JP2003212658A - Aluminum nitride sintered compact and ceramic substrate - Google Patents
Aluminum nitride sintered compact and ceramic substrateInfo
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Abstract
Description
【０００１】[0001]
【発明の属する技術分野】本発明は、主に、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、半導体の製造用や検査用の装置に用いられる
セラミック基板に好適な窒化アルミニウム焼結体および
該焼結体等の窒化物セラミックの内部または表面に導体
層が形成されたセラミック基板に関する。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention mainly relates to aluminum nitride sintering suitable for a ceramic substrate used in a semiconductor manufacturing or inspection apparatus such as a hot plate (ceramic heater), an electrostatic chuck, and a wafer prober. The present invention relates to a ceramic substrate in which a conductor layer is formed inside or on the surface of a nitride ceramic such as a body and the sintered body.
【０００２】[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、ウエハプローバ等が用いられてきた。しか
しながら、金属製のヒータでは温度制御特性が悪く、ま
た厚さも厚くなるため重く嵩張るという問題があり、さ
らに、腐食性ガスに対する耐蝕性も悪いという問題を抱
えていた。2. Description of the Related Art In semiconductor manufacturing and inspection equipment including etching equipment and chemical vapor deposition equipment, heaters and wafer probers using metal base materials such as stainless steel and aluminum alloy have been conventionally used. Has been used. However, the heater made of metal has a problem that it has poor temperature control characteristics and is thick and bulky because it is thick, and further has a problem that it has poor corrosion resistance against corrosive gas.
【０００３】このような問題を解決するため、金属製の
ものに代えて、窒化アルミニウムなどのセラミックを使
用したヒータが開発されてきた。このようなセラミック
ヒータでは、セラミック基板自体の剛性が高いため、そ
の厚さを余り厚くしなくても、基板の反り等を防止する
ことができるという利点を有している。In order to solve such a problem, a heater using a ceramic such as aluminum nitride instead of a metal heater has been developed. In such a ceramic heater, since the rigidity of the ceramic substrate itself is high, there is an advantage that it is possible to prevent the substrate from warping without making the thickness too thick.
【０００４】このような従来の技術として、特開平１１
−４０３３０号公報には、窒化物セラミックの表面に発
熱体を設けたヒータが開示されている。また、特開平９
−４８６６９号公報には、黒色化した窒化アルミニウム
を使用したヒータが開示されている。As such a conventional technique, Japanese Unexamined Patent Publication (Kokai) No. Hei 11
Japanese Patent No.-40330 discloses a heater in which a heating element is provided on the surface of a nitride ceramic. In addition, JP-A-9
No. 48669 discloses a heater using blackened aluminum nitride.
【０００５】[0005]
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、本発明
者らの試験では、これらの窒化アルミニウム焼結体は、
窒化アルミニウム焼結体の表面や側面からセラミック粒
子が脱落してパーティクルが発生し、半導体ウエハに付
着するという問題が見られた。However, in the tests conducted by the present inventors, these aluminum nitride sintered bodies were
There was a problem in that ceramic particles fell off from the surface and side surfaces of the aluminum nitride sintered body to generate particles, which adhered to the semiconductor wafer.
【０００６】[0006]
【課題を解決するための手段】本発明者らは、パーティ
クルが発生しないようにするにはどのようにすればよい
かを検討した結果、表面を他の物質等で被覆したりする
のではなく、セラミック粒子境界の密着性それ自体を改
善すればよいことを想起し、このための具体的方法とし
ては、セラミック粉末にイオウを添加して成形体を作成
した後、焼成すればよいことを見い出し本発明を完成す
るに至った。As a result of studying how to prevent particles from being generated, the present inventors have found that the surface is not covered with another substance or the like. Recalling that the adhesion itself at the boundaries of the ceramic particles should be improved, and as a specific method for this, it was found that after adding sulfur to the ceramic powder to create a molded body, firing was performed. The present invention has been completed.
【０００７】本発明の窒化アルミニウム焼結体は、イオ
ウを含有することを特徴とする。また、本発明のセラミ
ック基板は、その内部または表面に導体層を有するセラ
ミック基板において、上記セラミック基板は窒化物セラ
ミックからなり、上記窒化物セラミック中にはイオウが
含有されていることを特徴とする。The aluminum nitride sintered body of the present invention is characterized by containing sulfur. Further, the ceramic substrate of the present invention is characterized in that in the ceramic substrate having a conductor layer inside or on the surface, the ceramic substrate is made of a nitride ceramic, and the nitride ceramic contains sulfur. .
【０００８】このような窒化アルミニウム焼結体または
窒化物セラミックからなるセラミック基板において、イ
オウを含有させることによりセラミック粒子境界の密着
性が改善される理由は明確ではないが、イオウが窒化物
セラミックの液相焼結反応を促進させるか、あるいはイ
オウが酸素やセラミック構成元素（例えば、窒化アルミ
ニウムではＡｌ、窒化珪素ではＳｉ）と化合物を形成し
てセラミック粒子同士を強固に結合させるのではないか
と推定している。In a ceramic substrate made of such an aluminum nitride sintered body or a nitride ceramic, the reason why the adhesion of the ceramic grain boundary is improved by incorporating sulfur is not clear, but sulfur is a nitride ceramic. It is presumed that the liquid phase sintering reaction may be promoted, or that sulfur may form a compound with oxygen and ceramic constituent elements (for example, Al in aluminum nitride and Si in silicon nitride) to firmly bond the ceramic particles together. is doing.
【０００９】図１０は、イオウを含有する窒化アルミニ
ウム焼結体の破壊断面を示す走査型電子顕微鏡（ＳＥ
Ｍ）写真であるが、図１０に示したように、その破壊断
面は、粒内破壊（粒子の境界ではなく、粒子内部で破壊
が生じる破壊現象、粒子内破壊と同義である）の性状を
呈している。本発明の窒化アルミニウム焼結体またはセ
ラミック基板では、破壊断面が粒内破壊であるため、み
かけ上欠陥がなく、曲げ強度が高いと考えられる。FIG. 10 is a scanning electron microscope (SE) showing a fracture cross section of an aluminum nitride sintered body containing sulfur.
M) Although it is a photograph, as shown in FIG. 10, the fracture cross-section shows the characteristics of intragranular fracture (a fracture phenomenon in which fracture occurs inside the particles, not at the boundaries of the particles, which is synonymous with intraparticle fracture). Presents. In the aluminum nitride sintered body or ceramic substrate of the present invention, since the fracture cross section is intragranular fracture, it is considered that there is no apparent defect and the bending strength is high.
【００１０】一方、図１１は、従来の窒化アルミニウム
焼結体の破壊断面を示すＳＥＭ写真であるが、図１１に
示したように、その破壊断面は粒界破壊（粒子の境界で
破壊が生じる現象）の性状を呈しており、このように粒
子同士の結合力が余り大きくないため、焼結体に何らか
の外的または熱的な応力が作用したり、化学的な力が作
用したりすると、粒子の脱落が生じ、パーティクルが発
生しやすかったが、本発明ではこのような問題を解決す
ることができる。On the other hand, FIG. 11 is an SEM photograph showing a fracture cross section of a conventional aluminum nitride sintered body. As shown in FIG. 11, the fracture cross section is a grain boundary fracture (fracture occurs at grain boundaries). Phenomenon) and the binding force between the particles is not so great, so if some external or thermal stress acts on the sintered body, or if a chemical force acts, Although particles were easily dropped off and particles were easily generated, the present invention can solve such a problem.
【００１１】さらに、本発明の窒化アルミニウム焼結
体、セラミック基板が、イオウと酸素とを含有している
場合には、酸素とイオウとを含有するセラミック粉末を
焼成する際、このイオウと酸素とが触媒として作用する
か、あるいはイオウと酸素とがＡｌやＳｉと結合して粒
子間を架橋する化合物をつくり、セラミック粒子間を強
固に結合すると推定される。このため、粒子が脱落しに
くくなり、パーティクルの発生を抑制できると考えられ
る。Further, when the aluminum nitride sintered body and the ceramic substrate of the present invention contain sulfur and oxygen, when the ceramic powder containing oxygen and sulfur is fired, the sulfur and oxygen are mixed. Is considered to act as a catalyst, or sulfur and oxygen combine with Al or Si to form a compound that crosslinks between the particles, and thus strongly bond between the ceramic particles. Therefore, it is considered that the particles are less likely to fall off and the generation of the particles can be suppressed.
【００１２】[0012]
【発明の実施の形態】本発明の窒化アルミニウム焼結体
は、イオウを含有することを特徴としている。BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION The aluminum nitride sintered body of the present invention is characterized by containing sulfur.
【００１３】上記イオウの含有量は、いわゆるグロー放
電−マススペクトル法（ＧＤ−ＭＳ法）による測定で、
０．０５〜２００ｐｐｍ（重量、以下すべて重量）が望
ましい。０．０５ｐｐｍ未満では、セラミック粒子間を
結合させる効果が乏しく、２００ｐｐｍを超えると逆に
焼結性を低下させてしまい、セラミック粒子間の結合が
弱くなることがある。即ち、０．０５〜２００ｐｐｍ
が、本発明の効果が発揮されるのに適した範囲であると
言える。The sulfur content is measured by the so-called glow discharge-mass spectrum method (GD-MS method),
0.05 to 200 ppm (weight, hereinafter all weight) is desirable. If it is less than 0.05 ppm, the effect of bonding the ceramic particles to each other is poor, and if it exceeds 200 ppm, the sinterability is decreased, and the bond between the ceramic particles may be weakened. That is, 0.05 to 200 ppm
However, it can be said that the range is suitable for achieving the effects of the present invention.
【００１４】特にイオウの含有量は０．１〜１００ｐｐ
ｍが最適である。窒化アルミニウムの焼結を阻害せず、
セラミックの破壊断面を粒内破壊に調整することができ
るからである。イオウは、焼結体内でＳ原子、Ｓイオ
ン、または、イオウ化合物の形で存在していてもよく、
従って、焼結体を製造する際に、上記化合物を原料粉末
中に添加することができる。上記イオウ化合物として
は、例えば、ポリエーテルスルフォン（ＰＥＳ）、ポリ
フェニレンスルフィド（ＰＰＳ）、ポリスルフォン（Ｐ
ＳＦ）等の熱可塑性樹脂、硫酸カルシウム、硫酸ナトリ
ウム、硫化亜鉛、硫化鉄、硫化カルシウム（ＣａＳ）等
の無機化合物等が挙げられる。これらは単独で用いても
よいし、２種以上併用してもよい。Particularly, the sulfur content is 0.1 to 100 pp.
m is optimal. Does not hinder the sintering of aluminum nitride,
This is because the fracture cross section of the ceramic can be adjusted to intragranular fracture. Sulfur may be present in the sintered body in the form of S atoms, S ions or sulfur compounds,
Therefore, the above compound can be added to the raw material powder when the sintered body is manufactured. Examples of the sulfur compound include polyether sulfone (PES), polyphenylene sulfide (PPS), and polysulfone (PES).
SF) and other thermoplastic resins, calcium sulfate, sodium sulfate, zinc sulfide, iron sulfide, calcium sulfide (CaS) and other inorganic compounds. These may be used alone or in combination of two or more.
