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(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】2023-12-11
(45)【発行日】2023-12-19
(54)【発明の名称】半導体製造装置用セラミックス構造体およびその製造方法
(51)【国際特許分類】
C04B 37/00 20060101AFI20231212BHJP
C04B 41/90 20060101ALI20231212BHJP
H01L 21/3065 20060101ALI20231212BHJP
【ＦＩ】
C04B37/00 B
C04B41/90 A
H01L21/302 101G
【請求項の数】
4
(21)【出願番号】P 2019141691
(22)【出願日】2019-07-31
(65)【公開番号】P2021024749
(43)【公開日】2021-02-22
【審査請求日】2022-04-13
(73)【特許権者】
【識別番号】000004547
【氏名又は名称】日本特殊陶業株式会社
(73)【特許権者】
【識別番号】504157024
【氏名又は名称】国立大学法人東北大学
(74)【代理人】
【識別番号】110000800
【氏名又は名称】デロイトトーマツ弁理士法人
(72)【発明者】
【氏名】傳井 美史
(72)【発明者】
【氏名】市川 佳孝
(72)【発明者】
【氏名】島津 武仁
(72)【発明者】
【氏名】魚本 幸
【審査官】神▲崎▼ 賢一
(56)【参考文献】
【文献】特開２０１１－２３５３００（ＪＰ，Ａ）
【文献】特開２００８－２１４１１０（ＪＰ，Ａ）
【文献】特開２０１７－１１９５９３（ＪＰ，Ａ）
【文献】特開２０１５－０５１４５２（ＪＰ，Ａ）
【文献】特開２０１２－０８２０９５（ＪＰ，Ａ）
(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)
Ｃ０４Ｂ ３７／００
Ｃ０４Ｂ ４１／９０
Ｈ０１Ｌ ２１／３０６５
(57)【特許請求の範囲】
【請求項1】
アルミナ焼結体、窒化アルミニウム焼結体、または炭化珪素焼結体からなる板状の第１基材と、イットリア焼結体またはイットリウムおよびアルミニウムを含む複合酸化物焼結体からなり、前記第１基材より厚みが小さい板状の第２基材と、を準備する工程と、前記第１基材の厚み方向に垂直な平面方向に沿った前記第１基材の平滑な第１の接合面上および前記第２基材の厚み方向に垂直な平面方向に沿った平滑な前記第２基材の第２の接合面上にそれぞれＷまたはＴａからなる下地層を形成する工程と、
前記第１基材に形成された前記下地層の上および前記第２基材に形成された前記下地層の上にそれぞれＡｕからなる金属膜を形成する工程と、
前記第１基材に形成された前記金属膜と前記第２基材に形成された前記金属膜とを重ね合わせた状態で１ＭＰａ以上２５ＭＰａ以下の圧力で加圧することにより、前記金属膜を介して前記第１基材と前記第２基材と接合する工程と、を備え、
前記第１基材に形成された前記下地層の上に形成される前記金属膜の厚みは前記第１の接合面の算術平均粗さＲａの２倍よりも大きく、前記第２基材に形成された前記下地層の上に形成される前記金属膜の厚みは前記第２の接合面の算術平均粗さＲａの２倍よりも大きく、
前記第１基材に形成された前記金属膜と前記第２基材に形成された前記金属膜とを重ね合わせた状態において、前記厚み方向から見た時に前記第１の接合面と前記第２の接合面とが重なる領域を通る線分の最大長さが２００ｍｍ以上であり、
前記金属膜を形成する工程において、前記第１の接合面および前記第２の接合面の２０ｍｍ四方の領域の平面度よりも大きい厚みで前記金属膜を形成する
ことを特徴とする半導体製造装置用セラミックス構造体の製造方法。
【請求項2】
前記準備する工程で準備される前記第１基材および前記第２基材の少なくとも一方は、前記第１の接合面および前記第２の接合面の少なくとも一方となる端面を有する複数の凸部が主面に形成されていることを特徴とする請求項１に記載の半導体製造装置用セラミックス構造体の製造方法。
【請求項3】
前記準備する工程では、前記第２基材を複数準備し、前記接合する工程において、前記平面方向に隣接して配置された複数の前記第２基材と前記第１基材とを前記金属膜を介して接合することを特徴とする請求項１または２に記載の半導体製造装置用セラミックス構造体の製造方法。
【請求項4】
アルミナ焼結体、窒化アルミニウム焼結体、または炭化珪素焼結体からなる板状の第１基材と、イットリア焼結体またはイットリウムおよびアルミニウムを含む複合酸化物焼結体からなり、前記第１基材より厚みが小さい板状の第２基材と、が接合されてなる半導体製造装置用セラミックス構造体であって、前記第１基材と前記第２基材とは、
前記第１基材の厚み方向に垂直な平面方向に沿った前記第１基材の平滑な第１の接合面上および前記第２基材の厚み方向に垂直な平面方向に沿った平滑な前記第２基材の第２の接合面上にそれぞれ形成された、ＷまたはＴａからなる下地層と、前記第１の接合面上に形成された下地層と、前記第２の接合面上に形成された下地層との間に形成された、Ａｕからなる金属接合層と、を介して接合され、
前記第１基材と前記第２基材の少なくとも一方には、溝および貫通孔が形成され、前記貫通孔から排気して－９５ｋＰａまで減圧した１分後の圧力変化が５ｋＰａ未満である半導体製造装置用セラミックス構造体。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、半導体製造装置用のセラミックス構造体およびその製造方法に関する。
【背景技術】
【0002】
半導体製造装置において、プラズマ環境下で使用される部材には耐プラズマ性が要求されている。耐プラズマ性を有する素材としてセラミックス焼結体が用いられていたが、半導体製造装置の大型化に伴い、セラミックス焼結体も大型化が要求されている。Ｙ2Ｏ3のような耐プラズマ性の良好なセラミックス焼結体素材は、Ａｌ2Ｏ3などと比較して相対的に強度が低く、大型化が困難であったため、従来は金属基材にＹ2Ｏ3溶射膜をコーティングすることがなされていた（例えば、特許文献１参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0003】
【文献】特開２００６－１４４１２３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0004】
しかし、Ｙ2Ｏ3溶射膜はその組織が粗く、パーティクル発塵の原因となり集積度の高い半導体プロセスには適用できなくなってきた。溶射膜の代わりにＰＶＤまたはＣＶＤなどの薄膜コーティングも考えられるが、プラズマによる侵食のために寿命が短く実用化されていない。
