JP6215798B2 - Susceptor - Google Patents
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Description
本発明は、ウェハを載置するウェハポケットを上面側に有するサセプタに関する。 The present invention relates to a susceptor having a wafer pocket on a top surface side for placing a wafer.
半導体を製造する際に用いられる半導体熱処理炉の半導体装置用治具(ウェハボート,サセプター,ホルダー)等の各種部材には、高耐熱、高耐久、高強度等の特性が要求されることから、高純度の炭化ケイ素(SiC)を用いた炭化ケイ素基材やカーボン(C)の基材にSiC被膜等をコーティングしたものが広く使用されている。 従来のサセプタでは、グラファイト基材の上にCVD−SiCコートを実施して、耐腐食性を高めたサセプタとしていることが多い。 Since various members such as semiconductor device jigs (wafer boats, susceptors, holders) for semiconductor heat treatment furnaces used when manufacturing semiconductors require characteristics such as high heat resistance, high durability, and high strength, A silicon carbide substrate using high-purity silicon carbide (SiC) or a carbon (C) substrate coated with a SiC film or the like is widely used. In the conventional susceptor, a CVD-SiC coating is often performed on a graphite base material to provide a susceptor with improved corrosion resistance.
しかし、ある程度の期間(数か月)サセプタを使用していると、CVD−SiC膜が剥がれ基材のグラファイトから不純物が発生する。その為、短期間で交換する必要があり、サセプタの寿命が短いため、交換コストが増大している。 However, when a susceptor is used for a certain period (several months), the CVD-SiC film is peeled off and impurities are generated from the graphite of the base material. Therefore, it is necessary to replace in a short period of time, and the replacement cost is increased because the life of the susceptor is short.
また、ウェハの大口径化等に伴ってサセプタのウェハ載置面のサイズも拡大しており、サセプタには高均熱性が益々求められている。 In addition, as the diameter of the wafer increases, the size of the wafer mounting surface of the susceptor is also increasing, and the susceptor is increasingly required to have high thermal uniformity.
このため、高純度のオールSiCからなるサセプタ、すなわち、全てが高純度SiCで構成されるサセプタの要求が高まっているが、SiCは加工性が悪いためサセプタの製造に時間がかかり、しかも、SiCは素材価格が高いのでコスト高のサセプタとなっている。 For this reason, there is an increasing demand for a susceptor made of high-purity all-SiC, that is, a susceptor composed entirely of high-purity SiC. However, because SiC is poor in workability, it takes time to manufacture the susceptor, and SiC Is a high-cost susceptor due to its high material price.
そこで、本発明は、上述した課題を解決するためになされたものであり、全てが高純度SiCで構成されていなくても、従来に比べて寿命を長くすることができるサセプタを提供することを目的する。 Therefore, the present invention has been made to solve the above-described problems, and provides a susceptor capable of extending the life compared to the conventional case even if not all are made of high-purity SiC. Purpose.
本発明の第1の特徴に係るサセプタは、ウェハを載置するウェハポケットを有するサセプタであって、前記ウェハポケットを上面側に有するとともに、外周部よりも内周側の位置から下方に突出する嵌合凸部を下面側に有する、炭化ケイ素からなる上側部材と、前記嵌合凸部の下面に面接触する嵌合凹部を上面側に有して前記上側部材を支える、炭化ケイ素からなる下側部材と、を備え、前記嵌合凸部が前記嵌合凹部に入れられることで前記下側部材に前記上側部材がセットされると、平面視では前記下側部材は前記上側部材によって全面にわたって覆われ、かつ、前記外周部が前記下側部材に非接触になっていることを特徴とする。 A susceptor according to a first aspect of the present invention is a susceptor having a wafer pocket on which a wafer is placed. The susceptor has the wafer pocket on the upper surface side, and projects downward from a position on the inner peripheral side with respect to the outer peripheral part. An upper member made of silicon carbide having a fitting convex portion on the lower surface side, and a lower member made of silicon carbide having a fitting concave portion in surface contact with the lower surface of the fitting convex portion on the upper surface side to support the upper member. And when the upper member is set on the lower member by inserting the fitting convex portion into the fitting concave portion, the lower member is entirely covered by the upper member in plan view. The outer peripheral portion is covered and is not in contact with the lower member.
