JP2003165779A - セラミック接合装置及びこれを用いたセラミック接合体の製造方法。 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】板状セラミック焼結体に外形の小さな他のセラ
ミック焼結体又は金属を接合するにあたり、板状セラミ
ック焼結体を変形させないように接合することが可能な
セラミック接合装置とこれを用いたセラミック接合体の
製造方法を提供する。 【解決手段】炉体２内に備える台座５上に板状セラミッ
ク焼結体５１を載せるとともに、さらに外形の小さな他
のセラミック焼結体又は金属を載せ、加圧用治具１８を
介して加圧軸１０により板状セラミック焼結体５１と他
のセラミック焼結体又は金属との接合部に荷重を加える
とともに、重し２１によって接合領域を除く板状セラミ
ック焼結体５１の露出面に荷重を加え、かつ両者の荷重
を調整した状態で加熱して両者を接合し、セラミック接
合体を製作する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、板状セラミック焼
結体とそれより小さな外形を有する他のセラミック焼結
体又は金属を接合するためのセラミック接合装置とこれ
を用いたセラミック接合体の接合方法に関するものであ
る。

【０００２】

【従来の技術】板状セラミック焼結体とそれより小さな
外形を有するセラミック焼結体や金属を接合したセラミ
ック接合体は、さまざまな分野で使用されており、例え
ば、半導体製造装置では、半導体ウエハーを保持するた
めのセラミックヒーターやセラミック製静電チャックの
如きウエハ支持部材に筒状支持体を拡散接合したものが
用いられている。この筒状支持体はウエハ支持部材を真
空処理室内に設置するためのもので、ウエハ支持部材を
形成する板状セラミック焼結体と同種のセラミック焼結
体あるいは熱膨張係数が近似した金属により形成されて
いた。

【０００３】そして、このような板状セラミック焼結体
と、他のセラミック焼結体又は金属を接合する方法とし
ては、例えば、特開平６−２４１６６２号公報に開示さ
れたセラミック接合装置を用いることが提案されてい
る。

【０００４】このセラミック接合装置は、図３に示すよ
うに、被接合物Ｗを収容する炉体３２と、被接合物Ｗの
接合部に荷重を加える加圧軸４０と、この加圧軸４０を
駆動させる加圧機構４１と、加圧軸４０からの力を被接
合物Ｗの接合部に均等にかけるための加圧用冶具４３と
から構成されており、上記炉体３２は、金属製容器３３
内の底面に配置された被接合物Ｗを載せるカーボン製の
台座３７と、この台座３７上の被接合物Ｗを包囲するカ
ーボン製の断熱カバー３４と、この断熱カバー３４内の
側面近傍に配置された発熱体３５とを具備したもので、
ガス排気封入装置３８により上記容器３３内のガスを排
出したり、ガスを充填するとともに、電源装置３６より
通電して発熱体３５を発熱させることで炉体３２内を加
熱するようになっていた。なお、３９は敷板である。

【０００５】また、加圧軸４０は金属製容器３３の上部
壁に設けられたシールガイド４２の貫通穴に気密に挿通
されており、加圧軸４０は油圧シリンダー等の加圧機構
４１によって駆動させ、被接合物Ｗを押圧するようにな
っていた。

【０００６】そして、このセラミック接合装置３１によ
り、板状セラミック焼結体とそれより小さな外形を有す
るセラミック焼結体や金属を接合する場合、上記台座３
７に敷板３９を介して被接合物Ｗである板状セラミック
焼結体を載せるとともに、この板状セラミック焼結体上
に接合剤を介して外形の小さなセラミック焼結体又は金
属を載せた後、発熱体３５によって炉体３２内を所定の
温度に加熱するとともに、加圧機構４１によって加圧軸
４０を降下させ、加圧用治具４３を介して板状セラミッ
ク焼結体上におかれたセラミック焼結体又は金属を押圧
することにより、板状セラミック焼結体とそれより小さ
な外形を有するセラミック焼結体や金属を接合するよう
になっていた。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】ところが、図３に示す
ようなセラミック接合装置３１によって、板状セラミッ
ク焼結体とそれより外形の小さなセラミック焼結体や金
属を接合すると、板状セラミック焼結体が変形したり、
反りが発生することがあり、接合前の寸法精度を保った
状態で接合することができないといった課題があった。

