(19)【発行国】日本国特許庁(JP)
(12)【公報種別】公開特許公報(A)
(11)【公開番号】P2023149784
(43)【公開日】2023-10-13
(54)【発明の名称】接合構造体
(51)【国際特許分類】
H01L 21/683 20060101AFI20231005BHJP
C04B 35/581 20060101ALI20231005BHJP
【ＦＩ】
H01L21/68 N
C04B35/581
【審査請求】未請求
【請求項の数】5
【出願形態】ＯＬ
(21)【出願番号】P 2022058543
(22)【出願日】2022-03-31
(71)【出願人】
【識別番号】000004064
【氏名又は名称】日本碍子株式会社
(74)【代理人】
【識別番号】110000017
【氏名又は名称】弁理士法人アイテック国際特許事務所
(72)【発明者】
【氏名】海野 豊
(72)【発明者】
【氏名】只木 幹也
(72)【発明者】
【氏名】横野 拓也
【テーマコード（参考）】
5F131
【Ｆターム（参考）】
5F131AA02
5F131BA03
5F131BA04
5F131BA19
5F131CA68
5F131EA03
5F131EB14
5F131EB16
5F131EB81
(57)【要約】
【課題】接続部材がセラミック部材から抜け難くする。
【解決手段】ウエハ載置台１０は、ウエハ載置面１２ａを備えたセラミック部材１２と、セラミック部材１２に埋設されウエハ載置面１２ａに沿う形状のＲＦ電極１４と、セラミック部材１２のうちウエハ載置面１２ａとは反対側の面からＲＦ電極１４に達するように埋設された金属製の接続部材１６と、接続部材１６のうち外部に露出している面に接合層２０を介して接合された金属製の外部通電部材１８と、を備える。接続部材１６は、表面の算術平均粗さＲａが６～１６μｍである。
【選択図】図１
【解決手段】ウエハ載置台１０は、ウエハ載置面１２ａを備えたセラミック部材１２と、セラミック部材１２に埋設されウエハ載置面１２ａに沿う形状のＲＦ電極１４と、セラミック部材１２のうちウエハ載置面１２ａとは反対側の面からＲＦ電極１４に達するように埋設された金属製の接続部材１６と、接続部材１６のうち外部に露出している面に接合層２０を介して接合された金属製の外部通電部材１８と、を備える。接続部材１６は、表面の算術平均粗さＲａが６～１６μｍである。
【選択図】図１
【特許請求の範囲】
【請求項1】
ウエハ載置面を備えたセラミック部材と、
前記セラミック部材に埋設され前記ウエハ載置面に沿う形状の埋設電極と、
前記セラミック部材のうち前記ウエハ載置面とは反対側の面から前記埋設電極に達するように埋設された金属製の接続部材と、
前記接続部材のうち外部に露出している面に接合層を介して接合された金属製の外部通電部材と、
を備え、
前記接続部材は、表面の算術平均粗さＲａが６～１６μｍである、
接合構造体。
前記セラミック部材に埋設され前記ウエハ載置面に沿う形状の埋設電極と、
前記セラミック部材のうち前記ウエハ載置面とは反対側の面から前記埋設電極に達するように埋設された金属製の接続部材と、
前記接続部材のうち外部に露出している面に接合層を介して接合された金属製の外部通電部材と、
を備え、
前記接続部材は、表面の算術平均粗さＲａが６～１６μｍである、
接合構造体。
【請求項2】
前記接続部材を構成する粒子の平均粒径は、４～８μｍである、
請求項１に記載の接合構造体。
請求項１に記載の接合構造体。
【請求項3】
前記接続部材は、気孔率が５～２０％の金属多孔質体で構成されている、
請求項１又は２に記載の接合構造体。
請求項１又は２に記載の接合構造体。
【請求項4】
前記セラミック部材は、窒素アルミニウムで構成されており、
前記接続部材は、Ｍｏ、Ｗ又はＭｏ－Ｗ系合金で構成されている、
請求項１～３のいずれか１項に記載の接合構造体。
前記接続部材は、Ｍｏ、Ｗ又はＭｏ－Ｗ系合金で構成されている、
請求項１～３のいずれか１項に記載の接合構造体。
【請求項5】
前記外部通電部材の耐引張荷重が、１２０ｋｇｆ以上である、
請求項１～４のいずれか１項に記載の接合構造体。
