JP2003243494A - セラミック基板 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 昇温降温特性や高温での耐電圧に優れ、反り
量も少ない、半導体製造・検査装置用の基板として最適
なセラミック基板を提供すること。 【解決手段】 セラミック基板の表面または内部に導電
体が形成されてなるセラミック基板において、上記セラ
ミック基板は、気孔径０．５μｍ以上の気孔を１５×１
０¹¹個／ｍ² 以下有す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、主に半導体産業に
おいて使用されるセラミック基板に関し、特には、耐電
圧が高く、静電チャックに使用した場合には半導体ウエ
ハの吸着能力に優れるとともに、ホットプレート（ヒー
タ）として使用した場合には昇温降温特性にも優れるセ
ラミック基板に関する。 【０００２】 【従来の技術】半導体は種々の産業において必要とされ
る極めて重要な製品であり、半導体チップは、例えば、
シリコン単結晶を所定の厚さにスライスしてシリコンウ
エハを作製した後、このシリコンウエハに複数の集積回
路等を形成することにより製造される。 【０００３】この半導体チップの製造工程においては、
静電チャック上に載置したシリコンウエハに、エッチン
グ、ＣＶＤ等の種々の処理を施して、導体回路や素子等
を形成する。その際に、デポジション用ガス、エッチン
グ用ガス等として腐食性のガスを使用するため、これら
のガスによる腐食から静電電極層を保護する必要があ
り、また、吸着力を誘起する必要があるために静電電極
層は、通常、セラミック誘電体膜等により被覆されてい
る。 【０００４】このセラミック誘電体膜として、従来から
窒化物セラミックが使用されているが、例えば、特開平
５−８１４０号公報には、窒化アルミニウム等の窒化物
を使用した静電チャックが開示されている。また、特開
平９−４８６６８号公報には、Ａｌ−Ｏ−Ｎ構造を持つ
カーボン含有窒化アルミニウムを開示している。 【０００５】 【発明が解決しようとする課題】ところが、これらのセ
ラミックを使用した静電チャックは、昇温降温特性が充
分ではなく、また、高温で耐電圧が低下したり、ヤング
率が低下して反りが発生したりするという問題を抱えて
いた。このような問題は、静電チャックに限らず、ホッ
トプレートやウエハプローバ等のセラミック基板の表面
または内部に導体が形成されている半導体製造・検査用
セラミック基板に見られることが判った。 【０００６】 【課題を解決するための手段】本発明者らは、上記課題
を解決するために鋭意研究した結果、このようなセラミ
ック基板の昇温降温特性や耐電圧およびヤング率低下等
の原因が、焼結性が不充分であるためであることを知見
し、その焼結の程度を、セラミック基板に含まれる気孔
径０．５μｍ以上の気孔の個数を、１５×１０¹¹個／ｍ
² 以下になるように制御することで、上記の問題を解決
することができることを新規に知見した。具体的には、
例えば、最初にセラミックの原料粒子径を調整し、この
セラミックの原料粒子の表面を酸化しておき、次に、酸
化物を添加して焼成を行う際の圧力等を調整することに
より、上記気孔径０．５μｍ以上の気孔の個数を、１５
×１０¹¹個／ｍ² 以下にすることができることを知見
し、本発明を完成させたものである。なお、本発明で
は、気孔数の単位を「個／ｍ² 」としたが、１ｍ² 未満
のセラミック基板であれば、「個／ｃｍ² 」とすること
が妥当と考えられる。しかしながら、ＳＩ単位系をでき
るだけ用いるべきとの判断から「個／ｍ² 」の単位とし
た。「個／ｃｍ² 」とするならば、「個／ｍ² 」の数値
に１０^-4を乗ずればよいこは言うまでもない。 【０００７】すなわち本発明は、セラミック基板の表面
または内部に導電体が形成されてなるセラミック基板に
おいて、上記セラミック基板は、気孔径０．５μｍ以上
の気孔を１５×１０¹¹個／ｍ² 以下有することを特徴と
するセラミック基板である。 【０００８】本発明のセラミック基板では、セラミック
基板に存在する気孔径０．５μｍ以上の気孔の個数が、
１５×１０¹¹個／ｍ² 以下である。気孔径０．５μｍ以
上の気孔の個数がこの程度であると、上記セラミック基
板の昇温降温特性や、高温での耐電圧やヤング率に優れ
る。したがって、上記セラミック基板には、４００〜５
００℃程度の高温においても反りが発生することはな
い。 【０００９】本発明においては、例えば、最初に窒化物
セラミックの原料粒子径を調整し、次に、焼成を行う際
の圧力、加圧時間、温度等を調整することにより、気孔
の径と個数を制御することができ、このような焼結体に
存在する気孔径０．５μｍ以上の気孔の個数が、１５×
１０¹¹個／ｍ² 以下となる。 【００１０】窒化物セラミックの原料粒子径が小さい
程、上記セラミック基板に含まれる気孔の気孔径は小さ
くなるが、気孔数は増加する。また、上記窒化物セラミ
ックを焼結する際の圧力が高い程、加圧時間が長い程、
焼成温度が高い程、上記セラミック基板に含まれる気孔
の気孔径は小さくなり、気孔数も減少する。但し、加圧
時間が長すぎたり、焼成温度が高すぎると粒成長が進行
しすぎ、焼結体を構成する粒子が巨大化してしまう。他
方、セラミックの種類により、圧力等の適正な範囲は異
なる。従って、窒化物セラミックの原料粒子径および窒
化物セラミック粒子を焼結する際の圧力等は、製造する
セラミック基板の種類にあわせて適宜調整することが望
ましい。 【００１１】添加する上記酸化物は、窒化物セラミック
の原料粒子を構成する元素の酸化物であることが望まし
い。窒化物セラミックの原料粒子の表面酸化層と同一で
あり、極めて焼結させやすくなるからである。窒化物セ
ラミックの原料粒子表面を酸化するためには、酸素また
は空気中で５００〜１０００℃で加熱することが望まし
い。 【００１２】また、焼成を行う際に用いるセラミック粉
末の平均粒子径は、０．１〜５μｍ程度が好ましい。焼
結させやすいからである。さらに、焼成後のセラミック
基板中のＳｉの含有量が０．０５〜５０ｐｐｍ、Ｓの含
有量が０．０５〜８０ｐｐｍ（いずれも重量）となるよ
うに、シリカやイオウ化合物を原料粉末中に添加するこ
とが望ましい。これらは、窒化物セラミックの原料粒子
表面の酸化膜と添加した酸化物を結合させると考えられ
るからである。 【００１３】また、焼成を行う際に加える圧力は、０〜
２００ｋｇｆ／ｃｍ² が好ましい。形成される気孔の気
孔径および気孔数を抑えることができ、製造されるセラ
ミック基板の耐電圧やヤング率等を確保することができ
る範囲だからである。その他の焼成条件については、後
