特許 7388573 セラミックス接合体、静電チャック装置、セラミックス接合体の製造方法

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】

(24)【登録日】2023-11-20

(45)【発行日】2023-11-29

(54)【発明の名称】セラミックス接合体、静電チャック装置、セラミックス接合体の製造方法

(51)【国際特許分類】

   H01L 21/683 20060101AFI20231121BHJP

   H01L 21/3065 20060101ALI20231121BHJP

   C04B 37/00 20060101ALI20231121BHJP

【ＦＩ】

H01L21/68 R

H01L21/302 101G

C04B37/00 Z

【請求項の数】 9

(21)【出願番号】P 2022557253

(86)(22)【出願日】2021-08-31

(86)【国際出願番号】 JP2021031940

(87)【国際公開番号】W WO2022085307

(87)【国際公開日】2022-04-28

【審査請求日】2022-11-24

(31)【優先権主張番号】P 2020176425

(32)【優先日】2020-10-21

(33)【優先権主張国・地域又は機関】JP

【早期審査対象出願】

(73)【特許権者】

【識別番号】000183266

【氏名又は名称】住友大阪セメント株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100161207

【弁理士】

【氏名又は名称】西澤 和純

(74)【代理人】

【識別番号】100196058

【弁理士】

【氏名又は名称】佐藤 彰雄

(74)【代理人】

【識別番号】100206999

【弁理士】

【氏名又は名称】萩原 綾夏

(72)【発明者】

【氏名】有川 純

(72)【発明者】

【氏名】日▲高▼ 宣浩

(72)【発明者】

【氏名】三浦 幸夫

【審査官】杢 哲次

(56)【参考文献】

【文献】特開２０１１－１４８６８７（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２００４－１０３６４８（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２００５－５７２１４（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０２０－２５０７２（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１７－１７８６６３（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２００５－１５９３３４（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｈ０１Ｌ ２１／６８３

Ｈ０１Ｌ ２１／３０６５

Ｃ０４Ｂ ３７／００

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

一対のセラミックス板と、
前記一対のセラミックス板の間に介在する電極層と、を備え、
前記電極層は、前記一対のセラミックス板の少なくとも一方に埋設され、
前記電極層の外縁において、前記一対のセラミックス板の少なくとも一方と前記電極層との接合面が、前記一対のセラミックス板及び前記電極層の厚さ方向に対して傾きを有し、
前記電極層は、絶縁性セラミックスと導電性セラミックスから構成され、
前記電極層の外縁の相対密度は、前記電極層の中心の相対密度よりも低密度であるセラミックス接合体。

【請求項2】

一対のセラミックス板と、
前記一対のセラミックス板の間に介在する電極層と、
前記一対のセラミックス板の間において、前記電極層の周囲に配置された絶縁層と、を備え、
前記電極層の外縁において、前記電極層と前記絶縁層との接合面が、前記一対のセラミックス板、前記電極層及び前記絶縁層の厚さ方向に対して傾きを有し、
前記電極層の外縁の相対密度は、前記電極層の中心の相対密度よりも低密度である、セラミックス接合体。

【請求項3】

前記電極層は、絶縁性セラミックスと導電性セラミックスから構成される、請求項２に記載のセラミックス接合体。

【請求項4】

前記絶縁性セラミックスは、Ａｌ_２Ｏ_３、ＡｌＮ、Ｓｉ_３Ｎ_４、Ｙ_２Ｏ_３、ＹＡＧ、ＳｍＡｌＯ_３、ＭｇＯ及びＳｉＯ_２からなる群から選択される少なくとも１種である、請求項１または３に記載のセラミックス接合体。

【請求項5】

前記導電性セラミックスは、ＳｉＣ、ＴｉＯ_２、ＴｉＮ、ＴｉＣ、Ｗ、ＷＣ、Ｍｏ、Ｍｏ_２Ｃ及びＣからなる群から選択される少なくとも１種である、請求項１，３，４のいずれか１項に記載のセラミックス接合体。

【請求項6】

前記一対のセラミックス板の材料が、互いに同じである請求項１から５のいずれか１項に記載のセラミックス接合体。

【請求項7】

セラミックスからなる静電チャック部材と、金属からなる温度調整用ベース部材とを、接着剤層を介して接合してなる静電チャック装置であって、
前記静電チャック部材は、請求項１から６のいずれか１項に記載のセラミックス接合体からなる、静電チャック装置。

【請求項8】

一対のセラミックス板の少なくとも一方に対して、前記一対のセラミックス板が重なる面に、前記一対のセラミックス板の厚さ方向に対して傾く傾斜面を有する凹部を形成する工程と、
前記凹部に、電極層形成用ペーストを塗布して電極層塗膜を形成する工程と、
前記電極層塗膜を形成した面が内側になる姿勢で、前記一対のセラミックス板を積層する工程と、
前記一対のセラミックス板及び前記電極層塗膜を含む積層体を、加熱しながら、厚さ方向に加圧する工程と、を有し、
前記電極層塗膜は、絶縁性セラミックスと導電性セラミックスから構成されるセラミックス接合体の製造方法。

【請求項9】

一対のセラミックス板の少なくとも一方に対して、前記一対のセラミックス板が重なる面に、電極層形成用ペーストを塗布して電極層塗膜を形成するとともに、前記電極層塗膜の周囲を囲んで絶縁層形成用ペーストを塗布して絶縁層塗膜を形成する工程と、
前記電極層塗膜及び前記絶縁層塗膜を形成した面が内側になる姿勢で、前記一対のセラミックス板を積層する工程と、
前記一対のセラミックス板、前記電極層塗膜及び前記絶縁層塗膜を含む積層体を、加熱しながら、厚さ方向に加圧する工程と、を有し、
前記絶縁層塗膜を形成する工程では、前記電極層塗膜の外縁と前記絶縁層塗膜の内縁とが重なり、前記電極層塗膜と前記絶縁層塗膜との接触面が、前記一対のセラミックス板の厚さ方向に対して傾きを有し、
前記電極層塗膜から得られる電極層の外縁の相対密度は、前記電極層の中心の相対密度よりも低密度であるセラミックス接合体の製造方法。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、セラミックス接合体、静電チャック装置及びセラミックス接合体の製造方法に関する。
本願は、２０２０年１０月２１日に出願された日本国特願２０２０－１７６４２５号に基づき優先権を主張し、その内容をここに援用する。

【背景技術】

【0002】

従来、ＩＣ、ＬＳＩ、ＶＬＳＩ等の半導体装置を製造する半導体製造工程においては、シリコンウエハ等の板状試料は、静電チャック機能を備えた静電チャック部材に静電吸着により固定されて所定の処理が施される。

【0003】

例えば、この板状試料にプラズマ雰囲気下にてエッチング処理等を施す場合、プラズマの熱により板状試料の表面が高温になり、表面のレジスト膜が張り裂ける（バーストする）等の問題が生じる。

【0004】

そこで、この板状試料の温度を所望の一定の温度に維持するために、冷却機能を有する静電チャック装置が用いられている。このような静電チャック装置は、上記の静電チャック部材と、金属製の部材の内部に温度制御用の冷却媒体を循環させる流路が形成された温度調整用ベース部材とを備えている。静電チャック部材と温度調整用ベース部材とは、静電チャック部材の下面において、シリコーン系接着剤を介して接合・一体化している。

【0005】

この静電チャック装置では、温度調整用ベース部材の流路に温度調整用の冷却媒体を循環させて熱交換を行い、静電チャック部材の上面に固定された板状試料の温度を望ましい一定の温度に維持しつつ静電吸着できる。そのため、上記静電チャック装置を用いると、静電吸着する板状試料の温度を維持しながら、板状試料に各種のプラズマ処理を施すことができる。

【0006】

静電チャック部材としては、一対のセラミックス板と、それらの間に介在する電極層とを備えたセラミックス接合体を含む構成が知られている。このようなセラミックス接合体の製造方法としては、例えば、一方のセラミックス焼結体に溝を掘って、その溝の中に導電層を形成し、セラミックス焼結体とともに導電層を研削、鏡面研磨した後、ホットプレスにより、一方のセラミックス焼結体に他方のセラミックス焼結体を接合する方法が知られている（例えば、特許文献１参照）。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0007】

【文献】特許第５８４１３２９号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0008】

特許文献１では、一対のセラミックス板を貼り合わせる界面（接合界面）に、微小な空間（ボイド）が残存することがあり、この機構により静電チャック部材の耐電圧が低下する、すなわち絶縁破壊するおそれが指摘されている。このようなボイドを有する静電チャック部材は、誘電層（セラミックス板）に高い電圧を印加すると、ボイドに電荷が溜まり、放電するよりセラミックス板が絶縁破壊すると予想される。

【0009】

しかしながら、特許文献１に記載の方法では、電極層とセラミックス板の間にボイドが生じることを充分に抑制することができなかった。

【0010】

本発明は、上記事情に鑑みてなされたものであって、高い電圧を印加した場合に、放電によりセラミックス板の絶縁破壊が発生することを抑制したセラミックス接合体、セラミックス接合体を含む静電チャック装置、及びセラミックス接合体の製造方法を提供することを目的とする。

【課題を解決するための手段】

【0011】

上記の課題を解決するため、本発明は以下の態様を包含する。

【0012】

［１］一対のセラミックス板と、前記一対のセラミックス板の間に介在する電極層と、を備え、前記電極層は、前記一対のセラミックス板の少なくとも一方に埋設され、前記電極層の外縁において、前記一対のセラミックス板の少なくとも一方と前記電極層との接合面が、前記一対のセラミックス板及び前記電極層の厚さ方向に対して傾きを有する、セラミックス接合体。

【0013】

［２］一対のセラミックス板と、前記一対のセラミックス板の間に介在する電極層と、前記一対のセラミックス板の間において、前記電極層の周囲に配置された絶縁層と、を備え、前記電極層の外縁において、前記電極層と前記絶縁層との接合面が、前記一対のセラミックス板、前記電極層及び前記絶縁層の厚さ方向に対して傾きを有する、セラミックス接合体。

【0014】

［３］前記電極層は、絶縁性セラミックスと導電性セラミックスから構成される、［１］又は［２］に記載のセラミックス接合体。

【0015】

［４］前記絶縁性セラミックスは、Ａｌ_２Ｏ_３、ＡｌＮ、Ｓｉ_３Ｎ_４、Ｙ_２Ｏ_３、ＹＡＧ、ＳｍＡｌＯ_３、ＭｇＯ及びＳｉＯ_２からなる群から選択される少なくとも１種である、［３］に記載のセラミックス接合体。

【0016】

［５］前記導電性セラミックスは、ＳｉＣ、ＴｉＯ_２、ＴｉＮ、ＴｉＣ、Ｗ、ＷＣ、Ｍｏ、Ｍｏ_２Ｃ及びＣからなる群から選択される少なくとも１種である、［３］又は［４］に記載のセラミックス接合体。

【0017】

［６］前記電極層の外縁の相対密度は、前記電極層の中心の相対密度よりも低密度である［１］から［５］のいずれか１項に記載のセラミックス接合体。

【0018】

［７］前記一対のセラミックス板の材料が、互いに同じである［１］から［６］のいずれか１項に記載のセラミックス接合体。

【0019】

［８］セラミックスからなる静電チャック部材と、金属からなる温度調整用ベース部材とを、接着剤層を介して接合してなる静電チャック装置であって、前記静電チャック部材は、［１］から［７］のいずれか１項に記載のセラミックス接合体からなる、静電チャック装置。

