(57)【要約】【課題】複数のセラミックス部品が接合されて得られる高強度のセラミックス接合体、これを用いた耐熱部品、及びセラミックス接合体の製造方法を提供する。【解決手段】第１の面を有する第１のセラミックス部品と、第２の面を有する第２のセラミックス部品と、該第１の面と該第２の面とが向き合う領域を充填するＣＶＤセラミックスからなる接合部と、からなるセラミックス接合体及びこれを用いた耐熱部品。  第１の面を有する第１のセラミックス部品と、第２の面を有する第２のセラミックス部品とを、該第１の面と該第２の面とが向き合う空間部を形成するように配置し、前記空間部に原料ガスを供給し、該空間部を通過して該第１の面または該第２の面に光照射する光ＣＶＤ法により、第１のセラミックス部品と第２のセラミックス部品を接合するＣＶＤセラミックスからなる接合部を形成するセラミックス接合体の製造方法。【選択図】      図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１の面を有する第１のセラミックス部品と、第２の面を有する第２のセラミックス部品と、該第１の面と該第２の面とが向き合う領域を充填するＣＶＤセラミックスからなる接合部と、からなることを特徴とするセラミックス接合体。
【請求項２】
前記ＣＶＤセラミックスは、光ＣＶＤ法により形成されたことを特徴とする請求項１に記載のセラミックス接合体。
【請求項３】
前記セラミックス接合体は、
前記第１のセラミックス部品に前記接合部から離れるように延びる第３の面を有し、該接合部近傍の該第３の面を被覆するＣＶＤセラミックスからなる第１の被覆部を有することを特徴とする請求項１または請求項２に記載のセラミックス接合体。
【請求項４】
前記セラミックス接合体は、
前記第２のセラミックス部品に前記接合部から離れるように延びる第４の面を有し、該接合部近傍の該第４の面を被覆するＣＶＤセラミックスからなる第２の被覆部を有することを特徴とする請求項３に記載のセラミックス接合体。
【請求項５】
前記第１の被覆部及び前記第２の被覆部のいずれよりも、前記接合部に充填されたＣＶＤセラミックスの方が厚いことを特徴とする請求項３または請求項４に記載のセラミックス接合体。
【請求項６】
前記接合部は、表面よりも内部が細いことを特徴とする請求項１〜５のいずれか一項に記載のセラミックス接合体。
【請求項７】
前記第１のセラミックス部品は、内部にセラミックス繊維を有する複合材であって、前記第１の面から該セラミックス繊維の端部が前記接合部内に突出していることを特徴とする請求項１〜６のいずれか一項に記載のセラミックス接合体。
【請求項８】
前記第２のセラミックス部品は、内部にセラミックス繊維を有する複合材であって、前記第２の面から該セラミックス繊維の端部が前記接合部内に突出していることを特徴とする請求項７に記載のセラミックス接合体。
【請求項９】
前記ＣＶＤセラミックスは、下記組成式で定義されるＭＡＸ相セラミックスからなることを特徴とする請求項１〜８のいずれか一項に記載のセラミックス接合体。
Ｍｎ＋１ＡＸｎ
（ａ）Ｍは、Ｓｃ，Ｔｉ，Ｖ，Ｃｒ，Ｚｒ，Ｎｂ，Ｍｏ，Ｈｆ及びＴａからなる群から選択されるいずれかの元素である。
（ｂ）Ａは、Ａｌ，Ｓｉ，Ｐ，Ｓ，Ｇａ，Ｇｅ，Ａｓ，Ｃｄ，Ｉｎ，Ｓｎ，Ｔｉ，Ｐｂからなる群から選択されるいずれかの元素である。
（ｃ）Ｘは、ＣまたはＮである。
（ｄ）ｎは、０．５≦ｎ≦３である。
【請求項１０】
前記ＭＡＸ相セラミックスは、Ｔｉ３ＳｉＣ２であることを特徴とする請求項９に記載のセラミックス接合体。
【請求項１１】
請求項１〜１０のいずれか一項に記載のセラミックス接合体を用いることを特徴とする耐熱部品。
【請求項１２】
前記耐熱部品は、半導体製造装置用であることを特徴とする請求項１１に記載の耐熱部品。
【請求項１３】
第１の面を有する第１のセラミックス部品と、第２の面を有する第２のセラミックス部品とを、該第１の面と該第２の面とが向き合う空間部を形成するように配置し、
前記空間部に原料ガスを供給し、該空間部を通過して該第１の面または該第２の面に光照射する光ＣＶＤ法により、第１のセラミックス部品と第２のセラミックス部品を接合するＣＶＤセラミックスからなる接合部を形成することを特徴とするセラミックス接合体の製造方法。
【請求項１４】
前記第１のセラミックス部品に前記接合部から離れるように延びる第３の面を有し、
前記光照射が前記空間部をはみ出すように照射することにより、
該接合部近傍の該第３の面を被覆するＣＶＤセラミックスからなる第１の被覆部を形成することを特徴とする請求項１３に記載のセラミックス接合体の製造方法。
【請求項１５】
前記第２のセラミックス部品に前記接合部から離れるように延びる第４の面を有し、
前記光照射が前記空間部をはみ出すように照射することにより、
該接合部近傍の該第４の面を被覆するＣＶＤセラミックスからなる第２の被覆部を形成することを特徴とする請求項１４に記載のセラミックス接合体の製造方法。
【請求項１６】
前記光照射を集中的に前記空間部に照射することにより、前記第１の被覆部及び前記第２の被覆部のいずれよりも、前記接合部に充填されたＣＶＤセラミックスを厚く形成すること特徴とする請求項１４または請求項１５に記載のセラミックス接合体の製造方法。
【請求項１７】
前記空間部の表面よりも内部が狭くなるように前記第１のセラミックス部品および前記第２のセラミックス部品を配置することにより、前記接合部を、表面よりも内部が細くなるように形成することを特徴とする請求項１３〜１６のいずれか一項に記載のセラミックス接合体の製造方法。
【請求項１８】
前記第１のセラミックス部品は、前記第１の面からセラミックス繊維の端部が突出したセラミックス繊維を有する複合材であって、前記接合部を該端部が包み込まれるように形成することを特徴とする請求項１３〜１７のいずれか一項に記載のセラミックス接合体の製造方法。
【請求項１９】
前記第２のセラミックス部品は、前記第２の面からセラミックス繊維の端部が突出したセラミックス繊維を有する複合材であって、前記接合部を該端部が包み込まれるように形成することを特徴とする請求項１８に記載のセラミックス接合体の製造方法。
【請求項２０】
前記ＣＶＤセラミックスは、下記組成式で定義されるＭＡＸ相セラミックスからなり、Ｍを含有するハロゲン化物、水素化物または炭化水素化物、
Ａを含有するハロゲン化物、水素化物または炭化水素化物、及び
Ｘを含有する有機物類、酸化物、窒素、アンモニアまたはアミン類、
を前記原料ガスとして前記接合部を形成することを特徴とする請求項１３〜１９のいずれか一項に記載のセラミックス接合体の製造方法。
Ｍｎ＋１ＡＸｎ
（ａ）Ｍは、Ｓｃ，Ｔｉ，Ｖ，Ｃｒ，Ｚｒ，Ｎｂ，Ｍｏ，Ｈｆ及びＴａからなる群から選択されるいずれかの元素である。
（ｂ）Ａは、Ａｌ，Ｓｉ，Ｐ，Ｓ，Ｇａ，Ｇｅ，Ａｓ，Ｃｄ，Ｉｎ，Ｓｎ，Ｔｉ，Ｐｂからなる群から選択されるいずれかの元素である。
（ｃ）Ｘは、ＣまたはＮである。
（ｄ）ｎは、０．５≦ｎ≦３である。
【請求項２１】
前記ＭＡＸ相セラミックスは、Ｔｉ３ＳｉＣ２であり、ハロゲン化チタン、ハロゲン化珪素、及びハロゲン化炭素を原料ガスとして前記接合部を形成することを特徴とする請求項２０に記載の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、これを用いた耐熱部品及びセラミックス接合体の製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
