JP4166345B2

JP4166345B2 - 塩素系ガスに対する耐蝕性部材

Info

Publication number: JP4166345B2
Application number: JP28529098A
Authority: JP
Inventors: 正雄西岡; 尚孝加藤
Original assignee: NGK Insulators Ltd
Current assignee: NGK Insulators Ltd
Priority date: 1998-10-07
Filing date: 1998-10-07
Publication date: 2008-10-15
Anticipated expiration: 2018-10-07
Also published as: DE69910932T2; KR20000028899A; EP0992472A3; EP0992472B1; KR100361067B1; DE69910932D1; TW446997B; JP2000109383A; EP0992472A2; US6207305B1

Description

【０００１】
【発明が属する技術分野】
本発明は、６００℃以上の温度で塩素系ガス雰囲気に対して曝露される耐蝕性部材に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
現在、半導体ウエハーの熱ＣＶＤ（化学的気相成長法）、プラズマＣＶＤ、スパッタリング等の成膜プロセスにおいて、半導体ウエハーを加熱する加熱装置が必要である。こうした加熱装置の基体として、本出願人は、ハロゲン系腐食性ガスに対して高い耐食性を備える窒化アルミニウム質焼結体を提案した。特に、緻密質の窒化アルミニウム焼結体は、高熱伝導性材料として知られており、その体積抵抗率が１０⁸Ω・ｃｍ以上であることも知られていることから、半導体製造用の加熱装置の基体として有利である。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
本出願人は、半導体製造用部材の材質について種々検討を重ねてきており、窒化アルミニウム焼結体の表面を緻密質の炭化珪素膜によってコートすることによって、耐熱性、耐熱衝撃性、ハロゲン系腐食性ガスに対する耐蝕性の点で特に優れた基体を提案した。
【０００４】
しかし、特に塩素系の腐食性ガスに対して曝露されるという条件下で、半導体を６００℃以上に加熱でき、この際コンタミネーションを起こさないような加熱装置はいまだ知られていない。また、低温と６００℃以上の高温領域との間の熱サイクルを加え、かつ高温領域において塩素系の腐食性ガスに対して曝露した後に、耐蝕性膜の剥離や劣化を生じない加熱装置はいまだ知られていない。
【０００５】
本発明の課題は、６００℃以上の温度で塩素系ガスに対して高い耐蝕性を有する耐蝕性部材を提供することである。
【０００６】
また、本発明の課題は、６００℃での塩素系ガスへの曝露と低温への温度降下とのサイクルを繰り返したときに、耐蝕性部材の表面の劣化や剥離が生じないようにすることである。更に、本発明の課題は、熱サイクルに強く、しかもコンタミネーションを起こさないような、半導体用途に適した加熱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】
本発明は、６００℃以上の温度で塩素系ガス雰囲気に対して曝露される耐蝕性部材であって、内部に抵抗発熱体を埋設した窒化アルミニウムからなる焼結体、および前記焼結体の表面を被覆する化学的気相成長法によって形成された、膜の表面に対して略垂直な方向に延びかつアスペクト比の平均値が１．５以上、２０以下の柱状結晶からなる炭化珪素膜を備え、さらに前記炭化珪素膜の表面側にファセットを有し、このファセットを前記表面側から見たとき、前記ファセットの平均径が３．２μm以上、６μm以下で、かつ前記ファセットの全面積に対する径２０μm以上のファセットの占める面積の比率が１０％以上、８０％以下であることを特徴とする。
