WO2001091166A1 - Dispositif de fabrication et de controle d'un semi-conducteur - Google Patents

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WO2001091166A1
WO2001091166A1 PCT/JP2001/004438 JP0104438W WO0191166A1 WO 2001091166 A1 WO2001091166 A1 WO 2001091166A1 JP 0104438 W JP0104438 W JP 0104438W WO 0191166 A1 WO0191166 A1 WO 0191166A1
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ceramic substrate
heating element
external terminal
resistance heating
conductor layer
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PCT/JP2001/004438
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French (fr)
Inventor
Yasuji Hiramatsu
Yasutaka Ito
Original Assignee
Ibiden Co., Ltd.
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Definitions

  • the present invention relates to a semiconductor manufacturing and inspection apparatus mainly used for manufacturing and inspecting semiconductors, such as a hot plate (ceramic heater), an electrostatic chuck, and a vacuum probe.
  • a semiconductor manufacturing and inspection apparatus mainly used for manufacturing and inspecting semiconductors, such as a hot plate (ceramic heater), an electrostatic chuck, and a vacuum probe.
  • heater-wafer propellers using metal substrates such as stainless steel and aluminum alloys have been used. . '
  • the thickness of the heater plate since it is made of metal, the thickness of the heater plate must be as thick as about 15 mm. This is because, in a thin metal plate, warping, distortion, and the like are generated due to thermal expansion caused by heating, and the silicon wafer placed on the metal plate is damaged or tilted. However, when the thickness of the heater plate is increased, there is a problem that the weight of the heater increases and the heater becomes bulky.
  • the heating temperature is controlled by changing the voltage or current applied to the heating element.However, the thickness of the metal plate causes the temperature of the heater plate to quickly change with changes in voltage or current. There was also a problem that it was difficult to control the temperature without following. ,
  • the lead wires are brazed using a filter material, for example, in a high temperature region of 400 to 500 ° C. If used for a long period of time, the brazing material will deteriorate due to oxidation, etc., and voids will be generated, reducing the adhesive strength of the brazing material, and in some cases, the external terminals may come off from the ceramic substrate.
  • a filter material for example, in a high temperature region of 400 to 500 ° C. If used for a long period of time, the brazing material will deteriorate due to oxidation, etc., and voids will be generated, reducing the adhesive strength of the brazing material, and in some cases, the external terminals may come off from the ceramic substrate.
  • the present invention has been made to solve the above-mentioned problems, and can maintain good connection between a conductor layer formed on a ceramic substrate and external terminals for a long period of time, and
  • An object of the present invention is to provide a semiconductor manufacturing / inspection apparatus capable of easily removing a ceramic substrate from a supporting container.
  • Another object of the present invention is to provide a semiconductor manufacturing / inspection apparatus which can be suitably used as a hot plate, an electrostatic chuck, a wafer prober and the like.
  • the present invention relates to a semiconductor manufacturing / inspection apparatus comprising a ceramic substrate having a conductor layer formed on the surface or inside thereof and a support container, wherein external terminals are connected to the conductor layer,
  • connection between the conductor layer and the external terminal is performed by crimping the external terminal on the conductor layer using the elastic force of an elastic body or the like, or by connecting the external terminal to another conductor layer connected to the conductor layer.
  • This is a semiconductor manufacturing / inspection apparatus characterized by being performed by crimping external terminals.
  • the connection between the conductor layer disposed on the surface or inside of the ceramic substrate and the external terminal is performed by utilizing the elastic force of an elastic body. This is done by crimping the external terminal to the above. Therefore, unlike the case where external terminals are bonded via a brazing material, etc., there is no possibility of poor connection between the external terminals and the conductor layer due to deterioration of the brazing material, etc., and a good connection for a long period of time. The state can be maintained. Also, since the connection between the conductor layer and the external terminals is made by bringing them into contact, the ceramic substrate can be easily removed from the support container. Can be.
  • a plate spring / coil spring can be used as the elastic body.
  • the material of the coil spring plate-like panel include metal, and examples of the metal include stainless steel, inconel, steel, aluminum, nickel, copper, and the like.
  • the connection between the conductor layer provided on the ceramic substrate and the external terminal or the connection between the other conductor layer and the external terminal be made through a non-oxidizing metal layer.
  • Conductive layer This is for preventing acid on the surface of another conductive layer connected to the conductive layer.
  • non-oxidizable metal examples include noble metals, nickel, stainless steel, and the like, and a combination of Huckel and a noble metal is particularly desirable.
  • the thickness of such a non-oxidizable metal layer is preferably from 0.01 to 100 ⁇ .
  • the noble metal examples include gold, platinum, and palladium.
  • the thickness of such a noble metal layer is preferably 0.1 to 1 ⁇ , and the thickness of the nickel layer is 0.1 ⁇ .
  • L O / z m is desirable.
  • connection between the conductor layer and the external terminal or the connection between the other conductor layer and the external terminal is performed on the surface of the ceramic substrate opposite to the semiconductor processing surface. This is because heat can be prevented from escaping through the external terminals.
  • Japanese Patent Laid-Open Publication No. Hei 3-23-489 discloses a technique for connecting a ceramic heater for an oil vaporizer by exposing a heating element and pressing a terminal of a lead wire with a spring.
  • FIG. 1 is a plan view schematically showing a ceramic heater as an example of the semiconductor manufacturing / inspection apparatus of the present invention.
  • FIG. 2 is a longitudinal sectional view of the ceramic heater shown in FIG.
  • FIG. 3 is a partially enlarged cross-sectional view schematically showing a method of connecting an end portion of a resistance heating element and an external terminal in the ceramic heater shown in FIG.
  • FIG. 4 is a partially enlarged cross-sectional view schematically showing an example of a method of connecting an end portion of a resistance heating element and an external terminal in a ceramic heater having a resistance heating element formed on the bottom surface of a ceramic substrate.
  • FIG. 5 is a partially enlarged cross-sectional view schematically showing an example of a method of connecting an end portion of a resistance heating element to an external terminal in a ceramic heater having a resistance heating element formed on the bottom surface of a ceramic substrate.
  • FIG. 6 is a partially enlarged cross-sectional view schematically showing an example of a method of connecting an end portion of a resistance heating element and an external terminal in a ceramic heater having a resistance heating element formed on the bottom surface of a ceramic substrate.
  • FIG. 7 is a partially enlarged cross-sectional view schematically showing an example of a method of connecting an end portion of a resistance heating element and an external terminal in a ceramic heater having a resistance heating element formed inside a ceramic substrate.
  • FIG. 8 is a partially enlarged cross-sectional view schematically showing an example of a method of connecting an end portion of a resistance heating element and an external terminal in a ceramic heater having a resistance heating element formed inside a ceramic substrate.
  • FIG. 9 is a partially enlarged cross-sectional view schematically showing an example of a method of connecting an end portion of a resistance heating element and an external terminal in a ceramic heater having a resistance heating element formed inside a ceramic substrate.
  • FIG. 10 is a longitudinal sectional view schematically showing a ceramic substrate constituting the electrostatic chuck according to the present invention, and (b) is a sectional view of the electrostatic chuck shown in (a).
  • FIG. 3 is a sectional view taken along line A.
  • FIG. 11 is a horizontal sectional view schematically showing one example of an electrostatic electrode embedded in the electrostatic chuck according to the present invention.
  • Fig. 12 schematically shows another example of the electrostatic electrode embedded in the electrostatic chuck. It is a horizontal sectional view shown.
  • FIG. 13 is a cross-sectional view schematically showing a ceramic substrate constituting a wafer prober as an example of the semiconductor manufacturing / inspection apparatus of the present invention.
  • FIG. 14 is a plan view schematically showing the ceramic substrate shown in FIG.
  • FIG. 15 is a cross-sectional view taken along line AA of the ceramic substrate shown in FIG.
  • FIG. 16 (a) to (c) are cross-sectional views schematically showing a method for manufacturing a ceramic heater which is an example of the semiconductor manufacturing / inspection apparatus of the present invention. Explanation of reference numerals
  • a semiconductor manufacturing / inspection apparatus is a semiconductor manufacturing / processing apparatus comprising a ceramic substrate having a conductor layer formed on the surface or inside thereof and a support container, wherein an external terminal is connected to the conductor layer.
  • FIG. 1 is a ceramic heater which is an embodiment of the semiconductor manufacturing / inspection apparatus S of the present invention.
  • FIG. 2 is a bottom view schematically illustrating an example of the ceramic heater (hereinafter also referred to as a hot plate).
  • FIG. 2 is a longitudinal sectional view schematically illustrating the ceramic heater.
  • the ceramic substrate 21 is formed in a disk shape, and the resistance heating elements 22 are formed in a concentric pattern on the bottom surface of the ceramic substrate 21.
  • the resistance heating elements 22 are connected such that double concentric circles close to each other form a single line as a set of circuits.
  • a plurality of through holes 25 for inserting lifter pins used for carrying a silicon wafer, etc. are formed in a portion near the center, and communicate with the through holes 25 immediately below the through holes 25.
  • a guide tube 19 is provided, and a through hole communicating with these is formed in the bottom plate 14 of the support container 12.
  • a bottomed porch 24 for inserting a temperature measuring element 28 such as a thermocouple, etc. It is drawn out from the through hole 14a of 3 ⁇ 4.
  • the ceramic substrate 21 having such a configuration is fitted into the upper portion of the cylindrical support container 12 via the heat insulating ring 11, and is screwed with a connecting member 130 such as a bolt, and is attached to the support container 12. Fixed.
  • a middle plate 15 is attached in the middle of the support container 12, and a bottom plate 14 is attached below the support container 12.
  • a leaf spring 16 made of a panel rope or the like is installed in a portion of the middle plate 15 near the end 22 a of the resistance heating element 22, and the external terminal 13 is connected to the resistance by the plate panel 16.
  • the heat generating body 22 is crimped to the end 22 a of the heat generating body 22, thereby establishing an electrical connection.
  • a lead wire 17 is attached to the external terminal 13.
  • the lead wire 17 is drawn out to the outside through the through hole 14 a in the bottom plate, and is dedicated to a power source (not shown). The continuation is planned. The method of connecting the external terminals 13 will be described later in detail.
  • a refrigerant introduction pipe 27 is fixed to the bottom plate 14 of the support container 12 so that cooling air or the like can be flowed into the support container 12.
  • the middle plate 1 5 A through hole is formed in the bottom plate 14 so as not to obstruct the guide tube 1.9 and the refrigerant introduction tube 29 provided on the bottom plate 14.
  • the bottom plate 14 may be formed integrally with the support container 12, and the plate panel 16 may be provided on the bottom plate 14.
  • the ceramic substrate 21 is provided with a plurality of through holes 25 for inserting the lifter pins.
  • the upper surface of the ceramic substrate is formed.
  • the silicon wafer can be held in a state where the silicon wafer is kept at a more constant distance, and heating can be performed.
  • the silicon wafer may be directly mounted on the upper surface of the ceramic substrate.
  • a through hole and a concave portion are formed in the ceramic substrate 21, and a pin having a spike or a hemispherical tip is slightly inserted into and fixed to the through hole or the like in a state of protruding from the ceramic substrate 21.
  • FIG. 3 is a cross-sectional view schematically showing a connection method between the external terminal 13 and the resistance heating element 22 using the leaf spring 16
  • FIG. 4 is another sectional view when the leaf panel 16 is used.
  • FIG. 1 is a cross-sectional view schematically showing an embodiment.
  • the external terminal 13 has a rectangular shape in cross section, and a lead wire 17 is connected to the lower end.
  • the middle panel 15 is provided with a panel panel 16 formed by bending a part of the tape-shaped panel steel so that its cross section has the shape shown in Fig. 3.
  • a through hole 16a for inserting the external terminal 13 is formed.
  • the external terminal 13 is inserted through the through hole 16a, and the ceramic substrate 21 is fitted into the supporting container 1'2, thereby to form the end 2 2 of the resistance heating element 22 as shown in FIG.
  • the external terminal 22 is crimped to a, and the external terminal 13 and the resistance heating element 22 are electrically connected.
  • the resistance heating element 22 is provided with a metal coating layer 220 to prevent the resistance heating element 22 from being oxidized.
  • a lead wire 17 is connected to the lower end of the external terminal 13.
  • the connection between 7 and the external terminals 13 is also made by physical contact.
