专利名称：陶瓷衬底和制造陶瓷衬底的处理的制作方法
技术领域：
本发明涉及主要在半导体工业中使用的陶瓷衬底，尤其，涉及适合用于加热板、静电夹具(electrostatic chuck)、晶片检测器等的陶瓷衬底，并且在耐热冲击性、热均匀性、夹具力等方面占有优势。
背景技术：
半导体是各种工业中都必需的极其重要的制品。例如，通过把单晶硅切片成预定厚度来制造硅晶片，然后在这个硅晶片上形成多个集成电路等元件来制造半导体芯片。
在制造这个半导体芯片的处理中，放在静电夹具上的硅晶片经受诸如蚀刻和CVD之类的各种处理，以形成导体电路、元件等。此时，要使用诸如用于沉积的气体或用于蚀刻的气体之类的腐蚀性气体；因此，要保护静电电极层不被这些气体腐蚀。由于还需要诱发吸附能力，所以通常使静电电极层喷镀陶瓷介质薄膜等。
作为这种陶瓷衬底，日本专利公报第279850号和日本专利公报第2513995号、JP Kokai Hei 11-74064等描述带有加热器的静电夹具，加热器通过堆叠印刷电路基板(green sheet)的处理来制造，在所述静电夹具上印制诸如钨(W)之类的金属膏。
然而，在通过这种处理制造的陶瓷衬底中，发生如下的问题当给予衬底热冲击时，在它们的导体层(诸如电阻加热元件)的边缘处开始产生裂缝或沿电阻加热元件产生高温区。
此外，在夹持力中产生分散，以致不可能得到足够的吸附能力。
对于内部电极或电阻加热元件，在高温处，电极之间或电阻加热元件之间的漏电流成为问题。
发明内容
发明人热衷于进行研究以解决上述问题。结果，发明人新近已经发现，通过使构成静电电极、RF电极和电阻加热元件的导体层的横截面边缘成为尖峰形状可以解决这些问题。因此，已经制造了本发明。
即，本发明是一种陶瓷衬底，所述陶瓷衬底包括形成在其中的导体层；其特征在于，导体层的边缘截面是尖峰形状的。
在本发明的陶瓷衬底中的上述导体层是电阻加热元件的情况中，本发明起加热板的作用。在上述导体层是静电电极的情况中，本发明起静电夹具的作用。
在陶瓷衬底中，希望导体层具有尖峰形状部分，该部分的宽度在0.1到200μm。
用于制造本发明的陶瓷衬底的处理的特征是在陶瓷印刷电路基板上印制导体层，在加热和加压力下，使印刷电路基板与另一印刷电路基板集成，然后烧结陶瓷粉末。
附图简述
图1是平面图，示意地示出使用本发明的陶瓷衬底的陶瓷加热器的一个例子。
图2是图1中示出的陶瓷加热器的部分放大截面图。
图3是截面图，示意地示出使用本发明的陶瓷衬底的静电夹具的一个例子。
图4是沿图3中示出的陶瓷加热器的A-A线取得的截面图。
图5是截面图，示意地示出使用本发明的陶瓷衬底的静电夹具的一个例子。
图6是截面图，示意地示出使用本发明的陶瓷衬底的静电夹具的一个例子。
图7是截面图，示意地示出使用本发明的陶瓷衬底的静电夹具的一个例子。
图8(a)到(d)是截面图，示意地示出用于制造在图5中示出的静电夹具的一部分处理。
图9是水平截面图，示意地示出构成根据本发明静电夹具的静电电极的形状。
图10是水平截面图，示意地示出构成根据本发明静电夹具的静电电极的形状。
图11是截面图，示意地示出把根据本发明的静电夹具配合到支撑外壳上的状态。
图12是截面图，示意地示出使用本发明的陶瓷衬底的晶片检测器。
图13是截面图，示意地示出在图12中示出的晶片检测器的保护电极。
图14是SEM照片，示出构成根据例子1的静电夹具的陶瓷衬底的毁坏部分。
符号的说明1、11、63陶瓷衬底2、22、32a、32b夹具正电极静电层3、23、33a、33b夹具负电极静电层2a、3a半圆部分2b、3b梳子齿形部分4陶瓷电介质薄膜5、12、25、61电阻加热元件6、13、18外接端子7金属线8 Peltier装置9硅晶片10陶瓷加热器14底部孔15通孔16、17、18经喷镀的通孔20、30、101、201、301、401静电夹具25a金属覆盖层35、36闭孔41支撑外壳42冷却剂出口43吸入管44冷却剂入口45隔热器62夹具顶部导体层65保护电极66接地电极66a非-电极形成区域
67槽68吸入孔501晶片检测器具体实施方式
本发明是一种陶瓷衬底，所述陶瓷衬底包括在其中形成的导体层，其特征在于，导体层的边缘部分是尖峰形状的。
在上述陶瓷衬底中的导体层是电阻加热元件的情况中，本发明起加热板的作用。在导体层是静电电极的情况中，本发明起静电夹具的作用。
希望在150℃或更高处使用本发明的陶瓷衬底，最希望在200℃或更高处使用。
在陶瓷衬底中，希望导体层具有尖峰形状的部分，该部分具有0.1到200μm的宽度，更希望具有宽度为5到100μm的尖峰部分。
在用于制造上述陶瓷衬底的处理中，最好采用下述处理在陶瓷印刷电路基板上印制导体层的处理，在加热和加压力下，使印刷电路基板与另外的印刷电路基板集成，然后烧结陶瓷粉末。
嵌入在本发明使用的陶瓷衬底中的导体层是用于诱导静电夹具的夹具力的电极(即，静电电极)情况中，电极的边缘是尖峰形状的，以致电场沿边缘集中。因此，可认为诱导出较大的夹具力。
分析热冲击为什么会产生裂缝的原因。传统印制处理等产生的导体层具有基本上矩形的截面，因此，具有垂直于晶片处理表面(用于加热、支撑或吸附半导体晶片的表面)的面。此外，导体层的热膨胀系数与构成陶瓷衬底的陶瓷的热膨胀系数不同。因此，如果使陶瓷衬底加热或冷却，就产生了使垂直于导体层的晶片处理表面的面与围绕该面的陶瓷分离的力。这个力很容易地引起裂缝的产生。
然而，在本发明的陶瓷衬底中，它的导体层没有垂直于晶片处理表面的面。结果，不容易产生裂缝。
沿电阻加热元件产生高温区域的原因是在电阻加热元件内部的下述部分中容易积累热量在垂直于晶片处理表面的面和水平于晶片处理表面的面之间的线交叉部分。为什么会引起这种热-积累现象的原因还不清楚。然而，可以假定，热是从垂直于晶片处理表面的面和水平于晶片处理表面的面两者发射和传播，以致这些热在线交叉部分中相互交错。
然而，本发明的陶瓷衬底没有垂直于晶片处理表面的面。因此，不会引起这种热积累现象，以致晶片处理表面的热均匀性更具优势。
此外，在陶瓷衬底中具有诸如电极(晶片检测器的保护电极和接地电极、静电夹具的电极、RF电极等)或电阻加热元件之类的导体层的情况中，如果存在垂直于导体层的晶片处理表面的面，则这些面相互面对。因此，在高温处容易产生漏电流。在本发明中，导体的一部分边缘是尖峰形状的。没有相互面对着的面。因此，在高温处不容易产生漏电流。
在150℃或更高的范围中，最好在200℃或更高的范围中，使用本发明的陶瓷衬底。
本发明的导体层可以是静电电极、电阻加热元件、RF电极，并且也可以是在晶片检测器中使用的保护电极或接地电极。
希望导体层具有尖峰形状部分，该部分宽度为0.1到200μm的。如果尖峰形状部分的宽度超过200μm，则使它的欧姆电阻值分散。另一方面，如果宽度小于0.1μm，则不会起到防止裂缝的作用。尖峰形状部分的最佳宽度是从5到100μm。尖峰形状部分的最佳曲率半径是从0.5到500μm。
