JP2001358205A

JP2001358205A - 半導体製造・検査装置

Info

Publication number: JP2001358205A
Application number: JP2000132123A
Authority: JP
Inventors: Yasuji Hiramatsu; 靖二平松; Yasutaka Ito; 康隆伊藤
Original assignee: Ibiden Co Ltd
Current assignee: Ibiden Co Ltd
Priority date: 2000-04-13
Filing date: 2000-05-01
Publication date: 2001-12-26

Abstract

(57)【要約】【課題】セラミック基板が高温に加熱された場合に
も、セラミック基板の反りを防止することができ、柱状
部材に空洞を形成した場合には、セラミック基板に配設
された測温素子からの金属線や抵抗発熱体に接続された
導電線等を容易に支持容器の外に引き出すことができる
ため、装置の組み立てが容易な半導体製造・検査装置を
提供する。【解決手段】その表面または内部に導体層が設けられ
たセラミック基板が、板状体を備えた支持容器の上部に
固定されてなる半導体製造・検査装置であって、前記支
持容器の板状体には、柱状部材が設置されてなることを
特徴とする半導体製造・検査装置。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、その表面または内
部に導体層が設けられたセラミック基板を備え、ホット
プレート（セラミックヒータ）、静電チャック、ウエハ
プローバなどに用いられる半導体製造・検査装置に関す
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ホットプレートが提案さ
れている。

【０００６】このようなホットプレートでは、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、この種のホットプレートでは、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リング等を介して金属
製の支持容器に取り付けた後、熱電対からの金属線や抵
抗発熱体からの導電線を、それぞれ底板に設けられた複
数の貫通孔等から支持容器の外部に引き出して制御装置
等に接続しており、この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】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、最近、
セラミック基板は、その直径も３００ｍｍ以上と大きく
なるとともに、その熱容量を低減させるために厚みも５
ｍｍ以下と薄くなってきており、そのため、セラミック
基板が高温に加熱された際、自重等により、底面が凸に
なるように反ってしまうという問題があった。

【０００９】また、このようなホットプレートでは、上
述したように、熱電対を構成する金属線や抵抗発熱体に
接続された導電線等を、底板の貫通孔からそれぞれ支持
容器の外に引き出していたため、配線の引き出しに手間
がかかり、そのため、ホットプレートの組み立てに時間
を要していた。

【００１０】本発明は、上記課題を解決するためになさ
れたものであり、セラミック基板が高温に加熱された場
合にも、セラミック基板の反りを防止することができ、
また、セラミック基板に配設された測温素子を構成する
金属線や抵抗発熱体に接続された導電線等を容易に支持
容器の外に引き出すことができるため、装置の組み立て
が容易である半導体製造・検査装置を提供することを目
的とする。

【００１１】

【課題を解決するための手段】本発明は、その表面また
は内部に導体層が設けられたセラミック基板が、板状体
を備えた支持容器の上部に固定されてなる半導体製造・
検査装置であって、上記支持容器の板状体には、柱状部
材が設置されてなることを特徴とする半導体製造・検査
装置である。また、上記柱状部材には空洞が形成されて
いることが望ましく、その空洞は、上記柱状部材の側面
および底面に連通していることが望ましい。さらに、上
記柱状部材には空洞が形成され、該空洞に上記導体層か
らの配線および／またはその他の配線が収容されている
ことが望ましい。また、上記板状体は支持容器の底板で
あってもよく、中底板であってもよい。

【００１２】本発明の半導体製造・検査装置では、上記
柱状部材によりセラミック基板をしっかりと支持してい
るので、セラミック基板が高温に加熱された場合にも、
セラミック基板の反りを防止することができ、その結
果、反りに起因する半導体ウエハの破損等を防止するこ
とができるとともに、被加熱物を均一な温度になるよう
に加熱することができる。また、上記支持容器の板状体
に設置された柱状部材に空洞部が形成されている場合に
は、上記導体層からの配線や測温素子からの配線を収容
し、これらの配線を容易に支持容器の外に引き出すこと
ができるので、半導体製造・検査装置を容易に組み立て
ることができる。

【００１３】

【発明の実施の形態】本発明の半導体製造・検査装置
は、その表面または内部に導体層が設けられたセラミッ
ク基板が、板状体を備えた支持容器の上部に固定されて
なる半導体製造・検査装置であって、上記支持容器の板
状体には、柱状部材が設置されてなることを特徴とする
ものである。以下、本発明の半導体製造・検査装置につ
いて説明する。また、上記柱状部材に関しては、その内
部に側面および底面に連通した空洞が形成され、この空
洞に導体層およびその他の配線が収容されているものを
用いた例について説明する。

