JP2003208966A - Ceramic substrate and its manufacturing method - Google Patents

Ceramic substrate and its manufacturing method

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JP2003208966A
JP2003208966A JP2002316515A JP2002316515A JP2003208966A JP 2003208966 A JP2003208966 A JP 2003208966A JP 2002316515 A JP2002316515 A JP 2002316515A JP 2002316515 A JP2002316515 A JP 2002316515A JP 2003208966 A JP2003208966 A JP 2003208966A
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JP
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ceramic substrate
ceramic
electrostatic
heating element
resistance heating
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JP2002316515A
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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
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Ibiden Co Ltd
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a ceramic substrate, which has excellent soaking nature and thermal shock properties, and when it is used as a static chuck, which has large chuck force. <P>SOLUTION: With respect to the ceramic substrate in which a conductor layer is formed in the inside of the ceramic substrate, the section of the end part of the above conductor layer is cusp-like. <P>COPYRIGHT: (C)2003,JPO

Description

【発明の詳細な説明】Detailed Description of the Invention

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は、主に半導体産業に
おいて使用されるセラミック基板に関し、特には、ホッ
トプレート、静電チャック、ウエハプローバ等に好適で
あり、耐熱衝撃性、均熱性、チャック力等に優れたセラ
ミック基板に関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a ceramic substrate mainly used in the semiconductor industry, and is particularly suitable for hot plates, electrostatic chucks, wafer probers, etc., and has thermal shock resistance, thermal uniformity, and chucking force. The present invention relates to a ceramic substrate excellent in the above.

【0002】[0002]

【従来の技術】半導体は種々の産業において必要とされ
る極めて重要な製品であり、半導体チップは、例えば、
シリコン単結晶を所定の厚さにスライスしてシリコンウ
エハを作製した後、このシリコンウエハに複数の集積回
路等を形成することにより製造される。
2. Description of the Related Art Semiconductors are extremely important products required in various industries.
It is manufactured by slicing a silicon single crystal into a predetermined thickness to manufacture a silicon wafer, and then forming a plurality of integrated circuits and the like on the silicon wafer.

【0003】この半導体チップの製造工程においては、
静電チャック上に載置したシリコンウエハに、エッチン
グ、CVD等の種々の処理を施して、導体回路や素子等
を形成する。その際に、デポジション用ガス、エッチン
グ用ガス等として腐食性のガスを使用するため、これら
のガスによる腐食から静電電極層を保護する必要があ
り、また、吸着力を誘起する必要があるため、静電電極
層は、通常、セラミック誘電体膜等により被覆されてい
る。このセラミック基板としては、特許掲載公報第27
98570号や特許掲載公報第2513995号、特開
平11−74064号公報などに、グリーンシートにタ
ングステン(W)などの金属ペーストを印刷して積層し
たヒータ付き静電チャックが記載されている。
In the process of manufacturing this semiconductor chip,
A silicon wafer placed on the electrostatic chuck is subjected to various treatments such as etching and CVD to form conductor circuits, elements and the like. At that time, since a corrosive gas is used as a deposition gas, an etching gas, etc., it is necessary to protect the electrostatic electrode layer from corrosion by these gases, and it is also necessary to induce an adsorption force. Therefore, the electrostatic electrode layer is usually covered with a ceramic dielectric film or the like. As this ceramic substrate, Japanese Patent Publication No. 27
No. 98570, Japanese Patent Publication No. 2513995, Japanese Patent Laid-Open No. 11-74064 and the like describe an electrostatic chuck with a heater in which a metal paste such as tungsten (W) is printed and laminated on a green sheet.

【0004】[0004]

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、このよ
うな方法により製造されたセラミック基板では、熱衝撃
を加えると抵抗発熱体などの導体層の端部からクラック
が発生したり、あるいは発熱体にそって高温領域が生じ
てしまうなどの問題が発生した。さらに、チャック力に
もばらつきが生じて充分な吸着力が得られなかった。ま
た、内部の電極や抵抗発熱体については、電極や抵抗発
熱体間の高温でのリーク電流が問題となる。
However, in a ceramic substrate manufactured by such a method, when a thermal shock is applied, a crack is generated from an end portion of a conductor layer such as a resistance heating element, or the heating element is deformed. As a result, problems such as the generation of high temperature regions occurred. Further, the chucking force also varies, and a sufficient suction force cannot be obtained. Further, regarding the internal electrodes and the resistance heating element, a leakage current at a high temperature between the electrodes and the resistance heating element poses a problem.

【0005】[0005]

【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、静電電極、RF電
極、抵抗発熱体を構成する導体層の断面の端部を、尖頭
状にすることで、これらの問題を解決できることを新規
に見い出し、本発明を完成させるに至った。
Means for Solving the Problems As a result of intensive studies for solving the above problems, the present inventors have found that the end portions of the cross sections of the conductor layers forming the electrostatic electrode, the RF electrode and the resistance heating element are sharpened. The present invention has been newly found out that these problems can be solved by making the head shape, and the present invention has been completed.

【0006】すなわち、本発明は、セラミック基板の内
部に導体層が形成されてなるセラミック基板において、
上記導体層の端部の断面は、尖頭状であることを特徴と
するセラミック基板である。
That is, the present invention relates to a ceramic substrate in which a conductor layer is formed inside the ceramic substrate,
The cross section of the end portion of the conductor layer is a pointed shape, which is a ceramic substrate.

【0007】本発明のセラミック基板において、上記導
体層が抵抗発熱体である場合には、ホットプレートとし
て機能し、上記導体層が静電電極である場合には、静電
チャックとして機能する。本発明のセラミック基板は、
150℃以上の温度で使用されることが望ましく、20
0℃以上の温度で使用されることが最も望ましい。
In the ceramic substrate of the present invention, when the conductor layer is a resistance heating element, it functions as a hot plate, and when the conductor layer is an electrostatic electrode, it functions as an electrostatic chuck. The ceramic substrate of the present invention,
It is desirable to use at temperatures above 150 ° C,
Most preferably it is used at temperatures above 0 ° C.

【0008】また、上記セラミック基板において、上記
導体層は、0.1〜200μmの幅の尖頭状部を有する
ことが望ましく、5〜100μmの幅の尖頭状部を有す
ることがより望ましい。また、上記セラミック基板を製
造する際には、セラミックグリーンシートに導体層を印
刷し、別のグリーンシートと加熱しながら加圧して一体
化し、ついでセラミックを焼結させる方法をとることが
望ましい。
In the ceramic substrate, the conductor layer preferably has a pointed portion having a width of 0.1 to 200 μm, and more preferably has a pointed portion having a width of 5 to 100 μm. Further, when manufacturing the above-mentioned ceramic substrate, it is preferable to adopt a method of printing a conductor layer on a ceramic green sheet, pressurizing and integrating with another green sheet, and then sintering the ceramic.

【0009】本発明で用いるセラミック基板に埋設され
た導体層が静電チャックのチャック力を誘起するための
電極、すなわち静電電極である場合には、電極の端部が
尖頭状であるため、この端部に沿って電界が集中し、大
きなチャック力が誘引されると考えられる。
When the conductor layer embedded in the ceramic substrate used in the present invention is an electrode for inducing the chucking force of the electrostatic chuck, that is, an electrostatic electrode, the end portion of the electrode is pointed. It is considered that the electric field is concentrated along this end and a large chucking force is induced.

【0010】また、熱衝撃によりクラックが発生する理
由について解析したところ、従来の印刷方法等を用いて
製造された導体層は、断面が概ね長方形であり、ウエハ
処理面(半導体ウエハを加熱、保持、吸着する面)に垂
直な面を持っている。また、導体層とセラミック基板を
構成するセラミックとの熱膨張係数が異なる。そのた
め、セラミック基板が加熱されたり、冷却されたりする
と、導体層のウエハ処理面に垂直な面とセラミックとの
間を引き離す力が加わり、この力のためにクラックが発
生しやすくなると考えられる。しかしながら、本発明の
セラミック基板では、導体層に、ウエハ処理面と垂直な
面が存在しないため、クラックが発生しにくい。
An analysis of the reason why cracking occurs due to thermal shock shows that the conductor layer manufactured by the conventional printing method has a substantially rectangular cross section, and the wafer processing surface (semiconductor wafer is heated and held). , The surface to be adsorbed) has a surface perpendicular to. Further, the coefficient of thermal expansion of the conductor layer is different from that of the ceramic constituting the ceramic substrate. Therefore, when the ceramic substrate is heated or cooled, a force for separating the surface of the conductor layer perpendicular to the wafer processing surface from the ceramic is applied, and this force is likely to cause cracks. However, in the ceramic substrate of the present invention, since the conductor layer does not have a surface perpendicular to the wafer processing surface, cracks are less likely to occur.

【0011】さらに、抵抗発熱体に沿って高温領域が生
じるのは、抵抗発熱体のうちウエハの処理面に垂直な面
と水平な面の交線部分が蓄熱されやすいためではないか
と考えられる。このような蓄熱現象が生じる理由は定か
ではないが、抵抗発熱体のうちウエハの処理面に垂直な
面と水平な面の両方から熱が放出伝搬され、これらの熱
が丁度交線部分で交差するからではないかと推定され
る。しかしながら、本発明のセラミック基板では、ウエ
ハ処理面に垂直な面が存在しないため、このような蓄熱
現象は生じず、ウエハ処理面における均熱性に優れる。
さらに、セラミック基板の内部に電極(ウエハプローバ
のガード電極、グランド電極、静電チャックの電極、R
F電極等)、抵抗発熱体などの導体層を有する場合、導
体層のウエハ処理面に垂直な面が存在すると、この面同
士が対向することになり、高温でのリーク電流が発生し
やすくなる。本発明では、導体層の端部断面が尖頭状に
なっており、面同士が対向しないため、高温でのリーク
電流が発生しにくい。本発明のセラミック基板は、15
0℃以上、望ましくは200℃以上の温度領域で使用す
る。
Further, it is considered that the high temperature region is generated along the resistance heating element because heat is likely to be accumulated at the intersection of the surface perpendicular to the processing surface of the wafer and the horizontal surface of the resistance heating element. The reason why such a heat storage phenomenon occurs is not clear, but the heat is radiated and propagated from both the surface of the resistance heating element, which is perpendicular to the processing surface of the wafer, and the horizontal surface of the resistance heating element, and these heat intersect at the intersection line. It is presumed that it is because it does. However, in the ceramic substrate of the present invention, since there is no surface perpendicular to the wafer processing surface, such a heat storage phenomenon does not occur, and the thermal uniformity on the wafer processing surface is excellent.
In addition, electrodes (a wafer prober guard electrode, a ground electrode, an electrostatic chuck electrode, R
In the case of having a conductor layer such as an F electrode) or a resistance heating element, if there are planes perpendicular to the wafer processing surface of the conductor layer, these planes face each other, and a leak current at high temperature easily occurs. . In the present invention, the conductor layer has a pointed end cross-section, and the surfaces do not face each other, so that a leak current at a high temperature is unlikely to occur. The ceramic substrate of the present invention is 15
It is used in a temperature range of 0 ° C or higher, preferably 200 ° C or higher.

【0012】本発明の導体層は、静電電極、抵抗発熱
体、RF電極であっもよく、ウエハプローバで使用され
るガード電極、グランド電極であっもよい。
The conductor layer of the present invention may be an electrostatic electrode, a resistance heating element, an RF electrode, a guard electrode used in a wafer prober, or a ground electrode.

【0013】上記導体層は、0.1〜200μmの幅の
尖頭状部を有することが望ましい。上記尖頭状部の幅が
200μmを超えると抵抗値にばらつきを生じてしま
い、一方、0.1μm未満であると上記クラック防止等
の効果が発生しないからである。尖頭状部の幅は、特
に、5〜100μmが最適である。また、尖頭状部の曲
率半径は、0.5〜500μmが最適である。
The conductor layer preferably has a pointed portion with a width of 0.1 to 200 μm. This is because if the width of the pointed portion exceeds 200 μm, the resistance value varies, and if it is less than 0.1 μm, the effect of preventing cracks and the like does not occur. The width of the pointed portion is particularly preferably 5 to 100 μm. Further, the radius of curvature of the pointed portion is optimally 0.5 to 500 μm.

【0014】本発明のセラミック基板では、最大気孔の
気孔径が50μm以下であることが望ましく、気孔率は
5%以下が望ましい。また、上記セラミック基板には、
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。
In the ceramic substrate of the present invention, the maximum pore diameter is preferably 50 μm or less, and the porosity is preferably 5% or less. In addition, the ceramic substrate,
If there are no pores or if there are pores, the maximum pore size is preferably 50 μm or less.

【0015】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
特性によって変わるのである。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、クラックの進
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。
When there are no pores, the withstand voltage at a high temperature is particularly high, and conversely, when there are pores, the fracture toughness value is high. Or either the design for this is the vary required characteristics. The reason why the fracture toughness value increases due to the existence of pores is not clear, but it is presumed that the crack propagation is stopped by the pores.

【0016】本発明で、最大気孔の気孔径が50μm以
下であることが望ましいのは、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
のが難しくなるからである。最大気孔の気孔径は、10
μm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。
In the present invention, it is desirable that the maximum pore diameter is 50 μm or less, because if the pore diameter exceeds 50 μm, it becomes difficult to secure the withstand voltage characteristics at high temperature, especially at 200 ° C. or higher. is there. The maximum pore size is 10
μm or less is desirable. This is because the amount of warpage at 200 ° C. or higher becomes small.

【0017】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。
The porosity and the pore size of the maximum pores are adjusted by the pressurizing time during sintering, pressure, temperature, and additives such as SiC and BN. Since SiC and BN hinder sintering, it is possible to introduce pores.

【0018】最大気孔の気孔径を測定する際には、試料
を5個用意し、その表面を鏡面研磨し、2000〜50
00倍の倍率で表面を電子顕微鏡で10箇所撮影する。
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の気孔径とする。
When measuring the pore diameter of the maximum pores, five samples are prepared, and the surfaces thereof are mirror-polished to 2000 to 50.
The surface is photographed at 10 sites with an electron microscope at a magnification of 00 times.
Then, the maximum pore diameter is selected from the photographed pictures, and the average of 50 shots is taken as the maximum pore diameter.

【0019】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。
The porosity is measured by the Archimedes method. The sinter is crushed, the crushed product is put in an organic solvent or mercury, the volume is measured, the true specific gravity is calculated from the weight and volume of the crushed product, and the porosity is calculated from the true specific gravity and the apparent specific gravity. .

【0020】本発明のセラミック基板の直径は200m
m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。
The diameter of the ceramic substrate of the present invention is 200 m.
m or more is desirable. Particularly, it is desirable that it is 12 inches (300 mm) or more. This is because it will become the mainstream of next-generation semiconductor wafers.

