JP2004022382A

JP2004022382A - セラミックサセプターの取付構造、セラミックサセプターの支持構造、セラミックサセプターの支持部材、セラミックサセプターの支持構造を形成する方法、および加圧治具

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Publication number: JP2004022382A
Application number: JP2002176741A
Authority: JP
Inventors: Yoshinobu Goto; 後藤　義信; Kazuaki Yamaguchi; 山口　和明
Original assignee: NGK Insulators Ltd
Current assignee: NGK Insulators Ltd
Priority date: 2002-06-18
Filing date: 2002-06-18
Publication date: 2004-01-22
Anticipated expiration: 2022-06-18
Also published as: JP4026751B2

Abstract

【課題】セラミックサセプターと支持部材との接合部分における熱応力を低減でき、かつ接合面における接合不良を抑制でき、微細なクラックや気体リークを生じにくいようなセラミックサセプターの取付構造を提供する。
【解決手段】加熱されるセラミックサセプター１Ａ、このセラミックサセプター１Ａの背面に接合されているセラミックス製の支持部材３、およびこの支持部材３を固定しているチャンバー９を備えているセラミックサセプターの取付構造１３であって、支持部材３が、本体部分３ａ、セラミックサセプター１Ａに対する接合面５、および接合面５と反対側の端面３ｆを有しており、接合面５の外側輪郭の幅Ｄ１が端面３ｆの外側輪郭の幅Ｄ２よりも大きく、かつ接合面５の内側輪郭の幅Ｅ１が端面３ｆの内側輪郭の幅Ｅ２よりも大きい。
【選択図】　　　　　　　　　　　　図１

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、セラミックサセプターの取付構造、セラミックサセプターの支持構造、セラミックサセプターの支持部材、セラミックサセプターの支持構造を形成する方法、および加圧治具に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】半導体製造用途等においては、例えば窒化アルミニウム製のセラミックヒーターをチャンバーの内側壁面へと取り付ける必要がある。このため、セラミック板製の筒状の支持部材の一端をセラミックヒーターの接合面へと取り付け、この支持部材の他端をチャンバーの内側壁面へと取り付けることが行われている。支持部材は、アルミナ、窒化アルミニウム等の耐熱性のセラミック板によって形成されている。支持部材とチャンバーとの間はＯリングによって気密に封止する。これによって、支持部材の内側空間とチャンバーの内部空間とを気密に封止し、チャンバーの内部空間のガスがチャンバーの外部へと漏れないようにする。
【０００３】しかし、筒状の支持部材をセラミックヒーターの接合面（背面）に接合し、セラミックヒーターを昇温させると、セラミックヒーターと支持部材との接合面に微細なクラックが発生したり、これによる気体のリークが生ずる可能性がある。この問題を解決するために、本出願人は、特願２０００−５８３４９号（特開２００１−２５０８５８号公報）において、蛇腹状の支持部材をセラミックヒーターに対して接合することを開示した。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】本発明者は、室温から高温まで昇温させるような過酷な条件下において、セラミックヒーターと支持部材との接合部分における熱応力を低減し、クラックを防止できるような設計を検討していた。この過程で、ヒーターと支持部材との接合部分の外壁面に、一体の連続的な湾曲面を設けることが、接合部分における熱応力を低減する上で有効であることを見いだし、更に具体的な設計を検討していた。
