JP2001085488A

JP2001085488A - 測温ウエハ

Info

Publication number: JP2001085488A
Application number: JP26179499A
Authority: JP
Inventors: Shigeki Endo; 茂樹遠藤; Sho Kumagai; 祥熊谷
Original assignee: Bridgestone Corp
Current assignee: Bridgestone Corp
Priority date: 1999-09-16
Filing date: 1999-09-16
Publication date: 2001-03-30

Abstract

(57)【要約】【課題】熱処理時の半導体ウエハの各部分を高精度で
測温でき、高強度で耐食性に優れ、熱電対の接着力に優
れた測温ウエハを提供すること。【解決手段】炭化ケイ素焼結体からなるウエハ基板
と、該ウエハ基板に接着し該ウエハ基板を測温する熱電
対と、を有することを特徴とする測温ウエハである。炭
化ケイ素焼結体の熱伝導率が、１００Ｗ／ｍ・Ｋ以上で
ある態様、炭化ケイ素焼結体の密度が、２．９ｇ／ｃｍ
³以上である態様、炭化ケイ素焼結体が、周期表におけ
る１族から１６族元素に属し、且つ原子番号３以上であ
り、原子番号６〜８及び同１４を除く元素の総含有量が
１．０ｐｐｍ以下である態様、接着の強度が、５０ｇ／
ｍｍ²以上である態様、ウエハ基板上に、熱電対を埋設
可能な凹部を有する態様、ウエハ基板の表面粗度（Ｒ
ａ）が、０．０５〜２．０μｍである態様が好ましい。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、特に、半導体ウエ
ハ熱処理に用いられる測温ウエハに関する。

【０００２】

【従来の技術】半導体ウエハは、単結晶インゴットから
スライス切断された後、面取り、洗浄、乾燥、熱処理、
研磨等の種々の処理工程を経て、最終製品となる。前記
熱処理は、主に、酸化膜等の均一な薄膜を形成させるた
めに行われる処理であり、従来より、ＣＶＤ装置や、エ
ピタキシャル装置等の熱拡散処理装置が用いられてい
る。

【０００３】前記熱拡散処理装置としては、複数枚のウ
エハを水平姿勢にて上下に配列させる水平型熱処理炉
や、複数枚のウエハを起立姿勢にして列記する縦型熱処
理炉等がある。いずれの熱処理炉を用いて熱処理する場
合であっても、複数枚のウエハに対し、均一な熱処理を
施す必要があるため、熱処理炉内の加熱ヒーターの制御
が重要とされる。

【０００４】前記熱処理内の加熱ヒーターを制御し得る
技術として、特に、実際のウエハと同質・同形状のウエ
ハ基板に熱電対を設けた測温ウエハを熱処理炉の入り口
付近に載置する等して、熱処理炉内の温度を測温する技
術が各種提案されている。前記測温ウエハとしては、熱
電対を接着させたシリコン基板からなる測温ウエハ（検
温ウエハ）に関する技術が各種提案され（特表平１０−
５０５１５７等）、実用化されている。

【０００５】前記シリコン基板は、熱伝導性が悪いた
め、シリコン基板表面とシリコン基板内部とで温度差が
生ずる。従って、前記技術等においては、熱処理炉時に
おける半導体ウエハの熱処理温度を高精度で測温するた
めに、前記シリコン基板を開削し、該開削した部分に、
前記熱電対を埋設することによって、シリコン基板内部
の温度を測温する必要があった。

【０００６】しかし、前記技術においては、図１（Ａ）
〜（Ｃ）に示すように、接着層１をウエハ基板４の開削
部分２に設けることによって、熱電対３とウエハ基板４
とを接着し、固定している（図１（Ａ）は、熱電対３を
そのまま開削部分２に埋設した状態を表し、図１（Ｂ）
は、熱電対３とウエハ基板４との接着面積がより大きく
なるように、熱電対３を開削部分２に埋設した状態を表
し、図１（Ｃ）では、熱電対３がウエハ基板４からより
離脱し難いように、開削部分２が、入り口面積が底面積
より小さくなるように加工されている状態を表す）。
又、前記ウエハ基板４は、強度が低くて破損し易い。従
って、接着層の熱膨張係数と、ウエハ（シリコン）基板
の熱膨張係数とが異なる場合に、熱処理時に、接着層が
形成された部分に応力が集中し、熱処理に繰り返し用い
ると、ウエハ（シリコン）基板にクラック（ひび割れ）
等の欠陥が発生し、破損してしまうという問題があっ
た。

【０００７】また、前記測温ウエハを繰り返し使用する
には、洗浄が必要となるが、前記シリコン基板は、通常
ウエハ洗浄に用いられる各種のガス（Ｃｌ₂、ＨＣｌ、
ＨＦ、ＮＦ₃、ＣｌＦ₃等）に対する耐食性が低いため、
繰り返し使用できないという問題があった。

【０００８】また、前記シリコン基板において、シリコ
ンの融点は、約１４００℃であるため、前記技術は、高
温における使用には適さないという問題があった。熱電
対が、シリコン製のウエハから離脱し易く、熱電対の配
線が切れ易いという問題もあった。また、熱電対が変形
してしまうため、使用と共に、熱起電力が一定値を示さ
なくなるという問題もあった。更に、前記シリコン製の
ウエハは、製造コストが高いという問題もあった。

【０００９】

【発明が解決しようとする課題】本発明は、前記従来に
おける諸問題を解決し、以下の目的を達成することを課
題とする。即ち、本発明は、熱処理時の半導体ウエハの
各部分を高精度で測温可能であり、強度が高く、耐食性
に優れ、かつ、熱電対の接着強度に優れた測温ウエハを
提供することを目的とする。

【００１０】

【課題を解決するための手段】前記課題を解決するため
の手段としては、以下の通りである。即ち、＜１＞少なくとも、炭化ケイ素焼結体からなるウエハ
基板と、該ウエハ基板に接着し該ウエハ基板を測温する
熱電対と、を有することを特徴とする測温ウエハであ
る。＜２＞炭化ケイ素焼結体の熱伝導率が、１００Ｗ／ｍ
・Ｋ以上である前記＜１＞に記載の測温ウエハである。＜３＞炭化ケイ素焼結体の密度が、２．９ｇ／ｃｍ³
以上である前記＜１＞又は＜２＞に記載の測温ウエハで
ある。＜４＞炭化ケイ素焼結体が、周期表における１族から
１６族元素に属し、且つ原子番号３以上であり、原子番
号６〜８及び同１４を除く元素の総含有量が１．０ｐｐ
ｍ以下である前記＜１＞から＜３＞のいずれかに記載の
測温ウエハである。