【００１４】本発明の半導体製造・検査装置を構成する
セラミック基板の表面または内部に形成された導体層が
抵抗発熱体である場合には、本発明の半導体製造・検査
装置は、ホットプレートとして機能する。

【００１５】図１は、本発明の半導体製造・検査装置の
一例であるホットプレートを模式的に示す平面図であ
り、図２は、その断面図であり、図３は、図１に示すホ
ットプレートを構成するセラミック基板の一部を模式的
に示す部分拡大断面図である。

【００１６】このホットプレート１０では、円板形状の
セラミック基板１１が、円筒形状の支持容器６２の上部
に断熱リング６１を介して嵌め込まれ、このセラミック
基板１１は、支持容器６２上部の内側に設けられた円環
形状の基板受け部６２ｂに、ボルト等の固定部材１３０
を用いて固定されている。

【００１７】この支持容器６２では、円筒状の本体６２
ａの上部内側に、上述した基板受け部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
６２ｃが設けられ、この底板受け部６２ｃに放熱防止等
の目的で設置された底板６４が、ボルト等により固定さ
れている。

【００１８】セラミック基板１１の底面１１ｂには、図
１に示すように同心円形状の回路からなる抵抗発熱体１
２が形成されており、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ている。

【００１９】また、図３に示すように、抵抗発熱体１２
は、酸化を防止するために金属被覆層１２０が形成さ
れ、この金属被覆層１２０を有する抵抗発熱体１２の端
部１２ａは、半田層１７を介して先端がＴ字形状の導電
線６６と接続されており、一方、抵抗発熱体１２の底面
１１ｂに形成された有底孔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。

【００２０】また、支持容器６２内部の中央付近には、
内部に空洞部を有する柱状部材６７が設置され、測温素
子２８を構成する金属線６３や抵抗発熱体１２の端部１
２から導出された導電線６６は、この柱状部材６７の空
洞部に収容され、底板６４に形成された貫通孔６４ａか
ら外部に引き出され、それぞれ電源や制御機器（図示せ
ず）に接続されている。また、この柱状部材６７は、高
温でセラミック基板１１が下に凸の状態に反るのを防止
するため、セラミック基板１１を支持する役目も果して
いる。従って、柱状部材は、必ずしも内部に空洞が形成
されていなくてもよい。

【００２１】また、セラミック基板１１の中央に近い部
分には、リフターピン１６を挿通するための貫通孔１５
が設けられており、この貫通孔１５の直下には、リフタ
ーピン１６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と連通するガイド管６９が設けられてい
る。

【００２２】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５０〜２０
００μｍ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。

【００２３】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、この上記
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。

【００２４】なお、底板６４には、冷媒導入管６５が設
けられており、この冷媒導入管６５に、図示しない配管
を介して冷媒を導入することより、セラミック基板１１
の温度や冷却速度等を制御することができるようになっ
ている。

【００２５】上述したように、このホットプレート１０
では、支持容器６２の底板６４に柱状部材６７が設置さ
れており、セラミック基板１１をしっかりと支持してい
るので、セラミック基板１１が高温に加熱された際に
も、自重等に起因して反るのを防止することができ、そ
の結果、半導体ウエハ等の被加熱物の破損を防止すると
ともに、該被加熱物を均一な温度になるように加熱する
ことができる。

【００２６】また、この柱状部材６７は、測温素子２８
を構成する金属線６３や抵抗発熱体１２の端部１２から
導出された導電線６６を、この柱状部材６７の空洞部に
収容し、底板６４に形成された貫通孔６４ａから外部に
容易に引き出すことができる。従って、半導体製造・検
査装置を容易に組み立てることができる。

【００２７】柱状部材６７の材料としては、絶縁性を有
し、セラミック基板が加熱された際にも、変形したり、
変質しない耐熱性を有する材料であることが望ましい。
この柱状部材６７の材料としては、アルミナ、シリカ、
ムライト、コージェライト等の酸化物セラミック、窒化
アルミニウム、窒化珪素等の窒化物セラミック、炭化珪
素等の炭化物セラミックが挙げられるほか、ポリイミド
等の耐熱性樹脂が挙げられる。なお、ガイド管６９も同
様の材料により構成されていることが望ましい。

