JP2003234262A

JP2003234262A - 半導体製造・検査装置用セラミック基板

Info

Publication number: JP2003234262A
Application number: JP2002323015A
Authority: JP
Inventors: Yasuji Hiramatsu; 靖二平松; Yasutaka Ito; 康隆伊藤
Original assignee: Ibiden Co Ltd
Current assignee: Ibiden Co Ltd
Priority date: 2000-02-08
Filing date: 2002-11-06
Publication date: 2003-08-22

Abstract

(57)【要約】【課題】実用的に均一な温度分布をセラミック基板の
半導体ウエハを処理する面に与えることができるセラミ
ック基板を提供する。【解決手段】セラミック基板の表面または内部に導電
体を有するセラミック基板であって、前記セラミック基
板は酸素を含有し、そのセラミック基板は円板状であ
り、その直径は２５０ｍｍを超え、その厚さは２５ｍｍ
以下であることを特徴とするセラミック基板。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、主に、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
ーバ用のセラミック基板など、半導体の製造用や検査用
の装置として用いられるセラミック基板に関する。

【０００２】

【従来の技術】エッチング装置や、化学的気相成長装置
等を含む半導体製造、検査装置等においては、従来、ス
テンレス鋼やアルミニウム合金などの金属製基材を用い
たヒータや、ウエハプローバ等が用いられてきた。しか
しながら、金属製のヒータでは温度制御特性が悪く、ま
た厚みも厚くなるため重く嵩張るという問題があり、腐
食性ガスに対する耐蝕性も悪いという問題を抱えてい
た。

【０００３】このような問題を解決するため、金属製の
ものに代えて、窒化アルミニウムなどのセラミックを使
用したヒータが開発されてきた。このようなセラミック
ヒータでは、セラミック基板自体の剛性が高いため、そ
の厚さを余り厚くしなくても、基板の反り等を防止する
ことができるという利点を有しており、ウエハプローバ
や静電チャックには特に好適である。

【０００４】また、近年、半導体ウエハが大型化し、そ
の直径が大きくなるに従い、この半導体ウエハの製造や
検査に用いる静電チャック等においては、大型化した半
導体ウエハを載置するため、セラミック基板の直径を大
きくしなければならず、例えば特開平１１−７４０６４
号公報などには、直径３００ｍｍ、厚さ１７ｍｍの窒化
アルミニウムセラミックからなるホットプレートが開示
されている。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】このように静電チャッ
ク等が大型化すると、半導体素子等の製造の際に要求さ
れるセラミック基板の昇温特性や均熱性が低下してしま
うという問題があった。

【０００６】

【課題を解決するための手段】本発明者らは上記問題を
解決するために鋭意研究した結果、その直径が２５０ｍ
ｍを超えるような大型のセラミック基板の昇温特性や均
熱性が低下する理由として、セラミック基板の熱容量が
大きくなるためであることを知見するとともに、セラミ
ック基板に酸素を含有させることにより焼結性を向上さ
せてセラミック粒子間の熱伝導の障壁を小さくし、か
つ、その厚さを２５ｍｍ以下に調整して、熱容量そのも
のを小さくすることにより、昇温特性や均熱性を改善で
きることを知見した。また、その直径が２５０ｍｍを超
えるような大型のセラミック基板では、その厚さを２５
ｍｍ以内に調整すると、高温で反りが発生しやすくなる
が、導電体をセラミック基板のウエハ処理面の反対側面
から厚さ方向に６０％の位置に形成し、さらにセラミッ
ク自体を酸素を含有する窒化物セラミックまたは酸化物
セラミックにすることでほぼ完全に反りを無くすことが
できることを知見し、本発明を完成させた。

【０００７】さらに、円板状のセラミック基板の直径が
２５０ｍｍ以上の場合に、セラミック基板の熱容量を小
さくするためにその厚さを２５ｍｍ以下に調整すること
になるが、その場合に、抵抗発熱体をセラミック基板の
内部に設けると加熱面との距離がその分短くなり、抵抗
発熱体のパターンに相似した温度分布が発生してしま
う。そこで、抵抗発熱体などの導電体をセラミック基板
の裏側に設けることで加熱面と抵抗発熱体との距離を確
保することができ、昇温特性、均熱性を向上させること
ができることを知見し、本発明を完成させた。また、セ
ラミック基板の厚さを２５ｍｍ以下に調整すると高温で
反りが発生しやすくなるが、本発明ではこのような反り
をも防止することができる。なお、特開平１１−７４０
６４号公報には、直径３００ｍｍ、厚さ１７ｍｍの窒化
アウミニウムセラミックからなるホットプレートが開示
されているが、高温での反りの問題については記載も、
示唆もされておらず、従って、上記公報は、本発明の新
規性、進歩性を阻却するものではない。

【０００８】第一の本発明は、セラミック基板の表面ま
たは内部に導電体を有するセラミック基板であって、上
記セラミック基板は酸素を含有し、そのセラミック基板
は円板状であり、その直径は２５０ｍｍを超え、その厚
さは２５ｍｍ以下であることを特徴とする半導体製造・
検査装置用セラミック基板である。第二の本発明は、セ
ラミック基板の表面に導電体を有するセラミック基板で
あって、上記セラミック基板は円板状であり、その直径
は２５０ｍｍを超え、その厚さは２５ｍｍ以下であるこ
とを特徴とする半導体製造・検査装置用セラミック基板
である。上記第一の本発明と第二の本発明では、導電体
の形成位置が異なり、酸素を含有するか否かが異なる
が、その他の構成要件は、同一であるので、以下におい
ては、二つの発明を合わせて、その内容を説明すること
にする。

【０００９】

【発明の実施の形態】本発明の半導体製造・検査装置用
セラミック基板は、セラミック基板の内部または表面に
導電体を有するセラミック基板であって、そのセラミッ
ク基板は円板状であり、その直径は２５０ｍｍを超え、
その厚さは２５ｍｍ以下であることを特徴とする。上記
セラミック基板は、酸素を含有しているか、または、酸
化物セラミックであることが好ましい。

【００１０】本発明のセラミック基板においては、上記
セラミック基板の直径を２５０ｍｍを超える大型のもの
とする一方、その厚さを２５ｍｍ以下に調整して全体の
重量の増加を抑えているので、セラミック基板の熱容量
が大きくなりすぎるのを防止することができ、半導体ウ
エハの加工等において支障のない程度に均一な温度分布
を有するセラミック基板とすることができる。