【００１１】＜５＞炭化ケイ素焼結体が、少なくと
も、炭化ケイ素粉末と、非金属系焼結助剤と、を混合
し、焼結して得られるものであり、前記炭化ケイ素粉末
が、液状ケイ素化合物の少なくとも１種と、加熱により
炭素を発生する有機化合物の少なくとも１種と、を混合
し、焼成して得られるものである前記＜１＞から＜４＞
のいずれかに記載の測温ウエハである。＜６＞接着の強度が、５０ｇｆ／ｍｍ²以上である前
記＜１＞から＜５＞のいずれかに記載の測温ウエハであ
る。＜７＞ウエハ基板上に、熱電対を埋設可能な凹部を有
する前記＜１＞から＜６＞のいずれかに記載の測温ウエ
ハである。＜８＞ウエハ基板の表面粗度（Ｒａ）が、０．０５〜
２．０μｍである前記＜１＞から＜６＞のいずれかに記
載の測温ウエハである。＜９＞接着が、炭化ケイ素焼結体の熱膨張係数との差
が４Ｅ−６／Ｋ以内の熱膨張係数を有するセラミックス
接着剤によって行われた前記＜１＞から＜８＞のいずれ
かに記載の測温ウエハである。＜１０＞接着が、炭化ケイ素焼結体の輻射率との差が
０．２以内の輻射率を有するセラミックス接着剤によっ
て行われた前記＜１＞から＜９＞のいずれかに記載の測
温ウエハである。＜１１＞接着が、炭化ケイ素粉末を含有するセラミッ
クス接着剤によって行われた前記＜１＞から＜１０＞の
いずれかに記載の測温ウエハである。

【００１２】

【発明の実施の形態】本発明の測温ウエハは、ウエハ基
板と、熱電対と、を有し、必要に応じてその他の部材を
有する。［ウエハ基板］前記ウエハ基板は、炭化ケイ素焼結体か
らなる。

【００１３】（炭化ケイ素焼結体）前記炭化ケイ素焼結
体としては、その製造方法により、非金属助剤焼結体
や、反応焼結体等の各種の炭化ケイ素焼結体が挙げられ
るが、これらの中でも強度が高く耐食性に優れる点で、
非金属助剤焼結体が特に好ましい。測温ウエハとして、
前記非金属助剤焼結体を用いることによって、従来の電
極材では満足のいく結果が得られなかった、強度、耐食
性等の向上を実現することが可能となる。

【００１４】前記炭化ケイ素焼結体の熱伝導率として
は、１００Ｗ／ｍ・Ｋ以上が好ましく、１８０Ｗ／ｍ・
Ｋ以上がより好ましい。前記熱伝導率が、１００Ｗ／ｍ
・Ｋ以上であれば、加熱時に、ウエハ基板の表面と、ウ
エハ基板の内部とで、温度差が生ずることが殆どない。
従って、熱電対がウエハ基板から離脱しないものであれ
ば、図２（Ａ）〜（Ｃ）に示すような、敢えてウエハ基
板を開削して熱電対を埋設しない各種の構成（図２
（Ａ）は、ウエハ基板４’の表面と、熱電対３’とを、
接着層１’で接着しただけの構成、図２（Ｂ）は、熱電
対３’の接着強度を向上させるために、熱電対３’とウ
エハ基板４’との接着面積を大きくした構成、図２
（Ｃ）は、熱電対３’の接着強度を向上させるために、
接着層１’が設けられているウエハ基板４’の表面の表
面粗度を高くし、かつ、熱電対３’とウエハ基板４’と
の接着面積を大きくした構成）であっても、熱処理時の
ウエハの温度を高精度で測温することができる。その結
果、熱処理時に、熱電対とウエハ基板との接着部分で、
クラック（ひび割れ）等の欠陥が発生することがない。
また、熱電対の変形や、切れ等を防止することも可能と
なる。一方、前記熱伝導率が、１００Ｗ／ｍ・Ｋ未満の
場合には、加熱時に、ウエハ基板表面と、ウエハ基板内
部との温度差が大きく、上記のような構成の測温ウエハ
とすることができないことがある。ここで、前記熱伝導
率は、熱定数測定装置（ＦＡ８５１０Ｂ、理学電機社
製）を用い、レーザーフラッシュ法により測定した値で
ある。

【００１５】前記炭化ケイ素焼結体の密度としては、
２．９ｇ／ｃｍ³以上が好ましく、３．０ｇ／ｃｍ³以上
がより好ましい。前記密度が、２．９ｇ／ｃｍ³未満の
場合には、測温ウエハの曲げ強度・破壊強度等の機械的
強度が低下し、繰り返し使用した際に、変形や、クラッ
ク（ひび割れ）等の破損を招くことがある。また、耐熱
性、耐酸化性、耐薬品性も低下し、腐食し易いことがあ
る。ここで、前記密度は、アルキメデス法により測定し
た値である。

【００１６】前記炭化ケイ素焼結体において、周期律表
における１族から１６族元素に属し、且つ原子番号３以
上であり、原子番号６〜８及び同１４を除く元素（不純
物元素）の総含有量としては、１．０ｐｐｍ以下が好ま
しく、０．８ｐｐｍ以下がより好ましい。前記総含有量
が、１．０ｐｐｍを超える場合には、高精度でウエハ温
度を測温できないことがある。

【００１７】但し、該総含有量の数値は、実用的には、
不純物がウエハ基板表面に存在しているか、ウエハ基板
内部に存在しているかによって挙動が異なる。ここで
は、強酸によって全量分解して得られた溶液をＩＣＰ−
ＭＳで分析した値を用いた。尚、前記周期表とは、１９
８９年ＩＵＰＡＣの無機化学命名法改訂版の周期表を指
す。

【００１８】前記炭化ケイ素焼結体の体積抵抗率として
は、１．０Ω・ｃｍ以下が好ましい。前記炭化ケイ素焼
結体は、放電加工によって、加工し得るのが好ましいた
め、前記体積抵抗率が、１．０Ω・ｃｍを超える場合に
は、前記放電加工が困難となることがある。尚、前記体
積抵抗率を、前記数値範囲内に制御することを目的とし
て、前記炭化ケイ素焼結体には、所定量の窒素が含有さ
れているのが好ましい前記含有量としては、１５０ｐｐ
ｍ以上が好ましく、２００ｐｐｍ以上がより好ましい。
また、安定性の点から、窒素は固溶状態で含有されてい
るのが好ましい。

【００１９】前記炭化ケイ素焼結体におけるβ型の炭化
ケイ素の含有量としては、前記炭化ケイ素焼結耐の機械
的強度の等方性を向上させる点から、炭化ケイ素全成分
に対し、７０重量％以上が好ましく、８０重量％以上が
より好ましい。

【００２０】前記炭化ケイ素焼結体としては、前述の物
性の外、室温における曲げ強度が５０〜６５ｋｇｆ／ｍ
ｍ² 、１２００℃における曲げ強度が５０〜８０ｋｇｆ
／ｍｍ² 、ヤング率が３．５×１０⁴ 〜４．５×１０⁴
ｋｇｆ／ｍｍ²、ビッカース硬度が２０００ｋｇｆ／ｍ
ｍ² 以上、ポアソン比が０．１４〜０．２１、熱膨張係
数が３．８×１０^-6〜４．２×１０^-6／Ｋ、比熱が０．
１５〜０．１８ｃａｌ／ｇ・Ｋ、耐熱衝撃性が３００〜
７００ΔＴＫであるのが好ましい。

