JP2002160974A - 窒化アルミニウム焼結体、窒化アルミニウム焼結体の製造方法、セラミック基板およびセラミック基板の製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 大口径の半導体ウエハを載置等し得る大型の
セラミック基板を製造しても、上記セラミック基板の強
度が、従来のよりも高いため、押圧等に起因した割れや
破損等が発生しにくいセラミック基板の製造方法を提供
する。 【解決手段】 その表面または内部に導電体が形成され
てなるセラミック基板の製造方法であって、セラミック
粉末を含む成形体の焼成を行って一次焼結体を製造した
後、上記一次焼結体に１４００〜１８００℃の温度範囲
でアニーリング処理を施すことを特徴とするセラミック
基板の製造方法。

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
ーバのチャックトップ板など、半導体の製造用や検査用
の装置として用いられる窒化アルミニウム焼結体とその
製造方法、および、該窒化アルミニウム焼結体をその材
料として含むセラミック基板とその製造方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】エッチング装置や、化学的気相成長装置
等を含む半導体製造・検査装置等においては、従来、ス
テンレス鋼やアルミニウム合金などの金属製基材を用い
たヒータやウエハプローバ用チャックトップ板等が用い
られてきた。

【０００３】ところが、このような金属製のヒータは、
以下のような問題があった。まず、金属製であるため、
ヒータ板の厚みは、１５ｍｍ程度と厚くしなければなら
ない。なぜなら、薄い金属板では、加熱に起因する熱膨
張により、反り、歪み等が発生していまい、金属板上に
載置した半導体ウエハが破損したり傾いたりしてしまう
からである。しかしながら、ヒータ板の厚みを厚くする
と、ヒータの重量が重くなり、また、嵩張ってしまうと
いう問題があった。

【０００４】また、抵抗発熱体に印加する電圧や電流量
を変えることにより、半導体ウエハ等の被加熱物を加熱
する面（以下、加熱面という）の温度を制御するのであ
るが、金属板が厚いために、電圧や電流量の変化に対し
てヒータ板の温度が迅速に追従せず、温度制御しにくい
という問題もあった。

【０００５】そこで、特開平４−３２４２７６号公報で
は、基板として、熱伝導率が高く、強度も大きい非酸化
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ホットプレートが提案さ
れている。

【０００６】このようなホットプレートでは、高温にお
いても機械的な強度の大きいセラミック基板を用いてい
るため、セラミック基板の厚さを薄くして熱容量を小さ
くすることができ、その結果、電圧や電流量の変化に対
してセラミック基板の温度を迅速に追従させることがで
きる。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、最近、
半導体ウエハの径が大きくなるに従って、これら半導体
装置の製造に用いられるセラミック基板の大きさも大き
くなっており、これらセラミック基板に押圧力がかかっ
た際、割れや破損等がないようにするために、より大き
な強度を有するセラミック基板が求められているが、現
状では、そのような大きな強度を有するセラミック基板
は得られていない。

【０００８】本発明は、上記課題を解決するためになさ
れたものであり、従来よりも高い強度を有する窒化アル
ミニウム焼結体とその製造方法、および、該窒化アルミ
ニウム焼結体をその材料として含むセラミック基板とそ
の製造方法を提供することを目的とする。

【０００９】

【課題を解決するための手段】本発明者らは、上記目的
を達成するために鋭意研究した結果、セラミック粉末を
含む成形体を作製し、脱脂、焼成を行うことにより、一
旦、一次焼結体を製造した後、１４００〜１８００℃の
温度範囲でこの一次焼結体にアニーリング処理を施すこ
とにより、高強度の窒化アルミニウム焼結体や該窒化ア
ルミニウム焼結体を材料として含むセラミック基板が得
られることを見出し、本発明を完成させるに至った。

【００１０】すなわち、第一の本発明のセラミック基板
は、その表面または内部に導電体が形成されてなるセラ
ミック基板であって、その曲げ強度が３５０ＭＰａ以上
であることを特徴とするセラミック基板である。また、
第一の本発明の窒化アルミニウム焼結体は、曲げ強度が
３５０ＭＰａ以上であることを特徴とする窒化アルミニ
ウム焼結体である。

【００１１】第一の本発明では、セラミック基板（窒化
アルミニウム焼結体）の曲げ強度が３５０ＭＰａ以上と
大きいため、大口径の半導体ウエハを載置等し得る大型
のセラミック基板を製造した際に、高温下でセラミック
基板に押圧力等が作用した場合であっても、この押圧等
に起因した割れや破損が発生しにくく、また、粒子同士
が強固に接合されているため、脱粒も発生しにくい。従
って、ウエハプローバ用のチャックトップ板やプローブ
カード、ホットプレート、静電チャック等の種々の用途
に好適に使用し得る。なお、本発明書において、一次焼
結体とは、セラミック粉末（窒化アルミニウム粉末）を
含む成形体を焼成したもので、アニーリング処理を施し
ていないものをいうこととする。従って、単に焼結体と
いう場合には、一次焼結体にアニーリング処理を施した
本発明の焼結体を意味する。また、高温下とは、本発明
書では、１５０℃以上の温度をいうものとする。上記セ
ラミック基板は、生成形体を焼成することにより得た上
記一次焼結体に、例えば、１４００〜１８００℃の温度
条件でアニーリング処理を施すことにより製造すること
ができる。

【００１２】第二の本発明のセラミック基板は、その表
面または内部に導電体が形成されてなるセラミック基板
であって、その表面を構成する粒子の形状が丸みを帯び
ていることを特徴とするセラミック基板である。また、
第二の本発明の窒化アルミニウム焼結体は、表面を構成
する粒子の形状が丸みを帯びていることを特徴とする窒
化アルミニウム焼結体である。

【００１３】上記のように、第二の本発明は、セラミッ
ク基板（窒化アルミニウム焼結体）の表面が丸みを帯び
た粒子により構成されるセラミック基板である。このよ
うな丸みを帯びた粒子は、一旦焼成することにより製造
した一次焼結体を高温でアニーリング処理することによ
り形成される。最初に一次焼結体を製造した場合には、
角ばった粒子が形成されるが、例えば、１４００〜１８
００℃の温度条件でアニーリング処理を施すと、セラミ
ック基板の表面が丸みを帯びた粒子に変化する。なお、
ここでいう丸みとは、角がない状態をいい、数学的な表
現でいうならば、微分または偏微分を行うことが可能で
ある曲面により粒子が構成されていることをいう。

【００１４】このことは粒子中の分子が移動しているこ
とを示しており、適当な条件で焼成すると、焼結が進行
するような分子の移動（例えば、体積拡散）が発生し、
より緻密な構造体となるとともに、構造体の歪みが緩和
され、歪みに起因する強度の低下がなくなるため、セラ
ミック基板の強度が高くなるものと推定される。従っ
て、このセラミック基板は、ウエハプローバ用のチャッ
クトップ板やプローブカード、ホットプレート、静電チ
ャック等の種々の用途に好適に使用し得る。

【００１５】なお、丸みを帯びた粒子であるか否かは、
セラミック基板を切断し、セラミック基板の表面を含む
断面を走査型電子顕微鏡（ＳＥＭ）写真にとって観察す
ることにより判断することができ、実用的には稜線が形
成されるべき部分の近傍の幅０．５μｍ以上の範囲が、
曲面により構成されているものを、本明細書では、丸み
を帯びた粒子とする。