  • the lower end of the external terminal 13 before connection is bent in a U-shaped or V-shaped cross section so that the lead wire 17 can be held therebetween.
  • pressure is applied from both sides to crush the bent portion to integrate the lead wire, and the lead wire 17 is held at the lower end of the external terminal 13.
  • concave portions 21C are formed on both sides of a portion of the resistance heating element end portion 22a to which the external terminal 13 'is connected, and this concave portion 21c is formed.
  • a fixture 140 having a U-shaped cross section and having a through hole in the center may be inserted and fixed. In this case, if a spring is used for the fixture 140, it can be easily fixed. Further, the fixing tool may be formed integrally with the external terminal 13 ′.
  • FIG. 5 is a cross-sectional view schematically showing another connection method of the external terminal and the resistance heating element when a coil spring is used
  • FIG. 6 is a schematic view showing another embodiment using a coil panel. It is sectional drawing shown in FIG.
  • the rod-shaped portion of the external terminal 43 is inserted into the substantially cylindrical terminal support 45, and the elasticity of the coil panel 44 included in the terminal support 45 is inserted.
  • the external terminal 43 is pushed up by the force, and is crimped to the resistance heating element end 22a.
  • a stopper 45 a for supporting the coil panel 44 is formed inside the terminal support 45, and the terminal support 45 having such a configuration is formed into a thick cylindrical insulator 46. It is fitted and fixed. Further, the insulator 46 is fitted into the through hole of the middle plate 15 and fixed.
  • the lead wire 17 is held at the lower end of the external terminal 43 by using the same method as that of the external terminal 13 shown in FIG.
  • the use of the fixing member 48 having a U-shaped cross section allows the resistance heating element 22 to be formed even when the ceramic substrate 21 contracts during thermal expansion or cooling. Maintain a good connection without any deviation from the external terminals 43 Can be done. Also in this case, the external terminal 43 and the fixing tool 48 may be integrated.
  • connection between the conductor layer and the external terminal or the connection between the other conductor layer and the external terminal is performed on the side opposite to the semiconductor processing surface of the ceramic substrate.
  • the temperature uniformity of the surface can be ensured.
  • the temperature uniformity when the temperature of the ceramic heater is raised to 100 ° C. or more can be improved.
  • the method of connecting the external terminals has been described with reference to FIGS. 3 to 6.
  • the method used in the present invention is a method in which the connection is performed by crimping the external terminals to the resistance heating element using a panel.
  • the present invention is not limited to the above method.
  • the material of the plate-shaped panel 16 and the coil spring 44 is not particularly limited, and examples thereof include carbon-based, silicon-manganese-based, chromium-vanadium-based steel, stainless steel, silicon, aluminum, nickel, copper, and the like.
  • the material of the external terminals 23 is not particularly limited, and examples thereof include metals such as nickel and Kovar.
  • the shape of the external terminal 23 is preferably T-shaped in cross section in order to increase the area of the contact surface.
  • the size is not particularly limited because it is appropriately adjusted depending on the size of the ceramic substrate 21 used, the size of the resistance heating element 22 and the like, but the diameter of the shaft portion is 0.5 to 10 mm, and The length of the portion is preferably 3 to 20 mm.
  • the ceramic substrate is fitted into the support container via a heat insulating ring.
  • the ceramic substrate is placed on the support container, and a connecting member such as a port is used.
  • a ceramic heater may be configured by fixing the heater to the upper surface of the support container via a heat insulating member or the like.
  • FIG. 7 shows another embodiment of the present invention, and is a partially enlarged sectional view schematically showing the vicinity of a resistance heating element of a ceramic heater having a resistance heating element disposed inside a ceramic substrate. .
  • the ceramic substrate 31 is formed in a disk shape as in the case of FIG. 1, and the resistance heating elements 22 are formed in a concentric pattern inside the ceramic substrate 31. Have been.
  • these resistance heating elements 22 are formed with through holes 38 directly below both ends of the circuit and through holes 37 to form through holes. Rules 38 are exposed.
  • the external terminal 13 is crimped to the through hole 38 exposed in the blind hole 37 by utilizing the elasticity of the leaf spring 16 to form the through hole 38.
  • the electrical connection between the external terminal 13 and the resistance heating element 22 is made via this.
  • the through hole 38 is formed so as to be exposed on the bottom surface, and the through hole may not be formed.
  • a non-oxidizing metal layer 39 composed of a Ni layer 39 a and an Au layer 39 is formed on the surface of the through hole 38, and this non-oxidizing metal layer is formed. The connection may be made via the layer 39.
  • the non-oxidizable metal layer 39 can be formed by sputtering, plating, or the like. Before performing such plating, the surface of the through-hole is polished to form an oxide layer or the like. It is desirable to remove.
  • the external terminals are crimped directly or through-hole to the end of the resistance heating element by using the elastic force of the metal spring (plate panel 16, koinolebane 44). As a result, the end of the resistance heating element is connected to the external terminal.
  • the deterioration of the brazing material does not cause a poor connection between the external terminal and the conductor layer, and a good connection state is maintained for a long period of time. Can be. '
  • the throughhorne 38 is made of a metal such as tungsten or molybdenum, or a carbide thereof, and the diameter thereof is desirably 0.1 to 10 mm. This is because cracks and distortion can be prevented while preventing disconnection.
  • the size of the blind hole 37 is not particularly limited, and may be any size as long as the head portion of the external terminal 13 can be inserted.
  • the resistance heating element is made of a metal such as a noble metal (gold, silver, platinum, palladium), lead, tungsten, molybdenum, Huckel, or a conductive ceramic such as a carbide of tungsten or molybdenum.
  • a noble metal gold, silver, platinum, palladium
  • lead tungsten
  • molybdenum Huckel
  • a conductive ceramic such as a carbide of tungsten or molybdenum.
  • the resistance heating element needs to make the temperature of the entire ceramic substrate uniform. From the viewpoint of power, it is preferable to use a concentric pattern as shown in FIG. 1 or a combination of a concentric pattern and a bent line pattern.
  • the thickness of the resistance heating element is desirably 1 to 50 ⁇ , and the width thereof is desirably 5 to 2 O mm.
  • the resistance value can be changed by changing the thickness and width of the resistance heating element, but this range is the most practical.
  • the resistance value of the resistance heating element becomes thinner and becomes larger as it becomes thinner.
  • the distance between the heating surface 21a and the resistance heating element 22 will be short, and the uniformity of the surface temperature will be reduced. There is a point.
  • the resistance heating element 22 is provided inside the ceramic substrate, there is no need to consider adhesion to nitride ceramics or the like.
  • the cross section of the resistance heating element may be any one of a square, an ellipse, a spindle, and a camber, but it is desirable that the resistance heating element be flat. This is because the flattened surface is easier to radiate heat toward the heated surface, so that the amount of heat transmitted to the heated surface can be increased and the temperature distribution on the heated surface is difficult to achieve.
  • the resistance heating element may have a spiral shape.
  • a conductive paste made of metal or conductive ceramic.
  • a resistance heating element is formed on the surface of the ceramic substrate 21 as shown in FIGS. 1 and 2, the ceramic paste is usually fired to produce the ceramic substrate 21, and then the conductive paste is applied to the surface.
  • a resistance heating element is produced by forming a layer and firing the layer.
  • the above-mentioned conductor paste layer is formed on a green sheet, and the green sheet is laminated and fired to form the inside. First, a resistance heat injecting body is produced.
  • the conductive paste is not particularly limited, but preferably contains a resin, a solvent, a thickener, etc. in addition to containing metal particles or conductive ceramic particles to secure conductivity.
  • Examples of the material of the metal particles and the conductive ceramic particles include those described above.
  • the particle size of these metal particles or conductive ceramic particles is preferably from 0.1 to: ⁇ ⁇ m. If it is too fine, less than 0.1 ⁇ , it is easily oxidized. If it exceeds Atm, it becomes difficult to sinter and the resistance increases.
  • the shape of the metal particles may be spherical or scaly. When these metal particles are used, they may be a mixture of the sphere and the flakes. When the metal particles are flakes or a mixture of spheres and flakes, the metal oxide between the metal particles is easily retained, and the adhesion between the resistance heating element and the ceramic substrate is ensured. This is advantageous because the resistance value can be increased.
  • the resin used for the conductor paste include an epoxy resin and a phenol resin.
  • the solvent include isopropyl alcohol.
  • the thickener include cellulose and the like.
  • a metal oxide is added to the conductor paste in addition to the metal particles, and the upper metal particles and the metal oxide are removed. It is preferable to make it sintered. Thus, by sintering the metal oxide together with the metal particles, the ceramic substrate and the metal particles can be more closely adhered.
  • the metal oxide for example, lead oxide, zinc oxide, silica, boron oxide (B 2 0 3), alumina, least one selected from the group consisting of yttria Contact Yopi titania is preferred.
  • the adhesion to the ceramic substrate can be particularly improved.
  • the amount of the metal oxide added to the metal particles is preferably from 0.1% by weight to less than 10% by weight. Further, when the resistance heating element is formed using the conductor cost having such a configuration, the area resistivity is preferably 1 to 45 ⁇ / port.
  • the area resistivity exceeds 4 ⁇ , the amount of heat generated will be too large for the applied voltage, and it will be difficult to control the amount of heat generated on a ceramic substrate provided with a resistive heating element on the surface. is there. If the addition amount of the metal oxide is 10% by weight or more, the area resistivity exceeds 5 ⁇ ⁇ opening, and the calorific value becomes too large to make the temperature control difficult, so that the temperature distribution becomes difficult. Uniformity decreases.
  • a metal coating layer is preferably formed on the surface of the resistance heating element. This is to prevent the resistance value from changing due to oxidation of the internal metal sintered body.
  • the thickness of the metal coating layer to be formed is preferably 0, 1 to 10 ⁇ .
  • the metal used for forming the metal coating layer is not particularly limited as long as it is a non-oxidizing metal, and specific examples include gold, silver, palladium, platinum, nickel, and the like. . These may be used alone or in combination of two or more. Of these, nickel is preferred.
  • the resistance heating element when the resistance heating element is provided on the ceramic substrate that constitutes the semiconductor manufacturing / inspection apparatus of the present invention, it has a function as a heater, and heats an object to be heated such as a silicon wafer to a predetermined temperature. can do.
  • the material of the ceramic substrates 21 and 31 constituting the semiconductor manufacturing / inspection apparatus of the present invention is not particularly limited, and examples thereof include a nitride ceramic, a carbide ceramic, and an oxide ceramic.
  • the nitride ceramic include metal nitride ceramics, such as aluminum nitride, silicon nitride, silicon nitride, and titanium nitride.
  • carbide ceramic examples include metal carbide ceramics, for example, silicon carbide, zirconium carbide, titanium carbide, tantalum carbide, tungsten carbide, and the like.
  • oxide ceramic examples include metal oxide ceramics, for example, alumina, zirconia, cordierite, mullite, and the like.
  • These ceramics may be used alone or in combination of two or more.
  • nitride ceramics and carbide ceramics are more preferable than oxide ceramics. This is because the thermal conductivity is high.
  • nitride ceramics aluminum nitride is most preferred. This is because the thermal conductivity is as high as 18 O W m ⁇ K. ,
  • the ceramic material may contain a sintering aid.
  • the sintering aid include alkali metal oxides, alkaline earth metal oxides, and rare earth oxides.
  • C a O, Y 2 0 3, N a 2 0, L i 2 0, R b 2 0 is preferable. These content from 0.1 to 1 0 weight 0/0 are preferred. Further, it may contain alumina.
  • the brightness of the ceramic substrate constituting the semiconductor manufacturing / inspection apparatus of the present invention be N6 or less as a value based on the provisions of JIS Z8721. This is because those having such brightness have excellent radiation heat quantity and concealing property.
  • such a ceramic substrate enables accurate surface temperature measurement by thermopure.
  • the lightness N is defined as 0 for the ideal black lightness, 10 for the ideal white lightness, and the lightness of the color between these black lightness and white lightness. Each color is divided into 10 so that the perception is at the same rate, and displayed by the symbols ⁇ ⁇ to ⁇ 10.
  • the actual measurement is performed by comparing the color charts corresponding to N0 to N10. In this case, the first decimal place is 0 or 5.