【００２１】（炭化ケイ素焼結体の製造）前記炭化ケイ
素焼結体（非金属助剤焼結体）は、炭化ケイ素粉末と、
非金属系焼結助剤と、を混合し焼結して得るのが好まし
い。

【００２２】−炭化ケイ素粉末− 前記炭化ケイ素粉末は、α型、β型、非晶質、又は、こ
れらの混合物等が挙げられるが、これらの中でも、β型
炭化ケイ素粉末が特に好ましい。前記炭化ケイ素粉末に
おけるβ型炭化ケイ素粉末の配合量としては、６０重量
％以上が好ましく、６５重量％以上がより好ましい。前
記配合量が、６０重量％未満であると、得られる炭化ケ
イ素焼結体の炭化ケイ素成分における、β型炭化ケイ素
の含有量が、前記数値範囲に満たない場合がある。尚、
前記β型炭化ケイ素粉末のグレードとしては、特に制限
はない。したがって、一般に市販されているβ型炭化ケ
イ素粉末を好適に使用可能である。

【００２３】前記炭化ケイ素粉末の平均粒径としては、
中位径として小粒径であるのが好ましく、具体的には、
０．０１〜１０μｍが好ましく、０．０５〜５μｍがよ
り好ましい。前記平均粒径が、０．０１μｍ未満の場合
には、計量、混合等の処理の際に取扱いが困難となり、
１０μｍを超える場合には、比表面積（隣接する炭化ケ
イ素粉末等同士が接触する面積）が小さくなるため、高
密度の炭化ケイ素焼結体を得ることが困難となることが
ある。

【００２４】前記炭化ケイ素粉末の粒度分布としては、
特に制限はないが、炭化ケイ素焼結体の製造時におい
て、原料となる粉体（炭化ケイ素粉末等）の充填密度を
向上させる点、及び、炭化ケイ素の反応性を向上させる
点からは、２つ以上の極大値を有する分布となるのが好
ましい。

【００２５】以上より、前記炭化ケイ素粉末としては、
平均粒径が、０．０５〜５μｍ、比表面積が、５ｍ²／
ｇ以上、遊離炭素が１％以下、酸素含有量が１％以下で
あるものが特に好適である。

【００２６】−炭化ケイ素粉末の製造− 前記炭化ケイ素粉末は、ケイ素化合物と、加熱により炭
素を発生する有機化合物と、を混合し焼成して得るのが
好ましい。

【００２７】前記炭化ケイ素粉末を得るためのケイ素化
合物としては、加熱により炭素と反応して炭化ケイ素を
生成する化合物であれば特に制限はないが、その中で
も、酸化ケイ素が好ましい。又、液状のケイ素化合物及
び固体状のケイ素化合物のいずれであってもよいが、得
られる炭化ケイ素粉末の高純度化及び組織の均一性の向
上の点からは、少なくとも１種が液状ケイ素化合物であ
るのが好ましい。

【００２８】前記液状のケイ素化合物としては、（モノ
−、ジ−、トリ−、テトラ−）アルコキシシラン、及
び、テトラアルコキシシランの重合体等が好適に挙げら
れる。前記（モノ−、ジ−、トリ−、テトラ−）アルコ
キシシランとしては、テトラアルコキシシランが好適に
挙げられる。テトラアルコキシシランとしては、具体的
には、テトラメトキシシラン、テトラエトキシシラン、
テトラプロポキシシラン、テトラブトキシシラン等が好
適に挙げられ、取り扱い性に優れる点から、テトラエト
キシシランが特に好ましい。前記テトラアルコキシシラ
ンの重合体としては、重合度が２〜１５程度の低分子量
重合体（オリゴマー）（例えば、テトラメトキシシラ
ン、テトラエトキシシラン、テトラプロポキシシラン、
テトラブトキシシラン等の低分子量重合体（オリゴマ
ー））や、液状の高重合度ケイ酸ポリマー等が好適に挙
げられる。

【００２９】前記固体状のケイ素化合物としては、酸化
ケイ素等が好適に挙げられる。ここで、本発明における
酸化ケイ素とは、ＳｉＯのほか、シリカゾル（コロイド
状超微粉体シリカ含有液、内部にＯＨ基やアルコキシル
基を含む）、や二酸化ケイ素（シリカゲル、微粉体シリ
カ、石英粉体）等をも含む。

【００３０】前記ケイ素化合物のうち、均質性や取り扱
い性に優れる点から、テトラエトキシシランの低分子量
重合体（オリゴマー）、及び、該テトラエトキシシラン
の低分子量重合体（オリゴマー）と微粉体シリカとの混
合物等が特に好ましい。また、これらのケイ素化合物
は、１種単独で使用してもよいし、２種以上を併用して
もよい。

【００３１】前記ケイ素化合物における不純物元素の総
含有量としては、１．０ｐｐｍ以下が好ましく、０．８
ｐｐｍ以下がより好ましい。前記不純物元素の総含有量
が、前記数値範囲外である場合には、得られる炭化ケイ
素焼結体の純度が、前記数値範囲外となることがある。
但し、加熱・焼結の際における純化の許容範囲内であれ
ば必ずしも前記数値範囲内の数値に限定されるものでは
ない。

【００３２】前記炭化ケイ素粉末を得るための、加熱に
より炭素を発生する有機化合物（以下、適宜「有機化合
物」と称することがある。）としては、特に制限はな
く、液状の及び固体状のいずれの有機化合物を用いても
よいが、少なくとも１種が液状の有機化合物であるのが
好ましい。

【００３３】前記有機化合物としては、残炭率が高く、
触媒の存在及び／又は加熱によって、重合・架橋する有
機化合物が好ましい。例えば、フェノール樹脂、フラン
樹脂、ポリイミド、ポリウレタン、ポリビニルアルコー
ル等の樹脂のモノマーやプレポリマー等や、セルロー
ス、蔗糖、ピッチ、タール等の液状有機化合物が好適に
挙げられる。これらの中でも、フェノール樹脂が好まし
く、特にレゾール型フェノール樹脂が好ましい。これら
の有機化合物は、１種単独で使用してもよいし、２種以
上を併用してもよい。

【００３４】前記有機化合物の純度としては、目的によ
り適宜制御選択することができるが、特に高純度の炭化
ケイ素粉末を得るためには、不純物元素の総含有量が、
５．０ｐｐｍ以上とならないのが好ましい。

【００３５】前記炭化ケイ素粉末を得るための混合にお
いては、前記ケイ素化合物と、前記有機化合物と、を均
質に混合して混合物とする。

【００３６】前記炭化ケイ素粉末を得るための混合にお
いて、前記ケイ素化合物と、前記有機化合物との混合比
（ケイ素化合物／有機化合物）としては、遊離炭素の発
生を抑制する観点から、通常、２．０〜２．５が好まし
い。但し、前記遊離炭素は、粒成長を抑制する効果を有
するため、粒子形成の目的に応じて適宜選択するのが好
ましい。

