JP2002076102A - セラミック基板 - Google Patents

セラミック基板

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JP2002076102A JP2000263325A JP2000263325A JP2002076102A JP 2002076102 A JP2002076102 A JP 2002076102A JP 2000263325 A JP2000263325 A JP 2000263325A JP 2000263325 A JP2000263325 A JP 2000263325A JP 2002076102 A JP2002076102 A JP 2002076102A
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resistance heating
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ceramic
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Yasutaka Ito
康隆 伊藤
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Ibiden Co Ltd
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 抵抗発熱体の温度を制御することにより、セ
ラミック基板上に載置等する半導体ウエハの温度制御を
良好に行うことができ、半導体ウエハを均一に加熱する
ことができるセラミック基板を提供する。 【解決手段】 少なくともその表面または内部に抵抗発
熱体が形成されたセラミック基板であって、前記抵抗発
熱体が形成された領域に相当する表面領域の内側に、半
導体ウエハを直接または表面から一定距離離間させて載
置する領域が存在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、その表面または内
部に抵抗発熱体を備え、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。
【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。
【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。
【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、強度も大きい窒化ア
ルミニウム等の非酸化物セラミックを使用し、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。
【０００６】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。
【０００７】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。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、最近、
セラミック基板は、大口径のシリコンウエハを載置する
ため、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、セラミック基板を高温に加熱した
際、このセラミック基板表面に直接または一定の距離離
間させて載置した半導体ウエハの温度が均一にならない
という問題が発生するようになった。なお、本明細書で
は、以降、セラミック基板表面に、半導体ウエハを直接
または一定の距離離間させて載置することを、特に上記
のようにいう場合のほかは、単にセラミック基板上に載
置等するという。
【０００９】
【課題を解決するための手段】そこで、本発明者らは、
このような問題を解決するために、鋭意研究を行った結
果、半導体ウエハの温度が均一にならない原因の一つ
は、このような大面積で薄いセラミック基板では、通
常、セラミック基板上に載置した半導体ウエハと同じ領
域または該半導体ウエハよりも内側の領域に抵抗発熱体
が形成されており、その結果、加熱する半導体ウエハの
外周部分を、その内側部分と同様の温度になるように制
御することが難しく、このため半導体ウエハ全体の温度
が均一ならないことを突き止めた。
【００１０】そして、セラミック基板の抵抗発熱体が設
けられた領域に相当する表面領域の内側に、半導体ウエ
ハを載置等する領域が存在するように、抵抗発熱体を大
きく形成することにより、半導体ウエハをより均一に加
熱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。
【００１１】すなわち本発明は、少なくともその表面ま
たは内部に抵抗発熱体が設けられたセラミック基板であ
って、上記抵抗発熱体が設けられた領域に相当する表面
領域の内側に、半導体ウエハを直接または所定の距離離
間させて載置する領域が存在することを特徴とするセラ
ミック基板である。
【００１２】本発明において、抵抗発熱体はセラミック
基板の底面または内部に形成されており、加熱面には抵
抗発熱体が形成されていないため、請求の範囲には、
「抵抗発熱体が設けられた領域に相当する表面領域」と
記載したが、これは抵抗発熱体が形成された底面または
内部の領域を、垂直に基板の加熱面に移行した領域をい
い、本発明では、以降、単に抵抗発熱体が形成された領
域ということとする。
【００１３】本発明では、上記のように、抵抗発熱体が
設けられた領域の内側に、半導体ウエハを載置等する領
域が存在するので、抵抗発熱体の温度を制御することに
より、加熱面におけるこの領域内での温度の制御を比較
的容易に行うことができる。従って、抵抗発熱体の温度
を制御することにより、セラミック基板上に載置等する
半導体ウエハの温度制御を良好に行うことができ、半導
体ウエハを均一に加熱することができる。
【００１４】また、本発明では、上記抵抗発熱体が形成
された領域の外縁より０．５ｍｍ以上内側に、上記半導
体ウエハを載置等する領域が存在することが望ましい。
抵抗発熱体が形成された領域の外周に近い部分では、外
