JP2002025912A

JP2002025912A - 半導体製造装置用サセプタとそれを用いた半導体製造装置

Info

Publication number: JP2002025912A
Application number: JP2000202039A
Authority: JP
Inventors: Kenjiro Higaki; 賢次郎桧垣; Hirohiko Nakada; 博彦仲田; Tadashi Tomikawa; 唯司富川; Hiroshi Hiiragidaira; 啓柊平; Masuhiro Natsuhara; 益宏夏原; Takashi Ishii; 隆石井; Yasuyuki Matsui; 康之松井
Original assignee: Sumitomo Electric Industries Ltd
Current assignee: Sumitomo Electric Industries Ltd
Priority date: 2000-07-04
Filing date: 2000-07-04
Publication date: 2002-01-25

Abstract

(57)【要約】【課題】簡単な構造を有し、低い製造コストの半導体
製造装置用サセプタとそれを用いた半導体製造装置を提
供する。【解決手段】サセプタ１０は、半導体ウェハ５０を載
置するための表面を有するセラミックスヒータ１１と、
セラミックスヒータ１１を載置するための表面を有する
セラミックス断熱板１３と、セラミックス断熱板を載置
するための表面を有する金属放熱板１４とを備える。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】この発明は、半導体製造装置
用サセプタとそれを用いた半導体製造装置に関し、特に
ＣＶＤ（Chemical Vapor Deposition）装置、プラズマ
ＣＶＤ装置、エッチング装置等の半導体製造装置におい
て、半導体ウェハを下から加熱する機能と半導体ウェハ
を保持する機能を備えた半導体製造装置用サセプタとそ
れを用いた半導体製造装置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】近年、半導体装置の高集積化、高速化の
要求が厳しくなるに従い、半導体製造装置内の場所によ
って温度やガスの流れが不均一になり、それらに起因し
てエッチングや形成される膜の品質のばらつきが問題に
なってきた。そこで、複数のエッチング装置や成膜装置
を並べて、それらの装置間をローダを用いて半導体ウェ
ハを自動送りで１枚ずつ処理する枚葉式に半導体製造装
置が切換わりつつある。そのような枚葉式の半導体製造
装置を用いる場合には、エッチング装置や成膜装置のチ
ャンバ内のウェハ保持体、いわゆるサセプタの上にウェ
ハを搬送し、そのサセプタに静電チャックでウェハを固
定した状態で、またはサセプタのウェハ保持面の面精度
を上げてウェハを静置密着させた状態で、サセプタから
ウェハに熱を直接与えてウェハを均一に加熱する方法が
採用されている。

【０００３】図３は、特開２０００−４４３４５号公報
で提案されているようなサセプタの概略的な構造を示す
断面図である。図３に示すように、サセプタ３０は、半
導体ウェハ５０を載置するための表面を有する窒化アル
ミニウム焼結体からなるヒータ３１と、ヒータ３１の背
面に一体的に接合された窒化アルミニウム焼結体からな
る熱遮蔽部または支持管３３とから構成されている。ヒ
ータ３１にはモリブデン線等のコイル状のヒータ線３２
が埋込まれている。ヒータ３１と熱遮蔽部または支持管
３３は、積層された成形体として準備し、その積層成形
体を焼結することによって一体化され、または接合部３
４に予めニッケルでめっきを施しておき、アルミニウム
ロウ材を用いてヒータ３１と支持管３３を接合すること
によって一体化されている。熱遮蔽部または支持管３３
は焼結体を機械加工することによって中空部を有する円
筒状に加工されている。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】図３に示すような従来
のサセプタ３０においては、窒化アルミニウム焼結体か
らなるヒータ３１と熱遮蔽部または支持管３３とは、熱
処理によって接合されている。このため、２つの部材の
材料の間で熱膨張係数差がないようにする必要がある。
したがって、ヒータ３１を高い熱伝導率を有する窒化ア
ルミニウム焼結体から構成すると、熱遮蔽部または支持
管３３も同一の窒化アルミニウム焼結体から形成する必
要がある。

【０００５】また、中空部を有する熱遮蔽部または支持
管３３をヒータ３１に接合する必要があるため、製造コ
ストが高くなるとともに、サセプタの構造が複雑になる
という問題もあった。

【０００６】そこで、この発明の目的は、製造コストを
低減することができ、簡単な構造を有する半導体製造装
置用サセプタとそれを用いた半導体製造装置を提供する
ことである。

【０００７】

【課題を解決するための手段】この発明に従った半導体
製造装置用サセプタは、半導体ウェハを載置するための
表面を有する、セラミックスからなるヒータ部材と、こ
のヒータ部材を載置するための表面を有する、セラミッ
クスからなる断熱部材と、この断熱部材を載置するため
の表面を有する、金属からなる放熱部材とを備える。

