JP2001233675A - Aluminum nitride sintered compact and ceramic substrate - Google Patents

Aluminum nitride sintered compact and ceramic substrate

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JP2001233675A
JP2001233675A JP2000048262A JP2000048262A JP2001233675A JP 2001233675 A JP2001233675 A JP 2001233675A JP 2000048262 A JP2000048262 A JP 2000048262A JP 2000048262 A JP2000048262 A JP 2000048262A JP 2001233675 A JP2001233675 A JP 2001233675A
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ceramic substrate
ceramic
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aluminum nitride
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Japanese (ja)
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Yasuji Hiramatsu
靖二 平松
Yasutaka Ito
康隆 伊藤
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Ibiden Co Ltd
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Ibiden Co Ltd
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To obtain an aluminum nitride sintered compact excellent in mechanical strength without causing the falling off of ceramic particles from the surface or lateral faces and without producing particles. SOLUTION: This aluminum nitride sintered compact is characterized by comprising sulfur.

Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は、主に、ホットプレ
ート(セラミックヒータ)、静電チャック、ウエハプロ
ーバなど、半導体の製造用や検査用の装置に用いられる
セラミック基板に好適な窒化アルミニウム焼結体および
該焼結体等の窒化物セラミックの内部または表面に導体
層が形成されたセラミック基板に関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention mainly relates to a sintered aluminum nitride suitable for a ceramic substrate used for a semiconductor manufacturing or inspection apparatus such as a hot plate (ceramic heater), an electrostatic chuck, a wafer prober, and the like. The present invention relates to a ceramic substrate having a conductor layer formed inside or on the surface of a nitride ceramic such as a sintered body and the like.

【0002】[0002]

【従来の技術】エッチング装置や、化学的気相成長装置
等を含む半導体製造、検査装置等においては、従来、ス
テンレス鋼やアルミニウム合金などの金属製基材を用い
たヒータや、ウエハプローバ等が用いられてきた。しか
しながら、金属製のヒータでは温度制御特性が悪く、ま
た厚さも厚くなるため重く嵩張るという問題があり、さ
らに、腐食性ガスに対する耐蝕性も悪いという問題を抱
えていた。
2. Description of the Related Art Conventionally, in a semiconductor manufacturing and inspection apparatus including an etching apparatus and a chemical vapor deposition apparatus, a heater using a metal base material such as stainless steel or an aluminum alloy, a wafer prober, and the like have been used. Has been used. However, the metal heater has a problem that the temperature control characteristic is poor, and the thickness is large, so that the heater is heavy and bulky, and further, the corrosion resistance to corrosive gas is also poor.

【0003】このような問題を解決するため、金属製の
ものに代えて、窒化アルミニウムなどのセラミックを使
用したヒータが開発されてきた。このようなセラミック
ヒータでは、セラミック基板自体の剛性が高いため、そ
の厚さを余り厚くしなくても、基板の反り等を防止する
ことができるという利点を有している。
In order to solve such a problem, heaters using ceramics such as aluminum nitride instead of metal heaters have been developed. Such a ceramic heater has an advantage that the warpage of the substrate can be prevented without increasing the thickness because the rigidity of the ceramic substrate itself is high.

【0004】このような従来の技術として、特開平11
−40330号公報には、窒化物セラミックの表面に発
熱体を設けたヒータが開示されている。また、特開平9
−48669号公報には、黒色化した窒化アルミニウム
を使用したヒータが開示されている。
[0004] Japanese Patent Application Laid-Open No.
Japanese Patent No. 40330 discloses a heater in which a heating element is provided on the surface of a nitride ceramic. In addition, Japanese Patent Application Laid-Open
Japanese Patent No. 48669 discloses a heater using blackened aluminum nitride.

【0005】[0005]

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、本発明
者らの試験では、これらの窒化アルミニウム焼結体は、
窒化アルミニウム焼結体の表面や側面からセラミック粒
子が脱落してパーティクルが発生し、半導体ウエハに付
着するという問題が見られた。
However, in the test of the present inventors, these aluminum nitride sintered bodies were:
There has been a problem that ceramic particles fall off from the surface or side surface of the aluminum nitride sintered body to generate particles and adhere to the semiconductor wafer.

【0006】[0006]

【課題を解決するための手段】本発明者らは、パーティ
クルが発生しないようにするにはどのようにすればよい
かを検討した結果、表面を他の物質等で被覆したりする
のではなく、セラミック粒子境界の密着性それ自体を改
善すればよいことを想起し、このための具体的方法とし
ては、セラミック粉末にイオウを添加して成形体を作成
した後、焼成すればよいことを見い出し本発明を完成す
るに至った。
Means for Solving the Problems The present inventors have studied how to prevent the generation of particles. As a result, instead of coating the surface with another substance or the like, It is recalled that it is only necessary to improve the adhesion itself at the boundaries of ceramic particles, and as a specific method for this, it is necessary to add sulfur to ceramic powder to form a molded body, and then fire it. The present invention has been completed.

【0007】本発明の窒化アルミニウム焼結体は、イオ
ウを含有することを特徴とする。また、本発明のセラミ
ック基板は、その内部または表面に導体層を有するセラ
ミック基板において、上記セラミック基板は窒化物セラ
ミックからなり、上記窒化物セラミック中にはイオウが
含有されていることを特徴とする。
The aluminum nitride sintered body of the present invention is characterized by containing sulfur. Further, the ceramic substrate of the present invention is a ceramic substrate having a conductor layer inside or on the surface thereof, wherein the ceramic substrate is made of a nitride ceramic, and the nitride ceramic contains sulfur. .

【0008】このような窒化アルミニウム焼結体または
窒化物セラミックからなるセラミック基板において、イ
オウを含有させることによりセラミック粒子境界の密着
性が改善される理由は明確ではないが、イオウが窒化物
セラミックの液相焼結反応を促進させるか、あるいはイ
オウが酸素やセラミック構成元素(例えば、窒化アルミ
ニウムではAl、窒化珪素ではSi)と化合物を形成し
てセラミック粒子同士を強固に結合させるのではないか
と推定している。
[0008] In such a ceramic substrate made of an aluminum nitride sintered body or a nitride ceramic, it is not clear why the inclusion of sulfur improves the adhesion at the boundary between the ceramic particles. It is presumed that the liquid phase sintering reaction is accelerated, or that sulfur forms a compound with oxygen and ceramic constituent elements (for example, Al for aluminum nitride and Si for silicon nitride) to strongly bond the ceramic particles together. are doing.

【0009】図10は、イオウを含有する窒化アルミニ
ウム焼結体の破壊断面を示す走査型電子顕微鏡(SE
M)写真であるが、図10に示したように、その破壊断
面は、粒内破壊(粒子の境界ではなく、粒子内部で破壊
が生じる破壊現象、粒子内破壊と同義である)の性状を
呈している。本発明の窒化アルミニウム焼結体またはセ
ラミック基板では、破壊断面が粒内破壊であるため、み
かけ上欠陥がなく、曲げ強度が高いと考えられる。
FIG. 10 is a scanning electron microscope (SE) showing a fracture cross section of an aluminum nitride sintered body containing sulfur.
M) Although it is a photograph, as shown in FIG. 10, the fracture cross section shows the properties of intragranular fracture (same as the fracture phenomenon in which the fracture occurs inside the particle, not at the boundary of the particle, the same as the intragranular fracture). Present. In the aluminum nitride sintered body or the ceramic substrate of the present invention, since the fracture cross section is transgranular, it is considered that there is no apparent defect and the bending strength is high.

【0010】一方、図11は、従来の窒化アルミニウム
焼結体の破壊断面を示すSEM写真であるが、図11に
示したように、その破壊断面は粒界破壊(粒子の境界で
破壊が生じる現象)の性状を呈しており、このように粒
子同士の結合力が余り大きくないため、焼結体に何らか
の外的または熱的な応力が作用したり、化学的な力が作
用したりすると、粒子の脱落が生じ、パーティクルが発
生しやすかったが、本発明ではこのような問題を解決す
ることができる。
On the other hand, FIG. 11 is an SEM photograph showing a fracture cross section of a conventional aluminum nitride sintered body. As shown in FIG. 11, the fracture cross section is a grain boundary fracture (a fracture occurs at a grain boundary). Phenomenon), and since the bonding force between the particles is not so large, if any external or thermal stress acts on the sintered body or chemical force acts on the sintered body, Although the particles were easily dropped and particles were easily generated, the present invention can solve such a problem.

【0011】さらに、本発明の窒化アルミニウム焼結
体、セラミック基板が、イオウと酸素とを含有している
場合には、酸素とイオウとを含有するセラミック粉末を
焼成する際、このイオウと酸素とが触媒として作用する
か、あるいはイオウと酸素とがAlやSiと結合して粒
子間を架橋する化合物をつくり、セラミック粒子間を強
固に結合すると推定される。このため、粒子が脱落しに
くくなり、パーティクルの発生を抑制できると考えられ
る。
Further, when the aluminum nitride sintered body and the ceramic substrate of the present invention contain sulfur and oxygen, when the ceramic powder containing oxygen and sulfur is fired, the sulfur and oxygen are mixed with each other. Presumably acts as a catalyst, or sulfur and oxygen combine with Al or Si to form a compound that crosslinks between the particles, and strongly bonds between the ceramic particles. Therefore, it is considered that particles hardly fall off and generation of particles can be suppressed.

【0012】[0012]

【発明の実施の形態】本発明の窒化アルミニウム焼結体
は、イオウを含有することを特徴としている。
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION The aluminum nitride sintered body of the present invention is characterized by containing sulfur.

【0013】上記イオウの含有量は、いわゆるグロー放
電−マススペクトル法(GD−MS法)による測定で、
0.05〜200ppm(重量、以下すべて重量)が望
ましい。0.05ppm未満では、セラミック粒子間を
結合させる効果が乏しく、200ppmを超えると逆に
焼結性を低下させてしまい、セラミック粒子間の結合が
弱くなることがある。即ち、0.05〜200ppm
が、本発明の効果が発揮されるのに適した範囲であると
言える。
The sulfur content is measured by a so-called glow discharge mass spectrometry (GD-MS method).
0.05 to 200 ppm (weight, hereinafter, all weight) is desirable. If it is less than 0.05 ppm, the effect of bonding between the ceramic particles is poor, and if it exceeds 200 ppm, the sinterability is reduced, and the bonding between the ceramic particles may be weakened. That is, 0.05 to 200 ppm
Can be said to be in a range suitable for exerting the effects of the present invention.

【0014】特にイオウの含有量は0.1〜100pp
mが最適である。窒化アルミニウムの焼結を阻害せず、
セラミックの破壊断面を粒内破壊に調整することができ
るからである。イオウは、焼結体内でS原子、Sイオ
ン、または、イオウ化合物の形で存在していてもよく、
従って、焼結体を製造する際に、上記化合物を原料粉末
中に添加することができる。上記イオウ化合物として
は、例えば、ポリエーテルスルフォン(PES)、ポリ
フェニレンスルフィド(PPS)、ポリスルフォン(P
SF)等の熱可塑性樹脂、硫酸カルシウム、硫酸ナトリ
ウム、硫化亜鉛、硫化鉄、硫化カルシウム(CaS)等
の無機化合物等が挙げられる。これらは単独で用いても
よいし、2種以上併用してもよい。
Particularly, the content of sulfur is 0.1 to 100 pp.
m is optimal. Does not hinder the sintering of aluminum nitride,
This is because the fracture cross section of the ceramic can be adjusted to the intragranular fracture. Sulfur may be present in the sintered body in the form of S atoms, S ions, or sulfur compounds,
Therefore, when producing a sintered body, the above compound can be added to the raw material powder. Examples of the sulfur compound include polyether sulfone (PES), polyphenylene sulfide (PPS), and polysulfone (P
And inorganic compounds such as calcium sulfate, sodium sulfate, zinc sulfide, iron sulfide, and calcium sulfide (CaS). These may be used alone or in combination of two or more.

【0015】また、上記アルミニウム焼結体は酸素を含
有していることが望ましく、その含有量は、0.1〜1
0重量%であることが望ましい。酸素含有量が0.1重
量%未満では焼結性が悪くなって、粒子境界に欠陥が生
じやすく、高温での曲げ強度が低下する場合があり、一
方、10重量%を超えると、酸素自体が欠陥となって高
温での強度が低下する場合があるからである。
The aluminum sintered body desirably contains oxygen, and the content thereof is 0.1 to 1%.
It is desirably 0% by weight. If the oxygen content is less than 0.1% by weight, the sinterability deteriorates, defects tend to occur at the grain boundaries, and the flexural strength at high temperatures may decrease. Is a defect and the strength at high temperature may be reduced.

【0016】上記酸素の含有量は、原料粉末を空気、酸
素中で加熱するか、酸化物焼結助剤を添加して調整す
る。上記焼結助剤としては、アルカリ金属酸化物、アル
カリ土類金属酸化物を使用することができ、これらの焼
結助剤のなかでは、特にCaO、Na2 O、Li2 O、
Rb2 Oが好ましい。また、アルミナ、シリカを使用し
てもよい。これらの含有量としては、0.1〜20重量
%が望ましい。
The oxygen content is adjusted by heating the raw material powder in air or oxygen or by adding an oxide sintering aid. As the sintering aid, alkali metal oxides and alkaline earth metal oxides can be used, and among these sintering aids, CaO, Na 2 O, Li 2 O,
Rb 2 O is preferred. Further, alumina or silica may be used. The content of these is desirably 0.1 to 20% by weight.