【００１１】セラミック基板の厚さが２５ｍｍを超える
と、セラミック基板の熱容量が大きくなり、特に、温度
制御手段を設けて加熱、冷却すると、熱容量の大きさに
起因して温度追従性が低下してしまう。セラミック基板
の厚さは、１０ｍｍ以下、特に５ｍｍ以下がより望まし
い。１０ｍｍを超えると、２００℃以上での熱容量が大
きくなり、温度制御性、半導体ウエハを載置する面の温
度均一性が低下しやすくなる。前記セラミック基板は、
１００〜７００℃の温度領域で使用される。１００℃以
上の温度領域では、セラミックのヤング率が低下してそ
りが発生しやすく、本発明の効果が有益だからである。
前記セラミック基板は、半導体ウエハのリフターピンを
挿入する貫通孔を複数有してなることが望ましい。貫通
孔を有する場合、１００℃以上の温度でヤング率が低下
して、加工時のひずみが解放されそりが生じやすく、本
発明の効果が顕著となるからである。貫通孔の直径は、
０．５ｍｍ〜３０ｍｍが望ましい。なお、本発明のセラ
ミック基板では、半導体ウエハをセラミック基板の一面
に接触させた状態で載置するほか、半導体ウエハをリフ
ターピンや支持ピンなどで支持し、セラミックス基板と
の間に一定の間隔を保って保持する場合もある（図９参
照）。このような半導体ウエハの載置・保持面を、以下
においては、ウエハ処理面と表現する。支持ピンで支持
する場合には、例えば、セラミック基板に凹部を形成
し、この凹部に先端がウエハ処理面よりわずかに突出す
るように、支持ピンを設け、この支持ピンで半導体ウエ
ハを支持する。なお、セラミック基板と半導体ウエハと
の距離を一定に保って加熱する場合、その離間距離は、
５０〜５０００μｍが望ましい。セラミック基板と半導
体ウエハとの距離を一定に保って加熱する場合は、半導
体ウエハとセラミック基板の保持面との距離が一定にな
らないと、半導体ウエハを均一に加熱することができな
い。このため、セラミック基板の反り量を小さくする必
要があり、本発明が特に有利に作用する。本発明では、
反り量は、１００〜７００℃の範囲で、７０μｍ未満で
あることが望ましい。７０μｍを超えると、セラミック
基板の処理面（加熱面）と半導体ウエハとの距離が不均
一になってしまい、半導体ウエハの均一加熱ができない
からである。

【００１２】セラミック基板の直径が２５０ｍｍを超え
るものとしているのは、半導体ウエハの直径は、１０イ
ンチ以上が主流となり、セラミック基板にも大型化が求
められているからである。上記セラミック基板は、１２
インチ（３００ｍｍ）以上であることが望ましい。次世
代の半導体ウエハの主流となるからである。また、セラ
ミック基板の直径が２５０ｍｍを超えるものは高温で自
重等により反りが発生しやすくなる。このような反りは
厚さ２５ｍｍ以下のセラミックで顕著である。本発明で
は、このような高温での反りが発生しやすいセラミック
の特定領域に導電体を設けることでこのような反りを防
止することができるのである。

【００１３】上記導電体は、セラミック基板のウエハ処
理面の反対側面から厚さ方向に６０％の位置までの領域
または上記反対側面に設けることが望ましい。反りは、
自重により発生するか、または、ウエハプローバ用のセ
ラミック基板（以下、ウエハプローバという）の場合
は、プローブの圧力により発生する。このため、反りが
発生する場合は、ウエハ処理面の反対側面に引っ張りの
力が働くことになるが、本発明では導電体を設けること
でこの引っ張りの力に抗することができ、反りを防止す
ることができる。上記導電体としては、導電性セラミッ
ク、金属箔、金属焼結体、金属線などが挙げられる。金
属は一般に高温になってもヤング率が低下しにくく、高
温領域でセラミックのヤング率が低下しても、金属箔、
金属焼結体、金属線などが存在することにより、全体の
ヤング率低下を防止することができ、また、上記導電性
セラミックも、導電性であるが故に金属と類似の結合構
造や結晶構造を持つため、高温でのヤング率が低下しに
くく、セラミック基板の高温での反り防止が可能にな
る。

【００１４】また、上記導電体が抵抗発熱体として機能
する場合は、セラミック基板のウエハ処理面の反対側面
から厚さ方向に５０％の位置までの領域または上記反対
側面に設けることが望ましい。これは、発熱体からセラ
ミック基板の内部を通ってウエハ処理面に熱が伝達され
る場合、セラミック基板中で拡散して均熱化するためで
あり、ウエハ処理面と発熱体との距離は大きい方がウエ
ハ処理面の表面温度を均一化しやすいからである。

【００１５】また、本発明の半導体装置用用セラミック
基板では、２５〜８００℃までの温度範囲におけるヤン
グ率が２８０ＧＰａ以上であるセラミック基板を使用す
ることが望ましい。ヤング率が２８０ＧＰａ未満である
と、剛性が低すぎるため、加熱時の反り量を小さくする
ことが困難となり、その反りに起因して、半導体ウエハ
が破損する場合があるからである。

【００１６】本発明では、気孔が全く存在しないか、気
孔が存在する場合はその最大気孔の気孔径は５０μｍ以
下であることが望ましい。気孔が存在しない場合は、高
温での耐電圧が特に高くなり、逆に気孔が存在する場合
は、破壊靱性値が高くなる。このためどちらの設計にす
るかは、要求特性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。

【００１７】本発明では、最大気孔の気孔径が５０μｍ
以下であることが望ましい。最大気孔の気孔径が５０μ
ｍを超えると高温、特に２００℃以上での耐電圧特性を
確保できなくなるからである。最大気孔の気孔径は１０
μｍ以下であることがよりが望ましい。２００℃以上で
の反り量が小さくなるからである。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Ｂ
Ｎ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。

【００１８】最大気孔の気孔径の測定は、試料を５個用
意し、その表面を鏡面研磨し、２０００〜５０００倍の
倍率で表面を電子顕微鏡で１０箇所撮影することにより
行う。そして、撮影された写真で最大の気孔径を選び、
５０ショットの平均を最大気孔の気孔径とする。上記窒
化物セラミック基板は、０．０５〜１０重量％の酸素を
含有していることが望ましい。０．０５重量％未満で
は、耐電圧を確保することができず、また、高温での反
りを防ぐことができず、逆に１０重量％を超えると酸化
物の高温での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り、また、酸素量が１０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。特に０．１〜５重量％が最適である。

【００１９】酸素は、原料を空気中あるいは酸素中で加
熱するか、あるいは焼結助剤を添加することで導入する
ことができる。また、酸素含有のセラミック（酸素含有
の窒化物セラミック、酸素含有の炭化物セラミック、酸
化物セラミック）は高温で反りが発生しにくい。高温で
のヤング率が低下しにくいからである。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。

【００２０】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。

【００２１】上記窒化物セラミックとしては、金属窒化
物セラミック、例えば、窒化アルミニウム、窒化ケイ
素、窒化ホウ素、窒化チタン等が挙げられる。また、上
記炭化物セラミックとしては、金属炭化物セラミック、
例えば、炭化ケイ素、炭化ジルコニウム、炭化チタン、
炭化タンタル、炭化タンステン等が挙げられる。