の静電チャックの製造方法において詳述する。 【００１４】上記方法を用いて焼成を行うことにより得
られるセラミック基板は、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、焼結が進まず気孔率が高くなり、また熱伝導率が低
下し、一方、酸素量が１０重量％を超えると、該酸素が
粒子境界に偏析し、粒界での酸素量が多くなりすぎるた
め、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。 【００１５】本発明では、セラミック基板は、酸素を含
有する窒化物セラミックからなるとともに、最大気孔の
気孔径が５０μｍ以下であることが望ましく、気孔率は
５％以下が望ましい。また、上記セラミック基板には、
気孔が全く存在しないか、気孔が存在する場合は、その
最大気孔の気孔径は、５０μｍ以下であることが望まし
い。 【００１６】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、最大気孔の気孔径が５０μｍ以
下であることが望ましいのは、気孔径が５０μｍを超え
ると高温、特に２００℃以上での耐電圧特性を確保する
のが難しくなるからである。最大気孔の気孔径は、１０
μｍ以下が望ましい。２００℃以上での反り量が小さく
なるからである。 【００１８】上述したように、気孔数や気孔径の制御
は、原料粒子の粒子径や焼成時の圧力等の調整により行
うことができるが、そのほかにも、ＳｉＣやＢＮなどの
添加物で調整することができる。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からであ
る。 【００１９】気孔数の測定は、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
を電子顕微鏡で任意に１０箇所撮影する。そして、撮影
された写真で気孔径が０．５μｍ以上のものの個数を計
測して平均を求め、それを視野面積で除す。なお、気孔
の最も長い部分の長さを気孔径とする。 【００２０】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とから真
比重を求め、真比重と見かけの比重とから気孔率を計算
するのである。 【００２１】本発明のセラミック基板の直径は２００ｍ
ｍ以上が望ましい。特に１２インチ（３００ｍｍ）以上
であることが望ましい。次世代の半導体ウエハの主流と
なるからである。また、本発明が解決する反りの問題
は、直径が２００ｍｍ以下のセラミック基板では発生し
にくいからである。 【００２２】本発明のセラミック基板の厚さは、５０ｍ
ｍ以下が望ましく、特に２５ｍｍ以下が望ましい。セラ
ミック基板の厚さが２５ｍｍを超えると、セラミック基
板の熱容量が大きすぎる場合があり、特に、温度制御手
段を設けて加熱、冷却すると、熱容量の大きさに起因し
て温度追従性が低下してしまう場合があるからである。
また、本発明が解決する反りの問題は、厚さが２５ｍｍ
を超えるセラミック基板では発生しにくいからである。
セラミック基板の厚さは、特に５ｍｍ以下が最適であ
る。なお、セラミック基板の厚さは、１ｍｍ以上が望ま
しい。 【００２３】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ないが、窒化物セラミックおよ
び炭化物セラミックが好ましい。上記窒化物セラミック
としては、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、例え
ば、炭化ケイ素、炭化チタン、炭化タンタル、炭化タン
グステン、炭化ジルコニウム等が挙げられる。また、酸
化物セラミックとして、例えば、アルミナ、シリカ、イ
ットリア、ベリリア等も挙げられる。 【００２４】これらのセラミックの中では、特に窒化ア
ルミニウムが好ましい。熱伝導率が１８０Ｗ／ｍ・Ｋと
最も高いからである。 【００２５】本発明においては、セラミック基板中に酸
化物を含有していることが望ましい。上記酸化物として
は、例えば、アルカリ金属酸化物、アルカリ土類金属酸
化物、希土類酸化物を使用することができ、これらの焼
結助剤のなかでは、特にＣａＯ、Ｙ₂ Ｏ₃ 、Ｎａ₂ Ｏ、
Ｌｉ₂ Ｏ、Ｒｂ₂ Ｏが好ましい。また、アルミナ、シリ
カを使用してもよい。これらの含有量としては、０．１
〜２０重量％が望ましい。特に、窒化アルミニウムの場
合には、添加する酸化物としてアルミナが、窒化ケイ素
の場合にはシリカが最適である。 【００２６】本発明では、セラミック基板中に５〜５０
００ｐｐｍのカーボンを含有していることが望ましい。
カーボンを含有させることにより、セラミック基板を黒
色化することができ、ヒータとして使用する際に輻射熱
を充分に利用することができるからである。カーボン
は、非晶質のものであっても、結晶質のものであっても
よい。非晶質のカーボンを使用した場合には、高温にお
ける体積抵抗率の低下を防止することができ、結晶質の
ものを使用した場合には、高温における熱伝導率の低下
を防止することができるからである。従って、用途によ
っては、結晶質のカーボンと非晶質のカーボンの両方を
併用してもよい。また、カーボンの含有量は、５０〜２
０００ｐｐｍがより好ましい。 【００２７】セラミック基板にカーボンを含有させる場
合には、その明度がＪＩＳ Ｚ ８７２１の規定に基づ
く値でＮ４以下となるようにカーボンを含有させること
が望ましい。この程度の明度を有するものが輻射熱量、
隠蔽性に優れるからである。 【００２８】ここで、明度のＮは、理想的な黒の明度を
０とし、理想的な白の明度を１０とし、これらの黒の明
度と白の明度との間で、その色の明るさの知覚が等歩度
となるように各色を１０分割し、Ｎ０〜Ｎ１０の記号で
表示したものである。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。 【００２９】 【発明の実施の形態】本発明のセラミック基板は、半導
体の製造や半導体の検査を行うための装置に用いられる
セラミック基板であり、具体的な装置としては、例え
ば、静電チャック、ホットプレート（セラミックヒー
タ）、ウエハプローバ等が挙げられる。 【００３０】上記セラミック基板の内部に形成された導
電体が抵抗発熱体である場合には、セラミックヒータ
（ホットプレート）として使用することができる。図１
は、本発明のセラミック基板の一実施形態であるセラミ
ックヒータの一例を模式的に示す平面図であり、図２
は、図１に示したセラミックヒータの一部を示す部分拡
大断面図である。 【００３１】セラミック基板１１は、円板形状に形成さ
れており、セラミック基板１１の内部には、温度制御手
段としての抵抗発熱体１２が同心円状のパターンに形成