【０００８】即ち、焼結されたセラミック焼結体同士
や、焼結されたセラミック焼結体と金属とを接合するに
は、セラミック焼結体が塑性変形する高温にまで加熱す
る必要があるが、図３に示すセラミック接合装置３１
は、このような高温状態で板状セラミック焼結体と他の
セラミック焼結体又は金属との接合領域のみを加圧する
構造であることから、図４に示すように、板状セラミッ
ク焼結体の加工用治具４３によって押圧される部分が変
形し、その外周部が浮き上がって反りが発生するといっ
た課題があった。

【０００９】その為、板状セラミック焼結体がウエハ支
持部材のように、高い平面精度が要求され、変形や反り
を嫌うものである場合、変形度合いに応じて再度板状セ
ラミック焼結体に研削加工や研磨加工を施さなければな
らず、加工工程が増えるため、作業が煩雑になるととも
に、製造コストが高くなるといった課題があった。

【００１０】また、ウエハ支持部材がセラミックヒータ
ーやセラミック製静電チャックである場合、板状セラミ
ック焼結体中にヒータ用電極や静電吸着用電極が埋設さ
れているのであるが、図３に示すセラミック接合装置３
１によって接合を行うと、板状セラミック焼結体の変形
によってその内部に埋設されているヒータ用電極や静電
吸着用電極も変形し、半導体ウエハーを載せる載置面か
らヒータ用電極や静電吸着用電極までの距離を一定に保
てなくなり不良品となるため、製造歩留りが悪いといっ
た課題があった。

【００１１】

【課題を解決するための手段】そこで、上記課題に鑑
み、本発明のセラミック接合装置は、板状セラミック焼
結体と、この板状セラミック焼結体より小さな外形を有
するセラミック焼結体又は金属とからなる被接合物を載
せる台座を備えた炉体と、上記板状セラミック焼結体上
に載せたセラミック焼結体又は金属との接合面に荷重を
加える加圧軸と、加圧軸によって上記板状セラミック焼
結体上に載せたセラミック焼結体又は金属を押圧する加
圧用治具と、上記加圧軸を駆動させる加圧機構と、上記
セラミック焼結体又は金属との接合領域を除く上記板状
セラミック焼結体の露出面に荷重を加える重しとから構
成したことを特徴とする。

【００１２】また、本発明は上記セラミック接合装置の
台座に板状セラミック焼結体を載せるとともに、板状セ
ラミック焼結体上に外形の小さなセラミック焼結体又は
金属を載せ、さらに上記セラミック焼結体又は金属上に
は加圧用治具を、上記セラミック焼結体又は金属との接
合領域を除く板状セラミック焼結体の露出面には重しを
それぞれ載せた状態で、炉体内を接合温度に加熱し、次
いで上記加圧機構により加圧軸を降下させて加圧用治具
を押圧することにより、外形の小さなセラミック焼結体
又は金属を板状セラミック焼結体に接合したセラミック
接合体を製造するようにしたことを特徴とする。

【００１３】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施形態について
説明する。

【００１４】図１は本発明のセラミック接合装置を示す
概略断面図である。

【００１５】このセラミック接合装置１は、板状セラミ
ック焼結体５１と、板状セラミック焼結体５１より小さ
な外形を有するセラミック焼結体や金属からなる被接合
物Ｓを収容する炉体２と、上記板状セラミック焼結体５
１上に載せたセラミック焼結体又は金属との接合部に荷
重を加える加圧軸１０と、この加圧軸１０によって上記
板状セラミック焼結体５１上に載せたセラミック焼結体
又は金属を押圧する加圧用治具１８と、上記加圧軸１０
を駆動させる加圧機構１６と、上記セラミック焼結体又
は金属との接合領域を除く板状セラミック焼結体５１の
露出面に荷重を加える重し２１とからなり、上記炉体２
は、金属製容器３内の底面に配置した被接合物Ｓを載せ
るカーボン製の台座５と、この台座５上の被接合物Ｓを
包囲するカーボン製の断熱カバー４と、この断熱カバー
４内の側面近傍に配置する発熱体６とから構成してあ
る。

