性
は大きくなるものの、熱膨張係数も大きくなるので好ま
しくない。また、通常、この焼結体は、X線回析測定に
より検出される結晶相がコーディエライト相とムライト
相のみからなっている。尚、上記のコーディエライト及
びムライト以外に、密度、熱膨張係数及び比剛性に影響
を及ぼさない限りにおいて、微量な他の成分(製造上の
不可避的不純物、その他の成分)を含むこともできる。
The content of the mullite is 0.2 to 10% by volume, preferably 0.5 to 8% by volume, more preferably 0.7 to 5% by volume, still more preferably 0.8 to 5% by volume. %. If the content is less than 0.2% by volume, a spinel phase or a glass phase having a large coefficient of thermal expansion, a cristobalite phase having a small Young's modulus, etc. are precipitated, so that the coefficient of thermal expansion is increased and the specific rigidity is further reduced. Not preferable. Further, if the content exceeds 10% by volume, the specific rigidity increases, but the thermal expansion coefficient also increases, which is not preferable. In addition, normally, in this sintered body, the crystal phase detected by X-ray diffraction measurement is composed only of a cordierite phase and a mullite phase. In addition to the above cordierite and mullite, trace amounts of other components (inevitable impurities in production, other components) may be contained as long as they do not affect the density, the coefficient of thermal expansion and the specific rigidity. .

【0009】他の本発明のセラミックス焼結体は、コー
ディエライトとムライトとからなり、ピーク強度比は
0.2〜20であり、好ましくは0.5〜16、より好
ましくは0.7〜10、更に好ましくは0.8〜10で
ある。このピーク強度比が0.2未満であると、熱膨張
係数の大きなスピネル相やガラス相、ヤング率の小さい
クリストバライト相等が析出するため、熱膨張係数は大
きくなり、更に比剛性が小さくなるので好ましくない。
また、このピーク強度比が20を超えると、比剛性は大
きくなるものの、熱膨張係数も大きくなるので好ましく
ない。また、通常、この焼結体は、X線回析測定により
検出される結晶相がコーディエライト相とムライト相の
みからなっている。尚、上記のコーディエライト及びム
ライト以外に、密度、熱膨張係数及び比剛性に影響を及
ぼさない限りにおいて、微量な他の成分(製造上の不可
避的不純物、その他の成分)を含むこともできる。
Another ceramics sintered body of the present invention is composed of cordierite and mullite and has a peak intensity ratio of 0.2 to 20, preferably 0.5 to 16, and more preferably 0.7 to. 10, more preferably 0.8 to 10. When the peak intensity ratio is less than 0.2, a spinel phase or a glass phase having a large thermal expansion coefficient, a cristobalite phase having a small Young's modulus, and the like are deposited, so that the thermal expansion coefficient becomes large and the specific rigidity becomes small, which is preferable. Absent.
When the peak intensity ratio exceeds 20, the specific rigidity increases, but the thermal expansion coefficient also increases, which is not preferable. In addition, normally, in this sintered body, the crystal phase detected by X-ray diffraction measurement is composed only of a cordierite phase and a mullite phase. In addition to the above cordierite and mullite, trace amounts of other components (inevitable impurities in production, other components) may be contained as long as they do not affect the density, the coefficient of thermal expansion and the specific rigidity. .

【0010】上記両発明のセラミックス焼結体の密度
は、2.48g/cm以上であり、好ましくは2.4
9/cm以上、より好ましくは2.50/cm以上
である。この密度が2.48g/cm未満であると、
大きいヤング率が得られず、比剛性が小さくなるので好
ましくない。また気孔も多くなるため表面を研磨した際
に表面平滑性が得られにくい。
The densities of the ceramics sintered bodies of both the above inventions are 2.48 g / cm 3 or more, and preferably 2.4.
It is 9 / cm 3 or more, more preferably 2.50 / cm 3 or more. When this density is less than 2.48 g / cm 3 ,
It is not preferable because a large Young's modulus cannot be obtained and the specific rigidity becomes small. Further, since the number of pores increases, it is difficult to obtain surface smoothness when the surface is polished.

【0011】上記セラミックス焼結体に含有されるコー
ディエライト結晶の平均粒径は、好ましくは2μm以下
であり、より好ましくは1.9μm以下、更に好ましく
は1.8μm以下である。コーディエライト結晶はa軸
とc軸との熱膨張係数が異なるため、2μmを超える
と、この熱膨張差から焼成工程中に焼結体においてマイ
クロクラックが生じ、得られるセラミックスの比剛性が
小さくなるので好ましくない。
The average particle size of the cordierite crystals contained in the above ceramic sintered body is preferably 2 μm or less, more preferably 1.9 μm or less, and further preferably 1.8 μm or less. Since cordierite crystals have different coefficients of thermal expansion between the a-axis and the c-axis, if they exceed 2 μm, microcracks will occur in the sintered body during the firing process due to this difference in thermal expansion, and the specific rigidity of the resulting ceramics will be low. Therefore, it is not preferable.

