JP2003335583A - Joined body of alumina sintered bodies and their joining method - Google Patents

Joined body of alumina sintered bodies and their joining method

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JP2003335583A
JP2003335583A JP2002141465A JP2002141465A JP2003335583A JP 2003335583 A JP2003335583 A JP 2003335583A JP 2002141465 A JP2002141465 A JP 2002141465A JP 2002141465 A JP2002141465 A JP 2002141465A JP 2003335583 A JP2003335583 A JP 2003335583A
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JP
Japan
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alumina sintered
sintered bodies
yag
alumina
joining
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JP2002141465A
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Japanese (ja)
Inventor
Tomonori Uchimaru
知紀 内丸
Yoshiaki Kobayashi
慶朗 小林
Haruo Murayama
晴男 村山
Takashi Morita
敬司 森田
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Coorstek KK
Original Assignee
Toshiba Ceramics Co Ltd
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Publication date
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To enable easy and secure joining of alumina sintered bodies which are used as materials for plasma devices for fabricating semiconductor- fabricating devices, by forming a joint layer between the alumina sintered bodies using yttrium aluminum garnet (YAG) either alone or in combination with a rare-earth oxide other than YAG to minimize effects of thermal and mechanical stresses on the joints and to increase bond strength between the alumina sintered bodies to an unprecedented level. <P>SOLUTION: In the joined body of the alumina sintered bodies, the alumina sintered bodies are mutually joined via the joint layer essentially comprising YAG. <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】この発明は、アルミナ焼結体
の接合体およびその接合方法に関するものである。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a joined body of alumina sintered bodies and a joining method thereof.

【0002】[0002]

【従来の技術】半導体ウェーハ製造用のエッチング装置
やCVD装置などのプラズマ装置では、例えばサセプタ
ー、高周波透過窓、静電チャックなどにアルミナ焼結体
が多く使用されているが、これらを用いたプラズマ装置
の作成ではアルミナ焼結体を接合することがしばしば必
要とされる。例えば、サセプターの中に電極を挿入する
には、二枚のアルミナプレートの間に電極を挿入して重
ね、これを接着剤で接合することが一般的に行われてい
る。
2. Description of the Related Art In a plasma apparatus such as an etching apparatus or a CVD apparatus for manufacturing a semiconductor wafer, an alumina sintered body is often used for a susceptor, a high frequency transmission window, an electrostatic chuck, etc. Joining of alumina sintered bodies is often required in the fabrication of devices. For example, in order to insert an electrode into a susceptor, it is common practice to insert an electrode between two alumina plates and stack them, and then bond them with an adhesive.

【0003】アルミナ焼結体の接合には、現在ポリイミ
ド系接着剤或いはシリコン系接着剤などが使われている
が、これらの高分子接着剤はフッ素系などハロゲンのプ
ラズマに弱く接着剤がこれらのプラズマに曝されると劣
化する。そのため接着剤を用いてアルミナ焼結体を接合
する場合は接着面を高精度に加工して接着剤が極力外部
に露出しないようにすることが必要とされ、そのための
加工に多くの手間を要していた。しかしながら、このよ
うにしても繰返し使用されるプラズマ装置ではアルミナ
焼結体の接合部が最初に劣化し、ここに間隙が出来て装
置の気密性が保持できなくなるといったことが生じてい
た。この外に、アルミナ焼結体は硬く加工が困難である
ところから、所定な形状のものを互いに接合し、複雑な
形状のアルミナ焼結体とすることが行われているが、そ
うした場合でも接合部の耐プラズマ性が問題とされてい
た。
At present, polyimide-based adhesives or silicon-based adhesives are used for joining alumina sintered bodies, but these polymer adhesives are vulnerable to halogen plasma such as fluorine-based adhesives. Deteriorates when exposed to plasma. Therefore, when joining the alumina sintered body using an adhesive, it is necessary to process the adhesive surface with high accuracy so that the adhesive is not exposed to the outside as much as possible, and the processing for that purpose requires a lot of labor. Was. However, even in such a case, in the plasma device which is repeatedly used, the joint portion of the alumina sintered body is first deteriorated, and a gap is formed there, so that the hermeticity of the device cannot be maintained. In addition to this, since alumina sintered bodies are hard and difficult to process, it has been attempted to join alumina sintered bodies of a predetermined shape to each other to form an alumina sintered body of a complicated shape. The plasma resistance of some parts was a problem.

