JP2002329567A

JP2002329567A - セラミック基板および接合体の製造方法

Info

Publication number: JP2002329567A
Application number: JP2001135483A
Authority: JP
Inventors: Atsushi Ozaki; 淳尾崎
Original assignee: Ibiden Co Ltd
Current assignee: Ibiden Co Ltd
Priority date: 2001-05-02
Filing date: 2001-05-02
Publication date: 2002-11-15

Abstract

(57)【要約】【課題】長期間に渡って反応性ガスやハロゲンガスに
曝され続けても、その深部まで腐食されることがなく耐
腐食性に優れるとともに、その表面にシリコンウエハ等
の被処理物を載置してエッチング等の処理を施しても、
その表面からセラミック粒子が脱落し、上記シリコンウ
エハ等の被処理物に付着してパーティクルが発生するこ
とがないセラミック基板を提供する。【解決手段】その表面または内部に導電体が設けられ
たセラミック基板であって、上記セラミック基板は、Ｙ
_２Ｏ_３からな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、ホットプレート
（セラミックヒータ）、静電チャック、サセプタなどに
用いられ、その内部に導電体が設けられたセラミック基
板、および、該セラミック基板の底面に、他のセラミッ
ク体が接合された接合体の製造方法に関する。

【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
たヒータや静電チャック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、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
てニ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窒化アルミニウム基板を用
いているため、窒化アルミニウム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
量の変化に対して窒化アルミニウム基板の温度を迅速に
追従させることができる。

【０００７】また、このようなホットプレートでは、特
開２０００−１１４３５５号公報や特許第２７８３９８
０号公報に記載のように、円筒状のセラミックと円板状
のセラミックとをセラミック接合層を介して接合させ、
半導体製造工程に用いる反応性ガスやハロゲンガス等か
ら外部端子等の配線を保護する手段がとられていた。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】ところが、このような
窒化アルミニウム製のホットプレートは、その耐腐食性
が充分とはいえず、長期間反応性ガスやハロゲンガスに
曝され続けていると、窒化アルミニウム基板の深部まで
腐食されてしまって使用することができなくなるととも
に、窒化アルミニウム粒子が脱落してシリコンウエハ等
の被処理物に付着し、パーティクル発生の原因となるも
のであった。さらに、上記特開２０００−１１４３５５
号公報や特許第２７８３９８０号公報に記載のホットプ
レートでは、円筒状のセラミックと円板状のセラミック
とを強固に接合するためには、円筒状のセラミックと円
板状のセラミックとをセラミック接合層等を介して接合
したり、これらの接合する面に焼結助剤を含有する溶液
を塗布して接合したりすることが必須の要件であり、ま
た、上記円板状のセラミックはＹ_２Ｏ_３が含まれていな
いか、または、その含有量が５重量％未満と非常に少な
いものであった。

【０００９】本発明は、上記課題を解決するためになさ
れたものであり、長期間反応性ガスやハロゲンガスに曝
され続けても、深部まで腐食されることがなく、耐腐食
性に優れるセラミック基板、および、セラミック基板と
他のセラミック体とを直接強固に接合することができる
とともに、上記セラミック基板の耐腐食性に優れる接合
体の製造方法を実現することを目的とする。

【００１０】

【課題を解決するための手段】本発明のセラミック基板
は、その表面または内部に導電体が設けられたセラミッ
ク基板であって、上記セラミック基板は、Ｙ_２Ｏ_３から
なることを特徴とするものである。

【００１１】本発明のセラミック基板はＹ_２Ｏ_３からな
るものであり、その表面の耐腐食性に優れ、反応性ガス
やハロゲンガス等に長期間曝され続けた場合であって
も、上記セラミック基板が深部まで腐食されることはな
く、また、上記セラミック基板からＹ_２Ｏ_３粒子が脱落
してシリコンウエハ等の被処理物に付着し、パーティク
ルが発生することもない。なお、上記「本発明のセラミ
ック基板はＹ_２Ｏ_３からなるものであり」とは、本発明
のセラミック基板が、純粋にＹ_２Ｏ_３のみからなるもの
であるという意味ではなく、セラミック基板を構成する
主成分がＹ_２Ｏ_３であるという意味であり、そのほか
に、例えば、窒化アルミニウム等が含まれていてもよ
い。

【００１２】上記セラミック基板の底面に、他のセラミ
ック体が接合されていることが望ましい。上記他のセラ
ミック体が接合されたセラミック基板を半導体製造・検
査装置に応用した場合、上記セラミック基板に反りが発
生することを防止することができるとともに、外部端子
や配線等を腐食性ガスから保護することができる。

【００１３】また、上記導電体は、抵抗発熱体であり、
上記セラミック基板は、ホットプレートとして機能する
ことが望ましい。このようなセラミック基板は、高温で
使用されることが特に望ましいからである。上記抵抗発
熱体は、層状に形成されていてもよく、線条体で形成さ
れていてもよい。

【００１４】上記導電体は、静電電極であり、上記セラ
ミック基板は、静電チャックとして機能することが望ま
しい。静電チャックは、腐食性の雰囲気で使用されるこ
とが多く、セラミック基板に高い耐腐食性が要求される
からである。

【００１５】また、本発明の接合体の製造方法は、その
内部に導電体が設けられたセラミック基板の底面に、他
のセラミック体を接合する接合体の製造方法であって、
上記他のセラミック体と、Ｙ_２Ｏ_３からなる上記セラミ
ック基板とを接触させた状態で、上記他のセラミック体
と上記セラミック基板とを加熱することを特徴とするも
のである。

【００１６】本発明の接合体の製造方法によると、上記
セラミック基板と他のセラミック体とを直接接合するこ
とができるとともに、耐腐食性に優れたセラミック基板
を有する接合体を製造することができる。すなわち、上
記セラミック基板と他のセラミック体とをセラミック接
合層を介して接合したり、これらの接合する面に焼結助
剤を含有する溶液を塗布したりする必要がない。

【００１７】また、上記他のセラミック体と上記セラミ
ック基板とを接合する際には、これらを１５００〜２０
００℃に加熱することが望ましい。上記他のセラミック
体と上記セラミック基板との接合強度に優れた接合体を
製造することができるからである。

【００１８】また、上記導電体は、抵抗発熱体であり、
上記セラミック基板は、ホットプレートとして機能する
ことが望ましい。上記セラミック基板と上記他のセラミ
ック体とが、上述したように接合された構造は、高温で
使用する場合、特に望ましいからである。上記抵抗発熱
体は、層状に形成していてもよく、線条体で形成してい
てもよい。

【００１９】上記導電体は、静電電極であり、上記セラ
ミック基板は、静電チャックとして機能することが望ま
しい。静電チャックは、腐食性の雰囲気で使用されるこ
とが多く、上記セラミック基板と上記他のセラミック体
とが、上述したように接合された構造が最適だからであ
る。