【0021】本発明のセラミック基板の厚さは、50m
m以下が望ましく、特に25mm以下が望ましい。セラ
ミック基板の厚さが25mmを超えると、セラミック基
板の熱容量が大きすぎる場合があり、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場合があるからである。
セラミック基板の厚さは、特に5mm以下が最適であ
る。なお、セラミック基板の厚さは、1mm以上が望ま
しい。
The ceramic substrate of the present invention has a thickness of 50 m.
m or less is desirable, and 25 mm or less is particularly desirable. When the thickness of the ceramic substrate exceeds 25 mm, the heat capacity of the ceramic substrate may be too large. Especially, when the temperature control means is provided for heating and cooling, the temperature followability deteriorates due to the heat capacity. This is because it may happen.
The optimum thickness of the ceramic substrate is 5 mm or less. The thickness of the ceramic substrate is preferably 1 mm or more.

【0022】本発明のセラミック基板を構成するセラミ
ック材料は特に限定されず、例えば、窒化物セラミッ
ク、炭化物セラミック、酸化物セラミック等が挙げられ
る。
The ceramic material forming the ceramic substrate of the present invention is not particularly limited, and examples thereof include nitride ceramics, carbide ceramics and oxide ceramics.

【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、炭化タンタル、炭化タング
ステン等が挙げられる。
Examples of the above-mentioned nitride ceramics include metal nitride ceramics such as aluminum nitride, silicon nitride and boron nitride. Examples of the carbide ceramics include metal carbide ceramics such as silicon carbide, zirconium carbide, tantalum carbide, and tungsten carbide.

【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。
Examples of the oxide ceramics include metal oxide ceramics such as alumina, zirconia, cordierite and mullite. These ceramics may be used alone or in combination of two or more.

【0025】これらのセラミックの中では、窒化物セラ
ミック、酸化物セラミックが好ましい。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。
Of these ceramics, nitride ceramics and oxide ceramics are preferable. Aluminum nitride is most preferable among the nitride ceramics.
This is because the highest thermal conductivity is 180 W / m · K.

【0026】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。この場合、例え
ば、窒化物セラミックは、焼結が進行しやすくなり、気
孔を含んでいる場合にも、この気孔は独立した気孔とな
り、耐電圧が向上するからである。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。
The ceramic substrate is 0.1 to 5% by weight.
It is desirable to contain the above oxygen. In this case, for example, in the case of the nitride ceramic, the sintering is likely to proceed, and even when the pores are included, the pores become independent pores and the withstand voltage is improved. This is because if it is less than 0.1% by weight, the withstand voltage cannot be secured, and conversely, if it exceeds 5% by weight, the withstand voltage is also lowered due to the deterioration of the high temperature withstand voltage characteristic of the oxide. Further, if the amount of oxygen exceeds 5% by weight, the thermal conductivity decreases and the temperature rising / falling characteristics deteriorate.

【0027】例えば、上記窒化物セラミックに酸素を含
有させるためには、通常、窒化物セラミックを酸化性雰
囲気で焼成するか、または、窒化物セラミックの原料粉
末中に金属酸化物を混合して焼成を行う。酸化物セラミ
ックの場合には、他の酸化物を混入し、複合酸化物とす
る。上記金属酸化物としては、例えば、イットリア(Y
23 )、アルミナ(Al23 )、酸化ルビジウム
(Rb2 O)、酸化リチウム(Li2 O)、炭酸カルシ
ウム(CaCO3 )等が挙げられる。これらの金属酸化
物の含有量は、0.1〜20重量%が好ましい。
For example, in order to make the above-mentioned nitride ceramic contain oxygen, the nitride ceramic is usually fired in an oxidizing atmosphere, or the raw material powder of the nitride ceramic is mixed with a metal oxide and fired. I do. In the case of oxide ceramics, other oxides are mixed to form a composite oxide. Examples of the metal oxide include yttria (Y
2 O 3 ), alumina (Al 2 O 3 ), rubidium oxide (Rb 2 O), lithium oxide (Li 2 O), calcium carbonate (CaCO 3 ) and the like. The content of these metal oxides is preferably 0.1 to 20% by weight.

【0028】本発明では、セラミック基板中に5〜50
00ppmのカーボンを含有していることが望ましい。
カーボンを含有させることにより、セラミック基板を黒
色化することができ、ヒータとして使用する際に輻射熱
を充分に利用することができるからである。カーボン
は、非晶質のものであっても、結晶質のものであっても
よい。非晶質のカーボンを使用した場合には、高温にお
ける体積抵抗率の低下を防止することができ、結晶質の
ものを使用した場合には、高温における熱伝導率の低下
を防止することができるからである。従って、用途によ
っては、結晶質のカーボンと非晶質のカーボンの両方を
併用してもよい。また、カーボンの含有量は、50〜2
000ppmがより好ましい。
In the present invention, 5 to 50 are contained in the ceramic substrate.
It is desirable to contain 00 ppm of carbon.
By including carbon, the ceramic substrate can be blackened, and radiant heat can be sufficiently utilized when it is used as a heater. The carbon may be amorphous or crystalline. When amorphous carbon is used, it is possible to prevent a decrease in volume resistivity at high temperatures, and when crystalline carbon is used, it is possible to prevent a decrease in thermal conductivity at high temperatures. Because. Therefore, depending on the application, both crystalline carbon and amorphous carbon may be used together. The carbon content is 50 to 2
000 ppm is more preferable.

【0029】セラミック基板にカーボンを含有させる場
合には、その明度がJIS Z 8721の規定に基づ
く値でN4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。
When carbon is contained in the ceramic substrate, it is desirable to contain carbon so that the lightness thereof is N4 or less as a value based on the regulation of JIS Z8721. Radiant heat has a brightness of this level,
This is because it has excellent concealing properties.

【0030】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。実際の明度の測定は、N0〜N1
0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。
Here, the lightness N is such that the ideal lightness of black is 0 and the ideal lightness of white is 10, and the brightness of the color is between the lightness of black and the lightness of white. Each color is divided into 10 so that the perception of is equal to each other, and is displayed by symbols N0 to N10. The actual brightness is measured from N0 to N1.
It is performed by comparing with the color chart corresponding to 0. Decimal point 1 in this case
The place is 0 or 5.

【0031】[0031]

【発明の実施の形態】本発明のセラミック基板は、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、ホットプレート(セラミックヒー
タ)、ウエハプローバなどが挙げられる。
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION The ceramic substrate of the present invention is a ceramic substrate used in an apparatus for manufacturing a semiconductor and inspecting a semiconductor. Specific examples of the apparatus include an electrostatic chuck and a hot plate ( Ceramic heaters), wafer probers, etc.

【0032】上記セラミック基板の内部に形成された導
電体が抵抗発熱体である場合には、セラミックヒータ
(ホットプレート)として使用することができる。図1
は、本発明のセラミック基板の一実施形態であるセラミ
ックヒータの一例を模式的に示す平面図であり、図2
は、図1に示したセラミックヒータの一部を示す部分拡
大断面図である。
When the conductor formed inside the ceramic substrate is a resistance heating element, it can be used as a ceramic heater (hot plate). Figure 1
FIG. 2 is a plan view schematically showing an example of a ceramic heater that is an embodiment of the ceramic substrate of the present invention.
[Fig. 2] is a partially enlarged cross-sectional view showing a part of the ceramic heater shown in Fig. 1.

【0033】セラミック基板11は、円板形状に形成さ
れており、セラミック基板11の内部には、温度制御手
段としての抵抗発熱体12が同心円状のパターンに形成
されている。また、これら抵抗発熱体12は、互いに近
い二重の同心円同士が1組の回路として、1本の線にな
るように接続され、その回路の両端部に入出力の端子と
なる外部端子13がスルーホール19を介して接続され
ている。また、図2に示すように、抵抗発熱体12の両
端部の断面は、尖頭状となっており、このため、セラミ
ック基板11には、熱衝撃等によるクラックが発生しに
くく、抵抗発熱体12の端部に蓄熱現象が発生すること
もなく、また、ウエハ処理面に温度分布が発生せず、均
一な温度になる。
The ceramic substrate 11 is formed in a disc shape, and a resistance heating element 12 as a temperature control means is formed in a concentric pattern inside the ceramic substrate 11. In addition, these resistance heating elements 12 are connected so that double concentric circles close to each other form a single line, and external terminals 13 serving as input / output terminals are provided at both ends of the circuit. It is connected through a through hole 19. Further, as shown in FIG. 2, the resistance heating element 12 has a pointed cross-section at both ends thereof, so that the ceramic substrate 11 is less likely to be cracked due to thermal shock and the like. The heat accumulation phenomenon does not occur at the end portion 12 and the temperature distribution does not occur on the wafer processing surface, resulting in a uniform temperature.

【0034】また、図2に示すように、セラミック基板
11には貫通孔15が設けられ、この貫通孔15に支持
ピン26が挿通され、シリコンウエハ9が保持されてい
る。そして、この支持ピン26を上下することにより、
搬送機からシリコンウエハ9を受け取ったり、シリコン
ウエハ9をセラミック基板11のウエハ処理面11a上
に載置して加熱したり、シリコンウエハ9をウエハ処理
面11aから一定の間隔で離間させた状態で支持し、加
熱したりすることができる。また、セラミック基板11
の底面11aには、熱電対等の測温素子を挿入するため
の有底孔14が設けられている。そして、抵抗発熱体1
2に通電すると、セラミック基板11は加熱され、これ
によりシリコンウエハ等の被加熱物の均一な加熱を行う
ことができる。
Further, as shown in FIG. 2, a through hole 15 is provided in the ceramic substrate 11, the support pin 26 is inserted through the through hole 15, and the silicon wafer 9 is held. By moving the support pin 26 up and down,
In a state where the silicon wafer 9 is received from the carrier, the silicon wafer 9 is placed on the wafer processing surface 11a of the ceramic substrate 11 and heated, or the silicon wafer 9 is separated from the wafer processing surface 11a at a constant interval. It can be supported and heated. In addition, the ceramic substrate 11
A bottomed hole 14 for inserting a temperature measuring element such as a thermocouple is provided in the bottom surface 11a of the. And the resistance heating element 1
When 2 is energized, the ceramic substrate 11 is heated, so that an object to be heated such as a silicon wafer can be uniformly heated.

【0035】セラミックヒータの場合には、端部の断面
が尖頭状の抵抗発熱体をセラミック基板の内部に設ける
ことにより、この抵抗発熱体が上述した本発明の効果を
有する。また、後述する静電チャックやウエハプローバ
の場合には、抵抗発熱体をセラミック基板の底面に設け
てもよい。この場合には、静電電極、ガード電極、グラ
ンド電極等の端部の断面を尖頭状とすることにより、こ
れらの電極が上述した本発明の効果を有する。
In the case of a ceramic heater, by providing a resistance heating element having a pointed cross section inside the ceramic substrate, the resistance heating element has the above-described effects of the present invention. In the case of an electrostatic chuck or a wafer prober described later, the resistance heating element may be provided on the bottom surface of the ceramic substrate. In this case, by making the cross-sections of the ends of the electrostatic electrode, the guard electrode, the ground electrode, etc., pointed, these electrodes have the above-described effects of the present invention.

【0036】セラミック基板の内部に抵抗発熱体を設け
る場合は、セラミック基板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。抵抗発熱体をセラミック基板の内部に設ける場合
には、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形成されて、加熱面からみる
とどこかの層にパターンが形成された状態が望ましい。
例えば、互いに千鳥の配置になっている構造である。
When the resistance heating element is provided inside the ceramic substrate, a support container in which the ceramic substrate is fitted may be provided with a blowing port for a cooling medium such as air as a cooling means. When the resistance heating element is provided inside the ceramic substrate, a plurality of layers may be provided. In this case, it is desirable that the patterns of the respective layers are formed so as to complement each other, and the pattern is formed in any of the layers as viewed from the heating surface.
For example, a structure in which staggered arrangement is provided.

【0037】抵抗発熱体は、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
等の金属、または、タングステン、モリブデンの炭化物
等の導電性セラミックからなるものであることが望まし
い。抵抗値を高くすることが可能となり、断線等を防止
する目的で厚み自体を厚くすることができるとともに、
酸化しにくく、熱伝導率が低下しにくいからである。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。
The resistance heating element is preferably made of a metal such as a noble metal (gold, silver, platinum, palladium), lead, tungsten, molybdenum, nickel, or a conductive ceramic such as a carbide of tungsten or molybdenum. . It is possible to increase the resistance value, it is possible to increase the thickness itself for the purpose of preventing disconnection, etc.,
This is because it is difficult to oxidize and the thermal conductivity does not easily decrease. These may be used alone or in combination of two or more.

【0038】また、抵抗発熱体は、セラミック基板全体
の温度を均一にする必要があることから、図1に示すよ
うな同心円形状のパターンや同心円形状のパターンと屈
曲線形状のパターンとを組み合わせたものが好ましい。
また、抵抗発熱体の厚さは、1〜50μmが望ましく、
その幅は、5〜20mmが好ましい。また、この抵抗発
熱体は、0.1〜200μmの幅の尖頭状部を有するこ
とが望ましい。
Further, since the resistance heating element is required to make the temperature of the entire ceramic substrate uniform, a concentric pattern as shown in FIG. 1 or a combination of a concentric pattern and a bent line pattern is used. Those are preferable.
The thickness of the resistance heating element is preferably 1 to 50 μm,
The width is preferably 5 to 20 mm. Further, it is desirable that this resistance heating element has a pointed portion having a width of 0.1 to 200 μm.

【0039】抵抗発熱体の厚さや幅を変化させることに
より、その抵抗値を変化させることができるが、上記範
囲が最も実用的だからである。抵抗発熱体の抵抗値は、
薄く、また、細くなるほど大きくなる。
The resistance value can be changed by changing the thickness or width of the resistance heating element, but the above range is most practical. The resistance value of the resistance heating element is
It becomes thinner and becomes thinner as it becomes thinner.

【0040】なお、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近くなり、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。また、セラミック基板の内部に抵抗発熱体を設け
るため、セラミック基板との密着性を考慮する必要性が
なくなる。
When the resistance heating element is provided inside, the distance between the heating surface and the resistance heating element becomes short, and the uniformity of the temperature on the surface deteriorates. Therefore, it is necessary to widen the width of the resistance heating element itself. Further, since the resistance heating element is provided inside the ceramic substrate, it is not necessary to consider the adhesiveness with the ceramic substrate.