【0004】また、アルミナ焼結体を接合すると、接合
部に熱膨張率や機械的特性の異なる接合層が形成され
る。この接合層は加熱冷却に基づく熱応力や各種の機械
的応力によって劣化しやすく、そうした場合もプラズマ
装置の気密性が損なわれる恐れがあった。従って、高い
接合強度が得られて加熱冷却の繰返しによる熱応力によ
っても接合部が劣化することなく、接合部の気密性が長
く保持されるアルミナ焼結体を得ることがプラズマ装置
では望まれていた。
When the alumina sintered bodies are joined together, a joining layer having different thermal expansion coefficients and different mechanical properties is formed at the joining portion. This bonding layer is easily deteriorated by thermal stress due to heating and cooling and various mechanical stresses, and even in such a case, the airtightness of the plasma device may be impaired. Therefore, in a plasma apparatus, it is desired to obtain an alumina sintered body which has a high bonding strength and is not deteriorated by thermal stress due to repeated heating and cooling, and the airtightness of the bonded portion is maintained for a long time. It was

【0005】[0005]

【発明が解決しようとする課題】この発明は、アルミナ
焼結体をイットリウム・アルミニウム・ガーネット(Y
AG)或いはこのYAGと少量のイットリア(Y
)以外の希土類酸化物を用いて接合することによ
ってアルミナ焼結体の接合強度を高めるとともに、特に
接合部での熱応力や機械的応力による影響を少なくし
て、半導体製造用のプラズマ装置で使用されるアルミナ
焼結体接合部の耐プラズマ性を格段に向上したアルミナ
焼結体の接合部材を得ようとするものである。
DISCLOSURE OF THE INVENTION In the present invention, an alumina sintered body is made of yttrium aluminum garnet (Y
AG) or this YAG and a small amount of yttria (Y
By using a rare earth oxide other than 2 O 3 ) for bonding, the bonding strength of the alumina sintered body can be increased, and the effects of thermal stress and mechanical stress at the bonded portion can be reduced, and plasma for semiconductor manufacturing can be obtained. It is intended to obtain a joined member of an alumina sintered body in which the plasma resistance of the joined portion of the alumina sintered body used in the apparatus is remarkably improved.

【0006】[0006]

【課題を解決するための手段】この発明は、アルミナ焼
結体同士を接合したアルミナ焼結体の接合体であって、
アルミナ焼結体がイットリウム・アルミニウム・ガーネ
ット(YAG)を主成分とする接合層で接合されている
ことを特徴とするアルミナ焼結体の接合体(請求項
1)、前記接合体の接合層の主成分が、イットリウム・
アルミニウム・ガーネット(YAG)で、さらに10重
量%以下のイットリア(Y)以外の希土類酸化物
を含むことを特徴とする請求項1記載のアルミナ焼結体
の接合体(請求項2)、アルミナ焼結体同士を接合する
に際し、接合しようとするアルミナ焼結体の間にイット
リア(Y)またはイットリウム・アルミニウム・
ガーネット(YAG)を主成分とする接合材を挟み、こ
れを還元雰囲気中1500〜1900℃で加熱すること
によってアルミナ焼結体同士を接合するアルミナ焼結体
の接合方法(請求項3)、前記接合材が、イットリア
(Y)またはイットリウム・アルミニウム・ガー
ネット(YAG)を主成分とし、さらにイットリア(Y
)以外の希土類酸化物を10重量%以下含有して
いることを特徴とする請求項3記載のアルミナ焼結体の
接合方法(請求項4)、アルミナ仮焼体同士を接合と同
時に焼結することによってアルミナ焼結体を接合する方
法であって、接合しようとするアルミナ仮焼体の間にイ
ットリア(Y)またはイットリウム・アルミニウ
ム・ガーネット(YAG)を主成分とする接合材を挟
み、これを還元雰囲気中1500〜1900℃で加熱す
ることによってアルミナ仮焼体を焼結と同時に接合する
アルミナ焼結体の接合方法(請求項5)、前記接合材
が、イットリア(Y)またはイットリウム・アル
ミニウム・ガーネット(YAG)を主成分とし、イット
リア(Y)以外の希土類酸化物を10重量%以下
含有している請求項5記載のアルミナ焼結体の接合方法
(請求項6)及び前記イットリア(Y)以外の希
土類酸化物が、Er,Lu,Yb
Tm,Ho及びLaの中のいずれか
一種以上である請求項2、4及び6のいずれかに記載の
アルミナ焼結体の接合方法(請求項7)である。
SUMMARY OF THE INVENTION The present invention is directed to alumina firing.
A joined body of alumina sintered bodies in which joined bodies are joined,
Alumina sintered body is yttrium aluminum gane
Bonded with a bonding layer containing YAG as a main component
A bonded body of alumina sintered bodies characterized by
1) The main component of the bonding layer of the bonded body is yttrium.
Aluminum Garnet (YAG), 10 more layers
Yttria (Y or less)TwoOThree) Other rare earth oxides
The alumina sintered body according to claim 1, comprising:
The joined body (claim 2) and the alumina sintered bodies are joined together.
At the time of joining, it must be
Rear (YTwoOThree) Or yttrium aluminum
Garment (YAG) as a main component
Heating it in a reducing atmosphere at 1500 to 1900 ° C
Alumina sintered body for joining alumina sintered bodies together
(Claim 3), the bonding material is yttria
(YTwoOThree) Or yttrium aluminum gar
Net (YAG) as the main component, and yttria (YAG)
TwoOThree10% by weight or less of rare earth oxides other than
The alumina sintered body according to claim 3, characterized in that
Joining method (Claim 4), joining alumina calcined bodies together
How to join alumina sinter by occasional sintering
This is the method of joining the alumina calcined bodies to be joined.
Trier (YTwoOThree) Or yttrium aluminum
A joint material containing Mu Garnet (YAG) as the main component is sandwiched between
And heat it at 1500-1900 ° C in a reducing atmosphere
To bond the calcined alumina at the same time as sintering
Method of joining alumina sintered body (claim 5), the joining material
But yttria (YTwoOThree) Or yttrium al
Main component is Minium Garnet (YAG), and it
Rear (YTwoOThree10% by weight or less of rare earth oxides other than
A method for joining an alumina sintered body according to claim 5, which contains
(Claim 6) and the yttria (YTwoOThree) Other than
The earth oxide is ErTwoOThree, LuTwoOThree, Yb TwoOThree
TmTwoOThree, HoTwoOThreeAnd LaTwoOThreeOne of
7. One or more types according to claim 2, 4 or 6.
This is a method for joining alumina sintered bodies (claim 7).

