JP2001257196A - Ceramic substrate for semiconductor manufacturing and checking device - Google Patents

Ceramic substrate for semiconductor manufacturing and checking device

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JP2001257196A
JP2001257196A JP2000065263A JP2000065263A JP2001257196A JP 2001257196 A JP2001257196 A JP 2001257196A JP 2000065263 A JP2000065263 A JP 2000065263A JP 2000065263 A JP2000065263 A JP 2000065263A JP 2001257196 A JP2001257196 A JP 2001257196A
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ceramic substrate
semiconductor manufacturing
conductive
ceramic
conductor
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JP2000065263A
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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
Original Assignee
Ibiden Co Ltd
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a ceramic substrate for a semiconductor manufacturing and checking device which hardly generates degradation caused by oxidation and has no dropout of a conductor wire or no variation of a resistance value even if used at a high temperature of >=200 deg.C. SOLUTION: A conductor made of one or two circuit(s) is formed on a surface or inside a ceramic substrate for a semiconductor manufacturing and checking device. The ceramic substrate for a semiconductor manufacturing and checking device has features of the conductor being electrically connected with a conductor wire and a part at least of the connecting portion and the conductor wire being covered with non-oxide metal.

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として用いら
れるセラミック基板に関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a ceramic substrate used as a device for manufacturing or inspecting a semiconductor, such as a hot plate (ceramic heater), an electrostatic chuck, and a wafer prober.

【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。
2. Description of the Related Art Conventionally, in a semiconductor manufacturing / inspection apparatus including an etching apparatus and a chemical vapor deposition apparatus, a heater or a wafer prober using a metal base material such as stainless steel or an aluminum alloy is used. I have been.

【0003】ところが、このような金属製のヒータは、
以下のような問題があった。まず、金属製であるため、
ヒータ板の厚みは、15mm程度と厚くしなければなら
ない。なぜなら、薄い金属板では、加熱に起因する熱膨
張により、反り、歪み等が発生してしまい、金属板上に
載置したシリコンウエハが破損したり傾いたりしてしま
うからである。しかしながら、ヒータ板の厚みを厚くす
ると、ヒータの重量が重くなり、また、嵩張ってしまう
という問題があった。
[0003] However, such a metal heater has the following problems.
There were the following problems. First, because it is made of metal,
The thickness of the heater plate must be as thick as about 15 mm. This is because, in a thin metal plate, warping, distortion, and the like are generated due to thermal expansion caused by heating, and the silicon wafer placed on the metal plate is damaged or tilted. However, when the thickness of the heater plate is increased, there is a problem that the weight of the heater increases and the heater becomes bulky.

【0004】また、抵抗発熱体に印加する電圧や電流量
を変えることにより、加熱温度を制御するのであるが、
金属板が厚いために、電圧や電流量の変化に対してヒー
タ板の温度が迅速に追従せず、温度制御しにくいという
問題もあった。
[0004] The heating temperature is controlled by changing the voltage or the amount of current applied to the resistance heating element.
Since the metal plate is thick, there is a problem that the temperature of the heater plate does not quickly follow a change in voltage or current amount, and it is difficult to control the temperature.

【0005】そこで、特開平4−324276号公報で
は、基板として、熱伝導率が高く、強度も大きい非酸化
物セラミックである窒化アルミニウムを使用し、この窒
化アルミニウム基板中に抵抗発熱体とタングステンから
なるスルーホールとが形成され、これらに外部端子とし
て二クロム線がろう付けされたセラミックヒータが提案
されている。
In Japanese Patent Application Laid-Open No. Hei 4-324276, aluminum nitride, which is a non-oxide ceramic having high thermal conductivity and high strength, is used as a substrate. Ceramic heaters have been proposed in which through holes are formed, and dichrome wires are brazed as external terminals to these through holes.

【0006】また、別のセラミックヒータとして、セラ
ミック基板の底面に袋孔を設け、袋孔の内部に外部端子
を挿入することにより、セラミック基板の内部に設けら
れた抵抗発熱体と接続させるように構成されたセラミッ
クヒータも開示されている。図11は、このような構成
のセラミックヒータを模式的に示した断面図であり、セ
ラミック基板41の内部に抵抗発熱体42からなる回路
が設けられるとともに、その端部に抵抗発熱体42と接
続したスルーホール48が設けられている。
Further, as another ceramic heater, a blind hole is provided in the bottom surface of the ceramic substrate, and an external terminal is inserted into the blind hole so as to be connected to a resistance heating element provided inside the ceramic substrate. A configured ceramic heater is also disclosed. FIG. 11 is a cross-sectional view schematically showing a ceramic heater having such a configuration, in which a circuit including a resistance heating element 42 is provided inside a ceramic substrate 41 and an end thereof is connected to the resistance heating element 42. A through hole 48 is provided.

【0007】そして、セラミック基板41の底面には、
このスルーホール48を露出させるように袋孔47が設
けられ、この袋孔47に断面がT字型の外部端子43が
挿入され、金ろう等によりスルーホール48と接合され
ている。なお、袋孔47の周囲の金属層46は、外部端
子43をろう材を介して支持するとともに、スルーホー
ル48との接続をより確実にするために形成されたもの
である。
Then, on the bottom surface of the ceramic substrate 41,
A blind hole 47 is provided so as to expose the through hole 48, and an external terminal 43 having a T-shaped cross section is inserted into the blind hole 47 and is joined to the through hole 48 by gold brazing or the like. The metal layer 46 around the blind hole 47 is formed to support the external terminal 43 via a brazing material and to make the connection with the through hole 48 more reliable.

【0008】[0008]

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記構
成からなるセラミックヒータ40に通電を行って、20
0℃以上の高温で発熱させると、セラミック基板41の
熱膨張率に比べて外部端子43の熱膨張率が大きいた
め、外部端子43の頭の部分がより大きく膨張して袋孔
47部分のセラミック基板41に大きな応力が作用し、
セラミック基板41にクラックが発生してしまうという
問題があった。また、このような熱膨張率の差に起因し
て、外部端子43が脱落してしまう場合もあった。
However, by energizing the ceramic heater 40 having the above configuration,
When heat is generated at a high temperature of 0 ° C. or more, the thermal expansion coefficient of the external terminal 43 is larger than the thermal expansion coefficient of the ceramic substrate 41. A large stress acts on the substrate 41,
There is a problem that cracks occur in the ceramic substrate 41. Further, the external terminals 43 may fall off due to such a difference in the coefficient of thermal expansion.

【0009】そこで、これらの問題を解決するために、
本発明者らは、先に、図12に示すようなセラミック基
板の底面に袋孔27が形成され、袋孔27に緩衝材24
(ワッシャー)が挿入され、スルーホール38を介して
抵抗発熱体12からなる回路の端部との接続が図られ、
ワッシャー24の中心孔に導電線13が挿入、接続され
ている新たな構成の半導体製造・検査装置用セラミック
基板を開発した。
Therefore, in order to solve these problems,
The present inventors previously formed a blind hole 27 on the bottom surface of a ceramic substrate as shown in FIG.
(Washer) is inserted, and connection with the end of the circuit including the resistance heating element 12 is established through the through hole 38.
A ceramic substrate for a semiconductor manufacturing / inspection device having a new configuration in which the conductive wire 13 is inserted into and connected to the center hole of the washer 24 has been developed.

【0010】このような構成からなる半導体製造・検査
装置用セラミック基板では、袋孔27の内部に、セラミ
ック基板11と導電線13との間の緩衝材の役割を果た
すワッシャー24が挿入、接続されているために、20
0℃以上の高温で使用して、導電線13が膨張しても、
直接セラミック基板11に大きな応力は作用せず、セラ
ミック基板11にクラック等は生じにくく、また、導電
線13も脱落しない。つまり、セラミック基板と外部電
源との接続信頼性に優れた半導体製造・検査装置用セラ
ミック基板を提供することができるようになった。
In the ceramic substrate for a semiconductor manufacturing / inspection apparatus having such a configuration, a washer 24 serving as a buffer between the ceramic substrate 11 and the conductive wire 13 is inserted and connected inside the blind hole 27. 20
Even if the conductive wire 13 expands when used at a high temperature of 0 ° C. or more,
A large stress does not directly act on the ceramic substrate 11, cracks and the like hardly occur on the ceramic substrate 11, and the conductive wires 13 do not fall off. In other words, it has become possible to provide a ceramic substrate for a semiconductor manufacturing / inspection apparatus having excellent connection reliability between the ceramic substrate and an external power supply.

【0011】しかしながら、この半導体製造・検査装置
用セラミック基板は、ワッシャー24の一部が大気、空
気等の酸化性雰囲気中に露出しているため、長時間加
熱、使用すると、上記露出部が酸化され、上記露出部に
クラック等が発生することがあり、さらに、改良の余地
があった。
However, in this ceramic substrate for a semiconductor manufacturing / inspection apparatus, since a part of the washer 24 is exposed in an oxidizing atmosphere such as the air or air, if the heating and use are performed for a long time, the exposed portion is oxidized. As a result, cracks and the like may occur in the exposed portion, and there is still room for improvement.

【0012】本発明者らは、このような観点に基づき、
半導体製造・検査装置用セラミック基板を200℃以上
の高温で長時間使用しても、セラミック基板や緩衝材等
(ワッシャー)にクラックが生じない半導体製造・検査
装置用セラミック基板を開発することを目的として、鋭
意検討を行った結果、上記導電線やワッシャーなどの緩
衝材を、非酸化性金属層で被覆することにより、高温の
酸化性雰囲気下においても、上記ワッシャーや該ワッシ
ャーに接続された導電線が酸化されないことを見い出
し、本発明を完成させるに至った。また、ワッシャー等
の緩衝材がない場合についても、非酸化性金属層で被覆
することにより、高温酸化性雰囲気でも導電線とセラミ
ック基板の表面または内部に形成された回路との電気的
な接続を確保することができるという事実を知見し、本
発明を完成させた。
[0012] Based on such viewpoints, the present inventors have
The purpose is to develop a ceramic substrate for semiconductor manufacturing and inspection equipment that does not cause cracks in the ceramic substrate or cushioning material (washer) even when the ceramic substrate for semiconductor manufacturing and inspection equipment is used at a high temperature of 200 ° C. or more for a long time. As a result of intensive studies, by covering the buffer material such as the conductive wire or washer with a non-oxidizing metal layer, even under a high-temperature oxidizing atmosphere, the conductive material connected to the washer or the washer It was found that the wire was not oxidized, leading to the completion of the present invention. Even when there is no cushioning material such as a washer, by coating with a non-oxidizing metal layer, the electrical connection between the conductive wire and the circuit formed on the surface or inside of the ceramic substrate can be made even in a high-temperature oxidizing atmosphere. The present inventors have found that it can be secured, and have completed the present invention.

【0013】[0013]

【課題を解決するための手段】すなわち、本発明の半導
体製造・検査装置用セラミック基板は、セラミック基板
の表面または内部に、1または2以上の回路からなる導
電体が形成されてなる半導体製造・検査装置用セラミッ
ク基板において、前記導電体には導電線が電気的に接続
され、接続部分および導電線の少なくとも一部は、非酸
化性金属で被覆されてなることを特徴とする。
That is, a ceramic substrate for a semiconductor manufacturing / inspection apparatus according to the present invention is a semiconductor manufacturing / inspection apparatus in which a conductor composed of one or more circuits is formed on or in the surface of a ceramic substrate. In the ceramic substrate for an inspection apparatus, a conductive line is electrically connected to the conductor, and at least a part of the connection portion and the conductive line are coated with a non-oxidizing metal.

【0014】なお、この発明において、非酸化性金属で
被覆される接続部分は、次のような箇所である。 1)導電体がセラミック基板表面に形成されているとき
は、その導電体と導電線との接続部分(図13参照)。 2)導電体がセラミック基板内部に形成されているとき
は、その導電体と電気的に接続する導電線がセラミック
基板から引き出されている部分(図2(a)参照)。
In the present invention, the connection portions covered with the non-oxidizing metal are as follows. 1) When the conductor is formed on the surface of the ceramic substrate, a connection portion between the conductor and the conductive wire (see FIG. 13). 2) When the conductor is formed inside the ceramic substrate, a portion where a conductive wire electrically connected to the conductor is drawn from the ceramic substrate (see FIG. 2A).

【0015】本発明の半導体製造・検査装置用セラミッ
ク基板は、セラミック基板の表面または内部に、1また
は2以上の回路からなる導電体が形成されてなる半導体
製造・検査装置用セラミック基板において、上記セラミ
ック基板の底面には緩衝材が形成され、その緩衝材には
導電線が接続されてなるとともに、上記導電線は上記導
電体と電気的に接続され、上記緩衝材および導電線の少
なくとも一部は、非酸化性金属で被覆されてなることを
特徴とする構成であってもよい。これらのセラミック基
板では、接続部分が絶縁体で被覆されていてもよい。
The ceramic substrate for a semiconductor manufacturing / inspection apparatus according to the present invention is a ceramic substrate for a semiconductor manufacturing / inspection apparatus, wherein a conductor comprising one or more circuits is formed on or in the surface of the ceramic substrate. A buffer material is formed on the bottom surface of the ceramic substrate, a conductive wire is connected to the buffer material, and the conductive wire is electrically connected to the conductor, and at least a part of the buffer material and the conductive wire May be configured to be coated with a non-oxidizing metal. In these ceramic substrates, the connection portion may be covered with an insulator.

