JP2002145670A - Ceramic substrate for semiconductor producing/inspecting device - Google Patents

Ceramic substrate for semiconductor producing/inspecting device

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JP2002145670A
JP2002145670A JP2001253575A JP2001253575A JP2002145670A JP 2002145670 A JP2002145670 A JP 2002145670A JP 2001253575 A JP2001253575 A JP 2001253575A JP 2001253575 A JP2001253575 A JP 2001253575A JP 2002145670 A JP2002145670 A JP 2002145670A
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ceramic substrate
carbon
ceramic
weight
conductor
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JP2001253575A
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Japanese (ja)
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Yasutaka Ito
康隆 伊藤
Yasuji Hiramatsu
靖二 平松
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Ibiden Co Ltd
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Ibiden Co Ltd
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a ceramic substrate for a semiconductor producing/ inspecting device, which has a volume resistivity of at least 108 Ω.cm at a high temperature, and is able to assure concealability, a large amount of radiation heat and measuring accuracy by a thermoviewer and suitably used as a hot plate, an electrostatic chuck, a wafer prober, a susceptor or the like. SOLUTION: The ceramic substrate for the semiconductor producing/ inspecting device is characterized in that an electrically conductive body is arranged on the ceramic substrate containing both of amorphous carbon for which a peak can not be detected or is at or below a detection limit on an X-ray diffraction chart and of crystalline carbon for which the peak can be detected and a sintering aid.

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、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
関し、特に電極パターン等の隠蔽性、高温での体積抵抗
率および熱伝導率、ならびに、サーモビュアによる温度
測定精度等に優れる半導体製造・検査装置用セラミック
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 an apparatus for manufacturing or inspecting a semiconductor, such as a hot plate, an electrostatic chuck, a wafer prober, etc. TECHNICAL FIELD The present invention relates to a ceramic substrate for a semiconductor manufacturing / inspection apparatus, which is excellent in volume resistivity and thermal conductivity, temperature accuracy by a thermoviewer, and the like.

【0002】[0002]

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

【0003】これに対し、特開平11−40330号公
報等では、金属製のものに代えて、窒化アルミニウムな
どのセラミックを使用したヒータが開示されている。と
ころが、このヒータを構成する基材の窒化アルミニウム
自体は、一般に白色または灰白色であることから、ヒー
タやサセプタとしては好ましくない。むしろ、黒色の方
が輻射熱量が大きいため、この種の用途には適してお
り、また電極パターンの隠蔽性が高いため、ウエハプロ
ーバや静電チャックには特に好適であった。さらに、ヒ
ータの表面温度の測定は、サーモビュア(表面温度計)
で行われるが、白色や灰白色の場合、輻射熱も測定され
てしまうため、正確な温度測定が不可能であった。
On the other hand, Japanese Patent Application Laid-Open No. 11-40330 discloses a heater using a ceramic such as aluminum nitride instead of a metal heater. However, aluminum nitride itself, which is a base material of the heater, is generally white or gray-white, and is therefore not preferable as a heater or a susceptor. Rather, black is suitable for this type of application because it has a larger amount of radiant heat, and is particularly suitable for wafer probers and electrostatic chucks because of its high concealment of electrode patterns. In addition, the measurement of the surface temperature of the heater is performed using a thermoviewer (surface thermometer).
However, in the case of white or gray-white, radiant heat is also measured, so that accurate temperature measurement was impossible.

【0004】このような求めに応じて開発された特開平
9─48668号公報等に記載の従来の発明の中には、
窒化アルミニウム基板中にX線回折チャート上の44〜
45°の位置にピークが検出されるような結晶質のカー
ボンを含有するものが提案されている。
Among the conventional inventions described in Japanese Patent Application Laid-Open No. 9-48668 and the like developed in response to such demands,
In the aluminum nitride substrate, 44-
One containing crystalline carbon such that a peak is detected at a position of 45 ° has been proposed.

【0005】[0005]

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、このよ
うな結晶質のカーボン(グラファイト)を添加した従来
の窒化アルミニウム基板は、高温時での体積抵抗率、例
えば、500℃の高温領域における体積抵抗率が10
Ω・cm未満に低下するため、その内部に抵抗発熱体等
が配設されたセラミック基板では、短絡が発生してしま
うという問題点があった(図1参照)。また、窒化アル
ミニウム自体が、高温領域で熱伝導率が低下するという
問題もあり、これも解決する必要があった。
However, the conventional aluminum nitride substrate to which such crystalline carbon (graphite) is added has a high volume resistivity at a high temperature, for example, a volume resistivity at a high temperature region of 500 ° C. Is 10 8
Since the resistance is reduced to less than Ω · cm, there is a problem that a short circuit occurs in a ceramic substrate having a resistance heating element or the like disposed therein (see FIG. 1). In addition, there is a problem that aluminum nitride itself has reduced thermal conductivity in a high temperature region, and it is necessary to solve this problem.

【0006】本発明の目的は、上述した従来技術が抱え
ている問題点を解決することにあり、特に200℃以上
の高温時における体積抵抗率が充分に大きいためリーク
電流や短絡が発生せず、しかも高温時の熱伝導率を60
W/m・k以上とすることができ、さらには隠蔽性、大
輻射熱量、および、サーモビュアによる測定精度を保証
することができる半導体製造・検査装置用セラミック基
板を提供することにある。また、本発明の他の目的は、
ホットプレート、静電チャック、ウエハプローバ等とし
て好適に用いることができる半導体製造・検査装置用セ
ラミック基板を提供することにある。
An object of the present invention is to solve the above-mentioned problems of the prior art. In particular, since the volume resistivity at a high temperature of 200 ° C. or more is sufficiently large, no leak current or short circuit occurs. In addition, the thermal conductivity at high temperature is 60
It is an object of the present invention to provide a ceramic substrate for a semiconductor manufacturing / inspection apparatus, which can have a W / m · k or more and can guarantee concealing properties, a large amount of radiated heat, and measurement accuracy by a thermoviewer. Another object of the present invention is to
An object of the present invention is to provide a ceramic substrate for a semiconductor manufacturing / inspection apparatus that can be suitably used as a hot plate, an electrostatic chuck, a wafer prober, or the like.

【0007】[0007]

【課題を解決するための手段】本発明は、上記の要請に
応えるために開発された半導体製造・検査装置用セラミ
ック基板に関し、特に酸化物、窒化物、炭化物等の結晶
からなるマトリックス中に、X線回折チャートの2θ=
10〜90°の位置にピークが検出できないか検出限界
以下である非晶質カーボンと、ピークの検出ができる結
晶質カーボンとの両方を含有するセラミック基板に、導
電体を配設してなる半導体製造・検査装置用セラミック
基板である。
SUMMARY OF THE INVENTION The present invention relates to a ceramic substrate for a semiconductor manufacturing / inspection apparatus developed to meet the above-mentioned demands, and more particularly to a ceramic substrate made of a crystal such as an oxide, a nitride or a carbide. 2θ of X-ray diffraction chart =
A semiconductor in which a conductor is provided on a ceramic substrate containing both amorphous carbon in which a peak cannot be detected at a position of 10 to 90 ° or below the detection limit and crystalline carbon in which a peak can be detected. This is a ceramic substrate for manufacturing and inspection equipment.

【0008】上記半導体製造・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)
において、上記導電体は、静電電極であって、上記セラ
ミック基板が静電チャックとして機能するか、抵抗発熱
体であって、上記セラミック基板がホットプレートとし
て機能することが望ましい。
The above-mentioned ceramic substrate for a semiconductor manufacturing / inspection apparatus (hereinafter, also simply referred to as a ceramic substrate for a semiconductor device).
In the above, it is preferable that the conductor is an electrostatic electrode, and the ceramic substrate functions as an electrostatic chuck, or a resistance heating element, and the ceramic substrate functions as a hot plate.

【0009】また、上記導電体は、セラミック基板の表
面および内部に形成され、上記内部の導電体は、ガード
電極またはグランド電極のいずれか少なくとも一方であ
って、上記セラミック基板がウエハプローバとして機能
することが望ましい。
The conductor is formed on the surface and inside of the ceramic substrate, and the conductor inside is at least one of a guard electrode and a ground electrode, and the ceramic substrate functions as a wafer prober. It is desirable.

【0010】また、上記半導体装置用セラミック基板に
おいて、このカーボンの含有量は、200〜5000p
pmであることが望ましい。
In the above-mentioned ceramic substrate for a semiconductor device, the carbon content is 200 to 5000 p.
pm is desirable.

【0011】また、上記半導体装置用セラミック基板中
には、アルカリ金属酸化物、アルカリ土類金属酸化物お
よび希土類酸化物のいずれか少なくとも1種からなる焼
結助剤を含み、このセラミック基板のJIS Z 87
21に規定される明度は、N4以下であることが望まし
い。
Further, the ceramic substrate for a semiconductor device contains a sintering aid comprising at least one of an alkali metal oxide, an alkaline earth metal oxide and a rare earth oxide. Z 87
It is desirable that the brightness specified in 21 be N4 or less.

【0012】[0012]

【発明の実施の形態】さて、本発明者らの研究によれ
ば、X線回折チャート上において、回折角度2θ=10
〜90°、特に2θ=44〜45°の位置でピークが検
出されるようなカーボンを含有するセラミック基板は、
200℃以上の高温における体積抵抗率が大きく低下す
るため、加熱時に発熱体パターン間や電極パターン間で
リーク電流や短絡が発生してしまう場合がある。
DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS According to the study of the present inventors, the diffraction angle 2θ = 10 on the X-ray diffraction chart.
A ceramic substrate containing carbon such that a peak is detected at a position of ~ 90 °, particularly 2θ = 44-45 °,
Since the volume resistivity at a high temperature of 200 ° C. or more is greatly reduced, a leak current or a short circuit may occur between the heating element patterns or between the electrode patterns during heating.

【0013】この理由は、セラミック基板は、高温にな
るに従って体積抵抗率が低下することに加え、結晶質カ
ーボンは、金属結晶に類似した結晶構造を持ち、かつ、
高温での電気伝導性が大きいため、この2つの特性が相
乗的に作用し合って上記のような短絡を招くものと考え
られる。
The reason is that the volume resistivity of the ceramic substrate decreases as the temperature increases, and the crystalline carbon has a crystal structure similar to a metal crystal, and
Since the electric conductivity at high temperature is large, it is considered that these two characteristics act synergistically to cause the above-mentioned short circuit.

【0014】このような短絡を防止し、セラミック基板
の電気抵抗率を増大させるために本発明者らがさらに研
究をつづけた結果、カーボンを含む焼結体の高温での電
気抵抗率を増大させるには、X線回折チャート上におい
てピークが検出されない程度に結晶性を低下させたカー
ボン、または、結晶相に固溶させたカーボン、すなわ
ち、X線回折チャート上において、ピークが検出されな
いようなカーボンにすればよいことを知見した。
As a result of further studies by the present inventors to prevent such a short circuit and to increase the electric resistivity of the ceramic substrate, the electric resistivity of the sintered body containing carbon at a high temperature is increased. Are carbons whose crystallinity has been reduced to such an extent that no peak is detected on the X-ray diffraction chart, or carbon dissolved in a crystal phase, that is, carbon whose peak is not detected on the X-ray diffraction chart. I learned that it should be done.