されている。また、これら抵抗発熱体１２は、互いに近
い二重の同心円同士が１組の回路として、１本の線にな
るように接続され、その回路の両端部に入出力の端子と
なる外部端子１３がスルーホール１９を介して接続され
ている。 【００３２】また、図２に示すように、セラミック基板
１１には貫通孔１５が設けられ、この貫通孔１５に支持
ピン２６が挿通され、シリコンウエハ９が保持されてい
る。この支持ピン２６を上下することにより、搬送機か
らシリコンウエハ９を受け取ったり、シリコンウエハ９
をセラミック基板１１のウエハ処理面１１ａ上に載置し
て加熱したり、シリコンウエハ９をウエハ処理面１１ａ
から一定の間隔で離間させた状態で支持し、加熱したり
することができる。また、セラミック基板１１の底面１
１ａには、熱電対等の測温素子を挿入するための有底孔
１４が設けられている。そして、抵抗発熱体１２に通電
すると、セラミック基板１１は加熱され、これによりシ
リコンウエハ等の被加熱物の加熱を行うことができる。 【００３３】このホットプレートを構成するセラミック
基板１１では、気孔径０．５μｍ以上の気孔数は、１５
×１０¹¹個／ｍ² 以下と少なく、セラミック基板１１は
充分に緻密に焼結している。したがって、このセラミッ
ク基板１１は、昇温降温特性に優れ、高温で耐電圧やヤ
ング率が低下することはなく、セラミック基板には、４
００〜５００℃程度の高温においても反りが発生するこ
とはない。 【００３４】抵抗発熱体は、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、セラミック基板を嵌め込む支
持容器に、冷却手段としてエアー等の冷媒の吹きつけ口
などを設けてもよい。抵抗発熱体をセラミック基板の内
部に設ける場合には、複数層設けてもよい。この場合
は、各層のパターンは相互に補完するように形成され
て、加熱面からみるとどこかの層にパターンが形成され
た状態が望ましい。例えば、互いに千鳥の配置になって
いる構造である。 【００３５】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。 【００３６】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。 【００３７】セラミック基板表面に抵抗発熱体を形成す
る際には、金属中に金属酸化物を添加して焼結してもよ
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。 【００３８】上記金属酸化物としては、例えば、酸化
鉛、酸化亜鉛、シリカ、酸化ホウ素（Ｂ ₂ Ｏ₃ ）、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。 【００３９】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。 【００４０】また、酸化鉛、酸化亜鉛、シリカ、酸化ホ
ウ素（Ｂ₂ Ｏ₃ ）、アルミナ、イットリア、チタニアの
割合は、金属酸化物の全量を１００重量部とした場合
に、酸化鉛が１〜１０重量部、シリカが１〜３０重量
部、酸化ホウ素が５〜５０重量部、酸化亜鉛が２０〜７
０重量部、アルミナが１〜１０重量部、イットリアが１
〜５０重量部、チタニアが１〜５０重量部が好ましい。
但し、これらの合計が１００重量部を超えない範囲で調
整されることが望ましい。これらの範囲が特にセラミッ
ク基板との密着性を改善できる範囲だからである。 【００４１】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２５の表面は、金属層２５ａで被
覆されていることが望ましい（図５参照）。抵抗発熱体
２５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２５ａ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。 【００４２】金属層２５ａの厚さは、０．１〜１００μ
ｍ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
ール製の外部端子を使用することができる。 【００４３】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。 【００４４】抵抗発熱体として金属箔や金属線を使用す
ることもできる。上記金属箔としては、ニッケル箔、ス
テンレス箔をエッチング等でパターン形成して抵抗発熱
体としたものが望ましい。パターン化した金属箔は、樹
脂フィルム等ではり合わせてもよい。金属線としては、
例えば、タングステン線、モリブデン線等が挙げられ
る。 【００４５】上記セラミック基板の内部に形成された導
電体が静電電極層である場合には、上記セラミック基板
は、静電チャックとして使用することができる。この場
合、ＲＦ電極や発熱体が静電電極の下部であって、セラ
ミック基板内に導電体として形成されていてもよい。図
３は、本発明に係る静電チャックの一実施形態を模式的
に示した縦断面図であり、図４は、図３に示した静電チ
ャックにおけるＡ−Ａ線断面図である。 【００４６】この静電チャック１０１では、円板形状の
セラミック基板１の内部に、チャック正極静電層２とチ
ャック負極静電層３とからなる静電電極層が埋設されて
おり、この静電電極層の上に薄いセラミック層４（以
下、セラミック誘電体膜という）が形成されている。ま
た、静電チャック１０１上には、シリコンウエハ９が載
置され、接地されている。 【００４７】図４に示したように、チャック正極静電層
２は、半円弧状部２ａと櫛歯部２ｂとからなり、チャッ
ク負極静電層３も、同じく半円弧状部３ａと櫛歯部３ｂ
とからなり、これらのチャック正極静電層２とチャック
負極静電層３とは、櫛歯部２ｂ、３ｂを交差するように
対向して配置されており、このチャック正極静電層２お
よびチャック負極静電層３には、それぞれ直流電源の＋
側と−側とが接続され、直流電圧Ｖ₂ が印加されるよう
になっている。 【００４８】また、セラミック基板１の内部には、シリ
コンウエハ９の温度をコントロールするために、図１に
示したような平面視同心円形状の抵抗発熱体５が設けら
れており、抵抗発熱体５の両端には、外部端子が接続、
固定され、電圧Ｖ₁ が印加されるようになっている。図
３、４には示していないが、このセラミック基板１に
は、図１、２に示したように、測温素子を挿入するため
の有底孔とシリコンウエハ９を支持して上下させる支持
ピン（図示せず）を挿通するための貫通孔とが形成され
ている。なお、抵抗発熱体は、セラミック基板の底面に
