特許 7543234 アルミナセラミックス、及びアルミナセラミックスの製造方法

(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】2024-08-23

(45)【発行日】2024-09-02

(54)【発明の名称】アルミナセラミックス、及びアルミナセラミックスの製造方法

(51)【国際特許分類】

   C04B 35/111 20060101AFI20240826BHJP

【ＦＩ】

C04B35/111

【請求項の数】 5

(21)【出願番号】P 2021163224

(22)【出願日】2021-10-04

(65)【公開番号】P2023054408

(43)【公開日】2023-04-14

【審査請求日】2023-09-26

(73)【特許権者】

【識別番号】507182807

【氏名又は名称】クアーズテック合同会社

(74)【代理人】

【識別番号】100101878

【弁理士】

【氏名又は名称】木下 茂

(74)【代理人】

【識別番号】100187506

【弁理士】

【氏名又は名称】澤田 優子

(72)【発明者】

【氏名】深沢 祐司

(72)【発明者】

【氏名】中川 卓哉

【審査官】安積 高靖

(56)【参考文献】

【文献】特開２０１９－０６９８８９（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２００５－２３９４６３（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１１－１１６６１５（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｃ０４Ｂ ３５／１１１

Ｃ２３Ｃ ２４／０４

Ｈ０１Ｌ ２１／３０２

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

Ａｌ_２Ｏ_３を主結晶とし、焼結助剤としてＭｇとＳｉを使用するアルミナセラミックスにおいて、
少なくとも表層から深さ５００μｍの範囲において、Ｍｇの含有量が４００ｐｐｍ以上２０００ｐｐｍ以下であり、かつＭｇ／Ｓｉの値が０．５以上３０以下であり、
Ａｌ_２Ｏ_３の純度が９９％以上を有するとともに、気孔径が１μｍ以上２μｍ以下、かつ表面抵抗率が４×１０^１３Ω／□以上６．２×１０ ^１３ Ω／□以下であり、
さらにＴｉの含有量を１００ｐｐｍ以下とする、ことを特徴とするアルミナセラミックス。

【請求項2】

ＣＶＤ装置、イオンプレーティング装置、エッチング装置、静電チャックを含むプラズマ生成装置において使用する、ことを特徴とする請求項１に記載のアルミナセラミックス。

【請求項3】

前記請求項１に記載された、Ａｌ_２Ｏ_３を主結晶とするアルミナセラミックスの製造方法であって、
不純物として含まれるＴｉの含有量が１００ｐｐｍ以下のアルミナ粉末に対し、少なくともアルミナ焼結体の表層から深さ５００μｍの範囲においてＭｇの含有量が４００ｐｐｍ以上２０００ｐｐｍ以下となるように、Ｍｇを含ませるステップと、
さらに、前記範囲においてＭｇ／Ｓｉの値が０．５以上３０以下となるように、Ｓｉを含ませて原料粉を作製するステップと、
前記原料粉にバインダーを添加して造粒粉を作製するステップと、
前記造粒粉から成形体を作製するステップと、
前記成形体を焼成し、アルミナ焼結体を得るステップと、
を含むことを特徴とするアルミナセラミックスの製造方法。

【請求項4】

前記アルミナ粉末はＡｌ_２Ｏ_３の純度を９９％以上とする、ことを特徴とする請求項３に記載のアルミナセラミックスの製造方法。

【請求項5】

アルミナ粉末に対して炭酸マグネシウムを添加することにより、前記Ｍｇの含有量を４００ｐｐｍ以上２０００ｐｐｍ以下とし、
さらに、二酸化ケイ素を添加することにより、前記Ｍｇ／Ｓｉの値を０．５以上３０以下とする、ことを特徴とする請求項３に記載のアルミナセラミックスの製造方法。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、所望の範囲の表面抵抗率を有するアルミナセラミックス及びその製造方法に関する。

