JP3790000B2

JP3790000B2 - セラミックス部材と電力供給用コネクターとの接合構造

Info

Publication number: JP3790000B2
Application number: JP01276997A
Authority: JP
Inventors: 隆介牛越; 英芳鶴田; 知之藤井
Original assignee: NGK Insulators Ltd
Current assignee: NGK Insulators Ltd
Priority date: 1997-01-27
Filing date: 1997-01-27
Publication date: 2006-06-28
Anticipated expiration: 2017-01-27
Also published as: US5995357A; EP0855764A2; EP0855764A3; DE69822533D1; KR100279650B1; TW367531B; KR19980070688A; EP0855764B1; JPH10209255A; DE69822533T2

Description

【０００１】
【産業上の利用分野】
本発明は、セラミックス部材と電力供給用コネクターとの接続構造に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
現在、半導体ウエハーの搬送、露光、ＣＶＤ、スパッタリング等の成膜プロセス、微細加工、洗浄、エッチング、ダイシング等の工程において、半導体ウエハーを吸着し、保持するために、静電チャックが使用されている。こうした静電チャックの基材として、緻密質セラミックスが注目されている。特に半導体製造装置においては、エッチングガスやクリーニングガスとして、ＣｌＦ₃等のハロゲン系腐食性ガスを多用する。また、半導体ウエハーを保持しつつ、急速に加熱し、冷却させるためには、静電チャックの基材が高い熱伝導性を備えていることが望まれる。また、急激な温度変化によって破壊しないような耐熱衝撃性を備えていることが望まれる。緻密な窒化アルミニウムおよびアルミナは、前記のようなハロゲン系腐食性ガスに対して高い耐食性を備えている。
【０００３】
また、半導体製造装置の分野において、プラズマを発生させるための高周波電極を内蔵したサセプターが実用化されているが、こうした高周波電力発生装置の分野においても、窒化アルミニウムや緻密質アルミナの基材中に金属電極を埋設している。更に、半導体製造装置の分野において、各プロセス中、ウエハーの温度を制御するために、窒化アルミニウムやアルミナ基材中に金属抵抗体を埋設したセラミックスヒーターも実用化されている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
これらの各装置においては、窒化アルミニウム等のセラミックス基材中に金属電極を埋設し、外部の電力供給用コネクターに対して金属電極を電気的に接続する必要がある。しかし、こうした接続部分は、酸化性雰囲気下、更には腐食性ガス雰囲気下で、非常な高温と低温との熱サイクルにさらされる。このような悪条件下においても、長期間高い接合強度と良好な電気的接続とを保持することが望まれている。
【０００５】
本発明者は、このような接続構造について研究を続けてきた。例えば、特願平８−２４８３５号明細書においては、電力供給用コネクターの先端部分とサセプター中の金属電極とを、耐食性の高いＡｌ合金ろう、Ｃｕ合金ろう、Ｎｉ合金ろうによって接合することを開示した。また、特願平８−２４８３６号明細書においては、メッシュ状ないしは網状の金属電極をＡｌＮセラミックス内に埋設させ、メッシュの一部を露出させ、メッシュの露出部分とＡｌＮセラミックスとの双方を電力供給用コネクターの先端面にろう付けすることを提案した。
【０００６】
