(57)【要約】【課題】　加熱処理時の熱応力による固定筒状体及び／又は固定支持体の破損を防止したウエハー保持体、及びこのウエハー保持体を用いた信頼性の高い半導体製造装置を提供する。【解決手段】　固定筒状体５及び／又は固定支持体の少なくとも２つが、一端をセラミックスヒータ２に及び他端を反応容器４に固定され、セラミックスヒータ２の最高到達温度をＴ１、セラミックスヒータ２の熱膨張係数をα１、反応容器４の最高到達温度をＴ２、反応容器４の熱膨張係数をα２、複数の固定筒状体５及び／又は固定支持体間の常温におけるセラミックスヒータ２上での最長距離をＬ１、複数の固定筒状体５及び／又は固定支持体間の常温における反応容器４上での最長距離をＬ２としたとき、関係式｜(Ｔ１×α１×Ｌ１)−(Ｔ２×α２×Ｌ２)｜≦０.７ｍｍを満たしている。【選択図】　　　図１−１
2004140347.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
反応容器内に筒状体によって支持されたセラミックスヒータ上に、半導体ウエハーを保持して処理するためのウエハー保持体であって、前記筒状体の少なくとも２つが、一端をセラミックスヒータに及び他端側を反応容器に固定された固定筒状体であり、
　セラミックスヒータの最高到達温度をＴ１、
　セラミックスヒータの熱膨張係数をα１、
　反応容器の最高到達温度をＴ２、
　反応容器の熱膨張係数をα２、
　固定筒状体間の常温におけるセラミックスヒータ上での最長距離をＬ１、
　固定筒状体間の常温における反応容器上での最長距離をＬ２としたとき、
　｜(Ｔ１×α１×Ｌ１)−(Ｔ２×α２×Ｌ２)｜≦０.７ｍｍ
の関係式を満たすことを特徴とするウエハー保持体。
【請求項２】
反応容器内に筒状体及び／又は支持体によって支持されたセラミックスヒータ上に、半導体ウエハーを保持して処理するためのウエハー保持体であって、前記筒状体及び／又は支持体の少なくとも２つが、一端をセラミックスヒータに及び他端側を反応容器に固定された固定筒状体及び／又は固定支持体であり、
　セラミックスヒータの最高到達温度をＴ１、
　セラミックスヒータの熱膨張係数をα１、
　反応容器の最高到達温度をＴ２、
　反応容器の熱膨張係数をα２、
　固定筒状体及び／又は固定支持体間の常温におけるセラミックスヒータ上での最長距離をＬ１、
　固定筒状体及び／又は固定支持体間の常温における反応容器上での最長距離をＬ２としたとき、
　｜(Ｔ１×α１×Ｌ１)−(Ｔ２×α２×Ｌ２)｜≦０.７ｍｍ
の関係式を満たすことを特徴とするウエハー保持体。
【請求項３】
前記関係式が
　｜(Ｔ１×α１×Ｌ１)−(Ｔ２×α２×Ｌ２)｜≦０.３ｍｍ
であることを特徴とする、請求項１又は２に記載のウエハー保持体。
【請求項４】
前記セラミックスヒータの熱膨張係数が８.０×１０−６／Ｋ以下で、且つ反応容器の熱膨張係数が１５×１０−６Ｋ以上であることを特徴とする、請求項１〜３のいずれかに記載のウエハー保持体。
【請求項５】
前記セラミックスヒータの熱膨張係数が６.０×１０−６／Ｋ以下で、且つ反応容器の熱膨張係数が２０×１０−６Ｋ以上であることを特徴とする、請求項４に記載のウエハー保持体。
【請求項６】
前記固定筒状体及び／又は前記固定支持体のセラミックスヒータから反応容器までの長さが３２０ｍｍ以下であることを特徴とする、請求項１〜５のいずれかに記載のウエハー保持体。
【請求項７】
前記固定筒状体及び／又は固定支持体のセラミックスヒータから反応容器までの長さが１５０ｍｍ以下であって、その固定筒状体及び／又は固定支持体の熱伝導率が３０Ｗ／ｍＫ以下であることを特徴とする、請求項１〜４のいずれかに記載のウエハー保持体。
【請求項８】
前記反応容器が水冷されていないことを特徴とする、請求項１〜５のいずれかに記載のウエハー保持体。
【請求項９】
前記反応容器と前記セラミックスヒータの間に、セラミックスヒータの熱を反射するための反射板を備えることを特徴とする、請求項１〜８のいずれかに記載のウエハー保持体。
【請求項１０】
前記反応容器側及び前記セラミックスヒータ側に両端を固定された固定筒状体及び／又は固定支持体のそれぞれの平行度が１.０ｍｍ以内であることを特徴とする、請求項１〜９のいずれかに記載のウエハー保持体。
【請求項１１】
前記固定筒状体及び／又は前記固定支持体のそれぞれの平行度が０.３ｍｍ以内であることを特徴とする、請求項１０に記載のウエハー保持体。
【請求項１２】
前記反応容器に固定され且つ反応容器外と気密を保つためのＯ−リングを備え、前記筒状体及び／又は支持体のＯ−リングとの当接面付近の表面粗さがＲａで５.０μｍ以下であることを特徴とする、請求項１〜１１のいずれかに記載のウエハー保持体。
【請求項１３】
前記筒状体及び／又は支持体のＯ−リングとの当接面付近の表面粗さがＲａで１.０μｍ以下であることを特徴とする、請求項１２に記載のウエハー保持体。
【請求項１４】
前記筒状体及び／又は支持体のＯ−リングとの当接面付近の表面粗さがＲａで０.３μｍ以下であることを特徴とする、請求項１３に記載のウエハー保持体。
【請求項１５】
前記反応容器に固定され且つ反応容器外と気密を保つためのＯ−リングを備え、前記筒状体及び／又は支持体のＯ−リングとの当接面付近に存在する表面欠陥の大きさが直径１ｍｍ以下であることを特徴とする、請求項１〜１４のいずれかに記載のウエハー保持体。
【請求項１６】
前記筒状体及び／又は支持体のＯ−リングとの当接面付近に存在する表面欠陥の大きさが直径０.３ｍｍ以下であることを特徴とする、請求項１５に記載のウエハー保持体。
【請求項１７】
前記筒状体及び／又は支持体のＯ−リングとの当接面付近に存在する表面欠陥の大きさが直径０.０５ｍｍ以下であることを特徴とする、請求項１６に記載のウエハー保持体。
【請求項１８】
前記セラミックスヒータと前記反応容器底部との平行度が１.０ｍｍ以内であることを特徴とする、請求項１〜１７のいずれかに記載のウエハー保持体。
【請求項１９】
前記セラミックスヒータと前記反応容器底部との平行度が０.２ｍｍ以内であることを特徴とする、請求項１８に記載のウエハー保持体。
【請求項２０】
前記セラミックスヒータの主成分が、アルミナ、窒化ケイ素、窒化アルミニウム、炭化ケイ素のいずれかであることを特徴とする、請求項１〜１９のいずれかに記載のウエハー保持体。
【請求項２１】
前記セラミックスヒータの主成分が窒化アルミニウム、前記反応容器の主成分がアルミニウム又はアルミニウム合金、及び前記固定筒状体及び／又は固定支持体の主成分がムライト又はムライト−アルミナ複合体であることを特徴とする、請求項１〜２０のいずれかに記載のウエハー保持体。
【請求項２２】
請求項１〜２１のいずれかのウエハー保持体が搭載されていることを特徴とする半導体製造装置。
【請求項２３】
Ｌｏｗ−ｋ膜焼成に使用することを特徴とする、請求項２２に記載の半導体製造装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
　本発明は、半導体製造工程において、プラズマＣＶＤ、減圧ＣＶＤ、Ｌｏｗ−ｋ膜焼成、プラズマエッチング、絶縁膜ＣＶＤ等に使用されるウエハー保持体、及びウエハー保持体を備えた半導体製造装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
　従来から、半導体ウエハーに成膜やエッチング等の処理を施すための半導体製造装置として、種々のものが提案されている。これらの半導体製造装置は、抵抗発熱体を備えたウエハー保持体を反応容器内に備え、このウエハー保持体上にウエハーを保持して加熱しながら各種の処理を行うものである。