【０００８】この発明のサセプタにおいては、ヒータ部
材と断熱部材と放熱部材とが互いに物理的に接合される
ことなく、載置された状態である。このため、異なった
種類の材料でヒータ部材と断熱部材と放熱部材を構成し
ても、異なった種類の材料の間の熱膨張係数差による熱
応力が生じて破壊するという問題を解消することができ
る。

【０００９】また、ヒータ部材と断熱部材と放熱部材と
を物理的に接合しないでサセプタを構成するので、製造
コストを低減することができるとともに、サセプタの構
造を簡単にすることができる。

【００１０】この発明の半導体製造装置用サセプタにお
いて、ヒータ部材は、セラミックス基材と、このセラミ
ックス基材に形成された導電層とを含むのが好ましい。
また、ヒータ部材は、セラミックス基材と、セラミック
ス基材に形成された、静電チャック用電極および高周波
用電極の少なくとも１つの電極を構成する導電層とを含
んでいてもよい。この場合、セラミックス基材は、１０
０Ｗ／ｍＫ以上の熱伝導率を有し、窒化アルミニウムま
たは窒化ケイ素の少なくとも１種を含むセラミックスか
らなるのが好ましい。

【００１１】この発明の半導体製造装置用サセプタにお
いて、断熱部材は、窒化アルミニウム、酸化アルミニウ
ム、窒化ケイ素、酸化ケイ素、酸化ジルコニウムまたは
炭化ケイ素の少なくとも１種を含むセラミックスからな
るのが好ましい。また、断熱部材は、１００Ｗ／ｍＫ以
下の熱伝導率を有するのが好ましく、そうであれば、た
とえば、上記以外のセラミックスから形成されてもよ
い。

【００１２】この発明の半導体製造装置用サセプタにお
いて、放熱部材は、アルミニウムまたはアルミニウム合
金の少なくとも１種を含む金属からなるのが好ましい。

【００１３】この発明の半導体製造装置用サセプタにお
いて、ヒータ部材と断熱部材と放熱部材の互いに対向す
る表面は、真空吸引によってヒータ部材と断熱部材と放
熱部材とが互いに固定されるように構成されているのが
好ましい。この場合、ヒータ部材の表面に載置される半
導体ウェハが真空吸引によってヒータ部材の表面に固定
されるときに、ヒータ部材と断熱部材と放熱部材とが真
空吸引によって互いに固定されるように構成されている
のが好ましい。また、この場合、ヒータ部材、断熱部材
および放熱部材からなる群より選ばれた少なくとも１つ
の部材は、真空吸引用の溝が形成された表面を有するの
が好ましい。ヒータ部材と断熱部材と放熱部材のそれぞ
れは、真空吸引用の貫通孔を有するのが好ましい。

【００１４】この発明の半導体製造装置用サセプタにお
いて、放熱部材は断熱部材を受入れる凹部を有し、断熱
部材はヒータ部材を受入れる凹部を有するのが好まし
い。

【００１５】この発明の半導体製造装置用サセプタにお
いて、ヒータ部材は、熱容量を小さくし、昇降温速度を
高めるために５ｍｍ以下の厚みを有するのが好ましい。

【００１６】この発明の半導体製造装置用サセプタにお
いて、放熱部材の周辺部および内部の少なくともいずれ
かに冷媒通路が配置されているのが好ましい。この場
合、冷媒通路に水またはパーフルオロポリエーテルを通
過させるのが好ましい。

【００１７】この発明の半導体製造装置用サセプタにお
いて、ヒータ部材に電力を供給するための電極部材が取
付けられているのが好ましい。この場合、電極部材は、
モリブデンまたはタングステンからなる基材と、この基
材の表面を被覆するセラミックス層とを含むのが好まし
い。このセラミックス層は、窒化アルミニウムまたは酸
化アルミニウムからなるのが好ましい。断熱部材と放熱
部材のそれぞれは、電極部材を挿通するための貫通孔を
有するのが好ましい。この貫通孔は、上記の真空吸引用
の貫通孔と共用されてもよい。

【００１８】この発明に従った半導体製造装置は、上述
のように構成された半導体製造装置用サセプタを用いて
いる。また、この発明の半導体製造装置は主に化学気相
蒸着装置であるが、エッチング装置、物理気相蒸着装
置、イオン注入装置であってもよい。