【００２２】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。

【００２３】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。高温で反りが発
生しにくいからである。また、窒化物セラミックの中で
は窒化アルミニウムが最も好適である。熱伝導率が１８
０Ｗ／ｍ・Ｋと最も高いからである。

【００２４】本発明においては、セラミック基板中に焼
結助剤を含有することが望ましい。焼結助剤としては、
アルカリ金属酸化物、アルカリ土類金属酸化物、希土類
酸化物を使用することができ、これらの焼結助剤のなか
では、特にＣａＯ、Ｙ_２Ｏ_３、Ｎａ_２Ｏ、Ｌｉ_２Ｏ、Ｒ
ｂ_２Ｏ_３が好ましい。また、アルミナを使用してもよ
い。これらの含有量としては、０．１〜２０重量％が望
ましい。

【００２５】本発明では、セラミック基板中に５０〜５
０００ｐｐｍ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、２００
〜２０００ｐｐｍがより好ましい。

【００２６】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ＪＩＳＺ８７２１の規定に基づ
く値でＮ６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。

【００２７】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。

【００２８】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、ウエハプローバ、ホットプレート、サセプタ等
が挙げられる。

【００２９】図１は、本発明のセラミック基板の一実施
形態である静電チャックの一例を模式的に示した縦断面
図であり、図２は、図１に示した静電チャックにおける
Ａ−Ａ線断面図であり、図３は、図１に示した静電チャ
ックにおけるＢ−Ｂ線断面図である。

【００３０】この静電チャック１０１では、平面視円形
状のセラミック基板１の内部に、チャック正極静電層２
とチャック負極静電層３とからなる静電電極層が埋設さ
れている。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。

【００３１】この静電電極層上に、該静電電極層を被覆
するように形成されたセラミック層は、シリコンウエハ
を吸着するための誘電体膜として機能するので、以下に
おいては、セラミック誘電体膜４ということとする。

【００３２】図２に示したように、チャック正極静電層
２は、半円弧状部２ａと櫛歯部２ｂとからなり、チャッ
ク負極静電層３も、同じく半円弧状部３ａと櫛歯部３ｂ
とからなり、これらのチャック正極静電層２とチャック
負極静電層３とは、櫛歯部２ｂ、３ｂを交差するように
対向して配置されており、このチャック正極静電層２お
よびチャック負極静電層３には、それぞれ直流電源の＋
側と−側とが接続され、直流電圧Ｖ_２が印加されるよう
になっている。

【００３３】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３に
示したような平面視同心円形状の抵抗発熱体５が設けら
れており、抵抗発熱体５の両端には、外部端子ピン６が
接続、固定され、電圧Ｖ_１が印加されるようになってい
る。図１、２には示していないが、このセラミック基板
１には、図３に示したように、測温素子を挿入するため
の有底孔１１とシリコンウエハ９を支持して上下させる
（リフタピン、図示せず）を挿通するための貫通孔１２
が形成されている。なお、抵抗発熱体５は、セラミック
基板の底面に形成されていてもよい。また、セラミック
基板１には、必要に応じてＲＦ電極が埋設されていても
よい。

【００３４】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Ｖ_２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。

【００３５】上記静電チャックは、静電電極層と抵抗発
熱体とを備えており、例えば、図１〜３に示したような
構成を有するものである。以下においては、上記静電チ
ャックを構成する各部材で、上記セラミック基板板の説
明で記載していないものについて、説明していくことに
する。

【００３６】上記静電電極上のセラミック誘電体膜４
は、セラミック基板のほかの部分と同じ材料からなるこ
とが望ましい。同じ工程でグリーンシート等を作製する
ことができ、これらを積層した後、一度の焼成でセラミ
ック基板を製造することができるからである。

【００３７】上記セラミック誘電体膜は、セラミック基
板のほかの部分と同様に、カーボンを含有していること
が望ましい。静電電極を隠蔽することができ、輻射熱を
利用することができるからである。また、上記セラミッ
ク誘電体膜は、アルカリ金属酸化物、アルカリ土類金属
酸化物、希土類酸化物を含んでいることが望ましい。こ
れらは、焼結助剤等の働きをし、高密度の誘電体膜を形
成することができるからである。

【００３８】上記セラミック誘電体膜の厚さは、５０〜
５０００μｍであることが望ましい。上記セラミック誘
電体膜の厚さが５０μｍ未満であると、膜厚が薄すぎる
ために充分な耐電圧が得られず、シリコンウエハを載置
し、吸着した際にセラミック誘電体膜が絶縁破壊する場
合があり、一方、上記セラミック誘電体膜の厚さが５０
００μｍを超えると、シリコンウエハと静電電極との距
離が遠くなるため、シリコンウエハを吸着する能力が低
くなってしまうからである。セラミック誘電体膜の厚さ
は、１００〜１５００μｍがより好ましい。

【００３９】セラミック基板内に形成される静電電極と
しては、例えば、金属または導電性セラミックの焼結
体、金属箔等が挙げられる。金属焼結体としては、タン
グステン、モリブデンから選ばれる少なくとも１種から
なるものが好ましい。金属箔も、金属焼結体と同じ材質
からなることが望ましい。これらの金属は比較的酸化し
にくく、電極として充分な導電性を有するからである。
また、導電性セラミックとしては、タングステン、モリ
ブデンの炭化物から選ばれる少なくとも１種を使用する
ことができる。

【００４０】図４および図５は、他の静電チャックにお
ける静電電極を模式的に示した水平断面図であり、図４
に示す静電チャック２０では、セラミック基板１の内部
に半円形状のチャック正極静電層２２とチャック負極静
電層２３が形成されており、図５に示す静電チャックで
は、セラミック基板１の内部に円を４分割した形状のチ
ャック正極静電層３２ａ、３２ｂとチャック負極静電層
３３ａ、３３ｂが形成されている。また、２枚の正極静
電層２２ａ、２２ｂおよび２枚のチャック負極静電層３
３ａ、３３ｂは、それぞれ交差するように形成されてい
る。なお、円形等の電極が分割された形態の電極を形成
する場合、その分割数は特に限定されず、５分割以上で
あってもよく、その形状も扇形に限定されない。

【００４１】抵抗発熱体は、図１に示したように、セラ
ミック基板の内部に設けてもよく、セラミック基板の底
面に設けてもよい。抵抗発熱体を設ける場合は、静電チ
ャックを嵌め込む支持容器に、冷却手段としてエアー等
の冷媒の吹きつけ口などを設けてもよい。

