JPH11220011A - 端子構造 - Google Patents

端子構造

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JPH11220011A
JPH11220011A JP1840698A JP1840698A JPH11220011A JP H11220011 A JPH11220011 A JP H11220011A JP 1840698 A JP1840698 A JP 1840698A JP 1840698 A JP1840698 A JP 1840698A JP H11220011 A JPH11220011 A JP H11220011A
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 ろう付けによりセラミック基体内部に内在す
る応力のため、内部電極と端子電極部材との電気的接続
が損なわれてしまう。 【解決手段】 内部電極2a・2bが埋設されたセラミ
ック基体1に内部電極2a・2bの一部を露出させる凹
部1a・1bを形成し、凹部1a・1b内に棒状の端子
電極部材3a・3bを凹部1a・1bの内壁との間に隙
間を有するようにして挿入するとともに端子電極部材3
a・3bの端面を凹部1a・1b底面に端子電極部材3
a・3bと内部電極2a・2bとが電気的に接続される
ようにして取着し、さらに端子電極部材3a・3bに凹
部1a・1bの開口を塞ぐ平板状のフランジ部材5a・
5bを接合するとともに、フランジ部材5a・5bをセ
ラミック基体1の開口部周囲に取着した端子構造とす
る。ろう付けによる熱応力が良好に吸収緩和され、端子
電極部材3a・3bと内部電極2a・2bとを長期間に
わたり確実に電気的に接続できる。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、セラミック基体に
埋設された内部電極に外部からの電圧や電力を供給する
ための端子電極部材を接続する端子構造に関するもので
ある。
【0002】
【従来の技術】セラミック基体の内部に内部電極を埋設
し、その内部電極に端子電極部材を接続して外部から給
電する端子構造を採用するものとして、従来より、例え
ば内部電極として発熱抵抗体を用いたセラミックヒータ
や、あるいはLSI等の半導体集積回路素子の製造工程
においてシリコンウエハ等にCVD法や真空蒸着法・フ
ォトリソグラフィ法等の種々の加工を施こす際にウエハ
を保持固定するために用いられる、内部電極として静電
吸着用電極を備える静電チャック等がある。
【0003】この静電チャックは、図4に断面図で示す
ように、例えば窒化アルミニウム質焼結体から成る円板
状のセラミック基体11の内部にタングステンやモリブデ
ン等の高融点金属材料のメタライズ層から成る静電気発
生用の略平板形状のメタライズパターン等から成る第1
の内部電極12aを埋設して成り、この静電気発生用の内
部電極12aに外部から電圧を印加することによりセラミ
ック基体11の表面に静電気を発生させ、この静電気によ
りシリコンウエハ等(図示せず)をセラミック基体11表
面に吸着保持するようになしたものである。
【0004】さらに、この静電チャックには、セラミッ
ク基体11の内部に例えばタングステンやモリブデン等の
高融点金属材料のメタライズ層から成る発熱抵抗体用の
メタライズパターン等から成る第2の内部電極12bが例
えば蛇行形状に埋設されており、この発熱抵抗体用の内
部電極12bに外部から電力を供給してジュール発熱させ
ることによって、セラミック基体11表面に吸着されたウ
エハ等をセラミック基体11を介して加熱し得るようにな
っている。
【0005】なお、セラミック基体11の内部に埋設され
た静電気発生用の内部電極12aに外部から電圧を印加し
たり、あるいは発熱抵抗体用の内部電極12bに外部から
電力を供給するには、その端子構造として、絶縁基体11
に、静電気発生用の内部電極12aに到達して内部電極12
aの一部をその底面に露出させる凹部11aおよび発熱抵
