(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
円板形状のセラミック基板の内部または表面に、抵抗発熱体が形成されてなるセラミックヒータであって、
前記セラミック基板に切り欠きが形成されてなり、この切り欠きに固定部材を挿通して前記セラミック基板を固定してなることを特徴とするセラミックヒータ。
【請求項２】
前記固定部材は、ボルトである請求項１に記載のセラミックヒータ。
【請求項３】
前記切り欠きは、曲面により形成されてなる請求項１または２に記載のセラミックヒータ。
【請求項４】
円板形状のセラミック基板の内部または表面に、抵抗発熱体が形成されてなるセラミックヒータであって、
前記セラミック基板に直線的な切り欠きが形成されてなることを特徴とするセラミックヒータ。
【請求項５】
前記直線的な切り欠きおよび回動防止ピンによりセラミック基板の回転を防止した請求項４に記載のセラミックヒータ。
【請求項６】
前記セラミックヒータには、導電線が接続されてなる請求項１〜５のいずれか１に記載のセラミックヒータ。
【請求項７】
前記セラミックヒータは、測温素子を有してなる請求項１〜６のいずれか１に記載のセラミックヒータ。
【請求項８】
前記セラミックヒータは、抵抗発熱体パターンを有する請求項１〜７のいずれか１に記載のセラミックヒータ。
【請求項９】
前記セラミック基板を構成するセラミックは、窒化物セラミック、炭化物セラミックまたは酸化物セラミックである請求項１〜８のいずれか１に記載のセラミックヒータ。
【請求項１０】
前記セラミック基板は、直径２００ｍｍ以上、厚さ２０ｍｍ以下である請求項１〜９のいずれか１に記載のセラミックヒータ。
【請求項１１】
円板形状のセラミック基板の内部に、静電電極が形成されてなる静電チャックであって、
前記セラミック基板に切り欠きが形成されてなり、この切り欠きに固定部材を挿通して前記セラミック基板を固定してなることを特徴とする静電チャック。
【請求項１２】
前記固定部材は、ボルトである請求項１１に記載の静電チャック。
【請求項１３】
前記切り欠きは、曲面により形成されてなる請求項１１または１２に記載の静電チャック。
【請求項１４】
円板形状のセラミック基板の内部に、静電電極が形成されてなる静電チャックであって、
前記セラミック基板に直線的な切り欠きが形成されてなることを特徴とする静電チャック。
【請求項１５】
前記直線的な切り欠きおよび回動防止ピンによりセラミック基板の回転を防止した請求項１４に記載の静電チャック。
【請求項１６】
前記静電チャックには、導電線が接続されてなる請求項１１〜１５のいずれか１に記載の静電チャック。
【請求項１７】
前記静電チャックは、測温素子を有してなる請求項１１〜１６に記載の静電チャック。
【請求項１８】
前記静電チャックは、前記セラミック基板の内部または表面に、抵抗発熱体が形成されてなり、抵抗発熱体パターンを有し、セラミックヒータとしても機能する請求項１１〜１７のいずれか１に記載の静電チャック。
【請求項１９】
前記セラミック基板を構成するセラミックは、窒化物セラミック、炭化物セラミックまたは酸化物セラミックである請求項１１〜１８のいずれか１に記載の静電チャック。
【請求項２０】
前記セラミック基板は、直径２００ｍｍ以上、厚さ２０ｍｍ以下である請求項１１〜１９のいずれか１に記載の静電チャック。
【請求項２１】
円板形状の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てなるウエハプローバであって、
前記セラミック基板に切り欠きが形成されてなり、この切り欠きに固定部材を挿通して前記セラミック基板を固定してなることを特徴とするウエハプローバ。
【請求項２２】
前記固定部材は、ボルトである請求項２１に記載のウエハプローバ。
【請求項２３】
前記切り欠きは、曲面により形成されてなる請求項２１または２２に記載のウエハプローバ。
【請求項２４】
円板形状の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てなるウエハプローバであって、
前記セラミック基板に直線的な切り欠きが形成されてなることを特徴とするウエハプローバ。
【請求項２５】
前記直線的な切り欠きおよび回動防止ピンによりセラミック基板の回転を防止した請求項２４に記載のウエハプローバ。
【請求項２６】
前記ウエハプローバには、導電線が接続されてなる請求項２１〜２５のいずれか１に記載のウエハプローバ。
【請求項２７】
前記ウエハプローバは、測温素子を有してなる請求項２１〜２６のいずれか１に記載のウエハプローバ。
【請求項２８】
前記ウエハプローバは、セラミック基板内部にガード電極および／またはグランド電極を有する請求項２１〜２７のいずれか１に記載のウエハプローバ。
【請求項２９】
前記セラミック基板を構成するセラミックは、窒化物セラミック、炭化物セラミックまたは酸化物セラミックである請求項２１〜２７のいずれか１に記載のウエハプローバ。
【請求項３０】
前記セラミック基板は、直径２００ｍｍ以上、厚さ２０ｍｍ以下である請求項２１〜２９のいずれか１に記載のウエハプローバ。
【請求項３１】
前記ウエハプローバは、前記セラミック基板の内部または表面に、抵抗発熱体が形成されてなり、抵抗発熱体パターンを有し、セラミックヒータとしても機能する請求項２１〜３０のいずれか１に記載のウエハプローバ。
【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ものに関する。
【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、歪み等が発生していまい、金属板上に載置したシリコンウエハが破損したり傾いたりしてしまうからである。しかしながら、ヒータ板の厚みを厚くすると、ヒータの重量が重くなり、また、嵩張ってしまうという問題があった。
【０００４】
また、抵抗発熱体に印加する電圧や電流量を変えることにより、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セラミックヒータが提案されている。
【０００６】
このようなセラミックヒータでは、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】
通常、この種のセラミックヒータでは、セラミック基板の表面または内部に測温素子を取り付け、このセラミック基板を樹脂製の断熱部材を介して金属製の支持容器に取り付けた後、測温素子からの配線や抵抗発熱体からの配線を制御装置に接続し、測温素子により測定される温度に基づいて抵抗発熱体に電圧を印加し、セラミック基板の温度を制御している。