【００１９】

【発明の実施の形態】図１は、この発明の１つの実施の
形態に従った半導体製造装置用サセプタの概略的な構造
を示す断面図である。

【００２０】図１に示すように、サセプタ１０は、半導
体ウェハ５０を載置する表面を有するセラミックスヒー
タ１１と、このセラミックスヒータ１１を受入れて載置
する凹部を有するセラミックス断熱板１３と、セラミッ
クス断熱板１３を受入れて載置する凹部を有する金属放
熱板１４とから構成されている。セラミックスヒータ１
１には所定のヒータ回路パターンに従った導電層１２が
内蔵されている。また、セラミックスヒータ１１の中央
部には半導体ウェハ５０を真空で吸引するためのガス経
路としての貫通孔が形成されている。この貫通孔に通じ
るようにセラミックス断熱板１３と金属放熱板１４のそ
れぞれの中央部にも貫通孔が形成されている。セラミッ
クス断熱板１３と金属放熱板１４の貫通孔には、導電層
１２に電気的に接続されたヒータ取出し電極線１７が挿
通されている。電極線１７は、プロセスガスによる腐食
防止のために、または電極線材料のパーティクル発生防
止のために、窒化アルミニウム（ＡｌＮ）または酸化ア
ルミニウム（Ａｌ₂Ｏ₃）で被覆されている。半導体ウェ
ハ５０を載置する側のセラミックスヒータ１１の表面、
セラミックスヒータ１１を受入れる側のセラミックス断
熱板１３の凹部表面、およびセラミックス断熱板１３を
受入れる側の金属放熱板１４の凹部表面のそれぞれに
は、真空吸引用の溝が形成されていてもよい。金属放熱
板１４の下側の外周面には、冷媒管１５が複数本ロウ付
けされて配置されている。

【００２１】金属放熱板１４はＯリング１８を介してＣ
ＶＤ装置等の半導体製造装置用チャンバ１６に取付けら
れている。このように構成されているので、アルミニウ
ム等からなる金属放熱板１４は、冷媒管１５の中を流れ
る冷媒によって、たとえば２００℃以下に冷却され、サ
セプタ１０の１つの構成要素として用いられている。こ
の場合、金属放熱板１４は２００℃以下の温度に冷却さ
れているので、チャンバ１６の内部を流れるプロセスガ
ス等によって腐食され難い。

【００２２】また、本発明のサセプタ１０では、セラミ
ックスヒータ１１とセラミックス断熱板１３と金属放熱
板１４とが順に積み重ねられて載置されているだけであ
り、これらの間が互いに物理的に接合されていない。し
たがって、異なった種類の材料から構成されるセラミッ
クスヒータ１１、セラミックス断熱板１３および金属放
熱板１４の間で熱膨張係数差に起因して熱応力が生じる
こともなく、各部材の破壊が起こることもない。

【００２３】図２は、この発明のもう１つの実施の形態
に従った半導体製造装置用サセプタの概略的な構造を示
す断面図である。

【００２４】図２に示すように、図１のサセプタ１０と
同様にして、サセプタ２０は、半導体ウェハ５０を載置
する表面を有するセラミックスヒータ２１と、セラミッ
クスヒータ２１を受入れて載置する凹部を有するセラミ
ックス断熱板２３と、セラミックス断熱板２３を受入れ
て載置する凹部を有する金属放熱板２４とから構成され
ている。セラミックスヒータ２１には、所定のヒータ回
路パターンに従った導電層２２が内蔵されている。この
導電層２２に電気的に接続されたヒータ取出し電極線２
７が、図１のサセプタと同様にして、セラミックス断熱
板２３と金属放熱板２４の貫通孔を通じて配置されてい
る。また、セラミックスヒータ２１とセラミックス断熱
板２３と金属放熱板２４のそれぞれ中央部には、図１の
サセプタと同様にして真空吸引用の貫通孔が形成されて
いる。金属放熱板２４はＯリング２８を介在してチャン
バ２６に取付けられている。

【００２５】図１に示されるサセプタ１０と異なり、サ
セプタ２０においては、金属放熱板２４の内部に冷媒通
路２５が設けられている。

【００２６】セラミックスヒータは、セラミックス基板
の一方の表面上に導電層からなるヒータ回路パターンを
形成し、このヒータ回路パターンが形成されたセラミッ
クス基板の一方の表面上に、もう１つのセラミックス基
板を、それらの間に介在した接着層としてガラス層また
は非酸化物セラミックス層によって接合して構成され
る。あるいは、セラミックス基板の一方の表面上に導電
層としてヒータ回路パターンを形成し、ヒータ回路パタ
ーンが形成されたセラミックス基板の一方の表面を保護
層としてガラス層または非酸化物セラミックス層で被覆
することによってセラミックスヒータを構成してもよ
い。

