(57)【要約】【課題】  抵抗発熱体の温度を制御することにより、セラミック基板上に載置等する半導体ウエハの温度制御を良好に行うことができ、半導体ウエハを均一に加熱することができるセラミック基板を提供する。【解決手段】  少なくともその表面または内部に抵抗発熱体が形成されたセラミック基板であって、前記抵抗発熱体が形成された領域に相当する表面領域の内側に、半導体ウエハを直接または表面から一定距離離間させて載置する領域が存在することを特徴とするセラミック基板。【選択図】          図１
2004253810.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
少なくともその表面または内部に抵抗発熱体が形成されたセラミック基板であって、
前記抵抗発熱体が形成された領域に相当する表面領域の内側に、半導体ウエハを直接または表面から一定距離離間させて載置する領域が存在することを特徴とするセラミック基板。
【請求項２】
前記抵抗発熱体が形成された表面領域の外縁より０．５ｍｍ以上内側に、前記半導体ウエハを直接または表面から一定距離離間させて載置する領域が存在する請求項１に記載のセラミック基板。
【請求項３】
前記抵抗発熱体が形成された表面領域の外縁から前記半導体ウエハを直接または表面から一定距離離間させて載置する領域の外縁までの距離Ｌと、セラミック基板の厚さｌとの関係が、Ｌ（ｍｍ）＞ｌ（ｍｍ）／２０である請求項１または２に記載のセラミック基板。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、その表面または内部に抵抗発熱体を備え、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に用いられるセラミック基板に関する。
【背景技術】
【０００２】
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金属製の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、特許文献１では、基板として、熱伝導率が高く、強度も大きい窒化アルミニウム等の非酸化物セラミックを使用し、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】
通常、この種のホットプレートでは、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リング等を介して金属製の支持容器に取り付けた後、熱電対からの金属線や抵抗発熱体からの導電線を、それぞれ底板に設けられた複数の貫通孔等から支持容器の外部に引き出して制御装置等に接続しており、この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。
【特許文献１】特開平４−３２４２７６号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
しかしながら、最近、セラミック基板は、大口径のシリコンウエハを載置するため、その直径も３００ｍｍ以上と大きくなるとともに、その熱容量を低減させるために厚みも５ｍｍ以下と薄くなってきており、セラミック基板を高温に加熱した際、このセラミック基板表面に直接または一定の距離離間させて載置した半導体ウエハの温度が均一にならないという問題が発生するようになった。
なお、本明細書では、以降、セラミック基板表面に、半導体ウエハを直接または一定の距離離間させて載置することを、特に上記のようにいう場合のほかは、単にセラミック基板上に載置等するという。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
そこで、本発明者らは、このような問題を解決するために、鋭意研究を行った結果、半導体ウエハの温度が均一にならない原因の一つは、このような大面積で薄いセラミック基板では、通常、セラミック基板上に載置した半導体ウエハと同じ領域または該半導体ウエハよりも内側の領域に抵抗発熱体が形成されており、その結果、加熱する半導体ウエハの外周部分を、その内側部分と同様の温度になるように制御することが難しく、このため半導体ウエハ全体の温度が均一ならないことを突き止めた。
【００１０】
そして、セラミック基板の抵抗発熱体が設けられた領域に相当する表面領域の内側に、半導体ウエハを載置等する領域が存在するように、抵抗発熱体を大きく形成することにより、半導体ウエハをより均一に加熱することができることを見出し、本発明を完成するに至った。
【００１１】
すなわち本発明は、少なくともその表面または内部に抵抗発熱体が設けられたセラミック基板であって、上記抵抗発熱体が設けられた領域に相当する表面領域の内側に、半導体ウエハを直接または所定の距離離間させて載置する領域が存在することを特徴とするセラミック基板である。
【００１２】
本発明において、抵抗発熱体はセラミック基板の底面または内部に形成されており、加熱面には抵抗発熱体が形成されていないため、請求の範囲には、「抵抗発熱体が設けられた領域に相当する表面領域」と記載したが、これは抵抗発熱体が形成された底面または内部の領域を、垂直に基板の加熱面に移行した領域をいい、本発明では、以降、単に抵抗発熱体が形成された領域ということとする。
【００１３】
本発明では、上記のように、抵抗発熱体が設けられた領域の内側に、半導体ウエハを載置等する領域が存在するので、抵抗発熱体の温度を制御することにより、加熱面におけるこの領域内での温度の制御を比較的容易に行うことができる。従って、抵抗発熱体の温度を制御することにより、セラミック基板上に載置等する半導体ウエハの温度制御を良好に行うことができ、半導体ウエハを均一に加熱することができる。
【００１４】
また、本発明では、上記抵抗発熱体が形成された領域の外縁より０．５ｍｍ以上内側に、上記半導体ウエハを載置等する領域が存在することが望ましい。
抵抗発熱体が形成された領域の外周に近い部分では、外側への放熱に起因して、温度の制御がそれほど容易ではないが、抵抗発熱体が形成された領域の外縁より０．５ｍｍ以上内側にウエハの外周が存在すると、ウエハは、セラミック基板の外周の低温領域の影響を受けず、半導体ウエハを均一に加熱することができる。
