(57)【要約】【課題】介在部における強度のばらつきを抑制できるセラミック構造体を提供することを目的とする。【解決手段】シリコンと炭化珪素とを含む第１部材と、シリコンと炭化珪素とを含む第２部材と、前記第１部材と前記第２部材との間に介在し、シリコンと炭化珪素とを含む介在部と、を備え、前記介在部の断面の面積に対する、前記介在部の前記断面に含まれるシリコンの面積の比は、Ａであり、前記第１部材の断面の面積に対する、前記第１部材の前記断面に含まれるシリコンの面積の比は、Ｂ１であり、前記第２部材の断面の面積に対する、前記第２部材の前記断面に含まれるシリコンの面積の比は、Ｂ２であり、前記Ａ、前記Ｂ１及び前記Ｂ２は、１．０＜Ａ／Ｂ１＜１．３、及び、１．０＜Ａ／Ｂ２＜１．３の少なくともいずれかを満たすことを特徴とするセラミック構造体が提供される。【選択図】図１
2018008865.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
シリコンと炭化珪素とを含む第１部材と、
シリコンと炭化珪素とを含む第２部材と、
前記第１部材と前記第２部材との間に介在し、シリコンと炭化珪素とを含む介在部と、
を備え、
前記介在部の断面の面積に対する、前記介在部の前記断面に含まれるシリコンの面積の平均比率は、Ａであり、
前記第１部材の断面の面積に対する、前記第１部材の前記断面に含まれるシリコンの面積の平均比率は、Ｂ１であり、
前記第２部材の断面の面積に対する、前記第２部材の前記断面に含まれるシリコンの面積の平均比率は、Ｂ２であり、
前記Ａ、前記Ｂ１及び前記Ｂ２は、１．０＜Ａ／Ｂ１＜１．３、及び、１．０＜Ａ／Ｂ２＜１．３の少なくともいずれかを満たすことを特徴とするセラミック構造体。
【請求項２】
前記介在部の前記断面の面積に対する、前記介在部の前記断面に含まれるシリコンの面積の比の標準偏差は、Ｃであり、
前記第１部材の前記断面の面積に対する、前記第１部材の前記断面に含まれるシリコンの面積の比の標準偏差は、Ｄ１であり、
前記第２部材の前記断面の面積に対する、前記第２部材の前記断面に含まれるシリコンの面積の比の標準偏差は、Ｄ２であり、
前記Ｃ、前記Ｄ１及び前記Ｄ２は、１．３＜Ｃ／Ｄ１＜３．３、及び、１．３＜Ｃ／Ｄ２＜３．３の少なくともいずれかを満たすことを特徴とする請求項１に記載のセラミック構造体。
【請求項３】
前記Ａは、２３％以上３０％以下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構造体。
【請求項４】
前記介在部は、
中央層と、
前記中央層と前記第１部材との間に位置する第１側面層と、
前記中央層と前記第２部材との間に位置する第２側面層と、
を含み、
前記第１側面層の断面の面積に対する、前記第１側面層の前記断面に含まれるシリコンの面積の比は、Ｅ１であり、
前記第２側面層の断面の面積に対する、前記第２側面層の前記断面に含まれるシリコンの面積の比は、Ｅ２であり、
前記中央層の断面の面積に対する、前記中央層の前記断面に含まれるシリコンの面積の比は、Ｆであり、
前記Ｅ１及び前記Ｅ２の少なくともいずれかは、前記Ｆよりも低い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構造体。
【請求項５】
前記Ｅ１、前記Ｅ２及び前記Ｆは、Ｅ１／Ｆ＜０．９５、及び、Ｅ２／Ｆ＜０．９５の少なくともいずれかを満たすことを特徴とする請求項４に記載のセラミック構造体。
【請求項６】
前記中央層の前記断面は、前記第１部材と前記介在部との界面に対して垂直な第１方向と、前記界面に対して平行な第２方向と、を含む平面における断面であり、
前記中央層の前記断面において、前記中央層に含まれるシリコンの前記第１方向の弦長さは、前記中央層に含まれるシリコンの前記第２方向の弦長さよりも短いことを特徴とする請求項４または５に記載のセラミック構造体。
【請求項７】
前記中央層に含まれるシリコンの前記第２方向の前記弦長さに対する、前記中央層に含まれるシリコンの前記第１方向の前記弦長さの比は、０．９未満であることを特徴とする請求項６に記載のセラミック構造体。
【請求項８】
前記介在部の平均厚さは、１００マイクロメートル以上４００マイクロメートル以下であることを特徴とする請求項１〜７のいずれか１つに記載のセラミック構造体。
【請求項９】
前記介在部の厚さの最大値と、前記介在部の厚さの最小値と、の差は、１００マイクロメートル以下であることを特徴とする請求項８に記載のセラミック構造体。
【請求項１０】
前記第１部材と前記介在部との界面は、
第１界面と、
前記第１界面に対して傾斜した第２界面と、
を有し、
前記第２部材と前記介在部との界面は、
前記介在部を介して前記第１界面と対向する第３界面と、
前記第３界面に対して傾斜し、前記介在部を介して前記第２界面と対向する第４界面と、
を有し、
前記第１界面及び前記第２界面は、前記第３界面と前記第４界面との間に位置することを特徴とする請求項１〜９のいずれか１つに記載のセラミック構造体。
【請求項１１】
前記第１部材と前記介在部との界面は、前記第１界面と前記第２界面とを接続する第１曲面を有し、
前記第２部材と前記介在部との界面は、前記第３界面と前記第４界面とを接続する第２曲面を有することを特徴とする請求項１０に記載のセラミック構造体。
【請求項１２】
前記第１界面に対して垂直な方向と、前記第３界面に対して垂直な方向と、を含む平面における断面において、前記第１曲面の曲率半径は、前記第２曲面の曲率半径よりも小さいことを特徴とする請求項１１に記載のセラミック構造体。
【請求項１３】
前記第１曲面と前記第２曲面との間の距離は、前記第１界面と前記第３界面との間の距離よりも短く、前記第２界面と前記第４界面との間の距離よりも短いことを特徴とする請求項１１または１２に記載のセラミック構造体。
【請求項１４】
前記セラミック構造体の曲げ強度から算出されたワイブル係数は、１０以上であることを特徴とする請求項１〜１３のいずれか１つに記載のセラミック構造体。
【請求項１５】
前記介在部における開気孔率は、０．１％以下であることを特徴とする請求項１〜１４のいずれか１つに記載のセラミック構造体。
【請求項１６】
前記セラミック構造体の体積抵抗率は、２．０×１０−２オーム・センチメートル以下であることを特徴とする請求項１〜１５のいずれか１つに記載のセラミック構造体。
【請求項１７】
少なくとも１つの辺の長さが１メートルよりも長く、
少なくとも３つの面によって囲まれた複数の空間を有することを特徴とする請求項１〜１６のいずれか１つに記載のセラミック構造体。
【請求項１８】
請求項１〜１７のいずれか１つに記載のセラミック構造体を含むことを特徴とする半導体製造装置用構造部材。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明の態様は、一般的に、セラミック構造体及び半導体製造装置用構造部材に関する。
【背景技術】
【０００２】
反応焼結炭化珪素部材（シリコン含浸炭化珪素部材）は、比剛性、導電性に優れ、気孔が少ない素材である。このため、反応焼結炭化珪素部材を含むセラミック構造体は、半導体製造装置用部材として使用されている。特に、電子ビームを用いる装置（露光装置や検査装置など）の稼働部や真空環境などにおいては、高精度、低アウトガス、導電性が求められる。このため、反応焼結炭化珪素部材は、これらの装置に適している。  
最近では、半導体デバイスの高性能化およびスループットの向上のための装置開発が進んでいる。そのため、装置に使用される部材として、複雑形状品や大型構造体が求められている。複雑形状品や大型構造体を、ひとつの成型体から作成するのは困難である。そこで、例えば、複数の部材（成型体）同士をカーボンを含む接着剤で接着し反応焼結する方法が用いられている。特許文献１には、部材同士を接合する接合部の信頼性を向上させるため、接合部の微構造を制御する方法が記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００５−２２９０５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、接合部など、部材同士の間に介在する介在部には、空隙の残留または大きな遊離シリコン相が発生することがある。例えば大型の部材同士を接合する場合には、空隙の残留や遊離シリコン相が発生しやすい。この場合、接合される部材の組織と接合部の組織とが互いに異なるため、安定した物性が得られないことがある。例えば、接合部における接合強度がばらついたり、接合強度が低下したりすることがある。
【０００５】
本発明は、かかる課題の認識に基づいてなされたものであり、介在部における強度のばらつきを抑制できるセラミック構造体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】
第１の発明は、シリコンと炭化珪素とを含む第１部材と、シリコンと炭化珪素とを含む第２部材と、前記第１部材と前記第２部材との間に介在し、シリコンと炭化珪素とを含む介在部と、を備え、前記介在部の断面の面積に対する、前記介在部の前記断面に含まれるシリコンの面積の比は、Ａであり、前記第１部材の断面の面積に対する、前記第１部材の前記断面に含まれるシリコンの面積の比は、Ｂ１であり、前記第２部材の断面の面積に対する、前記第２部材の前記断面に含まれるシリコンの面積の比は、Ｂ２であり、前記Ａ、前記Ｂ１及び前記Ｂ２は、１．０＜Ａ／Ｂ１＜１．３、及び、１．０＜Ａ／Ｂ２＜１．３の少なくともいずれかを満たすことを特徴とするセラミック構造体である。
【０００７】
このセラミック構造体によれば、シリコンの偏析及び介在部の気孔率が低減され、強度のばらつきを抑制することができる。第１、第２部材の線膨張係数と介在部の線膨張係数の差が小さくなることで残留応力が低減すると考えられ、強度のばらつきを抑制することができる。
【０００８】
第２の発明は、第１の発明において、前記介在部の前記断面の面積に対する、前記介在部の前記断面に含まれるシリコンの面積の比の標準偏差は、Ｃであり、前記第１部材の前記断面の面積に対する、前記第１部材の前記断面に含まれるシリコンの面積の比の標準偏差は、Ｄ１であり、前記第２部材の前記断面の面積に対する、前記第２部材の前記断面に含まれるシリコンの面積の比の標準偏差は、Ｄ２であり、前記Ｃ、前記Ｄ１及び前記Ｄ２は、１．３＜Ｃ／Ｄ１＜３．３、１．３＜Ｃ／Ｄ２＜３．３の少なくともいずれかを満たすことを特徴とするセラミック構造体である。
【０００９】
このセラミック構造体によれば、シリコンの偏析及び介在部の気孔率が低減され、強度のばらつきを抑制することができる。第１、第２部材の線膨張係数と介在部の線膨張係数の差が小さくなることで残留応力が低減すると考えられ、強度のばらつきを抑制することができる。
【００１０】
第３の発明は、第１または第２の発明において、前記Ａは、２３％以上３０％以下であることを特徴とするセラミック構造体である。  
このセラミック構造体によれば、シリコンの偏析及び介在部の気孔率が低減され、強度のばらつきを抑制することができる。
【００１１】
第４の発明は、第１または第２の発明において、前記介在部は、中央層と、前記中央層と前記第１部材との間に位置する第１側面層と、前記中央層と前記第２部材との間に位置する第２側面層と、を含み、前記第１側面層の断面の面積に対する、前記第１側面層の前記断面に含まれるシリコンの面積の比は、Ｅ１であり、前記第２側面層の断面の面積に対する、前記第２側面層の前記断面に含まれるシリコンの面積の比は、Ｅ２であり、前記中央層の断面の面積に対する、前記中央層の前記断面に含まれるシリコンの面積の比は、Ｆであり、前記Ｅ１及び前記Ｅ２の少なくともいずれかは、前記Ｆよりも低いことを特徴とするセラミック構造体である。