本発明に係る第2の特徴に係るサセプタは、ウェハを載置するウェハポケットを有するサセプタであって、前記ウェハポケットを上面側に有するとともに、外周部よりも内周側の位置から上方に凹む嵌合凹部を下面側に有する、炭化ケイ素からなる上側部材と、前記嵌合凹部の底面に面接触する嵌合凸部を上面側に有して前記上側部材を支える、炭化ケイ素からなる下側部材と、を備え、前記嵌合凸部が前記嵌合凹部に入れられることで前記下側部材に前記上側部材がセットされると、平面視では前記下側部材は前記上側部材によって全面にわたって覆われ、かつ、前記外周部が前記下側部材に非接触になっていることを特徴とする。 A susceptor according to a second feature of the present invention is a susceptor having a wafer pocket on which a wafer is placed. The susceptor has the wafer pocket on the upper surface side and is recessed upward from a position on the inner peripheral side with respect to the outer peripheral portion. An upper member made of silicon carbide having a fitting concave portion on the lower surface side, and a lower side made of silicon carbide having a fitting convex portion in surface contact with the bottom surface of the fitting concave portion on the upper surface side to support the upper member When the upper member is set on the lower member by inserting the fitting convex portion into the fitting concave portion, the lower member is covered over the entire surface by the upper member in a plan view. And the outer peripheral portion is not in contact with the lower member.
本発明によれば、全てが高純度SiCで構成されていなくても、従来に比べて寿命を長くすることができるサセプタを提供することができる。 According to the present invention, it is possible to provide a susceptor capable of extending the life compared to the prior art even if not entirely composed of high-purity SiC.
以下において、本発明の実施形態に係るサセプタについて、図面を参照しながら説明する。なお、以下の図面の記載において、同一又は類似の部分には、同一又は類似の符号を付している。 Hereinafter, a susceptor according to an embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings. In the following description of the drawings, the same or similar parts are denoted by the same or similar reference numerals.
[第1実施形態]
まず、第1実施形態を説明する。図1で、(a)は、本実施形態に係るサセプタを示す平面図、(b)は(a)の矢視1b−1bの側面断面図である。図2は、図1(b)の部分拡大図である。図3は、図2の部分拡大図である。
[First Embodiment]
First, the first embodiment will be described. 1A is a plan view showing a susceptor according to the present embodiment, and FIG. 1B is a side sectional view taken along
図1〜図3に示すように、本実施形態のサセプタ10は、上側部材12と下側部材14とを有する。上側部材12および下側部材14は、何れも、ウェハ配置面と平行な投影面から見て(すなわち平面視で)円板状となっている。上側部材12は高純度の炭化ケイ素からなる。下側部材14は、上側部材12よりも純度が低い炭化ケイ素からなる。
As shown in FIGS. 1 to 3, the
上側部材12は、ウェハを載置するウェハポケット16を上面側に有する。また、本実施形態では、上側部材12の外周部として上側鍔部20が形成されている。そして、上側部材12は、上側鍔部20よりも内周側の位置から下方に突出する嵌合凸部22を下面側に有する。下側部材14は、嵌合凸部22の下面22bに面接触する嵌合凹部32を上面側に有して上側部材12を支える構成になっている。
