WO2022024906A1 - セラミック構造体 - Google Patents

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WO2022024906A1
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ceramic structure
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main
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浩 浜島
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京セラ株式会社
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    • H01L21/67—Apparatus specially adapted for handling semiconductor or electric solid state devices during manufacture or treatment thereof; Apparatus specially adapted for handling wafers during manufacture or treatment of semiconductor or electric solid state devices or components ; Apparatus not specifically provided for elsewhere

Definitions

  • This disclosure relates to a ceramic structure.
  • Patent Document 1 discloses a semi-conductive sheet made of a polymer blend of polyimide and polyaniline in a doped state. Patent Document 1 describes that the surface resistivity of one surface of the semi-conductive sheet is at least 10 times the surface resistivity of the other surface.
  • the ceramic structure according to the present disclosure contains silicon carbide, silicon carbide, titanium carbide or titanium carbide as a main component, and has a first main surface and a second main surface facing the first main surface.
  • the carbon concentration obtained from the element mapping by the electron probe microanalyzer is higher in the first main surface than in the second main surface.
  • (A) is an electron micrograph showing the first main surface of the ceramic structure according to the embodiment of the present disclosure, and (B) is carbon on the first main surface of the ceramic structure according to the embodiment of the present disclosure. It is an electron micrograph showing the distribution.
  • (A) is an electron micrograph showing the second main surface of the ceramic structure according to the embodiment of the present disclosure, and (B) is carbon on the second main surface of the ceramic structure according to the embodiment of the present disclosure. It is an electron micrograph showing the distribution.
  • the semi-conductive sheet described in Patent Document 1 is formed of a resin. Therefore, it has poor acid resistance, and when it comes into contact with an acid such as sulfuric acid or phosphoric acid, it deteriorates significantly and cannot be used for a long period of time. Therefore, there is a demand for a ceramic structure that has excellent acid resistance, is less likely to deteriorate even when in contact with an acid, and can be used for a long period of time.
  • the carbon concentration obtained from the element mapping by the electron probe microanalyzer is higher in the first main surface than in the second main surface. Therefore, according to the present disclosure, it is possible to provide a ceramic structure which has excellent acid resistance and is not easily deteriorated even when in contact with an acid and can be used for a long period of time.
  • the ceramic structure according to the present disclosure contains silicon carbide, silicon carbide, titanium carbide or titanium carbide as a main component, and has a first main surface and a second main surface facing the first main surface. Has a surface.
  • the ceramic structure according to the present disclosure will be described with reference to FIGS. 1 to 3.
  • the ceramic structure 1 contains silicon carbide, silicon carbide, titanium carbide or titanium carbide as a main component.
  • the term "main component” refers to a component that accounts for 80% by mass or more in a total of 100% by mass of the components constituting the ceramics.
  • the identification of each component contained in the ceramics is performed by an X-ray diffractometer using CuK ⁇ ray, and the content of each component may be determined by, for example, an ICP (Inductively Coupled Plasma) emission spectroscopic analyzer or a fluorescent X-ray analyzer.
  • ICP Inductively Coupled Plasma
  • the ceramic structure 1 according to the first embodiment has a first main surface 11a and a second main surface 11b facing the first main surface 11a. If the ceramic structure 1 according to the first embodiment contains silicon carbide, silicon carbide, titanium carbide or titanium carbide as a main component as described above, it contains other components used for ceramics. It may be. In the case of ceramics containing silicon carbide or silicon nitride, examples of such other components include boron carbide, carbon, iron, aluminum, titanium, calcium, and sulfur. In the case of ceramics containing titanium carbide or titanium carbide as a main component, tungsten carbide, molybdenum, niobium, tantalum, vanadium, cobalt and the like can be mentioned. In the case of ceramics containing titanium carbide or titanium carbide as a main component, tungsten carbide, molybdenum, niobium, tantalum, vanadium, cobalt and the like can be mentioned.
  • the carbon concentration is not uniform.
  • the carbon concentration is higher in the first main surface 11a than in the second main surface 11b.
  • a portion having a high carbon concentration is indicated by a dot.
  • the carbon concentration is obtained from the element mapping by the electron beam microanalyzer.
  • Carbon comprises, for example, at least one form selected from the group consisting of graphite, graphene, carbon nanotubes, fullerenes and amorphous carbon.
  • Elemental mapping with an electron probe microanalyzer is a method of performing elemental analysis with an energy dispersive X-ray analyzer (EDS). Specifically, it was approximately calculated so that the total concentration would be 100% by the peak intensity ZAF correction method of the elements detected in a predetermined analysis range (for example, the range imaged at 1500 times) by a scanning electron microscope (SEM). It is a method of performing semi-quantitative analysis to obtain the ratio of a predetermined element to the element of the main component.
  • the acceleration voltage used in the element mapping is 15 kv.
  • the portion having a high carbon concentration is, for example, 0.001% or more 1 with respect to the thickness of the ceramic structure 1 (the length from the first main surface 11a to the second main surface 11b) even if it is deep from the first main surface 11a.
  • the depth is about% or less.
  • the first main surface 11a is a flat surface.
  • the first main surface 11a does not have to be a flat surface, and for example, at least a part of the first main surface 11a may be projected or recessed.
  • FIG. 2 shows an embodiment in which at least a part of the first main surface 11a is projected.
  • the ceramic structure 2 according to the second embodiment has at least one protruding from the first main surface 11a on at least a part of the first main surface 11a. It has a convex portion 12.
  • the convex portion 12 includes a side surface 121 formed so as to protrude from the first main surface 11a, and an upper surface 122 formed at an end portion of the side surface 121.
  • the side surface 121 is formed substantially perpendicular to the first main surface 11a.
  • the height of the convex portion 12, that is, the length of the side surface 121 is not limited, and is appropriately set according to the use of the ceramic structure 2.
  • the convex portion 12 preferably has a height of, for example, about 10% or more and 1000% or less of the thickness of the ceramic structure 2 (the length from the first main surface 11a to the second main surface 11b, the same applies hereinafter). In particular, the height of the convex portion 12 is preferably 20% or more and 80% or less of the thickness of the ceramic structure 2.
  • the carbon concentration is not uniform.
  • the carbon concentration is higher in the first main surface 11a than in the second main surface 11b, and is higher in at least one of the side surface 121 of the convex portion 12 and the upper surface 122 of the convex portion 12 than the second main surface 11b.
  • a portion having a high carbon concentration is indicated by dots.
  • the portion of the side surface 121 of the convex portion 12 and the upper surface 122 of the convex portion 12 having a high carbon concentration has a depth of, for example, about 1% with respect to the thickness of the ceramic structure 1 even if it is deep from the side surface 121 and the upper surface 122. ..
  • the carbon concentration may be high in the entire convex portion 12.
  • the convex portion 12 is provided on the first main surface 11a.
  • static electricity can be efficiently removed through the convex portion 12.
  • the ceramic structure 3 according to the third embodiment has at least a portion protruding from the first main surface 11a so as to be curved, at least a part of the first main surface 11a. It has one raised portion 13.
  • the raised portion 13 projects in a so-called hemispherical shape, unlike the convex portion 12 included in the ceramic structure 2 according to the second embodiment.
  • the height of the raised portion 13 is not limited, and is appropriately set according to the use of the ceramic structure 2.
  • the raised portion 13 preferably has a height of, for example, about 10% or more and 1000% or less of the thickness of the ceramic structure 3.
  • the height of the raised portion 13 is preferably 20% or more and 80% or less of the thickness of the ceramic structure 3.
  • the carbon concentration is not uniform.
  • the carbon concentration is higher in the first main surface 11a than in the second main surface 11b, and is higher in the wall surface 131 of the raised portion 13 than in the second main surface 11b.
  • the portion having a high carbon concentration is indicated by dots.