【００１２】
このセラミック構造体によれば、第１部材と介在部との界面近傍および第２部材と介在部との界面近傍の少なくともいずれかにおいて、炭化珪素の比率が増加する。これにより、強度の向上を向上させることができ、強度のばらつきを抑制することができる。
【００１３】
第５の発明は、第４の発明において、前記Ｅ１、前記Ｅ２及び前記Ｆは、Ｅ１／Ｆ＜０．９５、及び、Ｅ２／Ｆ＜０．９５の少なくともいずれかを満たすことを特徴とするセラミック構造体である。
【００１４】
このセラミック構造体によれば、第１部材と介在部との界面近傍および第２部材と介在部との界面近傍の少なくともいずれかにおいて、炭化珪素の比率が増加する。これにより、強度を向上させることができる。また、強度のばらつきを抑制することができる。
【００１５】
第６の発明は、第４または第５の発明において、前記中央層の前記断面は、前記第１部材と前記介在部との界面に対して垂直な第１方向と、前記界面に対して平行な第２方向と、を含む平面における断面であり、前記中央層の前記断面において、前記中央層に含まれるシリコンの前記第１方向の弦長さは、前記中央層に含まれるシリコンの前記第２方向の弦長さよりも短いことを特徴とするセラミック構造体である。
【００１６】
このセラミック構造体によれば、セラミック構造体の強度を向上させることができる。また、強度のばらつきを抑制することができる。
【００１７】
第７の発明は、第６の発明において、前記中央層に含まれるシリコンの前記第２方向の前記弦長さに対する、前記中央層に含まれるシリコンの前記第１方向の前記弦長さの比は、０．９未満であることを特徴とするセラミック構造体である。
【００１８】
このセラミック構造体によれば、セラミック構造体の強度を向上させることができる。また、強度のばらつきを抑制することができる。
【００１９】
第８の発明は、第１〜第７のいずれか１つの発明において、前記介在部の平均厚さは、１００マイクロメートル以上４００マイクロメートル以下であることを特徴とするセラミック構造体である。
【００２０】
介在部の強度は、第１部材又は第２部材の強度に比べて低いことがある。このセラミック構造体によれば、介在部が薄いことにより、強度のばらつきを抑制することができる。
【００２１】
第９の発明は、第８の発明において、前記介在部の厚さの最大値と、前記介在部の厚さの最小値と、の差は、１００マイクロメートル以下であることを特徴とするセラミック構造体である。  
このセラミック構造体によれば、強度のばらつきを抑制することができる。
【００２２】
第１０の発明は、第１〜第９のいずれか１つの発明において、前記第１部材と前記介在部との界面は、第１界面と、前記第１界面に対して傾斜した第２界面と、を有し、前記第２部材と前記介在部との界面は、前記介在部を介して前記第１界面と対向する第３界面と、前記第３界面に対して傾斜し、前記介在部を介して前記第２界面と対向する第４界面と、を有し、前記第１界面及び前記第２界面は、前記第３界面と前記第４界面との間に位置することを特徴とするセラミック構造体である。
【００２３】
介在部の強度は、第１部材の強度や第２部材の強度に比べて低いことがある。  
これに対し、このセラミック構造体によれば、第１部材から第２部材へ向かう方向に対して垂直な断面において、当該断面に占める介在部の割合が小さく、強度の低下を抑制できる。
【００２４】
第１１の発明は、第１０の発明において、前記第１部材と前記介在部との界面は、前記第１界面と前記第２界面とを接続する第１曲面を有し、前記第２部材と前記介在部との界面は、前記第３界面と前記第４界面とを接続する第２曲面を有することを特徴とするセラミック構造体である。
【００２５】
セラミック構造体を形成する際には、二つ以上の焼結前の仮焼体を、炭化珪素粉末と樹脂とを含む接着剤で接合する。接合された仮焼体に溶融Ｓｉを含侵させ、熱処理を行うことで、セラミック構造体が形成される。このときの接合部が介在部となる。接合部の界面の先端が尖っている場合、尖っている部分では、接着の際に接着剤の流動性が低下する。このため、尖っている部分では接着剤が充填されにくい。  
これに対して、このセラミック構造体によれば、界面の先端を曲面とすることで、接着剤を充填しやすくなる。また、先端を曲面とすることで、仮焼体のチッピングの発生、空隙の発生、シリコンの偏析の発生を抑制することができる。
【００２６】
第１２の発明は、第１１の発明において、前記第１界面に対して垂直な方向と、前記第３界面に対して垂直な方向と、を含む平面における断面において、前記第１曲面の曲率半径は、前記第２曲面の曲率半径よりも小さいことを特徴とするセラミック構造体である。
【００２７】
介在部の強度は、第１部材の強度や第２部材の強度に比べて低い場合があるため、介在部が厚いと部分的に強度が低下することがある。  
これに対して、このセラミック構造体によれば、第１曲面の曲率半径が第２曲面の曲率半径よりも小さいことにより、第１曲面と第２曲面との間の距離が小さくなる。これにより、強度の低下を抑制することができる。
【００２８】
第１３の発明は、第１１または第１２の発明において、前記第１曲面と前記第２曲面との間の距離は、前記第１界面と前記第３界面との間の距離よりも短く、前記第２界面と前記第４界面との間の距離よりも短いことを特徴とするセラミック構造体である。
【００２９】
セラミック構造体を形成する際には、二つ以上の焼結前の仮焼体を、炭化珪素粉末と樹脂とを含む接着剤で接合する。接合された仮焼体に溶融Ｓｉを含侵させ、熱処理を行うことで、セラミック構造体が形成される。このときの接合部が介在部となる。  
このセラミック構造体によれば、第１曲面と第２曲面との間の距離が短いことにより、第１曲面と第２曲面との間に接着剤が充填されないことを抑制できる。したがって、強度を高めることができる。
【００３０】
第１４の発明は、第１〜第１３のいずれか１つの発明において、前記セラミック構造体の曲げ強度から算出されたワイブル係数は、１０以上であることを特徴とするセラミック構造体である。  
このセラミック構造体によれば、信頼性に優れ大型かつ複雑な形状を有する一体セラミック構造体を製作することができる。
【００３１】
第１５の発明は、第１〜第１４のいずれか１つの発明において、前記介在部における開気孔率は、０．１％以下であることを特徴とするセラミック構造体である。
【００３２】
このセラミック構造体によれば、耐久性に優れ、アウトガスの発生が少なく、大型かつ複雑な形状を有する一体セラミック構造体を製作することができる。例えば、このセラミック構造体を、半導体製造装置等の真空チャンバ内の部材（構造体）に用いることで、目標真空度への到達時間を短縮することができる。
【００３３】
第１６の発明は、第１〜第１５のいずれか１つの発明において、前記セラミック構造体の体積抵抗率は、２．０×１０−２オーム・センチメートル以下であることを特徴とするセラミック構造体である。
【００３４】
例えば、このセラミック構造体を電子ビームを用いる半導体製造装置に用いれば、体積抵抗率が低いため、渦電流起因の磁界の影響を抑制することができる。
【００３５】
第１７の発明は、第１〜第１６のいずれか１つの発明において、少なくとも１つの辺の長さが１メートルよりも長く、少なくとも３つの面によって囲まれた複数の空間を有することを特徴とするセラミック構造体である。
【００３６】
このセラミック構造体によれば、大型で複雑な形状を有するセラミック構造体において、強度のばらつきを抑制できる。
【００３７】
第１８の発明は、第１〜第１７のいずれか１つの発明のセラミック構造体を含むことを特徴とする半導体製造装置用構造部材である。  
この半導体製造装置用構造部材によれば、強度のばらつきを抑制することができる。
【発明の効果】
【００３８】
本発明の態様によれば、介在部における強度のばらつきを抑制できるセラミック構造体が提供される。
【図面の簡単な説明】
【００３９】
【図１】図１（ａ）及び図１（ｂ）は、実施形態に係るセラミック構造体を例示する図である。
【図２】実施形態に係るセラミック構造体を例示する断面図である。
【図３】セラミック構造体の評価結果を示す表である。
【図４】接合部の厚さを説明する断面図である。
【図５】接合部の平均厚さと曲げ強度との関係を示すグラフ図である。
【図６】接合部の平均厚さとワイブル係数との関係を示すグラフ図である。
【図７】セラミック構造体の評価結果を示す表である。
【図８】セラミック構造体の断面におけるレーザ顕微鏡像である。
【図９】Ｓｉ面積比と曲げ強度との関係を示すグラフ図である。
【図１０】Ｓｉ面積比とワイブル係数との関係を示すグラフ図である。
【図１１】Ｓｉ面積標準偏差比と曲げ強度との関係を示すグラフ図である。
【図１２】Ｓｉ面積標準偏差比とワイブル係数との関係を示すグラフ図である。
【図１３】実施形態に係るセラミック構造体のレーザ顕微鏡像である。
【図１４】セラミック構造体の評価結果を示す表である。
【図１５】図１５（ａ）及び図１５（ｂ）は、弦長さを説明する模式図である。
【図１６】実施形態に係る別のセラミック構造体を例示する断面図である。
【図１７】セラミック構造体を例示する断面図である。
【図１８】実施形態に係る別のセラミック構造体を例示する断面図である。
【図１９】セラミック構造体の製造方法を例示するフローチャートである。
【図２０】電子露光装置を例示する模式図である。
【図２１】図２１（ａ）〜図２１（ｃ）は、実施形態に係るセラミック構造体を例示する斜視図である。
【図２２】図２２（ａ）及び図２２（ｂ）は、実施形態に係るセラミック構造体を例示する斜視図である。
【発明を実施するための形態】
【００４０】
以下、本発明の実施の形態について図面を参照しつつ説明する。なお、各図面中、同様の構成要素には同一の符号を付して詳細な説明は適宜省略する。  
図１（ａ）及び図１（ｂ）は、実施形態に係るセラミック構造体を例示する図である。  図１（ａ）は、実施形態に係るセラミック構造体１００を表す斜視図である。図１（ｂ）は、図１（ａ）に示すＡ１−Ａ２線における、セラミック構造体１００の断面の一部を表す断面図である。  
図１（ａ）及び図１（ｂ）に表したように、セラミック構造体１００は、第１部材１０と、第２部材２０と、接合部（介在部）３０と、を含む。第１部材１０及び第２部材２０は、それぞれ、シリコン（Ｓｉ）と炭化珪素（ＳｉＣ）を含む。接合部３０は、第１部材１０と第２部材２０との間に設けられた中間層である。接合部３０は、第１部材１０と第２部材２０とを接合する層であり、シリコンと炭化珪素とを含む。例えば、第１部材１０、第２部材２０及び接合部３０のそれぞれは、反応焼結炭化珪素（反応焼結ＳｉＣ）を材料とする。
【００４１】
第１部材１０は、接合面１１を有し、第２部材２０は、接合面１２を有し、接合部３０は、接合面１１と接合面１２とを接合する。
【００４２】
以下の説明において、接合面１１から接合面１２へ向かう方向をＸ方向（第１方向）とする。Ｘ方向に対して垂直な方向をＹ方向とし、Ｘ方向及びＹ方向に対して垂直な方向をＺ方向（第２方向）とする。
【００４３】
接合面１１は、ＹＺ平面に沿って延在する面である。Ｘ方向は接合面１１に対して実質的に垂直な方向、換言すれば、第１部材１０と接合部３０との界面（第１界面）に対して垂直な方向である。Ｙ方向及びＺ方向は、接合面１１に対して実質的に平行な方向、換言すれば、第１部材１０と接合部３０との界面に対して平行な方向である。接合面１２は、接合面１１に対して略平行な面である。
