(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
表面または内部に発熱体が形成されたセラミックスヒータの被加熱物搭載面に導電体を配し、該導電体が該セラミックスヒータと機械的に結合しており、該セラミックスヒータの被加熱物搭載面とは反対側に断熱材を配してなり、該断熱材のセラミックスヒータとは反対側に金属ベースを配してなり、該導電体はネジ止めによって該セラミックスヒータに固定されており、該セラミックスヒータには該導電体を該セラミックスヒータにネジ止めするためのネジを貫通させるための貫通孔が設けられており、該導電体の厚みは１ｍｍ以上であり、該導電体の表面にはニッケルを主成分とするメッキ処理が施されていることを特徴とする加熱装置。
【請求項２】
前記セラミックスヒータを構成するセラミックス基板の主成分が、窒化アルミニウム（ＡｌＮ）、炭化ケイ素（ＳｉＣ）、酸化アルミニウム（Ａｌ２Ｏ３）、窒化ケイ素（Ｓｉ３Ｎ４）のいずれかであることを特徴とする請求項１に記載の加熱装置。
【請求項３】
前記導電体は金属または金属とセラミックスとの複合材料であり、その主成分が、銅（Ｃｕ）、アルミニウム（Ａｌ）、ニッケル（Ｎｉ）、ケイ素（Ｓｉ）から選ばれた１種以上の材料であることを特徴とする請求項１または２に記載の加熱装置。
【請求項４】
前記断熱材が、セラミックスであることを特徴とする請求項１に記載の加熱装置。
【請求項５】
前記断熱材が、ムライトまたは酸化アルミニウムのいずれかであることを特徴とする請求項４に記載の加熱装置。
【請求項６】
前記断熱材が、気孔を有する断熱材料からなることを特徴とする請求項１に記載の加熱装置。
【請求項７】
前記発熱体の主成分が、タングステン（Ｗ）、モリブデン（Ｍｏ）、白金（Ｐｔ）、銀（Ａｇ）、パラジウム（Ｐｄ）、ニッケル（Ｎｉ）、クロム（Ｃｒ）から選ばれる１種以上の金属であることを特徴とする請求項１乃至６のいずれかに記載の加熱装置。
【請求項８】
用途が、半導体ウェハまたは半導体のウェハプローバあるいはハンドラであることを特徴とする請求項１乃至７記載の加熱装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、エッチング装置、スパッタ装置、プラズマＣＶＤ装置、減圧プラズマＣＶＤ装置、メタルＣＶＤ装置、絶縁膜ＣＶＤ装置、低誘電率膜（Ｌｏｗ−Ｋ）ＣＶＤ装置、ＭＯＣＶＤ装置、デガス装置、イオン注入装置、コータデベロッパなどの半導体製造装置や半導体検査装置に使用される加熱装置に関し、更にはそれを搭載したウェハプローバやハンドラなどに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、半導体の検査工程では、被処理物である半導体基板（ウェハ）に対して加熱処理が行われる。すなわち、ウェハを通常の使用温度よりも高温に加熱して、不良になる可能性のある半導体チップを加速的に不良化させて取り除き、出荷後の不良の発生を予防するバーンインが行われている。バーンイン工程では、半導体ウェハに半導体回路を形成した後、個々のチップに切断する前に、ウェハを加熱しながら各チップの電気的な性能を測定して、不良品を取り除いている。このバーンイン工程において、スループットの向上のために、プロセス時間の短縮が強く求められている。
【０００３】
このようなバーンイン工程では、半導体基板を保持し、半導体基板を加熱するためのヒータが用いられている。従来のヒータは、ウェハの裏面全面をグランド電極に接触させる必要があるので、金属製のものが用いられていた。金属製の平板ヒータの上に、回路を形成したウェハを載置し、チップの電気的特性を測定する。測定時は、通電用の電極ピンを多数備えたプローブカードと呼ばれる測定子を、ウェハに数１０ｋｇｆから数百ｋｇｆの力で押さえつけるため、ヒータが薄いと変形してしまい、ウェハとグランド電極との間に接触不良が発生することがある。そのため、ヒータの剛性を保つ目的で、厚さ１５ｍｍ以上の厚い金属板を用いる必要があり、ヒータの昇降温に長時間を要し、スループット向上の大きな障害となっていた。
【０００４】
そこで、特許文献１では、厚い金属板の代わりに、薄くても剛性が高く、変形しにくいセラミックス基板の表面に薄い金属層を形成することにより、変形しにくくかつ熱容量が小さいウェハプローバが提案されている。この文献によれば、剛性が高いので接触不良を起こすことがなく、熱容量が小さいので、短時間で昇温及び降温が可能であるとされている。そして、形成する金属層の厚みは、２０μｍ以下とされている。これよりも厚いと、金属層の持つ応力によって剥離しやすくなるからである。
【０００５】
しかし、金属層が薄いと金属層の本来のグランド電極としての機能に、不都合が生じることが明らかになってきた。本来ウェハ上の全てのチップは同じ条件で電気的特性を測定する必要があるが、金属層の厚みが２０μｍ以下では、金属層自体にある程度の抵抗値を有しているので、金属層内に電位分布が生じ、チップの測定条件にバラツキが生じてしまう。特に近年は半導体の高性能化に伴い、半導体の消費電力が増加している。つまり、半導体チップの電気抵抗は低下しており、グランド電極が有する電気抵抗は無視できなくなってきている。
【特許文献１】特開２００１−０３３４８４号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
本発明は、上記問題点を解決するためになされたものである。すなわち、本発明は、高剛性で低熱容量でありながら、反りの心配がなく、かつ金属層の電気抵抗が充分に低いヒータを有する加熱装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明の加熱装置は、半導体ウェハや半導体などの被加熱物を搭載して加熱処理するために、表面または内部に発熱体が形成されたセラミックスヒータの被加熱物搭載面に金属層としての役割を担う導電体を配し、該導電体が該セラミックスヒータと機械的に結合していることを特徴とする。このことにより、金属層が電気的に充分低抵抗となる厚さを有しながら、高剛性、低熱容量で反りの発生のない加熱装置とすることができる。
【０００８】