【背景技術】

【0002】

例えば、プラズマ生成装置に用いられるアルミナセラミックスは、その抵抗率が高い場合には帯電が生じやすく、反応生成物を引き寄せる場合がある。そのため、表面に付着するパーティクルが生じやすい。一方、アルミナセラミックスの抵抗率が低い場合には、微弱ながらも導電現象が生じやすく、装置全体の制御に悪影響を与える可能性がある。したがって、プラズマ生成装置においては、帯電と導電現象を抑制可能な抵抗率を有するアルミナセラミックスが求められている。

【0003】

また、アルミナセラミックスは、セラミック材料としては最もよく知られており、高硬度、高耐摩耗性、耐食性、耐薬品性等の優れた特性を有し、汎用性も高く、様々な分野で応用されている。

【0004】

例えば、非特許文献１には、アルミナセラミックスが静電吸着装置に使用する材料として適していることが記載されている。具体的には、高純度のアルミナセラミックスの体積抵抗率は、室温近傍でおよそ１０¹⁴Ωｃｍ程度であるため、この抵抗率で発生するクーロン力を利用して、静電吸着装置として使用されている。また、ジョンソンラーベックによる静電吸着力を発生するのに適した体積抵抗率は１０⁹～１０¹²Ωｃｍである。そこで、体積抵抗率を低下させるため、添加物（酸化チタン等）を使用する。具体的には、添加物を数％程度原料のアルミナ粉末と混合し、焼結することによって、必要とする体積抵抗率に調整している。このように、非特許文献１には、アルミナセラミックスの体積抵抗率を所望の体積抵抗率に調整することが記載されている。

【0005】

また、特許文献１には、アルミナセラミックスの抵抗を低下させるためにＴｉ、Ｔｉ酸化物を使用することが記載されている。そして、この文献に記載されたアルミナセラミックスは、アルミナを主成分としＴｉ等が分散したものであり、その表面抵抗が１０⁴～１０¹¹Ω／□であることが開示されている。

【0006】

また、特許文献２には、アルミナ原料に所定の配合割合で微量成分（ＣａＴｉＯ₃、ＳｒＴｉＯ₃、Ｙ₂Ｏ₃、ＳｉＯ₂）を添加し焼結したアルミナ焼結サンプルが記載されている。このアルミナ焼結サンプルは、表面抵抗が３．０×１０¹⁴Ω／□であることが開示されている。また、特許文献３には、半導電性セラミック焼結体の表面抵抗が２．０×１０¹⁴Ω／□であることが開示されている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0007】

【文献】特開２００４－３５２５７２号公報

【文献】特開平７－１４４９８３号公報

【文献】特開２０１３－１３６５０３号公報

【非特許文献】

【0008】

【文献】井口忠士、立川俊洋、茅本隆司、「静電吸着装置の材料と方式」、一般社団法人 日本真空学会発行、真空第４５巻、Ｎｏ．８、２００２、ｐ．６３３－６３６

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0009】

上記先行技術文献等に開示されているように、アルミナセラミックスにＴｉを代表例とする遷移金属元素等の導電性材料を添加すると、電気抵抗を低下させることができる。しかしながら、アルミナセラミックスに導電性材料を添加すると、アルミナの焼結が阻害されやすく、熱伝導性の悪化や気孔の生成による機械強度の低下等を招く、という問題があった。例えば、導電性材料を添加したアルミナセラミックスをプラズマ生成装置に使用する場合には、緻密性（気孔径５μｍ以下）を満たさないケースが考えられる。

【0010】

このような問題を回避するためには、高い緻密性を満たしつつ所望の範囲の表面抵抗率を有する高純度のアルミナセラミックスを製造することが考えられるが、アルミナセラミックス自体の改善は進められていない。

【0011】

本発明は、上記問題点を解決するためになされたものであり、高純度（Ａｌ₂Ｏ₃純度９９％以上）及び高緻密性（気孔径５μｍ以下）を満たしつつ、所望の範囲の表面抵抗率を有するアルミナセラミックス、及びその製造方法、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】