【0016】また、本発明の半導体製造・検査装置用セ
ラミック基板は、セラミック基板の表面または内部に、
1または2以上の回路からなる導電体が形成されてなる
半導体製造・検査装置用セラミック基板において、上記
導電体には導電線が電気的に接続され、接続部分および
導電線の少なくとも一部は、非酸化性金属で被覆され、
さらに絶縁体で被覆されてなることを特徴とする構成で
あってもよく、セラミック基板の底面に緩衝材が形成さ
れ、その緩衝材には導電線が接続されてなるとともに、
上記導電線は上記導電体と電気的に接続され、上記緩衝
材および導電線の少なくとも一部は、非酸化性金属で被
覆され、さらに絶縁体で被覆されてなることを特徴とす
る構成であってもよい。
Further, the ceramic substrate for a semiconductor manufacturing / inspection apparatus of the present invention is provided on the surface or inside of the ceramic substrate.
In a ceramic substrate for a semiconductor manufacturing / inspection apparatus in which a conductor composed of one or more circuits is formed, a conductive wire is electrically connected to the conductor, and at least a part of the connection part and the conductive wire includes: Coated with a non-oxidizing metal,
Further, it may be a configuration characterized by being coated with an insulator, a buffer material is formed on the bottom surface of the ceramic substrate, and a conductive wire is connected to the buffer material,
The conductive wire is electrically connected to the conductor, and at least a part of the buffer material and the conductive wire is covered with a non-oxidizing metal and further covered with an insulator. You may.

【0017】上記絶縁体は、貴金属ペーストで被覆され
ていることが望ましい。絶縁体が多孔質の場合には、空
気が拡散、侵入することを防止することができるからで
ある。また、上記非酸化性金属は、ニッケルであること
が望ましく、特に、B含有ニッケルがあることが最も望
ましい。
Preferably, the insulator is coated with a noble metal paste. This is because when the insulator is porous, it is possible to prevent air from diffusing and entering. The non-oxidizable metal is preferably nickel, and most preferably, nickel containing B.

【0018】上記緩衝材は、導電性であり、この導電性
緩衝材と回路の端部との間にスルーホールが介装され、
上記スルーホールを介して上記回路の端部と上記導電性
緩衝材との接続が図られていることが望ましい。なお、
本発明でいう導電線は、リード線のような変形可能な線
条体のみならず、ピンのごとき変形困難な導電線をも含
むものである。
The cushioning material is conductive, and a through hole is interposed between the conductive cushioning material and an end of the circuit.
It is desirable that an end of the circuit and the conductive buffer be connected through the through hole. In addition,
The conductive wire according to the present invention includes not only a deformable linear body such as a lead wire but also a conductive wire such as a pin that is difficult to deform.

【0019】さらに、非酸化性金属としては、金、銀、
白金、パラジウムなどの貴金属、ニッケルなどを使用す
ることができる。また、本発明でいう導電体は、抵抗発
熱体以外にも、静電チャックの電極、ウエハプローバの
ガード電極、グランド電極であってもよい。
Further, as the non-oxidizing metal, gold, silver,
Precious metals such as platinum and palladium, nickel and the like can be used. The conductor in the present invention may be an electrode of an electrostatic chuck, a guard electrode of a wafer prober, or a ground electrode, in addition to the resistance heating element.

【0020】また、上記半導体製造・検査装置用セラミ
ック基板において、上記緩衝材(ワッシャー)は、ろう
付けされることにより上記回路の端部との接続が図られ
ていることが望ましい。
Further, in the ceramic substrate for a semiconductor manufacturing / inspection apparatus, it is preferable that the buffer material (washer) is connected to an end of the circuit by brazing.

【0021】[0021]

【発明の実施の形態】本発明の半導体製造・検査装置用
セラミック基板(以下、単に半導体装置用セラミック基
板ともいう)は、セラミック基板の表面または内部に、
1または2以上の回路からなる導電体が形成されてなる
半導体装置用セラミック基板において、上記導電体には
導電線が電気的に接続され、接続部分および導電線の少
なくとも一部は、非酸化性金属で被覆されてなることを
特徴とする半導体装置用セラミック基板、および、セラ
ミック基板の表面または内部に、1または2以上の回路
からなる導電体が形成されてなる半導体装置用セラミッ
ク基板において、上記セラミック基板の底面には緩衝材
が形成され、その緩衝材には導電線が接続されてなると
ともに、上記導電線は上記導電体と電気的に接続され、
上記緩衝材および導電線の少なくとも一部は、非酸化性
金属で被覆されてなることを特徴とする半導体装置用セ
ラミック基板である。以下、緩衝材は、ワッシャーとし
て説明する。
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION A ceramic substrate for a semiconductor manufacturing / inspection apparatus of the present invention (hereinafter, also simply referred to as a “ceramic substrate for a semiconductor device”) is provided on the surface or inside of the ceramic substrate.
In a ceramic substrate for a semiconductor device on which a conductor composed of one or more circuits is formed, a conductive line is electrically connected to the conductor, and at least a part of the connection portion and the conductive line are non-oxidizing. A ceramic substrate for a semiconductor device, which is coated with a metal; and a ceramic substrate for a semiconductor device, wherein a conductor made of one or more circuits is formed on or in the surface of the ceramic substrate. A buffer material is formed on the bottom surface of the ceramic substrate, and a conductive wire is connected to the buffer material, and the conductive wire is electrically connected to the conductor,
At least a part of the buffer material and the conductive wire is a ceramic substrate for a semiconductor device, which is coated with a non-oxidizing metal. Hereinafter, the cushioning material will be described as a washer.

【0022】上記ワッシャーの露出部および該ワッシャ
ーに近い導電線部分は、セラミック基板が200℃以上
の高温になると、酸化されやすくなり、ワッシャーや導
電線が酸化されると、抵抗発熱体に電流が流れなくなっ
たり、劣化して導電線が脱落するおそれがあった。
The exposed portion of the washer and the conductive wire portion near the washer are easily oxidized when the temperature of the ceramic substrate is higher than 200 ° C., and when the washer or the conductive wire is oxidized, a current flows through the resistance heating element. There is a possibility that the conductive wire will not flow or deteriorate and the conductive wire will fall off.

【0023】しかしながら、本発明では、ワッシャーや
導電線が非酸化性金属で被覆されているため、電流が流
れなくなったり、導電線が脱落したりすることはない。
また、緩衝材(ワッシャー)がない場合でも、導電体が
セラミック基板表面に形成されているときは、その導電
体と導電線の接続部分を非酸化性金属で被覆する。ま
た、導電線がセラミック基板の内部に形成されていると
きは、その導電体と電気的に接続する導電線がセラミッ
ク基板から引き出されている部分、および、導電線の少
なくとも一部を非酸化性金属で被覆する。従って、本発
明では、抵抗発熱体、導電線あるいはろう材の酸化を防
止することができ、酸化劣化により導電線が脱落するの
を防止することができる。
However, in the present invention, since the washer and the conductive wire are covered with the non-oxidizing metal, no current stops flowing and the conductive wire does not fall off.
Even when there is no cushioning material (washer), when the conductor is formed on the surface of the ceramic substrate, the connecting portion between the conductor and the conductive wire is covered with a non-oxidizing metal. Further, when the conductive line is formed inside the ceramic substrate, a portion where the conductive line electrically connected to the conductor is drawn out of the ceramic substrate, and at least a part of the conductive line are non-oxidizing. Cover with metal. Therefore, according to the present invention, the resistance heating element, the conductive wire or the brazing material can be prevented from being oxidized, and the conductive wire can be prevented from falling off due to oxidative deterioration.

【0024】また、非酸化性金属層は、ニッケル層が好
ましく、特にNi−Bめっき層が最適である。このめっ
き層は、B以外のPやその他の元素を含有するNiめっ
き層と比較して緻密で、酸化されにくく、膨れも発生し
にくいため、大気、空気等の酸化性雰囲気下において、
200℃以上の高温になっても、内部のワッシャーや導
電線が酸化されにくい。その結果、長時間通電を行って
も、電流が流れなくなったり、導電線が脱落したりする
ことはなく、本発明の半導体装置用セラミック基板は、
耐久性に優れたものとなる。
The non-oxidizing metal layer is preferably a nickel layer, and most preferably a Ni-B plating layer. This plating layer is denser, less oxidized, and hardly swells as compared with the Ni plating layer containing P and other elements other than B. Therefore, in an oxidizing atmosphere such as air or air,
Even at a high temperature of 200 ° C. or higher, internal washers and conductive wires are not easily oxidized. As a result, even if the current is applied for a long time, the current does not stop or the conductive wire does not fall off, and the ceramic substrate for a semiconductor device of the present invention is
It will be excellent in durability.

【0025】本発明では、非酸化性金属および導電線を
絶縁体で被覆してもよい。非酸化性金属層自体が酸化す
ることを防止することができるからである。絶縁体は、
シリカゾル、アルミナゾルを硬化したゲル状体やポリイ
ミド樹脂やエポキシ樹脂などの樹脂を使用することがで
きる。また、この絶縁体の表面に貴金属ペーストを塗布
することもできる。ゲル状体は、多孔質であり、表面に
貴金属ペーストを塗布することで酸素の侵入を完全に遮
断することができる。貴金属ペーストとしては、金、
銀、パラジウム、白金のペーストが好ましい。
In the present invention, the non-oxidizing metal and the conductive wire may be covered with an insulator. This is because the non-oxidizing metal layer itself can be prevented from being oxidized. The insulator is
A gel material obtained by curing silica sol or alumina sol, or a resin such as a polyimide resin or an epoxy resin can be used. In addition, a noble metal paste can be applied to the surface of the insulator. The gel-like body is porous and can completely prevent the invasion of oxygen by applying a noble metal paste to the surface. Gold, noble metal paste
Silver, palladium and platinum pastes are preferred.

【0026】以下に、本発明の半導体製造・検査装置用
セラミック基板について、図面に基づいて説明する。
Hereinafter, a ceramic substrate for a semiconductor manufacturing / inspection apparatus of the present invention will be described with reference to the drawings.

【0027】図1(a)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セラミックヒータ(以
下、ホットプレートともいう)の一例を模式的に示す底
面図であり、(b)は、(a)に示したセラミックヒー
タの一部を示す部分拡大断面図である。
FIG. 1A is a bottom view schematically showing an example of a ceramic heater (hereinafter also referred to as a hot plate) which is an embodiment of the ceramic substrate for a semiconductor device of the present invention, and FIG. FIG. 3 is a partially enlarged cross-sectional view showing a part of the ceramic heater shown in FIG.

【0028】セラミック基板11は、円板形状に形成さ
れており、抵抗発熱体12は、このセラミック基板11
の内部に同心円形状のパターンに形成されている。ま
た、これら抵抗発熱体12は、互いに近い二重の同心円
同士が1組の回路として、1本の線になるように接続さ
れ、その回路の両端部分が露出するように、セラミック
基板11の底面11bに袋孔27が形成されている。そ
して、この袋孔27にワッシャー24が嵌め込まれ、ワ
ッシャー24を介して入出力の端子となる導電線13が
接続されている。また、ワッシャー24の露出部および
導電線13の少なくとも一部にNi−Bめっき層17が
形成されている。
The ceramic substrate 11 is formed in a disk shape, and the resistance heating element 12 is
Are formed in a concentric pattern inside. The resistance heating elements 12 are connected such that double concentric circles close to each other form a single line as a set of circuits, and the bottom surface of the ceramic substrate 11 is exposed so that both ends of the circuit are exposed. A bag hole 27 is formed in 11b. A washer 24 is fitted into the blind hole 27, and the conductive wire 13 serving as an input / output terminal is connected via the washer 24. The Ni-B plating layer 17 is formed on the exposed portion of the washer 24 and at least a part of the conductive wire 13.

【0029】一方、中央に近い部分には、シリコンウエ
ハ19を支持する支持ピン16を挿通するための貫通孔
15が形成され、さらに、熱電対等の測温素子を挿入す
るための有底孔14が形成されている。なお、袋孔27
の内部については、図2の説明において詳しく説明す
る。また、ヒータ以外の部分についは、後で詳しく説明
する。
On the other hand, a through hole 15 for inserting a support pin 16 for supporting a silicon wafer 19 is formed in a portion near the center, and a bottomed hole 14 for inserting a temperature measuring element such as a thermocouple. Are formed. The blind hole 27
Will be described in detail in the description of FIG. Further, parts other than the heater will be described later in detail.

【0030】図2(a)は、セラミックヒータ10の袋
孔近傍を模式的に示す部分拡大縦断面図であり、(b)
は、そのA−A線断面図である。(a)に示したよう
に、袋孔27にはワッシャー24が嵌め込まれ、ワッシ
ャー24の中心孔に導電線13が挿入されている。そし
て、導電線13は、袋孔27の内部に充填された金ろう
25およびスルーホール38を介して、または、ワッシ
ャー24、スルーホール38および金ろう25を介して
抵抗発熱体12と電気的に接続されている。
FIG. 2A is a partially enlarged longitudinal sectional view schematically showing the vicinity of a blind hole of the ceramic heater 10, and FIG.
Is a sectional view taken along the line AA. As shown in (a), a washer 24 is fitted into the bag hole 27, and the conductive wire 13 is inserted into a center hole of the washer 24. The conductive wire 13 is electrically connected to the resistance heating element 12 through the brazing filler metal 25 and the through hole 38 filled in the blind hole 27 or through the washer 24, the through hole 38 and the brazing filler metal 25. It is connected.

