JP2022055875A - 基板保持部材、およびその製造方法 - Google Patents

基板保持部材、およびその製造方法 Download PDF

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Shusuke Sekiya
優棋 薮花
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Abstract

【課題】基板保持部材本体と支持部材との接合不良による破損の虞を低減させることができる基板保持部材、およびその製造方法を提供する。【解決手段】基板保持部材本体と、電極と、支持部材と、を備え、基板保持部材本体は、第１の領域および第２の領域で形成され、第１の領域は、少なくとも基板保持部材本体の載置面の一部を構成し、第２の領域は、少なくとも基板保持部材本体の支持部材との接合部を構成し、第１の領域に含まれるＹ成分のＹ２Ｏ３換算濃度と第２の領域に含まれるＹ成分のＹ２Ｏ３換算濃度とは異なり、第２の領域および支持部材に含まれるＹ成分のＹ２Ｏ３換算濃度は０ｗｔ％以上１．５ｗｔ％以下であり、第２の領域に含まれるＹ成分のＹ２Ｏ３換算濃度と支持部材に含まれるＹ成分のＹ２Ｏ３換算濃度との差は、０ｗｔ％以上１．０ｗｔ％以下である。【選択図】図１

Description

本発明は、基板保持部材、およびその製造方法に関する。
従来、半導体製造装置用に基板を加熱するヒーターとしてＡｌＮセラミックスからなる加熱保持部材とそれを支持する支持部材を一体化した構造が提案されている。
特許文献１は、サセプターと支持部材との取付構造において、サセプターから支持部材中へと伝達される熱を抑制すると共に、サセプターを高温にしたときにも支持部材に集中する応力を緩和することを目的として、被処理物を加熱するためのサセプターと、サセプターに接合されており、内側空間が設けられている支持部材と、支持部材に接合されている開口が設けられたチャンバーとを備え、チャンバーの開口と支持部材の内側空間とが連通しており、支持部材の内側空間がチャンバーの内部空間に対して気密に封止され、支持部材が、筒状の本体部分と支持部材のサセプター側の端部に設けられた拡径部とを備え、支持部材の縦断面の外側輪郭において本体部分と拡径部との間に一つのアール部分または複数の連続したアール部分が設けられている取付構造が開示されている。
特許文献２は、セラミックス焼結体の大型化を図りながらも、内蔵電極の位置および姿勢の制御精度の向上を図りながら、電極内蔵型セラミックス焼結体を製造する方法を提供することを目的として、複数のセラミックス成形体が準備され（第１工程）、一のセラミックス成形体が他のセラミックス成形体との接合面において電極の形状に合わせた形状の溝を有し、複数のセラミックス成形体が、電極が溝により形成される空間に収容されるように重ね合わせられた上で、加圧焼成かつ接合される（第２工程）方法（成形体ホットプレス法）が開示されている。
特許第４０４７２９７号公報 特許第６１４８８４５号公報
シャフト付きヒーター等に適用するための基板保持部材として、基板保持部材本体と支持部材とを接合するときに、熱伝導率の高いＹ２Ｏ３を添加したＡｌＮセラミックスからなる基板保持部材本体と、これを支持する熱伝導率の低い無助剤ＡｌＮセラミックスからなる支持部材を、接合材を介してまたは接合材を介さずに接合していた。このときに、ＡｌＮセラミックス焼結体の粒界の組成が両者で異なることに起因して、接合材の成分または両者の成分が均等に拡散せず接合不良が生じていた。
しかしながら、特許文献１は、支持部材に集中する応力を緩和することには注目しているものの、サセプターと支持部材との組成の違いに起因して接合不良が生じる虞があることには注目していない。また、特許文献２は、セラミックス焼結体の大型化および内蔵電極の位置および姿勢の制御精度の向上を図ることはできるものの、支持部材の接合の際に接合不良が生じ得ることは考慮していない。
本発明は、このような事情に鑑みてなされたものであり、基板保持部材本体と支持部材との接合不良による破損の虞を低減させることができる基板保持部材、およびその製造方法を提供することを目的とする。
（１）上記の目的を達成するため、本発明の基板保持部材は、基板保持部材であって、載置面を有し、ＡｌＮを主成分とするセラミックス焼結体からなる平板状の基板保持部材本体と、前記基板保持部材本体に埋設された電極と、前記基板保持部材本体を支持し、ＡｌＮを主成分とするセラミックス焼結体からなる支持部材と、を備え、前記基板保持部材本体は、第１の領域および第２の領域で形成され、前記第１の領域は、少なくとも前記基板保持部材本体の前記載置面の一部を構成し、前記第２の領域は、少なくとも前記基板保持部材本体の前記支持部材との接合部を構成し、前記第１の領域に含まれるＹ成分のＹ２Ｏ３換算濃度と前記第２の領域に含まれるＹ成分のＹ２Ｏ３換算濃度とは異なり、前記第２の領域に含まれるＹ成分のＹ２Ｏ３換算濃度は０ｗｔ％以上１．５ｗｔ％以下であり、前記支持部材に含まれるＹ成分のＹ２Ｏ３換算濃度は０ｗｔ％以上１．５ｗｔ％以下であり、前記第２の領域に含まれるＹ成分のＹ２Ｏ３換算濃度と前記支持部材に含まれるＹ成分のＹ２Ｏ３換算濃度との差は、０ｗｔ％以上１．０ｗｔ％以下であることを特徴としている。
このように、基板保持部材本体の接合部と支持部材との間で焼結助剤の濃度の差を小さくすることで、接合部と支持部材との接合面で接合材の成分が概ね対称かつ均等に拡散し接合不良が生じにくいため、接合不良による破損の虞を低減させることができる。
（２）また、本発明の基板保持部材において、前記基板保持部材本体の前記載置面に対向する面は、前記第１の領域および前記第２の領域で構成され、前記接合部を構成する前記第２の領域は、少なくとも一部が前記第１の領域に埋め込まれていることを特徴としている。
第１の領域に含まれるＹ成分のＹ２Ｏ３換算濃度と第２の領域に含まれるＹ成分のＹ２Ｏ３換算濃度とは異なるが、接合部を構成する第２の領域の少なくとも一部が第１の領域に埋め込まれていることで、接合部を構成する第２の領域と第１の領域とがより強固に接合され、接合部が外れることを抑制することができる。
（３）また、本発明の基板保持部材において、前記接合部の前記支持部材側の外表面と前記支持部材の前記接合部側の外表面とは、滑らかに続く面として形成されることを特徴としている。
このように、接合部と支持部材との接合面を応力の集中しやすい角部にしないように、接合部の支持部材側の外表面と支持部材の接合部側の外表面とを、滑らかに続く面として形成することで、基板保持部材本体と支持部材との接合を原因とする破損の虞をより低減させることができる。
（４）また、本発明の基板保持部材において、前記接合部の前記載置面に対向する面側の外表面は、滑らかな面で形成され、前記接合部の前記支持部材側の外表面と前記載置面に対向する面側の外表面との間は、滑らかな曲面で形成されることを特徴としている。