【００１５】
また、上記抵抗発熱体が形成された領域の外縁から上記半導体ウエハを載置等する領域の外縁までの距離Ｌと、セラミック基板の厚さｌとの関係は、Ｌ（ｍｍ）＞ｌ（ｍｍ）／２０であることが望ましい（図１参照）。
Ｌ≦ｌ／２０では、抵抗発熱体が形成された領域の外縁から上記半導体ウエハを載置等する領域の外縁までの距離Ｌに比べてセラミック基板の厚さｌが厚すぎて、セラミック基板の外周の低温領域の影響をうけてしまい、均一加熱ができないからである。
【発明の効果】
【００１６】
本発明に係るセラミック基板では、抵抗発熱体が形成された領域の内側に、半導体ウエハを載置等する領域が存在するので、抵抗発熱体の温度を制御することにより、セラミック基板上に載置等する半導体ウエハの温度制御を良好に行うことができ、半導体ウエハを均一に加熱することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１７】
本発明のセラミック基板は、少なくともその表面または内部に抵抗発熱体が設けられたセラミック基板であって、
上記抵抗発熱体が設けられた領域に相当する表面領域の内側に、半導体ウエハを直接または所定の距離離間させて載置する領域が存在することを特徴とする。
【００１８】
本発明のセラミック基板は、少なくともその表面または内部に抵抗発熱体が設けられたセラミック基板であり、その表面または内部に抵抗発熱体のみが設けられている場合には、このセラミック基板は、ホットプレートとして機能する。
【００１９】
一方、セラミック基板に抵抗発熱体が形成されるとともに、その内部に静電電極が設けられた場合には、上記セラミック基板は、静電チャックとして機能し、セラミック基板に抵抗発熱体が形成されるとともに、その内部にガード電極および／またはグランド電極が設けられた場合には、ウエハプローバ（ウエハプローバ用セラミック基板）として機能する。
【００２０】
本明細書では、初めに抵抗発熱体を有するホットプレートについて説明し、続いて、静電チャック、ウエハプローバについて説明する。
図１は、本発明のセラミック基板が用いられたホットプレートの一例を模式的に示す断面図であり、図２は、その平面図であり、図３は、その一部を模式的に示す部分拡大断面図である。
【００２１】
このホットプレート１０は、例えば、図１に示したように、円板形状のセラミック基板１１と有底円筒形状の支持容器２０とからなる。
セラミック基板１１の底面には、複数の平面視同心円形状の抵抗発熱体１２が形成されるとともに、複数の有底孔１４が形成されており、この有底孔１４には、セラミック基板１１の温度を測定するために、リード線１６を有する測温素子１７が埋め込まれている。
【００２２】
また、この支持容器２０は、断面がＬ字形状の断熱リング２１と、断熱リング２１を支持する遮熱部材２２とからなり、断熱リング２１は、無機繊維等を含むフッ素樹脂等からなり、ボルト２８により遮熱部材２２の上部に形成された円環形状の部材に固定されている。また、ボルト２８は、固定金具２７を介して取り付けられており、この固定金具２７は、断熱リング１５に嵌め込まれたセラミック基板１１の端部に達し、この固定金具１７でセラミック基板１１等を押しつけることにより、セラミック基板１１を断熱リング１５に固定している。
なお、遮熱部材２２の底部は、取り外し可能な状態で取り付けられていてもよい。
【００２３】
セラミック基板１１の底面１１ｂには、図２に示すように、複数の同心円形状の回路からなる抵抗発熱体１２が形成されており、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ている。
【００２４】
図３に示したように、抵抗発熱体１２は、その酸化を防止するために、表面に金属被覆層１２０が形成されており、この金属被覆層１２０を有する抵抗発熱体１２の端部１２ａには、半田層１８を介してＴ字形状の外部端子１３が接続されている。この外部端子１３には、さらに導電線２４を有するソケット２５が取り付けられ、導電線２４は遮熱部材２２の貫通孔２２ａに嵌め込まれたシール部材を介して支持容器２０より外部に導出されている。
【００２５】
また、セラミック基板１１の中央に近い部分には、シリコンウエハＷ等を支持するリフターピン１６を挿通するための貫通孔１５が設けられており、この貫通孔１５の直下には、リフターピン１６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と連通するガイド管２９が設けられている。
【００２６】
このリフターピン１６は、その上にシリコンウエハＷ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Ｗ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Ｗを受け取ったりするとともに、シリコンウエハＷ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。
【００２７】
また、セラミック基板１１に別の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、上記支持ピンでシリコンウエハＷ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。
【００２８】
なお、遮熱部材２２には冷媒導入管２６が設けられており、この冷媒導入管２６には、図示しない配管を介して空気等の冷媒を導入することより、セラミック基板１１の温度や冷却速度等を制御することができるようになっている。
【００２９】
本発明のセラミック基板１１では、図１に示したように、抵抗発熱体１２が形成された領域Ａの内部にシリコンウエハＷを載置等する領域が設けられているため、抵抗発熱体１２の温度を制御することにより、セラミック基板１１表面の温度を均一にすることができ、その結果、シリコンウエハＷの温度制御が容易になり、シリコンウエハＷを均一に加熱することができる。
【００３０】
なお、図１〜３に示したホットプレートでは、抵抗発熱体１２がセラミック基板１１の底面１１ｂに設けられているが、抵抗発熱体は、セラミック基板の内部に設けられていてもよい。