半導体ウェハや半導体の搭載部が導電体であるので、セラミックスなどに比べて加工が容易であり、例えば、ウェハや半導体を搭載面に真空吸着する機能を付与することも容易である。また、前記セラミックスヒータの被加熱物搭載面とは反対側に、断熱材を配することが好ましい。断熱材を配することによって、セラミックスヒータで発生した熱が、系外へ流出することを防止できるので、被加熱物を加熱する効率が良くなる。
【０００９】
更に、本加熱装置を例えば半導体製造装置などの装置に固定する際に、断熱材やセラミックスヒータの破損を防止するために、前記断熱材のセラミックスヒータとは反対側に、金属ベースを配することが望ましい。
【００１０】
前記導電体が、ネジ止めによって前記セラミックスヒータまたは／および金属ベースに固定されていることが好ましく、前記導電体と金属ベースとが、ネジ止めによって固定されていることが更に好ましい。この場合、セラミックスヒータや断熱材には、貫通孔や切り欠きを設けて、ネジ止めしない構造とすることが望ましい。このようにすることによって、セラミックスヒータや断熱材に応力をかけることなく固定することができる。
【００１１】
セラミックスヒータや断熱材をネジ止めにより固定する構造とすると、セラミックスへのネジ加工時にセラミックスが欠けたり、割れたりすることがあり、また導電体とセラミックスの熱膨張差に起因する熱応力の発生などにより、固定の信頼性が劣ることになる。
【００１２】
また、用途に応じて、導電体と金属プレート間の絶縁を取る場合は、絶縁性のセラミックネジを用いてもよいが、金属製のネジの端部に絶縁性の材料を挟み込んで、前記導電体と金属ベースとを電気的に絶縁すると容易に電気的絶縁を得ることが可能である。また、導電体とセラミックスヒータの熱膨張差に起因する熱応力を効率的に緩和するために、前記ネジと金属ベースとの間に、バネを有することが好ましい。バネの材質や形状によらず熱応力の緩和の効果はあり、コイル状バネ、ワッシャ状バネのいずれでも良く、また金属バネ、セラミックスバネのいずれでもかまわない。
【００１３】
前記セラミックスヒータを構成するセラミックス基板の主成分は、窒化アルミニウム（ＡｌＮ）、炭化ケイ素（ＳｉＣ）、酸化アルミニウム（Ａｌ２Ｏ３）、窒化ケイ素（Ｓｉ３Ｎ４）のいずれかであることが好ましい。
【００１４】
前記導電体の厚みは、信頼性のある電気的導通を得るためには、０．１ｍｍ以上であることが好ましい。０．１ｍｍ未満では、厚みのバラツキに伴い、導通のバラツキが大きくなる。また、充分な導通が必要である場合は、１ｍｍ以上であるば更に好ましい。
【００１５】
また、前記導電体は金属または金属とセラミックスとの複合材料であり、その主成分は、導電率が高く、かつセラミックスヒータの熱を効率的に拡散させ半導体ウェハや半導体を均一に加熱できる高熱伝導材料であり、安価であることが好ましく、銅（Ｃｕ）、アルミニウム（Ａｌ）、ニッケル（Ｎｉ）、ケイ素（Ｓｉ）から選ばれた１種以上の材料であることが好ましい。これら金属単体やＳｉ−ＳｉＣ、Ａｌ−ＳｉＣ、Ａｌ−ＡｌＮなどの複合材料を挙げることができる。
【００１６】
更に、高温での導電体の耐酸化性を向上させるために、導電体の表面に、メッキ処理が施されていることが好ましく、メッキ処理の主成分は、耐酸化性に優れたニッケル（Ｎｉ）または金（Ａｕ）であることが好ましい。
【００１７】
前記断熱材は、耐熱性、剛性、耐久性の観点から、セラミックスであることが好ましい。前記断熱材は、耐熱性、剛性、耐久性及び低熱伝導率による断熱効果の観点から、ムライトまたは酸化アルミニウムのいずれかであることが好ましい。更に、断熱効果を向上させるためには、前記断熱材が、気孔を有する断熱材料からなることが好ましい。
【００１８】
前記セラミックスヒータに形成された発熱体の主成分は、耐熱性、導電性、耐久性の観点から、タングステン（Ｗ）、モリブデン（Ｍｏ）、白金（Ｐｔ）、銀（Ａｇ）、パラジウム（Ｐｄ）、ニッケル（Ｎｉ）、クロム（Ｃｒ）から選ばれる１種以上の金属であることが好ましい。これら金属単体でもよいが、Ａｇ−ＰｄやＮｉ−Ｃｒ等の合金でもよい。
【００１９】
また、このような金属で形成された発熱体は、金属コイルや金属箔を挟み込んだり、接合したりして形成することができる。しかし、均一な加熱を得るために、複雑な回路を形成して、領域毎に発熱量を制御するためには、膜状の薄膜メタライズや厚膜メタライズであることが好ましい。低コストの観点からは、膜状発熱体の中でも、発熱体金属粒子をペースト状に塗布して、焼き付ける厚膜メタライズが特に好ましい。
【００２０】
本発明の加熱装置は、被加熱物が半導体ウェハや半導体であれば、度のような装置にも適用可能であるが、半導体ウェハまたは半導体のウェハプローバあるいはハンドラ等、搭載面に導電性が必要とされる装置に対して、導電体の材料や厚み（電気抵抗値）を自由に選択できるので、特に有用である。
【発明の効果】
【００２１】
本発明によれば、導電体が電気的導電層として充分低抵抗となる厚さを有していながら、高剛性、低熱容量で反りの発生のない加熱装置を容易に得ることができる。このため、本発明の加熱装置を、半導体検査装置に用いれば、加熱装置の変形や反りによる接触不良を起こすことなく、かつウェハ全面において同じ条件で電気的特性を測定することが可能であり、更に短時間で昇温、降温が可能な半導体検査装置とすることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２２】
本発明の実施の形態を図１を参照して説明する。図１は、本発明の実施形態の一例である。導電体１が、セラミックスヒータ２の上に搭載され、ネジ１１によって導電体とセラミックスヒータが固定されている。セラミックスヒータは、発熱体５が埋設され、給電用電極７や温度測定手段８が接続されている。導電体１には、真空吸着用の溝３が形成され、例えば半導体ウェハ１２を真空吸着できる。
【００２３】
セラミックヒータ２には、ネジ１１を貫通させるための貫通孔４が形成され、導電体１の裏面には、ネジ１１に対応するネジ穴が導電体を貫通しない程度に形成され、導電体とセラミックスヒータをネジ１１で固定できるようになっている。このような構造とすることによって、導電体１とセラミックスヒータ２とは化学的に結合していないので、導電体とセラミックスヒータの境界面で応力的に拘束されない。従って、導電体とセラミックスヒータの熱膨張差に起因する熱応力の発生が無いので、導電体やセラミックスヒータの反りが発生することがない。