これらの明細書においては、ハロゲン系腐食性ガスおよびそのプラズマに対して高い耐食性を有するろう付け方法を提案しているが、しかし、コネクターと金属電極との接続構造において、酸化性雰囲気下で、高温や熱サイクルにさらされても、高い接合強度と良好な導通性能を保持するような特定の接合構造は、いまだ詳しく検討されていない。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
本発明は、金属部材が埋設されているセラミックス部材と電力供給用コネクターとの接合構造であって、前記セラミックス部材に孔が設けられており、この孔に前記金属部材の一部が露出しており、前記孔内に筒状雰囲気保護体が挿入されており、この筒状雰囲気保護体の内側に前記電力供給用コネクターと応力緩和用の低熱膨張導体とが挿入されており、前記低熱膨張導体と前記電力供給用コネクターとが電気的に接合されており、前記筒状雰囲気保護体と前記電力供給用コネクターとがろう材によって気密に接合されており、前記低熱膨張導体および前記筒状雰囲気保護体が前記金属部材に対してろう材によって気密に接合されていることを特徴とする、接合構造に係るものである。
【０００８】
本発明者は、孔内に筒状雰囲気保護体を挿入し、この筒状雰囲気保護体の内側に電力供給用コネクターと応力緩和用の低熱膨張導体とを挿入し、筒状雰囲気保護体と電力供給用コネクターとを接合し、かつ、低熱膨張導体および筒状雰囲気保護体を金属部材に対して接合するという構造を想到し、実験を行ったところ、他の構造よりもはるかに耐熱性、耐食性が高く、酸化性雰囲気または腐食性雰囲気下で熱サイクルにさらされても、高い接合強度と良好な導通性能を保持することを確認し、本発明に到達した。
【０００９】
【発明の実施形態】
以下、図面を参照しつつ、本発明の各実施形態を述べる。本発明の作用効果等は、以下の説明から一層明確になるであろう。図１は、本発明の一実施形態に係る接合構造を示す断面図である。図３（ａ）は、プラズマ発生用電極装置１のうち一部を切り欠いて示す斜視図であり、図３（ｂ）は、金網からなる電極３を示す斜視図である。
【００１０】
略円盤形状のセラミックス基材２の内部に、金網からなる電極３が埋設されている。２ａは半導体ウエハーの設置面であり、２ｂは背面である。基材２の所定箇所に、半導体ウエハーを昇降させるためのピンを通す孔１３が形成されている。電極３は、図３（ａ）、（ｂ）に示すような金網によって形成されている。金網３は、円形の枠線３ａと、枠線３ａの内部に縦横に形成されている線３ｂとからなっており、これらの間に網目１４が形成されている。
【００１１】
基材２の背面２ｂ側には孔４が設けられている。基材２中には網状の電極３が埋設されており、かつ金属の粉末焼結体５が埋設されている。粉末焼結体５の一方の表面５ａが孔４の底面４ａ側に露出しており、粉末焼結体５の他方の表面５ｂが金属電極３に対して接触している。
【００１２】
孔４の中に、本実施形態では円筒形状の雰囲気保護体９が挿入されている。雰囲気保護体９の外側面９ａと孔４の内側面との間には、若干の隙間１８が設けられている。雰囲気保護体９の内側空間の下方には、例えば円盤形状の低熱膨張導体７が収容され、設置されている。
【００１３】
低熱膨張導体７の下側面７ｂと孔４の底面４ａとの間、および下側面７ｂと粉末焼結体５との間が、好ましくはろう材からなる導電性接合層６Ａによって気密に接合されている。また、雰囲気保護体９の下側面９ｄと底面４ａとの間も、導電性接合層６Ａによって接合されている。
【００１４】
電力供給用コネクター８は、プラズマ発生用電極装置１外の本体部分８ｂ、円環形状のフランジ部分８ｃ、および先端部分８ｄを備えており、先端部分８ｄが雰囲気保護体９内に収容されている。雰囲気保護体９の内周面９ｂと、低熱膨張導体７および先端部分８ｄとの間には、若干の隙間１９が設けられている。雰囲気保護体９の上側面９ｃとフランジ部分８ｃとの間は、好ましくはろう材からなる導電性接合層６Ｃが形成されている。これと共に、コネクター８の先端面８ａと、低熱膨張導体７の上側面７ａとの間には、導電性接合層６Ｂが形成されている。