在本发明的的陶瓷衬底中，希望最大细孔的孔直径是50μm或更小。希望它的孔隙率是5％或更小。还希望不存在细孔，或如果存在的话，则最大细孔的孔直径是50μm或更小。
如果不存在细孔，则在高温处的击穿电压特别高。相反，如果出现细孔，则断裂韧度变得高。因此，要根据所要求的特性来进行设计。
断裂韧度在存在细孔的基础上变高的原因不清楚，但是，假定该原因是基于细孔停止了裂缝的扩展。
在本发明中希望最大细孔的孔直径是50μm或更小的原因是如果孔直径超过50μm，则在高温处很难保持击穿电压特性，特别在200℃或更高处。
希望最大细孔的孔直径是10μm或更小。这是因为在200℃或更高处，弯曲(warp)量变得较小。
在烧结时，通过控制加压时间、压力和温度来调节最大细孔的孔隙率和孔直径，或通过诸如SiC和BN之类的添加剂来调节。因为SiC或BN能阻碍烧结，所以可以产生细孔。
当测量出最大细孔的孔直径时，制备5个样品。把它们的表面抛光成镜平面。用电子显微镜，用2000到5000的放大倍数对表面上的10个点照相。从照相得到的照片选择最大细孔直径，而定义50次拍摄的平均值作为最大细孔的孔直径。
通过Archimedes方法来测量孔隙率。这是一种这样的方法，把经烧结的产品压碎成块，把这些块放在有机溶液或汞中，以测量它们的体积，从它们的重量和体积得到这些块的真实精确的比重，并从该真实精确的比重和表观比重中计算孔隙率。
希望本发明的陶瓷衬底的直径为200mm或更大。特别希望直径为12英寸(300mm)或更大。这是因为具有这种直径的半导体晶片将成为下一代半导体晶片的主流。
希望本发明的陶瓷衬底的厚度是50mm或更小，特别希望是25mm或更小。
如果陶瓷衬底的厚度超过25mm，则陶瓷衬底的热容量太大了。特别当设置温度控制装置对衬底进行加热或冷却时，温度跟随特性因为大热容量而可能变成较差。
最佳的陶瓷衬底厚度是5mm或更小。偶然希望陶瓷衬底的厚度为1mm或更大。
不特别限定构成本发明的陶瓷衬底的陶瓷材料。这些材料的例子包括氮化物陶瓷、碳化物陶瓷以及氧化物陶瓷。
氮化物陶瓷的例子包括金属碳化物陶瓷，诸如氮化铝、氮化硅和氮化硼。
碳化物陶瓷的例子包括金属碳化物陶瓷，诸如碳化硅、碳化锆、碳化钽以及碳化钨。
氧化物陶瓷的例子包括金属氧化物陶瓷，诸如矾土、氧化锆、堇青石以及富铝红柱石。
可以单独使用这些陶瓷，或把它们的两个或多个组合来使用。
在这些陶瓷中间，较佳的是氮化物陶瓷和氧化物陶瓷。
在氮化物陶瓷中间，最佳的是氮化铝因为它的热传导性最高，即，180W/m·K。
最好陶瓷衬底包括重量在0.1到5％的氧。在这种情况下，例如，就容易进行氮化物陶瓷的烧结。因此，即使氮化物陶瓷包括细孔，由于这些细孔是彼此独立的，以致改进了击穿电压。
如果含量在0.1％重量以下，则不能够保持击穿电压。相反，如果含量超过5％重量，则氧在高温处的击穿电压特性变得较差，以致击穿电压也降低。如果氧含量超过5％重量，则热传导性降低，以致温度上升和温度下降特性变差。
例如，为了把氧结合到氮化物陶瓷中，一般在氧化氛中烧制氮化物陶瓷粉末，或把金属氧化物与氮化物陶瓷的配料粉末混合，然后烧结混合物。在氧化物陶瓷的情况下，用另外的氧化物和它混合，以制造复合氧化物。
金属氧化物的例子包括氧化钇(Y2O3)、矾土(Al2O3)、氧化铷(Rb2O)、氧化锂(Li2O)以及氧化钙(CaCO3)。
这些金属氧化物的百分比含量最好是从重量的0.1到20％。
在本发明中，陶瓷衬底最好包含5到5000ppm的碳。
通过结合碳可以使陶瓷衬底黑化。因此，当使用衬底作为加热器时，可以充分利用辐射热。
碳可以是无定形的或结晶的。当使用无定形碳时，可以防止在高温处的体积电阻率的降低。当使用结晶碳时，可以防止在高温处的热传导率的降低。因此，根据应用，结晶碳和无定形碳可以一起使用。碳含量最好是从50到2000ppm。
当把碳结合到陶瓷衬底中时，最好以如此的方式结合碳，即，它的光亮度将在根据JIS Z 8721的规则的一个值N4之下。具有这种亮度的陶瓷在辐射热容量和遮蔽(covering)特性方面是占优势的。
如下定义光亮度N理想黑色的亮度为0；理想白色的亮度为10；在黑色的亮度和白色的亮度之间逐步识别相应颜色的亮度的方式中，把相应的颜色分成10部分；分别通过符号N0到N10来表示各所产生的部分。
通过与相应于N0到N10的颜色信号进行比较来测量实际亮度。在这种情况中使小数第一位为0或5。
本发明的陶瓷衬底是在制造半导体或检验半导体的装置中使用的陶瓷衬底。特定装置的例子包括静电夹具、加热板(陶瓷加热器)以及晶片检测器。
在形成在陶瓷衬底内部的导体是电阻加热元件的情况中，可以使用陶瓷衬底作为陶瓷加热器(加热板)。
图1是平面图，示意地示出陶瓷加热器的一个例子，所述陶瓷加热器是本发明的陶瓷衬底的一个实施例。图2是部分地放大的截面图，示出在图1中示出的陶瓷加热器的一部分。
把陶瓷衬底11制造成盘形形式。在陶瓷衬底11内部，以同心圆的图案形成作为温度控制装置的电阻加热元件12。在这些电阻加热元件12的周围，连接相互接近的两个同心圆，以制造作为电路的一根线，通过喷镀的通孔19把成为输入/输出端子销的外接端子13连接到电路的两端。如在图2中所示，电阻加热元件12的两个边缘部分是尖峰形状的。因此，在陶瓷衬底11上不容易产生基于热冲击等原因的裂缝，并且在电阻加热元件12的边缘中也不会产生热-积累现象。此外，不产生在晶片处理表面中的温度分布，以致面的温度是均匀的。
如在图2中所示，在陶瓷衬底11上制造通孔15，并把支撑销26插入通孔15以支撑硅晶片9。通过支撑销26上下移动，有可能接收从传送机来的硅晶片9，把硅晶片9放在陶瓷衬底11的晶片处理表面11a上，并对硅晶片9加热；或在硅晶片9处于离开晶片处理表面11a约50到2000μm距离的状态下，支撑硅晶片9，然后对硅晶片9加热。在陶瓷衬底11的底部表面11a中制造安装诸如热电偶之类温度测量元件用的底部孔14。当使电流通过电阻加热元件12时，陶瓷衬底11得到加热，以致可以对诸如硅晶片之类的待加热产品均匀地加热。
在陶瓷加热器的情况中，把边缘具有尖峰形状部分的电阻加热元件放置在陶瓷衬底内部。如此，电阻加热元件具有本发明的优点。在将在以后描述的静电夹具或晶片检测器的情况中，可以把电阻加热元件放置在陶瓷衬底的底部表面上。在这种情况，把静电电极、保护电极、接地电极等的边缘部分制造成尖峰形状。如此，这些电极具有本发明的上述有利的效果。
