(57)【要約】【課題】流路の変形を抑制しつつ、接合界面の気密性が確保された、流路付のセラミックス部材を得る。【解決手段】未焼成の第１のセラミックス成形体および第２のセラミックス成形体を準備する工程と、第１のセラミックス成形体等に、第１のセラミックス成形体等より気孔率が高いシート状の接合層を形成する工程と、第１のセラミックス成形体に、流路を構成する溝を形成する工程と、接合層を形成する工程および溝を形成する工程の後に、第１のセラミックス成形体と第２のセラミックス成形体とを接合層を介して対向した状態で、第１のセラミックス成形体等の成形圧力より低い接合圧力で加圧することによって、第１のセラミックス成形体と第２のセラミックス成形体との接合体を形成する工程と、接合体を焼成することによって、セラミックス部材を形成する工程と、を含む。【選択図】図３
2017226578.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
内部に流体の流路が形成されたセラミックス部材を備える半導体製造装置用部品の製造方法であって、
第１の表面を備える未焼成の第１のセラミックス成形体を準備する工程と、
第２の表面を備える未焼成の第２のセラミックス成形体を準備する工程と、
前記第１の表面と前記第２の表面との少なくとも一方に、前記第１のセラミックス成形体および前記第２のセラミックス成形体より気孔率が高いシート状の接合層を形成する工程と、
前記第１の表面と前記第２の表面との少なくとも一方に、前記流路を構成する溝を形成する工程と、
前記接合層を形成する工程および前記溝を形成する工程の後に、前記第１のセラミックス成形体と前記第２のセラミックス成形体とを、前記第１の表面と前記第２の表面とが前記接合層を介して対向した状態で、前記第１のセラミックス成形体および前記第２のセラミックス成形体を成形する際の成形圧力より低い接合圧力で加圧することによって、前記第１のセラミックス成形体と前記第２のセラミックス成形体との接合体を形成する工程と、
前記接合体を焼成することによって、前記セラミックス部材を形成する工程と、を含むことを特徴とする、半導体製造装置用部品の製造方法。
【請求項２】
請求項１に記載の半導体製造装置用部品の製造方法において、
前記接合体を形成する工程において、前記第１のセラミックス成形体および前記第２のセラミックス成形体を加熱加圧することによって、前記接合体を形成し、
前記接合層は、前記第１のセラミックス成形体および前記第２のセラミックス成形体に対する加熱加圧の際に溶融する低融点有機化合物を含み、
前記接合体を形成する工程において、前記低融点有機化合物の融点の−１０℃以上の温度で加熱することを特徴とする、半導体製造装置用部品の製造方法。
【請求項３】
請求項１または２に記載の半導体製造装置用部品の製造方法において、
前記接合層を形成する工程の後に、前記溝を形成する工程を行うことを特徴とする、半導体製造装置用部品の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本明細書に開示される技術は、内部に流路が形成されたセラミックス部材を備える半導体製造装置用部品の製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
内部に流路が形成されたセラミックス部材を備える半導体製造装置用部品として、シャワーヘッドが知られている。シャワーヘッドは、例えばプラズマＣＶＤ装置において、ウェハを保持する保持装置の上方に配置される。シャワーヘッドは、セラミックスにより形成されたセラミックス部材を備えている。セラミックス部材の下面には複数のガス噴出孔が形成されており、セラミックス部材の内部にはガス噴出孔に連通する流路が形成されている。プロセスガス（例えば成膜用の反応ガス）が、セラミックス部材の流路内に供給されてガス噴出孔から噴出されることによって、ウェハの表面に薄膜が形成される。
【０００３】
このような内部に流路が形成されたセラミックス部材の製造方法として、複数のグリーンシートのそれぞれを流路に応じた形状に加工し、加工された複数のグリーンシートを積層して圧着し、圧着後の積層体を焼成する方法が知られている（例えば特許文献１参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２０１４−４９６８５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
上記製造方法では、複数のグリーンシートを圧着する際に付加される圧力によって流路が変形するおそれがある。一方、流路の変形を抑制するために圧力を小さくすると、グリーンシート間に隙間が生じることによって焼成後に流路の気密性が低下し、流路を流れるガスが流路の外部にリークするおそれがある。このような課題は、大型のウェハに大量のプロセスガスを均一に吹き付けるために流路の大型化の要請が高いシャワーヘッドの製造において特に影響が大きい。