請求項１～４のいずれか１項に記載の接合構造体。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、接合構造体に関する。
【背景技術】
【0002】
従来、セラミック部材と、セラミック部材に埋設された電極と、電極に達するようにセラミック部材に埋設された接続部材と、接合層を介して接続部材に接合された外部通電部材とを備えた接合構造体が知られている。例えば、特許文献１には、図６に示すセラミックヒータ６１０が開示されている。このセラミックヒータ６１０は、内部にヒータエレメント６１４が埋設されたセラミック部材６１２を備えている。セラミック部材６１２のうち、セラミック部材６１２のウエハ載置面６１２ａとは反対側の面６１２ｂには有底筒状の孔６１２ｃが設けられている。セラミック部材６１２には、孔６１２ｃの底面からヒータエレメント６１４に達するように円柱状の接続部材６１６が埋設されている。接続部材６１６のうち外部に露出している面には、接合層６２０を介して外部通電部材６１８が接合されている。こうしたセラミックヒータ６１０は、プラズマを利用してウエハにＣＶＤ成膜を施したりエッチングを施したりするのに用いられる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0003】
【特許文献1】国際公開第２０１５／１９８８９２号パンフレット
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0004】
しかしながら、セラミックヒータ６１０では、プラズマパワーやヒータパワーの増加に伴う接続部材６１６の熱膨張が繰り返し発生して外部通電部材６１８に過負荷が生じた場合、外部通電部材６１８が接続部材６１６ごとセラミック部材６１２から抜けるという問題があった。
【0005】
本発明はこのような課題を解決するためになされたものであり、接続部材がセラミック部材から抜け難くすることを主目的とする。
【課題を解決するための手段】
【0006】
本発明の接合構造体は、
ウエハ載置面を備えたセラミック部材と、
前記セラミック部材に埋設され前記ウエハ載置面に沿う形状の埋設電極と、
前記セラミック部材のうち前記ウエハ載置面とは反対側の面から前記埋設電極に達するように埋設された金属製の接続部材と、
前記接続部材のうち外部に露出している面に接合層を介して接合された金属製の外部通電部材と、
を備え、
前記接続部材は、表面の算術平均粗さＲａが６～１６μｍである、
ものである。
ウエハ載置面を備えたセラミック部材と、
前記セラミック部材に埋設され前記ウエハ載置面に沿う形状の埋設電極と、
前記セラミック部材のうち前記ウエハ載置面とは反対側の面から前記埋設電極に達するように埋設された金属製の接続部材と、
前記接続部材のうち外部に露出している面に接合層を介して接合された金属製の外部通電部材と、
を備え、
前記接続部材は、表面の算術平均粗さＲａが６～１６μｍである、
ものである。
【0007】
この接合構造体では、接続部材は、表面の算術平均粗さＲａが６～１６μｍである。そのため、外部通電部材に過負荷が生じたとしても、アンカー効果により外部通電部材が接続部材ごとセラミック部材から抜け難くすることができる。
【0008】
本発明の接合構造体において、前記接続部材を構成する粒子の平均粒径は、４～８μｍであってもよい。こうすれば、平均粒径が４μｍ未満の場合と比べると、良好なアンカー効果を得ることができる。ここで、接続部材を構成する粒子の平均粒径とは、接続部材の作製に用いられる原材料粉末の平均粒径ではなく、接続部材そのものを構成する粒子の平均粒径である。
【0009】
本発明の接合構造体において、前記接続部材は、気孔率が５～２０％の金属多孔質体で構成されていてもよい。こうすれば、表面の算術平均粗さＲａが６～１６μｍである接続部材を、比較的簡単に作製することができる。このような接続部材は、例えば、平均粒径が４～８μｍの粒径を有する金属粉末を用いて、粉末冶金によって作製される。
【0010】
本発明の接合構造体において、前記セラミック部材は、窒素アルミニウムで構成されていてもよく、前記接続部材は、Ｍｏ、Ｗ又はＭｏ－Ｗ系合金で構成されていてもよい。こうすれば、セラミック部材にクラックが発生し難くなる。セラミック部材と、接続部材との熱膨張係数の差が小さいためである。
