特許 6374417 窒化アルミニウム基板、半導体製造用部品、ＣＶＤヒータ、及び窒化アルミニウム基板の製造方法

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】6374417

(24)【登録日】2018年7月27日

(45)【発行日】2018年8月15日

(54)【発明の名称】窒化アルミニウム基板、半導体製造用部品、ＣＶＤヒータ、及び窒化アルミニウム基板の製造方法

(51)【国際特許分類】

   H05K 1/03 20060101AFI20180806BHJP

   C04B 35/581 20060101ALI20180806BHJP

   H05K 3/46 20060101ALI20180806BHJP

   C01B 21/072 20060101ALI20180806BHJP

【ＦＩ】

   H05K1/03 630D

   C04B35/581

   H05K1/03 610E

   H05K3/46 H

   H05K3/46 Z

   H05K3/46 T

   C01B21/072 Z

【請求項の数】12

【全頁数】16

(21)【出願番号】特願2016-13646(P2016-13646)

(22)【出願日】2016年1月27日

(65)【公開番号】特開2017-135250(P2017-135250A)

(43)【公開日】2017年8月3日

【審査請求日】2017年3月7日

(73)【特許権者】

【識別番号】000004547

【氏名又は名称】日本特殊陶業株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】110000578

【氏名又は名称】名古屋国際特許業務法人

(72)【発明者】

【氏名】中川 尚人

(72)【発明者】

【氏名】岩田 宗之

(72)【発明者】

【氏名】今西 豊

(72)【発明者】

【氏名】森川 量子

【審査官】 石坂 博明

(56)【参考文献】

【文献】 特開２００５−１９７３９１（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００４−０９５７６７（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００３−０８１６７６（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０００−０５３４７０（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００８−１５６１７０（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００１−２８４８１８（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００３−０６９２３６（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００２−３６８４２０（ＪＰ，Ａ）

【文献】 米国特許出願公開第２００２／０１８９７４２（ＵＳ，Ａ１）

【文献】 特開平１０−３０８５８４（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０１４−２３６１３４（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｂ３２Ｂ １／００−４３／００

Ｃ０１Ｂ ２１／０７２

Ｃ０４Ｂ ３５／５６−３５／５９９

Ｈ０１Ｌ ２１／６７−２１／６８３

Ｈ０５Ｋ １／０３

３／４６

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

窒化アルミニウムと希土類元素及びアルカリ土類金属のうち少なくとも希土類元素を含む補助成分とを含む焼結体によって構成される窒化アルミニウム基板において、
組成の異なる２種以上の層が、前記窒化アルミニウム基板の厚み方向に積層された構成を有し、
前記窒化アルミニウム基板の内部に空間を備えており、
前記窒化アルミニウム基板を前記厚み方向に対して垂直に２等分した場合に、前記厚み方向の一方の第１主面側である第１層における前記空間の容積が、前記厚み方向の他方の第２主面側である第２層における前記空間の容積より大であり、
且つ、前記第１層における前記補助成分の含有量が前記第２層における前記補助成分の含有量より少ないことを特徴とする窒化アルミニウム基板。

【請求項2】

窒化アルミニウムと希土類元素及びアルカリ土類金属のうち少なくとも希土類元素を含む補助成分とを含む焼結体によって構成される窒化アルミニウム基板において、
組成の異なる２種以上の層が、前記窒化アルミニウム基板の厚み方向に積層された構成を有し、
前記窒化アルミニウム基板の内部に金属層を備えており、
前記窒化アルミニウム基板を前記厚み方向に対して２等分した場合に、前記厚み方向の一方の第１主面側である第１層における金属層が占める体積割合が、前記厚み方向の他方の第２主面側である第２層における金属層が占める体積割合より少なく、
且つ、前記第１層における前記補助成分の含有量が前記第２層における前記補助成分の含有量より少ないことを特徴とする窒化アルミニウム基板。

【請求項3】

前記組成の異なる層は、前記窒化アルミニウムと種類及び含有量のうち少なくとも一方が異なる前記補助成分とで構成されることを特徴とする請求項１又は２に記載の窒化アルミニウム基板。

【請求項4】

前記請求項１〜３のいずれか１項に記載の窒化アルミニウム基板内に発熱体を備えたことを特徴とする半導体製造用部品。

【請求項5】

前記請求項４に記載の半導体製造用部品は、化学気相蒸着に用いられるセラミックヒータであることを特徴とするＣＶＤヒータ。

【請求項6】

板状の前記セラミックヒータの前記厚み方向の一方の表面に、前記厚み方向と自身の軸方向とが一致するように筒状のシャフトが一体に配置されていることを特徴とする請求項５に記載のＣＶＤヒータ。

【請求項7】

窒化アルミニウムと希土類元素及びアルカリ土類金属のうち少なくとも希土類元素を含む補助成分とを含む焼結体によって構成される窒化アルミニウム基板を製造する窒化アルミニウム基板の製造方法において、
組成の異なる２種以上のグリーンシートを積層し、焼成して一体の焼結体とする工程を有し、
且つ、前記窒化アルミニウム基板を厚み方向に対して垂直に２等分した場合に、前記厚み方向の一方の第１主面側である第１層における空間の容積が、前記厚み方向の他方の第２主面側である第２層における空間の容積より大である窒化アルミニウム基板の製造方法であって、
前記第１層の形成に用いる前記グリーンシートにおける前記補助成分の含有量を、前記第２層の形成に用いる前記グリーンシートの含有量より少なくしたことを特徴とする窒化アルミニウム基板の製造方法。