【0012】上記セラミックス焼結体は、20〜25℃
で測定した熱膨張係数が好ましくは−0.2〜0.2p
pm/K、より好ましくは−0.16〜0.16ppm
/K、更に好ましくは−0.11〜0.11ppm/
K、特に好ましくは−0.08〜0.08ppm/Kで
ある。また、比剛性は好ましくは54.3GPa/g/
cm以上、より好ましくは54.6GPa/g/cm
以上、更に好ましくは54.8GPa/g/cm
上、特に好ましくは54.9GPa/g/cm3以上で
ある。このうち、好ましくは熱膨張係数が−0.2〜
0.2ppm/Kで且つ比剛性が54.3GPa/g/
cm以上、より好ましくは熱膨張係数が−0.16〜
0.16ppm/Kで且つ比剛性が54.6GPa/g
/cm以上、更に好ましくは熱膨張係数が−0.11
〜0.11ppm/Kで且つ比剛性が54.8GPa/
g/cm以上、特に好ましくは熱膨張係数が−0.0
8〜0.08ppm/Kで且つ比剛性が54.9GPa
/g/cm3以上である。
The above ceramics sintered body has a temperature of 20 to 25 ° C.
The coefficient of thermal expansion measured by is preferably -0.2 to 0.2 p
pm / K, more preferably -0.16 to 0.16 ppm
/ K, more preferably -0.11 to 0.11 ppm /
K, particularly preferably -0.08 to 0.08 ppm / K. The specific rigidity is preferably 54.3 GPa / g /
cm 3 or more, more preferably 54.6 GPa / g / cm
3 or more, more preferably 54.8 GPa / g / cm 3 or more, and particularly preferably 54.9 GPa / g / cm 3 or more. Of these, the coefficient of thermal expansion is preferably -0.2 to
0.2 ppm / K and specific rigidity 54.3 GPa / g /
cm 3 or more, more preferably a thermal expansion coefficient of −0.16 to
0.16 ppm / K and specific rigidity 54.6 GPa / g
/ Cm 3 or more, more preferably a coefficient of thermal expansion of −0.11.
~ 0.11 ppm / K and specific rigidity of 54.8 GPa /
g / cm 3 or more, particularly preferably a coefficient of thermal expansion of −0.0.
8 to 0.08 ppm / K and specific rigidity of 54.9 GPa
/ G / cm 3 or more.

【0013】また、ムライトの含有量により、図1に示
すように、熱膨張係数及び比剛性は以下の(1)〜
(4)が好ましい。 (1)ムライトが0.2〜10体積%の場合は、熱膨張
係数が−0.03〜0.20ppm/Kで且つ比剛性が
54.4〜56.6GPa/g/cm (2)ムライトが0.5〜8体積%の場合は、熱膨張係
数が−0.03〜0.16ppm/Kで且つ比剛性が5
4.7〜56.5GPa/g/cm (3)ムライトが0.7〜5体積%の場合は、熱膨張係
数が−0.03〜0.08ppm/Kで且つ比剛性が5
4.9〜56.0GPa/g/cm (4)ムライトが0.8〜5体積%の場合は、熱膨張係
数が−0.03〜0.08ppm/Kで且つ比剛性が5
5.0〜56.0GPa/g/cm
Further, depending on the content of mullite, as shown in FIG. 1, the coefficient of thermal expansion and the specific rigidity are as follows.
(4) is preferred. (1) When the mullite is 0.2 to 10% by volume, the coefficient of thermal expansion is -0.03 to 0.20 ppm / K and the specific rigidity is 54.4 to 56.6 GPa / g / cm 3 (2) When the content of mullite is 0.5 to 8% by volume, the coefficient of thermal expansion is -0.03 to 0.16 ppm / K and the specific rigidity is 5
4.7-56.5 GPa / g / cm 3 (3) When mullite is 0.7-5% by volume, the coefficient of thermal expansion is −0.03 to 0.08 ppm / K and the specific rigidity is 5
4.9-56.0 GPa / g / cm 3 (4) When mullite is 0.8-5% by volume, the coefficient of thermal expansion is −0.03 to 0.08 ppm / K and the specific rigidity is 5
5.0-56.0 GPa / g / cm 3

【0014】本発明のセラミックス焼結体の製造方法を
以下に説明する。本発明の製造方法においては、原料粉
末として、Mg酸化物粉末及び加熱されてMg酸化物に
なるMg化合物粉末のうちの少なくとも1種と、Al酸
化物粉末及び加熱されてAl酸化物になるAl化合物粉
末のうちの少なくとも1種と、Si酸化物粉末及び加熱
されてSi酸化物になるSi化合物粉末のうちの少なく
とも1種とを混合して使用する。これら各化合物は、加
熱されて酸化物になる化合物であればよく、例えば、各
金属の炭酸塩、炭酸水素塩、水酸化物及び硝酸塩等が挙
げられる。また、上記各金属酸化物粉末や各金属化合物
粉末の他に、上記金属(Mg、Al、Si)の複合酸化
物粉末のうちの2種以上を混合して使用することができ
る。この複合酸化物粉末としては、例えば、コーディエ
ライト、ムライト及び他のアルミノシリケート等の粉末
が挙げられる。更に、上記各金属酸化物粉末及び各金属
化合物粉末のうちの少なくとも1種と上記金属複合酸化
物粉末のうちの少なくとも1種とを混合して使用するこ
とができる。例えば、コーディエライト、ムライト及び
他のアルミノシリケート等のうちの1種以上の粉末と、
マグネシア、炭酸マグネシウム、アルミナ、水酸化アル
ミニウム及びシリカ等のうちの1種以上の粉末とを使用
することができる。また、上記原料粉末として仮焼粉末
を使用することができる。
The method for producing the ceramic sintered body of the present invention will be described below. In the manufacturing method of the present invention, as raw material powder, at least one of Mg oxide powder and Mg compound powder that is heated to become Mg oxide, Al oxide powder, and Al that is heated to become Al oxide. At least one of the compound powders is mixed with at least one of the Si oxide powder and the Si compound powder that is heated to form the Si oxide. Each of these compounds may be a compound that becomes an oxide when heated, and examples thereof include carbonates, hydrogen carbonates, hydroxides and nitrates of the respective metals. In addition to the metal oxide powders and the metal compound powders, two or more kinds of the composite oxide powders of the metals (Mg, Al, Si) can be mixed and used. Examples of the composite oxide powder include powders of cordierite, mullite, and other aluminosilicates. Further, at least one of the above metal oxide powders and each of the metal compound powders and at least one of the above metal composite oxide powders can be mixed and used. For example, one or more powders of cordierite, mullite and other aluminosilicates,
One or more powders of magnesia, magnesium carbonate, alumina, aluminum hydroxide, silica and the like can be used. Moreover, a calcined powder can be used as the raw material powder.