【０００６】
なお、このような課題は、シャワーヘッドに限らず、例えば静電チャック等の保持装置の製造にも共通の課題である。また、このような課題は、保持装置に限らず、内部に流路が形成されたセラミックス部材を備える半導体製造装置用部品の製造に共通の課題である。
【０００７】
本明細書では、上述した課題を解決することが可能な技術を開示する。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本明細書に開示される技術は、例えば、以下の形態として実現することが可能である。
【０００９】
（１）本明細書に開示される半導体製造装置用部品の製造方法は、内部に流体の流路が形成されたセラミックス部材を備える半導体製造装置用部品の製造方法であって、第１の表面を備える未焼成の第１のセラミックス成形体を準備する工程と、第２の表面を備える未焼成の第２のセラミックス成形体を準備する工程と、前記第１の表面と前記第２の表面との少なくとも一方に、前記第１のセラミックス成形体および前記第２のセラミックス成形体より気孔率が高いシート状の接合層を形成する工程と、前記第１の表面と前記第２の表面との少なくとも一方に、前記流路を構成する溝を形成する工程と、前記接合層を形成する工程および前記溝を形成する工程の後に、前記第１のセラミックス成形体と前記第２のセラミックス成形体とを、前記第１の表面と前記第２の表面とが前記接合層を介して対向した状態で、前記第１のセラミックス成形体および前記第２のセラミックス成形体を成形する際の成形圧力より低い接合圧力で加圧することによって、前記第１のセラミックス成形体と前記第２のセラミックス成形体との接合体を形成する工程と、前記接合体を焼成することによって、前記セラミックス部材を形成する工程と、を含む。本半導体製造装置用部品の製造方法によれば、接合前の各セラミックス成形体が未焼成であり、かつ、接合層の気孔率が各セラミックス成形体の気孔率より高い。このため、セラミックス成形体が焼成後のものである場合や、接合層の気孔率がセラミックス成形体の気孔率以下である場合に比べて、セラミックス成形体同士を加圧する際に、セラミックス成形体の表面同士の間を接合層がより流動し、セラミックス成形体の表面形状に追従し易くなる。これにより、セラミックス成形体の成形圧力より低い接合圧力で加圧することによって流路の変形を抑制することができ、かつ、セラミックス成形体同士の接合後に焼成して得られる流路付のセラミックス部材において高い気密性を確保することができる。
【００１０】
（２）上記半導体製造装置用部品の製造方法において、前記接合体を形成する工程において、前記第１のセラミックス成形体および前記第２のセラミックス成形体を加熱加圧することによって、前記接合体を形成し、前記接合層は、前記第１のセラミックス成形体および前記第２のセラミックス成形体に対する加熱加圧の際に溶融する低融点有機化合物を含み、前記接合体を形成する工程において、前記低融点有機化合物の融点の−１０℃以上の温度で加熱する構成としてもよい。より好ましくは、前記接合体を形成する工程において、前記低融点有機化合物の融点以上の温度で加熱する構成としてもよい。低融点有機化合物は、融点付近の温度まで加熱されることによって溶け出してセラミックス接合層の流動性を向上させるとともに、接着性（粘着性）を発現する。本半導体製造装置用部品の製造方法では、接合層は、低融点有機化合物を含む。このため、低融点有機化合物を含まない場合に比べて、セラミックス成形体の表面形状への追従性がさらに向上し、成形体接合時の圧力がより低くても、第１のセラミックス成形体と第２のセラミックス成形体との接合後に焼成して得られる流路付のセラミックス部材の接合面において高い気密性を確保することができる。
【００１１】
（３）上記半導体製造装置用部品の製造方法において、前記接合層を形成する工程の後に、前記溝を形成する工程を行うことを特徴とする構成としてもよい。溝の形成の後に接合層を形成しようとすると、溝を避けるような形状の接合層を準備する必要ある。これに対して、本半導体製造装置用部品の製造方法によれば、接合層の形成の後に溝を形成するため、複雑な形状の接合層を準備する必要がなく、製造効率を向上させることができる。
【００１２】
なお、本明細書に開示される技術は、種々の形態で実現することが可能であり、例えば、シャワーヘッド、静電チャックおよび真空チャック等の保持装置や、サセプタ等の加熱装置等の半導体製造装置用部品、および、その製造方法の形態で実現することが可能である。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】本実施形態におけるシャワーヘッド１０の外観構成を概略的に示す斜視図である。
