(57)【要約】【課題】熱応力による割れを抑制することができる炭化ケイ素セラミックス、および、該炭化ケイ素セラミックスを用いた半導体プロセス用治具を提供する。【解決手段】本発明による炭化ケイ素セラミックスは、炭化ケイ素の純度が９９．９９９９重量％以上で、かつ、密度が２．０〜３．０ｇ／ｃｍ３である。また、本発明による半導体プロセス用治具は前記炭化ケイ素セラミックスからなる。【選択図】    なし【特許請求の範囲】
【請求項１】
炭化ケイ素の純度が９９．９９９９重量％以上で、かつ、密度が２．０〜３．０ｇ／ｃｍ３であることを特徴とする炭化ケイ素セラミックス。
【請求項２】
前記請求項１に記載の炭化ケイ素セラミックスからなることを特徴とする半導体プロセス用治具。
【請求項３】
１００ＭＰａ以上の熱応力が加わる熱環境において使用されることを特徴とする請求項２に記載の半導体プロセス用治具。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、炭化ケイ素セラミックス、および、該炭化ケイ素セラミックスを用いた半導体プロセス用治具に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来から、半導体を製造したり半導体に対して種々の処理をしたりする治具が開発されている（例えば、特許文献１参照）。また、半導体のうち、シリコン（Ｓｉ）半導体に対する処理は、比較的に低温であるＳｉの融点（約１４００℃）以下で行われていた。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００８−３０８３７３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、近年、高温で行われる化合物半導体の処理が盛んになっており、このような高温環境下では、治具が熱応力によって割れやすいという問題があった。
【０００５】
そこで、本発明の目的は、熱応力による割れを抑制することができる炭化ケイ素セラミックス、および、該炭化ケイ素セラミックスを用いた半導体プロセス用治具を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
前述した課題を解決するため、本発明は次のような特徴を有している。本発明の第１の特徴に係る炭化ケイ素セラミックスは、炭化ケイ素の純度が９９．９９９９重量％以上で、かつ、密度が２．０〜３．０ｇ／ｃｍ３であることを要旨とする。
【０００７】
このように、ＳｉＣの理論密度よりも低い密度にすることにより、結晶が多孔質な構造となり、ミクロな欠陥の集合体となるため、熱が加えられると熱応力が分散して欠陥ごとに発生する応力値を低減することにより、靭性が向上し熱応力に対する割れが生じにくくなる。なお、高密度で緻密な結晶組織を有するセラミックスでは靭性が低く、熱応力が加わるとミクロ欠陥に応力が集中するため、容易に脆性破壊する。
【０００８】
本発明の第２の特徴に係る半導体プロセス用治具は、前記第１の特徴に係る炭化ケイ素セラミックスからなることを要旨とする。
【０００９】
本発明の第３の特徴に係る半導体プロセス用治具は、１００ＭＰａ以上の熱応力が加わる熱環境において使用されることを要旨とする。
【発明の効果】
【００１０】
本発明に係る炭化ケイ素セラミックス、および、該炭化ケイ素セラミックスを用いた半導体プロセス用治具によれば、熱応力による割れを抑制することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】本発明の実施形態に係るウェハ支持治具を示し、（ａ）はウェハ支持治具の平面図、（ｂ）は（ａ）のＡ−Ａ線による断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
以下、本発明の実施の形態に係る炭化ケイ素セラミックスおよびこれを用いた半導体プロセス用治具の詳細を図面に基づいて説明する。具体的には、（１）本実施形態に係る半導体プロセス用治具の一例であるウェハ支持治具の全体構成、（２）本実施形態に係る炭化ケイ素セラミックスの物性、（３）作用効果、（４）その他の実施形態について説明する。但し、図面は模式的なものであり、各材料層の厚みやその比率などは現実のものとは異なることに留意すべきである。したがって、具体的な厚みや寸法は以下の説明を参酌して判断すべきものである。また、図面相互間においても互いの寸法の関係や比率が異なる部分が含まれている。
【００１３】
（１）本実施形態に係る半導体プロセス用治具の一例であるウェハ支持治具の全体構成
まず、本実施形態に係る半導体プロセス用治具の一例であるウェハ支持治具の全体構成について、図１を参照しつつ説明する。図１は、具体的にはウェハ支持治具であるサセプタ１を示している。
【００１４】
図１（ａ）及び図１（ｂ）に示すように、サセプタ１は、円盤状に形成されており、炭化ケイ素セラミックスから形成されている。図１（ａ）に示すように、サセプタ１の外形は平面視円形であり、中央側に平面視円形のウェハ保持部２が形成されている。このウェハ保持部２は、図１（ｂ）に示すように、底面がウェハ保持面３に構成されており、図外の半導体ウェハがウェハ保持部２に保持される。このサセプタ１の使用環境は、１００ＭＰａ以上の熱応力が加わる熱環境において使用される。また、サセプタ１に用いられる炭化ケイ素セラミックス中の炭化ケイ素は、後述するように、純度が９９．９９９９重量％以上で、かつ、密度が２．０〜３．０ｇ／ｃｍ３である。なお、ウェハ支持治具としては、サセプタ１に限定されず、均熱板、トレイなどの半導体ウェハを支持する治具全般を含む。