【0011】
本発明の接合構造体において、前記外部通電部材の耐引張荷重が、１２０ｋｇｆ以上であってもよい。接合構造体の製造時や使用時には、外部通電部材に大きな負荷が加わることが多く、前記外部通電部材の耐引張荷重が、１２０ｋｇｆ以上であることの意義は高い。
【図面の簡単な説明】
【0012】
【発明を実施するための形態】
【0013】
次に、本発明の接合構造体の好適な一実施形態であるウエハ載置台１０について、以下に説明する。図１はウエハ載置台１０の要部の断面図、図２は接続部材１６の斜視図、図３は図１のＡ部分の拡大図である。なお、本明細書において数値範囲を示す「～」は、その前後に記載される数値を下限値及び上限値として含む意味として使用される。
【0014】
ウエハ載置台１０（本発明の接合構造体に相当）は、プラズマを利用してエッチングやＣＶＤなどを行なうウエハを載置するために用いられるものであり、図示しない真空チャンバ内に設置される。このウエハ載置台１０は、セラミック部材１２と、ＲＦ電極（本発明の埋設電極に相当）１４と、接続部材１６と、外部通電部材１８と、ガイド部材２２とを備えている。
【0015】
セラミック部材１２は、円板状に形成され、一方の面がウエハを載置するためのウエハ載置面１２ａとなっている。なお、図１では、ウエハ載置面１２ａが下になっているが、実際にウエハ載置台１０を使用する際には、ウエハ載置面１２ａが上になるようにする。このセラミック部材１２の材質としては、例えば、窒化アルミニウムが好ましい。また、セラミック部材１２のウエハ載置面１２ａとは反対側の面１２ｂには、有底筒状の孔１２ｃが形成されている。セラミック部材１２は、例えば直径１５０～５００ｍｍ、厚み０．５～３０ｍｍとしてもよい。孔１２ｃは、例えば直径５～１５ｍｍ、深さ５～２５ｍｍとしてもよい。
【0016】
ＲＦ電極１４は、セラミック部材１２に埋設された電極であり、ウエハ載置面１２ａに沿う形状の部材、ここでは円形状の金属メッシュである。このＲＦ電極１４の材質としては、例えば、タングステン、モリブデン、タンタル、白金やこれらの合金などが好ましい。金属メッシュは、例えば、線径０．１～１．０ｍｍ、１インチあたり１０～１００本としてもよい。また、ＲＦ電極１４は印刷により形成されてもよい。
【0017】
接続部材１６は、セラミック部材１２のうち孔１２ｃの底面からＲＦ電極１４に達するように埋設された金属部材である。接続部材１６は、第１面１６ａ、第２面１６ｂ及び第３面１６ｃを備えた、円柱形状の部材である。第１面１６ａは、ＲＦ電極１４側の表面であり、円形面である。第２面１６ｂは、接合層２０側の表面であり、第１面１６ａと同形状の円形面である。また、第２面１６ｂは、孔１２ｃに露出しており、孔１２ｃの底面と同一面である。第３面１６ｃは、円柱の側面である。この接続部材１６は、金属多孔質材料で形成されている。金属としては、例えば、Ｍｏ、Ｗ、又はＭｏ－Ｗ系合金などを用いることができる。
【0018】
接続部材１６の第１面１６ａ及び第２面１６ｂの直径Ｌは、１～５ｍｍであることが好ましく、２．５～３．５ｍｍであることがより好ましい。接続部材１６の高さＨは、１～５ｍｍであることが好ましく、１～２ｍｍであることがより好ましい。また、第１面１６ａ、第２面１６ｂ及び第３面１６ｃの算術平均粗さＲａは、６～１６μｍであることが好ましい。接続部材１６を構成する金属粒子の平均粒径は、４～８μｍであることが好ましい。接続部材１６を構成する金属多孔質材料の気孔率は、５～２０％であることが好ましい。
【0019】