【図２】本実施形態におけるシャワーヘッド１０のＸＺ断面構成を概略的に示す説明図である。
【図３】シャワーヘッド１０の製造方法を示すフローチャートである。
【図４】シャワーヘッド１０の製造工程を模式的に示す説明図である。
【図５】実施例１〜８および比較例１〜３の性能評価の結果を示す説明図である。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
Ａ．実施形態：
Ａ−１．シャワーヘッド１０の構成：
図１は、本実施形態におけるシャワーヘッド１０の外観構成を概略的に示す斜視図であり、図２は、本実施形態におけるシャワーヘッド１０のＸＺ断面構成を概略的に示す説明図である。各図には、方向を特定するための互いに直交するＸＹＺ軸が示されている。シャワーヘッド１０は、特許請求の範囲における半導体製造装置用部品に相当する。
【００１５】
シャワーヘッド１０は、対象物（例えばウェハＷ）を保持する保持装置（静電チャック等）の上方に配置され、ウェハＷに向けてプロセスガスＰＧ（例えば成膜用の反応ガス  図２参照）を噴出する装置であり、例えば半導体装置の製造工程で使用される薄膜形成装置（例えばＣＶＤ装置）やエッチング装置（例えばプラズマエッチング装置）に備えられている。
【００１６】
図１および図２に示すように、シャワーヘッド１０は、上下方向（Ｚ軸方向）に並べて配置されたヘッド本体部１００およびガス供給部２００を備える。ヘッド本体部１００とガス供給部２００とは、ヘッド本体部１００の上面（以下、「ヘッド側接合面Ｓ４」という）とガス供給部２００の下面（以下、「供給側接合面Ｓ５」という）とが上下方向に対向するように配置されている。シャワーヘッド１０は、さらに、ヘッド本体部１００のヘッド側接合面Ｓ４とガス供給部２００の供給側接合面Ｓ５との間に配置された接合層３００を備える（図２参照）。ヘッド本体部１００は、特許請求の範囲におけるセラミックス部材に相当する。
【００１７】
（ヘッド本体部１００）
ヘッド本体部１００は、例えば円形平面の板状部材であり、セラミックスにより形成されている。ヘッド本体部１００の直径は、例えば２００ｍｍ〜５００ｍｍ程度であり、ヘッド本体部１００の厚さは、例えば５ｍｍ〜２０ｍｍ程度である。
【００１８】
図１に示すように、ヘッド本体部１００の下面（以下、「ガス噴出面Ｓ１」という）には、複数のガス噴出孔１０１が形成されている。なお、図２に示すように、ウェハＷ全体にプロセスガスＰＧを均一に噴出するために、複数のガス噴出孔１０１は、ヘッド本体部１００の中心軸を中心とし、かつ、互いに径が異なる複数の同心円上のそれぞれにおいて周方向に等間隔で配置されている。また、ヘッド本体部１００のヘッド側接合面Ｓ４の中心位置には、１つのヘッド側連結孔１０２が形成されている。
【００１９】
また、図２に示すように、ヘッド本体部１００の内部には各ガス噴出孔１０１とヘッド側連結孔１０２とに連通するガス流路１０３が形成されている。ガス流路１０３は、複数の第１の縦流路１０４と、１つの第２の縦流路１０５と、複数の横流路１０６とを含む。
【００２０】
各第１の縦流路１０４は、上下方向に沿って延びる流路であり、下端がガス噴出面Ｓ１に形成された上記各ガス噴出孔１０１に連通し、上端がヘッド本体部１００の内部に達している。第２の縦流路１０５は、上下方向に沿って延びる流路であり、上端がヘッド側接合面Ｓ４に形成されたヘッド側連結孔１０２に連通し、下端がヘッド本体部１００の内部に達している。横流路１０６は、ガス噴出面Ｓ１およびヘッド側接合面Ｓ４に平行な方向に延びている流路であり、より詳しくは、上記複数の同心円に沿って形成された複数の円形流路と、ヘッド本体部１００の中心軸から放射状に延びつつ、複数の円形流路間を繋ぐ複数の放射状流路とを含む。横流路１０６は、複数（本実施形態では１０つ）の第１の縦流路１０４の上端に連通しており、また、第２の縦流路１０５の下端に連通している。このような構成により、各ガス噴出孔１０１は、ガス流路１０３を介して、ヘッド側連結孔１０２に連通している。なお、横流路１０６は、特許請求の範囲における流体の流路に相当する。
【００２１】
（ガス供給部２００）
ガス供給部２００は、例えば上下方向に延びた円筒状部材であり、供給側接合面Ｓ５から上面Ｓ６まで上下方向に貫通する貫通孔２０２が形成されている。ガス供給部２００は、セラミックスにより形成されている。ガス供給部２００の外径は、例えば３０ｍｍ〜９０ｍｍ程度であり、内径は、例えば１０ｍｍ〜６０ｍｍ程度であり、上下方向の長さは、例えば５０ｍｍ〜２００ｍｍ程度である。
【００２２】
（接合層３００）
接合層３００は、円環状のシート層であり、ヘッド本体部１００のヘッド側接合面Ｓ４におけるヘッド側連結孔１０２の周囲部分と、ガス供給部２００の供給側接合面Ｓ５とを接合している。
【００２３】
