JP4311922B2

JP4311922B2 - セラミックス接合体、ウエハ保持体及び半導体製造装置

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Publication number: JP4311922B2
Application number: JP2002290580A
Authority: JP
Inventors: 益宏夏原; 博彦仲田; 啓柊平; 学橋倉
Original assignee: Sumitomo Electric Industries Ltd
Current assignee: Sumitomo Electric Industries Ltd
Priority date: 2002-10-03
Filing date: 2002-10-03
Publication date: 2009-08-12
Anticipated expiration: 2022-10-03
Also published as: JP2004128232A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、熱伝導率の異なるセラミックスの接合体、そのセラミックス接合体からなるウエハ処理用の保持体、例えば半導体製造装置用のウエハ保持体、及びそのウエハ保持体を備えた半導体製造装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、半導体装置や液晶表示装置などの製造工程では、処理対象物である半導体基板やガラス基板などの基板表面に所定の膜を形成する成膜工程や、エッチング工程などを行なう場合、基板を１枚毎に処理する処理装置（いわゆる枚葉式の処理装置）が用いられている。
【０００３】
例えば、このような各葉式の処理装置を複数設置して、これらの処理装置にローダなどの移動装置により処理対象物である基板を搬送・供給している。各処理装置には、ローダにより供給される基板を保持するウエハ保持体が設置されている。このウエハ保持体に基板が搭載された状態で、基板に対する成膜処理やエッチング処理などが行なわれる。
【０００４】
上述のウエハ保持体、特に基板搭載面やその近傍部分は、基板に対する成膜処理やエッチング処理の際に用いられる反応ガス、例えば腐食性の高いハロゲンガスなどに曝されることになる。従って、ウエハ板保持体の構成材料としては、これらの反応ガスに対する充分な耐食性を有することが求められる。このように、耐食性、耐熱性、更には耐久性などの観点から、ウエハ保持体の材料としては、金属や樹脂ではなく、セラミックスを用いることがある。
【０００５】
また、ウエハ保持体はウエハを加熱するために、抵抗発熱体を有して自己発熱したり、ランプ等により間接加熱されたりする。このため、抵抗発熱体に電力を供給する電極、あるいはウエハ保持体の温度を測定するための測温部品を収納して保護する筒状体や、ウエハ保持体を支持する部品等を、ウエハ保持体に接合して用いることがある。
【０００６】
また近年では、基板に対して上記のような処理を施すとき、基板上の温度分布の均一性、即ち均熱性が求められている。そのため、均熱性を考えると、セラミックス製のウエハ保持体に接合する筒状体等は熱伝導率の低い材料を用いることが不可欠である。何故ならば、熱伝導率の高い材料を接合した場合、その部分からの熱の逃げが大きくなり、接合部付近の温度が相対的に低下してしまい、基板載置面の均熱性を損なうからである。
【０００７】
そこで、熱伝導率の低い材料からなる筒状体等の接合部品をセラミックス製のウエハ保持体に接合することになるが、接合信頼性を高めるために接合面積を増加させ、且つ接合部品からの熱の逃げを最小限にするために、接合部品の断面積を減らすことが行われている。
【０００８】
例えば、図１（ａ）に示すように、従来のウエハ保持体では、抵抗発熱体２を埋設したセラミックス部材１に筒状の接合部品３を突き合せ接合する場合、セラミックス部材１との接合端部を残して接合部品３の厚みを薄くしている。また、図１（ｂ）に示すように、セラミックス部材１に棒状（柱状）の接合部品４を接合する場合も同様である。
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】