このように、応力の集中しやすい角部を曲面にすることで、基板保持部材本体と支持部材との接合を原因とする破損の虞をさらに低減させることができる。
（５）また、本発明の基板保持部材の製造方法は、基板保持部材の製造方法であって、ＡｌＮを主成分とし、焼結助剤としてＹ成分が添加された第１のセラミックス原料粉から１または複数の第１のセラミックス成形体を形成する工程と、ＡｌＮを主成分とし、焼結助剤としてＹ成分をＹ２Ｏ３換算した濃度で０ｗｔ％より大きく１．５ｗｔ％以下添加され、または焼結助剤が添加されない第２のセラミックス原料粉から１または複数の第２のセラミックス成形体を形成する工程と、前記１または複数の第１のセラミックス成形体および前記１または複数の第２のセラミックス成形体を所定の温度以上、所定の時間以上脱脂処理して１または複数の第１のセラミックス脱脂体および１または複数の第２のセラミックス脱脂体を作製する工程と、電極を準備し、前記電極、前記１または複数の第１のセラミックス脱脂体、および前記１または複数の第２のセラミックス脱脂体を組み合わせて、一方の主面に載置面を有し、平板状に形成され、電極が埋設された基板保持部材本体前駆体を形成する工程と、前記基板保持部材本体前駆体を、前記主面に垂直方向に一軸加圧焼成して基板保持部材本体を焼成する工程と、ＡｌＮを主成分とし、焼結助剤としてＹ成分をＹ２Ｏ３換算した濃度で０ｗｔ％より大きく１．５ｗｔ％以下添加され、または焼結助剤が添加されない第３のセラミックス原料粉から第３のセラミックス成形体を形成する工程と、前記第３のセラミックス成形体を所定の温度以上、所定の時間以上脱脂処理して第３のセラミックス脱脂体を作製する工程と、前記第３のセラミックス脱脂体を焼成して前記基板保持部材本体を支持する支持部材を焼成する工程と、接合材を準備し、前記基板保持部材本体の下面の前記支持部材を接合する接合部または前記支持部材の一方の端面の少なくとも一方に前記接合材を塗布し、前記接合部に前記支持部材を配置し、前記主面に垂直方向に加圧しつつ加熱することで前記基板保持部材本体と前記支持部材とを接合する工程と、含み、前記基板保持部材本体の前記接合部は、前記第２のセラミックス原料粉が焼結されたセラミックス焼結体で形成された第２の領域であり、前記第２の領域に含まれるＹ成分のＹ２Ｏ３換算濃度と前記支持部材に含まれるＹ成分のＹ２Ｏ３換算濃度との差は、０ｗｔ％以上１．０ｗｔ％以下であることを特徴としている。
このように、基板保持部材本体の接合部と支持部材との間で焼結助剤の濃度の差を小さくすることで、接合材を用いた接合において、接合材の成分が両方に均等に拡散しやすく、接合部と支持部材との接合面で接合不良が生じにくいため、接合不良による破損の虞を低減させることができる。
（６）また、本発明の基板保持部材の製造方法は、基板保持部材の製造方法であって、ＡｌＮを主成分とし、焼結助剤としてＹ成分が添加された第１のセラミックス原料粉から１または複数の第１のセラミックス成形体を形成する工程と、ＡｌＮを主成分とし、焼結助剤としてＹ成分をＹ２Ｏ３換算した濃度で０ｗｔ％より大きく１．５ｗｔ％以下添加され、または焼結助剤が添加されない第２のセラミックス原料粉から１または複数の第２のセラミックス成形体を形成する工程と、前記１または複数の第１のセラミックス成形体および前記１または複数の第２のセラミックス成形体を所定の温度以上、所定の時間以上脱脂処理して１または複数の第１のセラミックス脱脂体および１または複数の第２のセラミックス脱脂体を作製する工程と、電極を準備し、前記電極、前記１または複数の第１のセラミックス脱脂体、および前記１または複数の第２のセラミックス脱脂体を組み合わせて、一方の主面に載置面を有し、平板状に形成され、電極が埋設された基板保持部材本体前駆体を形成する工程と、前記基板保持部材本体前駆体を、前記主面に垂直方向に一軸加圧焼成して基板保持部材本体を焼成する工程と、ＡｌＮを主成分とし、焼結助剤としてＹ成分をＹ２Ｏ３換算した濃度で０ｗｔ％より大きく１．５ｗｔ％以下添加され、または焼結助剤が添加されない第３のセラミックス原料粉から第３のセラミックス成形体を形成する工程と、前記第３のセラミックス成形体を所定の温度以上、所定の時間以上脱脂処理して第３のセラミックス脱脂体を作製する工程と、前記第３のセラミックス脱脂体を焼成して前記基板保持部材本体を支持する支持部材を焼成する工程と、前記基板保持部材本体の前記載置面に対向する下面の前記支持部材を接合する接合部に前記支持部材を配置し、前記主面に垂直方向に加圧しつつ加熱することで前記基板保持部材本体と前記支持部材とを接合する工程と、を含み、前記基板保持部材本体の前記接合部は、前記第２のセラミックス原料粉が焼結されたセラミックス焼結体で形成された第２の領域であり、前記第２の領域に含まれるＹ成分のＹ２Ｏ３換算濃度と前記支持部材に含まれるＹ成分のＹ２Ｏ３換算濃度との差は、０ｗｔ％以上１．０ｗｔ％以下であることを特徴としている。
このように、基板保持部材本体の接合部と支持部材との間で焼結助剤の濃度の差を小さくすることで、接合材を用いない拡散接合においてもＡｌＮ焼結体を構成するＡｌＮ粒子の表面に形成された酸化物成分が支持部材側に、支持部材側の同様に形成された酸化物成分が接合部側に、それぞれ均等に拡散しやすく、接合部と支持部材との接合面で接合不良が生じにくいため、接合不良による破損の虞を低減させることができる。
（７）また、本発明の基板保持部材の製造方法は、前記基板保持部材本体と前記支持部材とを接合する工程の後に、前記基板保持部材本体、または前記支持部材を研磨または研削し、前記接合部の前記支持部材側の外表面と前記支持部材の前記接合部側の外表面とを滑らかに続く面として形成する仕上げ加工工程をさらに含むことを特徴としている。
このように、接合部と支持部材との接合面を応力の集中しやすい角部にしないように、接合部の支持部材側の外表面と支持部材の接合部側の外表面とを、滑らかに続く面として形成することで、基板保持部材本体と支持部材との接合を原因とする破損の虞をより低減させることができる。
本発明によれば、基板保持部材本体の接合部と支持部材との間で焼結助剤の濃度の差を小さくすることで、接合部と支持部材との接合面で接合不良が生じにくいため、接合不良による破損の虞を低減させることができる。
実施形態に係る基板保持部材の一例を示す断面図である。 実施形態に係る基板保持部材の変形例を示す断面図である。 実施形態に係る基板保持部材の変形例を示す断面図である。 図１の基板保持部材の接合部付近を拡大した断面図である。 実施形態に係る基板保持部材の変形例を示す断面図である。 実施形態に係る基板保持部材の製造方法を示すフローチャートである。 （ａ）～（ｃ）それぞれ実施形態の製造工程の一段階を模式的に示す断面図である。 （ａ）～（ｃ）それぞれ実施形態の製造工程の一段階を模式的に示す断面図である。 実施例および比較例の製造条件および測定結果を示す表である。