【００３７】前記炭化ケイ素粉末を得るための混合にお
いては、所望により、前記ケイ素化合物と、前記有機化
合物とをより均質に混合させる目的で、前記ケイ素化合
物及び前記有機化合物等の混合物を硬化させて混合固形
物とすることもできる。前記硬化の方法としては、加熱
により架橋する方法、硬化触媒により硬化する方法、電
子線や放射線による方法が挙げられる。前記硬化触媒と
しては、炭素化合物の種類に応じて適宜選択でき、例え
ば、前記炭素化合物がフェノール樹脂やフラン樹脂の場
合には、トルエンスルホン酸、トルエンカルボン酸、酢
酸、しゅう酸、塩酸、硫酸、マレイン酸等の酸類、ヘキ
サミン等のアミン類等が挙げられる。

【００３８】前記混合固形物は、取り扱い性の向上、揮
発ガスや水分の除去等を目的として、所望により、加熱
・炭化することができる。該加熱・炭化は、窒素又はア
ルゴン等の非酸化性雰囲気中で、５００〜１０００℃に
おいて、３０〜１２０分間行われるのが好ましい。

【００３９】前記炭化ケイ素粉末を得るための混合にお
いては、公知の混合手段が好適に用いられる。

【００４０】前記炭化ケイ素粉末を得るための焼成にお
いては、前記混合物（又は混合固形物）を非酸化性雰囲
気中で焼成し、炭化ケイ素粉末を生成する。該炭化ケイ
素粉末を得るための焼成における焼成時間や焼成温度等
の条件は、希望する炭化ケイ素粉末の粒径等により異な
るため、一概に規定することはできないが、アルゴン等
の非酸化性雰囲気中１３５０〜２０００℃で行うのが好
ましく、１６００〜１９００℃で行うのがより好まし
い。また、前記炭化ケイ素粉末の純度をより高くするた
めには、更に、真空中で１８００〜２１００℃で５〜６
０分間加熱処理を施すのが好ましい。

【００４１】以上より、特に高純度の炭化ケイ素粉末を
製造する方法としては、高純度のテトラアルコキシシラ
ン、テトラアルコキシシラン重合体から選択される１種
以上のケイ素化合物と、加熱により炭素を生成する高純
度有機化合物とを、均質に混合して得られた混合物を非
酸化性雰囲気下において加熱焼成して炭化ケイ素粉体を
得る炭化ケイ素生成工程と、得られた炭化ケイ素粉末
を、１８００℃〜２１００℃の温度において５〜６０分
間にわたり加熱する処理を少なくとも１回行う後処理工
程とを行うことにより、各不純物元素の含有量が０．８
ｐｐｍ以下である炭化ケイ素粉末を得ること、を特徴と
する高純度炭化ケイ素粉末の製造方法等を利用すること
ができる。以上のようにして、好適に炭化ケイ素粉末を
製造することができる。

【００４２】−非金属系焼結助剤− 前記非金属系焼結助剤としては、加熱により炭素を生成
する物質であれば、特に制限はないが、例えば、加熱に
より炭素を生成する有機化合物又は該加熱により炭素を
生成する有機化合物で表面が被覆された炭化ケイ素粉末
（粒径：０．０１〜５μｍ程度）等が挙げられる。これ
らの中でも、より有効に効果を発揮し得る点で、加熱に
より炭素を生成する有機化合物が好ましい。

【００４３】前記非金属系焼結助剤に用いられる、加熱
により炭素を生成する有機化合物としては、例えば、残
炭率の高いコールタールピッチ、ピッチタール、フェノ
ール樹脂、フラン樹脂、エポキシ樹脂、フェノキシ樹脂
やグルコース等の単糖類、蔗糖等の少糖類、セルロー
ス、デンプン等の多糖類などの各種糖類が挙げられる。
これらの中でも、前記炭化ケイ素粉末と均質に混合可能
な点から、常温で液状の化合物、溶媒に溶解する化合
物、熱可塑性又は熱融解性等の性質を有し、加熱するこ
とにより軟化又は液状となる化合物等が好適である。こ
れらのうち、高強度の炭化ケイ素焼結体を得ることが可
能な点で、フェノール樹脂が特に好ましく、レゾール型
フェノール樹脂が最も好ましい。

【００４４】前記非金属系焼結助剤に用いられる、加熱
により炭素を生成する有機化合物は、加熱されると、そ
の粒子表面（近傍）でカーボンブラックやグラファイト
等の無機炭素系化合物を生成するため、焼結中に、炭化
ケイ素の表面酸化膜を効率的に除去する焼結助剤として
有効に作用すると考えられる。なお、カーボンブラック
やグラファイト粉末を焼結助剤として添加しても効果を
得ることはできない。

【００４５】前記非金属系焼結助剤の添加量としては、
該非金属系焼結助剤の種類によっても異なるため、一概
に規定することはできないが、一般的には、生成するカ
ーボンに換算して、１５重量％以下が好ましく、２〜１
２重量％以下がより好ましい。前記添加量が、少なすぎ
る場合には、得られる炭化ケイ素焼結体を高密度化する
ことができず、多過ぎる場合には、前記炭化ケイ素焼結
体に含まれる遊離炭素が増加して高密度化が阻害される
ことがある。ここで、前記添加量は、予め炭化ケイ素粉
末の表面のシリカ（酸化ケイ素）量をフッ酸を用いて定
量し、化学量論的にその還元に充分な量を計算すること
により決定することができる。また、該添加量とは、上
記の方法により定量されるシリカが、非金属系焼結助剤
に由来する炭素によって、下記の化学反応式により還元
されるものとし、非金属系焼結助剤の熱分解後の残炭率
（非金属系焼結助剤中で炭素を生成する割合）などを考
慮して得られる値である。

【００４６】ＳｉＯ₂ ＋３Ｃ → ＳｉＣ＋２ＣＯ

【００４７】前記非金属系焼結助剤の純度としては、不
純物元素の総含有量が、５．０ｐｐｍ以下が好ましく、
３．０ｐｐｍ以下がより好ましい。前記不純物元素の総
含有量が、前記数値範囲を超える場合には、得られる炭
化ケイ素焼結体の純度を、前記数値範囲内に制御できな
いことがある。但し、加熱・焼結の際における純化の許
容範囲内であれば必ずしも前記数値範囲内の数値に限定
されるものではない。

【００４８】前記非金属系焼結助剤は、前記炭化ケイ素
粉末との混合物を得る際に、溶媒に溶解・分散させて混
合するのが好ましい。該溶媒としては、前記非金属系焼
結助剤との組合せにおいて、好適な溶媒を適宜選択する
ことができる。例えば前記非金属系焼結助剤として、フ
ェノール樹脂を用いる場合には、前記溶媒としては、エ
チルアルコール等の低級アルコール類や、エチルエーテ
ル、アセトン等が好適に挙げられる。

【００４９】−混合（炭化ケイ素焼結体を得るための混
合）− 前記炭化ケイ素焼結体を得るための混合においては、前
述のようにして得られた炭化ケイ素粉末と、非金属系焼
結助剤（フェノール樹脂等）とを、溶媒（エチルアルコ
ール等）に分散させ、前記炭化ケイ素粉末と前記非金属
系焼結助剤（フェノール樹脂等）とを均質に混合し、混
合物（炭化ケイ素粉末含有混合物）を得る。