【００２０】

【発明の実施の形態】以下、本発明を実施の形態に則し
て説明する。なお、本発明は、この記載に限定されるこ
とはない。

【００２１】初めに本発明のセラミック基板について説
明する。本発明のセラミック基板は、その表面または内
部に導電体が設けられたセラミック基板であって、上記
セラミック基板は、Ｙ_２Ｏ_３からなることを特徴とする
ものである。

【００２２】本発明のセラミック基板はＹ_２Ｏ_３からな
るものであり、腐食性ガスであるＣＦ _４ガス等に曝され
た場合であっても、容易に深部まで腐食されることはな
く耐腐食性に優れたものである。これは、上記セラミッ
ク基板が、上記ＣＦ_４ガスに曝された際、その表面で、
上記ＣＦ_４ガスとＹとが反応して耐腐食性に優れた緻密
なＹＦ_３が生成される。このＹＦ_３が上記セラミック基
板の表面に膜状に形成されることで、上記セラミック基
板の耐腐食性が向上するものと考えられる。

【００２３】また、本発明のセラミック基板には、焼結
助剤として窒化アルミニウムが１〜５０重量％程含まれ
ていることが望ましい。窒化アルミニウムの含有量が１
重量％未満であると、上記セラミック基板を製造する
際、Ｙ_２Ｏ_３の焼結が不充分となり、セラミック基板の
強度が劣るものとなることがある。一方、窒化アルミニ
ウムの含有量が５０重量％を超えると、セラミック基板
の耐腐食性が低下し、また、その底面に他のセラミック
体を設けた場合、該他のセラミック体との接合強度が不
充分となることがある。なお、上記接合強度が不充分と
なる理由については、後述する本発明の接合体の製造方
法において詳述する。

【００２４】本発明の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。

【００２５】本発明のセラミック基板の厚さは、５０ｍ
ｍ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なりすぎて昇温降温特性が低下する
からである。

【００２６】また、本発明の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。

【００２７】また、本発明のセラミック基板の表面また
は内部に導電体が設けられているが、その表面に導電体
が設けられている場合、該導電体の表面には、上記ＣＦ
_４ガスに耐久性のあるガラスや樹脂等で被覆されている
ことが望ましい。上記導電体が上記ＣＦ_４ガスに曝され
ることによって、深部まで腐食されることを防止すると
ともに、上記導電体が空気に曝されることで酸化される
ことを防止するためである。

【００２８】上記ＣＦ_４ガスに耐久性のあるガラスとし
ては特に限定されず、例えば、シリカ（ＳｉＯ_２）を含
まないガラス等を挙げることができ、上記樹脂として
は、例えば、ポリイミド、フッ素樹脂、ＢＴ樹脂等を挙
げることができる。なお、上記導電体が上記セラミック
基板の内部に設けられている場合は、上記ガラスや樹脂
等で被覆する必要はない。

【００２９】また、上記ＣＦ_４ガスに耐久性のあるガラ
スや樹脂等は、上記セラミック基板の上記導電体が設け
られた表面の全体に形成されていてもよく、上記導電体
のみを覆うように形成されていてもよい。いずれの場合
であっても、上記導電体が腐食性ガスおよび空気に曝さ
れることがなく、上記導電体を保護することができるか
らである。

【００３０】本発明のセラミック基板は、明度がＪＩＳ
Ｚ８７２１の規定に基づく値でＮ６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、例えば、この
ようなセラミック基板から構成されるホットプレート
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。

【００３１】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。

【００３２】このような特性を有するセラミック基板
は、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、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、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。

【００３３】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。

【００３４】また、本発明のセラミック基板は、その底
面に他のセラミック体が接合されていてもよい。上記セ
ラミック基板を半導体製造・検査装置に応用した場合、
上記セラミック基板に反りが発生することを防止するこ
とができ、また、後述するが、上記導電体からの配線を
上記ＣＦ_４ガス等により腐食されることを防止すること
ができる。特にその内部に導電体が設けられている場
合、従来のようにセラミック基板と他のセラミック体と
の間には、接合層を設けたり、焼結助剤を含有する溶液
を塗布する必要がなく、上記セラミック基板と上記他の
セラミック体とを直接接合することができる。なお、こ
の理由については、後述する本発明の接合体の製造方法
において詳述する。

【００３５】また、その底面に他のセラミック体が接合
されたセラミック基板を半導体製造・検査装置に応用す
る場合、上記セラミック基板が、底板を備えた支持容器
の上部に固定され、さらに、上記他のセラミック体とし
て、筒状体が用いられ、上記セラミック基板の底面に接
合された該筒状体に、上記導電体からの配線が格納され
ていることが望ましい。上記配線が、腐食性のガス等に
曝されることにより、腐食してしまうことを防止するた
めである。

【００３６】上記他のセラミック体としては特に限定さ
れず、窒化物セラミックや炭化物セラミック等からなる
セラミック体を用いることができる。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、炭化タンステン等
が挙げられる。また、通常、上記他のセラミック体の内
部にはＹ_２Ｏ_３が含まれている。

【００３７】本発明のセラミック基板において、上記導
電体が抵抗発熱体および導体回路である場合には、上記
セラミック基板は、ホットプレートとして機能する。な
お、本発明のセラミック基板がホットプレートとして機
能する場合、上記セラミック基板は、その表面または内
部に抵抗発熱体が形成されているが、以下の説明では、
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
プレートについて先に説明し、セラミック基板の表面に
抵抗発熱体が形成されたホットプレートについては後述
する。

【００３８】図１は、本発明のセラミック基板の一例で
あるその内部に抵抗発熱体が形成されたホットプレート
を模式的に示した平面図であり、図２は、その断面図で
あり、図３は、図２に示した他のセラミック体である窒
化アルミニウム製の筒状体近傍の部分拡大断面図であ
る。

【００３９】図２に示すように、このホットプレート１
０では、円板形状のセラミック基板１１の底面１１ｂの
中央付近に直接筒状体１７が接合されている。また、筒
状体１７は、支持容器の底板（図示せず）に密着するよ
うに形成されているため、筒状体１７の内側と外側とは
完全に隔離されている。

【００４０】ここで、セラミック基板１１の底面１１ｂ
の中央付近に直接筒状体１７が接合されているとは、セ
ラミック基板１１の底面１１ｂと筒状体１７とは、何も
介さずに接合されているという意味であり、従来の技術
において説明したような、セラミック接合層を介して接
合されたり、これらの接合する面に焼結助剤を含有する
溶液を塗布して接合されたりしていないということであ
る。

【００４１】セラミック基板１１の内部には、図１に示
すように、セラミック基板１１の外周部に、同心円の一
部を描くように繰り返して形成された円弧パターンであ
る抵抗発熱体１２ａ〜１２ｄが配置され、その内部に一
部が切断された同心円パターンである抵抗発熱体１２ｅ
〜１２ｇが配置されている。

【００４２】また、図２に示すように、抵抗発熱体１２
と底面１１ｂとの間には、セラミック基板１１の中心方
向に向かって延びる導体回路１８が形成されており、抵
抗発熱体端部１２０と導体回路１８の一端とはバイアホ
ール１３０を介して接続されている。