【０００８】
図１３は、この種のセラミックヒータのセラミック基板を固定部材を用いて支持容器に取り付ける様子を示す分解斜視図である。
【０００９】
図１３に示す通り、セラミック基板９１の周縁部付近には、ボルト等の固定部材９４を取り付けるための貫通孔９２が設けられており、この固定部材９４がワッシャー９３を介して貫通孔９２に挿通され、支持容器９５の貫通孔９６にねじ込まれることによりセラミック基板９１が支持容器９５に固定されるようになっている。なお、支持容器９５とセラミック基板９１の間には、通常、樹脂等からなる断熱部材が介装されている。
【００１０】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、このような貫通孔９２を有するセラミック基板９１を用いた場合、貫通孔９２とセラミック基板９１の側面との間はわずかな距離しかないため、セラミック基板９１を取り付けたり、取り外したりする際の衝撃や、セラミック基板９１を取り付けた後の加熱時等に、セラミック基板９１に熱応力等が生じたり、熱衝撃が生じることにより、貫通孔９２とセラミック基板９１の側面との間にクラックが発生しやすいという問題があった。
【００１１】
また、セラミック基板９１を取り替える際に、固定部材９４を完全に引き抜いてしまわなければ、セラミック基板９１を支持容器から取り外すことができず、取り付けや取り外しに時間がかかるという問題があった。
さらに、セラミック基板９１はシリコンウエハの形状にあわせて円板形状であるが、セラミック基板９１に貫通孔９２を形成しない場合には、セラミック基板９１が円板形状であるが故に回動しやすく、回動すると、セラミック基板９１に接続されている測温素子や抵抗発熱体からの配線がねじれて外れたりするという問題もあった。
【００１２】
本発明は、上記課題に鑑みてなされたものであり、セラミック基板を支持容器に取り付けたり、取り外す際の衝撃や、セラミック基板を支持容器に取り付けた後の加熱時に、セラミック基板に応力や熱衝撃が働いても、セラミック基板にクラックが発生することがなく、また、セラミック基板の取り替えを短時間で行うことができ、しかも、セラミック基板に貫通孔を形成しなくても、セラミック基板の回動を防止することができるセラミック基板を備えたセラミックヒータ、静電チャックおよびウエハプローバを提供することを目的とする。
【００１３】
【課題を解決するための手段】
第一の本発明のセラミックヒータは、円板形状のセラミック基板の内部または表面に、抵抗発熱体が形成されてなるセラミックヒータであって、
上記セラミック基板に切り欠きが形成されてなり、この切り欠きに固定部材を挿通して上記セラミック基板を固定してなることを特徴とする。
第二の本発明のセラミックヒータは、円板形状のセラミック基板の内部または表面に、抵抗発熱体が形成されてなるセラミックヒータであって、
上記セラミック基板に直線的な切り欠きが形成されてなることを特徴とする。
第一の本発明の静電チャックは、円板形状のセラミック基板の内部に、静電電極が形成されてなる静電チャックであって、
上記セラミック基板に切り欠きが形成されてなり、この切り欠きに固定部材を挿通して上記セラミック基板を固定してなることを特徴とする。
第二の本発明の静電チャックは、円板形状のセラミック基板の内部に、静電電極が形成されてなる静電チャックであって、
上記セラミック基板に直線的な切り欠きが形成されてなることを特徴とする。
第一の本発明のウエハプローバは、円板形状の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てなるウエハプローバであって、
上記セラミック基板に切り欠きが形成されてなり、この切り欠きに固定部材を挿通して上記セラミック基板を固定してなることを特徴とする。
第二の本発明のウエハプローバは、円板形状の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てなるウエハプローバであって、
上記セラミック基板に直線的な切り欠きが形成されてなることを特徴とする。
【００１４】
本発明のセラミックヒータ、静電チャックおよびウエハプローバによれば、セラミック基板に形成された切り欠きが従来のセラミック基板９１における貫通孔９２（図１３参照）の役割を果たし、この切り欠きの内部に固定部材を挿通させることにより、セラミック基板を支持容器に固定することができる。しかも、切り欠きであるので、従来のように、セラミック基板の取付けや取り外しの際の衝撃によりクラックが発生することはなく、また、セラミック基板に働く応力や熱衝撃に起因してクラックが発生することもない。さらに、固定部材をセラミック基板から完全に引き抜かなくても、固定部材を緩めてからセラミック基板をずらすことにより、セラミック基板を支持容器から取り外すことができ、短時間で取り付け、取り外しを行うことができる。また、円板形状のセラミック基板の回動を防止することができるため、セラミック基板に接続されている測温素子や抵抗発熱体からの配線がねじれて外れたりするという問題もない。さらに、セラミック基板に温度分布が存在する場合、セラミック基板が回動することにより温度分布が動いてしまうと、各シリコンウエハ毎の性能のバラツキが著しく大きくなるが、本発明ではこのような問題もない。
【００１５】
上記セラミック基板の内部または表面に、抵抗発熱体が形成された場合には、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、静電電極が形成された場合には、静電チャックとして機能する。
【００１６】
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、ウエハプローバとして機能する。
【００１７】
【発明の実施の形態】
以下、本発明に係るセラミック基板について説明する。
本発明に係るセラミック基板には、上記セラミック基板に切り欠きが形成されてなり、この切り欠きに固定部材を挿通して上記セラミック基板を固定してなること、または、上記セラミック基板に直線的な切り欠きが形成されてなることを特徴とする。
【００１８】
はじめに、セラミック基板の表面または内部に導体層として、抵抗発熱体が形成されたホットプレート（セラミックヒータともいう）について説明する。
図１は、本発明のセラミックヒータを模式的に示す底面図であり、図２（ａ）は、図１に示すセラミックヒータのセラミック基板を固定部材を用いて支持容器に取り付ける様子を示す分解斜視図であり、（ｂ）は、切り欠き近傍の部分拡大平面図であり、図３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。