【0041】抵抗発熱体は、断面が方形、楕円形、紡錘
形、蒲鉾形状のいずれでもよいが、偏平なものであるこ
とが望ましく、端部の断面が尖頭状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
熱面への熱伝搬量を多くすることができ、加熱面の温度
分布ができにくいからである。なお、抵抗発熱体は螺旋
形状でもよい。抵抗発熱体をセラミック基板の内部に形
成する際には、底面から厚さ方向に60%までの領域に
形成することが望ましい。加熱面の温度分布をなくし、
半導体ウエハを均一に加熱することができるからであ
る。なお、半導体ウエハなどの被加熱物を直接加熱面に
載置して加熱することもできる。また、被加熱物を、加
熱面から50〜200μm程度離間させて保持し、加熱
することもできる。
The resistance heating element may have any of a square shape, an elliptical shape, a spindle shape, and a semi-cylindrical cross section, but it is preferable that the resistance heating element is flat and the cross section of the end portion is preferably pointed. This is because the flat surface is more likely to radiate heat toward the heating surface, so that the amount of heat transfer to the heating surface can be increased and the temperature distribution on the heating surface is less likely to occur. The resistance heating element may have a spiral shape. When the resistance heating element is formed inside the ceramic substrate, it is desirable to form the resistance heating element in an area up to 60% in the thickness direction from the bottom surface. Eliminate the temperature distribution on the heating surface,
This is because the semiconductor wafer can be heated uniformly. An object to be heated such as a semiconductor wafer may be placed directly on the heating surface and heated. Further, the object to be heated can be held and heated while being separated from the heating surface by about 50 to 200 μm.

【0042】本発明の半導体装置用セラミック基板の底
面または内部に抵抗発熱体を形成するためには、金属や
導電性セラミックからなる導電ペーストを用いることが
好ましい。即ち、セラミック基板の底面に抵抗発熱体を
形成する場合には、通常、焼成を行って、セラミック基
板を製造した後、その表面に上記導体ペースト層を形成
し、焼成することより、抵抗発熱体を形成する。一方、
図1、2に示すようにセラミック基板11の内部に抵抗
発熱体12を形成する場合には、グリーンシート上に上
記導電ペースト層を形成した後、別のグリーンシートと
加熱しながら加圧し、一体化させてグリーンシートの積
層体を作製する。このときに、乾燥後の導体ペーストが
ある程度変形しやすくなる程度の温度まで加熱を行うこ
とにより、端部が尖頭状の導体ペースト層を形成するこ
とができる。この後、積層体を焼成することにより、端
部の断面が尖頭状の抵抗発熱体をセラミック基板の内部
に作製することができる。
In order to form the resistance heating element on the bottom surface or inside of the ceramic substrate for a semiconductor device of the present invention, it is preferable to use a conductive paste made of metal or conductive ceramic. That is, when the resistance heating element is formed on the bottom surface of the ceramic substrate, the resistance heating element is usually formed by firing to form the ceramic substrate, and then forming the conductor paste layer on the surface and firing. To form. on the other hand,
When the resistance heating element 12 is formed inside the ceramic substrate 11 as shown in FIGS. 1 and 2, after the conductive paste layer is formed on a green sheet, it is pressed with another green sheet while being heated and integrated. To produce a green sheet laminate. At this time, by heating to a temperature at which the dried conductor paste is easily deformed to some extent, a conductor paste layer having a pointed end can be formed. After that, by firing the laminated body, it is possible to produce a resistance heating element having a pointed end in cross section inside the ceramic substrate.

【0043】上記導体ペーストとしては特に限定されな
いが、導電性を確保するため金属粒子または導電性セラ
ミック粒子が含有されているほか、樹脂、溶剤、増粘剤
などを含むものが好ましい。
The conductor paste is not particularly limited, but it is preferable that the conductor paste contains metal particles or conductive ceramic particles in order to ensure conductivity, and contains a resin, a solvent, a thickener and the like.

【0044】上記金属粒子や導電性セラミック粒子の材
料としては、上述したものが挙げられる。これら金属粒
子または導電性セラミック粒子の粒径は、0.1〜10
0μmが好ましい。0.1μm未満と微細すぎると、酸
化されやすく、一方、100μmを超えると、焼結しに
くくなり、抵抗値が大きくなるからである。
Examples of the material of the above-mentioned metal particles and conductive ceramic particles include those mentioned above. The particle size of these metal particles or conductive ceramic particles is 0.1-10.
0 μm is preferable. This is because if it is less than 0.1 μm and too fine, it is easily oxidized, while if it exceeds 100 μm, it becomes difficult to sinter and the resistance value increases.

【0045】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。
Even if the shape of the metal particles is spherical,
It may be flaky. When these metal particles are used, they may be a mixture of the above-mentioned spherical material and the above-mentioned scaly material.

【0046】上記金属粒子がリン片状物、または、球状
物とリン片状物との混合物の場合は、金属粒子間の金属
酸化物を保持しやすくなり、抵抗発熱体とセラミック基
板との密着性を確実にし、かつ、抵抗値を大きくするこ
とができるため有利である。
When the metal particles are scaly particles or a mixture of spherical particles and scaly particles, it becomes easier to hold the metal oxide between the metal particles, and the resistance heating element adheres to the ceramic substrate. Is assured and the resistance value can be increased, which is advantageous.

【0047】上記導体ペーストに使用される樹脂として
は、例えば、アクリル樹脂、エポキシ樹脂、フェノール
樹脂等が挙げられる。また、溶剤としては、例えば、イ
ソプロピルアルコール等が挙げられる。増粘剤として
は、セルロース等が挙げられる。
Examples of the resin used for the conductor paste include acrylic resin, epoxy resin, phenol resin and the like. Examples of the solvent include isopropyl alcohol and the like. Examples of the thickener include cellulose and the like.

【0048】抵抗発熱体用の導体ペーストをセラミック
基板の表面に形成する際には、上記導体ペースト中に上
記金属粒子のほかに金属酸化物を添加し、上記金属粒子
および上記金属酸化物を焼結させたものとすることが好
ましい。このように、金属酸化物を金属粒子とともに焼
結させることにより、セラミック基板と金属粒子とをよ
り密着させることができる。
When forming the conductor paste for the resistance heating element on the surface of the ceramic substrate, a metal oxide is added to the conductor paste in addition to the metal particles, and the metal particles and the metal oxide are burned. It is preferable that they are bound. By thus sintering the metal oxide together with the metal particles, the ceramic substrate and the metal particles can be brought into closer contact with each other.

【0049】上記金属酸化物を混合することにより、セ
ラミック基板との密着性が改善される理由は明確ではな
いが、金属粒子表面や非酸化物からなるセラミック基板
の表面は、その表面がわずかに酸化されて酸化膜が形成
されており、この酸化膜同士が金属酸化物を介して焼結
して一体化し、金属粒子とセラミックとが密着するので
はないかと考えられる。また、セラミック基板を構成す
るセラミックが酸化物の場合は、当然に表面が酸化物か
らなるので、密着性に優れた導体層が形成される。
Although the reason why the adhesion with the ceramic substrate is improved by mixing the above metal oxides is not clear, the surface of the metal particles or the surface of the ceramic substrate made of non-oxide is slightly different. It is considered that the oxide film is formed by being oxidized, and the oxide films are sintered and integrated with each other through the metal oxide, and the metal particles and the ceramic adhere to each other. In addition, when the ceramic forming the ceramic substrate is an oxide, the surface is naturally made of an oxide, so that a conductor layer having excellent adhesion is formed.

【0050】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 23 )、アル
ミナ、イットリアおよびチタニアからなる群から選ばれ
る少なくとも1種が好ましい。これらの酸化物は、抵抗
発熱体の抵抗値を大きくすることなく、金属粒子とセラ
ミック基板との密着性を改善することができるからであ
る。
Examples of the metal oxide include, for example, oxidation.
Lead, zinc oxide, silica, boron oxide (B 2 O3 ), Al
Selected from the group consisting of Mina, Yttria and Titania
At least one is preferable. These oxides have resistance
Without increasing the resistance value of the heating element,
Because it can improve the adhesion to the Mick substrate.
It

【0051】上記酸化鉛、酸化亜鉛、シリカ、酸化ホウ
素(B23 )、アルミナ、イットリア、チタニアの割
合は、金属酸化物の全量を100重量部とした場合、重
量比で、酸化鉛が1〜10、シリカが1〜30、酸化ホ
ウ素が5〜50、酸化亜鉛が20〜70、アルミナが1
〜10、イットリアが1〜50、チタニアが1〜50で
あって、その合計が100重量部を超えない範囲で調整
されていることが好ましい。これらの範囲で、これらの
酸化物の量を調整することにより、特にセラミック基板
との密着性を改善することができる。
The above lead oxide, zinc oxide, silica, boron oxide (B 2 O 3 ), alumina, yttria, and titania are in a weight ratio when the total amount of metal oxides is 100 parts by weight. 1-10, silica 1-30, boron oxide 5-50, zinc oxide 20-70, alumina 1
-10, yttria is 1-50, and titania is 1-50, and it is preferable that the total is adjusted within a range not exceeding 100 parts by weight. By adjusting the amount of these oxides within these ranges, the adhesion to the ceramic substrate can be particularly improved.

【0052】上記金属酸化物の金属粒子に対する添加量
は、0.1重量%以上10重量%未満が好ましい。ま
た、このような構成の導体ペーストを使用して抵抗発熱
体を形成した際の面積抵抗率は、1〜45mΩ/□が好
ましい。
The amount of the above metal oxide added to the metal particles is preferably 0.1% by weight or more and less than 10% by weight. Further, the area resistivity when the resistance heating element is formed using the conductor paste having such a configuration is preferably 1 to 45 mΩ / □.

【0053】面積抵抗率が45mΩ/□を超えると、印
加電圧量に対して発熱量は大きくなりすぎて、表面に抵
抗発熱体を設けた半導体装置用セラミック基板では、そ
の発熱量を制御しにくいからである。なお、金属酸化物
の添加量が10重量%以上であると、面積抵抗率が50
mΩ/□を超えてしまい、発熱量が大きくなりすぎて温
度制御が難しくなり、温度分布の均一性が低下する。
If the sheet resistivity exceeds 45 mΩ / □, the amount of heat generated becomes too large with respect to the amount of applied voltage, and it is difficult to control the amount of heat generated by the ceramic substrate for semiconductor device having a resistance heating element on the surface. Because. In addition, when the addition amount of the metal oxide is 10% by weight or more, the area resistivity is 50%.
Since it exceeds mΩ / □, the amount of heat generated becomes too large, which makes temperature control difficult and reduces the uniformity of temperature distribution.

【0054】抵抗発熱体がセラミック基板の表面に形成
される場合には、抵抗発熱体の表面部分に、金属被覆層
が形成されていることが好ましい。内部の金属焼結体が
酸化されて抵抗値が変化するのを防止するためである。
形成する金属被覆層の厚さは、0.1〜10μmが好ま
しい。
When the resistance heating element is formed on the surface of the ceramic substrate, a metal coating layer is preferably formed on the surface portion of the resistance heating element. This is to prevent the internal metal sintered body from being oxidized and changing its resistance value.
The thickness of the metal coating layer formed is preferably 0.1 to 10 μm.

【0055】上記金属被覆層を形成する際に使用される
金属は、非酸化性の金属であれば特に限定されないが、
具体的には、例えば、金、銀、パラジウム、白金、ニッ
ケル等が挙げられる。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。これらのなかでは、ニッケ
ルが好ましい。なお、抵抗発熱体をセラミック基板の内
部に形成する場合には、抵抗発熱体表面が酸化されるこ
とがないため、被覆は不要である。
The metal used for forming the metal coating layer is not particularly limited as long as it is a non-oxidizing metal.
Specific examples include gold, silver, palladium, platinum, nickel and the like. These may be used alone,
You may use 2 or more types together. Of these, nickel is preferred. When the resistance heating element is formed inside the ceramic substrate, the surface of the resistance heating element is not oxidized, and thus the coating is unnecessary.

【0056】上記セラミック基板の内部に形成された導
電体が静電電極層である場合には、上記セラミック基板
は、静電チャックとして使用することができる。この場
合、RF電極や抵抗発熱体が静電電極の下部であって、
セラミック基板内に導電体として形成されていてもよ
い。図3は、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4は、図3に示した
静電チャックにおけるA−A線断面図である。
When the conductor formed inside the ceramic substrate is an electrostatic electrode layer, the ceramic substrate can be used as an electrostatic chuck. In this case, the RF electrode and the resistance heating element are below the electrostatic electrode,
It may be formed as a conductor in the ceramic substrate. FIG. 3 is a vertical sectional view schematically showing an embodiment of the electrostatic chuck according to the present invention, and FIG. 4 is a sectional view taken along the line AA of the electrostatic chuck shown in FIG.

【0057】この静電チャック101では、円板形状の
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
おり、この静電電極層の上に薄いセラミック層4(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101上には、シリコンウエハ9が載
置され、接地されている。
In this electrostatic chuck 101, an electrostatic electrode layer composed of a chuck positive electrode electrostatic layer 2 and a chuck negative electrode electrostatic layer 3 is embedded inside a disk-shaped ceramic substrate 1, and this electrostatic electrode layer is embedded. A thin ceramic layer 4 (hereinafter referred to as a ceramic dielectric film) is formed on the electrode layer. The silicon wafer 9 is placed on the electrostatic chuck 101 and is grounded.

【0058】図4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。そして、図3に示したように、抵抗発熱
体5と、チャック正極静電層2とチャック負極静電層3
を構成する半円弧状部2a、3aおよび櫛歯部2b、3
bとの端部の断面は、尖頭状となっている。
As shown in FIG. 4, the chuck positive electrode electrostatic layer 2 comprises a semi-circular arc shaped portion 2a and a comb tooth portion 2b, and the chuck negative electrode electrostatic layer 3 also has a semi-circular arc shaped portion 3a and a comb tooth portion. Part 3b
The chuck positive electrode electrostatic layer 2 and the chuck negative electrode electrostatic layer 3 are arranged so as to face each other so as to intersect the comb teeth 2b and 3b. The negative electrode electrostatic layer 3 has a DC power source +
The negative side and the negative side are connected to each other, and the DC voltage V 2 is applied. Then, as shown in FIG. 3, the resistance heating element 5, the chuck positive electrode electrostatic layer 2, and the chuck negative electrode electrostatic layer 3 are used.
Forming semi-circular portions 2a, 3a and comb tooth portions 2b, 3
The cross section at the end with b is pointed.