【0015】上記各粉末の平均粒径は、好ましくは2.
0μm以下、より好ましくは1.9μm以下、更に好ま
しくは1.8μm以下である。2.0μmを超えると大
きいヤング率の焼結体が得られず、比剛性が小さくなる
ので好ましくない。上記金属酸化物粉末等は、これらの
粉末が焼成中に反応してコーディエライト相90〜9
9.8体積%とムライト相0.2〜10体積%からなる
焼結体になるように秤量し混合する。通常、この焼結体
は、X線回析測定により検出される結晶相がコーディエ
ライト相とムライト相のみからなっている。尚、密度、
熱膨張係数及び比剛性に影響を及ぼさない限りにおい
て、上記のコーディエライト相及びムライト相以外を構
成することとなる微量な他の原料(製造上の不可避的不
純物、その他の原料)を混合することもできる。その
後、通常、この混合物を用いて成形する。上記において
成形体の形状、大きさ等は特に限定されず、また、その
成形方法も特に限定されない。次いで、この成形体を焼
成することにより、セラミックス焼結体が得られる。焼
成は所定雰囲気において、通常、1300〜1450℃
で1〜5時間行う。また、その焼成雰囲気は限定され
ず、通常、大気雰囲気であるが、アルゴン等の不活性ガ
ス雰囲気や真空中、窒素ガス等の非酸化性雰囲気での焼
成も可能である。また、この焼結体は、通常、常圧焼成
で得られるが、より緻密な焼結体を得るために常圧焼結
後、HIP処理をすることも可能である。更に、HP(ホッ
トプレス)等の加圧焼結も可能である。この製造方法に
より製造されたセラミックス焼結体には、前記した熱膨
張係数及び比剛性を適用できる。
The average particle size of each powder is preferably 2.
It is 0 μm or less, more preferably 1.9 μm or less, still more preferably 1.8 μm or less. If it exceeds 2.0 μm, a sintered body having a large Young's modulus cannot be obtained, and the specific rigidity becomes small, which is not preferable. The above-mentioned metal oxide powders and the like react with each other during the firing and the cordierite phase 90 to 9
Weigh and mix so that a sintered body composed of 9.8% by volume and 0.2 to 10% by volume of mullite phase is obtained. Usually, in this sintered body, the crystal phase detected by X-ray diffraction measurement is composed only of the cordierite phase and the mullite phase. The density,
As long as it does not affect the coefficient of thermal expansion and the specific rigidity, a small amount of other raw materials (inevitable impurities in production, other raw materials) that compose other than the above cordierite phase and mullite phase are mixed. You can also Thereafter, the mixture is usually used for molding. In the above, the shape, size, etc. of the molded body are not particularly limited, and the molding method thereof is also not particularly limited. Then, by firing this molded body, a ceramics sintered body is obtained. Firing is usually 1300 to 1450 ° C in a predetermined atmosphere
For 1 to 5 hours. The firing atmosphere is not limited, and is usually an air atmosphere, but firing in an inert gas atmosphere such as argon, vacuum, or a non-oxidizing atmosphere such as nitrogen gas is also possible. Further, this sintered body is usually obtained by pressureless firing, but it is also possible to perform HIP treatment after pressureless sintering in order to obtain a denser sintered body. Further, pressure sintering such as HP (hot press) is also possible. The above-mentioned thermal expansion coefficient and specific rigidity can be applied to the ceramics sintered body manufactured by this manufacturing method.

【0016】本発明及び他の本発明のセラミックス焼結
体は、半導体製造装置用の部材、真空チャック用の部材
及び静電チャック用の部材として有用である。このセラ
ミックス焼結体を、例えば、半導体ウェハの製造に用い
られる半導体製造装置用の部材として採用することによ
り、熱による装置の変形を抑制することができ、寸法精
度に優れた半導体ウェハを得ることができる。また、例
えば、半導体ウェハの製造に用いられる真空チャック用
の部材として採用することにより、熱による部材の変形
を抑制でき、寸法精度に優れた半導体ウェハを得ること
ができる。更に、このセラミックス焼結体は、例えば、
クーロン力によってウェハを保持する場合などに用いら
れる静電チャック用の部材として使用することもでき
る。
The ceramic sintered body of the present invention and the other ceramics of the present invention are useful as a member for a semiconductor manufacturing apparatus, a member for a vacuum chuck, and a member for an electrostatic chuck. By adopting this ceramic sintered body as a member for a semiconductor manufacturing apparatus used for manufacturing a semiconductor wafer, for example, it is possible to suppress deformation of the apparatus due to heat and obtain a semiconductor wafer with excellent dimensional accuracy. You can Further, for example, by adopting as a member for a vacuum chuck used for manufacturing a semiconductor wafer, deformation of the member due to heat can be suppressed, and a semiconductor wafer having excellent dimensional accuracy can be obtained. Further, this ceramic sintered body is, for example,
It can also be used as a member for an electrostatic chuck used for holding a wafer by Coulomb force.