【００１５】また、上記アルミニウム焼結体は酸素を含
有していることが望ましく、その含有量は、０．１〜１
０重量％であることが望ましい。酸素含有量が０．１重
量％未満では焼結性が悪くなって、粒子境界に欠陥が生
じやすく、高温での曲げ強度が低下する場合があり、一
方、１０重量％を超えると、酸素自体が欠陥となって高
温での強度が低下する場合があるからである。The aluminum sintered body preferably contains oxygen, and the content thereof is 0.1 to 1.
It is preferably 0% by weight. When the oxygen content is less than 0.1% by weight, the sinterability is deteriorated, defects are likely to occur at the grain boundaries, and the bending strength at high temperature may be reduced. This is because there is a case where the defect occurs and the strength at high temperature is reduced.
【００１６】上記酸素の含有量は、原料粉末を空気、酸
素中で加熱するか、酸化物焼結助剤を添加して調整す
る。上記焼結助剤としては、アルカリ金属酸化物、アル
カリ土類金属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、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。The oxygen content is adjusted by heating the raw material powder in air or oxygen, or by adding an oxide sintering aid. As the sintering aid, alkali metal oxides and alkaline earth metal oxides can be used, and among these sintering aids, CaO, Na 2 O, Li 2 O,
Rb 2 O is preferred. Alternatively, alumina or silica may be used. The content of these is preferably 0.1 to 20% by weight.
【００１７】上記窒化アルミニウム焼結体の気孔率は、
０または５％以下であることが望ましい。気孔率が５％
を超えると熱伝導率が低下したり、高温で反りが発生す
るからである。また、気孔が存在しない場合は、高温で
の帯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、どららの設計にする
かは、要求特性を考慮して決定すればよい。気孔が存在
することにより破壊靱性値が高くなる理由は明確ではな
いが、クラックの伸展が気孔により止められるであると
推定している。気孔率は、アルキメデス法により測定す
ることが望ましい。この方法では、焼結体を粉砕して比
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。The porosity of the aluminum nitride sintered body is
It is preferably 0 or 5% or less. Porosity is 5%
If it exceeds, the thermal conductivity will decrease and warpage will occur at high temperatures. Further, when there are no pores, the charged voltage at a high temperature becomes particularly high, and conversely, when there are pores,
High fracture toughness value. Therefore, which design should be selected may be determined in consideration of the required characteristics. The reason why the fracture toughness value increases due to the presence of pores is not clear, but it is presumed that the crack extension is stopped by the pores. The porosity is preferably measured by the Archimedes method. In this method, the sintered body is crushed to obtain a specific gravity, and the porosity is calculated from the true specific gravity and the apparent specific gravity.
【００１８】上記窒化アルミニウム焼結体に気孔が存在
する場合は、その最大気孔の気孔径が５０μｍ以下であ
ることが望ましい。最大気孔の気孔径が５０μｍを超え
ると高温、特に、２００℃以上での耐電圧特性を確保す
ることができなくなる場合があるからである。最大気孔
の気孔径は１０μｍ以下であることがより望ましい。２
００℃以上での反り量が小さくなるからである。上記気
孔率や最大気孔の気孔径は、焼結時の加圧時間、圧力、
温度、ＳｉＣやＢＮなどの添加物で調整する。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。When the aluminum nitride sintered body has pores, the maximum pore diameter is preferably 50 μm or less. This is because if the maximum pore diameter exceeds 50 μm, it may not be possible to secure the withstand voltage characteristics at high temperatures, particularly at 200 ° C. or higher. It is more desirable that the maximum pore diameter be 10 μm or less. Two
This is because the amount of warpage at 00 ° C. or higher becomes small. The porosity and the pore size of the maximum porosity are the pressing time at the time of sintering, the pressure,
Adjust with temperature and additives such as SiC and BN. Since SiC and BN hinder sintering, it is possible to introduce pores.
【００１９】最大気孔の気孔径の測定は、試料を５個用
意し、その表面を鏡面研磨し、２０００から５０００倍
の倍率で表面を電子顕微鏡で１０箇所撮影することによ
り行う。そして、撮影された写真で最大の気孔径を選
び、５０ショットの平均を最大気孔の気孔径とする。The pore size of the maximum pores is measured by preparing five samples, mirror-polishing the surfaces of the samples, and photographing the surfaces with an electron microscope at a magnification of 2000 to 5000 times. Then, the maximum pore diameter is selected from the photographed pictures, and the average of 50 shots is taken as the maximum pore diameter.
【００２０】また、本発明の窒化アルミニウム焼結体で
は、２５〜８００℃までの温度範囲におけるヤング率が
２８０ＧＰａ以上であることが望ましい。ヤング率が２
８０ＧＰａ未満であると、剛性が低すぎるため、板状体
とした際の加熱時の反り量を小さくすることが困難とな
るからである。Further, in the aluminum nitride sintered body of the present invention, it is desirable that the Young's modulus in the temperature range of 25 to 800 ° C. is 280 GPa or more. Young's modulus is 2
This is because if it is less than 80 GPa, the rigidity is too low, and it becomes difficult to reduce the amount of warpage during heating when a plate-shaped body is formed.
【００２１】上記窒化アルミニウム焼結体は、５０〜５
０００ｐｐｍ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、窒化アルミニウ
ム焼結体を黒色化することができ、セラミックヒータと
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。上記カーボンは、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、２００〜２０００ｐｐｍがより望ま
しい。The above aluminum nitride sintered body is 50 to 5
It is desirable to contain 000 ppm of carbon. By containing carbon, the aluminum nitride sintered body can be blackened, and radiant heat can be sufficiently utilized when used as a ceramic heater. The carbon may be amorphous or crystalline. When using amorphous carbon, it is possible to prevent a decrease in volume resistivity at high temperatures, and when using crystalline carbon,
This is because it is possible to prevent a decrease in thermal conductivity at high temperatures. Therefore, depending on the application, both crystalline carbon and amorphous carbon may be used together. Further, the carbon content is more preferably 200 to 2000 ppm.
【００２２】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、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。Amorphous carbon is, for example, C, H, O.
It can be obtained by calcining a hydrocarbon consisting only of saccharides, preferably sugar, in air, and graphite powder or the like can be used as the crystalline carbon.
Further, after thermally decomposing the acrylic resin in an inert atmosphere, carbon can be obtained by heating and pressurizing. By changing the acid value of the acrylic resin, the crystalline (non-crystalline) You can also adjust the degree.
【００２３】また、本発明の窒化アルミニウム焼結体中
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、セラミックヒータとして使用する際
に、輻射熱量および内部に埋設する導体層等の隠蔽性に
優れるからである。When carbon is contained in the aluminum nitride sintered body of the present invention, its brightness is JIS
It is desirable to contain carbon so that the value based on the regulation of Z 8721 is N4 or less. This is because a material having such a brightness is excellent in the amount of radiant heat and the concealing property of the conductor layer embedded inside when used as a ceramic heater.
【００２４】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。Here, the lightness N is such that the ideal lightness of black is 0 and the ideal lightness of white is 10, and the brightness of the color is between the lightness of black and the lightness of white. Each color is divided into 10 so that the perception of is equal to each other, and is displayed by symbols N0 to N10. The actual brightness is measured from N0 to N1.
It is performed by comparing with the color chart corresponding to 0. Decimal point 1 in this case
The place is 0 or 5.
【００２５】本発明の窒化アルミニウム焼結体は、以下
に説明する本発明のセラミック基板に用いることがで
き、特に半導体製造・検査装置用セラミック基板として
最適である。The aluminum nitride sintered body of the present invention can be used for the ceramic substrate of the present invention described below, and is most suitable as a ceramic substrate for semiconductor manufacturing / inspection equipment.
【００２６】次に、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、その内部または表
面に導体層を有するセラミック基板において、上記セラ
ミック基板は窒化物セラミックからなり、上記窒化物セ
ラミック中にはイオウが含有されていることを特徴とす
る。Next, the ceramic substrate of the present invention will be described. The ceramic substrate of the present invention is characterized in that in the ceramic substrate having a conductor layer inside or on the surface thereof, the ceramic substrate is made of a nitride ceramic, and the nitride ceramic contains sulfur.
【００２７】上記窒化物セラミック中のイオウの含有量
は、上記窒化アルミニウム焼結体と同様に、ＧＤ−ＭＳ
法による測定で、０．０５〜２００ｐｐｍが望ましく、
０．１〜１００ｐｐｍが最適である。イオウは、窒化物
セラミック内でＳ原子、Ｓイオン、または、イオウ化合
物の形で存在していてもよく、従って、セラミック基板
を製造する際に、上記化合物を原料粉末中に添加するこ
とができる。上記イオウ化合物としては、上記窒化アル
ミニウム焼結体の場合と同様のもの等が挙げられる。The sulfur content in the nitride ceramic is GD-MS, as in the aluminum nitride sintered body.
It is desirable to measure 0.05 to 200 ppm,
The optimum range is 0.1 to 100 ppm. Sulfur may be present in the nitride ceramic in the form of S atoms, S ions, or sulfur compounds, and thus the compounds can be added to the raw material powder during the production of the ceramic substrate. . Examples of the sulfur compound include the same ones as in the case of the aluminum nitride sintered body.
【００２８】また、上記セラミック基板中に酸素を含有
させる場合、酸素の含有量は、窒化アルミニウム焼結体
の場合と同様に、０．１〜１０重量％であることが望ま
しい。酸素の含有量は、原料粉末を空気、酸素中で加熱
するか、酸化物焼結助剤を添加して調整する。上記焼結
助剤としては、窒化アルミニウム焼結体の場合と同様の
もの等が挙げられる。When oxygen is contained in the ceramic substrate, the oxygen content is preferably 0.1 to 10% by weight as in the case of the aluminum nitride sintered body. The oxygen content is adjusted by heating the raw material powder in air or oxygen, or by adding an oxide sintering aid. Examples of the above-mentioned sintering aid include those similar to the case of the aluminum nitride sintered body.
【００２９】上記セラミック基板の気孔率は、窒化アル
ミニウム焼結体の場合と同様に、０または５％以下であ
ることが望ましい。上記気孔率が５％を超えると熱伝導
率が低下したり、高温で反りが発生するからである。ま
た、気孔が存在しない場合は、高温での帯電圧が特に高
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、どららの設計にするかは、要求特性を
考慮して決定すればよい。The porosity of the ceramic substrate is preferably 0 or 5% or less, as in the case of the aluminum nitride sintered body. This is because if the porosity exceeds 5%, the thermal conductivity decreases and warpage occurs at high temperatures. Further, when the pores are not present, the electrification voltage at a high temperature is particularly high, and conversely, when the pores are present, the fracture toughness value is high. Therefore, which design should be selected may be determined in consideration of the required characteristics.
【００３０】上記セラミック基板に気孔が存在する場
合、その最大気孔の気孔径は、窒化アルミニウム焼結体
の場合と同様に、５０μｍ以下であることが望ましい。When the ceramic substrate has pores, the maximum pore diameter is preferably 50 μm or less as in the case of the aluminum nitride sintered body.
【００３１】上記セラミック基板の２５〜８００℃まで
の温度範囲におけるヤング率は、窒化アルミニウム焼結
体の場合と同様に、２８０ＧＰａ以上であることが望ま
しい。The Young's modulus of the ceramic substrate in the temperature range of 25 to 800 ° C. is preferably 280 GPa or more, as in the case of the aluminum nitride sintered body.