【0020】

［９］一対のセラミックス板の少なくとも一方に対して、前記一対のセラミックス板が重なる面に、前記一対のセラミックス板の厚さ方向に対して傾く傾斜面を有する凹部を形成する工程と、前記凹部に、電極層形成用ペーストを塗布して電極層塗膜を形成する工程と、前記電極層塗膜を形成した面が内側になる姿勢で、前記一対のセラミックス板を積層する工程と、前記一対のセラミックス板及び前記電極層塗膜を含む積層体を、加熱しながら、厚さ方向に加圧する工程と、を有するセラミックス接合体の製造方法。

【0021】

［１０］一対のセラミックス板の少なくとも一方に対して、前記一対のセラミックス板が重なる面に、電極層形成用ペーストを塗布して電極層塗膜を形成するとともに、前記電極層塗膜の周囲を囲んで絶縁層形成用ペーストを塗布して絶縁層塗膜を形成する工程と、前記電極層塗膜及び前記絶縁層塗膜を形成した面が内側になる姿勢で、前記一対のセラミックス板を積層する工程と、前記一対のセラミックス板、前記電極層塗膜及び前記絶縁層塗膜を含む積層体を、加熱しながら、厚さ方向に加圧する工程と、を有し、前記絶縁層塗膜を形成する工程では、前記電極層塗膜の外縁と前記絶縁層塗膜の内縁とが重なり、前記電極層塗膜と前記絶縁層塗膜との接触面が、前記一対のセラミックス板の厚さ方向に対して傾きを有するセラミックス接合体の製造方法。

【発明の効果】

【0022】

本発明によれば、高い電圧を印加した場合に、放電によりセラミックス板の絶縁破壊が発生することを抑制したセラミックス接合体、セラミックス接合体を含む静電チャック装置、及びセラミックス接合体の製造方法を提供することができる。

【図面の簡単な説明】

【0023】

【図1】本発明の一実施形態に係るセラミックス接合体を示す断面図である。

【図2】本発明の一実施形態に係るセラミックス接合体を示す断面図である。

【図3】本発明の一実施形態に係るセラミックス接合体を示す断面図である。

【図4】本発明の一実施形態に係るセラミックス接合体を示す断面図である。

【図5】本発明の一実施形態に係るセラミックス接合体を示す断面図である。

【図6】本発明の一実施形態に係るセラミックス接合体を示す断面図である。

【図7】本発明の一実施形態に係るセラミックス接合体を示す断面図である。

【図8】本発明の一実施形態に係るセラミックス接合体を示す断面図である。

【図9】本発明の一実施形態に係る静電チャック装置を示す断面図である。

【発明を実施するための形態】

【0024】

本発明のセラミックス接合体、静電チャック装置、及びセラミックス接合体の製造方法の実施の形態について説明する。
なお、本実施の形態は、発明の趣旨をより良く理解させるために具体的に説明するものであり、特に指定のない限り、本発明を限定するものではない。

【0025】

［セラミックス接合体］
（第１の実施形態）
以下、図１を参照しながら、本発明の一実施形態に係るセラミックス接合体について説明する。図１において、紙面の左右方向（セラミックス接合体の幅方向）をＸ方向、紙面の上下方向（セラミックス接合体の厚さ方向）をＹ方向とする。
なお、以下の全ての図面においては、図面を見易くするため、各構成要素の寸法や比率等は適宜異ならせてある。

【0026】

図１は、本実施形態のセラミックス接合体を示す断面図である。図１に示すように、本実施形態のセラミックス接合体１は、一対のセラミックス板２，３と、一対のセラミックス板２，３の間に介在する電極層４と、を備える。

【0027】

セラミックス接合体の内部は、部材間の界面や、電極層の内部が中実とならず、空間が形成されることがある。以下の説明において、セラミックス接合体の内部に発生する空間を、発生する位置及び大きさに基づいて、「ボイド」「隙間」「気孔」と称する。

【0028】

用語「空間」は、上記ボイド、隙間及び気孔を総称する表現である。

【0029】

用語「ボイド」は、第１セラミックス板と電極層との界面、又は第２のセラミックス板と電極層との界面に生じる空間であって、長径が５０μｍ未満である空間を意味する。

【0030】

用語「隙間」は、第１セラミックス板と電極層との界面、又は第２のセラミックス板と電極層との界面に生じる空間であって、長径が５０μｍ以上である空間を意味する。

【0031】

用語「気孔」は、電極層の内部に生じる空間を意味する。

【0032】

なお、ボイド及び隙間の長径は、各空間（ボイド又は隙間）にそれぞれ外接する最小の矩形の長辺の長さに相当する。

【0033】

図１に示す断面図は、平面視においてセラミックス接合体１に外接する円のうち最小の円を想定したとき、この円の中心を含む仮想面により、セラミックス接合体を切断した断面である。セラミックス接合体１が平面視で略円形である場合、上記円の中心と、平面視におけるセラミックス接合体の形状の中心とは凡そ一致する。

【0034】

なお、本明細書において「平面視」とは、セラミックス接合体の厚さ方向であるＹ方向から見た視野を指す。
また、本明細書において「外縁」とは、対象物を平面視したときの外周近傍の領域を指す。

【0035】

以下、セラミックス板２を第１のセラミックス板２、セラミックス板３を第２のセラミックス板３と言うことがある。

【0036】

図１に示すように、セラミックス接合体１は、第１のセラミックス板２と、電極層４と、第２のセラミックス板３とがこの順に積層されている。すなわち、セラミックス接合体１は、第１のセラミックス板２と第２のセラミックス板３が、電極層４を介して、接合一体化されてなる接合体である。

【0037】

セラミックス接合体１では、電極層４の外縁は、平面視で接合面５と重なり、且つセラミックス接合体１の外部に露出していない。また、電極層４の外縁において、第２のセラミックス板３と電極層４との接合面５が、一対のセラミックス板２，３及び電極層４の厚さ方向（図１のＹ方向）に対して傾きを有する。その結果、Ｙ方向において対向する電極層４の面４ａ，４ｂを比べると、第１のセラミックス板２と接する－Ｙ側の面４ａは、第２のセラミックス板３と接する＋Ｙ側の面４ｂよりも広い。

【0038】

第２のセラミックス板３には、第１のセラミックス板２との接合面３ａから、接合面３ａとは反対側の面３ｂ側に向かって＋Ｙ方向に（第２のセラミックス板３の厚さ方向に）窪む凹部３Ａが形成されている。凹部３Ａは、＋Ｙ方向に開口径が漸減している。凹部３Ａは、第２のセラミックス板３の面３ｂと平行な底面３ｃと、第２のセラミックス板３の厚さ方向に対して斜めに傾く傾斜面３ｄとを有する。凹部３Ａの傾斜面３ｄは、底面３ｃから接合面３ａ側に傾く面である。

【0039】

電極層４は、凹部３Ａに電極層形成用ペーストを塗布（充填）して形成した電極層塗膜からなる。従って、第２のセラミックス板３と電極層４との接合面５は、凹部３Ａの傾斜面３ｄと同一の面である。電極層４は、第２のセラミックス板３の凹部３Ａに埋設されている。

【0040】

電極層４の外縁は、第２のセラミックス板３の傾斜面３ｄと相補的な傾きを有し、接合面３ａと相補的な傾きを有する。

【0041】

図１に示すように、第２のセラミックス板３と電極層４との接合面５（斜面）の長さＬ１は、電極層４の厚さＴ１よりも大きいことが好ましい。このようにすれば、第２のセラミックス板３と電極層４の間におけるボイド発生が抑制され、第２のセラミックス板３と電極層４を充分に密着させることができる。これにより、セラミックス接合体１に高い電圧を印加した場合に、第２のセラミックス板３と電極層４の接合界面における放電を抑制できる。その結果、放電によるセラミックス接合体１の絶縁破壊を抑制できる。

【0042】

なお、電極層４は、厚さ方向よりも厚さ方向と直交する方向に大きな広がりを有する薄型電極である。一例として、電極層４は、厚さ２０μｍ、直径２９ｃｍの円盤状である。このような電極層４は、後述するように、電極層形成用ペーストを塗布し焼結することで形成される。焼結により電極層形成用ペーストが体積収縮する際には等方的に収縮しやすいことから、厚さ方向よりも、厚さ方向に直交する方向において相対的に収縮量が大きくなる。そのため、電極層４の外縁、すなわち電極層４と第２のセラミックス板３との界面では、構造的にボイドが発生しやすい。

【0043】

接合面５の長さＬ１と電極層４の厚さＴ１の比（Ｌ１／Ｔ１）は、１．７以上６．５以下が好ましく、２．０以上５．０以下がより好ましく、２．２以上４．５以下がさらに好ましい。なお、Ｌ１＞Ｔ１である。

【0044】

長さＬ１は、セラミックス接合体１の断面における、面４ａと接合面５との接する位置Ａから、面４ｂと接合面５との接する位置Ｂまでの長さである。位置Ａ及び位置Ｂは、それぞれ、断面において面４ａ，４ｂの接線を引いたときに、当該接線と接合面５とが交わる箇所として判断できる。後述する他の実施形態においても、接合面の長さの基準となる接合面の両端の位置は、同様の方法により判断する。

【0045】

上記比（Ｌ１／Ｔ１）が上記範囲内であれば、第２のセラミックス板３と電極層４の間におけるボイド発生が抑制され、第２のセラミックス板３と電極層４を充分に密着させることができる。これにより、セラミックス接合体１に高い電圧を印加した場合に、第２のセラミックス板３と電極層４の接合界面に電荷が溜まりにくい。その結果、接合界面に溜まる電界に起因した放電を抑制でき、放電によるセラミックス接合体１の絶縁破壊を抑制できる。

【0046】

上記比（Ｌ１／Ｔ１）が上記下限値未満では、接合時の接合面５（傾斜面３ｄ）のＹ方向に対する傾きが小さくなるため、第２のセラミックス板３と電極層４の密着性が低下する。

【0047】

上記比（Ｌ１／Ｔ１）が上記上限値を超えると、接合面５のＹ方向に対する傾きが大きくなり、Ｌ１／Ｔ１が上記上限値以下のセラミックス接合体よりも、電極層４の外縁において電極層４の中央よりも薄い箇所（例えば、厚さが１／２Ｔ１よりも薄い箇所）が相対的に増える。このようなセラミックス接合体では電極層４に通電した際に、電極層４の中央における発熱量よりも電極層４の外縁における発熱量の方が多くなり、電極層４の外縁が高温になりやすい。そのため、Ｌ１／Ｔ１が上記上限値を超えるセラミックス接合体では、高周波電力印加時の面内温度均一性が低下する。

【0048】

本実施形態では、「セラミックス板３と電極層４との接合面５の接合割合」は、接合面５の任意の走査型電子顕微鏡写真から算出できる。
すなわち、無作為に選ばれた視野（セラミックス接合体１について無作為に作製した断面）にて拡大倍率１０００倍の電子顕微鏡写真を撮影し、この電子顕微鏡写真に写された、傾斜面の長さを「接合面５の全長（Ｌ１）」とする。

【0049】

一方、上記電子顕微鏡写真においてセラミックス板３と電極層４との間に発生した各ボイドの長径長さを求め、この長径長さの合計を「接合面５に発生したボイド長さ（Ｄ１）」とする。