【請求項8】

窒化アルミニウムと希土類元素及びアルカリ土類金属のうち少なくとも希土類元素を含む補助成分とを含む焼結体によって構成される窒化アルミニウム基板を製造する窒化アルミニウム基板の製造方法において、
組成の異なる２種以上のグリーンシートを積層し、焼成して一体の焼結体とする工程を有し、
且つ、前記窒化アルミニウム基板を厚み方向に対して２等分した場合に、前記厚み方向の一方の第１主面側である第１層における金属層の体積割合が、前記厚み方向の他方の第２主面側である第２層における金属層の体積割合より少ない窒化アルミニウム基板の製造方法であって、
前記第１層の形成に用いる前記グリーンシートにおける前記補助成分の含有量を、前記第２層の形成に用いる前記グリーンシートの含有量より少なくしたことを特徴とする窒化アルミニウム基板の製造方法。

【請求項9】

前記組成の異なるグリーンシートとして、第１のグリーンシートと前記焼成の際に前記第１のグリーンシートより収縮率の小さな第２のグリーンシートとを用い、前記第１のグリーンシートと前記第２のグリーンシートとを積層し、焼成して一体の焼結体とすることを特徴とする請求項７又は８に記載の窒化アルミニウム基板の製造方法。

【請求項10】

前記組成の異なるグリーンシートは、前記補助成分の種類及び含有量のうち少なくとも一方が異なることを特徴とする請求項７〜９のいずれか１項に記載の窒化アルミニウム基板の製造方法。

【請求項11】

前記窒化アルミニウム基板は、半導体製造用部品であることを特徴とする請求項７〜１０のいずれか１項に記載の窒化アルミニウム基板の製造方法。

【請求項12】

前記窒化アルミニウム基板は、ＣＶＤヒータ用部品であることを特徴とする請求項７〜１１のいずれか１項に記載の窒化アルミニウム基板の製造方法。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、例えば静電チャックやＣＶＤヒータ等のような大型窒化アルミニウムの半導体製造装置の部品などに用いることができる技術に関する。つまり、窒化アルミニウム基板、半導体製造用部品、ＣＶＤヒータ、及び窒化アルミニウム基板の製造方法に関する。

【背景技術】

【0002】

従来、セラミックス基板の焼成時における反りやうねりを改善する技術として、焼成温度では焼結しない材料、即ち、セラミックス基板とは別のセラミック粉末からなる拘束シートを用いた技術が知られている（特許文献１参照）。

【0003】

この技術とは、例えば図８に示すように、内部や表面等に導体（Ｐ１）を設けた窒化アルミニウム積層体（Ｐ２）に対して、その一方の主面又は両面に拘束シート（Ｐ３）を配置して焼成し、焼成後に拘束シートを除去するものである。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0004】

【特許文献1】特開２００８−１９８７６７号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0005】

ところで、例えば、窒化アルミニウムのグリーンシートを１５〜３０枚積層し圧着した積層体を焼成する場合には、基板全体の反り量が１ｍｍ以上となることがあり、そのため上述した拘束シートを用いることが考えられるが、種々の問題があった。

【0006】

具体的には、積層体内部の電極配置や流路配置等のデザインによって、基板全体の反り量に大きく影響を与えることがあるので、この積層体内部のデザインによっては、数種の拘束シートを用意する必要があり、特に大型の基板に対しては取扱いに負荷を強いられる、言い換えれば製造時の手間や負担が大きいという問題があった。

【0007】

本発明は、かかる背景に鑑みてなされたものであり、拘束シートを用いない場合でも、窒化アルミニウム基板の反りやうねりの発生を抑制できる、窒化アルミニウム基板、半導体製造用部品、ＣＶＤヒータ、及び窒化アルミニウム基板の製造方法を提供するものである。

【課題を解決するための手段】

【0008】

（１）本発明の第１局面の窒化アルミニウム基板は、窒化アルミニウムと希土類元素及びアルカリ土類金属のうち少なくとも希土類元素を含む補助成分とを含む焼結体によって構成される窒化アルミニウム基板において、組成の異なる２種以上の層が、前記窒化アルミニウム基板の厚み方向に積層された構成を有し、前記窒化アルミニウム基板の内部に空間を備えており、前記窒化アルミニウム基板を前記厚み方向に対して垂直に２等分した場合に、前記厚み方向の一方の第１主面側である第１層における前記空間の容積が、前記厚み方向の他方の第２主面側である第２層における前記空間の容積より大であり、且つ、前記第１層における前記補助成分の含有量が前記第２層における前記補助成分の含有量より少ない。

【0009】

本第１局面では、組成の異なる２種以上の層が、窒化アルミニウム基板の厚み方向に積層された構成を有するので、反りやうねりを抑制することが可能である。
このような窒化アルミニウム基板は、組成の異なるグリーンシートを積層して焼成することにより製造することが可能である。つまり、焼成時には、各グリーンシートの組成が異なることによって各グリーンシートの収縮率が異なるので、このような収縮率が異なるグリーンシートを積層することにより、窒化アルミニウム基板の反りやうねりを抑制することが可能である。

