JP2001354473A - セラミック基板 - Google Patents

セラミック基板

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JP2001354473A JP2000132122A JP2000132122A JP2001354473A JP 2001354473 A JP2001354473 A JP 2001354473A JP 2000132122 A JP2000132122 A JP 2000132122A JP 2000132122 A JP2000132122 A JP 2000132122A JP 2001354473 A JP2001354473 A JP 2001354473A
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ceramic
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hole
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康隆 伊藤
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 支持容器への取り付けや取り外しの際に、衝
撃によりクラックが生じることがなく、また、支持容器
に固定した後に加熱する際、内部に生じる熱応力や熱衝
撃等に起因してクラックが発生することもなく、しか
も、セラミック基板の回動を防止することができるセラ
ミック基板を提供する。 【解決手段】 セラミック基板の内部又は表面に、導体
層が形成されてなるセラミック基板であって、上記セラ
ミック基板に切り欠きが形成されていることを特徴とす
るセラミック基板。

Description

【発明の詳細な説明】
【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。
【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。
【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、歪み等が発生していまい、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。
【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、半導体ウエハ等の被加熱物を加熱
する面（以下、加熱面という）の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。
【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。
【０００６】このようなセラミックヒータでは、高温に
おいても機械的な強度の大きいセラミック基板を用いて
いるため、セラミック基板の厚さを薄くして熱容量を小
さくすることができ、その結果、電圧や電流量の変化に
対してセラミック基板の温度を迅速に追従させることが
できる。
【０００７】通常、この種のセラミックヒータでは、セ
ラミック基板の表面または内部に測温素子を取り付け、
このセラミック基板を樹脂製の断熱部材を介して金属製
の支持容器に取り付けた後、測温素子からの配線や抵抗
発熱体からの配線を制御装置に接続し、測温素子により
測定される温度に基づいて抵抗発熱体に電圧を印加し、
セラミック基板の温度を制御している。
【０００８】図１３は、この種のセラミックヒータのセ
ラミック基板を固定部材を用いて支持容器に取り付ける
様子を示す分解斜視図である。
【０００９】図１３に示す通り、セラミック基板９１の
周縁部付近には、ボルト等の固定部材９４を取り付ける
ための貫通孔９２が設けられており、この固定部材９４
がワッシャー９３を介して貫通孔９２に挿通され、支持
容器９５の貫通孔９６にねじ込まれることによりセラミ
ック基板９１が支持容器９５に固定されるようになって
いる。なお、支持容器９５とセラミック基板９１の間に
は、通常、樹脂等からなる断熱部材が介装されている。
【００１０】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、このよ
うな貫通孔９２を有するセラミック基板９１を用いた場
合、貫通孔９２とセラミック基板９１の側面との間はわ
ずかな距離しかないため、セラミック基板９１を取り付
けたり、取り外したりする際の衝撃や、セラミック基板
９１を取り付けた後の加熱時等に、セラミック基板９１
に熱応力等が生じたり、熱衝撃が生じることにより、貫
通孔９２とセラミック基板９１の側面との間にクラック
が発生しやすいという問題があった。
【００１１】また、セラミック基板９１を取り替える際
に、固定部材９４を完全に引き抜いてしまわなければ、
セラミック基板９１を支持容器から取り外すことができ
ず、取り付けや取り外しに時間がかかるという問題があ
った。さらに、セラミック基板９１はシリコンウエハの
形状にあわせて円板形状であるが、セラミック基板９１
に貫通孔９２を形成しない場合には、セラミック基板９
１が円板形状であるが故に回動しやすく、回動すると、
セラミック基板９１に接続されている測温素子や抵抗発
熱体からの配線がねじれて外れたりするという問題もあ
った。
【００１２】本発明は、上記課題に鑑みてなされたもの
であり、セラミック基板を支持容器に取り付けたり、取
り外す際の衝撃や、セラミック基板を支持容器に取り付
けた後の加熱時に、セラミック基板に応力や熱衝撃が働
いても、セラミック基板にクラックが発生することがな
く、また、セラミック基板の取り替えを短時間で行うこ
とができ、しかも、セラミック基板に貫通孔を形成しな
くても、セラミック基板の回動を防止することができる
セラミック基板を提供することを目的とする。
【００１３】
【課題を解決するための手段】本発明は、セラミック基
板の内部または表面に、導体層が形成されてなるセラミ
ック基板であって、上記セラミック基板に切り欠きが形
成されていることを特徴とするセラミック基板である。
【００１４】本発明のセラミック基板によれば、切り欠
きが従来のセラミック基板９１における貫通孔９２（図
１３参照）の役割を果たし、この切り欠きの内部に固定
部材を挿通させることにより、セラミック基板を支持容
器に固定することができる。しかも、切り欠きであるの
で、従来のように、セラミック基板の取付けや取り外し
の際の衝撃によりクラックが発生することはなく、ま
た、セラミック基板に働く応力や熱衝撃に起因してクラ
ックが発生することもない。さらに、固定部材をセラミ
ック基板から完全に引き抜かなくても、固定部材を緩め
てからセラミック基板をずらすことにより、セラミック
基板を支持容器から取り外すことができ、短時間で取り
付け、取り外しを行うことができる。また、円板形状の
セラミック基板の回動を防止することができるため、セ
ラミック基板に接続されている測温素子や抵抗発熱体か
らの配線がねじれて外れたりするという問題もない。さ
らに、セラミック基板に温度分布が存在する場合、セラ
ミック基板が回動することにより温度分布が動いてしま
