JP2015046536A

JP2015046536A - サセプタ

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Publication number: JP2015046536A
Application number: JP2013177869A
Authority: JP
Inventors: 文弥小林; Bunya Kobayashi
Original assignee: Bridgestone Corp
Current assignee: Bridgestone Corp
Priority date: 2013-08-29
Filing date: 2013-08-29
Publication date: 2015-03-12
Anticipated expiration: 2033-08-29
Also published as: JP5981402B2

Abstract

【課題】サセプタの昇温速度及び熱利用効率の低下を抑制しながら、均熱性を向上することを可能とするサセプタを提供する。
【解決手段】サセプタ１００は、ウェハが載置されるウェハ配置面を有する板状の第１部材１０と、ウェハ配置面に対して直交する方向において第１部材１０と積層されており、第１部材１０を支持する第２部材２０とを備える。第１部材１０の熱伝導率は、第２部材２０の熱伝導率よりも高い。
【選択図】図２

Description

本発明は、凹部を有する基材を備えるサセプタに関する。

従来、ウェアの表面にGaＮ等の膜を生成する処理を行う際に、ウェハを保持するウェハホルダ（以下、サセプタ）が用いられる。サセプタには、高耐熱、高耐久、高強度等の特性が要求される。従って、サセプタとしては、高純度の炭化ケイ素によって構成される炭化ケイ素部材、炭素素材の基材にＳｉＣ被膜等をコーティングしたものが用いられる（例えば、特許文献１，２）。

特開２０００−３３２０９６号公報特開２０１０−２３９０２０号公報

ところで、近年では、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求められる。一方で、サセプタの昇温速度及び熱利用効率の観点では、熱伝導率が高い部材によってサセプタを構成することが好ましく、高純度の炭化ケイ素によって構成されるサセプタを用いることが好ましい。

一方で、高純度の炭化ケイ素によって構成されるサセプタとして用いると、熱伝導率の高さから、ヒータのパターンが直接的にウェハに転写される可能性があり、却って熱ムラが発生する可能性がある。

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、サセプタの昇温速度及び熱利用効率の低下を抑制しながら、均熱性を向上することを可能とするサセプタを提供することを目的する。

第１の特徴に係るサセプタは、ウェハが載置されるウェハ載置面を有する板状の第１部材と、前記ウェハ載置面に対して直交する方向において前記第１部材と積層されており、前記第１部材を支持する第２部材とを備える。前記第１部材の熱伝導率は、前記第２部材の熱伝導率よりも高い。

第１の特徴において、前記第１部材は、前記第２部材に対して着脱可能に構成される。

第１の特徴において、前記第１部材は、６Ｎ以上の純度を有する炭化ケイ素によって構成される。

第１の特徴において、前記第２部材は、２Ｎ〜３Ｎの純度を有する炭化ケイ素によって構成される。

第１の特徴において、前記第２部材は、グラファイトによって構成される。

第１の特徴において、前記第２部材の熱伝導率は、１４０〜１７０Ｗ／ｍ・Ｋ（ＲＴ）の範囲である。

第１の特徴において、前記第２部材は、前記第２部材の厚みは、５〜１５ｍｍの範囲である。

第１の特徴において、前記第２部材は、前記第２部材の熱抵抗値は、５．８×１０^−３〜７．１×１０^−３ｍ・Ｋ（ＲＴ）／Ｗの範囲である。

第１の特徴において、前記第２部材は、板状形状又はリング形状を有する。

本発明によれば、サセプタの昇温速度及び熱利用効率の低下を抑制しながら、均熱性を向上することを可能とするサセプタを提供することができる。

図１は、第１実施形態に係るサセプタ１００を示す図である。図２は、第１実施形態に係るサセプタ１００を示す図である。図３は、変更例２に係るサセプタ１００を示す図である。図４は、変更例２に係るサセプタ１００を示す図である。図５は、変更例２に係るサセプタ１００を示す図である。図６は、変更例２に係るサセプタ１００を示す図である。図７は、変更例３に係るサセプタ１００を示す図である。図８は、変更例３に係るサセプタ１００を示す図である。