【０００８】
本発明者は、窒化アルミニウム焼結体からなる基体の表面を、化学的気相成長法によって得られた炭化珪素膜で被覆した耐蝕性部材が、６００℃以上、特には１１００℃以下の高温領域において、塩素系ガスに対して高い耐蝕性を示すことを見いだし、本発明に到達した。
【０００９】
本出願人は、フッ化アルミニウムからなる耐蝕性膜を窒化アルミニウムの表面に設けることによって、例えば３００℃以上の高温領域においてもフッ素系腐食性ガスに対して高い耐蝕性が得られることを開示した。しかし、これは６００℃以上の高温で塩素系ガスに暴露されると、腐食が進行することがあった。これに対して、本発明の耐蝕性部材は、６００℃以上で、フッ素系ガスに対してよりも塩素系ガスに対する耐蝕性が一層高いことを見いだした。
【００１０】
塩素系ガスとしては、Ｃｌ₂、ＢＣｌ₃、ＣｌＦ₃、ＨＣｌ等がある。
【００１１】
好ましくは、炭化珪素膜は、高純度で理論密度と同じ完全緻密体である。
【００１２】
本発明の実施形態では、耐蝕性部材が、被加熱物を６００℃以上の温度に加熱するためのヒーターであり、基体中に抵抗発熱体が埋設されている。この実施形態について説明する。
【００１３】
半導体製造装置においては、窒化アルミニウム焼結体中に金属抵抗発熱体が埋設されたヒーターが知られている。しかし、特に６００−１１００℃といった高温領域と室温との熱サイクルに曝露され、かつ腐食性ガス、特に塩素系の腐食性ガスに対して曝露される状態で、ヒーター基体の表面の剥離なしに好適に使用できるヒーターは知られていないし、強く要望されていた。
【００１４】
本発明者は、窒化アルミニウム焼結体中に抵抗発熱体を埋設し、焼結体の表面全体を炭化珪素膜によって被覆することで、上記の問題点が解決された画期的なヒーターを開発することに成功した。
【００１５】
即ち、化学的気相成長法によって形成された炭化珪素膜は、塩素系腐食性ガスに対して、６００以上の高温領域において、極めて高い耐蝕性を有しており、しかも、熱サイクルに対して極めて強いヒーターを提供できた。この理由は以下のように考えられる。
【００１６】
化学的気相成長法によって、窒化アルミニウム焼結体上に炭化珪素膜を形成する場合の温度は、通常は１２００−１５００℃の領域である。炭化珪素膜を形成する際には、焼結体と炭化珪素膜との間には、熱膨張係数の相違による応力は発生していない。しかし、膜形成温度から室温まで冷却していくと、両者の熱膨張係数の相違によって、炭化珪素膜と焼結体との間に応力が発生する。炭化珪素の熱膨張係数は、窒化アルミニウムのそれよりも小さいので、相対的に冷却時の収縮が少なく、一方窒化アルミニウムは収縮が大きい。冷却時には、炭化珪素膜は、収縮の大きな焼結体によって押される状態となるので、炭化珪素膜の面内方向に圧縮応力が生ずる。逆に、焼結体の方には引っ張り応力が残留している。つまり、炭化珪素膜の内部には、室温において、既に非常に大きな圧縮応力が存在している。
【００１７】
この状態で、本発明のサセプターに対して、外部の熱源（例えば赤外線ランプ）によって熱を加えた場合には、外部熱源からの熱が、熱輻射によって、最初に炭化珪素膜に入射し、次いで窒化アルミニウム焼結体へと伝導していく。この際、炭化珪素膜の全体がまず急激に加熱され、温度が著しく上昇し、かつ焼結体の方は温度が上がらない状態が発生する。この状態では、焼結体よりも先に炭化珪素膜が膨張するために、もともと炭化珪素膜内に存在している圧縮応力に加えて、更に圧縮応力が加わり、炭化珪素膜が焼結体から剥離することになる。
【００１８】
これに対して、炭化珪素膜が、抵抗発熱体が埋設された窒化アルミニウム焼結体に対して一体化されている場合には、抵抗発熱体からの熱が熱伝導によって窒化アルミニウム焼結体中を伝導し、両者の界面を通して、表面の炭化珪素膜に到達する。この際、焼結体の熱容量は炭化珪素膜の熱容量に比べてはるかに大きく、炭化珪素膜は薄いことから、昇温時に焼結体から炭化珪素膜へと熱が伝導する際には、炭化珪素膜の温度と焼結体の最外周領域との温度差は少なく、かつ炭化珪素膜の方が少し温度が低い。