【００１５】
こうした接合構造を有するプラズマ発生用電極装置を製造するためには、好ましくは、図２に示すように、セラミックスの原料からなる成形体１０を作成し、この成形体１０を焼成する。成形体１０中には、網状の金属電極３と、粉末焼結体の原料である金属粉末の成形体１１が埋設されている。ただし、１０ａは半導体ウエハーの設置面側であり、１０ｂは背面側である。この成形体１０を焼成することによって、同時に粉末成形体１１を焼結させて粉末焼結体５を得る。そして、背面２ｂ側から研削加工を施し、孔４を形成する。
【００１６】
本発明においては、低熱膨張導体は、熱膨張率が、少なくとも４００℃以下で８．０×１０^{- 6}／℃以下の材質からなる導体を言う。具体的には、低熱膨張導体の材質としては、モリブデン、タングステン、モリブデン−タングステン合金、タングステン−銅−ニッケル合金、コバールが好ましい。雰囲気保護体の材質は、純ニッケル、ニッケル基耐熱合金、金、白金、銀、およびこれらの合金とすることが好ましい。コネクターの材質は、雰囲気に対する耐食性の高い金属であることが好ましく、具体的には、純ニッケル、ニッケル基耐熱合金、金、白金、銀、およびこれらの合金が好ましい。
【００１７】
本発明の作用効果を、主として図１を参照しつつ、更に説明する。コネクター８の材質としては、耐酸化性のある金属が好ましいが、これらは一般的に熱膨張率が大きく、セラミックス側との熱膨張差による応力が大きい。このため、コネクター８とセラミックス基材２とを直接にろう付けすると、両者の熱膨張差によって接合強度が低下する傾向がある。この点を改善するために、本発明においては、コネクター８とセラミックスとの間に低熱膨張導体７を設置し、コネクターとセラミックスとの間の応力差を緩和する構造を採用した。
【００１８】
しかし、一般的に、熱膨張率の低い金属（モリブデン、タングステン、モリブデン−タングステン合金など）は、酸化されやすい。このため、低熱膨張導体７が高温の酸化性雰囲気に触れると、低熱膨張導体７が直ちに酸化し、接合強度の低下、電気抵抗の上昇を招く。従って、低熱膨張導体７の材質として、熱膨張率の低い金属を使用することは困難であった。
【００１９】
低熱膨張導体７を、アルミナ、窒化アルミニウム等の絶縁性セラミックスからなる絶縁性の応力緩和材によって置換すると、低熱膨張導体７の酸化という問題は生じなくなると考えられる。しかし、この場合には応力緩和材は電流経路から外れ、応力緩和材とセラミックス基材内部の金属部材との電気的接続が不可能になる。従って、基材内の金属部材に対して供給するべき電力が制限される。
【００２０】
これに対して、本発明の構造によれば、低熱膨張導体７と金属部材５との接続部分の面積が大きく、この部分で低熱膨張導体７が電流経路に加わるために、大きな電流、例えば３０アンペア以上の大きさの電流も、容易に流すことができる。
【００２１】
これと共に、本発明者は、筒状雰囲気保護体９を孔４内に収容、設置し、雰囲気保護体９の内側空間の下部に低熱膨張導体７を設置し、低熱膨張導体の上側にコネクター８の先端部分８ｄを挿入した。
【００２２】
これによって、低熱膨張導体７の側周面側を雰囲気保護体９によって完全に包囲して保護した。しかも、低熱膨張導体の上側にコネクター８を設置し、かつその周囲を雰囲気保護体９で包囲した。従って、酸化性雰囲気が低熱膨張導体７に至るまでの進入経路の長さが非常に大きくなった。これと同時に、コネクター８と雰囲気保護体９とを導電性接合層６Ｃによって接合し、この接合部分を気密に保持することで、低熱膨張導体７の酸化性雰囲気からの隔離を、一層完全に確保することに成功した。
【００２３】
更に、本実施形態においては、コネクター８の先端部分８ｄ、導電性接合層６Ｂ、低熱膨張導体７、導電性接合層６Ａおよび粉末焼結体５を経由する電流経路と、フランジ部分８ｃ、導電性接合層６Ｃ、雰囲気保護体９、導電性接合層６Ａを経由する電流経路とがある。この双方の電流経路があることによって、電極３への電力供給量を一層増大させ、かつ安定化することができる。