次に、本発明の実施の形態について、図面を参照しながら説明する。説明の理解を容易にするため、各図面において同一の構成要素に対しては同一の参照番号を付し、重複する説明は省略する。なお、構成図において、各構成要素の大きさは概念的に表したものであり、必ずしも実際の寸法比率を表すものではない。
［実施形態］
［基板保持部材の構成］
まず、本実施形態に係る基板保持部材の構成を説明する。図１は、本実施形態に係る基板保持部材の一例を示す断面図である。本実施形態に係る基板保持部材１００は、基板保持部材本体１１０と、電極１２０と、支持部材１３０と、を備える。基板保持部材１００は、シャフト付ヒーター、シャフト付静電チャック等に適用される。
基板保持部材本体１１０は、ＡｌＮを主成分とするセラミックス焼結体からなり、平板状に形成され、一方の主面に基板を載置する載置面１１２を有する。ＡｌＮを主成分とするとは、セラミックス焼結体にＡｌＮが９０ｗｔ％以上含まれることをいう。また、基板保持部材本体１１０の形状は、円板状、多角形状、楕円状など、様々な形状にすることができる。
基板保持部材本体１１０は、第１の領域１４１および第２の領域１４２で形成される。第１の領域に含まれるＹ成分のＹ２Ｏ３換算濃度と第２の領域に含まれるＹ成分のＹ２Ｏ３換算濃度とは異なる。第１の領域１４１または第２の領域１４２のいずれか一方がＹ成分を含み、他方がＹ成分を含まない場合もＹ成分のＹ２Ｏ３換算濃度が異なる場合に含む。第１の領域１４１および第２の領域１４２はいずれもＡｌＮを主成分とするセラミックス焼結体により形成されているが、各領域に含まれるＹ成分のＹ２Ｏ３換算濃度によって区別できる。
第１の領域１４１および第２の領域１４２を形成するセラミックス焼結体は、主成分がいずれもＡｌＮで同一であるため、焼結時の収縮率が同程度であるので、異なる領域を歪みなく一体化でき、第１の領域１４１および第２の領域１４２の界面の結合が強固となる。また、基板保持部材１００使用時の第１の領域１４１および第２の領域１４２の熱膨張率も同程度であるので、繰り返し使用しても界面でクラック等が発生する虞を低減できる。
ＡｌＮを主成分とするセラミックス焼結体は、熱伝導率が高く、耐熱性、耐プラズマ性に優れており、Ｙ成分のＹ２Ｏ３換算濃度が１０ｗｔ％以下の範囲では、濃度が低いほど熱伝導率も低くなることが分かっているため、容易に熱伝導率を調整することができる。そのため、ＡｌＮを主成分とするセラミックス焼結体により第１の領域１４１および第２の領域１４２を形成することで、領域ごとに熱伝導率が調整され、耐熱性、耐プラズマ性に優れた基板保持部材本体１１０を構成できる。
第１の領域１４１は、少なくとも載置面１１２の一部を構成し、第２の領域１４２は、少なくとも基板保持部材本体１１０の支持部材１３０との接合部１１８を構成する。第２の領域１４２が、基板保持部材本体１１０の支持部材１３０との接合部１１８を構成するとは、基板保持部材本体の載置面１１２に対向する面（下面）１１６のうち、支持部材１３０の接合部１１８側の端面が接触する部分が全て第２の領域で形成されていることをいう。よって、基板保持部材本体１１０の下面１１６のうち、支持部材１３０の接合部１１８側の端面が接触する部分以外が第２の領域であってもよく、例えば、図２に示すように、下面１１６全体が第２の領域１４２であってもよいし、図３に示すように、下面１１６および側面１１４全体が第２の領域１４２であってもよい。図２および図３は、実施形態に係る基板保持部材の変形例を示す断面図である。また、第２の領域が複数の分離された領域を形成してもよい。なお、下面１１６とは、載置面１１２を上面として使用した場合に下側になることを意味している。
第１の領域１４１に含まれるＹ成分のＹ２Ｏ３換算濃度は、第２の領域１４２に含まれるＹ成分のＹ２Ｏ３換算濃度より高いことが好ましい。これにより、載置面１１２の少なくとも一部を構成する第１の領域１４１の熱伝導率を第２の領域１４２の熱伝導率よりも高くすることができ、基板を素早く均一に加熱することができる。
第２の領域１４２に含まれるＹ成分のＹ２Ｏ３換算濃度は０ｗｔ％以上１．５ｗｔ％以下である。これにより、第２の領域１４２の熱伝導率を十分に低くすることができるので、支持部材１３０への熱の流出や支持部材１３０からの熱の流入を低減することができる。その結果、基板保持部材１００の断熱効果が高まり載置面の均温化が促進する。
支持部材１３０は、ＡｌＮを主成分とするセラミックス焼結体からなり、基板保持部材本体１１０を支持する。
第２の領域１４２および支持部材１３０を形成するセラミックス焼結体は、主成分がいずれもＡｌＮで同一であるため、基板保持部材１００使用時の熱膨張率も第２の領域１４２および支持部材１３０において同程度であるので、繰り返し使用しても基板保持部材本体１１０の接合部１１８および支持部材１３０の接合界面でクラック等が発生する虞を低減できる。
支持部材に含まれるＹ成分のＹ２Ｏ３換算濃度は０ｗｔ％以上１．５ｗｔ％以下である。また、第２の領域に含まれるＹ成分のＹ２Ｏ３換算濃度と支持部材に含まれるＹ成分のＹ２Ｏ３換算濃度との差は、０ｗｔ％以上１．０ｗｔ％以下である。このように、基板保持部材本体１１０の接合部１１８と支持部材１３０との間で焼結助剤の濃度の差を小さくすることで、接合部１１８と支持部材１３０との接合面で接合不良が生じにくいため、接合不良による破損の虞を低減させることができる。
支持部材１３０は、できるだけ熱伝導率が低いことが好ましいため、支持部材１３０に含まれるＹ成分のＹ２Ｏ３換算濃度は１．０ｗｔ％以下であることが好ましく、０．５ｗｔ％以下であることがより好ましく、実質的に添加しない０ｗｔ％であることが最も好ましい。実質的に添加しないとは、焼結助剤としてＹ成分を添加していないことを意味し、Ｙ成分が不純物として含まれ、Ｙ２Ｏ３換算濃度が１０ｐｐｍ未満である場合は、実質的に０ｗｔ％であるとする。
基板保持部材本体１１０の載置面１１２に対向する面（下面）１１６が、第１の領域１４１および第２の領域１４２で構成される場合、接合部１１８を構成する第２の領域１４２は、少なくとも一部が第１の領域１４１に埋め込まれていることが好ましい。第１の領域１４１に含まれるＹ成分のＹ２Ｏ３換算濃度と第２の領域１４２に含まれるＹ成分のＹ２Ｏ３換算濃度とは異なるが、接合部１１８を構成する第２の領域１４２の少なくとも一部が第１の領域１４１に埋め込まれていることで、接合部１１８を構成する第２の領域１４２と第１の領域１４１とがより強固に接合され、接合部１１８が外れることを抑制することができる。なお、接合部１１８を構成する第２の領域１４２の少なくとも一部が第１の領域１４１に埋め込まれているとは、基板保持部材本体１１０を載置面１１２に平行に切断した断面において、接合部１１８を構成する第２の領域１４２と第１の領域１４１の両方を切断する断面が存在することをいう。