【0017】上記窒化アルミニウム焼結体の気孔率は、
0または5%以下であることが望ましい。気孔率が5%
を超えると熱伝導率が低下したり、高温で反りが発生す
るからである。また、気孔が存在しない場合は、高温で
の帯電圧が特に高くなり、逆に気孔が存在する場合は、
破壊靱性値が高くなる。このため、どららの設計にする
かは、要求特性を考慮して決定すればよい。気孔が存在
することにより破壊靱性値が高くなる理由は明確ではな
いが、クラックの伸展が気孔により止められるであると
推定している。気孔率は、アルキメデス法により測定す
ることが望ましい。この方法では、焼結体を粉砕して比
重を求め、真比重と見かけの比重とから気孔率を計算す
る。
The porosity of the aluminum nitride sintered body is:
It is desirably 0 or 5% or less. 5% porosity
If the temperature exceeds the above, the thermal conductivity is lowered, and warping occurs at a high temperature. Also, when no pores are present, the charged voltage at a high temperature is particularly high, and conversely, when there are pores,
The fracture toughness value increases. Therefore, which design should be determined in consideration of required characteristics. It is not clear why the presence of the pores increases the fracture toughness, but it is presumed that the extension of the cracks is stopped by the pores. The porosity is desirably measured by the Archimedes method. In this method, a sintered body is pulverized to obtain a specific gravity, and a porosity is calculated from a true specific gravity and an apparent specific gravity.

【0018】上記窒化アルミニウム焼結体に気孔が存在
する場合は、その最大気孔の気孔径が50μm以下であ
ることが望ましい。最大気孔の気孔径が50μmを超え
ると高温、特に、200℃以上での耐電圧特性を確保す
ることができなくなる場合があるからである。最大気孔
の気孔径は10μm以下であることがより望ましい。2
00℃以上での反り量が小さくなるからである。上記気
孔率や最大気孔の気孔径は、焼結時の加圧時間、圧力、
温度、SiCやBNなどの添加物で調整する。SiCや
BNは焼結を阻害するため、気孔を導入させることがで
きる。
When pores are present in the aluminum nitride sintered body, the maximum pore diameter is desirably 50 μm or less. If the pore diameter of the maximum pore exceeds 50 μm, it may not be possible to secure the withstand voltage characteristics at high temperatures, particularly at 200 ° C. or higher. More preferably, the pore diameter of the largest pore is 10 μm or less. 2
This is because the amount of warping at 00 ° C. or higher is reduced. The porosity and the pore diameter of the maximum porosity are as follows: pressurizing time during sintering, pressure,
The temperature is adjusted with additives such as SiC and BN. Since SiC and BN hinder sintering, pores can be introduced.

【0019】最大気孔の気孔径の測定は、試料を5個用
意し、その表面を鏡面研磨し、2000から5000倍
の倍率で表面を電子顕微鏡で10箇所撮影することによ
り行う。そして、撮影された写真で最大の気孔径を選
び、50ショットの平均を最大気孔の気孔径とする。
The measurement of the pore diameter of the largest pore is performed by preparing five samples, polishing the surface of the sample to a mirror surface, and photographing the surface at 10 places with an electron microscope at a magnification of 2000 to 5000 times. Then, the maximum pore diameter is selected from the photographed images, and the average of 50 shots is defined as the maximum pore diameter.

【0020】また、本発明の窒化アルミニウム焼結体で
は、25〜800℃までの温度範囲におけるヤング率が
280GPa以上であることが望ましい。ヤング率が2
80GPa未満であると、剛性が低すぎるため、板状体
とした際の加熱時の反り量を小さくすることが困難とな
るからである。
In the aluminum nitride sintered body of the present invention, the Young's modulus in a temperature range of 25 to 800 ° C. is desirably 280 GPa or more. Young's modulus is 2
If it is less than 80 GPa, the rigidity is too low, and it is difficult to reduce the amount of warpage during heating when forming a plate.

【0021】上記窒化アルミニウム焼結体は、50〜5
000ppmのカーボンを含有していることが望まし
い。カーボンを含有させることにより、窒化アルミニウ
ム焼結体を黒色化することができ、セラミックヒータと
して使用する際に輻射熱を充分に利用することができる
からである。上記カーボンは、非晶質のものであって
も、結晶質のものであってもよい。非晶質のカーボンを
使用した場合には、高温における体積抵抗率の低下を防
止することができ、結晶質のものを使用した場合には、
高温における熱伝導率の低下を防止することができるか
らである。従って、用途によっては、結晶質のカーボン
と非晶質のカーボンの両方を併用してもよい。また、カ
ーボンの含有量は、200〜2000ppmがより望ま
しい。
The above aluminum nitride sintered body is 50 to 5
Desirably, it contains 000 ppm of carbon. By containing carbon, the aluminum nitride sintered body can be blackened, and radiant heat can be sufficiently utilized when used as a ceramic heater. The carbon may be amorphous or crystalline. When amorphous carbon is used, a decrease in volume resistivity at high temperatures can be prevented, and when crystalline one is used,
This is because a decrease in thermal conductivity at a high temperature can be prevented. Therefore, depending on the application, both crystalline carbon and amorphous carbon may be used in combination. Further, the content of carbon is more desirably 200 to 2000 ppm.

【0022】非晶質のカーボンは、例えば、C、H、O
だけからなる炭化水素、好ましくは、糖類を、空気中で
焼成することにより得ることができ、結晶質のカーボン
としては、グラファイト粉末等を用いることができる。
また、アクリル系樹脂を不活性雰囲気下で熱分解させた
後、加熱加圧することによりカーボンを得ることがで
き、このアクリル系樹脂の酸価を変化させることによ
り、結晶性(非晶性)の程度を調整することもできる。
Amorphous carbon is, for example, C, H, O
Hydrocarbons, preferably saccharides, can be obtained by calcining in air, and graphite powder can be used as the crystalline carbon.
Further, after the acrylic resin is thermally decomposed in an inert atmosphere, carbon can be obtained by heating and pressurizing, and by changing the acid value of the acrylic resin, the crystalline (amorphous) can be obtained. The degree can be adjusted.

【0023】また、本発明の窒化アルミニウム焼結体中
にカーボンを含有させる場合には、その明度がJIS
Z 8721の規定に基づく値でN4以下となるように
カーボンを含有させることが望ましい。この程度の明度
を有するものが、セラミックヒータとして使用する際
に、輻射熱量および内部に埋設する導体層等の隠蔽性に
優れるからである。
Further, when carbon is contained in the aluminum nitride sintered body of the present invention, the lightness thereof is determined according to JIS.
It is desirable to include carbon so that the value based on the definition of Z 8721 is N4 or less. This is because a material having such a lightness is excellent in radiant heat and concealability of a conductor layer or the like embedded therein when used as a ceramic heater.

【0024】ここで、明度のNは、理想的な黒の明度を
0とし、理想的な白の明度を10とし、これらの黒の明
度と白の明度との間で、その色の明るさの知覚が等歩度
となるように各色を10分割し、N0〜N10の記号で
表示したものである。実際の明度の測定は、N0〜N1
0に対応する色票と比較して行う。この場合の小数点1
位は0または5とする。
Here, the lightness N is defined as 0 for an ideal black lightness, 10 for an ideal white lightness, and the brightness of the color between these black lightness and white lightness. Each color is divided into ten so that the perception of the color is equal, and displayed by symbols N0 to N10. The actual measurement of lightness is N0 to N1
The comparison is made with the color chart corresponding to 0. Decimal point 1 in this case
The place is 0 or 5.

【0025】本発明の窒化アルミニウム焼結体は、以下
に説明する本発明のセラミック基板に用いることがで
き、特に半導体製造・検査装置用セラミック基板として
最適である。
The aluminum nitride sintered body of the present invention can be used for the ceramic substrate of the present invention described below, and is particularly suitable as a ceramic substrate for a semiconductor manufacturing / inspection apparatus.

【0026】次に、本発明のセラミック基板について説
明する。本発明のセラミック基板は、その内部または表
面に導体層を有するセラミック基板において、上記セラ
ミック基板は窒化物セラミックからなり、上記窒化物セ
ラミック中にはイオウが含有されていることを特徴とす
る。
Next, the ceramic substrate of the present invention will be described. The ceramic substrate according to the present invention is characterized in that the ceramic substrate has a conductor layer inside or on the surface thereof, wherein the ceramic substrate is made of a nitride ceramic, and the nitride ceramic contains sulfur.

【0027】上記窒化物セラミック中のイオウの含有量
は、上記窒化アルミニウム焼結体と同様に、GD−MS
法による測定で、0.05〜200ppmが望ましく、
0.1〜100ppmが最適である。イオウは、窒化物
セラミック内でS原子、Sイオン、または、イオウ化合
物の形で存在していてもよく、従って、セラミック基板
を製造する際に、上記化合物を原料粉末中に添加するこ
とができる。上記イオウ化合物としては、上記窒化アル
ミニウム焼結体の場合と同様のもの等が挙げられる。
The content of sulfur in the nitride ceramic is determined by GD-MS as in the case of the aluminum nitride sintered body.
0.05 to 200 ppm is desirable,
0.1-100 ppm is optimal. Sulfur may be present in the nitride ceramics in the form of S atoms, S ions, or sulfur compounds, and therefore, when manufacturing a ceramic substrate, the above compounds can be added to the raw material powder. . Examples of the sulfur compound include the same compounds as in the case of the aluminum nitride sintered body.

【0028】また、上記セラミック基板中に酸素を含有
させる場合、酸素の含有量は、窒化アルミニウム焼結体
の場合と同様に、0.1〜10重量%であることが望ま
しい。酸素の含有量は、原料粉末を空気、酸素中で加熱
するか、酸化物焼結助剤を添加して調整する。上記焼結
助剤としては、窒化アルミニウム焼結体の場合と同様の
もの等が挙げられる。
When oxygen is contained in the ceramic substrate, the oxygen content is preferably 0.1 to 10% by weight, as in the case of the aluminum nitride sintered body. The oxygen content is adjusted by heating the raw material powder in air or oxygen or by adding an oxide sintering aid. Examples of the sintering aid include those similar to those of the aluminum nitride sintered body.

【0029】上記セラミック基板の気孔率は、窒化アル
ミニウム焼結体の場合と同様に、0または5%以下であ
ることが望ましい。上記気孔率が5%を超えると熱伝導
率が低下したり、高温で反りが発生するからである。ま
た、気孔が存在しない場合は、高温での帯電圧が特に高
くなり、逆に気孔が存在する場合は、破壊靱性値が高く
なる。このため、どららの設計にするかは、要求特性を
考慮して決定すればよい。
The porosity of the ceramic substrate is desirably 0 or 5% or less as in the case of the aluminum nitride sintered body. This is because if the porosity exceeds 5%, the thermal conductivity decreases, or warpage occurs at high temperatures. When no pores are present, the charged voltage at a high temperature is particularly high. Conversely, when pores are present, the fracture toughness increases. Therefore, which design should be determined in consideration of required characteristics.

【0030】上記セラミック基板に気孔が存在する場
合、その最大気孔の気孔径は、窒化アルミニウム焼結体
の場合と同様に、50μm以下であることが望ましい。
When pores are present in the ceramic substrate, the pore diameter of the largest pore is desirably 50 μm or less as in the case of the aluminum nitride sintered body.

【0031】上記セラミック基板の25〜800℃まで
の温度範囲におけるヤング率は、窒化アルミニウム焼結
体の場合と同様に、280GPa以上であることが望ま
しい。
The Young's modulus of the ceramic substrate in the temperature range from 25 to 800 ° C. is desirably 280 GPa or more as in the case of the aluminum nitride sintered body.

【0032】また、上記セラミック基板は、上記窒化ア
ルミニウム焼結体の場合と同様に、50〜5000pp
mのカーボンを含有していることが望ましく、200〜
2000ppmのカーボンを含有していることがより望
ましい。カーボンは、上記窒化アルミニウム焼結体の場
合と同様、非晶質のものであっても、結晶質のものであ
ってもよい。
In addition, the ceramic substrate is made of 50 to 5000 pp as in the case of the aluminum nitride sintered body.
m, preferably 200 to 200 m.
More preferably, it contains 2000 ppm of carbon. The carbon may be amorphous or crystalline as in the case of the aluminum nitride sintered body.

【0033】窒化アルミニウム焼結体中にカーボンを含
有させる場合も、上記窒化アルミニウム焼結体の場合と
同様に、その明度がJIS Z 8721の規定に基づ
く値でN4以下となるようにカーボンを含有させること
が望ましい。この程度の明度を有するものが輻射熱量お
よび内部に埋設する導体層等の隠蔽性に優れるからであ
る。
In the case where carbon is contained in the aluminum nitride sintered body, as in the case of the above-mentioned aluminum nitride sintered body, the carbon is contained so that the brightness becomes N4 or less at a value based on the provisions of JIS Z 8721. It is desirable to make it. This is because a material having such a lightness is excellent in radiant heat and concealing properties of a conductor layer or the like embedded therein.

【0034】本発明のセラミック基板は、その厚さが5
0mm以下が望ましい。セラミック基板の厚さが50m
mを超えると、セラミック基板の熱容量が大きくなり、
特に、温度制御手段を設けて加熱、冷却すると、熱容量
の大きさに起因して温度追従性が低下してしまう。セラ
ミック基板の厚さは、20mm以下がより望ましい。2
0mmを超えると、やはり熱容量が充分に小さいとは言
えず、温度制御性、半導体ウエハを載置する面(以下、
ウエハ載置面という)の温度均一性が低下しやすくな
る。また、1〜5mmが最適である。
The ceramic substrate of the present invention has a thickness of 5
0 mm or less is desirable. Ceramic substrate thickness is 50m
m, the heat capacity of the ceramic substrate increases,
In particular, when heating and cooling are performed with the provision of the temperature control means, the temperature followability is reduced due to the large heat capacity. The thickness of the ceramic substrate is more desirably 20 mm or less. 2
If it exceeds 0 mm, the heat capacity cannot be said to be sufficiently small, and the temperature controllability and the surface on which the semiconductor wafer is placed (hereinafter, referred to as
The temperature uniformity of the wafer mounting surface is easily reduced. Further, 1 to 5 mm is optimal.