【００２７】半導体ウェハを真空吸引によってセラミッ
クスヒータの上にチャックする、いわゆる真空チャック
機能を付加する場合には、真空チャック用の１つ以上の
貫通孔がセラミックスヒータの中央部に形成される。真
空チャックではなく、静電チャックによって半導体ウェ
ハを固定する場合には、セラミックスヒータの内部に静
電チャック用電極を導電層から形成してもよい。真空チ
ャック機能を高めるために、半導体ウェハを載置する側
のセラミックスヒータの表面に放射状、同心円状等の真
空吸引用の溝を形成してもよい。

【００２８】サセプタの基材として用いられるセラミッ
クス焼結体は従来の手法で製造することができる。セラ
ミックス粉末には必要により焼結用の助剤を添加し、さ
らには必要に応じてバインダを添加することによってセ
ラミックス成形体を準備する。その成形体を焼結するこ
とによってセラミックス焼結体を製造する。セラミック
スの種類としては、耐熱性とハロゲンを含むガスに対す
る耐食性の観点から、窒化アルミニウム、窒化ケイ素等
を用いるのが好ましく、プロセスガスに対する耐食性の
観点から窒化アルミニウムを用いるのが特に好ましい。

【００２９】セラミックス粉末を成形する方法として
は、ドクターブレード、押出し、プレス等の公知のシー
ト成形方法を用いる。セラミックス成形体を脱脂し、所
定の温度で焼結する。焼結はホットプレス、常圧焼結、
高温静水圧圧縮（ＨＩＰ）等の公知の方法のいずれを用
いてもよい。できるだけ高い熱伝導率を有するセラミッ
クス焼結体を得るために、高い温度で長時間焼結しても
よい。焼結体は、寸法精度が所望の精度で得ることがで
きれば、焼結したままの状態でサセプタの基材の材料と
して用いてもよいが、さらに精度が必要であれば、焼結
体の表面を研磨したり、切断等の加工を施す。セラミッ
クスヒータの均熱性を高めるために、基材として用いら
れるセラミックスは１００Ｗ／ｍＫ以上の熱伝導率を有
するのが好ましい。

【００３０】セラミックスヒータの基材に内蔵されるヒ
ータ回路パターンの導電層は、タングステン、モリブデ
ン、銀、パラジウム、白金、ニッケル、クロムの１種以
上の金属を含むのが好ましい。

【００３１】セラミックスヒータの熱容量を低くし、か
つ昇降温速度を高めるために、セラミックスヒータの厚
みは５ｍｍ以下であるのが好ましい。

【００３２】セラミックスヒータの取出し電極線は、セ
ラミックスヒータの基材の材質と熱膨張係数が近い材料
を用いるのが好ましい。特にヒータ取出し電極線の表面
の耐食性を向上させるために、窒化アルミニウムまたは
酸化アルミニウムで被覆したモリブデンまたはタングス
テンの線材を用いるのが好ましい。このような被覆した
導電線をセラミックスヒータの基材に内蔵したヒータ回
路パターン用導電層に接合する。ヒータ取出し電極線に
おける被覆層の形成は、従来のＰＶＤ（Physical Vapor
Deposition）法やＣＶＤ法による薄膜形成プロセス、
溶射等の厚膜形成プロセスによって行なうことが可能で
ある。

【００３３】半導体ウェハへの熱伝達を均一にするため
に、また半導体ウェハに対する真空チャック機能を強化
するために、セラミックスヒータの表面の反りはできる
だけ小さい方が好ましい。具体的には、セラミックスヒ
ータの表面の反りは２μｍ／ｍｍ以下であるのが好まし
く、１μｍ／ｍｍ以下であるのがさらに好ましい。

【００３４】セラミックスヒータの基材には、ヒータ回
路パターン用の導電層だけでなく、静電チャック用の導
電層やプラズマ下部電極として高周波（ＲＦ）電極用の
導電層が内蔵されていてもよい。

【００３５】セラミックス断熱板の材料としては、窒化
アルミニウム（ＡｌＮ）、酸化アルミニウム（Ａｌ
₂Ｏ₃）、窒化ケイ素（Ｓｉ₃Ｎ₄）、酸化ケイ素（ＳｉＯ
₂）、酸化ジルコニウム（ＺｒＯ₂）、炭化ケイ素（Ｓｉ
Ｃ）を用いるのが好ましい。セラミックスヒータからの
熱を遮蔽し、金属放熱板を低い温度に保つために、セラ
ミックス断熱板の熱伝導度は１００Ｗ／ｍＫ以下である
のが好ましい。