【0059】また、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1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、外部端子が接続、
固定され、電圧V1 が印加されるようになっている。図
3、4には示していないが、このセラミック基板1に
は、図1、2に示したように、測温素子を挿入するため
の有底孔とシリコンウエハ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。
Inside the ceramic substrate 1, a resistance heating element 5 having a concentric circular shape in plan view as shown in FIG. 1 is provided in order to control the temperature of the silicon wafer 9, and the resistance heating element 5 is provided. External terminals are connected to both ends of
It is fixed and the voltage V 1 is applied. Although not shown in FIGS. 3 and 4, on the ceramic substrate 1, as shown in FIGS. 1 and 2, a bottomed hole for inserting a temperature measuring element and a support for vertically moving the silicon wafer 9 are supported. A through hole for inserting a pin (not shown) is formed. The resistance heating element may be formed on the bottom surface of the ceramic substrate.

【0060】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。本発明に係る静電チャック101では、
チャック正負曲静電層2、3の端部の断面が尖頭状であ
るので、この端部に沿って電界が集中し、大きなチャッ
ク力が誘引される。また、チャック正負曲静電層2、3
や抵抗発熱体5の端部の断面が尖頭状であるので、クラ
ックが発生しにくく、抵抗発熱体5の端部に蓄熱現象が
発生しない。
When the electrostatic chuck 101 is made to function, a DC voltage V 2 is applied to the chuck positive electrode electrostatic layer 2 and the chuck negative electrode electrostatic layer 3. As a result, the silicon wafer 9 is adsorbed and fixed to these electrodes via the ceramic dielectric film 4 by the electrostatic action of the chuck positive electrode electrostatic layer 2 and the chuck negative electrode electrostatic layer 3. . After fixing the silicon wafer 9 on the electrostatic chuck 101 in this manner, the silicon wafer 9 is subjected to various processes such as CVD. In the electrostatic chuck 101 according to the present invention,
Since the cross sections of the chuck positive and negative bending electrostatic layers 2 and 3 are pointed, the electric field is concentrated along the ends, and a large chucking force is attracted. In addition, the chuck positive and negative curved electrostatic layers 2, 3
Since the end portion of the resistance heating element 5 has a pointed cross section, cracks are less likely to occur, and a heat storage phenomenon does not occur at the end portion of the resistance heating element 5.

【0061】上記静電チャック101では、セラミック
誘電体膜4は、酸素を含有する窒化物セラミックからな
り、また、気孔率が5%以下であり、最大の気孔径が5
0μm以下であることが望ましい。また、このセラミッ
ク誘電体膜4中の気孔は、お互いに独立した気孔により
構成されていることが望ましい。このような構成のセラ
ミック誘電体膜4では、耐電圧を低下させるガス等がセ
ラミック誘電体膜を透過して静電電極を腐食させたり、
高温でもセラミック誘電体膜の耐電圧が低下することが
ない。
In the electrostatic chuck 101, the ceramic dielectric film 4 is made of a nitride ceramic containing oxygen, has a porosity of 5% or less, and has a maximum pore diameter of 5%.
It is preferably 0 μm or less. Moreover, it is desirable that the pores in the ceramic dielectric film 4 are formed of pores independent of each other. In the ceramic dielectric film 4 having such a configuration, a gas or the like which lowers the withstand voltage penetrates the ceramic dielectric film to corrode the electrostatic electrode,
The withstand voltage of the ceramic dielectric film does not decrease even at high temperatures.

【0062】温度制御手段としては、抵抗発熱体12の
ほかに、ペルチェ素子(図7参照)が挙げられる。温度
制御手段としてペルチェ素子を使用する場合は、電流の
流れる方向を変えることにより発熱、冷却両方行うこと
ができるため有利である。ペルチェ素子8は、図7に示
すように、p型、n型の熱電素子81を直列に接続し、
これをセラミック板82などに接合させることにより形
成される。ペルチェ素子としては、例えば、シリコン・
ゲルマニウム系、ビスマス・アンチモン系、鉛・テルル
系材料等が挙げられる。
As the temperature control means, in addition to the resistance heating element 12, a Peltier element (see FIG. 7) can be cited. When a Peltier element is used as the temperature control means, both heat generation and cooling can be performed by changing the direction of current flow, which is advantageous. As shown in FIG. 7, the Peltier element 8 has p-type and n-type thermoelectric elements 81 connected in series,
It is formed by bonding this to a ceramic plate 82 or the like. As the Peltier device, for example, silicon
Examples include germanium-based, bismuth-antimony-based, lead-tellurium-based materials, and the like.

【0063】本発明の静電チャックは、例えば、図3、
4に示したような構成を有するものである。セラミック
基板の材料等については、既に説明したが、以下におい
ては、その他の上記静電チャックを構成する各部材、お
よび、本発明の静電チャックの他の実施形態について、
順次、詳細に説明していく。
The electrostatic chuck of the present invention is, for example, as shown in FIG.
It has a structure as shown in FIG. The material of the ceramic substrate and the like have already been described, but in the following, other members constituting the above-mentioned electrostatic chuck and other embodiments of the electrostatic chuck of the present invention will be described.
It will be explained in detail in order.

【0064】本発明の静電チャックを構成するセラミッ
ク誘電体膜の材料は、特に限定されず、酸化物セラミッ
ク、窒化物セラミック、酸化物セラミック等が挙げられ
るが、これらのなかでは窒化物セラミックが好ましい。
上記窒化物セラミックとしては、上記セラミック基板と
同様のものが挙げられる。上記窒化物セラミックは、酸
素を含有していることが望ましい。この場合、窒化物セ
ラミックは、焼結が進行しやすくなり、気孔を含んでい
る場合にも、この気孔は独立した気孔となり、耐電圧が
向上する。
The material of the ceramic dielectric film forming the electrostatic chuck of the present invention is not particularly limited, and examples thereof include oxide ceramics, nitride ceramics, oxide ceramics, etc. Among these, nitride ceramics are preferable. preferable.
Examples of the above-mentioned nitride ceramics include those similar to the above-mentioned ceramic substrate. The nitride ceramic preferably contains oxygen. In this case, the nitride ceramic is more likely to be sintered, and even when it contains pores, the pores become independent pores and the withstand voltage is improved.

【0065】上記窒化物セラミックに酸素を含有させる
ため、通常、窒化物セラミックの原料粉末中に金属酸化
物を混合して焼成を行う。上記金属酸化物としては、ア
ルミナ(Al23 )、酸化珪素(SiO2 )等が挙げ
られる。これらの金属酸化物の添加量は、窒化物セラミ
ック100重量部に対して、0.1〜10重量部が好ま
しい。
In order to make the above-mentioned nitride ceramic contain oxygen, usually, a raw material powder of the nitride ceramic is mixed with a metal oxide and fired. Examples of the metal oxide include alumina (Al 2 O 3 ) and silicon oxide (SiO 2 ). The addition amount of these metal oxides is preferably 0.1 to 10 parts by weight with respect to 100 parts by weight of the nitride ceramic.

【0066】セラミック誘電体膜の厚さを、50〜50
00μmとすることで、チャック力を低下させずに充分
な耐電圧を確保することができる。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。セラミック誘電体膜の厚さは、100
〜1500μmが好ましい。
The thickness of the ceramic dielectric film is 50 to 50.
By setting the thickness to 00 μm, a sufficient withstand voltage can be secured without reducing the chucking force. If the thickness of the ceramic dielectric film is less than 50 μm, a sufficient withstand voltage cannot be obtained because the film thickness is too thin, and when the silicon wafer is placed and adsorbed, dielectric breakdown of the ceramic dielectric film occurs. In some cases, the ceramic dielectric film has a thickness of 50
If it exceeds 00 μm, the distance between the silicon wafer and the electrostatic electrode becomes large, and the ability to adsorb the silicon wafer becomes low. The thickness of the ceramic dielectric film is 100
˜1500 μm is preferred.

【0067】上記セラミック誘電体膜の気孔率は、5%
以下、最大気孔の気孔径は、50μm以下が好ましい。
上記気孔率が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
すくなる。このような構造のセラミック誘電体膜では、
耐電圧が低下してしまう。さらに、最大気孔の気孔径が
50μmを超えると、酸化物が粒子境界に存在していて
も、高温での耐電圧を確保できない。気孔率は、0.0
1〜3%が好ましく、最大気孔の気孔径は、0.1〜1
0μmが好ましい。
The ceramic dielectric film has a porosity of 5%.
Hereinafter, the maximum pore diameter is preferably 50 μm or less.
When the porosity exceeds 5%, the number of pores increases and the pore diameter becomes too large, so that the pores can easily communicate with each other. In the ceramic dielectric film having such a structure,
Withstand voltage will decrease. Furthermore, if the pore diameter of the maximum pores exceeds 50 μm, the withstand voltage at high temperature cannot be secured even if the oxide is present at the grain boundaries. Porosity is 0.0
1-3% is preferable, and the maximum pore diameter is 0.1-1.
0 μm is preferable.

【0068】上記セラミック誘電体膜中には、カーボン
が50〜5000ppm含有されていることが望まし
い。静電チャック中に設けられた電極パターンを隠蔽す
ることができ、かつ、高輻射熱が得られるからである。
また、体積抵抗率が低い方が、低温域においては、シリ
コンウエハの吸着能力が高くなる。
Carbon is preferably contained in the ceramic dielectric film in an amount of 50 to 5000 ppm. This is because the electrode pattern provided in the electrostatic chuck can be hidden and high radiant heat can be obtained.
Also, the lower the volume resistivity, the higher the adsorption capacity of the silicon wafer in the low temperature range.

【0069】なお、本発明で、セラミック誘電体膜中に
ある程度の気孔が存在してもよいとしているのは、破壊
靱性値を高くすることができるからであり、これにより
熱衝撃性を改善することができる。
In the present invention, the reason why some pores may be present in the ceramic dielectric film is that the fracture toughness value can be increased, which improves the thermal shock resistance. be able to.

【0070】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。この場合には、金属箔の端部
を加熱、加圧するか、あるいは、化学的、物理的なエッ
チングを行うことにより、尖頭状にしておく。化学的な
エッチングとしては、酸、アルカリ水溶液によるエッチ
ングが挙げられ、物理的なエッチングとしては、イオン
ビームエッチング、プラズマエッチングなどが挙げられ
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。
Examples of the electrostatic electrode include a sintered body of metal or conductive ceramic, a metal foil, and the like.
The metal sintered body is preferably made of at least one selected from tungsten and molybdenum. The metal foil is also preferably made of the same material as the metal sintered body. This is because these metals are relatively hard to oxidize and have sufficient conductivity as electrodes. In this case, the end portion of the metal foil is heated and pressed, or chemically or physically etched so as to have a pointed shape. Examples of the chemical etching include etching with an acid or alkali aqueous solution, and examples of the physical etching include ion beam etching and plasma etching. Further, as the conductive ceramic, tungsten,
At least one selected from molybdenum carbides can be used.

【0071】図9および図10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
9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10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33a、33bは、それぞれ交差するように形成され
ている。
9 and 10 are horizontal sectional views schematically showing electrostatic electrodes in another electrostatic chuck. In the electrostatic chuck 20 shown in FIG. 9, a semicircular shape is formed inside the ceramic substrate 1. The chuck positive electrode electrostatic layers 22 and the chuck negative electrode electrostatic layers 23 are formed. In the electrostatic chuck shown in FIG. 10, the chuck positive electrode electrostatic layers 32a and 32b each having a shape obtained by dividing a circle into four inside the ceramic substrate 1 are formed. And chuck negative electrode electrostatic layers 33a and 33b are formed. Further, the two positive electrode electrostatic layers 22a and 22b and the two chuck negative electrode electrostatic layers 33a and 33b are formed to intersect with each other.

【0072】これらの静電電極の端部の断面も尖頭状で
あり、そのため、静電電極の端部に沿って電界が集中
し、大きなチャック力が誘引される。また、セラミック
基板にクラックが発生しにくい。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。
The cross sections of the ends of these electrostatic electrodes are also pointed, so that an electric field is concentrated along the ends of the electrostatic electrodes, and a large chucking force is attracted. Also, cracks are less likely to occur in the ceramic substrate. In the case of forming an electrode having a shape in which a circular electrode is divided, the number of divisions is not particularly limited and may be 5 or more, and the shape thereof is not limited to a fan shape.

【0073】本発明における静電チャックとしては、例
えば、図3に示すように、セラミック基板1とセラミッ
ク誘電体膜4との間にチャック正極静電層2とチャック
負極静電層3とが設けられ、セラミック基板1の内部に
は抵抗発熱体5が設けられた構成の静電チャック10
1、図5に示すように、セラミック基板1とセラミック
誘電体膜4との間にチャック正極静電層2とチャック負
極静電層3とが設けられ、セラミック基板1の底面に抵
抗発熱体25が設けられた構成の静電チャック201、
図6に示すように、セラミック基板1とセラミック誘電
体膜4との間にチャック正極静電層2とチャック負極静
電層3とが設けられ、セラミック基板1の内部に抵抗発
熱体である金属線7が埋設された構成の静電チャック3
01、図7に示すように、セラミック基板1とセラミッ
ク誘電体膜4との間にチャック正極静電層2とチャック
負極静電層3とが設けられ、セラミック基板1の底面に
熱電素子81とセラミック板82からなるペルチェ素子
8が形成された構成の静電チャック401等が挙げられ
る。これらの静電チャックにおいて、静電電極層の端部
の断面は、いずれも尖頭状であり、このため、大きなチ
ャック力が誘引され、セラミック基板にクラックが発生
しにくい。
As the electrostatic chuck of the present invention, for example, as shown in FIG. 3, a chuck positive electrode electrostatic layer 2 and a chuck negative electrode electrostatic layer 3 are provided between a ceramic substrate 1 and a ceramic dielectric film 4. And an electrostatic chuck 10 having a structure in which a resistance heating element 5 is provided inside the ceramic substrate 1.
As shown in FIG. 1 and FIG. 5, the chuck positive electrode electrostatic layer 2 and the chuck negative electrode electrostatic layer 3 are provided between the ceramic substrate 1 and the ceramic dielectric film 4, and the resistance heating element 25 is provided on the bottom surface of the ceramic substrate 1. An electrostatic chuck 201 having a configuration
As shown in FIG. 6, a chuck positive electrode electrostatic layer 2 and a chuck negative electrode electrostatic layer 3 are provided between a ceramic substrate 1 and a ceramic dielectric film 4, and a metal serving as a resistance heating element is provided inside the ceramic substrate 1. Electrostatic chuck 3 in which wire 7 is embedded
As shown in FIG. 01 and FIG. 7, the chuck positive electrode electrostatic layer 2 and the chuck negative electrode electrostatic layer 3 are provided between the ceramic substrate 1 and the ceramic dielectric film 4, and the thermoelectric element 81 is provided on the bottom surface of the ceramic substrate 1. An electrostatic chuck 401 having a structure in which the Peltier element 8 made of the ceramic plate 82 is formed can be used. In these electrostatic chucks, the cross sections of the end portions of the electrostatic electrode layer are all pointed, so that a large chucking force is attracted and cracks are unlikely to occur in the ceramic substrate.