【００１９】
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の周縁部には、３つの切り欠き１８が形成され、一方、セラミック基板１１の底面には、周縁部に近い部分に屈曲形状の回路からなる抵抗発熱体１２ａが形成され、それよりも内側の部分に略同心円形状からなる抵抗発熱体１２ｂ〜１２ｄが形成され、これらの回路を組み合わせることにより、加熱面１１ａでの温度が均一になるように設計されている。
【００２０】
また、抵抗発熱体１２ａ〜１２ｄは、酸化を防止するために金属被覆層１２０が形成され、その両端に入出力用の端子部１３ａ〜１３ｆが形成されており、さらに、この端子部１３ａ〜１３ｆには、図３に示したように外部端子１７が半田等を用いて接合されている。なお、図３では、図示していないが、この外部端子１７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。
【００２１】
なお、図１に示したセラミック基板１１では、その底面に抵抗発熱体１２ａ〜１２ｄが形成されているが、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よい。この場合には、抵抗発熱体の端部の直下にスルーホールを設け、このスルーホールが露出するように袋孔を設けることにより、電源との接続を図ることができる。
【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、リフターピン１６を挿入するための貫通孔１５が形成されている。
【００２３】
このリフターピン１６は、その上にシリコンウエハ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、シリコンウエハ１９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１９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１９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１９を加熱面１１ａから５０〜２０００μｍ離間させた状態で支持し、加熱することができるようになっている。
【００２４】
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１９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。
【００２５】
このセラミックヒータ１０においては、上記したように、３つの切り欠き１８がセラミック基板１１の外縁部に形成されているが、この切り欠き１８の個数は、セラミック基板１１を支持容器にしっかりと固定することができれば、３個に限定はされず、２個でも、４個以上であってもよい。ただし、セラミック基板１１を水平に、かつ、安定して支持容器に固定するために、切り欠き１８は、セラミック基板１１の外縁部に均等に形成されていることが望ましい。
【００２６】
切り欠き１８の大きさは、使用する固定部材１３０およびセラミック基板１１の大きさ等に合わせて適宜調整されるが、幅ｌは、１〜１０ｍｍ、奥行きｄは、１〜１０ｍｍの範囲であることが望ましい（図２（ｂ）参照）。ただし、切り欠き１８の形状は、例えば、図２に示したように平面視Ｕ字型のような曲面により形成されていることが望ましい。平面視で、長方形やＶ字型のような切り欠きを形成すると、この切り欠きに角が存在するため、その部分に応力集中が発生し、クラックが生じやすくなるからである。
【００２７】
図２に示すように、このセラミック基板１１を支持容器１５０に固定する際には、固定部材１３０をワッシャー１３１を介して切り欠き１８に挿通し、支持容器１５０のネジが切られた貫通孔１５１にねじ込ませることにより支持容器に固定する。また、固定部材として、ボルト、ナットを用い、セラミック基板を固定してもよい。なお、図示はしていないが、従来の場合と同様に、セラミック基板１１と支持容器との間には、ポリイミド等の耐熱性樹脂やセラミック等の無機材料からなる断熱部材が介装されていてもよい。
【００２８】
固定部材１３０は特に限定されず、例えば、金属製のボルト等が挙げられる。ワッシャー１３１としては特に限定されず、例えば、金属、耐熱性樹脂、アルミナ等のセラミックからなるもの等が挙げられる。
【００２９】
図４（ａ）は、本発明に係るセラミック基板の別の実施形態を模式的に示す分解斜視図であり、（ｂ）は、さらに、別の実施形態を模式的に示す斜視図である。本発明では、図４（ａ）に示すように、セラミック基板２１０の側面の一部を直線的に切り欠くことにより、切り欠き２８０を形成してもよい。この場合、支持容器２５０に形成された貫通孔２５１が、切り欠き２８０の部分で露出するように、セラミック基板２１０を支持容器２５０に嵌め込み、貫通孔２５１に回動防止ピン２３０を挿入することでセラミック基板２１０の回転を防止することができる。なお、この場合には、図５に示したように、断熱部材（図示せず）を介して支持容器２５０にセラミック基板２１０を嵌め込むことが望ましい。
さらに、図４（ｂ）に示すように、直線的な切り欠き３８０はセラミック基板３１０に複数箇所あってもよい。
【００３０】
図５は、このような構成のセラミック基板１１が、図１とは別の構成の支持容器に取り付けられた状態を模式的に示す断面図である。
切り欠き１８を有するセラミック基板１１は、円筒形状の支持容器６２の上部に断熱部材６１を介して嵌め込まれ、固定部材１３０が切り欠き１８、断熱部材６１の貫通孔を挿通し、支持容器６２の基板受け部６２ｂに形成されたネジ孔にねじ込まれることにより、支持容器６２に固定されている。
【００３１】
支持容器６２は、上記したように、円筒状の本体６２ａの上部の内側に、セラミック基板１１を固定するための円環形状の基板受け部６２ｂが設けられるとともに、本体６２ａの下部に円環形状の底板受け部６２ｃが設けられ、この底板受け部６２ｃに底板６４が固定されている。
【００３２】
セラミック基板１１は、図１に示したセラミックヒータ１０と略同様に構成され、抵抗発熱体１２の端部には、先端がＴ字形状の導電線６６が半田等により接続され、一方、有底孔１４には、金属線６３を有する熱電対等の測温素子２８が挿入され、耐熱性樹脂等を用いて封止されている。金属線６３や導電線６６は、支持容器６２の底板６４に形成された貫通孔６４ａから引き出されている。これらの配線は、支持容器の内部に設けられた絶縁性部材に収容され、底部の貫通孔から一括して引き出されていてもよい。この場合には、それぞれの配線を絶縁性の被覆部材で被覆しておくことが望ましい。