【０００３】
　例えば、特公平６−２８２５８号公報には、抵抗発熱体が埋設され、反応容器内に設置され、ウエハー加熱面が設けられたセラミックス製のヒータ部と、このヒータ部のウエハー加熱面以外の面に設けられ、反応容器との間で気密性シールを形成する凸状支持部と、抵抗発熱体に接続され、反応容器の内部空間に実質的に露出しないように反応容器外へと取り出された電極部材とを有する半導体ウエハー加熱装置が提案されている。
【０００４】
　また、特許第２５２５９７４号公報には、セラミックスヒータ（ウエハー保持体）に複数の筒状体を接合して支持する構造が提案されている。この構造は、上記特公平６−２８２５８号公報記載のセラミックスヒータを改良したものであり、セラミックスヒータに設けた電極部材の少なくとも一つを無機質絶縁材料からなる筒状体によって包囲し、この筒状体の一端をセラミックスヒータに対して気密に接合すると共に、その他端側を反応容器に設けられた貫通孔に挿通して気密にシールしたものである。
【０００５】
【特許文献１】特公平６−２８２５８号公報
【特許文献２】特許第２５２５９７４号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
　上記特公平６−２８２５８号公報記載のウエハー加熱装置は、セラミックスヒータに凸状支持部を取付けたものであるが、その凸状支持体自体がセラミックスヒータを支えるために比較的熱容量の大きなものになってしまい、このためセラミックスヒータからの熱の逃げ量が大きくなり、ウエハー加熱面の均熱性が損なわれるという欠点があった。
【０００７】
　また、上記特許第２５２５９７４号公報のウエハー加熱装置においては、複数の筒状体がセラミックスヒータに接合固定されているため、加熱処理時に筒状体にかかる応力が大きくなり、最悪の場合には筒状体が破壊される危険があった。即ち、セラミックスヒータが一定温度まで上昇したとき、セラミックスヒータの熱膨張によって、セラミックスヒータに固定された筒状体間の距離は大きくなっていく。一方、筒状体の他端を挿通した反応容器も、セラミックスヒータ及び筒状体から熱が伝えられ膨張する。このとき、セラミックスヒータと反応容器の熱膨張量の差が大きいと、筒状体にかかる応力が大きくなって破損する場合があった。
【０００８】
　特に近年では、シリコンウエハーの大口径化が進んでおり、１２インチのシリコウエハーを均一に加熱することが求められている。これに伴ってウエハーを加熱するセラミックスヒータも大型化が進んでいるため、セラミックスヒータの加熱時に筒状体にかかる熱応力も大きくなり、固定された筒状体の破損が一層起こりしやすくなっている。
【０００９】
　また、大型化したセラミックスヒータの温度を複数のブロック（区域）に分割して加熱することも行われるようになり、それに伴ってヒータの温度を測定するための温度測定素子、及びヒータに電力を供給するための電極端子やリードの数も多くなっている。そのため、これらを収納する中空の筒状体の数も増え、更に場合によっては中実の柱状体も設置されるため、その筒状体や柱状体の破損の危険もより一層多くなっている。
【００１０】
　本発明は、このような従来の事情に鑑み、セラミックスヒータに固定された複数の筒状体及び／又は柱状体について、加熱処理時の熱応力による破損を防止することができるウエハー保持体を提供すること、及びこのウエハー保持体を用いた信頼性の高い半導体製造装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
　上記目的を達成するため、本発明が提供するウエハー保持体は、反応容器内に筒状体によって支持されたセラミックスヒータ上に、半導体ウエハーを保持して処理するためのウエハー保持体であって、前記筒状体の少なくとも２つが、一端をセラミックスヒータに及び他端側を反応容器に固定された固定筒状体であり、
　セラミックスヒータの最高到達温度をＴ１、
　セラミックスヒータの熱膨張係数をα１、
　反応容器の最高到達温度をＴ２、
　反応容器の熱膨張係数をα２、
　固定筒状体間の常温におけるセラミックスヒータ上での最長距離をＬ１、
　固定筒状体間の常温における反応容器上での最長距離をＬ２としたとき、
　｜(Ｔ１×α１×Ｌ１)−(Ｔ２×α２×Ｌ２)｜≦０.７ｍｍ
の関係式を満たすことを特徴とする。
【００１２】
　本発明が提供する他のウエハー保持体は、反応容器内に筒状体及び／又は支持体によって支持されたセラミックスヒータ上に、半導体ウエハーを保持して処理するためのウエハー保持体であって、前記筒状体及び／又は支持体の少なくとも２つが、一端をセラミックスヒータに及び他端側を反応容器に固定された固定筒状体及び／又は固定支持体であり、
　セラミックスヒータの最高到達温度をＴ１、
　セラミックスヒータの熱膨張係数をα１、
　反応容器の最高到達温度をＴ２、
　反応容器の熱膨張係数をα２、
　固定筒状体及び／又は固定支持体間の常温におけるセラミックスヒータ上での最長距離をＬ１、
　固定筒状体及び／又は固定支持体間の常温における反応容器上での最長距離をＬ２としたとき、
　｜(Ｔ１×α１×Ｌ１)−(Ｔ２×α２×Ｌ２)｜≦０.７ｍｍ
の関係式を満たすことを特徴とする。
【００１３】
　上記した本発明のウエハー保持体においては、前記セラミックスヒータの熱膨張係数が８.０×１０−６／Ｋ以下で、且つ反応容器の熱膨張係数が１５×１０−６Ｋ以上であることが好ましい。また、前記セラミックスヒータの熱膨張係数が６.０×１０−６／Ｋ以下で、且つ反応容器の熱膨張係数が２０×１０−６Ｋ以上であることが更に好ましい。
【００１４】
　また、上記本発明のウエハー保持体においては、前記固定筒状体及び／又は前記固定支持体のセラミックスヒータから反応容器までの長さが３２０ｍｍ以下であることが好ましい。更には、前記固定筒状体及び／又は固定支持体のセラミックスヒータから反応容器までの長さが１５０ｍｍ以下であって、その固定筒状体及び／又は固定支持体の熱伝導率が３０Ｗ／ｍＫ以下であることが好ましい。
【００１５】
　上記した本発明のウエハー保持体においては、前記反応容器が水冷されていないことが好ましい。また、上記した本発明のウエハー保持体においては、前記反応容器と前記セラミックスヒータの間に、セラミックスヒータの熱を反射するための反射板を備えることが好ましい。
【００１６】
　上記本発明のウエハー保持体においては、前記反応容器側及び前記セラミックスヒータ側に両端を固定された固定筒状体及び／又は固定支持体のそれぞれの平行度が１.０ｍｍ以内であることが好ましく、前記固定筒状体及び／又は前記固定支持体のそれぞれの平行度が０.２ｍｍ以内であることが更に好ましい。
【００１７】
　上記本発明のウエハー保持体においては、前記反応容器に固定され且つ反応容器外と気密を保つためのＯ−リングを備え、前記筒状体及び／又は支持体のＯ−リングとの当接面付近の表面粗さがＲａで５.０μｍ以下であることが好ましい。前記筒状体及び／又は支持体のＯ−リングとの当接面付近の表面粗さは、Ｒａで１.０μｍ以下であることが更に好ましく、Ｒａで０.３μｍ以下であることが特に好ましい。
【００１８】
　上記本発明のウエハー保持体においては、前記反応容器に固定され且つ反応容器外と気密を保つためのＯ−リングを備え、前記筒状体及び／又は支持体のＯ−リングとの当接面付近に存在する表面欠陥の大きさが直径１ｍｍ以下であることが好ましい。前記筒状体及び／又は支持体のＯ−リングとの当接面付近に存在する表面欠陥の大きさは、直径０.３ｍｍ以下であることが更に好ましく、直径０.０５ｍｍ以下であることが特に好ましい。
