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JP6206613B1 - Ceramic structure and structural member for semiconductor manufacturing apparatus - Google Patents

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JP6206613B1
JP6206613B1 JP2017050111A JP2017050111A JP6206613B1 JP 6206613 B1 JP6206613 B1 JP 6206613B1 JP 2017050111 A JP2017050111 A JP 2017050111A JP 2017050111 A JP2017050111 A JP 2017050111A JP 6206613 B1 JP6206613 B1 JP 6206613B1
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光 西村
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Abstract

【課題】介在部における強度のばらつきを抑制できるセラミック構造体を提供することを目的とする。
【解決手段】シリコンと炭化珪素とを含む第1部材と、シリコンと炭化珪素とを含む第2部材と、前記第1部材と前記第2部材との間に介在し、シリコンと炭化珪素とを含む介在部と、を備え、前記介在部の断面の面積に対する、前記介在部の前記断面に含まれるシリコンの面積の比は、Aであり、前記第1部材の断面の面積に対する、前記第1部材の前記断面に含まれるシリコンの面積の比は、B1であり、前記第2部材の断面の面積に対する、前記第2部材の前記断面に含まれるシリコンの面積の比は、B2であり、前記A、前記B1及び前記B2は、1.0<A/B1<1.3、及び、1.0<A/B2<1.3の少なくともいずれかを満たすことを特徴とするセラミック構造体が提供される。
【選択図】図1
An object of the present invention is to provide a ceramic structure capable of suppressing variation in strength at an interposition part.
A first member including silicon and silicon carbide, a second member including silicon and silicon carbide, and interposed between the first member and the second member, and silicon and silicon carbide are provided. A ratio of the area of silicon included in the cross section of the interposition part to the area of the cross section of the interposition part is A, and the first part relative to the area of the cross section of the first member The ratio of the area of silicon included in the cross section of the member is B1, and the ratio of the area of silicon included in the cross section of the second member to the area of the cross section of the second member is B2. A, B1, and B2 satisfy at least one of 1.0 <A / B1 <1.3 and 1.0 <A / B2 <1.3. Is done.
[Selection] Figure 1

Description

本発明の態様は、一般的に、セラミック構造体及び半導体製造装置用構造部材に関する。   Aspects of the present invention generally relate to ceramic structures and structural members for semiconductor manufacturing equipment.

反応焼結炭化珪素部材(シリコン含浸炭化珪素部材)は、比剛性、導電性に優れ、気孔が少ない素材である。このため、反応焼結炭化珪素部材を含むセラミック構造体は、半導体製造装置用部材として使用されている。特に、電子ビームを用いる装置(露光装置や検査装置など)の稼働部や真空環境などにおいては、高精度、低アウトガス、導電性が求められる。このため、反応焼結炭化珪素部材は、これらの装置に適している。
最近では、半導体デバイスの高性能化およびスループットの向上のための装置開発が進んでいる。そのため、装置に使用される部材として、複雑形状品や大型構造体が求められている。複雑形状品や大型構造体を、ひとつの成型体から作成するのは困難である。そこで、例えば、複数の部材(成型体)同士をカーボンを含む接着剤で接着し反応焼結する方法が用いられている。特許文献1には、部材同士を接合する接合部の信頼性を向上させるため、接合部の微構造を制御する方法が記載されている。
Reaction-sintered silicon carbide member (silicon-impregnated silicon carbide member) is a material having excellent specific rigidity and electrical conductivity and few pores. For this reason, the ceramic structure containing the reaction sintered silicon carbide member is used as a member for a semiconductor manufacturing apparatus. In particular, high precision, low outgas, and electrical conductivity are required in the operating part of an apparatus using an electron beam (such as an exposure apparatus or an inspection apparatus) or in a vacuum environment. For this reason, the reaction sintered silicon carbide member is suitable for these apparatuses.
Recently, the development of apparatuses for improving the performance of semiconductor devices and improving the throughput is progressing. For this reason, complex shaped products and large structures are required as members used in the apparatus. It is difficult to create a complex shape product or a large structure from a single molded body. Therefore, for example, a method is used in which a plurality of members (molded bodies) are bonded together with an adhesive containing carbon and subjected to reactive sintering. Patent Document 1 describes a method of controlling the microstructure of the joint in order to improve the reliability of the joint that joins the members.

特開2005−22905号公報JP 2005-22905 A

しかしながら、接合部など、部材同士の間に介在する介在部には、空隙の残留または大きな遊離シリコン相が発生することがある。例えば大型の部材同士を接合する場合には、空隙の残留や遊離シリコン相が発生しやすい。この場合、接合される部材の組織と接合部の組織とが互いに異なるため、安定した物性が得られないことがある。例えば、接合部における接合強度がばらついたり、接合強度が低下したりすることがある。   However, residual voids or a large free silicon phase may occur in intervening portions that are interposed between members, such as joints. For example, when joining large members, voids remain and free silicon phases are likely to occur. In this case, since the structure | tissue of the member joined and the structure | tissue of a junction part differ from each other, the stable physical property may not be obtained. For example, the bonding strength at the bonding portion may vary or the bonding strength may decrease.

本発明は、かかる課題の認識に基づいてなされたものであり、介在部における強度のばらつきを抑制できるセラミック構造体を提供することを目的とする。   The present invention has been made on the basis of recognition of such a problem, and an object thereof is to provide a ceramic structure capable of suppressing variation in strength at an interposition part.

第1の発明は、シリコンと炭化珪素とを含む第1部材と、シリコンと炭化珪素とを含む第2部材と、前記第1部材と前記第2部材との間に介在し、シリコンと炭化珪素とを含む介在部と、を備え、前記介在部の断面において128μm×128μmの大きさの観察領域を10箇所設定し、前記介在部の前記10箇所の前記観察領域のそれぞれにおいてシリコンが占める面積の割合を算出し、前記介在部の前記10箇所における前記割合の平均をとし、前記第1部材の断面において128μm×128μmの大きさの観察領域を10箇所設定し、前記第1部材の前記10箇所の前記観察領域のそれぞれにおいて、シリコンが占める面積の割合を算出し、前記第1部材の前記10箇所における前記割合の平均をB1とし、前記第2部材の断面において128μm×128μmの大きさの観察領域を10箇所設定し、前記第2部材の前記10箇所の前記観察領域のそれぞれにおいて、Siが占める面積の割合を算出し、前記第2部材の前記10箇所における前記割合の平均をB2とすると、前記A、前記B1及び前記B2は、1.0<A/B1<1.3、及び、1.0<A/B2<1.3の少なくともいずれかを満たし、前記介在部の前記10箇所における前記割合の標準偏差をCとし、前記第1部材の前記10箇所における前記割合の標準偏差をD1とし、前記第2部材の前記10箇所における前記割合の標準偏差をD2とすると、前記C、前記D1及び前記D2は、1.3<C/D1<3.3、及び、1.3<C/D2<3.3の少なくともいずれかを満たすことを特徴とするセラミック構造体である。 A first invention includes a first member containing silicon and silicon carbide, a second member containing silicon and silicon carbide, and interposed between the first member and the second member, and silicon and silicon carbide. 10 observation regions having a size of 128 μm × 128 μm are set in the cross section of the interposed portion, and the area occupied by silicon in each of the 10 observation regions of the interposed portion is set. ratio is calculated and the average of the ratio of the 10 locations of the intermediate portion is a, the size of the observation region 128 .mu.m × 128 .mu.m set point 10 in the cross section of the first member, said first member 10 in each of the observation area locations, and calculate the ratio of the area occupied by the silicon, the average of the ratio of the 10 points of the first member and B1, sectional smell of the second member Ten observation regions each having a size of 128 μm × 128 μm are set, the ratio of the area occupied by Si in each of the ten observation regions of the second member is calculated, and the ten regions of the second member are Assuming that the average of the ratios is B2 , the A, the B1, and the B2 satisfy at least one of 1.0 <A / B1 <1.3 and 1.0 <A / B2 <1.3. The standard deviation of the ratio at the ten locations of the interposition part is C, the standard deviation of the ratio at the ten locations of the first member is D1, and the standard of the ratio at the ten locations of the second member When the deviation and D2, the C, the D1 and the D2 are 1.3 <C / D1 <3.3, and 1.3 <a Succoth satisfy at least one of C / D2 <3.3 Characteristic ceramic It is a concrete body.

このセラミック構造体によれば、シリコンの偏析及び介在部の気孔率が低減され、強度のばらつきを抑制することができる。第1、第2部材の線膨張係数と介在部の線膨張係数の差が小さくなることで残留応力が低減すると考えられ、強度のばらつきを抑制することができる。   According to this ceramic structure, the segregation of silicon and the porosity of the interposition part are reduced, and variation in strength can be suppressed. It is considered that the residual stress is reduced by reducing the difference between the linear expansion coefficient of the first and second members and the linear expansion coefficient of the interposition part, so that variation in strength can be suppressed.

の発明は、第1の発明において、前記Aは、23%以上30%以下であることを特徴とするセラミック構造体である。
このセラミック構造体によれば、シリコンの偏析及び介在部の気孔率が低減され、強度のばらつきを抑制することができる。
A second invention is the ceramic structure according to the first invention, wherein the A is 23% or more and 30% or less.
According to this ceramic structure, the segregation of silicon and the porosity of the interposition part are reduced, and variation in strength can be suppressed.

の発明は、第1または第2の発明において、前記介在部は、中央層と、前記中央層と前記第1部材との間に位置する第1側面層と、前記中央層と前記第2部材との間に位置する第2側面層と、を含み、前記第1側面層の断面の面積に対する、前記第1側面層の前記断面に含まれるシリコンの面積の比は、E1であり、前記第2側面層の断面の面積に対する、前記第2側面層の前記断面に含まれるシリコンの面積の比は、E2であり、前記中央層の断面の面積に対する、前記中央層の前記断面に含まれるシリコンの面積の比は、Fであり、前記E1及び前記E2の少なくともいずれかは、前記Fよりも低いことを特徴とするセラミック構造体である。 According to a third invention, in the first or second invention, the interposition part includes a central layer, a first side layer located between the central layer and the first member, the central layer, and the first A ratio of the area of silicon included in the cross section of the first side surface layer to the area of the cross section of the first side surface layer is E1. The ratio of the area of the silicon included in the cross section of the second side surface layer to the area of the cross section of the second side surface layer is E2, and is included in the cross section of the central layer relative to the area of the cross section of the central layer. The ratio of the area of silicon to be obtained is F, and at least one of E1 and E2 is a ceramic structure characterized by being lower than F.

このセラミック構造体によれば、第1部材と介在部との界面近傍および第2部材と介在部との界面近傍の少なくともいずれかにおいて、炭化珪素の比率が増加する。これにより、強度の向上を向上させることができ、強度のばらつきを抑制することができる。   According to this ceramic structure, the ratio of silicon carbide increases in at least one of the vicinity of the interface between the first member and the interposition part and the vicinity of the interface between the second member and the interposition part. Thereby, the improvement in strength can be improved, and variations in strength can be suppressed.

の発明は、第の発明において、前記E1、前記E2及び前記Fは、E1/F<0.95、及び、E2/F<0.95の少なくともいずれかを満たすことを特徴とするセラミック構造体である。 According to a fourth invention, in the third invention, the E1, the E2, and the F satisfy at least one of E1 / F <0.95 and E2 / F <0.95. It is a ceramic structure.

このセラミック構造体によれば、第1部材と介在部との界面近傍および第2部材と介在部との界面近傍の少なくともいずれかにおいて、炭化珪素の比率が増加する。これにより、強度を向上させることができる。また、強度のばらつきを抑制することができる。   According to this ceramic structure, the ratio of silicon carbide increases in at least one of the vicinity of the interface between the first member and the interposition part and the vicinity of the interface between the second member and the interposition part. Thereby, intensity | strength can be improved. Moreover, variation in strength can be suppressed.

の発明は、第または第の発明において、前記中央層の前記断面は、前記第1部材と前記介在部との界面に対して垂直な第1方向と、前記界面に対して平行な第2方向と、を含む平面における断面であり、前記中央層の前記断面において、前記中央層に含まれるシリコンの前記第1方向の弦長さは、前記中央層に含まれるシリコンの前記第2方向の弦長さよりも短いことを特徴とするセラミック構造体である。 In a fifth aspect based on the third or fourth aspect , the cross section of the central layer is parallel to the first direction perpendicular to the interface between the first member and the interposition part, and to the interface. In the plane including the second direction, and in the cross section of the central layer, the chord length in the first direction of the silicon included in the central layer is the first length of the silicon included in the central layer. It is a ceramic structure characterized by being shorter than the chord length in two directions.

このセラミック構造体によれば、セラミック構造体の強度を向上させることができる。また、強度のばらつきを抑制することができる。   According to this ceramic structure, the strength of the ceramic structure can be improved. Moreover, variation in strength can be suppressed.

の発明は、第の発明において、前記中央層に含まれるシリコンの前記第2方向の前記弦長さに対する、前記中央層に含まれるシリコンの前記第1方向の前記弦長さの比は、0.9未満であることを特徴とするセラミック構造体である。 In a sixth aspect based on the fifth aspect , a ratio of the chord length in the first direction of silicon contained in the central layer to the chord length in the second direction of silicon contained in the central layer. Is a ceramic structure characterized by being less than 0.9.

このセラミック構造体によれば、セラミック構造体の強度を向上させることができる。また、強度のばらつきを抑制することができる。   According to this ceramic structure, the strength of the ceramic structure can be improved. Moreover, variation in strength can be suppressed.

の発明は、第1〜第のいずれか1つの発明において、前記介在部の平均厚さは、100マイクロメートル以上400マイクロメートル以下であることを特徴とするセラミック構造体である。 A seventh invention is the ceramic structure according to any one of the first to sixth inventions, wherein an average thickness of the interposition portion is not less than 100 micrometers and not more than 400 micrometers.

介在部の強度は、第1部材又は第2部材の強度に比べて低いことがある。このセラミック構造体によれば、介在部が薄いことにより、強度のばらつきを抑制することができる。   The strength of the interposition part may be lower than the strength of the first member or the second member. According to this ceramic structure, variation in strength can be suppressed due to the thin interposition portion.

の発明は、第の発明において、前記介在部の厚さの最大値と、前記介在部の厚さの最小値と、の差は、100マイクロメートル以下であることを特徴とするセラミック構造体である。
このセラミック構造体によれば、強度のばらつきを抑制することができる。
An eighth invention is the ceramic according to the seventh invention, wherein the difference between the maximum thickness of the interposition part and the minimum thickness of the interposition part is 100 micrometers or less. It is a structure.
According to this ceramic structure, variation in strength can be suppressed.

の発明は、第1〜第のいずれか1つの発明において、前記第1部材と前記介在部との界面は、第1界面と、前記第1界面に対して傾斜した第2界面と、を有し、前記第2部材と前記介在部との界面は、前記介在部を介して前記第1界面と対向する第3界面と、前記第3界面に対して傾斜し、前記介在部を介して前記第2界面と対向する第4界面と、を有し、前記第1界面及び前記第2界面は、前記第3界面と前記第4界面との間に位置することを特徴とするセラミック構造体である。 According to a ninth invention, in any one of the first to eighth inventions, the interface between the first member and the interposition part includes a first interface and a second interface inclined with respect to the first interface. And the interface between the second member and the interposition part is inclined with respect to the third interface, the third interface facing the first interface via the interposition part, and the interposition part is And a fourth interface opposite to the second interface, wherein the first interface and the second interface are located between the third interface and the fourth interface. It is a structure.

介在部の強度は、第1部材の強度や第2部材の強度に比べて低いことがある。
これに対し、このセラミック構造体によれば、第1部材から第2部材へ向かう方向に対して垂直な断面において、当該断面に占める介在部の割合が小さく、強度の低下を抑制できる。
The strength of the interposition part may be lower than the strength of the first member and the strength of the second member.
On the other hand, according to this ceramic structure, in the cross section perpendicular to the direction from the first member to the second member, the ratio of the interposition portion occupying the cross section is small, and the decrease in strength can be suppressed.

第1の発明は、第の発明において、前記第1部材と前記介在部との界面は、前記第1界面と前記第2界面とを接続する第1曲面を有し、前記第2部材と前記介在部との界面は、前記第3界面と前記第4界面とを接続する第2曲面を有することを特徴とするセラミック構造体である。 Invention of the first zero in the ninth aspect, wherein the interface between the first member and the intermediate portion includes a first curved surface connecting the second interface and the first interface, the second member And the intervening portion has a second curved surface connecting the third interface and the fourth interface.