  • the portion of the wall surface 131 of the raised portion 13 having a high carbon concentration is at a depth of, for example, about 1% with respect to the thickness of the ceramic structure 3 even if it is deep from the wall surface 131 of the raised portion 13.
  • the carbon concentration may be high in the entire raised portion 13.
  • FIG. 3 shows an embodiment in which at least a part of the first main surface 11a is recessed.
  • the ceramic structure 4 according to the fourth embodiment has at least one recess 14 recessed in at least a part of the first main surface 11a.
  • the recess 14 includes a side surface 141 and a bottom surface 142 formed so as to be buried in the thickness direction (depth direction) of the ceramic structure 4 from the first main surface 11a.
  • the side surface 141 is formed substantially perpendicular to the first main surface 11a.
  • the depth of the recess 14, that is, the length of the side surface 141 is not limited, and is appropriately set according to the application of the ceramic structure 4.
  • the recess 14 preferably has a depth of, for example, about 10% or more and 1000% or less of the thickness of the ceramic structure 4. In particular, the depth of the recess 14 is preferably 20% or more and 80% or less of the thickness of the ceramic structure 4.
  • the carbon concentration is not uniform.
  • the carbon concentration is higher in the first main surface 11a than in the second main surface 11b, and is higher in at least one of the side surface 141 of the recess 14 and the bottom surface 142 of the recess 14 than the second main surface 11b.
  • the portion having a high carbon concentration is indicated by dots.
  • the portion of the side surface 141 of the recess 14 and the bottom surface 142 of the recess 14 having a high carbon concentration is at a depth of, for example, about 1% with respect to the thickness of the ceramic structure 4 even if it is deep from the side surface 141 and the bottom surface 142.
  • the carbon concentration of at least one of the side surface 141 of the recess 14 and the bottom surface 142 of the recess 14 is higher than that of the second main surface 11b, even if the first main surface 11a is provided with the recess 14, the recess 14 is formed. Static electricity can be efficiently removed through this.
  • the ceramic structure 5 according to the fifth embodiment has at least one recessed portion 15 recessed so as to be curved in at least a part of the first main surface 11a. ..
  • the recessed portion 15 is recessed in a so-called hemispherical shape, unlike the recessed portion 14 included in the ceramic structure 4 according to the fourth embodiment.
  • the depth of the recessed portion 15 is not limited, and is appropriately set according to the use of the ceramic structure 5.
  • the recessed portion 15 preferably has a depth of, for example, about 10% or more and 1000% or less of the thickness of the ceramic structure 5.
  • the depth of the recessed portion 15 is preferably 20% or more and 80% or less of the thickness of the ceramic structure 5.
  • the carbon concentration is not uniform.
  • the carbon concentration is higher in the first main surface 11a than in the second main surface 11b, and is higher in the wall surface 151 of the recessed portion 15 than in the second main surface 11b.
  • the portion having a high carbon concentration is indicated by dots.
  • the portion of the wall surface 151 of the depressed portion 15 having a high carbon concentration is at a depth of, for example, about 1% with respect to the thickness of the ceramic structure 5 even if it is deep from the wall surface 151 of the depressed portion 15.
  • the first main surface 11a may be processed such as polishing or cutting, or may be in an unprocessed state. Depending on the use of the ceramic structure according to the present disclosure, for example, it is necessary to remove the generated static electricity.
  • the first main surface 11a is preferably a fired surface having cutting marks. When cutting marks are present on the firing surface, many fine gaps are included between the particles existing on the firing surface. As a result, the generated static electricity is efficiently removed through the fine gaps and the carbon adhering to the particles.
  • At least one of the 15 wall surfaces 151 should have a carbon count ratio of 0.01 or more to the silicon and titanium counts in the area of interest for element mapping.
  • the ratio of the carbon count number to the silicon and titanium count number in the target region of the element mapping on the first main surface 11a or the like is 0.01 or more, the carbon amount (reference molar ratio) in the crystal structure. ) Is saturated, and the electrical resistance value can be significantly reduced.
  • the above ratio is preferably 0.03 or more.
  • At least one of the 15 wall surfaces 151 should have a reflectance of 15% or less in the wavelength range of 400 nm to 700 nm.
  • a ceramic structure can be used as a halation prevention member.
  • a halation prevention member when it is used as a halation prevention member in a quality inspection device provided with an optical device such as a CCD camera used for inspecting electronic parts, it is possible to reduce erroneous recognition and malfunction of the quality inspection device.
  • At least one of the 15 wall surfaces 151 preferably has a coefficient of variation of reflectance of 0.06 or less in the wavelength range of 400 nm to 700 nm.
  • the coefficient of variation of the reflectance in the wavelength range of 400 nm to 700 nm is 0.06 or less on the first main surface 11a or the like, the variation in the absorption rate of the laser light can be suppressed.
  • a machined surface with little variation can be obtained.
  • At least one of the 15 walls 151 is preferably reduced in reflectance according to a polynomial or linear approximation curve towards wavelengths from 400 nm to 700 nm.
  • FIG. 4 is a graph showing the reflectance of the first main surface of the ceramic structure according to the embodiment of the present disclosure in the wavelength range of 400 nm to 700 nm.
  • the reflectance shown in FIG. 4 shows the average value of the reflectances of 4 points selected from the first main surface.
  • the wavelength interval may be set to every 10 nm in the above wavelength range.
  • the approximation function indicating the decrease in reflectance is set by using the graph tool provided in Excel (registered trademark, Microsoft Corporation), and then the correlation coefficient R is calculated. Then, the correlation coefficient R is tested at a significance level of 5% (two-sided probability) using the r table (correlation coefficient test table), and if it is significant, an approximation curve (polypoly approximation curve or polypoly approximation curve) indicating a decrease in reflectance is obtained. Linear approximation curve) is determined.
  • the approximate curve (broken line) shown in FIG. 4 is represented by the polynomial shown in FIG. 4, where x is the wavelength and y is the reflectance. Since the coefficient of determination R 2 of this polynomial is 0.7205, the correlation coefficient R is 0.8488, and the number of samples is 16, it becomes significant when the correlation coefficient R is tested at the significance level of 5%.
  • such a ceramic structure is used, for example, as an infrared absorbing member, a semiconductor heat treatment member, or the like.
  • the ceramic structure according to the present disclosure includes a first main surface 11a, a side surface 121 of a convex portion 12, an upper surface 122 of a convex portion 12, a wall surface 131 of a raised portion 13, a side surface 141 of a concave portion 14, a bottom surface 142 of the concave portion 14, and a depressed portion.
  • At least one of the 15 wall surfaces 151 is set as a measurement target surface, and the brightness index L * in the CIE1976L * a * b * color space of this measurement target surface is 43 or less, and the chromaticity index a * is -1 or more and 1 or less.
  • the chromaticness index b * is -2 or more and 2 or less.
  • the surface to be measured is black, and the tendency of achromatic color becomes stronger. Therefore, such a ceramic structure can suppress color unevenness.
  • the color difference ⁇ E * ab may be 0.5 or less (excluding 0) on the measurement target surface. When the color difference ⁇ E * ab is 0.5 or less (excluding 0), the variation in the color tone feeling is reduced. Therefore, such a ceramic structure makes it difficult to visually recognize the variation in color tone, and the commercial value is improved.
  • the reflectance, brightness index L *, chromaticity index a * and b * values can be obtained in accordance with JIS Z 8722: 2009.
  • a spectrocolor difference meter (NF777 manufactured by Nippon Denshoku Kogyo Co., Ltd. or its successor model) may be used, and the light source may be set to the CIE standard light source D65 and the viewing angle may be set to 2 °.
  • ⁇ E * ab may be calculated by using any one of the four selected points as a reference point and calculating the color difference ⁇ E * ab of the other points with respect to the reference point.
  • the method for manufacturing the ceramic structure according to the embodiment of the present disclosure is not limited, and is manufactured by, for example, the following procedure.
