JP2003115427A - Ceramic substrate for semiconductor production and inspection equipment - Google Patents

Ceramic substrate for semiconductor production and inspection equipment

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JP2003115427A
JP2003115427A JP2002174586A JP2002174586A JP2003115427A JP 2003115427 A JP2003115427 A JP 2003115427A JP 2002174586 A JP2002174586 A JP 2002174586A JP 2002174586 A JP2002174586 A JP 2002174586A JP 2003115427 A JP2003115427 A JP 2003115427A
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Japan
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ceramic
ceramic substrate
electrode
electrostatic
layer
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JP2002174586A
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Japanese (ja)
Inventor
Yasuji Hiramatsu
靖二 平松
Yasutaka Ito
康隆 伊藤
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Ibiden Co Ltd
Original Assignee
Ibiden Co Ltd
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a ceramic substrate for semiconductor production and an inspection equipment which can satisfy various characteristics required for respective parts of the inside of the ceramic substrate such as sintering property, concealing property, thermal conductivity, volume resistivity, or the like, and which can fully demonstrate a demanded function as a wafer probe, an electrostatic chuck, etc. SOLUTION: The ceramic substrate for the semiconductor production and the inspection equipment is a substrate for disposing a semiconductor wafer in contact with the substrate, or heating in the state of being held by keeping a fixed space in the interval. The ceramic substrate is constituted so as to contain carbon, so as to have electrodes as an electric conductor inside of the substrate, and simultaneously so as to form resistance heating elements in the inside or on the bottom face of the substrate beneath the electrodes. The ceramic substrate is characterized in that carbon concentration in a ceramic layer between the electrodes and/or on the electrodes is higher than the carbon concentration in a ceramic layer beneath the electrodes.

Description

【発明の詳細な説明】 【0001】 【発明の属する技術分野】本発明は、主に、ホットプレ
ート(セラミックヒータ)、静電チャック、ウエハプロ
ーバなど、半導体の製造用や検査用の装置として用いら
れるセラミック基板に関する。 【0002】 【従来の技術】エッチング装置や、化学的気相成長装置
等を含む半導体製造、検査装置等においては、従来、ス
テンレス鋼やアルミニウム合金などの金属製基材を用い
たヒータや、ウエハプローバ等が用いられてきた。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。 【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、反射熱も測定され
てしまうため、正確な温度測定が不可能であった。 【0004】このような求めに応じて開発された従来の
発明では、半導体製造装置用の窒化アルミニウム基板中
に結晶質のカーボンを含有するものが提案されている
(特開平9−48668号公報)。この窒化アルミニウ
ム基板には、カーボンが均一な濃度で含有されている。 【0005】 【発明が解決しようとする課題】しかしながら、この半
導体製造装置用の窒化アルミニウム基板には、各部分に
よって、焼結性、隠蔽性、熱伝導率、体積抵抗値等、要
求される特性が異なり、カーボンをセラミック基板中に
均一に含有させたのでは、上記要求特性を充分に満足さ
せることができず、静電チャック等の半導体製造装置や
ウエハプローバの半導体検査装置としての機能が低下し
てしまう場合がある。 【0006】 【課題を解決するための手段】本発明者らは、上記課題
を解決するために鋭意研究した結果、例えば、静電電極
やRF電極より下の部分と、静電電極やRF電極より上
の部分とで、カーボン濃度を変化させることにより、上
記した要求特性を満足させ得る半導体製造・検査装置用
セラミック基板を製造することができることを見い出
し、本発明を完成するに至った。 【0007】すなわち、本発明の半導体製造・検査装置
用セラミック基板は、半導体ウエハを接触させて載置す
るか、または一定の間隔を保って保持して加熱するため
の半導体製造・検査装置用セラミック基板であって、上
記セラミック基板は、カーボンを含有し、上記セラミッ
ク基板の内部に導電体として電極を有するとともに、上
記電極より下のセラミック基板の内部または底面に抵抗
発熱体が形成されてなり、上記電極間および/または上
記電極上のセラミック層中のカーボン濃度は、電極より
下のセラミック層中のカーボン濃度よりも高いことを特
徴とする。つまり、本発明の半導体製造・検査装置用セ
ラミック基板では、「電極間のセラミック層中のカーボ
ン濃度が電極より下のセラミック層中のカーボン濃度よ
りも高い」「電極より上のセラミック層中のカーボン濃
度が電極より下のセラミック層中のカーボン濃度よりも
高い」「電極間および電極より上のセラミック層中のカ
ーボン濃度が電極より下のセラミック層中のカーボン濃
度よりも高い」のいずれかの構成であることが望まし
い。上記本発明によれば、電極より上のカーボン量を多
くすることにより、ウエハ加熱面は明度が低下し、電極
の隠蔽性が向上する。さらに、黒色の方が輻射熱量を大
きくできる。また、抵抗発熱体を形成する部分は、カー
ボン量が少なく、高温での体積抵抗率の低下が抑制され
る(実施例2)。このように本発明では、高温での体積
抵抗率の低下が抑制され、電極の隠蔽性の改善を実現す
ることができる。 【0008】 【発明の実施の形態】本発明の半導体製造・検査装置用
セラミック基板は、半導体ウエハを接触させて載置する
か、または一定の間隔を保って保持して加熱するための
半導体製造・検査装置用セラミック基板であって、上記
セラミック基板は、カーボンを含有し、上記セラミック
基板の内部に導電体として電極を有するとともに、上記
電極より下のセラミック基板の内部または底面に抵抗発
熱体が形成されてなり、上記電極間および/または上記
電極上のセラミック層中のカーボン濃度は、電極より下
のセラミック層中のカーボン濃度よりも高いことを特徴
とする。 【0009】本発明に係る半導体製造・検査装置用セラ
ミック基板(以下、半導体装置用セラミック基板とい
う)では、上記セラミック基板がカーボンを含有し、か
つ、上記カーボンの濃度は、セラミック基板内部のそれ
ぞれの部分において、それぞれの部分で要求される諸特
性、すなわち焼結性、隠蔽性、熱伝導性、体積抵抗率等
を満足できるような濃度に設定されているので、ホット
プレート(セラミックヒータ)、ウエハプローバや静電
チャック等として要求される機能を充分に発揮すること
ができる。 【0010】すなわち、例えば、本発明に係る半導体製
造装置用セラミック基板の1種であるセラミック基板内
にチャック力を誘起するための電極(以下、静電電極と
いう)が形成された静電チャックにおいて、上記静電電
極間および/または静電電極より上のセラミック層(以
下、セラミック誘電体膜という)中のカーボン濃度を、
上記静電電極より下のセラミック層(以下、下層セラミ
ック層という)中のカーボン濃度よりも低く設定するこ
とにより、上記セラミック誘電体膜の高温における体積
抵抗の低下を抑制してその耐電圧を高く保つことがで
き、静電チャックとしての使用中に上記セラミック誘電
体膜が絶縁破壊されるのを防止することができる。ま
た、上記静電電極より下のセラミック層中のカーボン濃
度を上げることにより、高温での熱伝導率の低下を抑制
してヒータの昇温を迅速に行うことができる。 【0011】また、プラズマエッチング装置に静電チャ
ックを組み込む場合は、静電電極下に高周波電極(以
下、RF電極という)を配設しておく必要があるが、こ
の際、セラミック基板内に埋設されたRF電極間または
RF電極より上のセラミック層(セラミック誘電体膜と
下層セラミック層の一部)中のカーボン濃度を、上記R
F電極より下のセラミック層(下層セラミック層のうち
RF電極や抵抗発熱体が形成された領域を除く部分)中
のカーボン濃度よりも低く設定することにより、上記セ
ラミック誘電体膜の高温における体積抵抗の低下を抑制
してその耐電圧を高く保つことができる。 【0012】また、静電チャックにおいて、上記セラミ
ック誘電体膜中のカーボン濃度を、下層セラミック層中
のカーボン濃度よりも高く設定することにより、上記セ
ラミック誘電体膜の高温での熱伝導率の低下を防止する
ことができ、上記静電チャック上に載置するシリコンウ
エハの加熱、冷却等を迅速に行うことができる。また、
カーボンを添加することにより、上記セラミック誘電体
膜を黒化することができるため、上記セラミック誘電体
膜の下に存在する静電電極を隠蔽することができる。 【0013】なお、カーボン量の比較は、電極間および
/または電極より上のセラミック層の任意の5点の平均
カーボン量と、電極が形成されている部分から遠い側の
主面を基準面として、その基準面から厚み方向50%ま
での領域の任意の5点の平均カーボン量とを測定して比
較する。また、電極は静電電極、RF電極に限らず、ウ
エハプローバにおけるガード電極、グランド電極でも同
様である。 【0014】本発明の半導体装置用セラミック基板で
は、相対的にカーボン量の多い領域/相対的にカーボン
量の少ない領域の比率は、1/1を超え1000/1以
下が望ましく、特に1.2/1〜500/1が望まし
い。1000/1より大きな差を調整することは現実的
には困難だからである。 【0015】また、セラミック基板内に抵抗発熱体を有
する場合、抵抗発熱体間のセラミック層(以下、発熱体
層という)のカーボン濃度を、その他の部分のカーボン
濃度よりも低く設定することにより、低温での熱伝導率
を向上させて低温での昇温特性を確保することができる
ようにし、昇温初期の表面温度のバラツキの発生を防止
できるようにした。 【0016】図8(a)、(b)は、抵抗発熱体の一例
を示す部分拡大模式図である。抵抗発熱体間というの
は、図8の(a)に示すようならせん状の抵抗発熱線8
5の場合には、らせん内部(A)、すなわち抵抗発熱体
85の外縁を結ぶことにより形成される管状の空間の内
部をいい、一方、らせん状の発熱線85が複数個形成さ
れている場合には、管状体の最上部同士および最下部同
士を結ぶことにより形成される空間の内部(B)をい
う。また、図8の(b)に示すような扁平状の抵抗発熱
体86の場合には、2個の抵抗発熱体86の最上部同士
および最下部同士を結ぶことにより形成される空間の内
部(B′)をいう。抵抗発熱体が上下の複数層にわたっ
て形成された場合には、最上層と最下層との間に形成さ
れた空間をも、抵抗発熱体間という。この定義は、電極
の場合においても同様である。また、カーボン量は、上
記抵抗発熱体間の任意の5点の平均カーボン量と抵抗発
熱体形成領域からセラミック基板の表裏主面方向にかけ
ての領域の任意の5点の平均カーボン量とを測定して比
較する。 【0017】本発明の半導体装置用セラミック基板に抵
抗発熱体が形成されている場合、相対的にカーボン量の
多い領域/相対的にカーボン量の少ない領域の比率は、
1/1を超え1000/1以下が望ましく、特に1.2
/1〜500/1が望ましい。1000/1より大きな
差を調整することは現実的には困難だからである。 【0018】上記セラミック基板中にカーボンを含有さ
せる際、高温(約200℃以上)における熱伝導率を低
下させたくない場合には、結晶性のカーボンを添加する
ことが望ましく、高温における体積抵抗率を低下させた
くない場合には、非晶質のカーボンを添加することが望
ましい。従って、場合によっては、その両方を添加する
ことにより、体積抵抗率と熱伝導率との両方を適切に調
整することができる。カーボンの結晶性は、ラマンスペ
クトルを測定した際の1550cm-1付近と1333c
-1付近のピークの大きさにより判断することができ
る。1333cm -1付近のピークの大きさが大きいほ
ど、結晶性が低い。 【0019】セラミック基板にカーボンを含有させる場
合、その含有量は、5〜5000ppmが好ましい。カ
ーボンの含有量が5ppm未満であると、輻射熱が低く
なるとともに、電極を隠蔽することが困難となり、一
方、カーボンの含有量が5000ppmを超えると、緻
密化や体積抵抗率の低下を抑制することが困難となる。 【0020】セラミック誘電体膜中にカーボンを添加す
るためには、原料粉末と樹脂等と溶剤とを混合して成形
体を製造する際に、加熱した場合においても炭化しやす
い樹脂や炭水化物等を添加し、酸素の少ない雰囲気また
は非酸化性の雰囲気で成形体の脱脂を行えばよい。ま
た、ショ糖やアクリル系バインダの焼成等により炭化し
やすい炭水化物や樹脂を加熱することにより、カーボン
を製造し、それを添加してもよい。さらに、結晶質のカ
ーボンブラックや、グラファイトを粉砕して粉末化した
ものを使用してもよい。 【0021】アクリル系樹脂バインダは酸価によって分
解しやすさが異なるため、酸価をグリーンシート毎に変
更することでカーボン量の調整が可能である。例えば、
酸価が0.3〜1.0KOHmg/gのアクリル系樹脂
バインダは分解しやすく、5〜17KOHmg/gの酸
価のアクリル系樹脂バインダは分解しにくい。また、カ
ーボン量の調整は、グリーンシート内のカーボンやバイ
ンダの量をグリーンシート毎に変更することにより行う
か、あるいは、導電体をMoやWなどの高融点金属で構
成し、常圧下、1500〜2000℃、不活性雰囲気で
加熱することにより、MoやWをカーボンと反応させて
カーボン量を調整することにより行ってもよい。 【0022】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。 【0023】上記窒化物セラミックとしては、金属窒化
物セラミック、例えば、窒化アルミニウム、窒化ケイ
素、窒化ホウ素、窒化チタン等が挙げられる。また、上
記炭化物セラミックとしては、金属炭化物セラミック、
例えば、炭化ケイ素、炭化ジルコニウム、炭化チタン、
炭化タンタル、炭化タングステン等が挙げられる。 【0024】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。 【0025】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。 【0026】本発明においては、マトリックスを構成す