【００４３】この導体回路１８は、抵抗発熱体端部１２
０を中央部に延設するために形成されたものであり、セ
ラミック基板１１の内部において、筒状体１７の内側の
近傍にまで延びた導体回路１８の他端の直下にはスルー
ホール１３′およびスルーホール１３′を露出させる袋
孔１９が形成され、このスルーホール１３′は、半田層
（図示せず）を介して先端がＴ字形状の外部端子２３と
接続されている。

【００４４】抵抗発熱体端部１２０が筒状体１７の内側
にある場合には、バイアホールや導体回路は必要がない
ので、抵抗発熱体の端部に直接スルーホール１３が形成
され、半田層を介して外部端子２３と接続されている。

【００４５】そして、これらの外部端子２３には導電線
２３０を有するソケット２５が取り付けられ、この導電
線２３０は、底板（図示せず）に形成された貫通孔から
外部に引き出され、電源等（図示せず）と接続されてい
る。

【００４６】一方、セラミック基板１１の底面１１ｂに
形成された有底孔１４には、リード線２９０を有する熱
電対等の測温素子１８０が挿入され、耐熱性樹脂、セラ
ミック（シリカゲル等）等を用いて封止されている。こ
のリード線２９０は、碍子（図示せず）の内部を挿通し
ており、支持容器の底板に形成された貫通孔（図示せ
ず）を通して外部に引き出されており、碍子の内部も外
部と隔離されている。さらに、セラミック基板１１の中
央に近い部分には、リフターピン（図示せず）を挿通す
るための貫通孔１５が設けられている。

【００４７】上記リフターピンは、その上にシリコンウ
エハ等の被処理物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を受
け取ったりするとともに、シリコンウエハをセラミック
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。

【００４８】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、上記支持
ピンでシリコンウエハを支持することにより、加熱面１
１ａから５０〜２０００μｍ離間させた状態で加熱して
もよい。

【００４９】なお、支持容器の底板には、冷媒導入管等
を設けてもよい。この場合、この冷媒導入管に、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。

【００５０】上述したように、このホットプレート１０
では、セラミック基板１１の底面１１ｂに筒状体１７が
接合され、筒状体１７は図示しない支持容器の底板（容
器壁）まで形成されているので、筒状体１７の内側とそ
の外側とは、完全に隔離された状態となっている。

【００５１】従って、底板の貫通孔から引き出された導
電線２３０を管状の部材で保護することにより、ホット
プレート１０の周囲がＣＦ_４ガス等の腐食性ガスを含む
雰囲気となっており、上記腐食性ガス等が支持容器の内
部に入り込み易い状態であっても、筒状体１７の内部の
配線等が腐食することはない。なお、測温素子１８０か
らの配線２９０も、碍子等により保護されているため、
腐食することはない。

【００５２】さらに、筒状体１７の内部に不活性ガス等
をゆっくり流し込んで、ＣＦ_４ガス等の腐食性ガスが筒
状体１７の内部に流れ込まないようにすることにより、
一層確実に導電線２３０の腐食を防止することができ
る。

【００５３】セラミック基板１１は、Ｙ_２Ｏ_３からなる
ものであるが、その内部に１〜５０重量％程度の窒化ア
ルミニウムを含有していることが望ましい。上記本発明
のセラミック基板で説明した通りである。また、セラミ
ック基板１１の直径、厚さおよび気孔率についても、本
発明のセラミック基板において説明した範囲であること
が望ましい。

【００５４】筒状体１７は、セラミック基板１１をしっ
かりと支持する働きも有しているので、セラミック基板
１１が高温に加熱された際にも、自重により反るのを防
止することができ、その結果、シリコンウエハ等の被処
理物の破損を防止するとともに、該被処理物を均一な温
度になるように加熱することもできる。

【００５５】筒状体１７は窒化アルミニウムからなるも
のであるが、その内部には、Ｙ_２Ｏ_３が含まれていても
よい。上記Ｙ_２Ｏ_３が焼結助剤として機能し、筒状体１
７の強度が優れたものとなるからである。

【００５６】また、筒状体１７に含まれるＹ_２Ｏ_３の量
は特に限定されず、従来公知の方法により窒化アルミニ
ウム焼結体を製造する際に添加する量であってよい。筒
状体１７は、セラミック基板１１に比べてＣＦ_４ガス等
の腐食性ガスに曝される割合が少ないため、上記ＣＦ_４
ガス等の腐食性ガスにより余り腐食されることがないか
らである。また、筒状体１７に含まれるＹ_２Ｏ_３の量
は、従来公知の方法により製造した窒化アルミニウム焼
結体よりも多く含まれていてもよい。この場合、筒状体
１７の耐腐食性が向上し、上記ＣＦ_４ガス等の腐食性ガ
スにより腐食されることは殆どない。

【００５７】抵抗発熱体１２は、図１に示した通り、セ
ラミック基板１１の外周部に、同心円の一部を描くよう
に繰り返して形成された円弧パターンである抵抗発熱体
１２ａ〜１２ｄが配置され、その内部に一部が切断され
た同心円パターンである抵抗発熱体１２ｅ〜１２ｇが配
置されている。

【００５８】最外周の抵抗発熱体１２ａは、同心円を円
周方向に４分割した円弧状のパターンが繰り返して形成
され、隣り合う円弧の端部は、屈曲線により接続され一
連の回路を構成している。そして、これと同パターンで
ある抵抗発熱体１２ａ〜１２ｄの４つの回路が、外周を
取り囲むように近接して形成され、全体的に円環状のパ
ターンを構成している。

【００５９】また、抵抗発熱体１２ａ〜１２ｄの端部
は、クーリングスポット等の発生を防止するために、円
環状パターンの内側に形成されており、そのため、外側
の回路の端部は内側の方に向かっている。

【００６０】最外周に形成された抵抗発熱体１２ａ〜１
２ｄの内側には、そのごく一部が切断された同心円パタ
ーンの回路からなる抵抗発熱体１２ｅ〜１２ｇが形成さ
れている。この抵抗発熱体１２ｅ〜１２ｇでは、隣り合
う同心円の端部が、順次直線からなる抵抗発熱体で接続
されることにより一連の回路が構成されている。

【００６１】また、抵抗発熱体１２ａ〜１２ｄ、１２
ｅ、１２ｆ、１２ｇの間には、帯状（円環状）の発熱体
非形成領域が設けられており、中心部分にも、円形の発
熱体非形成領域が設けられている。

【００６２】従って、全体的に見ると、円環状の抵抗発
熱体形成領域と発熱体非形成領域とが、外側から内側に
交互に形成されており、これらの領域をセラミック基板
の大きさ（口径）や厚さ等を考慮して、適当に設定する
ことにより、加熱面の温度を均一にすることができるよ
うになっている。