  • silicon carbide, silicon carbide, titanium carbide or titanium carbide powder prepared silicon carbide, silicon carbide, titanium carbide or titanium carbide powder.
  • the purity of these powders is not limited. These powders are preferably, for example, having a purity of 99% by mass or more. If necessary, other powders used as raw materials for ceramics may be used.
  • coarse-grained powder and fine-grained powder are prepared as silicon carbide powder, and pulverized and mixed with ion-exchanged water and a dispersant by a ball mill or a bead mill for 40 to 60 hours.
  • a ball mill or a bead mill for 40 to 60 hours.
  • the range of the particle size of the fine granular powder and the coarse granular powder after pulverization and mixing are 0.4 ⁇ m or more and 4 ⁇ m or less and 11 ⁇ m or more and 34 ⁇ m or less.
  • a sintering aid composed of boron carbide powder and amorphous carbon powder or phenol resin and a binder were added to and mixed with the obtained slurry, and then spray-dried to carbonize the main component. Obtain granules made of silicon.
  • the fine granular powder may be 6% by mass or more and 15% by mass or less, and the coarse granular powder may be 85% by mass or more and 94% by mass or less.
  • the binder include acrylic emulsion, polyvinyl alcohol, polyethylene glycol, polyethylene oxide and the like.
  • the slurry is spray-granulated to obtain granules, the obtained granules are filled in a desired molding mold, and then pressure is applied to obtain a molded product.
  • the molding pressure is not limited, and is, for example, about 78 MPa or more and 128 MPa or less.
  • a slurry containing carbon is applied to one main surface of the obtained molded product.
  • a carbon-containing spray is sprayed onto one main surface of the molded product.
  • the viscosity of the slurry at room temperature is, for example, 210p or more and 290p or less.
  • the spray pressure of the spray at room temperature is, for example, 0.1 MPa or more and 0.8 MPa or less.
  • the carbon may include, for example, at least one selected from the group consisting of graphite, graphene, carbon nanotubes, fullerenes and amorphous carbon.
  • one surface of the molded product Before applying the carbon-containing slurry or spraying the carbon-containing spray, one surface of the molded product may be cut and used as one main surface. By cutting, convex portions, raised portions, concave portions, depressed portions and the like may be formed.
  • the slurry containing carbon is not applied to one main surface and the other main surface facing each other.
  • One main surface coated with the carbon-containing slurry is referred to as the "first main surface”, and the other main surface is referred to as the "second main surface”.
  • the molded product thus obtained is degreased in a nitrogen atmosphere at a temperature of 450 ° C. or higher and 650 ° C. or lower and a holding time of 2 hours or more and 10 hours or less to obtain a degreased body.
  • the degreased body is calcined at a temperature of 1800 ° C. or higher and 2200 ° C.
  • a ceramic structure according to an embodiment of the present disclosure having a higher carbon concentration on the surface can be obtained.
  • FIG. 5 an electron micrograph of the first main surface is shown in FIG. 5, and an electron micrograph of the second main surface is shown in FIG.
  • FIG. 5A it can be seen that the ceramic structure according to the embodiment has cutting marks on the first main surface. Such cutting marks are formed by cutting before applying (spraying) carbon, as described above.
  • FIG. 6A it can be seen that there are no cutting marks on the second main surface of the ceramic structure according to the embodiment.
  • a region exhibiting white color indicates a portion having a high carbon concentration.
  • FIG. 6B there is almost no such white region. Therefore, when FIG. 5 (B) and FIG. 6 (B) are compared, it can be seen that the carbon concentration of the first main surface is higher than that of the second main surface.
  • the ceramic structure according to the present disclosure is adopted as a member of a device or the like used in an environment where acid resistance is required.
  • the ceramic structure according to the present disclosure includes, for example, a clamping jig provided in a cleaning device, a mounting table provided in a plasma processing device, a flange receiving portion, a semiconductor wafer transfer arm and peripheral sliding members, and various parts. It is used as a holding part for fixing.
  • the ceramic structure in which at least a part of the first main surface 11a protrudes is particularly a mounting table provided in a plasma processing apparatus, a transfer arm of a semiconductor wafer, and a periphery thereof. It is preferable to use it as a sliding member of.
  • the ceramic structure in which at least a part of the first main surface 11a is recessed is particularly adopted as a receiving portion of a flange, a holding portion for fixing each component, and the like. It is good to do it.
  • FIGS. 7 and 8 are schematic cross-sectional views showing a mounting table installed inside the processing container of the plasma processing apparatus.
  • FIG. 7 shows a case where the lifter pin is raised to support a semiconductor wafer (hereinafter, may be simply referred to as a wafer), and
  • FIG. 8 shows a case where the lifter pin is lowered to mount the wafer on an electrostatic chuck.
  • the case is shown.
  • the plasma processing apparatus (not shown) has an electrically grounded processing container (not shown).
  • the processing container has a cylindrical shape and is made of, for example, aluminum.
  • the inside of the processing container is a processing space where plasma is generated.
  • a mounting table 21 for supporting the wafer W, which is the substrate to be processed, is provided in the processing container.
  • the mounting table 21 has a base 22 and an electrostatic chuck 23.
  • the base 22 is made of a conductive metal such as aluminum and functions as a lower electrode.
  • the electrostatic chuck 23 includes an internal electrode 23b inside the insulator 23a, and a DC power supply 24 is connected to the internal electrode 23b. When a voltage is applied from the DC power supply 24 to the internal electrode 23b, the wafer W is electrostatically adsorbed by the Coulomb force.
  • the insulator 23a is made of, for example, ceramics such as aluminum nitride.
  • the lifter pin 25 can be inserted from below the base 22 to above the electrostatic chuck 23.
  • the wafer W is supported above the electrostatic chuck 23 by raising the lifter pin 25, and is placed on the electrostatic chuck 23 by lowering it.
  • a focus ring 26 for improving the uniformity of plasma processing is provided on the outer peripheral side above the mounting table 21.
  • the focus ring 26 is made of, for example, single crystal silicon.
  • the electrostatic chuck 23 has a mounting surface 23c for mounting the wafer W and a back surface 23d located on the opposite side of the mounting surface 23c.
  • the base 22 is made of a conductive metal such as aluminum, functions as a lower electrode, and is bonded to the back surface 23d of the electrostatic chuck 23.
  • a gas supply hole for supplying cooling helium gas or the like is provided inside each of the base 22 and the electrostatic chuck 23.
  • the gas supply hole is formed by a first through hole 27 formed inside the electrostatic chuck 23 and a second through hole 28 formed inside the base 22 and communicating with the first through hole 27. ..
  • the first through hole 27 penetrates from the back surface 23d of the electrostatic chuck 23 to the mounting surface 23c.
  • the second through hole 28 penetrates from the back surface of the base 22 to the joint surface with the electrostatic chuck 23.
  • the hole diameter of the first through hole 27 is larger than the hole diameter of the second through hole 28.
  • the gas sleeve 29 is attached to the base 22 inside the second through hole 28.
  • the gas sleeve 29 includes a main body portion 29a and a flange portion 29b connected to the main body portion 29a in the axial direction, and is an example of the member for the plasma processing apparatus of the present disclosure.
  • At least the main body 29a of the gas sleeve 29 is formed of, for example, the ceramic structure of the present disclosure.
  • the inner peripheral surface of the main body portion 29a is the first main surface
  • the outer peripheral surface is the second main surface.
  • the gas sleeve 29 is fitted in the second through hole 28 from the lower surface side to the upper surface side of the base 22.
  • the gas sleeve 29 has an inner diameter smaller than the hole diameter of the first through hole 27.
  • the pin 30 is housed in the first through hole 27 and the gas sleeve 29.
  • the outer diameter of the pin 30 is smaller than the inner diameter of each of the first through hole 27 and the gas sleeve 29.
  • the electrostatic chuck 23 has a gap CL1 between the outer peripheral surface of the pin 30 and the inner peripheral surface forming the first through hole 27.