図４は、図１の基板保持部材の接合部付近を拡大した断面図である。図４に示されるように、接合部の支持部材側の外表面１１８ａと支持部材の接合部側の外表面１３０ａとは、滑らかに続く面として形成されることが好ましい。このように、接合部１１８と支持部材１３０との接合面を応力の集中しやすい角部にしないように、接合部の支持部材側の外表面１１８ａと支持部材の接合部側の外表面１３０ａとを、滑らかに続く面として形成することで、基板保持部材本体１１０と支持部材１３０との接合を原因とする破損の虞をより低減させることができる。
また、図４に示されるように、接合部の載置面に対向する面側の外表面１１８ｂは、滑らかな面で形成され、接合部の支持部材側の外表面１１８ａと接合部の載置面に対向する面側の外表面１１８ｂとの間は、滑らかな曲面で形成されることが好ましい。このように、応力の集中しやすい角部を曲面にすることで、基板保持部材本体１１０と支持部材１３０との接合を原因とする破損の虞をさらに低減させることができる。また、このとき、接合部の載置面に対向する面側の外表面１１８ｂと、第１の領域の接合部側の外表面１４１ａとは、滑らかに続く面として形成されることが好ましい。
図５は、実施形態に係る基板保持部材の変形例を示す断面図である。図５に示されるように、支持部材１３０の一部が、接合部１１８を構成する第２の領域１４２に埋め込まれていてもよい。この場合も、接合部の支持部材側の外表面と支持部材の接合部側の外表面とは、滑らかに続く面として形成されることが好ましい。
電極１２０は、基板保持部材本体１１０の内部に埋設される。電極１２０の形状は、メッシュ状や箔状など、様々な形状とすることができる。また、材質も、モリブデン、タングステンなど、様々な材質とすることができる。電極１２０がヒーター用電極である場合、電極１２０は、載置面１１２を構成する第１の領域１４１の内部に埋設されるか、または載置面１１２を構成する第１の領域１４１とその下部に配置される第２の領域１４２との境界に埋設されることが好ましい。これにより、電極１２０から発生した熱を載置面１１２および基板に速やかに伝えることができ、基板を素早く均一に加熱することができる。
基板保持部材本体１１０は、複数の電極１２０を備えていてもよい。例えば、ヒーター用電極と静電吸着用電極とを備えることで、基板保持部材１００は、ヒーター付静電チャックとして使用できる。
基板保持部材１００は、上記以外に必要な端子１５０および端子穴１５２を備える。これにより、電極１２０に給電することができる。
本発明の基板保持部材は、基板保持部材本体の接合部と支持部材との間で焼結助剤の濃度の差を小さくすることで、接合部と支持部材との接合面で接合不良が生じにくいため、接合不良による破損の虞を低減させることができる。
［基板保持部材の製造方法］
次に、本実施形態に係る基板保持部材の製造方法を説明する。図６は、本発明の実施形態に係る基板保持部材の製造方法を示すフローチャートである。本発明の実施形態に係る基板保持部材の製造方法は、図６に示すように、第１のセラミックス成形体形成工程ＳＴＥＰ１、第２のセラミックス成形体形成工程ＳＴＥＰ２、第１および第２のセラミックス脱脂体作製工程ＳＴＥＰ３、基板保持部材本体前駆体形成工程ＳＴＥＰ４、焼成工程ＳＴＥＰ５、第３のセラミックス成形体形成工程ＳＴＥＰ６、第３のセラミックス脱脂体作製工程ＳＴＥＰ７、支持部材焼成工程ＳＴＥＰ８、および接合工程ＳＴＥＰ９を備えている。
図７（ａ）～（ｃ）および図８（ａ）～（ｃ）は、それぞれ本実施形態の製造工程の一段階を模式的に示す断面図である。図７（ａ）～（ｃ）および図８（ａ）～（ｃ）は、図１の基板保持部材を製造する場合について示している。
第１のセラミックス成形体形成工程ＳＴＥＰ１では、ＡｌＮを主成分とし、焼結助剤としてＹ成分が添加された第１のセラミックス原料粉から１または複数の第１のセラミックス成形体１１を形成する。例えば、セラミックス原料粉末に焼結助剤のＹ成分としてＹ２Ｏ３、バインダ、可塑剤、分散剤などの添加剤を適宜添加して混合して、スラリーを作製し、スプレードライ法等により顆粒（第１のセラミックス原料粉）を造粒後、加圧成形して１または複数の第１のセラミックス成形体１１を形成することができる。なお、焼結助剤のＹ成分としては、Ｙ２Ｏ３であってもよいし、焼結の結果ＹＡＧ、ＹＡＰ、ＹＡＭ、Ｙ２Ｏ３のようなＹを含む酸化物になるものを添加してもよい。
セラミックス原料粉末は、高純度であることが好ましく、その純度は、好ましくは９６％以上、より好ましくは９８％以上である。また、セラミックス原料粉末の平均粒径は、好ましくは０．１μｍ以上１．０μｍ以下である。
混合方法は、湿式、乾式の何れであってもよく、例えばボールミル、振動ミルなどの混合器を用いることができる。成形方法としては、例えば、一軸加圧成形や冷間静水等方圧加圧（ＣＩＰ：Cold Isostatic Pressing）法などの公知の方法を用いればよい。なお、第１のセラミックス成形体を形成する方法は、加圧成形に限らず、例えば、グリーンシート積層、または鋳込み成形であっても適用が可能であり、これらを適宜脱脂、またはさらに仮焼する工程により、第１のセラミックス成形体を製造することができる。
１または複数の第１のセラミックス成形体１１は、成形後、機械加工により成形体の形状が整えられてもよい。また、第１のセラミックス成形体１１の片面（他のセラミックス成形体との接合面）に、電極の形状に合わせた形状の溝が形成されてもよい。機械加工は、脱脂後に行なってもよい。
第２のセラミックス成形体形成工程ＳＴＥＰ２では、ＡｌＮを主成分とし、焼結助剤としてＹ成分をＹ２Ｏ３換算した濃度で０ｗｔ％より大きく１．５ｗｔ％以下添加され、または焼結助剤が添加されない第２のセラミックス原料粉から１または複数の第２のセラミックス成形体１２を形成する。第２のセラミックス原料粉は、第１のセラミックス原料粉とは添加される焼結助剤の量が異なる。なお、Ｙ成分をＹ２Ｏ３換算した濃度は、焼結後の濃度を示している。第２のセラミックス原料粉の作製方法や第２のセラミックス成形体の成形方法等の詳細は、第１のセラミックス成形体形成工程ＳＴＥＰ１と同じでよい。
１または複数の第２のセラミックス成形体１２は、成形後、機械加工により成形体の形状が整えられてもよい。図７（ａ）は、第２のセラミックス成形体１２が第１のセラミックス成形体１１に収納されるように第１のセラミックス成形体１１および第２のセラミックス成形体１２が機械加工された様子を示している。
第１および第２のセラミックス脱脂体作製工程ＳＴＥＰ３では、１または複数の第１のセラミックス成形体１１および１または複数の第２のセラミックス成形体１２を所定の温度以上、所定の時間以上脱脂処理して１または複数の第１のセラミックス脱脂体２１および１または複数の第２のセラミックス脱脂体２２を作製する。