【0017】[0017]

【実施例】以下、実施例を挙げて、本発明を具体的に説
明する。 (1)セラミックス焼結体の作製 市販のコーディエライト粉末に表1に示した組成になる
ようマグネシア粉末、シリカ粉末、アルミナ粉末及びム
ライト粉末の所定量を秤りとり、高純度アルミナ球石
(純度99.9%以上)を用いて水を溶媒として湿式粉
砕を行った。粉砕後の粉末の平均粒径は1.7μmであ
った。その後、バインダーを添加し、噴霧乾燥を行っ
た。次いで、所定の形状に成形を行い焼成した。このと
き焼成はすべての試料において大気中、常圧で行い、焼
成温度1300〜1450℃、保持時間は2時間とし
て、実施例1〜6、比較例1〜3の各試料を得た。尚、
上記の平均粒径は、レーザー散乱法により粒度分布を測
定した場合の50%径である。表1に、各々の原料粉末
の配合量及び焼成温度を示す。
EXAMPLES The present invention will be specifically described below with reference to examples. (1) Preparation of Ceramic Sintered Body A predetermined amount of magnesia powder, silica powder, alumina powder, and mullite powder was weighed so that commercially available cordierite powder had the composition shown in Table 1, and high-purity alumina ball stone ( Wet grinding was carried out using water having a purity of 99.9% or more) as a solvent. The average particle size of the powder after pulverization was 1.7 μm. Then, a binder was added and spray drying was performed. Then, it was molded into a predetermined shape and fired. At this time, firing was carried out on all the samples in the atmosphere at normal pressure, and the firing temperature was set to 1300 to 1450 ° C. and the holding time was set to 2 hours to obtain the samples of Examples 1 to 6 and Comparative Examples 1 to 3. still,
The average particle diameter is the 50% diameter when the particle size distribution is measured by the laser scattering method. Table 1 shows the blending amount of each raw material powder and the firing temperature.

【0018】[0018]

【表1】 [Table 1]

【0019】(2)物性等の評価方法 表1に示した実施例及び比較例のセラミックス焼結体に
ついて以下の方法により評価した。 コーディエライトとムライトの含有量;焼結体をX線
回折測定し、ムライト結晶(110)面のピーク強度と
コーディエライト結晶(110)面のピーク強度から予
め作成した検量線よりムライト量を算出した。検量線は
コーディエライトにムライトを0、5、10体積%添加
した焼結体を作製し、これら焼結体をX線回折測定し、
ムライト結晶(110)面のピーク強度とコーディエラ
イト結晶(110)面とのピーク強度の比から求めた。 焼結体密度;JIS R 1634で定めるアルキメ
デス法により評価を行い、数値はJIS Z 8401
によって小数点以下2桁にまるめた。 ピーク強度比;焼結体をX線回折測定し、得られたコ
ーディエライト結晶(110)面及びムライト結晶(1
10)面のピーク強度から前記の算出式(1)によって
求めた(図2の実施例3のセラミックス焼結体のX線回
折のチャート参照)。 ヤング率はJIS R 1602で定める超音波パル
ス法により室温で測定を行った。 焼結体中のコーディエライト粒子の平均粒径;焼結体
を鏡面研磨し、サーマルエッチングを行ったのちにSE
M(走査型電子顕微鏡)観察を行い、SEM写真からイ
ンターセプト法によって算出した。表1における実施例
及び比較例の各試料のコーディエライト粒子の平均粒径
はいずれも1.8μmであった。 比剛性;ヤング率の値を密度で除して算出した。 熱膨張係数;JIS R 3251で定めるレーザー
干渉法を用いて評価を行い、20〜25℃の平均熱膨張
係数として算出した。 表2に、実施例及び比較例の各セラミックス焼結体に含
有されるコーディエライト及びムライトの量、並びに焼
結体の密度、ピーク強度比、ヤング率、比剛性及び熱膨
張係数を示す。尚、表2中の「体積%」は、原料粉末が反
応して生成するコーディエライトとムライトの体積の合
計を100体積%としたときに各々が占める体積%を示
す。また、図1に実施例1〜6と比較例1〜2のムライ
ト量と、熱膨張係数及び比剛性との関係を示す。
(2) Evaluation method of physical properties, etc. The ceramic sintered bodies of Examples and Comparative Examples shown in Table 1 were evaluated by the following methods. Content of cordierite and mullite: X-ray diffraction measurement was performed on the sintered body, and the amount of mullite was calculated from a calibration curve previously prepared from the peak intensity of the mullite crystal (110) plane and the peak intensity of the cordierite crystal (110) plane. It was calculated. For the calibration curve, sinters obtained by adding 0, 5, 10% by volume of mullite to cordierite were prepared, and these sinters were measured by X-ray diffraction.
It was determined from the ratio of the peak intensity of the mullite crystal (110) plane to the peak intensity of the cordierite crystal (110) plane. Sintered body density; evaluated by the Archimedes method specified in JIS R 1634, and the numerical value is JIS Z 8401.
Rounded to two decimal places. Peak intensity ratio: The sintered body was subjected to X-ray diffraction measurement, and the obtained cordierite crystal (110) plane and mullite crystal (1
10) The peak intensity of the plane was calculated by the above calculation formula (1) (see the X-ray diffraction chart of the ceramic sintered body of Example 3 in FIG. 2). The Young's modulus was measured at room temperature by the ultrasonic pulse method defined by JIS R 1602. Average particle size of cordierite particles in the sintered body; SE is obtained by mirror-polishing the sintered body and performing thermal etching.
M (scanning electron microscope) observation was performed and calculated from the SEM photograph by the intercept method. The average particle size of the cordierite particles of each of the examples and comparative examples in Table 1 was 1.8 μm. Specific stiffness: Young's modulus value was divided by density. Thermal expansion coefficient: Evaluation was performed using a laser interference method defined in JIS R 3251 and calculated as an average thermal expansion coefficient of 20 to 25 ° C. Table 2 shows the amounts of cordierite and mullite contained in each ceramic sintered body of Examples and Comparative Examples, and the density, peak strength ratio, Young's modulus, specific rigidity and thermal expansion coefficient of the sintered body. In Table 2, "volume%" indicates the volume% of each of the cordierite and mullite produced by the reaction of the raw material powder when the total volume is 100 volume%. Further, FIG. 1 shows the relationship between the amount of mullite, the coefficient of thermal expansion, and the specific rigidity of Examples 1 to 6 and Comparative Examples 1 and 2.