  • a ceramic substrate having such characteristics can be obtained by including 100 to 500 ppm of carbon in the ceramic substrate.
  • carbon There are two types of carbon, amorphous and crystalline. Amorphous carbon is exposed to the high temperature of the ceramic substrate. In addition, crystalline carbon can suppress a decrease in thermal conductivity of a ceramic substrate at a high temperature, so that carbon can be appropriately reduced depending on the purpose of the substrate to be manufactured. Type can be selected.
  • amorphous carbon for example, a hydrocarbon consisting only of C, H, and O, preferably, saccharides can be obtained by calcining in air, and as crystalline carbon, graphite is used. Powder or the like can be used.
  • carbon can be obtained by thermally decomposing the acrylic resin in an inert atmosphere (nitriding gas, argon gas) and then heating and pressurizing it.
  • an inert atmosphere nitriding gas, argon gas
  • the degree of crystallinity amorphousness
  • the ceramic substrate has a disk shape, preferably has a diameter of 20 Omm or more, and most preferably 250 mm or more.
  • Disc-shaped ceramic substrates used in semiconductor devices require uniform temperature, but the larger the diameter of the substrate, the more likely the temperature will be non-uniform.
  • the thickness of the ceramic substrate is preferably 50 mm or less, more preferably 20 mm or less. Also, l to 5 mm is optimal.
  • the thickness is too thin, warping at high temperatures is likely to occur, and if it is too thick, the heat capacity becomes too large and the temperature rise / fall characteristics deteriorate.
  • the porosity of the ceramic substrate is desirably 0 or 5% or less. This is because a decrease in thermal conductivity at high temperatures and the occurrence of warpage can be suppressed.
  • the ceramic substrate used in the semiconductor manufacturing / inspection apparatus of the present invention can be used at 150 ° C. or higher, but is preferably used at 200 ° C. or higher.
  • thermocouple can be embedded in a ceramic substrate as needed. This is because the temperature of the resistance heating element can be measured with a thermocouple, and the temperature can be controlled by changing the voltage and current based on the data.
  • the size of the joining part of the metal wires of the thermocouple is preferably equal to or greater than the element diameter of each metal wire, and 0.5 mm or less.
  • thermocouple examples include K-type, R-type, B-type, E-type, J-type, and T-type thermocouples, as described in JIS-C-162 (1980). Can be
  • semiconductor manufacturing / inspection apparatus of the present invention include, for example, an electrostatic chuck, a wafer prober, a hot plate, and a susceptor.
  • the ceramic heater is a device in which only a resistance heating element is provided on the surface or inside of a ceramic substrate, and can heat an object to be heated such as a silicon wafer to a predetermined temperature.
  • an electrostatic electrode When an electrostatic electrode is provided inside a ceramic substrate constituting the semiconductor manufacturing / inspection apparatus of the present invention, it functions as an electrostatic check.
  • Examples of the above-mentioned electrostatic electrode include those made of a metal such as a noble metal (gold, silver, platinum, palladium), lead, tungsten, molybdenum, nickel, or a conductive ceramic such as a carbide of tungsten or molybdenum. . These may be used alone or in combination of two or more.
  • a metal such as a noble metal (gold, silver, platinum, palladium), lead, tungsten, molybdenum, nickel, or a conductive ceramic such as a carbide of tungsten or molybdenum. . These may be used alone or in combination of two or more.
  • FIG. 10 (a) is a longitudinal sectional view schematically showing a ceramic substrate constituting the electrostatic chuck
  • FIG. 10 (b) is a sectional view taken along line AA of the ceramic substrate shown in FIG. 10 (a).
  • a chuck is made inside the ceramic substrate 61.
  • Positive and negative electrostatic layers 62, 63 are buried, connected to the through holes 680, respectively, and a ceramic dielectric film is formed on the electrode. 6 4 are formed. ...
  • a resistance heating element 66 and a through hole 68 are provided inside the ceramic substrate 61 so that the silicon wafer 29 can be heated.
  • the ceramic substrate .61 may be buried with an RF electrode if necessary.
  • a through hole 68 is provided at a lower portion of the through hole 68, and a blind hole for exposing the through hole 68 is provided.
  • the external terminals are crimped to the through holes 68 exposed in the blind holes using the elastic force of the The connection is established.
  • the electrostatic chuck 60 is usually formed in a circular shape in plan view, and inside the ceramic substrate 61, the semi-circular portion 62 shown in (b) is formed.
  • the chuck positive electrode static layer 62 composed of the comb part 62 b and the chuck negative electrostatic layer 63 also composed of the semicircular loose part 63 a and the comb part 33 b are combed with each other.
  • the parts 6 2 b and 6 3 b are arranged to face each other so as to intersect with each other. '
  • the positive and negative sides of the DC power supply are connected to the chuck positive electrostatic layer 62 and the chuck negative electrostatic layer 63, respectively, and a DC voltage is applied.
  • the silicon wafer placed on the electrostatic chuck is electrostatically attracted.
  • FIGS. 11 and 12 schematically show electrostatic electrodes in another electrostatic chuck.
  • FIG. 11 is a horizontal cross-sectional view.
  • a semi-circular chuck positive electrode electrostatic layer 72 and a chuck negative electrode electrostatic layer 73 are formed in the electrostatic chuck 70 shown in FIG.
  • a semi-circular chuck positive electrode electrostatic layer 72 and a chuck negative electrode electrostatic layer 73 are formed in the electrostatic chuck 70 shown in FIG.
  • the electrostatic chuck 8 p shown in FIG. 12 has a shape in which a circle is divided into four inside a ceramic substrate 81.
  • Chuck positive electrode electrostatic layers 82a and 82b and chuck negative electrode electrostatic layers 83a and 83b are formed.
  • the two positive electrode electrostatic layers 82a and 82b and the two chuck negative electrode electrostatic layers 83a and 83b are formed to intersect, respectively. ',
  • the number of divisions is not particularly limited, and may be five or more, and the shape is not limited to a sector.
  • a check-top conductor layer is provided on the surface of the ceramic substrate constituting the semiconductor manufacturing and inspection apparatus of the present invention, and a guard electrode or a ground electrode is provided on an upper portion, it functions as a wafer prober.
  • FIG. 13 is a cross-sectional view schematically showing one embodiment of the ceramic substrate constituting the wafer prober
  • FIG. 14 is a plan view thereof
  • FIG. 15 is a view shown in FIG. FIG. 3 is a cross-sectional view taken along line AA of the ceramic substrate.
  • concentric circular grooves 8 are formed on the surface of the ceramic substrate 3 having a circular shape in plan view, and a plurality of suction holes 9 for sucking a silicon wafer are provided in a part of the grooves 8.
  • a chuck top conductor layer 2 for connecting to an electrode of a silicon wafer is formed in a circular shape on most of the ceramic substrate 3 including the groove 8.
  • the bottom of the ceramic substrate 3 controls the temperature of the silicon wafer.
  • a resistance heating element 51 having a concentric circular shape in plan view as shown in FIG. 1 is provided.
  • a guard electrode 6 and a ground electrode 7 (not shown) having a lattice shape as shown in FIG. 15 are provided for removing stray capacitor noise.
  • Reference numeral 52 indicates an electrode non-formed portion. The reason why such a rectangular electrode non-formed portion 52 is formed inside the guard electrode 6 is that the upper and lower ceramic substrates 3 sandwiching the guard electrode 6 are firmly adhered to each other.
  • a wafer prober a silicon wafer on which an integrated circuit is formed is placed on a ceramic substrate housed in a support container, and a probe card having test pins is pressed against the silicon wafer, followed by heating and cooling.
  • the continuity test can be performed by applying a voltage while applying the voltage.
  • the formed body is heated, fired and sintered to produce a ceramic plate.
  • the ceramic substrate 21 is manufactured by processing into a predetermined shape, but may be a shape that can be used as it is after firing. By performing heating and firing while applying pressure, it is possible to manufacture a ceramic substrate 21 having no pores. Heating and sintering may be performed at a temperature equal to or higher than the sintering temperature.
  • the ceramic substrate has a through hole for inserting a support pin for supporting the silicon wafer, though not shown, and a through hole for inserting a foot pin for carrying the silicon wafer. And a portion that becomes a bottomed hole for embedding a temperature measuring element such as a thermocouple.
  • the conductor paste is generally a high-viscosity fluid composed of metal particles, a resin, and a solvent.
  • the conductor paste is printed on the portion where the resistance heating element is to be provided by screen printing or the like to form a conductor paste layer.
  • the resistance heating element needs to keep the entire temperature of the ceramic substrate at a uniform temperature, for example, the resistance heating element should be printed in a concentric shape or a pattern combining the concentric shape and the bent line shape. Is preferred.
  • the conductive paste layer is preferably formed such that the cross section of the resistance heating element 22 after firing has a rectangular and flat shape.
  • the conductor paste layer printed on the bottom surface of the ceramic substrate 21 is heated and fired to remove the resin and the solvent, and the metal particles are sintered and baked on the bottom surface of the ceramic substrate 21 to form the resistance heating element 22.
  • the heating and firing temperature is preferably from 500 to 100 ° C.
  • the metal particles, the ceramic substrate and the metal oxide are sintered and integrated, so that the adhesion between the resistance heating element and the ceramic substrate is improved. improves.
  • the metal coating layer is made of It can be formed by plating, electroless plating, sputtering or the like. However, considering halo productivity, electroless plating is optimal.
  • the external terminal 23 is not attached to the end of the circuit of the resistance heating element 22 by soldering or the like, and the external terminal is attached to the supporting container by a method described later.
  • a thermocouple is inserted into the bottomed hole, and sealed with a heat-resistant resin such as polyimide or ceramic.
  • the supporting container 12 is prepared, and as shown in FIG. 2, the intermediate plate 15 and the like are attached to the supporting container 12, and then the panel panels 16 and 16 are attached to the intermediate plate 15.
  • the ceramic substrate having such a resistance heating element 22 is attached to the support container 12 shown in FIGS. 1 and 2 via the heat insulating ring 11 so that the external terminal 13 and the resistance are connected.
  • the connection with the end 22 a of the heating element 22 can be made.
  • an electrostatic tag can be manufactured by providing an electrostatic electrode inside the ceramic substrate, and a chuck top conductor layer is provided on the heating surface, and the inside of the ceramic substrate is provided.
  • a wafer prober can be manufactured.
  • a metal foil or the like may be embedded inside the ceramic substrate.
  • a conductor layer is formed on the surface of the ceramic substrate, a sputtering method or a plating method can be used, and these may be used in combination.
  • FIGS. 16 (a) to 16 (c) are cross-sectional views schematically showing a method of manufacturing a ceramic heater having a resistance heating element inside a ceramic substrate.
  • a paste is prepared by mixing a nitride ceramic powder with a binder, a solvent, and the like, and a green sheet is produced using the paste.
  • the above-mentioned ceramic powder aluminum nitride or the like can be used, and if necessary, a sintering aid such as yttria may be added. Further, when producing the green sheet, crystalline or amorphous carbon may be added.
  • the binder is preferably at least one selected from the group consisting of acrylic binder, ethynolethine, petit sesolp, and polybutyl alcohol.
  • At least one selected from ⁇ -terbineol and glycol is desirable.
  • the paste obtained by mixing these is formed into a sheet by the doctor blade method. To produce a green sheet 50.
  • the thickness of the green sheet 50 is preferably 0.1 to 5 mm.
  • the obtained green sheet has, as necessary, a portion serving as a through hole for inserting a support pin for supporting the silicon wafer, and a through hole for inserting a lifter pin for transporting the silicon wafer and the like.
  • the above processing may be performed after forming a green sheet laminate described later.
  • a conductive paste containing a metal paste or a conductive ceramic is printed on the green sheet 50 to form a conductive paste layer 220.
  • These conductive pastes contain metal particles or conductive ceramic particles.
  • the average particle diameter of the metal particles such as tungsten particles or molybdenum particles is preferably 0.1 to 5 / zm. If the average particle exceeds a force of less than 0.1 l / ⁇ rn ⁇ 5 ⁇ , it is difficult to print the conductive paste.
  • a conductor paste for example, 85 to 87 parts by weight of metal particles or conductive ceramic particles; at least one kind of binder selected from acrylic, ethylcellulose, butyl cellulose, and polyvinyl alcohol 1.5 to 10 parts by weight; and a composition (paste) in which at least one solvent selected from ⁇ -terbineol and glycol is mixed with 1.510 parts by weight.