【００２４】
本発明においては、セラミックス基材内に金属電極を埋設する場合には、金属電極を、面状の金属バルク材とすることが好ましい。ここで、「面状の金属バルク材」とは、例えば、線体あるいは板体を、らせん状、蛇行状に配置することなく、例えば図３および図４に示すように、金属を一体の面状として形成したものをいう。
【００２５】
金属電極は、アルミナ粉末や窒化アルミニウム粉末等のセラミックス粉末と同時に焼成するので、高融点金属で形成することが好ましい。こうした高融点金属としては、タンタル，タングステン，モリブデン，白金，レニウム、ハフニウム及びこれらの合金を例示できる。半導体汚染防止の観点から、更に、タンタル、タングステン、モリブデン、白金及びこれらの合金が好ましい。
【００２６】
こうした面状のバルク材としては、次を例示できる。
（１）薄板からなる、面状のバルク材。
（２）面状の電極の中に多数の小空間が形成されているバルク材。これには、多数の小孔を有する板状体からなるバルク材や、網状のバルク材を含む。多数の小孔を有する板状体としては、パンチングメタルを例示できる。ただし、バルク材が高融点金属からなり、かつパンチングメタルである場合には、高融点金属の硬度が高いので、高融点金属からなる板に多数の小孔をパンチによって開けることは困難であり、加工コストも非常に高くなる。この点、バルク材が金網である場合には、高融点金属からなる線材が容易に入手でき、この線材を編組すれば金網を製造できる。
【００２７】
こうした金網のメッシュ形状、線径等は特に限定しない。しかし、線径φ０．０３ｍｍ、１５０メッシュ〜線径φ０．５ｍｍ、６メッシュにおいて、特に問題なく使用できた。また、金網を構成する線材の幅方向断面形状は、円形の他、楕円形、長方形等、種々の圧延形状であってよい。ここで、１メッシュは１インチあたり１本という意味である。
【００２８】
図４（ａ）は、金属電極として使用できるパンチングメタル１５を示す斜視図である。パンチングメタル１５は円形をしており、円形の平板１５ａ内に多数の円形孔１５ｂが、碁盤目形状に多数形成されている。図４（ｂ）は、金属電極として使用できる円形の薄板１６を示す斜視図である。
【００２９】
図４（ｃ）は、金属電極として使用できる薄板１７を示す平面図である。薄板１７内には、細長い直線状の切り込み１７ｂ、１７ｃが、互いに平行に合計６列形成されている。このうち、３列の切り込み１７ｂは、図４（ｃ）において下側に開口しており、残り３列の切り込み１７ｃは、上側に開口している。切り込み１７ｂと１７ｃとは、交互に配置されている。こうした形状を採用した結果、薄板によって細長い導電路が形成されている。この導電路の両端１７ａに端子を接続する。
【００３０】
ハロゲン系腐食性ガスを成膜用ガス、エッチング用ガスとして使用する半導体製造装置内に設置するための部材に対して、本発明の接合構造を適用できる。
【００３１】
こうした部材としては、セラミックス基材中に抵抗発熱体を埋設したヒーター、セラミックス基材中に静電チャック用電極を埋設した静電チャック、セラミックス基材中に抵抗発熱体と静電チャック用電極とを埋設した静電チャック付きヒーター、セラミックス基材中にプラズマ発生用電極を埋設した高周波発生用電極装置、セラミックス基材中にプラズマ発生用電極および抵抗発熱体を埋設した高周波発生用電極装置等を例示できる。
【００３２】
本発明において、導電性接合層の材質は限定されないが、気密性が高く、電気抵抗の小さいものが好ましい。この観点からは、金属ろう材が特に好ましい。こうしたろう材の化学組成は、特に限定するものでない。
【００３３】