  • the base 22 has a gap CL2 between the outer peripheral surface of the pin 30 and the inner peripheral surface of the gas sleeve 29.
  • the gap CL1 is larger than the gap CL2.
  • the internal spaces of the first through hole 27 and the second through hole 28 are narrowed, and the acceleration of electrons generated by the application of a voltage to the electrostatic chuck 23 is suppressed. be able to.
  • the acceleration of electrons By suppressing the acceleration of electrons, abnormal discharge in the first through hole 27 and the gas sleeve 29 can be prevented.
  • the main body portion 29a is made of the ceramic structure of the present disclosure and the inner peripheral surface of the main body portion 29a is the first main surface, the effect of removing static electricity is enhanced, so that the action of preventing abnormal discharge is improved. ..
  • the flange portion 29b is made of the ceramic structure of the present disclosure, and the inner peripheral surface of the flange portion 29b is the first main surface.
  • a through hole for the lifter pin for accommodating the lifter pin 25 is provided inside each of the electrostatic chuck 23 and the base 22.
  • the lifter pin through hole includes a third through hole 31 formed inside the electrostatic chuck 23 and a fourth through hole 32 formed inside the base 22.
  • the hole diameter of the third through hole 31 is larger than the outer diameter of the lifter pin 25 (for example, 0.1 to 0.5 mm larger).
  • the hole diameter of the fourth through hole 32 is larger than the hole diameter of the third through hole 31.
  • the lifter pin sleeve 33 is fitted inside the fourth through hole 32 from the lower surface side to the upper surface side of the base 22.
  • the lifter pin sleeve 33 includes a main body portion 33a and a flange portion 33b connected to the main body portion 33a in the axial direction, and is an example of the member for the plasma processing apparatus of the present disclosure.
  • At least the main body 33a of the lifter pin sleeve 33 is formed of, for example, the ceramic structure of the present disclosure.
  • the inner peripheral surface of the main body 33a is the first main surface and the outer peripheral surface is the second main surface.
  • the main body 33a is formed of the ceramic structure of the present disclosure and the inner peripheral surface of the main body 33a is the first main surface, the effect of removing static electricity is enhanced. Therefore, the action of preventing abnormal discharge is improved. It is further preferable that the flange portion 33b is formed of the ceramic structure of the present disclosure, and the inner peripheral surface of the flange portion 33b is the first main surface.
  • the lifter pin 25 is formed of, for example, sapphire.
  • the lifter pin 25 has a columnar shape, and the surface on the distal end side that supports the wafer W is a hemispherical curved surface.
  • the lifter pin 25 moves up and down in the lifter pin through hole by a drive mechanism (not shown).
  • the wafer W has been described as an example of the substrate above, the present invention is not limited to this, and various substrates, printed circuit boards, etc. used for FPD (Flat Panel Display) may be used.
  • FPD Full Panel Display

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Abstract

本開示に係るセラミック構造体は、炭化珪素、炭窒化珪素、炭化チタンまたは炭窒化チタンを主成分として含有し、第１主面と、第１主面と対向する第２主面とを有し、電子線マイクロアナライザーによる元素マッピングから求められる炭素濃度が、第２主面よりも第１主面の方が高い。

Description

セラミック構造体
　本開示は、セラミック構造体に関する。
