JP2004253799A

JP2004253799A - 半導体製造・検査装置

Info

Publication number: JP2004253799A
Application number: JP2004038568A
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: 2004-02-16
Filing date: 2004-02-16
Publication date: 2004-09-09

Abstract

【課題】セラミック基板からの熱の逃散を防止することができ、セラミック基板が高温に加熱された場合にも反りを防止することができ、柱状部材に空洞を形成した場合には、セラミック基板に配設された測温素子からの金属線や抵抗発熱体に接続された導電線等を容易に支持容器の外に引き出すことができるため、装置の組み立てが容易な半導体製造・検査装置を提供する。
【解決手段】その表面または内部に導体層が設けられたセラミック基板が、板状体を備えた支持容器の上部に固定されてなる半導体製造・検査装置であって、前記板状体には、柱状部材が設置されるとともに、前記柱状部材と前記セラミック基板との間および／または前記セラミック基板と前記支持容器との間には、多孔質体が介装されてなることを特徴とする半導体製造・検査装置。
【選択図】図２

Description

本発明は、その表面または内部に導体層を有するセラミック基板を備え、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に用いられる半導体製造・検査装置に関する。

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金属製の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。

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。

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。

そこで、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ホットプレートが提案されている（特許文献１参照）。

このようなホットプレートでは、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。

通常、この種のホットプレートでは、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リング等を介して金属製の支持容器に取り付けた後、熱電対からの金属線や抵抗発熱体からの導電線を、それぞれ底板に設けられた複数の貫通孔等から支持容器の外部に引き出して制御装置等に接続しており、この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。

特開平４−３２４２７６号公報

しかしながら、最近、セラミック基板は、その直径も３００ｍｍ以上と大きくなるとともに、その熱容量を低減させるために厚みも５ｍｍ以下と薄くなってきており、その結果、セラミック基板が高温に加熱された際、自重等により、底面が凸になるように反ってしまうという問題があった。

また、このようなホットプレートでは、上述したように、熱電対を構成する金属線や抵抗発熱体に接続された導電線等を、底板の貫通孔からそれぞれ支持容器の外に引き出していたため、配線の引き出しに手間がかかり、そのため、ホットプレートの組み立てに時間を要していた。

そこで、本発明者らは、このような問題を解決するために、先に、支持容器の底板に柱状部材が設置された半導体製造・検査装置を提案した。
この半導体製造・検査装置では、上記柱状部材によりセラミック基板を支持するので反りを防止することができ、また、この柱状部材に配線を格納することにより、装置の組み立てを容易に行うことができる。

しかしながら、柱状部材をそのままセラミック基板に当接すると、上記柱状部材を介して熱が逃散するため、セラミック基板を高温に加熱した場合には、シリコンウエハ等の被加熱物を加熱する面（以下、加熱面という）の温度を均一に保つことが難しくなり、また、加熱効率が低下する場合もあり、これらの点で改良の余地があった。

本発明者は、これらの点を改良するために鋭意研究を行った結果、セラミック基板と柱状部材や支持容器との間に多孔質体を介装することにより、セラミック基板から支持容器等を介して熱が逃散するのを防止することができることを見出し、本発明を完成するに至った。

すなわち本発明は、その表面または内部に導体層が設けられたセラミック基板が、板状体を備えた支持容器の上部に固定されてなる半導体製造・検査装置であって、
上記板状体には、柱状部材が設置されるとともに、上記柱状部材と上記セラミック基板との間および／または上記セラミック基板と上記支持容器との間には、多孔質体が介装されてなることを特徴とする半導体製造・検査装置である。

本発明において、上記柱状部材には空洞が形成されていることが望ましく、その空洞は、上記柱状部材の側面および底面に連通していることが望ましい。また、上記柱状部材には空洞が形成され、該空洞に上記導体層からの配線および／またはその他の配線が収容されていることが望ましい。また、上記板状体は支持容器の底板であってもよく、中底板であってもよい。

本発明の半導体製造・検査装置では、セラミック基板と柱状部材等との間に多孔質体が介装されているので、セラミック基板の熱が上記柱状部材等を介して逃散するのを防止することができ、加熱面の温度を均一に保つことができるとともに、効率よくセラミック基板の加熱を行うことができる。

また、上記柱状部材と多孔質体とによりセラミック基板をしっかりと支持しているので、セラミック基板が高温に加熱された場合にも、セラミック基板の反りを防止することができる。
さらに、上記柱状部材に空洞部が形成されている場合には、上記導体層からの配線や測温素子からの配線を収容し、これらの配線を容易に支持容器の外に引き出すことができるので、半導体製造・検査装置を容易に組み立てることができる。