【0074】本発明では、図3〜7に示したように、セ
ラミック基板1とセラミック誘電体膜4との間にチャッ
ク正極静電層2とチャック負極静電層3とが設けられ、
セラミック基板1の内部に抵抗発熱体5や金属線7が形
成されているため、これらと外部端子とを接続するため
の接続部(スルーホール)16、17が必要となる。ス
ルーホール16、17は、タングステンペースト、モリ
ブデンペーストなどの高融点金属、タングステンカーバ
イド、モリブデンカーバイドなどの導電性セラミックを
充填することにより形成される。
In the present invention, as shown in FIGS. 3 to 7, the chuck positive electrode electrostatic layer 2 and the chuck negative electrode electrostatic layer 3 are provided between the ceramic substrate 1 and the ceramic dielectric film 4.
Since the resistance heating element 5 and the metal wire 7 are formed inside the ceramic substrate 1, connection portions (through holes) 16 and 17 for connecting these to the external terminals are required. The through holes 16 and 17 are formed by filling a refractory metal such as tungsten paste or molybdenum paste, or a conductive ceramic such as tungsten carbide or molybdenum carbide.

【0075】また、接続部(スルーホール)16、17
の直径は、0.1〜10mmが望ましい。断線を防止し
つつ、クラックや歪みを防止できるからである。このス
ルーホールを接続パッドとして外部端子6、18を接続
する(図8(d)参照)。
Further, the connecting portions (through holes) 16 and 17
The diameter is preferably 0.1 to 10 mm. This is because it is possible to prevent cracks and distortions while preventing disconnection. The external terminals 6 and 18 are connected using the through holes as connection pads (see FIG. 8D).

【0076】接続は、半田、ろう材により行う。ろう材
としては銀ろう、パラジウムろう、アルミニウムろう、
金ろうを使用する。金ろうとしては、Au−Ni合金が
望ましい。Au−Ni合金は、タングステンとの密着性
に優れるからである。
Connection is made with solder or brazing material. As a brazing material, silver brazing, palladium brazing, aluminum brazing,
Use gold wax. Au-Ni alloy is preferable for gold brazing. This is because the Au-Ni alloy has excellent adhesion to tungsten.

【0077】Au/Niの比率は、〔81.5〜82.
5(重量%)〕/〔18.5〜17.5(重量%)〕が
望ましい。Au−Ni層の厚さは、0.1〜50μmが
望ましい。接続を確保するに充分な範囲だからである。
また、10-6〜10-5Paの高真空で500〜1000
℃の高温で使用するとAu−Cu合金では劣化するが、
Au−Ni合金ではこのような劣化がなく有利である。
また、Au−Ni合金中の不純物元素量は全量を100
重量部とした場合に1重量部未満であることが望まし
い。
The Au / Ni ratio is [81.5 to 82.
5 (wt%)] / [18.5 to 17.5 (wt%)] is desirable. The thickness of the Au—Ni layer is preferably 0.1 to 50 μm. This is because the range is sufficient to secure the connection.
Moreover, it is 500 to 1000 at a high vacuum of 10 −6 to 10 −5 Pa.
When used at a high temperature of ℃, the Au-Cu alloy deteriorates,
The Au-Ni alloy is advantageous because it does not cause such deterioration.
The total amount of impurity elements in the Au-Ni alloy is 100
When the amount is parts by weight, it is preferably less than 1 part by weight.

【0078】本発明では、必要に応じて、セラミック基
板の有底孔に熱電対を埋め込んでおくことができる。熱
電対により抵抗発熱体の温度を測定し、そのデータをも
とに電圧、電流量を変えて、温度を制御することができ
るからである。熱電対の金属線の接合部位の大きさは、
各金属線の素線径と同一か、もしくは、それよりも大き
く、かつ、0.5mm以下がよい。このような構成によ
って、接合部分の熱容量が小さくなり、温度が正確に、
また、迅速に電流値に変換されるのである。このため、
温度制御性が向上してウエハの加熱面の温度分布が小さ
くなるのである。上記熱電対としては、例えば、JIS
−C−1602(1980)に挙げられるように、K
型、R型、B型、S型、E型、J型、T型熱電対が挙げ
られる。
In the present invention, a thermocouple can be embedded in the bottomed hole of the ceramic substrate if necessary. This is because the temperature of the resistance heating element can be measured with a thermocouple and the temperature can be controlled by changing the amount of voltage and current based on the data. The size of the joint part of the thermocouple metal wire is
It is preferable that the diameter is equal to or larger than the wire diameter of each metal wire and is 0.5 mm or less. With such a configuration, the heat capacity of the joint portion is reduced, the temperature is accurate,
In addition, the current value is quickly converted. For this reason,
The temperature controllability is improved and the temperature distribution on the heated surface of the wafer is reduced. As the thermocouple, for example, JIS
-K-1602 (1980), such as
Type, R type, B type, S type, E type, J type, and T type thermocouples.

【0079】図11は、以上のような構成の本発明の静
電チャックを嵌め込むための支持容器41を模式的に示
した断面図である。支持容器41には、静電チャック1
01が断熱材45を介して嵌め込まれるようになってい
る。また、この支持容器11には、冷媒吹き出し口42
が形成されており、冷媒注入口44から冷媒が吹き込ま
れ、冷媒吹き出し口42を通って吸引口43から外部に
出ていくようになっており、この冷媒の作用により、静
電チャック101を冷却することができるようになって
いる。
FIG. 11 is a sectional view schematically showing a support container 41 into which the electrostatic chuck of the present invention having the above-mentioned structure is fitted. The support container 41 has an electrostatic chuck 1
01 is fitted through the heat insulating material 45. The support container 11 has a refrigerant outlet 42.
Is formed so that the refrigerant is blown from the refrigerant inlet 44 and flows out from the suction port 43 through the refrigerant outlet 42. The action of this refrigerant cools the electrostatic chuck 101. You can do it.

【0080】次に、本発明のセラミック基板を一例であ
る静電チャックの製造方法の一例を図8(a)〜(d)
に示した断面図に基づき説明する。 (1)まず、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バインダおよび溶剤と混合してグ
リーンシート50を得る。前述したセラミック粉体とし
ては、例えば、酸素を含有する窒化アルミニウム粉末な
どを使用することができる。また、必要に応じて、アル
ミナやイオウなどの焼結助剤を加えてもよい。
Next, an example of a method of manufacturing an electrostatic chuck, which is an example of the ceramic substrate of the present invention, will be described with reference to FIGS.
It will be described based on the sectional view shown in FIG. (1) First, a powder of ceramic such as a nitride ceramic or a carbide ceramic is mixed with a binder and a solvent to obtain a green sheet 50. As the above-mentioned ceramic powder, for example, aluminum nitride powder containing oxygen can be used. Further, if necessary, a sintering aid such as alumina or sulfur may be added.

【0081】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50′は、セラミック誘電体膜4とな
る層であるので、必要により、セラミック基板とは別の
組成としてもよい。ただし、通常、セラミック誘電体膜
4の原料とセラミック基板1の原料とは、同じものを使
用することが望ましい。これらは、一体として焼結する
ことが多いため、焼成条件が同じになるからである。た
だし、材料が異なる場合には、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。
Since several or one green sheets 50 'to be laminated on the green sheet on which the electrostatic electrode layer printed body 51 to be described later is formed are layers to be the ceramic dielectric film 4, it is necessary. Therefore, the composition may be different from that of the ceramic substrate. However, it is usually desirable to use the same material for the ceramic dielectric film 4 and the ceramic substrate 1. This is because these are often sintered as one body, and the firing conditions are the same. However, when the materials are different, the ceramic substrate may be manufactured first, the electrostatic electrode layer may be formed thereon, and the ceramic dielectric film may be further formed thereon.

【0082】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。
The binder is preferably at least one selected from acrylic binders, ethyl cellulose, butyl cellosolve, and polyvinyl alcohol.
Further, the solvent is preferably at least one selected from α-terpineol and glycol. The paste obtained by mixing these is formed into a sheet by a doctor blade method to produce a green sheet 50.

【0083】グリーンシート50に、必要に応じ、シリ
コンウエハの支持ピンを挿入する貫通孔、熱電対を埋め
込む凹部、スルーホールを形成する部分等に貫通孔を設
けておくことができる。貫通孔は、パンチングなどによ
り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。
If necessary, the green sheet 50 may be provided with through holes in the through holes for inserting the support pins of the silicon wafer, the recesses for embedding the thermocouple, the portions for forming the through holes, and the like. The through hole can be formed by punching or the like. The thickness of the green sheet 50 is preferably about 0.1 to 5 mm.

【0084】次に、グリーンシート50の貫通孔に導体
ペーストを充填し、スルーホール印刷体53、54を
得、次に、グリーンシート50上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電性ペーストを印刷する
ことにより形成する。
Next, the through holes of the green sheet 50 are filled with a conductor paste to obtain the through-hole printed bodies 53 and 54. Next, the conductor paste serving as an electrostatic electrode layer or a resistance heating element is formed on the green sheet 50. Print. The printing is performed so that a desired aspect ratio is obtained in consideration of the shrinkage rate of the green sheet 50, whereby the electrostatic electrode layer printed body 51,
The resistance heating element layer printed body 52 is obtained. The printed body is formed by printing a conductive paste containing conductive ceramics, metal particles and the like.

【0085】これらの導電性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。
Carbide of tungsten or molybdenum is most suitable as the conductive ceramic particles contained in these conductive pastes. This is because it is difficult to oxidize and the thermal conductivity does not easily decrease. Further, as the metal particles, for example, tungsten, molybdenum, platinum, nickel or the like can be used.

【0086】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。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。
The average particle diameter of the conductive ceramic particles and the metal particles is preferably 0.1 to 5 μm. This is because it is difficult to print the conductor paste when these particles are too large or too small. Examples of such paste include 85 to 97 parts by weight of metal particles or conductive ceramic particles, 1.5 to 10 parts by weight of at least one binder selected from acrylic, ethyl cellulose, butyl cellosolve and polyvinyl alcohol, α-terpineol, glycol. The paste for conductor prepared by mixing 1.5 to 10 parts by weight of at least one solvent selected from ethyl alcohol and butanol is most suitable.

【0087】次に、図8(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。
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。
Next, as shown in FIG.
A green sheet 50 having 1, 52, 53, 54;
A green sheet 50 'having no printed body is laminated.
Green sheet 5 with no printed body on the side where the resistance heating element is formed
Stacking 0'is because the end face of the through hole is exposed,
This is to prevent oxidation during firing for forming the resistance heating element. If firing is performed to form the resistance heating element with the end face of the through hole exposed, it is necessary to sputter a metal that is difficult to oxidize, such as nickel, and more preferably, coat with Au—Ni gold brazing. Good.

【0088】(2)次に、図8(b)に示すように、積
層体の加熱および加圧を行い、グリーンシートの積層体
を形成する。このとき、導体ペースト層は加圧されるた
め、適当なバインダーを含有する導体ペースト層を形成
しておくと、端部の断面が尖頭状となる。積層体の加熱
温度は、50〜300℃が好ましく、加圧の際の圧力
は、20〜200kg/cm2 が好ましい。この後、グ
リーンシートおよび導電ペーストを焼結させる。焼成の
際の温度は、1000〜2000℃、焼成の際の加圧の
圧力は100〜200kg/cm2 が好ましい。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。この焼成工程で、スルーホール16、17、端
部の端面が尖頭状の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。
(2) Next, as shown in FIG. 8B, the laminated body is heated and pressed to form a laminated body of green sheets. At this time, since the conductor paste layer is pressed, if a conductor paste layer containing a suitable binder is formed in advance, the cross section of the end portion becomes a pointed shape. The heating temperature of the laminate is preferably 50 to 300 ° C., and the pressure during pressurization is preferably 20 to 200 kg / cm 2 . Then, the green sheet and the conductive paste are sintered. The temperature during firing is preferably 1000 to 2000 ° C., and the pressure applied during firing is preferably 100 to 200 kg / cm 2 . These heating and pressurization are performed in an inert gas atmosphere. As the inert gas, argon, nitrogen or the like can be used. Through this firing step, the through holes 16 and 17, the chuck positive electrode electrostatic layer 2, the chuck negative electrode electrostatic layer 3, and the resistance heating element 5 whose end faces are pointed are formed.

【0089】(3)次に、図8(c)に示すように、外
部端子接続のための袋孔35、36を設ける。袋孔3
5、36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。
(3) Next, as shown in FIG. 8C, bag holes 35 and 36 for connecting external terminals are provided. Blind hole 3
At least a part of the inner walls of the electrodes 5 and 36 is made conductive, and the conductive inner walls are connected to the chuck positive electrode electrostatic layer 2, the chuck negative electrode electrostatic layer 3, the resistance heating element 5, and the like. desirable.

【0090】(7)最後に、図8(d)に示すように、
袋孔35、36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、有底孔を設け、その内部
に熱電対を埋め込むことができる。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。
(7) Finally, as shown in FIG.
External terminals 6 and 18 are provided in the bag holes 35 and 36 through a brazing filler metal. Further, if necessary, a bottomed hole may be provided and a thermocouple may be embedded inside the hole. Solder is silver-lead, lead-
Alloys such as tin and bismuth-tin can be used. The thickness of the solder layer is preferably 0.1 to 50 μm. This is because the range is sufficient to secure the connection with solder.

【0091】なお、上記説明では静電チャック101
(図3参照)を例にしたが、静電チャック201(図5
参照)を製造する場合は、静電電極層を有するセラミッ
ク板を製造した後、このセラミック板の底面に導体ペー
ストを印刷、焼成し、抵抗発熱体25を形成し、この
後、無電解めっき等により金属被覆層25aを形成すれ
ばよい。また、静電チャック301(図6参照)を製造
する場合は、セラミック粉末中に金属箔、金属線を静電
電極や抵抗発熱体にして埋め込み、焼結すればよい。さ
らに、静電チャック401(図7参照)を製造する場合
は、静電電極層を有するセラミック板を製造した後、こ
のセラミック板に溶射金属層を介してペルチェ素子を接
合すればよい。
In the above description, the electrostatic chuck 101
Although the electrostatic chuck 201 (see FIG.
In the case of manufacturing), after manufacturing a ceramic plate having an electrostatic electrode layer, a conductor paste is printed on the bottom surface of the ceramic plate and fired to form a resistance heating element 25, and then electroless plating or the like. The metal coating layer 25a may be formed by. Further, when the electrostatic chuck 301 (see FIG. 6) is manufactured, a metal foil or a metal wire may be embedded in a ceramic powder as an electrostatic electrode or a resistance heating element and sintered. Further, in the case of manufacturing the electrostatic chuck 401 (see FIG. 7), after manufacturing a ceramic plate having an electrostatic electrode layer, a Peltier element may be bonded to this ceramic plate via a sprayed metal layer.