The
そして、嵌合凸部22が嵌合凹部32に入れられることで下側部材14に上側部材12がセットされると、平面視では下側部材14は上側部材12によって全面にわたって覆われ、かつ、上側部材12の外周部が下側部材14に非接触になっている。
And when the
また、下側部材14には、上側部材12が下側部材14にセットされたときに上側鍔部20に対向するように下側外周部30(下側鍔部)が形成されている。従って、下側部材14に上側部材12がセットされたとき、上側鍔部20と下側外周部30との間に隙間Gが形成されるようになっている。
Further, the
また、本実施形態では、上側部材12が下側部材14にセットされたときには、ウェハポケット16の水平方向位置が全てこの隙間Gを形成する空間の内周端Pよりも内周側の位置となるように、ウェハポケット16の形成位置が予め決められている。
Further, in the present embodiment, when the
また、本実施形態では、下側外周部30は、下側部材14を構成する下側部材本体14mから外周側へ張り出している。そして、ウェハポケット16の外周側端16eの水平方向位置は、下側部材本体14mの外周壁14eよりも内周側に位置している。
In the present embodiment, the lower outer
また、上側部材10は、高純度の炭化ケイ素、例えば6N以上の純度を有する炭化ケイ素によって構成される。ここで、Nは純度を表す。3Nは、純度99.9%を意味しており、6Nは、純度99.9999%を意味している。純度は、主金属材料の純度を意味しており、金属不純物を100から差し引いた値であり、「100%−金属不純物(%)=純度(%)」で表される。
The
具体的な詳細例としては、上側部材12は、2000〜2400℃の温度条件及び300〜700kg/cm2の圧力条件で炭化ケイ素を含む混合物をホットプレスによって加工することによって得られる。上側部材12の炭化ケイ素の純度が6N以上であることによって、サセプタ10の昇温速度及び熱利用効率の低下が抑制される。
As a specific detailed example, the
下側部材14は、ウェハ配置面に対して直交する方向において上側部材12に積層されており、上側部材12を支持する。すなわち、下側部材14は、上側部材12に対して加熱源(ヒータ)側に配置される。
The
また、下側部材14は、例えば99〜99.9%の純度を有する炭化ケイ素によって構成される。具体的な詳細例としては、下側部材14は、イットリア(Y2O3)などの焼結助剤を用いて、2000〜2200℃の温度条件で炭化ケイ素を含む混合物を焼結することによって得られる。このように、下側部材14が炭化ケイ素によって構成される場合には、下側部材14を構成する炭化ケイ素の純度は、上側部材12を構成する炭化ケイ素の純度よりも低く、2N〜3Nの範囲であることが好ましい。下側部材14を構成する炭化ケイ素の純度が3N以下であることによって、ヒータのパターンが直接的にウェハに転写されることが抑制される。一方で、下側部材14を構成する炭化ケイ素の純度が2N以上であることによって、サセプタ10の昇温速度及び熱利用効率の低下が抑制される。
The
本実施形態では、上側部材12の熱伝導率は、下側部材14の熱伝導率よりも高い。例えば、上側部材12の熱伝導率は200W/m・K(RT)以上であり、下側部材14の熱伝導率は140〜170W/m・K(RT)の範囲である。この場合、上側部材12の熱伝導率が200W/m・K(RT)以上である理由は、上側部材10を構成する炭化ケイ素の純度が6N以上である理由と同様である。下側部材14の熱伝導率は、140〜170W/m・K(RT)の範囲である理由は、下側部材14を構成する炭化ケイ素の純度が2N〜3Nの範囲である理由と同様である。
In the present embodiment, the thermal conductivity of the
また、上側部材12の熱抵抗値は、下側部材14の熱抵抗値よりも低い。上側部材12の熱抵抗値は、5.0×10−3m・K(RT)/W以下であり、下側部材14の熱抵抗値は、5.8×10−3〜7.1×10−3m・K(RT)/Wの範囲である。上側部材12の熱抵抗値が5.0×10−3m・K(RT)/W以下であることによって、サセプタ10の昇温速度及び熱利用効率の低下が抑制される。下側部材14の熱抵抗値が5.8×10−3m・K(RT)/W以上であることによって、ヒータのパターンが直接的にウェハに転写されることが抑制される。一方で、下側部材14の熱抵抗値が7.1×10−3m・K(RT)/W以下であることによって、サセプタ10の昇温速度及び熱利用効率の低下が抑制される。
Further, the thermal resistance value of the
(作用、効果)
以下、本実施形態の作用、効果を説明する。
(Function, effect)
Hereinafter, the operation and effect of the present embodiment will be described.