半導体などの製造工程では、基板の成膜処理やエッチング処理等において、ウエハ保持体に保持した基板温度を１００℃以上の高温に加熱する場合がある。このとき、熱伝導率が低く、且つ厚みを薄くして断面積を減らした接合部品が接合してあると、基板の温度を繰り返し上げ下げするヒートサイクルや、急激な温度の上げ下げによる熱衝撃が加わり、接合部品が接合部付近や断面積が変化している段差部付近で破損したり、クラックが発生したりする欠点があった。
【００１０】
本発明は、このような事情に鑑み、半導体製造装置などに用いるウエハ保持体のようなセラミックス接合体について、熱衝撃による接合部品の破損やクラック等の損傷の発生を抑え、接合に対する信頼性を高めたセラミックス接合体を提供することを目的とする。本発明は、また、このセラミックス接合体を用いたウエハ保持体、並びに半導体製造装置を提供することを目的とする。
【００１２】
【課題を解決するための手段】
本発明が提供するセラミックス接合体は、１００℃以上に昇温されるセラミックス部材と熱伝導率の異なる接合部品とを、両者の間に中間接合部品を挿入して接合した接合体であって、該中間接合部品が前記セラミックス部材と前記接合部品にそれぞれ活性金属ロウ又はガラスを用いて突き合せ接合され、前記中間接合部品の側面に、前記セラミックス部材と前記中間接合部品の突き合せ面に対してなす角度θが２０°≦θ≦７０°を満たす傾斜面、又は曲率ＲがＲ≧５ｍｍを満たす曲面を有しており、前記接合部品の熱伝導率が、前記セラミックス部材及び前記中間接合部品の熱伝導率より低いことを特徴とする。
【００１４】
また、本発明のセラミックス接合体においては、上記したように、前記接合部品の熱伝導率が、前記セラミックス部材及び前記中間接合部品の熱伝導率より低いことを特徴とする。具体的には、前記セラミックス部材の熱伝導率が８０Ｗ／ｍＫ以上であり、前記接合部品の熱伝導率が２０Ｗ／ｍＫ以下であることが好ましい。また、前記セラミックス部材の熱伝導率が１００Ｗ／ｍＫ以上であり、前記接合部品の熱伝導率が５Ｗ／ｍＫ以下であることが更に好ましい。
【００１５】
本発明は、また、上記したいずれかのセラミックス接合体からなり、セラミックス部材が発熱抵抗体を有し、接合部品及び中間接合部品が筒状体であることを特徴とする半導体製造装置用のウエハ保持体を提供する。
【００１６】
上記本発明のウエハ保持体においては、前記セラミックス部材及び前記中間接合部品が、窒化アルミニウム、炭化珪素、アルミナ、窒化珪素から選ばれた少なくとも１種のセラミックスで構成されることが好ましい。また、前記接合部品は、アルミナ、窒化珪素、ムライト、ムライト−アルミナ複合体から選ばれた少なくとも１種のセラミックスで構成されることが好ましい。
【００１７】
更に、本発明は、上記したいずれかのセラミックス接合体、又はいずれかのウエハ保持体を備えることを特徴とする半導体製造装置を提供するものである。
【００１８】
【発明の実施の形態】
本発明者らは、セラミックス部材に突き合せ接合した熱伝導率の異なる接合部品が、その接合部付近や断面積が変化している段差部付近で損傷する現象について鋭意検討を重ねた結果、図１（ａ）、（ｂ）に示す従来の接合構造のように、セラミックス部材１に接合される筒状や棒状の接合部品３、４に９０°の段差部が存在すると、その部分に応力が集中して、使用中に脆性破壊しやすいことが判明した。
【００１９】
更に、接合部品３、４は、セラミックス部材１よりも熱伝導率が低いため、接合部品３、４のセラミックス部材１との接合部で接合部品３、４への熱の流れが絞られ、温度差が発生して応力が生じる。また、セラミックス部材１と接合部品３、４との接合部において、形状の変化によって応力が発生する。このため、この温度差による応力と、形状効果による応力とが接合部３、４の１箇所に集中して、接合部品の損傷を招くことが分った。
【００２０】
これらの知見に基づいて、本発明においては、セラミックス部材に熱伝導率の異なる接合部品を突き合せ接合したとき、接合部品から応力が集中する段差部をなくし、また温度差や形状効果による応力の集中を分散させる構造とした。即ち、接合部品の側面の一部に、セラミックス部材の突き合せ面に対する角度θが０°＜θ＜９０°を満たす傾斜面を設けるか、及び／又は曲率ＲがＲ≧５ｍｍを満たす曲面を設けるものである。
【００２１】
