KR20030007958A

KR20030007958A - 세라믹스 접합체, 기판 보유 지지 구조체 및 기판 처리 장치

Info

Publication number: KR20030007958A
Application number: KR1020027016908A
Authority: KR
Inventors: 구이비라아끼라; 나쯔하라마스히로; 나까따히로히꼬
Original assignee: 스미토모덴키고교가부시키가이샤
Priority date: 2001-04-13
Filing date: 2002-04-11
Publication date: 2003-01-23
Also published as: WO2002083596A1; US20030150563A1; KR100634921B1; CN100486933C; JPWO2002083596A1; EP1298107A1; CN1461288A; US7211153B2; EP1298107A4; JP4032971B2; TW569374B; CA2409373A1

Abstract

우수한 내식성 및 기밀성을 갖는 동시에, 우수한 치수 정밀도를 갖고, 기계적 혹은 열적 응력이 가해진 경우에 충분한 내구성을 갖는 기판 보유 지지 구조체를 얻을 수 있다. 본 발명에 의한 기판 보유 지지 구조체로서의 보유 지지 부재(1)는 기판을 보유 지지하기 위한 세라믹스 기체(2)와, 세라믹스 기체(2)에 접합된 보호통 부재(7)와, 세라믹스 기체(2)와 보호통 부재(7) 사이에 위치하고, 세라믹스 기체(2)와 보호통 부재(7)를 접합하는 접합층(8)을 구비한다. 접합층(8)은 희토류 산화물을 2 질량 ％ 이상 70 질량 ％ 이하, 산화 알루미늄을 10 질량 ％ 이상 78 질량 ％ 이하, 질화 알루미늄을 2 질량 ％ 이상 50 질량 ％ 미만 함유한다. 접합층(8)에 있어서 상기 3 종류의 성분 중 희토류 산화물 혹은 산화 알루미늄의 비율이 가장 많다.

Description

세라믹스 접합체, 기판 보유 지지 구조체 및 기판 처리 장치{JOINED CERAMIC ARTICLE, SUBSTRATE HOLDING STRUCTURE AND APPARATUS FOR TREATING SUBSTRATE}

종래, 반도체 기억 장치 등의 반도체 장치나 액정 표시 장치 등의 제조 공정에서는, 처리 대상물인 반도체 기판이나 유리 기판 등의 기판 표면에 소정의 막을 형성하는 성막 공정이나, 에칭 공정 등을 행하는 경우, 기판을 1매마다 처리하는 처리 장치(소위 각 낱장식 처리 장치)가 이용되도록 되어 오고 있다. 반도체 장치나 액정 표시 장치 등의 제조 공정에서는, 상술한 바와 같은 각 낱장식 처리 장치를 복수 설치하여, 이 처리 장치에 로더 등의 이동 장치에 의해 처리 대상물인 기판을 반송 및 공급하고 있다. 각 처리 장치에는, 로더에 의해 공급되는 기판이 배치되는 기판 보유 지지 부재가 설치되어 있다. 이 기판 보유 지지 부재에 기판이 탑재된 상태에서, 기판에 대한 성막 처리나 에칭 처리 등이 행해진다.

기판 보유 지지 부재에는, 처리 시에 기판의 온도를 소정의 온도까지 상승시키기 위한 히터가 설치되어 있다. 또한, 기판을 기판 보유 지지부 부재에 고정하기 위해, 기판 보유 지지 부재에 정전 흡착용 전극을 형성하는 경우가 있다. 혹은, 기판을 기판 보유 지지 부재에 고정하기 위해, 기판 보유 지지 부재에 있어서의 기판을 배치하는 면(기판 탑재면)의 평탄성을 좋게 하여, 이 기판 탑재면에 기판을 흡착하는 등의 수법이 이용되는 경우도 있다.

상술한 기판 보유 지지 부재에 있어서, 기판 탑재면이나 그 근방 부분은 기판에 대한 성막 처리나 에칭 처리 시에 성막 처리나 에칭 처리 등을 행하기 위한 반응 가스에 노출되게 된다. 따라서, 기판 보유 지지 부재의 구성 재료로서는 이들의 반응 가스(예를 들어, 부식성이 높은 할로겐 가스 등)에 대한 충분한 내식성을 갖는 것이 요구된다.

또한, 기판의 성막 처리나 에칭 처리 등에서는 기판 온도를 비교적 고온으로 하는 경우가 있다. 이로 인해, 기판 보유 지지 부재에는 상술한 내식성에다가, 충분한 내열성이 요구된다.

이와 같이, 내식성 및 내열성 또는 내구성 등의 관점으로부터, 기판 보유 지지 부재의 재료로서는 금속이나 수지가 아닌, 세라믹스를 이용하는 것이 검토되고 있다. 그리고, 세라믹스 중, 산화 알루미늄은 비교적 제조하기 쉽고 저렴하므로, 기판 보유 지지 부재의 재료로서 실용화되고 있다.

그러나, 산화 알루미늄은 열전도율이 30 W/mK 정도로 낮기 때문에, 기판 보유 지지 부재의 재료로서 산화 알루미늄을 이용한 경우, 기판 보유 지지 부재의 기판 탑재면에 있어서의 온도 분포에 변동이 발생되는 등, 정밀도 좋게 온도를 제어하는 것이 어렵다. 이러한 경우, 처리 대상물인 기판의 온도도 변동되게 되므로, 기판에 대한 성막 처리나 에칭 처리를 균일하게 행할 수 없는 경우가 있었다. 이 결과, 제조되는 반도체 장치나 액정 표시 장치의 특성이 변동되는 등의 문제가 발생되고 있었다.

이러한 문제를 회피하기 위해, 기판 보유 지지 부재의 재료로서 질화 알루미늄이 주목받고 있다. 질화 알루미늄은 내열성 및 내식성이 우수한 동시에, 절연성이 높고 또한 열전도율이 높기 때문이다.

질화 알루미늄을 이용한 기판 보유 지지 부재의 제조 방법으로서는, 예를 들어 이하와 같은 것이 있다. 우선, 질화 알루미늄 분말을 원료로 한 성형체를 준비한다. 이 성형체 속에, 몰리브덴 등의 고융점 금속으로 이루어지는 코일이나 와이어를 끼워 넣는다. 이들의 코일이나 와이어는 히터, 혹은 정전 흡착용 전극 등으로서 작용한다. 그 후, 성형체를 핫프레스 소결함으로써, 기판 보유 지지 부재를 얻는다. 이러한 보유 지지 부재는, 예를 들어 일본 특허 공개 평6-76924호 공보에 개시되어 있다. 일본 특허 공개 평6-76924호 공보에는 기판 보유 지지 부재의 균열성을 향상시키기 위한 매설 히터 구조가 개시되어 있다.

기판 보유 지지 부재에 히터나 전극을 매설하는 경우, 이들 히터나 전극에 기판 보유 지지 부재의 외부로부터 전력을 공급할 필요가 있다. 이로 인해, 기판 보유 지지 부재에는 히터나 전극과 접속되고, 기판 보유 지지 부재의 외부로까지 연장되는 전극선이 설치된다. 또한, 기판 보유 지지 부재의 온도를 제어하기 위해, 기판 보유 지지 부재의 온도를 측정하는 열전대 또는 센서 등의 온도 측정 부재가 기판 보유 지지 부재에 설치된다.

이러한 전극선이나 온도 측정 부재는, 기판의 처리(성막 처리, 에칭 처리, 클리닝 처리 등)에 이용하는 반응 가스(예를 들어, 할로겐계의 가스)에 의해 부식될 우려가 있다. 그로 인해, 이 전극선이나 온도 측정 부재를 챔버 내부의 반응 가스로부터 보호할 필요가 있다. 이로 인해, 전극선이나 온도 측정 부재를 내부에 배치하는 동시에, 챔버 내의 반응 가스와 전극선 등이 배치된 영역을 확실하게 분리하는 보호 부재를 기판 보유 지지 부재에 설치한다. 이 보호 부재는 할로겐 가스등의 반응 가스에 대한 내식성이 높고, 또한 기밀성이 높은 것이 요구된다. 특히 보호 부재와 기판 보유 지지 부재의 접합부는, 기밀성이 높은 접합을 행하는 것이 필요하다.

이와 같이, 기판 보유 지지 부재에 보호 부재를 접합하는 방법으로서는, 예를 들어 일본 특허 공개 평4-78138호 공보에 있어서, 기판 보유 지지 부재의 이면에 질화 알루미늄, 질화 규소, 알루미나, 스테인레스 등으로 이루어지는 통형의 보호 부재를, 유리 접합이나 납땜에 의해 접합하는 방법이 개시되어 있다.

또한, 기판 보유 지지 부재와 보호 부재를 접합하는 다른 방법으로서, 질화 알루미늄으로 이루어지는 기판 보유 지지 부재와, 질화 알루미늄으로 이루어지는 파이프형의 보호 부재를, 핫프레스에 의해 확산 접합하는 방법도 알려져 있다.

또한, 일본 특허 공개 평10-242252호 공보에서는 도4에 도시한 바와 같이, 질화 알루미늄을 주성분으로서 희토류 산화물을 포함하는 접합층에 의해, 질화 알루미늄으로 이루어지는 기판 보유 지지 부재와 보호 부재를 접합하는 것이 개시되어 있다. 도4는 종래의 기판 보유 지지 부재와 보호 부재로 이루어지는 보유 지지 부재를 도시한 단면 모식도이다. 도4를 참조하여, 종래의 보유 지지 부재(101)는 저항 발열체(106)와 기체 베이스(103)를 포함하는 세라믹스 기체(102)와, 보호 부재로서의 보호통 부재(107)가 접합층(108)에 의해 접합되어 있다. 여기서는, 접합층(108)에 포함되는 희토류 산화물로서 Y2O3, CeO2, Er2O3 등을 들 수 있고, 이 희토류 산화물의 첨가율은 3 내지 20 질량 ％로 하고 있다.

또한, 질화 알루미늄으로 이루어지는 부재를 접합하는 점에서 상기의 기술과 관련된 것으로서, 일본 특허 공개 평7-50369호 공보에는 질화 알루미늄으로 이루어지는 베이스와 핀부를, 질화 알루미늄을 주성분으로 하는 접합재로 접합하는 기술이 개시되어 있다. 접합재의 조성으로서는 질화 알루미늄 : Y2O3 = 97 : 3으로 한 예를 나타내고 있다.

기판 보유 지지 구조체에 처리 대상인 기판을 설치하여, 이 기판에 에칭 처리나 성막 처리를 행하는 경우, 기판 보유 지지 구조체는 그 온도가 고온이 되거나 혹은 상기 에칭 처리 등에 이용되는 플라즈마나 할로겐 가스등에 노출되는 등의 가혹한 환경에 있어서 사용되게 된다. 기판 보유 지지 구조체는 이러한 가혹한 환경 하에 있어서도 그 강도 등의 건전성을 유지할 필요가 있다. 그로 인해, 기판 지지 보유 부재와 보호 부재의 접합부도, 상기와 같은 플라즈마나 할로겐 가스등에 대한 충분한 내식성 및 내열성을 갖는 것이 요구된다.

또한, 기판의 처리 시에 챔버 내에 있어서 극미량의 파티클 등 이물질이 존재하면, 이 이물질이 기판의 처리에 악영향을 끼친다. 그 결과, 제조되는 반도체장치나 액정 표시 장치에 있어서, 이물질에 기인하는 불량이 발생되는 경우가 있다. 따라서, 기판 보유 지지 구조체는 상기 이물질을 발생시키지 않는 것이 요구된다. 이로 인해, 기판 보유 지지 부재와 보호 부재의 접합부에 있어서도, 기판의 처리에 수반하여 접합부가 손상을 받음으로써 파티클 등의 이물질을 발생시키는 등의 문제가 발생하지 않도록, 우수한 내식성이 요구된다.