セラミックスは、高温でも耐酸化性、耐クリープ、耐熱衝撃、熱伝導性に優れ、更に高硬度、高強度であるため、工業炉の耐熱部品の他、半導体ウエハを熱処理する際に用いられるウエハボート、プラズマエッチャー装置用部品、半導体製造装置用部品などの耐熱部品として様々な分野で広く使われている。
【０００３】
このような耐熱部品においては、複雑形状や大型サイズのものが要求されることがある。しかし、一般的にセラミックスは難加工性であるので、複雑形状を一体加工で製造することは難しい。また、大型サイズの耐熱部品については製造設備のサイズの制約から製造できないことも多い。通常は、耐熱部品を複数個のパーツに分割して構成し、それぞれのパーツを接合して最終的な耐熱部品とすることが行われている。
【０００４】
特許文献１では、セラミックス部品を簡単に接合でき、しかも得られる接合体が高温環境下においても耐え得る高強度となり、かつ、複雑形状にも対応可能な接合方法として、接合すべき複数のセラミックス部品を、所望の接合部位を近接せしめて配置し、上記複数のセラミックス部品の表面に化学的気相成長法によりＳｉＣ固定被覆層を形成するセラミックス部品を接合する方法が記載されている。またこの接合方法によれば、従来の接合方法よりも簡単に耐熱性、耐酸性、高強度かつ高純度で複雑形状のセラミックス接合体が得られることが記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００１−４８６６７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、前記記載された方法は、化学的気相成長法によるＳｉＣ固定被覆層によってセラミックス部品の外表面を接合するのみであるので、接合部分の強度が周辺部より大きく劣る。
本発明では、複数のセラミックス部品が接合されて得られる高強度のセラミックス接合体を提供することを目的とする。
また、複数のセラミックス部品が接合されて得られる高強度のセラミックス接合体を用いた耐熱部品を提供することを目的とする。
さらに、複数のセラミックス部品が接合されて得られる高強度の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】
【０００７】
前記課題を解決するための本発明のセラミックス接合体は、第１の面を有する第１のセラミックス部品と、第２の面を有する第２のセラミックス部品と、該第１の面と該第２の面とが向き合う領域を充填するＣＶＤセラミックスからなる接合部と、からなる。
また、前記課題を解決するための耐熱部品は、前記記載のセラミックス接合体を用いる。
さらに、前記課題を解決するための本発明のセラミックス接合体の製造方法は、第１の面を有する第１のセラミックス部品と、第２の面を有する第２のセラミックス部品とを、該第１の面と該第２の面とが向き合う空間部を形成するように配置し、
前記空間部に原料ガスを供給し、該空間部を通過して該第１の面または該第２の面に光照射する光ＣＶＤ法により、第１のセラミックス部品と第２のセラミックス部品を接合するＣＶＤセラミックスからなる接合部を形成する。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】実施の形態１のセラミックス接合体の斜視図。
【図２】（ａ）は実施の形態１のセラミックス接合体の接合部近傍のＡ−Ａ’断面図。（ｂ）〜（ｄ）は実施の形態１の変形例の断面図。
【図３】（ａ）は、実施の形態２のセラミックス接合体の斜視図。（ｂ）は、実施の形態３のセラミックス接合体の斜視図。
【図４】第１のセラミックス部品及び第２のセラミックス部品にセラミックス繊維を有する実施の形態４のセラミックス接合体の断面図。
【図５】実施の形態１のセラミックス接合体を得る製造装置。
【図６】実施の形態１のセラミックス接合体が得られる過程の説明図であって（ａ）は、第１及び第２のセラミックス部品を配置した過程、（ｃ）は、第１及び第２のセラミックス部品が接合部で接合された過程、（ｂ）はそれらの中間の過程を示す。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
本発明のセラミックス接合体、これを用いた耐熱部品、セラミックス接合体の製造方法について、順に説明する。
本発明において、セラミックス接合体は、第１のセラミック部品、第２のセラミック部品の２部品が組み合わせられ構成されているが、３部品以上が組み合わさって構成されていても良い。
本発明において、一体的とは、ネジなどの機械的接合によるものではなく二つのものが接着して接合していることをさし、材質が互いに異なっていても良い。
【００１０】
≪セラミックス接合体≫
本発明のセラミックス接合体は、第１の面を有する第１のセラミックス部品と、第２の面を有する第２のセラミックス部品と、該第１の面と該第２の面とが向き合う領域を充填するＣＶＤセラミックスからなる接合部と、からなる。
すなわち、第１のセラミックス部品と第２のセラミックス部品を接合部で接合することによってセラミックス接合体が得られる。この際、第１のセラミックス部品の第１の面と第２のセラミックス部品の第２の面とが、ＣＶＤセラミックスによって接合されている。
本発明のセラミックス接合体は、第１の面と第２の面が接合し、一体的に得ることができるので、セラミックス部品の製造装置にサイズ上の制約がある場合であっても、大きなセラミックス接合体を容易に得ることができる。
【００１１】
本発明のセラミックス接合体の接合部は、例えば第１の面と第２の面とが向き合う空間部を形成するように配置し、空間部に原料ガスを供給し、空間部を通過して第１の面または第２の面に光照射する光ＣＶＤ法により形成することができる。このようにして、第１の面と第２の面とが向き合う領域をＣＶＤセラミックスにより充填することができる。接合部が形成されることによって第１のセラミックスと第２のセラミックス部品を接合したセラミックス接合体が得られる。ここで使用する光照射は特に限定されない。例えば、低圧水銀ランプ（波長１８４．９ｎｍ及び２５３．７ｎｍ）、高圧キセノンランプ、重水素ランプ（１５０〜３００ｎｍ）などのランプ光源の他、レーザ光などの光源を利用することができる。レーザ光は、指向性が強く、第１の面と第２の面とが向き合う空間部に向けて光照射のエネルギーを集中することができ、効率良く接合部を形成することができる。
【００１２】
レーザ光としては、特に限定されないが、ＡｒＦ（波長１９３ｎｍ）、ＫｒＦ（波長２４８ｎｍ）、ＸｅＦ（波長３５１ｎｍ）などのエキシマレーザ、アルゴンレーザ（４１７ｎｍ、５１４ｎｍ）、Ｈｅ−Ｎｅレーザ（６３２．８ｎｍ）、遠赤外域の波長を持つＣＯ２レーザ、近赤外域の波長を持つＹＡＧレーザ（１０６４ｎｍ）及び、これらの高調波などが利用できる。例えばＹＡＧレーザの第５高調波を用いると、２１３ｎｍの波長の光を得ることができる。また、単位面積当たりのレーザ光は、１０５Ｗｍ−２以上、ビーム径１μm〜１００ｍmが望ましい。出力を大きくするためにレーザ光を複数を組み合わせても良く、さらにプラズマとを組み合わせて同時に用いることもできる。
【００１３】
このように空間部を通過して第１の面または第２の面に光照射し、第１の面または第２の面から光ＣＶＤ法によりＣＶＤセラミックスを成長させ接合部を形成することができる。
光ＣＶＤ法は、高エネルギー（短波長）の光照射を用いて原料ガスを励起、熱分解してＣＶＤセラミックスを得る方法である。このため母材である第１及び第２のセラミックス部品を加熱することなく接合部が得られる。これには、二つの効果がある。