【0010】

つまり、例えば、収縮率が大きなグリーンシートにそれより収縮率が小さなグリーンシートを積層することにより、収縮率が大きなグリーンシートの焼成時の曲がりを抑制でき、それによって、製造される窒化アルミニウム基板の反りやうねりを抑制することが可能である。

【0011】

更に、第１層における空間の容積が第２層における空間の容積より大である場合には、焼成時には、第１層のグリーンシートの収縮率が大きい傾向にあるが、本第１局面では、第１層における補助成分の含有量が第２層における補助成分の含有量より少ないので、第１層のグリーンシートの収縮率を低くする作用がある。
これにより、収縮率の違いに起因する窒化アルミニウム基板の反りやうねりを抑制できる。
なお、第１層、第２層とは、上述のように２等分した場合に、どちらの主面側の部分かを示すものである（以下同様）。なお、第１層、第２層としては、それぞれ後述する第１積層体、第２積層体が挙げられる。
ここで、補助成分とは、希土類元素やアルカリ土類金属であり、少なくとも希土類元素を含むものである（以下同様）。なお、補助成分としては、焼結助剤として機能するものが好ましい（以下同様）。なお、希土類元素としては、例えばＹ（イットリウム）が好ましく、アルカリ土類金属としては、例えばＣａ（カルシウム）が好ましい（以下同様）。
（２）本発明の第２局面の窒化アルミニウム基板は、窒化アルミニウムと希土類元素及びアルカリ土類金属のうち少なくとも希土類元素を含む補助成分とを含む焼結体によって構成される窒化アルミニウム基板において、組成の異なる２種以上の層が、前記窒化アルミニウム基板の厚み方向に積層された構成を有し、前記窒化アルミニウム基板の内部に金属層を備えており、前記窒化アルミニウム基板を前記厚み方向に対して２等分した場合に、前記厚み方向の一方の第１主面側である第１層における金属層が占める体積割合が、前記厚み方向の他方の第２主面側である第２層における金属層が占める体積割合より少なく、且つ、前記第１層における前記補助成分の含有量が前記第２層における前記補助成分の含有量より少ない。
本第２局面では、組成の異なる２種以上の層が、窒化アルミニウム基板の厚み方向に積層された構成を有するので、反りやうねりを抑制することが可能である。
このような窒化アルミニウム基板は、組成の異なるグリーンシートを積層して焼成することにより製造することが可能である。つまり、焼成時には、各グリーンシートの組成が異なることによって各グリーンシートの収縮率が異なるので、このような収縮率が異なるグリーンシートを積層することにより、窒化アルミニウム基板の反りやうねりを抑制することが可能である。
つまり、例えば、収縮率が大きなグリーンシートにそれより収縮率が小さなグリーンシートを積層することにより、収縮率が大きなグリーンシートの焼成時の曲がりを抑制でき、それによって、製造される窒化アルミニウム基板の反りやうねりを抑制することが可能である。
更に、第１層における金属層の占める体積割合が第２層における金属層の占める体積割合より少ない場合には、第１層のグリーンシートの収縮率が大きい傾向にあるが、本第２局面では、第１層における補助成分の含有量が第２層における補助成分の含有量より少ないので、第１層のグリーンシートの収縮率を低くする作用がある。
これにより、収縮率の違いに起因する窒化アルミニウム基板の反りやうねりを抑制できる。
ここで、金属層とは、金属単体又は金属合金から構成された層であり、後述する配線層のように、第１主面又は第２主面の平面方向に広がるように形成された層である。
また、体積割合とは、後述する式（１）に示すように、第１層の体積（金属層も含む）に対する第１層における金属層の体積の割合、又は、第２層の体積（金属層も含む）に対する第２層における金属層の体積の割合である。

【0012】

（３）本発明の第３局面の窒化アルミニウム基板は、前記組成の異なる層は、前記窒化アルミニウムと種類及び含有量のうち少なくとも一方が異なる前記補助成分とで構成されている。

【0013】

本第３局面は、組成の異なる層を例示している。つまり、補助成分の種類や含有量、いわゆる組成が異なる層を例示している。

【0020】

（４）本発明の第４局面の半導体製造用部品は、第１〜第３局面のいずれかの窒化アルミニウム基板内に発熱体を備えている。
本第４局面では、窒化アルミニウム基板内に発熱体を備えているので、半導体（例えばシリコンウェハ）の加工の際に、好適に半導体を加熱することができる。

【0021】

なお、発熱体としては、通電により発熱する周知の抵抗発熱体等を採用できる。
（５）本発明の第５局面のＣＶＤヒータは、半導体製造用部品であって、化学気相蒸着に用いられるセラミックヒータである。

【0022】

本第５局面は、半導体製造用部品を例示したものであり、ここではセラミックヒータであるＣＶＤ（chemical vapor deposition）ヒータが挙げられる。
（６）本発明の第６局面のＣＶＤヒータは、板状の前記セラミックヒータの前記厚み方向の一方の表面に、前記厚み方向と自身の軸方向とが一致するように筒状のシャフトが一体に配置されている。