【0050】

このようにして求められた長さから、「接合面５に発生したボイド長さ（Ｄ１）」に対する「接合面５の全長（Ｌ１）」の割合を百分率で求め、求めた値を１００％から引いた値を「セラミックス板３と電極層４との接合面５の接合割合」として算出する。

【0051】

セラミックス板３と電極層４との接合面５の接合割合は、２５％以上が好ましく、４０％以上がより好ましく、５０％以上がさらに好ましく、６０％以上がよりさらに好ましい。
セラミックス板３と電極層４との接合面５の接合割合が上記下限値以上であれば、セラミックス接合体１に高い電圧を印加した場合に、第２のセラミックス板３と電極層４の接合界面における放電を抑制できる。その結果、放電によるセラミックス接合体１の絶縁破壊を抑制できる。

【0052】

（セラミックス板）
第１のセラミックス板２及び第２のセラミックス板３は、その重ね合わせ面の外周の形状を同じくする。
第１のセラミックス板２及び第２のセラミックス板３の厚さは、特に限定されず、セラミックス接合体１の用途に応じて適宜調整される。

【0053】

第１のセラミックス板２及び第２のセラミックス板３は、同一組成又は主成分が同一である。第１のセラミックス板２及び第２のセラミックス板３は、絶縁性物質と導電性物質の複合体からなることが好ましいが、絶縁性物質であってもよい。

【0054】

第１のセラミックス板２及び第２のセラミックス板３に含まれる絶縁性物質は、特に限定されないが、例えば、酸化アルミニウム（Ａｌ_２Ｏ_３）、窒化アルミニウム（ＡｌＮ）、酸化イットリウム（Ｙ_２Ｏ_３）、イットリウム・アルミニウム・ガーネット（ＹＡＧ）等が挙げられる。なかでも、Ａｌ_２Ｏ_３、ＡｌＮが好ましい。

【0055】

第１のセラミックス板２及び第２のセラミックス板３に含まれる導電性物質は導電性セラミックスであってもよく、炭素材料等の導電性材料であってもよい。第１のセラミックス板２及び第２のセラミックス板３に含まれる導電性物質は、特に限定されないが、例えば、炭化ケイ素（ＳｉＣ）、酸化チタン（ＴｉＯ_２）、窒化チタン（ＴｉＮ）、炭化チタン（ＴｉＣ）、炭素材料、希土類酸化物、希土類フッ化物等が挙げられる。炭素材料としては、カーボンナノチューブ（ＣＮＴ）、カーボンナノファイバーが挙げられる。なかでも、ＳｉＣが好ましい。

【0056】

第１のセラミックス板２及び第２のセラミックス板３の材料は、体積固有抵抗値が１０^１３Ω・ｃｍ以上１０^１７Ω・ｃｍ以下程度であり、機械的な強度を有し、しかも腐食性ガス及びそのプラズマに対する耐久性を有する材料であれば、特に限定されない。このような材料としては、例えば、Ａｌ_２Ｏ_３焼結体、ＡｌＮ焼結体、Ａｌ_２Ｏ_３－ＳｉＣ複合焼結体等が挙げられる。高温での誘電特性、高耐食性、耐プラズマ性、耐熱性の観点から、第１のセラミックス板２及び第２のセラミックス板３の材料は、Ａｌ_２Ｏ_３－ＳｉＣ複合焼結体が好ましい。

【0057】

第１のセラミックス板２及び第２のセラミックス板３を構成する絶縁性物質の平均一次粒子径は、０．５μｍ以上３．０μｍ以下が好ましく、０．７μｍ以上２．０μｍ以下がより好ましく、１．０μｍ以上２．０μｍ以下がさらに好ましい。

【0058】

第１のセラミックス板２及び第２のセラミックス板３を構成する絶縁性物質の平均一次粒子径が０．５μｍ以上３．０μｍ以下であれば、緻密で耐電圧性が高く、耐久性の高い第１のセラミックス板２及び第２のセラミックス板３が得られる。

【0059】

第１のセラミックス板２及び第２のセラミックス板３を構成する絶縁性物質の平均一次粒子径の測定方法は、次の通りである。日本電子社製の電解放出型走査電子顕微鏡（ＦＥ－ＳＥＭ。日本電子株式会社製、ＪＳＭ－７８００Ｆ－Ｐｒｉｍｅ）で１００００倍に拡大して、第１のセラミックス板２及び第２のセラミックス板３の厚さ方向の切断面を観察し、インターセプト法により絶縁性物質２００個の粒子径の平均を平均一次粒子径とする。

【0060】

（電極層）
電極層４は、高周波電力を通電してプラズマを発生させてプラズマ処理するためのプラズマ発生用電極、電荷を発生させて静電吸着力で板状試料を固定するための静電チャック用電極、通電発熱させて板状試料を加熱するためのヒータ電極等として用いられる構成である。電極層４の形状（電極層４を平面視した場合の形状）や、大きさ（厚さや、電極層４を平面視した場合の面積）は、特に限定されず、セラミックス接合体１の用途に応じて適宜調整される。

【0061】

電極層４は、絶縁性セラミックス（絶縁性物質）の粒子と導電性セラミックス（導電性物質）の粒子との複合材料（焼結体）から構成される。

【0062】

電極層４に含まれる絶縁性セラミックスは、特に限定されないが、例えば、Ａｌ_２Ｏ_３、ＡｌＮ、窒化ケイ素（Ｓｉ_３Ｎ_４）、Ｙ_２Ｏ_３、ＹＡＧ、サマリウム－アルミニウム酸化物（ＳｍＡｌＯ_３）、酸化マグネシウム（ＭｇＯ）及び酸化ケイ素（ＳｉＯ_２）からなる群から選択される少なくとも１種が好ましい。

【0063】

電極層４に含まれる導電性セラミックス（導電性物質）は、ＳｉＣ、ＴｉＯ_２、ＴｉＮ、ＴｉＣ、タングステン（Ｗ）、炭化タングステン（ＷＣ）、モリブデン（Ｍｏ）、炭化モリブデン（Ｍｏ_２Ｃ）、炭素材料及び導電性複合焼結体からなる群から選択される少なくとも１種が好ましい。

【0064】

炭素材料としては、カーボンブラック、カーボンナノチューブ、カーボンナノファイバーが挙げられる。

【0065】

導電性複合焼結体としては、例えば、Ａｌ_２Ｏ_３－Ｔａ_４Ｃ_５、Ａｌ_２Ｏ_３－Ｗ、Ａｌ_２Ｏ_３－ＳｉＣ、ＡｌＮ－Ｗ、ＡｌＮ－Ｔａ等が挙げられる。

【0066】

電極層４に含まれる導電性物質が前記物質からなる群から選択される少なくとも１種であることにより、電極層の導電率を担保できる。

【0067】

電極層４が、上述の導電性物質と絶縁性物質からなることにより、第１のセラミックス板２及び、第２のセラミックス板３との接合強度並びに、電極としての機械的強度が強くなる。

【0068】

電極層４に含まれる絶縁性物質が、Ａｌ_２Ｏ_３であることにより、高温での誘電特性、高耐食性、耐プラズマ性、耐熱性が保たれる。

【0069】

電極層４における導電性物質と絶縁性物質の含有量の比（配合比）は、特に限定されず、セラミックス接合体１の用途に応じて適宜調整される。

【0070】

電極層４は、全体が同じ相対密度であってもよい。また、電極層４は、外縁において、電極層４の中心よりも低密度であってもよい。電極層４の密度（相対密度）は、セラミックス接合体１の断面について撮像する顕微鏡写真に基づいて求められる。

【0071】

（電極層の相対密度の測定方法）
詳しくは、図１と同様の断面について、顕微鏡（例えば、キーエンス社製デジタルマイクロスコープ（ＶＦＸ－９００F））を用い、拡大倍率１０００倍の顕微鏡写真を撮像する。電極層４の外縁の相対密度を測定する場合、撮像範囲は、電極層４の外縁であって、平面視で接合面５と重なる領域である。図１に示す断面図であれば、位置Ｂから第１のセラミックス板２に向けてＹ軸と並行な線を伸ばした場合に当該平行な線と第１のセラミックス板２とが交わる位置を位置Ｃとしたとき、位置Ａ，Ｂ，Ｃで囲まれる電極層４の外縁部分が該当する。「位置Ａ，Ｂ，Ｃで囲まれる電極層４の外縁部分」を、以下、「密度測定領域」と称する。

【0072】

上記顕微鏡写真によれば、電極層４の断面と重なる仮想面において、電極層４を構成する導電性セラミックス及び絶縁性セラミックスが存在する領域（物質が存在する領域。領域１）と、導電性セラミックス及び絶縁性セラミックスのいずれも存在しない「気孔」の領域（領域２）とが区別可能である。

【0073】

電極層４の外縁の相対密度は、密度測定領域の外輪郭内の面積、すなわち領域１と領域２との合計面積に対する領域１の面積の割合を、百分率で表した値である。電極層４に気孔が存在しない場合には、密度測定領域の相対密度は１００％である。

【0074】

また、電極層４の中心の相対密度を測定する場合、撮像範囲は、電極層４のＸ方向の中央を含む領域（中心）である。なお、顕微鏡写真から、電極層４の中心と同様の密度を有すると合理的に判断できる場合には、撮像範囲は、厳密に電極層４の中央を含まなくてもよい。

【0075】

得られた顕微鏡写真において、Ｘ方向に幅１５０μｍの範囲に含まれる電極層４を「密度測定領域」とし、電極層４の外縁の密度を測定する場合と同様に計算することで、電極層４の中心の相対密度が求められる。

【0076】

以上のように求められる相対密度を比較することで、電極層４の外縁において、電極層４の中心よりも低密度であるか否かを判断することができる。

【0077】

電極層４の外縁が低密度である場合、電極層４の外縁の相対密度は、５０％以上が好ましく、５５％以上がより好ましい。電極層４の外縁の相対密度が５０％未満であると、高密度である場合と比べ抵抗発熱が生じやすく、高周波電力印加時の面内温度均一性が低下しやすい。対して、電極層４の外縁の相対密度が５０％以上であるセラミックス接合体は、高周波電力印加時の面内温度均一性が保たれる。

【0078】

一例として、電極層４の相対密度が１００％である領域は、Ｘ方向の中央を含み、全幅に対して９５％以上であり、電極層４の相対密度が中心よりも低密度である領域は、Ｘ方向の両端部から２．５％ずつ、計５％以下である。

【0079】

本実施形態のセラミックス接合体１によれば、電極層４の外縁において、第２のセラミックス板３と電極層４との接合面５が、一対のセラミックス板２，３及び電極層４の厚さ方向（図１のＹ方向）に対して傾きを有する。詳しくは後述するが、このような構成のセラミックス接合体１では、製造時に電極層４の外端面と第２のセラミックス板３との間が接合しやすく、第２のセラミックス板３と電極層４の間におけるボイド発生が抑制され、第２のセラミックス板３と電極層４を充分に密着させることができる。これにより、セラミックス接合体１に高い電圧を印加した場合に、第２のセラミックス板３と電極層４の接合界面における放電を抑制できる。その結果、放電によるセラミックス接合体１の絶縁破壊を抑制できる。