以上の構成により、ガス供給部２００の上端がガス供給源（図示せず）に連結されると、ガス供給源から供給されたプロセスガスＰＧは、ガス供給部２００を介して、ヘッド本体部１００のヘッド側連結孔１０２内に導かれる。ヘッド側連結孔１０２内に導かれたプロセスガスＰＧは、第２の縦流路１０５を介して、横流路１０６に導かれる。横流路１０６に導かれたプロセスガスＰＧは、横流路１０６によって放射状に導かれつつ、各第１の縦流路１０４を介してガス噴出孔１０１から外部に噴出される。
【００２４】
Ａ−２．シャワーヘッド１０の製造方法：
次に、本実施形態におけるシャワーヘッド１０の製造方法を説明する。図３は、シャワーヘッド１０の製造方法を示すフローチャートであり、図４は、シャワーヘッド１０の製造工程を模式的に示す説明図である。
【００２５】
Ａ−２−１．セラミックス成形体の準備工程：
まずは、未焼成の第１のセラミックス成形体１１０Ｐと、未焼成の第２のセラミックス成形体１２０Ｐとを準備する（図３および図４のＳ１１０）。本実施形態では、各セラミックス成形体１１０Ｐ，１２０Ｐを、シート積層法またはプレス成形法を用いて作製することによって準備する。
【００２６】
シート積層法の一例は、次の通りである。まず、粒径が１（μｍ）のＡｌ２Ｏ３（アルミナ）とブチラール樹脂と可塑剤と溶剤とを混合してスラリーを調整する。得られたスラリーをドクターブレード法によって薄膜化することにより、複数のグリーンシートを作製する。作製された各グリーンシートの片面に、ブチルカルビトールとフタル酸ジブチルとを含む溶剤を塗布して複数のグリーンシートを積層することによってシート積層体を作製する。作製されたシート積層体を、約７０（℃）、所定の成形圧力で熱圧着することによって、各セラミックス成形体１１０Ｐ，１２０Ｐが作製される。なお、各セラミックス成形体１１０Ｐ，１２０Ｐには、既知の方法により、タングステン等のメタライズを印刷し積層することにより電極等を内蔵させることが可能である。
【００２７】
プレス成形法の一例は、次の通りである。まず、粒径が１（μｍ）のアルミナとブチラール樹脂と水とを混合してスラリーを調整する。得られたスラリーをスプレードライによってスプレー顆粒を作製する。作製されたスプレー顆粒を、上記成形圧力で加圧成形することによって、各セラミックス成形体１１０Ｐ，１２０Ｐが作製される。なお、各セラミックス成形体１１０Ｐ，１２０Ｐを、作製せずに外部から購入することによって準備してもよい。
【００２８】
Ａ−２−２．接合層の形成工程：
次に、第１のセラミックス成形体１１０Ｐの上面Ｓ７と第２のセラミックス成形体１２０Ｐの下面Ｓ８との少なくとも一方にセラミックス接合層１５０を形成する（図３および図４のＳ１２０）。具体的には、例えばアルミナとブチラール樹脂とフタル酸ジオクチルとブチルカルビトールとターピネオールとを混合してセラミックスペーストを調整する。得られたセラミックスペーストを、第１のセラミックス成形体１１０Ｐの上面Ｓ７と第２のセラミックス成形体１２０Ｐの下面Ｓ８とのそれぞれに塗布して乾燥させる。これにより、第１のセラミックス成形体１１０Ｐの上面Ｓ７と第２のセラミックス成形体１２０Ｐの下面Ｓ８とのそれぞれに、シート状のセラミックス接合層１５０が形成される。このセラミックス接合層１５０の気孔率は、各セラミックス成形体１１０Ｐ，１２０Ｐの気孔率より高い。なお、上面Ｓ７および下面Ｓ８は、特許請求の範囲における第１の表面および第２の表面に相当する。また、予め、第１のセラミックス成形体１１０Ｐ等とは別に、セラミックスペーストを乾燥して形成された接合シートを作製しておき、その接合シートを、第１のセラミックス成形体１１０Ｐの上面Ｓ７等に配置してもよい。
【００２９】
Ａ−２−３．溝等の形成工程：
次に、第１のセラミックス成形体１１０Ｐに、上記横流路１０６を構成する溝１０６Ｐ等を形成する（図３および図４のＳ１３０）。具体的には、エンドミルが取り付けられたマシニングセンタ（ＭＣ）を用いて、第１のセラミックス成形体１１０Ｐの上面Ｓ７に溝１０６Ｐを形成する。この溝１０６Ｐは、第１のセラミックス成形体１１０Ｐの中心軸を中心とし、かつ、互いに径が異なる複数の同心円に沿って形成された複数の円形溝と、第１のセラミックス成形体１１０Ｐの中心軸から放射状に延びつつ、複数の円形溝を繋ぐ放射状溝とを含む。また、ドリル形状のツールが取り付けられたマシニングセンタを用いて、各円形溝に上下方向に貫通する複数の縦孔を形成することによって、上記複数の第１の縦流路１０４を形成する。また、第２のセラミックス成形体１２０Ｐの中央部に上下方向に貫通する縦孔を形成することによって、上記第２の縦流路１０５を形成する。なお、溝１０６Ｐの形成により、第１のセラミックス成形体１１０Ｐの上面Ｓ７の内、溝１０６Ｐが形成されなかった部分にだけセラミックス接合層１５０が残る。
