(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
半導体製造装置において、被処理物を、静電チャックを有さない載置面上に載置し、加熱するためのセラミックス製のサセプタであって、前記載置面が設けられている表面層と、この表面層と一体化されている支持層とを備えており、前記表面層と前記支持層とが、８０重量％以上を占める成分が同一である同種のセラミックスからなり、前記支持層内に発熱体および電極が埋設され、２５０〜６５０℃における前記表面層の体積抵抗率が１×１０８Ω・ｃｍ以下であり、２５０〜６５０℃における前記支持層の体積抵抗率が、１×１０８Ω・ｃｍ以上で、かつ、前記表面層の体積抵抗率に対する前記支持層の体積抵抗率の比が同一温度にて１０００倍以上であることを特徴とする半導体製造装置用サセプタ。
【請求項２】
プラズマ環境下で前記被処理物を載置し、加熱するためのサセプタであることを特徴とする、請求項１記載のサセプタ。
【請求項３】
前記載置面に、貫通孔が形成され、該貫通孔に解除用部材を挿入して、前記載置面上に積載された前記被処理物の支持を解除することを特徴とする、請求項１または２に記載の半導体製造用サセプタ。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、半導体製造装置において被処理物を載置面上に載置し、加熱するためのセラミックス製のサセプターに関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
窒化珪素等のセラミックスからなるサセプターの内部に抵抗発熱体を埋設したセラミックスヒーターが、半導体製造装置内における半導体ウエハーの加熱用途に使用されている。また、高周波プラズマ発生用の電極を埋設したヒーターが半導体製造装置において使用されている。こうした装置においては、サセプター上にシリコンウエハーや液晶用基盤等の被処理物を設置し、処理した後、被処理物をリフトピンによって持ち上げ、被処理物の支持を解除し、搬送する。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
本発明者は、ウエハーをサセプター上に支持し、プラズマ環境下で加熱して所定の処理を施し、ウエハーをリフトピンによって持ち上げて支持を解除しようとするときに、しばしばウエハーのサセプター載置面への吸着現象によって、ウエハーが載置面上で数ｍｍ程度の位置ズレを起こすことを見いだした。
【０００４】
本発明の課題は、ウエハーをサセプター上に支持して加熱下で処理を施し、ウエハーの支持を解除するのに際して、ウエハーのサセプター載置面への吸着現象による位置ズレを防止することである。
【０００５】
本発明は、半導体製造装置において、被処理物を、静電チャックを有さない載置面上に載置し、加熱するためのセラミックス製のサセプタであって、前記載置面が設けられている表面層と、この表面層と一体化されている支持層とを備えており、前記表面層と前記支持層とが同種のセラミックスからなり、前記支持層内に発熱体および電極が埋設され、２５０〜６５０℃における前記表面層の体積抵抗率が１×１０８Ω・ｃｍ以下であり、２５０〜６５０℃における前記支持層の体積抵抗率が、１×１０８Ω・ｃｍ以上で、かつ、前記表面層の体積抵抗率に対する前記支持層の体積抵抗率の比が同一温度にて１０００倍以上であることを特徴とする。
【０００６】
このように、セラミックサセプターに、体積抵抗率が相対的に低い表面層を設けることによって、被処理物のサセプター載置面への吸着現象による、被処理物の支持を解除する際の被処理物の位置ズレを防止することに成功した。
【０００７】
本発明は、プラズマ環境下で被処理物を載置し、加熱するためのサセプターに対して特に好適に適用できる。
【０００８】
サセプタ上に支持された被処理物の加熱は、前記支持層内に埋設した発熱体によって行う。この場合、特に前記の被処理物の位置ズレが発生し易く、本発明が効果的である。
【０００９】
また、本発明では、前記支持層内に電極が埋設されている。これも理由は明らかではないが、支持層内に電極が埋設されている場合に、特に前記の被処理物の位置ズレが発生し易く、本発明が効果的である。
【００１０】
本発明では、サセプタの使用温度を２５０℃以上かつ６５０℃以下とする。
【００１１】