【００１９】
　また、上記した本発明のウエハー保持体においては、前記セラミックスヒータと前記反応容器底部との平行度が１.０ｍｍ以内であることが好ましく、更には、前記セラミックスヒータと前記反応容器底部との平行度が０.２ｍｍ以内であることが更に好ましい。
【００２０】
　また、上記本発明のウエハー保持体においては、前記固定筒状体及び／又は固定支持体の反応容器までの長さが１５０ｍｍ以下であって、その固定筒状体及び／又は固定支持体の熱伝導率が３０Ｗ／ｍＫ以下であることが好ましい。また、前記反応容器は、水冷されていないことが好ましい。
【００２１】
　上記本発明のウエハー保持体においては、前記セラミックスヒータの主成分が、アルミナ、窒化ケイ素、窒化アルミニウム、炭化ケイ素のいずれかであることが好ましい。また、前記セラミックスヒータの主成分が窒化アルミニウム、前記反応容器の主成分がアルミニウム又はアルミニウム合金、及び前記固定筒状体及び／又は固定支持体の主成分がムライト又はムライト−アルミナ複合体であることが更に好ましい。
【００２２】
　本発明は、また、上記したウエハー保持体が搭載されていることを特徴とする半導体製造装置を提供するものである。この半導体製造装置としては、Ｌｏｗ−ｋ膜焼成に使用するものであることが好ましい。
【発明の効果】
【００２３】
　本発明によれば、セラミックスヒータに給電するための電極端子やリード、更には温度測定素子を収納してなる筒状体や、セラミックスヒータを支持する支持体について、セラミックスヒータと反応容器に固定された場合でも破損することがなくなり、信頼性を大幅に向上できるウエハー保持体、及びこれを用いた半導体製造装置を提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２４】
　本発明に係わるウエハー保持体１は、例えば図１−１に示すように、抵抗発熱体３を有するセラミックスヒータ２と、セラミックスヒータ２を反応容器４内に支持する複数の筒状体を備えている。これらの筒状体のうち２つ以上は、その一端が接合等によりセラミックスヒータ２に固定され、且つ他端側がＯ−リング６等によって反応容器４に固定された固定筒状体５である。尚、固定筒状体５の内部には、ウエハー保持体１におけるセラミックスヒータ２の抵抗発熱体３等に給電するための電極端子やリード７、あるいはウエハー保持体１の温度を測定するための温度測定素子８を収納することができる。
【００２５】
　また、本発明に係わるウエハー保持体１の他の形態としては、例えば図１−２に示すように、抵抗発熱体３を有するセラミックスヒータ２と、セラミックスヒータ２を反応容器４内に支持する複数の筒状体及び／又は支持体を備えることもできる。これらの筒状体及び／又は支持体のうち２つ以上は、その一端が接合等によりセラミックスヒータ２に固定され、且つ他端側がＯ−リング６等によって反応容器４に固定された固定筒状体５及び／又は固定支持体５ａである。この場合も、固定筒状体５の内部には、ウエハー保持体１におけるセラミックスヒータ２の抵抗発熱体３等に給電するための電極端子やリード７、あるいはウエハー保持体１の温度を測定するための温度測定素子８を収納することができる。
【００２６】
　このように、ウエハー保持体１のセラミックスヒータ２は、電極端子やリード７、熱電対などの温度測定素子８を内包し得る筒状体によって支持されても良いし、これら筒状体以外の支持部材、例えば中実の支持体を設けても良い。また、セラミックスヒータ２及び／又は反応容器４に固定されていない筒状体及び／又は支持体を使用することも可能である。尚、これらの場合においても、本発明の対象となるのは、セラミックスヒータと反応容器に固定された固定筒状体や固定支持体に関してである。
【００２７】
　セラミックヒータ２に固定された固定筒状体５及び／又は固定支持体５ａは、ウエハー処理時にセラミックヒータ２に加えられた熱によって加熱され、その熱は固定筒状体５及び／又は固定支持体５ａを伝わって反応容器４に伝えられる。また、セラミックスヒータ２からの熱の放射や輻射、対流によっても、反応容器４に熱が伝わる。このため、セラミックスヒータ２と反応容器４は熱膨張する。このとき、固定筒状体５及び／又は固定支持体５ａは、セラミックスヒータ２と反応容器４の熱膨張量の差に応じた応力を受け、その応力が大きい場合に破損が生じる。
【００２８】
　このセラミックスヒータ及び反応容器の熱膨張量と、固定筒状体及び／又は固定支持体の破損との関係を詳しく検討した結果、両者の熱膨張量の差が０.７ｍｍを超えると、固定筒状体及び／又は固定支持体が応力により破損することが分った。このため、本発明のウエハー保持体では、セラミックスヒータ上と反応容器上での複数の固定筒状体及び／又は固定支持体間の最長距離の差を、最高到達温度に達したとき０.７ｍｍ以下になるように、予め設定するものである。
【００２９】
　即ち、本発明は、例えば図１−１に示すように、抵抗発熱体３を有するセラミックスヒータ２が複数の固定筒状体５により反応容器４内に支持され、その固定筒状体５の他端側をＯ−リング６によって反応容器４に気密封止したウエハー保持体１においては、
　セラミックスヒータ２の最高到達温度をＴ１、
　セラミックスヒータ２の熱膨張係数をα１、
　反応容器４の最高到達温度をＴ２、
　反応容器４の熱膨張係数をα２、
　固定筒状体５間の常温におけるセラミックスヒータ２上での最長距離をＬ１、
　固定筒状体５間の常温における反応容器４上での最長距離をＬ２としたとき、
　｜(Ｔ１×α１×Ｌ１)−(Ｔ２×α２×Ｌ２)｜≦０.７ｍｍ
の関係式を満たすように、上記Ｌ１とＬ２を設定する。
【００３０】
　また、本発明においては、例えば、図１−２に示すように、反応容器内にセラミックスヒータ２が筒状体及び／又は支持体によって支持されたウエハー保持体１において、ウエハー保持体１に給電するための電極端子、リード、及び／又はウエハー保持体の温度を測定するための測温素子を内包してなる筒状体、ウエハー保持体を支持するための支持体の少なくとも２つが、一端をセラミックスヒータに及び他端側を反応容器に固定された固定筒状体３及び／又は固定支持体３ａであるとき、
セラミックスヒータ２の最高到達温度Ｔ１、セラミックスヒータ２の熱膨張係数α１、反応容器４の最高到達温度Ｔ２、反応容器４の熱膨張係数α２、固定筒状体５及び／又は固定支持体５ａ間の常温におけるセラミックスヒータ２上での最長距離Ｌ１、及び固定筒状体５及び／又は固定支持体５ａ間の常温における反応容器４上での最長距離Ｌ２が、
関係式：｜(Ｔ１×α１×Ｌ１)−(Ｔ２×α２×Ｌ２)｜≦０.７ｍｍ
を満たすように、上記Ｌ１とＬ２を設定する。
【００３１】
　ここで、固定筒状体及び／又は固定支持体間の距離（図１−１での固定筒状体間の距離を含む、以下同じ）は、それぞれの外寸法とし、接合されたセラミックスヒータ上及び反応容器上での距離を測定する。尚、上記関係式において、(Ｔ１×α１×Ｌ１)はセラミックスヒータが最高温度に達したときのセラミックスヒータ上における固定筒状体及び／又は固定支持体間の最長距離を表し、(Ｔ２×α２×Ｌ２)はセラミックスヒータが最高温度に達したときの反応容器上での固定筒状体及び／又は固定支持体間の最長距離を表している。
【００３２】
