JP2002237375A - 半導体製造・検査装置用セラミック基板およびその製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 迅速な昇温を行うことが可能であり、加熱面
の温度ばらつきが小さく、半導体ウエハ等が熱衝撃によ
り破損することのない半導体製造・検査装置用セラミッ
ク基板を提供すること。 【解決手段】 その表面または内部に抵抗発熱体が形成
された半導体製造・検査装置用セラミック基板であっ
て、その外縁部には、半導体ウエハを嵌合させるための
突部が形成され、上記突部の内側には、上記半導体ウエ
ハと接触する多数の凸状体が形成されていることを特徴
とする半導体製造・検査装置用セラミック基板。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、主に半導体産業に
おいて、セラミックヒータ、静電チャック、ウエハプロ
ーバ用のチャップトップ板等に使用される半導体製造・
検査装置用セラミック基板に関する。

【０００２】

【従来の技術】エッチング装置や、化学的気相成長装置
等を含む半導体製造、検査装置等においては、従来、ス
テンレス鋼やアルミニウム合金などの金属製基材を用い
たヒータが用いられてきた。

【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。金属製であるため、セラミ
ック基板の厚みは、１５ｍｍ程度と厚くしなければなら
ない。なぜなら、薄い金属板では、加熱に起因する熱膨
張により、反り、歪み等が発生してしまい、金属板上に
載置した半導体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、セラミック基板の厚みを厚
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】さらに、発熱体に印加する電圧や電流量を
変えることにより、加熱温度を制御するのであるが、金
属板が厚いために、電圧や電流量の変化に対してセラミ
ック基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。また、金属製であるため、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。

【０００５】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、熱伝導率が高く、強
度も大きい窒化物セラミックや炭化物セラミックを使用
し、これらのセラミックからなるセラミック基板の表面
に、金属粒子を焼結して形成した発熱体を設けているセ
ラミックヒータが開示されている。

【０００６】このようなヒータは、加熱の際に熱膨張し
ても、セラミック基板に反り、歪み等は発生しにくく、
印加電圧や電流量の変化に対する温度追従性も良好であ
った。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】ところが、このような
構成のセラミックヒータは、半導体ウエハ等を加熱する
面（以下、加熱面という）が平面により構成されてお
り、その上に半導体ウエハを載置すると、半導体ウエハ
の全面が加熱面と接触する。従って、この状態で半導体
ウエハを加熱すると、セラミック基板表面の温度分布が
そのまま半導体ウエハに反映され、半導体ウエハ等を均
一に加熱することができず、その結果、半導体ウエハ等
が熱衝撃により、破損するという問題が発生した。

【０００８】そこで、セラミック基板に形成された貫通
孔等に挿通したリフターピン、または、セラミック基板
の表面に設けた数本の支持ピン等を用い、半導体ウエハ
等をセラミック基板表面からわずかに離間して保持し、
加熱する方法をとった。この方法を用いると、セラミッ
ク基板からの輻射および雰囲気ガスの対流により半導体
ウエハへ熱が伝わるため、セラミック基板表面の温度分
布が、直接、半導体ウエハに反映されず、半導体ウエハ
のより均一な温度分布が実現する。

【０００９】しかしながら、この方法を用いると、セラ
ミック基板と半導体ウエハとの間に空間が形成され、そ
の外縁部が開放されているため、セラミック基板と半導
体ウエハとの間に存在する雰囲気ガスが外側に逃げやす
く、温度の低い雰囲気ガスが入れ替わって入ってくるこ
とになる。このため、半導体ウエハの温度均一性が充分
とは言えなかった。また、セラミック基板と半導体ウエ
ハとの間に存在する雰囲気ガスが逃げやすいことに起因
して、昇温速度も充分とは言えなかった。また、支持ピ
ンでは、半導体ウエハがゆがんでしまい、温度の均一性
が低下してしまう。

【００１０】なお、近年の半導体ウエハ等の大口径化等
に伴って、より直径の大きいセラミックヒータが求めら
れているが、セラミック基板の直径が大きくなるにつれ
て、セラミック基板自体の温度分布も発生しやすくな
り、上記した半導体ウエハの温度の不均一や半導体ウエ
ハのゆがみも益々発生しやすくなる。

【００１１】

【課題を解決するための手段】本発明者らは、上述した
問題点に鑑み、迅速な昇温を行うことが可能であり、加
熱面の温度ばらつきが小さく、半導体ウエハ等が熱衝撃
により破損したりゆがんだりすることのないセラミック
基板（セラミックヒータ）を得ることを目的として鋭意
研究を行った結果、セラミック基板の加熱面に半導体ウ
エハ等と接触する多数の凸状体を形成することにより、
迅速に昇温を行うことができ、加熱面を均一な温度とす
ることができることを見出し、本発明を完成するに至っ
た。

【００１２】すなわち、第一の本発明の半導体製造・検
査装置用セラミック基板は、その表面または内部に発熱
体が形成された半導体製造・検査装置用セラミック基板
であって、その外縁部には、半導体ウエハを嵌合させる
ための突部が形成され、上記突部の内側には、上記半導
体ウエハと接触する多数の凸状体が形成されていること
を特徴とする半導体製造・検査装置用セラミック基板で
ある。

【００１３】第一の本発明の半導体製造・検査装置用セ
ラミック基板によれば、半導体ウエハ等の被加熱物がセ
ラミック基板の表面全体と接触しないため、セラミック
基板表面の温度分布がそのまま半導体ウエハに反映され
ず、また、熱の伝達が雰囲気ガスの対流や輻射によって
も行われるため、半導体ウエハを均一な温度とすること
ができる。また、第一の本発明の半導体製造・検査装置
用セラミック基板によれば、半導体ウエハを嵌合させる
ための突部が形成されているため、セラミック基板から
の輻射および雰囲気ガスの対流により、セラミック基板
からの熱を逃がすことなく、半導体ウエハに伝達させる
ことができ、セラミック基板の迅速な昇温が可能とな
る。また、ウエハはセラミック基板の外周突部に勘合し
ているためウエハ外周側面が雰囲気ガスに接触したり、
ウエハ外周から熱を放射することもない。このためウエ
ハ外周の温度が低下しない。また、セラミック基板外周
は温度が低くなるため、ウエハはセラミック基板外周に
接触しないほうが好ましい。本発明では、外周突部の内
側にウエハが存在するため、セラミック基板の低温部に
ウエハが接触しない。ところで，特開２０００−１０６
３９２号公報では、エンボスと外周の凸状体持つ静電チ
ャックが開示されているが、外周凸部にウエハが接触し
ているため、ウエハが雰囲気ガスと接触したり、ウエハ
から放熱したりしてウエハの外周温度が低下してしま
い、本発明の効果を実施できない。

【００１４】さらに、多数の凸状体は同じ高さで半導体
ウエハと接触しているため、セラミック基板に反りやう
ねりが発生することはなく、この反り等に起因する温度
の不均一や破損等が発生することもない。外周の突部
は、ウエハと勘合するため、多数の凸状体の高さよりも
高い。つまり、外周の突部の上面は、凸状体の上面より
も高い位置にある。外周の突部の上面は、凸状体の上面
の高さの差は、１０μｍ〜５０００μｍが望ましい。高
すぎても低すぎてもウエハの温度分布が大きくなってし
まうからである。

【００１５】第一の本発明の半導体製造・検査装置用セ
ラミック基板において、上記凸状体の上部は、平面によ
り構成されていることが望ましい。平面部分で支持する
ことにより、熱伝導性が良好となり、また、半導体ウエ
ハの表面が傷付くことを防止することができるからであ
る。このような第一の本発明の温度均一性をさらに向上
させたものが、第二の本発明である。第一の本発明で
は、凸状体および外周突部をドリル加工、化学エッチン
グなどの方法により形成する。凸状体の上部の面粗度と
凸状体非形成面の面粗度が同じ場合、面粗度が大きすぎ
る場合は、凸状体の上部表面とウエハが充分接触せず、
また、面粗度が小さすぎる場合は、雰囲気ガスが流動し
てしまい、いずれにせよウエハの温度の均一性を向上さ
せる障害となることがわかった。また、凸状部非形成部
の面粗度が大きくなるほどウエハと凸状部の密着性が向
上する必要性があると考えられる。凸状部非形成部の面
粗度が大きくなるほど、加熱気体の流動性を抑制するの
であるが、この加熱気体がウエハと凸状部の上面の隙間
から流出することを防ぐ必要があるからである。第二の
本発明は、凸状体の上面の面粗度よりも凸状体非形成面
の面粗度を大きくしてウエハとの接触面積を確保し、か
つＲａではなく、Ｒｍａｘで１〜１００μｍとして空気
の流動を抑制することに成功したのである。

【００１６】すなわち、第二の本発明の半導体製造・検
査装置用セラミック基板は、その表面または内部に抵抗
発熱体が形成された半導体製造・検査装置用セラミック
基板であって、その加熱面には、半導体ウエハと接触す
る多数の凸状体が形成され、上記凸状体の上部は、平面
により構成されており、かつ、凸状体非形成部のＪＩＳ
Ｂ ０６０１に基づく面粗度Ｒｍａｘは１〜１００μｍ
であり、上記凸状体の上部の面粗度Ｒｍａｘより大きい
ことを特徴とする半導体製造・検査装置用セラミック基
板である。なお、Ｒｍａｘとは、任意の平均線から計っ
た一番高いところ（山）の標高から一番低いところ
（谷）の標高を引いた標高差である。これに対してＲａ
は、粗化面の断面曲線の絶対値を積分してこれを測定長
さで除した数値であり、凹凸の平均値である。平均粗さ
を調整しても局所的に大きな高低が存在するとウエハと
の接触が点接触になってしまい、ウエハと凸状体が充分
に接触しない。また、面粗度を大きくして雰囲気ガスを
滞留させるのであるが、局所的に大きな起伏が存在する
と蓄熱しすぎてしまい、かえって加熱面温度が不均一化
しやすいことを知見している。従って、Ｒａではなく、
Ｒｍａｘの調整が必要になる。ＲａとＲｍａｘには相関
がなく、Ｒａが０．１μｍでもＲｍａｘが１０μｍとな
る場合もありえる。高低の平均値と高低差とは技術的な
意味が全く異なるのである。

【００１７】第二の本発明の半導体製造・検査装置用セ
ラミック基板によれば、半導体ウエハ等の被加熱物がセ
ラミック基板の表面全体と接触しないため、セラミック
基板表面の温度分布がそのまま反映されず、また、熱の
伝達が雰囲気ガスの対流や輻射等によっても行われるた
め、半導体ウエハを均一な温度とすることができる。ま
た、凸状体非形成部のＪＩＳ Ｂ ０６０１に基づく面
粗度Ｒｍａｘが１〜１００μｍに調整されているので、
上記凸状体非形成部に形成された粗化面によって、加熱
された雰囲気ガスを局所的に蓄熱させることなく滞留さ
せることができるため、高い蓄熱効果を有することにな
り、上記効果に加え、迅速に半導体ウエハ等の被加熱物
を加熱することが可能になる。Ｒｍａｘが１μｍ未満で
は、雰囲気ガスを滞留させることができず、Ｒｍａｘが
１００μｍを超えると蓄熱しすぎて加熱面の温度が不均
一になる。さらに、凸状体の上部の面粗度Ｒｍａｘが、
上記凸状体非形成部の面粗度より小さく調整されている
ので、平滑面である上記凸状体の上部と、半導体ウエハ
との接触面積が増加することになる。その結果、セラミ
ック基板からの熱を半導体ウエハへ効率よく伝導させる
ことができ、迅速に半導体ウエハ等の被加熱物を加熱す
ることが可能になる。

【００１８】このように、第二の本発明の半導体製造・
検査装置用セラミック基板では、半導体ウエハと接触し
ない凸状体非形成部に、高い蓄熱効果を有するように粗
化面が形成され、半導体ウエハと接触する凸状体の上部
には、半導体ウエハとの接触面積を増加させるために平
滑面が形成されているため、迅速に半導体ウエハ等の被
加熱物を加熱することができるとともに、半導体ウエハ
の温度を均一にすることができるのである。なお、第二
の本発明の半導体製造・検査装置用セラミック基板に
は、第一の本発明の半導体製造・検査装置用セラミック
基板と同様に、外縁部に、半導体ウエハを嵌合させるた
めの突部が形成されていてもよい。

【００１９】また、第二の本発明の半導体製造・検査装
置用セラミック基板において、上記凸状体の上部のＪＩ
Ｓ Ｂ ０６０１に基づく面粗度Ｒｍａｘは、０．０３
〜１０μｍであることが望ましい。凸状体の上部に上記
平滑面が形成されることにより、半導体ウエハ等の被加
熱物と凸状体との接触面積を大きくとることができ、そ
の結果、半導体ウエハ等の被加熱物を均一な温度とする
ことができるとともに、被加熱物を迅速に加熱すること
ができる。さらに第二の発明では面粗度を調整すること
で面内温度の均一性を確保しているため、必ずしも外周
部の突部は必要としない。

