JP2003229238A - Ceramic substrate - Google Patents

Ceramic substrate

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JP2003229238A
JP2003229238A JP2002342763A JP2002342763A JP2003229238A JP 2003229238 A JP2003229238 A JP 2003229238A JP 2002342763 A JP2002342763 A JP 2002342763A JP 2002342763 A JP2002342763 A JP 2002342763A JP 2003229238 A JP2003229238 A JP 2003229238A
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JP
Japan
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ceramic substrate
ceramic
heating element
resistance heating
hole
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Application number
JP2002342763A
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Japanese (ja)
Inventor
Yasuji Hiramatsu
靖二 平松
Yasutaka Ito
康隆 伊藤
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Ibiden Co Ltd
Original Assignee
Ibiden Co Ltd
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a ceramic substrate which can prevent cracking due to impacts upon fitting to or removal from a supporting container, or cracking due to thermal stress, thermal shock or the like internally generated upon heating after fixed to the supporting container and rotational movement of the ceramic substrate. <P>SOLUTION: For the ceramic substrate in the interior or on the surface of which a conductor layer is formed, a cutout is formed in the ceramic substrate. <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、ホットプレ
ート(セラミックヒータ)、静電チャック、ウエハプロ
ーバなど、半導体の製造用や検査用の装置として用いら
れるセラミック基板に関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention mainly relates to a ceramic substrate such as a hot plate (ceramic heater), an electrostatic chuck, and a wafer prober which is used as an apparatus for manufacturing and inspecting semiconductors.

【0002】[0002]

【従来の技術】エッチング装置や、化学的気相成長装置
等を含む半導体製造・検査装置等においては、従来、ス
テンレス鋼やアルミニウム合金などの金属製基材を用い
たヒータやウエハプローバ等が用いられてきた。
2. Description of the Related Art In semiconductor manufacturing / inspection equipment including etching equipment and chemical vapor deposition equipment, heaters and wafer probers using metal base materials such as stainless steel and aluminum alloy have been used. Has been.

【0003】ところが、このような金属製のヒータは、
以下のような問題があった。まず、金属製であるため、
ヒータ板の厚みは、15mm程度と厚くしなければなら
ない。なぜなら、薄い金属板では、加熱に起因する熱膨
張により、反り、歪み等が発生していまい、金属板上に
載置したシリコンウエハが破損したり傾いたりしてしま
うからである。しかしながら、ヒータ板の厚みを厚くす
ると、ヒータの重量が重くなり、また、嵩張ってしまう
という問題があった。
However, such a metal heater is
There were the following problems. First of all, because it is made of metal,
The thickness of the heater plate should be as thick as about 15 mm. This is because, in a thin metal plate, warping, distortion, etc. may not occur due to thermal expansion due to heating, and the silicon wafer placed on the metal plate may be damaged or tilted. However, when the thickness of the heater plate is increased, there is a problem that the weight of the heater becomes heavy and the heater becomes bulky.

【0004】また、抵抗発熱体に印加する電圧や電流量
を変えることにより、半導体ウエハ等の被加熱物を加熱
する面(以下、加熱面という)の温度を制御するのであ
るが、金属板が厚いために、電圧や電流量の変化に対し
てヒータ板の温度が迅速に追従せず、温度制御しにくい
という問題もあった。
Further, the temperature of a surface (hereinafter referred to as a heating surface) for heating an object to be heated such as a semiconductor wafer is controlled by changing the voltage and the amount of current applied to the resistance heating element. Since it is thick, the temperature of the heater plate does not quickly follow changes in voltage and current amount, and there is a problem that temperature control is difficult.

【0005】そこで、特開平4−324276号公報で
は、基板として、熱伝導率が高く、強度も大きい非酸化
物セラミックである窒化アルミニウムを使用し、この窒
化アルミニウム基板中に抵抗発熱体とタングステンから
なるスルーホールとが形成され、これらに外部端子とし
て二クロム線がろう付けされたセラミックヒータが提案
されている。
Therefore, in Japanese Patent Laid-Open No. 4-324276, aluminum nitride, which is a non-oxide ceramic having high thermal conductivity and high strength, is used as a substrate, and a resistance heating element and tungsten are used in the aluminum nitride substrate. Has been proposed, and a ceramic heater in which a dichrome wire is brazed to these as external terminals is proposed.

【0006】このようなセラミックヒータでは、高温に
おいても機械的な強度の大きいセラミック基板を用いて
いるため、セラミック基板の厚さを薄くして熱容量を小
さくすることができ、その結果、電圧や電流量の変化に
対してセラミック基板の温度を迅速に追従させることが
できる。
In such a ceramic heater, since a ceramic substrate having high mechanical strength even at high temperature is used, the thickness of the ceramic substrate can be reduced to reduce the heat capacity, and as a result, voltage and current can be reduced. The temperature of the ceramic substrate can be quickly made to follow the change in the amount.

【0007】通常、この種のセラミックヒータでは、セ
ラミック基板の表面または内部に測温素子を取り付け、
このセラミック基板を樹脂製の断熱部材を介して金属製
の支持容器に取り付けた後、測温素子からの配線や抵抗
発熱体からの配線を制御装置に接続し、測温素子により
測定される温度に基づいて抵抗発熱体に電圧を印加し、
セラミック基板の温度を制御している。
Usually, in this type of ceramic heater, a temperature measuring element is attached to the surface or inside of the ceramic substrate,
After mounting this ceramic substrate on a metal support container via a resin heat insulating member, connect the wiring from the temperature measuring element and the wiring from the resistance heating element to the control device, and measure the temperature measured by the temperature measuring element. Voltage is applied to the resistance heating element based on
It controls the temperature of the ceramic substrate.

【0008】図13は、この種のセラミックヒータのセ
ラミック基板を固定部材を用いて支持容器に取り付ける
様子を示す分解斜視図である。
FIG. 13 is an exploded perspective view showing how a ceramic substrate of this type of ceramic heater is attached to a support container using a fixing member.

【0009】図13に示す通り、セラミック基板91の
周縁部付近には、ボルト等の固定部材94を取り付ける
ための貫通孔92が設けられており、この固定部材94
がワッシャー93を介して貫通孔92に挿通され、支持
容器95の貫通孔96にねじ込まれることによりセラミ
ック基板91が支持容器95に固定されるようになって
いる。なお、支持容器95とセラミック基板91の間に
は、通常、樹脂等からなる断熱部材が介装されている。
As shown in FIG. 13, a through hole 92 for mounting a fixing member 94 such as a bolt is provided in the vicinity of the peripheral edge of the ceramic substrate 91, and this fixing member 94 is provided.
Is inserted into the through hole 92 via the washer 93, and is screwed into the through hole 96 of the supporting container 95, whereby the ceramic substrate 91 is fixed to the supporting container 95. A heat insulating member made of resin or the like is usually interposed between the support container 95 and the ceramic substrate 91.

【0010】[0010]

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、このよ
うな貫通孔92を有するセラミック基板91を用いた場
合、貫通孔92とセラミック基板91の側面との間はわ
ずかな距離しかないため、セラミック基板91を取り付
けたり、取り外したりする際の衝撃や、セラミック基板
91を取り付けた後の加熱時等に、セラミック基板91
に熱応力等が生じたり、熱衝撃が生じることにより、貫
通孔92とセラミック基板91の側面との間にクラック
が発生しやすいという問題があった。
However, when the ceramic substrate 91 having such a through hole 92 is used, the through hole 92 and the side surface of the ceramic substrate 91 are only a short distance, and thus the ceramic substrate 91. When the ceramic substrate 91 is attached or detached, or when the ceramic substrate 91 is heated after being attached, the ceramic substrate 91
There is a problem that cracks are likely to occur between the through hole 92 and the side surface of the ceramic substrate 91 due to thermal stress or the like or thermal shock.

【0011】また、セラミック基板91を取り替える際
に、固定部材94を完全に引き抜いてしまわなければ、
セラミック基板91を支持容器から取り外すことができ
ず、取り付けや取り外しに時間がかかるという問題があ
った。さらに、セラミック基板91はシリコンウエハの
形状にあわせて円板形状であるが、セラミック基板91
に貫通孔92を形成しない場合には、セラミック基板9
1が円板形状であるが故に回動しやすく、回動すると、
セラミック基板91に接続されている測温素子や抵抗発
熱体からの配線がねじれて外れたりするという問題もあ
った。
When the ceramic substrate 91 is replaced, the fixing member 94 must be completely pulled out unless
There is a problem that the ceramic substrate 91 cannot be removed from the support container, and it takes time to attach and detach. Further, although the ceramic substrate 91 has a disk shape according to the shape of the silicon wafer, the ceramic substrate 91
When the through hole 92 is not formed in the ceramic substrate 9
Since 1 is a disc shape, it is easy to rotate.
There is also a problem that the wiring from the temperature measuring element or the resistance heating element connected to the ceramic substrate 91 is twisted and comes off.

【0012】本発明は、上記課題に鑑みてなされたもの
であり、セラミック基板を支持容器に取り付けたり、取
り外す際の衝撃や、セラミック基板を支持容器に取り付
けた後の加熱時に、セラミック基板に応力や熱衝撃が働
いても、セラミック基板にクラックが発生することがな
く、また、セラミック基板の取り替えを短時間で行うこ
とができ、しかも、セラミック基板に貫通孔を形成しな
くても、セラミック基板の回動を防止することができる
セラミック基板を提供することを目的とする。
The present invention has been made in view of the above-mentioned problems, and stress is applied to the ceramic substrate when the ceramic substrate is attached to or detached from the support container, or when the ceramic substrate is heated after attaching the ceramic substrate to the support container. The ceramic substrate does not crack even when subjected to thermal shock or thermal shock, and the ceramic substrate can be replaced in a short time. Moreover, even if the through hole is not formed in the ceramic substrate, the ceramic substrate It is an object of the present invention to provide a ceramic substrate that can prevent the rotation of the.

【0013】[0013]

【課題を解決するための手段】本発明は、セラミック基
板の内部または表面に、導体層が形成されてなるセラミ
ック基板であって、上記セラミック基板に切り欠きが形
成されていることを特徴とするセラミック基板である。
The present invention is a ceramic substrate having a conductor layer formed inside or on the surface of the ceramic substrate, wherein the ceramic substrate is provided with a notch. It is a ceramic substrate.

【0014】本発明のセラミック基板によれば、切り欠
きが従来のセラミック基板91における貫通孔92(図
13参照)の役割を果たし、この切り欠きの内部に固定
部材を挿通させることにより、セラミック基板を支持容
器に固定することができる。しかも、切り欠きであるの
で、従来のように、セラミック基板の取付けや取り外し
の際の衝撃によりクラックが発生することはなく、ま
た、セラミック基板に働く応力や熱衝撃に起因してクラ
ックが発生することもない。さらに、固定部材をセラミ
ック基板から完全に引き抜かなくても、固定部材を緩め
てからセラミック基板をずらすことにより、セラミック
基板を支持容器から取り外すことができ、短時間で取り
付け、取り外しを行うことができる。また、円板形状の
セラミック基板の回動を防止することができるため、セ
ラミック基板に接続されている測温素子や抵抗発熱体か
らの配線がねじれて外れたりするという問題もない。さ
らに、セラミック基板に温度分布が存在する場合、セラ
ミック基板が回動することにより温度分布が動いてしま
うと、各シリコンウエハ毎の性能のバラツキが著しく大
きくなるが、本発明ではこのような問題もない。
According to the ceramic substrate of the present invention, the notch plays the role of the through hole 92 (see FIG. 13) in the conventional ceramic substrate 91, and the fixing member is inserted into the notch so that the ceramic substrate is formed. Can be fixed to a support container. Moreover, since it is a notch, unlike the conventional case, a crack does not occur due to an impact at the time of mounting or removing the ceramic substrate, and a crack occurs due to a stress or a thermal shock acting on the ceramic substrate. Nothing. Further, even if the fixing member is not completely pulled out from the ceramic substrate, the ceramic substrate can be removed from the supporting container by loosening the fixing member and then shifting the ceramic substrate, and the mounting and removal can be performed in a short time. . Moreover, since the rotation of the disk-shaped ceramic substrate can be prevented, there is no problem that the wiring from the temperature measuring element or the resistance heating element connected to the ceramic substrate is twisted and disengaged. Further, when the ceramic substrate has a temperature distribution, if the temperature distribution moves due to the rotation of the ceramic substrate, the variation in the performance of each silicon wafer remarkably increases. However, the present invention also has such a problem. Absent.

【0015】本発明において、上記セラミック基板の内
部または表面に、抵抗発熱体が形成された場合には、上
記セラミック基板は、ホットプレートとして機能し、上
記セラミック基板の内部に、静電電極が形成された場合
には、上記セラミック基板は、静電チャックとして機能
する。
In the present invention, when a resistance heating element is formed inside or on the surface of the ceramic substrate, the ceramic substrate functions as a hot plate, and an electrostatic electrode is formed inside the ceramic substrate. If so, the ceramic substrate functions as an electrostatic chuck.

【0016】また、上記セラミック基板の表面に、チャ
ックトップ導体層が形成され、上記セラミック基板の内
部に、ガード電極および/またはグランド電極が形成さ
れた場合には、上記セラミック基板は、ウエハプローバ
として機能する。
When a chuck top conductor layer is formed on the surface of the ceramic substrate and a guard electrode and / or a ground electrode is formed inside the ceramic substrate, the ceramic substrate serves as a wafer prober. Function.