【００６３】また、図４は、本発明に係るホットプレー
トの別の一例を模式的に示した平面図である。このホッ
トプレート４０においては、抵抗発熱体４２は、セラミ
ック基板４１の最外周に、屈曲線の繰り返しパターンか
らなる抵抗発熱体４２ａ〜４２ｄが配置され、その内側
に同心円パターンからなる抵抗発熱体４２ｅ〜４２ｈが
配置されている。

【００６４】このような本発明に係るホットプレートに
形成された抵抗発熱体の回路は２以上であることが望ま
しく、例えば、ホットプレートの加熱面の温度をより均
一にする点から、セラミック基板の直径が２００〜３０
０ｍｍである場合、回路の総数は２〜７であることが望
ましい。また、セラミック基板の直径が３００ｍｍを超
える場合、回路の総数は７〜８であることが望ましい。

【００６５】抵抗発熱体のパターンとしては特に限定さ
れず、例えば、図１に示した、円弧の繰り返しパターン
と同心円形状のパターンとを併用したパターン、図４に
示した、屈曲線の繰り返しパターンと同心円形状のパタ
ーンとを併用したパターン、渦巻き状のパターン、偏心
円状のパターン、屈曲線の繰り返しパターン等が挙げら
れる。なお、これらは併用して用いることも可能であ
る。これらの中では、円弧の繰り返しパターン、同心円
形状のパターン、屈曲線の繰り返しパターンを用いるこ
とが望ましい。

【００６６】また、パターンの配置について、放熱の大
きいセラミック基板の外周部において、より細かい発熱
量制御を行うことができる点から、図１および図４に示
したパターンのように、セラミック基板の最外周には、
円周方向に少なくとも２以上の回路からなる抵抗発熱体
が配置されるとともに、最外周に配置された上記抵抗発
熱体の内側に、別の回路からなる抵抗発熱体が配置され
ているパターンが望ましい。

【００６７】円周方向に分割されたパターンとは、セラ
ミック基板の中心から外周に向けて複数の線分を引き、
その線分により分割された領域に形成されたパターンで
ある。通常、その領域は全て同じ大きさが望ましい。

【００６８】なお、図１、図４において、抵抗発熱体１
２ａ〜１２ｄ、４２ａ〜４２ｄが最外周に配置された抵
抗発熱体であるが、このような最外周の抵抗発熱体は、
外周から中心までの距離に対し、中心から９０％以上の
領域に形成されていることが望ましい。９０％未満であ
ると、最外周に形成された抵抗発熱体の領域が広くなり
すぎるため、加熱面の温度の制御が難しくなるからであ
る。

【００６９】また、最外周に形成する抵抗発熱体の回路
数と、その内部に形成する抵抗発熱体の回路数とは、概
ね等しいことが望ましい。最外周の回路数が極端に多い
と、その内部の回路数が少ないことになるため、セラミ
ック基板内部で精度よい発熱量制御をすることが困難と
なり、最外周の回路数が少なければ、外周部での精度よ
い温度制御をすることができないからである。

【００７０】また、本発明に係るホットプレートにおい
て、抵抗発熱体の厚さは、１〜５０μｍが望ましく、そ
の幅は、５〜２０μｍが望ましい。抵抗発熱体の厚さや
幅を変化させることにより、その抵抗値を変化させるこ
とができるが、この範囲が最も実用的だからである。抵
抗発熱体の抵抗値は、その厚さが薄く、また、その幅が
狭くなるほど大きくなる。

【００７１】抵抗発熱体は、断面が方形、楕円形、紡錘
形、蒲鉾形状のいずれでもよいが、偏平なものであるこ
とが望ましい。偏平の方が加熱面に向かって放熱しやす
いため、加熱面１１ａへの熱伝搬量を多くすることがで
き、加熱面１１ａの温度分布ができにくいからである。
なお、抵抗発熱体は螺旋形状でもよい。

【００７２】抵抗発熱体を、セラミック基板の内部に形
成する際、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。

【００７３】セラミック基板の内部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際には、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作製す
る。

【００７４】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。

【００７５】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、ニッケル等が好ましい。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。

【００７６】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。

【００７７】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。

【００７８】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、フェノール樹脂等が挙げられ
る。また、溶剤としては、例えば、イソプロピルアルコ
ール等が挙げられる。増粘剤としては、セルロース等が
挙げられる。

【００７９】また、図２に示したように、セラミック基
板１１の内部に導体回路１８を形成する際には、上述し
た抵抗発熱体１２を形成する際に使用した金属や導電性
セラミックからなる導体ペーストを用いることができる
ほか、電極等を形成する際に通常に用いられる導体ペー
スト等を用いることができる。

【００８０】導体回路１８の大きさは特に限定されず、
幅は０．１〜５０ｍｍ、厚さは０．１〜５００μｍが好
ましく、長さは、抵抗発熱体１２の端部からセラミック
基板１１の中央付近に接合された筒状体１７の内側まで
の距離に合わせて適宜調整される。

【００８１】本発明に係るホットプレートは、１００℃
で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。

【００８２】本発明では、ソケット２５を介して外部端
子２３と接続されている導電線２３０は、他の導電線２
３０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、筒状体１７と同様の窒化アルミニウム
や、その他、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、窒化珪素、および、炭化珪
素等が挙げられる。

【００８３】また、図１〜３および４に示したホットプ
レートでは、通常、セラミック基板が支持容器（図示せ
ず）の上部に嵌合されているが、他の実施の形態におい
ては、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。

【００８４】本発明では、図２に示したように測温素子
１８０として熱電対を用いることができる。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。

【００８５】上記熱電対のリード線の接合部位の大きさ
は、各リード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１１ａ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。

【００８６】上記熱電対の他に、本発明に係るホットプ
レートの測温手段としては、例えば、白金測温抵抗体、
サーミスタ等の測温素子が挙げられるほか、サーモビュ
ア等の光学的な手段を用いた測温手段も挙げられる。

【００８７】上記サーモビュアを用いた場合には、セラ
ミック基板の加熱面の温度を測定することができるほ
か、シリコンウエハ等の被加熱物表面の温度を直接測定
することができるため、被加熱物の温度制御の精度が向
上する。

【００８８】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に用いられるものであり、具
体的には、例えば、静電チャック、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。

【００８９】上述したホットプレートは、セラミック基
板の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、シリコンウエハ等の被処理物をセラミック基
板の表面に載置または離間させて保持し、所定の温度に
加熱したり洗浄を行うことができる。

【００９０】また、本発明に係るホットプレートが、セ
ラミック基板の表面に抵抗発熱体が形成されたものであ
る場合、本発明のセラミック基板において説明した通
り、少なくとも、上記抵抗発熱体が形成された領域に
は、ＣＦ_４ガスに耐久性のあるガラスや樹脂等の被覆層
が形成されていることが望ましい。これにより、上記抵
抗発熱体が直接ＣＦ_４ガスに曝されることによる腐食を
防止することができるとともに、上記抵抗発熱体が空気
により酸化されることを防止することができる。なお、
この場合、外部端子等は、上記ＣＦ_４ガスに直接曝され
ることとなるため、耐腐食性に優れた樹脂等により被覆
されていることが望ましい。