【0005】
そこで、本発明は、半導体製造装置の大型化に伴いＹ2Ｏ3などの強度の低いセラミックス焼結体が用いられても全体の大型化を図ることができるセラミックス構造体およびそ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】
【0006】
本発明の半導体製造装置用セラミックス構造体の製造方法は、
アルミナ焼結体、窒化アルミニウム焼結体、または炭化珪素焼結体からなる板状の第１基材と、イットリア焼結体またはイットリウムおよびアルミニウムを含む複合酸化物焼結体からなり、前記第１基材より厚みが小さい板状の第２基材と、を準備する工程と、
前記第１基材の厚み方向に垂直な平面方向に沿った前記第１基材の平滑な第１の接合面上および前記第２基材の厚み方向に垂直な平面方向に沿った平滑な前記第２基材の第２の接合面上にそれぞれＷまたはＴａからなる下地層を形成する工程と、
前記第１基材に形成された前記下地層の上および前記第２基材に形成された前記下地層の上にそれぞれＡｕからなる金属膜を形成する工程と、
前記第１基材に形成された前記金属膜と前記第２基材に形成された前記金属膜とを重ね合わせた状態で１ＭＰａ以上２５ＭＰａ以下の圧力で加圧することにより、前記金属膜を介して前記第１基材と前記第２基材と接合する工程と、を備え、
前記第１基材に形成された前記下地層の上に形成される前記金属膜の厚みは前記第１の接合面の算術平均粗さＲａの２倍よりも大きく、前記第２基材に形成された前記下地層の上に形成される前記金属膜の厚みは前記第２の接合面の算術平均粗さＲａの２倍よりも大きく、
前記第１基材に形成された前記金属膜と前記第２基材に形成された前記金属膜とを重ね合わせた状態において、前記厚み方向から見た時に前記第１の接合面と前記第２の接合面とが重なる領域を通る線分の最大長さが２００ｍｍ以上であり、
前記金属膜を形成する工程において、前記第１の接合面および前記第２の接合面の２０ｍｍ四方の領域の平面度よりも大きい厚みで前記金属膜を形成する。
アルミナ焼結体、窒化アルミニウム焼結体、または炭化珪素焼結体からなる板状の第１基材と、イットリア焼結体またはイットリウムおよびアルミニウムを含む複合酸化物焼結体からなり、前記第１基材より厚みが小さい板状の第２基材と、を準備する工程と、
前記第１基材の厚み方向に垂直な平面方向に沿った前記第１基材の平滑な第１の接合面上および前記第２基材の厚み方向に垂直な平面方向に沿った平滑な前記第２基材の第２の接合面上にそれぞれＷまたはＴａからなる下地層を形成する工程と、
前記第１基材に形成された前記下地層の上および前記第２基材に形成された前記下地層の上にそれぞれＡｕからなる金属膜を形成する工程と、
前記第１基材に形成された前記金属膜と前記第２基材に形成された前記金属膜とを重ね合わせた状態で１ＭＰａ以上２５ＭＰａ以下の圧力で加圧することにより、前記金属膜を介して前記第１基材と前記第２基材と接合する工程と、を備え、
前記第１基材に形成された前記下地層の上に形成される前記金属膜の厚みは前記第１の接合面の算術平均粗さＲａの２倍よりも大きく、前記第２基材に形成された前記下地層の上に形成される前記金属膜の厚みは前記第２の接合面の算術平均粗さＲａの２倍よりも大きく、
前記第１基材に形成された前記金属膜と前記第２基材に形成された前記金属膜とを重ね合わせた状態において、前記厚み方向から見た時に前記第１の接合面と前記第２の接合面とが重なる領域を通る線分の最大長さが２００ｍｍ以上であり、
前記金属膜を形成する工程において、前記第１の接合面および前記第２の接合面の２０ｍｍ四方の領域の平面度よりも大きい厚みで前記金属膜を形成する。
【0007】
当該構成の半導体製造装置用セラミックス構造体の製造方法によれば、第１基材に形成された金属膜と第２基材に形成された金属膜とが原子拡散接合により一体化した金属接合層によって、第１基材および第２基材が強固に接合されている。ここで、原子拡散接合とは、従来のいわゆる拡散接合（素材の溶融温度近傍で接合面を横切って接合界面の原子を拡散させ、金属学的に完全な接合部を得る方法）と異なり室温または比較的低温下で２つの基材が有する平滑な接合面上に形成された金属膜同士が接触するように重ね合わせることにより、２つの金属膜の接触界面および結晶粒界に原子拡散を生じさせて接合する方法のことをいう。
【0008】
これにより、アルミナ焼結体、窒化アルミニウム焼結体または炭化珪素焼結体からなる第１基材により全体的な強度が確保されるため、イットリア焼結体またはイットリウムおよびアルミニウムを含む複合酸化物焼結体からなる第２基材の薄型化または小型化を図りながら全体としての大型化および耐プラズマ性の向上が図られる。
【0009】
なお、本発明において平滑な第１の接合面および平滑な第２の接合面とは、平面度（ＰＶ値）が２０ｍｍ四方の領域において０．０１～０．１μｍであることを意味する。
【0010】
本発明の半導体製造装置用セラミックス構造体の製造方法においては、前記のように、前記第１基材に形成された前記下地層の上に形成される前記金属膜の厚みは前記第１の接合面の算術平均粗さＲａの２倍よりも大きく、前記第２基材に形成された前記下地層の上に形成される前記金属膜の厚みは前記第２の接合面の算術平均粗さＲａの２倍よりも大きい。
【0011】
これにより、第１の接合面または第２の接合面上に形成される凹部が金属膜を構成する金属によって確実に充填され、第１基材および第２基材を原子拡散接合により強固に接合することができる。
【0012】
本発明の半導体製造装置用セラミックス構造体の製造方法においては、前記のように、前記第１基材に形成された前記金属膜と前記第２基材に形成された前記金属膜とを重ね合わせた状態において、前記厚み方向から見た時に前記第１の接合面と前記第２の接合面とが重なる領域を通る線分の最大長さが２００ｍｍ以上であり、前記金属膜を形成する工程において、前記第１の接合面および前記第２の接合面の２０ｍｍ四方の領域の平面度よりも大きい厚みで前記金属膜を形成する。
【0013】
当該構成の半導体製造装置用セラミックス構造体の製造方法によれば、第１の接合面と第２の接合面とが重なる領域を通る線分の最大長さが２００ｍｍ以上と接合される面積が比較的大きい場合であっても、金属膜の厚みが、第１の接合面および第２の接合面の２０ｍｍ四方の領域の平面度よりも大きいため接合不良箇所の発生を抑制することができる。
【0014】
本発明の半導体製造装置用セラミックス構造体の製造方法では、前記準備する工程で準備される前記第１基材および前記第２基材の少なくとも一方は、前記第１の接合面および前記第２の接合面の少なくとも一方となる端面を有する複数の凸部が主面に形成されていることが好ましい。