【００２０】第一および第二の本発明のセラミック基板
において、凸状体非形成部には、複数の貫通孔が設けら
れていることが望ましい。この貫通孔より加熱媒体や冷
却媒体を流通させ、半導体ウエハ等の加熱、冷却を行う
ことにより、より迅速に昇温・降温を行うことができる
からである。また、第一の本発明の半導体製造・検査装
置用セラミック基板によれば、半導体ウエハを嵌合させ
るための突部が形成されているため、この貫通孔を利用
して吸引を行うことにより、セラミック基板にチャック
機能を持たせることができる。

【００２１】本発明の半導体製造・検査装置用セラミッ
ク基板の製造方法は、その表面または内部に抵抗発熱体
が形成され、かつ、その加熱面には、半導体ウエハと接
触する多数の凸状体が形成され、上記凸状体の上部は平
面により構成された半導体製造・検査装置用セラミック
基板の製造方法であって、少なくとも下記（ａ）〜
（ｃ）の工程を含む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の製造方法である。 （ａ）上記加熱面に上記多数の凸状体が形成されるとと
もに、その内部または表面に抵抗発熱体が形成されたセ
ラミック基板を作製するセラミック基板作製工程、
（ｂ）物理的または化学的方法により、上記凸状体非形
成部の面粗度Ｒｍａｘが１〜１００μｍとなるように、
上記セラミック基板の加熱面である上記凸状体の上部
と、凸状体非形成部とに粗化面を形成する粗化面形成工
程、および、（ｃ）上記凸状体の上部の面粗度Ｒｍａｘ
が、上記凸状体非形成部の面粗度Ｒｍａｘより小さくな
るように、上記凸状体の上部に平滑化処理を施す平滑化
工程。

【００２２】本発明の半導体製造・検査装置用セラミッ
ク基板の製造方法によれば、上述したように、迅速に半
導体ウエハ等の被加熱物を加熱することができ、かつ、
半導体ウエハの温度を均一にすることが可能な第二の本
発明の半導体製造・検査装置用セラミック基板を得るこ
とができる。また、本発明の半導体製造・検査装置用セ
ラミック基板の製造方法によれば、上記セラミック基板
の加熱面全面に粗化面を形成した後、上記凸状体の上部
に平滑化処理を施し平滑面を形成するため、凸状体の上
面の面粗度を、凸状体非形成部の上面の面粗度よりも小
さくすることが容易に可能となる。ところで、特開２０
００−１０６３９２号公報では、ブラスト処理もしくは
ＣＶＤ処理により、凸状部およびエンボスを形成してい
るが、前者の方法では、凸状体の上面の面粗度と凸状体
非形成部の上面の面粗度が同じになり、後者の方法では
ＣＶＤで析出したセラミックの面粗度がＲｍａｘで１０
００μｍ以上と大きくなってしまうため、いずれにせよ
本発明のように凸状体の上面の面粗度を、凸状体非形成
部の上面の面粗度よりも小さくすることは不可能であ
る。ブラスト処理を実施する場合、ブラスト処理で除去
しない部分にマスクを形成するのであるが、アンダーカ
ットと呼ばれるマスク下がえぐれてしまう現象が生じ
る。このため、マスクを除去して全体をブラスト処理し
てアンダーカットを除去するという手順が必要になる
が、この処理を実施することで全体が均一に粗化されて
しまい、本発明の「凸状体の上面の面粗度を、凸状体非
形成部の上面の面粗度よりも小さくする」という構成を
実現できない。

【００２３】

【発明の実施の形態】第一の本発明の半導体製造・検査
装置用セラミック基板は、その表面または内部に発熱体
が形成された半導体製造・検査装置用セラミック基板で
あって、その外縁部には、半導体ウエハを嵌合させるた
めの突部が形成され、上記突部の内側には、上記半導体
ウエハと接触する多数の凸状体が形成されていることを
特徴とする。なお、以下の説明においては、半導体製造
・検査装置用セラミック基板を、単に、セラミック基板
ともいうことにする。

【００２４】第一の本発明のセラミック基板に、抵抗発
熱体のみが形成されている場合には、セラミックヒータ
として使用することができる。そこで、まず、第一の本
発明のセラミック基板をセラミックヒータとして使用す
る場合について説明する。図１は、第一の本発明に係る
セラミックヒータにおける加熱面の一例を模式的に示す
平面図であり、図２は、図１に示すセラミックヒータの
一部を模式的に示す断面図である。また、図３は、図１
に示すセラミックヒータを模式的に示す底面図である。
なお、このセラミックヒータでは、セラミック基板の内
部に抵抗発熱体が形成されている。

【００２５】図１に示したように、セラミック基板１１
は、円板状に形成されており、セラミック基板の加熱面
１１ａの外縁部には、半導体ウエハを嵌合させるための
円環状の突部１６が一体的に形成され、突部１６の内側
には、上記半導体ウエハと接触する多数の凸状体１７が
形成されている。また、凸状体１７が形成されていない
凸状体非形成部１１０ａには、底面１１ｂに抜ける複数
の通気用貫通孔１８が形成されている。なお、通気用貫
通孔１８は、例えば、後述するように加熱媒体または冷
却媒体の供給に利用できるほか、半導体ウエハ等の吸引
吸着等にも使用することができるが、第一の本発明にお
いて必須のものではない。

【００２６】また、セラミックヒータ１０の加熱面１１
ａ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１１の内部には、図３に示すように、同心円
状のパターンからなる抵抗発熱体１２が形成されてい
る。

【００２７】そして、抵抗発熱体１２の端部の直下に
は、スルーホール１９が形成され、さらに、このスルー
ホール１９を露出させる袋孔１９ａが底面１１ｂに形成
され、袋孔１９ａには外部端子１３が挿入され、ろう材
等（図示せず）で接合されている。また、外部端子１３
には、例えば、導電線を有するソケット（図示せず）が
取り付けられ、この導電線は電源等に接続されている。
また、セラミック基板１１の中央に近い部分には、半導
体ウエハ３９の運搬等を行うリフターピン３６を挿通す
るためのリフターピン用貫通孔１５が形成され、さらに
測温素子（図示せず）を挿入するための有底孔１４が形
成されている。

【００２８】図４は、第一の本発明の他の実施形態であ
る、表面に抵抗発熱体が形成されたセラミックヒータの
加熱面の一例を模式的に示す平面図であり、図５は、図
４に示したセラミックヒータの一部を模式的に示す部分
拡大断面図であり、図６は、図４、５に示したセラミッ
クヒータを備えたホットプレートユニットを模式的に示
す断面図である。

【００２９】このセラミックヒータ２０では、円板状に
形成されたセラミック基板２１の底面に、図３に示した
パターンと同形状の同心円状のパターンからなる抵抗発
熱体２２が形成されており、その両端に、入出力の端子
となる外部端子２３が金属被覆層２２０を介して接続さ
れている。

【００３０】また、セラミック基板２１の加熱面２１ａ
の外縁部には、半導体ウエハを嵌合させるための円環状
の突部２６が形成され、突部２６の内側には、上記半導
体ウエハと接触する多数の凸状体２７が形成されてい
る。また、凸状体２７が形成されていない凸状体非形成
部２１０ａには、複数の通気用貫通孔２８が形成されて
いる。ただし、このセラミック基板２１の突部２６に
は、加熱媒体や冷却媒体を逃がすための溝２６ａが４か
所形成されている点が、図１〜３に示したセラミックヒ
ータ１０の場合と異なる。

【００３１】一方、支持容器９０の上部に設けられた断
熱部材９１の下部内側には、抵抗発熱体２２を有するセ
ラミック基板２１を支持するための基板受け部９１ａが
一体的に形成されており、断熱部材９１の下面に、有底
円筒形状の支持容器本体９２がボルト９８を用いて取り
付けられ、固定されている。

【００３２】このボルト９８は、押さえ用金具９７を固
定する働きも有しており、この押さえ用金具９７によ
り、断熱部材９１に嵌め込まれたセラミック基板２１が
基板受け部２１ａに押しつけられ、固定されている。

【００３３】支持容器本体９２の底部には、ガス導入管
９９が設けられており、このガス導入管９９を介して加
熱媒体や冷却媒体が支持容器９０の内部に導入されるよ
うになっている。

【００３４】支持容器９０の内部に導入された加熱媒体
や冷却媒体は、セラミック基板２１を冷却したり、加熱
したりするほか、通気用貫通孔２８を通って凸状体非形
成部２１０ａの空間に達し、セラミック基板２１上に載
置されたシリコンウエハ９を直接、加熱または冷却し、
突部２６に形成された溝２６ａを通って外部に排出され
る。

【００３５】図４、５に示したセラミックヒータでは、
突部２６に溝２６ａを形成することにより、加熱媒体や
冷却媒体を凸状体非形成部２１０ａの空間に導入し、溝
２６ａより排出しているが、一の通気用貫通孔２８から
凸状体非形成部２１０ａの空間に導入した加熱媒体や冷
却媒体を他の通気用貫通孔２８から排出させることによ
り、シリコンウエハ等を直接冷却したり、加熱してもよ
い。この場合には、ガス導入管９９の先端が通気用貫通
孔２８と接触するようにし、ガス導入管９９から、直
接、通気用貫通孔２８に加熱媒体や冷却媒体を吹き込め
ばよい。また、この際には、支持容器本体９２に貫通孔
を形成し、加熱媒体や冷却媒体を排出する。

【００３６】図１に示したように、第一の本発明に係る
セラミックヒータでは、セラミック基板の外縁部に平面
視円環状の突部が形成されているが、この突部は、その
内周の直径と、半導体ウエハの直径とが概ね等しくなる
ように形成されていることが望ましい。半導体ウエハ等
を嵌合させ、セラミック基板からの輻射および雰囲気ガ
スの対流により半導体ウエハ等へ伝わる熱を逃がさない
ためである。ただし、上記突部の内周の直径は、半導体
ウエハの直径より少し大きくても問題はない。突部の内
側に、平面視円環形状で凸状体と同じ高さの平面部を形
成しておけば、加熱媒体または冷却媒体が半導体ウエハ
の周辺から漏れるのを防止することができるからであ
る。また、上記突部は、連続した円環形状ではなく、図
４に示したように、不連続な円環形状であってもよい。

【００３７】上記突部は、通常、縦断面が矩形となるよ
うに構成されているが、半導体ウエハ等の嵌合を容易に
行うため、上部の内周側は曲面により形成されていても
よい。また、突部は、その縦断面が楕円の一部となるよ
うに形成されていてもよく、円と一部となるように形成
されていてもよい。

【００３８】上記突部の厚さは０．３ｍｍ以上であるこ
とが望ましい。半導体ウエハを嵌め込んで、固定させる
ためである。突部の厚さが０．３ｍｍ未満であると、半
導体ウエハをセラミック基板に載置した際、確実に固定
することが困難であり、加熱の途中等で半導体ウエハ等
の位置がずれてしまうおそれがある。

【００３９】凸状体１７は、凸状体非形成部からの高さ
が全て同一となるように形成されている。凸状体を全て
半導体ウエハと接触させることで、セラミック基板から
半導体ウエハへ熱を均一に伝導させることができるから
である。一方、凸状体１７の高さが不均一である場合、
セラミック基板と半導体ウエハとの接触する箇所が、点
在または偏在するため、半導体ウエハに特異点（接触部
分の温度が高いホットスポットや温度が低いクーリング
スポット）が発生してしまう。

【００４０】また、凸状体１７は、全て同形状で、規則
的に、かつ、等間隔に配列されていることが望ましい。
セラミック基板から半導体ウエハへ熱を均一に伝導させ
ることができるからである。

【００４１】図７は、第一の本発明に係るセラミックヒ
ータに形成された凸状体を模式的に示す部分拡大断面図
である。（ａ）に示した凸状体１７０は円柱状であり、
上部が平面により構成されている。（ｂ）に示した凸状
体１７１は、略円柱状であり、上面と側面との間は曲面
により形成されている。（ｃ）に示した凸状体１７２
は、半球形状であり、（ｄ）に示した凸状体１７３は、
円錐状である。

【００４２】上記セラミックヒータに形成される凸状体
は、凸状体１７０、１７１のように、上部が平面により
構成されていることが望ましい。凸状体と半導体ウエハ
とが面接触するため、セラミック基板から半導体ウエハ
に熱が伝導しやすく、また、半導体ウエハが傷つきにく
いからである。ただし、凸状体の形状は特に限定され
ず、凸状体１７２、１７３のように、凸状体と半導体ウ
エハが点接触する、半球形状または円錐状であってもよ
い。

【００４３】突部１６の内側に形成された多数の凸状体
の高さ（凸状体非形成部の深さ）は、５〜５０００μｍ
であることが望ましく、５〜５００μｍであることがよ
り望ましい。凸状体の高さが５μｍ未満であると、凸状
体非形成部と半導体ウエハとの距離が短すぎるため、セ
ラミック基板の温度分布が半導体ウエハに直接反映され
やすくなり、一方、凸状体の高さが５０００μｍを超え
ると、凸状体非形成部の深さが深すぎ、加工作業に時間
がかかるとともに、加工経費も増加する。