【0017】[0017]

【発明の実施の形態】以下、本発明のセラミック基板に
ついて説明する。本発明のセラミック基板は、セラミッ
ク基板の内部または表面に、導体層が形成されてなるセ
ラミック基板であって、上記セラミック基板に切り欠き
が形成されていることを特徴とする。
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION The ceramic substrate of the present invention will be described below. The ceramic substrate of the present invention is a ceramic substrate in which a conductor layer is formed inside or on the surface of the ceramic substrate, and a notch is formed in the ceramic substrate.

【0018】はじめに、セラミック基板の表面または内
部に導体層として、抵抗発熱体が形成されたホットプレ
ート(セラミックヒータともいう)について説明する。
図1は、本発明のセラミック基板の一例であるセラミッ
クヒータを模式的に示す底面図であり、図2(a)は、
図1に示すセラミックヒータのセラミック基板を固定部
材を用いて支持容器に取り付ける様子を示す分解斜視図
であり、(b)は、切り欠き近傍の部分拡大平面図であ
り、図3は、図1に示すセラミックヒータの一部を模式
的に示す部分拡大断面図である。
First, a hot plate (also referred to as a ceramic heater) having a resistance heating element formed as a conductor layer on the surface or inside of a ceramic substrate will be described.
FIG. 1 is a bottom view schematically showing a ceramic heater which is an example of the ceramic substrate of the present invention, and FIG.
FIG. 2 is an exploded perspective view showing how the ceramic substrate of the ceramic heater shown in FIG. 1 is attached to a support container by using a fixing member, FIG. 3B is a partially enlarged plan view in the vicinity of a notch, and FIG. FIG. 3 is a partially enlarged sectional view schematically showing a part of the ceramic heater shown in FIG.

【0019】図1に示したように、セラミック基板11
は、円板状に形成されており、このセラミック基板11
の周縁部には、3つの切り欠き18が形成され、一方、
セラミック基板11の底面には、周縁部に近い部分に屈
曲形状の回路からなる抵抗発熱体12aが形成され、そ
れよりも内側の部分に略同心円形状からなる抵抗発熱体
12b〜12dが形成され、これらの回路を組み合わせ
ることにより、加熱面11aでの温度が均一になるよう
に設計されている。
As shown in FIG. 1, the ceramic substrate 11
Are formed in a disk shape, and the ceramic substrate 11
Three notches 18 are formed on the periphery of the
On the bottom surface of the ceramic substrate 11, a resistance heating element 12a made of a bent circuit is formed in a portion close to the peripheral portion, and resistance heating elements 12b to 12d having a substantially concentric shape are formed in an inner portion thereof. By combining these circuits, the temperature on the heating surface 11a is designed to be uniform.

【0020】また、抵抗発熱体12a〜12dは、酸化
を防止するために金属被覆層120が形成され、その両
端に入出力用の端子部13a〜13fが形成されてお
り、さらに、この端子部13a〜13fには、図3に示
したように外部端子17が半田等を用いて接合されてい
る。なお、図3では、図示していないが、この外部端子
17には、配線を備えたソケット等が接続され、電源と
の接続が図られるようになっている。
Further, the resistance heating elements 12a to 12d are formed with a metal coating layer 120 for preventing oxidation, and input / output terminal portions 13a to 13f are formed at both ends thereof. External terminals 17 are joined to 13a to 13f using solder or the like, as shown in FIG. Although not shown in FIG. 3, a socket or the like provided with wiring is connected to the external terminal 17 so that the external terminal 17 can be connected to a power source.

【0021】なお、図1に示したセラミック基板11で
は、その底面に抵抗発熱体12a〜12dが形成されて
いるが、抵抗発熱体は、セラミック基板の内部に形成さ
れていてもよい。この場合には、抵抗発熱体の端部の直
下にスルーホールを設け、このスルーホールが露出する
ように袋孔を設けることにより、電源との接続を図るこ
とができる。
Although the resistance heating elements 12a to 12d are formed on the bottom surface of the ceramic substrate 11 shown in FIG. 1, the resistance heating elements may be formed inside the ceramic substrate. In this case, a through hole is provided immediately below the end of the resistance heating element, and a blind hole is provided so that the through hole is exposed, so that connection with the power supply can be achieved.

【0022】また、セラミック基板11には、測温素子
を挿入するための有底孔14が形成されており、中央に
近い部分には、リフターピン16を挿入するための貫通
孔15が形成されている。
Further, a bottomed hole 14 for inserting the temperature measuring element is formed in the ceramic substrate 11, and a through hole 15 for inserting the lifter pin 16 is formed in a portion near the center. ing.

【0023】このリフターピン16は、その上にシリコ
ンウエハ19を載置して上下させることができるように
なっており、これにより、シリコンウエハ19を図示し
ない搬送機に渡したり、搬送機からシリコンウエハ19
を受け取ったりすることができるとともに、シリコンウ
エハ19をセラミック基板11の加熱面11aに載置し
て加熱したり、シリコンウエハ19を加熱面11aから
50〜2000μm離間させた状態で支持し、加熱する
ことができるようになっている。
The lifter pin 16 is configured such that a silicon wafer 19 can be placed on the lifter pin 16 and moved up and down, whereby the silicon wafer 19 is transferred to a carrier machine (not shown) or the silicon wafer is transferred from the carrier machine. Wafer 19
The silicon wafer 19 is placed on the heating surface 11a of the ceramic substrate 11 and heated, or the silicon wafer 19 is supported and heated while being separated from the heating surface 11a by 50 to 2000 μm. Is able to.

【0024】また、セラミック基板11に貫通孔や凹部
を設け、この貫通孔または凹部に先端が尖塔状または半
球状の支持ピンを挿入した後、支持ピンをセラミック基
板11よりわずかに突出させた状態で固定し、この支持
ピンでシリコンウエハ19を支持することにより、加熱
面11aから50〜2000μm離間させた状態で加熱
してもよい。
A state in which a through hole or a recess is provided in the ceramic substrate 11, and a support pin having a pointed or hemispherical tip is inserted into the through hole or the recess, and then the support pin is slightly projected from the ceramic substrate 11. Alternatively, the silicon wafer 19 may be heated by being fixed at a distance of 50 to 2000 μm from the heating surface 11a by supporting the silicon wafer 19 with the support pins.

【0025】このセラミックヒータ10においては、上
記したように、3つの切り欠き18がセラミック基板1
1の外縁部に形成されているが、この切り欠き18の個
数は、セラミック基板11を支持容器にしっかりと固定
することができれば、3個に限定はされず、2個でも、
4個以上であってもよい。ただし、セラミック基板11
を水平に、かつ、安定して支持容器に固定するために、
切り欠き18は、セラミック基板11の外縁部に均等に
形成されていることが望ましい。
In the ceramic heater 10, as described above, the three notches 18 are formed in the ceramic substrate 1.
Although formed on the outer edge portion of 1, the number of the notches 18 is not limited to three as long as the ceramic substrate 11 can be firmly fixed to the support container, and even two may be provided.
It may be four or more. However, the ceramic substrate 11
In order to horizontally and stably fix it to the support container,
The notches 18 are preferably formed evenly on the outer edge of the ceramic substrate 11.

【0026】切り欠き18の大きさは、使用する固定部
材130およびセラミック基板11の大きさ等に合わせ
て適宜調整されるが、幅lは、1〜10mm、奥行きd
は、1〜10mmの範囲であることが望ましい(図2
(b)参照)。ただし、切り欠き18の形状は、例え
ば、図2に示したように平面視U字型のような曲面によ
り形成されていることが望ましい。平面視で、長方形や
V字型のような切り欠きを形成すると、この切り欠きに
角が存在するため、その部分に応力集中が発生し、クラ
ックが生じやすくなるからである。
The size of the notch 18 is appropriately adjusted according to the size of the fixing member 130 and the ceramic substrate 11 to be used, and the width l is 1 to 10 mm and the depth d.
Is preferably in the range of 1 to 10 mm (Fig. 2
(See (b)). However, it is desirable that the shape of the notch 18 be formed by a curved surface such as a U-shape in plan view as shown in FIG. This is because if a notch such as a rectangle or a V shape is formed in a plan view, a corner is present in this notch, stress concentration occurs at that portion, and a crack is likely to occur.

【0027】図2に示すように、このセラミック基板1
1を支持容器150に固定する際には、固定部材130
をワッシャー131を介して切り欠き18に挿通し、支
持容器150のネジが切られた貫通孔151にねじ込ま
せることにより支持容器に固定する。また、固定部材と
して、ボルト、ナットを用い、セラミック基板を固定し
てもよい。なお、図示はしていないが、従来の場合と同
様に、セラミック基板11と支持容器との間には、ポリ
イミド等の耐熱性樹脂やセラミック等の無機材料からな
る断熱部材が介装されていてもよい。
As shown in FIG. 2, this ceramic substrate 1
When fixing 1 to the support container 150, the fixing member 130
Is inserted into the notch 18 through the washer 131, and is screwed into the threaded through hole 151 of the support container 150 to be fixed to the support container. Further, the ceramic substrate may be fixed by using bolts and nuts as the fixing member. Although not shown, a heat insulating member made of a heat resistant resin such as polyimide or an inorganic material such as ceramic is interposed between the ceramic substrate 11 and the supporting container as in the conventional case. Good.

【0028】固定部材130は特に限定されず、例え
ば、金属製のボルト等が挙げられる。ワッシャー131
としては特に限定されず、例えば、金属、耐熱性樹脂、
アルミナ等のセラミックからなるもの等が挙げられる。
The fixing member 130 is not particularly limited, and examples thereof include metal bolts. Washer 131
Is not particularly limited, for example, metal, heat-resistant resin,
Examples include ceramics such as alumina.

【0029】図4(a)は、本発明のセラミック基板の
別の実施形態を模式的に示す分解斜視図であり、(b)
は、さらに、別の実施形態を模式的に示す斜視図であ
る。本発明では、図4(a)に示すように、セラミック
基板210の側面の一部を直線的に切り欠くことによ
り、切り欠き280を形成してもよい。この場合、支持
容器250に形成された貫通孔251が、切り欠き28
0の部分で露出するように、セラミック基板210を支
持容器250に嵌め込み、貫通孔251に回動防止ピン
230を挿入することでセラミック基板210の回転を
防止することができる。なお、この場合には、図5に示
したように、断熱部材(図示せず)を介して支持容器2
50にセラミック基板210を嵌め込むことが望まし
い。さらに、図4(b)に示すように、直線的な切り欠
き380はセラミック基板310に複数箇所あってもよ
い。
FIG. 4 (a) is an exploded perspective view schematically showing another embodiment of the ceramic substrate of the present invention, and FIG. 4 (b).
[Fig. 6] is a perspective view schematically showing another embodiment. In the present invention, as shown in FIG. 4A, the notch 280 may be formed by linearly notching a part of the side surface of the ceramic substrate 210. In this case, the through hole 251 formed in the support container 250 is not
The ceramic substrate 210 can be prevented from rotating by fitting the ceramic substrate 210 into the support container 250 so as to be exposed at the portion of 0 and inserting the rotation prevention pin 230 into the through hole 251. In addition, in this case, as shown in FIG. 5, the support container 2 is provided via a heat insulating member (not shown).
It is desirable to fit the ceramic substrate 210 in 50. Further, as shown in FIG. 4B, there may be a plurality of linear cutouts 380 on the ceramic substrate 310.

【0030】図5は、このような構成のセラミック基板
11が、図1とは別の構成の支持容器に取り付けられた
状態を模式的に示す断面図である。切り欠き18を有す
るセラミック基板11は、円筒形状の支持容器62の上
部に断熱部材61を介して嵌め込まれ、固定部材130
が切り欠き18、断熱部材61の貫通孔を挿通し、支持
容器62の基板受け部62bに形成されたネジ孔にねじ
込まれることにより、支持容器62に固定されている。
FIG. 5 is a sectional view schematically showing a state in which the ceramic substrate 11 having such a structure is attached to a supporting container having a structure different from that of FIG. The ceramic substrate 11 having the notches 18 is fitted into the upper portion of the cylindrical support container 62 via the heat insulating member 61, and the fixing member 130 is provided.
Is fixed to the support container 62 by inserting the notch 18 and the through hole of the heat insulating member 61 and screwing into the screw hole formed in the substrate receiving portion 62b of the support container 62.

【0031】支持容器62は、上記したように、円筒状
の本体62aの上部の内側に、セラミック基板11を固
定するための円環形状の基板受け部62bが設けられる
とともに、本体62aの下部に円環形状の底板受け部6
2cが設けられ、この底板受け部62cに底板64が固
定されている。
As described above, the support container 62 has an annular substrate receiving portion 62b for fixing the ceramic substrate 11 inside the upper portion of the cylindrical main body 62a and a lower portion of the main body 62a. Toroidal bottom plate receiving part 6
2c is provided, and the bottom plate 64 is fixed to the bottom plate receiving portion 62c.