  • the green sheet 50 on which the conductor paste prepared in the above step (1) is not printed is laminated above and below the green sheet 50 on which the conductor paste layer 220 produced in the above step (2) is printed. (Fig. 16 (a)).
  • the number of green sheets 50 stacked on the upper side is made larger than the number of green sheets 50 stacked on the lower side, and the formation position of the resistance heating element 22 is eccentric toward the bottom.
  • the number of stacked green sheets 50 on the upper side is 20 to 50 sheets
  • the number of lean sheets 50 to be stacked is preferably 5 to 20 sheets.
  • the green sheet laminate is heated and pressurized to sinter the green sheet 50 and the inner conductor paste to produce a ceramic substrate 31 (FIG. 16 (b)).
  • the heating temperature is preferably from 100 to 200 ° G, and the pressure is preferably from 100 to 20 MPa. Heating is performed in an inert gas atmosphere.
  • the inert gas for example, argon, nitrogen, or the like can be used.
  • the obtained ceramic substrate 31 is provided with a bottomed hole (not shown) for inserting a temperature measuring element and a blind hole 37 for inserting an external terminal (FIG. 16 (c)).
  • the bottomed hole and the blind hole 37 can be formed by performing a blast treatment such as sanding blasting after surface polishing.
  • the external terminal 13 is not brazed to the through hole 38 exposed from the blind hole 37 by using an external terminal, as shown in Fig. 7, by contacting the external terminal 13 with the through hole 38. Connect the external terminals to the resistance heating element.
  • the supporting container 12 is prepared, the intermediate plate 15 is attached to the supporting container 12, and the panel panel 16 and the external terminal 13 are attached to the intermediate plate 15, and the external terminal is provided.
  • the lead wire 17 extending from 13 is drawn out through the through hole 14a.
  • various operations can be performed while heating or cooling the silicon wafer or the like after holding the silicon wafer or the like on the support or holding the silicon wafer or the like with support pins. . .
  • an electrostatic chuck can be manufactured by providing an electrostatic electrode inside the ceramic substrate, and a chuck top conductor layer is provided on the heating surface, and the inside of the ceramic substrate is provided.
  • a guard electrode and a duland electrode By providing a guard electrode and a duland electrode, a wafer proper can be manufactured.
  • a conductive paste layer may be formed on the surface of the green sheet in the same manner as when forming the resistance heating element.
  • cerami When a conductor layer is formed on the surface of the backing substrate, a sputtering method or a plating method can be used, and these may be used in combination.
  • Aluminum nitride powder manufactured by Tokuyama Corporation, average particle size 1.1 ⁇
  • yttrium oxide Y 2 O 3 : yttria, average particle size: 0.4 m
  • acrylic pine D A composition consisting of parts by weight of alcohol was spray-dried to produce a granular powder.
  • a disk having a diameter of 21 Omm was cut out from the sintered body to obtain a ceramic plate (ceramic go board 21).
  • thermocouple (diameter: 1. lmm, depth : 2 mm).
  • Solvent PS 603D manufactured by Pika Chemical Laboratories, which is used for forming through holes in printed wiring boards, was used.
  • This conductor paste is a silver-lead paste, and based on 100 parts by weight of silver, oxidized lead (5% by weight), zinc oxide (55% by weight), silica (10% by weight), and boron oxide (25% by weight) %) And 7.5% by weight of a metal oxide consisting of alumina (5% by weight).
  • the silver particles had an average particle size of 4.5 / zm and were scaly.
  • the sintered body on which the conductor paste was printed was heated and baked at 780 ° C, Silver and lead in the body paste were sintered and baked on the sintered body to form a resistance heating element 22.
  • the silver-lead lead resistance heating element 22 had a thickness of 5 ⁇ , a width of 2.4 mm, and an area resistivity of 7.7 ⁇ / port.
  • Nickel sulfate 80 gZl, sodium hypophosphite 24 g / l, sodium acetate 12 g / 1, boric acid 8 gZl, aqueous solution of ammonium chloride 6 g / 1 The sintered body prepared in the above (5) was immersed, and a metal coating layer 220 (nickel layer) (not shown) having a thickness of 1 ⁇ m was deposited on the surface of the resistance heating element 22 made of silver-lead.
  • thermocouple for temperature control was inserted into the bottomed hole, filled with polyimide resin, and cured at 190 for 2 hours.
  • a supporting container 1 2 is prepared, a middle plate 15 is attached to the supporting container 12, and a plate panel 16 and an external terminal 22 are attached to the middle plate 15, and an external terminal 1 3
  • the lead wire 17 extending from the hole is drawn out to the outside through the through hole 14a.
  • a conductor paste was prepared by mixing 100 parts by weight of tungsten particles having an average particle diameter of 3 m, 1.9 parts by weight of an acryl-based binder, 3: 7 parts by weight of ⁇ -terbineol solvent, and 0.2 parts by weight of a dispersant.
  • This conductive paste was printed on a green sheet by screen printing to form a conductive paste layer 220 for the resistance heating element 22.
  • the printing pattern is a concentric pattern as shown in Fig. 1, the width of the conductor paste layer is 1 Omm, and its thickness is
  • the conductor paste B was filled into the through hole 380.
  • 37 green sheets without printing the tungsten paste were laminated on the upper side (heating surface) and 13 on the lower side at 130 ° C and 8 MPa pressure (Fig. 16 ( a)).
  • the obtained laminate was degreased in nitrogen gas at 600 ° C. for 5 hours, and hot-pressed at 1890 T and a pressure of 15 MPa for 10 hours to obtain a 3 mm-thick aluminum nitride sintered body. Obtained.
  • This was cut out into a disk shape of 23 Omm, and a ceramic substrate 31 having a resistive heating element 22 and a through hole 38 with a thickness of 6 / zm and a width of 1 Omm (aspect ratio: 1666) was formed inside (Fig. 16 (b)).
  • thermocouple is formed on the surface by blasting with glass beads.
  • a hole 37 with a diameter of 3.0 mm and a depth of 0.5 mm was formed by drilling the hole directly under the through hole 38, exposing the through hole 38 (Fig. 16 (c)). .
  • thermocouples for temperature control were embedded in the bottomed holes, filled with polyimide resin, and cured at 190 ° C for 2 hours.
  • the support container 12 is prepared, and after the intermediate plate 15 is attached to the support container 12, the plate spring 16 and the diameter of the An external terminal 13 having a connection portion having a diameter is attached, and a lead wire 17 extending from the external terminal 13 is drawn out through a through hole 14a.
  • a ceramic substrate with exposed through-holes was manufactured, the exposed through-hole surface was polished, and then nickel-plated and plated under the following conditions. Manufactured ceramic heaters.
  • the polished through-hole surface was immersed in an electroless nickel plating solution with a pH of 5 containing 30 gZl of nickel chloride, 10 g of sodium hypophosphite and 10 gZl of sodium taenoate for 20 minutes, and the through-hole was opened.
  • a nickel-coated layer 39a with a thickness of 5 ⁇ is formed in the part, and further contains 2 gZl of potassium gold cyanide, 75 g of ammonium chloride / 50 g of sodium citrate, and 1 O gZl of sodium hypophosphite. It was immersed in an electroplating bath at 93 with 23 seconds to form a gold plating layer 39b with a thickness of 0.03 m.
  • connection between the end of the resistance heating element and the external terminal was made by using a brazing material made of Au / Ni alloy (Au: 82%, Ni: 18%) and heating and reflowing at 980 ° C.
  • a brazing material made of Au / Ni alloy (Au: 82%, Ni: 18%) and heating and reflowing at 980 ° C.
  • external terminals were brazed to through holes exposed from the blind holes.
  • the ceramic substrate to which the external terminals are connected is attached to the support container 12 via the heat insulating ring 11, and lead wires and other wiring are drawn out from the through holes 14 a of the bottom plate 14, thereby manufacturing a ceramic heater. Finished.
  • a ceramic substrate was manufactured in the same manner as in (1) to (5) of Example 2 except that no through hole was formed, and the semiconductor processing surface side of the ceramic substrate was polished. A region including the end of the resistance heating element was exposed, and a metal coating layer was formed on the exposed surface of the resistance heating element in the same manner as in (6) of Example 1.
  • thermocouple was embedded in the bottomed hole, filled with a polyimide resin, and cured at 190 ° C for 2 hours.
  • the ceramic substrate to which such external terminals were connected was attached to a supporting container, and the lead wires extending from the external terminals were drawn out to complete the manufacture (assembly) of the ceramic heater.
  • the ceramic heaters according to Examples 1 to 3 and Comparative Example 3 were heated to 300 ° C., and the difference between the maximum temperature and the minimum temperature of the semiconductor processing surface of the ceramic substrate was measured with a thermoviewer.
  • Example 3 Although the temperature difference was as small as 5 ° C in Example 1, 6 ° C in Example 2, and 6 ° C in Example 3, it was as large as 15 ° C in Comparative Example 3, especially the temperature around the external terminals. The temperature was extremely low.
  • the continuity between the conductor layer formed on the ceramic substrate and the external terminal is achieved by utilizing the elastic force of an elastic body or the like. This is done by crimping the external terminal to the outside. Therefore, unlike the case where the external terminals are bonded via a brazing material or the like, the connection between the external terminals and the conductive layer does not occur due to the deterioration of the brazing material or the like, and the good quality is maintained over a long period of time. The connection state can be maintained. Also, since the connection between the conductor layer and the external terminal is made by bringing the two into contact, the ceramic substrate can be easily removed from the support container.

Description

明細書
半導体製造 ·検査装置
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、 ゥェ ハプローバなど、 半導体の製造用や検査用として用いられる半導体製造.検査装 置に関する。 背景技術
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 タゃウェハプローパ等が用いられてきた。 '
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、 1 5 mm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 み等が発生してしまい、 金属板上に载置したシリコンウェ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。
また、 発熱体に印加する電圧や電流量を変えることにより、 加熱温度を制御す 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。，
そこで、 特開平 4— 3 2 4 2 7 6号公報では、 基板として、 熟伝導率が高く、 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、 この窒化ァ ルミ: ηゥム基板中に発熱体が形成され、 この発熱体にタンダステンからなるスル 一ホールが接続され、 このスルーホールにニクロム線 （リード ） がろう付けさ れたセラミックヒータが提案されている。 発明の要約 '
し力 しながら、 このような構成からなるセラミックヒータでは、 リード線がろ ぅ材を用いてろう付けされているため、 例えば、 4 0 0〜5 0 0 °Cの高温領域で 長期閬使用した場合、 ろう材が酸化等により劣化したり、 ポイドが発生したりし てろう材の接着力が低下し、 場合によっては、 外部端子がセラミック基板より外 れてしまうという問題があった。
また、 外部端子が外れないとしても、 例えば、 ろう材の酸化等の変質により、 接合部分の抵抗が高くなると、 その部分で発熱したり、 抵抗発熱体全体に流れる 電流値が変化したりし、 セラミック基板の温度制御に支障を来す場合があった。 . さらに、 外部端子がろう付け等により接続されていると、 上記セラミック基板 を支持容器に配設し、 配線等を行った後、 セラミック基板を取り外そうとした場 合に、 取り外しが容易に行えないという問題もあった。
本発明は、 上述した問題点を解決するためになされたものであり、 長期間に渡 つてセラミック基板に形成された導体層と外部端子との接続を良好に維持するこ とができ、 かつ、 セラミック基板を支持容器より容易に取り外すことができる半 導体製造 ·検査装置を提供することを目的とする。
また、 本発明の他の目的は、 ホットプレート、 静電チャック、 ウェハプローパ 等として好適に用いることができる半導体製造，検査装置を提供することにある。 本発明は、 その表面または内部に導体層が形成されたセラミック基板と支持容 器とからなり、 上記導体層に外部端子が接続されてなる半導体製造 ·検査装置で あって、
上記導体層と上記外部端子との接続は、 弾性体の弾性力等を利用し、 上記導体 層に上記外部端子を圧着せしめることにより、 または、 上記導体層に接続された 他の導体層に上記外部端子を圧着せしめることにより行われていることを特徴と する半導体製造 ·検査装置である。
本突明の半導体製造 ·検査装置では、 上記の通り、 セラミック基板の表面また は内部に配設された導体層と外部端子との接続が、 弾性体の弾性力等を利用し、 上記導体層等に上記外部端子を圧着することにより行われている。 従って、 ろう 材等を介して外部端子を接着した場合のように、 ろう材等の劣化により、 外部端 子と導体層との接続不良が発生することはなく、 長期間に渡って良好な接続状態 を維持することができる。 また、 導体層と外部端子との接続が両者を接触させる ことにより行われているため、 支持容器よりセラミック基板を容易に取り外すこ とができる。
弾性体としては、 板状バネゃコイルバネを使用することができる。 また、 コィ ルバネゃ板状パネの材質としては、 金属が挙げられ、 上記金属としては、 例えば、 ステンレス、 インコネル、 鋼鉄、 アルミニウム、 ニッケル、 銅等が挙げられる。 また、 セラミック基板に設けられた導体層と外部端子との接続、 または、 上記 他の導体層と外部端子との接続は、 非酸化性金属層を介してなされることが望ま しい。 導体層ゃ該導体層に接続する他の導体層の表面の酸ィヒを防止するためであ る。
非酸化性金属としては、 例えば、 貴金属、 ニッケル、 ステンレス等が挙げられ るが、 特にュッケルと貴金属との組み合わせが望ましい。 このような非酸化性金 属層の厚さは、 0 . 0 1〜1 0 0 μ πιが好ましい。
上記貴金属としては、 例えば、 金、 白金、 パラジウム等が挙げられる。 このよ うな貴金属層の厚さは、 0 . 0 1〜1 μ πιが望ましく、 ニッケル層の厚さは、 0 .