うと、各シリコンウエハ毎の性能のバラツキが著しく大
きくなるが、本発明ではこのような問題もない。
【００１５】本発明において、上記セラミック基板の内
部または表面に、抵抗発熱体が形成された場合には、上
記セラミック基板は、ホットプレートとして機能し、上
記セラミック基板の内部に、静電電極が形成された場合
には、上記セラミック基板は、静電チャックとして機能
する。
【００１６】また、上記セラミック基板の表面に、チャ
ックトップ導体層が形成され、上記セラミック基板の内
部に、ガード電極および／またはグランド電極が形成さ
れた場合には、上記セラミック基板は、ウエハプローバ
として機能する。
【００１７】
【発明の実施の形態】以下、本発明のセラミック基板に
ついて説明する。本発明のセラミック基板は、セラミッ
ク基板の内部または表面に、導体層が形成されてなるセ
ラミック基板であって、上記セラミック基板に切り欠き
が形成されていることを特徴とする。
【００１８】はじめに、セラミック基板の表面または内
部に導体層として、抵抗発熱体が形成されたホットプレ
ート（セラミックヒータともいう）について説明する。
図１は、本発明のセラミック基板の一例であるセラミッ
クヒータを模式的に示す底面図であり、図２（ａ）は、
図１に示すセラミックヒータのセラミック基板を固定部
材を用いて支持容器に取り付ける様子を示す分解斜視図
であり、（ｂ）は、切り欠き近傍の部分拡大平面図であ
り、図３は、図１に示すセラミックヒータの一部を模式
的に示す部分拡大断面図である。
【００１９】図１に示したように、セラミック基板１１
は、円板状に形成されており、このセラミック基板１１
の周縁部には、３つの切り欠き１８が形成され、一方、
セラミック基板１１の底面には、周縁部に近い部分に屈
曲形状の回路からなる抵抗発熱体１２ａが形成され、そ
れよりも内側の部分に略同心円形状からなる抵抗発熱体
１２ｂ〜１２ｄが形成され、これらの回路を組み合わせ
ることにより、加熱面１１ａでの温度が均一になるよう
に設計されている。
【００２０】また、抵抗発熱体１２ａ〜１２ｄは、酸化
を防止するために金属被覆層１２０が形成され、その両
端に入出力用の端子部１３ａ〜１３ｆが形成されてお
り、さらに、この端子部１３ａ〜１３ｆには、図３に示
したように外部端子１７が半田等を用いて接合されてい
る。なお、図３では、図示していないが、この外部端子
１７には、配線を備えたソケット等が接続され、電源と
の接続が図られるようになっている。
【００２１】なお、図１に示したセラミック基板１１で
は、その底面に抵抗発熱体１２ａ〜１２ｄが形成されて
いるが、抵抗発熱体は、セラミック基板の内部に形成さ
れていてもよい。この場合には、抵抗発熱体の端部の直
下にスルーホールを設け、このスルーホールが露出する
ように袋孔を設けることにより、電源との接続を図るこ
とができる。
【００２２】また、セラミック基板１１には、測温素子
を挿入するための有底孔１４が形成されており、中央に
近い部分には、リフターピン１６を挿入するための貫通
孔１５が形成されている。
【００２３】このリフターピン１６は、その上にシリコ
ンウエハ１９を載置して上下させることができるように
なっており、これにより、シリコンウエハ１９を図示し
ない搬送機に渡したり、搬送機からシリコンウエハ１９
を受け取ったりすることができるとともに、シリコンウ
エハ１９をセラミック基板１１の加熱面１１ａに載置し
て加熱したり、シリコンウエハ１９を加熱面１１ａから
５０〜２０００μｍ離間させた状態で支持し、加熱する
ことができるようになっている。
【００２４】また、セラミック基板１１に貫通孔や凹部
を設け、この貫通孔または凹部に先端が尖塔状または半
球状の支持ピンを挿入した後、支持ピンをセラミック基
板１１よりわずかに突出させた状態で固定し、この支持
ピンでシリコンウエハ１９を支持することにより、加熱
面１１ａから５０〜２０００μｍ離間させた状態で加熱
してもよい。
【００２５】このセラミックヒータ１０においては、上
記したように、３つの切り欠き１８がセラミック基板１
１の外縁部に形成されているが、この切り欠き１８の個
数は、セラミック基板１１を支持容器にしっかりと固定
することができれば、３個に限定はされず、２個でも、
４個以上であってもよい。ただし、セラミック基板１１
を水平に、かつ、安定して支持容器に固定するために、
切り欠き１８は、セラミック基板１１の外縁部に均等に
形成されていることが望ましい。
【００２６】切り欠き１８の大きさは、使用する固定部
材１３０およびセラミック基板１１の大きさ等に合わせ
て適宜調整されるが、幅ｌは、１〜１０ｍｍ、奥行きｄ
は、１〜１０ｍｍの範囲であることが望ましい（図２
（ｂ）参照）。ただし、切り欠き１８の形状は、例え
ば、図２に示したように平面視Ｕ字型のような曲面によ
り形成されていることが望ましい。平面視で、長方形や
Ｖ字型のような切り欠きを形成すると、この切り欠きに
角が存在するため、その部分に応力集中が発生し、クラ
ックが生じやすくなるからである。
【００２７】図２に示すように、このセラミック基板１
１を支持容器１５０に固定する際には、固定部材１３０
をワッシャー１３１を介して切り欠き１８に挿通し、支
持容器１５０のネジが切られた貫通孔１５１にねじ込ま
せることにより支持容器に固定する。また、固定部材と
して、ボルト、ナットを用い、セラミック基板を固定し
てもよい。なお、図示はしていないが、従来の場合と同
様に、セラミック基板１１と支持容器との間には、ポリ
イミド等の耐熱性樹脂やセラミック等の無機材料からな
る断熱部材が介装されていてもよい。
【００２８】固定部材１３０は特に限定されず、例え
ば、金属製のボルト等が挙げられる。ワッシャー１３１
としては特に限定されず、例えば、金属、耐熱性樹脂、
アルミナ等のセラミックからなるもの等が挙げられる。
【００２９】図４（ａ）は、本発明のセラミック基板の
別の実施形態を模式的に示す分解斜視図であり、（ｂ）
は、さらに、別の実施形態を模式的に示す斜視図であ
る。本発明では、図４（ａ）に示すように、セラミック
基板２１０の側面の一部を直線的に切り欠くことによ
り、切り欠き２８０を形成してもよい。この場合、支持
容器２５０に形成された貫通孔２５１が、切り欠き２８
０の部分で露出するように、セラミック基板２１０を支
持容器２５０に嵌め込み、貫通孔２５１に回動防止ピン
２３０を挿入することでセラミック基板２１０の回転を
防止することができる。なお、この場合には、図５に示
したように、断熱部材（図示せず）を介して支持容器２
５０にセラミック基板２１０を嵌め込むことが望まし
い。さらに、図４（ｂ）に示すように、直線的な切り欠
き３８０はセラミック基板３１０に複数箇所あってもよ
い。
【００３０】図５は、このような構成のセラミック基板
１１が、図１とは別の構成の支持容器に取り付けられた
状態を模式的に示す断面図である。切り欠き１８を有す
るセラミック基板１１は、円筒形状の支持容器６２の上
部に断熱部材６１を介して嵌め込まれ、固定部材１３０
が切り欠き１８、断熱部材６１の貫通孔を挿通し、支持
容器６２の基板受け部６２ｂに形成されたネジ孔にねじ
込まれることにより、支持容器６２に固定されている。
【００３１】支持容器６２は、上記したように、円筒状