【0015】ここで、X線回折チャート上でピークが検
出できないという意味は、回折角度2θ=10〜90
°、特に44〜45°でカーボンのピークが検出できな
いという意味である。なお、上記のように規定したの
は、カーボンには種々の結晶系が存在し、特開平9−4
8668号公報に開示されているように、単に回折角度
2θ=44〜45°に出現するピークのみならず、回折
角度2θ=10〜90°にピークが出現するカーボンの
結晶も考慮しなければならないからである(図3、図4
参照)。
Here, the fact that no peak can be detected on the X-ray diffraction chart means that the diffraction angle 2θ is 10 to 90.
°, especially at 44 to 45 °, meaning that no carbon peak can be detected. It should be noted that various types of crystal systems exist in carbon as described above.
As disclosed in Japanese Patent No. 8668, not only a peak appearing at a diffraction angle 2θ = 44 to 45 ° but also a carbon crystal having a peak appearing at a diffraction angle 2θ = 10 to 90 ° must be considered. (FIGS. 3 and 4
reference).

【0016】なお、X線回折のチャートには、ピークの
みならずハローの出現も好ましくない。非結晶質体は通
常2θ=15〜40°付近にハローと呼ばれるゆるやか
な起伏を持つが、このようなハローが出現するというこ
とは、セラミック基板を構成する窒化物や酸化物等の結
晶中に非晶質カーボンが侵入していることを意味する。
そのため窒化物等の結晶性を低下させることになり、ま
た、焼結性を阻害して、明度が高くなってしまい、さら
には高温での強度低下をも招いてしまう。
In the X-ray diffraction chart, not only a peak but also the appearance of a halo is not preferable. The amorphous body usually has a gentle undulation called a halo around 2θ = 15 to 40 °, and the appearance of such a halo means that crystals such as nitrides and oxides constituting the ceramic substrate are present in the crystal. It means that amorphous carbon has penetrated.
As a result, the crystallinity of the nitride or the like is reduced, and the sinterability is impaired, resulting in an increase in lightness and a reduction in strength at high temperatures.

【0017】X線回折チャート上でピークが検出できな
いようなカーボンとする具体的な方法としては、(1)カ
ーボンをセラミックを構成する化合物の結晶相に固溶さ
せて、カーボンの結晶に起因するX線回折のピークが出
ないようにする方法、(2)非晶質カーボンを用いる方
法、などが考えられる。
As a specific method for producing carbon such that a peak cannot be detected on an X-ray diffraction chart, (1) carbon is dissolved in a crystal phase of a compound constituting a ceramic to cause carbon. A method for preventing the peak of X-ray diffraction from appearing, (2) a method using amorphous carbon, and the like can be considered.

【0018】これらの中では、(2)の非晶質カーボンを
用いる方法が好ましい。この理由は、セラミック焼結体
中にカーボンを固溶させると結晶に欠陥が生じやすくな
り、その結果、焼結体の高温での強度低下を招くからで
ある。
Of these, the method (2) using amorphous carbon is preferred. The reason for this is that if carbon is dissolved in the ceramic sintered body, defects are likely to be generated in the crystal, and as a result, the strength of the sintered body at a high temperature is reduced.

【0019】なお、特開平9−48668号公報では、
1850℃にて加熱すると結晶質カーボンが窒化アルミ
ニウム中に固溶してX線回折のピークが消失する現象が
記載されているが、特開平9−48668号公報ではあ
くまでX線回折のピークが44〜45°に存在するもの
を発明として認識しているものであり、本発明のよう
に、X線回折のチャート上にピークが検出できるカーボ
ンとピークができないカーボンを両方有させるという思
想は、記載も示唆もされていないのだから、特開平9−
48668号公報の記載を理由に本発明の新規性、進歩
性がなんら阻却されるものでない。
In Japanese Patent Application Laid-Open No. 9-48668,
When heating at 1850 ° C., crystalline carbon is dissolved in aluminum nitride and the peak of X-ray diffraction disappears. However, Japanese Patent Application Laid-Open No. 9-48668 describes that the peak of X-ray diffraction is merely 44. The present invention recognizes that there exists an angle of about 45 ° as an invention, and as described in the present invention, the concept of having both a carbon whose peak can be detected and a carbon whose peak cannot be detected on an X-ray diffraction chart is described. Nor is it suggested.
No. 48668 does not hinder the novelty and inventive step of the present invention.

【0020】ただし、窒化アルミニウムに非晶質カーボ
ンを添加すると、高温での熱伝導率が低下するという問
題が発生する。これは、おそらく非晶質カーボンが粒子
界面に介在して熱の伝搬を阻害する障壁となるためと推
定している。そこで、上記したように、発明者らは、非
晶質カーボンを添加する場合には、さらに金属結晶に類
似した結晶構造を持ち、かつ、高温での熱伝導率が低下
しにくい結晶質のカーボンをも共存させることにした。
However, when amorphous carbon is added to aluminum nitride, there arises a problem that the thermal conductivity at high temperatures decreases. It is presumed that this is probably because amorphous carbon intervenes at the particle interface and acts as a barrier that hinders the propagation of heat. Therefore, as described above, when adding amorphous carbon, the present inventors have found that crystalline carbon having a crystal structure similar to that of a metal crystal and having a low thermal conductivity at high temperatures is hardly reduced. Decided to coexist.

【0021】このように、2種のカーボンを含有させる
と、高温時の体積抵抗率を少なくとも10Ω・cm以
上に、また高温時の熱伝導率を60W/m・k以上にす
ることができ、非晶質カーボン単独添加の問題を克服す
ることができる。
As described above, when two types of carbon are contained, the volume resistivity at a high temperature is at least 10 8 Ω · cm and the thermal conductivity at a high temperature is 60 W / m · k or more. Thus, the problem of adding amorphous carbon alone can be overcome.

【0022】本発明において、X線回折チャートにおい
てそのピークが検出されないか検出限界以下であるカー
ボンと、そのピークが検出できるカーボンの混合比率
は、できれば重量比で1/200〜200/1の範囲が
望ましく、1/100〜100/1に調整するのが最適
である。
In the present invention, the mixing ratio of carbon whose peak is not detected or below the detection limit in the X-ray diffraction chart and carbon whose peak can be detected is preferably in the range of 1/200 to 200/1 by weight ratio. And it is optimal to adjust the ratio to 1/100 to 100/1.

【0023】なお、カーボンの比率はレーザラマン分析
にて測定することができる。レーザラマン分析では、結
晶質カーボンのピーク(ラマンシフト:1580cm
−1)と非晶質カーボンのピーク(ラマンシフト:13
55cm−1)が分離して出現するため、両者のピーク
高さの比率から混合比がわかる。また、これ以外にも濃
度既知の結晶性カーボンをセラミックに添加して、X線
回折分析を行い、各カーボンの濃度とピークの高さ(よ
り正確には面積)の関係を検量線として得ておき、一
方、測定対象の試料の全炭素濃度を500〜800℃で
焼成して発生するCOやCOなどのCOXガス濃度を
測定し、また、この測定対象の試料について、X線回折
分析を実施して、得られたピーク高さ(より正確には面
積)からX線回折で検出できるカーボン量を特定し、一
方、全炭素量とX線回折で検出できるカーボン量の差を
X線回折で検出できないカーボンと定義することもでき
る。ただし、両カーボンの添加量の合計量は、200〜
5000ppmにすることが望ましく、200〜200
0ppmとすることがより望ましい。200ppm未満
では、黒色とは言えず、明度がN4を超えるものとな
り、一方、添加量が5000ppmを超えると窒化アル
ミニウムの焼結性が低下するからである。
The ratio of carbon can be measured by laser Raman analysis. In the laser Raman analysis, the peak of crystalline carbon (Raman shift: 1580 cm)
-1 ) and the amorphous carbon peak (Raman shift: 13)
Since 55 cm -1 ) appears separately, the mixing ratio can be determined from the ratio of the peak heights of the two. In addition, a crystalline carbon having a known concentration is added to the ceramic, X-ray diffraction analysis is performed, and the relationship between the concentration of each carbon and the peak height (more precisely, the area) is obtained as a calibration curve. On the other hand, the CO X gas concentration such as CO or CO 2 generated by baking the total carbon concentration of the sample to be measured at 500 to 800 ° C. is measured, and the sample to be measured is subjected to X-ray diffraction analysis. To determine the amount of carbon that can be detected by X-ray diffraction from the obtained peak height (more precisely, the area), and determine the difference between the total amount of carbon and the amount of carbon that can be detected by X-ray diffraction. Carbon that cannot be detected by diffraction can also be defined. However, the total amount of both carbons added is 200 to
5000 ppm is desirable, and 200 to 200
More preferably, it is 0 ppm. If it is less than 200 ppm, it cannot be said that it is black, and the lightness exceeds N4. On the other hand, if the addition amount exceeds 5000 ppm, the sinterability of the aluminum nitride decreases.

【0024】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。
The ceramic material constituting the ceramic substrate for a semiconductor device of the present invention is not particularly limited.
For example, nitride ceramics, carbide ceramics, oxide ceramics and the like can be mentioned.

【0025】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 tansten carbide.

【0026】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.

【0027】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.

【0028】本発明においては、マトリックスを構成す
る焼結体中には、焼結助剤を含有することが望ましい。
その焼結助剤としては、アルカリ金属酸化物、アルカリ
土類金属酸化物、希土類酸化物を使用することができ、
これらの焼結助剤のなかでは、特にCaO、Y
Na0、Li0、Rbが好ましい。これらの
含有量としては、0.1〜10重量%が望ましい。
In the present invention, it is preferable that the sintered body constituting the matrix contains a sintering aid.
As the sintering aid, alkali metal oxides, alkaline earth metal oxides, rare earth oxides can be used,
Among these sintering aids, CaO, Y 2 O 3 ,
Na 2 0, Li 2 0, Rb 2 0 3 are preferred. The content of these is desirably 0.1 to 10% by weight.

【0029】また、本発明に係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。この程度の
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。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〜N10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。
It is preferable that the ceramic substrate for a semiconductor device according to the present invention has a brightness of N4 or less as a value based on the specification of JIS Z 8721. This is because a material having such a lightness is excellent in radiant heat and concealing property. Here, the lightness N is defined as an ideal black lightness of 0,
The ideal white lightness is assumed to be 10, and each color is divided into 10 between the black lightness and the white lightness so that the perception of the brightness of the color becomes equal, and the symbols N0 to N10 are used. It is displayed. The actual measurement is performed by comparing the color charts corresponding to N0 to N10. In this case, the first decimal place is 0
Or it is set to 5.

【0030】本発明の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の装置に用いら
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、ホットプレー
ト、サセプタ等が挙げられる。
The ceramic substrate for a semiconductor device of the present invention comprises:
A ceramic substrate used in an apparatus for manufacturing a semiconductor or inspecting a semiconductor. Specific examples of the apparatus include an electrostatic chuck, a wafer prober, a hot plate, and a susceptor.