【0007】[0007]

【発明の実施の態様】この発明は、アルミナ焼結体同士
をイットリウム・アルミニウム・ガーネット(YAG)
を主成分とする接合層で接合したアルミナ焼結体の接合
体である。この接合体は、アルミナ焼結体の接合面に、
YAG(YAl12)を挟み、その両側を押圧し
ながら還元性雰囲気で加熱することによって得られる。
アルミナ焼結体の接合面にYAGを挟むにはYAGの粉
末スラリーをつくって接合面に塗布する方法が一般的で
あるが、アルミナ焼結体の接合面にYAGの固体を挟ん
でもよい。さらに、YAGのペーストを作って塗布して
もよい。YAGのスラリーを塗布する場合は、その厚さ
はアルミナ焼結体の接合面の粗さ以上、例えば10〜3
00μmの厚さに塗布する。その後、これを押圧して密
着しながら乾燥して接合面の水分を除去し、この状態で
水素雰囲気、窒素雰囲気、その他の還元性雰囲気で加熱
することによって、接合面の基材アルミナを接合部のY
AGに拡散して結合を行うものである。この結合層に形
成されるYAGは、両側の基材アルミナの一部が拡散し
ているので緻密で強硬な結合状態を形成するとともに、
YAGの熱膨張係数とアルミナ焼結体の熱膨張係数との
差が小さいのでヒートサイクルで寿命を長くすることが
可能である。
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION According to the present invention, alumina sintered bodies are yttrium aluminum garnet (YAG).
It is a joined body of alumina sintered bodies joined by a joining layer containing as a main component. This bonded body, on the bonding surface of the alumina sintered body,
It is obtained by sandwiching YAG (Y 3 Al 5 O 12 ) and heating it in a reducing atmosphere while pressing both sides of it.
In order to sandwich YAG on the joint surface of the alumina sintered body, a method of forming YAG powder slurry and applying it to the joint surface is generally used, but YAG solid may be sandwiched on the joint surface of the alumina sintered body. Further, a YAG paste may be prepared and applied. When the YAG slurry is applied, its thickness is not less than the roughness of the joint surface of the alumina sintered body, for example, 10 to 3
Apply to a thickness of 00 μm. After that, press this to dry it while adhering closely to remove the moisture on the joint surface, and in this state, heat it in a hydrogen atmosphere, a nitrogen atmosphere, or another reducing atmosphere so that the base material alumina on the joint surface is bonded. Y
It diffuses into the AG and performs coupling. The YAG formed in the bonding layer forms a dense and hard bonding state because a part of the base alumina on both sides is diffused, and
Since the difference between the coefficient of thermal expansion of YAG and the coefficient of thermal expansion of the alumina sintered body is small, it is possible to extend the life by heat cycle.