この場合にも、図１〜３に示したホットプレートと同様に、抵抗発熱体が形成された領域の内部にシリコンウエハＷを載置等する領域を設けることにより、シリコンウエハを均一に加熱することができる。
【００３１】
また、図１、２に示したホットプレート１０では、セラミック基板１１が支持容器２０上部の断熱リング２１に嵌合されているが、他の実施の形態においては、セラミック基板が支持容器上部に載置され、ボルト等の固定部材により固定されていてもよい。
【００３２】
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のほか、渦巻き形状、偏心円形状、同心円形状と屈曲線形状との組み合わせなどを挙げることができる。
【００３３】
上記ホットプレートにおいて、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、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。
【００３４】
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。加熱面まで熱が伝搬する間に拡散し、加熱面での温度が均一になりやすいからである。
【００３５】
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形成する。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、抵抗発熱体を形成する。
【００３６】
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。
【００３７】
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。
【００３８】
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。
【００３９】
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。
【００４０】
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。
【００４１】
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。
【００４２】
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。
【００４３】
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（Ｂ２Ｏ３）、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。
【００４４】
上記酸化鉛、酸化亜鉛、シリカ、酸化ホウ素（Ｂ２Ｏ３）、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。
【００４５】
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。
【００４６】
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。
【００４７】
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。
【００４８】
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。
【００４９】
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。
本発明のセラミック基板は、１００℃以上使用することが望ましく、２００℃以上で使用することがより望ましい。
【００５０】
上記セラミック基板の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。
【００５１】
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。
【００５２】
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。
【００５３】
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。
【００５４】
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、Ｙ２Ｏ３、Ｎａ２Ｏ、Ｌｉ２Ｏ、Ｒｂ２Ｏが好ましい。これらの含有量としては、０．１〜２０重量％が好ましい。また、アルミナを含有していてもよい。
【００５５】
上記セラミック基板は、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。
【００５６】
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。
【００５７】
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。
【００５８】
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。
【００５９】
セラミック基板の形状は、円板形状が好ましく、その直径は、２００ｍｍ以上が好ましく、２５０ｍｍ以上が最適である。
円板形状のセラミック基板は、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。
【００６０】
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、反りの発生を抑制することができるからである。
【００６１】
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。
【００６２】
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。
【００６３】
上記ホットプレートを用いることにより、半導体ウエハ等の被加熱物の全体を均一な温度に、かつ、所定の温度に加熱することができる。