【0031】本発明の半導体装置用セラミック基板に
は、導電性の金属または導電性セラミックからなる導電
体が配設されているが、この導電体が静電電極である場
合には、上記セラミック基板が静電チャックとして機能
する。
A conductor made of a conductive metal or a conductive ceramic is provided on the ceramic substrate for a semiconductor device of the present invention. When the conductor is an electrostatic electrode, the ceramic substrate is used. Function as an electrostatic chuck.

【0032】上記金属としては、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。
Examples of the metal include noble metals (gold,
Silver, platinum, palladium), lead, tungsten, molybdenum, nickel and the like are preferred. Examples of the conductive ceramic include carbides of tungsten and molybdenum. These may be used alone or in combination of two or more.

【0033】図5(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。この静電チャック20で
は、窒化アルミニウム基板3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40が形成されている。また、窒化アルミニウム基
板3の内部には、抵抗発熱体11が設けられ、シリコン
ウエハ9を加熱することができるようになっている。な
お、窒化アルミニウム基板3には、必要に応じて、RF
電極が埋設されていてもよい。
FIG. 5A is a longitudinal sectional view schematically showing an electrostatic chuck, and FIG. 5B is a sectional view taken along line AA of the electrostatic chuck shown in FIG. In the electrostatic chuck 20, chuck positive / negative electrode layers 22, 23 are embedded in the aluminum nitride substrate 3, and a ceramic dielectric film 40 is formed on the electrodes. Further, a resistance heating element 11 is provided inside the aluminum nitride substrate 3 so that the silicon wafer 9 can be heated. The aluminum nitride substrate 3 may have an RF
Electrodes may be embedded.

【0034】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シ
リコンウエハが静電的に吸着されることになる。従っ
て、この静電チャック内に抵抗発熱体が形成されておれ
ば、シリコンウエハを吸着した状態で加熱等を行うこと
ができる。
When this electrostatic chuck is used, the positive and negative sides of a DC power supply are connected to the chuck positive electrostatic layer 22 and the chuck negative electrostatic layer 23, respectively, and a DC voltage is applied. As a result, the silicon wafer placed on the electrostatic chuck is electrostatically attracted. Therefore, if a resistance heating element is formed in the electrostatic chuck, heating or the like can be performed in a state where the silicon wafer is sucked.

【0035】図6および図7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6
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7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. 6 and 7 are horizontal sectional views schematically showing electrostatic electrodes in another electrostatic chuck.
In the electrostatic chuck 70 shown in FIG. 7, 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.

【0036】本発明の半導体装置用セラミック基板に埋
設された導電体が、抵抗発熱体である場合には、上記セ
ラミック基板がホットプレートとして機能する。図8
は、本発明の半導体装置用セラミック基板の一実施形態
であるホットプレート(以下、セラミックヒータともい
う)の一例を模式的に示す底面図であり、図9は、上記
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。
When the conductor embedded in the ceramic substrate for a semiconductor device of the present invention is a resistance heating element, the ceramic substrate functions as a hot plate. FIG.
FIG. 9 is a bottom view schematically illustrating an example of a hot plate (hereinafter, also referred to as a ceramic heater) which is an embodiment of the ceramic substrate for a semiconductor device of the present invention. FIG. 9 is a schematic diagram illustrating a part of the ceramic heater. It is a partial expanded sectional view shown typically.

【0037】セラミック基板91は、円板状に形成され
ており、抵抗発熱体92は、セラミック基板91のウエ
ハ載置面の全体の温度が均一になるように加熱するた
め、セラミック基板91の底面に同心円状のパターンに
形成されており、その表面には、金属被覆層92aが形
成されている。
The ceramic substrate 91 is formed in a disk shape, and the resistance heating element 92 is heated so that the entire temperature of the wafer mounting surface of the ceramic substrate 91 becomes uniform. Are formed in a concentric pattern, and a metal coating layer 92a is formed on the surface thereof.

【0038】また、これら抵抗発熱体92は、互いに近
い二重の同心円同士が1組として、1本の線になるよう
に接続され、その両端に入出力の端子となる端子ピン9
3が接続されている。また、中央に近い部分には、支持
ピン96を挿入するための貫通孔95が形成され、さら
に、測温素子を挿入するための有底孔94が形成されて
いる。
Further, these resistance heating elements 92 are connected so that double concentric circles close to each other form a single line, and have terminal pins 9 serving as input / output terminals at both ends.
3 are connected. A through hole 95 for inserting a support pin 96 is formed in a portion near the center, and a bottomed hole 94 for inserting a temperature measuring element is formed.

【0039】また、図9に示したように、この支持ピン
96は、その上にシリコンウエハ99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99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99を受け取ったりすることができ
る。図9に示した抵抗発熱体92は、セラミック基板9
1の底面に配設されているが、抵抗発熱体92は、セラ
ミック基板91の内部で、その中心または中心よりウエ
ハ載置面に偏芯した位置に形成されていてもよい。
As shown in FIG. 9, the support pins 96 can be mounted on the silicon wafer 99 and can be moved up and down, so that the silicon wafer 99 is not shown. The wafer can be transferred to the transfer device, or the silicon wafer 99 can be received from the transfer device. The resistance heating element 92 shown in FIG.
Although disposed on the bottom surface of the substrate 1, the resistance heating element 92 may be formed inside the ceramic substrate 91 or at a position eccentric to the wafer mounting surface from the center.

【0040】このような構成のセラミックヒータでは、
その上にシリコンウエハ99等を載置した後、種々の操
作を行う際、シリコンウエハ99等を所望の温度に加熱
することができる。
In the ceramic heater having such a configuration,
After placing the silicon wafer 99 or the like thereon, the silicon wafer 99 or the like can be heated to a desired temperature when performing various operations.

【0041】本発明の半導体装置用セラミック基板の表
面および内部に導電体が配設され、上記内部の導電体
が、ガード電極またはグランド電極のいずれか少ないと
も一方である場合には、上記セラミック基板は、ウエハ
プローバとして機能する。
When a conductor is provided on the surface and inside of the ceramic substrate for a semiconductor device of the present invention, and the inside conductor is at least one of a guard electrode and a ground electrode, the ceramic substrate Function as a wafer prober.

【0042】図10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ウエハプローバの一例を模式
的に示した断面図であり、図11は、その平面図であ
り、図12は、図10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. 10 is a cross-sectional view schematically showing an example of a wafer prober which is an embodiment of the ceramic substrate for a semiconductor device according to the present invention. FIG. 11 is a plan view thereof, and FIG. FIG. 11 is a sectional view taken along line AA of the wafer prober shown in FIG. 10.

【0043】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。
In the wafer prober 101, concentric grooves 7 are formed on the surface of the ceramic substrate 3 having a circular shape in plan view, and a plurality of suction holes 8 for sucking a silicon wafer are formed in a part of the grooves 7. The chuck top conductor layer 2 for connection with the electrode of the silicon wafer is formed in a circular shape on most of the ceramic substrate 3 including the groove 7.

【0044】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8に示
したような平面視同心円形状の発熱体41が設けられて
おり、発熱体41の両端には、外部端子ピン191(図
14参照)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12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。
On the other hand, on the bottom surface of the ceramic substrate 3, heating elements 41 having a concentric circular shape in plan view as shown in FIG. 8 are provided for controlling the temperature of the silicon wafer. Are connected and fixed to external terminal pins 191 (see FIG. 14). Further, a guard electrode 5 and a ground electrode 6 having a lattice shape as shown in FIG. 12 are provided inside the ceramic substrate 3 to remove stray capacitors and noise.

【0045】このような構成のウエハプローバでは、そ
の上に集積回路が形成されたシリコンウエハを載置した
後、このシリコンウエハにテスタピンを持つプローブカ
ードを押しつけ、加熱、冷却しながら電圧を印加して導
通テストを行うことができる。
In such a wafer prober, after a silicon wafer having an integrated circuit formed thereon is mounted thereon, a probe card having tester pins is pressed against the silicon wafer, and a voltage is applied while heating and cooling. To conduct a continuity test.

【0046】次に、本発明にかかる半導体装置用セラミ
ック基板の製造方法の一例を説明する。 (1)初めに、非晶質カーボンを製造する。例えば、C、
H、Oだけからなる炭化水素、好ましくは糖類(ショ糖
やセルロース)を、空気中、300〜500℃で焼成す
ることにより、純粋な非晶質カーボンを製造する。一
方、結晶質のカーボンについては、一般的なグラファイ
トやカーボンブラック等を使用することができる。
Next, an example of a method for manufacturing a ceramic substrate for a semiconductor device according to the present invention will be described. (1) First, an amorphous carbon is produced. For example, C,
A pure amorphous carbon is produced by calcining a hydrocarbon consisting of only H and O, preferably a saccharide (sucrose or cellulose) at 300 to 500 ° C in air. On the other hand, for crystalline carbon, general graphite, carbon black, and the like can be used.

【0047】(2)次に、上記カーボンとマトリックス成
分となるセラミック粉末とを混合する。混合する粉末の
好ましい大きさは、平均粒径で、0.1〜5μm程度の
小さいものがよい。これは、微細なほど焼結性が向上す
るからである。なお、カーボンの添加量は焼成時に消失
する分を考慮して添加する。また、上記の混合物にはさ
らに前述の酸化イットリウム(イットリア:Y
の如き焼結助剤を添加する。
(2) Next, the carbon and the ceramic powder to be a matrix component are mixed. The preferred size of the powder to be mixed is as small as about 0.1 to 5 μm in average particle size. This is because the finer the particle, the better the sinterability. The amount of carbon to be added is determined in consideration of the amount that disappears during firing. Further, the above mixture further contains the above-described yttrium oxide (yttria: Y 2 O 3 ).
Is added.

【0048】上記の(1)、(2)の処理に代え、セラミック
粉末、バインダー、糖類および溶媒を混合してグリーン
シートを作製した後積層し、このグリーンシートの積層
体を300〜500℃で仮焼成することにより、糖類を
非晶質カーボンとしてもよい。また、この場合に、糖類
と非晶質カーボンの両方を添加してもよい。なお、溶媒
としては、α−テルピネオールや、グリコールなどを用
いることができる。
Instead of the above treatments (1) and (2), green sheets are prepared by mixing a ceramic powder, a binder, a saccharide and a solvent, and then laminated, and the laminate of the green sheets is heated at 300 to 500 ° C. By calcination, the saccharide may be converted to amorphous carbon. In this case, both saccharides and amorphous carbon may be added. In addition, as a solvent, α-terpineol, glycol, or the like can be used.

【0049】(3)次に、得られた粉末混合物を成形型に
入れて成形体としたもの、または、上記グリーンシート
の積層体(いずれも仮焼成したもの)を、アルゴン窒素
などの不活性雰囲気下に、1700〜1900℃、80
〜200kg/cmの条件で加熱、加圧して焼結す
る。
(3) Next, the obtained powder mixture was put into a molding die to form a molded product, or the above-mentioned green sheet laminate (both were preliminarily calcined) was subjected to an inert gas such as argon nitrogen. 1700-1900 ° C, 80
It is heated and pressed under the condition of 条件 200 kg / cm 2 for sintering.