【００１６】加圧軸１０は、金属製容器３の上部壁に設
けられたシールガイド９の貫通穴に気密に挿通されてお
り、加圧軸１０は油圧シリンダー等の加圧機構１６によ
って駆動させ、被接合物Ｓに荷重を加えるようになって
いる。

【００１７】加圧用治具１８や重し２１は、被接合物Ｓ
の加圧領域の形状に合わせてさまざまな形状を採用する
ことができ、図２に示すようなセラミック接合体を製造
する場合、加圧用治具１８としては、筒状体５２のフラ
ンジ部５３のほぼ全面を押圧する有底筒状体１９をした
ものが良く、重し２１としては、筒状体５２との接合領
域を除く板状セラミック焼結体５１の露出面のほぼ全面
を押圧する円筒状体をしたものを用いれば良い。

【００１８】また、加圧軸１０を形成する材質として
は、２５００℃前後の温度にも耐え得るカーボンを好適
に用いることができる。ただし、カーボンは硬度がそれ
程大きくなく、摺動部分に用いると摩耗し易いことか
ら、図１に示すように、シールガイド９と摺動する軸後
端部１１を超鋼合金やステンレス鋼（ＳＵＳ３０４）等
の金属により形成し、発熱体６によって高温に加熱され
る軸先端部１２をカーボンにより形成した接合体を用い
ることが好ましい。

【００１９】さらに、加圧用治具１８を形成する材質と
しては、加圧軸１０と同様に、２５００℃前後の温度に
も耐え得るカーボンを用いることができるが、被接合物
Ｓとの当接面までカーボンにより形成すると、押圧時に
カーボンが被接合物Ｓに付着して品質低下を招くため、
図１に示すように、治具本体１９の少なくとも当接面を
含む治具先端部２０をセラミック焼結体により形成した
接合体を用いることが好ましい。

【００２０】また、重し２１を形成する材質としては、
２５００℃前後の温度にも耐え得るとともに、できるだ
け比重の大きなものが良く、例えば、アルミナ、窒化珪
素、窒化アルミニウム、炭化珪素等を主成分とするセラ
ミック焼結体を用いることができる。

【００２１】なお、７は発熱体６に通電するための電源
装置、８は金属製容器３内にガスを供給したり、容器３
のガスを排出するためのガス排気封入装置である。

【００２２】次に、図２に示すセラミック接合体を図１
に示すセラミック接合装置１により製造するための方法
について説明する。

【００２３】まず、台座５上に被接合物Ｓである板状セ
ラミック焼結体５１を載せるとともに、板状セラミック
焼結体５１上の所定位置に接合剤を介してセラミック焼
結体又は金属からなる筒状体５２のフランジ部５３を当
接させて載せる。この時、台座５と板状セラミック焼結
体５１との間には、セラミック焼結体からなる敷板２４
を配置して台座５のカーボンが板状セラミック焼結体５
１に付着することを防止する。

【００２４】そして、筒状体５２のフランジ部５３を押
圧する加圧用冶具１８をセットする。また、板状セラミ
ック焼結体５１の接合領域を除く露出面には、窒化ホウ
素等の離形剤を塗布してセラミック焼結体からなる敷板
２２を載せ、その上に重し２１を載せる。この時、重し
２１は、筒状体５２のフランジ部５３を加圧軸１０で押
圧した際に板状セラミック焼結体５１の接合領域を除く
露出面が変形することを防止する程度の加圧力があれば
良く、例えば、フランジ部５３に加える押圧力が５００
０Ｎ以下であれば、１０〜３００Ｎの重量を有する重し
２１を用いれば良い。

【００２５】次に、ガス排気封入装置８により金属製容
器３内のガスを排気して真空度１００Ｐａ以下に減圧す
る。そして、金属製容器３内を減圧しながら電源装置７
により通電して発熱体６を発熱させ、台座５上に載せた
被接合物Ｓを加熱する。この時、昇温速度は、被接合物
Ｓの外周部と中央部の温度差が２００℃以上とならない
ように、２００℃／時間以下の速度で昇温することが好
ましい。