【0032】セラミック基板11は、図1に示したセラ
ミックヒータ10と略同様に構成され、抵抗発熱体12
の端部には、先端がT字形状の導電線66が半田等によ
り接続され、一方、有底孔14には、金属線63を有す
る熱電対等の測温素子28が挿入され、耐熱性樹脂等を
用いて封止されている。金属線63や導電線66は、支
持容器62の底板64に形成された貫通孔64aから引
き出されている。これらの配線は、支持容器の内部に設
けられた絶縁性部材に収容され、底部の貫通孔から一括
して引き出されていてもよい。この場合には、それぞれ
の配線を絶縁性の被覆部材で被覆しておくことが望まし
い。なお、セラミック基板11に形成された貫通孔15
の直下には、リフターピン(図示せず)をスムーズに挿
通することができるように、この貫通孔15と連通する
ようにガイド管69が設けられている。
The ceramic substrate 11 has substantially the same structure as the ceramic heater 10 shown in FIG.
A conductive wire 66 having a T-shaped tip is connected to the end of each by soldering or the like, while a temperature measuring element 28 such as a thermocouple having a metal wire 63 is inserted into the bottomed hole 14 and a heat resistant resin is used. Etc. are used for sealing. The metal wire 63 and the conductive wire 66 are drawn out from a through hole 64 a formed in the bottom plate 64 of the support container 62. These wirings may be housed in an insulating member provided inside the support container and may be collectively pulled out from the through hole at the bottom. In this case, it is desirable to coat each wiring with an insulating coating member. The through hole 15 formed in the ceramic substrate 11
A guide tube 69 is provided immediately below the above so as to communicate with the through hole 15 so that a lifter pin (not shown) can be smoothly inserted.

【0033】本発明のセラミック基板は、図1に示した
ように、支持容器の上に断熱部材等を介して固定されて
いてもよく、図5に示したように、支持容器の上部に断
熱部材等を介して嵌め込まれていてもよい。
As shown in FIG. 1, the ceramic substrate of the present invention may be fixed on the supporting container via a heat insulating member or the like, and as shown in FIG. It may be fitted through a member or the like.

【0034】セラミック基板に形成される抵抗発熱体1
2のパターンとしては、図1に示した同心円形状と屈曲
線形状との組み合わせのほかに、同心円形状、渦巻き形
状、偏心円形状などの単独パターン、または、これらと
屈曲線形状との組み合わせなどが挙げられる。
Resistance heating element 1 formed on a ceramic substrate
As the pattern of 2, in addition to the combination of the concentric circle shape and the bent line shape shown in FIG. 1, a single pattern such as a concentric circle shape, a spiral shape, an eccentric circle shape, or a combination of these and the bent line shape is used. Can be mentioned.

【0035】上記セラミックヒータにおいて、上記抵抗
発熱体からなる回路の数は1以上であれば特に限定され
ないが、加熱面を均一に加熱するためには、複数の回路
が形成されていることが望ましく、特に図1に示したよ
うな、複数の同心円状の回路と屈曲線状の回路とを組み
合わせたものが好ましい。なお、図1に示したセラミッ
クヒータでは、抵抗発熱体が底面に形成されているが、
抵抗発熱体は、セラミック基板の内部に形成されていて
もよい。
In the ceramic heater, the number of circuits consisting of the resistance heating element is not particularly limited as long as it is 1 or more, but it is desirable to form a plurality of circuits in order to uniformly heat the heating surface. Particularly, a combination of a plurality of concentric circuits and a bent line circuit as shown in FIG. 1 is preferable. In the ceramic heater shown in FIG. 1, the resistance heating element is formed on the bottom surface,
The resistance heating element may be formed inside the ceramic substrate.

【0036】上記抵抗発熱体を、セラミック基板の内部
に形成する場合、その形成位置は特に限定されないが、
セラミック基板の底面からその厚さの60%までの位置
に少なくとも1層形成されていることが好ましい。熱が
加熱面に到達するまでに拡散し、加熱面の温度が均一に
なるからである。
When the resistance heating element is formed inside the ceramic substrate, its forming position is not particularly limited.
It is preferable that at least one layer is formed at a position from the bottom surface of the ceramic substrate to 60% of its thickness. This is because the heat diffuses before reaching the heating surface, and the temperature of the heating surface becomes uniform.

【0037】セラミック基板の内部または底面に抵抗発
熱体を形成する際には、金属や導電性セラミックからな
る導体ペーストを用いることが好ましい。即ち、セラミ
ック基板の内部に抵抗発熱体を形成する場合には、グリ
ーンシート上に導体ペースト層を形成した後、グリーン
シートを積層、焼成することにより、内部に抵抗発熱体
を作製する。一方、表面に抵抗発熱体を形成する場合に
は、通常、焼成を行って、セラミック基板を製造した
後、その表面に導体ペースト層を形成し、焼成すること
より、抵抗発熱体を作製する。
When forming the resistance heating element inside or on the bottom surface of the ceramic substrate, it is preferable to use a conductor paste made of metal or conductive ceramic. That is, when the resistance heating element is formed inside the ceramic substrate, after forming the conductor paste layer on the green sheet, the green sheet is laminated and fired to produce the resistance heating element inside. On the other hand, when the resistance heating element is formed on the surface, the resistance heating element is usually manufactured by firing to form a ceramic substrate, then forming a conductor paste layer on the surface and firing.

【0038】上記導体ペーストとしては特に限定されな
いが、導電性を確保するため金属粒子または導電性セラ
ミックが含有されているほか、樹脂、溶剤、増粘剤など
を含むものが好ましい。
The conductor paste is not particularly limited, but it is preferable that the conductor paste contains metal particles or a conductive ceramic in order to secure conductivity, and also contains a resin, a solvent, a thickener and the like.

【0039】上記金属粒子としては、例えば、貴金属
(金、銀、白金、パラジウム)、鉛、タングステン、モ
リブデン、ニッケルなどが好ましい。これらは、単独で
用いてもよく、2種以上を併用してもよい。これらの金
属は、比較的酸化しにくく、発熱するに充分な抵抗値を
有するからである。
As the metal particles, for example, noble metals (gold, silver, platinum, palladium), lead, tungsten, molybdenum, nickel and the like are preferable. These may be used alone or in combination of two or more. This is because these metals are relatively difficult to oxidize and have a resistance value sufficient to generate heat.

【0040】上記導電性セラミックとしては、例えば、
タングステン、モリブデンの炭化物などが挙げられる。
これらは、単独で用いてもよく、2種以上を併用しても
よい。これら金属粒子または導電性セラミック粒子の粒
径は、0.1〜100μmが好ましい。0.1μm未満
と微細すぎると、酸化されやすく、一方、100μmを
超えると、焼結しにくくなり、抵抗値が大きくなるから
である。
As the above-mentioned conductive ceramic, for example,
Examples thereof include tungsten and molybdenum carbides.
These may be used alone or in combination of two or more. The particle size of these metal particles or conductive ceramic particles is preferably 0.1 to 100 μm. 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.

【0041】上記金属粒子の形状は、球状であっても、
リン片状であってもよい。これらの金属粒子を用いる場
合、上記球状物と上記リン片状物との混合物であってよ
い。上記金属粒子がリン片状物、または、球状物とリン
片状物との混合物の場合は、金属粒子間の金属酸化物を
保持しやすくなり、抵抗発熱体とセラミック基板との密
着性を確実にし、かつ、抵抗値を大きくすることができ
るため有利である。
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. When the metal particles are scaly material, or a mixture of spherical material and scaly material, it becomes easier to hold the metal oxide between the metal particles and ensure the adhesion between the resistance heating element and the ceramic substrate. And the resistance value can be increased, which is advantageous.

【0042】導体ペーストに使用される樹脂としては、
例えば、エポキシ樹脂、フェノール樹脂などが挙げられ
る。また、溶剤としては、例えば、イソプロピルアルコ
ールなどが挙げられる。増粘剤としては、セルロースな
どが挙げられる。
The resin used for the conductor paste is
For example, an epoxy resin, a phenol resin, etc. are mentioned. Examples of the solvent include isopropyl alcohol and the like. Examples of the thickener include cellulose and the like.

【0043】抵抗発熱体用の導体ペーストをセラミック
基板の表面に形成する際には、導体ペースト中に金属粒
子のほかに金属酸化物を添加し、金属粒子および金属酸
化物を焼結させたものとすることが好ましい。このよう
に、金属酸化物を金属粒子とともに焼結させることによ
り、セラミック基板と金属粒子とを密着させることがで
きる。
When the conductor paste for the resistance heating element is formed on the surface of the ceramic substrate, metal oxide is added to the conductor paste in addition to the metal particles, and the metal particles and the metal oxide are sintered. It is preferable that Thus, by sintering the metal oxide together with the metal particles, the ceramic substrate and the metal particles can be brought into close contact with each other.

【0044】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 metal oxide is not clear, the surface of the metal particles or the surface of the ceramic substrate made of non-oxide is slightly oxidized. As a result, it is considered that the oxide film is formed, 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.

【0045】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 above 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

【0046】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 proportions of lead oxide, zinc oxide, silica, boron oxide (B 2 O 3 ), alumina, yttria, and titania are, when the total amount of metal oxides is 100 parts by weight, lead oxide is 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.

【0047】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 / □.

【0048】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。
When 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.

【0049】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, it is preferable that a metal coating layer is 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.

【0050】上記金属被覆層を形成する際に使用される
金属は、非酸化性の金属であれば特に限定されないが、
具体的には、例えば、金、銀、パラジウム、白金、ニッ
ケルなどが挙げられる。これらは、単独で用いてもよ
く、2種以上を併用してもよい。これらのなかでは、ニ
ッケルが好ましい。なお、抵抗発熱体をセラミック基板
の内部に形成する場合には、抵抗発熱体表面が酸化され
ることがないため、被覆は不要である。なお、抵抗発熱
体は、上述したように、導体ペーストを用いることによ
り、形成することができるが、金属線を成形体の内部に
埋設することによっても形成することができる。本発明
のセラミック基板は、150℃以上で使用することがで
き、200℃以上で使用することが望ましい。
The metal used in 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 or in combination of two or more. 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. The resistance heating element can be formed by using the conductor paste as described above, but can also be formed by embedding the metal wire inside the molded body. The ceramic substrate of the present invention can be used at 150 ° C. or higher, and preferably 200 ° C. or higher.

【0051】このように本発明のセラミック基板に形成
されている導体層が、抵抗発熱体である場合には、セラ
ミックヒータとして使用することができる。このセラミ
ック基板を構成するセラミック材料は特に限定されるも
のではなく、例えば、窒化物セラミック、炭化物セラミ
ック、酸化物セラミック等が挙げられる。
When the conductor layer formed on the ceramic substrate of the present invention is a resistance heating element, it can be used as a ceramic heater. The ceramic material forming this ceramic substrate is not particularly limited, and examples thereof include nitride ceramics, carbide ceramics, oxide ceramics, and the like.

【0052】上記窒化物セラミックとしては、金属窒化
物セラミック、例えば、窒化アルミニウム、窒化ケイ
素、窒化ホウ素、窒化チタン等が挙げられる。また、上
記炭化物セラミックとしては、金属炭化物セラミック、
例えば、炭化ケイ素、炭化ジルコニウム、炭化チタン、
炭化タンタル、炭化タングステン等が挙げられる。
Examples of the nitride ceramics include metal nitride ceramics such as aluminum nitride, silicon nitride, boron nitride and titanium nitride. Further, as the above-mentioned carbide ceramics, metal carbide ceramics,
For example, silicon carbide, zirconium carbide, titanium carbide,
Examples thereof include tantalum carbide and tungsten carbide.

【0053】上記酸化物セラミックとしては、金属酸化
物セラミック、例えば、アルミナ、ジルコニア、コージ
ュライト、ムライト等が挙げられる。これらのセラミッ
クは単独で用いてもよく、2種以上を併用してもよい。
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.

【0054】これらのセラミックのなかでは、窒化物セ
ラミック、炭化物セラミックの方が酸化物セラミックに
比べて好ましい。熱伝導率が高いからである。また、窒
化物セラミックのなかでは、窒化アルミニウムが最も好
適である。熱伝導率が180W/m・Kと最も高いから
である。
Among these ceramics, nitride ceramics and carbide ceramics are preferable to oxide ceramics. This is because the thermal conductivity is high. Further, among the nitride ceramics, aluminum nitride is most suitable. This is because the highest thermal conductivity is 180 W / m · K.

【0055】また、上記セラミック材料は、焼結助剤を
含有していてもよい。上記焼結助剤としては、例えば、
アルカリ金属酸化物、アルカリ土類金属酸化物、希土類
酸化物等が挙げられる。これらの焼結助剤のなかでは、
CaO、Y23 、Na2 O、Li2 O、Rb2 Oが好
ましい。これらの含有量としては、0.1〜10重量%
が好ましい。また、アルミナを含有していてもよい。
The ceramic material may contain a sintering aid. Examples of the sintering aid include, for example,
Examples thereof include alkali metal oxides, alkaline earth metal oxides and rare earth oxides. Among these sintering aids,
CaO, Y 2 O 3 , Na 2 O, Li 2 O and Rb 2 O are preferred. The content of these is 0.1 to 10% by weight.
Is preferred. It may also contain alumina.

【0056】本発明にかかるセラミック基板は、明度が
JIS Z 8721の規定に基づく値でN4以下のも
のであることが望ましい。このような明度を有するもの
が輻射熱量、隠蔽性に優れるからである。また、このよ
うなセラミック基板は、サーモビュアにより、正確な表
面温度測定が可能となる。
The ceramic substrate according to the present invention preferably has a lightness of N4 or less based on JIS Z 8721. This is because those having such brightness are excellent in radiant heat amount and concealing property. Moreover, such a ceramic substrate enables accurate surface temperature measurement by a thermoviewer.