【0020】[0020]

【表2】 [Table 2]

【0021】(3)実施例の効果 図1及び表1に示すように、比較例1(ムライトを含有
しないコーディエライトのみからなるセラミックス焼結
体)及び比較例2(コーディエライト87体積%とムラ
イト13体積%とからなるもの)は、熱膨張係数が各々
0.22ppm/K、0.48ppm/Kといずれも大
きい。特に、比較例2は、熱膨張係数が非常に大きい。
また、比剛性は各々54.2GPa/g/cm、5
6.6GPa/g/cmとなり、特に比較例1は比剛
性が小さいことが判る。更に、表1によれば、比較例3
(コーディエライト97体積%とムライト3体積%とか
らなり、密度が2.37g/cmと小さいもの)は、
熱膨張係数は0.06ppm/Kと小さいものの、比剛
性が50.6GPa/g/cmと非常に小さい。
(3) Effects of Examples As shown in FIG. 1 and Table 1, Comparative Example 1 (ceramics sintered body consisting only of cordierite containing no mullite) and Comparative Example 2 (87% by volume of cordierite) And mullite 13% by volume) have large thermal expansion coefficients of 0.22 ppm / K and 0.48 ppm / K, respectively. In particular, Comparative Example 2 has a very large coefficient of thermal expansion.
The specific rigidity is 54.2 GPa / g / cm 3 , 5 respectively.
It was 6.6 GPa / g / cm 3 , and it can be seen that Comparative Example 1 has a small specific rigidity. Furthermore, according to Table 1, Comparative Example 3
(Comprising 97% by volume of cordierite and 3% by volume of mullite and having a small density of 2.37 g / cm 3 ) is
Although the coefficient of thermal expansion is as small as 0.06 ppm / K, the specific rigidity is very small as 50.6 GPa / g / cm 3 .

【0022】これに対して、図1及び表1に示すよう
に、実施例1〜6は、熱膨張係数が−0.03〜0.1
6ppm/Kであり、いずれも小さく、このうち、特に
実施例1〜5は−0.03〜0.10ppm/Kと小さ
く比較例1に比べて、約1/10〜1/3と非常に小さ
い。特に、実施例1及び3は比較例1に比べて、熱膨張
係数は約1/10と極めて小さい。即ち、コーディエラ
イトにそれぞれ1体積%又は3体積%と少量のムライト
が含有された実施例1及び実施例3では、熱膨張係数は
比較例1の0.22ppm/Kから0.02ppm/K
へと急激に小さくなる。また、実施例1〜6は、比剛性
が55.2G〜56.5GPa/g/cmと比較例1
に比べて大きい。以上のことから、実施例1〜6は、優
れた熱膨張係数と比剛性とを有し、極めて両者のバラン
スに優れることが判る。また、熱膨張係数は、図1の如
く下に凸の略曲線状となり、予期しない意外な挙動を示
している。
On the other hand, as shown in FIG. 1 and Table 1, Examples 1 to 6 have a coefficient of thermal expansion of −0.03 to 0.1.
6 ppm / K, both of which are small. Among them, Examples 1 to 5 are particularly small, -0.03 to 0.10 ppm / K, which is about 1/10 to 1/3 of that of Comparative Example 1. small. In particular, Examples 1 and 3 have a thermal expansion coefficient of about 1/10, which is extremely small as compared with Comparative Example 1. That is, in Examples 1 and 3 in which cordierite contained a small amount of mullite of 1% by volume or 3% by volume, respectively, the coefficient of thermal expansion was from 0.22 ppm / K of Comparative Example 1 to 0.02 ppm / K.
Suddenly becomes smaller. Further, in Examples 1 to 6, the specific rigidity was 55.2 G to 56.5 GPa / g / cm 3 and Comparative Example 1
Big compared to. From the above, it can be seen that Examples 1 to 6 have excellent thermal expansion coefficient and specific rigidity, and are extremely well balanced. Further, the coefficient of thermal expansion has a substantially curved downward convex shape as shown in FIG. 1, which shows an unexpected and unexpected behavior.

【0023】上記各実施例では、従来から知られている
コーディエライトに比べて熱膨張係数が小さく、且つ比
剛性は大きく、従来技術からは予測できない効果を有す
る。この効果は、以下の理由により得られると考えられ
る。即ち、コーディエライト生成領域は非常に狭く、わ
ずかな組成ずれによって第2相が析出することとなる。
従って、コーディエライト焼結体の組成を若干ムライト
生成側にずらすことにより、ヤング率が小さく熱膨張係
数の大きな相が析出することが抑制され、熱膨張係数が
小さく、ヤング率の大きい焼結体を安定して製造するこ
とが可能となる。尚、コーディエライト単相としようと
してもガラス相等が生成してしまい、安定にコーディエ
ライト単相とすることができず、熱膨張係数が大きくな
ってしまう。
In each of the above-mentioned embodiments, the coefficient of thermal expansion is small and the specific rigidity is large as compared with the conventionally known cordierite, and there are effects that cannot be predicted from the prior art. This effect is considered to be obtained for the following reasons. That is, the cordierite generation region is very narrow, and a slight composition shift causes the second phase to precipitate.
Therefore, by slightly shifting the composition of the cordierite sintered body toward the mullite formation side, precipitation of a phase having a small Young's modulus and a large coefficient of thermal expansion is suppressed, and a sintered material having a small coefficient of thermal expansion and a large Young's modulus is obtained. The body can be manufactured stably. Even if a cordierite single phase is used, a glass phase or the like is generated, the cordierite single phase cannot be stably obtained, and the thermal expansion coefficient becomes large.