【００２６】また、昇温と同時に加圧機構１６によって
加圧軸１０がそれぞれ被接合物Ｓの加圧面に載せた加圧
用治具１８に接触する寸前まで降下させる。このように
することで、加圧軸１０の熱容量による炉体２内の温度
の変動を防止することができる。

【００２７】次いで、金属製容器３内の温度を、板状セ
ラミック焼結体５１が塑性変形する温度にまで加熱した
段階で、加圧軸１０を加圧用治具１８と当接させ、筒状
体５２のフランジ部５３のほぼ全体を押圧する。ここ
で、発熱体６により加熱する温度を、板状セラミック焼
結体５１が塑性変形可能な温度としたのは、セラミック
焼結体は脆性材料であるため、塑性変形可能な温度より
低い温度で加圧すると、板状セラミック焼結体５１や他
のセラミック焼結体が破損する恐れがあるからである。

【００２８】しかる後、金属製容器３内の温度が所定の
接合温度となるまで加熱した段階で、加圧軸１０により
板状セラミック焼結体５１と筒状体５２のフランジ部５
３との接合部における加圧力が１〜５ＭＰaとなるよう
に押圧するとともに、加圧軸１０により板状セラミック
焼結体５１と筒状体５２のフランジ部５３との接合部に
加える荷重をＡ、重し２１により板状セラミック焼結体
５１の露出面に加える荷重をＢとした時、その比率（Ａ
／Ｂ）が１０〜１００となるように加圧し、この状態を
１〜２時間保持する。

【００２９】ここで、加圧軸１０により板状セラミック
焼結体５１と筒状体５２のフランジ部５３との接合部に
加える圧力を１〜５ＭＰaとしたのは、板状セラミック
焼結体５１と筒状体５２の寸法にもよるが、圧力が１Ｍ
Ｐａ未満となると十分な接合強度を得ることができず、
逆に圧力が５ＭＰａを超えると、板状セラミック焼結体
が変形してしまうからである。

【００３０】また、加圧軸１０により板状セラミック焼
結体５１と筒状体５２のフランジ部５３との接合部に加
える荷重をＡ、重し２１により板状セラミック焼結体５
１の露出面に加える荷重をＢとした時、その比率（Ａ／
Ｂ）が１０〜１００となるように加圧するのは、比率
（Ａ／Ｂ）を１０未満とするようなセラミック焼結体製
の重し２１を製作することが実用上難しいからであり、
逆に比率（Ａ／Ｂ）が１００を超えると、筒状体５２の
フランジ部５３に加える荷重Ａに対して、板状セラミッ
ク焼結体５１の露出面に加える荷重が小さくなり、重し
２１による加圧力により板状セラミック焼結体５１の変
形を防止する効果が小さいからである。

【００３１】さらに、加圧軸１０が加圧用治具１８と当
接してからの下降速度は、板状セラミック焼結体５１の
材質や厚みにもよるが、窒化アルミニウム等の窒化物や
アルミナ製の板状セラミック焼結体で、接合部の板状セ
ラミック焼結体５１と筒状体５２のフランジ部５３を加
えた厚みが５０ｍｍであれば１０ｍｍ／ｓ以下とするこ
とが良い。なぜなら、加圧軸１０が加圧用治具１８と当
接してからの下降速度が１０ｍｍ／ｓを超えると、板状
セラミック焼結体５１中に加圧力が急速に伝わり、板状
セラミック焼結体５１が変形し易くなるからであり、好
ましくは２ｍｍ／ｓ以下とすることが良い。

【００３２】しかる後、加熱温度を徐々に下げ、塑性変
形し難い温度になったところで加圧軸１０による加圧を
止め、さらに炉体２内の温度が２００℃以下になるまで
下げることにより板状セラミック焼結体５１に筒状体５
２を接合したセラミック接合体を得ることができる。

【００３３】そして、本発明によれば、加圧軸１０によ
り板状セラミック焼結体５１と筒状体５２との接合部に
荷重を加えるとともに、重し２１により板状セラミック
焼結体５１の接合領域以外の露出部に荷重を加えるよう
にしたことから、従来例と比較して板状セラミック焼結
体５１の反りを抑えることができるとともに、加圧軸１
０と重し２１により加える荷重を前述した範囲に調整す
ることにより、板状セラミック焼結体５１の反りを大幅
に防止するとともに、筒状体５２と強固に接合すること
ができる。

