(57)【要約】【課題】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。【解決手段】サセプタ１０は、ウェハポケット１６を上面側に有するとともに、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、高純度の炭化ケイ素からなる上側部材１２と、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を支える下側部材１４と、を備える。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、上側鍔部２０が下側部材１４に非接触になっている。【選択図】図３
2016046463.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
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、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。
【請求項２】
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、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。
【請求項３】
前記下側部材に前記上側部材がセットされたとき、前記外周部と前記下側部材との間に形成される隙間が0.1ｍｍ以下であることを特徴とする請求項１または２に記載のサセプタ。
【請求項４】
前記隙間は、前記上側部材の外周縁から内周側に１ｍｍ以上にわたって形成されていることを特徴とする請求項３に記載のサセプタ。
【請求項５】
前記外周部の厚みが１ｍｍ以上であることを特徴とする請求項４に記載のサセプタ。
【請求項６】
前記上側部材が前記下側部材にセットされたときには、前記ウェハポケットの水平方向位置が全て前記隙間の内周端よりも内周側の位置となるように、前記ウェハポケットの形成位置が予め決められていることを特徴とする請求項３〜５のいずれか１項に記載のサセプタ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
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。
【背景技術】
【０００２】
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。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０００−３３２０９６号公報
【特許文献２】特開２０１０−２３９０２０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、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。
【０００５】
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。
【０００６】
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。
【０００７】
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。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
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。
【０００９】
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。
【発明の効果】
【００１０】
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。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】（ａ）は、第１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】図１（ｂ）の部分拡大図である。
【図３】図２の部分拡大図である。
【図４】第２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。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
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。
【００１３】
［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。
【００１４】
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。
【００１５】
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。
【００１６】
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。
【００１７】
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。
【００１８】
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。
【００１９】
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。
【００２０】
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。
【００２１】
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。
【００２２】
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。
【００２３】
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。
【００２４】
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。
【００２５】
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。
【００２６】
（作用、効果）
以下、本実施形態の作用、効果を説明する。
【００２７】
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。
【００２８】
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。
【００２９】
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。
【００３０】
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。
【００３１】
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。
【００３２】
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。
【００３３】
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。
【００３４】
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。
【００３５】
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。
【００３６】
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。
【００３７】
［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。
【００３８】
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。
【００３９】
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。
【００４０】
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。
【００４１】
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。
【００４２】
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。
【符号の説明】
【００４３】
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
【図１】
2016046463.tif 000003
【図２】
2016046463.tif 000004
【図３】
2016046463.tif 000005
【図４】
2016046463.tif 000006