形成されていてもよい。 【００４９】この静電チャック１０１を機能させる際に
は、チャック正極静電層２とチャック負極静電層３とに
直流電圧Ｖ₂ を印加する。これにより、シリコンウエハ
９は、チャック正極静電層２とチャック負極静電層３と
の静電的な作用によりこれらの電極にセラミック誘電体
膜４を介して吸着され、固定されることとなる。このよ
うにしてシリコンウエハ９を静電チャック１０１上に固
定させた後、このシリコンウエハ９に、ＣＶＤ等の種々
の処理を施す。 【００５０】上記静電チャック１０１では、セラミック
誘電体膜４は、酸素を含有する窒化物セラミックからな
り、また、気孔率が５％以下であり、最大の気孔径が５
μｍ以下であることが望ましい。また、このセラミック
誘電体膜４中の気孔は、お互いに独立した気孔により構
成されていることが望ましい。 【００５１】この静電チャックを構成するセラミック基
板では、気孔径０．５μｍ以上の気孔数は、１５×１０
¹¹個／ｍ² 以下と少なく、セラミック基板は充分に緻密
に焼結している。したがって、このセラミック基板は、
昇温降温特性に優れ、高温で耐電圧やヤング率が低下す
ることはなく、セラミック基板には、４００〜５００℃
程度の高温においても反りが発生することはない。 【００５２】温度制御手段としては、抵抗発熱体１２の
ほかに、ペルチェ素子（図７参照）が挙げられる。温度
制御手段としてペルチェ素子を使用する場合は、電流の
流れる方向を変えることにより発熱、冷却両方行うこと
ができるため有利である。ペルチェ素子８は、図７に示
すように、ｐ型、ｎ型の熱電素子８１を直列に接続し、
これをセラミック板８２などに接合させることにより形
成される。ペルチェ素子としては、例えば、シリコン・
ゲルマニウム系、ビスマス・アンチモン系、鉛・テルル
系材料等が挙げられる。 【００５３】本発明の静電チャックは、例えば、図３、
４に示したような構成を有するものである。セラミック
基板の材料等については、既に説明したが、以下におい
ては、その他の上記静電チャックを構成する各部材、お
よび、本発明の静電チャックの他の実施形態について、
順次、詳細に説明していく。 【００５４】本発明の静電チャックで使用されるセラミ
ック誘電体膜は、窒化物セラミックからなることが好ま
しい。上記窒化物セラミックとしては、上記セラミック
基板と同様のものが挙げられる。上記窒化物セラミック
は、酸素を含有していることが望ましい。この場合、窒
化物セラミックは、焼結が進行しやすくなり、気孔を含
んでいる場合にも、この気孔は独立した気孔となり、耐
電圧が向上する。 【００５５】上記窒化物セラミックに酸素を含有させる
ため、通常、窒化物セラミックの原料粉末中に金属酸化
物を混合して焼成を行う。上記金属酸化物としては、ア
ルミナ（Ａｌ₂ Ｏ₃ ）、酸化珪素（ＳｉＯ₂ ）等が挙げ
られる。これらの金属酸化物の添加量は、窒化物セラミ
ック１００重量部に対して、０．１〜１０重量部が好ま
しい。 【００５６】セラミック誘電体膜の厚さを、５０〜５０
００μｍとすることで、チャック力を低下させずに充分
な耐電圧を確保することができる。上記セラミック誘電
体膜の厚さが５０μｍ未満であると、膜厚が薄すぎるた
めに充分な耐電圧が得られず、シリコンウエハを載置
し、吸着した際にセラミック誘電体膜が絶縁破壊する場
合があり、一方、上記セラミック誘電体膜の厚さが５０
００μｍを超えると、シリコンウエハと静電電極との距
離が遠くなるため、シリコンウエハを吸着する能力が低
くなってしまう。セラミック誘電体膜の厚さは、１００
〜１５００μｍが好ましい。 【００５７】上記セラミック誘電体膜の気孔率は、５％
以下、最大気孔の気孔径は、５μｍ以下が好ましい。ま
た、上記気孔率が５％を超えると、気孔数が増え、ま
た、気孔径が大きくなりすぎ、その結果、気孔同士が連
通しやすくなる。このような構造のセラミック誘電体膜
では、耐電圧が低下してしまう。さらに、最大気孔の気
孔径が５μｍを超えると、気孔の数を少なくしても、高
温での耐電圧を確保できず、熱伝導率も高くすることは
難しい。気孔率は、０．０１〜３％が好ましく、最大気
孔の気孔径は、０．１〜１０μｍが好ましい。 【００５８】このような構成のセラミック誘電体膜に存
在する、気孔径０．５μｍ以上の気孔数は、１５×１０
¹¹個／ｍ² 以下と少なく、セラミック誘電体膜は充分に
緻密に焼結している。したがって、腐食性のガス等が、
セラミック誘電体膜を透過して静電電極を腐食させたり
することがない。 【００５９】上記セラミック誘電体膜中には、カーボン
が５０〜５０００ｐｐｍ含有されていることが望まし
い。静電チャック中に設けられた電極パターンを隠蔽す
ることができ、かつ、高輻射熱が得られるからである。
また、体積抵抗率が低い方が、低温域においては、シリ
コンウエハの吸着能力が高くなる。 【００６０】なお、本発明で、セラミック誘電体膜中に
ある程度の気孔が存在してもよいとしているのは、破壊
靱性値を高くすることができるからであり、これにより
熱衝撃性を改善することができる。 【００６１】上記静電電極としては、例えば、金属また
は導電性セラミックの焼結体、金属箔等が挙げられる。
金属焼結体としては、タングステン、モリブデンから選
ばれる少なくとも１種からなるものが好ましい。金属箔
も、金属焼結体と同じ材質からなることが望ましい。こ
れらの金属は比較的酸化しにくく、電極として充分な導
電性を有するからである。また、導電性セラミックとし
ては、タングステン、モリブデンの炭化物から選ばれる
少なくとも１種を使用することができる。 【００６２】図９および図１０は、他の静電チャックに
おける静電電極を模式的に示した水平断面図であり、図
９に示す静電チャック２０では、セラミック基板１の内
部に半円形状のチャック正極静電層２２とチャック負極
静電層２３が形成されており、図１０に示す静電チャッ
クでは、セラミック基板１の内部に円を４分割した形状
のチャック正極静電層３２ａ、３２ｂとチャック負極静
電層３３ａ、３３ｂが形成されている。また、２枚の正
極静電層２２ａ、２２ｂおよび２枚のチャック負極静電
層３３ａ、３３ｂは、それぞれ交差するように形成され
ている。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。 【００６３】本発明における静電チャックとしては、例
えば、図３に示すように、セラミック基板１とセラミッ
ク誘電体膜４との間にチャック正極静電層２とチャック
負極静電層３とが設けられ、セラミック基板１の内部に
は抵抗発熱体５が設けられた構成の静電チャック１０
１、図５に示すように、セラミック基板１とセラミック
誘電体膜４との間にチャック正極静電層２とチャック負
極静電層３とが設けられ、セラミック基板１の底面に抵