【００２８】また、柱状部材６７は、シリカゾル、アル
ミナゾル等の無機接着剤やシリコーン樹脂、ポリイミド
樹脂等の耐熱性樹脂接着剤を用いて、支持容器６４に設
けられた底板６４およびセラミック基板１１の底面１１
ｂに固定されていることが望ましい。

【００２９】抵抗発熱体１２からの導電線６６や測温素
子２８を構成する金属線６３は、他の配線との間の短絡
等を防止するために、耐熱性の絶縁部材で被覆されてい
ることが望ましい。このような絶縁性部材としては、上
記した柱状部材で用いる材料等が挙げられる。

【００３０】図１、２に示したホットプレート１０で
は、セラミック基板１１が支持容器６２の上部に嵌合さ
れているが、他の実施の形態においては、セラミック基
板が上端に基板受け部を有する支持容器の上面に載置さ
れ、ボルト等の固定部材により固定されていてもよい。

【００３１】抵抗発熱体１２のパターンとしては、図１
に示した同心円形状のほか、渦巻き形状、偏心円形状、
同心円形状と屈曲線形状との組み合わせなどを挙げるこ
とができる。

【００３２】上記ホットプレートにおいて、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、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に示したホットプレートでは、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。

【００３３】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。加熱
面まで熱が伝搬する間に拡散し、加熱面での温度が均一
になりやすいからである。

【００３４】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。

【００３５】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。

【００３６】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。

【００３７】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。

【００３８】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。

【００３９】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。

【００４０】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。

【００４１】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。

【００４２】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。

【００４３】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。

【００４４】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。

【００４５】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１
０重量％以上であると、面積抵抗率が５０ｍΩ／□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。

【００４６】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。

【００４７】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。本発明のセラミ
ック基板は、１００℃以上使用することが望ましく、２
００℃以上で使用することがより望ましい。

【００４８】このように導体層として、抵抗発熱体が設
けられたセラミック基板を用いた場合には、本発明の半
導体製造・検査装置は、ホットプレートとして機能す
る。

【００４９】上記半導体製造・検査装置を構成するセラ
ミック基板の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。

【００５０】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。

【００５１】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。

【００５２】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。

【００５３】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、０．１〜２０重量％
が好ましい。また、アルミナを含有していてもよい。

【００５４】上記セラミック基板は、明度がＪＩＳＺ
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。

【００５５】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。

【００５６】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。

【００５７】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。

【００５８】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。

【００５９】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
抑制することができるからである。

【００６０】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。

【００６１】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。

【００６２】本発明の半導体製造・検査装置は、半導体
の製造や半導体の検査を行うために用いられる装置であ
り、具体的には、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。

【００６３】上述したホットプレートは、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、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。

【００６４】本発明の半導体製造・検査装置を構成する
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。図４（ａ）は、静電チャッ
クを構成するセラミック基板を模式的に示す縦断面図で
あり、（ｂ）は、（ａ）に示したセラミック基板のＡ−
Ａ線断面図である。

【００６５】この静電チャックを構成するセラミック基
板２１の内部には、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。

【００６６】また、（ｂ）に示したように、セラミック
基板２１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４に示した半円弧状部２２
ａ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、２
３ｂを交差するように対向して配置されている。

【００６７】本発明の静電チャックでは、上記したチャ
ック正負電極層２２、２３を有するセラミック基板２１
が図２に示したような構成の底板を備えた支持容器６２
に嵌合または固定され、抵抗発熱体２４が図１、２に示
したホットプレートの場合と同様に電源に接続されるほ
か、チャック正極静電層２２とチャック負極静電層２３
とからの配線がそれぞれ直流電源の＋側と−側を接続さ
れる。

【００６８】この静電チャックを作動させる場合には、
抵抗発熱体２４および静電電極に、それぞれ電圧を印加
する。これにより、この静電チャック上に載置された半
導体ウエハが所定温度に加熱されるとともに、静電的に
セラミック基板２１に吸着されることになる。この静電
チャックは、必ずしも、抵抗発熱体２４を備えていなく
てもよい。

【００６９】図５および図６は、他の静電チャックのセ
ラミック基板に形成された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７
２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。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。

【００７０】本発明の半導体製造・検査装置を構成する
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。図７は、ウエハプローバ
を構成するセラミック基板の一例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
示したセラミック基板におけるＡ−Ａ線断面図である。

【００７１】このウエハプローバを構成する平面視円形
状のセラミック基板３では、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。

【００７２】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、同心円形
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９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５
２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。