【００４４】
この例では、セラミック構造体１００は、直方体の形状を有している。但し、実施形態に係るセラミック構造体の形状は、直方体に限らない。
【００４５】
図２は、実施形態に係るセラミック構造体を例示する断面図である。  
図２は、図１（ｂ）に示した領域Ｒ（接合部３０の近傍）を拡大して表している。  
以下の説明において、接合部（例えば接合部３０）の断面におけるＳｉ面積平均比率の値をＡと表す。接合部の断面におけるＳｉ面積平均比率とは、接合部の断面の面積に対する、当該断面に含まれるＳｉの面積の平均比率である。  
また、第１部材１０の断面におけるＳｉ面積平均比率の値をＢ１と表す。第１部材１０の断面におけるＳｉ面積平均比率とは、第１部材１０の断面の面積に対する、当該断面に含まれるＳｉの面積の平均比率である。同様に、第２部材２０の断面におけるＳｉ面積平均比率の値をＢ２と表す。
【００４６】
ここで、Ｓｉ面積平均比率（パーセント：％）の算出について説明する。本願明細書において、Ｓｉ面積平均比率とは下記の如くである。  
まず、ある部材の断面において、複数の観察領域を設定する。例えば、図２に示すように、接合部３０の場合には複数の観察領域Ｒ３を設定し、第１部材１０の場合には複数の観察領域Ｒ１を設定し、第２部材２０の場合には複数の観察領域Ｒ２を設定する。次に、１つの観察領域に対してＳｉ面積比率（％）を算出する。このＳｉ面積比率とは、１つの観察領域の面積に対する、当該観察領域に含まれるシリコン（Ｓｉ）の面積の比である。言い換えれば、Ｓｉ面積比率とは、１つの観察領域においてＳｉが占める面積の割合である。なお、観察領域に含まれるＳｉの面積の測定方法については、後述する。
【００４７】
そして、Ｓｉ面積平均比率は、Ｓｉ面積比率の複数の観察領域における平均値である。すなわち、Ｓｉ面積平均比率は、式（１）により算出される。  
【数１】
2018008865.tif 000003
ｎは、サンプル数（対象の部材における観察領域の数）である。Ｘｉは、ｉ番目のサンプルにおけるＳｉ面積比率である。
【００４８】
従って、図２に示す例では、接合部３０の断面におけるＳｉ面積平均比率（Ａ）とは、複数の観察領域Ｒ３におけるＳｉ面積比率の平均値である。同様に、第１部材１０の断面におけるＳｉ面積平均比率（Ｂ１）とは、複数の観察領域Ｒ１におけるＳｉ面積比率の平均値である。第２部材２０の断面におけるＳｉ面積平均比率（Ｂ２）とは、複数の観察領域Ｒ２におけるＳｉ面積比率の平均値である。
【００４９】
また、以下の例では、第１部材１０の材料（セラミックス被接合体の材料）と、第２部材２０の材料（セラミックス被接合体の材料）とは、実質的に同じである。従って、Ｂ１は、Ｂ２と実質的に等しい。以下では、母材（セラミックス被接合体のいずれか）の断面におけるＳｉ面積平均比率の値をＢと表す。セラミック構造体１００においては、Ｂは、Ｂ１及びＢ２のいずれかを意味する。ただし、Ｂ１とＢ２とは互いに異なる値であってもよい。
【００５０】
実施形態に係るセラミック構造体１００において、Ａ及びＢは、
１．０＜Ａ／Ｂ＜１．３      ・・・（２）
を満たす。（すなわち、１．０＜Ａ／Ｂ１＜１．３、及び、１．０＜Ａ／Ｂ２＜１．３、の一方又は両方を満たす。）
また、以下の説明において、接合部（例えば接合部３０）の断面におけるＳｉ面積標準偏差の値をＣと表す。接合部の断面におけるＳｉ面積標準偏差とは、接合部の断面の面積に対する、当該断面に含まれるＳｉの面積の比の標準偏差である。  
また、第１部材１０の断面におけるＳｉ面積標準偏差の値をＤ１と表す。第１部材１０の断面におけるＳｉ面積標準偏差とは、第１部材１０の断面の面積に対する、当該断面に含まれるＳｉの面積の比の標準偏差である。同様に、第２部材２０の断面におけるＳｉ面積標準偏差の値をＤ２と表す。
【００５１】
ここで、Ｓｉ面積標準偏差の算出について説明する。本願明細書において、Ｓｉ面積標準偏差とは下記の如くである。  
Ｓｉ面積標準偏差は、Ｓｉ面積比率の複数の観察領域における標準偏差である。すなわち、Ｓｉ面積標準偏差は、式（３）により算出される。
【００５２】
【数２】
2018008865.tif 000004
ｎは、サンプル数（対象の部材における観察領域の数）である。Ｘｉは、ｉ番目のサンプルにおけるＳｉ面積比率である。
【００５３】
従って、図２に示す例では、接合部３０の断面におけるＳｉ面積標準偏差（Ｃ）とは、複数の観察領域Ｒ３におけるＳｉ面積比率の標準偏差である。同様に、第１部材１０の断面におけるＳｉ面積標準偏差（Ｄ１）とは、複数の観察領域Ｒ１におけるＳｉ面積比率の標準偏差である。第２部材２０の断面におけるＳｉ面積標準偏差（Ｄ２）とは、複数の観察領域Ｒ２におけるＳｉ面積比率の標準偏差である。
【００５４】
以下の例では、Ｄ１は、Ｄ２と実質的に等しい。以下では、母材の断面におけるＳｉ面積平均比率の値をＤと表す。セラミック構造体１００においては、Ｄは、Ｄ１及びＤ２のいずれかを意味する。ただし、Ｄ１とＤ２とは互いに異なる値であってもよい。
【００５５】
実施形態に係るセラミック構造体１００において、Ｃ及びＤは、
１．３＜Ｃ／Ｄ＜３．３      ・・・（４）
を満たす。（すなわち、１．３＜Ｃ／Ｄ１＜３．３、及び、１．３＜Ｃ／Ｄ２＜３．３、の一方又は両方を満たす。）
【００５６】
なお、図示した断面や観察領域は一例である。Ｓｉ面積比率を算出する際の断面は、例えばＺＸ平面であるが、Ｓｉ面積比率を算出する際の断面、および、断面中の観察領域の位置や数は、上記に限られない。
【００５７】
第１部材１０や第２部材２０などの複数の部材を接合部によって接合することにより、複雑な形状を有する部材や、大型の部材を形成することができる。  
ここで、複数の部材を接合する方法として、複数の部材（被接合体）を接着剤で接着し、反応焼結によって接合する方法がある。しかしながら、接着剤で被接合体（被接着体）を接着した後、接着剤は、硬化収縮を起こす。このとき接着剤の収縮力に対し、反力が作用する場合がある。例えば、被接合体が接触している面から摩擦力を受けたり、被接合体が固定されているステージ等の移動機構部に摩擦力が発生したりすることがある。このような反力が生じると、接着剤の硬化収縮が阻害される。これにより、接着剤層もしくは被接合体と接着剤層との界面に空隙や亀裂が発生することがある。このため、最終的に得られる焼結接合体には、空隙・亀裂の残留あるいは大きな遊離シリコン相が発生することがある。被接合体の組織と、接合部（焼結後の接着剤層）の組織と、が異なると、接合部付近には、熱膨張差による残留応力が発生することがある。また残留応力によって、接合強度のばらつきが発生することがある。
【００５８】
これに対して、本願発明者らは、上述の式（２）、（４）に示した構成により、セラミック構造体１００における接合強度のばらつきを抑制できることを見出した。さらに、接合部３０の平均厚さを１００マイクロメートル（μｍ）以上４００μｍ以下とすると接合強度のばらつきをより抑制できる。  
以下、本願発明者らの検討について説明する。
【００５９】
（実施例）
本願発明者らは、図１、２に関して説明した本実施形態に係るセラミック構造体（実施例１〜８）、および、比較例に係るセラミック構造体（比較例１〜３）の物性を評価した。  
各実施例及び各比較例は、図１（ａ）及び図１（ｂ）に関して説明したセラミック構造体１００と同様に、反応焼結炭化珪素を含む２つのセラミックス被接合体（例えば第１部材１０及び第２部材２０）を有する。２つのセラミックス被接合体は、略平行に配置された対向する接合面（例えば接合面１１及び接合面１２）を有する。各実施例及び各比較例は、反応焼結炭化珪素を含み、上記の接合面同士を接合する接合部（例えば接合部３０）を有する。
【００６０】
図３は、セラミック構造体の評価結果を示す表である。  
図３は、実施例１〜５、比較例１及び比較例２についての、接合部の平均厚さ（μｍ）、曲げ強度（メガパスカル：ＭＰａ）及びワイブル係数を表している。
【００６１】
ここで、接合部の平均厚さについて説明する。  
図４は、接合部の厚さを説明する断面図である。これは、図１（ｂ）に表した断面図の接合部３０の近傍を模式的に表す拡大図である。既に述べたとおり、接合面１１は、ＹＺ平面に沿って延在する面である。また、接合面１１と接合面１２とは略平行に配置されている。但し、図４に示すように拡大して見たときに、接合面は、僅かに凹凸を有していることがある。また、接合面１１と接合面１２とは、互いに対して僅かに傾いている場合がある。
【００６２】
接合部の厚さＴ（μｍ）とは、接合部のＸ方向に沿った長さをいう。例えば、接合部３０の厚さＴは、第１部材１０の接合面１１と、第２部材２０の接合面１２と、の間のＸ方向に沿った距離である。接合部の平均厚さＴａｖｅ（μｍ）とは、この厚さＴのＹＺ平面内における平均値をいう。接合部の厚さの最大値とは、厚さＴ（μｍ）の最大値であり、例えば図４に示す厚さＴｍａｘに相当する。また、接合部の厚さの最小値とは、厚さＴ（μｍ）の最小値であり、例えば図４に示す厚さＴｍｉｎに相当する。
【００６３】
図３に示す曲げ強度は、JIS R 1601に従って測定した３点曲げ強度の測定結果である。３点曲げ強度の測定においては、接合部が中心となるようにして加重を加えて、試料の３点曲げ強度を測定する。
【００６４】
図３に示すワイブル係数は、測定した３点曲げ強度のデータからJIS R 1624に従って算出したワイブル係数である。ワイブル係数は、ワイブル係数が大きいほど、曲げ強度のばらつきが小さいことを意味する。
【００６５】
図５は、接合部の平均厚さと曲げ強度との関係を示すグラフ図である。  
図６は、接合部の平均厚さとワイブル係数との関係を示すグラフ図である。  
これらは、図３に示した値をグラフに表したものである。  
図５に表したように、接合部の平均厚さが７００μｍを超えると、曲げ強度は急激に低下する。また、図６に表したように、接合部の平均厚さが２００μｍを超えるとワイブル係数は低下し、さらに、接合部の平均厚さが５００μｍを超えるとワイブル係数は急激に低下する。一般にワイブル係数は、１０以上の値であることが求められる。しかし、接合部の平均厚さが５００μｍを超えた場合には、ワイブル係数は、１０未満となる。
【００６６】
以上より、接合部の平均厚さは、５００μｍ以下が望ましい。これにより、曲げ強度が高く信頼性の高いセラミック構造体を得ることができる。  
一方、焼結体でない部材を接合する場合には、接合面の加工において十分な加工精度が得られないことがある。また、幅が５００ｍｍを超えるような比較的大きな部材を接合する場合、接合部を介して対向する接合面同士を平行に配置する精度が低下することがある。ただし、接合面同士を突き合わせる時の段取りの調整、および、セラミックス被接合体に適した高精度加工を実施することで、接合面同士の間の距離（接合部の厚さＴ）がばらつく範囲（厚さＴｍａｘと厚さＴｍｉｎとの差）を１００μｍ以下とすることができる。
【００６７】
そこで、実施形態においては、接合部３０の平均厚さを、例えば１００μｍ以上４００μｍ以下とする。また、接合部３０の厚さの最大値と、接合部３０の厚さの最小値と、の差は、１００μｍ以下である。このとき、ワイブル係数は、１０以上である。接合部３０の強度は、第１部材１０の強度や第２部材２０の強度に比べて低いことがあるが、接合部３０の平均厚さを上記のように薄くすることにより、安定した強度が得られる。接合部３０における接合強度のばらつきを抑制することができる。これにより、信頼性に優れ大型かつ複雑な形状を有する一体セラミック構造体を製作することができる。