【0015】
当該構成の半導体製造装置用セラミックス構造体の製造方法によれば、第１の接合面および第２の接合面の少なくとも一方が複数の凸部の端面として形成されるため、第１の接合面および第２の接合面の少なくとも一方の面積の低減を図ることにより第１の接合面および第２の接合面の少なくとも一方の平面度を容易に高めることができ、その結果、第１基材と第２基材との接合を容易に行うことができる。
【0016】
本発明の半導体製造装置用セラミックス構造体の製造方法では、前記準備する工程では、前記第２基材を複数準備し、前記接合する工程において、前記平面方向に隣接して配置された複数の前記第２基材と前記第１基材とを前記金属膜を介して接合することが好ましい。
【0017】
当該構成の半導体製造装置用セラミックス構造体の製造方法によれば、第２基材のより一層の小型化を図りながら全体としての大型化および耐プラズマ性の向上が図られる。
【0018】
本発明の半導体製造装置用セラミックス構造体は、
アルミナ焼結体、窒化アルミニウム焼結体、または炭化珪素焼結体からなる板状の第１基材と、イットリア焼結体またはイットリウムおよびアルミニウムを含む複合酸化物焼結体からなり、前記第１基材より厚みが小さい板状の第２基材と、が接合されてなる半導体製造装置用セラミックス構造体であって、
前記第１基材と前記第２基材とは、
前記第１基材の厚み方向に垂直な平面方向に沿った前記第１基材の平滑な第１の接合面上および前記第２基材の厚み方向に垂直な平面方向に沿った平滑な前記第２基材の第２の接合面上にそれぞれ形成された、ＷまたはＴａからなる下地層と、前記第１の接合面上に形成された下地層と、前記第２の接合面上に形成された下地層との間に形成された、Ａｕからなる金属接合層と、を介して接合され、
前記第１基材と前記第２基材の少なくとも一方には、溝および貫通孔が形成され、前記貫通孔から排気して－９５ｋＰａまで減圧した１分後の圧力変化が５ｋＰａ未満である。
アルミナ焼結体、窒化アルミニウム焼結体、または炭化珪素焼結体からなる板状の第１基材と、イットリア焼結体またはイットリウムおよびアルミニウムを含む複合酸化物焼結体からなり、前記第１基材より厚みが小さい板状の第２基材と、が接合されてなる半導体製造装置用セラミックス構造体であって、
前記第１基材と前記第２基材とは、
前記第１基材の厚み方向に垂直な平面方向に沿った前記第１基材の平滑な第１の接合面上および前記第２基材の厚み方向に垂直な平面方向に沿った平滑な前記第２基材の第２の接合面上にそれぞれ形成された、ＷまたはＴａからなる下地層と、前記第１の接合面上に形成された下地層と、前記第２の接合面上に形成された下地層との間に形成された、Ａｕからなる金属接合層と、を介して接合され、
前記第１基材と前記第２基材の少なくとも一方には、溝および貫通孔が形成され、前記貫通孔から排気して－９５ｋＰａまで減圧した１分後の圧力変化が５ｋＰａ未満である。
【0019】
当該構成の半導体製造装置用セラミックス構造体によれば、アルミナ焼結体、窒化アルミニウム焼結体、または炭化珪素焼結体からなる第１基材により全体的な強度が確保されるため、イットリア焼結体またはイットリウムおよびアルミニウムを含む複合酸化物焼結体からなる第２基材の薄型化または小型化を図りながら全体としての大型化および耐プラズマ性の向上が図られる。
【図面の簡単な説明】
【0020】
【図1】本発明の第１実施形態としてのセラミックス構造体の構成に関する説明図。
【図4】本発明の第２実施形態としてのセラミックス構造体の構成に関する説明図。
【図6A】実施例１、５、６のセラミックス構造体を構成する第１および第２基材の上面図。
【図7A】実施例２、３、７、８のセラミックス構造体を構成する第１および第２基材の上面図。
【発明を実施するための形態】
【0021】
（第１実施形態）
【0022】
（構成）
図１に示されている本発明の第１実施形態としてのセラミックス構造体１０は、略平板状の第１基材１１と、第１基材１１より厚みが小さい略平板状の第２基材１２と、第１基材１１および第２基材１２の間に介在し、金属膜２１、２２同士の原子拡散接合により形成されてなり、第１基材１１および第２基材１２を接合する金属接合層２０と、金属接合層２０と第１基材１１との間および金属接合層２０と第２基材１２との間に介在する下地層３１、３２を備えている。セラミックス構造体１０は、チャンバの天井部材など、半導体製造装置の構成部材として用いられる。
図１に示されている本発明の第１実施形態としてのセラミックス構造体１０は、略平板状の第１基材１１と、第１基材１１より厚みが小さい略平板状の第２基材１２と、第１基材１１および第２基材１２の間に介在し、金属膜２１、２２同士の原子拡散接合により形成されてなり、第１基材１１および第２基材１２を接合する金属接合層２０と、金属接合層２０と第１基材１１との間および金属接合層２０と第２基材１２との間に介在する下地層３１、３２を備えている。セラミックス構造体１０は、チャンバの天井部材など、半導体製造装置の構成部材として用いられる。
【0023】
第１基材１１としては、アルミナ（Ａｌ2Ｏ3）焼結体、窒化アルミニウム（ＡｌＮ）焼結体または炭化珪素（ＳｉＣ）焼結体が用いられる。第２基材１２としては、Ｙ2Ｏ3焼結体、またはイットリウムおよびアルミニウムを含む複合酸化物焼結体としてのイットリウム・アルミニウム・ガーネット（ＹＡＧ）焼結体など、第１基材１１よりも耐プラズマ性が高い一方で強度が低いセラミックス焼結体が用いられる。金属接合層２０は、Ａｕ、Ａｇ、Ｃｕ、Ｎｉ、Ｐｔ、Ｐｄまたはこれらの少なくとも１種を含む合金等の金属からなる。下地層３１、３２はＷ、Ｔａ、Ｔｉ、Ｃｒ、Ｈｆ、Ｍｏ、Ｎｂ、Ｖ、Ｚｒ、Ｓｃ、Ｙまたはこれらの少なくとも１種を含む合金からなる。この中でも、下地層３１、３２が、ＷまたはＴａであることが好ましい。下地層３１、３２が、ＷまたはＴａからなる場合、追ってＡｕからなる金属膜２１、２２を形成するときにＡｕが均一に製膜され、下地層３１、３２との密着性が向上するからである。
【0024】
（製造方法）
略平板状の第１基材１１および第２基材１２のそれぞれが作製される。第１基材１１および第２基材１２のそれぞれの厚み方向に垂直な平面方向に沿った接合面である一方の主面の表面粗さＲａが１～１００ｎｍになるように、かつ、平面度が２０ｍｍ四方の領域において０．０１～０．１μｍになるように当該接合面に表面加工が施される。
略平板状の第１基材１１および第２基材１２のそれぞれが作製される。第１基材１１および第２基材１２のそれぞれの厚み方向に垂直な平面方向に沿った接合面である一方の主面の表面粗さＲａが１～１００ｎｍになるように、かつ、平面度が２０ｍｍ四方の領域において０．０１～０．１μｍになるように当該接合面に表面加工が施される。