【0024】(4)実施例のセラミックス焼結体への適
用例 本発明及び他の本発明のセラミックス焼結体は、熱膨張
係数が小さいコーディエライトを主成分としているの
で、セラミックス焼結体全体の熱膨張係数が極めて小さ
く、温度変化に伴う寸法変化や形状変化が少ない。しか
も、上述したセラミックス焼結体を構成するための材料
を焼成することにより、高い密度とすることができ、高
比剛性を併せ持つセラミックス焼成体を得ることができ
る。従って、上述したセラミックス焼結体を用いること
により、温度変化に伴う寸法変化や形状変化が少なく、
且つ高い剛性を有するセラミック部品、例えば、半導体
製造装置、精密制御機械、光学機器、触媒担体等に好適
に用いることができるセラミック部品を得ることができ
る。
(4) Application Example of Ceramics Sintered Body of Example Since the ceramics sintered bodies of the present invention and other inventions are mainly composed of cordierite having a small thermal expansion coefficient, The overall coefficient of thermal expansion is extremely small, and there are few dimensional changes and shape changes due to temperature changes. Moreover, by firing the material for forming the above-mentioned ceramic sintered body, it is possible to obtain a ceramic sintered body having a high density and a high specific rigidity. Therefore, by using the above-mentioned ceramic sintered body, there is little dimensional change or shape change due to temperature change,
Further, it is possible to obtain a ceramic component having high rigidity, for example, a ceramic component which can be suitably used for a semiconductor manufacturing device, a precision control machine, an optical device, a catalyst carrier and the like.

【0025】以下、上述したセラミックス焼結体からな
るセラミック部材の用途について説明する。 まず、前記実施例の構成を有するセラミックス焼結体
を用いた真空チャックと、その真空チャックを用いた半
導体製造装置について説明する。図3に示すように、真
空チャック1は、減圧による吸引力によって、半導体ウ
ェハ3を吸着して保持する円盤状の吸着プレートであ
る。この真空チャック1は、円盤状の基板11と、基板
11を板厚方向に貫く(減圧のための)吸着孔111
と、基板11の吸着面K側(半導体ウェハ3側)に突出
する多数の突起部112と、突起部112の周囲を囲む
ように立設された環状のシール部113とを備えてい
る。
The use of the ceramic member made of the above-mentioned ceramic sintered body will be described below. First, a vacuum chuck using a ceramics sintered body having the configuration of the above embodiment and a semiconductor manufacturing apparatus using the vacuum chuck will be described. As shown in FIG. 3, the vacuum chuck 1 is a disk-shaped suction plate that sucks and holds the semiconductor wafer 3 by a suction force due to reduced pressure. The vacuum chuck 1 includes a disk-shaped substrate 11 and suction holes 111 that penetrate the substrate 11 in the plate thickness direction (for decompression).
And a large number of protrusions 112 protruding to the suction surface K side of the substrate 11 (semiconductor wafer 3 side), and an annular seal portion 113 provided upright so as to surround the periphery of the protrusions 112.

【0026】上述した真空チャック1は、図示しない
が、半導体製造装置の一部を構成する周知のポリッシン
グマシンに装着して用いられる。このポリッシングマシ
ンは、半導体ウェハ3を化学的機械的研磨(CMP)す
るCMP装置であり、主として回転可能に配置されたプ
ラテンと、その上方に配置され、半導体ウェハ3を真空
吸引して固定することができる研磨ヘッドとから構成さ
れている。そして、このポリッシングマシンでは、研磨
ヘッドに真空チャック1を取り付け、真空ポンプを作動
させて研磨ヘッド内の空間を減圧状態とし、これによ
り、真空チャック1の、突起部112が形成された面
と、シール部113と、半導体ウェハ3と、により形成
される空間を吸着孔111を通じて減圧状態とし、真空
チャック1の吸着面K側に半導体ウェハ3を吸着させて
固定する。次いで、プラテンに装着された研磨パッドと
真空チャック1との間に半導体ウェハ3を配置した状態
で、研磨パッドの表面にCMP用のスラリーを供給し、
プラテン及び研磨ヘッドを回転させて半導体ウェハ3の
表面の研磨を行う。この真空チャック1は、上述した性
質を有するセラミックス焼結体からなり、低熱膨張性及
び高い剛性を有しており、しかも温度変化に対する寸法
変化や形状変化が少ないので、寸法精度の高い半導体ウ
ェハ3を製造することができる。
Although not shown, the above-mentioned vacuum chuck 1 is used by being mounted on a known polishing machine which constitutes a part of a semiconductor manufacturing apparatus. This polishing machine is a CMP apparatus for chemical-mechanical polishing (CMP) the semiconductor wafer 3, and mainly includes a rotatably arranged platen and a platen arranged above the platen, and vacuum-fixes the semiconductor wafer 3 to fix it. And a polishing head capable of Then, in this polishing machine, the vacuum chuck 1 is attached to the polishing head and the vacuum pump is operated to reduce the pressure in the space inside the polishing head, whereby the surface of the vacuum chuck 1 on which the protrusion 112 is formed, The space formed by the seal portion 113 and the semiconductor wafer 3 is depressurized through the suction holes 111, and the semiconductor wafer 3 is sucked and fixed to the suction surface K side of the vacuum chuck 1. Next, while the semiconductor wafer 3 is placed between the polishing pad mounted on the platen and the vacuum chuck 1, slurry for CMP is supplied to the surface of the polishing pad,
The surface of the semiconductor wafer 3 is polished by rotating the platen and the polishing head. This vacuum chuck 1 is made of a ceramics sintered body having the above-mentioned properties, has low thermal expansion and high rigidity, and has little dimensional change or shape change due to temperature change, and therefore has a high dimensional accuracy. Can be manufactured.