【００６８】
図７は、セラミック構造体の評価結果を示す表である。  
図７には、実施例６〜８及び比較例３についての、Ｓｉ面積比率（％）、Ｓｉ面積平均比率（％）、Ｓｉ面積標準偏差、Ｓｉ面積比、Ｓｉ面積標準偏差比、曲げ強度（ＭＰａ）、ワイブル係数、開気孔率（％）及び体積抵抗率（オーム・センチメートル：Ω・ｃｍ）を表している。
【００６９】
Ｓｉ面積比率の分析には、レーザ顕微鏡を用いた。レーザ顕微鏡には、オリンパス製のＯＬＳ４１００を使用した。対物レンズの倍率を１００倍、ズーム倍率を１倍、１視野（１つの観察領域）の大きさを１２８μｍ×１２８μｍとし、該範囲における輝度像を撮影した。撮影した画像の例を図８に示す。
【００７０】
図８は、セラミック構造体の断面におけるレーザ顕微鏡像である。  
図８に示すように、反応焼結炭化珪素には、複数のＳｉＣ粒子７１と、Ｓｉ部７５（遊離シリコン相）と、が存在する。ＳｉＣ粒子７１には、粗粒子原料のＳｉＣ粒子と、微粒子原料のＳｉＣ粒子とが存在する。Ｓｉ部７５は、複数のＳｉＣ粒子の粒子間に位置し、ネットワーク状（網目状）に連続している。
【００７１】
撮影された画像は、例えばモノクロ画像である。撮影された画像において、Ｓｉ部７５の輝度は、その他の部分の輝度と比較して高い。画像解析によって高輝度部を分離することができる。画像解析には三谷商事製のWinROOF ver6.5を使用した。レーザ顕微鏡によって得られた像を、２値化（バレー法）によって、Ｓｉ部７５とその他の部分とに分離する。そして、視野面積に対するＳｉ部７５の面積の比率（Ｓｉ面積比率）を算出した。
【００７２】
実施例及び比較例のそれぞれにおいて、接合部の１０箇所（１０視野）のＳｉ面積比率と、母材の１０箇所（１０視野）のＳｉ面積比率と、を算出した。図７には、実施例及び比較例のそれぞれにおいて、算出された接合部のＳｉ面積比率の範囲、及び、算出された母材のＳｉ面積比率の範囲を示す。そして、図２に関して説明した式（１）（３）によって、実施例及び比較例のそれぞれにおいて、各部（接合部及び母材）の断面についてのＳｉ面積平均比率（Ａ及びＢ）と、Ｓｉ面積標準偏差（Ｃ及びＤ）を算出した。
【００７３】
図７に示すＳｉ面積比は、実施例及び比較例のそれぞれにおいて、ＡをＢで割った値（Ａ／Ｂ）である。また、Ｓｉ面積標準偏差比は、実施例及び比較例のそれぞれにおいて、ＣをＤで割った値（Ｃ／Ｄ）である。
【００７４】
曲げ強度及びワイブル係数の算出方法は、図３に関する説明と同様である。  
図８に示す開気孔率は、JIS R 1634に従い測定した、接合部の開気孔率の測定結果である。  
図８に示す体積抵抗率は、JIS R 1650-2に従い測定した、接合部を含む部材の体積抵抗率の測定結果である。体積抵抗率の測定においては、互いに接合された２つのセラミック被接合体のそれぞれに電極を取り付け、接合部を介した抵抗を測定する。
【００７５】
図９は、Ｓｉ面積比と曲げ強度との関係を示すグラフ図である。  
図１０は、Ｓｉ面積比とワイブル係数との関係を示すグラフ図である。  
図９の横軸及び図１０の横軸のそれぞれは、図７に示したＳｉ面積比（Ａ／Ｂ）を表す。図９の縦軸、図１０の縦軸は、それぞれ、図７に示した曲げ強度、図７に示したワイブル係数を表す。なお、実施例６〜８及び比較例３のそれぞれにおいては、接合部の平均厚さは２００μｍに設定されている。
【００７６】
図９に示したように、１．０＜Ａ／Ｂ＜１．３の範囲において、高い曲げ強度が得られている。また、ワイブル係数は１０以上の値であることが求められるが、図１０に示すように、１．０＜Ａ／Ｂ＜１．３の範囲において、１０以上の高いワイブル係数が得られる。そして、Ａ／Ｂが１．３以上になると、ワイブル係数が急激に低下することが分かる。図７に示すように、実施例６において接合部のＳｉ面積積平均比率（Ａ）は、２３．２２％であり、実施例８においては接合部のＳｉ面積平均比率（Ａ）は、３０．３６％である。実施形態においては、接合部のＳｉ面積平均比率（Ａ）は、２３％以上３０％以下であることが望ましい。
【００７７】
図１１は、Ｓｉ面積標準偏差比と曲げ強度との関係を示すグラフ図である。  
図１２は、Ｓｉ面積標準偏差比とワイブル係数との関係を示すグラフ図である。  
図１１の横軸及び図１２の横軸のそれぞれは、図７に示したＳｉ面積標準偏差比（Ｃ／Ｄ）を表す。図１１の縦軸、図１２の縦軸は、それぞれ、図７に示した曲げ強度、図７に示したワイブル係数を表す。
【００７８】
図１１に示したように、１．３＜Ｃ／Ｄ＜３．３の範囲において、高い曲げ強度が得られている。また、図１２に示すように、１．３＜Ｃ／Ｄ＜３．３の範囲において、１０以上の高いワイブル係数が得られる。
【００７９】
さらに、図７に示すように１．０＜Ａ／Ｂ＜１．３及び、１．３＜Ｃ／Ｄ＜３．３を満たす実施例においては、開気孔率が小さく、０．０１％以下である。一方、Ａ／Ｂ及びＣ／Ｄが上記の範囲から外れた比較例においては、開気孔率は、急激に上昇し、０．９１％となる。これに伴い、比較例においては、曲げ強度が低い。また、比較例においては、ワイブル係数が小さく、接合強度のばらつきが大きいことが分かる。
【００８０】
被接合体の組織と、接合部の組織と、が異なると、接合部付近には、熱膨張差による残留応力が発生することがある。残留応力によって、接合強度のばらつきが発生することがある。これに対して、実施形態においては、Ａ及びＢが、１．０＜Ａ／Ｂ＜１．３を満たす。また、Ｃ及びＤが１．３＜Ｃ／Ｄ＜３．３を満たす。これにより、例えば、第１部材１０の線膨張係数と接合部３０の線膨張係数との差が小さく、残留応力が小さいと考えられる。実施形態においては、シリコンの偏析や接合部の開気孔率が低減され、接合強度のばらつきを抑制することができる。
【００８１】
また、実施形態に係るセラミック構造体においては、曲げ強度から算出されたワイブル係数が１０以上となる。このため、信頼性（耐久性）に優れ、アウトガスの発生が少なく、大型かつ複雑な形状を有する一体セラミック構造体を製作することができる。  
例えば、実施形態に係るセラミック構造体を半導体製造装置等の真空チャンバ内の部材に用いることで、目標真空度への到達時間を短縮することができる。
【００８２】
さらに、図７に示すように、接合部３０を含む部材の体積抵抗率は低く、１．８×１０−２Ωｃｍ以下である。特に、実施例６においては、接合部３０を含む部材の体積抵抗率は、７．８×１０−３Ωｃｍである。実施形態においては、接合部３０を含む部材の体積抵抗率は、２．０×１０−２Ωｃｍ以下であることが好ましい。これにより、例えば、実施形態に係るセラミック構造体を電子ビームを用いる半導体製造装置（図２０を参照）に用いた場合、渦電流に起因する磁界の影響を抑制することができる。
【００８３】
図１３は、実施形態に係るセラミック構造体のレーザ顕微鏡像である。  
図１３では、接合部３０近傍のＺＸ平面における断面を示す。断面の観察には、オリンパス製のＯＬＳ４１００を使用し、対物レンズの倍率を２０倍、ズーム倍率を１倍、視野の大きさを６４０μｍ×６４０μｍとした。  
図１３に示すように、接合部３０は、中央層（中央領域）３１と、側面層（側面領域）３２と、を有する。側面層３２（第１側面層３２ａ及び第２側面層３２ｂ）は、接合部３０の両側に位置する。すなわち、第１側面層３２ａは、中央層３１と第１部材１０との間に位置する。第２側面層３２ｂは、中央層３１と第２部材２０との間に位置する。
【００８４】
以下の説明において、中央層（例えば中央層３１）の断面におけるＳｉ面積比率の値をＦと表す。すなわち、Ｆは、中央層の断面の面積に対する、当該断面に含まれるＳｉの面積の比である。  
また、第１側面層（例えば第１側面層３２ａ）の断面におけるＳｉ面積比率の値をＥ１と表す。すなわち、Ｅ１は、第１側面層の断面の面積に対する、当該断面に含まれるＳｉの面積の比である。同様に、第２側面層（例えば第２側面層３２ｂ）の断面におけるＳｉ面積比率の値をＥ２と表す。すなわち、Ｅ２は、第２側面層の断面の面積に対する、当該断面に含まれるＳｉの面積の比である。
【００８５】
本願明細書において、Ｅ１、Ｅ２及びＦは以下のようにして算出される。  
まず、図１３に関する説明と同様にして、接合部の断面のレーザ顕微鏡像を取得する。得られた像において、三谷商事製のWinROOF ver6.5を使用し、２値化（バレー法）によってＳｉ部とその他の部分とを分離する。すなわち、輝度が高い部分をＳｉ部とする。中央層のうち６５μｍ×２５２μｍの領域において、当該領域の面積に対する、当該領域に含まれるＳｉ部の面積の比率をＦとする。第１側面層のうち６５μｍ×２５２μｍの領域において、当該領域の面積に対する、当該領域に含まれるＳｉ部の面積の比率をＥ１とする。第２側面層のうち６５μｍ×２５２μｍの領域において、当該領域の面積に対する、当該領域に含まれるＳｉ部の面積の比率をＥ２とする。
【００８６】
以下の例では、Ｅ１は、Ｅ２と実質的に等しい。以下では、側面層の断面におけるＳｉ面積比率の値をＥと表す。Ｅは、Ｅ１及びＥ２のいずれかを意味する。ただし、Ｅ１とＥ２とは互いに異なる値であってもよい。
なお、接合部３０が中央層３１と側面層３２とを有する場合、接合部３０の断面におけるＳｉ面積平均比率（Ａ）を算出する際には、中央層３１及び側面層３２のいずれかに偏らないように複数の観察領域Ｒ３の位置、大きさ及び数などを設定する。例えば、接合部３０の断面におけるＳｉ面積平均比率（Ａ）を算出する際には、観察した断面に含まれる接合部３０の全体におけるＳｉ面積比率の平均が算出されるように観察領域が設定される。
【００８７】
図１４は、セラミック構造体の評価結果を示す表である。  
図１４は、実施例６〜８及び比較例３のそれぞれについて、側面層の断面におけるＳｉ面積比率（Ｅ）、中央層の断面におけるＳｉ面積比率（Ｆ）、及び、Ｆに対するＥの比率（Ｅ／Ｆ）を示す。また、図１４に示す曲げ強度及びワイブル係数は、図７に示したものと同じである。
【００８８】
図１４に示すように、実施例においては、比率（Ｅ／Ｆ）は、１未満である。すなわち、側面層３２の断面におけるＳｉ面積比率（Ｅ）は、中央層３１の断面におけるＳｉ面積比率（Ｆ）よりも低い。換言すれば、実施形態においては、Ｅ１及びＥ２の少なくともいずれかは、Ｆよりも低い（Ｅ１／Ｆ＜１．０、及び、Ｅ２／Ｆ＜１．０の少なくともいずれかが成り立つ）。
【００８９】
比率（Ｅ／Ｆ）が１未満の場合には、側面層３２におけるＳｉＣ粒子の割合は、中央層３１におけるＳｉＣ粒子の割合よりも高いと考えられる。すなわち、比率（Ｅ／Ｆ）を１未満とすることにより、母材（第１部材１０又は第２部材２０）と接合部３０との界面近傍の炭化珪素（ＳｉＣ）の割合が増加する。これにより、強度（曲げ強度）を向上させることができる。また、強度のばらつきを抑制することができる。実施形態において、比率（Ｅ／Ｆ）は、好ましくは１．０未満、より好ましく０．９５未満である（Ｅ１／Ｆ＜０．９５、及び、Ｅ２／Ｆ＜０．９５の少なくともいずれかが成り立つ）。
【００９０】
また、図１４には、中央層に含まれるシリコンのＸ方向の弦長さ（Ｌｘ）、中央層に含まれるシリコンのＺ方向の弦長さ（Ｌｚ）、及び、Ｌｚに対するＬｘの比（Ｌｘ／Ｌｚ）を示す。
【００９１】
図１５（ａ）及び図１５（ｂ）は、弦長さを説明する模式図である。  