【0008】アルミナ焼結体をYAG層で接合するに
は、上記のように接合部にYAGを挟む代わりにイット
リア(Y)のスラリーを用いてもよい。なお、こ
の場合には、接合層の主成分がYAGであることは変わ
りないが、この外にYAM(Y Al)、YAP
(YAlO)が形成される場合がある。
For joining alumina sintered bodies with YAG layers
Instead of sandwiching YAG at the joint as described above,
Rear (YTwoOThreeThe slurry of 1) may be used. In addition, this
In the case of, it is not changed that the main component of the bonding layer is YAG.
No, but outside of this, YAM (Y FourAl5O9), YAP
(YALOThree) May be formed.

【0009】また、YAGの結合層を形成する際に、Y
AGとともにイットリア以外の希土類酸化物を10重量
%以下添加すると、YAGの融点が下がりその流動性が
よくなって基材アルミナとYAG層との接合部での密着
性が一層向上するものである。また、希土類酸化物を添
加すると接合に際しての還元性雰囲気での加熱の温度を
下げることができる。さらに、イットリア以外の希土類
酸化物を10重量%以下添加すると、接合層のYAGの
線膨張係数がアルミナにさらに近づき、アルミナとYA
Gとの線熱膨張差1.0×10−6K/℃(温度範囲0〜1000
℃)を一層縮めることが可能である。ここに用いるイッ
トリア以外の希土類酸化物は、Er,Lu
,Yb,Tm,Ho及びLa
の中のいずれか一種以上であるが、例えばLa
では0.01重量%の微量添加でもその効果が確認
される。この希土類酸化物は10重量%を超えて添加す
ると接合層としてのYAGの機械的強度を損なう恐れが
あるので、その添加量の上限は10重量%である。イッ
トリア以外の希土類酸化物の好ましい添加量は0.5〜
5重量%である。
When forming the YAG coupling layer, Y
When 10% by weight or less of a rare earth oxide other than yttria is added together with AG, the melting point of YAG is lowered and its fluidity is improved, and the adhesion at the joint between the base alumina and the YAG layer is further improved. Further, the temperature of heating in a reducing atmosphere at the time of joining can be lowered by adding a rare earth oxide. Furthermore, when a rare earth oxide other than yttria is added in an amount of 10 wt% or less, the linear expansion coefficient of YAG in the bonding layer becomes closer to that of alumina, and the alumina and YA
Linear thermal expansion difference with G 1.0 × 10 −6 K / ℃ (Temperature range 0 to 1000
℃) can be further shortened. Rare earth oxides other than yttria used here are Er 2 O 3 and Lu.
2 O 3 , Yb 2 O 3 , Tm 2 O 3 , Ho 2 O 3 and La
2 O 3 , which is one or more, for example, La 2
With O 3 , the effect is confirmed even when added in a small amount of 0.01% by weight. If this rare earth oxide is added in an amount exceeding 10% by weight, the mechanical strength of YAG as a bonding layer may be impaired, so the upper limit of the addition amount is 10% by weight. The preferable addition amount of the rare earth oxide other than yttria is 0.5 to
It is 5% by weight.

【0010】さらに、この発明では被接合部材として、
アルミナ焼結体の外にアルミナ仮焼体を用いることが可
能である。即ち、アルミナ仮焼体の接合面の間に上記と
同様にしてYAGまたはイットリアを挟んで、これを非
酸化雰囲気で加熱することによってアルミナ仮焼体を焼
結体とするとともに、その焼結体の結合体とするもので
ある。更にはイットリア以外の希土類酸化物を含むこと
ができることも同様である。
Further, in the present invention, as the members to be joined,
In addition to the alumina sintered body, it is possible to use a calcined alumina body. That is, YAG or yttria is sandwiched between the joint surfaces of the calcined alumina body in the same manner as above, and the calcined alumina body is made into a sintered body by heating it in a non-oxidizing atmosphere, and the sintered body Is a combined body of. Furthermore, it is also the same that a rare earth oxide other than yttria can be included.

【0011】この発明でのアルミナ焼結体又はアルミナ
仮焼体の接合は、アルミナの接合面にYAG又はイット
リアを,更にはこれにイットリア以外の希土類酸化物を
含む物質を挟んでアルミナ焼結体同士を押圧しながら還
元性雰囲気で加熱するすることによって行われるが、こ
こにおける押圧は接合体が密着する状態が保持される程
度の加圧で足り、例えば100g/cm前後で十分であ
る。
According to the present invention, the alumina sintered body or the alumina calcined body is joined to the alumina sintered body by sandwiching YAG or yttria on the joining surface of alumina and further containing a substance containing a rare earth oxide other than yttria. It is performed by heating in a reducing atmosphere while pressing each other, and the pressing here is sufficient to press the bonded body so that the bonded state is maintained, for example, about 100 g / cm 2 is sufficient.