抗発熱体２５が設けられた構成の静電チャック２０１、
図６に示すように、セラミック基板１とセラミック誘電
体膜４との間にチャック正極静電層２とチャック負極静
電層３とが設けられ、セラミック基板１の内部に抵抗発
熱体である金属線７が埋設された構成の静電チャック３
０１、図７に示すように、セラミック基板１とセラミッ
ク誘電体膜４との間にチャック正極静電層２とチャック
負極静電層３とが設けられ、セラミック基板１の底面に
熱電素子８１とセラミック板８２からなるペルチェ素子
８が形成された構成の静電チャック４０１等が挙げられ
る。 【００６４】本発明では、図３〜７に示したように、セ
ラミック基板１とセラミック誘電体膜４との間にチャッ
ク正極静電層２とチャック負極静電層３とが設けられ、
セラミック基板１の内部に抵抗発熱体５や金属線７が形
成されているため、これらと外部端子とを接続するため
の接続部（スルーホール）１６、１７が必要となる。ス
ルーホール１６、１７は、タングステンペースト、モリ
ブデンペーストなどの高融点金属、タングステンカーバ
イド、モリブデンカーバイドなどの導電性セラミックを
充填することにより形成される。 【００６５】また、接続部（スルーホール）１６、１７
の直径は、０．１〜１０ｍｍが望ましい。断線を防止し
つつ、クラックや歪みを防止できるからである。このス
ルーホールを接続パッドとして外部端子６、１８を接続
する（図８（ｄ）参照）。 【００６６】接続は、半田、ろう材により行う。ろう材
としては銀ろう、パラジウムろう、アルミニウムろう、
金ろうを使用する。金ろうとしては、Ａｕ−Ｎｉ合金が
望ましい。Ａｕ−Ｎｉ合金は、タングステンとの密着性
に優れるからである。 【００６７】Ａｕ／Ｎｉの比率は、〔８１．５〜８２．
５（重量％）〕／〔１８．５〜１７．５（重量％）〕が
望ましい。Ａｕ−Ｎｉ層の厚さは、０．１〜５０μｍが
望ましい。接続を確保するに充分な範囲だからである。
また、１０^-6〜１０^-5Ｐａの高真空で５００〜１０００
℃の高温で使用するとＡｕ−Ｃｕ合金では劣化するが、
Ａｕ−Ｎｉ合金ではこのような劣化がなく有利である。
また、Ａｕ−Ｎｉ合金中の不純物元素量は全量を１００
重量部とした場合に１重量部未満であることが望まし
い。 【００６８】本発明では、必要に応じて、セラミック基
板の有底孔に熱電対を埋め込んでおくことができる。熱
電対により抵抗発熱体の温度を測定し、そのデータをも
とに電圧、電流量を変えて、温度を制御することができ
るからである。熱電対の金属線の接合部位の大きさは、
各金属線の素線径と同一か、もしくは、それよりも大き
く、かつ、０．５ｍｍ以下がよい。このような構成によ
って、接合部分の熱容量が小さくなり、温度が正確に、
また、迅速に電流値に変換されるのである。このため、
温度制御性が向上してウエハの加熱面の温度分布が小さ
くなるのである。上記熱電対としては、例えば、ＪＩＳ
−Ｃ−１６０２（１９８０）に挙げられるように、Ｋ
型、Ｒ型、Ｂ型、Ｓ型、Ｅ型、Ｊ型、Ｔ型熱電対が挙げ
られる。 【００６９】図１１は、以上のような構成の本発明の静
電チャックを嵌め込むための支持容器４１を模式的に示
した断面図である。支持容器４１には、静電チャック１
０１が断熱材４５を介して嵌め込まれるようになってい
る。また、この支持容器１１には、冷媒吹き出し口４２
が形成されており、冷媒注入口４４から冷媒が吹き込ま
れ、冷媒吹き出し口４２を通って吸引口４３から外部に
出ていくようになっており、この冷媒の作用により、静
電チャック１０１を冷却することができるようになって
いる。 【００７０】次に、本発明のセラミック基板の一例であ
る静電チャックの製造方法の一例を図８（ａ）〜（ｄ）
に示した断面図に基づき説明する。 （１）まず、窒化物セラミック、炭化物セラミックなど
のセラミックの粉体をバインダおよび溶剤と混合してグ
リーンシート５０を得る。前述したセラミック粉体とし
ては、例えば、酸化性雰囲気で焼成することにより得ら
れた酸素を含有する窒化アルミニウム粉末などを使用す
ることができる。また、必要に応じて、アルミナやイオ
ウなどの焼結助剤を加えてもよい。 【００７１】なお、後述する静電電極層印刷体５１が形
成されたグリーンシートの上に積層する数枚または１枚
のグリーンシート５０′は、セラミック誘電体膜４とな
る層であるので、必要により、セラミック基板とは別の
組成としてもよい。通常、セラミック誘電体膜４の原料
とセラミック基板１の原料とは、同じものを使用するこ
とが望ましい。これらは、一体として焼結することが多
いため、焼成条件が同じになるからである。ただし、材
料が異なる場合には、まず先にセラミック基板を製造し
ておき、その上に静電電極層を形成し、さらにその上に
セラミック誘電体膜を形成することもできる。 【００７２】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。 【００７３】グリーンシート５０に、必要に応じ、シリ
コンウエハの支持ピンを挿入する貫通孔、熱電対を埋め
込む凹部、スルーホールを形成する部分等に貫通孔を設
けておくことができる。貫通孔は、パンチングなどによ
り形成することができる。グリーンシート５０の厚さ
は、０．１〜５ｍｍ程度が好ましい。 【００７４】次に、グリーンシート５０の貫通孔に導体
ペーストを充填し、スルーホール印刷体５３、５４を
得、次に、グリーンシート５０上に静電電極層や抵抗発
熱体となる導体ペーストを印刷する。印刷は、グリーン
シート５０の収縮率を考慮して所望のアスペクト比が得
られるように行い、これにより静電電極層印刷体５１、
抵抗発熱体層印刷体５２を得る。印刷体は、導電性セラ
ミック、金属粒子などを含む導電性ペーストを印刷する
ことにより形成する。 【００７５】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。 【００７６】導電性セラミック粒子、金属粒子の平均粒
子径は０．１〜５μｍが好ましい。これらの粒子は、大
きすぎても小さすぎても導体用ペーストを印刷しにくい
からである。このようなペーストとしては、金属粒子ま
たは導電性セラミック粒子８５〜９７重量部、アクリル
系、エチルセルロース、ブチルセロソルブおよびポリビ
ニルアルコールから選ばれる少なくとも１種のバインダ
１．５〜１０重量部、α−テルピネオール、グリコー
ル、エチルアルコールおよびブタノールから選ばれる少
なくとも１種の溶媒を１．５〜１０重量部混合して調製
した導体用ぺーストが最適である。 【００７７】次に、図８（ａ）に示すように、印刷体５
１、５２、５３、５４を有するグリーンシート５０と、
印刷体を有さないグリーンシート５０′とを積層する。