抗体用の内部電極12bに到達して内部電極12bの一部を
その底面に露出させる凹部11bを形成しておくととも
に、これらの凹部11a・11bの内壁にタングステンやモ
リブデン・モリブデン−マンガン等の高融点金属メタラ
イズ層や銀−銅−チタン等の活性金属メタライズ層から
成るメタライズ金属層13a・13bを被着させておき、こ
れらの凹部11a・11b内に鉄−ニッケル−コバルト合金
等の金属から成る棒状の端子電極部材14a・14bを嵌入
させるとともに、凹部11a・11bの内壁のメタライズ金
属層13a・13bおよび静電気発生用の内部電極12a・発
熱抵抗体用の内部電極12bにろう付けすることにより、
凹部11a・11b内に端子電極部材14a・14bを取付け、
これら端子電極部材14a・14bを介して内部電極12aに
外部から電圧を印加したり、内部電極12bに外部から電
力を供給するようになしている。
【0006】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、この従
来の端子構造によれば、セラミック基体11を構成する窒
化アルミニウム質焼結体の熱膨張係数および端子電極部
材14a・14bを構成する鉄−ニッケル−コバルト合金の
熱膨張係数がそれぞれ室温〜800 ℃において5.4×10-6
/℃および10×10-6/℃と大きく相違することから、端
子電極部材14a・14bをセラミック基体11に設けた凹部
11a・11b内にろう付けする際に両者の熱膨張係数の相
違に起因する熱応力がセラミック基体11と端子電極部材
14a・14bとの間に発生し、この応力がセラミック基体
11の凹部11a・11b近傍に大きく内在してしまい、これ
にウエハを加熱する際などの熱による熱応力が繰り返し
印加されると、その熱応力とセラミック基体11に内在す
る熱応力とがあいまってセラミック基体11にクラックを
発生させてしまうこととなり、その結果、端子電極部材
14a・14bと内部電極12a・12bとの電気的接続が損な
われたり、端子電極部材14a・14bがセラミック基体11
から外れてしまうことがあるという問題点を有してい
た。
【0007】本発明は上記問題点に鑑み案出されたもの
であり、その目的は、加熱による熱応力が繰り返し印加
されてもセラミック基体にクラックを発生させることが
なく、端子電極部材とセラミック基体内部に埋設された
内部電極とを長期間にわたり確実に電気的に接続でき
る、信頼性が高い端子構造を提供することにある。
【0008】
【課題を解決するための手段】本発明の端子構造は、内
部電極が埋設されたセラミック基体に前記内部電極の一
部を露出させる凹部を形成し、この凹部内に棒状の端子
電極部材を前記凹部の内壁との間に隙間を有するように
して挿入するとともにこの端子電極部材の端面を前記凹
部底面に、前記端子電極部材と前記内部電極とが電気的
に接続されるようにして取着し、さらに前記端子電極部
材に前記凹部の開口を塞ぐ平板状のフランジ部材を接合
させるとともにこのフランジ部材を前記セラミック基体
の開口部周囲に取着したことを特徴とするものである。
【0009】本発明の端子構造によれば、端子電極部材
は、セラミック基体に形成した凹部の内壁との間に隙間
を有するようにして凹部内に挿入されるとともにその端
面が凹部内に露出させた内部電極に電気的に接続される
ように取着されており、さらに、セラミック基体に形成
した凹部の開口を塞ぐようにセラミック基体の開口部周
囲に取着させた平板状のフランジ部材に接合させている
ので、凹部内において端子電極部材がセラミック基体の
凹部内壁からの束縛を受けずに変形可能であるとともに
端子電極部材に接合された板状のフランジ部材も変形可
能であり、端子電極部材をセラミック基体の凹部内に挿
入してろう付けにより取着する際に両者間に熱応力が発
生しても、この熱応力は端子電極部材およびフランジ部
材が変形することによって良好に吸収緩和されることと
なるので、凹部近傍のセラミック基体の内部に熱応力が
大きく内在してしまうことはない。
【0010】
【発明の実施の形態】次に、本発明の端子構造を添付の