【0080】

［他の実施形態］
なお、本発明は、上記の実施形態に限定するものではない。

【0081】

例えば、図２～図４に示すような変形例を採用してもよい。なお、変形例では、第１実施形態における構成要素と同一の部分については同一の符号を付し、その説明を省略し、異なる点についてのみ説明する。図２～図４は、変形例のセラミックス接合体を示す断面図であり、図１に対応する断面図である。

【0082】

（変形例１）
図２に示す変形例のセラミックス接合体１０では、電極層４の外縁において、第２のセラミックス板３と電極層４との接合面５が、一対のセラミックス板２，３及び電極層４の厚さ方向（図２のＹ方向）に対して傾きを有する。

【0083】

第２のセラミックス板３には、第１のセラミックス板２との接合面３ａから、接合面３ａとは反対側の面３ｂ側に向かって（第２のセラミックス板３の厚さ方向に）窪む凹部３Ａが形成されている。凹部３Ａは、第２のセラミックス板３の面３ｂと平行な底面３ｃと、第２のセラミックス板３の厚さ方向に対して曲線状に傾く傾斜面３ｄとを有する。傾斜面３ｄは、＋Ｙ方向に凸である。

【0084】

電極層４は、凹部３Ａに電極層形成用ペーストを塗布（充填）して形成した電極層塗膜からなる。従って、第２のセラミックス板３と電極層４との接合面５は、凹部３Ａの傾斜面３ｄと同一の面である。

【0085】

電極層４の外縁は、第２のセラミックス板３の傾斜面３ｄと相補的な傾きを有し、接合面５と相補的な傾きを有する。

【0086】

図２に示すように、第２のセラミックス板３と電極層４との接合面５（曲面）の長さＬ２は、電極層４の厚さＴ１よりも大きいことが好ましい。長さＬ２は、上述の長さＬ１と同様の方法により規定できる。

【0087】

このようなセラミックス接合体１０では、第２のセラミックス板３と電極層４の間におけるボイド発生が抑制され、第２のセラミックス板３と電極層４を充分に密着させることができる。これにより、セラミックス接合体１０に高い電圧を印加した場合に、第２のセラミックス板３と電極層４の接合界面における放電を抑制できる。その結果、放電によるセラミックス接合体１０の絶縁破壊を抑制できる。

【0088】

（変形例２）
図３に示す変形例のセラミックス接合体２０では、電極層４の外縁において、第２のセラミックス板３と電極層４Ａとの接合面５Ａが、一対のセラミックス板２，３及び電極層４Ａの厚さ方向（図３のＹ方向）に対して傾きを有する。その結果、Ｙ方向において対向する電極層４Ａの面４Ａａ，４Ａｂを比べると、－Ｙ側の面４Ａａは、第２のセラミックス板３と接する＋Ｙ側の面４ｂよりも広い。

【0089】

また、電極層４の外縁において、第１のセラミックス板２と電極層４Ｂとの接合面５Ｂが、一対のセラミックス板２，３及び電極層４Ｂの厚さ方向（図３のＹ方向）に対して傾きを有する。その結果、Ｙ方向において対向する電極層４Ｂの面４Ｂａ，４Ｂｂを比べると、＋Ｙ側の面４Ｂａは、第１のセラミックス板２と接する－Ｙ側の面４Ｂｂよりも広い。

【0090】

電極層４Ａと電極層４Ｂとは、第２のセラミックス板３における第１のセラミックス板２との接合面３ａ、及び第１のセラミックス板２における第２のセラミックス板３との接合面２ａを含む仮想面において接している。電極層４Ａと電極層４Ｂとは、上記仮想面において一体となっている。

【0091】

また、電極層４Ａの先端（±Ｘ方向の端部）と電極層４Ｂの先端（±Ｘ方向の端部）とは、上記仮想面において接している。

【0092】

第２のセラミックス板３には、第１のセラミックス板２との接合面３ａから、接合面３ａとは反対側の面３ｂ側に向かって＋Ｙ方向に（第２のセラミックス板３の厚さ方向に）窪む凹部３Ａが形成されている。凹部３Ａは、第２のセラミックス板３の面３ｂと平行な底面３ｃと、第２のセラミックス板３の厚さ方向に対して斜めに傾く傾斜面３ｄとを有する。

【0093】

第１のセラミックス板２には、第２のセラミックス板３との接合面２ａから、接合面２ａとは反対側の面２ｂ側に向かって－Ｙ方向に（第１のセラミックス板２の厚さ方向に）窪む凹部２Ａが形成されている。凹部２Ａは、－Ｙ方向に開口径が漸減している。凹部２Ａは、第１のセラミックス板２の面２ｂと平行な底面２ｃと、第１のセラミックス板２の厚さ方向に対して斜めに傾く傾斜面２ｄとを有する。凹部２Ａの傾斜面２ｄは、底面２ｃから接合面２ａ側に傾く面である。

【0094】

電極層４Ａは、凹部３Ａに電極層形成用ペーストを塗布（充填）して形成した電極層塗膜からなる。従って、第２のセラミックス板３と電極層４Ａとの接合面５Ａは、凹部３Ａの傾斜面３ｄと同一の面である。

【0095】

電極層４Ｂは、凹部２Ａに電極層形成用ペーストを塗布（充填）して形成した電極層塗膜からなる。従って、第１のセラミックス板２と電極層４Ｂとの接合面５Ｂは、凹部２Ａの傾斜面２ｄと同一の面である。

【0096】

電極層４Ａの外縁は、第２のセラミックス板３の傾斜面３ｄと相補的な傾きを有し、接合面５Ａと相補的な傾きを有する。また、電極層４Ｂの外縁は、第１のセラミックス板２の傾斜面２ｄと相補的な傾きを有し、接合面５Ｂと相補的な傾きを有する。

【0097】

図３に示すように、第２のセラミックス板３と電極層４Ａとの接合面５Ａ（斜面）の長さＬ３は、電極層４Ａの厚さＴ１よりも大きいことが好ましい。長さＬ３は、上述の長さＬ１と同様の方法により規定できる。このようなセラミックス接合体２０では、第２のセラミックス板３と電極層４Ａの間におけるボイド発生が抑制され、第２のセラミックス板３と電極層４Ａを充分に密着させることができる。

【0098】

また、図３に示すように、第１のセラミックス板２と電極層４Ｂとの接合面５Ｂ（斜面）の長さＬ４は、電極層４Ｂの厚さＴ２よりも大きいことが好ましい。長さＬ４は、上述の長さＬ１と同様の方法により規定できる。このようなセラミックス接合体２０では、第１のセラミックス板２と電極層４Ｂの間におけるボイド発生が抑制され、第１のセラミックス板２と電極層４Ｂを充分に密着させることができる。

【0099】

これらにより、セラミックス接合体２０に高い電圧を印加した場合に、第２のセラミックス板３と電極層４Ａの接合界面及び第１のセラミックス板２と電極層４Ｂの接合界面における放電を抑制できる。その結果、放電によるセラミックス接合体１の絶縁破壊を抑制できる。

【0100】

（変形例３）
図４に示す変形例のセラミックス接合体３０では、電極層４の外縁において、第２のセラミックス板３と電極層４との接合面５が、一対のセラミックス板２，３及び電極層４の厚さ方向（図４のＹ方向）に対して傾きを有する。

【0101】

第１のセラミックス板２には、第２のセラミックス板３との接合面２ａから、接合面２ａとは反対側の面２ｂ側に向かって（第１のセラミックス板２の厚さ方向に）窪む凹部２Ａが形成されている。凹部２Ａは、第１のセラミックス板２の面２ｂと平行な底面２ｃと、第１のセラミックス板２の厚さ方向に対して斜めに傾く傾斜面２ｄとを有する。

【0102】

電極層４は、凹部２Ａに電極層形成用ペーストを塗布（充填）して形成した電極層塗膜からなる。従って、第１のセラミックス板２と電極層４との接合面５は、凹部２Ａの傾斜面２ｄと同一の面である。

【0103】

電極層４の外縁は、第１のセラミックス板２の傾斜面２ｄと相補的な傾きを有し、接合面５と相補的な傾きを有する。

【0104】

図４に示すように、第１のセラミックス板２と電極層４との接合面５（斜面）の長さＬ５は、電極層４の厚さＴ２よりも大きいことが好ましい。長さＬ５は、上述の長さＬ１と同様の方法により規定できる。このようなセラミックス接合体３０では、第１のセラミックス板２と電極層４の間におけるボイド発生が抑制され、第１のセラミックス板２と電極層４を充分に密着させることができる。これにより、セラミックス接合体３０に高い電圧を印加した場合に、第１のセラミックス板２と電極層４の接合界面における放電を抑制できる。その結果、放電によるセラミックス接合体３０の絶縁破壊を抑制できる。

【0105】

［セラミックス接合体の製造方法］
本実施形態のセラミックス接合体の製造方法は、一対のセラミックス板の少なくとも一方に対して、前記一対のセラミックス板が重なる面に、前記一対のセラミックス板の厚さ方向に対して傾く傾斜面を有する凹部を形成する工程（以下、「第１の工程」と言う。）と、前記凹部に、電極層形成用ペーストを塗布して電極層塗膜を形成する工程（以下、「第２の工程」と言う。）と、前記電極層塗膜を形成した面が内側になるように、前記一対のセラミックス板を積層する工程（以下、「第３の工程」と言う。）と、前記一対のセラミックス板及び前記電極層塗膜を含む積層体を、加熱しながら、厚さ方向に加圧する工程（以下、「第４の工程」と言う。）と、を有する。

【0106】

以下、図１を参照しながら、本実施形態のセラミックス接合体の製造方法について説明する。

【0107】

第１の工程では、例えば、第２のセラミックス板３の接合面３ａに、第２のセラミックス板３の厚さ方向に対して傾く傾斜面３ｄを有する凹部３Ａを形成する。
凹部３Ａを形成するには、第２のセラミックス板３の接合面３ａに研削加工又は研磨加工を施すとよい。

【0108】

第２の工程では、スクリーン印刷法等の塗工法により、凹部３Ａに電極層形成用ペーストを塗布して、電極層４となる塗膜（電極層塗膜）を形成する。電極層塗膜の外縁は、第２のセラミックス板３の傾斜面３ｄと相補的な傾きを有する。
電極層形成用ペーストとしては、電極層４を形成する絶縁性セラミックスの粒子及び導電性セラミックスの粒子を、溶媒に分散させた分散液が用いられる。
電極層形成用ペーストに含まれる溶媒としては、イソプロピルアルコール等のアルコールが用いられる。

【0109】

第３の工程では、電極層塗膜を形成した面が内側になるように、第２のセラミックス板３の接合面３ａに、第１のセラミックス板２を積層する。

【0110】

第４の工程では、第１のセラミックス板２、電極層塗膜、及び第２のセラミックス板３を含む積層体を、加熱しながら、厚さ方向に加圧する。
積層体を、加熱しながら、厚さ方向に加圧する際の雰囲気は、真空、あるいはＡｒ、Ｈｅ、Ｎ_２等の不活性雰囲気が好ましい。ここで、「真空」とは、ＪＩＳＺ８１２６－１：１９９９に記載されているように「通常の大気圧より低い圧力の気体で満たされた空間の状態」を意味する。

【0111】

前記の積層体を加熱する温度（熱処理温度）は、１４００℃以上かつ１９００℃以下が好ましく、１５００℃以上かつ１８５０℃以下がより好ましい。
積層体を加熱する温度が１４００℃以上かつ１９００℃以下であれば、それぞれの塗膜に含まれる溶媒を揮発させて、第１のセラミックス板２と第２のセラミックス板３の間に、電極層４を形成できる。また、電極層４を介して、第１のセラミックス板２と第２のセラミックス板３を接合一体化することができる。