在把电阻加热元件放置在陶瓷衬底内部的情况中，可以在安装陶瓷衬底的支撑外壳中制造冷却剂(例如空气)出口，作为冷却装置。在把电阻加热元件放置在陶瓷衬底内部的情况中，可以用多个层来制造每个电阻加热元件。在这种情况，可以形成各个层的图案，使它们互补。当从加热表面观看时，在任何一个层上都希望形成图案。例如，希望具有交错排列的一种结构。
希望用诸如贵金属(金、银、铂和钯)、铅、钨、钼、镍之类的金属；以及诸如碳化钨和碳化钼之类的导电陶瓷来制造电阻加热元件。它们可以使欧姆电阻值高，使其本身的厚度大，以防止元件-断开等，而且不容易被氧化。还不容易使热传导性降低。可以单独使用它们，或以两个或多个的组合使用。
由于必须使整个陶瓷衬底的温度均匀，所以电阻加热元件最好具有如图1中所示的同心圆的图案，或具有同心圆图案和弯曲线图案的组合。电阻加热元件的厚度最好是从1到50μm，并且它的宽度最好是从5到20mm。电阻加热元件最好具有宽度为0.1到200μm的尖峰形状部分。
通过改变电阻加热元件的厚度或宽度，可以改变它的欧姆电阻值；然而，最实用的是上述范围。当电阻加热元件变成更薄或更窄时，电阻加热元件的欧姆电阻值变得更大。
如果把电阻加热元件放置在内部，则加热表面和电阻加热元件之间的距离变得接近，以致表面的温度均匀性变差。因此，必须使电阻加热元件本身的宽度增宽。由于把电阻加热元件放置在陶瓷衬底的内部，所以不需要考虑这个元件对于陶瓷衬底的粘合性。
电阻加热元件的截面可以是矩形的、椭圆形的、纺锤形的或半圆柱形的。希望该截面是扁平的。希望电阻加热元件的边缘部分是尖峰形状的。这是因为，如果该部分是扁平的，则容易把热辐射到加热表面，以致可以使辐射到加热表面的热量较大。因此，不容易在加热表面中形成温度分布。电阻加热元件的形状可以是螺旋形的。
当在陶瓷衬底内部形成电阻加热元件时，希望在从衬底的底部向上延伸到衬底厚度的60％的区域内形成电阻加热元件。这是因为除去了加热表面中的温度分布以致可以对半导体晶片均匀地加热。
可以直接把诸如半导体晶片之类待加热的物体放置在加热表面上，然后加热。可以保持产品离开加热表面约50到200μm，然后加热。
为了在用于本发明的半导体装置的陶瓷衬底的底部表面上，或陶瓷衬底内部形成电阻加热元件，最好使用包含膏的导体，所述膏包括金属或导电陶瓷。
即，在陶瓷衬底的底部表面上形成电阻加热元件的情况中，通常执行烧结以产生陶瓷衬底，然后在陶瓷衬底的表面上形成一层包含膏的导体，并烧结而产生电阻加热元件。
另一方面，如在图1和2中所示，在陶瓷衬底12的内部形成电阻加热元件12的情况中，在印刷电路基板上形成包括膏的一层导体，然后在加热和压力下，使印刷电路基板与其它印刷电路基板集成，以产生印刷电路基板的叠层。此时，通过对叠层加热直到一定温度，在该温度中干燥之后包含膏的导体易于在某种程度上变形，可以形成具有尖峰形状的包含膏的导体层。此后，烧结叠层以制造在陶瓷衬底内部的电阻加热元件，所述电阻加热元件的边缘具有尖峰形状部分。
不限制包含膏的导体。最好，包含膏的导体包括树脂、溶剂、增稠剂等，以及金属粒子或导电陶瓷粒子，以保证导电性。
金属粒子或导电陶瓷粒子的材料可以是上面所述的那些。金属粒子或导电陶瓷粒子的粒子直径最好是从0.1到100μm。如果直径太小，即在0.1μm以下，则这些粒子容易被氧化。另一方面，如果直径超过100μm，则不容易烧结这些粒子，以致欧姆电阻值变成较大。
金属粒子的形状可以是球形的或鳞状的。在使用这些金属粒子的情况中，可以使用球形粒子和鳞状粒子的混合物。
上述金属粒子是鳞状的，或是球形的和鳞状的粒子的混合物的情况是有利的，因为在金属粒子之间容易保持金属氧化物，以便确保电阻加热元件和陶瓷衬底之间的粘合，而且欧姆电阻值可以做得较大。
在包含膏的导体中使用的树脂的例子包括丙烯酸树脂、环氧树脂以及酚醛树脂。溶剂的例子是异丙醇等。增稠剂的例子是纤维素等。
当在陶瓷衬底的表面上形成用于电阻加热元件的包含膏的导体时，最好不但把金属粒子添加到包含膏的导体中，还要添加金属氧化物，并烧结金属粒子和金属氧化物。通过把金属氧化物和金属粒子一起烧结，如上所述，可以得到更粘合于金属粒子的陶瓷衬底。
通过金属氧化物的混合而能提高金属粒子对陶瓷衬底的粘合性的原因不清楚，但是可能是如下使包括非-氧化物的金属粒子的表面或陶瓷衬底的表面略微氧化，以形成氧化薄膜；并烧结氧化薄膜，并且通过金属氧化物相互集成，以致使金属粒子紧密地粘合到陶瓷中。在构成陶瓷衬底的陶瓷是氧化物的情况中，陶瓷衬底的表面自然地由氧化物构成。因此，形成粘合性优越的导体层。
上述氧化物的较佳例子可以是从包括氧化铅、氧化锌、硅石、氧化硼(B2O3)、氧化铝、氧化钇和二氧化钛的组中选择的至少一个。
这些氧化物可以提高金属粒子和陶瓷衬底之间的粘合性而不增加电阻加热元件的欧姆电阻值。
当使金属氧化物的总量按重量计算为100份时，氧化铅、氧化锌、硅石、氧化硼(B2O3)、氧化铝、氧化钇、和二氧化钛的重量比如下氧化铅1到10份，氧化硅1到30份，氧化硼5到50份，氧化锌20到70份，氧化铝1到10份，氧化钇1到50份，和二氧化钛1到50份，而且最好把比值调节在其总量不超过按重量计算100份的范围。
通过把这些氧化物的量调节在这些范围内，可以特别提高对于陶瓷衬底的粘合性。
添加到金属粒子的金属氧化物的添加量最好从按重量计算0.1％(包括0.1％)到按重量计算10％(不包括10％)。当具有这种结构的包含膏的导体用来形成电阻加热元件时，面积(area)电阻率最好从1到45mΩ/□。
如果面积电阻率超过45mΩ/□，则对于所施加电压的热值变得太大，以致在用于半导体装置的陶瓷衬底中(其中，把电阻加热元件放置在它的表面上)，就不容易对它的热值进行控制。如果金属氧化物的添加量是按重量计算10％或更多，则面积电阻率超过50mΩ/□，以致热值变得太大。因此，不容易执行温度控制，以致温度分布的均匀性变得较差。
在把电阻加热元件形成在陶瓷衬底的表面上的情况中，最好在电阻加热元件的表面上形成金属覆盖层。金属覆盖层防止由内部金属烧结产物氧化引起的欧姆电阻值的变化。所形成的金属覆盖层的厚度最好是从0.1到10μm。
不特别限制形成金属覆盖层所使用的金属，只要该金属是难以氧化的一种金属。所述金属的特别例子包括金、银、钯、铂以及镍。可以单独使用这些金属，或以两个或多个金属的组合使用。在这些金属中间，镍是较佳的。
在把电阻加热元件形成在陶瓷衬底内部的情况中，不需要覆盖，因为电阻加热元件的表面不会氧化。
在形成在陶瓷衬底内部的导体是静电电极层的情况中，可以使用陶瓷衬底作为静电夹具。在这种情况，可以形成RF电极和电阻加热元件，作为在静电电极下面和陶瓷衬底内部的导体。
图3是垂直截面图，它示意地示出根据本发明的静电夹具的一个实施例。图4是在图3中示出的静电夹具的A-A线上取得的截面图。
在这个静电夹具101中，把由夹具正静电层2和夹具负静电层3的静电电极层埋在盘形陶瓷衬底1中。在静电电极层上构成薄陶瓷层4(此后称之为陶瓷电介质薄膜)。在静电夹具101上放置硅晶片9，并且把它接地。