る焼結体中に、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、Y2 3 、N
2 O、Li2 O、Rb2 3 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。また、
アルミナを使用してもよい。 【0027】また、本発明に係る半導体装置用セラミッ
ク基板において、カーボンの濃度を高くする部分では、
その明度がJIS Z 8721の規定に基づく値でN
4以下となるようにカーボンを含有させることが望まし
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。 【0028】ここで、明度のNは、理想的な黒の明度を
0とし、理想的な白の明度を10とし、これらの黒の明
度と白の明度との間で、その色の明るさの知覚が等歩度
となるように各色を10分割し、N0〜N10の記号で
表示したものである。そして、実際の測定は、N0〜N
10に対応する色票と比較して行う。この場合の小数点
1位は0または5とする。 【0029】本発明の半導体装置用セラミック基板で
は、気孔が全く存在しないか、気孔が存在する場合はそ
の最大気孔の気孔径は50μm以下であることが望まし
い。気孔が存在しない場合は、高温での耐電圧が特に高
くなり、逆に気孔が存在する場合は、破壊靱性値が高く
なる。このためどちらの設計にするかは、要求特性を考
慮して決定すればよい。気孔の存在によって破壊靱性値
が高くなる理由が明確ではないが、クラックの伸展が気
孔によって止められるからであると推定している。 【0030】また、上記半導体装置用セラミック基板で
は、最大の気孔径が50μm以下であることが望まし
い。気孔径が50μmを超えると高温、特に200℃以
上での耐電圧特性を確保することができなくなるからで
ある。最大の気孔径は10μm以下が望ましい。200
℃以上での反り量が小さくなるからである。 【0031】また、上記半導体装置用セラミック基板の
気孔率は、5%以下であることが望ましい。気孔率が5
%を超えると、気孔数が増え、また、気孔径が大きくな
りすぎ、その結果、気孔同士が連通しやすくなり、耐電
圧が低下してしまうからである。 【0032】気孔率や最大気孔の気孔径は、焼結時の加
圧時間、圧力、温度、SiCやBNなどの添加物で調整
する。SiCやBNは焼結を阻害するため、気孔を導入
させることができる。 【0033】最大気孔の気孔径の測定は、試料を5個用
意し、その表面を鏡面研磨し、2000から5000倍
の倍率で表面を電子顕微鏡で10箇所撮影することによ
り行う。そして、撮影された写真で最大の気孔径を選
び、50ショットの平均を最大気孔径とする。 【0034】気孔率は、アルキメデス法により測定す
る。焼結体を粉砕して有機溶媒中あるいは水銀中に粉砕
物を入れて体積を測定し、粉砕物の重量と体積から真比
重を求め、真比重と見かけの比重から気孔率を計算する
のである。 【0035】上記半導体装置用セラミック基板の厚さ
は、50mm以下、特に25mm以下が望ましい。特に
半導体装置用セラミック基板の厚さが25mmを超える
と、セラミック基板の熱容量が大きくなり、特に、温度
制御手段を設けて加熱、冷却すると、熱容量の大きさに
起因して温度追従性が低下してしまう。また、気孔の存
在に起因する反りの問題は、厚さが25mmを越えるよ
うな厚いセラミック基板では発生しにくいからである。
特に5mm以下が最適である。なお、厚みは、1mm以
上が望ましい。 【0036】上記セラミック基板は、0.1〜5重量%
の酸素を含有していることが望ましい。0.1重量%未
満では、耐電圧を確保することができず、逆に5重量%
を超えると酸化物の高温耐電圧特性の低下により、耐電
圧はやはり低下してしまうからである。また、酸素量が
5重量%を超えると熱伝導率が低下して昇温降温特性が
低下するからである。 【0037】なお、本発明の半導体装置用セラミック基
板では、シリコンウエハをセラミック基板のウエハ載置
面に接触させた状態で載置するほか、シリコンウエハを
支持ピンなどで支持し、セラミックス基板との間に一定
の間隔を保って保持する場合もある。従って、セラミッ
ク基板の貫通孔に支持ピンを挿通してシリコンウエハを
保持し、支持ピンを上下することにより、搬送機からシ
リコンウエハを受け取ったり、シリコンウエハをセラミ
ック基板上に載置したり、シリコンウエハを支持したま
ま加熱したりできる。また、セラミック基板の底面に
は、発熱体が形成され、その発熱体の表面には金属被覆
層が設けられていてもよい。また、有底孔が設けられて
いる場合は、ここには熱電対を挿入する。シリコンウエ
ハは、ウエハ加熱面側で加熱される。 【0038】上記セラミック基板の直径は200mm以
上が望ましい。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。また、気孔の存在に起因する反りの問題
は、直径が200mm以下のセラミック基板では発生し
にくいからである。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(セラミックヒータ)、サセプタ等が挙げられ
る。 【0039】図1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2は、図1に示した静
電チャックにおけるA−A線断面図であり、図3は、図
1に示した静電チャックにおけるB−B線断面図であ
る。 【0040】この静電チャック101では、平面視円形
状のセラミック基板1の内部に、チャック正極静電層2
とチャック負極静電層3とからなる静電電極層が埋設さ
れている。この静電電極層の上側のセラミック誘電体膜
4と呼ばれるセラミック層は、50〜1500μmと薄
い。この静電チャック101上に、シリコンウエハ9が
載置され、接地される。 【0041】図2に示したように、チャック正極静電層
2は、半円弧状部2aと櫛歯部2bとからなり、チャッ
ク負極静電層3も、同じく半円弧状部3aと櫛歯部3b
とからなり、これらのチャック正極静電層2とチャック
負極静電層3とは、櫛歯部2b、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2お
よびチャック負極静電層3には、それぞれ直流電源の+
側と−側とが接続され、直流電圧V2 が印加されるよう
になっている。 【0042】一方、セラミック基板1の内部には、シリ
コンウエハ9の温度をコントロールするために、図3に
示したような平面視同心円形状の抵抗発熱体5が設けら
れており、抵抗発熱体5の両端には、外部端子ピン6が
接続、固定され、電圧V1 が印加されるようになってい
る。また、図1、2には示していないが、このセラミッ
ク基板1には、図3に示したように、測温素子を挿入す
るための有底孔11とシリコンウエハ9を支持して上下
させる支持ピン(図示せず)を挿通するための貫通孔1
2が形成されている。なお、抵抗発熱体5は、セラミッ
ク基板の底面に形成されていてもよい。 【0043】この静電チャック101を機能させる際に
は、チャック正極静電層2とチャック負極静電層3とに
直流電圧V2 を印加する。これにより、シリコンウエハ
9は、チャック正極静電層2とチャック負極静電層3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4を介して吸着され、固定されることとなる。このよ
うにしてシリコンウエハ9を静電チャック101上に固
定させた後、このシリコンウエハ9に、CVD等の種々
の処理を施す。 【0044】上記静電チャックは、静電電極層と抵抗発
熱体とを備えており、例えば、図1〜3に示したような
構成を有するものである。以下においては、上記静電チ
ャックを構成する各部材で、上記半導体装置用セラミッ
ク基板の説明で記載していないものについて、説明して
いくことにする。 【0045】上記静電チャックを構成するセラミック誘
電体膜は、静電チャック用セラミック基板と同じ材料か
らなるが、目的とする機能を発揮させるために、上述し
たように、カーボンの濃度を他の部分と異なるものとす
る。すなわち、上記セラミック誘電体膜の高温における
体積抵抗率の低下を抑制し、その耐電圧を高く保ち、上
記セラミック誘電体膜の厚さを通常より薄くしても、静
電チャックとしての使用中に絶縁破壊されるのを防止し
たい場合には、セラミック誘電体膜中のカーボン濃度
を、上記静電電極より下のセラミック層中のカーボン濃
度よりも低く設定することが望ましい。 【0046】また、上記セラミック誘電体膜の高温での
熱伝導率の低下を防止し、静電電極を隠蔽するために
は、上記セラミック誘電体膜中のカーボン濃度を、上記
静電電極より下のセラミック層中のカーボン濃度よりも
高く設定することが望ましい。つまり、要求特性によっ
てカーボン量を適宜調整するのである。 【0047】上記セラミック誘電体膜の厚さは、50〜
5000μmであることが望ましい。上記セラミック誘
電体膜の厚さが50μm未満であると、膜厚が薄すぎる
ために充分な耐電圧が得られず、シリコンウエハを載置
し、吸着した際にセラミック誘電体膜が絶縁破壊する場
合があり、一方、上記セラミック誘電体膜の厚さが50
00μmを超えると、シリコンウエハと静電電極との距
離が遠くなるため、シリコンウエハを吸着する能力が低
くなってしまうからである。セラミック誘電体膜の厚さ
は、100〜1500μmがより好ましい。 【0048】セラミック基板内に形成される静電電極と
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。 【0049】図4および図5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4
に示す静電チャック20では、セラミック基板1の内部
に半円形状のチャック正極静電層22とチャック負極静
電層23が形成されており、図5に示す静電チャックで
は、セラミック基板1の内部に円を4分割した形状のチ
ャック正極静電層32a、32bとチャック負極静電層
33a、33bが形成されている。また、2枚の正極静
電層22a、22bおよび2枚のチャック負極静電層3
3a、33b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。 【0050】抵抗発熱体は、図1に示したように、セラ
ミック基板の内部に設けてもよく、セラミック基板の底
面に設けてもよい。抵抗発熱体を設ける場合は、静電チ
ャックを嵌め込む支持容器に、冷却手段としてエアー等
の冷媒の吹きつけ口などを設けてもよい。 【0051】抵抗発熱体としては、例えば、金属または
導電性セラミックの焼結体、金属箔、金属線等が挙げら
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種が好ましい。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。 【0052】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。さらに、セラミック基板の
底面に抵抗発熱体を形成する場合には、金属焼結体とし
ては、貴金属(金、銀、パラジウム、白金)、ニッケル
を使用することが望ましい。具体的には銀、銀−パラジ
ウムなどを使用することができる。上記金属焼結体に使
用される金属粒子は、球状、リン片状、もしくは球状と
リン片状の混合物を使用することができる。 【0053】金属焼結体中には、金属酸化物を添加して
もよい。上記金属酸化物を使用するのは、セラミック基
板と金属粒子を密着させるためである。上記金属酸化物
により、セラミック基板と金属粒子との密着性が改善さ
れる理由は明確ではないが、金属粒子の表面はわずかに
酸化膜が形成されており、セラミック基板は、酸化物の
場合は勿論、非酸化物セラミックである場合にも、その
表面には酸化膜が形成されている。従って、この酸化膜
が金属酸化物を介してセラミック基板表面で焼結して一
体化し、金属粒子とセラミック基板とが密着するのでは
ないかと考えられる。 【0054】上記金属酸化物としては、例えば、酸化
鉛、酸化亜鉛、シリカ、酸化ホウ素(B 2 3 )、アル
ミナ、イットリア、チタニアから選ばれる少なくとも1
種が好ましい。これらの酸化物は、抵抗発熱体の抵抗値
を大きくすることなく、金属粒子とセラミック基板との
密着性を改善できるからである。 【0055】上記金属酸化物は、金属粒子100重量部
に対して0.1重量部以上10重量部未満であることが
望ましい。この範囲で金属酸化物を用いることにより、
抵抗値が大きくなりすぎず、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。 【0056】また、酸化鉛、酸化亜鉛、シリカ、酸化ホ
ウ素(B2 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
に、酸化鉛が1〜10重量部、シリカが1〜30重量
部、酸化ホウ素が5〜50重量部、酸化亜鉛が20〜7
0重量部、アルミナが1〜10重量部、イットリアが1
〜50重量部、チタニアが1〜50重量部が好ましい。
但し、これらの合計が100重量部を超えない範囲で調
整されることが望ましい。これらの範囲が特にセラミッ
ク基板との密着性を改善できる範囲だからである。 【0057】抵抗発熱体をセラミック基板の底面に設け
る場合は、抵抗発熱体15の表面は、金属層150で被
覆されていることが望ましい。抵抗発熱体15は、金属
粒子の焼結体であり、露出していると酸化しやすく、こ
の酸化により抵抗値が変化してしまう。そこで、表面を
金属層150で被覆することにより、酸化を防止するこ
とができるのである。 【0058】金属層150の厚さは、0.1〜10μm
が望ましい。抵抗発熱体の抵抗値を変化させることな
く、抵抗発熱体の酸化を防止することができる範囲だか
らである。被覆に使用される金属は、非酸化性の金属で
あればよい。具体的には、金、銀、パラジウム、白金、
ニッケルから選ばれる少なくとも1種以上が好ましい。
なかでもニッケルがさらに好ましい。抵抗発熱体には電
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。接続端子しては、コバ
ール製の端子ピンを使用することができる。 【0059】なお、抵抗発熱体をヒータ板内部に形成す
る場合は、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。抵抗発熱体をヒータ板内部に形
成する場合、抵抗発熱体の表面の一部が露出していても
よい。 【0060】抵抗発熱体として使用する金属箔として
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。 【0061】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くと
も一方である場合には、上記半導体装置用セラミック基
板は、ウエハプローバとして機能する。 【0062】図6は、本発明の半導体装置用セラミック
基板の一実施例形態であるウエハプローバを模式的に示
した断面図である。 【0063】このウエハプローバ201では、平面視円
形状のセラミック基板43の表面に同心円形状の溝47
が形成されるとともに、溝47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48が設けられており、
溝47を含むセラミック基板43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42
が円形状に形成されている。 【0064】一方、セラミック基板43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3に
示したような平面視同心円形状の発熱体49が設けられ
ており、発熱体49の両端には、外部端子ピン(図示せ
ず)が接続、固定されている。また、セラミック基板4
3の内部には、ストレイキャパシタやノイズを除去する
ために平面視格子形状のガード電極45とグランド電極
46とが設けられている。ガード電極45とグランド電
極46の材質は、静電電極と同様のものでよい。 【0065】上記チャックトップ導体層42の厚さは、
1〜20μmが望ましい。1μm未満では抵抗値が高く
なりすぎて電極として働かず、一方、20μmを超える
と導体の持つ応力によって剥離しやすくなってしまうか
らである。 【0066】チャックトップ導体層42としては、例え
ば、銅、チタン、クロム、ニッケル、貴金属(金、銀、
白金等)、タングステン、モリブデンなどの高融点金属
から選ばれる少なくとも1種の金属を使用することがで
きる。 【0067】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。 【0068】次に、本発明の半導体装置用セラミック基
板の製造方法に関し、静電チャックの製造方法を一例と
して、図7(a)〜(d)に示した断面図に基づき説明
する。 (1)次に、酸化物セラミック、窒化物セラミック、炭
化物セラミックなどのセラミックの粉体をアクリル系樹
脂バインダ(三井化学製SA−545シリーズ酸価0.