【００２４】
また、図２に示すように、セラミックスヒータ２の被加熱物搭載面とは反対側に、金属ベース１０を設置する構造とすることができる。該金属ベース１０と導電体１とをネジ１１で固定する構造とすることにより、セラミックスヒータ２に形成する貫通孔の形状を単純化することができるので、加工コストを低減することができる。
【００２５】
また、図３に示すように、セラミックスヒータ２の被加熱物搭載面とは反対側に、断熱材６を配した構造とすることができる。断熱材は、セラミックスヒータから逃げる熱量を低減するので、セラミックスヒータの昇温、降温時間を短縮することができる。このため、断熱材は、低熱伝導率の材料であることが好ましい。この断熱材は、空間にして、例えば大気中で用いる場合は、空気を断熱材とすることもできる。
【００２６】
この場合も、金属ベース１０を設置して、金属ベース１０と導電体１とをネジ１１で固定する構造とする方が好ましい。このような構造にすれば、導電体１と金属ベース１０との間に、セラミックスヒータ２と断熱材６とを挟み込む構造となる。セラミックスヒータ２と断熱材６のネジ１１が通る貫通孔４は、ネジの直径より大きい直径とすることが好ましい。このようにすれば、導電体１とセラミックスヒータ２、セラミックスヒータ２と断熱材６、断熱材６と金属ベース１０との各境界面が、それぞれ機械的に結合した構造とすることができる。このため、各境界面が応力的に拘束されないので、各部材の熱膨張係数の差に起因する熱応力や反りの発生を抑えることができる。
【００２７】
また、図４に示すように、ネジ１１の端部に絶縁性の材料１３を挟み込めば、導電体１と金属ベース１０とを電気的に絶縁することができる。更に、図５に示すように、ネジ１１と金属ベース１０との間に、バネ１４を有するようにすれば、昇温、降温に伴う各部材の熱膨張を吸収することができる。熱膨張を吸収すれば、上下方向の熱膨張に起因するネジの緩みなどを防止することができるので、長期的な信頼性を向上させることができる。
【００２８】
また、固定方法は、上記のようにネジ止めをしないで、単に載置するだけでもよい。単に載置するだけの場合は、図６に示すように、各部材の相対位置がずれないように、各部材の一部に凹凸１５を設け、嵌め合わせることが好ましい。このようにすれば、ネジで固定するよりも構造が簡単である。しかし、長期間の使用によって、凹凸が変形して、例えばプローブカードを押し付けたときに、ウェハの位置がずれる可能性がある。従って、ネジによる固定の方が長期的な信頼性が高いので、信頼性を重視するならネジによる固定の方が好ましい。
【００２９】
ウェハ上のすべてのチップを同じ条件で電気的特性を測定するためには、導電体を厚くして電気抵抗を小さくすればよく、導電体の直径での電気抵抗値を１×１０−３Ω以下にすることが望ましい。この時、導電体の厚みは、０．１ｍｍ以上である。０．１ｍｍ未満では、厚みのバラツキに伴い、電気抵抗値が１×１０−３Ωより大きくなるとともに、導通のバラツキが大きくなる。また、充分な導通が必要である場合は、前記電気抵抗値を１×１０−４Ω以下にすることが望ましく、この場合の導電体の厚みは、１ｍｍ以上である。本発明の構造では、導電体を厚くしても剥離することがなく、セラミックスヒータが反ることもないので、所望の電気抵抗値を有する導電体とすることができる。
【００３０】
また、導電体は金属または金属とセラミックスとの複合材料であり、その主成分は、導電率が高く、かつセラミックスヒータの熱を効率的に拡散させ半導体ウェハや半導体を均一に加熱できる高熱伝導材料であり、安価であることが好ましく、熱伝導率が４０３Ｗ／ｍＫのＣｕ、熱伝導率が２３６Ｗ／ｍＫのＡｌ、同じく９５Ｗ／ｍＫのＮｉ、同じく１４０Ｗ／ｍＫのＳｉから選ばれた１種以上の材料であることが好ましい。これら金属単体やＳｉ−ＳｉＣ、Ａｌ−ＳｉＣ、Ａｌ−ＡｌＮなどの複合材料を挙げることができる。
【００３１】
更に、高温での導電体の耐酸化性を向上させるために、導電体の表面に、メッキ処理が施されていることが好ましく、メッキ処理の主成分は、耐酸化性に優れたニッケル（Ｎｉ）または金（Ａｕ）であることが好ましい。
【００３２】
また、断熱材の材質は、耐熱性や剛性や耐久性の観点から、セラミックスであることが好ましく、更に断熱効果の観点から、低熱伝導率であるムライトや酸化アルミニウム等が好ましい。また、断熱材は、気孔を有する断熱材料であってもよい。具体的には、例えば、ムライトで気孔を有する材料は、ムライトの緻密体の約１０分の１の熱伝導率であり、大きな断熱効果を発揮する。
【００３３】
本発明のセラミックスヒータの材質は、温度分布の均一性を重視するならば、熱伝導率の高い窒化アルミニウムや炭化珪素が好ましい。信頼性を重視するならば、窒化珪素が高強度で熱衝撃にも強いので好ましい。コストを重視するのであれば、酸化アルミニウムが好ましい。
【００３４】
これらのセラミックスの中でも、性能とコストのバランスを考慮すれば、熱伝導率が高く、耐食性にも優れた窒化アルミニウム（ＡｌＮ）が好適である。以下に、本発明のウェハ保持体の製造方法をＡｌＮの場合で詳述する。
【００３５】
ＡｌＮの原料粉末は、比表面積が２．０〜５．０ｍ２／ｇのものが好ましい。比表面積が２．０ｍ２／ｇ未満の場合は、窒化アルミニウムの焼結性が低下する。また、５．０ｍ２／ｇを超えると、粉末の凝集が非常に強くなるので取扱いが困難になる。更に、原料粉末に含まれる酸素量は、２ｗｔ％以下が好ましい。酸素量が２ｗｔ％を超えると、焼結体の熱伝導率が低下する。また、原料粉末に含まれるアルミニウム以外の金属不純物量は、２０００ｐｐｍ以下が好ましい。金属不純物量がこの範囲を超えると、焼結体の熱伝導率が低下する。特に、金属不純物として、ＳｉなどのＩＶ族元素や、Ｆｅなどの鉄族元素は、焼結体の熱伝導率を低下させる作用が高いので、含有量は、それぞれ５００ｐｐｍ以下であることが好ましい。
【００３６】
ＡｌＮは難焼結性材料であるので、ＡｌＮ原料粉末に焼結助剤を添加することが好ましい。添加する焼結助剤は、希土類元素化合物が好ましい。希土類元素化合物は、焼結中に窒化アルミニウム粉末粒子の表面に存在するアルミニウム酸化物あるいはアルミニウム酸窒化物と反応して、窒化アルミニウムの緻密化を促進するとともに、窒化アルミニウム焼結体の熱伝導率を低下させる原因となる酸素を除去する働きもあるので、窒化アルミニウム焼結体の熱伝導率を向上させることができる。