이러한 관점으로부터 보면, 상술한 종래의 기판 보유 지지 구조체에 있어서는 이하와 같은 문제가 있었다. 즉, 일본 특허 공개 평4-78138호 공보에 개시된 바와 같은 유리 접합이나 납땜에 있어서의 접합부에 이용되는 금속은 일반적으로 내식성이 떨어지는 동시에, 그 융점도 비교적 낮다. 따라서, 기판의 처리에 이용하는 할로겐 가스등의 부식성 가스와 반응함으로써, 파티클 등의 이물질을 발생시키고 있었다.

또한, 기판 보유 지지 부재와 보호 부재를 핫프레스로 확산 접합하는 경우, 접합부에 9.8 내지 29.4 ㎫(100 내지 300 kgf/㎠) 정도의 높은 하중을 가한 상태에서, 고온으로 접합하게 된다. 이로 인해, 이러한 핫프레스 공정에 의해 기판 보유 지지 부재가 변형함으로써, 그 치수 정밀도가 열화되는 경우가 있었다. 또한, 이러한 핫프레스 공정을 이용하는 경우, 기판 보유 지지 구조체를 제조하기 위해 필요한 설비나 제조 프로세스를 실시하기 위한 비용이 커지게 되는 문제가 있었다.

또한, 일본 특허 공개 평10-242252호 공보에 개시된 기술과 같이, 질화 알루미늄을 주성분으로서 희토류 산화물을 포함하는 접합층을 이용하는 경우, 상술한 바와 같이 Y2O3 등의 희토류 산화물을 3 내지 20 질량 ％ 첨가한 접합층은, 180O℃ 이상이라는 고온으로 소결함으로써 기판 보유 지지 부재와 보호 부재를 접합해야만 한다. 이 1800 ℃ 이상이라는 온도는, 질화 알루미늄으로 이루어지는 기판 보유 지지 부재를 형성할 때의 소결 온도와 같은 온도이다. 이로 인해, 상기 접합층에 의해 기판 보유 지지 부재와 보호 부재를 접합하기 위한 1800 ℃ 이상이라는 고온에서의 열 처리에 의해, 기판 보유 지지 부재가 변형되는 경우가 있었다. 보호 부재를 접합하는 단계에서는, 이미 기판 보유 지지 부재는 내부에 히터나 전극을 배치하고 있고, 기판 보유 지지 부재의 형상이나 치수는 기계 가공 등에 의해 정밀하게 설정되어 있다. 이로 인해, 상기의 접합층에 의한 접합을 위한 열 처리에 의해 기판 보유 지지 부재가 변형되면, 최종적으로 얻게 되는 기판 보유 지지 구조체의 형상이 변형된 것이 된다. 이 결과, 기판 보유 지지 구조체의 변형에 기인하여 기판 보유 지지 구조체에 있어서의 온도 분포가 설계와 다른 상태가 되는(균열 특성이 열화됨) 등의 문제가 발생된다.

또한, 질화 알루미늄을 주성분으로 하는 접합층은 소결 처리에 의해 치밀화한다. 이로 인해, 접합을 위한 열 처리 시에, 피접합부에 있어서 기판 보유 지지 부재 및 보호 부재에서의 접합층과 접촉하는 표면의 요철에 따라서 접합층이 유동하는 등의 현상은 현저하게는 발생하지 않는다. 따라서, 접합층과 피접합물(기판 보유 지지 부재와 보호 부재)에 특별히 하중을 가하지 않은 상태에서 접합을 위한 열 처리를 행하면, 상기 요철에 의한 간극을 접합층이 매립하는 등의 효과는 그다지 얻을 수 없다. 그리고, 이러한 방식으로 얻게 되는 접합층은 간극이 많이 존재하게 되므로 기밀성이 떨어진다. 보호 부재에 의해 챔버 내의 할로겐 가스등으로부터 전극선을 보호하기 위해서는, 접합층을 포함한 보호 부재의 기밀성이 충분히 높은 것이 필요하다[헬륨(He) 누설량이 10^-8Paㆍ㎥/s 미만인 것이 필요하다고 되어 있음). 이와 같은 높은 기밀성을 실현하기 위해, 접합층에 대한 열 처리(접합을 위한 열 처리)시에는 핫프레스에 의해 접합층의 간극을 억지로 없애면서 가열하는 것이 필요하다. 이와 같이 접합층에 하중을 가하면서 열 처리를 행하기 때문에, 상술한 바와 같이 기판 보유 지지 부재가 이 열 처리 시에 변형하게 되는 문제가 특별히 현저하게 발생하게 된다.

또한, 기판 보유 지지 구조체의 운반이나 장치로의 부착 및 제거 등의 핸드링, 혹은 실제로 장치 내에 기판 보유 지지 구조체를 부착하여 사용할 때의 승온ㆍ냉각 등에 의한 열 응력 등에 기인하여 기판 보유 지지 구조체를 구성하는 기판 보유 지지 부재와 보호 부재의 접합부에는 기계적 혹은 열적 응력이 걸리기 쉽다. 그로 인해, 접합부는 충분한 강도를 갖는 것이 필요하다[실용적으로는, 접합부에 있어서의 굽힘 강도가 JIS 규격의 4점 굽힘 강도가 147 ㎫(15 kgf/㎟) 이상인 것이 필요하게 됨].

또, 일본 특허 공개 평7-50369호 공보에 개시된 기술은 질화 알루미늄으로 이루어지는 베이스와 핀부를 구비하는 반도체용 세라믹스 방열체에 관한 것이며, 본원 발명과는 기술 분야가 다르며, 특히 기밀성을 필요로 하지 않는다. 또한, 일본 특허 공개 평7-50369호 공보에 개시된 기술을 기판 보유 지지 구조체의 기판 보유 지지 부재와 보호 부재의 접합에 적용할 수 있었다고 해도, 상기 일본 특허 공개 평10-242252호 공보와 같은 문제가 발생한다.

본 발명은, 상기와 같은 과제를 해결하기 위해 이루어진 것으로, 본 발명의 목적은 우수한 내식성 및 기밀성을 갖는 동시에, 우수한 치수 정밀도를 갖고, 기계적 혹은 열적 응력이 가해진 경우에 충분한 내구성을 갖는 세라믹스 접합체 및 기판 보유 지지 구조체, 또한 이들을 구비하는 기판 처리 장치를 제공하는 것이다.

본 발명은 세라믹스 접합체, 기판 보유 지지 구조체 및 기판 처리 장치에 대한 것으로, 보다 특정적으로는 우수한 기밀성과 높은 치수 정밀도를 실현하는 것이 가능한 세라믹스 접합체, 기판 보유 지지 구조체 및 기판 처리 장치에 관한 것이다.

도1은 본 발명에 의한 기판 지지 구조체로서의 보유 지지 부재를 도시한 단면 모식도이다.

도2는 도1에 도시한 보유 지지 부재의 변형예를 도시한 단면 모식도이다.

도3은 헬륨 누설 테스트를 설명하기 위한 모식도이다.

도4는 종래의 기판 보유 지지 부재와 보호 부재로 이루어지는 보유 지지 부재를 도시한 단면 모식도이다.

발명자는, 기판 보유 지지 구조체에 있어서의 세라믹스 기체와 기밀 밀봉 부재를 접합하기 위한 접합층에 대해 예의 연구를 행한 결과, 본 발명을 완성하는 데 이르렀다. 이하 설명한다.

접합층으로서는 접합 후에 충분한 기밀성을 갖고, 또한 할로겐계 가스등의 반응 가스나 클리닝 가스등에 대한 내식성이 높은 것이 요망된다. 내식성이라는 관점으로부터는 질화 알루미늄이나 산화 알루미늄이 충분한 내식성을 갖기 때문에, 접합층의 재료로서 바람직하다. 그러나, 질화 알루미늄은 융점이 없고, 2000 ℃ 이상의 고온에서 승화한다. 또한, 산화 알루미늄의 융점은 2000 ℃ 이상이다. 이로 인해, 질화 알루미늄 및 산화 알루미늄 단일 부재로 접합층을 구성하는 것은 어렵다.

또한, 질화 알루미늄의 소결에는 소결 조제를 첨가하지만, 이 소결 조제의 하나로서 알칼리토류 원소를 포함하는 소결 조제가 알려져 있다. 그러나, 알칼리토류 원소는 특히 반도체 제조에 있어서 이물질로서 경원되는 원소군이다. 따라서, 알칼리토류 원소를 포함하는 소결 조제는 사용할 수 없다. 이 알칼리토류 원소를 포함하는 소결 조제를 이용하지 않고 질화 알루미늄을 소결하는 경우, 소결 온도는 통상 1800 ℃ 내지 2000 ℃ 정도이다. 접합층에 의해 접합되는 세라믹스 기체나 기밀 밀봉 부재가 질화 알루미늄의 소결체에 의해 형성되어 있는 경우, 접합을 위한 열 처리에 의해 이들의 세라믹스 기체나 기밀 밀봉 부재가 변형되는 것을 방지하기 위해서는, 이 소결체의 소결 온도(1800 ℃ 내지 2000 ℃)보다 낮은 온도로, 또한 접합층에 하중을 가하지 않은 무가압 상태[가해지는 압력이 0.1 ㎫(1 kgf/㎠) 이하라는 상태]로 접합을 위한 열 처리를 행할 필요가 있다.

여기서, 희토류 산화물(예를 들어, Y2O3, CeO2, Er2O3, Nd2O3, Sm2O3 등)은 산화 알루미늄과 공정을 형성하므로, 희토류 산화물을 첨가한 산화 알루미늄의 융점은 저하한다. 이로 인해, 접합층의 주성분으로서 산화 알루미늄과 희토류 산화물을 이용하는 것이 바람직하다. 그러나, 예를 들어 산화이트륨(Y2O3)을 산화 알루미늄에 첨가하여 공정 조성으로 해도, 그 융점은 1760 ℃ 정도이다. 실제로는 이 산화이트륨을 첨가한 산화 알루미늄을 접합층으로서 이용한 경우, 접합층의 전체를 균일하게 접합하기 위해서는, 1800 ℃를 넘는 고온으로 접합층을 가열할 필요가 있다. 이 온도 조건에서는, 역시 세라믹스 기체 등의 변형 불량이 발생할 가능성이 있다.

그래서, 발명자는 접합층의 여러 가지 조성을 검토한 결과, 상기 산화 알루미늄과 희토류 산화물을 포함하는 접합층에, 다시 질화 알루미늄을 첨가함으로써, 접합층의 융점을 더욱 저하시킬 수 있는 것을 발견하였다. 이 경우, 접합을 위한 열 처리 온도는 1650 ℃ 내지 1800 ℃ 정도로 할 수 있었다.

단, 질화 알루미늄의 첨가량을 지나치게 늘리면, 접합층에 있어서 간극이 많이 발생함으로써, 기밀성이 저하되는 일이 발명자의 실험에 의해 판명되었다. 구체적으로는, 접합층에 있어서 희토류 산화물, 산화 알루미늄, 질화 알루미늄 중, 질화 알루미늄이 가장 많아지도록 하면, 무가압 상태에서 접합을 위한 열 처리를 행하여 얻을 수 있는 접합층의 기밀성은 저하되는 것을 알 수 있었다. 따라서, 희토류 산화물 혹은 산화 알루미늄 중 어느 하나의 비율을 가장 많게 하여 유동성을 갖게 할 필요가 있는 것을 알 수 있었다.