【0031】また、ワッシャー24は、金属層26と接
続し、金属層26は、スルーホール38と接続する。ス
ルーホール38は、抵抗発熱体12と接続する。金属層
26は、スルーホール38とワッシャー24との接続面
積を大きくするために形成されている。さらに、ワッシ
ャー24の露出部および導電線13の少なくとも一部
に、Ni−Bめっき層17が形成されている。
The washer 24 is connected to the metal layer 26, and the metal layer 26 is connected to the through hole 38. The through hole 38 is connected to the resistance heating element 12. The metal layer 26 is formed to increase the connection area between the through hole 38 and the washer 24. Further, a Ni-B plating layer 17 is formed on the exposed portion of the washer 24 and at least a part of the conductive wire 13.

【0032】このように、ワッシャー24の露出部、す
なわち大気(空気)と接触している部分に、Ni−Bめ
っき層17が形成されているのは、セラミック基板11
の温度が上昇した際に、空気等により酸化されるのを防
止するためである。導電線13には、少なくともヒータ
として使用している際に温度がかなり上昇する部分に
は、導電線13の酸化を防止するために、Ni−Bめっ
き層17が形成されている必要があるが、必ずしも全て
の部分にNi−Bめっき層17が形成されている必要は
ない。
As described above, the Ni-B plating layer 17 is formed on the exposed portion of the washer 24, that is, the portion in contact with the atmosphere (air), because the ceramic substrate 11
This is to prevent oxidation by air or the like when the temperature rises. In order to prevent the conductive wire 13 from being oxidized, it is necessary to form a Ni-B plating layer 17 on at least a portion of the conductive wire 13 where the temperature is considerably increased when the conductive wire 13 is used as a heater. However, the Ni-B plating layer 17 does not necessarily need to be formed in all parts.

【0033】ここまでの説明では、非酸化性金属層とし
て、Ni−Bめっき層を使用したが、非酸化性金属であ
れば、Niめっきに拘泥されず、貴金属であっても使用
することができ、金、銀、白金、パラジウムなどを使用
することもできる。また、めっきに限られず、スパッタ
リングなどで非酸化性金属層を設けることもできる。
In the above description, the Ni-B plating layer is used as the non-oxidizing metal layer. However, if the metal is a non-oxidizing metal, it is not limited to Ni plating, and it is possible to use a noble metal. Yes, gold, silver, platinum, palladium, etc. can also be used. In addition, not limited to plating, a non-oxidizable metal layer can be provided by sputtering or the like.

【0034】なお、(b)に示したように、セラミック
基板の内部には、一部が切り欠かれた円柱形状の3個の
金属層26が形成されている。この金属層26は、ワッ
シャー24を3つの方向から支持するとともに、上述の
ように、ワッシャー24を抵抗発熱体12に確実に接続
させるために設けられたものであるが、必ずしも必須の
部材ではない。
As shown in FIG. 3B, three cylindrical metal layers 26, each of which is partially cut away, are formed inside the ceramic substrate. The metal layer 26 is provided to support the washer 24 from three directions and to reliably connect the washer 24 to the resistance heating element 12 as described above, but is not necessarily an essential member. .

【0035】Ni−Bめっき層17の組成は、特に限定
されるものではないが、Bの含有量は、3重量%以下が
好ましく、特に1重量%未満が好ましい。Bを少量含有
するめっき層を形成することにより、緻密なめっき層が
形成され、このめっき層は耐酸化性に優れるばかりでな
く、膨れ等も発生しにくいため、400℃以上の高温領
域においても、内部のワッシャー24や導電線13が酸
化されにくい。特に1重量%未満のBを含有するNi−
Bめっき層17は、上記特性に優れる。
The composition of the Ni—B plating layer 17 is not particularly limited, but the content of B is preferably 3% by weight or less, and particularly preferably less than 1% by weight. By forming a plating layer containing a small amount of B, a dense plating layer is formed, and this plating layer is not only excellent in oxidation resistance, but also hardly generates blisters. The inner washer 24 and the conductive wire 13 are not easily oxidized. In particular, Ni- containing less than 1% by weight of B
The B plating layer 17 is excellent in the above characteristics.

【0036】Ni−Bめっき層17の厚さは、1〜15
μmが好ましい。Ni−Bめっき層17の厚さが1μm
未満であると、内部のワッシャー24等が酸化されやす
くなり、一方、Ni−Bめっき層17の厚さを15μm
を超えた値とすることは容易でなく、内部の部材の酸化
防止の効果も5μm程度の場合と余り変わらないため、
経済的でない。
The thickness of the Ni—B plating layer 17 is 1 to 15
μm is preferred. The thickness of the Ni-B plating layer 17 is 1 μm
When the thickness is less than 10 mm, the internal washer 24 and the like are easily oxidized, while the thickness of the Ni-B plating layer 17 is reduced to 15 μm.
It is not easy to set the value to a value exceeding 5 mm, and the effect of preventing oxidation of the internal members is not much different from the case of about 5 μm.
Not economic.

【0037】Ni−Bめっき層17は、袋孔27の内部
にワッシャー24と導電線13とが配設されたセラミッ
ク基板をNiめっき浴に浸漬し、無電解Niめっきを行
うことにより形成する。
The Ni-B plating layer 17 is formed by immersing a ceramic substrate in which the washer 24 and the conductive wire 13 are disposed inside the blind hole 27 in a Ni plating bath and performing electroless Ni plating.

【0038】この際、ニッケル化合物、還元材、緩衝剤
等を含むNiめっき浴を用いる。上記ニッケル化合物と
しては特に限定されないが、例えば、硫酸ニッケル、塩
化ニッケル、炭酸ニッケル等が挙げられる。上記還元材
としては特に限定されないが、例えば、ほう酸等が挙げ
られる。上記緩衝剤としては特に限定されないが、例え
ば、ギ酸ナトリウム、酢酸ナトリウム等が挙げられる。
At this time, a Ni plating bath containing a nickel compound, a reducing agent, a buffer and the like is used. The nickel compound is not particularly limited, and examples thereof include nickel sulfate, nickel chloride, and nickel carbonate. The reducing material is not particularly limited, and examples thereof include boric acid. The buffer is not particularly limited, and examples thereof include sodium formate and sodium acetate.

【0039】導電線13の材質は、通常の配線に使用さ
れる体積抵抗率の低いものであれば特に限定されるもの
ではなく、例えば、コバール、銅、アルミニウム、ニッ
ケル等が挙げられるが、これらの中では、高温における
耐酸化性等に優れる、コバール、ニッケルが好ましい。
The material of the conductive wire 13 is not particularly limited as long as it has a low volume resistivity used for ordinary wiring, and examples thereof include Kovar, copper, aluminum and nickel. Among them, Kovar and nickel, which are excellent in oxidation resistance at high temperatures and the like, are preferable.

【0040】また、ワッシャー24を構成する材料は、
その熱膨張率がセラミック基板とほぼ等しいか、また
は、導電線との中間にあるものが好ましく、例えば、タ
ングステン、モリブデンまたはこれらの炭化物からなる
ものが好ましい。
The material of the washer 24 is as follows.
It is preferable that the coefficient of thermal expansion is approximately equal to that of the ceramic substrate, or that the coefficient of thermal expansion is in the middle of the conductive wire.

【0041】ワッシャー24のサイズについては特に限
定されないが、ワッシャー24を袋孔27に嵌め込ん
で、仮固定することができるよう、袋孔27の直径とほ
ぼ同じ直径であることが望ましい。
Although the size of the washer 24 is not particularly limited, it is preferable that the diameter of the washer 24 is substantially the same as the diameter of the blind hole 27 so that the washer 24 can be fitted into the blind hole 27 and temporarily fixed.

【0042】金ろう25としては、タングステンとの密
着性に優れるAu−Ni合金が望ましい。Au/Niの
比率は、〔81.5〜82.5(重量%)〕/〔18.
5〜17.5(重量%)〕が望ましく、Au−Ni層の
厚さは、0.1〜100μmが望ましい。接続を確保す
るに充分な範囲だからである。
As the gold solder 25, an Au-Ni alloy having excellent adhesion to tungsten is desirable. The ratio of Au / Ni is [81.5 to 82.5 (% by weight)] / [18.
5 to 17.5 (% by weight)], and the thickness of the Au—Ni layer is preferably 0.1 to 100 μm. This is because the range is sufficient to secure the connection.

【0043】10-6〜10-5Paの高真空下、500〜
1000℃の高温で使用するとAu−Cu合金では劣化
するが、Au−Ni合金ではこのような経時的な劣化が
なく有利である。また、Au−Ni合金中の不純物元素
量は全量を100重量部とした場合に1重量部未満であ
ることが望ましい。
Under high vacuum of 10 -6 to 10 -5 Pa, 500 to
When used at a high temperature of 1000 ° C., the Au—Cu alloy deteriorates, but the Au—Ni alloy is advantageous because such deterioration does not occur over time. The amount of the impurity element in the Au—Ni alloy is desirably less than 1 part by weight when the total amount is 100 parts by weight.

【0044】なお、図2に示したセラミックヒータ10
においては、金ろう25を用いてワッシャー24と抵抗
発熱体12の端部との接続を行っているが、場合によっ
ては、銀ろうや半田等で接続を行ってもよい。
The ceramic heater 10 shown in FIG.
In the above, the connection between the washer 24 and the end of the resistance heating element 12 is performed using a gold solder 25, but the connection may be performed using a silver solder, solder, or the like in some cases.

【0045】抵抗発熱体12は、貴金属(金、銀、白
金、パラジウム)、鉛、タングステン、モリブデン、ニ
ッケル等の金属、または、タングステン、モリブデンの
炭化物等の導電性セラミックからなるものであることが
望ましい。抵抗値を高くすることが可能となり、断線等
を防止する目的で厚み自体を厚くすることができるとと
もに、酸化しにくく、熱伝導率が低下しにくいからであ
る。これらは、単独で用いてもよく、2種以上を併用し
てもよい。
The resistance heating element 12 may be made of a precious metal (gold, silver, platinum, palladium), a metal such as lead, tungsten, molybdenum or nickel, or a conductive ceramic such as a carbide of tungsten or molybdenum. desirable. This is because the resistance value can be increased, the thickness itself can be increased for the purpose of preventing disconnection, and the like, and it is hard to be oxidized and the thermal conductivity does not easily decrease. These may be used alone or in combination of two or more.

【0046】また、抵抗発熱体12は、セラミック基板
11全体の温度を均一にする必要があることから、図1
(a)に示すような同心円形状のパターン、同心円形状
と屈曲線形状との組み合わせのパターン等が好ましい。
また、抵抗発熱体12の厚さは、1〜50μmが望まし
く、その幅は、0.2〜10mmが好ましい。
Since the resistance heating element 12 needs to make the temperature of the entire ceramic substrate 11 uniform, FIG.
A concentric pattern as shown in (a), a combination pattern of a concentric shape and a bent line shape, and the like are preferable.
The thickness of the resistance heating element 12 is preferably 1 to 50 μm, and the width thereof is preferably 0.2 to 10 mm.

【0047】抵抗発熱体12の厚さや幅を変化させるこ
とにより、その抵抗値を変化させることができるが、こ
の範囲が最も実用的だからである。抵抗発熱体12の抵
抗値は、薄く、また細くなるほど大きくなる。
The resistance value can be changed by changing the thickness and width of the resistance heating element 12, but this range is the most practical. The resistance value of the resistance heating element 12 increases as it becomes thinner and thinner.

【0048】抵抗発熱体12は、断面が方形、楕円形、
紡錘形、蒲鉾形状のいずれでもよいが、偏平なものであ
ることが望ましい。偏平の方が加熱面に向かって放熱し
やすいため、加熱面11aへの熱伝搬量を多くすること
ができ、加熱面の温度分布ができにくいからである。な
お、抵抗発熱体12は、発熱線を螺旋形状にしたもので
もよい。
The resistance heating element 12 has a rectangular or elliptical cross section.
Any of a spindle shape and a kamaboko shape may be used, but a flat shape is desirable. This is because the flat surface is more likely to radiate heat toward the heating surface, so that the amount of heat transmitted to the heating surface 11a can be increased, and the temperature distribution on the heating surface is less likely to occur. Note that the resistance heating element 12 may be a heating wire having a spiral shape.

【0049】セラミック基板11の内部に抵抗発熱体1
2を形成するためには、金属や導電性セラミックからな
る導体ペーストを用いることが好ましい。即ち、セラミ
ック基板の内部に抵抗発熱体を形成する場合には、グリ
ーンシート上に導体ペースト層を形成した後、グリーン
シートを積層、焼成することにより、内部に抵抗発熱体
12を作製する。
The resistance heating element 1 is provided inside the ceramic substrate 11.
In order to form No. 2, it is preferable to use a conductive paste made of metal or conductive ceramic. That is, when forming a resistance heating element inside a ceramic substrate, a conductive paste layer is formed on a green sheet, and then the green sheet is laminated and fired to produce the resistance heating element 12 inside.

【0050】上記導体ペーストとしては特に限定されな
いが、導電性を確保するため金属粒子または導電性セラ
ミックが含有されているほか、樹脂、溶剤、増粘剤など
を含むものが好ましい。
The conductive paste is not particularly limited, but preferably contains not only metal particles or conductive ceramics for ensuring conductivity, but also resin, solvent, thickener and the like.