（１）母材である第１及び第２のセラミックス部品を原料ガスが分解する温度まで加熱する必要がないので大きなＣＶＤ加熱炉を必要としない。このため、気密性さえ保持できる反応容器を用いることにより、ＣＶＤセラミックスからなる接合部を有するセラミックス接合体を容易に得ることができる。
（２）母材である第１及び第２のセラミックス部品を加熱することなく、かつ高エネルギー（短波長）の光照射を用いて原料ガスを励起、熱分解することにより温度を上げることなくＣＶＤセラミックスからなる接合部を得ることができるので、母材である第１及び第２のセラミックス部品と接合部との間に熱歪みが生じにくく、高強度のセラミックス接合体を得ることができる。
【００１４】
原料ガスは、接合部の材質によって適宜選択することができる。接合部のＣＶＤセラミックスを得るために必要な原料ガス、ＣＶＤの条件は、それぞれのＣＶＤセラミックスに対し適したものが知られており、これを用い、公知の方法で得ることができる。
【００１５】
本発明の第１及び第２のセラミックス部品の材質は、セラミックスであれば特に限定されない。例えばアルミナ、ジルコニア、窒化アルミニウム、炭化珪素、窒化珪素、黒鉛、フォルステライト、ステアタイト、コーディライト、サイアロン、ジルコン、チタン酸バリウム、ステアタイト、マグネシア、フェライト、窒化ホウ素、タングステンカーバイド、タンタルカーバイドなど、酸化物系セラミックス、炭化物系セラミックス、窒化物系セラミックスなど特に限定されない。また、第１のセラミックス部品と第２のセラミックス部品の材質は同じであっても異なっていても良い。第１のセラミックス部品と第２のセラミックス部品の材質が同じである場合には、接合部で接合する高強度で大きなセラミックス接合体を容易に得ることができる。また第１のセラミックス部品と第２のセラミックス部品の材質が異なる場合には、通常一体的に製造できない組合せのセラミックスを組み合わせても接合部で接合することができ高強度のセラミックス接合体を一体的に得ることができる。
【００１６】
本発明のセラミックス接合体の第１の面及び第２の面は、平面であっても曲面であっても良く、特に限定されないが、平面であることが好ましい。平面であると、光照射を均等に当てることができるので、ＣＶＤセラミックスを均等に成長させることができる。
【００１７】
本発明のセラミックス接合体の第１の面及び第２の面は、同一形状、同一サイズであっても良いし、形状、サイズが異なっても良い。目的とするセラミックス接合体の形状に応じて第１の面及び第２の面は適宜選択される。たとえば、第１の面及び第２の面が同一形状、同一サイズである場合、接合部を目立たなくすることができるので、見かけ上接合部分のないセラミックス接合体を容易に得ることができる。
【００１８】
本発明のセラミックス接合体のＣＶＤセラミックスの材質はＣＶＤ法で形成できるセラミックスであれば特に限定されない。熱分解黒鉛、ＳｉＣ、ＴａＮ、ＴａＣ、ＴｉＮ、ＴｉＣなどのほか、Ｔｉ３ＳｉＣ２などのＭＡＸ相セラミックスも利用できる。ＭＡＸ相セラミックスについて詳しくは後述する。
【００１９】
本発明のセラミックス接合体は、第１のセラミックス部品に接合部から離れるように延びる第３の面を有し、接合部近傍の第３の面を被覆するＣＶＤセラミックスからなる第１の被覆部を有することが望ましい。第１の被覆部のＣＶＤセラミックスは、接合部のＣＶＤセラミックスと同時に形成することができる。このため、第１のセラミックス部品と第２のセラミックス部品は、接合部だけでなく第１の被覆部でもつなぐことができるので高強度のセラミックス接合体を得ることができる。
【００２０】
第１の被覆部を有するセラミックス接合体は、さらに、第２のセラミックス部品に接合部から離れるように延びる第４の面を有し、接合部近傍の第４の面を被覆するＣＶＤセラミックスからなる第２の被覆部を有することが望ましい。第１の被覆部及び第２の被覆部のＣＶＤセラミックスは、接合部のＣＶＤセラミックスと同時に形成することができる。このため、第１のセラミックス部品と第２のセラミックス部品は、接合部だけでなく第１の被覆部及び第２の被覆部でもつなぐことができるので高強度のセラミックス接合体を得ることができる。
また、第３の面と第４の面は、接合部を挟んで同一平面状にあることが好ましい。第３の面と第４の面は、接合部を挟んで同一平面状にあると、接合部を近傍のセラミックス接合体の外表面はほぼ平面にすることができるので、接合部に応力集中しにくくすることができる。このため高強度のセラミックス接合体を得ることができる。
【００２１】
本発明のセラミックス接合体の形状について例示し、第３の面、第４の面について説明する。なお、本発明のセラミックス接合体の形状はこれらに限定されない。
【００２２】
同一の厚さの板状の第１のセラミックス部品と板状の第２のセラミックス部品とを、段差がつかないようそれぞれの側面を接合して、セラミックス接合体が得られた場合、第１のセラミックス部品の二つの主面は第３の面、第２のセラミックス部品の二つの主面は第４の面となる。
【００２３】
同一の太さの円柱形状の第１のセラミックス部品と円柱形状の第２のセラミックス部品とを、段差がつかないようそれぞれの底面を接合して、セラミックス接合体が得られた場合、第１のセラミックス部品の側面は第３の面、第２のセラミックス部品の側面は第４の面となる。
【００２４】
底面が同一形状である角パイプ形状の第１のセラミックス部品と角パイプ形状の第２のセラミックス部品とを、段差がつかないようそれぞれの底面を接合して、セラミックス接合体が得られた場合、第１のセラミックス部品の内側面及び外側面は第３の面、第２のセラミックス部品の内側面及び外側面は第４の面となる。
【００２５】
本発明のセラミックス接合体は、第１の被覆部及び第２の被覆部のいずれよりも、接合部に充填されたＣＶＤセラミックスの方が厚いことが望ましい。
なお、接合部に充填されたＣＶＤセラミックスの厚さとは、接合部の表面から最も深く充填されたＣＶＤセラミックスまでの距離のことを示し、第１の面と第２の面との距離のことではない。
【００２６】
例えば、同一の厚さの板状の第１のセラミックス部品と板状の第２のセラミックス部品とを、段差がつかないようそれぞれの側面を接合した場合、第１の被覆部の厚さ、第２の被覆部の厚さ、及び接合部に充填されたＣＶＤセラミックスの厚さは同一の方向で計測される長さである。
【００２７】
第１の被覆部及び第２の被覆部を有するセラミックス接合体において、第１のセラミックス部品と第２のセラミックス部品は、第１の面及び第２の面が向き合って接合されている。第１の面と第２の面が向き合う領域をＣＶＤセラミックスで充填するので、第１の面と第２の面が強固に接合することができる。また、第１の被覆部及び第２の被覆部は、接合部の端にかかる応力集中を低減する作用を有している。すなわち、接合部と第１または第２のセラミックス部品との境界部分にノッチができないようにその境界部分を覆っていればよい。また、第１の被覆部または第２の被覆部のいずれよりも、接合部に充填されたＣＶＤセラミックスの方が薄いと接合部が凹状になり第１の面及び第２の面とを強く接合しにくくなる。
【００２８】
本発明のセラミックス接合体の接合部は、表面よりも内部が細いことが望ましい。表面よりも内部が細い接合部とは、例えば、接合部の断面がＶ字型、Ｕ字型などが挙げられる。また、このような形状は、片側のみでなく両側の表面から内部が細くなるように構成されていてもよい。両側の表面から構成されている場合、接合部の断面は中央がくびれた形状になる。片側の表面から細くなるよう構成する場合、ＣＶＤセラミックスの成長方向は一方向であり、両側の表面から細くなるよう構成する場合、ＣＶＤセラミックスの成長方向は、中央部から表面に向け二方向であることが好ましい。