【００９１】本発明のセラミック基板において、上記導
電体が静電電極および導体回路である場合には、上記セ
ラミック基板は、静電チャックとして機能する。図５
は、このような静電チャックを模式的に示す縦断面図で
あり、図６は、その部分拡大断面図であり、図７は、静
電チャックを構成する基板に形成された静電電極付近を
模式的に示す水平断面図である。

【００９２】この静電チャック３０を構成するセラミッ
ク基板３１の内部には、半円形状のチャック正負極静電
層３２ａ、３２ｂが対向して配設され、これらの静電電
極上にセラミック誘電体膜３４が形成されている。ま
た、セラミック基板３１の内部には、抵抗発熱体３２０
が設けられ、シリコンウエハ等の被処理物を加熱するこ
とができるようになっている。なお、セラミック基板３
１には、必要に応じて、ＲＦ電極が埋設されていてもよ
い。

【００９３】上記静電電極は、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
ル等の金属、または、タングステン、モリブデンの炭化
物等の導電性セラミックからなるものであることが好ま
しい。また、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。

【００９４】この静電チャック３０は、図５、図６に示
した通り、セラミック基板３１中に静電電極３２ａ、３
２ｂが形成され、静電電極３２ａ、３２ｂの端部の直下
にスルーホール３３が形成され、静電電極３２上にセラ
ミック誘電体膜３４が形成されている以外は、上述した
ホットプレート１０と同様に構成されている。

【００９５】すなわち、セラミック基板３１の底面の中
央付近には筒状体３７が接合され、筒状体３７の内側の
上方には、スルーホール３３、３３０が形成されてお
り、これらのスルーホール３３、３３０は、静電電極３
２ａ、３２ｂ、抵抗発熱体３２０に接続されるととも
に、袋孔３９０に挿入された外部端子３６０に接続さ
れ、この外部端子３６０の一端には、導電線３３１を有
するソケット３５０が接続されている。そして、この導
電線３３１が貫通孔（図示せず）より外部に引き出され
ている。

【００９６】また、筒状体３７の外側に端部を有する抵
抗発熱体３２０の場合には、図１〜３に示したホットプ
レート１０の場合と同様に、バイアホール３９、導体回
路３８０およびスルーホール３３０′を形成することよ
り、抵抗発熱体３２０の端部を筒状体３７の内側に延設
している（図６参照）。従って、スルーホール３３０′
を露出させる袋孔３９０に外部端子３６０を挿入して接
続することにより、筒状体３７の内側に外部端子３６０
を格納することができる。

【００９７】このような静電チャック３０を作動させる
場合には、抵抗発熱体３２０および静電電極３２に、そ
れぞれ電圧を印加する。これにより、静電チャック３０
上に載置されたシリコン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３１に吸着されるこ
とになる。なお、この静電チャックは、必ずしも、抵抗
発熱体３２０を備えていなくてもよい。

【００９８】図８は、他の静電チャックの基板に形成さ
れた静電電極を模式的に示した水平断面図である。基板
７１の内部に半円弧状部７２ａと櫛歯部７２ｂとからな
るチャック正極静電層７２と、同じく半円弧状部７３ａ
と櫛歯部７３ｂとからなるチャック負極静電層７３と
が、互いに櫛歯部７２ｂ、７３ｂを交差するように対向
して配置されている。

【００９９】また、図９は、更に別の静電チャックの基
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
ある。この静電チャックでは、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。

【０１００】次に、本発明の接合体の製造方法について
説明する。本発明の接合体の製造方法は、その内部に導
電体が設けられたセラミック基板の底面に、他のセラミ
ック体を接合する接合体の製造方法であって、上記他の
セラミック体と、Ｙ_２Ｏ_３からなる上記セラミック基板
とを接触させた状態で、上記他のセラミック体と上記セ
ラミック基板とを加熱することを特徴とするものであ
る。

【０１０１】本発明の接合体の製造方法によると、従来
のように、セラミック接合層を介して接合したり、これ
らの接合する面に焼結助剤を含有する溶液を塗布したり
する必要がなく、セラミック基板と他のセラミック体と
を直接接合することができる。これは以下に挙げる理由
によるものと考えられる。

【０１０２】本発明の接合体の製造方法において、セラ
ミック基板は、上述した本発明のセラミック基板と同様
にＹ_２Ｏ_３からなるものであり、その内部には、ある程
度の量の窒化アルミニウムが含まれている。一方、上記
他のセラミック体としては、上述した本発明のセラミッ
ク基板における他のセラミック体と、同様のセラミック
体を用いることができる。本発明の接合体の製造方法
は、このようなセラミック基板と他のセラミック体とを
接触させた状態で、これらをほぼ窒化アルミニウムの焼
結温度にまで加熱するものであり、上記セラミック基板
を構成するＹ_２Ｏ_３が上記他のセラミック体中へ拡散
し、セラミック基板と他のセラミック体との界面に存在
する窒化アルミニウム粒子同士は、上記Ｙ_２Ｏ_３の拡散
に応じて接合し粒成長する。そして、このセラミック基
板と他のセラミック体との界面において粒成長した窒化
アルミニウム粒子が、セラミック基板と他のセラミック
体とを強固に接合するものと考えられる。

【０１０３】なお、上記Ｙ_２Ｏ_３の拡散は、上記セラミ
ック基板と上記他のセラミック体とを接合する前におけ
る、セラミック基板の表面からの距離とＹ_２Ｏ_３の含有
量との関係、および、上記セラミック基板と上記他のセ
ラミック体とを接合した後における、セラミック基板の
表面からの距離とＹ_２Ｏ_３の含有量との関係を調べ、両
者を比較することで容易に確認することができる。

【０１０４】以下に、本発明の接合体の製造方法の一例
として、ホットプレートの製造方法について図１０を参
照しながら説明する。なお、他のセラミック体として、
筒状体を用いる場合について説明することにする。図１
０（ａ）〜（ｄ）は、Ｙ_２Ｏ_３からなる基板の内部に抵
抗発熱体を有するホットプレートの製造方法の一部を模
式的に示した断面図である。

【０１０５】（１）グリーンシートの作製工程まず、酸化イットリウム粉末をバインダ、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。

【０１０６】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。

【０１０７】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
０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、抵抗発熱体の端部と導体回路
とを接続するためのバイアホールとなる部分６３０を形
成したグリーンシートと、導体回路と外部端子とを接続
するためのスルーホールとなる部分６３、６３′を形成
したグリーンシートを作製する。

【０１０８】また、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、シリコンウエハを支持するための支持ピンを挿入す
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等を形成する。なお、貫通孔や
有底孔は、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。