【００１９】
このような温度分布で加熱される場合には、窒化アルミニウム焼結体の方が、炭化珪素膜よりも大きく膨張するため、室温において炭化珪素膜中に存在していた圧縮応力が緩和される。このため、室温時よりも、加熱時の方が、炭化珪素膜に発生する応力が下がり、膜の剥離が生じないのである。
【００２０】
一方、このようなヒーターが高温状態から冷却される場合にも、炭化珪素膜の方が焼結体よりも必然的に温度が低い状態を保持しつつ冷却されていくので、炭化珪素膜中に発生する応力は、室温時の応力よりも小さくなる。この結果、室温時に炭化珪素膜が窒化アルミニウム焼結体に密着している本発明品のヒーターは、冷却時にも炭化珪素膜に剥離を生じさせないものと考えられる。
【００２１】
基体の内部に埋設する網状物の材質は限定されないが、高融点金属で形成することが好ましい。
【００２２】
こうした高融点金属としては、タンタル，タングステン，モリブデン，白金，レニウム、ハフニウム及びこれらの合金を例示できる。半導体製造装置内に設置する用途においては、半導体汚染防止の観点から、更に、タンタル、タングステン、モリブデン、白金及びこれらの合金が好ましい。
【００２３】
特に、純モリブデン、またはモリブデンと他の金属との合金が好ましい。モリブデンと合金化するための金属としては、タングステン、銅、ニッケルおよびアルミニウムが好ましい。金属以外の導電性材料としては、カーボン、ＴｉＮ、ＴｉＣを例示することができる。
【００２４】
窒化アルミニウム焼結体中に埋設されている抵抗発熱体としては、コイルスプリング形状の金属線、金属箔、金属板が好ましく、これらの形態それ自体はヒーター分野において公知である。
【００２５】
この実施形態において更に好適なヒーターでは、窒化アルミニウム焼結体の内部に抵抗発熱体が埋設されており、この抵抗発熱体の少なくとも一部が導電性の網状物からなり、この網状物の網目の中に窒化アルミニウムが充填されている。こうした構造が、特に高温領域と低温領域、特に室温領域との間の熱サイクルの繰り返しに対して、一層著しい耐久性を示す。更に、ホットプレス時に、網状物とヒーター成形体の表面２ａとの間におけるセラミックス原料の密度の不均一によって、網状物に対して不等圧力が加わったときに、過剰な原料が編み目を通過して成形体の背面側へと移動する。
【００２６】
網状物を構成する素材の形態は、繊維ないし線材が好ましい。この際繊維ないし線材の断面を円形にすると、熱膨張に起因する応力集中の低減の効果が特に大きい。
【００２７】
好適な態様においては、網状物を細長い帯状の網状物とすることができる。これによって、帯状の網状物の長手方向に向かって電流が流れるために、例えば円形の網状物の場合に比べて電流の集中による温度の不均一が生じにくい。特に、帯状の網状物を基体の各部分に均一に分布させることによって、一層加熱面の温度を均一化させることができる。この観点からは、基体の加熱面と網状物の主面とを略平行とすることが一層好ましい。
【００２８】
網状物の平面形状、網状物を構成する線の線径は特に限定しない。この線は、圧延引き抜き加工によって線材として成形された、純度９９％以上の純金属からなる金属線が特に好ましい。また、金属線を構成する金属の抵抗値は、室温で１．１×１０^-6Ω・ｃｍ以下とすることが好ましく、６×１０^-6Ω・ｃｍ以下とすることが更に好ましい。
【００２９】
また、網状電極を構成する金属線の線幅が０．８ｍｍ以下であり、１インチ当たり８本以上の線交差を有していることが好ましい。線幅を０．８ｍｍ以下とすることによって、線の発熱速度が早く、発熱量が適切になる。また、線幅を０．０２ｍｍ以上とすることによって、線の過剰な発熱による電流集中も生じにくくなる。網状物を構成する線材の直径は０．０１３ｍｍ以上のものが好ましく、０．０２ｍｍ以上が更に好ましい。
