JP2001223257A

JP2001223257A - 半導体製造・検査装置用セラミック基板

Info

Publication number: JP2001223257A
Application number: JP2000034002A
Authority: JP
Inventors: Yasutaka Ito; 康隆伊藤; Yasuji Hiramatsu; 靖二平松
Original assignee: Ibiden Co Ltd
Current assignee: Ibiden Co Ltd
Priority date: 2000-02-10
Filing date: 2000-02-10
Publication date: 2001-08-17

Abstract

(57)【要約】【課題】加熱時に、加熱面全体の温度が均一になり、
シリコンウエハ等の被加熱物を均一に加熱することがで
きる半導体製造・検査装置用セラミック基板を提供する
こと。【解決手段】セラミック基板の内部または表面に、そ
の両端に端子部を有する１または２以上の回路からなる
抵抗発熱体が形成された半導体製造・検査装置用セラミ
ック基板であって、少なくとも１の回路両端の端子部近
傍の線幅は、それ以外の部分の回路の線幅より太いこと
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し、特には、シリコンウエハ等
の被加熱物を均一に加熱することができるセラミック基
板に関する。

【０００２】

【従来の技術】半導体は、種々の産業において必要とさ
れる極めて重要な製品であり、半導体チップは、例え
ば、シリコン単結晶を所定の厚さにスライスしてシリコ
ンウエハを作製した後、種々の工程を経て、ウリコンウ
エハ上に回路等を形成することにより製造される。

【０００３】具体的な工程として、例えば、シリコンウ
エハ上に感光性樹脂をエッチングレジストとして形成
し、シリコンウエハのエッチングを行う工程等が挙げら
れる。この感光性樹脂は、通常、液状であり、スピンコ
ータ等を用いてシリコンウエハ表面に塗布されるのであ
るが、塗布後に溶剤等を飛散させるため乾燥させなけれ
ばならず、塗布したシリコンウエハをヒータ上に載置ま
たは保持して加熱することになる。

【０００４】また、回路等が形成されたシリコンウエハ
は、この段階でその回路等が設計通りに動作するか否か
を測定してチェックするプロービング工程が必要であ
り、そのためにウエハプローバーが用いられる。このよ
うなウエハプローバでは、ウエハプローバ上にシリコン
ウエハを載置し、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。

【０００５】このように半導体チップを製造する際に
は、種々の工程において、シリコンウエハを加熱する必
要があり、そのため、ホットプレート（セラミックヒー
タ）、ウエハプローバ、静電チャック、サセプタなど、
抵抗発熱体を備えたセラミック基板をベースとして使用
する半導体製造・検査用装置が盛んに用いられている。

【０００６】そこで、特公平８−８２４７号公報などで
は、抵抗発熱体が形成された窒化物セラミック基板を使
用し、抵抗発熱体近傍の温度を測定しながら、温度制御
する技術が提案されている。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、このよ
うな技術を用いてシリコンウエハを加熱しようした場
合、加熱面に温度差が発生し、これに起因する熱衝撃で
シリコンウエハが破損してしまうという問題が発生し
た。

【０００８】そこで、本発明者らは、加熱面に温度差が
発生する原因について鋭意研究した結果、温度制御を行
っているにも拘らず加熱面に温度差が発生するのは、抵
抗発熱体と外部電源とを接続するために抵抗発熱体の両
端に形成された端子部付近（端子部近傍）の温度が局所
的に上昇し、この局所的な温度上昇を反映した温度差が
加熱面に生じるためであるという事実を突き止めた。

【０００９】このように、抵抗発熱体の端部付近（端子
部近傍）の温度が上昇する原因として、抵抗発熱体の端
子部と外部端子との接点における抵抗の増加に起因して
接点部分が発熱し、この発熱が端子部近傍の抵抗発熱体
の発熱と重複するため、端子部近傍の抵抗発熱体の温度
が他の部分の温度よりも高くなることが考えられる。

【００１０】

【課題を解決するための手段】そこで本発明者らは、さ
らに検討を行い、端子部近傍の抵抗発熱体の線幅を太く
して体積抵抗率を下げ、発熱を抑制することにより、こ
の端子部近傍の抵抗発熱体の温度を他の部分の温度とほ
ぼ同一にすることができることを見い出し、本発明を完
成するに至った。

【００１１】即ち、本発明の半導体製造・検査装置用セ
ラミック基板は、セラミック基板の内部または表面に、
その両端に端子部を有する１または２以上の回路からな
る抵抗発熱体が形成された半導体製造・検査装置用セラ
ミック基板であって、少なくとも１の回路両端の端子部
近傍の線幅は、それ以外の部分の回路の線幅より太いこ
とを特徴とする。

【００１２】

【発明の実施の形態】以下に、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）について説明する。本発明の半導
体装置用セラミック基板は、セラミック基板の内部また
は表面に、その両端に端子部を有する１または２以上の
回路からなる抵抗発熱体が形成された半導体装置用セラ
ミック基板であって、少なくとも１の回路両端の端子部
近傍の線幅は、それ以外の部分の回路の線幅より太いこ
とを特徴とする。

【００１３】本発明の半導体装置用セラミック基板によ
れば、回路両端の端子部近傍の線幅が、それ以外の部分
の回路の線幅よりも太く、端子部近傍の回路の体積抵抗
率が、それ以外の部分の回路の体積抵抗率に比べて低く
なるため、抵抗発熱体に通電した際に、端子部近傍の回
路の発熱は、他の回路部分の発熱と比べて小さくなる。
そのため、端子部とこの端子部に接合された外部端子と
の接点部分における発熱と相殺され、端子部近傍の温度
が局所的に高くなるのが防止される。その結果、加熱時
に、セラミック基板の被加熱物を加熱する面（以下、加
熱面という）全体の温度が均一になる。

【００１４】上記半導体装置用セラミック基板におい
て、上記抵抗発熱体は、その両端に端子部を有する１ま
たは２以上の回路からなる。上記回路の数は特に限定さ
れないが、各回路に異なった電力を投入して温度制御を
行い、加熱面の温度をより均一にすることができる点か
ら２以上であることが好ましい。上記抵抗発熱体は、セ
ラミック基板の内部に形成されていても良いし、セラミ
ック基板の表面に形成されていてもよい。