上記のような傾斜面や曲面を設けることにより、１００℃以上に昇温されるセラミックス部材に、熱伝導率の異なる接合部品を突き合せ接合したセラミックス接合体において、接合部品の破損やクラック等の損傷の発生を抑制することができ、セラミックス接合体の信頼性を向上させることができた。
【００２２】
次に、本発明のセラミックス接合体の接合構造に関して具体的に説明する。まず、従来の接合構造を、接合部品が筒状体の場合を図１（ａ）に、及び棒状体の場合を図１（ｂ）に示す。セラミックス部材１は抵抗発熱体２を備え、その半導体ウエハや液晶用基板などのウエハが搭載される搭載面と反対側の表面には、それぞれ筒状の接合部品３又は棒状の接合部品４が接合されている。
【００２３】
これら従来のセラミックス接合体では、セラミックス部材１から接合部品３、４への熱の拡散を抑えて、搭載面の均熱性を高めるために、図示するように接合部品３、４の厚みを接合部付近以外は薄くして断面積を減らすことにより、熱の逃げを最小限にしている。しかし、この従来の接合構造では、接合部品３、４の段差部で形状が急激に変化していること、及び段差部で熱の流れが絞られることによって、セラミックス部材１が高温となったとき接合部品３、４の段差部に応力が集中し、この部分で破損又はクラックが頻繁に発生していた。
【００２４】
これに対して、本発明においては、例えば図２に示すように、接合部品１０の断面積を減らしたことにより側面に形成される段差部に、傾斜面１０ａを形成する。このときの接合部品１０の傾斜面１０ａがセラミックス部材１の突き合せ面に対してなす角度θは、０°よりも大きく且つ９０°よりも小さくし、好ましくは１０°以上８０°以下、更に好ましくは２０°以上７０°以下とする。
【００２５】
また、例えば図３に示すように、接合部品１１の側面に曲面１１ａを形成して応力を分散することも可能である。このときの曲面１１ａの形状としては、曲面１１ａの曲率Ｒが５.０ｍｍ以上であることが必要である。この曲率Ｒが５.０ｍｍ未満でもある程度の効果はあるが、少なからず曲面部分に応力の集中が残る。このため、特に著しい効果が得られるＲ≧５.０ｍｍとすることが望ましい。
【００２６】
上記した本発明の基本的な接合構造においては、接合部品１０、１１の側面の一部に所定の角度θの傾斜面１０ａか又は所定の曲率Ｒの曲面１１ａを設けることにより、段差部のコーナーに応力が集中することを防ぎ、接合部品１０、１１の損傷を防止して信頼性を向上させることができる。尚、図２及び図３では図１（ａ）に対応した筒状の接合部品を図示したが、本発明の接合構造は図１（ｂ）に対応した棒状の接合部品においても基本的に全く同一である。従って、以下の各接合構造の説明についても、棒状の接合部品の図面は省略する。
【００２７】
別の基本的な接合構造として、図４に示すように、セラミックス部材１と接合部品１２の間に、中間接合部品２０を挿入することができる。このとき中間接合部品２０と接合部品１２との接合部の形状をほぼ同一にすれば、この部分での形状の変化による応力は発生しない。このため、中間接合部品２０を挿入することで、接合部品１２にかかる応力を熱の伝わりに関するものだけに限ることができるため、形状変化による応力と熱の流れに起因する応力を一箇所に集中させず、分散させることで接合部の信頼性を向上させることができる。
【００２８】
また、図４の接合構造で、中間接合部品２０の材質はセラミックス部材１と同一にすることが好ましい。これによって、セラミックス部材１と中間接合部品２０との接合部では、形状変化に伴う応力は発生するものの、熱伝導率の低さに起因した熱の流れが絞られることによる応力の発生は生じないため、やはり応力の分散により接合部の信頼性が向上する。
【００２９】
上記図４の接合構造に加えて、その接合部品及び／又は中間接合部品の側面に、図２及び図３と同様に傾斜面や曲面を形成することが好ましい。例えば、図５に示すように、中間接合部品２１を挟んでセラミックス部材１に接合された接合部品１３の側面の一部に、曲率ＲがＲ≧５ｍｍを満たす曲面１３ａを形成する。また、図６の構造では、接合部品１４の側面の一部に、セラミックス部材１と中間接合部品２２の突き合せ面に対する角度θが０°＜θ＜９０°を満たす傾斜面１４ａが形成してある。更に、図７や図８に示すように、セラミックス部材１と接続部品１５の間の中間接合部品２３、２４の側面に、それぞれ上記と同様の傾斜面２３ａ又は曲面２４ａを設けることもできる。