5、共栄社製 商品名KC−600シリーズ 酸価17
など)および溶剤と混合してグリーンシート50を得
る。目的とする特性に応じて、上記アクリル系バインダ
量を調節する。前述したセラミック粉体としては、例え
ば、窒化アルミニウム、炭化ケイ素などを使用すること
ができ、必要に応じて、イットリアなどの焼結助剤など
を加えてもよい。 【0069】なお、後述する静電電極層印刷体51が形
成されたグリーンシートの上に積層する数枚または1枚
のグリーンシート55は、セラミック誘電体膜4となる
層であるので、目的に応じて、添加するカーボン粉末や
アクリル系バインダの量を選択する。まず先にセラミッ
ク基板を製造しておき、その上に静電電極層を形成し、
さらにその上にセラミック誘電体膜を形成することもで
きる。 【0070】また、バインダとしては、アクリル系バイ
ンダ、エチルセルロース、ブチルセロソルブ、ポリビニ
ルアルコールから選ばれる少なくとも1種が望ましい。
さらに、溶媒としては、α−テルピネオール、グリコー
ルから選ばれる少なくとも1種が望ましい。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50を作製する。 【0071】グリーンシート50に、必要に応じてシリ
コンウエハの支持ピンを挿通する貫通孔や熱電対を埋め
込む凹部を設けておくことができる。貫通孔や凹部は、
パンチングなどで形成することができる。グリーンシー
ト50の厚さは、0.1〜5mm程度が好ましい。 【0072】次に、グリーンシート50に静電電極層や
抵抗発熱体となる導体ペーストを印刷する。印刷は、グ
リーンシート50の収縮率を考慮して所望のアスペクト
比が得られるように行い、これにより静電電極層印刷体
51、抵抗発熱体層印刷体52を得る。印刷体は、導電
性セラミック、金属粒子などを含む導体ペーストを印刷
することにより形成する。 【0073】これらの導体ペースト中に含まれる導電性
セラミック粒子としては、タングステンまたはモリブデ
ンの炭化物が最適である。酸化しにくく、熱伝導率が低
下しにくいからである。また、金属粒子としては、例え
ば、タングステン、モリブデン、白金、ニッケルなどを
使用することができる。 【0074】導電性セラミック粒子、金属粒子の平均粒
子径は0.1〜5μmが好ましい。これらの粒子は、大
きすぎても小さすぎても導体用ペーストを印刷しにくい
からである。 【0075】このようなペーストとしては、金属粒子ま
たは導電性セラミック粒子85〜97重量部、アクリル
系、エチルセルロース、ブチルセロソルブおよびポリビ
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、α−テルピネオール、グリコー
ル、エチルアルコールおよびブタノールから選ばれる少
なくとも1種の溶媒を1.5〜10重量部混合して調製
した導体用ぺーストが最適である。さらに、パンチング
等で形成した孔に、導体用ペーストを充填してスルーホ
ール印刷体53、54を得る。 【0076】次に、図7(a)に示すように、印刷体5
1、52、53、54を有するグリーンシート50と、
印刷体を有さないグリーンシート50とを積層する。静
電電極層印刷体51が形成されたグリーンシート上に
は、数枚または1枚のグリーンシート55を積層する。
抵抗発熱体形成側に印刷体を有さないグリーンシート5
0を積層するのは、スルーホールの端面が露出して、抵
抗発熱体形成の焼成の際に酸化してしまうことを防止す
るためである。もしスルーホールの端面が露出したま
ま、抵抗発熱体形成の焼成を行うのであれば、ニッケル
などの酸化しにくい金属をスパッタリングする必要があ
り、さらに好ましくは、Au−Niの金ろうで被覆して
もよい。 【0077】(2)次に、図7(b)に示すように、積
層体の加熱および加圧を行い、不活性ガス(窒素、アル
ゴン等)雰囲気下、300〜600℃で0.5〜15時
間加熱してバインダを脱脂、熱分解させる。この条件を
調整してカーボン量を調整してもよい。脱脂後、グリー
ンシートおよび導体ペーストを焼結させる。 【0078】加熱温度は、1000〜2000℃、加圧
は100〜200kg/cm2 が好ましく、これらの加
熱および加圧は、不活性ガス雰囲気下で行う。不活性ガ
スとしては、アルゴン、窒素などを使用することができ
る。この工程で、スルーホール16、17、チャック正
極静電層2、チャック負極静電層3、抵抗発熱体5等が
形成される。 【0079】(3)次に、図7(c)に示すように、外
部端子接続のための袋孔13、14を設ける。袋孔1
3、14の内壁は、その少なくともその一部が導電化さ
れ、導電化された内壁は、チャック正極静電層2、チャ
ック負極静電層3、抵抗発熱体5等と接続されているこ
とが望ましい。 【0080】(4)最後に、図7(d)に示すように、
袋孔13、14に金ろうを介して外部端子6、18を設
ける。さらに、必要に応じて、有底孔12を設け、その
内部に熱電対を埋め込むことができる。 【0081】半田は銀−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、0.1〜50μmが望ましい。半田による接続を
確保するに充分な範囲だからである。 【0082】なお、上記説明では静電チャック101
(図1参照)を例にしたが、ウエハプローバを製造する
場合には、例えば、静電チャックの場合と同様に、初め
に抵抗発熱体が埋設されたセラミック基板を製造し、そ
の後、セラミック基板の表面に溝を形成し、その上にス
パッタリングおよびめっき等を施して、金属層を形成す
ればよい。 【0083】 【実施例】以下、本発明をさらに詳細に説明する。 (実施例1)静電チャックの製造(図7参照) (1)窒化アルミニウム粉末(トクヤマ社製、平均粒径
1.1μm)100重量部、イットリア(平均粒径:
0.4μm)4重量部、アクリルバインダ(三井化学製
SA−545シリーズ 酸価0.5)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る成形を行って、厚さ
0.47mmのグリーンシート50を得た。 【0084】これとは別に、バインダとして、アクリル
バインダ(共栄社製 商品名KC−600シリーズ 酸
価17)11.5重量部を用いたほかは、上記原料を同
じ割合で配合し、上記の場合と同様にドクターブレード
法による成形を行って、厚さ0.47mmのグリーンシ
ート55を得た。 【0085】(2)次に、これらのグリーンシート5
0、55を80℃で5時間乾燥させた後、加工が必要な
グリーンシートに対し、パンチングにより直径1.8m
m、3.0mm、5.0mmの半導体ウエハ支持ピンを
挿通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。 【0086】(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。この導体ペースト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2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。 【0087】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。抵抗発
熱体のパターンが形成されたグリーンシート50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50を上側(加熱面)に34枚、下側に13枚積層
し、その上に静電電極パターンからなる導体ペースト層
を印刷したグリーンシート50を積層し、さらにその上
にタングステンペーストを印刷していないグリーンシー
ト55を2枚積層し、これらを130℃、80kg/c
2 の圧力で圧着して積層体を形成した(図7
(a))。 【0088】(4)次に、得られた積層体を窒素ガス
中、600℃で5時間脱脂し、1890℃、圧力150
kg/cm2 で3時間ホットプレスし、厚さ3mmの窒
化アルミニウム板状体を得た。これを230mmの円板
状に切り出し、誘電体層の厚さ300μm、内部に厚さ
6μm、幅10mmの抵抗発熱体5および厚さ10μm
のチャック正極静電層2、チャック負極静電層3を有す
る窒化アルミニウム製の板状体とした(図7(b))。 【0089】(5)次に、(4)で得られた板状体を、
ダイヤモンド砥石で研磨した後、マスクを載置し、Si
C等によるブラスト処理で表面に熱電対のための有底孔
(直径:1.2mm、深さ:2.0mm)を設けた。 【0090】(6)さらに、スルーホールが形成されて
いる部分をえぐり取って袋孔13、14とし(図7
(c))、この袋孔13、14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6、18を接続させた(図7(d))。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。 【0091】(7)次に、温度制御のための複数の熱電
対を有底孔に埋め込み、抵抗発熱体を有する静電チャッ
クの製造を完了した。 【0092】(実施例2)静電チャックの製造 (1)窒化アルミニウム粉末(トクヤマ社製、平均粒径
1.1μm)100重量部、イットリア(平均粒径:
0.4μm)4重量部、アクリルバインダ(共栄社製
商品名KC−600シリーズ 酸価17)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る成形を行って、
厚さ0.47mmのグリーンシート50を得た。 【0093】これとは別に、バインダとして、アクリル
バインダ(三井化学製SA−545シリーズ 酸価0.