【0050】本発明の半導体装置用セラミック基板は、
基本的にセラミック粉末の混合物からなる成形体やグリ
ーンシート積層体を焼成することにより製造することが
できるが、このセラミック粉末の混合物を成形型に入れ
る際に、発熱体となる金属板(箔)や金属線等を粉末混
合物中に埋没したり、積層するグリーンシートのうちの
1枚のグリーンシート上に発熱体となる導体ペースト層
を形成することにより、内部に抵抗発熱体を有するセラ
ミック基板とすることができる。また、焼結体を製造し
た後、その表面(底面)に導体ペースト層を形成し、焼
成することによって、底面に発熱体を形成することもで
きる。
The ceramic substrate for a semiconductor device of the present invention comprises:
Basically, it can be manufactured by firing a green body or a green sheet laminate made of a mixture of ceramic powders. When this ceramic powder mixture is put into a molding die, a metal plate (foil) that becomes a heating element By embedding metal wires or the like in a powder mixture, or by forming a conductor paste layer serving as a heating element on one of the green sheets to be laminated, a ceramic substrate having a resistance heating element therein and can do. Further, after the sintered body is manufactured, a heating element can be formed on the bottom surface by forming a conductor paste layer on the surface (bottom surface) and baking the paste.

【0051】さらに、このセラミック基板の製造時に
は、発熱体の他、静電チャック等の電極の形状となるよ
うに、上記成形体の内部に金属板(箔)等を埋設した
り、グリーンシート上に導体ペースト層を形成すること
により、ホットプレート、静電チャック、ウエハプロー
バ、サセプタなどを製造することができる。
Further, at the time of manufacturing the ceramic substrate, a metal plate (foil) or the like is buried inside the molded body so as to have the shape of an electrode such as an electrostatic chuck in addition to the heating element, or a green sheet is formed. By forming a conductive paste layer on a substrate, a hot plate, an electrostatic chuck, a wafer prober, a susceptor, and the like can be manufactured.

【0052】各種の電極や発熱体を作製するための導体
ペーストとしては特に限定されないが、導電性を確保す
るための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 for producing various electrodes and heating elements is not particularly limited, but contains metal particles or conductive ceramics for securing conductivity, as well as resins, solvents, and thickeners. And the like are preferred.

【0053】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、薄膜状の電極等とした際に
は、充分に大きな導電性を有し、一方、図8に示したよ
うな線状(帯状)の抵抗発熱体とした場合には、発熱す
るに充分な抵抗値を有するからである。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。
As the metal particles, for example, noble metals (gold, silver, platinum, palladium), lead, tungsten, molybdenum, nickel and the like are preferable. These may be used alone or in combination of two or more. These metals are relatively hard to be oxidized, and have a sufficiently large conductivity when formed into a thin-film electrode or the like. On the other hand, a linear (strip-shaped) resistance heating element as shown in FIG. In this case, the resistance value is sufficient to generate heat. Examples of the conductive ceramic include carbides of tungsten and molybdenum. These may be used alone or in combination of two or more.

【0054】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。0.1μ
m未満と微細すぎると、酸化されやすく、一方、100
μm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 metal particles or conductive ceramic particles preferably have a particle size of 0.1 to 100 μm. 0.1μ
If the particle size is too small, it is easily oxidized.
If the thickness exceeds μm, sintering becomes difficult and the resistance value increases.

【0055】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、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。
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. When the metal particles are scaly, or a mixture of spherical and scaly, it is easy to hold the metal oxide between the metal particles and ensure the adhesion between the heating element and the ceramic substrate. This is advantageous because the resistance value can be increased.

【0056】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。
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.

【0057】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望ましい。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。
When the conductor paste for the heating element is formed on the surface of the ceramic substrate, a metal oxide is added to the conductor paste in addition to the metal particles, and the metal particles and the metal oxide are sintered. It is desirable to do. in this way,
By sintering metal oxide with metal particles,
The ceramic substrate and the metal particles can be brought into close contact.

【0058】金属酸化物を混合することにより、セラミ
ック基板と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。
Although it is not clear why the adhesion to the ceramic substrate is improved by mixing the metal oxide,
The surface of the metal substrate or the surface of the ceramic substrate made of a non-oxide is slightly oxidized to form an oxide film. It is considered that the particles and the ceramic may adhere to each other. Further, when the ceramic constituting the ceramic substrate is an oxide, the surface is naturally made of an oxide, so that a conductor layer having excellent adhesion is formed.

【0059】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 )、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。
As the metal oxide, for example, oxidized
Lead, zinc oxide, silica, boron oxide (B 2O3), Al
Selected from the group consisting of Mina, Yttria and Titania
At least one is preferred.

【0060】これらの酸化物は、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。
This is because these oxides can improve the adhesion between the metal particles and the ceramic substrate without increasing the resistance value of the heating element.

【0061】上記酸化鉛、酸化亜鉛、シリカ、酸化ホウ
素(B)、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
されていることが望ましい。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。
The ratio of the above-mentioned lead oxide, zinc oxide, silica, boron oxide (B 2 O 3 ), alumina, yttria, and titania is as follows: 1-10, silica 1-30, boron oxide 5-50, zinc oxide 20-70, alumina 1
-10, yttria 1-50, titania 1-50, and the total is preferably adjusted within a range not exceeding 100 parts by weight. By adjusting the amounts of these oxides in these ranges, the adhesion to the ceramic substrate can be particularly improved.

【0062】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発熱体を
形成した際の面積抵抗率は、1〜45mΩ/□が好まし
い。
The amount of the metal oxide added to the metal particles is preferably 0.1% by weight or more and less than 10% by weight. The area resistivity when the heating element is formed using the conductor paste having such a configuration is preferably from 1 to 45 mΩ / □.

【0063】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10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。
If the sheet resistivity exceeds 45 mΩ / □, the heat generation becomes too large with respect to the applied voltage, and it is difficult to control the heat generation in a ceramic substrate provided with a heating element on the surface. If the addition amount of the metal oxide is 10% by weight or more, the sheet resistivity exceeds 50 mΩ / □, the calorific value becomes too large, the temperature control becomes difficult, and the uniformity of the temperature distribution decreases. .

【0064】発熱体がセラミック基板の表面に形成され
る場合には、発熱体の表面部分に、金属被覆層が形成さ
れていることが望ましい。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。
When the heating element is formed on the surface of the ceramic substrate, it is desirable that a metal coating layer is formed on the surface of the heating element. This is to prevent the internal metal sintered body from being oxidized to change the resistance value. The thickness of the metal coating layer to be formed is preferably 0.1 to 10 μm.

【0065】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、発熱体をセラミック基板の内部に形
成する場合には、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。また、セラミック基板の表面に
金属層を形成する場合や、その金属層の上に被覆層を形
成する場合には、上記した導体ペーストの塗布以外に、
スパッタリング等の物理的蒸着手段やめっき等の化学的
な被覆手段を用いることができる。本発明の半導体装置
用セラミック基板は、200℃以上で使用することがで
きる。
The metal used for forming the metal coating layer is not particularly limited as long as it is a non-oxidizing metal, and specific examples thereof include gold, silver, palladium, platinum and nickel. . These may be used alone or 2
More than one species may be used in combination. Of these, nickel is preferred. In the case where the heating element is formed inside the ceramic substrate, the surface of the heating element is not oxidized, and thus no coating is required. Further, when forming a metal layer on the surface of the ceramic substrate, or when forming a coating layer on the metal layer, in addition to the above-described application of the conductor paste,
Physical vapor deposition means such as sputtering and chemical coating means such as plating can be used. The ceramic substrate for a semiconductor device of the present invention can be used at 200 ° C. or higher.

【0066】[0066]

【実施例】(実施例1) セラミックヒータ(AlN+
+非晶質カーボン+グラファイト) (1)ショ糖を酸化性気流中(空気中)で500℃に加
熱して熱分解させ、非晶質カーボンを得た。 (2)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(Y
:イットリア、平均粒径0.4μm)4重量部、上記
(1)の非晶質カーボン0.04重量部、結晶質グラフ
ァイト粉末(東洋炭素社製、GR−1200)0.05
重量部を混合し、成形型に入れて窒素雰囲気中、189
0℃、圧力150kg/cmの条件で3時間ホットプ
レスして窒化アルミニウム焼結体を得た。 (3)次に、上記(2)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8に示したような同心円状のパターンとした。導
体ペーストとしては、プリント配線板のスルーホール形
成に使用されている徳力化学研究所製のソルベストPS
603Dを使用した。
EXAMPLES (Example 1) Ceramic heater (AlN +
(Y 2 O 3 + Amorphous carbon + Graphite) (1) Sucrose was heated to 500 ° C. in an oxidizing air stream (in air) to be thermally decomposed to obtain amorphous carbon. (2) 100 parts by weight of aluminum nitride powder (manufactured by Tokuyama Corporation, average particle size 1.1 μm), yttrium oxide (Y 2 O
3 : 4 parts by weight of yttria, average particle diameter 0.4 μm), 0.04 part by weight of the amorphous carbon of the above (1), and 0.05 of crystalline graphite powder (GR-1200, manufactured by Toyo Carbon Co., Ltd.)
Parts by weight, and put into a mold, and in a nitrogen atmosphere, 189 parts by weight.
Hot pressing was performed at 0 ° C. under a pressure of 150 kg / cm 2 for 3 hours to obtain an aluminum nitride sintered body. (3) Next, a conductor paste was printed on the bottom surface of the sintered body obtained in the above (2) by screen printing. The printing pattern was a concentric pattern as shown in FIG. As the conductive paste, Solvest PS manufactured by Tokuriki Chemical Laboratory, which is used to form through holes in printed wiring boards
603D was used.

【0067】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。
This conductor paste is a silver-lead paste, and based on 100 parts by weight of silver, lead oxide (5% by weight), zinc oxide (55% by weight), silica (10% by weight), and boron oxide (25% by weight). % By weight) and 7.5% by weight of a metal oxide composed of alumina (5% by weight). Also,
The silver particles had a mean particle size of 4.5 μm and were scaly.

【0068】(4)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、発熱体92
を形成した。銀−鉛の発熱体92は、厚さが5μm、幅
2.4mm、面積抵抗率が7.7mΩ/□であった。 (5)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(4)で作製した焼結体を
浸漬し、銀−鉛の発熱体92の表面に厚さ1μmの金属
被覆層92a(ニッケル層)を析出させた。
(4) Next, the sintered body on which the conductor paste has been printed is heated and fired at 780 ° C. to obtain silver in the conductor paste,
The lead is sintered and baked on the sintered body.
Was formed. The silver-lead heating element 92 had a thickness of 5 μm, a width of 2.4 mm, and a sheet resistivity of 7.7 mΩ / □. (5) Nickel sulfate 80 g / l, sodium hypophosphite 24 g / l, sodium acetate 12 g / l, boric acid 8 g / l
1) The sintered body prepared in the above (4) is immersed in an electroless nickel plating bath comprising an aqueous solution containing 6 g / l of ammonium chloride, and a 1 μm thick metal coating layer 92 a is formed on the surface of the silver-lead heating element 92. (Nickel layer) was deposited.