【0012】

本発明にかかるアルミナセラミックスは、Ａｌ_２Ｏ_３を主結晶とし、焼結助剤としてＭｇとＳｉを使用するアルミナセラミックスにおいて、少なくとも表層から深さ５００μｍの範囲において、Ｍｇの含有量が４００ｐｐｍ以上２０００ｐｐｍ以下であり、かつＭｇ／Ｓｉの値が０．５以上３０以下であり、Ａｌ_２Ｏ_３の純度が９９％以上を有するとともに、気孔径が１μｍ以上２μｍ以下、かつ表面抵抗率が４×１０^１３Ω／□以上６．２×１０ ^１３ Ω／□以下であり、さらにＴｉの含有量を１００ｐｐｍ以下とする、ことを特徴とする。

【0013】

このように構成されたアルミナセラミックスによれば、高純度及び高緻密性を満たしつつ、所望の範囲の表面抵抗率を有するアルミナセラミックスを提供することができる。

【0014】

また、本発明にかかるアルミナセラミックスは、ＣＶＤ装置、イオンプレーティング装置、エッチング装置、静電チャックを含むプラズマ生成装置において使用することが望ましい。

【0015】

また、本発明にかかるアルミナセラミックスの製造方法は、上記した、Ａｌ_２Ｏ_３を主結晶とするアルミナセラミックスの製造方法であって、不純物として含まれるＴｉの含有量が１００ｐｐｍ以下のアルミナ粉末に対し、少なくともアルミナ焼結体の表層から深さ５００μｍの範囲においてＭｇの含有量が４００ｐｐｍ以上２０００ｐｐｍ以下となるように、Ｍｇを含ませるステップと、さらに、前記範囲においてＭｇ／Ｓｉの値が０．５以上３０以下となるように、Ｓｉを含ませて原料粉を作製するステップと、前記原料粉にバインダーを添加して造粒粉を作製するステップと、前記造粒粉から成形体を作製するステップと、前記成形体を焼成し、アルミナ焼結体を得るステップと、を含むことを特徴とする。

【0016】

また、本発明にかかるアルミナセラミックスの製造方法においては、アルミナ粉末のＡｌ_２Ｏ_３の純度を９９％以上とすることが望ましい。

【0017】

また、本発明にかかるアルミナセラミックスの製造方法においては、アルミナ粉末に対して炭酸マグネシウムを添加することにより、Ｍｇの含有量を４００ｐｐｍ以上２０００ｐｐｍ以下とし、さらに、二酸化ケイ素を添加することにより、Ｍｇ／Ｓｉの値を０．５以上３０以下とする。

【発明の効果】

【0018】

本発明によれば、高純度及び高緻密性を満たしつつ、所望の範囲の表面抵抗率を有するアルミナセラミックス、及びその製造方法、を提供することができる。

【図面の簡単な説明】

【0019】

【図1】図１は、本発明にかかるアルミナセラミックスの製造方法の一例を示すフローチャートである。

【発明を実施するための形態】

【0020】

以下、本発明にかかるアルミナセラミックス及びその製造方法の実施形態を詳細に説明する。なお、この実施形態により本発明が限定されるものではない。

【0021】

本実施形態のアルミナセラミックスは、主結晶であるＡｌ₂Ｏ₃の純度を９９％以上の高純度とし、さらに、気孔径５μｍ以下の高い緻密性を有する。また、本実施形態のアルミナセラミックスは、上記高純度及び高緻密性を満たしつつ、Ｔｉのような遷移金属元素を添加することなく４×１０¹³Ω／□以上１×１０¹⁴Ω／□以下の表面抵抗率を有する。この表面抵抗率は、表面の単位面積（１ｃｍ²）あたりの表面抵抗値であり、例えば、ＪＩＳ Ｃ２１４１（電気絶縁用セラミック材料試験方法）、ＪＩＳ Ｃ２１３９（固体電気絶縁材料の誘電特性及び抵抗特性）に従って測定したものである。