【００３４】以上、本発明の実施形態について説明した
が、本発明は上述した実施形態だけに限定されるもので
はなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲で改良や変更さ
れたものも含むものであることは言う迄もない。

【００３５】

【実験例】（実験例１）以下、本発明の具体例として、
円板状をした板状セラミック焼結体５１からなるセラミ
ックヒーターと、円筒状をしたセラミック焼結体からな
る筒状体５２とを接合したウエハ支持部材を本発明のセ
ラミック接合装置及び接合方法を用いて製造した例につ
いて説明する。

【００３６】まず、セラミックヒーターを製作するに
は、純度９９％の窒化アルミニウム粉末に、０．１重量
％の炭酸カルシウムを添加した原料粉末１００重量％に
対してアクリル系バインダーを６重量％添加し、溶剤と
ともに混合してスラリーを準備し、ドクターブレード法
にて窒化アルミニウムのグリーンシートを複数枚作製し
た。

【００３７】次に、得られた複数枚のグリーンシートを
略正方形のシート状に切断し、数枚のグリーンシート間
に密着液を介して積み重ね、８０℃に加熱しながら３Ｍ
Ｐａの力で加圧することによりシート同士を圧着させて
シート積層体を製作した。

【００３８】そして、シート積層体の表面にスクリーン
印刷機を用いてヒータ用電極となる導体ペーストを所定
のパターン形状に印刷した後、導体ペーストを覆うよう
に残りの数枚のグリーンシートを積み重ねて熱圧着し、
さらにスクリーン印刷機を用いて静電吸着用電極となる
導体ペーストを所定のパターン形状に印刷し、導体ペー
ストを覆うように残りのグリーンシートを積み重ねて熱
圧着することによりシート積層体を得た。

【００３９】ただし、シート積層体の厚みは１８ｍｍ、
シート積層体の表面から静電吸着用電極となる導体ペー
ストが埋設されている深さは凡そ１．０ｍｍ、シート積
層体の表面からヒータ用電極となる導体ペーストが埋設
されている深さは凡そ９ｍｍとなるようにした。

【００４０】次いで、得られたシート積層体に切削加工
を施して円盤状に形成した後、窒素雰囲気中で３００℃
に加熱して脱脂、炭化処理を施した後、さらに３５０℃
の酸素雰囲気中で加熱して炭化量を０．５重量％以下と
なるように調整し、しかる後、２１００℃、４．５ＭＰ
ａの窒素ガス雰囲気中で焼成することにより、静電吸着
用電極とヒータ用電極を埋設した板状セラミック焼結体
を得た。

【００４１】そして、板状セラミック焼結体５１に精密
加工を施してその外形を直径３００ｍｍ、厚み１２．５
ｍｍとなるようにし、次いで上面に研磨加工を施して載
置面を形成するとともに、下面に静電吸着用電極及びヒ
ータ用電極へ通電するための給電端子を接合する穴を穿
孔した。そして、筒状体５２を接合した後、この穴にＦ
ｅ−Ｎｉ−Ｃｏ製の給電端子を挿入して１０００℃の温
度でロウ付けすることによりセラミックヒーターを製作
した。なお、得られた板状セラミック焼結体５１の載置
面における平面度を測定したところ１０μｍであった。

【００４２】一方、筒状体５２を製作するには、純度９
９％の窒化アルミニウム粉末に、０．１重量％の炭酸カ
ルシウムを添加した原料粉末１００重量％に対してアク
リル系バインダーを６重量％添加し、溶剤とともに混練
乾燥して造粒粉を製作した。

【００４３】次に、この造粒粉を心金を有したゴム型中
に充填し、８０ＭＰａの圧力でラバープレス成形するこ
とにより筒状の成形体を製作した後、外形を切削加工に
て加工することにより、一端にフランジ部を有する筒状
成形体を得た。