【００３２】また、上記セラミック基板は、上記窒化ア
ルミニウム焼結体の場合と同様に、５０〜５０００ｐｐ
ｍのカーボンを含有していることが望ましく、２００〜
２０００ｐｐｍのカーボンを含有していることがより望
ましい。カーボンは、上記窒化アルミニウム焼結体の場
合と同様、非晶質のものであっても、結晶質のものであ
ってもよい。The ceramic substrate is 50 to 5000 pp, as in the case of the aluminum nitride sintered body.
It is desirable to contain m of carbon,
More preferably, it contains 2000 ppm of carbon. As in the case of the aluminum nitride sintered body, carbon may be amorphous or crystalline.
【００３３】窒化アルミニウム焼結体中にカーボンを含
有させる場合も、上記窒化アルミニウム焼結体の場合と
同様に、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お
よび内部に埋設する導体層等の隠蔽性に優れるからであ
る。When carbon is contained in the aluminum nitride sintered body, as in the case of the above-mentioned aluminum nitride sintered body, carbon is contained so that the brightness thereof is N4 or less as a value based on the regulation of JIS Z 8721. It is desirable to let This is because a material having such a degree of brightness is excellent in the amount of radiant heat and the concealing property of the conductor layer and the like buried inside.
【００３４】本発明のセラミック基板は、その厚さが５
０ｍｍ以下が望ましい。セラミック基板の厚さが５０ｍ
ｍを超えると、セラミック基板の熱容量が大きくなり、
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。セラ
ミック基板の厚さは、２０ｍｍ以下がより望ましい。２
０ｍｍを超えると、やはり熱容量が充分に小さいとは言
えず、温度制御性、半導体ウエハを載置する面（以下、
ウエハ載置面という）の温度均一性が低下しやすくな
る。また、１〜５ｍｍが最適である。The ceramic substrate of the present invention has a thickness of 5
0 mm or less is desirable. The thickness of the ceramic substrate is 50m
When it exceeds m, the heat capacity of the ceramic substrate increases,
In particular, when the temperature control means is provided to heat and cool, the temperature followability deteriorates due to the large heat capacity. The thickness of the ceramic substrate is more preferably 20 mm or less. Two
If it exceeds 0 mm, it cannot be said that the heat capacity is sufficiently small, and the temperature controllability and the surface on which the semiconductor wafer is mounted (hereinafter,
The temperature uniformity of the wafer mounting surface) tends to decrease. Further, 1 to 5 mm is optimal.
【００３５】本発明のセラミック基板の直径は２００ｍ
ｍを超えるものが望ましい。特に１２インチ（３００ｍ
ｍ）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。The diameter of the ceramic substrate of the present invention is 200 m.
It is desirable that it exceeds m. Especially 12 inches (300m
m) or more is desirable. This is because it will become the mainstream of next-generation semiconductor wafers.
【００３６】本発明のセラミック基板を構成する窒化物
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。これらのなかでは、上記した窒化ア
ルミニウムが望ましい。The nitride ceramic constituting the ceramic substrate of the present invention is a metal nitride ceramic, for example,
Examples thereof include aluminum nitride, silicon nitride, boron nitride, titanium nitride and the like. Among these, the above-mentioned aluminum nitride is preferable.
【００３７】本発明のセラミック基板は、例えば、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
半導体製造・検査装置用セラミック基板として用いるの
に適しており、具体的な装置としては、例えば、静電チ
ャック、ウエハプローバ、ホットプレート（セラミック
ヒータ）、サセプタ等が挙げられる。また、本発明のセ
ラミック基板は、１５０℃以上、望ましくは２００℃以
上の温度領域で使用することができる。The ceramic substrate of the present invention is suitable for use as a ceramic substrate for semiconductor manufacturing / inspection equipment used in, for example, an apparatus for manufacturing semiconductors or inspecting semiconductors. For example, an electrostatic chuck, a wafer prober, a hot plate (ceramic heater), a susceptor, etc. are mentioned. The ceramic substrate of the present invention can be used in a temperature range of 150 ° C or higher, preferably 200 ° C or higher.
【００３８】本発明のセラミック基板がセラミックヒー
タとして使用される場合、その内部または表面に有する
導体層は、発熱体であり、０．１〜１００μｍ程度の金
属層であってもよく、発熱線であってもよい。また、静
電チャックとして使用される場合は、導体層は静電電極
であり、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体層として形成されていてもよ
い。本発明では、発熱体は、加熱面の反対側から６０％
以内の位置に配置されることが望ましい。これは、発熱
体から加熱面までの距離を確保して、加熱面の温度の均
一性を確保するためである。さらに、ウエハプローバと
して使用される場合は、表面に導体層としてチャックト
ップ導体層が形成されており、内部にはガード電極、グ
ランド電極が導体層として形成されている。When the ceramic substrate of the present invention is used as a ceramic heater, the conductor layer inside or on the surface thereof is a heating element and may be a metal layer of about 0.1 to 100 μm. It may be. When used as an electrostatic chuck, the conductor layer is an electrostatic electrode, and the RF electrode and the heating element are below the electrostatic electrode.
It may be formed as a conductor layer in the ceramic substrate. In the present invention, the heating element is 60% from the side opposite the heating surface.
It is desirable to be placed within the position. This is to secure the distance from the heating element to the heating surface and to ensure the uniformity of the temperature of the heating surface. Further, when used as a wafer prober, a chuck top conductor layer is formed as a conductor layer on the surface, and a guard electrode and a ground electrode are formed inside as a conductor layer.
【００３９】なお、本発明のセラミック基板では、半導
体ウエハをセラミック基板のウエハ載置面に接触させた
状態で載置するほか、半導体ウエハを支持ピンなどで支
持し、セラミックス基板との間に一定の間隔を保って保
持する場合もある。In addition, in the ceramic substrate of the present invention, the semiconductor wafer is placed in a state of being in contact with the wafer placement surface of the ceramic substrate, and the semiconductor wafer is supported by a support pin or the like so as to be fixed between the semiconductor substrate and the ceramic substrate. There is also a case where it is held while keeping the interval.
【００４０】図９は、本発明のセラミック基板の一例で
あるセラミックヒータを模式的に示す部分拡大断面図で
ある。図９では、貫通孔９５に支持ピン９６が挿通さ
れ、シリコンウエハ９９を保持している。支持ピン９６
を上下することにより、搬送機からシリコンウエハ９９
を受け取ったり、シリコンウエハ９９をセラミック基板
９１上に載置したり、シリコンウエハ９９を支持したま
ま加熱したりすることができる。また、セラミック基板
９１の底面９１ａには、発熱体９２が形成され、その発
熱体９２の表面には金属被覆層９２ａが設けられてい
る。また、有底孔９４が設けられているが、ここには、
熱電対を挿入する。シリコンウエハ９９は、ウエハ加熱
面９１ｂ側で加熱される。本発明では、セラミックヒー
ターを構成するセラミック基板９１がイオウまたはイオ
ウと酸素とを含有しているため、粒子間の結合力が強
く、粒子の脱落が極めて少ないので、シリコンウエハに
パーティクルが付着するのを防止することができる。FIG. 9 is a partially enlarged sectional view schematically showing a ceramic heater which is an example of the ceramic substrate of the present invention. In FIG. 9, the support pin 96 is inserted into the through hole 95 to hold the silicon wafer 99. Support pin 96
By moving up and down, the silicon wafer
Can be received, the silicon wafer 99 can be placed on the ceramic substrate 91, or the silicon wafer 99 can be heated while being supported. A heating element 92 is formed on the bottom surface 91a of the ceramic substrate 91, and a metal coating layer 92a is provided on the surface of the heating element 92. Further, a bottomed hole 94 is provided, but here,
Insert thermocouple. The silicon wafer 99 is heated on the wafer heating surface 91b side. In the present invention, since the ceramic substrate 91 forming the ceramic heater contains sulfur or sulfur and oxygen, the bonding force between the particles is strong and the particles do not drop off so much that the particles adhere to the silicon wafer. Can be prevented.
【００４１】図１は、本発明の半導体装置用セラミック
基板の一実施形態である静電チャックの一例を模式的に
示した縦断面図であり、図２は、図１に示した静電チャ
ックにおけるＡ−Ａ線断面図であり、図３は、図１に示
した静電チャックにおけるＢ−Ｂ線断面図である。FIG. 1 is a vertical sectional view schematically showing an example of an electrostatic chuck which is an embodiment of a ceramic substrate for a semiconductor device of the present invention, and FIG. 2 is an electrostatic chuck shown in FIG. 3 is a sectional view taken along line AA in FIG. 3, and FIG. 3 is a sectional view taken along line BB in the electrostatic chuck shown in FIG. 1.
【００４２】この静電チャック１０１では、平面視円形
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。In this electrostatic chuck 101, a chuck positive electrode electrostatic layer 2 is provided inside a ceramic substrate 1 having a circular shape in plan view.
And an electrostatic electrode layer composed of the chuck negative electrode electrostatic layer 3 is buried. The silicon wafer 9 is placed on the electrostatic chuck 101 and is grounded.
【００４３】この静電電極層上に、該静電電極層を被覆
するように形成されたセラミック層は、シリコンウエハ
を吸着するための誘電体膜として機能するので、以下に
おいては、セラミック誘電体膜４ということとする。Since the ceramic layer formed on the electrostatic electrode layer so as to cover the electrostatic electrode layer functions as a dielectric film for adsorbing the silicon wafer, the ceramic dielectric will be described below. It is called the film 4.
【００４４】図２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。As shown in FIG. 2, the chuck positive electrode electrostatic layer 2 comprises a semi-circular arc portion 2a and a comb tooth portion 2b, and the chuck negative electrode electrostatic layer 3 also has a semi-circular arc portion 3a and a comb tooth portion. Part 3b
The chuck positive electrode electrostatic layer 2 and the chuck negative electrode electrostatic layer 3 are arranged so as to face each other so as to intersect the comb teeth 2b and 3b. The negative electrode electrostatic layer 3 has a DC power source +
The negative side and the negative side are connected to each other, and the DC voltage V 2 is applied.
【００４５】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３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、外部端子ピン６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１、２には示していないが、このセラミック基板
１には、図３に示したように、測温素子を挿入するため
の有底孔１１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１２が形
成されている。なお、抵抗発熱体５は、セラミック基板
の底面に形成されていてもよい。また、セラミック基板
１には、必要に応じてＲＦ電極が埋設されていてもよ
い。Further, in order to control the temperature of the silicon wafer 9, a resistance heating element 5 having a concentric circular shape in plan view as shown in FIG. 3 is provided inside the ceramic substrate 1, and the resistance heating element 5 is provided. The external terminal pins 6 are connected and fixed to both ends of each of them, and the voltage V 1 is applied thereto. Although not shown in FIGS. 1 and 2, the ceramic substrate 1 has, as shown in FIG. 3, a bottomed hole 11 for inserting a temperature measuring element and a support pin for supporting and vertically moving the silicon wafer 9. A through hole 12 for inserting (not shown) is formed. The resistance heating element 5 may be formed on the bottom surface of the ceramic substrate. An RF electrode may be embedded in the ceramic substrate 1 if necessary.