【0023】

本第６局面は、ＣＶＤヒータの好ましい形状を例示している。
（７）本発明の第７局面の窒化アルミニウム基板の製造方法は、窒化アルミニウムと希土類元素及びアルカリ土類金属のうち少なくとも希土類元素を含む補助成分とを含む焼結体によって構成される窒化アルミニウム基板を製造する窒化アルミニウム基板の製造方法において、組成の異なる２種以上のグリーンシートを積層し、焼成して一体の焼結体とする工程を有し、且つ、前記窒化アルミニウム基板を厚み方向に対して垂直に２等分した場合に、前記厚み方向の一方の第１主面側である第１層における空間の容積が、前記厚み方向の他方の第２主面側である第２層における空間の容積より大である窒化アルミニウム基板の製造方法であって、前記第１層の形成に用いる前記グリーンシートにおける前記補助成分の含有量を、前記第２層の形成に用いる前記グリーンシートの含有量より少なくした。

【0024】

本第７局面では、窒化アルミニウム基板を製造方法する場合には、組成の異なる２種以上のグリーンシートを積層して焼成するので、窒化アルミニウム基板の反りやうねりが少ないという効果がある。

【0025】

つまり、上述したように、焼成時に各グリーンシートが収縮した場合でも、各グリーンシートの組成が異なることによって各グリーンシートの収縮率が異なるので、これらのグリーンシートの積層体全体としての反りやうねりを抑制することが可能である。よって、従来のような拘束シートを用いなくとも、窒化アルミニウム基板の反りやうねりを抑制することができる。

【0026】

更に、第１層における空間の容積が第２層における空間の容積より大である場合には、焼成時には、第１層のグリーンシートの収縮率が大きい傾向にあるが、本第７局面では、第１層の形成に用いるグリーンシートにおける補助成分の含有量を、第２層の形成に用いるグリーンシートの含有量より少なくしたので、第１層のグリーンシートの収縮率を低くする作用がある。
これにより、収縮率の違いに起因する窒化アルミニウム基板の反りやうねりを抑制できる。
ここで、グリーンシートとは、焼成して焼結体とする前の（セラミックを主成分とする）未焼成のシート（セラミックグリーンシート）である（以下同様）。
なお、グリーンシートに添加する補助成分としては、希土類元素の化合物（例えば酸化物）、アルカリ土類金属の化合物（例えば酸化物）が挙げられる（以下同様）。

【0027】

ここで、希土類元素の化合物としては、例えば酸化イットリウムが挙げられる。また、アルカリ土類金属の化合物としては、例えば酸化カルシウムが挙げられる（以下同様）。
（８）本発明の第８局面の窒化アルミニウム基板の製造方法は、窒化アルミニウムと希土類元素及びアルカリ土類金属のうち少なくとも希土類元素を含む補助成分とを含む焼結体によって構成される窒化アルミニウム基板を製造する窒化アルミニウム基板の製造方法において、組成の異なる２種以上のグリーンシートを積層し、焼成して一体の焼結体とする工程を有し、且つ、前記窒化アルミニウム基板を厚み方向に対して２等分した場合に、前記厚み方向の一方の第１主面側である第１層における金属層の体積割合が、前記厚み方向の他方の第２主面側である第２層における金属層の体積割合より少ない窒化アルミニウム基板の製造方法であって、前記第１層の形成に用いる前記グリーンシートにおける前記補助成分の含有量を、前記第２層の形成に用いる前記グリーンシートの含有量より少なくした。
本第８局面では、窒化アルミニウム基板を製造方法する場合には、組成の異なる２種以上のグリーンシートを積層して焼成するので、窒化アルミニウム基板の反りやうねりが少ないという効果がある。
つまり、上述したように、焼成時に各グリーンシートが収縮した場合でも、各グリーンシートの組成が異なることによって各グリーンシートの収縮率が異なるので、これらのグリーンシートの積層体全体としての反りやうねりを抑制することが可能である。よって、従来のような拘束シートを用いなくとも、窒化アルミニウム基板の反りやうねりを抑制することができる。
更に、第１層における金属層の占める体積割合が第２層における金属層の占める体積割合より少ない場合には、第１層のグリーンシートの収縮率が大きい傾向にあるが、本第８局面では、第１層の形成に用いるグリーンシートにおける補助成分の含有量を、第２層の形成に用いるグリーンシートの含有量より少なくしたので、第１層のグリーンシートの収縮率を低くする作用がある。
これにより、収縮率の違いに起因する窒化アルミニウム基板の反りやうねりを抑制できる。
（９）本発明の第９局面の窒化アルミニウム基板の製造方法では、前記組成の異なるグリーンシートとして、第１のグリーンシートと前記焼成の際に前記第１のグリーンシートより収縮率の小さな第２のグリーンシートとを用い、前記第１のグリーンシートと前記第２のグリーンシートとを積層し、焼成して一体の焼結体とする。

【0028】

本第９局面では、第１のグリーンシートと第１のグリーンシートより収縮率の小さな第２のグリーンシートとを積層し焼成するので、全体としての収縮率は第１のグリーンシートのみの収縮率より小さくなる。よって、窒化アルミニウム基板の反りやうねりを抑制できる。