【００２９】
このように、接合部を表面よりも内部が細くなるように構成することによってＣＶＤ法で奥から順に接合部を形成することができる。このため、ＣＶＤセラミックスで構成される接合部に空洞（鬆）を形成しにくくすることができる。また、接合部の表面よりも内部が細くなっていると、光ＣＶＤ法でＣＶＤセラミックスを形成する場合、光照射を空間部の底まで到達させやすくすることができる。
【００３０】
本発明のセラミックス接合体の第１のセラミックス部品は、内部にセラミックス繊維を有する複合材であって、第１の面からセラミックス繊維の端部が接合部内に突出していることが好ましい。
第１のセラミックス部品が内部にセラミックス繊維を有する複合材であると、高強度のセラミックス接合体を得ることができる。また、第１の面から、セラミックス繊維の端部が接合部内に突出していると、接合部と強固に接合することができる。
【００３１】
第１の面からセラミックス繊維の端部が突出した第１のセラミックス部品は、例えば次のように得ることができる。第１の面をマトリックスが選択的にエッチングされるように処理して得ても良い。またセラミック繊維を内部に有する複合材からなる第１のセラミックス部品にノッチを入れて割った破断面を第１の面としても良い。複合材の破断面は、セラミックス繊維の引き抜きが生じるので、第１の面には突出したセラミックス繊維と、セラミックス繊維が引き抜かれた孔の両方が生じる。また、複合材を形成する際に、マトリックスを部分的に形成し、セラミックス繊維が露出した側面を第１の面としてもよい。
【００３２】
第１のセラミックス部品が、内部にセラミックス繊維を有する複合材であって、第１の面からセラミックス繊維の端部が接合部内に突出しているセラミックス接合体は、さらに、第２のセラミックス部品が、内部にセラミックス繊維を有する複合材であって、第２の面からセラミックス繊維の端部が前記接合部内に突出していることが好ましい。第１のセラミックス部品に加え、第２のセラミックス部品を内部にセラミックス繊維を有する複合材を用い、セラミックス繊維の端部が前記接合部内に突出していると、接合部の両側をセラミックス繊維で補強することができるので高強度のセラミックス接合体を得ることができる。
【００３３】
第２の面からセラミックス繊維の端部が突出した第２のセラミックス部品は、例えば次のように得ることができる。第２の面をマトリックスが選択的にエッチングされるように処理して得ても良い。またセラミック繊維を内部に有する複合材からなる第２のセラミックス部品にノッチを入れて割った破断面を第２の面としても良い。複合材の破断面は、セラミックス繊維の引き抜きが生じるので、第２の面には突出したセラミックス繊維と、セラミックス繊維が引き抜かれた孔の両方が生じる。また、複合材を形成する際に、マトリックスを部分的に形成し、セラミックス繊維が露出した側面を第２の面としてもよい。
【００３４】
本発明のセラミックス接合体のセラミックス繊維はどのようなものでも利用できる。例えば炭素繊維、ＳｉＣ繊維などを利用することができ、第１のセラミックス部品、第２のセラミックス部品のいずれにも使用することができる。
【００３５】
本発明のセラミックス接合体のＣＶＤセラミックスは、下記組成式で定義されるＭＡＸ相セラミックスからなることが好ましい。
Ｍｎ＋１ＡＸｎ
（ａ）Ｍは、Ｓｃ，Ｔｉ，Ｖ，Ｃｒ，Ｚｒ，Ｎｂ，Ｍｏ，Ｈｆ及びＴａからなる群から選択されるいずれかの元素である。
（ｂ）Ａは、Ａｌ，Ｓｉ，Ｐ，Ｓ，Ｇａ，Ｇｅ，Ａｓ，Ｃｄ，Ｉｎ，Ｓｎ，Ｔｉ，Ｐｂからなる群から選択されるいずれかの元素である。
（ｃ）Ｘは、ＣまたはＮである。
（ｄ）ｎは、０．５≦ｎ≦３である。
【００３６】
ＭＡＸ相セラミックスは、遷移金属である「Ｍ」の炭化物、または窒化物の結晶格子が、「Ａ」の原子層を挟んで積み重なった結晶構造をしていることが知られている。このため「Ａ」の原子層内で転位も移動可能であるので常温で塑性変形できる特徴を持っている。つまり、接合部を塑性変形しやすいＣＶＤセラミックスで構成することができる。
このため、第１のセラミックス部品、第２のセラミックス部品または接合部のいずれかが異なる材質または形態のセラミックスの組合せとなった場合、発生する内部応力を緩和することができる。
なお、第１または第２のセラミックス部品と接合部の形態が異なる場合とは、同じ組成であってもＣＶＤセラミックスと焼結体との組合せとなっている場合も含む。
【００３７】
本発明のセラミックス接合体のＭＡＸ相セラミックスは、Ｔｉ３ＳｉＣ２であることが好ましい。Ｔｉ３ＳｉＣ２は、ＴｉＣの結晶格子が、Ｓｉの原子層を挟んで積み重なった結晶構造をしている。基本的にはＴｉＣと同様な性質を示し、室温から高温まで圧縮強度が優れた材料である。しかし、Ｓｉ−Ｓｉ結合が金属結合性で金属と同様に抵抗率の温度係数が正の導電性を示し、Ｓｉ原子内では転位も移動も可能であるため、常温で塑性変形するという性質も兼ね備えている。また、Ｔｉ３ＳｉＣ２を構成するＳｉ、Ｔｉ、Ｃは比較的利用しやすい元素であり、有害性もないため、好適に利用することができる。また、Ｔｉ３ＳｉＣ２は融点が３０００℃以上であり、空気中では２３００℃、真空または不活性雰囲気１８００℃まで安定して使用することができる。Ｔｉ３ＳｉＣ２は、破壊靭性１１．２ＭＰａ・ｍ０．５、耐熱衝撃性  ΔＴ（１４００℃）ビッカース硬さ４ＧＰａ（ＳｉＣ  ２６ＧＰａ）であり、硬いが加工しやすいという特徴がある。
【００３８】
≪耐熱部品≫
本発明のセラミックス接合体は耐熱部品として好適に利用することができる。耐熱部品とは、ホットプレス、熱処理炉、半導体製造装置など工業炉の炉壁、内部部材などである。このような工業炉の耐熱部材に本発明のセラミック接合体を用いると、第１及び第２のセラミック部材が接合部で接合され一体的に構成され、高強度であるので、複雑な形状、大きなサイズの耐熱部材にも対応でき好適に利用することができる。
【００３９】
本発明のセラミックス接合体は、半導体製造装置用の耐熱部品として好適に利用することができる。中でもＴｉ３ＳｉＣ２は特に好ましい。Ｔｉ３ＳｉＣ２は耐熱性を有しているので半導体製造装置用の耐熱部品として好適に利用できる上に、半導体を製造する上で有害な元素がなく、好適に利用することができる。
【００４０】
≪セラミックス接合体の製造方法≫
本発明のセラミックス接合体の製造方法は、第１の面を有する第１のセラミックス部品と、第２の面を有する第２のセラミックス部品とを、該第１の面と該第２の面とが向き合う空間部を形成するように配置し、
前記空間部に原料ガスを供給し、該空間部を通過して該第１の面または該第２の面に光照射する光ＣＶＤ法により、第１のセラミックス部品と第２のセラミックス部品を接合するＣＶＤセラミックスからなる接合部を形成することを特徴とする。
【００４１】
すなわち、第１のセラミックス部品と第２のセラミックス部品を接合部で接合することによってセラミックス接合体が得られる。この際、第１のセラミックス部品の第１の面と第２のセラミックス部品の第２の面とをＣＶＤセラミックスからなる接合部で接合する。
本発明のセラミックス接合体の製造方法によれば、一体的にセラミックス接合体を得ることができるので、セラミックス部品の製造装置にサイズ上の制約がある場合であっても、大きなセラミックス接合体を容易に得られる製造方法を提供することができる。
【００４２】