抵抗発熱体形成側に印刷体を有さないグリーンシート５
０′を積層するのは、スルーホールの端面が露出して、
抵抗発熱体形成の焼成の際に酸化してしまうことを防止
するためである。もしスルーホールの端面が露出したま
ま、抵抗発熱体形成の焼成を行うのであれば、ニッケル
などの酸化しにくい金属をスパッタリングする必要があ
り、さらに好ましくは、Ａｕ−Ｎｉの金ろうで被覆して
もよい。 【００７８】（２）次に、図８（ｂ）に示すように、積
層体の加熱および加圧を行い、グリーンシートおよび導
電ペーストを焼結させる。加熱温度は、１０００〜２０
００℃、加圧は１００〜２００ｋｇｆ／ｃｍ² が好まし
く、これらの加熱および加圧は、不活性ガス雰囲気下で
行う。不活性ガスとしては、アルゴン、窒素などを使用
することができる。この工程で、スルーホール１６、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。 【００７９】（３）次に、図８（ｃ）に示すように、外
部端子接続のための袋孔３５、３６を設ける。袋孔３
５、３６の内壁は、その少なくともその一部が導電化さ
れ、導電化された内壁は、チャック正極静電層２、チャ
ック負極静電層３、抵抗発熱体５等と接続されているこ
とが望ましい。 【００８０】（７）最後に、図８（ｄ）に示すように、
袋孔３５、３６に金ろうを介して外部端子６、１８を設
ける。さらに、必要に応じて、有底孔を設け、その内部
に熱電対を埋め込むことができる。半田は銀−鉛、鉛−
スズ、ビスマス−スズなどの合金を使用することができ
る。なお、半田層の厚さは、０．１〜５０μｍが望まし
い。半田による接続を確保するに充分な範囲だからであ
る。 【００８１】なお、上記説明では静電チャック１０１
（図３参照）を例にしたが、静電チャック２０１（図５
参照）を製造する場合は、静電電極層を有するセラミッ
ク板を製造した後、このセラミック板の底面に導体ペー
ストを印刷、焼成し、抵抗発熱体２５を形成し、この
後、無電解めっき等により金属層２５ａを形成すればよ
い。また、静電チャック３０１（図６参照）を製造する
場合は、セラミック粉末中に金属箔、金属線を静電電極
や抵抗発熱体にして埋め込み、焼結すればよい。さら
に、静電チャック４０１（図７参照）を製造する場合
は、静電電極層を有するセラミック板を製造した後、こ
のセラミック板に溶射金属層を介してペルチェ素子を接
合すればよい。 【００８２】本発明のセラミック基板の表面および内部
に導電体が配設され、表面の導体層がチャックトップ導
体層であり、内部の導電体がガード電極またはグランド
電極のいずれか少なくとも一方である場合には、上記セ
ラミック基板は、ウエハプローバとして機能する。 【００８３】図１２は、本発明のウエハプローバの一実
施形態を模式的に示した断面図であり、図１３は、図１
２に示したウエハプローバにおけるＡ−Ａ線断面図であ
る。このウエハプローバ５０１では、円板形状のセラミ
ック基板６３の表面に平面視同心円形状の溝６７が形成
されるとともに、溝６７の一部にシリコンウエハを吸引
するための複数の吸引孔６８が設けられており、溝６７
を含むセラミック基板６３の大部分にシリコンウエハの
電極と接続するためのチャックトップ導体層６２が円形
状に形成されている。 【００８４】一方、セラミック基板６３の底面には、シ
リコンウエハの温度をコントロールするために、図１に
示したような平面視同心円形状の発熱体６１が設けられ
ており、発熱体６１の両端には、外部端子（図示せず）
が接続、固定されている。また、セラミック基板６３の
内部には、ストレイキャパシタやノイズを除去するため
に平面視格子形状のガード電極６５とグランド電極６６
（図１３参照）とが設けられている。ガード電極６５と
グランド電極６６の材質は、静電電極と同様のものでよ
い。 【００８５】上記チャックトップ導体層６２の厚さは、
１〜２０μｍが望ましい。１μｍ未満では抵抗値が高く
なりすぎて電極として働かず、一方、２０μｍを超える
と導体の持つ応力によって剥離しやすくなってしまうか
らである。 【００８６】チャックトップ導体層６２としては、例え
ば、銅、チタン、クロム、ニッケル、貴金属（金、銀、
白金等）、タングステン、モリブデンなどの高融点金属
から選ばれる少なくとも１種の金属を使用することがで
きる。 【００８７】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。 【００８８】また、このウエハプローバを構成するセラ
ミック基板では、気孔径０．５μｍ以上の気孔数は、１
５×１０¹¹個／ｍ² 以下と少なく、セラミック基板は充
分に緻密に焼結している。したがって、このセラミック
基板は、昇温降温特性に優れ、高温で耐電圧やヤング率
が低下することはなく、セラミック基板には、４００〜
５００℃程度の高温においても反りが発生することはな
い。 【００８９】なお、ウエハプローバを製造する場合に
は、例えば、静電チャックの場合と同様に、初めに抵抗
発熱体が埋設されたセラミック基板を製造し、その後、
セラミック基板の表面に溝を形成し、続いて、溝が形成
された表面部分にスパッタリングおよびめっき等を施し
て、金属層を形成すればよい。 【００９０】 【実施例】以下、本発明をさらに詳細に説明する。 （実施例１〜８）静電チャック（図６参照）の製造 （１）厚さ１０μｍのタングステン箔を打抜き加工する
ことにより図９に示した形状の電極２枚を形成した。こ
の電極２枚とタングステン線とを、空気中、５００℃、
１時間で焼成した窒化アルミニウム粉末（トクヤマ社
製、平均粒子径については表１に示す）１０００重量
部、アルミナ（平均粒子径：０．４μｍ）２０重量部、
アクリルバインダ１１５重量部とともに、成形型中に入
れて窒素ガス中で１８９０℃、表１に示すような、０〜
２００ｋｇｆ／ｃｍ² の圧力で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。これを直
径２３０ｍｍの円状に切り出して板状体とした。このと
き、静電電極層の厚さは、１０μｍであった。但し、実
施例８については、Ｙ₂ Ｏ₃ （平均粒径：０．４μｍ）
を４重量部使用した。また、いずれの実施例において
も、得られた焼結体の最大気孔の気孔径は、５μｍ以下
であった。 【００９１】（２）次に、（１）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。 【００９２】（３）さらに、スルーホールが形成されて
いる部分をえぐり取って袋孔とし、この袋孔にＮｉ−Ａ
ｕからなる金ろうを用い、７００℃で加熱リフローして
コバール製の外部端子を接続させた。なお、外部端子の