セラミック構造体を形成する際には、二つ以上の焼結前の仮焼体を、炭化珪素粉末と樹脂とを含む接着剤で接合する。接合された仮焼体に溶融Siを含侵させ、熱処理を行うことで、セラミック構造体が形成される。このときの接合部が介在部となる。接合部の界面の先端が尖っている場合、尖っている部分では、接着の際に接着剤の流動性が低下する。このため、尖っている部分では接着剤が充填されにくい。
これに対して、このセラミック構造体によれば、界面の先端を曲面とすることで、接着剤を充填しやすくなる。また、先端を曲面とすることで、仮焼体のチッピングの発生、空隙の発生、シリコンの偏析の発生を抑制することができる。
When forming the ceramic structure, two or more pre-sintered calcined bodies are joined with an adhesive containing silicon carbide powder and a resin. A ceramic structure is formed by impregnating the bonded calcined body with molten Si and performing heat treatment. The joint portion at this time becomes an interposition portion. When the tip of the interface of the joint portion is sharp, the fluidity of the adhesive is lowered at the time of bonding at the sharp portion. For this reason, it is difficult to fill the adhesive in the pointed portion.
On the other hand, according to this ceramic structure, it becomes easy to fill the adhesive by making the tip of the interface a curved surface. Further, by making the tip a curved surface, the occurrence of chipping of the calcined body, the generation of voids, and the occurrence of segregation of silicon can be suppressed.

第1の発明は、第1の発明において、前記第1界面に対して垂直な方向と、前記第3界面に対して垂直な方向と、を含む平面における断面において、前記第1曲面の曲率半径は、前記第2曲面の曲率半径よりも小さいことを特徴とするセラミック構造体である。 First aspect of the invention, in the invention of the first 0 and the direction perpendicular to the first surface, in a cross section in a plane containing the direction perpendicular to the third interface, of the first curved surface The ceramic structure is characterized in that a radius of curvature is smaller than a radius of curvature of the second curved surface.

介在部の強度は、第1部材の強度や第2部材の強度に比べて低い場合があるため、介在部が厚いと部分的に強度が低下することがある。
これに対して、このセラミック構造体によれば、第1曲面の曲率半径が第2曲面の曲率半径よりも小さいことにより、第1曲面と第2曲面との間の距離が小さくなる。これにより、強度の低下を抑制することができる。
Since the strength of the interposition portion may be lower than the strength of the first member and the strength of the second member, the strength may be partially reduced if the interposition portion is thick.
On the other hand, according to this ceramic structure, since the curvature radius of the first curved surface is smaller than the curvature radius of the second curved surface, the distance between the first curved surface and the second curved surface is reduced. Thereby, the fall of intensity | strength can be suppressed.

第1の発明は、第1または第1の発明において、前記第1曲面と前記第2曲面との間の距離は、前記第1界面と前記第3界面との間の距離よりも短く、前記第2界面と前記第4界面との間の距離よりも短いことを特徴とするセラミック構造体である。 First and second invention is the first 0 or the first aspect of the invention, the distance between the first curved surface and the second curved surface, than the distance between said third interface and said first interface The ceramic structure is short and shorter than a distance between the second interface and the fourth interface.

セラミック構造体を形成する際には、二つ以上の焼結前の仮焼体を、炭化珪素粉末と樹脂とを含む接着剤で接合する。接合された仮焼体に溶融Siを含侵させ、熱処理を行うことで、セラミック構造体が形成される。このときの接合部が介在部となる。
このセラミック構造体によれば、第1曲面と第2曲面との間の距離が短いことにより、第1曲面と第2曲面との間に接着剤が充填されないことを抑制できる。したがって、強度を高めることができる。
When forming the ceramic structure, two or more pre-sintered calcined bodies are joined with an adhesive containing silicon carbide powder and a resin. A ceramic structure is formed by impregnating the bonded calcined body with molten Si and performing heat treatment. The joint portion at this time becomes an interposition portion.
According to this ceramic structure, since the distance between the first curved surface and the second curved surface is short, it is possible to prevent the adhesive from being filled between the first curved surface and the second curved surface. Therefore, the strength can be increased.

第1の発明は、第1〜第1のいずれか1つの発明において、前記セラミック構造体の曲げ強度から算出されたワイブル係数は、10以上であることを特徴とするセラミック構造体である。
このセラミック構造体によれば、信頼性に優れ大型かつ複雑な形状を有する一体セラミック構造体を製作することができる。
Invention of the first 3, the first to any one invention of the first 2, Weibull modulus from flexural strength was calculated in the ceramic structure is a ceramic structure, characterized in that at least 10 .
According to this ceramic structure, an integrated ceramic structure having a large size and a complicated shape can be manufactured with excellent reliability.

第1の発明は、第1〜第1のいずれか1つの発明において、前記介在部における開気孔率は、0.1%以下であることを特徴とするセラミック構造体である。 Invention of the first 4, in any one invention of the first to 1 3, open porosity in the intermediate part is a ceramic structure, characterized in that 0.1% or less.

このセラミック構造体によれば、耐久性に優れ、アウトガスの発生が少なく、大型かつ複雑な形状を有する一体セラミック構造体を製作することができる。例えば、このセラミック構造体を、半導体製造装置等の真空チャンバ内の部材(構造体)に用いることで、目標真空度への到達時間を短縮することができる。   According to this ceramic structure, it is possible to manufacture an integrated ceramic structure having a large size and a complicated shape that is excellent in durability, generates little outgas. For example, by using this ceramic structure for a member (structure) in a vacuum chamber of a semiconductor manufacturing apparatus or the like, the time to reach the target vacuum can be shortened.

第1の発明は、第1〜第1のいずれか1つの発明において、前記セラミック構造体の体積抵抗率は、2.0×10−2オーム・センチメートル以下であることを特徴とするセラミック構造体である。 Invention of the first 5, in any one invention of the first to 1 4, the volume resistivity of the ceramic structure is characterized in that it is 2.0 × 10 -2 ohm-cm or less It is a ceramic structure.

例えば、このセラミック構造体を電子ビームを用いる半導体製造装置に用いれば、体積抵抗率が低いため、渦電流起因の磁界の影響を抑制することができる。   For example, if this ceramic structure is used in a semiconductor manufacturing apparatus using an electron beam, the volume resistivity is low, so that the influence of a magnetic field caused by eddy current can be suppressed.

第1の発明は、第1〜第1のいずれか1つの発明において、少なくとも1つの辺の長さが1メートルよりも長く、少なくとも3つの面によって囲まれた空間を複数有することを特徴とするセラミック構造体である。 Invention of the first 6, in any one invention of the first to 1 5, the length of the at least one side is longer than 1 meter that has a plurality of inter-sky surrounded by at least three faces It is the ceramic structure characterized.

このセラミック構造体によれば、大型で複雑な形状を有するセラミック構造体において、強度のばらつきを抑制できる。   According to this ceramic structure, variation in strength can be suppressed in a ceramic structure having a large and complicated shape.

第1の発明は、第1〜第1のいずれか1つの発明のセラミック構造体を含むことを特徴とする半導体製造装置用構造部材である。
この半導体製造装置用構造部材によれば、強度のばらつきを抑制することができる。
Invention of the first 7 is a structural member for a semiconductor manufacturing apparatus which comprises a first through ceramic structure of any one invention of the first 6.
According to the structural member for a semiconductor manufacturing apparatus, variation in strength can be suppressed.

本発明の態様によれば、介在部における強度のばらつきを抑制できるセラミック構造体が提供される。   According to the aspect of the present invention, a ceramic structure that can suppress variation in strength in the interposition portion is provided.

図1(a)及び図1(b)は、実施形態に係るセラミック構造体を例示する図である。FIG. 1A and FIG. 1B are diagrams illustrating a ceramic structure according to an embodiment. 実施形態に係るセラミック構造体を例示する断面図である。It is sectional drawing which illustrates the ceramic structure which concerns on embodiment. セラミック構造体の評価結果を示す表である。It is a table | surface which shows the evaluation result of a ceramic structure. 接合部の厚さを説明する断面図である。It is sectional drawing explaining the thickness of a junction part. 接合部の平均厚さと曲げ強度との関係を示すグラフ図である。It is a graph which shows the relationship between the average thickness of a junction part, and bending strength. 接合部の平均厚さとワイブル係数との関係を示すグラフ図である。It is a graph which shows the relationship between the average thickness of a junction part, and a Weibull coefficient. セラミック構造体の評価結果を示す表である。It is a table | surface which shows the evaluation result of a ceramic structure. セラミック構造体の断面におけるレーザ顕微鏡像である。It is a laser microscope image in the cross section of a ceramic structure. Si面積比と曲げ強度との関係を示すグラフ図である。It is a graph which shows the relationship between Si area ratio and bending strength. Si面積比とワイブル係数との関係を示すグラフ図である。It is a graph which shows the relationship between Si area ratio and a Weibull coefficient. Si面積標準偏差比と曲げ強度との関係を示すグラフ図である。It is a graph which shows the relationship between Si area standard deviation ratio and bending strength. Si面積標準偏差比とワイブル係数との関係を示すグラフ図である。It is a graph which shows the relationship between Si area standard deviation ratio and a Weibull coefficient. 実施形態に係るセラミック構造体のレーザ顕微鏡像である。It is a laser microscope image of the ceramic structure which concerns on embodiment. セラミック構造体の評価結果を示す表である。It is a table | surface which shows the evaluation result of a ceramic structure. 図15(a)及び図15(b)は、弦長さを説明する模式図である。FIG. 15A and FIG. 15B are schematic diagrams for explaining the chord length. 実施形態に係る別のセラミック構造体を例示する断面図である。It is sectional drawing which illustrates another ceramic structure which concerns on embodiment. セラミック構造体を例示する断面図である。It is sectional drawing which illustrates a ceramic structure. 実施形態に係る別のセラミック構造体を例示する断面図である。It is sectional drawing which illustrates another ceramic structure which concerns on embodiment. セラミック構造体の製造方法を例示するフローチャートである。It is a flowchart which illustrates the manufacturing method of a ceramic structure. 電子露光装置を例示する模式図である。It is a schematic diagram which illustrates an electronic exposure apparatus. 図21(a)〜図21(c)は、実施形態に係るセラミック構造体を例示する斜視図である。FIG. 21A to FIG. 21C are perspective views illustrating the ceramic structure according to the embodiment. 図22(a)及び図22(b)は、実施形態に係るセラミック構造体を例示する斜視図である。FIG. 22A and FIG. 22B are perspective views illustrating the ceramic structure according to the embodiment.

以下、本発明の実施の形態について図面を参照しつつ説明する。なお、各図面中、同様の構成要素には同一の符号を付して詳細な説明は適宜省略する。
図1(a)及び図1(b)は、実施形態に係るセラミック構造体を例示する図である。 図1(a)は、実施形態に係るセラミック構造体100を表す斜視図である。図1(b)は、図1(a)に示すA1−A2線における、セラミック構造体100の断面の一部を表す断面図である。
図1(a)及び図1(b)に表したように、セラミック構造体100は、第1部材10と、第2部材20と、接合部(介在部)30と、を含む。第1部材10及び第2部材20は、それぞれ、シリコン(Si)と炭化珪素(SiC)を含む。接合部30は、第1部材10と第2部材20との間に設けられた中間層である。接合部30は、第1部材10と第2部材20とを接合する層であり、シリコンと炭化珪素とを含む。例えば、第1部材10、第2部材20及び接合部30のそれぞれは、反応焼結炭化珪素(反応焼結SiC)を材料とする。
Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings. In addition, in each drawing, the same code | symbol is attached | subjected to the same component and detailed description is abbreviate | omitted suitably.
FIG. 1A and FIG. 1B are diagrams illustrating a ceramic structure according to an embodiment. FIG. 1A is a perspective view illustrating a ceramic structure 100 according to the embodiment. FIG. 1B is a cross-sectional view showing a part of the cross section of the ceramic structure 100 taken along the line A1-A2 shown in FIG.
As shown in FIGS. 1A and 1B, the ceramic structure 100 includes a first member 10, a second member 20, and a joint (intervening portion) 30. The first member 10 and the second member 20 each contain silicon (Si) and silicon carbide (SiC). The joint portion 30 is an intermediate layer provided between the first member 10 and the second member 20. Bonding portion 30 is a layer for bonding first member 10 and second member 20 and includes silicon and silicon carbide. For example, each of the first member 10, the second member 20, and the joint portion 30 is made of reaction sintered silicon carbide (reaction sintered SiC).

第1部材10は、接合面11を有し、第2部材20は、接合面12を有し、接合部30は、接合面11と接合面12とを接合する。   The first member 10 has a joint surface 11, the second member 20 has a joint surface 12, and the joint portion 30 joins the joint surface 11 and the joint surface 12.

以下の説明において、接合面11から接合面12へ向かう方向をX方向(第1方向)とする。X方向に対して垂直な方向をY方向とし、X方向及びY方向に対して垂直な方向をZ方向(第2方向)とする。   In the following description, a direction from the joint surface 11 to the joint surface 12 is defined as an X direction (first direction). A direction perpendicular to the X direction is defined as a Y direction, and a direction perpendicular to the X direction and the Y direction is defined as a Z direction (second direction).

接合面11は、YZ平面に沿って延在する面である。X方向は接合面11に対して実質的に垂直な方向、換言すれば、第1部材10と接合部30との界面(第1界面)に対して垂直な方向である。Y方向及びZ方向は、接合面11に対して実質的に平行な方向、換言すれば、第1部材10と接合部30との界面に対して平行な方向である。接合面12は、接合面11に対して略平行な面である。   The joint surface 11 is a surface extending along the YZ plane. The X direction is a direction substantially perpendicular to the joint surface 11, in other words, a direction perpendicular to the interface (first interface) between the first member 10 and the joint portion 30. The Y direction and the Z direction are substantially parallel to the joint surface 11, in other words, are directions parallel to the interface between the first member 10 and the joint portion 30. The bonding surface 12 is a surface substantially parallel to the bonding surface 11.

この例では、セラミック構造体100は、直方体の形状を有している。但し、実施形態に係るセラミック構造体の形状は、直方体に限らない。   In this example, the ceramic structure 100 has a rectangular parallelepiped shape. However, the shape of the ceramic structure according to the embodiment is not limited to a rectangular parallelepiped.

図2は、実施形態に係るセラミック構造体を例示する断面図である。
図2は、図1(b)に示した領域R(接合部30の近傍)を拡大して表している。
以下の説明において、接合部(例えば接合部30)の断面におけるSi面積平均比率の値をAと表す。接合部の断面におけるSi面積平均比率とは、接合部の断面の面積に対する、当該断面に含まれるSiの面積の平均比率である。
また、第1部材10の断面におけるSi面積平均比率の値をB1と表す。第1部材10の断面におけるSi面積平均比率とは、第1部材10の断面の面積に対する、当該断面に含まれるSiの面積の平均比率である。同様に、第2部材20の断面におけるSi面積平均比率の値をB2と表す。
FIG. 2 is a cross-sectional view illustrating a ceramic structure according to the embodiment.
FIG. 2 is an enlarged view of the region R (in the vicinity of the joint 30) shown in FIG.
In the following description, the value of the Si area average ratio in the cross section of the joint (for example, the joint 30) is represented as A. The Si area average ratio in the cross section of the joint is the average ratio of the area of Si included in the cross section with respect to the area of the cross section of the joint.
Moreover, the value of the Si area average ratio in the cross section of the 1st member 10 is represented as B1. The Si area average ratio in the cross section of the first member 10 is the average ratio of the area of Si included in the cross section to the cross section area of the first member 10. Similarly, the value of the Si area average ratio in the cross section of the second member 20 is represented as B2.

ここで、Si面積平均比率(パーセント:%)の算出について説明する。本願明細書において、Si面積平均比率とは下記の如くである。
まず、ある部材の断面において、複数の観察領域を設定する。例えば、図2に示すように、接合部30の場合には複数の観察領域R3を設定し、第1部材10の場合には複数の観察領域R1を設定し、第2部材20の場合には複数の観察領域R2を設定する。次に、1つの観察領域に対してSi面積比率(%)を算出する。このSi面積比率とは、1つの観察領域の面積に対する、当該観察領域に含まれるシリコン(Si)の面積の比である。言い換えれば、Si面積比率とは、1つの観察領域においてSiが占める面積の割合である。なお、観察領域に含まれるSiの面積の測定方法については、後述する。
Here, calculation of the Si area average ratio (percent:%) will be described. In the present specification, the Si area average ratio is as follows.
First, a plurality of observation regions are set in a cross section of a certain member. For example, as shown in FIG. 2, a plurality of observation regions R <b> 3 are set in the case of the joint portion 30, a plurality of observation regions R <b> 1 are set in the case of the first member 10, and in the case of the second member 20. A plurality of observation regions R2 are set. Next, the Si area ratio (%) is calculated for one observation region. This Si area ratio is the ratio of the area of silicon (Si) contained in the observation region to the area of one observation region. In other words, the Si area ratio is the ratio of the area occupied by Si in one observation region. A method for measuring the area of Si included in the observation region will be described later.