なお、セラミック基板１１に形成された貫通孔１５の直下には、リフターピン（図示せず）をスムーズに挿通することができるように、この貫通孔１５と連通するようにガイド管６９が設けられている。
【００３３】
上記セラミック基板は、図１に示したように、支持容器の上に断熱部材等を介して固定されていてもよく、図５に示したように、支持容器の上部に断熱部材等を介して嵌め込まれていてもよい。
【００３４】
セラミック基板に形成される抵抗発熱体１２のパターンとしては、図１に示した同心円形状と屈曲線形状との組み合わせのほかに、同心円形状、渦巻き形状、偏心円形状などの単独パターン、または、これらと屈曲線形状との組み合わせなどが挙げられる。
【００３５】
上記セラミックヒータにおいて、上記抵抗発熱体からなる回路の数は１以上であれば特に限定されないが、加熱面を均一に加熱するためには、複数の回路が形成されていることが望ましく、特に図１に示したような、複数の同心円状の回路と屈曲線状の回路とを組み合わせたものが好ましい。
なお、図１に示したセラミックヒータでは、抵抗発熱体が底面に形成されているが、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よい。
【００３６】
上記抵抗発熱体を、セラミック基板の内部に形成する場合、その形成位置は特に限定されないが、セラミック基板の底面からその厚さの６０％までの位置に少なくとも１層形成されていることが好ましい。熱が加熱面に到達するまでに拡散し、加熱面の温度が均一になるからである。
【００３７】
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、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。
【００３８】
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。
【００３９】
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。
【００４０】
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。
【００４１】
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。
【００４２】
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。
【００４３】
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。
【００４４】
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。
【００４５】
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（Ｂ２  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。
【００４６】
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。
【００４７】
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。
【００４８】
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５０ｍΩ／□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。
【００４９】
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。
【００５０】
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。
なお、抵抗発熱体は、上述したように、導体ペーストを用いることにより、形成することができるが、金属線を成形体の内部に埋設することによっても形成することができる。
本発明に係るセラミック基板は、１５０℃以上で使用することができ、２００℃以上で使用することが望ましい。
【００５１】
このように本発明に係るセラミック基板に形成されている導体層が、抵抗発熱体である場合には、セラミックヒータとして使用することができる。
こ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。
【００５２】
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。
【００５３】
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。
【００５４】
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。
【００５５】
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。
【００５６】
本発明にかかるセラミック基板は、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。
【００５７】
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〜Ｎ１０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。
【００５８】
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１００〜５０００ｐｐｍ含有させることにより得られる。カーボンには、非晶質のものと結晶質のものとがあり、非晶質のカーボンは、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。
【００５９】
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。
【００６０】
セラミック基板の形状は、円板形状であり、その直径は、２００ｍｍ以上が好ましく、２５０ｍｍ以上が最適である。
円板形状の本発明に係るセラミック基板は、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。
【００６１】
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。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。