側への放熱に起因して、温度の制御がそれほど容易では
ないが、抵抗発熱体が形成された領域の外縁より０．５
ｍｍ以上内側にウエハの外周が存在すると、ウエハは、
セラミック基板の外周の低温領域の影響を受けず、半導
体ウエハを均一に加熱することができる。
【００１５】また、上記抵抗発熱体が形成された領域の
外縁から上記半導体ウエハを載置等する領域の外縁まで
の距離Ｌと、セラミック基板の厚さｌとの関係は、Ｌ
（ｍｍ）＞ｌ（ｍｍ）／２０であることが望ましい（図
１参照）。Ｌ≦ｌ／２０では、抵抗発熱体が形成された
領域の外縁から上記半導体ウエハを載置等する領域の外
縁までの距離Ｌに比べてセラミック基板の厚さｌが厚す
ぎて、セラミック基板の外周の低温領域の影響をうけて
しまい、均一加熱ができないからである。
【００１６】
【発明の実施の形態】本発明のセラミック基板は、少な
くともその表面または内部に抵抗発熱体が設けられたセ
ラミック基板であって、上記抵抗発熱体が設けられた領
域に相当する表面領域の内側に、半導体ウエハを直接ま
たは所定の距離離間させて載置する領域が存在すること
を特徴とする。
【００１７】本発明のセラミック基板は、少なくともそ
の表面または内部に抵抗発熱体が設けられたセラミック
基板であり、その表面または内部に抵抗発熱体のみが設
けられている場合には、このセラミック基板は、ホット
プレートとして機能する。
【００１８】一方、セラミック基板に抵抗発熱体が形成
されるとともに、その内部に静電電極が設けられた場合
には、上記セラミック基板は、静電チャックとして機能
し、セラミック基板に抵抗発熱体が形成されるととも
に、その内部にガード電極および／またはグランド電極
が設けられた場合には、ウエハプローバ（ウエハプロー
バ用セラミック基板）として機能する。
【００１９】本明細書では、初めに抵抗発熱体を有する
ホットプレートについて説明し、続いて、静電チャッ
ク、ウエハプローバについて説明する。図１は、本発明
のセラミック基板が用いられたホットプレートの一例を
模式的に示す断面図であり、図２は、その平面図であ
り、図３は、その一部を模式的に示す部分拡大断面図で
ある。
【００２０】このホットプレート１０は、例えば、図１
に示したように、円板形状のセラミック基板１１と有底
円筒形状の支持容器２０とからなる。セラミック基板１
１の底面には、複数の平面視同心円形状の抵抗発熱体１
２が形成されるとともに、複数の有底孔１４が形成され
ており、この有底孔１４には、セラミック基板１１の温
度を測定するために、リード線１６を有する測温素子１
７が埋め込まれている。
【００２１】また、この支持容器２０は、断面がＬ字形
状の断熱リング２１と、断熱リング２１を支持する遮熱
部材２２とからなり、断熱リング２１は、無機繊維等を
含むフッ素樹脂等からなり、ボルト２８により遮熱部材
２２の上部に形成された円環形状の部材に固定されてい
る。また、ボルト２８は、固定金具２７を介して取り付
けられており、この固定金具２７は、断熱リング１５に
嵌め込まれたセラミック基板１１の端部に達し、この固
定金具１７でセラミック基板１１等を押しつけることに
より、セラミック基板１１を断熱リング１５に固定して
いる。なお、遮熱部材２２の底部は、取り外し可能な状
態で取り付けられていてもよい。
【００２２】セラミック基板１１の底面１１ｂには、図
２に示すように、複数の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。
【００２３】図３に示したように、抵抗発熱体１２は、
その酸化を防止するために、表面に金属被覆層１２０が
形成されており、この金属被覆層１２０を有する抵抗発
熱体１２の端部１２ａには、半田層１８を介してＴ字形
状の外部端子１３が接続されている。この外部端子１３
には、さらに導電線２４を有するソケット２５が取り付
けられ、導電線２４は遮熱部材２２の貫通孔２２ａに嵌
め込まれたシール部材を介して支持容器２０より外部に
導出されている。
【００２４】また、セラミック基板１１の中央に近い部
分には、シリコンウエハＷ等を支持するリフターピン１
６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２９が設けられている。
【００２５】このリフターピン１６は、その上にシリコ
ンウエハＷ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Ｗ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Ｗを受け
取ったりするとともに、シリコンウエハＷ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。
【００２６】また、セラミック基板１１に別の貫通孔や
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、上記
支持ピンでシリコンウエハＷ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。
【００２７】なお、遮熱部材２２には冷媒導入管２６が
設けられており、この冷媒導入管２６には、図示しない
配管を介して空気等の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。
【００２８】本発明のセラミック基板１１では、図１に
示したように、抵抗発熱体１２が形成された領域Ａの内
部にシリコンウエハＷを載置等する領域が設けられてい
るため、抵抗発熱体１２の温度を制御することにより、
セラミック基板１１表面の温度を均一にすることがで
き、その結果、シリコンウエハＷの温度制御が容易にな
り、シリコンウエハＷを均一に加熱することができる。
【００２９】なお、図１〜３に示したホットプレートで
は、抵抗発熱体１２がセラミック基板１１の底面１１ｂ
に設けられているが、抵抗発熱体は、セラミック基板の
内部に設けられていてもよい。この場合にも、図１〜３
に示したホットプレートと同様に、抵抗発熱体が形成さ
れた領域の内部にシリコンウエハＷを載置等する領域を
設けることにより、シリコンウエハを均一に加熱するこ
とができる。
【００３０】また、図１、２に示したホットプレート１
０では、セラミック基板１１が支持容器２０上部の断熱