本実施形態では、嵌合凸部22が嵌合凹部32に入れられることで下側部材14に上側部材12がセットされると、平面視では下側部材14は上側部材12によって全面にわたって覆われる。従って、下側部材14の熱が下側外周部30から上方へ逃げて部分的に温度が下がることが防止される。
In the present embodiment, when the
そして、嵌合凸部22が嵌合凹部32に入れられることで下側部材14に上側部材12がセットされると、上側部材12の外周部である上側鍔部20が、下側部材14の外周部である下側外周部30に非接触になっている。従って、上側鍔部20の下方への移動が下側外周部30によって妨げられることがないので、嵌合凸部22の底面を嵌合凹部32の底面32sに確実に面接触させることができる。よって、上側部材12の温度を均一にすることができるので、ウェハポケット16に載置されたウェハの温度を均一にすることができ、歩留まりが向上する。ウェハポケット16にウェハを入れた作業時では、サセプタ10を収容した空間を真空状態とするので、この効果は特に大きい。
And when the
また、下側外周部30に対して上側鍔部20は非接触となっているので、嵌合凹部32に面接触している嵌合凸部22に比べ、上側鍔部20の温度が異なり易いが、本実施形態では、上側部材12では、ウェハポケット16は、全て、上側鍔部20よりも内周側に形成されている。従って、ウェハポケット16の温度を更に均一にすることができるので、載置されるウェハの温度を更に均一に維持しやすい。
Further, since the
また、ウェハ配置面を有する板状の上側部材12の熱伝導率が下側部材14の熱伝導率よりも高い。従って、サセプタ10の昇温速度及び熱利用効率の低下が抑制される。一方で、上側部材12よりもヒータ側に配置される下側部材14の熱伝導率が上側部材12の熱伝導率よりも低い。従って、ヒータのパターンが直接的にウェハに転写されることが抑制され、ウェハ配置面における均熱性を向上させることができる。
Further, the thermal conductivity of the plate-like
また、上側部材12よりもヒータ側に下側部材14を配置することによって、サセプタ10を支持する支持体を介して、サセプタ10の熱が逃げにくくなる。
Further, by disposing the
なお、本実施形態では、下側部材14に上側部材12がセットされたとき、上側鍔部20と下側外周部30との間に形成される隙間Gが0.1mm以下であることが好ましい。これにより、サセプタ10の使用中に上側部材12が下側部材14から外れて飛び出すことを十分に防止し易く、また、下側外周部30によって上側鍔部20が補強されることにもなる。またガス抜きを確実に行う観点から隙間Gは1μm以上であることが好ましい。
In the present embodiment, when the
また、隙間Gは、上側部材12の外周縁E、すなわち上側鍔部20の外周縁Eから内周側にW=1mm以上にわたって形成されていることが好ましい。これにより、嵌合凸部22と嵌合凹部32との間のガス抜きを確実に行い易い。またサセプタの均熱性の観点からWは50mm以下であることが好ましい。
Moreover, it is preferable that the clearance gap G is formed over W = 1 mm or more from the outer periphery E of the
また、上側鍔部20の厚みTが1mm以上であることが好ましい。これにより、上側鍔部20の強度補強の効果が得られる。またサセプタの均熱性の観点から厚みTは5mm以下であることが好ましい。
Moreover, it is preferable that the thickness T of the
また、ウェハポケット16の外周側端16eと下側部材本体14mの外周壁14eとの水平方向距離Dが2mm以上であることが、ウェハポケット16の均熱性、すなわち、ウェハポケット16に載置されたウェハの均熱性の観点で好ましい。
Further, the horizontal distance D between the outer
また、下側部材14をカーボン(C)の基材にSiC被膜等をコーティングしたものによって構成することも可能である。これにより、更に軽量化される。
Further, the
[第2実施形態]
次に、第2実施形態を説明する。図4は、本実施形態に係るサセプタの要部を示す側面断面図である。
[Second Embodiment]
Next, a second embodiment will be described. FIG. 4 is a side sectional view showing the main part of the susceptor according to this embodiment.