図面に基づいて詳細に説明する。図1は本発明の端子構
造を静電チャックに適用した場合の実施の形態の一例を
示す断面図であり、図2は図1に示す端子構造の要部拡
大断面図である。
【0011】これらの図において、1はセラミック基
体、2a・2bはセラミック基体1に埋設された内部電
極、3a・3bは端子電極部材であり、主にこれらで静
電チャックを構成している。
【0012】セラミック基体1は、例えば窒化アルミニ
ウム質焼結体等の良熱伝導性のセラミック材料から成る
略円板状体であり、その上面にシリコンウエハ(図示せ
ず)を支持するための支持体として機能する。
【0013】セラミック基体1は、例えば窒化アルミニ
ウム質焼結体から成る場合であれば、窒化アルミニウム
・酸化イットリウム・酸化カルシウム等の原料粉末に適
当な有機バインダや溶剤を添加混合して泥漿状となすと
ともにこれを従来周知のドクターブレード法を採用して
シート状となすことにより複数枚のセラミックグリーン
シートを得て、これらに適当な打ち抜き加工を施すとと
もに上下に積層してセラミックグリーンシート積層体と
なし、最後にこのセラミックグリーンシート積層体を還
元雰囲気中約1600℃の温度で焼成することによって製作
される。
【0014】セラミック基体1は、その内部にシリコン
ウエハ等を吸着するための静電気発生用の内部電極2a
およびシリコンウエハ等を加熱するための発熱抵抗体用
の内部電極2bが埋設されている。
【0015】セラミック基体1に埋設された静電気発生
用の内部電極2aは、セラミック基体1の上面近傍に配
置された略平板状のメタライズパターンや金属板・金属
メッシュ等から成り、これに外部から所定の電圧を印加
することによりセラミック基体1の上面に静電気を発生
させる作用をなし、これによりセラミック基体1の上面
にシリコンウエハ等が静電気により吸着保持される。
【0016】また、セラミック基体1に埋設された発熱
抵抗体用の内部電極2bは、セラミック基体1の厚み方
向の略中央部に例えば蛇行するパターンの抵抗体電極と
して配置され、これに外部から所定の電力を供給するこ
とによりジュール発熱してセラミック基体1を加熱する
作用をなし、これによりセラミック基体1の上面に吸着
保持されるシリコンウエハ等をセラミック基体1を介し
て加熱する。
【0017】セラミック基体1に埋設された静電気発生
用の内部電極2aおよび発熱抵抗体用の内部電極2b
は、例えばメタライズパターンから成る場合であれば、
タングステン粉末やモリブデン粉末等の高融点金属粉末
に適当な有機バインダや溶剤を添加混合して得た金属ペ
ーストをセラミック基体1となるセラミックグリーンシ
ートに所定のパターンに印刷塗布しておくことによっ
て、セラミック基体1の所定位置に所定形状に形成され
る。
【0018】セラミック基体1は、またその下面側に、
内部電極2a・2bに到達してそれらの一部を露出させ
る凹部1a・1bが形成されており、この凹部1a・1
b内には鉄−ニッケル−コバルト合金等の金属から成る
棒状の端子電極部材3a・3bが凹部1a・1bの内壁
との間に隙間を有するようにして挿入され、この例であ
れば凹部1a・1bの底面に露出させた内部電極2a・
2bに端子電極部材3a・3bの上端面を当接させて、
端子電極部材3a・3bと内部電極2a・2bとがろう
付け等により取着されている。
【0019】セラミック基体1の凹部1a・1bに挿入
されて内部電極2a・2bの露出部に電気的に接続され
るようにして取着された端子電極部材3a・3bは、内
部電極2a・2bに外部から電圧や電力を印加するため
の端子として機能し、セラミック基体1の凹部1a・1
b内にこの凹部1a・1b内壁との間に隙間を有するよ
うにして挿入されるとともに、その上端面がこの例であ
れば凹部1a・1b底面に露出させた内部電極2a・2
bの露出部に銀−銅ろう等のろう材4a・4bを介して
ろう付けにより取着されている。
【0020】このような静電チャックによれば、端子電
極部材3aを介して内部電極2aに所定の電圧を印加す
ることによってセラミック基体1の上面にシリコンウエ