【００３０】
Ａ−２−４．セラミックス接合体１００Ｐの形成工程：
次に、第１のセラミックス成形体１１０Ｐと第２のセラミックス成形体１２０Ｐとを接合する（図３および図４のＳ１４０）。具体的には、溝１０６Ｐ等の形成後の第１のセラミックス成形体１１０Ｐの接合面に溶剤を塗布する。そして、当該第１のセラミックス成形体１１０Ｐと第２のセラミックス成形体１２０Ｐとを、上面Ｓ７と下面Ｓ８とがセラミックス接合層１５０を介して対向した状態で、所定の接合温度、所定の接合圧力で熱圧着する。この熱圧着により、セラミックス接合層１５０を介して、第１のセラミックス成形体１１０Ｐと第２のセラミックス成形体１２０Ｐとが接合される。その結果、内部にガス流路１０３が形成された未焼成のセラミックス接合体１００Ｐが形成される。ただし、接合圧力は、上記成形圧力より低い。セラミックス接合体１００Ｐは、特許請求の範囲における接合体に相当する。
【００３１】
Ａ−２−５．セラミックス接合体１００Ｐの焼成工程：
次に、セラミックス接合体１００Ｐに対して、例えば空気中で脱脂および焼成を行うことによって、焼成後の第１のセラミックス成形体１１０と焼成後の第２のセラミックス成形体１２０とがセラミックス接合層１５０を介して接合されたヘッド本体部１００が形成される（図３および図４のＳ１５０）。そして、ヘッド本体部１００とガス供給部２００とを接合層３００を介して接合する（図３のＳ１６０）。以上の製造方法により、上述した構成のシャワーヘッド１０が製造される。なお、セラミックス接合体１００Ｐがタングステン等のメタライズを内蔵している場合、窒素中での脱脂後に加湿した水素−窒素ガス雰囲気で焼成を行う既知の手法によって、ヘッド本体部１００を形成することができる。
【００３２】
Ａ−３．性能評価：
図５は、実施例１〜８および比較例１〜３の性能評価の結果を示す説明図である。実施例１〜８は、上述の製造方法を用いて上記構成のヘッド本体部１００を製造する点で共通する。ただし、後述するように、実施例１〜８の製造方法は、セラミックスペーストの種類や接合圧力などの製造条件の一部が互いに異なる。一方、比較例１〜３は、上述の製造方法とは異なる方法が用いられていたり、製造されるヘッド本体部の構成の一部が相違したりする。そして、実施例１〜８および比較例１〜３のそれぞれの製造方法で製造された結果物について各種の性能評価を行った。
【００３３】
Ａ−３−１．実施例および比較例について：
実施例と比較例とは、以下の点が共通している。
（第１のセラミックス成形体１１０Ｐのサイズ）
・直径：３９０（ｍｍ）
・厚さ：１４（ｍｍ）
（第２のセラミックス成形体１２０Ｐのサイズ）
・直径：３９０（ｍｍ）
・厚さ：８（ｍｍ）
（各セラミックス成形体１１０Ｐ，１２０Ｐの成形圧力）
・成形圧力＝４０（ｋｇｆ／ｃｍ２）
（第１のセラミックス成形体１１０Ｐに形成される溝１０６Ｐにおける円形溝のサイズ）
・幅：１５（ｍｍ）
・深さ：６（ｍｍ）
・複数の円形溝の内、最も径が小さい円形溝の直径：２０（ｍｍ）
・セラミックス成形体１１０Ｐの径方向における円形溝同士の間隔：１０（ｍｍ）
・最も径が大きい円形溝と第１のセラミックス成形体１１０Ｐの外周部との距離：１０（ｍｍ）
（第１のセラミックス成形体１１０Ｐに形成される溝１０６Ｐにおける放射状溝のサイズ）
・幅：５（ｍｍ）
・深さ：６（ｍｍ）
（第１のセラミックス成形体１１０Ｐの上面Ｓ７等に塗布されるセラミックスペースト）
・厚さ：４０（μｍ）
【００３４】
実施例１〜８および比較例１〜３は、以下の点で相違している。
（実施例１）
実施例１では、各セラミックス成形体１１０Ｐ，１２０Ｐの作製方法は、上述のシート積層法である。また、Ｓ１２０で形成されるセラミックス接合層１５０（セラミックスペースト）には、低融点有機化合物は含まれていない。また、Ｓ１４０における接合圧力は、８（ｋｇｆ／ｃｍ２）であり、接合温度は７０（℃）である。
（実施例２〜４）
実施例２〜４は、セラミックス接合層１５０に、ステアリルアルコールが含まれている点で、実施例１とは相違している。ステアリルアルコールの融点は６０（℃）である。ステアリルアルコールは、高級アルコールの一種であり、特許請求の範囲における低融点有機化合物に相当する。ただし、実施例２〜４は、Ｓ１４０における接合圧力が互いに異なる。
【００３５】
（実施例５，６）
実施例５，６は、セラミックス接合層１５０に、実施例２〜４とは異なる低融点有機化合物が含まれている。実施例５は、セラミックス接合層１５０にセチルアルコールが含まれている点と、接合温度が６０（℃）である点で、実施例３とは相違している。実施例６は、セラミックス接合層１５０にミリスチルアルコールが含まれている点と、接合温度が６０（℃）である点で、実施例３とは相違している。セチルアルコールおよびミリスチルアルコールの融点は、ステアリルアルコールの融点より低い。セチルアルコールおよびミリスチルアルコールは、高級アルコールの一種であり、特許請求の範囲における低融点有機化合物に相当する。