또한, 질화 알루미늄의 첨가량에 대해 검토를 진행시킨 결과, 질화 알루미늄의 첨가량을 제어하여 질화 알루미늄의 비율을 2 질량 ％ 이상 50 질량 ％ 이하로 한 경우에만, 충분한 기밀성을 나타내는 동시에 높은 강도를 갖는 접합층을 형성할 수 있는 것을 발명자는 발견하였다. 즉, 상기와 같은 질화 알루미늄의 첨가 비율로 한 경우, 접합층을 형성하는 제1 과정으로서, 고온에서의 접합 시에 질화 알루미늄은 동시에 첨가하고 있는 희토류 산화물 및 산화 알루미늄과 동시에 3원계의 융액을 생성한다. 이 융액이 점성 유동함으로써, 접합층의 간극을 거의 완전히 없앤 상태로 할 수 있다. 이로 인해, 접합 후에 헬륨 누설이 없는(He 누설량이 1.0 × 10^-8Paㆍ㎥/s 미만임) 접합층을 형성할 수 있다.

다음에, 제2 과정으로서 상기 고온 상태로부터의 냉각 과정에서는 접합재로서의 희토류 산화물-산화 알루미늄-질화 알루미늄의 융액으로부터, 질화 알루미늄 입자가 재석출된다. 이 결과, 접합층은 유리층뿐만 아니라 석출한 상기 질화 알루미늄 입자로 이루어지는 세라믹스층으로 충전되게 된다. 따라서, 접합층의 열팽창율의 값을 모재(접합 대상물)의 열팽창율의 값에 근접시킬 수 있으므로, 가열 및 냉각 시 접합층에 가해지는 열 응력을 작게 할 수 있다. 또한, 질화 알루미늄 입자라는 세라믹스 입자로 접합층을 충전하므로, 접합층의 입계 강도를 향상시킬 수 있다.

또한, 발명자의 연구에 따르면, 세라믹스 기체와 기밀 밀봉 부재의 접합부에 있어서, 미리 세라믹스 기체 및 기밀 밀봉 부재 중 어느 한 쪽에 시트 파기 홈을 형성해도 좋다. 그리고, 이 시트 파기 홈에 세라믹스 기체 및 기밀 밀봉 부재 중 어느 한 쪽을 끼워 맞추도록 접합해도 좋다. 이와 같이 하면, 접합층이 되는 접합재의 휘산을 방지할 수 있으므로, 접합 불균일을 없앨 수 있다. 또한, 접합층은 횡방향의 응력을 받으면 그 응력이 일점에 집중하게 되므로, 그 응력 집중부로부터 파손되기 쉽다. 그러나, 시트 파기 홈을 형성해 두면, 이 횡방향으로부터의 응력을 시트 파기 홈의 측면에서 받게 되므로, 응력이 한 점에 집중하는 것을 억제할 수 있다. 이 결과, 접합층의 접합 강도가 향상된다.

또한, 발명자가 질화 알루미늄의 첨가량을 변화시켜 실험한 결과, 이하와 같은 지견을 얻을 수 있었다. 즉, 질화 알루미늄의 함유율이 50 질량 ％ 이상이 되면, 희토류 산화물과 산화 알루미늄에 질화 알루미늄을 첨가한 경우, 일부의 질화 알루미늄은 희토류 산화물 및 산화 알루미늄과 함께 액상을 형성하고, 융점을 낮추도록 작용하고 있다. 그러나, 다른 대부분의 질화 알루미늄은 액상을 형성하지 않고서 잔존하고 있었다. 그로 인해, 열 처리 시 접합층에 있어서의 유동성이 잃게되고 있었다. 이 경우, 접합층과 세라믹스 기체 및 기밀 밀봉 부재 사이의 간극을 접합층이 충분히 매립할 수 없으므로, 열 처리 후도 부분적으로 간극이 잔존하게 되고 있었다. 이 결과, 접합부에서의 기밀성이 저하되고 있었다.

이상과 같은 발명자의 지견에 의거하여, 본 발명의 제1 국면에 있어서의 기판 보유 지지 구조체는, 기판을 처리할 때에 기판을 보유 지지하는 기판 보유 지지 구조체이며, 기판을 보유 지지하기 위한 세라믹스 기체와, 세라믹스 기체에 접합된 기밀 밀봉 부재와, 세라믹스 기체와 기밀 밀봉 부재 사이에 위치하고, 세라믹스 기체와 기밀 밀봉 부재를 접합하는 접합층을 구비한다. 접합층은 희토류 산화물을 2 질량 ％ 이상 70 질량 ％ 이하, 산화 알루미늄을 10 질량 ％ 이상 78 질량 ％ 이하, 질화 알루미늄을 2 질량 ％ 이상 50 질량 ％ 미만 함유한다. 접합층에 있어서 3 종류의 성분(희토류 산화물, 산화 알루미늄 및 질화 알루미늄) 중 희토류 산화물 혹은 산화 알루미늄의 비율이 가장 많다.

또한, 본 발명의 다른 국면에 있어서의 기판 보유 지지 구조체는, 기판을 처리할 때에 기판을 보유 지지하는 기판 보유 지지 구조체이며, 상기 제1 국면에 따른 기판 보유 지지 구조체와 마찬가지로 기판을 보유 지지하기 위한 세라믹스 기체와, 세라믹스 기체에 접합된 기밀 밀봉 부재와, 세라믹스 기체와 기밀 밀봉 부재 사이에 위치하고, 세라믹스 기체와 기밀 밀봉 부재를 접합하는 접합층을 구비한다. 접합층은 희토류 산화물을 2 질량 ％ 이상 70 질량 ％ 이하, 산화 알루미늄을 10 질량 ％ 이상 78 질량 ％ 이하, 질화 알루미늄을 2 질량 ％ 이상 50 질량 ％ 미만 함유하는 접합재를 가열 소성함으로써 생성된다. 또한, 접합층에 있어서 상기 3종류의 성분(희토류 산화물, 산화 알루미늄 및 질화 알루미늄) 중 희토류 산화물 혹은 산화 알루미늄의 비율이 가장 많다.

이와 같이, 접합층의 재료로서 산화 알루미늄과 희토류 산화물을 주성분으로서, 다시 질화 알루미늄을 첨가한 접합층에서는 융점을 충분히 낮게 할 수 있다. 이로 인해, 종래부터 낮은 온도 조건으로, 또한 종래부터 접합층에 가하는 하중을 작게 한 상태에서, 접합층에 의한 접합을 위한 열 처리를 행할 수 있다. 이 결과, 기판 보유 지지 구조체의 세라믹스 기체가 이 접합을 위한 열 처리에 의해 변형 등의 불량 발생을 방지할 수 있다. 또한, 이렇게 얻게 되는 접합층의 기밀성도 충분히 양호하게 유지할 수 있다. 구체적으로는, 누설이 없는(He 누설량이 10^-8Paㆍ㎥/s 미만임) 기판 보유 지지 구조체를 얻을 수 있다. 또한, 이러한 기판 보유 지지 구조체는, 예를 들어 700 ℃의 열 사이클 후의 누설 발생율도 대폭으로 저감할 수 있다. 또한, 접합층에 있어서의 접합 불균일 등의 불량 발생을 억제하는 일이 가능해졌다.

또, 접합층(혹은 접합재)에 있어서의 희토류 산화물의 함유율을 2 질량 ％ 이상으로 한 것은, 이와 같이 하면 접합층에 있어서 세라믹스 기체나 기밀 밀봉 부재의 표면에 대한 습윤성을 발현시킬 수 있기 때문이다. 또한, 접합층(혹은 접합재)에 있어서의 희토류 산화물의 함유율을 70 질량 ％ 이하로 한 것은, 접합층에 있어서의 희토류 산화물의 함유율이 70 질량 ％를 넘으면, 접합층에 있어서 세라믹스 기체 등의 표면에 있어서의 요철부 또는 접합층 중의 간극을 매립하는 유동성이저하되여 형성되는 접합층의 기밀성이 저하되기 때문이다.

또한, 접합층(혹은 접합재)에 있어서의 산화 알류미늄의 함유율을 10 질량 ％ 이상으로 한 것은, 이와 같이 하면 접합을 위한 열 처리 시에, 비교적 낮은 온도로 접합층에 있어서 산화 알루미늄과 희토류 산화물의 복합 산화물의 액상을 형성할 수 있기 때문이다. 이 결과, 접합층에 의해 세라믹스 기체와 기밀 밀봉 부재를 접합하는 것이 가능해진다. 또한, 접합층(혹은 접합재)에 있어서의 산화 알루미늄의 함유율을 78 질량 ％ 이하로 한 것은, 산화 알루미늄의 함유율이 78 질량 ％를 넘으면 접합층에서의 액상 생성 온도가 높아져 버려, 충분히 낮은 온도로 세라믹스 기체와 기밀 밀봉 부재의 접합을 행할 수 없게 되기 때문이다.

또한, 접합층(혹은 접합재)에 있어서의 질화 알루미늄의 함유율을 2 질량 ％ 이상으로 한 것은, 이와 같이 하면 접합층에 있어서 접합을 위한 열 처리 시에 액상이 형성되는 온도를 낮게 하는 효과를 얻을 수 있고, 또한 냉각 과정에서 액상으로부터 질화 알루미늄 입자가 재석출됨으로써 접합층의 접합 강도를 향상시킬 수 있기 때문이다. 즉 냉각 과정에서 액상으로부터 질화 알루미늄 입자가 재석출됨으로써, 접합층을 강화할 수 있는 동시에 접합층의 열팽창율을 모재 세라믹스(세라믹스 기체 등을 구성하는 세라믹스)의 열팽창율에 근접시킬 수 있다. 이 결과, 접합층의 접합 강도를 향상시킬 수 있다. 또한, 접합층(혹은 접합재)에 있어서의 질화 알루미늄의 함유율을 50 질량 ％ 미만으로 한 것은, 질화 알루미늄의 함유율이 50 질량 ％ 이상이 되면, 접합을 위한 열 처리 시에 접합층에 있어서의 유동성이 저하되기 때문이다. 이와 같이 유동성이 저하되면, 형성되는 접합층에 간극이 생기므로, 충분한 기밀성을 확보할 수 없다.

또한, 접합층에 있어서 희토류 산화물 혹은 산화 알루미늄의 비율이 가장 많아지도록 한(즉, 접합층의 주성분을 희토류 산화물 혹은 산화 알루미늄으로 한) 것은, 질화 알루미늄이 접합층의 주성분이 되는 경우, 접합층에 간극이 많이 발생해 버려 접합을 위한 열 처리 시에 무가압 상태에서는 접합층의 기밀성을 확보할 수 없기 때문이다. 또, 접합층에 있어서 희토류 산화물과 산화 알루미늄의 합계 비율을 50 질량 ％ 이상으로 해도 좋다.

상기 제1 국면에 있어서의 기판 보유 지지 구조체에서는, 접합층에 있어서 희토류 산화물의 함유율이 10 질량 ％ 이상 50 질량 ％ 이하, 산화 알루미늄의 함유율이 30 질량 ％ 이상 70 질량 ％ 이하, 질화 알루미늄의 함유율이 10 질량 ％ 이상 30 질량 ％ 이하인 것이 바람직하다.

또한, 상기 다른 국면에 있어서의 기판 보유 지지 구조체에서는, 희토류 산화물의 함유율이 10 질량 ％ 이상 50 질량 ％ 이하, 산화 알루미늄의 함유율이 30 질량 ％ 이상 70 질량 ％ 이하, 질화 알루미늄의 함유율이 10 질량 ％ 이상 30 질량 ％ 이하인 접합재를 가열 소성함으로써 접합층이 생성되는 것이 바람직하다.