【0012】以上で、アルミナ焼結体の接合面には、Y
AG層、YAG層を主成分としてYAM(YAl
)YAP(YAlO)の含まれた層、或いはこれら
にさらにイットリア以外の希土類酸化物が含まれた層が
形成される。接合層の熱膨張率は基材のアルミナ焼結体
と近似しているので、熱履歴によるクラックの発生が回
避される優れたアルミナ焼結体の接合部材とすることが
できる。また、従来の高分子接着剤による接合の場合
は、接着剤がプラズマで劣化されるのを防ぐために接着
剤が外部に露出しないように、接合面を高精度に加工す
る必要があったが、この発明では接合部のYAGは耐プ
ラズマ性があるので、接合面の加工精度を特に上げる必
要がなくその点で加工コストの低減を図ることが可能で
ある。
As described above, Y is formed on the bonding surface of the alumina sintered body.
YAM (Y 4 Al 5 O containing the AG layer and the YAG layer as main components
9 ) A layer containing YAP (YAlO 3 ) or a layer further containing a rare earth oxide other than yttria is formed. Since the coefficient of thermal expansion of the bonding layer is similar to that of the alumina sintered body of the base material, it is possible to provide an excellent bonded member of the alumina sintered body in which the occurrence of cracks due to thermal history is avoided. Further, in the case of conventional bonding with a polymer adhesive, the bonding surface has to be processed with high precision so that the adhesive is not exposed to the outside in order to prevent the adhesive from being deteriorated by plasma. According to the present invention, since the YAG of the joint has plasma resistance, it is not necessary to particularly improve the machining accuracy of the joint surface, and it is possible to reduce the machining cost in that respect.

【0013】[0013]

【実施例】(実施例1)YAG(YAl12)の
粉末、La粉末、純水、分散剤、アルミナボール
をポットに入れ、これを12時間回転させてYAGのス
ラリーを用意した。このスラリーを二枚の板状アルミナ
焼結体の各接合面に塗布しアルミナ焼結体同士を接合
し、この接合体に200g/cm2 の荷重をかけて両者を圧
着し、24時間45℃で放置して接合面の水分を乾燥し
た。その後、この接合体を水素雰囲気中電気炉で焼成し
アルミナ焼結体の接合体を形成した。
Example 1 YAG (Y 3 Al 5 O 12 ) powder, La 2 O 3 powder, pure water, dispersant, and alumina balls were put in a pot, which was rotated for 12 hours to make a YAG slurry. Prepared. This slurry is applied to the joint surfaces of two plate-shaped alumina sintered bodies, the alumina sintered bodies are joined together, a load of 200 g / cm 2 is applied to the joined bodies, and the two are pressure-bonded to each other for 24 hours at 45 ° C. After that, the water on the joint surface was dried. Then, this joined body was fired in an electric furnace in a hydrogen atmosphere to form a joined body of alumina sintered bodies.

【0014】この接合体を走査型電子顕微鏡(SEM)
で観察したところ図1に示す通りであった。この図1か
ら分かるように、基材アルミナ焼結体のアルミナがYA
GとLaからなる結合層に拡散して基材アルミナ
焼結体同士が強固に接合されている。このアルミナ焼結
体の接合状態を確認するためにヒートサイクル試験を行
い接合部のクラックの発生状況を調べた。また、同じ試
料をフッ素系プラズマ性についても調べた。この結果を
表1に示した。
This bonded body was scanned with a scanning electron microscope (SEM).
It was as shown in FIG. As can be seen from FIG. 1, the alumina of the base alumina sintered body is YA.
The base alumina sintered bodies are firmly bonded to each other by being diffused in the bonding layer made of G and La 2 O 3 . A heat cycle test was performed in order to confirm the joining state of the alumina sintered body, and the occurrence of cracks at the joining portion was examined. In addition, the same sample was also examined for fluorine plasma properties. The results are shown in Table 1.

【0015】(実施例2)実施例1と同様にしてアルミ
ナ焼結体の接合体を形成した。ただし、実施例2では、
イットリア以外の希土類酸化物としてLaに代え
てErを同量添加した。これらのアルミナ焼結体
を実施例1と同様にして試験を行い、その接合状態を調
べた。この結果を表1に示した。
(Example 2) A bonded body of alumina sintered bodies was formed in the same manner as in Example 1. However, in Example 2,
As a rare earth oxide other than yttria, Er 2 O 3 was added in the same amount instead of La 2 O 3 . Tests were performed on these alumina sintered bodies in the same manner as in Example 1 to examine the bonding state. The results are shown in Table 1.