外部通電部材１８は、接続部材１６に接合層２０を介して接合された第１部１８ａと、この第１部１８ａのうち接続部材１６の接合面とは反対側の面に中間接合部１８ｃを介して接合された第２部１８ｂとを備えている。第２部１８ｂは、プラズマ雰囲気や腐食ガス雰囲気で使用されることを考慮して、耐酸化性の高い金属で構成されている。しかし、耐酸化性の高い金属は、一般に熱膨張係数が大きいため、直接接続部材１６と接合すると、両者の熱膨張差によって接合強度が低下する。そのため、第２部１８ｂは、熱膨張係数が接続部材１６の熱膨張係数に近い金属からなる第１部１８ａを介して接続部材１６に接合されている。第２部１８ｂの材質としては、純ニッケル、ニッケル基耐熱合金、金、白金、銀及びこれらの合金などが好ましい。第１部１８ａの材質としては、モリブデン、タングステン、モリブデン－タングステン合金、タングステン－銅－ニッケル合金、コバールなどが好ましい。接合層２０は、ロウ材によって接合されている。ロウ材としては、金属ロウ材が好ましく、例えばＡｕ－Ｎｉロウ材、Ａｌロウ材、Ａｇロウ材などが好ましい。接合層２０は、接続部材１６の第２面１６ｂと第１部１８ａの端面とを接合している。外部通電部材１８の中間接合部１８ｃは、第１部１８ａと第２部１８ｂとを接合すると共に、ガイド部材２２の内周面と第１部１８ａの外周面全面又はその一部との隙間やガイド部材２２の内周面と第２部１８ｂの外周面の一部とを接続している。そのため、第１部１８ａは、中間接合部１８ｃによって周囲の雰囲気との接触が遮断されている。なお、中間接合部１８ｃも、接合層２０と同様の材質を用いることができる。第１部１８ａは、直径３～６ｍｍ、高さ２～５ｍｍとしてもよく、第２部１８ｂは、直径３～６ｍｍ、高さは任意としてもよい。
【0020】
ガイド部材２２は、外部通電部材１８のうち少なくとも第１部１８ａの周囲を囲む円筒状の部材であり、第１部１８ａよりも耐酸化性の高い材質で形成されている。このガイド部材２２は、内径が第１部１８ａ及び第２部１８ｂ（フランジを除く）の外径より大きく、外径が孔１２ｃの直径より小さく、高さが第１部１８ａの高さより高い。ガイド部材２２のうち孔１２ｃの底面に面する端面は、接合層２０を介して接続部材１６、外部通電部材１８及びセラミック部材１２と接合されている。ガイド部材２２の材質は、外部通電部材１８の第２部１８ｂの材質として例示したものを使用することができる。なお、ガイド部材２２の端面は、図１に示すように、接合層２０を介して穴１２ｃの底面に接合されていてもよいし、穴１２ｃの底面から離れていてもよい。
【0021】
次に、ウエハ載置台１０の製造方法について、図４及び図５を用いて説明する。まず、接続部材１６を用意する。接続部材１６は、例えば以下のような粉末冶金により製造される。すなわち、金属粉末９７と樹脂粉末９８とを混合する。これにより、混合物９６が得られる（図４Ａ）。次に、混合物９６を金型に充填して加圧成形する。これにより、成形体８６が得られる（図４Ｂ）。次に、成形体８６を、４００～５００℃で１時間程度加熱して、成形体８６に含まれる樹脂を燃焼させて除去する。そして、成型体８６を１３００～１８００℃で１時間程度加熱して金属粉末９７を焼結させる。これにより、金属多孔質材料で形成された接続部材１６が得られる（図４Ｃ）。ここで、金属粉末９７の平均粒径、圧力、加熱時の温度及び加熱時間を適宜変更することにより、所望の算術平均粗さＲａ、平均粒径及び気孔率を有する接続部材１６を得ることができる。なお、接続部材１６を構成する粒子の平均粒径は、金属粉末９７の平均粒径と略同じとなる。
【0022】
続いて、セラミック原料粉末を円板になるようにプレス成形して成形体６２を作製する（図５Ａ）。この成形体６２には、円形の金属メッシュからなるＲＦ電極１４と、接続部材１６とを埋設しておく。この成形体６２をホットプレス炉又は常圧炉等で焼成することにより、成形体６２が焼結してセラミック部材１２となる（図５Ｂ）。得られたセラミック部材１２を所定寸法になるように加工する。
【0023】
続いて、セラミック部材１２のウエハ載置面１２ａとは反対側の面１２ｂに研削加工を施して有底筒状の孔１２ｃを形成する（図５Ｃ）。このとき、接続部材１６の第２面１６ｂが孔１２ｃに露出し、孔１２ｃの底面と接続部材１６の第２面１６ｂとが同一面になるように加工する。
【0024】
続いて、孔１２ｃの底面に接合層２０となるロウ材７２を敷き、その上に外部通電部材１８の第１部１８ａ、中間接合部１８ｃとなるロウ材７８ｃ、ガイド部材２２及び外部通電部材１８の第２部１８ｂをこの順に積み上げて積層体を得る（図５Ｄ）。この積層体を非酸化性条件下で加熱してロウ材７２，７８ｃを溶融しその後固化することにより、図１に示すウエハ載置台１０を得る。非酸化性条件とは、真空下又は非酸化性雰囲気（例えばアルゴン雰囲気や窒素雰囲気などの不活性雰囲気）下をいう。