　一般的に、筒状体及び／又は柱状体はセラミックスヒータ及び反応容器に対してそれぞれ直交するように固定されるため、セラミックスヒータ側と反応容器側での２つの固定筒状体及び／又は固定支持体間の距離は通常は同じになっている。このような場合でも、セラミックスヒータの加熱時には、セラミックスヒータと反応容器の熱膨張係数の違い等によって、複数の固定筒状体及び／又は固定支持体間の最長距離がセラミックスヒータ側と反応容器側とで当然異なってくる。
【００３３】
　そこで、本発明によれば、図１−１のようにセラミックスヒータが筒状体のみで支持されているとき、セラミックスヒータの加熱時に、上記関係式から複数の固定筒状体間の最長距離の差｜(Ｔ１×α１×Ｌ１)−(Ｔ２×α２×Ｌ２)｜が０.７ｍｍより大きくなる場合、例えば反応容器側の最長距離の方が１.０ｍｍ長くなる場合には、予め常温でのセラミックスヒータ側の固体筒状体間の距離を、加熱時に反応容器側よりも０.３ｍｍ以上長くなるように設定しておくことによって、最高到達温度使用時においても固定筒状体間の最長距離の差を０.７ｍｍ以内に抑えることができる。また、逆にセラミックスヒータ側の最長距離の方が大きい場合は、常温における反応容器側の距離をセラミックスヒータ側よりも長くすることによって、上記関係式を満たして固定筒状体の破損を防ぐことができる。
【００３４】
　また、本発明は、筒状体のみでセラミックスヒータを支持していない場合、例えば図１−２に示すように、セラミックスヒータが支持体によって支持されている場合にも適用できる。このような場合においても、ウエハー保持体に給電するための電極端子、リード、及び／又はウエハー保持体の温度を測定するための測温素子を内包してなる筒状体、ウエハー保持体を支持するための支持体の少なくとも２つが、一端をセラミックスヒータに及び他端側を反応容器に固定された固定筒状体及び／又は固定支持体であるとき、セラミックスヒータの加熱時に、上記関係式から複数の固定筒状体及び／又は固定支持体間の最長距離の差｜(Ｔ１×α１×Ｌ１)−(Ｔ２×α２×Ｌ２)｜が０.７ｍｍより大きくなる場合、例えば反応容器側の最長距離の方が１.０ｍｍ長くなる場合には、予め常温でのセラミックスヒータ側の固体筒状体間の距離を、加熱時に反応容器側よりも０.３ｍｍ以上長くなるように設定しておくことによって、最高到達温度使用時においても固定筒状体及び／又は固定支持体間の最長距離の差を０.７ｍｍ以内に抑えることができる。また、逆にセラミックスヒータ側の最長距離の方が大きい場合は、常温における反応容器側の距離をセラミックスヒータ側よりも長くすることによって、上記関係式を満たして固定筒状体及び固定支持体の破損を防ぐことができる。
【００３５】
　また、セラミックスヒータの加熱時には、セラミックスヒータや反応容器の熱膨張によって、複数の固定筒状体及び／又は固定支持体の相対的な位置が変化する。その結果、一般的には、固定筒状体及び／又は固定支持体と反応容器との間に取付けられているゴム製のＯ−リングが変形し、反応容器内の気密性が若干低下する恐れがある。
【００３６】
　しかし、この場合においても、上記関係式における固定筒状体及び／又は固定支持体間の最長距離の差を０.３ｍｍ以下、即ち｜(Ｔ１×α１×Ｌ１)−(Ｔ２×α２×Ｌ２)｜≦０.３ｍｍと設定すれば、気密性が低下することが殆どなくなるため更に好ましい。具体的には、上記固定筒状体及び／又は固定支持体間の最長距離の差が０.３ｍｍ以下であれば、ヘリウムリークレートとして１０−９Ｐａｍ３／ｓ以下の値を確保することができる。また、固定筒状体及び／又は固定支持体間の最長距離の差が０.７ｍｍ以下であっても、１０−７Ｐａｍ３／ｓ以下の値を確保することが可能である。尚、一般的に常温で反応容器内を真空引きする際には、気密性に関しては全く問題がない。
【００３７】
　本発明における筒状体は、温度測定素子や、抵抗発熱体へ給電するためのリードや電極端子を収納することができるものであり、筒状であれば特に形状は問わない。一方、本発明における支持体は、セラミックスヒータを支持できればよく、円柱状や角柱状のもの、筒状のものなど、その形状に特に制限はない。また、この筒状体体や支持体は、セラミックスヒータや反応容器に対して固定されていないくてもよく、その場合の筒状体や支持体は本発明の適用を受けない。更に、セラミックスヒータと固定筒状体及び／又は固定支持体との固定方法に関しては、セラミックスヒータの熱膨張に伴って固定筒状体及び／又は固定支持体の距離が変化するような固定方法であれば、全ての固定方法を適用することができる。
【００３８】
　例えば、図２−１及び図２−２に示すように、セラミックスヒータ２のウエハー加熱面と反対側の面（裏面）に固定筒状体５及び／又は固定支持体５ａをガラス１０で接合したものや、図３−１及び図３−２に示すように、ロウ材１１によって接合したものがある。また、図４−１及び図４−２に示すように、セラミックスヒータ２の裏面に雌ネジを形成し、そこに固定筒状体５及び／又は固定支持体５ａの雄ネジをねじ込むことにより、ネジ止め１２で固定しても良い。更に、図５−１及び図５−２に示すように、セラミックスヒータ２の裏面にザグリ部１３を形成し、そこに固定筒状体５及び／又は固定支持体５ａの一端をはめ込んで固定することもできる。また、図６−１及び図６−２に示すように、固定筒状体５及び／又は固定支持体５ａをセラミックスヒータ２と一体に形成することも可能である。尚、固定筒状体に関しては、固定筒状体のみで直接セラミックスヒータを支持することも可能であるし、また固定筒状体以外に別途支持体を設けることも可能である。
【００３９】
　一方、筒状体及び／又は支持体と反応容器との間は、セラミックスヒータの加熱時（ウエハー処理時）において、反応容器内を真空ないし減圧状態に保つため、Ｏ−リングやその他の手法によって、反応容器内を気密に保てるような構造となっている。
【００４０】
　セラミックスヒータの熱膨張係数としては８.０×１０−６／Ｋ以下が好ましく、また反応容器の熱膨張係数は１５×１０−６／Ｋ以上であることが好ましい。反応容器の熱膨張係数をセラミックスヒータよりも大きくするのは、セラミックスヒータ加熱時には相対的にセラミックスヒータの方が反応容器よりも温度が高いため、セラミックスヒータの熱膨張量を低く抑え、逆に反応容器の熱膨張量を増やすことで、両者の熱膨張量をマッチングさせるためである。更には、セラミックスヒータの熱膨張率を６×１０−６／Ｋ以下で、反応容器の熱膨張係数を２０×１０−６／Ｋ以上とすれば、セラミックスヒータ温度の使用範囲や固定筒状体及び／又は固定支持体の取付け位置に対する制約が少なくなり、特に好ましい。
【００４１】
　反応容器に関しては、特に近年小型化の要求が高い。そのため、筒状体や支持体の熱伝導率が２００Ｗ／ｍＫ以下であれば、セラミックスヒータから反応容器までの長さを３２０ｍｍ以下にすることができるため好適である。逆に筒状体や支持体の熱伝導率が２００Ｗ／ｍＫを超えると、セラミックスヒータで発生した熱が筒状体や支持体を伝わって反応容器の温度を上昇させ、Ｏ−リングの耐熱温度を超えてしまい、反応容器内を気密に保つことが困難となるため好ましくない。
【００４２】
　更に、反応容器に関しては、当然のことながら水冷装置を取り付けると装置の構造が複雑になるため、水冷でないものが好ましい。また、固定筒状体及び／又は固定支持体のセラミックスヒータから反応容器までの長さ（距離）は、１５０ｍｍ以下であることが好ましい。筒状体及び／又は柱状体の長さが長いほど、反応容器自体が大型化してしまうためである。
【００４３】