5)11.5重量部を用いたほかは、上記原料を同じ割
合で配合し、上記の場合と同様に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
55を得た。本実施例では、バインダーの構成を実施例
1の逆にしてある。 【0094】(2)次に、これらのグリーンシート5
0、55を80℃で5時間乾燥させた後、加工が必要な
グリーンシートに対し、パンチングにより直径1.8m
m、3.0mm、5.0mmの半導体ウエハ支持ピンを
挿入する貫通孔となる部分、外部端子と接続するための
スルーホールとなる部分を設けた。 【0095】(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。この導体ペースト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2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。 【0096】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。抵抗発
熱体のパターンが形成されたグリーンシート50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50を上側(加熱面)に34枚、下側に13枚積層
し、その上に静電電極パターンからなる導体ペースト層
を印刷したグリーンシート50を積層し、さらにその上
にタングステンペーストを印刷していないグリーンシー
ト55を2枚積層し、これらを130℃、80kg/c
2 の圧力で圧着して積層体を形成した(図7
(a))。 【0097】(4)次に、得られた積層体を窒素ガス
中、600℃で5時間脱脂し、1890℃、圧力150
kg/cm2 で3時間ホットプレスし、厚さ3mmの窒
化アルミニウム板状体を得た。これを230mmの円板
状に切り出し、誘電体層の厚さ300μm、内部に厚さ
6μm、幅10mmの抵抗発熱体5および厚さ10μm
のチャック正極静電層2、チャック負極静電層3を有す
る窒化アルミニウム製の板状体とした(図7(b))。 【0098】(5)次に、(4)で得られた板状体を、
ダイヤモンド砥石で研磨した後、マスクを載置し、Si
C等によるブラスト処理で表面に熱電対のための有底孔
(直径:1.2mm、深さ:2.0mm)を設けた。 【0099】(6)さらに、スルーホールが形成されて
いる部分をえぐり取って袋孔13、14とし(図7
(c))、この袋孔13、14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6、18を接続させた(図7(d))。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。 【0100】(7)次に、温度制御のための複数の熱電
対を有底孔に埋め込み、抵抗発熱体を有する静電チャッ
クの製造を完了した。 【0101】(実施例3)静電チャック 抵抗発熱体と静電電極の間にRF電極を5層設けたほか
は、実施例1と同様にして静電チャックを製造した。な
お、RF電極は、格子状であり静電電極と同じペースト
を印刷することで形成した。 【0102】(実施例4)ホットプレート (1)窒化アルミニウム粉末(トクヤマ社製、平均粒径
1.1μm)100重量部、イットリア(平均粒径:
0.4μm)4重量部、アクリルバインダ(共栄社製
商品名KC−600シリーズ 酸価17)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る成形を行って、
厚さ0.47mmのグリーンシートを得た。 【0103】(2)次に、これらのグリーンシートを8
0℃で5時間乾燥させた後、加工が必要なグリーンシー
トに対し、パンチングにより直径1.8mm、3.0m
m、5.0mmの半導体ウエハ支持ピンを挿通する貫通
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。 【0104】(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。この導体ペースト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、図2に示した形状の静電電極パターンである。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Aを充填した。また、表層のグリーン
シートには、抵抗発熱体を配設する溝を形成した後、以
下に記載した方法により抵抗発熱体を配設し、ホットプ
レートを製造した。 【0105】図9(a)〜(e)は、本実施例における
ホットプレートの製造工程を模式的に示した断面図であ
る。 (4)この溝98が形成されたグリーンシート90を黒
鉛製成形型に入れ、さらに溝98にタングステン線95
をらせん状(断面直径0.5mm)にしたものをはめ込
み(図9(a)(b))、さらにその上から、窒化アル
ミニウム粉末(トクヤマ社製、平均粒径1.1μm)1
00重量部、イットリア(平均粒径0.4μm)4重量
部およびアクリル系樹脂バインダ(共栄社製 商品名K
C−600シリーズ 酸価17)11.5重量部からな
る混合物を成形型中に入れ(図9(c))、窒素ガス
中、1890℃、圧力150kg/cm2 で加圧した
(図9(d))。 【0106】(5)この後、さらに、常圧の窒素中、1
800℃、15時間の条件で加熱し、タングステン線と
カーボンを反応させて、抵抗発熱体95間のセラミック
中のカーボン量を減少させた。このようにして得られた
焼結体の両面を研磨し、ホットプレート100とした
(図9(e))。 【0107】(比較例1)全てのグリーンシートを、窒
化アルミニウム粉末(トクヤマ社製、平均粒径1.1μ
m)100重量部、イットリア(平均粒径:0.4μ
m)4重量部、アクリルバインダ(共栄社製 商品名K
C−600シリーズ 酸価17)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る成形を行うことにより得
た以外は、実施例1と同様にして静電チャックの製造し
た。なお、グリーンシートの厚さは0.47mmであ
る。 【0108】(比較例2)全てのグリーンシートを、窒
化アルミニウム粉末(トクヤマ社製、平均粒径1.1μ
m)100重量部、イットリア(平均粒径:0.4μ
m)4重量部、アクリルバインダ(三井化学製SA−5
45シリーズ 酸価0.5)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る成形を行うことにより得た以
外は、実施例1と同様にして静電チャックの製造した。
なお、グリーンシートの厚さは0.47mmである。 【0109】(比較例3)実施例4の(5)の工程(即
ち、常圧で1800℃の加熱を行う工程)を行わなかっ
た以外は、実施例4と同様にしてホットプレートを製造
した。 【0110】このようにして製造した実施例1〜4およ
び比較例1〜3のホットプレートおよび抵抗発熱体、R
F電極を有する静電チャックを、電極より上の層と電極
より下の層とに分け、下記の方法により、カーボンの含
有量、体積抵抗率、熱伝導率、および、リーク電流を測
定した。結果を表1に示した。 【0111】評価方法 (1)カーボン含有量の測定 焼結体を粉砕し、これを500から900℃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。 【0112】(2)体積抵抗率の測定 セラミック基板を切削加工することにより、直径10m
m、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
(1)で計算した。 【0113】 【数1】 【0114】上記計算式(1)において、tは試料の厚
さ(mm)である。また、Sは、下記の計算式(2)お
よび(3)により与えられる。 【0115】 【数2】 【0116】 【数3】 【0117】なお、上記計算式(2)および(3)にお
いて、D1 は主電極の直径、D2 はガード電極の内径
(直径)であり、本実施例においては、D1 =1.45
cm、D 2 =1.60cmである。 【0118】(3)リーク電流の測定 本来絶縁されている静電電極間に1kV印加し、400
℃でリーク電流を耐圧試験器(菊水電子工業製 TOS
−5051)またはウルトラハイレジスター(アドバン
テスト社製 R8340)を使用して測定した。 【0119】(4)熱伝導率の測定 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・・・25℃、400℃ 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(4)によ
り求めた。 【0120】 【数4】 【0121】上記計算式(4)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。 【0122】カーボン含有量の比率は、相対的にカーボ
ン量の多い部分/相対的にカーボン量の少ない部分の比
率で、実施例1で16/1、実施例2で5.3/1、実
施例3で80/1、実施例4で80/1であった。 【0123】 【表1】【0124】実施例1、3では400℃のリーク電流が
小さく、実施例2では400℃の高温におけるセラミッ
ク誘電体膜の熱伝導率も100W/mKを維持してお
り、昇温特性に優れる。また、実施例1、3では、セラ
ミック誘電体膜の体積抵抗率を維持して高温での絶縁性
を確保しつつ、高温での熱伝導性は下層セラミック層、
RF電極間、抵抗発熱体間で確保しているため、200
℃以上の高温領域で絶縁性と昇温特性とを両立させるこ
とができる。なお、実施例1の誘電体膜と実施例2の下
層セラミック層は同じバインダを使用しているが、カー
ボン量が異なった。この理由は、下層セラミック層は厚
いためカーボンが残留しやすいからではないかと推定し
ている。 【0125】実施例4では、低温領域(200℃未満)
において、抵抗発熱体形成領域での熱伝導性に優れ、高
温領域(200℃以上)では、それ以外の部分で熱伝導
性を確保するため、低温から高温まで安定して昇温特性
に優れ、表面の温度の均一性を保証できる。比較例1で
は、リーク電流が比較的大きく、比較例2ではリーク電
流は小さいものの、隠蔽性、高温での熱伝導性に問題が
ある。さらに比較例3では、低温での熱伝導性が悪く、
昇温初期に加熱面に温度分布が現れる。 【0126】 【発明の効果】以上説明のように、本願発明のセラミッ
ク基板では、上記セラミック基板がカーボンを不均一に
含有し、セラミック基板内部のそれぞれの部分における
カーボンの濃度は、それぞれの部分で要求される諸特
性、すなわち隠蔽性、熱伝導性、体積抵抗率等を満足で
きるような濃度に設定されているので、ホットプレー
ト、ウエハプローバや静電チャック等として要求される
機能を充分に発揮することができる。
Description: BACKGROUND OF THE INVENTION [0001] 1. Field of the Invention
Sheet (ceramic heater), electrostatic chuck, wafer pro
Used as semiconductor manufacturing and inspection equipment.
Ceramic substrate. [0002] Etching equipment, chemical vapor deposition equipment
In semiconductor manufacturing, inspection equipment, etc.
Using a metal substrate such as stainless steel or aluminum alloy
Heaters and wafer probers have been used. Only
However, metal heaters have poor temperature control characteristics.
Is thicker and thicker and bulkier.
Has the problem of poor corrosion resistance to corrosive gases.
Was. On the other hand, Japanese Patent Application Laid-Open No. 11-40330 discloses
According to reports etc., instead of metal, aluminum nitride
Any ceramic heater is disclosed. When
Rollers are the base material of this heater, aluminum nitride
The material itself is generally white or gray-white,
It is not preferable as a susceptor. Rather, the black one
Is suitable for this type of application due to its high radiant heat.
And the high concealability of the electrode pattern
It was particularly suitable for a cover and an electrostatic chuck. In addition,
Thermometer (surface thermometer)
In the case of white or gray-white, the reflected heat is also measured.
Therefore, accurate temperature measurement was impossible. [0004] Conventionally developed in response to such demands
According to the invention, in an aluminum nitride substrate for a semiconductor manufacturing apparatus,
Containing crystalline carbon is proposed
(JP 9-48668 A). This aluminum nitride
The substrate contains carbon at a uniform concentration. [0005] However, this half
Each part of the aluminum nitride substrate for conductor manufacturing equipment
Therefore, sinterability, concealment, thermal conductivity, volume resistance, etc.
The required characteristics are different, and carbon is
Even if it is contained uniformly, the above-mentioned required properties will be sufficiently satisfied.
Semiconductor manufacturing equipment such as electrostatic chucks
The function of the wafer prober as a semiconductor inspection device declined
In some cases. Means for Solving the Problems [0006] The present inventors have set forth the above object.
As a result of intensive research to solve, for example, electrostatic electrodes
And below the RF electrode and above the electrostatic and RF electrodes
By changing the carbon concentration between
For semiconductor manufacturing and inspection equipment that can satisfy the required characteristics described
Finding that ceramic substrates can be manufactured
Thus, the present invention has been completed. That is, the semiconductor manufacturing / inspection apparatus of the present invention
The ceramic substrate is placed in contact with the semiconductor wafer.
Or heating at regular intervals
Ceramic substrate for semiconductor manufacturing and inspection equipment
The ceramic substrate contains carbon, and the ceramic
In addition to having electrodes as conductors inside the
Resistance inside or on the bottom of the ceramic substrate below the electrode
A heating element is formed between the electrodes and / or above
The carbon concentration in the ceramic layer on the electrode is
Note that it is higher than the carbon concentration in the lower ceramic layer.
Sign. In other words, the semiconductor manufacturing / inspection equipment cell of the present invention.
In the case of a ceramic substrate, the `` Carbon in the ceramic layer between the electrodes
Is lower than the carbon concentration in the ceramic layer below the electrode.
Carbon concentration in the ceramic layer above the electrode
Is less than the carbon concentration in the ceramic layer below the electrode
High '' and `` high '' in the ceramic layer between the electrodes and above the electrodes
Carbon concentration in the ceramic layer below the electrode
Higher than the degree)
No. According to the present invention, the amount of carbon above the electrode is increased.
This reduces the brightness of the heated surface of the wafer,
Concealability is improved. In addition, the black color increases the amount of radiant heat.
I can do it. In addition, the part forming the resistance heating element
The amount of carbon is small and the drop in volume resistivity at high temperatures is suppressed.
(Example 2). Thus, in the present invention, the volume at high temperature
The reduction in resistivity is suppressed, and the concealment of the electrodes is improved.
Can be DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION A semiconductor manufacturing / inspection apparatus of the present invention
The ceramic substrate is placed in contact with the semiconductor wafer
Or for holding and heating at regular intervals
A ceramic substrate for a semiconductor manufacturing / inspection device,
The ceramic substrate contains carbon;
Having electrodes as conductors inside the substrate,
Resistor generated inside or on the bottom of the ceramic substrate below the electrode
A heating element is formed between the electrodes and / or
The carbon concentration in the ceramic layer on the electrode
Characterized by higher carbon concentration in the ceramic layer
And A ceramic for a semiconductor manufacturing / inspection apparatus according to the present invention.
Mic substrate (hereinafter referred to as ceramic substrate for semiconductor device)
U), the ceramic substrate contains carbon,
First, the above carbon concentration is
In each part, the characteristics required in each part
Properties, ie sinterability, concealment, thermal conductivity, volume resistivity, etc.
Is set to a concentration that satisfies
Plate (ceramic heater), wafer prober or electrostatic
Fully demonstrate the functions required for chucks, etc.
Can be. That is, for example, the semiconductor device according to the present invention
In a ceramic substrate, which is one type of ceramic substrate for manufacturing equipment
An electrode for inducing a chucking force on the
The electrostatic chuck formed with the
The ceramic layer between the electrodes and / or above the electrostatic electrodes (hereinafter
Below, called ceramic dielectric film)
The ceramic layer below the electrostatic electrode (hereinafter referred to as the lower ceramic
Lower than the carbon concentration in the
And the volume of the ceramic dielectric film at high temperature
It is possible to keep the withstand voltage high by suppressing the decrease in resistance.