如在图4中所示，夹具正静电层2包括半圆部分2a和梳子齿形部分2b。夹具负静电层3也包括半圆部分3a和梳子齿形部分3b。配置这些夹具正静电层2和夹具负静电层3使之彼此面对，以致梳子齿形部分2b和3b相互交错。分别把直流电源的正端和负端连接到夹具正静电层2和夹具负静电层3。因此，对它们施加直流电流V2。
如在图3中所示，电阻加热元件5的边缘部分，以及分别构成夹具正静电层2和夹具负静电层3的半圆部分2a和3a以及梳子齿形部分2b和3b的边缘部分都是尖峰形状的。
为了控制硅晶片9的温度，如在图1中所示，把从上面观看为同心圆形式的电阻加热元件5放置在陶瓷衬底1的内部。把外接端子连接并固定到电阻加热元件5的两端，并在其上施加电压V1。在陶瓷衬底1上制造用于插入温度测量元件的底部孔和通孔，支撑硅晶片9和使它上下移动的支撑销(未示出)穿过所述通孔，如在图1和2中所示，但是在图3和4中未示出。可以在陶瓷衬底的底部表面上形成电阻加热元件。
当使这个静电夹具101工作时，把直流电压V2施加到夹具正静电层2和夹具负静电层3。如此，通过这些电极的静电作用穿过陶瓷电介质薄膜4把硅晶片9吸附和固定在夹具正静电层2和夹具负静电层3上。如此把硅晶片9固定到静电夹具101上，接着，使硅晶片9经受诸如CVD之类的各种处理。
在根据本发明的静电夹具101中，夹具正和负静电层2和3的边缘部分是尖峰形状的，因此，电场沿边缘集中，以致产生大的夹持力。由于夹具正和负静电层2和3以及电阻加热元件5的边缘部分是尖峰形状，所以不容易产生裂缝，而且在电阻加热元件5的边缘中不发生热-积累现象。
在静电夹具101中，用包括氧的氮化物陶瓷构成陶瓷电介质薄膜4，并希望具有5％或更小的孔隙率，以及50μm或更小的最大细孔直径。希望在这种陶瓷电介质薄膜4中的细孔由相互独立的细孔组成。
在具有这种结构的陶瓷电介质薄膜4中，不会发生会降低击穿电压的气体等穿过陶瓷电介质薄膜以腐蚀静电电极的情况。此外，即使在高温处，陶瓷电介质薄膜的击穿电压也不降低。
除了电阻加热元件12之外，还提到Peltier装置(见图7)作为温度控制装置。
在使用Peltier装置作为温度控制元件的情况中，通过改变电流通过的方向可以实现加热和冷却。因此，这种情况是有利的。
如在图7中所示，通过串联连接p型和n型热电元件81，然后把产生物连接到陶瓷板82等来形成Peltier装置8。
Peltier装置的例子包括硅/锗、铋/锑、以及铅/碲材料等。
例如，本发明的静电夹具具有在图3和4中所示的结构。已经描述陶瓷衬底等的原材料。下面将详细和依次地描述构成静电夹具的其它各个部件，以及本发明的静电夹具的其它实施例。
不特别限定构成本发明的静电夹具的陶瓷电介质薄膜的材料。它们的例子包括氧化物陶瓷、氮化物陶瓷以及氧化物陶瓷等。在这些中间，较佳的是氮化物陶瓷。
当为这种氮化物陶瓷时，可以列出与上述陶瓷衬底相同的材料。希望氮化物陶瓷含有氧。在这种情况，可较容易地进行氮化物陶瓷的烧结。在氮化物陶瓷衬底包括细孔的情况中，形成相互独立的细孔，以致改进了击穿电压。
为了把氧结合到氮化物陶瓷中，通常使金属氧化物与氮化物陶瓷的成分粉末混合，然后烧结该混合物。
金属氧化物可以是氧化铝(Al2O3)、氧化硅(SiO2)等。
这种金属氧化物的添加量最好是氮化物陶瓷的按重量计算每100份中有从按重量计算的0.1到10份。
通过设置陶瓷电介质薄膜的厚度为50到5000μm，可以保持足够的击穿电压而不降低夹持力。
如果陶瓷电介质薄膜的厚度小于50μm，则该厚度太薄以致不能得到足够的击穿电压。因此，当放置硅晶片并吸附在其上时，陶瓷电介质薄膜可能经受介质击穿。另一方面，如果陶瓷电介质薄膜的厚度超过5000μm，则硅晶片和静电电极之间的距离太长，以致降低了吸附硅晶片的能力。陶瓷电介质薄膜的厚度最好是从100到1500μm。
最好，陶瓷电介质薄膜的孔隙率是5％或更小，并且最大细孔的细孔直径是50μm或更小。
如果孔隙率超过5％，则细孔数目增加，而且细孔的直径变得太大，以致细孔容易相互连接。在具有这种结构的陶瓷电介质薄膜中，它们的击穿电压下降。
当最大细孔的细孔直径超过50μm时，即使在粒子之间的边界处存在氧化物，也不能在高温处保持击穿电压。孔隙率最好是从0.01到3％。最大细孔的直径最好是从0.1到10μm。
陶瓷电介质薄膜最好包括50到5000ppm的碳。这是因为碳可以遮掩配置在静电夹具中的电极图案，并给出高辐射热。因为体积电阻率较低，因此，硅晶片的吸附力在低温处变得较高。
在本发明中的陶瓷电介质薄膜中，在某种程度上可以存在细孔的原因是可以把断裂韧度做得较高。如此，可以改进耐热冲击性。
例如，静电电极可以是由金属或导电陶瓷或金属箔构成的经烧结的产物。作为经烧结的金属产物，最好是由从钨和钼中选择出的至少一个制造的产物。最好，金属箔也用与经烧结金属产品的原材料相同的材料制造。这是因为这些金属相对来说不容易被氧化，并且对于电极有足够的导电性。在这种情况，对金属箔的边缘加热和加压，或通过化学或物理蚀刻，制成尖峰形状。化学蚀刻的例子包括用酸性或碱性溶液进行蚀刻。而物理蚀刻的例子包括用离子束蚀刻以及等离子体蚀刻。作为导电陶瓷，可以使用从钨和钼的碳化物中选择出的至少一个。
图9和10是水平方向截面图，它们的每一个都示意地示出在另一个静电夹具中的静电电极。在图9中示出的静电夹具20中，在陶瓷衬底1的内部形成半圆形的夹具正静电层22和夹具负静电层23。在图10中示出的静电夹具中，在陶瓷衬底1的内部形成夹具正静电层32a和32b以及夹具负静电层33a和33b，它们中的每一个都具有通过将一个圆分成4部分而得到的形状。形成相交错的两个夹具正静电层22a和22b以及两个夹具负静电层33a和33b。
这些静电电极的边缘部分也是尖峰形状的。因此，电场沿静电电极的边缘集中，致使诱发大的夹持力。在陶瓷衬底中不容易产生裂缝。
在形成具有把成圆形等形状的电极进行分割的形状的电极情况中，不特别限定分割的部分数，可以是5部分或更多。它的形状不限于扇形。
在本发明中的静电夹具的例子包括静电夹具101，它具有的结构是把夹具正静电层2和夹具负静电层3安排在陶瓷衬底1和陶瓷电介质薄膜4之间，并把电阻加热元件5放置在陶瓷衬底1的内部，如在图3中所示；静电夹具201，它具有的结构是把夹具正静电层2和夹具负静电层3安排在陶瓷衬底1和陶瓷电介质薄膜4之间，并把电阻加热元件25放置在陶瓷衬底1的底部表面上，如在图5中所示；静电夹具301，它具有的结构是把夹具正静电层2和夹具负静电层3安排在陶瓷衬底1和陶瓷电介质薄膜4和金属线7之间，金属线7是电阻加热元件，把它埋在陶瓷衬底1中，如在图6中所示；以及静电夹具401，它具有的结构是把夹具正静电层2和夹具负静电层3安排在陶瓷衬底1和陶瓷电介质薄膜4和Peltier装置8之间，在陶瓷衬底1的底部表面上形成包括热电元件81和陶瓷板82的Peltier装置8，如在图7中所示。