【0029】

ここで、収縮率とは、平面視で正方形のグリーンシートが焼成後に板材となった場合において、（板材の対角線／グリーンシートの対角線）×１００で示される値（％）である。

【0030】

（１０）本発明の第１０局面の窒化アルミニウム基板の製造方法では、前記組成の異なるグリーンシートは、前記補助成分の種類及び含有量のうち少なくとも一方が異なる。
本第１０局面は、組成の異なるグリーンシートを例示している。つまり、補助成分の種類や含有量が異なるグリーンシートを用いること例示している。

【0033】

（１１）本発明の第１１局面の窒化アルミニウム基板の製造方法では、前記窒化アルミニウム基板は、半導体製造用部品である。

【0034】

本第１１局面は、窒化アルミニウム基板の用途を例示している。
（１２）本発明の第１２局面の窒化アルミニウム基板の製造方法では、前記窒化アルミニウム基板は、ＣＶＤヒータ用部品である。

【0035】

本第１２局面は、窒化アルミニウム基板の用途を例示している。

【図面の簡単な説明】

【0036】

【図1】第１実施形態の窒化アルミニウム基板を厚み方向に破断し、その断面を模式的に示す断面図である。

【図2】第１実施形態の窒化アルミニウム基板の製造方法の一部を、窒化アルミニウム基板の厚み方向に破断して示す説明図である。

【図3】第１実施形態の窒化アルミニウム基板の製造方法の脱脂工程を、窒化アルミニウム基板の厚み方向に破断して示す説明図である。

【図4】第１実施形態の窒化アルミニウム基板の製造方法の焼成工程を、窒化アルミニウム基板の厚み方向に破断して示す説明図である。

【図5】実験結果である積層モデルと反り量との関係を表示した表１を示す説明図である。

【図6】第２実施形態の窒化アルミニウム基板を厚み方向に破断し、その断面を模式的に示す断面図である。

【図7】第３実施形態のＣＶＤヒータを軸線方向に沿って破断し、その断面を模式的に示す断面図である。

【図8】従来技術の説明図である。

【発明を実施するための形態】

【0037】

［１．第１実施形態］
［１−１．構成］
まず、本第１実施形態の窒化アルミニウム基板の構成について説明する。

【0038】

図１に示すように、窒化アルミニウム基板１は、窒化アルミニウムを主成分とする材料から構成されたセラミックス配線基板である。なお、主成分とは、その成分が５０質量％を上回るものである。

【0039】

この窒化アルミニウム基板１は、窒化アルミニウムを主成分とする焼結体から構成された基板本体３と、基板本体３の内部や表面に設けられた配線層（金属層）５と、配線層５等に接続されるビア７等から構成されている。

【0040】

以下、各構成について説明する。
基板本体３は、複数（例えば７層）のセラミックス層９が積層された構成を有している。このうち、厚み方向の一方の側である第１主面１１側（図１の上方）には、３層のセラミックス層９ａ、９ｂ、９ｃが積層された第１積層体（第１層）１５が配置されている。また、厚み方向の他方の側である第２主面１３側（図１の下方）には、４層のセラミックス層９ｄ、９ｅ、９ｆ、９ｇが積層された第２積層体（第２層）１７が配置されている。

【0041】

なお、ここでは、第１積層体１５と第２積層体１７との厚みが同じ場合を例に挙げるが、異なっていてもよい。また、第１積層体１５を構成する各セラミックス層９ａ、９ｂ、９ｃの厚みが同じで、第２積層体１７を構成する各セラミックス層９ｄ、９ｅ、９ｆ、９ｇの厚みが同じである例が挙げるが、それぞれ異なっていてもよい。

【0042】

この基板本体３は、主成分である窒化アルミニウムと、例えば補助成分（即ち焼結助剤）として、希土類元素及びアルカリ土類金属のうち少なくとも希土類元素を含む補助成分とを含む焼結体によって構成されている。

【0043】

特に、第１積層体１５と第２積層体１７とでは、それぞれの組成が異なっている。詳しくは、第１積層体１５と第２積層体１７、従って、それぞれの積層体１５、１７を構成する各セラミックス層９は、窒化アルミニウムと種類及び含有量のうち少なくとも一方が異なる補助成分とで構成されている。

【0044】

ここでは、後述するように、第２積層体１７における配線層５の体積割合が多い例を挙げるので、焼成時には窒化アルミニウム基板１は、その端部が配線層５とは反対側の図１の矢印Ａ、Ｂの方向に曲がり易い。つまり基板全体としては反りやすい。よって、本第１実施形態では、その曲がりを抑制するように、補助成分が選択されている。

【0045】

具体的には、焼成時においては、（補助成分を調整しない場合には）第１積層体１５となる部分の収縮の程度（収縮率）が第２積層体１７となる部分の収縮率より大きいので、その収縮の程度の差が小さくなるように焼結助剤が調整される。

【0046】

例えば、焼結助剤が同じ種類の場合には、第１積層体１５における焼結助剤の含有量が第２積層体における焼結助剤の含有量より少ないように設定される。また、焼結助剤の種類が異なる場合には、上述した収縮の程度の差が小さくなるように、焼結助剤の種類や含有量が調整される。

【0047】

配線層５は、基板本体３の内部又は表面（即ちセラミックス層９の表面）において、第１主面１１及び第２主面１３と平行に設けられた導電性を有するメタライズ層である。
ここでは、窒化アルミニウム基板１を厚み方向に対して２等分した場合（例えば第１積層体１５と第２積層体１７との厚みが同じ場合）に、厚み方向の第１主面１１側である第１積層体１５における配線層５の体積割合が、厚み方向の第２主面１３側である第２積層体１７における配線層の体積割合より少なく設定されている。