【００１５】上記抵抗発熱体が、セラミック基板の内部
に形成されている場合、その形成位置は特に限定されな
いが、セラミック基板の中心または中心より加熱面の反
対側の面（以下、底面ともいう）の方向に偏芯した位置
に少なくとも１層形成されていることが好ましい。

【００１６】図１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、図２は、図１におけるＡの部分の拡大底面図
であり、図３(a)は、図１に示すセラミックヒータの一
部を模式的に示す部分拡大断面図である。

【００１７】セラミック基板１１は、円板状に形成され
ており、このセラミック基板１１の底面には、多数の回
路からなる抵抗発熱体１２ａ〜１２ｇ（以下、単に抵抗
発熱体１２ともいう）が形成されている。また、この抵
抗発熱体１２は、セラミック基板１１の加熱面全体の温
度が均一になるように、同心円状のパターンと屈曲線状
のパターンとを組み合わせて形成されている。

【００１８】これら抵抗発熱体１２の両端には、入出力
用の端子部１３ａ〜１３ｎ（以下、単に端子部１３とも
いう）が形成されており、この端子部１３には、図３に
示したように外部端子３７がハンダ等を用いて接合され
ている。なお、図３には、図示していないが、この外部
端子には、配線を備えたソケット等が接続され、電源と
の接続が図られるようになっている。

【００１９】そして、端子部近傍の回路１１２ａ〜１１
２ｎ（以下、単に端子部近傍の回路１１２ともいう）の
線幅は、それ以外の部分の回路（抵抗発熱体）１２の線
幅よりも太く形成されている。

【００２０】端子部近傍の回路１１２の線幅をそれ以外
の部分の回路１２の線幅よりも太く形成する場合、端子
部近傍の回路の線幅は、端子部近傍の回路１１２ａ〜１
１２ｈのように一定の幅であってもよいし、端子部近傍
の回路１１２ｉ〜１１２ｎのように、端子部１３ｉ〜１
３ｎに向かって幅が次第に太くなっていってもよい。

【００２１】なお、図１においては、すべての端子部近
傍の回路１１２の線幅が、それ以外の部分の回路の線幅
よりも太く形成されているが、これは特に好ましい形態
であって、すべての端子部近傍の回路１１２の線幅が太
く形成されている必要はなく、抵抗発熱体のパターン、
形成位置および線幅等を考慮して、加熱面に温度差が発
生しないように回路両端の端子部近傍の回路の線幅が、
それ以外の部分の回路の線幅より太く形成されていれば
よい。ここで、少なくとも１の回路両端の線幅を太く形
成するとしたのは、１の回路には同じ電流が流れるた
め、回路の両端部分で同じように発熱するからである。

【００２２】また、セラミック基板１１には、測温素子
を挿入するための有底孔１４が形成されており、中央に
近い部分には、支持ピン３６を挿入するための貫通孔１
５が形成されている。

【００２３】また、図３（ａ）に示したように、この支
持ピン３６は、その上に半導体ウエハ１９を載置して上
下させることができるようになっており、これにより、
半導体ウエハ１９を図示しない搬送機に渡したり、搬送
機から半導体ウエハ１９を受け取ったりすることができ
る。また、半導体ウエハ１９を支持ピン１６で保持する
ことにより、半導体ウエハ１９を加熱面１１ａに接触さ
せずに加熱することもできる。一方、図３（ｂ）に示し
たように、抵抗発熱体４２がセラミック基板４１中に埋
設されたセラミックヒータ４０とすることもできる。こ
の場合には、端子部４３は、スルーホール４６を介して
外部端子４７と接続される。また、外部端子４７は、ス
ルーホール４６と電気的に接続するＷＣ製の導電体４４
により、支持される。

【００２４】抵抗発熱体１２のパターンとしては、例え
ば、同心円、渦巻き、偏心円、屈曲線などが挙げられ、
これらを組み合わせてもよい。これらのなかでは、セラ
ミック基板全体の温度をより均一にすることができる点
から、同心円状のパターンや図１に示したような同心円
状のパターンと屈曲線状のパターンとを組み合わせたも
のが好ましい。

【００２５】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るものではなく、
例えば、窒化物セラミック、炭化物セラミック、酸化物
セラミック等が挙げられる。

【００２６】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。

【００２７】上記酸化物セラミックとしては、金属酸化
物セラミック、例えば、アルミナ、ジルコニア、コージ
ュライト、ムライト等が挙げられる。これらのセラミッ
クは単独で用いてもよく、２種以上を併用してもよい。

【００２８】これらのセラミックのなかでは、窒化物セ
ラミック、炭化物セラミックの方が酸化物セラミックに
比べて好ましい。熱伝導率が高いからである。また、窒
化物セラミックのなかでは、窒化アルミニウムが最も好
適である。熱伝導率が１８０Ｗ／ｍ・Ｋと最も高いから
である。

【００２９】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。

【００３０】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。

【００３１】ここで、明度のＮは、理想的な黒の明度を
０とし、理想的な白の明度を１０とし、これらの黒の明
度と白の明度との間で、その色の明るさの知覚が等歩度
となるように各色を１０分割し、Ｎ０〜Ｎ１０の記号で
表示したものである。そして、実際の測定は、Ｎ０〜Ｎ
１０に対応する色票と比較して行う。この場合の小数点
１位は０または５とする。

【００３２】このような特性を有するセラミック基板
は、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。

【００３３】非晶質のカーボンは、例えば、Ｃ、Ｈ、Ｏ
だけからなる炭化水素、好ましくは、糖類を、空気中で
焼成することにより得ることができ、結晶質のカーボン
としては、グラファイト粉末等を用いることができる。
また、アクリル系樹脂を不活性雰囲気下で熱分解させた
後、加熱加圧することによりカーボンを得ることができ
るが、このアクリル系樹脂の酸価を変化させることによ
り、結晶性（非晶性）の程度を調整することもできる。

【００３４】セラミック基板１１の形状は、円板形状が
好ましく、その直径は、２００ｍｍ以上が好ましく、２
５０ｍｍ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。
セラミック基板１１の厚さは、５０ｍｍ以下が好まし
く、２０ｍｍ以下がより好ましい。また、１〜５ｍｍが
最適である。上記厚さが薄すぎると、高温で加熱する際
に反りが発生しやすく、一方、厚過ぎると熱容量が大き
く成りすぎて昇温降温特性が低下するからである。