本発明のセラミックス接合体の製造方法の接合部は、例えば第１の面と第２の面とが向き合う空間部を形成するように配置し、空間部に原料ガスを供給し、空間部を通過して第１の面または第２の面に光照射する光ＣＶＤ法により得ることができる。このようにして、第１の面と第２の面とが向き合う領域をＣＶＤセラミックスにより充填することができる。セラミックス接合体はこのように第１のセラミックス部品と第２のセラミックス部品を接合することによって得ることができる。ここで使用する光照射は特に限定されない。例えば、低圧水銀ランプ（波長１８４．９ｎｍ及び２５３．７ｎｍ）、高圧キセノンランプ、重水素ランプ（１５０〜３００ｎｍ）などのランプ光源の他、レーザ光などの光源を利用することができる。レーザ光は、指向性が強く、第１の面と第２の面とが向き合う空間部に向けて光エネルギーを集中することができ、効率良く接合部を形成することができる。
【００４３】
レーザ光としては、特に限定されないが、ＡｒＦ（波長１９３ｎｍ）、ＫｒＦ（波長２４８ｎｍ）、ＸｅＦ（波長３５１ｎｍ）などのエキシマレーザ、アルゴンレーザ（４１７ｎｍ、５１４ｎｍ）、Ｈｅ−Ｎｅレーザ（６３２．８ｎｍ）、遠赤外域の波長を持つＣＯ２レーザ、近赤外域の波長を持つＹＡＧレーザ（１０６４ｎｍ）及び、これらの高調波などが利用できる。例えばＹＡＧレーザの第５高調波を用いると、２１３ｎｍの波長の光を得ることができる。
【００４４】
このように空間部を通過して第１の面または第２の面に光照射し、第１の面または第２の面から光ＣＶＤ法によりＣＶＤセラミックスを成長させ接合部を形成することができる。
光ＣＶＤ法は、高エネルギー（短波長）の光照射を用いて原料ガスを励起、熱分解してＣＶＤセラミックスを得る方法である。このため母材である第１及び第２のセラミックス部品を加熱することなく接合部が得られる。これには、二つの効果がある。
（１）母材である第１及び第２のセラミックス部品を原料ガスが分解する温度まで加熱する必要がないので大きなＣＶＤ加熱炉を必要しない。このため、気密性さえ保持できる反応容器を用いることにより、ＣＶＤセラミックスからなる接合部を有するセラミックス接合体を容易に得ることができる。
（２）母材である第１及び第２のセラミックス部品を加熱することなく、かつ高エネルギー（短波長）の光照射を用いて原料ガスを励起、熱分解することにより温度を上げることなくＣＶＤセラミックスからなる接合部を得ることができるので、母材である第１及び第２のセラミックス部品と接合部との間に熱歪みが生じにくく、高強度のセラミックス接合体を容易に得ることができる。
【００４５】
原料ガスは、接合部の材質によって適宜選択することができる。接合部のＣＶＤセラミックスを得るために必要な原料ガス、ＣＶＤの条件は、それぞれのＣＶＤセラミックスに対し適したものが知られており、これを用い、公知の方法で得ることができる。
【００４６】
例えば、炭化珪素を光ＣＶＤ法で成長させる場合には、ＭＴＳ(methyl-trichloro-silane)を原料ガスに用い、キャリアガスとして水素を用い、光源にＣＯ２レーザ（２５０Ｗ、単位面積当たりの出力密度１０５Ｗｍ−２以上、ビーム径１０〜１００μｍ）を用いることによってＣＶＤセラミックスを得ることができる。
【００４７】
本発明のセラミックス接合体の製造方法の第１及び第２のセラミックス部品の材質は、セラミックスであれば特に限定されない。例えばアルミナ、ジルコニア、窒化アルミニウム、炭化珪素、窒化珪素、黒鉛、フォルステライト、ステアタイト、コーディライト、サイアロン、ジルコン、チタン酸バリウム、ステアタイト、マグネシア、フェライト、窒化ホウ素、タングステンカーバイド、タンタルカーバイドなど、酸化物系セラミックス、炭化物系セラミックス、窒化物系セラミックスなど特に限定されない。また、第１のセラミックス部品と第２のセラミックス部品の材質は同じであっても異なっていても良い。第１のセラミックス部品と第２のセラミックス部品の材質が同じである場合には、接合部で接合する高強度で大きなセラミックス接合体を容易に得ることができる。また第１のセラミックス部品と第２のセラミックス部品の材質が異なる場合には、通常一体的に製造できない組合せのセラミックスを組み合わせても接合部で接合することができるので高強度のセラミックス接合体を一体的に得ることができる。
【００４８】
本発明のセラミックス接合体の製造方法の第１の面及び第２の面は、平面であっても曲面であっても良く、特に限定されないが、平面であることが好ましい。平面であると、光照射を均等に当てることができるので、ＣＶＤセラミックスを均等に成長させることができる。
【００４９】
本発明のセラミックス接合体の製造方法の第１の面及び第２の面は、同一形状、同一サイズであっても良いし、形状、サイズが異なっても良い。目的とするセラミックス接合体の形状に応じて第１の面及び第２の面は適宜選択される。たとえば、第１の面及び第２の面が同一形状、同一サイズである場合、接合部を目立たなくすることができるので、見かけ上接合部分のないセラミックス接合体を容易に得ることができる。
【００５０】
本発明のセラミックス接合体の製造方法のＣＶＤセラミックスの材質はＣＶＤ法で形成できるセラミックスであれば特に限定されない。熱分解黒鉛、ＳｉＣ、ＴａＮ、ＴａＣ、ＴｉＮ、ＴｉＣなどのほか、Ｔｉ３ＳｉＣ２などのＭＡＸ相セラミックスも利用できる。ＭＡＸ相セラミックスについて詳しくは後述する。
【００５１】
本発明のセラミックス接合体の製造方法は、第１のセラミックス部品が接合部から離れるように延びる第３の面を有し、光照射が前記空間部をはみ出すように照射することにより、接合部近傍の第３の面を被覆するＣＶＤセラミックスからなる第１の被覆部を形成することが好ましい。
第１の被覆部のＣＶＤセラミックスは、接合部のＣＶＤセラミックスと同時に形成することができる。このため、第１のセラミックス部品と第２のセラミックス部品は、接合部だけでなく第１の被覆部でもつなぐことができるので高強度の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。
【００５２】
第１の被覆部を有するセラミックス接合体の製造方法は、さらに第２のセラミックス部品が接合部から離れるように延びる第４の面を有し、光照射が空間部をはみ出すように照射することにより、接合部近傍の第４の面を被覆するＣＶＤセラミックスからなる第２の被覆部を形成することが好ましい。
【００５３】
第１の被覆部及び第２の被覆部のＣＶＤセラミックスは、接合部のＣＶＤセラミックスと同時に形成することができる。このため、第１のセラミックス部品と第２のセラミックス部品は、接合部だけでなく第１の被覆部及び第２の被覆部でもつなぐことができるので高強度のセラミックス接合体が得られる製造方法を提供することができる。
【００５４】
また、第３の面と第４の面は、接合部を挟んで同一平面状にあることが好ましい。第３の面と第４の面は、接合部を挟んで同一平面状にあると、接合部を近傍のセラミックス接合体の外表面はほぼ平面にすることができるので、接合部に応力集中しにくくすることができる。このため高強度のセラミックス接合体が得られる製造方法を提供することができる。
【００５５】
以下、セラミックス接合体の形状について例示し、第３の面、第４の面について説明する。なお、本発明のセラミックス接合体の製造方法に適用するセラミックス接合体の形状はこれらに限定されない。
【００５６】
同一の厚さの板状の第１のセラミックス部品と板状の第２のセラミックス部品とを、段差がつかないようそれぞれの側面を接合して、セラミックス接合体が得られた場合、第１のセラミックス部品の二つの主面は第３の面、第２のセラミックス部品の二つの主面は第４の面となる。
【００５７】