【0051】上記金属粒子や導電性セラミック粒子の材
料としては、上述したものが挙げられる。これら金属粒
子または導電性セラミック粒子の粒径は、0.1〜10
0μmが好ましい。0.1μm未満と微細すぎると、酸
化されやすく、一方、100μmを超えると、焼結しに
くくなり、抵抗値が大きくなるからである。
The materials for the metal particles and the conductive ceramic particles include those described above. The particle size of these metal particles or conductive ceramic particles is 0.1 to 10
0 μm is preferred. If it is too fine, less than 0.1 μm, it is liable to be oxidized, while if it exceeds 100 μm, sintering becomes difficult and the resistance value becomes large.

【0052】上記金属粒子の形状は、球状であっても、
リン片状であってもよい。これらの金属粒子を用いる場
合、上記球状物と上記リン片状物との混合物であってよ
い。
Although the shape of the metal particles is spherical,
It may be scaly. When these metal particles are used, they may be a mixture of the above-mentioned spheres and the above-mentioned flakes.

【0053】上記金属粒子がリン片状物、または、球状
物とリン片状物との混合物の場合は、金属粒子間の金属
酸化物を保持しやすくなり、抵抗発熱体とセラミック基
板との密着性を確実にし、かつ、抵抗値を大きくするこ
とができるため有利である。
When the metal particles are flakes or a mixture of spheres and flakes, the metal oxide between the metal particles can be easily held, and the adhesion between the resistance heating element and the ceramic substrate can be improved. This is advantageous because it can ensure the performance and can increase the resistance value.

【0054】導体ペーストに使用される樹脂としては、
例えば、エポキシ樹脂、フェノール樹脂等が挙げられ
る。また、溶剤としては、例えば、イソプロピルアルコ
ール等が挙げられる。増粘剤としては、セルロース等が
挙げられる。
As the resin used for the conductor paste,
For example, an epoxy resin, a phenol resin, and the like can be given. Examples of the solvent include isopropyl alcohol. Examples of the thickener include cellulose and the like.

【0055】図3は、本発明に係るセラミックヒータの
別の実施形態を模式的に示した縦断面図である。本発明
の半導体装置用セラミック基板では、図3に示すよう
に、Ni−Bめっき層17で被覆した導電線13および
ワッシャー24を、さらにシリカゾルやアルミナゾルで
被覆して乾燥し、ゲル化した絶縁体32で被覆してもよ
い。この絶縁体32の表面は、銀ペーストなどの貴金属
ペースト33でさらに被覆することが望ましい。
FIG. 3 is a longitudinal sectional view schematically showing another embodiment of the ceramic heater according to the present invention. In the ceramic substrate for a semiconductor device according to the present invention, as shown in FIG. 3, the conductive wire 13 and the washer 24 covered with the Ni-B plating layer 17 are further covered with silica sol or alumina sol, dried and gelled. 32. It is desirable that the surface of the insulator 32 be further covered with a noble metal paste 33 such as a silver paste.

【0056】スルーホール38の直径は、0.1〜10
mmが望ましい。断線を防止しつつ、クラックや歪みを
防止することができるからである。
The diameter of the through hole 38 is 0.1 to 10
mm is desirable. This is because cracks and distortion can be prevented while preventing disconnection.

【0057】本発明の半導体装置用セラミック基板を構
成するセラミック材料は特に限定されないが、例えば、
窒化物セラミック、炭化物セラミック、酸化物セラミッ
ク等が挙げられる。
The ceramic material constituting the ceramic substrate for a semiconductor device of the present invention is not particularly limited.
Nitride ceramics, carbide ceramics, oxide ceramics and the like can be mentioned.

【0058】上記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。また、上
記炭化物セラミックとしては、金属炭化物セラミック、
例えば、炭化ケイ素、炭化ジルコニウム、炭化チタン、
炭化タンタル、炭化タングステン等が挙げられる。
Examples of the nitride ceramic include metal nitride ceramics, for example, aluminum nitride, silicon nitride, boron nitride, titanium nitride and the like. Further, as the carbide ceramic, metal carbide ceramic,
For example, silicon carbide, zirconium carbide, titanium carbide,
Examples include tantalum carbide and tungsten carbide.

【0059】上記酸化物セラミックとしては、金属酸化
物セラミック、例えば、アルミナ、ジルコニア、コージ
ェライト、ムライト等が挙げられる。これらのセラミッ
クは単独で用いてもよく、2種以上を併用してもよい。
Examples of the oxide ceramic include metal oxide ceramics such as alumina, zirconia, cordierite, and mullite. These ceramics may be used alone or in combination of two or more.

【0060】これらのセラミックの中では、窒化物セラ
ミック、炭化物セラミックの方が酸化物セラミックに比
べて望ましい。熱伝導率が高いからである。また、窒化
物セラミックの中では窒化アルミニウムが最も好適であ
る。熱伝導率が180W/m・Kと最も高いからであ
る。
Among these ceramics, nitride ceramics and carbide ceramics are more preferable than oxide ceramics. This is because the thermal conductivity is high. Also, among nitride ceramics, aluminum nitride is most preferred. This is because the thermal conductivity is the highest at 180 W / m · K.

【0061】また、上記セラミック材料は、焼結助剤を
含有していてもよい。上記焼結助剤としては、例えば、
アルカリ金属酸化物、アルカリ土類金属酸化物、希土類
酸化物等が挙げられる。これらの焼結助剤のなかでは、
CaO、Y23 、Na2 O、Li2 O、Rb2 Oが好
ましい。これらの含有量としては、0.1〜10重量%
が好ましい。また、アルミナを含有していてもよい。
Further, the ceramic material may contain a sintering aid. As the sintering aid, for example,
Examples thereof include alkali metal oxides, alkaline earth metal oxides, and rare earth oxides. Among these sintering aids,
CaO, Y 2 O 3, Na 2 O, Li 2 O, Rb 2 O are preferred. Their content is 0.1 to 10% by weight.
Is preferred. Further, it may contain alumina.

【0062】本発明にかかる半導体装置用セラミック基
板は、明度がJIS Z 8721の規定に基づく値で
N4以下のものであることが望ましい。このような明度
を有するものが輻射熱量、隠蔽性に優れるからである。
また、このようなセラミック基板は、サーモビュアによ
り、正確な表面温度測定が可能となる。
The ceramic substrate for a semiconductor device according to the present invention preferably has a brightness of N4 or less as a value based on the provisions of JIS Z 8721. This is because a material having such brightness is excellent in radiant heat and concealing property.
Further, such a ceramic substrate can accurately measure the surface temperature by using a thermoviewer.

【0063】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。そして、実際の測定は、N0〜N
10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. And the actual measurement is N0-N
The comparison is made with the color chart corresponding to No. 10. In this case, the first decimal place is 0 or 5.

【0064】このような特性を有するセラミック基板
は、セラミック基板中にカーボンを100〜5000p
pm含有させることにより得られる。カーボンには、非
晶質のものと結晶質のものとがあり、非晶質のカーボン
は、セラミック基板の高温における体積抵抗率の低下を
抑制することでき、結晶質のカーボンは、セラミック基
板の高温における熱伝導率の低下を抑制することができ
るため、その製造する基板の目的等に応じて適宜カーボ
ンの種類を選択することができる。カーボンの含有量
は、200〜2000ppmが好ましい。
The ceramic substrate having such characteristics can be obtained by adding carbon to a ceramic substrate in an amount of 100 to 5000 p.
pm. There are two types of carbon, amorphous and crystalline.Amorphous carbon can suppress a decrease in volume resistivity of a ceramic substrate at a high temperature. Since the decrease in thermal conductivity at high temperatures can be suppressed, the type of carbon can be appropriately selected according to the purpose of the substrate to be manufactured. The content of carbon is preferably from 200 to 2000 ppm.

【0065】非晶質のカーボンとしては、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(窒化ガ
ス、アルゴンガス)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るが、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ができる。
As the amorphous carbon, for example, C,
Hydrocarbons consisting solely of H and O, preferably saccharides, can be obtained by baking in air, and graphite powder or the like can be used as crystalline carbon. In addition, carbon can be obtained by thermally decomposing the acrylic resin in an inert atmosphere (nitriding gas, argon gas) and then heating and pressurizing. By changing the acid value of the acrylic resin, The degree of crystallinity (amorphity) can be adjusted.

【0066】本発明の半導体装置用セラミック基板は、
円板形状であり、直径200mm以上が望ましく、25
0mm以上が最適である。円板形状の半導体装置用セラ
ミック基板は、温度の均一性が要求されるが、直径の大
きな基板ほど、温度が不均一になりやすいからである。
The ceramic substrate for a semiconductor device of the present invention comprises:
Disc shape, preferably 200 mm or more in diameter, 25
0 mm or more is optimal. This is because a disc-shaped ceramic substrate for a semiconductor device requires uniform temperature, but a substrate having a larger diameter tends to have a non-uniform temperature.

【0067】本発明の半導体装置用セラミック基板の厚
さは、50mm以下が好ましく、20mm以下がより好
ましい。また、1〜5mmが最適である。厚みは、薄す
ぎると高温での反りが発生しやすく、厚すぎると熱容量
が大きくなり過ぎて昇温降温特性が低下するからであ
る。また、本発明の半導体装置用セラミック基板の気孔
率は、0または5%以下が望ましい。高温での熱伝導率
の低下、反りの発生を抑制できるからである。
The thickness of the ceramic substrate for a semiconductor device of the present invention is preferably 50 mm or less, more preferably 20 mm or less. Further, 1 to 5 mm is optimal. If the thickness is too small, warpage at a high temperature is apt to occur, and if the thickness is too large, the heat capacity becomes too large and the temperature rise and fall characteristics deteriorate. The porosity of the ceramic substrate for a semiconductor device of the present invention is desirably 0 or 5% or less. This is because a decrease in thermal conductivity at a high temperature and the occurrence of warpage can be suppressed.

【0068】本発明では、必要に応じてセラミック基板
に熱電対を埋め込んでおくことができる。熱電対により
抵抗発熱体の温度を測定し、そのデータをもとに電圧、
電流量を代えて、温度を制御することができるからであ
る。
In the present invention, a thermocouple can be embedded in a ceramic substrate as needed. The temperature of the resistance heating element is measured with a thermocouple, and the voltage and
This is because the temperature can be controlled by changing the amount of current.

【0069】上記熱電対の金属線の接合部位の大きさ
は、各金属線の素線径と同一か、もしくは、それよりも
大きく、かつ、1.5mm以下がよい。このような構成
によって、接合部分の熱容量が小さくなり、温度が正確
に、また、迅速に電流値に変換されるのである。このた
め、温度制御性が向上してウエハの加熱面の温度分布が
小さくなるのである。上記熱電対としては、例えば、J
IS−C−1602(1980)に挙げられるように、
K型、R型、B型、E型、J型、T型熱電対が挙げられ
る。
The size of the junction of the thermocouple metal wires is preferably equal to or larger than the diameter of each metal wire and 1.5 mm or less. With such a configuration, the heat capacity of the junction is reduced, and the temperature is accurately and quickly converted to a current value. For this reason, the temperature controllability is improved and the temperature distribution on the heated surface of the wafer is reduced. Examples of the thermocouple include J
As listed in IS-C-1602 (1980),
K-type, R-type, B-type, E-type, J-type, and T-type thermocouples are exemplified.

【0070】本発明の抵抗発熱体を備えた半導体装置用
セラミック基板は、半導体の製造や半導体の検査を行う
ために用いられるセラミック基板であり、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、サ
セプタ、ホットプレート(セラミックヒータ)等が挙げ
られる。これらのセラミック基板はいずれも、例えば、
図1で説明したような構成の抵抗発熱体を備えている。
The ceramic substrate for a semiconductor device provided with the resistance heating element of the present invention is a ceramic substrate used for manufacturing a semiconductor or inspecting a semiconductor. Specific examples of the device include an electrostatic chuck, Wafer probers, susceptors, hot plates (ceramic heaters) and the like can be mentioned. Each of these ceramic substrates, for example,
A resistance heating element having the configuration described with reference to FIG. 1 is provided.

【0071】上記ホットプレート(セラミックヒータ)
は、セラミック基板の内部に抵抗発熱体のみが設けられ
た装置であり、これにより、半導体ウエハ等の被加熱物
を所定の温度に加熱することができる。
The above hot plate (ceramic heater)
Is an apparatus in which only a resistance heating element is provided inside a ceramic substrate, whereby an object to be heated such as a semiconductor wafer can be heated to a predetermined temperature.

【0072】本発明の半導体装置用セラミック基板の内
部に静電電極を設けた場合には、静電チャックとして機
能する。上記静電電極を構成する金属としては、例え
ば、貴金属(金、銀、白金、パラジウム)、鉛、タング
ステン、モリブデン、ニッケルなどが好ましい。また、
上記導電性セラミックとしては、例えば、タングステ
ン、モリブデンの炭化物などが挙げられる。これらは、
単独で用いてもよく、2種以上を併用してもよい。
When an electrostatic electrode is provided inside the ceramic substrate for a semiconductor device of the present invention, it functions as an electrostatic chuck. As the metal constituting the electrostatic electrode, for example, noble metals (gold, silver, platinum, palladium), lead, tungsten, molybdenum, nickel and the like are preferable. Also,
Examples of the conductive ceramic include carbides of tungsten and molybdenum. They are,
They may be used alone or in combination of two or more.