【0057】ここで、明度のNは、理想的な黒の明度を
0とし、理想的な白の明度を10とし、これらの黒の明
度と白の明度との間で、その色の明るさの知覚が等歩度
となるように各色を10分割し、N0〜N10の記号で
表示したものである。そして、実際の測定は、N0〜N
10に対応する色票と比較して行う。この場合の小数点
1位は0または5とする。
Here, the lightness N is such that the ideal lightness of black is 0, 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. And the actual measurement is N0-N
The color chart corresponding to 10 is compared. In this case, the first decimal place is 0 or 5.

【0058】このような特性を有するセラミック基板
は、セラミック基板中にカーボンを100〜5000p
pm含有させることにより得られる。カーボンには、非
晶質のものと結晶質のものとがあり、非晶質のカーボン
は、セラミック基板の高温における体積抵抗率の低下を
抑制することでき、結晶質のカーボンは、セラミック基
板の高温における熱伝導率の低下を抑制することができ
るため、その製造する基板の目的等に応じて適宜カーボ
ンの種類を選択することができる。
The ceramic substrate having such characteristics has 100 to 5000 p of carbon in the ceramic substrate.
It is obtained by containing pm. There are amorphous carbons and crystalline carbons. Amorphous carbons can suppress a decrease in volume resistivity of a ceramic substrate at high temperatures, and crystalline carbons have Since the decrease in thermal conductivity at high temperature can be suppressed, the type of carbon can be appropriately selected according to the purpose of the substrate to be manufactured.

【0059】非晶質のカーボンは、例えば、C、H、O
だけからなる炭化水素、好ましくは、糖類を、空気中で
焼成することにより得ることができ、結晶質のカーボン
としては、グラファイト粉末等を用いることができる。
また、アクリル系樹脂を不活性雰囲気下で熱分解させた
後、加熱加圧することによりカーボンを得ることができ
るが、このアクリル系樹脂の酸価を変化させることによ
り、結晶性(非晶性)の程度を調整することもできる。
Amorphous carbon is, for example, C, H or O.
It can be obtained by calcining a hydrocarbon consisting only of saccharides, preferably sugar, in air, and graphite powder or the like can be used as the crystalline carbon.
Carbon can be obtained by thermally decomposing an acrylic resin in an inert atmosphere and then applying heat and pressure. By changing the acid value of this acrylic resin, crystalline (non-crystalline) properties can be obtained. The degree of can be adjusted.

【0060】セラミック基板の形状は、円板形状が好ま
しく、その直径は、200mm以上が好ましく、250
mm以上が最適である。円板形状の本発明のセラミック
基板は、温度の均一性が要求されるが、直径の大きな基
板ほど温度が不均一になりやすいからである。セラミッ
ク基板の厚さは、50mm以下が好ましく、20mm以
下がより好ましい。また、1〜5mmが最適である。上
記厚さが薄すぎると、高温で加熱する際に反りが発生し
やすく、一方、厚過ぎると熱容量が大きく成りすぎて昇
温降温特性が低下するからである。
The shape of the ceramic substrate is preferably a disk shape, and the diameter thereof is preferably 200 mm or more, 250
The optimum value is mm or more. This is because the disk-shaped ceramic substrate of the present invention is required to have a uniform temperature, but a substrate having a larger diameter tends to have a non-uniform temperature. The thickness of the ceramic substrate is preferably 50 mm or less, more preferably 20 mm or less. Further, 1 to 5 mm is optimal. This is because if the thickness is too thin, warping tends to occur when heating at high temperature, while if it is too thick, the heat capacity becomes too large and the temperature raising / lowering characteristics deteriorate.

【0061】また、セラミック基板の気孔率は、0また
は5%以下が好ましい。上記気孔率はアルキメデス法に
より測定する。高温での熱伝導率の低下、反りの発生を
抑制できるからである。
The porosity of the ceramic substrate is preferably 0 or 5% or less. The porosity is measured by the Archimedes method. This is because it is possible to suppress the decrease in thermal conductivity at high temperatures and the occurrence of warpage.

【0062】本発明では、必要に応じてセラミック基板
に熱電対を埋め込んでおくことができる。熱電対により
抵抗発熱体の温度を測定し、そのデータをもとに電圧、
電流量を代えて、温度を制御することができるからであ
る。
In the present invention, a thermocouple can be embedded in the ceramic substrate if necessary. The temperature of the resistance heating element is measured with a thermocouple, and the voltage,
This is because the temperature can be controlled by changing the amount of current.

【0063】上記熱電対の金属線の接合部位の大きさ
は、各金属線の素線径と同一か、もしくは、それよりも
大きく、かつ、0.5mm以下がよい。このような構成
によって、接合部分の熱容量が小さくなり、温度が正確
に、また、迅速に電流値に変換されるのである。このた
め、温度制御性が向上してウエハの加熱面の温度分布が
小さくなるのである。上記熱電対としては、例えば、J
IS−C−1602(1980)に挙げられるように、
K型、R型、B型、E型、J型、T型熱電対が挙げられ
る。
The size of the joining portion of the metal wires of the thermocouple is preferably equal to or larger than the wire diameter of each metal wire and 0.5 mm or less. With such a configuration, the heat capacity of the joint portion is reduced, and the temperature is converted into a current value accurately and quickly. Therefore, the temperature controllability is improved and the temperature distribution on the heating surface of the wafer is reduced. Examples of the thermocouple include J
As listed in IS-C-1602 (1980),
Examples include K type, R type, B type, E type, J type, and T type thermocouples.

【0064】上述したセラミックヒータは、セラミック
基板の表面または内部に抵抗発熱体のみが設けられた装
置であり、これにより、シリコンウエハ等の被加熱物を
所定の温度に加熱することができる。本発明のセラミッ
ク基板のその他の具体的な装置としては、例えば、静電
チャック、ウエハプローバ、サセプタ等が挙げられる。
The above-mentioned ceramic heater is a device in which only a resistance heating element is provided on the surface or inside of the ceramic substrate, and by this, an object to be heated such as a silicon wafer can be heated to a predetermined temperature. Other specific devices for the ceramic substrate of the present invention include, for example, an electrostatic chuck, a wafer prober, a susceptor, and the like.

【0065】本発明のセラミック基板の内部に形成され
た導体層が静電電極である場合には、このセラミック基
板は、静電チャックとして機能する。図6(a)は、静
電チャックを模式的に示す縦断面図であり、(b)は、
(a)に示した静電チャックのA−A線断面図である。
When the conductor layer formed inside the ceramic substrate of the present invention is an electrostatic electrode, this ceramic substrate functions as an electrostatic chuck. FIG. 6A is a vertical sectional view schematically showing the electrostatic chuck, and FIG.
It is the sectional view on the AA line of the electrostatic chuck shown to (a).

【0066】この静電チャック20では、セラミック基
板21の内部にチャック正負電極層22、23が埋設さ
れ、その電極上にセラミック誘電体膜25が形成されて
いる。また、セラミック基板21の内部には、抵抗発熱
体24が設けられ、シリコンウエハ19を加熱すること
ができるようになっている。なお、セラミック基板21
には、必要に応じて、RF電極が埋設されていてもよ
い。
In this electrostatic chuck 20, chuck positive and negative electrode layers 22 and 23 are embedded inside a ceramic substrate 21, and a ceramic dielectric film 25 is formed on the electrodes. A resistance heating element 24 is provided inside the ceramic substrate 21 so that the silicon wafer 19 can be heated. The ceramic substrate 21
If necessary, an RF electrode may be embedded therein.

【0067】また、(b)に示したように、静電チャッ
ク20は、通常、平面視円形状に形成されており、セラ
ミック基板21の内部に図6に示した半円弧状部22a
と櫛歯部22bとからなるチャック正極静電層22と、
同じく半円弧状部23aと櫛歯部23bとからなるチャ
ック負極静電層23とが、互いに櫛歯部22b、23b
を交差するように対向して配置されている。
Further, as shown in (b), the electrostatic chuck 20 is usually formed in a circular shape in plan view, and the semi-arcuate portion 22a shown in FIG.
And a chuck positive electrode electrostatic layer 22 including a comb tooth portion 22b,
Similarly, the chuck negative electrode electrostatic layer 23 composed of the semi-circular portion 23a and the comb-tooth portion 23b is provided with the comb-tooth portions 22b and 23b.
Are arranged to face each other.

【0068】この静電チャックを使用する場合には、チ
ャック正極静電層22とチャック負極静電層23とにそ
れぞれ直流電源の+側と−側を接続し、直流電圧を印加
する。これにより、この静電チャック上に載置された半
導体ウエハが静電的に吸着されることになる。
When this electrostatic chuck is used, the positive and negative sides of a DC power source are connected to the chuck positive electrode electrostatic layer 22 and the chuck negative electrode electrostatic layer 23, respectively, and a DC voltage is applied. As a result, the semiconductor wafer placed on this electrostatic chuck is electrostatically adsorbed.

【0069】図7および図8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7
に示す静電チャック70では、セラミック基板71の内
部に半円形状のチャック正極静電層72とチャック負極
静電層73が形成されており、図8に示す静電チャック
80では、セラミック基板81の内部に円を4分割した
形状のチャック正極静電層82a、82bとチャック負
極静電層83a、83bが形成されている。また、2枚
のチャック正極静電層82a、82bおよび2枚のチャ
ック負極静電層83a、83bは、それぞれ交差するよ
うに形成されている。
7 and 8 are horizontal sectional views schematically showing electrostatic electrodes in another electrostatic chuck.
In the electrostatic chuck 70 shown in FIG. 7, a semi-circular chuck positive electrode electrostatic layer 72 and a chuck negative electrode electrostatic layer 73 are formed inside a ceramic substrate 71. In the electrostatic chuck 80 shown in FIG. Inside, the chuck positive electrode electrostatic layers 82a and 82b and the chuck negative electrode electrostatic layers 83a and 83b, each having a shape obtained by dividing a circle into four, are formed. Further, the two chuck positive electrode electrostatic layers 82a and 82b and the two chuck negative electrode electrostatic layers 83a and 83b are formed so as to intersect with each other.

【0070】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。
When forming an electrode in which a circular electrode or the like 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.

【0071】次に、本発明のセラミック基板の表面にチ
ャックトップ導体層を設け、内部に、導体層としてガー
ド電極やグランド電極を形成した場合には、上記セラミ
ック基板は、ウエハプローバとして機能する。図9は、
本発明のセラミック基板の一例であるウエハプローバを
模式的に示した断面図であり、図10は、その平面図で
あり、図11は、図9に示したウエハプローバにおける
A−A線断面図である。
Next, when a chuck top conductor layer is provided on the surface of the ceramic substrate of the present invention and a guard electrode or a ground electrode is formed inside as a conductor layer, the ceramic substrate functions as a wafer prober. Figure 9
It is sectional drawing which showed typically the wafer prober which is an example of the ceramic substrate of this invention, FIG. 10 is the top view, FIG. 11 is the sectional view on the AA line in the wafer prober shown in FIG. Is.

【0072】このウエハプローバ101では、平面視円
形状のセラミック基板3の表面に同心円形状の溝7が形
成されるとともに、溝7の一部にシリコンウエハを吸引
するための複数の吸引孔8が設けられており、溝7を含
むセラミック基板3の大部分にシリコンウエハの電極と
接続するためのチャックトップ導体層2が円形状に形成
されている。
In this wafer prober 101, concentric grooves 7 are formed on the surface of the ceramic substrate 3 which is circular in plan view, and a plurality of suction holes 8 for sucking the silicon wafer are formed in part of the grooves 7. The chuck top conductor layer 2 for connecting to the electrodes of the silicon wafer is formed in a circular shape on most of the ceramic substrate 3 including the groove 7.

【0073】一方、セラミック基板3の底面には、シリ
コンウエハの温度をコントロールするために、図1に示
したような同心円状のパターンと屈曲線状のパターンと
を組み合わせた抵抗発熱体41が設けられており、抵抗
発熱体41の両端に形成された端子部には、外部端子が
接続、固定されている。また、セラミック基板3の内部
には、ストレイキャパシタやノイズを除去するために図
11に示したような格子形状のガード電極5とグランド
電極6とが設けられている。なお、ガード電極5に矩形
状の電極非形成部52が設けられているのは、ガード電
極5を挟んだ上下のセラミック基板を互いに接着させる
ためである。
On the other hand, on the bottom surface of the ceramic substrate 3, there is provided a resistance heating element 41 in which a concentric pattern and a bent line pattern as shown in FIG. 1 are combined in order to control the temperature of the silicon wafer. External terminals are connected and fixed to the terminal portions formed at both ends of the resistance heating element 41. Further, inside the ceramic substrate 3, guard electrodes 5 and ground electrodes 6 having a lattice shape as shown in FIG. 11 are provided in order to remove stray capacitors and noise. The rectangular electrode non-forming portion 52 is provided on the guard electrode 5 in order to bond the upper and lower ceramic substrates sandwiching the guard electrode 5 to each other.