在这些静电夹具中的静电电极的边缘部分是尖峰形状的。因此，诱发大的夹持力。在陶瓷衬底中不容易产生裂缝。
如在图3-7中所示，在本发明中，把夹具正静电层2和夹具负静电层3安排在陶瓷衬底1和陶瓷电介质薄膜4之间，并在陶瓷衬底1的内部形成电阻加热元件5或金属线7。因此，为了把这些单元连接到外接端子，需要连接单元(经喷镀的通孔)16、17。用诸如钨膏或钼膏之类的高熔点金属，或诸如碳化钨或碳化钼之类的导电陶瓷填充而构成经喷镀的通孔16、17。
连接单元(经喷镀的通孔)16、17希望是从0.1到10mm。这是因为可以防止断开和进一步防止断裂或形变。
使用经喷镀的通孔作为连接外接端子6、18(见图8(d))的连接焊点。
用焊料或钎焊填充物实施它们的连接。使用钎焊银、钎焊钯、钎焊铝或钎焊金作为钎焊填充物。希望钎焊金是金-镍(Au-Ni)合金。金-镍合金对于钨的粘合性是优良的。
希望金/镍的比例是[81.5到82.5(按重量计算％)]/[18.5到17.5(按重量计算％)]。
希望金-镍层的厚度从0.1到50μm。这是因为这个范围是足以保持连接的范围。如果在500到1000℃高温和10-6到10-5Pa高真空处使用金-铜合金，则金-铜合金的品质降低。然而，金-镍合金不导致这种品质降低，这是有利的。当考虑金-镍合金的总量为按重量计算100份时，希望其中的杂质的量在按重量计算1份之下。
如果需要，在本发明中可以把一个热电偶埋在陶瓷衬底中的底部孔中。这是因为热电偶使之有可能测量电阻加热元件的温度，并根据所产生数据改变电压或电流，以便可以控制温度。
热电偶的金属线的连接部分的尺寸与相应的金属线的束直径相同或更大，最好是0.5mm或更小。这种结构使连接部分的热容量较小，导致温度正确，并加速转换成电流值。由于这个原因，改进了温度控制能力，因此，晶片加热表面的温度分布变得较小。
热电偶的例子包括K、R、B、S、E、J和T型热电偶，在JIS-C-1602(1980)中描述。
图11是截面图，示意地示出支撑外壳41，把具有上述结构的本发明的静电夹具安装在所述支撑外壳中。
通过隔热器45把静电夹具101安装到支撑外壳41中。在支撑外壳11中制造冷却剂出口42，从冷却剂入口44吹入冷却剂，并通过冷却剂出口42传送到外部的吸入管43。这种冷却作用可以使静电夹具101冷却。
根据在图8(a)到(d)中示出的各部分，下面将描述制造静电夹具的处理的一个例子，作为本发明的陶瓷衬底的一个例子。
(1)首先，把氮化物陶瓷、碳化物陶瓷等的陶瓷粉末与粘合剂和溶剂混合，以得到印刷电路基板50。
例如，可以使用含氧的氮化铝粉末作为陶瓷粉末。如果需要，可以添加诸如氧化铝或硫之类的烧结辅助物。
在印刷电路基板(在所述印刷电路基板上形成将在下面描述的静电电极层印制单元51)上层叠的一片或数片印刷电路基板50’是将成为陶瓷电介质薄膜4的层；因此，如果需要，薄片50’可以具有与陶瓷衬底不同的成分。
通常，希望陶瓷电介质薄膜4的原材料和陶瓷衬底1的原材料是相同的。这是因为在相同的条件下对它们进行烧结，且在许多情况下，由于它们是一起烧结的。在原材料不同的情况中，允许先制造陶瓷衬底，在其上形成静电电极层，然后再在其上形成陶瓷电介质薄膜。
希望从聚丙烯粘合剂、乙基纤维素、丁基溶纤剂和聚乙烯醇中选择至少一种作为粘合剂。
希望从α-萜品醇和乙二醇中选择至少一种作为溶剂。
把这些混合得到的膏，通过刮刀处理，形成薄片形式。因此，得到印刷电路基板50。
如果需要，在印刷电路基板50上可以制造插入硅晶片的支撑销的通孔以及埋入热电偶的凹入部分，并且可以在要形成经喷镀通孔等的部分中进一步制造通孔。可以通过冲孔等制造该通孔。
印刷电路基板的厚度最好是从约0.1到5mm。
接着，把包含膏的导体填充到印刷电路基板50中的通孔中，以得到经喷镀的通孔印制单元53、54。接着，在印刷电路基板50上印制将成为静电电极层和电阻加热元件的包含膏的导体。
考虑印刷电路基板50的收缩比，执行印制以得到所要求的宽高比。如此，得到静电电极层印制单元51和电阻加热元件印制单元52。
通过印制含有膏(包括导电陶瓷或金属粒子等)的导体而形成印制单元。
作为包括在包含膏的导体中的导电陶瓷粒子，最佳的是钨或钼的碳化物。这是因为它们不容易被氧化，并且不容易降低它们的热传导性。
可以使用钨、钼、铂、镍等作为金属粒子。
导电陶瓷粒子和金属粒子的平均粒子直径最好是从0.1到5μm。这是因为在这些粒子太大或太小的任何一种情况中，不容易印制包含膏的导体。
象这样的膏，下列包含膏的导体是最佳的通过把按重量计算85到97份的金属粒子或导电陶瓷粒子；按重量计算1.5到10份从聚丙烯粘合剂、乙基纤维、丁基溶纤剂和聚乙烯醇中选择的至少一种粘合剂；按重量计算1.5到10份从α-萜品醇、乙二醇、乙醇和丁醇中选择的至少一种溶剂混合来制备包含膏的导体。
接着，如在图8(a)中所示，把具有印制单元51、52、53和54的印刷电路基板50和没有印制单元的印刷电路基板50’制造成叠层。印刷电路基板50’在形成电阻加热元件侧不放置印制单元的原因是为了防止下述现象在烧结形成电阻加热元件时，暴露经喷镀的通孔的端面并且使端面氧化。如果在暴露经喷镀的通孔的端面的状态下执行形成电阻加热元件的烧结，则需要喷射一种不容易氧化的金属，诸如镍。更好的是，可以用金-镍的钎焊金来覆盖端面。
(2)接着，如在图8(b)中所示，使叠层加热，并压制成印刷电路基板的叠层。此时，压制包含膏的导体层。因此，在所形成的包含膏的导体层包括合适的粘合剂的情况中，其边缘部分转向尖峰形状。叠层的加热温度最好是从50到300℃，而且压制时的压力最好是从20到200kg/cm2。
此后，烧结印刷电路基板和包含膏的导体。
烧结时的温度最好是从1000到2000℃，而且烧结时的压力最好是从100到200kgf/cm2。在惰性气体的气氛中执行加热和加压力。可以使用氩气、氮气等作为惰性气体。在这个烧结步骤中，可以使经喷镀的通孔16和17、夹具正静电层2、夹具负静电层3、电阻加热元件5(边缘成尖峰形状)等形成。
(3)接着，如在图8(c)中所示，制造连接外接端子的盲孔35、36。
希望使盲孔35、36的至少一部分内壁导电，并且把内壁的导电部分连接到夹具正静电层2、夹具负静电层3、电阻加热元件5等。
(4)最后，如在图8(d)中所示，通过钎焊金把外接端子6和18符合底部孔35、36。如果需要，可以制造底部孔，以便可以在其中埋入热电偶。
可以使用诸如银-铅、铅-锡或铋-锡之类的合金作为焊料。焊料层的厚度最好是从0.1到50μm。这是因为这个范围是根据焊料足以保持连接的范围。