【0069】(6)電源との接続を確保するための端子
を取り付ける部分に、スクリーン印刷により、銀−鉛半
田ペースト(田中貴金属製)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端子ピン93を
載置して、420℃で加熱リフローし、端子ピン93を
発熱体92の表面に取り付けた。 (7)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8参照)を得た。
(6) A silver-lead solder paste (manufactured by Tanaka Kikinzoku) was printed by screen printing on a portion where a terminal for securing connection to a power supply was to be formed, to form a solder layer. Next, the terminal pins 93 made of Kovar were placed on the solder layer, and heated and reflowed at 420 ° C. to attach the terminal pins 93 to the surface of the heating element 92. (7) A thermocouple for temperature control was inserted into the bottomed hole, filled with a polyimide resin, and cured at 190 ° C. for 2 hours to obtain a ceramic heater 10 (see FIG. 8).

【0070】なお、焼結体中のカーボン量の測定は、焼
結体を粉砕し、これを500〜800℃で加熱して発生
するCOXガスを捕集することにより行った。この方法
による測定の結果、窒化アルミニウム焼結体中に含まれ
るカーボン量は800ppmであった。また、明度はN
=3.5であった。
The amount of carbon in the sintered body was measured by pulverizing the sintered body and heating it at 500 to 800 ° C. to collect the generated CO X gas. As a result of measurement by this method, the amount of carbon contained in the aluminum nitride sintered body was 800 ppm. The brightness is N
= 3.5.

【0071】(実施例2) セラミックヒータ(AlN
+非晶質カーボン+グラファイト) (1)ショ糖を空気中で500℃に加熱して熱分解さ
せ、非晶質カーボンを得た。 (2)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、上記(1)の非晶質カーボ
ン0.06重量部、結晶質グラファイト粉末(東洋炭素
社製、GR−1200)0.03重量部を混合し、成形
型に入れて窒素雰囲気中、1890℃、圧力150kg
/cmの条件で3時間ホットプレスして窒化アルミニ
ウム焼結体を得た。この後、焼結体の底面に実施例1と
同様にして抵抗発熱体92を設けた。得られた窒化アル
ミニウム焼結体中のカーボンの合計量は810ppm
で、明度はN=3.5であった。
(Example 2) Ceramic heater (AlN)
(+ Amorphous carbon + Graphite) (1) Sucrose was heated to 500 ° C. in the air and thermally decomposed to obtain amorphous carbon. (2) 100 parts by weight of aluminum nitride powder (manufactured by Tokuyama Corporation, average particle size 1.1 μm), 0.06 parts by weight of the amorphous carbon of the above (1), and crystalline graphite powder (GR-1200 manufactured by Toyo Carbon Co., Ltd.) ) 0.03 parts by weight were mixed, put in a mold, and put in a nitrogen atmosphere at 1890 ° C. under a pressure of 150 kg.
/ Cm 2 for 3 hours to obtain an aluminum nitride sintered body. Thereafter, a resistance heating element 92 was provided on the bottom surface of the sintered body in the same manner as in Example 1. The total amount of carbon in the obtained aluminum nitride sintered body is 810 ppm
And the lightness was N = 3.5.

【0072】(実施例3) セラミックヒータ(カーボ
ンの固溶) 実施例1の焼結体を常圧窒素雰囲気中、1850℃で1
時間加熱してカーボンの一部を窒化アルミニウム相に固
溶させた。この後、焼結体の底面に実施例1と同様にし
て抵抗発熱体92を設けた。
(Example 3) Ceramic heater (solid solution of carbon) The sintered body of Example 1 was heated at 1850 ° C in a nitrogen atmosphere at normal pressure for 1 hour.
By heating for a time, part of the carbon was dissolved in the aluminum nitride phase. Thereafter, a resistance heating element 92 was provided on the bottom surface of the sintered body in the same manner as in Example 1.

【0073】なお、ホットプレス中は、カーボンの固溶
はないと考えられる。また、図16には、実施例1と実
施例3の半導体装置用セラミック基板を構成する焼結体
の強度測定結果を記載している。図16に示したよう
に、カーボンの一部が結晶相に固溶した半導体装置用セ
ラミック基板(実施例3)は、強度の低下が見られる。
そのため、固溶させるよりも非晶質カーボンを利用した
方がより有利であると考えられる。
It is considered that there is no solid solution of carbon during hot pressing. FIG. 16 shows the results of measuring the strength of the sintered bodies constituting the ceramic substrates for semiconductor devices of Examples 1 and 3. As shown in FIG. 16, the strength of the ceramic substrate for a semiconductor device (Example 3) in which a part of carbon is dissolved in the crystal phase is observed.
Therefore, it is considered that it is more advantageous to use amorphous carbon than to form a solid solution.

【0074】なお、強度の測定は、インストロン万能試
験機(4507型 ロードセル500kgf)、温度が
25〜1000℃の大気中、クロスヘッド速度0.5m
m/分、スパン距離L=30mm、試験片 厚さt=
3.06mm、幅w=4.03mmで実施し、以下の数
式(1)を用いて3点曲げ強度σ(kgf/mm)を
算出した。
The strength was measured using an Instron universal tester (type 4507 load cell 500 kgf) in the air at a temperature of 25 to 1000 ° C. and a crosshead speed of 0.5 m.
m / min, span distance L = 30 mm, specimen thickness t =
The measurement was performed at 3.06 mm and width w = 4.03 mm, and the three-point bending strength σ (kgf / mm 2 ) was calculated using the following equation (1).

【0075】[0075]

【数1】 (Equation 1)

【0076】上記計算式(1)中、Pは、試験片が破壊
したときの最大荷重(kgf)であり、Lは、下支点間
の距離(30mm)であり、tは、試験片の厚さ(m
m)であり、wは、試験片の幅(mm)である。
In the above formula (1), P is the maximum load (kgf) when the test piece breaks, L is the distance between the lower supports (30 mm), and t is the thickness of the test piece. Sa (m
m) and w is the width (mm) of the test piece.

【0077】(比較例1) セラミックヒータ(AlN
+Y) 窒化アルミニウム粉末(トクヤマ社製、平均粒径1.1
μm)100重量部、酸化イットリウム(Y:平
均粒径0.4μm)4重量部を混合し、これを成形型に
入れて窒素雰囲気中、1890℃、圧力150kg/c
の条件で3時間ホットプレスして窒化アルミニウム
焼結体を得た。この後、焼結体の底面に実施例1と同様
にして抵抗発熱体92を設けた。得られた窒化アルミニ
ウム焼結体中のカーボン量は、100ppm以下であ
り、明度はN=7.0であった。
(Comparative Example 1) Ceramic heater (AlN
+ Y 2 O 3 ) Aluminum nitride powder (manufactured by Tokuyama Corporation, average particle size 1.1)
μm) of 100 parts by weight and 4 parts by weight of yttrium oxide (Y 2 O 3 : average particle diameter 0.4 μm) are mixed, put into a mold, and placed in a nitrogen atmosphere at 1890 ° C. under a pressure of 150 kg / c.
Hot pressing was performed for 3 hours under the conditions of m 2 to obtain an aluminum nitride sintered body. Thereafter, a resistance heating element 92 was provided on the bottom surface of the sintered body in the same manner as in Example 1. The amount of carbon in the obtained aluminum nitride sintered body was 100 ppm or less, and the lightness was N = 7.0.

【0078】(比較例2) セラミックヒータ(AlN
+結晶質カーボン) この比較例は、特開平9−48668号公報の記載に従
い、バインダーとしてフェノール樹脂粉末を使用した。
なお、この従来技術において、上記フェノール樹脂、ア
クリル系バインダーを分解して得られるカーボンは結晶
性のものである。
Comparative Example 2 Ceramic heater (AlN)
+ Crystalline carbon) In this comparative example, a phenol resin powder was used as a binder according to the description in JP-A-9-48668.
In this prior art, the carbon obtained by decomposing the phenol resin and the acrylic binder is crystalline.

【0079】まず、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、フェノール樹
脂粉末5重量部を混合し、成形型に入れて窒素雰囲気
中、1890℃、圧力150kg/cmの条件で3時
間ホットプレスして窒化アルミニウム焼結体を得た。こ
の後、焼結体の底面に実施例1と同様にして抵抗発熱体
92を設けた。得られた窒化アルミニウム焼結体中のカ
ーボン量は800ppmであった。
First, 100 parts by weight of aluminum nitride powder (manufactured by Tokuyama Co., average particle size 1.1 μm) and 5 parts by weight of phenol resin powder are mixed, put into a mold, and placed in a nitrogen atmosphere at 1890 ° C. under a pressure of 150 kg / cm. Under the conditions of 2 , hot pressing was performed for 3 hours to obtain an aluminum nitride sintered body. Thereafter, a resistance heating element 92 was provided on the bottom surface of the sintered body in the same manner as in Example 1. The amount of carbon in the obtained aluminum nitride sintered body was 800 ppm.

【0080】(比較例3) セラミックヒータ(AlN
+非晶質カーボン) (1)ショ糖を空気中で500℃で加熱して熱分解さ
せ、非晶質カーボンを得た。 (2)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(Y
:平均粒径0.4μm)4重量部、上記(1)の非晶
質カーボン0.09重量部を混合し、成形型に入れて窒
素雰囲気中において1890℃、圧力150kg/cm
の条件で3時間ホットプレスして窒化アルミニウム焼
結体を得た。得られた窒化アルミニウム焼結体中のカー
ボン量は805ppmで、明度はN=4.0であった。
Comparative Example 3 Ceramic heater (AlN)
+ Amorphous carbon) (1) Sucrose was heated in air at 500 ° C. and thermally decomposed to obtain amorphous carbon. (2) 100 parts by weight of aluminum nitride powder (manufactured by Tokuyama Corporation, average particle size 1.1 μm), yttrium oxide (Y 2 O
3 : 4 parts by weight of an average particle diameter of 0.4 μm) and 0.09 parts by weight of the amorphous carbon of the above (1) were mixed, put into a mold, and placed in a nitrogen atmosphere at 1890 ° C. under a pressure of 150 kg / cm.
Under the conditions of 2 , hot pressing was performed for 3 hours to obtain an aluminum nitride sintered body. The amount of carbon in the obtained aluminum nitride sintered body was 805 ppm, and the lightness was N = 4.0.

【0081】図1は、実施例1〜3および比較例1〜3
のセラミックヒータを構成する焼結体について、室温〜
500℃までの体積抵抗率の推移について示したもので
ある。この図1に示すように、比較例2として示す結晶
質カーボンのみが入っているセラミックヒータの場合に
は、焼結体の体積抵抗率が約1/10に低下し、500
℃に加熱した際、リーク電流が10mAを超してしまい
実用的なものとならなかった。
FIG. 1 shows Examples 1 to 3 and Comparative Examples 1 to 3.
For the sintered body constituting the ceramic heater of
It shows a change in volume resistivity up to 500 ° C. As shown in FIG. 1, in the case of the ceramic heater containing only crystalline carbon shown as Comparative Example 2, the volume resistivity of the sintered body was reduced to about 1/10,
When heated to ° C., the leakage current exceeded 10 mA, making it impractical.