リング２１に嵌合されているが、他の実施の形態におい
ては、セラミック基板が支持容器上部に載置され、ボル
ト等の固定部材により固定されていてもよい。
【００３１】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。
【００３２】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。
【００３３】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。
【００３４】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。
【００３５】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。
【００３６】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。
【００３７】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。
【００３８】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。
【００３９】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。
【００４０】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。
【００４１】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。
【００４２】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。
【００４３】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。
【００４４】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。
【００４５】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１
０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。
【００４６】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。
【００４７】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。
【００４８】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。
【００４９】上記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。
【００５０】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。
【００５１】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。
【００５２】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。
【００５３】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、Ｒｂ2 Ｏ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。
【００５４】上記セラミック基板は、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。
【００５５】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。
【００５６】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。
【００５７】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。
【００５８】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。
【００５９】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。
【００６０】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。
【００６１】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。
【００６２】上記ホットプレートを用いることにより、
半導体ウエハ等の被加熱物の全体を均一な温度に、か
つ、所定の温度に加熱することができる。
【００６３】一方、上述したように、セラミック基板に
抵抗発熱体を形成するとともに、上記セラミック基板の
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。上記静電電極に用いる金属としては、例え
ば、貴金属（金、銀、白金、パラジウム）、タングステ
ン、モリブデン、ニッケルなどが好ましい。また、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。
【００６４】図４（ａ）は、静電チャックに用いられる
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。この静電チャック用のセラミック基板では、セラ
ミック基板６１の内部にチャック正負電極層６２、６３
が埋設され、それぞれスルーホール６８と接続され、そ
の電極上にセラミック誘電体膜６４が形成されている。
【００６５】また、セラミック基板６１の内部には、抵
抗発熱体６６とスルーホール６８とが設けられ、シリコ
ンウエハ２９等の被加熱物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６１には、必要に
応じて、ＲＦ電極が埋設されていてもよい。
【００６６】（ｂ）に示したように、セラミック基板６