本実施形態のサセプタ40は、第1実施形態に比べ、嵌合凸部と嵌合凹部とが上下逆に形成されている。すなわち、本実施形態のサセプタ40は、上側部材42と下側部材44とを有する。上側部材42は、第1実施形態に比べ、上側鍔部20に代えて上側外周部50を有する。下側部材44を構成する下側外周部60は、上側外周部50との間に所定の隙間Gを形成するように寸法が決められている。
Compared with the first embodiment, the
この構造により、上側部材42は、上側外周部50よりも内周側の位置から上方に凹む嵌合凹部54を下面側に有する。下側部材44は、嵌合凹部54の底面(上面)54bに面接触する嵌合凸部56を上面側に有して上側部材42を支える構成になっている。
With this structure, the
そして、嵌合凸部56が嵌合凹部54に入れられることで下側部材44に上側部材42がセットされると、平面視では下側部材44は上側部材42によって全面にわたって覆われ、かつ、上側外周部50が下側外周部60に非接触になっている。すなわち、下側部材44に上側部材42がセットされたとき、上側外周部50と下側外周部60との間に隙間Gが形成されるようになっている。
When the
また、本実施形態では、上側部材42が下側部材44にセットされたときには、ウェハポケット16の水平方向位置が全て上側外周部50よりも内周側の位置となるように、ウェハポケット16の形成位置が予め決められている。
Further, in the present embodiment, when the
上側部材42は高純度の炭化ケイ素からなる。下側部材44は、上側部材42よりも純度が低い炭化ケイ素からなる。本実施形態により、第1実施形態と同様の効果が奏される。
The
10…サセプタ、12…上側部材、14…下側部材、16…ウェハポケット、22…嵌合凸部、22b…下面、32…嵌合凹部、40…サセプタ、42…上側部材、44…下側部材、54…嵌合凹部、54b…底面、56…嵌合凸部、G…隙間、E…外周縁、T…厚み、P…内周端
DESCRIPTION OF
Claims (6)
前記ウェハポケットを上面側に有するとともに、外周部よりも内周側の位置から下方に突出する嵌合凸部を下面側に有する、高純度の炭化ケイ素からなる上側部材と、
前記嵌合凸部の下面に面接触する嵌合凹部を上面側に有して前記上側部材を支える下側部材と、
を備え、
前記嵌合凸部が前記嵌合凹部に入れられることで前記下側部材に前記上側部材がセットされると、平面視では前記下側部材は前記上側部材によって全面にわたって覆われ、かつ、前記外周部が前記下側部材に非接触になっていることを特徴とするサセプタ。 A susceptor having a wafer pocket for placing a wafer,
An upper member made of high-purity silicon carbide having the wafer pocket on the upper surface side, and having a fitting convex portion projecting downward from a position on the inner peripheral side with respect to the outer peripheral portion on the lower surface side;
A lower member that supports the upper member by having a fitting concave portion in surface contact with the lower surface of the fitting convex portion on the upper surface side;
With
When the upper member is set on the lower member by inserting the fitting convex portion into the fitting concave portion, the lower member is covered over the entire surface by the upper member in plan view, and the outer periphery The susceptor is characterized in that a portion is not in contact with the lower member.
前記ウェハポケットを上面側に有するとともに、外周部よりも内周側の位置から上方に凹む嵌合凹部を下面側に有する、高純度の炭化ケイ素からなる上側部材と、
前記嵌合凹部の底面に面接触する嵌合凸部を上面側に有して前記上側部材を支える下側部材と、
を備え、
前記嵌合凸部が前記嵌合凹部に入れられることで前記下側部材に前記上側部材がセットされると、平面視では前記下側部材は前記上側部材によって全面にわたって覆われ、かつ、前記外周部が前記下側部材に非接触になっていることを特徴とするサセプタ。 A susceptor having a wafer pocket for placing a wafer,
An upper member made of high-purity silicon carbide having the wafer pocket on the upper surface side, and having a fitting recess recessed on the lower surface side from the position on the inner peripheral side than the outer peripheral portion,
A lower member for supporting the upper member by having a fitting convex portion in surface contact with the bottom surface of the fitting concave portion on the upper surface side;
With
When the upper member is set on the lower member by inserting the fitting convex portion into the fitting concave portion, the lower member is covered over the entire surface by the upper member in plan view, and the outer periphery The susceptor is characterized in that a portion is not in contact with the lower member.
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