【００４６】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。本発明では、静電チャックを構成するセ
ラミック基板１がイオウまたはイオウと酸素とを含有し
ているため、粒子間の結合力が強い。従って、セラミッ
ク誘電体膜４の表面を研磨等を行うことにより、極めて
平坦な面を形成することができ、シリコンウエハのチャ
ック力を大きくすることができる。また、粒子の脱落が
極めて少ないので、シリコンウエハにパーティクルが付
着するのを防止することができる。When the electrostatic chuck 101 is made to function, a DC voltage V 2 is applied to the chuck positive electrode electrostatic layer 2 and the chuck negative electrode electrostatic layer 3. As a result, the silicon wafer 9 is adsorbed and fixed to these electrodes via the ceramic dielectric film 4 by the electrostatic action of the chuck positive electrode electrostatic layer 2 and the chuck negative electrode electrostatic layer 3. . After fixing the silicon wafer 9 on the electrostatic chuck 101 in this manner, the silicon wafer 9 is subjected to various processes such as CVD. In the present invention, since the ceramic substrate 1 forming the electrostatic chuck contains sulfur or sulfur and oxygen, the bonding force between particles is strong. Therefore, an extremely flat surface can be formed by polishing the surface of the ceramic dielectric film 4, and the chucking force of the silicon wafer can be increased. In addition, since the particles do not drop off very much, it is possible to prevent the particles from adhering to the silicon wafer.
【００４７】上記静電チャックは、静電電極層と抵抗発
熱体とを備えており、例えば、図１〜３に示したような
構成を有するものである。以下においては、上記静電チ
ャックを構成する各部材で、上記セラミック基板の説明
で記載していないものについて、説明していくことにす
る。The electrostatic chuck has an electrostatic electrode layer and a resistance heating element, and has a structure as shown in FIGS. In the following, among the members constituting the electrostatic chuck, those not described in the description of the ceramic substrate will be described.
【００４８】上記静電電極上のセラミック誘電体膜４
は、セラミック基板のほかの部分と同じ材料からなるこ
とが望ましい。同じ工程でグリーンシート等を作製する
ことができ、これらを積層した後、一度の焼成でセラミ
ック基板を製造することができるからである。Ceramic dielectric film 4 on the electrostatic electrode
Is preferably made of the same material as the other parts of the ceramic substrate. This is because a green sheet or the like can be produced in the same step, and after laminating these, a ceramic substrate can be produced by firing once.
【００４９】上記セラミック誘電体膜は、セラミック基
板のほかの部分と同様に、カーボンを含有していること
が望ましい。静電電極を隠蔽することができ、輻射熱を
利用することができるからである。また、上記セラミッ
ク誘電体膜は、アルカリ金属酸化物、アルカリ土類金属
酸化物を含んでいることが望ましい。これらは、焼結助
剤等の働きをし、高密度の誘電体膜を形成することがで
きるからである。It is desirable that the above-mentioned ceramic dielectric film contains carbon like the other portions of the ceramic substrate. This is because the electrostatic electrode can be hidden and radiant heat can be used. Further, the ceramic dielectric film preferably contains an alkali metal oxide or an alkaline earth metal oxide. This is because these act as a sintering aid or the like and can form a high-density dielectric film.
【００５０】上記セラミック誘電体膜の厚さは、５〜１
５００μｍであることが望ましい。上記セラミック誘電
体膜の厚さが５μｍ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１５００
μｍ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
ってしまうからである。セラミック誘電体膜の厚さは、
５０〜１５００μｍがより好ましい。The thickness of the ceramic dielectric film is 5 to 1
It is preferably 500 μm. If the thickness of the ceramic dielectric film is less than 5 μm, a sufficient withstand voltage cannot be obtained because the film thickness is too thin, and a silicon wafer is mounted.
When the ceramic dielectric film is adsorbed, dielectric breakdown may occur, while the thickness of the ceramic dielectric film is 1500.
This is because if the thickness exceeds μm, the distance between the silicon wafer and the electrostatic electrode becomes long, and the ability to adsorb the silicon wafer becomes low. The thickness of the ceramic dielectric film is
50 to 1500 μm is more preferable.
【００５１】セラミック基板内に形成される静電電極と
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。Examples of the electrostatic electrode formed in the ceramic substrate include a sintered body of metal or conductive ceramic, a metal foil, and the like. The metal sintered body is preferably made of at least one selected from tungsten and molybdenum. The metal foil is also preferably made of the same material as the metal sintered body. This is because these metals are relatively hard to oxidize and have sufficient conductivity as electrodes.
As the conductive ceramic, at least one selected from carbides of tungsten and molybdenum can be used.
【００５２】図４および図５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４
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５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。FIG. 4 and FIG. 5 are horizontal sectional views schematically showing electrostatic electrodes in another electrostatic chuck.
In the electrostatic chuck 20 shown in FIG. 5, a semi-circular chuck positive electrode electrostatic layer 22 and a chuck negative electrode electrostatic layer 23 are formed inside the ceramic substrate 1, and in the electrostatic chuck shown in FIG. Chuck positive electrode electrostatic layers 32a and 32b and chuck negative electrode electrostatic layers 33a and 33b, each having a shape obtained by dividing a circle into four, are formed inside.
【００５３】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。Further, the two positive electrode electrostatic layers 22a and 22b and the two chuck negative electrode electrostatic layers 33a and 33b are formed so as to intersect each other. In the case of forming an electrode having a shape in which a circular electrode is divided, the number of divisions is not particularly limited and may be 5 or more, and the shape thereof is not limited to a fan shape.
【００５４】抵抗発熱体は、図１に示したように、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、静電チ
ャック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。The resistance heating element may be provided inside the ceramic substrate as shown in FIG. 1 or may be provided on the bottom surface of the ceramic substrate. When the resistance heating element is provided, a support container into which the electrostatic chuck is fitted may be provided with a blowing port for a cooling medium such as air as a cooling means.
【００５５】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。Examples of the resistance heating element include a sintered body of metal or conductive ceramic, a metal foil, a metal wire and the like. The metal sintered body is preferably at least one selected from tungsten and molybdenum. This is because these metals are relatively difficult to oxidize and have a resistance value sufficient to generate heat.
【００５６】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
用される金属粒子の形状は、球状でもよく、リン片状で
もよい。また、これらの金属粒子を用いる場合、上記球
状物と上記片状物との混合物であってもよい。As the conductive ceramic, at least one selected from carbides of tungsten and molybdenum is used.
Seeds can be used. Further, when the resistance heating element is formed on the bottom surface of the ceramic substrate, it is desirable to use a noble metal (gold, silver, palladium, platinum) or nickel as the metal sintered body. Specifically, silver, silver-palladium, or the like can be used. The shape of the metal particles used in the metal sintered body may be spherical or scaly. Further, when these metal particles are used, a mixture of the spherical material and the flaky material may be used.
【００５７】金属焼結体中には、金属酸化物を添加して
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。A metal oxide may be added to the metal sintered body. The reason why the above metal oxide is used is to bring the ceramic substrate into close contact with the metal particles. The reason why the metal oxide improves the adhesion between the ceramic substrate and the metal particles is not clear, but a slight oxide film is formed on the surface of the metal particles. Of course, even in the case of a non-oxide ceramic, an oxide film is formed on the surface thereof. Therefore, it is considered that this oxide film may be sintered and integrated on the surface of the ceramic substrate via the metal oxide, and the metal particles and the ceramic substrate may adhere to each other.
【００５８】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。Examples of the above metal oxide include, for example, oxidation.
Lead, zinc oxide, silica, boron oxide (B 2 O3 ), Al
At least one selected from Mina, Yttria, and Titania
Seeds are preferred. These oxides are the resistance value of the resistance heating element.
Between the metal particles and the ceramic substrate without increasing the
This is because the adhesion can be improved.
【００５９】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。The amount of the above metal oxide is preferably 0.1 part by weight or more and less than 10 parts by weight with respect to 100 parts by weight of the metal particles. By using a metal oxide in this range,
This is because the resistance value does not become too large and the adhesion between the metal particles and the ceramic substrate can be improved.
【００６０】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。The proportions of lead oxide, zinc oxide, silica, boron oxide (B 2 O 3 ), alumina, yttria, and titania are such that when the total amount of metal oxide is 100 parts by weight, lead oxide is 1 to 1. 10 parts by weight, 1 to 30 parts by weight of silica, 5 to 50 parts by weight of boron oxide, 20 to 7 of zinc oxide.
0 parts by weight, alumina 1 to 10 parts by weight, yttria 1
-50 parts by weight and titania 1-50 parts by weight are preferred.
However, it is desirable that the total amount of these components be adjusted within a range not exceeding 100 parts by weight. This is because these ranges can improve the adhesion to the ceramic substrate.
【００６１】抵抗発熱体をセラミック基板の底面に設け
る場合は、抵抗発熱体の表面は、金属層で被覆されてい
ることが望ましい。抵抗発熱体は、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。When the resistance heating element is provided on the bottom surface of the ceramic substrate, the surface of the resistance heating element is preferably covered with a metal layer. The resistance heating element is a sintered body of metal particles, and if it is exposed, it is easily oxidized, and this oxidation changes the resistance value. Therefore, by coating the surface with a metal layer, oxidation can be prevented.
【００６２】金属層の厚さは、０．１〜１０μｍ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
の端子ピンを使用することができる。The thickness of the metal layer is preferably 0.1 to 10 μm. This is because the resistance heating element can be prevented from being oxidized without changing the resistance value of the resistance heating element. The metal used for coating may be a non-oxidizing metal. Specifically, at least one selected from gold, silver, palladium, platinum and nickel is preferable. Of these, nickel is more preferable. This is because the resistance heating element needs a terminal for connecting to a power supply, and this terminal is attached to the resistance heating element via solder, but nickel prevents heat diffusion of the solder. A terminal pin made by Kovar can be used as the connection terminal.
【００６３】なお、抵抗発熱体をヒータ板内部に形成す
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。When the resistance heating element is formed inside the heater plate, the surface of the resistance heating element is not oxidized, so that coating is unnecessary. When the resistance heating element is formed inside the heater plate, a part of the surface of the resistance heating element may be exposed.
【００６４】抵抗発熱体として使用する金属箔として
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。As the metal foil used as the resistance heating element, it is desirable to use a nickel foil or a stainless foil as a resistance heating element by patterning by etching or the like. The patterned metal foil may be laminated with a resin film or the like. Examples of the metal wire include a tungsten wire and a molybdenum wire.
【００６５】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、上記内部の導電体が、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。When a conductor is provided on the surface and inside of the ceramic substrate of the present invention, and the conductor inside is at least one of a guard electrode and a ground electrode, the ceramic substrate is a wafer prober. Function as.
【００６６】図６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７は、図６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２０１では、平面視円形状のセラミッ
ク基板４３の表面に平面視同心円形状の溝４７が形成さ
れるとともに、溝４７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４８が設けられており、溝４７を
含むセラミック基板４３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４２が円形状
に形成されている。FIG. 6 is a sectional view schematically showing an embodiment of the wafer prober of the present invention, and FIG. 7 is a sectional view taken along the line AA of the wafer prober shown in FIG. In this wafer prober 201, a groove 47 having a concentric circular shape in plan view is formed on the surface of a ceramic substrate 43 having a circular shape in plan view, and a plurality of suction holes 48 for sucking a silicon wafer are provided in a part of the groove 47. The chuck top conductor layer 42 for connecting to the electrode of the silicon wafer is formed in a circular shape on most of the ceramic substrate 43 including the groove 47.