1〜： L O /z mが望ましい。
さらに、 上記セラミック基板の半導体処理面の反対面側で、 上記導体層と上記 外部端子との接続、 または、 前記他の導体層と前記外部端子との接続が行われる ことが望ましい。 上記外部端子を伝って熱が逃散することを防止できるからであ る。
なお、 特開平 3— 2 3ひ 4 8 9号では、 石油気化器用セラミックヒータに関し て、 発熱体を露出させて、 リード線の端子をばねで押し当てて接続する技術が開 示されている。
しかしながら、 この技術は、 半導体製造 ·検查装置に関するものではなく、 仮 にこの技術を半導体製造 ·検査装置に使用しても、 半導体処理面側に発熱体を露 出させて、 外部端子を押し当てることとなるため、 外部端子を伝 て熱が逃散し てしまい、 半導体処理面の温度均一性が低下するという問題が新たに発生するこ とから、 上記公報の存在により本発明の新規性または進歩性が何ら阻却されるも のではないことを付記しておく。 図面の簡単な説明 図 1は、 本発明の半導体製造 ·検査装置の一例であるセラミックヒータを模式 的に示す平面図である。
図 2は、 図 1に示したセラミックヒータの縦断面図である。
図 3は、 図 1に示すセラミックヒータにおける抵抗発熱体端部と外部端子との 接続方法を模式的に示す部分拡大断面図である。
図 4は、 セラミック基板の底面に抵抗発熱体が形成されたセラ.ミックヒータに おける抵抗発熱体端部と外部端子との接続方法の一例を模式的に示す部分拡大断 面図である。
図 5は、 セラミック基板の底面に抵抗発熱体が形成されたセラミックヒータに おける抵抗発熱体端部と外部端子との接続方法の一例を模式的に示す部分拡大断 面図である。
図 6は、 セラミック基板の底面に抵抗発熱体が形成されたセラミックヒータに おける抵抗発熱体端部と外部端子との接続方法の一例を模式的に示す部分拡大断 面図である。
図 7は、 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に おける抵抗発熱体端部と外部端子との接続方法の一例を模式的に示す部分拡大断 面図である。
図 8は、 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に おける抵抗発熱体端部と外部端子との接続方法の一例を模式的に示す部分拡大断 面図である。
図 9は、 セラミック基板の内部に抵抗努熱体が形成されたセラミックヒータに おける抵抗発熱体端部と外部端子との接続方法の一例を模式的に示す部分拡大断 面図である。 ，
図 1 0において、 （a ) は、 本発明に係る静電チャックを構成するセラミック 基板を模式的に示す縦断面図であり、 （b ) は、 （a ) に示した静電チャックの A— A線断面図である。
図 1 1は、 本発明に係る静電チャックに埋設されている静電電極の一例を模式 的に示す水平断面図である。
図 1 2は、 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 13は、 本発明の半導体製造 ·検査装置の一例であるウェハプローバを構成 するセラミック基板を模式的に示す断面図である。
図 14は、 図 13に示したセラミック基板を模式的に示す平面図である。 ,図 15は、 図 13に示したセラミック基板の A— A線断面図である。
図 16において、 （a) 〜 （c) は、 本発明の半導体製造 ·検査装置の一例で あるセラミックヒータの製造方法を模式的に示す断面図である。 符号の説明
2 チャックトップ導体層
6 ガード電極
- 7 グランド電極
8 溝
9 吸引口
11 断熱リング
12 支持容器
13, 43 外部端子
14 底板
14 a 貫通孔
15 中底板
16 板パネ
1 7 リード線
18 配線
19 ガイド管
20 セラミックヒータ
21、 31、 61、 71、 81 セラミック基板
21 a、 31 a 加熱面
21 b、 31 b 底面
21 c 凹部 2 2、 5 1、 6 6 抵抗発熱体
2 4 有底孔
2 5 貫通孔
2 7 冷却管
2 8 測温素子
2 9 シリコンゥェパ
3 7 袋孔
3 8、 6 8 スノレーホ一ノレ
3 9 非酸化性金属層
4 4 コィルバネ
4 5 端子支持具
4 5 a ストッパー
4 6 碍子
6 2、 7 2 , 8 2 a 8 2 b チャック正極静電層
6 3、 7 3、 8 3 a 8 3 b チャック負極静電層
6 4 誘電体膜
1 3 0 連結部材
1 4 0 固定具
2 2 0 金属被覆層 発明の詳細な開示
本発明の半導体製造 ·検査装置は、 その表面または内部に導体層が形成された セラミック基板と支持容器とからなり、 上記導体層に外部端子が接続されてなる 半導体製造' 查装置であって、
上記導体層と上記外部端子との接続は、 弾性体の弾性力等を利用し、 上記導体 層に上記外部端子を圧着せしめることにより、 または、 上記導体層に接続された 他の導体層に上記外部端子を圧着せしめることにより行われていることを特徴と する。 以下に、 本発明の半導体製造 ·検査装置について、 図面に基づいて説明す る。 図 lは、 本発明の半導体製造 ·検査装 Sの一実施形態であるセラミックヒータ
(以下、 ホットプレートともいう） の一例を模式的に示す底面図であり、 図 2は、 このセラミックヒータを模式的に示す縦断面図である。 ，
セラミック基板 2 1は、 円板形状に形成されており、 抵抗発熱体 2 2は、 セラ ミック基板 2 1の底面に同心円状のパターンに形成されている。 また、 これら抵 抗発熱体 2 2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 接続されている。
また、 中央に近い部分には、 シリコンウェハの運搬等に用いるリフターピンを 挿入するための複数の貫通孔 2 5が形成されるとともに、 この貫通孔 2 5の直下 に貫通孔 2 5に連通するガイド管 1 9が設置され、 支持容器 1 2の底板 1 4にも、 これらに連通する貫通孔が形成されている。
一方、 セラミック基板 2 1の底面には、 熱電対等の測温素子 2 8を挿入するた めの有底孑し 2 4が形成され、 この測温素子 2 8より配線 1 8が導出され、 底 ¾の 貫通孔 1 4 aより外部 引き出されている。
このような構成のセラミック基板 2 1は、 断熱リング 1 1を介して円筒形状の 支持容器 1 2の上部に嵌め込まれ、 ボルト等の連結部材 1 3 0によりネジ止めさ れ、 支持容器 1 2に固定されている。 また、 この支持容器 1 2の中程には、 中板 1 5が取り付けられ、 さらに支持容器 1 2の下部に、 底板 1 4が取り付けられて いる。 - ,
そして、 この中板 1 5の抵抗発熱体 2 2の端部 2 2 aに近い部分には、 パネ綱 等からなる板バネ 1 6が設置され、 この板パネ 1 6により外部端子 1 3が抵抗発 熱体 2 2の端部 2 2 aに圧着せしめられ、 これにより、 電気的な接続が図られて いる。
また、 この外部端子 1 3には、 リード線 1 7が取り付けられており、 このリー ド線 1 7は、 底板の貫通孔 1 4 aより外部に引き出され、 電源 （図示せず） との 捧続が図られている。 なお、 外部端子 1 3の接続方法については、 後で詳しく説 明する。
支持容器 1 2の底板 1 4には冷媒導入管 2 7が固定され、 支持容器 1 2の内部 に冷却用のエアー等を流し込むことができるようになつている。 なお、 中板 1 5 には、 底板 1 4に設けるガイド管 1. 9、 冷媒導入管 2 9等の邪魔にならないよう に、 貫通孔が形成されている。
底板 1 4は、 支持容器 1 2と一体に形成されていてもよく、 また、 板パネ 1 6 は、 底板 1 4に設けられていてもよレ、。
上述のように、 セラミック基板 2 1には、 リフターピンを挿通するための貫通 孔 2 5が複数個設けられているが、 この複数のリフターピンでシリコンウェハを 支持することにより、 セラミック基板の上面より一定の距離離間させた状態でシ リコンウェハを保持し、 加熱等を行うことができる。
なお、 セラミック基板の上面に直接シリコンウェハを載置してもよい。
また、 セラミック基板 2 1に貫通孔ゃ凹部を形成し、 この貫通孔等に先端が尖 塔状または半球状の支持ピンをセラミック基板 2 1よりわずかに突出させた状態 で挿入、 固定し、 この上にシリコンウェハを支持することにより、 シリコンゥェ ハをセラミック基板 2 1の上面より一定の距離離間させた状態で保持することが できる。 ，
次に、 外部端子 1 3の接続方法について、 詳しく説明する。
図 3は、 板バネ 1 6を用いた外部端子 1 3と抵抗発熱体 2 2の接続方法を模式 的に示す断面図であり、 図 4は、 板パネ 1 6.を用いた場合の別の実施形態を模式 的に示す断面図である。
図 3に示したように、 外部端子 1 3は、 断面視： Γ字形状をなしており、 下端に は、 リード線 1 7が接続されている。 中板 1 5には、 テープ状のパネ鋼を、 その 断面が図 3に示した形状となるように、 その一部を屈曲させることにより形成し た板パネ 1 6が 置されており、 この最上部には外部端子 1 3を挿通させるため の貫通孔 1 6 aが形成されている。
そして、 この貫通孔 1 6 aに外部端子 1 3を揷通し、 セラミック基板 2 1を支 持容器 1 ' 2に嵌め込むことにより、 図 3のように、 抵抗発熱体 2 2の端部 2 2 a に外部端子 2 2が圧着された状態となり、 外部端子 1 3と抵抗発熱体 2 2との電 気的な接続が行われる。 なお、 抵抗発熱体 2 2には、 抵抗発熱体 2 2の酸化等を 防止するために金属被覆層 2 2 0が設けられている。
外部端子 1 3の下端には、 リード線 1 7が接続されているが、 このリード線 1 7と外部端子 1 3との接続も、 物理的な垮触により行われている。 すなわち、 接 続前の外部端子 1 3の下端は、 リード線 1 7を狭持することができるように、 断 面視 U字状または V字状に屈曲した形状となっており、 この屈曲部分にリ一ド線 1 7を入れた後、 両側から圧力をかけて屈曲部を潰して一体化させ、 リード線.1 7を外部端子 1 3の下端で狭持する。
上記方法を用いる場合、 図 4に示したように、 抵抗発熱体端部 2 2 aの外部端 子 1 3 ' を接続させる部分の両側に凹部 2 1 Cを形成し、 この凹部 2 1 cに断面 がコ字形状で中央に貫通孔を有する固定具 1 4 0を挿入、 固定してもよい。 この 場合、 固定具 1 4 0にバネを用いれば、 容易に固定することができる。 また、 固 定具が外部端子 1 3 ' と一体に形成されていてもよい。
このように固定具 1 4 0を用いた場合、 セラミック基板 2 1の所定の場所に外 部端子 1 3 ' を固定することができるので、 セラミック基板 2 1の熱膨張や冷却 時の収縮等により、 抵抗発熱体 2 2の位置が少しずれた場合であっても、 外部端 子 1 3 ' は抵抗発熱体 2 2の端部と良好に接触し、 接続状態が維持される。 図 5は、 コイルバネを用いた場合の外部端子と抵抗発熱体の別の接続方法を模 式的に示す断面図であり、 図 6は、 コイルパネを用いた場合の別の実施形態を模 式的に示す断面図である。
この場合には、 図 5に示すように、 略円筒形状の端子支持具 4 5に外部端子 4 3の棒状の部分が揷入され、 この端子支持具 4 5に内包されたコィルパネ 4 4の 弾性力により外部端子 4 3が上に押し上げられ、 抵抗発熱体端部 2 2 aに圧着さ れている。 この端子支持具 4 5の内部には、 コイルパネ 4 4を支持するためのス トッパー 4 5 aが形成されており、 このような構成の端子支持具 4 5が肉厚円筒 形状の碍子 4 6に嵌め込まれ、 固定されている。 また、 碍子 4 6は、 中板 1 5に 貫通孔に嵌め込まれ、 固定されている。 図示していないが、 外部端子 4 3の下端 では、 図 3、' 4に示した外部端子 1 3の場合と同様の方法を用いて、 リード線 1 7が狭持されている。
この場合にも、 図 6に示すように、 断面がコ字状の固定具 4 8を用いることに より、 セラミック基板 2 1が熱膨張や冷却時に収縮した場合にも、 抵抗発熱体 2 2と外部端子 4 3との間に、 ずれを生じさせず、 良好な接続状態を維持すること ができるようにすることができる。 この場合にも、 外部端子 4 3と固定具 4 8と は、 一体化されていてもよい。
このよう こ、 セラミック基板の半導体処理面の反対面側で、 上記導体層と上記 外部端子との接続、 または、 上記他の導体層と上記外部端子との接続が行われる ているため、 半導体処理面の温度均一性を確保することができる。 特にセラミツ クヒータを 1 0 0 °C以上に昇温した場合の温度均一性を改善することができる。 以上、 図 3〜6を用いて、 外部端子の接続方法を説明したが、 本発明で用いる 方法は、 パネを用いて外部端子を抵抗発熱体に圧着することにより、 接続を行う 方法であれば、 上記方法に限定されるものではない。
板状パネ 1 6やコイルバネ 4 4の材料としては特に限定されないが、 例えば、 炭素系、 シリコンマンガン系、 クロムバナジウム系の綱、 ステンレス綱、 ンコ ネル、 アルミニウム、 ニッケル、 銅等が挙げられる。
外部端子 2 3の材料も特に限定されず、 例えば、 ニッケル、 コバール等の金属 が挙げられる。
外部端子 2 3の形状は、 接触面の面積を大きくするため、 断面視 T字型のもの が好ましい。 また、 そのサイズは、 使用するセラミック基板 2 1の大きさ、 抵抗 発熱体 2 2の大きさ等によって適宜調整されるため特に限定されないが、 軸部分 の直径は 0 . 5 ~ 1 0 mm、 軸部分の長さは 3〜 2 0 mmが好ましい。
なお、 図 1に示したセラミックヒータでは、 セラミック基板を断熱リングを介 して支持容器に嵌め込んでいるが、 セラミック基板を支持容器の上に載置し、 ポ ルト等の連結部材を用い、 断熱部材等を介して支持容器の上面に固定することに より、 セラミックヒータを構成してもよい。
図 7は、 本発明の他の実施形態を示しすもので、 セラミック基板の内部に抵抗 発熱体が配設されたセラミックヒータの抵抗発熱体の近傍を模式的に示した部分 拡大断面図である。
図示はしていないが、 セラミック基板 3 1は、 図 1の場合と同様に、 円板形状 に形成されており、 抵抗発熱体 2 2は、 セラミック基板 3 1の内部に同心円状の パターンに形成されている。 また、 これら抵抗発熱体 2 2は、 その回路の両端の 真下にスルーホール 3 8が形成され、 袋孔 3 7が形成されることによりスルーホ ール 3 8が露出している。