【００３６】セラミックスヒータを真空吸引によって固
定するためにセラミックス断熱板の中央部には１つ以上
の貫通孔が形成されてもよい。また、セラミックスヒー
タのヒータ回路パターンとしての導電層に接続するため
のヒータ取出し電極線が挿通可能なようにセラミックス
断熱板の中央に１つ以上の貫通孔が形成されてもよい。
セラミックスヒータに対するセラミックス断熱板の真空
チャック機能を強化するために、セラミックスヒータに
対向する側のセラミックス断熱板の表面に放射状、同心
円状等の真空吸引用の溝を形成するのが好ましい。

【００３７】熱伝達を均一にするために、また真空チャ
ック機能を強化するために、セラミックス断熱板の表面
の平面度はできるだけ高い方がよい。具体的には、セラ
ミックス断熱板の表面の平面度は２μｍ／ｍｍ以下であ
るのが好ましく、１μｍ／ｍｍ以下であるのがさらに好
ましい。また、セラミックスヒータの適切な位置決めを
行なうために、ザグリ加工等によって、セラミックスヒ
ータを受入れる側のセラミックス断熱板の表面に凹部を
形成するのが好ましい。

【００３８】金属放熱板の材質は、アルミニウム以外の
金属不純物を回避するためにアルミニウムまたはアルミ
ニウム合金が好ましい。真空チャック用またはヒータ取
出し電極線用として１つ以上の貫通孔が金属放熱板の中
央部に形成されていてもよい。放熱効果を高めるため
に、金属放熱板の外周面に取付けられた冷媒管、または
内部に設けられた冷媒通路には水またはパーフルオロポ
リエーテルを通過させるのが好ましい。セラミックス断
熱板に対する金属放熱板の真空チャック機能を強化する
ために、セラミックス断熱板を受入れる側の金属放熱板
の表面には放射状、同心円状等の溝が形成されるのが好
ましい。熱伝達を均一にするために、また真空チャック
機能を強化するために、金属放熱板の表面の平面度は、
できる限り高い方がよい。具体的には、その平面度が２
μｍ／ｍｍ以下であるのが好ましく、１μｍ／ｍｍ以下
であるのがさらに好ましい。

【００３９】セラミックス断熱板の位置決めを行なうた
めに、セラミックス断熱板を受入れて載置する側の金属
放熱板の表面にはザグリ加工等によって凹部が形成され
るのが好ましい。

【００４０】金属放熱板の周囲にはつば部を設け、従来
と同様にＯリング等でチャンバに固定することにより、
チャンバ内の雰囲気と外気とを遮断するのが好ましい。

【００４１】真空チャック機能を付加する場合には、ヒ
ータ取出し電極線は真空吸引用のガス経路中を通して電
流導入端子付きフランジ等で外部に取出すことができ
る。サセプタ内のガス経路は、反応プロセス中において
はチャンバ内真空度より高い真空度にして、真空吸引に
よって半導体ウェハを固定し、反応プロセスが終了した
後においてはチャンバ内真空度より低い真空度にして、
半導体ウェハを移動可能にして半導体ウェハを交換す
る。

【００４２】また、サセプタには半導体ウェハを上昇移
動させるためのピンが設置されていてもよい。

【００４３】以上の実施の形態に従ったサセプタにおい
ては、アルミニウムまたはアルミニウム合金からなる金
属放熱板をサセプタの一部として用いて冷媒によって冷
却しているので、２００℃以下の低い温度に保持され、
チャンバ内の雰囲気ガスによって腐食されることもな
い。また、金属−セラミックス間のロウ材による接合等
の物理的な接合をなくし、各部材を載置するだけでサセ
プタを構成したので、簡単で製造コストの低いサセプタ
を提供することができる。さらに、厚みの薄いセラミッ
クスヒータを使用しているので、昇降温速度を向上さ
せ、スループットの向上を図ることができる。

【００４４】

【実施例】（実施例１）窒化アルミニウム粉末に焼結助
剤としてイットリア（Ｙ₂Ｏ₃）を５質量％、バインダと
してポリビニルアルコールを添加してエタノールを溶媒
としてボールミルによって分散混合した。この混合粉末
をスプレードライ乾燥した後、燒結後に直径が２２０ｍ
ｍ、厚みが１ｍｍの形状になるようにプレス成形した。
この成形体を温度８００℃の窒素ガス中で脱脂した後、
温度１８００℃で４時間焼結することによって窒化アル
ミニウム焼結体を得た。得られた窒化アルミニウム焼結
体の上下面をダイヤモンド砥粒によって研磨し、直径が
２００ｍｍになるまで外周面を研磨した。このようにし
て、セラミックスヒータの基材となる、熱伝導率が１７
０Ｗ／ｍＫの窒化アルミニウム焼結体を２枚準備した。