【0048】

［１−２．製造方法］
まず、本第１実施形態の窒化アルミニウム基板の製造方法について説明する。
セラミックス粉末としての窒化アルミニウム粉末に、焼結助剤として、例えば、酸化イットリウム粉末を０．１〜４．０質量％、酸化カルシウム粉末を０〜２質量％添加し、これに有機バインダ、溶剤、可塑剤等を所定の割合で混合して、セラミック成分が異なる２種類のスラリーを作成する。

【0049】

例えば、第１積層体１５用として、酸化イットリウム粉末を０．５質量％添加したスラリーを作成し、第２積層体１７用として、酸化イットリウム粉末を４質量％、酸化カルシウム粉末を０．２質量％添加したスラリーを作成する。

【0050】

なお、同じ焼結助剤を添加する場合には、その添加量を違えればよい。例えば、第１積層体１５用として、酸化イットリウム粉末を０．５質量％添加したスラリーを作成し、第２積層体１７用として、酸化イットリウム粉末を４質量％添加したスラリーを作成する。

【0051】

次に、図２（ａ）に示すように、この各スラリーを、ドクターブレード法を利用してシート状に形成して、第１積層体１５用のセラミックグリーンシート２１と第２積層体１７用のセラミックグリーンシート２３とを作成する。

【0052】

つまり、上述のように、焼結助剤である酸化イットリウムや酸化カルシウムの量を調節して、２種以上（例えば２種類）の組成の異なったセラミックグリーンシート２１、２３を作成する。なお、作成する窒化アルミニウム基板１に応じて、それぞれ必要な枚数のセラミックグリーンシート２１、２３を作成する。

【0053】

ここでは、焼成時の収縮率については、前記焼結助剤の違いにより、例えば、第１積層体１５のセラミックグリーンシート２１の収縮率は、第２積層体１７のセラミックグリーンシート２３の収縮率よりも小さく設定されている。つまり、セラミックグリーンシート２１のほうが収縮しにくくなっている。

【0054】

次に、図２（ｂ）に示すように、各セラミックグリーンシート２１、２３に対して、ビア７を形成する位置に、打ち抜きによって貫通孔２５、２７を形成する。そして、この貫通孔２５、２７に、スクリーン印刷によって、Ｍｏ、Ｗ等の金属粉を含む導体ペースト２９、３１を充填する。

【0055】

次に、図２（ｃ）に示すように、各セラミックグリーンシート２１、２３に対して、配線層５を形成する位置に、スクリーン印刷によって、Ｍｏ、Ｗ等の金属粉を含む導体ペーストを印刷して印刷パターン３３、３５を形成する。

【0056】

次に、図２（ｄ）に示すように、各セラミックグリーンシート２１、２３を、窒化アルミニウム基板１の構成となるように、詳しくは、第１積層体１５及び第２積層体１７を備えた構成となるように積層し圧着して、未焼成の積層体（グリーン積層体）３７を作成する。

【0057】

次に、図３に示すように、グリーン積層体３７をステンレス板上にアルミナを溶射したパンチングメタル３９上に置き、５００℃〜６００℃の還元雰囲気にて脱脂を行って、脱脂体４１を形成する。

【0058】

次に、図４に示すように、カーボン製の容器４３中に窒化アルミニウム製のサヤ４５を配置し、そのサヤ４５の上に脱脂体４１を配置し、窒素雰囲気下で１７５０℃〜１８５０℃にて焼成を行う。これによって、窒化アルミニウム基板１を得る。

【0059】

［１−３．効果］
次に、本第１実施形態の効果を説明する。
本第１実施形態では、組成の異なる第１積層体１５と第２積層体１７（従ってそれぞれのセラミックス層９）が、窒化アルミニウム基板の厚み方向に積層された構成を有するので、反りやうねりが少ないとう効果がある。

【0060】

このような窒化アルミニウム基板は、組成の異なるセラミックグリーンシート２１、２３（従って収縮率が異なるセラミックグリーンシート２１、２３）を積層して製造することができる。

【0061】

つまり、焼成時には、各セラミックグリーンシート２１、２３が収縮するが、組成の異なるセラミックグリーンシート２１、２３を、上述した製造方法に示すように積層することにより、すなわち、反りやうねりを抑制するように積層することにより、製造される窒化アルミニウム基板１の反りやうねりを抑制することが可能である。

【0062】

詳しくは、第１積層体１５における配線層５の体積割合が第２積層体１７における配線層５の体積割合より少ない場合には、窒化アルミニウム基板１の外周側は第１主面１１側に曲がり易いが、本第１実施形態では、第１積層体１５における焼結助剤の含有量が第２積層体１７における補助成分の含有量より少ないので、窒化アルミニウム基板１の反りやうねりを抑制できる。

【0063】

なお、補助成分の種類や含有量を違えることにより、組成を異なるようにすることができる。
<実験例>
次に、本発明の効果を確認するために行った実験例について説明する。

【0064】

本実験例では、図５に表１として示すように、窒化アルミニウムを主成分とするとともに組成の異なる２種類のセラミックグリーンシートを作成した。そして、各セラミックグリーンシートに適宜配線層となるメタライズを形成してグリーン積層体を作成し、そのグリーン積層体を焼成して窒化アルミニウム基板を作成し、その反り量を調べた。

