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特許7524028トンネル付セラミック部材の製造方法及びトンネル付セラミック部材
(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】2024-07-19
(45)【発行日】2024-07-29
(54)【発明の名称】トンネル付セラミック部材の製造方法及びトンネル付セラミック部材
(51)【国際特許分類】
B28B 11/00 20060101AFI20240722BHJP
H01L 21/3065 20060101ALI20240722BHJP
【ＦＩ】
B28B11/00
H01L21/302 101G
【請求項の数】
5
(21)【出願番号】P 2020177441
(22)【出願日】2020-10-22
(65)【公開番号】P2022068650
(43)【公開日】2022-05-10
【審査請求日】2023-08-09
(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
(74)【代理人】
【識別番号】110001036
【氏名又は名称】弁理士法人暁合同特許事務所
(72)【発明者】
【氏名】辻 正樹
(72)【発明者】
【氏名】稲吉 輝
(72)【発明者】
【氏名】乾 靖彦
【審査官】大西 美和
(56)【参考文献】
【文献】特開２００４－００６５０５（ＪＰ，Ａ）
【文献】特開２０１５－１３８９１０（ＪＰ，Ａ）
【文献】特開２０１８－１３３５０２（ＪＰ，Ａ）
【文献】特開２０１４－０４６６６１（ＪＰ，Ａ）
(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)
Ｂ２８Ｂ １１／００ －１９／００
Ｈ０１Ｌ ２１／３０２
Ｈ０１Ｌ ２１／４６１
Ｈ０１Ｌ ２１／６８
Ｂ３２Ｂ １／００ －４３／００
(57)【特許請求の範囲】
【請求項1】
有機溶剤が塗布された複数のセラミックシート体と複数の電極とが第１の方向に積層され、前記第１の方向に直交する一の仮想面に沿って延びる一のトンネルが内部に形成された圧着前駆体を準備する圧着前工程と、前記圧着前駆体を１０Ｋｇ／ｃｍ２以上の圧力で圧着して未焼結体を形成する圧着工程と、
前記未焼結体を焼結する焼結工程と、を含む、半導体製造装置に関連したトンネル付セラミック部材の製造方法であって、
前記圧着前駆体は、前記第１の方向に直交する一の面を有し、
前記セラミックシート体と積層された複数の前記電極によって形成される複数の電極層が、前記第１の方向において、前記一のトンネルよりも前記一の面側に配され、
前記一のトンネルの前記複数の電極層側の面は、前記一のトンネルの前記第１の方向に平行、かつ、前記一のトンネルの長手方向に直交する断面において、円弧もしくは楕円弧をなす、トンネル付セラミック部材の製造方法。
【請求項2】
前記複数の電極層は、５層以上に形成されている、請求項１に記載のトンネル付セラミック部材の製造方法。
【請求項3】
前記圧着前駆体の内部には、前記第１の方向に直交する他の仮想面に沿って延びる他のトンネルがさらに形成されており、前記一のトンネルは、前記第１の方向において、前記複数の電極層と前記他のトンネルとの間に配されている、請求項１又は請求項２に記載のトンネル付セラミック部材の製造方法。
【請求項4】
セラミックを含有し、一の面を有する、半導体製造装置に関連したトンネル付セラミック部材であって、複数の電極層と、前記一の面に平行な一の仮想面に沿って延びる一のトンネルと、が内部に形成されており、
前記複数の電極層は、
５層以上に形成され、
前記一の面に直交する第１の方向において、前記一のトンネルよりも前記一の面側に配されており、
前記一のトンネルの前記複数の電極層側の面は、前記一のトンネルの前記第１の方向に平行、かつ、前記一のトンネルの長手方向に直交する断面において、円弧もしくは楕円弧をなす、トンネル付セラミック部材。
【請求項5】
前記一の面に平行な他の仮想面に沿って延びる他のトンネルが内部にさらに形成されており、前記他のトンネルの前記複数の電極層側の面は、前記他のトンネルの第１の方向に平行な断面において、円弧もしくは楕円弧をなす、請求項４に記載のトンネル付セラミック部材。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本開示は、トンネル付セラミック部材の製造方法及びトンネル付セラミック部材に関する。
【背景技術】
【0002】
従来、半導体製造装置の静電チャックやヒータ等として、トンネル付セラミック部材が使用されている。トンネル付セラミック部材は、例えば、複数のセラミック成形体を貼り合わせて内部にトンネルが形成された圧着前駆体を形成し、圧着前駆体に加圧してセラミック成形体同士が圧着された未焼結体を形成し、未焼結体を焼結することにより、製造される。このような製造過程では、圧着前駆体を圧着する際に加えた圧力がトンネルの特定箇所に集中して亀裂が生じ、これが焼結時に拡大して欠陥となるクラックが発生することがあった。
【0003】
下記特許文献１には、トンネル付セラミック部材の製造方法において、トンネルを所定の形状に形成することにより、圧着時の亀裂の発生を抑制する技術が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0004】
【文献】特開２０１６－１５０５００号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0005】
トンネル付セラミック部材では、その内部に複数の電極層が形成されることがある。複数の電極層は、例えば有機溶剤が塗布された複数のセラミックシート体と、複数の電極とを積層することで形成される。このため、複数の電極層を備える圧着前駆体は、比較的多くの有機溶剤を含有して軟化しており、圧着時に特定箇所に応力が集中すると容易に変形し、亀裂等の欠陥を生じてしまう。このような欠陥の発生を低減するため、さらなる技術改良が希求されていた。
【0006】
本明細書が開示する技術は、トンネル付セラミック部材、特に複数の電極層を備えたトンネル付セラミック部材を製造する際に生じる欠陥を低減することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【0007】
本開示に係るトンネル付セラミック部材の製造方法は、有機溶剤が塗布された複数のセラミックシート体と複数の電極とが第１の方向に積層され、前記第１の方向に直交する一の仮想面に沿って延びる一のトンネルが内部に形成された圧着前駆体を準備する圧着前工程と、前記圧着前駆体を１０Ｋｇ／ｃｍ２以上の圧力で圧着して未焼結体を形成する圧着工程と、前記未焼結体を焼結する焼結工程と、を含む、半導体製造装置に関連したトンネル付セラミック部材の製造方法であって、前記圧着前駆体は、前記第１の方向に直交する一の面を有し、前記セラミックシート体と積層された複数の前記電極によって形成される複数の電極層が、前記第１の方向において、前記一のトンネルよりも前記一の面側に配され、前記一のトンネルの前記複数の電極層側の面は、前記一のトンネルの前記第１の方向に平行な断面において円弧もしくは楕円弧をなす、トンネル付セラミック部材の製造方法である。
【0008】
また、本開示に係るトンネル付セラミック部材は、セラミックを含有し、一の面を有する、半導体製造装置に関連したトンネル付セラミック部材であって、複数の電極層と、前記一の面に平行な一の仮想面に沿って延びる一のトンネルと、が内部に形成されており、前記複数の電極層は、５層以上に形成され、前記一の面に直交する第１の方向において、前記一のトンネルよりも前記一の面側に配されており、前記一のトンネルの前記第１の方向に平行な断面において、前記一のトンネルの前記複数の電極層側の面は、円弧もしくは楕円弧をなす、トンネル付セラミック部材である。
【発明の効果】
【0009】
本開示によれば、トンネル付セラミック部材を製造する際に生じる欠陥を低減できる。
【図面の簡単な説明】
【0010】
【発明を実施するための形態】
【0011】
［本開示の実施形態の説明］
最初に本開示の実施態様を列記して説明する。
＜１＞ 本開示に係るトンネル付セラミック部材の製造方法は、有機溶剤が塗布された複数のセラミックシート体と複数の電極とが第１の方向に積層され、前記第１の方向に直交する一の仮想面に沿って延びる一のトンネルが内部に形成された圧着前駆体を準備する圧着前工程と、前記圧着前駆体を１０Ｋｇ／ｃｍ２以上の圧力で圧着して、未焼結体を形成する圧着工程と、前記未焼結体を焼結する焼結工程と、を含む、半導体製造装置に関連したトンネル付セラミック部材の製造方法であって、前記圧着前駆体は、前記第１の方向に直交する一の面を有し、前記セラミックシート体と積層された複数の前記電極によって形成される複数の電極層が、前記第１の方向において前記一のトンネルよりも前記一の面側に配され、前記一のトンネルの前記複数の電極層側の面は、前記一のトンネルの前記第１の方向に平行な断面において円弧もしくは楕円弧をなす、トンネル付セラミック部材の製造方法である。
