JP2001257196A

JP2001257196A - 半導体製造・検査装置用セラミック基板

Info

Publication number: JP2001257196A
Application number: JP2000065263A
Authority: JP
Inventors: Yasuji Hiramatsu; 靖二平松; Yasutaka Ito; 康隆伊藤
Original assignee: Ibiden Co Ltd
Current assignee: Ibiden Co Ltd
Priority date: 2000-03-09
Filing date: 2000-03-09
Publication date: 2001-09-21

Abstract

(57)【要約】【課題】２００℃以上の高温で使用しても、酸化によ
る劣化が発生しにくく、導電線の脱落や抵抗値の変動が
ない半導体製造・検査装置用セラミック基板を提供する
こと。【解決手段】セラミック基板の表面または内部に１ま
たは２以上の回路からなる導電体が形成されてなる半導
体製造・検査装置用セラミック基板において、前記導電
体には導電線が電気的に接続され、接続部分および導電
線の少なくとも一部は、非酸化性金属で被覆されてなる
ことを特徴とする半導体製造・検査装置用セラミック基
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、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として用いら
れるセラミック基板に関する。

【０００２】

【従来の技術】エッチング装置や、化学的気相成長装置
等を含む半導体製造・検査装置等においては、従来、ス
テンレス鋼やアルミニウム合金など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。

【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、歪み等が発生してしまい、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、加熱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
て二クロム線がろう付けされたセラミックヒータが提案
されている。

【０００６】また、別のセラミックヒータとして、セラ
ミック基板の底面に袋孔を設け、袋孔の内部に外部端子
を挿入することにより、セラミック基板の内部に設けら
れた抵抗発熱体と接続させるように構成されたセラミッ
クヒータも開示されている。図１１は、このような構成
のセラミックヒータを模式的に示した断面図であり、セ
ラミック基板４１の内部に抵抗発熱体４２からなる回路
が設けられるとともに、その端部に抵抗発熱体４２と接
続したスルーホール４８が設けられている。

【０００７】そして、セラミック基板４１の底面には、
このスルーホール４８を露出させるように袋孔４７が設
けられ、この袋孔４７に断面がＴ字型の外部端子４３が
挿入され、金ろう等によりスルーホール４８と接合され
ている。なお、袋孔４７の周囲の金属層４６は、外部端
子４３をろう材を介して支持するとともに、スルーホー
ル４８との接続をより確実にするために形成されたもの
である。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記構
成からなるセラミックヒータ４０に通電を行って、２０
０℃以上の高温で発熱させると、セラミック基板４１の
熱膨張率に比べて外部端子４３の熱膨張率が大きいた
め、外部端子４３の頭の部分がより大きく膨張して袋孔
４７部分のセラミック基板４１に大きな応力が作用し、
セラミック基板４１にクラックが発生してしまうという
問題があった。また、このような熱膨張率の差に起因し
て、外部端子４３が脱落してしまう場合もあった。

【０００９】そこで、これらの問題を解決するために、
本発明者らは、先に、図１２に示すようなセラミック基
板の底面に袋孔２７が形成され、袋孔２７に緩衝材２４
（ワッシャー）が挿入され、スルーホール３８を介して
抵抗発熱体１２からなる回路の端部との接続が図られ、
ワッシャー２４の中心孔に導電線１３が挿入、接続され
ている新たな構成の半導体製造・検査装置用セラミック
基板を開発した。

【００１０】このような構成からなる半導体製造・検査
装置用セラミック基板では、袋孔２７の内部に、セラミ
ック基板１１と導電線１３との間の緩衝材の役割を果た
すワッシャー２４が挿入、接続されているために、２０
０℃以上の高温で使用して、導電線１３が膨張しても、
直接セラミック基板１１に大きな応力は作用せず、セラ
ミック基板１１にクラック等は生じにくく、また、導電
線１３も脱落しない。つまり、セラミック基板と外部電
源との接続信頼性に優れた半導体製造・検査装置用セラ
ミック基板を提供することができるようになった。

【００１１】しかしながら、この半導体製造・検査装置
用セラミック基板は、ワッシャー２４の一部が大気、空
気等の酸化性雰囲気中に露出しているため、長時間加
熱、使用すると、上記露出部が酸化され、上記露出部に
クラック等が発生することがあり、さらに、改良の余地
があった。

【００１２】本発明者らは、このような観点に基づき、
半導体製造・検査装置用セラミック基板を２００℃以上
の高温で長時間使用しても、セラミック基板や緩衝材等
（ワッシャー）にクラックが生じない半導体製造・検査
装置用セラミック基板を開発することを目的として、鋭
意検討を行った結果、上記導電線やワッシャーなどの緩
衝材を、非酸化性金属層で被覆することにより、高温の
酸化性雰囲気下においても、上記ワッシャーや該ワッシ
ャーに接続された導電線が酸化されないことを見い出
し、本発明を完成させるに至った。また、ワッシャー等
の緩衝材がない場合についても、非酸化性金属層で被覆
することにより、高温酸化性雰囲気でも導電線とセラミ
ック基板の表面または内部に形成された回路との電気的
な接続を確保することができるという事実を知見し、本
発明を完成させた。

【００１３】

【課題を解決するための手段】すなわち、本発明の半導
体製造・検査装置用セラミック基板は、セラミック基板
の表面または内部に、１または２以上の回路からなる導
電体が形成されてなる半導体製造・検査装置用セラミッ
ク基板において、前記導電体には導電線が電気的に接続
され、接続部分および導電線の少なくとも一部は、非酸
化性金属で被覆されてなることを特徴とする。

【００１４】なお、この発明において、非酸化性金属で
被覆される接続部分は、次のような箇所である。１）導電体がセラミック基板表面に形成されているとき
は、その導電体と導電線との接続部分（図１３参照）。２）導電体がセラミック基板内部に形成されているとき
は、その導電体と電気的に接続する導電線がセラミック
基板から引き出されている部分（図２（ａ）参照）。

【００１５】本発明の半導体製造・検査装置用セラミッ
ク基板は、セラミック基板の表面または内部に、１また
は２以上の回路からなる導電体が形成されてなる半導体
製造・検査装置用セラミック基板において、上記セラミ
ック基板の底面には緩衝材が形成され、その緩衝材には
導電線が接続されてなるとともに、上記導電線は上記導
電体と電気的に接続され、上記緩衝材および導電線の少
なくとも一部は、非酸化性金属で被覆されてなることを
特徴とする構成であってもよい。これらのセラミック基
板では、接続部分が絶縁体で被覆されていてもよい。