【0025】
続いて、第１基材１１の接合面（第１の接合面）および第２基材１２の接合面（第２の接合面）にそれぞれ、ＰＶＤなどの製膜法によって厚さ１～１０ｎｍの下地層３１、３２が形成される。ここで、下地層３１および下地層３２は同じ素材でもよく、異なる素材でもよい。
【0026】
次に、第１基材１１に形成された下地層３１の上にＰＶＤなどの製膜法によって厚さ４０～３００ｎｍの金属膜２１が形成され、第２基材１２に形成された下地層３２の上にＰＶＤなどの製膜法によって厚さ４０～３００ｎｍの金属膜２１と同じ金属からなる金属膜２２が形成される（図２参照）。ここで、金属膜２１および金属膜２２は同じ素材であってもよく、異なる素材であってもよい。
【0027】
そして、第１基材１１および第２基材１２が、金属膜２１、２２を介して重ね合わせられたうえで、当該重ね合わせ方向に対して１～２５ＭＰａの圧力がかけられる（図２参照）。この際、雰囲気は大気雰囲気であり、雰囲気温度は室温（例えば、２０℃）～４００℃に調節される。これにより、金属膜２１、２２のそれぞれを構成する金属原子が再配列されて原子拡散接合されて金属接合層２０が形成され、図１に示されているセラミックス構造体１０が作製される。この方法によれば、真空チャンバのような不活性ガス雰囲気や減圧雰囲気などの雰囲気を制御するための装置を用いる必要がない。ただし、圧力がかけられるときの雰囲気は不活性雰囲気（不活性ガス雰囲気または減圧雰囲気）であってもよい。金属膜２１、２２の形成と原子拡散接合をすべて不活性雰囲気で行ってもよい。その場合、雰囲気温度は、室温（例えば、２０℃）～２００℃に調節される。
【0028】
（他の製造方法）
複数の第２基材１２１、１２２、１２３が第１基材１１に対して金属接合層２０を介して接合されてもよい。例えば、図３に示されているように、Ｙ2Ｏ3焼結体、またはイットリウムおよびアルミニウムを含む複合酸化物焼結体からなる３つの第２基材１２１、１２２および１２３が作製される。第２基材１２１、１２２および１２３のそれぞれの縁の一部には相欠きが形成されている（図３参照）。第２基材１２１、１２２および１２３のそれぞれに形成された下地層３２１、３２２、３２３の上に金属膜２２１、２２２および２２３のそれぞれが形成され、平面方向に隣り合う第２基材１２１、１２２、１２３が相欠き継ぎによって組み合わせられるように、第１基材１１に対して重ね合わせられ、当該重ね合わせ方向に対して圧力がかけられる（図３参照）。
複数の第２基材１２１、１２２、１２３が第１基材１１に対して金属接合層２０を介して接合されてもよい。例えば、図３に示されているように、Ｙ2Ｏ3焼結体、またはイットリウムおよびアルミニウムを含む複合酸化物焼結体からなる３つの第２基材１２１、１２２および１２３が作製される。第２基材１２１、１２２および１２３のそれぞれの縁の一部には相欠きが形成されている（図３参照）。第２基材１２１、１２２および１２３のそれぞれに形成された下地層３２１、３２２、３２３の上に金属膜２２１、２２２および２２３のそれぞれが形成され、平面方向に隣り合う第２基材１２１、１２２、１２３が相欠き継ぎによって組み合わせられるように、第１基材１１に対して重ね合わせられ、当該重ね合わせ方向に対して圧力がかけられる（図３参照）。
【0029】
これにより、金属膜２１、２２１、２２２、２２３のそれぞれを構成する金属原子が再配列されて原子拡散接合されて金属接合層２０が形成され、図１に示されているセラミックス構造体１０が作製される。この結果、より大型のセラミックス構造体１０が作製されうる。
【0030】
（第２実施形態）
【0031】
（構成）
図４に示されている本発明の第２実施形態としてのセラミックス構造体１０は、第２基材１２の一方の主面に複数の凸部１２０が形成され、当該複数の凸部１２０の端面が一の平面となるように第２基材１２の接合面を構成している。このため、第１基材１１および第２基材１２の間には、当該複数の凸部１２０の間隙に相当する空間が存在する。それ以外は、第１実施形態のセラミックス構造体と同様の構成であるため、当該同様の構成に関しては同一の符号を用いるとともに説明を省略する。
図４に示されている本発明の第２実施形態としてのセラミックス構造体１０は、第２基材１２の一方の主面に複数の凸部１２０が形成され、当該複数の凸部１２０の端面が一の平面となるように第２基材１２の接合面を構成している。このため、第１基材１１および第２基材１２の間には、当該複数の凸部１２０の間隙に相当する空間が存在する。それ以外は、第１実施形態のセラミックス構造体と同様の構成であるため、当該同様の構成に関しては同一の符号を用いるとともに説明を省略する。
【0032】
（製造方法）
略平板状の第１基材１１および第２基材１２のそれぞれが作製される。第２基材１２の一方の主面に複数の凸部１２０が形成される。第１基材１１の接合面である一方の主面および第２基材１２の接合面である複数の凸部１２０の端面の表面粗さＲａが１～１００ｎｍになるように、かつ、平面度が２０ｍｍ四方の領域において０．０１～０．１μｍになるように当該接合面に表面加工が施される。なお、表面粗さＲａは非接触型の表面性状測定器（ＴＡＹＬＯＲ ＨＯＢＳＯＮ社製 Ｔａｌｙｓｕｒｆ ＣＣＩ ＨＤＭ１１２－４１６１－０１）を用いて測定され、平面度はレーザ干渉計（ＺＹＧＯ社製 Ｍａｒｋ ＧＰＩ ＸＰＳ）や３次元測定器を用いて測定される。
略平板状の第１基材１１および第２基材１２のそれぞれが作製される。第２基材１２の一方の主面に複数の凸部１２０が形成される。第１基材１１の接合面である一方の主面および第２基材１２の接合面である複数の凸部１２０の端面の表面粗さＲａが１～１００ｎｍになるように、かつ、平面度が２０ｍｍ四方の領域において０．０１～０．１μｍになるように当該接合面に表面加工が施される。なお、表面粗さＲａは非接触型の表面性状測定器（ＴＡＹＬＯＲ ＨＯＢＳＯＮ社製 Ｔａｌｙｓｕｒｆ ＣＣＩ ＨＤＭ１１２－４１６１－０１）を用いて測定され、平面度はレーザ干渉計（ＺＹＧＯ社製 Ｍａｒｋ ＧＰＩ ＸＰＳ）や３次元測定器を用いて測定される。
【0033】
続いて、第１基材１１の接合面に下地層３１を介して金属膜２１が形成され、第２基材１２の接合面である複数の凸部１２０の端面に下地層３２を介してＰＶＤなどの製膜法によって厚さ５０～２００ｎｍの金属膜２２が形成される（図５参照）。なお、ここで形成する下地層の厚みや材料は、第１実施形態と同様である。
【0034】
そして、第１基材１１および第２基材１２が、金属膜２１、２２を介して重ね合わせられたうえで、当該重ね合わせ方向に対して１～２５ＭＰａの圧力がかけられる（図２参照）。この際、雰囲気は大気雰囲気であり、雰囲気温度は室温（例えば２０℃）～２００℃に調節される。これにより、図４に示されているセラミックス構造体１０が作製される。