表面層および支持層の各体積抵抗率は、使用する温度等における吸着能力応答性またはリーク電流等に応じて適宜決定できる。しかし、サセプタの使用温度２５０〜６５０℃においては、前記表面層の体積抵抗率は１×１０８Ω・ｃｍ以下とし、１×１０７Ω・ｃｍ以下であることが好ましい。
【００１２】
サセプタの使用温度２５０〜６５０℃において、例えばプラズマ発生効率を高めるためには、前記支持層の体積抵抗率は１×１０８Ω・ｃｍ以上とし、１×１０１０Ω・ｃｍ以上であることが好ましい。
【００１３】
加えて、本発明では、サセプタの使用温度２５０〜６５０℃における支持層の体積抵抗率は、表面層の体積抵抗率に対して同一温度にて１０００倍以上とする。
【００１４】
また、本発明では、セラミックサセプタの表面層と支持層とが、一体化された同種のセラミックスからなっており、これによって表面層と支持層との剥離やサセプタの反りによる載置面の平面度の低下が防止される。
【００１５】
ここで、同種のセラミックスとは、主成分が同じであるセラミックスを言い、添加成分は異動があってよい。好ましくは８０重量％以上を占める成分が同一である。この主成分は、好ましくは窒化アルミニウム、窒化珪素、アルミナ、ジルコニア、窒化ホウ素であり、更に好ましくは窒化アルミニウムである。
【００１６】
各種のセラミックスにおいて、体積抵抗率を制御する方法自体は知られているので、詳細には記載しない。しかし、例えば窒化アルミニウムにおいては、以下の材質が特に好ましい。
【００１７】
体積抵抗率が比較的に高い窒化アルミニウムとしては、窒化アルミニウムを主成分とし、窒化アルミニウム結晶の多結晶構造を有している窒化アルミニウム質焼結体であって、焼結体中に１００ｐｐｍ以上、５００ｐｐｍ以下のリチウム、またはマグネシウム、またはリチウムの化合物またはマグネシウムの化合物を含有しているものを例示できる。
【００１８】
また、窒化アルミニウムにおいて、希土類元素の含有量（酸化物への換算値）が１５０ｐｐｍ以上、０．５重量％以下であり、希土類元素を除く金属不純物量が９００ｐｐｍ以下であり、カソードルミネッセンスによるスペクトルにおいて、３５０ｎｍ〜３７０ｎｍの波長領域に主要ピークを有しているものが好ましい。この焼結体は、１．０×１０6 Ω・ｃｍ以上、１．０×１０1 2 Ω・ｃｍ以下の体積抵抗率を有しており、かつ金属不純物量も少ないので、半導体製造装置に適している。
【００１９】
表面層の厚さは限定されないが、本発明の効果を奏する上で、１００μｍ以上が好ましく、１ｍｍ以上が特に好ましい。表面層の厚さの上限は特にないが、２０ｍｍ以下が好ましい。
【００２０】
支持層の厚さは限定されないが、３−５０ｍｍが特に好ましい。
【００２１】
また、表面層の厚さは支持層の厚さの１／４以下であることが好ましい。支持層に対して表面層を厚くすることは、ウエハー上部に発生するプラズマ密度分布の影響を受けやすく、好ましくない。
【００２２】
好ましい実施形態においては、サセプタに、被処理物の設置を解除するための解除用部材を挿入するための、載置面に開口している貫通孔が形成されている。この場合には、載置面上に支持されたサセプタが、解除用部材によって下側から持ち上げられる形となり、被処理物の位置ズレが特に起こりやすい。
【００２３】
サセプター内に埋設できる発熱体や高周波プラズマ発生用の電極の材質は限定されないが、金属モリブデンあるいはモリブデン合金が好ましい。モリブデン合金としては、モリブデンとタングステン、アルミニウム、白金との合金が好ましい。モリブデン合金の場合には、モリブデンの割合の上限は特になく、１００重量％（純金属）まで増やしてよいが、モリブデンの割合の下限は５０重量％が好ましい。また、モリブデン金属または合金以外に、タングステン、アルミニウム、白金の純金属または合金が好ましい。
【００２４】
高周波プラズマ発生用の電極の形態は限定されないが、特に網状またはパンチングメタル状である場合に前述の問題が生じやすく、本発明が有効である。
【００２５】
本発明において好ましくは、表面層がある程度の厚さを有する板状体である。このため、表面層は支持層上に形成される膜であってよいが、好ましくは表面層自体がセラミックスのバルク体である。
【００２６】
例えば以下の方法によって、本発明のサセプターを製造できる。
（１）支持層用セラミックス粉末をプレス成形し、その上に高周波プラズマ発生用の電極および／または発熱体を設置し、その上に支持層用セラミックス粉末を更に充填し、プレス成形する。次いで、この成形体の上に、表面層用のセラミックス粉末を充填し、更にプレス成形し、成形体を得る。この成形体を一体焼成して焼成体を得、焼成体を加工してサセプターを得る。