【0025】
以上説明したウエハ載置台１０では、接続部材１６は、表面の算術平均粗さＲａが６～１６μｍである。そのため、外部通電部材１８に過負荷が生じたとしても、アンカー効果により外部通電部材１８が接続部材１６ごとセラミック部材１２から抜け難くすることができる。
【0026】
また、ウエハ載置台１０では、接続部材１６を構成する粒子の平均粒径は、４～８μｍであることが好ましい。こうすれば、平均粒径が４μｍ未満の場合と比べると、良好なアンカー効果を得ることができる。
【0027】
更に、ウエハ載置台１０では、接続部材１６は、気孔率が５～２０％の金属多孔質体で構成されていることが好ましい。こうすれば、表面の算術平均粗さＲａが６～１６μｍの接続部材１６を、比較的簡単に作成することができる。
【0028】
更にまた、ウエハ載置台１０では、セラミック部材１２は、窒素アルミニウムで構成されており、接続部材１６は、Ｍｏ、Ｗ又はＭｏ－Ｗ系合金で構成されている。そのため、セラミック部材１２にクラックが発生し難くなる。セラミック部材１２と、接続部材１６との熱膨張係数の差が小さいためである。
【0029】
なお、本発明は上述した実施形態に何ら限定されることはなく、本発明の技術的範囲に属する限り種々の態様で実施し得ることはいうまでもない。なお、本発明は、セラミック部材１２に埋設された電極と外部通電部材１８との間に設けられ且つセラミック部材１２に埋設されている接続部材１６を有する構造体に好適である。
【0030】
例えば、上述した実施形態では、接続部材１６は金属多孔質材料で構成されていたが、これに限定されない。上述した実施形態において、接続部材１６は、緻密質の金属材料で構成されていてもよい。
【0031】
上述した実施形態において、接続部材１６は、第１面１６ａと第３面１６ｃとの間に、所定の曲率半径Ｒを有するコーナー部を有していてもよい。こうすれば、コーナー部周辺のセラミック部材１２にクラックが発生することを防止できる。この場合、曲率半径Ｒは、０．３～１．５ｍｍであることが好ましい。
【0032】
上述した実施形態では、セラミック部材１２にＲＦ電極１４を埋設したが、ＲＦ電極１４に代えて又は加えて、静電電極を埋設してもよいし、ヒータエレメントを埋設してもよいし、静電電極とヒータエレメントの両方を埋設してもよい。
【0033】
上述した実施形態のウエハ載置台１０のウエハ載置面１２ａとは反対側の面１２ｂに、セラミック部材１２と同じ材質の筒状のシャフトをセラミック部材１２と一体化してもよい。この場合、シャフトの中空内部に外部通電部材１８等が配置されるようにする。シャフトを製造するには、例えば、金型を用いてセラミック原料粉末をＣＩＰにて成形し、常圧炉にて所定温度で焼成し、焼成後、所定寸法となるように加工すればよい。また、シャフトとセラミック部材１２とを一体化するには、例えば、シャフトの端面をセラミック部材１２の面１２ｂに突き合わせ、所定温度に昇温して両者を接合して一体化すればよい。
【0034】
上述した実施形態では、外部通電部材１８の第２部１８ｂのフランジとガイド部材２２の端面とを接合しなかったが、両者の間を詰めてその隙間に接合層（例えば接合層２０と同じ材質）を設け、両者をこの接合層を介して接合してもよい。
【実施例0035】
以下に、本発明の実施例について説明する。以下の実験例１～９のうち実験例１～５が本発明の実施例に相当し、実験例６～９が比較例に相当する。なお、以下の実施例は本発明を何ら限定するものではない。
【0036】
［実験例１］
１．接続部材１６の用意
（１）接続部材１６の作製
図４の製造手順にしたがって製造された接続部材１６を作製した。すなわち、金属粉末９７として平均粒径４μｍのＭｏ粉末を９１質量％と、樹脂粉末９８を９質量％とを混合して混合体９６を作製した。次に、作製した混合体９６を金型に充填して加圧成形することで、円柱状の成型体８６を作製した。そして、成型体８６を５００℃で１時間加熱して、成型体８６に含まれる樹脂を燃焼させて除去した。そして、成形体８６を１８００℃で１時間加熱して、金属粉末９７を焼結させて円柱状の接続部材１６を得た。得られた接続部材１６のサイズは、上面及び下面の直径が３ｍｍ、高さが１．５ｍｍであった。