【０００５】しかし、この検討の過程において、新たに次の問題点が生ずることを見いだした。即ち、セラミックヒーターと支持部材との接合後に、サセプターと支持部材との接合面に接合不良が残留する傾向が見られた。このような接合不良が残留すると、サセプターを高温に加熱し、サセプターと支持部材との接合部分に熱応力が加わったときに、接合部分にクラックが発生する原因となる。このため、接合不良の残留する製品は不良品となるため、製造歩留りが低下する。
【０００６】本発明の課題は、セラミックサセプターと支持部材との接合部分における熱応力を低減でき、かつ接合面における接合不良を抑制でき、微細なクラックや気体リークを生じにくいような支持構造を提供することである。
【０００７】
【課題を解決するための手段】本発明は、加熱されるセラミックサセプター、このセラミックサセプターの背面に接合されているセラミックス製の支持部材、およびこの支持部材を固定しているチャンバーを備えているセラミックサセプターの取付構造であって、支持部材が、本体部分、セラミックサセプターに対する接合面、および接合面と反対側の端面を有しており、接合面の外側輪郭の幅Ｄ１が端面の外側輪郭の幅Ｄ２よりも大きく、かつ接合面の内側輪郭の幅Ｅ１が端面の内側輪郭の幅Ｅ２よりも大きいことを特徴とする。
【０００８】また、本発明は、加熱されるセラミックサセプター、およびこのセラミックサセプターの背面に接合されているセラミックス製の支持部材を備えているセラミックサセプターの支持構造であって、支持部材が、本体部分、セラミックサセプターに対する接合面、および接合面と反対側の端面を有しており、接合面の外側輪郭の幅Ｄ１が前記端面の外側輪郭の幅Ｄ２よりも大きく、かつ接合面の内側輪郭の幅Ｅ１が端面の内側輪郭の幅Ｅ２よりも大きいことを特徴とする。
【０００９】また、本発明は、加熱されるセラミックサセプターの背面に接合されるべきセラミックス製の支持部材であって、本体部分、セラミックサセプターに対する接合面、および接合面と反対側の端面を有しており、接合面の外側輪郭の幅Ｄ１が端面の外側輪郭の幅Ｄ２よりも大きく、かつ接合面の内側輪郭の幅Ｅ１が端面の内側輪郭の幅Ｅ２よりも大きいことを特徴とする。
【００１０】発明者は、リング状に設けられた接合面における接合不良は、特に接合面の外周領域に発生していることを明らかにした。支持部材の本体部分を押圧することにより接合面をセラミックサセプターに接合するため、接合面の外周領域には圧力がかかりにくいためと考えられる。そこで、外周領域における接合不良を改善するため、支持部材の本体部分よりも外側から接合面を押圧することを想到した。接合面における幅Ｄ１を端面におけるＤ２よりも大きくし、本体部分よりも外側に接合面を設け、本体部分の外側に加圧治具を設置した。加圧治具をセラミックサセプターに向けて押圧することにより、接合面の外周領域もセラミックサセプターに対して強く接合させることができた。
【００１１】しかし、今度は接合面の内周領域において接合不良が発生した。これは、幅Ｄ１を大きくしたことにより、接合面の幅が大きくなったことに起因すると予想された。そこで、接合面の幅を狭くした。すなわち、接合面の内側輪郭の幅Ｅ１を端面の内側輪郭の幅Ｅ２よりも大きくした。これにより、内側領域においても、接合面とセラミックサセプターとを強く接合させることができた。
【００１２】さらに、幅Ｅ１を幅Ｄ２よりも大きくすることによって、接合面の全面を均等に押圧できるようになった。
【００１３】このように、上記構造によれば、接合面の全面が均等に強く接合されているので、セラミックサセプターと支持部材との接合部分における熱応力を低減でき、かつ、接合面における接合不良を抑制できる。この結果、サセプターを高温において動作させたり、あるいはサセプターを急速昇温したりするような過酷な条件下においても、サセプターと支持部材との接合部分に微細なクラックや気体リークを生じにくい。