이 경우, 종래부터 접합층의 융점을 확실하게 낮게 할 수 있다. 이로 인해, 종래부터 낮은 온도 조건으로, 더욱 종래부터 접합층에 가하는 하중을 작게 한 상태에서, 접합층에 의한 접합을 위한 열 처리를 행할 수 있다. 이 결과, 기판 보유 지지 구조체의 세라믹스 기체가 이 접합을 위한 열 처리에 의해 변형한다고 한 불량의 발생을 확실하게 방지할 수 있다.

또, 접합층(혹은 접합재)에 있어서의 희토류 산화물의 함유율을 10 질량 ％ 이상으로 한 것은, 이와 같이 하면 접합층에 있어서 세라믹스 기체나 기밀 밀봉 부재의 표면에 대한 습윤성의 발현이 특히 현저하기 때문이다. 또한, 접합층(혹은 접합재)에 있어서의 희토류 산화물의 함유율을 50 질량 ％ 이하로 한 것은, 접합층에 있어서의 희토류 산화물의 함유율이 50 질량 ％를 넘으면, 열 처리시의 접합층에 있어서의 액상의 점성이 높아져, 이 액상의 유동성이 저하되기 시작하기 때문이다.

또한, 접합층(혹은 접합재)에 있어서의 산화 알루미늄의 함유율을 30 질량 ％ 이상으로 한 것은, 이와 같이 하면 접합을 위한 열 처리 시에, 접합층에 있어서 산화 알루미늄과 희토류 산화물의 복합 산화물의 액상이 형성되는 온도를 현저하게 낮출 수 있기 때문이다. 또한, 접합층(혹은 접합재)에 있어서의 산화 알루미늄의 함유율을 70 질량 ％ 이하로 한 것은, 산화 알루미늄의 함유율이 70 질량 ％를 넘으면 접합층에서의 액상 생성 온도가 상승하여 액상의 유동성이 저하되기 때문이다.

또한, 접합층(혹은 접합재)에 있어서의 질화 알루미늄의 함유율을 10 질량 ％ 이상으로 한 것은, 이와 같이 하면 접합층에 있어서 접합을 위한 열 처리 시에 액상이 형성되는 온도를 낮게 하는 효과가 현저하게 되기 때문이다. 또한, 접합층(혹은 접합재)에 있어서의 질화 알루미늄의 함유율을 30 질량 ％ 이하로 한 것은, 질화 알루미늄의 함유율이 30 질량 ％ 이하이면, 접합을 위한 열 처리 시에 접합층에 있어서의 유동성이 현저하게 향상되기 때문이다.

상기 제1 국면 또는 다른 국면에 있어서의 기판 보유 지지 구조체에서는 세라믹스 기체가 전기 회로를 갖고 있어도 좋다. 상기 제1 국면 또는 다른 국면에 있어서의 기판 보유 지지 구조체는, 세라믹스 기체의 전기 회로에 접속되는 급전용 도전 부재를 더 구비하고 있어도 좋다. 기밀 밀봉 부재는 급전용 도전 부재를 둘러싸도록 배치되어 있는 것이 바람직하다.

이 경우, 급전용 도전 부재를 보호하기 위한 기밀 밀봉 부재가 세라믹스 기체에 누설이 없는 상태로 접합되어 있으므로, 기밀 밀봉 부재의 내부에 외부로부터 반응 가스등이 침입하는 일을 방지할 수 있다. 이 결과, 급전용 도전 부재가 기판 보유 지지 구조체의 외부의 반응 가스등에 의해 부식하는 등의 불량 발생을 확실하게 방지할 수 있다.

본 발명의 다른 국면에 있어서의 기판 처리 장치는, 상기 제1 국면 또는 다른 국면에 있어서의 기판 보유 지지 구조체를 구비한다.

이 경우, 누설이나 변형이 없는 기판 보유 지지 구조체를 이용함으로써, 기판 처리 장치에 있어서의 급전용 도전 부재의 반응 가스에 의한 부식이나 세라믹스 기체의 변형에 기인하는 기판의 온도 분포가 변동하는 등의 문제 발생을 방지할 수 있다.

본 발명의 그 밖의 국면에 있어서의 세라믹 접합체는, 제1 세라믹스 부재와, 제1 세라믹스 부재에 접합된 제2 세라믹스 부재와, 제1 세라믹스 부재와 제2 세라믹스 부재 사이에 위치하고, 제1 세라믹스 부재와 제2 세라믹스 부재를 접합하는 접합층을 구비한다. 접합층은 희토류 산화물을 2 질량 ％ 이상 70 질량 ％ 이하,산화 알루미늄을 10 질량 ％ 이상 78 질량 ％ 이하, 질화 알루미늄을 2 질량 ％ 이상 50 질량 ％ 미만 함유한다. 접합층에 있어서 상기 3 종류의 성분(희토류 산화물, 산화 알루미늄 및 질화 알루미늄) 중 희토류 산화물 혹은 산화 알루미늄의 비율이 가장 많다.

또한, 본 발명의 다른 하나의 국면에 있어서의 세라믹스 접합체는, 상기 그 밖의 국면에 있어서의 세라믹스 접합체와 마찬가지로 제1 및 제2 세라믹스 부재와, 이 제1 및 제2 세라믹스 부재 사이에 위치하는 동시에, 제1 및 제2 세라믹스 부재를 접합하는 접합층을 구비한다. 접합층은, 희토류 산화물을 2 질량 ％ 이상 70 질량 ％ 이하, 산화 알루미늄을 10 질량 ％ 이상 78 질량 ％ 이하, 질화 알루미늄을 2 질량 ％ 이상 50 질량 ％ 미만 함유하는 접합재를 가열 소성함으로써 생성된다. 접합층에 있어서는, 상기 3 종류의 성분(희토류 산화물, 산화 알루미늄 및 질화 알루미늄) 중 희토류 산화물 혹은 산화 알루미늄의 비율이 가장 많다.

이와 같이, 접합층의 재료로서 산화 알루미늄과 희토류 산화물을 주성분으로서, 또한 질화 알루미늄을 첨가한 접합층에서는 융점을 충분히 낮게 할 수 있다. 이로 인해, 종래부터 낮은 온도 조건으로, 또한 종래부터 접합층에 가하는 하중을 작게 한 상태에서, 접합층에 의한 접합을 위한 열 처리를 행할 수 있다. 이 결과, 제1 및 제2 세라믹스 부재가 이 접합을 위한 열 처리에 의해 변형하는 등의 불량 발생을 방지할 수 있다. 또한, 이렇게 얻게 되는 접합층의 기밀성도 충분히 양호하게 유지할 수 있다. 구체적으로는, 누설이 없는(He 누설량이 10^-8Paㆍ㎥/s 미만임) 세라믹스 접합체를 얻을 수 있다. 또한, 접합층에 있어서의 접합 불균일 등의 불량 발생을 억제하는 일이 가능해졌다.

또, 접합층(혹은 접합재)에 있어서의 희토류 산화물의 함유율을 2 질량 ％ 이상으로 한 것은, 이와 같이 하면 접합층에 있어서 제1 및 제2 세라믹스 부재의 표면에 대한 습윤성을 발현시킬 수 있기 때문이다. 또한, 접합층(혹은 접합재)에 있어서의 희토류 산화물의 함유율을 70 질량 ％ 이하로 한 것은, 접합층에 있어서의 희토류 산화물의 함유율이 70 질량 ％를 넘으면, 접합층에 있어서 제1 및 제2 세라믹스 부재의 표면에 있어서의 요철부나 접합층 중의 간극을 매립하기 위한 유동성이 저하되어, 형성되는 접합층의 기밀성이 저하되기 때문이다.

또한, 접합층(혹은 접합재)에 있어서의 산화 알루미늄의 함유율을 10 질량 ％ 이상으로 한 것은, 이와 같이 하면 접합을 위한 열 처리 시에, 비교적 낮은 온도로 접합층에 있어서 산화 알루미늄과 희토류 산화물의 복합 산화물의 액상을 형성할 수 있기 때문이다. 이 결과, 접합층에 의해 제1 및 제2 세라믹스 부재를 접합하는 것이 가능해진다. 또한, 접합층(혹은 접합재)에 있어서의 산화 알루미늄의 함유율을 78 질량 ％ 이하로 한 것은, 산화 알루미늄의 함유율이 78 질량 ％를 넘으면 접합층에서의 액상 생성 온도가 높아져 버리고, 충분히 낮은 온도로 제1 및 제2 세라믹스 부재의 접합을 행할 수 없게 되기 때문이다.

또한, 접합층(혹은 접합재)에 있어서의 질화 알루미늄의 함유율을 2 질량 ％ 이상으로 한 것은, 이하와 같은 이유에 따른다. 즉, 질화 알루미늄의 함유율을 상술한 바와 같이 2 질량 ％ 이상으로 하면, 접합층에 있어서 접합을 위한 열 처리시에 액상이 형성되는 온도를 낮게 하는 효과를 얻을 수 있다. 또한, 냉각 과정에서 액층으로부터 질화 알루미늄 입자가 재석출되므로, 접합층을 강화할 수 있는 동시에 접합층의 열팽창율을 모재 세라믹스(제1 및 제2 세라믹스 부재를 구성하는 세라믹스)의 열팽창율에 근접시킬 수 있다. 이 결과, 접합층의 접합 강도를 향상시킬 수 있다. 또한, 접합층(혹은 접합재)에 있어서의 질화 알루미늄의 함유율을 50 질량 ％ 미만으로 한 것은, 질화 알루미늄의 함유율이 50 질량 ％ 이상이 되면, 접합을 위한 열 처리 시에 접합층에 있어서의 유동성이 저하되기 때문이다. 이와 같이 유동성이 저하되면, 형성되는 접합층에 간극이 생기므로, 충분한 기밀성을 확보할 수 없다.

또한, 접합층에 있어서 희토류 산화물 혹은 산화 알루미늄이 가장 많은 비율로 한 것은, 질화 알루미늄이 접합층의 주성분이 되는 경우, 접합층에 간극이 많이 발생해 버리고, 접합을 위한 열 처리 시에 무가압 상태에서는 접합층의 기밀성을 확보할 수 없게 되기 때문이다. 또, 접합층에 있어서 희토류 산화물과 산화 알루미늄의 합계 비율을 50 질량 ％ 이상으로 해도 좋다.

상기 그 밖의 국면에 있어서의 세라믹스 접합체에서는, 접합층에 있어서 희토류 산화물의 함유율이 10 질량 ％ 이상 50 질량 ％ 이하, 산화 알루미늄의 함유율이 30 질량 ％ 이상 70 질량 ％ 이하, 질화 알루미늄의 함유율이 10 질량 ％ 이상 30 질량 ％ 이하인 것이 바람직하다.

또한, 상기 또 하나의 국면에 있어서의 세라믹스 접합체에서는 희토류 산화물의 함유율이 10 질량 ％ 이상 50 질량 ％ 이하, 산화 알루미늄의 함유율이 30 질량 ％ 이상, 70 질량 ％ 이하, 질화 알루미늄의 함유율이 10 질량 ％ 이상 30 질량 ％ 이하인 접합재를 가열 소성함으로써 접합층이 생성되는 것이 바람직하다.

이 경우, 종래보다 접합층의 융점을 확실히 낮게 할 수 있다. 이로 인해, 종래보다 낮은 온도 조건으로, 또한 종래보다 접합층에 가하는 하중을 작게 한 상태에서, 접합층에 의한 접합을 위한 열 처리를 행할 수 있다. 이 결과, 제1 또는 제2 세라믹스 부재가 이 접합을 위한 열 처리에 의해 변형하는 등의 불량 발생을 확실히 방지할 수 있다.