【００３７】
希土類元素化合物は、特に酸素を除去する働きが顕著であるイットリウム化合物が好ましい。添加量は、０．０１〜５ｗｔ％が好ましい。０．０１ｗｔ％未満であると、緻密な焼結体を得ることが困難であるとともに、焼結体の熱伝導率が低下する。また、５ｗｔ％を超えると、窒化アルミニウム焼結体の粒界に焼結助剤が存在することになるので、腐食性雰囲気で使用する場合、この粒界に存在する焼結助剤がエッチングされ、脱粒やパーティクルの原因となる。更に、好ましくは焼結助剤の添加量は、１ｗｔ％以下である。１ｗｔ％以下であれば、粒界の３重点にも焼結助剤が存在しなくなるので、耐食性が向上する。
【００３８】
また、希土類元素化合物は、酸化物、窒化物、フッ化物、ステアリン酸化合物などが使用できる。この中で、酸化物は安価で入手が容易であり好ましい。また、ステアリン酸化合物は、有機溶剤との親和性が高いので、窒化アルミニウム原料粉末と焼結助剤などを有機溶剤で混合する場合には、混合性が高くなるので特に好適である。
【００３９】
次に、これら窒化アルミニウム原料粉末や焼結助剤粉末に、所定量の溶剤、バインダー、更には必要に応じて分散剤や邂逅剤を添加し、混合する。混合方法は、ボールミル混合や超音波による混合等が可能である。このような混合によって、原料スラリーを得ることができる。
【００４０】
得られたスラリーを成形し、焼結することによって窒化アルミニウム焼結体を得ることができる。その方法には、コファイアー法とポストメタライズ法の２種類の方法が可能である。
【００４１】
まず、ポストメタライズ法について説明する。前記スラリーをスプレードライアー等の手法によって、顆粒を作成する。この顆粒を所定の金型に挿入し、プレス成形を施す。この時、プレス圧力は、９．８ＭＰａ以上であることが望ましい。９．８ＭＰａ未満の圧力では、成形体の強度が充分に得られないことが多く、ハンドリングなどで破損し易くなる。
【００４２】
成形体の密度は、バインダーの含有量や焼結助剤の添加量によって異なるが、１．５ｇ／ｃｍ３以上であることが好ましい。１．５ｇ／ｃｍ３未満であると、原料粉末粒子間の距離が相対的に大きくなるので、焼結が進行しにくくなる。また、成形体密度は、２．５ｇ／ｃｍ３以下であることが好ましい。２．５ｇ／ｃｍ３を超えると、次工程の脱脂処理で成形体内のバインダーを充分除去することが困難となる。このため、前述のように緻密な焼結体を得ることが困難となる。
【００４３】
次に、前記成形体を非酸化性雰囲気中で加熱し、脱脂処理を行う。大気等の酸化性雰囲気で脱脂処理を行うと、ＡｌＮ粉末の表面が酸化されるので、焼結体の熱伝導率が低下する。非酸化性雰囲気ガスとしては、窒素やアルゴンが好ましい。脱脂処理の加熱温度は、５００℃以上、１０００℃以下が好ましい。５００℃未満の温度では、バインダーを充分除去することができないので、脱脂処理後の積層体中にカーボンが過剰に残存するので、その後の焼結工程での焼結を阻害する。また、１０００℃を超える温度では、残存するカーボンの量が少なくなり過ぎるので、ＡｌＮ粉末表面に存在する酸化被膜の酸素を除去する能力が低下し、焼結体の熱伝導率が低下する。
【００４４】
また、脱脂処理後の成形体中に残存する炭素量は、１．０ｗｔ％以下であることが好ましい。１．０ｗｔ％を超える炭素が残存していると、焼結を阻害するので、緻密な焼結体を得ることができない。
【００４５】
次いで、焼結を行う。焼結は、窒素やアルゴンなどの非酸化性雰囲気中で、１７００〜２０００℃の温度で行う。この時、使用する窒素などの雰囲気ガスに含有する水分は、露点で−３０℃以下であることが好ましい。これ以上の水分を含有する場合、焼結時にＡｌＮが雰囲気ガス中の水分と反応して酸窒化物が形成されるので、熱伝導率が低下する可能性がある。また、雰囲気ガス中の酸素量は、０．００１ｖｏｌ％以下であることが好ましい。酸素量が多いと、ＡｌＮの表面が酸化して、熱伝導率が低下する可能性がある。
【００４６】
更に、焼結時に使用する治具は、窒化ホウ素（ＢＮ）成形体が好適である。このＢＮ成形体は、前記焼結温度に対し充分な耐熱性を有するとともに、その表面に固体潤滑性があるので、焼結時に積層体が収縮する際の治具と積層体との間の摩擦を小さくすることができるので、歪みの少ない焼結体を得ることができる。
【００４７】
得られた焼結体は、必要に応じて加工を施す。次工程の導電ペーストをスクリーン印刷する場合、焼結体の表面粗さは、Ｒａで５μｍ以下であることが好ましい。５μｍを超えるとスクリーン印刷により回路形成した際に、パターンのにじみやピンホールなどの欠陥が発生しやすくなる。表面粗さはＲａで１μｍ以下であればさらに好適である。
【００４８】
上記表面粗さを研磨加工する際には、焼結体の両面にスクリーン印刷する場合は当然であるが、片面のみにスクリーン印刷を施す場合でも、スクリーン印刷する面と反対側の面も研磨加工を施す方がよい。スクリーン印刷する面のみを研磨加工した場合、スクリーン印刷時には、研磨加工していない面で焼結体を支持することになる。その時、研磨加工していない面には突起や異物が存在することがあるので、焼結体の固定が不安定になり、スクリーン印刷で回路パターンがうまく描けないことがあるからである。
【００４９】
また、この時、両加工面の平行度は０．５ｍｍ以下であることが好ましい。平行度が０．５ｍｍを超えるとスクリーン印刷時に導電ペーストの厚みのバラツキが大きくなることがある。平行度は０．１ｍｍ以下であれば特に好適である。さらに、スクリーン印刷する面の平面度は、０．５ｍｍ以下であることが好ましい。０．５ｍｍを超える平面度の場合にも、導電ペーストの厚みのバラツキが大きくなることがある。平面度も０．１ｍｍ以下であれば特に好適である。
【００５０】
研磨加工を施した焼結体に、スクリーン印刷により導電ペーストを塗布し、電気回路の形成を行う。導電ペーストは、金属粉末と必要に応じて酸化物粉末と、バインダーと溶剤を混合することにより得ることができる。金属粉末は、セラミックスとの熱膨張係数のマッチングから、タングステンやモリブデンが好ましい。
【００５１】