【００１６】また、本発明の半導体製造・検査装置用セ
ラミック基板は、セラミック基板の表面または内部に、
１または２以上の回路からなる導電体が形成されてなる
半導体製造・検査装置用セラミック基板において、上記
導電体には導電線が電気的に接続され、接続部分および
導電線の少なくとも一部は、非酸化性金属で被覆され、
さらに絶縁体で被覆されてなることを特徴とする構成で
あってもよく、セラミック基板の底面に緩衝材が形成さ
れ、その緩衝材には導電線が接続されてなるとともに、
上記導電線は上記導電体と電気的に接続され、上記緩衝
材および導電線の少なくとも一部は、非酸化性金属で被
覆され、さらに絶縁体で被覆されてなることを特徴とす
る構成であってもよい。

【００１７】上記絶縁体は、貴金属ペーストで被覆され
ていることが望ましい。絶縁体が多孔質の場合には、空
気が拡散、侵入することを防止することができるからで
ある。また、上記非酸化性金属は、ニッケルであること
が望ましく、特に、Ｂ含有ニッケルがあることが最も望
ましい。

【００１８】上記緩衝材は、導電性であり、この導電性
緩衝材と回路の端部との間にスルーホールが介装され、
上記スルーホールを介して上記回路の端部と上記導電性
緩衝材との接続が図られていることが望ましい。なお、
本発明でいう導電線は、リード線のような変形可能な線
条体のみならず、ピンのごとき変形困難な導電線をも含
むものである。

【００１９】さらに、非酸化性金属としては、金、銀、
白金、パラジウムなどの貴金属、ニッケルなどを使用す
ることができる。また、本発明でいう導電体は、抵抗発
熱体以外にも、静電チャックの電極、ウエハプローバの
ガード電極、グランド電極であってもよい。

【００２０】また、上記半導体製造・検査装置用セラミ
ック基板において、上記緩衝材（ワッシャー）は、ろう
付けされることにより上記回路の端部との接続が図られ
ていることが望ましい。

【００２１】

【発明の実施の形態】本発明の半導体製造・検査装置用
セラミック基板（以下、単に半導体装置用セラミック基
板ともいう）は、セラミック基板の表面または内部に、
１または２以上の回路からなる導電体が形成されてなる
半導体装置用セラミック基板において、上記導電体には
導電線が電気的に接続され、接続部分および導電線の少
なくとも一部は、非酸化性金属で被覆されてなることを
特徴とする半導体装置用セラミック基板、および、セラ
ミック基板の表面または内部に、１または２以上の回路
からなる導電体が形成されてなる半導体装置用セラミッ
ク基板において、上記セラミック基板の底面には緩衝材
が形成され、その緩衝材には導電線が接続されてなると
ともに、上記導電線は上記導電体と電気的に接続され、
上記緩衝材および導電線の少なくとも一部は、非酸化性
金属で被覆されてなることを特徴とする半導体装置用セ
ラミック基板である。以下、緩衝材は、ワッシャーとし
て説明する。

【００２２】上記ワッシャーの露出部および該ワッシャ
ーに近い導電線部分は、セラミック基板が２００℃以上
の高温になると、酸化されやすくなり、ワッシャーや導
電線が酸化されると、抵抗発熱体に電流が流れなくなっ
たり、劣化して導電線が脱落するおそれがあった。

【００２３】しかしながら、本発明では、ワッシャーや
導電線が非酸化性金属で被覆されているため、電流が流
れなくなったり、導電線が脱落したりすることはない。
また、緩衝材（ワッシャー）がない場合でも、導電体が
セラミック基板表面に形成されているときは、その導電
体と導電線の接続部分を非酸化性金属で被覆する。ま
た、導電線がセラミック基板の内部に形成されていると
きは、その導電体と電気的に接続する導電線がセラミッ
ク基板から引き出されている部分、および、導電線の少
なくとも一部を非酸化性金属で被覆する。従って、本発
明では、抵抗発熱体、導電線あるいはろう材の酸化を防
止することができ、酸化劣化により導電線が脱落するの
を防止することができる。

【００２４】また、非酸化性金属層は、ニッケル層が好
ましく、特にＮｉ−Ｂめっき層が最適である。このめっ
き層は、Ｂ以外のＰやその他の元素を含有するＮｉめっ
き層と比較して緻密で、酸化されにくく、膨れも発生し
にくいため、大気、空気等の酸化性雰囲気下において、
２００℃以上の高温になっても、内部のワッシャーや導
電線が酸化されにくい。その結果、長時間通電を行って
も、電流が流れなくなったり、導電線が脱落したりする
ことはなく、本発明の半導体装置用セラミック基板は、
耐久性に優れたものとなる。

【００２５】本発明では、非酸化性金属および導電線を
絶縁体で被覆してもよい。非酸化性金属層自体が酸化す
ることを防止することができるからである。絶縁体は、
シリカゾル、アルミナゾルを硬化したゲル状体やポリイ
ミド樹脂やエポキシ樹脂などの樹脂を使用することがで
きる。また、この絶縁体の表面に貴金属ペーストを塗布
することもできる。ゲル状体は、多孔質であり、表面に
貴金属ペーストを塗布することで酸素の侵入を完全に遮
断することができる。貴金属ペーストとしては、金、
銀、パラジウム、白金のペーストが好ましい。

【００２６】以下に、本発明の半導体製造・検査装置用
セラミック基板について、図面に基づいて説明する。

【００２７】図１（ａ）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セラミックヒータ（以
下、ホットプレートともいう）の一例を模式的に示す底
面図であり、（ｂ）は、（ａ）に示したセラミックヒー
タの一部を示す部分拡大断面図である。

【００２８】セラミック基板１１は、円板形状に形成さ
れており、抵抗発熱体１２は、このセラミック基板１１
の内部に同心円形状のパターンに形成されている。ま
た、これら抵抗発熱体１２は、互いに近い二重の同心円
同士が１組の回路として、１本の線になるように接続さ
れ、その回路の両端部分が露出するように、セラミック
基板１１の底面１１ｂに袋孔２７が形成されている。そ
して、この袋孔２７にワッシャー２４が嵌め込まれ、ワ
ッシャー２４を介して入出力の端子となる導電線１３が
接続されている。また、ワッシャー２４の露出部および
導電線１３の少なくとも一部にＮｉ−Ｂめっき層１７が
形成されている。

【００２９】一方、中央に近い部分には、シリコンウエ
ハ１９を支持する支持ピン１６を挿通するための貫通孔
１５が形成され、さらに、熱電対等の測温素子を挿入す
るための有底孔１４が形成されている。なお、袋孔２７
の内部については、図２の説明において詳しく説明す
る。また、ヒータ以外の部分についは、後で詳しく説明
する。

【００３０】図２（ａ）は、セラミックヒータ１０の袋
孔近傍を模式的に示す部分拡大縦断面図であり、（ｂ）
は、そのＡ−Ａ線断面図である。（ａ）に示したよう
に、袋孔２７にはワッシャー２４が嵌め込まれ、ワッシ
ャー２４の中心孔に導電線１３が挿入されている。そし
て、導電線１３は、袋孔２７の内部に充填された金ろう
２５およびスルーホール３８を介して、または、ワッシ
ャー２４、スルーホール３８および金ろう２５を介して
抵抗発熱体１２と電気的に接続されている。