【0016】(実施例3)イットリア(Y)の粉
末、Lu粉末、純水、分散剤、アルミナボールを
ポットに入れ12時間ポットを回転させてイットリアの
スラリーを用意した。このスラリーを二枚の板状アルミ
ナ焼結体の各接合面に塗布しアルミナ焼結体同士を接合
し、この接合体に200g/cm2 の荷重をかけ圧着し、2
4時間45℃で放置して接合面の水分を乾燥した。その
後、この接合体を水素雰囲気中1600℃で焼成しアル
ミナ焼結体の接合体を形成した。
Example 3 Yttria (Y 2 O 3 ) powder, Lu 2 O 3 powder, pure water, dispersant, and alumina balls were put in a pot and the pot was rotated for 12 hours to prepare a yttria slurry. This slurry is applied to the joint surfaces of two plate-shaped alumina sintered bodies, the alumina sintered bodies are joined together, and a pressure of 200 g / cm 2 is applied to the joined body to press-bond it.
The joint surface was allowed to dry for 4 hours at 45 ° C. Then, this joined body was fired at 1600 ° C. in a hydrogen atmosphere to form a joined body of alumina sintered bodies.

【0017】この接合体の接合層をSEMで調べたとこ
ろ、接合部のイットリアとアルミナ焼結体は強固に接合
されていた。このアルミナ焼結体の接合状態を確認する
ために実施例1と同じヒートサイクル試験を行い接合部
のクラックの発生状況を調べた。また、同じ試料をフッ
素系プラズマ性についても調べた。この結果を表1に示
した。
When the bonding layer of this bonded body was examined by SEM, the yttria at the bonded portion and the alumina sintered body were firmly bonded. In order to confirm the bonding state of this alumina sintered body, the same heat cycle test as in Example 1 was performed to examine the crack generation state at the bonding portion. In addition, the same sample was also examined for fluorine plasma properties. The results are shown in Table 1.

【0018】(実施例4)実施例1と同様のYAGを使
用しスラリー用意した、実施例4では、イットリア以外
の希土類酸化物としてLaに代えてTm
同量添加した。また、接合基材としてアルミナ焼結体に
代えてアルミナ仮焼体を用いた。即ち、二枚の板状アル
ミナ仮焼体の各接合面に上記のスラリーを塗布しアルミ
ナ仮焼体同士を接合し、この接合体に200g/cm2 の荷
重をかけて圧着し、24時間45℃で放置して接合面の
水分を乾燥した。その後、この接合体を水素雰囲気中1
700℃で電気炉で焼成しアルミナ焼結体の接合体を形
成した。このアルミナ焼結体の接合状態を確認するため
に実施例1と同じヒートサイクル試験を行い接合部のク
ラックの発生状況を調べた。また、同じ試料をフッ素系
プラズマ性についても調べ、その結果を表1に示した。
(Example 4) The same YAG as in Example 1 was used to prepare a slurry. In Example 4, as the rare earth oxide other than yttria, the same amount of Tm 2 O 3 was added instead of La 2 O 3 . . Further, an alumina calcined body was used as the bonding base material instead of the alumina sintered body. That is, the above-mentioned slurry was applied to each joint surface of two plate-shaped alumina calcined bodies to bond the alumina calcined bodies together, and a pressure of 200 g / cm 2 was applied to the jointed body for pressure bonding for 24 hours 45 The joint surface was left to stand to be dried at ℃. After that, this bonded body is placed in a hydrogen atmosphere for 1
It was fired at 700 ° C. in an electric furnace to form a joined body of alumina sintered bodies. In order to confirm the bonding state of this alumina sintered body, the same heat cycle test as in Example 1 was performed to examine the crack generation state at the bonding portion. The same sample was also examined for fluorine-based plasma properties, and the results are shown in Table 1.

【0019】(実施例5)実施例1と同様にしてアルミ
ナ焼結体の接合体を形成した。ただし、実施例5では、
イットリア以外の希土類酸化物としてLaに代え
てHoを同量添加した。また、接合部材の加熱は
大気中1800℃で行った。このアルミナ焼結体を実施
例1と同様にして試験を行い、その接合状態を調べ、そ
の結果を表1に示した。
Example 5 A joined body of alumina sintered bodies was formed in the same manner as in Example 1. However, in Example 5,
As a rare earth oxide other than yttria, the same amount of Ho 2 O 3 was added instead of La 2 O 3 . The heating of the joining member was performed at 1800 ° C. in the atmosphere. A test was performed on this alumina sintered body in the same manner as in Example 1, the bonding state was examined, and the results are shown in Table 1.