在上述描述中，给出静电夹具101(见图3)作为例子。在制造静电夹具201(见图5)的情况中，建议首先制造具有静电电极层的陶瓷板，在这个陶瓷板的底部表面上印制包含膏的导体，烧结所产生的产物，形成电阻加热元件25，然后通过无电镀等形成金属覆盖层25a。在制造静电夹具301(见图6)的情况中，建议把金属箔或金属线埋入陶瓷粉末中作为静电电极或电阻加热元件，然后烧结所产生的产物。
在制造静电夹具401(见图7)的情况中，建议制造具有静电电极层的陶瓷板，然后通过金属化的金属层把Peltier装置连接到陶瓷板。
在下列情况中，上述陶瓷衬底的功能是作为晶片检测器在本发明的陶瓷衬底的表面上和陶瓷衬底内部安排导体；在表面上的导体层是夹具顶部导体层；而内部导体是保护电极或接地电极。
图12是截面图，示意地示出本发明的晶片检测器的一个实施例。图13是沿在图12中示出的晶片检测器中的A-A线取得的截面图。
在这个晶片检测器501中，在盘形陶瓷衬底63的表面中制造从上面观看是同心圆形式的槽67。此外，在槽67的一部分中制造用于吸附硅晶片的吸附孔68。在包括槽67的大部分陶瓷板63中，以圆形形式形成连接硅晶片电极的夹具顶部导体层62。
另一方面，把从上面观看是同心圆形式的，如在图1中所示的电阻加热元件61，放置在陶瓷衬底63的底部表面，以控制硅晶片的温度。把外接端子(未说明)连接并固定到电阻加热元件61的两端。在陶瓷衬底63内部，放置从上面观看是网格形式的保护电极65和接地电极66(见图13)。由于保护电极65和接地电极66的边缘部分是尖峰形状，所以不容易产生裂缝。
在静电夹具中，可以把电阻加热元件61放置在陶瓷衬底63的内部。在这种情况，如果把电阻加热元件61的边缘部分制造成尖峰形状，则不容易产生裂缝，而且不容易产生热-积累现象。
保护电极65和接地电极66的原材料可以与静电电极的原材料相同。
希望夹具顶部导体层62的厚度是从1到20μm。如果厚度在1μm以下，则它的电阻值太大，以致不能起到电极的作用。另一方面，如果厚度超过20μm，则导体具有的应力容易使层剥落。
例如，可以使用从诸如铜、钛、铬、镍、贵金属(金、银、铂等)之类的高熔点金属中选择至少一种金属作为夹具顶部导体层62。
根据具有这种结构的晶片检测器，通过放置硅晶片(在所述硅晶片上形成集成电路)，将具有测试器引脚的探测卡推压到硅晶片，以及在加热和冷却硅晶片时，施加电压给晶片，这样，就可以执行连续测试。例如，在制造晶片检测器的情况中，首先以与在静电夹具的情况中的相同方式制造其中嵌入电阻加热元件的陶瓷衬底。此后，在陶瓷衬底的表面上制造槽，接着，使制造槽的表面经受喷涂、电镀等，以形成金属层。
实现本发明的最佳模式此后将更详细地描述本发明。
(例子1)静电夹具的制造(见图3)(1)通过刮刀方法，使用下列膏以实施构造来获得厚度为0.47μm的印刷电路基板通过把按重量计算100份的氮化铝粉末(Tokuyama有限公司制造，平均粒子直径1.1μm)，按重量计算4份的氧化钇(平均粒子直径0.4μm)，按重量计算11.5份的聚丙烯粘合剂，按重量计算0.5份的分散剂以及按重量计算53份的1-丁醇和乙醇的混合酒精混合而得到膏。
(2)接着，在80℃处干燥这种印刷电路基板达5小时，随后，通过冲孔来制造下列孔将成为通孔的孔，通过这些孔插入直径为1.8mm、3.0mm和5.0mm的半导体晶片支撑销；以及将成为经喷镀的通孔的孔，用于连接外接端子。
(3)混合下列材料以制备包含膏A的导体按重量计算100份的碳化钨粒子，具有1μm的平均粒子直径；按重量计算3.0份的聚丙烯粘合剂；按重量计算3.5份的α-萜品醇溶剂；以及按重量计算0.3份的分散剂。
混合下列材料以制备包含膏B的导体按重量计算100份的钨粒子，具有3μm的平均粒子直径；按重量计算1.9份的聚丙烯粘合剂；按重量计算3.7份的α-萜品醇溶剂；以及按重量计算0.2份的分散剂。
通过丝网印刷把包含膏A的导体印制在印刷电路基板上，以形成包含膏的导体层。使印制的图案构成同心圆图案。此外，在其它印刷电路基板上形成具有在图4中示出的静电电极图案的包含膏的导体层。
此外，把包含膏B的导体填充到通孔中，所述通孔是用于连接外接端子的经喷镀的通孔。
在已经经受上述处理的印刷电路基板50的上侧面(加热表面)上堆叠34片没有印制钨膏的印刷电路基板50’，并把相同的13片印刷电路基板50’堆叠在印刷电路基板50的下侧面上。把上面印制具有静电电极图案的包含膏的导体层的印刷电路基板50堆叠在其上。此外，在其上堆叠两片没有印制钨膏的印刷电路基板50’。在130℃和80kg/cm2的压力处对所产生产物加压，以形成叠层(图8(a))。
(4)接着，在氮气气氛中在600℃处使所产生叠层脱脂达5小时，并在1890℃和150kg/cm2的压力处热压达3小时，以得到厚度3mm的氮化铝板。把这个切割成直径为230mm的盘，以制备由氮化铝构成的板，并且在所述板中具有厚度6μm和宽度10mm的电阻加热元件5，具有厚度10μm的夹具正静电层2以及具有厚度10μm的夹具负静电层3(图8(b))。
(5)接着，用金刚砂轮对在(4)中得到板进行抛光。接着，在其上放置掩模，在表面上通过用SiC等的鼓风处理来制造用于热电偶的底部孔(直径1.2mm，以及深度2.0mm)。
(6)此外，挖空相应于制造经喷镀的通孔的那些部分以制造盲孔35、36(图8(c))。对用镍-金制成的钎焊金加热，并允许在700℃处重熔，以把用Koval(科瓦尔铝合金)构成的外接端子6、18连接到盲孔35、36(见图8(d))。
关于连接外接端子，希望有一种结构，在其中，钨支撑在三个点处进行支撑。这是因为可以保持连接的可靠性。
(7)接着，把控制温度的热电偶埋在底部孔中以完成具有电阻加热元件的静电夹具的制造。
以切割面包括静电电极层的方式切割构成静电夹具的所产生陶瓷衬底。用扫描电子显微镜(SEM)观察该部分。在图14中示出观察结果。从图14清楚地看到，静电电极层的边缘部分是尖峰形状的。
(对比例子1)以与例子1中相同的方法形成待层叠的印刷电路基板，除了是在不加热和在25℃的温度处处理外。用扫描电子显微镜(500倍放大倍数)对它的观察说明静电电极和电阻加热元件两者的部分边缘具有垂直于晶片-处理表面的一个面。
(例子2)晶片检测器201的制造(见图12)(1)通过刮刀方法，使用下列膏以实施构造来得到厚度0.47μm的印刷电路基板通过把按重量计算1000份的氮化铝粉末(Tokuyama有限公司制造，平均粒子直径1.1μm)；按重量计算40份的氧化钇(平均粒子直径0.4μm)；以及按重量计算530份的1-丁醇和乙醇的混合酒精混合而得到膏。
(2)接着，在80℃处烘烤这种印刷电路基板达5小时，接着，通过冲孔来制造用于把外接端子连接到电阻加热元件的经喷镀的通孔的通孔。