【００１５】
（２）炭化ケイ素セラミックスの物性
次に、本実施形態に係る炭化ケイ素セラミックスの物性を説明する。
【００１６】
（２−１）純度
本実施形態に係る炭化ケイ素セラミックスにおける炭化ケイ素の純度は、９９．９９９９重量％以上であり、好ましくは、９９．９９９９５重量％以上である。ここで、「純度」とは、定量分析により決定した主成分の試料中に占める割合を示し、本明細書では、純度は「重量比」で示す。定量分析とは、試料中にある成分量を決定するために実施する化学分析であり、重量分析、容量分析、および比色分析がある。本実施形態では、成分の重量を測定する重量分析の数値（重量％、ｗｔ％）を純度とする。
【００１７】
（２−２）密度
本実施形態に係る炭化ケイ素セラミックスの密度は、２．０〜３．０ｇ／ｃｍ３である。ここで、密度（ｇ／ｃｍ３）は、ＪＩＳ  Ｒ１６３４に従ったアルキメデス法によって算出した数値である。
【００１８】
なお、炭化ケイ素の理論密度は３．２１であるため、本実施形態に係る炭化ケイ素セラミックスの密度２．０〜３．０ｇ／ｃｍ３は理論密度よりも低い。従って、結晶が多孔質な構造となり、ミクロな欠陥の集合体となるため、熱が加えられると熱応力が分散して欠陥ごとに発生する応力値を低減することにより、靭性が向上し熱応力に対する割れが生じにくくなる。
【００１９】
（２−３）その他の物性
本発明の炭化ケイ素セラミックスの原料として炭化ケイ素粉末が用いられる。この炭化ケイ素粉末は、α型、β型、非晶質またはこれらの混合物等が挙げられるが、特に、β型炭化ケイ素粉末が好適に使用される。このβ型炭化ケイ素粉末のグレードには特に制限はなく、例えば、一般に市販されているβ型炭化ケイ素粉末を用いることができる。
【００２０】
本実施形態に係る炭化ケイ素セラミックスを用いた治具は、好ましい態様において以下のような物性を有する。例えば、熱伝導率は６０〜１００Ｗ／ｍ・Ｋ、室温における曲げ強度は約２００ＭＰａ、ビッカース硬度（ＨＶ）は約４００、ヤング率は約１２０ＧＰａ 、ポアソン比は０．１７、線膨張率は４．５Ｅ−６／Ｋ、比熱は０．６８Ｊ／ｇ・Ｋである。なお、これらの物性のうち、熱伝導率が最も重要である。
【００２１】
（３）作用効果
以下に、本発明による作用効果を説明する。
【００２２】
（３−１）本実施形態に係る炭化ケイ素セラミックスは、炭化ケイ素の純度が９９．９９９９重量％以上で、かつ、密度が２．０〜３．０ｇ／ｃｍ３である。
【００２３】
通常、ＳｉＣは靭性が低いため、高温プロセス中の熱応力による割れが発生しやすい。しかし、本実施形態のように、ＳｉＣの理論密度よりも低い密度にすることにより、結晶が多孔質な構造となり、ミクロな欠陥の集合体となるため、熱が加えられると熱応力が分散して欠陥ごとに発生する応力値を低減することにより、靭性が向上し熱応力に対する割れが生じにくくなる。なお、高密度で緻密な結晶組織を有するセラミックスでは靭性が低く、熱応力が加わるとミクロ欠陥に応力が集中するため、容易に脆性破壊する。
【００２４】
（３−２）本実施形態に係る半導体プロセス用治具は、前記（３−１）に記載の炭化ケイ素セラミックスからなるため、靭性が高く熱応力割れが生じにくく、高温プロセスでの使用に好適となる。
【００２５】
（３−３）１００ＭＰａ以上の熱応力が加わる熱環境において使用される（３−２）の半導体プロセス用治具によれば、高い温度環境下においても、熱応力割れが生じることなく使用することができる。
【００２６】
（４）その他の実施形態
なお、前述した実施の形態の開示の一部をなす論述および図面はこの発明を限定するものであると理解すべきではない。この開示から当業者には様々な代替実施の形態、実施例および運用技術が明らかとなろう。
【００２７】
本実施形態における炭化ケイ素セラミックス治具としては、ウェハ支持治具であるサセプタを一例として説明した。しかし、本発明により得られる炭化ケイ素セラミックスの半導体プロセス用治具は、以上のように説明した物性を有することより、半導体製造部品等の使用に供される。また、例えば、ドライエッチング装置、熱処理装置、イオン注入装置、ＣＶＤ装置、ＰＶＤ装置等に好適に用いられる。部品の一例としては、半導体ウェハを支持するサセプタ・ホルダ・トレー・均熱板等、ドライエッチング装置用のプラズマ電極、防護リング（フォーカスリング）、イオン注入装置用のスリット部品（アパーチャー）、イオン発生部や質量分析部用の防護板、熱処理装置やＣＶＤ装置におけるウェハ処理時に用いられるダミーウェハ等に適用できる。
【００２８】
このように、本発明は、ここでは記載していない様々な実施の形態などを含むことは勿論である。したがって、本発明の技術的範囲は、上述の説明から妥当な特許請求の範囲に係る発明特定事項によってのみ定められるものである。
【符号の説明】
【００２９】
１…サセプタ、２…ウェハ保持部、３…ウェハ保持面
【図１】
2011168426.tif 000002