　従来、一方の表面と他方の表面とが異なる表面抵抗率を有する半導電性シートが、例えば、画像形成装置用部品、電磁シールド材、帯電防止材などに使用されている。このような半導電性シートとして、例えば特許文献１には、ポリイミドとドープ状態のポリアニリンとのポリマーブレンドからなる半導電性シートが開示されている。特許文献１には、半導電性シートの一方の表面の表面抵抗率が他方の表面の表面抵抗率の少なくとも１０倍であることが記載されている。
特開平８－２５９８１０号公報
　本開示に係るセラミック構造体は、炭化珪素、炭窒化珪素、炭化チタンまたは炭窒化チタンを主成分として含有し、第１主面と、第１主面と対向する第２主面とを有し、電子線マイクロアナライザーによる元素マッピングから求められる炭素濃度が、第２主面よりも第１主面の方が高い。
本開示の第１の実施形態に係るセラミック構造体を示す説明図である。 （Ａ）は本開示の第２の実施形態に係るセラミック構造体を示す説明図であり、（Ｂ）は本開示の第３の実施形態に係るセラミック構造体を示す説明図である。 （Ａ）は本開示の第４の実施形態に係るセラミック構造体を示す説明図であり、（Ｂ）は本開示の第５の実施形態に係るセラミック構造体を示す説明図である。 ４００ｎｍ～７００ｎｍの波長域における、本開示の一実施形態に係るセラミックス構造体の第１主面の反射率を示すグラフである。 （Ａ）は本開示の一実施形態に係るセラミック構造体の第１主面を示す電子顕微鏡写真であり、（Ｂ）は本開示の一実施形態に係るセラミック構造体の第１主面において炭素分布を示す電子顕微鏡写真である。 （Ａ）は本開示の一実施形態に係るセラミック構造体の第２主面を示す電子顕微鏡写真であり、（Ｂ）は本開示の一実施形態に係るセラミック構造体の第２主面において炭素分布を示す電子顕微鏡写真である。 プラズマ処理装置の処理容器の内部に設置された載置台を示す概略断面図である。 プラズマ処理装置の処理容器の内部に設置された載置台を示す概略断面図である。
　特許文献１に記載された半導電性シートは、樹脂から形成されている。そのため、耐酸性に乏しく、硫酸やリン酸などの酸と接触した場合に、劣化が著しく長期間にわたって使用することができない。そのため、優れた耐酸性を有しており、酸と接触しても劣化しにくく長期間にわたって使用することができるセラミック構造体が求められている。
　本開示に係るセラミック構造体は、電子線マイクロアナライザーによる元素マッピングから求められる炭素濃度が、第２主面よりも第１主面の方が高い。したがって、本開示によれば、優れた耐酸性を有しており、酸と接触しても劣化しにくく長期間にわたって使用することができるセラミック構造体を提供することができる。
　本開示に係るセラミック構造体は、上記のように、炭化珪素、炭窒化珪素、炭化チタンまたは炭窒化チタンを主成分として含有し、第１主面と、第１主面と対向する第２主面とを有する。本開示に係るセラミック構造体を、図１～３に基づいて説明する。
　図１に示すように、本開示の第１の実施形態に係るセラミック構造体１は、炭化珪素、炭窒化珪素、炭化チタンまたは炭窒化チタンを主成分として含有する。本明細書において「主成分」とは、セラミックスを構成する成分の合計１００質量％における８０質量％以上を占める成分をいう。セラミックスに含まれる各成分の同定は、ＣｕＫα線を用いたＸ線回折装置で行い、各成分の含有量は、例えばＩＣＰ（ＩｎｄｕｃｔｉｖｅｌｙＣｏｕｐｌｅｄ　Ｐｌａｓｍａ）発光分光分析装置または蛍光Ｘ線分析装置により求めればよい。
　第１の実施形態に係るセラミック構造体１は、第１主面１１ａと、第１主面１１ａと対向する第２主面１１ｂとを有する。第１の実施形態に係るセラミック構造体１は、上記のように炭化珪素、炭窒化珪素、炭化チタンまたは炭窒化チタンを主成分として含有していれば、セラミックスに使用される他の成分が含まれていてもよい。このような他の成分としては、炭化珪素または炭窒化珪素を含有するセラミックスの場合、例えば、炭化硼素、炭素、鉄、アルミニウム、チタン、カルシウム、イオウなどが挙げられる。主成分として炭化チタンまたは炭窒化チタンを含有するセラミックスの場合、炭化タングステン、モリブデン、ニオブ、タンタル、バナジウム、コバルトなどが挙げられる。主成分として炭化チタンまたは炭窒化チタンを含有するセラミックスの場合、炭化タングステン、モリブデン、ニオブ、タンタル、バナジウム、コバルトなどが挙げられる。
　第１の実施形態に係るセラミック構造体１において、炭素濃度は均一ではない。炭素濃度は、第２主面１１ｂよりも第１主面１１ａの方が高い。図１においては、炭素濃度が高い部分をドットで示している。このような構成によって第１の実施形態に係るセラミック構造体１は、優れた耐酸性を有しており、酸と接触しても劣化しにくく長期間にわたって使用することができる。加えて、静電気を除去しやすくしたり、セラミック構造体がプラズマ空間内で用いられる場合、プラズマによるスパークの発生を抑制したりすることができる。
　炭素濃度は、電子線マイクロアナライザーによる元素マッピングから求められる。炭素は、例えば、グラファイト、グラフェン、カーボンナノチューブ、フラーレンおよびアモルファスカーボンからなる群より選択される少なくとも１種の形態を含んでいる。
　電子線マイクロアナライザーによる元素マッピングとは、エネルギー分散型Ｘ線分析装置（ＥＤＳ）による元素分析を行う方法である。具体的には、走査電子顕微鏡（ＳＥＭ）による所定の分析範囲（例えば１５００倍で撮像した範囲）で検出された元素のピーク強度ＺＡＦ補正法によって合計濃度が１００％となるように近似算出された半定量分析を行い、主成分の元素に対する所定の元素の比率を出す手法のことである。元素マッピングで用いる加速電圧は１５ｋｖである。
　炭素濃度が高い部分は、第１主面１１ａから深くてもセラミック構造体１の厚み（第１主面１１ａから第２主面１１ｂまでの長さ）に対して、例えば０．００１％以上１％以下程度までの深さである。
　第１の実施形態に係るセラミック構造体１において、第１主面１１ａは平面である。しかし、第１主面１１ａは平面である必要はなく、例えば、第１主面１１ａの少なくとも一部が突出していてもよく、窪んでいてもよい。
　図２は、第１主面１１ａの少なくとも一部が突出している実施形態を示す。具体的には、第２の実施形態に係るセラミック構造体２は、図２（Ａ）に示すように、第１主面１１ａの少なくとも一部に、第１主面１１ａから突出する少なくとも１つの凸部１２を有する。凸部１２は、第１主面１１ａから突出するように形成された側面１２１と、この側面１２１の端部に形成された上面１２２とを含む。
　側面１２１は、第１主面１１ａに対して略垂直に形成されている。凸部１２の高さ、すなわち側面１２１の長さは限定されず、セラミック構造体２の用途に応じて適宜設定される。凸部１２は、例えば、セラミック構造体２の厚み（第１主面１１ａから第２主面１１ｂまでの長さ、以下同様）の１０％以上１０００％以下程度の高さを有するのがよい。特に、凸部１２の高さは、セラミック構造体２の厚みの２０％以上８０％以下であるとよい。
　第２の実施形態に係るセラミック構造体２においても、炭素濃度は均一ではない。炭素濃度は、第２主面１１ｂよりも第１主面１１ａの方が高く、かつ第２主面１１ｂよりも凸部１２の側面１２１および凸部１２の上面１２２の少なくとも一方の方が高い。図２（Ａ）においては、炭素濃度が高い部分をドットで示している。
　凸部１２の側面１２１および凸部１２の上面１２２において炭素濃度が高い部分は、側面１２１および上面１２２から深くてもセラミック構造体１の厚みに対して、例えば１％程度までの深さである。セラミック構造体２の厚みや凸部１２の大きさによっては、凸部１２全体において炭素濃度が高くてもよい。
　このように、第２主面１１ｂ側よりも凸部１２の側面１２１および凸部１２の上面１２２の少なくとも一方の方が炭素濃度が高い場合、第１主面１１ａに凸部１２が備えられていても、凸部１２を介して静電気を効率的に除去することができる。
　次に、第３の実施形態に係るセラミック構造体３は、図２（Ｂ）に示すように、第１主面１１ａの少なくとも一部に、第１主面１１ａから湾曲するように突出する少なくとも１つの隆起部１３を有する。隆起部１３は、第２の実施形態に係るセラミック構造体２に含まれる凸部１２と異なり、いわゆる半球状に突出している。
　隆起部１３の高さは限定されず、セラミック構造体２の用途に応じて適宜設定される。隆起部１３は、例えば、セラミック構造体３の厚みの１０％以上１０００％以下程度の高さを有するのがよい。特に、隆起部１３の高さは、セラミック構造体３の厚みの２０％以上８０％以下であるとよい。