【００３５】また、セラミック基板１１の気孔率は、０
または５％以下が好ましい。上記気孔率はアルキメデス
法により測定する。高温での熱伝導率の低下、反りの発
生を抑制できるからである。

【００３６】セラミック基板１１の内部または底面に抵
抗発熱体１２を形成するためには、金属や導電性セラミ
ックからなる導電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電ペースト層を形成した
後、グリーンシートを積層、焼成することにより、内部
に抵抗発熱体を作製する。一方、表面に抵抗発熱体を形
成する場合には、通常、焼成を行って、セラミック基板
を製造した後、その表面に導体ペースト層を形成し、焼
成することより、抵抗発熱体を作製する。

【００３７】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。

【００３８】上記金属粒子としては、例えば、貴金属
（金、銀、白金、パラジウム）、鉛、タングステン、モ
リブデン、ニッケルなどが好ましい。これらは、単独で
用いてもよく、２種以上を併用してもよい。これらの金
属は、比較的酸化しにくく、発熱するに充分な抵抗値を
有するからである。

【００３９】上記導電性セラミックとしては、例えば、
タングステン、モリブデンの炭化物などが挙げられる。
これらは、単独で用いてもよく、２種以上を併用しても
よい。これら金属粒子または導電性セラミック粒子の粒
径は、０．１〜１００μｍが好ましい。０．１μｍ未満
と微細すぎると、酸化されやすく、一方、１００μｍを
超えると、焼結しにくくなり、抵抗値が大きくなるから
である。

【００４０】上記金属粒子の形状は、球状であっても、
リン片状であってもよい。これらの金属粒子を用いる場
合、上記球状物と上記リン片状物との混合物であってよ
い。上記金属粒子がリン片状物、または、球状物とリン
片状物との混合物の場合は、金属粒子間の金属酸化物を
保持しやすくなり、抵抗発熱体とセラミック基板との密
着性を確実にし、かつ、抵抗値を大きくすることができ
るため有利である。

【００４１】導体ペーストに使用される樹脂としては、
例えば、エポキシ樹脂、フェノール樹脂などが挙げられ
る。また、溶剤としては、例えば、イソプロピルアルコ
ールなどが挙げられる。増粘剤としては、セルロースな
どが挙げられる。

【００４２】抵抗発熱体用の導体ペーストをセラミック
基板の表面に形成する際には、導体ペースト中に金属粒
子のほかに金属酸化物を添加し、金属粒子および金属酸
化物を焼結させたものとすることが好ましい。このよう
に、金属酸化物を金属粒子とともに焼結させることによ
り、セラミック基板と金属粒子とを密着させることがで
きる。

【００４３】金属酸化物を混合することにより、セラミ
ック基板との密着性が改善される理由は明確ではない
が、金属粒子表面や非酸化物からなるセラミック基板の
表面は、その表面がわずかに酸化されて酸化膜が形成さ
れており、この酸化膜同士が金属酸化物を介して焼結し
て一体化し、金属粒子とセラミックとが密着するのでは
ないかと考えられる。また、セラミック基板を構成する
セラミックが酸化物の場合は、当然に表面が酸化物から
なるので、密着性に優れた導体層が形成される。

【００４４】上記金属酸化物としては、例えば、酸化
鉛、酸化亜鉛、シリカ、酸化ホウ素（Ｂ ₂ Ｏ₃ ）、アル
ミナ、イットリアおよびチタニアからなる群から選ばれ
る少なくとも１種が好ましい。これらの酸化物は、抵抗
発熱体の抵抗値を大きくすることなく、金属粒子とセラ
ミック基板との密着性を改善することができるからであ
る。

【００４５】上記酸化鉛、酸化亜鉛、シリカ、酸化ホウ
素（Ｂ₂ Ｏ₃ ）、アルミナ、イットリア、チタニアの割
合は、金属酸化物の全量を１００重量部とした場合、重
量比で、酸化鉛が１〜１０、シリカが１〜３０、酸化ホ
ウ素が５〜５０、酸化亜鉛が２０〜７０、アルミナが１
〜１０、イットリアが１〜５０、チタニアが１〜５０で
あって、その合計が１００重量部を超えない範囲で調整
されていることが好ましい。これらの範囲で、これらの
酸化物の量を調整することにより、特にセラミック基板
との密着性を改善することができる。

【００４６】上記金属酸化物の金属粒子に対する添加量
は、０．１重量％以上１０重量％未満が好ましい。ま
た、このような構成の導体ペーストを使用して抵抗発熱
体を形成した際の面積抵抗率は、１〜４５ｍΩ／□が好
ましい。

【００４７】面積抵抗率が４５ｍΩ／□を超えると、印
加電圧量に対して発熱量は大きくなりすぎて、表面に抵
抗発熱体を設けた半導体装置用セラミック基板では、そ
の発熱量を制御しにくいからである。なお、金属酸化物
の添加量が１０重量％以上であると、面積抵抗率が５０
ｍΩ／□を超えてしまい、発熱量が大きくなりすぎて温
度制御が難しくなり、温度分布の均一性が低下する。

【００４８】抵抗発熱体がセラミック基板の表面に形成
される場合には、抵抗発熱体の表面部分に、金属被覆層
が形成されていることが好ましい。内部の金属焼結体が
酸化されて抵抗値が変化するのを防止するためである。
形成する金属被覆層の厚さは、０．１〜１０μｍが好ま
しい。

【００４９】上記金属被覆層を形成する際に使用される
金属は、非酸化性の金属であれば特に限定されないが、
具体的には、例えば、金、銀、パラジウム、白金、ニッ
ケルなどが挙げられる。これらは、単独で用いてもよ
く、２種以上を併用してもよい。これらのなかでは、ニ
ッケルが好ましい。なお、抵抗発熱体をセラミック基板
の内部に形成する場合には、抵抗発熱体表面が酸化され
ることがないため、被覆は不要である。本発明の半導体
装置用セラミック基板は、２００℃以上で使用すること
ができる。