そして、Si面積平均比率は、Si面積比率の複数の観察領域における平均値である。すなわち、Si面積平均比率は、式(1)により算出される。
nは、サンプル数(対象の部材における観察領域の数)である。Xは、i番目のサンプルにおけるSi面積比率である。
The Si area average ratio is an average value of a plurality of observation areas of the Si area ratio. That is, the Si area average ratio is calculated by the equation (1).
n is the number of samples (the number of observation regions in the target member). X i is the Si area ratio in the i-th sample.

従って、図2に示す例では、接合部30の断面におけるSi面積平均比率(A)とは、複数の観察領域R3におけるSi面積比率の平均値である。同様に、第1部材10の断面におけるSi面積平均比率(B1)とは、複数の観察領域R1におけるSi面積比率の平均値である。第2部材20の断面におけるSi面積平均比率(B2)とは、複数の観察領域R2におけるSi面積比率の平均値である。   Therefore, in the example shown in FIG. 2, the Si area average ratio (A) in the cross section of the joint portion 30 is an average value of the Si area ratios in the plurality of observation regions R3. Similarly, the Si area average ratio (B1) in the cross section of the first member 10 is an average value of the Si area ratios in the plurality of observation regions R1. The Si area average ratio (B2) in the cross section of the second member 20 is an average value of the Si area ratios in the plurality of observation regions R2.

また、以下の例では、第1部材10の材料(セラミックス被接合体の材料)と、第2部材20の材料(セラミックス被接合体の材料)とは、実質的に同じである。従って、B1は、B2と実質的に等しい。以下では、母材(セラミックス被接合体のいずれか)の断面におけるSi面積平均比率の値をBと表す。セラミック構造体100においては、Bは、B1及びB2のいずれかを意味する。ただし、B1とB2とは互いに異なる値であってもよい。   In the following example, the material of the first member 10 (material of the ceramic bonded body) and the material of the second member 20 (material of the ceramic bonded body) are substantially the same. Therefore, B1 is substantially equal to B2. Below, the value of the Si area average ratio in the cross section of a base material (one of the ceramic joined bodies) is represented by B. In the ceramic structure 100, B means either B1 or B2. However, B1 and B2 may be different from each other.

実施形態に係るセラミック構造体100において、A及びBは、
1.0<A/B<1.3 ・・・(2)
を満たす。(すなわち、1.0<A/B1<1.3、及び、1.0<A/B2<1.3、の一方又は両方を満たす。)
また、以下の説明において、接合部(例えば接合部30)の断面におけるSi面積標準偏差の値をCと表す。接合部の断面におけるSi面積標準偏差とは、接合部の断面の面積に対する、当該断面に含まれるSiの面積の比の標準偏差である。
また、第1部材10の断面におけるSi面積標準偏差の値をD1と表す。第1部材10の断面におけるSi面積標準偏差とは、第1部材10の断面の面積に対する、当該断面に含まれるSiの面積の比の標準偏差である。同様に、第2部材20の断面におけるSi面積標準偏差の値をD2と表す。
In the ceramic structure 100 according to the embodiment, A and B are:
1.0 <A / B <1.3 (2)
Meet. (That is, one or both of 1.0 <A / B1 <1.3 and 1.0 <A / B2 <1.3 are satisfied.)
In the following description, the value of the Si area standard deviation in the cross section of the joint (for example, the joint 30) is represented by C. The Si area standard deviation in the cross section of the joint is the standard deviation of the ratio of the area of Si included in the cross section to the area of the cross section of the joint.
The value of the Si area standard deviation in the cross section of the first member 10 is represented as D1. The Si area standard deviation in the cross section of the first member 10 is the standard deviation of the ratio of the area of Si contained in the cross section to the area of the cross section of the first member 10. Similarly, the value of the Si area standard deviation in the cross section of the second member 20 is represented as D2.

ここで、Si面積標準偏差の算出について説明する。本願明細書において、Si面積標準偏差とは下記の如くである。
Si面積標準偏差は、Si面積比率の複数の観察領域における標準偏差である。すなわち、Si面積標準偏差は、式(3)により算出される。
Here, calculation of the Si area standard deviation will be described. In the present specification, the Si area standard deviation is as follows.
The Si area standard deviation is a standard deviation in a plurality of observation regions of the Si area ratio. That is, the Si area standard deviation is calculated by the equation (3).


nは、サンプル数(対象の部材における観察領域の数)である。Xは、i番目のサンプルにおけるSi面積比率である。

n is the number of samples (the number of observation regions in the target member). X i is the Si area ratio in the i-th sample.

従って、図2に示す例では、接合部30の断面におけるSi面積標準偏差(C)とは、複数の観察領域R3におけるSi面積比率の標準偏差である。同様に、第1部材10の断面におけるSi面積標準偏差(D1)とは、複数の観察領域R1におけるSi面積比率の標準偏差である。第2部材20の断面におけるSi面積標準偏差(D2)とは、複数の観察領域R2におけるSi面積比率の標準偏差である。   Therefore, in the example shown in FIG. 2, the Si area standard deviation (C) in the cross section of the joint portion 30 is the standard deviation of the Si area ratio in the plurality of observation regions R3. Similarly, the Si area standard deviation (D1) in the cross section of the first member 10 is a standard deviation of the Si area ratio in the plurality of observation regions R1. The Si area standard deviation (D2) in the cross section of the second member 20 is the standard deviation of the Si area ratio in the plurality of observation regions R2.

以下の例では、D1は、D2と実質的に等しい。以下では、母材の断面におけるSi面積平均比率の値をDと表す。セラミック構造体100においては、Dは、D1及びD2のいずれかを意味する。ただし、D1とD2とは互いに異なる値であってもよい。   In the following example, D1 is substantially equal to D2. Below, the value of Si area average ratio in the cross section of a base material is represented as D. In the ceramic structure 100, D means either D1 or D2. However, D1 and D2 may be different from each other.

実施形態に係るセラミック構造体100において、C及びDは、
1.3<C/D<3.3 ・・・(4)
を満たす。(すなわち、1.3<C/D1<3.3、及び、1.3<C/D2<3.3、の一方又は両方を満たす。)
In the ceramic structure 100 according to the embodiment, C and D are:
1.3 <C / D <3.3 (4)
Meet. (That is, one or both of 1.3 <C / D1 <3.3 and 1.3 <C / D2 <3.3 are satisfied.)

なお、図示した断面や観察領域は一例である。Si面積比率を算出する際の断面は、例えばZX平面であるが、Si面積比率を算出する際の断面、および、断面中の観察領域の位置や数は、上記に限られない。   The illustrated cross section and observation region are examples. The cross section for calculating the Si area ratio is, for example, the ZX plane, but the cross section for calculating the Si area ratio and the positions and the number of observation regions in the cross section are not limited to the above.

第1部材10や第2部材20などの複数の部材を接合部によって接合することにより、複雑な形状を有する部材や、大型の部材を形成することができる。
ここで、複数の部材を接合する方法として、複数の部材(被接合体)を接着剤で接着し、反応焼結によって接合する方法がある。しかしながら、接着剤で被接合体(被接着体)を接着した後、接着剤は、硬化収縮を起こす。このとき接着剤の収縮力に対し、反力が作用する場合がある。例えば、被接合体が接触している面から摩擦力を受けたり、被接合体が固定されているステージ等の移動機構部に摩擦力が発生したりすることがある。このような反力が生じると、接着剤の硬化収縮が阻害される。これにより、接着剤層もしくは被接合体と接着剤層との界面に空隙や亀裂が発生することがある。このため、最終的に得られる焼結接合体には、空隙・亀裂の残留あるいは大きな遊離シリコン相が発生することがある。被接合体の組織と、接合部(焼結後の接着剤層)の組織と、が異なると、接合部付近には、熱膨張差による残留応力が発生することがある。また残留応力によって、接合強度のばらつきが発生することがある。
By joining a plurality of members such as the first member 10 and the second member 20 by the joint portion, a member having a complicated shape or a large-sized member can be formed.
Here, as a method of bonding a plurality of members, there is a method of bonding a plurality of members (bonded bodies) with an adhesive and bonding them by reactive sintering. However, after bonding the object to be bonded (adhered object) with an adhesive, the adhesive causes curing shrinkage. At this time, a reaction force may act on the shrinkage force of the adhesive. For example, a frictional force may be received from the surface with which the object is in contact, or a frictional force may be generated in a moving mechanism such as a stage to which the object is fixed. When such a reaction force is generated, curing shrinkage of the adhesive is inhibited. Thereby, a space | gap and a crack may generate | occur | produce in the interface of an adhesive bond layer or a to-be-joined body, and an adhesive bond layer. For this reason, voids and cracks remain or a large free silicon phase may be generated in the finally obtained sintered joined body. If the structure of the object to be bonded is different from the structure of the bonded portion (adhesive layer after sintering), residual stress due to a difference in thermal expansion may occur in the vicinity of the bonded portion. Further, the bonding strength may vary due to the residual stress.

これに対して、本願発明者らは、上述の式(2)、(4)に示した構成により、セラミック構造体100における接合強度のばらつきを抑制できることを見出した。さらに、接合部30の平均厚さを100マイクロメートル(μm)以上400μm以下とすると接合強度のばらつきをより抑制できる。
以下、本願発明者らの検討について説明する。
On the other hand, the inventors of the present application have found that the variation in the bonding strength in the ceramic structure 100 can be suppressed by the configuration shown in the above formulas (2) and (4). Furthermore, when the average thickness of the bonding portion 30 is set to 100 micrometers (μm) or more and 400 μm or less, variation in bonding strength can be further suppressed.
Hereinafter, the examination by the inventors will be described.

(実施例)
本願発明者らは、図1、2に関して説明した本実施形態に係るセラミック構造体(実施例1〜8)、および、比較例に係るセラミック構造体(比較例1〜3)の物性を評価した。
各実施例及び各比較例は、図1(a)及び図1(b)に関して説明したセラミック構造体100と同様に、反応焼結炭化珪素を含む2つのセラミックス被接合体(例えば第1部材10及び第2部材20)を有する。2つのセラミックス被接合体は、略平行に配置された対向する接合面(例えば接合面11及び接合面12)を有する。各実施例及び各比較例は、反応焼結炭化珪素を含み、上記の接合面同士を接合する接合部(例えば接合部30)を有する。
(Example)
The inventors of the present application evaluated the physical properties of the ceramic structures (Examples 1 to 8) according to the present embodiment described with reference to FIGS. 1 and 2 and the ceramic structures (Comparative Examples 1 to 3) according to Comparative Examples. .
Each example and each comparative example are similar to the ceramic structure 100 described with reference to FIG. 1A and FIG. 1B, and include two ceramic joined bodies (for example, the first member 10) containing reactively sintered silicon carbide. And a second member 20). Two ceramic to-be-joined bodies have the joining surfaces (for example, joining surface 11 and joining surface 12) which are arrange | positioned substantially parallel. Each example and each comparative example includes reaction-sintered silicon carbide and has a joint (for example, joint 30) that joins the joint surfaces.

図3は、セラミック構造体の評価結果を示す表である。
図3は、実施例1〜5、比較例1及び比較例2についての、接合部の平均厚さ(μm)、曲げ強度(メガパスカル:MPa)及びワイブル係数を表している。
FIG. 3 is a table showing the evaluation results of the ceramic structure.
FIG. 3 shows the average thickness (μm), bending strength (megapascal: MPa), and Weibull coefficient of the joints for Examples 1 to 5, Comparative Example 1 and Comparative Example 2.

ここで、接合部の平均厚さについて説明する。
図4は、接合部の厚さを説明する断面図である。これは、図1(b)に表した断面図の接合部30の近傍を模式的に表す拡大図である。既に述べたとおり、接合面11は、YZ平面に沿って延在する面である。また、接合面11と接合面12とは略平行に配置されている。但し、図4に示すように拡大して見たときに、接合面は、僅かに凹凸を有していることがある。また、接合面11と接合面12とは、互いに対して僅かに傾いている場合がある。
Here, the average thickness of the joint will be described.
FIG. 4 is a cross-sectional view illustrating the thickness of the joint. This is an enlarged view schematically showing the vicinity of the joint 30 in the cross-sectional view shown in FIG. As already described, the joint surface 11 is a surface extending along the YZ plane. Further, the joint surface 11 and the joint surface 12 are arranged substantially in parallel. However, as shown in FIG. 4, the joint surface may have a slight unevenness when viewed in an enlarged manner. Moreover, the joint surface 11 and the joint surface 12 may be slightly inclined with respect to each other.

接合部の厚さT(μm)とは、接合部のX方向に沿った長さをいう。例えば、接合部30の厚さTは、第1部材10の接合面11と、第2部材20の接合面12と、の間のX方向に沿った距離である。接合部の平均厚さTave(μm)とは、この厚さTのYZ平面内における平均値をいう。接合部の厚さの最大値とは、厚さT(μm)の最大値であり、例えば図4に示す厚さTmaxに相当する。また、接合部の厚さの最小値とは、厚さT(μm)の最小値であり、例えば図4に示す厚さTminに相当する。   The junction thickness T (μm) refers to the length of the junction along the X direction. For example, the thickness T of the joint portion 30 is a distance along the X direction between the joint surface 11 of the first member 10 and the joint surface 12 of the second member 20. The average thickness Tave (μm) of the joint portion means an average value of the thickness T in the YZ plane. The maximum value of the thickness of the bonded portion is the maximum value of the thickness T (μm), and corresponds to, for example, the thickness Tmax shown in FIG. Moreover, the minimum value of the thickness of a junction part is the minimum value of thickness T (micrometer), for example, is equivalent to thickness Tmin shown in FIG.

図3に示す曲げ強度は、JIS R 1601に従って測定した3点曲げ強度の測定結果である。3点曲げ強度の測定においては、接合部が中心となるようにして加重を加えて、試料の3点曲げ強度を測定する。   The bending strength shown in FIG. 3 is a measurement result of a three-point bending strength measured according to JIS R 1601. In the measurement of the three-point bending strength, a weight is applied so that the joint is at the center, and the three-point bending strength of the sample is measured.

図3に示すワイブル係数は、測定した3点曲げ強度のデータからJIS R 1625に従って算出したワイブル係数である。ワイブル係数は、ワイブル係数が大きいほど、曲げ強度のばらつきが小さいことを意味する。 The Weibull coefficient shown in FIG. 3 is a Weibull coefficient calculated according to JIS R 162 5 from measured three-point bending strength data. The Weibull coefficient means that the larger the Weibull coefficient, the smaller the variation in bending strength.

図5は、接合部の平均厚さと曲げ強度との関係を示すグラフ図である。
図6は、接合部の平均厚さとワイブル係数との関係を示すグラフ図である。
これらは、図3に示した値をグラフに表したものである。
図5に表したように、接合部の平均厚さが700μmを超えると、曲げ強度は急激に低下する。また、図6に表したように、接合部の平均厚さが200μmを超えるとワイブル係数は低下し、さらに、接合部の平均厚さが500μmを超えるとワイブル係数は急激に低下する。一般にワイブル係数は、10以上の値であることが求められる。しかし、接合部の平均厚さが500μmを超えた場合には、ワイブル係数は、10未満となる。
FIG. 5 is a graph showing the relationship between the average thickness of the joint and the bending strength.
FIG. 6 is a graph showing the relationship between the average thickness of the joint and the Weibull coefficient.
These are graphs of the values shown in FIG.
As shown in FIG. 5, when the average thickness of the joint exceeds 700 μm, the bending strength rapidly decreases. In addition, as shown in FIG. 6, the Weibull coefficient decreases when the average thickness of the joint portion exceeds 200 μm, and further, the Weibull coefficient rapidly decreases when the average thickness of the joint portion exceeds 500 μm. In general, the Weibull coefficient is required to be 10 or more. However, when the average thickness of the joint exceeds 500 μm, the Weibull coefficient is less than 10.

以上より、接合部の平均厚さは、500μm以下が望ましい。これにより、曲げ強度が高く信頼性の高いセラミック構造体を得ることができる。
一方、焼結体でない部材を接合する場合には、接合面の加工において十分な加工精度が得られないことがある。また、幅が500mmを超えるような比較的大きな部材を接合する場合、接合部を介して対向する接合面同士を平行に配置する精度が低下することがある。ただし、接合面同士を突き合わせる時の段取りの調整、および、セラミックス被接合体に適した高精度加工を実施することで、接合面同士の間の距離(接合部の厚さT)がばらつく範囲(厚さTmaxと厚さTminとの差)を100μm以下とすることができる。
As described above, the average thickness of the bonded portion is desirably 500 μm or less. As a result, a ceramic structure having high bending strength and high reliability can be obtained.
On the other hand, when joining non-sintered members, sufficient processing accuracy may not be obtained in processing of the joint surface. In addition, when a relatively large member having a width exceeding 500 mm is joined, the accuracy with which joint surfaces facing each other through the joint portion are arranged in parallel may be reduced. However, the range in which the distance between the joint surfaces (thickness T of the joint portion) varies by adjusting the setup when joining the joint surfaces and performing high-accuracy processing suitable for the ceramic workpiece. (Difference between the thickness Tmax and the thickness Tmin) can be 100 μm or less.