　第３の実施形態に係るセラミック構造体３においても、炭素濃度は均一ではない。炭素濃度は、第２主面１１ｂよりも第１主面１１ａの方が高く、かつ第２主面１１ｂよりも隆起部１３の壁面１３１の方が高い。図２（Ｂ）においては、炭素濃度が高い部分をドットで示している。
　隆起部１３の壁面１３１において炭素濃度が高い部分は、隆起部１３の壁面１３１から深くてもセラミック構造体３の厚みに対して、例えば１％程度までの深さである。セラミック構造体１の厚みや隆起部１３の大きさによっては、隆起部１３全体において炭素濃度が高くてもよい。
　このように、第２主面１１ｂよりも隆起部１３の壁面１３１の炭素濃度が高い場合、第１主面１１ａに隆起部１３が備えられていても、隆起部１３を介して静電気を効率的に除去することができる。
　図３は、第１主面１１ａの少なくとも一部が窪んでいる実施形態を示す。具体的には、第４の実施形態に係るセラミック構造体４は、図３（Ａ）に示すように、第１主面１１ａの少なくとも一部に窪んだ少なくとも１つの凹部１４を有する。凹部１４は、第１主面１１ａからセラミック構造体４の厚み方向（深さ方向）に埋没するように形成された側面１４１と底面１４２とを含む。
　側面１４１は、第１主面１１ａに対して略垂直に形成されている。凹部１４の深さ、すなわち側面１４１の長さは限定されず、セラミック構造体４の用途に応じて適宜設定される。凹部１４は、例えば、セラミック構造体４の厚みの１０％以上１０００％以下程度の深さを有するのがよい。特に、凹部１４の深さは、セラミック構造体４の厚みの２０％以上８０％以下であるとよい。
　第４の実施形態に係るセラミック構造体４においても、炭素濃度は均一ではない。炭素濃度は、第２主面１１ｂよりも第１主面１１ａの方が高く、かつ第２主面１１ｂよりも凹部１４の側面１４１および凹部１４の底面１４２の少なくとも一方の方が高い。図３（Ａ）においては、炭素濃度が高い部分をドットで示している。
　凹部１４の側面１４１および凹部１４の底面１４２において炭素濃度が高い部分は、側面１４１および底面１４２から深くてもセラミック構造体４の厚みに対して、例えば１％程度までの深さである。
　このように、第２主面１１ｂよりも凹部１４の側面１４１および凹部１４の底面１４２の少なくとも一方の炭素濃度が高い場合、第１主面１１ａに凹部１４が備えられていても、凹部１４を介して静電気を効率的に除去することができる。
　次に、第５の実施形態に係るセラミック構造体５は、図３（Ｂ）に示すように、第１主面１１ａの少なくとも一部に湾曲するように窪んだ少なくとも１つの陥没部１５を有する。陥没部１５は、第４の実施形態に係るセラミック構造体４に含まれる凹部１４と異なり、いわゆる半球状に窪んでいる。
　陥没部１５の深さは限定されず、セラミック構造体５の用途に応じて適宜設定される。陥没部１５は、例えば、セラミック構造体５の厚みの１０％以上１０００％以下程度の深さを有するのがよい。特に、陥没部１５の深さは、セラミック構造体５の厚みの２０％以上８０％以下であるとよい。
　第５の実施形態に係るセラミック構造体５においても、炭素濃度は均一ではない。炭素濃度は、第２主面１１ｂよりも第１主面１１ａの方が高く、かつ第２主面１１ｂよりも陥没部１５の壁面１５１の方が高い。図３（Ｂ）においては、炭素濃度が高い部分をドットで示している。
　陥没部１５の壁面１５１において炭素濃度が高い部分は、陥没部１５の壁面１５１から深くてもセラミック構造体５の厚みに対して、例えば１％程度までの深さである。
　このように、第２主面１１ｂよりも陥没部１５の壁面１５１の炭素濃度が高い場合、第１主面１１ａに陥没部１５が備えられていても、陥没部１５を介して静電気を効率的に除去することができる。
　本開示に係るセラミック構造体において、第１主面１１ａは、研磨や切削などの加工が施されていてもよく、未加工の状態であってもよい。本開示に係るセラミック構造体の用途によっては、例えば、発生する静電気を除去する必要がある。このような場合、第１主面１１ａは、切削痕を有する焼成面であるのがよい。焼成面に切削痕が存在すると、焼成面上に存在する粒子間に微細な隙間が多く含まれる。その結果、この微細な隙間や粒子に付着している炭素を介して、発生する静電気が効率よく除去される。
　本開示に係るセラミック構造体において、第１主面１１ａ、凸部１２の側面１２１、凸部１２の上面１２２、隆起部１３の壁面１３１、凹部１４の側面１４１、凹部１４の底面１４２および陥没部１５の壁面１５１の少なくとも１つは、元素マッピングの対象領域内の珪素およびチタンのカウント数に対する炭素のカウント数の比率が０．０１以上であるのがよい。
　このように第１主面１１ａなどにおいて、元素マッピングの対象領域内の珪素およびチタンのカウント数に対する炭素のカウント数の比率が０．０１以上であれば、結晶構造上の炭素量（基準モル比）が飽和状態にあり、電気抵抗値を著しく下げることができる。
　特に、上記比率は、０．０３以上であるとよい。
　本開示に係るセラミック構造体において、第１主面１１ａ、凸部１２の側面１２１、凸部１２の上面１２２、隆起部１３の壁面１３１、凹部１４の側面１４１、凹部１４の底面１４２および陥没部１５の壁面１５１の少なくとも１つは、４００ｎｍ～７００ｎｍの波長域における反射率が１５％以下であるのがよい。
　このように第１主面１１ａなどにおいて、４００ｎｍ～７００ｎｍの波長域における反射率が１５％以下であれば、強い光が当たった部分の周囲が白くぼやけて写る現象（ハレーション）が抑制される。そのため、このようなセラミック構造体は、ハレーション防止部材として使用することができる。例えば、電子部品などの検査に用いられる、ＣＣＤカメラなどの光学機器を備える品質検査装置にハレーション防止部材として使用すると、品質検査装置の誤認識、誤作動などを低減することができる。
　本開示に係るセラミック構造体において、第１主面１１ａ、凸部１２の側面１２１、凸部１２の上面１２２、隆起部１３の壁面１３１、凹部１４の側面１４１、凹部１４の底面１４２および陥没部１５の壁面１５１の少なくとも１つは、４００ｎｍ～７００ｎｍの波長域における反射率の変動係数が０．０６以下であるのがよい。
　このように第１主面１１ａなどにおいて、４００ｎｍ～７００ｎｍの波長域における反射率の変動係数が０．０６以下であれば、レーザー光の吸収率のばらつきを抑制することができる。例えば、このようなセラミック構造体において、加工対象となる面をレーザー加工した場合、ばらつきの小さい加工面を得ることができる。
　本開示に係るセラミック構造体において、第１主面１１ａ、凸部１２の側面１２１、凸部１２の上面１２２、隆起部１３の壁面１３１、凹部１４の側面１４１、凹部１４の底面１４２および陥没部１５の壁面１５１の少なくとも１つは、４００ｎｍから７００ｎｍまでの波長に向かって多項式近似曲線または線形近似曲線に従って、反射率が減少するのがよい。
　図４は、４００ｎｍ～７００ｎｍの波長域における、本開示の一実施形態に係るセラミックス構造体の第１主面の反射率を示すグラフである。図４に示す反射率は、第１主面から選択した４ポイントの反射率の平均値を示している。
　反射率の近似関数を設定する場合には、上記波長域で波長の間隔を１０ｎｍ毎にして測定すればよい。反射率の減少を示す近似関数は、Excel（登録商標、Microsoft Corporation）に備えられているグラフツールを用いて設定した後、相関係数Ｒを算出する。そして、ｒ表（相関係数検定表）を用いて、有意水準５％（両側確率）で相関係数Ｒを検定し、有意であれば、反射率の減少を示す近似曲線（多項式近似曲線または線形近似曲線）が決定される。
　図４に示す近似曲線（破線）は、波長をｘ、反射率をｙとしたとき、図４に示す多項式で表される。この多項式の決定係数Ｒ２は、０．７２０５、相関係数Ｒは０．８４８８、サンプル数は、１６であるので、有意水準５％で相関係数Ｒを検定すると、有意となる。
　このように第１主面１１ａなどにおいて、４００ｎｍから７００ｎｍまでの波長に向かって多項式近似曲線または線形近似曲線に従って、反射率が減少すると、赤外線の吸収効率が高くなる。そのため、このようなセラミック構造体は、例えば、赤外線吸収部材、半導体熱処理用部材などとして使用される。