【００４４】次いで、板状セラミック焼結体５１と同様
に、窒素雰囲気中で３００℃に加熱して脱脂、炭化処理
を施した後、さらに３５０℃の酸素雰囲気中で加熱して
炭化量を０．５重量％以下となるように調整し、しかる
後、２１００℃、４．５ＭＰａの窒素ガス雰囲気中で焼
成することにより焼結させ、セラミック焼結体の外形を
精密研削することにより、筒状部の外形が５０ｍｍ、肉
厚が５ｍｍ、フランジ部の外形が直径８０ｍｍ、内径７
０ｍｍ、長さが５００ｍｍのフランジ部を有する筒状体
５２を製作した。

【００４５】そして、得られた板状セラミック焼結体５
１と筒状体５２とを接合するには、図１に示すセラミッ
ク接合装置１の台座５上に窒化ホウ素からなる敷板２４
を介してセラミックヒーターとしての板状セラミック焼
結体５１の下面を上にして載せるとともに、板状セラミ
ック焼結体５１の所定位置に筒状体５２のフランジ部を
当接させて載せ、さらに上記フランジ部の接合面と反対
側の表面上に、加圧用治具である窒化硼素製のリング状
をした治具先端部２０とカーボン製の有底筒状をした加
圧用治具１９本体を順次載せるとともに、板状セラミッ
ク焼結体５１の接合領域を除く露出面上に、重し２１で
ある窒化硼素製のリング状をした治具先端部２３とカー
ボン製の筒状をした加圧用治具２２本体を順次載せた。
なお、板状セラミック焼結体５１と筒状体５２との接合
部には、接合剤として、窒化アルミニウム粉末１００重
量％に対して炭酸カルシウムを１重量％添加したペース
トを塗布した。

【００４６】次に、炉体２内を密閉し、ガス排気導入装
置８により炉体２内を減圧し、電源装置７に通電して発
熱体６を発熱させることにより被接合物Ｓである板状セ
ラミック焼結体５１及び筒状体５２を加熱して水分等を
除去した後、１２００℃まで２００℃／時間の速度で昇
温し、１２００℃で炉内に１００ｋＰａの窒素ガスを導
入し、上記窒化アルミニウム質焼結体からなる板状セラ
ミック焼結体５１及び筒状体５２が容易に塑性変形し出
す１８００℃の温度で加圧軸１０により加圧軸１０の下
降速度を１ｍｍ／ｓとして加圧した。この時、加圧軸１
０により板状セラミック焼結体５１と筒状セラミック焼
結体５２との接合面間には約３ＭＰａの圧力が加わると
ともに、加圧軸１０の荷重は重し２１により板状セラミ
ック焼結体５１の接合領域を除く露出面に加える荷重の
５０倍となるようにした。

【００４７】そして、１８００℃〜１９００℃までは６
０℃／時間の速度で昇温し、１９００℃の温度で１時間
保持した。

【００４８】ここで、接合温度を１８００℃〜１９００
℃としたのは、接合温度が１８００℃より低いと、接合
剤を液化させ、板状セラミック焼結体や筒状体５２に拡
散させることができず、強固な接合力を得ることができ
ない。また、ＡｌＮ純度が９９％以上である高純度窒化
アルミニウム質セラミック焼結体が塑性変形せず、加圧
軸１０による押圧力によって板状セラミック焼結体５１
や筒状体５２が破損するからであり、逆に、接合温度が
１９００℃を超えると、ＡｌＮ純度が９９％以上である
高純度窒化アルミニウム質セラミック焼結体の塑性変形
スピードが大きくなりすぎ、加圧軸１０や重し２１によ
る押圧力によって板状セラミック焼結体や筒状体の変形
を防止することが難しいからである。

【００４９】その後、加圧した状態で温度を２００℃／
時間の速さで下げ、炉体２内の温度が１６００℃となっ
た時点で加圧軸１０を加圧用治具１８より離して加圧力
をゼロとする。そして、２００℃／時間の速度で炉体２
内の温度を８００℃まで温度を下げた後、炉体２内に窒
素ガスを供給してそのガス圧を２００ｋＰａとし、炉体
２内の温度を速く低下させるようにした。そして、炉体
２内の温度が２００℃以下となった時点で、板状セラミ
ック焼結体５１からなるセラミックヒーターとセラミッ
ク焼結体からなる筒状体５２とが一体的に接合されたセ
ラミック接合体を得た。