The ceramic dielectric during use as an electrostatic chuck.
The dielectric breakdown of the body film can be prevented. Ma
The carbon concentration in the ceramic layer below the electrostatic electrode
Suppresses the decrease in thermal conductivity at high temperatures by increasing the degree
As a result, the temperature of the heater can be quickly raised. [0011] Further, the plasma etching apparatus has an electrostatic chamber.
When incorporating a microphone, a high-frequency electrode (hereinafter referred to as
(Referred to below as RF electrodes).
At the time, between RF electrodes embedded in the ceramic substrate or
Ceramic layer above RF electrode (ceramic dielectric film and
The carbon concentration in part of the lower ceramic layer)
Ceramic layer below F electrode (of lower ceramic layer
(Excluding the area where the RF electrode and resistance heating element are formed)
By setting the carbon concentration lower than that of
Suppresses drop in volume resistance of lamic dielectric film at high temperature
Thus, the withstand voltage can be kept high. Further, in the electrostatic chuck, the ceramic
The carbon concentration in the dielectric
By setting the carbon concentration higher than that of
Prevents thermal conductivity of lamic dielectric film from decreasing at high temperature
Can be mounted on the electrostatic chuck.
Heating and cooling of the eha can be performed quickly. Also,
By adding carbon, the ceramic dielectric
Because the film can be blackened, the above ceramic dielectric
The electrostatic electrode existing under the film can be hidden. The amount of carbon is compared between the electrodes and
And / or the average of any five points of the ceramic layer above the electrode
The amount of carbon and the far side from the part where the electrode is formed
With the main surface as the reference surface, 50% in the thickness direction from the reference surface
And the average carbon content at any five points in the area at
Compare. The electrodes are not limited to electrostatic electrodes and RF electrodes, but
The same applies to the guard electrode and ground electrode in the eha prober.
It is like. In the ceramic substrate for a semiconductor device of the present invention,
Is the area with relatively high carbon content / relative carbon
The ratio of the area with a small amount is more than 1/1 and 1000/1 or less.
The lower part is desirable, and in particular, 1.2 / 1 to 500/1 is desirable.
No. Adjusting for differences greater than 1000/1 is realistic
Because it is difficult. Further, a resistance heating element is provided in the ceramic substrate.
When the ceramic layer between the resistance heating element (hereinafter, heating element)
Layer) and the other parts of carbon
By setting lower than the concentration, the thermal conductivity at low temperature
Temperature can be secured at low temperatures
To prevent variations in surface temperature at the beginning of heating
Made it possible. FIGS. 8A and 8B show an example of a resistance heating element.
FIG. Between the resistance heating elements
Is a spiral resistance heating wire 8 as shown in FIG.
In the case of 5, the inside of the spiral (A), that is, the resistance heating element
85 inside the tubular space formed by connecting the outer edges
On the other hand, a plurality of spiral heating wires 85 are formed.
The top and bottom of the tubular body
Inside the space (B) formed by connecting
U. Further, a flat resistance heat generation as shown in FIG.
In the case of the body 86, the uppermost parts of the two resistance heating elements 86
And the space formed by connecting the bottoms
(B '). The resistance heating element is spread over the upper and lower layers.
If it is formed in the uppermost layer, it is formed between the uppermost layer and the lowermost layer.
This space is also called the resistance heating element. This definition is
The same applies to the case of. Also, the amount of carbon
The average carbon content and resistance at any five points between the resistance heating elements
From the heating element formation area to the front and back main surface of the ceramic substrate
Measure the average carbon content at any five points in all regions and compare
Compare. The ceramic substrate for a semiconductor device of the present invention has a resistance.
If an anti-heating element is formed, the relative amount of carbon
The ratio of the region with a large amount / the region with a relatively small amount of carbon is:
More than 1/1 and not more than 1000/1 is desirable, especially 1.2
/ 1 to 500/1 is desirable. Greater than 1000/1
This is because it is practically difficult to adjust the difference. The above ceramic substrate contains carbon.
The thermal conductivity at high temperatures (above about 200 ° C)
If you don't want it to go down, add crystalline carbon
It is desirable to reduce the volume resistivity at high temperatures
If not, it is desirable to add amorphous carbon.
Good. Therefore, in some cases, both are added
This ensures that both volume resistivity and thermal conductivity are properly adjusted.
Can be adjusted. The crystallinity of carbon is
1550cm when measuring the vector -1 Nearby and 1333c
m -1 You can judge by the size of the nearby peak
You. 1333cm -1 The size of the nearby peak is large.
And low crystallinity. A place where carbon is contained in a ceramic substrate.
In this case, the content is preferably 5 to 5000 ppm. Mosquito
When the content of carbon is less than 5 ppm, radiant heat is low.
And it becomes difficult to hide the electrodes,
On the other hand, if the carbon content exceeds 5000 ppm,
It is difficult to suppress densification and a decrease in volume resistivity. Adding carbon to the ceramic dielectric film
To do this, mix the raw material powder, resin, etc. with a solvent and mold
Easy to carbonize even when heated when manufacturing body
Resin, carbohydrate, etc.
May be performed in a non-oxidizing atmosphere. Ma
Carbonized by baking sucrose or acrylic binder
By heating carbohydrates and resins that are easy to
And may be added. In addition, crystalline
Carbon black and graphite were pulverized into powder
A thing may be used. The acrylic resin binder is separated according to the acid value.
Since the ease of disassembly is different, the acid value changes for each green sheet.
By changing the amount, the amount of carbon can be adjusted. For example,
Acrylic resin with acid value of 0.3 to 1.0 KOHmg / g
Binder is easily decomposed, and acid of 5-17KOHmg / g
Acrylic resin binder with high valency is not easily decomposed. Also,
The amount of carbon is adjusted by adjusting the carbon and
By changing the amount of gender for each green sheet
Alternatively, the conductor is made of a high melting point metal such as Mo or W.
And under normal pressure, 1500-2000 ° C, in an inert atmosphere
By heating, Mo and W react with carbon
It may be performed by adjusting the amount of carbon. The ceramic substrate for a semiconductor device of the present invention
The ceramic material to be formed is not particularly limited,
For example, nitride ceramic, carbide ceramic, oxide
Ceramics and the like can be mentioned. As the nitride ceramic, metal nitride
Ceramics, such as aluminum nitride, silicon nitride
Element, boron nitride, titanium nitride and the like. Also on
As the carbide ceramic, metal carbide ceramic,
For example, silicon carbide, zirconium carbide, titanium carbide,
Examples include tantalum carbide and tungsten carbide. As the above-mentioned oxide ceramic, metal oxide
Ceramics such as alumina, zirconia, koji
And mullite. These ceramics
May be used alone or in combination of two or more. Among these ceramics, nitride ceramics
Mick and carbide ceramics compared to oxide ceramics
All desirable. This is because the thermal conductivity is high. Also, nitriding
Aluminum nitride is the most suitable
You. Because the thermal conductivity is the highest at 180 W / m · K
You. In the present invention, the matrix
It is desirable that a sintered body contains a sintering aid. So
Alkaline metal oxides, alkaline earths
Metal oxides and rare earth oxides can be used.
Among these sintering aids, in particular, CaO, Y Two O Three , N
a Two O, Li Two O, Rb Two O Three Is preferred. These include
The amount is desirably 0.1 to 10% by weight. Also,
Alumina may be used. Further, a ceramic for a semiconductor device according to the present invention is provided.
In the substrate where the carbon concentration is high,
The brightness is N based on the value of JIS Z 8721.
It is desirable to contain carbon so as to be 4 or less.
No. The one with this level of lightness is effective for radiant heat and concealment
Because it is excellent. Here, the lightness N is an ideal black lightness.
0, the ideal white lightness is 10, and these black light
Between the brightness and the brightness of white, the perception of the brightness of the color is equal
Each color is divided into 10 so that
It is displayed. And the actual measurement is N0 to N
The comparison is made with the color chart corresponding to No. 10. Decimal point in this case
The first place is 0 or 5. The ceramic substrate for a semiconductor device of the present invention
Does not contain any pores or, if there are,
It is desirable that the pore diameter of the largest pore is less than 50 μm.
No. If there are no pores, the withstand voltage at high temperatures is particularly high.
When pores are present, the fracture toughness value increases.
Become. Or to either of the design for this purpose, the required characteristics considered
It should be decided in consideration. Fracture toughness due to presence of pores
Is not clear why, but crack extension
It is presumed that it is stopped by a hole. In the above-mentioned ceramic substrate for a semiconductor device,
It is desirable that the maximum pore size be 50 μm or less.
No. If the pore size exceeds 50 μm, the temperature will be high, especially 200 ° C or less.
Because the above withstand voltage characteristics cannot be secured.
is there. The maximum pore diameter is desirably 10 μm or less. 200
This is because the amount of warpage at a temperature of not less than ° C is small. Further, the ceramic substrate for a semiconductor device is
The porosity is desirably 5% or less. Porosity of 5
%, The number of pores increases and the pore diameter increases.
The pores can easily communicate with each other,
This is because the pressure drops. The porosity and the maximum pore diameter are determined by the sintering process.
Adjust by pressure time, pressure, temperature, additives such as SiC and BN
I do. Pores are introduced to prevent sintering of SiC and BN
Can be done. The measurement of the pore diameter of the maximum pore is for five samples.
The surface is mirror polished, 2000 to 5000 times
By photographing the surface with an electron microscope at 10 magnifications
Do. Then select the largest pore size in the photograph taken.
The average of 50 shots is defined as the maximum pore diameter. The porosity is measured by the Archimedes method.
You. Pulverized sintered body and pulverized in organic solvent or mercury
Put the material in, measure the volume, and calculate the true ratio from the weight and volume of the pulverized material.
Calculate porosity from true specific gravity and apparent specific gravity
It is. The thickness of the ceramic substrate for a semiconductor device
Is preferably 50 mm or less, particularly preferably 25 mm or less. In particular
Thickness of ceramic substrate for semiconductor device exceeds 25mm
And the heat capacity of the ceramic substrate increases,
Heating and cooling by providing control means will increase the heat capacity
As a result, the temperature followability is reduced. In addition, the existence of pores
The problem of warpage caused by the presence is that the thickness exceeds 25 mm
This is because it is unlikely to occur with a thick ceramic substrate.
Particularly, 5 mm or less is optimal. Note that the thickness is 1 mm or less.
Above is desirable. The ceramic substrate is 0.1 to 5% by weight.
Of oxygen. 0.1% by weight
When full, the withstand voltage cannot be secured, and conversely, 5% by weight
If the temperature exceeds the limit, the oxide will withstand
This is because the pressure still drops. Also, the amount of oxygen
If it exceeds 5% by weight, the thermal conductivity decreases and the temperature rise and fall characteristics decrease.
It is because it decreases. The ceramic substrate for a semiconductor device of the present invention
In the board, a silicon wafer is placed on a ceramic substrate
In addition to placing it in contact with the surface,
Supported with support pins and fixed between the ceramic substrate
In some cases. Therefore, the ceramic
Insert the support pins into the through holes in the
By holding and raising and lowering the support pins,
Receiving a recon wafer or silicon wafer
Placed on a backing substrate or supporting a silicon wafer.
It can also be heated. Also, on the bottom of the ceramic substrate
Has a heating element, and the surface of the heating element is coated with metal.
A layer may be provided. Also, a bottomed hole is provided
If so, insert a thermocouple here. Silicon wafer
C is heated on the wafer heating surface side. The diameter of the ceramic substrate is 200 mm or less.
Above is desirable. Especially 12 inches (300mm) or more
Is desirable. Becoming the mainstream of next-generation semiconductor wafers
Because. Also, the problem of warpage caused by the presence of pores
Occurs on a ceramic substrate with a diameter of 200 mm or less.
Because it is difficult. Ceramic substrate for semiconductor device of the present invention
The board is used as a device for manufacturing and inspecting semiconductors.
Ceramic substrate used as a specific device
Are, for example, electrostatic chucks, wafer probers,
Rate (ceramic heater), susceptor, etc.
You. FIG. 1 shows a ceramic for a semiconductor device according to the present invention.
An embodiment of the electrostatic chuck, which is an embodiment of the substrate, is modeled.
FIG. 2 is a longitudinal sectional view schematically shown, and FIG.
FIG. 3 is a sectional view taken along line AA of the electric chuck, and FIG.
FIG. 2 is a sectional view taken along line BB of the electrostatic chuck shown in FIG.
You. The electrostatic chuck 101 has a circular shape in plan view.