【００３１】また、ワッシャー２４は、金属層２６と接
続し、金属層２６は、スルーホール３８と接続する。ス
ルーホール３８は、抵抗発熱体１２と接続する。金属層
２６は、スルーホール３８とワッシャー２４との接続面
積を大きくするために形成されている。さらに、ワッシ
ャー２４の露出部および導電線１３の少なくとも一部
に、Ｎｉ−Ｂめっき層１７が形成されている。

【００３２】このように、ワッシャー２４の露出部、す
なわち大気（空気）と接触している部分に、Ｎｉ−Ｂめ
っき層１７が形成されているのは、セラミック基板１１
の温度が上昇した際に、空気等により酸化されるのを防
止するためである。導電線１３には、少なくともヒータ
として使用している際に温度がかなり上昇する部分に
は、導電線１３の酸化を防止するために、Ｎｉ−Ｂめっ
き層１７が形成されている必要があるが、必ずしも全て
の部分にＮｉ−Ｂめっき層１７が形成されている必要は
ない。

【００３３】ここまでの説明では、非酸化性金属層とし
て、Ｎｉ−Ｂめっき層を使用したが、非酸化性金属であ
れば、Ｎｉめっきに拘泥されず、貴金属であっても使用
することができ、金、銀、白金、パラジウムなどを使用
することもできる。また、めっきに限られず、スパッタ
リングなどで非酸化性金属層を設けることもできる。

【００３４】なお、（ｂ）に示したように、セラミック
基板の内部には、一部が切り欠かれた円柱形状の３個の
金属層２６が形成されている。この金属層２６は、ワッ
シャー２４を３つの方向から支持するとともに、上述の
ように、ワッシャー２４を抵抗発熱体１２に確実に接続
させるために設けられたものであるが、必ずしも必須の
部材ではない。

【００３５】Ｎｉ−Ｂめっき層１７の組成は、特に限定
されるものではないが、Ｂの含有量は、３重量％以下が
好ましく、特に１重量％未満が好ましい。Ｂを少量含有
するめっき層を形成することにより、緻密なめっき層が
形成され、このめっき層は耐酸化性に優れるばかりでな
く、膨れ等も発生しにくいため、４００℃以上の高温領
域においても、内部のワッシャー２４や導電線１３が酸
化されにくい。特に１重量％未満のＢを含有するＮｉ−
Ｂめっき層１７は、上記特性に優れる。

【００３６】Ｎｉ−Ｂめっき層１７の厚さは、１〜１５
μｍが好ましい。Ｎｉ−Ｂめっき層１７の厚さが１μｍ
未満であると、内部のワッシャー２４等が酸化されやす
くなり、一方、Ｎｉ−Ｂめっき層１７の厚さを１５μｍ
を超えた値とすることは容易でなく、内部の部材の酸化
防止の効果も５μｍ程度の場合と余り変わらないため、
経済的でない。

【００３７】Ｎｉ−Ｂめっき層１７は、袋孔２７の内部
にワッシャー２４と導電線１３とが配設されたセラミッ
ク基板をＮｉめっき浴に浸漬し、無電解Ｎｉめっきを行
うことにより形成する。

【００３８】この際、ニッケル化合物、還元材、緩衝剤
等を含むＮｉめっき浴を用いる。上記ニッケル化合物と
しては特に限定されないが、例えば、硫酸ニッケル、塩
化ニッケル、炭酸ニッケル等が挙げられる。上記還元材
としては特に限定されないが、例えば、ほう酸等が挙げ
られる。上記緩衝剤としては特に限定されないが、例え
ば、ギ酸ナトリウム、酢酸ナトリウム等が挙げられる。

【００３９】導電線１３の材質は、通常の配線に使用さ
れる体積抵抗率の低いものであれば特に限定されるもの
ではなく、例えば、コバール、銅、アルミニウム、ニッ
ケル等が挙げられるが、これらの中では、高温における
耐酸化性等に優れる、コバール、ニッケルが好ましい。

【００４０】また、ワッシャー２４を構成する材料は、
その熱膨張率がセラミック基板とほぼ等しいか、また
は、導電線との中間にあるものが好ましく、例えば、タ
ングステン、モリブデンまたはこれらの炭化物からなる
ものが好ましい。

【００４１】ワッシャー２４のサイズについては特に限
定されないが、ワッシャー２４を袋孔２７に嵌め込ん
で、仮固定することができるよう、袋孔２７の直径とほ
ぼ同じ直径であることが望ましい。

【００４２】金ろう２５としては、タングステンとの密
着性に優れるＡｕ−Ｎｉ合金が望ましい。Ａｕ／Ｎｉの
比率は、〔８１．５〜８２．５（重量％）〕／〔１８．
５〜１７．５（重量％）〕が望ましく、Ａｕ−Ｎｉ層の
厚さは、０．１〜１００μｍが望ましい。接続を確保す
るに充分な範囲だからである。

【００４３】１０^-6〜１０^-5Ｐａの高真空下、５００〜
１０００℃の高温で使用するとＡｕ−Ｃｕ合金では劣化
するが、Ａｕ−Ｎｉ合金ではこのような経時的な劣化が
なく有利である。また、Ａｕ−Ｎｉ合金中の不純物元素
量は全量を１００重量部とした場合に１重量部未満であ
ることが望ましい。

【００４４】なお、図２に示したセラミックヒータ１０
においては、金ろう２５を用いてワッシャー２４と抵抗
発熱体１２の端部との接続を行っているが、場合によっ
ては、銀ろうや半田等で接続を行ってもよい。

【００４５】抵抗発熱体１２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
望ましい。抵抗値を高くすることが可能となり、断線等
を防止する目的で厚み自体を厚くすることができるとと
もに、酸化しにくく、熱伝導率が低下しにくいからであ
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。

【００４６】また、抵抗発熱体１２は、セラミック基板
１１全体の温度を均一にする必要があることから、図１
（ａ）に示すような同心円形状のパターン、同心円形状
と屈曲線形状との組み合わせのパターン等が好ましい。
また、抵抗発熱体１２の厚さは、１〜５０μｍが望まし
く、その幅は、０．２〜１０ｍｍが好ましい。

【００４７】抵抗発熱体１２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１２の抵
抗値は、薄く、また細くなるほど大きくなる。

【００４８】抵抗発熱体１２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、加熱面の温度分布ができにくいからである。な
お、抵抗発熱体１２は、発熱線を螺旋形状にしたもので
もよい。