【００６２】
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。
【００６３】
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、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。
【００６４】
上述した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、シリコン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。
本発明に係るセラミック基板のその他の具体的な用途としては、静電チャック、ウエハプローバが挙げられる。
【００６５】
セラミック基板の内部に形成された導体層が静電電極である場合には、静電チャックとして機能する。
図６（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。
【００６６】
この静電チャック２０では、セラミック基板２１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２５が形成されている。また、セラミック基板２１の内部には、抵抗発熱体２４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いる。なお、セラミック基板２１には、必要に応じて、ＲＦ電極が埋設されていてもよい。
【００６７】
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６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。
【００６８】
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。
【００６９】
図７および図８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７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８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。
【００７０】
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。
【００７１】
次に、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、導体層としてガード電極やグランド電極を形成した場合には、ウエハプローバとして機能する。
図９は、本発明のウエハプローバを模式的に示した断面図であり、図１０は、その平面図であり、図１１は、図９に示したウエハプローバにおけるＡ−Ａ線断面図である。
【００７２】
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。
【００７３】
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１１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。
【００７４】
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。
【００７５】
次に、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。
【００７６】
（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。
【００７７】
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リフターピン１６を挿通する貫通孔１５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となる部分や固定部材１３０を挿通する切り欠き１８となる部分等を形成する。焼成後、ドリルや切削部材等を用い、製造したセラミック基板に貫通孔１５、有底孔１４、切り欠き１８等を形成してもよい。
【００７８】
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。
【００７９】
（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。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。
【００８０】
（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。
【００８１】
（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。
【００８２】
（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等を用いて取り付ける。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やセラミックで封止し、セラミックヒータ１０とする。
なお、上記方法において、顆粒を金型に投入して成形体を形成する際、内部に金属線を埋設することにより、セラミック基板の内部に抵抗発熱体を形成することもできる。
【００８３】
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。
【００８４】
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。
【００８５】
次に、図１２に基づき、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。
【００８６】
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。
【００８７】
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。
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リフターピンを挿通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、固定部材を挿通する切り欠きとなる部分、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。