１は、通常、平面視円形状に形成されており、セラミッ
ク基板６１の内部に、（ｂ）に示した半円弧状部６２ａ
と櫛歯部６２ｂとからなるチャック正極静電層６２と、
同じく半円弧状部６３ａと櫛歯部６３ｂとからなるチャ
ック負極静電層６３とが、互いに櫛歯部６２ｂ、６３ｂ
を交差するように対向して配置されている。
【００６７】このような構成のセラミック基板が、図１
に示した支持容器２０と略同じ構造および機能を有する
支持容器に嵌め込まれ、静電チャックとして動作する。
この際、チャック正極静電層６２とチャック負極静電層
６３とに制御装置内の直流電源から延びた配線の＋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シリコンウエハＷが静電的
に吸着されるとともに加熱され、この状態でシリコンウ
エハＷに種々の加工を施すことが可能となる。本発明で
は、シリコンウエハＷが載置される領域の外側に抵抗発
熱体６６が形成されているので、図１に示したホットプ
レートの場合と同様、シリコンウエハＷを均一に加熱す
ることができる。
【００６８】図５および図６は、他の静電チャックを構
成するセラミック基板の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用のセラミック
基板では、セラミック基板１１１の内部に半円形状のチ
ャック正極静電層１１２とチャック負極静電層１１３が
形成されており、図６に示す静電チャック用のセラミッ
ク基板では、セラミック基板１２１の内部に円を４分割
した形状のチャック正極静電層１２２ａ、１２２ｂとチ
ャック負極静電層１２３ａ、１２３ｂとが形成されてい
る。また、２枚の正極静電層１２２ａ、１２２ｂおよび
２枚のチャック負極静電層１２３ａ、１２３ｂ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。
【００６９】また、上述したように、上記セラミック基
板の表面にチャックトップ導体層を設け、内部の導体層
として、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。
【００７０】図７は、本発明のウエハプローバを構成す
るセラミック基板の一実施形態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
したウエハプローバにおけるＡ−Ａ線断面図である。
【００７１】このウエハプローバでは、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。
【００７２】一方、セラミック基板３の内部には、シリ
コンウエハの温度をコントロールするために、平面視同
心円形状の抵抗発熱体５１が設けられている。抵抗発熱
体５１の両端は、スルーホール５８およびスルーホール
を露出させる袋孔（図示せず）を介して、外部端子（図
示せず）が接続、固定されている。
【００７３】セラミック基板３の内部には、さらに、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、これらガード電極５とグランド電極６と
は、スルーホール５６、５７を介して図示しない外部端
子等と接続されている。なお、符号５２は、電極非形成
部を示している。このような矩形状の電極非形成部５２
をガード電極５の内部に形成しているのは、ガード電極
５を挟んだ上下のセラミック基板３をしっかりと接着さ
せるためである。
【００７４】このような構成のセラミック基板が図１に
示したものと略同様の構造の支持容器に嵌め込まれ、ウ
エハプローバとして動作する。このウエハプローバで
は、セラミック基板３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等を押しつけ、加熱または冷
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。
【００７５】本発明のウエハプローバでも、シリコンウ
エハが載置される領域（図示せず）の外側に抵抗発熱体
５１が形成されているので、図１に示したホットプレー
トと同様、シリコンウエハＷを均一に加熱することがで
きる。
【００７６】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１０に基づき、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。
【００７７】(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。
【００７８】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１４や貫通孔１５を形成しても
よい。
【００７９】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。通常、焼成後に、貫通孔１５や有底孔１４を形成す
る（図１０（ａ））。
【００８０】(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。
【００８１】(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（図１０（ｂ））。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。
【００８２】(4) 金属被覆層の形成 抵抗発熱体１２表面に、金属被覆層１２０を設ける（図
１０（ｃ））。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。
【００８３】(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１３を半田層１８を介して取り付ける。ま
た、有底孔１４に熱電対等の測温素子１７を挿入し、ポ
リイミド等の耐熱樹脂、セラミック等で封止する（図１
０（ｄ））。
【００８４】(6) 支持容器上への設置 次に、支持容器２０の断熱リング２１にセラミック基板
１１をはめ込んだ後、ボルト２８、固定金具２７等を用
いて、セラミック基板１１を断熱リング２１に固定し、
導電線２４およびリード線１６を遮熱部材２２の底面か
ら引き出すことにより、図１に示したような構成のホッ