【００６７】一方、セラミック基板４３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３に
示したような平面視同心円形状の発熱体４９が設けられ
ており、発熱体４９の両端には、外部端子ピン（図示せ
ず）が接続、固定されている。また、セラミック基板４
３の内部には、ストレイキャパシタやノイズを除去する
ために平面視格子形状のガード電極４５とグランド電極
４６（図７参照）とが設けられている。ガード電極４５
とグランド電極４６の材質は、静電電極と同様のもので
よい。On the other hand, on the bottom surface of the ceramic substrate 43, in order to control the temperature of the silicon wafer, there are provided concentric circular heating elements 49 as shown in FIG. Has external terminal pins (not shown) connected and fixed. Also, the ceramic substrate 4
Inside 3 is provided a guard electrode 45 and a ground electrode 46 (see FIG. 7) each having a grid shape in plan view for removing stray capacitors and noise. Guard electrode 45
The material of the ground electrode 46 may be the same as that of the electrostatic electrode.
【００６８】上記チャックトップ導体層４２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。The thickness of the chuck top conductor layer 42 is
1 to 20 μm is desirable. This is because if it is less than 1 μm, the resistance value becomes too high to function as an electrode, and if it exceeds 20 μm, peeling easily occurs due to the stress of the conductor.
【００６９】チャックトップ導体層４２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。As the chuck top conductor layer 42, for example, copper, titanium, chromium, nickel, noble metal (gold, silver,
At least one metal selected from refractory metals such as platinum), tungsten, molybdenum, etc. can be used.
【００７０】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。本発明では、ウエハプロ
ーバを構成するセラミック基板４３中の粒子間の結合力
が強く、粒子の脱落を防止することができ、載置するシ
リコンウエハにパーティクルが付着するのを防止するこ
とができる。In the wafer prober having such a structure, after mounting a silicon wafer on which an integrated circuit is formed, a probe card having tester pins is pressed against this silicon wafer, and voltage is applied while heating and cooling. Continuity test can be performed. In the present invention, the bonding force between the particles in the ceramic substrate 43 forming the wafer prober is strong, the particles can be prevented from falling off, and the particles can be prevented from adhering to the mounted silicon wafer.
【００７１】次に、本発明のセラミック基板の製造方法
に関し、静電チャックの製造方法を一例として、図８に
示した断面図に基づき説明する。Next, the method for manufacturing the ceramic substrate of the present invention will be described with reference to the cross-sectional view shown in FIG. 8 as an example of the method for manufacturing the electrostatic chuck.
【００７２】（１）まず、窒化物セラミック粉体、イオ
ウまたはイオウ化合物を溶剤と混合して混合組成物を調
製した後、成形を行うことにより、グリーンシート５０
を作製する。カーボンを含有させる場合には、目的とす
る特性に応じて、上記結晶質カーボンまたは非晶質カー
ボンを使用し、その量を調節する。上記イオウ化合物と
しては、上記した熱可塑性樹脂等の有機物や硫酸カルシ
ウム等の無機物等を使用することができるが、有機物を
使用する場合は、それ自体がバインダとなるため有利で
ある。また、上記無機化合物の板または粉末を焼結体に
接触させて１５００〜１９００℃で加熱して熱拡散させ
る方法も採用できる。(1) First, nitride ceramic powder, sulfur or a sulfur compound is mixed with a solvent to prepare a mixed composition, which is then molded to obtain the green sheet 50.
To make. When carbon is contained, the crystalline carbon or amorphous carbon is used and the amount thereof is adjusted according to the desired characteristics. As the sulfur compound, an organic substance such as the above-mentioned thermoplastic resin or an inorganic substance such as calcium sulfate can be used. However, when the organic substance is used, it is advantageous because it itself serves as a binder. Further, a method of bringing the plate or powder of the above-mentioned inorganic compound into contact with the sintered body and heating at 1500 to 1900 ° C. for thermal diffusion can also be adopted.
【００７３】上述したセラミック粉体としては、例え
ば、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、前述したイットリアなどの焼結助剤などを加
えてもよい。As the above-mentioned ceramic powder, for example, aluminum nitride or the like can be used, and if necessary, the above-mentioned sintering aid such as yttria may be added.
【００７４】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となる層である
ので、目的等により、その組成をセラミック基板と異な
る組成としてもよい。また、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。Several or one green sheet 50 laminated on a green sheet on which an electrostatic electrode layer printed body 51 described later is formed is a layer to be a ceramic dielectric film, and therefore, depending on the purpose, etc. The composition may be different from that of the ceramic substrate. Alternatively, the ceramic substrate may be manufactured first, the electrostatic electrode layer may be formed thereon, and the ceramic dielectric film may be further formed thereon.
【００７５】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。The binder is preferably at least one selected from acrylic binders, ethyl cellulose, butyl cellosolve, and polyvinyl alcohol.
Further, the solvent is preferably at least one selected from α-terpineol and glycol. The paste obtained by mixing these is formed into a sheet by a doctor blade method to produce a green sheet 50.
【００７６】グリーンシート５０に、必要に応じてシリ
コンウエハの支持ピンを挿通する貫通孔や熱電対を埋め
込む凹部を設けておくことができる。貫通孔や凹部は、
パンチングなどで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。If necessary, the green sheet 50 may be provided with a through hole for inserting a support pin of a silicon wafer or a recess for embedding a thermocouple. Through holes and recesses
It can be formed by punching or the like. The thickness of the green sheet 50 is preferably about 0.1 to 5 mm.
【００７７】（２）次に、グリーンシート５０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。(2) Next, the green sheet 50 is printed with a conductor paste that will serve as an electrostatic electrode layer and a resistance heating element. The printing is performed so that a desired aspect ratio is obtained in consideration of the shrinkage rate of the green sheet 50, whereby the electrostatic electrode layer printed body 51 and the resistance heating element layer printed body 52 are obtained. The printed body is formed by printing a conductive paste containing conductive ceramics, metal particles and the like.
【００７８】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。Carbide of tungsten or molybdenum is most suitable as the conductive ceramic particles contained in these conductive pastes. This is because it is difficult to oxidize and the thermal conductivity does not easily decrease. Further, as the metal particles, for example, tungsten, molybdenum, platinum, nickel or the like can be used.
【００７９】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。The average particle diameter of the conductive ceramic particles and the metal particles is preferably 0.1 to 5 μm. This is because it is difficult to print the conductor paste when these particles are too large or too small.
【００８０】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。さらに、パンチング
等で形成した孔に、導体用ペーストを充填してスルーホ
ール印刷体５３、５４を得る。As such paste, 85 to 97 parts by weight of metal particles or conductive ceramic particles, 1.5 to 10 parts by weight of at least one binder selected from acrylic, ethyl cellulose, butyl cellosolve and polyvinyl alcohol, α- The conductor paste prepared by mixing 1.5 to 10 parts by weight of at least one solvent selected from terpineol, glycol, ethyl alcohol and butanol is most suitable. Further, the holes formed by punching or the like are filled with a conductor paste to obtain through-hole printed bodies 53 and 54.
【００８１】（３）次に、図８（ａ）に示すように、印
刷体５１、５２、５３、５４を有するグリーンシート５
０と、印刷体を有さないグリーンシート５０とを積層す
る。静電電極層印刷体５１が形成されたグリーンシート
上には、数枚または１枚のグリーンシート５０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５０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。(3) Next, as shown in FIG. 8A, the green sheet 5 having the printed bodies 51, 52, 53, 54.
0 and the green sheet 50 having no printed body are laminated. Several or one green sheet 50 is laminated on the green sheet on which the electrostatic electrode layer printed body 51 is formed. The green sheet 50 having no printed body is laminated on the side where the resistance heating element is formed in order to prevent the end surface of the through hole from being exposed and being oxidized during firing for forming the resistance heating element. . If firing is performed to form the resistance heating element with the end face of the through hole exposed, it is necessary to sputter a metal that is difficult to oxidize, such as nickel, and more preferably, coat with Au—Ni gold brazing. Good.
【００８２】（４）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１００〜２００ｋｇ／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。(4) Next, as shown in FIG. 8B, the laminate is heated and pressed to sinter the green sheet and the conductive paste. The heating temperature is 1000 to 20
00 ° C., pressurization is preferably 100 to 200 kg / cm 2 , and heating and pressurization are performed in an inert gas atmosphere. As the inert gas, argon, nitrogen or the like can be used. In this process, through holes 16 and 1
7, the chuck positive electrode electrostatic layer 2, the chuck negative electrode electrostatic layer 3, the resistance heating element 5 and the like are formed.
【００８３】（５）次に、図８（ｃ）に示すように、外
部端子接続のための袋孔１３、１４を設ける。袋孔１
３、１４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。(5) Next, as shown in FIG. 8C, bag holes 13 and 14 for connecting external terminals are provided. Blind hole 1
At least a part of the inner walls of the electrodes 3 and 14 is made conductive, and the conductive inner walls are connected to the chuck positive electrode electrostatic layer 2, the chuck negative electrode electrostatic layer 3, the resistance heating element 5, and the like. desirable.
【００８４】（６）最後に、図８（ｄ）に示すように、
袋孔１３、１４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１２を設け、その
内部に熱電対を埋め込むことができる。(6) Finally, as shown in FIG.
External terminals 6 and 18 are provided in the bag holes 13 and 14 through a brazing filler metal. Further, a bottomed hole 12 may be provided and a thermocouple may be embedded inside the hole 12 if necessary.
【００８５】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。As the solder, an alloy such as silver-lead, lead-tin, bismuth-tin can be used. The thickness of the solder layer is preferably 0.1 to 50 μm. This is because the range is sufficient to secure the connection with solder.
【００８６】なお、上記説明では静電チャック１０１
（図１参照）を例にしたが、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。In the above description, the electrostatic chuck 101
In the case of manufacturing a wafer prober, for example, as in the case of the electrostatic chuck, first, a ceramic substrate in which a resistance heating element is embedded is manufactured, and then the ceramic substrate is manufactured. The metal layer may be formed by forming a groove on the surface of, and then performing sputtering, plating, or the like on the surface portion where the groove is formed.
【００８７】以上、本発明の窒化アルミニウム焼結体お
よびセラミック基板は、半導体製造・検査用のホットプ
レート（セラミックヒータ）、静電チャック、ウエハプ
ローバ、サセプタなどに応用できる。以下、実施例に則
して説明するが、本発明が実施例に拘泥されないことは
言うまでもない。As described above, the aluminum nitride sintered body and the ceramic substrate of the present invention can be applied to a hot plate (ceramic heater) for manufacturing and inspecting semiconductors, an electrostatic chuck, a wafer prober, a susceptor and the like. Hereinafter, description will be given according to examples, but it goes without saying that the present invention is not limited to the examples.