【００３０】
また、１インチ当たりの線交差を８本以上とすることによって、網状物の全体に均一に電流が流れやすくなり、網状物を構成する線の内部における電流集中が生じにくくなった。実際の製造上の観点から見ると、１インチ当たりの線交差の数は１００本以下とすることが好ましい。
【００３１】
網状電極を構成する線材の幅方向断面形状は、円形の他、楕円形、長方形等、種々の圧延形状であってよい。
【００３２】
本発明のヒーターは、例えば次の方法によって製造できる。
【００３３】
（方法（１））
セラミックスの予備成形体を製造し、この予備成形体の上に網状物を設置する。次いで、この予備成形体及び網状物の上にセラミックス粉末を充填し、一軸プレス成形する。この成形体を、網状物の厚さ方向に向かって加圧しながらホットプレス焼結させ、焼結体を得る。焼結体の表面に、後述するように炭化珪素膜を形成する。
【００３４】
このホットプレスの圧力は、５０ｋｇ／ｃｍ²以上とする必要があり、１００ｋｇ／ｃｍ²以上とすることが好ましい。また、実際上の装置の性能等を考慮すると、通常は２トン／ｃｍ²以下とすることができる。
【００３５】
（方法（２））
コールドアイソスタティックプレス法によって、平板状の成形体を２つ製造し、２つの平板状成形体の間に電極を挟む。この状態で２つの成形体及び電極を、電極の厚さ方向に向かって加圧しながらホットプレス焼結させ、焼結体を得る。焼結体の表面に、後述するように炭化珪素膜を形成する。
【００３６】
図１（ａ）は、本発明の一実施形態に係るヒーター１を示す平面図であり、図１（ｂ）は、図１（ａ）のＩｂ−Ｉｂ線断面図である。
【００３７】
ヒーター１においては、例えば円盤形状の基体２の内部に網状物４が埋設されている。基体２の中央部には、背面２ｂ側に露出する端子３Ａが埋設されており、基体２の周縁部にも、背面２ｂ側に露出する端子３Ｂが埋設されている。端子３Ａと端子３Ｂとが網状物４によって接続されている。２ａは加熱面である。図１（ａ）、（ｂ）においては、網状物４の細かい網目は、図面の寸法上の制約のために図示していない。網状物４は、端子３Ａと３Ｂとの間で平面的に見て渦巻き形状をなしている。端子３Ａと３Ｂとは、図示しない電力供給ケーブルに対して接続されている。基体２は、円盤形状の窒化アルミニウム焼結体６と、焼結体６の表面を被覆する炭化珪素膜５からなる。
【００３８】
図２（ａ）は、一実施形態のヒーターで使用する網状物８を示す平面図であり、図２（ｂ）は、この網状物８が埋設されているヒーター１２を概略的に示す平面図である。
【００３９】
この網状物８は、縦横に編まれた線８ａからなる。８ｂは編み目である。網状物８の外周側は略円形をなしており、内周側も略円形をなしており、網状物８の全体は円環形状をなしており、この内側には円形の空間９が設けられている。ただし網状物８には切れ目１０が設けられており、網状物８の一対の端部１１が、切れ目１０に面し、互いに対向している。
【００４０】
ヒーター１２においては、焼結体２の焼結体に網状物８が埋設されている。網状物８の一対の各端部に、端子１３Ａ、１３Ｂが接続されている。これによって、端子１３Ａと１３Ｂとの間で円環形状の網状物８の長手方向に沿って円周状に電流が流れるので、電流の集中を防止できる。
【００４１】
図３（ａ）〜（ｃ）は、それぞれ網状物の各種の形態を例示する断面図である。図３（ａ）に示す網状物１６においては、縦線１６ｂと横線１６ａとが三次元的に交差するように編まれており、縦線１６ｂも横線１６ａも、それぞれ波うっている。図３（ｂ）の網状物１７においては、横線１７ａは真っ直ぐであり、縦線１７ｂが折れ曲がっている。図３（ｃ）の網状物１８においては、縦線１８ｂと横線１８ａとが三次元的に交差するように編まれており、縦線１８ｂも横線１８ａも波うっている。そして、網状物１８は圧延加工されており、このため縦線および横線の外形が一点鎖線ＡとＢに沿った形状となっている。