【００４９】セラミック基板１１の内部に抵抗発熱体１
２を形成するためには、金属や導電性セラミックからな
る導体ペーストを用いることが好ましい。即ち、セラミ
ック基板の内部に抵抗発熱体を形成する場合には、グリ
ーンシート上に導体ペースト層を形成した後、グリーン
シートを積層、焼成することにより、内部に抵抗発熱体
１２を作製する。

【００５０】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。

【００５１】上記金属粒子や導電性セラミック粒子の材
料としては、上述したものが挙げられる。これら金属粒
子または導電性セラミック粒子の粒径は、０．１〜１０
０μｍ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。

【００５２】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。

【００５３】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。

【００５４】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。

【００５５】図３は、本発明に係るセラミックヒータの
別の実施形態を模式的に示した縦断面図である。本発明
の半導体装置用セラミック基板では、図３に示すよう
に、Ｎｉ−Ｂめっき層１７で被覆した導電線１３および
ワッシャー２４を、さらにシリカゾルやアルミナゾルで
被覆して乾燥し、ゲル化した絶縁体３２で被覆してもよ
い。この絶縁体３２の表面は、銀ペーストなどの貴金属
ペースト３３でさらに被覆することが望ましい。

【００５６】スルーホール３８の直径は、０．１〜１０
ｍｍが望ましい。断線を防止しつつ、クラックや歪みを
防止することができるからである。

【００５７】本発明の半導体装置用セラミック基板を構
成するセラミック材料は特に限定されないが、例えば、
窒化物セラミック、炭化物セラミック、酸化物セラミッ
ク等が挙げられる。

【００５８】上記窒化物セラミックとしては、金属窒化
物セラミック、例えば、窒化アルミニウム、窒化ケイ
素、窒化ホウ素、窒化チタン等が挙げられる。また、上
記炭化物セラミックとしては、金属炭化物セラミック、
例えば、炭化ケイ素、炭化ジルコニウム、炭化チタン、
炭化タンタル、炭化タングステン等が挙げられる。

【００５９】上記酸化物セラミックとしては、金属酸化
物セラミック、例えば、アルミナ、ジルコニア、コージ
ェライト、ムライト等が挙げられる。これらのセラミッ
クは単独で用いてもよく、２種以上を併用してもよい。

【００６０】これらのセラミックの中では、窒化物セラ
ミック、炭化物セラミックの方が酸化物セラミックに比
べて望ましい。熱伝導率が高いからである。また、窒化
物セラミックの中では窒化アルミニウムが最も好適であ
る。熱伝導率が１８０Ｗ／ｍ・Ｋと最も高いからであ
る。

【００６１】また、上記セラミック材料は、焼結助剤を
含有していてもよい。上記焼結助剤としては、例えば、
アルカリ金属酸化物、アルカリ土類金属酸化物、希土類
酸化物等が挙げられる。これらの焼結助剤のなかでは、
ＣａＯ、Ｙ₂ Ｏ₃ 、Ｎａ₂ Ｏ、Ｌｉ₂ Ｏ、Ｒｂ₂ Ｏが好
ましい。これらの含有量としては、０．１〜１０重量％
が好ましい。また、アルミナを含有していてもよい。

【００６２】本発明にかかる半導体装置用セラミック基
板は、明度がＪＩＳＺ８７２１の規定に基づく値で
Ｎ４以下のものであることが望ましい。このような明度
を有するものが輻射熱量、隠蔽性に優れるからである。
また、このようなセラミック基板は、サーモビュアによ
り、正確な表面温度測定が可能となる。

【００６３】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。

【００６４】このような特性を有するセラミック基板
は、セラミック基板中にカーボンを１００〜５０００ｐ
ｐｍ含有させることにより得られる。カーボンには、非
晶質のものと結晶質のものとがあり、非晶質のカーボン
は、セラミック基板の高温における体積抵抗率の低下を
抑制することでき、結晶質のカーボンは、セラミック基
板の高温における熱伝導率の低下を抑制することができ
るため、その製造する基板の目的等に応じて適宜カーボ
ンの種類を選択することができる。カーボンの含有量
は、２００〜２０００ｐｐｍが好ましい。

【００６５】非晶質のカーボンとしては、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（窒化ガ
ス、アルゴンガス）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ができる。

【００６６】本発明の半導体装置用セラミック基板は、
円板形状であり、直径２００ｍｍ以上が望ましく、２５
０ｍｍ以上が最適である。円板形状の半導体装置用セラ
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。

【００６７】本発明の半導体装置用セラミック基板の厚
さは、５０ｍｍ以下が好ましく、２０ｍｍ以下がより好
ましい。また、１〜５ｍｍが最適である。厚みは、薄す
ぎると高温での反りが発生しやすく、厚すぎると熱容量
が大きくなり過ぎて昇温降温特性が低下するからであ
る。また、本発明の半導体装置用セラミック基板の気孔
率は、０または５％以下が望ましい。高温での熱伝導率
の低下、反りの発生を抑制できるからである。

【００６８】本発明では、必要に応じてセラミック基板
に熱電対を埋め込んでおくことができる。熱電対により
抵抗発熱体の温度を測定し、そのデータをもとに電圧、
電流量を代えて、温度を制御することができるからであ
る。

【００６９】上記熱電対の金属線の接合部位の大きさ
は、各金属線の素線径と同一か、もしくは、それよりも
大きく、かつ、１．５ｍｍ以下がよい。このような構成
によって、接合部分の熱容量が小さくなり、温度が正確
に、また、迅速に電流値に変換されるのである。このた
め、温度制御性が向上してウエハの加熱面の温度分布が
小さくなるのである。上記熱電対としては、例えば、Ｊ
ＩＳ−Ｃ−１６０２（１９８０）に挙げられるように、
Ｋ型、Ｒ型、Ｂ型、Ｅ型、Ｊ型、Ｔ型熱電対が挙げられ
る。

【００７０】本発明の抵抗発熱体を備えた半導体装置用
セラミック基板は、半導体の製造や半導体の検査を行う
ために用いられるセラミック基板であり、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、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。これらのセラミック基板はいずれも、例えば、
図１で説明したような構成の抵抗発熱体を備えている。

【００７１】上記ホットプレート（セラミックヒータ）
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、半導体ウエハ等の被加熱物
を所定の温度に加熱することができる。

【００７２】本発明の半導体装置用セラミック基板の内
部に静電電極を設けた場合には、静電チャックとして機
能する。上記静電電極を構成する金属としては、例え
ば、貴金属（金、銀、白金、パラジウム）、鉛、タング
ステン、モリブデン、ニッケルなどが好ましい。また、
上記導電性セラミックとしては、例えば、タングステ
ン、モリブデンの炭化物などが挙げられる。これらは、
単独で用いてもよく、２種以上を併用してもよい。