１．接続部材１６の用意
（１）接続部材１６の作製
図４の製造手順にしたがって製造された接続部材１６を作製した。すなわち、金属粉末９７として平均粒径４μｍのＭｏ粉末を９１質量％と、樹脂粉末９８を９質量％とを混合して混合体９６を作製した。次に、作製した混合体９６を金型に充填して加圧成形することで、円柱状の成型体８６を作製した。そして、成型体８６を５００℃で１時間加熱して、成型体８６に含まれる樹脂を燃焼させて除去した。そして、成形体８６を１８００℃で１時間加熱して、金属粉末９７を焼結させて円柱状の接続部材１６を得た。得られた接続部材１６のサイズは、上面及び下面の直径が３ｍｍ、高さが１．５ｍｍであった。
【0037】
（２）表面の算術平均粗さＲａの測定
ＪＩＳ Ｂ ０６０１：２０１３に準じた方法で光干渉計を用いて測定した値を、接続部材１６の表面（第１面１６ａ、第２面１６ｂ及び第３面１６ｃ）の算術平均粗さＲａとした。その結果、表面の算術平均粗さＲａは６μｍであった。
ＪＩＳ Ｂ ０６０１：２０１３に準じた方法で光干渉計を用いて測定した値を、接続部材１６の表面（第１面１６ａ、第２面１６ｂ及び第３面１６ｃ）の算術平均粗さＲａとした。その結果、表面の算術平均粗さＲａは６μｍであった。
【0038】
（３）平均粒径の測定
以下のようにして、接続部材１６を構成する粒子の平均粒径を測定した。すなわち、まず、接続部材１６を切断し、切断面のＳＥＭ画像（倍率３０００倍）を取得した。そして、その画像上に直線を引き、４０個の粒子を横切る線分の長さをそれぞれ測定し、それらの平均値として算出した。その結果、接続部材１６を構成する粒子の平均粒径は４μｍであった。
以下のようにして、接続部材１６を構成する粒子の平均粒径を測定した。すなわち、まず、接続部材１６を切断し、切断面のＳＥＭ画像（倍率３０００倍）を取得した。そして、その画像上に直線を引き、４０個の粒子を横切る線分の長さをそれぞれ測定し、それらの平均値として算出した。その結果、接続部材１６を構成する粒子の平均粒径は４μｍであった。
【0039】
（４）気孔率の測定
以下のようにして、接続部材１６の気孔率を測定した。すなわち、まず、接続部材１６の切断面の樹脂埋め及び研磨を行って観察用試料を作製した。次に、切断面のＳＥＭ画像（倍率１０００倍）を撮影した。次に、得た画像を画像解析することにより、画像中の画素の輝度データの輝度分布から判別分析法（大津の２値化）で閾値を決定した。その後、決定した閾値に基づいて画像中の各画素を物体部分と気孔部分とに２値化して、物体部分の面積と気孔部分の面積とを算出した。そして、全面積（物体部分と気孔部分の合計面積）に対する気孔部分の面積の割合を、気孔率として導出した。その結果、接続部材１６の気孔率は５％であった。
以下のようにして、接続部材１６の気孔率を測定した。すなわち、まず、接続部材１６の切断面の樹脂埋め及び研磨を行って観察用試料を作製した。次に、切断面のＳＥＭ画像（倍率１０００倍）を撮影した。次に、得た画像を画像解析することにより、画像中の画素の輝度データの輝度分布から判別分析法（大津の２値化）で閾値を決定した。その後、決定した閾値に基づいて画像中の各画素を物体部分と気孔部分とに２値化して、物体部分の面積と気孔部分の面積とを算出した。そして、全面積（物体部分と気孔部分の合計面積）に対する気孔部分の面積の割合を、気孔率として導出した。その結果、接続部材１６の気孔率は５％であった。
【0040】
２．ウエハ載置台の作製
（１）成形体６２の作製
図５の製造手順にしたがい、３台のウエハ載置台１０のサンプルを製造した。まず、窒化アルミニウム粉末と焼結助剤とを混合した混合粉末にＲＦ電極１４と接続部材１６とを埋設し、一軸加圧成形することによって成形体６２を作製した。ＲＦ電極１４としては、モリブデン製の金網を使用した。この金網は、直径０．１２ｍｍのモリブデン線を、１インチあたり５０本の密度で編んだものを使用した。
（１）成形体６２の作製