【００４２】抵抗発熱体としては、例えば、金属または
導電性セラミックの焼結体、金属箔、金属線等が挙げら
れる。金属焼結体としては、タングステン、モリブデン
から選ばれる少なくとも１種が好ましい。これらの金属
は比較的酸化しにくく、発熱するに充分な抵抗値を有す
るからである。

【００４３】また、導電性セラミックとしては、タング
ステン、モリブデンの炭化物から選ばれる少なくとも１
種を使用することができる。さらに、セラミック基板の
底面に抵抗発熱体を形成する場合には、金属焼結体とし
ては、貴金属（金、銀、パラジウム、白金）、ニッケル
を使用することが望ましい。具体的には銀、銀−パラジ
ウムなどを使用することができる。上記金属焼結体に使
用される金属粒子は、球状、リン片状、もしくは球状と
リン片状の混合物を使用することができる。

【００４４】金属焼結体中には、金属酸化物を添加して
もよい。上記金属酸化物を使用するのは、セラミック基
板と金属粒子を密着させるためである。上記金属酸化物
により、セラミック基板と金属粒子との密着性が改善さ
れる理由は明確ではないが、金属粒子の表面はわずかに
酸化膜が形成されており、セラミック基板は、酸化物の
場合は勿論、非酸化物セラミックである場合にも、その
表面には酸化膜が形成されている。従って、この酸化膜
が金属酸化物を介してセラミック基板表面で焼結して一
体化し、金属粒子とセラミック基板とが密着するのでは
ないかと考えられる。

【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 _２Ｏ_３）、アル
ミナ、イットリア、チタニアから選ばれる少なくとも１
種が好ましい。これらの酸化物は、抵抗発熱体の抵抗値
を大きくすることなく、金属粒子とセラミック基板との
密着性を改善できるからである。

【００４６】上記金属酸化物は、金属粒子１００重量部
に対して０．１重量部以上１０重量部未満であることが
望ましい。この範囲で金属酸化物を用いることにより、
抵抗値が大きくなりすぎず、金属粒子とセラミック基板
との密着性を改善することができるからである。

【００４７】また、酸化鉛、酸化亜鉛、シリカ、酸化ホ
ウ素（Ｂ_２Ｏ_３）、アルミナ、イットリア、チタニアの
割合は、金属酸化物の全量を１００重量部とした場合
に、酸化鉛が１〜１０重量部、シリカが１〜３０重量
部、酸化ホウ素が５〜５０重量部、酸化亜鉛が２０〜７
０重量部、アルミナが１〜１０重量部、イットリアが１
〜５０重量部、チタニアが１〜５０主部が好ましい。但
し、これらの合計が１００重量部を超えない範囲で調整
されることが望ましい。これらの範囲が特にセラミック
基板との密着性を改善できる範囲だからである。

【００４８】抵抗発熱体をセラミック基板の底面に設け
る場合は、抵抗発熱体の表面は、金属層で被覆されてい
ることが望ましい。抵抗発熱体は、金属粒子の焼結体で
あり、露出していると酸化しやすく、この酸化により抵
抗値が変化してしまう。そこで、表面を金属層で被覆す
ることにより、酸化を防止することができるのである。

【００４９】金属層の厚さは、０．１〜１０μｍが望ま
しい。抵抗発熱体の抵抗値を変化させることなく、抵抗
発熱体の酸化を防止することができる範囲だからであ
る。被覆に使用される金属は、非酸化性の金属であれば
よい。具体的には、金、銀、パラジウム、白金、ニッケ
ルから選ばれる少なくとも１種以上が好ましい。なかで
もニッケルがさらに好ましい。抵抗発熱体には電源と接
続するための端子が必要であり、この端子は、半田を介
して抵抗発熱体に取り付けるが、ニッケルは半田の熱拡
散を防止するからである。接続端子しては、コバール製
の端子ピンを使用することができる。

【００５０】なお、抵抗発熱体をヒータ板内部に形成す
る場合は、抵抗発熱体表面が酸化されることがないた
め、被覆は不要である。抵抗発熱体をヒータ板内部に形
成する場合、抵抗発熱体の表面の一部が露出していても
よい。

【００５１】抵抗発熱体として使用する金属箔として
は、ニッケル箔、ステンレス箔をエッチング等でパター
ン形成して抵抗発熱体としたものが望ましい。パターン
化した金属箔は、樹脂フィルム等ではり合わせてもよ
い。金属線としては、例えば、タングステン線、モリブ
デン線等が挙げられる。

【００５２】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、上記内部の導電体が、ガード電極
またはグランド電極のいずれか少なくとも一方である場
合には、上記セラミック基板は、ウエハプローバとして
機能する。

【００５３】図６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７は、図６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２０１では、平面視円形状のセラミッ
ク基板４３の表面に平面視同心円形状の溝４７が形成さ
れるとともに、溝４７の一部にシリコンウエハを吸引す
るための複数の吸引孔４８が設けられており、溝４７を
含むセラミック基板４３の大部分にシリコンウエハの電
極と接続するためのチャックトップ導体層４２が円形状
に形成されている。

【００５４】一方、セラミック基板４３の底面には、シ
リコンウエハの温度をコントロールするために、図３に
示したような平面視同心円形状の発熱体４９が設けられ
ており、発熱体４９の両端には、外部端子ピン（図示せ
ず）が接続、固定されている。また、セラミック基板４
３の内部には、ストレイキャパシタやノイズを除去する
ために平面視格子形状のガード電極４５とグランド電極
４６（図７参照）とが設けられている。ガード電極４５
とグランド電極４６の材質は、静電電極と同様のもので
よい。

【００５５】上記チャックトップ導体層４２の厚さは、
１〜２０μｍが望ましい。１μｍ未満では抵抗値が高く
なりすぎて電極として働かず、一方、２０μｍを超える
と導体の持つ応力によって剥離しやすくなってしまうか
らである。

【００５６】チャックトップ導体層４２としては、例え
ば、銅、チタン、クロム、ニッケル、貴金属（金、銀、
白金等）、タングステン、モリブデンなどの高融点金属
から選ばれる少なくとも１種の金属を使用することがで
きる。

【００５７】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。

【００５８】次に、本発明のセラミック基板の製造方法
に関し、静電チャックの製造方法を一例として、図８
（ａ）〜（ｄ）に示した断面図に基づき説明する。

【００５９】（１）まず、酸化物セラミック、窒化物セ
ラミック、炭化物セラミックなどのセラミックの粉体を
バインダおよび溶剤と混合して混合組成物を調製した
後、成形を行うことにより、グリーンシート５０を作製
する。カーボンを含有させる場合には、目的とする特性
に応じて、上記結晶質カーボンまたは非晶質カーボンを
使用し、その量を調節する。上述したセラミック粉体と
しては、例えば、窒化アルミニウム、炭化ケイ素などを
使用することができ、必要に応じて、イットリアなどの
焼結助剤などを加えてもよい。