【００７３】図４（ａ）は、静電チャックを模式的に示
す縦断面図であり、（ｂ）は、（ａ）に示した静電チャ
ックのＡ−Ａ線断面図である。この静電チャェク６０で
は、セラミック基板６１の内部にチャック正負極静電層
６２、６３が埋設され、その電極上にセラミック誘電体
膜６４が形成されている。また、セラミック基板６１の
内部には、抵抗発熱体６６が設けられ、シリコンウエハ
１９を加熱することができるようになっており、この抵
抗発熱体６６の端部にスルーホールが設けられている。
なお、図示はしていないが、セラミック基板６１の底面
には、スルーホールが露出するように袋孔が形成され、
この袋孔にワッシャーが嵌め込まれ、導電線が接続さ
れ、さらに、上記ワッシャーの露出部および上記導電線
の少なくとも一部にＮｉ−Ｂめっき層が形成されてい
る。なお、セラミック基板６１には、必要に応じて、Ｒ
Ｆ電極が埋設されていてもよい。

【００７４】また、（ｂ）に示したように、静電チャッ
ク６０は、通常、平面視円形状に形成されており、セラ
ミック基板６１の内部に（ｂ）に示した半円弧状部６２
ａと櫛歯部６２ｂとからなるチャック正極静電層６２
と、同じく半円弧状部６３ａと櫛歯部６３ｂとからなる
チャック負極静電層６３とが、互いに櫛歯部６２ｂ、６
３ｂを交差するように対向して配置されている。

【００７５】チャック正負静電層６２、６３と導電線と
の接続は、上述したセラミックヒータと同様にスルーホ
ールが露出するように袋孔を設け、上記袋孔にワッシャ
ーを嵌め込み、上記ワッシャーの中心孔に上記導電線を
挿入し、金ろう等のろう材によりこれらを接着し、さら
に、上記ワッシャーの露出部および上記導電線の少なく
とも一部にＮｉ−Ｂめっき層を形成することが望まし
い。

【００７６】この静電チャックを使用する場合には、チ
ャック正極静電層６２とチャック負極静電層６３とにそ
れぞれ直流電源の＋側と−側を接続し、直流電圧を印加
する。これにより、この静電チャック上に載置された半
導体ウエハが静電的に吸着されることになる。

【００７７】図５および図６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５
に示す静電チャック７０では、セラミック基板７１の内
部に半円形状のチャック正極静電層７２とチャック負極
静電層７３が形成されており、図６に示す静電チャック
８０では、セラミック基板８１の内部に円を４分割した
形状のチャック正極静電層８２ａ、８２ｂとチャック負
極静電層８３ａ、８３ｂが形成されている。また、２枚
の正極静電層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。

【００７８】本発明の半導体装置用セラミック基板の表
面にチャックトップ導体層を設け、内部にガード電極や
グランド電極を設けた場合には、ウエハプローバとして
機能する。

【００７９】図７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８は、その平面
図であり、図９は、図７に示したウエハプローバにおけ
るＡ−Ａ線断面図である。

【００８０】このウエハプローバ１０１では、平面視円
形状のセラミック基板３の表面に同心円形状の溝８が形
成されるとともに、溝８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９が設けられており、溝８を含
むセラミック基板３の大部分にシリコンウエハの電極と
接続するためのチャックトップ導体層２が円形状に形成
されている。

【００８１】また、セラミック基板３の内部には、スト
レイキャパシタやノイズを除去するために図９に示した
ような格子形状のガード電極６とグランド電極７とが設
けられている。なお、ガード電極６の内部に矩形状の電
極非形成部５２が形成されているのは、ガード電極６の
上下に存在するセラミック基板をしっかりと密着させる
ためである。

【００８２】さらに、セラミック基板３の内部には、シ
リコンウエハの温度をコントロールするために、図１
（ａ）に示したような平面視同心円形状の抵抗発熱体５
１が設けられており、抵抗発熱体５１の両端には、抵抗
発熱体５１と接続されたスルーホール５８が形成されて
いる。また、図７には示されていないが、セラミックヒ
ータ１０の場合と同様に、セラミック基板３の底面に
は、スルーホール５８が露出するように、袋孔が形成さ
れ、この袋孔にワッシャーが嵌め込まれ、導電線が接続
され、さらに、上記ワッシャーの露出部および上記導電
線の少なくとも一部にＮｉ−Ｂめっき層が形成されてい
る。

【００８３】また、図示していないが、抵抗発熱体５１
と同様に、ガード電極６やグランド電極７と接続された
スルーホール５６、５７の下部にも袋孔が設けられ、ワ
ッシャーが嵌め込まれ、その中心孔に導電線が挿入さ
れ、接続され、さらに、上記ワッシャーの露出部および
上記導電線の少なくとも一部にＮｉ−Ｂめっき層が形成
されていることが望ましい。

【００８４】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７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。また、図１３には、表面
に抵抗発熱体１１２を設けたセラミック基板の一例を示
している。このセラミック基板１００では、抵抗発熱体
１１２は、金属の被覆層１１３が形成され、ろう材１１
４を介して導電線１１５が固定されており、その接続部
分および導電線１１５が、Ｎｉ−Ｂめっき層１１７で被
覆されている。

【００８５】次に、本発明の半導体装置用セラミック基
板の製造方法の一例として、セラミックヒータの製造方
法について説明する。図１０（ａ）〜（ｄ）は、セラミ
ック基板の内部に抵抗発熱体を有するセラミックヒータ
の製造方法を模式的に示した断面図である。

【００８６】（１）セラミック基板の作製工程まず、セラミックの粉末をバインダ、溶剤等と混合して
ペーストを調製し、これを用いてグリーンシートを作製
する。上述したセラミック粉末としては、窒化アルミニ
ウム等を使用することができ、必要に応じて、イットリ
ア等の焼結助剤を加えてもよい。

【００８７】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。

【００８８】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、得られたグリーンシート５０
に、必要に応じて、シリコンウエハを支持するための支
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、抵抗発熱体を
外部の導電線と接続するためのスルーホールとなる部分
３８０等を形成する。後述するグリーンシート積層体を
形成した後に、上記加工を行ってもよい。

【００８９】なお、スルーホール３８となる部分を設け
た場合には、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。

【００９０】（２）グリーンシート上に導体ペーストを
印刷する工程グリーンシート５０上に、金属ペーストまたは導電性セ
ラミックを含む導体ペーストを印刷し、導体ペースト層
１２０を形成する。これらの導電ペースト中には、金属
粒子または導電性セラミック粒子が含まれている。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
等の平均粒子径は、０．１〜５μｍが好ましい。平均粒
子が０．１μｍ未満であるか、５μｍを超えると、導体
ペーストを印刷しにくいからである。

【００９１】このような導体ペーストとしては、例え
ば、金属粒子または導電性セラミック粒子８５〜８７重
量部；アクリル系、エチルセルロース、ブチルセロソル
ブ、ポリビニルアルコールから選ばれる少なくとも１種
のバインダ１．５〜１０重量部；および、α−テルピネ
オール、グリコールから選ばれる少なくとも１種の溶媒
を１．５〜１０重量部を混合した組成物（ペースト）が
挙げられる。