　反応容器の水冷をせずに、固定筒状体及び／又は固定支持体の上記長さを１５０ｍｍ以下に設定するためには、固定筒状体及び／又は固定支持体から反応容器への熱伝導を抑える必要がある。このため、固定筒状体及び／又は固定支持体の熱伝導率は、３０Ｗ／ｍＫ以下であることが好ましい。更に、固定筒状体及び／又は固定支持体の熱伝導率を３０Ｗ／ｍＫ以下にすることで、セラミックスヒータから固定筒状体及び／又は固定支持体に逃げる熱量を小さくすることができ、セラミックスヒータのウエハー加熱面における均熱性を向上させることができる。
【００４４】
　この均熱性の観点からは、筒状体及び／又は支持体の具体的な材料として、アルミナやムライト、アルミナとムライトの複合体、またステンレス等が使用可能である。このような材料を使用することによって、筒状体及び／又は支持体の反応容器までの長さが１５０ｍｍ以内であって、反応容器に水冷を使用せず、構造が簡単であり、小型化が可能で且つウエハー加熱面の均熱性に優れた半導体製造装置を提供することができる。
【００４５】
　尚、筒状体内に収納されるものとしては、セラミックスヒータの抵抗発熱体に給電するためのリードや、プラズマを発生させるためのＲＦ電極、ウエハーを固定させるための静電チャック電極に給電するためのリード等あげられる。また、セラミックスヒータの温度を測定するための温度測定素子もこれに含まれる。
【００４６】
　また、反応容器とセラミックスヒータとの間に、セラミックスヒータの熱を反射させる反射板を設置することも可能である。反射板を設置することでセラミックスヒータの熱が反射されるため、セラミックスヒータの消費電力を低減することができる。この場合、反射板の設置位置としては特に制約はないが、反応容器の底面とセラミックスヒータの中間地点よりセラミックスヒータに近い側のほうが効率的に熱を反射できるため好ましい。
【００４７】
　反射板の表面粗さは、Ｒａで１.０μｍ以下であることが好ましい。反射板がこれ以上の表面粗さである場合、セラミックスヒータから放射された熱の内、反射板に吸収される熱の比率が高くなるため好ましくない。特に、表面が鏡面状態、即ちＲａで０.１μｍ以下であることが特に好ましい。また、反射板の材質としては、反応容器内で使用されるガスに対して不活性であり、セラミックスヒータの使用温度に対して変形などが発生しない程度の耐熱性を有していれば、特に制約はない。例えば、アルミニウム、ステンレス、ニッケルなどの金属類や、アルミナ、炭化珪素、窒化珪素、窒化アルミニウムなどのセラミックスなどが挙げられる。
【００４８】
　また、反応容器側及びセラミックスヒータ側に両端を固定された固定筒状体及び／又は固定支持体の平行度は１.０ｍｍ以内であることが好ましい。平行度がこれ以上大きくなると、ウエハー保持体を反応容器に装着する際、セラミックスヒータに固定された固定筒状体及び／又は固定支持体に余計な応力が加わり、破損することがあるため好ましくない。セラミックスヒータに固定された固定筒状体及び／又は固定支持体の反応容器への装着時に平行度が１.０ｍｍ以内であれば、反応容器側に取付けられた気密シール用のＯ−リングの変形能によって、これら固定筒状体及び／又は固定支持体とセラミックスヒータ間に発生する応力を緩和でき、破損を防ぐことができる。特に、平行度が０.３ｍｍ以内であれば、Ｏ−リングによる気密シールもヘリウムリークレートとして１０−９Ｐａｍ３／ｓ以下にすることができるため、特に好ましい。
【００４９】
　また、反応容器と筒状体及び／又は支持体との間の気密シールにはＯ−リングを使用する。このときＯ−リングが筒状体及び／又は支持体に当接する当接面付近の筒状体及び／又は支持体の表面粗さは、Ｒａ≦５.０μｍであることが好ましい。これ以上の表面粗さを有する場合、筒状体及び／又は支持体のＯ−リング当接面付近に真空グリースを使用しても、１０−７Ｐａｍ３／ｓ以下の真空度を達成することは非常に困難であるため好ましくない。Ｒａ≦５.０μｍであれば、真空グリースを使用すれば１０−７Ｐａｍ３／ｓ以下の真空度を達成することができる。更に当接面の表面粗さがＲａ≦１.０μｍであれば、真空グリースを使用しなくとも１０−７Ｐａｍ３／ｓ以下の真空度を達成することができる。更には、Ｒａ≦０.３μｍであれば、真空グリースを使用しなくとも１０−９Ｐａｍ３／ｓ以下の真空度を達成することができるため特に好適である。
【００５０】
　また、反応容器に固定された筒状体及び／又は支持体の間の気密シールをするときに使用するＯ−リングが、筒状体及び／又は支持体に当接する当接面付近の筒状体及び／又は支持体の表面欠陥の大きさが直径１.０ｍｍ以下であることが好ましい。これ以上の大きな欠陥が当接面付近に存在した場合、真空グリースを使用しても１０−７Ｐａｍ３／ｓ以下の真空度を達成することは非常に困難であるため好ましくない。また、欠陥の大きさが直径１.０ｍｍ以下であれば、真空グリースを使用することで１０−７Ｐａｍ３／ｓ以下の真空度を達成することができる。更に当接面付近に存在する欠陥の大きさが直径０.３ｍｍ以下であれば、真空グリースを使用しなくとも１０−７Ｐａｍ３／ｓ以下の真空度を達成することができる。更には、欠陥の大きさが直径０.０５ｍｍ以下であれば、真空グリースを使用しなくとも１０−９Ｐａｍ３／ｓ以下の真空度を達成することができるため特に好適である。
【００５１】
　セラミックスヒータと反応容器底面部との平行度は１.０ｍｍ以内であることが好ましい。平行度がこれを超えると、ウエハー保持体上にウエハーを脱着する際にウエハーが落下することがあるため好ましくない。即ち、ウエハーをウエハー保持体に装着するときには、通常３本存在するリフトピンがセラミックスヒータの上部空間でウエハーを支持する。このとき、リフトピンの先端位置で形成される平面は、反応容器に対して平行になるように設定されている。そして３本のリフトピンが降下することで、セラミックスヒータのウエハー搭載面にウエハーが搭載されるようになっている。
【００５２】
　しかし、このときセラミックスヒータと反応容器との平行度が１.０ｍｍを超える場合、リフトピンが降下するまでの間にウエハーがセラミックスヒータに接触してしまう。このため、リフトピン２本とセラミックスヒータのウエハー載置面でウエハーを支持する状態になるが、リフトピンが降下する際に、ウエハーが傾いて落下したり、ウエハーの搭載位置がずれてしまうことがある。セラミックスヒータと反応容器の平行度が１.０ｍｍ以下なら落下の恐れはなく、更に平行度が０.２ｍｍ以下であれば、ウエハー処理に支障をきたすほどの位置ずれが発生しないため特に好ましい。尚、ウエハーの位置ずれとは、例えば、ウエハー搭載面に形成しているウエハーポケットの縁にウエハーが乗り上げてしまったりすることをいう。
【００５３】
　本発明に使用するセラミックスヒータの材質は特には問わないが、アルミナ、窒化ケイ素、窒化アルミニウム、炭化ケイ素のいずれかを主成分とするものが好ましい。近年のセラミックスヒータに対する温度分布の均一化の要求が強いことから、熱伝導率の高い材料、具体的には熱伝導率が１００Ｗ／ｍＫを超える窒化アルミニウムや炭化ケイ素等が好ましく、窒化アルミニウムは耐食性、絶縁性に優れていることから特に好ましい。窒化ケイ素に関しては、高温における強度が他のセラミックスに比較して高いため、特に高温で使用する場合に好適である。更に、窒化ケイ素、窒化アルミニウム、炭化ケイ素は、耐熱衝撃性に優れており、急速な温度の上げ下げが可能である。また、アルミナは、他のセラミックスに比較してコスト面で優れているという特徴がある。これらのセラミックスに関しては、当然のことながらその用途に応じて使い分けることが必要である。