また、ＡｌＮとの密着強度を高めるために、酸化物粉末を添加することもできる。酸化物粉末は、ＩＩａ族元素やＩＩＩａ族元素の酸化物やＡｌ２Ｏ３、ＳｉＯ２などが好ましい。特に、酸化イットリウムはＡｌＮに対する濡れ性が非常に良好であるので、好ましい。これらの酸化物の添加量は、０．１〜３０ｗｔ％が好ましい。０．１ｗｔ％未満の場合、形成した電気回路である金属層とＡｌＮとの密着強度が低下する。また３０ｗｔ％を超えると、電気回路である金属層の電気抵抗値が高くなる。
【００５２】
導電ペーストの厚みは、乾燥後の厚みで、５μｍ以上、１００μｍ以下であることが好ましい。厚みが５μｍ未満の場合は、電気抵抗値が高くなりすぎるとともに、密着強度も低下する。また、１００μｍを超える場合も、密着強度が低下する。
【００５３】
また、形成する回路パターンが、ヒータ回路（発熱体回路）の場合は、パターンの間隔は０．１ｍｍ以上とすることが好ましい。０．１ｍｍ未満の間隔では、発熱体に電流を流したときに、印加電圧及び温度によっては漏れ電流が発生し、ショートする。特に、５００℃以上の温度で使用する場合には、パターン間隔は１ｍｍ以上とすることが好ましく、３ｍｍ以上であれば更に好ましい。
【００５４】
次に、導電ペーストを脱脂した後、焼成する。脱脂は、窒素やアルゴン等の非酸化性雰囲気中で行う。脱脂温度は５００℃以上が好ましい。５００℃未満では、導電ペースト中のバインダーの除去が不十分で金属層内にカーボンが残留し、焼成したときに金属の炭化物を形成するので、金属層の電気抵抗値が高くなる。
【００５５】
焼成は、窒素やアルゴンなどの非酸化性雰囲気中で、１５００℃以上の温度で行うのが好適である。１５００℃未満の温度では、導電ペースト中の金属粉末の粒成長が進行しないので、焼成後の金属層の電気抵抗値が高くなり過ぎる。また、焼成温度はセラミックスの焼結温度を超えない方がよい。セラミックスの焼結温度を超える温度で導電ペーストを焼成すると、セラミックス中の含有する焼結助剤などが揮散しはじめ、更には導電ペースト中の金属粉末の粒成長が促進されてセラミックスと金属層との密着強度が低下する。
【００５６】
次に、形成した金属層の絶縁性を確保するために、金属層の上に絶縁性コートを形成することができる。絶縁性コートの材質は、電気回路との反応性が小さく、ＡｌＮとの熱膨張係数差が、５．０×１０−６／Ｋ以下であれば特に制約はない。例えば、結晶化ガラスやＡｌＮ等が使用できる。これらの材料を例えばペースト状にして、所定の厚みのスクリーン印刷を行い、必要に応じて脱脂を行った後、所定の温度で焼成することにより形成することができる。
【００５７】
この時、添加する焼結助剤量は、０．０１ｗｔ％以上であることが好ましい。０．０１ｗｔ％未満では、絶縁性コートが緻密化せず、金属層の絶縁性を確保することが困難となる。また、焼結助剤量は２０ｗｔ％を超えないことが好ましい。２０ｗｔ％を超えると、過剰の焼結助剤が金属層中に浸透するので、金属層の電気抵抗値が変化してしまうことがある。塗布する厚みに特に制限はないが、５μｍ以上であることが好ましい。５μｍ未満では、絶縁性を確保することが困難となるからである。
【００５８】
また、導電ペーストとして、銀やパラジウム、白金などの混合物や合金を使用することも可能である。これらの金属は、銀の含有量に対してパラジウムや白金を添加することによって、導体の体積抵抗率が増加するため、回路パターンに応じてその添加量を調整すればよい。またこれらの添加物は回路パターン間のマイグレーションを防止する効果があるため、銀１００重量部に対して、０.１重量部以上添加することが好ましい。
【００５９】
また、導電ペーストとして、ＮｉとＣｒの混合物や合金を使用することも可能である。特に、ＮｉにＣｒを２０重量％程度添加することにより、電気抵抗が高く、耐熱性や耐食性に優れた発熱体を形成することができる。コストを下げるために、Ｆｅを２５重量％まで添加したり、加工性を増すために、Ｍｎを１重量％添加してもよい。
【００６０】
これらの金属粉末に、ＡｌＮとの密着性を確保するために、金属酸化物を添加することが好ましい。例えば酸化アルミニウムや酸化ケイ素、酸化銅、酸化ホウ素、酸化亜鉛、酸化鉛、希土類酸化物、遷移金属元素酸化物、アルカリ土類金属酸化物などを添加することができる。添加量としては、０.１ｗｔ％以上５０ｗｔ％以下が好ましい。含有量がこれより少ないと、窒化アルミニウムとの密着性が低下するため好ましくない。また、含有量がこれより多いと、銀等の金属成分の焼結が阻害されるため好ましくない。
【００６１】
これら金属粉末と無機物の粉末を混合し、更に有機溶剤やバインダーを添加し、ペースト状にし、上記同様スクリーン印刷により回路形成することができる。この場合、形成した回路パターンに対して、窒素などの不活性ガス雰囲気中もしくは大気中にて７００℃から１０００℃の温度範囲にて焼成する。
【００６２】
更にこの場合、回路間の絶縁を確保するために、結晶化ガラスやグレーズガラス、有機樹脂などを塗布し、焼成、もしくは硬化させることで絶縁層を形成することができる。ガラスの種類としては硼珪酸ガラス、酸化鉛、酸化亜鉛、酸化アルミニウム、酸化ケイ素、などが使用できる。これら粉末に有機溶剤やバインダーを添加し、ペースト状にし、スクリーン印刷により塗布する。塗布する厚みに特に制限はないが、５μｍ以上であることが好ましい。５μｍ未満では、絶縁性を確保することが困難となるからである。また焼成温度としては、上記回路形成時の温度より低温であることが好ましい。上記回路焼成時より高い温度で焼成すると、回路パターンの抵抗値が大きく変化するため好ましくない。
【００６３】
次に、必要に応じて更にセラミックス基板を積層することができる。積層は、接合剤を介して行うのが良い。接合剤は、酸化アルミニウム粉末や窒化アルミニウム粉末に、ＩＩａ族元素化合物やＩＩＩａ族元素化合物とバインダーや溶剤を加え、ペースト化したものを接合面にスクリーン印刷等の手法で塗布する。塗布する接合剤の厚みに特に制約はないが、５μｍ以上であることが好ましい。５μｍ未満の厚みでは、接合層にピンホールや接合ムラ等の接合欠陥が生じやすくなる。
【００６４】
接合剤を塗布したセラミックス基板を、非酸化性雰囲気中、５００℃以上の温度で脱脂する。その後、積層するセラミックス基板を重ね合わせ、所定の荷重を加え、非酸化性雰囲気中で加熱することにより、セラミックス基板同士を接合する。荷重は、５ｋＰａ以上であることが好ましい。５ｋＰａ未満の荷重では、充分な接合強度が得られないか、もしくは前記接合欠陥が生じやすい。