【００３０】
更に別の基本的な接合構造として、上記中間接合部品をセラミックス部材と一体化することも可能である。例えば図９に示すように、セラミックス部材１に突起部２５を設け、この突起部２５に接合部品１６を突き合せ接合する。この接合構造によれば、セラミックス部材と接合部品又は中間接合部品との接合時に発生する応力がなくなるため好ましい。
【００３１】
上記図９の接合構造においても、接合部品及び／又は中間接合部品の側面に、図２及び図３と同様に傾斜面や曲面を形成することが好ましい。例えば、図１０に示すように、セラミックス部材１の突起部２６に接合された接合部品１６の側面に曲率ＲがＲ≧５ｍｍを満たす曲面１６ａを形成したり、図１１のごとく、接合部品１７の側面に突起部２７との突き合せ面に対する角度θが０°＜θ＜９０°を満たす傾斜面１７ａを形成することができる。また、図１２及び図１３に示すように、セラミックス部材１の突起部２８、２９の側面に、上記と同様の傾斜面２８ａ又は曲面２９ａを設けることもできる。
【００３２】
本発明においては、接合部品の熱伝導率は、セラミックス部材の均熱性を確保するために、セラミックス部材よりも低い必要がある。また、中間接合部品については、形状効果による応力だけに留め、熱の伝わりに起因する応力を最小限にするため、少なくとも接合部品よりも熱伝導率が高いことが好ましい。
【００３３】
そのため、セラミックス部材の搭載面における均熱性を確保するために、セラミックス部材の熱伝導率を８０Ｗ／ｍＫ以上とし、接合部品の熱伝導率を２０Ｗ／ｍＫ以下とすることが好ましい。更に好ましくは、セラミックス部材の熱伝導率を１００Ｗ／ｍＫ以上、接合部品の熱伝導率を５Ｗ／ｍＫ以下とすることで、一層優れた均熱性を有するセラミックス接合体を得ることができる。
【００３４】
このような熱伝導率に設定すると、一般的にはセラミックス部材と接合部品との間での熱の流れが大きく遮断され、温度差が発生することで、接合部付近に大きな応力が発生することになる。しかし、上記した本発明の接合構造をとることによって、熱の伝わりに関する応力を分散でき、信頼性の高いセラミックス接合体を得ることができる。
【００３５】
セラミックス部材は、ウエハ保持体として用いる場合、抵抗発熱体を設けることが可能である。発熱抵抗体を有することで、赤外線ランプ等で間接的にセラミックス部材を加熱する場合に比べ、効率的に処理基板を加熱することができるため好適である。このとき、抵抗発熱体に給電するためのリードや温度を測定するための測温素子を腐食性ガスなどから保護するため、セラミックス部材に接合される接合部品や中間接合部品を筒状体として、その内部にリードや測温素子を収納することが好ましい。
【００３６】
セラミックス部材の材質は、窒化アルミニウム、炭化珪素、アルミナ、窒化珪素のいずれかが好ましい。これらのうち、窒化アルミニウムや炭化珪素は熱伝導率が比較的高いセラミックスであるため、搭載面での温度分布を均一化しやすく好適である。また、窒化珪素は素材強度が高いため熱衝撃性に強く、急激な温度の上げ下げによってもセラミックス部材が破損することが少なく、処理時間を短縮できる等のメリットがある。アルミナに関しては、他のセラミックスに比較して低コストで作製することができる。これらの材料は、その用途に適したものを選択すべきことは言うまでもない。
【００３７】
接合部品の材質としては、セラミックス部材の熱を伝えないことが必要であるため、熱伝導率の比較的低い材料を使用することが好ましい。具体的には、アルミナや窒化珪素、ムライト、ムライト−アルミナ複合体が好ましい。また、金属材料としては、熱伝導率の比較的低いステンレスやコバールなども、接合部品として使用することが可能である。これらの金属材料を接合部品として使用する場合、セラミックスとの熱膨張係数差を緩和する為に、タングステンやモリブデンをセラミックス部材との間に挿入することも可能である。
【００３８】
また、中間接合部品に関しては、使用するセラミックス部材と同一材質を使用することが最も好ましい。しかしながら、例えば接合部品の強度が比較的弱い場合等には、中間接合部品の熱伝導率を接合部品とセラミックス部材の中間的な熱伝導率とすることも可能である。この場合、中間接合部品には形状効果による応力と、セラミックス部材との熱伝導率差に応じた応力が作用する。このため、接合体に掛かる応力は、中間接合部品との熱伝導率差によるものしか掛からず、接合部品に掛かる応力を低減することができる。