（実施例７）
実施例７は、各セラミックス成形体１１０Ｐ，１２０Ｐの作製方法が上述のプレス成形法である点で、シート積層法を用いる他の実施例とは相違している。
（実施例８）
実施例８は、接合温度が、低融点有機化合物（ステアリルアルコール）の融点より低い点で、接合温度が低融点有機化合物の融点より高い他の実施例とは相違している。
【００３６】
（比較例１）
比較例１は、成形圧力と接合圧力とが同じである点で、接合圧力が成形圧力より低い実施例とは相違している。
（比較例２）
比較例２は、実施例１に対して、セラミックス接合層１５０（セラミックスペースト）を用いずに、第１のセラミックス成形体１１０Ｐに塗布する溶剤のみで第１のセラミックス成形体１１０Ｐと第２のセラミックス成形体１２０Ｐとを接合する点で、実施例とは相違している。
（比較例３）
比較例３は、Ｓ１１０において、作製されたシート積層体を、熱圧着する前に、予め当該シート積層体にセラミックス接合層１５０（セラミックスペースト）を形成し、セラミックス接合層１５０が形成されたシート積層体を、所定の成形圧力で熱圧着する点で、実施例とは相違している。
【００３７】
Ａ−３−２．評価手法：
実施例で製造されたヘッド本体部１００、および、比較例で製造されたヘッド本体部について、セラミックス接合層１５０（接合界面）の評価と、横流路１０６の評価とを行った。
【００３８】
（セラミックス成形体同士の接合界面の評価）
セラミックス成形体同士の接合界面（実施例では、ヘッド本体部１００におけるセラミックス成形体１１０とセラミックス成形体１２０との接合界面であるセラミックス接合層１５０）の評価として、デラミネーション評価と気密性評価とを行った。
デラミネーション評価では、例えば、実施例のヘッド本体部１００について、超音波探傷により、セラミックス接合層１５０の状態を観察することによって、セラミックス成形体１１０とセラミックス成形体１２０との間の隙間（剥離）の程度を評価した。具体的には、セラミックス接合層１５０における隙間のサイズや個数を観察した。
気密性評価では、例えば、実施例のヘッド本体部１００について、Ｈｅ（ヘリウム）リーク試験を行った。Ｈｅリーク試験では、例えば、実施例のヘッド本体部１００に形成されたヘッド側連結孔１０２にＨｅリークディテクタ（図示せず）を連結し、第１の縦流路１０４を塞いだ上で、セラミックス接合層１５０の外周側からＨｅガスを吹き付ける。そして、Ｈｅリークディテクタの検出結果に基づき、セラミックス接合層１５０におけるＨｅのリークの検出の有無を確認した。Ｈｅのリークが検出されることは、セラミックス接合層１５０において横流路１０６とヘッド本体部１００の外部とを連通する隙間が形成されていることを意味する。
【００３９】
（ヘッド本体部に形成されたガス流路の評価）
ヘッド本体部に形成されたガス流路（実施例では、ヘッド本体部１００の内部に形成された横流路１０６）の評価として、ガス流路の変形量評価と、クラックの有無評価とを行った。
ガス流路の変形量評価では、レーザ測定器を用いて、例えば実施例のヘッド本体部１００において横流路１０６を構成する上面部分の凹凸量を測定した。クラックの有無評価では、ヘッド本体部１００の横流路１０６を切断し研磨して断面観察を行うことによって、横流路１０６の潰れ具合とクラックの有無とを評価した。
【００４０】
Ａ−３−３．評価結果：
図５を参照しつつ、実施例および比較例の評価結果について説明する。
（実施例１）
実施例１について、セラミックス接合層１５０の評価では、セラミックス接合層１５０に０．１（ｍｍ）未満の微小な隙間が見られたが、Ｈｅリークは検出されなかったため、ヘッド本体部１００の接合界面（セラミックス接合層１５０）の気密性は維持されていると判断される。ガス流路の評価で、横流路１０６の変形が若干あったものの、クラックは見られなかった。
（実施例２〜７）
実施例２〜７について、セラミックス接合層１５０の評価では、セラミックス接合層１５０に隙間は見られず、Ｈｅリークも検出されなかったため、ヘッド本体部１００の接合界面の気密性は維持されていると判断される。ガス流路の評価で、接合圧力が高いほど、ガス流路の変形量が多少大きくなるものの、クラックは見られなかった。また、実施例５，６では、ステアリルアルコールより融点が低いセチルアルコールやミリスチルアルコールが用いられているため、接合圧力が実施例３より低くても、接合界面について実施例３と同程度の気密性が維持されている。また、実施例７では、プレス成形法が用いられているが、シート積層法が用いられている実施例３と同程度の気密性が維持されている。
（実施例８）