【００９２】（３）グリーンシートの積層工程上記（１）の工程で作製した導体ペーストを印刷してい
ないグリーンシート５０を、上記（２）の工程で作製し
た導体ペースト層１２０を形成したグリーンシート５０
の上下に積層する（図１０（ａ））。このとき、上側に
積層するグリーンシート５０の数を下側に積層するグリ
ーンシート５０の数よりも多くして、抵抗発熱体１２の
形成位置を底面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。

【００９３】（４）グリーンシート積層体の焼成工程グリーンシート積層体の加熱、加圧を行い、グリーンシ
ート５０および内部の導体ペーストを焼結させる（図１
０（ｂ））。加熱温度は、１０００〜２０００℃が好ま
しく、加圧の圧力は、１００〜２００ｋｇ／ｃｍ² が好
ましい。加熱は、不活性ガス雰囲気中で行う。不活性ガ
スとしては、例えば、アルゴン、窒素などを使用するこ
とができる。

【００９４】得られたセラミック基板３１に、測温素子
を挿入するための有底孔（図示せず）や、ワッシャーを
挿入するための袋孔３７等を設ける（図１０（ｃ））。
有底孔および袋孔３７は、表面研磨後に、ドリル加工や
サンドブラストなどのブラスト処理を行うことにより形
成することができる。

【００９５】次に、作製した袋孔３７の内部に金ろうペ
ーストを塗布し、ワッシャー２４を嵌め込んだ後、導電
線１３をワッシャー２４の中心孔に挿入し、金ろうペー
ストをリフローさせることによりろう付けを行って、抵
抗発熱体１２と導電線１３とを接続する（図１０
（ｄ））。なお、加熱温度は、９００〜１１００℃が好
適である。

【００９６】さらに、ワッシャー２４の露出部と導電線
１３の少なくとも一部とにＮｉ−Ｂめっき層（図示せ
ず）を形成し、測温素子としての熱電対などを有底孔に
耐熱性樹脂で封止し、セラミックヒータとする。

【００９７】上記セラミックヒータを製造する際に、セ
ラミック基板の内部に静電電極を設けることにより静電
チャックを製造することができ、また、加熱面にチャッ
クトップ導体層を設け、セラミック基板の内部にガード
電極やグランド電極を設けることによりウエハプローバ
を製造することができる。

【００９８】セラミック基板の内部に電極を設ける場合
には、抵抗発熱体を形成する場合と同様にグリーンシー
トの表面に導体ペースト層を形成すればよい。また、セ
ラミック基板の表面に導体層を形成する場合には、スパ
ッタリング法やめっき法を用いることができ、これらを
併用してもよい。

【００９９】

【実施例】以下、本発明をさらに詳細に説明する。（実施例１）セラミックヒータ１０の製造（１）窒化アルミニウム粉末（トクヤマ社製、平均粒
径：１．１μｍ）１００重量部、イットリア（平均粒
径：０．４μｍ）４重量部、アクリルバインダ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。

【０１００】（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
ハを支持する支持ピンを挿入するための貫通孔１５とな
る部分をパンチングにより形成した。

【０１０１】（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。

【０１０２】平均粒子径３μｍのタングステン粒子１０
０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。この導体ペース
トＡをグリーンシート５０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
体ペースト層の幅を１０ｍｍ、その厚さを１２μｍとし
た。

【０１０３】上記処理の終わったグリーンシートに、導
体ペーストを印刷しないグリーンシートを上側（加熱
面）に１５枚、下側に１０枚、１３０℃、８０ｋｇ／ｃ
ｍ² の圧力で積層した。なお、グリーンシートの金属層
２６を形成する部分には、図２（ｂ）に示した３個の円
形状の貫通孔をお互いが接するように形成し、導体ペー
ストＢを充填した。

【０１０４】（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１５０
ｋｇ／ｃｍ² で１０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２３０ｍｍの円
板状に切り出し、内部に厚さ６μｍ、幅１０ｍｍ（アス
ペクト比：１６６６）の抵抗発熱体１２を有するセラミ
ック基板１１とした。なお、３個の金属層２６の直径
は、２．５ｍｍであった。

【０１０５】（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を設けた。

【０１０６】（６）さらに、図２（ｂ）に示した円形の
金属層２６が３個集合した部分の中央にザグリ加工で直
径５．２ｍｍ、深さ０．５ｍｍの袋孔２７を形成し、こ
の袋孔２７にタングステンからなるワッシャー２４を嵌
め込んだ後、ワッシャー２４の中心孔に導電線１３を挿
入し、Ｎｉ−Ａｕ合金（Ａｕ：８２重量％、Ｎｉ：１８
重量％）からなる金ろうを用い、１０３０℃で加熱、リ
フローして、ニッケル製の導電線１３を抵抗発熱体１２
の端部と接続した。

【０１０７】（７）次に、ワッシャー２４、金属層２６
の露出部および導電線１３の少なくとも一部に厚さ３μ
ｍのＮｉ−Ｂめっき層１７を無電解めっきにより形成し
た。なお、Ｎｉ−Ｂめっき浴の組成は、硫酸ニッケル８
０ｇ／ｌ、ほう酸８ｇ／ｌ、酢酸ナトリウム１２ｇ／
ｌ、塩化アンモニウム６ｇ／ｌであり、また、そのめっ
き時のめっき浴の温度は、６０℃であった。この後、温
度制御のための複数の熱電対を有底孔に埋め込み、セラ
ミックヒータ１０の製造を完了した。

【０１０８】（実施例２）セラミックヒータグリーンシートにスルーホール用の貫通孔を形成し、導
体ペーストＢを充填し、また、抵抗発熱体用の導体ペー
スト層３８０を形成したグリーンシート５０に、導体ペ
ーストを印刷しないグリーンシート５０を上側（加熱
面）に１５枚、下側に１０枚積層して焼成した以外は、
実施例１の場合と同様にして、セラミックヒータ３０を
製造した。

【０１０９】（比較例１）Ｎｉ−Ｂめっき層を形成しな
かった以外は、実施例１の場合と同様にして、セラミッ
クヒータを製造した。

【０１１０】（実施例３）無電解Ｎｉめっきを行う際、
硫酸ニッケル８０ｇ／ｌ、次亜リン酸ナトリウム１２ｇ
／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の濃度からなる無電解めっき浴
を用いたほかは、実施例１の場合と同様にしてセラミッ
クヒータを製造した。