【００５０】前記炭化ケイ素焼結体を得るための混合に
おいては、公知の混合手段、例えば、ミキサー、遊星ボ
ールミル等が用いられる。高純度の炭化ケイ素粉末を得
る点から、前記ミキサー、遊星ボールミル等の材質に
は、金属ができるだけ含有されていない合成樹脂が好ま
しい。前記混合の時間としては、１０〜３０時間が好ま
しく、１６〜２４時間がより好ましい。混合後、用いた
溶媒の物性に応じて適切な温度（例えば、溶媒として、
エチルアルコールを用いた場合には、５０〜６０℃）で
溶媒を除去し、混合物を蒸発・乾燥させた後、篩にかけ
る。前記乾燥には、スプレードライヤーなどの造粒装置
を用いてもよい。

【００５１】以上のようにして、混合物（炭化ケイ素粉
末含有混合物）を得る。得られた混合物（炭化ケイ素粉
末含有混合物）は、後述の焼結に先立ち、以下の加熱・
昇温によって、不純物を十分に除去し、含まれる非金属
系焼結助剤を完全に炭化させるのが好ましい。

【００５２】前記加熱・昇温においては、先ず、前記混
合物（炭化ケイ素粉末混合物）を投入した炉内を真空
下、室温から７００℃に至るまで、緩やかに加熱・昇温
させる第１の加熱・昇温工程と、その後さらに、７００
℃から１５００℃に至るまで、加熱・昇温させる第２の
加熱・昇温工程と、を設けるのが好ましい。

【００５３】前記第１の加熱・昇温工程においては、高
温炉の温度制御が困難な場合には、７００℃まで加熱・
昇温を連続的に行ってもよいが、以下のように段階的に
加熱・昇温を行ってもよい。即ち、炉内を１０^-4ｔｏｒ
ｒにして、室温から２００℃まで緩やかに加熱・昇温
し、その温度で一定時間保持する。その後、更に緩やか
に７００℃まで加熱・昇温し、７００℃前後の温度で、
再び、一定時間保持する。第１の加熱・昇温工程におい
ては、吸着水分や有機溶媒の脱離が行われ、さらに、非
金属系焼結助剤の熱分解によって炭化が行われると考え
られる。前記第１の加熱・昇温の工程において、急激な
加熱を行うと、不純物の除去や非金属系焼結助剤の炭化
が十分に行われず、得られる炭化ケイ素焼結体に、亀裂
や空孔が生ずることがある。

【００５４】前記昇温に必要な時間、及び、前記保持の
時間としては、所望の炭化ケイ素焼結体の重量、大き
さ、混合物（炭化ケイ素粉末含有混合物）の量、使用す
る焼結炉の真空系統の性能等によって異なるため、一概
に規定することはできない。低重量、薄肉の炭化ケイ素
焼結体を作製する場合には、前記保持の時間が必要ない
場合もある。尚、保持の時間が十分であるか否かの判断
としては、真空度の低下がある程度少なくなる時点を基
準とすることができ、３０分程度が好適である。

【００５５】また、室温から７００℃に至るまでの時間
としては、通常は、４〜１０時間が好ましく、８時間前
後がより好ましい。さらに、その後、７００℃前後の温
度で、１〜５時間程度保持するのが特に好ましい。

【００５６】前記第２の加熱・昇温工程においては、例
えば、真空中でさらに７００℃から１５００℃に至るま
で、３〜９時間かけて昇温した後、１５００℃の温度で
１〜５時間保持する。第２の加熱・昇温工程において
は、二酸化ケイ素や酸化ケイ素の還元反応が行われると
考えられる。

【００５７】前記第２の加熱・昇温工程においては、ケ
イ素と結合した酸素を除去するため、前記還元反応を十
分に完結させることが必要である。このため、１５００
℃の温度下においては、前記還元反応による副生物（一
酸化炭素）の発生が完了するまで、即ち、真空度の低下
が少なくなり、還元反応開始前の温度である１３００℃
付近における真空度に回復するまで、その温度を保持す
ることが必要である。

【００５８】前記還元反応により、炭化ケイ素粉末の表
面に付着して緻密化を阻害し、大粒成長の原因となる二
酸化ケイ素が除去される。該還元反応中に発生するＳｉ
Ｏ、ＣＯを含む気体は不純物元素を伴っているが、真空
ポンプによりこれらの発生気体が反応炉へ絶えず排出・
除去されるため、得られる炭化ケイ素焼結体の高純度化
の点からも、この温度保持を十分に行うことが好まし
い。

【００５９】−焼結（炭化ケイ素焼結体を得るための焼
結）− 前記炭化ケイ素焼結体を得るための焼結においては、前
述のようにして得られた混合物（炭化ケイ素粉末含有混
合物）を、２０００〜２４００℃で焼結する。該焼結
は、いわゆるホットプレスであり、炉内を一定圧力に加
圧し、前記温度範囲で行う。

【００６０】前記炭化ケイ素焼結体を得るための焼結に
先立って、炉内を非酸化性雰囲気とするために不活性ガ
スを導入するのが好ましい。該不活性ガスとしては、窒
素あるいは、アルゴン等が挙げられるが、高温において
も非反応性である点で、アルゴンガスを用いるのが好ま
しい。不活性ガスとしては、高純度の炭化ケイ素焼結体
を得る点から、不純物元素の総含有量が、低いものが好
ましく、具体的には、該不純物元素の総含有量が、１．
０ｐｐｍ以下が好ましく、０．８ｐｐｍ以下がより好ま
しい。但し、加熱・焼結工程における純化の許容範囲内
であれば、必ずしも前記数値範囲内に限定されるもので
はない。

【００６１】前記炭化ケイ素焼結体を得るための焼結に
おいては、１５００℃から最高温度である２０００〜２
４００℃まで、２〜４時間かけて昇温し、さらに、その
温度で１〜３時間保持し、焼結を完了する。

【００６２】前記炭化ケイ素焼結体を得るための焼結に
おいては、前記加圧は、炭化ケイ素焼結体の異常粒成長
を防止する目的で行う。該加圧の際の圧力としては、３
００〜７００ｋｇｆ／ｃｍ² が好ましく、この数値範囲
内であれば、原料となる混合物（粉体）の粒径や、目的
とする炭化ケイ素焼結体の密度によって適宜選択するこ
とがでる。前記圧力が、３００ｋｇｆ／ｃｍ² 未満の場
合には、炭化ケイ素焼結体の高密度化が不十分となるた
め、強度の高い炭化ケイ素焼結体を得られないことがあ
る一方、７００ｋｇｆ／ｃｍ² を超える場合には、黒鉛
型などの成形型の破損の原因となることがある。尚、炉
内の温度が、１５００℃より高温まで上昇した時点で、
前記焼結（ホットプレス）が開始するため、この時点
で、同時に加圧を行う必要がある。

【００６３】前記焼結の際に用いる成形型としては、黒
鉛製の成形型が好ましい。前記黒鉛製の成形型には、高
純度の炭化ケイ素焼結体を得る点から、高純度の黒鉛原
料を用いるのが好ましい。該黒鉛原料としては、高純度
処理されたものが用いられ、具体的には、２５００℃以
上の温度で予め十分ベーキングされ、前記焼結温度にお
いて、不純物が発生しないものが好ましい。加熱炉の断
熱材等も、同様に、高純度の炭化ケイ素焼結体を得る点
から、高純度処理されたものが好ましい。尚、前記焼結
の後、必要に応じ、熱処理等を行ってもよい。