【0022】

また、緻密性を向上させるため、本実施形態のアルミナセラミックスは、焼結の際の第一の焼結助剤として炭酸マグネシウム（ＭｇＣＯ₃）が用いられる。これにより、４００ｐｐｍ以上２０００ｐｐｍ以下の量のＭｇが含有される。なお、このＭｇの含有量は、製造されるアルミナセラミックスにおける少なくとも表層から深さ５００μｍの範囲において、満たす必要がある。この範囲が表面抵抗率に影響を与えるからである。また、Ｍｇの含有量が２０００ｐｐｍを超えると、焼結体構造中にＭｇＯが析出し、アルミナセラミックスに歪が生じるため、好ましくない。一方、Ｍｇの含有量が４００ｐｐｍ未満の場合には、高い緻密性（気孔径５μｍ以下）を満たすことができないため、好ましくない。

【0023】

なお、上記Ｍｇは、上記表層から深さ５００μｍの範囲において、６００ｐｐｍ以上２０００ｐｐｍ以下の量を含有することが好ましく、８００ｐｐｍ以上２０００ｐｐｍ以下の量を含有することがより好ましい。

【0024】

また、本実施形態のアルミナセラミックスは、上記ＭｇＣＯ₃の他に、焼結をより促進させるために第二の焼結助剤として二酸化ケイ素（ＳｉＯ₂）が用いられる。そして、アルミナセラミックス中に含まれるＭｇとＳｉの比率（各金属含有量をｐｐｍ単位で表した際のＭｇ／Ｓｉの値）は、０．５以上３０以下とすることが好ましい。これにより、アルミナセラミックスを焼結した際の表面の緻密性が向上し、気孔径５μｍ以下を達成することができる。なお、このＭｇ／Ｓｉの値（０．５以上３０以下）は、上記同様、表層から深さ５００μｍの範囲において満たす必要がある。この範囲が表面抵抗率に影響を与えるからである。また、上記Ｍｇ／Ｓｉの値は、例えば、各元素の含有量を二次イオン質量分析法で測定することにより、または、表層から深さ５００μｍの範囲の一部を切断して採取し、その試料片をＩＣＰ発光分析、ＩＣＰ質量分析で測定することにより得られる。また、表層から深さ５００μｍの範囲以外のＭｇ／Ｓｉの値については、特に規定はしないが、一例として、表層から深さ５００μｍの範囲と同様に、０．５以上３０以下としてもよい。

【0025】

例えば、Ｍｇ／Ｓｉの値が３０を超える場合は、Ｓｉが極微量であるため、焼結性の向上が見込めず、気孔が残留しやすく好ましくない。一方、Ｍｇ／Ｓｉの値が０．５未満の場合は、Ｓｉを多量に含むことになり、ＳｉＯ₂が析出しやすくなる。その結果、アルミナセラミックス中にアモルファス構造が共存し、抵抗率が上昇して１×１０¹⁴Ω／□以上となるため好ましくない。また、Ｓｉと同時に４００ｐｐｍ以上のＭｇを含ませることで、コーディエライト（２ＭｇＯ・２Ａｌ₂Ｏ₃・５ＳｉＯ₂）やステアタイト（ＭｇＯ・ＳｉＯ₂）といった結晶質を形成させることができ、アモルファスＳｉＯ₂の析出を抑制することができる。

【0026】

なお、本実施形態においては、第一の焼結助剤として炭酸マグネシウム（ＭｇＣＯ₃）を例示したが、これに限らず、ＭｇＯ、ＭｇＳＯ₄、Ｍｇ（ＮＯ₃）₂を用いることもできる。また、第二の焼結助剤として二酸化ケイ素（ＳｉＯ₂）を例示したが、これに限らず、Ｓｉ（ＯＣＨ₃）₄、Ｓｉ（ＯＣ₂Ｈ₅）₄を用いることもできる。

【0027】

また、本実施形態のアルミナセラミックスは、ＣＶＤ装置、イオンプレーティング装置、エッチング装置、静電チャックを含むプラズマ生成装置での使用を想定しているため、その表面特性が重要である。例えば、アルミナセラミックスの表面抵抗は、その表面の電気伝導性と関連し、アルミナセラミックスを構成する粒子、粒界（結晶粒の境界）、不純物の影響を受ける。具体的には、アルミナセラミックスの表面抵抗は、表層から深さ５００μｍの範囲の組織構造や不純物（Ｔｉ、Ｍｇ、Ｓｉなど）により大きく影響を受ける。