最初に本開示の実施態様を列記して説明する。
＜１＞ 本開示に係るトンネル付セラミック部材の製造方法は、有機溶剤が塗布された複数のセラミックシート体と複数の電極とが第１の方向に積層され、前記第１の方向に直交する一の仮想面に沿って延びる一のトンネルが内部に形成された圧着前駆体を準備する圧着前工程と、前記圧着前駆体を１０Ｋｇ／ｃｍ２以上の圧力で圧着して、未焼結体を形成する圧着工程と、前記未焼結体を焼結する焼結工程と、を含む、半導体製造装置に関連したトンネル付セラミック部材の製造方法であって、前記圧着前駆体は、前記第１の方向に直交する一の面を有し、前記セラミックシート体と積層された複数の前記電極によって形成される複数の電極層が、前記第１の方向において前記一のトンネルよりも前記一の面側に配され、前記一のトンネルの前記複数の電極層側の面は、前記一のトンネルの前記第１の方向に平行な断面において円弧もしくは楕円弧をなす、トンネル付セラミック部材の製造方法である。
【0012】
上記構成によれば、トンネルにおける複数の電極層側の面が、平面を含まず、滑らかに連続する曲面のみによって形成される。よって、圧着前駆体の圧着時に、トンネルの特に軟化した面において特定箇所への応力集中が起こり難くなり、変形が抑制される。この結果、トンネル付セラミック部材を製造する際の、亀裂等の欠陥の発生が効果的に低減される。
【0013】
＜２＞ 上記＜１＞のトンネル付セラミック部材の製造方法において、前記複数の電極層は、５層以上に形成されていることが好ましい。このような構成によれば、欠陥の発生を効果的に抑制しながら、５層以上の多くの電極層を備えたトンネル付セラミック部材を製造できる。
【0014】
＜３＞ 上記＜１＞又は＜２＞のトンネル付セラミック部材の製造方法において、前記圧着前駆体の内部には、前記第１の方向に直交する他の仮想面に沿って延びる他のトンネルがさらに形成されており、前記一のトンネルは、前記第１の方向において、前記複数の電極層と前記他のトンネルとの間に配されていることが好ましい。このような構成によれば、複数の電極層に近接する一のトンネルの複数の電極層側の面の変形が抑制されることで、欠陥を効果的に低減しながら、複雑な構造のトンネル付セラミック部材を製造可能となる。
【0015】
＜４＞ 本開示に係るトンネル付セラミック部材は、セラミックを含有し、一の面を有する、半導体製造装置に関連したトンネル付セラミック部材であって、複数の電極層と、前記一の面に平行な一の仮想面に沿って延びる一のトンネルと、が内部に形成されており、前記複数の電極層は、５層以上に形成され、前記一の面に直交する第１の方向において、前記一のトンネルよりも前記一の面側に配されており、前記一のトンネルの前記複数の電極層側の面は、前記一のトンネルの前記第１の方向に平行な断面において円弧もしくは楕円弧をなす、トンネル付セラミック部材である。このような構成によれば、トンネルの一方の側に複数の電極層が配されたトンネル付セラミック部材において、製造時のトンネルの変形が抑制され、欠陥の発生が低減される。
【0016】
＜５＞ 上記＜４＞のトンネル付セラミック部材において、前記一の面に平行な他の仮想面に沿って延びる他のトンネルが内部にさらに形成されており、前記他のトンネルの前記複数の電極層側の面は、前記他のトンネルの第１の方向に平行な断面において円弧もしくは楕円弧をなすことが好ましい。このような構成によれば、製造時のトンネル面の変形を抑制して欠陥の発生を低減しながら、異なる高さに形成されたトンネルを有し、複数の電極層が配されたトンネル付セラミック部材を製造できる。
【0017】
［実施形態の詳細］
本開示の保持装置の実施態様を、図面を参照しつつ以下に具体的に説明する。本開示は、以下の例示に限定されるものではなく、特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味及び範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。本明細書における「直交する」「平行な」には、その作用効果が損なわれない範囲において、略直交するものや略平行なものが含まれる。なお、各図面の一部には、直交座標系ＸＹＺのＸ軸、Ｙ軸及びＺ軸を示しており、各軸方向が各図において同一方向となるように描かれている。以下の説明では、Ｚ軸方向を上下方向として、図１の上側を上、図１の下側を下とする。また、複数の同一部材については、一の部材に符号を付して他の部材の符号は省略することがある。
本開示の保持装置の実施態様を、図面を参照しつつ以下に具体的に説明する。本開示は、以下の例示に限定されるものではなく、特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味及び範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。本明細書における「直交する」「平行な」には、その作用効果が損なわれない範囲において、略直交するものや略平行なものが含まれる。なお、各図面の一部には、直交座標系ＸＹＺのＸ軸、Ｙ軸及びＺ軸を示しており、各軸方向が各図において同一方向となるように描かれている。以下の説明では、Ｚ軸方向を上下方向として、図１の上側を上、図１の下側を下とする。また、複数の同一部材については、一の部材に符号を付して他の部材の符号は省略することがある。
【0018】
＜実施形態１＞
以下、実施形態１に係るトンネル付セラミック部材１と、その製造方法について、図１から図６を参照しつつ説明する。トンネル付セラミック部材１は、半導体製造装置において、例えば、半導体ウェハやガラス基板等を静電引力によって吸着し保持する静電チャックや、半導体ウェハやガラス基板等を所定の温度に維持するヒータとして使用される。
以下、実施形態１に係るトンネル付セラミック部材１と、その製造方法について、図１から図６を参照しつつ説明する。トンネル付セラミック部材１は、半導体製造装置において、例えば、半導体ウェハやガラス基板等を静電引力によって吸着し保持する静電チャックや、半導体ウェハやガラス基板等を所定の温度に維持するヒータとして使用される。
【0019】
（トンネル付セラミック部材１）
トンネル付セラミック部材１の構成について、図１を参照しつつ説明する。
本実施形態に係るトンネル付セラミック部材１は、全体として、Ｚ軸方向（第１の方向の一例）に直交するＸＹ平面が円形をなす、直径が例えば１５０ｍｍ～３００ｍｍ程度、厚さが例えば２ｍｍ～６ｍｍ程度の円盤状に形成されている。図１は、トンネル付セラミック部材１のＸＺ断面すなわちＺ軸方向に平行な断面の構成を模式的に表した側断面図である。図１に示されるように、トンネル付セラミック部材１は、Ｚ軸方向に直交して上方を指向する載置面ＦＡと、同じくＺ軸方向に直交し下方を指向する裏面（一の面の一例）ＦＢを有し、セラミックを主成分とするセラミック領域３を備える。裏面ＦＢには凹部ＦＣが形成されており、例えば外部給電端子を差し込んでトンネル付セラミック部材１の内部に形成された電極に接続できるようになっている。
トンネル付セラミック部材１の構成について、図１を参照しつつ説明する。
本実施形態に係るトンネル付セラミック部材１は、全体として、Ｚ軸方向（第１の方向の一例）に直交するＸＹ平面が円形をなす、直径が例えば１５０ｍｍ～３００ｍｍ程度、厚さが例えば２ｍｍ～６ｍｍ程度の円盤状に形成されている。図１は、トンネル付セラミック部材１のＸＺ断面すなわちＺ軸方向に平行な断面の構成を模式的に表した側断面図である。図１に示されるように、トンネル付セラミック部材１は、Ｚ軸方向に直交して上方を指向する載置面ＦＡと、同じくＺ軸方向に直交し下方を指向する裏面（一の面の一例）ＦＢを有し、セラミックを主成分とするセラミック領域３を備える。裏面ＦＢには凹部ＦＣが形成されており、例えば外部給電端子を差し込んでトンネル付セラミック部材１の内部に形成された電極に接続できるようになっている。
【0020】
トンネル付セラミック部材１の内部には、トンネル（一のトンネルの一例）８と、複数の電極層９が形成されている。トンネル８は、Ｚ軸方向に直交する仮想面（一の仮想面の一例）８Ａに沿って延びるように形成されており、電極層９は、Ｚ軸方向において、トンネル８よりも裏面ＦＢ側に配されている。
【0021】
（セラミック領域３）
セラミック領域３におけるセラミックの組成比は、例えば９８重量％以上である。セラミックの具体例としては、Ａｌ２Ｏ３、Ｙ２Ｏ３、ＡｌＮ、及びＳｉＣからなる群から選択される１種以上が挙げられる。なお、トンネル付セラミック部材１をＳＥＭ観察することで、セラミック粒子を確認できる。