【0027】次に、他の適用例として、前記実施例の
構成を有するセラミックス焼結体を用いた静電チャック
について説明する。図4に示すように、静電チャック2
1は、上述したセラミックス焼結体からなる円盤状の部
材を基体211としており、静電チャック21の一方の
面(同図下方の裏面)には、接合層4を介して金属製の
円盤状のベース板22が接合されている。尚、静電チャ
ック21にベース板22が接合されたものを静電チャッ
ク装置2と称する。
Next, as another application example, an electrostatic chuck using a ceramics sintered body having the structure of the above embodiment will be described. As shown in FIG. 4, the electrostatic chuck 2
1 has a disk-shaped member made of the above-mentioned ceramics sintered body as a base body 211, and one surface of the electrostatic chuck 21 (the back surface in the lower part of FIG. 1) has a metal disk-shaped member with a bonding layer 4 interposed therebetween. The base plate 22 of is joined. The electrostatic chuck 21 to which the base plate 22 is joined is referred to as an electrostatic chuck device 2.

【0028】この静電チャック21の内部(従って基体
211の内部)には、一対の内部電極2111、211
2が埋設されており、静電チャック21の他方の面(同
図上方の表面)は、例えば、半導体ウェハ3を吸着固定
する吸着面(チャック面)2113とされている。尚、
静電チャック21及びベース板22を図4の上下方向に
貫いて、貫通孔(図示せず)を設け、この貫通孔を介し
て吸着面2113側に冷却用のHeガス等を供給しても
よい。この静電チャック21では、使用時、チャックに
±1000V程度の直流の電圧を印加して半導体ウェハ
3を吸着するクーロン力を発生させ、この吸着力により
半導体ウェハ3を吸着して固定する。この静電チャック
21は、上述した性質を有するセラミックス焼結体から
なり、温度変化に対する寸法変化や形状変化が少ないの
で、寸法精度の高い半導体ウェハ3を製造することがで
きる。
Inside the electrostatic chuck 21 (hence the inside of the base body 211), a pair of internal electrodes 2111 and 211 are provided.
2 is embedded, and the other surface of the electrostatic chuck 21 (upper surface in the figure) is, for example, an adsorption surface (chuck surface) 2113 for adsorbing and fixing the semiconductor wafer 3. still,
A through hole (not shown) is provided through the electrostatic chuck 21 and the base plate 22 in the vertical direction in FIG. 4, and He gas for cooling or the like is supplied to the adsorption surface 2113 side through the through hole. Good. In the electrostatic chuck 21, when used, a DC voltage of about ± 1000 V is applied to the chuck to generate a Coulomb force for adsorbing the semiconductor wafer 3, and the adsorbing force adsorbs and fixes the semiconductor wafer 3. The electrostatic chuck 21 is made of a ceramics sintered body having the above-mentioned properties, and since the dimensional change and the shape change due to the temperature change are small, the semiconductor wafer 3 having high dimensional accuracy can be manufactured.

【0029】[0029]

【発明の効果】本発明のセラミックス焼結体は、熱膨張
係数が従来のコーディエライト系セラミックスに比較し
て小さく、且つ比剛性は大きく両者の性能バランスに優
れる。従って、特に低熱膨張性と高比剛性が必要な精密
機械部品や光学機器部品又は高い熱衝撃抵抗が要求され
る部品などに好適に利用することができる。また、本発
明の製造方法によれば、熱膨張係数が小さく且つ比剛性
の大きいセラミックス焼結体を容易に製造することがで
きる。
The ceramic sintered body of the present invention has a coefficient of thermal expansion smaller than that of conventional cordierite ceramics, and has a large specific rigidity and an excellent performance balance between the two. Therefore, it can be suitably used especially for precision machine parts and optical equipment parts that require low thermal expansion and high specific rigidity, or parts that require high thermal shock resistance. Further, according to the manufacturing method of the present invention, it is possible to easily manufacture a ceramic sintered body having a small coefficient of thermal expansion and a large specific rigidity.

【図面の簡単な説明】[Brief description of drawings]

【図1】含有されるムライトの量と、熱膨張係数及び比
剛性値との関係を示すグラフである。
FIG. 1 is a graph showing the relationship between the amount of mullite contained, a coefficient of thermal expansion, and a specific rigidity value.

【図2】実施例3のセラミックス焼結体のX線回折のチ
ャートである。
2 is an X-ray diffraction chart of a ceramics sintered body of Example 3. FIG.

【図3】半導体ウェハとセラミックス焼結体からなる真
空チャックとを一部破断して示す斜視図である。
FIG. 3 is a partially cutaway perspective view showing a semiconductor wafer and a vacuum chuck made of a ceramics sintered body.

【図4】静電チャックとベース板とからなる静電チャッ
ク装置を一部破断して示す斜視図である。
FIG. 4 is a partially cutaway perspective view showing an electrostatic chuck device including an electrostatic chuck and a base plate.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1;真空チャック、3;半導体ウェハ、11;基板、1
11;吸着孔、K;吸着面、112;突起部、113;
シール部、21;静電チャック、211;基体、4;接
合層、22;ベース板、2;静電チャック装置、211
1、2112;一対の内部電極、2113;吸着面。
1; vacuum chuck, 3; semiconductor wafer, 11; substrate, 1
11: suction hole, K; suction surface, 112; protrusion, 113;
Sealing part, 21; electrostatic chuck, 211; substrate, 4; bonding layer, 22; base plate, 2; electrostatic chuck device, 211
1, 2112; a pair of internal electrodes, 2113; adsorption surface.