【0065】

（実験内容）
以下、詳細に説明する。なお、本実験例では、窒化アルミニウム基板及びその製造方法については、基本的に第１実施形態と同様であるので、異なる点等を中心に説明する。

【0066】

表１に示すように、本実験例では、試料Ｎｏ．１〜８の８種類の窒化アルミニウム基板の試料を作成した。
この２種のセラミックグリーンシートうちの１種として、試料Ｎｏ．１〜８では、窒化アルミニウムが９９．９質量％で厚みが０．６ｍｍのセラミックグリーンシート（ＡｌＮ９９．５％シート）を用いた。

【0067】

また、他の１種として、試料Ｎｏ．１、２、５〜８では、窒化アルミニウムが９５質量％で厚みが０．２４ｍｍのセラミックグリーンシート（ＡｌＮ９５％シート）を用い、試料Ｎｏ．３、４では、窒化アルミニウムが９５質量％で厚み０．６ｍｍのセラミックグリーンシート（ＡｌＮ９５％シート）を用いた。

【0068】

なお、２種のセラミックグリーンシートは、平面視で、４８ｍｍ角の正方形である。このセラミックグリーンシートに第１実施形態と同様な組成のメタライズが形成されている。なお、セラミックグリーンシートの一方の表面全体を覆うようにメタライズが形成されている。

【0069】

また、表１には、各試料毎に、各セラミックグリーンシートの使用枚数とグリーン積層体の厚み（総厚み）が示されている。
さらに、表１には、各試料毎に、窒化アルミニウム基板におけるセラミックス部分の体積（セラミック体積）と、配線層の体積（メタライズ体積）とが示されている。また、セラミック体積とメタライズ体積との割合である体積割合、即ち、セラミックとメタライズの割合として、下記式（１）で得られる値（％）である。

【0070】

｛メタライズ体積／（メタライズ体積＋セラミック体積）｝×１００・・（１）
前記窒化アルミニウム基板には、内部に空間が設けられておらず、表１に示すように、ＡｌＮ９９．５％シートとＡｌＮ９５％シートとが積層されるとともに、表１に示す所定の箇所に前記メタライズが形成されている。

【0071】

以下、各試料毎に説明する。
試料Ｎｏ．１は、厚み０．６ｍｍのＡｌＮ９９．５％シートが６枚積層されたものである。
試料Ｎｏ．２は、厚み０．６ｍｍのＡｌＮ９９．５％シートが６枚積層されたものであり、そのうち一方の側（表１の下側）の３枚のシートの下側にメタライズが形成されている。

【0072】

試料Ｎｏ．３は、表１の上側に、厚み０．６ｍｍのＡｌＮ９９．５％シートが３枚積層されるとともに、表１の下側に、厚み０．６ｍｍのＡｌＮ９５％シートが３枚積層されたものである。

【0073】

試料Ｎｏ．４は、表１の上側に、厚み０．６ｍｍのＡｌＮ９９．５％シートが３枚積層されるとともに、表１の下側に、厚み０．６ｍｍのＡｌＮ９５％シートが３枚積層されたものである。更に、各ＡｌＮ９５％シートの下側にメタライズが形成されている。

【0074】

試料Ｎｏ．５は、表１の上側に、厚み０．６ｍｍのＡｌＮ９９．５％シートが３枚積層されるとともに、表１の下側に、厚み０．２４ｍｍのＡｌＮ９５％シートが７枚積層されたものである。更に、下側の５枚のＡｌＮ９５％シートの下側にメタライズが形成されている。

【0075】

試料Ｎｏ．６は、表１の上側に、厚み０．６ｍｍのＡｌＮ９９．５％シートが３枚積層されるとともに、表１の下側に、厚み０．２４ｍｍのＡｌＮ９５％シートが７枚積層されたものである。更に、下側の７枚のＡｌＮ９５％シートの下側にメタライズが形成されている。

【0076】

試料Ｎｏ．７は、厚み０．６ｍｍのＡｌＮ９９．５％シート５枚と、厚み０．２４ｍｍのＡｌＮ９５％シート５枚とが交互に配置されて積層されたものである。更に、上側の２枚のＡｌＮ９５％シートの上側にメタライズが形成されるとともに、下側の３枚のＡｌＮ９５％シートの下側にメタライズが形成されている。

【0077】

試料Ｎｏ．８は、厚み０．６ｍｍのＡｌＮ９９．５％シート５枚と、厚み０．２４ｍｍのＡｌＮ９５％シート５枚とが交互に配置されて積層されたものである。
（評価）
上述した各試料のグリーン積層体を、前記第１実施形態と同様にして焼成することによって、各試料の窒化アルミニウム基板を作製した。そして、各試料の窒化アルミニウム基板の反り量を測定した。その結果を、同じく表１に記す。

【0078】

この反り量とは、基板の中央と基板の外周における高さの差である。ここでは、基板の裏面側（表１の下側）が凸となる場合の反り量を正の方向として、正（＋）の値で示している。

【0079】

この表１から明らかなように、異なる組成のセラミックグリーンシートを積層して形成した窒化アルミニウム基板（試料Ｎｏ．３）は、同一の組成のセラミックグリーンシートを積層して形成した窒化アルミニウム基板（試料Ｎｏ．１）に比べて、反り量が小さく、好適であることが分かる。