　本開示に係るセラミック構造体は、第１主面１１ａ、凸部１２の側面１２１、凸部１２の上面１２２、隆起部１３の壁面１３１、凹部１４の側面１４１、凹部１４の底面１４２および陥没部１５の壁面１５１の少なくとも１つを測定対象面とし、この測定対象面のＣＩＥ１９７６Ｌ＊ａ＊ｂ＊色空間における明度指数Ｌ＊が４３以下であり、クロマティクネス指数ａ＊が－１以上１以下であり、クロマティクネス指数ｂ＊が－２以上２以下であるのがよい。
　これらの指数が上記のような値を示すと、測定対象面は黒色を呈しており、無彩色化の傾向が強くなる。そのため、このようなセラミック構造体は、色むらを抑制することができる。さらに、この測定対象面において、色差ΔＥ＊ａｂが、０．５以下（但し０を除く）であってもよい。色差ΔＥ＊ａｂが、０．５以下（但し０を除く）であれば、色調感のばらつきが低減する。そのため、このようなセラミック構造体は、色調感のばらつきを視認されにくくなり、商品価値が向上する。
　反射率、明度指数Ｌ＊、クロマティクネス指数ａ＊およびｂ＊値は、ＪＩＳ　Ｚ　８７２２：２００９に準拠して求めることができる。例えば、分光色差計（日本電色工業(株)製ＮＦ７７７またはその後継機種）を用い、測定条件としては、光源をＣＩＥ標準光源Ｄ６５、視野角を２°に設定すればよい。
　明度指数Ｌ＊、クロマティクネス指数ａ＊およびｂ＊は、測定対象とする面から４ポイントを選べばよい。色差ΔＥ＊ａｂは選んだ４ポイントのうち、いずれか１ポイントを基準ポイントとし、基準ポイントに対するその他のポイントの色差ΔＥ＊ａｂを算出すればよい。
　本開示の一実施形態に係るセラミック構造体を製造する方法は、限定されず、例えば下記のような手順で製造される。
　まず、炭化珪素、炭窒化珪素、炭化チタンまたは炭窒化チタン粉末を準備する。これらの粉末の純度は限定されない。これらの粉末は、例えば、９９質量％以上の純度を有しているのがよい。必要に応じて、セラミックスの原料として使用される他の粉末を使用してもよい。
　炭化珪素が主成分であるセラミック構造体を作製する場合、炭化珪素粉末として、粗粒状粉末および微粒状粉末を準備し、イオン交換水および分散剤とともに、ボールミルまたはビーズミルにより４０～６０時間粉砕混合してスラリーとする。ここで、粉砕混合した後の微粒状粉末および粗粒状粉末のそれぞれの粒径の範囲は０．４μｍ以上４μｍ以下および１１μｍ以上３４μｍ以下である。
　次に、得られたスラリーに、炭化硼素粉末および非晶質状の炭素粉末またはフェノール樹脂からなる焼結助剤と、バインダとを添加して混合した後、噴霧乾燥することで主成分が炭化珪素からなる顆粒を得る。
　微粒状粉末と粗粒状粉末との質量比率としては、例えば、微粒状粉末が６質量％以上１５質量％以下であってもよく、粗粒状粉末が８５質量％以上９４質量％以下であってもよい。バインダとしては、例えば、アクリルエマルジョン、ポリビニールアルコール、ポリエチレングリコール、ポリエチレンオキサイドなどが挙げられる。
　次いで、スラリーを噴霧造粒して顆粒を得、得られた顆粒を所望の成形型に充填した後、加圧して成形体を得る。成形圧は限定されず、例えば７８Ｍｐａ以上１２８ＭＰａ以下程度である。得られた成形体の一方の主面には炭素を含むスラリーが塗布される。あるいは、成形体の一方の主面に炭素を含むスプレーが噴霧される。スラリーの常温における粘度は、例えば、２１０ｐ以上２９０ｐ以下である。スプレーの常温における噴霧圧は、例えば、０．１ＭＰａ以上０．８ＭＰａ以下である。炭素は、例えば、グラファイト、グラフェン、カーボンナノチューブ、フラーレン、アモルファスカーボンからなる群より選択される少なくとも１種を含んでいるのがよい。
　炭素を含むスラリーを塗布したり、炭素を含むスプレーを噴霧したりする前に、成形体のいずれかの表面に切削を施し、一方の主面としてもよい。切削により、凸部、隆起部、凹部、陥没部などを形成してもよい。
　成形体において、一方の主面と対向する他方の主面には、炭素を含むスラリーが塗布されない。炭素を含むスラリーが塗布された一方の主面を「第１主面」とし、他方の主面を「第２主面」とする。このようにして得られた成形体を、窒素雰囲気中、温度を４５０℃以上６５０℃以下、保持時間を２時間以上１０時間以下として脱脂し、脱脂体を得る。次に、この脱脂体を、アルゴンなどの不活性ガスの減圧雰囲気中、１８００℃以上２２００℃以下の温度で０．５時間以上５時間以下焼成することによって、第２主面よりも第１主面の方が高い炭素濃度を有する本開示の一実施形態に係るセラミック構造体を得ることができる。
　このようにして得られた本開示の一実施形態に係るセラミック構造体について、第１主面の電子顕微鏡写真を図５に示し、第２主面の電子顕微鏡写真を図６に示す。図５（Ａ）に示すように、一実施形態に係るセラミック構造体は、第１主面に切削痕を有していることがわかる。このような切削痕は、上述のように、炭素を塗布（噴霧）する前の切削によって形成される。
　一方、図６（Ａ）に示すように、一実施形態に係るセラミック構造体の第２主面には、切削痕が存在していないことがわかる。さらに、図５（Ｂ）において白色を呈している領域（例えば、楕円で囲んだ領域）が、炭素濃度の高い部分を示している。図６（Ｂ）には、このような白色を呈している領域はほとんど存在していない。したがって、図５（Ｂ）と図６（Ｂ）とを比べると、第２主面よりも第１主面の方が、炭素濃度が高いことがわかる。
　本開示に係るセラミック構造体は、耐酸性が要求されるような環境下で使用される装置などの部材として採用される。本開示に係るセラミック構造体は、例えば、洗浄装置に備えられるクランプ用治具、プラズマ処理装置に備えられる載置台、フランジの受け部、半導体ウエハーの搬送アームや周辺の摺動部材、各部品を固定する保持部などとして採用される。
　図２（Ａ）および（Ｂ）に示すように、第１主面１１ａの少なくとも一部が突出しているセラミック構造体は、特に、プラズマ処理装置に備えられる載置台、半導体ウエハーの搬送アームや周辺の摺動部材などとして採用されるのがよい。
　図３（Ａ）および（Ｂ）に示すように、第１主面１１ａの少なくとも一部が窪んでいるセラミック構造体は、特に、フランジの受け部、各部品を固定する保持部などとして採用されるのがよい。
　図７および８は、プラズマ処理装置の処理容器の内部に設置された載置台を示す概略断面図である。図７は、リフターピンを上昇させて半導体ウエハ（以下、単にウエハと記載する場合がある）を支持した場合を示し、図８は、リフターピンを下降させてウエハを静電チャック上に載置した場合を示している。プラズマ処理装置（図示しない）は、電気的に接地された処理容器（図示しない）を有している。処理容器は、円筒状であり、例えばアルミニウムなどで形成されている。処理容器の内部は、プラズマが生成される処理空間である。処理容器内には、被処理基板であるウエハＷを支持する載置台２１が設けられている。載置台２１は、基台２２と、静電チャック２３とを有している。基台２２は、導電性の金属、例えばアルミニウムなどで形成されており、下部電極として機能する。静電チャック２３は、絶縁体２３ａ内に内部電極２３ｂを備えており、内部電極２３ｂに直流電源２４が接続されている。電圧が直流電源２４から内部電極２３ｂに印加されることにより、クーロン力によってウエハＷが静電吸着されるようになっている。絶縁体２３ａは、例えば窒化アルミニウムなどのセラミックスなどで形成されている。
　リフターピン２５は基台２２の下方から静電チャック２３の上方へ挿通可能とされている。ウエハＷは、リフターピン２５を上昇させることにより、静電チャック２３の上方で支持され、下降させることにより、静電チャック２３上に載置される。載置台２１の上方の外周側には、プラズマ処理の均一性を向上させるフォーカスリング２６が設けられている。このフォーカスリング２６は、例えば、単結晶のシリコンで形成されている。静電チャック２３は、ウエハＷを載置するための載置面２３ｃと、載置面２３ｃの反対側に位置する裏面２３ｄとを有している。基台２２は、導電性の金属、例えばアルミニウムなどで形成されており、下部電極として機能し、静電チャック２３の裏面２３ｄに接合されている。