【0028】

特に、粒子同士の接点に生じる粒界や三重点（３つの粒界がぶつかる点）に存在する不純物は粒子に固溶している不純物に比べて移動がしやすく、電気抵抗を下げる効果がある。また、粒界や三重点は不純物であるＭｇからの影響を大きく受け、表層から深さ５００μｍの範囲のＭｇ含有量を上記４００ｐｐｍ以上２０００ｐｐｍ以下とすることで、緻密性を向上させ、粒界を低減させることができる。その結果、Ｔｉのような遷移金属元素を添加することなく、表面抵抗率を４×１０¹³Ω／□以上１×１０¹⁴Ω／□以下とすることができる。

【0029】

なお、本実施形態のアルミナセラミックスにおいて規定するＭｇ含有量は、表層から深さ５００μｍの範囲で満たされていればよいが、これに限定されるものではなく、例えば、表層から深さ５００μｍの範囲とその範囲以外の内部との両方で満たされていてもよい。

【0030】

また、本実施形態のアルミナセラミックスは、上記不純物として含まれるＴｉの含有量を１００ｐｐｍ以下とする。なお、このＴｉは、不純物として含まれているものであり、アルミナセラミックスの抵抗を低下させるために積極的に使用されたものではない。

【0031】

このように、本実施形態のアルミナセラミックスは、少なくとも表層から深さ５００μｍの範囲において、Ｍｇの含有量が４００ｐｐｍ以上２０００ｐｐｍ以下であり、ＭｇとＳｉのそれぞれの金属含有量をｐｐｍ単位で表した際のＭｇ／Ｓｉの値が０．５以上３０以下である。さらに、Ａｌ₂Ｏ₃の純度が９９％以上を有するとともに、高い緻密性（気孔径５μｍ以下）と所望の範囲の表面抵抗率（４×１０¹³Ω／□以上１×１０¹⁴Ω／□以下）とを有する。すなわち、本実施形態によれば、高純度及び高緻密性を満たしつつ、所望の範囲の表面抵抗率を有するアルミナセラミックスを得ることができる。これにより、本実施形態のアルミナセラミックスは、ＣＶＤ装置、イオンプレーティング装置、エッチング装置、静電チャックを含むプラズマ生成装置に好適に用いることが可能となる。

【0032】

なお、本実施形態のアルミナセラミックスは、上述したように、気孔径５μｍ以下の高い緻密性を有するものである。すなわち、気孔径が５μｍを超えるものについては、緻密性が低く、要求される表面抵抗率を下回るので好ましくない。一方、表面抵抗率の観点でいえば気孔径自体は小さいほうがよいが、これを小さくし過ぎることは、製造コストが過大になる割に得られる効果が小さい。そのため、気孔径は、０．１μｍ以上５μｍ以下であることがより好ましい。

【0033】

また、本実施形態のアルミナセラミックスは、気孔径が１μｍ以上２μｍ以下かつ表面抵抗率が４×１０¹³Ω／□以上６.２×１０¹³Ω／□以下、であることがさらに好ましい。本実施形態の表面抵抗率（４×１０¹³Ω／□以上１×１０¹⁴Ω／□以下）及びＭｇ／Ｓｉの値（０．５以上３０以下）の好ましい範囲内において、小さい気孔径と低めの表面抵抗率を有するものは、電気伝導性の点でより優れたものといえる。

【0034】

つづいて、本実施形態のアルミナセラミックスの製造方法を図面に従って説明する。図１は、アルミナセラミックスの製造方法の一例を示すフローチャートである。

【0035】

まず、原料として、Ａｌ₂Ｏ₃の純度が９９％以上で、平均粒子径が１～２μｍのアルミナ粉末を用意する（図１のステップＳ１）。このアルミナ粉末は、純度の高いものであることが好ましいが、不純物として１００ｐｐｍ以下のＴｉが含まれるものであってもよい。なお、本実施形態においては、あくまでも不純物としてのＴｉの含有量を規定したものであり、アルミナ粉末に対して積極的にＴｉを添加するものではない。積極的にＴｉを添加することによる気孔径増大を回避するためである。