【0112】

前記の積層体を厚さ方向に加圧する圧力（加圧力）は、１．０ＭＰａ以上かつ５０．０ＭＰａ以下が好ましく、５．０ＭＰａ以上かつ２０．０ＭＰａ以下がより好ましい。

【0113】

積層体を厚さ方向に加圧する圧力が１．０ＭＰａ以上かつ５０．０ＭＰａ以下であれば、第１のセラミックス板２と第２のセラミックス板３の間に、電極層４を形成できる。また、電極層４を介して、第１のセラミックス板２と第２のセラミックス板３を接合一体化することができる。

【0114】

例えば、電極層４の外端面がＹ軸に平行である場合、焼結時の加圧により第２のセラミックス板３を電極層４に向けて押し付ける応力が存在しない。そのため、電極層４の外端面と第２のセラミックス板３との間が接合し難い。

【0115】

対して、本実施形態のセラミックス接合体１では、電極層４は、第２のセラミックス板３の凹部３Ａに埋設され、電極層４の外縁と、第２のセラミックス板３の傾斜面３ｄとが相補的な傾きを有している。そのため、焼結時の加圧により、電極層４の外縁には、第２のセラミックス板３の傾斜面３ｄから第２のセラミックス板３を押し付ける応力が加わる。これにより、電極層４の外端面と第２のセラミックス板３との間が接合しやすい。

【0116】

そのため、本実施形態のセラミックス接合体の製造方法によれば、電極層４の外縁において、第２のセラミックス板３と電極層４との接合面５におけるボイドの発生を抑制できる。これにより、本実施形態のセラミックス接合体の製造方法によれば、電極層４に高い電圧を印加した場合に、接合面５における放電を抑制でき、放電による絶縁破壊を抑制できるセラミックス接合体１を提供できる。

【0117】

［セラミックス接合体］
（第２の実施形態）
以下、図５を参照しながら、本発明の一実施形態に係るセラミックス接合体について説明する。図５において、紙面の左右方向（セラミックス接合体の幅方向）をＸ方向、紙面の上下方向（セラミックス接合体の厚さ方向）をＹ方向とする。

【0118】

なお、以下の全ての図面においては、図面を見やすくするため、各構成要素の寸法や比率等は適宜異ならせてある。

【0119】

図５は、本実施形態のセラミックス接合体を示す断面図であり、図１に対応する断面図である。図５に示すように、本実施形態のセラミックス接合体４０は、一対のセラミックス板４２，４３と、一対のセラミックス板４２，４３の間に介在する電極層４４及び絶縁層４５と、を備える。

【0120】

以下、セラミックス板４２を第１のセラミックス板４２、セラミックス板４３を第２のセラミックス板４３と言う。

【0121】

図５に示すように、セラミックス接合体４０は、第１のセラミックス板４２と、電極層４４及び絶縁層４５と、第２のセラミックス板４３とがこの順に積層されている。絶縁層４５は、第１のセラミックス板４２と第２のセラミックス板４３との間において、電極層４４の周囲に環状に配置されている。すなわち、セラミックス接合体４０は、第１のセラミックス板４２と第２のセラミックス板４３が、電極層４４及び絶縁層４５を介して、接合一体化されてなる接合体である。

【0122】

本実施形態のセラミックス接合体４０では、電極層４４と絶縁層４５が、同一面上に設けられている。電極層４４と絶縁層４５は、第１のセラミックス板４２における第２のセラミックス板４３と対向する面（一方の面）４２ａ、及び第２のセラミックス板４３における第１のセラミックス板４２と対向する面（一方の面）４３ａの両方に接して設けられている。

【0123】

電極層４４の外縁は、平面視で絶縁層４５と重なり、且つ絶縁層４５からセラミックス接合体１の外部に露出していない。電極層４４の外縁において、電極層４４と絶縁層４５との接合面４６は、一対のセラミックス板４２，４３、電極層４４及び絶縁層４５の厚さ方向（Ｙ方向）に対して傾きを有する。その結果、Ｙ方向において対向する電極層４４の面４４ａ，４４ｂを比べると、第１のセラミックス板４２と接する－Ｙ側の面４４ａは、第２のセラミックス板４３と接する＋Ｙ側の面４４ｂよりも広い。

【0124】

接合面４６は、一対のセラミックス板４２，４３、電極層４４及び絶縁層４５の厚さ方向（図５のＹ方向）に対して斜めに傾く傾斜面である。接合面４６は、面４２ａに面し、第２のセラミックス板４３の一方の面４３ａから第１のセラミックス板４２の一方の面４２ａ側に傾く面である。

【0125】

電極層４４の外縁は、第２のセラミックス板４３の傾斜面と相補的な傾きを有し、接合面４６と相補的な傾きを有する。

【0126】

図５に示すように、電極層４４と絶縁層４５との接合面４６の長さＬ１１は、電極層４４の厚さＴ１１よりも大きいことが好ましい。長さＬ１１は、上述の長さＬ１と同様の方法により規定できる。このようなセラミックス接合体４０では、電極層４４と絶縁層４５の間におけるボイドの発生を抑制し、電極層４４と絶縁層４５を充分に密着させることができる。これにより、セラミックス接合体４０に高い電圧を印加した場合に、電極層４４と絶縁層４５の接合界面における放電を抑制できる。その結果、放電によるセラミックス接合体４０の絶縁破壊を抑制できる。

【0127】

なお、第１実施形態のセラミックス接合体１と同様に、電極層４４と絶縁層４５の間のボイドは、電極層４４の外縁で発生し易い。

【0128】

接合面４６の長さＬ１１と電極層４４の厚さＴ１１の比（Ｌ１１／Ｔ１１）は、１．７以上６．５以下が好ましく、２．０以上５．０以下がより好ましく、２．２以上４．５以下がさらに好ましい。なお、Ｌ１１＞Ｔ１１である。

【0129】

上記比（Ｌ１１／Ｔ１１）が上記範囲内であれば、電極層４４と絶縁層４５の間におけるボイド発生が抑制され、電極層４４と絶縁層４５を充分に密着させることができる。これにより、セラミックス接合体４０に高い電圧を印加した場合に、電極層４４と絶縁層４５の接合界面に電荷が溜まりにくい。その結果、接合界面に溜まる電界に起因した放電を抑制でき、放電によるセラミックス接合体４０の絶縁破壊を抑制できる。

【0130】

上記比（Ｌ１１／Ｔ１１）が上記下限値未満では、接合時の接合面４６のＹ方向に対する傾きが小さくなるため、電極層４４と絶縁層４５の密着性が低下する。

【0131】

上記比（Ｌ１１／Ｔ１１）が上記上限値を超えると、接合面４６のＹ方向に対する傾きが大きくなり、Ｌ１１／Ｔ１１が上記上限値以下のセラミックス接合体よりも、電極層４４の外縁において電極層４４の中央よりも薄い箇所（例えば、厚さが１／２Ｔ１１よりも薄い箇所）が相対的に増える。このようなセラミックス接合体では電極層４４に通電した際に、電極層４４の中央における発熱量よりも電極層４の外縁における発熱量の方が多くなり、電極層４４の外縁が高温になりやすい。そのため、Ｌ１１／Ｔ１１が上記上限値を超えるセラミックス接合体では、高周波電力印加時の面内温度均一性が低下する。

【0132】

上記比（Ｌ１１／Ｔ１１）が上記下限値以上であるセラミックス接合体は、電極層４４と絶縁層４５とが充分に密着する。また、Ｌ１１／Ｔ１１が上記上限値以下であるセラミックス接合体は、高周波電力印加時の面内温度均一性が保たれる。

【0133】

本実施形態では、「電極層４４と絶縁層４５との接合面４６の接合割合」は、接合面４６の任意の走査型電子顕微鏡写真から算出できる。

【0134】

すなわち、無作為に選ばれた視野（セラミックス接合体４０について無作為に作製した断面）にて拡大倍率１０００倍の電子顕微鏡写真を撮影し、この電子顕微鏡写真に写された、傾斜面の長さを「接合面４６の全長（Ｌ１１）」とする。

【0135】

一方、上記電子顕微鏡写真において電極層４４と絶縁層４５との間に発生した各ボイドの長径長さを求め、この長径長さの合計を「接合面４６に発生したボイド長さ（Ｄ１１）」とする。「長径長さ（Ｄ１１）」は、各ボイドにそれぞれ外接する最小の矩形の長辺の長さに相当する。

【0136】

このようにして求められた長さから、「接合面４６に発生したボイド長さ（Ｄ１１）」に対する「接合面４６の全長（Ｌ１１）」の割合を百分率で求め、求めた値を１００％から引いた値を「電極層４４と絶縁層４５との接合面４６の接合割合」として算出する。

【0137】

電極層４４と絶縁層と４５との接合面４６の接合割合は、２５％以上が好ましく、４０％以上がより好ましく、５０％以上がさらに好ましく、６０％以上がよりさらに好ましい。電極層４４と絶縁層４５との接合面４６の接合割合が上記下限値以上であれば、セラミックス接合体４０に高い電圧を印加した場合に、電極層４４と絶縁層４５の接合界面における放電を抑制できる。その結果、放電によるセラミックス接合体４０の絶縁破壊を抑制できる。

【0138】

セラミックス板４２，４３は、上記のセラミックス板２，３と同様の構成である。

【0139】

電極層４４は、上記の電極層４と同様の構成である。

【0140】

（絶縁層）
絶縁層４５は、第１のセラミックス板４２と第２のセラミックス板４３の境界部、すなわち電極層４４形成部以外の外縁部領域を接合するために設けられた構成である。絶縁層４５の形状（絶縁層４５を平面視した場合の形状）は、特に限定されず、電極層４４の形状に応じて適宜調整される。

【0141】

本実施形態のセラミックス接合体４０では、絶縁層４５の厚さは、電極層４４の厚さと等しくなっている。

【0142】

絶縁層４５は、絶縁性物質からなる。
絶縁層４５を構成する絶縁性物質は、特に限定されないが、第１のセラミックス板４２及び第２のセラミックス板４３の主成分と同じであることが好ましい。絶縁層４５を構成する絶縁性物質は、例えば、Ａｌ_２Ｏ_３、ＡｌＮ、Ｙ_２Ｏ_３、ＹＡＧ等が挙げられる。絶縁層４５を構成する絶縁性物質は、Ａｌ_２Ｏ_３が好ましい。絶縁層４５を構成する絶縁性物質が、Ａｌ_２Ｏ_３であることにより、高温での誘電特性、高耐食性、耐プラズマ性、耐熱性が保たれる。

【0143】

絶縁層４５を構成する絶縁性物質の平均一次粒子径は、０．５μｍ以上３．０μｍ以下が好ましく、０．７μｍ以上２．０μｍ以下がより好ましい。

【0144】

絶縁層４５を構成する絶縁性物質の平均一次粒子径が０．５μｍ以上であれば、充分な耐電圧性が得られる。一方、絶縁層４５を構成する絶縁性物質の平均一次粒子径が３．０μｍ以下であれば、研削等の加工が容易である。