図１５（ａ）は、図１３と同様のレーザ顕微鏡像である。図１５（ａ）に示すように、接合部の中央層３１の断面において、Ｓｉ部７５は、複数のＳｉスポット７５ｓを含む。この断面において、複数のＳｉスポット７５ｓのそれぞれは、ＳｉＣ粒子７１によって囲まれており、複数のＳｉスポット７５ｓは、互いに離間している。
【００９２】
図１５（ｂ）は、１つのＳｉスポット７５ｓを例示する模式図である。  
Ｓｉスポット７５ｓのＸ方向の弦長さＬｘｓは、Ｓｉスポット７５ｓをＸ方向に切断したときの長さである。換言すれば、Ｓｉスポット７５ｓのＸ方向の弦長さＬｘｓは、Ｓｉスポット７５ｓの外周のうちＸ方向に互いに離間する２点間の距離である。  
同様に、Ｓｉスポット７５ｓのＺ方向の弦長さＬｚｓは、Ｓｉスポット７５ｓをＺ方向に切断したときの長さである。換言すれば、Ｓｉスポット７５ｓのＺ方向の弦長さＬｚｓは、Ｓｉスポット７５ｓの外周のうちＺ方向に互いに離間する２点間の距離である。
【００９３】
本願明細書において、Ｌｘ及びＬｚは以下のようにして算出される。  
まず、図１３に関する説明と同様にして、接合部の断面のレーザ顕微鏡像を取得する。得られた像において、三谷商事製のWinROOF ver6.5を使用し、中央層のうち６５μｍ×６４０μｍの領域を、２値化（バレー法）によってＳｉ部とその他の部分とに分離する。すなわち、輝度が高い部分をＳｉ部とする。分離されたＳｉ部に対して、WinROOF ver6.5を用いて弦長さを算出する。すなわち、Ｓｉ部中の各Ｓｉスポットにおいて、水平方向（Ｘ方向）の弦長さの平均値を求める。複数のＳｉスポットの水平方向の弦長さの平均値のうち、最大値を「中央層に含まれるシリコンのＸ方向の弦長さ（Ｌｘ）」とする。また、Ｓｉ部中の各Ｓｉスポットにおいて、垂直方向（Ｚ方向）の弦長さの平均値を求める。複数のＳｉスポットの垂直方向の弦長さのうち、最大値を「中央層に含まれるシリコンのＺ方向の弦長さ（Ｌｚ）」とする。
【００９４】
図１４に示したように、実施例６〜８において、比率（Ｌｘ／Ｌｚ）は１未満である。すなわち、実施形態において中央層３１のＺＸ断面において、中央層３１に含まれるシリコンのＸ方向（第１方向）の弦長さは、中央層３１に含まれるシリコンのＺ方向（第２方向）の弦長さよりも短い。実施形態において、比率（Ｌｘ／Ｌｚ）は、好ましくは０．９未満、より好ましくは０．７未満である。これにより、例えば、中央層３１中の空隙の残留などを抑制することができる。強度（曲げ強度）を向上させ、強度のばらつきを抑制することができる。
【００９５】
図１６は、実施形態に係る別のセラミック構造体を例示する断面図である。  
図１６に示すように、実施形態に係るセラミック構造体１０１の第１部材１０は、接合面１４をさらに有する。第２部材２０は、接合面１５をさらに有する。また、接合部３０は、接合面１１と接合面１２とを接合する第１部分３０ｐと、接合面１４と接合面１５とを接合する第２部分３０ｑと、を有する。
【００９６】
言い換えれば、第１部材１０と接合部３０との界面４０ａは、第１界面４１と、第２界面４２と、を有する。第１界面４１は、接合面１１と第１部分３０ｐとの界面である。第２界面４２は、接合面１４と第２部分３０ｑとの界面である。第２界面４２は、第１界面４１に対して傾斜している。  
また、第２部材２０と接合部３０との界面４０ｂは、第３界面４３と、第４界面４４と、を有する。第３界面４３は、接合面１２と第１部分３０ｐとの界面であり、第１部分３０ｐを介して第１界面４１と対向する。第４界面４４は、接合面１５と第２部分３０ｑとの界面である。第４界面４４は、第３界面４３に対して傾斜しており、第２部分３０ｑを介して第２界面４２と対向する。
【００９７】
第１〜第４界面４１〜４４のそれぞれは、平面状である。第１界面４１と第３界面４３とは、略平行に配置されている。第２界面４２と第４界面４４とは、略平行に配置されている。なお、図１６は、第１界面４１に垂直な方向Ｄ１と、第２界面４２に垂直な方向Ｄ２と、を含む平面におけるセラミック構造体１０１の断面を表す。
【００９８】
また、第１界面４１及び第２界面４２は、第３界面４３と第４界面４４との間に位置する。すなわち、第１界面４１と第２界面４２との間において、第１部材１０は、第２部材２０に向かう凸形状である。また、第２部材２０は、第１部材の凸形状に対応した凹形状である。
【００９９】
これにより、セラミック構造体１０１の断面に占める接合部３０の割合が小さくなり、強度の低下を抑制することができる。例えば、図１７（ａ）は、図１６と同様のセラミック構造体の断面を示し、図１７（ｂ）は、図１７（ａ）に示す平面ＰＬにおけるセラミック構造体の断面を示す。また、図１７（ｃ）は、接合部３０が平面ＰＬに対して平行である場合のセラミック構造体の断面を示し、図１７（ｄ）は、図１７（ｃ）に示す平面ＰＬにおけるセラミック構造体の断面を示す。平面ＰＬは、第１部材１０から第２部材２０へ向かう方向に対して垂直な平面である。図１７（ｂ）の例では、図１７（ｄ）の例に比べて、セラミック構造体の断面に占める接合部３０の割合が小さい。
【０１００】
また、図１６に示すように、第１部材１０と接合部３０との界面４０ａは、第１界面４１と第２界面４２とを接続する第１曲面５１を有する。すなわち、界面４０ａの先端部は、Ｒ形状である。また、第２部材２０と接合部３０との界面４０ｂは、第３界面４３と第４界面４４とを接続する第２曲面５２を有する。すなわち、界面４０ｂの先端部は、Ｒ形状である。
【０１０１】
セラミック構造体を形成する際には、二つ以上の焼結前の仮焼体を、炭化珪素粉末と樹脂とを含む接着剤で接合する。接合された仮焼体に溶融Ｓｉを含侵させ、熱処理を行うことで、セラミック構造体が形成される。接合部の界面の先端が尖っている場合、尖っている部分では、接着の際に接着剤の流動性が低下する。このため、尖っている部分では、凹形状を有する仮焼体側に、接着剤が充填されにくい。これに対して、界面の先端部を曲面とすることで、接着剤を充填しやすくなる。また、先端部を曲面とすることで、仮焼体のチッピングの発生、空隙の発生、シリコンの偏析の発生を抑制することができる。
【０１０２】
図１８は、実施形態に係る別のセラミック構造体を例示する断面図である。  
図１８は、図１６に示す領域ＲＡを拡大した図である。  
図１８に示したように、この断面において、第１曲面５１の曲率は、第２曲面５２の曲率よりも高い。すなわち、第１曲面５１の曲率半径Ｒａは、第２曲面５２の曲率半径Ｒｂよりも小さい。また、第１曲面５１と第２曲面との間の距離Ｄａが、第１界面４１と第３界面４３との間の距離Ｄｂよりも短く、第２界面４２と第４界面４４との間の距離Ｄｃよりも短い。
【０１０３】
なお、距離Ｄａは、第１曲面５１の法線方向に沿った第１曲面５１と第２曲面５２との間の距離の最小値である。距離Ｄｂは、方向Ｄ１に沿った第１界面４１と第３界面４３との間の距離である。距離Ｄｃは、方向Ｄ２に沿った第２界面４２と第４界面４４との間の距離である。
【０１０４】
接合部３０の強度は、第１部材１０の強度や第２部材２０の強度に比べて低いことがある。曲率半径Ｒａが曲率半径Ｒｂよりも大きい場合、距離Ｄａが距離Ｄｂ、Ｄｃよりも長くなり、部分的に強度の低下が発生する場合がある。これに対して、曲率半径Ｒａを曲率半径Ｒｂよりも小さくすることにより、距離Ｄａが距離Ｄｂ、Ｄｃよりも短くなり、強度の低下を抑制することができる。また、距離Ｄａが短いことにより、セラミック構造体の形成において仮焼体を接着するときに、第１曲面５１及び第２曲面５２の間に接着剤が充填されないことを抑制できる。したがって、強度を高めることができる。
【０１０５】
次に実施例１〜８及び比較例１〜３に関して、試料の作成方法について説明する。  
図１９は、セラミック構造体の製造方法を例示するフローチャートである。  
ステップＳ１１０においては、セラミックス被接合体となる成形体の成形及び乾燥を行う。まず、粗粒ＳｉＣ原料および微粒ＳｉＣ原料の２種類の原料を用意した。粗粒ＳｉＣ原料における平均粒径は、約２０〜１００μｍであり、微粒ＳｉＣ原料における平均粒径は、約０．１〜１μｍである。これらの２種類の原料が高密度充填となる範囲で配合する。この配合においては、粗粒の重量と微粒の重量との比が７：３である配合量を、基本の配合量とし、出発原料の粒子径の選定条件に基づいて配合量を調整した。ＳｉＣ原料の総量に対して５〜１５重量％の炭素粉末を用意した。分散剤と、用意したＳｉＣ粉末と、炭素粉末と、を水に添加し、ボールミルで混合した後、アクリルバインダーを１〜１０重量％添加して、鋳込み用原料を作成した。鋳込み用原料に脱泡処理を行った後、鋳込み成形により成形体を得た。得られた成形体を、脱型後、乾燥させた。なお、鋳込み成形においては、鋳込み用原料の粘度が、鋳込み用原料を鋳込み型に流し込めるような粘度となるように、添加する水の量を調整した。また、必要に応じて消泡剤を添加して、脱泡工程をアシストした。
【０１０６】
ステップＳ１２０においては、鋳込み成形により得られた成形体の仮焼成を行う。得られた成形体に対して、１６００〜２０００℃の温度範囲で仮焼を行う。これにより、成形体をセラミックス被接合体とした。
【０１０７】
ステップＳ１３０においては、セラミックス被接合体（仮焼体）を加工する。必要に応じて、セラミックス被接合体を機械的に加工し、接合面を形成した。接合のために必要な複数のセラミックス被接合体を準備し、それぞれにおいて接合面を加工等により形成した。接合面においては、加工屑や切り粉などの除去作業を実施した。
【０１０８】
ステップＳ１４０においては、セラミックス被接合体を接合する。まず、上述のＳｉＣ粉末及び炭素粉末と同じ原料を、上述の配合量と同じ配合量で配合し、接着剤を準備した。これに溶媒と分散剤とを加え混合し、スラリーとした。必要に応じて消泡剤を添加した。また界面での濡れ性の向上を促すため、界面活性剤を数％添加してもよい。混合工程には、プロペラ撹拌、ボールミル又は遠心混合など、様々な混合方法が利用できる。混合後、スラリーにエポキシ樹脂を５〜３０重量％添加した。溶媒が水である場合は、水なじみのよいエマルジョンタイプの樹脂を選定した。樹脂を添加した接合剤をよく撹拌した後、脱泡処理を行った。接合作業に適する粘性を接着剤が有するように、水分量を調整した。得られた接着剤をあらかじめ用意したセラミックス被接合体の接合面（接合箇所表面）に塗布し、セラミックス被接合体の接合箇所を押し当て、接着した。
【０１０９】
実施例１〜５、比較例１及び２では、接合部の平均厚さと曲げ強度との関係、および、接合部の平均厚さと曲げ強度のワイブル係数との関係を調べるために、接合部の平均厚さが１００〜１０００μｍとなるように接着を行った。その後、接着剤の収縮にセラミックス被接合体が抵抗無く追従するように、セラミックス被接合体の移動量・移動速度を制御した。
【０１１０】
また、実施例６〜８及び比較例３では、セラミックス被接合体の組織と接合部の組織との差と、曲げ強度のワイブル係数と、の関係を調べるために、接合部の平均厚さが２００μｍになるように接着剤の収縮後の厚さを調整した。また、接着剤の収縮速度に対しセラミックス被接合体の移動速度を適宜調整することで、接着剤中に発生する空隙を制御した。これにより、上述のＳｉ面積比率を制御できる。
【０１１１】
形成した接着剤層の乾燥および樹脂の硬化処理を行った。  