【００５０】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。

【００５１】上記熱電対の金属線の接合部位の大きさ
は、各金属線の素線径と同一か、もしくは、それよりも
大きく、かつ、０．５ｍｍ以下がよい。このような構成
によって、接合部分の熱容量が小さくなり、温度が正確
に、また、迅速に電流値に変換されるのである。このた
め、温度制御性が向上してウエハの加熱面の温度分布が
小さくなるのである。上記熱電対としては、例えば、Ｊ
ＩＳ−Ｃ−１６０２（１９８０）に挙げられるように、
Ｋ型、Ｒ型、Ｂ型、Ｅ型、Ｊ型、Ｔ型熱電対が挙げられ
る。

【００５２】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。

【００５３】上記ホットプレート（セラミックヒータ）
は、セラミック基板の表面または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。

【００５４】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。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。

【００５５】この静電チャック２０では、セラミック基
板３の内部にチャック正負電極層２２、２３が埋設さ
れ、その電極上にセラミック誘電体膜４０が形成されて
いる。また、セラミック基板３の内部には、抵抗発熱体
１１が設けられ、シリコンウエハ９を加熱することがで
きるようになっている。なお、セラミック基板３には、
必要に応じて、ＲＦ電極が埋設されていてもよい。

【００５６】また、（ｂ）に示したように、静電チャッ
ク２０は、通常、平面視円形状に形成されており、セラ
ミック基板２１の内部に図４に示した半円弧状部２２ａ
と櫛歯部２２ｂとからなるチャック正極静電層２２と、
同じく半円弧状部２３ａと櫛歯部２３ｂとからなるチャ
ック負極静電層２３とが、互いに櫛歯部２２ｂ、２３ｂ
を交差するように対向して配置されている。

【００５７】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２２とチャック負極静電層２３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。

【００５８】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
のチャック正極静電層８２ａ、８２ｂおよび２枚のチャ
ック負極静電層８３ａ、８３ｂは、それぞれ交差するよ
うに形成されている。なお、円形等の電極が分割された
形態の電極を形成する場合、その分割数は特に限定され
ず、５分割以上であってもよく、その形状も扇形に限定
されない。

【００５９】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。図７は、本発明の半導体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。

【００６０】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７が形
成されるとともに、溝７の一部にシリコンウエハを吸引
するための複数の吸引孔８が設けられており、溝７を含
むセラミック基板３の大部分にシリコンウエハの電極と
接続するためのチャックトップ導体層２が円形状に形成
されている。

【００６１】一方、セラミック基板３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１に示
したような同心円状のパターンと屈曲線状のパターンと
を組み合わせた抵抗発熱体４１が設けられており、抵抗
発熱体４１の両端に形成された端子部には、外部端子が
接続、固定されている。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５とグランド電
極６とが設けられている。

【００６２】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、
回路が正常に動作するか否かをテストする導通テストを
行うことができる。

【００６３】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。まず、図１に示したセラミック基
板１１の底面に抵抗発熱体１２が形成されたセラミック
ヒータの製造方法について説明する。

【００６４】(1) セラミック基板の作製工程上述した窒化アルミニウムなどの窒化物セラミックに必
要に応じてイットリア等の焼結助剤やバインダ等を配合
してスラリーを調製した後、このスラリーをスプレード
ライ等の方法で顆粒状にし、この顆粒を金型などに入れ
て加圧することにより板状などに成形し、生成形体（グ
リーン）を作製する。この際、カーボンを含有させても
よい。

【００６５】次に、生成形体に、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１
５となる部分や熱電対などの測温素子を埋め込むための
有底孔１４となる部分を形成する。

【００６６】次に、この生成形体を加熱、焼成して焼結
させ、セラミック製の板状体を製造する。この後、所定
の形状に加工することにより、セラミック基板１１を作
製するが、焼成後にそのまま使用することができる形状
としてもよい。加圧しながら加熱、焼成を行うことによ
り、気孔のないセラミック基板１１を製造することが可
能となる。加熱、焼成は、焼結温度以上であればよい
が、窒化物セラミックでは、１０００〜２５００℃であ
る。

【００６７】(2) セラミック基板に導体ペーストを印刷
する工程導体ペーストは、一般に、金属粒子、樹脂、溶剤からな
る粘度の高い流動物である。この導体ペーストをスクリ
ーン印刷などを用い、抵抗発熱体を設けようとする部分
に印刷を行うことにより、導体ペースト層を形成する。
このとき、上述したように端子部近傍の回路１１２の線
幅が、それ以外の部分の回路の線幅より太くなるように
導電性ペーストを印刷する。また、抵抗発熱体は、セラ
ミック基板全体を均一な温度にする必要があることか
ら、図１に示すような同心円状と屈曲線状とを組み合わ
せたパターンに印刷することが好ましい。導体ペースト
層は、焼成後の抵抗発熱体１２の断面が、方形で、偏平
な形状となるように形成することが好ましい。

【００６８】(3) 導体ペーストの焼成セラミック基板１１の底面に印刷した導体ペースト層を
加熱焼成して、樹脂、溶剤を除去するとともに、金属粒
子を焼結させ、セラミック基板１１の底面に焼き付け、
抵抗発熱体１２を形成する。加熱焼成の温度は、５００
〜１０００℃が好ましい。導体ペースト中に上述した金
属酸化物を添加しておくと、金属粒子、セラミック基板
および金属酸化物が焼結して一体化するため、抵抗発熱
体とセラミック基板との密着性が向上する。

【００６９】(4) 金属被覆層の形成抵抗発熱体１２表面には、金属被覆層を設けることが望
ましい。金属被覆層は、電解めっき、無電解めっき、ス
パッタリング等により形成することができるが、量産性
を考慮すると、無電解めっきが最適である。

【００７０】(5) 端子等の取り付け抵抗発熱体１２のパターンの端部に電源との接続のため
の外部端子を半田で取り付ける。また、有底孔１４に熱
電対を挿入し、ポリイミド等の耐熱樹脂、セラミックで
封止し、セラミックヒータ１０とする。

【００７１】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。

【００７２】セラミック基板の内部に電極を設ける場合
には、金属箔等をセラミック基板の内部に埋設すればよ
い。また、セラミック基板の表面に導体層を形成する場
合には、スパッタリング法やめっき法を用いることがで
き、これらを併用してもよい。