【0073】図4(a)は、静電チャックを模式的に示
す縦断面図であり、(b)は、(a)に示した静電チャ
ックのA−A線断面図である。この静電チャェク60で
は、セラミック基板61の内部にチャック正負極静電層
62、63が埋設され、その電極上にセラミック誘電体
膜64が形成されている。また、セラミック基板61の
内部には、抵抗発熱体66が設けられ、シリコンウエハ
19を加熱することができるようになっており、この抵
抗発熱体66の端部にスルーホールが設けられている。
なお、図示はしていないが、セラミック基板61の底面
には、スルーホールが露出するように袋孔が形成され、
この袋孔にワッシャーが嵌め込まれ、導電線が接続さ
れ、さらに、上記ワッシャーの露出部および上記導電線
の少なくとも一部にNi−Bめっき層が形成されてい
る。なお、セラミック基板61には、必要に応じて、R
F電極が埋設されていてもよい。
FIG. 4A is a longitudinal sectional view schematically showing an electrostatic chuck, and FIG. 4B is a sectional view taken along line AA of the electrostatic chuck shown in FIG. In this electrostatic chuck 60, chuck positive / negative electrostatic layers 62 and 63 are embedded in a ceramic substrate 61, and a ceramic dielectric film 64 is formed on its electrodes. A resistance heating element 66 is provided inside the ceramic substrate 61 so that the silicon wafer 19 can be heated, and a through hole is provided at an end of the resistance heating element 66.
Although not shown, a blind hole is formed on the bottom surface of the ceramic substrate 61 so that a through hole is exposed.
A washer is fitted into the blind hole, a conductive wire is connected, and a Ni-B plating layer is formed on an exposed portion of the washer and at least a part of the conductive wire. The ceramic substrate 61 may have an R
The F electrode may be embedded.

【0074】また、(b)に示したように、静電チャッ
ク60は、通常、平面視円形状に形成されており、セラ
ミック基板61の内部に(b)に示した半円弧状部62
aと櫛歯部62bとからなるチャック正極静電層62
と、同じく半円弧状部63aと櫛歯部63bとからなる
チャック負極静電層63とが、互いに櫛歯部62b、6
3bを交差するように対向して配置されている。
As shown in (b), the electrostatic chuck 60 is usually formed in a circular shape in plan view, and a semicircular portion 62 shown in (b) is provided inside the ceramic substrate 61.
a positive electrode electrostatic layer 62 composed of a and a comb tooth portion 62b
And the chuck negative electrode electrostatic layer 63, which is also composed of a semicircular portion 63 a and a comb tooth 63 b,
3b so as to cross each other.

【0075】チャック正負静電層62、63と導電線と
の接続は、上述したセラミックヒータと同様にスルーホ
ールが露出するように袋孔を設け、上記袋孔にワッシャ
ーを嵌め込み、上記ワッシャーの中心孔に上記導電線を
挿入し、金ろう等のろう材によりこれらを接着し、さら
に、上記ワッシャーの露出部および上記導電線の少なく
とも一部にNi−Bめっき層を形成することが望まし
い。
The connection between the chuck positive / negative electrostatic layers 62 and 63 and the conductive wire is made by forming a blind hole such that a through hole is exposed, as in the above-described ceramic heater, and fitting a washer into the blind hole. It is desirable to insert the conductive wire into the hole, bond them with a brazing material such as gold brazing, and further form a Ni-B plating layer on the exposed portion of the washer and at least a part of the conductive wire.

【0076】この静電チャックを使用する場合には、チ
ャック正極静電層62とチャック負極静電層63とにそ
れぞれ直流電源の+側と−側を接続し、直流電圧を印加
する。これにより、この静電チャック上に載置された半
導体ウエハが静電的に吸着されることになる。
When this electrostatic chuck is used, the positive and negative sides of the DC power supply are connected to the chuck positive electrostatic layer 62 and the chuck negative electrostatic layer 63, respectively, and a DC voltage is applied. Thus, the semiconductor wafer placed on the electrostatic chuck is electrostatically attracted.

【0077】図5および図6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5
に示す静電チャック70では、セラミック基板71の内
部に半円形状のチャック正極静電層72とチャック負極
静電層73が形成されており、図6に示す静電チャック
80では、セラミック基板81の内部に円を4分割した
形状のチャック正極静電層82a、82bとチャック負
極静電層83a、83bが形成されている。また、2枚
の正極静電層82a、82bおよび2枚のチャック負極
静電層83a、83b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。
FIGS. 5 and 6 are horizontal sectional views schematically showing electrostatic electrodes of another electrostatic chuck.
In the electrostatic chuck 70 shown in FIG. 6, a semicircular chuck positive electrode electrostatic layer 72 and a chuck negative electrode electrostatic layer 73 are formed inside a ceramic substrate 71. In the electrostatic chuck 80 shown in FIG. Are formed with chuck positive electrode electrostatic layers 82a and 82b and chuck negative electrode electrostatic layers 83a and 83b each having a shape obtained by dividing a circle into four parts. Further, the two positive electrode electrostatic layers 82a and 82b and the two chuck negative electrode electrostatic layers 83a and 83b 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.

【0078】本発明の半導体装置用セラミック基板の表
面にチャックトップ導体層を設け、内部にガード電極や
グランド電極を設けた場合には、ウエハプローバとして
機能する。
When a chuck top conductor layer is provided on the surface of the ceramic substrate for a semiconductor device of the present invention, and a guard electrode and a ground electrode are provided inside, the device functions as a wafer prober.

【0079】図7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8は、その平面
図であり、図9は、図7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 cross-sectional view schematically showing one embodiment of the wafer prober of the present invention, FIG. 8 is a plan view thereof, and FIG. 9 is a sectional view of the wafer prober shown in FIG. FIG. 4 is a cross-sectional view taken along a line A.

【0080】このウエハプローバ101では、平面視円
形状のセラミック基板3の表面に同心円形状の溝8が形
成されるとともに、溝8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9が設けられており、溝8を含
むセラミック基板3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2が円形状に形成
されている。
In the wafer prober 101, concentric grooves 8 are formed on the surface of the ceramic substrate 3 having a circular shape in plan view, and a plurality of suction holes 9 for sucking a silicon wafer are formed in a part of the grooves 8. A chuck top conductor layer 2 for connecting to an electrode of a silicon wafer is formed in a circular shape on most of the ceramic substrate 3 including the groove 8.

【0081】また、セラミック基板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図9に示した
ような格子形状のガード電極6とグランド電極7とが設
けられている。なお、ガード電極6の内部に矩形状の電
極非形成部52が形成されているのは、ガード電極6の
上下に存在するセラミック基板をしっかりと密着させる
ためである。
Further, a guard electrode 6 and a ground electrode 7 having a lattice shape as shown in FIG. 9 are provided inside the ceramic substrate 3 for removing stray capacitors and noise. The reason why the rectangular electrode non-formed portion 52 is formed inside the guard electrode 6 is to firmly adhere the ceramic substrates above and below the guard electrode 6.

【0082】さらに、セラミック基板3の内部には、シ
リコンウエハの温度をコントロールするために、図1
(a)に示したような平面視同心円形状の抵抗発熱体5
1が設けられており、抵抗発熱体51の両端には、抵抗
発熱体51と接続されたスルーホール58が形成されて
いる。また、図7には示されていないが、セラミックヒ
ータ10の場合と同様に、セラミック基板3の底面に
は、スルーホール58が露出するように、袋孔が形成さ
れ、この袋孔にワッシャーが嵌め込まれ、導電線が接続
され、さらに、上記ワッシャーの露出部および上記導電
線の少なくとも一部にNi−Bめっき層が形成されてい
る。
Further, in order to control the temperature of the silicon wafer inside the ceramic substrate 3, FIG.
A resistance heating element 5 having a concentric shape in plan view as shown in FIG.
1 are provided, and through holes 58 connected to the resistance heating element 51 are formed at both ends of the resistance heating element 51. Although not shown in FIG. 7, similarly to the case of the ceramic heater 10, a blind hole is formed on the bottom surface of the ceramic substrate 3 so that the through hole 58 is exposed, and a washer is provided in this blind hole. The conductive wire is connected, and a Ni-B plating layer is formed on the exposed portion of the washer and at least a part of the conductive wire.

【0083】また、図示していないが、抵抗発熱体51
と同様に、ガード電極6やグランド電極7と接続された
スルーホール56、57の下部にも袋孔が設けられ、ワ
ッシャーが嵌め込まれ、その中心孔に導電線が挿入さ
れ、接続され、さらに、上記ワッシャーの露出部および
上記導電線の少なくとも一部にNi−Bめっき層が形成
されていることが望ましい。
Although not shown, the resistance heating element 51
Similarly, through holes 56 and 57 connected to the guard electrode 6 and the ground electrode 7 are also provided with blind holes, a washer is fitted therein, and a conductive wire is inserted into the center hole of the through hole and connected. It is preferable that a Ni-B plating layer is formed on at least a part of the exposed portion of the washer and the conductive wire.

【0084】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7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。また、図13には、表面
に抵抗発熱体112を設けたセラミック基板の一例を示
している。このセラミック基板100では、抵抗発熱体
112は、金属の被覆層113が形成され、ろう材11
4を介して導電線115が固定されており、その接続部
分および導電線115が、Ni−Bめっき層117で被
覆されている。
In the wafer prober having such a configuration, after a silicon wafer 7 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. FIG. 13 shows an example of a ceramic substrate provided with a resistance heating element 112 on the surface. In the ceramic substrate 100, the resistance heating element 112 has a metal coating layer 113 formed thereon, and the brazing material 11
The conductive wire 115 is fixed via the wire 4, and the connection portion and the conductive wire 115 are covered with the Ni-B plating layer 117.

【0085】次に、本発明の半導体装置用セラミック基
板の製造方法の一例として、セラミックヒータの製造方
法について説明する。図10(a)〜(d)は、セラミ
ック基板の内部に抵抗発熱体を有するセラミックヒータ
の製造方法を模式的に示した断面図である。
Next, a method of manufacturing a ceramic heater will be described as an example of a method of manufacturing a ceramic substrate for a semiconductor device according to the present invention. 10A to 10D are cross-sectional views schematically showing a method for manufacturing a ceramic heater having a resistance heating element inside a ceramic substrate.

【0086】(1)セラミック基板の作製工程 まず、セラミックの粉末をバインダ、溶剤等と混合して
ペーストを調製し、これを用いてグリーンシートを作製
する。上述したセラミック粉末としては、窒化アルミニ
ウム等を使用することができ、必要に応じて、イットリ
ア等の焼結助剤を加えてもよい。
(1) Step of Producing Ceramic Substrate First, a paste is prepared by mixing ceramic powder with a binder, a solvent, and the like, and a green sheet is produced using the paste. Aluminum nitride or the like can be used as the above-mentioned ceramic powder, and a sintering aid such as yttria may be added as necessary.

【0087】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。
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.

【0088】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5
0を作製する。グリーンシート50の厚さは、0.1〜
5mmが好ましい。次に、得られたグリーンシート50
に、必要に応じて、シリコンウエハを支持するための支
持ピンを挿入する貫通孔となる部分、熱電対などの測温
素子を埋め込むための有底孔となる部分、抵抗発熱体を
外部の導電線と接続するためのスルーホールとなる部分
380等を形成する。後述するグリーンシート積層体を
形成した後に、上記加工を行ってもよい。
The paste obtained by mixing these is formed into a sheet by a doctor blade method to form a green sheet 5.
0 is produced. The thickness of the green sheet 50 is 0.1 to
5 mm is preferred. Next, the obtained green sheet 50
In addition, if necessary, a portion serving as a through hole for inserting a support pin for supporting a silicon wafer, a portion serving as a bottomed hole for embedding a temperature measuring element such as a thermocouple, and a resistance heating element connected to an external conductive material. A portion 380 to be a through hole for connecting to a line is formed. The above processing may be performed after forming a green sheet laminate described later.

【0089】なお、スルーホール38となる部分を設け
た場合には、上記ペースト中にカーボンを加えておいた
ものを充填してもよい。グリーンシート中のカーボン
は、スルーホール中に充填されたタングステンやモリブ
デンと反応し、これらの炭化物が形成されるからであ
る。
When a portion to be the through hole 38 is provided, the paste may be filled with carbon added to the paste. This is because carbon in the green sheet reacts with tungsten or molybdenum filled in the through holes to form carbides thereof.

【0090】(2)グリーンシート上に導体ペーストを
印刷する工程 グリーンシート50上に、金属ペーストまたは導電性セ
ラミックを含む導体ペーストを印刷し、導体ペースト層
120を形成する。これらの導電ペースト中には、金属
粒子または導電性セラミック粒子が含まれている。上記
金属粒子であるタングステン粒子またはモリブデン粒子
等の平均粒子径は、0.1〜5μmが好ましい。平均粒
子が0.1μm未満であるか、5μmを超えると、導体
ペーストを印刷しにくいからである。
(2) Step of Printing Conductive Paste on Green Sheet A conductive paste containing a metal paste or a conductive ceramic is printed on the green sheet 50 to form a conductive paste layer 120. These conductive pastes contain metal particles or conductive ceramic particles. The average particle diameter of the metal particles such as tungsten particles or molybdenum particles is preferably 0.1 to 5 μm. If the average particle size is less than 0.1 μm or more than 5 μm, it is difficult to print the conductive paste.

【0091】このような導体ペーストとしては、例え
ば、金属粒子または導電性セラミック粒子85〜87重
量部;アクリル系、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
のバインダ1.5〜10重量部;および、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種の溶媒
を1.5〜10重量部を混合した組成物(ペースト)が
挙げられる。
As such a conductive paste, for example, 85 to 87 parts by weight of metal particles or conductive ceramic particles; 1.5 to 10 parts by weight of at least one kind of binder selected from acrylic, ethyl cellulose, butyl cellosolve, and polyvinyl alcohol And a composition (paste) obtained by mixing 1.5 to 10 parts by weight of at least one solvent selected from α-terpineol and glycol.