の本体６２ａの上部の内側に、セラミック基板１１を固
定するための円環形状の基板受け部６２ｂが設けられる
とともに、本体６２ａの下部に円環形状の底板受け部６
２ｃが設けられ、この底板受け部６２ｃに底板６４が固
定されている。
【００３２】セラミック基板１１は、図１に示したセラ
ミックヒータ１０と略同様に構成され、抵抗発熱体１２
の端部には、先端がＴ字形状の導電線６６が半田等によ
り接続され、一方、有底孔１４には、金属線６３を有す
る熱電対等の測温素子２８が挿入され、耐熱性樹脂等を
用いて封止されている。金属線６３や導電線６６は、支
持容器６２の底板６４に形成された貫通孔６４ａから引
き出されている。これらの配線は、支持容器の内部に設
けられた絶縁性部材に収容され、底部の貫通孔から一括
して引き出されていてもよい。この場合には、それぞれ
の配線を絶縁性の被覆部材で被覆しておくことが望まし
い。なお、セラミック基板１１に形成された貫通孔１５
の直下には、リフターピン（図示せず）をスムーズに挿
通することができるように、この貫通孔１５と連通する
ようにガイド管６９が設けられている。
【００３３】本発明のセラミック基板は、図１に示した
ように、支持容器の上に断熱部材等を介して固定されて
いてもよく、図５に示したように、支持容器の上部に断
熱部材等を介して嵌め込まれていてもよい。
【００３４】セラミック基板に形成される抵抗発熱体１
２のパターンとしては、図１に示した同心円形状と屈曲
線形状との組み合わせのほかに、同心円形状、渦巻き形
状、偏心円形状などの単独パターン、または、これらと
屈曲線形状との組み合わせなどが挙げられる。
【００３５】上記セラミックヒータにおいて、上記抵抗
発熱体からなる回路の数は１以上であれば特に限定され
ないが、加熱面を均一に加熱するためには、複数の回路
が形成されていることが望ましく、特に図１に示したよ
うな、複数の同心円状の回路と屈曲線状の回路とを組み
合わせたものが好ましい。なお、図１に示したセラミッ
クヒータでは、抵抗発熱体が底面に形成されているが、
抵抗発熱体は、セラミック基板の内部に形成されていて
もよい。
【００３６】上記抵抗発熱体を、セラミック基板の内部
に形成する場合、その形成位置は特に限定されないが、
セラミック基板の底面からその厚さの６０％までの位置
に少なくとも１層形成されていることが好ましい。熱が
加熱面に到達するまでに拡散し、加熱面の温度が均一に
なるからである。
【００３７】セラミック基板の内部または底面に抵抗発
熱体を形成する際には、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
を作製する。一方、表面に抵抗発熱体を形成する場合に
は、通常、焼成を行って、セラミック基板を製造した
後、その表面に導体ペースト層を形成し、焼成すること
より、抵抗発熱体を作製する。
【００３８】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。
【００３９】上記金属粒子としては、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。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。これらの金
属は、比較的酸化しにくく、発熱するに充分な抵抗値を
有するからである。
【００４０】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。これら金属粒子または導電性セラミック粒子の粒
径は、０．１〜１００μｍ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。
【００４１】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。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。
【００４２】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、フェノール樹脂などが挙げられ
る。また、溶剤としては、例えば、イソプロピルアルコ
ールなどが挙げられる。増粘剤としては、セルロースな
どが挙げられる。
【００４３】抵抗発熱体用の導体ペーストをセラミック
基板の表面に形成する際には、導体ペースト中に金属粒
子のほかに金属酸化物を添加し、金属粒子および金属酸
化物を焼結させたものとすることが好ましい。このよう
に、金属酸化物を金属粒子とともに焼結させることによ
り、セラミック基板と金属粒子とを密着させることがで
きる。
【００４４】金属酸化物を混合することにより、セラミ
ック基板との密着性が改善される理由は明確ではない
が、金属粒子表面や非酸化物からなるセラミック基板の
表面は、その表面がわずかに酸化されて酸化膜が形成さ
れており、この酸化膜同士が金属酸化物を介して焼結し
て一体化し、金属粒子とセラミックとが密着するのでは
ないかと考えられる。また、セラミック基板を構成する
セラミックが酸化物の場合は、当然に表面が酸化物から
なるので、密着性に優れた導体層が形成される。
【００４５】上記金属酸化物としては、例えば、酸化
鉛、酸化亜鉛、シリカ、酸化ホウ素（Ｂ 2 Ｏ3 ）、アル
ミナ、イットリアおよびチタニアからなる群から選ばれ
る少なくとも１種が好ましい。これらの酸化物は、抵抗
発熱体の抵抗値を大きくすることなく、金属粒子とセラ
ミック基板との密着性を改善することができるからであ
る。
【００４６】上記酸化鉛、酸化亜鉛、シリカ、酸化ホウ
素（Ｂ2 Ｏ3 ）、アルミナ、イットリア、チタニアの割
合は、金属酸化物の全量を１００重量部とした場合、重
量比で、酸化鉛が１〜１０、シリカが１〜３０、酸化ホ
ウ素が５〜５０、酸化亜鉛が２０〜７０、アルミナが１
〜１０、イットリアが１〜５０、チタニアが１〜５０で
あって、その合計が１００重量部を超えない範囲で調整
されていることが好ましい。これらの範囲で、これらの
酸化物の量を調整することにより、特にセラミック基板
との密着性を改善することができる。
【００４７】上記金属酸化物の金属粒子に対する添加量
は、０．１重量％以上１０重量％未満が好ましい。ま
た、このような構成の導体ペーストを使用して抵抗発熱
体を形成した際の面積抵抗率は、１〜４５ｍΩ／□が好
ましい。
【００４８】面積抵抗率が４５ｍΩ／□を超えると、印
加電圧量に対して発熱量は大きくなりすぎて、表面に抵
抗発熱体を設けた半導体装置用セラミック基板では、そ
の発熱量を制御しにくいからである。なお、金属酸化物
の添加量が１０重量％以上であると、面積抵抗率が５０
ｍΩ／□を超えてしまい、発熱量が大きくなりすぎて温
度制御が難しくなり、温度分布の均一性が低下する。
【００４９】抵抗発熱体がセラミック基板の表面に形成
される場合には、抵抗発熱体の表面部分に、金属被覆層
が形成されていることが好ましい。内部の金属焼結体が
酸化されて抵抗値が変化するのを防止するためである。
形成する金属被覆層の厚さは、０．１〜１０μｍが好ま
しい。
【００５０】上記金属被覆層を形成する際に使用される
金属は、非酸化性の金属であれば特に限定されないが、