【0020】(実施例6)実施例1と同様にしてアルミ
ナ焼結体の接合体を形成した。ただし、実施例6では結
合部材としてYAG単独を用いて、イットリア以外の希
土類酸化物の添加を行わなかった。また、接合部材の加
熱は水素雰囲気中1700℃で行った。この接合体を走
査型電子顕微鏡(SEM)で観察したところ図2に示す
通りであった。このアルミナ焼結体の接合状態を確認す
るためにヒートサイクル試験を行い接合部のクラックの
発生状況を調べた。また、同じ試料をフッ素系プラズマ
性についても調べ、その結果を表1に示した。
Example 6 A joined body of alumina sintered bodies was formed in the same manner as in Example 1. However, in Example 6, YAG alone was used as the bonding member, and no rare earth oxide other than yttria was added. The heating of the joining member was performed at 1700 ° C. in a hydrogen atmosphere. When this joined body was observed with a scanning electron microscope (SEM), it was as shown in FIG. A heat cycle test was performed in order to confirm the joining state of the alumina sintered body, and the occurrence of cracks at the joining portion was examined. The same sample was also examined for fluorine-based plasma properties, and the results are shown in Table 1.

【0021】(比較例1)アルミナ焼結体をポリイミド
系接着剤で接合した。これらのアルミナ焼結体を実施例
1と同様にして試験を行い、その接合状態を調べた。上
記の実施例および比較例の試験の結果を下記の表1に纏
めて示した。
(Comparative Example 1) Alumina sintered bodies were bonded with a polyimide adhesive. Tests were performed on these alumina sintered bodies in the same manner as in Example 1 to examine the bonding state. The results of the tests of the above Examples and Comparative Examples are summarized in Table 1 below.

【0022】[0022]

【表1】 [Table 1]

【0023】表1から明らかなように、この発明による
アルミナ焼結体の接合体(実施例1〜5)は、いずれも
500回のヒートサイクルでもクラックが発生せず、ま
た実施例6では170回のヒートサイクルでもクラック
が発生せず、さらにイットリウム化合物を用いていると
ころから耐プラズマ性も良好である。そのために、熱履
歴を経た接合部の接合状態も良好でここに間隙が生ずる
ようなことはなく、これをプラズマ装置に使用したよう
な場合でも高度の気密性を長い期間にわたって保持する
ことが可能である。
As is clear from Table 1, in all of the joined bodies of the alumina sintered bodies according to the present invention (Examples 1 to 5), cracks did not occur even after 500 heat cycles, and in Example 6, 170 Cracks do not occur even after repeated heat cycles, and since the yttrium compound is used, plasma resistance is also good. As a result, the joints that have undergone thermal history have a good joint condition, and no gaps are created here. Even when this is used in a plasma device, it is possible to maintain a high degree of airtightness over a long period of time. Is.

【0024】[0024]

【発明の効果】以上の通り、この発明によるとアルミナ
焼結体の間にYAG又はYAGとイットリア以外の希土
類酸化物を挟んでこれを加熱し、アルミナ焼結体は強固
に結合されるとともにその結合部材は熱膨張率の近似し
たイットリア化合物のYAGで行われるので、その接合
部が熱膨張率の違いによるクラックの発生などによって
間隙が生ずるようなことがない。また、この発明では、
接合部がYAGを主成分とししているので耐プラズマ性
に優れているので、この発明はプラズマ装置に各種部材
に安定して使用することが可能である。
As described above, according to the present invention, YAG or YAG and a rare earth oxide other than yttria are sandwiched between alumina sintered bodies and heated, whereby the alumina sintered bodies are firmly bonded and Since the joining member is made of YAG, which is a yttria compound having a similar coefficient of thermal expansion, no gap is created at the joint portion due to cracks or the like due to the difference in coefficient of thermal expansion. Further, in the present invention,
Since the joining portion is mainly composed of YAG and thus has excellent plasma resistance, the present invention can be stably used for various members in a plasma device.

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

【図1】この発明の一実施例になるアルミナ焼結体の接
合部の金属組織の電子顕微鏡写真。
FIG. 1 is an electron micrograph of a metal structure of a joint portion of an alumina sintered body according to an embodiment of the present invention.

【図2】この発明の他の実施例になるアルミナ焼結体の
接合部の金属組織の電子顕微鏡写真。
FIG. 2 is an electron micrograph of a metal structure of a joint portion of an alumina sintered body according to another embodiment of the present invention.