【００７３】次に、セラミック基板の内部に抵抗発熱体
が形成されたセラミックヒータの製造方法について説明
する。 (1) セラミック基板の作製工程まず、窒化物セラミックの粉末をバインダ、溶剤等と混
合してペーストを調製し、これを用いてグリーンシート
を作製する。上述したセラミック粉末としては、窒化ア
ルミニウムなどを使用することができ、必要に応じて、
イットリア等の焼結助剤を加えてもよい。

【００７４】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。

【００７５】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を
作製する。グリーンシートの厚さは、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外部端
子と接続するためのスルーホールとなる部分等を形成す
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。

【００７６】(2) グリーンシート上に導体ペーストを印
刷する工程グリーンシート上に、金属ペーストまたは導電性セラミ
ックを含む導電性ペーストを印刷する。このとき、上述
したように端子部近傍の回路の線幅が、それ以外の部分
の回路の線幅より太くなるように導電性ペーストを印刷
する。これらの導電ペースト中には、金属粒子または導
電性セラミック粒子が含まれている。タングステン粒子
またはモリブデン粒子の平均粒子径は、０．１〜５μｍ
が好ましい。平均粒子が０．１μｍ未満であるか、５μ
ｍを超えると、導体ペーストを印刷しにくいからであ
る。

【００７７】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。

【００７８】(3) グリーンシートの積層工程導体ペーストを印刷していないグリーンシートを、導体
ペーストを印刷したグリーンシートの上下に積層する。
このとき、上側に積層するグリーンシートの数を下側に
積層するグリーンシートの数よりも多くして、抵抗発熱
体の形成位置を底面側の方向に偏芯させる。具体的に
は、上側のグリーンシートの積層数は２０〜５０枚が、
下側のグリーンシートの積層数は５〜２０枚が好まし
い。

【００７９】(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
ートおよび内部の導体ペーストを焼結させる。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。

【００８０】なお、焼成を行った後に、測温素子を挿入
するための有底孔を設けてもよい。有底孔は、表面研磨
後に、ドリル加工やサンドブラストなどのブラスト処理
を行うことにより形成することができる。また、内部の
抵抗発熱体と接続するためのスルーホールに端子を接続
し、加熱してリフローする。加熱温度は、半田処理の場
合には９０〜１１０℃が好適であり、ろう材での処理の
場合には、９００〜１１００℃が好適である。さらに、
測温素子としての熱電対などを耐熱性樹脂で封止し、セ
ラミックヒータとする。

【００８１】このセラミックヒータでは、その上にシリ
コンウエハ等を載置するか、または、シリコンウエハ等
を支持ピンで保持させた後、シリコンウエハ等の加熱や
冷却を行いながら、種々の操作を行うことができる。

【００８２】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。

【００８３】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。

【００８４】以下、本発明をさらに詳細に説明する。

【実施例】（実施例１）セラミックヒータの製造（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、酸化イットリウム（Ｙ₂ Ｏ
₃ ：イットリア、平均粒径０．４μｍ）４重量部、アク
リル系樹脂バインダ１１．５重量部およびアルコールか
らなる組成物のスプレードライを行い、顆粒状の粉末を
作製した。

【００８５】（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
の生形成体にドリル加工を施し、半導体ウエハの支持ピ
ンを挿入する貫通孔となる部分、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：２ｍ
ｍ）を形成した。

【００８６】（３）加工処理の終わった生成形体を温
度：１８００℃、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焼結体を得
た。次に、この板状体から直径２１０ｍｍの円板体を切
り出し、セラミック性の板状体（セラミック基板１１）
とした。（４）上記（３）で得た焼結体の底面に、スクリーン印
刷にて導体ペーストを印刷した。印刷パターンは、図１
に示したような同心円状と屈曲線状とを組み合わせたパ
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。

【００８７】この導体ペーストは、銀−鉛ペーストであ
り、銀１００重量部に対して、酸化鉛（５重量％）、酸
化亜鉛（５５重量％）、シリカ（１０重量％）、酸化ホ
ウ素（２５重量％）およびアルミナ（５重量％）からな
る金属酸化物を７．５重量部含むものであった。また、
銀粒子は、平均粒径が４．５μｍで、リン片状のもので
あった。

【００８８】（４）次に、導体ペーストを印刷した焼結
体を７８０℃で加熱、焼成して、導体ペースト中の銀、
鉛を焼結させるとともに焼結体に焼き付け、抵抗発熱体
を形成した。銀−鉛の抵抗発熱体１２は、その端子部近
傍で、厚さが５μｍ、最大線幅が１．６ｍｍ、面積抵抗
率が９．２ｍΩ／□であり、上記端子部近傍以外の部分
で、厚さが５μｍ、線幅が０．８ｍｍ、面積抵抗率が
９．２ｍΩ／□である。（５）次に、硫酸ニッケル８０ｇ／ｌ、次亜リン酸ナト
リウム２４ｇ／ｌ、酢酸ナトリウム１２ｇ／ｌ、ほう酸
８ｇ／ｌ、塩化アンモニウム６ｇ／ｌを含む水溶液から
なる無電解ニッケルめっき浴に上記（４）で作製した焼
結体を浸漬し、銀−鉛の抵抗発熱体１２の表面に厚さ１
μｍの金属被覆層（ニッケル層）を析出させた。

【００８９】（６）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、銀−鉛半
田ペースト（田中貴金属製）を印刷して半田層を形成し
た。ついで、半田層の上にコバール製の外部端子を載置
して、４２０℃で加熱リフローし、外部端子を抵抗発熱
体の表面に取り付けた。（７）温度制御のための熱電対を有底孔に挿入し、ポリ
イミド樹脂を充填し、１９０℃で２時間硬化させ、セラ
ミックヒータ１０（図１参照）を得た。

【００９０】（実施例２）（１）窒化アルミニウム粉末（トクヤマ社製、平均粒径
１．１μｍ）１００重量部、酸化イットリウム（Ｙ₂ Ｏ
₃ ：イットリア、平均粒径０．４μｍ）４重量部、アク
リル系樹脂バインダ１１．５重量部およびアルコールか
らなる組成物のスプレードライを行い、顆粒状の粉末を
作製した。（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。この生形成体に
ドリル加工を施し、半導体ウエハの支持ピンを挿入する
貫通孔となる部分、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：２ｍｍ）を形成し
た。