【００１６】第三の本発明のセラミック基板は、その表
面または内部に導電体が形成されてなるセラミック基板
であって、内部からその表面部分に近づくに従って希土
類元素の含有量が増加することを特徴とするセラミック
基板である。また、第三の本発明の窒化アルミニウム焼
結体は、内部から表面部分に近づくに従って希土類元素
の含有量が増加することを特徴とする窒化アルミニウム
焼結体である。

【００１７】希土類元素は、通常、焼結助剤として添加
される。この焼結助剤は、焼結の進行とともに、次第に
焼結体の系外に排出されていく。従って、焼結の進行と
ともに、焼結助剤は焼結体の中心から表面方向に移動す
る。また、上記アニーリング処理を施すことにより、こ
の希土類元素の移動に起因する濃度変化はより大きくな
り、アニーリング処理後のセラミック基板（窒化アルミ
ニウム焼結体）中の希土類元素の含有量は、表面部分に
近づくに従って増加する。本発明のセラミック基板にお
いて、例えば、円板形状のセラミック基板を製造した場
合、基板の厚さ方向の中心点濃度と基板の表面付近の濃
度との比率は、中心濃度／表面濃度が、０以上０．５以
下となる。

【００１８】従って、このような希土類元素の分布を示
すセラミック基板には、通常、第一の本発明で説明した
ような条件のアニーリング処理が施され、その強度等の
機械的特性が向上しており、高温下でセラミック基板に
押圧力が作用した場合であっても、割れや破損等が発生
しにくい。従って、このセラミック基板は、ウエハプロ
ーバ用のチャックトップ板やプローブカード、ホットプ
レート、静電チャック等の種々の用途に好適に使用し得
る。

【００１９】また、上記希土類として、イットリア（Ｙ
₂ Ｏ₃ ）が窒化アルミニウムの焼結助剤として添加され
ることにより製造された窒化アルミニウム基板（窒化ア
ルミニウム焼結体）の曲げ強度は、３５０ＭＰａ以上で
あることが望ましく、４００ＭＰａ以上であることがよ
り望ましい。窒化アルミニウムは、その熱伝導率が最も
高く、最も好適なセラミック材料であり、通常、窒化ア
ルミニウムの焼結助剤にはイットリア（Ｙ₂ Ｏ₃ ）が用
いられるからである。また、製造される窒化アルミニウ
ム基板（窒化アルミニウム焼結体）の曲げ強度が４００
ＭＰａ以上であると、押圧に起因する割れや破損等が発
生しにくく、脱粒等も発生しにくいからである。なお、
窒化アルミニウム以外でも、炭化珪素においてもアニー
リング処理の効果が同様にして見られ、アニーリング処
理により、４００ＭＰａ以上の曲げ強度が実現される。

【００２０】第四の本発明のセラミック基板の製造方法
は、その表面または内部に導電体が形成されてなるセラ
ミック基板の製造方法であって、セラミック粉末を含む
成形体の焼成を行って一次焼結体を製造した後、この一
次焼結体に１４００〜１８００℃の温度範囲でアニーリ
ング処理を施すことを特徴とするセラミック基板の製造
方法である。また、第四の本発明の窒化アルミニウム焼
結体の製造方法は、窒化アルミニウム粉末を含む成形体
の焼成を行って一次焼結体を製造した後、この一次焼結
体に１４００〜１８００℃の温度範囲でアニーリング処
理を施すことを特徴とする窒化アルミニウム焼結体の製
造方法である。

【００２１】本発明のセラミック基板（窒化アルミニウ
ム焼結体）の製造方法では、焼成により一次焼結体を製
造した後、一次焼結体に１４００〜１８００℃の温度範
囲でアニーリング処理を施す。これにより、焼結が進行
するような分子の移動（例えば、体積拡散）が生じると
ともに、一次焼結体の歪みが緩和され、曲げ強度等の機
械的特性に優れたものとなる。曲げ強度は、通常、アニ
ーリング処理を行う前に対して、５〜５０％程度向上す
る。また、このような条件で製造されるセラミック基板
は、大型のものであっても、高温下での押圧等に起因し
た割れや破損が発生しにくい。従って、ウエハプローバ
（ウエハプローバ用のチャックトップ板）やプローブカ
ード、ホットプレート、静電チャック等の種々の用途に
好適に使用し得る。

【００２２】

【発明の実施の形態】以下、本発明のセラミック基板に
ついて説明する。なお、窒化アルミニウム焼結体は、本
発明のセラミック基板を構成する材料の一つであり、今
から説明するセラミック基板の材料に含まれるため、窒
化アルミニウム焼結体自体のみについての説明は省略す
る。第一〜第三の本発明のセラミック基板は、いずれ
も、その表面または内部に導電体が形成されてなるセラ
ミック基板であり、上記導電体として抵抗発熱体が形成
された場合には、上記セラミック基板は、ホットプレー
トとして機能し、上記セラミック基板の内部に、導電体
として静電電極が形成された場合には、上記セラミック
基板は、静電チャックとして機能する。

【００２３】また、上記セラミック基板の表面に、チャ
ックトップ導体層が形成され、上記セラミック基板の内
部に、ガード電極および／またはグランド電極が形成さ
れた場合には、上記セラミック基板は、ウエハプローバ
として機能する。これらの具体的な実施の形態について
は、後に詳しく説明する。

【００２４】また、第一の本発明のセラミック基板は、
その曲げ強度が４００ＭＰａ以上であることを特徴と
し、第二の本発明のセラミック基板は、その表面を構成
する粒子の形状が丸みを帯びていることを特徴とし、第
三の本発明のセラミック基板は、その表面部分に近づく
に従って希土類元素の含有量が増加することを特徴とす
る。

【００２５】第一〜第三の本発明のセラミック基板は、
上記した構成要件を満足し得るセラミック基板であれ
ば、上記した構成要件以外の要件は、特に限定されな
い。また、後述する本発明のセラミック基板の製造方法
により製造されたセラミック基板は、上記第一〜第三の
本発明のセラミック基板の構成要件を満足するので、以
下においては、発明の実施の形態として、本発明のセラ
ミックの製造方法により製造されたセラミック基板を例
にとって説明する。なお、以下においては、本発明のセ
ラミックの製造方法により製造されたセラミック基板を
単に、本発明のセラミック基板ということとする。

【００２６】本発明の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。

【００２７】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。

【００２８】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。

【００２９】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。

【００３０】また、上記セラミック材料は、焼結助剤を
含有していることが望ましい。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、希土類酸化物が好ましく、Ｙ₂ Ｏ₃ が特に好
ましい。これらの含有量としては、０．１〜１０重量％
が好ましい。

【００３１】本発明のセラミック基板は、明度がＪＩＳ
Ｚ ８７２１の規定に基づく値でＮ４以下のものであ
ることが望ましい。このような明度を有するものが輻射
熱量、隠蔽性に優れるからである。また、このようなセ
ラミック基板は、サーモビュアにより、正確な表面温度
測定が可能となる。

【００３２】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。

【００３３】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。

【００３４】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。

【００３５】上記セラミック基板の曲げ強度は、３５０
ＭＰａ以上であり、４００ＭＰａ以上であることが望ま
しい。このような高強度のセラミック基板とする方法
は、特に限定されるものではないが、上述したように、
焼成によりセラミック基板となる一次焼結体を製造した
後、この一次焼結体に１４００〜１８００℃の温度条件
でアニーリング処理を施すことにより製造することがで
きる。一次焼結体を製造する際、原料粉末中に、焼結助
剤として、希土類元素を添加することが望ましい。焼結
が進行しやすく、高強度の緻密体が形成されるからであ
る。