【０１０９】なお、バイアホールとなる部分６３０およ
びスルーホールとなる部分６３、６３′には、上記ペー
スト中にカーボンを加えておいたものを充填してもよ
い。グリーンシート中のカーボンは、スルーホール中に
充填されたタングステンやモリブデンと反応し、これら
の炭化物が形成されるからである。

【０１１０】（２）グリーンシート上に導体ペーストを
印刷する工程バイアホールになる部分６３０を形成したグリーンシー
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６２を形成する。
これらの導体ペースト中には、金属粒子または導電性セ
ラミック粒子が含まれている。

【０１１１】上記金属粒子であるタングステン粒子また
はモリブデン粒子等の平均粒径は、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。

【０１１２】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重量部混合した組成物（ペースト）が挙
げられる。

【０１１３】また、スルーホールとなる部分６３、６
３′を形成したグリーンシート上に、静電電極等を形成
するときに通常使用される導体ペーストを印刷して、導
体ペースト層６８を形成する。

【０１１４】（３）グリーンシートの積層工程導体ペースト層６２を印刷したグリーンシート上に、導
体ペーストを印刷していないグリーンシート５０を複数
積層し、その下に、導体ペースト層６８を形成したグリ
ーンシートを重ねる。そして、このグリーンシートの下
に、更に、何も印刷していないグリーンシート５０を複
数積層する（図１０（ａ））。

【０１１５】このとき、導体ペースト層６２を印刷した
グリーンシートの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、製造する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。

【０１１６】（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および内部の導体ペースト層６２、６８等を焼
結させ、セラミック基板１１、抵抗発熱体１２および導
体回路１８等を製造する（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、
窒素等を使用することができる。

【０１１７】次に、セラミック基板１１の底面１１ｂ
に、測温素子を挿入するための有底孔を設ける（図示せ
ず）。上記有底孔は、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等を行うことにより形成
することができる。なお、上記有底孔や凹部は、後述す
るセラミック基板１１と筒状体１７とを接合した後に設
けてもよく、グリーンシート５０に予め有底孔となる部
分を設けておき、グリーンシート５０を積層、焼成する
と同時に形成してもよい。また、内部の抵抗発熱体１２
と接続するためのスルーホール１３、１３′を露出させ
るために袋孔１９を形成する。この袋孔１９もセラミッ
ク基板１１と筒状体１７とを接合した後に設けてもよ
い。

【０１１８】（５）筒状体の製造窒化アルミニウム粉末を筒状成形型に入れて成形し、必
要に応じて切断加工する。これを加熱温度１０００〜２
０００℃、常圧で焼結させて筒状体１７を製造する。上
記焼結は、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、窒素等を使用することができ
る。ここで、上記窒化アルミニウム粉末には、０．１〜
３０重量％のＹ_２Ｏ_３が含まれていることが望ましい。
好適に窒化アルミニウム基板と筒状体とを直接接合する
ことができるからである。また、筒状体１７の大きさ
は、セラミック基板１１の内部に形成したスルーホール
１３，１３′がその内側に収まるように調整する。次い
で、筒状体１７の端面を研磨して平坦化する。

【０１１９】（６）セラミック基板と筒状体との接合セラミック基板１１の底面１１ｂの中央付近と筒状体１
７の端面とを接触させた状態で、セラミック基板１１と
筒状体１７とを加熱して、これらを接合する。このと
き、筒状体１７の内径の内側にセラミック基板１１内の
スルーホール１３，１３′が収まるように筒状体１７を
セラミック基板１１の底面１１ｂに接合する（図１０
（ｃ））。セラミック基板１１と筒状体１７とは、１５
００〜２０００℃に加熱することが望ましい。セラミッ
ク基板１１中のＹ_２Ｏ_３を筒状体１７中に拡散させて、
セラミック基板１１と筒状体１７との界面において、窒
化アルミニウム粒子を良好に粒成長させることができ、
セラミック基板１１と筒状体１７とを強固に接合するこ
とができるからである。

【０１２０】（７）端子等の取り付け筒状体１７の内径の内側に形成した袋孔１９に、半田や
ろう材を介して外部端子２３を挿入し、加熱してリフロ
ーすることにより、外部端子２３をスルーホール１３、
１３′に接続する（図１０（ｄ））。上記加熱温度は、
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。

【０１２１】次に、この外部端子２３にソケット２５を
介して電源に接続される導電線２３０に接続する（図２
参照）。更に、測温素子としての熱電対等を、形成した
有底孔に挿入し、耐熱性樹脂等で封止することで、その
底面に、他のセラミック体である筒状体を備えたホット
プレートを製造することができる。

【０１２２】このホットプレートでは、その上にシリコ
ンウエハ等の半導体ウエハを載置するか、または、シリ
コンウエハ等をリフターピンや支持ピン等で保持させた
後、シリコンウエハ等の加熱や冷却を行いながら、洗浄
等の操作を行うことができる。

【０１２３】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る。ただし、この場合は、
静電電極と外部端子とを接続するためのスルーホールを
形成する必要があるが、支持ピンを挿入するための貫通
孔を形成する必要はない。

【０１２４】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
トの表面に静電電極となる導体ペースト層を形成すれば
よい。

【０１２５】以下、本発明をさらに詳細に説明する。

【実施例】（実施例１）静電チャックの製造（図５〜
７参照）（１）Ｙ_２Ｏ_３（日本イットリウム社製、平均粒径０．
４μｍ）８０重量部、窒化アルミニウム粉末（トクヤマ
社製、平均粒径１．１μｍ）２０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。

【０１２６】（２）次に、このグリーンシートを８０℃
で５時間乾燥した後、何も加工を施していないグリーン
シートと、パンチングを行い、抵抗発熱体と導体回路と
を接続するためのバイアホール用貫通孔を設けたグリー
ンシートと、導体回路と外部端子とを接続するためのバ
イアホール用貫通孔を設けたグリーンシートと、静電電
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
を設けたグリーンシートとを作製した。

【０１２７】（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体ペースト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
導体ペーストＢを調製した。

【０１２８】（４）バイアホール用貫通孔を設けたグリ
ーンシートの表面に、導体ペーストＡをスクリーン印刷
法により印刷し、抵抗発熱体となる導体ペースト層を印
刷した。また、導体回路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、導体回路となる導体ペースト層を印刷した。更
に、何も加工を施していないグリーンシートに図６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。

【０１２９】更に、抵抗発熱体と導体回路とを接続する
ためのバイアホール用貫通孔と外部端子を接続するため
のスルーホール用貫通孔に導体ペーストＢを充填した。

【０１３０】次に、上記処理の終わった各グリーンシー
トを積層した。まず、抵抗発熱体となる導体ペースト層
が印刷されたグリーンシートの上側（加熱面側）に、ス
ルーホール３３となる部分のみが形成されたグリーンシ
ートを３４枚積層し、そのすぐ下側（底面側）に導体回
路となる導体ペースト層が印刷されたグリーンシートを
積層し、さらに、その下側にスルーホール３３、３３
０、３３０′となる部分が形成されたグリーンシートを
１２枚積層した。このように積層したグリーンシートの
最上部に、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、さらにその上に何の
加工も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。