同一の太さの円柱形状の第１のセラミックス部品と円柱形状の第２のセラミックス部品とを、段差がつかないようそれぞれの底面を接合して、セラミックス接合体が得られた場合、第１のセラミックス部品の側面は第３の面、第２のセラミックス部品の側面は第４の面となる。
【００５８】
底面が同一形状である角パイプ形状の第１のセラミックス部品と角パイプ形状の第２のセラミックス部品とを、段差がつかないようそれぞれの底面を接合して、セラミックス接合体が得られた場合、第１のセラミックス部品の内側面及び外側面は第３の面、第２のセラミックス部品の内側面及び外側面は第４の面となる。
【００５９】
本発明のセラミックス接合体の製造方法は、光照射を集中的に空間部に照射することにより、第１の被覆部及び第２の被覆部のいずれよりも、接合部に充填されたＣＶＤセラミックスを厚く形成することが好ましい。
【００６０】
光照射を集中的に空間部に照射することによって、原料ガスを励起し、分解させるためのランプ光、レーザ光などのエネルギーを、空間部に集中させ、空間部にＣＶＤセラミックスを選択的に成長させることができる。光照射を集中的に空間部に照射する方法は特に限定されないが、レーザ光線を走査し、空間部に選択的に照射されるようにしても良いし、一旦拡散したランプ光を光学レンズで集めても良い。
なお、接合部に充填されたＣＶＤセラミックスの厚さとは、接合部の表面から最も深く充填されたＣＶＤセラミックスまでの距離のことを示し、第１の面と第２の面との距離のことではない。
【００６１】
例えば、同一の厚さの板状の第１のセラミックス部品と板状の第２のセラミックス部品とを、段差がつかないようそれぞれの側面を接合した場合、第１の被覆部の厚さ、第２の被覆部の厚さ、及び接合部に充填されたＣＶＤセラミックスの厚さは同一の方向で計測される長さである。
【００６２】
第１の被覆部及び第２の被覆部を有するセラミック接合体において、第１のセラミックス部品と第２のセラミックス部品は、第１の面及び第２の面が向き合って接合されている。第１の面と第２の面が向き合う領域をＣＶＤセラミックスで充填するので、第１の面と第２の面を強固に接合することができる。また、第１の被覆部及び第２の被覆部は、接合部の端にかかる応力集中を低減する作用を有している。すなわち、接合部と第１または第２のセラミックス部品との境界部分にノッチができないようにその境界部分を覆っていればよい。また、第１の被覆部または第２の被覆部のいずれよりも、接合部に充填されたＣＶＤセラミックスの方が薄いと接合部が凹状になり第１の面及び第２の面とを強く接合しにくくなる。
【００６３】
本発明のセラミックス接合体の製造方法は、空間部において表面側よりも内部側が狭くなるように第１のセラミックス部品および第２のセラミックス部品を配置し、接合部を、表面よりも内部が細くなるように構成することが好ましい。表面よりも内部が細い接合部とは、例えば、接合部の断面がＶ字型、Ｕ字型などが挙げられる。これに対応する空間部の断面はＶ字型、Ｕ字型などが挙げられる。また、このような形状は、片側のみでなく両側の表面から内部が細くなるように構成されていてもよい。両側から細くなるよう構成されている場合、接合部の断面は中央がくびれた形状になる。片側の表面から細くなるよう構成する場合、ＣＶＤセラミックスの成長方向は一方向であり、両側の表面から細くなるよう形成する場合、ＣＶＤセラミックスの成長方向は、中央部から表面に向け二方向から成長させることが好ましい。
【００６４】
このように、接合部が、表面よりも内部が細くなるように形成することによってＣＶＤ法で奥から順に接合部を形成することができるのでＣＶＤセラミックスで構成される接合部に空洞（鬆）を形成しにくくすることができる。また、接合部の表面よりも内部が細くなっていると、光ＣＶＤ法でＣＶＤセラミックスを形成する場合、光照射を空間部の底まで到達させやすくすることができる。
【００６５】
本発明のセラミックス接合体の製造方法は、第１のセラミックス部品が、第１の面からセラミックス繊維の端部が突出したセラミックス繊維を有する複合材であって、接合部を端部が包み込まれるように形成することが好ましい。
第１のセラミックス部品が内部にセラミックス繊維を有する複合材であると、高強度のセラミックス接合体を得ることができる。また、第１の面から、セラミックス繊維の端部が接合部内に突出していると、接合部と強固に接合することができる。
第１の面からセラミックス繊維の端部が突出した第１のセラミックス部品は、例えば次のように得ることができる。第１の面をマトリックスが選択的にエッチングされるように処理して得ても良い。またセラミック繊維を内部に有する複合材からなる第１のセラミックス部品にノッチを入れて割った破断面を第１の面としても良い。複合材の破断面は、セラミックス繊維の引き抜きが生じるので、第１の面には突出したセラミックス繊維と、セラミックス繊維が引き抜かれた孔の両方が生じる。また、複合材を形成する際に、マトリックスを部分的に形成し、セラミックス繊維が露出した側面を第１の面としてもよい。
このように、セラミックス繊維の端部が突出している第1の面に光ＣＶＤ法でＣＶＤセラミックスを成長させると、セラミックス繊維の端部が包み込まれるように接合部を形成することができる。
【００６６】
本発明のセラミックス接合体の製造方法は、第１のセラミックス部品が、第１の面からセラミックス繊維の端部が突出したセラミックス繊維を有する複合材であって、接合部を端部が包み込まれるように形成し、さらに第２のセラミックス部品が、第２の面からセラミックス繊維の端部が突出したセラミックス繊維を有する複合材であって、接合部を端部が包み込まれるように形成することが好ましい。
【００６７】
第１のセラミックス部品に加え、第２のセラミックス部品を内部にセラミックス繊維を有する複合材を用い、セラミックス繊維の端部が前記接合部内に突出していると、接合部の両側をセラミックス繊維で補強することができるので高強度のセラミックス接合体を得ることができる。
【００６８】
第２の面からセラミックス繊維の端部が突出した第２のセラミックス部品は、例えば次のように得ることができる。第２の面をマトリックスが選択的にエッチングされるように処理して得ても良い。またセラミック繊維を内部に有する複合材からなる第２のセラミックス部品にノッチを入れて割った破断面を第２の面としても良い。複合材の破断面は、セラミックス繊維の引き抜きが生じるので、第２の面には突出したセラミックス繊維と、セラミックス繊維が引き抜かれた孔の両方が生じる。また、複合材を形成する際に、マトリックスを部分的に形成し、セラミックス繊維が露出した側面を第２の面としてもよい。
【００６９】
このように、セラミックス繊維の端部が接合部内に突出している第１及び第２の面に光ＣＶＤ法でＣＶＤセラミックスを成長させると、第１及び第２の面の両側で同時にセラミックス繊維の端部が包み込まれるように接合部を形成することができる。
【００７０】
第１のセラミックス部品及び第１のセラミックス部品で用いるセラミックス繊維はどのようなものでも利用できる。例えば炭素繊維、ＳｉＣ繊維などを利用することができる。
【００７１】
本発明のセラミックス接合体の製造方法は、ＣＶＤセラミックスが、下記組成式で定義されるＭＡＸ相セラミックスからなり、
Ｍを含有するハロゲン化物、水素化物または炭化水素化物、
Ａを含有するハロゲン化物、水素化物または炭化水素化物、及び
Ｘを含有する有機物、酸化物、窒素、アンモニアまたはアミン類、、
を前記原料ガスとして接合部を形成することが好ましい。
Ｍｎ＋１ＡＸｎ
（ａ）Ｍは、Ｓｃ，Ｔｉ，Ｖ，Ｃｒ，Ｚｒ，Ｎｂ，Ｍｏ，Ｈｆ及びＴａからなる群から選択されるいずれかの元素である。