【００３９】
このように、セラミックス部材、中間接合部品、接合部品の間の熱伝導率は、セラミックス部材≧中間接合部品≧接合部品とすることが好ましい。このときの中間接合部品に使用する材料は、その用途及び接合部品の強度などの特性によって、自由に選択することができる。しかし、中間接合部品は応力を分散させる役割を担うことから、比較的熱伝導率の高い材料、例えば炭化珪素、窒化珪素、窒化アルミニウム、アルミナから選択することが好ましい。
【００４０】
尚、セラミックス部材、中間接合部品、接合部品の材料の組み合わせは色々考えられるが、各部品や部材の熱膨張係数についても考慮する必要がある。即ち、各材料の熱膨張率が大きく異なる場合には、今まで述べてきたようなセラミックス部材の温度上昇による応力発生以外にも、接合時の応力が残存するため、これを考慮する必要がある。
【００４１】
また、本発明において、セラミックス部材と接合部品、セラミックス部材と中間接合部品、中間接合部品と接合部品のそれぞれの接合方法としては、例えば、活性金属ロウやガラスが使用できる。それ以外にも、公知の手法が使用できることは言うまでもない。
【００４２】
本発明における接合構造の最も好ましい形態としては、セラミックス部材及び中間接合部品が窒化アルミニウムであり、接合部品がムライトないしはムライト−アルミナ複合体の場合である。また、その接合方法は、ガラスを使用することが好ましい。これらの材料は熱膨張係数差がほとんどなく、更には接合部品の熱伝導率が非常に低く、且つセラミックス部材の熱伝導率が高いため、この組み合わせによって均熱性に優れた高信頼性のウエハ保持体を作製することができる。また、本発明におけるウエハ保持体を使用した半導体製造装置は、均熱性に優れ且つ接合部品の接合信頼性の高いものとなる。
【００４３】
【実施例】
実施例１
窒化アルミニウム粉末に、焼結助剤としてイットリア（Ｙ_２Ｏ_３）を０.５質量％とバインダーを添加して分散混合した後、スプレードライにより造粒した。この造粒粉末を、焼結加工後に直径３５０ｍｍ×厚さ５ｍｍとなる寸法の円板状に、一軸プレスにより２枚成形した。この成形体を温度９００℃の窒素気流中で脱脂し、更に窒素気流中にて温度１９００℃で５時間焼結した。得られたＡｌＮ焼結体の熱伝導率は１８０Ｗ／ｍＫであった。このＡｌＮ焼結体の全表面をダイヤモンド砥粒で研磨した。
【００４４】
次に、Ｗ粉末に焼結助剤とエチルセルロース系のバインダーを添加して混錬し、上記直径３５０ｍｍ×厚さ５ｍｍの１枚のＡｌＮ焼結体上に、抵抗発熱体回路を印刷した。ヒータゾーンは１ゾーン制御用の回路である。これを９００℃の窒素気流中で脱脂し、１８００℃で１時間加熱して焼き付けた。残り１枚のＡｌＮ焼結体上には、エチルセルロース系のバインダーを添加混錬した接合用のガラスを塗布し、９００℃の窒素気流中で脱脂した。これらＡｌＮ焼結体の抵抗発熱体面と接合用ガラス面を重ね合わせ、ずれ防止のため５ｋｇ／ｃｍ^２の荷重を掛けて、１８００℃で２時間加熱して接合することにより、内部に抵抗発熱体を埋設したＡｌＮ製のセラミックス部材を作製した。
【００４５】
一方、接合部品は次のように作製した。まず、ムライト粉末に押し出し成形用バインダーを添加して分散混合し、押し出し成形した。成形体の形状は、セラミックス部材との接合部が直径２０ｍｍで、胴部が直径１２ｍｍであって、その内部が中実の棒状体と、内径８ｍｍの筒状体の２種類とした。また、その側面には、必要に応じて傾斜面又は曲面を形成した。これらの成形体を８００℃の大気中で脱脂し、１８００℃の窒素雰囲気中にて５時間焼結した。得られたムライト製の接合部品の熱伝導率は１Ｗ／ｍＫであった。
【００４６】
更に、中間接合部品として、上記のセラミックス部材製造における焼結体の製造と同様の手法により、ＡｌＮ、Ｓｉ_３Ｎ_４などのセラミックスからなる筒状体及び棒状体の中間接合部品をそれぞれ作製した。尚、筒状の中間接合部品については、厚さを全て５ｍｍとした。また、その側面には、必要に応じて傾斜面又は曲面を形成した。また、中間接合部品に代えるため、前記ＡｌＮ製のセラミックス部材の裏面に突起部を形成したものも用意した。
【００４７】