そして、 図 3に示した場合と同様に、 この袋孔 3 7に露出したスルーホ ル 3 8に、 板バネ 1 6の弾力性を利用して外部端子 1 3が圧着され、 スルーホール 3 8を介して外部端子 1 3と抵抗発熱体 2 2との電気的な接続が行われている。 スルーホール 3 8は、 図 8に示すように、 底面に露出するように形成され、 袋 孔が形成されていなくてもよレ、。 また、 図 9に示すように、 スルーホール 3 8の 表面に N i層 3 9 aと A u層 3 9 とからなる非酸ィ匕性金属層 3 9を形成し、 こ の非酸化性金属層 3 9を介して接続させてもよい。 この場合、 非酸化性金属層 3 9は、 スパッタリングやめつき処理等により形成することが きるが、 このよう なめつき処理等を施す前に、 スルーホール表面の研磨等を行い、 酸化物層等を除 去する.ことが望ましい。 * 上述のように、 上記セラミックヒータでは、 金属バネ （板パネ 1 6、 コイノレバ ネ 4 4 ) の弾性力を利用し、 上記抵抗発熱体の端部に、 直接またはスルーホール に外部端子を圧着することにより、 抵抗発熱体端部と外部端子の接続が行われて いる。 従って、 ろう材等を用いた場合のように、 ろう材等の劣化により、 外部端 子と導体層との接続不良が発生することはなく、 長期間に渡って良好な接続状態 を維持することができる。 '
スルーホーノレ 3 8は、 タングステン、 モリプデン等の金属、 または、 これらの 炭化物等からなり、 その直径は、 0 . 1〜 1 0 mmが望ましい。 断線を防止しつ つ、 クラックや歪みを防止することができるからである。
袋孔 3 7のサイズとしては特に限定されず、 丁度、 外部端子 1 3の頭の部分を 挿入することができる大きさであればよい。
本発明において、 抵抗発熱体は、 貴金属 （金、 銀、 白金、 パラジウム〉 、 鉛、 タングステン、 モリブデン、 ュッケル等の金属、 または、 タングステン、 モリブ デンの炭化物等の導電性セラミックからなるものであることが望ましい。 抵抗値 を高くすることが可能となり、 断線等を防止する目的で厚み自体を厚くすること ができるとともに、 酸化しにくく、 熱伝導率が低下しにくいからである。 これら は、 単独で用いてもよく、 2種 上を併用してもよレ、。
また、 抵抗発熱体は、 セラミック基板全体の温度を均一にする必要があること 力 ら、 図 1に示すような同心円形状のパターンや同心円形状のパターンと屈曲線 形状のパターンとを組み合わせたものが好ましい。 また、 抵抗発熱体の厚さは、 1〜5 0 μ πιが望ましく、 その幅は、 5〜 2 O mmが望ましい。
抵抗発熱体の厚さや幅を変化させることにより、 その抵抗値を変化させること ができるが、 この範囲が最も実用的だからである。 抵抗発熱体の抵抗値は、 薄く、 また、 細くなるほど大きくなる。
.なお、 抵抗発熱体を内部に設けると、 加熱面 2 1 aと抵抗発熱体 2 2との距離 が近くなり、 表面 温度の均一性が低下するため、 抵抗発熱体 2 2自体の幅を広 げる 、要がある。 また、 セラミック基板の内部に抵抗発熱体 2 2を設けるため、 窒化物セラミック等との密着性を考慮する必要性がなくなる。
抵抗発熱体は、 断面が方形、 楕円形、 紡錘形、 蒲鋅形状のいずれでもよいが、 偏平なものであることが望ましレ、。 偏平の方が加熱面に向かって放熱しやすいた め、 加熱面への熱伝搬量を多くすることができ、 加熱面の温度分布ができにくい からである。
なお、 抵抗発熱体ば螺旋形状でもよい。
セラミック基板の底面または内部に抵抗発熱体を形成するためには、 金属や導 電性セラミックからなる導体ペーストを用いることが好ましい。
即ち、 図 1、 2に示すようにセラミック基板 2 1の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 2 1を製造した後、 その表面 に上記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。 一 方、 図 4に示すようにセラミック基板 3 1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上記導体ペースト層を形成した 、 グリーンシートを積 層、 焼成することにより、 内部に抵抗突熱体を作製する。
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粒子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。
上記金属粒子や導電性セラミック粒子の材料としては、 上述したものが挙げら れる。 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〜： Ι Ο Ο μ mが好ましい。 0 . 1 μ πι未満と微細すぎると、 酸化されやすく、 一方、 1 0 0 At mを超えると、 焼結しにくぐなり、 抵 値が大きくなるか である。
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。 上記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、 フエノ ール樹脂等が挙げられる。 また、 溶剤としては、 例えば、 イソプロピルアルコー ル等が挙げられる。 増粘剤としては、 セルロース等が挙げられる。
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、 上記 導体ペースト中に上記金属粒子のほかに金属酸ィ匕物を添加し、 上 金属粒子およ ぴ上記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 より密着させることができる。
上記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。
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 20 3) 、 アルミナ、 イットリアおょぴ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。
上記酸化鉛、 酸化亜鉛、 シリカ、 酸化ホウ素 （B 20 3) 、 アルミナ、 イット リァ、 チタニアの割合は、 金属酸化物の全量を 1 0 0重量部とした場合、 重量比 で、 酸化 が 1〜1 0、 シリカが 1〜 3 0、 酸化ホウ素が 5〜 5 0、 酸化亜口、が 2 0〜7 0、 アルミナが 1〜 1 0、 イットリアが 1〜5 0、 チタニアが 1〜 5 0 であって、 その合計が 1 0 0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。
上記金属酸ィヒ物の金属粒子に対する添加量は、 0 . 1重量％以上 1 0重量％未 満が好ましい。 また、 このような構成の導体ぺ 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、 1〜4 5 ιη Ω /口が好ましい。
面積抵抗率が 4 δ πι Ω Ζ口を超えると、 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 1 0重量％以上であると、 面積 抵抗率が 5 Ο ιη Ω Ζ口を超えてしまい、 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。
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 , 1〜1 0 μ πιが好ましい。
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 等が挙げられる。 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。 ，
このように本発明の半導体製造 '検査装置を構成するセラミック基板に抵抗発 熱体が設けられた場合には、 ヒータとしての機能を有するため、 シリコンウェハ 等の被加熱物を所定の温度に加熱することができる。
本発明の半導体製造'検査装置を構成するセラミック基板 2 1、 3 1の材料は 特に限定されないが、 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。 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 二ゥム、 窒化ケィ素、 窒化ホ 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 ケィ素、 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。
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、 'ジルコニァ、 コージエライト、 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。
これらのセラミックの中では、 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望ましい。 熱伝導率が高いからである。
また、 窒ィ匕物セラミックの中では窒化アルミニウムが最も好適である。 熱伝導 率が 1 8 O Wノ m · Kと最も高いからである。，
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、 C a O、 Y 20 3、 N a 20、 L i 20、 R b 20が好ましい。 これらの含有量としては、 0 . 1〜1 0重量0 /0 が好ましい。 また、 アルミナを含有していてもよい。
本発明の半導体製造 ·検査装置を構成するセラミック基板は、 明度が J I S Z 8 7 2 1の規定に基づく値で N 6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、 サーモピュアにより、 正確な表面温度測定が可能となる。 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 1 0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 1 0分割し、 Ν Ο〜Ν 1 0の記号で表示したものである。
そして、 実際の測定は、 N 0〜N 1 0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。
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 1 0 0 ~ 5 0 0 0 p p m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。
非晶質のカーボンとしては、 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、 グラフア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 （窒化ガス、 アルゴンガス） 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、 このアタリ 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 とができる。
上記セラミック基板は、 円板形状であり、 直径 2 0 O mm以上が望ましく、 2 5 0 mm以上が最適である。
半導体装置に用いられ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。
上記セラミック基板の厚さは、 5 0 mm以下が好ましく、 2 0 mm以下がより 好ましい。 また、 l〜5 mmが最適である。
厚みは、 薄すぎると高温での反りが発生しやすく、 厚すぎると熱容量が大きく なり過ぎて昇温降温特性が低下するからである。
また、 上記セラミック基板の気孔率は、 0または 5 %以下が望ましい。 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。
本発明の半導体製造 ·検査装置で用いるセラミック基板は、 1 5 0 °C以上で使 用することができるが、 2 0 0 以上で使用することが望ましい。
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。
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 . 5 mm以下がよい。 このような構成によつ 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ェハの加熱面の温度分布が 小さくなるのである。
上記熱電対としては、 例えば、 J I S— C—1 6 0 2 ( 1 9 8 0 ) 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。
本発明の半導体製造 ·検査装置の具体例としては、 例えば、 静電チャック、 ゥ ェハプローバ、 ホットプレート、 サセプタ等が挙げられる。
上記セラミックヒータ （ホットプレート） 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、 シリコンウェハ等の 被加熱物を所定の温度に加熱することができる。
本発明の半導体製造 ·検査装置を構成するセラミック基板の内部に静電電極を 毂けた場合には、 静電チヤックとして機能する。
上記静電電極は、 例えば、 貴金属 （金、 銀、 白金、 パラジウム） 、 鉛、 タンダ ステン、 モリブデン、 ニッケル等の金属、 または、 タングステン、 モリブデンの 炭化物等の導電性セラミックからなるもの等が挙げられる。 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。
図 1 0 ( a ) は、 静電チャックを構成す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。 ^の静電チヤック 6 0では、 セラミック基板 6 1の内部にチヤック.正負極静電層 6 2、 6 3が埋設され、 それぞれスルーホール 6 8 0と接続され、 その電極上に セラミック誘電体膜 6 4が形成されている。 . . .