【0082】図2は、焼結体の熱伝導率の温度依存性を
示すものであるが、比較例3として示した非晶質カーボ
ンのみが入っている半導体製造・検査装置用セラミック
基板の場合には、熱伝導率が40W/m・Kに低下し
た。また、図3は、実施例1の半導体装置用セラミック
基板を構成する焼結体のX線回折チャートであり、図1
5は、比較例3で得られた焼結体のX線回折チャートで
ある。また、図4は、比較例2で得られた焼結体のX線
回折チャートである。実施例1(図3)では、結晶質の
カーボンを使用しているため、結晶質カーボンに由来す
るピークを観察することができるのに対し、比較例3
(図15)では、非晶質のカーボンを使用しているた
め、窒化アルミニウム結晶以外の物質に由来するピーク
を観察することができない。
FIG. 2 shows the temperature dependency of the thermal conductivity of the sintered body. In the case of the ceramic substrate for a semiconductor manufacturing / inspection apparatus containing only amorphous carbon shown in Comparative Example 3, FIG. The thermal conductivity dropped to 40 W / m · K. FIG. 3 is an X-ray diffraction chart of a sintered body constituting the ceramic substrate for a semiconductor device of Example 1, and FIG.
5 is an X-ray diffraction chart of the sintered body obtained in Comparative Example 3. FIG. 4 is an X-ray diffraction chart of the sintered body obtained in Comparative Example 2. In Example 1 (FIG. 3), since crystalline carbon was used, a peak derived from crystalline carbon could be observed, while Comparative Example 3 was used.
In FIG. 15, since amorphous carbon is used, a peak derived from a substance other than the aluminum nitride crystal cannot be observed.

【0083】また、実施例1〜3および比較例1〜3の
半導体装置用セラミック基板(セラミックヒータ)に通
電を行って500℃まで加熱し、表面温度をサーモビュ
ア(日本データム株式会社製 IR 162012−0
012)、JIS−C−1602(1980)K型熱電
対で測定し、両者の温度差を調べた。なお、熱電対で測
定した温度とのずれ量が大きいほど、サーモビュアの温
度誤差が大きいと言える。その結果、実施例1では温度
差0.8℃、実施例2では温度差0.9℃、実施例3で
は温度差1℃、比較例1では温度差8℃、比較例2では
温度差0.8℃、比較例3では温度差0.9℃であっ
た。
The ceramic substrates (ceramic heaters) for semiconductor devices of Examples 1 to 3 and Comparative Examples 1 to 3 were energized and heated to 500 ° C., and the surface temperature was adjusted to a thermoviewer (IR 162012 manufactured by Nippon Datum Co., Ltd.). 0
012), measured with a JIS-C-1602 (1980) K-type thermocouple, and the temperature difference between the two was determined. It can be said that the larger the deviation from the temperature measured by the thermocouple, the larger the temperature error of the thermoviewer. As a result, the temperature difference was 0.8 ° C. in Example 1, 0.9 ° C. in Example 2, 1 ° C. in Example 3, 8 ° C. in Comparative Example 1, and 0 ° C. in Comparative Example 2. 0.8 ° C., and the temperature difference in Comparative Example 3 was 0.9 ° C.

【0084】上記測定において、体積抵抗率と熱伝導率
とは次のように測定した。 (1)体積抵抗率:焼結体を切削加工することにより、直
径10mm、厚さ3mmの形状に切出し、三端子(主電
極、対電極、ガード電極)を形成し、直流電圧を加え、
1分間充電した後のデジタルエレクトロメーターに流れ
る電流(I)を読んで、試料の抵抗(R)を求め、抵抗
(R)と試料の寸法から体積抵抗率(ρ)を下記の計算
式(2)で計算した。
In the above measurement, the volume resistivity and the thermal conductivity were measured as follows. (1) Volume resistivity: cutting a sintered body into a shape having a diameter of 10 mm and a thickness of 3 mm by cutting, forming three terminals (main electrode, counter electrode, guard electrode) and applying a DC voltage;
After reading the current (I) flowing through the digital electrometer after charging for 1 minute, the resistance (R) of the sample is obtained, and the volume resistivity (ρ) is calculated from the resistance (R) and the dimensions of the sample by the following formula (2). ).

【0085】[0085]

【数2】 (Equation 2)

【0086】上記計算式(2)において、tは試料の厚
さである。また、Sは、下記の計算式(3)および
(4)により与えられる。
In the above formula (2), t is the thickness of the sample. S is given by the following equations (3) and (4).

【0087】[0087]

【数3】 (Equation 3)

【0088】[0088]

【数4】 (Equation 4)

【0089】なお、上記計算式(3)および(4)にお
いて、rは主電極の半径、rはガード電極の内径
(半径)、rはガード電極の外径(半径)、Dは主
電極の直径、Dはガード電極の内径(直径)、D
ガード電極の外径(直径)であり、本実施例において
は、2r=D=1.45cm、2r=D=1.
60cm、2r=D=2.00cmである。
In the above formulas (3) and (4), r 1 is the radius of the main electrode, r 2 is the inner diameter (radius) of the guard electrode, r 3 is the outer diameter (radius) of the guard electrode, and D 1 the main electrode diameter, D 2 is the guard electrode inner diameter (diameter), D 3 is the outer diameter of the guard electrode (diameter), in this embodiment, 2r 1 = D 1 = 1.45cm , 2r 2 = D 2 = 1.
60 cm, 2r 3 = D 3 = 2.00 cm.

【0090】(2)熱伝導率: a.使用機器 リガクレーザーフラッシュ法熱定数測定装置 LF/TCM−FA8510B b.試験条件 温度・・・常温、200℃、400℃、500℃、70
0℃ 雰囲気・・・真空 c.測定方法 ・比熱測定における温度検出は、試料裏面に銀ペースト
で接着した熱電対(プラチネル)により行った。 ・常温比熱測定はさらに試料上面に受光板(グラッシー
カーボン)をシリコングリースを介して接着した状態で
行い、試料の比熱(Cp)は、下記の計算式(5)によ
り求めた。
(2) Thermal conductivity: a. Equipment used Rigaku laser flash method thermal constant measurement device LF / TCM-FA8510B b. Test conditions Temperature: room temperature, 200 ° C, 400 ° C, 500 ° C, 70
0 ° C atmosphere ... vacuum c. Measurement method-Temperature detection in the specific heat measurement was performed by a thermocouple (platinel) bonded to the back surface of the sample with a silver paste. The room temperature specific heat measurement was further performed with a light receiving plate (glassy carbon) adhered to the upper surface of the sample via silicon grease, and the specific heat (Cp) of the sample was determined by the following calculation formula (5).

【0091】[0091]

【数5】 (Equation 5)

【0092】上記計算式(5)において、ΔOは、入力
エネルギー、ΔTは、試料の温度上昇の飽和値、Cp
G.cは、グラッシーカーボンの比熱、WG.cは、グラッシ
ーカーボンの重量、CpS.Gは、シリコングリースの比
熱、WS.Gは、シリコングリースの重量、Wは、試料の
重量である。
In the above equation (5), ΔO is the input energy, ΔT is the saturation value of the temperature rise of the sample, Cp
Gc is the specific heat of glassy carbon, W Gc is the weight of glassy carbon, Cp SG is the specific heat of silicon grease, W SG is the weight of silicon grease, and W is the weight of the sample.

【0093】(実施例4) ウエハプローバ(図13〜
14) (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、実施例1で得られた非晶質カーボン
0.05重量部、グラファイト粉末0.05重量部およ
び1−ブタノールおよびエタノール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30を得た。 (2)このグリーンシート30を80℃で5時間乾燥し
た後、パンチングを行い、発熱体と外部端子ピンと接続
するためのスルーホール用貫通孔を設けた。
(Embodiment 4) Wafer prober (FIG. 13 to FIG. 13)
14) (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) A composition obtained by mixing 4 parts by weight, 0.05 parts by weight of the amorphous carbon obtained in Example 1, 0.05 parts by weight of graphite powder, and 53 parts by weight of an alcohol consisting of 1-butanol and ethanol was mixed with a doctor. The green sheet 30 having a thickness of 0.47 mm was obtained by molding using a blade method. (2) After drying the green sheet 30 at 80 ° C. for 5 hours, punching was performed to provide through holes for through holes for connecting the heating element to external terminal pins.

【0094】(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。
(3) 100 parts by weight of tungsten carbide particles having an average particle diameter of 1 μm, and an acrylic binder 3.0
By weight, 3.5 parts by weight of an α-terpineol solvent and 0.3 parts by weight of a dispersant were mixed to prepare a conductive paste A.
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, 3.7 parts by weight of an α-terpineol solvent, and 0.2 parts by weight of a dispersant were mixed to prepare a conductive paste B. .

【0095】(4)グリーンシート30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50およびグランド電極用印
刷層60を形成した。また、外部端子接続用ピンと接続
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160、170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30および印刷がされていないグリーンシート3
0′を50枚積層し、130℃、80kg/cmの圧
力で一体化した(図13(a))。 (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150kg/cm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
り出して窒化アルミニウム基板3とした(図13
(b))。なお、スルーホール16、17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10μm、ガード電極
5の焼結体厚み方向での形成位置は発熱体から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、チャック面1aから1.2mmであった。
(4) The conductive paste A was printed on the surface of the green sheet 30 by a screen printing method to form a grid-shaped guard electrode print layer 50 and a ground electrode print layer 60. In addition, the conductive paste B was filled in the through-hole for through-hole for connecting to the external terminal connecting pin, thereby forming through-hole filling layers 160 and 170. Then, the green sheet 30 on which the conductive paste is printed and the green sheet 3 on which no printing is performed
Fifty sheets of 0 ′ were laminated and integrated at 130 ° C. under a pressure of 80 kg / cm 2 (FIG. 13A). (5) Degreasing the integrated laminate at 600 ° C. for 5 hours,
Thereafter, hot pressing was performed at 1890 ° C. and a pressure of 150 kg / cm 2 for 3 hours to obtain an aluminum nitride plate having a thickness of 3 mm. This plate was cut into a circular shape having a diameter of 230 mm to form an aluminum nitride substrate 3 (FIG. 13).
(B)). The size of the through holes 16 and 17 was 0.2 mm in diameter and 0.2 mm in depth. The thickness of the guard electrode 5 and the ground electrode 6 is 10 μm, and the formation position of the guard electrode 5 in the sintered body thickness direction is 1 mm from the heating element, while the formation of the ground electrode 6 in the sintered body thickness direction is performed. The position was 1.2 mm from the chuck surface 1a.