【００１４】また、本発明は、加熱されるセラミックサセプター、およびこのセラミックサセプターの背面に接合されているセラミックス製の支持部材を備えているセラミックサセプターの支持構造を形成する方法であって、支持部材が、本体部分、セラミックサセプターに対する接合面、および接合面と反対側の端面を有しており、セラミックサセプターと支持部材とを接合する工程を有しており、この工程においてセラミックサセプターと接合された支持部材の接合面の外側輪郭の幅Ｄ１が端面の外側輪郭の幅Ｄ２よりも大きく、かつ接合面の内側輪郭の幅Ｅ１が端面の内側輪郭の幅Ｅ２よりも大きいことを特徴とする。
【００１５】また、本発明は、加熱されるセラミックサセプター、およびこのセラミックサセプターの背面に接合されているセラミックス製の支持部材を備えているセラミックサセプターの支持構造を形成するときに用いる加圧治具であって、支持部材が、本体部分、およびセラミックサセプターに対する接合面、および接合面から本体部分に向けて延びる接合部を有しており、接合面の外側輪郭の幅Ｄ１が端面の外側輪郭の幅Ｄ２よりも大きく、かつ接合面の内側輪郭の幅Ｅ１が端面の内側輪郭の幅Ｅ２よりも大きく、加圧治具は、支持部材の本体部分の外側に設置されるものであり、支持部材の接合部をセラミックサセプターに向けて押圧する押圧面を有することを特徴とする。
【００１６】上記の加圧治具は、支持部材の本体部分の外側に設置される押圧面を備えている。したがって、上記の加圧治具を利用することによって、接合面の外周領域にも効率的に圧力を加えることができ、接合面の全面に均等に圧力を加えることができる。したがって、セラミックサセプターと支持部材との接合部分における熱応力を低減でき、かつ、接合面における接合不良の少ない、セラミックサセプターの支持構造を形成することができる。
【００１７】以下、適宜図面を参照しつつ、本発明について更に説明する。
【００１８】好適な実施形態においては、支持部材が接合面から本体部分に向けて延びる接合部をさらに有していてもよい。
【００１９】また、好適な実施形態においては、前記接合部が内側湾曲面を有していてもよい。また、好適な実施形態においては、前記接合部が外側湾曲面を有していてもよい。
【００２０】図１は、本発明の一実施形態に係る取付構造を概略的に示す断面図である。図２は、サセプター１Ａと支持部材３との接合面を示す拡大図である。略平板状のセラミックサセプター１Ａと、サセプター１Ａの背面に接合された支持部材３とによって支持構造１２が構成されている。また、セラミックサセプター１Ａ、支持部材３、および支持部材３に接続されたチャンバー９によって取付構造１３が構成されている。サセプター１Ａは、略平板状の基体２と、基体２内に埋設された抵抗発熱体８と、抵抗発熱体８に接続された端子７を備えている。サセプターの基体２は、平坦な加熱面２ａと、加熱面２ａの反対側の背面２ｂとを有している。
【００２１】支持部材３は略円筒形状をなしており、本体部分３ａ、サセプター１Ａと接合する接合面５、接合面５から本体部分３ａに向けて延びる接合部４、およびチャンバー９側のフランジ部３ｅを備えている。
【００２２】支持部材３のフランジ部３ｅの端面３ｆが、チャンバー９の内壁面９ｂに対して固定されている。この結果、チャンバー９の開口９ａと支持部材３の内側空間１０とが連通し、支持部材３の内側空間１０がチャンバー９の内部空間１１に対して気密に封止される。端子８に対して、例えば棒状の電力供給手段６が接続されている。
【００２３】接合部４は、内壁面３ｇに連続して設けられた内側湾曲面４ｇ、および外壁面３ｈに連続して設けられた外側湾曲面４ｈを有している。そして、支持部材３とサセプター１Ａとは、リング形状の接合面５と２ｅとにおいて接合されている。
【００２４】好適な実施形態においては、前記セラミックサセプターと前記支持部材とが加圧状態で接合されていてもよい。