【0035】本発明のセラミック基板の直径は200m
mを超えるものが望ましい。特に12インチ(300m
m)以上であることが望ましい。次世代の半導体ウエハ
の主流となるからである。
The diameter of the ceramic substrate of the present invention is 200 m.
It is desirable that the number exceeds m. Especially 12 inches (300m
m) or more. This is because it will become the mainstream of next-generation semiconductor wafers.

【0036】本発明のセラミック基板を構成する窒化物
セラミックとしては、金属窒化物セラミック、例えば、
窒化アルミニウム、窒化ケイ素、窒化ホウ素、窒化チタ
ン等が挙げられる。これらのなかでは、上記した窒化ア
ルミニウムが望ましい。
As the nitride ceramic constituting the ceramic substrate of the present invention, a metal nitride ceramic, for example,
Examples include aluminum nitride, silicon nitride, boron nitride, and titanium nitride. Among these, the above-mentioned aluminum nitride is desirable.

【0037】本発明のセラミック基板は、例えば、半導
体の製造や半導体の検査を行うための装置に用いられる
半導体製造・検査装置用セラミック基板として用いるの
に適しており、具体的な装置としては、例えば、静電チ
ャック、ウエハプローバ、ホットプレート(セラミック
ヒータ)、サセプタ等が挙げられる。また、本発明のセ
ラミック基板は、150℃以上、望ましくは200℃以
上の温度領域で使用することができる。
The ceramic substrate of the present invention is suitable for use as, for example, a ceramic substrate for a semiconductor manufacturing / inspection apparatus used for an apparatus for manufacturing a semiconductor or inspecting a semiconductor. For example, an electrostatic chuck, a wafer prober, a hot plate (ceramic heater), a susceptor and the like can be mentioned. Further, the ceramic substrate of the present invention can be used in a temperature range of 150 ° C. or higher, preferably 200 ° C. or higher.

【0038】本発明のセラミック基板がセラミックヒー
タとして使用される場合、その内部または表面に有する
導体層は、発熱体であり、0.1〜100μm程度の金
属層であってもよく、発熱線であってもよい。また、静
電チャックとして使用される場合は、導体層は静電電極
であり、RF電極や発熱体が静電電極の下部であって、
セラミック基板内に導体層として形成されていてもよ
い。本発明では、発熱体は、加熱面の反対側から60%
以内の位置に配置されることが望ましい。これは、発熱
体から加熱面までの距離を確保して、加熱面の温度の均
一性を確保するためである。さらに、ウエハプローバと
して使用される場合は、表面に導体層としてチャックト
ップ導体層が形成されており、内部にはガード電極、グ
ランド電極が導体層として形成されている。
When the ceramic substrate of the present invention is used as a ceramic heater, the conductor layer inside or on the surface thereof is a heating element, and may be a metal layer of about 0.1 to 100 μm. There may be. Also, when used as an electrostatic chuck, the conductor layer is an electrostatic electrode, the RF electrode and the heating element are below the electrostatic electrode,
It may be formed as a conductor layer in a ceramic substrate. In the present invention, the heating element is 60% from the opposite side of the heating surface.
It is desirable to be located within the position. This is to ensure the distance from the heating element to the heating surface and to ensure uniform temperature of the heating surface. Furthermore, when used as a wafer prober, a chuck top conductor layer is formed as a conductor layer on the surface, and a guard electrode and a ground electrode are formed inside as a conductor layer.

【0039】なお、本発明のセラミック基板では、半導
体ウエハをセラミック基板のウエハ載置面に接触させた
状態で載置するほか、半導体ウエハを支持ピンなどで支
持し、セラミックス基板との間に一定の間隔を保って保
持する場合もある。
In the ceramic substrate of the present invention, the semiconductor wafer is placed in a state of being in contact with the wafer mounting surface of the ceramic substrate, and the semiconductor wafer is supported by supporting pins or the like, and is fixed between the ceramic substrate and the substrate. In some cases.

【0040】図9は、本発明のセラミック基板の一例で
あるセラミックヒータを模式的に示す部分拡大断面図で
ある。図9では、貫通孔95に支持ピン96が挿通さ
れ、シリコンウエハ99を保持している。支持ピン96
を上下することにより、搬送機からシリコンウエハ99
を受け取ったり、シリコンウエハ99をセラミック基板
91上に載置したり、シリコンウエハ99を支持したま
ま加熱したりすることができる。また、セラミック基板
91の底面91aには、発熱体92が形成され、その発
熱体92の表面には金属被覆層92aが設けられてい
る。また、有底孔94が設けられているが、ここには、
熱電対を挿入する。シリコンウエハ99は、ウエハ加熱
面91b側で加熱される。本発明では、セラミックヒー
ターを構成するセラミック基板91がイオウまたはイオ
ウと酸素とを含有しているため、粒子間の結合力が強
く、粒子の脱落が極めて少ないので、シリコンウエハに
パーティクルが付着するのを防止することができる。
FIG. 9 is a partially enlarged sectional view schematically showing a ceramic heater as an example of the ceramic substrate of the present invention. In FIG. 9, the support pins 96 are inserted through the through holes 95, and hold the silicon wafer 99. Support pin 96
The silicon wafer 99 from the transfer machine.
Can be received, the silicon wafer 99 can be placed on the ceramic substrate 91, or the silicon wafer 99 can be heated while being supported. A heating element 92 is formed on the bottom surface 91 a of the ceramic substrate 91, and a metal coating layer 92 a is provided on the surface of the heating element 92. In addition, a bottomed hole 94 is provided.
Insert thermocouple. The silicon wafer 99 is heated on the wafer heating surface 91b side. In the present invention, since the ceramic substrate 91 constituting the ceramic heater contains sulfur or sulfur and oxygen, the bonding force between the particles is strong, and the particles are very little dropped, so that the particles adhere to the silicon wafer. Can be prevented.

【0041】図1は、本発明の半導体装置用セラミック
基板の一実施形態である静電チャックの一例を模式的に
示した縦断面図であり、図2は、図1に示した静電チャ
ックにおけるA−A線断面図であり、図3は、図1に示
した静電チャックにおけるB−B線断面図である。
FIG. 1 is a longitudinal sectional view schematically showing an example of an electrostatic chuck which is an embodiment of the ceramic substrate for a semiconductor device according to the present invention, and FIG. 2 is a view showing the electrostatic chuck shown in FIG. 3 is a cross-sectional view of the electrostatic chuck shown in FIG. 1 along the line BB.

【0042】この静電チャック101では、平面視円形
状のセラミック基板1の内部に、チャック正極静電層2
とチャック負極静電層3とからなる静電電極層が埋設さ
れている。また、静電チャック101上には、シリコン
ウエハ9が載置され、接地されている。
In this electrostatic chuck 101, a chuck positive electrode electrostatic layer 2 is provided inside a ceramic substrate 1 having a circular shape in plan view.
And an electrostatic electrode layer comprising a chuck negative electrode electrostatic layer 3 are embedded. A silicon wafer 9 is placed on the electrostatic chuck 101 and is grounded.

【0043】この静電電極層上に、該静電電極層を被覆
するように形成されたセラミック層は、シリコンウエハ
を吸着するための誘電体膜として機能するので、以下に
おいては、セラミック誘電体膜4ということとする。
The ceramic layer formed on the electrostatic electrode layer so as to cover the electrostatic electrode layer functions as a dielectric film for adsorbing the silicon wafer. It is referred to as the film 4.

【0044】図2に示したように、チャック正極静電層
2は、半円弧状部2aと櫛歯部2bとからなり、チャッ
ク負極静電層3も、同じく半円弧状部3aと櫛歯部3b
とからなり、これらのチャック正極静電層2とチャック
負極静電層3とは、櫛歯部2b、3bを交差するように
対向して配置されており、このチャック正極静電層2お
よびチャック負極静電層3には、それぞれ直流電源の+
側と−側とが接続され、直流電圧V2 が印加されるよう
になっている。
As shown in FIG. 2, the chuck positive electrode electrostatic layer 2 includes a semicircular arc portion 2a and a comb tooth portion 2b, and the chuck negative electrode electrostatic layer 3 also has a semicircular arc portion 3a and a comb tooth portion. Part 3b
The chuck positive electrode electrostatic layer 2 and the chuck negative electrode electrostatic layer 3 are arranged to face each other so as to intersect the comb teeth portions 2b and 3b. Each of the negative electrode electrostatic layers 3 has a DC power supply of +
The side - the side are connected, the DC voltage V 2 is adapted to be applied.

【0045】また、セラミック基板1の内部には、シリ
コンウエハ9の温度をコントロールするために、図3に
示したような平面視同心円形状の抵抗発熱体5が設けら
れており、抵抗発熱体5の両端には、外部端子ピン6が
接続、固定され、電圧V1 が印加されるようになってい
る。図1、2には示していないが、このセラミック基板
1には、図3に示したように、測温素子を挿入するため
の有底孔11とシリコンウエハ9を支持して上下させる
支持ピン(図示せず)を挿通するための貫通孔12が形
成されている。なお、抵抗発熱体5は、セラミック基板
の底面に形成されていてもよい。また、セラミック基板
1には、必要に応じてRF電極が埋設されていてもよ
い。
In addition, a resistance heating element 5 having a concentric circular shape in plan view as shown in FIG. 3 is provided inside the ceramic substrate 1 for controlling the temperature of the silicon wafer 9. at both ends of the external terminal pin 6 is connected, is fixed, so that the voltages V 1 is applied. Although not shown in FIGS. 1 and 2, as shown in FIG. 3, the ceramic substrate 1 has a bottomed hole 11 for inserting a temperature measuring element and a support pin for supporting and raising and lowering the silicon wafer 9. (Not shown) are formed. Note that the resistance heating element 5 may be formed on the bottom surface of the ceramic substrate. Further, an RF electrode may be embedded in the ceramic substrate 1 as needed.

【0046】この静電チャック101を機能させる際に
は、チャック正極静電層2とチャック負極静電層3とに
直流電圧V2 を印加する。これにより、シリコンウエハ
9は、チャック正極静電層2とチャック負極静電層3と
の静電的な作用によりこれらの電極にセラミック誘電体
膜4を介して吸着され、固定されることとなる。このよ
うにしてシリコンウエハ9を静電チャック101上に固
定させた後、このシリコンウエハ9に、CVD等の種々
の処理を施す。本発明では、静電チャックを構成するセ
ラミック基板1がイオウまたはイオウと酸素とを含有し
ているため、粒子間の結合力が強い。従って、セラミッ
ク誘電体膜4の表面を研磨等を行うことにより、極めて
平坦な面を形成することができ、シリコンウエハのチャ
ック力を大きくすることができる。また、粒子の脱落が
極めて少ないので、シリコンウエハにパーティクルが付
着するのを防止することができる。
To make the electrostatic chuck 101 function, a DC voltage V 2 is applied to the chuck positive electrode electrostatic layer 2 and the chuck negative electrode electrostatic layer 3. As a result, the silicon wafer 9 is adsorbed and fixed to these electrodes via the ceramic dielectric film 4 by the electrostatic action of the chuck positive electrode electrostatic layer 2 and the chuck negative electrode electrostatic layer 3. . After fixing the silicon wafer 9 on the electrostatic chuck 101 in this manner, various processes such as CVD are performed on the silicon wafer 9. In the present invention, since the ceramic substrate 1 constituting the electrostatic chuck contains sulfur or sulfur and oxygen, the bonding force between the particles is strong. Therefore, by polishing the surface of the ceramic dielectric film 4, an extremely flat surface can be formed, and the chucking force of the silicon wafer can be increased. Further, since particles are very little dropped, it is possible to prevent particles from adhering to the silicon wafer.

【0047】上記静電チャックは、静電電極層と抵抗発
熱体とを備えており、例えば、図1〜3に示したような
構成を有するものである。以下においては、上記静電チ
ャックを構成する各部材で、上記セラミック基板の説明
で記載していないものについて、説明していくことにす
る。
The electrostatic chuck has an electrostatic electrode layer and a resistance heating element, and has, for example, a configuration as shown in FIGS. Hereinafter, members constituting the electrostatic chuck that are not described in the description of the ceramic substrate will be described.

【0048】上記静電電極上のセラミック誘電体膜4
は、セラミック基板のほかの部分と同じ材料からなるこ
とが望ましい。同じ工程でグリーンシート等を作製する
ことができ、これらを積層した後、一度の焼成でセラミ
ック基板を製造することができるからである。
The ceramic dielectric film 4 on the electrostatic electrode
Is preferably made of the same material as the other parts of the ceramic substrate. This is because green sheets and the like can be manufactured in the same process, and after laminating them, a ceramic substrate can be manufactured by firing once.

【0049】上記セラミック誘電体膜は、セラミック基
板のほかの部分と同様に、カーボンを含有していること
が望ましい。静電電極を隠蔽することができ、輻射熱を
利用することができるからである。また、上記セラミッ
ク誘電体膜は、アルカリ金属酸化物、アルカリ土類金属
酸化物を含んでいることが望ましい。これらは、焼結助
剤等の働きをし、高密度の誘電体膜を形成することがで
きるからである。
The ceramic dielectric film desirably contains carbon, as in the other parts of the ceramic substrate. This is because the electrostatic electrode can be hidden and radiant heat can be used. Further, the ceramic dielectric film desirably contains an alkali metal oxide and an alkaline earth metal oxide. This is because these act as sintering aids and can form a high-density dielectric film.

【0050】上記セラミック誘電体膜の厚さは、5〜1
500μmであることが望ましい。上記セラミック誘電
体膜の厚さが5μm未満であると、膜厚が薄すぎるため
に充分な耐電圧が得られず、シリコンウエハを載置し、
吸着した際にセラミック誘電体膜が絶縁破壊する場合が
あり、一方、上記セラミック誘電体膜の厚さが1500
μmを超えると、シリコンウエハと静電電極との距離が
遠くなるため、シリコンウエハを吸着する能力が低くな
ってしまうからである。セラミック誘電体膜の厚さは、
50〜1500μmがより好ましい。
The thickness of the ceramic dielectric film is 5 to 1
Desirably, it is 500 μm. If the thickness of the ceramic dielectric film is less than 5 μm, a sufficient withstand voltage cannot be obtained because the film thickness is too thin, and a silicon wafer is placed on the silicon dielectric film.
When adsorbed, the dielectric breakdown of the ceramic dielectric film may occur, while the thickness of the ceramic dielectric film is 1500
If the thickness exceeds μm, the distance between the silicon wafer and the electrostatic electrode becomes long, and the ability to adsorb the silicon wafer is reduced. The thickness of the ceramic dielectric film is
50 to 1500 μm is more preferred.