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 村山 晴男 愛知県刈谷市小垣江町南藤1番地 東芝セ ラミックス株式会社刈谷工場内 (72)発明者 森田 敬司 愛知県刈谷市小垣江町南藤1番地 東芝セ ラミックス株式会社刈谷工場内 Fターム(参考) 4G026 BA03 BB03 BF04 BF44 BF45 BG04 BG05 BG06 BG28 BG30 BH01    ─────────────────────────────────────────────────── ─── Continued front page    (72) Inventor Haruo Murayama             No. 1 Nanto, Ogakie Town, Kariya City, Aichi Prefecture             Lamix Co., Ltd. Kariya factory (72) Inventor Keiji Morita             No. 1 Nanto, Ogakie Town, Kariya City, Aichi Prefecture             Lamix Co., Ltd. Kariya factory F term (reference) 4G026 BA03 BB03 BF04 BF44 BF45                       BG04 BG05 BG06 BG28 BG30                       BH01

Claims (7)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 アルミナ焼結体同士を接合したアルミナ
焼結体の接合体であって、アルミナ焼結体がイットリウ
ム・アルミニウム・ガーネット(YAG)を主成分とす
る接合層で接合されていることを特徴とするアルミナ焼
結体の接合体。
1. A joined body of alumina sintered bodies obtained by joining alumina sintered bodies together, wherein the alumina sintered bodies are joined by a joining layer containing yttrium-aluminum-garnet (YAG) as a main component. A joined body of alumina sintered bodies characterized by the above.
【請求項2】 前記接合体の接合層の主成分が、イット
リウム・アルミニウム・ガーネット(YAG)で、さら
に10重量%以下のイットリア(Y)以外の希土
類酸化物を含むことを特徴とする請求項1記載のアルミ
ナ焼結体の接合体。
2. The joint layer of the joint body is mainly composed of yttrium aluminum garnet (YAG) and further contains 10 wt% or less of rare earth oxide other than yttria (Y 2 O 3 ). The joined body of the alumina sintered body according to claim 1.
【請求項3】 アルミナ焼結体同士を接合するに際し、
接合しようとするアルミナ焼結体の間にイットリア(Y
)またはイットリウム・アルミニウム・ガーネッ
ト(YAG)を主成分とする接合材を挟み、これを還元
雰囲気中1500〜1900℃で加熱することによって
アルミナ焼結体同士を接合するアルミナ焼結体の接合方
法。
3. When joining alumina sintered bodies together,
Between the alumina sintered bodies to be joined, yttria (Y
2 O 3 ) or yttrium-aluminum-garnet (YAG) as a main component is sandwiched and heated at 1500 to 1900 ° C. in a reducing atmosphere to bond the alumina sintered bodies together. Joining method.
【請求項4】 前記接合材が、イットリア(Y
またはイットリウム・アルミニウム・ガーネット(YA
G)を主成分とし、さらにイットリア(Y)以外
の希土類酸化物を10重量%以下含有していることを特
徴とする請求項3記載のアルミナ焼結体の接合方法。
4. The bonding material is yttria (Y 2 O 3 ).
Or yttrium aluminum garnet (YA
4. The method for joining an alumina sintered body according to claim 3, wherein the main component is G) and a rare earth oxide other than yttria (Y 2 O 3 ) is contained in an amount of 10% by weight or less.
【請求項5】 アルミナ仮焼体同士を接合と同時に焼結
することによってアルミナ焼結体を接合する方法であっ
て、接合しようとするアルミナ仮焼体の間にイットリア
(Y)またはイットリウム・アルミニウム・ガー
ネット(YAG)を主成分とする接合材を挟み、これを
還元雰囲気中1500〜1900℃で加熱することによ
ってアルミナ仮焼体を焼結と同時に接合するアルミナ焼
結体の接合方法。
5. A method for joining alumina sintered bodies by simultaneously sintering the alumina calcined bodies, wherein yttria (Y 2 O 3 ) or A method for bonding an alumina sintered body, in which a bonding material containing yttrium aluminum garnet (YAG) as a main component is sandwiched and heated at 1500 to 1900 ° C. in a reducing atmosphere to simultaneously bond the calcined alumina body. .
【請求項6】 前記接合材が、イットリア(Y
またはイットリウム・アルミニウム・ガーネット(YA
G)を主成分とし、イットリア(Y)以外の希土
類酸化物を10重量%以下含有している請求項5記載の
アルミナ焼結体の接合方法。
6. The bonding material is yttria (Y 2 O 3 ).
Or yttrium aluminum garnet (YA
The method for joining alumina sintered bodies according to claim 5, wherein G) is a main component, and a rare earth oxide other than yttria (Y 2 O 3 ) is contained in an amount of 10% by weight or less.
【請求項7】 前記イットリア(Y)以外の希土
類酸化物が、Er,Lu,Yb,T
,Ho及びLaの中のいずれか一
種以上である請求項2、4及び6のいずれかに記載のア
ルミナ焼結体の接合方法。
7. The rare earth oxide other than yttria (Y 2 O 3 ) is Er 2 O 3 , Lu 2 O 3 , Yb 2 O 3 , T.
The method for joining alumina sintered bodies according to any one of claims 2, 4 and 6, which is at least one selected from m 2 O 3 , Ho 2 O 3 and La 2 O 3 .
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