【0035】
（効果）
前記実施形態のセラミックス構造体１０によれば、金属接合層２０によって、当該接合層２０を構成する金属の原子拡散接合により第１基材１１および第２基材１２が強固に接合されている。これにより、第１セラミックス焼結体からなる第１基材１１により全体的な強度が確保されるため、第２セラミックス焼結体からなる第２基材１２の薄型化または小型化を図りながら、セラミックス構造体１０の全体としての大型化および耐プラズマ性の向上が図られる。
前記実施形態のセラミックス構造体１０によれば、金属接合層２０によって、当該接合層２０を構成する金属の原子拡散接合により第１基材１１および第２基材１２が強固に接合されている。これにより、第１セラミックス焼結体からなる第１基材１１により全体的な強度が確保されるため、第２セラミックス焼結体からなる第２基材１２の薄型化または小型化を図りながら、セラミックス構造体１０の全体としての大型化および耐プラズマ性の向上が図られる。
【0036】
（実施例）
【0037】
（実施例１）
一辺２０ｍｍ、厚み６ｍｍの略正方形板状のＡｌ2Ｏ3焼結体からなる第１基材１１が作製された。ここで作製した第１基材１１には、図６Ａおよび図６Ｂに示されているように、幅１ｍｍ、深さ０．２５ｍｍの格子状の溝１１０が接合面となる一方の主面１１１に形成され、当該溝１１０と連通するように第１基材１１を厚み方向に貫通するφ２ｍｍの貫通孔１１４が形成されている。このとき、第１基材１１の当該一方の主面１１１の外縁から最外周の溝１１０までの距離は２．５ｍｍに設定された。第１基材１１の接合面である主面１１１の表面粗さＲａが１０ｎｍになり、かつ、２０ｍｍ四方の領域において平面度が０．０６μｍになるように、当該接合面に表面加工が施された。なお、ここでの平面度は第１基材１１に形成された溝１１０を除く領域での測定値である。
一辺２０ｍｍ、厚み６ｍｍの略正方形板状のＡｌ2Ｏ3焼結体からなる第１基材１１が作製された。ここで作製した第１基材１１には、図６Ａおよび図６Ｂに示されているように、幅１ｍｍ、深さ０．２５ｍｍの格子状の溝１１０が接合面となる一方の主面１１１に形成され、当該溝１１０と連通するように第１基材１１を厚み方向に貫通するφ２ｍｍの貫通孔１１４が形成されている。このとき、第１基材１１の当該一方の主面１１１の外縁から最外周の溝１１０までの距離は２．５ｍｍに設定された。第１基材１１の接合面である主面１１１の表面粗さＲａが１０ｎｍになり、かつ、２０ｍｍ四方の領域において平面度が０．０６μｍになるように、当該接合面に表面加工が施された。なお、ここでの平面度は第１基材１１に形成された溝１１０を除く領域での測定値である。
【0038】
一辺２０ｍｍ、厚み３ｍｍの略正方形板状のＹ2Ｏ3焼結体からなる第２基材１２が作製された。第２基材１２の接合面の表面粗さＲａが３３ｎｍになり、かつ、２０ｍｍ四方の領域において平面度が０．０６μｍになるように、当該接合面に表面加工が施された。
【0039】
第１基材１１および第２基材１２のそれぞれの接合面に、厚さ６ｎｍのＴａからなる下地層３１、３２と厚さ１００ｎｍのＡｕからなる金属膜２１、２２とがこの順で形成された。第１基材１１および第２基材１２が金属膜２１および２２を介して重ね合わせられ、２０℃において当該重なり方向に４ＭＰａの圧力がかけられた。
【0040】
これにより、第１実施形態にしたがった実施例１のセラミックス構造体１０が作製された（図１参照）。
【0041】
作製されたセラミックス構造体１０について、接合面の観察、接合面の耐圧評価、および接合面の気密評価を実施した。
【0042】
まず、作製されたセラミックス構造体１０について超音波探傷により接合面を観察したが接合不良箇所は確認されなかった。
【0043】
次に、接合面の耐圧評価として、第１基材１１に形成した貫通孔にＨｅガスを０．５ＭＰａ負荷した。その結果、接合面からの剥離や破壊は生じず十分な接合強度が得られていることが確認された。
【0044】
最後に、接合面の気密評価として、第１基材１１に形成した貫通孔から排気し、バルブを介して－９５ｋＰａまで減圧した。その後、バルブを閉じ１分後の圧力変化を測定した。その結果、圧力変化は確認されず十分な気密性が確保されていることが確認された。
【0045】
（実施例２）
φ１８０ｍｍ、厚み１０ｍｍの略円形板状のＡｌ2Ｏ3焼結体からなる第１基材１１が作製された。ここで作製した第１基材１１には、図７Ａおよび図７Ｂに示されているように、幅１０ｍｍ、深さ１ｍｍの溝１１０を接合面となる一方の主面１１１に形成し、当該溝１１０と連通するように第１基材１１を厚み方向に貫通するφ４ｍｍの貫通孔１１４が形成されている。第１基材１１の主面１１１に形成された溝１１０は円形溝部と円形溝部の内周側において当該円形溝部と接続された十字溝とからなり、第１基材１１の主面１１１の外縁から円形溝部までの距離は１０ｍｍに設定された。第１基材１１の接合面である主面１１１の表面粗さＲａが１５ｎｍになり、かつ、２０ｍｍ四方の領域において平面度が０．０６μｍになるように、当該接合面に表面加工が施された。なお、ここでの平面度は第１基材１１に形成された溝１１０を除く領域での測定値である。
φ１８０ｍｍ、厚み１０ｍｍの略円形板状のＡｌ2Ｏ3焼結体からなる第１基材１１が作製された。ここで作製した第１基材１１には、図７Ａおよび図７Ｂに示されているように、幅１０ｍｍ、深さ１ｍｍの溝１１０を接合面となる一方の主面１１１に形成し、当該溝１１０と連通するように第１基材１１を厚み方向に貫通するφ４ｍｍの貫通孔１１４が形成されている。第１基材１１の主面１１１に形成された溝１１０は円形溝部と円形溝部の内周側において当該円形溝部と接続された十字溝とからなり、第１基材１１の主面１１１の外縁から円形溝部までの距離は１０ｍｍに設定された。第１基材１１の接合面である主面１１１の表面粗さＲａが１５ｎｍになり、かつ、２０ｍｍ四方の領域において平面度が０．０６μｍになるように、当該接合面に表面加工が施された。なお、ここでの平面度は第１基材１１に形成された溝１１０を除く領域での測定値である。
【0046】
φ１８０ｍｍ、厚み３ｍｍの略円形板状のＹ2Ｏ3焼結体からなる第２基材１２が作製された。第２基材１２の接合面の表面粗さＲａが２０ｎｍになり、かつ、２０ｍｍ四方の領域において平面度が０．０７μｍになるように、当該接合面に表面加工が施された。
【0047】
第１基材１１および第２基材１２のそれぞれの接合面に、厚さ３ｎｍのＷからなる下地層３１、３２が形成された。
【0048】