【００４４】また、各凸状体は、その中心間の距離が、
０．６〜１２ｍｍとなるように間隔をあけて形成されて
いることが望ましい。中心間の距離が０．６ｍｍ未満で
あると、半導体ウエハとセラミック基板との接触面積が
大きくなりすぎ、セラミック基板の温度分布が半導体ウ
エハの温度分布に反映されやすくなる。一方、中心間の
距離が１２ｍｍを超えると、載置した半導体ウエハに力
が作用した際、一の凸状体に作用する力が大きくなり、
半導体ウエハに反りや破損等が発生しやすい。

【００４５】凸状体１個あたりの半導体ウエハとの接触
面積は、３１４ｍｍ^２以下であることが望ましい。３１
４ｍｍ^２を超えると、その凸状体１個と半導体ウエハと
の接触面内で温度のばらつきが発生するおそれがあるか
らである。なお、凸状体の配置は、セラミック基板の中
心部分と外周部分とにおいて、その存在密度を変えても
よい。例えば、中心部分においては、凸状体を疎にし
て、外周部分においては、凸状体を密にする配置等を挙
げることができる。

【００４６】第一の本発明に係るセラミックヒータの突
部１６に嵌合される半導体ウエハ３９の面積に対する、
凸状体１７が半導体ウエハ３９と接触する面積の比の百
分率をＳ（％）とすると、０．０５≦Ｓ≦９５％である
ことが望ましい。

【００４７】セラミック基板から凸状体を介して半導体
ウエハに伝導する熱は、セラミック基板と半導体ウエハ
とが接しているため、直接かつ迅速に伝わるが、加熱面
の温度のばらつきをそのまま反映し、半導体ウエハに温
度のばらつきが発生しやすい傾向にあり、一方、セラミ
ック基板からの輻射および雰囲気ガスの対流により半導
体ウエハ等へ伝わる熱は、空間や雰囲気ガス等の流体を
介して伝わるため、平均化されやすく、半導体ウエハの
温度も均一化されやすい傾向にある。

【００４８】すなわち、Ｓが上記範囲内にあると、セラ
ミック基板から凸状体を介して半導体ウエハに伝導する
熱と、セラミック基板からの輻射および雰囲気ガスの対
流により半導体ウエハ等へ伝わる熱とのバランスがとれ
るため、半導体ウエハ等を迅速に加熱することができ、
かつ、加熱面が均一な温度となる。

【００４９】Ｓが０．０５％未満であると、凸状体と半
導体ウエハとの接触する面積が小さいため、セラミック
基板から半導体ウエハ等に伝導する熱が減少し、半導体
ウエハ等を迅速に加熱することができない。また、Ｓが
９５％を超えると、凸状体と半導体ウエハとが接触する
面積が大きくなるため、加熱面を均一な温度とすること
が困難となる。

【００５０】第一の本発明に係るセラミックヒータは、
上述のように、セラミック基板の外縁部には、半導体ウ
エハを嵌合させるための突部が形成され、上記突部の内
側には、上記半導体ウエハと接触する多数の凸状体が形
成されているため、セラミック基板表面の温度分布が半
導体ウエハに反映されることがなく、加熱面を均一な温
度とすることができ、また、セラミック基板からの輻射
および雰囲気ガスの対流により伝わる熱を逃がすことな
く半導体ウエハに伝達させることができるため、セラミ
ックヒータの迅速な昇温が可能である。

【００５１】また、セラミック基板１１には、凸状体非
形成部１１０ａに複数の通気用貫通孔１８が形成されて
いることが望ましい。熱風等の加熱媒体を供給すること
により、迅速に昇温することかできるからである。

【００５２】通気用貫通孔１８は、全て同形状であり、
規則的に、かつ、等間隔に配列されていることが望まし
い。熱風等の加熱媒体を供給した際、半導体ウエハを均
一な温度にすることができるからである。また、通気用
貫通孔１８は、図１に示すように、隣接する凸状体１７
から、等間隔の位置に形成されていることが望ましい。
熱風等の加熱媒体がスムーズに拡散するからである。

【００５３】通気用貫通孔１８の数は、１〜５００個／
１００ｍｍ^２が好ましい。１個／１００ｍｍ^２未満であ
ると、熱風等の加熱媒体を充分に供給することが困難で
あり、５００個／１００ｍｍ^２を超えると、セラミック
基板の強度が低くなってしまうからである。

【００５４】通気用貫通孔１８の直径は、０．５〜１５
ｍｍであることが望ましい。０．５ｍｍ未満であると、
加熱媒体等の供給時における圧力損失が大きくなるた
め、スムーズに加熱媒体を供給することができず、１５
ｍｍを超えると、セラミック基板の強度が低くなってし
まうからである。

【００５５】なお、通気用貫通孔から供給する加熱媒体
は、半導体ウエハを汚染しない観点から、気体を加熱し
た熱風であることが望ましい。気体としては、例えば、
窒素、アルゴン、ヘリウム、フロン等の不活性気体、空
気等が挙げられる。

【００５６】上述のように、通気用貫通孔を形成し、熱
風等の加熱媒体を供給して、強制的に循環させることに
より、半導体ウエハの温度をより均一にすることがで
き、さらに迅速に昇温することができる。また、上記通
気用貫通孔から、冷却媒体を供給することで、半導体ウ
エハを迅速に降温することができる。また、上記通気用
貫通孔から吸引して、半導体ウエハを吸着し固定するこ
とも可能である。

【００５７】なお、上記冷却媒体は、半導体ウエハを汚
染しない観点から、気体であることが望ましい。気体と
しては、例えば、窒素、アルゴン、ヘリウム、フロン等
の不活性気体、空気等が挙げられる。

【００５８】第一の本発明のセラミックヒータにおけ
る、セラミック基板の直径は、２００ｍｍ以上が望まし
い。大きな直径を持つセラミックヒータほど、加熱時に
半導体ウエハの温度が不均一化しやすいため、第一の本
発明の構成が有効に機能するからである。また、このよ
うな大きな直径を持つ基板は、大口径の半導体ウエハを
載置することができるからである。セラミック基板の直
径は、特に１２インチ（３００ｍｍ）以上であることが
望ましい。次世代の半導体ウエハの主流となるからであ
る。

【００５９】また、第一の本発明のセラミックヒータに
おけるセラミック基板の厚さは、２５ｍｍ以下であるこ
とが望ましい。上記セラミック基板の厚さが２５ｍｍを
超えると温度追従性が低下するからである。また、その
厚さは、０．５ｍｍ以上であることが望ましい。０．５
ｍｍより薄いと、セラミック基板の強度自体が低下する
ため破損しやすくなる。より望ましくは、１．５を超え
５ｍｍ以下である。５ｍｍより厚くなると、熱が伝搬し
にくくなり、加熱の効率が低下する傾向が生じ、一方、
１．５ｍｍ以下であると、セラミック基板中を伝搬する
熱が充分に拡散しないため加熱面に温度ばらつきが発生
することがあり、また、セラミック基板の強度が低下し
て破損する場合があるからである。

【００６０】第一の本発明のセラミックヒータ１０にお
いて、セラミック基板１１には、被加熱物を載置する加
熱面１１ａの反対側から加熱面１１ａに向けて有底孔１
４を設けるとともに、有底孔１４の底を抵抗発熱体１２
よりも相対的に凸状体非形成部１１０ａに近く形成し、
この有底孔１４に熱電対等の測温素子（図示せず）を設
けるとが望ましい。

【００６１】また、有底孔１４の底と凸状体非形成部１
１０ａとの距離は、０．１ｍｍ〜セラミック基板の厚さ
の１／２であることが望ましい。これにより、測温場所
が抵抗発熱体１２よりも凸状体非形成部１１０ａに近く
なり、より正確な半導体ウエハの温度の測定が可能とな
るからである。

【００６２】有底孔１４の底と凸状体非形成部１１０ａ
との距離が０．１ｍｍ未満では、放熱してしまい、加熱
面１１ａに温度分布が形成され、厚さの１／２を超える
と、抵抗発熱体の温度の影響を受けやすくなり、温度制
御できなくなり、やはり加熱面１１ａに温度分布が形成
されてしまうからである。

【００６３】有底孔１４の直径は、０．３ｍｍ〜５ｍｍ
であることが望ましい。これは、大きすぎると放熱性が
大きくなり、また小さすぎると加工性が低下して凸状体
非形成部１１０ａとの距離を均等にすることができなく
なるからである。

【００６４】有底孔１４は、図３に示したように、セラ
ミック基板１１の中心に対して対称で、かつ、十字を形
成するように複数配列することが望ましい。これは、加
熱面全体の温度を測定することができるからである。

【００６５】上記測温素子としては、例えば、熱電対、
白金測温抵抗体、サーミスタ等が挙げられる。また、上
記熱電対としては、例えば、ＪＩＳ−Ｃ−１６０２（１
９８０）に挙げられるように、Ｋ型、Ｒ型、Ｂ型、Ｓ
型、Ｅ型、Ｊ型、Ｔ型熱電対等が挙げられるが、これら
のなかでは、Ｋ型熱電対が好ましい。

【００６６】上記熱電対の接合部の大きさは、素線の径
と同じが、または、それよりも大きく、０．５ｍｍ以下
であることが望ましい。これは、接合部が大きい場合
は、熱容量が大きくなって応答性が低下してしまうから
である。なお、素線の径より小さくすることは困難であ
る。

【００６７】上記測温素子は、金ろう、銀ろうなどを使
用して、有底孔１４の底に接着してもよく、有底孔１４
に挿入した後、耐熱性樹脂で封止してもよく、両者を併
用してもよい。上記耐熱性樹脂としては、例えば、熱硬
化性樹脂、特にはエポキシ樹脂、ポリイミド樹脂、ビス
マレイミド−トリアジン樹脂などが挙げられる。これら
の樹脂は、単独で用いてもよく、２種以上を併用しても
よい。

【００６８】上記金ろうとしては、３７〜８０．５重量
％Ａｕ−６３〜１９．５重量％Ｃｕ合金、８１．５〜８
２．５重量％：Ａｕ−１８．５〜１７．５重量％：Ｎｉ
合金から選ばれる少なくとも１種が望ましい。これら
は、溶融温度が、９００℃以上であり、高温領域でも溶
融しにくいためである。銀ろうとしては、例えば、Ａｇ
−Ｃｕ系のものを使用することができる。

【００６９】第一の本発明のセラミックヒータを形成す
るセラミックは、窒化物セラミックまたは炭化物セラミ
ックであることが望ましい。窒化物セラミックや炭化物
セラミックは、熱膨張係数が金属よりも小さく、機械的
な強度が金属に比べて格段に高いため、セラミック基板
の厚さを薄くしても、加熱により反ったり、歪んだりし
ない。そのため、セラミック基板を薄くて軽いものとす
ることができる。さらに、セラミック基板の熱伝導率が
高く、セラミック基板自体が薄いため、セラミック基板
の表面温度が、抵抗発熱体の温度変化に迅速に追従す
る。即ち、電圧、電流値を変えて抵抗発熱体の温度を変
化させることにより、セラミック基板の表面温度を制御
することができるのである。

【００７０】上記窒化物セラミックとしては、例えば、
窒化アルミニウム、窒化ケイ素、窒化ホウ素、窒化チタ
ン等が挙げられる。これらは、単独で用いてもよく、２
種以上を併用してもよい。

【００７１】また、炭化物セラミックとしては、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。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。

【００７２】これらのなかでは、窒化アルミニウムが最
も好ましい。熱伝導率が１８０Ｗ／ｍ・Ｋと最も高く、
温度追従性に優れるからである。

【００７３】なお、セラミック基板として窒化物セラミ
ックまたは炭化物セラミック等を使用する際、必要によ
り、絶縁層を形成してもよい。窒化物セラミックは酸素
固溶等により、高温で体積抵抗値が低下しやすく、また
炭化物セラミックは特に高純度化しない限り導電性を有
しており、絶縁層を形成することにより、高温時あるい
は不純物を含有していても回路間の短絡を防止して温度
制御性を確保できるからである。

【００７４】上記絶縁層としては、酸化物セラミックが
望ましく、具体的には、シリカ、アルミナ、ムライト、
コージェライト、ベリリア等を使用することができる。
このような絶縁層としては、アルコキシドを加水分解重
合させたゾル溶液をセラミック基板にスピンコートして
乾燥、焼成を行ったり、スパッタリング、ＣＶＤ等で形
成してもよい。また、セラミック基板表面を酸化処理し
て酸化物層を設けてもよい。

【００７５】上記絶縁層は、０．１〜１０００μｍであ
ることが望ましい。０．１μｍ未満では、絶縁性を確保
できず、１０００μｍを超えると抵抗発熱体からセラミ
ック基板への熱伝導性を阻害してしまうからである。さ
らに、上記絶縁層の体積抵抗率は、上記セラミック基板
の体積抵抗率の１０倍以上（同一測定温度）であること
が望ましい。１０倍未満では、回路の短絡を防止できな
いからである。

【００７６】また、第一の本発明のセラミック基板は、
カーボンを含有し、その含有量は、２００〜５０００ｐ
ｐｍであることが望ましい。電極を隠蔽することがで
き、また黒体輻射を利用しやすくなるからである。