具体的には、例えば、金、銀、パラジウム、白金、ニッ
ケルなどが挙げられる。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。これらのなかでは、ニ
ッケルが好ましい。なお、抵抗発熱体をセラミック基板
の内部に形成する場合には、抵抗発熱体表面が酸化され
ることがないため、被覆は不要である。なお、抵抗発熱
体は、上述したように、導体ペーストを用いることによ
り、形成することができるが、金属線を成形体の内部に
埋設することによっても形成することができる。本発明
のセラミック基板は、１５０℃以上で使用することがで
き、２００℃以上で使用することが望ましい。
【００５１】このように本発明のセラミック基板に形成
されている導体層が、抵抗発熱体である場合には、セラ
ミックヒータとして使用することができる。このセラミ
ック基板を構成するセラミック材料は特に限定されるも
のではなく、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。
【００５２】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。
【００５３】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
ュライト、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。
【００５４】これらのセラミックのなかでは、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
比べて好ましい。熱伝導率が高いからである。また、窒
化物セラミックのなかでは、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。
【００５５】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、Ｙ2 Ｏ3 、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。
【００５６】本発明にかかるセラミック基板は、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。
【００５７】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。
【００５８】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。
【００５９】非晶質のカーボンは、例えば、Ｃ、Ｈ、Ｏ
だけからなる炭化水素、好ましくは、糖類を、空気中で
焼成することにより得ることができ、結晶質のカーボン
としては、グラファイト粉末等を用いることができる。
また、アクリル系樹脂を不活性雰囲気下で熱分解させた
後、加熱加圧することによりカーボンを得ることができ
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もできる。
【００６０】セラミック基板の形状は、円板形状が好ま
しく、その直径は、２００ｍｍ以上が好ましく、２５０
ｍｍ以上が最適である。円板形状の本発明のセラミック
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。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。上
記厚さが薄すぎると、高温で加熱する際に反りが発生し
やすく、一方、厚過ぎると熱容量が大きく成りすぎて昇
温降温特性が低下するからである。
【００６１】また、セラミック基板の気孔率は、０また
は５％以下が好ましい。上記気孔率はアルキメデス法に
より測定する。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。
【００６２】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。
【００６３】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、０．５ｍｍ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。
【００６４】上述したセラミックヒータは、セラミック
基板の表面または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、シリコン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。本発明のセラミッ
ク基板のその他の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、サセプタ等が挙げられる。
【００６５】本発明のセラミック基板の内部に形成され
た導体層が静電電極である場合には、このセラミック基
板は、静電チャックとして機能する。図６（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。
【００６６】この静電チャック２０では、セラミック基
板２１の内部にチャック正負電極層２２、２３が埋設さ
れ、その電極上にセラミック誘電体膜２５が形成されて
いる。また、セラミック基板２１の内部には、抵抗発熱
体２４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いる。なお、セラミック基板２１
には、必要に応じて、ＲＦ電極が埋設されていてもよ
い。
【００６７】また、（ｂ）に示したように、静電チャッ
ク２０は、通常、平面視円形状に形成されており、セラ
ミック基板２１の内部に図６に示した半円弧状部２２ａ
と櫛歯部２２ｂとからなるチャック正極静電層２２と、
同じく半円弧状部２３ａと櫛歯部２３ｂとからなるチャ
ック負極静電層２３とが、互いに櫛歯部２２ｂ、２３ｂ
を交差するように対向して配置されている。
【００６８】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２２とチャック負極静電層２３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。
【００６９】図７および図８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７
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８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
のチャック正極静電層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。
【００７０】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。
【００７１】次に、本発明の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、導体層としてガー
ド電極やグランド電極を形成した場合には、上記セラミ