（ｂ）Ａは、Ａｌ，Ｓｉ，Ｐ，Ｓ，Ｇａ，Ｇｅ，Ａｓ，Ｃｄ，Ｉｎ，Ｓｎ，Ｔｉ，Ｐｂからなる群から選択されるいずれかの元素である。
（ｃ）Ｘは、ＣまたはＮである。
（ｄ）ｎは、０．５≦ｎ≦３である。
【００７２】
ＭＡＸ相セラミックスは、遷移金属である「Ｍ」の炭化物、または窒化物の結晶格子が、「Ａ」の原子層を挟んで積み重なった結晶構造をしていることが知られている。このため「Ａ」の原子層内で転位も移動可能であるので常温で塑性変形できる特徴を持っている。つまり、接合部を塑性変形しやすいＣＶＤセラミックスで構成することができる。
このため、第１のセラミックス部品、第２のセラミックス部品または接合部のいずれかが異なる材質または形態のセラミックスの組合せとなった場合、発生する内部応力を緩和することができる。
なお、第１または第２のセラミックス部品と接合部の形態が異なる場合とは、同じ組成であってもＣＶＤセラミックスと焼結体との組合せとなっている場合も含む。
【００７３】
具体的は、Ｍを含有するハロゲン化物、水素化物または炭化水素化物としては、ハロゲン化チタン（ＴｉＣｌ４、ＴｉＦ４、ＴｉＢｒ４、ＴｉＩ４など）、水素化チタン（ＴｉＨ２）ハロゲン化タンタル（ＴａＣｌ５）、などが挙げられる。Ｍを含有するハロゲン化物、水素化物または炭化水素化物が固体あるいは液体である場合には、加熱してガスを発生させて原料ガスとして使用することができる。
【００７４】
また、Ａを含有するハロゲン化物、水素化物または炭化水素化物としては、ＳｉＣｌ４、ＳｉＦ４、ＳｉＢｒ４、ＳｉＩ４、ＣＨ３ＳｉＣｌ３、Ｃ２Ｈ６ＳｉＣｌ２、Ｃ３Ｈ９ＳｉＣｌ、ＳｉＨ４などが挙げられる。Ａを含有するハロゲン化物、水素化物または炭化水素化物が固体あるいは液体である場合には、加熱してガスを発生させて原料ガスとして使用することができる。
【００７５】
さらにＸを含有する有機物としては、例えばメタン、エタン、プロパン、エチレンなどの炭化水素ガス、アルコール類、ハロゲン系炭化水素などが挙げられる。Ｘを含有する酸化物としてはＮＯｘ、ＣＯ、ＣＯ２などが挙げられる。Ｘを含有するアミン類としては、メチルアミン、ジメチルアミン、トリメチルアミンなどが挙げられる。Ｘを含有する有機物、酸化物またはアミン類が、固体あるいは液体である場合には、加熱してガスを発生させて原料ガスとして使用することができる。
【００７６】
これらの原料ガスを用いてＣＶＤセラミックスを得るには、例えば下記の反応式による反応を利用し光ＣＶＤ法で得ることができる。
TiCl4+CH4＋H2→TiC+4HCl                          （式１）
SiCl4+CH4＋H2→SiC＋4HCl                          （式２）
CH3SiCl3＋H2→SiC＋3HCl                                （式３）
3TiCl4+SiCl4+2CH4＋H2→Ti3SiC2＋16HCl                （式４）
2TaCl5+2CH4＋H2→2TaC+10HCl                          （式５）  
【００７７】
これらを適宜組合せ原料ガスとし、キャリアガスとして水素、アルゴンなどを用いることができる。キャリアガスは、原料ガスと混合し、原料ガスを運搬する機能の他に、反応に寄与し平衡反応を制御する機能などを有している。
これらの反応では光照射によって原料ガスを励起、分解させＣＶＤセラミックスを得ることができる。
【００７８】
本発明のセラミックス接合体の製造方法はＭＡＸ相セラミックスが、Ｔｉ３ＳｉＣ２であり、ハロゲン化チタン、ハロゲン化珪素、及びハロゲン化炭素を原料ガスとして前記接合部を形成することが好ましい。
【００７９】
Ｔｉ３ＳｉＣ２は、ＴｉＣの結晶格子が、Ｓｉの原子層を挟んで積み重なった結晶構造をしている。基本的にはＴｉＣと同様な性質を示し、室温から高温まで圧縮強度が優れた材料である。しかし、Ｓｉ−Ｓｉ結合が金属結合性で金属と同様に抵抗率の温度係数が正の導電性を示し、Ｓｉ原子内では転位も移動も可能であるため、常温で塑性変形するという性質も兼ね備えている。また、Ｔｉ３ＳｉＣ２を構成するＳｉ、Ｔｉ、Ｃは比較的利用しやすい元素であり、有害性もないため、好適に利用することができる。また、Ｔｉ３ＳｉＣ２は融点が３０００℃以上であり、空気中では２３００℃、真空または不活性雰囲気１８００℃まで安定して使用することができる。Ｔｉ３ＳｉＣ２は、破壊靭性１１．２ＭＰａ・ｍ０．５、耐熱衝撃性  ΔＴ（１４００℃）ビッカース硬さ４ＧＰａ（ＳｉＣでは２６ＧＰａ）であり、硬いが加工しやすいという特徴がある。
【００８０】
これらの原料ガスを用いてＣＶＤセラミックスを得るには、例えば式３の反応式による反応を利用することができる。
また、反応は、ＳｉＣｌ４、ＣＨ４、Ｈ２原料ガス、キャリアガスの全圧、３．５Ｔｏｒｒ、温度７００℃、レーザ光としてＣＯ２レーザー（出力２５０Ｗ、単位面積当たりのレーザー出力１０５Ｗｍ−２以上、ビーム径３μｍ〜１００μｍ）を用い、接合部を形成することができる。
【００８１】
以下、本発明の具体的な実施の形態について、図面を用いながら順に説明する。
実施の形態１は平面状のセラミックス接合体、実施の形態２は円筒形状のセラミックス接合体、実施の形態３は角パイプ形状のセラミックス接合体である。実施の形態４は平面状のセラミックス接合体であるが、実施の形態１とは第１及び第２のセラミックス部品にセラミックス繊維が含まれる複合材であることが異なる。
このため、実施の形態１では、セラミックス接合体の形状、接合部の形態、製造方法について説明し、実施の形態２、実施の形態３では、主に形状について説明する。実施の形態４では、セラミックス接合体の接合部の形態、製造方法について主に説明する。
【００８２】
≪実施の形態１≫
図１は、同じ厚さの四角形の平板の側面を接合部で接合した本発明の実施の形態１のセラミックス接合体を示す。
図２（ａ）は本発明の実施の形態１のセラミックス接合体の接合部近傍のＡ−Ａ’断面図を示し、（ｂ）〜（ｄ）は実施の形態１の変形例を示す。
図５は、本発明の実施の形態１のセラミックス接合体を得る製造装置である。
図６は、本発明の実施の形態１のセラミックス接合体が得られる過程の説明図であって（ａ）は、第１及び第２のセラミックス部品を配置した過程、（ｃ）は、第１及び第２のセラミックス部品が接合部で接合された過程、（ｂ）はそれらの中間の過程を示す。
【００８３】
本発明の実施の形態１のセラミックス接合体１００は、例えば、厚さが１〜２０ｍｍ、主面の大きさは例えば一辺が１００〜５００ｍｍの長方形の形状の第１のセラミック部品１及び第２のセラミックス部品２を組み合わせて構成される。第１のセラミック部品１及び第２のセラミックス部品２の厚さは同一である。第１のセラミック部品１及び第２のセラミックス部品２は、ＳｉＣの焼結体を使用する。
【００８４】
第１のセラミックス部品１の第１の面１１と第２のセラミックス部品２の第２の面２１は、それぞれ主面に対し、８０〜８７°傾斜した面である。第１のセラミックス部品１の第１の面１１と第２のセラミックス部品２の第２の面２１の最も近い部分の間隔が０．５〜５ｍｍとなるＶ字型の空間部４を形成し、第１のセラミックス部品１及び第２のセラミックス部品２のそれぞれの主面が平行になるように反応容器内に配置する。反応容器内には原料ガス及びキャリアガスをガス導入口９３から導入し、余剰となった原料ガス及びキャリアガスを排気口９４から排出する。分圧の調整された原料ガス及びキャリアガスが循環するので、反応容器内の原料ガス及びキャリアガスの分圧は一定にコントロールされる。反応容器の窓９２を通して、反応容器外のレーザ光源９１から形成されたＶ字型の空間部４にレーザ光を照射する。このとき、レーザ光は、奥まで届くようＶ字型の空間部４の大きく開口した側から照射する。