トプレート１０の製造を終了する。
【００８５】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。
【００８６】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。
【００８７】次に、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、図１
１に基づいて説明する。 (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。
【００８８】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。
【００８９】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
００を作製する。グリーンシート５００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
５００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３５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３４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。
【００９０】(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、０．１〜５μ
ｍが好ましい。平均粒子が０．１μｍ未満であるか、５
μｍを超えると、導体ペーストを印刷しにくいからであ
る。
【００９１】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。
【００９２】(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５００
を、導体ペーストを印刷したグリーンシート５００の上
下に積層する（図１１（ａ））。このとき、上側に積層
するグリーンシート５００の数を下側に積層するグリー
ンシート５００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５００の積層数は２０〜５０枚が、下側
のグリーンシート５００の積層数は５〜２０枚が好まし
い。
【００９３】(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
ート内のセラミック粒子および内部の導体ペースト層中
の金属を焼結させる（図１１（ｂ））。加熱温度は、１
０００〜２０００℃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。
【００９４】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
１１（ｃ））、この袋孔３７に外部端子３３を挿入し、
加熱してリフローすることにより、外部端子３３を接続
する（図１１（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。
【００９５】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、支持容器２０の断熱リ
ング２１にセラミック基板をはめ込んだ後、ボルト２
８、固定金具２７等を用いて、セラミック基板を断熱リ
ング２１に固定し、導電線およびリード線を遮熱部材２
２の底面から引き出すことにより、ホットプレートの製
造を終了する。
【００９６】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。
【００９７】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。
【００９８】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。
【００９９】以下、本発明をさらに詳細に説明する。
【実施例】（実施例１） ホットプレートの製造（図
１、１０参照） （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 Ｏ
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。
【０１００】（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。
【０１０１】（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ｌ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１
５、熱電対を埋め込むための有底孔１４（直径：１．１
ｍｍ、深さ：２ｍｍ）を形成した（図１０（ａ））。 （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２
に示したような同心円形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ＰＳ６０３
Ｄを使用した。
【０１０２】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。
【０１０３】（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
１２を形成した（図１０（ｂ））。銀−鉛の抵抗発熱体
１２は、その端子部近傍で、厚さが５μｍ、幅が２．４
ｍｍ、面積抵抗率が７．７ｍΩ／□であった。
【０１０４】（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（図１０（ｃ））。
【０１０５】（７）電源との接続を確保するための端子
部１２ａ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１８を形成し
た。ついで、半田層１８の上に断面がＴ字形状の外部端
子１３を載置して、４２０℃で加熱リフローし、抵抗発