ステップＳ１５０においては、接着されたセラミックス被接合体（及び接着剤層）の本焼（含浸）を実施する。まず、十分に硬化した接着剤層は、不活性雰囲気における３００℃以上の温度の加熱によって、炭化される。その後、真空下１７００℃で仮焼を行った。その後、１４００℃から１８００℃の範囲の温度においてＳｉ含浸処理を行い、反応焼結炭化珪素を形成し、接合部を形成した。
【０１１２】
ステップＳ１６０及びステップＳ１７０においては、本焼（含浸）されたセラミックス接合体のサンドブラスト及び仕上げ加工を実施する。これにより、表面に付着した余剰なＳｉを除去した。
【０１１３】
以上により、実施例１〜８及び比較１〜３に係るセラミック構造体（焼結体）を作成した。そして、出来上がった焼結体の評価を行った。評価結果は、図３〜図１４に関して前述した通りである。
【０１１４】
（用途）
実施形態に係るセラミック構造体は、例えば、半導体製造装置用構造部材、液晶製造装置用構造部材、半導体関連部品（ヒートシンクやダミーウエハ等）、高温構造部材、メカニカルシール部材、ブレーキ用部材、摺動部品、ミラー部品、ポンプ部品または熱交換器部品等の、装置部品や装置部材に用いられる。特に、実施形態に係るセラミック構造体は、高真空下における低発塵、低アウトガス、導電性が求められる装置部品や装置部材に好適に用いられる。
【０１１５】
半導体製造装置の一例としては、電子線露光装置などが挙げられる。  
図２０は、電子線露光装置を例示する模式図である。  
図２０に示すように電子露光装置２００は、電子ビーム源２１０（電子銃）と、処理対象物Ｗ（基板等）が載置されるステージ２２０と、電磁レンズ２３０と、電子ビームを偏向させる偏向器２４０とを有する。これらは、真空チャンバ２５０内に設けられている。
【０１１６】
例えば、実施形態に係るセラミック構造体を、このような電子ビームの偏向器２４０の部材として用いることができる。偏向器２４０は、電極板を有し、発生する電界によって電子ビームを処理対象物Ｗの所定の領域において走査させる。電磁レンズ２３０の磁場によって、偏向器２４０には渦電流が発生する場合がある。発生した渦電流によって発生する磁界によって、電子ビームの精度が低下する場合がある。これに対して、実施形態に係るセラミック構造体の体積抵抗率は低いため、過電流に起因する磁界の影響を抑制することができる。
【０１１７】
実施形態に係るセラミック構造体を、その他の半導体製造装置の半導体製造装置用構造部材として用いてもよい。半導体製造装置とは、例えば、リソグラフィ、ＣＶＤ（chemical vapor deposition）、アニール、エッチングなどの半導体の処理に用いられる装置だけでなく、検査装置などの半導体製品を製造する際に用いられる装置も含む。半導体製造装置は、例えば、露光装置、検査装置（顕微鏡装置）などである。半導体製造装置用構造部材とは、例えば、上述の偏向器２４０の部材や、露光装置、検査装置（顕微鏡装置）などのステージや定盤、光学系を保持するフレーム、ミラー部材の部材などである。
【０１１８】
（製造方法）  
実施形態に係るセラミック構造体の製造方法について説明する。  
実施形態に係るセラミック構造体の製造では、第１部材１０及び第２部材２０となるセラミックス被接合体が、成形体、仮焼体及び反応焼結体のいずれかで段階であるときに接合を行う。セラミックス被接合体の少なくとも一方は、炭化珪素粉末と炭素粉末とを含む。
【０１１９】
セラミックス被接合体を２個以上用意する。これらのセラミックス被接合体としては、鋳込み成形により形成した成形体、または、この成形体を不活性雰囲気または真空中で仮焼した仮焼体が用いられる。なお、鋳込み成型においては、炭化珪素と炭素とを分散剤を用いて水などの溶媒に分散させたスラリーであって、バインダーが結合材として添加されたスラリーを石膏に流し込む。
【０１２０】
但し、セラミックス被接合物として用いられる成形体は、鋳込み成形物に限らない。上記のスラリー組成物を顆粒状にし、メカプレス又はＣＩＰ成形によって形成される成形体を用いてもよい。また、これら成形体の仮焼体を用いてもよい。押し出し成形、射出成形、ゲルキャスト成形などを用いてもよく、成形方法は限定されない。
【０１２１】
セラミックス被接合体の接着面は、未加工面であってもよい。ただし、接合の信頼性を高めるため、接着面に加工を施し、平坦な面を形成しておくことが好ましい。接着面どうしの密着力を向上させるために、接着面の表面粗さは、大きいことが好ましい。表面粗さの増加は、溶融Ｓｉの含浸により形成される接合部とセラミックス被接合体との密着性、さらにはこれらの接合強度を高めることができる。
【０１２２】
次に、セラミックス被接合体を炭化珪素粉末と樹脂とを含有する接着剤（接合剤）で接着する。セラミックス被接合体の接合箇所の表面に接着剤を塗布し、セラミックス被接合体同士を押し当てて、接合を行う。必要な厚みが形成されるまでセラミックス被接合体を加圧する。その後、接着剤を乾燥させる。その際に接着剤は、硬化収縮する。硬化収縮において、接着剤は、セラミックス被接合体と接触している面から反力を受ける。この反力によって、接着剤の収縮が阻害され、接着剤中または接着剤とセラミックス被接合体との界面に亀裂または空隙が発生することがある。そのため、接着剤の収縮にセラミックス被接合体が、例えば抵抗無く追従するように、セラミックス被接合体の移動量・移動速度を１軸のステージ等を用いて制御する。
【０１２３】
接着剤は炭素粉末を含有していてもよい。炭化珪素粉末の粒径、炭素粉末の粒径および配合比率に関しては、セラミックス被接合体の作製における調合条件と同一の調合条件を用いることが好ましい。これにより、界面において、接着剤の組織構造とセラミックス被接合体の組織構造とが近似し、密着力が向上することが想定される。製造工程上、接着の工程には接着剤を塗り広げる工程を選定することが好ましい。この場合、接着剤を溶媒などで希釈して、粘度を任意に調整できる。粘度を調整する溶媒に制限はなく、水、アルコールなど任意に選択できる。接着剤は接着剤層（接合剤層）としてセラミックス被接合体の間に存在する。接着剤の粘着成分となる樹脂は、フェノール樹脂、フラン樹脂、エポキシ樹脂、ポリイミド樹脂等の熱硬化性樹脂であることが好ましい。
【０１２４】
接着剤に含まれる炭化珪素粉末の平均粒径は、０．１マイクロメートル（μｍ）以上１００μｍ以下が好ましい。炭化珪素粉末の平均粒径が０．１μｍ未満であると分散状態が不均一になりやすく、ＳｉＣ粒子や遊離Ｓｉ相の分布状態が不均一になる。炭化珪素粉末の平均粒径が１００μｍを超えると遊離Ｓｉ相のサイズが大きくなり、接合部の強度を十分に高めることができないおそれがある。
【０１２５】
炭素粉末の平均粒径は、０．０１μｍ以上２０μｍ以下が好ましい。炭素粉末の平均粒径が０．０１μｍ未満であると、炭素粉末の粒子が凝集しやすく、接着剤の調合が不安定になる。さらに接合部におけるＳｉＣ粒子や遊離Ｓｉ相の分布状態が不均一になる。実施形態においては、０．０１〜０．０８μmの微細な炭素粉末を高分散させることで信頼性の高い接着を達成している。炭素粉末の平均粒径が２０μｍを超えると、チョーキング現象が発生しやすくなり、接合部の強度が低下するおそれがある。さらに、遊離Ｓｉ相の平均径が大きくなって、接合強度の低下やバラツキを招く恐れがある。
【０１２６】
接着剤は、炭化珪素粉末と、炭素粉末と、樹脂に由来する炭素成分と、の合計量に対して、炭化珪素粉末を５０〜９５質量％の範囲で含有することが好ましい。炭化珪素粉末に対する、炭素粉末および樹脂に由来する炭素成分の重量比（Ｃ/ＳｉＣ）を２０重量％以下の範囲とすることが好ましい。炭素粉末を原料として必ずしも添加する必要はないが、炭素成分は存在したほうが好ましい。炭素粉末を添加しない場合においても、樹脂より炭化する炭素成分があるため、若干量の炭素は存在する。炭素成分が２０重量％を超えると、炭素がＳｉと反応しＳｉＣが生じる。この際に生じる体積膨張の影響により、強度を十分に発現させることができないことが想定される。
【０１２７】
次いで、接着したセラミックス被接合体と接着剤層とに熱処理を施す。これにより、接着剤層を炭化して多孔質部とする。多孔質部はＳｉの浸透部として機能するものである。接着剤層を多孔質化するための熱処理は、真空中または不活性ガス雰囲気中にて３００℃〜２０００℃の範囲の温度で実施することが好ましい。多孔質部の気孔率は、一般的な反応焼結体で利用される気孔率の範囲において選定できる。溶融Ｓｉの供給経路を確保するため、多孔質部の気孔率は、２０％を超えることが好ましい。Ｓｉの供給経路が確保されない場合、接合部において残留炭素量が増大する。多孔質部の気孔率が８０％を超えると、遊離Ｓｉ相の量が増大する。これらはいずれも接合部の強度の低下要因となる。
【０１２８】
次に、セラミックス被接合体と多孔質部とを、Ｓｉの融点以上の温度に加熱し、この加熱状態の多孔質部に溶融Ｓｉを含浸させる。多孔質部を１４００℃以上の温度に加熱し、真空中または不活性雰囲気中で多孔質部に溶融Ｓｉを含浸させる。このような溶融Ｓｉの含浸により多孔質部を反応焼結させて、接合部３０を形成する。このような接合によってセラミック構造体（接合体）を形成する。
【０１２９】
多孔質部を形成する加熱工程と、含浸工程と、を同時に実施することも可能である。すなわち、１４００℃までの昇温過程で樹脂を炭化させ、多孔質部を得る。さらに加熱昇温を続けることで、多孔質部を反応焼結させて、セラミックス接合体を得ることもできる。
【０１３０】
多孔質部に存在する樹脂に由来する炭素成分や炭素粉末は、高温下で溶融Ｓｉと接触して反応し、炭化珪素（ＳｉＣ）を生成する。出発原料の炭化珪素粉末は、ほとんど変化しないが、一部の炭化珪素粉末においては、上記反応焼結で生成されるＳｉＣが、出発原料の炭化珪素粉末を被覆する。炭素自身がＳｉＣとなれば、粒径の小さいＳｉＣ粒子が形成される。さらに、これらＳｉＣ粒子の隙間には、Ｓｉが遊離Ｓｉとしてネットワーク状に連続して存在する。
【０１３１】
上述したような接合工程を適用することによって、反応焼結炭化珪素を含む接合部を有する、複数のセラミックス被接合体の接合体が得られる。
【０１３２】
図２１（ａ）〜図２１（ｃ）は、実施形態に係る別のセラミック構造体を例示する斜視図である。  
図２１（ａ）は、実施形態に係るセラミック構造体１００ａの接合前のセラミックス被接合体１０ａ〜１０ｄを例示する。図２１（ｂ）は、セラミックス被接合体１０ａ〜１０ｄが接合部３０ａにより接合されたセラミック構造体１００ａの斜視図である。図２１（ｃ）は、図２１（ｂ）に示すＡ３−Ａ４線におけるセラミック構造体１００ａの断面を示す斜視図である。
【０１３３】
セラミックス被接合体１０ａ〜１０ｄのそれぞれは、上面又は下面に開口を有する箱状であり、内部に仕切りを有している。これ以外については、セラミックス被接合体１０ａ〜１０ｄには、前述の第１部材１０及び第２部材２０と同様の説明を適用できる。また接合部３０ａには、前述の接合部３０と同様の説明を適用できる。
【０１３４】
セラミック構造体１００ａの１つの辺の長さは、１メートル（ｍ）よりも長い。図２１（ｂ）に表したように、セラミック構造体１００ａが有する最も長い辺Ｅ１の長さＬ１は、例えば、１ｍ以上である。また、例えば、長さＬ１は、セラミック構造体１００ａが有する最も短い辺の長さＬ２の１倍以上２５倍以下である。
【０１３５】
また、セラミック構造体１００ａは、少なくとも３つの面によって囲まれた複数の空間６０を内部に有する。各空間６０は、例えば閉鎖されている。図２１（ｃ）に示す空間６０の１つは、面ｆ１〜ｆ３によって囲まれている。
【０１３６】