【００９１】（３）加工処理の終わった生成形体を温
度：１８００℃、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焼結体を得
た。次に、この板状体から直径２１０ｍｍの円板体を切
り出し、セラミック性の板状体（セラミック基板）とし
た。（４）上記（３）で得た焼結体の底面に、スクリーン印
刷にて導体ペーストを印刷した。印刷パターンは、図１
０に示したような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ＰＳ６０３
Ｄを使用した。

【００９２】この導体ペーストは、銀−鉛ペーストであ
り、銀１００重量部に対して、酸化鉛（５重量％）、酸
化亜鉛（５５重量％）、シリカ（１０重量％）、酸化ホ
ウ素（２５重量％）およびアルミナ（５重量％）からな
る金属酸化物を７．５重量部含むものであった。また、
銀粒子は、平均粒径が４．５μｍで、リン片状のもので
あった。

【００９３】（４）次に、導体ペーストを印刷した焼結
体を７８０℃で加熱、焼成して、導体ペースト中の銀、
鉛を焼結させるとともに焼結体に焼き付け、抵抗発熱体
を形成した。銀−鉛の抵抗発熱体は、その端子部近傍
で、厚さが５μｍ、最大線幅が１．６ｍｍ、面積抵抗率
が８．１ｍΩ／□であり、上記端子部近傍以外の部分
で、厚さが５μｍ、線幅が０．８ｍｍ、面積抵抗率が
８．１ｍΩ／□である。（５）次に、硫酸ニッケル８０ｇ／ｌ、次亜リン酸ナト
リウム２４ｇ／ｌ、酢酸ナトリウム１２ｇ／ｌ、ほう酸
８ｇ／ｌ、塩化アンモニウム６ｇ／ｌを含む水溶液から
なる無電解ニッケルめっき浴に上記（４）で作製した焼
結体を浸漬し、銀−鉛の抵抗発熱体１２の表面に厚さ１
μｍの金属被覆層（ニッケル層）を析出させた。

【００９４】（６）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、銀−鉛半
田ペースト（田中貴金属製）を印刷して半田層を形成し
た。ついで、半田層の上にコバール製の外部端子を載置
して、４２０℃で加熱リフローし、外部端子を抵抗発熱
体の表面に取り付けた。（７）温度制御のための熱電対を有底孔に挿入し、ポリ
イミド樹脂を充填し、１９０℃で２時間硬化させ、セラ
ミックヒータ（図１０参照）を得た。

【００９５】（比較例１）端子部近傍の回路を含む抵抗
発熱体全体の線幅を０．８ｍｍとした以外は、実施例１
と同様にして半導体装置用セラミック基板を製造した。

【００９６】（比較例２）端子部近傍の回路を含む抵抗
発熱体全体の線幅を０．８ｍｍとした以外は、実施例２
と同様にして半導体装置用セラミック基板を製造した。

【００９７】実施例１、２および比較例１、２のセラミ
ックヒータについて、通電を行って４５０℃まで加熱
し、加熱面全体の温度をサーモビュア（日本データム社
製ＩＲ１６２０１２−００１２）で測定した。

【００９８】その結果、実施例１、２に係るセラミック
ヒータでは、加熱面全体がほぼ均一な温度であったのに
対し、比較例１、２に係るセラミックヒータでは、端子
部近傍の温度が局所的に高くなり、加熱面に温度分布が
生じていた。

【００９９】実施例１、２に係るセラミックヒータの加
熱面にシリコンウエハを載置して、４５０℃にシリコン
ウエハを加熱したが、シリコンウエハは破損しなかっ
た。一方、比較例１、２に係るセラミックヒータの加熱
面にシリコンウエハを載置して、４５０℃にシリコンウ
エハを加熱したところ、加熱面の温度の不均一に起因し
てシリコンウエハの破損が発生した。

【０１００】（実施例３）静電チャックの製造（１）窒化アルミニウム粉末（トクヤマ社製、平均粒径
１．１μｍ）１００重量部、イットリア（平均粒径０．
４μｍ）４重量部、アクリル系樹脂バインダ１１．５重
量部、分散剤０．５重量部および１−ブタノールとエタ
ノールとからなるアルコール５３重量部を混合した組成
物を用い、ドクターブレード法を用いて成形することに
より厚さ０．４７ｍｍのグリーンシートを得た。（２）次に、このグリーンシートを８０℃で５時間乾燥
した後、パンチングを行い、抵抗発熱体と外部端子とを
接続するためのスルーホール用貫通孔を設けた。

【０１０１】（３）平均粒子径１μｍのタングステンカ
ーバイド粒子１００重量部、アクリル系バインダ３．０
重量部、α−テルピネオール溶媒３．５重量部、分散剤
０．３重量部を混合して導電性ペーストＡを調製した。
また、平均粒子径３μｍのタングステン粒子１００重量
部、アクリル系バインダ１．９重量部、α−テルピネオ
ール溶媒３．７重量部、分散剤０．２重量部を混合して
導電性ペーストＢを調製した。

【０１０２】（４）グリーンシートの表面に、上記導電
性ペーストＡをスクリーン印刷法により印刷し、抵抗発
熱体を形成した。印刷パターンは、同心円状と屈曲線状
とを組み合わせたパターンとした（図１参照）。また、
他のグリーンシートに図４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。

【０１０３】さらに、外部端子を接続するための上記ス
ルーホール用貫通孔に導電性ペーストＢを充填した。静
電電極パターンは、櫛歯電極（２２ｂ、２３ｂ）からな
り、２２ｂ、２３ｂはそれぞれ２２ａ、２３ａと接続す
る（図４（ｂ）参照）。

【０１０４】上記処理の終わったグリーンシートに、さ
らに、タングステンペーストを印刷しないグリーンシー
トを上側（加熱面側）に３４枚、下側（底面側）に１３
枚積層し、その上に静電電極パターンからなる導体ペー
スト層を印刷したグリーンシートを積層し、さらにその
上にタングステンペーストを印刷していないグリーンシ
ートを２枚積層し、これらを１３０℃、８０ｋｇ／ｃｍ
² の圧力で圧着して積層体を形成した。