【００７３】このウエハプローバの場合にも、上記した
構成のセラミック基板が図１、２に示したような構成の
底板を備えた支持容器に嵌合または固定され、抵抗発熱
体４１が図１、２に示したホットプレートの場合と同様
に電源に接続されるほか、チャックトップ導体層２とガ
ード電極５とグランド電極６とからの配線がそれぞれ電
源にされる。なお、このウエハプローバは、必ずしも、
抵抗発熱体４１を備えていなくてもよい。

【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、本発明の半導体製造・検査装置の製
造方法の一例として、ホットプレートの製造方法につい
て説明する。まず、図１に示した底面に抵抗発熱体１２
が形成されたセラミック基板を用いたホットプレートの
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
ンウエハを運搬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となる部分やシリコンウエハを支持
するための支持ピンを挿通するための貫通孔や凹部とな
る部分等を形成する。焼成後、製造したセラミック基板
にドリル等を用いて、有底孔や貫通孔を形成してもよ
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、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１２０を設けるこ
とが望ましい。金属被覆層１２０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
の導電線６６を半田等を用いて取り付ける。また、有底
孔１４に熱電対等の測温素子を挿入し、ポリイミド等の
耐熱樹脂、セラミックで封止する。 (6) 支持容器上への設置このようにして製造した抵抗発熱体１２を備えたセラミ
ック基板１１の中央部分に、柱状部材６７をシリカゾル
等のセラミックを用いて接着した後、測温素子２８から
の金属線６３および抵抗発熱体１２からの導電線６６を
柱状部材６７に収容し、このセラミック基板１１を支持
容器６２に嵌め込む。その後、底板６４を取り付け、底
板６４の貫通孔６４ａから、これらの配線を引き出して
電源等に接続することによりホットプレートの製造を終
了する。

【００８３】上記ホットプレートを製造する際に、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１０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ホットプレートの製造方
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、シリコンウエハを運搬するためのリ
フター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、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、または、上記積層
体を形成し、焼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１０（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】上述したように、焼成を行った後に、測温
素子を挿入するための有底孔を設けてもよい。有底孔
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１０
（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１０（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する。その
後、上述した底面に抵抗発熱体を有するセラミック基板
の場合と同様に、柱状部材を固定し、このセラミック基
板を支持容器に嵌合または固定し、配線等を行うことに
より、ホットプレートとする。

【００９３】このホットプレートでは、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】上記ホットプレートを製造する際に、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）ホットプレートの製造（図
１、２参照）（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３１０ｍｍ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を施し、半導体ウエハを運
搬するためのリフターピンを挿入する貫通孔、熱電対を
埋め込むための有底孔（直径：１．１ｍｍ、深さ：２ｍ
ｍ）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、
半田層の上に先端がＴ字形状の導電線６６を載置して、
４２０℃で加熱リフローし、抵抗発熱体の端子部に導電
線６６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、底面
１１ｂに抵抗発熱体１２を有するセラミック基板１１を
得た。（９）この後、セラミック基板１１の中央部分に、アル
ミナ製の柱状部材６７をシリカゾル等のセラミックを用
いて接着した後、測温素子２８からの金属線６３および
抵抗発熱体１２からの導電線６６を柱状部材６７の空洞
部に収容し、このセラミック基板１１を支持容器６２に
嵌め込んだ後、底板６４を取り付け、底板６４の貫通孔
６４ａから、これらの配線を引き出して電源等に接続す
ることによりホットプレートの製造を終了した。

【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５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４（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）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、その後、外部端子
に、導電線を有するソケットを取り付けた。

【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、抵抗発熱体および静電電極２
２、２３を有するセラミック基板の製造を終了した。（９）この後、セラミック基板２１の中央部分に、アル
ミナ製の柱状部材をシリカゾル等のセラミックを用いて
接着した後、静電電極２２、２３からの配線および抵抗
発熱体２４からの導電線を柱状部材６７の空洞部に収容
し、このセラミック基板２１を支持容器６２に嵌め込ん
だ後、底板６４を取り付け、底板６４の貫通孔６４ａか
ら、これらの配線を引き出して電源等に接続することに
より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、１３０℃、８Ｍ
Ｐａ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。次いで、このセラミック基板を、硫酸ニッケル３
０ｇ／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１２０℃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。
その後、外部端子には、導電線を有するソケットを取り
付けた。