図５の製造手順にしたがい、３台のウエハ載置台１０のサンプルを製造した。まず、窒化アルミニウム粉末と焼結助剤とを混合した混合粉末にＲＦ電極１４と接続部材１６とを埋設し、一軸加圧成形することによって成形体６２を作製した。ＲＦ電極１４としては、モリブデン製の金網を使用した。この金網は、直径０．１２ｍｍのモリブデン線を、１インチあたり５０本の密度で編んだものを使用した。
【0041】
（２）焼成
続いてこの成形体６２を金型に入れ、カーボンフォイル内に密封し、ホットプレス法で焼成することにより、セラミック部材１２を得た。焼成後、セラミック部材１２を直径２００ｍｍ、厚さ８ｍｍになるように加工した。
続いてこの成形体６２を金型に入れ、カーボンフォイル内に密封し、ホットプレス法で焼成することにより、セラミック部材１２を得た。焼成後、セラミック部材１２を直径２００ｍｍ、厚さ８ｍｍになるように加工した。
【0042】
（３）孔１２ｃの形成
続いて、セラミック部材１２のウエハ載置面１２ａとは反対側の面１２ｂにマシニングセンタによって有底筒状の孔１２ｃを形成した。孔１２ｃは、直径９ｍｍ（開口部直径１２ｍｍ）、深さ４．５ｍｍとした。このとき、接続部材の第２面１６ｂが孔１２ｃに露出し、孔１２ｃの底面と接続部材の第２面１６ｂとが同一面になるように加工した。
続いて、セラミック部材１２のウエハ載置面１２ａとは反対側の面１２ｂにマシニングセンタによって有底筒状の孔１２ｃを形成した。孔１２ｃは、直径９ｍｍ（開口部直径１２ｍｍ）、深さ４．５ｍｍとした。このとき、接続部材の第２面１６ｂが孔１２ｃに露出し、孔１２ｃの底面と接続部材の第２面１６ｂとが同一面になるように加工した。
【0043】
（４）外部通電部材１８の接合
続いて、孔１２ｃの底面にＡｕ－Ｎｉからなるロウ材７２を敷き、その上に外部通電部材１８の第１部１８ａ、Ａｕ－Ｎｉからなるロウ材７８ｃ、ニッケル製（純度９９％以上）のガイド部材２２及び外部通電部材１８の第２部１８ｂをこの順に積み上げて積層体を得た。第１部１８ａとしては、コバール製で直径４ｍｍ、高さ３ｍｍのものを使用し、第２部１８ｂとしては、ニッケル製（純度９９％以上）で直径４ｍｍ（フランジ直径８ｍｍ）、高さ６０ｍｍのものを使用した。この積層体を、不活性雰囲気下、９６０～１１００℃で１０分間加熱して、図１に示すウエハ載置台１０を得た。
続いて、孔１２ｃの底面にＡｕ－Ｎｉからなるロウ材７２を敷き、その上に外部通電部材１８の第１部１８ａ、Ａｕ－Ｎｉからなるロウ材７８ｃ、ニッケル製（純度９９％以上）のガイド部材２２及び外部通電部材１８の第２部１８ｂをこの順に積み上げて積層体を得た。第１部１８ａとしては、コバール製で直径４ｍｍ、高さ３ｍｍのものを使用し、第２部１８ｂとしては、ニッケル製（純度９９％以上）で直径４ｍｍ（フランジ直径８ｍｍ）、高さ６０ｍｍのものを使用した。この積層体を、不活性雰囲気下、９６０～１１００℃で１０分間加熱して、図１に示すウエハ載置台１０を得た。
【0044】
[実験例２～９]
実験例２～９では、表面の算術平均粗さＲａ、平均粒径及び気孔率が、表１に示した値となるような接続部材１６を用意した点以外は、実験例１と同様にウエハ載置台１０を３台ずつ作製した。
実験例２～９では、表面の算術平均粗さＲａ、平均粒径及び気孔率が、表１に示した値となるような接続部材１６を用意した点以外は、実験例１と同様にウエハ載置台１０を３台ずつ作製した。
【0045】
【表1】
【0046】
［ウエハ載置台の評価］
（１）製造時破損の有無
実験例１～９において作製したウエハ載置台１０に対して、製造時破損の有無を確認した。実験例ごとに３台のウエハ載置台１０の製造時破損の有無を確認した。具体的には、成形体６２を焼結させてセラミック部材１２を製造した直後にセラミック部材１２にクラックが発生したか否かを調べ、クラックが発生していたものについて製造時破損ありと判定した。
（１）製造時破損の有無
実験例１～９において作製したウエハ載置台１０に対して、製造時破損の有無を確認した。実験例ごとに３台のウエハ載置台１０の製造時破損の有無を確認した。具体的には、成形体６２を焼結させてセラミック部材１２を製造した直後にセラミック部材１２にクラックが発生したか否かを調べ、クラックが発生していたものについて製造時破損ありと判定した。