【0092】本発明のセラミック基板の表面および内部
に導電体が配設され、表面の導体層がチャックトップ導
体層であり、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、上記セ
ラミック基板は、ウエハプローバとして機能する。
A conductor is provided on the surface and inside of the ceramic substrate of the present invention, the conductor layer on the surface is a chuck top conductor layer, and the conductor inside is at least one of a guard electrode and a ground electrode. In addition, the ceramic substrate functions as a wafer prober.

【0093】図12は、本発明のウエハプローバの一実
施形態を模式的に示した断面図であり、図13は、図1
2に示したウエハプローバにおけるA−A線断面図であ
る。このウエハプローバ501では、円板形状のセラミ
ック基板63の表面に平面視同心円形状の溝67が形成
されるとともに、溝67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68が設けられており、溝67
を含むセラミック基板63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62が円形
状に形成されている。
FIG. 12 is a sectional view schematically showing an embodiment of the wafer prober of the present invention, and FIG. 13 is a sectional view of FIG.
3 is a cross-sectional view taken along the line AA of the wafer prober shown in FIG. In this wafer prober 501, a groove 67 having a concentric circular shape in plan view is formed on the surface of a disk-shaped ceramic substrate 63, and a plurality of suction holes 68 for sucking a silicon wafer are provided in a part of the groove 67. And groove 67
The chuck top conductor layer 62 for connecting to the electrode of the silicon wafer is formed in a circular shape on most of the ceramic substrate 63 including.

【0094】一方、セラミック基板63の底面には、シ
リコンウエハの温度をコントロールするために、図1に
示したような平面視同心円形状の抵抗発熱体61が設け
られており、抵抗発熱体61の両端には、外部端子(図
示せず)が接続、固定されている。また、セラミック基
板63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65とグランド
電極66(図13参照)とが設けられている。ガード電
極65とグランド電極66の端部の断面は、尖頭状とな
っており、このため、セラミック基板にクラックが発生
しにくい。上記静電チャックにおいて、抵抗発熱体61
は、セラミック基板63の内部に設けられていてもよ
く、この場合に、抵抗発熱体61の端部の断面を尖頭状
にすると、セラミック基板にクラックが発生しにくく、
抵抗発熱体61の端部に蓄熱現象が発生しにくい。な
お、ガード電極65とグランド電極66の材質は、静電
電極と同様のものでよい。
On the other hand, on the bottom surface of the ceramic substrate 63, a resistance heating element 61 having a concentric circular shape in plan view as shown in FIG. 1 is provided in order to control the temperature of the silicon wafer. External terminals (not shown) are connected and fixed to both ends. Further, inside the ceramic substrate 63, a guard electrode 65 and a ground electrode 66 (see FIG. 13) each having a grid shape in plan view are provided to remove stray capacitors and noise. The cross sections of the end portions of the guard electrode 65 and the ground electrode 66 are pointed, so that cracks are unlikely to occur in the ceramic substrate. In the electrostatic chuck, the resistance heating element 61
May be provided inside the ceramic substrate 63. In this case, if the end portion of the resistance heating element 61 has a pointed cross section, cracks are less likely to occur in the ceramic substrate,
A heat storage phenomenon does not easily occur at the end of the resistance heating element 61. The materials of the guard electrode 65 and the ground electrode 66 may be the same as those of the electrostatic electrode.

【0095】上記チャックトップ導体層62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。
The thickness of the chuck top conductor layer 62 is
1 to 20 μm is desirable. This is because if it is less than 1 μm, the resistance value becomes too high to function as an electrode, and if it exceeds 20 μm, peeling easily occurs due to the stress of the conductor.

【0096】チャックトップ導体層62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。
As the chuck top conductor layer 62, for example, copper, titanium, chromium, nickel, noble metal (gold, silver,
At least one metal selected from refractory metals such as platinum), tungsten, molybdenum, etc. can be used.

【0097】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。なお、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、続
いて、溝が形成された表面部分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。
In the wafer prober having such a structure, after mounting a silicon wafer having an integrated circuit formed thereon, a probe card having tester pins is pressed against this silicon wafer, and a voltage is applied while heating and cooling. Continuity test can be performed. In the case of manufacturing a wafer prober, for example, as in the case of an electrostatic chuck, first, a ceramic substrate in which a resistance heating element is embedded is manufactured, and then a groove is formed on the surface of the ceramic substrate. Then, the metal layer may be formed by performing sputtering, plating or the like on the surface portion where the groove is formed.

【0098】[0098]

【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(図3参照)の製造 (1)窒化アルミニウム粉末(トクヤマ社製、平均粒径
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。
The present invention will be described in more detail below. (Example 1) Production of electrostatic chuck (see FIG. 3) (1) 100 parts by weight of aluminum nitride powder (manufactured by Tokuyama Corporation, average particle size 1.1 μm), yttria (average particle size:
0.4 μm) 4 parts by weight, 11.5 parts by weight of an acrylic binder, 0.5 parts by weight of a dispersant, and 53 parts by weight of an alcohol consisting of 1-butanol and ethanol are mixed together, and molding is performed by a doctor blade method. Thus, a green sheet having a thickness of 0.47 mm was obtained.

【0099】(2)次に、このグリーンシートを80℃
で5時間乾燥させた後、パンチングにより直径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。
(2) Next, this green sheet is heated to 80 ° C.
1.8m in diameter after punching after drying for 5 hours.
m, 3.0 mm, 5.0 mm, through-holes for inserting semiconductor wafer support pins, and through-holes for connecting to external terminals were provided.

【0100】(3)平均粒子径1μmのタングステンカ
ーバイト粒子100重量部、アクリル系バインダ3.0
重量部、α−テルピネオール溶媒3.5重量部および分
散剤0.3重量部を混合して導体ペーストAを調製し
た。平均粒子径3μmのタングステン粒子100重量
部、アクリル系バインダ1.9重量部、α−テルピネオ
ール溶媒3.7重量部および分散剤0.2重量部を混合
して導体ペーストBを調製した。この導電性ペーストA
をグリーンシートにスクリーン印刷で印刷し、導体ペー
スト層を形成した。印刷パターンは、同心円パターンと
した。また、他のグリーンシートに図4に示した形状の
静電電極パターンからなる導体ペースト層を形成した。
(3) 100 parts by weight of tungsten carbide particles having an average particle diameter of 1 μm and an acrylic binder of 3.0
By weight, 3.5 parts by weight of the α-terpineol solvent and 0.3 parts by weight of the dispersant were mixed to prepare a conductor paste A. A conductor paste B was prepared by mixing 100 parts by weight of tungsten particles having an average particle diameter of 3 μm, 1.9 parts by weight of an acrylic binder, 3.7 parts by weight of an α-terpineol solvent and 0.2 part by weight of a dispersant. This conductive paste A
Was printed on the green sheet by screen printing to form a conductor paste layer. The printing pattern was a concentric pattern. Further, a conductor paste layer having an electrostatic electrode pattern having the shape shown in FIG. 4 was formed on another green sheet.

【0101】さらに、外部端子を接続するためのスルー
ホール用の貫通孔に導体ペーストBを充填した。上記処
理の終わったグリーンシート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50′を2枚
積層し、これらを130℃、80kg/cm2 の圧力で
圧着して積層体を形成した(図8(a))。
Further, the conductor paste B was filled into the through holes for through holes for connecting the external terminals. 34 green sheets 50 'on which the tungsten paste is not printed are laminated on the upper side (heating surface) and 13 layers on the lower side of the green sheet 50 which has been subjected to the above-mentioned treatment, and a conductor paste including an electrostatic electrode pattern is formed on the green sheet 50'. A green sheet 50 on which layers are printed is laminated, two green sheets 50 'on which no tungsten paste is printed are further laminated thereon, and these are pressure-bonded at 130 ° C. and a pressure of 80 kg / cm 2 to form a laminated body. Formed (FIG. 8A).

【0102】(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、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8(b))。
(4) Next, the laminate thus obtained was degreased in nitrogen gas at 600 ° C. for 5 hours, at 1890 ° C. and a pressure of 150.
Hot pressing was performed at kg / cm 2 for 3 hours to obtain an aluminum nitride plate-shaped body having a thickness of 3 mm. This is cut into a 230 mm disk shape, and a plate-like body made of aluminum nitride having therein a resistance heating element 5 having a thickness of 6 μm and a width of 10 mm and a chuck positive electrode electrostatic layer 2 and a chuck negative electrode electrostatic layer 3 having a thickness of 10 μm. (FIG. 8B).

【0103】(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。
(5) Next, the plate-like body obtained in (4) is
After polishing with a diamond grindstone, place a mask and
A bottomed hole (diameter: 1.2 mm, depth: 2.0 mm) for a thermocouple was provided on the surface by blasting with C or the like.

【0104】(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35、36とし(図8
(c))、この袋孔35、36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8(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。
(6) Further, the portions where the through holes are formed are cut out to form bag holes 35 and 36 (see FIG. 8).
(C)) Using gold brazing made of Ni-Au, the bag holes 35 and 36 were heated and reflowed at 700 ° C. to connect the external terminals 6 and 18 made of Kovar (FIG. 8D). In addition,
The connection of the external terminal is preferably a structure in which the tungsten support supports at three points. This is because connection reliability can be secured.

【0105】(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。得られた静電チャックを構成する
セラミック基板を、静電電極層が含まれるように破断さ
せ、その断面を走査型電子顕微鏡(SEM)で観察し
た。その結果を図14に示す。図14により明らかなよ
うに、静電電極層の端部の断面は、尖頭状となってい
る。
(7) Next, a plurality of thermocouples for temperature control were embedded in the bottomed holes to complete the manufacture of an electrostatic chuck having a resistance heating element. The ceramic substrate constituting the obtained electrostatic chuck was fractured so as to include the electrostatic electrode layer, and its cross section was observed with a scanning electron microscope (SEM). The result is shown in FIG. As is clear from FIG. 14, the end portion of the electrostatic electrode layer has a pointed cross section.

【0106】(比較例1)実施例1と同様であるが、2
5℃で加熱せずにグリーンシートを積層した。電子顕微
鏡観察(500倍)で観察したところ、静電電極および
抵抗発熱体とも断面端部は、ウエハ処理面に垂直な面を
持っていた。
(Comparative Example 1) The same as Example 1, but 2
The green sheets were laminated without heating at 5 ° C. When observed with an electron microscope (500 times), the cross-section edge of both the electrostatic electrode and the resistance heating element had a surface perpendicular to the wafer processing surface.

【0107】(実施例2)ウエハプローバ201(図1
2参照)の製造 (1)窒化アルミニウム粉末(トクヤマ社製、平均粒径
1.1μm)1000重量部、イットリア(平均粒径
0.4μm)40重量部および1−ブタノールおよびエ
タノールからなるアルコール530重量部を混合して得
た混合組成物を、ドクターブレード法を用いて成形し、
厚さ0.47mmのグリーンシートを得た。
(Embodiment 2) Wafer prober 201 (see FIG. 1)
(See 2) (1) 1000 parts by weight of aluminum nitride powder (manufactured by Tokuyama Corp., average particle size 1.1 μm), 40 parts by weight of yttria (average particle size 0.4 μm), and 530 parts by weight of alcohol consisting of 1-butanol and ethanol. The mixed composition obtained by mixing the parts is molded using a doctor blade method,
A green sheet having a thickness of 0.47 mm was obtained.

【0108】(2)次に、このグリーンシートを80℃
で5時間乾燥させた後、パンチングにて抵抗発熱体と外
部端子ピンと接続するためのスルーホール用の貫通孔を
設けた。
(2) Next, this green sheet is heated to 80 ° C.
After drying for 5 hours, a through hole for through hole for connecting the resistance heating element and the external terminal pin was provided by punching.

【0109】(3)平均粒子径1μmのタングステンカ
ーバイド粒子100重量部、アクリル系バインダ3.0
重量部、α−テルピネオール溶媒3.5重量および分散
剤0.3重量部を混合して導電性ペーストAとした。ま
た、平均粒子径3μmのタングステン粒子100重量
部、アクリル系バインダ1.9重量部、α−テルピネオ
ール溶媒を3.7重量部、分散剤0.2重量部を混合し
て導電性ペーストBとした。
(3) 100 parts by weight of tungsten carbide particles having an average particle diameter of 1 μm, and an acrylic binder of 3.0
By weight, 3.5 parts by weight of the α-terpineol solvent and 0.3 parts by weight of the dispersant were mixed to prepare a conductive paste A. Further, 100 parts by weight of tungsten particles having an average particle diameter of 3 μm, 1.9 parts by weight of an acrylic binder, 3.7 parts by weight of an α-terpineol solvent, and 0.2 parts by weight of a dispersant were mixed to obtain a conductive paste B. .

【0110】次に、グリーンシートに、この導電性ペー
ストAを用いたスクリーン印刷で、格子状のガード電極
用印刷体、グランド電極用印刷体を印刷した。また、端
子ピンと接続するためのスルーホール用の貫通孔に導電
性ペーストBを充填した。
Next, a grid-like printed material for guard electrode and printed material for ground electrode were printed on the green sheet by screen printing using the conductive paste A. Further, the conductive paste B was filled in the through holes for through holes for connecting to the terminal pins.

【0111】さらに、印刷されたグリーンシートおよび
印刷がされていないグリーンシートを50枚積層して1
30℃、80kg/cm2 の圧力で一体化することによ
り積層体を作製した。
Further, 50 printed green sheets and 50 unprinted green sheets are laminated to form one sheet.
A laminated body was produced by integrating at 30 ° C. and a pressure of 80 kg / cm 2 .

【0112】(4)次に、この積層体を窒素ガス中で6
00℃で5時間脱脂し、1890℃、圧力150kg/
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。得られた板状体を、直径300
mmの円形状に切り出してセラミック製の板状体とし
た。スルーホール17の大きさは、直径0.2mm、深
さ0.2mmであった。
(4) Next, this laminated body was subjected to 6 in nitrogen gas.
Degreasing at 00 ℃ for 5 hours, 1890 ℃, pressure 150kg /
It was hot-pressed at cm 2 for 3 hours to obtain an aluminum nitride plate-shaped body having a thickness of 3 mm. The plate-shaped body thus obtained has a diameter of 300.
A circular plate of mm was cut out to obtain a ceramic plate-like body. The size of the through hole 17 was 0.2 mm in diameter and 0.2 mm in depth.