【０１３１】（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３ｍ
ｍの酸化イットリウム板状体を得た。なお、この板状体
中には、窒化アルミニウムが２０重量％含まれていた。
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の抵抗発熱体３２０、厚さ
が２０μｍ、幅が１０ｍｍの導体回路３８０および厚さ
６μｍのチャック正極静電層３２ａ、チャック負極静電
層３２ｂを有するセラミック基板３１とした。

【０１３２】（６）次に、（５）で得られたセラミック
基板３１を、ダイヤモンド砥石で研磨した後、マスクを
載置し、ガラスビーズによるブラスト処理で表面に熱電
対のための有底孔３００を設け、セラミック基板３１の
底面３１ｂで、スルーホール３３、３３′が形成されて
いる部分をえぐりとって袋孔３９０を形成した。

【０１３３】（７）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、Ｙ_２Ｏ_３（日
本イットリウム社製、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、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、スプレー
ドライ法により顆粒を製造し、この顆粒をパイプ状の金
型に入れ、常圧、１８９０℃で焼結させ、端面を研磨
し、面粗度をＲａ＝０．１μｍとし、長さ２００ｍｍ、
外径５２ｍｍ、内径３９ｍｍの窒化アルミニウム製の筒
状体を製造した。なお、この筒状体にはＹ_２Ｏ_３が４重
量％含まれていた。

【０１３４】（８）この後、セラミック基板３１の底面
３１ｂであって、袋孔３９０がその内径の内側に収まる
ような位置に、筒状体３７の端面を接触させ、１８９０
℃に加熱することで、セラミック基板３１と筒状体３７
とを接合した。

【０１３５】（９）次に、筒状体３７の内部の袋孔３９
０に、銀ろう（Ａｇ：４０重量％、Ｃｕ：３０重量％、
Ｚｎ：２８重量％、Ｎｉ：１．８重量％、残部：その他
の元素、リフロー温度：８００℃）を用いて、外部端子
３６０を取り付けた。そして、外部端子３６０にソケッ
ト３５０を介して導電線３３１を接続した。

【０１３６】（１０）そして、温度制御のための熱電対
を有底孔３００に挿入し、シリカゾルを充填し、１９０
℃で２時間硬化、ゲル化させることで、その内部に静電
電極、抵抗発熱体、導体回路、バイアホールおよびスル
ーホールが設けられたセラミック基板の底面に、他のセ
ラミック体として、窒化アルミニウム製の筒状体が接合
され、上記セラミック基板が静電チャックとして機能す
る接合体を製造した。

【０１３７】（実施例２）ホットプレートの製造（図
１〜３、図９参照）（１）Ｙ_２Ｏ_３（日本イットリウム社製、平均粒径０．
４μｍ）８０重量部、窒化アルミニウム粉末（トクヤマ
社製、平均粒径１．１μｍ）２０重量部、アクリル系樹
脂バインダ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
により成形を行って、厚さ０．４７ｍｍのグリーンシー
トを作製した。

【０１３８】（２）次に、このグリーンシートを８０℃
で５時間乾燥させた後、図１に示すようなシリコンウエ
ハを運搬等するためのリフターピンを挿入するための貫
通孔１５となる部分、バイアホールとなる部分６３０、
および、スルーホールとなる部分６３、６３′をパンチ
ングにより形成した。

【０１３９】（３）平均粒径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を調整した。

【０１４０】平均粒径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を調整した。

【０１４１】この導体ペーストＡをバイアホールとなる
部分６３０を形成したグリーンシート上にスクリーン印
刷で印刷し、抵抗発熱体用の導体ペースト層６２を形成
した。印刷パターンは、図１に示したような同心円パタ
ーンとし、導体ペースト層６２の幅を１０ｍｍ、その厚
さを１２μｍとした。

【０１４２】続いて、導体ペーストＡをスルーホールと
なる部分６３′を形成したグリーンシート上にスクリー
ン印刷で印刷し、導体回路用の導体ペースト層６８を形
成した。印刷の形状は帯状とした。

【０１４３】また、導体ペーストＢを、バイアホールと
なる部分６３０およびスルーホールとなる部分６３、６
３′に充填した。

【０１４４】上記処理の終わった導体ペースト層６２を
印刷したグリーンシートの上に、導体ペーストを印刷し
ていないグリーンシートを３７枚重ね、その下に、導体
ペースト層６８を印刷したグリーンシートを重ねた後、
更にその下に、導体ペーストを印刷していないグリーン
シートを１２枚重ねて、１３０℃、８ＭＰａの圧力で積
層した。

【０１４５】（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１５Ｍ
Ｐａで１０時間ホットプレスし、厚さ３ｍｍの酸化イッ
トリウム板状体を得た。なお、この板状体中には、窒化
アルミニウムが２０重量％含まれていた。これを２３０
ｍｍの円板状に切り出し、内部に厚さ６μｍ、幅１０ｍ
ｍの抵抗発熱体１２、厚さ２０μｍ、幅１０ｍｍの導体
回路１８、バイアホール１３０およびスルーホール１
３、１３′を有するセラミック基板１１とした。

【０１４６】（５）次に、（４）で得られたセラミック
基板１１を、ダイヤモンド砥石で研磨した後、マスクを
載置し、ガラスビーズによるブラスト処理で表面に熱電
対のための有底孔１４を設け、セラミック基板１１の底
面１１ｂで、スルーホール１３、１３′が形成されてい
る部分をえぐりとって袋孔１９を形成した。

【０１４７】（６）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、Ｙ_２Ｏ_３（日
本イットリウム社製、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、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、スプレー
ドライ法により顆粒を製造し、この顆粒を円筒状の金型
に入れ、常圧、１８９０℃で焼結させ、端面を研磨し、
面粗度をＲａ＝０．１μｍとし、長さ２００ｍｍ、外径
５２ｍｍ、内径３９ｍｍの筒状体１７を製造した。な
お、この筒状体１７にはＹ_２Ｏ_３が４重量％含まれてい
た。

【０１４８】（７）この後、セラミック基板１１の底面
１１ｂであって、袋孔１９がその内径の内側に収まるよ
うな位置に、筒状体１７の端面を接触させ、１８９０℃
に加熱することで、セラミック基板１１と筒状体１７と
を接合した。

【０１４９】（８）次に、筒状体１７の内部の袋孔１９
に、銀ろう（Ａｇ：４０重量％、Ｃｕ：３０重量％、Ｚ
ｎ：２８重量％、Ｎｉ：１．８重量％、残部：その他の
元素、リフロー温度：８００℃）を用いて、外部端子２
３を取り付けた。そして、外部端子２３にソケット２５
を介して導電線２３０を接続した。