【００２５】本実施の形態においては、接合部４が基体２の方向に押圧されて接合面５と２ｅとが接合される。図３は、サセプター１Ａと支持部材３とを接合している状態を概略的に示す断面図である。接合部４は加圧治具２０と接触すべき接触面４ｋを有している。
【００２６】加圧治具２０は、接触面４ｋに接触して、接触面４ｋを基体２の方向に押圧する押圧面２０ｄ、押圧面２０ｄから延びる本体部分２０ｈ、および加圧機３０に接続された端面２０ａを備えている。加圧機３０から加圧治具２０に圧力Ａが加えられると、加圧治具２０の押圧面２０ｄを介して接触面４ｋが押圧されて接合面５と２ｅとが接合される。接合面５と２ｅとが接合されたのちに、切断面４ｍに沿って切断され、接触面４ｋを含む切断部４ｎが除去されて支持構造１２が形成される。
【００２７】図３に示すように、加圧治具２０は、支持部材３の本体部分３ａの外側において接合面５に対向する位置に接触して、接合面５を押圧する。加圧治具２０をサセプター１Ａに向けて押圧することにより、接合面５の外周領域もサセプター１Ａに対して強く接合させることができる。
【００２８】加圧治具２０は本体部分３ａよりも外側に設置されるので、本体部分３ａよりも外側に接合面５を設ける必要がある。この観点から、接合面５における幅Ｄ１を端面３ｆにおける幅Ｄ２よりも大きくする。
【００２９】また、幅Ｄ１を大きくしたことにより、接合面５の幅が大きくなると接合面５の内周領域において接合不良が発生する。そこで、接合不良を防止する観点から、接合面５の幅が狭いことが好ましい。すなわち、接合面５の内側輪郭の幅Ｅ１を端面３ｆの内側輪郭の幅Ｅ２よりも大くすることによって、接合面の幅を小さくし、接合不良が生じにくいようにした。
【００３０】これにより、内側領域においても、接合面５とサセプター１Ａとを強く接合させることができた。
【００３１】接合不良を防止する観点から、幅Ｄ１の幅Ｄ２に対する比率Ｄ１／Ｄ２は、１．０２以上であることが好ましく、１．０５以上であることがさらに好ましい。幅Ｄ１と幅Ｄ２の差は、１ｍｍ以上であることが好ましく、３ｍｍ以上であることがさらに好ましい。
【００３２】ここで、接合面の幅または端面の幅とは、接合面または端面の各外側輪郭、あるいは内側輪郭に仮想的な対角線を記入した場合の、その対角線の長さを意味している。従って、接合面または端面の外側輪郭が円形である場合には、幅Ｄ１、幅Ｄ２は、外側輪郭の直径である。接合面または端面の外側輪郭が楕円形である場合には、幅Ｄ１、幅Ｄ２は、外側輪郭の長径である。接合面または端面の外側輪郭が多角形である場合には、幅Ｄ１、幅Ｄ２は、多角形の対角線長さの最大値である。
【００３３】接合面または端面の内側輪郭が円形である場合には、幅Ｅ１、幅Ｅ２は、内側輪郭の直径である。接合面または端面の内側輪郭が楕円形である場合には、幅Ｅ１、幅Ｅ２は、内側輪郭の長径である。接合面または端面の内側輪郭が多角形である場合には、幅Ｅ１、幅Ｅ２は、多角形の対角線長さの最大値である。接合不良を抑制するという観点から、幅Ｅ１の幅Ｅ２に対する比率Ｅ１／Ｅ２は、１．０２以上であることが好ましく、１．０５以上であることがさらに好ましい。また、（Ｅ１−Ｅ２）は１ｍｍ以上であることが好ましく、３ｍｍ以上であることがさらに好ましい。
【００３４】また、好適な実施形態においては、幅Ｅ１が幅Ｄ２以上であった方がよい。
【００３５】接合面５と２ｅとを接合する場合に、本体部分３ａの外側から接合面５が押圧される。このとき接合面５の全面が押圧されることが好ましい。この観点から、（Ｅ１−Ｄ２）は０．５ｍｍ以上であることが好ましく、１ｍｍ以上であることがさらに好ましい。
【００３６】セラミックサセプター１Ａの肉厚Ｔは、サセプター１Ａと支持部材３との接合部分の熱応力を低減するという観点から、５０ｍｍ以下であることが好ましい。また、サセプター１Ａに、取り扱い上充分な機械的強度を与えるという観点からは、サセプター１Ａの肉厚は３ｍｍ以上であることが好ましい。