そこで、実施形態においては、接合部30の平均厚さを、例えば100μm以上400μm以下とする。また、接合部30の厚さの最大値と、接合部30の厚さの最小値と、の差は、100μm以下である。このとき、ワイブル係数は、10以上である。接合部30の強度は、第1部材10の強度や第2部材20の強度に比べて低いことがあるが、接合部30の平均厚さを上記のように薄くすることにより、安定した強度が得られる。接合部30における接合強度のばらつきを抑制することができる。これにより、信頼性に優れ大型かつ複雑な形状を有する一体セラミック構造体を製作することができる。   Therefore, in the embodiment, the average thickness of the joint portion 30 is set to, for example, 100 μm or more and 400 μm or less. Further, the difference between the maximum value of the thickness of the bonding portion 30 and the minimum value of the thickness of the bonding portion 30 is 100 μm or less. At this time, the Weibull coefficient is 10 or more. The strength of the joint 30 may be lower than the strength of the first member 10 and the strength of the second member 20, but by reducing the average thickness of the joint 30 as described above, a stable strength can be obtained. can get. Variations in bonding strength at the bonding portion 30 can be suppressed. Thereby, it is possible to manufacture an integrated ceramic structure having a large size and a complicated shape with excellent reliability.

図7は、セラミック構造体の評価結果を示す表である。
図7には、実施例6〜8及び比較例3についての、Si面積比率(%)、Si面積平均比率(%)、Si面積標準偏差、Si面積比、Si面積標準偏差比、曲げ強度(MPa)、ワイブル係数、開気孔率(%)及び体積抵抗率(オーム・センチメートル:Ω・cm)を表している。
FIG. 7 is a table showing the evaluation results of the ceramic structure.
FIG. 7 shows Si area ratio (%), Si area average ratio (%), Si area standard deviation, Si area ratio, Si area standard deviation ratio, bending strength (Examples 6 to 8 and Comparative Example 3). MPa), Weibull coefficient, open porosity (%), and volume resistivity (ohm centimeter: Ω · cm).

Si面積比率の分析には、レーザ顕微鏡を用いた。レーザ顕微鏡には、オリンパス製のOLS4100を使用した。対物レンズの倍率を100倍、ズーム倍率を1倍、1視野(1つの観察領域)の大きさを128μm×128μmとし、該範囲における輝度像を撮影した。撮影した画像の例を図8に示す。   A laser microscope was used for analysis of the Si area ratio. Olympus OLS4100 was used for the laser microscope. The objective lens magnification was 100 times, the zoom magnification was 1 time, and the size of one field of view (one observation area) was 128 μm × 128 μm, and a luminance image in the range was taken. An example of a photographed image is shown in FIG.

図8は、セラミック構造体の断面におけるレーザ顕微鏡像である。
図8に示すように、反応焼結炭化珪素には、複数のSiC粒子71と、Si部75(遊離シリコン相)と、が存在する。SiC粒子71には、粗粒子原料のSiC粒子と、微粒子原料のSiC粒子とが存在する。Si部75は、複数のSiC粒子の粒子間に位置し、ネットワーク状(網目状)に連続している。
FIG. 8 is a laser microscope image in a cross section of the ceramic structure.
As shown in FIG. 8, the reaction-sintered silicon carbide includes a plurality of SiC particles 71 and a Si portion 75 (free silicon phase). The SiC particles 71 include coarse particle raw material SiC particles and fine particle raw material SiC particles. The Si portion 75 is located between a plurality of SiC particles and is continuous in a network shape (network shape).

撮影された画像は、例えばモノクロ画像である。撮影された画像において、Si部75の輝度は、その他の部分の輝度と比較して高い。画像解析によって高輝度部を分離することができる。画像解析には三谷商事製のWinROOF ver6.5を使用した。レーザ顕微鏡によって得られた像を、2値化(バレー法)によって、Si部75とその他の部分とに分離する。そして、視野面積に対するSi部75の面積の比率(Si面積比率)を算出した。   The photographed image is, for example, a monochrome image. In the photographed image, the luminance of the Si portion 75 is higher than the luminance of other portions. The high luminance part can be separated by image analysis. For image analysis, WinROOF ver6.5 made by Mitani Corporation was used. An image obtained by a laser microscope is separated into an Si portion 75 and other portions by binarization (valley method). Then, the ratio of the area of the Si portion 75 to the visual field area (Si area ratio) was calculated.

実施例及び比較例のそれぞれにおいて、接合部の10箇所(10視野)のSi面積比率と、母材の10箇所(10視野)のSi面積比率と、を算出した。図7には、実施例及び比較例のそれぞれにおいて、算出された接合部のSi面積比率の範囲、及び、算出された母材のSi面積比率の範囲を示す。そして、図2に関して説明した式(1)(3)によって、実施例及び比較例のそれぞれにおいて、各部(接合部及び母材)の断面についてのSi面積平均比率(A及びB)と、Si面積標準偏差(C及びD)を算出した。   In each of the examples and comparative examples, the Si area ratio at 10 locations (10 visual fields) of the joint and the Si area ratio at 10 locations (10 visual fields) of the base material were calculated. FIG. 7 shows the calculated range of the Si area ratio of the joint and the calculated range of the Si area ratio of the base material in each of the example and the comparative example. Then, according to the equations (1) and (3) described with reference to FIG. 2, in each of the examples and comparative examples, the Si area average ratio (A and B) for the cross section of each part (joint part and base material) and the Si area Standard deviations (C and D) were calculated.

図7に示すSi面積比は、実施例及び比較例のそれぞれにおいて、AをBで割った値(A/B)である。また、Si面積標準偏差比は、実施例及び比較例のそれぞれにおいて、CをDで割った値(C/D)である。   The Si area ratio shown in FIG. 7 is a value (A / B) obtained by dividing A by B in each of the example and the comparative example. Further, the Si area standard deviation ratio is a value obtained by dividing C by D (C / D) in each of the example and the comparative example.

曲げ強度及びワイブル係数の算出方法は、図3に関する説明と同様である。
図8に示す開気孔率は、JIS R 1634に従い測定した、接合部の開気孔率の測定結果である。
図8に示す体積抵抗率は、JIS R 1650-2に従い測定した、接合部を含む部材の体積抵抗率の測定結果である。体積抵抗率の測定においては、互いに接合された2つのセラミック被接合体のそれぞれに電極を取り付け、接合部を介した抵抗を測定する。
The method for calculating the bending strength and the Weibull coefficient is the same as that described with reference to FIG.
The open porosity shown in FIG. 8 is a measurement result of the open porosity of the joint measured according to JIS R 1634.
The volume resistivity shown in FIG. 8 is a measurement result of the volume resistivity of a member including a joint portion measured according to JIS R 1650-2. In the measurement of the volume resistivity, an electrode is attached to each of the two ceramic bonded bodies bonded to each other, and the resistance through the bonded portion is measured.

図9は、Si面積比と曲げ強度との関係を示すグラフ図である。
図10は、Si面積比とワイブル係数との関係を示すグラフ図である。
図9の横軸及び図10の横軸のそれぞれは、図7に示したSi面積比(A/B)を表す。図9の縦軸、図10の縦軸は、それぞれ、図7に示した曲げ強度、図7に示したワイブル係数を表す。なお、実施例6〜8及び比較例3のそれぞれにおいては、接合部の平均厚さは200μmに設定されている。
FIG. 9 is a graph showing the relationship between the Si area ratio and the bending strength.
FIG. 10 is a graph showing the relationship between the Si area ratio and the Weibull coefficient.
Each of the horizontal axis of FIG. 9 and the horizontal axis of FIG. 10 represents the Si area ratio (A / B) shown in FIG. The vertical axis in FIG. 9 and the vertical axis in FIG. 10 represent the bending strength shown in FIG. 7 and the Weibull coefficient shown in FIG. In each of Examples 6 to 8 and Comparative Example 3, the average thickness of the bonded portion is set to 200 μm.

図9に示したように、1.0<A/B<1.3の範囲において、高い曲げ強度が得られている。また、ワイブル係数は10以上の値であることが求められるが、図10に示すように、1.0<A/B<1.3の範囲において、10以上の高いワイブル係数が得られる。そして、A/Bが1.3以上になると、ワイブル係数が急激に低下することが分かる。図7に示すように、実施例6において接合部のSi面積積平均比率(A)は、23.22%であり、実施例8においては接合部のSi面積平均比率(A)は、30.36%である。実施形態においては、接合部のSi面積平均比率(A)は、23%以上30%以下であることが望ましい。   As shown in FIG. 9, high bending strength is obtained in the range of 1.0 <A / B <1.3. Further, although the Weibull coefficient is required to be 10 or more, as shown in FIG. 10, a high Weibull coefficient of 10 or more is obtained in the range of 1.0 <A / B <1.3. And when A / B becomes 1.3 or more, it turns out that a Weibull coefficient falls rapidly. As shown in FIG. 7, the average Si area product ratio (A) of the joint in Example 6 is 23.22%, and the average Si area ratio (A) of the joint in Example 8 is 30.22%. 36%. In the embodiment, the Si area average ratio (A) of the joint is desirably 23% or more and 30% or less.

図11は、Si面積標準偏差比と曲げ強度との関係を示すグラフ図である。
図12は、Si面積標準偏差比とワイブル係数との関係を示すグラフ図である。
図11の横軸及び図12の横軸のそれぞれは、図7に示したSi面積標準偏差比(C/D)を表す。図11の縦軸、図12の縦軸は、それぞれ、図7に示した曲げ強度、図7に示したワイブル係数を表す。
FIG. 11 is a graph showing the relationship between the Si area standard deviation ratio and the bending strength.
FIG. 12 is a graph showing the relationship between the Si area standard deviation ratio and the Weibull coefficient.
Each of the horizontal axis of FIG. 11 and the horizontal axis of FIG. 12 represents the Si area standard deviation ratio (C / D) shown in FIG. The vertical axis in FIG. 11 and the vertical axis in FIG. 12 represent the bending strength shown in FIG. 7 and the Weibull coefficient shown in FIG.

図11に示したように、1.3<C/D<3.3の範囲において、高い曲げ強度が得られている。また、図12に示すように、1.3<C/D<3.3の範囲において、10以上の高いワイブル係数が得られる。   As shown in FIG. 11, high bending strength is obtained in the range of 1.3 <C / D <3.3. Further, as shown in FIG. 12, a high Weibull coefficient of 10 or more is obtained in the range of 1.3 <C / D <3.3.

さらに、図7に示すように1.0<A/B<1.3及び、1.3<C/D<3.3を満たす実施例においては、開気孔率が小さく、0.01%以下である。一方、A/B及びC/Dが上記の範囲から外れた比較例においては、開気孔率は、急激に上昇し、0.91%となる。これに伴い、比較例においては、曲げ強度が低い。また、比較例においては、ワイブル係数が小さく、接合強度のばらつきが大きいことが分かる。   Furthermore, as shown in FIG. 7, in the example satisfying 1.0 <A / B <1.3 and 1.3 <C / D <3.3, the open porosity is small, 0.01% or less. It is. On the other hand, in the comparative example in which A / B and C / D deviate from the above ranges, the open porosity rapidly increases to 0.91%. Accordingly, the bending strength is low in the comparative example. Moreover, in the comparative example, it can be seen that the Weibull coefficient is small and the variation in bonding strength is large.

被接合体の組織と、接合部の組織と、が異なると、接合部付近には、熱膨張差による残留応力が発生することがある。残留応力によって、接合強度のばらつきが発生することがある。これに対して、実施形態においては、A及びBが、1.0<A/B<1.3を満たす。また、C及びDが1.3<C/D<3.3を満たす。これにより、例えば、第1部材10の線膨張係数と接合部30の線膨張係数との差が小さく、残留応力が小さいと考えられる。実施形態においては、シリコンの偏析や接合部の開気孔率が低減され、接合強度のばらつきを抑制することができる。   If the structure of the object to be joined is different from the structure of the joint, residual stress due to a difference in thermal expansion may occur in the vicinity of the joint. Residual stress may cause variations in bonding strength. On the other hand, in the embodiment, A and B satisfy 1.0 <A / B <1.3. C and D satisfy 1.3 <C / D <3.3. Thereby, for example, it is considered that the difference between the linear expansion coefficient of the first member 10 and the linear expansion coefficient of the joint portion 30 is small and the residual stress is small. In the embodiment, the segregation of silicon and the open porosity of the bonded portion are reduced, and variations in bonding strength can be suppressed.

また、実施形態に係るセラミック構造体においては、曲げ強度から算出されたワイブル係数が10以上となる。このため、信頼性(耐久性)に優れ、アウトガスの発生が少なく、大型かつ複雑な形状を有する一体セラミック構造体を製作することができる。
例えば、実施形態に係るセラミック構造体を半導体製造装置等の真空チャンバ内の部材に用いることで、目標真空度への到達時間を短縮することができる。
In the ceramic structure according to the embodiment, the Weibull coefficient calculated from the bending strength is 10 or more. For this reason, it is excellent in reliability (durability), generation | occurrence | production of outgas is small, and the monolithic ceramic structure which has a large and complicated shape can be manufactured.
For example, by using the ceramic structure according to the embodiment as a member in a vacuum chamber of a semiconductor manufacturing apparatus or the like, it is possible to shorten the time for reaching the target vacuum degree.

さらに、図7に示すように、接合部30を含む部材の体積抵抗率は低く、1.8×10−2Ωcm以下である。特に、実施例6においては、接合部30を含む部材の体積抵抗率は、7.8×10−3Ωcmである。実施形態においては、接合部30を含む部材の体積抵抗率は、2.0×10−2Ωcm以下であることが好ましい。これにより、例えば、実施形態に係るセラミック構造体を電子ビームを用いる半導体製造装置(図20を参照)に用いた場合、渦電流に起因する磁界の影響を抑制することができる。 Furthermore, as shown in FIG. 7, the volume resistivity of the member including the joint portion 30 is low and is 1.8 × 10 −2 Ωcm or less. In particular, in Example 6, the volume resistivity of the member including the joint portion 30 is 7.8 × 10 −3 Ωcm. In the embodiment, the volume resistivity of the member including the joint portion 30 is preferably 2.0 × 10 −2 Ωcm or less. Thereby, for example, when the ceramic structure according to the embodiment is used in a semiconductor manufacturing apparatus (see FIG. 20) using an electron beam, the influence of a magnetic field caused by an eddy current can be suppressed.

図13は、実施形態に係るセラミック構造体のレーザ顕微鏡像である。
図13では、接合部30近傍のZX平面における断面を示す。断面の観察には、オリンパス製のOLS4100を使用し、対物レンズの倍率を20倍、ズーム倍率を1倍、視野の大きさを640μm×640μmとした。
図13に示すように、接合部30は、中央層(中央領域)31と、側面層(側面領域)32と、を有する。側面層32(第1側面層32a及び第2側面層32b)は、接合部30の両側に位置する。すなわち、第1側面層32aは、中央層31と第1部材10との間に位置する。第2側面層32bは、中央層31と第2部材20との間に位置する。
FIG. 13 is a laser microscope image of the ceramic structure according to the embodiment.
FIG. 13 shows a cross section in the ZX plane in the vicinity of the joint 30. Olympus OLS4100 was used for cross-sectional observation, and the objective lens magnification was 20 times, the zoom magnification was 1 time, and the field of view was 640 μm × 640 μm.
As shown in FIG. 13, the joint portion 30 includes a central layer (central region) 31 and a side layer (side region) 32. The side layer 32 (the first side layer 32 a and the second side layer 32 b) is located on both sides of the joint portion 30. That is, the first side layer 32 a is located between the central layer 31 and the first member 10. The second side layer 32 b is located between the central layer 31 and the second member 20.

以下の説明において、中央層(例えば中央層31)の断面におけるSi面積比率の値をFと表す。すなわち、Fは、中央層の断面の面積に対する、当該断面に含まれるSiの面積の比である。
また、第1側面層(例えば第1側面層32a)の断面におけるSi面積比率の値をE1と表す。すなわち、E1は、第1側面層の断面の面積に対する、当該断面に含まれるSiの面積の比である。同様に、第2側面層(例えば第2側面層32b)の断面におけるSi面積比率の値をE2と表す。すなわち、E2は、第2側面層の断面の面積に対する、当該断面に含まれるSiの面積の比である。
In the following description, the value of the Si area ratio in the cross section of the central layer (for example, the central layer 31) is represented as F. That is, F is the ratio of the area of Si included in the cross section to the area of the cross section of the central layer.
Further, the value of the Si area ratio in the cross section of the first side layer (for example, the first side layer 32a) is represented as E1. That is, E1 is the ratio of the area of Si included in the cross section to the area of the cross section of the first side layer. Similarly, the value of the Si area ratio in the cross section of the second side layer (for example, the second side layer 32b) is represented as E2. That is, E2 is the ratio of the area of Si contained in the cross section to the area of the cross section of the second side layer.