【０１１１】上記実施例１〜３および比較例１で得られ
たセラミックヒータについて、通電を行って４５０℃ま
で昇温させた後、その温度で１０００時間保持し、導電
線の脱落の有無を調べた。その結果、実施例１〜３で
は、導電線の脱落はなかった。これに対し、比較例１で
は、１０箇所の導電線中、５箇所で脱落があった。ま
た、実施例３では、脱落はなかったが、抵抗発熱体と導
電線との抵抗値が約５％ほど上がっていた。Ｎｉめっき
層を顕微鏡で観察すると、めっき膜が余り緻密でなく、
開孔が存在しているため、この開孔を介して空気がワッ
シャー等と接触し、酸化されたのではないかと考えられ
る。

【０１１２】（実施例４）ウエハプローバの製造（図
７〜９参照）（１）窒化アルミニウム粉末（トクヤマ社製、平均粒径
１．１μｍ）１００重量部、イットリア（平均粒径０．
４μｍ）４重量部、アクリルバイダー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、
ドクターブレード法により成形し、厚さ０．４７ｍｍの
グリーンシートを得た。

【０１１３】（２）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導電線と接続
するためのスルーホール用の貫通孔を設けた。（３）平均粒子径１μｍのタングステンカーバイド粒子
１００重量部、アクリル系バインダ３．０重量部、α−
テルピネオール溶媒３．５重量および分散剤０．３重量
部を混合して導電性ペーストＡとした。

【０１１４】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重量および分散剤０．２重
量部を混合して導電性ペーストＢとした。

【０１１５】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。さらに、
発熱体を図１に示すように同心円パターンとして印刷し
た。

【０１１６】また、導電線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。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１３０℃、８０ｋｇ／ｃ
ｍ² の圧力で一体化し、積層体を作製した。

【０１１７】（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。これを直径２３０ｍｍの円状に
切り出してセラミック製の板状体とした。スルーホール
の大きさは直径２．０ｍｍ、深さ３．０ｍｍであった。
また、ガード電極６、グランド電極７の厚さは６μｍ、
ガード電極６の形成位置は、ウエハ載置面から０．７ｍ
ｍ、グランド電極７の形成位置は、ウエハ載置面から
１．４ｍｍ、発熱体の形成位置は、ウエハ載置面から
２．８ｍｍであった。

【０１１８】（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有底孔および
シリコンウエハ吸着用の溝７（幅０．５ｍｍ、深さ０．
５ｍｍ）を設けた。

【０１１９】（６）溝７が形成された面にスパッタリン
グにてチタン、モリブデン、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、スパ
ッタリングの時間は、３０秒から１分の間で、各金属に
より調整した。得られた膜は、蛍光Ｘ線分析計の画像か
らチタンは０．５μｍ、モリブデンは４μｍ、ニッケル
は１．５μｍであった。

【０１２０】（７）硫酸ニッケル３０ｇ／ｌ、ほう酸３
０ｇ／ｌ、塩化アンモニウム３０ｇ／ｌ、ロッシェル塩
６０ｇ／ｌを含む水溶液からなる無電解ニッケルめっき
浴に（６）で得られたセラミック板３を浸漬して、スパ
ッタリングにより形成された金属層の表面に厚さ７μ
ｍ、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。

【０１２１】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、次亜リン酸ナトリウム１０ｇ／ｌからなる
無電解金めっき液に９３℃の条件で１分間浸漬して、ニ
ッケルめっき層上に厚さ１μｍの金めっき層を形成し
た。

【０１２２】（８）次いで、溝８から裏面に抜ける吸引
孔９をドリル加工して穿孔し、さらにスルーホール５
６、５７、５８を露出させるための袋孔（図示せず）を
設けた。そして、この袋孔にタングステン製のワッシャ
ーを嵌め込み、ワッシャーの中心孔にニッケル製の導電
線を挿入した後、Ｎｉ−Ａｕ合金（Ａｕ８２ｗｔ％、Ｎ
ｉ１８ｗｔ％）からなる金ろうを用い、１０３０℃で加
熱リフローさせて、各配線の接続を行った。

【０１２３】（９）上記ワッシャーの露出部および上記
導電線の少なくとも一部に、上述したものと同様の組成
からなるＮｉ−Ｂめっき層を無電解めっきにより形成し
た。めっき液は、硫酸ニッケル８０ｇ／ｌ、ホウ酸８ｇ
／ｌ、酢酸ナトリウム１２ｇ／ｌ、塩化アンモニウム６
ｇ／ｌを含んでおり、めっき液の温度は、６０℃であっ
た。この後、温度制御のために複数の熱電対を凹部に埋
め込み、ウエハプローバヒータ１０１を得た。

【０１２４】得られたウエハプローバ１０１に通電を行
って４５０℃まで昇温させた後、１０００時間保持し、
導電線の脱落の有無を調べた。なお、ウエハプローバの
使用温度は、１５０〜２００℃であるが、熱電対の脱落
などの不良が発生した場合、過剰昇温することがあり、
このような過酷な条件でもウエハプローバが破壊されな
いことが必要である。従って、今回の試験は、通常の使
用温度よりも、温度を高くして異常自体におけるウエハ
プローバの耐性を試験したものである。この４５０℃、
１０００時間の保持試験では、導電線の脱落は見られな
かった。

【０１２５】（実施例５）応用例、抵抗発熱体および静
電チャック用静電電極を内部に有するセラミックヒータ
（図７）（１）窒化アルミニウム粉末（トクヤマ社製、平均粒径
１．１μｍ）１００重量部、イットリア（平均粒径：
０．４μｍ）４重量部、アクリルバインダ１１．５重量
部、分散剤０．５重量部、ショ糖０．２重量部、グラフ
ァイト０．０５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る成形を行って、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時間乾燥させた後、パンチングにより直径１．８ｍ
ｍ、３．０ｍｍ、５．０ｍｍの半導体ウエハ支持ピンを
挿入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。

【０１２７】（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に図７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。

【０１２８】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。上記処
理の終わったグリーンシートに、さらに、導体ペースト
を印刷しないグリーンシートを上側（加熱面）に３７
枚、下側に１３枚、１３０℃、８０ｋｇ／ｃｍ² の圧力
で積層した。

【０１２９】（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２３０ｍｍの円板
状に切り出し、内部に厚さ６μｍ、幅１０ｍｍの抵抗発
熱体および静電電極を有するセラミック製の板状体とし
た。

【０１３０】（５）次に、（４）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：１．２ｍｍ、深さ：２．０ｍｍ）を設けた。

【０１３１】（６）さらに、底面に袋孔を形成してスル
ーホールを露出させ、この袋孔にタングステン製のワッ
シャーを嵌め込んだ後、その中心孔にニッケル製の導電
線を挿入し、Ｎｉ−Ａｕ（Ａｕ８２ｗｔ％、Ｎｉ１８ｗ
ｔ％）からなる金ろうを用い、１０３０℃でリフローさ
せて導電線と抵抗発熱体とを接続させた。