【００５０】そして、得られたセラミックヒーターの載
置面における平面度を測定したところ２００μｍと、接
合前の平面度に対して２０倍程度に留めることができ
た。

【００５１】また、セラミックヒーターの載置面に、熱
電対を取り付けたシリコンウエハを載せて発熱させ、シ
リコンウエハの表面温度を赤外線温度測定器で測定しな
がら平均温度が７００℃となった時点での熱電対による
シリコンウエハの温度を測定したところ、温度ばらつき
は６℃と小さく、ウエハを均一に加熱することができ
た。

【００５２】これに対し、図４に示す従来のセラミック
接合装置を用いて上記セラミックヒーターと筒状体５２
とを接合したものも製作したところ、接合後のセラミッ
クヒーターの載置面における平面度は５００μｍと、接
合前の平面度に対して５０倍も変形していた。

【００５３】また、図３に示す従来のセラミック接合装
置を用いて接合したセラミックヒーターの載置面に、熱
電対を取り付けたシリコンウエハを載せて発熱させ、シ
リコンウエハの表面温度を赤外線温度測定器で測定しな
がら平均温度が７００℃となった時点での熱電対による
シリコンウエハの温度を測定したところ、温度ばらつき
が２０℃もあり、ウエハを均一に加熱することができな
かった。 （実験例２）次に、実験例１で製作した板状セラミック
焼結体５１と筒状セラミック焼結体５２とを図１に示す
セラミック接合装置を用いて接合するあたり、加圧軸１
０により板状セラミック焼結体５１と筒状体５２のフラ
ンジ部５３との接合部に加える荷重（Ａ）と、重し２１
により板状セラミック焼結体の露出面に加える荷重
（Ｂ）とを異ならせた時の接合後に、セラミックヒータ
ーの載置面における平面度を測定し、接合部のヘリウム
リークの有無をヘリウムリークテスターで測定した。

【００５４】結果は表１に示す通りである。

【００５５】

【表１】

【００５６】この結果、試料Ｎｏ.1のように加圧軸１０
により板状セラミック焼結体と筒状支持体のフランジ部
との接合部に加える荷重（Ａ）と、重し２１が板状セラ
ミック焼結体の露出面に加える荷重（Ｂ）との比率（Ａ
／Ｂ）が１０未満となると、セラミックヒーターの載置
面の平面度の変化は抑えることができるものの、重しの
重量が大きくなり過ぎ、加熱時に板状セラミック焼結体
５１の周辺部と中央部の温度差が大きくなり昇温中に板
状セラミック焼結体が割れた。

【００５７】これに対し、試料Ｎｏ.２から１２のよう
に加圧軸１０により板状セラミック焼結体５１と筒状体
５２のフランジ部５３との接合部に加える荷重（Ａ）
と、重しにより板状セラミック焼結体５１の露出面に加
える荷重（Ｂ）との比率（Ａ／Ｂ）を１０〜１００とす
れば、板状セラミック焼結体５１を大きく変形させるこ
とがなく、また、セラミックヒーターの載置面の平面度
を小さくすることができることが分かる。

【００５８】さらに、試料Ｎｏ．１４のように加圧軸１
０の下降速度が大きいと板状セラミック焼結体５１が破
損した。従って、加圧軸１０の下降速度を１０ｍｍ／ｓ
以下とすることで板状セラミック焼結体の破損すること
なく反り量を低減できることが分かった。

【００５９】

【発明の効果】以上のように、本発明のセラミック接合
装置によれば、板状セラミック焼結体と、この板状セラ
ミック焼結体より小さな外形を有するセラミック焼結体
又は金属とからなる被接合物を載せる台座を備えた炉体
と、上記板状セラミック焼結体上に載せたセラミック焼
結体又は金属との接合面に荷重を加える加圧軸と、加圧
軸によって上記板状セラミック焼結体上に載せたセラミ
ック焼結体又は金属を押圧する加圧用治具と、上記加圧
軸を駆動させる加圧機構と、上記セラミック焼結体又は
金属との接合領域を除く上記板状セラミック焼結体の露
出面に荷重を加える重しとから構成したことによって、
大きな外形を有する板状セラミック焼結体に反りを発生
させたり、変形させたりすることなく、小さな外形を有
する他のセラミック焼結体又は金属を強固に接合するこ
とができる。