セラミック領域３におけるセラミックの組成比は、例えば９８重量％以上である。セラミックの具体例としては、Ａｌ２Ｏ３、Ｙ２Ｏ３、ＡｌＮ、及びＳｉＣからなる群から選択される１種以上が挙げられる。なお、トンネル付セラミック部材１をＳＥＭ観察することで、セラミック粒子を確認できる。
【0022】
（トンネル８）
図１に示されるように、セラミック領域３の内部にはトンネル８が形成されている。トンネル８には、ガス等の流体が流通される。トンネル付セラミック部材１の下方にベース部材を配置し、ウェハ等を吸着保持する静電チャックとして使用する場合、トンネル８は、例えば、トンネル付セラミック部材１及びベース部材を貫通して形成されるガス供給路を介して図示しないガス供給源に接続される。ガス供給源から供給されたガスは、トンネル８を流通し、トンネル付セラミック部材１の表面に開口するように形成された噴出口（不図示）から排出される。これにより、トンネル付セラミック部材１の表面に静電吸着保持されたウェハ等と、トンネル付セラミック部材１との間の空間に、ガスが導入される。トンネル８の下面（複数の電極層９側の面）は、平面を含まず、Ｚ軸方向に平行なトンネル８の断面において円弧もしくは楕円弧をなすように形成されている。他方、本実施形態では、トンネル８は、その上面がトンネル付セラミック部材１の載置面ＦＡと平行な平面をなすように形成されており、この平面を仮想面８Ａとする。
図１に示されるように、セラミック領域３の内部にはトンネル８が形成されている。トンネル８には、ガス等の流体が流通される。トンネル付セラミック部材１の下方にベース部材を配置し、ウェハ等を吸着保持する静電チャックとして使用する場合、トンネル８は、例えば、トンネル付セラミック部材１及びベース部材を貫通して形成されるガス供給路を介して図示しないガス供給源に接続される。ガス供給源から供給されたガスは、トンネル８を流通し、トンネル付セラミック部材１の表面に開口するように形成された噴出口（不図示）から排出される。これにより、トンネル付セラミック部材１の表面に静電吸着保持されたウェハ等と、トンネル付セラミック部材１との間の空間に、ガスが導入される。トンネル８の下面（複数の電極層９側の面）は、平面を含まず、Ｚ軸方向に平行なトンネル８の断面において円弧もしくは楕円弧をなすように形成されている。他方、本実施形態では、トンネル８は、その上面がトンネル付セラミック部材１の載置面ＦＡと平行な平面をなすように形成されており、この平面を仮想面８Ａとする。
【0023】
（複数の電極層９）
図１に示されるように、トンネル付セラミック部材１は、複数の電極層９を備えている。電極層９は、例えばＴｉ、Ｃｒ、Ｍｏ、Ｃｕ、Ｎｉ、Ｗ、Ｐｄ、Ｐｔ及びＡｕの少なくとも１つの導体で形成される。複数の電極層９は、５層以上の層をなすように形成されていることが好ましい。本実施形態では、複数の電極層９は、６層に形成された電極９１～９６を含む場合について例示する。電極９１～９６は、それぞれが例えばヒータ電極やドライバ電極等として機能するものであるが、トンネル付セラミック部材１内に配置される電極であれば問わない。複数の電極層９は、接続用ビア（不図示）等によって、互いに、或いは、他の電極や端子パッド（不図示）等に、接続されていてもよい。例えば、複数層に形成したヒータ電極を、接続用ビアを介してドライバ電極と接続し、ドライバ電極を、接続ビア及び端子パッドを介して外部給電端子（不図示）と接続してもよい。このような構成では、ヒータ電極を形成した複数の層について層ごとに制御を行うことにより、トンネル付セラミック部材１の載置面ＦＡや裏面ＦＢを細かなゾーンに分割して温度制御したり、大まかな温度調整と細かな温度調整を別々に行ったりすることが可能となる。
図１に示されるように、トンネル付セラミック部材１は、複数の電極層９を備えている。電極層９は、例えばＴｉ、Ｃｒ、Ｍｏ、Ｃｕ、Ｎｉ、Ｗ、Ｐｄ、Ｐｔ及びＡｕの少なくとも１つの導体で形成される。複数の電極層９は、５層以上の層をなすように形成されていることが好ましい。本実施形態では、複数の電極層９は、６層に形成された電極９１～９６を含む場合について例示する。電極９１～９６は、それぞれが例えばヒータ電極やドライバ電極等として機能するものであるが、トンネル付セラミック部材１内に配置される電極であれば問わない。複数の電極層９は、接続用ビア（不図示）等によって、互いに、或いは、他の電極や端子パッド（不図示）等に、接続されていてもよい。例えば、複数層に形成したヒータ電極を、接続用ビアを介してドライバ電極と接続し、ドライバ電極を、接続ビア及び端子パッドを介して外部給電端子（不図示）と接続してもよい。このような構成では、ヒータ電極を形成した複数の層について層ごとに制御を行うことにより、トンネル付セラミック部材１の載置面ＦＡや裏面ＦＢを細かなゾーンに分割して温度制御したり、大まかな温度調整と細かな温度調整を別々に行ったりすることが可能となる。
【0024】
なお、図１には示されていないが、トンネル付セラミック部材１は、例えば、トンネル８よりも上方に配されたチャック電極と、凹部ＦＣに露出された端子パッドと、をさらに備えていてもよい。このようなトンネル付セラミック部材１では、例えば凹部ＦＣに差し込んだ外部給電端子から、チャック電極に電圧を印加し、生じた静電引力によって載置面ＦＡにウェハを吸着して保持させることができる。
【0025】
（（トンネル付セラミック部材１の製造例１））
上記したトンネル付セラミック部材１の製造方法の一例について、図２Ａから図３Ｂを参照しつつ説明する。本製造例では、まず、複数の電極層９を含む電極ブロック体２０を形成し（積層工程）、次いで、電極ブロック体２０及び複数のセラミックブロック体３０を含む圧着前駆体５０を形成し（圧着前工程）、圧着前駆体５０を圧着して未焼結体を形成し（圧着工程）、未焼結体を焼結してトンネル付セラミック部材１を得る（焼結工程）場合について説明する。
上記したトンネル付セラミック部材１の製造方法の一例について、図２Ａから図３Ｂを参照しつつ説明する。本製造例では、まず、複数の電極層９を含む電極ブロック体２０を形成し（積層工程）、次いで、電極ブロック体２０及び複数のセラミックブロック体３０を含む圧着前駆体５０を形成し（圧着前工程）、圧着前駆体５０を圧着して未焼結体を形成し（圧着工程）、未焼結体を焼結してトンネル付セラミック部材１を得る（焼結工程）場合について説明する。
【0026】
（積層工程：電極ブロック体２０の形成）
本製造例では、図２Ａ及び図２Ｂに示されるように、６枚の電極シート体１１～１６と、セラミックシート体１０，１０ＨとをＺ軸方向に積層して、電極ブロック体２０を形成する。ここで、電極シート体１１～１６は、セラミックシート体１０の一方の面（図２Ａにおける下側の面）に、電極９１～９６がそれぞれ形成されたものである。電極９１及び電極９４はヒータとして使用され、電極９２，９３，９５，９６についてはドライバ電極として使用される。
本製造例では、図２Ａ及び図２Ｂに示されるように、６枚の電極シート体１１～１６と、セラミックシート体１０，１０ＨとをＺ軸方向に積層して、電極ブロック体２０を形成する。ここで、電極シート体１１～１６は、セラミックシート体１０の一方の面（図２Ａにおける下側の面）に、電極９１～９６がそれぞれ形成されたものである。電極９１及び電極９４はヒータとして使用され、電極９２，９３，９５，９６についてはドライバ電極として使用される。
【0027】
セラミックシート体１０は、主成分としてセラミック粉末を含有するシート状の成形物であって、焼結工程実施前のものをいう。セラミック粉末として、具体的には、Ａｌ２Ｏ３、Ｙ２Ｏ３、ＡｌＮ、及びＳｉＣから成る群から選択される１種以上の粉末が挙げられる。セラミック粉末の平均粒径は、０．５μｍ～３．０μｍの範囲が好ましい。平均粒径がこの範囲内であれば、少ない助剤量でセラミックを緻密化できる。
【0028】
セラミックシート体１０はまた、樹脂を含有している。セラミックシート体１０に含まれる樹脂として、具体的には、ポリビニルアセタール樹脂の中から選択される１種もしくは２種以上の樹脂が挙げられる。エポキシ樹脂には、光硬化型エポキシ樹脂や熱硬化型エポキシ樹脂が含まれる。樹脂の含有量は、セラミック粉末１００重量部に対し、１重量部～１５重量部の範囲であることが好ましい。含有量がこの範囲内であれば、容易に加工を行うことができ、後述する圧着前駆体５０や未焼結体を形成する際に変形等が起こり難くなる。
【0029】
セラミックシート体１０はまた、助剤成分を含有していてもよい。助剤成分として、具体的には、セラミック粉末がＡｌ２Ｏ３の場合は、ＳｉＯ２、ＭｇＯ等を用いることができる。また、セラミック粉末がＹ２Ｏ３の場合は、ＣａＯ等を用いることができる。助剤成分の含有量は、セラミック粉末と助剤成分との合計重量を１００重量部としたとき、２重量部以下であることが好ましい。含有量がこの範囲内であれば、セラミックシート体１０を用いて製造したトンネル付セラミック部材１が、例えばプラズマに暴露された場合に、助剤成分が選択的にエッチングされて生じるパーティクルを低減できる。
【0030】