本願明細書において、E1、E2及びFは以下のようにして算出される。
まず、図13に関する説明と同様にして、接合部の断面のレーザ顕微鏡像を取得する。得られた像において、三谷商事製のWinROOF ver6.5を使用し、2値化(バレー法)によってSi部とその他の部分とを分離する。すなわち、輝度が高い部分をSi部とする。中央層のうち65μm×252μmの領域において、当該領域の面積に対する、当該領域に含まれるSi部の面積の比率をFとする。第1側面層のうち65μm×252μmの領域において、当該領域の面積に対する、当該領域に含まれるSi部の面積の比率をE1とする。第2側面層のうち65μm×252μmの領域において、当該領域の面積に対する、当該領域に含まれるSi部の面積の比率をE2とする。
In the present specification, E1, E2 and F are calculated as follows.
First, in the same manner as described with reference to FIG. 13, a laser microscope image of the cross section of the joint is obtained. In the obtained image, WinROOF ver6.5 manufactured by Mitani Corporation is used, and the Si portion and other portions are separated by binarization (valley method). That is, the portion with high luminance is the Si portion. In the region of 65 μm × 252 μm in the central layer, F is the ratio of the area of the Si part included in the region to the area of the region. In the 65 μm × 252 μm region of the first side surface layer, the ratio of the area of the Si portion included in the region to the area of the region is E1. In the region of 65 μm × 252 μm in the second side layer, the ratio of the area of the Si part included in the region to the area of the region is E2.

以下の例では、E1は、E2と実質的に等しい。以下では、側面層の断面におけるSi面積比率の値をEと表す。Eは、E1及びE2のいずれかを意味する。ただし、E1とE2とは互いに異なる値であってもよい。
なお、接合部30が中央層31と側面層32とを有する場合、接合部30の断面におけるSi面積平均比率(A)を算出する際には、中央層31及び側面層32のいずれかに偏らないように複数の観察領域R3の位置、大きさ及び数などを設定する。例えば、接合部30の断面におけるSi面積平均比率(A)を算出する際には、観察した断面に含まれる接合部30の全体におけるSi面積比率の平均が算出されるように観察領域が設定される。
In the following example, E1 is substantially equal to E2. Hereinafter, the value of the Si area ratio in the cross section of the side layer is represented by E. E means either E1 or E2. However, E1 and E2 may have different values.
In addition, when the junction part 30 has the center layer 31 and the side layer 32, when calculating the Si area average ratio (A) in the cross section of the junction part 30, it is biased to either the center layer 31 or the side layer 32. The position, size, number, etc. of the plurality of observation regions R3 are set so as not to be present. For example, when calculating the Si area average ratio (A) in the cross section of the joint 30, the observation region is set so that the average of the Si area ratio in the entire joint 30 included in the observed cross section is calculated. The

図14は、セラミック構造体の評価結果を示す表である。
図14は、実施例6〜8及び比較例3のそれぞれについて、側面層の断面におけるSi面積比率(E)、中央層の断面におけるSi面積比率(F)、及び、Fに対するEの比率(E/F)を示す。また、図14に示す曲げ強度及びワイブル係数は、図7に示したものと同じである。
FIG. 14 is a table showing the evaluation results of the ceramic structure.
FIG. 14 shows the Si area ratio (E) in the cross section of the side layer, the Si area ratio (F) in the cross section of the central layer, and the ratio of E to F (E) for each of Examples 6 to 8 and Comparative Example 3. / F). Further, the bending strength and the Weibull coefficient shown in FIG. 14 are the same as those shown in FIG.

図14に示すように、実施例においては、比率(E/F)は、1未満である。すなわち、側面層32の断面におけるSi面積比率(E)は、中央層31の断面におけるSi面積比率(F)よりも低い。換言すれば、実施形態においては、E1及びE2の少なくともいずれかは、Fよりも低い(E1/F<1.0、及び、E2/F<1.0の少なくともいずれかが成り立つ)。   As shown in FIG. 14, in the example, the ratio (E / F) is less than 1. That is, the Si area ratio (E) in the cross section of the side layer 32 is lower than the Si area ratio (F) in the cross section of the central layer 31. In other words, in the embodiment, at least one of E1 and E2 is lower than F (E1 / F <1.0 and E2 / F <1.0 are satisfied).

比率(E/F)が1未満の場合には、側面層32におけるSiC粒子の割合は、中央層31におけるSiC粒子の割合よりも高いと考えられる。すなわち、比率(E/F)を1未満とすることにより、母材(第1部材10又は第2部材20)と接合部30との界面近傍の炭化珪素(SiC)の割合が増加する。これにより、強度(曲げ強度)を向上させることができる。また、強度のばらつきを抑制することができる。実施形態において、比率(E/F)は、好ましくは1.0未満、より好ましく0.95未満である(E1/F<0.95、及び、E2/F<0.95の少なくともいずれかが成り立つ)。   When the ratio (E / F) is less than 1, the proportion of SiC particles in the side layer 32 is considered to be higher than the proportion of SiC particles in the central layer 31. That is, by setting the ratio (E / F) to less than 1, the ratio of silicon carbide (SiC) in the vicinity of the interface between the base material (first member 10 or second member 20) and joint 30 increases. Thereby, strength (bending strength) can be improved. Moreover, variation in strength can be suppressed. In an embodiment, the ratio (E / F) is preferably less than 1.0, more preferably less than 0.95 (E1 / F <0.95 and / or E2 / F <0.95). Hold).

また、図14には、中央層に含まれるシリコンのX方向の弦長さ(Lx)、中央層に含まれるシリコンのZ方向の弦長さ(Lz)、及び、Lzに対するLxの比(Lx/Lz)を示す。   Further, FIG. 14 shows the chord length (Lx) in the X direction of silicon included in the center layer, the chord length (Lz) in the Z direction of silicon included in the center layer, and the ratio of Lx to Lz (Lx). / Lz).

図15(a)及び図15(b)は、弦長さを説明する模式図である。
図15(a)は、図13と同様のレーザ顕微鏡像である。図15(a)に示すように、接合部の中央層31の断面において、Si部75は、複数のSiスポット75sを含む。この断面において、複数のSiスポット75sのそれぞれは、SiC粒子71によって囲まれており、複数のSiスポット75sは、互いに離間している。
FIG. 15A and FIG. 15B are schematic diagrams for explaining the chord length.
FIG. 15A is a laser microscope image similar to FIG. As shown in FIG. 15A, in the cross section of the central layer 31 of the joint portion, the Si portion 75 includes a plurality of Si spots 75s. In this cross section, each of the plurality of Si spots 75s is surrounded by SiC particles 71, and the plurality of Si spots 75s are separated from each other.

図15(b)は、1つのSiスポット75sを例示する模式図である。
Siスポット75sのX方向の弦長さLxsは、Siスポット75sをX方向に切断したときの長さである。換言すれば、Siスポット75sのX方向の弦長さLxsは、Siスポット75sの外周のうちX方向に互いに離間する2点間の距離である。
同様に、Siスポット75sのZ方向の弦長さLzsは、Siスポット75sをZ方向に切断したときの長さである。換言すれば、Siスポット75sのZ方向の弦長さLzsは、Siスポット75sの外周のうちZ方向に互いに離間する2点間の距離である。
FIG. 15B is a schematic view illustrating one Si spot 75s.
The chord length Lxs in the X direction of the Si spot 75s is a length when the Si spot 75s is cut in the X direction. In other words, the chord length Lxs in the X direction of the Si spot 75s is a distance between two points separated from each other in the X direction on the outer periphery of the Si spot 75s.
Similarly, the chord length Lzs in the Z direction of the Si spot 75s is a length when the Si spot 75s is cut in the Z direction. In other words, the chord length Lzs in the Z direction of the Si spot 75s is a distance between two points separated from each other in the Z direction on the outer periphery of the Si spot 75s.

本願明細書において、Lx及びLzは以下のようにして算出される。
まず、図13に関する説明と同様にして、接合部の断面のレーザ顕微鏡像を取得する。得られた像において、三谷商事製のWinROOF ver6.5を使用し、中央層のうち65μm×640μmの領域を、2値化(バレー法)によってSi部とその他の部分とに分離する。すなわち、輝度が高い部分をSi部とする。分離されたSi部に対して、WinROOF ver6.5を用いて弦長さを算出する。すなわち、Si部中の各Siスポットにおいて、水平方向(X方向)の弦長さの平均値を求める。複数のSiスポットの水平方向の弦長さの平均値のうち、最大値を「中央層に含まれるシリコンのX方向の弦長さ(Lx)」とする。また、Si部中の各Siスポットにおいて、垂直方向(Z方向)の弦長さの平均値を求める。複数のSiスポットの垂直方向の弦長さのうち、最大値を「中央層に含まれるシリコンのZ方向の弦長さ(Lz)」とする。
In the present specification, Lx and Lz are calculated as follows.
First, in the same manner as described with reference to FIG. 13, a laser microscope image of the cross section of the joint is obtained. In the obtained image, WinROOF ver6.5 manufactured by Mitani Corporation is used, and a 65 μm × 640 μm region in the central layer is separated into an Si portion and other portions by binarization (valley method). That is, the portion with high luminance is the Si portion. For the separated Si part, the chord length is calculated using WinROOF ver6.5. That is, the average value of the chord length in the horizontal direction (X direction) is obtained for each Si spot in the Si portion. Among the average values of the chord lengths in the horizontal direction of the plurality of Si spots, the maximum value is defined as “chord length (Lx) in the X direction of silicon included in the center layer”. Further, an average value of chord lengths in the vertical direction (Z direction) is obtained for each Si spot in the Si portion. Of the chord lengths in the vertical direction of the plurality of Si spots, the maximum value is defined as “the chord length (Lz) in the Z direction of silicon included in the center layer”.

図14に示したように、実施例6〜8において、比率(Lx/Lz)は1未満である。すなわち、実施形態において中央層31のZX断面において、中央層31に含まれるシリコンのX方向(第1方向)の弦長さは、中央層31に含まれるシリコンのZ方向(第2方向)の弦長さよりも短い。実施形態において、比率(Lx/Lz)は、好ましくは0.9未満、より好ましくは0.7未満である。これにより、例えば、中央層31中の空隙の残留などを抑制することができる。強度(曲げ強度)を向上させ、強度のばらつきを抑制することができる。   As shown in FIG. 14, in Examples 6 to 8, the ratio (Lx / Lz) is less than 1. That is, in the ZX cross section of the central layer 31 in the embodiment, the chord length in the X direction (first direction) of silicon included in the central layer 31 is the same as that in the Z direction (second direction) of silicon included in the central layer 31. Shorter than string length. In an embodiment, the ratio (Lx / Lz) is preferably less than 0.9, more preferably less than 0.7. Thereby, for example, residual voids in the central layer 31 can be suppressed. Strength (bending strength) can be improved and variation in strength can be suppressed.

図16は、実施形態に係る別のセラミック構造体を例示する断面図である。
図16に示すように、実施形態に係るセラミック構造体101の第1部材10は、接合面14をさらに有する。第2部材20は、接合面15をさらに有する。また、接合部30は、接合面11と接合面12とを接合する第1部分30pと、接合面14と接合面15とを接合する第2部分30qと、を有する。
FIG. 16 is a cross-sectional view illustrating another ceramic structure according to the embodiment.
As illustrated in FIG. 16, the first member 10 of the ceramic structure 101 according to the embodiment further includes a bonding surface 14. The second member 20 further has a joint surface 15. The joint portion 30 includes a first portion 30p that joins the joint surface 11 and the joint surface 12, and a second portion 30q that joins the joint surface 14 and the joint surface 15.

言い換えれば、第1部材10と接合部30との界面40aは、第1界面41と、第2界面42と、を有する。第1界面41は、接合面11と第1部分30pとの界面である。第2界面42は、接合面14と第2部分30qとの界面である。第2界面42は、第1界面41に対して傾斜している。
また、第2部材20と接合部30との界面40bは、第3界面43と、第4界面44と、を有する。第3界面43は、接合面12と第1部分30pとの界面であり、第1部分30pを介して第1界面41と対向する。第4界面44は、接合面15と第2部分30qとの界面である。第4界面44は、第3界面43に対して傾斜しており、第2部分30qを介して第2界面42と対向する。
In other words, the interface 40 a between the first member 10 and the joint portion 30 includes the first interface 41 and the second interface 42. The first interface 41 is an interface between the bonding surface 11 and the first portion 30p. The second interface 42 is an interface between the bonding surface 14 and the second portion 30q. The second interface 42 is inclined with respect to the first interface 41.
Further, the interface 40 b between the second member 20 and the joint portion 30 includes a third interface 43 and a fourth interface 44. The third interface 43 is an interface between the bonding surface 12 and the first portion 30p, and faces the first interface 41 through the first portion 30p. The fourth interface 44 is an interface between the joint surface 15 and the second portion 30q. The fourth interface 44 is inclined with respect to the third interface 43 and faces the second interface 42 via the second portion 30q.

第1〜第4界面41〜44のそれぞれは、平面状である。第1界面41と第3界面43とは、略平行に配置されている。第2界面42と第4界面44とは、略平行に配置されている。なお、図16は、第1界面41に垂直な方向D1と、第2界面42に垂直な方向D2と、を含む平面におけるセラミック構造体101の断面を表す。   Each of the first to fourth interfaces 41 to 44 is planar. The first interface 41 and the third interface 43 are arranged substantially in parallel. The second interface 42 and the fourth interface 44 are disposed substantially in parallel. FIG. 16 shows a cross section of the ceramic structure 101 in a plane including the direction D1 perpendicular to the first interface 41 and the direction D2 perpendicular to the second interface 42.

また、第1界面41及び第2界面42は、第3界面43と第4界面44との間に位置する。すなわち、第1界面41と第2界面42との間において、第1部材10は、第2部材20に向かう凸形状である。また、第2部材20は、第1部材の凸形状に対応した凹形状である。   The first interface 41 and the second interface 42 are located between the third interface 43 and the fourth interface 44. That is, the first member 10 has a convex shape toward the second member 20 between the first interface 41 and the second interface 42. The second member 20 has a concave shape corresponding to the convex shape of the first member.

これにより、セラミック構造体101の断面に占める接合部30の割合が小さくなり、強度の低下を抑制することができる。例えば、図17(a)は、図16と同様のセラミック構造体の断面を示し、図17(b)は、図17(a)に示す平面PLにおけるセラミック構造体の断面を示す。また、図17(c)は、接合部30が平面PLに対して平行である場合のセラミック構造体の断面を示し、図17(d)は、図17(c)に示す平面PLにおけるセラミック構造体の断面を示す。平面PLは、第1部材10から第2部材20へ向かう方向に対して垂直な平面である。図17(b)の例では、図17(d)の例に比べて、セラミック構造体の断面に占める接合部30の割合が小さい。   Thereby, the ratio of the joint portion 30 occupying the cross section of the ceramic structure 101 is reduced, and a decrease in strength can be suppressed. For example, FIG. 17A shows a cross section of a ceramic structure similar to that in FIG. 16, and FIG. 17B shows a cross section of the ceramic structure in the plane PL shown in FIG. FIG. 17C shows a cross section of the ceramic structure when the joint 30 is parallel to the plane PL, and FIG. 17D shows the ceramic structure in the plane PL shown in FIG. A cross section of the body is shown. The plane PL is a plane perpendicular to the direction from the first member 10 toward the second member 20. In the example of FIG. 17B, the proportion of the joint portion 30 occupying the cross section of the ceramic structure is smaller than in the example of FIG.

また、図16に示すように、第1部材10と接合部30との界面40aは、第1界面41と第2界面42とを接続する第1曲面51を有する。すなわち、界面40aの先端部は、R形状である。また、第2部材20と接合部30との界面40bは、第3界面43と第4界面44とを接続する第2曲面52を有する。すなわち、界面40bの先端部は、R形状である。   Further, as shown in FIG. 16, the interface 40 a between the first member 10 and the joint portion 30 has a first curved surface 51 that connects the first interface 41 and the second interface 42. That is, the tip of the interface 40a has an R shape. In addition, the interface 40 b between the second member 20 and the joint portion 30 has a second curved surface 52 that connects the third interface 43 and the fourth interface 44. That is, the tip of the interface 40b has an R shape.