また、 セラミック基板 6 1の内部には、 抵抗発熱体 6 6とスルーホール 6 8と が設けられ、 シリコンウェハ 2 9を加熱することができるようになつている。 な お、 セラミック基板.6 1には、 必要に応じて、 R F電極が埋設されていてもよレ、。 また、 図示はしていないが、 スルーホール 6 8の下部には、 スルーホール 6 8 を.露出させる袋孔が設けられており、 このセラミック基板 3を支持容器に配設し た場合には、 袋孔に露出したスルーホール 6 8に、 図 7に示したセラミックヒー タの場合と同様に、 板パネの弾性力を利用して、 外部端子が圧着されることによ り、 外部電源との接続が図られるようになつている。
また、 （b ) に示したように、 静電チャック 6 0は、 通常、 平面視円形状に形 成されており、 セラミック基板 6 1の内部に （b ) に示した半円弧状部 6 2 aと 櫛黹部 6 2 bとからなるチャック正極静霉層 6 2と、 同じく半円弛状部 6 3 aと 櫛歯部 3 3 bとからなるチャック負極静電層 6 3とが、 互いに櫛歯部 6 2 b、 6 3 bを交差するように対向して配置されている。 '
この静 ¾チャックを使用する場合には、 チャック正極静電層 6 2とチャック負 極静電層 6 3とにそれぞれ直流電源の +側と一側を接続し、 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ェハが静電的に吸着さ れることになる。
図 1 1および図 1 2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 1 1に示す静電チャック 7 0では、 セラミック基板 7 1の 内部に半円形状のチャック正極静電層 7 2とチャック負極静電層 7 3が形成され ており、 図 1 2に示す静電チャック 8 pでは、 セラミック基板 8 1の内部に円を 4分割した形状のチャック正極静電層 8 2 a、 8 2 bとチャック負極静電層 8 3 a、 8 3 bが形成されている。 また、 2枚の正極静電層 8 2 a、 8 2 bおよぴ 2 枚のチヤック負極静電層 8 3 a、 8 3 b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。 本発明の半導体製造 ·検查装置を構成するセラミック基板の表面にチヤックト ップ導体層を設け、 內部にガード電極やグランド電極を設けた場合には、 ウェハ プローバとして機能する。
図 1 3は、 上記ウェ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 1 4は、 その平面図であり、 図 1 5は、 図 1 3に示 したセラミック基板における A— A線断面図である。
このウェハプローパでは、 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 8が形成されるとともに、 溝 8の一部にシリコンウェハを吸引するための 複数の吸引孔 9が設けられており'、 溝 8を含むセラミック基板 3の大部分にシリ コンウェハの電極と接続するためのチャックトツプ導体層 2が円形状に形成され ている。
一方、 セラミック基板 3の底面には、 シリコンウェハの温度をコントロールす るために、 図 1に示したような平面視同心円形状の抵抗発熱体 5 1が設け,られて いる。 このウェハプローバを支持容器に設置した場合には、 図 2に示した場合と 同様に、 啄パネの弾性力を利用して、 抵抗発熱体 5 1の両端に外部端子が圧着さ れ、 電源との接続が図られるようになつている。
また、 セラミック基板 3の内部には、 ストレイキャパシタゃノイズを除去する ために図 1 5に示したような格子形状のガード電極 6とグランド電極 7 (図示せ ず） とが設けられている。 なお、 符号 5 2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 5 2をガード電極 6の内部に形成しているのは、 ガ 一ド電極 6を挟んだ上下のセラミック基板 3をしつかりと接着させるためである。 このような構成のウェハプローバでは、 支持容器に収められたセラミック基板 の上に集積回路が形成されたシリコンウェハを载置し、 このシリコンウェハにテ スタピンを持つプローブカードを押しつけ、 加熱、 冷却しながら電圧を印加して 導通テストを行うことができる。
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、 セラミックヒ —タの製造.方法について説明する。
まず、 セラミック基板の底面に抵抗発熱体を有するセラミックヒータの製造方 法について説明する （図 1、 2参照） 。
( 1 ) セラミック基板の製造工程 ' · . 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ツトリア等の 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 一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 晶質ゃ結晶質のカーボンを添加してもよい。
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 2 1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。 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 2 1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、 1 0 0 0〜2 5 0 である。 次に、 セラミック基板に、 必要に応じて、 図示はしないが、 シリコンウェハを 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 ンウェハを運搬等 するための フターピンを挿入する貫通孔となる部分、 熱電対などの測温素子を 埋め込むための有底孔となる部分等を形成する。
( 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、 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 2 2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。 ，
( 3 ) 導体ペーストの焼成
セラミック基板 2 1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 2 1の底面に焼 き付け、 抵抗発熱体 2 2を形成する。 加熱焼成の温度は、 5 0 0〜1 0 0 0 °C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、 セラミツ ク基板おょぴ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。
( 4 ) 金属被覆層の形成
抵抗発熱体 2 2表面には、 金属被覆層 （図示せず） を設けることが望ましい。 上記金属被覆層は、 電 Λ？めつき、 無電解めつき、 スパッタリング等により形成 することができるが、 暈産性を考慮すると、 無電解めつきが最適である。
( 5 ) 端子等の取り付け
抵抗発熱体 2 2の回路の端部には、 外部端子 2 3を半田等により取り付けるこ とはせず、 外部端子は、 後述する方法で支持容器に取り付ける。 また、 上記有底 孔に熱電対を揷入し、 ポリイミド等の耐熱樹脂、 セラミックで封止する。 ( 6 ) 次に、 支持容器 1 2を用意し、 図 2に示したように、 この支持容器 1 2 に中板 1 5等を取り付けた後、 この中板 1 5に板パネ 1 6およぴ外部端子 2 2を 取り付け、 外部端子 1 3から延びたリード線 1 7を貫通孔 1 4 aを介して外部に 引き出すとともに、 その他の治具等の配設を行う。
( 7 ) この後、 このような抵抗発熱体 2 2を有するセラミック基板を、 断熱リ ング 1 1を介して図 1、 2に示した支持容器 1 2に取り付けることにより、 外部 端子 1 3と抵抗発熱体 2 2の端部 2 2 aとの接続を行うことができる。
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ヤッグ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 ことによりウェハプローバを製造することができる。
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つき法を用いることができ、 これらを併用してもよレ、。 次に、 本発明の半導体製造 ·検査装置の製造方法の他の一例として、 上記ヒー タとは構成の異なるセラミックヒータの製造方法について説明する。
図 1 6 ( a ) 〜 （c ) は、 セラミック基板の内部に抵抗発熱体を有するセラミ ックヒータの製造方法を模式的に示した断面図である。
( 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、 必要に応じて、 イットリア等の焼結助剤を加えてもよい。 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。
また、 バインダとしては、 アクリル系パインダ、 ェチノレセ^^ロース、 プチ セ ΰソルプ、 ポリビュ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—テルビネオール、 グリコールから選ばれる少なくと も 1種が望ましい。
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 5 0の厚さは、 0 . l〜5 mm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、 シリコンウェハを支持する ための支持ピンを挿入する貫通孔となる部分、 シリコンウェハを運搬等するため のリフターピンを揷入する貫通孔となる部分、 熱電対などの測温素子を埋め込む ための有底孔となる部分、 抵抗発熱体を外部端子と接続するためのスルーホール となる部分 3 8 0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。
( 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 5 0上に、 金属ペーストまたは導電性セラミックを含む導体べ ーストを印刷し、 導体ペースト層 2 2 0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。
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 . l〜5 /z mが好ましい。 平均粒子が 0 . l /^ rn未満である力 \ 5 μ ΐηを超え ると、 導体ペーストを印刷しにくいからである。
このような導体ぺー'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 8 5〜8 7重量部；アクリル系、 ェチルセルロース、 ブチルセ口ソルブ、 ポ リビュルアルコールから選ばれる少なくとも 1種のパインダ 1 . 5〜 1 0重量部 ；および、 α—テルビネオール、 グリコールから選ばれる少なくとも 1種の溶媒 を 1 . 5 1 0重量部を混合した組成物 （ペースト） が挙げられる。
( 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 5 0を、 上記 （2 ) の工程で作製した導体ペースト層 2 2 0を印刷したグリーンシ ート 5 0の上下に積層する （図 1 6 ( a ) ) 。
このとき、 上側に積層するグリーンシート 5 0の数を下側に積層するグリーン シート 5 0の数よりも多くして、 抵抗発熱体 2 2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 5 0の積層数は 2 0〜5 0枚が、 下側のグ リーンシート 5 0の積層数は 5〜2 0枚が好ましい。
( 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 5 0および内部 © 導体ペーストを焼結させ、 セラミ ク基板 3 1を作製する （図 1 6 ( b ) ) 。 加熱温度は、 1 0 0 0〜 2 0 0 0 °Gが好ましく、 加圧の圧力は、 1 0〜 2 0 M P a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。
得られたセラミック基板 3 1に、 測温素子を揷入するための有底孔 （図示せず ) や、 外部端子を挿入するための袋孔 3 7等を設ける （図 1 6 ( c ) ) 。 有底孔 およぴ袋孔 3 7は、 表面研磨後に、 ドリル加ェゃ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。
袋孔 3 7より露出したスルーホール 3 8に、 外部端子を用いてろう付けするこ とはせず、 図 7に示したように、 スルーホール 3 8に外部端子 1 3を接触させる ことにより、 外部端子と抵抗発熱体との接続を行う。
( 5 ) この後、 支持容器 1 2を用意し、 この支持容器 1 2に中板 1 5を取り付 けた後、 この中板 1 5に板パネ 1 6および外部端子 1 3を取り付け、 外部端子 1 3から延びたリード線 1 7を貫通孔 1 4 aを介して外部に引き出す。
( 6 ) この後、 このような抵抗発熱体を有するセラミック基板を、 断熱リング 1 1を介して図1、 2に示した支持容器 1 2に取り付けることにより、 外部端子 1 3と抵抗発熱体 2 2の端部 2 2 aとの接続を行うことができる。
上記セラミックヒータでは、 その上にシリコンウェハ等を載置する力 \ または、 シリコンウェハ等を支持ピンで保持させた後、 シリコンウェ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。 .