【００３７】支持部材３の肉厚ｔを１５ｍｍ以下とすることによって、サセプター１Ａからチャンバー９側への熱の移動を抑制でき、サセプター１Ａにおける局所的な温度低下やコールドスポットを防止できる。この観点からは、ｔを１０ｍｍ以下とすることが更に好ましい。
【００３８】一方、支持部材３の肉厚ｔが１ｍｍ未満になると、支持部材３の破壊が生じやすくなるので、ｔを１ｍｍ以上とすることが好ましい。支持部材３の破壊を抑制するという観点からは、ｔを１．５ｍｍ以上とすることが更に好ましい。
【００３９】接合部４を支持部材３の軸方向に切った場合の、外側湾曲面４ｈの曲率半径Ｒ１が４ｍｍ以上、２５ｍｍ以下であることが、接合部４の熱応力を低減する上で有効であった。
【００４０】ここで、Ｒ１が小さいと、接合面５に加わる熱応力が大きくなるため、熱応力低減という観点から、外側湾曲面４ｈの曲率半径Ｒ１を４ｍｍ以上とする必要がある。この観点からは、外側湾曲面４ｈの曲率半径Ｒ１を７ｍｍ以上とすることが一層好ましい。
【００４１】一方、サセプター１Ａと支持部材３の接合部分の熱応力低減という観点からは、Ｒ１を大きくすることが有効であるが、Ｒ１が２５ｍｍを超えると、熱応力低減の作用効果の向上はほとんどない。
【００４２】内側湾曲面４ｇの曲率半径Ｒ２が小さいと、接合面５に加わる熱応力が大きくなるため、Ｒ２が大きいことが好ましい。また、接合面５の幅が大きくなると接合面５に加わる熱応力が大きくなるので、接合面５の幅が狭いことが好ましい。すなわち、Ｒ２が大きいことが好ましい。これら２つの観点から、Ｒ２を２ｍｍ以上とすることが好ましい。
【００４３】一方、Ｒ１と同様、Ｒ２が２５ｍｍを超えると、熱応力低減の作用効果の向上はほとんどない。
【００４４】また、外側湾曲面４ｈは、連続的に設けられた複数の湾曲面を有していてもよい。複数の湾曲面とは、曲率中心と曲率半径との一方または双方を異にする湾曲面を意味している。
【００４５】従って、湾曲部の中に平坦面、溝、段差が設けられ、平坦面、溝、段位によって２つの湾曲面が区分される場合は除外される。
【００４６】ただし、湾曲面が複数設けられている場合であっても、複数の湾曲面が連続的に設けられることによって、一体の湾曲部として見ることができる場合は含まれる。例えば、曲率半径の異なる複数の湾曲面を連続的に設けることができる。また、曲率中心の異なる複数の湾曲面を連続的に設けることができる。更に，曲率半径および曲率中心の異なる複数の湾曲面を連続的に設けることができる。
【００４７】例えば、図４に模式的に示す例においては、湾曲部４の外側湾曲面４ｈは、複数の湾曲面４ｑと４ｐとからなっており、湾曲面４ｑと湾曲面４ｐとは連続している。湾曲面４ｐの曲率中心はＯ１であり、曲率半径はＲ１である。湾曲面４ｑの曲率中心はＯ３であり、曲率半径はＲ３である。
【００４８】曲率中心が異なる複数の湾曲部を連続的に設ける場合には、曲率中心間の距離を１０ｍｍ以下とすることが好ましく、５ｍｍ以下とすることが更に好ましい。また、曲率半径が異なる複数の湾曲部を連続的に設ける場合には、曲率半径間の偏差を１０ｍｍ以下とすることが好ましく、５ｍｍ以下とすることが更に好ましい。
【００４９】また、好適な実施形態においては、内側湾曲面４ｇが、外側湾曲面４ｈと同様に連続的に設けられた複数の湾曲面を有していてもよい。この場合の、内側湾曲面４ｇの構成については、外側湾曲面４ｈと同様である。
【００５０】サセプターの材質は用途に応じて選択できるので、特に限定されない。ただし、ハロゲン系腐食性ガスに対して耐蝕性を有するセラミックスが好ましく、特に窒化アルミニウムまたは緻密質アルミナが好ましく、９５％以上の相対密度を有する窒化アルミニウム質セラミックス、アルミナが一層好ましい。サセプター中には、抵抗発熱体、静電チャック用電極、プラズマ発生用電極などの機能性部品を埋設することができる。
【００５１】「加熱されるサセプター」の加熱源は限定されず、外部の熱源（例えば赤外線ランプ）によって加熱されるサセプターと、内部の熱源（例えばサセプター内に埋設されたヒーター）によって加熱されるサセプターとの双方を含む。支持部材を構成するセラミックスの形態は限定されないが、例えば長手方向に対して厚さ方向が小さい板状物からなる。また、筒状であることが好ましい。