セラミック構造体を形成する際には、二つ以上の焼結前の仮焼体を、炭化珪素粉末と樹脂とを含む接着剤で接合する。接合された仮焼体に溶融Siを含侵させ、熱処理を行うことで、セラミック構造体が形成される。接合部の界面の先端が尖っている場合、尖っている部分では、接着の際に接着剤の流動性が低下する。このため、尖っている部分では、凹形状を有する仮焼体側に、接着剤が充填されにくい。これに対して、界面の先端部を曲面とすることで、接着剤を充填しやすくなる。また、先端部を曲面とすることで、仮焼体のチッピングの発生、空隙の発生、シリコンの偏析の発生を抑制することができる。   When forming the ceramic structure, two or more pre-sintered calcined bodies are joined with an adhesive containing silicon carbide powder and a resin. A ceramic structure is formed by impregnating the bonded calcined body with molten Si and performing heat treatment. When the tip of the interface of the joint portion is sharp, the fluidity of the adhesive is lowered at the time of bonding at the sharp portion. For this reason, in the pointed part, it is difficult to fill the adhesive on the calcined body side having a concave shape. On the other hand, it becomes easy to fill the adhesive by making the tip of the interface a curved surface. In addition, by making the tip part a curved surface, the occurrence of chipping of the calcined body, the generation of voids, and the occurrence of segregation of silicon can be suppressed.

図18は、実施形態に係る別のセラミック構造体を例示する断面図である。
図18は、図16に示す領域RAを拡大した図である。
図18に示したように、この断面において、第1曲面51の曲率は、第2曲面52の曲率よりも高い。すなわち、第1曲面51の曲率半径Raは、第2曲面52の曲率半径Rbよりも小さい。また、第1曲面51と第2曲面との間の距離Daが、第1界面41と第3界面43との間の距離Dbよりも短く、第2界面42と第4界面44との間の距離Dcよりも短い。
FIG. 18 is a cross-sectional view illustrating another ceramic structure according to the embodiment.
FIG. 18 is an enlarged view of the region RA shown in FIG.
As shown in FIG. 18, the curvature of the first curved surface 51 is higher than the curvature of the second curved surface 52 in this cross section. That is, the curvature radius Ra of the first curved surface 51 is smaller than the curvature radius Rb of the second curved surface 52. Further, the distance Da between the first curved surface 51 and the second curved surface is shorter than the distance Db between the first interface 41 and the third interface 43, and the distance between the second interface 42 and the fourth interface 44. It is shorter than the distance Dc.

なお、距離Daは、第1曲面51の法線方向に沿った第1曲面51と第2曲面52との間の距離の最小値である。距離Dbは、方向D1に沿った第1界面41と第3界面43との間の距離である。距離Dcは、方向D2に沿った第2界面42と第4界面44との間の距離である。   The distance Da is the minimum value of the distance between the first curved surface 51 and the second curved surface 52 along the normal direction of the first curved surface 51. The distance Db is a distance between the first interface 41 and the third interface 43 along the direction D1. The distance Dc is a distance between the second interface 42 and the fourth interface 44 along the direction D2.

接合部30の強度は、第1部材10の強度や第2部材20の強度に比べて低いことがある。曲率半径Raが曲率半径Rbよりも大きい場合、距離Daが距離Db、Dcよりも長くなり、部分的に強度の低下が発生する場合がある。これに対して、曲率半径Raを曲率半径Rbよりも小さくすることにより、距離Daが距離Db、Dcよりも短くなり、強度の低下を抑制することができる。また、距離Daが短いことにより、セラミック構造体の形成において仮焼体を接着するときに、第1曲面51及び第2曲面52の間に接着剤が充填されないことを抑制できる。したがって、強度を高めることができる。   The strength of the joint portion 30 may be lower than the strength of the first member 10 and the strength of the second member 20. When the curvature radius Ra is larger than the curvature radius Rb, the distance Da becomes longer than the distances Db and Dc, and the strength may be partially reduced. On the other hand, by making the curvature radius Ra smaller than the curvature radius Rb, the distance Da becomes shorter than the distances Db and Dc, and a decrease in strength can be suppressed. Further, since the distance Da is short, it is possible to prevent the adhesive from being filled between the first curved surface 51 and the second curved surface 52 when the calcined body is bonded in the formation of the ceramic structure. Therefore, the strength can be increased.

次に実施例1〜8及び比較例1〜3に関して、試料の作成方法について説明する。
図19は、セラミック構造体の製造方法を例示するフローチャートである。
ステップS110においては、セラミックス被接合体となる成形体の成形及び乾燥を行う。まず、粗粒SiC原料および微粒SiC原料の2種類の原料を用意した。粗粒SiC原料における平均粒径は、約20〜100μmであり、微粒SiC原料における平均粒径は、約0.1〜1μmである。これらの2種類の原料が高密度充填となる範囲で配合する。この配合においては、粗粒の重量と微粒の重量との比が7:3である配合量を、基本の配合量とし、出発原料の粒子径の選定条件に基づいて配合量を調整した。SiC原料の総量に対して5〜15重量%の炭素粉末を用意した。分散剤と、用意したSiC粉末と、炭素粉末と、を水に添加し、ボールミルで混合した後、アクリルバインダーを1〜10重量%添加して、鋳込み用原料を作成した。鋳込み用原料に脱泡処理を行った後、鋳込み成形により成形体を得た。得られた成形体を、脱型後、乾燥させた。なお、鋳込み成形においては、鋳込み用原料の粘度が、鋳込み用原料を鋳込み型に流し込めるような粘度となるように、添加する水の量を調整した。また、必要に応じて消泡剤を添加して、脱泡工程をアシストした。
Next, with respect to Examples 1 to 8 and Comparative Examples 1 to 3, a method for preparing samples will be described.
FIG. 19 is a flowchart illustrating a method for manufacturing a ceramic structure.
In step S110, a molded body to be a ceramic bonded body is molded and dried. First, two types of raw materials, a coarse SiC raw material and a fine SiC raw material, were prepared. The average particle diameter in the coarse SiC raw material is about 20 to 100 μm, and the average particle diameter in the fine SiC raw material is about 0.1 to 1 μm. These two kinds of raw materials are blended in a range where high density filling is achieved. In this blending, the blending amount in which the ratio of the weight of the coarse particles to the weight of the fine particles was 7: 3 was set as the basic blending amount, and the blending amount was adjusted based on the selection conditions for the particle diameter of the starting material. 5 to 15% by weight of carbon powder was prepared with respect to the total amount of SiC raw material. The dispersant, the prepared SiC powder, and the carbon powder were added to water, mixed with a ball mill, and then added with 1 to 10% by weight of an acrylic binder to prepare a raw material for casting. After the defoaming treatment was performed on the casting raw material, a molded body was obtained by casting. The obtained molded body was demolded and dried. In casting molding, the amount of water added was adjusted so that the viscosity of the casting raw material was such that the casting raw material was poured into the casting mold. Moreover, an antifoamer was added as needed to assist the defoaming step.

ステップS120においては、鋳込み成形により得られた成形体の仮焼成を行う。得られた成形体に対して、1600〜2000℃の温度範囲で仮焼を行う。これにより、成形体をセラミックス被接合体とした。   In step S120, the molded body obtained by casting is temporarily fired. The obtained molded body is calcined in a temperature range of 1600 to 2000 ° C. Thus, the formed body was a ceramic bonded body.

ステップS130においては、セラミックス被接合体(仮焼体)を加工する。必要に応じて、セラミックス被接合体を機械的に加工し、接合面を形成した。接合のために必要な複数のセラミックス被接合体を準備し、それぞれにおいて接合面を加工等により形成した。接合面においては、加工屑や切り粉などの除去作業を実施した。   In step S130, the ceramic bonded body (calcined body) is processed. If necessary, the ceramic workpiece was mechanically processed to form a joining surface. A plurality of ceramic workpieces necessary for bonding were prepared, and a bonding surface was formed by machining or the like in each. On the joint surface, removal work such as processing waste and chips was performed.

ステップS140においては、セラミックス被接合体を接合する。まず、上述のSiC粉末及び炭素粉末と同じ原料を、上述の配合量と同じ配合量で配合し、接着剤を準備した。これに溶媒と分散剤とを加え混合し、スラリーとした。必要に応じて消泡剤を添加した。また界面での濡れ性の向上を促すため、界面活性剤を数%添加してもよい。混合工程には、プロペラ撹拌、ボールミル又は遠心混合など、様々な混合方法が利用できる。混合後、スラリーにエポキシ樹脂を5〜30重量%添加した。溶媒が水である場合は、水なじみのよいエマルジョンタイプの樹脂を選定した。樹脂を添加した接合剤をよく撹拌した後、脱泡処理を行った。接合作業に適する粘性を接着剤が有するように、水分量を調整した。得られた接着剤をあらかじめ用意したセラミックス被接合体の接合面(接合箇所表面)に塗布し、セラミックス被接合体の接合箇所を押し当て、接着した。   In step S140, the ceramic workpiece is joined. First, the same raw material as the above-mentioned SiC powder and carbon powder was blended in the same blending amount as the above-mentioned blending amount to prepare an adhesive. A solvent and a dispersant were added to this and mixed to form a slurry. Antifoam was added as needed. In order to promote the improvement of wettability at the interface, a surfactant may be added in a few percent. Various mixing methods such as propeller stirring, ball mill, or centrifugal mixing can be used for the mixing step. After mixing, 5-30% by weight of epoxy resin was added to the slurry. When the solvent was water, an emulsion type resin with a good water compatibility was selected. After thoroughly stirring the bonding agent to which the resin was added, defoaming treatment was performed. The amount of water was adjusted so that the adhesive had a viscosity suitable for the joining operation. The obtained adhesive was applied to the joint surface (joint part surface) of the ceramic joined body prepared in advance, and the joint part of the ceramic joined body was pressed and adhered.

実施例1〜5、比較例1及び2では、接合部の平均厚さと曲げ強度との関係、および、接合部の平均厚さと曲げ強度のワイブル係数との関係を調べるために、接合部の平均厚さが100〜1000μmとなるように接着を行った。その後、接着剤の収縮にセラミックス被接合体が抵抗無く追従するように、セラミックス被接合体の移動量・移動速度を制御した。   In Examples 1 to 5 and Comparative Examples 1 and 2, in order to examine the relationship between the average thickness of the joint and the bending strength, and the relationship between the average thickness of the joint and the Weibull coefficient of the bending strength, the average of the joint Adhesion was performed so that the thickness was 100 to 1000 μm. Thereafter, the moving amount and moving speed of the ceramic bonded body were controlled so that the ceramic bonded body followed the shrinkage of the adhesive without resistance.

また、実施例6〜8及び比較例3では、セラミックス被接合体の組織と接合部の組織との差と、曲げ強度のワイブル係数と、の関係を調べるために、接合部の平均厚さが200μmになるように接着剤の収縮後の厚さを調整した。また、接着剤の収縮速度に対しセラミックス被接合体の移動速度を適宜調整することで、接着剤中に発生する空隙を制御した。これにより、上述のSi面積比率を制御できる。   In Examples 6 to 8 and Comparative Example 3, in order to investigate the relationship between the difference between the structure of the ceramic body to be bonded and the structure of the bonded portion and the Weibull coefficient of bending strength, the average thickness of the bonded portion is The thickness after shrinkage of the adhesive was adjusted to 200 μm. Moreover, the space | gap which generate | occur | produces in an adhesive agent was controlled by adjusting the moving speed of a ceramic to-be-joined body suitably with respect to the shrinkage | contraction rate of an adhesive agent. Thereby, the above-mentioned Si area ratio can be controlled.

形成した接着剤層の乾燥および樹脂の硬化処理を行った。
ステップS150においては、接着されたセラミックス被接合体(及び接着剤層)の本焼(含浸)を実施する。まず、十分に硬化した接着剤層は、不活性雰囲気における300℃以上の温度の加熱によって、炭化される。その後、真空下1700℃で仮焼を行った。その後、1400℃から1800℃の範囲の温度においてSi含浸処理を行い、反応焼結炭化珪素を形成し、接合部を形成した。
The formed adhesive layer was dried and the resin was cured.
In step S150, firing (impregnation) of the bonded ceramic joined body (and adhesive layer) is performed. First, the fully cured adhesive layer is carbonized by heating at a temperature of 300 ° C. or higher in an inert atmosphere. Then, calcination was performed at 1700 ° C. under vacuum. Thereafter, Si impregnation treatment was performed at a temperature in the range of 1400 ° C. to 1800 ° C. to form reaction sintered silicon carbide, thereby forming a joint.

ステップS160及びステップS170においては、本焼(含浸)されたセラミックス接合体のサンドブラスト及び仕上げ加工を実施する。これにより、表面に付着した余剰なSiを除去した。   In step S160 and step S170, sand blasting and finishing of the main body (impregnated) ceramic joined body are performed. This removed excess Si adhering to the surface.

以上により、実施例1〜8及び比較1〜3に係るセラミック構造体(焼結体)を作成した。そして、出来上がった焼結体の評価を行った。評価結果は、図3〜図14に関して前述した通りである。   By the above, the ceramic structure (sintered body) which concerns on Examples 1-8 and Comparatives 1-3 was created. And the completed sintered compact was evaluated. The evaluation results are as described above with reference to FIGS.

(用途)
実施形態に係るセラミック構造体は、例えば、半導体製造装置用構造部材、液晶製造装置用構造部材、半導体関連部品(ヒートシンクやダミーウエハ等)、高温構造部材、メカニカルシール部材、ブレーキ用部材、摺動部品、ミラー部品、ポンプ部品または熱交換器部品等の、装置部品や装置部材に用いられる。特に、実施形態に係るセラミック構造体は、高真空下における低発塵、低アウトガス、導電性が求められる装置部品や装置部材に好適に用いられる。
(Use)
The ceramic structure according to the embodiment includes, for example, a structural member for a semiconductor manufacturing apparatus, a structural member for a liquid crystal manufacturing apparatus, a semiconductor-related component (such as a heat sink or a dummy wafer), a high temperature structural member, a mechanical seal member, a brake member, and a sliding component. , Used for apparatus parts and apparatus members such as mirror parts, pump parts and heat exchanger parts. In particular, the ceramic structure according to the embodiment is suitably used for apparatus parts and apparatus members that require low dust generation, low outgas, and conductivity under high vacuum.

半導体製造装置の一例としては、電子線露光装置などが挙げられる。
図20は、電子線露光装置を例示する模式図である。
図20に示すように電子露光装置200は、電子ビーム源210(電子銃)と、処理対象物W(基板等)が載置されるステージ220と、電磁レンズ230と、電子ビームを偏向させる偏向器240とを有する。これらは、真空チャンバ250内に設けられている。
An example of a semiconductor manufacturing apparatus is an electron beam exposure apparatus.
FIG. 20 is a schematic view illustrating an electron beam exposure apparatus.
As shown in FIG. 20, the electron exposure apparatus 200 includes an electron beam source 210 (electron gun), a stage 220 on which a processing object W (substrate or the like) is placed, an electromagnetic lens 230, and a deflection that deflects the electron beam. Instrument 240. These are provided in the vacuum chamber 250.

例えば、実施形態に係るセラミック構造体を、このような電子ビームの偏向器240の部材として用いることができる。偏向器240は、電極板を有し、発生する電界によって電子ビームを処理対象物Wの所定の領域において走査させる。電磁レンズ230の磁場によって、偏向器240には渦電流が発生する場合がある。発生した渦電流によって発生する磁界によって、電子ビームの精度が低下する場合がある。これに対して、実施形態に係るセラミック構造体の体積抵抗率は低いため、過電流に起因する磁界の影響を抑制することができる。   For example, the ceramic structure according to the embodiment can be used as a member of such an electron beam deflector 240. The deflector 240 has an electrode plate, and scans an electron beam in a predetermined region of the processing object W by a generated electric field. An eddy current may be generated in the deflector 240 by the magnetic field of the electromagnetic lens 230. The magnetic field generated by the generated eddy current may reduce the accuracy of the electron beam. On the other hand, since the volume resistivity of the ceramic structure according to the embodiment is low, the influence of the magnetic field due to the overcurrent can be suppressed.

実施形態に係るセラミック構造体を、その他の半導体製造装置の半導体製造装置用構造部材として用いてもよい。半導体製造装置とは、例えば、リソグラフィ、CVD(chemical vapor deposition)、アニール、エッチングなどの半導体の処理に用いられる装置だけでなく、検査装置などの半導体製品を製造する際に用いられる装置も含む。半導体製造装置は、例えば、露光装置、検査装置(顕微鏡装置)などである。半導体製造装置用構造部材とは、例えば、上述の偏向器240の部材や、露光装置、検査装置(顕微鏡装置)などのステージや定盤、光学系を保持するフレーム、ミラー部材の部材などである。   You may use the ceramic structure which concerns on embodiment as a structural member for semiconductor manufacturing apparatuses of another semiconductor manufacturing apparatus. The semiconductor manufacturing apparatus includes not only an apparatus used for semiconductor processing such as lithography, CVD (chemical vapor deposition), annealing, and etching, but also an apparatus used when manufacturing a semiconductor product such as an inspection apparatus. The semiconductor manufacturing apparatus is, for example, an exposure apparatus or an inspection apparatus (microscope apparatus). The structural member for a semiconductor manufacturing apparatus is, for example, a member of the above-described deflector 240, a stage or a surface plate such as an exposure apparatus or an inspection apparatus (microscope apparatus), a frame that holds an optical system, a member of a mirror member, or the like. .