セラミックシート体１０は、例えば、上記の材料を含む混合物（スラリー）を、ドクターブレード法やキャスト法等により、一定の厚みを有する均質なシート状に形成することで作製できる。なお、混合物は、上記したセラミック粉末及び樹脂等に、可塑剤や溶剤を混合して、調製することができる。本製造例では、例えば０．１ｍｍ～１．０ｍｍの厚みを有するセラミックシート体１０を使用する。セラミックシート体１０は、例えばパンチング形成された穴と、この穴に充填されたペーストと、によって形成された接続用ビアを有していてもよい。図２Ａ等に示されるように、本製造例において電極ブロック体２０の最も下側に配されるセラミックシート体１０Ｈには、トンネル付セラミック部材１の裏面ＦＢに凹部ＦＣを形成するための開孔１０Ｃが形成されている。
【0031】
電極９１～９６は、例えばＴｉ、Ｃｒ、Ｍｏ、Ｃｕ、Ｎｉ、Ｗ、Ｐｄ、Ｐｔ及びＡｕの少なくとも１つの導体を含む導電ペーストを、スクリーン印刷法やエッチング法等により、セラミックシート体１０の一方の面上に所定のパターンで付与することで形成できる。或いは、所定のパターンに形成した金属箔や金属メッシュを圧着してもよい。
【0032】
セラミックシート体１０の他方の面（図２Ａにおける上側の面）には、粘着性を付与するための有機溶剤７０がそれぞれ塗布されている。なお、図２Ａ等に示されている有機溶剤７０は、セラミックシート体１０に塗布され電極ブロック体２０に含まれる有機溶剤７０を、あくまでイメージとして図示したものであり、有機溶剤７０が図示の範囲に分布していることを示すものではない。有機溶剤７０の具体例としては、プロパノール、ブタノール、エチレングリコール、ブチルカルビトール等のアルコール類から選択される１種以上が挙げられる。図２Ａに示すように、電極シート体１１～１６と、セラミックシート体１０，１０ＨとをＺ軸方向（上下方向）に積層して圧着することにより、図２Ｂに示されるような電極ブロック体２０が形成される。このように形成された電極ブロック体２０は、６層に形成された電極９１～９６を含む複数の電極層９を備えるとともに、比較的多くの有機溶剤７０を含有している。なお、電極層９を形成する導電性材料にも、溶剤が含まれている場合がある。
【0033】
【0034】
セラミックブロック体３０は、セラミックシート体１０と同様の組成を有し、セラミックシート体１０よりも大きな厚みを有するブロック状の成形体であって、焼結工程実施前のものをいう。セラミックブロック体３０の厚みは特に限定されるものではないが、本製造例では、セラミックシート体１０の約３倍～８倍の厚みを有するセラミックブロック体３０を使用する。
【0035】
セラミックブロック体３０は、例えば、セラミックシート体１０について上記した材料を含む混合物（スラリー）をプレス成形したり、上記の材料に加えて熱硬化性樹脂や光硬化性樹脂を含有する混合物を硬化させて成形したり、セラミックシート体１０を複数枚積層したりすることで、作製できる。
【0036】
図３Ａ及び図３Ｂに示されるように、本製造例に係る圧着前駆体５０では、２個のセラミックブロック体３０が互いに貼り合わされ、これらの下側に電極ブロック体２０が配される。貼り合わされる一対のセラミックブロック体３０のうち少なくとも一方のセラミックブロック体３０には、図３Ａに示されるように、溝８１が形成されている。溝８１が形成されたセラミックブロック体３０を、第１ブロック体３１と称することがある。本製造例では、第１ブロック体３１の一方の面（図３Ａにおける上側の面）のみに溝８１が形成されている。溝８１が形成された面を、貼合面３１Ａと称することがある。図３Ａに示されるように、貼合面３１Ａ上に、溝８１の開口を閉塞するように他のセラミックブロック体３０を貼り合わせることにより、図３Ｂに示されるように、圧着前駆体５０の内部の仮想面８Ａに沿ってトンネル８が形成される。溝８１の底面は、圧着前駆体５０においてトンネル８の下面すなわち複数の電極層９側の面を形成する。
【0037】
本製造例では、貼合面３１Ａに貼り合わされるセラミックブロック体３０には、溝は形成されていない。以下、溝８１が形成されていないセラミックブロック体３０を、平滑ブロック体３３と称することがある。このように第１ブロック体３１のみに溝を形成することで、第１ブロック体３１と平滑ブロック体３３とを貼り合わせる際に多少のずれが生じてしまった場合でも、圧着前駆体５０の内部に形成されるトンネル８の側面に段差が生じ難い。このように形成されたトンネル８は、焼結後のトンネル付セラミック部材１において、その上面が、トンネル付セラミック部材１の載置面ＦＡと略平行で仮想面８Ａと一致する平面をなす。なお、貼り合わされる一対のセラミックブロック体３０の双方に、溝が形成されていてもよい。この場合、双方に形成された溝の側面が合致するように貼り合わせを行うことにより、圧着前駆体５０の内部にトンネル８を形成できる。
【0038】
溝８１は、その形状に応じたマシニングツールを用いて形成できる。第１ブロック体３１が熱や光による樹脂硬化成形体である場合は、樹脂硬化成形体を成形するための型に予め溝の形状に応じた突条等を設けておくことで、溝８１を形成してもよい。
【0039】
溝８１の幅は、例えば、１ｍｍ以上とすることができる。また、溝８１の深さは、例えば、１ｍｍ以上とすることができる。溝８１の幅や深さをこの範囲内とすれば、トンネル付セラミック部材１に形成されるトンネル８の断面積を大きくして、トンネル８内を流れる流体の圧力損失を低減できる。貼合面３１Ａにおける溝８１の平面配設パターンは特に限定されず、貼合面３１Ａの全面に亘って形成されていてもよく、特定の領域のみに形成されていてもよい。
【0040】
溝８１は、その底面が、溝８１の長手方向に直交する溝８１の断面において、円弧もしくは楕円弧をなすように形成される。すなわち、溝８１の底面は、平面を含まず、滑らかに連続する曲面のみによって形成される。なお、溝８１の側面は、溝８１の長手方向に直交する断面において直線を含むように、すなわち平面を含む形状に形成されていてもよい。本製造例に係る第１ブロック体３１の溝８１は、断面が半円形（底面の断面が中心角１８０°の円弧）をなすように形成されている。
【0041】
図３Ｂに示されるように、圧着前駆体５０において、電極ブロック体２０は、平滑ブロック体３３及び第１ブロック体３１よりも下側に配される。圧着前駆体５０において、複数の電極層９は、トンネル８よりも下方、すなわちＺ軸方向において、トンネル８よりも裏面ＦＢ側に配される。
【0042】
既述したように、複数のセラミックシート体１０を積層して形成された電極ブロック体２０は、比較的多くの有機溶剤７０を含有している。このため、圧着前駆体５０において、第１ブロック体３１の電極ブロック体２０寄りの部分が、電極ブロック体２０から移行する有機溶剤７０によって軟化することがある。特に、第１ブロック体３１に形成された溝８１の底面すなわちトンネル８の下面と、電極ブロック体２０内の最も第１ブロック体３１寄りに配された電極９１との間の間隔が短い場合、トンネル８の下面（複数の電極層９側の面）が加圧によって容易に変形し、電極９１近傍のセラミックシート体１０が剥離し易い状態となる。ここで、図３Ｂ等に示されるように、加圧によって変形し易いトンネル８の下面（複数の電極層９側の面）は、既述した溝８１の底面によって形成されており、Ｚ軸方向に平行なトンネル８の断面において、円弧もしくは楕円弧をなす（図１２参照）。
【0043】
（圧着工程：未焼結体の形成）
続いて、圧着前駆体５０に加圧して圧着することで、未焼結成形体を形成する。なお、圧着前工程と、圧着工程は、連続的に実施してもよい。圧着前駆体５０に加える圧力は、具体的には１０Ｋｇ／ｃｍ２以上、より詳しくは１５Ｋｇ／ｃｍ２以上とすることができる。加圧圧力がこの範囲内であれば、セラミックシート体１０や電極ブロック体２０、セラミックブロック体３０を、互いに十分に密着させることができる。
続いて、圧着前駆体５０に加圧して圧着することで、未焼結成形体を形成する。なお、圧着前工程と、圧着工程は、連続的に実施してもよい。圧着前駆体５０に加える圧力は、具体的には１０Ｋｇ／ｃｍ２以上、より詳しくは１５Ｋｇ／ｃｍ２以上とすることができる。加圧圧力がこの範囲内であれば、セラミックシート体１０や電極ブロック体２０、セラミックブロック体３０を、互いに十分に密着させることができる。
【0044】
ここで、圧着前駆体５０におけるトンネル８の下面は、既述したように断面が円弧もしくは楕円弧をなすように形成されており、圧着前駆体５０に加圧した際に、トンネル８の下面における特定箇所への応力集中が起こり難くなっている。このため、仮に、電極ブロック体２０から移行した有機溶剤７０により第１ブロック体３１の下部が軟化していたとしても、トンネル８の変形が起こり難い。よって、トンネル８周囲の特定箇所を起点として亀裂が生じたり、電極ブロック体２０等の積層部分が剥離したりすることが低減される。特に、トンネル８の下面と、最も近接する電極層９（本実施形態では電極９１）との間隔が０．２ｍｍ以上１．５ｍｍ以下であるような圧着前駆体５０において、トンネル８の変形を効果的に低減できる。トンネル８と複数の電極層９と最短間隔が上記範囲より大きいと、そもそも複数の電極層９近傍に含まれる有機溶剤７０に起因するトンネル８の変形が起こり難く、上記範囲より小さいと、トンネル８の変形が著しく起こり易くなって十分な変形低減効果が得られ難くなる。