次に、第１基材１１および第２基材１２に形成された下地層３１、３２のそれぞれの上に、厚さ４０ｎｍのＡｕからなる金属膜２１、２２が形成された。第１基材１１および第２基材１２が金属膜２１および２２を介して重ね合わせられ、１００℃において当該重なり方向に１０ＭＰａの圧力がかけられた。
【0049】
これにより、第１実施形態にしたがった実施例２のセラミックス構造体１０が作製された。作製されたセラミックス構造体１０について実施例１と同様の方法で接合面の観察、接合面の耐圧評価、および接合面の気密評価を行ったところ、いずれも実施例１と同様に良好な結果が得られることが確認された。
【0050】
（実施例３）
φ４５０ｍｍ、厚み２５ｍｍの略円形板状のＡｌ2Ｏ3焼結体からなる第１基材１１が作製された。ここで作製した第１基材１１には、図７Ａおよび図７Ｂに示されているように、幅１０ｍｍ、深さ１ｍｍの溝１１０を接合面となる一方の主面１１１に形成し、当該溝１１０と連通するように第１基材１１を厚み方向に貫通するφ４ｍｍの貫通孔１１４が形成されている。第１基材１１の主面１１１に形成された溝１１０は円形溝部と円形溝部の内周側において当該円形溝部と接続された十字溝とからなり、第１基材１１の主面１１１の外縁から円形溝部までの距離は１０ｍｍに設定された。第１基材１１の接合面である主面１１１の表面粗さＲａが１５ｎｍになり、かつ、２０ｍｍ四方の領域において平面度が０．０６μｍになるように、当該接合面に表面加工が施された。なお、ここでの平面度は第１基材１１に形成された溝１１０を除く領域での測定値である。
φ４５０ｍｍ、厚み２５ｍｍの略円形板状のＡｌ2Ｏ3焼結体からなる第１基材１１が作製された。ここで作製した第１基材１１には、図７Ａおよび図７Ｂに示されているように、幅１０ｍｍ、深さ１ｍｍの溝１１０を接合面となる一方の主面１１１に形成し、当該溝１１０と連通するように第１基材１１を厚み方向に貫通するφ４ｍｍの貫通孔１１４が形成されている。第１基材１１の主面１１１に形成された溝１１０は円形溝部と円形溝部の内周側において当該円形溝部と接続された十字溝とからなり、第１基材１１の主面１１１の外縁から円形溝部までの距離は１０ｍｍに設定された。第１基材１１の接合面である主面１１１の表面粗さＲａが１５ｎｍになり、かつ、２０ｍｍ四方の領域において平面度が０．０６μｍになるように、当該接合面に表面加工が施された。なお、ここでの平面度は第１基材１１に形成された溝１１０を除く領域での測定値である。
【0051】
φ４５０ｍｍ、厚み６ｍｍの略円形板状のＹ2Ｏ3焼結体からなる第２基材１２が作製された。第２基材１２の接合面の表面粗さＲａが２０ｎｍになり、かつ、２０ｍｍ四方の領域において平面度が０．０８μｍになるように、当該接合面に表面加工が施された。
【0052】
第１基材１１および第２基材１２のそれぞれの接合面に、厚さ３ｎｍのＷからなる下地層３１、３２と厚さ２００ｎｍのＡｕからなる金属膜２１、２２とがこの順で形成された。第１基材１１および第２基材１２が金属膜２１および２２を介して重ね合わせられ、２０℃において当該重なり方向に２ＭＰａの圧力がかけられた。
【0053】
これにより、第１実施形態にしたがった実施例３のセラミックス構造体１０が作製された（図１参照）。作製されたセラミックス構造体１０について実施例１と同様の方法で接合面の観察、接合面の耐圧評価、および接合面の気密評価を行ったところ、いずれも実施例１と同様に良好な結果が得られることが確認された。
【0054】
（実施例４）
１辺の長さ４００ｍｍ、厚み２５ｍｍの略正方形板状のＡｌ2Ｏ3焼結体からなる第１基材１１が作製された。第１基材１１の接合面の表面粗さＲａが１５ｎｍになり、かつ、２０ｍｍ四方の領域において平面度が０．０６μｍになるように、当該接合面に表面加工が施された。
１辺の長さ４００ｍｍ、厚み２５ｍｍの略正方形板状のＡｌ2Ｏ3焼結体からなる第１基材１１が作製された。第１基材１１の接合面の表面粗さＲａが１５ｎｍになり、かつ、２０ｍｍ四方の領域において平面度が０．０６μｍになるように、当該接合面に表面加工が施された。
【0055】
１辺の長さ１００ｍｍ、厚み５ｍｍの略正方形板状のＹ2Ｏ3セラミックス焼結体からなる１６個の第２基材が作製された（図３参照）。第２基材のそれぞれの接合面の表面粗さＲａが３３ｎｍになり、かつ、２０ｍｍ四方の領域において平面度が０．０６μｍになるように、当該接合面に表面加工が施された。
【0056】
第１基材１１および複数の第２基材１２１、１２２、‥のそれぞれの接合面に、厚さ６ｎｍのＴａからなる下地層と厚さ２００ｎｍのＡｕからなる金属膜２１、２２１、２２２‥が形成された（図３参照）。第１基材１１および第２基材１２１、１２２、‥が金属膜２１および２２１、２２２、‥を介して重ね合わせられ、室温２００℃において当該重なり方向に２ＭＰａの圧力がかけられた。
【0057】
これにより、第１実施形態にしたがった実施例４のセラミックス構造体１０が作製された。作製されたセラミックス構造体１０について実施例１と同様の方法で接合面の観察を行ったところ接合不良箇所は確認されなかった。
【0058】
（実施例５）
一辺２０ｍｍ、厚み６ｍｍの略正方形板状のＡｌ2Ｏ3焼結体からなる第１基材１１が作製された。ここで作製した第１基材１１には、図６Ａおよび図６Ｂに示されているように、幅１ｍｍ、深さ０．２５ｍｍの格子状の溝１１０が接合面となる一方の主面１１１に形成され、当該溝１１０と連通するように第１基材１１を厚み方向に貫通するφ２ｍｍの貫通孔１１４が形成されている。第１基材１１の主面１１１の外縁から最外周の溝までの距離は２．５ｍｍに設定された。第１基材１１の接合面である主面１１１の表面粗さＲａが１０ｎｍになり、かつ、２０ｍｍ四方の領域において平面度が０．０６μｍになるように、当該接合面に表面加工が施された。なお、ここでの平面度は第１基材１１に形成された溝１１０を除く領域での測定値である。
一辺２０ｍｍ、厚み６ｍｍの略正方形板状のＡｌ2Ｏ3焼結体からなる第１基材１１が作製された。ここで作製した第１基材１１には、図６Ａおよび図６Ｂに示されているように、幅１ｍｍ、深さ０．２５ｍｍの格子状の溝１１０が接合面となる一方の主面１１１に形成され、当該溝１１０と連通するように第１基材１１を厚み方向に貫通するφ２ｍｍの貫通孔１１４が形成されている。第１基材１１の主面１１１の外縁から最外周の溝までの距離は２．５ｍｍに設定された。第１基材１１の接合面である主面１１１の表面粗さＲａが１０ｎｍになり、かつ、２０ｍｍ四方の領域において平面度が０．０６μｍになるように、当該接合面に表面加工が施された。なお、ここでの平面度は第１基材１１に形成された溝１１０を除く領域での測定値である。
【0059】
一辺２０ｍｍ、厚み３ｍｍの略正方形板状のＹＡＧ（Ｙ3Ａｌ５Ｏ７）焼結体からなる第２基材１２が作製された。第２基材１２の接合面の表面粗さＲａが３０ｎｍになり、かつ、２０ｍｍ四方の領域において平面度が０．０８μｍになるように、当該接合面に表面加工が施された。