【0051】セラミック基板内に形成される静電電極と
しては、例えば、金属または導電性セラミックの焼結
体、金属箔等が挙げられる。金属焼結体としては、タン
グステン、モリブデンから選ばれる少なくとも1種から
なるものが好ましい。金属箔も、金属焼結体と同じ材質
からなることが望ましい。これらの金属は比較的酸化し
にくく、電極として充分な導電性を有するからである。
また、導電性セラミックとしては、タングステン、モリ
ブデンの炭化物から選ばれる少なくとも1種を使用する
ことができる。
Examples of the electrostatic electrode formed in the ceramic substrate include a sintered body of metal or conductive ceramic, a metal foil, and the like. The metal sintered body is preferably made of at least one selected from tungsten and molybdenum. It is desirable that the metal foil is also made of the same material as the metal sintered body. This is because these metals are relatively hard to be oxidized and have sufficient conductivity as electrodes.
As the conductive ceramic, at least one selected from carbides of tungsten and molybdenum can be used.

【0052】図4および図5は、他の静電チャックにお
ける静電電極を模式的に示した水平断面図であり、図4
に示す静電チャック20では、セラミック基板1の内部
に半円形状のチャック正極静電層22とチャック負極静
電層23が形成されており、図5に示す静電チャックで
は、セラミック基板1の内部に円を4分割した形状のチ
ャック正極静電層32a、32bとチャック負極静電層
33a、33bが形成されている。
FIGS. 4 and 5 are horizontal sectional views schematically showing electrostatic electrodes in another electrostatic chuck.
In the electrostatic chuck 20 shown in FIG. 5, a semicircular chuck positive electrode electrostatic layer 22 and a chuck negative electrode electrostatic layer 23 are formed inside the ceramic substrate 1. In the electrostatic chuck shown in FIG. Inside are formed chuck positive electrostatic layers 32a and 32b and chuck negative electrostatic layers 33a and 33b each having a shape obtained by dividing a circle into four parts.

【0053】また、2枚の正極静電層22a、22bお
よび2枚のチャック負極静電層33a、33bは、それ
ぞれ交差するように形成されている。なお、円形等の電
極が分割された形態の電極を形成する場合、その分割数
は特に限定されず、5分割以上であってもよく、その形
状も扇形に限定されない。
The two positive electrode electrostatic layers 22a and 22b and the two chuck negative electrode electrostatic layers 33a and 33b are formed to cross each other. In the case of forming an electrode in which a circular electrode or the like is divided, the number of divisions is not particularly limited, and may be five or more, and the shape is not limited to a sector.

【0054】抵抗発熱体は、図1に示したように、セラ
ミック基板の内部に設けてもよく、セラミック基板の底
面に設けてもよい。抵抗発熱体を設ける場合は、静電チ
ャックを嵌め込む支持容器に、冷却手段としてエアー等
の冷媒の吹きつけ口などを設けてもよい。
As shown in FIG. 1, the resistance heating element may be provided inside the ceramic substrate, or may be provided on the bottom surface of the ceramic substrate. When a resistance heating element is provided, a blowing port for a refrigerant such as air may be provided as a cooling means in a support container into which the electrostatic chuck is fitted.

【0055】抵抗発熱体としては、例えば、金属または
導電性セラミックの焼結体、金属箔、金属線等が挙げら
れる。金属焼結体としては、タングステン、モリブデン
から選ばれる少なくとも1種が好ましい。これらの金属
は比較的酸化しにくく、発熱するに充分な抵抗値を有す
るからである。
Examples of the resistance heating element include a sintered body of metal or conductive ceramic, a metal foil, a metal wire, and the like. As the metal sintered body, at least one selected from tungsten and molybdenum is preferable. This is because these metals are relatively hard to oxidize and have a resistance value sufficient to generate heat.

【0056】また、導電性セラミックとしては、タング
ステン、モリブデンの炭化物から選ばれる少なくとも1
種を使用することができる。さらに、セラミック基板の
底面に抵抗発熱体を形成する場合には、金属焼結体とし
ては、貴金属(金、銀、パラジウム、白金)、ニッケル
を使用することが望ましい。具体的には銀、銀−パラジ
ウムなどを使用することができる。上記金属焼結体に使
用される金属粒子の形状は、球状でもよく、リン片状で
もよい。また、これらの金属粒子を用いる場合、上記球
状物と上記片状物との混合物であってもよい。
The conductive ceramic may be at least one selected from carbides of tungsten and molybdenum.
Seeds can be used. Further, when a resistance heating element is formed on the bottom surface of the ceramic substrate, it is desirable to use a noble metal (gold, silver, palladium, platinum) or nickel as the metal sintered body. Specifically, silver, silver-palladium, or the like can be used. The shape of the metal particles used in the metal sintered body may be spherical or scaly. When these metal particles are used, they may be a mixture of the above-mentioned spheres and the above-mentioned flakes.

【0057】金属焼結体中には、金属酸化物を添加して
もよい。上記金属酸化物を使用するのは、セラミック基
板と金属粒子を密着させるためである。上記金属酸化物
により、セラミック基板と金属粒子との密着性が改善さ
れる理由は明確ではないが、金属粒子の表面はわずかに
酸化膜が形成されており、セラミック基板は、酸化物の
場合は勿論、非酸化物セラミックである場合にも、その
表面には酸化膜が形成されている。従って、この酸化膜
が金属酸化物を介してセラミック基板表面で焼結して一
体化し、金属粒子とセラミック基板とが密着するのでは
ないかと考えられる。
A metal oxide may be added to the metal sintered body. The use of the metal oxide is for bringing the ceramic substrate and the metal particles into close contact. Although the reason why the metal oxide improves the adhesion between the ceramic substrate and the metal particles is not clear, the surface of the metal particles has a slight oxide film formed thereon, and the ceramic substrate is formed of an oxide. Of course, even in the case of a non-oxide ceramic, an oxide film is formed on the surface. Therefore, it is considered that this oxide film is sintered and integrated on the surface of the ceramic substrate via the metal oxide, so that the metal particles and the ceramic substrate adhere to each other.

【0058】上記金属酸化物としては、例えば、酸化
鉛、酸化亜鉛、シリカ、酸化ホウ素(B 23 )、アル
ミナ、イットリア、チタニアから選ばれる少なくとも1
種が好ましい。これらの酸化物は、抵抗発熱体の抵抗値
を大きくすることなく、金属粒子とセラミック基板との
密着性を改善できるからである。
As the metal oxide, for example, oxidized
Lead, zinc oxide, silica, boron oxide (B Two OThree ), Al
At least one selected from Mina, Yttria and Titania
Species are preferred. These oxides have the resistance value of the resistance heating element.
Between the metal particles and the ceramic substrate without increasing the
This is because adhesion can be improved.

【0059】上記金属酸化物は、金属粒子100重量部
に対して0.1重量部以上10重量部未満であることが
望ましい。この範囲で金属酸化物を用いることにより、
抵抗値が大きくなりすぎず、金属粒子とセラミック基板
との密着性を改善することができるからである。
The content of the metal oxide is desirably from 0.1 to less than 10 parts by weight based on 100 parts by weight of the metal particles. By using a metal oxide in this range,
This is because the resistance value does not become too large and the adhesion between the metal particles and the ceramic substrate can be improved.

【0060】また、酸化鉛、酸化亜鉛、シリカ、酸化ホ
ウ素(B23 )、アルミナ、イットリア、チタニアの
割合は、金属酸化物の全量を100重量部とした場合
に、酸化鉛が1〜10重量部、シリカが1〜30重量
部、酸化ホウ素が5〜50重量部、酸化亜鉛が20〜7
0重量部、アルミナが1〜10重量部、イットリアが1
〜50重量部、チタニアが1〜50重量部が好ましい。
但し、これらの合計が100重量部を超えない範囲で調
整されることが望ましい。これらの範囲が特にセラミッ
ク基板との密着性を改善できる範囲だからである。
The ratio of lead oxide, zinc oxide, silica, boron oxide (B 2 O 3 ), alumina, yttria, and titania is such that when the total amount of metal oxide is 100 parts by weight, 10 parts by weight, 1 to 30 parts by weight of silica, 5 to 50 parts by weight of boron oxide, 20 to 7 parts of zinc oxide
0 parts by weight, alumina 1 to 10 parts by weight, yttria 1
-50 parts by weight and titania of 1-50 parts by weight are preferred.
However, it is desirable that the total be adjusted so that the total does not exceed 100 parts by weight. This is because these ranges can particularly improve the adhesion to the ceramic substrate.

【0061】抵抗発熱体をセラミック基板の底面に設け
る場合は、抵抗発熱体の表面は、金属層で被覆されてい
ることが望ましい。抵抗発熱体は、金属粒子の焼結体で
あり、露出していると酸化しやすく、この酸化により抵
抗値が変化してしまう。そこで、表面を金属層で被覆す
ることにより、酸化を防止することができるのである。
When the resistance heating element is provided on the bottom surface of the ceramic substrate, it is desirable that the surface of the resistance heating element be covered with a metal layer. The resistance heating element is a sintered body of metal particles, and is easily oxidized when exposed, and the oxidation changes the resistance value. Therefore, oxidation can be prevented by coating the surface with a metal layer.

【0062】金属層の厚さは、0.1〜10μmが望ま
しい。抵抗発熱体の抵抗値を変化させることなく、抵抗
発熱体の酸化を防止することができる範囲だからであ
る。被覆に使用される金属は、非酸化性の金属であれば
よい。具体的には、金、銀、パラジウム、白金、ニッケ
ルから選ばれる少なくとも1種以上が好ましい。なかで
もニッケルがさらに好ましい。抵抗発熱体には電源と接
続するための端子が必要であり、この端子は、半田を介
して抵抗発熱体に取り付けるが、ニッケルは半田の熱拡
散を防止するからである。接続端子しては、コバール製
の端子ピンを使用することができる。
The thickness of the metal layer is desirably 0.1 to 10 μm. This is because the oxidation of the resistance heating element can be prevented without changing the resistance value of the resistance heating element. The metal used for coating may be a non-oxidizing metal. Specifically, at least one selected from gold, silver, palladium, platinum, and nickel is preferable. Among them, nickel is more preferable. The resistance heating element requires a terminal for connection to a power supply, and this terminal is attached to the resistance heating element via solder. Nickel prevents thermal diffusion of the solder. As connection terminals, terminal pins made of Kovar can be used.

【0063】なお、抵抗発熱体をヒータ板内部に形成す
る場合は、抵抗発熱体表面が酸化されることがないた
め、被覆は不要である。抵抗発熱体をヒータ板内部に形
成する場合、抵抗発熱体の表面の一部が露出していても
よい。
When the resistance heating element is formed inside the heater plate, the surface of the resistance heating element is not oxidized, so that the coating is unnecessary. When the resistance heating element is formed inside the heater plate, a part of the surface of the resistance heating element may be exposed.

【0064】抵抗発熱体として使用する金属箔として
は、ニッケル箔、ステンレス箔をエッチング等でパター
ン形成して抵抗発熱体としたものが望ましい。パターン
化した金属箔は、樹脂フィルム等ではり合わせてもよ
い。金属線としては、例えば、タングステン線、モリブ
デン線等が挙げられる。
As the metal foil to be used as the resistance heating element, it is desirable to use a nickel foil or a stainless steel foil as a resistance heating element by forming a pattern by etching or the like. The patterned metal foil may be bonded with a resin film or the like. Examples of the metal wire include a tungsten wire and a molybdenum wire.

【0065】本発明のセラミック基板の表面および内部
に導電体が配設され、上記内部の導電体が、ガード電極
またはグランド電極のいずれか少なくとも一方である場
合には、上記セラミック基板は、ウエハプローバとして
機能する。
When a conductor is provided on the surface and inside of the ceramic substrate of the present invention, and the inside conductor is at least one of a guard electrode and a ground electrode, the ceramic substrate is replaced with a wafer prober. Function as

【0066】図6は、本発明のウエハプローバの一実施
形態を模式的に示した断面図であり、図7は、図6に示
したウエハプローバにおけるA−A線断面図である。こ
のウエハプローバ201では、平面視円形状のセラミッ
ク基板43の表面に平面視同心円形状の溝47が形成さ
れるとともに、溝47の一部にシリコンウエハを吸引す
るための複数の吸引孔48が設けられており、溝47を
含むセラミック基板43の大部分にシリコンウエハの電
極と接続するためのチャックトップ導体層42が円形状
に形成されている。
FIG. 6 is a sectional view schematically showing one embodiment of the wafer prober of the present invention, and FIG. 7 is a sectional view taken along line AA of the wafer prober shown in FIG. In the wafer prober 201, a groove 47 having a concentric circular shape in plan view is formed on the surface of the ceramic substrate 43 having a circular shape in plan view, and a plurality of suction holes 48 for sucking a silicon wafer are provided in a part of the groove 47. The chuck top conductor layer 42 for connecting to the electrode of the silicon wafer is formed in a circular shape on most of the ceramic substrate 43 including the groove 47.