【００６４】
一方、上述したように、セラミック基板に抵抗発熱体を形成するとともに、上記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。
上記静電電極に用いる金属としては、例えば、貴金属（金、銀、白金、パラジウム）、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。
【００６５】
図４（ａ）は、静電チャックに用いられるセラミック基板を模式的に示す縦断面図であり、（ｂ）は、（ａ）に示したセラミック基板のＡ−Ａ線断面図である。この静電チャック用のセラミック基板では、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、それぞれスルーホール６８と接続され、その電極上にセラミック誘電体膜６４が形成されている。
【００６６】
また、セラミック基板６１の内部には、抵抗発熱体６６とスルーホール６８とが設けられ、シリコンウエハ２９等の被加熱物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。
【００６７】
（ｂ）に示したように、セラミック基板６１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。
【００６８】
このような構成のセラミック基板が、図１に示した支持容器２０と略同じ構造および機能を有する支持容器に嵌め込まれ、静電チャックとして動作する。この際、チャック正極静電層６２とチャック負極静電層６３とに制御装置内の直流電源から延びた配線の＋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シリコンウエハＷが静電的に吸着されるとともに加熱され、この状態でシリコンウエハＷに種々の加工を施すことが可能となる。本発明では、シリコンウエハＷが載置される領域の外側に抵抗発熱体６６が形成されているので、図１に示したホットプレートの場合と同様、シリコンウエハＷを均一に加熱することができる。
【００６９】
図５および図６は、他の静電チャックを構成するセラミック基板の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用のセラミック基板では、セラミック基板１１１の内部に半円形状のチャック正極静電層１１２とチャック負極静電層１１３が形成されており、図６に示す静電チャック用のセラミック基板では、セラミック基板１２１の内部に円を４分割した形状のチャック正極静電層１２２ａ、１２２ｂとチャック負極静電層１２３ａ、１２３ｂとが形成されている。また、２枚の正極静電層１２２ａ、１２２ｂおよび２枚のチャック負極静電層１２３ａ、１２３ｂ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。
【００７０】
また、上述したように、上記セラミック基板の表面にチャックトップ導体層を設け、内部の導体層として、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。
【００７１】
図７は、本発明のウエハプローバを構成するセラミック基板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。
【００７２】
このウエハプローバでは、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、平面視同心円形状の抵抗発熱体５１が設けられている。抵抗発熱体５１の両端は、スルーホール５８およびスルーホールを露出させる袋孔（図示せず）を介して、外部端子（図示せず）が接続、固定されている。
【００７４】
セラミック基板３の内部には、さらに、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、これらガード電極５とグランド電極６とは、スルーホール５６、５７を介して図示しない外部端子等と接続されている。なお、符号５２は、電極非形成部を示している。このような矩形状の電極非形成部５２をガード電極５の内部に形成しているのは、ガード電極５を挟んだ上下のセラミック基板３をしっかりと接着させるためである。
【００７５】
このような構成のセラミック基板が図１に示したものと略同様の構造の支持容器に嵌め込まれ、ウエハプローバとして動作する。
このウエハプローバでは、セラミック基板３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等を押しつけ、加熱または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。
【００７６】
本発明のウエハプローバでも、シリコンウエハが載置される領域（図示せず）の外側に抵抗発熱体５１が形成されているので、図１に示したホットプレートと同様、シリコンウエハＷを均一に加熱することができる。
【００７７】
次に、本発明の半導体製造・検査装置の製造方法の一例として、ホットプレートの製造方法について説明する。
まず、図１０に基づき、底面に抵抗発熱体１２が形成されたセラミック基板を用いたホットプレートの製造方法について説明する。
【００７８】
（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。
【００７９】
次に、生成形体に、必要に応じて、シリコンウエハを運搬するためのリフターピンを挿通する貫通孔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となる部分やシリコンウエハを支持するための支持ピンを挿通するための貫通孔や凹部となる部分等を形成する。焼成後、製造したセラミック基板にドリル等を用いて、有底孔１４や貫通孔１５を形成してもよい。
【００８０】
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。通常、焼成後に、貫通孔１５や有底孔１４を形成する（図１０（ａ））。
【００８１】