또, 접합층(혹은 접합재)에 있어서의 희토류 산화물의 함유율을 10 질량 ％ 이상으로 한 것은, 이와 같이 하면 접합층에 있어서 제1 또는 제2 세라믹스 부재의 표면에 대한 습윤성의 발현이 특별히 현저하기 때문이다. 또한, 접합층(혹은 접합재)에 있어서의 희토류 산화물의 함유율을 50 질량 ％ 이하로 한 것은, 접합층에 있어서의 희토류 산화물의 함유율이 50 질량 ％를 넘으면, 열 처리시의 접합층에 있어서의 액상의 점성이 높아지며, 이 액상의 유동성이 저하되기 시작하기 때문이다.

또한, 접합층(혹은 접합재)에 있어서의 산화 알루미늄의 함유율을 30 질량 ％ 이상으로 한 것은, 이와 같이 하면 접합을 위한 열 처리 시에, 접합층에 있어서 산화 알루미늄과 희토류 산화물의 복합 산화물의 액상이 형성되는 온도를 현저히 낮출 수 있기 때문이다. 또한, 접합층(혹은 접합재)에 있어서의 산화 알루미늄의 함유율을 70 질량 ％ 이하로 한 것은, 산화 알루미늄의 함유율이 70 질량 ％를 넘으면 접합층에서의 액상 생성 온도가 상승하여 액상의 유동성이 저하되기 때문이다.

또한, 접합층(혹은 접합재)에 있어서의 질화 알루미늄의 함유율을 10 질량 ％ 이상으로 한 것은, 이와 같이 하면 접합층에 있어서 접합을 위한 열 처리 시에 액상이 형성되는 온도를 낮게 하는 효과가 현저해지기 때문이다. 또한, 접합층(혹은 접합재)에 있어서의 질화 알루미늄의 함유율을 30 질량 ％ 이하로 한 것은, 질화 알루미늄의 함유율이 3O 질량 ％ 이하이면, 접합을 위한 열 처리 시에 접합층에 있어서의 유동성이 현저히 향상되기 때문이다.

상기 제1 국면 또는 다른 국면에 있어서의 기판 보유 지지 구조체, 혹은 상기 그 밖의 국면 또는 또 하나의 국면에 있어서의 세라믹스 접합체에서는, 접합층에 대해서 헬륨(He) 누설량이 1.0 × 10^-8Paㆍ㎥/s 미만이며, JIS 규격에 의한 4점 굽힘 강도가 147 ㎫(15 kgf/㎟) 이상이라도 좋다. 또한, 접합층은 질화 알루미늄이 용해 재석출 현상에 의해 석출함으로써 형성된 질화 알루미늄 입자를 포함하는 것이 바람직하다.

또한, 상기 제1 국면 또는 다른 국면에 있어서의 기판 보유 지지 구조체에서는 세라믹스 기체와 기밀 밀봉 부재의 접합부에 있어서, 세라믹스 기체와 기밀 밀봉 부재 중 어느 한 쪽에는 시트 파기 홈이 형성되어 있어도 좋고, 시트 파기 홈에, 세라믹스 기체와 기밀 밀봉 부재 중 어느 한 쪽이 끼워 맞추어진 상태에서, 세라믹스 기체와 기밀 밀봉 부재가 접합되어 있어도 좋다. 또한, 상기 그 밖의 국면 또는 다른 하나의 국면에 있어서의 세라믹스 접합체에서는, 상기 제1 세라믹스 부재와 상기 제2 세라믹스 부재의 접합부에 있어서, 제1 및 제2 세라믹스 부재 중 어느 한 쪽에 시트 파기 홈이 형성되어 있어도 좋고, 이 시트 파기 홈에, 제1 및 제2 세라믹스 기체 중 어느 한 쪽이 끼워 맞추어진 상태에서, 제1 및 제2 세라믹스 부재가 접합되어 있어도 좋다.

이 경우, 세라믹스 기체와 기밀 밀봉 부재의 접합부(또는 제1 및 제2 세라믹스 부재 사이의 접합부)의 기밀성 및 강도를 충분히 확보할 수 있다. 또한, 접합부의 구조로서, 시트 파기 홈에 세라믹스 기체 또는 기밀 밀봉 부재 중 어느 하나(혹은 제1 및 제2 세라믹스 부재 중 어느 하나)를 끼워 맞추는 구조를 채용함으로써, 접합재의 휘산을 방지하는 동시에, 접합층에 있어서 화학적인 접합과 기계적(구조적)인 접합을 조합하여 이용할 수 있으므로, 적절한 접합층을 얻을 수 있다. 이 결과, 접합층의 신뢰성이 향상된다.

상기 그 밖의 국면 또는 또 하나의 국면에 있어서의 세라믹스 접합체에서는, 제1 세라믹스 부재가 전기 회로를 갖고 있어도 좋다. 상기 그 밖의 국면 또는 또 하나의 국면에 있어서의 세라믹스 접합체는, 제1 세라믹스 부재의 전기 회로에 접속되는 급전용 도전 부재를 더 구비하고 있어도 좋다. 제2 세라믹스 부재는 급전용 도전 부재를 둘러싸도록 배치되어 있는 것이 바람직하다.

이 경우, 급전용 도전 부재를 보호하는 기밀 밀봉 부재로서 작용하는 제2 세라믹스 부재가 제1 세라믹스 부재에 누설이 없는 상태에서 접합되어 있으므로, 제2 세라믹스 부재의 내부에 외부로부터 반응 가스등이 침입하는 것을 방지할 수 있다. 이 결과, 급전용 도전 부재가 세라믹스 접합체의 외부의 반응 가스등에 의해 부식하는 등의 불량 발생을 확실하게 방지할 수 있다.

본 발명의 또 다른 국면에 있어서의 기판 처리 장치는, 상기 그 밖의 국면 또는 또 하나의 국면에 있어서의 세라믹스 접합체를 구비한다.

이 경우, 누설이나 변형이 없는 세라믹스 접합체를 기판 처리 장치의 기판 보유 지지 구조체 등에 이용할 수 있다. 이로 인해, 기판 처리 장치에 있어서의 급전용 도전 부재의 반응 가스에 의한 부식이나 기판 보유 지지 구조체의 변형에 기인하는 기판의 온도 분포의 변동 등의 문제 발생을 방지할 수 있다.

이하, 도면에 의거하여 본 발명의 실시 형태를 설명한다. 또, 이하의 도면에 있어서 동일 또는 상당하는 부분에는 동일한 참조 번호를 부여하여 그 설명은 반복하지 않는다.

도1을 참조하여, 본 발명에 의한 보유 지지 부재를 설명한다.

도1에 도시한 바와 같이, 보유 지지 부재(1)는 세라믹스 기체(2)와, 이 세라믹스 기체(2)에 접합된 기밀 밀봉 부재로서의 보호통 부재(7)를 구비한다. 세라믹스 기체(2)와 보호통 부재(7)는 접합층(8)에 의해 접합되어 있다.

제1 세라믹스 부재로서의 세라믹스 기체(2)는, 질화 알루미늄 등의 세라믹스로 이루어지는 기체 베이스(3)와, 이 기체 베이스(3) 중에 매설된 상태로 되어 있는 저항 발열체(6), 플라즈마용 전극(5), 정전 흡착용 전극(4)을 포함한다. 전기 회로로서의 저항 발열체(6), 플라즈마용 전극(5) 및 정전 흡착용 전극(4)은 텅스텐, 몰리브덴 등의 고융점 금속을 그 재료로서 이용할 수 있다. 세라믹스 기체(2)의 이면(16)에는, 전기 회로에 전력을 공급하기 위한 전극선(13a 내지 13d) 및 온도 측정 부재로서의 열전대(14)가 배치되어 있다. 이 전극선(13a 내지 13d) 및 열전대(14)는 질화 알루미늄으로 이루어지는 보호통 부재(7)의 내부에 배치되어 있다.

다음에, 도1에 도시한 보유 지지 부재(1)의 제조 방법을 설명한다. 우선, 세라믹스 기체(2)의 제조 방법에 대해서는, 특별히 제약은 없으며, 예를 들어 이하와 같은 방법을 이용할 수 있다.

우선, 세라믹스 기체(2)가 되는 세라믹스 소결체를 통상의 수법에 의해 준비한다. 이 세라믹스 소결체의 표면에 저항 발열체 등이 되는 도전층을 압막(壓膜) 도포하여 소부(燒付) 처리를 행한다. 도전층을 형성하기 위해 도포하는 재료로서는, 텅스텐이나 몰리브덴과 같은 고융점 금속, 은(Ag)-팔라듐(Pd) 합금, 백금(Pt), 백금(Pt)-금(Au) 합금 등의 금속으로 이루어지는 원료 분말에, 소성 촉진용의 조제를 첨가한 후, 용매나 바인더를 다시 첨가한 것을 이용한다. 그 도전층이 소부된표면상에 또 다른 세라믹스 소결체를 접합재 등을 거쳐서 배치한 후, 세라믹스 소결체와 상기 별도의 세라믹스 소결체를 가열 접합한다. 또, 별도의 세라믹스 소결체와 세라믹스 소결체 사이에 접합 부재를 배치하지 않고, 직접 세라믹스 소결체와 상기 별도의 세라믹스 소결체를 가열 접합해도 좋다. 또한, 별도의 세라믹스 소결체가 아닌, 도전층 상에 내식성 보호층을 두께막 도포하여 소부해도 좋다.

또한, 상기의 도전층을 압막 도포하여 소부하는 공정 대신에, 세라믹스 소결체의 표면에 홈을 형성하고, 이 홈 속에 저항 발열체 등을 배치해도 좋다. 이 경우, 저항 발열체로서 고융점 금속 등으로 이루어지는 코일이나 와이어 혹은 금속박을 이용해도 좋다. 또, 상술한 바와 같이 세라믹스 기체의 표면에 홈을 형성하지 않고, 그 표면상에 직접 코일 및 와이어 또는 금속박 등을 배치해도 좋다.

또한, 상기한 바와 같이 세라믹스 소결체의 소결 처리가 끝난 후에 도전층을 형성하는 것은 아니며, 이하와 같이 세라믹스 소결체의 소결 전에(세라믹스 성형체에 대해) 도전층을 배치하는 수법을 이용해도 좋다. 구체적으로는, 우선 세라믹스 기체(2)가 되어야 할 세라믹스 성형체를 준비한다. 이 세라믹스 성형체의 제조 방법은, 예를 들어 이하와 같은 것이다. 우선 세라믹스 원료 분말에 대해 필요에 따라서 소결 조제, 바인더 및 유기 용매 등을 첨가하고, 볼밀 등에 의해 혼합한다. 이와 같이 하여 준비된 슬러리를 닥터 블레이드법으로 시트 성형한다. 이 시트를 적층함으로써 세라믹스 기체가 되는 세라믹스 성형체를 얻을 수 있다.