【００５４】
　上記したセラミックスヒータの材質に関しては、近年のウエハー保持体に対する均熱性の要求から、窒化アルミニウムや炭化ケイ素が好ましく、更には使用する各種腐食性ガスに対して耐食性の高い窒化アルミニウムが特に好ましい。この窒化アルミニウムに含有される焼結助剤量に関しては、０.０５重量％以上３.０重量％以下が特に好ましい。これよりも少ない焼結助剤量では、窒化アルミニウム焼結体の粒子間に隙間が存在し、その隙間の部分からエッチングが進行するため、パーティクルが発生し好ましくない。また、焼結助剤量が３.０重量％を超えると、窒化アルミニウム粒子の粒界に助剤成分が存在し、この助剤成分からエッチングされ、この場合もパーティクルが発生する。
【００５５】
　反応容器の材質に関しては、特に制約はない。例えば、金属としては、アルミニウムやアルミニウム合金、ニッケルやニッケル合金、更にはステンレスなどが使用できる。また、セラミックスとしては、アルミナやコージェライト等が使用できるが、特に制約はない。
【００５６】
　筒状体の材質は、特に抵抗発熱体、ＲＦ電極、静電チャック電極に給電するためのリードが内包されているものに関しては、絶縁体であることが好ましい。筒状体とリードとの間に電気的な導通が形成されると、減圧下及び真空下において、各電極間でスパークが発生したり、反応容器に対して導通してしまう等の問題が発生したりするためである。具体的には、セラミックス等の無機材料が好ましい。
【００５７】
　また、これらの筒状体のうち、セラミックスヒータに対して固定される固定筒状体については、ガラスやロウ材で接合される場合、固定筒状体とセラミックスヒータとの間での熱膨張係数差が小さい方が良い。具体的には、固定筒状体の常温における熱膨張係数とセラミックスヒータの常温における熱膨張係数との差が、５.０×１０−６／Ｋ以下であることが好ましい。これを超える熱膨張係数差が両者の間に存在すると、接合時にセラミックスヒータ又は固定筒状体が破損したり、クラック等が発生したりするため好ましくない。しかしながら、筒状体がセラミックスヒータに直接接合されておらず、ネジ止め等で固定されている場合には、この限りではない。
【００５８】
　具体的な筒状体の材質に関しては、セラミックスヒータと同じ材質のものを使用することも可能であるが、ムライトやアルミナ、サイアロン、更には窒化ケイ素等の使用も可能である。これらの材質は比較的熱伝導率が低く、セラミックスから反応容器への熱伝達量を小さくできるため好ましい。尚、筒状体であっても、リード等を内包しない場合には、その材質に特に制約はない。
【００５９】
　一方、支持体の材質に関しては、特に制約はない。各種セラミックスや金属、あるいはセラミックスと金属の複合体など、各種材料の使用が可能である。即ち、ラミックスヒータの使用環境によって、適宜選択すれば良い。
【００６０】
　これらの支持体のうち、セラミックスヒータに対して固定される固定支持体の材質については、ガラスやロウ材で接合される場合、固定支持体とセラミックスヒータとの間での熱膨張係数が小さい方が良い。具体的には、固定支持体の常温における熱膨張係数とセラミックスヒータの常温における熱膨張係数との差が、５.０×１０−６／Ｋ以下であることが好ましい。これを超える熱膨張係数差が両者の間に存在すると、接合時にセラミックスヒータ又は固定支持体が破損したり、クラック等が発生したりするため好ましくない。しかしながら、支持体がセラミックスヒータに直接接合されておらず、ネジ止め等で固定されている場合には、この限りではない。
【００６１】
　具体的な支持体の材質に関しては、セラミックスヒータと同じ材質のものを使用することも可能ではあるが、ムライトやアルミナ、サイアロン、更には窒化ケイ素等の使用も可能である。これらの材質は比較的熱伝導率が低く、セラミックスから反応容器への熱伝達量を小さくできるため好ましい。
【００６２】
　以上のことから、セラミックスヒータの材質としては窒化アルミニウムが特に好ましく、これに取付けられる固定筒状体及び／又は固定支持体の材質としては、窒化アルミニウムとの熱膨張係数のマッチング、更には熱伝導率の低さから、ムライト又はムライト−アルミナ複合体が特に好ましい。また、この組み合わせに対する反応容器の材質としては、熱膨張係数のマッチングから、アルミニウム又はアルミニウム合金が特に好ましい。実際の装置では、場合によっては腐食性ガスを使用することもあるため、その用途に応じた材質を選択することが重要であるのは言うまでもない。
【００６３】
　また、本発明におけるウエハー保持体を使用することで、セラミックスヒータの電極端子やリード、更には温度測定素子を内包してなる固定筒状体や、セラミックスヒータを単に支持する固定筒状体及び／又は固定支持体の破損がなく、信頼性の高い半導体製造装置を提供することができる。特に、種々ある半導体製造装置の中でも、反応容器内に挿入できる材料に対して制約の少ないＬｏｗ−ｋ膜焼成用装置として特に好適である。
【実施例】
【００６４】
　実施例１
　下記表１に示すセラミックス粉末に対し所定量の焼結助剤を添加し、更に溶剤等を加えてボールミル混合し、スラリーを作製した。このスラリーをスプレードライして顆粒を作製し、得られた顆粒を所定の金型を用いてプレス成形した。得られた成形体を脱脂した後、それぞれ所定の温度で焼結し、セラミックス焼結体とした。得られた各セラミックス焼結体について、熱膨張係数と熱伝導率を測定して表１に合わせて示した。
【００６５】
【表１】
2004140347.tif 000003
【００６６】
　上記のセラミックス焼結体からなる各基板に、スクリーン印刷等の手法によって抵抗発熱体回路を形成し、必要に応じてＲＦ電極、静電チャック電極を形成した。これを所定の条件で焼成し、必要に応じて抵抗発熱体、ＲＦ電極、静電チャック電極を保護するため、その上にセラミックス板を接合した。得られたセラミックスヒータについて、ウエハーを搭載するためのウエハーポケットを機械加工により形成し、更に各電気回路に接続するための電極端子及びリードを取付けた。
【００６７】
　各セラミックスヒータのウエハー加熱面と反対側の面（裏面）に、下記表２に示す材質からなる固定筒状体及び／又は固定支持体を取付けて固定した。固定方法としては、図２−１及び図２−２に示すガラスによる接合、図３−１及び図３−２に示す活性金属ロウを用いたロウ材による接合、図４−１及び図４−２に示すネジによる固定、図５−１及び図５−１に示すセラミックスヒータ裏面のザグリ部への嵌め込み、あるいは図６−１及び図６−２に示すセラミックスヒータと筒状体の一体型のいずれかを用いた。尚、全ての筒状体は、外径１０ｍｍ、内径６ｍｍのものを使用した。また、全ての支持体は、外径１０ｍｍの中実の柱状体を用いた。図５−
１及び図５−２の嵌め込みの場合、ザグリ部の深さは３ｍｍ、直径は１０.１ｍｍ
とした。筒状体内には電極端子及びリードを収納したが、金属製の筒状体には熱電対のみを収納した。
【００６８】
【表２】
2004140347.tif 000004
【００６９】
　このとき、セラミックスヒータに取付けられた筒状体及び／又は支持体のそれぞれの平行度を測定したところ、いずれも０.１ｍｍ以内であった。また、取付けた筒状体及び／又は支持体のＯ−リング当接面付近の表面粗さは、いずれもＲａ≦０.３μｍであり、表面を光学顕微鏡で観察した結果、０.０５ｍｍを超える欠陥がないことを確認した。
【００７０】