【００２７】
（２）支持層用のセラミックス粉末をプレス成形し、その上に高周波プラズマ発生用の電極および／または発熱体を載せ、その上に支持層用のセラミックス粉末を充填し、プレス成形する。この粉末成形体の上に表面層用のセラミックスバルク体を載せ、粉末成形体とバルク体とを一体焼成することによって焼成体を得、この焼成体を加工する。
【００２８】
（３）支持層用のセラミックス粉末をプレス成形し、その上に高周波プラズマ発生用の電極および発熱体を載せ、更にその上に支持層用のセラミックス粉末を載せ、プレス成形し、一体焼成して焼成体を得る。表面層用のセラミックスバルク体を、この焼成体に対して接合し、所定形状に加工してサセプタを得る。この際の接合方法は、ろう接合、ガラス接合、樹脂接合、固相拡散法であってよい。
【００２９】
図１は、本発明の一実施形態に掛かるサセプター１を概略的に示す。サセプター１は、表面層３と支持層２とからなっている。表面層３の載置面４には、ウエハー８が支持されている。支持層２の内部には、高周波プラズマ発生用の電極９と、抵抗発熱体１０とが埋設されている。５はサセプター本体である。電極９は電源１１に接続されており、発熱体１０は電源１２に接続されている。載置面４から背面６へと向かって貫通孔７が形成されている。
【００３０】
【実施例】
（比較例）
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、この粉末にアクリル系樹脂バインダーを添加し、噴霧造粒装置によって造粒し、造粒顆粒を得た。この造粒顆粒を成形し、直径２００ｍｍ、厚さ３０ｍｍの円盤状予備成形体を作製した。この際、成形体の中に電極９および抵抗発熱体１０を埋設した。この際の成形圧力を２００ｋｇ／ｃｍ2 とした。電極９としては、モリブデン製の金網を使用した。この金網としては、直径φ０．２０ｍのモリブデン線を、１インチ当たり５０本の密度で編んだ金網を使用した。
【００３１】
この成形体を焼結させ、直径２３０ｍｍ、厚さ１５ｍｍのサセプターを得た。サセプターをチャンバー中に設置し、このサセプター上にシリコンウエハーを設置した。チャンバー内を１０- 3 Ｔｏｒｒ以下の真空とし、チャンバー中にフッ素系ガスを導入し、電極に電力を供給し、フッ素系ガスのプラズマを発生させた。これと同時に抵抗発熱体に電力を供給し、シリコンウエハーを所定温度に加熱した。そして、貫通孔７（３箇所）からリフトピンを上昇させ、シリコンウエハーを持ち上げ、支持を解除した。この実験を１００枚のシリコンウエハーについて行い、ウエハーの位置ズレの有無をビューポートから確認した。位置ズレが生じたウエハーの枚数を数えた。この結果を表１に示す。
【００３２】
【表１】
0004156788.tif 000002
【００３３】
（本発明例１）
比較例１と同様にしてサセプターを製造した。ただし、電極９と抵抗発熱体１０とは支持層内に埋設し、これとは別に、窒化アルミニウムからなる表面層を作製した。表面層の厚さは１．５ｍｍである。
【００３４】
支持層の接合面と表面層の接合面とを精密研磨加工し、次いで両者の間にイットリアの水溶液を介在させ、加熱することで、支持層と表面層とを接合した。こうして得られたサセプターについて、比較例と同様の実験を行った。この結果を表２に示す。
【００３５】
【表２】
0004156788.tif 000003
【００３６】
（本発明例２）
本発明例１と同様にしてサセプターを製造した。ただし、表面層および支持層の各体積抵抗率は、表３に示すように変更した。
【００３７】
【表３】
0004156788.tif 000004
【００３８】
【発明の効果】
以上述べたように、本発明のサセプターによれば、ウエハーをサセプター上に支持して加熱下で処理を施し、ウエハーの支持を解除するのに際して、ウエハーのサセプター載置面への吸着現象による位置ズレを防止することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施形態に係るサセプター１を概略的に示す図である。
【符号の説明】
１  サセプター        ２  支持層        ３  表面層
４  載置面        ５  サセプター本体        ６  サセプターの背面
７  貫通孔        ８  被処理物        ９  高周波プラズマ発生用の電極
１０  発熱体
【図１】
0004156788.tif 000005