【００３６】セラミック基板の強度は、４００ＭＰａ以
上であることが好ましい。より高強度のセラミック基板
とするためである。焼成した一次焼結体に１６００〜１
８００℃の温度下、真空、不活性ガス（窒素、アルゴン
等）雰囲気中で０．５〜１０時間アニーリング処理を施
すことにより、このような高強度のセラミック基板を得
ることができる。

【００３７】このセラミック基板は、該セラミック基板
表面を構成する粒子の形状が丸みを帯びており、外縁部
分に近づくに従って希土類元素の含有量が増加してい
る。このような丸みを帯びた粒子は、アニーリング処理
により、焼結が進行するような分子の移動が起こる結
果、形成されたものと推定される。その分子の移動によ
り、より緻密な構造体となるとともに、構造体の歪みが
緩和され、歪みに起因する強度の低下がなくなり、高強
度のセラミック基板となる。

【００３８】図１３（ａ）は、アニーリング処理を施す
前の窒化アルミニウム製のセラミック基板の表面を示す
走査型電子顕微鏡（ＳＥＭ）写真であり、（ｂ）は、そ
の断面図である。また、図１４（ａ）は、１７００℃で
アニーリング処理を施した後の上記セラミック基板の表
面を示す走査型電子顕微鏡（ＳＥＭ）写真であり、
（ｂ）は、その断面図である。

【００３９】図１３と図１４とからわかるように、アニ
ーリング処理前は、比較的角張っていた表面の粒子は、
アニーリング処理を施すことで、より丸みを帯びた粒子
に変わっており、アニーリング処理により、粒子中の分
子に移動が生じたことがわかる。従って、この焼結体を
構成する分子の移動に起因して、焼結体の強度が上昇し
たものと考えられる。

【００４０】また、成形体の焼成、および、得られた一
次焼結体のアニーリング処理により、希土類元素は、一
次焼結体の中心から外縁方向に移動し、この希土類元素
の移動に起因する濃度変化によりセラミック基板中の希
土類元素の含有量は、セラミック基板の表面部分に近づ
くに従って増加する。

【００４１】円板形状のセラミック基板を製造した場
合、基板の厚さ方向の中心点濃度と基板の表面付近の濃
度との比率は、中心濃度／表面濃度が、０以上０．５以
下であり、望まししくは、０〜０．１である。

【００４２】上記セラミック基板の直径は２００ｍｍ以
上が望ましい。特に１２インチ（３００ｍｍ）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。また、本発明が解決する割れや破損の問題
は、直径が２００ｍｍ以下のセラミック基板では発生し
にくいからである。

【００４３】上記セラミック基板の厚さは、５０ｍｍ以
下が望ましく、２０ｍｍ以下がより望ましく、１〜５ｍ
ｍが最適である。セラミック基板の厚さが５０ｍｍを超
えると、セラミック基板の熱容量が大きすぎる場合があ
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場
合があり、また、セラミック基板の反りの問題は、厚さ
が５０ｍｍを超えるような厚いセラミック基板では発生
しにくい。

【００４４】また、本発明のセラミック基板は１５０℃
以上、望ましくは２００℃以上で使用される。

【００４５】また、セラミック基板の気孔率は、０また
は５％以下が好ましい。高温での熱伝導率の低下、反り
の発生、強度の低下等を抑制することができるからであ
る。気孔率が５％を超えると、セラミック基板の曲げ強
度を４００Ｍｐａ以上とすることが困難となる。

【００４６】この気孔率は、アルキメデス法により測定
する。焼結体を粉砕して有機溶媒中あるいは水銀中に粉
砕物を入れて体積を測定し、粉砕物の重量と体積とから
真比重を求め、真比重と見かけの比重とから気孔率を計
算するのである。

【００４７】上記セラミック基板は、最大気孔の気孔径
が５０μｍ以下であることが望ましく、１０μｍ以下で
あることがより望ましい。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
が困難となるとともに、セラミック基板を冷却する際に
ガスが抜けやすくなり、冷却熱効率が低下する。最大気
孔の気孔径は、１０μｍ以下がより望ましいのは、２０
０℃以上での反り量を小さくすることができ、強度の低
下を防止することができるからである。

【００４８】本発明のセラミック基板において、気孔が
存在しない場合は、高温での耐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
ためどちらの設計にするかは、要求特性によって変わる
のである。気孔の存在によって破壊靱性値が高くなる理
由は明確ではないが、クラックの進展が気孔によって止
められるからであると推定している。

【００４９】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、
電流量を変えて、温度を制御することができるからであ
る。

【００５０】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半導体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、ＪＩＳ−Ｃ−１６０２（１９８０）に挙げられるよ
うに、Ｋ型、Ｒ型、Ｂ型、Ｅ型、Ｊ型、Ｔ型熱電対が挙
げられる。

【００５１】本発明のセラミック基板において、導電体
として抵抗発熱体が形成された場合には、上記セラミッ
ク基板は、ホットプレートとして機能する。図１は、本
発明に係るホットプレートの一例を模式的に示す底面図
であり、図２は、図１に示すホットプレートの一部を模
式的に示す部分拡大断面図である。このホットプレート
では、セラミック基板の底面に抵抗発熱体が形成されて
いる。

【００５２】図１に示したように、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１１ｂには、同心円形状からなる複数の抵抗発熱
体１２が形成されている。これら抵抗発熱体１２は、互
いに近い二重の同心円同士が一組の回路として、一本の
線になるように形成され、これらの回路を組み合わせ
て、加熱面１１ａでの温度が均一になるように設計され
ている。

【００５３】また、図２に示したように、抵抗発熱体１
２には、酸化を防止するために金属被覆層１２ａが形成
され、その両端に外部端子１３が半田等（図示せず）を
用いて接合されている。また、この外部端子１３には、
配線を備えたソケット１７０が取り付けられ、電源等と
の接続が図られるようになっている。

【００５４】セラミック基板１１には、測温素子１８を
挿入するための有底孔１４が形成され、この有底孔１４
の内部には、熱電対等の測温素子１８が埋設されてい
る。また、中央に近い部分には、リフターピン１６を挿
通するための貫通孔１５が設けられている。

【００５５】このリフターピン１６は、その上にシリコ
ンウエハ９を載置して上下させることができるようにな
っており、これにより、シリコンウエハ９を図示しない
搬送機に渡したり、搬送機からシリコンウエハ９を受け
取ったりすることができるとともに、シリコンウエハ９
をセラミック基板１１の加熱面１１ａに載置して加熱し
たり、シリコンウエハ９を加熱面１１ａから５０〜２０
００μｍ離間させた状態で支持し、加熱することができ
るようになっている。

【００５６】また、セラミック基板１１に貫通孔や凹部
を設け、この貫通孔または凹部に先端が尖塔状または半
球状の支持ピンを挿入した後、支持ピンをセラミック基
板１１よりわずかに突出させた状態で固定し、この支持
ピンでシリコンウエハ９を支持することにより、加熱面
１１ａから５０〜２０００μｍ離間させた状態で加熱し
てもよい。

【００５７】図３は、上記構成のホットプレート（セラ
ミック基板）１０を配設するための支持容器３０を模式
的に示す断面図である。支持容器３０の上部には、セラ
ミック基板１１が断熱材３５を介して嵌め込まれ、ボル
ト３８および押さえ用金具３７を用いて固定されてい
る。また、セラミック基板１１の貫通孔１５が形成され
た部分には、貫通孔に連通するガイド管３２が設けられ
ている。さらに、この支持容器３０には、冷媒吹き出し
口３０ａが形成されており、冷媒注入管３９から冷媒が
吹き込まれ、冷媒吹き出し口３０ａを通って外部に排出
されるようになっており、この冷媒の作用により、セラ
ミック基板１１を冷却することができるようになってい
る。