【0045】
（焼結工程：トンネル付セラミック部材１の完成）
圧着工程によって形成した未焼結体を、未焼結体に含まれる樹脂成分を熱処理することで取り除く脱脂工程を行い、加湿した窒素及び水素の混合ガス中で１３００℃～２０００℃で熱処理して焼結する焼結工程を行う。なお、焼結工程が脱脂工程を兼ねていてもよい。
以上により、トンネル付セラミック部材１が製造される。トンネル付セラミック部材１は、外径研磨や穴あけ等の加工を施した後、静電チャックやヒータ等として使用できる。
圧着工程によって形成した未焼結体を、未焼結体に含まれる樹脂成分を熱処理することで取り除く脱脂工程を行い、加湿した窒素及び水素の混合ガス中で１３００℃～２０００℃で熱処理して焼結する焼結工程を行う。なお、焼結工程が脱脂工程を兼ねていてもよい。
以上により、トンネル付セラミック部材１が製造される。トンネル付セラミック部材１は、外径研磨や穴あけ等の加工を施した後、静電チャックやヒータ等として使用できる。
【0046】
（（トンネル付セラミック部材１の製造例２））
トンネル付セラミック部材１は、例えば図４に示すように製造してもよい。すなわち、上記の製造例１と同様に形成した第１ブロック体３１の貼合面３１Ａに平滑ブロック体３３を貼り合わせて、両セラミックブロック体３０が貼り合わされた貼合体４０を予め形成する。圧着前工程では、製造例１と同様に形成した電極ブロック体２０を、貼合体４０の下側の面（貼合面３１Ａの反対側の面）に貼り合わせて、圧着前駆体５０を形成し、製造例１と同様の圧着工程、焼結工程を経て、トンネル付セラミック部材１を得る。
トンネル付セラミック部材１は、例えば図４に示すように製造してもよい。すなわち、上記の製造例１と同様に形成した第１ブロック体３１の貼合面３１Ａに平滑ブロック体３３を貼り合わせて、両セラミックブロック体３０が貼り合わされた貼合体４０を予め形成する。圧着前工程では、製造例１と同様に形成した電極ブロック体２０を、貼合体４０の下側の面（貼合面３１Ａの反対側の面）に貼り合わせて、圧着前駆体５０を形成し、製造例１と同様の圧着工程、焼結工程を経て、トンネル付セラミック部材１を得る。
【0047】
（（トンネル付セラミック部材１の製造例３））
或いは、上記したトンネル付セラミック部材１は、例えば図５に示すように製造してもよい。すなわち、第１ブロック体３１の下側の面（貼合面３１Ａの反対側の面）に電極ブロック体２０を貼り合わせて、セラミックブロック体３０と電極ブロック体２０との接合体４１を予め形成する。圧着前工程では、接合体４１の上側の面（第１ブロック体３１の貼合面３１Ａ）に平滑ブロック体３３を貼り合わせて、圧着前駆体５０を形成し、製造例１と同様の圧着工程、焼結工程を経て、トンネル付セラミック部材１を得る。
或いは、上記したトンネル付セラミック部材１は、例えば図５に示すように製造してもよい。すなわち、第１ブロック体３１の下側の面（貼合面３１Ａの反対側の面）に電極ブロック体２０を貼り合わせて、セラミックブロック体３０と電極ブロック体２０との接合体４１を予め形成する。圧着前工程では、接合体４１の上側の面（第１ブロック体３１の貼合面３１Ａ）に平滑ブロック体３３を貼り合わせて、圧着前駆体５０を形成し、製造例１と同様の圧着工程、焼結工程を経て、トンネル付セラミック部材１を得る。
【0048】
（（トンネル付セラミック部材１の製造例４））
或いは、上記したトンネル付セラミック部材１は、例えば図６に示すように製造してもよい。すなわち、予め電極ブロック体２０を形成するのではなく、平滑ブロック体３３及び第１ブロック体３１と、電極シート体１１～１６及びセラミックシート体１０，１０Ｈを貼り合わせて、圧着前駆体５０を形成する。製造例１と同様の圧着工程、焼結工程を経て、トンネル付セラミック部材１を得ることができる。なお、電極シート体１１～１６及びセラミックシート体１０，１０Ｈは、全て単独のものを同時もしくは順次に第１ブロック体３１等に貼り合わせもよく、一部を積層してブロック体としたものを第１ブロック体３１等に貼り合わせてもよい。
或いは、上記したトンネル付セラミック部材１は、例えば図６に示すように製造してもよい。すなわち、予め電極ブロック体２０を形成するのではなく、平滑ブロック体３３及び第１ブロック体３１と、電極シート体１１～１６及びセラミックシート体１０，１０Ｈを貼り合わせて、圧着前駆体５０を形成する。製造例１と同様の圧着工程、焼結工程を経て、トンネル付セラミック部材１を得ることができる。なお、電極シート体１１～１６及びセラミックシート体１０，１０Ｈは、全て単独のものを同時もしくは順次に第１ブロック体３１等に貼り合わせもよく、一部を積層してブロック体としたものを第１ブロック体３１等に貼り合わせてもよい。
【0049】
（本実施形態の効果）
以上記載したように、本実施形態に係るトンネル付セラミック部材１の製造方法は、有機溶剤７０が塗布された複数のセラミックシート体１０と複数の電極９１～９６とがＺ軸方向（第１の方向）に積層され、Ｚ軸方向に直交する仮想面（一の仮想面の一例）８Ａに沿って延びるトンネル（一のトンネルの一例）８が内部に形成された圧着前駆体５０を準備する圧着前工程と、圧着前駆体５０を１０Ｋｇ／ｃｍ２以上の圧力で圧着して未焼結体を形成する圧着工程と、前記未焼結体を焼結する焼結工程と、を含む、半導体製造装置に関連したトンネル付セラミック部材１の製造方法であって、圧着前駆体５０は、Ｚ軸方向に直交する裏面（一の面の一例）ＦＢを有し、セラミックシート体１０と積層された複数の電極９１～９６によって形成される複数の電極層９が、Ｚ軸方向において、トンネル８よりも裏面ＦＢ側に配され、トンネル８の複数の電極層９側の面は、トンネル８のＺ軸方向に平行な断面において円弧もしくは楕円弧をなすものとされている。
以上記載したように、本実施形態に係るトンネル付セラミック部材１の製造方法は、有機溶剤７０が塗布された複数のセラミックシート体１０と複数の電極９１～９６とがＺ軸方向（第１の方向）に積層され、Ｚ軸方向に直交する仮想面（一の仮想面の一例）８Ａに沿って延びるトンネル（一のトンネルの一例）８が内部に形成された圧着前駆体５０を準備する圧着前工程と、圧着前駆体５０を１０Ｋｇ／ｃｍ２以上の圧力で圧着して未焼結体を形成する圧着工程と、前記未焼結体を焼結する焼結工程と、を含む、半導体製造装置に関連したトンネル付セラミック部材１の製造方法であって、圧着前駆体５０は、Ｚ軸方向に直交する裏面（一の面の一例）ＦＢを有し、セラミックシート体１０と積層された複数の電極９１～９６によって形成される複数の電極層９が、Ｚ軸方向において、トンネル８よりも裏面ＦＢ側に配され、トンネル８の複数の電極層９側の面は、トンネル８のＺ軸方向に平行な断面において円弧もしくは楕円弧をなすものとされている。
【0050】
上記構成では、圧着前駆体５０の内部に形成されたトンネル８における複数の電極層９側の面が、有機溶剤７０の影響によって軟化し、圧着工程において特に変形し易くなる。本実施形態の構成によれば、トンネル８における複数の電極層９側の面が、Ｚ軸方向に平行な断面において円弧をなし、直線部分を含まない形状とされる。換言すれば、トンネル８の複数の電極層９側の面は、平面を含まず、滑らかに連続する曲面のみによって形成される。よって、圧着前駆体５０の圧着時に、軟化したトンネル８の下面における特定箇所への応力集中が起こり難くなり、変形が抑制される。この結果、トンネル付セラミック部材１を製造する際の、亀裂等の欠陥の発生が効果的に低減される。なお、上記構成において、圧着前工程と圧着工程は、連続的に実施できる。
【0051】
また、本実施形態において、複数の電極層９は、５層以上に形成されている。ヒータ電極やドライバ電極等を含む５層以上の電極層９を備えるトンネル付セラミック部材１は、例えば高い精度で表面温度を制御できるといった種々のメリットを有する。一方で、５枚以上のセラミックシート体１０が積層された圧着前駆体５０は、多くの有機溶剤７０を含有しており、圧着時に極めて変形し易くなっている。本技術は、有機溶剤７０によって軟化した圧着前駆体５０の圧着時の変形を抑制するのに特に有用であり、本実施形態の構成によれば、欠陥の発生を効果的に抑制しながら、多くの電極層９を備えたトンネル付セラミック部材１を製造できる。
【0052】