次に、ＡｌＮ製のセラミックス部材（熱伝導率１８０Ｗ／ｍＫ）と、ムライト製の筒状体からなる接合部品（熱伝導率１Ｗ／ｍＫ）と、必要に応じて筒状体からなる中間接合部品（セラミックス部材裏面に設けた突起部を含む）とを、ＳｉＯ_２−ＺｎＯ−Ｂ_２Ｏ_３系ガラスを用いて、８００℃の窒素雰囲気中にて突き合せ接合した。各セラミックス接合体の接合構造は、図１、２、４、６、７、９、１１及び１２の何れかとし、各試料ごとに下記表１に示した。
【００４８】
得られた各セラミックス接合体について、セラミックス部材の抵抗発熱体に２００Ｖの電圧で電力を供給して５００℃まで昇温し、その後電源をＯＦＦにして、接合部品の接合部品の損傷状態を確認した。更に、室温〜５００℃のヒートサイクル試験を５００回行ない、その後の接合部品の損傷状態を確認した。求めた筒状体からなる接合部品の損傷発生率を、５００℃加熱時とヒートサイクル（ＨＣ）後について、それぞれ下記表１に示した。尚、５００℃におけるセラミックス部材の均熱性は、全ての試料において±０.３％であった。
【００４９】
【表１】

【００５０】
上記の結果から分るように、従来の接合構造の試料１及び試料１１に比べて、セラミックス部材との突き合せ面に対してなす角度θが０°＜θ＜９０°の傾斜面を有する接合部品や中間接合部品、又は突起部を設けたセラミックス部材を用いた本発明の接合構造の各試料では、接合部品の損傷発生率が明らかに低下し、特に傾斜面の角度θが２０°＜θ＜７０°の試料ではＨＣ後においても損傷の発生が極めて少なくなった。
【００５１】
実施例２
セラミックス部材として材質がＡｌＮで熱伝導率が１００Ｗ／ｍＫあるいは８０Ｗ／ｍＫのものを使用し、それ以外は実施例１と同様にして、セラミックス接合体を作製した。尚、熱伝導率が１００Ｗ／ｍＫのＡｌＮは脱脂条件を大気中５００℃とすることで、また８０Ｗ／ｍＫのＡｌＮは大気中６００℃とすることで実現させた。
【００５２】
得られた実施例１と同様の接合構造を有する各セラミックス接合体について、実施例１と同様に筒状の接合部品の損傷発生率を求めたところ、５００℃加熱時及びＨＣ後のいずれも、実施例１の各試料よりも損傷発生率が減少する傾向がみられた。例えば、上記表１の試料２と同じ図２の接合構造のもので、５００℃加熱時及びＨＣ後の損傷発生率は、１００Ｗ／ｍＫのもので２／１０及び５／１０、８０Ｗ／ｍＫのものでは２／１０及び４／１０であった。尚、５００℃における均熱性は、全ての試料において±０.４％であった。
【００５３】
実施例３
接合部品としてムライト製の棒状体からなる接合部品（熱伝導率１Ｗ／ｍＫ）を使用した以外は前記実施例１と同様にして、セラミックス接合体を作製した。即ち、セラミックス部材はＡｌＮ製のセラミックス部材（熱伝導率１８０Ｗ／ｍＫ）を用い、必要に応じて棒状体からなる中間接合部品（セラミックス部材裏面に設けた突起部を含む）を使用して、図１、２、４、６、７、９、１１及び１２の何れかの接合構造とした。
【００５４】
得られた各セラミックス接合体について、前記実施例１と同様に、５００℃加熱時と室温〜５００℃のヒートサイクル（ＨＣ）試験５００回後に接合部品の損傷状態を確認し、得られた結果を下記表２に示した。尚、５００℃におけるセラミックス部材の均熱性は、全ての試料において±０.３％であった。
【００５５】
【表２】

【００５６】
上記の結果から分るように、所定の角度θの傾斜面を設けた接合部品、中間接合部品、又は突起部を設けたセラミックス部材を用いた本発明の接合構造を有する各試料では、棒状体からなる接合部品においても損傷発生率が明らかに低下し、特に傾斜面の角度θが２０°＜θ＜７０°の試料ではＨＣ後でも損傷の発生が一層低下した。
【００５７】
実施例４
セラミックス部材として材質がＡｌＮで熱伝導率が１００Ｗ／ｍＫあるいは８０Ｗ／ｍＫのものを使用し、それ以外は実施例３と同様にして、セラミックス接合体を作製した。
【００５８】
得られた実施例３と同様の接合構造を有する各セラミックス接合体について、実施例３と同様に接合部品の損傷発生率を求めたところ、５００℃加熱時及びＨＣ後のいずれも、実施例３の各試料に比べて損傷発生率が減少する傾向がみられた。尚、５００℃におけるセラミックス部材の均熱性は、全ての試料において±０.４％であった。
【００５９】
実施例５