【0145】

絶縁層４５を構成する絶縁性物質の平均一次粒子径の測定方法は、第１のセラミックス板４２及び第２のセラミックス板４３を構成する絶縁性物質の平均一次粒子径の測定方法と同様である。

【0146】

本実施形態のセラミックス接合体４０によれば、電極層４４の外縁において、電極層４４と絶縁層４５との接合面４６が、一対のセラミックス板４２，４３、電極層４４及び絶縁層４５の厚さ方向に対して傾きを有する。このような構成のセラミックス接合体４０では、上述のセラミックス接合体１と同様に、製造時に電極層４の外端面と第２のセラミックス板３との間が接合しやすく、電極層４４と絶縁層４５の間におけるボイド発生が抑制され、電極層４４と絶縁層４５を充分に密着させることができる。これにより、セラミックス接合体４０に高い電圧を印加した場合に、電極層４４と絶縁層４５の接合界面における放電を抑制できる。その結果、放電によるセラミックス接合体４０の絶縁破壊を抑制できる。

【0147】

［他の実施形態］
なお、本発明は、上記の実施形態に限定するものではない。

【0148】

例えば、図６～図８に示すような変形例を採用してもよい。なお、変形例では、第２実施形態における構成要素と同一の部分については同一の符号を付し、その説明を省略し、異なる点についてのみ説明する。図６～図８は、変形例のセラミックス接合体を示す断面図であり、図５に対応する断面図である。

【0149】

（変形例１）
図６に示す変形例のセラミックス接合体５０では、電極層４４の外縁において、電極層４４と絶縁層４５との接合面４６が、一対のセラミックス板４２，４３、電極層４４及び絶縁層４５の厚さ方向（図６のＹ方向）に対して傾きを有する。

【0150】

接合面４６は、一対のセラミックス板４２，４３、電極層４４及び絶縁層４５の厚さ方向（図６のＹ方向）に対して曲線状に傾く傾斜面である。接合面４６は、＋Ｙ方向に凸である。

【0151】

図６に示すように、電極層４４と絶縁層４５との接合面４６（曲面）の長さＬ１２は、電極層４４の厚さＴ１１よりも大きいことが好ましい。長さＬ１１は、上述の長さＬ１と同様の方法により規定できる。

【0152】

このようなセラミックス接合体５０では、電極層４４と絶縁層４５の間におけるボイド発生が抑制され、電極層４４と絶縁層４５を充分に密着させることができる。これにより、セラミックス接合体４０に高い電圧を印加した場合に、電極層４４と絶縁層４５の接合界面における放電を抑制できる。その結果、放電によるセラミックス接合体４０の絶縁破壊を抑制できる。

【0153】

（変形例２）
図７に示す変形例のセラミックス接合体６０では、電極層４４と絶縁層４５との接合面４６Ａが、一対のセラミックス板４２，４３、電極層４４及び絶縁層４５の厚さ方向（図７のＹ方向）に対して傾きを有する。

【0154】

第１のセラミックス板４２には、その一方の面４２ａから、一方の面４２ａとは反対側の面４２ｂ側に向かって－Ｙ方向に（第１のセラミックス板４２の厚さ方向に）窪む凹部４２Ａが形成されている。凹部４２Ａは、－Ｙ方向に開口径が漸減している。凹部４２Ａは、第１のセラミックス板４２の面４２ｂと平行な底面４２ｃと、第１のセラミックス板４２の厚さ方向に対して斜めに傾く傾斜面４２ｄとを有する。凹部４２Ａの傾斜面４２ｄは、第２のセラミックス板４３に面し、底面４２ｃから一方の面４２ａ側に傾く面である。

【0155】

電極層４４は、凹部４２Ａに電極層形成用ペーストを塗布（充填）して形成した電極層塗膜からなる電極層４４Ｂと第２のセラミックス板４３の一方の面４３ａに電極層形成用ペーストを塗布して形成した電極層塗膜からなる電極層４４Ａとから構成される。従って、第１のセラミックス板４２と電極層４４Ｂとの接合面４６Ｂは、凹部４２Ｂの傾斜面４２ｄと同一の面である。

【0156】

図７に示すように、電極層４４Ａと絶縁層４５との接合面４６Ａの長さＬ１２は、電極層４４Ａの厚さＴ１２よりも大きいことが好ましい。長さＬ１２は、上述の長さＬ１と同様の方法により規定できる。このようなセラミックス接合体６０では、電極層４４Ａと絶縁層４５の間におけるボイド発生が抑制され、電極層４４Ａと絶縁層４５を充分に密着させることができる。

【0157】

また、図７に示すように、第１のセラミックス板４２と電極層４４Ｂとの接合面４６Ｂの長さＬ１３は、電極層４４Ｂの厚さＴ１３よりも大きいことが好ましい。長さＬ１３は、上述の長さＬ１と同様の方法により規定できる。このようなセラミックス接合体６０では、第１のセラミックス板４２と電極層４４Ｂの間におけるボイド発生が抑制され、第１のセラミックス板４２と電極層４４Ｂを充分に密着させることができる。

【0158】

これらにより、セラミックス接合体６０に高い電圧を印加した場合に、電極層４４Ａと絶縁層４５の接合界面及び第１のセラミックス板４２と電極層４４Ｂの接合界面における放電を抑制できる。その結果、放電によるセラミックス接合体６０の絶縁破壊を抑制できる。

【0159】

（変形例３）
図８に示す変形例のセラミックス接合体７０では、電極層４４の外縁において、電極層４４と絶縁層４５との接合面４６が、一対のセラミックス板４２，４３、電極層４４及び絶縁層４５の厚さ方向に対して傾きを有する。接合面４６は、一対のセラミックス板４２，４３、電極層４４及び絶縁層４５の厚さ方向（図８のＹ方向）に対して斜めに傾く傾斜面である。接合面４６は、第１のセラミックス板４２の一方の面４２ａから第２のセラミックス板４３の一方の面４３ａ側に傾く面である。

【0160】

図８に示すように、電極層４４と絶縁層４５との接合面４６の長さＬ１４は、電極層４４の厚さＴ１１よりも大きいことが好ましい。長さＬ１４は、上述の長さＬ１と同様の方法により規定できる。このようなセラミックス接合体７０では、電極層４４と絶縁層４５の間におけるボイド発生が抑制され、電極層４４と絶縁層４５を充分に密着させることができる。これにより、セラミックス接合体７０に高い電圧を印加した場合に、電極層４４と絶縁層４５の接合界面における放電を抑制できる。その結果、放電によるセラミックス接合体７０の絶縁破壊を抑制できる。

【0161】

［セラミックス接合体の製造方法］
本実施形態のセラミックス接合体の製造方法は、一対のセラミックス板の少なくとも一方に対して、前記一対のセラミックス板が重なる面に、電極層形成用ペーストを塗布して電極層塗膜を形成するとともに、絶縁層形成用ペーストを塗布して絶縁層塗膜を形成する工程（以下、「第１の工程」と言う。）と、電極層塗膜及び絶縁層塗膜を形成した面が内側になる姿勢で、一対のセラミックス板を積層する工程（以下、「第２の工程」と言う。）と、一対のセラミックス板、電極層塗膜及び絶縁層塗膜を含む積層体を、加熱しながら、厚さ方向に加圧する工程（以下、「第３の工程」と言う。）と、を有する。

【0162】

以下、図５を参照しながら、本実施形態のセラミックス接合体の製造方法について説明する。

【0163】

第１の工程では、例えば、スクリーン印刷法等の塗工法により、第１のセラミックス板４２の一方の面４２ａに、電極層形成用ペーストを塗布して電極層塗膜を形成するとともに、絶縁層形成用ペーストを塗布して絶縁層塗膜を形成する。電極層塗膜と絶縁層塗膜とはいずれを先に形成してもよい。

【0164】

形成する電極層塗膜の外縁と、絶縁層塗膜の内縁とは平面視で重なっており、電極層塗膜と絶縁層塗膜との接触面は、第１のセラミックス板４２の一方の面４２ａの厚さ方向に対して傾きを有する。ここでは、図５に示すように、接合面４６が、第２のセラミックス板４３の一方の面４３ａから第１のセラミックス板４２の一方の面４２ａ側に傾くように、電極層塗膜と絶縁層塗膜を形成する。電極層塗膜の外縁は、絶縁層塗膜の内縁と相補的な傾きを有する。

【0165】

電極層形成用ペーストとしては、電極層４４を形成する絶縁性セラミックス粒子及び導電性セラミックス粒子を、溶媒に分散させた分散液が用いられる。電極層形成用ペーストに含まれる溶媒としては、イソプロピルアルコール等のアルコールが用いられる。

【0166】

絶縁層形成用ペーストとしては、絶縁層４５を形成する絶縁性セラミックスを、溶媒に分散させた分散液が用いられる。絶縁層形成用ペーストに含まれる溶媒としては、イソプロピルアルコール等のアルコールが用いられる。

【0167】

第２の工程では、電極層塗膜及び絶縁層塗膜を形成した面が内側になるように、第１のセラミックス板４２の一方の面４２ａに、第２のセラミックス板４３を積層する。

【0168】

第３の工程では、第１のセラミックス板４２、電極層塗膜、絶縁層塗膜、及び第２のセラミックス板４３を含む積層体を、加熱しながら、厚さ方向に加圧する。
積層体を、加熱しながら、厚さ方向に加圧する際の雰囲気は、真空、あるいはＡｒ、Ｈｅ、Ｎ_２等の不活性雰囲気が好ましい。

【0169】

前記の積層体を加熱する温度（熱処理温度）は、１６００℃以上かつ１９００℃以下が好ましく、１６５０℃以上かつ１８５０℃以下がより好ましい。

【0170】

積層体を加熱する温度が１６００℃以上かつ１９００℃以下であれば、それぞれの塗膜に含まれる溶媒を揮発させて、第１のセラミックス板４２と第２のセラミックス板４３の間に、電極層４４と絶縁層４５を形成できる。また、電極層４４と絶縁層４５を介して、第１のセラミックス板４２と第２のセラミックス板４３を接合一体化することができる。

【0171】

前記の積層体を厚さ方向に加圧する圧力（加圧力）は、１．０ＭＰａ以上かつ５０．０ＭＰａ以下が好ましく、５．０ＭＰａ以上かつ２０．０ＭＰａ以下がより好ましい。
積層体を厚さ方向に加圧する圧力が１．０ＭＰａ以上かつ５０．０ＭＰａ以下であれば、第１のセラミックス板４２と第２のセラミックス板４３の間に、互いに密着した電極層４４と絶縁層４５を形成できる。また、電極層４４と絶縁層４５を介して、第１のセラミックス板４２と第２のセラミックス板４３を接合一体化することができる。

【0172】

そのため、本実施形態のセラミックス接合体の製造方法によれば、電極層４４の外縁において、第２のセラミックス板４３と電極層４４との接合面４６におけるボイドの発生を抑制できる。これにより、電極層４４に高い電圧を印加した場合に、接合面４６における放電を抑制でき、放電による絶縁破壊を抑制できるセラミックス接合体４０を提供できる。