【0113】また、ガード電極65、グランド電極66
の厚さは10μm、ガード電極65の形成位置は、ウエ
ハ載置面から1mm、グランド電極66の形成位置は、
ウエハ載置面から1.2mmであった。また、ガード電
極65およびグランド電極66の導体非形成領域66a
の1辺の大きさは、0.5mmであった。
In addition, the guard electrode 65 and the ground electrode 66
Has a thickness of 10 μm, the guard electrode 65 is formed at a position 1 mm from the wafer mounting surface, and the ground electrode 66 is formed at a position
It was 1.2 mm from the wafer mounting surface. In addition, the conductor non-formed region 66a of the guard electrode 65 and the ground electrode 66
The size of one side was 0.5 mm.

【0114】(5)上記(4)で得た板状体を、ダイア
モンド砥石で研磨した後、マスクを載置し、SiC等に
よるブラスト処理で表面に熱電対のための凹部およびウ
エハ吸着用の溝67(幅0.5mm、深さ0.5mm)
を設けた。
(5) After polishing the plate-like body obtained in (4) above with a diamond grindstone, a mask is placed and a blast treatment with SiC or the like is performed on the surface to form concave portions for thermocouples and wafer adsorption. Groove 67 (width 0.5 mm, depth 0.5 mm)
Was set up.

【0115】(6)さらに、ウエハ載置面に対向する面
に抵抗発熱体61を形成するための層を印刷した。印刷
は導電ペーストを用いた。導電ペーストは、プリント配
線板のスルーホール形成に使用されている徳力化学研究
所製のソルベストPS603Dを使用した。この導電ペ
ーストは、銀/鉛ペーストであり、酸化鉛、酸化亜鉛、
シリカ、酸化ホウ素、アルミナからなる金属酸化物(そ
れぞれの重量比率は、5/55/10/25/5)を銀
100重量部に対して7.5重量部含むものであった。
また、銀の形状は平均粒径4.5μmでリン片状のもの
であった。
(6) Further, a layer for forming the resistance heating element 61 was printed on the surface facing the wafer mounting surface. The printing used conductive paste. The conductive paste used was Solbest PS603D manufactured by Tokuriki Kagaku Kenkyusho, which is used for forming through holes in printed wiring boards. This conductive paste is a silver / lead paste and contains lead oxide, zinc oxide,
The metal oxide containing silica, boron oxide, and alumina (the weight ratio of each is 5/55/10/25/5) was 7.5 parts by weight with respect to 100 parts by weight of silver.
Further, the silver had a scaly shape with an average particle size of 4.5 μm.

【0116】(7)導電ペーストを印刷したセラミック
基板63を780℃で加熱焼成して、導電ペースト中の
銀、鉛を焼結させるとともにセラミック基板63に焼き
付けた。さらに硫酸ニッケル30g/l、ほう酸30g
/l、塩化アンモニウム30g/lおよびロッシェル塩
60g/lを含む水溶液からなる無電解ニッケルめっき
浴にヒータ板を浸漬して、銀の焼結体空なる抵抗発熱体
61の表面に厚さ1μm、ホウ素の含有量が1重量%以
下のニッケル層(図示せず)を析出させた。この後、ヒ
ータ板は、120℃で3時間アニーリング処理を施し
た。銀の焼結体からなる抵抗発熱体は、厚さが5μm、
幅2.4mmであり、面積抵抗率が7.7mΩ/□であ
った。
(7) The ceramic substrate 63 on which the conductive paste was printed was heated and fired at 780 ° C. to sinter silver and lead in the conductive paste and burn the ceramic substrate 63. Furthermore, nickel sulfate 30g / l, boric acid 30g
/ L, 30 g / l of ammonium chloride and 60 g / l of Rochelle's salt, the heater plate was immersed in an electroless nickel plating bath, and a thickness of 1 μm was formed on the surface of the resistance heating element 61, which was an empty sintered body of silver. A nickel layer (not shown) having a boron content of 1% by weight or less was deposited. Then, the heater plate was annealed at 120 ° C. for 3 hours. The resistance heating element made of a silver sintered body has a thickness of 5 μm,
The width was 2.4 mm, and the sheet resistivity was 7.7 mΩ / □.

【0117】(8)溝67が形成された面に、スパッタ
リング法により、順次、チタン層、モリブデン層、ニッ
ケル層を形成した。スパッタリングのための装置は、日
本真空技術株式会社製のSV−4540を使用した。ス
パッタリングの条件は気圧0.6Pa、温度100℃、
電力200Wであり、スパッタリング時間は、30秒か
ら1分の範囲内で、各金属によって調整した。得られた
膜の厚さは、蛍光X線分析計の画像から、チタン層は
0.3μm、モリブデン層は2μm、ニッケル層は1μ
mであった。
(8) A titanium layer, a molybdenum layer, and a nickel layer were sequentially formed on the surface where the groove 67 was formed by a sputtering method. As an apparatus for sputtering, SV-4540 manufactured by Nippon Vacuum Technology Co., Ltd. was used. The sputtering conditions are atmospheric pressure 0.6 Pa, temperature 100 ° C.,
The power was 200 W and the sputtering time was adjusted by each metal within the range of 30 seconds to 1 minute. The thickness of the obtained film was 0.3 μm for the titanium layer, 2 μm for the molybdenum layer, and 1 μm for the nickel layer from the image of the fluorescent X-ray analyzer.
It was m.

【0118】(9)硫酸ニッケル30g/l、ほう酸3
0g/l、塩化アンモニウム30g/lおよびロッシェ
ル塩60g/lを含む水溶液からなる無電解ニッケルめ
っき浴に、上記(8)で得られたセラミック基板63を
浸漬し、スパッタリングにより形成された金属層の表面
に厚さ7μm、ホウ素の含有量が1重量%以下のニッケ
ル層を析出させ、120℃で3時間アニーリングした。
抵抗発熱体表面は、電流を流さず、電解ニッケルめっき
で被覆されない。
(9) Nickel sulfate 30 g / l, boric acid 3
The ceramic substrate 63 obtained in (8) above was dipped in an electroless nickel plating bath consisting of an aqueous solution containing 0 g / l, 30 g / l ammonium chloride and 60 g / l Rochelle salt to form a metal layer formed by sputtering. A nickel layer having a thickness of 7 μm and a boron content of 1 wt% or less was deposited on the surface and annealed at 120 ° C. for 3 hours.
The surface of the resistance heating element does not carry an electric current and is not covered with electrolytic nickel plating.

【0119】さらに、表面にシアン化金カリウム2g/
l、塩化アンモニウム75g/l、クエン酸ナトリウム
50g/lおよび次亜リン酸ナトリウム10g/lを含
む無電解金めっき液に、93℃の条件で1分間浸漬し、
ニッケルめっき層上に厚さ1μmの金めっき層を形成し
た。
Furthermore, potassium gold cyanide 2 g /
1, ammonium chloride 75 g / l, sodium citrate 50 g / l, and sodium hypophosphite 10 g / l in an electroless gold plating solution at 93 ° C. for 1 minute.
A gold plating layer having a thickness of 1 μm was formed on the nickel plating layer.

【0120】(10)溝67から裏面に抜ける空気吸引
孔68をドリル加工により形成し、さらにスルーホール
16を露出させるための袋孔(図示せず)を設けた。こ
の袋孔にNi−Au合金(Au81.5重量%、Ni1
8.4重量%、不純物0.1重量%)からなる金ろうを
用い、970℃で加熱リフローしてコバール製の外部端
子ピンを接続させた。また、抵抗発熱体に半田(スズ9
0重量%/鉛10重量%)を介してコバール製の外部端
子ピンを形成した。
(10) An air suction hole 68 is formed in the groove 67 through the rear surface by drilling, and a blind hole (not shown) for exposing the through hole 16 is provided. Ni-Au alloy (Au 81.5% by weight, Ni1
Using a gold braze composed of 8.4% by weight and 0.1% by weight of impurities, reflow was performed by heating at 970 ° C., and external terminal pins made of Kovar were connected. Also, solder (tin 9
External terminal pins made of Kovar were formed through 0% by weight / 10% by weight of lead).

【0121】(11)次に、温度制御のための複数熱電
対を凹部に埋め込み、ウエハプローバヒータ201を得
た。
(11) Next, a plurality of thermocouples for temperature control were embedded in the recess to obtain a wafer prober heater 201.

【0122】セラミック基板は、最大気孔の気孔径が2
μmで、気孔率が1%であった。また、セラミック基板
の温度を200℃に上げたが、200V印加しても絶縁
破壊は生じなかった。さらに、そり量も1μm以下で良
好であった。
The ceramic substrate has a maximum pore diameter of 2
In μm, the porosity was 1%. Although the temperature of the ceramic substrate was raised to 200 ° C., no dielectric breakdown occurred even when 200 V was applied. Further, the warp amount was also good at 1 μm or less.

【0123】(比較例2)実施例2と同様であるが、2
5℃で加熱せずにグリーンシートを積層した。電子顕微
鏡観察(500倍)で観察したところ、ガード電極およ
びグランド電極とも断面端部は、ウエハ処理面に垂直な
面を持っていた。
(Comparative Example 2) Same as Example 2, but 2
The green sheets were laminated without heating at 5 ° C. As a result of observation with an electron microscope (500 times), both of the guard electrode and the ground electrode had cross-section end portions having a surface perpendicular to the wafer processing surface.

【0124】(実施例3)アルミナホットプレート(図
1、2参照) (1)アルミナ:93重量%、SiO2 :5重量%、C
aO:0.5重量%、MgO:0.5重量%、TiO
2 :0.5重量%、アクリルバインダ: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る成形を行っ
て、厚さ0.47mmのグリーンシートを得た。 (2)次に、これらのグリーンシートを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1.8mm、3.0mm、5.0m
m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。
(Example 3) Alumina hot plate (see FIGS. 1 and 2) (1) Alumina: 93% by weight, SiO 2 : 5% by weight, C
aO: 0.5 wt%, MgO: 0.5 wt%, TiO
2 : 0.5% by weight, acrylic binder: 11.5 parts by weight, dispersant: 0.5 parts by weight, and a paste prepared by mixing 53 parts by weight of an alcohol consisting of 1-butanol and ethanol, according to the doctor blade method. Molding was performed to obtain a green sheet having a thickness of 0.47 mm. (2) Next, after drying these green sheets at 80 ° C. for 5 hours, the green sheets that need to be processed are punched to have diameters of 1.8 mm, 3.0 mm, 5.0 m.
There are provided a through hole for inserting the semiconductor wafer supporting pin of m and a through hole for connecting to an external terminal.

【0125】(3)平均粒子径3μmのタングステン粒
子100重量部、アクリル系バインダ1.9重量部、α
−テルピネオール溶媒3.7重量部および分散剤0.2
重量部を混合して導体ペーストBを調製した。この導電
性ペーストB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。
(3) 100 parts by weight of tungsten particles having an average particle diameter of 3 μm, 1.9 parts by weight of acrylic binder, α
-3.7 parts by weight of terpineol solvent and 0.2 of dispersant
Part by weight was mixed to prepare a conductor paste B. The conductive paste B was printed on the green sheet by screen printing to form a conductive paste layer. The printing pattern was a concentric pattern.

【0126】(4)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に、
さらに、タングステンペーストを印刷しないグリーンシ
ートを上側(加熱面)に34枚から60枚、下側に13
枚から30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。
(4) Further, the conductor paste B was filled in the through holes for through holes for connecting the external terminals.
On the green sheet on which the pattern of resistance heating element is formed,
Further, 34 to 60 green sheets on which the tungsten paste is not printed are on the upper side (heating surface) and 13 are on the lower side.
Laminate 30 to 30 sheets at 130 ℃, 80kg / c
A laminate was formed by pressure bonding with a pressure of m 2 .

【0127】(5)次に、得られた積層体を空気中、6
00℃で5時間脱脂し、1600℃、圧力150kg/
cm2 で2時間ホットプレスし、厚さ3mmのアルミナ
板状体を得た。加工条件、研磨条件を変えてこれを直径
280で厚さ19mmの基板とした。内部に厚さ6μ
m、幅10mmの抵抗発熱体5を有するアルミナ製の板
状体とした。
(5) Next, the obtained laminated body was subjected to 6 in air.
Degreasing at 00 ℃ for 5 hours, 1600 ℃, pressure 150kg /
It was hot pressed at cm 2 for 2 hours to obtain an alumina plate having a thickness of 3 mm. By changing the processing conditions and polishing conditions, a substrate having a diameter of 280 and a thickness of 19 mm was prepared. Inside thickness 6μ
A plate-shaped body made of alumina having a resistance heating element 5 of m and a width of 10 mm.

【0128】(6)次に、(3)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。
(6) Next, the plate-like body obtained in (3) is
After polishing with a diamond grindstone, place a mask and
A bottomed hole (diameter: 1.2 mm, depth: 2.0 mm) for a thermocouple was provided on the surface by blasting with C or the like.

【0129】(7)さらに、スルーホールが形成されて
いる部分をえぐり取って袋孔とし、この袋孔にNi−A
uからなる金ろうを用い、700℃で加熱リフローして
コバール製の外部端子を接続させた。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。
(7) Further, the portion where the through hole is formed is cut out to form a bag hole, and the bag hole is made of Ni-A.
Using gold solder made of u, heating reflow was performed at 700 ° C. to connect external terminals made of Kovar. The connection of the external terminals is preferably a structure in which the tungsten support supports at three points. This is because connection reliability can be secured.

【0130】(8)次に、温度制御のための複数の熱電
対を有底孔に埋め込み、抵抗発熱体を有するホットプレ
ート製造を完了した。
(8) Next, a plurality of thermocouples for temperature control were embedded in the bottomed holes to complete the production of a hot plate having a resistance heating element.

【0131】(比較例3)実施例3と同様であるが、2
5℃で加熱せずにグリーンシートを積層した。電子顕微
鏡観察(500倍)によれば、抵抗発熱体の断面端部
は、ウエハ処理面に垂直な面を持っていた。
(Comparative Example 3) Same as Example 3, but 2
The green sheets were laminated without heating at 5 ° C. According to an electron microscope observation (500 times), the cross-sectional end portion of the resistance heating element had a surface perpendicular to the wafer processing surface.

【0132】(実施例4)窒化アルミニウム製ホットプ
レート(図1、2参照) (1)窒化アルミニウム粉末(トクヤマ社製、平均粒径
1.1μm)100重量部、イットリア(平均粒径:
0.4μm)4重量部、アクリルバインダ11.5重量
部、分散剤0.5重量部、アクリル系樹脂バインダ(共
栄社製 商品名KC−600 酸価17KOHmg/
g)8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0.47
mmのグリーンシートを得た。
Example 4 Hot Plate Made of Aluminum Nitride (See FIGS. 1 and 2) (1) 100 parts by weight of aluminum nitride powder (manufactured by Tokuyama Corporation, average particle size 1.1 μm), yttria (average particle size:
0.4 μm) 4 parts by weight, acrylic binder 11.5 parts by weight, dispersant 0.5 parts by weight, acrylic resin binder (Kyoeisha's trade name KC-600, acid value 17 KOHmg /
g) Using a paste prepared by mixing 8 parts by weight and 53 parts by weight of an alcohol composed of 1-butanol and ethanol,
Molded by doctor blade method, thickness 0.47
A green sheet of mm was obtained.