本発明に係る半導体製造・検査装置では、セラミック基板と柱状部材等との間に多孔質体が介装されているので、柱状部材等を介してセラミック基板の熱が逃散するのを防止することができ、加熱面の温度の均一性を維持することができる。

また、柱状部材および多孔質体を介してセラミック基板を支持しているので、セラミック基板が高温に加熱された場合にも、セラミック基板の反りを防止することができる。

さらに、柱状部材に空洞が形成されている場合には、セラミック基板に配設された測温素子を構成する金属線や抵抗発熱体に接続された導電線等を、上記柱状部材を介して容易に支持容器の外に引き出すことができ、装置の組み立てが容易である。

本発明の半導体製造・検査装置は、その表面または内部に導体層が設けられたセラミック基板が、板状体を備えた支持容器の上部に固定されてなる半導体製造・検査装置であって、
上記板状体には、柱状部材が設置されるとともに、上記柱状部材と上記セラミック基板との間および／または上記セラミック基板と上記支持容器との間には、多孔質体が介装されてなることを特徴とする。

以下、本発明の半導体製造・検査装置について説明する。
上記柱状部材に関しては、その内部に側面および底面に連通した空洞が形成され、この空洞に導体層およびその他の配線が収容されているものを用いた例について説明する。

本発明の半導体製造・検査装置を構成するセラミック基板の表面または内部に形成された導体層が抵抗発熱体である場合には、本発明の半導体製造・検査装置は、ホットプレートとして機能する。

図１は、本発明の半導体製造・検査装置の一例であるホットプレートを模式的に示す平面図であり、図２は、その断面図であり、図３は、図１に示すホットプレートを構成するセラミック基板の一部を模式的に示す部分拡大断面図である。

このホットプレート１０では、円板形状のセラミック基板１１が、円筒形状の支持容器６２の上部に多孔質体からなる断熱リング６１を介して嵌め込まれ、このセラミック基板１１は、支持容器６２上部の内側に設けられた円環形状の基板受け部６２ｂに、ボルト等の固定部材１３０を用いて固定されている。

この支持容器６２では、円筒状の本体６２ａの上部内側に、上述した基板受け部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６２ｃが設けられ、この底板受け部６２ｃに放熱防止等の目的で設置された底板６４が、ボルト等により固定されている。
なお、底板６４は、支持容器６２と一体に形成されていてもよい。

セラミック基板１１の底面１１ｂには、図１に示すように同心円形状の回路からなる抵抗発熱体１２が形成されており、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ている。

また、図３に示すように、抵抗発熱体１２は、酸化を防止するために金属被覆層１２０が形成され、この金属被覆層１２０を有する抵抗発熱体１２の端部１２ａは、半田層１７を介して先端がＴ字形状の導電線６６と接続されており、一方、抵抗発熱体１２の底面１１ｂに形成された有底孔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。

また、支持容器６２内部の中央付近には、底板６４に柱状部材６７が配置されるとともに、この柱状部材６７とセラミック基板１１との間には、多孔質体６８が介装されている。

この多孔質体６８を構成する材料は、内部に気孔を有し、断熱性の高い耐熱性部材であれば特に限定されないが、その具体例としては、例えば、アルミナ、マイカレックス、シリカ、シリカガラス等からなる多孔質セラミック、ポリイミド、ポリアミド、ポリアミドイミド、シリコーン樹脂、フッ素樹脂等からなる多孔質耐熱性樹脂等が挙げられる。断熱リング６１も、同様の材料からなるものがあることが望ましい。

多孔質体６８は、２００〜８００℃程度の温度で長期間放置しても劣化しない耐熱性が要求される。
多孔質体６８として、多孔質のアルミナ、マイカ等を用いた場合、その気孔率は、０．１〜５０％程度が望ましい。

このように柱状部材６７とセラミック基板１１との間に、多孔質体６８を介装することにより、柱状部材６７を介して熱が逃散するのを防止することができ、加熱面の温度の均一性を維持することができる。
なお、多孔質体６８は、柱状部材６７の上に嵌合させることにより、固定できるように構成されたものが好ましい。