다음에, 이 세라믹스 성형체의 표면에 있어서, 저항 발열체(6) 등이 되는 도전층을 배치한다. 구체적으로는, 우선 텅스텐이나 몰리브덴과 같은 고융점 금속,은(Ag)-파라듐(Pd) 합금, 백금(Pt), 백금(Pt)-금(Au) 합금 등의 금속으로 이루어지는 저항 발열체의 주성분이 되는 원료 분말에, 소성 촉진용의 조제를 첨가한 후, 용매나 바인더를 더 첨가한다. 또, 소결 조제는 첨가하지 않아도 좋다. 그리고, 이와 같이 용매 등이 첨가된 원료 분말을 혼합한 것을 세라믹스 성형체의 표면에 두께막 도포한다. 그리고, 이 저항 발열체 등이 되는 도전층이 도포된 면상에 다른 세라믹스 성형체를 배치한다. 세라믹스 성형체와 상기 다른 세라믹스 성형체 사이에는, 접합재를 배치해도 좋고, 배치하지 않아도 좋다. 이러한 방식으로, 세라믹스 성형체 내에 저항 발열체 등의 도전층이 매설된 상태를 실현할 수 있다. 그리고, 이렇게 얻게 된 세라믹스 성형체를 비산화성 분위기 속에서 소정의 온도로 동시 소성함으로써, 세라믹스 소결체를 얻을 수 있다. 그 후, 이 세라믹스 소결체에 대해 필요에 따라서 절단, 연마, 연삭 등의 기계 가공을 실시함으로써, 소정 형상의 세라믹스 기체(2)를 얻을 수 있다.

또, 세라믹스 성형체의 표면에 홈을 형성하고, 이 홈의 내부에 고융점 금속 분말 등을 포함하는 도전층의 원료를 두께막 도포해도 좋다. 또한, 이 홈의 내부에 저항 발열체 등이 되는 금속성 와이어나 코일, 혹은 금속박 등을 배치해도 좋다. 또, 이들 코일이나 와이어는 홈을 형성하지 않은 성형체의 표면에 배치해도 좋다. 그리고, 이와 같이 도전층이 배치된 표면상에 다른 성형체를 배치한 후, 상술한 바와 같이 소정의 열 처리 등을 행하는 것으로 세라믹스 기체(2)를 얻을 수 있다.

또한, 세라믹스 성형체의 표면상에 상술한 도전층을 배치한 후, 소정의 열처리를 행함으로써 세라믹스 소결체의 표면에 금속층이 형성된 소결체를 준비했다고 해도 좋다. 이 열 처리 후, 도전층이 형성된 표면상에 내식성의 보호층을 도포하고, 열 처리를 행함으로써 소부해도 좋다. 또한, 도전층의 소부 온도와 보호층의 소부 온도가 거의 같은 온도 레벨이 되도록 성분을 조정함으로써, 도전층의 소부와 보호층의 소부를 같은 열 처리 공정에 있어서 행해도 좋다.

이와 같이 하여 얻게 된 세라믹스 기체(2)에서는 기판 등의 피처리 대상물을 탑재하는 기판 탑재면(15)에 대해 엄격한 치수 정밀도가 요구된다. 즉 휨 회복이나 연마 등에 의해 이 기판 탑재면(15)의 휨이나 주름을 가능한 한 작게 할 필요가 있다. 따라서, 보호통 부재(7)를 세라믹스 기체(2)에 접속하는 부분으로서는, 세라믹스 기체(2)에 있어서 기판 탑재면(15)과는 반대측에 위치하는 이면(16)에 보호통 부재(7)를 접합하고 있다. 또, 보호통 부재(7)의 재료로서는 세라믹스 기체(2)의 재료와 같은 재료를 이용하는 것이 바람직하다.

제2 세라믹스 부재로서의 보호통 부재(7)를 세라믹스 기체(2)에 접합하는 방법으로서는, 우선 접합면인 세라믹스 기체(2)의 이면(16)에 있어서, 보호통 부재(7)를 접합하는 부분의 표면을 연마함으로써 평활화한다. 또한, 보호통 부재(7)에 있어서도, 세라믹스 기체(2)에 접속되는 단부면을 연마함으로써 평활화한다. 그리고, 세라믹스 기체(2)의 지지부(7)가 접합되는 면상, 혹은 지지부(7)에 있어서 세라믹스 기체(2)에 접합되는 단부면상, 혹은 상기의 양방의 면상에 접합재를 도포한다.

접합재의 조성으로서는, 희토류 산화물의 함유율이 2 질량 ％ 이상 70 질량％ 이하, 산화 알루미늄의 함유율이 2 질량 ％ 이상 78 질량 ％ 이하, 질화 알루미늄의 함유율이 2 질량 ％ 이상 50 질량 ％ 이하인 것이 바람직하다. 또한, 접합재의 조성으로서, 보다 바람직하게는 희토류 산화물의 함유율이 10 질량 ％ 이상 50 질량 ％ 이하, 산화 알루미늄의 함유율이 30 질량 ％ 이상 70 질량 ％ 이하, 질화 알루미늄의 함유율이 10 질량 ％ 이상 30 질량 ％ 이하이다.

그리고, 세라믹스 기체(2)의 이면(16)에 있어서의 소정의 영역에 보호통 부재(7)의 접합면(단부면)을 압박한 상태에서 건조 처리를 행한다. 또, 이 때 미리 접합재를 건조시킨 후로부터, 보호통 부재(7)를 세라믹스 기체(2)의 소정의 영역에 압박해도 좋다. 그리고, 세라믹스 기체(2)와 보호통 부재(7)와의 상대적인 위치가 어긋나는 것을 방지하기 위해, 세라믹스 기체(2)와 보호통 부재(7)를 지그로 고정한다. 이 때, 고정하기 위한 지그에 가하는 하중(압력)은 0.1 ㎫(1 kgf/㎠) 이하로 한다. 그리고, 이러한 저하중이 가해진 상태에서 열 처리를 행한다. 열 처리의 온도 조건으로서는 1650 ℃ 내지 1800 ℃라 하는 온도 조건으로, 보유 지지 시간을 1 내지 6 시간 정도로 한다. 이 열 처리에 의해, 보호통 부재(7)와 세라믹스 기체(2)가 접합재를 가열 소성함으로써 형성되는 접합층(8)에 의해 접속된 보유 지지 부재(1)를 얻을 수 있다.

여기서, 접합층(8)에 있어서는 희토류 산화물의 함유율이 2 질량 ％ 이상 70 질량 ％ 이하, 산화 알루미늄의 함유율이 2 질량 ％ 이상 78 질량 ％ 이하, 질화 알루미늄의 함유율이 2 질량 ％ 이상 50 질량 ％ 이하라는 범위 내이면, 접합층(8)에 있어서 공극 등이 발생하지 않고, 세라믹스 기체(2)와 보호통 부재(7)를 밀하게접속할 수 있다. 그리고, 상기와 같은 조성의 접합층(8)에 따르면, 이 접합층(8)에 있어서의 가스의 누설이 거의 없는 상태(He의 누설량이 1 × 10^-8Paㆍ㎥/s 이하)인 보유 지지 부재(1)를 얻을 수 있다.

또한, 접합층(8)에 있어서의 희토류 산화물의 함유율이 10 질량 ％ 이상 50 질량 ％ 이하, 산화 알루미늄의 함유율이 30 질량 ％ 이상 70 질량 ％ 이하, 질화 알루미늄의 함유율이 10 질량 ％ 이상 30 질량 ％ 이하이면, 이 접합층(8)에 있어서의 누설량을 더욱 낮게 할 수 있는 동시에, 세라믹스 기체(2)와 보호통 부재(7)를 더 견고하게 접속할 수 있다. 그리고, 이러한 조성의 접합층(8)에 의해 세라믹스 기체(2)와 보호통 부재(7)를 접합하면, 예를 들어 실온으로부터 온도를 700 ℃까지 상승시키는 히트 사이클을 행한 후, 이 접합층(8)에 있어서의 누설 발생율을 대폭으로 저감할 수 있다. 또한, 접합층(8)에 있어서 국소적으로 공극 등이 발생하는 등의 접합 불균일 등의 불량 발생 비율도 대폭으로 저감할 수 있다.

또한, 접합층(8)에 있어서의 희토류 산화물의 함유율이 20 질량 ％ 이상 40 질량 ％ 이하, 산화 알루미늄의 함유율이 40 질량 ％ 이상 60 질량 ％ 이하, 질화 알루미늄의 함유율이 10 질량 ％ 이상 30 질량 ％ 이하이면, 이 접합층(8)에 있어서의 누설량을 더욱 낮게 할 수 있다.

또한, 상술한 바와 같이 하여 얻게 된 본 발명에 의한 보유 지지 부재(1)에 있어서, 접합층(8)은 질화 알루미늄이 용해재 석출 현상에 의해 석출함으로써 형성된 질화 알루미늄 입자를 포함하고 있다. 이로 인해, 접합층(8)의 입계 강도를 향상시킬 수 있다. 또한, 본 발명에 의한 보유 지지 부재(1)의 접합층(8)에 의한 접합부에 대해, JIS 규격에 의한 4점 굽힘 강도는 147 ㎫(15 kgf/㎟) 이상으로 되어 있다.

다음에, 도2를 참조하여 본 발명에 의한 보유 지지 부재의 변형예를 설명한다.

도2에 도시한 바와 같이, 보유 지지 부재(1)는 기본적으로 도1에 도시한 보유 지지 부재(1)와 같은 구조를 구비하지만, 세라믹스 기체(2)와 보호통 부재(7)의 접합부의 구조가 다르다. 즉, 도2에 도시한 보유 지지 부재(1)에서는 세라믹스 기체(2)와 보호통 부재(7)의 접합부에 있어서, 세라믹스 기체(2)의 표면에 시트 파기 홈(17)이 형성되어 있다. 그리고, 이 시트 파기 홈(17)에 보호통 부재(7)를 끼워 맞추도록 배치하고 있다. 보호통 부재(7)는, 시트 파기 홈(17)의 바닥벽에 접합층(8)을 거쳐서 접합되어 있다.

이와 같이 하면, 도1에 도시한 보유 지지 부재(1)와 같은 효과를 얻을 수 있다. 또한, 접합부를 형성할 때에, 접합층(8)이 되는 접합재의 휘산을 억제할 수 있는 동시에, 화학적인 접합과, 시트 파기 홈(17)에 보호통 부재(7)를 끼워 맞추게 되는 기계적인 접합을 조합하여 이용할 수 있으므로, 접합층(8)의 신뢰성을 향상시킬 수 있다.

또, 도2에서는 시트 파기 홈(17)을 세라믹스 기체(2)의 이면(16)에 형성했지만, 시트 파기 홈을 보호통 부재(7)의 상부 표면[세라믹스 기체(2)와 대향하는 표면]에 형성해도 좋다. 이 경우, 보호통 부재(7)의 상부 표면과 접촉하는 세라믹스기체(2)의 이면(16) 부분에는 상기 시트 파기 홈에 끼워 맞추기 위한 볼록부를 형성해 두는 것이 바람직하다. 이와 같이 해도, 같은 효과를 얻을 수 있다.

<제1 실시예>

본 발명의 효과를 확인하기 위해, 이하와 같은 실험을 행하였다. 우선, 이하와 같은 공정에서 세라믹스 기체의 시료를 준비하였다. 처음에, 질화 알루미늄 분말에 소결 조제로서의 이트리어(Y2O3)를 O.5 질량 ％ 혼합하고, 다시 바인더로서 폴리비닐알코올을 첨가하고, 용매로서 에탄올을 혼합한 원료를 볼밀에 의해 분산 혼합하였다. 이 혼합 분말을 스프레이 드라이 건조하였다. 그리고, 건조된 원료 분말을 소결 후 직경이 350 ㎜ ø, 두께가 7 ㎜가 되도록 프레스 성형함으로써 성형체를 얻었다. 이 성형체에 대해 질소 가스 속에서 온도 800 ℃라는 조건으로 탈지 처리를 행하였다. 그 후, 탈지 처리 후의 성형체를 온도가 1850 ℃라는 조건으로 4 시간 소결함으로써 질화 알루미늄의 소결체를 얻었다. 이렇게 얻게 된 소결체의 상면과 하면을 다이아몬드 지립에 의해 연마하였다. 이 결과, 소결체의 두께를 6 ㎜로 하였다.