　このように作製したウエハー保持体に対して、下記表３に示す材質からなる所定形状の反応容器を用意した。その反応容器内にウエハー保持体を取付け、ゴム製のＯ−リングによって筒状体及び／又は柱状体と反応容器の間を気密封止した。このとき、セラミックスヒータのウエハー搭載面と反応容器との平行度は、いずれも０.１５ｍｍ以下であった。その後、セラミックスヒータに給電することで所定温度に昇温させ、セラミックスヒータと反応容器の温度を熱電対によって測定し、更にセラミックスヒータの均熱性を求めた。その後常温まで降温させ、固定筒状体及び／又は固定支持体の破損状況を確認した。
【００７１】
【表３】
2004140347.tif 000005
【００７２】
　得られた結果を、セラミックスヒータと固定筒状体及び／又は固定支持体の材質ごとに、試験条件と試験結果に分けて、下記の表４〜４５に示した。尚、セラミックスヒータ加熱時の反応容器内の雰囲気は真空とした。セラミックスヒータの均熱性は、ウエハー温度計を使用して測定した。また、筒状体及び／又は柱状体と反応容器と間の気密性に関しては、リークレートが高温時において１０−９Ｐａｍ３／ｓ以下のものは◎、１０−７Ｐａｍ３／ｓ以下のものは〇として表示した。
【００７３】
【表４】
2004140347.tif 000006
【００７４】
【表５】
2004140347.tif 000007
【００７５】
【表６】
2004140347.tif 000008
【００７６】
【表７】
2004140347.tif 000009
【００７７】
【表８】
2004140347.tif 000010
【００７８】
【表９】
2004140347.tif 000011
【００７９】
【表１０】
2004140347.tif 000012
【００８０】
【表１１】
2004140347.tif 000013
【００８１】
【表１２】
2004140347.tif 000014
【００８２】
【表１３】
2004140347.tif 000015
【００８３】
【表１４】
2004140347.tif 000016
【００８４】
【表１５】
2004140347.tif 000017
【００８５】
【表１６】
2004140347.tif 000018
【００８６】
【表１７】
2004140347.tif 000019
【００８７】
【表１８】
2004140347.tif 000020
【００８８】
【表１９】
2004140347.tif 000021
【００８９】
【表２０】
2004140347.tif 000022
【００９０】
【表２１】
2004140347.tif 000023
【００９１】
【表２２】
2004140347.tif 000024
【００９２】
【表２３】
2004140347.tif 000025
【００９３】
【表２４】
2004140347.tif 000026
【００９４】
【表２５】
2004140347.tif 000027
【００９５】
【表２６】
2004140347.tif 000028
【００９６】
【表２７】
2004140347.tif 000029
【００９７】
【表２８】
2004140347.tif 000030
【００９８】
【表２９】
2004140347.tif 000031
【００９９】
【表３０】
2004140347.tif 000032
【０１００】
【表３１】
2004140347.tif 000033
【０１０１】
【表３２】
2004140347.tif 000034
【０１０２】
【表３３】
2004140347.tif 000035
【０１０３】
【表３４】
2004140347.tif 000036
【０１０４】
【表３５】
2004140347.tif 000037
【０１０５】
【表３６】
2004140347.tif 000038
【０１０６】
【表３７】
2004140347.tif 000039
【０１０７】
【表３８】
2004140347.tif 000040
【０１０８】
【表３９】
2004140347.tif 000041
【０１０９】
【表４０】
2004140347.tif 000042
【０１１０】
【表４１】
2004140347.tif 000043
【０１１１】
【表４２】
2004140347.tif 000044
【０１１２】
【表４３】
2004140347.tif 000045
【０１１３】
【表４４】
2004140347.tif 000046
【０１１４】
【表４５】
2004140347.tif 000047
【０１１５】
　実施例２
　実施例１で使用した試料３−１のウエハー保持体を準備した。これにステンレス製の反射板を取付け、セラミックスヒータを５００℃まで昇温し、その消費電力を測定した。反射板には、筒状体及び／又は支持体が貫通できるように、直径１２ｍｍの穴が開けられている。また、反射板とセラミックスヒータの間の取付け距離を変えて、消費電力の測定を行った。このときのステンレス板は、厚み０.５ｍｍ、直径３３０ｍｍ、表面粗さＲａ＝０.０５μｍであった。その結果を下記表４６に示す。
【０１１６】
【表４６】
2004140347.tif 000048
【０１１７】
　また、反射板の位置をセラミックスヒータから１５ｍｍに固定し、反射板の表面粗さを変えたものについて、同じく消費電力を測定した。得られた結果を表４７に示す。これらの結果から、表面粗さがＲａで１.０μｍ以下、更には０.１μｍ以下の反射板を使用し、セラミックスヒータに近い位置に設置することで、消費電力を低減できることが分る。
【０１１８】
【表４７】
2004140347.tif 000049
【０１１９】
　実施例３
　実施例１で使用した窒化アルミニウムヒータに、実施例１と同様にムライト製の筒状体と支持体の一端をガラス付けにより取付けた。このとき、筒状体及び支持体のセラミックスヒータ接合面の端面を研磨加工して、セラミックスヒータへの取付角度を変化させることで平行度を変えた。この筒状体と支持体の他端側を、更にアルミニウム製の反応容器に取付け、反応容器内を真空引きし、ヘリウムリークレートを測定した。その結果を下記表４８に示す。尚、このとき使用したムライト製の筒状体と支持体のＯ−リング当接面付近における表面粗さは、いずれもＲａ≦０.３μｍであり、その表面を光学顕微鏡で観察した結果、０.０５ｍｍを超える欠陥がないことを確認した。
【０１２０】
【表４８】
2004140347.tif 000050
【０１２１】
　実施例４
　次に、複数のムライト製筒状体について、反応容器へ装着する際のＯ−リング当接面付近の表面粗さを変え、実施例１と同様の手法で一端をセラミックスヒータにガラス付けにより取付け、他端側を反応容器に取付けた後、反応容器内を真空引きし、シール部分のヘリウムリークレートを測定した。その結果を下記表４９に示す。
【０１２２】
【表４９】
2004140347.tif 000051
【０１２３】
　実施例５
　実施例１で使用した窒化アルミニウムヒータに対して、実施例１と同じムライト製の筒状体を準備した。これらムライト製筒状体の中から、Ｏ−リング当接面付近に大きさの異なる欠陥のあるものを選別し、欠陥のないもの共に、これらをそれぞれ窒化アルミニウムヒータにガラス付けした。その後、筒状体の他端側を反応容器に取付け、真空引きした後、Ｏ−リング当接面のヘリウムリークレートを測定した。その結果を下記表５０に示す。
【０１２４】
【表５０】
2004140347.tif 000052
【０１２５】
　実施例６