熱体の端子部１２ａに外部端子１３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、１ ９０℃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。
【０１０６】（９）次に、支持容器２０の断熱リング２
１にセラミック基板１１をはめ込んだ後、ボルト２８、
固定金具２７等を用いて、セラミック基板１１を断熱リ
ング２１に固定し、導電線２４およびリード線１６を遮
熱部材２２の底面から引き出すことにより、ホットプレ
ート１０の製造を終了した。
【０１０７】本実施例において形成した抵抗発熱体１２
の最外周の直径は、３０６ｍｍであり、一方、載置等す
るシリコンウエハの直径は、３００ｍｍであり、抵抗発
熱体１２が形成された領域の内側に、シリコンウエハを
載置する領域が存在する。なお、本実施例においては、
ｌ＝３ｍｍ、Ｌ＝３ｍｍ、ｌ／２０＝０．１５ｍｍとな
る。
【０１０８】（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。
【０１０９】（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。
【０１１０】（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４（ｂ）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。
【０１１１】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（６２ｂ、６３ｂ）からな
り、６２ｂ、６３ｂはそれぞれ６２ａ、６３ａと接続す
る（図４（ｂ）参照）。
【０１１２】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。
【０１１３】（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ｌが
３ｍｍの窒化アルミニウム板状体を得た。これを直径２
１９ｍｍ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６２、
チャック負極静電層６３を有する窒化アルミニウム製の
板状体とした。
【０１１４】（６）上記（５）で得たセラミック基板６
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）を設けた。
【０１１５】（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、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。
【０１１６】（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６
２、６３を有するセラミック基板６１の製造を終了し
た。
【０１１７】（９）次に、支持容器にセラミック基板６
１をはめ込んで固定することにより、静電チャックの製
造を終了した。
【０１１８】本実施例において形成した抵抗発熱体６６
の最外周の直径は、２１５ｍｍであり、一方、載置等す
るシリコンウエハの直径は、２００ｍｍであり、抵抗発
熱体１２が形成された領域の内側に、シリコンウエハを
載置する領域が存在する。なお、本実施例においては、
ｌ＝３ｍｍ、Ｌ＝７．５ｍｍ、ｌ／２０＝０．１５ｍｍ
となる。
【０１１９】（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。
【０１２０】（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。
【０１２１】（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℃、８Ｍ
Ｐａの圧力で一体化した。
【０１２２】（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ｌが３ｍｍの窒化アル
ミニウム板状体を得た。この板状体を直径２０５ｍｍ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、グランド電極の厚さは１０μ
ｍ、ガード電極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。
【０１２３】（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（幅０．５ｍ
ｍ、深さ０．５ｍｍ）を形成した。
【０１２４】（７）さらに、溝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。
【０１２５】（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は、
厚さが５μｍ、幅が２．４ｍｍ、面積抵抗率が７．７ｍ
Ω／□であった。
【０１２６】（９）溝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、Ｎ
ｉは１μｍであった。
【０１２７】（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
クトップ導体層を形成した。
【０１２８】（１１）次いで、溝から裏面に抜ける空気
吸引孔をドリル加工して穿孔し、さらにスルーホールを
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。
【０１２９】（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、底面に抵抗発熱体が形成されたセラミック基
板の製造を終了した。
【０１３０】（１３）この後、支持容器にセラミック基
板をはめ込んで固定することにより、静電チャックの製
造を終了した。
【０１３１】本実施例において形成した抵抗発熱体６６
の最外周の直径は、２０３ｍｍであり、一方、載置等す
るシリコンウエハの直径は、２００ｍｍであり、抵抗発
熱体１２が形成された領域の内側に、シリコンウエハを
載置する領域が存在する。なお、本実施例においては、
ｌ＝３ｍｍ、Ｌ＝１．５ｍｍ、ｌ／２０＝０．１５ｍｍ