【0080】

また、メタライズを形成した場合においても、異なる組成のセラミックグリーンシートを積層して形成した窒化アルミニウム基板（試料Ｎｏ．４）は、同一の組成のセラミックグリーンシートを積層して形成した窒化アルミニウム基板（試料Ｎｏ．２）に比べて、反り量が小さく、好適であることが分かる。

【0081】

さらに、メタライズに関しては、メタライズの形成箇所が厚み方向の一方に偏っているもの、即ち試料を厚み方向に２等分した場合にメタライズの容積が一方に偏っているもの（試料Ｎｏ．５）に比べて、その偏りが少ないもの（試料Ｎｏ．６）は、反り量が小さく、好適であることが分かる。

【0082】

同様に、メタライズの形成箇所が厚み方向の一方に偏っているもの（試料Ｎｏ．７）に比べて、その偏りが少ないもの（試料Ｎｏ．８）は、反り量が小さく、好適であることが分かる。
［２．第２実施形態］
次に、第２実施形態について説明するが、第１実施形態と同様な内容の説明は省略する。

【0083】

図６に示すように、本第２実施形態の窒化アルミニウム基板５１は、第１実施形態と同様な組成（但し焼結助剤の種類は同じとする）の第１積層体５３と第２積層体５５とを有している。

【0084】

従って、第１積層体５３における補助成分（即ち焼結助剤）の含有量が第２積層体５５における焼結助剤の含有量より少ない。
また、本第２実施形態では、第１積層体５３に空間５７が設けられている。つまり、第１積層体５３の厚み方向における中間のセラミックス層５９の中心部分に空間５７が設けられている。

【0085】

言い換えると、窒化アルミニウム基板５１を厚み方向に対して垂直に２等分した場合に、厚み方向の一方の側の第１積層体５３における空間５７の容積が、厚み方向の他方の側の第２積層体５５における空間の容積より大である（ここでは空間がないので容積はＯである）。

【0086】

このように、第１積層体５３に空間５７がある場合には、焼成時に、矢印Ｃ、Ｄ方向に曲がり易いが、本第２実施形態では、第１積層体５３のセラミックグリーンシートにおける焼結助剤の含有量が、第２積層体５５のセラミックグリーンシートにおける焼結助剤の含有量より少ないので、第１積層体５３のセラミックグリーンシートが収縮しにくくなり、よって、その曲がりを抑制することができる。

【0087】

従って、窒化アルミニウム基板５１の反りやうねりを抑制することができる。
［３．第３実施形態］
次に、第３実施形態について説明するが、第１実施形態と同様な内容の説明は省略する。

【0088】

本第３実施形態は、第１実施形態や第２実施形態のような窒化アルミニウム基板を備えた半導体製造用部品に関するものである。
具体的には、図７に示すように、本第３実施形態の半導体製造用部品は、ＣＶＤヒータ６１である。

【0089】

このＣＶＤヒータ６１は、円盤形状の（セラミックヒータである）窒化アルミニウム基板６３の一方の表面に、円筒形状のシャフト６５を接合したものである。
この窒化アルミニウム基板６３は、前記第１実施形態や第２実施形態と基本的に同様な構造を有する基板、すなわち、組成が異なる層が積層された構造を有する基板である。

【0090】

また、窒化アルミニウム基板６３には、第２実施形態と同様に内部にガス流路となる空間６７が設けられている。
なお、窒化アルミニウム基板６３には、周知の発熱体６９やＲＦ電極７１等が配置されている。

【0091】

本第３実施形態においても、第１、第２実施形態と同様に、窒化アルミニウム基板６３の反りやうねりを抑制できるという効果を奏する。
［３．他の実施形態］
尚、本発明は前記実施形態になんら限定されるものではなく、本発明を逸脱しない範囲において種々の態様で実施しうることはいうまでもない。

【0092】

（１）例えば、第３実施形態では、半導体製造用部品としてＣＶＤヒータを例に挙げたが、本発明は、例えば吸着用電極を備えた静電チャックにも適用できる。
（２）組成を異なるように添加する希土類元素やアルカリ土類金属の種類や量については、調節する収縮の程度に応じて適宜設定すればよい。

【0093】

例えば補助成分の種類が同じ場合には、含有量に応じて収縮の程度が変化するので、収縮の程度を大きくしたい場合に、含有量を増やすようにすればよい。
また、補助成分の種類が異なる場合には、その種類や含有量に応じて収縮の程度が異なるので、今までの知見や別途実験等を行うことによって得られた収縮の程度に応じて、使用する補助成分の種類や量を決めればよい。

【0094】

（３）なお、上述した各実施形態の構成要素を適宜組み合わせることも可能である。

【符号の説明】

【0095】

１、５１、６３…窒化アルミニウム基板
５…配線（金属層）
９、９ａ、９ｂ、９ｃ、９ｄ、９ｅ、９ｆ、９ｇ、５９…セラミックス層
１１…第１主面
１３…第２主面
１５、５３…第１積層体（第１層）
１７、５５…第２積層体（第２層）
２１、２３…セラミックグリーンシート
５７…空間
６１…ＣＶＤヒータ

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】