【0074】このような構成のウエハプローバでは、そ
の上に集積回路が形成されたシリコンウエハを載置した
後、このシリコンウエハにテスタピンを持つプローブカ
ードを押しつけ、加熱、冷却しながら電圧を印加して、
回路が正常に動作するか否かをテストする導通テストを
行うことができる。
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. hand,
A continuity test can be performed to test whether the circuit works properly.

【0075】次に、本発明のセラミック基板の製造方法
の一例として、セラミックヒータの製造方法について説
明する。まず、図1に示したセラミック基板11の底面
に抵抗発熱体12が形成されたセラミックヒータの製造
方法について説明する。
Next, a method for manufacturing a ceramic heater will be described as an example of the method for manufacturing a ceramic substrate of the present invention. First, a method for manufacturing a ceramic heater in which the resistance heating element 12 is formed on the bottom surface of the ceramic substrate 11 shown in FIG. 1 will be described.

【0076】(1) セラミック基板の作製工程 上述した窒化アルミニウムなどの窒化物セラミックに必
要に応じてイットリア等の焼結助剤やバインダ等を配合
してスラリーを調製した後、このスラリーをスプレード
ライ等の方法で顆粒状にし、この顆粒を金型などに入れ
て加圧することにより板状などに成形し、生成形体(グ
リーン)を作製する。この際、カーボンを含有させても
よい。
(1) Manufacturing process of ceramic substrate A slurry is prepared by adding a sintering aid such as yttria or a binder to the above-described nitride ceramic such as aluminum nitride, if necessary, and then spray drying this slurry. And the like, and the granules are put into a mold or the like to be pressed into a plate shape to prepare a green shaped body. At this time, carbon may be contained.

【0077】次に、生成形体に、必要に応じて、シリコ
ンウエハを支持するためのリフターピン16を挿通する
貫通孔15となる部分や熱電対などの測温素子を埋め込
むための有底孔14となる部分や固定部材130を挿通
する切り欠き18となる部分等を形成する。焼成後、ド
リルや切削部材等を用い、製造したセラミック基板に貫
通孔15、有底孔14、切り欠き18等を形成してもよ
い。
Next, if necessary, a bottomed hole 14 for embedding a temperature measuring element such as a through hole 15 for inserting a lifter pin 16 for supporting a silicon wafer or a thermocouple into the molded body. A portion that becomes the cutout 18 that penetrates the fixing member 130, and the like are formed. After firing, a through hole 15, a bottomed hole 14, a notch 18, etc. may be formed in the manufactured ceramic substrate using a drill, a cutting member, or the like.

【0078】次に、この生成形体を加熱、焼成して焼結
させ、セラミック製の板状体を製造する。この後、所定
の形状に加工することにより、セラミック基板11を作
製するが、焼成後にそのまま使用することができる形状
としてもよい。加圧しながら加熱、焼成を行うことによ
り、気孔のないセラミック基板11を製造することが可
能となる。加熱、焼成は、焼結温度以上であればよい
が、窒化物セラミックでは、1000〜2500℃であ
る。
Next, this green body is heated, fired and sintered to produce a ceramic plate-like body. After that, the ceramic substrate 11 is manufactured by processing it into a predetermined shape, but it may have a shape that can be used as it is after firing. By heating and firing while applying pressure, it becomes possible to manufacture the ceramic substrate 11 having no pores. The heating and firing may be carried out at a sintering temperature or higher, but in the case of a nitride ceramic, it is 1000 to 2500 ° C.

【0079】(2) セラミック基板に導体ペーストを印刷
する工程 導体ペーストは、一般に、金属粒子、樹脂、溶剤からな
る粘度の高い流動物である。この導体ペーストをスクリ
ーン印刷などを用い、抵抗発熱体を設けようとする部分
に印刷を行うことにより、導体ペースト層を形成する。
また、抵抗発熱体は、セラミック基板全体を均一な温度
にする必要があることから、図1に示すような同心円状
と屈曲線状とを組み合わせたパターンに印刷することが
好ましい。導体ペースト層は、焼成後の抵抗発熱体12
の断面が、方形で、偏平な形状となるように形成するこ
とが好ましい。
(2) Step of Printing Conductor Paste on Ceramic Substrate Generally, the conductor paste is a highly viscous fluid containing metal particles, resin and solvent. This conductor paste is printed on the portion where the resistance heating element is to be provided by screen printing or the like to form a conductor paste layer.
Further, since the resistance heating element needs to keep the temperature of the entire ceramic substrate uniform, it is preferable to print the resistance heating element in a pattern in which concentric circles and curved lines are combined as shown in FIG. The conductor paste layer is used for the resistance heating element 12 after firing.
It is preferable that the cross section is rectangular and has a flat shape.

【0080】(3) 導体ペーストの焼成 セラミック基板11の底面に印刷した導体ペースト層を
加熱焼成して、樹脂、溶剤を除去するとともに、金属粒
子を焼結させ、セラミック基板11の底面に焼き付け、
抵抗発熱体12を形成する。加熱焼成の温度は、500
〜1000℃が好ましい。導体ペースト中に上述した金
属酸化物を添加しておくと、金属粒子、セラミック基板
および金属酸化物が焼結して一体化するため、抵抗発熱
体とセラミック基板との密着性が向上する。
(3) Firing of Conductor Paste The conductor paste layer printed on the bottom surface of the ceramic substrate 11 is heated and fired to remove the resin and the solvent, and the metal particles are sintered and baked on the bottom surface of the ceramic substrate 11.
The resistance heating element 12 is formed. The temperature for heating and firing is 500
The temperature is preferably 1000 ° C. When the above-mentioned metal oxide is added to the conductor paste, the metal particles, the ceramic substrate and the metal oxide are sintered and integrated, so that the adhesion between the resistance heating element and the ceramic substrate is improved.

【0081】(4) 金属被覆層の形成 抵抗発熱体12表面には、金属被覆層を設けることが望
ましい。金属被覆層は、電解めっき、無電解めっき、ス
パッタリング等により形成することができるが、量産性
を考慮すると、無電解めっきが最適である。
(4) Formation of metal coating layer It is desirable to provide a metal coating layer on the surface of the resistance heating element 12. The metal coating layer can be formed by electrolytic plating, electroless plating, sputtering, etc., but in consideration of mass productivity, electroless plating is most suitable.

【0082】(5) 端子等の取り付け 抵抗発熱体12のパターンの端部に電源との接続のため
の外部端子を半田等を用いて取り付ける。また、有底孔
14に熱電対を挿入し、ポリイミド等の耐熱樹脂やセラ
ミックで封止し、セラミックヒータ10とする。なお、
上記方法において、顆粒を金型に投入して成形体を形成
する際、内部に金属線を埋設することにより、セラミッ
ク基板の内部に抵抗発熱体を形成することもできる。
(5) Attachment of terminals and the like External terminals for connection to the power source are attached to the ends of the pattern of the resistance heating element 12 by using solder or the like. Further, a thermocouple is inserted into the bottomed hole 14 and sealed with a heat resistant resin such as polyimide or ceramics to form the ceramic heater 10. In addition,
In the above method, when the granules are put into a mold to form a molded body, a resistance heating element can be formed inside the ceramic substrate by embedding a metal wire inside.

【0083】上記セラミックヒータを製造する際に、セ
ラミック基板の内部に静電電極を設けることにより静電
チャックを製造することができ、また、加熱面にチャッ
クトップ導体層を設け、セラミック基板の内部にガード
電極やグランド電極を設けることによりウエハプローバ
を製造することができる。
When manufacturing the above-mentioned ceramic heater, an electrostatic chuck can be manufactured by providing an electrostatic electrode inside the ceramic substrate, and a chuck top conductor layer is provided on the heating surface so that the inside of the ceramic substrate is A wafer prober can be manufactured by providing a guard electrode and a ground electrode on the substrate.

【0084】セラミック基板の内部に電極を設ける場合
には、金属箔等をセラミック基板の内部に埋設すればよ
い。また、セラミック基板の表面に導体層を形成する場
合には、スパッタリング法やめっき法を用いることがで
き、これらを併用してもよい。
When the electrodes are provided inside the ceramic substrate, a metal foil or the like may be embedded inside the ceramic substrate. When forming a conductor layer on the surface of a ceramic substrate, a sputtering method or a plating method can be used, and these may be used together.

【0085】次に、図12に基づき、セラミック基板の
内部に抵抗発熱体が形成されたセラミックヒータの製造
方法について説明する。 (1) セラミック基板の作製工程 まず、窒化物セラミックの粉末をバインダ、溶剤等と混
合してペーストを調製し、これを用いてグリーンシート
を作製する。上述したセラミック粉末としては、窒化ア
ルミニウムなどを使用することができ、必要に応じて、
イットリア等の焼結助剤を加えてもよい。
Next, a method of manufacturing a ceramic heater having a resistance heating element formed inside a ceramic substrate will be described with reference to FIG. (1) Ceramic Substrate Manufacturing Step First, a powder of nitride ceramic is mixed with a binder, a solvent and the like to prepare a paste, and a green sheet is manufactured using this paste. As the above-mentioned ceramic powder, aluminum nitride or the like can be used, and if necessary,
A sintering aid such as yttria may be added.

【0086】また、バインダとしては、アクリル系バイ
ンダ、エチルセルロース、ブチルセロソルブ、ポリビニ
ルアルコールから選ばれる少なくとも1種が望ましい。
さらに溶媒としては、α−テルピネオール、グリコール
から選ばれる少なくとも1種が望ましい。
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.

【0087】これらを混合して得られるペーストをドク
ターブレード法でシート状に成形してグリーンシート5
0を作製する。グリーンシート50の厚さは、0.1〜
5mmが好ましい。次に、得られたグリーンシート50
に、必要に応じて、シリコンウエハを支持するためのリ
フターピンを挿通する貫通孔となる部分、熱電対などの
測温素子を埋め込むための有底孔となる部分、固定部材
を挿通する切り欠きとなる部分、抵抗発熱体を外部の外
部端子と接続するためのスルーホールとなる部分380
等を形成する。後述するグリーンシート積層体を形成し
た後に、上記加工を行ってもよい。
The paste obtained by mixing these is formed into a sheet by the doctor blade method to obtain a green sheet 5.
Create 0. The thickness of the green sheet 50 is 0.1
5 mm is preferable. Next, the obtained green sheet 50
In addition, if necessary, a part to be a through hole for inserting a lifter pin for supporting a silicon wafer, a part to be a bottomed hole for embedding a temperature measuring element such as a thermocouple, a notch for inserting a fixing member. 380, which is a through hole for connecting the resistance heating element to an external terminal outside.
And so on. The above-mentioned processing may be performed after forming a green sheet laminate described below.

【0088】(2) グリーンシート上に導体ペーストを印
刷する工程 グリーンシート50上に、金属ペーストまたは導電性セ
ラミックを含む導体ペーストを印刷し、導体ペースト層
320を形成する。これらの導電ペースト中には、金属
粒子または導電性セラミック粒子が含まれている。タン
グステン粒子またはモリブデン粒子の平均粒子径は、
0.1〜5μmが好ましい。平均粒子が0.1μm未満
であるか、5μmを超えると、導体ペーストを印刷しに
くいからである。
(2) Step of Printing Conductor Paste on Green Sheet A conductor paste containing a metal paste or a conductive ceramic is printed on the green sheet 50 to form a conductor paste layer 320. These conductive pastes contain metal particles or conductive ceramic particles. The average particle size of tungsten particles or molybdenum particles is
0.1-5 micrometers is preferable. If the average particle size is less than 0.1 μm or exceeds 5 μm, it is difficult to print the conductor paste.

【0089】このような導体ペーストとしては、例え
ば、金属粒子または導電性セラミック粒子85〜87重
量部;アクリル系、エチルセルロース、ブチルセロソル
ブ、ポリビニルアルコールから選ばれる少なくとも1種
のバインダ1.5〜10重量部;および、α−テルピネ
オール、グリコールから選ばれる少なくとも1種の溶媒
を1.5〜10重量部を混合した組成物(ペースト)が
挙げられる。
As such a conductor paste, for example, 85 to 87 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 are used. And a composition (paste) in which 1.5 to 10 parts by weight of at least one solvent selected from α-terpineol and glycol is mixed.

【0090】(3) グリーンシートの積層工程 導体ペーストを印刷していないグリーンシート50を、
導体ペーストを印刷したグリーンシート50の上下に積
層する(図12(a))。このとき、上側に積層するグ
リーンシート50の数を下側に積層するグリーンシート
50の数よりも多くして、抵抗発熱体の形成位置を底面
側の方向に偏芯させる。具体的には、上側のグリーンシ
ート50の積層数は20〜50枚が、下側のグリーンシ
ート50の積層数は5〜20枚が好ましい。
(3) Laminating step of green sheet The green sheet 50 on which the conductor paste is not printed is
The green sheets 50 on which the conductor paste is printed are laminated on the upper and lower sides (FIG. 12A). At this time, the number of green sheets 50 stacked on the upper side is made larger than the number of green sheets 50 stacked on the lower side, and the formation position of the resistance heating element is eccentric in the direction of the bottom surface side. Specifically, the number of stacked upper green sheets 50 is preferably 20 to 50, and the number of stacked lower green sheets 50 is preferably 5 to 20.