第１のセラミックス成形体１１および第２のセラミックス成形体１２は、例えば、５００℃以上９００℃以下の温度で熱処理され、第１のセラミックス脱脂体２１および第２のセラミックス脱脂体２２となる。脱脂時間は、１時間以上１２０時間以下であることが好ましい。脱脂には、大気炉または窒素雰囲気炉を用いることができるが、バインダの有機成分を除去することが重要なので大気炉の方が好ましい。なお、第１および第２のセラミックス脱脂体作製工程ＳＴＥＰ３において、第１のセラミックス成形体１１および第２のセラミックス成形体１２の脱脂温度および脱脂時間は同じであっても、相違していてもよい。
基板保持部材本体前駆体形成工程ＳＴＥＰ４では、電極１２０を準備し、電極１２０、１または複数の第１のセラミックス脱脂体２１、および１または複数の第２のセラミックス脱脂体２２を組み合わせて、平板状に形成され、一方の主面に載置面１１２を有し、電極１２０が埋設された基板保持部材本体前駆体３０を形成する。
ここで、第１のセラミックス原料粉が焼結されたセラミックス焼結体が配置される領域を第１の領域と呼び、第２のセラミックス原料粉が焼結されたセラミックス焼結体が配置された領域を第２の領域と呼ぶ。すなわち、基板保持部材本体前駆体形成工程において、第１のセラミックス脱脂体２１が配置された領域が焼結後に第１の領域１４１となり、第２のセラミックス脱脂体２２が配置された領域が焼結後に第２の領域１４２となる。第１の領域１４１は、第２の領域１４２と比較して相対的に熱伝導率が高くなるように、焼結助剤の量が調整されることが好ましい。
このとき、少なくとも第２の領域１４２が基板保持部材本体１１０の下面の支持部材１３０を接合する接合部１１８を構成するように第２のセラミックス脱脂体２２を配置する。
また、電極１２０は、基板保持部材１００の設計に応じた形状に加工されたものを準備する。電極１２０の形状は、メッシュ状や箔状など、様々な形状とすることができる。また、材質も、モリブデン、タングステンなど、様々な材質とすることができる。電極１２０がヒーター用電極である場合、電極１２０は、載置面１１２を構成する第１のセラミックス脱脂体と別の第１のセラミックス脱脂体の間に挟まれることで、載置面１１２を構成する第１の領域１４１の内部に埋設されるか、または載置面１１２を構成する第１のセラミックス脱脂体と第２のセラミックス脱脂体との間に挟まれることで、載置面１１２を構成する第１の領域１４１とその下部に配置される第２の領域１４２との境界に埋設されることが好ましい。
焼成工程ＳＴＥＰ５では、形成された基板保持部材本体前駆体３０を、載置面に垂直方向に一軸加圧焼成して基板保持部材本体１１０を焼成する。加圧する力は、１ＭＰａ以上であることが好ましい。また、焼成温度は、１７００℃以上２０００℃以下であることが好ましい。焼成時間は、１時間以上１２時間以下であることが好ましく、１時間以上５時間以下であることがより好ましい。焼成雰囲気は、例えば、窒素や不活性ガス雰囲気であるが、真空などの雰囲気であってもよい。これにより、第１のセラミックス脱脂体２１および第２のセラミックス脱脂体２２が焼結して、それぞれ第１および第２のセラミックス焼結体となり、これらが一体化され、電極１２０が埋設された基板保持部材１００が得られる。
第３のセラミックス成形体形成工程ＳＴＥＰ６では、ＡｌＮを主成分とし、焼結助剤としてＹ成分をＹ２Ｏ３換算した濃度で０ｗｔ％より大きく１．５ｗｔ％以下添加され、または焼結助剤が添加されない第３のセラミックス原料粉から第３のセラミックス成形体を形成する。第３のセラミックス原料粉は、第１のセラミックス原料粉と添加される焼結助剤の量が異なる。第３のセラミックス原料粉の作製方法や第３のセラミックス成形体の成形方法等は、第１のセラミックス成形体形成工程ＳＴＥＰ１と同じでよい。第３のセラミックス原料粉は、焼結助剤を含まないことが好ましい。
第３のセラミックス脱脂体作製工程ＳＴＥＰ７では、第３のセラミックス成形体を所定の温度以上、所定の時間以上脱脂処理して第３のセラミックス脱脂体を作製する。第３のセラミックス成形体の脱脂条件の数値範囲等は、第１および第２のセラミックス脱脂体作製工程ＳＴＥＰ３と同じでよい。なお、第３のセラミックス脱脂体作製工程ＳＴＥＰ７を、第１および第２のセラミックス脱脂体作製工程ＳＴＥＰ３と同時に行ってもよい。
支持部材焼成工程ＳＴＥＰ８では、第３のセラミックス脱脂体を焼成して基板保持部材本体を支持する支持部材を焼成する。支持部材の焼成は、常圧焼成であることが好ましい。また、焼成温度は、１８００℃以上２０００℃以下であることが好ましい。焼成時間は、１時間以上１２時間以下であることが好ましい。焼成雰囲気は、例えば、窒素や不活性ガス雰囲気であるが、真空などの雰囲気であってもよい。
接合工程ＳＴＥＰ９では、基板保持部材本体と支持部材とを接合する。接合は、接合材を用いた接合方法、および接合材を用いない接合方法のいずれかを用いることができる。
最初に接合材を用いた接合方法を説明する。まず、接合材１６０を準備し、基板保持部材本体１１０の下面の支持部材１３０を接合する接合部１１８または支持部材１３０の接合部側の端面の少なくとも一方に接合材１６０を塗布する。接合部１１８および支持部材１３０の接合部１１８側の端面は、表面粗さＲａを１．６μｍ以下、より好ましくは０．４μｍ以下に研磨することが好ましい。塗布する接合材１６０の厚さは、５μｍ以上３０μｍ以下であることが好ましい。次に、接合部１１８に支持部材１３０を配置し、主面（載置面１１２）に垂直方向に加圧しつつ加熱する。加圧する力は、５ｋＰａ以上であることが好ましい。また、加熱温度は、１５００℃以上１８００℃以下であることが好ましい。加熱時間は、０．５時間以上５時間以下であることが好ましい。加熱雰囲気は、例えば、窒素や不活性ガス雰囲気であるが、真空などの雰囲気であってもよい。これにより、基板保持部材本体１１０と支持部材１３０とを接合することができる。
このとき、接合する基板保持部材本体１１０の第２の領域１４２と支持部材１３０との組成に関して、Ｙ２Ｏ３に換算したＹ成分が双方で同一であるか、または異なっている場合でも１．０ｗｔ％以下の濃度差である場合、接合材１６０に含まれる成分が、基板保持部材本体１１０の第２の領域１４２および支持部材１３０の双方に対称的に拡散することで、接合後の成分が接合面に対して対称となり、良好な接合面が形成される。なお、接合材１６０は、基板保持部材本体１１０と支持部材１３０とを接合できればどのようなものであってもよい。例えば、基板保持部材本体１１０および支持部材１３０と同一の主成分であるＡｌＮ粉末にＹ２Ｏ３粉末を少なくとも含む混合粉末のペーストであってもよい。また、ＡｌＮ９０ｗｔ％以上９５ｗｔ％以下で、Ｙ２Ｏ３を５ｗｔ％以上含み、必要に応じて接合時融液となる温度を調節するためにＣａＯ、ＭｇＯ、ＺｒＯ２、ＳｉＯ２を含むペーストであってもよい。