【００７７】なお、上記セラミック基板は、明度がＪＩ
Ｓ 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１
０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。

【００７８】また、第一の本発明においては、抵抗発熱
体をセラミック基板の表面（底面）に形成してもよく、
抵抗発熱体をセラミック基板の内部に埋設してもよい。
抵抗発熱体をセラミック基板の内部に形成する場合は、
上記抵抗発熱体は、加熱面の反対側の面から厚さ方向に
６０％以下の位置に形成されていることが望ましい。６
０％を超えると、加熱面に近すぎるため、上記セラミッ
ク基板内を伝搬する熱が充分に拡散されず、加熱面に温
度ばらつきが発生してしまうからである。

【００７９】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、抵抗発熱体形成層を複数層設けてもよ
い。この場合は、各層のパターンは、相互に補完するよ
うにどこかの層に抵抗発熱体が形成され、加熱面の上方
から見ると、どの領域にもパターンが形成されている状
態が望ましい。このような構造としては、例えば、互い
に千鳥の配置になっている構造が挙げられる。なお、抵
抗発熱体をセラミック基板の内部に設け、かつ、その抵
抗発熱体を一部露出させてもよい。

【００８０】また、セラミック基板の表面に抵抗発熱体
を設ける場合は、加熱面は抵抗発熱体形成面の反対側で
あることが望ましい。セラミック基板が熱拡散の役割を
果たすため、加熱面の温度均一性を向上させることがで
きるからである。

【００８１】抵抗発熱体をセラミック基板の表面に形成
する場合には、金属粒子を含む導体ペーストをセラミッ
ク基板の表面に塗布して所定パターンの導体ペースト層
を形成した後、これを焼き付け、セラミック基板の表面
で金属粒子を焼結させる方法が好ましい。なお、金属の
焼結は、金属粒子同士および金属粒子とセラミックとが
融着していれば充分である。

【００８２】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、その厚さは、１〜５０μｍが好ましい。
また、セラミック基板の表面に抵抗発熱体を形成する場
合には、この抵抗発熱体の厚さは、１〜３０μｍが好ま
しく、１〜１０μｍがより好ましい。

【００８３】また、セラミック基板１１の内部に抵抗発
熱体を形成する場合には、抵抗発熱体の幅は、５〜２０
μｍが好ましい。また、セラミック基板１１の表面に抵
抗発熱体を形成する場合には、抵抗発熱体の幅は、０．
１〜２０ｍｍが好ましく、０．１〜５ｍｍがより好まし
い。

【００８４】抵抗発熱体は、その幅や厚さにより抵抗値
に変化を持たせることができるが、上記した範囲が最も
実用的である。抵抗値は、薄く、また、細くなる程大き
くなる。抵抗発熱体は、セラミック基板の内部に形成し
た場合の方が、厚み、幅とも大きくなるが、抵抗発熱体
を内部に設けると、加熱面と抵抗発熱体との距離が短く
なり、表面の温度の均一性が低下するため、抵抗発熱体
自体の幅を広げる必要があること、内部に抵抗発熱体を
設けるために、窒化物セラミック等との密着性を考慮す
る必要性がないため、タングステン、モリブデンなどの
高融点金属やタングステン、モリブデンなどの炭化物を
使用することができ、抵抗値を高くすることが可能とな
るため、断線等を防止する目的で厚み自体を厚くしても
よい。そのため、抵抗発熱体は、上記した厚みや幅とす
ることが望ましい。

【００８５】抵抗発熱体の形成位置をこのように設定す
ることにより、抵抗発熱体から発生した熱が伝搬してい
くうちに、セラミック基板全体に拡散し、被加熱物（半
導体ウエハ）を加熱する面の温度分布が均一化され、そ
の結果、被加熱物の各部分における温度が均一化され
る。

【００８６】また、第一の本発明のセラミックヒータに
おける抵抗発熱体のパターンとしては、図３に示した、
同心円形状のパターンに限らず、例えば、渦巻き状のパ
ターン、偏心円状のパターン、屈曲線の繰り返しパター
ン等も用いることができる。また、これらは併用しても
よい。また、最外周に形成された抵抗発熱体パターン
を、円周方向に分割されたパターンとすることで、温度
が低下しやすいセラミックヒータの最外周で細かい温度
制御を行うことが可能となり、セラミックヒータの温度
のばらつきを抑えることが可能である。さらに、円周方
向に分割された抵抗発熱体のパターンは、セラミック基
板の最外周に限らず、その内部にも形成してもよい。

【００８７】抵抗発熱体は、断面が矩形であっても楕円
であってもよいが、偏平であることが望ましい。偏平の
方が加熱面に向かって放熱しやすいため、加熱面の温度
分布ができにくいからである。断面のアスペクト比（抵
抗発熱体の幅／抵抗発熱体の厚さ）は、１０〜５０００
であることが望ましい。この範囲に調整することによ
り、抵抗発熱体の抵抗値を大きくすることができるとと
もに、加熱面の温度の均一性を確保することができるか
らである。

【００８８】抵抗発熱体の厚さを一定とした場合、アス
ペクト比が上記範囲より小さいと、セラミック基板の加
熱面方向への熱の伝搬量が小さくなり、抵抗発熱体のパ
ターンに近似した熱分布が加熱面に発生してしまい、逆
にアスペクト比が大きすぎると抵抗発熱体の中央の直上
部分が高温となってしまい、結局、抵抗発熱体のパター
ンに近似した熱分布が加熱面に発生してしまう。従っ
て、温度分布を考慮すると、断面のアスペクト比は、１
０〜５０００であることが好ましいのである。

【００８９】抵抗発熱体をセラミック基板の表面に形成
する場合は、アスペクト比を１０〜２００、抵抗発熱体
をセラミック基板の内部に形成する場合は、アスペクト
比を２００〜５０００とすることが望ましい。

【００９０】抵抗発熱体は、セラミック基板の内部に形
成した場合の方が、アスペクト比が大きくなるが、これ
は、抵抗発熱体を内部に設けると、加熱面と抵抗発熱体
との距離が短くなり、表面の温度均一性が低下するた
め、抵抗発熱体自体を偏平にする必要があるからであ
る。

【００９１】また、抵抗発熱体を形成する際に用いる、
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。

【００９２】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く、中でも、貴金属
（金、銀、白金、パラジウム）がより好ましい。また、
これらは、単独で用いてもよいが、２種以上を併用する
ことが望ましい。これらの金属は、比較的酸化しにく
く、発熱するに充分な抵抗値を有するからである。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。

【００９３】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。

【００９４】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、抵抗発熱体と窒化物セラミック等と
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。

【００９５】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。

【００９６】導体ペーストには、上記したように、金属
粒子に金属酸化物を添加し、抵抗発熱体を金属粒子およ
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、セラミック基板である窒化物セラミックま
たは炭化物セラミックと金属粒子とを密着させることが
できる。

【００９７】金属酸化物を混合することにより、窒化物
セラミックまたは炭化物セラミックと密着性が改善され
る理由は明確ではないが、金属粒子表面や窒化物セラミ
ック、炭化物セラミックの表面は、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、金属粒子と窒化物セラミッ
クまたは炭化物セラミックとが密着するのではないかと
考えられる。

【００９８】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 _２Ｏ_３）、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。

【００９９】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、金属粒子と窒化物セラミックまた
は炭化物セラミックとの密着性を改善することができる
からである。

【０１００】上記酸化鉛、酸化亜鉛、シリカ、酸化ホウ
素（Ｂ_２Ｏ_３）、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、特に窒化物セラミッ
クとの密着性を改善することができる。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。

【０１０１】また、抵抗発熱体として金属箔や金属線を
使用することもできる。上記金属箔としては、ニッケル
箔、ステンレス箔をエッチング等でパターン形成して抵
抗発熱体としたものが望ましい。パターン化した金属箔
は、樹脂フィルム等ではり合わせてもよい。金属線とし
ては、例えば、タングステン線、モリブデン線等が挙げ
られる。

【０１０２】また、抵抗発熱体を形成した際の面積抵抗
率は、０．１〜１０Ω／□が好ましい。面積抵抗率が
０．１Ω／□未満の場合、発熱量を確保するために、抵
抗発熱体パターンの幅を０．１〜１ｍｍ程度と非常に細
くしなければならず、このため、パターンのわずかな欠
け等で断線したり、抵抗値が変動し、また、面積抵抗率
が１０Ω／□を超えると、抵抗発熱体パターンの幅を大
きくしなければ、発熱量を確保できず、その結果、パタ
ーン設計の自由度が低下し、加熱面の温度を均一にする
ことが困難となるからである。

【０１０３】抵抗発熱体がセラミック基板２１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（図５参照）２２０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２２０の厚
さは、０．１〜１０μｍが好ましい。

【０１０４】金属被覆層２２０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。

【０１０５】抵抗発熱体２２には、電源と接続するため
の端子が必要であり、この端子は、半田を介して抵抗発
熱体２２に取り付けるが、ニッケルは、半田の熱拡散を
防止するからである。接続端子としては、例えば、コバ
ール製の外部端子２３が挙げられる。

【０１０６】なお、図２および図３に示したように、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。抵抗発熱体をセラミック基板の内部に形成す
る場合、抵抗発熱体の一部が表面に露出していてもよ
く、抵抗発熱体を接続するためのスルーホールが端子部
分に設けられ、このスルーホールに端子が接続、固定さ
れていてもよい。

【０１０７】接続端子を接続する場合、半田としては、
銀−鉛、鉛−スズ、ビスマス−スズなどの合金を使用す
ることができる。なお、半田層の厚さは、０．１〜５０
μｍが好ましい。半田による接続を確保するのに充分な
範囲だからである。

【０１０８】また、第一の本発明のセラミック基板の内
部に静電電極層が形成された場合には、上記セラミック
基板は、静電チャックとして機能する。この場合、この
静電チャックを構成するセラミック基板は、静電電極が
形成されていることを除いて、上記したセラミックヒー
タとほぼ同様に構成されている。図８は、第一の本発明
に係る静電チャックの一実施形態を模式的に示した縦断
面図であり、図９は、図８に示した静電チャックにおけ
るＡ−Ａ線断面図である。

【０１０９】この静電チャック４０では、上記セラミッ
クヒータと同様に、円板形状のセラミック基板４１の外
縁部に円環形状の突部４６が設けられており、その内側
には、多数の凸状体４７が形成されている。また、セラ
ミック基板４１の内部に、チャック正極静電層４２とチ
ャック負極静電層４３とからなる静電電極層が埋設され
ており、この静電電極層の上に薄いセラミック層４４
（以下、セラミック誘電体膜という）が形成されてい
る。また、静電チャック４０上には、シリコンウエハ３
９が載置され、接地されている。さらに、凸状体非形成
部には、底面に抜ける通気用貫通孔４８が形成されてい
る。なお、凸状体４７を含むセラミック誘電体膜の厚さ
は、５〜５０００μｍが好ましい。耐電圧を高く保ちな
がら、シリコンウエハを充分な吸着力で吸着させるため
である。

【０１１０】図９に示したように、チャック正極静電層
４２は、半円弧状部４２ａと櫛歯部４２ｂとからなり、
チャック負極静電層４３も、同じく半円弧状部４３ａと
櫛歯部４３ｂとからなり、これらのチャック正極静電層
４２とチャック負極静電層４３とは、櫛歯部４２ｂ、４
３ｂを交差するように対向して配置されており、このチ
ャック正極静電層４２およびチャック負極静電層４３に
は、それぞれ直流電源の＋側と−側とが接続され、直流
電圧Ｖ_２が印加されるようになっている。

【０１１１】また、セラミック基板４１の内部に、半導
体ウエハ３９の温度をコントロールするために、図３に
示した抵抗発熱体１２のような平面視同心円形状の抵抗
発熱体４５が設けられており、抵抗発熱体４５の両端に
は、外部端子が接続、固定され、電圧Ｖ_１が印加される
ようになっている。図８、９には示していないが、この
セラミック基板４１には、測温素子を挿入するための有
底孔とシリコンウエハ３９を支持して上下させるリフタ
ーピンを挿通するためのリフターピン用貫通孔とが形成
されている。なお、抵抗発熱体は、セラミック基板の底
面に形成されていてもよい（図５参照）。

【０１１２】この静電チャック４０を機能させる際に
は、チャック正極静電層４２とチャック負極静電層４３
とに直流電圧Ｖ_２を印加する。これにより、半導体ウエ
ハ３９は、チャック正極静電層４２とチャック負極静電
層４３との静電的な作用によりこれらの電極にセラミッ
ク誘電体膜４４を介して吸着され、固定されることとな
る。このようにして半導体ウエハ３９を静電チャック４
０上に固定させた後、この半導体ウエハ３９に、ＣＶＤ
等の種々の処理を施す。