実施例８について、セラミックス接合層１５０の評価では、セラミックス接合層１５０に０．１（ｍｍ）未満の微小な隙間が見られたが、Ｈｅリークも検出されなかったため、ヘッド本体部１００の接合界面の気密性は維持されていると判断される。実施例８では、接合温度がステアリルアルコールの融点より低いため、セラミックス接合体１００Ｐの形成工程（Ｓ１４０）における熱圧着時において、セラミックスペースト中でステアリルアルコールが十分に溶融せずに固体のままで接合界面中に残留したことによって接合界面の接合が阻害される。その結果、セラミックス接合体１００Ｐの焼成後にセラミックス接合層１５０内に隙間が形成されたと推定される。また、実施例８では、セラミックス接合層１５０がステアリルアルコールを含むことによって、実施例１と比較して、接合温度が低くても、ヘッド本体部１００の接合界面の気密性を同程度に確保できる。
【００４１】
（比較例１）
比較例１について、セラミックス接合層１５０の評価では、セラミックス接合層１５０に隙間は見られず、Ｈｅリークは検出されなかったため、ヘッド本体部１００の接合界面の気密性は維持されていると判断される。しかし、ガス流路の評価で、横流路１０６が大きく変形しており、また、クラックが見られた。比較例１では、接合圧力が、成形圧力と同様に高いため、セラミックス接合体１００Ｐの形成工程（Ｓ１４０）における熱圧着時において、第２のセラミックス成形体１２０Ｐの一部が、第１のセラミックス成形体１１０Ｐに形成された溝１０６Ｐ内に入り込むことによって、横流路１０６が大きく変形すると共に、クラックが生じたと推定される。ただし、見られたクラックは、ヘッド本体部１００の接合界面の気密性を損なうほどの大きさではなかった。
【００４２】
（比較例２）
比較例２について、セラミックス接合層１５０の評価では、セラミックス接合層１５０の外周面まで達する隙間が見られ、また、Ｈｅリークが検出されたため、ヘッド本体部１００の接合界面の気密性は維持されていないと判断される。ガス流路の評価で、横流路１０６の変形が若干あったものの、クラックは見られなかった。比較例２では、セラミックス接合層１５０に相当する構成が存在しないことにより、セラミックス成形体同士の接合性が悪いため、外周面まで達する隙間が形成されたと推定される。
【００４３】
（比較例３）
比較例３について、セラミックス接合層１５０の評価では、セラミックス接合層１５０の外周面まで達する隙間が見られ、また、Ｈｅリークが検出されたため、ヘッド本体部１００の接合界面の気密性は維持されていないと判断される。ガス流路の評価で、横流路１０６の変形が若干あったものの、クラックは見られなかった。比較例３では、セラミックス接合層１５０が形成されたシート積層体が、所定の成形圧力で熱圧着される。これにより、セラミックス接合層１５０が潰されてセラミックス接合層１５０の気孔率が低くなる。そのため、セラミックス接合体１００Ｐの形成工程（Ｓ１４０）では、既に、セラミックス接合層１５０の気孔率が低いことによって接合性が低くなっているため、外周面まで達する隙間が形成されたと推定される。
【００４４】
Ａ−４．本実施形態の効果：
本実施形態の製造方法では、各セラミックス成形体１１０Ｐ，１２０Ｐ同士の接合には、各セラミックス成形体１１０Ｐ，１２０Ｐよりも気孔率が高いセラミックス接合層１５０がセラミックス成形体１１０Ｐ，１２０Ｐの少なくとも一方に形成される。しかも、セラミックス接合層１５０の形成は、各セラミックス成形体１１０Ｐ，１２０Ｐの上記成形圧力による加工後である（図３および図４のＳ１１０，Ｓ１２０参照）。このため、各セラミックス成形体１１０Ｐ，１２０Ｐ同士の接合の際において、セラミックス接合層１５０の気孔率は、各セラミックス成形体１１０Ｐ，１２０Ｐの気孔率より高い（かさ密度が低い）状態が維持される。セラミックス接合層１５０は、気孔率が高いほど、隙間が多いため、流動し易く、セラミックス成形体１１０Ｐ，１２０Ｐ同士の接合面への追従性が高い。このため、セラミックス成形体１１０Ｐ，１２０Ｐが焼成後のものである場合や、セラミックス接合層１５０の気孔率がセラミックス成形体１１０Ｐ，１２０Ｐの気孔率以下である場合に比べて、セラミックス成形体１１０Ｐ，１２０Ｐ同士を加圧する際に、セラミックス成形体１１０Ｐ，１２０Ｐの表面同士のセラミックス接合層間を１５０がより流動し易くなる。これにより、セラミックス成形体１１０Ｐ，１２０Ｐの成形圧力より低い接合圧力で加圧することによって横流路１０６の変形を抑制することができ、かつ、セラミックス成形体１１０，１２０同士の接合後に焼成して得られる流路付のセラミックス部材において、高い気密性を確保することができる。
【００４５】