【００５２】支持部材の材質は特に限定しないが、ハロゲン系腐食性ガスに対して耐蝕性を有するセラミックスが好ましく、特に窒化アルミニウムまたは緻密質アルミナが好ましい。
【００５３】サセプターと支持部材との接合方法は限定されず、固相接合、固液接合、ろう付け、ねじ止めなどの機械的締結であってよい。固液接合法は、特開平１０−２７３３７０号公報に記載された方法である。
【００５４】好適な実施形態においては、サセプターと支持部材とが固相接合されている。固相接合法においては、サセプターを構成するセラミックスと、支持部材を構成するセラミックスとの少なくとも一方に対して有効な焼結助剤を含有する溶液を接合面に塗布し、接合面に対して略垂直方向へと向かって圧力を加えながら、焼結温度よりも若干低い程度の温度で熱処理する。特に好ましくは、以下のようにして固相接合を行う。
【００５５】（１）アルミニウム−窒素結合を有する窒化アルミニウムの前駆体化合物を、支持部材の端面とサセプター背面との間に介在させた状態で熱分解させることによって、両者を接合する。この場合において好ましくは、平板状部およびサセプターが、窒化アルミニウム質セラミックスからなる。
【００５６】この前駆体化合物としては、アルミニウム−窒素結合を有する有機金属化合物または無機化合物を使用できる。これには、Ｒ_３Ａｌとアンモニアやエチレンジアミンの付加物（Ｒはメチル基、エチル基、プロピル基、ブチル基）、ＡｌＨ_３とＮＨ_３との縮合生成物、ポリアルキルイミノアラン［（ＨＡｌＮＲ）ｎ］を使用できる。ポリアルキルイミノアランは、アルキルイミノアラン（ＨＡｌＮＲ）の重合体であり、いわゆるカゴ型構造を有するもので、Ｒはアルキル基である。これを製造するには、アルミニウムの水素化物を、アミンやアミン塩酸塩と反応させる。Ｒがエチル基の場合には８量体［（ＨＡｌＮＲ）_８：Ｒはエチル基］が主として生成し、イソプロピル基の場合には６量体［（ＨＡｌＮＲ）_６：Ｒはイソプロピル基］が主として生成する。Ｒがメチル基であると、不溶性の高分子が生成しやすい。
【００５７】アルミニウム−窒素結合を有する化合物の熱分解温度は、好ましくは１６００℃以下である。接合時の雰囲気は、アルゴン等の不活性ガスやアンモニア−窒素等の還元性雰囲気が好ましく、熱分解時にアルミニウム−窒素結合を有する化合物から発生する炭素を除去するためには、アンモニア−不活性ガスの雰囲気が好ましい。
【００５８】接合時には、各接合面に対して略垂直の方向に向かって加圧することが、接合強度を一層向上させる上で好ましい。加圧の効果は、実質的には０．１ｋｇ／ｃｍ^２の圧力で現れる。上限は１０ｋｇ／ｃｍ^２である。
なお、アルミニウム−窒素結合を有する化合物に加えて、珪素−窒素結合を有する化合物をも使用できる。
【００５９】（２）平板状部とサセプター背面との間に、サセプターを構成するセラミックスと支持部材を構成するセラミックスとの少なくとも一方に対して有効な焼結助剤を含む溶液を介在させ、次いで熱処理を行う。例えば、セラミックスが窒化アルミニウムまたは窒化珪素からなる場合には、イットリウム化合物、イッテルビウム化合物およびアルカリ土類元素の化合物からなる群より選ばれた一種以上の接合助剤が好ましく、イットリウム化合物が特に好ましい。
【００６０】焼結助剤は、例えば塩化物、硫酸塩、リン酸塩、硝酸塩、炭酸塩が濡れやすく、ハンドリング性が良い。例えば塩化イットリウム、塩化イットリウム水和物、硫酸イットリウム、酢酸イットリウムの水溶液や、塩化イットリウム、塩化イットリウム水和物、酢酸イットリウムの水溶液を使用することが好ましい。
【００６１】接合時の加熱方法としては、常圧での熱処理、ホットプレス法、プラズマ活性化焼結、レーザーによる局部加熱法を例示できる。