次に接合材を用いない接合方法を説明する。基板保持部材本体１１０の載置面１１２に対向する下面の支持部材１３０を接合する接合部１１８に支持部材１３０を配置する。接合部１１８および支持部材１３０の接合部１１８側の端面は、表面粗さＲａを０．１μｍ以下に研磨することが好ましい。次に、主面（載置面１１２）に垂直方向に加圧しつつ加熱する。加圧する力は、１ＭＰａ以上であることが好ましい。また、加熱温度は、１６００℃以上２０００℃以下であることが好ましい。加熱時間は、０．５時間以上６時間以下であることが好ましい。加熱雰囲気は、例えば、窒素や不活性ガス雰囲気であるが、真空などの雰囲気であってもよい。これにより、基板保持部材本体１１０と支持部材１３０とを接合することができる。
このとき、接合する基板保持部材本体１１０の第２の領域１４２と支持部材１３０との組成に関して、Ｙ２Ｏ３成分が双方で同一であるか、または異なっている場合でも１．０ｗｔ％以下の濃度差である場合、基板保持部材本体１１０の第２の領域１４２および支持部材１３０に含まれるＡｌＮ粒子表面に形成された酸化物成分が、それぞれ支持部材１３０および基板保持部材本体１１０の第２の領域１４２に対称的に拡散することで、接合後の成分が接合面に対して対称となり、良好な接合面が形成される。
焼成後の基板保持部材本体１１０に必要な端子穴１５２を設ける。端子穴１５２の穿設は、支持部材１３０との接合の前に行なってもよいし、後に行なってもよい。そして、端子穴１５２にロウ材等で端子１５０を接続する。端子１５０は、Ｎｉ等を用いることができる。また、ロウ材はＡｕロウ等を用いることができる。
このようにすることで、基板保持部材本体の接合部１１８と支持部材１３０との間の接合不良による破損の虞を低減させることができる基板保持部材１００を製造することができる。
なお、第１および第２のセラミックス脱脂体作製工程ＳＴＥＰ３と、基板保持部材本体前駆体形成工程ＳＴＥＰ４との間に、第１および第２のセラミックス仮焼体作製工程を設けてもよい。第１および第２のセラミックス仮焼体作製工程を設ける場合、第１および第２のセラミックス脱脂体を１２００℃以上１７００℃以下の温度で仮焼して第１および第２のセラミックス仮焼体を作製する。これにより、基板保持部材の第１の領域および第２の領域の寸法精度をより高くすることができる。仮焼時間は、０．５時間以上１２時間以下であることが好ましい。仮焼雰囲気は、窒素や不活性ガス雰囲気であることが好ましいが、真空などの雰囲気であってもよい。なお、第１および第２のセラミックス仮焼体作製工程において、第１および第２のセラミックス脱脂体の仮焼温度および仮焼時間は同じであっても、相違していてもよい。仮焼体作製工程を設ける場合、機械加工は仮焼体作製工程の後に行なってもよい。
また、接合工程ＳＴＥＰ９の後に、基板保持部材本体１１０、または支持部材１３０を研磨または研削し、接合部の支持部材側の外表面と支持部材の接合部側の外表面とを滑らかに続く面として形成する仕上げ加工工程を設けることが好ましい。このように、接合部の支持部材側の外表面と支持部材の接合部側の外表面とを、滑らかに続く面として形成することで、接合部と支持部材との接合面を応力の集中しやすい角部にしないようにすることができ、基板保持部材本体と支持部材との接合を原因とする破損の虞をより低減させることができる。
また、仕上げ加工工程では、接合部の載置面に対向する面側の外表面を滑らかな面で形成し、接合部の支持部材側の外表面と接合部の載置面に対向する面側の外表面との間を滑らかな曲面で形成することが好ましい。さらに、接合部の載置面に対向する面側の外表面と、第１の領域の接合部側の外表面とを、滑らかに続く面として形成することが好ましい。
［実施例および比較例］
（実施例１）
５ｗｔ％Ｙ２Ｏ３を添加したＡｌＮを主成分とする第１のセラミックス原料粉を準備した。これを用いて、直径３２０ｍｍ、厚さ1０ｍｍの第１のセラミックス成形体を２つ、直径（外径）３２０ｍｍ、内径６５ｍｍ、厚さ５ｍｍのリング状に形成された第１のセラミックス成形体を１つ、合計３つの第１のセラミックス成形体をＣＩＰ成形した。また、焼結助剤を添加していないＡｌＮを主成分とする第２のセラミックス原料粉を準備した。これを用いて、直径６５ｍｍ、厚さ５ｍｍの第２のセラミックス成形体１つをＣＩＰ形成した。直径３２０ｍｍ、厚さ1０ｍｍの第１のセラミックス成形体の一方に、電極埋設用の溝（Φ２９０ｍｍ深さ０．１ｍｍ）を形成した。
次に、第１のセラミックス成形体および第２のセラミックス成形体を、５５０℃、１２時間脱脂して、第１のセラミックス脱脂体および第２のセラミックス脱脂体を作製した。次に、発熱抵抗体として、直径２９０ｍｍのモリブデン製のモリブデンメッシュ（線径０．１ｍｍ、メッシュサイズ♯５０）を準備した。そして、溝を形成した第１のセラミックス脱脂体の溝に発熱抵抗体を載置し、同一形状の第１のセラミックス脱脂体で挟み、リング状の第１のセラミックス成形体に第２のセラミックス脱脂体を収納して上部に重ね、基板保持部材本体前駆体を作製した。
次に、基板保持部材本体前駆体の載置面に垂直な方向に６ＭＰａの力を加えつつ、１８００℃、５時間、１軸ホットプレス焼成した。このようにして、基板保持部材本体を焼成した。焼成後の基板保持部材本体のサイズは、直径３２０ｍｍ、厚さ２０ｍｍであった。基板保持部材本体の第１の領域および第２の領域の配置は、図１に示す基板保持部材と同様である。焼成した基板保持部材本体に接合前の加工を行なった。接合部に位置する第２の領域の表面粗さを、Ｒａ０．４μｍ以下に仕上げた。また、電極と端子の電気的接続のための端子穴を埋設された電極に到達するように加工した。
これとは別に、焼結助剤を添加していないＡｌＮを主成分とする第３のセラミックス原料粉を用いて、外径８０ｍｍ、内径６０ｍｍ、高さ１２０ｍｍの中空筒状の第３のセラミックス成形体をＣＩＰ形成した。これを、５５０℃、１２時間脱脂して、第３のセラミックス脱脂体を作製した。第３のセラミックス脱脂体を、１９００℃、５時間常圧焼成して、支持部材を焼成した。焼成した支持部材の接合部側の端面の表面粗さを、Ｒａ０．４μｍ以下に仕上げた。
そして、基板保持部材本体の接合部に１０ｗｔ％のＹ２Ｏ３を添加したＡｌＮ接合材を１５μｍ塗布し、支持部材を配置し、載置面に垂直な方向に５ｋＰａの力を加えつつ、１７００℃、１時間加熱し接合した。その後、Φ５ｍｍ、長さ２５０ｍｍのＮｉ棒を、Ａｕロウで真空中１０００℃でロウ付けを行なった。最後に、仕上げ加工として、外形を所定の形状に加工した。このようにして、実施例１のシャフト付きヒーターを作製した。実施例１の接合部に含まれるＹ成分のＹ２Ｏ３換算濃度と支持部材に含まれるＹ成分のＹ２Ｏ３換算濃度との差は、０ｗｔ％であった。
（実施例２）
実施例２は、第２のセラミックス原料粉および第３のセラミックス原料粉にＹ２Ｏ３が１ｗｔ％添加されていることを除き、実施例１と同じ条件で基板保持部材本体を作製した。支持部材の接合は、実施例１と同じ接合材を用いた。実施例２の接合部に含まれるＹ成分のＹ２Ｏ３換算濃度と支持部材に含まれるＹ成分のＹ２Ｏ３換算濃度との差は、０ｗｔ％であった。
（実施例３）