【００６０】カーボンとして非晶質カーボンを使用する
場合には、非晶質カーボンを製造しておくことが望まし
いが、グリーンシート中に非晶質カーボンとなるものを
混合してもよい。例えば、Ｃ、Ｈ、Ｏだけからなる炭化
水素、好ましくは糖類（ショ糖やセルロース）を、空気
中、３００〜５００℃で焼成することにより、純粋な非
晶質カーボンを製造することができる。結晶質カーボン
としては、結晶質のカーボンブラックやグラファイトを
粉砕したものを用いることができる。

【００６１】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となる層である
ので、目的等により、その組成をセラミック基板と異な
る組成としてもよい。また、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。

【００６２】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。

【００６３】グリーンシート５０に、必要に応じてシリ
コンウエハのリフターピンを挿入する貫通孔や熱電対を
埋め込む凹部を設けておくことができる。貫通孔や凹部
は、パンチングなどで形成することができる。グリーン
シート５０の厚さは、０．１〜５ｍｍ程度が好ましい。

【００６４】（２）次に、グリーンシート５０に静電電
極層や抵抗発熱体となる導体ペーストを印刷する。印刷
は、グリーンシート５０の収縮率を考慮して所望のアス
ペクト比が得られるように行い、これにより静電電極層
印刷体５１、抵抗発熱体層印刷体５２を得る。印刷体
は、導電性セラミック、金属粒子などを含む導電性ペー
ストを印刷することにより形成する。

【００６５】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。

【００６６】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。

【００６７】このようなペーストとしては、金属粒子ま
たは導電性セラミック粒子８５〜９７重量部、アクリル
系、エチルセルロース、ブチルセロソルブおよびポリビ
ニルアルコールから選ばれる少なくとも１種のバインダ
１．５〜１０重量部、α−テルピネオール、グリコー
ル、エチルアルコールおよびブタノールから選ばれる少
なくとも１種の溶媒を１．５〜１０重量部混合して調製
した導体用ぺーストが最適である。さらに、パンチング
等で形成した孔に、導体用ペーストを充填してスルーホ
ール印刷体５３、５４を得る。

【００６８】（３）次に、図８（ａ）に示すように、印
刷体５１、５２、５３、５４を有するグリーンシート５
０と、印刷体を有さないグリーンシート５０とを積層す
る。静電電極層印刷体５１が形成されたグリーンシート
上には、数枚または１枚のグリーンシート５０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５０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。

【００６９】（４）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、グリーンシートおよび導
体ペーストを焼結させる。加熱温度は、１０００〜２０
００℃、加圧は１００〜２００ｋｇ／ｃｍ^２が好まし
く、これらの加熱および加圧は、不活性ガス雰囲気下で
行う。不活性ガスとしては、アルゴン、窒素などを使用
することができる。この工程で、スルーホール１６、１
７、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。

【００７０】（５）次に、図８（ｃ）に示すように、外
部端子接続のための袋孔１３、１４を設ける。袋孔１
３、１４の内壁は、その少なくともその一部が導電化さ
れ、導電化された内壁は、チャック正極静電層２、チャ
ック負極静電層３、抵抗発熱体５等と接続されているこ
とが望ましい。

【００７１】（６）最後に、図８（ｄ）に示すように、
袋孔１３、１４に金ろうを介して外部端子６、１８を設
ける。さらに、必要に応じて、有底孔１２を設け、その
内部に熱電対を埋め込むことができる。

【００７２】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。

【００７３】なお、上記説明では静電チャック１０１
（図１参照）を例にしたが、ウエハプローバを製造する
場合には、例えば、静電チャックの場合と同様に、初め
に抵抗発熱体が埋設されたセラミック基板を製造し、そ
の後、セラミック基板の表面に溝を形成し、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。

【００７４】

【実施例】以下、本発明をさらに詳細に説明する。（実施例１〜３）ホットプレート（図９参照）（１）空気中で５００℃、１時間焼成した窒化アルミニ
ウム粉末（トクヤマ社製、平均粒径１．１μｍ）１００
重量部、酸化イットリウム（Ｙ_２Ｏ_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
１１．５重量部を混合し、六角柱の成形型に入れて窒素
雰囲気中、１８９０℃、圧力１５０ｋｇ／ｃｍ^２の条件
で３時間ホットプレスして窒化アルミニウム焼結体を得
た。この窒化アルミニウム焼結体を円板状に加工し、ま
た、表面研磨量を変えることにより、直径２８０ｍｍ、
厚さ１９ｍｍ（実施例１）、直径３１０ｍｍ、厚さ５ｍ
ｍ（実施例２）、直径３５０ｍｍ、厚さ３ｍｍ（実施例
３）のセラミック基板を得た。（２）上記（１）で得たセラミック基板９１の底面９１
ａ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３に示したような同心円状のパターン
とした。導体ペーストとしては、プリント配線板のスル
ーホール形成に使用されている徳力化学研究所製のソル
ベストＰＳ６０３Ｄを使用した。

【００７５】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。

【００７６】（３）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セラミック基板９１に焼き付
け、抵抗発熱体９２を形成した。銀−鉛の抵抗発熱体９
２は、厚さが５μｍ、幅２．４ｍｍ、面積抵抗率が７．
７ｍΩ／□であった。（４）硫酸ニッケル８０ｇ／ｌ、次亜リン酸ナトリウム
２４ｇ／ｌ、酢酸ナトリウム１２ｇ／ｌ、ほう酸８ｇ／
ｌ、塩化アンモニウム６ｇ／ｌを含む水溶液からなる無
電解ニッケルめっき浴に上記（４）で作製した焼結体を
浸漬し、銀−鉛の発熱体９２の表面に厚さ１μｍの金属
被覆層９２ａ（ニッケル層）を析出させた。

【００７７】（５）電源との接続を確保するための端子
を取り付ける部分に、スクリーン印刷により、銀−鉛半
田ペースト（田中貴金属製）を印刷して半田層を形成し
た。ついで、半田層の上にコバール製の端子ピン９３を
載置して、４２０℃で加熱リフローし、端子ピン９３を
発熱体９２（金属被覆層９２ａ）の表面に取り付けた。
（６）温度制御のための熱電対を有底孔９４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９０（図９参照）を得た。

【００７８】（試験例１〜３）直径を２４０ｍｍ、厚さ
を５ｍｍ（試験例１）、直径を３１０ｍｍ、厚さを３０
ｍｍ（試験例２）、直径を３００ｍｍ、厚さを１７ｍｍ
で、Ｙ_２Ｏ_３を添加しない（試験例３）ように調整した
以外は、実施例１と同様にしてホットプレートを製造し
た。なお、試験例３では、抵抗発熱体となる金属箔を成
形型中に埋設し、発熱体の形成位置を裏面から３３％の
位置とした。（試験例４〜６）発熱体を設けず、直径を２４０ｍｍ、
厚さを５ｍｍ（試験例４）、直径を３１０ｍｍ、厚さを
３０ｍｍ（試験例５）、直径を３００ｍｍ、厚さを１７
ｍｍ（試験例６）に調整した以外は、実施例１と同様に
してホットプレートを製造した。