　実施例１で使用した窒化アルミニウムヒータに、実施例１と同様にムライト製の筒状体と支持体をガラス付けにより取付けた。このとき、筒状体及び支持体のセラミックスヒータ接合面の端面を、研磨加工してセラミックスヒータへの取付角度を変化させることで、セラミックスヒータと反応容器との平行度を変えた。これらのセラミックスヒータをアルミニウム製反応容器に取付け、反応容器内を真空引きし、ウエハーの脱着試験を行った。その結果を下記表５１に示す。
【０１２６】
【表５１】
2004140347.tif 000053
【０１２７】
　実施例７
　セラミックスヒータの耐食性を比較するため、上記表１に示した各セラミックス焼結体に対して表面を研磨した。加工後の各焼結体試料について、以下の要領で実用性を確認した。
【０１２８】
　まず、別途用意した窒化アルミニウム系セラミックスをマトリックスとし、それにＷフィラメントを埋設したディスク状ヒータを準備した。次に、このヒータ上に表１の各焼結体試料を載せ、１３.５６ＭＨｚの高周波を用いたプラズマ発生装置の真空チャンバー内に配置した。これらの各焼結体試料を、加熱温度１００℃、ＣＦ４ガスのプラズマ密度１.４Ｗ／ｃｍ２の環境下で５時間処理した。その後、プラズマ照射面のエッチングクレーターの密度（走査型電子顕微鏡を用いて観察したとき、表面任意の１０００μｍ２の視野内に存在する最大口径が１μｍ以上のクレーター数）を確認し、その結果を下記表５２に示した。
【０１２９】
【表５２】
2004140347.tif 000054
【０１３０】
　以上の結果から、耐食性に関しては窒化アルミニウムが優れており、特にその焼結助剤量が０.０５重量％以上１.０重量％以下のものが好ましいことが分る。
【０１３１】
　実施例８
　実施例１で良好な結果が得られた各ウエハー保持体に関して、それぞれ半導体製造装置に組み込み、プラズマＣＶＤ、減圧ＣＶＤ、Ｌｏｗ−ｋ膜焼成、プラズマエッチング、絶縁膜ＣＶＤの各処理を行った。その結果、いずれもウエハーの処理中に、固定筒状体や固定支持体の破損は発生しなかった。中でもＬｏｗ−ｋ膜焼成用においては、特に均質な膜質が得られた。
【０１３２】
　実施例９
　次に、本発明における各種構造例について記載する。これらの構造は、各用途や、反応容器の形状などに応じて各種選択できる。例えば図７−１に示すように、支持体５ｂを反応容器４の中央部付近に設置する。このとき支持体５ｂを反応容器４に固定しない場合、支持体５ｂをセラミックスヒータ２に対して接合しても良いし、接合しなくても良い。また逆に、支持体５ｂを反応容器４側にロウ付けなどの手法で固定し、セラミックスヒータ２側では固定しない構造をとることもできる。また、図７−１や図７−２に示すように、複数の筒状体５ｃや支持体５ｂを設置し、これによりセラミックスヒータを支持することができる。このとき、筒状体５ｃや支持体５ｂを反応容器４に固定しない場合、セラミックスヒータ２に対して筒状体５ｃや支持体５ｂを接合しても良いし、接合しなくても良い。また逆に、筒状体５ｃや支持体５ｂを反応容器４側にロウ付けなどの手法で固定し、セラミックスヒータ２側とは固定しない構造をとることもできる。尚、このような筒状体５ｃや支持体５ｂをセラミックスヒータに固定しない構造の場合、その筒状体５ｃや支持体５ｂは本発明による関係式を満たす必要はないため、自由な位置に設置することができる。
【図面の簡単な説明】
【０１３３】
【図１−１】本発明に係わるウエハー保持体の一具体例であって、反応容器内に設置した状態を示す概略の断面図である。
【図１−２】本発明に係わるウエハー保持体の別の具体例であって、反応容器内に設置した状態を示す概略の断面図である。
【図２−１】本発明に係わるセラミックスヒータと筒状体のガラスによる固定方法を示す概略の断面図である。
【図２−２】本発明に係わるセラミックスヒータと支持体のガラスによる固定方法を示す概略の断面図である。
【図３−１】本発明に係わるセラミックスヒータと筒状体のロウ材による固定方法を示す概略の断面図である。
【図３−２】本発明に係わるセラミックスヒータと支持体のロウ材による固定方法を示す概略の断面図である。
【図４−１】本発明に係わるセラミックスヒータと筒状体のネジ止めによる固定方法を示す概略の断面図である。
【図４−２】本発明に係わるセラミックスヒータと支持体のネジ止めによる固定方法を示す概略の断面図である。
【図５−１】本発明に係わるセラミックスヒータと筒状体の嵌め込みによる固定方法を示す概略の断面図である。
【図５−２】本発明に係わるセラミックスヒータと支持体の嵌め込みによる固定方法を示す概略の断面図である。
【図６−１】本発明に係わるセラミックスヒータと筒状体の一体化による固定方法を示す概略の断面図である。
【図６−２】本発明に係わるセラミックスヒータと支持体の一体化による固定方法を示す概略の断面図である。
【図７−１】複数の筒状体や支持体を備えたウエハー保持体の例であって、反応容器内に設置した状態を示す概略の断面図である。
【図７−２】複数の筒状体や支持体を備えたウエハー保持体の別の例であって、反応容器内に設置した状態を示す概略の断面図である。
【符号の説明】
【０１３４】
　　１　　　　ウエハー保持体
　　２　　　　セラミックスヒータ
　　３　　　　抵抗発熱体
　　４　　　　反応容器
　　５　　　　固定筒状体
　　５ａ　　　固定支持体
　　５ｂ　　　支持体
　　５ｃ　　　筒状体
　　６　　　　Ｏ−リング
　　７　　　　リード
　　８　　　　温度測定素子
　１０　　　　ガラス
　１１　　　　ロウ材
　１２　　　　ネジ止め
　１３　　　　ザグリ部
【図１−１】
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【図１−２】
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【図２−１】
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【図２−２】
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【図３−１】
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【図３−２】
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【図４−１】
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【図４−２】
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【図５−１】
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【図５−２】
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【図６−１】
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【図６−２】
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【図７−１】
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【図７−２】
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