接続は、タングステンの支持体が３点で支持する構造が
望ましい。接続信頼性を確保することができるからであ
る。 【００９３】（４）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。 【００９４】このようにして製造した抵抗発熱体を有す
る静電チャックの、セラミック基板（セラミック誘電体
膜）に存在する気孔数、耐電圧、熱伝導率等を下記の方
法により測定した。その結果を表１に示した。 【００９５】（比較例１）窒化アルミニウム粉末の平均
粒子径を０．６μｍとし、焼成時の圧力を４０ｋｇｆ／
ｃｍ² とした以外は、実施例１と同様にして、静電チャ
ックを得た。得られた静電チャックについて、実施例１
〜７と同様に気孔数、耐電圧、熱伝導率等を下記の方法
により測定した。その結果を表１に示した。 【００９６】評価方法 （１）セラミック基板（セラミック誘電体膜）の気孔数
の測定 試料を５個用意し、その表面を鏡面研磨し、２０００倍
の倍率で表面を電子顕微鏡で任意に１０箇所撮影する。
そして、撮影された写真で気孔径が０．５μｍ以上の気
孔の個数を計測して平均を求め、それを視野面積で除し
た。なお、上記気孔の気孔径について、縦、横の長さが
異なる場合には、その最大値をとった。 【００９７】（２）セラミック基板（セラミック誘電体
膜）の耐電圧の評価 実施例１〜８、比較例１で製造した静電チャックについ
て、静電チャック上に金属電極を載置し、静電電極層と
電極との間に、電圧を印加し、絶縁破壊する電圧を測定
した。 【００９８】（３）熱伝導率の測定 ａ．使用機器 リガクレーザーフラッシュ法熱定数測定装置 ＬＦ／ＴＣＭ−ＦＡ８５１０Ｂ ｂ．試験条件 温度・・・常温、４００℃ 雰囲気・・・真空 ｃ．測定方法 ・比熱測定における温度検出は、試料裏面に銀ペースト
で接着した熱電対（プラチネル）により行った。 ・常温比熱測定はさらに試料上面に受光板（グラッシー
カーボン）をシリコングリースを介して接着した状態で
行い、試料の比熱（Ｃｐ）は、下記の計算式（１）によ
り求めた。 【００９９】 【数１】 【０１００】上記計算式（１）において、ΔＯは、入力
エネルギー、ΔＴは、試料の温度上昇の飽和値、Ｃｐ
_G.c は、グラッシーカーボンの比熱、Ｗ_G.c は、グラッ
シーカーボンの重量、Ｃｐ_S.G は、シリコングリースの
比熱、Ｗ_S.G は、シリコングリースの重量、Ｗは、試料
の重量である。 【０１０１】（４）破壊靱性値の測定 破壊靱性値は、ビッカーズ硬度計（明石製作所社製 Ｍ
ＶＫ−Ｄ型）を用い、圧子を表面に圧入し、発生したク
ラック長さを測定し、これを以下の計算式（２）を用い
て計算した。 破壊靱性値＝０．０２６×Ｅ^1/2 ×０．５×Ｐ^1/2 ×ａ×Ｃ^-3/2 ・・・（２） ただし、Ｅは、ヤング率（３．１８×１０¹¹Ｐａ）、Ｐ
は、押し込み荷重（９８Ｎ）、ａは、圧痕対角線平均長
さの半分（ｍ）、Ｃは、クラックの長さの平均の半分
（ｍ）である。 【０１０２】（５）反り量 ４５０℃まで昇温して１５０ｋｇｆ／ｃｍ² の荷重をか
けた後、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。 【０１０３】 【表１】 【０１０４】表１に示した結果より明らかなように、実
施例１〜８に係る静電チャックを構成するセラミック基
板に存在する、気孔径０．５μｍ以上の気孔数は、１５
×１０ ¹¹個／ｍ² 以下であるので、これらのセラミック
基板の耐電圧は大きな値を示し、昇温降温特性も良く、
反り量も小さな値となっている。一方、比較例１に係る
静電チャックを構成するセラミック基板に存在する、気
孔径０．５μｍ以上の気孔数は、１５×１０¹¹個／ｍ²
を超えているので、このセラミック基板の耐電圧はかな
り小さく、熱伝導率は悪く、反り量も大きくなってお
り、いずれの結果も実施例１〜８の結果と比較して劣っ
た値を示している。なお、全く気孔が存在しない実施例
８では、耐電圧、反り量、熱伝導率は非常によいが、破
壊靱性値が悪くなる。破壊靱性値なども考慮するなら
ば、気孔数は、１×１０⁸ 個／ｍ² 以上が必要と考えら
れる。さらに、高温での反り量、耐電圧を考慮すると、
気孔数は、５×１０¹⁰個／ｍ² 以下が最適である。 【０１０５】（実施例９）ウエハプローバ５０１（図１
２参照）の製造 （１）窒化アルミニウム粉末（トクヤマ社製、平均粒径
１．１μｍ）１０００重量部、アルミナ（平均粒径：
０．４μｍ）２０重量部、アクリルバインダ１１５重量
部、ポリエーテルスルフォン５重量部、シリカ０．０３
重量部、分散剤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５３０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。 【０１０６】（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
子とを接続するためのスルーホール用の貫通孔を設け
た。 【０１０７】（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。 【０１０８】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、外
部端子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。 【０１０９】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℃、８０ｋｇｆ／ｃｍ² の圧力で一体化することに
より積層体を作製した。 【０１１０】（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１５０ｋｇｆ
／ｃｍ² で３時間ホットプレスし、厚さ３ｍｍの窒化ア
ルミニウム板状体を得た。得られた板状体を、直径３０
０ｍｍ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。 【０１１１】また、ガード電極６５、グランド電極６６
の厚さは１０μｍ、ガード電極６５の形成位置は、ウエ
ハ載置面から１ｍｍ、グランド電極６６の形成位置は、
ウエハ載置面から１．２ｍｍであった。また、ガード電
極６５およびグランド電極６６の導体非形成領域６６ａ
の１辺の大きさは、０．５ｍｍであった。 【０１１２】（５）上記（４）で得た板状体を、ダイア
モンド砥石で研磨した後、マスクを載置し、ＳｉＣ等に
よるブラスト処理で表面に熱電対のための凹部およびウ
エハ吸着用の溝６７（幅０．５ｍｍ、深さ０．５ｍｍ）
を設けた。 【０１１３】（６）さらに、ウエハ載置面に対向する面