【0036】

つぎに、用意したアルミナ粉末に対し、表層（後述するアルミナ焼結体の表層）から深さ５００μｍの範囲においてＭｇの含有量が４００ｐｐｍ以上２０００ｐｐｍ以下となるように、炭酸マグネシウム（ＭｇＣＯ₃）を添加する（図１のステップＳ２）。さらに、上記同様の範囲においてＭｇとＳｉの比率（Ｍｇ／Ｓｉの値）が０．５以上３０以下となるように、二酸化ケイ素（ＳｉＯ₂）を添加して原料粉を作製する（図１のステップＳ３）。また、バインダーとして、ポリビニルアルコールを原料粉に添加して造粒粉を作製する（図１のステップＳ４）。

【0037】

つぎに、上記造粒粉を成形型内に充填し、冷間静水圧プレス（ＣＩＰ）成形により、８０～２００ＭＰａの範囲の圧力にて成形体を作製する（図１のステップＳ５）。また、この成形体を大気雰囲気または還元雰囲気下において、最高温度が例えば１６００℃となるよう焼成し、アルミナ焼結体を得る（図１のステップＳ６）。

【0038】

そして、このアルミナ焼結体を所望の形状に研削、研磨し、最終の面状態に仕上げる（図１のステップＳ７）。なお、ステップＳ５のＣＩＰ成形の後、脱脂処理を行い、ステップＳ６において、水素雰囲気下で、例えば１８００℃で焼成することとしてもよい。

【0039】

以上のように、本実施形態においては、アルミナセラミックスを製造する際に、少なくとも表層から深さ５００μｍの範囲において、Ｍｇの含有量が４００ｐｐｍ以上２０００ｐｐｍ以下となるように、さらに、ＭｇとＳｉの比率（Ｍｇ／Ｓｉの値）が０．５以上３０以下となるように、用意した高純度のアルミナ粉末に、焼結助剤であるＭｇとＳｉを含ませることとした。その後、上記に示す所定の手順で、成形、焼成等を実施することにより、Ａｌ₂Ｏ₃の純度が９９％以上を有するとともに、高い緻密性（気孔径が５μｍ以下）と所望の範囲の表面抵抗率（４×１０¹³Ω／□以上１×１０¹⁴Ω／□以下）とを有するアルミナセラミックスを作製した。本実施形態の製造方法により得られたアルミナセラミックスは、ＣＶＤ装置、イオンプレーティング装置、エッチング装置、静電チャックを含むプラズマ生成装置に好適に用いることができる。

【実施例】

【0040】

本発明にかかるアルミナセラミックス及びその製造方法を、実施例に基づきさらに説明する。

【0041】

［実験１］
実験１では、焼結助剤としてＭｇとＳｉを用いてアルミナセラミックスを製造し、ＭｇとＳｉの量及び比率の好ましい範囲について検証した。

【0042】

（実施例１）
実施例１では、原料として、純度が９９％以上でかつ平均粒子径が１～２μｍのアルミナ粉末を用いた。このアルミナ粉末に対し、表層（アルミナ焼結体の表層）から深さ５００μｍの範囲において、Ｍｇの含有量が１４００ｐｐｍとなるように炭酸マグネシウム（ＭｇＣＯ₃）を添加し、さらに、Ｓｉの含有量が２００ｐｐｍとなるように二酸化ケイ素（ＳｉＯ₂）を添加した。このとき、ＭｇとＳｉの比率（Ｍｇ／Ｓｉの値）は７である。また、原料粉中におけるＴｉの含有量は１０ｐｐｍであった。