【００４５】１枚の窒化アルミニウム焼結体の一方の表
面上にタングステン粉末と焼成助剤をエチルセルロース
バインダにて混練したものを印刷塗布した。これを温度
９００℃の窒素ガス中で脱脂し、温度１７００℃の窒素
ガス中にて焼き付けることにより、導電層としてヒータ
回路パターンを形成した。このヒータ回路パターンの焼
成時に、ヒータ回路パターンの導電層に接続するように
ヒータ取出し電極線としてモリブデン線を直接接合し
た。

【００４６】一方、もう１枚の窒化アルミニウム焼結体
の一方の表面上に、９７質量％の窒化アルミニウム（Ａ
ｌＮ）と３質量％のＹｂ−Ｎｄ−Ｃａ−Ｏ系の酸化物の
組成を有するように配合された混合粉末をエチルセルロ
ース系バインダで混練したものを印刷塗布した。これを
温度９００℃の窒素ガス中にて脱脂した後、ヒータ回路
パターンが形成された窒化アルミニウム焼結体の一方の
表面の上に重ね合わせて、モリブデン製の治具で固定
し、錘を載せた状態で温度１６５０℃で窒素ガス中で加
熱することにより接合した。このようにして、直径２０
０ｍｍ、厚み２ｍｍのセラミックスヒータを作製した。

【００４７】最終工程として、ヒータ取出し電極線と、
その近傍に位置するモリブデン線またはタングステンの
導電層の露出部分に溶射により、１００μｍの厚みの酸
化アルミニウム（Ａｌ₂Ｏ₃）膜を形成して、電極線とそ
の近傍の露出部分を被覆した。また、上記のようにして
得られたセラミックスヒータの中央部に真空吸引用のガ
ス経路として直径１ｍｍの貫通孔を形成した。

【００４８】次に、市販の下記に示すセラミックス板を
加工して１ｍｍの深さの凹部を有する直径２２０ｍｍの
断熱板を作製した。また、各断熱板の中央部に真空吸引
用のガス経路として直径３０ｍｍの貫通孔を形成した。

【００４９】（１）熱伝導率が１．４Ｗ／ｍＫ、厚み
が５ｍｍの酸化ケイ素（ＳｉＯ₂）（２）熱伝導率が５Ｗ／ｍＫ、厚みが５ｍｍの酸化ジ
ルコニウム（ＺｒＯ₂）（３）熱伝導率が１０Ｗ／ｍＫ、厚みが１０ｍｍの酸
化アルミニウム（Ａｌ ₂Ｏ₃）（４）熱伝導率が３０Ｗ／ｍＫ、厚みが２０ｍｍの窒
化ケイ素（Ｓｉ₃Ｎ₄）（５）熱伝導率が１００Ｗ／ｍＫ、厚みが５０ｍｍの
窒化アルミニウム（ＡｌＮ）（６）熱伝導率が１７０Ｗ／ｍＫ、厚みが８５ｍｍの
窒化アルミニウム（ＡｌＮ）（７）熱伝導率が２１０Ｗ／ｍＫ、厚みが１０５ｍｍ
の炭化ケイ素（ＳｉＣ）次に純度９９．５質量％のアルミニウム材を加工して深
さ１ｍｍの凹部を有する直径２４０ｍｍの放熱板を作製
した。また、この放熱板の中央部に真空吸引用のガス経
路として直径３０ｍｍの貫通孔を形成した。さらに、冷
媒管としてアルミニウム管を放熱板の外周面にアルミニ
ウム−シリコン系のロウ材でロウ接することにより固着
した。

【００５０】以上のようにして作製されたセラミックス
ヒータ、断熱板および放熱板を順に重ねて設置し、図１
に示すようなサセプタを作製し、真空チャンバに設置し
た。

【００５１】真空チャンバ内の真空度を１００Ｐａと
し、サセプタのセラミックスヒータの表面上に直径２０
０ｍｍ、厚み０．８ｍｍのシリコンウェハを載せ、冷媒
としてパーフルオロポリエーテルを冷媒管に流して放熱
板を冷却した状態で、ヒータ回路パターンとしての導電
層にヒータ取出し電極線を通じて１２０Ｖの電圧を印加
することによって、シリコンウェハの表面の温度を４０
０℃まで上昇させた。その昇温速度を表１に示す。