【００５８】従って、ホットプレート１０に通電してホ
ットプレート１０を所定温度まで昇温した後、冷媒注入
管３９から冷媒が吹き込まれ、セラミック基板１１が冷
却される。

【００５９】図４は、本発明のホットプレートの他の一
例を模式的に示す部分拡大断面図である。このホットプ
レートでは、セラミック基板の内部に抵抗発熱体が形成
されている。

【００６０】図示はしていないが、図１に示したホット
プレートと同様に、セラミック基板２１は、円板形状に
形成されており、抵抗発熱体２２は、セラミック基板２
１の内部に、図１に示したパターンと同様のパターン、
すなわち、同心円形状からなり、互いに近い二重の同心
円同士が一組の回路となったパターンで形成されてい
る。

【００６１】そして、抵抗発熱体２２の端部の直下に
は、スルーホール２８が形成され、さらに、このスルー
ホール２８を露出させる袋孔２７が底面２１ｂに形成さ
れ、袋孔２７には外部端子２３が挿入され、ろう材等
（図示せず）で接合されている。また、図３には示して
いないが、外部端子２３には、図１に示したホットプレ
ートとの場合と同様に、例えば、導電線を有するソケッ
トが取り付けられ、この導電線は電源等と接続されてい
る。

【００６２】本発明のホットプレートを構成するセラミ
ック基板の内部に抵抗発熱体を設ける場合には、複数層
設けてもよい。この場合は、各層のパターンは相互に補
完するように形成されて、加熱面からみるとどこかの層
にパターンが形成された状態が望ましい。例えば、互い
に千鳥の配置になっている構造である。

【００６３】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。なお、本発明書において、抵抗発熱体と
して用いられる焼結体とは、焼成を行うことにより形成
したものをいい、アニーリング処理は施されていないこ
ととする。

【００６４】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
用される金属粒子は、球状、リン片状、もしくは球状と
リン片状の混合物を使用することができる。

【００６５】セラミック基板の内部または底面に抵抗発
熱体を形成する際には、上記金属や導電性セラミックを
含む導体ペーストを用いることが好ましい。即ち、セラ
ミック基板の内部に抵抗発熱体を形成する場合には、グ
リーンシート上に導体ペースト層を形成した後、グリー
ンシートを積層、焼成することにより、内部に抵抗発熱
体を作製する。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。

【００６６】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。

【００６７】セラミック基板表面に抵抗発熱体を形成す
る際には、金属中に金属酸化物を添加して焼結してもよ
い。上記金属酸化物を使用するのは、セラミック基板と
金属粒子と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。

【００６８】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
密着性を改善することができるからである。

【００６９】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。

【００７０】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。

【００７１】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１２の表面は、金属層１２ａで被
覆されていることが望ましい（図２参照）。抵抗発熱体
１２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１２ａ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。

【００７２】金属層１２ａの厚さは、０．１〜１００μ
ｍ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。接続端子としては、コ
バール製の外部端子を使用することができる。

【００７３】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。抵抗発熱体をセラミック
基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。

【００７４】抵抗発熱体として金属箔や金属線を使用す
ることもできる。上記金属箔としては、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。上記金属線として
は、例えば、タングステン線、モリブデン線等が挙げら
れる。

【００７５】本発明のセラミック基板の内部に形成され
た導電体が静電電極である場合には、このセラミック基
板は、静電チャックとして機能する。図５（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。

【００７６】この静電チャック６０では、セラミック基
板６１の内部にチャック正負電極層６２、６３が埋設さ
れ、そ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２９を加熱すること
ができるようになっている。なお、セラミック基板６１
には、必要に応じて、ＲＦ電極が埋設されていてもよ
い。

【００７７】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の内部に図５に示した半円弧状部６２ａ
と櫛歯部６２ｂとからなるチャック正極静電層６２と、
同じく半円弧状部６３ａと櫛歯部６３ｂとからなるチャ
ック負極静電層６３とが、互いに櫛歯部６２ｂ、６３ｂ
を交差するように対向して配置されている。

【００７８】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。

【００７９】図６および図７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６
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７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。

【００８０】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。

【００８１】次に、本発明の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、導電体としてガー
ド電極やグランド電極を形成した場合には、上記セラミ
ック基板は、ウエハプローバ用チャックトップ板として
機能する。

【００８２】図８は、本発明のセラミック基板の一例で
あるウエハプローバ用チャックトップ板（以下、単にウ
エハプローバともいう）を模式的に示した断面図であ
り、図９は、その平面図であり、図１０は、図８に示し
たウエハプローバにおけるＡ−Ａ線断面図である。

【００８３】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電体２が円形状に形成
されている。

【００８４】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
１０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。なお、ガード電極５に矩形
状の電極非形成部５２が設けられているのは、ガード電
極５を挟んだ上下のセラミック基板を互いに接着させる
ためである。

【００８５】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。

【００８６】次に、本発明のセラミック基板の製造方法
について説明する。上記本発明のセラミック基板を例に
説明した第一〜第三の本発明のセラミック基板を製造す
る方法は、特に限定されるものではないが、以下に記載
する本発明のセラミック基板の製造方法を用いることが
できる。そこで、第一〜第三の本発明のセラミック基板
を製造する方法の説明を兼ね、本発明のセラミック基板
の製造方法を説明することとする。

【００８７】本発明のセラミック基板の製造方法は、そ
の表面または内部に導電体が形成されてなるセラミック
基板の製造方法であって、セラミック粉末を含む成形体
の焼成を行って一次焼結体を製造した後、この一次焼結
体に１４００〜１８００℃の温度範囲でアニーリング処
理を施すことを特徴とするものである。

【００８８】ここでは、本発明のセラミック基板の製造
方法の一例として、ホットプレートとして機能する底面
に抵抗発熱体を有するセラミック基板の製造方法を、図
１１に基づいて説明する。 （１）セラミック基板となる一次焼結体の製造工程 上述した窒化アルミニウム等のセラミック粉末に、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。スラリー調整時に、非晶質や結晶質
のカーボンを添加してもよい。また、表面部分に近づく
に従って希土類元素の含有量が増加するセラミック基板
を製造する場合には、スラリーを調製する際に、イット
リア等の希土類元素の酸化物等を焼結助剤として添加す
る。

【００８９】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を製
造するが、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。さらに、成形体を冷間静水圧プレス（Ｃ
ＩＰ）を用いて圧縮しておくことにより、均等に焼結が
進行し、焼結密度を向上させることができる。ＣＩＰ時
の圧力としては、４９〜４９０ＭＰａ（０．５〜５ｔ／
ｃｍ² ）が好ましい。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。

【００９０】（２）アニーリング処理工程 上記焼成の後、得られたセラミック基板用の一次焼結体
に、１４００〜１８００℃で０．１〜１０時間アニーリ
ング処理を施す。アニーリング処理を行う雰囲気は、不
活性ガス雰囲気が望ましい。このアニーリング処理によ
り、より高強度のセラミック基板を得ることができる。

【００９１】次に、セラミック基板１１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、シリコンウエハを運搬等するためのリフター
ピンを挿入する貫通孔１５、熱電対などの測温素子を埋
め込むための有底孔１４等を形成する（図１１
（ａ））。