また、本実施形態に係るトンネル付セラミック部材１は、セラミックを含有し、裏面（一の面の一例）ＦＢを有する、半導体製造装置に関連したトンネル付セラミック部材１であって、複数の電極層９と、裏面ＦＢに平行な仮想面（一の仮想面の一例）８Ａに沿って延びるトンネル（一のトンネルの一例）８と、が内部に形成されており、複数の電極層９は、５層以上に形成され、裏面ＦＢに直交するＺ軸方向（第１の方向の一例）においてトンネル８よりも裏面ＦＢ側に配されており、トンネル８の複数の電極層９側の面は、トンネル８のＺ軸方向に平行な断面において円弧もしくは楕円弧をなすものとされている。このような構成によれば、トンネル８の一方の側（下側）に複数の電極層９が配されたトンネル付セラミック部材１において、製造時のトンネル８の変形が抑制され、欠陥の発生が低減される。
【0053】
＜実施形態１の変形例＞
実施形態１の変形例に係るトンネル付セラミック部材１０１を、図７を参照しつつ説明する。本変形例に係るトンネル付セラミック部材１０１は、その内部において複数の電極層９がトンネル１０８よりも上側に配されている点、並びに、トンネル１０８がＺ軸方向に平行な断面において上面が直線をなし、下面が円弧をなすように形成されている点において、実施形態１に係るトンネル付セラミック部材１と相違している。その他の基本的な構成は実施形態１と同じであるため、以下の説明では、実施形態１と同様の構成については実施形態１と同じ符号を付し、重複する説明は割愛する（実施形態２についても同様とする）。
実施形態１の変形例に係るトンネル付セラミック部材１０１を、図７を参照しつつ説明する。本変形例に係るトンネル付セラミック部材１０１は、その内部において複数の電極層９がトンネル１０８よりも上側に配されている点、並びに、トンネル１０８がＺ軸方向に平行な断面において上面が直線をなし、下面が円弧をなすように形成されている点において、実施形態１に係るトンネル付セラミック部材１と相違している。その他の基本的な構成は実施形態１と同じであるため、以下の説明では、実施形態１と同様の構成については実施形態１と同じ符号を付し、重複する説明は割愛する（実施形態２についても同様とする）。
【0054】
図７に示されるように、トンネル付セラミック部材１０１のセラミック領域１０３には、トンネル（一のトンネルの他の例）１０８と、複数の電極層９が形成されている。トンネル１０８は、Ｚ軸方向に直交する仮想面（一の仮想面の他の例）１０８Ａに沿って延びるように形成されており、電極層９は、Ｚ軸方向において、トンネル１０８よりも載置面（一の面の他の例）ＦＡ側に配されている。
【0055】
本変形例において、トンネル１０８は、その下面が載置面ＦＡと平行な平面をなし仮想面１０８Ａ上に位置するように形成されている。他方、トンネル１０８の上面（複数の電極層９側の面）は、平面を含まず、Ｚ軸方向に平行な断面において円弧をなすように形成されている。
【0056】
（（トンネル付セラミック部材１０１の製造））
トンネル付セラミック部材１０１は、例えば下記のように製造できる。まず、積層工程において、セラミックシート体１０と、電極９１～９６を有する電極シート体１１～１６を積層して、電極ブロック体を形成する。圧着前工程では、電極ブロック体、貼合面３１Ａを下方に向けた状態の第１ブロック体３１、平滑ブロック体３３、セラミックシート体１０Ｈを上から順に貼り合わせて、圧着前駆体を形成する。その後、実施形態１と同様の圧着工程、焼結工程を経て、トンネル付セラミック部材１０１を得る。
なお、トンネル付セラミック部材１０１の製造方法は、上記に限定されるものではなく、実施形態１に係るトンネル付セラミック部材１の製造方法と同じく、複数のセラミックシート体１０や電極シート体１１～１６、セラミックブロック体３０等を適宜に貼り合わせて、圧着前駆体を形成できる。
トンネル付セラミック部材１０１は、例えば下記のように製造できる。まず、積層工程において、セラミックシート体１０と、電極９１～９６を有する電極シート体１１～１６を積層して、電極ブロック体を形成する。圧着前工程では、電極ブロック体、貼合面３１Ａを下方に向けた状態の第１ブロック体３１、平滑ブロック体３３、セラミックシート体１０Ｈを上から順に貼り合わせて、圧着前駆体を形成する。その後、実施形態１と同様の圧着工程、焼結工程を経て、トンネル付セラミック部材１０１を得る。
なお、トンネル付セラミック部材１０１の製造方法は、上記に限定されるものではなく、実施形態１に係るトンネル付セラミック部材１の製造方法と同じく、複数のセラミックシート体１０や電極シート体１１～１６、セラミックブロック体３０等を適宜に貼り合わせて、圧着前駆体を形成できる。
【0057】
（本変形例の効果）
本変形例では、複数の電極層９が、トンネル１０８よりも上側（載置面ＦＡ側）に配されており、圧着前駆体では、トンネル１０８よりも上側の部分が、有機溶剤により軟化し易くなる。本変形例でも、実施形態１と同様に、トンネル１０８の複数の電極層９側の面（本変形例では上面）が、Ｚ軸方向に平行な断面において円弧をなし、直線部分を含まない形状とされている。この結果、実施形態１と同じく、軟化したトンネル１０８の上面における特定箇所への応力集中が起こり難くなり、変形が抑制されて、亀裂等の欠陥の発生が効果的に低減される。
本変形例では、複数の電極層９が、トンネル１０８よりも上側（載置面ＦＡ側）に配されており、圧着前駆体では、トンネル１０８よりも上側の部分が、有機溶剤により軟化し易くなる。本変形例でも、実施形態１と同様に、トンネル１０８の複数の電極層９側の面（本変形例では上面）が、Ｚ軸方向に平行な断面において円弧をなし、直線部分を含まない形状とされている。この結果、実施形態１と同じく、軟化したトンネル１０８の上面における特定箇所への応力集中が起こり難くなり、変形が抑制されて、亀裂等の欠陥の発生が効果的に低減される。
【0058】
＜実施形態２＞
以下、実施形態２に係るトンネル付セラミック部材２０１を、図８及び図９Ｂを参照しつつ説明する。本実施形態に係るトンネル付セラミック部材２０１は、主として、異なる高さに形成されたトンネル２１８，２２８を備えている点で、実施形態１に係るトンネル付セラミック部材１と相違している。
以下、実施形態２に係るトンネル付セラミック部材２０１を、図８及び図９Ｂを参照しつつ説明する。本実施形態に係るトンネル付セラミック部材２０１は、主として、異なる高さに形成されたトンネル２１８，２２８を備えている点で、実施形態１に係るトンネル付セラミック部材１と相違している。
【0059】
（トンネル付セラミック部材２０１）
図８に示されるように、トンネル付セラミック部材２０１のセラミック領域２０３には、下側トンネル（一のトンネルの一例）２１８及び上側トンネル（他のトンネルの一例）２２８と、複数の電極層９が形成されている。トンネル付セラミック部材２０１において、複数の電極層９は、Ｚ軸方向において、下側トンネル２１８及び上側トンネル２２８よりも下側すなわち裏面（一の面の一例）ＦＢ側に配されている。下側トンネル２１８は、上側トンネル２２８よりも下側に位置しており、上側トンネル２２８と複数の電極層９の間に配されている。下側トンネル２１８は、Ｚ軸方向に直交する下側仮想面（一の仮想面の一例）２１８Ａに沿って、上側トンネル２２８は、Ｚ軸方向に直交する上側仮想面（他の仮想面の一例）２２８Ａに沿って、延びるように形成されている。下側トンネル２１８及び上側トンネル２２８は、何れもその上面が載置面ＦＡと平行な平面をなし下側仮想面２１８Ａもしくは上側仮想面２２８Ａ上に位置するように、形成されている。他方、下側トンネル２１８及び上側トンネル２２８の下面（複数の電極層９側の面）は、平面を含まず、Ｚ軸方向に平行な断面において円弧をなすように形成されている。
図８に示されるように、トンネル付セラミック部材２０１のセラミック領域２０３には、下側トンネル（一のトンネルの一例）２１８及び上側トンネル（他のトンネルの一例）２２８と、複数の電極層９が形成されている。トンネル付セラミック部材２０１において、複数の電極層９は、Ｚ軸方向において、下側トンネル２１８及び上側トンネル２２８よりも下側すなわち裏面（一の面の一例）ＦＢ側に配されている。下側トンネル２１８は、上側トンネル２２８よりも下側に位置しており、上側トンネル２２８と複数の電極層９の間に配されている。下側トンネル２１８は、Ｚ軸方向に直交する下側仮想面（一の仮想面の一例）２１８Ａに沿って、上側トンネル２２８は、Ｚ軸方向に直交する上側仮想面（他の仮想面の一例）２２８Ａに沿って、延びるように形成されている。下側トンネル２１８及び上側トンネル２２８は、何れもその上面が載置面ＦＡと平行な平面をなし下側仮想面２１８Ａもしくは上側仮想面２２８Ａ上に位置するように、形成されている。他方、下側トンネル２１８及び上側トンネル２２８の下面（複数の電極層９側の面）は、平面を含まず、Ｚ軸方向に平行な断面において円弧をなすように形成されている。
【0060】
（（トンネル付セラミック部材２０１の製造））
上記したトンネル付セラミック部材２０１の製造方法の一例について、図９Ａ及び図９Ｂを参照しつつ説明する。