【０１１３】第一の本発明に係る静電チャックでは、上
記セラミックヒータと場合と同様に、迅速に昇温、降温
を行うことができ、また、半導体ウエハの温度を均一に
することができる。また、セラミック基板の表面に加数
の凸状体が形成されており、平面でないため、デチャッ
クを容易に行うことができる。また、通気用貫通孔４８
より凸状体非形成部に加熱媒体や冷却媒体を入れること
により、加熱、冷却をより迅速に行うことができる。さ
らに、通気用貫通孔４８より雰囲気ガスを吸引すること
により、より強力に半導体ウエハをセラミック基板に吸
着、固定することができる。

【０１１４】上記静電電極としては、例えば、金属また
は導電性セラミックの焼結体、金属箔等が挙げられる。
金属焼結体としては、タングステン、モリブデンから選
ばれる少なくとも１種からなるものが好ましい。金属箔
も、金属焼結体と同じ材質からなることが望ましい。こ
れらの金属は比較的酸化しにくく、電極として充分な導
電性を有するからである。また、導電性セラミックとし
ては、タングステン、モリブデンの炭化物から選ばれる
少なくとも１種を使用することができる。

【０１１５】図１０および図１１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１０に示す静電チャック６０では、セラミック基板４
１の内部に半円形状のチャック正極静電層６２とチャッ
ク負極静電層６３とが形成されており、図１１に示す静
電チャック７０では、セラミック基板４１の内部に円を
４分割した形状のチャック正極静電層７２ａ、７２ｂと
チャック負極静電層７３ａ、７３ｂとが形成されてい
る。また、２枚の正極静電層７２ａ、７２ｂおよび２枚
のチャック負極静電層７３ａ、７３ｂ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。

【０１１６】また、第一の本発明のセラミック基板に
は、表面にチャックトップ導体層を設け、内部にガード
電極、グランド電極等を設けることによりウエハプロー
バ用のチャックトップ板として機能する。

【０１１７】次に、第一の本発明に係るセラミックヒー
タの製造方法について説明する。まず、セラミック基板
１１の内部に抵抗発熱体１２が形成されたセラミックヒ
ータ（図１〜３参照）の製造方法について、図１２に基
づいて説明する。

【０１１８】（１）セラミック基板の作製工程 まず、窒化物セラミック等の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５０を作製する。

【０１１９】上述した窒化物等のセラミック粉末として
は、窒化アルミニウム等を使用することができ、必要に
応じて、イットリア等の焼結助剤、Ｎａ、Ｃａを含む化
合物等を加えてもよい。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。

【０１２０】さらに溶媒としては、α−テルピネオー
ル、グリコールから選ばれる少なくとも１種が望まし
い。これらを混合して得られるペーストをドクターブレ
ード法でシート状に成形してグリーンシートを作製す
る。グリーンシートの厚さは、０．１〜５ｍｍが好まし
い。

【０１２１】（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、抵抗発熱体１２を形成するた
めの金属ペーストまたは導電性セラミックを含む導体ペ
ーストを印刷し、導体ペースト層１２０を形成し、貫通
孔にスルーホール１９用の導体ペースト充填層１９０を
形成する。これらの導体ペースト中には、金属粒子また
は導電性セラミック粒子が含まれている。

【０１２２】上記金属粒子としては特に限定されず、例
えば、タングステン粒子、モリブデン粒子等が挙げられ
る。これらの金属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、５μ
ｍを超えると、導体ペーストを印刷しにくいからであ
る。また、上記導電性セラミック粒子としては特に限定
されず、例えば、タングステンカーバイト、モリブデン
カーバイド等が挙げられる。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重量部混合した組成物（ペ
ースト）が挙げられる。

【０１２３】（３）グリーンシートの積層工程 導体ペーストを印刷していないグリーンシート５０を、
導体ペーストを印刷したグリーンシート５０の上下に積
層する（図１２（ａ）参照）。このとき、導体ペースト
を印刷したグリーンシート５０が積層したグリーンシー
トの厚さに対して、底面から６０％以下の位置になるよ
うに積層する。具体的には、上側のグリーンシートの積
層数は２０〜５０枚が、下側のグリーンシートの積層数
は５〜２０枚が好ましい。

【０１２４】この後、熱圧着することによりグリーンシ
ート積層体を作製するが、この熱圧着の際、上面に突部
や凸状体が形成されるような形状のプレス型を用いても
よい。ただし、この場合には、次工程のホットプレスの
際、その形状が壊れないように焼成する必要がある。通
常は、下記するように、焼結体を製造した後に加工を行
って、突部や凸状体を形成することが望ましい。

【０１２５】（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
ートおよび内部の導体ペーストを焼結させる。また、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。

【０１２６】得られた焼結体に、表面をドリルで研削加
工を実施し、焼結体に半導体ウエハ３９を嵌合させるた
めの突部１６を形成し、突部１６の内側に、半導体ウエ
ハ３９と接触する多数の凸状体１７を形成する（図１２
（ｂ）参照）。凸状体１７は、上部が平面により構成す
ることが望ましい。さらに、表面全体をプラズマエッチ
ングやふっ硝酸などで物理的または化学的粗化処理を実
施し、セラミック基板表面全体を粗化したあと、ダイヤ
モンドペーストを用いたポリシングで、凸状体の上面を
研磨する。なお、外周突部は、凸状体よりも高いため、
ポリシング材は、外周突部よりも小さい直径のものを使
用する。

【０１２７】次に、得られた焼結体に、半導体ウエハ３
９を支持するためのリフターピン３６を挿入するリフタ
ーピン用貫通孔１５、熱電対などの測温素子を埋め込む
ための有底孔１４等を形成し、抵抗発熱体１２を外部端
子１３と接続するためのスルーホール１９を外部に露出
させる。さらに、通気用貫通孔１８を形成することが望
ましい。（図１２（ｃ）参照）

【０１２８】上述の貫通孔および有底孔を形成する工程
は、上記グリーンシート積層体に対して行ってもよい
が、上記焼結体に対して行うことが望ましい。焼結過程
において、変形するおそれがあるからである。

【０１２９】なお、貫通孔および有底孔は、表面研磨後
に、サンド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１２と接続するため
のスルーホール１９に外部端子１３を、半田等を介して
接続し、加熱してリフローする。加熱温度は、２００〜
５００℃が好適である。

【０１３０】さらに、有底孔１４に測温素子としての熱
電対（図示せず）等を銀ろう、金ろうなどで取り付け、
ポリイミドなどの耐熱性樹脂で封止し、セラミックヒー
タ１０の製造を終了する（図１２（ｄ）参照）。

【０１３１】次に、セラミック基板２１の底面に抵抗発
熱体２２が形成されたセラミックヒータ２０（図４、５
参照）の製造方法について、図１３に基づいて説明す
る。

【０１３２】（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や炭化珪素などの窒化物等の
セラミックの粉末に必要に応じてイットリア（Ｙ
_２Ｏ_３）やＢ_４Ｃ等の焼結助剤、Ｎａ、Ｃａを含む化合
物、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。

【０１３３】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２１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２１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、窒化物セラミックや炭化物セラミックでは、１００
０〜２５００℃である。また、酸化物セラミックでは、
１５００℃〜２０００℃である。

【０１３４】得られたセラミック基板２１にドリル加工
処理を実施し、セラミック基板２１に半導体ウエハ３９
を嵌合させるための突部２６を形成し、突部２６の内側
に、半導体ウエハ３９と接触する多数の凸状体２７を形
成する。

【０１３５】さらに、ドリル加工を実施し、半導体ウエ
ハ３９を支持するためのリフターピン３６を挿入するリ
フターピン用貫通孔２５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２４となる部分を形成す
る。さらに、通気用貫通孔２８となる部分を形成するこ
とが望ましい（図１３（ａ）参照）。

【０１３６】なお、加熱、加圧工程において、所望の形
状が得られるように凹凸を形成した金型を用いることに
より、突部２６および凸状体２７を形成することも可能
である。

【０１３７】（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２２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。導体ペースト層は、焼成後の抵抗発熱体２２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望
ましい。

【０１３８】（３）導体ペーストの焼成 セラミック基板２１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２１の底面に焼き付け、
抵抗発熱体２２を形成する（図１３（ｂ）参照）。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酸化物が焼結して一体化する
ため、抵抗発熱体２２とセラミック基板２１との密着性
が向上する。

【０１３９】（４）金属被覆層の形成 次に、抵抗発熱体２２表面に、金属被覆層２２０を形成
する（図１３（ｃ）参照）。金属被覆層２２０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。

【０１４０】（５）端子等の取り付け 抵抗発熱体２２のパターンの端部に電源との接続のため
の端子（外部端子２３）を半田で取り付ける。また、有
底孔２４に銀ろう、金ろうなどで熱電対（図示せず）を
固定し、ポリイミド等の耐熱樹脂で封止し、セラミック
ヒータ２０の製造を終了する（図１３（ｄ）参照）。

【０１４１】なお、第一の本発明のセラミック基板は、
静電電極を設けることにより静電チャックとして使用す
ることができる。また、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ることに
より、ウエハプローバに使用されるチャックトップ板と
して使用することができる。

【０１４２】次に、第二の本発明のセラミック基板につ
いて説明する。第二の本発明のセラミック基板は、その
表面または内部に抵抗発熱体が形成された半導体製造・
検査装置用セラミック基板であって、その加熱面には、
半導体ウエハと接触する多数の凸状体が形成され、上記
凸状体の上部は、平面により構成されており、かつ、凸
状体非形成部の面粗度Ｒｍａｘは１〜１００μｍであ
り、上記凸状体の上部の面粗度Ｒｍａｘより大きいこと
を特徴とする半導体製造・検査装置用セラミック基板で
ある。

【０１４３】まず、第二の本発明のセラミック基板をセ
ラミックヒータとして使用する場合について説明する。
図１４（ａ）は、第二の本発明に係るセラミックヒータ
における加熱面の一例を模式的に示す平面図であり、
（ｂ）は、（ａ）に示すセラミックヒータの一部を模式
的に示す断面図である。

【０１４４】図１４（ａ）に示したように、セラミック
基板８１は、円板状に形成されており、半導体ウエハ等
の被加熱物を載置する加熱面８１ａには、半導体ウエハ
と接触する多数の凸状体８７が形成されるとともに、図
１に示したセラミックヒータの場合と同様に、セラミッ
ク基板８１の底面に抜ける複数の通気用貫通孔８８が形
成されている。

【０１４５】また、図１４（ｂ）に示したように、凸状
体８７が形成されていない凸状体非形成部８１０ａに
は、粗化面が形成されており、その面粗度Ｒｍａｘは１
〜１００μｍであり、一方、凸状体８７の上部の面粗度
Ｒｍａｘは、凸状体非形成部８１０ａの面粗度より小さ
く調整されている。従って、凸状体非形成部８１０ａに
形成された粗化面により、加熱された雰囲気ガスを滞留
させることができるとともに、半導体ウエハ等の被加熱
物と直接接触する凸状体８７の上部の面粗度Ｒｍａｘが
小さく調整されているので、半導体ウエハ等の被加熱物
と凸状体８７との接触面積を大きくとることができ、そ
の結果、半導体ウエハ等の被加熱物を均一な温度とする
ことができるとともに、被加熱物を迅速に加熱すること
ができる。

【０１４６】本発明では、前記凸状体の上部のＪＩＳ
Ｂ ０６０１に基づく面粗度Ｒｍａｘは、前記凸状体非
形成部のＲｍａｘより小さく、かつ０．０３〜１０μｍ
であることが望ましい。０．０３μｍ未満では、ウエハ
と凸状体との接触面積が大きくなりすぎ、逆に温度分布
が大きくなってしまい、また１０μｍを超えるとウエハ
と凸状体との接触面積が小さく、ウエハの温度分布が大
きくなってしまう。

【０１４７】また、凸状体非形成部８１０ａには、複数
の通気用貫通孔８８が設けられていることが望ましい。
この通気用貫通孔８８より加熱媒体や冷却媒体を流通さ
せ、半導体ウエハ等の加熱、冷却を行うことにより、よ
り迅速にセラミックヒータ８０の昇温・降温を行うこと
ができるからである。

【０１４８】図１４に示したセラミックヒータ８０で
は、セラミック基板８１の外縁部に、半導体ウエハを嵌
合させるための突部が形成されていないが、図１に示し
たセラミックヒータ１０の場合と同様に突部が形成され
ていてもよい。また、セラミックヒータ８０は、第一の
本発明の場合と同様に、セラミック基板８１の内部また
は底面に、抵抗発熱体が形成されている。なお、セラミ
ックヒータ８０のその他の構成は、第一の本発明に係る
セラミックヒータの場合と同様であるので、ここでは、
その詳しい説明を省略する。

【０１４９】また、第二の本発明のセラミック基板の内
部に静電電極層を設けることにより静電チャックとして
使用することができる。さらに、第二の本発明のセラミ
ック基板の表面にチャックトップ導体層を設け、内部に
ガード電極、グランド電極等を設けることによりウエハ
プローバ用のチャックトップ板として使用することがで
きる。