しかし、セラミックス部材そのものに対しても良好な接合力ないし濡れ易さを有するろう材が好ましい。セラミックス部材の基材を、緻密質アルミナまたは窒化アルミニウムとした場合には、主成分がＣｕ、Ｎｉ、ＡｇおよびＡｌのうちの１種類からなり、Ｍｇ、Ｔｉ、ＺｒおよびＨｆのうちの１種類からなる活性金属を０．３〜２０ｗｔ％と、第３成分５０ｗｔ％以下とを含むろう材を使用することが好ましい。ハロゲン系腐食性ガスに対する耐食性の必要な用途においては、Ａｇ系のろう材などは、耐蝕性が低いために、使用しない方が好ましい。
【００３４】
第３成分としては、Ｓｉ、Ａｌ、ＣｕおよびＩｎのうちの少なくとも１種を用いることが、主成分に影響を与えない点から好ましい。また、特に、主成分がＡｌからなるろう材を用いると、低温で接合するため、接合後の熱応力が小さくなり好ましい。
【００３５】
ここで、活性金属の配合量が０．３ｗｔ％未満であると、濡れ性が悪くなり、接合しない場合があるとともに、２０ｗｔ％を超えると接合界面の反応層が厚くなりクラックが発生する場合があるため、０．３〜２０ｗｔ％であると好ましい。また、第３成分の合計の配合量は、５０ｗｔ％を超えると、金属間化合物が多くなり、接合界面にクラックが発生する場合があるため、５０ｗｔ％以下であると好ましい。第３成分は含有されていなくとも良い。
【００３６】
ここで、ろう材の主成分である金属の含有割合は、ろう材の全含有量を１００重量％とした場合に、活性金属成分および第３成分の含有割合を１００重量％から差し引いた残部である。
【００３７】
本発明においては、図１の実施形態におけるように、低熱膨張導体とコネクターとが電気的に接合されていることが好ましいが、両者を電気的に接続することは必須ではない。図５は、この実施形態に係る接合構造を示す断面図である。ただし、図５、図６において、図１に示した構成部分には同じ符号を付け、その説明は省略する。
【００３８】
図５の実施形態においては、コネクター８の先端部分８ｄと低熱膨張導体７とが、導電性接合層によって接合されておらず、隙間２０が形成されている。しかし、この場合にも、低熱膨張導体７と金属部材５とが直接に導電性接合層６Ａによって接合されており、この部分の電気抵抗が低いので、大電流を供給することが可能である。
【００３９】
図６の実施形態においては、粉末焼結体５を使用していない。即ち、基材２の背面２ｂ側に開口する孔２２を形成し、この孔２２に、網状電極３の一部を露出させた。そして、網状電極３と低熱膨張導体７との間、および網状電極３と雰囲気保護体９の底面９ｄとの間を、それぞれ、導電性接合層６Ｄによって接合している。
【００４０】
ただし、図１に示すように、粉末焼結体を、セラミックス基材内部の金属電極と低熱膨張導体との間に介在させる方が、金属電極に到達するまでの、酸化性ガスないし腐食性ガスの伝達経路が長くなるので、一層好ましい。
【００４１】
図１、図５、図６に示すような実施形態において、孔４、２２の内側面と雰囲気保護体９の外周面９ａとの隙間１８の大きさは、０．２ｍｍ以上とすることが好ましい。雰囲気保護体９の内側面９ｂと粉末焼結体７および先端部分８ｄとの隙間１９の大きさは、０．０１ｍ以上とすることが好ましい。これ以下であると、各隙間１８、１９を通して毛細管現象によってろう材が上昇し易くなる。各隙間にろう材が上昇すると、セラミックス基材やろう材のクラックが生じ易くなる。隙間１８の好ましい下限値が０．２ｍｍであるのに対して、隙間１８の好ましい下限値が０．０１ｍｍであるのは、同時に６Ａ、６Ｃで接合するので、この部分の隙間が密閉されても、毛細管の力に対する抵抗となるためである。
【００４２】
ただし、隙間１８、１９の大きさは、共に１．０ｍｍ以下とすることが好ましい。
【００４３】
図７は、セラミックス部材中に、金属電極と、低熱膨張金属の緻密体とを埋設した実施形態を示す断面図である。ただし、図７、図８、図９において、図１に示した構成部分と同じ構成部分には同じ符号を付け、その説明を省略する。
【００４４】