実施形態によれば、高い接合強度を得ることができ、接合強度のばらつきを抑制することができる。これにより、図２１（ａ）〜図２１（ｃ）に表したような、大型で、高いアスペクト比を有し、複雑な形状を有するセラミック構造体を作製することができる。
【０１３７】
図２２（ａ）及び図２２（ｂ）は、実施形態に係る別のセラミック構造体を例示する斜視図である。  
図２２（ａ）は、実施形態に係るセラミック構造体１００ｂの接合前のセラミックス被接合体１０ｅ〜１０ｈを例示する。図２２（ｂ）は、セラミックス被接合体１０ｅ〜１０ｆが接合部３０ｂにより接合されたセラミック構造体１００ｂの斜視図である。
【０１３８】
セラミックス被接合体１０ｅ〜１０ｈのそれぞれは、上面又は下面に開口を有する箱状であり、内部に仕切りを有している。これ以外については、セラミックス被接合体１０ｅ〜１０ｈには、前述の第１部材１０及び第２部材２０と同様の説明を適用できる。また接合部３０ｂには、前述の接合部３０と同様の説明を適用できる。
【０１３９】
図２２（ｂ）に表したように、セラミック構造体１００ｂの一辺（辺Ｅ２）の長さＬ３は、例えば、１ｍ以上である。また、例えば、長さＬ３は、セラミック構造体１００ｂの他の辺の長さＬ４の１倍以上２５倍以下である。また、セラミック構造体１００ｂは、少なくとも３つの面によって囲まれた複数の空間６１を有する。例えば、図２２（ｂ）に示す空間６１の１つは、面ｆ４〜ｆ６によって囲まれている。実施形態によれば、このように大型で、高いアスペクト比を有し、複雑な形状を有するセラミック構造体を作製することができる。
【０１４０】
以上、本発明の実施の形態について説明した。しかし、本発明はこれらの記述に限定されるものではない。前述の実施の形態に関して、当業者が適宜設計変更を加えたものも、本発明の特徴を備えている限り、本発明の範囲に包含される。例えば、第１部材１０、第２部材２０及び接合部３０などが備える各要素の形状、寸法、材質、配置などは、例示したものに限定されるわけではなく適宜変更することができる。  
また、前述した各実施の形態が備える各要素は、技術的に可能な限りにおいて組み合わせることができ、これらを組み合わせたものも本発明の特徴を含む限り本発明の範囲に包含される。
【符号の説明】
【０１４１】
１０ 第１部材、  １０ａ〜１０ｈ セラミックス被接合体、  １１、１２、１４、１５ 接合面、  ２０ 第２部材、  ３０、３０ａ、３０ｂ 接合部（介在部）、  ３０ｐ 第１部分、  ３０ｑ 第２部分、  ３１ 中央層、  ３２ 側面層、  ３２ａ 第１側面層、  ３２ｂ 第２側面層、  ４０ａ、４０ｂ 界面、  ４１〜４４ 第１〜第４界面、  ５１ 第１曲面、  ５２ 第２曲面、  ６０、６１ 空間、  ７１ ＳｉＣ粒子、  ７５ Ｓｉ部、  １００、１００ａ、１００ｂ、１０１ セラミック構造体、  ２００ 電子露光装置、  ２１０ 電子ビーム源、  ２２０ ステージ、  ２３０ 電磁レンズ、  ２４０ 偏向器、  ２５０ 真空チャンバ、  Ｄａ〜Ｄｃ 距離、  Ｌ１〜Ｌ４ 長さ、  Ｌｘｓ、Ｌｚｓ 弦長さ、  Ｒ、ＲＡ 領域、  Ｒ１〜Ｒ３ 観察領域、  Ｓ１１０〜Ｓ１７０ ステップ、  Ｔ、Ｔｍａｘ、Ｔｍｉｎ 厚さ、  Ｔａｖｅ 平均厚さ、  Ｗ 処理対象物、  ｆ１〜ｆ６ 面
【図１】
2018008865.tif 000005
【図２】
2018008865.tif 000006
【図３】
2018008865.tif 000007
【図４】
2018008865.tif 000008
【図５】
2018008865.tif 000009
【図６】
2018008865.tif 000010
【図７】
2018008865.tif 000011
【図８】
2018008865.tif 000012
【図９】
2018008865.tif 000013
【図１０】
2018008865.tif 000014
【図１１】
2018008865.tif 000015
【図１２】
2018008865.tif 000016
【図１３】
2018008865.tif 000017
【図１４】
2018008865.tif 000018
【図１５】
2018008865.tif 000019
【図１６】
2018008865.tif 000020
【図１７】
2018008865.tif 000021
【図１８】
2018008865.tif 000022
【図１９】
2018008865.tif 000023
【図２０】
2018008865.tif 000024
【図２１】
2018008865.tif 000025
【図２２】
2018008865.tif 000026
【手続補正書】
【提出日】平成29年6月26日(2017.6.26)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
シリコンと炭化珪素とを含む第１部材と、
シリコンと炭化珪素とを含む第２部材と、
前記第１部材と前記第２部材との間に介在し、シリコンと炭化珪素とを含む介在部と、
を備え、
前記介在部の断面において１２８μｍ×１２８μｍの大きさの観察領域を１０箇所設定し、前記介在部の前記１０箇所の前記観察領域のそれぞれにおいてシリコンが占める面積の割合を算出し、前記介在部の前記１０箇所における前記割合の平均をＡとし、
前記第１部材の断面において１２８μｍ×１２８μｍの大きさの観察領域を１０箇所設定し、前記第１部材の前記１０箇所の前記観察領域のそれぞれにおいて、シリコンが占める面積の割合を算出し、前記第１部材の前記１０箇所における前記割合の平均をＢ１とし、
前記第２部材の断面において１２８μｍ×１２８μｍの大きさの観察領域を１０箇所設定し、前記第２部材の前記１０箇所の前記観察領域のそれぞれにおいて、Ｓｉが占める面積の割合を算出し、前記第２部材の前記１０箇所における前記割合の平均をＢ２とすると、
前記Ａ、前記Ｂ１及び前記Ｂ２は、１．０＜Ａ／Ｂ１＜１．３、及び、１．０＜Ａ／Ｂ２＜１．３の少なくともいずれかを満たし、
前記介在部の前記１０箇所における前記割合の標準偏差をＣとし、
前記第１部材の前記１０箇所における前記割合の標準偏差をＤ１とし、
前記第２部材の前記１０箇所における前記割合の標準偏差をＤ２とすると、
前記Ｃ、前記Ｄ１及び前記Ｄ２は、１．３＜Ｃ／Ｄ１＜３．３、及び、１．３＜Ｃ／Ｄ２＜３．３の少なくともいずれかを満たすことを特徴とするセラミック構造体。
【請求項２】
前記Ａは、２３％以上３０％以下であることを特徴とする請求項１記載のセラミック構造体。
【請求項３】
前記介在部は、
中央層と、
前記中央層と前記第１部材との間に位置する第１側面層と、
前記中央層と前記第２部材との間に位置する第２側面層と、
を含み、
前記第１側面層の断面のうち、６５μｍ×２５２μｍの大きさの領域の面積に対する、前記第１側面層の前記領域に含まれるシリコンの面積の比を、Ｅ１とし、
前記第２側面層の断面のうち、６５μｍ×２５２μｍの大きさの領域の面積に対する、前記第２側面層の前記領域に含まれるシリコンの面積の比を、Ｅ２とし、
前記中央層の断面のうち、６５μｍ×２５２μｍの大きさの領域の面積に対する、前記中央層の前記領域に含まれるシリコンの面積の比を、Ｆとすると、
前記Ｅ１及び前記Ｅ２の少なくともいずれかは、前記Ｆよりも低い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構造体。
【請求項４】
前記Ｅ１、前記Ｅ２及び前記Ｆは、Ｅ１／Ｆ＜０．９５、及び、Ｅ２／Ｆ＜０．９５の少なくともいずれかを満たすことを特徴とする請求項３に記載のセラミック構造体。
【請求項５】
前記中央層の前記断面は、前記第１部材と前記介在部との界面に対して垂直な第１方向と、前記界面に対して平行な第２方向と、を含む平面における断面であり、
前記中央層の前記断面において、前記中央層は、複数のシリコンスポットを含み、
前記複数のシリコンスポットのそれぞれにおいて、前記第１方向の弦長さの平均値を算出し、前記第１方向の弦長さの前記平均値の、前記複数のシリコンスポットにおける最大値をＬｘとし、
前記複数のシリコンスポットのそれぞれにおいて、前記第２方向の弦長さの平均値を算出し、前記第２方向の弦長さの前記平均値の、前記複数のシリコンスポットにおける最大値をＬｚとすると、
前記Ｌｘは、前記Ｌｚよりも小さいことを特徴とする請求項３または４に記載のセラミック構造体。
【請求項６】
前記Ｌｚに対する、前記Ｌｘの比は、０．９未満であることを特徴とする請求項５に記載のセラミック構造体。
【請求項７】
前記介在部の平均厚さは、１００マイクロメートル以上４００マイクロメートル以下であることを特徴とする請求項１〜６のいずれか１つに記載のセラミック構造体。
【請求項８】
前記介在部の厚さの最大値と、前記介在部の厚さの最小値と、の差は、１００マイクロメートル以下であることを特徴とする請求項７に記載のセラミック構造体。
【請求項９】
前記第１部材と前記介在部との界面は、
第１界面と、
前記第１界面に対して傾斜した第２界面と、
を有し、
前記第２部材と前記介在部との界面は、
前記介在部を介して前記第１界面と対向する第３界面と、
前記第３界面に対して傾斜し、前記介在部を介して前記第２界面と対向する第４界面と、
を有し、
前記第１界面及び前記第２界面は、前記第３界面と前記第４界面との間に位置することを特徴とする請求項１〜８のいずれか１つに記載のセラミック構造体。
【請求項１０】
前記第１部材と前記介在部との界面は、前記第１界面と前記第２界面とを接続する第１曲面を有し、
前記第２部材と前記介在部との界面は、前記第３界面と前記第４界面とを接続する第２曲面を有することを特徴とする請求項９に記載のセラミック構造体。
【請求項１１】
前記第１界面に対して垂直な方向と、前記第３界面に対して垂直な方向と、を含む平面における断面において、前記第１曲面の曲率半径は、前記第２曲面の曲率半径よりも小さいことを特徴とする請求項１０に記載のセラミック構造体。
【請求項１２】
前記第１曲面と前記第２曲面との間の距離は、前記第１界面と前記第３界面との間の距離よりも短く、前記第２界面と前記第４界面との間の距離よりも短いことを特徴とする請求項１０または１１に記載のセラミック構造体。
【請求項１３】
前記セラミック構造体の曲げ強度から算出されたワイブル係数は、１０以上であることを特徴とする請求項１〜１２のいずれか１つに記載のセラミック構造体。
【請求項１４】
前記介在部における開気孔率は、０．１％以下であることを特徴とする請求項１〜１３のいずれか１つに記載のセラミック構造体。
【請求項１５】
前記セラミック構造体の体積抵抗率は、２．０×１０−２オーム・センチメートル以下であることを特徴とする請求項１〜１４のいずれか１つに記載のセラミック構造体。
【請求項１６】
少なくとも１つの辺の長さが１メートルよりも長く、
少なくとも３つの面によって囲まれた空間を複数有することを特徴とする請求項１〜１５のいずれか１つに記載のセラミック構造体。
【請求項１７】
請求項１〜１６のいずれか１つに記載のセラミック構造体を含むことを特徴とする半導体製造装置用構造部材。
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００６
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０００６】