【0067】一方、セラミック基板43の底面には、シ
リコンウエハの温度をコントロールするために、図3に
示したような平面視同心円形状の発熱体49が設けられ
ており、発熱体49の両端には、外部端子ピン(図示せ
ず)が接続、固定されている。また、セラミック基板4
3の内部には、ストレイキャパシタやノイズを除去する
ために平面視格子形状のガード電極45とグランド電極
46(図7参照)とが設けられている。ガード電極45
とグランド電極46の材質は、静電電極と同様のもので
よい。
On the other hand, on the bottom surface of the ceramic substrate 43, heating elements 49 having a concentric circular shape in plan view as shown in FIG. 3 are provided in order to control the temperature of the silicon wafer. Are connected and fixed to external terminal pins (not shown). Also, the ceramic substrate 4
Inside 3, a guard electrode 45 and a ground electrode 46 (see FIG. 7) having a lattice shape in plan view are provided for removing stray capacitors and noise. Guard electrode 45
The material of the ground electrode 46 may be the same as that of the electrostatic electrode.

【0068】上記チャックトップ導体層42の厚さは、
1〜20μmが望ましい。1μm未満では抵抗値が高く
なりすぎて電極として働かず、一方、20μmを超える
と導体の持つ応力によって剥離しやすくなってしまうか
らである。
The thickness of the chuck top conductor layer 42 is as follows.
1 to 20 μm is desirable. If the thickness is less than 1 μm, the resistance value becomes too high to function as an electrode, while if it exceeds 20 μm, the conductor tends to be peeled off due to the stress of the conductor.

【0069】チャックトップ導体層42としては、例え
ば、銅、チタン、クロム、ニッケル、貴金属(金、銀、
白金等)、タングステン、モリブデンなどの高融点金属
から選ばれる少なくとも1種の金属を使用することがで
きる。
The chuck top conductor layer 42 is made of, for example, copper, titanium, chromium, nickel, a noble metal (gold, silver,
At least one metal selected from refractory metals such as platinum, molybdenum, and the like can be used.

【0070】このような構成のウエハプローバでは、そ
の上に集積回路が形成されたシリコンウエハを載置した
後、このシリコンウエハにテスタピンを持つプローブカ
ードを押しつけ、加熱、冷却しながら電圧を印加して導
通テストを行うことができる。本発明では、ウエハプロ
ーバを構成するセラミック基板43中の粒子間の結合力
が強く、粒子の脱落を防止することができ、載置するシ
リコンウエハにパーティクルが付着するのを防止するこ
とができる。
In the wafer prober having such a configuration, after a silicon wafer having an integrated circuit formed thereon is mounted thereon, a probe card having tester pins is pressed against the silicon wafer, and a voltage is applied while heating and cooling. To conduct a continuity test. In the present invention, the bonding force between the particles in the ceramic substrate 43 constituting the wafer prober is strong, the particles can be prevented from falling off, and the particles can be prevented from adhering to the silicon wafer to be mounted.

【0071】次に、本発明のセラミック基板の製造方法
に関し、静電チャックの製造方法を一例として、図8に
示した断面図に基づき説明する。
Next, a method of manufacturing a ceramic substrate according to the present invention will be described with reference to a cross-sectional view shown in FIG. 8, using a method of manufacturing an electrostatic chuck as an example.

【0072】(1)まず、窒化物セラミック粉体、イオ
ウまたはイオウ化合物を溶剤と混合して混合組成物を調
製した後、成形を行うことにより、グリーンシート50
を作製する。カーボンを含有させる場合には、目的とす
る特性に応じて、上記結晶質カーボンまたは非晶質カー
ボンを使用し、その量を調節する。上記イオウ化合物と
しては、上記した熱可塑性樹脂等の有機物や硫酸カルシ
ウム等の無機物等を使用することができるが、有機物を
使用する場合は、それ自体がバインダとなるため有利で
ある。また、上記無機化合物の板または粉末を焼結体に
接触させて1500〜1900℃で加熱して熱拡散させ
る方法も採用できる。
(1) First, after mixing a nitride ceramic powder, sulfur or a sulfur compound with a solvent to prepare a mixed composition, the green sheet 50 is formed by molding.
Is prepared. When carbon is contained, the above-mentioned crystalline carbon or amorphous carbon is used and its amount is adjusted according to the desired properties. As the sulfur compound, an organic substance such as the above-mentioned thermoplastic resin or an inorganic substance such as calcium sulfate can be used. However, when an organic substance is used, it is advantageous because it itself becomes a binder. Further, a method in which a plate or powder of the above-mentioned inorganic compound is brought into contact with a sintered body, heated at 1500 to 1900 ° C., and thermally diffused can be adopted.

【0073】上述したセラミック粉体としては、例え
ば、窒化アルミニウムなどを使用することができ、必要
に応じて、前述したイットリアなどの焼結助剤などを加
えてもよい。
As the above-mentioned ceramic powder, for example, aluminum nitride or the like can be used, and if necessary, the above-mentioned sintering aid such as yttria may be added.

【0074】後述する静電電極層印刷体51が形成され
たグリーンシートの上に積層する数枚または1枚のグリ
ーンシート50は、セラミック誘電体膜となる層である
ので、目的等により、その組成をセラミック基板と異な
る組成としてもよい。また、まず先にセラミック基板を
製造しておき、その上に静電電極層を形成し、さらにそ
の上にセラミック誘電体膜を形成することもできる。
Since several or one green sheet 50 to be laminated on the green sheet on which the electrostatic electrode layer printed body 51 to be described later is formed is a layer to be a ceramic dielectric film, depending on the purpose and the like, The composition may be different from that of the ceramic substrate. Alternatively, a ceramic substrate may be manufactured first, an electrostatic electrode layer may be formed thereon, and a ceramic dielectric film may be formed thereon.

【0075】また、バインダとしては、アクリル系バイ
ンダ、エチルセルロース、ブチルセロソルブ、ポリビニ
ルアルコールから選ばれる少なくとも1種が望ましい。
さらに、溶媒としては、α−テルピネオール、グリコー
ルから選ばれる少なくとも1種が望ましい。これらを混
合して得られるペーストをドクターブレード法でシート
状に成形してグリーンシート50を作製する。
The binder is preferably at least one selected from an acrylic binder, ethyl cellulose, butyl cellosolve, and polyvinyl alcohol.
Further, as the solvent, at least one selected from α-terpineol and glycol is desirable. A paste obtained by mixing these is formed into a sheet shape by a doctor blade method to produce a green sheet 50.

【0076】グリーンシート50に、必要に応じてシリ
コンウエハの支持ピンを挿通する貫通孔や熱電対を埋め
込む凹部を設けておくことができる。貫通孔や凹部は、
パンチングなどで形成することができる。グリーンシー
ト50の厚さは、0.1〜5mm程度が好ましい。
The green sheet 50 may be provided with a through hole for inserting a support pin of a silicon wafer and a concave portion for burying a thermocouple as needed. Through holes and recesses
It can be formed by punching or the like. The thickness of the green sheet 50 is preferably about 0.1 to 5 mm.

【0077】(2)次に、グリーンシート50に静電電
極層や抵抗発熱体となる導体ペーストを印刷する。印刷
は、グリーンシート50の収縮率を考慮して所望のアス
ペクト比が得られるように行い、これにより静電電極層
印刷体51、抵抗発熱体層印刷体52を得る。印刷体
は、導電性セラミック、金属粒子などを含む導電性ペー
ストを印刷することにより形成する。
(2) Next, a conductor paste to be an electrostatic electrode layer and a resistance heating element is printed on the green sheet 50. The printing is performed so as to obtain a desired aspect ratio in consideration of the shrinkage ratio of the green sheet 50, thereby obtaining the electrostatic electrode layer print body 51 and the resistance heating element layer print body 52. The printed body is formed by printing a conductive paste containing conductive ceramic, metal particles, and the like.

【0078】これらの導電性ペースト中に含まれる導電
性セラミック粒子としては、タングステンまたはモリブ
デンの炭化物が最適である。酸化しにくく、熱伝導率が
低下しにくいからである。また、金属粒子としては、例
えば、タングステン、モリブデン、白金、ニッケルなど
を使用することができる。
As the conductive ceramic particles contained in these conductive pastes, carbides of tungsten or molybdenum are most suitable. This is because it is hard to be oxidized and the thermal conductivity is hard to decrease. Further, as the metal particles, for example, tungsten, molybdenum, platinum, nickel and the like can be used.

【0079】導電性セラミック粒子、金属粒子の平均粒
子径は0.1〜5μmが好ましい。これらの粒子は、大
きすぎても小さすぎても導体用ペーストを印刷しにくい
からである。
The average particle diameter of the conductive ceramic particles and metal particles is preferably 0.1 to 5 μm. This is because it is difficult to print the conductor paste when these particles are too large or too small.

【0080】このようなペーストとしては、金属粒子ま
たは導電性セラミック粒子85〜97重量部、アクリル
系、エチルセルロース、ブチルセロソルブおよびポリビ
ニルアルコールから選ばれる少なくとも1種のバインダ
1.5〜10重量部、α−テルピネオール、グリコー
ル、エチルアルコールおよびブタノールから選ばれる少
なくとも1種の溶媒を1.5〜10重量部混合して調製
した導体用ぺーストが最適である。さらに、パンチング
等で形成した孔に、導体用ペーストを充填してスルーホ
ール印刷体53、54を得る。
As such a paste, 85 to 97 parts by weight of metal particles or conductive ceramic particles, 1.5 to 10 parts by weight of at least one binder selected from acrylic, ethylcellulose, butyl cellosolve and polyvinyl alcohol, α- A paste for a conductor prepared by mixing 1.5 to 10 parts by weight of at least one solvent selected from terpineol, glycol, ethyl alcohol and butanol is most suitable. Further, the holes formed by punching or the like are filled with a conductor paste to obtain through-hole prints 53 and 54.

【0081】(3)次に、図8(a)に示すように、印
刷体51、52、53、54を有するグリーンシート5
0と、印刷体を有さないグリーンシート50とを積層す
る。静電電極層印刷体51が形成されたグリーンシート
上には、数枚または1枚のグリーンシート50を積層す
る。抵抗発熱体形成側に印刷体を有さないグリーンシー
ト50を積層するのは、スルーホールの端面が露出し
て、抵抗発熱体形成の焼成の際に酸化してしまうことを
防止するためである。もしスルーホールの端面が露出し
たまま、抵抗発熱体形成の焼成を行うのであれば、ニッ
ケルなどの酸化しにくい金属をスパッタリングする必要
があり、さらに好ましくは、Au−Niの金ろうで被覆
してもよい。
(3) Next, as shown in FIG. 8A, the green sheet 5 having the prints 51, 52, 53, 54
And a green sheet 50 having no printed body. Several or one green sheet 50 is laminated on the green sheet on which the electrostatic electrode layer printed body 51 is formed. The reason why the green sheet 50 having no printed body is laminated on the side where the resistance heating element is formed is to prevent the end face of the through hole from being exposed and being oxidized during firing for forming the resistance heating element. . If baking for forming the resistance heating element is performed while the end face of the through hole is exposed, it is necessary to sputter a metal that is difficult to oxidize, such as nickel, and more preferably to coat it with Au-Ni gold solder. Is also good.

【0082】(4)次に、図8(b)に示すように、積
層体の加熱および加圧を行い、グリーンシートおよび導
電ペーストを焼結させる。加熱温度は、1000〜20
00℃、加圧は100〜200kg/cm2 が好まし
く、これらの加熱および加圧は、不活性ガス雰囲気下で
行う。不活性ガスとしては、アルゴン、窒素などを使用
することができる。この工程で、スルーホール16、1
7、チャック正極静電層2、チャック負極静電層3、抵
抗発熱体5等が形成される。
(4) Next, as shown in FIG. 8B, the laminate is heated and pressed to sinter the green sheet and the conductive paste. Heating temperature is 1000-20
The temperature and the pressure are preferably 100 to 200 kg / cm 2 at 00 ° C., and the heating and pressurization are performed in an inert gas atmosphere. As the inert gas, argon, nitrogen, or the like can be used. In this step, the through holes 16, 1
7, a chuck positive electrode electrostatic layer 2, a chuck negative electrode electrostatic layer 3, a resistance heating element 5, and the like are formed.

【0083】(5)次に、図8(c)に示すように、外
部端子接続のための袋孔13、14を設ける。袋孔1
3、14の内壁は、その少なくともその一部が導電化さ
れ、導電化された内壁は、チャック正極静電層2、チャ
ック負極静電層3、抵抗発熱体5等と接続されているこ
とが望ましい。
(5) Next, as shown in FIG. 8C, blind holes 13 and 14 for connecting external terminals are provided. Blind hole 1
At least a part of the inner walls of the electrodes 3 and 14 are made conductive, and the conductive inner walls are connected to the chuck positive electrostatic layer 2, the chuck negative electrostatic layer 3, the resistance heating element 5, and the like. desirable.

【0084】(6)最後に、図8(d)に示すように、
袋孔13、14に金ろうを介して外部端子6、18を設
ける。さらに、必要に応じて、有底孔12を設け、その
内部に熱電対を埋め込むことができる。
(6) Finally, as shown in FIG.
External terminals 6 and 18 are provided in blind holes 13 and 14 via a brazing filler metal. Further, if necessary, a bottomed hole 12 can be provided, and a thermocouple can be embedded therein.

【0085】半田は銀−鉛、鉛−スズ、ビスマス−スズ
などの合金を使用することができる。なお、半田層の厚
さは、0.1〜50μmが望ましい。半田による接続を
確保するに充分な範囲だからである。
As the solder, alloys such as silver-lead, lead-tin, bismuth-tin and the like can be used. Note that the thickness of the solder layer is desirably 0.1 to 50 μm. This is because the range is sufficient to secure the connection by soldering.

【0086】なお、上記説明では静電チャック101
(図1参照)を例にしたが、ウエハプローバを製造する
場合には、例えば、静電チャックの場合と同様に、初め
に抵抗発熱体が埋設されたセラミック基板を製造し、そ
の後、セラミック基板の表面に溝を形成し、続いて、溝
が形成された表面部分にスパッタリングおよびめっき等
を施して、金属層を形成すればよい。
In the above description, the electrostatic chuck 101
In the case of manufacturing a wafer prober, for example, as in the case of an electrostatic chuck, a ceramic substrate in which a resistance heating element is embedded is first manufactured, and then a ceramic substrate is manufactured. May be formed on the surface of the substrate, and then a metal layer may be formed by performing sputtering, plating, or the like on the surface portion where the groove is formed.