【００８８】[0088]
【実施例】（実施例１〜７）セラミックヒータ（図９）
の製造
（１）窒化アルミニウム粉末（平均粒径：１．１μｍ
トクヤマ製）１０００重量部、アルミナ（平均粒径：
０．４μｍ）をそれぞれ５重量部、１０重量部、２０重
量部、３０重量部、４２重量部、４２重量部、８６重量
部、ＣａＳをそれぞれ１．１７×１０-4重量部、４．７
×１０-4重量部、２．３×１０-3重量部、０．０２３重
量部、０．０７重量部、０．１２重量部、０．１９重量
部、アクリルバインダ１２０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、７種類の顆粒状
の粉末を作製した。[Examples] (Examples 1 to 7) Ceramic heater (Fig. 9)
(1) Aluminum nitride powder (average particle size: 1.1 μm
Tokuyama made 1000 parts by weight, alumina (average particle size:
0.4 μm) is 5 parts by weight, 10 parts by weight, 20 parts by weight, 30 parts by weight, 42 parts by weight, 42 parts by weight, 86 parts by weight, and CaS is 1.17 × 10 −4 parts by weight and 4.7 parts by weight, respectively.
X10 -4 parts by weight, 2.3 × 10 -3 parts by weight, 0.023 parts by weight, 0.07 parts by weight, 0.12 parts by weight, 0.19 parts by weight, 120 parts by weight of acrylic binder and alcohol The composition was spray-dried to prepare 7 types of granular powders.
【００８９】（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。こ
の生成形体にドリル加工を施し、半導体ウエハの支持ピ
ンを挿通する貫通孔９５となる部分、熱電対を埋め込む
ための有底孔となる部分（直径：１．１ｍｍ、深さ：２
ｍｍ）９４を形成した。(2) Next, this granular powder was put into a mold and molded into a flat plate to obtain a green molded body (green). This formed body is drilled to form a through hole 95 through which a support pin of a semiconductor wafer is inserted and a bottomed hole for embedding a thermocouple (diameter: 1.1 mm, depth: 2).
mm) 94 was formed.
【００９０】（３）加工処理の終った生成形体を１８０
０℃、圧力：２００ｋｇ／ｃｍ2 でホットプレスし、厚
さが３ｍｍの窒化アルミニウム板状体を得た。次に、こ
の板状体から直径２１０ｍｍの円板体を切り出し、セラ
ミック製の板状体（ヒータ板）９１とした。(3) 180% of the green body which has been processed
Hot pressing was performed at 0 ° C. and a pressure of 200 kg / cm 2 to obtain an aluminum nitride plate-shaped body having a thickness of 3 mm. Next, a disk body having a diameter of 210 mm was cut out from this plate body to obtain a ceramic plate body (heater plate) 91.
【００９１】（４）上記（３）で得たヒータ板に、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、同心円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１
００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。(4) A conductor paste was printed on the heater plate obtained in (3) above by screen printing. The print pattern was a concentric pattern. As the conductor paste, Solbest PS603D manufactured by Tokuriki Kagaku Kenkyusho, which is used for forming through holes of printed wiring boards, was used. This conductor paste is a silver-lead paste, silver 1
Metal oxide consisting of lead oxide (5% by weight), zinc oxide (55% by weight), silica (10% by weight), boron oxide (25% by weight) and alumina (5% by weight) with respect to 00 parts by weight. It contained 7.5 parts by weight. The silver particles had an average particle size of 4.5 μm and were flaky.
【００９２】（５）次に、導体ペーストを印刷したヒー
タ板を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ヒータ板９１に焼き付け、
発熱体９２を形成した。銀−鉛の発熱体は、厚さが５μ
ｍ、幅２．４ｍｍ、面積抵抗率が７．７ｍΩ／□であっ
た。(5) Next, the heater plate on which the conductor paste is printed is heated and fired at 780 ° C. to sinter silver and lead in the conductor paste and bake it on the heater plate 91.
The heating element 92 was formed. The silver-lead heating element has a thickness of 5μ.
m, the width was 2.4 mm, and the sheet resistivity was 7.7 mΩ / □.
【００９３】（６）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の濃度の水
溶液からなる無電解ニッケルめっき浴に上記（５）で作
製したヒータ板１１を浸漬し、銀−鉛の発熱体９２の表
面に厚さ１μｍの金属被覆層（ニッケル層）９２ａを析
出させた。(6) Nickel sulfate 80 g / l, sodium hypophosphite 24 g / l, sodium acetate 12 g / l,
The heater plate 11 prepared in (5) above was dipped in an electroless nickel plating bath consisting of an aqueous solution having a concentration of 8 g / l of boric acid and 6 g / l of ammonium chloride, and the surface of the silver-lead heating element 92 having a thickness of 1 μm. A metal coating layer (nickel layer) 92a was deposited.
【００９４】（７）電源との接続を確保するための端子
を取り付ける部分に、スクリーン印刷により、Ｎｉ−Ａ
ｕろう剤を印刷して形成した。ついで、この上にコバー
ル製の外部端子９３を載置し、温度制御のための熱電対
を挿入後、８１．７Ａｕ−１８．３Ｎｉの金ローで接続
し、（１０３０℃で加熱して融着）、図９のセラミック
ヒータ９０を得た。セラミック基板９１中のアルミナ含
有量、および、下記の方法により測定した酸素含有量、
イオウ含有量を表１に示した。(7) Ni-A was screen-printed on the portion where the terminal for securing the connection with the power source was attached.
It was formed by printing u wax. Then, an external terminal 93 made of Kovar is placed on this, a thermocouple for temperature control is inserted, and then connected with a gold braze of 81.7Au-18.3Ni, (heating at 1030 ° C. and fusion bonding). ), The ceramic heater 90 of FIG. 9 was obtained. Alumina content in the ceramic substrate 91, and oxygen content measured by the following method,
The sulfur content is shown in Table 1.
【００９５】（試験例１〜３）アルミナを表１に示す含
有量になるように添加し、ＣａＳをイオン含有量が表１
に示す量になるように添加した以外は、実施例１と同様
にしてセラミックヒータ９０を得た。(Test Examples 1 to 3) Alumina was added so as to have the content shown in Table 1, and CaS had an ionic content of Table 1.
A ceramic heater 90 was obtained in the same manner as in Example 1 except that the amount was added so as to become the amount shown in.
【００９６】この実施例１〜７および試験例１〜３のセ
ラミックヒータについて、下記の方法により、酸素含有
量、イオウ含有量、曲げ強度、パーティクルの数を測定
し、破壊断面の観察を行った。その結果を表１に示し
た。With respect to the ceramic heaters of Examples 1 to 7 and Test Examples 1 to 3, the oxygen content, the sulfur content, the bending strength and the number of particles were measured by the following methods, and the fracture cross sections were observed. . The results are shown in Table 1.
【００９７】（１）強度の測定
強度の測定は、インストロン万能試験機（４５０７型
ロードセル５００ｋｇｆ）を用い、湿度が４００℃の大
気中、クロスヘッド速度：０．５ｍｍ／分、スパン距離
Ｌ：３０ｍｍ、試験片の厚さ：３．０６ｍｍ、試験片の
幅：４．０３ｍｍで実施し、以下の計算式（１）を用い
て３点曲げ強度σ（ｋｇｆ／ｍｍ2 ）を算出した。な
お、表１では、単位を換算して、ＭＰａで表現してい
る。(1) Measurement of Strength The strength was measured by an Instron universal testing machine (model 4507).
Using a load cell of 500 kgf) in an atmosphere with a humidity of 400 ° C., a crosshead speed: 0.5 mm / min, a span distance L: 30 mm, a test piece thickness: 3.06 mm, and a test piece width: 4.03 mm. Then, the three-point bending strength σ (kgf / mm 2 ) was calculated using the following calculation formula (1). In Table 1, the unit is converted and expressed in MPa.
【００９８】σ＝３ＰＬ／２ｗｔ2 ・・・・（１）Σ = 3PL / 2wt 2 (1)
【００９９】上記計算式（１）中、Ｐは、試験片が破壊
したときの最大荷重（ｋｇｆ）であり、Ｌは、下支点間
の距離（３０ｍｍ）であり、ｔは、試験片の厚さ（ｍ
ｍ）であり、ｗは、試験片の幅（ｍｍ）である。その結
果を下記の表１に示した。In the above calculation formula (1), P is the maximum load (kgf) when the test piece is broken, L is the distance (30 mm) between the lower fulcrums, and t is the thickness of the test piece. Sa (m
m) and w is the width (mm) of the test piece. The results are shown in Table 1 below.
【０１００】（２）酸素含有量
実施例および比較例にかかる焼結体と同条件で焼結させ
た試料をタングステン乳鉢で粉砕し、これの０．０１ｇ
を採取して試料加熱温度２２００℃、加熱時間３０秒の
条件で酸素・窒素同時分析装置（ＬＥＣＯ社製 ＴＣ−
１３６型）で測定した。(2) Oxygen content A sample sintered under the same conditions as the sintered bodies of Examples and Comparative Examples was ground in a tungsten mortar, and 0.01 g of this was crushed.
Samples were collected and the sample heating temperature was 2200 ° C. and the heating time was 30 seconds.
136 type).
【０１０１】（３）イオウ含有量
グロー放電−マススペクトル法（ＧＤ−ＭＳ法）を使用
した。なお、分析は米国の「ＳＨＩＶＡ ＴＥＣＨＮＯ
ＬＯＧＩＥＳ，ＩＮＣ」（電話：３１５−６９９−５３
３２、ＦＡＸ：３１５−６９９−０３４９）に依頼し
た。(3) Sulfur content Glow discharge-mass spectrum method (GD-MS method) was used. The analysis is based on "SHIVA TECHNO
LOGIES, INC "(Telephone: 315-699-53
32, FAX: 315-699-0349).
【０１０２】（４）破壊断面
破壊断面を２０００倍の電子顕微鏡で観察し、２０００
倍の電子顕微鏡写真の視野のうち、５０％以上が粒内破
壊であれば粒内破壊とした。また、２０００倍の電子顕
微鏡写真の視野のうち、粒内破壊が５０％未満でも、一
部に粒内破壊が見られるものは、一部粒内破壊とした。(4) Fracture cross section The fracture cross section was observed with an electron microscope at a magnification of 2000 to obtain 2000
If 50% or more of the field of view of the electron micrograph was intragranular fracture, it was determined to be intragranular fracture. In addition, in the field of view of an electron microscope photograph at a magnification of 2000, if some of the intragranular fractures were observed even when the intragranular fracture was less than 50%, a part of the intragranular fracture was determined.
【０１０３】（５）パーティクル数の測定
シリコンウエハを載置して４００℃まで昇温した後、シ
リコンウエハ表面の１０箇所を電子顕微鏡で観察し、
０．２μｍを超えるパーティクル数を計測し、１ｃｍ2
あたりのパーティクル数を算出した。(5) Measurement of the Number of Particles A silicon wafer was placed and heated to 400 ° C., and then 10 sites on the surface of the silicon wafer were observed with an electron microscope.
Measure the number of particles exceeding 0.2 μm, 1 cm 2
The number of particles per unit was calculated.
【０１０４】[0104]
【表１】 [Table 1]
【０１０５】表１から明らかなように、イオウ量が少な
すぎると、セラミック基板の破壊面を粒内破壊に調整す
ることは難しい。イオウ量が少なすぎると粒子間の結合
効果が小さくなると推定している。また、酸素量が多す
ぎても、大部分を粒内破壊とすることは困難である。ま
た、実施例１〜７で発生したパーティクル数は、１ｃｍ
2 あたり４０個以下であった。As is clear from Table 1, if the amount of sulfur is too small, it is difficult to adjust the fracture surface of the ceramic substrate to intragranular fracture. It is estimated that when the amount of sulfur is too small, the binding effect between particles becomes small. Further, even if the amount of oxygen is too large, it is difficult to cause most of the particles to undergo intragranular fracture. The number of particles generated in Examples 1 to 7 is 1 cm.