実施例３は、第１のセラミックス脱脂体および第２のセラミックス脱脂体をさらに仮焼する仮焼工程を設けたことを除き、実施例１と同じ条件で基板保持部材本体を作製した。仮焼温度は１７００℃、仮焼時間は１時間であった。支持部材の接合は、実施例１と同じ接合材を用いた。実施例３の接合部に含まれるＹ成分のＹ２Ｏ３換算濃度と支持部材に含まれるＹ成分のＹ２Ｏ３換算濃度との差は、０ｗｔ％であった。
（実施例４）
実施例４は基板保持部材本体の第１の領域および第２の領域の製法をグリーンシート積層法によって形成したことを除き、実施例１と同じ条件で基板保持部材を作製した。グリーンシートは有機バインダを含むため、基板保持部材本体の形態に積層後、これを脱脂し、酸素分圧を調節した常圧焼成によって基板保持部材本体を焼成した。支持部材の接合は、実施例１と同じ接合材を用いた。実施例４の接合部に含まれるＹ成分のＹ２Ｏ３換算濃度と支持部材に含まれるＹ成分のＹ２Ｏ３換算濃度との差は、０ｗｔ％であった。
（実施例５）
実施例５は、実施例３と同じ条件で基板保持部材本体を作製した。支持部材の接合は、接合材を用いず、加圧接合により行なった。実施例５の接合部に含まれるＹ成分のＹ２Ｏ３換算濃度と支持部材に含まれるＹ成分のＹ２Ｏ３換算濃度との差は、０ｗｔ％であった。加圧接合の圧力は１ＭＰａ、温度は１７００℃、接合時間は１時間であった。
（実施例６）
実施例６は、第２のセラミックス原料粉および第３のセラミックス原料粉にＹ２Ｏ３が１．５ｗｔ％添加されていることを除き、実施例１と同じ条件で基板保持部材本体を作製した。支持部材の接合は、５ｗｔ％のＹ２Ｏ３および５ｗｔ％のＣａＯを添加したＡｌＮ接合材接合材を用いた。実施例６の接合部に含まれるＹ成分のＹ２Ｏ３換算濃度と支持部材に含まれるＹ成分のＹ２Ｏ３換算濃度との差は、０ｗｔ％であった。
（実施例７）
実施例７は、第２のセラミックス原料粉にＹ２Ｏ３が１ｗｔ％添加されていることを除き、実施例１と同じ条件で基板保持部材本体を作製した。支持部材の接合は、実施例１と同じ接合材を用いた。実施例７の接合部に含まれるＹ成分のＹ２Ｏ３換算濃度と支持部材に含まれるＹ成分のＹ２Ｏ３換算濃度との差は、１ｗｔ％であった。
（実施例８）
実施例８は、第２のセラミックス原料粉にＹ２Ｏ３が１ｗｔ％添加されていることを除き、実施例１と同じ条件で基板保持部材本体を作製した。支持部材の接合は、実施例６と同じ接合材を用いた。実施例８の接合部に含まれるＹ成分のＹ２Ｏ３換算濃度と支持部材に含まれるＹ成分のＹ２Ｏ３換算濃度との差は、１ｗｔ％であった。
（実施例９）
実施例９は、第２のセラミックス原料粉にＹ２Ｏ３が１ｗｔ％添加されていることを除き、実施例１と同じ条件で基板保持部材本体を作製した。支持部材の接合は、接合材を用いず、加圧接合により行なった。実施例９の接合部に含まれるＹ成分のＹ２Ｏ３換算濃度と支持部材に含まれるＹ成分のＹ２Ｏ３換算濃度との差は、１ｗｔ％であった。
（比較例１）
比較例１は、第２のセラミックス原料粉にＹ２Ｏ３が１．５ｗｔ％添加されていることを除き、実施例１と同じ条件で基板保持部材本体を作製した。支持部材の接合は、実施例６と同じ接合材を用いた。比較例１の接合部に含まれるＹ成分のＹ２Ｏ３換算濃度と支持部材に含まれるＹ成分のＹ２Ｏ３換算濃度との差は、１．５ｗｔ％であった。
（比較例２）
比較例１は、第２のセラミックス原料粉にＹ２Ｏ３が１．５ｗｔ％添加されていることを除き、実施例１と同じ条件で基板保持部材本体を作製した。支持部材の接合は、実施例１と同じ接合材を用いた。比較例２の接合部に含まれるＹ成分のＹ２Ｏ３換算濃度と支持部材に含まれるＹ成分のＹ２Ｏ３換算濃度との差は、１．５ｗｔ％であった。
（比較例３）
比較例３は、第２のセラミックス原料粉にＹ２Ｏ３が１．５ｗｔ％添加されていることを除き、実施例１と同じ条件で基板保持部材本体を作製した。支持部材の接合は、接合材を用いず、加圧接合により行なった。比較例３の接合部に含まれるＹ成分のＹ２Ｏ３換算濃度と支持部材に含まれるＹ成分のＹ２Ｏ３換算濃度との差は、１．５ｗｔ％であった。
（４点曲げ強度の測定）
実施例および比較例の基板保持部材の基板保持部材本体と支持部材との接合強度を調べるため、接合部分を含む箇所を矩形試料に切断加工し、ＪＩＳ Ｒ１６０１ ２００８（ファインセラミックスの室温曲げ強さ試験方法）に準じて４点曲げ強度試験にて測定した。
その結果、実施例は、接合方法および接合材の種類によらず、いずれも２００ＭＰａ以上の強度を有し、基板保持部材として適用可能であることが分かった。また、第２の領域と支持部材とのＹ２Ｏ３換算濃度が０ｗｔ％である実施例は、強度が高くより信頼性が高いことが確かめられた。これは、第２の領域と支持部材とのＹ２Ｏ３換算濃度の差が小さいためと考えられる。接合材を用いる場合、第２の領域と支持部材とのＹ２Ｏ３換算濃度の差が小さいので、接合材に含まれる成分が、基板保持部材本体の第２の領域および支持部材の双方に対称的に拡散することができ、接合後の成分が接合面に対して対称となることで、良好な接合面が形成されるためと推測される。また、接合材を用いない場合、第２の領域と支持部材とのＹ２Ｏ３換算濃度の差が小さいので、基板保持部材本体の第２の領域および支持部材に含まれる成分が、それぞれ支持部材および基板保持部材本体の第２の領域に対称的に拡散することができ、良好な接合面が形成されるためと推測される。
一方、比較例は、接合方法および接合材の種類によらず、いずれも２００ＭＰａ未満の強度であり、基板保持部材としての信頼性が低くなることが分かった。これは、第２の領域と支持部材とのＹ２Ｏ３換算濃度の差が実施例と比較して大きくなったためと考えられる。
以上により、本発明の基板保持部材は、接合部と支持部材との接合面で接合不良が生じにくく、接合不良による破損の虞を低減させることができる基板保持部材であることが確かめられた。また、本発明の製造方法は、そのような基板保持部材を製造できることが確かめられた。
本発明は上記実施形態に限定されず、本発明の思想と範囲に含まれる様々な変形および均等物に及ぶことはいうまでもない。また、各図面に示された構成要素の構造、形状、数、位置、大きさ等は説明の便宜上のものであり、適宜変更しうる。
１１ 第１のセラミックス成形体
１２ 第２のセラミックス成形体
２１ 第１のセラミックス脱脂体
２２ 第２のセラミックス脱脂体
３０ 基板保持部材本体前駆体
１００ 基板保持部材
１１０ 基板保持部材本体
１１２ 載置面
１１４ 側面
１１６ 下面
１１８ 接合部
１１８ａ 接合部の支持部材側の外表面
１１８ｂ 接合部の載置面に対向する面側の外表面
１２０ 電極
１３０ 支持部材
１３０ａ 支持部材の接合部側の外表面
１４１ 第１の領域
１４１ａ 第１の領域の接合部側の外表面
１４２ 第２の領域
１５０ 端子
１５２ 端子穴
１６０ 接合材

Claims (7)

  1. 基板保持部材であって、
    載置面を有し、ＡｌＮを主成分とするセラミックス焼結体からなる平板状の基板保持部材本体と、
    前記基板保持部材本体に埋設された電極と、