【００４２】
例えば図３（ｃ）に示すように、圧延された形状の網状物が、平坦度が最も良好であり、かつ縦線と横線との接触が最も確実であるので、特に好ましい。
【００４３】
炭化珪素膜の好適な形成方法について述べる。図４に概略的に示す化学的気相成長（ＣＶＤ）炉内に、焼結体２４を設置する。焼結体２４は、保持治具２３によって支持されている。なお、３４は治具である。本実施形態においては、正面形状がＴ字型の原料供給管２７を設置している。原料供給管２７は、基部２７ｂと、横に広がった吹き出し部２７ａを備えており、吹き出し部２７ａの焼結体と対面する表面２７ｃ側に、所定個数のガス噴出口２６が設けられている。２２は炉体の内筒であり、２１は外部ヒーターである。
【００４４】
原料供給管２７の表面２７ｃと焼結体２４との間隔は、例えば１００ｍｍ〜３００ｍｍに設定されている。原料供給管２７が回転しながらガス噴出口２６からガスを噴出するようになっている。ＣＶＤ用の原料ガスは、ガス噴出口２６から噴出し、空間３５を流れ、焼結体２４の表面に衝突し、焼結体２４の表面に沿って流れ、保持治具２４に設けられているガス排出孔２５を通って排出される。
【００４５】
このような形態の原料供給管２７を使用し、原料供給管２７を回転させながらガスを噴出させることによって、焼結体２４の表面全面を被覆する炭化珪素膜の厚さを均一にし、その電気抵抗率を均一にできる。
【００４６】
好ましくは、成膜温度において、炉内にしばらく水素を流し続けた後に、四塩化珪素とメタンを炉内に導入し、炭化珪素を成膜する。成膜温度において、原料ガスを流す前に水素を流すことで、焼結体と炭化珪素膜の密着性が向上する。
【００４７】
さらに望ましくは、成膜温度において水素を流し、次いで少なくとも珪素と塩素と水素とを含有する第一の珪素源化合物のガスを流し、次いで第二の珪素源化合物と炭素源化合物とのガスを流す。第一の珪素源化合物としては、ＳｉＣｌ₄、ＳｉＨＣｌ₃およびＳｉＨ₂Ｃｌ₂からなる群より選ばれた一種以上の化合物が好ましい。第二の珪素源化合物としては、ＳｉＣｌ₄、ＳｉＨＣｌ₃、ＳｉＨ₂Ｃｌ₂およびＳｉＨ₄からなる群より選ばれた一種以上の化合物が好ましい。炭素源化合物としては、ＣＨ₄、Ｃ₂Ｈ₆およびＣ₃Ｈ₈からなる群より選ばれた一種以上の化合物が特に好ましい。第一の珪素源化合物と第二の珪素源化合物とは同じであることが好ましいが、異なっていてもよい。
【００４８】
このように、化学的気相成長の過程において、高温領域で少なくとも塩素を含有する珪素源化合物のガスを導入することで、塩化珪素が水素と反応し、分解して塩化水素を発生する。この塩化水素ガスが、窒化アルミニウムの表面を腐食し、活性化させる。ここに珪素原子が結合して窒化珪素を生成し、更にこの上に導入される炭素が珪素と反応し易くなり、かつこうして生成した炭化珪素が下地の窒化珪素に対して密着し易いものと思われる。四塩化珪素等の第一の塩素含有珪素源化合物の導入時間は、成膜温度との兼ね合いで、所望厚さの中間層が生成するように、適宜決定できる。成膜温度は１３５０−１５００℃が好ましく、１４００−１４５０℃が更に好ましい。
【００４９】
窒化アルミニウム焼結体の窒化アルミニウムの純度を９０％以上、更には９４％以上とすることによって、焼結体と炭化珪素膜との耐熱サイクル性を一層向上させることができた。これは焼結体中の酸化物の影響を抑制できるからである。焼結体の相対密度は、強度の観点から９０％以上であることが好ましい。半導体製造装置用途においては、窒化アルミニウムにおけるアルミニウム以外の金属の含有量を１％以下に抑制することが好ましい。
【００５０】
また、本発明者は、上述したようにして化学的気相成長法を改善することによって得られた、特定構造の炭化珪素膜が、特に抵抗発熱体が焼結体中に埋設されたヒーターに適用したときに、特に高い耐蝕性と耐熱サイクル性を示すことを見いだした。
【００５１】