A chuck positive electrode electrostatic layer 2
And an electrostatic electrode layer comprising a chuck negative electrode electrostatic layer 3 are embedded.
Have been. Ceramic dielectric film above this electrostatic electrode layer
The ceramic layer called No. 4 is as thin as 50 to 1500 μm.
No. The silicon wafer 9 is placed on the electrostatic chuck 101
Placed and grounded. As shown in FIG. 2, the chuck positive electrode electrostatic layer
2 comprises a semicircular arc-shaped portion 2a and a comb-tooth portion 2b.
The negative electrode electrostatic layer 3 also has a semicircular portion 3a and a comb-tooth portion 3b.
These chuck positive electrode electrostatic layer 2 and chuck
The negative electrode electrostatic layer 3 intersects the comb teeth 2b, 3b.
These chuck positive electrode electrostatic layers 2 and
The DC power supply +
Side and-side are connected, and the DC voltage V Two Is applied
It has become. On the other hand, the ceramic substrate 1
In order to control the temperature of the con-wafer 9, FIG.
A resistance heating element 5 having a concentric circular shape in plan view as shown is provided.
External terminal pins 6 are provided at both ends of the resistance heating element 5.
Connected, fixed, voltage V 1 Is applied
You. Also, although not shown in FIGS.
As shown in FIG. 3, a temperature measuring element is inserted into the work board 1.
To support the bottomed hole 11 and the silicon wafer 9
Through hole 1 for inserting a support pin (not shown) to be inserted
2 are formed. Note that the resistance heating element 5 is
May be formed on the bottom surface of the work substrate. When the electrostatic chuck 101 is operated,
Is applied to the chuck positive electrostatic layer 2 and the chuck negative electrostatic layer 3.
DC voltage V Two Is applied. This allows the silicon wafer
Reference numeral 9 denotes a chuck positive electrostatic layer 2 and a chuck negative electrostatic layer 3.
These electrodes have a ceramic dielectric due to the electrostatic action of
It is adsorbed and fixed via the membrane 4. This
Thus, the silicon wafer 9 is fixed on the electrostatic chuck 101.
After that, the silicon wafer 9 is subjected to various processes such as CVD.
Is performed. The above-mentioned electrostatic chuck has a structure in which an electrostatic electrode layer and a resistance generating element are connected.
And a heating element, for example, as shown in FIGS.
It has a configuration. In the following, the electrostatic chip
Each of the components that make up the jack is
What is not described in the description of the board
I will go. The ceramic dielectric constituting the electrostatic chuck is described below.
Is the conductor film the same material as the ceramic substrate for electrostatic chuck?
However, in order to achieve the intended function,
As shown, the carbon concentration is different from the rest.
You. That is, at a high temperature of the ceramic dielectric film
Suppress the drop in volume resistivity, keep its withstand voltage high,
Even if the thickness of the ceramic dielectric film is thinner than normal,
Prevents dielectric breakdown during use as an electric chuck
If necessary, the carbon concentration in the ceramic dielectric film
To the carbon concentration in the ceramic layer below the electrostatic electrode.
It is desirable to set it lower than the degree. In addition, the ceramic dielectric film at a high temperature
To prevent a decrease in thermal conductivity and hide the electrostatic electrode
Indicates the carbon concentration in the ceramic dielectric film,
Than the carbon concentration in the ceramic layer below the electrostatic electrode
It is desirable to set it high. In other words, depending on the required characteristics
Thus, the carbon amount is appropriately adjusted. The thickness of the ceramic dielectric film is 50 to 50.
It is desirable to be 5000 μm. Above ceramic invitation
If the thickness of the conductor film is less than 50 μm, the film thickness is too thin
Voltage cannot be obtained and a silicon wafer is placed
The dielectric breakdown of the ceramic dielectric film
On the other hand, the thickness of the ceramic dielectric film is 50
If it exceeds 00 μm, the distance between the silicon wafer and the electrostatic electrode
The ability to adsorb silicon wafers is low due to separation
This is because it becomes worse. Ceramic dielectric film thickness
Is more preferably 100 to 1500 μm. An electrostatic electrode formed in a ceramic substrate;
For example, sintering of metal or conductive ceramic
Body, metal foil, and the like. As a metal sintered body,
Gusten, at least one selected from molybdenum
Are preferred. Metal foil is the same material as metal sintered body
Desirably, it consists of These metals are relatively oxidized
This is because it is difficult to have sufficient conductivity as an electrode.
Tungsten and metal
Use at least one selected from carbides of butene
be able to. FIGS. 4 and 5 show another electrostatic chuck.
FIG. 4 is a horizontal cross-sectional view schematically showing the electrostatic electrode in FIG.
In the electrostatic chuck 20 shown in FIG.
The chuck positive electrode electrostatic layer 22 and the chuck negative electrode
An electric layer 23 is formed, and the electrostatic chuck shown in FIG.
Is a chip having a shape obtained by dividing a circle into four parts inside a ceramic substrate 1.
Jack positive electrode electrostatic layers 32a and 32b and chuck negative electrode electrostatic layer
33a and 33b are formed. In addition, two positive electrode static
Electric layers 22a, 22b and two chuck negative electrode electrostatic layers 3
3a and 33b are formed to cross each other.
You. In addition, an electrode in the form of a divided electrode such as a circle is formed.
The number of divisions is not particularly limited,
The shape may be provided, and the shape is not limited to the fan shape. The resistance heating element is, as shown in FIG.
May be provided inside the substrate,
It may be provided on a surface. When installing a resistance heating element,
Air, etc., as a cooling means in the support container into which the jack is fitted
May be provided. As the resistance heating element, for example, metal or
Sintered conductive ceramics, metal foils, metal wires, etc.
It is. Tungsten, molybdenum
At least one selected from These metals
Is relatively resistant to oxidation and has sufficient resistance to generate heat
This is because that. The conductive ceramic may be a tongue.
At least one selected from carbides of stainless steel and molybdenum
Seeds can be used. In addition, ceramic substrates
When forming a resistance heating element on the bottom, use a metal sintered body.
Noble metals (gold, silver, palladium, platinum), nickel
It is desirable to use Specifically, silver, silver-palladium
For example. Used for the above metal sintered body
The metal particles used are spherical, scaly, or spherical.
A flaky mixture can be used. The metal oxide is added to the metal sintered body.
Is also good. The above metal oxides are used for ceramic bases.
This is for bringing the plate and the metal particles into close contact. The above metal oxide
Improves the adhesion between the ceramic substrate and the metal particles
The reason is not clear, but the surface of the metal particles is slightly
An oxide film is formed, and the ceramic substrate
Of course, even if it is a non-oxide ceramic,
An oxide film is formed on the surface. Therefore, this oxide film
Is sintered on the surface of the ceramic substrate via the metal oxide.
The metal particles adhere to the ceramic substrate
It is thought that there is not. As the metal oxide, for example, oxidized
Lead, zinc oxide, silica, boron oxide (B Two O Three ), Al
At least one selected from Mina, Yttria and Titania
Species are preferred. These oxides have the resistance value of the resistance heating element.
Between the metal particles and the ceramic substrate without increasing the
This is because adhesion can be improved. The metal oxide is 100 parts by weight of metal particles.
0.1 parts by weight or more and less than 10 parts by weight
desirable. By using a metal oxide in this range,
Resistance value does not become too large, metal particles and ceramic substrate
This is because the adhesiveness with the adhesive can be improved. In addition, lead oxide, zinc oxide, silica,
Udine (B Two O Three ), Alumina, yttria, titania
The ratio is based on 100 parts by weight of the total amount of the metal oxide.
1 to 10 parts by weight of lead oxide and 1 to 30 parts by weight of silica
Parts, 5 to 50 parts by weight of boron oxide, 20 to 7 parts of zinc oxide
0 parts by weight, 1-10 parts by weight of alumina, 1 part of yttria
-50 parts by weight and titania of 1-50 parts by weight are preferred.
However, the total amount of these should not exceed 100 parts by weight.
It is desirable to be adjusted. These ranges are particularly
This is because the adhesiveness to the substrate can be improved. [0057] A resistance heating element is provided on the bottom surface of the ceramic substrate.
In this case, the surface of the resistance heating element 15 is covered with a metal layer 150.
Desirably, it is overturned. The resistance heating element 15 is made of metal
It is a sintered body of particles.
The resistance value changes due to oxidation of. So, the surface
By coating with the metal layer 150, oxidation can be prevented.
You can do it. The thickness of the metal layer 150 is 0.1 to 10 μm
Is desirable. Do not change the resistance of the resistance heating element.
Is within the range that can prevent oxidation of the resistance heating element
It is. The metal used for coating is a non-oxidizing metal
I just need. Specifically, gold, silver, palladium, platinum,
At least one selected from nickel is preferred.
Of these, nickel is more preferred. The resistance heating element
A terminal is required to connect to the
Attached to the resistance heating element through the field, but nickel is solder
This is because the thermal diffusion of the metal is prevented. The connection terminal
Can be used. The resistance heating element is formed inside the heater plate.
The resistance heating element surface is not oxidized.
Therefore, no coating is required. A resistance heating element is formed inside the heater plate.
If a part of the surface of the resistance heating element is exposed,
Good. As a metal foil used as a resistance heating element
Is put on nickel foil and stainless steel foil by etching
It is desirable that the resistance heating element is formed by forming a resistor. pattern
Metal foil may be bonded with a resin film, etc.
No. As the metal wire, for example, tungsten wire, molybdenum
Den wire and the like. Table of ceramic substrate for semiconductor device of the present invention
A conductor is disposed on the surface and inside, and the conductor
But at least the guard electrode or the ground electrode
In other cases, the ceramic substrate
The plate functions as a wafer prober. FIG. 6 shows a ceramic for a semiconductor device according to the present invention.
FIG. 1 schematically shows a wafer prober which is an embodiment of a substrate.
FIG. In this wafer prober 201,
A concentric groove 47 is formed on the surface of the ceramic substrate 43 having the shape.
Is formed and a silicon wafer is partially formed in the groove 47.
Are provided with a plurality of suction holes 48 for sucking
Most of the ceramic substrate 43 including the groove 47
Chuck-top conductor layer 42 for connection to the electrode of EHA
Are formed in a circular shape. On the other hand, a ceramic substrate 43 has
In order to control the temperature of the recon wafer,
A heating element 49 having a concentric circular shape in plan view as shown is provided.
Both ends of the heating element 49 are connected to external terminal pins (not shown).
Is connected and fixed. Also, the ceramic substrate 4
Inside 3, remove stray capacitors and noise
Guard electrode 45 and ground electrode in a grid shape in plan view
46 are provided. Guard electrode 45 and ground electrode
The material of the pole 46 may be the same as that of the electrostatic electrode. The thickness of the chuck top conductor layer 42 is
1 to 20 μm is desirable. If it is less than 1 μm, the resistance value is high
Does not work as an electrode because it is too large, on the other hand, exceeds 20 μm
Is easy to peel due to the stress of the conductor and the conductor
It is. As the chuck top conductor layer 42, for example,
For example, copper, titanium, chromium, nickel, precious metals (gold, silver,
Refractory metals such as platinum, tungsten, and molybdenum
It is possible to use at least one metal selected from
Wear. In the wafer prober having such a configuration, the
A silicon wafer with an integrated circuit formed on it
Later, a probe card with tester pins
Pressurize and apply voltage while heating and cooling
Tests can be conducted. Next, a ceramic substrate for a semiconductor device according to the present invention will be described.
Regarding the method of manufacturing a plate, an example is a method of manufacturing an electrostatic chuck.
Then, description will be made based on the cross-sectional views shown in FIGS.
I do. (1) Next, oxide ceramic, nitride ceramic, charcoal
Ceramic powders such as
Fat binder (Mitsui Chemicals SA-545 series acid value 0.
5. Kyoeisha brand name KC-600 series Acid value 17
) And a solvent to obtain a green sheet 50.
You. Depending on the desired properties, the acrylic binder
Adjust the volume. As the ceramic powder mentioned above,
For example, use aluminum nitride, silicon carbide, etc.
And, if necessary, sintering aids such as yttria
May be added. It should be noted that an electrostatic electrode layer printed body 51 described later has a shape.
Several or one sheets to be laminated on the formed green sheet
Green sheet 55 becomes the ceramic dielectric film 4
Because it is a layer, depending on the purpose,
Select the amount of acrylic binder. First, the ceramic
Manufacturing a substrate, forming an electrostatic electrode layer on it,
It is also possible to form a ceramic dielectric film on it
Wear. The binder used is an acrylic binder.
, Ethyl cellulose, butyl cellosolve, polyvinyl alcohol
At least one selected from alcohols is desirable.
Further, as the solvent, α-terpineol, glycol
At least one member selected from the group consisting of Mix these
The paste obtained by combining is sheeted by the doctor blade method.