【００６４】前記炭化ケイ素焼結体の製造に用いる製造
装置としては、焼結用の型に必要とされる耐圧性等が得
られれば、特に制限はなく、公知の加熱炉内や反応装置
を好適に使用することができる。

【００６５】以上のようにして得られる炭化ケイ素焼結
体においては、前記炭化ケイ素化合物及び前記非金属系
焼結助剤に由来する炭素原子含有量が、合計で前記炭化
ケイ素焼結体の３０重％を超え、４０重量％以下となる
のが好ましい。前記含有量が、３０重量％以下の場合に
は、前記炭化ケイ素焼結体に含まれる不純物の割合が多
くなり、４０重量％を超える場合には、炭素含有量が多
くなるため、得られる炭化ケイ素焼結体の密度が低下
し、該炭化ケイ素焼結体の強度、耐酸化性等の諸特性が
悪化することがある。

【００６６】（ウエハ基板）前記ウエハ基板は、以上の
ようにして得られた炭化ケイ素焼結体を、所定の形状に
加工し、研磨、洗浄等することにより製造される。該加
工の方法としては、前記炭化ケイ素焼結体が良好な導電
性を有することから、放電加工等が好適である。

【００６７】前記ウエハ基板の態様としては、熱電対を
好適に設けることができる点で、例えば、ウエハ基板上
に熱電対を埋設可能な凹部を有する第１の態様や、ウエ
ハ基板の表面粗度（Ｒａ）が０．０５〜２．０μｍであ
る第２の態様等が実用上好適である。

【００６８】前記第１の態様においては、ウエハ基板と
して従来のシリコン基板を用いた場合には、該シリコン
基板は強度が低いことから、衝撃等に対する耐久性が低
い。また、接着層の熱膨張係数とシリコン基板の熱膨張
係数とが異なる場合に、熱処理時に接着層が形成された
部分に応力が集中する。従って、熱処理に繰り返し用い
ると、シリコン基板にクラック（ひび割れ）等の欠陥が
発生し、破損してしまう。一方、本発明におけるウエハ
基板は、強度や耐熱性に優れるため、凹部をウエハ基板
上に設けても、上記のような欠陥が発生することはな
く、熱電対をウエハ基板に好適に設けることが可能であ
る。

【００６９】前記第１の態様において、前記ウエハ基板
上の凹部は、開削加工等により、容易に設けることがで
きる。前記凹部の寸法としては、特に制限はないが、通
常、０．５〜５ｍｍφ程度、深さ０．１〜０．６μｍ程
度である。前記凹部の形状としては、その断面が、円形
のものであってもよいし、角形のものであってもよく、
従来用いられていた公知の形状が総て適用可能である。

【００７０】前記第２の態様においては、前記ウエハ基
板の表面粗度（Ｒａ）としては、０．１〜１．０μｍが
より好ましい。前記表面粗度（Ｒａ）が、前記好ましい
数値範囲内であれば、後述の熱電対を、接着剤等を用い
てウエハ基板に接着した際、該ウエハ基板表面と、接着
剤との接触面積が大きくなるため、熱電対の接着強度を
高くすることができる。従って、長期に亘って使用した
際の熱電対の離脱を防止することが可能となる。ここ
で、前記ウエハ基板の表面粗度（Ｒａ）は、ＳＵＲＦＴ
ＥＳＴ（ＳＶ−４００型、ミツトヨ社製）を用いて測定
した。

【００７１】前記ウエハ基板の形状としては、特に制限
はないが、熱処理する半導体ウエハと同一の形状である
のが好ましい。通常、円盤形状等である。前記ウエハ基
板の大きさとしては、特に制限はないが、前記ウエハ基
板が、円盤形状の場合には、その直径は、５０〜３００
ｍｍ程度である。また、前記ウエハ基板の厚みとして
は、通常０．７ｍｍ程度である。

【００７２】［熱電対］前記熱電対としては、特に制限
はなく、通常熱電対として用いられている公知のもの、
例えば、Ｋタイプの熱電対等が好適に挙げられる。前記
熱電対リード線の線径としては、０．０５〜０．２０ｍ
ｍ程度が好ましい。前記熱電対リード線としては、石英
又はシリカ等の絶縁材で被覆されたものが好適である。
また、前記熱電対においては、前記ウエハ基板との接着
強度を高くする目的で、後述の接着層と接触する箇所
に、接触面積を大きくし得るような加工を施しても構わ
ない。前記ウエハ基板上に設けられる熱電対の数として
は、特に制限はないが、一般的には、５〜４８本程度で
ある。

【００７３】［その他の部材］前記その他の部材として
は、前記ウエハ基板と、前記熱電対と、を接着する接着
層等が挙げられる。該接着層は、高温強度の点で、セラ
ミックス接着剤で形成されたものが好ましい。

【００７４】前記セラミックス接着剤の熱膨張係数とし
ては、前記ウエハ基板を構成する炭化ケイ素焼結体の熱
膨張係数との差が４Ｅ−６／Ｋ以内であるのが好ましく
３．５Ｅ−６／Ｋ以内であるのがより好ましい。前記差
が、４Ｅ−６／Ｋを超える場合には、昇温時に接着層の
部分に応力が集中し、熱電対が外れたり、ウエハ基板の
変形・破損等の原因となることがある。

【００７５】また、炭化ケイ素焼結体の熱膨張係数は、
およそ４Ｅ−６／Ｋであるため、前記接着層の熱膨張係
数としては、８Ｅ−６／Ｋ以内が目安となる。前記熱膨
張係数が、８Ｅ−６／Ｋを超える場合には、上記と同様
に、昇温時に接着層の部分に応力が集中し、熱電対が外
れたり、ウエハ基板の変形・破損等の原因となることが
ある。

【００７６】更に、前記セラミックス接着剤の輻射率と
しては、前記ウエハ基板を構成する炭化ケイ素焼結体の
輻射率との差が、０．２以内であるのが好ましく、０．
１以内であるのがより好ましい。前記ウエハ基板を構成
する炭化ケイ素焼結体の輻射率との差が、０．２以内で
あれば、更に、測温ウエハの測温の精度を向上させるこ
とが可能となる。

【００７７】前記接着層による、前記熱電対と前記ウエ
ハ基板との接着強度としては、５０ｇｆ／ｍｍ²以上が
好ましく、１００ｇｆ／ｍｍ²以上がより好ましい。前
記接着強度が、５０ｇｆ／ｍｍ²未満の場合には、熱電
対と、ウエハ基板との接着性が低く、繰り返し使用した
際に、熱電対が離脱してしまうことがある。ここで、前
記接着強度は、剥離・破壊に要した力を接着面積で除す
ることによって測定した。

【００７８】前記接着層の厚みとしては、前記ウエハ基
板と前記熱電対とを接触させた上で、２ｍｍ以下となる
ように設定するのが好ましく、１ｍｍ以下となるように
設定するのがより好ましい。