【００９２】（３）セラミック基板に導体ペーストを印
刷する工程 導体ペーストは、一般に、金属粒子、樹脂、溶剤からな
る粘度の高い流動物である。この導体ペーストをスクリ
ーン印刷などを用い、抵抗発熱体を設けようとする部分
に印刷を行うことにより、導体ペースト層を形成する。
また、抵抗発熱体は、セラミック基板全体を均一な温度
にする必要があることから、例えば、同心円形状とする
か、または、同心円形状と屈曲線形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。また、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。

【００９３】（４）導体ペーストの焼成工程 セラミック基板１１の底面に印刷した導体ペースト層を
加熱焼成して、樹脂、溶剤を除去するとともに、金属粒
子を焼結させ、セラミック基板１１の底面に焼き付け、
抵抗発熱体１２を形成する（図１１（ｂ））。加熱焼成
の温度は、５００〜１０００℃が好ましい。

【００９４】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。

【００９５】（４）金属被覆層の形成 次に、抵抗発熱体１２表面に、金属被覆層１２ａを設け
る（図１１（ｃ））。金属被覆層１２ａ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。

【００９６】（６）端子等の取り付け 抵抗発熱体１２の回路の端部に電源との接続のための外
部端子１３を半田ペースト層１３０を介して取り付ける
（図１１（ｄ））。この後、熱電対等の測温素子１８を
有底孔１４内に埋め込み、ポリイミド等の耐熱樹脂等で
封止する。また、図示はしないが、例えば、この外部端
子１３に導電線を有するソケット等を脱着可能な状態で
取り付ける。

【００９７】（７）この後、このような抵抗発熱体１２
を有するセラミック基板を、例えば、円筒形状の支持容
器に取り付け、ソケットから延びたリード線を電源に接
続することにより、ホットプレートユニットの製造を終
了する。

【００９８】このような底面に抵抗発熱体を有するセラ
ミック基板を製造する際に、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用のセラミック基板を製
造することができる。

【００９９】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電体を形成する場
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。

【０１００】次に、本発明のセラミック基板の内部に抵
抗発熱体を有するホットプレートの製造方法について説
明する。図１２（ａ）〜（ｄ）は、上記ホットプレート
の製造方法を模式的に示した断面図である。

【０１０１】（１）グリーンシートの作製工程 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
ルミニウム等を使用することができ、緻密な焼結体を製
造するためには、イットリア等の希土類元素の酸化物か
らなる焼結助剤を加えることが望ましい。また、グリー
ンシートを作製する際、結晶質や非晶質のカーボンを添
加してもよい。

【０１０２】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。

【０１０３】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、シリコンウエハを運搬
等するためのリフターピンを挿入する貫通孔２５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２
４となる部分、抵抗発熱体を外部端子と接続するための
スルーホール２８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。

【０１０４】（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
２２０を形成し、スルーホール２８となる部分に導体ペ
ーストを充填し、充填層２８０とする。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０．１
μｍ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。

【０１０５】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。

【０１０６】（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２２０を印刷したグリーンシート５０
の上下に積層する（図１２（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２２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。

【０１０７】（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、さらに、積
層体を３００〜１０００℃で仮焼した後、冷間静水圧プ
レス（ＣＩＰ）を用いて圧縮しておくことにより、焼結
密度の相違に起因する熱伝導率のばらつきが低減するこ
とができる。ＣＩＰ時の圧力としては、４９〜４９０Ｍ
Ｐａ（０．５〜５ｔ／ｃｍ² ）が好ましい。上記のよう
に、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、セラミック基板２１となる一次焼結体を製造す
る。加熱温度は、１０００〜２０００℃が好ましく、加
圧の圧力は、１０〜２０ＭＰａが好ましい。加熱は、不
活性ガス雰囲気中で行う。不活性ガスとしては、例え
ば、アルゴン、窒素などを使用することができる。

【０１０８】（５）アニーリング処理工程 上記焼成の後、得られたセラミック基板用の焼結体に、
１４００〜１８００℃で０．１〜１０時間アニーリング
処理を施す。アニーリング処理を行う際の雰囲気は、不
活性ガス雰囲気が望ましい。このアニーリング処理によ
り、より高強度のセラミック基板を得ることができる。

【０１０９】（６）加工処理等の工程 得られたセラミック基板２１に、リフターピンを挿通す
るための貫通孔２５や測温素子を挿入するための有底孔
２４を設け（図１２（ｂ））、続いて、スルーホール２
８を露出させるために袋孔２７を形成する（図１２
（ｃ））。貫通孔２５、有底孔２４および袋孔２７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。

【０１１０】次に、袋孔２７より露出したスルーホール
２８に外部端子２３を金ろう等を用いて接続する（図１
２（ｄ））。さらに、図示はしないが、外部端子２３
に、例えば、導電線を有するソケットを脱着可能に取り
付ける。なお、加熱温度は、半田処理の場合には９０〜
４５０℃が好適であり、ろう材での処理の場合には、９
００〜１１００℃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、ホットプレート
とする。

【０１１１】（５）この後、このような内部に抵抗発熱
体２２を有するセラミック基板２１を、円筒形状の支持
容器に取り付け、ソケットから延びたリード線を電源に
接続することにより、ホットプレートユニットの製造を
終了する。

【０１１２】上記ホットプレートでは、その上にシリコ
ンウエハ等を載置するか、または、シリコンウエハ等を
支持ピンで保持させた後、シリコンウエハ等の加熱や冷
却を行いながら、種々の操作を行うことができる。

【０１１３】上記ホットプレートを製造する際に、セラ
ミック基板の内部に静電電極を設けることにより静電チ
ャックを製造することができ、また、加熱面にチャック
トップ導体層を設け、セラミック基板の内部にガード電
極やグランド電極を設けることによりウエハプローバ用
セラミック基板を製造することができる。

【０１１４】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電体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。

【０１１５】

【実施例】以下、本発明をさらに詳細に説明する。 （実施例１）窒化アルミニウム製ホットプレートの製造
（図１参照） （１）窒化アルミニウム粉末（トクヤマ社製、平均粒径
１．１μｍ）１００重量部、酸化イットリウム（Ｙ₂ Ｏ
₃ ：イットリア、平均粒径０．４μｍ）４重量部、アク
リル系樹脂バインダ１２重量部およびアルコールからな
る組成物のスプレードライを行い、顆粒状の粉末を作製
した。

【０１１６】（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。

【０１１７】（３）加工処理の終わった生成形体を温
度：１８００℃、圧力：２０ＭＰａでホットプレスし、
厚さが３ｍｍの窒化アルミニウムの一次焼結体を得た。 （４）次に、この窒化アルミニウムの一次焼結体に、窒
素ガス中、１７００℃で３時間、アニーリング処理を施
し、この後、得られた焼結体から直径２１０ｍｍの円板
体を切り出し、セラミック製の板状体（セラミック基板
１１）とした。

【０１１８】次に、このセラミック基板にドリル加工お
よび切削部材による加工を施し、リフターピンを挿入す
る貫通孔１５、シリコンウエハを支持するリフタピンを
挿入する貫通孔、熱電対を埋め込むための有底孔１４
（直径：１．１ｍｍ、深さ：２ｍｍ）を形成した。 （５）上記（４）で得たセラミック基板の底面に、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形状と屈曲線形状とを組
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。