【0091】(4) グリーンシート積層体の焼成工程 グリーンシート積層体の加熱、加圧を行い、グリーンシ
ート50および内部の導体ペースト層320を焼結させ
る(図12(b))。加熱温度は、1000〜2000
℃が好ましく、加圧の圧力は、10〜20MPaが好ま
しい。加熱は、不活性ガス雰囲気中で行う。不活性ガス
としては、例えば、アルゴン、窒素などを使用すること
ができる。
(4) Firing Step of Green Sheet Laminated Body The green sheet laminated body is heated and pressed to sinter the green sheet 50 and the conductor paste layer 320 inside (FIG. 12B). The heating temperature is 1000 to 2000
C. is preferred, and the pressure applied is preferably 10 to 20 MPa. The heating is performed in an inert gas atmosphere. As the inert gas, for example, argon, nitrogen or the like can be used.

【0092】なお、焼成を行った後に、測温素子を挿入
するための有底孔等を設けてもよい。有底孔等は、表面
研磨後に、ドリル加工やサンドブラストなどのブラスト
処理を行うことにより形成することができる。また、内
部の抵抗発熱体32と接続するためのスルーホール38
を露出させるために袋孔37を形成し(図12
(c))、この袋孔37に外部端子17を挿入し、加熱
してリフローすることにより、外部端子17を接続する
(図12(d))。加熱温度は、半田処理の場合には9
0〜450℃が好適であり、ろう材での処理の場合に
は、900〜1100℃が好適である。さらに、測温素
子としての熱電対などを耐熱性樹脂等で封止し、セラミ
ックヒータとする。
After baking, a bottomed hole or the like for inserting the temperature measuring element may be provided. The bottomed holes and the like can be formed by polishing the surface and then performing blasting such as drilling or sandblasting. Also, a through hole 38 for connecting to the internal resistance heating element 32.
A blind hole 37 is formed to expose the
(C)), the external terminal 17 is inserted into the bag hole 37, heated and reflowed to connect the external terminal 17 (FIG. 12 (d)). The heating temperature is 9 for soldering.
0 to 450 ° C. is preferable, and 900 to 1100 ° C. is preferable in the case of treatment with a brazing material. Further, a thermocouple as a temperature measuring element is sealed with a heat resistant resin or the like to form a ceramic heater.

【0093】このセラミックヒータでは、その上にシリ
コンウエハ等を載置するか、または、シリコンウエハ等
を支持ピンで保持させた後、シリコンウエハ等の加熱や
冷却を行いながら、種々の操作を行うことができる。
In this ceramic heater, various operations are performed while heating or cooling the silicon wafer or the like after mounting the silicon wafer or the like on the ceramic heater or holding the silicon wafer or the like by the support pins. be able to.

【0094】上記セラミックヒータを製造する際に、セ
ラミック基板の内部に静電電極を設けることにより静電
チャックを製造することができ、また、加熱面にチャッ
クトップ導体層を設け、セラミック基板の内部にガード
電極やグランド電極を設けることによりウエハプローバ
を製造することができる。
When manufacturing the above-mentioned ceramic heater, an electrostatic chuck can be manufactured by providing an electrostatic electrode inside the ceramic substrate, and a chuck top conductor layer is provided on the heating surface so that the inside of the ceramic substrate is A wafer prober can be manufactured by providing a guard electrode and a ground electrode on the substrate.

【0095】セラミック基板の内部に電極を設ける場合
には、抵抗発熱体を形成する場合と同様にグリーンシー
トの表面に導体ペースト層を形成すればよい。また、セ
ラミック基板の表面に導体層を形成する場合には、スパ
ッタリング法やめっき法を用いることができ、これらを
併用してもよい。
When the electrodes are provided inside the ceramic substrate, the conductor paste layer may be formed on the surface of the green sheet as in the case of forming the resistance heating element. When forming a conductor layer on the surface of a ceramic substrate, a sputtering method or a plating method can be used, and these may be used together.

【0096】以下、本発明をさらに詳細に説明する。The present invention will be described in more detail below.

【実施例】(実施例1) セラミックヒータの製造(図
1参照) (1)窒化アルミニウム粉末(トクヤマ社製、平均粒径
1.1μm)100重量部、酸化イットリウム(Y2
3 :イットリア、平均粒径0.4μm)4重量部、アク
リル系樹脂バインダ12重量部およびアルコールからな
る組成物のスプレードライを行い、顆粒状の粉末を作製
した。
EXAMPLES Example 1 Manufacturing of Ceramic Heater (See FIG. 1) (1) 100 parts by weight of aluminum nitride powder (manufactured by Tokuyama Corporation, average particle size 1.1 μm), yttrium oxide (Y 2 O)
3 : Spray dried a composition consisting of yttria, 4 parts by weight of average particle size 0.4 μm), 12 parts by weight of acrylic resin binder and alcohol to prepare granular powder.

【0097】(2)次に、この顆粒状の粉末を金型に入
れ、平板状に成形して生成形体(グリーン)を得た。
(2) Next, the granular powder was put into a mold and molded into a flat plate to obtain a green molded body (green).

【0098】(3)加工処理の終わった生成形体を温
度:1800℃、圧力:20MPaでホットプレスし、
厚さが3mmの窒化アルミニウム焼結体を得た。次に、
この板状体から直径210mmの円板体を切り出し、セ
ラミック性の板状体(セラミック基板11)とした。次
に、この板状体にドリル加工および切削部材による加工
を施し、リフターピンを挿入する貫通孔、シリコンウエ
ハを支持する支持ピンを挿入する貫通孔15、熱電対を
埋め込むための有底孔14(直径:1.1mm、深さ:
2mm)、および、U字形の切り欠き18(幅:5m
m、奥行き:10mm)を形成した。 (4)上記(3)で得た焼結体の底面に、スクリーン印
刷にて導体ペーストを印刷した。印刷パターンは、図1
に示したような同心円形状と屈曲線形状とを組み合わせ
たパターンとした。導体ペーストとしては、プリント配
線板のスルーホール形成に使用されている徳力化学研究
所製のソルベストPS603Dを使用した。
(3) The green body after the processing is hot-pressed at a temperature of 1800 ° C. and a pressure of 20 MPa,
An aluminum nitride sintered body having a thickness of 3 mm was obtained. next,
A disk body having a diameter of 210 mm was cut out from this plate body to obtain a ceramic plate body (ceramic substrate 11). Next, the plate-shaped body is subjected to drilling and cutting with a through-hole to insert a lifter pin, a through-hole 15 to insert a support pin supporting a silicon wafer, and a bottomed hole 14 to embed a thermocouple. (Diameter: 1.1 mm, depth:
2mm) and U-shaped notch 18 (width: 5m
m, depth: 10 mm) was formed. (4) A conductor paste was printed by screen printing on the bottom surface of the sintered body obtained in (3) above. The print pattern is shown in Figure 1.
The pattern is a combination of the concentric circle shape and the bent line shape as shown in FIG. As the conductor paste, Solbest PS603D manufactured by Tokuriki Kagaku Kenkyusho, which is used for forming through holes of printed wiring boards, was used.

【0099】この導体ペーストは、銀−鉛ペーストであ
り、銀100重量部に対して、酸化鉛(5重量%)、酸
化亜鉛(55重量%)、シリカ(10重量%)、酸化ホ
ウ素(25重量%)およびアルミナ(5重量%)からな
る金属酸化物を7.5重量部含むものであった。また、
銀粒子は、平均粒径が4.5μmで、リン片状のもので
あった。
This conductor paste is a silver-lead paste, and based on 100 parts by weight of silver, lead oxide (5% by weight), zinc oxide (55% by weight), silica (10% by weight), boron oxide (25% by weight). % By weight) and 7.5% by weight of a metal oxide composed of alumina (5% by weight). Also,
The silver particles had an average particle size of 4.5 μm and were flaky.

【0100】(5)次に、導体ペーストを印刷した焼結
体を780℃で加熱、焼成して、導体ペースト中の銀、
鉛を焼結させるとともに焼結体に焼き付け、抵抗発熱体
を形成した。銀−鉛の抵抗発熱体12は、その端子部近
傍で、厚さが5μm、幅が2.4mm、面積抵抗率が
7.7mΩ/□であった。 (6)次に、硫酸ニッケル80g/l、次亜リン酸ナト
リウム24g/l、酢酸ナトリウム12g/l、ほう酸
8g/l、塩化アンモニウム6g/lを含む水溶液から
なる無電解ニッケルめっき浴に上記(5)で作製した焼
結体を浸漬し、銀−鉛の抵抗発熱体12の表面に厚さ1
μmの金属被覆層120(ニッケル層)を析出させた。
(5) Next, the sintered body on which the conductor paste is printed is heated and fired at 780 ° C. to obtain silver in the conductor paste.
Lead was sintered and baked on the sintered body to form a resistance heating element. The silver-lead resistance heating element 12 had a thickness of 5 μm, a width of 2.4 mm, and an area resistivity of 7.7 mΩ / □ in the vicinity of its terminal portion. (6) Next, in an electroless nickel plating bath consisting of an aqueous solution containing 80 g / l of nickel sulfate, 24 g / l of sodium hypophosphite, 12 g / l of sodium acetate, 8 g / l of boric acid and 6 g / l of ammonium chloride, the above ( The sintered body prepared in 5) is dipped, and a thickness of 1 is formed on the surface of the silver-lead resistance heating element 12.
A metal coating layer 120 (nickel layer) having a thickness of μm was deposited.

【0101】(7)電源との接続を確保するための端子
部に、スクリーン印刷により、銀−鉛半田ペースト(田
中貴金属社製)を印刷して半田層を形成した。ついで、
半田層の上にコバール製の外部端子17を載置して、4
20℃で加熱リフローし、抵抗発熱体の端子部に外部端
子17を取り付けた。 (8)温度制御のための熱電対を有底孔に挿入し、ポリ
イミド樹脂を充填し、190℃で2時間硬化させ、セラ
ミックヒータ10(図1参照)を得た。
(7) A silver-lead solder paste (manufactured by Tanaka Kikinzoku Co., Ltd.) was printed by screen printing on the terminal portion for ensuring the connection with the power source to form a solder layer. Then,
Place the Kovar external terminal 17 on the solder layer, and
Reflow was performed by heating at 20 ° C., and the external terminal 17 was attached to the terminal portion of the resistance heating element. (8) A thermocouple for temperature control was inserted into the bottomed hole, filled with polyimide resin, and cured at 190 ° C. for 2 hours to obtain a ceramic heater 10 (see FIG. 1).

【0102】(実施例2) 静電チャックの製造 (1)窒化アルミニウム粉末(トクヤマ社製、平均粒径
1.1μm)100重量部、イットリア(平均粒径0.
4μm)4重量部、アクリル系樹脂バインダ12重量
部、分散剤0.5重量部および1−ブタノールとエタノ
ールとからなるアルコール53重量部を混合した組成物
を用い、ドクターブレード法を用いて成形することによ
り厚さ0.47mmのグリーンシートを得た。 (2)次に、このグリーンシートを80℃で5時間乾燥
した後、パンチングを行い、抵抗発熱体と外部端子とを
接続するためのスルーホール用貫通孔を設けた。
Example 2 Production of Electrostatic Chuck (1) 100 parts by weight of aluminum nitride powder (manufactured by Tokuyama Corp., average particle size 1.1 μm), yttria (average particle size 0.1.
4 μm) 4 parts by weight, 12 parts by weight of an acrylic resin 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, and a composition is formed by a doctor blade method. Thus, a green sheet having a thickness of 0.47 mm was obtained. (2) Next, this green sheet was dried at 80 ° C. for 5 hours and then punched to form through holes for through holes for connecting the resistance heating element and external terminals.

【0103】(3)平均粒子径1μmのタングステンカ
ーバイド粒子100重量部、アクリル系バインダ3.0
重量部、α−テルピネオール溶媒3.5重量部、分散剤
0.3重量部を混合して導電性ペーストAを調製した。
また、平均粒子径3μmのタングステン粒子100重量
部、アクリル系バインダ1.9重量部、α−テルピネオ
ール溶媒3.7重量部、分散剤0.2重量部を混合して
導電性ペーストBを調製した。
(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 prepare a conductive paste B. .

【0104】(4)グリーンシートの表面に、上記導電
性ペーストAをスクリーン印刷法により印刷し、抵抗発
熱体を形成した。印刷パターンは、同心円状と屈曲線状
とを組み合わせた実施例1と同様のパターンとした。ま
た、他のグリーンシートに図6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。
(4) The conductive paste A was printed on the surface of the green sheet by a screen printing method to form a resistance heating element. The print pattern was the same as in Example 1 in which concentric circles and bent lines were combined. Further, a conductor paste layer having an electrostatic electrode pattern having the shape shown in FIG. 6 was formed on another green sheet.

【0105】さらに、外部端子を接続するための上記ス
ルーホール用貫通孔に導電性ペーストBを充填した。静
電電極パターンは、櫛歯電極(22b、23b)からな
り、22b、23bはそれぞれ22a、23aと接続す
る(図6(b)参照)。
Further, the through holes for through holes for connecting the external terminals were filled with the conductive paste B. The electrostatic electrode pattern is composed of comb-teeth electrodes (22b, 23b), and 22b, 23b are connected to 22a, 23a, respectively (see FIG. 6 (b)).