【００６２】接合時には、各接合面に対して略垂直の方向に向かって加圧することが、接合強度を一層向上させる上で好ましい。加圧の効果は、実質的には０．１ｋｇ／ｃｍ^２の圧力で現れる。上限は１０ｋｇ／ｃｍ^２である。
【００６３】
【実施例】（実験）
接合面５の外側輪郭の幅Ｄ１、端面３ｆの外側輪郭の幅Ｄ２、接合面５の内側輪郭の幅Ｅ１、および端面３ｆの内側輪郭の幅Ｅ２の寸法の異なる支持部材３を作成し、各支持部材３の接合面について以下の実験を行った。
【００６４】まず図１に示す支持構造１１を作製した。サセプター１Ａとしては、直径３００ｍｍ、厚さ１０ｍｍの窒化アルミニウム焼結体製の円盤を使用した。支持部材３はセラミック板によって成形した。支持部材３の長さは７０ｍｍとする。支持部材３とサセプター１Ａとを、図３に示すようにセットし、固相接合した。ｔを２．５ｍｍとし、Ｔを１０ｍｍとし、Ｒ１およびＲ２をそれぞれ２０　ｍｍ、２４ｍｍとした。接合条件は以下のとおりである。
炉内雰囲気の圧力　　０．５ｋｇ／ｃｍ^２Ｇ
最高温度　　２０００℃
最高温度での保持時間　　６０分間
接合時の圧力　　０．５〜１．０ｋｇ／ｃｍ^２
接合材　　　　　　イットリウムと酢酸を主成分とする溶液
【００６５】次いで、支持構造１０Ａを評価チャンバー内に収容し、固定用治具にセットした。チャンバー内を１０Ｔｏｒｒの窒素雰囲気にした。固定用治具に３０℃の冷却水を流した。ヒーターに通電し、加熱面の温度が約６００℃になるまで昇温した。昇温速度は、１００℃／分とした。加熱面の温度で約６００℃に到達した後に、定常運転を継続した。運転中には、通電データ、支持部材３とサセプターとの接合部分からのガスリーク量をモニターした。また、加熱面内の温度分布を放射温度計によって測定した。
【００６６】次いで、加熱面の温度を６００℃から室温まで低下させた。この後、サセプターおよび支持部材の外観の破損の有無を確認した。また、サセプターと支持部材との接合部分について、蛍光探傷法によって微細クラックの有無を確認した。結果を表１に示す。
【００６７】
【表１】

【００６８】
【発明の効果】以上述べたように、本発明によれば、セラミックサセプターと支持部材との接合部分における熱応力を低減でき、かつ接合面における接合不良を抑制でき、微細なクラックや気体リークを生じにくいような支持構造を提供できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施形態に係る取付構造を概略的に示す断面図である。
【図２】サセプター１Ａと支持部材３との接合面を示す拡大図である。
【図３】サセプター１Ａと支持部材３とを接合している状態を概略的に示す断面図である。
【図４】サセプターと支持部材との接合部分の湾曲部の形態を模式的に示す図である。
【符号の説明】
１Ａ　　セラミックサセプター　　　　　　　　２　　基体　　　　　　　　２ａ　　加熱面　　　　　　　　２ｂ　　背面　　　　　　　　２ｅ　　接合面　　　　　　　　３　　支持部材　　　　　　　　３ａ　　直筒部（円筒部）　　　　　　　　３ｅ　　フランジ部　　　　　　　　３ｆ　　支持部材の端面　　　　　　　　３ｇ　　支持部材の内壁面　　　　　　　　３ｈ　　支持部材の外壁面　　　　　　　　４　　接合部　　　　　　　　５　　接合面　　　　　　　　９　　チャンバー　　　　　　　　１０Ａ　　サセプターの支持構造　　　　Ｄ１　　支持部材の接合面の外側輪郭の幅　　　　　　　　Ｄ２　　支持部材の端面の外側輪郭の幅　　　　　　　　Ｅ１　　支持部材の接合面の内側輪郭の幅　　　　　　　　Ｅ２　　支持部材の端面の内側輪郭の幅

Claims

加熱されるセラミックサセプター、このセラミックサセプターの背面に接合されているセラミックス製の支持部材、およびこの支持部材を固定しているチャンバーを備えているセラミックサセプターの取付構造であって、
前記支持部材が、本体部分、前記セラミックサセプターに対する接合面、および前記接合面と反対側の端面を有しており、