（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、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。
【００８２】
（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（図１０（ｂ））。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。
【００８３】
（４）金属被覆層の形成
抵抗発熱体１２表面に、金属被覆層１２０を設ける（図１０（ｃ））。
金属被覆層１２０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。
【００８４】
（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１３を半田層１８を介して取り付ける。また、有底孔１４に熱電対等の測温素子１７を挿入し、ポリイミド等の耐熱樹脂、セラミック等で封止する（図１０（ｄ））。
【００８５】
（６）支持容器上への設置
次に、支持容器２０の断熱リング２１にセラミック基板１１をはめ込んだ後、ボルト２８、固定金具２７等を用いて、セラミック基板１１を断熱リング２１に固定し、導電線２４およびリード線１６を遮熱部材２２の底面から引き出すことにより、図１に示したような構成のホットプレート１０の製造を終了する。
【００８６】
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を製造することができる。
【００８７】
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。
【００８８】
次に、セラミック基板の内部に抵抗発熱体が形成されたホットプレートの製造方法について、図１１に基づいて説明する。
（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。
【００８９】
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。
【００９０】
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５００を作製する。
グリーンシート５００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５００に、必要に応じて、シリコンウエハを運搬するためのリフターピンを挿入する貫通孔３５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３４となる部分、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、または、上記積層体を形成し、焼成した後に上記加工を行ってもよい。
【００９１】
（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体ペーストを印刷し、導体ペースト層を形成する。
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。
【００９２】
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。
【００９３】
（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５００を、導体ペーストを印刷したグリーンシート５００の上下に積層する（図１１（ａ））。
このとき、上側に積層するグリーンシート５００の数を下側に積層するグリーンシート５００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５００の積層数は２０〜５０枚が、下側のグリーンシート５００の積層数は５〜２０枚が好ましい。
【００９４】
（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、グリーンシート内のセラミック粒子および内部の導体ペースト層中の金属を焼結させる（図１１（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。
【００９５】
上述したように、焼成を行った後に、リフターピンを挿通するための貫通孔や測温素子を挿入するための有底孔（図示せず）を設けてもよい。貫通孔や有底孔は、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１１（ｃ））、この袋孔３７に外部端子３３を挿入し、加熱してリフローすることにより、外部端子３３を接続する（図１１（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。
【００９６】
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する。その後、支持容器２０の断熱リング２１にセラミック基板をはめ込んだ後、ボルト２８、固定金具２７等を用いて、セラミック基板を断熱リング２１に固定し、導電線およびリード線を遮熱部材２２の底面から引き出すことにより、ホットプレートの製造を終了する。
【００９７】
この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。
【００９８】
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、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。
以下、本発明をさらに詳細に説明する。
【実施例】
【０１００】
（実施例１）ホットプレートの製造（図１、１０参照）
（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（Ｙ２Ｏ３：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。
【０１０１】
（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。
【０１０２】