【００７９】前記セラミックス接着剤としては、例え
ば、耐熱性、耐薬品性に優れ、使用が簡便で、硬化後に
はガスの発生がないものが好適に挙げられる。例えば、
高温セラミックス接着剤である、セラマボンド（アレコ
ム社製）等が好ましい。これらの中でも、ウエハ基板を
構成する炭化ケイ素焼結体の熱膨張係数との差の小さい
熱膨張係数を有する点で、セラマボンド５０３（主成
分：アルミナ、使用最高温度：１６５０℃、熱膨張係
数：７．２Ｅ−６／Ｋ）、セラマボンド６９０（主成
分：窒化ホウ素、使用最高温度：１４８０℃、熱膨張係
数：３．６Ｅ−６／Ｋ）、セラマボンド８６５（主成
分：窒化アルミニウム、使用最高温度：１６５０℃、熱
膨張係数：２．７Ｅ−６／Ｋ）等が好ましい。

【００８０】また、前記セラミックス接着剤としては、
その熱膨張係数を、ウエハ基板を構成する炭化ケイ素焼
結体の熱膨張係数との差が小さいものとし、更に、高温
時の接着部分の輻射率を、ウエハ基板を構成する炭化ケ
イ素焼結体の輻射率との差が小さいものとすることを目
的として、炭化ケイ素粉末を含有させるのが好ましい。
前記炭化ケイ素粉末の含有量としては、接着剤１００重
量部に対し、１〜１００重量部が好ましく、５〜５０重
量部がより好ましい。前記含有量が、１重量部未満の場
合には、前述の目的が達成できないことがある一方、１
００重量部を超える場合には、接着強度が低下すること
がある。

【００８１】前記接着層の形成方法としては、前述のよ
うに、ウエハ基板上に設けた凹部に熱電対を埋設して形
成してもよいし、該ウエハ基板上に直接熱電対を接触さ
せて形成してもよい。

【００８２】以上より、本発明の測温ウエハは、熱処理
時の半導体ウエハを高精度で測温可能であり、強度が高
く、耐食性に優れ、かつ、熱電対との接着力に優れる。
特に、ウエハ基板に開削加工等を施して熱電対を埋設す
る必要がないため、高強度で、かつ、製造効率性にも優
れる。

【００８３】

【実施例】以下、実施例により本発明をさらに具体的に
説明するが、本発明は、これらの実施例に何ら限定され
るものではない。

【００８４】（実施例１）［ウエハ基板（炭化ケイ素焼結体基板）の作製］ −炭化ケイ素粉末の作製− −−混合固形物の作製（炭化ケイ素粉末を得るための混
合）−− ＳｉＯ₂含有量４０％の高純度エチルシリケートオリゴ
マー（液状のケイ素化合物）６８０ｇと、含水率２０％
の高純度液体レゾール型フェノール樹脂（加熱により炭
素を発生する有機化合物）３０５ｇとを混合し、高純度
ｐ−トルエンスルホン酸（硬化触媒）の２８％水溶液１
３７ｇを加えて硬化乾燥させた後、窒素雰囲気下、９０
０℃において１時間炭化し、均質な混合固形物を得た。

【００８５】−−混合固形物の焼成（炭化ケイ素粉末を
得るための焼成）−− 得られた混合固形物の４００ｇを、炭素製容器に収容
し、アルゴン雰囲気下で１７５０℃まで昇温して３０分
間保持した後、１８５０℃まで昇温し、１時間保持し
た。尚、前記１時間保持した過程では、１８５０℃で１
５分間保持する操作と、２０３０℃で５分間保持する操
作とを、それぞれ交互に３回づつ行い、高純度炭化ケイ
素粉末（平均粒径：０．８μｍ）を作製した。

【００８６】−炭化ケイ素焼結体の作製− −−混合（炭化ケイ素焼結体を得るための混合）−− 得られた、高純度炭化ケイ素粉末（平均粒径：０．８μ
ｍ）の２７００ｇと、含水率２０％の高純度液体レゾー
ル型フェノール樹脂（熱分解後の残炭率５０％）（非金
属系焼結助剤）の３００ｇと、をエチルアルコールの４
５００ｇに分散させ、遊星ボールミルで１８時間攪拌
し、均質に混合した。その後、５０〜６０℃に加温して
エチルアルコールを蒸発乾固させ、１００μｍの篩にか
けて、均一な混合物（炭化ケイ素粉末含有混合物）を得
た。

【００８７】−−焼結（炭化ケイ素焼結体を得るための
焼結）−− 得られた混合物（炭化ケイ素粉末含有混合物）を以下の
ようにして焼結し、炭化ケイ素焼結体を作製した。

【００８８】内径３２０ｍｍφの黒鉛型モールド内に、
得られた混合物（炭化ケイ素粉末含有混合物）を約６５
００ｇ収容した。これを黒鉛製パンチに挟み、ホットプ
レス（ホットプレス装置：抵抗加熱式４００ｔホットプ
レス）内にセットした。

【００８９】真空条件（１０^-5〜１０^-4ｔｏｒｒ）下
で、室温から７００℃まで８時間かけて昇温し、１時間
その温度に保持した（第１の昇温工程）。

【００９０】その後、真空条件（１０^-5〜１０^-4ｔｏｒ
ｒ）下で、７００℃から１２００℃まで３時間で昇温
し、さらに、１２００℃から１５００℃まで３時間で昇
温し、４時間その温度で保持した（第２の昇温工程）。

【００９１】その後、５００ｋｇｆ／ｃｍ²の圧力で加
圧し、アルゴン雰囲気下で１５００℃から２３００℃ま
で４時間で昇温し、３時間その温度・圧力に保持した
（ホットプレス工程）後、冷却した。

【００９２】さらに、熱処理炉内で、真空（１０^-4ｔｏ
ｒｒ）条件下、１９５０℃で３時間保持することによ
り、炭化ケイ素焼結体を作製した。

【００９３】得られた炭化ケイ素焼結体を、放電加工に
より、厚さ２ｍｍにスライスした後、更に加工を施し、
外径３００φｍ、厚さ０．７ｍｍの円盤形状のウエハ基
板（炭化ケイ素焼結体の基板）を作製した。

【００９４】＜ウエハ基板（炭化ケイ素焼結体の基板）
の機械的強度の測定＞ −熱伝導率の測定− 得られたウエハ基板（炭化ケイ素焼結体の基板）の熱伝
導率を前述の熱定数測定装置（ＦＡ８５１０Ｂ、理学電
機社製）を用い、レーザーフラッシュ法により測定した
ところ、２２０Ｗ／ｍ・Ｋであった。 −密度の測定− 得られたウエハ基板（炭化ケイ素焼結体の基板）の密度
をアルキメデス法により測定したところ、３．１０ｇ／
ｃｍ³であった。 −不純物元素の総含有量の測定− 得られたウエハ基板（炭化ケイ素焼結体の基板）におけ
る不純物元素の総含有量を、溶液法によって前記ＩＣＰ
−ＭＳで分析・測定したところ、０．７５ｐｐｍであっ
た。