【０１５０】次に、本発明の半導体製造・検査装置用セ
ラミック基板の製造方法について説明する。本発明の半
導体製造・検査装置用セラミック基板の製造方法は、そ
の表面または内部に抵抗発熱体が形成され、かつ、その
加熱面には、半導体ウエハと接触する多数の凸状体が形
成され、上記凸状体の上部は平面により構成された半導
体製造・検査装置用セラミック基板の製造方法であっ
て、少なくとも下記（ａ）〜（ｃ）の工程を含むことを
特徴とする。 （ａ）上記加熱面に上記多数の凸状体が形成されるとと
もに、その内部または表面に抵抗発熱体が形成されたセ
ラミック基板を作製するセラミック基板作製工程、
（ｂ）物理的および／または化学的方法により、上記凸
状体非形成部の面粗度Ｒｍａｘが１〜１００μｍとなる
ように、上記セラミック基板の加熱面である上記凸状体
の上部と、凸状体非形成部とに粗化面を形成する粗化面
形成工程、および、（ｃ）上記凸状体の上部の面粗度Ｒ
ｍａｘが、上記凸状体非形成部の面粗度Ｒｍａｘより小
さくなるように、上記凸状体の上部に平滑化処理を施す
平滑化工程。

【０１５１】以下に、本発明のセラミック基板の製造方
法について、セラミック基板の底面に抵抗発熱体が形成
されたセラミックヒータを例に、図１５を参照しながら
説明する。

【０１５２】まず、上記（ａ）の工程、即ち、セラミッ
ク基板の加熱面に多数の凸状体が形成されるとともに、
その内部または表面に抵抗発熱体が形成されたセラミッ
ク基板を作製するセラミック基板作製工程を行う。

【０１５３】上記セラミック基板作製工程では、まず、
その表面に抵抗発熱体８２が形成されたセラミック基板
８１′を作製し（図１５（ａ）参照）、セラミック基板
８１′の底面に抵抗発熱体８２および金属被覆層８２０
を形成する（図１５（ｂ）参照）。このセラミック基板
８１′の製造方法としては、上述した第一の本発明に係
るセラミックヒータにおけるセラミック基板の製造方法
と同様の方法を挙げることができるため、ここではその
詳しい説明を省略する。なお、抵抗発熱体８２および金
属被覆層８２０は、後工程を経てセラミック基板８１を
製造した後に形成してもよい。

【０１５４】このようにして作製したセラミック基板８
１′の加熱面には、多数の凸状体８７が形成されてい
る。また、その外縁部に突部は形成されていないが、上
記第一の本発明に係るセラミックヒータの場合と同様
に、本発明のセラミック基板の製造方法でも、セラミッ
ク基板の外縁部に突部が形成されていてもよい。

【０１５５】また、セラミック基板８１′に、ドリル加
工等を実施し、半導体ウエハ等を支持するためのリフタ
ーピンを挿入するための貫通孔８５や熱電対等の測温素
子を埋め込むための有底孔８４を形成する。さらに、通
気用貫通孔８８を形成することが望ましい。

【０１５６】次に、上記（ｂ）の工程、即ち、物理的お
よび／または化学的方法により、凸状体非形成部の面粗
度Ｒｍａｘが１〜１００μｍとなるように、セラミック
基板８１′の加熱面である凸状体８７の上部と、凸状体
非形成部とに粗化面を形成する粗化面形成工程を行う。
なお、上記面粗度Ｒｍａｘとは、任意の平均線から計っ
た一番高いところ（山）の標高から一番低いところ
（谷）の標高を引いた標高差である。Ｒａは、粗化面の
断面曲線の絶対値を積分してこれを測定長さで除した数
値であり、凹凸の平均値である。平均粗さを調整しても
局所的に大きな高低が存在するとウエハとの接触が点接
触になってしまい、ウエハと凸状体が充分に接触しな
い。また、面粗度を大きくして雰囲気ガスを滞留させる
のであるが、局所的に大きな起伏が存在すると蓄熱しす
ぎてしまい、かえって加熱面温度が不均一化しやすいこ
とを知見している。したがって、Ｒａではなく、Ｒｍａ
ｘの調整が必要になる。ＲａとＲｍａｘには相関がな
く、Ｒａが０．１μｍでもＲｍａｘが１０μｍとなる場
合もありえる。高低の平均値と高低差とは技術的な意味
が全く異なるのである。

【０１５７】上記加熱面に粗化面を形成する物理的方法
としては特に限定されるものではないが、イオンビーム
エッチング、プラズマエッチングが望ましい。特にアル
ゴンプラズマエッチングやＣＦ_４プラズマエッチングが
最適である。粗化面の大きさは、エッチング時間で制御
することができる。

【０１５８】上記加熱面に粗化面を形成する化学的方法
としては特に限定されるものではないが、例えば、エッ
チング処理等が挙げられる。上記エッチング処理に用い
るエッチング液としては特に限定されないが、例えば、
フッ硝酸等を挙げることができる。

【０１５９】このような物理的および／または化学的方
法により、セラミック基板８１′の加熱面である凸状体
８７の上部と、凸状体非形成部とに面粗度Ｒｍａｘが１
〜１００μｍの粗化面を形成することができる（図１５
（ｃ）参照）。

【０１６０】上記面粗度Ｒｍａｘが１μｍ未満である
と、製造するセラミック基板の加熱面に加熱された雰囲
気ガスを滞留させることができず、蓄熱効果に劣ること
となり、半導体ウエハ等の被加熱物を均一な温度に加熱
することができず、また、上記半導体ウエハを迅速に加
熱することができない。一方、上記面粗度Ｒｍａｘが１
００μｍを超えると、蓄熱しすぎて半導体ウエハを均一
に加熱することができなくなる。

【０１６１】そして、上記（ｃ）の工程、即ち、凸状体
８７の上部の面粗度Ｒｍａｘが、上記凸状体非形成部の
面粗度Ｒｍａｘより小さくなるように、凸状体８７の上
部に平滑化処理を施す平滑化工程を行う。

【０１６２】凸状体８７の上部に施す平滑化処理（研磨
処理）の方法としては特に限定されず、例えば、ダイヤ
モンド砥石による研磨、バフ研磨、ダイヤモンドペース
トを使用したポリシング、サンドペーパー等の機械的な
研磨処理を挙げることができる。このような研磨処理を
凸状体８７の上部に施すことで、その面粗度Ｒｍａｘを
凸状体非形成部のＲｍａｘよりも小さくすることができ
る（図１５（ｄ）参照）。このような研磨工程を行うこ
とで、その加熱面には、半導体ウエハと接触する多数の
凸状体８７が形成され、凸状体８７の上部は、平面によ
り構成されており、かつ、凸状体非形成部の面粗度Ｒｍ
ａｘは１〜１００μｍであり、凸状体８７の上部の面粗
度Ｒｍａｘより大きいセラミック基板８１を製造するこ
とができる。なお、上述した通り、セラミック基板８１
を製造した後、その底面に抵抗発熱体を形成してもよ
い。

【０１６３】その後、上記第一の本発明に係るセラミッ
クヒータと同様にして、外部端子８３や、有底孔８４に
熱電対を設けることで、セラミックヒータ８０の製造を
終了する（図１５（ｅ）参照）。

【０１６４】また、セラミック基板の内部に抵抗発熱体
が形成されている場合、上記第一の本発明に係るセラミ
ックヒータの製造方法において説明した方法と同様にし
てセラミック基板を作製した後、上記（ｂ）および
（ｃ）と同様の工程を行うことで、その内部に抵抗発熱
体が形成され、その加熱面には、半導体ウエハと接触す
る多数の凸状体が形成され、上記凸状体の上部は、平面
により構成されており、かつ、凸状体非形成部の面粗度
Ｒｍａｘは１〜１００μｍであり、上記凸状体の上部の
面粗度Ｒｍａｘより大きいセラミック基板を製造するこ
とができる。本発明では、セラミック基板の加熱面表面
は、さらにフッ化マグネシウムまたは酸化イットリウム
で被覆されていてもよい。これらの膜はプラズマで腐食
しにくいからである。被覆膜の厚さは０．１〜１００μ
ｍが望ましい。

【０１６５】なお、本発明のセラミック基板の製造方法
では、セラミック基板の表面または内部に抵抗発熱体を
形成するとともに、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
る。また、セラミック基板の表面または内部に抵抗発熱
体を形成するとともに、セラミック基板の表面にチャン
クトップ導体層を設け、内部にガード電極やグランド電
極を設けることにより、ウエハプローバに使用されるチ
ャックトップ板を製造することができる。

【０１６６】

【実施例】以下、本発明を実施例によりさらに詳細に説
明する。 （実施例１） セラミックヒータ（図１〜３および図１２参照）の製造 （１）窒化アルミニウム粉末（トクヤマ社製、平均粒径
０．６μｍ）１００重量部、アルミナ４重量部、アクリ
ル系樹脂バインダ１１．５重量部、分散剤０．５重量部
および１−ブタノールとエタノールとからなるアルコー
ル５３重量部を混合したペーストを用い、ドクターブレ
ード法により成形を行って、厚さ０．４７ｍｍのグリー
ンシートを作製した。

【０１６７】（２）次に、このグリーンシートを８０℃
で５時間乾燥させた後、スルーホール１９となる部分を
パンチングにより設けた。

【０１６８】（３）平均粒径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を調整した。
平均粒径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を調整した。

【０１６９】この導体ペーストＡをグリーンシート上に
スクリーン印刷で印刷し、抵抗発熱体用の導体ペースト
層１２０を形成した。印刷パターンは、図３に示すよう
な同心円状のパターンとした。さらに、外部端子１３を
接続するためのスルーホール１９となる部分に導体ペー
ストＢを充填し、充填層１９０を形成した。

【０１７０】上記処理の終わったグリーンシートに、さ
らに、導体ペーストを印刷していないグリーンシートを
上側（加熱面）に３７枚、下側に１３枚積層し、１３０
℃、８ＭＰａの圧力で圧着して積層体を形成した。（図
１２（ａ）参照）

【０１７１】（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１５Ｍ
Ｐａで１０時間ホットプレスし、厚さ３ｍｍのセラミッ
ク板状体を得た。これを２３０ｍｍの円板状に切り出
し、内部に厚さ６μｍ、幅１０ｍｍの抵抗発熱体１２を
有するセラミック板状体とした。

【０１７２】（５）次に、（４）で得られたセラミック
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、ドリル加工処理により、上側（加熱面）に突部１
６および凸状体１７を形成した。すなわち、セラミック
基板１１の外縁部には、高さが０．５ｍｍ、幅が１０ｍ
ｍの突部１６を形成した。また、突部１６の内側には、
高さが０．３ｍｍ、直径が１０ｍｍの円柱形状の凸状体
１７を２００個形成した（図１２（ｂ）参照）。半導体
ウエハ３９の面積に対する凸状体１７と半導体ウエハ３
９とが接触する面積の比率Ｓは５０％であった。また、
底面には、熱電対を挿入するための有底孔１４を形成し
た。さらに、半導体ウエハを運搬等するためのリフター
ピン３６を挿入するためのリフターピン用貫通孔１５、
および、直径０．５ｍｍの通気用貫通孔１８を２０個形
成した。さらに、Ａｒ−Ｏ_２−Ｃｌプラズマエッチャ−
（東京応化製：ＯＡＰＭ−３０１Ｂ）を用いて、１０ｍ
Ｔｏｒｒ、５００Ｗで５０分間セラミック基板表面をプ
ラズマエッチングした。ついで外周突部の表面および凸
状体の表面を直径１μｍのダイヤモンドスラリー（マル
ト−製）にてポリシングした。

【０１７３】（６）次に、スルーホール１９が形成され
ている部分をえぐりとって袋孔１９ａとし（図１２
（ｃ）参照）、この袋孔１９ａ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１３を接続させた（図１２（ｄ）参照）。

【０１７４】（７）温度制御のための熱電対（図示せ
ず）を有底孔１４に埋め込み、セラミックヒータ１０を
得た。

【０１７５】（実施例２） セラミックヒータ（図４〜５および図１３参照）の製造 （１）窒化アルミニウム粉末（平均粒径：０．６μｍ）
１００重量部、イットリア（平均粒径：０．４μｍ）４
重量部、アクリルバインダ１２重量部およびアルコール
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。

【０１７６】（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。

【０１７７】（３）次に、この生成形体を１８００℃、
圧力：２０ＭＰａでホットプレスし、厚さが３ｍｍの窒
化アルミニウム板状体を得た。次に、この板状体から直
径２３０ｍｍの円板体を切り出し、セラミック製の板状
体（セラミック基板２１）とした。このセラミック基板
２１にドリル加工を施し、シリコンウエハのリフターピ
ン３６を挿入するリフターピン用貫通孔２５、熱電対を
埋め込むための有底孔２４を形成した。さらに、直径
０．５ｍｍの通気用貫通孔を２０個形成した。さらに、
セラミック基板の上側（加熱面）をドリル加工処理によ
り、実施例１と同様の突部２６および凸状体２７を形成
した（図１３（ａ）参照）。また、この後、突部に溝２
６ａを形成した。さらに、Ａｒ−Ｏ_２−Ｃｌプラズマエ
ッチャ−（東京応化製：ＯＡＰＭ−３０１Ｂ）を用い
て、１０ｍＴｏｒｒ、５００Ｗで１０分間セラミック基
板表面をプラズマエッチングした。ついで外周突部の表
面および凸状体の表面を直径０．０１μｍのダイヤモン
ドスラリー（マルト−製）にてポリシングした。