柱状部材６７には空洞部が形成されており、測温素子２８を構成する金属線６３や抵抗発熱体１２の端部１２から導出された導電線６６は、この柱状部材６７の空洞部に収容され、底板６４に形成された貫通孔６４ａから外部に引き出され、それぞれ電源や制御機器（図示せず）に接続されている。また、この柱状部材６７は、高温でセラミック基板１１が下に凸の状態に反るのを防止するため、セラミック基板１１を支持する役目も果している。
なお、柱状部材は、必ずしも内部に空洞が形成されていなくてもよい。

また、支持容器６２には、底板６４とセラミック基板１１との間に中底板を設け、この中底板に一端配線を這わせた後、柱状部材６７の空洞部に配線を引き込んでもよい。このような配線を行うことにより、整然とした配線を行うことができ、配線の絡まり合い等による短絡等を防止することができる。

セラミック基板１１の中央に近い部分には、リフターピン１６を挿通するための貫通孔１５が設けられており、この貫通孔１５の直下には、リフターピン１６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と連通するガイド管６９が設けられている。

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。

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、この上記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。

なお、底板６４には、冷媒導入管６５が設けられており、この冷媒導入管６５に、図示しない配管を介して冷媒を導入することより、セラミック基板１１の温度や冷却速度等を制御することができるようになっている。

上述したように、このホットプレート１０では、柱状部材６７とセラミック基板１１との間およびセラミック基板１１と支持容器６２との間に多孔質体６８（断熱リング６１）が介装されているので、柱状部材６７や支持容器６２を介してセラミック基板の熱が逃散するのを防止することができ、加熱面の温度の均一性を維持することができる。
ホットプレート１０では、図１、２に示したように、セラミック基板１１と支持容器６２との間およびセラミック基板１１と柱状部材６７との間の両方に多孔質体が介装されていることが望ましいが、必ずしも両方に多孔質体が介装されていなくても、セラミック基板からの熱の逃散を有効に防止することができる。

また、柱状部材６７と多孔質体６８とによりセラミック基板１１をしっかりと支持しているので、セラミック基板１１が高温に加熱された際にも、自重等に起因して反るのを防止することができ、その結果、半導体ウエハ等の被加熱物の破損を防止するとともに、該被加熱物を均一な温度になるように加熱することができる。

さらに、この柱状部材６７は、測温素子２８を構成する金属線６３や抵抗発熱体１２の端部１２から導出された導電線６６を、この柱状部材６７の空洞部に収容し、底板６４に形成された貫通孔６４ａから外部に容易に引き出すことがでる。従って、半導体製造・検査装置を容易に組み立てることができる。

柱状部材６７の材料としては、絶縁性を有し、セラミック基板が加熱された際にも、変形したり、変質しない耐熱性を有する材料であることが望ましい。
この柱状部材６７の材料としては、アルミナ、シリカ、ムライト、コージェライト等の酸化物セラミック、窒化アルミニウム、窒化珪素等の窒化物セラミック、炭化珪素等の炭化物セラミックが挙げられるほか、ポリイミド等の耐熱性樹脂が挙げられる。なお、ガイド管６９も同様の材料により構成されていることが望ましい。

また、柱状部材６７は、シリカゾル、アルミナゾル等の無機接着剤やシリコーン樹脂、ポリイミド樹脂等の耐熱性樹脂接着剤を用いて、支持容器６４に設けられた底板６４に固定されていることが望ましい。一方、多孔質体６８は、特に接着材等によってセラミック基板１１や柱状部材６７に接着されていなくてもよい。

抵抗発熱体１２からの導電線６６や測温素子２８を構成する金属線６３は、他の配線との間の短絡等を防止するために、耐熱性の絶縁部材で被覆されていることが望ましい。このような絶縁性部材としては、上記した柱状部材で用いる材料等が挙げられる。

図１、２に示したホットプレート１０では、セラミック基板１１が支持容器６２の上部に嵌合されているが、他の実施の形態においては、セラミック基板が上端に基板受け部を有する支持容器の上面に載置され、ボルト等の固定部材により固定されていてもよい。

抵抗発熱体１２のパターンとしては、図１に示した同心円形状のほか、渦巻き形状、偏心円形状、同心円形状と屈曲線形状との組み合わせなどを挙げることができる。

上記ホットプレートにおいて、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、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に示したホットプレートでは、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。

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。加熱面まで熱が伝搬する間に拡散し、加熱面での温度が均一になりやすいからである。

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形成する。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、抵抗発熱体を形成する。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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（Ｂ₂Ｏ₃ ）、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。