【0106】上記処理の終わったグリーンシートに、さ
らに、タングステンペーストを印刷しないグリーンシー
トを上側(加熱面側)に34枚、下側(底面側)に13
枚積層し、その上に静電電極パターンからなる導体ペー
スト層を印刷したグリーンシートを積層し、さらにその
上にタングステンペーストを印刷していないグリーンシ
ートを2枚積層し、これらを130℃、8MPaの圧力
で圧着して積層体を形成した。
34 green sheets on which the tungsten paste is not printed are provided on the upper side (heating side) and 13 on the lower side (bottom side).
A green sheet on which a conductor paste layer composed of an electrostatic electrode pattern is printed is laminated on top of that, and two green sheets on which a tungsten paste is not printed are further laminated thereon, and these are placed at 130 ° C. and 8 MPa. It pressure-bonded by the pressure of and the laminated body was formed.

【0107】(5)次に、得られた積層体を窒素ガス
中、600℃で5時間脱脂し、その後、1890℃、圧
力15MPaの条件で3時間ホットプレスし、厚さ3m
mの窒化アルミニウム板状体を得た。これを直径230
mmの円板状に切り出し、内部に、厚さが5μm、幅が
2.4mm、面積抵抗率が7.7mΩ/□の抵抗発熱体
32および厚さ6μmのチャック正極静電層22、チャ
ック負極静電層23を有する窒化アルミニウム製の板状
体とした。
(5) Next, the obtained laminated body was degreased in nitrogen gas at 600 ° C. for 5 hours, and then hot pressed for 3 hours at 1890 ° C. and a pressure of 15 MPa to give a thickness of 3 m.
Thus, an aluminum nitride plate-shaped body of m was obtained. This is diameter 230
mm disk-shaped, and a resistance heating element 32 having a thickness of 5 μm, a width of 2.4 mm and an area resistivity of 7.7 mΩ / □, and a chuck positive electrode electrostatic layer 22 having a thickness of 6 μm and a chuck negative electrode. A plate-shaped body made of aluminum nitride having the electrostatic layer 23 was formed.

【0108】(6)上記(5)で得たセラミック基板2
1を、ダイアモンド砥石で研磨した後、マスクを載置
し、SiC等によるブラスト処理によって、表面に熱電
対のための有底孔(直径:1.2mm、深さ2.0m
m)および周縁部に直線的切り欠き(側面からの最大距
離:5mm)を設けた。
(6) Ceramic substrate 2 obtained in (5) above
After polishing No. 1 with a diamond grindstone, a mask was placed on the surface, and a bottomed hole (diameter: 1.2 mm, depth 2.0 m for a thermocouple) was formed on the surface by blasting with SiC or the like.
m) and a peripheral notch (maximum distance from side surface: 5 mm).

【0109】(7)さらに、スルーホールが形成されて
いる部分をえぐり取って袋孔とし、この袋孔にNi−A
uからなる金ろうを用い、700℃で加熱リフローして
コバール製の外部端子を接続させた。
(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.

【0110】(8)次に、温度制御のための複数の熱電
対を有底孔に埋め込み、図1に示すパターンの抵抗発熱
体を有する静電チャックの製造を終了した。
(8) Next, a plurality of thermocouples for temperature control were embedded in the bottomed holes, and the manufacture of the electrostatic chuck having the resistance heating element having the pattern shown in FIG. 1 was completed.

【0111】(実施例3) ウエハプローバの製造 (1)窒化アルミニウム粉末(トクヤマ社製、平均粒径
1.1μm)100重量部、イットリア(平均粒径0.
4μm)4重量部、アクリル系樹脂バインダ12重量
部、分散剤0.5重量部および1−ブタノールとエタノ
ールとからなるアルコール53重量部を混合した組成物
を用い、ドクターブレード法を用いて成形することによ
り厚さ0.47mmのグリーンシートを得た。 (2)次に、このグリーンシートを80℃で5時間乾燥
した後、パンチングを行い、電極と外部端子とを接続す
るためのスルーホール用貫通孔を設けた。
Example 3 Manufacturing of Wafer Prober (1) 100 parts by weight of aluminum nitride powder (manufactured by Tokuyama Corp., average particle size 1.1 μm), yttria (average particle size 0.
4 μm) 4 parts by weight, 12 parts by weight of an acrylic resin 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, and a composition is formed by a doctor blade method. Thus, a green sheet having a thickness of 0.47 mm was obtained. (2) Next, after drying this green sheet at 80 ° C. for 5 hours, punching was performed to provide through-hole through holes for connecting electrodes and external terminals.

【0112】(3)平均粒子径1μmのタングステンカ
ーバイド粒子100重量部、アクリル系バインダ3.0
重量部、α−テルピネオール溶媒3.5重量部、分散剤
0.3重量部を混合して導電性ペーストAを調製した。
また、平均粒子径3μmのタングステン粒子100重量
部、アクリル系バインダ1.9重量部、α−テルピネオ
ール溶媒3.7重量部、分散剤0.2重量部を混合して
導電性ペーストBを調製した。
(3) 100 parts by weight of tungsten carbide particles having an average particle size 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 prepare a conductive paste B. .

【0113】(4)グリーンシートの表面に、上記導電
性ペーストAをスクリーン印刷法により印刷し、格子状
のガード電極用印刷層およびグランド電極用印刷層を形
成した(図9および図11参照)。また、外部端子を接
続するための上記スルーホール用貫通孔に導電性ペース
トBを充填してスルーホール用充填層を形成した。そし
て、導電性ペーストが印刷されたグリーンシートおよび
印刷がされていないグリーンシートを50枚積層し、1
30℃、8MPaの圧力で一体化した。
(4) The conductive paste A was printed on the surface of the green sheet by screen printing to form a grid-like print layer for guard electrodes and a print layer for ground electrodes (see FIGS. 9 and 11). . Further, the through-hole through-hole for connecting the external terminal was filled with the conductive paste B to form a through-hole filling layer. Then, 50 sheets of the green sheet on which the conductive paste is printed and the green sheet on which the conductive paste is not printed are stacked, and 1
They were integrated at 30 ° C. and a pressure of 8 MPa.

【0114】(5)一体化させた積層体を600℃で5
時間脱脂し、その後、1890℃、圧力15MPaの条
件で3時間ホットプレスし、厚さ3mmの窒化アルミニ
ウム板状体を得た。この板状体を直径230mmの円状
に切り出してセラミック基板とした。なお、スルーホー
ルの大きさは直径0.2mm、深さ0.2mmであっ
た。また、ガード電極5、グランド電極6の厚さは10
μm、ガード電極5の焼結体厚み方向での形成位置は、
チャック面から1mmのところ、一方、グランド電極6
の焼結体厚み方向での形成位置は、抵抗発熱体から1.
2mmところであった。
(5) The integrated laminated body is heated at 600 ° C. for 5 hours.
After degreasing for 1 hour, hot pressing was performed at 1890 ° C. and a pressure of 15 MPa for 3 hours to obtain an aluminum nitride plate-shaped body having a thickness of 3 mm. This plate-shaped body was cut into a circular shape having a diameter of 230 mm to obtain a ceramic substrate. The size of the through hole was 0.2 mm in diameter and 0.2 mm in depth. The thickness of the guard electrode 5 and the ground electrode 6 is 10
μm, the formation position of the guard electrode 5 in the thickness direction of the sintered body is
1mm from the chuck surface, while the ground electrode 6
The formation position of the sintered body in the thickness direction is 1.
It was 2 mm.

【0115】(6)上記(5)で得たセラミック基板
を、ダイアモンド砥石で研磨した後、マスクを載置し、
SiC等によるブラスト処理によって、表面に熱電対取
付け用の有底孔およびウエハ吸着用の溝7(幅0.5m
m、深さ0.5mm)を形成し、周縁部にU字形の切り
欠き(幅:2.5mm、奥行き:5mm)を形成した。
(6) After polishing the ceramic substrate obtained in (5) above with a diamond grindstone, a mask is placed,
By blasting with SiC or the like, a bottomed hole for attaching a thermocouple and a groove 7 for wafer adsorption (width 0.5 m
m, depth 0.5 mm), and U-shaped notches (width: 2.5 mm, depth: 5 mm) were formed in the peripheral portion.

【0116】(7)さらに、溝7を形成したチャック面
に対向する裏面(底面)に導電性ペーストを印刷して抵
抗発熱体用の導体ペースト層を形成した。この導電性ペ
ーストは、プリント配線板のスルーホール形成に用いら
れている徳力化学研究所製のソルベストPS603Dを
使用した。すなわち、この導電性ペーストは、銀/鉛ペ
ーストであり、酸化鉛、酸化亜鉛、シリカ、酸化ホウ
素、アルミナからなる金属酸化物(それぞれの重量比率
は、5/55/10/25/5)を銀の量に対して7.
5重量%含むものである。なお、この導電性ペースト中
の銀としては、平均粒径4.5μmのリン片状のものを
用いた。
(7) Further, a conductive paste was printed on the back surface (bottom surface) facing the chuck surface on which the groove 7 was formed to form a conductor paste layer for a resistance heating element. As this conductive paste, Solbest PS603D manufactured by Tokuriki Kagaku Kenkyusho, which is used for forming through holes of printed wiring boards, was used. That is, this conductive paste is a silver / lead paste and contains a metal oxide composed of lead oxide, zinc oxide, silica, boron oxide, and alumina (the weight ratio of each is 5/55/10/25/5). 7. For the amount of silver
It contains 5% by weight. As the silver in this conductive paste, a flaky one having an average particle diameter of 4.5 μm was used.

【0117】(8)底面に導電性ペーストを印刷して回
路を形成したセラミック基板(セラミック基板)を78
0℃で加熱焼成して、導電ペースト中の銀、鉛を焼結さ
せるとともにセラミック基板に焼き付け、抵抗発熱体を
形成した。なお、抵抗発熱体のパターンは、同心円状と
屈曲線状とを組み合わせた実施例1と同様のパターンと
した(図1参照)。次いで、このセラミック基板を、硫
酸ニッケル30g/l、ほう酸30g/l、塩化アンモ
ニウム30g/l、ロッシェル塩60g/lを含む水溶
液からなる無電解ニッケルめっき浴中に浸漬して、上記
導電性ペーストからなる抵抗発熱体の表面に、さらに厚
さ1μm、ホウ素の含有量が1重量%以下であるニッケ
ル層を析出させて抵抗発熱体を肥厚化させ、その後12
0℃で3時間の熱処理を行った。こうして得られたニッ
ケル層を含む抵抗発熱体41は、厚さが5μm、幅が
2.4mm、面積抵抗率が7.7mΩ/□であった。
(8) A ceramic substrate (ceramic substrate) 78 having a circuit formed by printing a conductive paste on the bottom surface is formed.
By heating and firing at 0 ° C., silver and lead in the conductive paste were sintered and baked on a ceramic substrate to form a resistance heating element. The pattern of the resistance heating element was the same as that of Example 1 in which the concentric circular shape and the bent linear shape were combined (see FIG. 1). Next, this ceramic substrate is dipped in an electroless nickel plating bath made of an aqueous solution containing 30 g / l of nickel sulfate, 30 g / l of boric acid, 30 g / l of ammonium chloride, and 60 g / l of Rochelle salt to remove the conductive paste. The resistance heating element is thickened by further depositing a nickel layer having a thickness of 1 μm and a boron content of 1% by weight or less on the surface of the resistance heating element.
Heat treatment was performed at 0 ° C. for 3 hours. The resistance heating element 41 including the nickel layer thus obtained had a thickness of 5 μm, a width of 2.4 mm, and an area resistivity of 7.7 mΩ / □.

【0118】(9)溝7が形成されたチャック面に、ス
パッタリング法にてTi、Mo、Niの各層を順次積層
した。このスパッタリングは、装置として日本真空技術
社製のSV−4540を用い、気圧:0.6Pa、温
度:100℃、電力:200W、処理時間:30秒〜1
分の条件で行い、スパッタリングの時間は、スパッタリ
ングする各金属によって調整した。得られた膜は、蛍光
X線分析計の画像からTiは0.3μm、Moは2μ
m、Niは1μmであった。
(9) Ti, Mo, and Ni layers were sequentially laminated on the chuck surface having the groove 7 by a sputtering method. This sputtering uses SV-4540 manufactured by Nippon Vacuum Technology Co., Ltd. as an apparatus, atmospheric pressure: 0.6 Pa, temperature: 100 ° C., electric power: 200 W, processing time: 30 seconds to 1
The sputtering time was adjusted according to each metal to be sputtered. The film obtained had a Ti content of 0.3 μm and a Mo content of 2 μm from the X-ray fluorescence spectrometer image.
m and Ni were 1 μm.