ック基板は、ウエハプローバとして機能する。図９は、
本発明のセラミック基板の一例であるウエハプローバを
模式的に示した断面図であり、図１０は、その平面図で
あり、図１１は、図９に示したウエハプローバにおける
Ａ−Ａ線断面図である。
【００７２】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７が形
成されるとともに、溝７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８が設けられており、溝７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。
【００７３】一方、セラミック基板３の底面には、シリ
コンウエハの温度をコントロールするために、図１に示
したような同心円状のパターンと屈曲線状のパターンと
を組み合わせた抵抗発熱体４１が設けられており、抵抗
発熱体４１の両端に形成された端子部には、外部端子が
接続、固定されている。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
１１に示したような格子形状のガード電極５とグランド
電極６とが設けられている。なお、ガード電極５に矩形
状の電極非形成部５２が設けられているのは、ガード電
極５を挟んだ上下のセラミック基板を互いに接着させる
ためである。
【００７４】このような構成のウエハプローバでは、そ
の上に集積回路が形成されたシリコンウエハを載置した
後、このシリコンウエハにテスタピンを持つプローブカ
ードを押しつけ、加熱、冷却しながら電圧を印加して、
回路が正常に動作するか否かをテストする導通テストを
行うことができる。
【００７５】次に、本発明の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。まず、図１に示したセラミック基板１１の底面
に抵抗発熱体１２が形成されたセラミックヒータの製造
方法について説明する。
【００７６】(1) セラミック基板の作製工程 上述した窒化アルミニウムなどの窒化物セラミックに必
要に応じてイットリア等の焼結助剤やバインダ等を配合
してスラリーを調製した後、このスラリーをスプレード
ライ等の方法で顆粒状にし、この顆粒を金型などに入れ
て加圧することにより板状などに成形し、生成形体（グ
リーン）を作製する。この際、カーボンを含有させても
よい。
【００７７】次に、生成形体に、必要に応じて、シリコ
ンウエハを支持するためのリフターピン１６を挿通する
貫通孔１５となる部分や熱電対などの測温素子を埋め込
むための有底孔１４となる部分や固定部材１３０を挿通
する切り欠き１８となる部分等を形成する。焼成後、ド
リルや切削部材等を用い、製造したセラミック基板に貫
通孔１５、有底孔１４、切り欠き１８等を形成してもよ
い。
【００７８】次に、この生成形体を加熱、焼成して焼結
させ、セラミック製の板状体を製造する。この後、所定
の形状に加工することにより、セラミック基板１１を作
製するが、焼成後にそのまま使用することができる形状
としてもよい。加圧しながら加熱、焼成を行うことによ
り、気孔のないセラミック基板１１を製造することが可
能となる。加熱、焼成は、焼結温度以上であればよい
が、窒化物セラミックでは、１０００〜２５００℃であ
る。
【００７９】(2) セラミック基板に導体ペーストを印刷
する工程 導体ペーストは、一般に、金属粒子、樹脂、溶剤からな
る粘度の高い流動物である。この導体ペーストをスクリ
ーン印刷などを用い、抵抗発熱体を設けようとする部分
に印刷を行うことにより、導体ペースト層を形成する。
また、抵抗発熱体は、セラミック基板全体を均一な温度
にする必要があることから、図１に示すような同心円状
と屈曲線状とを組み合わせたパターンに印刷することが
好ましい。導体ペースト層は、焼成後の抵抗発熱体１２
の断面が、方形で、偏平な形状となるように形成するこ
とが好ましい。
【００８０】(3) 導体ペーストの焼成 セラミック基板１１の底面に印刷した導体ペースト層を
加熱焼成して、樹脂、溶剤を除去するとともに、金属粒
子を焼結させ、セラミック基板１１の底面に焼き付け、
抵抗発熱体１２を形成する。加熱焼成の温度は、５００
〜１０００℃が好ましい。導体ペースト中に上述した金
属酸化物を添加しておくと、金属粒子、セラミック基板
および金属酸化物が焼結して一体化するため、抵抗発熱
体とセラミック基板との密着性が向上する。
【００８１】(4) 金属被覆層の形成 抵抗発熱体１２表面には、金属被覆層を設けることが望
ましい。金属被覆層は、電解めっき、無電解めっき、ス
パッタリング等により形成することができるが、量産性
を考慮すると、無電解めっきが最適である。
【００８２】(5) 端子等の取り付け 抵抗発熱体１２のパターンの端部に電源との接続のため
の外部端子を半田等を用いて取り付ける。また、有底孔
１４に熱電対を挿入し、ポリイミド等の耐熱樹脂やセラ
ミックで封止し、セラミックヒータ１０とする。なお、
上記方法において、顆粒を金型に投入して成形体を形成
する際、内部に金属線を埋設することにより、セラミッ
ク基板の内部に抵抗発熱体を形成することもできる。
【００８３】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。
【００８４】セラミック基板の内部に電極を設ける場合
には、金属箔等をセラミック基板の内部に埋設すればよ
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。
【００８５】次に、図１２に基づき、セラミック基板の
内部に抵抗発熱体が形成されたセラミックヒータの製造
方法について説明する。 (1) セラミック基板の作製工程 まず、窒化物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
ルミニウムなど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。
【００８６】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。
【００８７】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リ
フターピンを挿通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、固定部材
を挿通する切り欠きとなる部分、抵抗発熱体を外部の外
部端子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。
【００８８】(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
３２０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。タン
グステン粒子またはモリブデン粒子の平均粒子径は、
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。
【００８９】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。