【０１１９】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。

【０１２０】（５）次に、導体ペーストを印刷したセラ
ミック基板を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セラミック基板に焼き
付け、抵抗発熱体１２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、幅が２．４
ｍｍ、面積抵抗率が７．７ｍΩ／□であった。 （６）次に、硫酸ニッケル８０ｇ／ｌ、次亜リン酸ナト
リウム２４ｇ／ｌ、酢酸ナトリウム１２ｇ／ｌ、ほう酸
８ｇ／ｌ、塩化アンモニウム６ｇ／ｌを含む水溶液から
なる無電解ニッケルめっき浴に上記（５）で作製したセ
ラミック基板を浸漬し、銀−鉛の抵抗発熱体１２の表面
に厚さ１μｍの金属被覆層１２ａ（ニッケル層）を析出
させた。

【０１２１】（７）電源との接続を確保するための端子
部に、スクリーン印刷により、銀−鉛半田ペースト（田
中貴金属社製）を印刷して半田層を形成した。ついで、
半田層の上にコバール製の外部端子１３を載置して、４
２０℃で加熱リフローし、抵抗発熱体の端子部に外部端
子１３を取り付けた。 （８）温度制御のための熱電対を有底孔に挿入し、ポリ
イミド樹脂を充填し、１９０℃で２時間硬化させ、ホッ
トプレート１０（図１参照）を得た。

【０１２２】（実施例２） 窒化アルミニウム製静電チ
ャックの製造 （１）窒化アルミニウム粉末（トクヤマ社製、平均粒径
１．１μｍ）１００重量部、イットリア（平均粒径０．
４μｍ）４重量部、アクリル系樹脂バインダ１２重量
部、分散剤０．５重量部および１−ブタノールとエタノ
ールとからなるアルコール５３重量部を混合した組成物
を用い、ドクターブレード法を用いて成形することによ
り厚さ０．４７ｍｍのグリーンシートを得た。 （２）次に、このグリーンシートを８０℃で５時間乾燥
した後、パンチングを行い、抵抗発熱体と外部端子とを
接続するためのスルーホール用貫通孔を設けた。

【０１２３】（３）平均粒子径１μｍのタングステンカ
ーバイド粒子１００重量部、アクリル系バインダ３．０
重量部、α−テルピネオール溶媒３．５重量部、分散剤
０．３重量部を混合して導体ペーストＡを調製した。ま
た、平均粒子径３μｍのタングステン粒子１００重量
部、アクリル系バインダ１．９重量部、α−テルピネオ
ール溶媒３．７重量部、分散剤０．２重量部を混合して
導体ペーストＢを調製した。

【０１２４】（４）グリーンシートの表面に、上記導体
ペーストＡをスクリーン印刷法により印刷し、抵抗発熱
体を形成した。印刷パターンは、同心円状と屈曲線状と
を組み合わせた実施例１と同様のパターンとした。ま
た、他のグリーンシートに図５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。

【０１２５】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体ペーストＢを充填した。静電
電極パターンは、櫛歯電極（６２、６２）からなり、櫛
歯部６２ｂ、６３ｂはそれぞれ半円弧状部６２ａ、６３
ａと接続する（図５（ｂ）参照）。

【０１２６】抵抗発熱体パターンを印刷したグリーンシ
ートに、さらに、導体ペースト層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
その上に導体ペースト層を印刷していないグリーンシー
トを２枚積層し、これらを１３０℃、８ＭＰａの圧力で
圧着して積層体を形成した。

【０１２７】（５）次に、得られた積層体を窒素ガス
中、６００℃で５時間脱脂し、その後、１８９０℃、圧
力１５ＭＰａの条件で３時間ホットプレスし、厚さ３ｍ
ｍの窒化アルミニウムの一次焼結体を得た。この後、こ
の窒化アルミニウムの一次焼結体に、窒素雰囲気中、１
６００℃で３時間のアニーリング処理を施し、この後、
得られた焼結体から直径２３０ｍｍの円板状体を切り出
し、内部に、厚さが５μｍ、幅が２．４ｍｍ、面積抵抗
率が７．７ｍΩ／□の抵抗発熱体６６および厚さ６μｍ
のチャック正極静電層６２、チャック負極静電層６３を
有する窒化アルミニウム製のセラミック基板とした。

【０１２８】（６）上記（５）で得たセラミック基板６
１を、ダイアモンド砥石で研磨した後、マスクを載置
し、ＳｉＣ等によるブラスト処理によって、表面に熱電
対のための有底孔（直径：１．２ｍｍ、深さ２．０ｍ
ｍ）および周縁部にＵ字型の切り欠き（幅：８ｍｍ、奥
行き：１２ｍｍ）を設けた。

【０１２９】（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。

【０１３０】（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。

【０１３１】（実施例３） 窒化アルミニウム製ウエハ
プローバ用チャックトップ板の製造 （１）窒化アルミニウム粉末（トクヤマ社製、平均粒径
０．６μｍ）１００重量部、イットリア（平均粒径０．
４μｍ）４重量部、アクリル系樹脂バインダ１２重量
部、分散剤０．５重量部および１−ブタノールとエタノ
ールとからなるアルコール５３重量部を混合した組成物
を用い、ドクターブレード法を用いて成形することによ
り厚さ０．４７ｍｍのグリーンシートを得た。 （２）次に、このグリーンシートを８０℃で５時間乾燥
した後、パンチングを行い、電極と外部端子とを接続す
るためのスルーホール用貫通孔を設けた。

【０１３２】（３）平均粒子径１μｍのタングステンカ
ーバイド粒子１００重量部、アクリル系バインダ３．０
重量部、α−テルピネオール溶媒３．５重量部、分散剤
０．３重量部を混合して導体ペーストＡを調製した。ま
た、平均粒子径３μｍのタングステン粒子１００重量
部、アクリル系バインダ１．９重量部、α−テルピネオ
ール溶媒３．７重量部、分散剤０．２重量部を混合して
導体ペーストＢを調製した。

【０１３３】（４）グリーンシートの表面に、上記導体
ペーストＡをスクリーン印刷法により印刷し、格子状の
ガード電極用印刷層およびグランド電極用印刷層を形成
した（図８および図１０参照）。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体ペーストＢ
を充填してスルーホール用充填層を形成した。そして、
導体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
℃、８×１０⁴ Ｐａの圧力で一体化した。

【０１３４】（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１．５×１０⁵
Ｐａの条件で３時間ホットプレスし、厚さ３ｍｍの窒化
アルミニウムの一次焼結体を得た。次に、この一次焼結
体に、窒素雰囲気中、１４００℃で３時間のアニーリン
グ処理を施し、この後、得られた焼結体を直径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、チャック面から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、抵抗発熱体か
ら１．２ｍｍところであった。

【０１３５】（６）上記（５）で得たセラミック基板
を、ダイアモンド砥石で研磨した後、マスクを載置し、
ＳｉＣ等によるブラスト処理によって、表面に熱電対取
付け用の有底孔およびウエハ吸着用の溝７（幅０．５ｍ
ｍ、深さ０．５ｍｍ）を形成し、周縁部にＵ字形の切り
欠き（幅：１０ｍｍ、奥行き：１５ｍｍ）を形成した。

【０１３６】（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）に導体ペーストを印刷して抵抗
発熱体用の導体ペースト層を形成した。この導体ペース
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、この導体ペーストは、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、この導体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。