It was 40 or less per 2 pieces.
【０１０６】（実施例８）静電チャック（図１〜３）の
製造
（１）次に、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、イットリア（平均
粒径：０．４μｍ）４０重量部、窒化ホウ素１．３×１
０-3重量部、アクリルバインダ１１５重量部、分散剤５
重量部、ポリスルフォン０．３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５０を
得た。Example 8 Production of Electrostatic Chuck (FIGS. 1 to 3) (1) Next, 1000 parts by weight of aluminum nitride powder (manufactured by Tokuyama Corporation, average particle size 1.1 μm), yttria (average particle size: 0.4 μm) 40 parts by weight, boron nitride 1.3 × 1
0 -3 parts by weight, of acrylic binder 115 parts by weight, dispersing agent 5
Parts by weight, polysulfone 0.3 parts by weight, and a paste obtained by mixing 530 parts by weight of an alcohol composed of 1-butanol and ethanol, the paste is molded by a doctor blade method to obtain a green sheet 50 having a thickness of 0.47 mm. It was
【０１０７】（２）次に、これらのグリーンシート５０
を８０℃で５時間乾燥させた後、加工が必要なグリーン
シートに対し、パンチングにより直径１．８ｍｍ、３．
０ｍｍ、５．０ｍｍの半導体ウエハ支持ピンを挿通する
貫通孔となる部分、外部端子と接続するためのスルーホ
ールとなる部分を設けた。(2) Next, these green sheets 50
After being dried at 80 ° C. for 5 hours, the green sheet that needs to be processed is punched to have a diameter of 1.8 mm and 3.
A portion to be a through hole for inserting a semiconductor wafer support pin of 0 mm and 5.0 mm and a portion to be a through hole for connecting to an external terminal were provided.
【０１０８】（３）平均粒子径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を調製し
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を調製した。この導電性ペーストＡ
をグリーンシート５０にスクリーン印刷で印刷し、導体
ペースト層を形成した。印刷パターンは、同心円パター
ンとした。また、他のグリーンシート５０に図２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。(3) 100 parts by weight of tungsten carbide particles having an average particle diameter of 1 μm and an acrylic binder of 3.0
By weight, 3.5 parts by weight of the α-terpineol solvent and 0.3 parts by weight of the dispersant were mixed to prepare a conductor paste A. A conductor paste B was prepared by mixing 100 parts by weight of tungsten particles having an average particle diameter of 3 μm, 1.9 parts by weight of an acrylic binder, 3.7 parts by weight of an α-terpineol solvent and 0.2 part by weight of a dispersant. This conductive paste A
Was printed on the green sheet 50 by screen printing to form a conductor paste layer. The printing pattern was a concentric pattern. Further, a conductor paste layer having an electrostatic electrode pattern having the shape shown in FIG. 2 was formed on another green sheet 50.
【０１０９】（４）さらに、外部端子を接続するための
スルーホール用の貫通孔に導体ペーストＢを充填した。
抵抗発熱体のパターンが形成されたグリーンシート５０
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５０′を上側（加熱面）に３４枚、下側に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５０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５０′を２枚積層し、これらを１３０℃、８０
ｋｇ／ｃｍ 2 の圧力で圧着して積層体を形成した（図８
（ａ）参照）。(4) Further, for connecting an external terminal
The through holes for through holes were filled with the conductor paste B.
Green sheet 50 on which a pattern of resistance heating elements is formed
In addition, the grease not printed with tungsten paste
Sheet 50 'on the upper side (heating surface) 34 sheets, on the lower side 13 sheets
A conductor sheet consisting of a stack of sheets and an electrostatic electrode pattern
The green sheets 50 on which the strike layers are printed are stacked, and further,
Gree with no tungsten paste printed on it
2 sheets of sheet 50 'are laminated at 130 ° C and 80
kg / cm 2 The pressure was applied by pressure to form a laminate (FIG. 8).
(See (a)).
【０１１０】（５）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１５０
ｋｇ／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。これを直径３００ｍｍの
円板状に切り出し、内部に厚さ６μｍ、幅１０ｍｍの抵
抗発熱体５および厚さ１０μｍのチャック正極静電層
２、チャック負極静電層３を有する窒化アルミニウム製
の板状体とした（図８（ｂ）参照）。(5) Next, the laminate thus obtained was degreased in nitrogen gas at 600 ° C. for 5 hours, at 1890 ° C. and a pressure of 150.
Hot pressing was performed at kg / cm 2 for 3 hours to obtain an aluminum nitride plate-shaped body having a thickness of 3 mm. This was cut into a disk shape having a diameter of 300 mm, and a plate shape made of aluminum nitride having therein a resistance heating element 5 having a thickness of 6 μm and a width of 10 mm, and a chuck positive electrode electrostatic layer 2 and a chuck negative electrode electrostatic layer 3 having a thickness of 10 μm. The body was used (see FIG. 8B).
【０１１１】（６）次に、（３）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：１．２０ｍ、深さ：２．０ｍｍ）を設けた。(6) Next, the plate-like body obtained in (3) is
After polishing with a diamond grindstone, place a mask and
A bottomed hole (diameter: 1.20 m, depth: 2.0 mm) for a thermocouple was provided on the surface by blasting with C or the like.
【０１１２】（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１３、１４とし（図８
（ｃ）参照）、この袋孔１３、１４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６、１８を接続させた（図８（ｄ）参
照）。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。(7) Further, the portions where the through holes are formed are cut out to form the bag holes 13 and 14 (see FIG. 8).
(See (c)), using gold brazing made of Ni-Au for the bag holes 13 and 14, the external terminals 6 and 18 made of Kovar were connected by heating and reflowing at 700 ° C. (see FIG. 8D). . The connection of the external terminals is preferably a structure in which the tungsten support supports at three points. This is because connection reliability can be secured.
【０１１３】（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、抵抗発熱体を有する静電チャッ
クの製造を完了した。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を構成するセラミック基板の酸
素含有量は、１．６重量％であり、イオンの含有量は、
３０ｐｐｍであった。また、セラミック基板の抵抗発熱
体に通電を行って、セラミック基板の温度を４００℃に
上げて動作させたが、リーク電流も観察されず、４００
℃の高温での強度も４００ＭＰａと高く、セラミック基
板も一部粒内破壊であった。(8) Next, a plurality of thermocouples for temperature control were embedded in the bottomed holes to complete the manufacture of the electrostatic chuck having the resistance heating element. The oxygen content of the ceramic substrate constituting the electrostatic chuck having the resistance heating element manufactured as described above is 1.6% by weight, and the content of ions is
It was 30 ppm. In addition, the resistance heating element of the ceramic substrate was energized to raise the temperature of the ceramic substrate to 400 ° C. to operate, but no leakage current was observed.
The strength at a high temperature of ℃ was as high as 400 MPa, and some of the ceramic substrates also suffered intragranular fracture.
【０１１４】（実施例９）ウエハプローバ２０１（図６
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、イットリア（平均粒径
０．４μｍ）４０重量部および、ポリエーテルスルフォ
ン０．３重量部、１─ブタノールおよびエタノールから
なるアルコール５３０重量部を混合して得た混合組成物
を、ドクターブレード法を用いて成形し、厚さ０．４７
ｍｍのグリーンシートを得た。(Embodiment 9) Wafer prober 201 (see FIG. 6)
(1) 1000 parts by weight of aluminum nitride powder (manufactured by Tokuyama Corporation, average particle size 1.1 μm), 40 parts by weight of yttria (average particle size 0.4 μm), and 0.3 parts by weight of polyether sulfone, 1 -A mixed composition obtained by mixing 530 parts by weight of alcohol consisting of butanol and ethanol was molded using a doctor blade method to give a thickness of 0.47.
A green sheet of mm was obtained.
【０１１５】（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
子ピンと接続するためのスルーホール用の貫通孔を設け
た。(2) Next, this green sheet is heated to 80 ° C.
After drying for 5 hours, a through hole for through hole for connecting the heating element and the external terminal pin was provided by punching.
【０１１６】（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。(3) 100 parts by weight of tungsten carbide particles having an average particle diameter of 1 μm and an acrylic binder of 3.0
By weight, 3.5 parts by weight of the α-terpineol solvent and 0.3 parts by weight of the dispersant were mixed to prepare a conductive paste A. Further, 100 parts by weight of tungsten particles having an average particle diameter of 3 μm, 1.9 parts by weight of an acrylic binder, 3.7 parts by weight of an α-terpineol solvent, and 0.2 parts by weight of a dispersant were mixed to obtain a conductive paste B. .
【０１１７】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、端
子ピン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。Next, a grid-shaped guard electrode print body and a ground electrode print body were printed on the green sheet by screen printing using the conductive paste A. Further, the conductive paste B was filled in the through holes for through holes for connecting to the terminal pins.
【０１１８】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℃、８０ｋｇ／ｃｍ2 の圧力で一体化することによ
り積層体を作製した。Furthermore, 50 printed green sheets and 50 unprinted green sheets are laminated to form one sheet.
A laminated body was produced by integrating at 30 ° C. and a pressure of 80 kg / cm 2 .
【０１１９】（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１５０ｋｇ／
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３００
ｍｍ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。(4) Next, this laminated body was subjected to 6 in nitrogen gas.
Degreasing at 00 ℃ for 5 hours, 1890 ℃, pressure 150kg /
It was hot-pressed at cm 2 for 3 hours to obtain an aluminum nitride plate-shaped body having a thickness of 3 mm. The plate-shaped body thus obtained has a diameter of 300.
A circular plate of mm was cut out to obtain a ceramic plate-like body. The size of the through hole 16 was 0.2 mm in diameter and 0.2 mm in depth.
【０１２０】また、ガード電極４５、グランド電極４６
の厚さは１０μｍ、ガード電極４５の形成位置は、ウエ
ハ載置面から１ｍｍ、グランド電極４６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４５およびグランド電極４６の導体非形成領域４６ａ
の１辺の大きさは、０．５ｍｍであった。In addition, the guard electrode 45 and the ground electrode 46
Has a thickness of 10 μm, the formation position of the guard electrode 45 is 1 mm from the wafer mounting surface, and the formation position of the ground electrode 46 is
It was 1.2 mm from the wafer mounting surface. In addition, the conductor non-formation region 46a of the guard electrode 45 and the ground electrode 46
The size of one side was 0.5 mm.
【０１２１】（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４７（幅０．５ｍｍ、深さ０．５ｍｍ）
を設けた。(5) After polishing the plate-like body obtained in (4) above with a diamond grindstone, a mask is placed, and a blast treatment with SiC or the like is performed to form a concave portion for a thermocouple and a wafer adsorption portion on the surface. Groove 47 (width 0.5 mm, depth 0.5 mm)
Was set up.