【００９０】(3) グリーンシートの積層工程 導体ペーストを印刷していないグリーンシート５０を、
導体ペーストを印刷したグリーンシート５０の上下に積
層する（図１２（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、抵抗発熱体の形成位置を底面
側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。
【００９１】(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層３２０を焼結させ
る（図１２（ｂ））。加熱温度は、１０００〜２０００
℃が好ましく、加圧の圧力は、１０〜２０ＭＰａ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。
【００９２】なお、焼成を行った後に、測温素子を挿入
するための有底孔等を設けてもよい。有底孔等は、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。また、内
部の抵抗発熱体３２と接続するためのスルーホール３８
を露出させるために袋孔３７を形成し（図１２
（ｃ））、この袋孔３７に外部端子１７を挿入し、加熱
してリフローすることにより、外部端子１７を接続する
（図１２（ｄ））。加熱温度は、半田処理の場合には９
０〜４５０℃が好適であり、ろう材での処理の場合に
は、９００〜１１００℃が好適である。さらに、測温素
子としての熱電対などを耐熱性樹脂等で封止し、セラミ
ックヒータとする。
【００９３】このセラミックヒータでは、その上にシリ
コンウエハ等を載置するか、または、シリコンウエハ等
を支持ピンで保持させた後、シリコンウエハ等の加熱や
冷却を行いながら、種々の操作を行うことができる。
【００９４】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。
【００９５】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。
【００９６】以下、本発明をさらに詳細に説明する。
【実施例】（実施例１） セラミックヒータの製造（図
１参照） （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、酸化イットリウム（Ｙ2 Ｏ
3 ：イットリア、平均粒径０．４μｍ）４重量部、アク
リル系樹脂バインダ１２重量部およびアルコールからな
る組成物のスプレードライを行い、顆粒状の粉末を作製
した。
【００９７】（２）次に、この顆粒状の粉末を金型に入
れ、平板状に成形して生成形体（グリーン）を得た。
【００９８】（３）加工処理の終わった生成形体を温
度：１８００℃、圧力：２０ＭＰａでホットプレスし、
厚さが３ｍｍの窒化アルミニウム焼結体を得た。次に、
この板状体から直径２１０ｍｍの円板体を切り出し、セ
ラミック性の板状体（セラミック基板１１）とした。次
に、この板状体にドリル加工および切削部材による加工
を施し、リフターピンを挿入する貫通孔、シリコンウエ
ハを支持する支持ピンを挿入する貫通孔１５、熱電対を
埋め込むための有底孔１４（直径：１．１ｍｍ、深さ：
２ｍｍ）、および、Ｕ字形の切り欠き１８（幅：５ｍ
ｍ、奥行き：１０ｍｍ）を形成した。 （４）上記（３）で得た焼結体の底面に、スクリーン印
刷にて導体ペーストを印刷した。印刷パターンは、図１
に示したような同心円形状と屈曲線形状とを組み合わせ
たパターンとした。導体ペーストとしては、プリント配
線板のスルーホール形成に使用されている徳力化学研究
所製のソルベストＰＳ６０３Ｄを使用した。
【００９９】この導体ペーストは、銀−鉛ペーストであ
り、銀１００重量部に対して、酸化鉛（５重量％）、酸
化亜鉛（５５重量％）、シリカ（１０重量％）、酸化ホ
ウ素（２５重量％）およびアルミナ（５重量％）からな
る金属酸化物を７．５重量部含むものであった。また、
銀粒子は、平均粒径が４．５μｍで、リン片状のもので
あった。
【０１００】（５）次に、導体ペーストを印刷した焼結
体を７８０℃で加熱、焼成して、導体ペースト中の銀、
鉛を焼結させるとともに焼結体に焼き付け、抵抗発熱体
を形成した。銀−鉛の抵抗発熱体１２は、その端子部近
傍で、厚さが５μｍ、幅が２．４ｍｍ、面積抵抗率が
７．７ｍΩ／□であった。 （６）次に、硫酸ニッケル８０ｇ／ｌ、次亜リン酸ナト
リウム２４ｇ／ｌ、酢酸ナトリウム１２ｇ／ｌ、ほう酸
８ｇ／ｌ、塩化アンモニウム６ｇ／ｌを含む水溶液から
なる無電解ニッケルめっき浴に上記（５）で作製した焼
結体を浸漬し、銀−鉛の抵抗発熱体１２の表面に厚さ１
μｍの金属被覆層１２０（ニッケル層）を析出させた。
【０１０１】（７）電源との接続を確保するための端子
部に、スクリーン印刷により、銀−鉛半田ペースト（田
中貴金属社製）を印刷して半田層を形成した。ついで、
半田層の上にコバール製の外部端子１７を載置して、４
２０℃で加熱リフローし、抵抗発熱体の端子部に外部端
子１７を取り付けた。 （８）温度制御のための熱電対を有底孔に挿入し、ポリ
イミド樹脂を充填し、１９０℃で２時間硬化させ、セラ
ミックヒータ１０（図１参照）を得た。
【０１０２】（実施例２） 静電チャックの製造 （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、アクリル系樹脂バインダ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重量部を混合した組成物
を用い、ドクターブレード法を用いて成形することによ
り厚さ０．４７ｍｍのグリーンシートを得た。 （２）次に、このグリーンシートを８０℃で５時間乾燥
した後、パンチングを行い、抵抗発熱体と外部端子とを
接続するためのスルーホール用貫通孔を設けた。
【０１０３】（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重量部、分散剤
０．３重量部を混合して導電性ペーストＡを調製した。
また、平均粒子径３μｍのタングステン粒子１００重量
部、アクリル系バインダ１．９重量部、α−テルピネオ
ール溶媒３．７重量部、分散剤０．２重量部を混合して
導電性ペーストＢを調製した。
【０１０４】（４）グリーンシートの表面に、上記導電
性ペーストＡをスクリーン印刷法により印刷し、抵抗発
熱体を形成した。印刷パターンは、同心円状と屈曲線状
とを組み合わせた実施例１と同様のパターンとした。ま
た、他のグリーンシートに図６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。
【０１０５】さらに、外部端子を接続するための上記ス
ルーホール用貫通孔に導電性ペーストＢを充填した。静
電電極パターンは、櫛歯電極（２２ｂ、２３ｂ）からな
り、２２ｂ、２３ｂはそれぞれ２２ａ、２３ａと接続す
る（図６（ｂ）参照）。
【０１０６】上記処理の終わったグリーンシートに、さ
らに、タングステンペーストを印刷しないグリーンシー
トを上側（加熱面側）に３４枚、下側（底面側）に１３
枚積層し、その上に静電電極パターンからなる導体ペー
スト層を印刷したグリーンシートを積層し、さらにその