【００６５】
接合するための加熱温度は、セラミックス基板同士が接合層を介して十分密着する温度であれば、特に制約はないが、１５００℃以上であることが好ましい。１５００℃未満では、十分な接合強度が得られにくく、接合欠陥を生じやすい。前記脱脂ならびに接合時の非酸化性雰囲気は、窒素やアルゴンなどを用いることが好ましい。
【００６６】
以上のようにして、セラミックスヒータとなるセラミックス積層焼結体を得ることができる。なお、電気回路は、導電ペーストを用いずに、例えば、ヒータ回路であれば、モリブデン線（コイル）、静電吸着用電極やＲＦ電極などの場合には、モリブデンやタングステンのメッシュ（網状体）を用いることも可能である。
【００６７】
この場合、ＡｌＮ原料粉末中に上記モリブデンコイルやメッシュを内蔵させ、ホットプレス法により作製することができる。ホットプレスの温度や雰囲気は、前記ＡｌＮの焼結温度、雰囲気に準ずればよいが、ホットプレス圧力は、０．９８ＭＰａ以上加えることが望ましい。０．９８ＭＰａ未満では、モリブデンコイルやメッシュとＡｌＮの間に隙間が生じることがあるので、ヒータの性能が出なくなることがある。
【００６８】
次に、コファイアー法について説明する。前述した原料スラリーをドクターブレード法によりシート成形する。シート成形に関して特に制約はないが、シートの厚みは、乾燥後で３ｍｍ以下が好ましい。シートの厚みが３ｍｍを超えると、スラリーの乾燥収縮量が大きくなるので、シートに亀裂が発生する確率が高くなる。
【００６９】
上述したシート上に所定形状の電気回路となる金属層を、導体ペーストをスクリーン印刷などの手法により塗布することにより形成する。導電ペーストは、ポストメタライズ法で説明したものと同じものを用いることができる。ただし、コファイアー法では、導電ペーストに酸化物粉末を添加しなくても支障はない。
【００７０】
次に、回路形成を行ったシート及び回路形成をしていないシートを積層する。積層の方法は、各シートを所定の位置にセットし、重ね合わせる。この時、必要に応じて各シート間に溶剤を塗布しておく。重ね合わせた状態で、必要に応じて加熱する。加熱する場合、加熱温度は、１５０℃以下であることが好ましい。これを超える温度に加熱すると、積層したシートが大きく変形する。そして、重ね合わせたシートに圧力を加えて一体化する。加える圧力は、１〜１００ＭＰａの範囲が好ましい。１ＭＰａ未満の圧力では、シートが充分に一体化せず、その後の工程中に剥離することがある。また、１００ＭＰａを超える圧力を加えると、シートの変形量が大きくなりすぎる。
【００７１】
この積層体を、前述のポストメタライズ法と同様に、脱脂処理並びに焼結を行う。脱脂処理や焼結の温度や、炭素量等はポストメタライズ法と同じである。前述した、導電ペーストをシートに印刷する際に、複数のシートにそれぞれヒータ回路や静電吸着用電極等を印刷し、それらを積層することで、複数の電気回路を有する通電発熱ヒータを容易に作成することも可能である。このようにして、セラミックスヒータとなるセラミックス積層焼結体を得ることができる。
【００７２】
なお、発熱体回路などの電気回路が、セラミックス積層体の最外層に形成されている場合は、電気回路の保護と絶縁性の確保のために、前述のポストメタライズ法と同様に、電気回路の上に絶縁性コートを形成することができる。
【００７３】
得られたセラミックス積層焼結体は、必要に応じて加工を施す。通常、焼結した状態では、半導体製造装置で要求される精度に入らないことが多い。加工精度は、例えば、被処理物搭載面の平面度は０．５ｍｍ以下が好ましく、さらには０．１ｍｍ以下が特に好ましい。平面度が０．５ｍｍを超えると、被処理物とセラミックスヒータとの間に隙間が生じやすくなり、セラミックスヒータの熱が被処理物に均一に伝わらなくなり、被処理物の温度ムラが発生しやすくなる。
【００７４】
また、セラミックスヒータの被加熱物搭載面の面粗さは、Ｒａで５μｍ以下が好ましい。Ｒａで５μｍを超えると、セラミックスヒータとウェハとの摩擦によって、ＡｌＮの脱粒が多くなることがある。この時、脱粒した粒子はパーティクルとなり、ウェハ上への成膜やエッチングなどの処理に対して悪影響を与えることになる。さらに、表面粗さは、Ｒａで１μｍ以下であれば、好適である。
【００７５】
次に、加工したセラミックス積層体に電極を取り付ける。取付は、公知の手法で行うことができる。例えば、セラミックス積層体の被加熱物搭載面面と反対側から電気回路までザグリ加工を施し、電気回路にメタライズを施すかあるいはメタライズなしで直接活性金属ろうを用いて、モリブデンやタングステン等の電極を接続すればよい。その後必要に応じて電極にメッキを施し、耐酸化性を向上させることができる。このようにしてセラミックスヒータ作成することができる。
【００７６】
導電体や金属ベースは公知の金属の加工方法によって作成することができる。また、断熱材は、公知のムライトや酸化アルミニウムの焼結体を適宜加工して作成することができる。
【実施例１】
【００７７】
１００重量部の窒化アルミニウム（ＡｌＮ）粉末と０．５重量部の酸化イットリウム（Ｙ２Ｏ３）粉末を混合し、ポリビニルブチラールをバインダー、ジブチルフタレートを溶剤として、それぞれ１０重量部、５重量部混合して、スプレードライにより顆粒を作成後、プレス成形し、７００℃窒素雰囲下で脱脂し、窒素雰囲気中、１８５０℃で焼結し、ＡｌＮ焼結体を作成した。なお、窒化アルミニウム粉末は、平均粒径０．６μｍ、比表面積３．４ｍ２／ｇのものを使用した。このＡｌＮ焼結体を加工して、直径３３０ｍｍ、厚み７ｍｍとした。このＡｌＮ焼結体の熱伝導率は、１７５Ｗ／ｍＫであった。このＡｌＮ焼結体に、直径７ｍｍの貫通孔を５箇所あけ、さらに温度測定素子を設置するために、直径３．３ｍｍ、深さ２．５ｍｍの孔をあけた。
【００７８】
平均粒径が２．０μｍのＷ粉末を１００重量部として、Ｙ２Ｏ３を１重量部と、５重量部のバインダーであるエチルセルロースと、溶剤としてブチルカルビトールを用いてＷペーストを作製した。混合にはポットミルと三本ロールを用いた。このＷペーストをスクリーン印刷で、前記加工したＡｌＮ焼結体の温度測定素子を設置する面上に、発熱体回路パターンを形成した。
【００７９】