　基台２２および静電チャック２３のそれぞれの内部に冷却用のヘリウムガスなどを供給するためのガス供給孔が設けられている。ガス供給孔は、静電チャック２３の内部に形成された第１貫通孔２７と、基台２２の内部に形成され、第１貫通孔２７に連通する第２貫通孔２８とで形成されている。第１貫通孔２７は、静電チャック２３の裏面２３ｄから載置面２３ｃまで貫通する。第２貫通孔２８は、基台２２の裏面から静電チャック２３との接合面まで貫通する。第１貫通孔２７の孔径は、第２貫通孔２８の孔径よりも大きい。ガス用スリーブ２９が第２貫通孔２８の内部で基台２２に装着されている。ガス用スリーブ２９は、本体部２９ａと、軸方向で本体部２９ａに接続する鍔部２９ｂとを備えており、本開示のプラズマ処理装置用部材の一例である。
　ガス用スリーブ２９の少なくとも本体部２９ａが、例えば、本開示のセラミック構造体で形成されている。本体部２９ａが本開示のセラミック構造体で形成されている場合、本体部２９ａの内周面が第１主面であり、外周面が第２主面である。ガス用スリーブ２９は、基台２２の下面側から上面側に向かって、第２貫通孔２８内に嵌着されている。ガス用スリーブ２９は、第１貫通孔２７の孔径よりも小さい内径を有している。
　ピン３０は、第１貫通孔２７およびガス用スリーブ２９に収容される。ピン３０の外径は、第１貫通孔２７およびガス用スリーブ２９のそれぞれの内径よりも小さい。静電チャック２３は、ピン３０の外周面と第１貫通孔２７を形成する内周面との間に、隙間ＣＬ１を有する。基台２２は、ピン３０の外周面とガス用スリーブ２９の内周面との間に、隙間ＣＬ２を有する。隙間ＣＬ１は、隙間ＣＬ２よりも大きい。
　ピン３０をガス用スリーブ２９に収容することにより、第１貫通孔２７および第２貫通孔２８のそれぞれの内部空間が狭くなり、静電チャック２３への電圧の印加によって生じる電子の加速を抑制することができる。電子の加速を抑制することによって、第１貫通孔２７およびガス用スリーブ２９における異常放電を防止することができる。さらに、本体部２９ａが本開示のセラミック構造体からなり、本体部２９ａの内周面が第１主面であると、静電気を除去する効果が高くなるため、異常放電を防止する作用が向上する。鍔部２９ｂが本開示のセラミック構造体からなり、鍔部２９ｂの内周面が第１主面であるとさらによい。
　リフターピン２５を収容するためのリフターピン用貫通孔が静電チャック２３および基台２２のそれぞれの内部に設けられている。リフターピン用貫通孔は、静電チャック２３の内部に形成された第３貫通孔３１および基台２２の内部に形成された第４貫通孔３２とを含む。第３貫通孔３１の孔径は、リフターピン２５の外径より大きい（例えば、０．１～０．５ｍｍ大きい）。第４貫通孔３２の孔径は、第３貫通孔３１の孔径よりも大きい。リフターピン用スリーブ３３は、基台２２の下面側から上面側に向かって、第４貫通孔３２の内部に嵌着されている。リフターピン用スリーブ３３は、本体部３３ａと、軸方向で本体部３３ａに接続する鍔部３３ｂとを備えており、本開示のプラズマ処理装置用部材の一例である。
　リフターピン用スリーブ３３の少なくとも本体部３３ａが、例えば、本開示のセラミック構造体で形成されている。少なくとも本体部３３ａが本開示のセラミック構造体で形成されている場合、本体部３３ａの内周面が第１主面であり、外周面が第２主面である。
　ガス用スリーブ２９と同様、本体部３３ａが本開示のセラミック構造体で形成されており、本体部３３ａの内周面が第１主面であると、静電気を除去する効果が高くなる。そのため、異常放電を防止する作用が向上する。鍔部３３ｂが本開示のセラミック構造体で形成されており、鍔部３３ｂの内周面が第１主面であるとさらによい。
　リフターピン２５は、例えば、サファイアで形成される。リフターピン２５は、円柱状であり、ウエハＷを支持する先端側の面が半球状の曲面である。リフターピン２５は、駆動機構（図示しない）によってリフターピン用貫通孔内を上下動する。 
　以上、基板の一例としてウェハＷを挙げて説明したが、これに限らず、ＦＰＤ（Ｆｌａｔ　Ｐａｎｅｌ　Ｄｉｓｐｌａｙ）に用いられる各種基板、プリント基板などであってもよい。
　１、２、３、４、５　セラミック構造体
　１１ａ　第１主面
　１１ｂ　第２主面
　１２　凸部
　１２１　凸部の側面
　１２２　凸部の上面
　１３　隆起部
　１３１　隆起部の壁面
　１４　凹部
　１４１　凹部の側面
　１４２　凹部の底面
　１５　陥没部
　１５１　陥没部の壁面
　２１　載置台
　２２　基台
　２３　静電チャック
　２４　直流電源
　２５　リフターピン
　２６　フォーカスリング
　２７　第１貫通孔
　２８　第２貫通孔
　２９　ガス用スリーブ
　３０　ピン
　３１　第３貫通孔
　３２　第４貫通孔
　３３　リフターピン用スリーブ

Claims (14)

  1. 　炭化珪素、炭窒化珪素、炭化チタンまたは炭窒化チタンを主成分として含有し、
    　第１主面と、第１主面と対向する第２主面とを有し、
    　電子線マイクロアナライザーによる元素マッピングから求められる炭素濃度が、前記第２主面よりも前記第１主面の方が高い、セラミック構造体。
  2. 　前記第１主面が切削痕を有する焼成面である、請求項１に記載のセラミック構造体。
  3. 　前記第１主面の少なくとも一部に、前記第１主面から突出する少なくとも１つの凸部をさらに有し、
    　前記炭素濃度が、前記第２主面よりも前記凸部の側面および前記凸部の上面の少なくとも一方の方が高い、請求項１または２に記載のセラミック構造体。
  4. 　前記第１主面の少なくとも一部に、前記第１主面から湾曲するように突出する少なくとも１つの隆起部をさらに有し、
    　前記炭素濃度が、前記第２主面よりも前記隆起部の壁面の方が高い、請求項１～３のいずれかに記載のセラミック構造体。
  5. 　前記第１主面の少なくとも一部に窪んだ少なくとも１つの凹部をさらに有し、
    　前記炭素濃度が、前記第２主面よりも前記凹部の側面および前記凹部の底面の少なくとも一方の方が高い、請求項１～４のいずれかに記載のセラミック構造体。
  6. 　前記第１主面の少なくとも一部に湾曲するように窪んだ少なくとも１つの陥没部をさらに有し、
    　前記炭素濃度が、前記第２主面よりも前記陥没部の壁面の方が高い、請求項１～５のいずれかに記載のセラミック構造体。
  7. 　前記第１主面、前記凸部の側面、前記凸部の上面、前記隆起部の壁面、前記凹部の側面、前記凹部の底面および前記陥没部の壁面の少なくとも１つは、前記元素マッピングの対象領域内の珪素およびチタンのカウント数に対する炭素のカウント数の比率が０．０１以上である、請求項１～６のいずれかに記載のセラミック構造体。
  8. 　前記第１主面、前記凸部の側面、前記凸部の上面、前記隆起部の壁面、前記凹部の側面、前記凹部の底面および前記陥没部の壁面の少なくとも１つは、４００ｎｍ～７００ｎｍの波長域における反射率が１５％以下である、請求項１～７のいずれかに記載のセラミック構造体。
  9. 　前記第１主面、前記凸部の側面、前記凸部の上面、前記隆起部の壁面、前記凹部の側面、前記凹部の底面および前記陥没部の壁面の少なくとも１つは、４００ｎｍ～７００ｎｍの波長域における反射率の変動係数が０．０６以下である、請求項１～８のいずれかに記載のセラミック構造体。
  10. 　前記第１主面、前記凸部の側面、前記凸部の上面、前記隆起部の壁面、前記凹部の側面、前記凹部の底面および前記陥没部の壁面の少なくとも１つは、４００ｎｍから７００ｎｍまでの波長に向かって多項式近似曲線または線形近似曲線に従って、反射率が減少する、請求項１～９のいずれかに記載のセラミック構造体。
  11. 　前記第１主面、前記凸部の側面、前記凸部の上面、前記隆起部の壁面、前記凹部の側面、前記凹部の底面および前記陥没部の壁面の少なくとも１つを測定対象面とし、この測定対象面のＣＩＥ１９７６Ｌ＊ａ＊ｂ＊色空間における明度指数Ｌ＊が４３以下であり、クロマティクネス指数ａ＊が－１以上１以下であり、クロマティクネス指数ｂ＊が－２以上２以下である、請求項１～１０のいずれかに記載のセラミック構造体。
  12. 　前記測定対象面の色差ΔＥ＊ａｂが、０．５以下（但し０を除く）である、請求項１１に記載のセラミック構造体。
  13. 　前記炭素が、グラファイト、グラフェン、カーボンナノチューブ、フラーレンおよびアモルファスカーボンからなる群より選択される少なくとも１種の形態を含む、請求項１～１２のいずれかに記載のセラミック構造体。
  14. 　請求項１～１３のいずれかに記載のセラミック構造体からなるプラズマ処理装置用部材。
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