（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ｌ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３１０ｍｍ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を施し、半導体ウエハを運搬するためのリフター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）を形成した（図１０（ａ））。
（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２に示したような同心円形状のパターンとした。
導体ペーストとしては、プリント配線板のスルーホール形成に使用されている徳力化学研究所製のソルベストＰＳ６０３Ｄを使用した。
【０１０３】
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。
【０１０４】
（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１２を形成した（図１０（ｂ））。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。
【０１０５】
（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（図１０（ｃ））。
【０１０６】
（７）電源との接続を確保するための端子部１２ａ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１８を形成した。
ついで、半田層１８の上に断面がＴ字形状の外部端子１３を載置して、４２０℃で加熱リフローし、抵抗発熱体の端子部１２ａ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、底面１１ｂに抵抗発熱体１２を有するセラミック基板１１を得た。
【０１０７】
（９）次に、支持容器２０の断熱リング２１にセラミック基板１１をはめ込んだ後、ボルト２８、固定金具２７等を用いて、セラミック基板１１を断熱リング２１に固定し、導電線２４およびリード線１６を遮熱部材２２の底面から引き出すことにより、ホットプレート１０の製造を終了した。
【０１０８】
本実施例において形成した抵抗発熱体１２の最外周の直径は、３０６ｍｍであり、一方、載置等するシリコンウエハの直径は、３００ｍｍであり、抵抗発熱体１２が形成された領域の内側に、シリコンウエハを載置する領域が存在する。
なお、本実施例においては、ｌ＝３ｍｍ、Ｌ＝３ｍｍ、ｌ／２０＝０．１５ｍｍとなる。
【０１０９】
（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。
【０１１０】
（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。
【０１１１】
（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４（ｂ）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。
【０１１２】
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（６２ｂ、６３ｂ）からなり、６２ｂ、６３ｂはそれぞれ６２ａ、６３ａと接続する（図４（ｂ）参照）。
【０１１３】
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。
【０１１４】
（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ｌが３ｍｍの窒化アルミニウム板状体を得た。これを直径２１９ｍｍ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板状体とした。
【０１１５】
（６）上記（５）で得たセラミック基板６１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）を設けた。
【０１１６】
（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、その後、外部端子に、導電線を有するソケットを取り付けた。
【０１１７】
（８）次に、温度制御のための複数の熱電対を有底孔に埋め込み、抵抗発熱体および静電電極６２、６３を有するセラミック基板６１の製造を終了した。
【０１１８】
（９）次に、支持容器にセラミック基板６１をはめ込んで固定することにより、静電チャックの製造を終了した。
【０１１９】
本実施例において形成した抵抗発熱体６６の最外周の直径は、２１５ｍｍであり、一方、載置等するシリコンウエハの直径は、２００ｍｍであり、抵抗発熱体１２が形成された領域の内側に、シリコンウエハを載置する領域が存在する。
なお、本実施例においては、ｌ＝３ｍｍ、Ｌ＝７．５ｍｍ、ｌ／２０＝０．１５ｍｍとなる。
【０１２０】
（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。
【０１２１】
（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。
【０１２２】
（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。
【０１２３】
（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ｌが３ｍｍの窒化アルミニウム板状体を得た。この板状体を直径２０５ｍｍ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、グランド電極の厚さは１０μｍ、ガード電極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。
【０１２４】
（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（幅０．５ｍｍ、深さ０．５ｍｍ）を形成した。
【０１２５】