【００８５】
本実施の形態では、原料ガスとして、MTS、キャリアガスとして水素を用い、反応は、４００Ｐａの減圧で行うことができる。
【００８６】
レーザ光は、ＣＯ２レーザ（出力２５０Ｗ、単位面積当たりのレーザ出力１０６Ｗｍ−２、ビーム径２０μｍ）を用いることができる。レーザ光は、細い光線となって空間部４に照射される。レーザ光が第１の面１１及び第２の面２１に当たるように走査すると、原料ガスが分解したＣＶＤセラミックスが成長していく。これらの原料ガス、条件等から得られるＣＶＤセラミックスは、炭化珪素である。
【００８７】
成長した接合部３が、第１のセラミックス部品１及び第２のセラミックス部品２の上端まで達すると、レーザ光の走査範囲を広げ、第１のセラミックス部品１の上側主面である第３の面１２及び第２のセラミックス部品２の上側主面である第４の面２２にも照射するようにすることによって、第１の被覆部３１、第２の被覆部３２を形成することができる。レーザ光の走査の仕方でＣＶＤセラミックスの厚さをコントロールできるので第１の被覆部３１及び第２の被覆層３２の厚さは、例えば０．５〜５ｍｍにすることができ、かつ接合部３よりも薄く形成できる。
【００８８】
このようにして得られたセラミックス接合体１００は、高強度で大きなものが得られるので、工業炉などの耐熱部品として使用することができる。また、使用する第１のセラミックス部品１及び第２のセラミックス部品２、ＣＶＤセラミックスには、半導体を製造する上で有害な元素がないので、半導体製造装置用の耐熱部材として使用することができる。
【００８９】
図２（ｂ）は、第１の面１１及び第２の面１２の間隔が、表面からの距離にかかわらず一定の実施形態１の変形例１である。この場合は、レーザ光を斜めから照射し、底にＣＶＤセラミックスを優先して形成する段階を設けることによって、接合部３を形成することができる。
【００９０】
図２（ｃ）は、第１のセラミックス部品１と、第２のセラミックス部品２と、接合部３との厚さが等しい変形例２である。この場合は、レーザ光の照射を接合部３が第１のセラミックス部品１及び第２のセラミックス部品２の上端に到達した段階で停止することによって得ることができる。この場合、セラミックス接合体１００は、段差のない平坦な表面を得ることができる。
【００９１】
図２（ｄ）は、セラミックス接合体１００の両側の面から内部が細くなるように接合部３が形成されている変形例３である。両側の面から内部が細くなるように構成されている場合、接合部３の断面は中央がくびれた形状になる。この場合、空間部に両側からレーザ光を照射することによって得ることができる。レーザ光の照射は、片側ずつ順に行っても良いし、同時に両側から行っても良い。本変形例では、両面が対称になるので、反りの発生しにくいセラミックス接合体を得ることができる。
【００９２】
≪実施の形態２≫
図３（ａ）は、底面が同一形状、同一サイズの円筒形状の第１のセラミックス部品１及び第２のセラミックス部品２を底面が一致するように接合部３で接合した本発明の実施の形態２のセラミックス接合体１００を示す。
【００９３】
第１のセラミックス部品１及び第２のセラミックス部品２は、例えば外径が、１００〜５００ｍｍ、厚さが１〜２０ｍｍ、長さが１００〜１０００ｍｍである。実施の形態１と同様に接合部３が形成されている。本実施の形態では接合部３は環状に構成されているので、反応容器内で第１のセラミックス部品１及び第２のセラミックス部品２を回転させることによって本実施の形態のセラミックス接合体１００を得ることができる。また、本実施の形態のセラミックス接合体１００は、環状であるので、中心軸に対して対称であり、熱歪みが発生しにくい特徴がある。
【００９４】
≪実施の形態３≫
図３（ａ）は、底面が同一形状、同一サイズの角パイプ形状の第１のセラミックス部品１及び第２のセラミックス部品２を底面が一致するように接合部３で接合した本発明の実施の形態３のセラミックス接合体１００を示す。
【００９５】
第１のセラミックス部品１及び第２のセラミックス部品２は、例えば一辺の長さが、３０〜５００ｍｍ、厚さが１〜２０ｍｍ、長さが１００〜１０００ｍｍである。実施の形態１と同様に接合部３が形成されている。本実施の形態では接合部３は矩形に構成されているので、反応容器内で第１のセラミックス部品１及び第２のセラミックス部品２を回転させることによって本実施の形態のセラミックス接合体１００を得ることができる。また、本実施の形態のセラミックス接合体１００は、角パイプ状であるので、中心軸に対して対称であり、熱歪みが発生しにくい特徴がある。
【００９６】
≪実施の形態４≫
第１のセラミックス部品１及び第２のセラミックス部品２にセラミックス繊維５１，５２を有する実施の形態４のセラミックス接合体１００の断面図である。全体の形状は、実施の形態１と同じである。
【００９７】
第１のセラミックス部品１及び第２のセラミックス部品２は、マトリックスがＳｉＣであり、内部にセラミックス繊維５１，５２であるＳｉＣ繊維が織布として有している。第１のセラミックス部品１の第１の面１１及び第２のセラミックス部品２の第２の面２１には、セラミックス繊維の端部５３，５４が露出している。これは、ＳｉＣ／ＳｉＣ複合材の両面にノッチを入れ、割ることによってセラミックス繊維の引き抜きを生じさせ得ることができる。なお、セラミックス繊維の引き抜きが生じ易くなるようセラミックス繊維の表面にコーティングをしても良い。ＳｉＣ／ＳｉＣ複合材の場合には、例えばＳｉＣ繊維の表面に炭素の被覆を形成することができる。炭素の被覆は、樹脂を塗布し、不活性雰囲気下で焼成することによって得ることができる。
【００９８】
このようにして得られた本実施形態のセラミックス接合体１００は、第１セラミックス部品及び第２のセラミックス部品と接合部３とが、セラミックス繊維の端部によってつながっているので高強度のセラミックス接合体を得ることができる。
【００９９】
以上、実施の形態１〜４の実施の形態を挙げて説明したとおり、第１のセラミックス部品１と第２のセラミックス部品２をＣＶＤセラミックスからなる接合部３で接合することによってセラミックス接合体１００が得られる。このため、セラミックス接合体１００を一体的に得ることができるので、セラミックス部品の製造装置にサイズ上の制約がある場合であっても、大きなセラミックス接合体を容易に得ることができる。
【産業上の利用可能性】
【０１００】
本発明のセラミックス接合体は、工業炉などの耐熱部品の他、半導体ウエハを熱処理する際に用いられるウエハボート、プラズマエッチャー装置用部品、半導体製造装置用部品などの耐熱部品として使用することができる。
【符号の説明】
【０１０１】
１    第１のセラミックス部品
２    第２のセラミックス部品
３    接合部
４    空間部
１１  第１の面
１２  第３の面
２１  第２の面
２２  第４の面
３１  第１の被覆部
３２  第２の被覆部
５１，５２  セラミックス繊維
５３，５４  セラミックス繊維の端部
９１  レーザ光源
９２  窓
９３  ガス導入口
９４  排気口
１００  セラミックス接合体
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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