The green sheet 50 is formed by molding into a shape. The green sheet 50 may have
Fill through holes and thermocouples to insert support pins of con-wafers
A recessed portion can be provided. Through holes and recesses
It can be formed by punching or the like. Green sea
The thickness of the gate 50 is preferably about 0.1 to 5 mm. Next, an electrostatic electrode layer or the like is formed on the green sheet 50.
Print conductor paste to be the resistance heating element. Printing is a group
Considering the shrinkage of the lean sheet 50,
Ratio so that the electrostatic electrode layer print is obtained.
51, a resistance heating element layer printed body 52 is obtained. Printed body is conductive
Print conductive paste containing conductive ceramic, metal particles, etc.
It forms by doing. The conductivity contained in these conductor pastes
As ceramic particles, tungsten or molybdenum
Carbides are most suitable. Hardly oxidized, low thermal conductivity
Because it is hard to drop. Also, as metal particles,
For example, tungsten, molybdenum, platinum, nickel, etc.
Can be used. Average particle size of conductive ceramic particles and metal particles
The diameter is preferably 0.1 to 5 μm. These particles are large
It is difficult to print conductor paste even if it is too small or too small
Because. [0075] Such pastes include metal particles.
85 to 97 parts by weight of conductive ceramic particles, acrylic
System, ethyl cellulose, butyl cellosolve and polyvinyl chloride
At least one binder selected from nyl alcohol
1.5 to 10 parts by weight, α-terpineol, glyco
Water, ethyl alcohol and butanol.
Prepared by mixing 1.5 to 10 parts by weight of at least one solvent
The best paste for conductors. Furthermore, punching
Fill the hole formed with
To obtain prints 53 and 54. Next, as shown in FIG.
A green sheet 50 having 1, 52, 53, 54;
The green sheet 50 having no printed body is laminated. Stillness
On the green sheet on which the electrode layer printed body 51 is formed
Stacks several or one green sheet 55.
Green sheet 5 having no printed body on the side where the resistance heating element is formed
The reason for stacking 0 is that the end face of the through hole is exposed and
Prevents oxidation during baking to form an anti-heating element
That's because. If the end of the through hole is exposed
If firing for forming a resistance heating element is performed, nickel
It is necessary to sputter metals that are difficult to oxidize, such as
More preferably, it is coated with Au-Ni gold brazing.
Is also good. (2) Next, as shown in FIG.
The layer is heated and pressurized, and inert gas (nitrogen, Al
Gon etc.) Atmosphere, 300 ~ 600 ℃, 0.5 ~ 15: 00
During the heating, the binder is degreased and thermally decomposed. This condition
The carbon amount may be adjusted by adjustment. Grease after degreasing
And sinter the conductive sheet and the conductive paste. The heating temperature is 1000 to 2000 ° C.
Is 100-200kg / cm Two Are preferred.
Heat and pressurization are performed in an inert gas atmosphere. Inert moth
As the source, argon, nitrogen, etc. can be used
You. In this step, the through holes 16, 17 and the chuck
Electrostatic layer 2, chuck negative electrode layer 3, resistance heating element 5, etc.
It is formed. (3) Next, as shown in FIG.
Bag holes 13 and 14 are provided for connection of external terminals. Blind hole 1
At least a part of the inner wall of each of the three or fourteen is made conductive.
The inner wall that has been made conductive is the chuck positive electrostatic layer 2,
Connected to the negative electrode electrostatic layer 3, the resistance heating element 5, etc.
Is desirable. (4) Finally, as shown in FIG.
External terminals 6 and 18 are provided in blind holes 13 and 14 via gold brazing.
I can. Further, if necessary, a bottomed hole 12 is provided,
A thermocouple can be embedded inside. The solder is silver-lead, lead-tin, bismuth-tin
Such alloys can be used. The thickness of the solder layer
Preferably, the thickness is 0.1 to 50 μm. Solder connection
This is because it is a range enough to secure. In the above description, the electrostatic chuck 101
(See FIG. 1) as an example, but manufacture a wafer prober
In the case, for example, as in the case of the electrostatic chuck,
Manufactures a ceramic substrate in which a resistance heating element is embedded
After that, a groove is formed on the surface of the ceramic substrate, and a
Apply metallization and plating to form a metal layer
Just do it. Hereinafter, the present invention will be described in more detail. (Example 1) Manufacture of electrostatic chuck (see FIG. 7) (1) Aluminum nitride powder (manufactured by Tokuyama Corporation, average particle size)
1.1 μm) 100 parts by weight, yttria (average particle size:
0.4 μm) 4 parts by weight, acrylic binder (Mitsui Chemicals)
SA-545 series Acid value 0.5) 11.5 parts by weight,
0.5 parts by weight of dispersant, 1-butanol and ethanol
Paste mixed with 53 parts by weight of alcohol
Using the doctor blade method
A 0.47 mm green sheet 50 was obtained. Separately, acrylic is used as a binder.
Binder (Kyoeisha brand name KC-600 series acid
17) Except that 11.5 parts by weight were used,
Blended in the same ratio, and the doctor blade
Molding by a green method, a 0.47 mm thick green sheet
I got 55. (2) Next, these green sheets 5
After drying 0, 55 at 80 ° C for 5 hours, processing is necessary
1.8m diameter for green sheet by punching
m, 3.0 mm, 5.0 mm semiconductor wafer support pins
A part to be a through hole to be inserted, for connecting to an external terminal
A portion to be a through hole was provided. (3) A tungsten powder having an average particle diameter of 1 μm
-Bite particles 100 parts by weight, acrylic binder 3.0
Parts by weight, 3.5 parts by weight of α-terpineol solvent and
0.3 parts by weight of powder was mixed to prepare a conductor paste A.
Was. 100 weight of tungsten particles having an average particle diameter of 3 μm
Parts, 1.9 parts by weight of acrylic binder, α-terpineo
3.7 parts by weight of dispersant and 0.2 parts by weight of dispersant
Thus, a conductor paste B was prepared. This conductor paste A
Screen printing on green sheet, conductor pace
Layer was formed. The printing pattern is a concentric pattern
Was. In addition, the other green sheet has the static shape shown in FIG.
A conductive paste layer composed of an electrode pattern was formed. Further, a through hole for connecting an external terminal is provided.
The conductive paste B was filled in the through hole for the hole. From resistance
On the green sheet 50 on which the pattern of the heat body is formed,
In addition, green sea without printing tungsten paste
Layer 50 on the upper side (heating surface) and 13 on the lower side
And a conductive paste layer consisting of an electrostatic electrode pattern
Is laminated on the green sheet 50 printed with
Green sea with no tungsten paste printed on it
Are stacked at 130 ° C. and 80 kg / c.
m Two To form a laminate (FIG. 7).
(A)). (4) Next, the obtained laminated body is
Medium, degreasing at 600 ° C for 5 hours, 1890 ° C, pressure 150
kg / cm Two Hot press for 3 hours
An aluminum halide plate was obtained. This is a 230mm disc
Cut out into a shape, the thickness of the dielectric layer is 300 μm, the thickness inside
6 μm, 10 mm wide resistance heating element 5 and 10 μm thick
Chuck positive electrode electrostatic layer 2 and chuck negative electrode electrostatic layer 3
(FIG. 7B). (5) Next, the plate obtained in (4) is
After polishing with a diamond grindstone, a mask is placed and Si
Bottom hole for thermocouple on the surface by blasting with C etc.
(Diameter: 1.2 mm, depth: 2.0 mm). (6) Further, through holes are formed.
The part which is located is cut out to form blind holes 13 and 14 (FIG. 7).
(C)) In the blind holes 13 and 14, gold made of Ni-Au is used.
Using a wax, heat and reflow at 700 ° C to make Kovar
The external terminals 6 and 18 were connected (FIG. 7D). In addition,
External terminals are connected by a tungsten support at three points
Is desirable. Connection reliability can be ensured
This is because that. (7) Next, a plurality of thermoelectric devices for controlling temperature
The pair is embedded in the bottomed hole, and an electrostatic chuck having a resistance heating element
Completed the production of (Example 2) Production of electrostatic chuck (1) Aluminum nitride powder (manufactured by Tokuyama Corporation, average particle size)
1.1 μm) 100 parts by weight, yttria (average particle size:
0.4 μm) 4 parts by weight, acrylic binder (manufactured by Kyoeisha)
Product name KC-600 series Acid value 17) 11.5 weight
Part, dispersant 0.5 part by weight, 1-butanol and ethanol
Mixed with 53 parts by weight of alcohol
Using a strike, molding by the doctor blade method,
A green sheet 50 having a thickness of 0.47 mm was obtained. Separately, acrylic is used as a binder.
Binder (Mitsui Chemicals SA-545 series, acid value 0.
5) Except for using 11.5 parts by weight,
And then use the doctor blade method as described above.
Green sheet with a thickness of 0.47mm
55 was obtained. In this embodiment, the structure of the binder is
It is the reverse of 1. (2) Next, these green sheets 5
After drying 0, 55 at 80 ° C for 5 hours, processing is necessary
1.8m diameter for green sheet by punching
m, 3.0 mm, 5.0 mm semiconductor wafer support pins
Portion to be inserted through hole, for connecting with external terminal
A portion to be a through hole was provided. (3) Tungsten powder having an average particle diameter of 1 μm
-Bite particles 100 parts by weight, acrylic binder 3.0
Parts by weight, 3.5 parts by weight of α-terpineol solvent and
0.3 parts by weight of powder was mixed to prepare a conductor paste A.
Was. 100 weight of tungsten particles having an average particle diameter of 3 μm
Parts, 1.9 parts by weight of acrylic binder, α-terpineo
3.7 parts by weight of dispersant and 0.2 parts by weight of dispersant
Thus, a conductor paste B was prepared. This conductor paste A
Screen printing on green sheet, conductor pace
Layer was formed. The printing pattern is a concentric pattern
Was. In addition, the other green sheet has the static shape shown in FIG.
A conductive paste layer composed of an electrode pattern was formed. Further, a through hole for connecting an external terminal is provided.
The conductive paste B was filled in the through hole for the hole. From resistance
On the green sheet 50 on which the pattern of the heat body is formed,
In addition, green sea without printing tungsten paste
Layer 50 on the upper side (heating surface) and 13 on the lower side
And a conductive paste layer consisting of an electrostatic electrode pattern
Is laminated on the green sheet 50 printed with
Green sea with no tungsten paste printed on it
Are stacked at 130 ° C. and 80 kg / c.
m Two To form a laminate (FIG. 7).
(A)). (4) Next, the obtained laminate was placed in nitrogen gas.
Medium, degreasing at 600 ° C for 5 hours, 1890 ° C, pressure 150
kg / cm Two Hot press for 3 hours
An aluminum halide plate was obtained. This is a 230mm disc
Cut out into a shape, the thickness of the dielectric layer is 300 μm, the thickness inside
6 μm, 10 mm wide resistance heating element 5 and 10 μm thick
Chuck positive electrode electrostatic layer 2 and chuck negative electrode electrostatic layer 3
(FIG. 7B). (5) Next, the plate obtained in (4) is
After polishing with a diamond grindstone, a mask is placed and Si
Bottom hole for thermocouple on the surface by blasting with C etc.
(Diameter: 1.2 mm, depth: 2.0 mm). (6) Further, through holes are formed.
The part which is located is cut out to form blind holes 13 and 14 (FIG. 7).
(C)) In the blind holes 13 and 14, gold made of Ni-Au is used.
Using a wax, heat and reflow at 700 ° C to make Kovar
The external terminals 6 and 18 were connected (FIG. 7D). In addition,
External terminals are connected by a tungsten support at three points
Is desirable. Connection reliability can be ensured
This is because that. (7) Next, a plurality of thermoelectric devices for controlling temperature
The pair is embedded in the bottomed hole, and an electrostatic chuck having a resistance heating element
Completed the production of (Embodiment 3) In addition to providing five layers of RF electrodes between the electrostatic chuck resistance heating element and the electrostatic electrodes
Manufactured an electrostatic chuck in the same manner as in Example 1. What
The RF electrode is grid-like and has the same paste as the electrostatic electrode
Was formed by printing. (Example 4) Hot plate (1) Aluminum nitride powder (manufactured by Tokuyama Corporation, average particle size)
1.1 μm) 100 parts by weight, yttria (average particle size:
0.4 μm) 4 parts by weight, acrylic binder (manufactured by Kyoeisha)
Product name KC-600 series Acid value 17) 11.5 weight
Part, dispersant 0.5 part by weight, 1-butanol and ethanol
Mixed with 53 parts by weight of alcohol
Using a strike, molding by the doctor blade method,
A green sheet having a thickness of 0.47 mm was obtained. (2) Next, these green sheets were
After drying at 0 ° C for 5 hours, green sea
1.8mm, 3.0m in diameter by punching
m, 5.0 mm penetration through semiconductor wafer support pins
Holes, through holes for connecting to external terminals
Is provided. (3) A tungsten powder having an average particle diameter of 1 μm
-Bite particles 100 parts by weight, acrylic binder 3.0
Parts by weight, 3.5 parts by weight of α-terpineol solvent and
0.3 parts by weight of powder was mixed to prepare a conductor paste A.