【0043】

また、上記添加剤を含む原料粉に対し、バインダーとしてポリビニルアルコールを添加して造粒粉を作製した。

【0044】

つぎに、上記造粒粉を成形型内に充填し、冷間静水圧プレス（ＣＩＰ）成形により、８０～２００ＭＰａの範囲の圧力にて成形体を作製した。そして、この成形体を大気雰囲気下において、最高温度が１６００℃となるよう焼成し、アルミナ焼結体（アルミナセラミックス）を得た。

【0045】

得られた焼結体に対し、ＩＣＰ発光分析法により焼結体純度を測定した。また、焼結体を切断し研磨後、サーマルエッチングを行い、走査型電子顕微鏡により気孔径を測定した。具体的には、８０μｍ×８０μｍの領域において、存在する気孔の最大径を求めた。さらに、ＪＩＳ Ｃ２１４１（電気絶縁用セラミック材料試験方法）、ＪＩＳ Ｃ２１３９（固体電気絶縁材料の誘電特性及び抵抗特性）に従って表面抵抗率を測定した。

【0046】

（実施例２）
実施例２では、アルミナ粉末に対し、表層から深さ５００μｍの範囲において、Ｍｇの含有量が７００ｐｐｍとなるように炭酸マグネシウム（ＭｇＣＯ₃）を添加し、さらに、Ｓｉの含有量が９００ｐｐｍとなるように二酸化ケイ素（ＳｉＯ₂）を添加した。このとき、ＭｇとＳｉの比率（Ｍｇ／Ｓｉの値）は０．８である。また、原料粉中におけるＴｉの含有量は３０ｐｐｍであった。その他の実施条件は実施例１と同じとした。

【0047】

（実施例３）
実施例３では、アルミナ粉末に対し、表層から深さ５００μｍの範囲において、Ｍｇの含有量が１０００ｐｐｍとなるように炭酸マグネシウム（ＭｇＣＯ₃）を添加し、さらに、Ｓｉの含有量が１６００ｐｐｍとなるように二酸化ケイ素（ＳｉＯ₂）を添加した。このとき、ＭｇとＳｉの比率（Ｍｇ／Ｓｉの値）は０．６である。また、原料粉中におけるＴｉの含有量は２５ｐｐｍであった。その他の実施条件は実施例１と同じとした。

【0048】

（実施例４）
実施例４では、アルミナ粉末に対し、表層から深さ５００μｍの範囲において、Ｍｇの含有量が７５０ｐｐｍとなるように炭酸マグネシウム（ＭｇＣＯ₃）を添加し、さらに、Ｓｉの含有量が２５ｐｐｍとなるように二酸化ケイ素（ＳｉＯ₂）を添加した。このとき、ＭｇとＳｉの比率（Ｍｇ／Ｓｉの値）は３０である。また、原料粉中におけるＴｉの含有量は１００ｐｐｍであった。

【0049】

また、造粒粉を成形型内に充填し、冷間静水圧プレス（ＣＩＰ）成形により８０～２００ＭＰａの範囲の圧力にて成形体を作製した後、脱脂処理を行い、水素雰囲気下において１８００℃で焼成し、アルミナ焼結体（アルミナセラミックス）を得た。その他の実施条件は実施例１と同じとした。

【0050】

（実施例５）
実施例５では、アルミナ粉末に対し、表層から深さ５００μｍの範囲において、Ｍｇの含有量が４００ｐｐｍとなるように炭酸マグネシウム（ＭｇＣＯ₃）を添加し、さらに、Ｓｉの含有量が１５ｐｐｍとなるように二酸化ケイ素（ＳｉＯ₂）を添加した。このとき、ＭｇとＳｉの比率（Ｍｇ／Ｓｉの値）は２６．７である。また、原料粉中におけるＴｉの含有量は１ｐｐｍであった。

【0051】

また、造粒粉を成形型内に充填し、冷間静水圧プレス（ＣＩＰ）成形により８０～２００ＭＰａの範囲の圧力にて成形体を作製した後、脱脂処理を行い、水素雰囲気下において１８００℃で焼成し、アルミナ焼結体（アルミナセラミックス）を得た。その他の実施条件は実施例１と同じとした。