【0096】(6)上記(4)で得た窒化アルミニウム
基板3を、ダイアモンド砥石で研磨した後、マスクを載
置し、ガラスビーズのブラスト処理によって、表面に熱
電対取付け用凹部(図示せず)およびウエハ吸着用の溝
7(幅0.5mm、深さ0.5mm)を形成した(図1
3(c))。 (7)さらに、溝7を形成したチャック面1aに対向す
る裏面に導電性ペーストを印刷して発熱体用のペースト
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。
(6) The aluminum nitride substrate 3 obtained in the above (4) is polished with a diamond grindstone, a mask is placed on the substrate, and the surface is blasted with glass beads to form a thermocouple mounting recess (not shown). ) And a groove 7 (width 0.5 mm, depth 0.5 mm) for wafer suction (FIG. 1).
3 (c)). (7) Further, a conductive paste was printed on the back surface opposite to the chuck surface 1a in which the groove 7 was formed to form a paste layer for a heating element. As the conductive paste, Solvest PS603D manufactured by Tokuri Chemical Laboratory, which is used for forming through holes in a printed wiring board, was used. That is, this conductive paste is a silver / lead paste, and a metal oxide composed of lead oxide, zinc oxide, silica, boron oxide, and alumina (the weight ratio of each is 5/55/10/25 /
5) is contained in an amount of 7.5% by weight based on the amount of silver. The silver in the conductive paste has an average particle size of 4.
A 5 μm scale was used.

【0097】(8)裏面に導電性ペーストを印刷して発
熱体41を形成した窒化アルミニウム基板(ヒータ板)
3を780℃で加熱焼成して、導電ペースト中の銀、鉛
を焼結させるとともに窒化アルミニウム基板3に焼き付
け、発熱体41を形成した(図13(d))。次いで、
この窒化アルミニウム基板3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
なる発熱体41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410を析出さ
せて発熱体41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410
を含む発熱体41は、厚さが5μm、幅2.4mmであ
り、面積抵抗率が7.7mΩ/□であった。
(8) Aluminum nitride substrate (heater plate) having a heating element 41 formed by printing a conductive paste on the back surface
3 was heated and fired at 780 ° C. to sinter silver and lead in the conductive paste and baked the aluminum paste on the aluminum nitride substrate 3 to form a heating element 41 (FIG. 13D). Then
This aluminum nitride substrate 3 was treated with 30 g of nickel sulfate /
1, boric acid 30 g / l, ammonium chloride 30 g / l,
It is immersed in an electroless nickel plating bath made of an aqueous solution containing 60 g / l of Rochelle salt, and further has a thickness of 1 μm and a boron content of 1% by weight or less on the surface of the heating element 41 made of the conductive paste. The heating element 41 was thickened by depositing a nickel layer 410, and then heat-treated at 120 ° C. for 3 hours. Nickel layer 410 thus obtained
The heating element 41 including the above has a thickness of 5 μm, a width of 2.4 mm, and a sheet resistivity of 7.7 mΩ / □.

【0098】(9)溝7が形成されたチャック面1a
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
空技術株式会社製の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、M
oは2μm、Niは1μmであった。
(9) Chuck surface 1a with groove 7 formed
Then, each layer of Ti, Mo, and Ni was sequentially laminated by a sputtering method. This sputtering uses SV-4540 manufactured by Japan Vacuum Engineering Co., Ltd.
6 Pa, temperature: 100 ° C., power: 200 W, processing time:
Performed under the conditions of 30 seconds to 1 minute, the sputtering time is
It adjusted according to each metal to be sputtered. The obtained film had a Ti of 0.3 μm, M
o was 2 μm and Ni was 1 μm.

【0099】(10)上記(9)で得られた窒化アルミ
ニウム基板3を、硫酸ニッケル30g/l、ほう酸30
g/l、塩化アンモニウム30g/l、ロッシェル塩6
0g/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1a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、上記窒化アルミニウム基板3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9
3℃の条件で1分間浸漬して、窒化アルミニウム基板3
のチャック面側のニッケルめっき層上に、さらに厚さ1
μm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(図14(e))。 (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16、17
を露出させるための袋孔180を設けた(図14
(f))。この袋孔180にNi−Au合金(Au8
1.5wt%、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ピン19、190を接続させ
た(図14(g))。また、上記発熱体41に半田合金
(錫9/鉛1)を介してコバール製の外部端子ピン19
1を形成した。 (12)温度制御のために、複数の熱電対を上記凹部に
埋め込み(図示せず)、ウエハプーバつきヒータとし
た。
(10) The aluminum nitride substrate 3 obtained in the above (9) was treated with 30 g / l of nickel sulfate and 30 g of boric acid.
g / l, ammonium chloride 30 g / l, Rochelle salt 6
A nickel layer having a boron content of 1% by weight or less (thickness: 7 μm) was immersed in an electroless nickel plating bath composed of an aqueous solution containing 0 g / l to form a groove 7 formed on the chuck surface 1a. Precipitated and heat treated at 120 ° C. for 3 hours.
Further, an electroless gold plating solution composed of potassium gold cyanide 2 g / l, ammonium chloride 75 g / l, sodium citrate 50 g / l, and sodium hypophosphite 10 g / l on the surface (chuck surface side) of the aluminum nitride substrate 3. To 9
The aluminum nitride substrate 3 was immersed for 1 minute at 3 ° C.
On the nickel plating layer on the chuck side of
A chuck top conductor layer 2 was formed by laminating a gold plating layer of μm (FIG. 14E). (11) Next, the air suction hole 8 that escapes from the groove 7 to the back surface is drilled and drilled.
The bag hole 180 for exposing the
(F)). A Ni-Au alloy (Au8
1.5 wt%, Ni 18.4 wt%, impurities 0.1 wt%
%), And heated and reflowed at 970 ° C. to connect the external terminal pins 19 and 190 made of Kovar (FIG. 14 (g)). The external terminal pins 19 made of Kovar are connected to the heating element 41 via a solder alloy (tin 9 / lead 1).
1 was formed. (12) In order to control the temperature, a plurality of thermocouples were embedded in the recesses (not shown) to provide a heater with a wafer prober.

【0100】(13)この後、通常は、上記ウエハプロ
ーバ付きヒータをステンレス鋼製の支持台上にセラミッ
クファイバー(イビデン製、商品名、イビウール)から
なる断熱材を介して固定し、その支持台上には冷却ガス
の噴射ノズルを設けて該ウエハプローバの温度調製を行
うようにする。なお、このウエハプローバ付きヒータ
は、空気吸引孔8からの空気を吸引して、該ヒータ上に
載置されるウエハを吸着支持する。なお、このようにし
て製造したウエハプローバつきヒータは、明度がN=
3.5を示し、輻射熱量が多く、しかも、内部のガード
電極2やグランド電極3の隠蔽性にも優れる。
(13) Thereafter, usually, the heater with the wafer prober is usually fixed on a stainless steel support base via a heat insulating material made of ceramic fiber (manufactured by IBIDEN, trade name: IBIWOOL). A cooling gas injection nozzle is provided on the upper side to adjust the temperature of the wafer prober. The heater with a wafer prober sucks air from the air suction holes 8 to suck and support a wafer placed on the heater. The heater with a wafer prober manufactured in this manner has a brightness of N =
3.5, the amount of radiation heat is large, and the guard electrode 2 and the ground electrode 3 inside are excellent in concealment.

【0101】(実施例5)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5) (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、実施例1で得られた非晶質カー
ボン0.05重量部、結晶質グラファイト粉末0.05
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る成形を行っ
て、厚さ0.47mmのグリーンシートを得た。
Example 5 Ceramic Heater Having Heating Element and Electrostatic Electrode for Electrostatic Chuck Inside (FIG. 5) (1) 100 parts by weight of aluminum nitride powder (manufactured by Tokuyama Corporation, average particle size 1.1 μm); Yttria (average particle size:
0.4 μm) 4 parts by weight, 0.05 parts by weight of amorphous carbon obtained in Example 1, 0.05 parts of crystalline graphite powder
Using a paste obtained by mixing 0.5 parts by weight of a dispersant and 53 parts by weight of alcohol composed of 1-butanol and ethanol, molding was performed by a doctor blade method to obtain a green sheet having a thickness of 0.47 mm. .

【0102】(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, this green sheet is dried at 80 ° C. for 5 hours, and then punched to form a through hole for inserting a 5.0 mm semiconductor wafer support pin, and a through hole for connecting to an external terminal. A part to be a hole was provided.

【0103】(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。
(3) 100 parts by weight of tungsten carbide particles having an average particle size of 1 μm, 3.0 parts by weight of an acrylic binder, 3.5 parts by weight of an α-terpineol solvent, and 0.3 part by weight of a dispersant were mixed to form a conductor. Paste A was prepared.
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. The conductive paste A was printed on a green sheet by screen printing to form a conductive 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. 5 was formed on another green sheet.

【0104】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、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)
に37枚、下側に13枚、130℃、80kg/cm
の圧力で積層した。
Further, the conductive paste B was filled in through holes for through holes for connecting external terminals. On top of the green sheet after the above processing, a green sheet on which the tungsten paste is not printed is placed on the upper side (heating surface).
37 sheets, 13 sheets below, 130 ° C, 80 kg / cm 2
The layers were laminated under the following pressure.

【0105】(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150kg
/cm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の発熱体およ
び静電電極を有する窒化アルミニウム製の板状体とし
た。得られた焼結体は、炭素含有量が850ppmであ
った。
(4) Next, the obtained laminate is placed in nitrogen gas.
Degreasing at 600 ° C for 5 hours, 1890 ° C, pressure 150kg
/ Cm 2 for 3 hours to obtain an aluminum nitride plate having a thickness of 3 mm. This was cut out into a disk shape of 230 mm to obtain a plate-shaped body made of aluminum nitride having a heating element having a thickness of 6 μm and a width of 10 mm and an electrostatic electrode therein. The obtained sintered body had a carbon content of 850 ppm.

【0106】(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、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(直
径:1.2mm、深さ:2.0mm)を設けた。
(5) Next, the plate-like body obtained in (4) is polished with a diamond grindstone, a mask is placed thereon, and blast processing with SiC or the like is performed on the surface to form a bottomed hole for a thermocouple. (Diameter: 1.2 mm, depth: 2.0 mm).

【0107】(6)さらに、スルーホール用の貫通孔の一
部をえぐり取って凹部とし、この凹部にNi−Auから
なる金ろうを用い、700℃で加熱リフローしてコバー
ル製の外部端子を接続させた。なお、外部端子の接続
は、タングステンの支持体が3点で支持する構造が望ま
しい。接続信頼性を確保することができるからである。
(6) Further, a part of the through-hole for the through-hole is cut out to form a concave portion, and a Ni-Au gold solder is used in the concave portion, and reflow is performed at 700 ° C. to form an external terminal made of Kovar. Connected. The connection of the external terminals is desirably a structure in which a tungsten support is supported at three points. This is because connection reliability can be ensured.