ＡｌＮ製のセラミックス部材（熱伝導率１８０Ｗ／ｍＫ）と、ムライト製の筒状体からなる接合部品（熱伝導率１Ｗ／ｍＫ）と、必要に応じて筒状体からなる中間接合部品（セラミックス部材裏面に設けた突起部を含む）とを、実施例１と同様に突き合せ接合した。各セラミックス接合体の接合構造は、図３、５、８、１０及び１３の何れかとし、各試料ごとに下記表３に示した。
【００６０】
得られた各セラミックス接合体について、実施例１と同様に、５００℃加熱時とヒートサイクル（ＨＣ）後について接合部品の損傷発生率を求め、その結果を下記表３に示した。尚、５００℃におけるセラミックス部材の均熱性は、全ての試料において±０.３％であった。
【００６１】
【表３】

【００６２】
上記の結果から分るように、接合部品、中間接合部品、又は突起部に曲率Ｒが５ｍｍ以上の曲面を設けた本発明の接合構造の各試料では、曲率Ｒが４ｍｍの比較例の試料に比べ、損傷発生率が明らかに低下した。
【００６３】
実施例６
接合部品として、ムライト−アルミナ（熱伝導率４Ｗ／ｍＫ）、アルミナ（熱伝導率２０Ｗ／ｍＫ）、又は窒化珪素（熱伝導率２０Ｗ／ｍＫ）製の筒状体又は棒状体からなる接合部品を使用し、それ以外は前記実施例１と同様にして、セラミックス接合体を作製した。即ち、セラミックス部材はＡｌＮ製のセラミックス部材（熱伝導率１８０Ｗ／ｍＫ）を用い、必要に応じて中間接合部品（セラミックス部材裏面に設けた突起部を含む）を使用して、図２〜１３の何れかの接合構造とした。
【００６４】
得られた各セラミックス接合体について、前記実施例１と同様に、５００℃加熱時と室温〜５００℃のヒートサイクル（ＨＣ）試験５００回後に接合部品の損傷状態を確認したところ、表１〜３とほぼ同じ傾向であった。尚、５００℃におけるセラミックス部材の均熱性は、接合部品がムライト−アルミナの試料では±０.３％、アルミナ及び窒化珪素の試料では±０.４％であった。
【００６５】
実施例７
接合部品として、ステンレス（熱伝導率１０Ｗ／ｍＫ）又はコバール（熱伝導率７Ｗ／ｍＫ）製の筒状体からなる接合部品を使用し、それ以外は前記実施例１と同様にして、セラミックス接合体を作製した。即ち、セラミックス部材はＡｌＮ製のセラミックス部材（熱伝導率１８０Ｗ／ｍＫ）を用い、必要に応じて中間接合部品（セラミックス部材裏面に設けた突起部を含む）を使用して、図１、２、４、６及び１１の何れかの接合構造とした。
【００６６】
得られた各セラミックス接合体について、前記実施例１と同様に５００℃加熱時と室温〜５００℃のヒートサイクル（ＨＣ）試験５００回後における接合部品の損傷状態を確認し、得られた結果を下記表５に示した。尚、５００℃におけるセラミックス部材の均熱性は、全ての試料において±０.３％であった。
【００６７】
【表４】

【００６８】
実施例７
セラミックス部材として、炭化珪素（熱伝導率１Ｗ／ｍＫ）、窒化珪素（熱伝導率１Ｗ／ｍＫ）、又はアルミナ（熱伝導率１Ｗ／ｍＫ）製のものを使用し、接合部品としてムライト、ムライト−アルミナ、アルミナ、又は窒化珪素製のものを用い、それ以外は実施例１と同様にして、図２〜１３のセラミックス接合体をそれぞれ作製した。
【００６９】
得られた各セラミックス接合体について、５００℃加熱時と室温〜５００℃のヒートサイクル（ＨＣ）試験５００回後における接合部品の損傷発生率を評価した結果、それぞれ前記表１と同じ傾向が認められた。
【００７０】
実施例８
実施例１で作製したセラミックス接合体のうち、ＡｌＮ製セラミックス部材とＡｌＮ製の中間接合部品とムライト製の筒状体からなる接合部品とを接合した試料１７のセラミックス接合体（接合部品の側面に角度θ＝６０°の傾斜面）を、ウエハ保持体としてチャンバー内に設置した。
【００７１】
このチャンバー内をＮ_２雰囲気で０.１ｔｏｒｒの減圧にし、系外から抵抗発熱体に２０Ｖの電圧で電力を供給して、ウエハ載置面を５００℃まで昇温した。このウエハ保持体のウエハ載置面上に、直径３００ｍｍのＬｏｗ−ｋ用のＳｉＯ_２系ペーストを塗布したＳｉウエハを保持して熱処理したところ、均一な膜が焼き付けられ、特性が安定した膜を１年間作製し続けることが出来た。
【００７２】
【発明の効果】