【0173】

［静電チャック装置］
以下、図９を参照しながら、本発明の一実施形態に係る静電チャック装置について説明する。

【0174】

図９は、本実施形態の静電チャック装置を示す断面図である。なお、図９において、上述のセラミックス接合体と同一の構成には同一の符号を付して、重複する説明を省略する。

【0175】

図９に示すように、本実施形態の静電チャック装置１００は、円板状の静電チャック部材１０２と、静電チャック部材１０２を所望の温度に調整する円板状の温度調整用ベース部材１０３と、これら静電チャック部材１０２及び温度調整用ベース部材１０３を接合・一体化する接着剤層１０４と、を有している。本実施形態の静電チャック装置１００では、静電チャック部材１０２が、例えば、上述の実施形態のセラミックス接合体１からなる。ここでは、静電チャック部材１０２がセラミックス接合体１からなる場合について説明する。
以下の説明においては、載置板１１１の載置面１１１ａ側を「上」、温度調整用ベース部材１０３側を「下」として記載し、各構成の相対位置を表すことがある。

【0176】

［静電チャック部材］
静電チャック部材１０２は、上面が半導体ウエハ等の板状試料を載置する載置面１１１ａとされたセラミックスからなる載置板１１１と、載置板１１１の載置面１１１ａとは反対の面側に設けられた支持板１１２と、これら載置板１１１と支持板１１２との間に挟持された静電吸着用電極１１３と、載置板１１１と支持板１１２とに挟持され静電吸着用電極１１３の周囲を囲む環状の絶縁材１１４と、静電吸着用電極１１３に接するように温度調整用ベース部材１０３の固定孔１１５内に設けられた給電用端子１１６と、を有している。

【0177】

静電チャック部材１０２において、載置板１１１が上記の第２のセラミックス板４３に相当し、支持板１１２が上記の第１のセラミックス板４２に相当し、静電吸着用電極１１３が上記の電極層４４に相当し、絶縁材１１４が上記の絶縁層４５に相当する。

【0178】

［載置板］
載置板１１１の載置面１１１ａには、半導体ウエハ等の板状試料を支持するための多数の突起が立設され（図示略）ている。さらに、載置板１１１の載置面１１１ａの周縁部には、ヘリウム（Ｈｅ）等の冷却ガスが漏れないように、この周縁部を一周するように、断面四角形状の環状突起部が設けられていてもよい。さらに、この載置面１１１ａ上の環状突起部に囲まれた領域には、環状突起部と高さが同一であり横断面が円形状かつ縦断面が略矩形状の複数の突起部が設けられていてもよい。

【0179】

載置板１１１の厚さは、０．３ｍｍ以上かつ３．０ｍｍ以下が好ましく、０．５ｍｍ以上かつ１．５ｍｍ以下がより好ましい。載置板１１１の厚さが０．３ｍｍ以上であれば、耐電圧性に優れる。一方、載置板１１１の厚さが３．０ｍｍ以下であれば、静電チャック部材１０２の静電吸着力が低下することがなく、載置板１１１の載置面１１１ａに載置される板状試料と温度調整用ベース部材１０３との間の熱伝導性が低下することもなく、処理中の板状試料の温度を好ましい一定の温度に保つことができる。

【0180】

［支持板］
支持板１１２は、載置板１１１と静電吸着用電極１１３を下側から支持している。

【0181】

支持板１１２の厚さは、０．３ｍｍ以上かつ３．０ｍｍ以下が好ましく、０．５ｍｍ以上かつ１．５ｍｍ以下がより好ましい。支持板１１２の厚さが０．３ｍｍ以上であれば、充分な耐電圧を確保できる。一方、支持板１１２の厚さが３．０ｍｍ以下であれば、静電チャック部材１０２の静電吸着力が低下することがなく、載置板１１１の載置面１１１ａに載置される板状試料と温度調整用ベース部材１０３との間の熱伝導性が低下することもなく、処理中の板状試料の温度を好ましい一定の温度に保つことができる。

【0182】

［静電吸着用電極］
静電吸着用電極１１３では、電圧を印加することにより、載置板１１１の載置面１１１ａに板状試料を保持する静電吸着力が生じる。

【0183】

静電吸着用電極１１３の厚さは、５μｍ以上かつ２００μｍ以下が好ましく、７μｍ以上かつ１００μｍ以下がより好ましく、１０μｍ以上かつ１００μｍ以下がさらに好ましい。静電吸着用電極１１３の厚さが５μｍ以上であれば、充分な導電性を確保できる。一方、静電吸着用電極１１３の厚さが２００μｍ以下であれば、載置板１１１の載置面１１１ａに載置される板状試料と温度調整用ベース部材１０３との間の熱伝導性が低下することがなく、処理中の板状試料の温度を望ましい一定の温度に保つことができる。また、プラズマ透過性が低下することがなく、安定にプラズマを発生させることができる。

【0184】

［絶縁材］
絶縁材１１４は、静電吸着用電極１１３を囲繞して腐食性ガス及びそのプラズマから静電吸着用電極１１３を保護するための部材である。
絶縁材１１４により、載置板１１１と支持板１１２とが、静電吸着用電極１１３を介して接合一体化されている。

【0185】

［給電用端子］
給電用端子１１６は、静電吸着用電極１１３に電圧を印加するための部材である。
給電用端子１１６の数、形状等は、静電吸着用電極１１３の形態、すなわち単極型か、双極型かにより決定される。

【0186】

給電用端子１１６の材料は、耐熱性に優れた導電性材料であれば特に制限されない。給電用端子１１６の材料としては、熱膨張係数が静電吸着用電極１１３及び支持板１１２の熱膨張係数に近似した材料であることが好ましく、例えば、コバール合金、ニオブ（Ｎｂ）等の金属材料、各種の導電性セラミックスが好適に用いられる。

【0187】

［導電性接着層］
導電性接着層１１７は、温度調整用ベース部材１０３の固定孔１１５内及び支持板１１２の貫通孔１１８内に設けられている。また、導電性接着層１１７は、静電吸着用電極１１３と給電用端子１１６の間に介在して、静電吸着用電極１１３と給電用端子１１６を電気的に接続している。

【0188】

導電性接着層１１７を構成する導電性接着剤は、炭素繊維、金属粉等の導電性物質と樹脂を含む。

【0189】

導電性接着剤に含まれる樹脂としては、熱応力により凝集破壊を起こし難い樹脂であれば特に限定されず、例えば、シリコーン樹脂、アクリル樹脂、エポシキ樹脂、フェノール樹脂、ポリウレタン樹脂、不飽和ポリエステル樹脂等が挙げられる。
これらの中でも、伸縮度が高く、熱応力の変化によって凝集破壊し難い点から、シリコーン樹脂が好ましい。

【0190】

［温度調整用ベース部材］
温度調整用ベース部材１０３は、金属及びセラミックスの少なくとも一方からなる厚みのある円板状の部材である。温度調整用ベース部材１０３の躯体は、プラズマ発生用内部電極を兼ねた構成とされている。温度調整用ベース部材１０３の躯体の内部には、水、Ｈｅガス、Ｎ_２ガス等の冷却媒体を循環させる流路１２１が形成されている。

【0191】

温度調整用ベース部材１０３の躯体は、外部の高周波電源１２２に接続されている。また、温度調整用ベース部材１０３の固定孔１１５内には、その外周が絶縁材料１２３により囲繞された給電用端子１１６が、絶縁材料１２３を介して固定されている。給電用端子１１６は、外部の直流電源１２４に接続されている。

【0192】

温度調整用ベース部材１０３を構成する材料は、熱伝導性、導電性、加工性に優れた金属、又はこれらの金属を含む複合材であれば特に制限されない。温度調整用ベース部材１０３を構成する材料としては、例えば、アルミニウム（Ａｌ）、銅（Ｃｕ）、ステンレス鋼（ＳＵＳ）、チタン（Ｔｉ）等が好適に用いられる。

【0193】

温度調整用ベース部材１０３における少なくともプラズマに曝される面は、アルマイト処理又はポリイミド系樹脂による樹脂コーティングが施されていることが好ましい。また、温度調整用ベース部材１０３の全面が、前記のアルマイト処理又は樹脂コーティングが施されていることがより好ましい。

【0194】

温度調整用ベース部材１０３にアルマイト処理又は樹脂コーティングを施すことにより、温度調整用ベース部材１０３の耐プラズマ性が向上するとともに、異常放電が防止される。したがって、温度調整用ベース部材１０３の耐プラズマ安定性が向上し、また、温度調整用ベース部材１０３の表面傷の発生も防止できる。

【0195】

［接着剤層］
接着剤層１０４は、静電チャック部材１０２と、温度調整用ベース部材１０３とを接着一体化する構成である。

【0196】

接着剤層１０４の厚さは、１００μｍ以上かつ２００μｍ以下が好ましく、１３０μｍ以上かつ１７０μｍ以下がより好ましい。
接着剤層１０４の厚さが上記の範囲内であれば、静電チャック部材１０２と温度調整用ベース部材１０３との間の接着強度を充分に保持できる。また、静電チャック部材１０２と温度調整用ベース部材１０３との間の熱伝導性を充分に確保できる。

【0197】

接着剤層１０４は、例えば、シリコーン系樹脂組成物を加熱硬化した硬化体、アクリル樹脂、エポキシ樹脂等で形成されている。
シリコーン系樹脂組成物は、シロキサン結合（Ｓｉ－Ｏ－Ｓｉ）を有するケイ素化合物であり、耐熱性、弾性に優れた樹脂であるので、より好ましい。

【0198】

このようなシリコーン系樹脂組成物としては、特に、熱硬化温度が７０℃～１４０℃のシリコーン樹脂が好ましい。

【0199】

ここで、熱硬化温度が７０℃を下回ると、静電チャック部材１０２と温度調整用ベース部材１０３とを対向させた状態で接合する際に、接合過程で硬化が充分に進まず、作業性に劣るため好ましくない。一方、熱硬化温度が１４０℃を超えると、静電チャック部材１０２及び温度調整用ベース部材１０３との熱膨張差が大きく、静電チャック部材１０２と温度調整用ベース部材１０３との間の応力が増加し、これらの間で剥離が生じることがあるため好ましくない。

【0200】

すなわち、熱硬化温度が７０℃以上であると、接合過程で作業性に優れ、熱硬化温度が１４０℃以下であると、静電チャック部材１０２と温度調整用ベース部材１０３との間で剥離し難いため好ましい。

【0201】

本実施形態の静電チャック装置１００によれば、静電チャック部材１０２がセラミックス接合体１からなるため、静電チャック部材１０２において、絶縁破壊（放電）の発生を抑制できる。

【0202】

以下、本実施形態の静電チャック装置の製造方法について説明する。

【0203】

上述のようにして得られたセラミックス接合体１からなる静電チャック部材１０２を用意する。

【0204】

温度調整用ベース部材１０３の一主面１０３ａの所定領域に、シリコーン系樹脂組成物からなる接着剤を塗布する。ここで、接着剤の塗布量を、静電チャック部材１０２と温度調整用ベース部材１０３とが接合一体化できる量に調整する。
この接着剤の塗布方法としては、ヘラ等を用いて手動で塗布する他、バーコート法、スクリーン印刷法等が挙げられる。

【0205】

温度調整用ベース部材１０３の一主面１０３ａに接着剤を塗布した後、静電チャック部材１０２と、接着剤を塗布した温度調整用ベース部材１０３とを重ね合わせる。
また、立設した給電用端子１１６を、温度調整用ベース部材１０３中に穿孔された固定孔１１５に挿入し嵌め込む。
次いで、静電チャック部材１０２を温度調整用ベース部材１０３に対して所定の圧力にて押圧し、静電チャック部材１０２と温度調整用ベース部材１０３を接合一体化する。これにより、静電チャック部材１０２と温度調整用ベース部材１０３は、接着剤層１０４を介して接合一体化される。