(製造方法)
実施形態に係るセラミック構造体の製造方法について説明する。
実施形態に係るセラミック構造体の製造では、第1部材10及び第2部材20となるセラミックス被接合体が、成形体、仮焼体及び反応焼結体のいずれかで段階であるときに接合を行う。セラミックス被接合体の少なくとも一方は、炭化珪素粉末と炭素粉末とを含む。
(Production method)
A method for manufacturing a ceramic structure according to the embodiment will be described.
In the manufacture of the ceramic structure according to the embodiment, the bonding is performed when the ceramic joined body to be the first member 10 and the second member 20 is in a stage of any one of a molded body, a calcined body, and a reactive sintered body. Do. At least one of the ceramic bonded bodies includes silicon carbide powder and carbon powder.

セラミックス被接合体を2個以上用意する。これらのセラミックス被接合体としては、鋳込み成形により形成した成形体、または、この成形体を不活性雰囲気または真空中で仮焼した仮焼体が用いられる。なお、鋳込み成型においては、炭化珪素と炭素とを分散剤を用いて水などの溶媒に分散させたスラリーであって、バインダーが結合材として添加されたスラリーを石膏に流し込む。   Prepare two or more ceramic workpieces. As these ceramic bonded bodies, a molded body formed by casting or a calcined body obtained by calcining the molded body in an inert atmosphere or vacuum is used. In casting molding, a slurry in which silicon carbide and carbon are dispersed in a solvent such as water by using a dispersant and a binder added as a binder is poured into gypsum.

但し、セラミックス被接合物として用いられる成形体は、鋳込み成形物に限らない。上記のスラリー組成物を顆粒状にし、メカプレス又はCIP成形によって形成される成形体を用いてもよい。また、これら成形体の仮焼体を用いてもよい。押し出し成形、射出成形、ゲルキャスト成形などを用いてもよく、成形方法は限定されない。   However, the molded body used as the ceramic article to be bonded is not limited to a cast molding. You may use the molded object formed by granulating the said slurry composition and forming by a mechanical press or CIP shaping | molding. Moreover, you may use the calcined body of these molded objects. Extrusion molding, injection molding, gel cast molding or the like may be used, and the molding method is not limited.

セラミックス被接合体の接着面は、未加工面であってもよい。ただし、接合の信頼性を高めるため、接着面に加工を施し、平坦な面を形成しておくことが好ましい。接着面どうしの密着力を向上させるために、接着面の表面粗さは、大きいことが好ましい。表面粗さの増加は、溶融Siの含浸により形成される接合部とセラミックス被接合体との密着性、さらにはこれらの接合強度を高めることができる。   The bonding surface of the ceramic bonded body may be an unprocessed surface. However, in order to increase the reliability of bonding, it is preferable to process the bonding surface to form a flat surface. In order to improve the adhesion between the bonding surfaces, the surface roughness of the bonding surfaces is preferably large. The increase in surface roughness can increase the adhesion between the bonded portion formed by impregnation with molten Si and the ceramic bonded body, and further the bonding strength thereof.

次に、セラミックス被接合体を炭化珪素粉末と樹脂とを含有する接着剤(接合剤)で接着する。セラミックス被接合体の接合箇所の表面に接着剤を塗布し、セラミックス被接合体同士を押し当てて、接合を行う。必要な厚みが形成されるまでセラミックス被接合体を加圧する。その後、接着剤を乾燥させる。その際に接着剤は、硬化収縮する。硬化収縮において、接着剤は、セラミックス被接合体と接触している面から反力を受ける。この反力によって、接着剤の収縮が阻害され、接着剤中または接着剤とセラミックス被接合体との界面に亀裂または空隙が発生することがある。そのため、接着剤の収縮にセラミックス被接合体が、例えば抵抗無く追従するように、セラミックス被接合体の移動量・移動速度を1軸のステージ等を用いて制御する。   Next, the ceramic body is bonded with an adhesive (bonding agent) containing silicon carbide powder and a resin. Bonding is performed by applying an adhesive to the surface of the bonded portion of the ceramic bonded body and pressing the bonded ceramic bodies together. The ceramic workpiece is pressurized until the required thickness is formed. Thereafter, the adhesive is dried. At that time, the adhesive cures and shrinks. In the curing shrinkage, the adhesive receives a reaction force from the surface in contact with the ceramic workpiece. Due to this reaction force, the shrinkage of the adhesive is inhibited, and cracks or voids may be generated in the adhesive or at the interface between the adhesive and the ceramic joined body. For this reason, the amount and speed of movement of the ceramic bonded body are controlled using a uniaxial stage or the like so that the ceramic bonded body follows the shrinkage of the adhesive without resistance.

接着剤は炭素粉末を含有していてもよい。炭化珪素粉末の粒径、炭素粉末の粒径および配合比率に関しては、セラミックス被接合体の作製における調合条件と同一の調合条件を用いることが好ましい。これにより、界面において、接着剤の組織構造とセラミックス被接合体の組織構造とが近似し、密着力が向上することが想定される。製造工程上、接着の工程には接着剤を塗り広げる工程を選定することが好ましい。この場合、接着剤を溶媒などで希釈して、粘度を任意に調整できる。粘度を調整する溶媒に制限はなく、水、アルコールなど任意に選択できる。接着剤は接着剤層(接合剤層)としてセラミックス被接合体の間に存在する。接着剤の粘着成分となる樹脂は、フェノール樹脂、フラン樹脂、エポキシ樹脂、ポリイミド樹脂等の熱硬化性樹脂であることが好ましい。   The adhesive may contain carbon powder. Regarding the particle size of the silicon carbide powder, the particle size of the carbon powder, and the blending ratio, it is preferable to use the same blending conditions as the blending conditions in the production of the ceramic bonded body. Thereby, at the interface, it is assumed that the adhesive structure and the ceramic structure of the ceramic joined body are approximated to improve the adhesion. In the manufacturing process, it is preferable to select a step of spreading the adhesive as the bonding step. In this case, the viscosity can be arbitrarily adjusted by diluting the adhesive with a solvent or the like. There is no restriction | limiting in the solvent which adjusts a viscosity, Water, alcohol, etc. can be selected arbitrarily. The adhesive is present as an adhesive layer (bonding agent layer) between the ceramics to be bonded. The resin serving as the adhesive component of the adhesive is preferably a thermosetting resin such as a phenol resin, a furan resin, an epoxy resin, or a polyimide resin.

接着剤に含まれる炭化珪素粉末の平均粒径は、0.1マイクロメートル(μm)以上100μm以下が好ましい。炭化珪素粉末の平均粒径が0.1μm未満であると分散状態が不均一になりやすく、SiC粒子や遊離Si相の分布状態が不均一になる。炭化珪素粉末の平均粒径が100μmを超えると遊離Si相のサイズが大きくなり、接合部の強度を十分に高めることができないおそれがある。   The average particle size of the silicon carbide powder contained in the adhesive is preferably 0.1 micrometer (μm) or more and 100 μm or less. If the average particle size of the silicon carbide powder is less than 0.1 μm, the dispersion state tends to be non-uniform, and the distribution state of SiC particles and free Si phase becomes non-uniform. If the average particle size of the silicon carbide powder exceeds 100 μm, the size of the free Si phase increases, and the strength of the joint may not be sufficiently increased.

炭素粉末の平均粒径は、0.01μm以上20μm以下が好ましい。炭素粉末の平均粒径が0.01μm未満であると、炭素粉末の粒子が凝集しやすく、接着剤の調合が不安定になる。さらに接合部におけるSiC粒子や遊離Si相の分布状態が不均一になる。実施形態においては、0.01〜0.08μmの微細な炭素粉末を高分散させることで信頼性の高い接着を達成している。炭素粉末の平均粒径が20μmを超えると、チョーキング現象が発生しやすくなり、接合部の強度が低下するおそれがある。さらに、遊離Si相の平均径が大きくなって、接合強度の低下やバラツキを招く恐れがある。   The average particle size of the carbon powder is preferably 0.01 μm or more and 20 μm or less. If the average particle size of the carbon powder is less than 0.01 μm, the particles of the carbon powder are likely to aggregate, and the preparation of the adhesive becomes unstable. Furthermore, the distribution state of SiC particles and free Si phase at the joint becomes non-uniform. In the embodiment, highly reliable adhesion is achieved by highly dispersing fine carbon powder of 0.01 to 0.08 μm. If the average particle size of the carbon powder exceeds 20 μm, a choking phenomenon is likely to occur, and the strength of the joint may be reduced. Further, the average diameter of the free Si phase becomes large, which may cause a decrease in bonding strength and variations.

接着剤は、炭化珪素粉末と、炭素粉末と、樹脂に由来する炭素成分と、の合計量に対して、炭化珪素粉末を50〜95質量%の範囲で含有することが好ましい。炭化珪素粉末に対する、炭素粉末および樹脂に由来する炭素成分の重量比(C/SiC)を20重量%以下の範囲とすることが好ましい。炭素粉末を原料として必ずしも添加する必要はないが、炭素成分は存在したほうが好ましい。炭素粉末を添加しない場合においても、樹脂より炭化する炭素成分があるため、若干量の炭素は存在する。炭素成分が20重量%を超えると、炭素がSiと反応しSiCが生じる。この際に生じる体積膨張の影響により、強度を十分に発現させることができないことが想定される。   The adhesive preferably contains the silicon carbide powder in a range of 50 to 95 mass% with respect to the total amount of the silicon carbide powder, the carbon powder, and the carbon component derived from the resin. It is preferable that the weight ratio (C / SiC) of the carbon component derived from the carbon powder and the resin to the silicon carbide powder is in the range of 20% by weight or less. Although it is not always necessary to add carbon powder as a raw material, it is preferable that a carbon component is present. Even when carbon powder is not added, there is a slight amount of carbon because there is a carbon component that carbonizes from the resin. When the carbon component exceeds 20% by weight, the carbon reacts with Si to generate SiC. It is assumed that the strength cannot be sufficiently developed due to the influence of the volume expansion generated at this time.

次いで、接着したセラミックス被接合体と接着剤層とに熱処理を施す。これにより、接着剤層を炭化して多孔質部とする。多孔質部はSiの浸透部として機能するものである。接着剤層を多孔質化するための熱処理は、真空中または不活性ガス雰囲気中にて300℃〜2000℃の範囲の温度で実施することが好ましい。多孔質部の気孔率は、一般的な反応焼結体で利用される気孔率の範囲において選定できる。溶融Siの供給経路を確保するため、多孔質部の気孔率は、20%を超えることが好ましい。Siの供給経路が確保されない場合、接合部において残留炭素量が増大する。多孔質部の気孔率が80%を超えると、遊離Si相の量が増大する。これらはいずれも接合部の強度の低下要因となる。   Next, heat treatment is performed on the bonded ceramic bonded body and the adhesive layer. Thereby, an adhesive bond layer is carbonized and it is set as a porous part. The porous part functions as a Si infiltration part. The heat treatment for making the adhesive layer porous is preferably performed at a temperature in the range of 300 ° C. to 2000 ° C. in a vacuum or in an inert gas atmosphere. The porosity of the porous portion can be selected within the range of the porosity used in a general reaction sintered body. In order to secure a supply path for molten Si, the porosity of the porous portion is preferably more than 20%. If the Si supply path is not secured, the amount of residual carbon increases at the joint. When the porosity of the porous portion exceeds 80%, the amount of free Si phase increases. Both of these are factors that reduce the strength of the joint.

次に、セラミックス被接合体と多孔質部とを、Siの融点以上の温度に加熱し、この加熱状態の多孔質部に溶融Siを含浸させる。多孔質部を1400℃以上の温度に加熱し、真空中または不活性雰囲気中で多孔質部に溶融Siを含浸させる。このような溶融Siの含浸により多孔質部を反応焼結させて、接合部30を形成する。このような接合によってセラミック構造体(接合体)を形成する。   Next, the ceramic joined body and the porous portion are heated to a temperature equal to or higher than the melting point of Si, and the porous portion in the heated state is impregnated with molten Si. The porous part is heated to a temperature of 1400 ° C. or higher, and the porous part is impregnated with molten Si in a vacuum or in an inert atmosphere. The porous portion is reacted and sintered by such impregnation with molten Si to form the joint portion 30. A ceramic structure (joined body) is formed by such joining.

多孔質部を形成する加熱工程と、含浸工程と、を同時に実施することも可能である。すなわち、1400℃までの昇温過程で樹脂を炭化させ、多孔質部を得る。さらに加熱昇温を続けることで、多孔質部を反応焼結させて、セラミックス接合体を得ることもできる。   It is also possible to simultaneously perform the heating step for forming the porous portion and the impregnation step. That is, the resin is carbonized in the temperature raising process up to 1400 ° C. to obtain a porous portion. Furthermore, by continuing heating and heating, the porous part can be subjected to reaction sintering to obtain a ceramic joined body.

多孔質部に存在する樹脂に由来する炭素成分や炭素粉末は、高温下で溶融Siと接触して反応し、炭化珪素(SiC)を生成する。出発原料の炭化珪素粉末は、ほとんど変化しないが、一部の炭化珪素粉末においては、上記反応焼結で生成されるSiCが、出発原料の炭化珪素粉末を被覆する。炭素自身がSiCとなれば、粒径の小さいSiC粒子が形成される。さらに、これらSiC粒子の隙間には、Siが遊離Siとしてネットワーク状に連続して存在する。   The carbon component and carbon powder derived from the resin present in the porous portion react with contact with molten Si at a high temperature to generate silicon carbide (SiC). Although the silicon carbide powder as a starting material hardly changes, in some silicon carbide powders, SiC produced by the reaction sintering covers the silicon carbide powder as a starting material. If the carbon itself becomes SiC, SiC particles having a small particle size are formed. Further, Si is continuously present as free Si in a network form in the gaps between these SiC particles.

上述したような接合工程を適用することによって、反応焼結炭化珪素を含む接合部を有する、複数のセラミックス被接合体の接合体が得られる。   By applying the joining process as described above, a joined body of a plurality of ceramic workpieces having a joint including reactively sintered silicon carbide is obtained.

図21(a)〜図21(c)は、実施形態に係る別のセラミック構造体を例示する斜視図である。
図21(a)は、実施形態に係るセラミック構造体100aの接合前のセラミックス被接合体10a〜10dを例示する。図21(b)は、セラミックス被接合体10a〜10dが接合部30aにより接合されたセラミック構造体100aの斜視図である。図21(c)は、図21(b)に示すA3−A4線におけるセラミック構造体100aの断面を示す斜視図である。
FIG. 21A to FIG. 21C are perspective views illustrating another ceramic structure according to the embodiment.
FIG. 21A illustrates ceramic joined bodies 10a to 10d before joining the ceramic structure 100a according to the embodiment. FIG. 21B is a perspective view of the ceramic structure 100a in which the ceramic bonded bodies 10a to 10d are bonded by the bonding portion 30a. FIG.21 (c) is a perspective view which shows the cross section of the ceramic structure 100a in the A3-A4 line | wire shown in FIG.21 (b).

セラミックス被接合体10a〜10dのそれぞれは、上面又は下面に開口を有する箱状であり、内部に仕切りを有している。これ以外については、セラミックス被接合体10a〜10dには、前述の第1部材10及び第2部材20と同様の説明を適用できる。また接合部30aには、前述の接合部30と同様の説明を適用できる。   Each of the ceramic bonded bodies 10a to 10d has a box shape having an opening on the upper surface or the lower surface, and has a partition inside. Except for this, the same description as the first member 10 and the second member 20 described above can be applied to the ceramic bonded bodies 10a to 10d. Moreover, the description similar to the above-mentioned junction part 30 is applicable to the junction part 30a.

セラミック構造体100aの1つの辺の長さは、1メートル(m)よりも長い。図21(b)に表したように、セラミック構造体100aが有する最も長い辺E1の長さL1は、例えば、1m以上である。また、例えば、長さL1は、セラミック構造体100aが有する最も短い辺の長さL2の1倍以上25倍以下である。   The length of one side of the ceramic structure 100a is longer than 1 meter (m). As shown in FIG. 21B, the length L1 of the longest side E1 of the ceramic structure 100a is, for example, 1 m or more. Further, for example, the length L1 is not less than 1 and not more than 25 times the length L2 of the shortest side of the ceramic structure 100a.

また、セラミック構造体100aは、少なくとも3つの面によって囲まれた複数の空間60を内部に有する。各空間60は、例えば閉鎖されている。図21(c)に示す空間60の1つは、面f1〜f3によって囲まれている。   Moreover, the ceramic structure 100a has a plurality of spaces 60 surrounded by at least three surfaces. Each space 60 is closed, for example. One of the spaces 60 shown in FIG. 21C is surrounded by the surfaces f1 to f3.