【００９５】＜ウエハ基板（炭化ケイ素焼結体の基板）
の表面粗度の測定＞得られたウエハ基板（炭化ケイ素焼
結体の基板）の表面粗度を、前述のＳＵＲＦＴＥＳＴ
（ＳＶ−４００型、ミツトヨ社製）により測定したとこ
ろ、表面粗度（Ｒａ）は、０．４μｍであった。

【００９６】［測温ウエハの作製］接着剤Ａ（高温セラ
ミックス接着剤：セラマボンド８６５、アレコム社製、
熱膨張係数：２．７Ｅ−６／Ｋ）を用いて、得られたウ
エハ基板（炭化ケイ素焼結体）表面に、Ｋタイプ熱電対
（線径：０．０７５ｍｍ）の９対を、隣接する熱電対同
士の距離が一定となり、、ウエハ基板全体を均等に測温
可能となるように配置し、それぞれの熱電対を、図２
（Ｃ）に示す構成で接着（接着層の厚み：０．５ｍｍ）
し、測温ウエハを作製した。

【００９７】＜測温ウエハの強度の測定・評価＞ −破損の評価− 得られた測温ウエハを、熱処理装置内に載置し、約１２
００℃に加熱した時のウエハ基板の各部分の温度をそれ
ぞれの熱電対で測定し、冷却した後、熱処理装置内から
取り出した。この操作を２０回繰り返した後、測温ウエ
ハを目視観察したところ、測温ウエハには、クラック
（ひび割れ）等の破損等は全く観察されなかった。 −熱電対の接着強度の測定・評価− また、得られた測温ウエハにおいて、熱電対を剥離し、
要した力（ｇｆ）を接着面積で除して接着強度を測定し
たところ、１４０ｇｆ／ｍｍ²であった。

【００９８】（実施例２）実施例１において、接着剤Ａ
（高温セラミックス接着剤：セラマボンド８６５、アレ
コム社製）の代わりに、接着剤（高温セラミックス接着
剤：セラマボンド５０３、アレコム社製）の１００重量
部に対して前記「炭化ケイ素粉末の作製」で得られた炭
化ケイ素粉末２０重量部を混合して得られた接着剤Ｂ
（熱膨張係数：６．７Ｅ−６／Ｋ、輻射率：０．８５
（セラマボンド５０３の輻射率：０．８０、炭化ケイ素
粉末・炭化ケイ素焼結体の輻射率：０．９０））を用い
た外は、実施例１と同様にして測温ウエハを作製し、実
施例１と同様に測温ウエハの強度を測定した。「破損の
評価」においては、前述の操作を３０回繰り返した後、
測温ウエハを目視観察したところ、測温ウエハには、ク
ラック（ひび割れ）等の破損等は全く観察されなかっ
た。「熱電対の接着強度の測定・評価」では、熱電対の
接着強度は、１２０ｇｆ／ｍｍ²であった。また、接着
剤の輻射率と、ウエハ基板に用いた炭化ケイ素焼結体の
輻射率との差が小さいため、得られた測温ウエハによれ
ば、より正確な測温が可能であった。

【００９９】（比較例１）測温ウエハとして、シリコン
ウエハ基板が用いられた測温ウエハ（商品名：Ｐｒｏｃ
ｅｓｓＰｒｏｂｅ１５３０、センサレージャパン
（株）製）を用い、実施例１と同様にして測温ウエハの
強度を測定した。「破損の評価」においては、前述の操
作を２０回繰り返した後、測温ウエハを目視観察したと
ころ、測温ウエハには、クラック（ひび割れ）等の破損
等が観察された。「熱電対の接着強度の測定・評価」で
は、熱電対の接着強度は、１２０ｇｆ／ｍｍ²であっ
た。

【０１００】

【発明の効果】本発明によれば、熱処理時の半導体ウエ
ハの各部分を高精度で測温可能であり、強度が高く、耐
食性に優れ、かつ、熱電対の接着強度に優れた測温ウエ
ハを提供することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】（Ａ）〜（Ｃ）は、ウエハ基板の開削部分に
熱電対を埋設し、接着剤を充填した各種の状態を表す断
面構成図である。

【図２】（Ａ）〜（Ｃ）は、ウエハ基板に開削加工を
施さずに、ウエハ基板表面と熱電対とを、接着剤により
接着した各種の状態を表わす断面構成図である。

【符号の説明】

１，１’：接着層２：開削部分３，３’：熱電対４，４’：ウエハ基板

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続きＦターム(参考） 2F056 CA01 CA02 CA15 KA12 4G001 BA22 BA78 BB22 BB60 BB71 BC03 BC13 BC17 BC42 BC73 BD03 BE32 BE33 BE35 4M106 AA01 BA20 CA31 DH02 DH15 DJ32

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】少なくとも、炭化ケイ素焼結体からなるウ
エハ基板と、該ウエハ基板に接着し該ウエハ基板を測温
する熱電対と、を有することを特徴とする測温ウエハ。
【請求項２】炭化ケイ素焼結体の熱伝導率が、１００Ｗ
／ｍ・Ｋ以上である請求項１に記載の測温ウエハ。
【請求項３】炭化ケイ素焼結体の密度が、２．９ｇ／ｃ
ｍ³以上である請求項１又は２に記載の測温ウエハ。
【請求項４】炭化ケイ素焼結体が、周期表における１族
から１６族元素に属し、且つ原子番号３以上であり、原
子番号６〜８及び同１４を除く元素の総含有量が１．０
ｐｐｍ以下である請求項１から３のいずれかに記載の測
温ウエハ。
【請求項５】炭化ケイ素焼結体が、少なくとも、炭化ケ
イ素粉末と、非金属系焼結助剤と、を混合し、焼結して
得られるものであり、前記炭化ケイ素粉末が、液状ケイ素化合物の少なくとも
１種と、加熱により炭素を発生する有機化合物の少なく
とも１種と、を混合し、焼成して得られるものである請
求項１から４のいずれかに記載の測温ウエハ。
【請求項６】接着の強度が、５０ｇｆ／ｍｍ²以上であ
る請求項１から５のいずれかに記載の測温ウエハ。
【請求項７】ウエハ基板上に、熱電対を埋設可能な凹部
を有する請求項１から６のいずれかに記載の測温ウエ
ハ。
【請求項８】ウエハ基板の表面粗度（Ｒａ）が、０．０
５〜２．０μｍである請求項１から６のいずれかに記載
の測温ウエハ。
【請求項９】接着が、炭化ケイ素焼結体の熱膨張係数と
の差が４Ｅ−６／Ｋ以内の熱膨張係数を有するセラミッ
クス接着剤によって行われた請求項１から８のいずれか
に記載の測温ウエハ。
【請求項１０】接着が、炭化ケイ素焼結体の輻射率との
差が０．２以内の輻射率を有するセラミックス接着剤に
よって行われた請求項１から９のいずれかに記載の測温
ウエハ。
【請求項１１】接着が、炭化ケイ素粉末を含有するセラ
ミックス接着剤によって行われた請求項１から１０のい
ずれかに記載の測温ウエハ。