【0092】(3)グリーンシートの積層工程 上記(1)の工程で作製した導体ペーストを印刷してい
ないグリーンシート50を、上記(2)の工程で作製し
た導体ペースト層120を形成したグリーンシート50
の上下に積層する(図10(a))。このとき、上側に
積層するグリーンシート50の数を下側に積層するグリ
ーンシート50の数よりも多くして、抵抗発熱体12の
形成位置を底面の方向に偏芯させる。具体的には、上側
のグリーンシート50の積層数は20〜50枚が、下側
のグリーンシート50の積層数は5〜20枚が好まし
い。
(3) Green Sheet Laminating Step The green sheet 50 on which the conductive paste prepared in the above step (1) is not printed is replaced with the green sheet on which the conductive paste layer 120 prepared in the above step (2) is formed. 50
(FIG. 10A). At this time, the number of the green sheets 50 stacked on the upper side is made larger than the number of green sheets 50 stacked on the lower side, and the formation position of the resistance heating element 12 is decentered toward the bottom. Specifically, the number of stacked green sheets 50 on the upper side is preferably 20 to 50, and the number of stacked green sheets 50 on the lower side is preferably 5 to 20.

【0093】(4)グリーンシート積層体の焼成工程 グリーンシート積層体の加熱、加圧を行い、グリーンシ
ート50および内部の導体ペーストを焼結させる(図1
0(b))。加熱温度は、1000〜2000℃が好ま
しく、加圧の圧力は、100〜200kg/cm2 が好
ましい。加熱は、不活性ガス雰囲気中で行う。不活性ガ
スとしては、例えば、アルゴン、窒素などを使用するこ
とができる。
(4) Green Sheet Laminate Firing Step The green sheet laminate is heated and pressed to sinter the green sheet 50 and the conductive paste therein (FIG. 1).
0 (b)). The heating temperature is preferably from 1000 to 2000 ° C., and the pressure is preferably from 100 to 200 kg / cm 2 . Heating is performed in an inert gas atmosphere. As the inert gas, for example, argon, nitrogen, or the like can be used.

【0094】得られたセラミック基板31に、測温素子
を挿入するための有底孔(図示せず)や、ワッシャーを
挿入するための袋孔37等を設ける(図10(c))。
有底孔および袋孔37は、表面研磨後に、ドリル加工や
サンドブラストなどのブラスト処理を行うことにより形
成することができる。
The obtained ceramic substrate 31 is provided with a bottomed hole (not shown) for inserting a temperature measuring element, a blind hole 37 for inserting a washer, and the like (FIG. 10C).
The bottomed hole and the blind hole 37 can be formed by performing blasting such as drilling or sand blasting after surface polishing.

【0095】次に、作製した袋孔37の内部に金ろうペ
ーストを塗布し、ワッシャー24を嵌め込んだ後、導電
線13をワッシャー24の中心孔に挿入し、金ろうペー
ストをリフローさせることによりろう付けを行って、抵
抗発熱体12と導電線13とを接続する(図10
(d))。なお、加熱温度は、900〜1100℃が好
適である。
Next, after applying the brazing paste to the inside of the formed bag hole 37 and fitting the washer 24, the conductive wire 13 is inserted into the center hole of the washer 24, and the brazing paste is reflowed. Brazing is performed to connect the resistance heating element 12 and the conductive wire 13 (FIG. 10).
(D)). Note that the heating temperature is preferably from 900 to 1100 ° C.

【0096】さらに、ワッシャー24の露出部と導電線
13の少なくとも一部とにNi−Bめっき層(図示せ
ず)を形成し、測温素子としての熱電対などを有底孔に
耐熱性樹脂で封止し、セラミックヒータとする。
Further, a Ni—B plating layer (not shown) is formed on the exposed portion of the washer 24 and at least a part of the conductive wire 13, and a thermocouple or the like as a temperature measuring element is formed on the bottomed hole with a heat resistant resin. To form a ceramic heater.

【0097】上記セラミックヒータを製造する際に、セ
ラミック基板の内部に静電電極を設けることにより静電
チャックを製造することができ、また、加熱面にチャッ
クトップ導体層を設け、セラミック基板の内部にガード
電極やグランド電極を設けることによりウエハプローバ
を製造することができる。
When manufacturing the above ceramic heater, an electrostatic chuck can be manufactured by providing an electrostatic electrode inside the ceramic substrate, and a chuck top conductor layer is provided on the heating surface to form the inside of the ceramic substrate. A wafer prober can be manufactured by providing a guard electrode and a ground electrode on the substrate.

【0098】セラミック基板の内部に電極を設ける場合
には、抵抗発熱体を形成する場合と同様にグリーンシー
トの表面に導体ペースト層を形成すればよい。また、セ
ラミック基板の表面に導体層を形成する場合には、スパ
ッタリング法やめっき法を用いることができ、これらを
併用してもよい。
When electrodes are provided inside the ceramic substrate, a conductive paste layer may be formed on the surface of the green sheet as in the case of forming the resistance heating element. When a conductor layer is formed on the surface of the ceramic substrate, a sputtering method or a plating method can be used, and these may be used in combination.

【0099】[0099]

【実施例】以下、本発明をさらに詳細に説明する。 (実施例1)セラミックヒータ10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)100重量部、イットリア(平均粒
径:0.4μm)4重量部、アクリルバインダ12重量
部、分散剤0.5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53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り成形を行って、厚
さ0.47mmのグリーンシートを作製した。
The present invention will be described in more detail below. (Example 1) Production of ceramic heater 10 (1) 100 parts by weight of aluminum nitride powder (manufactured by Tokuyama Corporation, average particle size: 1.1 μm), 4 parts by weight of yttria (average particle size: 0.4 μm), acrylic binder 12 Using a paste obtained by mixing 0.5 parts by weight of a dispersant and 53 parts by weight of an alcohol composed of 1-butanol and ethanol, a green sheet having a thickness of 0.47 mm was produced by a doctor blade method. .

【0100】(2)次に、このグリーンシートを80℃
で5時間乾燥させた後、図1に示すようなシリコンウエ
ハを支持する支持ピンを挿入するための貫通孔15とな
る部分をパンチングにより形成した。
(2) Next, the green sheet is heated to 80 ° C.
After drying for 5 hours, a portion to be a through hole 15 for inserting a support pin for supporting a silicon wafer as shown in FIG. 1 was formed by punching.

【0101】(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。
(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.

【0102】平均粒子径3μmのタングステン粒子10
0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。この導体ペース
トAをグリーンシート50上にスクリーン印刷で印刷
し、抵抗発熱体用の導体ペースト層を形成した。印刷パ
ターンは、図1に示したような同心円パターンとし、導
体ペースト層の幅を10mm、その厚さを12μmとし
た。
Tungsten particles 10 having an average particle diameter of 3 μm
A conductive paste B was prepared by mixing 0 parts by weight, 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. The conductor paste A was printed on the green sheet 50 by screen printing to form a conductor paste layer for a resistance heating element. The printing pattern was a concentric pattern as shown in FIG. 1, the width of the conductive paste layer was 10 mm, and the thickness thereof was 12 μm.

【0103】上記処理の終わったグリーンシートに、導
体ペーストを印刷しないグリーンシートを上側(加熱
面)に15枚、下側に10枚、130℃、80kg/c
2 の圧力で積層した。なお、グリーンシートの金属層
26を形成する部分には、図2(b)に示した3個の円
形状の貫通孔をお互いが接するように形成し、導体ペー
ストBを充填した。
On the green sheet after the above treatment, 15 green sheets on which no conductive paste is printed are printed on the upper side (heating surface), 10 green sheets on the lower side, 130 ° C., 80 kg / c.
The layers were laminated at a pressure of m 2 . In the portion where the metal layer 26 of the green sheet is formed, three circular through holes shown in FIG. 2B are formed so as to be in contact with each other, and filled with the conductive paste B.

【0104】(4)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10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230mmの円
板状に切り出し、内部に厚さ6μm、幅10mm(アス
ペクト比:1666)の抵抗発熱体12を有するセラミ
ック基板11とした。なお、3個の金属層26の直径
は、2.5mmであった。
(4) Next, the obtained laminate was degreased in nitrogen gas at 600 ° C. for 5 hours, and at 1890 ° C. under a pressure of 150
It was hot-pressed at kg / cm 2 for 10 hours to obtain an aluminum nitride plate having a thickness of 3 mm. This was cut into a 230 mm disk to obtain a ceramic substrate 11 having a resistance heating element 12 with a thickness of 6 μm and a width of 10 mm (aspect ratio: 1666). The diameter of the three metal layers 26 was 2.5 mm.

【0105】(5)次に、(4)で得られたセラミック
基板11を、ダイヤモンド砥石で研磨した後、マスクを
載置し、ガラスビーズによるブラスト処理で表面に熱電
対のための有底孔14を設けた。
(5) Next, the ceramic substrate 11 obtained in (4) is polished with a diamond grindstone, a mask is placed thereon, and blast processing with glass beads is performed on the surface to form bottomed holes for thermocouples. 14 were provided.

【0106】(6)さらに、図2(b)に示した円形の
金属層26が3個集合した部分の中央にザグリ加工で直
径5.2mm、深さ0.5mmの袋孔27を形成し、こ
の袋孔27にタングステンからなるワッシャー24を嵌
め込んだ後、ワッシャー24の中心孔に導電線13を挿
入し、Ni−Au合金(Au:82重量%、Ni:18
重量%)からなる金ろうを用い、1030℃で加熱、リ
フローして、ニッケル製の導電線13を抵抗発熱体12
の端部と接続した。
(6) Further, a blind hole 27 having a diameter of 5.2 mm and a depth of 0.5 mm is formed in the center of a portion where three circular metal layers 26 shown in FIG. After fitting a washer 24 made of tungsten into the blind hole 27, the conductive wire 13 is inserted into the center hole of the washer 24, and a Ni-Au alloy (Au: 82% by weight, Ni: 18) is used.
(% By weight) and heated and reflowed at 1030 ° C. to form a conductive wire 13 made of nickel into a resistance heating element 12.
Connected to the end of

【0107】(7)次に、ワッシャー24、金属層26
の露出部および導電線13の少なくとも一部に厚さ3μ
mのNi−Bめっき層17を無電解めっきにより形成し
た。なお、Ni−Bめっき浴の組成は、硫酸ニッケル8
0g/l、ほう酸8g/l、酢酸ナトリウム12g/
l、塩化アンモニウム6g/lであり、また、そのめっ
き時のめっき浴の温度は、60℃であった。この後、温
度制御のための複数の熱電対を有底孔に埋め込み、セラ
ミックヒータ10の製造を完了した。
(7) Next, the washer 24 and the metal layer 26
3 μm in the thickness of the exposed portion and at least a portion of the conductive wire 13.
m-Ni-B plating layer 17 was formed by electroless plating. The composition of the Ni-B plating bath was nickel sulfate 8
0 g / l, boric acid 8 g / l, sodium acetate 12 g /
1 and ammonium chloride 6 g / l, and the temperature of the plating bath during the plating was 60 ° C. Thereafter, a plurality of thermocouples for temperature control were embedded in the bottomed holes, and the manufacture of the ceramic heater 10 was completed.

【0108】(実施例2)セラミックヒータ グリーンシートにスルーホール用の貫通孔を形成し、導
体ペーストBを充填し、また、抵抗発熱体用の導体ペー
スト層380を形成したグリーンシート50に、導体ペ
ーストを印刷しないグリーンシート50を上側(加熱
面)に15枚、下側に10枚積層して焼成した以外は、
実施例1の場合と同様にして、セラミックヒータ30を
製造した。
(Example 2) A through hole for a through hole was formed in a ceramic heater green sheet, a conductive paste B was filled in, and a green sheet 50 on which a conductive paste layer 380 for a resistance heating element was formed was provided with a conductor. Except that 15 green sheets 50 on which no paste is printed are laminated on the upper side (heating surface) and 10 on the lower side and fired.
A ceramic heater 30 was manufactured in the same manner as in Example 1.

【0109】(比較例1)Ni−Bめっき層を形成しな
かった以外は、実施例1の場合と同様にして、セラミッ
クヒータを製造した。
Comparative Example 1 A ceramic heater was manufactured in the same manner as in Example 1 except that the Ni—B plating layer was not formed.

【0110】(実施例3)無電解Niめっきを行う際、
硫酸ニッケル80g/l、次亜リン酸ナトリウム12g
/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の濃度からなる無電解めっき浴
を用いたほかは、実施例1の場合と同様にしてセラミッ
クヒータを製造した。
Example 3 When performing electroless Ni plating,
Nickel sulfate 80 g / l, sodium hypophosphite 12 g
/ L, sodium acetate 12g / l, boric acid 8g / l, and an electroless plating bath consisting of ammonium chloride 6g / l, except that a ceramic heater was manufactured in the same manner as in Example 1.