【0047】
（２）耐引張荷重
実験例１～９において作製したウエハ載置台１０に対して、耐引張荷重を確認した。実験例ごとに３台のウエハ載置台１０の耐引張荷重を確認した。耐引張荷重の確認は、以下のように行なった。すなわち、外部通電部材１８の自由端に雄ネジを形成し、その雄ネジに円柱状の接続治具の雌ネジを螺合した後、７００℃、酸素雰囲気下で８００時間放置した。その後、セラミック部材１２のウエハ載置面１２ａをワーク設置面に固定した。その状態で、引っ張り試験機を用いて、垂直方向の荷重を１～１２０ｋｇｆまで変化させながら、接続治具を引っ張った。１２０ｋｇｆの荷重で引っ張っても接続部材がセラミック部材１２から抜けないものの耐引張荷重は、１２０ｋｇｆ以上とした。そうでないものの耐引張荷重は、外部通電部材１８ごと接続部材１６がセラミック部材１２から抜けた際の引張荷重とした。
実験例１～９において作製したウエハ載置台１０に対して、耐引張荷重を確認した。実験例ごとに３台のウエハ載置台１０の耐引張荷重を確認した。耐引張荷重の確認は、以下のように行なった。すなわち、外部通電部材１８の自由端に雄ネジを形成し、その雄ネジに円柱状の接続治具の雌ネジを螺合した後、７００℃、酸素雰囲気下で８００時間放置した。その後、セラミック部材１２のウエハ載置面１２ａをワーク設置面に固定した。その状態で、引っ張り試験機を用いて、垂直方向の荷重を１～１２０ｋｇｆまで変化させながら、接続治具を引っ張った。１２０ｋｇｆの荷重で引っ張っても接続部材がセラミック部材１２から抜けないものの耐引張荷重は、１２０ｋｇｆ以上とした。そうでないものの耐引張荷重は、外部通電部材１８ごと接続部材１６がセラミック部材１２から抜けた際の引張荷重とした。
【0048】
（３）判定
上述した方法により、製造時破損の有無及び耐引張荷重を確認した。製造時破損がなく耐引張荷重が１２０ｋｇｆ以上のものをＯＫと判定した。一方、製造時破損があったもの又は耐引張荷重が１２０ｋｇｆ未満のものをＮＧと判定した。
上述した方法により、製造時破損の有無及び耐引張荷重を確認した。製造時破損がなく耐引張荷重が１２０ｋｇｆ以上のものをＯＫと判定した。一方、製造時破損があったもの又は耐引張荷重が１２０ｋｇｆ未満のものをＮＧと判定した。
【0049】
接続部材１６の表面の算術平均粗さＲａが６～１６μｍである実験例１～５（１つの実験例につき３台）では、いずれも、製造時破損はなく、耐引張荷重は１２０ｋｇｆ以上であった。また、実験例１～５では、接続部材１６を構成する粒子の平均粒径が、４～８μｍであった。
【0050】
一方、表面の算術平均粗さＲａが、６μｍ未満である実験例６～８では、製造時破損はないものの、耐引張荷重が１２０ｋｇｆ未満であった。実験例６～８では、接合部材１６を構成する粒子の平均粒径が３μｍであり、接続部材１６の気孔率が５％未満であった。また、表面の算術平均粗さＲａが１６μｍよりも大きい実験例９では、製造時破損があり、耐引張荷重が１２０ｋｇｆ未満であった。実験例９では、接合部材１６を構成する粒子の平均粒径が１０μｍであり、接続部材１６の気孔率が２４％であった。なお、実験例６において、「～」を用いて耐引張荷重を所定の数値範囲として表したのは、実験例６で作製した３台のウエハ載置台において、耐引張荷重がばらついたからである。実験例７～９についても同様である。
【符号の説明】
【0051】
１０ ウエハ載置台、１２ セラミック部材、１２ａ ウエハ載置面、１２ｂ 面、１２ｃ 孔、１４ ＲＦ電極、１６ 接続部材、１６ａ 第１面、１６ｂ 第２面、１６ｂ 第３面、１６ｃ 第３面、１８ 外部通電部材、１８ａ 第１部、１８ｂ 第２部、１８ｃ 中間接合部、２０ 接合層、２２ ガイド部材、６２ 成形体、７２ ロウ材、７８ｃ ロウ材、８６ 成形体、９６ 混合物、９７ 金属粉末、９８ 樹脂粉末、６１０ セラミックヒータ、６１２ セラミック部材、６１２ａ ウエハ載置面、６１２ｂ 面、６１２ｃ 孔、６１４ ヒータエレメント、６１６ 接続部材、６１８ 外部通電部材、６２０ 接合層。
【図1】
【図2】
【図3】
【図4】
【図5】
【図6】