本実施形態においては、セラミックスヒーター３０の基材２の中に、例えばコイル状等の金属電極３１が埋設されている。こうした金属電極の好適例としては、コイル状の線状のヒーターがある。基材２の収容孔４の底面の下側に、緻密体３２が埋設されている。緻密体３２は、雄ねじ部３２ａと本体３２ｂとを備えており、本体３２ｂの上側面３２ｃが、導電性接合層６Ａを介在して低熱膨張導体７に対して電気的に接続されている。コイル状のヒーター３１が雄ねじ部３２ａに対して巻き付けられている。
【００４５】
図８、図９に示した各実施形態の接合構造は、それぞれ図１の接合構造と類似したものであるが、雰囲気保護体の構造が異なっている。図８の接合構造においては、雰囲気保護体３３は、前記したような耐熱性の金属からなる本体３６と、本体３６の外側面３６ａおよび内側面３６ｂを被覆している酸化性被膜３５とを備えている。本体３６の上側面３６ｃと下側面３６ｄとは、それぞれ本体３６を構成する金属が露出している。
【００４６】
本体３６の上側の露出面３６ｃが、導電性接合層６Ｃを介在してコネクター８に対して接合されている。また、本体３６の下側面３６ｄが、導電性接合層６Ａを介在して粉末焼結体５に対して接合されている。酸化性被膜３５は、本体３６を構成する耐食性の金属よりも、ろう材に対する濡れ性が低いので、ろう材が雰囲気保護体３３の外側面および内側面に沿って上昇しにくくなり、ろう材が収容孔４の側壁面に沿って上昇する傾向がある。これによって、収容孔４中の導電性接合層６Ａの形状を、残留応力の少ないフィレット形状とすることができる。また、雰囲気保護体３３と収容孔４をネジの嵌め合わせ構造とすることにより、強度の信頼性が向上する。
【００４７】
図９の接合構造においては、雰囲気保護体３７は、前記したような耐熱性の金属からなる本体３８と酸化性被膜３５とを備えている。本体３８の外側面３８ａ、内側面３８ｂおよび上側平坦面３８ｃが、酸化性被膜３５によって被覆されている。本体３８の上側傾斜面３８ｄと、下側平坦面３８ｅおよび下側傾斜面３８ｆには、それぞれ本体３８を構成する金属が露出している。
【００４８】
本体３８の上側の露出面である上側傾斜面３８ｄが、導電性接合層６Ｅを介在してケーブル８に対して接合されている。また、本体３８の下側傾斜面３８ｆおよび下側平坦面３８ｅが、導電性接合層６Ａを介在して粉末焼結体５に対して接合されている。
【００４９】
図８、図９に示すような形態の各雰囲気保護体を製造するために、図１０（ａ）〜（ｃ）を参照しつつ説明する下記の方法によることが好ましい。まず、図１０（ａ）に示すように、前記耐熱性金属からなる管状部材４０を準備し、管状部材４０を酸化性雰囲気下で熱処理することによって、管状部材４０の表面の全体に酸化性被膜３５を生成させる。
【００５０】
次いで、本体４０の両側の端面のみを研削加工することによって、図１０（ｂ）に示す露出面３６ｃ、３６ｄを生成させる。
【００５１】
また、図１０（ａ）の管状部材を研削加工することによって、図１０（ｃ）に示すような露出面３８ｄ、３８ｅ、３８ｆを生成させることができる。この場合には、本体３８の上側平坦面３８ｃ、外側面３８ａ、内側面３８ｂ上には、酸化性被膜３５が残る。
【００５２】
【実施例】
（本発明例）
図８および図３に示すような形態の接合構造を製造した。窒化アルミニウム粉末を一軸加圧成形することによって、図２に示す形態の円盤形状の予備成形体１０を製造した。
【００５３】
金属電極３としては、モリブデン製の金網を使用した。この金網は、直径φ０．１２ｍｍのモリブデン線を、１インチ当たり５０本の密度で編んだ金網を使用した。この金網を、予備成形体中に埋設した。これと共に、粒径１〜１００μｍのモリブデン粉末を成形して成形体１１を得、この成形体１１をも成形体１０中に埋設した。
【００５４】
この成形体１０を型内に設置し、成形体１０をカーボンフォイル内に密封し、１９５０℃の温度、２００ｋｇ／ｃｍ²の圧力および２時間の保持時間で、ホットプレス法によって、この成形体を焼成し、焼結体を得た。この焼結体の相対密度は、９８．０％以上であった。
【００５５】
得られた焼結体の背面側から、マシニングセンターによって孔４を形成し、プラズマ発生用電極装置を製造した。得られたプラズマ発生用電極装置１の寸法は、直径は２００ｍｍであり、厚さは８ｍｍであった。