【0111】上記実施例1〜3および比較例1で得られ
たセラミックヒータについて、通電を行って450℃ま
で昇温させた後、その温度で1000時間保持し、導電
線の脱落の有無を調べた。その結果、実施例1〜3で
は、導電線の脱落はなかった。これに対し、比較例1で
は、10箇所の導電線中、5箇所で脱落があった。ま
た、実施例3では、脱落はなかったが、抵抗発熱体と導
電線との抵抗値が約5%ほど上がっていた。Niめっき
層を顕微鏡で観察すると、めっき膜が余り緻密でなく、
開孔が存在しているため、この開孔を介して空気がワッ
シャー等と接触し、酸化されたのではないかと考えられ
る。
The ceramic heaters obtained in Examples 1 to 3 and Comparative Example 1 were energized to raise the temperature to 450 ° C., and then held at that temperature for 1000 hours to check whether or not the conductive wires had fallen. Was. As a result, in Examples 1 to 3, the conductive wires did not fall off. On the other hand, in Comparative Example 1, dropping occurred at 5 places out of 10 conductive wires. Further, in Example 3, although there was no dropout, the resistance value between the resistance heating element and the conductive wire was increased by about 5%. When observing the Ni plating layer with a microscope, the plating film is not very dense,
It is considered that air was in contact with a washer or the like through the opening and was oxidized because of the presence of the opening.

【0112】(実施例4) ウエハプローバの製造(図
7〜9参照) (1)窒化アルミニウム粉末(トクヤマ社製、平均粒径
1.1μm)100重量部、イットリア(平均粒径0.
4μm)4重量部、アクリルバイダー11.5重量部、
分散剤0.5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53重量部を混合した組成物を、
ドクターブレード法により成形し、厚さ0.47mmの
グリーンシートを得た。
Example 4 Production of Wafer Probe (See FIGS. 7 to 9) (1) 100 parts by weight of aluminum nitride powder (manufactured by Tokuyama Corporation, average particle size 1.1 μm), yttria (average particle size: 0.1 μm)
4 μm) 4 parts by weight, acrylic binder 11.5 parts by weight,
A composition obtained by mixing 0.5 part by weight of a dispersant and 53 parts by weight of alcohol composed of 1-butanol and ethanol,
The green sheet was formed by a doctor blade method to obtain a green sheet having a thickness of 0.47 mm.

【0113】(2)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導電線と接続
するためのスルーホール用の貫通孔を設けた。 (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。
(2) After drying the green sheet at 80 ° C. for 5 hours, a through hole for a through hole for connecting the heating element and the conductive wire was formed by punching. (3) 100 parts by weight of tungsten carbide particles having an average particle diameter of 1 μm, 3.0 parts by weight of an acrylic binder, α-
A conductive paste A was prepared by mixing 3.5 parts by weight of a terpineol solvent and 0.3 parts by weight of a dispersant.

【0114】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3.7重量および分散剤0.2重
量部を混合して導電性ペーストBとした。
Further, 100 parts by weight of tungsten particles having an average particle diameter of 3 μm, 1.9 parts by weight of an acrylic binder, α
-Conductive paste B was prepared by mixing 3.7 parts by weight of a terpineol solvent and 0.2 parts by weight of a dispersant.

【0115】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。さらに、
発熱体を図1に示すように同心円パターンとして印刷し
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. further,
The heating element was printed as a concentric pattern as shown in FIG.

【0116】また、導電線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。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130℃、80kg/c
2 の圧力で一体化し、積層体を作製した。
Further, a conductive paste B was filled in a through hole for a through hole for connecting to a conductive line. further,
A stack of 50 printed and unprinted green sheets is laminated at 130 ° C. and 80 kg / c.
The layers were integrated under a pressure of m 2 to produce a laminate.

【0117】(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。これを直径230mmの円状に
切り出してセラミック製の板状体とした。スルーホール
の大きさは直径2.0mm、深さ3.0mmであった。
また、ガード電極6、グランド電極7の厚さは6μm、
ガード電極6の形成位置は、ウエハ載置面から0.7m
m、グランド電極7の形成位置は、ウエハ載置面から
1.4mm、発熱体の形成位置は、ウエハ載置面から
2.8mm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. This was cut into a circular shape having a diameter of 230 mm to obtain a ceramic plate. The size of the through hole was 2.0 mm in diameter and 3.0 mm in depth.
Further, the thickness of the guard electrode 6 and the ground electrode 7 is 6 μm,
The formation position of the guard electrode 6 is 0.7 m from the wafer mounting surface.
m, the formation position of the ground electrode 7 was 1.4 mm from the wafer mounting surface, and the formation position of the heating element was 2.8 mm from the wafer mounting surface.

【0118】(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有底孔および
シリコンウエハ吸着用の溝7(幅0.5mm、深さ0.
5mm)を設けた。
(5) The plate obtained in the above (4) is polished with a diamond grindstone, a mask is placed on the plate, and a bottomed hole for a thermocouple and a silicon wafer are formed on the surface by blasting with SiC or the like. Groove 7 for suction (width 0.5 mm, depth 0.
5 mm).

【0119】(6)溝7が形成された面にスパッタリン
グにてチタン、モリブデン、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、スパ
ッタリングの時間は、30秒から1分の間で、各金属に
より調整した。得られた膜は、蛍光X線分析計の画像か
らチタンは0.5μm、モリブデンは4μm、ニッケル
は1.5μmであった。
(6) Titanium, molybdenum and nickel layers were formed on the surface where the grooves 7 were formed by sputtering. As a device for sputtering, SV-4540 manufactured by Japan Vacuum Engineering Co., Ltd. was used. Sputtering conditions were an atmospheric pressure of 0.6 Pa, a temperature of 100 ° C., and a power of 200 W. The sputtering time was adjusted from 30 seconds to 1 minute for each metal. The obtained film was 0.5 μm for titanium, 4 μm for molybdenum, and 1.5 μm for nickel from the image of the X-ray fluorescence spectrometer.

【0120】(7)硫酸ニッケル30g/l、ほう酸3
0g/l、塩化アンモニウム30g/l、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(6)で得られたセラミック板3を浸漬して、スパ
ッタリングにより形成された金属層の表面に厚さ7μ
m、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。
(7) Nickel sulfate 30 g / l, boric acid 3
The ceramic plate 3 obtained in (6) is immersed in an electroless nickel plating bath comprising 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. 7μ thick
A nickel layer having a content of m and boron of 1% by weight or less was deposited and annealed at 120 ° C. for 3 hours.

【0121】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、次亜リン酸ナトリウム10g/lからなる
無電解金めっき液に93℃の条件で1分間浸漬して、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 /
1, 75 g / l ammonium chloride, 50 g / l sodium citrate, and 10 g / l sodium hypophosphite for 1 minute at 93 ° C. in an electroless gold plating solution to give a thickness of 1 μm on the nickel plating layer. Was formed.

【0122】(8)次いで、溝8から裏面に抜ける吸引
孔9をドリル加工して穿孔し、さらにスルーホール5
6、57、58を露出させるための袋孔(図示せず)を
設けた。そして、この袋孔にタングステン製のワッシャ
ーを嵌め込み、ワッシャーの中心孔にニッケル製の導電
線を挿入した後、Ni−Au合金(Au82wt%、N
i18wt%)からなる金ろうを用い、1030℃で加
熱リフローさせて、各配線の接続を行った。
(8) Next, the suction hole 9 which passes through the groove 8 to the back surface is drilled and drilled.
Bag holes (not shown) for exposing 6, 57 and 58 were provided. Then, a tungsten washer is fitted into the blind hole, a nickel conductive wire is inserted into the center hole of the washer, and then a Ni-Au alloy (Au 82 wt%, N
(i18 wt%), and heated and reflowed at 1030 ° C. to connect each wiring.

【0123】(9)上記ワッシャーの露出部および上記
導電線の少なくとも一部に、上述したものと同様の組成
からなるNi−Bめっき層を無電解めっきにより形成し
た。めっき液は、硫酸ニッケル80g/l、ホウ酸8g
/l、酢酸ナトリウム12g/l、塩化アンモニウム6
g/lを含んでおり、めっき液の温度は、60℃であっ
た。この後、温度制御のために複数の熱電対を凹部に埋
め込み、ウエハプローバヒータ101を得た。
(9) An Ni-B plating layer having the same composition as that described above was formed on the exposed portion of the washer and at least a part of the conductive wire by electroless plating. The plating solution is nickel sulfate 80 g / l, boric acid 8 g
/ L, sodium acetate 12g / l, ammonium chloride 6
g / l, and the temperature of the plating solution was 60 ° C. Thereafter, a plurality of thermocouples were buried in the recesses for temperature control, and a wafer prober heater 101 was obtained.

【0124】得られたウエハプローバ101に通電を行
って450℃まで昇温させた後、1000時間保持し、
導電線の脱落の有無を調べた。なお、ウエハプローバの
使用温度は、150〜200℃であるが、熱電対の脱落
などの不良が発生した場合、過剰昇温することがあり、
このような過酷な条件でもウエハプローバが破壊されな
いことが必要である。従って、今回の試験は、通常の使
用温度よりも、温度を高くして異常自体におけるウエハ
プローバの耐性を試験したものである。この450℃、
1000時間の保持試験では、導電線の脱落は見られな
かった。
The obtained wafer prober 101 was energized to raise the temperature to 450 ° C., and then held for 1000 hours.
The presence or absence of the conductive wire was examined. The working temperature of the wafer prober is 150 to 200 ° C., but when a defect such as a dropout of a thermocouple occurs, the temperature may be excessively increased,
It is necessary that the wafer prober is not broken even under such severe conditions. Therefore, in this test, the resistance of the wafer prober in the abnormal state itself was tested by setting the temperature higher than the normal use temperature. This 450 ° C,
In the holding test for 1000 hours, no drop of the conductive wire was observed.

【0125】(実施例5)応用例、抵抗発熱体および静
電チャック用静電電極を内部に有するセラミックヒータ
(図7) (1)窒化アルミニウム粉末(トクヤマ社製、平均粒径
1.1μm)100重量部、イットリア(平均粒径:
0.4μm)4重量部、アクリルバインダ11.5重量
部、分散剤0.5重量部、ショ糖0.2重量部、グラフ
ァイト0.05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53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のグリーンシートを得た。
(Example 5) Application example, ceramic heater having resistance heating element and electrostatic electrode for electrostatic chuck inside (FIG. 7) (1) Aluminum nitride powder (manufactured by Tokuyama Corporation, average particle size 1.1 μm) 100 parts by weight, yttria (average particle size:
0.4 μm) 4 parts by weight, 11.5 parts by weight of acrylic binder, 0.5 parts by weight of dispersant, 0.2 parts by weight of sucrose, 0.05 parts by weight of graphite and 53 parts by weight of alcohol composed of 1-butanol and ethanol Using the paste in which the parts were mixed, molding was performed by a doctor blade method to obtain a green sheet having a thickness of 0.47 mm.

【0126】(2)次に、このグリーンシートを80℃
で5時間乾燥させた後、パンチングにより直径1.8m
m、3.0mm、5.0mmの半導体ウエハ支持ピンを
挿入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, the green sheet is heated to 80 ° C.
After drying for 5 hours, punch 1.8m in diameter
A portion serving as a through hole for inserting a semiconductor wafer support pin having a length of 3.0 mm and 5.0 mm, and a portion serving as a through hole for connecting to an external terminal were provided.

【0127】(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に図7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 a green sheet 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. 7 was formed on another green sheet.

【0128】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。上記処
理の終わったグリーンシートに、さらに、導体ペースト
を印刷しないグリーンシートを上側(加熱面)に37
枚、下側に13枚、130℃、80kg/cm2 の圧力
で積層した。
Further, a conductive paste B was filled in a through hole for a through hole for connecting an external terminal. On the green sheet after the above processing, a green sheet on which the conductive paste is not printed is further placed on the upper side (heated surface).
13 sheets were stacked on the lower side at 130 ° C. under a pressure of 80 kg / cm 2 .

【0129】(4)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230mmの円板
状に切り出し、内部に厚さ6μm、幅10mmの抵抗発
熱体および静電電極を有するセラミック製の板状体とし
た。
(4) Next, the obtained laminate was degreased in nitrogen gas at 600 ° C. for 5 hours, and at 1890 ° C. under a pressure of 150
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 230 mm disk to obtain a ceramic plate having a 6 μm thick, 10 mm wide resistive heating element and electrostatic electrodes inside.

【0130】(5)次に、(4)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:1.2mm、深さ:2.0mm)を設けた。
(5) Next, the plate obtained in (4) is
After polishing with a diamond grindstone, a mask is placed and Si
A bottomed hole (diameter: 1.2 mm, depth: 2.0 mm) for a thermocouple was provided on the surface by blasting treatment with C or the like.

【0131】(6)さらに、底面に袋孔を形成してスル
ーホールを露出させ、この袋孔にタングステン製のワッ
シャーを嵌め込んだ後、その中心孔にニッケル製の導電
線を挿入し、Ni−Au(Au82wt%、Ni18w
t%)からなる金ろうを用い、1030℃でリフローさ
せて導電線と抵抗発熱体とを接続させた。
(6) Further, a blind hole is formed on the bottom surface to expose a through hole, a tungsten washer is fitted into the blind hole, and a nickel conductive wire is inserted into the center hole of the blind hole, and Ni is inserted. -Au (Au 82 wt%, Ni18w
(t%), and the conductive wire was connected to the resistance heating element by reflow at 1030 ° C.

【0132】(7)ついで、ワッシャーの露出部および
導電線に金をスパッタリングした。金のスパッタリング
を行う際には、日本真空技術社製のSV−4540を使
用した。スパッタリングの条件は、気圧0.6Pa、温
度150℃、電力200Wで、2分間実施した。
(7) Next, gold was sputtered on the exposed portion of the washer and the conductive wire. When performing gold sputtering, SV-4540 manufactured by Nippon Vacuum Engineering Co., Ltd. was used. The sputtering was performed at a pressure of 0.6 Pa, a temperature of 150 ° C., and a power of 200 W for 2 minutes.