ハ等を吸着するための静電気が発生し、また端子電極部
材3bを介して内部電極2bに電力を供給することによ
って、内部電極2bがジュール発熱してセラミック基体
1が加熱される。
【0021】端子電極部材3a・3bはさらに、その下
端側にセラミック基体1の凹部1a・1bの開口を塞ぐ
平板状のフランジ部材5a・5bが銀−銅ろう等のろう
材6a・6bを介して接合されており、このフランジ部
材5a・5bはセラミック基体1の凹部1a・1bの開
口部周囲に銀−銅ろう等のろう材7a・7bによりろう
付けする等の方法により取着されている。
【0022】フランジ部材5a・5bは、例えば鉄−ニ
ッケル−コバルト合金等の金属から成る平板であり、そ
の中央部に端子電極部材3a・3bを挿通可能な貫通孔
を有しており、この貫通孔内に端子電極部材3a・3b
の下端部等が挿通ろう付けされて接合されているととも
に、上面外周部がセラミック基体1下面の凹部1a・1
bの開口部周囲に、その部分に被着された金属層8a・
8bにろう付けすること等により取着されている。この
フランジ部材5a・5bは、セラミック基体1の凹部1
a・1b内に挿入された端子電極部材3a・3bを所定
位置に支持固定する固定部材として機能する。
【0023】そして、端子電極部材3a・3bの上端面
と内部電極2a・2bの凹部1a・1bの露出部とを、
および端子電極部材3a・3bとフランジ部材5a・5
bとを、ならびにフランジ部材5a・5bとセラミック
基体1とを、それぞれ銀−銅ろう等のろう材4a・4b
および6a・6bならびに7a・7bを介して取着あま
いは接合するには、例えば先ず、端子電極部材3a・3
bの下端部をフランジ部材5a・5bの貫通孔に挿通さ
せてこれらを銀−銅ろう材等のろう材6a・6bを介し
て接合し、次に端子電極部材3a・3bをセラミック基
体1の凹部1a・1b内に、この凹部1a・1bの内壁
との間に隙間を有するようにして挿入するとともに端子
電極部材3a・3bの上端面と内部電極2a・2bの露
出部とを、およびフランジ部材5a・5bとセラミック
基体1とを、それぞれ銀−銅ろう等のろう材4a・4b
および6a・6bならびに7a・7bを介して取着ある
いは接合する方法が採用される。
【0024】このとき、端子電極部材3a・3bは、セ
ラミック基体1の凹部1a・1bの内壁との間に隙間を
有するようにして挿入されていることから、凹部1a・
1b内壁から束縛されることはないので、ろう付け時に
発生する熱応力は端子電極部材3a・3bが変形するこ
とによって良好に吸収され、さらに、平板状のフランジ
部材5a・5bも、その外周部のみがセラミック基体1
に接合されているので、その中央部が変形することによ
ってろう付け時に発生する熱応力を良好に吸収緩和す
る。従って、セラミック基体1の凹部1a・1b近傍に
ろう付け時に発生する応力が大きく内在することはな
く、このため、これにシリコンウエハ等を加熱する際な
どの熱による熱応力が繰り返し印加されても、この応力
がセラミック基体1に内在する応力とあいまってセラミ
ック基体1にクラックを発生させることはなく、端子電
極部材3a・3bと内部電極2a・2bとの電気的接続
を長期間にわたり確実なものとすることが可能となる。
【0025】なお、セラミック基体1の凹部1a・1b
の開口部周囲には、例えばタングステンやモリブデン等
の高融点金属メタライズ層や銀−銅−チタン等の活性金
属メタライズ層等から成るメタライズ金属層8a・8b
が被着されており、このメタライズ金属層8a・8bと
フランジ部材5a・5bとをろう材7a・7bによりろ
う付けすること等により、フランジ部材5a・5bがセ
ラミック基体1に取着されている。
【0026】かくして本発明の端子構造によれば、セラ
ミック基体1の凹部1a・1b内に金属製の端子電極部
材3a・3bをセラミック基体1に大きな熱応力を内在
させることなく取り付けることができ、セラミック基体
1内部に埋設された内部電極2a・2bと端子電極部材
3a・3bとを長期間にわたり確実に電気的に接続する
ことができる、信頼性の高い端子構造となる。