発熱体回路パターンを形成した面に、温度測定素子取付部と給電部を除いて、Ｂ２Ｏ３−Ａｌ２Ｏ３系のガラスペーストを１００μｍの厚さに塗布し、窒素雰囲気中７００℃で焼成した。発熱体回路の給電部にＷ製の端子を金ろうを用いて直接接合し、Ｗ端子にＮｉ電極７をネジ止めした。
【００８０】
また、導電体として、直径３３０ｍｍ、厚さ５ｍｍのＮｉ板を用意し、直径３３０ｍｍの片面に、Ｍ５のネジを深さ２．５ｍｍで３箇所形成し、その反対側の面に真空吸着用の溝を形成した。
【００８１】
断熱材として、直径３３０ｍｍ、厚さ１０ｍｍの多孔質ムライトを用意し、直径７ｍｍの貫通孔を５箇所、電極用の直径５ｍｍの貫通孔を２箇所、温度測定素子用の直径４ｍｍの貫通孔を１箇所形成した。
【００８２】
更に、金属ベースとして、直径３３０ｍｍ、厚さ５ｍｍのＡｌ製の金属板を用意し、図３に示すように、金属ベース１０の上に断熱材６、ＡｌＮヒータ２、導電体１の順に積層し、太さ５ｍｍのネジ１１で、金属ベースと導電体を固定した。最後に、Ｋ熱電対を金属ベースの下から差し込み、温度測定素子８とし、加熱装置を完成させた。
【００８３】
比較として、前記ＡｌＮ焼結体に、直径７ｍｍの貫通孔を形成せず、発熱体回路パターンを形成した面と反対側の面に、真空吸着用の溝を形成し、発熱体回路パターンを形成した面に、Ｍ５のネジを深さ２．５ｍｍ、３箇所形成した後、溝を形成した面に厚さ０．０２ｍｍ、０．１ｍｍおよび０．２ｍｍのニッケルメッキを施したヒータを３個用意した。これらのヒータに上記同様Ｗ端子とＮｉ電極を取り付け、Ａｌ製金属ベース、断熱材、ヒータの順に積層し、ネジ固定した加熱装置も用意した。
【００８４】
これらの加熱装置のＮｉ板またはＮｉメッキの直径での電気抵抗値を室温（２５℃）で測定した。また、熱電対の測定温度で２００℃に加熱し、被加熱物搭載面の反りを測定した。これらの結果を、表１に示す。
【００８５】
【表１】
0004686996.tif 000002
【００８６】
表１から判るように、本発明のＮｏ．１は、導電体が５ｍｍと充分厚いので、抵抗値が充分低く、導電体とＡｌＮヒータとが、化学的に結合していないので、反りが小さい。これに対し、導電体をメッキで形成、すなわち導電体とＡｌＮヒータが化学的に結合しているＮｏ．２は、抵抗値が高く、Ｎｏ．３とＮｏ．４は反りが桁違いに大きく、また抵抗値も若干高かった。
【実施例２】
【００８７】
実施例１の加熱装置で、断熱材を取り除き、ネジ１１にボルトとワッシャーを取り付けて、ＡｌＮヒータと金属ベースを接して組み立てて、加熱装置を完成させた。この試料番号をＮｏ．５とする。Ｎｏ．１とＮｏ．５の加熱装置に、５００Ｗの電極を供給したとき、熱電対の温度が２０℃から２００℃に到達する速度を測定した。
【００８８】
その結果、Ｎｏ．１は、２５℃／分で昇温できたが、Ｎｏ．５は、３℃／分であった。熱伝導率の低い断熱材をはさむことにより、昇温時間の短縮が図れることが判明した。
【実施例３】
【００８９】
実施例１のＡｌＮヒータを、ＳｉＣヒータ、Ａｌ２Ｏ３ヒータ、Ｓｉ３Ｎ４ヒータとして、それ以外は、実施例１と同様にして加熱装置を作成した。
【００９０】
ＳｉＣヒータは、次のようにして作成した。１００重量部のＳｉＣ粉末と、１．０重量部の炭化ホウ素（Ｂ４Ｃ）と１．０重量部の炭素（Ｃ）粉末を混合し、ポリビニルブチラールをバインダー、ジブチルフタレートを溶剤として、それぞれ１０重量部、５重量部混合して、スプレードライにより顆粒を作成後、プレス成形し、７００℃窒素雰囲下で脱脂し、アルゴン雰囲気中、１９３０℃で焼結し、ＳｉＣ焼結体を作成した。このＳｉＣ焼結体を加工して、直径３３０ｍｍ、厚み７ｍｍとした。このＳｉＣ焼結体の熱伝導率は、１５０Ｗ／ｍＫであった。このＳｉＣ焼結体に、実施例１と同様にして、発熱体回路を形成し、Ｗ端子、Ｎｉ電極を取り付け、ＳｉＣヒータを完成させた。
【００９１】
Ａｌ２Ｏ３ヒータは、次のようにして作成した。１００重量部のＡｌ２Ｏ３粉末と、１．０重量部の酸化マグネシウム（ＭｇＯ）を混合し、ポリビニルブチラールをバインダー、ジブチルフタレートを溶剤として、それぞれ１０重量部、５重量部混合して、スプレードライにより顆粒を作成後、プレス成形し、大気中５００℃で脱脂し、大気雰囲気中、１５５０℃で焼結し、Ａｌ２Ｏ３焼結体を作成した。このＡｌ２Ｏ３焼結体を加工して、直径３３０ｍｍ、厚み７ｍｍとした。このＡｌ２Ｏ３焼結体の熱伝導率は、３０Ｗ／ｍＫであった。このＡｌ２Ｏ３焼結体に、実施例１と同様にして、発熱体回路を形成し、Ｗ端子、Ｎｉ電極を取り付け、Ａｌ２Ｏ３ヒータを完成させた。
【００９２】
Ｓｉ３Ｎ４ヒータは、次のようにして作成した。１００重量部のＳｉ３Ｎ４粉末と、１．０重量部のＹ２Ｏ３粉末を混合し、ポリビニルブチラールをバインダー、ジブチルフタレートを溶剤として、それぞれ１０重量部、５重量部混合して、スプレードライにより顆粒を作成後、プレス成形し、７００℃窒素雰囲下で脱脂し、窒素雰囲気中、１６５０℃で焼結し、Ｓｉ３Ｎ４焼結体を作成した。このＳｉ３Ｎ４焼結体を加工して、直径３３０ｍｍ、厚み７ｍｍとした。このＳｉ３Ｎ４焼結体の熱伝導率は、５０Ｗ／ｍＫであった。このＳｉ３Ｎ４焼結体に、実施例１と同様にして、発熱体回路を形成し、Ｗ端子、Ｎｉ電極を取り付け、Ｓｉ３Ｎ４ヒータを完成させた。
【００９３】
以上のように、実施例１のＡｌＮ焼結体を、ＳｉＣ焼結体、Ａｌ２Ｏ３焼結体、Ｓｉ３Ｎ４焼結体のしたこと以外は、実施例１と同様にして加熱装置を作成した。実施例１の加熱装置を含めた４種類の加熱装置を、それぞれ５００Ｗの電力を印加して、熱電対の温度が２０℃から２００℃に到達するまでの昇温時間、および電力供給を停止した時から２０℃に到達するまでの冷却時間を測定した。また、２０℃から４００℃まで昇温し、４００℃で１０分間保持した後、電力供給を停止し、２０℃まで冷却し、再度４００℃まで昇温し、保持するというサイクルを１０００回繰り返すサイクル試験を行い、ヒータが破損するまでの回数を調べた。これらの結果を表２に示す。
【００９４】
【表２】
0004686996.tif 000003
【００９５】
表２から判るように、昇温、冷却時間は、熱伝導率のよいＡｌＮとＳｉＣが短く、優れている。また、Ａｌ２Ｏ３以外はサイクル試験で破損せず、信頼性が高いことが判る。特にＡｌＮは昇温、冷却時間と信頼性の両方に優れている。