【0087】以上、本発明の窒化アルミニウム焼結体お
よびセラミック基板は、半導体製造・検査用のホットプ
レート(セラミックヒータ)、静電チャック、ウエハプ
ローバ、サセプタなどに応用できる。以下、実施例に則
して説明するが、本発明が実施例に拘泥されないことは
言うまでもない。
As described above, the aluminum nitride sintered body and the ceramic substrate of the present invention can be applied to a hot plate (ceramic heater), an electrostatic chuck, a wafer prober, a susceptor, etc. for semiconductor production and inspection. Hereinafter, the present invention will be described with reference to examples, but it goes without saying that the present invention is not limited to the examples.

【0088】[0088]

【実施例】(実施例1〜7)セラミックヒータ(図9)
の製造 (1)窒化アルミニウム粉末(平均粒径:1.1μm
トクヤマ製)1000重量部、アルミナ(平均粒径:
0.4μm)をそれぞれ5重量部、10重量部、20重
量部、30重量部、42重量部、42重量部、86重量
部、CaSをそれぞれ1.17×10-4重量部、4.7
×10-4重量部、2.3×10-3重量部、0.023重
量部、0.07重量部、0.12重量部、0.19重量
部、アクリルバインダ120重量部およびアルコールか
らなる組成物のスプレードライを行い、7種類の顆粒状
の粉末を作製した。
EXAMPLES (Examples 1 to 7) Ceramic heater (FIG. 9)
(1) Aluminum nitride powder (average particle size: 1.1 μm)
1000 parts by weight (made by Tokuyama), alumina (average particle size:
0.4 μm), 5 parts by weight, 10 parts by weight, 20 parts by weight, 30 parts by weight, 42 parts by weight, 42 parts by weight, 86 parts by weight, and CaS each 1.17 × 10 -4 parts by weight, 4.7 parts by weight.
× 10 -4 parts by weight, 2.3 × 10 -3 parts by weight, 0.023 parts by weight, 0.07 parts by weight, 0.12 parts by weight, 0.19 parts by weight, 120 parts by weight of an acrylic binder and alcohol The composition was spray-dried to produce seven types of granular powders.

【0089】(2)次に、この顆粒状の粉末を金型に入
れ、平板状に成形して生成形体(グリーン)を得た。こ
の生成形体にドリル加工を施し、半導体ウエハの支持ピ
ンを挿通する貫通孔95となる部分、熱電対を埋め込む
ための有底孔となる部分(直径:1.1mm、深さ:2
mm)94を形成した。
(2) Next, the granular powder was put in a mold and molded into a flat plate to obtain a formed product (green). Drilling is performed on the formed body, and a portion serving as a through hole 95 for inserting a support pin of a semiconductor wafer and a portion serving as a bottomed hole for embedding a thermocouple (diameter: 1.1 mm, depth: 2)
mm) 94 was formed.

【0090】(3)加工処理の終った生成形体を180
0℃、圧力:200kg/cm2 でホットプレスし、厚
さが3mmの窒化アルミニウム板状体を得た。次に、こ
の板状体から直径210mmの円板体を切り出し、セラ
ミック製の板状体(ヒータ板)91とした。
(3) The processed form is processed by 180
Hot pressing was performed at 0 ° C. under a pressure of 200 kg / cm 2 to obtain a 3 mm-thick aluminum nitride plate. Next, a disk having a diameter of 210 mm was cut out from this plate to obtain a ceramic plate (heater plate) 91.

【0091】(4)上記(3)で得たヒータ板に、スク
リーン印刷にて導体ペーストを印刷した。印刷パターン
は、同心円状のパターンとした。導体ペーストとして
は、プリント配線板のスルーホール形成に使用されてい
る徳力化学研究所製のソルベストPS603Dを使用し
た。この導体ペーストは、銀−鉛ペーストであり、銀1
00重量部に対して、酸化鉛(5重量%)、酸化亜鉛
(55重量%)、シリカ(10重量%)、酸化ホウ素
(25重量%)およびアルミナ(5重量%)からなる金
属酸化物を7.5重量部含むものであった。また、銀粒
子は、平均粒径が4.5μmで、リン片状のものであっ
た。
(4) A conductor paste was printed on the heater plate obtained in (3) by screen printing. The printing pattern was a concentric pattern. As the conductor paste, Solvest PS603D manufactured by Tokuri Chemical Laboratory, which is used for forming through holes in a printed wiring board, was used. This conductor paste is a silver-lead paste,
A metal oxide composed of lead oxide (5% by weight), zinc oxide (55% by weight), silica (10% by weight), boron oxide (25% by weight), and alumina (5% by weight) was added to 00 parts by weight. It contained 7.5 parts by weight. The silver particles had a mean particle size of 4.5 μm and were scaly.

【0092】(5)次に、導体ペーストを印刷したヒー
タ板を780℃で加熱、焼成して、導体ペースト中の
銀、鉛を焼結させるとともにヒータ板91に焼き付け、
発熱体92を形成した。銀−鉛の発熱体は、厚さが5μ
m、幅2.4mm、面積抵抗率が7.7mΩ/□であっ
た。
(5) Next, the heater plate on which the conductive paste is printed is heated and fired at 780 ° C. to sinter silver and lead in the conductive paste and to bake the heater plate 91 on the heater plate.
A heating element 92 was formed. The silver-lead heating element has a thickness of 5μ.
m, the width was 2.4 mm, and the sheet resistivity was 7.7 mΩ / □.

【0093】(6)硫酸ニッケル80g/l、次亜リン
酸ナトリウム24g/l、酢酸ナトリウム12g/l、
ほう酸8g/l、塩化アンモニウム6g/lの濃度の水
溶液からなる無電解ニッケルめっき浴に上記(5)で作
製したヒータ板11を浸漬し、銀−鉛の発熱体92の表
面に厚さ1μmの金属被覆層(ニッケル層)92aを析
出させた。
(6) Nickel sulfate 80 g / l, sodium hypophosphite 24 g / l, sodium acetate 12 g / l,
The heater plate 11 prepared in the above (5) is immersed in an electroless nickel plating bath composed of an aqueous solution having a concentration of boric acid of 8 g / l and ammonium chloride of 6 g / l. A metal coating layer (nickel layer) 92a was deposited.

【0094】(7)電源との接続を確保するための端子
を取り付ける部分に、スクリーン印刷により、Ni−A
uろう剤を印刷して形成した。ついで、この上にコバー
ル製の外部端子93を載置し、温度制御のための熱電対
を挿入後、81.7Au−18.3Niの金ローで接続
し、(1030℃で加熱して融着)、図9のセラミック
ヒータ90を得た。セラミック基板91中のアルミナ含
有量、および、下記の方法により測定した酸素含有量、
イオウ含有量を表1に示した。
(7) Ni-A is screen-printed on the portion where the terminal for securing the connection with the power source is to be attached.
u was formed by printing a brazing agent. Then, an external terminal 93 made of Kovar is placed on this, a thermocouple for temperature control is inserted, and then connected with a gold solder of 81.7 Au-18.3Ni, and then heated at 1030 ° C. for fusion. 9) and the ceramic heater 90 of FIG. 9 was obtained. Alumina content in the ceramic substrate 91, and oxygen content measured by the following method,
The sulfur content is shown in Table 1.

【0095】(試験例1〜3)アルミナを表1に示す含
有量になるように添加し、CaSをイオン含有量が表1
に示す量になるように添加した以外は、実施例1と同様
にしてセラミックヒータ90を得た。
(Test Examples 1 to 3) Alumina was added so as to have a content shown in Table 1, and CaS was added in an ion content of Table 1.
A ceramic heater 90 was obtained in the same manner as in Example 1, except that the ceramic heater 90 was added in such an amount as shown in FIG.

【0096】この実施例1〜7および試験例1〜3のセ
ラミックヒータについて、下記の方法により、酸素含有
量、イオウ含有量、曲げ強度、パーティクルの数を測定
し、破壊断面の観察を行った。その結果を表1に示し
た。
With respect to the ceramic heaters of Examples 1 to 7 and Test Examples 1 to 3, the oxygen content, the sulfur content, the bending strength, and the number of particles were measured by the following methods, and the fractured sections were observed. . The results are shown in Table 1.

【0097】(1)強度の測定 強度の測定は、インストロン万能試験機(4507型
ロードセル500kgf)を用い、湿度が400℃の大
気中、クロスヘッド速度:0.5mm/分、スパン距離
L:30mm、試験片の厚さ:3.06mm、試験片の
幅:4.03mmで実施し、以下の計算式(1)を用い
て3点曲げ強度σ(kgf/mm2 )を算出した。な
お、表1では、単位を換算して、MPaで表現してい
る。
(1) Measurement of Strength The strength was measured using an Instron universal tester (Model 4507).
Using a load cell of 500 kgf) in an atmosphere with a humidity of 400 ° C., a crosshead speed: 0.5 mm / min, a span distance L: 30 mm, a test specimen thickness: 3.06 mm, and a test specimen width: 4.03 mm. Then, the three-point bending strength σ (kgf / mm 2 ) was calculated using the following calculation formula (1). In Table 1, the units are converted and expressed in MPa.

【0098】σ=3PL/2wt2 ・・・・(1)Σ = 3PL / 2wt 2 (1)

【0099】上記計算式(1)中、Pは、試験片が破壊
したときの最大荷重(kgf)であり、Lは、下支点間
の距離(30mm)であり、tは、試験片の厚さ(m
m)であり、wは、試験片の幅(mm)である。その結
果を下記の表1に示した。
In the above formula (1), P is the maximum load (kgf) when the test piece breaks, L is the distance between lower supports (30 mm), and t is the thickness of the test piece. Sa (m
m) and w is the width (mm) of the test piece. The results are shown in Table 1 below.

【0100】(2)酸素含有量 実施例および比較例にかかる焼結体と同条件で焼結させ
た試料をタングステン乳鉢で粉砕し、これの0.01g
を採取して試料加熱温度2200℃、加熱時間30秒の
条件で酸素・窒素同時分析装置(LECO社製 TC−
136型)で測定した。
(2) Oxygen content A sample sintered under the same conditions as those of the sintered bodies according to the examples and comparative examples was pulverized in a tungsten mortar, and 0.01 g of this was pulverized.
And a simultaneous oxygen / nitrogen analyzer (TC- manufactured by LECO) under the conditions of a sample heating temperature of 2200 ° C. and a heating time of 30 seconds.
136).

【0101】(3)イオウ含有量 グロー放電−マススペクトル法(GD−MS法)を使用
した。なお、分析は米国の「SHIVA TECHNO
LOGIES,INC」(電話:315−699−53
32、FAX:315−699−0349)に依頼し
た。
(3) Sulfur content Glow discharge mass spectrometry (GD-MS method) was used. The analysis is based on the US "SHIVA TECHNO
LOGIES, INC "(Phone: 315-699-53)
32, FAX: 315-699-0349).

【0102】(4)破壊断面 破壊断面を2000倍の電子顕微鏡で観察し、2000
倍の電子顕微鏡写真の視野のうち、50%以上が粒内破
壊であれば粒内破壊とした。また、2000倍の電子顕
微鏡写真の視野のうち、粒内破壊が50%未満でも、一
部に粒内破壊が見られるものは、一部粒内破壊とした。
(4) Fracture cross section The fracture cross section was observed with an electron microscope of 2000 times,
If at least 50% of the visual fields of the electron micrograph were broken intragranularly, it was regarded as intragranular. Further, in the field of view of the electron microscope photograph at 2000 times, those in which the intragranular fracture was partially observed even if the intragranular fracture was less than 50% were partially regarded as the intragranular fracture.

【0103】(5)パーティクル数の測定 シリコンウエハを載置して400℃まで昇温した後、シ
リコンウエハ表面の10箇所を電子顕微鏡で観察し、
0.2μmを超えるパーティクル数を計測し、1cm2
あたりのパーティクル数を算出した。
(5) Measurement of Number of Particles After placing the silicon wafer and raising the temperature to 400 ° C., 10 places on the surface of the silicon wafer were observed with an electron microscope.
The number of particles exceeding 0.2 μm was measured and 1 cm 2
The number of particles per unit was calculated.

【0104】[0104]

【表1】 [Table 1]

【0105】表1から明らかなように、イオウ量が少な
すぎると、セラミック基板の破壊面を粒内破壊に調整す
ることは難しい。イオウ量が少なすぎると粒子間の結合
効果が小さくなると推定している。また、酸素量が多す
ぎても、大部分を粒内破壊とすることは困難である。ま
た、実施例1〜7で発生したパーティクル数は、1cm
2 あたり40個以下であった。
As is clear from Table 1, when the sulfur content is too small, it is difficult to adjust the fracture surface of the ceramic substrate to intragranular fracture. It is presumed that if the amount of sulfur is too small, the bonding effect between the particles becomes small. Even if the amount of oxygen is too large, it is difficult to make most of the particles intragranular. The number of particles generated in Examples 1 to 7 was 1 cm.
The number was 40 or less per 2 .

【0106】(実施例8)静電チャック(図1〜3)の
製造 (1)次に、窒化アルミニウム粉末(トクヤマ社製、平
均粒径1.1μm)1000重量部、イットリア(平均
粒径:0.4μm)40重量部、窒化ホウ素1.3×1
-3重量部、アクリルバインダ115重量部、分散剤5
重量部、ポリスルフォン0.3重量部および1−ブタノ
ールとエタノールとからなるアルコール530重量部を
混合したペーストを用い、ドクターブレード法による成
形を行って、厚さ0.47mmのグリーンシート50を
得た。
Example 8 Production of Electrostatic Chuck (FIGS. 1 to 3) (1) Next, 1000 parts by weight of aluminum nitride powder (manufactured by Tokuyama Corporation, average particle size 1.1 μm), yttria (average particle size: 0.4 μm) 40 parts by weight, boron nitride 1.3 × 1
0 -3 parts by weight, of acrylic binder 115 parts by weight, dispersing agent 5
A green sheet 50 having a thickness of 0.47 mm was obtained by using a paste obtained by mixing 0.3 parts by weight of polysulfone and 530 parts by weight of alcohol composed of 1-butanol and ethanol with a doctor blade method. Was.