    前記基板保持部材本体を支持し、ＡｌＮを主成分とするセラミックス焼結体からなる支持部材と、を備え、
    前記基板保持部材本体は、第１の領域および第２の領域で形成され、
    前記第１の領域は、少なくとも前記基板保持部材本体の前記載置面の一部を構成し、
    前記第２の領域は、少なくとも前記基板保持部材本体の前記支持部材との接合部を構成し、
    前記第１の領域に含まれるＹ成分のＹ２Ｏ３換算濃度と前記第２の領域に含まれるＹ成分のＹ２Ｏ３換算濃度とは異なり、
    前記第２の領域に含まれるＹ成分のＹ２Ｏ３換算濃度は０ｗｔ％以上１．５ｗｔ％以下であり、
    前記支持部材に含まれるＹ成分のＹ２Ｏ３換算濃度は０ｗｔ％以上１．５ｗｔ％以下であり、
    前記第２の領域に含まれるＹ成分のＹ２Ｏ３換算濃度と前記支持部材に含まれるＹ成分のＹ２Ｏ３換算濃度との差は、０ｗｔ％以上１．０ｗｔ％以下であることを特徴とする基板保持部材。
  2. 前記基板保持部材本体の前記載置面に対向する面は、前記第１の領域および前記第２の領域で構成され、
    前記接合部を構成する前記第２の領域は、少なくとも一部が前記第１の領域に埋め込まれていることを特徴とする請求項１に記載の基板保持部材。
  3. 前記接合部の前記支持部材側の外表面と前記支持部材の前記接合部側の外表面とは、滑らかに続く面として形成されることを特徴とする請求項１または請求項２に記載の基板保持部材。
  4. 前記接合部の前記載置面に対向する面側の外表面は、滑らかな面で形成され、
    前記接合部の前記支持部材側の外表面と前記載置面に対向する面側の外表面との間は、滑らかな曲面で形成されることを特徴とする請求項３に記載の基板保持部材。
  5. 基板保持部材の製造方法であって、
    ＡｌＮを主成分とし、焼結助剤としてＹ成分が添加された第１のセラミックス原料粉から１または複数の第１のセラミックス成形体を形成する工程と、
    ＡｌＮを主成分とし、焼結助剤としてＹ成分をＹ２Ｏ３換算した濃度で０ｗｔ％より大きく１．５ｗｔ％以下添加され、または焼結助剤が添加されない第２のセラミックス原料粉から１または複数の第２のセラミックス成形体を形成する工程と、
    前記１または複数の第１のセラミックス成形体および前記１または複数の第２のセラミックス成形体を所定の温度以上、所定の時間以上脱脂処理して１または複数の第１のセラミックス脱脂体および１または複数の第２のセラミックス脱脂体を作製する工程と、
    電極を準備し、前記電極、前記１または複数の第１のセラミックス脱脂体、および前記１または複数の第２のセラミックス脱脂体を組み合わせて、一方の主面に載置面を有し、平板状に形成され、電極が埋設された基板保持部材本体前駆体を形成する工程と、
    前記基板保持部材本体前駆体を、前記主面に垂直方向に一軸加圧焼成して基板保持部材本体を焼成する工程と、
    ＡｌＮを主成分とし、焼結助剤としてＹ成分をＹ２Ｏ３換算した濃度で０ｗｔ％より大きく１．５ｗｔ％以下添加され、または焼結助剤が添加されない第３のセラミックス原料粉から第３のセラミックス成形体を形成する工程と、
    前記第３のセラミックス成形体を所定の温度以上、所定の時間以上脱脂処理して第３のセラミックス脱脂体を作製する工程と、
    前記第３のセラミックス脱脂体を焼成して前記基板保持部材本体を支持する支持部材を焼成する工程と、
    接合材を準備し、前記基板保持部材本体の下面の前記支持部材を接合する接合部または前記支持部材の一方の端面の少なくとも一方に前記接合材を塗布し、前記接合部に前記支持部材を配置し、前記主面に垂直方向に加圧しつつ加熱することで前記基板保持部材本体と前記支持部材とを接合する工程と、を含み、
    前記基板保持部材本体の前記接合部は、前記第２のセラミックス原料粉が焼結されたセラミックス焼結体で形成された第２の領域であり、
    前記第２の領域に含まれるＹ成分のＹ２Ｏ３換算濃度と前記支持部材に含まれるＹ成分のＹ２Ｏ３換算濃度との差は、０ｗｔ％以上１．０ｗｔ％以下であることを特徴とする基板保持部材の製造方法。
  6. 基板保持部材の製造方法であって、
    ＡｌＮを主成分とし、焼結助剤としてＹ成分が添加された第１のセラミックス原料粉から１または複数の第１のセラミックス成形体を形成する工程と、
    ＡｌＮを主成分とし、焼結助剤としてＹ成分をＹ２Ｏ３換算した濃度で０ｗｔ％より大きく１．５ｗｔ％以下添加され、または焼結助剤が添加されない第２のセラミックス原料粉から１または複数の第２のセラミックス成形体を形成する工程と、
    前記１または複数の第１のセラミックス成形体および前記１または複数の第２のセラミックス成形体を所定の温度以上、所定の時間以上脱脂処理して１または複数の第１のセラミックス脱脂体および１または複数の第２のセラミックス脱脂体を作製する工程と、
    電極を準備し、前記電極、前記１または複数の第１のセラミックス脱脂体、および前記１または複数の第２のセラミックス脱脂体を組み合わせて、一方の主面に載置面を有し、平板状に形成され、電極が埋設された基板保持部材本体前駆体を形成する工程と、
    前記基板保持部材本体前駆体を、前記主面に垂直方向に一軸加圧焼成して基板保持部材本体を焼成する工程と、
    ＡｌＮを主成分とし、焼結助剤としてＹ成分をＹ２Ｏ３換算した濃度で０ｗｔ％より大きく１．５ｗｔ％以下添加され、または焼結助剤が添加されない第３のセラミックス原料粉から第３のセラミックス成形体を形成する工程と、
    前記第３のセラミックス成形体を所定の温度以上、所定の時間以上脱脂処理して第３のセラミックス脱脂体を作製する工程と、
    前記第３のセラミックス脱脂体を焼成して前記基板保持部材本体を支持する支持部材を焼成する工程と、
    前記基板保持部材本体の前記載置面に対向する下面の前記支持部材を接合する接合部に前記支持部材を配置し、前記主面に垂直方向に加圧しつつ加熱することで前記基板保持部材本体と前記支持部材とを接合する工程と、を含み、
    前記基板保持部材本体の前記接合部は、前記第２のセラミックス原料粉が焼結されたセラミックス焼結体で形成された第２の領域であり、
    前記第２の領域に含まれるＹ成分のＹ２Ｏ３換算濃度と前記支持部材に含まれるＹ成分のＹ２Ｏ３換算濃度との差は、０ｗｔ％以上１．０ｗｔ％以下であることを特徴とする基板保持部材の製造方法。
  7. 前記基板保持部材本体と前記支持部材とを接合する工程の後に、
    前記基板保持部材本体、または前記支持部材を研磨または研削し、前記接合部の前記支持部材側の外表面と前記支持部材の前記接合部側の外表面とを滑らかに続く面として形成する仕上げ加工工程をさらに含むことを特徴とする請求項５または請求項６に記載の基板保持部材の製造方法。
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