소결체 연마면의 한 쪽 위에, 저항 발열체가 되는 도전층을 도포하였다. 도전층으로서는, 텅스텐 분말과 소성 조제를 에틸셀룰로오스 바인더로 혼련한 것을 이용하였다. 저항 발열체가 되는 도전층의 인쇄 패턴으로서는, 선형 패턴의 폭이 5 ㎜, 인접하는 선형 패턴 사이의 거리가 0.5 ㎜이고, 3개의 선형 패턴이 늘어서 있는 3 병렬의 선형 패턴을 이용하였다. 그리고, 이 선형 패턴을 소용돌이형으로 소결체의 한 쪽 표면의 거의 전체면에 걸쳐 인쇄 도포하였다. 인쇄 도포한 도전층의 두께는 40 ㎛로 하였다. 또, 이 인쇄 패턴에 있어서는 단부에 있어서 직경이 6 ㎜인 단자부도 마찬가지로 인쇄 도포함으로써 형성하였다.

이와 같이 하여, 도전층의 인쇄 패턴이 형성된 질화 알루미늄의 소결체에 대해, 온도가 800 ℃라는 온도 조건으로 질소 가스 중에서 탈지 처리를 행하였다. 그 후, 온도가 170O ℃, 분위기 가스가 질소 가스라는 조건으로 소성 처리를 행하였다. 이와 같이 하여, 저항 발열체로서 텅스텐을 주성분으로 하는 도전층으로 이루어지는 히터 회로 패턴이 형성된 질화 알루미늄 소결체를 준비하였다.

상술한 질화 알루미늄 소결체에 있어서 히터 회로 패턴이 형성된 면 위에, 더 보호층을 형성하였다. 이 보호층으로서는, 질화 알루미늄의 분말에 이트리어(Y2O3)의 분말을 0.5 질량 ％, 알루미나(Al2O3) 분말을 O.5 질량 ％ 첨가한 후, 에틸셀룰로오스 바인더를 첨가하여 혼련한 보호층 원료를 준비하였다. 이 보호층 원료를 질화 알루미늄 소결체의 히터 회로 패턴이 형성된 면 위에 도포하였다. 그리고, 보호층 원료가 도포된 질화 알루미늄 소결체에 대해 온도 조건 900 ℃, 분위기 가스가 질소 가스라는 조건에 있어서 탈지 처리를 행하였다. 그 후, 질소 가스 속에서 온도 1750 ℃라는 조건으로 가열함으로써, 히터 회로 패턴 상에 보호층을 형성하였다. 이러한 방식으로, 세라믹스 기체의 시료를 얻었다. 또, 보호층은 기본적으로 전체면에 형성되어 있지만, 단자부 상에만 히터 회로 패턴의 단자부가 노출되도록 개구부가 형성되어 있다.

이러한 세라믹스 기체의 시료를 복수 준비하였다. 그리고, 이 세라믹스 기체에 접합되는 보호통 부재를 준비하였다. 이 보호통 부재로서는 외주 직경이 80㎜, 내주 직경이 50 ㎜라는 원통형의 부재를 준비하였다.

이 보호통 부재의 세라믹스 기체에 접합하는 면상에, 표 1에 나타낸 바와 같은 조성을 갖는 접합층을 도포 및 건조하였다. 또, 접합층은 이하와 같은 공정으로 준비하였다. 우선, 표 1에 나타낸 바와 같은 Y2O3 분말, Al2O3 분말 및 질화 알루미늄(AlN) 분말, Sm2O3 분말을 볼밀로 혼합하였다. 그리고, 혼합된 분말을 건조한 후 에틸셀룰로오스 바인더를 넣어 다시 혼련하여 접합층의 원료를 준비하였다.

이 접합층의 원료를 보호통 부재의 세라믹스 기체에 접합하는 면 위에 인쇄 도포한 후, 건조 처리를 행하였다. 그 후, 접합층이 배치된 보호통 부재를 질소 분위기 속에서 850 ℃라고 하는 온도 조건으로 가열함으로써 탈바인더 처리를 행하였다. 그리고, 세라믹스 기체에 보호통 부재의 접합층이 도포된 면을 접촉한다. 그리고, 세라믹스 기체와 보호통 부재의 위치 맞춤 지그를 이용하여 세라믹스 기체와 보호통 부재를 접합한 상태로 고정하였다. 이 접합부에 약 0.01 ㎫(0.1 kgf/㎠)의 하중(압력)을 가한 상태에서, 가열로 속에 세라믹스 기체와 보호통 부재의 접합 시료를 배치하였다. 그리고, 질소 분위기 속에서 1780 ℃라는 온도 조건으로 1 시간 가열 처리를 행하였다. 또, 표 1에 나타낸 시료 번호 1 내지 시료 번호 15의 각각에 대해, 각 시료의 조건에 대응하는 샘플을 각각 10개씩 준비하였다.

이와 같이 하여 준비한 각 샘플에 대해, 도3에 도시한 바와 같은 헬륨 누설 테스트를 실시하였다.

도3을 참조하여, 세라믹스 기체(2)에 보호통 부재(7)를 접합한 샘플을, 다이시트(10) 상에 배치한다. 다이 시트(10)에는 배기구(11)가 형성되어 있다. 보호통 부재(7)와 다이 시트(10)의 접합면은 밀봉 부재에 의해 기밀 처리가 이루어져 있다. 그리고, 도2에 도시한 바와 같이 접합층(8)에 헬륨(9)을 조사하는 한 쪽이, 배기구(11)로부터 화살표(12)의 방향으로 보호통 부재(7)의 내부로부터 가스를 흡인하고, 이 흡인된 가스 속의 헬륨(He)의 양을 검출기로 검출한다. 이와 같이 하여 누설량을 측정하였다.

또한, 접합부의 접합 강도에 대해서는 세라믹스 기체(2)에 보호통 부재(7)를 접합한 후, JIS 규격에 의한 4점 굽힘 시험의 규격에 따라서 3 × 4 × 35(㎜)의 시험 부재를 잘라 내고, 상기 시험 부재에 대해 굽힘 시험을 행하였다. 그 결과를 표 1에 나타낸다.

표1에 나타낸 바와 같이, 본 발명의 실시 형태에 대응하는 시료 번호 3 내지 시료 번호 10에 대해서는, 상술한 바와 같은 헬륨 누설 테스트에 있어서도 누설량이 1 × 10^-8Paㆍ㎥/s 미만이며, 충분한 기밀성을 갖고 있는 것을 알 수 있다. 그리고, 비교예로서의 시료 1, 2, 11 내지 15는 누설량의 값이 본 발명의 실시예인 시료 번호 3 내지 10보다 크고, 기밀성이 불충분한 것을 알 수 있다. 이와 같이, 본 발명에 따르면, 접합층(8)에 있어서의 기밀성을 충분히 높게 유지할 수 있다.

또, 누설량이 1 × 10^-8Paㆍ㎥/s보다 큰 것에 대해서는 세라믹스 기체와 보호통 부재와의 접합체 시료를 질소 분위기 속에서 온도 조건이 1830 ℃, 처리 시간이 1 시간이라는 열 처리를 행한 시료를 준비하여, 상술한 헬륨 누설 테스트를 실시하였다. 그 결과도 표 1에 아울러 나타내고 있다. 이 경우, 시료 2 및 시료 11이 기밀성의 평가라는 점에서는 누설량이 1 × 10^-8Paㆍ㎥/s라는 충분한 수치를 나타냈지만, 접합부나 세라믹스 기판이 변형하고 있었다. 이 결과, 세라믹스 기체의 기판 탑재면의 평탄성 등이 열화하고 있었다.

또한, 표 1에 있어서는 각 시료에 대한 열 처리 후의 세라믹스 기체(2)의 변형 유무에 대한 평가 결과도, 보유 지지부 란에 ○, ×로 나타내고 있다. 보유 지지부 란의 ○는 변형이 없었던 것을 나타내고, ×는 변형이 발생했던 것을 나타내고 있다. 또한, 누설량 란의 기재에 대해, 예를 들어 시료 3에 대한 178O ℃ × 1h의 가열 처리를 받은 경우에서의 누설량 표시는, 9 × 10^-9Paㆍ㎥/s라는 값을 나타내는 것이다.

또한, 접합체의 강도에 관하여, 시료 3 내지 10은 1780 ℃ × 1h(시간)이라는 가열 처리를 행한 경우에, 모두 4점 굽힘 시험의 결과, 강도가 147 ㎫(15 kgf/㎟) 이상으로 충분히 실용 레벨의 강도를 갖고 있었다. 특히, 질화 알루미늄의 함유율이 10 질량 ％ 이상 30 질량 ％ 이하인 시료 5 내지 7은 196 ㎫(20 kgf/㎟) 이상이라는 충분한 강도를 갖고 있었다. 또, 굽힘 강도의 란의 기재에 관하여, 예를 들어 시료 3에 대해서는 147(15)과의 기재는 굽힘 강도가 147 ㎫(15 kgf/㎟)인 것을 나타내고 있다.

<제2 실시예>

제1 실시예에 있어서의 접합층에서는, 주성분으로서 Y2O3를 포함하고 있었지만, 접합층의 성분으로서 Sm2O3를 포함하는 접합층을 이용한 경우에 대해, 제1 실시예와 같은 시험을 행하였다. 시험에 이용한 시료에 있어서의 접합층의 조성 및 그 시험의 결과를 표 2에 나타낸다. 또, 기본적으로 시료의 제조 방법 및 실험 방법은 제1 실시예와 마찬가지이다.

표 2를 참조하여 본 발명의 실시예에 대응하는 시료 16 및 17 중 어느 하나에 있어서도, 접합층에 있어서 충분히 높은 기밀성을 실현할 수 있는 동시에 세라믹스 기체에 있어서의 변형 등의 결점도 발생하지 않았다. 또한, 접합체의 강도에 관해서도, 시료 16은 1780 ℃ × 1h의 가열 처리에 의해 147 ㎫(15 kgf/㎟) 이상의 실용 레벨의 강도를 갖고 있다. 또한, 접합층에 있어서의 질화 알루미늄의 함유율이 10 질량 ％ 이상 30 질량 ％ 이하라는 범위에 들어가는 시료 17은 196 ㎫(20 kgf/ ㎟) 이상이라는 충분한 강도를 갖고 있다.

<제3 실시예>

다음에, 접합층의 조성에 있어서, 질화 알루미늄(AlN)의 함유율은 거의 일정히 유지한 상태에서, 이트리어(Y2O3), 알루미나(Al2O3)의 함유율을 변화시킨 경우의 영향에 대해, 본 발명의 제1 실시예와 같은 시험을 행하여 평가하였다. 표 3에 접합층의 조성 및 실험 결과를 나타낸다.

표 3으로부터도 알 수 있는 바와 같이, 본 발명의 실시예에 대응하는 시료20 내지 25는 충분히 높은 기밀성을 나타내는 동시에 세라믹스 기체의 변형 등도 발생하지 않는 것을 알 수 있다. 한편 비교예로서의 시료 18, 19, 26 및 27에서는 누설량이 커져, 기밀성이 본 발명의 실시예보다도 낮은 것을 알 수 있다.