上にタングステンペーストを印刷していないグリーンシ
ートを２枚積層し、これらを１３０℃、８ＭＰａの圧力
で圧着して積層体を形成した。
【０１０７】（５）次に、得られた積層体を窒素ガス
中、６００℃で５時間脱脂し、その後、１８９０℃、圧
力１５ＭＰａの条件で３時間ホットプレスし、厚さ３ｍ
ｍの窒化アルミニウム板状体を得た。これを直径２３０
ｍｍの円板状に切り出し、内部に、厚さが５μｍ、幅が
２．４ｍｍ、面積抵抗率が７．７ｍΩ／□の抵抗発熱体
３２および厚さ６μｍのチャック正極静電層２２、チャ
ック負極静電層２３を有する窒化アルミニウム製の板状
体とした。
【０１０８】（６）上記（５）で得たセラミック基板２
１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によって、表面に熱電
対のための有底孔（直径：１．２ｍｍ、深さ２．０ｍ
ｍ）および周縁部に直線的切り欠き（側面からの最大距
離：５ｍｍ）を設けた。
【０１０９】（７）さらに、スルーホールが形成されて
いる部分をえぐり取って袋孔とし、この袋孔にＮｉ−Ａ
ｕからなる金ろうを用い、７００℃で加熱リフローして
コバール製の外部端子を接続させた。
【０１１０】（８）次に、温度制御のための複数の熱電
対を有底孔に埋め込み、図１に示すパターンの抵抗発熱
体を有する静電チャックの製造を終了した。
【０１１１】（実施例３） ウエハプローバの製造 （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、アクリル系樹脂バインダ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重量部を混合した組成物
を用い、ドクターブレード法を用いて成形することによ
り厚さ０．４７ｍｍのグリーンシートを得た。 （２）次に、このグリーンシートを８０℃で５時間乾燥
した後、パンチングを行い、電極と外部端子とを接続す
るためのスルーホール用貫通孔を設けた。
【０１１２】（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重量部、分散剤
０．３重量部を混合して導電性ペーストＡを調製した。
また、平均粒子径３μｍのタングステン粒子１００重量
部、アクリル系バインダ１．９重量部、α−テルピネオ
ール溶媒３．７重量部、分散剤０．２重量部を混合して
導電性ペーストＢを調製した。
【０１１３】（４）グリーンシートの表面に、上記導電
性ペーストＡをスクリーン印刷法により印刷し、格子状
のガード電極用印刷層およびグランド電極用印刷層を形
成した（図９および図１１参照）。また、外部端子を接
続するための上記スルーホール用貫通孔に導電性ペース
トＢを充填してスルーホール用充填層を形成した。そし
て、導電性ペーストが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、１
３０℃、８ＭＰａの圧力で一体化した。
【０１１４】（５）一体化させた積層体を６００℃で５
時間脱脂し、その後、１８９０℃、圧力１５ＭＰａの条
件で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。この板状体を直径２３０ｍｍの円状
に切り出してセラミック基板とした。なお、スルーホー
ルの大きさは直径０．２ｍｍ、深さ０．２ｍｍであっ
た。また、ガード電極５、グランド電極６の厚さは１０
μｍ、ガード電極５の焼結体厚み方向での形成位置は、
チャック面から１ｍｍのところ、一方、グランド電極６
の焼結体厚み方向での形成位置は、抵抗発熱体から１．
２ｍｍところであった。
【０１１５】（６）上記（５）で得たセラミック基板
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によって、表面に熱電対取
付け用の有底孔およびウエハ吸着用の溝７（幅０．５ｍ
ｍ、深さ０．５ｍｍ）を形成し、周縁部にＵ字形の切り
欠き（幅：２．５ｍｍ、奥行き：５ｍｍ）を形成した。
【０１１６】（７）さらに、溝７を形成したチャック面
に対向する裏面（底面）に導電性ペーストを印刷して抵
抗発熱体用の導体ペースト層を形成した。この導電性ペ
ーストは、プリント配線板のスルーホール形成に用いら
れている徳力化学研究所製のソルベストＰＳ６０３Ｄを
使用した。すなわち、この導電性ペーストは、銀／鉛ペ
ーストであり、酸化鉛、酸化亜鉛、シリカ、酸化ホウ
素、アルミナからなる金属酸化物（それぞれの重量比率
は、５／５５／１０／２５／５）を銀の量に対して７．
５重量％含むものである。なお、この導電性ペースト中
の銀としては、平均粒径４．５μｍのリン片状のものを
用いた。
【０１１７】（８）底面に導電性ペーストを印刷して回
路を形成したセラミック基板（セラミック基板）を７８
０℃で加熱焼成して、導電ペースト中の銀、鉛を焼結さ
せるとともにセラミック基板に焼き付け、抵抗発熱体を
形成した。なお、抵抗発熱体のパターンは、同心円状と
屈曲線状とを組み合わせた実施例１と同様のパターンと
した（図１参照）。次いで、このセラミック基板を、硫
酸ニッケル３０ｇ／ｌ、ほう酸３０ｇ／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中に浸漬して、上記
導電性ペーストからなる抵抗発熱体の表面に、さらに厚
さ１μｍ、ホウ素の含有量が１重量％以下であるニッケ
ル層を析出させて抵抗発熱体を肥厚化させ、その後１２
０℃で３時間の熱処理を行った。こうして得られたニッ
ケル層を含む抵抗発熱体４１は、厚さが５μｍ、幅が
２．４ｍｍ、面積抵抗率が７．７ｍΩ／□であった。
【０１１８】（９）溝７が形成されたチャック面に、ス
パッタリング法にてＴｉ、Ｍｏ、Ｎｉの各層を順次積層
した。このスパッタリングは、装置として日本真空技術
社製のＳＶ−４５４０を用い、気圧：０．６Ｐａ、温
度：１００℃、電力：２００Ｗ、処理時間：３０秒〜１
分の条件で行い、スパッタリングの時間は、スパッタリ
ングする各金属によって調整した。得られた膜は、蛍光
Ｘ線分析計の画像からＴｉは０．３μｍ、Ｍｏは２μ
ｍ、Ｎｉは１μｍであった。
【０１１９】（１０）上記（９）で得られたセラミック
基板を、硫酸ニッケル３０ｇ／ｌ、ほう酸３０ｇ／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浸漬し
て、チャック面に形成されている溝７の表面に、ホウ素
の含有量が１重量％以下のニッケル層（厚さ７μｍ）を
析出させ、１２０℃で３時間熱処理した。さらに、セラ
ミック基板表面（チャック面側）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、セラミック基板のチャック面側のニッケルめっき層
上に、さらに厚さ１μｍの金めっき層を積層してチャッ
クトップ導体層２を形成した。
【０１２０】（１１）次いで、溝７から裏面に抜ける空
気吸引孔８をドリル加工して穿孔し、さらにスルーホー
ル４６、４７を露出させるための袋孔を設けた。この袋
孔にＮｉ−Ａｕ合金（Ａｕ８１．５ｗｔ％、Ｎｉ１８．
４ｗｔ％、不純物０．１ｗｔ％）からなる金ろうを用
い、９７０℃で加熱リフローさせてコバール製の外部端
子を接続させた。また、抵抗発熱体４１に半田合金（錫