（７）さらに、溝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。
【０１２６】
（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。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は、厚さが５μｍ、幅が２．４ｍｍ、面積抵抗率が７．７ｍΩ／□であった。
【０１２７】
（９）溝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。
【０１２８】
（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を形成した。
【０１２９】
（１１）次いで、溝から裏面に抜ける空気吸引孔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。その後、外部端子には、導電線を有するソケットを取り付けた。
【０１３０】
（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）、表面にチャックトップ導体層２を、内部にガード電極５およびグランド電極６を有し、底面に抵抗発熱体が形成されたセラミック基板の製造を終了した。
【０１３１】
（１３）この後、支持容器にセラミック基板をはめ込んで固定することにより、静電チャックの製造を終了した。
【０１３２】
本実施例において形成した抵抗発熱体６６の最外周の直径は、２０３ｍｍであり、一方、載置等するシリコンウエハの直径は、２００ｍｍであり、抵抗発熱体１２が形成された領域の内側に、シリコンウエハを載置する領域が存在する。
なお、本実施例においては、ｌ＝３ｍｍ、Ｌ＝１．５ｍｍ、ｌ／２０＝０．１５ｍｍとなる。
【０１３３】
（実施例４）
本実施例は、実施例１と同様であるが、抵抗発熱体の最外周の直径は、２０３ｍｍ、シリコンウエハの直径は、２００ｍｍであり、セラミック基板の厚さｌを３２ｍｍとした。なお、本実施例においては、ｌ＝３２ｍｍ、Ｌ＝１．５ｍｍ、ｌ／２０＝１．６ｍｍである。
【０１３４】
（実施例５）
本実施例は、実施例１と同様であるが、抵抗発熱体の最外周の直径は、２００．５ｍｍ、シリコンウエハの直径は、２００ｍｍであり、セラミック基板の厚さｌを３ｍｍとした。なお、本実施例においては、ｌ＝３ｍｍ、Ｌ＝０．２５ｍｍであり、ｌ／２０＝０．１５ｍｍである。
【０１３５】
（比較例１）
形成する抵抗発熱体の最外周の直径を、２９０ｍｍに設定し、加熱面に載置等するシリコンウエハの直径３００ｍｍよりも小さくしたほかは、実施例１と同様にしてホットプレートを製造した。
【０１３６】
実施例１〜５および比較例１に係るセラミック基板について、通電を行って２００℃まで加熱し、セラミック基板の加熱面の温度分布を、サーモビュア（日本データム社製  ＩＲ６２０１２−００１２）を用いて測定した。
【０１３７】
その結果、最高温度と最低温度との差が、それぞれ、実施例１の場合は、０．５℃、実施例２の場合は、０．８℃、実施例３の場合は、０．５℃、実施例４の場合は、１．０℃、実施例５の場合は、１．０℃と、その温度差は小さかったのに対し、比較例１の場合には、最高温度と最低温度との差が５．０℃と上記実施例に比べて大きくなっていた。
また、実施例４のように、ｌ／２０＞Ｌの場合には、ｌ／２０＜Ｌの場合より温度差が大きく、実施例５のように、Ｌ＜０．５ｍｍの場合には、Ｌ＞０．５ｍｍの場合より、温度差が大きくなる。
【図面の簡単な説明】
【０１３８】
【図１】本発明のセラミック基板を用いたホットプレートの一例を模式的に示す断面図である。
【図２】図１に示したホットプレートの平面図である。
【図３】図１に示すホットプレートを構成するセラミック基板を模式的に示す部分拡大断面図である。
【図４】（ａ）は、本発明のセラミック基板を静電チャックに用いた場合のセラミック基板を模式的に示す縦断面図であり、（ｂ）は、（ａ）に示したセラミック基板のＡ−Ａ線断面図である。
【図５】セラミック基板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】セラミック基板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】本発明のセラミック基板をウエハプローバに用いた場合のセラミック基板を模式的に示す断面図である。
【図８】図７に示したセラミック基板の平面図である。
【図９】図７に示したセラミック基板におけるＡ−Ａ線断面図である。
【図１０】（ａ）〜（ｄ）は、本発明のセラミック基板の製造方法の一例を模式的に示す断面部である。
【図１１】（ａ）〜（ｄ）は、本発明のセラミック基板の別の製造方法の一例を模式的に示す断面部である。
【符号の説明】
【０１３９】
２  チャックトップ導体層
３、１１、３１、６１、１１１、１２１  セラミック基板
５  ガード電極
６  グランド電極
７  溝
８  吸引孔
１０  ホットプレート
１１ａ  加熱面
１１ｂ  底面
１２、３２、５１、６６  抵抗発熱体
１２ａ  抵抗発熱体端部
１３、３３  外部端子
１４、３４  有底孔
１５、３５  貫通孔
１６  リフターピン
１７  測温素子
１８  半田層
２０  支持容器
２１  断熱リング
２２  遮熱部材
２４  導電線
２５  ソケット
２６  冷媒導入管
２７  固定具
２８  ボルト
２９  ガイド管
３７  袋孔
３８  スルーホール
６２、１１２、１２２ａ、１２２ｂ  チャック静電電極層
６３、１１３、１２３ａ、１２３ｂ  チャック負極静電層
５２  電極非形成部
６１  断熱リング
６２  支持容器
６２ａ  本体
６２ｂ  基板受け部
６２ｃ  底板受け部
６４  セラミック誘電体膜
６３  金属線
６４  底板
６４ａ  貫通孔
６５  冷媒導入管
６６  導電線
６７  柱状部材
６９  ガイド管
１２０  金属被覆層
１３０  固定部材
【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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