【００８８】
（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３２０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。
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、５μｍを超えると、導体ペーストを印刷しにくいからである。
【００８９】
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。
【００９０】
（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５０を、導体ペースト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、抵抗発熱体の形成位置を底面側の方向に偏芯させる。
具体的には、上側のグリーンシート５０の積層数は２０〜５０枚が、下側のグリーンシート５０の積層数は５〜２０枚が好ましい。
【００９１】
（４）  グリーンシート積層体の焼成工程
グリーンシート積層体の加熱、加圧を行い、グリーンシート５０および内部の導体ペースト層３２０を焼結させる（図１２（ｂ））。
加熱温度は、１０００〜２０００℃が好ましく、加圧の圧力は、１０〜２０ＭＰａが好ましい。加熱は、不活性ガス雰囲気中で行う。不活性ガスとしては、例えば、アルゴン、窒素などを使用することができる。
【００９２】
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等を設けてもよい。有底孔等は、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３２と接続するためのスルーホール３８を露出させるために袋孔３７を形成し（図１２（ｃ））、この袋孔３７に外部端子１７を挿入し、加熱してリフローすることにより、外部端子１７を接続する（図１２（ｄ））。加熱温度は、半田処理の場合には９０〜４５０℃が好適であり、ろう材での処理の場合には、９００〜１１００℃が好適である。
さらに、測温素子としての熱電対などを耐熱性樹脂等で封止し、セラミックヒータとする。
【００９３】
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。
【００９４】
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。
【００９５】
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。
【００９６】
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（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  Ｏ３  ：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。
【００９７】
（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。
【００９８】
（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。
次に、この板状体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支持ピンを挿入する貫通孔１５、熱電対を埋め込むための有底孔１４（直径：１．１ｍｍ、深さ：２ｍｍ）、および、Ｕ字形の切り欠き１８（幅：５ｍｍ、奥行き：１０ｍｍ）を形成した。
（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。
【００９９】
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。
【０１００】
（５）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、幅が２．４ｍｍ、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）で作製した焼結体を浸漬し、銀−鉛の抵抗発熱体１２の表面に厚さ１μｍの金属被覆層１２０（ニッケル層）を析出させた。
【０１０１】
（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１７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１７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、セラミックヒータ１０（図１参照）を得た。
【０１０２】
（実施例２）  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。
【０１０３】
（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。
【０１０４】
（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６に示した形状の静電電極パターンからなる導体ペースト層を形成した。
【０１０５】
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６（ｂ）参照）。
【０１０６】
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℃、８ＭＰａの圧力で圧着して積層体を形成した。
【０１０７】
（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、厚さが５μｍ、幅が２．４ｍｍ、面積抵抗率が７．７ｍΩ／□の抵抗発熱体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。
【０１０８】
（６）上記（５）で得たセラミック基板２１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２．０ｍｍ）および周縁部に直線的切り欠き（側面からの最大距離：５ｍｍ）を設けた。
【０１０９】
（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−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を接続させた。