【０１７８】（４）上記（３）で得たセラミック基板２
１に、スクリーン印刷にて導体ペースト層を形成した。
印刷パターンは、実施例１と同様の同心円状のパターン
とした。上記導体ペーストとしては、Ａｇ４８重量％、
Ｐｔ２１重量％、ＳｉＯ_２１．０重量％、Ｂ_２Ｏ_３１．
２重量％、ＺｎＯ４．１重量％、ＰｂＯ３．４重量％、
酢酸エチル３．４重量％、ブチルカルビトール１７．９
重量％からなる組成のものを使用した。この導体ペース
トは、Ａｇ−Ｐｔペーストであり、銀粒子は、平均粒径
が４．５μｍで、リン片状のものであった。また、Ｐｔ
粒子は、平均粒子径０．５μｍの球状であった。

【０１７９】（５）さらに、発熱体パターンの導体ペー
スト層を形成した後、セラミック基板２１を７８０℃で
加熱、焼成して、導体ペースト中のＡｇ、Ｐｔを焼結さ
せるとともにセラミック基板２１に焼き付け、抵抗発熱
体２２を形成した。（図１３（ｂ）参照）抵抗発熱体２
２は、厚さが５μｍ、幅が２．４ｍｍ、面積抵抗率が
７．７ｍΩ／□であった。

【０１８０】（６）硫酸ニッケル８０ｇ／ｌ、次亜リン
酸ナトリウム２４ｇ／ｌ、酢酸ナトリウム１２ｇ／ｌ、
ほう酸８ｇ／ｌ、塩化アンモニウム６ｇ／ｌの濃度の水
溶液からなる無電解ニッケルめっき浴に上記（５）で作
製したセラミック基板２１を浸漬し、銀−鉛の抵抗発熱
体２２の表面に厚さ１μｍの金属被覆層（ニッケル層）
１２０を析出させた（図１３（ｃ）参照）。

【０１８１】（７）次に、電源との接続を確保するため
の外部端子２３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（田中貴金属社製）を印刷し
て半田層（図示せず）を形成した。次いで、半田層の上
にコバール製の外部端子２３を載置して、４２０℃で加
熱リフローし、外部端子２３を抵抗発熱体２２の表面に
取り付けた。（図１３（ｄ）参照）

【０１８２】（８）温度制御のための熱電対（図示せ
ず）をポリイミドで封止し、セラミックヒータ２０を得
た。

【０１８３】（実施例３）高さが０．３ｍｍ、半球状の
凸状体１７（図７（ｃ）参照）を形成し、表面を０．１
Ｎのフッ硝酸水溶液にて５分間エッチングし、平均粒子
径５μｍのダイヤモンドペーストでポリシングした以外
は、実施例１と同様にしてセラミックヒータを製造し
た。

【０１８４】（実施例４） セラミックヒータの製造 （１）まず、実施例１の（１）〜（４）と同様にして、
その内部に抵抗発熱体が形成されたセラミック板状体を
作製した。そして、実施例１の（５）の条件と同様の条
件で上記セラミック板状体の上側（加熱面）に、ドリル
加工処理を施し、実施例１の凸状体１７と同様の凸状体
を上記加熱面に形成した。なお、上記加熱面の外縁部に
は突部を設けなかった。また、底面には、熱電対を挿入
するための有底孔を形成し、さらに、半導体ウエハを運
搬等するためのリフターピンを挿入するためのリフター
ピン用貫通孔、および、直径０．５ｍｍの通気用貫通孔
を２０個形成した。

【０１８５】（２）次に、上記凸状体を形成した加熱面
の表面を０．１Ｎのフッ硝酸水溶液にて５０分間エッチ
ングした。

【０１８６】（３）そして、上記凸状体の上部を直径１
０μｍのダイヤモンドペーストによりポリシングし、そ
の内部に抵抗発熱体を有し、加熱面に多数の凸状体が形
成されるとともに、凸状体非形成部に粗化面が形成され
たセラミック基板を作製した。

【０１８７】（４）その後、実施例１の（６）および
（７）と同様にして、上記セラミック基板の底面に袋孔
を設けて外部端子を接続した後、有底孔に温度制御のた
めの熱電対を埋め込むことでセラミックヒータを製造し
た。

【０１８８】（実施例５） セラミックヒータ（図１４および図１５参照）の製造 （１）まず、実施例２の（１）〜（６）と同様にして、
その上側（加熱面）に凸状体８７が形成され、その底面
に金属被覆層８２０で被覆された抵抗発熱体８２が形成
されたセラミック基板８１′を作製した。なお、上記加
熱面の外縁部には突部を設けなかった。また、セラミッ
ク基板８１′の底面には、熱電対を挿入するための有底
孔８４を形成し、さらに、半導体ウエハを運搬等するた
めのリフターピンを挿入するためのリフターピン用貫通
孔８５、および、直径０．５ｍｍの通気用貫通孔８８を
２０個形成した。

【０１８９】（２）次に、さらに、Ａｒ−Ｏ_２−Ｃｌプ
ラズマエッチャ−（東京応化製：ＯＡＰＭ−３０１Ｂ）
を用いて、１０ｍＴｏｒｒ、５００Ｗで５０分間セラミ
ック基板表面をプラズマエッチングした。

【０１９０】（３）そして、凸状体８７の上部についで
外周突部の表面および凸状体の表面を直径１μｍのダイ
ヤモンドスラリー（マルト−製）にてポリシングし、そ
の底面に抵抗発熱体を有し、加熱面に多数の凸状体が形
成されるとともに、凸状体非形成部に粗化面が形成され
たセラミック基板を作製した。

【０１９１】（４）その後、実施例１の（６）および
（７）と同様にして、上記セラミック基板の底面に袋孔
を設けて外部端子を接続した後、有底孔に温度制御のた
めの熱電対を埋め込むことでセラミックヒータを製造し
た。

【０１９２】（実施例６） （１）ＳｉＣ粉末（屋久島電工製、平均粒径１．１μ
ｍ）１００重量部、Ｂ_４Ｃ４重量部、アクリル系樹脂バ
インダ１１．５重量部、分散剤０．５重量部および１−
ブタノールとエタノールとからなるアルコール５３重量
部を混合したペーストを用い、ドクターブレード法によ
り成形を行って、厚さ０．４７ｍｍのグリーンシートを
作製した。さらに、表面に平均粒径１．０μｍのほう珪
酸ガラス８０重量部とポリエチレングリコール５重量
部、アルコール１５重量部を混合してガラスペーストを
得た。このガラスペーストを塗布した。 （２）次に、このグリーンシートを８０℃で５時間乾燥
させた後、スルーホール１９となる部分をパンチングに
より設けた。 （３）平均粒径１μｍのタングステンカーバイト粒子１
００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を調整した。平均粒径３μ
ｍ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
調整した。この導体ペーストＡをグリーンシート上にス
クリーン印刷で印刷し、抵抗発熱体用の導体ペースト層
１２０を形成した。印刷パターンは、図３に示すような
同心円状のパターンとした。さらに、外部端子１３を接
続するためのスルーホール１９となる部分に導体ペース
トＢを充填し、充填層１９０を形成した。上記処理の終
わったグリーンシートに、ガラスペーストを塗布し、さ
らに、導体ペーストを印刷していないグリーンシートを
上側（加熱面）に３７枚、下側に１３枚積層し、１３０
℃、８ＭＰａの圧力で圧着して積層体を形成した。（図
１２（ａ）参照） （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１５ＭＰａで１０時間
ホットプレスし、厚さ３ｍｍのセラミック板状体を得
た。これを２３０ｍｍの円板状に切り出し、内部に厚さ
６μｍ、幅１０ｍｍの抵抗発熱体１２を有するセラミッ
ク板状体とした。

【０１９３】（５）次に、（４）で得られたセラミック
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、ドリル加工処理により、上側（加熱面）に突部１
６および凸状体１７を形成した。すなわち、セラミック
基板１１の外縁部には、高さが０．５ｍｍ、幅が１０ｍ
ｍの突部１６を形成した。また、突部１６の内側には、
高さが０．３ｍｍ、直径が１０ｍｍの円柱形状の凸状体
１７を２００個形成した（図１２（ｂ）参照）。半導体
ウエハ３９の面積に対する凸状体１７と半導体ウエハ３
９とが接触する面積の比率Ｓは５０％であった。また、
底面には、熱電対を挿入するための有底孔１４を形成し
た。さらに、半導体ウエハを運搬等するためのリフター
ピン３６を挿入するためのリフターピン用貫通孔１５、
および、直径０．５ｍｍの通気用貫通孔１８を２０個形
成した。さらに、０．１Ｎのフッ硝酸水溶液にて５０分
間エッチングした。ついで外周突部の表面および凸状体
の表面を平均粒子径１０μｍのダイヤモンドスラリー
（マルト−製）にてポリシングした。さらに、表面にス
パッタリング装置（昭和真空製 ＡＳＰ−３４）を使用
して厚さ２μｍのフッ化マグネシウムの膜を形成した。 （６）次に、スルーホール１９が形成されている部分を
えぐりとって袋孔１９ａとし（図１２（ｃ）参照）、こ
の袋孔１９ａにＮｉ−Ａｕからなる金ろうを用い、７０
０℃で加熱リフローしてコバール製の外部端子１３を接
続させた（図１２（ｄ）参照）。 （７）温度制御のための熱電対（図示せず）を有底孔１
４に埋め込み、セラミックヒータ１０を得た。

【０１９４】（実施例７）本実施例は実施例６と同様で
あるが、さらに、０．１Ｎのフッ硝酸水溶液にて５０分
間エッチングした。ついで外周突部の表面および凸状体
の表面を平均粒子径１０μｍのダイヤモンドスラリー
（マルト−製）にてポリシングした。さらに、表面にス
パッタリング装置（昭和真空製 ＡＳＰ−３４）を使用
して厚さ５μｍの酸化イットリウムの膜を形成した。

【０１９５】（実施例８）本実施例は、実施例１と同様
であるが、Ａｒ−Ｏ_２−Ｃｌプラズマエッチャ−（東京
応化製：ＯＡＰＭ−３０１Ｂ）を用いて、１０ｍＴｏｒ
ｒ、５００Ｗで５０分間セラミック基板表面をプラズマ
エッチングした。ついで外周突部の表面および凸状体の
表面を直径０．０２μｍのダイヤモンドスラリー（マル
ト−製）にてポリシングした。

【０１９６】（実施例９）本実施例は、実施例１と同様
であるが、さらに、０．１Ｎのフッ硝酸水溶液にて４０
分間エッチングした。ついで外周突部の表面および凸状
体の表面を平均粒子径５０μｍのダイヤモンドスラリー
（マルト−製）にてポリシングした。

【０１９７】（比較例１）突部１６および通気用貫通孔
１８を形成し、凸状体１７を形成しない以外は、実施例
１と同様にしてセラミックヒータを製造した。

【０１９８】（比較例２）実施例１と同様であるが、凸
状体１７および通気用貫通孔１８を形成し、突部１６を
形成せず、表面を０．１Ｎのフッ硝酸水溶液にて６０分
間エッチングし、そして、上記凸状体の上部を直径１μ
ｍのダイヤモンドペーストによりポリシングし、その内
部に抵抗発熱体を有し、加熱面に多数の凸状体が形成さ
れるとともに、凸状体非形成部に粗化面が形成されたセ
ラミック基板を作製した。

【０１９９】（比較例３）本比較例は実施例１と同様で
あるが、さらに、Ａｒ−Ｏ_２−Ｃｌプラズマエッチャ−
（東京応化製：ＯＡＰＭ−３０１Ｂ）を用いて、１０ｍ
Ｔｏｒｒ、５００Ｗで８分間セラミック基板表面をプラ
ズマエッチングした。ついで外周突部の表面および凸状
体の表面を直径０．５μｍのダイヤモンドスラリー（マ
ルト−製）にてポリシングした。

【０２００】（比較例４）本比較例は実施例１と同様で
あるが、上記凸状体を形成した加熱面の表面を０．１Ｎ
のフッ硝酸水溶液にて６０分間エッチングした。そし
て、上記凸状体の上部を直径１μｍのダイヤモンドペー
ストによりポリシングし、その内部に抵抗発熱体を有
し、加熱面に多数の凸状体が形成されるとともに、凸状
体非形成部に粗化面が形成されたセラミック基板を作製
した。

【０２０１】（比較例５）実施例１と同様であるが、凸
状体と外周突部をサンドブラストにて形成した。最初に
突部と凸状体の場所にマスクを置き、平均粒子径５μｍ
のＳｉＣでサンドブラスト処理を実施した。さらに、マ
スクを除去してアンダーカットを除去するため、サンド
ブラストを実施した。

【０２０２】（比較例６）実施例１と同様であるが、凸
状体と外周突部をＣＶＤにて形成した。最初にセラミッ
ク基板の表面を８００メッシュのダイヤモンドと石で研
磨し、突部と凸状体の場所が開口されたマスクを置き、
塩化アルミニウムとアンモニアを容器中にいれて、１ｋ
Ｐａの圧力とし、１３００℃に加熱してＡＬＮを気相合
成して凸状体と外周突部を形成した。