【0107】(2)次に、これらのグリーンシート50
を80℃で5時間乾燥させた後、加工が必要なグリーン
シートに対し、パンチングにより直径1.8mm、3.
0mm、5.0mmの半導体ウエハ支持ピンを挿通する
貫通孔となる部分、外部端子と接続するためのスルーホ
ールとなる部分を設けた。
(2) Next, these green sheets 50
After drying at 80 ° C. for 5 hours, a green sheet requiring processing is punched into a 1.8 mm-diameter.
A portion serving as a through hole for inserting a semiconductor wafer support pin of 0 mm and 5.0 mm and a portion serving as a through hole for connecting to an external terminal were provided.

【0108】(3)平均粒子径1μmのタングステンカ
ーバイト粒子100重量部、アクリル系バインダ3.0
重量部、α−テルピネオール溶媒3.5重量部および分
散剤0.3重量部を混合して導体ペーストAを調製し
た。平均粒子径3μmのタングステン粒子100重量
部、アクリル系バインダ1.9重量部、α−テルピネオ
ール溶媒3.7重量部および分散剤0.2重量部を混合
して導体ペーストBを調製した。この導電性ペーストA
をグリーンシート50にスクリーン印刷で印刷し、導体
ペースト層を形成した。印刷パターンは、同心円パター
ンとした。また、他のグリーンシート50に図2に示し
た形状の静電電極パターンからなる導体ペースト層を形
成した。
(3) 100 parts by weight of tungsten carbide particles having an average particle diameter of 1 μm, acrylic binder 3.0
By weight, 3.5 parts by weight of the α-terpineol solvent and 0.3 parts by weight of the dispersant were mixed to prepare a conductor paste A. A conductive paste B was prepared by mixing 100 parts by weight of tungsten particles having an average particle diameter of 3 μm, 1.9 parts by weight of an acrylic binder, 3.7 parts by weight of an α-terpineol solvent, and 0.2 parts by weight of a dispersant. This conductive paste A
Was printed on the green sheet 50 by screen printing to form a conductor paste layer. The printing pattern was a concentric pattern. Further, a conductor paste layer composed of an electrostatic electrode pattern having the shape shown in FIG. 2 was formed on another green sheet 50.

【0109】(4)さらに、外部端子を接続するための
スルーホール用の貫通孔に導体ペーストBを充填した。
抵抗発熱体のパターンが形成されたグリーンシート50
に、さらに、タングステンペーストを印刷しないグリー
ンシート50′を上側(加熱面)に34枚、下側に13
枚積層し、その上に静電電極パターンからなる導体ペー
スト層を印刷したグリーンシート50を積層し、さらに
その上にタングステンペーストを印刷していないグリー
ンシート50′を2枚積層し、これらを130℃、80
kg/cm 2 の圧力で圧着して積層体を形成した(図8
(a)参照)。
(4) Further, for connecting external terminals
The conductive paste B was filled in the through hole for the through hole.
Green sheet 50 on which pattern of resistance heating element is formed
Grease without printing tungsten paste
34 sheets 50 'on the upper side (heating surface) and 13 sheets on the lower side
And a conductor paper consisting of an electrostatic electrode pattern
The green sheets 50 on which the strike layers are printed are laminated,
Glee without tungsten paste printed on it
Sheets 50 'are laminated at 130 ° C and 80 ° C.
kg / cm Two To form a laminate (FIG. 8).
(A)).

【0110】(5)次に、得られた積層体を窒素ガス
中、600℃で5時間脱脂し、1890℃、圧力150
kg/cm2 で3時間ホットプレスし、厚さ3mmの窒
化アルミニウム板状体を得た。これを直径300mmの
円板状に切り出し、内部に厚さ6μm、幅10mmの抵
抗発熱体5および厚さ10μmのチャック正極静電層
2、チャック負極静電層3を有する窒化アルミニウム製
の板状体とした(図8(b)参照)。
(5) Next, the obtained laminate was degreased in a nitrogen gas at 600 ° C. for 5 hours, and at 1890 ° C. under a pressure of 150 ° C.
It was hot-pressed at kg / cm 2 for 3 hours to obtain an aluminum nitride plate having a thickness of 3 mm. This was cut into a disk shape having a diameter of 300 mm, and a plate made of aluminum nitride having a resistance heating element 5 having a thickness of 6 μm and a width of 10 mm, and a chuck positive electrostatic layer 2 and a chuck negative electrostatic layer 3 having a thickness of 10 μm. (See FIG. 8 (b)).

【0111】(6)次に、(3)で得られた板状体を、
ダイヤモンド砥石で研磨した後、マスクを載置し、Si
C等によるブラスト処理で表面に熱電対のための有底孔
(直径:1.20m、深さ:2.0mm)を設けた。
(6) Next, the plate obtained in (3) is
After polishing with a diamond grindstone, a mask is placed and Si
A bottomed hole (diameter: 1.20 m, depth: 2.0 mm) for a thermocouple was formed on the surface by blast treatment with C or the like.

【0112】(7)さらに、スルーホールが形成されて
いる部分をえぐり取って袋孔13、14とし(図8
(c)参照)、この袋孔13、14にNi−Auからな
る金ろうを用い、700℃で加熱リフローしてコバール
製の外部端子6、18を接続させた(図8(d)参
照)。なお、外部端子の接続は、タングステンの支持体
が3点で支持する構造が望ましい。接続信頼性を確保す
ることができるからである。
(7) Further, the portions where the through holes are formed are cut out to form blind holes 13 and 14 (FIG. 8).
(Refer to FIG. 8 (c)), and the external terminals 6 and 18 made of Kovar were connected to the blind holes 13 and 14 by heating and reflowing at 700 ° C. using gold brazing filler metal made of Ni—Au (see FIG. 8D). . The connection of the external terminals is desirably a structure in which a tungsten support is supported at three points. This is because connection reliability can be ensured.

【0113】(8)次に、温度制御のための複数の熱電
対を有底孔に埋め込み、抵抗発熱体を有する静電チャッ
クの製造を完了した。このようにして製造した抵抗発熱
体を有する静電チャックを構成するセラミック基板の酸
素含有量は、1.6重量%であり、イオンの含有量は、
30ppmであった。また、セラミック基板の抵抗発熱
体に通電を行って、セラミック基板の温度を400℃に
上げて動作させたが、リーク電流も観察されず、400
℃の高温での強度も400MPaと高く、セラミック基
板も一部粒内破壊であった。
(8) Next, a plurality of thermocouples for temperature control were embedded in the bottomed holes, and the manufacture of the electrostatic chuck having the resistance heating element was completed. The oxygen content of the ceramic substrate constituting the electrostatic chuck having the resistance heating element thus manufactured is 1.6% by weight, and the ion content is
It was 30 ppm. The ceramic substrate was operated by energizing the resistance heating element to raise the temperature of the ceramic substrate to 400 ° C., but no leakage current was observed.
The strength at a high temperature of 400 ° C. was as high as 400 MPa, and some of the ceramic substrates were broken intragranularly.

【0114】(実施例9)ウエハプローバ201(図6
参照)の製造 (1)窒化アルミニウム粉末(トクヤマ社製、平均粒径
1.1μm)1000重量部、イットリア(平均粒径
0.4μm)40重量部および、ポリエーテルスルフォ
ン0.3重量部、1─ブタノールおよびエタノールから
なるアルコール530重量部を混合して得た混合組成物
を、ドクターブレード法を用いて成形し、厚さ0.47
mmのグリーンシートを得た。
(Embodiment 9) The wafer prober 201 (FIG. 6)
(1) 1000 parts by weight of aluminum nitride powder (manufactured by Tokuyama Corporation, average particle size 1.1 μm), 40 parts by weight of yttria (average particle size 0.4 μm), 0.3 parts by weight of polyether sulfone, A mixed composition obtained by mixing 530 parts by weight of an alcohol consisting of butanol and ethanol was molded by a doctor blade method to a thickness of 0.47.
mm green sheet was obtained.

【0115】(2)次に、このグリーンシートを80℃
で5時間乾燥させた後、パンチングにて発熱体と外部端
子ピンと接続するためのスルーホール用の貫通孔を設け
た。
(2) Next, the green sheet is heated to 80 ° C.
After drying for 5 hours, a through hole for a through hole for connecting the heating element and the external terminal pin was provided by punching.

【0116】(3)平均粒子径1μmのタングステンカ
ーバイド粒子100重量部、アクリル系バインダ3.0
重量部、α─テルピネオール溶媒3.5重量および分散
剤0.3重量部を混合して導電性ペーストAとした。ま
た、平均粒子径3μmのタングステン粒子100重量
部、アクリル系バインダ1.9重量部、α─テルピネオ
ール溶媒を3.7重量部、分散剤0.2重量部を混合し
て導電性ペーストBとした。
(3) 100 parts by weight of tungsten carbide particles having an average particle diameter of 1 μm, acrylic binder 3.0
Parts by weight, 3.5 parts by weight of α 部 terpineol solvent and 0.3 parts by weight of a dispersant were mixed to prepare a conductive paste A. A conductive paste B was prepared by mixing 100 parts by weight of tungsten particles having an average particle diameter of 3 μm, 1.9 parts by weight of an acrylic binder, 3.7 parts by weight of α @ terpineol solvent, and 0.2 parts by weight of a dispersant. .

【0117】次に、グリーンシートに、この導電性ペー
ストAを用いたスクリーン印刷で、格子状のガード電極
用印刷体、グランド電極用印刷体を印刷した。また、端
子ピンと接続するためのスルーホール用の貫通孔に導電
性ペーストBを充填した。
Next, a grid-shaped printed body for a guard electrode and a printed body for a ground electrode were printed on the green sheet by screen printing using the conductive paste A. In addition, conductive paste B was filled in through holes for through holes for connecting to terminal pins.

【0118】さらに、印刷されたグリーンシートおよび
印刷がされていないグリーンシートを50枚積層して1
30℃、80kg/cm2 の圧力で一体化することによ
り積層体を作製した。
Further, 50 printed green sheets and 50 unprinted green sheets were laminated and 1
A laminate was produced by integrating at 30 ° C. and a pressure of 80 kg / cm 2 .

【0119】(4)次に、この積層体を窒素ガス中で6
00℃で5時間脱脂し、1890℃、圧力150kg/
cm2 で3時間ホットプレスし、厚さ3mmの窒化アル
ミニウム板状体を得た。得られた板状体を、直径300
mmの円形状に切り出してセラミック製の板状体とし
た。スルーホール16の大きさは、直径0.2mm、深
さ0.2mmであった。
(4) Next, this laminate is placed in nitrogen gas for 6 hours.
Degreasing at 00 ° C for 5 hours, 1890 ° C, pressure 150kg /
Hot pressing was performed for 3 hours at 2 cm 2 to obtain a 3 mm-thick aluminum nitride plate. The obtained plate-like body was prepared with a diameter of 300
It was cut out into a circular shape of mm to obtain a ceramic plate. The size of the through hole 16 was 0.2 mm in diameter and 0.2 mm in depth.

【0120】また、ガード電極45、グランド電極46
の厚さは10μm、ガード電極45の形成位置は、ウエ
ハ載置面から1mm、グランド電極46の形成位置は、
ウエハ載置面から1.2mmであった。また、ガード電
極45およびグランド電極46の導体非形成領域46a
の1辺の大きさは、0.5mmであった。
The guard electrode 45 and the ground electrode 46
Is 10 μm, the formation position of the guard electrode 45 is 1 mm from the wafer mounting surface, and the formation position of the ground electrode 46 is
It was 1.2 mm from the wafer mounting surface. The conductor non-forming region 46a of the guard electrode 45 and the ground electrode 46
Of one side was 0.5 mm.

【0121】(5)上記(4)で得た板状体を、ダイア
モンド砥石で研磨した後、マスクを載置し、SiC等に
よるブラスト処理で表面に熱電対のための凹部およびウ
エハ吸着用の溝47(幅0.5mm、深さ0.5mm)
を設けた。
(5) After polishing the plate-like body obtained in the above (4) with a diamond grindstone, a mask is placed, and the surface is subjected to blasting treatment with SiC or the like to form a concave portion for a thermocouple and a wafer suction surface. Groove 47 (width 0.5 mm, depth 0.5 mm)
Was provided.

【0122】(6)さらに、ウエハ載置面に対向する面
に発熱体49を形成するための層を印刷した。印刷は導
電ペーストを用いた。導電ペーストは、プリント配線板
のスルーホール形成に使用されている徳力化学研究所製
のソルベストPS603Dを使用した。この導電ペース
トは、銀/鉛ペーストであり、酸化鉛、酸化亜鉛、シリ
カ、酸化ホウ素、アルミナからなる金属酸化物(それぞ
れの重量比率は、5/55/10/25/5)を銀10
0重量部に対して7.5重量部含むものであった。ま
た、銀の形状は平均粒径4.5μmでリン片状のもので
あった。
(6) Further, a layer for forming the heating element 49 was printed on the surface facing the wafer mounting surface. For printing, a conductive paste was used. As the conductive paste, Solvest PS603D manufactured by Tokuri Chemical Laboratory, which is used for forming through holes in a printed wiring board, was used. This conductive paste is a silver / lead paste, and a metal oxide composed of lead oxide, zinc oxide, silica, boron oxide, and alumina (the weight ratio of each is 5/55/10/25/5) is converted to silver 10
It contained 7.5 parts by weight with respect to 0 parts by weight. The silver had a scaly shape with an average particle size of 4.5 μm.