即ち、前記のようにして得られた炭化珪素膜は、膜の表面に対して略垂直な方向あるいは交叉する方向に延びる柱状結晶の集合体からなっていた。この柱状結晶の形態を、図５に模式的に示す。炭化珪素膜３０は、多数の柱状結晶３１からなっている。柱状結晶３１は、全体として、炭化珪素膜３０の表面３０ａに対して略垂直な方向に延びている。各柱状結晶３１の粒界３２も、表面３０ａに対して略垂直な方向に延びている。即ち、柱状結晶３１の（１１１）面が、膜の表面に対して垂直に配向している。
【００５２】
ここで、柱状結晶３１が、炭化珪素膜の表面３０ａに対して略垂直な方向に延びているとは、個々のすべての柱状結晶３１が表面３０ａと垂直な方向に延びていることを指すのではなく、炭化珪素膜をＸ線回折法で測定したときに、膜の表面３０ａ側から観測したときの柱状結晶３１の（１１１）面の強度が、膜の表面３０ａに垂直な側から観測したときの柱状結晶３１の（１１１）面の強度に対して８倍以上であることを意味している。
【００５３】
柱状結晶のアスペクト比は、１．５−２０である必要があり、４−１０であることが更に好ましい。
【００５４】
また、本発明者は、炭化珪素膜の化学的気相成長後の表面において、柱状結晶の先端を観察した。この結果、柱状結晶の先端に、四角錐形状（ピラミッド形状）のファセットが表面に現れていた。四角錐形状のファセットは、各柱状結晶の成長面の形を示していると考えられる。従って、四角錐形状のファセットの底面の径の分布によって、その下側に延びている柱状結晶の径を代表させ得ると考えられる。ただし、ここで四角錐形状のファセットの径とは、膜の表面側からファセットを観測したとき、ファセットの底面の四辺形を考え、その四辺形の一隅から、この一隅に対して対角線上にある他の一隅までの長さを意味する。
【００５５】
そして、ファセットを炭化珪素膜の表面側から見たとき、ファセットの平均径を３．２μｍ以上、６μｍ以下とし、ファセットの全面積に対する径２０μｍ以上のファセットの占める面積の比率を、１０％以上、８０％以下とすることによって、炭化珪素膜の耐蝕性、耐熱サイクル性が特に向上することを見いだした。
【００５６】
【実施例】
（本発明例）
還元窒化法によって得られた窒化アルミニウム粉末を使用した。この粉末において、Ｓｉ、Ｆｅ、Ｃａ、Ｍｇ、Ｋ、Ｎａ、Ｃｒ、Ｍｎ、Ｎｉ、Ｃｕ、Ｚｎ、Ｗ、Ｂ、Ｙの含有量は、それぞれ１００ｐｐｍ以下であり、アルミニウム以外の金属は、これら以外は検出されなかった。この原料粉末を一軸加圧成形することによって、円盤形状の予備成形体を製造した。この予備成形体の中に、コイルスプリング形状のモリブデン製の抵抗発熱線を埋設した。この予備成形体を１９００℃、２００ｋｇｆ／ｃｍ²の圧力でホットプレス焼成し、窒化アルミニウム焼結体を得た。この焼結体の寸法は、直径φ２５０ｍｍ、厚さ２０ｍｍであった。
【００５７】
こうして得られた焼結体の表面を加工し、焼結体を化学的気相成長（ＣＶＤ）反応炉中に設置した。この焼結体の表面に、厚さ５０μｍの炭化珪素膜を形成した。具体的には、図４に示す装置を用いた。１４２５℃までの昇温時はアルゴンを流し、１４２５℃で水素を１０分間流し、次いで水素およびアルゴンに加えて、ＳｉＣｌ₄ガスを５．２リットル／分で１分間流し、次いでアルゴン、水素、ＳｉＣｌ₄ガスに加えてＣＨ₄ガスを４リットル／分で１０分間流した。ＳｉＣｌ₄は、液体状であるので、ＳｉＣｌ₄を加熱してその蒸気圧を高めた状態で、キャリアーガスを導入し、バブリングさせることによって、ＳｉＣｌ₄を含有するガスを得、このガスを反応炉中に導入した。成膜時の圧力は１２０Ｔｏｒｒである。
【００５８】
このヒーターを、８２５℃で塩素プラズマに暴露した。この際、塩素ガスの流量は３００ＳＣＣＭであり、圧力は０．１Ｔｏｒｒであり、交流電力は８００ワットであり、暴露時間は２時間であった。この結果、炭化珪素膜の重量減少は、０．１ｍｇ／ｃｍ２未満であった。腐食試験後の炭化珪素膜の表面を走査型電子顕微鏡で観測すると、表面状態、粒界層の状態ともに、腐食試験前と変化は見られず、反応層も生成していなかった。