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 光岡 健 名古屋市瑞穂区高辻町14番18号 日本特殊 陶業株式会社内 (72)発明者 浦島 和浩 名古屋市瑞穂区高辻町14番18号 日本特殊 陶業株式会社内 Fターム(参考) 4G030 AA07 AA36 AA37 BA18 BA20 BA24 CA01 GA09 HA04 HA18 5F004 BB21 BB22 BB29 5F031 CA02 HA02 HA03 HA08 HA13 HA16 HA39 MA22 PA11    ─────────────────────────────────────────────────── ─── Continued front page    (72) Inventor Ken Mitsuoka             14-18 Takatsuji-cho, Mizuho-ku, Nagoya-shi Japan special             Within Toyo Co., Ltd. (72) Inventor Kazuhiro Urashima             14-18 Takatsuji-cho, Mizuho-ku, Nagoya-shi Japan special             Within Toyo Co., Ltd. F-term (reference) 4G030 AA07 AA36 AA37 BA18 BA20                       BA24 CA01 GA09 HA04 HA18                 5F004 BB21 BB22 BB29                 5F031 CA02 HA02 HA03 HA08 HA13                       HA16 HA39 MA22 PA11

Claims (9)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 コーディエライト及びムライトの含有量
の合計を100体積%とした場合に、コーディエライト
90〜99.8体積%とムライト0.2〜10体積%と
からなり、且つ密度が2.48g/cm以上であるこ
とを特徴とするセラミックス焼結体。
1. When the total content of cordierite and mullite is 100% by volume, it is composed of 90 to 99.8% by volume of cordierite and 0.2 to 10% by volume of mullite, and has a density of 2.48 g / cm 3 or more, a ceramics sintered body characterized by the above.
【請求項2】 コーディエライトとムライトとからな
り、X線回析法により測定されるコーディエライト結晶
の(110)面のピーク強度値をBとし、ムライト結晶
の(110)面のピーク強度値をAとした場合に以下の
式(1)で示されるCの値が0.2〜20であり、且つ
密度が2.48g/cm以上であることを特徴とする
セラミックス焼結体。 C=(A/B)×100 ・・・ (1)
2. A peak intensity value of the (110) plane of a cordierite crystal composed of cordierite and mullite, which is measured by an X-ray diffraction method is defined as B, and a peak intensity of the (110) plane of the mullite crystal is defined as B. When the value is A, the value of C represented by the following formula (1) is 0.2 to 20, and the density is 2.48 g / cm 3 or more. C = (A / B) × 100 (1)
【請求項3】 上記コーディエライト結晶の平均粒径が
2μm以下である請求項1又は2に記載のセラミックス
焼結体。
3. The ceramic sintered body according to claim 1, wherein the cordierite crystals have an average particle size of 2 μm or less.
【請求項4】 20〜25℃で測定した熱膨張係数が−
0.2〜0.2ppm/Kであり、且つヤング率を密度
で除した値が54.3GPa/g/cm以上である請
求項1乃至3のいずれか1項に記載のセラミックス焼結
体。
4. The coefficient of thermal expansion measured at 20 to 25 ° C. is −
The ceramic sintered body according to any one of claims 1 to 3, which has a value of 0.2 to 0.2 ppm / K and a value obtained by dividing Young's modulus by density is 54.3 GPa / g / cm 3 or more. .
【請求項5】 半導体製造装置用の部材である請求項1
乃至4のいずれか1項に記載のセラミックス焼結体。
5. A member for a semiconductor manufacturing apparatus.
The ceramic sintered body according to any one of items 1 to 4.
【請求項6】 真空チャック用の部材である請求項1乃
至5のいずれか1項に記載のセラミックス焼結体。
6. The ceramic sintered body according to claim 1, which is a member for a vacuum chuck.
【請求項7】 静電チャック用の部材である請求項1乃
至5のいずれか1項に記載のセラミックス焼結体。
7. The ceramic sintered body according to claim 1, which is a member for an electrostatic chuck.
【請求項8】 (1)Mg酸化物粉末及び加熱されてM
g酸化物になるMg化合物粉末のうちの少なくとも1種
と、Al酸化物粉末及び加熱されてAl酸化物になるA
l化合物粉末のうちの少なくとも1種と、Si酸化物粉
末及び加熱されてSi酸化物になるSi化合物粉末のう
ちの少なくとも1種とを混合して、又は、(2)Mg、
Al、Siの複合酸化物粉末の2種以上を混合して、或
いは、(3)上記各金属酸化物粉末及び上記各金属化合
物粉末のうちの少なくとも1種と上記金属複合酸化物粉
末のうちの少なくとも1種とを混合して、コーディエラ
イト及びムライトの含有量の合計を100体積%とした
場合に、コーディエライト90〜99.8体積%及びム
ライト0.2〜10体積%となるように焼成することを
特徴とするセラミックス焼結体の製造方法。
8. (1) Mg oxide powder and heated M
At least one of Mg compound powders that become g oxide, Al oxide powder, and A that becomes Al oxide when heated.
a mixture of at least one of the 1 compound powder and at least one of the Si oxide powder and the Si compound powder which is heated to become the Si oxide, or (2) Mg,
A mixture of two or more of Al and Si composite oxide powders, or (3) at least one of the above metal oxide powders and each metal compound powders and the above metal composite oxide powders When at least one kind is mixed and the total content of cordierite and mullite is 100% by volume, cordierite is 90 to 99.8% by volume and mullite is 0.2 to 10% by volume. A method for producing a ceramics sintered body, comprising:
【請求項9】 本セラミックス焼結体の20〜25℃で
測定した熱膨張係数が−0.2〜0.2ppm/Kであ
り、且つヤング率を密度で除した値が54.3GPa/
g/cm以上である請求項8記載のセラミックス焼結
体の製造方法。
9. The coefficient of thermal expansion of the present ceramics sintered body measured at 20 to 25 ° C. is −0.2 to 0.2 ppm / K, and the value obtained by dividing Young's modulus by the density is 54.3 GPa /
The method for producing a ceramics sintered body according to claim 8, wherein the method is g / cm 3 or more.
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