【0108】(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、静電チャック付きセラミックヒー
タの製造を完了した。このようにして製造した静電チャ
ック付きヒータは、明度がN=3.5を示し輻射熱量が
多く、しかも、内部の抵抗発熱体や静電電極の隠蔽性に
も優れる。
(8) Next, a plurality of thermocouples for temperature control were embedded in the bottomed holes, and the manufacture of the ceramic heater with the electrostatic chuck was completed. The heater with the electrostatic chuck manufactured in this way has a brightness of N = 3.5, has a large amount of radiant heat, and is excellent in concealment of the internal resistance heating element and the electrostatic electrode.

【0109】(実施例6〜7)本実施例では、非晶質カ
ーボンと結晶質カーボンの比率を下記の表1のように変
更したほかは、実施例1と同様にして半導体製造・検査
装置用セラミック基板を得た。そして、400℃におけ
る体積抵抗率(Ω・cm)と熱伝導率(W/m・K)を
測定し、炭素量を測定した。
(Embodiments 6 and 7) In this embodiment, a semiconductor manufacturing / inspection apparatus was manufactured in the same manner as in Embodiment 1 except that the ratio of amorphous carbon to crystalline carbon was changed as shown in Table 1 below. A ceramic substrate was obtained. Then, the volume resistivity (Ω · cm) and the thermal conductivity (W / m · K) at 400 ° C. were measured, and the carbon amount was measured.

【0110】[0110]

【表1】 [Table 1]

【0111】上記表1に示した結果より明らかなよう
に、この半導体製造・検査装置用セラミック基板では、
体積抵抗率、熱伝導率ともに、充分に良好な値となって
いる。
As is clear from the results shown in Table 1, the ceramic substrate for a semiconductor manufacturing / inspection apparatus has the following characteristics.
Both the volume resistivity and the thermal conductivity have sufficiently good values.

【0112】[0112]

【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・検査装置用セラミック基板は、相互補完的な2
種のカーボンを含有し、かつ、焼結助剤を含有すること
から、電極パターンの隠蔽性およびサーモビュアによる
温度測定精度に優れる他、高温での体積抵抗率および熱
伝導率にも優れ、かつ明度の低いセラミック基板とな
る。従って、本発明の半導体製造・検査装置用セラミッ
ク基板は、例えば、ホットプレート、静電チャック、ウ
エハプローバ、サセプタなどの基板として有用である。
As described above, the ceramic substrate for a semiconductor manufacturing / inspection apparatus according to the present invention has two complementary shapes.
Contains carbon of various kinds and contains a sintering aid, so it has excellent electrode pattern concealing properties and temperature measurement accuracy with a thermoviewer, and also has excellent volume resistivity and thermal conductivity at high temperatures and lightness Low ceramic substrate. Therefore, the ceramic substrate for a semiconductor manufacturing / inspection apparatus of the present invention is useful as, for example, a substrate for a hot plate, an electrostatic chuck, a wafer prober, a susceptor and the like.

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

【図1】実施例および比較例の半導体製造・検査装置用
セラミック基板を構成するセラミック基板成分と体積抵
抗率との関係を示すグラフである。
FIG. 1 is a graph showing a relationship between a ceramic substrate component and a volume resistivity constituting a ceramic substrate for a semiconductor manufacturing / inspection apparatus of an example and a comparative example.

【図2】実施例および比較例の半導体製造・検査装置用
セラミック基板を構成する焼結体の熱伝導率の影響を示
すグラフである。
FIG. 2 is a graph showing the influence of the thermal conductivity of a sintered body constituting a ceramic substrate for a semiconductor manufacturing / inspection apparatus of an example and a comparative example.

【図3】本発明の半導体製造・検査装置用セラミック基
板を構成する焼結体のX線回折チャートである。
FIG. 3 is an X-ray diffraction chart of a sintered body constituting a ceramic substrate for a semiconductor manufacturing / inspection apparatus of the present invention.

【図4】比較例2で得られた焼結体のX線回折チャート
である。
4 is an X-ray diffraction chart of a sintered body obtained in Comparative Example 2. FIG.

【図5】(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。
FIG. 5A is a longitudinal sectional view schematically showing an electrostatic chuck, and FIG. 5B is a vertical sectional view of the electrostatic chuck shown in FIG.
FIG. 4 is a cross-sectional view taken along a line A.

【図6】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. 6 is a horizontal cross-sectional view schematically showing another example of the electrostatic electrode embedded in the electrostatic chuck.

【図7】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. 7 is a horizontal sectional view schematically showing still another example of the electrostatic electrode embedded in the electrostatic chuck.

【図8】本発明の半導体製造・検査装置用セラミック基
板の一例であるセラミックヒータを模式的に示す底面図
である。
FIG. 8 is a bottom view schematically showing a ceramic heater which is an example of a ceramic substrate for a semiconductor manufacturing / inspection apparatus of the present invention.

【図9】図8に示したセラミックヒータを模式的に示す
部分拡大断面図である。
9 is a partially enlarged cross-sectional view schematically showing the ceramic heater shown in FIG.

【図10】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. 10 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11】図10に示したウエハプローバを模式的に示
す平面図である。
11 is a plan view schematically showing the wafer prober shown in FIG.

【図12】図10に示したウエハプローバのA−A線断
面図である。
FIG. 12 is a sectional view taken along line AA of the wafer prober shown in FIG. 10;

【図13】図10に示したウエハプローバの製造工程の
説明図である。
13 is an explanatory diagram of a manufacturing process of the wafer prober shown in FIG.

【図14】図10に示したウエハプローバの製造工程の
説明図である。
14 is an explanatory diagram of a manufacturing process of the wafer prober shown in FIG.

【図15】比較例3で得られた焼結体のX線回折チャー
トである。
FIG. 15 is an X-ray diffraction chart of a sintered body obtained in Comparative Example 3.

【図16】実施例および比較例の半導体製造・検査装置
用セラミック基板を構成する焼結体の曲げ強度の温度依
存性を示すグラフである。
FIG. 16 is a graph showing the temperature dependence of the bending strength of the sintered bodies constituting the ceramic substrates for semiconductor manufacturing / inspection devices of the example and the comparative example.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

2 チャックトップ導体層 3 セラミック基板 5 ガード電極 6 グランド電極 7 溝 8 空気吸引孔 16、17 スルーホール 19、190、191 外部端子ピン 20、70、80 静電チャック 21、71、81 セラミック基板 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 41 発熱体 180 袋孔 2 chuck top conductor layer 3 ceramic substrate 5 guard electrode 6 ground electrode 7 groove 8 air suction hole 16, 17 through hole 19, 190, 191 external terminal pin 20, 70, 80 electrostatic chuck 21, 71, 81 ceramic substrate 22, 72, 82a, 82b Chuck positive electrode electrostatic layer 23, 73, 83a, 83b Chuck negative electrode electrostatic layer 41 Heating element 180 blind hole

───────────────────────────────────────────────────── 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 3/16 H05B 3/18 3/18 3/20 393 3/20 393 3/74 3/74 C04B 35/58 104H 104Y Fターム(参考) 3K034 AA02 AA05 AA10 AA16 AA34 BA06 BB06 BB14 BC12 BC17 CA02 HA04 HA10 3K092 PP20 QA05 QB02 QB18 QB62 QB76 RF03 RF11 RF17 RF22 RF27 VV40 4G001 BA01 BA05 BA08 BA09 BA36 BA60 BA61 BB01 BB05 BB08 BB09 BB36 BB60 BB61 BC42 BC71 BC72 BD38 4M106 AA01 BA01 CA60 DJ02 5F031 CA02 HA02 HA03 HA10 HA14 HA18 HA33 HA37 HA38 JA01 JA02 JA17 JA45 JA46 MA33──────────────────────────────────────────────────続 き Continued on the front page (51) Int.Cl. 7 Identification symbol FI Theme coat ゛ (Reference) H05B 3/16 H05B 3/18 3/18 3/20 393 3/20 393 3/74 3/74 C04B 35 / 58 104H 104Y F term (reference) 3K034 AA02 AA05 AA10 AA16 AA34 BA06 BB06 BB14 BC12 BC17 CA02 HA04 HA10 3K092 PP20 QA05 QB02 QB18 QB62 QB76 RF03 RF11 RF17 RF22 RF27 VV40 4G001 BA01 BA05 BA08 BB09 BA09 BA09 BB08 BB61 BC42 BC71 BC72 BD38 4M106 AA01 BA01 CA60 DJ02 5F031 CA02 HA02 HA03 HA10 HA14 HA18 HA33 HA37 HA38 JA01 JA02 JA17 JA45 JA46 MA33

Claims (7)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 X線回折チャート上では、ピークが検出
できないか、検出限界以下である非晶質カーボンと、ピ
ークが検出できる結晶質カーボンとの両方を含有するセ
ラミック基板に、導電体を配設し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. An X-ray diffraction chart comprising a conductor disposed on a ceramic substrate containing both amorphous carbon whose peaks cannot be detected or is below the detection limit and crystalline carbon whose peaks can be detected. A ceramic substrate for a semiconductor manufacturing / inspection apparatus characterized by being provided.
【請求項2】 前記導電体は、静電電極であって、前記
セラミック基板が静電チャックとして機能する請求項1
に記載の半導体製造・検査装置用セラミック基板。
2. The semiconductor device according to claim 1, wherein the conductor is an electrostatic electrode, and the ceramic substrate functions as an electrostatic chuck.
A ceramic substrate for a semiconductor manufacturing / inspection device according to claim 1.
【請求項3】 前記導電体は、抵抗発熱体であって、前
記セラミック基板がホットプレートとして機能する請求
項1に記載の半導体製造・検査装置用セラミック基板。
3. The ceramic substrate according to claim 1, wherein the conductor is a resistance heating element, and the ceramic substrate functions as a hot plate.
【請求項4】 前記導電体は、セラミック基板の表面お
よび内部に形成され、前記内部の導電体は、ガード電極
またはグランド電極のいずれか少なくとも一方であっ
て、前記セラミック基板がウエハプローバとして機能す
る請求項1に記載の半導体製造・検査装置用セラミック
基板。
4. The conductor is formed on the surface and inside of a ceramic substrate, wherein the conductor inside is at least one of a guard electrode and a ground electrode, and the ceramic substrate functions as a wafer prober. A ceramic substrate for a semiconductor manufacturing / inspection apparatus according to claim 1.
【請求項5】 前記カーボンの含有量は、200〜50
00ppmである請求項1〜4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。
5. The carbon content is 200 to 50.
The ceramic substrate for a semiconductor manufacturing / inspection apparatus according to claim 1, wherein the content is 00 ppm.
【請求項6】 前記セラミック基板中に、アルカリ金属
酸化物、アルカリ土類金属酸化物および希土類酸化物の
いずれか少なくとも1種からなる焼結助剤を含む請求項
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 ceramic substrate contains a sintering aid comprising at least one of an alkali metal oxide, an alkaline earth metal oxide and a rare earth oxide. A ceramic substrate for a semiconductor manufacturing / inspection apparatus as described in the above.
【請求項7】 JIS Z 8721に規定される明度
がN4以下である請求項1〜6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 the brightness specified in JIS Z 8721 is N4 or less.
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