【００７９】上記実施例１〜３および試験例１〜６に係
るホットプレートについて、下記する方法により４５０
℃での反り量、昇温時間、表面の温度均一性及び酸素量
を調べた。但し、試験例４〜６に係るホットプレートで
は、反り量のみを調べた。その結果を表１に示した。

【００８０】（実施例４〜６）アルミナホットプレート（１）アルミナ：９３重量％、ＳｉＯ_２：５重量％、Ｃ
ａＯ：０．５重量％、ＭｇＯ：０．５重量％、Ｔｉ
Ｏ_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５０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の半導体ウエハ用のリフター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。

【００８１】（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５０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。

【００８２】（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５０
に、さらに、導体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３４〜６０枚、下側に１３〜３
０枚積層し、これらを１３０℃、８０ｋｇ／ｃｍ^２の圧
力で圧着して積層体を形成した（図８（ａ））。発熱体
の形成位置を表２に示す。

【００８３】（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／
ｃｍ^２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、直径２８
０ｍｍ、厚さ１９ｍｍ（実施例４）、直径３１０ｍｍ、
厚さ５ｍｍ（実施例５）、直径３５０ｍｍ、厚さ３ｍｍ
（実施例６）のアルミナ製のセラミック基板を得た。こ
れらのセラミック基板は、内部に厚さ６μｍ、幅１０ｍ
ｍの抵抗発熱体５を有する。

【００８４】（６）次に、（５）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。

【００８５】（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１３、１４とし（図８
（ｃ））、この袋孔１３、１４にＮｉ−Ａｕからなる金
ろうを用い、７００℃で加熱リフローしてコバール製の
外部端子６、１８を接続させた（図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。（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。

【００８６】（試験例７〜９）セラミック基板の直径を
２４０ｍｍ、厚さを５ｍｍ（試験例７）、直径を３１０
ｍｍ、厚さを３０ｍｍ（試験例８）、直径を３００ｍ
ｍ、厚さを１７ｍｍで、窒化アルミニウムを用い、Ｙ_２
Ｏ_３を含有しない（試験例９）ように調整した以外は、
実施例４〜６と同様にしてセラミック基板を製造した。
発熱体の形成位置を表２に示す。

【００８７】（試験例１０〜１２）発熱体を設けず、直
径を２４０ｍｍ、厚さを５ｍｍ（試験例１０）、直径を
３１０ｍｍ、厚さを３０ｍｍ（試験例１１）、直径を３
００ｍｍ、厚さを１７ｍｍ（試験例１２）に調整した以
外は、実施例４〜６と同様にしてホットプレートを製造
した。

【００８８】（試験例１３）グリーンシート５０を上側
（加熱面）に２０枚、下側に１９枚積層した以外は、実
施例５と同様にしてホットプレートを製造した。（試験例１４）グリーンシート５０を上側（加熱面）に
１０枚、下側に２９枚積層した以外は、実施例５と同様
にしてホットプレートを製造した。

【００８９】上記実施例４〜６および試験例７〜１４に
係るホットプレートについて、下記する方法により４５
０℃での反り量、昇温時間、表面の温度均一性を調べ
た。但し、試験例１０〜１２に係るホットプレートで
は、反り量のみを調べた。その結果を表２に示した。

【００９０】（実施例７〜９）ヒータ付きＡｌＮ製の静
電チャック（図１〜３）の製造（１）次に、空気中、５００℃で１時間焼成した窒化ア
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）
１、２、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５０を得た。

【００９１】（２）次に、これらのグリーンシート５０
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、５．０ｍｍの半導体ウエハのリフターピンを挿
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。

【００９２】（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５０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５０に図２に示し
た形状の静電電極パターンからなる導体ペースト層を形
成した。

【００９３】（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３４〜６０枚、下側に
１３〜３０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／ｃｍ^２の圧力で圧着して積層体を形成し
た（図８（ａ））。

【００９４】（５）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／ｃｍ^２で３時間ホットプレスし、加工条件、研磨
条件を変えて、直径２８０ｍｍ、厚さ１９ｍｍ（実施例
７）、直径３１０ｍｍ、厚さ５ｍｍ（実施例８）、直径
３５０ｍｍ、厚さ３ｍｍ（実施例９）の基板とし、内部
に厚さ６μｍ、幅１０ｍｍの抵抗発熱体５および厚さ１
０μｍ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））。発熱体の形成位置を表３に示す。

【００９５】（６）次に、（５）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。

【００９６】（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１３、１４とし（図８
（ｃ））、この袋孔１３、１４にＮｉ−Ａｕからなる金
ろうを用い、７００℃で加熱リフローしてコバール製の
外部端子６、１８を接続させた（図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。

【００９７】（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静電チャッ
クの製造を完了した。

【００９８】（試験例１５〜１７）セラミック基板の直
径を２４０ｍｍ、厚さを５ｍｍ（試験例１５）、直径を
３１０ｍｍ、厚さを３０ｍｍ（試験例１６）、直径を３
００ｍｍ、厚さを１７ｍｍでＹ_２Ｏ_３を添加しない（試
験例１７）ように調整した以外は、実施例７〜９と同様
にしてセラミック基板を製造した。

【００９９】（試験例１８〜２０）発熱体を設けず、セ
ラミック基板の直径を２４０ｍｍ、厚さを５ｍｍ（試験
例１８）、直径３１０ｍｍ、厚さを３０ｍｍ（試験例１
９）、直径を３００ｍｍ、厚さを１７ｍｍ（試験例２
０）に調整した以外は、実施例７〜９と同様にしてセラ
ミック基板を製造した。

【０１００】（試験例２１）グリーンシート５０を上側
（加熱面）に２０枚、下側に１９枚積層した以外は、実
施例７〜９と同様にしてセラミック基板を製造した。（試験例２２）グリーンシート５０を上側（加熱面）に
１０枚、下側に２９枚積層した以外は、実施例７〜９と
同様にしてセラミック基板を製造した。

【０１０１】（試験例２３）窒化アルミニウムにイット
リアを全く添加しなかった以外は、実施例８と同様にし
てセラミック基板を製造した。（試験例２４）窒化アルミニウムにイットリアを４０重
量部添加した以外は、実施例８と同様にしてセラミック
基板を製造した。

【０１０２】上記実施例７〜９および試験例１５〜２４
に係る静電チャックについて、下記する方法により４５
０℃での反り量、昇温時間、温度均一性および酸素量を
調べた。但し、試験例１８〜２０の静電チャックについ
ては、反り量のみを調べた。その結果を表３に示した。