(3)混合下列材料以制备包含膏A的导体按重量计算100份的碳化钨粒子，具有1μm的平均粒子直径；按重量计算3.0份的聚丙烯粘合剂；按重量计算3.5份的α-萜品醇溶剂；以及按重量计算0.3份的分散剂。
混合下列材料以制备包含膏B的导体按重量计算100份的钨粒子，具有3μm的平均粒子直径；按重量计算1.9份的聚丙烯粘合剂；按重量计算3.7份的α-萜品醇溶剂；以及按重量计算0.2份的分散剂。
接着，使用这个包含膏A的导体，通过丝网印刷把作为保护电极的印制单元和作为接地电极的印制单元以网格的形式印制在印刷电路基板上。
此外，把包含膏B的导体填充到通孔中，所述通孔是用于连接外接端子的经喷镀的通孔。
堆叠已经在其上印制膏的以及无膏的50片印刷电路基板。在130℃和80kg/cm2的压力处对所产生的产物加压，以形成叠层。
(4)接着，在氮气气氛中在600℃处使这个叠层脱脂达5小时，在1890℃和150kg/cm2的压力处热压达3小时，以得到厚度3mm的氮化铝板。把所得到的板切割成直径300mm的盘，以制备陶瓷板。关于经喷镀的通孔17的大小，它们的直径是0.2mm，而它们的深度是0.2mm。
保护电极65和接地电极66的厚度是10μm。形成保护电极65处的位置离开晶片-放置表面1mm。形成接地电极66处的位置离开晶片-放置表面1.2mm。保护电极65和接地电极66的边缘部分是尖峰形状的。在保护电极65和接地电极66中每个非-导体形成区域66a的一侧的长度是0.5mm。
(5)接着，用金刚砂轮对在(4)中得到板进行抛光。接着，在其上放置掩模，在表面上通过用SiC等的鼓风处理来制造用于热电偶的凹入部分，以及用于吸附晶片的槽67(宽度0.5mm，以及深度0.5mm)。
(6)此外，在与晶片-放置表面相对的表面上印制用于形成电阻加热元件61的一个层。将包含膏的导体用于印制。所使用的包含膏的导体是Tokuriki KagakuKenkyu-zyo制造的Solvest PS603D，使用它在印制电路板上形成经喷镀的通孔。这个包含膏的导体是一种银/铅膏，并包括按重量计算7.5份的金属氧化物，所述金属氧化物由按重量计算每100份的银的氧化铅、氧化锌、氧化硅、氧化硼以及氧化铝(它们的重量比是5/55/10/25/5)构成。
银的形状是鳞状的，并具有4.5μm的平均粒子直径。
(7)在780℃处对印制有包含膏的导体的陶瓷衬底63进行加热和烧制，以烧结和烘烤在陶瓷衬底63上包含膏的导体中的银和铅。把加热器板浸入包括含水溶液(所述含水溶液包括30g/L的硫化镍、30g/L的硼酸、30g/L的氯化铵以及60g/L的罗谢尔盐)的镀液中，进行无电镀的镍喷镀，以在经烧结的银构成的电阻加热元件61的表面上析出镍层(未说明)，所述镍层具有1μm的厚度，按重量计算1％或更少的硼含量。此后，在120℃处使加热器板退火达3小时。
由经烧结的银构成的电阻加热元件具有5μm的厚度、2.4mm的宽度以及7.7mΩ/□的面积电阻率。
(8)通过喷涂，在形成槽67的表面上相继形成钛层、钼层和镍层。喷涂所使用的设备是ULVAC日本有限公司制造的SV-4540。关于喷涂的条件，空气压力是0.6Pa、温度是100℃以及电功率是200W。喷涂时间在30秒到1分钟的范围内，并且可以根据各种金属进行调节。
关于所产生薄膜的厚度，从荧光X射线分析仪得到的图象示出钛层的厚度是0.3μm、钼层的厚度是2μm，以及镍层的厚度是1μm。
(9)把在上述(8)中得到的陶瓷衬底63浸入包括含水溶液(所述含水溶液包括30g/L的硫化镍、30g/L的硼酸、30g/L的氯化铵以及60g/L的罗谢尔盐)的镀液中，进行无电镀的镍喷镀，以便在通过喷镀制造的金属层的表面上析出镍层，所述镍层具有7μm的厚度，按重量计算1％或更少的硼含量。此后，在120℃处使所得到的陶瓷衬底退火达3小时。
不允许没有电流通过电阻加热元件的表面，而且表面上没有覆盖任何电镀镍。
在93℃处把陶瓷衬底浸入无电镀金喷镀溶液达1分钟，以在镍镀层上形成厚度1μm的金镀层，该无电镀金喷镀溶液包括2g/L的氰化亚金钾、75g/L的氯化铵、50g/L的柠檬酸钠、以及10g/L的次磷酸钠。
(10)通过钻孔制造从槽67的背面穿孔的吸气孔68，然后制造用于暴露经喷镀的通孔的盲孔(未示出)。对由镍-金(金按重量计算81.5％、镍按重量计算18.4％以及杂质按重量计算的0.1％)构成的钎焊金进行加热，并且允许在970℃处重熔，以把由科瓦尔铝合金构成的外接端子连接到盲孔。还通过焊料(锡按重量计算90％、以及铅按重量计算10％)把由科瓦尔铝合金构成的外接端子附加到电阻加热元件上。
(11)接着，把控制温度的热电偶埋入凹入部分，以得到晶片检测器加热器201。
在陶瓷衬底中，它的最大细孔的孔直径是2μm，而它的孔隙率是1％。使陶瓷衬底的温度升高到200℃。即使把200V施加在其上也不会导致电介质击穿。它的弯曲量是1μm或更小，取这个量较好。
(对比例子2)以例子2中相同的方法形成待层叠的印刷电路基板，除了这里是在不加热和在25℃的温度处进行的。用扫描电子显微镜(500倍放大倍数)对它的观察说明保护电极和接地电极两者的边缘部分具有垂直于晶片-处理表面的一个面。
(例子3)矾土热板(见图1和2)(1)通过刮刀方法，使用下列膏，以实施构成来得到厚度0.47μm的印刷电路基板通过混合下述各物而得到的膏矾土按重量计算93份、SiO2按重量计算5份、CaO按重量计算0.5份、MgO按重量计算0.5份、TiO2按重量计算0.5份、聚丙烯粘合剂按重量计算11.5份、按重量计算0.5份的分散剂以及按重量计算53份的1-丁醇和乙醇的混合酒精。
(2)接着，在80℃处干燥这些印刷电路基板达5小时，接着，通过冲孔在印刷电路基板中制造下列必需的孔将为通孔的孔，具有直径为1.8mm、3.0mm和5.0mm的半导体晶片的支撑销通过这些孔插入；以及将为经喷镀的通孔的孔，用于连接到外接端子。
(3)混合下列各材料以制备包含膏B的导体按重量计算100份的钨粒子，具有3μm的平均粒子直径；按重量计算1.9份的聚丙烯粘合剂；按重量计算3.7份的α-萜品醇溶剂；以及按重量计算0.2份的分散剂。
通过丝网印刷把这个包含膏B的导体印制在印刷电路基板上，以形成包含膏的导体层。使印制的图案构成同心圆的图案。
(4)此外，把包含膏B的导体填充到通孔中，所述通孔是用于连接外接端子的经喷镀的通孔。
此外，把在其上没有印制钨膏的34到60片堆叠在形成电阻加热元件的图案的印刷电路基板的上表面上(加热表面)，以及把相同的13到30片印刷电路基板堆叠在该印刷电路基板的下侧。在130℃和80kg/cm2的压力处对它加压，以形成叠层。