【0119】(10)上記(9)で得られたセラミック
基板を、硫酸ニッケル30g/l、ほう酸30g/l、
塩化アンモニウム30g/l、ロッシェル塩60g/l
を含む水溶液からなる無電解ニッケルめっき浴に浸漬し
て、チャック面に形成されている溝7の表面に、ホウ素
の含有量が1重量%以下のニッケル層(厚さ7μm)を
析出させ、120℃で3時間熱処理した。さらに、セラ
ミック基板表面(チャック面側)にシアン化金カリウム
2g/l、塩化アンモニウム75g/l、クエン酸ナト
リウム50g/l、次亜リン酸ナトリウム10g/lか
らなる無電解金めっき液に93℃の条件で1分間浸漬し
て、セラミック基板のチャック面側のニッケルめっき層
上に、さらに厚さ1μmの金めっき層を積層してチャッ
クトップ導体層2を形成した。
(10) Using the ceramic substrate obtained in (9) above, nickel sulfate 30 g / l, boric acid 30 g / l,
Ammonium chloride 30g / l, Rochelle salt 60g / l
The nickel layer (thickness 7 μm) having a boron content of 1% by weight or less is deposited on the surface of the groove 7 formed on the chuck surface by immersing in an electroless nickel plating bath made of an aqueous solution containing It heat-processed at 3 degreeC. Furthermore, 93 ° C. was applied to an electroless gold plating solution containing 2 g / l of potassium gold cyanide, 75 g / l of ammonium chloride, 50 g / l of sodium citrate, and 10 g / l of sodium hypophosphite on the ceramic substrate surface (chuck surface side). Then, the chuck top conductor layer 2 was formed by dipping for 1 minute under the above condition and further laminating a gold plating layer having a thickness of 1 μm on the nickel plating layer on the chuck surface side of the ceramic substrate.

【0120】(11)次いで、溝7から裏面に抜ける空
気吸引孔8をドリル加工して穿孔し、さらにスルーホー
ル46、47を露出させるための袋孔を設けた。この袋
孔にNi−Au合金(Au81.5wt%、Ni18.
4wt%、不純物0.1wt%)からなる金ろうを用
い、970℃で加熱リフローさせてコバール製の外部端
子を接続させた。また、抵抗発熱体41に半田合金(錫
9/鉛1)を介してコバール製の外部端子を形成した。
(12)温度制御のために、複数の熱電対を有底孔に埋
め込み(図示せず)、ウエハプローバ付きヒータの製造
を終了した。
(11) Next, the air suction hole 8 that escapes from the groove 7 to the back surface is drilled and punched, and a blind hole for exposing the through holes 46 and 47 is provided. Ni-Au alloy (Au 81.5 wt%, Ni18.
4 wt%, 0.1 wt% of impurities) was used, and the solder was heated and reflowed at 970 ° C. to connect external terminals made of Kovar. Further, an external terminal made of Kovar was formed on the resistance heating element 41 via a solder alloy (tin 9 / lead 1).
(12) For temperature control, a plurality of thermocouples were embedded in the bottomed holes (not shown), and the production of the heater with a wafer prober was completed.

【0121】(比較例1)切り欠きを形成せずに同様の
箇所に貫通孔(直径:10mm)を形成した(図13参
照)以外は、実施例1と同様にしてセラミックヒータを
製造した。なお、上記貫通孔の内壁の最も側面に近い部
分は、セラミック基板の側面より、5mmの距離であっ
た。
Comparative Example 1 A ceramic heater was manufactured in the same manner as in Example 1 except that a through hole (diameter: 10 mm) was formed at the same position without forming a notch (see FIG. 13). The portion of the inner wall of the through hole closest to the side surface was 5 mm away from the side surface of the ceramic substrate.

【0122】実施例1、3および比較例1で製造したセ
ラミックヒータおよびウエハプローバを図5に示した構
成からなるステンレス鋼製の支持容器にポリイミドから
なる断熱部材を介して載置し、ステンレス鋼製のボルト
(固定部材)をタングステンからなるワッシャーを介
し、切り欠き、および、断熱部材の貫通孔に挿通し、更
に、上記支持容器のネジ孔にねじ込むことにより、上記
セラミックヒータおよびウエハプローバを支持容器に固
定した。なお、実施例2の静電チャックについては、図
4に示したように、セラミック基板を支持容器に嵌め込
んだ後、回転防止ピンを貫通孔に挿入することにより、
固定した。
The ceramic heater and wafer prober manufactured in Examples 1 and 3 and Comparative Example 1 were placed on a stainless steel support container having the structure shown in FIG. The ceramic heater and wafer prober are supported by inserting the bolt (fixing member) made of tungsten through the washer made of tungsten into the notch and the through hole of the heat insulating member, and further screwing the screw into the screw hole of the supporting container. It was fixed in the container. Regarding the electrostatic chuck of Example 2, as shown in FIG. 4, after the ceramic substrate was fitted in the support container, the rotation prevention pin was inserted into the through hole,
Fixed

【0123】実施例1〜3および比較例1のセラミック
ヒータ等について、通電を行って300℃まで加熱し、
1時間この温度を保持した後冷却する工程を100回繰
り返した後、各セラミック基板を支持容器から取り外
し、クラックの有無を観察した。
The ceramic heaters of Examples 1 to 3 and Comparative Example 1 were energized and heated to 300 ° C.,
After repeating the process of keeping this temperature for 1 hour and then cooling it 100 times, each ceramic substrate was removed from the support container, and the presence or absence of cracks was observed.

【0124】その結果、実施例1〜3に係るセラミック
基板には、クラックは全く観察されなかったが、比較例
1に係るセラミック基板については、セラミック基板の
外縁部近傍に形成した貫通孔から側面に向かってクラッ
クが生じていた。
As a result, cracks were not observed at all in the ceramic substrates according to Examples 1 to 3, but with respect to the ceramic substrate according to Comparative Example 1, the side surface from the through hole formed near the outer edge of the ceramic substrate was observed. There was a crack toward.

【0125】[0125]

【発明の効果】本発明に係るセラミック基板は、上述し
たような構成からなるものであるので、支持容器への取
り付けや取り外しの際に、衝撃等によりクラックが生じ
ることがなく、また、支持容器に固定した後の加熱の際
に、内部に生じる熱応力や熱衝撃等に起因してクラック
が発生することはない。また、固定部材を完全に引き抜
かなくてもセラミック基板を取り外すことができるた
め、短時間で取り付けや取り外しを行うことができる。
さらに、セラミック基板の回動を防止することができる
ため、セラミック基板に接続された配線等のねじれや脱
落を防止することができる。
Since the ceramic substrate according to the present invention has the above-mentioned structure, it does not cause cracks due to impact when it is attached to or detached from the support container, and the support container is not attached. At the time of heating after fixing to No. 3, cracks do not occur due to thermal stress or thermal shock generated inside. Further, since the ceramic substrate can be removed without completely pulling out the fixing member, it is possible to attach or remove the ceramic substrate in a short time.
Further, since the rotation of the ceramic substrate can be prevented, it is possible to prevent the wiring or the like connected to the ceramic substrate from being twisted or dropped.

【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の一例であるセラミッ
クヒータを模式的に示す底面図である。
FIG. 1 is a bottom view schematically showing a ceramic heater which is an example of a ceramic substrate of the present invention.

【図2】(a)は、図1に示したセラミック基板を固定
部材を用いて支持容器に取り付ける様子を示す分解斜視
図であり、(b)は、切り欠き近傍を模式的に示す部分
拡大平面図である。
2 (a) is an exploded perspective view showing how the ceramic substrate shown in FIG. 1 is attached to a support container using a fixing member, and FIG. 2 (b) is a partially enlarged view schematically showing the vicinity of a notch. It is a top view.

【図3】図1に示すセラミックヒータの一部を模式的に
示す部分拡大断面図である。
FIG. 3 is a partially enlarged cross-sectional view schematically showing a part of the ceramic heater shown in FIG.

【図4】(a)は、本発明のセラミック基板の別の実施
形態を模式的に示す斜視図であり、(b)は、さらに、
別の実施形態を模式的に示す斜視図である。
FIG. 4 (a) is a perspective view schematically showing another embodiment of the ceramic substrate of the present invention, and FIG. 4 (b) further includes
It is a perspective view which shows another embodiment typically.

【図5】本発明に係るセラミック基板を別の支持容器に
取り付けた様子を模式的に示す断面図である。
FIG. 5 is a cross-sectional view schematically showing a state in which the ceramic substrate according to the present invention is attached to another supporting container.

【図6】(a)は、静電チャックを模式的に示す縦断面
図であり、(b)は、(a)に示した静電チャックのA
−A線断面図である。
6A is a vertical cross-sectional view schematically showing an electrostatic chuck, and FIG. 6B is a sectional view of the electrostatic chuck shown in FIG.
FIG.

【図7】静電チャックに埋設されている静電電極の別の
一例を模式的に示す水平断面図である。
FIG. 7 is a horizontal sectional view schematically showing another example of the electrostatic electrode embedded in the electrostatic chuck.

【図8】静電チャックに埋設されている静電電極の更に
別の一例を模式的に示す水平断面図である。
FIG. 8 is a horizontal sectional view schematically showing still another example of the electrostatic electrode embedded in the electrostatic chuck.

【図9】本発明のセラミック基板の一例であるウエハプ
ローバを模式的に示す断面図である。
FIG. 9 is a sectional view schematically showing a wafer prober which is an example of the ceramic substrate of the present invention.

【図10】図9に示したウエハプローバの平面図であ
る。
FIG. 10 is a plan view of the wafer prober shown in FIG.

【図11】図9に示したウエハプローバにおけるA−A
線断面図である。
FIG. 11 is an AA in the wafer prober shown in FIG.
It is a line sectional view.

【図12】(a)〜(d)は、本発明に係るセラミック
ヒータの製造方法の一例を模式的に示す断面部である。
12 (a) to 12 (d) are cross-sectional views schematically showing an example of a method for manufacturing a ceramic heater according to the present invention.

【図13】従来のセラミックヒータのセラミック基板を
固定部材を用いて支持容器に取り付ける様子を示しす分
解斜視図である。
FIG. 13 is an exploded perspective view showing how a ceramic substrate of a conventional ceramic heater is attached to a support container using a fixing member.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

2 チャックトップ導体層 3、11、21、71、81 セラミック基板 5 ガード電極 6 グランド電極 7 溝 8 吸引孔 10 セラミックヒータ 11a 加熱面 11b 底面 12a〜12d、24、32、41 抵抗発熱体 13a〜13f 端子部 14 有底孔 15 貫通孔 16 リフターピン 17 外部端子 18 切り欠き 19 シリコンウエハ 20、70、80 静電チャック 22、72、82a、82b チャック正極静電層 23、73、83a、83b チャック負極静電層 25 セラミック誘電体膜 28 測温素子 37 袋孔 38 スルーホール 52 電極非形成部 61 断熱部材 62 支持容器 62a 本体 62b 基板受け部 62c 底板受け部 63 金属線 64 底板 64a 貫通孔 65 冷媒導入管 66 導電線 69 ガイド管 120 金属被覆層 130 固定部材 131 ワッシャー 150 支持容器 2 Chuck top conductor layer 3, 11, 21, 71, 81 Ceramic substrate 5 Guard electrode 6 ground electrode 7 groove 8 suction holes 10 Ceramic heater 11a heating surface 11b bottom 12a to 12d, 24, 32, 41 Resistance heating element 13a to 13f Terminal part 14 Bottomed hole 15 through holes 16 lifter pins 17 External terminal 18 notches 19 Silicon wafer 20, 70, 80 Electrostatic chuck 22, 72, 82a, 82b Chuck positive electrode electrostatic layer 23, 73, 83a, 83b Chuck negative electrode electrostatic layer 25 Ceramic Dielectric Film 28 Temperature measuring element 37 bag holes 38 through hole 52 Electrode non-formed part 61 Thermal insulation member 62 Support container 62a main body 62b Substrate receiving part 62c Bottom plate receiving part 63 metal wire 64 bottom plate 64a through hole 65 Refrigerant introduction pipe 66 Conductive wire 69 Guide tube 120 metal coating layer 130 fixing member 131 washers 150 support containers

フロントページの続き Fターム(参考) 3K034 AA10 BA02 BB06 BB14 CA02 GA10 JA02 3K092 PP20 QA05 RF11 TT19 VV02 VV03 VV31 VV40 4M106 AA01 BA01 DD30 5F045 AA03 BB20 DP01 EK09 EM05Continued front page    F-term (reference) 3K034 AA10 BA02 BB06 BB14 CA02                       GA10 JA02                 3K092 PP20 QA05 RF11 TT19 VV02                       VV03 VV31 VV40                 4M106 AA01 BA01 DD30                 5F045 AA03 BB20 DP01 EK09 EM05

Claims (4)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 セラミック基板の内部または表面に、導
体層が形成されてなるセラミック基板であって、前記セ
ラミック基板に切り欠きが形成されていることを特徴と
するセラミック基板。
1. A ceramic substrate in which a conductor layer is formed inside or on the surface of the ceramic substrate, wherein a notch is formed in the ceramic substrate.
【請求項2】 前記セラミック基板の内部または表面
に、抵抗発熱体が形成され、前記セラミック基板は、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 a resistance heating element is formed inside or on the surface of the ceramic substrate, and the ceramic substrate functions as a hot plate.
【請求項3】 前記セラミック基板の内部に、静電電極
が形成され、前記セラミック基板は、静電チャックとし
て機能する請求項1に記載のセラミック基板。
3. The ceramic substrate according to claim 1, wherein an electrostatic electrode is formed inside the ceramic substrate, and the ceramic substrate functions as an electrostatic chuck.
【請求項4】 前記セラミック基板の表面に、チャック
トップ導体層が形成され、前記セラミック基板の内部
に、ガード電極および/またはグランド電極が形成さ
れ、前記セラミック基板は、ウエハプローバとして機能
する請求項1に記載のセラミック基板。
4. A chuck top conductor layer is formed on the surface of the ceramic substrate, a guard electrode and / or a ground electrode is formed inside the ceramic substrate, and the ceramic substrate functions as a wafer prober. 1. The ceramic substrate according to 1.
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