【０１５０】（９）そして、温度制御のための熱電対を
有底孔１４に挿入し、シリカゾルを充填し、１９０℃で
２時間硬化、ゲル化させることで、その内部に抵抗発熱
体、導体回路、バイアホールおよびスルーホールが設け
られたセラミック基板の底面に、他のセラミック体とし
て、窒化アルミニウム製の筒状体が接合され、上記セラ
ミック基板がホットプレートとして機能する接合体を製
造した。

【０１５１】（実施例３）セラミック基板に含まれる窒
化アルミニウムの量を３重量％としたほかは、実施例１
と同様にして、接合体を製造した。

【０１５２】（実施例４）セラミック基板に含まれる窒
化アルミニウムの量を０．８重量％としたほかは、実施
例２と同様にして、接合体を製造した。

【０１５３】（実施例５）セラミック基板に含まれる窒
化アルミニウムの量を１０重量％としたほかは、実施例
１と同様にして、接合体を製造した。

【０１５４】（実施例６）セラミック基板に含まれる窒
化アルミニウムの量を３０重量％としたほかは、実施例
２と同様にして、接合体を製造した。

【０１５５】（比較例１）セラミック基板の主原料を窒
化アルミニウムとし、この窒化アルミニウム製のセラミ
ック基板に含まれるＹ_２Ｏ_３の量を４重量％としたほか
は、実施例１と同様にして、接合体を製造しようとした
が、上記セラミック基板と上記筒状体とを接合させるこ
とはできなかった。

【０１５６】実施例１〜６および比較例１に係るセラミ
ック接合体について、以下の評価試験を行った。なお、
比較例１では、セラミック基板と筒状体とを直接接合さ
せることができなかったので、セラミック基板と筒状体
とを接合する面に、焼結助剤を含有する溶液を塗布して
焼結させることにより接合体を製造し、比較例１に係る
セラミック接合体とした。

【０１５７】（１）耐腐食性の評価各接合体を構成する基板にＣＦ_４ガスを吹き付け、基板
の深部まで腐食されているか否かを確認した。その結果
を下記の表１に示す。なお、表１中、その表面のみが腐
食されていたものを○と表記し、その深部まで腐食され
ていたものを×と表記した。

【０１５８】（２）破壊強度の測定曲げ強度試験を行い、接合面の破壊強度を測定した。

【０１５９】（３）ヒートサイクル試験ヒートサイクル試験として、各接合体を２５℃に保持し
た後、４５０℃に加熱し、その後、水中に投下する水中
投下試験を行った。その結果、実施例１〜６及び比較例
１に係るセラミック接合体において、セラミック基板と
筒状体とが破断することはなかった。

【０１６０】

【表１】

【０１６１】上記表１に示した結果より明らかなよう
に、実施例１〜６に係る接合体を構成するセラミック基
板はＣＦ_４ガスにより深部まで腐食されることはなかっ
た。また、これらの接合体の破壊強度は４００〜８００
ＭＰａであり、充分に大きな接合強度を有するものであ
った。一方、比較例１に係る窒化アルミニウム基板と筒
状体とは接合することができず、窒化アルミニウム基板
と筒状体とを接合するためには、これらの間にセラミッ
ク接合層を形成するか、または、これらの接合面に焼結
助剤を含有する溶液を塗布する必要があった。また、比
較例１に係る窒化アルミニウム基板は、ＣＦ_４ガスによ
り深部まで腐食されている部分が観察された。

【０１６２】

【発明の効果】以上説明したように、本発明のセラミッ
ク基板は、Ｙ_２Ｏ_３からなるものであり、上記セラミッ
ク基板がＣＦ_４ガス等の腐食性ガスに曝され続けた場合
であっても、容易に深部まで腐食されることがなく、耐
腐食性に優れたものである。

【０１６３】また、本発明の接合体の製造方法は、上述
した通りであるので、Ｙ_２Ｏ_３からなるセラミック基板
と他のセラミック体とを直接接合することができるとと
もに、耐腐食性に優れるセラミック基板を製造すること
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２】図１に示したホットプレートの断面図である。

【図３】図１に示した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した部分拡大断面図である。

【図４】本発明のセラミック基板の一例であるホットプ
レートの別の一例を模式的に示す平面図である。

【図５】本発明のセラミック基板の一例である静電チャ
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
である。

【図６】図５に示した静電チャックを構成するセラミッ
ク基板を模式的に示した部分拡大断面図である。

【図７】セラミック基板に埋設されている静電電極の一
例を模式的に示す水平断面図である。

【図８】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９】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１０】（ａ）〜（ｄ）は、本発明のセラミック基板
の一例であるホットプレートの製造方法の一例を模式的
に示す断面図である。

【符号の説明】

１０ホットプレート１１セラミック基板１１ａ加熱面１１ｂ底面１２抵抗発熱体１２０抵抗発熱体端部１３、１３′スルーホール１４有底孔１５貫通孔１７他のセラミック体（筒状体）１８導体回路１９袋孔１３０バイアホール１８０測温素子

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）Ｈ０１Ｌ 21/68 Ｈ０５Ｂ 3/16 ５Ｆ０５６Ｈ０５Ｂ 3/16 3/18 3/18 Ｈ０１Ｌ 21/30 ５０３Ａ５６７５４１ＬＦターム(参考） 3K092 PP20 QB03 QB08 QB18 QB44 QB45 QB68 QB74 QB76 RF03 RF11 RF17 RF22 RF27 TT30 VV09 4G026 BB02 BB16 BE03 BG02 BH06 4K030 GA02 KA23 KA46 5F031 CA02 HA02 HA03 HA16 HA17 HA37 5F046 CC08 CC09 GA11 GA12 KA10 5F056 EA14

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】その表面または内部に導電体が設けられ
たセラミック基板であって、前記セラミック基板は、Ｙ
_２Ｏ_３からなることを特徴とするセラミック基板。
【請求項２】前記セラミック基板の底面に、他のセラ
ミック体が接合されている請求項１に記載のセラミック
基板。
【請求項３】前記導電体は、抵抗発熱体であり、ホッ
トプレートとして機能する請求項１または２に記載のセ
ラミック基板。
【請求項４】前記導電体は、静電電極であり、静電チ
ャックとして機能する請求項１または２に記載のセラミ
ック基板。
【請求項５】その内部に導電体が設けられたセラミッ
ク基板の底面に、他のセラミック体を接合する接合体の
製造方法であって、前記他のセラミック体と、Ｙ_２Ｏ_３
からなる前記セラミック基板とを接触させた状態で、前
記他のセラミック体と前記セラミック基板とを加熱する
ことを特徴とする接合体の製造方法。
【請求項６】前記他のセラミック体と前記セラミック
基板とを接触させた状態で、１５００〜２０００℃に加
熱する請求項５に記載の接合体の製造方法。
【請求項７】前記導電体は、抵抗発熱体であり、前記
セラミック基板はホットプレートとして機能する請求項
５または６に記載の接合体の製造方法。
【請求項８】前記導電体は、静電電極であり、前記セ
ラミック基板は静電チャックとして機能する請求項５ま
たは６に記載の接合体の製造方法。