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ダランド電極を設ける ことによりウェハプローパを製造することができる。
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つき法を用 いることができ、 これらを併用してもよい。 発明を寒施するための最良の形態
以下、 本発明をさらに詳細に説明する。
(実施例 1) セラミックヒータの製造
(1) 窒化アルミニウム粉末 （トクャマ社製、 平均粒径 1. 1 μηι) 100重 量部、 酸化ィットリウム （Y 2 O 3：イットリア、 平均粒径： 0. 4 m) 4重 量部、 アクリルパインダ 12.重量部おょぴアルコールからなる組成物のスプレー ドライを行い、 顆粒状の粉末を作製した。
(2) 次に、 この顆粒状の粉末を金型に入れ、 平板状に成形して生成形体 （グ リーン） を得た。
(3) 加工処理の終わった生成形体を温度： 1800°C、 圧力： 20 MP aで ホットプレスし、 厚さが 3 mmの窒化アルミニウム焼結体を得た。
次に、 この焼結体から直径 21 Ommの円板体を切り出し、 セラミック性の板 状体 （セラミック碁板 21) とした。
次に、 この板状体にドリル力卩ェを施し、 シリコンウェハのリフターピンを挿入 する貫通孔となる部分、 熱電対を埋め込むための有底孔となる部分 （直径： 1. lmm, 深さ ： 2mm) 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状とした。
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 德カ化学研究所製のソルべスト P S 603 Dを使用した。
この導体ペーストは、 銀一鉛ペーストであり、 銀 100重量部に対して、 酸ィ匕 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. 5/zmで、 リン片状のもの であった。
(5) 次に、 導体ペーストを印刷した焼結体を 780°C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 22 を形成した。 銀一鉛の抵抗発熱体 2 2は、 厚さが 5 μπι、 幅 2. 4mm、 面積抵 抗率が 7. 7πιΩ /口であった。
(6) 硫酸ニッケル 80 gZl、 次亜リン酵ナトリウム 24 g/l、 酢酸ナト リウム 1 2 g/ 1、 ほう酸 8 gZl、 塩化アンモニゥム 6 g/ 1の濃度の水溶液 力^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、 銀一 鉛の抵抗発熱体 22の表面に厚さ 1 μ mの金属被覆層 220 (二ッケル層） （図 示せず） を析出させた。
(7) 温度制御のための熱電対を有底孔に揷入し、 ポリイミ ド樹脂を充填し、 1 9 0 で 2時間硬化させた。
(8) 次に、 支持容器 1 2を用意し、 この支持容器 1 2に中板 15を取り付け た後、 この中板 1 5に板パネ 1 6および外部端子 2 2を取り付け、 外部端子 1 3 から延びたリード線 1 7を貫通孔 1 4 aを介して外部に引き出す。
(9) この後、 このような抵抗発熱体 22を底部に有するセラミック基板 2 1 を、 断熱リング 1 1を介して図 1、 2に示した支持容器 1 2に取り付けることに より、 外部端子 1 3と抵抗赛熱体 2 2の端部 22 aとの接続を行い、 セラミック ヒータの製造 （組み立て） を終了した。
(実施例 2) セラミックヒータ （図 1 6参照）
(1) 窒化アルミニウム粉末 （トクャマ社製、 平均粒径： 1. Ι μχα) 1 00 重量部、 酸化ィットリウム （Υ203：イットリア、 平均粒径： 0. 4 μ ιη) 4 重量部、 アクリルバインダ 1 1. 5重量部、 分散剤 0. 5重量部おょぴ 1ーブタ ノールとエタノールとからなるアルコール 5 3重量部を混合したペーストを用い、 ドクターブレード法により成形を行って、 厚さ 0. 4 7mmのグリーンシート 5 0を作製した。
(2) 次に、 このグリーンシート 50を 8 0°Cで 5時間乾燥させた後、 シリコ ンゥェハを運搬等するリフターピンを揷入するための貫通孔となる部分、 スルー ホールとなる部分 3 8 0等をパンチングにより形成した。
(3) 平均粒子径 1 πιのタングステンカーバイト粒子 1 0 0重量部、 アタリ ル系バインダ 3. 0重量部、 α—テルビネオール溶媒 3. 5重量部および分散剤 0. 3重量部を混合して導体ペースト Aを調製した。
平均粒子径 3 mのタングステン粒子 100重量部、 ァクリル系バインダ 1. 9重量部、 α—テルビネオール溶媒 3: 7重量部および分散剤 0. 2重量部を混 合して導体ペースト Βを調製した。
この導体ペースト Αをグリーンシート上にスクリーン印刷で印刷し、 抵抗発熱 体 22用の導体ペースト層 220を形成した。 印刷パターンは、 図 1に示したよ うな同心円パターンとし、 導体ペースト層の幅を 1 Omm、 その厚さを
とした。 また、 スルーホールとなる部分 380に導体ペース ト Bを充填した。 上記処理の終わったグリーンシートに、 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） に 37枚、 下側に 13枚、 130°C、 8MP aの 圧力で積層した （図 16 (a) ) 。 ，
(4) 次に、 得られた積層体を窒素ガス中、 600°Cで 5時間脱脂し、 189 0T、 圧力 15MP aで 10時間ホットプレスし、 厚さ 3 mmの窒化アルミニゥ ム焼結体を得た。 これを 23 Ommの円板状に切り出し、 内部に厚さ 6 /zm、 幅 1 Omm (ァスぺク ト比： 1666) の抵抗発熱体 22およびスルーホール 38 を有するセラミック基板 31とした （図 16 (b) ) 。
(5) 次に、 （4) で得られた板状体を、 ダイヤモンド砥石で研磨した後、 マ スクを載置し、 ガラスビーズによるブラスト処理で表面に熱電対のための有底孔 を設けた。
(6) さらに、 スルーホール 38の真下を、 ドリルでえぐり取って直径 3. 0 mm、 深さ 0. 5mmの袋孔 37を形成し、 スルーホール 38を露出させた （図 16 (c) ) 。
(7) 温度制御のための複数の熱電対を有底孔に埋め込み、 ポリイミ ド樹脂を 充填し、 190 °Cで 2時間硬化させた。
(8) この後、 支持容器 12を用意し、 この支持容器 12に中板 1 5を取り付 けた後、 この中板 15に板バネ 16、 および、 袋孔 37の直径とほぼ同じ大きさ の直径である接続部を有する外部端子 13を取り付け、 外部端子 13から延びた リード線 17を貫通孔 14 aを介して外部に引き出す。
(9) 次に、 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 31を、 断熱リング 1 1を介して図 1、 2に示した支持容器 12に取り付けることにより、 外部端子が袋孔に露出したスルーホールに圧着され、 これにより抵抗発熱体と外 部端子の接続が行われ、 セラミックヒータの製造 （組み立て） を終了する。
(実施例 3)
スルーホールが露出した形態のセラミック基板を製造し、 露出したスルーホー ル表面に研磨処理等を施した後、 以下の条件でニッケルめっき、 金めつきを施し たほかは、 実施例 2と同様にして、 セラミックヒータを製造した。
研磨後のスルーホール表面を、 塩化ニッケル 30 gZl、 次亜リン酸ナトリウ ム 10 g/ 1、 タエン酸ナトリウム 10 gZlを含む pHが 5の無電解ニッケル めっき液に 20分間浸漬して、 スルーホール開口部に厚さが 5 μιηのニッケルめ つき層 39 aを形成し、 さらに、 シアン金カリウム 2 gZl、 塩化アンモニゥム 75 g/ クェン酸ナトリウム 50 g/1、 次亜リン酸ナトリウム 1 O gZl を含む無電解めつき浴に 93 で 23秒間浸漬し、 厚さ 0. 03 mの金めつき 層 39 bを形成した。
(比較例 1〜 2 )
抵抗発熱体端部と外部端子との接続を、 Au/N i合金 （Au ： 82%、 N i ： 18%) からなるろう材を用い、 980°Cで加熱リフローすることにより行つ た以外は、 実施例 1、 2と同様にして抵抗 熱体を有するセラミック基板を製造 した。 なお、 比較例 2では、 袋孔より露出したスルーホールに外部端子をろう付 けした。
この後、 この外部端子が接続されたセラミック基板を断熱リング 1 1を介して 支持容器 12に取り付け、 リ一ド線やその他の配線を底板 14の貫通孔 14 aよ り引き出し、 セラミックヒータの製造を終了した。
(比較例 3 )
スルーホールを形成しなかった以外は、 実施例 2の （1) 〜 （5) と同様の方 法で、 セラミック基板を製造した後、 このセラミック基板の半導体処理面側を研 削加工して、 抵抗発熱体の端部を含む領域を露出させ、 露出した抵抗発熱体の表 面に、 実施例 1の （6) と同様の方法で、 金属被覆層を形成した。
この後、 特開平 3— 230489号に開示されている方法で、 板パネ状の外部 端子を抵抗 I熱体の端部に押し当てて接続した。
また、 熱電対を有底孔に埋め込み、 ポリイミド樹脂を充填し、 1 9 0 °Cで 2時 間硬化させた。
次に、 このような外部端子が接続されたセラミック基板を支持容器に取り付け、 外部端子から延びたリード線を外部に引き出すことにより、 セラミックヒータの 製造 （組み立て） を終了した。
このようにして得られた実施例 1〜 3およぴ比較例 1〜 3に係るセラミックヒ ータを、 2 5 °Cで一定時間保った後、 4 5 0 °Cに昇温して一定時間保ち、 再ぴ冷 却して 2 5 °Cに保つ工程を 1 0 ΟΌ回繰り返すヒートサイクル試験を行い、 外部 端子と抵抗発熱体との接続状態を調査した。
その結果、 実施例 1〜 3に係るセラミックヒータでは、 全ての接続部分は良好 な接続状態を保っており、 接続性に問題はなかったが、 比較例 1〜 2に係るセラ ミックヒータでは、 ろう材の劣化が始まっており、 脱落した。
また、 実施例 1〜 3および比較例 3に係るセラミックヒータ ついて、 3 0 0 °Cまで畀温し、 セラミック基板の半導体処理面の最高温度と最低温度の差をサー モビユアで測定した。
温度差は、 実施例 1で 5 °C、 実施例 2で 6 °C、 実施例 3では 6 °Cと小さかった が、 比較例 3では、 1 5 °Cと大きく、 特に、 外部端子周辺の温度が著しく低いも のとなつていた。
これは、 外部端子を伝ってセラミック基板の熱が逃散しているためであると考 えられた。
さらに、 実施例 1、 2および比較例 3に係るセラミックヒータについて、 2 5 ¾で一定時間保った後、 4 5 CTCに昇温して一定時間保ち、 再び冷却して 2 5 °C に保つ工程を 5 0 0 0回繰り返すヒートサイクル試験を行い、 外部端子と導体層 との接触部分を光学顕微鏡で観察したところ、 実施例 1および比較例 3では、 外 部端子と導体層との接触部分が磨り減っていた。
し力 し、 実施例 2のように、 外部端子と導体層との接触が袋孔 （凹 ） 内で行 われている場合は、 外部端子が固定されているため、 外部端子と導体層との接触 部分が磨り減っていなかった。 産業上利用の可能性
以上説明したように本発明の半導体製造♦検查装置によれば、 セラミック基板に 形成された導体層と外部端子との揆続は、 弾性体の弾性力等を利用し、 上記導体 '層等に上記外部端子を圧着せしめることにより行われている。 従って、 ろう材等 を介して外部端子を接着した場合のように、 ろう材等の劣化により、 外部端子と 導体層との接続不良が発生するこ-とはなく、 長期間に渡って良好な接続状態を維 持することができる。 また、 導体層と外部端子との接続が両者を接触させること こより行われているため、 支持容器よりセラミック基板を容易に取り外すことが できる。

Claims

請求の範囲
1 . その表面または内部に導体層が形成されたセラミック基板と支持容器とか らなり、 前記導体層に外部端子が接続されてなる半導体製造 ·検査装置であって、 前記導体層と前記外部端子との接続は、 前記導体層に前記外部端子を圧着せし めることにより、 または、 前記導体層に接続された他の導 層に前記外部端子を 圧着せしめることにより行われていることを特徴とする半導体製造 ·検査装置。
2 . 前記導体層と前記外部端子との接続、 または、 前記他の導体層と前記外部 端子との接続は、 弾性体の弾性を利用して行われる請求の範囲 1に記載の半導体 製造 ·検査装置。
0
3 . 前記導体層と前記外部端子との接続、 または、 前記他の導体層と前記外部 端子との接続は、 非酸化性金属層を介してなされる請求の範囲 1または 2に記载 の半導体製造 ·検査装置。
4. .前記セラミック基板の半導体処理面の反対面側で、 前記導体層と前記外部 端子との接続、 または、 前記他の導体層と前記外部端子との接続が行われる請求 の範囲 1〜 3のいずれか 1に記載の半導体製造.検査装置。
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