【0060】
第１基材１１および第２基材１２のそれぞれの接合面に、厚さ６ｎｍのＴａからなる下地層３１、３２と厚さ２００ｎｍのＡｕからなる金属膜２１、２２とがこの順で形成された。第１基材１１および第２基材１２が金属膜２１および２２を介して重ね合わせられ、２００℃において当該重なり方向に１ＭＰａの圧力がかけられた。
【0061】
これにより、第１実施形態にしたがった実施例５のセラミックス構造体１０が作製された（図１参照）。作製されたセラミックス構造体１０について実施例１と同様の方法で接合面の観察、接合面の耐圧評価、および接合面の気密評価を行ったところ、いずれも実施例１と同様に良好な結果が得られることが確認された。
【0062】
（実施例６）
一辺２０ｍｍ、厚み６ｍｍの略正方形板状のＡｌ2Ｏ3焼結体からなる第１基材１１が作製された。ここで作製した第１基材１１には、図６Ａおよび図６Ｂに示されているように、幅１ｍｍ、深さ０．２５ｍｍの格子状の溝１１０が接合面となる一方の主面１１１に形成され、当該溝１１０と連通するように第１基材１１を厚み方向に貫通するφ２ｍｍの貫通孔１１４が形成されている。このとき、第１基材１１の主面１１１の外縁から最外周の溝までの距離は２．５ｍｍに設定された。第１基材１１の接合面である主面１１１の表面粗さＲａが１０ｎｍになり、かつ、２０ｍｍ四方の領域において平面度が０．０６μｍになるように、当該接合面に表面加工が施された。なお、ここでの平面度は第１基材１１に形成された溝１１０を除く領域での測定値である。
一辺２０ｍｍ、厚み６ｍｍの略正方形板状のＡｌ2Ｏ3焼結体からなる第１基材１１が作製された。ここで作製した第１基材１１には、図６Ａおよび図６Ｂに示されているように、幅１ｍｍ、深さ０．２５ｍｍの格子状の溝１１０が接合面となる一方の主面１１１に形成され、当該溝１１０と連通するように第１基材１１を厚み方向に貫通するφ２ｍｍの貫通孔１１４が形成されている。このとき、第１基材１１の主面１１１の外縁から最外周の溝までの距離は２．５ｍｍに設定された。第１基材１１の接合面である主面１１１の表面粗さＲａが１０ｎｍになり、かつ、２０ｍｍ四方の領域において平面度が０．０６μｍになるように、当該接合面に表面加工が施された。なお、ここでの平面度は第１基材１１に形成された溝１１０を除く領域での測定値である。
【0063】
一辺２０ｍｍ、厚み３ｍｍの略正方形板状のＡｌ2Ｏ3－Ｙ2Ｏ3（１３ｍｏｌ％Ｙ２Ｏ３－８７ｍｏｌ％Ａｌ２Ｏ３）からなる複合酸化物焼結体からなる第２基材１２が作製された。第２基材１２の接合面の表面粗さＲａが３１ｎｍになり、かつ、２０ｍｍ四方の領域において平面度が０．０８μｍになるように、当該接合面に表面加工が施された。
【0064】
第１基材１１および第２基材１２のそれぞれの接合面に、厚さ６ｎｍのＴａからなる下地層３１、３２と厚さ２００ｎｍのＡｕからなる金属膜２１、２２とがこの順で形成された。第１基材１１および第２基材１２が金属膜２１および２２を介して重ね合わせられ、２０℃において当該重なり方向に２５ＭＰａの圧力がかけられた。
【0065】
これにより、第１実施形態にしたがった実施例６のセラミックス構造体１０が作製された（図１参照）。
【0066】
作製されたセラミックス構造体１０について実施例１と同様の方法で接合面の観察、接合面の耐圧評価、および接合面の気密評価を行ったところ、いずれも実施例１と同様に良好な結果が得られることが確認された。
【0067】
（実施例７）
φ２５０ｍｍ、厚み１０ｍｍの略円形板状のＡｌ2Ｏ3焼結体からなる第１基材１１が作製された。ここで作製した第１基材１１には、図７Ａおよび図７Ｂに示されているように、幅１０ｍｍ、深さ１ｍｍの溝１１０を接合面となる一方の主面１１１に形成し、当該溝１１０と連通するように第１基材１１を厚み方向に貫通するφ４ｍｍの貫通孔１１４が形成されている。第１基材１１の主面１１１に形成された溝１１０は円形溝部と円形溝部の内周側において当該円形溝部と接続された十字溝とからなり、第１基材１１の主面１１１の外縁から円形溝部までの距離は１０ｍｍに設定された。第１基材１１の接合面である主面１１１の表面粗さＲａが１５ｎｍになり、かつ、２０ｍｍ四方の領域において平面度が０．０６μｍになるように、当該接合面に表面加工が施された。なお、ここでの平面度は第１基材１１に形成された溝１１０を除く領域での測定値である。
φ２５０ｍｍ、厚み１０ｍｍの略円形板状のＡｌ2Ｏ3焼結体からなる第１基材１１が作製された。ここで作製した第１基材１１には、図７Ａおよび図７Ｂに示されているように、幅１０ｍｍ、深さ１ｍｍの溝１１０を接合面となる一方の主面１１１に形成し、当該溝１１０と連通するように第１基材１１を厚み方向に貫通するφ４ｍｍの貫通孔１１４が形成されている。第１基材１１の主面１１１に形成された溝１１０は円形溝部と円形溝部の内周側において当該円形溝部と接続された十字溝とからなり、第１基材１１の主面１１１の外縁から円形溝部までの距離は１０ｍｍに設定された。第１基材１１の接合面である主面１１１の表面粗さＲａが１５ｎｍになり、かつ、２０ｍｍ四方の領域において平面度が０．０６μｍになるように、当該接合面に表面加工が施された。なお、ここでの平面度は第１基材１１に形成された溝１１０を除く領域での測定値である。
【0068】
φ２５０ｍｍ、厚み３ｍｍの略円形板状のＹ2Ｏ3焼結体からなる第２基材１２が作製された。第２基材１２の接合面の表面粗さＲａが２０ｎｍになり、かつ、２０ｍｍ四方の領域において平面度が０．０８μｍになるように、当該接合面に表面加工が施された。
【0069】
第１基材１１および第２基材１２のそれぞれの接合面に、厚さ３ｎｍのＷからなる下地層３１、３２と厚さ４０ｎｍのＡｕからなる金属膜２１、２２とがこの順で形成された。第１基材１１および第２基材１２が金属膜２１および２２を介して重ね合わせられ、１００℃において当該重なり方向に１０ＭＰａの圧力がかけられた。
【0070】
これにより、実施例７のセラミックス構造体１０が作製された。
【0071】
作製されたセラミックス構造体１０について実施例１と同様の方法で接合面の観察、接合面の耐圧評価、および接合面の気密評価を行ったところ、接合面の気密評価において、１ＫＰａの圧力変化が確認されたものの接合面の観察、接合面の耐圧評価において異常は確認されなかった。実施例７のセラミックス構造体によれば、気密を必要とする用途以外では使用できることが確認された。
【0072】
（実施例８）