【００５２】この状態で、チャンバ内に所定の反応ガス
を導入し、シリコンウェハの表面上に窒化チタン（Ｔｉ
Ｎ）の膜形成を１００時間行なった。成膜終了後、サセ
プタを分解して各部材を目視観察したが、割れや腐食等
の異常は観察されなかった。

【００５３】（実施例２）実施例１と同じ構成のサセプ
タを作製した。サセプタの内部に形成された真空吸引用
のガス経路を０．１Ｐａの真空度まで真空引きし、シリ
コンウェハを真空チャックによってセラミックスヒータ
の上に固定するとともに、セラミックスヒータ、断熱板
および放熱板の間を真空チャックによって固定した。

【００５４】この状態で、実施例１と同様にして、シリ
コンウェハの表面の温度を上昇させた後、膜形成を行な
った。その昇温速度を表１に示す。

【００５５】膜形成を終了した後、サセプタを分解して
各部材を目視観察したが、割れや腐食等の異常は観察さ
れなかった。

【００５６】

【表１】

【００５７】（実施例３）厚みが２ｍｍ、５ｍｍ、１０
ｍｍ、１７ｍｍの４種類のセラミックスヒータを実施例
１と同様の製造方法で作製した。断熱板の材料として熱
伝導率が１０Ｗ／ｍＫ、厚みが１０ｍｍの酸化アルミニ
ウム（Ａｌ₂Ｏ₃）を用いて実施例１と同様にして断熱板
を作製した。放熱板も実施例１と同様にして作製した。

【００５８】セラミックスヒータ、断熱板および放熱板
を順に重ねて実施例１と同様にして図１に示すようなサ
セプタを作製した。

【００５９】実施例２と同様にしてシリコンウェハを真
空吸引によってセラミックスヒータの表面上に固定する
とともに、セラミックスヒータ、断熱板、放熱板の間を
真空吸引によって固定した。この状態で実施例１と同様
にして、シリコンウェハの表面の温度を上昇させた後、
膜形成を行なった。その昇温速度を表２に示す。

【００６０】膜形成を終了した後、サセプタを分解して
各部材を目視観察したが、割れや腐食等の異常は観察さ
れなかった。

【００６１】

【表２】

【００６２】以上に開示された実施の形態と実施例はす
べての点で例示的に示されるものであり、制限的なもの
ではないと考慮されるべきである。本発明の範囲は、以
上の実施の形態や実施例ではなく、特許請求の範囲によ
って示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内
でのすべての修正や変形を含むものであると意図され
る。

【００６３】

【発明の効果】以上のようにこの発明によれば、簡単な
構造を有するサセプタを低い製造コストで提供すること
ができる。また、本発明のサセプタを用いた半導体製造
装置においては、膜形成やエッチング等の工程を終了し
た後でサセプタを構成する部材に割れや腐食等の異常は
見られず、使用寿命の長いサセプタを提供することがで
きる。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明の１つの実施の形態としてサセプタ
の概略的な構造を示す断面図である。

【図２】この発明のもう１つの実施の形態としてサセ
プタの概略的な構造を示す断面図である。

【図３】従来のサセプタの概略的な構造を示す断面図
である。

【符号の説明】

１０，２０：サセプタ、１１，２１：セラミックスヒー
タ、１２，２２：導電層、１３，２３：セラミックス断
熱板、１４，２４：金属放熱板。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者富川唯司兵庫県伊丹市昆陽北一丁目１番１号住友電気工業株式会社伊丹製作所内 (72)発明者柊平啓兵庫県伊丹市昆陽北一丁目１番１号住友電気工業株式会社伊丹製作所内 (72)発明者夏原益宏兵庫県伊丹市昆陽北一丁目１番１号住友電気工業株式会社伊丹製作所内 (72)発明者石井隆兵庫県伊丹市昆陽北一丁目１番１号住友電気工業株式会社伊丹製作所内 (72)発明者松井康之兵庫県伊丹市昆陽北一丁目１番１号住友電気工業株式会社伊丹製作所内Ｆターム(参考） 4K030 CA04 CA12 FA10 GA02 JA01 KA23 KA26 KA46 5F004 AA16 BB29 BB32 5F031 CA02 HA02 HA13 HA37 HA38 MA28 5F045 BB08 EK09 EM02