【０１３７】（８）底面に導体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
るとともにセラミック基板に焼き付け、抵抗発熱体を形
成した。なお、抵抗発熱体のパターンは、同心円状と屈
曲線状とを組み合わせた実施例１と同様のパターンとし
た（図１参照）。次いで、このセラミック基板を、硫酸
ニッケル３０ｇ／ｌ、ほう酸３０ｇ／ｌ、塩化アンモニ
ウム３０ｇ／ｌ、ロッシェル塩６０ｇ／ｌを含む水溶液
からなる無電解ニッケルめっき浴中に浸漬して、上記導
体ペーストからなる抵抗発熱体の表面に、さらに厚さ１
μｍ、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、厚さが５μｍ、幅が２．４
ｍｍ、面積抵抗率が７．７ｍΩ／□であった。

【０１３８】（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。

【０１３９】（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
クトップ導電体２を形成した。

【０１４０】（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
ルを露出させるための袋孔を設けた。この袋孔にＮｉ−
Ａｕ合金（Ａｕ８１．５ｗｔ％、Ｎｉ１８．４ｗｔ％、
不純物０．１ｗｔ％）からなる金ろうを用い、９７０℃
で加熱リフローさせてコバール製の外部端子を接続させ
た。また、抵抗発熱体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、複数の熱電対を有底孔に埋
め込み（図示せず）、ヒータ付きウエハプローバ用チャ
ックトップ板の製造を終了した。

【０１４１】（実施例４）炭化珪素製ホットプレートの
製造 （１）炭化珪素粉末（屋久島電工製 ダイヤシック Ｇ
Ｃ−１５ 平均粒子径１．１μｍ）１００重量部、カー
ボン４重量部、アクリル系樹脂バインダ１２重量部、Ｂ
₄ Ｃ５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。

【０１４２】（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を得た。 （３）加工処理の終わった生成形体を温度：１９００
℃、圧力：２０ＭＰａでホットプレスし、厚さが３ｍｍ
の炭化珪素の一次焼結体を得た。

【０１４３】（４）次に、この炭化珪素の一次焼結体
に、窒素ガス中、１６００℃で３時間、アニーリング処
理を施し、この後、得られた焼結体から直径２１０ｍｍ
の円板体を切り出し、セラミック製の板状体（セラミッ
ク基板）とした。さらに、表面にガラスペースト（昭栄
化学工業Ｇ−５２７０）塗布し、その後、６００℃で加
熱して、溶融し、表面に厚さ２μｍのＳｉＯ₂ 層を形成
した。次に、このセラミック基板にドリル加工および切
削部材による加工を施し、リフターピンを挿入する貫通
孔、シリコンウエハを支持するリフタピンを挿入する貫
通孔、熱電対を埋め込むための有底孔（直径：１．１ｍ
ｍ、深さ：２ｍｍ）を形成した。

【０１４４】（５）上記（４）で得たセラミック基板の
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形状パター
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−酸化鉛ペーストであり、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。

【０１４５】（６）次に、導体ペーストを印刷したセラ
ミック基板を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セラミック基板に焼き
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、幅が２．４ｍｍ、面
積抵抗率が７．７ｍΩ／□であった。 （７）次に、抵抗発熱体が形成されたセラミック基板の
底面に上述のガラスペーストを塗布し、６００℃で焼成
して表面にガラスコートを施した。但し、抵抗発熱体の
端子部には、ガラスコートを施さなかった。 （８）電源との接続を確保するための端子部に、スクリ
ーン印刷により、銀−鉛半田ペースト（田中貴金属社
製）を印刷して半田層を形成した。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、抵抗発熱体の端子部に外部端子を取り付け
た。 （９）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、ホッ
トプレート（図１参照）を得た。

【０１４６】（比較例１） 窒化アルミニウム製ホット
プレートの製造 アニーリング処理を施さなかったほかは、実施例１と同
様にして、ホットプレートを製造した。 （比較例２） 炭化珪素製ホットプレートの製造 アニーリング処理を施さなかったほかは、実施例４と同
様にして、ホットプレートを製造した。

【０１４７】この実施例１〜４および比較例１、２で製
造したセラミック基板について、下記の方法により、曲
げ強度、イットリアの含有量、およびパーティクルの数
を測定し、焼結体を構成する粒子の形状を観察した。そ
の結果を下記の表１に示す。

【０１４８】評価方法 （１）曲げ強度の測定 インストロン万能試験機（４５０７型 ロードセル５０
０ｋｇｆ）を用い、温度が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：４．０３ｍ
ｍ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。

【０１４９】σ＝３ＰＬ／２ｗｔ² ・・・・（１）

【０１５０】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。

【０１５１】（２）焼結体を構成する粒子の形状 実施例１および比較例１で得られたセラミック基板の曲
げ強度を上記方法により測定した後、破断面をＳＥＭ写
真により撮影した。実施例１で得られたセラミック基板
の破断面を図１４に、比較例１で得られたセラミック基
板の破断面を図１３に示す。

【０１５２】（３）イットリアの濃度比率 実施例１で得られたセラミック基板について、Ｙ₂ Ｏ₃
の分布状態を蛍光Ｘ線分析計（Ｒｉｇａｋｕ ＲＩＸ２
０００）により濃度差を基板の中心と表面で測定し、イ
ットリアの濃度比率として、基板の厚さ方向の中心点１
０点のイットリア濃度の平均（中心濃度）と表面部分１
０点のイットリア濃度の平均（表面濃度）との比率を下
記（２）式により計算した。その結果を表１に示した。 （イットリアの濃度比率）＝（中心濃度）／（表面濃度）・・・（２） また、セラミック基板内のイットリアの分布を調べるた
め、電子顕微鏡およびＥＰＭＡによる観察を行った。図
１５は、アニーリング処理を施したセラミック基板の内
部を示す電子顕微鏡写真であり、図１６は、アニーリン
グ処理を施したセラミック基板の表面を示す電子顕微鏡
写真であり、図１７は、アニーリング処理を施したセラ
ミック基板の表面を示すＥＰＭＡの画像である。なお、
ＥＰＭＡの画像において、白く写っている部分がイット
リアであると考えられる。 （４）パーティクルの数 セラミックヒータのセラミック板をウエハの上部に配置
し、振動試験装置（新日本測定器社製 Ｆ−１７００Ｂ
Ｍ−Ｅ４７）でセラミックヒータを振動させてウエハに
付着したパーティクル数を光学顕微鏡で計測した。

【０１５３】

【表１】

【０１５４】表１に示す結果より明らかなように、実施
例１〜４に係るホットプレート等を構成するセラミック
基板は、曲げ強度が４００〜５００ＭＰａであったのに
対し、比較例１、比較例２に係るホットプレートを構成
するセラミック基板は、曲げ強度が、２９０ＭＰａと明
らかに劣るものであった。

【０１５５】また、図１３と図１４の比較より明らかな
ように、実施例に係るセラミック基板は、表面の粒子が
丸みが帯びていた。

【０１５６】さらに、実施例１〜３に係るセラミック基
板は、イットリアの濃度比率が低く、表面部分に近づく
に従ってＹ₂ Ｏ₃ の含有量が増加していた。これは、図
１５〜１７に示したセラミック基板の表面付近の電子顕
微鏡写真、および、セラミック基板の内部の電子顕微鏡
写真とＥＰＭＡ画像において、セラミック基板の内部で
はイットリアがほとんどなく、セラミック基板の表面に
は、イットリアが粒子の接触する三重点に局在化して存
在していることからも明らかである。一方、比較例１に
係るセラミック基板は、イットリアの濃度比率が１．０
であり、即ち、表面部分と中心部分との濃度が同じであ
った。