なお、近年、大型のウェハに大量のプロセスガスを均一に吹き付けるため、例えば直径３００（ｍｍ）以上の大型のシャワーヘッドの製造の必要性が増している。このような大型のシャワーヘッドでは、セラミックス成形体同士を接合する際に、セラミックス成形体にうねりや表面の凹凸が生じやすくなり、その結果、接合界面に隙間が生じ、シャワーヘッドの気密性を確保できなくなるおそれがある。このため、気密性を確保するために、セラミックス成形体を接合する際の接合圧力を高くする必要がある。しかし、大型のシャワーヘッドでは、ガス流路を構成する流路壁の間隔が広い分だけ、ガス流路が接合圧力によって潰れて変形し易くなる。ガス流路の断面積が小さかったり、ガス流路が変形したりすると、例えばプロセスガスの流路抵抗の増加の原因になり得る。これに対して、本実施形態の製造方法であれば、流動性が高いセラミックス接合層１５０を用いる。このため、成形圧力より低い接合圧力でセラミックス成形体１１０，１２０同士を接合することによって横流路１０６の変形を抑制することができる。また、仮にセラミックス成形体１１０，１２０にうねり等が生じても、セラミックス接合層１５０がセラミックス成形体１１０，１２０同士の形状に馴染んで追従することによって、セラミックス成形体１１０，１２０同士を接合し、焼成して得られる流路付のセラミックス部材の接合面（接合界面）において高い気密性を確保することができる。
【００４６】
低融点有機化合物は、融点付近の温度まで加熱されることによって溶け出してセラミックス接合層１５０の流動性を向上させるとともに、接着性（粘着性）を発現する。実施例２等では、セラミックス接合層１５０は、低融点有機化合物を含む。このため、低融点有機化合物を含まない場合に比べて、セラミックス接合層１５０の接合面への追従性がさらに向上する。これにより、成形体接合時の圧力がより低くても、各セラミックス成形体１１０Ｐ，１２０Ｐを接合後、焼成して得られる流路付のセラミックス部材の接合面において、高い気密性を確保することができる。
【００４７】
また、仮に、溝１０６Ｐの形成の後に、セラミックス接合層１５０を形成しようとすると、溝１０６Ｐを避けるような形状の接合層を準備する必要ある。これに対して、本実施形態の製造方法によれば、セラミックス接合層１５０の形成の後に、溝１０６Ｐを形成するため、複雑な形状の接合層を準備する必要がなく、製造効率を向上させることができる。
【００４８】
Ｂ．変形例：
本明細書で開示される技術は、上述の実施形態に限られるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲において種々の形態に変形することができ、例えば次のような変形も可能である。
【００４９】
また、上記実施形態におけるシャワーヘッド１０の製造方法はあくまで一例であり、種々変形可能である。例えば、Ｓ１２０において、未焼成の第１のセラミックス成形体１１０Ｐの上面Ｓ７と未焼成の第２のセラミックス成形体１２０Ｐの下面Ｓ８とのいずれか一方だけにセラミックス接合層１５０を形成してもよい。Ｓ１３０において、未焼成の第１のセラミックス成形体１１０Ｐの上面Ｓ７と未焼成の第２のセラミックス成形体１２０Ｐの下面Ｓ８との両方に、流路を構成する溝を形成してもよい。また、セラミックス接合層１５０の形成（図３のＳ１２０）は、溝１０６Ｐの形成（図３のＳ１３０）の前に行ってもよい。ただし、上記実施形態の製造方法であれば、セラミックスペーストを第１のセラミックス成形体１１０Ｐ等に塗布する際に、溝１０６Ｐ内にセラミックスペーストが流れ落ちることを抑制することができる。流れ落ちたセラミックスペーストは、乾燥時に膨張してプロセスガスＰＧの流路抵抗の増加の原因になり得る。また、ガス流路１０３には必ずしも縦流路１０４，１０５が含まれていなくてもよく、縦流路１０４，１０５を形成するタイミングは焼成前に限定されず、焼成後であってもよい。
【００５０】
本発明は、シャワーヘッド１０に限らず、静電チャックおよび真空チャック等の保持装置や、ポリイミドヒータやサセプタ等の加熱装置等の半導体製造装置用部品の製造にも適用可能である。
【符号の説明】
【００５１】
１０：シャワーヘッド  １００：ヘッド本体部  １００Ｐ：セラミックス接合体  １０１：ガス噴出孔  １０２：ヘッド側連結孔  １０３：ガス流路  １０４：第１の縦流路  １０５：第２の縦流路  １０６：横流路  １０６Ｐ：溝  １１０，１２０：セラミックス成形体  １１０Ｐ，１２０Ｐ：未焼成のセラミックス成形体  １５０：セラミックス接合層  ２００：ガス供給部  ２０２：貫通孔  ３００：接合層  ＰＧ：プロセスガス  Ｓ１：ガス噴出面  Ｓ４：ヘッド側接合面  Ｓ５：供給側接合面  Ｓ６：上面  Ｓ７：上面  Ｓ８：下面  Ｗ：ウェハ
【図１】
2017226578.tif 000003
【図２】
2017226578.tif 000004
【図３】
2017226578.tif 000005
【図４】
2017226578.tif 000006
【図５】
2017226578.tif 000007