【００５６】
一方、図１０（ａ）および（ｂ）に示すようにして雰囲気保護体３３を製造した。具体的には、ニッケル製の管状部材４０を準備し、環状部材４０を、大気中、１０００℃で２時間熱処理し、酸化ニッケル膜３５を生成させた。これを研削加工し、図１０（ｂ）に示す雰囲気保護体３３を製造した。
【００５７】
孔４内に、厚さ５μｍのチタン箔、厚さ２００μｍの銀板および２枚目の厚さ５μｍのチタン箔を順次に積層して設置した。その上に、モリブデン製の低熱膨張導体７と、前記の雰囲気保護体３３とを設置した。低熱膨張導体７の上に、厚さ５μｍのチタン箔を設置し、この上に厚さ４００μｍの銀板を設置し、ニッケル製のコネクター８の先端部分８ｄをこの上に載せた。雰囲気保護体３３の上側面３６ｃとフランジ部分８ｃとの間に、厚さ２００μｍの銀板を載せた。こうして得られた組み立て体を、９６０℃〜１０００℃で１０分間熱処理し、図８に示す接合構造を製造した。
【００５８】
こうして得られた接合構造について、引っ張り破断荷重を測定したところ、１７５±２９ｋｇｆであった（ｎ＝４）。また、曲げ破断トルクを測定したところ、２２±３ｋｇｆ・ｃｍであった（ｎ＝２）。
【００５９】
また、この接合構造について、１００℃と７００℃との間での熱サイクルを５０回加えた後に、引っ張り破断荷重を測定した。ただし、昇温速度、降温速度は、共に約２００℃／分とした。この結果、引っ張り破断荷重は、１５７±１７ｋｇｆであった（ｎ＝４）。また、この熱サイクル後の接合構造の曲げ破断トルクを測定したところ、２０±５ｋｇｆ・ｃｍであった（ｎ＝２）。
【００６０】
また、この接合構造について、７００℃で２４時間保持する耐熱試験の後に、引っ張り破断荷重を測定したところ、１０１±６３ｋｇｆであった（ｎ＝５）。また、この耐熱試験後の曲げ破断トルクを測定したところ、１８±２ｋｇｆ・ｃｍであった（ｎ＝２）。
【００６１】
（比較例）
比較例として、図１１に示すような接合構造を製造した。まず、上記した本発明例と同じようにしてプラズマ発生用電極装置１を製造した。次いで、孔２２内に、厚さ５μｍのチタン箔を設置し、その上に厚さ２００μｍの銀板を設置した。この上に、ニッケル製のコネクター２５の先端のフランジ部分２５ａを載せた。ろう材のシートを、コネクター２５の先端面２５ｂに対して接触させた。
【００６２】
次いで、フランジ部分２５ａの上に、窒化アルミニウム製の円環状部材２６を設置した。円環状部材２６の内周面２６ａをコネクター２５の外周面に対向させ、円環状部材２６の下側面２６ｃをフランジ部分２５ａに対向させた。円環状部材２６の外側面に隙間２６ｂを設けた。
【００６３】
円環状部材２６の内周面２６ａとコネクター２５の外周面との間、および、円環状部材２６の下側面２６ｃとフランジ部分２５ａとの間に、それぞれ、前記の組成を有するろう材のシートを設置した。こうして得られた組み立て体を、９６０℃〜１０００℃で１０分間熱処理し、図１１に示す接合構造を製造した。なお、２７、２８は導電性接合層である。
【００６４】
こうして得られた接合構造について、引っ張り破断荷重を測定したところ、１２９±３１ｋｇｆであった（ｎ＝１３）。また、曲げ破断トルクを測定したところ、１５±５ｋｇｆ・ｃｍであった（ｎ＝３）。
【００６５】
また、この接合構造について、１００℃と７００℃との間での熱サイクルを５０回加えた後に、引っ張り破断荷重を測定した。ただし、昇温速度、降温速度は、共に約２００℃／分とした。この結果、引っ張り破断荷重は、３３±２２ｋｇｆであった（ｎ＝２１）。また、この熱サイクル後の接合構造の曲げ破断トルクを測定したところ、１０±３ｋｇｆ・ｃｍであった（ｎ＝３）。
【００６６】
また、この接合構造について、７００℃で２４時間保持する耐熱試験の後に、引っ張り破断荷重を測定したところ、２５±１２ｋｇｆであった（ｎ＝４）。また、この耐熱試験後の曲げ破断トルクを測定したところ、８±４ｋｇｆ・ｃｍであった（ｎ＝３）。