上記酸化鉛、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、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。

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。

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５０ｍΩ／□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。

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。

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。
本発明のセラミック基板は、１００℃以上使用することが望ましく、２００℃以上で使用することがより望ましい。

このように導体層として、抵抗発熱体が設けられたセラミック基板を用いた場合には、本発明の半導体製造・検査装置は、ホットプレートとして機能する。

上記半導体製造・検査装置を構成するセラミック基板の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。

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。

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。

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。

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、Ｙ₂ Ｏ₃ 、Ｎａ₂ Ｏ、Ｌｉ₂ Ｏ、Ｒｂ₂Ｏが好ましい。これらの含有量としては、０．１〜２０重量％が好ましい。また、アルミナを含有していてもよい。

上記セラミック基板は、明度がＪＩＳＺ８７２１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。

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〜Ｎ１０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。

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１００〜５０００ｐｐｍ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。

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。

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、２５０ｍｍ以上が最適である。
円板形状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。

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、反りの発生を抑制することができるからである。

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。

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、ＪＩＳ−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。

本発明の半導体製造・検査装置は、半導体の製造や半導体の検査を行うために用いられる装置であり、具体的には、例えば、静電チャック、ウエハプローバ、サセプタ、ホットプレート（セラミックヒータ）等が挙げられる。

上述したホットプレートは、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、半導体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。

本発明の半導体製造・検査装置を構成するセラミック基板の内部に静電電極を設けた場合には、静電チャックとして機能する。
図４（ａ）は、静電チャックを構成するセラミック基板を模式的に示す縦断面図であり、（ｂ）は、（ａ）に示したセラミック基板のＡ−Ａ線断面図である。

この静電チャックを構成するセラミック基板２１の内部には、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。

また、（ｂ）に示したように、セラミック基板２１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４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。

本発明の静電チャックでは、上記したチャック正負電極層２２、２３を有するセラミック基板２１が図２に示したような構成の底板を備えた支持容器６２に嵌合または固定され、抵抗発熱体２４が図１、２に示したホットプレートの場合と同様に電源に接続されるほか、チャック正極静電層２２とチャック負極静電層２３とからの配線がそれぞれ直流電源の＋側と−側を接続される。

この静電チャックを作動させる場合には、抵抗発熱体２４および静電電極に、それぞれ電圧を印加する。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所定温度に加熱されるとともに、静電的にセラミック基板２１に吸着されることになる。
この静電チャックは、必ずしも、抵抗発熱体２４を備えていなくてもよい。

図５および図６は、他の静電チャックのセラミック基板に形成された静電電極を模式的に示した水平断面図であり、図５に示す静電チャックでは、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６に示す静電チャックでは、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。
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。

本発明の半導体製造・検査装置を構成するセラミック基板の表面にチャックトップ導体層を設け、内部にガード電極やグランド電極を設けた場合には、ウエハプローバとして機能する。
図７は、ウエハプローバを構成するセラミック基板の一例を模式的に示した断面図であり、図８は、その平面図であり、図９は、図７に示したセラミック基板におけるＡ−Ａ線断面図である。

このウエハプローバを構成する平面視円形状のセラミック基板３では、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。

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、同心円形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９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。

このウエハプローバの場合にも、上記した構成のセラミック基板が図１、２に示したような構成の底板を備えた支持容器に嵌合または固定され、抵抗発熱体４１が図１、２に示したホットプレートの場合と同様に電源に接続されるほか、チャックトップ導体層２とガード電極５とグランド電極６とからの配線がそれぞれ電源にされる。なお、このウエハプローバは、必ずしも、抵抗発熱体４１を備えていなくてもよい。

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。

次に、本発明の半導体製造・検査装置の製造方法の一例として、ホットプレートの製造方法について説明する。
まず、図１に示した底面に抵抗発熱体１２が形成されたセラミック基板を用いたホットプレート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
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。

次に、生成形体に、必要に応じて、シリコンウエハを運搬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となる部分やシリコンウエハを支持するための支持ピンを挿通するための貫通孔や凹部となる部分等を形成する。焼成後、製造したセラミック基板にドリル等を用いて、有底孔や貫通孔を形成してもよい。

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。

(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、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。

(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。

(4) 金属被覆層の形成
抵抗発熱体１２表面には、金属被覆層１２０を設けることが望ましい。
金属被覆層１２０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。

(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導電線６６を半田等を用いて取り付ける。また、有底孔１４に熱電対等の測温素子を挿入し、ポリイミド等の耐熱樹脂、セラミックで封止する。