【0133】得られた静電チャックに通電を行って、4
50℃まで昇温させた後、導電線の脱落の有無を調べ
た。その結果、450℃で1000時間保持しても、導
電線の脱落は見られなかった。
Electric current was applied to the obtained electrostatic chuck, and 4
After the temperature was raised to 50 ° C., the presence or absence of dropping of the conductive wire was examined. As a result, no drop of the conductive wire was observed even after holding at 450 ° C. for 1000 hours.

【0134】[0134]

【発明の効果】以上説明したように本発明の半導体製造
・検査装置用セラミック基板によれば、接続部分および
導電線の少なくとも一部は、非酸化性金属で被覆されて
なり、また、緩衝材を有する場合には、該緩衝材および
導電線の少なくとも一部は、非酸化性金属で被覆されて
いるので、酸化による劣化が発生しにくく、導電線の脱
落や抵抗値の変動もない。
As described above, according to the ceramic substrate for a semiconductor manufacturing / inspection apparatus of the present invention, at least a part of the connection portion and the conductive wire are coated with a non-oxidizing metal, and the cushioning material is provided. In this case, at least a part of the buffer material and the conductive wire is covered with the non-oxidizing metal, so that deterioration due to oxidation hardly occurs, and the conductive wire does not fall off and the resistance value does not fluctuate.

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

【図1】(a)は、本発明の半導体装置用セラミック基
板の一例であるセラミックヒータを模式的に示す底面図
であり、(b)は、(a)に示したセラミックヒータの
部分拡大縦断面図である。
FIG. 1A is a bottom view schematically showing a ceramic heater which is an example of a ceramic substrate for a semiconductor device of the present invention, and FIG. 1B is a partially enlarged longitudinal section of the ceramic heater shown in FIG. FIG.

【図2】(a)は、上記セラミックヒータの袋孔近傍を
模式的に示す部分拡大縦断面図であり、(b)は、その
A−A線断面図である。
FIG. 2A is a partially enlarged longitudinal sectional view schematically showing the vicinity of a blind hole of the ceramic heater, and FIG. 2B is a sectional view taken along line AA.

【図3】本発明に係るセラミックヒータの別の実施形態
を模式的に示した部分拡大縦断面図である。
FIG. 3 is a partially enlarged longitudinal sectional view schematically showing another embodiment of the ceramic heater according to the present invention.

【図4】(a)は、静電チャックを模式的に示す縦断面
図であり、(b)は、(a)に示した静電チャックのA
−A線断面図である。
4A is a longitudinal sectional view schematically showing an electrostatic chuck, and FIG. 4B is a sectional view of the electrostatic chuck shown in FIG.
FIG. 4 is a cross-sectional view taken along a line A.

【図5】本発明の半導体装置用セラミック基板の一例で
ある静電チャックに埋設されている静電電極の別の一例
を模式的に示す水平断面図である。
FIG. 5 is a horizontal sectional view schematically showing another example of an electrostatic electrode embedded in an electrostatic chuck which is an example of the ceramic substrate for a semiconductor device of the present invention.

【図6】静電チャックに埋設されている静電電極の更に
別の一例を模式的に示す水平断面図である。
FIG. 6 is a horizontal sectional view schematically showing still another example of the electrostatic electrode embedded in the electrostatic chuck.

【図7】本発明の半導体製造・検査装置用セラミック基
板の一例であるウエハプローバを模式的に示す断面図で
ある。
FIG. 7 is a cross-sectional view schematically showing a wafer prober which is an example of a ceramic substrate for a semiconductor manufacturing / inspection apparatus of the present invention.

【図8】図7に示したウエハプローバを模式的に示す平
面図である。
8 is a plan view schematically showing the wafer prober shown in FIG.

【図9】図7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. 9 is a sectional view taken along line AA of the wafer prober shown in FIG. 7;

【図10】(a)〜(d)は、本発明の半導体装置用セ
ラミック基板の一例であるセラミックヒータの製造方法
を模式的に示す断面図である。
FIGS. 10A to 10D are cross-sectional views schematically showing a method of manufacturing a ceramic heater as an example of the ceramic substrate for a semiconductor device according to the present invention.

【図11】従来の半導体装置用セラミック基板を模式的
に示す部分拡大縦断面図である。
FIG. 11 is a partially enlarged longitudinal sectional view schematically showing a conventional ceramic substrate for a semiconductor device.

【図12】(a)は、本発明に先立って開発した半導体
製造・検査装置用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底面図であり、(b)は、
(a)に示したセラミックヒータの部分拡大縦断面図で
ある。
FIG. 12A is a bottom view schematically showing a ceramic heater which is an example of a ceramic substrate for a semiconductor manufacturing / inspection device developed prior to the present invention, and FIG.
It is the elements on larger scale longitudinal sectional view of the ceramic heater shown to (a).

【図13】表面に抵抗発熱体を設けたセラミック基板の
一例を示す断面図である。
FIG. 13 is a cross-sectional view showing an example of a ceramic substrate having a surface provided with a resistance heating element.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

3、11、31、41、61、71、81、100 セ
ラミック基板 6 ガード電極 7 グランド電極 8 溝 9 吸引孔 10、30、40 セラミックヒータ 11a 加熱面 11b 底面 12、42、51、66、112 抵抗発熱体 13、115 導電線 14 有底孔 15 貫通孔 16 支持ピン 17、117 Ni−Bめっき層 19 シリコンウエハ 24 ワッシャー 25、35 金ろう 26、36 金属層 27、37 袋孔 38、56、57、58 スルーホール 60、70、80 静電チャック 62、72、82a、82b チャック正極静電層 63、73、83a、83b チャック負極静電層 62a、63a 半円弧状部 62b、63b 櫛歯部 64 セラミック誘電体膜 113 被覆層 114 ろう材
3, 11, 31, 41, 61, 71, 81, 100 Ceramic substrate 6 Guard electrode 7 Ground electrode 8 Groove 9 Suction hole 10, 30, 40 Ceramic heater 11a Heating surface 11b Bottom surface 12, 42, 51, 66, 112 Resistance Heating element 13, 115 Conductive wire 14 Bottomed hole 15 Through hole 16 Support pin 17, 117 Ni-B plating layer 19 Silicon wafer 24 Washer 25, 35 Gold solder 26, 36 Metal layer 27, 37 Bag hole 38, 56, 57 , 58 through hole 60, 70, 80 electrostatic chuck 62, 72, 82a, 82b chuck positive electrode electrostatic layer 63, 73, 83a, 83b chuck negative electrode electrostatic layer 62a, 63a semicircular portion 62b, 63b comb tooth portion 64 Ceramic dielectric film 113 Coating layer 114 Brazing material

フロントページの続き Fターム(参考) 3K034 AA02 AA08 AA16 AA21 AA22 AA34 BB06 BB14 BC04 BC12 BC16 BC17 BC24 CA02 CA15 CA21 CA26 CA34 CA39 DA04 EA05 EA07 HA01 HA10 JA01 JA02 3K092 PP20 QA05 QB02 QB17 QB18 QB75 QB76 QC21 QC43 QC52 QC62 RF03 RF11 RF13 RF17 RF22 RF26 RF27 TT09 TT21 UA05 UA17 UA18 VV09 VV31 4M106 AA01 BA01 DD23 DJ01 5F004 BB22 BB29 Continued on front page F-term (reference) 3K034 AA02 AA08 AA16 AA21 AA22 AA34 BB06 BB14 BC04 BC12 BC16 BC17 BC24 CA02 CA15 CA21 CA26 CA34 CA39 DA04 EA05 EA07 HA01 HA10 JA01 JA02 3K092 PP20 QA05 QB02 QB17 QB18 QC75 RFB QC RF13 RF17 RF22 RF26 RF27 TT09 TT21 UA05 UA17 UA18 VV09 VV31 4M106 AA01 BA01 DD23 DJ01 5F004 BB22 BB29

Claims (8)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 セラミック基板の表面または内部に1ま
たは2以上の回路からなる導電体が形成されてなる半導
体製造・検査装置用セラミック基板において、前記導電
体には導電線が電気的に接続され、接続部分および導電
線の少なくとも一部は、非酸化性金属で被覆されてなる
ことを特徴とする半導体製造・検査装置用セラミック基
板。
1. A ceramic substrate for a semiconductor manufacturing / inspection apparatus having a conductor formed of one or more circuits formed on or in a surface of a ceramic substrate, wherein a conductor is electrically connected to the conductor. A ceramic substrate for a semiconductor manufacturing / inspection apparatus, wherein at least a part of a connection part and a conductive line are coated with a non-oxidizing metal.
【請求項2】 セラミック基板の表面または内部に1ま
たは2以上の回路からなる導電体が形成されてなる半導
体製造・検査装置用セラミック基板において、前記セラ
ミック基板の底面には緩衝材が形成され、該緩衝材には
導電線が接続されてなるとともに、前記導電線は前記導
電体と電気的に接続され、前記緩衝材および導電線の少
なくとも一部は、非酸化性金属で被覆されてなることを
特徴とする半導体製造・検査装置用セラミック基板。
2. A ceramic substrate for a semiconductor manufacturing / inspection apparatus having a conductor formed of one or more circuits formed on or in a surface of a ceramic substrate, wherein a cushioning material is formed on a bottom surface of the ceramic substrate. A conductive line is connected to the buffer material, the conductive line is electrically connected to the conductor, and at least a portion of the buffer material and the conductive line are coated with a non-oxidizing metal. A ceramic substrate for semiconductor manufacturing / inspection equipment, characterized by the following.
【請求項3】 セラミック基板の表面または内部に1ま
たは2以上の回路からなる導電体が形成されてなる半導
体製造・検査装置用セラミック基板において、前記導電
体には導電線が電気的に接続され、接続部分および導電
線の少なくとも一部は、非酸化性金属で被覆され、さら
に絶縁体で被覆されてなることを特徴とする半導体製造
・検査装置用セラミック基板。
3. A ceramic substrate for a semiconductor manufacturing / inspection apparatus having a conductor formed of one or more circuits formed on or in a surface of a ceramic substrate, wherein a conductive wire is electrically connected to the conductor. A ceramic substrate for a semiconductor manufacturing / inspection apparatus, wherein at least a part of the connection portion and the conductive wire are coated with a non-oxidizing metal and further coated with an insulator.
【請求項4】 セラミック基板の表面または内部に1ま
たは2以上の回路からなる導電体が形成されてなる半導
体製造・検査装置用セラミック基板において、前記セラ
ミック基板の底面には緩衝材が形成され、該緩衝材には
導電線が接続されてなるとともに、前記導電線は前記導
電体と電気的に接続され、前記緩衝材および導電線の少
なくとも一部は、非酸化性金属で被覆され、さらに絶縁
体で被覆されてなることを特徴とする半導体製造・検査
装置用セラミック基板。
4. A ceramic substrate for a semiconductor manufacturing / inspection apparatus in which a conductor made of one or more circuits is formed on or in a surface of a ceramic substrate, wherein a cushioning material is formed on a bottom surface of the ceramic substrate. A conductive line is connected to the buffer, and the conductive line is electrically connected to the conductor. At least a portion of the buffer and the conductive line are coated with a non-oxidizing metal, and further insulated. A ceramic substrate for a semiconductor manufacturing / inspection device, characterized by being coated with a body.
【請求項5】 前記絶縁体は、貴金属ペーストで被覆さ
れてなる請求項3または4に記載の半導体製造・検査装
置用セラミック基板。
5. The ceramic substrate for a semiconductor manufacturing / inspection apparatus according to claim 3, wherein said insulator is coated with a noble metal paste.
【請求項6】 前記非酸化性金属は、ニッケルである請
求項1〜5のいずれか1に記載の半導体製造・検査装置
用セラミック基板。
6. The ceramic substrate according to claim 1, wherein the non-oxidizable metal is nickel.
【請求項7】 前記非酸化性金属は、B含有ニッケルで
ある請求項1〜5のいずれか1に記載の半導体製造・検
査装置用セラミック基板。
7. The ceramic substrate for a semiconductor manufacturing / inspection apparatus according to claim 1, wherein said non-oxidizable metal is nickel containing B.
【請求項8】 前記緩衝材は、導電性であり、該導電性
緩衝材と回路との端部にスルーホールが介装され、前記
スルーホールを介して前記回路の端部と前記導電性緩衝
材との接続が図られている請求項1〜7のいずれか1に
記載の半導体製造・検査装置用セラミック基板。
8. The buffer material is conductive, a through hole is provided at an end of the conductive buffer material and an end of the circuit, and an end of the circuit is connected to the end of the circuit through the through hole. The ceramic substrate for a semiconductor manufacturing / inspection apparatus according to claim 1, wherein the ceramic substrate is connected to a material.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2009188389A (en) * 2008-01-08 2009-08-20 Ngk Insulators Ltd Joint structure and apparatus for manufacturing semiconductor
JP2014186872A (en) * 2013-03-23 2014-10-02 Kyocera Corp Ceramic heater
WO2020110954A1 (en) * 2018-11-30 2020-06-04 京セラ株式会社 Ceramic structure and structure with terminal

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2009188389A (en) * 2008-01-08 2009-08-20 Ngk Insulators Ltd Joint structure and apparatus for manufacturing semiconductor
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