【０１０３】（実施例１０）静電チャックの製造（１）空気中で、５００℃、１時間焼成した窒化アルミ
ニウム粉末（トクヤマ社製、平均粒径１．１μｍ）１０
０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。

【０１０４】（２）次に、これらのグリーンシートを８
０℃で５時間乾燥させた後、加工が必要なグリーンシー
トに、パンチングにより直径１．８ｍｍ、３．０ｍｍ、
５．０ｍｍの半導体ウエハのリフターピンを挿入する貫
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。

【０１０５】（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、図５に示
した形状の静電電極パターンからなる導体ペースト層を
形成した。

【０１０６】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。静電電
極パターンを印刷し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１枚、下側にグリーンシートを４８枚積層
し、これらを１３０℃、８０ｋｇ／ｃｍ^２の圧力で圧着
して積層体を形成した。

【０１０７】（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／ｃｍ^２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３００ｍｍの円板
状に切り出し、内部に厚さ１０μｍのチャック正極静電
層２および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。

【０１０８】（５）上記（４）で得た板状体の底面にマ
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（図示せず）等を設けた。

【０１０９】（６）次に、ウエハ処理面の反対側面に抵
抗発熱体を印刷した。印刷は導体ペーストを用いた。導
体ペーストは、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ＰＳ６０３
Ｄを使用した。この導体ペーストは、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、５／５
５／１０／２５／５）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。

【０１１０】（７）導体ペーストを印刷した板状体を７
８０℃で加熱焼成して、導体ペースト中の銀、鉛を焼結
させるとともにセラミック基板に焼き付けた。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板状体を浸漬
して、銀の焼結体１５の表面に厚さ１μｍ、ホウ素の含
有量が１重量％以下のニッケル層を析出させた。この
後、板状体に、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５μ
ｍ、幅２．４ｍｍであり、面積抵抗率が７．７ｍΩ／□
であった。

【０１１１】（８）次に、セラミック基板にスルーホー
ル１６を露出させるための袋孔を設けた。この袋孔にＮ
ｉ−Ａｕ合金（Ａｕ８１．５重量％、Ｎｉ１８．４重量
％、不純物０．１重量％）からなる金ろうを用い、９７
０℃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／鉛１）を
介してコバール製の外部端子ピンを形成した。

【０１１２】（９）次に、温度制御のための複数熱電対
を凹部に埋め込み、静電チャックを得た。得られた静電
チャックについて、４５０℃での反り量、昇温時間、表
面の温度均一性および酸素量を調べた。その結果を表３
に示した。

【０１１３】（実施例１１）ウエハプローバ２０１（図
６参照）の製造（１）空気中、５００℃、１時間焼成した窒化アルミニ
ウム粉末（トクヤマ社製、平均粒径１．１μｍ）１００
重量部、イットリア（平均粒径０．４μｍ）４重量部、
実施例１で得られた非晶質カーボン０．９重量部、およ
び、１−ブタノールおよびエタノールからなるアルコー
ル５３重量部を混合してた混合組成物を、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。

【０１１４】（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。

【０１１５】（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。

【０１１６】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。

【０１１７】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／ｃｍ^２の圧力で一体化することによ
り積層体を作製した。

【０１１８】（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／
ｃｍ^２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１６の大きさは、直径０．２ｍｍ、深
さ０．２ｍｍであった。

【０１１９】また、ガード電極４５、グランド電極４６
の厚さは１０μｍ、ガード電極４５の形成位置は、ウエ
ハ処理面から１ｍｍ、グランド電極４６の形成位置は、
ウエハ処理面から１．２ｍｍであった。また、ガード電
極４５およびグランド電極４６の導体非形成領域４６ａ
の１辺の大きさは、０．５ｍｍであった。

【０１２０】（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４７（幅０．５ｍｍ、深さ０．５ｍｍ）
を設けた。

【０１２１】（６）さらに、ウエハ処理面に対向する面
に発熱体４９を形成するための層を印刷した。印刷は導
体ペーストを用いた。導体ペーストは、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。この導体ペース
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１０
０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。

【０１２２】（７）導体ペーストを印刷したヒータ板を
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４３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４９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。

【０１２３】（８）溝４７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２
００Ｗであり、スパッタリング時間は、３０秒〜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０．３μ
ｍ、モリブデン層は２μｍ、ニッケル層は１μｍであっ
た。

【０１２４】（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板を浸漬
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。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。

【０１２５】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。

【０１２６】（１０）溝４７から裏面に抜ける空気吸引
孔４８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、発熱体に半田（スズ９０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。

【０１２７】（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。得られたウエハプローバヒータ２０１について、２
００℃での反り量、昇温時間および酸素量を調べた。そ
の結果を表３に示した。

【０１２８】（実施例１２〜１４）ヒータ付きＳｉＣ製
の静電チャック５００℃で１時間焼成した炭化珪素粉末（屋久島電工社
製平均粒径１．１μｍ）１００重量部、カーボン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５０を得た。そして、これらのグリーン
シートのうち、導体層を形成するためのグリーンシート
や最上層となるグリーンシートには、ガラスペーストを
塗布した。なお、導体層を形成するグリーンシートに
は、導体ペーストの上下にガラスペーストを塗布し、サ
ンドイッチ状態とした。そして、実施例７〜９の（２）
〜（８）と同様の加工を行って、静電チャックを製造し
た。得られた静電チャックの直径、厚さおよび静電チャ
ック中の導体層の位置は、それぞれ、直径２８０ｍｍ、
厚さ１９ｍｍ、裏面から４５％（実施例１２）、直径３
１０ｍｍ、厚さ５ｍｍ、裏面から３３％（実施例１
３）、直径３５０ｍｍ、厚さ３ｍｍ、裏面から２０％
（実施例１４）となった。

【０１２９】（実施例１５）ＳｉＣホットプレート空気中、５００℃で１時間焼成した炭化珪素粉末（屋久
島電工社製平均粒径１．１μｍ）１００重量部、カー
ボン４重量部、アクリル系樹脂バインダ１１．５重量部
を混合し、六角柱の成形型に入れて窒素雰囲気中、１８
９０℃、圧力１５０ｋｇ／ｃｍ^２の条件で３時間ホット
プレスして炭化珪素焼結体を得た。そして、実施例１の
（２）〜（６）と同様の加工を行って、セラミック基板
を製造した。この焼結体を円板状に加工して、直径３０
０ｍｍ、厚さ３ｍｍ（実施例１５）とし、この表面にガ
ラスペーストを塗布し、空気中において１０００℃で焼
成して、絶縁層を形成した後、この絶縁層上に導体ペー
ストを印刷し、ホットプレートを得た。