(6) 支持容器上への設置
次に、支持容器６２の底板６４の中央部分に柱状部材６７をシリカゾル等のセラミックを用いて接着した後、柱状部材６７の上に多孔質体６８を載置し、続いて、セラミック基板１１を支持容器６２に設置するとともに、測温素子２８からの金属線６３および抵抗発熱体１２からの導電線６６を柱状部材６７に収容し、底板６４の貫通孔６４ａからこれらの配線を引き出して電源等に接続することによりホットプレートの製造を終了する。

上記ホットプレートを製造する際に、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。

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。

次に、図１０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ホットプレート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。

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。
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、シリコンウエハを運搬するためのリフターピンを挿入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、シリコンウエハを支持する支持ピンを挿入するための貫通孔となる部分、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、または、上記積層体を形成し、焼成した後に上記加工を行ってもよい。

(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。

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。

(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１０（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。

(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内のセラミック粒子および内部の導体ペースト層３２０中の金属を焼結させる（図１０（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。

上述したように、焼成を行った後に、リフターピンを挿通するための貫通孔３５や測温素子を挿入するための有底孔（図示せず）を設けてもよい。貫通孔３５や有底孔は、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１０（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１０（ｄ））。加熱温度は、半田処理の場合には９０〜４５０℃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する。その後、上述した底面に抵抗発熱体を有するセラミック基板の場合と同様、底板に柱状部材を固定するとともに柱状部材の上に多孔質体を載置し、このセラミック基板を支持容器に嵌合または固定し、配線等を行うことにより、ホットプレートとする。

このホットプレートでは、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。

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。

以下、本発明をさらに詳細に説明する。
（実施例１）ホットプレートの製造（図１、２参照）
（１）窒化アルミニウム粉末（トクヤマ社製、平均粒径１．１μｍ）１００重量部、酸化イットリウム（Ｙ₂ Ｏ₃ ：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。

（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。

（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３１０ｍｍ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を施し、半導体ウエハを運搬するためのリフターピンを挿入する貫通孔、熱電対を埋め込むための有底孔（直径：１．１ｍｍ、深さ：２ｍｍ）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。

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。

（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１μｍの金属被覆層１２０（ニッケル層）を析出させた。

（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、半田層の上に先端がＴ字形状の導電線６６を載置して、４２０℃で加熱リフローし、抵抗発熱体の端子部に導電線６６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、底面１１ｂに抵抗発熱体１２を有するセラミック基板１１を得た。

（９）この後、底板６４の中央部分に、アルミナ製の柱状部材６７をシリカゾル等からなる無機接着剤を用いて接着した後、この上に多孔質アルミナ（気孔率：２ｖｏｌ％、熱伝導率：５Ｗ／ｍ・ｋ）からなる多孔質体６８を載置した。

次に、支持容器６２に柱状部材等が設置された底板６４を取り付け、セラミック基板１１を支持容器６２に嵌め込むと同時に、測温素子２８からの金属線６３および抵抗発熱体１２からの導電線６６を柱状部材６７の空洞部に収容し、底板６４の貫通孔６４ａから、これらの配線を引き出して電源等に接続することによりホットプレートの製造を終了した。

（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。

（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。

（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。

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４（ｂ）参照）。
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。

（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３ｍｍの窒化アルミニウム板状体を得た。これを直径２３０ｍｍ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。

（６）上記（５）で得たセラミック基板２１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２．０ｍｍ）を設けた。

（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−Ａｕからなる金ろうを用い、７００℃で加熱リフローしてコバール製の外部端子を接続させ、その後、外部端子に、導電線を有するソケットを取り付けた。

（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、抵抗発熱体および静電電極２２、２３を有するセラミック基板の製造を終了した。
（９）この後、底板６４の中央部分に、アルミナ製の柱状部材をシリカゾル等のセラミックを用いて接着した後、この上に多孔質マイカレックス（気孔率：５ｖｏｌ％、熱伝導率：５Ｗ／ｍ・ｋ）からなる多孔質体６８を載置した。なお、多孔質体６８は、柱状部材の上に嵌め込んで固定することができるようになっている。

次に、支持容器６２に柱状部材等が設置された底板６４を取り付け、セラミック基板１１を支持容器６２に嵌め込むと同時に、静電電極２２、２３からの配線および抵抗発熱体２４からの導電線を柱状部材６７の空洞部に収容し、底板６４の貫通孔６４ａから、これらの配線を引き出して電源等に接続することにより静電チャックの製造を終了した。