【０１０５】（５）次に、得られた積層体を窒素ガス
中、６００℃で５時間脱脂し、その後、１８９０℃、圧
力１５０ｋｇ／ｃｍ² の条件で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の円板状に切り出し、内部に、端子部近傍
で厚さが５μｍ、最大線幅が資１．６ｍｍ、面積抵抗率
が３２ｍΩ／□であり、端子部近傍以外の部分で厚さが
５μｍ、最大線幅が資１．６ｍｍ、面積抵抗率が３２ｍ
Ω／□である抵抗発熱体３２および厚さ６μｍのチャッ
ク正極静電層２２、チャック負極静電層２３を有する窒
化アルミニウム製の板状体とした。

【０１０６】（６）上記（５）で得たセラミック基板２
１を、ダイアモンド砥石で研磨した後、マスクを載置
し、ＳｉＣ等によるブラスト処理によって、表面に熱電
対のための有底孔（直径：１．２ｍｍ、深さ２．０ｍ
ｍ）を設けた。

【０１０７】（７）さらに、スルーホールが形成されて
いる部分をえぐり取って袋孔とし、この袋孔にＮｉ−Ａ
ｕからなる金ろうを用い、７００℃で加熱リフローして
コバール製の外部端子を接続させた。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。

【０１０８】（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、図１に示すパターンの抵抗発熱
体を有する静電チャックの製造を終了した。

【０１０９】得られた静電チャックにシリコンウエハを
載置し、１ｋＶの電圧を印加し、ウエハを吸着させなが
ら資４５０℃で加熱した。その結果、シリコンウエハに
破損は発生しなかった。

【０１１０】（実施例４）ウエハプローバの製造（１）窒化アルミニウム粉末（トクヤマ社製、平均粒径
１．１μｍ）１００重量部、イットリア（平均粒径０．
４μｍ）４重量部、アクリル系樹脂バインダ１１．５重
量部、分散剤０．５重量部および１−ブタノールとエタ
ノールとからなるアルコール５３重量部を混合した組成
物を用い、ドクターブレード法を用いて成形することに
より厚さ０．４７ｍｍのグリーンシートを得た。（２）次に、このグリーンシートを８０℃で５時間乾燥
した後、パンチングを行い、抵抗発熱体と外部端子とを
接続するためのスルーホール用貫通孔を設けた。

【０１１１】（３）平均粒子径１μｍのタングステンカ
ーバイド粒子１００重量部、アクリル系バインダ３．０
重量部、α−テルピネオール溶媒３．５重量部、分散剤
０．３重量部を混合して導電性ペーストＡを調製した。
また、平均粒子径３μｍのタングステン粒子１００重量
部、アクリル系バインダ１．９重量部、α−テルピネオ
ール溶媒３．７重量部、分散剤０．２重量部を混合して
導電性ペーストＢを調製した。

【０１１２】（４）グリーンシートの表面に、上記導電
性ペーストＡをスクリーン印刷法により印刷し、格子状
のガード電極用印刷層５およびグランド電極用印刷層６
を形成した（図７および図９参照）。また、外部端子を
接続するための上記スルーホール用貫通孔に導電性ペー
ストＢを充填してスルーホール用充填層を形成した。そ
して、導電性ペーストが印刷されたグリーンシートおよ
び印刷がされていないグリーンシートを５０枚積層し、
１３０℃、８０ｋｇ／ｃｍ² の圧力で一体化した。

【０１１３】（５）一体化させた積層体を６００℃で５
時間脱脂し、その後、１８９０℃、圧力１５０ｋｇ／ｃ
ｍ² の条件で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。この板状体を直径２３０ｍ
ｍの円状に切り出してセラミック基板とした。なお、ス
ルーホールの大きさは直径０．２ｍｍ、深さ０．２ｍｍ
であった。また、ガード電極５、グランド電極６の厚さ
は１０μｍ、ガード電極５の焼結体厚み方向での形成位
置は抵抗発熱体から１ｍｍのところ、一方、グランド電
極６の焼結体厚み方向での形成位置は、チャック面から
１．２ｍｍところであった。

【０１１４】（６）上記（５）で得たセラミック基板
を、ダイアモンド砥石で研磨した後、マスクを載置し、
ＳｉＣ等によるブラスト処理によって、表面に熱電対取
付け用凹部およびウエハ吸着用の溝７（幅０．５ｍｍ、
深さ０．５ｍｍ）を形成した。

【０１１５】（７）さらに、溝７を形成したチャック面
に対向する裏面（底面）に導電性ペーストを印刷して抵
抗発熱体用のペースト層を形成した。この導電性ペース
トは、プリント配線板のスルーホール形成に用いられて
いる徳力化学研究所製のソルベストＰＳ６０３Ｄを使用
した。すなわち、この導電性ペーストは、銀／鉛ペース
トであり、酸化鉛、酸化亜鉛、シリカ、酸化ホウ素、ア
ルミナからなる金属酸化物（それぞれの重量比率は、５
／５５／１０／２５／５）を銀の量に対して７．５重量
％含むものである。なお、この導電性ペースト中の銀と
しては、平均粒径４．５μｍのリン片状のものを用い
た。

【０１１６】（８）底面に導電性ペーストを印刷して回
路を形成したセラミック基板（セラミック基板）を７８
０℃で加熱焼成して、導電ペースト中の銀、鉛を焼結さ
せるとともにセラミック基板に焼き付け、抵抗発熱体を
形成した。なお、抵抗発熱体のパターンは、同心円状と
屈曲線状とを組み合わせたパターンとした（図１参
照）。次いで、このセラミック基板を、硫酸ニッケル３
０ｇ／ｌ、ほう酸３０ｇ／ｌ、塩化アンモニウム３０ｇ
／ｌ、ロッシェル塩６０ｇ／ｌを含む水溶液からなる無
電解ニッケルめっき浴中に浸漬して、上記導電性ペース
トからなる抵抗発熱体の表面に、さらに厚さ１μｍ、ホ
ウ素の含有量が１重量％以下であるニッケル層を析出さ
せて抵抗発熱体を肥厚化させ、その後１２０℃で３時間
の熱処理を行った。こうして得られたニッケル層を含む
抵抗発熱体４１は、その端子部近傍で、厚さが５μｍ、
最大線幅が１．６ｍｍ、面積抵抗率が７．８ｍΩ／□で
あり、上記端子部近傍以外の部分で、厚さが５μｍ、線
幅が０．８ｍｍ、面積抵抗率が７．８ｍΩ／□である。