(5)接着，在空气气氛中在600℃处使所产生叠层脱脂达5小时，并在1600℃和150kg/cm2的压力处热压达2小时，以得到厚度3mm的氮化铝板。通过改变工作条件和抛光条件，把这个制成直径280mm和厚度19mm的衬底。
制备一种板，所述板由矾土构成，并且板中有厚度为6μm和宽度为10mm的电阻加热元件5。电阻加热元件5的边缘部分是尖峰形状的。
(6)接着，用金刚砂轮对在(3)中得到的板进行抛光。接着，在其上放置掩模，在表面中通过用SiC等的鼓风处理来制造用于热电偶的底部孔(直径1.2mm，以及深度2.0mm)。
(7)此外，挖空相应于制造经喷镀的通孔的那些部分以制造盲孔。对用镍-金制成的钎焊金加热，并允许在700℃处重熔，以把用科瓦尔铝合金构成的外接端子连接到盲孔。
关于外接端子的连接，需要一种结构，其中，钨支撑在三个点处进行支撑。这是因为可以保持连接的可靠性。
(8)接着，把控制温度的热电偶埋入底部孔，以完成具有电阻加热元件的热板的制造。
(对比例子3)以与例子3中相同的方法形成待层叠的印刷电路基板，除了这里是在不加热和在25℃的温度处进行的。用扫描电子显微镜(500倍放大倍数)对它的观察说明电阻加热元件的边缘部分具有垂直于晶片-处理表面的一个面。
(例子4)氮化铝构成的热板(见图1和2)(1)通过刮刀方法，使用下列膏，以实施构成来得到厚度0.47μm的印刷电路基板通过把按重量计算100份的氮化铝粉末(Tokuyama有限公司制造，平均粒子直径1.1μm)；按重量计算4份的氧化钇(平均粒子直径0.4μm)；按重量计算11.5份的聚丙烯粘合剂；按重量计算0.5份的分散剂；按重量计算8份的聚丙烯树脂粘合剂(Kyoeisyha化学有限公司制造，商号KC-600，且酸值17KOHmg/g)；以及按重量计算53份的1-丁醇和乙醇的混合酒精混合而得到膏。
(2)接着，在80℃处干燥这种印刷电路基板达5小时，接着，通过冲孔来制造下列孔将为通孔的孔，通过这些孔插入直径为1.8mm、3.0mm和5.0mm的半导体晶片支撑销；以及将为经喷镀的通孔的孔，用于连接外接端子。
(3)混合下列各材料以制备包含膏A的导体按重量计算100份的碳化钨粒子，具有1μm的平均粒子直径；按重量计算3.0份的聚丙烯粘合剂；按重量计算3.5份的α-萜品醇溶剂；以及按重量计算0.3份的分散剂。
混合下列各材料以制备包含膏B的导体按重量计算100份的钨粒子，具有3μm的平均粒子直径；按重量计算1.9份的聚丙烯粘合剂；按重量计算3.7份的α-萜品醇溶剂；以及按重量计算0.2份的分散剂。
通过丝网印刷把包含膏A的导体印制在印刷电路基板上，以形成包含膏的导体层。使印制的图案构成同心图案。此外，在其它印刷电路基板上形成具有在图10中示出的静电电极图案的包含膏的导体层。
此外，把包含膏B的导体填充到通孔中，所述通孔是用于连接外接端子的经喷镀的通孔。
在130℃和80kg/cm2的压力处，把没有印制钨膏的37片印刷电路基板堆叠在已经经受上述处理的印刷电路基板的上侧面(加热表面)上，同时把相同的13片印刷电路基板堆叠在该印刷电路基板的下侧面上。
(4)接着，在氮气气氛中在600℃处使所产生叠层清除油脂达1小时，并在1890℃和150kg/cm2的压力处热压达3小时，以得到厚度3mm的氮化铝板，它包括810ppm的碳。把这个切割成直径230mm的盘，以制备一种板，在该板中具有厚度6μm和宽度10mm的电阻加热元件，以及静电电极。静电电极的边缘部分是尖峰形状的。
(5)接着，用金刚砂轮对在(4)中得到板进行抛光。接着，在其上放置掩模，在表面上通过用SiC等的鼓风处理来制造用于热电偶的底部孔(直径1.2mm，以及深度2.0mm)。
(6)此外，挖空对应于制造经喷镀的通孔的那些部分以制造凹入部分。对用镍-金制成的钎焊金加热，并允许在700℃处重熔，以把用科瓦尔铝合金构成的外接端子连接到凹入部分。
关于外接端子的连接，需要一种结构，其中，钨支撑在三个点处进行支撑。这是因为可以保持连接的可靠性。
(7)接着，把控制温度的热电偶埋在底部孔中以完成陶瓷加热器(热板)的制造。
(对比例子4)以例子4中相同的方法形成待层叠的印刷电路基板，除了这里是在不加热和在25℃的温度处进行的。用扫描电子显微镜(500倍放大倍数)对它的观察示出电阻加热元件的边缘部分具有垂直于晶片-处理表面的一个面。
估计方法(1)热均匀性使用热电观察器(日本Datum公司制造的IR-162012-0012)来测量陶瓷衬底的晶片-放置表面上各个点的温度，以得到最高温度和最低温度之间的温度差。
(2)吸附能力使陶瓷衬底的温度上升到450℃，用测力传感器(load cell)(Shimadzu公司制造的Autograph AGS-50)来测量它的吸附能力。
(3)耐热冲击性使陶瓷衬底的温度上升到200℃，然后把陶瓷衬底丢入水中，并检查是否产生裂缝。在表1中，0表示没有产生裂缝，该陶瓷衬底具有耐热冲击性，而×表示产生裂缝，该陶瓷衬底不具有耐热冲击性。
(4)漏电流把1kV的电压施加在陶瓷衬底中假定绝缘的导体之间，然后使用击穿电压测试仪(Kikusui电子产品公司制造的TOS-5051)以及超高电阻器(Advantest公司制造的R8340)测量300℃处的漏电流。
表1
如从表1清楚地看到，根据例子1到4的陶瓷衬底在热均匀性和耐热冲击性两方面都是优越的。从例子1和对比例子1还可以清楚地看到，根据例子1的静电夹具具有大的夹持力。
工业应用性如上所述，本发明的陶瓷衬底在热均匀性和耐热冲击性两方面都是优越的。在使用陶瓷衬底作为静电夹具的情况中，它的夹持力是大的。
权利要求
1.一种陶瓷衬底，包括形成在其中的导体层，其特征在于，所述导体层的边缘截面是尖峰形状的。
2.如权利要求1所述的陶瓷衬底，其特征在于，所述导体层是电阻加热元件，并且起到加热板的作用。
3.如权利要求1或2所述的陶瓷衬底，其特征在于，所述导体层是静电电极，并且起到静电夹具的作用。
4.如权利要求1或2所述的陶瓷衬底，其特征在于，所述导体层具有宽度为0.1到200μm的尖峰形状部分。
5.如权利要求3所述的陶瓷衬底，其特征在于，所述导体层具有宽度为0.1到200μm的尖峰形状部分。
6.制造陶瓷衬底的一种处理，其特征在于，在陶瓷印刷电路基板上印制导体层，在加热和压力下把所述印刷电路基板与另一印刷电路基板集成，然后烧结该陶瓷粉末。
全文摘要
本发明的目的是提供热均匀性和耐热冲击性方面优越的一种陶瓷衬底，而且在把陶瓷衬底制造成静电夹具的情况中，具有大的夹持力。本发明的陶瓷衬底是一种陶瓷衬底，它包括形成在其中的导体层，其特征在于，导体层的边缘部分是尖峰形状的。
文档编号H05B3/20GK1592502SQ200410077200
公开日2005年3月9日 申请日期2000年5月15日 优先权日2000年2月25日
发明者平松靖二, 伊藤康隆 申请人:Ibiden股份有限公司