【０１２１】（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）、表面にチャックトッ
プ導体層２を、内部にガード電極５およびグランド電極
６を有し、底面に抵抗発熱体４１が形成されたセラミッ
ク基板３の製造を終了した。（１３）この後、セラミック基板３の中央部分に、アル
ミナ製の柱状部材をシリカゾル等のセラミックを用いて
接着した後、チャックトップ導体層２、ガード電極５、
グランド電極６からの配線および抵抗発熱体２４からの
導電線を柱状部材６７の空洞部に収容し、このセラミッ
ク基板３を支持容器６２に嵌め込んだ後、底板６４に取
り付け、底板６４の貫通孔６４ａから、これらの配線を
引き出して電源等に接続することによりウエハプローバ
の製造を終了した。

【０１２２】（比較例１）セラミック基板を支持容器に
嵌合する際、柱状部材を配置しなかったほかは、実施例
２と同様にして静電チャックを製造した。

【０１２３】実施例１〜３に係るセラミック基板につい
て、通電を行って２００℃まで加熱し、比較例１に係る
セラミック基板については、３００℃まで加熱し、セラ
ミック基板表面の平坦度を、形状測定器（京セラ製ナ
ノウェイ）を用いて測定した。

【０１２４】その結果、実施例１〜３に係るセラミック
基板では、それぞれ反り量が１μｍ、２μｍ、２μｍと
小さかったのに対し、比較例１に係るホットプレートで
は、反り量が５μｍと大きく、底面に凸になるように反
っていた。

【０１２５】

【発明の効果】以上説明したように、本発明に係る半導
体製造・検査装置では、支持容器の板状体に柱状部材が
設置されているので、セラミック基板が高温に加熱され
た場合にも、セラミック基板の反りを防止することがで
きる。また、柱状部材に空洞が形成されている場合に
は、セラミック基板に配設された測温素子を構成する金
属線や抵抗発熱体に接続された導電線等を、上記柱状部
材を介して容易に支持容器の外に引き出すことができ、
装置の組み立てが容易である。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の半導体製造・検査装置の一例であるホ
ットプレートを模式的に示す平面部である。

【図２】図１に示したホットプレートの断面図である。

【図３】図１に示すホットプレートを構成するセラミッ
ク基板を模式的に示す部分拡大断面図である。

【図４】（ａ）は、本発明に係る静電チャックを構成す
るセラミック基板を模式的に示す縦断面図であり、
（ｂ）は、（ａ）に示したセラミック基板のＡ−Ａ線断
面図である。

【図５】セラミック基板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６】セラミック基板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７】本発明に係るウエハプローバを構成するセラミ
ック基板を模式的に示す断面図である。

【図８】図７に示したセラミック基板の平面図である。

【図９】図７に示したセラミック基板におけるＡ−Ａ線
断面図である。

【図１０】（ａ）〜（ｄ）は、本発明のホットプレート
を構成するセラミック基板の製造方法の一例を模式的に
示す断面部である。

【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ホットプレート１１ａ加熱面１１ｂ底面１２、２４、４１抵抗発熱体１２ａ抵抗発熱体端部１４有底孔１５貫通孔１６リフターピン１７半田層１９半導体ウエハ（シリコンウエハ）２２、７２、８２ａ、８２ｂチャック静電電極層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断熱リング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６７柱状部材６９ガイド管１２０金属被覆層１３０固定部材

───────────────────────────────────────────────────── 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）Ｈ０１Ｌ 21/205 Ｈ０１Ｌ 21/66 Ｂ５Ｆ０３１ 21/3065 Ｇ０１Ｒ 31/28 Ｋ５Ｆ０４５ 21/66 Ｈ０１Ｌ 21/302 ＢＦターム(参考） 2G003 AA10 AD01 2G011 AA01 AD01 AE03 2G032 AA00 AB13 AL00 4M106 BA01 CA59 DH02 DH15 DH46 DJ01 DJ32 5F004 BB26 BB29 5F031 CA02 HA05 HA13 HA16 HA17 HA33 HA37 HA38 JA17 JA46 PA11 5F045 EK09 EM01 EM05 GB05

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】その表面または内部に導体層が設けられ
たセラミック基板が、板状体を備えた支持容器の上部に
固定されてなる半導体製造・検査装置であって、前記支
持容器の板状体には、柱状部材が設置されてなることを
特徴とする半導体製造・検査装置。
【請求項２】前記柱状部材には、空洞が形成されてな
る請求項１に記載の半導体製造・検査装置。
【請求項３】前記空洞は、前記柱状部材の側面および
底面に連通してなる請求項２に記載の半導体製造・検査
装置。
【請求項４】前記空洞部に前記導体層からの配線およ
び／またはその他の配線が収容されてなる請求項２また
は３に記載の半導体製造・検査装置。