【０２０３】（比較例７）実施例１と同様であるが、凸
状体と外周突部をサンドブラストにて形成した。最初に
突部と凸状体の場所にマスクを置き、平均粒子径５μｍ
のＳｉＣでサンドブラスト処理を実施した。さらに、マ
スクを除去してアンダーカットを除去するため、サンド
ブラストを実施した。凸状体と外周突部を同じ高さにし
た。

【０２０４】実施例１〜９および比較例１〜７に係るセ
ラミックヒータを図５に示した支持容器９０に載置した
後、シリコンウエハを載置し、通電することにより、３
５０℃まで昇温し、下記の方法により評価した。なお、
支持容器は、直接、通気用貫通孔１８に加熱媒体を吹き
込むことができるようになっている。

【０２０５】なお、シリコンウエハの載置する際、実施
例１〜３、６〜９に係るセラミックヒータでは、シリコ
ンウエハを突部に嵌合し、凸状体に載置し、実施例４、
５に係るセラミックヒータでは、シリコンウエハを凸状
体に載置して、昇温した。一方、比較例１に係るセラミ
ックヒータは、シリコンウエハを突部に嵌合し、直接セ
ラミックヒータ上に載置して、昇温した。また、比較例
２〜６に係るセラミックヒータでは、凸状体上にシリコ
ンウエハを載置し、昇温した。比較例７については、ウ
エハを凸状体上および外周突部上に載置した。

【０２０６】また、実施例１〜９および比較例１〜７に
係るセラミックヒータには、加熱媒体として、発熱体を
３５０℃に加熱し、雰囲気ガスを通気用貫通孔から供給
しながら昇温した。

【０２０７】評価方法 （１）昇温時間 室温〜３００℃まで昇温した時の昇温時間を測定した。
また、この昇温時に、シリコンウエハの最高温度と最低
温度とを２１箇所に熱電対が取り付けられたセンサウエ
ハを載置することにより測定し、平均温度を計算した。
平均温度が３５０℃になるまでを昇温時間とした。

【０２０８】（２）定常時面内温度均一性 セラミックヒータを３５０℃まで昇温した後、２１箇所
に熱電対が取り付けられたセンサウエハを載置すること
により最高温度と最低温度とを測定し、その温度差を算
出した。その結果を表１に示す。

【０２０９】

【表１】

【０２１０】表１に示すように、実施例１〜３、６、７
に係るセラミックヒータは、４０秒程度でにシリコンウ
エハを３５０℃まで昇温することができた。また、ウエ
ハの温度差が０．４〜０．６℃と均一性に優れる。ウエ
ハは、外周突部に勘合し、かつウエハが凸状体に密着
し、さらに凸状体非形成部の面粗度が大きく、加熱気体
が流動しないからである。実施例４、５では、外周突部
がないが、面粗度を調整しているため、１．０〜１．１
℃と比較的温度の均一性に優れる。しかしながら昇温時
間が５５〜５６秒と長くなる。また、実施例８、９で
は、凸状体の上面の面粗度が大きすぎるか、もしくは、
小さすぎるためウエハの温度が、１．１〜１．２℃にな
り、若干大きくなる。

【０２１１】比較例１に係るセラミックヒータは、凸状
体がないため、ウエハと加熱面の接触面積が小さく、昇
温時間も長くなる。また、加熱気体の流動が制御されて
いないため、シリコンウエハの面内温度差が大きかっ
た。比較例２に係るセラミックヒータは、面粗度の調整
もなく、外周凸部が存在しないため、加熱気体が流出し
てしまい昇温時間も長く、またシリコンウエハの面内温
度差も大きくなる。比較例３，４では、凸状体非形成部
の面粗度が大きすぎるか、小さすぎるため熱が過剰に蓄
積するか、逆に加熱気体が流動してしまい、シリコンウ
エハの面内温度差も大きくなる。比較例５では、サンド
ブラスト処理で凸状体を形成しているが、サンドブラス
トでは凸状体と凸状体非形成部との面粗度が同じになっ
てしまう。凸状体非形成部の面粗度が大きくなるほどシ
リコンウエハと凸状体の密着性が向上する必要性がある
と考えられる。凸状体非形成部の面粗度が大きくなるほ
ど、加熱気体の流動性を抑制するのであるが、この加熱
気体がシリコンウエハと凸状体の上面の隙間から流出す
ることを防ぐ必要があるからである。したがって凸状体
と凸状体非形成部との面粗度が同じになってしまうと加
熱気体がシリコンウエハと凸状体との隙間から流出し
て、シリコンウエハの面内温度差が大きくなる。

【０２１２】比較例６では、ＣＶＤによりＡＬＮを気相
合成しているが、気相合成すると結晶成長してしまうた
め、面粗度が大きくなる。このためシリコンウエハと凸
状体との接触面積を充分に確保できない。また、凸状体
の表面を粗化しようとしたが、凸状体が剥離してしま
う。比較例７では、外周突部にシリコンウエハを載置す
るため、ウエハ側面外周が雰囲気ガスに接触するため温
度が低下してしまう。

【０２１３】

【発明の効果】以上説明したように第一の本発明のセラ
ミック基板によれば、その外縁部に、半導体ウエハを嵌
合させるための突部が形成され、突部の内側には、半導
体ウエハと接触する多数の凸状体が形成されているた
め、セラミック基板からの輻射および雰囲気ガスの対流
により伝わる熱を逃がすことなく半導体ウエハ等に伝達
させ、迅速に昇温を行うことが可能であり、セラミック
基板表面の温度分布が半導体ウエハ等に反映されること
がなく、加熱面を均一な温度とすることが可能である。

【０２１４】また、第二の本発明のセラミック基板によ
れば、半導体ウエハ等の被加熱物を載置する加熱面に多
数の凸状体が形成されるとともに、凸状体非形成部にＲ
ｍａｘが１〜１００μｍの粗化面が形成されているた
め、上記凸状体非形成部と半導体ウエハとの間に存在す
る雰囲気ガスを滞留させることができ、セラミック基板
からの輻射および雰囲気ガスの対流により伝わる熱を逃
がすことなく半導体ウエハ等に伝達させ、迅速に昇温を
行うことが可能であり、セラミック基板表面の温度分布
が半導体ウエハ等に反映されることがなく、加熱面を均
一な温度とすることが可能である。

【０２１５】さらに、第一および第二の本発明のセラミ
ック基板の凸状体非形成部に複数の貫通孔を設け、熱風
等の加熱媒体を供給することにより、セラミック基板を
迅速に昇温させることができる。

【０２１６】また、本発明のセラミック基板の製造方法
によれば、半導体ウエハ等の被加熱物を載置する加熱面
に多数の凸状体が形成されるとともに、凸状体非形成部
にＲｍａｘが１〜１００μｍの粗化面が形成され、セラ
ミック基板からの輻射および雰囲気ガスの対流により伝
わる熱を逃がすことなく半導体ウエハ等に伝達させ、迅
速に昇温を行うことが可能であり、セラミック基板表面
の温度分布が半導体ウエハ等に反映されることがなく、
加熱面を均一な温度とすることが可能な、第二の本発明
のセラミック基板を製造することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】第一の本発明に係るセラミックヒータの一例を
模式的に示す平面図である。

【図２】図１に示したセラミックヒータの部分拡大断面
図である。

【図３】図１に示したセラミックヒータの底面図であ
る。

【図４】第一の本発明に係るセラミックヒータの別の一
例を模式的に示す平面図である。

【図５】図４に示したセラミックヒータの部分拡大断面
図である。

【図６】図４に示したセラミックヒータが支持容器に設
置された場合を示す断面図である。

【図７】（ａ）〜（ｄ）は、本発明に係るセラミックヒ
ータに形成される凸状体を模式的に示す断面図である。

【図８】第一の本発明のセラミック基板を用いた静電チ
ャックの一例を模式的に示す部分拡大断面図である。

【図９】第一の本発明に係る静電チャックを構成する静
電電極の形状を模式的に示した水平断面図である。

【図１０】第一の本発明に係る静電チャックを構成する
静電電極の形状を模式的に示した水平断面図である。

【図１１】第一の本発明に係る静電チャックを構成する
静電電極の形状を模式的に示した水平断面図である。

【図１２】（ａ）〜（ｄ）は、図１に示したセラミック
ヒータの製造工程の一部を模式的に示す断面図である。

【図１３】（ａ）〜（ｄ）は、図４に示したセラミック
ヒータの製造工程の一部を模式的に示す断面図である。

【図１４】（ａ）は、第二の本発明の本発明に係るセラ
ミックヒータの一例を模式的に示す平面図であり、
（ｂ）は、（ａ）に示したセラミックヒータの一部を模
式的に示す部分拡大断面図である。

【図１５】（ａ）〜（ｅ）は、図１４に示したセラミッ
クヒータの製造工程の一部を模式的に示す断面図であ
る。

【符号の説明】

１０、２０、８０ セラミックヒータ １１、２１、４１、８１ セラミック基板 １１ａ、２１ａ、８１ａ 加熱面 １１ｂ、２１ｂ 底面 １１０ａ、２１０ａ、８１０ａ 凸状体非形成部 １２、２２、４５、８２ 抵抗発熱体 １２０ 導体ペースト層 １３、２３、８３ 外部端子 １４、２４、８４ 有底孔 １５、２５、８５ リフターピン用貫通孔 １６、２６、４６ 突部 １７（１７０〜１７３）、２７、４７、８７ 凸状体 １８、２８、４８、８８ 通気用貫通孔 １９ スルーホール ２６ａ 溝 １９０ 充填層 １９ａ 袋孔 ２２０、８２０ 金属被覆層 ３６ リフターピン ３９ 半導体ウエハ ４０、６０、７０ 静電チャック ４２、６２、７２ チャック正極静電層 ４３、６３、７３ チャック負極静電層 ４４ チャック誘電体膜 ５０ グリーンシート

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き Ｆターム(参考） 3K034 AA02 AA08 AA10 AA12 AA21 AA22 AA37 BA02 BB06 BC04 BC12 BC17 FA21 JA02 3K092 PP09 QA05 QB02 QB18 QB26 QB43 QB44 QB59 QB61 QB74 RF03 RF11 RF19 RF22 RF27 SS18 SS28 VV22

Claims (6)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 その表面または内部に抵抗発熱体が形成
   された半導体製造・検査装置用セラミック基板であっ
   て、その外縁部には、半導体ウエハを嵌合させるための
   突部が形成され、前記突部の内側には、前記半導体ウエ
   ハと接触する多数の凸状体が形成されていることを特徴
   とする半導体製造・検査装置用セラミック基板。
2. 【請求項２】 前記凸状体の上部は、平面により構成さ
   れている請求項１に記載の半導体製造・検査装置用セラ
   ミック基板。
3. 【請求項３】 その表面または内部に抵抗発熱体が形成
   された半導体製造・検査装置用セラミック基板であっ
   て、その加熱面には、半導体ウエハと接触する多数の凸
   状体が形成され、前記凸状体の上部は、平面により構成
   されており、かつ、凸状体非形成部のＪＩＳ Ｂ ０６
   ０１に基づく面粗度Ｒｍａｘは１〜１００μｍであり、
   前記凸状体の上部の面粗度Ｒｍａｘより大きいことを特
   徴とする半導体製造・検査装置用セラミック基板。
4. 【請求項４】 前記凸状体の上部のＪＩＳ Ｂ ０６０
   １に基づく面粗度Ｒｍａｘは、前記凸状体非形成部のＲ
   ｍａｘより小さく、かつ０．０３〜１０μｍである請求
   項３に記載の半導体製造・検査装置用セラミック基板。
5. 【請求項５】 凸状体非形成部には、複数の貫通孔が設
   けられている請求項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。
6. 【請求項６】 その表面または内部に抵抗発熱体が形成
   され、かつ、その加熱面には、半導体ウエハと接触する
   多数の凸状体が形成され、前記凸状体の上部は平面によ
   り構成された半導体製造・検査装置用セラミック基板の
   製造方法であって、少なくとも下記（ａ）〜（ｃ）の工
   程を含むことを特徴とする半導体製造・検査装置用セラ
   ミック基板の製造方法。 （ａ）前記加熱面に前記多数の凸状体が形成されるとと
   もに、その内部または表面に抵抗発熱体が形成されたセ
   ラミック基板を作製するセラミック基板作製工程、
   （ｂ）物理的および／または化学的方法により、前記凸
   状体非形成部のＪＩＳＢ ０６０１に基づく面粗度Ｒｍ
   ａｘが１〜１００μｍとなるように、前記セラミック基
   板の加熱面である前記凸状体の上部と、凸状体非形成部
   とに粗化面を形成する粗化面形成工程、および（ｃ）前
   記凸状体の上部の面粗度Ｒｍａｘが、前記凸状体非形成
   部の面粗度Ｒｍａｘより小さくなるように、前記凸状体
   の上部に平滑化処理を施す平滑化工程。