또한, 비교예 18, 19, 26 및 27에 대해 열 처리의 온도를 1830 ℃, 가열 시간을 1 시간으로 한 조건으로 작성한 시료에 대해서는, 시료 26에 대해서만 비교적 기밀성이 향상되어 있지만, 세라믹스 기체의 변형 등이 발생하고 있으므로, 결과적으로 세라믹스 기체의 기판 탑재면의 변형을 방지하는 동시에 접합층(8)에서의 높은 기밀성을 실현하는 것은 종래예에서는 곤란하다는 것을 알 수 있다. 또한, 접합체의 강도에 관해서도, 시료 20 내지 25는 1780 ℃ × 1h라는 가열 처리에 의해 196 ㎫(20 kgf/㎟) 이상이라는 충분한 강도를 나타내는 것을 알 수 있다.

<제4 실시예>

접합부의 세라믹스 기체에 깊이 0.5 ㎜의 시트 파기 홈을 형성하는 가공(시트 파기 가공)을 행한 이외는, 접합층의 조성 및 접합 조건 등을 시료 6과 같게 한 시료(28)를 준비하였다. 이 시료(28)에 대해, 제1 실시예와 같은 시험을 행하였다. 그 결과를 표 4에 나타낸다.

표 4로부터 알 수 있는 바와 같이, 시료 28은 충분히 높은 기밀성을 나타내는 동시에, 세라믹스 기체의 변형 등도 발생하지 않는 것을 알 수 있다. 또한, 접합체의 강도에 대해서도, 1780 ℃ × 1h이라는 가열 처리를 행한 경우에, 294 ㎫(30 kgf/㎟)이라는, 금회 제작한 시료 중에서 가장 높은 강도를 나타냈다.

금회 개시된 실시 형태 및 실시예는 모든 점에서 예시이며 제한적인 것은 없다고 생각해야 할 것이다. 본 발명의 범위는 상기한 실시 형태 및 실시예가 아니며 특허 청구의 범위에 의해 나타내고, 특허 청구의 범위와 균등한 의미 및 범위 내에서의 모든 변경이 포함되는 것이 의도된다.

본 발명은, 반도체 장치나 액정 표시 장치를 제조하기 위해 에칭 처리 혹은 성막 처리 등에 있어서, 반도체 기판이나 유리 기판을 보유 지지하는 기판 보유 지지 부재에 적용 가능하며, 특히 반도체 기판이나 유리 기판의 온도를 제어하는 가열 부재나 냉각 부재 등을 구비하는 기판 보유 지지 부재에 이용하는데 적합하다.

Claims

기판을 처리할 때에 기판을 보유 지지하는 기판 보유 지지 구조체이며,

기판을 보유 지지하기 위한 세라믹스 기체(2)와,

상기 세라믹스 기체(2)에 접합된 기밀 밀봉 부재(7)와,

상기 세라믹스 기체(2)와 상기 기밀 밀봉 부재(7) 사이에 위치하고, 상기 세라믹스 기체(2)와 상기 기밀 밀봉 부재(7)를 접합하는 접합층(8)을 구비하고,

상기 접합층(8)은,

희토류 산화물을 2 질량 ％ 이상 70 질량 ％ 이하,

산화 알루미늄을 10 질량 ％ 이상 78 질량 ％ 이하,

질화 알루미늄을 2 질량 ％ 이상 50 질량 ％ 미만 함유하고,

상기 접합층에 있어서 상기 3 종류의 성분 중 상기 희토류 산화물 혹은 상기 산화 알루미늄의 비율이 가장 많은 것을 특징으로 하는 기판 보유 지지 구조체.
제1항에 있어서, 상기 접합층(8) 내에서,

상기 희토류 산화물의 함유율이 10 질량 ％ 이상 50 질량 ％ 이하이고,

상기 산화 알루미늄의 함유율이 30 질량 ％ 이상 70 질량 ％ 이하이고,

상기 질화 알루미늄의 함유율이 10 질량 ％ 이상 30 질량 ％ 이하인 것을 특징으로 하는 기판 보유 지지 구조체.
상기 제1항에 있어서, 접합층(8)은 헬륨 누설율이 1.0 × 10-8 Paㆍ㎥/s 미만이며, JIS 규격에 의한 4점 굽힘 강도가 147 ㎫ 이상인 것을 특징으로 하는 기판 보유 지지 구조체.
제1항에 있어서, 상기 접합층(8)은 상기 질화 알루미늄이 용해 재석출 현상에 의해 석출함으로써 형성된 질화 알루미늄 입자를 포함하는 것을 특징으로 하는 기판 보유 지지 구조체.
제1항에 있어서,

상기 세라믹스 기체(2)와 상기 기밀 밀봉 부재(7)의 접합부에서, 상기 세라믹스 기체(2)와 상기 기밀 밀봉 부재(7) 중 어느 한 쪽에는 시트 파기 홈(17)이 형성되고,

상기 시트 파기 홈(17)에, 상기 세라믹스 기체(2)와 상기 기밀 밀봉 부재(7) 중 어느 한 쪽이 끼워 맞추어진 상태에서, 상기 세라믹스 기체(2)와 상기 기밀 밀봉 부재(7)가 접합되어 있는 것을 특징으로 하는 기판 보유 지지 구조체.
제1항에 있어서, 상기 세라믹스 기체(2)는 전기 회로(4, 5, 6)를 갖고,

상기 세라믹스 기체(2)의 상기 전기 회로(4, 5, 6)에 접속되는 급전용 도전 부재(13a 내지 13d)를 더 구비하고,

상기 기밀 밀봉 부재(7)는 상기 급전용 도전 부재(13a 내지 13d)를 둘러싸도록 배치되어 있는 것을 특징으로 하는 기판 보유 지지 구조체.
제1항에 기재된 기판 보유 지지 구조체를 구비하는 것을 특징으로 하는 기판 처리 장치.
기판을 처리할 때 기판을 보유 지지하는 기판 보유 지지 구조체이며,

기판을 보유 지지하기 위한 세라믹스 기체(2)와,

상기 세라믹스 기체에 접합된 기밀 밀봉 부재(7)와,

상기 세라믹스 기체(2)와 상기 기밀 밀봉 부재(7) 사이에 위치하고, 상기 세라믹스 기체(2)와 상기 기밀 밀봉 부재(7)를 접합하는 접합층(8)을 구비하고,

상기 접합층(8)은, 희토류 산화물을 2 질량 ％ 이상 70 질량 ％ 이하, 산화 알루미늄을 10 질량 ％ 이상 78 질량 ％ 이하, 질화 알루미늄을 2 질량 ％ 이상 50 질량 ％ 미만 함유하는 접합재를 가열 소성함으로써 생성되고,

상기 접합층(8)에 있어서 상기 3 종류의 성분 중 상기 희토류 산화물 혹은 상기 산화 알루미늄의 비율이 가장 많은 것을 특징으로 하는 기판 보유 지지 구조체.
제8항에 있어서, 상기 접합층(8)은 상기 희토류 산화물의 함유율이 10 질량 ％ 이상 50 질량 ％ 이하, 상기 산화 알루미늄의 함유율이 30 질량 ％ 이상 70 질량 ％ 이하, 상기 질화 알루미늄의 함유율이 10 질량 ％ 이상 30 질량 ％ 이하인상기 접합재를 가열 소성함으로써 생성한 것을 특징으로 하는 기판 보유 지지 구조체.
제1 세라믹스 부재(2)와,

상기 제1 세라믹스 부재(2)에 접합된 제2 세라믹스 부재(7)와,

상기 제1 세라믹스 부재(2)와 상기 제2 세라믹스 부재(7) 사이에 위치하고, 상기 제1 세라믹스 부재(2)와 상기 제2 세라믹스 부재(7)를 접합하는 접합층(8)을 구비하고,

상기 접합층(8)은,

희토류 산화물을 2 질량 ％ 이상 70 질량 ％ 이하,

산화 알루미늄을 10 질량 ％ 이상 78 질량 ％ 이하,

질화 알루미늄을 2 질량 ％ 이상 50 질량 ％ 미만 함유하고,

상기 접합층(8)에 있어서 상기 3 종류의 성분 중 상기 희토류 산화물 혹은 상기 산화 알루미늄의 비율이 가장 많은 것을 특징으로 하는 세라믹스 접합체.
제10항에 있어서, 상기 접합층(8)에 있어서,

상기 희토류 산화물의 함유율이 10 질량 ％ 이상 50 질량 ％ 이하,

상기 산화 알루미늄의 함유율이 30 질량 ％ 이상 70 질량 ％ 이하,

상기 질화 알루미늄의 함유율이 10 질량 ％ 이상 30 질량 ％ 이하인 것을 특징으로 하는 세라믹스 접합체.
제10항에 있어서, 상기 접합층(8)은 헬륨 누설량이 1.0 × 10-8 paㆍ㎥/s 미만이며, JIS 규격에 의한 4점 굽힘 강도가 147 ㎫ 이상인 것을 특징으로 하는 세라믹스 접합체.
제10항에 있어서, 상기 접합층(8)은 상기 질화 알루미늄이 용해 재석출 현상에 의해 석출함으로써 형성된 질화 알루미늄 입자를 포함하는 것을 특징으로 하는 세라믹스 접합체.
제10항에 있어서, 상기 제1 세라믹스 부재(2)와 상기 제2 세라믹스 부재(7)의 접합부에 있어서, 상기 제1 및 제2 세라믹스 부재(2, 7) 중 어느 한 쪽에는 시트 파기 홈(17)이 형성되고,

상기 시트 파기 홈(17)에, 상기 제1 및 제2 세라믹스 기체(2, 7) 중 어느 한 쪽이 끼워 맞추어진 상태에서, 상기 제1 세라믹스 부재(2)와 상기 제2 세라믹스 부재(7)가 접합되어 있는 것을 특징으로 하는 세라믹스 접합체.
제10항에 있어서, 상기 제1 세라믹스 부재(2)는 전기 회로(4, 5, 6)를 갖고,

상기 제1 세라믹스 부재(2)의 상기 전기 회로(4, 5, 6)에 접속되는 급전용 도전 부재(13a 내지 13d)를 더 구비하고,

상기 제2 세라믹스 부재(7)는, 상기 급전용 도전 부재(13a 내지 13d)를 둘러싸도록 배치되어 있는 것을 특징으로 하는 세라믹스 접합체.
제10항에 기재된 세라믹스 접합체(1)를 구비하는 것을 특징으로 하는 기판 처리 장치.
제1 세라믹스 부재(2)와,

상기 제1 세라믹스 부재(2)에 접합된 제2 세라믹스 부재(7)와,

상기 제1 세라믹스 부재(2)와 상기 제2 세라믹스 부재(7) 사이에 위치하고, 상기 제1 세라믹스 부재(2)와 상기 제2 세라믹스 부재(7)를 접합하는 접합층(8)을 구비하고,

상기 접합층(8)은 희토류 산화물을 2 질량 ％ 이상 70 질량 ％ 이하, 산화 알루미늄을 10 질량 ％ 이상 78 질량 ％ 이하, 질화 알루미늄을 2 질량 ％ 이상 50 질량 ％ 미만 함유하는 접합재를 가열 소성함으로써 생성되고,

상기 접합층(8)에 있어서 상기 3 종류의 성분 중 상기 희토류 산화물 혹은 상기 산화 알루미늄의 비율이 가장 많은 것을 특징으로 하는 세라믹스 접합체.
제17항에 있어서, 상기 접합층(8)은 상기 희토류 산화물의 함유율이 10 질량 ％ 이상 50 질량 ％ 이하, 상기 산화 알루미늄의 함유율이 30 질량 ％ 이상 70 질량 ％ 이하, 상기 질화 알루미늄의 함유율이 10 질량 ％ 이상 30 질량 ％ 이하인 상기 접합재를 가열 소성함으로써 생성한 것을 특징으로 하는 세라믹스 접합체.