【0133】(2)次に、このグリーンシートを80℃
で5時間乾燥させた後、パンチングにより直径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。
(2) Next, this green sheet is heated to 80 ° C.
1.8m in diameter after punching after drying for 5 hours.
m, 3.0 mm, 5.0 mm, through-holes for inserting semiconductor wafer support pins, and through-holes for connecting to external terminals were provided.

【0134】(3)平均粒子径1μmのタングステンカ
ーバイト粒子100重量部、アクリル系バインダ3.0
重量部、α−テルピネオール溶媒3.5重量部および分
散剤0.3重量部を混合して導体ペーストAを調製し
た。平均粒子径3μmのタングステン粒子100重量
部、アクリル系バインダ1.9重量部、α−テルピネオ
ール溶媒3.7重量部および分散剤0.2重量部を混合
して導体ペーストBを調製した。この導電性ペーストA
をグリーンシートにスクリーン印刷で印刷し、導体ペー
スト層を形成した。印刷パターンは、同心円パターンと
した。また、他のグリーンシートに図10に示した形状
の静電電極パターンからなる導体ペースト層を形成し
た。
(3) 100 parts by weight of tungsten carbide particles having an average particle diameter of 1 μm and an acrylic binder of 3.0
By weight, 3.5 parts by weight of the α-terpineol solvent and 0.3 parts by weight of the dispersant were mixed to prepare a conductor paste A. A conductor paste B was prepared by mixing 100 parts by weight of tungsten particles having an average particle diameter of 3 μm, 1.9 parts by weight of an acrylic binder, 3.7 parts by weight of an α-terpineol solvent and 0.2 part by weight of a dispersant. This conductive paste A
Was printed on the green sheet by screen printing to form a conductor paste layer. The printing pattern was a concentric pattern. Further, a conductor paste layer having an electrostatic electrode pattern having the shape shown in FIG. 10 was formed on another green sheet.

【0135】さらに、外部端子を接続するためのスルー
ホール用の貫通孔に導体ペーストBを充填した。上記処
理の終わったグリーンシートに、さらに、タングステン
ペーストを印刷しないグリーンシートを上側(加熱面)
に37枚、下側に13枚、130℃、80kg/cm2
の圧力で積層した。
Further, the through holes for through holes for connecting the external terminals were filled with the conductor paste B. On top of the green sheet that has undergone the above processing, the green sheet on which the tungsten paste is not printed is placed on the upper side (heating side)
37 sheets, 13 sheets on the lower side, 130 ° C, 80 kg / cm 2
Were laminated under the pressure of.

【0136】(4)次に、得られた積層体を窒素ガス
中、600℃で1時間脱脂し、1890℃、圧力150
kg/cm2 で3時間ホットプレスし、カーボンを81
0ppm含む厚さ3mmの窒化アルミニウム板状体を得
た。これを230mmの円板状に切り出し、内部に厚さ
6μm、幅10mmの抵抗発熱体および静電電極を有す
るセラミック製の板状体とした。
(4) Next, the obtained laminated body was degreased in nitrogen gas at 600 ° C. for 1 hour, and at 1890 ° C. and a pressure of 150.
Hot press at kg / cm 2 for 3 hours to remove carbon 81
A 3 mm thick aluminum nitride plate containing 0 ppm was obtained. This was cut into a disk shape of 230 mm to obtain a ceramic plate-shaped body having a resistance heating element having a thickness of 6 μm and a width of 10 mm and an electrostatic electrode inside.

【0137】(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。
(5) Next, the plate-like body obtained in (4) is
After polishing with a diamond grindstone, place a mask and
A bottomed hole (diameter: 1.2 mm, depth: 2.0 mm) for a thermocouple was provided on the surface by blasting with C or the like.

【0138】(6)さらに、スルーホール用の貫通孔の
一部をえぐり取って凹部とし、この凹部にNi−Auか
らなる金ろうを用い、700℃で加熱リフローしてコバ
ール製の外部端子を接続させた。なお、外部端子の接続
は、タングステンの支持体が3点で支持する構造が望ま
しい。接続信頼性を確保することができるからである。
(6) Further, a part of the through hole for the through hole is cut out to form a concave portion, and a gold brazing material made of Ni-Au is used for this concave portion, and reflow is performed by heating at 700 ° C. to form an external terminal made of Kovar. I was connected. The connection of the external terminals is preferably a structure in which the tungsten support supports at three points. This is because connection reliability can be secured.

【0139】(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、セラミックヒータ(ホットプレ
ート)の製造を完了した。
(7) Next, a plurality of thermocouples for temperature control were embedded in the bottomed holes to complete the production of the ceramic heater (hot plate).

【0140】(比較例4)実施例4と同様であるが、2
5℃で加熱せずにグリーンシートを積層した。電子顕微
鏡観察(500倍)によれば、抵抗発熱体の断面端部
は、ウエハ処理面に垂直な面を持っていた。
(Comparative Example 4) The same as Example 4, but 2
The green sheets were laminated without heating at 5 ° C. According to an electron microscope observation (500 times), the cross-sectional end portion of the resistance heating element had a surface perpendicular to the wafer processing surface.

【0141】評価方法 (1)均熱性 サーモビュア(日本データム社製 IR162012−
0012)を用いて、セラミック基板のウエハ載置面に
おける各場所での温度を測定し、最低温度と最高温度と
の温度差を求めた。
[0141]Evaluation methods (1) Uniformity Thermo viewer (IR162012-made by Nippon Datum Co., Ltd.
0012) on the wafer mounting surface of the ceramic substrate.
Measure the temperature at each location in the
The temperature difference was calculated.

【0142】(2)吸着力 450℃まで昇温し、ロードセル(島津製作所社製 オ
ートグラフ AGS−50)を使用して測定した。 (3)耐熱衝撃性 200℃まで昇温してこれを水中投入し、クラック発生
の有無を調べた。なお、表1中、○は、クラックが発生
せず、耐熱衝撃性を有することを示しており、×は、ク
ラックが発生し、耐熱衝撃性がないことを示している。 (4)リーク電流 セラミック基板内の本来絶縁されている導体間に1kV
の電圧を印加し、300℃でのリーク電流を耐圧試験器
(菊水電子工業社製 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。
(2) Adsorption force The temperature was raised to 450 ° C., and measurement was performed using a load cell (Autograph AGS-50 manufactured by Shimadzu Corporation). (3) Thermal shock resistance The temperature was raised to 200 ° C., and this was put into water to examine whether cracks occurred. In Table 1, ∘ indicates that cracks did not occur and had thermal shock resistance, and x indicates that cracks occurred and there was no thermal shock resistance. (4) Leakage current 1kV between the originally insulated conductors in the ceramic substrate
Voltage is applied, and the leak current at 300 ° C. is measured with a withstand voltage tester (TOS-5051 manufactured by Kikusui Electronics Co., Ltd.) or an ultra high resistor (R8340 manufactured by Advantest).
Was measured using.

【0143】[0143]

【表1】 [Table 1]

【0144】上記表1より明らかなように、実施例1〜
4に係るセラミック基板は、均熱性、耐熱衝撃性とも非
常に優れている。また、実施例1、比較例1からも明ら
かなように、実施例1に係る静電チャックは、チャック
力も大きい。
As is clear from Table 1 above, Examples 1 to
The ceramic substrate according to No. 4 is extremely excellent in both thermal uniformity and thermal shock resistance. Further, as is clear from Example 1 and Comparative Example 1, the electrostatic chuck according to Example 1 has a large chucking force.

【0145】[0145]

【発明の効果】以上、説明したように、本願発明のセラ
ミック基板は、均熱性、耐熱衝撃性に優れ、上記セラミ
ック基板を静電チャックとして用いた場合には、チャッ
ク力も大きくなる。
As described above, the ceramic substrate of the present invention has excellent soaking properties and thermal shock resistance, and when the above ceramic substrate is used as an electrostatic chuck, the chucking force also becomes large.

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

【図1】本発明のセラミック基板を用いたセラミックヒ
ータの一例を模式的に示す平面図である。
FIG. 1 is a plan view schematically showing an example of a ceramic heater using a ceramic substrate of the present invention.

【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。
FIG. 2 is a partially enlarged sectional view of the ceramic heater shown in FIG.

【図3】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断面図である。
FIG. 3 is a cross-sectional view schematically showing an example of an electrostatic chuck using the ceramic substrate of the present invention.

【図4】図3に示したセラミックヒータのA−A線断面
図である。
4 is a cross-sectional view taken along the line AA of the ceramic heater shown in FIG.

【図5】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断面図である。
FIG. 5 is a sectional view schematically showing an example of an electrostatic chuck using the ceramic substrate of the present invention.

【図6】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断面図である。
FIG. 6 is a sectional view schematically showing an example of an electrostatic chuck using the ceramic substrate of the present invention.

【図7】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断面図である。
FIG. 7 is a sectional view schematically showing an example of an electrostatic chuck using the ceramic substrate of the present invention.

【図8】(a)〜(d)は、図5に示した静電チャック
の製造工程の一部を模式的に示す断面図である。
8A to 8D are cross-sectional views schematically showing a part of the manufacturing process of the electrostatic chuck shown in FIG.

【図9】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。
FIG. 9 is a horizontal cross-sectional view schematically showing the shape of an electrostatic electrode that constitutes the electrostatic chuck according to the present invention.

【図10】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。
FIG. 10 is a horizontal cross-sectional view schematically showing the shape of an electrostatic electrode forming the electrostatic chuck according to the present invention.

【図11】本発明に係る静電チャックを支持容器に嵌め
込んだ状態を模式的に示した断面図である。
FIG. 11 is a cross-sectional view schematically showing a state in which the electrostatic chuck according to the present invention is fitted in a support container.

【図12】本発明のセラミック基板を用いたウエハプロ
ーバを模式的に示した断面図である。
FIG. 12 is a cross-sectional view schematically showing a wafer prober using the ceramic substrate of the present invention.

【図13】図12に示したウエハプローバのガード電極
を模式的に示した断面図である。
13 is a sectional view schematically showing a guard electrode of the wafer prober shown in FIG.

【図14】実施例1に係る静電チャックを構成するセラ
ミック基板の破壊断面を示したSEM写真である。
FIG. 14 is an SEM photograph showing a fracture cross section of a ceramic substrate that constitutes the electrostatic chuck according to Example 1.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1、11、63 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、12、25、61 抵抗発熱体 6、13、18 外部端子 7 金属線 8 ペルチェ素子 9 シリコンウエハ 10 セラミックヒータ 14 有底孔 15 貫通孔 16、17、19 スルーホール 20、30、101、201、301、401 静電チ
ャック 25a 金属被覆層 35、36 袋孔 41 支持容器 42 冷媒吹き出し口 43 吸入口 44 冷媒注入口 45 断熱材 62 チャックトップ導体層 65 ガード電極 66 グランド電極 66a 電極非形成領域 67 溝 68 吸引孔 501 ウエハプローバ
1, 11, 63 Ceramic substrate 2, 22, 32a, 32b Chuck positive electrode electrostatic layer 3, 23, 33a, 33b Chuck negative electrode electrostatic layer 2a, 3a Semi-circular arc shaped portion 2b, 3b Comb tooth portion 4 Ceramic dielectric film 5 , 12, 25, 61 resistance heating elements 6, 13, 18 external terminals 7 metal wire 8 Peltier element 9 silicon wafer 10 ceramic heater 14 bottomed hole 15 through holes 16, 17, 19 through holes 20, 30, 101, 201, 301, 401 electrostatic chuck 25a metal coating layers 35, 36 bag hole 41 supporting container 42 refrigerant outlet 43 inlet 44 refrigerant inlet 45 heat insulating material 62 chuck top conductor layer 65 guard electrode 66 ground electrode 66a electrode non-forming region 67 groove 68 Suction hole 501 Wafer prober

フロントページの続き Fターム(参考) 3K034 AA02 AA04 AA11 AA21 BB06 BB14 BC17 FA16 JA01 3K092 PP20 QA05 QB31 QB43 QB44 QB76 RF03 RF11 RF27 VV06 VV22 VV34 5F031 CA02 HA02 HA03 HA18 MA28 MA32 Continued front page    F-term (reference) 3K034 AA02 AA04 AA11 AA21 BB06                       BB14 BC17 FA16 JA01                 3K092 PP20 QA05 QB31 QB43 QB44                       QB76 RF03 RF11 RF27 VV06                       VV22 VV34                 5F031 CA02 HA02 HA03 HA18 MA28                       MA32

Claims (5)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 セラミック基板の内部に導体層が形成さ
れてなるセラミック基板において、前記導体層の端部の
断面は、尖頭状であることを特徴とするセラミック基
板。
1. A ceramic substrate in which a conductor layer is formed inside a ceramic substrate, wherein an end portion of the conductor layer has a pointed cross section.
【請求項2】 前記導体層は、抵抗発熱体であり、ホッ
トプレートとして機能する請求項1に記載のセラミック
基板。
2. The ceramic substrate according to claim 1, wherein the conductor layer is a resistance heating element and functions as a hot plate.
【請求項3】 前記導体層は、静電電極であり、静電チ
ャックとして機能する請求項1または2に記載のセラミ
ック基板。
3. The ceramic substrate according to claim 1, wherein the conductor layer is an electrostatic electrode and functions as an electrostatic chuck.
【請求項4】 前記導体層は、0.1〜200μmの幅
の尖頭状部を有する請求項1〜3のいずれか1に記載の
セラミック基板。
4. The ceramic substrate according to claim 1, wherein the conductor layer has a pointed portion having a width of 0.1 to 200 μm.
【請求項5】 セラミックグリーンシートに導体層を印
刷し、別のグリーンシートと加熱しながら加圧して一体
化し、ついでセラミックを焼結させることを特徴とする
セラミック基板の製造方法。
5. A method of manufacturing a ceramic substrate, comprising printing a conductor layer on a ceramic green sheet, pressurizing it with another green sheet while heating and integrating the same, and then sintering the ceramic.
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WO2020167451A1 (en) * 2019-02-12 2020-08-20 Lam Research Corporation Electrostatic chuck with ceramic monolithic body
US11848177B2 (en) 2018-02-23 2023-12-19 Lam Research Corporation Multi-plate electrostatic chucks with ceramic baseplates

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