に発熱体６１を形成するための層を印刷した。印刷は導
電ペーストを用いた。導電ペーストは、プリント配線板
のスルーホール形成に使用されている徳力化学研究所製
のソルベストＰＳ６０３Ｄを使用した。この導電ペース
トは、銀／鉛ペーストであり、酸化鉛、酸化亜鉛、シリ
カ、酸化ホウ素、アルミナからなる金属酸化物（それぞ
れの重量比率は、５／５５／１０／２５／５）を銀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。 【０１１４】（７）導電ペーストを印刷したセラミック
基板を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６３に焼き付け
た。さらに硫酸ニッケル３０ｇ／ｌ、ほう酸３０ｇ／
ｌ、塩化アンモニウム３０ｇ／ｌおよびロッシェル塩６
０ｇ／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、銀の焼結体からなる抵抗発熱体
６１の表面に厚さ１μｍ、ホウ素の含有量が１重量％以
下のニッケル層（図示せず）を析出させた。この後、ヒ
ータ板は、１２０℃で３時間アニーリング処理を施し
た。銀の焼結体からなる発熱体は、厚さが５μｍ、幅
２．４ｍｍであり、面積抵抗率が７．７ｍΩ／□であっ
た。 【０１１５】（８）溝６７が形成された面に、スパッタ
リング法により、順次、チタン層、モリブデン層、ニッ
ケル層を形成した。スパッタリングのための装置は、日
本真空技術株式会社製のＳＶ−４５４０を使用した。ス
パッタリングの条件は気圧０．６Ｐａ、温度１００℃、
電力２００Ｗであり、スパッタリング時間は、３０秒か
ら１分の範囲内で、各金属によって調整した。得られた
膜の厚さは、蛍光Ｘ線分析計の画像から、チタン層は
０．３μｍ、モリブデン層は２μｍ、ニッケル層は１μ
ｍであった。 【０１１６】（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。 【０１１７】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。 【０１１８】（１０）溝６７から裏面に抜ける空気の吸
引孔６８をドリル加工により形成し、さらにスルーホー
ル１６を露出させるための袋孔（図示せず）を設けた。
この袋孔にＮｉ−Ａｕ合金（Ａｕ８１．５重量％、Ｎｉ
１８．４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を形
成した。 【０１１９】（１１）次に、温度制御のための複数熱電
対を凹部に埋め込み、ヒータ付きのウエハプローバヒー
タ５０１を得た。このヒータ付きウエハプローバを２０
０℃まで昇温したところ、約２０秒で２００℃まで昇温
した。 【０１２０】また、このヒータ付きウエハプローバを構
成するセラミック基板を測定用に切り取り、実施例１と
同様に、このセラミック基板に存在する気孔径０．５μ
ｍ以上の気孔数について測定した結果、１．５×１０¹⁰
個／ｍ² であった。 【０１２１】 【発明の効果】以上説明のように、本発明のセラミック
基板は、気孔径０．５μｍ以上の気孔数が、１５×１０
¹¹個／ｍ² 以下となるように焼結されてなるので、昇温
降温特性に優れ、耐電圧が大きく、かつ、反り量が小さ
い。

【図面の簡単な説明】 【図１】本発明のセラミック基板を用いたセラミックヒ
ータの一例を模式的に示す平面図である。 【図２】図１に示したセラミックヒータの部分拡大断面
図である。 【図３】本発明のセラミック基板を用いた静電チャック
の一例を模式的に示す断面図である。 【図４】図３に示したセラミックヒータのＡ−Ａ線断面
図である。 【図５】本発明のセラミック基板を用いた静電チャック
の一例を模式的に示す断面図である。 【図６】本発明のセラミック基板を用いた静電チャック
の一例を模式的に示す断面図である。 【図７】本発明のセラミック基板を用いた静電チャック
の一例を模式的に示す断面図である。 【図８】（ａ）〜（ｄ）は、図５に示した静電チャック
の製造工程の一部を模式的に示す断面図である。 【図９】本発明に係る静電チャックを構成する静電電極
の形状を模式的に示した水平断面図である。 【図１０】本発明に係る静電チャックを構成する静電電
極の形状を模式的に示した水平断面図である。 【図１１】本発明に係る静電チャックを支持容器に嵌め
込んだ状態を模式的に示した断面図である。 【図１２】本発明のセラミック基板を用いたウエハプロ
ーバを模式的に示した断面図である。 【図１３】図１２に示したウエハプローバのガード電極
を模式的に示した断面図である。 【図１４】セラミック基板の気孔を表す電子顕微鏡写真
である。 【符号の説明】 １、１１、６３ セラミック基板 ２、２２、３２ａ、３２ｂ チャック正極静電層 ３、２３、３３ａ、３３ｂ チャック負極静電層 ２ａ、３ａ 半円弧状部 ２ｂ、３ｂ 櫛歯部 ４ セラミック誘電体膜 ５、１２、２５、６１ 抵抗発熱体 ６、１３、１８ 外部端子 ７ 金属線 ８ ペルチェ素子 ９ シリコンウエハ １０ セラミックヒータ １４ 有底孔 １５ 貫通孔 １６、１７、１９ スルーホール ２０、３０、１０１、２０１、３０１、４０１ 静電チ
ャック ２５ａ 金属被覆層 ３５、３６ 袋孔 ４１ 支持容器 ４２ 冷媒吹き出し口 ４３ 吸入口 ４４ 冷媒注入口 ４５ 断熱材 ６２ チャックトップ導体層 ６５ ガード電極 ６６ グランド電極 ６６ａ 電極非形成領域 ６７ 溝 ６８ 吸引孔 ５０１ ウエハプローバ

フロントページの続き Ｆターム(参考） 3K034 AA02 AA08 AA10 AA15 AA16 AA19 BB06 BC04 BC16 CA02 CA14 CA17 HA01 HA10 JA01 JA10 3K092 PP20 QA05 QB02 QB03 QB31 QB43 QB75 QB76 QC02 QC18 QC20 QC25 QC38 QC43 QC52 RF02 RF11 RF17 RF26 TT16 VV06 VV26 VV35 4G001 BA03 BA36 BA61 BB03 BB36 BB61 BC42 BC52 BC54 BD38 5F031 CA02 HA02 HA03 HA17 HA18 HA33 HA37 HA38 JA01 JA21 JA46 MA28 MA32 NA05

Claims (1)

1. 【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
   体が形成されてなるセラミック基板において、前記セラ
   ミック基板は、気孔径０．５μｍ以上の気孔を１５×１
   ０¹¹個／ｍ² 以下有することを特徴とするセラミック基
   板。