【０１３０】（試験例２５〜２７）実施例１５と同様で
あるが、直径２４０ｍｍ、厚さ５ｍｍ、裏面から３３％
（試験例２５）、直径３１０ｍｍ、厚さ３０ｍｍ、裏面
から３３％（試験例２６）、直径２４０ｍ、厚さ１７ｍ
ｍ、裏面から３３％、ＳｉＣ未焼成（試験例２７）のと
なるような条件で製造した。実施例１２〜１５、試験例
２５〜２７について、４５０℃での反り量、昇温時間、
表面の温度均一性および酸素量を調べた。その結果を表
４に示した。

【０１３１】（試験例２８）試験例６、１４と同様であ
るが、リフターピン用の貫通孔を形成しなかった。リフ
ターピン用の貫通孔を形成しない場合は、４５０℃に昇
温しても反り量が１０μｍ程度しかなかった。

【０１３２】上記実施例及び試験例に係るセラミック基
板は、以下の方法により評価を行った。評価方法（１）表面温度の均一性サーモビュア（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処理面に
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。

【０１３３】（２）昇温特性４５０℃まで昇温するために必要な時間を測定した。（３）反り量４５０℃まで昇温して、２５℃まで冷却し、形状測定器
（京セラ社製ナノウエイ）を用いて、反り量を測定し
た。

【０１３４】（４）酸素含有量実施例にかかる焼結体と同条件で焼結させた試料をタン
グステン乳鉢で粉砕し、これの０．０１ｇを採取して試
料加熱温度２２００℃、加熱時間３０秒の条件で酸素・
窒化同時分析装置（ＬＥＣＯ社製ＴＣ−１３６型）で
測定した。

【０１３５】

【表１】

【０１３６】

【表２】

【０１３７】

【表３】

【０１３８】

【表４】

【０１３９】表１〜４に示した結果より明らかなよう
に、実施例に係るホットプレート等のセラミック基板で
は、昇温時間が短く、温度追従性に優れるとともに、表
面の温度均一性にも優れる。また、高温での反り量を小
さくすることができる。

【発明の効果】以上説明のように、本発明では、上記セ
ラミック基板の厚さが２５ｍｍ以下であるので、実用的
に均一な温度分布をウエハ処理面に与えることができ、
例えば、半導体ウエハ等を載置した際に、ウエハ処理面
の温度の不均一性に起因する破損等を防止することがで
きる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の半導体製造・検査装置用セラミック基
板の一実施形態である静電チャックを模式的に示す縦断
面図である。

【図２】図１に示した静電チャックのＡ−Ａ線断面図で
ある。

【図３】図１に示した静電チャックのＢ−Ｂ線断面図で
ある。

【図４】静電チャックの静電電極の一例を模式的に示す
断面図である。

【図５】静電チャックの静電電極の一例を模式的に示す
断面図である。

【図６】本発明のセラミック基板の一実施形態であるウ
エハプローバを模式的に示す断面図である。

【図７】図６に示したウエハプローバにおけるＡ−Ａ線
断面図である。

【図８】（ａ）〜（ｄ）は、静電チャックの製造工程の
一部を模式的に示す断面図である。

【図９】本発明のセラミック基板の一実施形態であるホ
ットプレートを模式的に示す断面図である。

【符号の説明】

１０１静電チャック１、４３セラミック基板２、２２、３２ａ、３２ｂチャック正極静電層３、２３、３３ａ、３３ｂチャック負極静電層２ａ、３ａ半円弧状部２ｂ、３ｂ櫛歯部４セラミック誘電体膜５、４９抵抗発熱体６、１８外部端子ピン９シリコンウエハ１１有底孔１２貫通孔１６スルーホール４２チャックトップ導体層４５ガード電極４６グランド電極４７溝４８吸引孔

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁷ 識別記号ＦＩテーマコート゛(参考）Ｈ０５Ｂ 3/20 ３２８Ｈ０５Ｂ 3/20 ３２８ 3/74 3/74 Ｆターム(参考） 3K034 AA03 AA04 AA10 BA02 BA06 BB06 BC04 BC12 BC17 DA04 JA10 3K092 PP20 QA05 QB03 QB04 QB30 QB43 QB47 QB63 QB67 QB68 QB76 RF03 RF11 RF17 RF22 RF27 UA05 VV22 VV26 4M106 AA01 BA20 CA24 CA47 DJ01 DJ32 5F031 CA02 HA02 HA03 HA08 HA10 HA12 HA13 HA18 HA33 HA37 HA38 JA01 PA11 PA13 PA18

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】セラミック基板の表面または内部に導電
体を有するセラミック基板であって、前記セラミック基
板は酸素を含有し、そのセラミック基板は円板状であ
り、その直径は２５０ｍｍを超え、その厚さは２５ｍｍ
以下であることを特徴とする半導体製造・検査装置用セ
ラミック基板。
【請求項２】前記セラミックは、窒化物セラミックま
たは酸化物セラミックである請求項１に記載の半導体製
造・検査装置用セラミック基板。
【請求項３】前記セラミックは、炭化物セラミックで
ある請求項１に記載の半導体製造・検査装置用セラミッ
ク基板。
【請求項４】１００〜７００℃の温度領域で使用され
る請求項１〜３のいずれか１に記載の半導体製造・検査
装置用セラミック基板。
【請求項５】半導体ウエハのリフターピンを挿入する
貫通孔を複数有してなる請求項１〜４のいずれか１に記
載の半導体製造・検査装置用セラミック基板。
【請求項６】前記導電体は、セラミック基板のウエハ
処理面の反対側面から厚さ方向に６０％の位置までの領
域に形成されている請求項１〜５のいずれか１に記載の
半導体製造・検査装置用セラミック基板。
【請求項７】セラミック基板の表面に導電体を有する
セラミック基板であって、前記セラミック基板は円板状
であり、その直径は２５０ｍｍを超え、その厚さは２５
ｍｍ以下であることを特徴とする半導体製造・検査装置
用セラミック基板。
【請求項８】前記セラミックは、酸素含有の窒化物セ
ラミックまたは酸化物セラミックである請求項７に記載
の半導体製造・検査装置用セラミック基板。
【請求項９】前記セラミックは、酸素含有の炭化物セ
ラミックである請求項７に記載の半導体製造・検査装置
用セラミック基板。
【請求項１０】ウエハの処理面の反対側面に導電体が
形成されている請求項７〜９のいずれか１に記載の半導
体製造・検査装置用セラミック基板。
【請求項１１】１００〜７００℃の温度領域で使用さ
れる請求項７〜１０のいずれか１に記載の半導体製造・
検査装置用セラミック基板。
【請求項１２】半導体ウエハのリフターピンを挿入す
る貫通孔を複数有してなる請求項７〜１１のいずれか１
に記載の半導体製造・検査装置用セラミック基板。