まず、実施形態１の製造例１と同様に積層工程を実施し、電極シート体１１～１６及びセラミックシート体１０，１０Ｈを積層して、電極ブロック体２０を形成する（図２Ａ及び図２Ｂ参照）。圧着前工程では、例えば図９Ａに示されるような、平滑ブロック体３３、第２ブロック体２３２、及び第１ブロック体２３１の３個のセラミックブロック体と、電極ブロック体２０とを貼り合わせて、図９Ｂに示されるような圧着前駆体２５０を形成する。その後、実施形態１と同様の圧着工程、焼結工程を経て、トンネル付セラミック部材２０１を得る。
上記したトンネル付セラミック部材２０１の製造方法の一例について、図９Ａ及び図９Ｂを参照しつつ説明する。
まず、実施形態１の製造例１と同様に積層工程を実施し、電極シート体１１～１６及びセラミックシート体１０，１０Ｈを積層して、電極ブロック体２０を形成する（図２Ａ及び図２Ｂ参照）。圧着前工程では、例えば図９Ａに示されるような、平滑ブロック体３３、第２ブロック体２３２、及び第１ブロック体２３１の３個のセラミックブロック体と、電極ブロック体２０とを貼り合わせて、図９Ｂに示されるような圧着前駆体２５０を形成する。その後、実施形態１と同様の圧着工程、焼結工程を経て、トンネル付セラミック部材２０１を得る。
【0061】
図９Ａに示されるように、第１ブロック体２３１の上側の面には第１溝２８１が形成されており、この第１貼合面２３１Ａに、第２ブロック体２３２の下側の面が貼り合わされる。また、第２ブロック体２３２の上側の面には第２溝２８２が形成されており、この第２貼合面２３２Ａに、平滑ブロック体３３が貼り合わされる。なお、第１ブロック体２３１及び第２ブロック体２３２の下側の面には、溝は形成されていない。
【0062】
図９Ａ等に示されるように、本実施形態では、第１溝２８１及び第２溝２８２は、これらの長手方向に直交する断面において方形と半円を合体させた形状となるように形成されており、第１溝２８１及び第２溝２８２の底面は、上記断面において円弧をなしている。換言すれば、第１溝２８１及び第２溝２８２は、実施形態１に係る溝８１とは異なり、側面の一部に平面を含んでいるが、実施形態１に係る溝８１と同じく、底面には平面を含まず、滑らかに連続する曲面のみによって底面が形成されている。図９Ａに示されるように、第１ブロック体２３１と第２ブロック体２３２と平滑ブロック体３３が貼り合わされることで、図３Ｂに示されるように、圧着前駆体２５０の内部の下側仮想面２１８Ａ及び上側仮想面２２８Ａに沿って、下側トンネル２１８及び上側トンネル２２８が形成される。トンネル付セラミック部材２０１において、第１溝２８１及び第２溝２８２の底面は、それぞれ、下側トンネル２１８及び上側トンネル２２８の下面（複数の電極層９側の面）を形成する。
【0063】
図９Ｂに示されるような圧着前駆体２５０は、例えば、上記したように複数のセラミックブロック体と電極ブロック体２０を貼り合わせることにより形成できる。或いは、一部もしくは全部のセラミックブロック体同士を貼り合わせた貼合体を予め作製し、貼合体等と電極ブロック体２０と貼り合わせて、圧着前駆体２５０を形成してもよい。或いは、一部のセラミックブロック体と電極ブロック体２０を貼り合わせた接合体を予め作製し、接合体と残りのセラミックブロック体とを貼り合わせて、圧着前駆体２５０を形成してもよい。或いは、電極ブロック体２０は形成せず、電極シート体１１～１６やセラミックシート体１０と、セラミックブロック体と貼り合わせて、圧着前駆体２５０を形成してもよい。
【0064】
（本実施形態の効果）
以上記載したように、本実施形態に係るトンネル付セラミック部材２０１の製造方法は、圧着前駆体２５０の内部に、Ｚ軸方向（第１の方向の一例）に直交する上側仮想面（他の仮想面の一例）２２８Ａに沿って延びる上側トンネル（他のトンネルの一例）２２８がさらに形成されており、下側トンネル（一のトンネルの一例）２１８は、Ｚ軸方向において複数の電極層９と上側トンネル２２８との間に配されている、トンネル付セラミック部材２０１の製造方法である。
以上記載したように、本実施形態に係るトンネル付セラミック部材２０１の製造方法は、圧着前駆体２５０の内部に、Ｚ軸方向（第１の方向の一例）に直交する上側仮想面（他の仮想面の一例）２２８Ａに沿って延びる上側トンネル（他のトンネルの一例）２２８がさらに形成されており、下側トンネル（一のトンネルの一例）２１８は、Ｚ軸方向において複数の電極層９と上側トンネル２２８との間に配されている、トンネル付セラミック部材２０１の製造方法である。
【0065】
上記構成によれば、下側仮想面（一の仮想面の一例）２１８Ａに沿って延びる下側トンネル２１８と、下側仮想面２１８Ａとは異なる高さに位置する上側仮想面２２８Ａに沿って延びる上側トンネル２２８と、を有するトンネル付セラミック部材２０１を製造できる。互いに異なる高さに形成された下側トンネル２１８及び上側トンネル２２８を有するトンネル付セラミック部材２０１を製造するには、複数層にトンネル２１８，２２８が形成された圧着前駆体２５０を圧着する必要があり、特に複数の電極層９に近接するトンネルの面（上記構成では、下側トンネル２１８の複数の下面）が変形して欠陥を生じ易い。上記構成によれば、複数の電極層９に近接する下側トンネル２１８の複数の電極層９側の面の変形が抑制されることで、欠陥を効果的に低減しながら、複雑な構造のトンネル付セラミック部材２０１を製造可能となる。
【0066】
なお、本実施形態に係る圧着前駆体２５０では、上側仮想面２２８Ａに沿って延びる上側トンネル２２８の複数の電極層９側の面（下面）も、下側トンネル２１８と同様に、Ｚ軸に平行な断面において、円弧をなすように形成されている。このようにすれば、圧着前駆体２５０において下側トンネル２１８のみならず、上側トンネル２２８の変形も抑制でき、欠陥の発生が一層低減される。
【0067】
また、本実施形態に係るトンネル付セラミック部材２０１は、裏面（一の面の一例）ＦＢに平行な上側仮想面２２８Ａ（他の仮想面の一例）に沿って延びる上側トンネル（他のトンネルの一例）２２８が内部にさらに形成されており、上側トンネル２２８の複数の電極層９側の面は、上側トンネル２２８のＺ軸方向（第１の方向の一例）に平行な断面において円弧もしくは楕円弧をなすものとされている。このような構成によれば、製造時のトンネル面の変形を抑制して欠陥の発生を低減しながら、異なる高さに形成されたトンネル２１８，２２８を有し、複数の電極層９が配されたトンネル付セラミック部材２０１を製造できる。
【0068】
＜他の実施形態＞
本発明は上記記述及び図面によって説明した実施形態に限定されるものではなく、例えば次のような実施形態も本発明の技術的範囲に含まれる。
本発明は上記記述及び図面によって説明した実施形態に限定されるものではなく、例えば次のような実施形態も本発明の技術的範囲に含まれる。
【0069】
（１）上記の実施形態では、トンネルの複数の電極層側の面（実施形態１及び実施形態２では下面、実施形態１の変形例１では上面）を、断面が半円形（中心角１８０°の円弧）なすものとしたが、これに限定されない。例えば、図１０及び図１１に示すように、電極層側の面（図１０及び図１１における下側の面）の断面が、楕円弧をなすように形成してもよい。また、円弧もしくは楕円弧は、中心角が１８０°であるものに限らず、任意の中心角に対応する円弧もしくは楕円弧であってもよい。
【0070】
（２）トンネル付セラミック部材は、トンネルに対し複数の電極層とは反対側に、電極層を有していてもよい。或いは、トンネルよりも裏面ＦＢ側及び載置面ＦＡ側の両方に、複数の電極層を有していてもよい。トンネルの両側に複数の電極層を有する場合、トンネルの裏面ＦＢ側及び載置面ＦＡ側の両面が、円弧もしくは楕円弧をなすように形成されていることが好ましい。
【0071】
（３）トンネル付セラミック部材の形状は、円柱状に限定されない。
【実施例】
【0072】
以下、実施例に基づいて本発明を更に詳細に説明する。なお、本発明はこれらの実施例により何ら限定されるものではない。
【0073】
［実施例］
（セラミックシート体１０の作製）
セラミック粉末（平均粒径１．０μｍのＡｌ２Ｏ３原料）と、セラミックシート体１０に含まれる樹脂として実施形態１に記載した樹脂と、を含有するスラリー状の混合物Ｍを調製した。混合物Ｍを用いて、ドクターブレード法によりセラミックシート体１０を複数枚作製した。また、セラミックシート体１０の１つの所定箇所に開孔１０Ｃを形成し、セラミックシート体１０Ｈとした。
（セラミックシート体１０の作製）
セラミック粉末（平均粒径１．０μｍのＡｌ２Ｏ３原料）と、セラミックシート体１０に含まれる樹脂として実施形態１に記載した樹脂と、を含有するスラリー状の混合物Ｍを調製した。混合物Ｍを用いて、ドクターブレード法によりセラミックシート体１０を複数枚作製した。また、セラミックシート体１０の１つの所定箇所に開孔１０Ｃを形成し、セラミックシート体１０Ｈとした。
【0074】
（電極シート体１１～１６の作製）