【００６０】また、本発明は、上記セラミック接合装置
の台座に板状セラミック焼結体を載せるとともに、板状
セラミック焼結体上に外形の小さなセラミック焼結体又
は金属を載せ、さらに上記セラミック焼結体又は金属上
には加圧用治具を、上記セラミック焼結体又は金属との
接合領域を除く板状セラミック焼結体の露出面には重し
をそれぞれ載せ、重しの自重で上記露出面を押圧し、こ
の状態で炉体内を接合温度に加熱した後、上記加圧機構
により加圧軸を降下させて加圧用治具を押圧し、接合部
に加える加圧力を１〜５ＭＰａとするとともに、その時
の荷重をＡ、上記接合領域を除く板状セラミック焼結体
の露出面に加える荷重をＢとした時、その比率（Ａ／
Ｂ）が１０〜１００となるようにし、板状セラミック焼
結体に小さな外形を有するセラミック焼結体又は金属を
接合するようにしたことによって、板状セラミック焼結
体に反りを発生させたり、変形させたりすることなく、
他のセラミック焼結体又は金属と強固に接合することが
できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明のセラミック接合装置を示す概略断面図
である。

【図２】本発明のセラミック接合装置で接合するセラミ
ック接合体の構造を示す図で、（ａ）はその断面図、
（ｂ）はその底面図である。

【図３】従来のセラミック接合装置を示す概略断面図で
ある。

【図４】図３のセラミック接合装置による被接合物の接
合状態を示す拡大断面図である。

【符号の説明】

１：セラミック接合装置 ２：炉体 ３：金属製容器 ４：断熱カバー ５：台座 ６：発熱体 ７：電源装置 ８：ガス排気封入装置 ９：シールガイド １０：加圧軸 １６：加圧機構 １８：加圧用治具 ２１：重し ２４：敷板 ３１：セラミック接合装置 ３２：炉体 ３３：金属製容器 ３４：断熱カバー ３５：発熱体 ３６：電源装置 ３７：台座 ３８：ガス排気封入装置 ３９：敷板 ４０：加圧軸 ４１：加圧機構 ４２：シールガイド ４３：加圧用治具

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】板状セラミック焼結体と、該板状セラミッ
   ク焼結体より小さな外形を有するセラミック焼結体又は
   金属とからなる被接合物を載せる台座を備えた炉体と、
   上記板状セラミック焼結体上に載せたセラミック焼結体
   又は金属との接合面に荷重を加える加圧軸と、該加圧軸
   によって上記板状セラミック焼結体上に載せたセラミッ
   ク焼結体又は金属を押圧する加圧用治具と、上記加圧軸
   を駆動させる加圧機構と、上記セラミック焼結体又は金
   属との接合領域を除く上記板状セラミック焼結体の露出
   面に荷重を加える重しとを有することを特徴とするセラ
   ミック接合装置。
2. 【請求項２】請求項１に記載のセラミック接合装置の台
   座に板状セラミック焼結体を載せるとともに、該板状セ
   ラミック焼結体上に外形の小さなセラミック焼結体又は
   金属を載せ、さらに上記セラミック焼結体又は金属上に
   は加圧用治具を、上記セラミック焼結体又は金属との接
   合領域を除く板状セラミック焼結体の露出面には重しを
   それぞれ載せた状態で、炉体内を接合温度に加熱し、次
   いで上記加圧機構により加圧軸を降下させて加圧用治具
   を押圧することにより、外形の小さなセラミック焼結体
   又は金属を板状セラミック焼結体に接合するようにした
   ことを特徴とするセラミック接合体の製造方法。
3. 【請求項３】上記加圧用治具を押圧する際の加圧軸の下
   降速度を１０ｍｍ／ｓ以下としたことを特徴とする請求
   項２に記載のセラミック接合体の製造方法。