φ４５０ｍｍ、厚み２５ｍｍの略円形板状のＡｌ2Ｏ3焼結体からなる第１基材１１が作製された。ここで作製した第１基材１１には、図７Ａおよび図７Ｂに示されているように、幅１０ｍｍ、深さ１ｍｍの溝１１０を接合面となる一方の主面１１１に形成し、当該溝１１０と連通するように第１基材１１を厚み方向に貫通するφ４ｍｍの貫通孔１１４が形成されている。第１基材１１の主面１１１に形成された溝１１０は円形溝部と円形溝部の内周側において当該円形溝部と接続された十字溝とからなり、第１基材１１の主面１１１の外縁から円形溝部までの距離は１０ｍｍに設定された。第１基材１１の接合面である主面１１１の表面粗さＲａが１５ｎｍになり、かつ、２０ｍｍ四方の領域において平面度が０．０６μｍになるように、当該接合面に表面加工が施された。なお、ここでの平面度は第１基材１１に形成された溝１１０を除く領域での測定値である。
φ４５０ｍｍ、厚み２５ｍｍの略円形板状のＡｌ2Ｏ3焼結体からなる第１基材１１が作製された。ここで作製した第１基材１１には、図７Ａおよび図７Ｂに示されているように、幅１０ｍｍ、深さ１ｍｍの溝１１０を接合面となる一方の主面１１１に形成し、当該溝１１０と連通するように第１基材１１を厚み方向に貫通するφ４ｍｍの貫通孔１１４が形成されている。第１基材１１の主面１１１に形成された溝１１０は円形溝部と円形溝部の内周側において当該円形溝部と接続された十字溝とからなり、第１基材１１の主面１１１の外縁から円形溝部までの距離は１０ｍｍに設定された。第１基材１１の接合面である主面１１１の表面粗さＲａが１５ｎｍになり、かつ、２０ｍｍ四方の領域において平面度が０．０６μｍになるように、当該接合面に表面加工が施された。なお、ここでの平面度は第１基材１１に形成された溝１１０を除く領域での測定値である。
【0073】
φ４５０ｍｍ、厚み６ｍｍの略円形板状のＹ2Ｏ3焼結体からなる第２基材１２が作製された。第２基材１２の接合面の表面粗さＲａが２０ｎｍになり、かつ、２０ｍｍ四方の領域において平面度が０．０８μｍになるように、当該接合面に表面加工が施された。
【0074】
第１基材１１および第２基材１２のそれぞれの接合面に、厚さ３ｎｍのＷからなる下地層３１、３２と厚さ４０ｎｍのＡｕからなる金属膜２１、２２とがこの順で形成された。第１基材１１および第２基材１２が金属膜２１および２２を介して重ね合わせられ、２００℃において当該重なり方向に４ＭＰａの圧力がかけられた。
【0075】
これにより、実施例８のセラミックス構造体１０が作製された。
【0076】
作製されたセラミックス構造体１０について実施例１と同様の方法で接合面の観察、接合面の耐圧評価、および接合面の気密評価を行ったところ、接合面の気密評価において、１ＫＰａの圧力変化が確認されたものの接合面の観察、接合面の耐圧評価において異常は確認されなかった。実施例７のセラミックス構造体によれば、気密を必要とする用途以外では使用できることが確認された。
【0077】
（比較例）
【0078】
（比較例１）
一辺２０ｍｍ、厚み６ｍｍの略正方形板状のＡｌ2Ｏ3焼結体からなる第１基材１１が作製された。ここで作製した第１基材１１は
第１基材１１には、図６Ａおよび図６Ｂに示されているように、幅１ｍｍ、深さ０．２５ｍｍの格子状の溝１１０が接合面となる一方の主面１１１に形成され、当該溝１１０と連通するように第１基材１１を厚み方向に貫通するφ２ｍｍの貫通孔１１４が形成されている。このとき、第１基材１１の主面１１１の外縁から最外周の溝までの距離は２．５ｍｍに設定された。第１基材１１の接合面である主面１１１の表面粗さＲａが５９ｎｍになり、かつ、２０ｍｍ四方の領域において平面度が０．２２μｍになるように、当該接合面に表面加工が施された。なお、ここでの平面度は第１基材１１に形成された溝１１０を除く領域での測定値である。
一辺２０ｍｍ、厚み６ｍｍの略正方形板状のＡｌ2Ｏ3焼結体からなる第１基材１１が作製された。ここで作製した第１基材１１は
第１基材１１には、図６Ａおよび図６Ｂに示されているように、幅１ｍｍ、深さ０．２５ｍｍの格子状の溝１１０が接合面となる一方の主面１１１に形成され、当該溝１１０と連通するように第１基材１１を厚み方向に貫通するφ２ｍｍの貫通孔１１４が形成されている。このとき、第１基材１１の主面１１１の外縁から最外周の溝までの距離は２．５ｍｍに設定された。第１基材１１の接合面である主面１１１の表面粗さＲａが５９ｎｍになり、かつ、２０ｍｍ四方の領域において平面度が０．２２μｍになるように、当該接合面に表面加工が施された。なお、ここでの平面度は第１基材１１に形成された溝１１０を除く領域での測定値である。
【0079】
一辺２０ｍｍ、厚み３ｍｍの略正方形板状のＹ2Ｏ3焼結体からなる第２基材１２が作製された。第２基材１２の接合面の表面粗さＲａが１２６ｎｍになり、かつ、２０ｍｍ四方の領域において平面度が０．２５μｍになるように、当該接合面に表面加工が施された。
【0080】
第１基材１１および第２基材１２のそれぞれの接合面に、厚さ６ｎｍのＴａからなる下地層３１、３２と厚さ１００ｎｍのＡｕからなる金属膜２１、２２とがこの順で形成された。第１基材１１および第２基材１２が金属膜２１および２２を介して重ね合わせられ、２０℃において当該重なり方向に０．５ＭＰａの圧力がかけられた。これにより、比較例１のセラミックス構造体１０が作製された。
【0081】
作製されたセラミックス構造体１０について、接合面の観察、接合面の耐圧評価、および接合面の気密評価を実施したところ、接合時の圧力が０．５ＭＰａと小さかったために接合面に接合不良箇所が確認され、耐圧評価において剥離が確認され、気密評価において５ＫＰａ圧力変化が確認され、リークが発生した。
【0082】
表１には、上記実施例１～８および比較例１のセラミックス構造体の表か結果が示されている。
【0083】
【表1】
【0084】
以上の結果より、第１基材１１と第２基材１２の接合面同士が重なる領域を通る線分の最大長さが２００ｍｍ以上である場合には、金属膜２１、２２の厚みをある程度大きくすることがより好ましく、第１基材１１および第２基材１２の接合面の２０ｍｍ四方の領域の平面度よりも大きい厚みで金属膜２１、２２を形成すれば気密性が良好に保たれたセラミックス構造体１０を作製できることが示された。また、第１基材１１に形成された金属膜２１の厚みを第１基材１１の接合面の算術平均粗さＲａの２倍よりも大きく、第２基材１２に形成された金属膜２２の厚みを第２基材１２の接合面の算術平均粗さＲａの２倍よりも大きくすれば、第１基材１１と第２基材１２とを良好に接合できることが示された。
【符号の説明】
【0085】
１０‥半導体製造装置用セラミックス構造体、１１‥第１基材、１２‥第２基材、２０‥金属接合層、２１、２２‥金属膜、３１、３２‥下地層、１２０‥凸部。
【図1】
【図2】
【図3】
【図4】
【図5】
【図6A】
【図6B】
【図7A】
【図7B】