（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。

（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、１３０℃、８ＭＰａの圧力で一体化した。

（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１０μｍ、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。

（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０．５ｍｍ、深さ０．５ｍｍ）を形成した。

（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。

（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。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１２０℃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。

（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２μｍ、Ｎｉは１μｍであった。

（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。

（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。その後、外部端子には、導電線を有するソケットを取り付けた。

（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）、表面にチャックトップ導体層２を、内部にガード電極５およびグランド電極６を有し、底面に抵抗発熱体４１が形成されたセラミック基板３の製造を終了した。

（１３）この後、底板６４の中央部分に、アルミナ製の柱状部材をシリカゾル等のセラミックを用いて接着した後、この上に多孔質マイカレックス（気孔率：５ｖｏｌ％、熱伝導率：５Ｗ／ｍ・ｋ）からなる多孔質体６８を載置した。

次に、柱状部材等が設置された底板６４を支持容器６２に取り付け、セラミック基板１１を支持容器６２に嵌め込むと同時に、チャックトップ導体層２、ガード電極５、グランド電極６からの配線および抵抗発熱体２４からの導電線を柱状部材６７の空洞部に収容し、底板６４の貫通孔６４ａから、これらの配線を引き出して電源等に接続することによりウエハプローバの製造を終了した。
なお、これらの実施例では、柱状部材の上に載置する板状体を多孔質体としているが、図２で示した断熱リング６１に多孔質体を採用してもよい。

（比較例１）
セラミック基板を支持容器に嵌合する際、多孔質体を配置しなかったほかは、実施例１と同様にして静電チャックを製造した。

実施例１〜３および比較例１に係るセラミック基板について、通電を行って３００℃まで加熱し、セラミック基板の加熱面の温度分布を、サーモビュア（日本データム者製ＩＲ６２０１２−００１２）を用いて測定した。

その結果、実施例１の場合、最高温度と最低温度との差が６℃、実施例２の場合、最高温度と最低温度との差が６℃、実施例３の場合、最高温度と最低温度との差が６℃と、その温度差は小さかったのに対し、比較例１の場合には、最高温度と最低温度との差が１０℃と上記実施例に比べて大きくなっていた。

本発明の半導体製造・検査装置の一例であるホットプレートを模式的に示す平面部である。図１に示したホットプレートの断面図である。図１に示すホットプレートを構成するセラミック基板を模式的に示す部分拡大断面図である。（ａ）は、本発明に係る静電チャックを構成するセラミック基板を模式的に示す縦断面図であり、（ｂ）は、（ａ）に示したセラミック基板のＡ−Ａ線断面図である。セラミック基板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。セラミック基板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。本発明に係るウエハプローバを構成するセラミック基板を模式的に示す断面図である。図７に示したセラミック基板の平面図である。図７に示したセラミック基板におけるＡ−Ａ線断面図である。（ａ）〜（ｄ）は、本発明のホットプレートを構成するセラミック基板の製造方法の一例を模式的に示す断面部である。

符号の説明

２チャックトップ導体層
３、１１、２１、３１、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ホットプレート
１１ａ加熱面
１１ｂ底面
１２、２４、３２、４１抵抗発熱体
１２ａ抵抗発熱体端部
１４有底孔
１５貫通孔
１６リフターピン
１７半田層
１９半導体ウエハ（シリコンウエハ）
２２、７２、８２ａ、８２ｂチャック静電電極層
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
３３外部端子
３５貫通孔
３７袋孔
３８スルーホール
５２電極非形成部
６１断熱リング
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
６７柱状部材
６９ガイド管
１２０金属被覆層
１３０固定部材

Claims

その表面または内部に導体層が設けられたセラミック基板が、板状体を備えた支持容器の上部に固定されてなる半導体製造・検査装置であって、
前記板状体には、柱状部材が設置されるとともに、前記柱状部材と前記セラミック基板との間および／または前記セラミック基板と前記支持容器との間には、多孔質体が介装されてなることを特徴とする半導体製造・検査装置。
前記柱状部材には、空洞が形成されてなる請求項１に記載の半導体製造・検査装置。
前記空洞は、前記柱状部材の側面および底面に連通してなる請求項２に記載の半導体製造・検査装置。
前記空洞部に前記導体層からの配線および／またはその他の配線が収容されてなる請求項２または３に記載の半導体製造・検査装置。