【００５９】
次に、上記と同様の条件で、今度はシリコンウエハーをヒーターの上に載置して、プラズマに曝露させた。シリコンウエハーへのＡｌのコンタミネーションのレベルは、１０^{1 0}ａｔｍ／ｃｍ²のレベルであった。１０^{1 0}ａｔｍ／ｃｍ²は、処理前のウエハーのコンタミネーションのレベルと同じであるので、本発明例では実質的にまったくシリコンウエハーのコンタミネーションのない状態で、プラズマ加熱処理をすることができた。
【００６０】
また、このヒーターを、熱サイクル試験に供した。即ち、抵抗発熱体のオン・オフによって、ヒーターの表面の温度を、３０℃以下と９００℃とに交互に昇温、降温させた。この際には、ヒーターをアルゴン雰囲気中に保持することで、窒化アルミニウムの酸化を防止した。ヒーターを９００℃で１分間保持し、抵抗発熱体をオフにし、ヒーターに対してアルゴンガスを２リットル／分で１２０分間吹きつけることで冷却し、ヒーターの温度が３０℃以下となったことを確認し、次いで抵抗発熱体に通電して表面温度が９００℃となるようにした。た。本発明例のヒーターは、２０００回の熱サイクル後にも炭化珪素膜の剥離を生じなかった。
【００６１】
また、この炭化珪素膜の微構造を走査型電子顕微鏡で観測したところ、図５に模式的に示すような微構造を有していた。そして、ファセットの平均径は３．２μｍであり、ファセットの全面積に対する径２０μｍ以上のファセットの示す面積の比率は、４３％であり、柱状結晶のアスペクト比は８以上であった。
【００６２】
（比較例）
本発明例と同様にしてヒーターを作製した。ただし、炭化珪素膜は形成しなかった。このヒーターについて、前述の塩素系ガスによる腐食試験を行ったところ、ヒーターの重量の減少量は０．８−１．４ｍｇ／ｃｍ２であった。また、シリコンウエハーへのＡｌのコンタミネーションのレベルは、１０^{1 5}ａｔｍ／ｃｍ²のレベルであった。
【００６３】
【発明の効果】
以上述べたように、本発明によれば、６００℃以上の温度で塩素系ガスに対して高い耐蝕性を有する耐蝕性部材を提供でき、特には、６００℃での塩素系ガスへの曝露と低温への温度降下とのサイクルを繰り返したときに、耐蝕性部材の表面の劣化や剥離が生じないヒーターを提供できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】（ａ）は、本発明の一実施形態に係るヒーターを模式的に示す平面図であり、（ｂ）は、図１（ａ）のＩｂ−Ｉｂ線断面図である。
【図２】（ａ）は、電極用の網状物の一例を示す平面図であり、（ｂ）は、（ａ）の電極が埋設されているヒーターを模式的に示す平面図である。
【図３】（ａ）、（ｂ）、（ｃ）は、それぞれ、電極用の網状物の各種形態を示す断面図である。
【図４】窒化アルミニウム焼結体の表面に炭化珪素膜を化学的気相成長法によって形成するのに適した装置を模式的に示す断面図である。
【図５】炭化珪素膜の好適な微構造を模式的に示す断面図である。
【符号の説明】１、１２ヒーター，２基体，２ａ設置面ないし加熱面，２ｂ背面，３Ａ、３Ｂ、１３Ａ、１３Ｂ端子，４、８、１６、１７、１８網状物からなる抵抗発熱体，５炭化珪素膜，６窒化アルミニウム焼結体

Claims

６００℃以上の温度で塩素系ガス雰囲気に対して曝露される耐蝕性部材であって、
内部に抵抗発熱体を埋設した窒化アルミニウムからなる焼結体、および前記焼結体の表面を被覆する化学的気相成長法によって形成された、膜の表面に対して略垂直な方向に延びかつアスペクト比の平均値が１．５以上、２０以下の柱状結晶からなる炭化珪素膜を備え、さらに前記炭化珪素膜の表面側にファセットを有し、このファセットを前記表面側から見たとき、前記ファセットの平均径が３．２μm以上、６μm以下で、かつ前記ファセットの全面積に対する径２０μm以上のファセットの占める面積の比率が１０％以上、８０％以下であることを特徴とする、塩素系ガスに対する耐蝕性部材。