【０１２２】（６）さらに、ウエハ載置面に対向する面
に発熱体４９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。(6) Further, a layer for forming the heating element 49 was printed on the surface facing the wafer mounting surface. The printing used conductive paste. The conductive paste used was Solbest PS603D manufactured by Tokuriki Kagaku Kenkyusho, which is used for forming through holes in printed wiring boards. This conductive paste is a silver / lead paste, and a metal oxide composed of lead oxide, zinc oxide, silica, boron oxide, and alumina (the weight ratio of each is 5/55/10/25/5) is added to silver 10.
The content was 7.5 parts by weight with respect to 0 parts by weight. Further, the silver had a scaly shape with an average particle size of 4.5 μm.
【０１２３】（７）導電ペーストを印刷したヒータ板を
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４３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６０ｇ／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４９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。(7) The heater plate on which the conductive paste was printed was heated and fired at 780 ° C. to sinter silver and lead in the conductive paste and bake it on the ceramic substrate 43. Further, nickel sulfate 30 g / l, boric acid 30 g / l, ammonium chloride 30 g / l and Rochelle salt 60 g / l
A heater plate is dipped in an electroless nickel plating bath consisting of an aqueous solution containing nickel to form a nickel layer (not shown) having a thickness of 1 μm and a boron content of 1% by weight or less on the surface of a silver sintered body 49.
Was deposited. Then, the heater plate was annealed at 120 ° C. for 3 hours. The heating element made of a silver sintered body had a thickness of 5 μm, a width of 2.4 mm, and an area resistivity of 7.7 mΩ / □.
【０１２４】（８）溝４７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。(8) A titanium layer, a molybdenum layer, and a nickel layer were sequentially formed on the surface where the groove 47 was formed by a sputtering method. As an apparatus for sputtering, SV-4540 manufactured by Nippon Vacuum Technology Co., Ltd. was used. The sputtering conditions are atmospheric pressure 0.6 Pa, temperature 100 ° C.,
The power was 200 W and the sputtering time was adjusted by each metal within the range of 30 seconds to 1 minute. The thickness of the obtained film was 0.3 μm for the titanium layer, 2 μm for the molybdenum layer, and 1 μm for the nickel layer from the image of the fluorescent X-ray analyzer.
It was m.
【０１２５】（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。(9) Nickel sulfate 30 g / l, boric acid 3
The surface of the metal layer formed by sputtering by immersing the ceramic plate obtained in (8) above in an electroless nickel plating bath consisting of an aqueous solution containing 0 g / l, ammonium chloride 30 g / l and Rochelle salt 60 g / l Then, a nickel layer having a thickness of 7 μm and a boron content of 1% by weight or less was deposited and annealed at 120 ° C. for 3 hours. The surface of the heating element does not carry an electric current and is not covered with electrolytic nickel plating.
【０１２６】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。Furthermore, potassium gold cyanide 2 g /
1, ammonium chloride 75 g / l, sodium citrate 50 g / l, and sodium hypophosphite 10 g / l in an electroless gold plating solution at 93 ° C. for 1 minute.
A gold plating layer having a thickness of 1 μm was formed on the nickel plating layer.
【０１２７】（１０）溝４７から裏面に抜ける空気吸引
孔４８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％、Ｎｉ１
８．４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
子ピンを接続させた。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ピ
ンを形成した。(10) An air suction hole 48 that escapes from the groove 47 to the back surface is formed by drilling, and a blind hole (not shown) for exposing the through hole 16 is provided. Ni-Au alloy (Au 81.5% by weight, Ni1
Using a gold braze composed of 8.4% by weight and 0.1% by weight of impurities, reflow was performed by heating at 970 ° C., and external terminal pins made of Kovar were connected. In addition, external terminal pins made of Kovar were formed on the heating element via solder (90% by weight tin / 10% by weight lead).
【０１２８】（１１）次に、温度制御のための複数熱電
対を凹部に埋め込み、ウエハプローバヒータ２０１を得
た。このようにして製造したウエハプローバのセラミッ
ク基板の酸素含有量は、１．６重量％であり、イオンの
含有量は、３０ｐｐｍであった。(11) Next, a plurality of thermocouples for temperature control were embedded in the recess to obtain the wafer prober heater 201. The oxygen content of the ceramic substrate of the wafer prober thus manufactured was 1.6% by weight, and the ion content was 30 ppm.
【０１２９】セラミック基板の温度を２００℃に上げた
が、短絡などの問題は発生しなかった。さらに、４００
℃における曲げ強度も４００ＭＰａと高く、セラミック
基板も一部粒内破壊であった。Although the temperature of the ceramic substrate was raised to 200 ° C., a problem such as a short circuit did not occur. In addition, 400
The bending strength at 400C was as high as 400 MPa, and some of the ceramic substrates were also broken within the grains.
【０１３０】[0130]
【発明の効果】以上説明のように、本発明の窒化アルミ
ニウム焼結体、セラミック基板では、上記イオウによっ
て強度を低下させず、セラミック粒子間の結合を強固に
することができ、パーティクル数を減らすことができ
る。As described above, in the aluminum nitride sintered body and the ceramic substrate of the present invention, the strength can be prevented from being lowered by the above-mentioned sulfur, the bonding between the ceramic particles can be strengthened, and the number of particles can be reduced. be able to.
【図１】本発明のセラミック基板の一実施形態である静
電チャックを模式的に示す縦断面図である。FIG. 1 is a vertical cross-sectional view schematically showing an electrostatic chuck which is an embodiment of a ceramic substrate of the present invention.
【図２】図１に示した静電チャックのＡ−Ａ線断面図で
ある。2 is a cross-sectional view of the electrostatic chuck shown in FIG. 1 taken along the line AA.
【図３】図１に示した静電チャックのＢ−Ｂ線断面図で
ある。3 is a cross-sectional view of the electrostatic chuck shown in FIG. 1 taken along the line BB.
【図４】静電チャックの静電電極の一例を模式的に示す
断面図である。FIG. 4 is a sectional view schematically showing an example of an electrostatic electrode of an electrostatic chuck.
【図５】静電チャックの静電電極の一例を模式的に示す
断面図である。FIG. 5 is a sectional view schematically showing an example of an electrostatic electrode of an electrostatic chuck.
【図６】本発明のセラミック基板の一実施形態であるウ
エハプローバを模式的に示す断面図である。FIG. 6 is a sectional view schematically showing a wafer prober which is an embodiment of the ceramic substrate of the present invention.
【図７】図６に示したウエハプローバにおけるＡ−Ａ線
断面図である。7 is a cross-sectional view taken along the line AA of the wafer prober shown in FIG.
【図８】（ａ）〜（ｄ）は、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。8A to 8D are cross-sectional views schematically showing a part of the manufacturing process of the electrostatic chuck.
【図９】本発明のセラミック基板の一実施形態であるセ
ラミックヒータを模式的に示す断面図である。FIG. 9 is a cross-sectional view schematically showing a ceramic heater which is an embodiment of the ceramic substrate of the present invention.
【図１０】本発明のイオウを含有する窒化アルミニウム
焼結体の破壊断面を示す走査型電子顕微鏡（ＳＥＭ）写
真である。FIG. 10 is a scanning electron microscope (SEM) photograph showing a fracture cross section of an aluminum nitride sintered body containing sulfur of the present invention.
【図１１】従来の窒化アルミニウム焼結体の破壊断面を
示す走査型電子顕微鏡（ＳＥＭ）写真である。FIG. 11 is a scanning electron microscope (SEM) photograph showing a fracture cross section of a conventional aluminum nitride sintered body.
１０１ 静電チャック １、４３ 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、４９ 抵抗発熱体 ６、１８ 外部端子ピン ９ ９０ シリコンウエハ １１ 有底孔 １２ 貫通孔 １６ スルーホール ４２ チャックトップ導体層 ４５ ガード電極 ４６ グランド電極 ４７ 溝 ４８ 吸引孔 ９１ セラミック基板 ９２ 発熱体 ９３ 端子 ９２ａ 金属被覆層 ９６ 支持ピン 101 electrostatic chuck 1,43 Ceramic substrate 2, 22, 32a, 32b Chuck positive electrode electrostatic layer 3, 23, 33a, 33b Chuck negative electrode electrostatic layer 2a, 3a semi-circular part 2b, 3b comb teeth 4 Ceramic dielectric film 5,49 Resistance heating element 6, 18 External terminal pin 9 90 Silicon wafer 11 bottomed hole 12 through holes 16 through holes 42 Chuck top conductor layer 45 Guard electrode 46 Ground electrode 47 groove 48 suction holes 91 Ceramic substrate 92 heating element 93 terminal 92a Metal coating layer 96 Support pin
フロントページの続き Ｆターム(参考） 3K034 AA02 AA04 AA10 AA12 AA16 AA21 AA33 AA34 BB06 BB14 BC04 BC17 JA10 3K092 PP20 QA05 QB02 QB03 QB18 QB43 QB44 QB75 QB76 RF03 RF11 RF17 RF27 VV31 VV40 4G001 BA03 BA36 BA60 BA85 BB36 BB71 BB73 BC13 BC17 BC23 BC42 BC52 BC55 BC72 BC73 BD03 BD11 BD37 BD38 BE26 5F031 CA02 HA02 HA16 HA37 PA26Continued front page F term (reference) 3K034 AA02 AA04 AA10 AA12 AA16 AA21 AA33 AA34 BB06 BB14 BC04 BC17 JA10 3K092 PP20 QA05 QB02 QB03 QB18 QB43 QB44 QB75 QB76 RF03 RF11 RF17 RF27 VV31 VV40 4G001 BA03 BA36 BA60 BA85 BB36 BB71 BB73 BC13 BC17 BC23 BC42 BC52 BC55 BC72 BC73 BD03 BD11 BD37 BD38 BE26 5F031 CA02 HA02 HA16 HA37 PA26
Claims (6)
窒化アルミニウム焼結体。1. An aluminum nitride sintered body containing sulfur.
０ｐｐｍである請求項１に記載の窒化アルミニウム焼結
体。2. The sulfur content is 0.05 to 20.
The aluminum nitride sintered body according to claim 1, which is 0 ppm.
素が含有されている請求項１または２に記載の窒化アル
ミニウム焼結体。3. The aluminum nitride sintered body according to claim 1, wherein the aluminum nitride sintered body contains oxygen.
ラミック基板において、前記セラミック基板は窒化物セ
ラミックからなり、前記窒化物セラミック中にはイオウ
が含有されていることを特徴とするセラミック基板。4. A ceramic substrate having a conductor layer inside or on the surface thereof, wherein the ceramic substrate is made of nitride ceramic, and the nitride ceramic contains sulfur.
０ｐｐｍである請求項４に記載のセラミック基板。5. The sulfur content is 0.05 to 20.
The ceramic substrate according to claim 4, which is 0 ppm.
されている請求項４または５に記載のセラミック基板。6. The ceramic substrate according to claim 4, wherein the ceramic substrate contains oxygen.
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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| JP2009212425A (en) * | 2008-03-06 | 2009-09-17 | Taiheiyo Cement Corp | Electrostatic chuck |
| TWI386383B (en) * | 2004-10-20 | 2013-02-21 | Sumitomo Electric Industries | Aluminum nitride sintered body |
| TWI398185B (en) * | 2007-11-27 | 2013-06-01 | Komico Ltd | Ceramic heater, method of manufactruing the same and deposition apparatus for forming a thin layer using the ceramic heater |
-
2002
- 2002-10-30 JP JP2002316514A patent/JP2003212658A/en active Pending
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