本発明によれば、熱衝撃による接合部品の版樽やクラック等の損傷の発生を抑制することができ、接合に対する信頼性の高いセラミックス接合体を提供することができる。この本発明のセラミックス接合体を用いることにより、均熱性を乱すことなく、給電用のリードや測温素子を内部に収納した筒状体を高い信頼性で接合したウエハ保持体、並びにこのウエハ保持体を備えた半導体製造装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】従来のセラミックス接合体を示す概略の断面図であり、（ａ）は接合部品が筒状体及び（ｂ）は接合部品が棒状体の場合である。
【図２】本発明によるセラミックス接合体の一接合構造で、傾斜面を有する接合部品を用いた具体例を示す概略の断面図である。
【図３】本発明によるセラミックス接合体の一接合構造で、曲面を有する接合部品を用いた具体例を示す概略の断面図である。
【図４】本発明によるセラミックス接合体の一接合構造で、中間接合部品を用いた具体例を示す概略の断面図である。
【図５】本発明によるセラミックス接合体の一接合構造で、中間接合部品と曲面を有する接合部品を用いた具体例を示す概略の断面図である。
【図６】本発明によるセラミックス接合体の一接合構造で、中間接合部品と傾斜面を有する接合部品を用いた具体例を示す概略の断面図である。
【図７】本発明によるセラミックス接合体の一接合構造で、傾斜面を有する中間接合部品を用いた具体例を示す概略の断面図である。
【図８】本発明によるセラミックス接合体の一接合構造で、曲面を有する中間接合部品を用いた具体例を示す概略の断面図である。
【図９】本発明によるセラミックス接合体の一接合構造で、突起部を設けたセラミックス部材を用いた具体例を示す概略の断面図である。
【図１０】本発明によるセラミックス接合体の一接合構造で、突起部を設けたセラミックス部材と曲面を有する接合部品を用いた具体例を示す概略の断面図である。
【図１１】本発明によるセラミックス接合体の一接合構造で、突起部を設けたセラミックス部材と傾斜面を有する接合部品を用いた具体例を示す概略の断面図である。
【図１２】本発明によるセラミックス接合体の一接合構造で、傾斜面を有する突起部を設けたセラミックス部材を用いた具体例を示す概略の断面図である。
【図１３】本発明によるセラミックス接合体の一接合構造で、曲面を有する突起部を設けたセラミックス部材を用いた具体例を示す概略の断面図である。
【符号の説明】
１セラミックス部材
２抵抗発熱体
３、４、１０、１１、１２、１３、１４、１５、１６、１７接合部品
２０、２１、２２、２３、２４中間接合部品
２５、２６、２７突起部

Claims

１００℃以上に昇温されるセラミックス部材と熱伝導率の異なる接合部品とを、両者の間に中間接合部品を挿入して接合した接合体であって、該中間接合部品が前記セラミックス部材と前記接合部品にそれぞれ活性金属ロウ又はガラスを用いて突き合せ接合され、前記中間接合部品の側面に、前記セラミックス部材と前記中間接合部品の突き合せ面に対してなす角度θが２０°≦θ≦７０°を満たす傾斜面、又は曲率ＲがＲ≧５ｍｍを満たす曲面を有しており、前記接合部品の熱伝導率が、前記セラミックス部材及び前記中間接合部品の熱伝導率より低いことを特徴とするセラミックス接合体。
前記セラミックス部材の熱伝導率が８０Ｗ／ｍＫ以上であり、前記接合部品の熱伝導率が２０Ｗ／ｍＫ以下であることを特徴とする、請求項１に記載のセラミックス接合体。
前記セラミックス部材の熱伝導率が１００Ｗ／ｍＫ以上であり、前記接合部品の熱伝導率が５Ｗ／ｍＫ以下であることを特徴とする、請求項２に記載のセラミックス接合体。
前記接合部品及び前記中間接合部品が筒状体であることを特徴とする、請求項１〜３のいずれかに記載のセラミックス接合体。
請求項１〜４のいずれかのセラミックス接合体からなり、そのセラミックス部材が発熱抵抗体を有し、接合部品及び中間接合部品が筒状体であることを特徴とする半導体製造装置用のウエハ保持体。
前記セラミックス部材及び前記中間接合部品が、窒化アルミニウム、炭化珪素、アルミナ、窒化珪素から選ばれた少なくとも１種のセラミックスで構成されることを特徴とする、請求項５に記載の半導体製造装置用のウエハ保持体。
前記接合部品が、アルミナ、窒化珪素、ムライト、ムライト−アルミナ複合体から選ばれた少なくとも１種のセラミックスで構成されることを特徴とする、請求項５又は６に記載の半導体製造装置用のウエハ保持体。
請求項１〜４のいずれかのセラミックス接合体、あるいは請求項５〜７のいずれかのウエハ保持体を備えることを特徴とする半導体製造装置。