【００６７】
【発明の効果】
以上のことから明らかなように、本発明によれば、金属部材が埋設されているセラミックス部材と電力供給用コネクターとの接合構造において、酸化性雰囲気下で、高温や熱サイクルにさらされても、高い接合強度と良好な導通性能を保持することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施形態に係る接合構造の断面図である。
【図２】金属電極３および粉末焼結体の成形体１１が埋設されている成形体１０を示す断面図である。
【図３】（ａ）は、プラズマ発生用電極装置１の一部分を破断して示す斜視図であり、（ｂ）は、金網ないし金属メッシュからなる網状電極３を示す斜視図である。
【図４】（ａ）、（ｂ）、（ｃ）は、セラミックス部材内に埋設できる金属電極の好適例を示す斜視図である。
【図５】本発明の他の実施形態に係る接合構造を示す断面図である。
【図６】本発明の更に他の実施形態に係る接合構造を示す断面図である。
【図７】緻密体３２を基材中に埋設した実施形態の接合構造を示す断面図である。
【図８】酸化性被膜３５を備えている雰囲気保護体３３を使用した実施形態の接合構造を示す断面図である。
【図９】酸化性被膜３５を備えている雰囲気保護体３７を使用した実施形態の接合構造を示す断面図である。
【図１０】（ａ）、（ｂ）、（ｃ）は、雰囲気保護体３３、３７の製造プロセスを説明するための断面図である。
【図１１】比較例の接合構造を示す断面図である。
【符号の説明】
１プラズマ発生用電極装置（セラミックス部材ないしサセプター），２セラミックス基材，２ａ半導体ウエハー設置面，２ｂ基材２の背面，３網状の金属電極（金属部材の一例），４、２２孔，５粉末焼結体（金属部材の一例），６Ａ、６Ｂ、６Ｃ、６Ｄ導電性接合層，７低熱膨張導体，８電力供給用コネクター，９、３３、３７円筒状の雰囲気保護体，１０成形体，１１粉末焼結体の成形体，１５、１６、１７金属電極の一例，１８雰囲気保護体９の外周面と孔の内周面との隙間，１９雰囲気保護体９の内周面とコネクター８および低熱膨張導体７の外周面との隙間

Claims

金属部材が埋設されているセラミックス部材と電力供給用コネクターとの接合構造であって、
前記セラミックス部材に孔が設けられており、この孔に前記金属部材の一部が露出しており、前記孔内に筒状雰囲気保護体が挿入されており、この筒状雰囲気保護体の内側に前記電力供給用コネクターと応力緩和用の低熱膨張導体とが挿入されており、前記低熱膨張導体と前記電力供給用コネクターとが電気的に接合されており、前記筒状雰囲気保護体と前記電力供給用コネクターとがろう材によって気密に接合されており、前記低熱膨張導体および前記筒状雰囲気保護体が前記金属部材に対してろう材によって気密に接合されていることを特徴とする、セラミックス部材と電力供給用コネクターとの接合構造。
前記低熱膨張導体が、モリブデン、タングステンおよびモリブデン−タングステン合金からなる群より選ばれた金属からなることを特徴とする、請求項１に記載のセラミックス部材と電力供給用コネクターとの接合構造。
前記セラミックス部材が、半導体ウエハーを設置するためのサセプターであることを特徴とする、請求項１または２に記載のセラミックス部材と電力供給用コネクターとの接合構造。
前記セラミックス部材中に、面状の金属電極と、低熱膨張金属の粉末焼結体とが埋設されており、前記金属電極に対して前記粉末焼結体が電気的に接続されており、この粉末焼結体が前記低熱膨張導体に対して電気的に接続されていることを特徴とする、請求項３記載のセラミックス部材と電力供給用コネクターとの接合構造。
前記セラミックス部材中に、金属電極と、低熱膨張金属の緻密体とが埋設されており、前記金属電極に対して前記緻密体が電気的に接続されており、この緻密体が前記低熱膨張導体に対して電気的に接続されていることを特徴とする、請求項３記載のセラミックス部材と電力供給用コネクターとの接合構造。