【0123】(7)導電ペーストを印刷したヒータ板を
780℃で加熱焼成して、導電ペースト中の銀、鉛を焼
結させるとともにセラミック基板43に焼き付けた。さ
らに硫酸ニッケル30g/l、ほう酸30g/l、塩化
アンモニウム30g/lおよびロッシェル塩60g/l
を含む水溶液からなる無電解ニッケルめっき浴にヒータ
板を浸漬して、銀の焼結体49の表面に厚さ1μm、ホ
ウ素の含有量が1重量%以下のニッケル層(図示せず)
を析出させた。この後、ヒータ板は、120℃で3時間
アニーリング処理を施した。銀の焼結体からなる発熱体
は、厚さが5μm、幅2.4mmであり、面積抵抗率が
7.7mΩ/□であった。
(7) The heater plate on which the conductive paste was printed was heated and fired at 780 ° C. to sinter silver and lead in the conductive paste and to sinter the ceramic substrate 43. Further, nickel sulfate 30 g / l, boric acid 30 g / l, ammonium chloride 30 g / l and Rochelle salt 60 g / l
The heater plate is immersed in an electroless nickel plating bath composed of an aqueous solution containing, and a nickel layer having a thickness of 1 μm and a boron content of 1% by weight or less (not shown) is formed on the surface of the silver sintered body 49.
Was precipitated. Thereafter, the heater plate was annealed at 120 ° C. for 3 hours. The heating element made of a silver sintered body had a thickness of 5 μm, a width of 2.4 mm, and a sheet resistivity of 7.7 mΩ / □.

【0124】(8)溝47が形成された面に、スパッタ
リング法により、順次、チタン層、モリブデン層、ニッ
ケル層を形成した。スパッタリングのための装置は、日
本真空技術株式会社製のSV−4540を使用した。ス
パッタリングの条件は気圧0.6Pa、温度100℃、
電力200Wであり、スパッタリング時間は、30秒か
ら1分の範囲内で、各金属によって調整した。得られた
膜の厚さは、蛍光X線分析計の画像から、チタン層は
0.3μm、モリブデン層は2μm、ニッケル層は1μ
mであった。
(8) A titanium layer, a molybdenum layer, and a nickel layer were sequentially formed on the surface on which the grooves 47 were formed by sputtering. As a device for sputtering, SV-4540 manufactured by Japan Vacuum Engineering Co., Ltd. was used. The sputtering conditions were as follows: atmospheric pressure 0.6 Pa, temperature 100 ° C.,
The power was 200 W, and the sputtering time was adjusted for each metal within a range of 30 seconds to 1 minute. The thickness of the obtained film was determined from the image of the X-ray fluorescence spectrometer to be 0.3 μm for the titanium layer, 2 μm for the molybdenum layer, and 1 μm for the nickel layer.
m.

【0125】(9)硫酸ニッケル30g/l、ほう酸3
0g/l、塩化アンモニウム30g/lおよびロッシェ
ル塩60g/lを含む水溶液からなる無電解ニッケルめ
っき浴に、上記(8)で得られたセラミック板を浸漬
し、スパッタリングにより形成された金属層の表面に厚
さ7μm、ホウ素の含有量が1重量%以下のニッケル層
を析出させ、120℃で3時間アニーリングした。発熱
体表面は、電流を流さず、電解ニッケルめっきで被覆さ
れない。
(9) Nickel sulfate 30 g / l, boric acid 3
The ceramic plate obtained in the above (8) is immersed in an electroless nickel plating bath composed of an aqueous solution containing 0 g / l, ammonium chloride 30 g / l and Rochelle salt 60 g / l, and the surface of the metal layer formed by sputtering. Then, a nickel layer having a thickness of 7 μm and a boron content of 1% by weight or less was deposited and annealed at 120 ° C. for 3 hours. The surface of the heating element does not pass current and is not covered with electrolytic nickel plating.

【0126】さらに、表面にシアン化金カリウム2g/
l、塩化アンモニウム75g/l、クエン酸ナトリウム
50g/lおよび次亜リン酸ナトリウム10g/lを含
む無電解金めっき液に、93℃の条件で1分間浸漬し、
ニッケルめっき層上に厚さ1μmの金めっき層を形成し
た。
Further, 2 g of potassium potassium cyanide /
l, 75 g / l ammonium chloride, 50 g / l sodium citrate and 10 g / l sodium hypophosphite in an electroless gold plating solution at 93 ° C. for 1 minute,
A gold plating layer having a thickness of 1 μm was formed on the nickel plating layer.

【0127】(10)溝47から裏面に抜ける空気吸引
孔48をドリル加工により形成し、さらにスルーホール
16を露出させるための袋孔(図示せず)を設けた。こ
の袋孔にNi−Au合金(Au81.5重量%、Ni1
8.4重量%、不純物0.1重量%)からなる金ろうを
用い、970℃で加熱リフローしてコバール製の外部端
子ピンを接続させた。また、発熱体に半田(スズ90重
量%/鉛10重量%)を介してコバール製の外部端子ピ
ンを形成した。
(10) An air suction hole 48 to be drawn out from the groove 47 to the back surface is formed by drilling, and a blind hole (not shown) for exposing the through hole 16 is provided. A Ni-Au alloy (81.5% by weight of Au, Ni1
An external terminal pin made of Kovar was connected by heating and reflowing at 970 ° C. using a brazing filler metal consisting of 8.4% by weight and 0.1% by weight of impurities. External terminal pins made of Kovar were formed on the heating element via solder (90% by weight of tin / 10% by weight of lead).

【0128】(11)次に、温度制御のための複数熱電
対を凹部に埋め込み、ウエハプローバヒータ201を得
た。このようにして製造したウエハプローバのセラミッ
ク基板の酸素含有量は、1.6重量%であり、イオンの
含有量は、30ppmであった。
(11) Next, a plurality of thermocouples for temperature control were buried in the recesses to obtain a wafer prober heater 201. The oxygen content of the ceramic substrate of the wafer prober thus manufactured was 1.6% by weight, and the ion content was 30 ppm.

【0129】セラミック基板の温度を200℃に上げた
が、短絡などの問題は発生しなかった。さらに、400
℃における曲げ強度も400MPaと高く、セラミック
基板も一部粒内破壊であった。
Although the temperature of the ceramic substrate was raised to 200 ° C., no problem such as a short circuit occurred. In addition, 400
The flexural strength at ℃ was as high as 400 MPa, and the ceramic substrate was partially transgranular.

【0130】[0130]

【発明の効果】以上説明のように、本発明の窒化アルミ
ニウム焼結体、セラミック基板では、上記イオウによっ
て強度を低下させず、セラミック粒子間の結合を強固に
することができ、パーティクル数を減らすことができ
る。
As described above, in the aluminum nitride sintered body and the ceramic substrate of the present invention, the bond between the ceramic particles can be strengthened without reducing the strength due to the sulfur, and the number of particles can be reduced. be able to.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図1】本発明のセラミック基板の一実施形態である静
電チャックを模式的に示す縦断面図である。
FIG. 1 is a longitudinal sectional view schematically showing an electrostatic chuck which is an embodiment of a ceramic substrate of the present invention.

【図2】図1に示した静電チャックのA−A線断面図で
ある。
FIG. 2 is a sectional view taken along line AA of the electrostatic chuck shown in FIG.

【図3】図1に示した静電チャックのB−B線断面図で
ある。
FIG. 3 is a sectional view taken along line BB of the electrostatic chuck shown in FIG. 1;

【図4】静電チャックの静電電極の一例を模式的に示す
断面図である。
FIG. 4 is a cross-sectional view schematically illustrating an example of an electrostatic electrode of the electrostatic chuck.

【図5】静電チャックの静電電極の一例を模式的に示す
断面図である。
FIG. 5 is a cross-sectional view schematically illustrating an example of an electrostatic electrode of the electrostatic chuck.

【図6】本発明のセラミック基板の一実施形態であるウ
エハプローバを模式的に示す断面図である。
FIG. 6 is a cross-sectional view schematically showing a wafer prober as one embodiment of the ceramic substrate of the present invention.

【図7】図6に示したウエハプローバにおけるA−A線
断面図である。
FIG. 7 is a sectional view taken along line AA of the wafer prober shown in FIG. 6;

【図8】(a)〜(d)は、静電チャックの製造工程の
一部を模式的に示す断面図である。
FIGS. 8A to 8D are cross-sectional views schematically showing a part of the manufacturing process of the electrostatic chuck.

【図9】本発明のセラミック基板の一実施形態であるセ
ラミックヒータを模式的に示す断面図である。
FIG. 9 is a cross-sectional view schematically showing a ceramic heater as one embodiment of the ceramic substrate of the present invention.

【図10】本発明のイオウを含有する窒化アルミニウム
焼結体の破壊断面を示す走査型電子顕微鏡(SEM)写
真である。
FIG. 10 is a scanning electron microscope (SEM) photograph showing a fracture cross section of the aluminum nitride sintered body containing sulfur of the present invention.

【図11】従来の窒化アルミニウム焼結体の破壊断面を
示す走査型電子顕微鏡(SEM)写真である。
FIG. 11 is a scanning electron microscope (SEM) photograph showing a fracture cross section of a conventional aluminum nitride sintered body.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

101 静電チャック 1、43 セラミック基板 2、22、32a、32b チャック正極静電層 3、23、33a、33b チャック負極静電層 2a、3a 半円弧状部 2b、3b 櫛歯部 4 セラミック誘電体膜 5、49 抵抗発熱体 6、18 外部端子ピン 9 90 シリコンウエハ 11 有底孔 12 貫通孔 16 スルーホール 42 チャックトップ導体層 45 ガード電極 46 グランド電極 47 溝 48 吸引孔 91 セラミック基板 92 発熱体 93 端子 92a 金属被覆層 96 支持ピン Reference Signs List 101 electrostatic chuck 1, 43 ceramic substrate 2, 22, 32a, 32b chuck positive electrode electrostatic layer 3, 23, 33a, 33b chuck negative electrode electrostatic layer 2a, 3a semicircular portion 2b, 3b comb tooth portion 4 ceramic dielectric Membrane 5, 49 Resistance heating element 6, 18 External terminal pin 9 90 Silicon wafer 11 Bottom hole 12 Through hole 16 Through hole 42 Chuck top conductor layer 45 Guard electrode 46 Ground electrode 47 Groove 48 Suction hole 91 Ceramic substrate 92 Heating element 93 Terminal 92a Metal coating layer 96 Support pin

フロントページの続き (51)Int.Cl.7 識別記号 FI テーマコート゛(参考) H05B 3/10 C04B 35/58 104A 5F045 3/20 393 H01L 21/30 541L 5F056 Fターム(参考) 3K034 AA02 AA03 AA04 AA05 AA08 AA10 AA15 AA16 AA34 AA37 BA06 BA13 BA14 BB06 BB14 BC04 BC17 CA02 CA17 CA25 CA27 DA04 FA13 HA01 HA10 JA10 3K092 PP03 PP20 QA05 QB02 QB26 QB31 QB43 QB49 QB62 QC02 QC25 RF03 RF11 RF19 RF27 SS02 SS04 VV03 VV26 4G001 BA03 BA33 BA36 BA81 BB09 BB33 BB36 BB67 BB73 BC13 BC35 BC42 BD14 BD38 BE26 BE35 4M106 AA01 BA01 DH02 DJ40 5F031 CA02 HA02 HA18 HA33 HA37 MA28 MA32 PA26 5F045 BB15 DP02 EK09 5F056 BA08 CB21 CC04 EA14 Continued on the front page (51) Int.Cl. 7 Identification symbol FI Theme coat II (reference) H05B 3/10 C04B 35/58 104A 5F045 3/20 393 H01L 21/30 541L 5F056 F term (reference) 3K034 AA02 AA03 AA04 AA05 AA08 AA10 AA15 AA16 AA34 AA37 BA06 BA13 BA14 BB06 BB14 BC04 BC17 CA02 CA17 CA25 CA27 DA04 FA13 HA01 HA10 JA10 3K092 PP03 PP20 QA05 QB02 QB26 QB31 QB43 QB49 QB62 QC02 QC25 RF03 BA11 BB03 BB02 SS0333 BB67 BB73 BC13 BC35 BC42 BD14 BD38 BE26 BE35 4M106 AA01 BA01 DH02 DJ40 5F031 CA02 HA02 HA18 HA33 HA37 MA28 MA32 PA26 5F045 BB15 DP02 EK09 5F056 BA08 CB21 CC04 EA14

Claims (6)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 イオウを含有していることを特徴とする
窒化アルミニウム焼結体。
1. An aluminum nitride sintered body containing sulfur.
【請求項2】 前記イオウの含有量は、0.05〜20
0ppmである請求項1に記載の窒化アルミニウム焼結
体。
2. The sulfur content is 0.05 to 20.
The aluminum nitride sintered body according to claim 1, wherein the content is 0 ppm.
【請求項3】 前記窒化アルミニウム焼結体中には、酸
素が含有されている請求項1または2に記載の窒化アル
ミニウム焼結体。
3. The aluminum nitride sintered body according to claim 1, wherein the aluminum nitride sintered body contains oxygen.
【請求項4】 その内部または表面に導体層を有するセ
ラミック基板において、前記セラミック基板は窒化物セ
ラミックからなり、前記窒化物セラミック中にはイオウ
が含有されていることを特徴とするセラミック基板。
4. A ceramic substrate having a conductive layer inside or on a surface thereof, wherein the ceramic substrate is made of a nitride ceramic, and the nitride ceramic contains sulfur.
【請求項5】 前記イオウの含有量は、0.05〜20
0ppmである請求項4に記載のセラミック基板。
5. The sulfur content is 0.05 to 20.
The ceramic substrate according to claim 4, wherein the content is 0 ppm.
【請求項6】 前記セラミック基板中には、酸素が含有
されている請求項4または5に記載のセラミック基板。
6. The ceramic substrate according to claim 4, wherein said ceramic substrate contains oxygen.
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JP2007042672A (en) * 2005-07-29 2007-02-15 Ibiden Co Ltd Plasma process device chamber member and its manufacturing method

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