【０１３２】（７）ついで、ワッシャーの露出部および
導電線に金をスパッタリングした。金のスパッタリング
を行う際には、日本真空技術社製のＳＶ−４５４０を使
用した。スパッタリングの条件は、気圧０．６Ｐａ、温
度１５０℃、電力２００Ｗで、２分間実施した。

【０１３３】得られた静電チャックに通電を行って、４
５０℃まで昇温させた後、導電線の脱落の有無を調べ
た。その結果、４５０℃で１０００時間保持しても、導
電線の脱落は見られなかった。

【０１３４】

【発明の効果】以上説明したように本発明の半導体製造
・検査装置用セラミック基板によれば、接続部分および
導電線の少なくとも一部は、非酸化性金属で被覆されて
なり、また、緩衝材を有する場合には、該緩衝材および
導電線の少なくとも一部は、非酸化性金属で被覆されて
いるので、酸化による劣化が発生しにくく、導電線の脱
落や抵抗値の変動もない。

【図面の簡単な説明】

【図１】（ａ）は、本発明の半導体装置用セラミック基
板の一例であるセラミックヒータを模式的に示す底面図
であり、（ｂ）は、（ａ）に示したセラミックヒータの
部分拡大縦断面図である。

【図２】（ａ）は、上記セラミックヒータの袋孔近傍を
模式的に示す部分拡大縦断面図であり、（ｂ）は、その
Ａ−Ａ線断面図である。

【図３】本発明に係るセラミックヒータの別の実施形態
を模式的に示した部分拡大縦断面図である。

【図４】（ａ）は、静電チャックを模式的に示す縦断面
図であり、（ｂ）は、（ａ）に示した静電チャックのＡ
−Ａ線断面図である。

【図５】本発明の半導体装置用セラミック基板の一例で
ある静電チャックに埋設されている静電電極の別の一例
を模式的に示す水平断面図である。

【図６】静電チャックに埋設されている静電電極の更に
別の一例を模式的に示す水平断面図である。

【図７】本発明の半導体製造・検査装置用セラミック基
板の一例であるウエハプローバを模式的に示す断面図で
ある。

【図８】図７に示したウエハプローバを模式的に示す平
面図である。

【図９】図７に示したウエハプローバにおけるＡ−Ａ線
断面図である。

【図１０】（ａ）〜（ｄ）は、本発明の半導体装置用セ
ラミック基板の一例であるセラミックヒータの製造方法
を模式的に示す断面図である。

【図１１】従来の半導体装置用セラミック基板を模式的
に示す部分拡大縦断面図である。

【図１２】（ａ）は、本発明に先立って開発した半導体
製造・検査装置用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底面図であり、（ｂ）は、
（ａ）に示したセラミックヒータの部分拡大縦断面図で
ある。

【図１３】表面に抵抗発熱体を設けたセラミック基板の
一例を示す断面図である。

【符号の説明】

３、１１、３１、４１、６１、７１、８１、１００セ
ラミック基板６ガード電極７グランド電極８溝９吸引孔１０、３０、４０セラミックヒータ１１ａ加熱面１１ｂ底面１２、４２、５１、６６、１１２抵抗発熱体１３、１１５導電線１４有底孔１５貫通孔１６支持ピン１７、１１７Ｎｉ−Ｂめっき層１９シリコンウエハ２４ワッシャー２５、３５金ろう２６、３６金属層２７、３７袋孔３８、５６、５７、５８スルーホール６０、７０、８０静電チャック６２、７２、８２ａ、８２ｂチャック正極静電層６３、７３、８３ａ、８３ｂチャック負極静電層６２ａ、６３ａ半円弧状部６２ｂ、６３ｂ櫛歯部６４セラミック誘電体膜１１３被覆層１１４ろう材

フロントページの続きＦターム(参考） 3K034 AA02 AA08 AA16 AA21 AA22 AA34 BB06 BB14 BC04 BC12 BC16 BC17 BC24 CA02 CA15 CA21 CA26 CA34 CA39 DA04 EA05 EA07 HA01 HA10 JA01 JA02 3K092 PP20 QA05 QB02 QB17 QB18 QB75 QB76 QC21 QC43 QC52 QC62 RF03 RF11 RF13 RF17 RF22 RF26 RF27 TT09 TT21 UA05 UA17 UA18 VV09 VV31 4M106 AA01 BA01 DD23 DJ01 5F004 BB22 BB29

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】セラミック基板の表面または内部に１ま
たは２以上の回路からなる導電体が形成されてなる半導
体製造・検査装置用セラミック基板において、前記導電
体には導電線が電気的に接続され、接続部分および導電
線の少なくとも一部は、非酸化性金属で被覆されてなる
ことを特徴とする半導体製造・検査装置用セラミック基
板。
【請求項２】セラミック基板の表面または内部に１ま
たは２以上の回路からなる導電体が形成されてなる半導
体製造・検査装置用セラミック基板において、前記セラ
ミック基板の底面には緩衝材が形成され、該緩衝材には
導電線が接続されてなるとともに、前記導電線は前記導
電体と電気的に接続され、前記緩衝材および導電線の少
なくとも一部は、非酸化性金属で被覆されてなることを
特徴とする半導体製造・検査装置用セラミック基板。
【請求項３】セラミック基板の表面または内部に１ま
たは２以上の回路からなる導電体が形成されてなる半導
体製造・検査装置用セラミック基板において、前記導電
体には導電線が電気的に接続され、接続部分および導電
線の少なくとも一部は、非酸化性金属で被覆され、さら
に絶縁体で被覆されてなることを特徴とする半導体製造
・検査装置用セラミック基板。
【請求項４】セラミック基板の表面または内部に１ま
たは２以上の回路からなる導電体が形成されてなる半導
体製造・検査装置用セラミック基板において、前記セラ
ミック基板の底面には緩衝材が形成され、該緩衝材には
導電線が接続されてなるとともに、前記導電線は前記導
電体と電気的に接続され、前記緩衝材および導電線の少
なくとも一部は、非酸化性金属で被覆され、さらに絶縁
体で被覆されてなることを特徴とする半導体製造・検査
装置用セラミック基板。
【請求項５】前記絶縁体は、貴金属ペーストで被覆さ
れてなる請求項３または４に記載の半導体製造・検査装
置用セラミック基板。
【請求項６】前記非酸化性金属は、ニッケルである請
求項１〜５のいずれか１に記載の半導体製造・検査装置
用セラミック基板。
【請求項７】前記非酸化性金属は、Ｂ含有ニッケルで
ある請求項１〜５のいずれか１に記載の半導体製造・検
査装置用セラミック基板。
【請求項８】前記緩衝材は、導電性であり、該導電性
緩衝材と回路との端部にスルーホールが介装され、前記
スルーホールを介して前記回路の端部と前記導電性緩衝
材との接続が図られている請求項１〜７のいずれか１に
記載の半導体製造・検査装置用セラミック基板。