【実施例４】
【００９６】
実施例１の加熱装置で、断熱材をムライト、Ａｌ２Ｏ３、ＡｌＮに代えた加熱装置を作成した。５００Ｗの電力を印加したときの熱電対の温度が２０℃から２００℃に到達する速度を調べた。その結果を断熱材の熱伝導率とともに、表３に示す。表３より、断熱材の熱伝導率が低いほど昇温速度が速いことが判る。
【００９７】
【表３】
0004686996.tif 000004
【実施例５】
【００９８】
実施例１の加熱装置で、導電体を、Ｃｕ、Ａｌ、Ｓｉ−ＳｉＣに代えた加熱装置を作成した。２００℃に昇温し、２００℃における導電体表面の均熱性を調べた。その結果を、導電体の熱伝導率とともに表４に示す。表４より、いずれも２００℃±０．５％以内であり、導電体の熱伝導率が高いほど均熱性に優れることが判る。
【００９９】
【表４】
0004686996.tif 000005
【実施例６】
【０１００】
実施例１の加熱装置で、導電体の厚みを、表５のように代えた加熱装置を作成し、導電体の直径での電気抵抗値を調べた。その結果を表５に示す。
【０１０１】
【表５】
0004686996.tif 000006
【０１０２】
表５から判るように、導電体の厚みが０．１ｍｍ以上で、１×１０−３Ω以下の抵抗値とすることができる。また、導電体の厚みが、１ｍｍ以上で、１×１０−４Ω以下の抵抗値とすることができる。１×１０−４Ω以下という低抵抗値は、ウェハプローバ用として充分低い抵抗値である。
【実施例７】
【０１０３】
実施例１の加熱装置で、導電体の材質を、Ｃｕ（Ｎｏ．２１）、Ｃｕ板に５μｍのニッケルメッキ（Ｎｏ．２２）、Ｃｕ板に５μｍのニッケルメッキを施し更に０．５μｍの金メッキ（Ｎｏ．２３）に代えた加熱装置を作成し、２００℃、大気中で、１０００時間連続加熱した。その結果、Ｎｏ．２１の加熱装置では、Ｃｕ板の表面は、薄く酸化していることが認められ、場所によっては抵抗値が上がっている箇所がみられた。Ｎｏ．２２とＮｏ．２３の加熱装置は、電気抵抗値に変化はなかった。しかし、Ｎｏ．２２は、導電体の表面に若干のくすみが観察されたが、Ｎｏ．２３の加熱装置では、くすみなどはなく、１０００時間の加熱前と同じ外観であった。
【実施例８】
【０１０４】
実施例１の加熱装置で、ＡｌＮ焼結体に形成した発熱体の材質を、Ｍｏ、Ｐｔ、Ａｇ−Ｐｄ、Ｎｉ−Ｃｒに代えて、それ以外は実施例１と同様にして、加熱装置Ｎｏ．２４〜２７を作成した。Ｎｏ．１を加えた５種類の加熱装置を、大気中で２００℃に加熱して１０００時間保持し、発熱体の導通不良の発生を調べた結果、いずれの加熱装置も導通不良は発生しなかった。
【実施例９】
【０１０５】
実施例１の加熱装置で、図４に示すようにネジ１１と金属ベース１０の間に、Ａｌ２Ｏ３製の電気絶縁リング１３を挟み込んで組み立てて、加熱装置（Ｎｏ．２８）を作成した。組み立て後、導電体１と金属ベース１０との間に電気的な導通はなく、大気中で２００℃で１０００時間保持した後も、導通は全く認められなかった。
【実施例１０】
【０１０６】
図６に示すように、凹凸１５によって、導電体やセラミックスヒータなどの位置ずれを防止する構造とし、ネジ止めをしないこと以外は、実施例１と同様にして加熱装置（Ｎｏ．２９）を作成した。Ｎｏ．１とＮｏ．２９の加熱装置に、直径３００ｍｍのＳｉウェハを搭載し、真空吸着した。ヒータを２００℃に昇温して保持した状態で、１５ｍｍ角の大きさのプローブカードをウェハに、１００ｋｇｆの力で１秒間押さえつけてから、プローブカードをウェハから離すというプロセスを、最大１００００回繰り返し、ウェハとプローブカードの水平方向の位置ずれが発生するまでの回数を調べた。その結果、Ｎｏ．１は測定可能な位置ずれは発生しなかった。Ｎｏ．２９では、１００００回後に、０．３ｍｍの位置ずれが発生していた。ネジ止めにした方が長期的な信頼性に優れることが判った。
【実施例１１】
【０１０７】
図５に示すように、ネジ１１と金属ベース１０との間にバネ１４を挟んだこと以外は、実施例１と同様にして加熱装置（Ｎｏ．３０）を作成した。Ｎｏ．１とＮｏ．３０の加熱装置に、直径３００ｍｍのＳｉウェハを搭載し、真空吸着した。ヒータを２００℃に昇温して保持した状態で、１５ｍｍ角の大きさのプローブカードをウェハに、１００ｋｇｆの力で１秒間押さえつけてから、プローブカードをウェハから離すというプロセスを、最大１００００回繰り返し、ウェハとプローブカードの水平方向の位置ずれの量を調べた。その結果、１００００回後に、Ｎｏ．１は、０．３ｍｍの位置ずれが発生したが、Ｎｏ．３０は水平方向の位置ずれが、０．０５ｍｍであった。ネジと金属プレートの間にバネを挟んだ方が長期的な信頼性に優れることが判った。
【産業上の利用可能性】
【０１０８】
本発明によれば、導電体が電気的導電層として充分低抵抗となる厚さを有していながら、高剛性、低熱容量で反りの発生のない加熱装置を容易に得ることができる。このため、本発明の加熱装置を、半導体検査装置に用いれば、加熱装置の変形や反りによる接触不良を起こすことなく、かつウェハ全面において同じ条件で電気的特性を測定することが可能であり、更に短時間で昇温、降温が可能な半導体検査装置とすることができる。
【図面の簡単な説明】
【０１０９】
【図１】本発明のウェハ保持体の断面構造の一例を示す。
【図２】本発明のウェハ保持体の断面構造の他の例を示す。
【図３】本発明外のウェハ保持体の断面構造の他の例を示す。
【図４】本発明のウェハ保持体の断面構造の他の例を示す。
【図５】本発明のウェハ保持体の断面構造の他の例を示す。
【図６】本発明のウェハ保持体の断面構造の他の例を示す。
【符号の説明】
【０１１０】
１    導電体
２    セラミックスヒータ
３    真空吸着用溝
４    貫通孔
５    発熱体
６    断熱材
７    電極
８    温度測定手段
１０    金属ベース
１１    ネジ
１２    ウェハ
１３    絶縁性材料
１４    バネ
１５    凹凸
【図１】
0004686996.tif 000007
【図２】
0004686996.tif 000008
【図３】
0004686996.tif 000009
【図４】
0004686996.tif 000010
【図５】
0004686996.tif 000011
【図６】
0004686996.tif 000012