となる。
【０１３２】（実施例４）本実施例は、実施例１と同様
であるが、抵抗発熱体の最外周の直径は、２０３ｍｍ、
シリコンウエハの直径は、２００ｍｍであり、セラミッ
ク基板の厚さｌを３２ｍｍとした。なお、本実施例にお
いては、ｌ＝３２ｍｍ、Ｌ＝１．５ｍｍ、ｌ／２０＝
１．６ｍｍである。
【０１３３】（実施例５）本実施例は、実施例１と同様
であるが、抵抗発熱体の最外周の直径は、２００．５ｍ
ｍ、シリコンウエハの直径は、２００ｍｍであり、セラ
ミック基板の厚さｌを３ｍｍとした。なお、本実施例に
おいては、ｌ＝３ｍｍ、Ｌ＝０．２５ｍｍであり、ｌ／
２０＝０．１５ｍｍである。
【０１３４】（比較例１）形成する抵抗発熱体の最外周
の直径を、２９０ｍｍに設定し、加熱面に載置等するシ
リコンウエハの直径３００ｍｍよりも小さくしたほか
は、実施例１と同様にしてホットプレートを製造した。
【０１３５】実施例１〜５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２００℃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。
【０１３６】その結果、最高温度と最低温度との差が、
それぞれ、実施例１の場合は、０．５℃、実施例２の場
合は、０．８℃、実施例３の場合は、０．５℃、実施例
４の場合は、１．０℃、実施例５の場合は、１．０℃
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５．０℃と上記実施
例に比べて大きくなっていた。また、実施例４のよう
に、ｌ／２０＞Ｌの場合には、ｌ／２０＜Ｌの場合より
温度差が大きく、実施例５のように、Ｌ＜０．５ｍｍの
場合には、Ｌ＞０．５ｍｍの場合より、温度差が大きく
なる。
【０１３７】
【発明の効果】以上説明したように、本発明に係るセラ
ミック基板では、抵抗発熱体が形成された領域の内側
に、半導体ウエハを載置等する領域が存在するので、抵
抗発熱体の温度を制御することにより、セラミック基板
上に載置等する半導体ウエハの温度制御を良好に行うこ
とができ、半導体ウエハを均一に加熱することができ
る。
【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ホットプレー
トの一例を模式的に示す断面図である。
【図２】図１に示したホットプレートの平面図である。
【図３】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。
【図４】（ａ）は、本発明のセラミック基板を静電チャ
ックに用いた場合の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。
【図５】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。
【図６】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。
【図７】本発明のセラミック基板をウエハプローバに用
いた場合のセラミック基板を模式的に示す断面図であ
る。
【図８】図７に示したセラミック基板の平面図である。
【図９】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。
【図１０】（ａ）〜（ｄ）は、本発明のセラミック基板
の製造方法の一例を模式的に示す断面部である。
【図１１】（ａ）〜（ｄ）は、本発明のセラミック基板
の別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、３１、６１、１１１、１２１ 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、３２、５１、６６ 抵抗発熱体 １２ａ 抵抗発熱体端部 １３、３３ 外部端子 １４、３４ 有底孔 １５、３５ 貫通孔 １６ リフターピン １７ 測温素子 １８ 半田層 ２０ 支持容器 ２１ 断熱リング ２２ 遮熱部材 ２４ 導電線 ２５ ソケット ２６ 冷媒導入管 ２７ 固定具 ２８ ボルト ２９ ガイド管 ３７ 袋孔 ３８ スルーホール ６２、１１２、１２２ａ、１２２ｂ チャック静電電極
層 ６３、１１３、１２３ａ、１２３ｂ チャック負極静電
層 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 ６４ セラミック誘電体膜 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
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き Ｆターム(参考） 3K092 PP20 QA05 QB02 QB17 QB31 QB43 QB62 QB75 QB76 QC07 QC18 QC25 QC52 RF03 RF11 RF17 RF27 VV22 4M106 AA01 BA01 DJ02 5F031 CA02 HA16 HA18 HA33 HA37 MA33

Claims (3)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 少なくともその表面または内部に抵抗発
    熱体が形成されたセラミック基板であって、前記抵抗発
    熱体が形成された領域に相当する表面領域の内側に、半
    導体ウエハを直接または表面から一定距離離間させて載
    置する領域が存在することを特徴とするセラミック基
    板。
  2. 【請求項２】 前記抵抗発熱体が形成された表面領域の
    外縁より０．５ｍｍ以上内側に、前記半導体ウエハを直
    接または表面から一定距離離間させて載置する領域が存
    在する請求項１に記載のセラミック基板。
  3. 【請求項３】 前記抵抗発熱体が形成された表面領域の
    外縁から前記半導体ウエハを直接または表面から一定距
    離離間させて載置する領域の外縁までの距離Ｌと、セラ
    ミック基板の厚さｌとの関係が、Ｌ（ｍｍ）＞ｌ（ｍ
    ｍ）／２０である請求項１または２に記載のセラミック
    基板。
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