９／鉛１）を介してコバール製の外部端子を形成した。 （１２）温度制御のために、複数の熱電対を有底孔に埋
め込み（図示せず）、ウエハプローバ付きヒータの製造
を終了した。
【０１２１】（比較例１）切り欠きを形成せずに同様の
箇所に貫通孔（直径：１０ｍｍ）を形成した（図１３参
照）以外は、実施例１と同様にしてセラミックヒータを
製造した。なお、上記貫通孔の内壁の最も側面に近い部
分は、セラミック基板の側面より、５ｍｍの距離であっ
た。
【０１２２】実施例１、３および比較例１で製造したセ
ラミックヒータおよびウエハプローバを図５に示した構
成からなるステンレス鋼製の支持容器にポリイミドから
なる断熱部材を介して載置し、ステンレス鋼製のボルト
（固定部材）をタングステンからなるワッシャーを介
し、切り欠き、および、断熱部材の貫通孔に挿通し、更
に、上記支持容器のネジ孔にねじ込むことにより、上記
セラミックヒータおよびウエハプローバを支持容器に固
定した。なお、実施例２の静電チャックについては、図
４に示したように、セラミック基板を支持容器に嵌め込
んだ後、回転防止ピンを貫通孔に挿入することにより、
固定した。
【０１２３】実施例１〜３および比較例１のセラミック
ヒータ等について、通電を行って３００℃まで加熱し、
１時間この温度を保持した後冷却する工程を１００回繰
り返した後、各セラミック基板を支持容器から取り外
し、クラックの有無を観察した。
【０１２４】その結果、実施例１〜３に係るセラミック
基板には、クラックは全く観察されなかったが、比較例
１に係るセラミック基板については、セラミック基板の
外縁部近傍に形成した貫通孔から側面に向かってクラッ
クが生じていた。
【０１２５】
【発明の効果】本発明に係るセラミック基板は、上述し
たような構成からなるものであるので、支持容器への取
り付けや取り外しの際に、衝撃等によりクラックが生じ
ることがなく、また、支持容器に固定した後の加熱の際
に、内部に生じる熱応力や熱衝撃等に起因してクラック
が発生することはない。また、固定部材を完全に引き抜
かなくてもセラミック基板を取り外すことができるた
め、短時間で取り付けや取り外しを行うことができる。
さらに、セラミック基板の回動を防止することができる
ため、セラミック基板に接続された配線等のねじれや脱
落を防止することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明のセラミック基板の一例であるセラミッ
クヒータを模式的に示す底面図である。
【図２】（ａ）は、図１に示したセラミック基板を固定
部材を用いて支持容器に取り付ける様子を示す分解斜視
図であり、（ｂ）は、切り欠き近傍を模式的に示す部分
拡大平面図である。
【図３】図１に示すセラミックヒータの一部を模式的に
示す部分拡大断面図である。
【図４】（ａ）は、本発明のセラミック基板の別の実施
形態を模式的に示す斜視図であり、（ｂ）は、さらに、
別の実施形態を模式的に示す斜視図である。
【図５】本発明に係るセラミック基板を別の支持容器に
取り付けた様子を模式的に示す断面図である。
【図６】（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。
【図７】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。
【図８】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。
【図９】本発明の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。
【図１０】図９に示したウエハプローバの平面図であ
る。
【図１１】図９に示したウエハプローバにおけるＡ−Ａ
線断面図である。
【図１２】（ａ）〜（ｄ）は、本発明に係るセラミック
ヒータの製造方法の一例を模式的に示す断面部である。
【図１３】従来のセラミックヒータのセラミック基板を
固定部材を用いて支持容器に取り付ける様子を示しす分
解斜視図である。
【符号の説明】
２ チャックトップ導体層 ３、１１、２１、７１、８１ セラミック基板 ５ ガード電極 ６ グランド電極 ７ 溝 ８ 吸引孔 １０ セラミックヒータ １１ａ 加熱面 １１ｂ 底面 １２ａ〜１２ｄ、２４、３２、４１ 抵抗発熱体 １３ａ〜１３ｆ 端子部 １４ 有底孔 １５ 貫通孔 １６ リフターピン １７ 外部端子 １８ 切り欠き １９ シリコンウエハ ２０、７０、８０ 静電チャック ２２、７２、８２ａ、８２ｂ チャック正極静電層 ２３、７３、８３ａ、８３ｂ チャック負極静電層 ２５ セラミック誘電体膜 ２８ 測温素子 ３７ 袋孔 ３８ スルーホール ５２ 電極非形成部 ６１ 断熱部材 ６２ 支持容器 ６２ａ 本体 ６２ｂ 基板受け部 ６２ｃ 底板受け部 ６３ 金属線 ６４ 底板 ６４ａ 貫通孔 ６５ 冷媒導入管 ６６ 導電線 ６９ ガイド管 １２０ 金属被覆層 １３０ 固定部材 １３１ ワッシャー １５０ 支持容器
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.7 識別記号 ＦＩ テーマコート゛(参考） Ｈ０５Ｂ 3/20 ３７９ Ｈ０５Ｂ 3/20 ３９３ ３９３ Ｃ０４Ｂ 35/00 Ｈ Ｆターム(参考） 3K034 AA02 AA16 AA21 AA22 AA34 AA35 AA37 BA02 BA15 BB06 BB14 BC03 BC04 BC12 BC16 DA04 HA01 HA10 JA02 JA10 3K092 PP20 QA05 QB02 QB18 QB61 QB74 QB75 QB76 QB78 QC52 RF03 RF11 RF17 UA05 VV03 VV31 4G030 AA17 AA36 AA45 AA47 AA49 AA50 AA51 AA52 BA01 HA04 HA18 4M106 AA01 DD01 5F045 AF03 EK09 EK22 EM05 EM10 EN04

Claims (4)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 セラミック基板の内部または表面に、導
    体層が形成されてなるセラミック基板であって、前記セ
    ラミック基板に切り欠きが形成されていることを特徴と
    するセラミック基板。
  2. 【請求項２】 前記セラミック基板の内部または表面
    に、抵抗発熱体が形成され、前記セラミック基板は、ホ
    ットプレートとして機能する請求項１に記載のセラミッ
    ク基板。
  3. 【請求項３】 前記セラミック基板の内部に、静電電極
    が形成され、前記セラミック基板は、静電チャックとし
    て機能する請求項１に記載のセラミック基板。
  4. 【請求項４】 前記セラミック基板の表面に、チャック
    トップ導体層が形成され、前記セラミック基板の内部
    に、ガード電極および／またはグランド電極が形成さ
    れ、前記セラミック基板は、ウエハプローバとして機能
    する請求項１に記載のセラミック基板。
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