実施形態によれば、高い接合強度を得ることができ、接合強度のばらつきを抑制することができる。これにより、図21(a)〜図21(c)に表したような、大型で、高いアスペクト比を有し、複雑な形状を有するセラミック構造体を作製することができる。   According to the embodiment, high bonding strength can be obtained, and variations in bonding strength can be suppressed. Thereby, a ceramic structure having a large shape, a high aspect ratio, and a complicated shape as shown in FIGS. 21A to 21C can be manufactured.

図22(a)及び図22(b)は、実施形態に係る別のセラミック構造体を例示する斜視図である。
図22(a)は、実施形態に係るセラミック構造体100bの接合前のセラミックス被接合体10e〜10hを例示する。図22(b)は、セラミックス被接合体10e〜10fが接合部30bにより接合されたセラミック構造体100bの斜視図である。
FIG. 22A and FIG. 22B are perspective views illustrating another ceramic structure according to the embodiment.
FIG. 22A illustrates ceramic bonded bodies 10e to 10h before bonding of the ceramic structure 100b according to the embodiment. FIG. 22B is a perspective view of the ceramic structure 100b in which the ceramic bonded bodies 10e to 10f are bonded by the bonding portion 30b.

セラミックス被接合体10e〜10hのそれぞれは、上面又は下面に開口を有する箱状であり、内部に仕切りを有している。これ以外については、セラミックス被接合体10e〜10hには、前述の第1部材10及び第2部材20と同様の説明を適用できる。また接合部30bには、前述の接合部30と同様の説明を適用できる。   Each of the ceramic bonded bodies 10e to 10h has a box shape having an opening on the upper surface or the lower surface, and has a partition inside. Except for this, the same description as the first member 10 and the second member 20 described above can be applied to the ceramic bonded bodies 10e to 10h. Moreover, the description similar to the above-mentioned junction part 30 is applicable to the junction part 30b.

図22(b)に表したように、セラミック構造体100bの一辺(辺E2)の長さL3は、例えば、1m以上である。また、例えば、長さL3は、セラミック構造体100bの他の辺の長さL4の1倍以上25倍以下である。また、セラミック構造体100bは、少なくとも3つの面によって囲まれた複数の空間61を有する。例えば、図22(b)に示す空間61の1つは、面f4〜f6によって囲まれている。実施形態によれば、このように大型で、高いアスペクト比を有し、複雑な形状を有するセラミック構造体を作製することができる。   As shown in FIG. 22B, the length L3 of one side (side E2) of the ceramic structure 100b is, for example, 1 m or more. For example, the length L3 is 1 to 25 times the length L4 of the other side of the ceramic structure 100b. The ceramic structure 100b has a plurality of spaces 61 surrounded by at least three surfaces. For example, one of the spaces 61 shown in FIG. 22B is surrounded by the surfaces f4 to f6. According to the embodiment, a ceramic structure having a large shape, a high aspect ratio, and a complicated shape can be manufactured.

以上、本発明の実施の形態について説明した。しかし、本発明はこれらの記述に限定されるものではない。前述の実施の形態に関して、当業者が適宜設計変更を加えたものも、本発明の特徴を備えている限り、本発明の範囲に包含される。例えば、第1部材10、第2部材20及び接合部30などが備える各要素の形状、寸法、材質、配置などは、例示したものに限定されるわけではなく適宜変更することができる。
また、前述した各実施の形態が備える各要素は、技術的に可能な限りにおいて組み合わせることができ、これらを組み合わせたものも本発明の特徴を含む限り本発明の範囲に包含される。
The embodiment of the present invention has been described above. However, the present invention is not limited to these descriptions. As long as the features of the present invention are provided, those skilled in the art appropriately modified the design of the above-described embodiments are also included in the scope of the present invention. For example, the shape, size, material, arrangement, and the like of each element included in the first member 10, the second member 20, and the joint portion 30 are not limited to those illustrated, but can be changed as appropriate.
Moreover, each element with which each embodiment mentioned above is provided can be combined as long as technically possible, and the combination of these is also included in the scope of the present invention as long as it includes the features of the present invention.

10 第1部材、 10a〜10h セラミックス被接合体、 11、12、14、15 接合面、 20 第2部材、 30、30a、30b 接合部(介在部)、 30p 第1部分、 30q 第2部分、 31 中央層、 32 側面層、 32a 第1側面層、 32b 第2側面層、 40a、40b 界面、 41〜44 第1〜第4界面、 51 第1曲面、 52 第2曲面、 60、61 空間、 71 SiC粒子、 75 Si部、 100、100a、100b、101 セラミック構造体、 200 電子露光装置、 210 電子ビーム源、 220 ステージ、 230 電磁レンズ、 240 偏向器、 250 真空チャンバ、 Da〜Dc 距離、 L1〜L4 長さ、 Lxs、Lzs 弦長さ、 R、RA 領域、 R1〜R3 観察領域、 S110〜S170 ステップ、 T、Tmax、Tmin 厚さ、 Tave 平均厚さ、 W 処理対象物、 f1〜f6 面   DESCRIPTION OF SYMBOLS 10 1st member, 10a-10h Ceramics to-be-joined body, 11, 12, 14, 15 joint surface, 20 2nd member, 30, 30a, 30b Joint part (interposition part), 30p 1st part, 30q 2nd part, 31 central layer, 32 side layer, 32a first side layer, 32b second side layer, 40a, 40b interface, 41-44 first to fourth interface, 51 first curved surface, 52 second curved surface, 60, 61 space, 71 SiC particles, 75 Si part, 100, 100a, 100b, 101 ceramic structure, 200 electron exposure device, 210 electron beam source, 220 stage, 230 electromagnetic lens, 240 deflector, 250 vacuum chamber, Da to Dc distance, L1 ~ L4 length, Lxs, Lzs chord length, R, RA region, R1-R3 observation region, S110-S17 Step, T, Tmax, Tmin thickness, Tave average thickness, W the processing object, f1 to f6 surface

Claims (17)

シリコンと炭化珪素とを含む第1部材と、
シリコンと炭化珪素とを含む第2部材と、
前記第1部材と前記第2部材との間に介在し、シリコンと炭化珪素とを含む介在部と、
を備え、
前記介在部の断面において128μm×128μmの大きさの観察領域を10箇所設定し、前記介在部の前記10箇所の前記観察領域のそれぞれにおいてシリコンが占める面積の割合を算出し、前記介在部の前記10箇所における前記割合の平均とし
前記第1部材の断面において128μm×128μmの大きさの観察領域を10箇所設定し、前記第1部材の前記10箇所の前記観察領域のそれぞれにおいて、シリコンが占める面積の割合を算出し、前記第1部材の前記10箇所における前記割合の平均B1とし
前記第2部材の断面において128μm×128μmの大きさの観察領域を10箇所設定し、前記第2部材の前記10箇所の前記観察領域のそれぞれにおいて、Siが占める面積の割合を算出し、前記第2部材の前記10箇所における前記割合の平均B2とすると
前記A、前記B1及び前記B2は、1.0<A/B1<1.3、及び、1.0<A/B2<1.3の少なくともいずれかを満たし、
前記介在部の前記10箇所における前記割合の標準偏差をCとし、
前記第1部材の前記10箇所における前記割合の標準偏差をD1とし、
前記第2部材の前記10箇所における前記割合の標準偏差をD2とすると、
前記C、前記D1及び前記D2は、1.3<C/D1<3.3、及び、1.3<C/D2<3.3の少なくともいずれかを満たすことを特徴とするセラミック構造体。
A first member comprising silicon and silicon carbide;
A second member containing silicon and silicon carbide;
An intervening portion interposed between the first member and the second member and including silicon and silicon carbide;
With
Ten observation regions each having a size of 128 μm × 128 μm are set in the cross section of the interposition part, the ratio of the area occupied by silicon in each of the ten observation regions of the interposition part is calculated, and the interposition part the average of the ratio as a in 10 locations,
Ten observation regions each having a size of 128 μm × 128 μm are set in the cross section of the first member, and the ratio of the area occupied by silicon in each of the ten observation regions of the first member is calculated. the average of the percentage of the 10 locations 1 member and B1,
Ten observation regions having a size of 128 μm × 128 μm are set in the cross section of the second member, and the ratio of the area occupied by Si in each of the ten observation regions of the second member is calculated. When the average of the ratio of the 10 points of the two members and B2,
Wherein A, the B1 and the B2 is 1.0 <A / B1 <1.3, and 1.0 <meets at least one of A / B2 <1.3,
The standard deviation of the ratio at the ten locations of the interposition part is C,
The standard deviation of the ratio at the 10 locations of the first member is D1,
When the standard deviation of the ratio at the ten locations of the second member is D2,
Wherein C, the D1 and the D2 are, 1.3 <C / D1 <3.3, and a ceramic structure, wherein 1.3 <C / D2 <Succoth meet at least one of 3.3 .
前記Aは、23%以上30%以下であることを特徴とする請求項1記載のセラミック構造体。 Wherein A is a ceramic structure according to claim 1 Symbol mounting, characterized in that 30% or less than 23%. 前記介在部は、
中央層と、
前記中央層と前記第1部材との間に位置する第1側面層と、
前記中央層と前記第2部材との間に位置する第2側面層と、
を含み、
前記第1側面層の断面のうち、65μm×252μmの大きさの領域の面積に対する、前記第1側面層の前記領域に含まれるシリコンの面積の比、E1とし
前記第2側面層の断面のうち、65μm×252μmの大きさの領域の面積に対する、前記第2側面層の前記領域に含まれるシリコンの面積の比、E2とし
前記中央層の断面のうち、65μm×252μmの大きさの領域の面積に対する、前記中央層の前記領域に含まれるシリコンの面積の比、Fとすると
前記E1及び前記E2の少なくともいずれかは、前記Fよりも低いことを特徴とする請求項1または2に記載のセラミック構造体。
The interposition part is
The middle layer,
A first side layer located between the central layer and the first member;
A second side layer located between the central layer and the second member;
Including
Of the cross section of the first side surface layer, to the area of the size of the area of 65μm × 252μm, the ratio of the area of the silicon contained in the region of the first side layer, and E1,
Of the cross section of the second side surface layer, to the area of the size of the area of 65μm × 252μm, the ratio of the area of the silicon contained in the region of the second side layer, and E2,
Among the cross-section of the central layer, to the area of the size of the area of 65μm × 252μm, the ratio of the area of the silicon contained in the region of the central layer, when F,
The ceramic structure according to claim 1 or 2, wherein at least one of the E1 and the E2 is lower than the F.
前記E1、前記E2及び前記Fは、E1/F<0.95、及び、E2/F<0.95の少なくともいずれかを満たすことを特徴とする請求項に記載のセラミック構造体。 The ceramic structure according to claim 3 , wherein the E1, the E2, and the F satisfy at least one of E1 / F <0.95 and E2 / F <0.95. 前記中央層の前記断面は、前記第1部材と前記介在部との界面に対して垂直な第1方向と、前記界面に対して平行な第2方向と、を含む平面における断面であり、
前記中央層の前記断面において、前記中央層は、複数のシリコンスポットを含み、
前記複数のシリコンスポットのそれぞれにおいて、前記第1方向の弦長さの平均値を算出し、前記第1方向の弦長さの前記平均値の、前記複数のシリコンスポットにおける最大値をLxとし、
前記複数のシリコンスポットのそれぞれにおいて、前記第2方向の弦長さの平均値を算出し、前記第2方向の弦長さの前記平均値の、前記複数のシリコンスポットにおける最大値をLzとすると、
前記Lxは、前記Lzよりも小さいことを特徴とする請求項またはに記載のセラミック構造体。
The cross section of the central layer is a cross section in a plane including a first direction perpendicular to the interface between the first member and the interposition part and a second direction parallel to the interface;
In the cross section of the central layer, the central layer includes a plurality of silicon spots;
In each of the plurality of silicon spots, an average value of the chord lengths in the first direction is calculated, and a maximum value of the average values of the chord lengths in the first direction in the plurality of silicon spots is Lx,
In each of the plurality of silicon spots, an average value of the chord lengths in the second direction is calculated, and a maximum value of the average values of the chord lengths in the second direction is Lz. ,
The ceramic structure according to claim 3 or 4 , wherein the Lx is smaller than the Lz .
前記Lzに対する、前記Lxの比は、0.9未満であることを特徴とする請求項に記載のセラミック構造体。 The ceramic structure according to claim 5 , wherein a ratio of the Lx to the Lz is less than 0.9. 前記介在部の平均厚さは、100マイクロメートル以上400マイクロメートル以下であることを特徴とする請求項1〜のいずれか1つに記載のセラミック構造体。 The ceramic structure according to any one of claims 1 to 6 , wherein an average thickness of the interposition part is not less than 100 micrometers and not more than 400 micrometers. 前記介在部の厚さの最大値と、前記介在部の厚さの最小値と、の差は、100マイクロメートル以下であることを特徴とする請求項に記載のセラミック構造体。 The ceramic structure according to claim 7 , wherein a difference between a maximum value of the thickness of the interposition part and a minimum value of the thickness of the interposition part is 100 micrometers or less. 前記第1部材と前記介在部との界面は、
第1界面と、
前記第1界面に対して傾斜した第2界面と、
を有し、
前記第2部材と前記介在部との界面は、
前記介在部を介して前記第1界面と対向する第3界面と、
前記第3界面に対して傾斜し、前記介在部を介して前記第2界面と対向する第4界面と、
を有し、
前記第1界面及び前記第2界面は、前記第3界面と前記第4界面との間に位置することを特徴とする請求項1〜のいずれか1つに記載のセラミック構造体。
The interface between the first member and the interposition part is
A first interface;
A second interface inclined with respect to the first interface;
Have
The interface between the second member and the interposition part is
A third interface facing the first interface via the interposition part;
A fourth interface inclined with respect to the third interface and facing the second interface via the interposition part;
Have
The ceramic structure according to any one of claims 1 to 8 , wherein the first interface and the second interface are located between the third interface and the fourth interface.
前記第1部材と前記介在部との界面は、前記第1界面と前記第2界面とを接続する第1曲面を有し、
前記第2部材と前記介在部との界面は、前記第3界面と前記第4界面とを接続する第2曲面を有することを特徴とする請求項に記載のセラミック構造体。
The interface between the first member and the interposition part has a first curved surface that connects the first interface and the second interface;
10. The ceramic structure according to claim 9 , wherein an interface between the second member and the interposition part has a second curved surface connecting the third interface and the fourth interface.
前記第1界面に対して垂直な方向と、前記第3界面に対して垂直な方向と、を含む平面における断面において、前記第1曲面の曲率半径は、前記第2曲面の曲率半径よりも小さいことを特徴とする請求項1に記載のセラミック構造体。 In a cross section in a plane including a direction perpendicular to the first interface and a direction perpendicular to the third interface, the radius of curvature of the first curved surface is smaller than the radius of curvature of the second curved surface. ceramic structure according to claim 1 0, characterized in that. 前記第1曲面と前記第2曲面との間の距離は、前記第1界面と前記第3界面との間の距離よりも短く、前記第2界面と前記第4界面との間の距離よりも短いことを特徴とする請求項1または1に記載のセラミック構造体。 The distance between the first curved surface and the second curved surface is shorter than the distance between the first interface and the third interface, and is shorter than the distance between the second interface and the fourth interface. ceramic structure according to claim 1 0 or 1 1, wherein the shorter. 前記セラミック構造体の曲げ強度から算出されたワイブル係数は、10以上であることを特徴とする請求項1〜1のいずれか1つに記載のセラミック構造体。 The ceramic structure according to any one of claims 1 to 12 , wherein a Weibull coefficient calculated from a bending strength of the ceramic structure is 10 or more. 前記介在部における開気孔率は、0.1%以下であることを特徴とする請求項1〜1のいずれか1つに記載のセラミック構造体。 The open porosity in the intermediate portion, the ceramic structural body according to any one of claims 1 to 1 3, characterized in that 0.1% or less. 前記セラミック構造体の体積抵抗率は、2.0×10−2オーム・センチメートル以下であることを特徴とする請求項1〜1のいずれか1つに記載のセラミック構造体。 The volume resistivity of the ceramic structure, 2.0 × 10 -2, wherein the ohm-cm or less claims 1 to 1 4 ceramic structure according to any one of. 少なくとも1つの辺の長さが1メートルよりも長く、
少なくとも3つの面によって囲まれた空間を複数有することを特徴とする請求項1〜1のいずれか1つに記載のセラミック構造体。
At least one side is longer than 1 meter,
Ceramic structure according to any one of claims 1 to 1 5, characterized in that it comprises a plurality of inter-sky surrounded by at least three faces.
請求項1〜1のいずれか1つに記載のセラミック構造体を含むことを特徴とする半導体製造装置用構造部材。 A structural member for a semiconductor manufacturing apparatus, comprising the ceramic structure according to any one of claims 1 to 16 .
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