【０１５７】また、実施例に係るセラミックヒータは、
全てパーティクル数が５個／ｃｍ² 以下であったのに対
し、比較例に係るセラミックヒータは、パーティクル数
が２０個／ｃｍ² 以上であった。

【０１５８】以上のように、本発明のセラミック基板
は、成形体を焼成することにより得た一次焼結体に、１
４００〜１８００℃の温度条件でアニーリング処理を施
しているので、その曲げ強度が特に優れ、脱粒も発生し
にくい。

【０１５９】

【発明の効果】以上説明のように、第一の本発明のセラ
ミック基板および窒化アルミニウム焼結体は、その曲げ
強度が４００ＭＰａ以上と大きいため、大口径の半導体
ウエハを載置等し得る大型のセラミック基板とした場合
であっても、押圧等に起因した割れや破損が発生しにく
く、脱粒も発生しにくい。

【０１６０】第二の本発明のセラミック基板および窒化
アルミニウム焼結体は、その表面を構成する粒子の形状
が丸みを帯びたものである。このようなセラミック基板
および窒化アルミニウム焼結体は、通常、一次焼結体を
製造した後、１４００〜１８００℃の温度範囲でアニー
リング処理を施しているので、より緻密な構造体となる
とともに、その強度等の機械的特性が向上しており、セ
ラミック基板に押圧力が作用した場合であっても、割れ
や破損等が発生しにくい。

【０１６１】第三の本発明のセラミック基板および窒化
アルミニウム焼結体は、その表面部分に近づくに従っ
て、希土類元素の含有量が増加している。このようなセ
ラミック基板および窒化アルミニウム焼結体は、通常、
一次焼結体を製造した後、１４００〜１８００℃の温度
範囲でアニーリング処理を施しているので、その強度等
の機械的特性が向上しており、セラミック基板に押圧力
が作用した場合であっても、割れや破損等が発生しにく
い。

【０１６２】また、本発明のセラミック基板の製造方法
は、セラミック粉末を含む成形体の焼成を行って一次焼
結体を製造した後、上記一次焼結体に１４００〜１８０
０℃の温度範囲でアニーリング処理を施すため、一次焼
結体に焼結が進行するような分子の移動（例えば、体積
拡散）が生じるとともに、一次焼結体の歪みが緩和され
るので、製造されるセラミック基板は曲げ強度等の機械
的特性に優れたものとなる。なお、本発明の窒化アルミ
ニウム焼結体の製造方法は、セラミック粉末として窒化
アルミニウムを用いる以外は、セラミック基板の製造方
法と同様であり、得られる効果も同様である。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明のセラミック基板の一例である底面に抵
抗発熱体が形成されたホットプレートを模式的に示す底
面図である。

【図２】図１に示したホットプレートの一部を模式的に
示す部分拡大断面図である。

【図３】図１に示したホットプレートを配設するための
支持容器を模式的に示した断面図である。

【図４】本発明のセラミック基板の別の一例である内部
に抵抗発熱体が形成されたホットプレートを模式的に示
した部分拡大断面図である。

【図５】（ａ）は、本発明のセラミック基板の一例であ
る静電チャックを模式的に示す断面図であり、（ｂ）
は、（ａ）に示した静電チャックのＡ−Ａ線断面図であ
る。

【図６】本発明のセラミック基板の一例である静電チャ
ックを構成する別の静電電極の形状を模式的に示した水
平断面図である。

【図７】本発明のセラミック基板の一例である静電チャ
ックを構成するさらに別の静電電極の形状を模式的に示
した水平断面図である。

【図８】本発明の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部分拡大断面図である。

【図９】図８に示した静電チャックの平面図である。

【図１０】図８に示した静電チャックのＡ−Ａ線断面図
である。

【図１１】（ａ）〜（ｄ）は、本発明のセラミック基板
の一例である、底面に抵抗発熱体が形成されたホットプ
レートの製造工程の一部を模式的に示した断面図であ
る。

【図１２】（ａ）〜（ｄ）は、本発明のセラミック基板
の一例である、内部に抵抗発熱体が形成されたホットプ
レートの製造工程の一部を模式的に示した断面図であ
る。

【図１３】（ａ）は、アニーリング処理を施していない
セラミック基板の表面の様子を示した拡大写真であり、
（ｂ）は、その断面の拡大写真である。

【図１４】（ａ）は、アニーリング処理を施したセラミ
ック基板の表面の様子を示した拡大写真であり、（ｂ）
は、その断面の拡大写真である。

【図１５】アニーリング処理したセラミック基板の内部
の電子顕微鏡写真である。

【図１６】アニーリング処理したセラミック基板の表面
の電子顕微鏡写真である。

【図１７】アニーリング処理したセラミック基板の表面
のＥＰＭＡの画像である。

【符号の説明】

９ シリコンウエハ １０、２０ ホットプレート １１、２１ セラミック基板 １２、２２ 抵抗発熱体 １３、２３ 外部端子 １４ 有底孔 １５ 貫通孔 １６ リフターピン １８ 熱電対 ２５ 貫通孔 ２７ 袋孔 ２８ スルーホール ３０ 支持容器 ３０ａ 冷媒吹き出し口 ３２ ガイド管 ３５ 断熱材 ３７ 押さえ用金具 ３８ ボルト ３９ 冷媒注入管 １３０ 半田ペースト層 １７０ ソケット

フロントページの続き Ｆターム(参考） 4G001 BA09 BA22 BA23 BA36 BA78 BB09 BB22 BB23 BB36 BC17 BC42 BD14 5F045 EK09 EM05 EM09 5F046 CC08 KA04

Claims (9)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 その表面または内部に導電体が形成され
   てなるセラミック基板であって、その曲げ強度が３５０
   ＭＰａ以上であることを特徴とするセラミック基板。
2. 【請求項２】 その表面または内部に導電体が形成され
   てなるセラミック基板であって、その表面を構成する粒
   子の形状が丸みを帯びていることを特徴とするセラミッ
   ク基板。
3. 【請求項３】 その表面または内部に導電体が形成され
   てなるセラミック基板であって、その表面部分に近づく
   に従って希土類元素の含有量が増加していることを特徴
   とするセラミック基板。
4. 【請求項４】 前記希土類元素は、Ｙ₂ Ｏ₃ であり、窒
   化アルミニウム製の前記セラミック基板の曲げ強度が４
   ００ＭＰａ以上である請求項３記載のセラミック基板。
5. 【請求項５】 曲げ強度が３５０ＭＰａ以上であること
   を特徴とする窒化アルミニウム焼結体。
6. 【請求項６】 表面を構成する粒子の形状が丸みを帯び
   ていることを特徴とする窒化アルミニウム焼結体。
7. 【請求項７】 表面部分に近づくに従って希土類元素の
   含有量が増加していることを特徴とする窒化アルミニウ
   ム焼結体。
8. 【請求項８】 その表面または内部に導電体が形成され
   てなるセラミック基板の製造方法であって、セラミック
   粉末を含む成形体の焼成を行って一次焼結体を製造した
   後、前記一次焼結体に１４００〜１８００℃の温度範囲
   でアニーリング処理を施すことを特徴とするセラミック
   基板の製造方法。
9. 【請求項９】 窒化アルミニウム粉末を含む成形体の焼
   成を行って一次焼結体を製造した後、前記一次焼結体に
   １４００〜１８００℃の温度範囲でアニーリング処理を
   施すことを特徴とする窒化アルミニウム焼結体の製造方
   法。