【０１１７】（９）溝７が形成されたチャック面に、ス
パッタリング法にてＴｉ、Ｍｏ、Ｎｉの各層を順次積層
した。このスパッタリングは、装置として日本真空技術
社製のＳＶ−４５４０を用い、気圧：０．６Ｐａ、温
度：１００℃、電力：２００Ｗ、処理時間：３０秒〜１
分の条件で行い、スパッタリングの時間は、スパッタリ
ングする各金属によって調整した。得られた膜は、蛍光
Ｘ線分析計の画像からＴｉは０．３μｍ、Ｍｏは２μ
ｍ、Ｎｉは１μｍであった。

【０１１８】（１０）上記（９）で得られたセラミック
基板を、硫酸ニッケル３０ｇ／ｌ、ほう酸３０ｇ／ｌ、
塩化アンモニウム３０ｇ／ｌ、ロッシェル塩６０ｇ／ｌ
を含む水溶液からなる無電解ニッケルめっき浴に浸漬し
て、チャック面に形成されている溝７の表面に、ホウ素
の含有量が１重量％以下のニッケル層（厚さ７μｍ）を
析出させ、１２０℃で３時間熱処理した。さらに、セラ
ミック基板表面（チャック面側）にシアン化金カリウム
２ｇ／ｌ、塩化アンモニウム７５ｇ／ｌ、クエン酸ナト
リウム５０ｇ／ｌ、次亜リン酸ナトリウム１０ｇ／ｌか
らなる無電解金めっき液に９３℃の条件で１分間浸漬し
て、セラミック基板のチャック面側のニッケルめっき層
上に、さらに厚さ１μｍの金めっき層を積層してチャッ
クトップ導体層２を形成した。

【０１１９】（１１）次いで、溝７から裏面に抜ける空
気吸引孔８をドリル加工して穿孔し、さらにスルーホー
ル１６、１７を露出させるための袋孔を設けた。この袋
孔にＮｉ−Ａｕ合金（Ａｕ８１．５ｗｔ％、Ｎｉ１８．
４ｗｔ％、不純物０．１ｗｔ％）からなる金ろうを用
い、９７０℃で加熱リフローさせてコバール製の外部端
子を接続させた。また、上記抵抗発熱体４１に半田合金
（錫９／鉛１）を介してコバール製の外部端子を形成し
た。（１２）温度制御のために、複数の熱電対を凹部に埋め
込み（図示せず）、ウエハプローバ付きヒータとした。

【０１２０】（１３）この後、通常は、上記ウエハプロ
ーバ付きヒータをステンレス鋼製の支持台上にセラミッ
クファイバー（イビデン製、商品名、イビウール）から
なる断熱材を介して固定し、その支持台上には冷却ガス
の噴射ノズルを設けて該ウエハプローバの温度調製を行
うようにする。

【０１２１】得られたウエハプローバ付きヒータにシリ
ンコウエハを載置し、空気吸引孔８からの空気を吸引し
て、該ヒータ上に載置されるウエハを吸着支持しなが
ら、１５０℃に加熱した。その結果、シリコンウエハに
破損は発生しなかった。

【０１２２】

【発明の効果】以上説明したように、本発明に係る半導
体製造・検査装置用セラミック基板は、少なくとも１の
回路両端の端子部近傍の線幅は、それ以外の部分の回路
の線幅より太いため、抵抗発熱体に通電した際に、端子
部近傍の回路の発熱は、他の回路部分の発熱と比べて小
さくなる。そのため、端子部とこの端子部に接合された
外部端子との接点部分における発熱と相殺され、端子部
近傍の温度が局所的に高くなることはない。その結果、
加熱時に、半導体装置用セラミック基板の加熱面全体の
温度が均一になる。

【図面の簡単な説明】

【図１】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部である。

【図２】図１におけるＡの部分の拡大底面図である。

【図３】（ａ）は、図１に示すセラミックヒータの一部
を模式的に示す部分拡大断面図であり、（ｂ）は、抵抗
発熱体が埋設されたセラミックヒータの部分拡大断面図
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】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の平面図である。

【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】セラミックヒータの他の一例を模式的に示す
底面部である。

【符号の説明】

２チャックトップ導体層３、１１、２１、７１、８１セラミック基板５ガード電極６グランド電極７溝８空気吸引孔１０、１００半導体装置用セラミック基板１１、１１１セラミック基板１２ａ〜１２ｇ、３２、４１、４２、１０１２抵抗発
熱体１１２ａ〜１１２ｎ端子部近傍の回路１３ａ〜１３ｎ、４３端子部１４有底孔１５、４５貫通孔１６、１７スルーホール１９半導体ウエハ（シリコンウエハ）２０、７０、８０静電チャック２２、７２、８２ａ、８２ｂチャック正極静電層２３、７３、８３ａ、８３ｂチャック負極静電層３６支持ピン３７、４７外部端子４４導電体４６スルーホール

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁷ 識別記号ＦＩテーマコート゛(参考）Ｈ０５Ｂ 3/20 ３５６Ｈ０１Ｌ 21/302 ＢＦターム(参考） 3K034 AA02 AA03 AA06 AA12 AA16 AA19 AA21 AA22 AA34 AA37 BA02 BA06 BA08 BA12 BA15 BA19 BB06 BB14 BC04 BC12 BC17 BC21 CA02 CA03 CA15 CA17 CA22 CA26 CA27 DA04 EA04 EA07 HA10 JA01 JA10 4M106 AA01 BA01 CA01 CA31 CA61 DD10 DD30 DJ02 5F004 AA16 BB18 BB22 CA04 5F031 CA02 HA10 HA13 HA18 HA33 HA37 JA01 JA46 5F045 BB16 DP01 EK09 EM05

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】セラミック基板の内部または表面に、そ
の両端に端子部を有する１または２以上の回路からなる
抵抗発熱体が形成された半導体製造・検査装置用セラミ
ック基板であって、少なくとも１の回路両端の端子部近
傍の線幅は、それ以外の部分の回路の線幅より太いこと
を特徴とする半導体製造・検査装置用セラミック基板。