６枚のセラミックシート体１０のそれぞれについて、一方の面に、Ｍｏ（モリブデン）もしくはＷ（タングステン）と、セラミック（Ａｌ２Ｏ３）と、を含有する導電性ペーストを所定のパターンでスクリーン印刷し、電極９１～９６を有する６枚の電極シート体１１～１６を作製した。
６枚のセラミックシート体１０のそれぞれについて、一方の面に、Ｍｏ（モリブデン）もしくはＷ（タングステン）と、セラミック（Ａｌ２Ｏ３）と、を含有する導電性ペーストを所定のパターンでスクリーン印刷し、電極９１～９６を有する６枚の電極シート体１１～１６を作製した。
【0075】
（電極ブロック体２０の形成）
電極シート体１１～１６の電極９１～９６が形成されていない方の面と、セラミックシート体１０，１０Ｈの片面に、有機溶剤７０をそれぞれ塗布した。
有機溶剤７０が塗布された電極シート体１１～１６と、セラミックシート体１０，１０Ｈとを積層し、加圧圧着して、円盤形状をなす電極ブロック体２０を作製した（積層工程）。
電極シート体１１～１６の電極９１～９６が形成されていない方の面と、セラミックシート体１０，１０Ｈの片面に、有機溶剤７０をそれぞれ塗布した。
有機溶剤７０が塗布された電極シート体１１～１６と、セラミックシート体１０，１０Ｈとを積層し、加圧圧着して、円盤形状をなす電極ブロック体２０を作製した（積層工程）。
【0076】
（セラミックブロック体３０の作製）
セラミックシート体１０を複数枚積層し、加圧圧着して、円盤形状をなす２つのセラミックブロック体３０を作製した。
セラミックブロック体３０の１つは、一方の板面にマシニングツールで溝８１を形成して、第１ブロック体３１とした。以下、溝８１が形成された面を、貼合面３１Ａとする。溝８１は、溝８１の長手方向に直交する断面において半円をなすように形成した（図１２参照）。溝８１の幅は５ｍｍ、深さは３ｍｍである。
もう１つのセラミックブロック体３０は、溝を形成せず、平滑ブロック体３３とした。
セラミックシート体１０を複数枚積層し、加圧圧着して、円盤形状をなす２つのセラミックブロック体３０を作製した。
セラミックブロック体３０の１つは、一方の板面にマシニングツールで溝８１を形成して、第１ブロック体３１とした。以下、溝８１が形成された面を、貼合面３１Ａとする。溝８１は、溝８１の長手方向に直交する断面において半円をなすように形成した（図１２参照）。溝８１の幅は５ｍｍ、深さは３ｍｍである。
もう１つのセラミックブロック体３０は、溝を形成せず、平滑ブロック体３３とした。
【0077】
（トンネル付セラミック部材の製造）
有機溶剤７０を、溝８１を除く第１ブロック体３１の貼合面３１Ａと、電極ブロック体２０の表面に塗布し、図３Ａに示されるように、上から順に平滑ブロック体３３、第１ブロック体３１、電極ブロック体２０を貼り合わせて、図３Ｂに示されるような圧着前駆体５０を形成した（圧着前工程）。圧着前駆体５０の内部には、電極９１～９６からなる複数の電極層９と、溝８１の開口が閉塞されることで形成されたトンネル８が形成されている。
図１２は、圧着前駆体５０のＺ軸方向と平行な断面におけるトンネル８近傍の拡大模式図である。トンネル８と、これに最も近接する電極９１との間隔は、０．６４ｍｍであった。
有機溶剤７０を、溝８１を除く第１ブロック体３１の貼合面３１Ａと、電極ブロック体２０の表面に塗布し、図３Ａに示されるように、上から順に平滑ブロック体３３、第１ブロック体３１、電極ブロック体２０を貼り合わせて、図３Ｂに示されるような圧着前駆体５０を形成した（圧着前工程）。圧着前駆体５０の内部には、電極９１～９６からなる複数の電極層９と、溝８１の開口が閉塞されることで形成されたトンネル８が形成されている。
図１２は、圧着前駆体５０のＺ軸方向と平行な断面におけるトンネル８近傍の拡大模式図である。トンネル８と、これに最も近接する電極９１との間隔は、０．６４ｍｍであった。
【0078】
圧着前駆体５０に、２０Ｋｇ／ｃｍ２の圧力を加え、平滑ブロック体３３と、第１ブロック体３１と、電極ブロック体２０と、が圧着された未焼結体を形成した（圧着工程）。
【0079】
次に、未焼結成形体を、還元雰囲気下で脱脂、焼結し（焼結工程）、図１に示されるようなトンネル付セラミック部材１を完成した。
【0080】
トンネル付セラミック部材１におけるトンネル８を、Ｚ軸方向に平行な面で切断して観察したところ、トンネル８に変形は認められず、周辺にクラックは見られなかった。本実施例のトンネル付セラミック部材１は、外径研磨や穴あけ等の加工を施した後、ＣＶＤヒータ等として使用できる。
【0081】
［比較例］
第１ブロック体に形成した溝の形状を変えたほかは上記実施例と同様にして、比較例に係る圧着前駆体Ｃ５０を形成し、上記実施例と同様にトンネル付セラミック部材を製造した。
第１ブロック体に形成した溝の形状を変えたほかは上記実施例と同様にして、比較例に係る圧着前駆体Ｃ５０を形成し、上記実施例と同様にトンネル付セラミック部材を製造した。
【0082】
比較例の溝は、底面の一部に平面を有し、当該溝の長手方向に直交する断面において底面の角部が曲線化（Ｒ化）された略長方形をなすように形成した。図１３は、圧着前駆体Ｃ５０のＺ軸方向に平行な断面における、トンネルＣ８近傍の部分拡大模式図である。この溝の底面が、図１３に示されるように、圧着前駆体Ｃ５０においてトンネルＣ８の下面（複数の電極層９側の面）を形成する。なお、比較例において形成した溝の幅は１．８ｍｍ、角部Ｒの径は１．８ｍｍ、深さは１．５ｍｍである。また、圧着前駆体Ｃ５０において、トンネルＣ８と、これに最も近接する電極との間隔は、実施例と同じく０．６４ｍｍであった。
【0083】
焼結後の比較例に係るトンネル付セラミック部材におけるトンネルＣ８を、Ｚ軸方向に平行な面で切断して観察したところ、図１４に示されるように、トンネルＣ８の角部にクラックＣＲが生じている様子が認められた。また、図１４に示すように、トンネルＣ８の下面の中央が僅かにトンネルＣ８側に湾曲変形している様子が窺われた。加圧工程において圧着前駆体Ｃ５０を加圧すると、トンネルＣ８下面のうち、中央の平面部分に角の曲面部分よりも大きな圧力がかかり易い。このため、有機溶剤７０によって軟化した第１ブロック体の下側部分や電極ブロック体２０の上側部分が、トンネルＣ８下面の中央においてトンネルＣ８側に逃げるように変形したのではないかと推察される。これに伴い、未焼結体において電極ブロック体２０を形成しているセラミックシート体１０の積層部分が剥離することも考えられる。このように、未焼結体には僅かな変形や剥離等が生じており、これが焼結工程に供されて収縮した際に、脆弱部分に応力が集中してクラックが発生したと思われる。
【符号の説明】
【0084】
１，１０１，２０１： トンネル付セラミック部材
３，１０３，２０３： セラミック領域
８： トンネル（一のトンネルの一例）
８Ａ： 仮想面（一の仮想面の一例）
９： 電極層
１０，１０Ｈ： セラミックシート体
１０Ｃ： 開孔
１１～１６： 電極シート体
２０： 電極ブロック体
３０： セラミックブロック体
３１： 第１ブロック体
３１Ａ： 貼合面
３３： 平滑ブロック体
４０： 貼合体
４１： 接合体
５０，２５０，Ｃ５０： 圧着前駆体
７０： 有機溶剤
８１： 溝
９１～９６： 電極
１０８： トンネル（一のトンネルの他の例）
１０８Ａ： 仮想面（一の仮想面の他の例）
２１８： 下側トンネル（一のトンネルの一例）
２１８Ａ： 下側仮想面（一の仮想面の一例）
２２８： 上側トンネル（他のトンネルの一例）
２２８Ａ： 上側仮想面（他の仮想面の一例）
２３１： 第１ブロック体
２３１Ａ： 第１貼合面
２３２： 第２ブロック体
２３２Ａ： 第２貼合面
２８１： 第１溝
２８２： 第２溝
ＦＡ： 載置面（一の面の他の例）
ＦＢ： 裏面（一の面の一例）
ＦＣ： 凹部
ＣＲ： クラック
３，１０３，２０３： セラミック領域
８： トンネル（一のトンネルの一例）
８Ａ： 仮想面（一の仮想面の一例）
９： 電極層
１０，１０Ｈ： セラミックシート体
１０Ｃ： 開孔
１１～１６： 電極シート体
２０： 電極ブロック体
３０： セラミックブロック体
３１： 第１ブロック体
３１Ａ： 貼合面
３３： 平滑ブロック体
４０： 貼合体
４１： 接合体
５０，２５０，Ｃ５０： 圧着前駆体
７０： 有機溶剤
８１： 溝
９１～９６： 電極
１０８： トンネル（一のトンネルの他の例）
１０８Ａ： 仮想面（一の仮想面の他の例）
２１８： 下側トンネル（一のトンネルの一例）
２１８Ａ： 下側仮想面（一の仮想面の一例）
２２８： 上側トンネル（他のトンネルの一例）
２２８Ａ： 上側仮想面（他の仮想面の一例）
２３１： 第１ブロック体
２３１Ａ： 第１貼合面
２３２： 第２ブロック体
２３２Ａ： 第２貼合面
２８１： 第１溝
２８２： 第２溝
ＦＡ： 載置面（一の面の他の例）
ＦＢ： 裏面（一の面の一例）
ＦＣ： 凹部
ＣＲ： クラック
【図1】
【図2A】
【図2B】
【図3A】
【図3B】
【図4】
【図5】
【図6】
【図7】
【図8】
【図9A】
【図9B】
【図10】
【図11】
【図12】
【図13】
【図14】