【0027】なお、本発明の端子構造は上述の実施の形
態の例に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱
しない範囲であれば種々の変更を加えることは何ら差し
支えない。
【0028】例えば、上述の実施の形態の例ではセラミ
ック基体1の凹部1a・1bは内部電極2a・2bに到
達してその底面に内部電極2a・2bの一部を露出させ
ていたが、凹部1a・1bは、図3に図2と同様の拡大
断面図で示すように、内部電極2a・2bを貫通してそ
の内壁に内部電極2a・2bを露出させていてもよい。
このような場合には、例えば凹部1a・1bの底面から
内部電極2a・2bが露出した内壁にかけて銀−銅−チ
タン等から成る活性金属メタライズ層9a・9bを被着
させておき、これに端子電極部材3a・3bの端面を直
接、あるいは銀−銅ろう等のろう材を介して接合するよ
うな構成等により、端子電極部材3a・3bの端面と内
部電極2a・2bとが電気的に接続されるようにして取
着させればよい。
【0029】
【発明の効果】本発明の端子構造によれば、端子電極部
材は、セラミック基体に埋設された内部電極を露出させ
るよう形成された凹部の内壁との間に隙間を有するよう
にして凹部内に挿入されるとともにその端面が内部電極
と電気的に接続されるようにして取着されており、さら
にセラミック基体の凹部の開口部周囲に開口を塞ぐよう
に取着された平板状のフランジ部材に接合されているこ
とから、凹部内において端子電極部材がセラミック基体
の凹部内壁からの束縛を受けずに変形可能であるととも
に端子電極部材に接合された板状のフランジ部材も変形
可能であるので、端子電極部材をセラミック基体の凹部
内に挿入してろう付けにより取着する際に両者間に熱応
力が発生しても、この熱応力は端子電極部材およびフラ
ンジ部材が変形することによって良好に吸収緩和され、
凹部近傍のセラミック基体の内部に熱応力が大きく内在
してしまうことはなく、従って、これに加熱による熱応
力が繰り返し印加されてもこの応力がセラミック基体に
内在する熱応力とあいまってセラミック基体にクラック
を発生させたりすることがなく、端子電極部材とセラミ
ック基体の内部に埋設された内部電極とを長期間にわた
り確実に電気的に接続できる。
【0030】以上のように、本発明により、加熱による
熱応力が繰り返し印加されてもセラミック基体にクラッ
クを発生させることはなく、端子電極部材とセラミック
基体内部に埋設された内部電極とを長期間にわたり確実
に電気的に接続できる、信頼性の高い端子構造を提供す
ることができた。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の端子構造を静電チャックに適用した場
合の実施の形態の一例を示す断面図である。
【図2】図1に示す端子構造の要部拡大断面図である。
【図3】本発明の端子構造の実施の形態の他の例を示す
要部拡大断面図である。
【図4】静電チャックの例を示す断面図である。
【符号の説明】
1・・・・・・・・セラミック基体 1a、1b・・・・凹部 2a、2b・・・・内部電極 3a、3b・・・・端子電極部材 5a、5b・・・・フランジ部材

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 内部電極が埋設されたセラミック基体に
    前記内部電極の一部を露出させる凹部を形成し、該凹部
    内に棒状の端子電極部材を前記凹部の内壁との間に隙間
    を有するようにして挿入するとともに該端子電極部材の
    端面を前記凹部底面に、前記端子電極部材と前記内部電
    極とが電気的に接続されるようにして取着し、さらに前
    記端子電極部材に前記凹部の開口を塞ぐ平板状のフラン
    ジ部材を接合させるとともに該フランジ部材を前記セラ
    ミック基体の開口部周囲に取着したことを特徴とする端
    子構造。
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