第１の発明は、シリコンと炭化珪素とを含む第１部材と、シリコンと炭化珪素とを含む第２部材と、前記第１部材と前記第２部材との間に介在し、シリコンと炭化珪素とを含む介在部と、を備え、前記介在部の断面において１２８μｍ×１２８μｍの大きさの観察領域を１０箇所設定し、前記介在部の前記１０箇所の前記観察領域のそれぞれにおいてシリコンが占める面積の割合を算出し、前記介在部の前記１０箇所における前記割合の平均をＡとし、前記第１部材の断面において１２８μｍ×１２８μｍの大きさの観察領域を１０箇所設定し、前記第１部材の前記１０箇所の前記観察領域のそれぞれにおいて、シリコンが占める面積の割合を算出し、前記第１部材の前記１０箇所における前記割合の平均をＢ１とし、前記第２部材の断面において１２８μｍ×１２８μｍの大きさの観察領域を１０箇所設定し、前記第２部材の前記１０箇所の前記観察領域のそれぞれにおいて、Ｓｉが占める面積の割合を算出し、前記第２部材の前記１０箇所における前記割合の平均をＢ２とすると、前記Ａ、前記Ｂ１及び前記Ｂ２は、１．０＜Ａ／Ｂ１＜１．３、及び、１．０＜Ａ／Ｂ２＜１．３の少なくともいずれかを満たし、前記介在部の前記１０箇所における前記割合の標準偏差をＣとし、前記第１部材の前記１０箇所における前記割合の標準偏差をＤ１とし、前記第２部材の前記１０箇所における前記割合の標準偏差をＤ２とすると、前記Ｃ、前記Ｄ１及び前記Ｄ２は、１．３＜Ｃ／Ｄ１＜３．３、及び、１．３＜Ｃ／Ｄ２＜３．３の少なくともいずれかを満たすことを特徴とするセラミック構造体である。
【手続補正３】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００８
【補正方法】削除
【補正の内容】
【手続補正４】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００９
【補正方法】削除
【補正の内容】
【手続補正５】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１０
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１０】
第２の発明は、第１の発明において、前記Ａは、２３％以上３０％以下であることを特徴とするセラミック構造体である。  
このセラミック構造体によれば、シリコンの偏析及び介在部の気孔率が低減され、強度のばらつきを抑制することができる。
【手続補正６】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１１
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１１】
第３の発明は、第１または第２の発明において、前記介在部は、中央層と、前記中央層と前記第１部材との間に位置する第１側面層と、前記中央層と前記第２部材との間に位置する第２側面層と、を含み、前記第１側面層の断面の面積に対する、前記第１側面層の前記断面に含まれるシリコンの面積の比は、Ｅ１であり、前記第２側面層の断面の面積に対する、前記第２側面層の前記断面に含まれるシリコンの面積の比は、Ｅ２であり、前記中央層の断面の面積に対する、前記中央層の前記断面に含まれるシリコンの面積の比は、Ｆであり、前記Ｅ１及び前記Ｅ２の少なくともいずれかは、前記Ｆよりも低いことを特徴とするセラミック構造体である。
【手続補正７】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１３
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１３】
第４の発明は、第３の発明において、前記Ｅ１、前記Ｅ２及び前記Ｆは、Ｅ１／Ｆ＜０．９５、及び、Ｅ２／Ｆ＜０．９５の少なくともいずれかを満たすことを特徴とするセラミック構造体である。
【手続補正８】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１５
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１５】
第５の発明は、第３または第４の発明において、前記中央層の前記断面は、前記第１部材と前記介在部との界面に対して垂直な第１方向と、前記界面に対して平行な第２方向と、を含む平面における断面であり、前記中央層の前記断面において、前記中央層に含まれるシリコンの前記第１方向の弦長さは、前記中央層に含まれるシリコンの前記第２方向の弦長さよりも短いことを特徴とするセラミック構造体である。
【手続補正９】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１７
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１７】
第６の発明は、第５の発明において、前記中央層に含まれるシリコンの前記第２方向の前記弦長さに対する、前記中央層に含まれるシリコンの前記第１方向の前記弦長さの比は、０．９未満であることを特徴とするセラミック構造体である。
【手続補正１０】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１９
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１９】
第７の発明は、第１〜第６のいずれか１つの発明において、前記介在部の平均厚さは、１００マイクロメートル以上４００マイクロメートル以下であることを特徴とするセラミック構造体である。
【手続補正１１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００２１
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００２１】
第８の発明は、第７の発明において、前記介在部の厚さの最大値と、前記介在部の厚さの最小値と、の差は、１００マイクロメートル以下であることを特徴とするセラミック構造体である。  
このセラミック構造体によれば、強度のばらつきを抑制することができる。
【手続補正１２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００２２
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００２２】
第９の発明は、第１〜第８のいずれか１つの発明において、前記第１部材と前記介在部との界面は、第１界面と、前記第１界面に対して傾斜した第２界面と、を有し、前記第２部材と前記介在部との界面は、前記介在部を介して前記第１界面と対向する第３界面と、前記第３界面に対して傾斜し、前記介在部を介して前記第２界面と対向する第４界面と、を有し、前記第１界面及び前記第２界面は、前記第３界面と前記第４界面との間に位置することを特徴とするセラミック構造体である。
【手続補正１３】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００２４
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００２４】
第１０の発明は、第９の発明において、前記第１部材と前記介在部との界面は、前記第１界面と前記第２界面とを接続する第１曲面を有し、前記第２部材と前記介在部との界面は、前記第３界面と前記第４界面とを接続する第２曲面を有することを特徴とするセラミック構造体である。
【手続補正１４】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００２６
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００２６】
第１１の発明は、第１０の発明において、前記第１界面に対して垂直な方向と、前記第３界面に対して垂直な方向と、を含む平面における断面において、前記第１曲面の曲率半径は、前記第２曲面の曲率半径よりも小さいことを特徴とするセラミック構造体である。
【手続補正１５】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００２８
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００２８】
第１２の発明は、第１０または第１１の発明において、前記第１曲面と前記第２曲面との間の距離は、前記第１界面と前記第３界面との間の距離よりも短く、前記第２界面と前記第４界面との間の距離よりも短いことを特徴とするセラミック構造体である。
【手続補正１６】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００３０
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００３０】
第１３の発明は、第１〜第１２のいずれか１つの発明において、前記セラミック構造体の曲げ強度から算出されたワイブル係数は、１０以上であることを特徴とするセラミック構造体である。  
このセラミック構造体によれば、信頼性に優れ大型かつ複雑な形状を有する一体セラミック構造体を製作することができる。
【手続補正１７】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００３１
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００３１】
第１４の発明は、第１〜第１３のいずれか１つの発明において、前記介在部における開気孔率は、０．１％以下であることを特徴とするセラミック構造体である。
【手続補正１８】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００３３
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００３３】
第１５の発明は、第１〜第１４のいずれか１つの発明において、前記セラミック構造体の体積抵抗率は、２．０×１０−２オーム・センチメートル以下であることを特徴とするセラミック構造体である。
【手続補正１９】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００３５
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００３５】
第１６の発明は、第１〜第１５のいずれか１つの発明において、少なくとも１つの辺の長さが１メートルよりも長く、少なくとも３つの面によって囲まれた空間を複数有することを特徴とするセラミック構造体である。
【手続補正２０】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００３７
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００３７】
第１７の発明は、第１〜第１６のいずれか１つの発明のセラミック構造体を含むことを特徴とする半導体製造装置用構造部材である。  
この半導体製造装置用構造部材によれば、強度のばらつきを抑制することができる。
【手続補正２１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００６４
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００６４】
図３に示すワイブル係数は、測定した３点曲げ強度のデータからJIS R 1625に従って算出したワイブル係数である。ワイブル係数は、ワイブル係数が大きいほど、曲げ強度のばらつきが小さいことを意味する。