前記接合面の外側輪郭の幅Ｄ１が前記端面の外側輪郭の幅Ｄ２よりも大きく、かつ前記接合面の内側輪郭の幅Ｅ１が前記端面の内側輪郭の幅Ｅ２よりも大きいことを特徴とする、セラミックサセプターの取付構造。
前記支持部材が前記接合面から前記本体部分に向けて延びる接合部をさらに有していることを特徴とする、請求項１記載の取付構造。
前記接合部が内側湾曲面を有していることを特徴とする、請求項２記載の取付構造。
前記接合部が外側湾曲面を有していることを特徴とする、請求項２または３記載の取付構造。
前記幅Ｅ１が前記幅Ｄ２以上であることを特徴とする、請求項１から４のいずれか一項に記載の取付構造。
前記セラミックサセプターと前記支持部材とが加圧状態で接合されていることを特徴とする、請求項１から５のいずれか一項に記載の取付構造。
加熱されるセラミックサセプター、およびこのセラミックサセプターの背面に接合されているセラミックス製の支持部材を備えているセラミックサセプターの支持構造であって、
前記支持部材が、本体部分、前記セラミックサセプターに対する接合面、および前記接合面と反対側の端面を有しており、
前記接合面の外側輪郭の幅Ｄ１が前記端面の外側輪郭の幅Ｄ２よりも大きく、かつ前記接合面の内側輪郭の幅Ｅ１が前記端面の内側輪郭の幅Ｅ２よりも大きいことを特徴とする、セラミックサセプターの支持構造。
前記支持部材が前記接合面から前記本体部分に向けて延びる接合部をさらに有していることを特徴とする、請求項７記載の支持構造。
前記接合部が内側湾曲面を有していることを特徴とする、請求項８記載の支持構造。
前記接合部が外側湾曲面を有していることを特徴とする、請求項８または９記載の支持構造。
前記幅Ｅ１が前記幅Ｄ２以上であることを特徴とする、請求項７〜１０のいずれか一項に記載の支持構造。
前記セラミックサセプターと前記支持部材とが加圧状態で接合されていることを特徴とする、請求項８から１１のいずれか一項に記載の支持構造。
加熱されるセラミックサセプターの背面に接合されるべきセラミックス製の支持部材であって、
本体部分、前記セラミックサセプターに対する接合面、および前記接合面と反対側の端面を有しており、
前記接合面の外側輪郭の幅Ｄ１が前記端面の外側輪郭の幅Ｄ２よりも大きく、かつ前記接合面の内側輪郭の幅Ｅ１が前記端面の内側輪郭の幅Ｅ２よりも大きいことを特徴とする、支持部材。
加熱されるセラミックサセプター、およびこのセラミックサセプターの背面に接合されているセラミックス製の支持部材を備えているセラミックサセプターの支持構造を形成する方法であって、
前記支持部材が、本体部分、前記セラミックサセプターに対する接合面、および前記接合面と反対側の端面を有しており、
前記セラミックサセプターと前記支持部材とを接合する工程を有しており、この工程において前記セラミックサセプターと接合された前記支持部材の前記接合面の外側輪郭の幅Ｄ１が前記端面の外側輪郭の幅Ｄ２よりも大きく、かつ前記接合面の内側輪郭の幅Ｅ１が前記端面の内側輪郭の幅Ｅ２よりも大きいことを特徴とする、セラミックサセプターの支持構造を形成する方法。
前記支持部材が前記接合面から前記本体部分に向けて延びる接合部をさらに有していることを特徴とする、請求項１４記載の方法。
前記セラミックサセプターと前記支持部材とを加圧状態で接合することを特徴とする、請求項１４または１５記載の方法。
加熱されるセラミックサセプター、およびこのセラミックサセプターの背面に接合されているセラミックス製の支持部材を備えているセラミックサセプターの支持構造を形成するときに用いる加圧治具であって、
前記支持部材が、本体部分、および前記セラミックサセプターに対する接合面、および前記接合面から前記本体部分に向けて延びる接合部を有しており、
前記接合面の外側輪郭の幅Ｄ１が前記端面の外側輪郭の幅Ｄ２よりも大きく、かつ前記接合面の内側輪郭の幅Ｅ１が前記端面の内側輪郭の幅Ｅ２よりも大きく、
前記加圧治具は、前記支持部材の前記本体部分の外側に設置されるものであり、かつ前記接合部を前記セラミックサセプターに向けて押圧する押圧面を有することを特徴とする、加圧治具。