Was. This conductive paste A is screened on a green sheet
Printing was performed by printing to form a conductor paste layer. Print putter
Is an electrostatic electrode pattern having the shape shown in FIG. Sa
In addition, a through hole for connecting external terminals
The hole was filled with the conductive paste A. Also, the surface green
After forming a groove for the resistance heating element on the sheet,
Install the resistance heating element according to the method described below, and
The rate was manufactured. FIGS. 9A to 9E show the present embodiment.
FIG. 4 is a cross-sectional view schematically showing a manufacturing process of the hot plate.
You. (4) The green sheet 90 having the grooves 98 formed thereon is black.
Put it in a lead mold, and insert a tungsten wire 95 into the groove 98.
Into a spiral shape (0.5 mm cross section diameter)
(FIGS. 9 (a) and 9 (b)).
Minium powder (manufactured by Tokuyama, average particle size 1.1 μm) 1
00 parts by weight, 4 parts by weight of yttria (average particle size 0.4 μm)
Part and acrylic resin binder (Kyoeisha product name K
C-600 series Acid value 17) From 11.5 parts by weight
The mixture is placed in a mold (FIG. 9 (c)),
Medium, 1890 ° C, pressure 150kg / cm Two Pressurized
(FIG. 9D). (5) Thereafter, the sample was further added with nitrogen under normal pressure.
Heated at 800 ° C for 15 hours to form a tungsten wire
Reaction between carbon and ceramic between resistance heating elements 95
Reduced the amount of carbon inside. Obtained in this way
Both surfaces of the sintered body were polished to obtain a hot plate 100
(FIG. 9 (e)). (Comparative Example 1) All the green sheets were
Aluminum powder (manufactured by Tokuyama Co., average particle size 1.1μ)
m) 100 parts by weight, yttria (average particle size: 0.4 μm)
m) 4 parts by weight, acrylic binder (trade name K manufactured by Kyoeisha Co., Ltd.)
C-600 series Acid value 17) 11.5 parts by weight, dispersed
0.5 parts by weight of the agent and 1-butanol and ethanol
Paste containing 53 parts by weight of alcohol
It is obtained by forming by the doctor blade method.
Other than that, the electrostatic chuck was manufactured in the same manner as in Example 1.
Was. The thickness of the green sheet is 0.47 mm.
You. (Comparative Example 2) All the green sheets were
Aluminum powder (manufactured by Tokuyama Co., average particle size 1.1μ)
m) 100 parts by weight, yttria (average particle size: 0.4 μm)
m) 4 parts by weight, acrylic binder (SA-5 manufactured by Mitsui Chemicals, Inc.)
45 series Acid value 0.5) 11.5 parts by weight, dispersant
0.5 parts by weight and 1-butanol and ethanol
Using a paste mixed with 53 parts by weight of
After obtaining by performing the molding by the doctor blade method
Outside, an electrostatic chuck was manufactured in the same manner as in Example 1.
The thickness of the green sheet is 0.47 mm. (Comparative Example 3) Step (5) of Example 4 (immediately
That is, the step of heating at 1800 ° C. under normal pressure is not performed.
A hot plate was manufactured in the same manner as in Example 4 except for
did. [0110] Examples 1 to 4 and
And hot plates and resistance heating elements of Comparative Examples 1 to 3, R
An electrostatic chuck having an F electrode is formed by combining a layer above the electrode with the electrode
Divided into lower layers and containing carbon by the following method.
Measure weight, volume resistivity, thermal conductivity, and leakage current
Specified. The results are shown in Table 1. Evaluation method (1) Measurement of carbon content The sintered body was pulverized and heated at 500 to 900 ° C.
This was performed by collecting the generated COx gas. (2) Measurement of Volume Resistivity The ceramic substrate was cut to a diameter of 10 m.
m, cut into a shape with a thickness of 3 mm, three terminals (main electrode, counter electrode
Electrode, guard electrode), apply DC voltage and charge for 1 minute.
The current flowing through the digital electrometer after charging
Read (I), determine the resistance (R) of the sample, and determine the resistance (R)
And the volume resistivity (ρ) from the sample size and the following formula
It was calculated in (1). (Equation 1) In the above formula (1), t is the thickness of the sample.
(Mm). S is calculated by the following formula (2) and
And given by (3). (Equation 2) (Equation 3) It should be noted that the above equations (2) and (3)
And D 1 Is the diameter of the main electrode, D Two Is the inner diameter of the guard electrode
(Diameter), and in this embodiment, D 1 = 1.45
cm, D Two = 1.60 cm. (3) Measurement of Leakage Current A voltage of 1 kV was applied between the originally insulated electrostatic electrodes,
The leak current at ℃ is withstand voltage tester (TOS manufactured by Kikusui Electronics Corporation)
-5051) or Ultra High Register (Advan
It was measured using R8340 manufactured by Test Corporation. (4) Measurement of thermal conductivity a. Equipment used Rigaku laser flash method thermal constant measurement device LF / TCM-FA8510B b. Test conditions Temperature: 25 ° C, 400 ° C Atmosphere: Vacuum c. Measurement method ・ Temperature detection in specific heat measurement
The measurement was performed using a thermocouple (platinel) adhered to the above.・ At room temperature specific heat measurement, light receiving plate (glassy
Carbon) bonded with silicon grease
The specific heat (Cp) of the sample was calculated by the following formula (4).
I asked. (Equation 4) In the above equation (4), ΔO is the input
The energy, ΔT, is the saturation value of the temperature rise of the sample, Cp
G. FIG. C Is the specific heat of glassy carbon, W G. FIG. C Is
Lassi carbon weight, Cp S. G Is a silicon
Specific heat of lease, W S. G Is the weight of silicon grease
The quantity, W, is the weight of the sample. The ratio of the carbon content is relatively
Ratio of high carbon content / relatively low carbon content
The ratio was 16/1 in Example 1, 5.3 / 1 in Example 2, and
It was 80/1 in Example 3 and 80/1 in Example 4. [Table 1] In Examples 1 and 3, the leak current at 400 ° C.
In Example 2, the ceramic at a high temperature of 400 ° C.
The thermal conductivity of the dielectric film is also maintained at 100 W / mK.
Excellent in temperature rise characteristics. In Examples 1 and 3,
Insulating properties at high temperature while maintaining volume resistivity of Mic dielectric film
The thermal conductivity at high temperature is ensured by the lower ceramic layer,
Since it is secured between the RF electrodes and between the resistance heating elements, 200
In the high temperature region of over ℃
Can be. Note that the dielectric film of Example 1 and the dielectric film of Example 2
The ceramic layers use the same binder,
Bon amount was different. The reason is that the lower ceramic layer
Presumably because carbon is likely to remain
ing. In the fourth embodiment, in the low temperature region (less than 200 ° C.)
Has excellent thermal conductivity in the resistance heating element formation area
In the warm region (above 200 ° C), heat conduction in other parts
Stable temperature rise from low to high temperature to ensure heat resistance
Excellent in surface temperature uniformity can be guaranteed. In Comparative Example 1
Indicates that the leakage current is relatively large.
Although the flow is small, there are problems with concealment and thermal conductivity at high temperatures
is there. Further, in Comparative Example 3, the thermal conductivity at low temperature was poor,
A temperature distribution appears on the heating surface at the beginning of the temperature rise. As described above, the ceramic of the present invention is
In ceramic substrate, the ceramic substrate makes carbon uneven.
Containing, in each part inside the ceramic substrate
The carbon concentration depends on the characteristics required for each part.
Properties, that is, concealability, thermal conductivity, volume resistivity, etc.
Hot play because the density is set to
, Wafer prober, electrostatic chuck, etc.
Functions can be fully exhibited.

【図面の簡単な説明】 【図1】本発明の半導体装置用セラミック基板の一実施
形態である静電チャックを模式的に示す断面図である。 【図2】図1に示した静電チャックのA−A線断面図で
ある。 【図3】図1に示した静電チャックのB−B線断面図で
ある。 【図4】静電チャックの静電電極の一例を模式的に示す
断面図である。 【図5】静電チャックの静電電極の一例を模式的に示す
断面図である。 【図6】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を模式的に示す断面図であ
る。 【図7】(a)〜(d)は、静電チャックの製造工程の
一部を模式的に示す断面図である。 【図8】(a)、(b)は、抵抗発熱体の一例を示す部
分拡大模式図である。 【図9】(a)〜(e)は、ホットプレートの製造工程
の一部を説明するための断面図でである。 【符号の説明】 101 静電チャック 1、43 セラミック基板 2、22、32a、32b チャック正極静電層 3、23、33a、33b チャック負極静電層 2a、3a 半円弧状部 2b、3b 櫛歯部 4 セラミック誘電体膜 5 抵抗発熱体 6、18 外部端子ピン 9 シリコンウエハ 11 有底孔 12 貫通孔 16 スルーホール 42 チャックトップ導体層 45 ガード電極 46 グランド電極 47 溝 48 吸引孔
BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS FIG. 1 is a cross-sectional view schematically showing an electrostatic chuck which is one embodiment of a ceramic substrate for a semiconductor device of the present invention. FIG. 2 is a sectional view taken along line AA of the electrostatic chuck shown in FIG. FIG. 3 is a sectional view taken along line BB of the electrostatic chuck shown in FIG. 1; FIG. 4 is a cross-sectional view schematically illustrating an example of an electrostatic electrode of the electrostatic chuck. FIG. 5 is a cross-sectional view schematically illustrating an example of an electrostatic electrode of the electrostatic chuck. FIG. 6 is a cross-sectional view schematically showing a wafer prober which is one embodiment of the ceramic substrate for a semiconductor device of the present invention. FIGS. 7A to 7D are cross-sectional views schematically showing a part of the manufacturing process of the electrostatic chuck. FIGS. 8A and 8B are partially enlarged schematic views showing an example of a resistance heating element. FIGS. 9A to 9E are cross-sectional views illustrating a part of the manufacturing process of the hot plate. DESCRIPTION OF SYMBOLS 101 electrostatic chuck 1, 43 ceramic substrate 2, 22, 32a, 32b chuck positive electrostatic layer 3, 23, 33a, 33b chuck negative electrostatic layer 2a, 3a semi-circular portion 2b, 3b comb tooth Part 4 ceramic dielectric film 5 resistance heating element 6, 18 external terminal pin 9 silicon wafer 11 bottomed hole 12 through hole 16 through hole 42 chuck top conductor layer 45 guard electrode 46 ground electrode 47 groove 48 suction hole

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き Fターム(参考) 2G011 AA17 AC00 AE03 3K092 PP09 QA05 QC02 QC20 QC49 RF03 RF11 RF27 VV09 VV12 VV22 5F031 CA02 HA02 HA03 HA17 HA18 HA37 MA28 MA30 MA32 MA33   ────────────────────────────────────────────────── ─── Continuation of front page    F term (reference) 2G011 AA17 AC00 AE03                 3K092 PP09 QA05 QC02 QC20 QC49                       RF03 RF11 RF27 VV09 VV12                       VV22                 5F031 CA02 HA02 HA03 HA17 HA18                       HA37 MA28 MA30 MA32 MA33

Claims (1)

【特許請求の範囲】 【請求項1】 半導体ウエハを接触させて載置するか、
または一定の間隔を保って保持して加熱するための半導
体製造・検査装置用セラミック基板であって、前記セラ
ミック基板は、カーボンを含有し、前記セラミック基板
の内部に導電体として電極を有するとともに、前記電極
より下のセラミック基板の内部または底面に抵抗発熱体
が形成されてなり、前記電極間および/または前記電極
上のセラミック層中のカーボン濃度は、電極より下のセ
ラミック層中のカーボン濃度よりも高いことを特徴とす
る半導体製造・検査装置用セラミック基板。
Claims: 1. A semiconductor wafer is placed in contact with a semiconductor wafer,
Or a ceramic substrate for a semiconductor manufacturing / inspection apparatus for holding and heating at a constant interval, the ceramic substrate containing carbon, and having an electrode as a conductor inside the ceramic substrate, A resistance heating element is formed inside or on the bottom of the ceramic substrate below the electrodes, and the carbon concentration between the electrodes and / or in the ceramic layer on the electrodes is lower than the carbon concentration in the ceramic layer below the electrodes. Ceramic substrate for semiconductor manufacturing and inspection equipment.
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