JP5085959B2 - セラミックス部材 - Google Patents
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Description
このとき、熱処理温度は、1300℃〜1500℃の範囲、より好ましくは、1350〜1450℃にて行う。熱処理温度が、低すぎると、接合材の溶融が不十分となり、接合材が緻密化せず、また。セラミックス部材と十分な濡れ性を有しないため、接合強度が低下する。また、熱処理温度が高すぎると、接合材が過剰に溶融し、流れ出してしまい、接合強度も不十分となったり、アルミナ部材やイットリア部材の変形が生じたりする。熱処理時の荷重は、部材の重量や形状に応じて、0〜50g/cm2で調整する。部材の重量や形状によっては、部材の自重による荷重でも十分に密着するが、例えば、イットリア部材が薄板の場合等は、荷重を加える必要がある。ただし、50g/cm2を超えると部材が荷重により塑性変形し、接合不良が発生するため好ましくない。
次に本発明のセラミックス部材に用いられる接合材について試験例を示して具体的に説明する。形状100mm×100mm×20mmの焼結体からなるアルミナ部材とイットリア部材を作製し、各部材の接合面を、平面研削加工により、平面度を10μm、表面粗さを0.3μmとした。
また、接合層の複合酸化物の結晶相をX線解析により同定した。結晶相の定量は、ゲーレナイトとアノーサイトの濃度既知のセラミックス試料を作製し、X線回折の強度比より検量線を作成して行った。
また、エッチングレート測定は、イットリア部材の厚みが1mmとなるように接合部材の接合部から直径30mm×厚み3mmの試料を切り出し、イットリア部材の表面にラップ加工を施して鏡面にしたものを測定試料とし、エッチング装置を用いてCl2ガス雰囲気下でプラズマ中に3時間曝してエッチングした後、エッチング後の重量の減少量から1分間当たりのエッチングレートを算出した。なお、試験例18についてはイットリアを含む部分の面について、試験例19についてはイットリア溶射面について、それぞれ同様のラップ加工を施した試料を作製した。エッチングレートの数値は、99.9重量%のアルミナ焼結体のエッチングレートを1としたときの相対比較で評価した。
次に、実施例として静電チャックへの適用例を示して、より詳細に説明する。
図1に例示した静電チャックを作製した。イットリア焼結体およびアルミナ焼結体を作製し、それらを加工して、凹型のイットリア部材(直径200mm、全体厚さ10mm、凹部:直径190mm、深さ5mm)、凸型のアルミナ部材(直径250mm、全体厚さ15mm、凸部:直径189mm、高さ5mm)とした。それぞれの接合面は平面度を10μm、表面粗さを0.3μmとした。基材となるアルミナ部材には電極である金属部材へ給電端子を接続するための孔を予め形成した。焼結体の作製は、セラミックス粉末にバインダーを加えて顆粒とした後、金型を用いた一軸加圧およびCIPにより成形し、それを大気中にて焼成した。次にイットリア部材の接合面にイオンプレーティング法により白金を成膜し、金属部材とした。金属部材の形状は、半月状の双極型とし、厚みは4μmとした。
次に、接合材を基材であるアルミナ部材の接合面に、#100のスクリーン版を用いて、0.5mm塗布し、各接合面を合わせ、8.5kgの荷重(30g/cm2)を付加し、電気炉にて、大気中、1350℃、3時間の熱処理を行い接合体を得た。接合材には上記試験例3の配合を用いた。その後、接合体のイットリア部材を平面加工し、吸着面とした。金属部材と吸着面との距離、すなわち誘電体層の厚みは1mmとし、吸着面の平面度は0.5μmとした。アルミナ部材の給電端子接続用の孔より給電端子を挿入し、金属部材とろう付けして静電チャックを得た。
得られた静電チャックにウエハを載せ、給電端子より電圧(±1000V)を印加したところ、十分な吸着力が得られた。
実施例と同形状の静電チャックを、上記試験例14の配合を用いて作製した。上記実施例と同条件で吸着面を加工したが、平面度は2.0μmであった。これは接合強度が不十分であったためと思われる。得られた静電チャックに電圧を印加したところ電極間で放電したため、ウエハを吸着できなかった。接合層の切断面を観察したところ、吸着面の加工の際にできたと思われる微小な亀裂が見られた。この亀裂を介して放電が起こったものと考えられる。
10:セラミックス部材
2:イットリア部材
3:金属部材
4:接合層
Claims (3)
- イットリア部材とアルミナ部材との接合面同士が、前記両部材よりも溶融温度の低いセラミックス接合材からなる接合層を介して接合されてなるセラミックス接合体と、前記セラミックス接合体に埋設された金属部材とを備えるセラミックス部材であって、
少なくとも腐食性ガスに曝される部位がイットリア部材からなり、前記金属部材は一方側でイットリア部材の接合面に直接的に接合され、かつ、他方側で前記接合層に対して直接的に接合され、
前記セラミックス接合材からなる接合層が、主結晶相であるゲーレナイトを95重量%以上含む複合酸化物により構成されていることを特徴とするセラミックス部材。 - 請求項1記載のセラミックス部材において、
前記金属部材はイットリア部材の接合面にイオンプレーティング法により成膜された金、白金、ロジウム、イリジウム又はパラジウムから選択された1つの金属からなることを特徴とするセラミックス部材 - 請求項1又は2記載のセラミックス部材において、
前記金属部材は、静電電極、抵抗発熱体又はRF電極の少なくとも1つであることを特徴とするセラミックス部材。
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