【０１１０】
（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。
【０１１１】
（実施例３）  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。
【０１１２】
（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。
【０１１３】
（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およびグランド電極用印刷層を形成した（図９および図１１参照）。
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℃、８ＭＰａの圧力で一体化した。
【０１１４】
（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１５ＭＰａ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２３０ｍｍ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。
【０１１５】
（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０．５ｍｍ、深さ０．５ｍｍ）を形成し、周縁部にＵ字形の切り欠き（幅：２．５ｍｍ、奥行き：５ｍｍ）を形成した。
【０１１６】
（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導体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。
【０１１７】
（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、厚さが５μｍ、幅が２．４ｍｍ、面積抵抗率が７．７ｍΩ／□であった。
【０１１８】
（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２μｍ、Ｎｉは１μｍであった。
【０１１９】
（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。
【０１２０】
（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４６、４７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）、ウエハプローバ付きヒータの製造を終了した。
【０１２１】
（比較例１）
切り欠きを形成せずに同様の箇所に貫通孔（直径：１０ｍｍ）を形成した（図１３参照）以外は、実施例１と同様にしてセラミックヒータを製造した。なお、上記貫通孔の内壁の最も側面に近い部分は、セラミック基板の側面より、５ｍｍの距離であった。
【０１２２】
実施例１、３および比較例１で製造したセラミックヒータおよびウエハプローバを図５に示した構成からなるステンレス鋼製の支持容器にポリイミドからなる断熱部材を介して載置し、ステンレス鋼製のボルト（固定部材）をタングステンからなるワッシャーを介し、切り欠き、および、断熱部材の貫通孔に挿通し、更に、上記支持容器のネジ孔にねじ込むことにより、上記セラミックヒータおよびウエハプローバを支持容器に固定した。なお、実施例２の静電チャックについては、図４に示したように、セラミック基板を支持容器に嵌め込んだ後、回転防止ピンを貫通孔に挿入することにより、固定した。
【０１２３】
実施例１〜３および比較例１のセラミックヒータ等について、通電を行って３００℃まで加熱し、１時間この温度を保持した後冷却する工程を１００回繰り返した後、各セラミック基板を支持容器から取り外し、クラックの有無を観察した。
【０１２４】
その結果、実施例１〜３に係るセラミック基板には、クラックは全く観察されなかったが、比較例１に係るセラミック基板については、セラミック基板の外縁部近傍に形成した貫通孔から側面に向かってクラックが生じていた。
【０１２５】
【発明の効果】
本発明に係るセラミック基板は、上述したような構成からなるものであるので、支持容器への取り付けや取り外しの際に、衝撃等によりクラックが生じることがなく、また、支持容器に固定した後の加熱の際に、内部に生じる熱応力や熱衝撃等に起因してクラックが発生することはない。また、固定部材を完全に引き抜かなくてもセラミック基板を取り外すことができるため、短時間で取り付けや取り外しを行うことができる。さらに、セラミック基板の回動を防止することができるため、セラミック基板に接続された配線等のねじれや脱落を防止することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明のセラミックヒータを模式的に示す底面図である。
【図２】（ａ）は、図１に示したセラミックヒータのセラミック基板を固定部材を用いて支持容器に取り付ける様子を示す分解斜視図であり、（ｂ）は、切り欠き近傍を模式的に示す部分拡大平面図である。
【図３】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。
【図４】（ａ）は、本発明に係るセラミック基板の別の実施形態を模式的に示す斜視図であり、（ｂ）は、さらに、別の実施形態を模式的に示す斜視図である。
【図５】本発明に係るセラミック基板を別の支持容器に取り付けた様子を模式的に示す断面図である。
【図６】（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７】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８】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９】本発明のウエハプローバを模式的に示す断面図である。
【図１０】図９に示したウエハプローバの平面図である。
【図１１】図９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１２】（ａ）〜（ｄ）は、本発明のセラミックヒータの製造方法の一例を模式的に示す断面部である。
【図１３】従来のセラミックヒータのセラミック基板を固定部材を用いて支持容器に取り付ける様子を示す分解斜視図である。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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