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】半導体ウェハを載置するための表面を有
する、セラミックスからなるヒータ部材と、前記ヒータ部材を載置するための表面を有する、セラミ
ックスからなる断熱部材と、前記断熱部材を載置するための表面を有する、金属から
なる放熱部材とを備えた、半導体製造装置用サセプタ。
【請求項２】前記ヒータ部材は、セラミックス基材
と、前記セラミックス基材に形成された導電層とを含
む、請求項１に記載の半導体製造装置用サセプタ。
【請求項３】前記ヒータ部材は、セラミックス基材
と、前記セラミックス基材に形成された、静電チャック
用電極および高周波用電極の少なくとも１つの電極を構
成する導電層とを含む、請求項１または請求項２に記載
の半導体製造装置用サセプタ。
【請求項４】前記セラミックス基材は、１００Ｗ／ｍ
Ｋ以上の熱伝導率を有し、窒化アルミニウムおよび窒化
ケイ素からなる群より選ばれた少なくとも１種を含むセ
ラミックスからなる、請求項２または請求項３に記載の
半導体製造装置用サセプタ。
【請求項５】前記断熱部材は、窒化アルミニウム、酸
化アルミニウム、窒化ケイ素、酸化ケイ素、酸化ジルコ
ニウムおよび炭化ケイ素からなる群より選ばれた少なく
とも１種を含むセラミックスからなる、請求項１から請
求項４までのいずれか１項に記載の半導体製造装置用サ
セプタ。
【請求項６】前記断熱部材は、１００Ｗ／ｍＫ以下の
熱伝導率を有する、請求項１から請求項５までのいずれ
か１項に記載の半導体製造装置用サセプタ。
【請求項７】前記放熱部材は、アルミニウムおよびア
ルミニウム合金からなる群より選ばれた少なくとも１種
を含む金属からなる、請求項１から請求項６までのいず
れか１項に記載の半導体製造装置用サセプタ。
【請求項８】前記ヒータ部材と前記断熱部材と前記放
熱部材の互いに対向する表面は、真空吸引によって前記
ヒータ部材と前記断熱部材と前記放熱部材とが互いに固
定されるように構成されている、請求項１から請求項７
までのいずれか１項に記載の半導体製造装置用サセプ
タ。
【請求項９】前記ヒータ部材の表面に載置される半導
体ウェハが真空吸引によって前記ヒータ部材の表面に固
定されるときに、前記ヒータ部材と前記断熱部材と前記
放熱部材とが真空吸引によって互いに固定されるように
構成されている、請求項８に記載の半導体製造装置用サ
セプタ。
【請求項１０】前記ヒータ部材、前記断熱部材および
前記放熱部材からなる群より選ばれた少なくとも１つの
部材は、真空吸引用の溝が形成された表面を有する、請
求項８または請求項９に記載の半導体製造装置用サセプ
タ。
【請求項１１】前記ヒータ部材と前記断熱部材と前記
放熱部材のそれぞれは、真空吸引用の貫通孔を有する、
請求項８から請求項１０までのいずれか１項に記載の半
導体製造装置用サセプタ。
【請求項１２】前記放熱部材は前記断熱部材を受入れ
る凹部を有し、前記断熱部材は前記ヒータ部材を受入れ
る凹部を有する、請求項１から請求項１１までのいずれ
か１項に記載の半導体製造装置用サセプタ。
【請求項１３】前記ヒータ部材は５ｍｍ以下の厚みを
有する、請求項１から請求項１２までのいずれか１項に
記載の半導体製造装置用サセプタ。
【請求項１４】前記放熱部材の周辺部および内部の少
なくともいずれかに冷媒通路が配置されている、請求項
１から請求項１３までのいずれか１項に記載の半導体製
造装置用サセプタ。
【請求項１５】前記冷媒通路に水またはパーフルオロ
ポリエーテルを通過させる、請求項１４に記載の半導体
製造装置用サセプタ。
【請求項１６】前記ヒータ部材に電力を供給するため
の電極部材が取付けられている、請求項１から請求項１
５までのいずれか１項に記載の半導体製造装置用サセプ
タ。
【請求項１７】前記電極部材は、モリブデンまたはタ
ングステンからなる基材と、前記基材の表面を被覆する
セラミックス層とを含む、請求項１６に記載の半導体製
造装置用サセプタ。
【請求項１８】前記セラミックス層は、窒化アルミニ
ウムまたは酸化アルミニウムからなる、請求項１７に記
載の半導体製造装置用サセプタ。
【請求項１９】前記断熱部材と前記放熱部材のそれぞ
れは、前記電極部材を挿通するための貫通孔を有する、
請求項１６から請求項１８までのいずれか１項に記載の
半導体製造装置用サセプタ。
【請求項２０】請求項１から請求項１９までのいずれ
か１項に記載の半導体製造装置用サセプタを用いた半導
体製造装置。
【請求項２１】前記半導体製造装置は化学気相蒸着装
置である、請求項２０に記載の半導体製造装置。