【0206】

以上により、静電チャック部材１０２及び温度調整用ベース部材１０３は、接着剤層１０４を介して接合一体化された本実施形態の静電チャック装置１００が得られる。

【0207】

なお、本実施形態に係る板状試料としては、半導体ウエハに限らず、例えば、液晶ディスプレイ（ＬＣＤ）、プラズマディスプレイ（ＰＤＰ）、有機ＥＬディスプレイ等の平板型ディスプレイ（ＦＰＤ）用ガラス基板等であってもよい。また、その基板の形状や大きさに合わせて本実施形態の静電チャック装置を設計すればよい。

【0208】

本発明は、以下の態様も包含する。

【0209】

［１－１］一対のセラミックス板と、前記一対のセラミックス板の間に介在する電極層と、を備え、前記一対のセラミックス板が、それぞれ絶縁性材料と導電性材料とから構成され、前記電極層は、絶縁性セラミックスの粒子と導電性セラミックスの粒子との焼結体からなり、前記一対のセラミックス板の少なくとも一方に埋設され、前記電極層の外縁において、前記一対のセラミックス板の少なくとも一方と前記電極層との接合面が、前記一対のセラミックス板及び前記電極層の厚さ方向に対して傾きを有する、セラミックス接合体。

【0210】

［１－２］前記一対のセラミックス板の材料が、互いに同じである［１－１］に記載のセラミックス接合体。

【0211】

［１－３］下記方法で求められる前記電極層の外縁の相対密度は、前記電極層の中心の相対密度よりも低い［１－２］に記載のセラミックス接合体。
（相対密度の測定方法）
前記セラミックス接合体の厚さ方向の切断面について、前記電極層の外縁であって平面視で前記接合面と重なる領域の、拡大倍率１０００倍の顕微鏡写真を撮像する。前記範囲に含まれる電極層の外輪郭内の面積に対する、物質が存在する領域の割合を電極層の外縁の相対密度とする。
前記切断面において、電極層の中央を含む幅１５０μｍの範囲の、拡大倍率１０００倍の顕微鏡写真を撮像する。前記範囲に含まれる電極層の外輪郭内の面積に対する、物質が存在する領域の割合を電極層の中央の相対密度とする。

【0212】

［２－１］一対のセラミックス板と、前記一対のセラミックス板の間に介在する電極層と、前記一対のセラミックス板の間において、前記電極層の周囲に配置された絶縁層と、を備え、前記一対のセラミックス板が、それぞれ絶縁性材料と導電性材料とから構成され、前記電極層は、絶縁性セラミックスの粒子と導電性セラミックスの粒子との焼結体からなり、前記電極層の外縁において、前記電極層と前記絶縁層との接合面が、前記一対のセラミックス板、前記電極層及び前記絶縁層の厚さ方向に対して傾きを有する、セラミックス接合体。

【0213】

［２－２］前記一対のセラミックス板の材料が、互いに同じである［２－１］に記載のセラミックス接合体。

【0214】

［２－３］下記方法で求められる前記電極層の外縁の相対密度は、前記電極層の中心の相対密度よりも低い［２－２］に記載のセラミックス接合体。
（相対密度の測定方法）
前記セラミックス接合体の厚さ方向の切断面について、前記電極層の外縁であって平面視で前記接合面と重なる領域の、拡大倍率１０００倍の顕微鏡写真を撮像する。前記範囲に含まれる電極層の外輪郭内の面積に対する、物質が存在する領域の割合を電極層の外縁の相対密度とする。
前記切断面において、電極層の中央を含む幅１５０μｍの範囲の、拡大倍率１０００倍の顕微鏡写真を撮像する。前記範囲に含まれる電極層の外輪郭内の面積に対する、物質が存在する領域の割合を電極層の中央の相対密度とする。

【実施例】

【0215】

以下、実施例及び比較例により本発明をさらに具体的に説明するが、本発明は以下の実施例に限定されるものではない。

【0216】

［実施例１］
９１質量％の酸化アルミニウム粉末と、９質量％の炭化ケイ素粉末との混合粉末を成型、焼結し、直径４５０ｍｍ、厚さ５．０ｍｍの円盤状の酸化アルミニウム－炭化ケイ素複合焼結体からなるセラミックス板（第１のセラミックス板、第２のセラミックス板）を作製した。

【0217】

第１のセラミックス板の一方の面（第２のセラミックス板との接合面）に研削加工を施して、第１のセラミックス板の一方の面に、第１のセラミックス板の厚さ方向に対して傾く傾斜面を有する凹部を形成した。形成した凹部は、第１のセラミックス板の厚さ方向に開口径が漸減していた。

【0218】

次いで、スクリーン印刷法により、第１のセラミックス板に形成した凹部に電極層形成用ペーストを塗布し、電極層塗膜を形成した。電極層塗膜の厚みは、凹部の最深部において深さの１２０％とし、他の部分電極層塗膜の厚みは、凹部の最深部における電極層塗膜の表面と、高さ位置を揃えることで調整した。
なお、「凹部の深さ」は、第１のセラミックス板の一方の面を基準面として、基準面から凹部底部に垂線を下したときの、基準面から凹部底部までの距離を指す。

【0219】

電極層形成用ペーストとしては、酸化アルミニウム粉末と炭化モリブデン粉末を、イソプロピルアルコールに分散させた分散液を用いた。電極層形成用ペーストにおける酸化アルミニウム粉末の含有量を２５質量％とし、炭化モリブデン粉末の含有量を２５質量％とした。

【0220】

次いで、電極層塗膜を形成した面が内側になるように、第１のセラミックス板の一方の面に、第２のセラミックス板を積層した。

【0221】

次いで、第１のセラミックス板、電極層塗膜及び第２のセラミックス板を含む積層体を、アルゴン雰囲気下、加熱しながら、厚さ方向に加圧した。熱処理温度を１７００℃、加圧力を１０ＭＰａ、熱処理及び加圧する時間を２時間とした。
以上の工程により、図４に示すような実施例１のセラミックス接合体を得た。

【0222】

（絶縁性評価）
以下のようにして、セラミックス接合体の絶縁性を評価した。
第１のセラミックス板に、貫通電極を形成した。貫通電極は、第１のセラミックス板を厚さ方向に貫通し、第１のセラミックス板の電極層と接する面とは反対側の面から電極層に至る電極である。

【0223】

側面耐電圧測定では、セラミックス接合体の側面（セラミックス接合体の厚さ方向の側面）において、第１のセラミックス板、電極層及び第２のセラミックス板に接する姿勢でカーボンテープを貼付した。カーボンテープと貫通電極を介して、セラミックス接合体に電圧を印加し、セラミックス接合体が絶縁破壊する電圧を測定した。

【0224】

誘電層耐電圧測定では、第２のセラミックス板（誘電層）の上面にプローブを固定し、このプローブと貫通電極を介して、セラミックス接合体に電圧を印加し、セラミックス接合体が絶縁破壊する電圧を測定した。

【0225】

具体的には、側面耐電圧測定及び誘電層耐電圧測定において、３０００Ｖの電圧を印加した状態でＲＦ電圧を印加し１０分保持し、その後５００Ｖずつ徐々に電圧を印加して、１０分保持し、測定した電流値が０．１ｍＡ（ミリアンペア）を超えたところを絶縁破壊とした。結果を表１に示す。

【0226】

（接合面の接合割合）
「第１のセラミックス板の電極層との接合面の接合割合」は、接合面の任意の走査型電子顕微鏡写真から算出した。すなわち、無作為に選ばれた視野にて拡大倍率１０００倍の電子顕微鏡写真を撮影し、この電子顕微鏡写真に写された、傾斜面の長さを「接合面の全長（Ｌ１）」とした。接合面の全長（Ｌ１）については、明細書に記載の方法で規定して測定した。

【0227】

一方、上記電子顕微鏡写真において第１のセラミックス板と電極層との間に発生した各ボイドの長径長さを求め、この長径長さの合計を「接合面に発生したボイド長さ（Ｄ１）」とした。

【0228】

このようにして求められた長さから、「接合面に発生したボイド長さ（Ｄ１）」に対する「接合面の全長（Ｌ１）」の割合を百分率で求め、求めた値を１００％から引いた値を「第１のセラミックス板と電極層との接合面の接合割合」として算出した。
その結果、実施例１のセラミックス接合体において、第１のセラミックス板と電極層との接合面の接合割合は６２％であった。

【0229】

［比較例］
スクリーン印刷法により、研削加工を施していない第１のセラミックス板の一方の面に、電極層形成用ペーストを塗布し、電極層塗膜を形成したこと以外は、実施例１と同様にして、比較例のセラミックス接合体を得た。
実施例１と同様にして、セラミックス接合体の絶縁性を評価した。結果を表１に示す。

【0230】

（接合面の接合割合）
実施例１と同様にして、第１のセラミックス板と電極層との接合面の接合割合を算出した結果、０％であった。

【0231】

【表1】

【0232】

表１の結果から、実施例１のセラミックス接合体は、比較例のセラミックス接合体よりも絶縁耐圧が高いことが分かった。

【0233】

［実施例２］
電極層作製時に、凹部の最深部における電極層塗膜の厚みを、深さの８０％としたこと以外は実施例１と同様にして、実施例２のセラミックス接合体を得た。

【0234】

実施例１と同様にして、第１のセラミックス板と電極層との接合面の接合割合を算出した結果、４４％であった。

【0235】

（電極層の密度）
電極層の密度は、上記（電極層の相対密度の測定方法）に記載の方法で求めた。

【0236】

各評価結果を表２に示す。

【0237】

【表2】

【0238】

電極層の中心の密度は、ほぼ１００％であることを確認した。表２の結果から、実施例２のセラミックス接合体は、実施例１のセラミックス接合体と比べ電極層の外縁が相対的に低密度であるが、実施例１と遜色ない耐電圧特性を示し、比較例のセラミックス接合体よりも絶縁耐圧が高いことが分かった。

【産業上の利用可能性】

【0239】

本発明のセラミックス接合体は、一対のセラミックス板と、前記一対のセラミックス板の間に介在する電極層と、を備え、前記電極層の外縁において、前記一対のセラミックス板の少なくとも一方と前記電極層との接合面が、前記一対のセラミックス板及び前記電極層の厚さ方向に対して傾きを有する。そのため、本発明のセラミックス接合体は、セラミックス板と導電層の接合界面において、絶縁破壊（放電）が抑制される。このようなセラミックス接合体は、静電チャック装置の静電チャック部材に好適に用いられ、その有用性は非常に大きいものである。

【符号の説明】

【0240】

１，１０，２０，３０，４０，５０，６０，７０ セラミックス接合体
２，４２ セラミックス板（第１のセラミックス板）
３，４３ セラミックス板（第２のセラミックス板）
４，４４ 電極層
５，４６ 接合面
４５ 絶縁層
１００ 静電チャック装置
１０２ 静電チャック部材
１０３ 温度調整用ベース部材
１０４ 接着剤層
１１１ 載置板
１１２ 支持板
１１３ 静電吸着用電極
１１４ 絶縁材
１１５ 固定孔
１１６ 給電用端子
１１７ 導電性接着層
１１８ 貫通孔
１２１ 流路
１２２ 高周波電源
１２３ 絶縁材料
１２４ 直流電源

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】