【0052】

（比較例１）
比較例１では、アルミナ粉末に対し、表層から深さ５００μｍの範囲において、Ｍｇの含有量が２５０ｐｐｍとなるように炭酸マグネシウム（ＭｇＣＯ₃）を添加し、さらに、Ｓｉの含有量が１５０ｐｐｍとなるように二酸化ケイ素（ＳｉＯ₂）を添加した。このとき、ＭｇとＳｉの比率（Ｍｇ／Ｓｉの値）は１．７である。また、原料粉中におけるＴｉの含有量は１５ｐｐｍであった。

【0053】

また、造粒粉を成形型内に充填し、冷間静水圧プレス（ＣＩＰ）成形により８０～２００ＭＰａの範囲の圧力にて成形体を作製した後、脱脂処理を行い、水素雰囲気下において１８００℃で焼成し、アルミナ焼結体（アルミナセラミックス）を得た。その他の実施条件は実施例１と同じとした。

【0054】

（比較例２）
比較例２では、アルミナ粉末に対し、表層から深さ５００μｍの範囲において、Ｍｇの含有量が８４０ｐｐｍとなるように炭酸マグネシウム（ＭｇＣＯ₃）を添加し、Ｓｉの含有量が２５ｐｐｍとなるように二酸化ケイ素（ＳｉＯ₂）を添加した。このとき、ＭｇとＳｉの比率（Ｍｇ／Ｓｉの値）は３３．６である。また、原料粉中におけるＴｉの含有量は５ｐｐｍであった。

【0055】

また、造粒粉を成形型内に充填し、冷間静水圧プレス（ＣＩＰ）成形により８０～２００ＭＰａの範囲の圧力にて成形体を作製した後、脱脂処理を行い、水素雰囲気下において１８００℃で焼成し、アルミナ焼結体（アルミナセラミックス）を得た。その他の実施条件は実施例１と同じとした。

【0056】

（比較例３）
比較例３では、アルミナ粉末に対し、表層から深さ５００μｍの範囲において、Ｍｇの含有量が８００ｐｐｍとなるように炭酸マグネシウム（ＭｇＣＯ₃）を添加し、Ｓｉの含有量が１００ｐｐｍとなるように二酸化ケイ素（ＳｉＯ₂）を添加した。このとき、ＭｇとＳｉの比率（Ｍｇ／Ｓｉの値）は８である。また、原料粉中におけるＴｉの含有量は１５０ｐｐｍであった。その他の実施条件は実施例１と同じとした。

【0057】

（評価）
実施例１～５及び比較例１～３の条件を表１に示し、評価結果を表２に示す。なお、表２の評価結果において、気孔径５μｍ以下及び表面抵抗率４×１０¹³Ω／□以上１×１０¹⁴Ω／□以下の両方を満たすものを○とし、片方でも満たさなかったものを×とした。

【0058】

【表1】

【0059】

【表2】

【0060】

実験１の結果、本実施形態の製造方法を実施した実施例１～５については、Ａｌ₂Ｏ₃の純度が９９％以上を有するとともに、高い緻密性（気孔径５μｍ以下）と所望の範囲の表面抵抗率（４×１０¹³Ω／□以上１×１０¹⁴Ω／□以下）とを有するアルミナセラミックスが得られることを確認した。

【0061】

なお、実施例４において、原料のアルミナ粉末内のＴｉを、意図的にドープして１００ｐｐｍとしたものは、実施例２とほぼ同等の表面抵抗率と気孔径を有していた。また、同様の方法でＴｉ濃度を１５０ｐｐｍとした比較例３は、実施例２と同程度の表面抵抗率を有していたが、気孔径が増大していた。すなわち、Ｔｉを積極的に添加しない本実施形態のアルミナセラミックスは、Ｔｉ濃度が１００ｐｐｍを超えるアルミナセラミックスと比較して、不純物濃度均一性や緻密性を考慮して製造するコストの面において優れているといえる。

【図1】