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。

ただし、図面は模式的なものであり、各寸法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。従って、具体的な寸法などは以下の説明を参酌して判断すべきである。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ことは勿論である。

［実施形態の概要］
実施形態に係るサセプタは、ウェハが載置されるウェハ載置面を有する板状の第１部材と、前記ウェハ載置面に対して直交する方向において前記第１部材と積層されており、前記第１部材を支持する第２部材とを備える。前記第１部材の熱伝導率は、前記第２部材の熱伝導率よりも高い。

実施形態では、ウェハ載置面を有する板状の第１部材の熱伝導率が第２部材の熱伝導率よりも高い。従って、サセプタの昇温速度及び熱利用効率の低下が抑制される。一方で、第１部材よりもヒータ側に配置される第２部材の熱伝導率が第１部材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、ウェハ載置面における均熱性を向上することができる。

［第１実施形態］
（サセプタの構成）
以下において、第１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。図１及び図２は、第１実施形態に係るサセプタ１００を示す図である。図１は、サセプタ１００の主面（ウェハ載置面）を示す図である。図２は、サセプタ１００の断面（図１に示すＡ−Ａ断面）を模式的に示す図である。

図１及び図２に示すように、サセプタ１００は、第１部材１０及び第２部材２０を有する。

第１部材１０は、ウェハが配置されるウェハ配置面を有する。第１部材１０は、凹部１１を有しており、凹部１１においてウェハを保持する。

第１部材１０は、板状形状を有する。第１部材１０は、ウェハ配置面と平行な投影面にいて円形形状を有する。例えば、第１部材１０は、６Ｎ以上の純度を有する炭化ケイ素によって構成される。詳細には、第１部材１０は、２０００〜２４００℃の温度条件及び３００〜７００ｋｇ／ｃｍ^２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。第１部材１０を構成する炭化ケイ素の純度が〇〇以上であることによって、サセプタ１００の昇温速度及び熱利用効率の低下が抑制される。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。

第２部材２０は、ウェハ配置面に対して直交する方向において第１部材１０と積層されており、第１部材１０を支持する。すなわち、第２部材２０は、第１部材１０に対して加熱源（ヒータ）側に配置される。

第２部材２０は、板状形状を有する。第２部材２０は、ウェハ配置面と平行な投影面にいて円形形状を有する。例えば、第２部材２０は、９９〜９９．９％の純度を有する炭化ケイ素によって構成される。詳細には、第２部材２０は、イットリア（Ｙ_２Ｏ_３）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、第２部材２０が炭化ケイ素によって構成される場合には、第２部材２０を構成する炭化ケイ素の純度は、第１部材１０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。第２部材２０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、第２部材２０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１００の昇温速度及び熱利用効率の低下が抑制される。

第１実施形態において、第１部材１０の熱伝導率は、第２部材２０の熱伝導率よりも高い。第１部材１０の熱伝導率は、２００Ｗ／ｍ・Ｋ（ＲＴ）以上であり、第２部材２０の熱伝導率は、１４０〜１７０Ｗ／ｍ・Ｋ（ＲＴ）の範囲である。第１部材１０の熱伝導率が２００Ｗ／ｍ・Ｋ（ＲＴ）以上である理由は、第１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。第２部材２０の熱伝導率は、１４０〜１７０Ｗ／ｍ・Ｋ（ＲＴ）の範囲である理由は、第２部材２０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。

第１実施形態において、ウェハ配置面に対して直交する方向において、サセプタ１００の厚みＴが一定であるケースを想定した場合に、第１部材１０の厚みＴ１及び第２部材２０の厚みＴ２は、以下の通りであることが好ましい。具体的には、第１部材１０の厚みＴ１は、１ｍｍ以上であることが好ましい。厚みＴ１が１ｍｍ以上であることによって、サセプタ１００の昇温速度及び熱利用効率の低下が抑制される。一方で、第２部材２０の厚みＴ２は、５〜１５ｍｍであることが好ましい。厚みＴ２が５ｍｍ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、厚みＴ２が１５ｍｍ以下であることによって、サセプタ１００の全体として熱伝導率が上昇するため、サセプタ１００の昇温速度及び熱利用効率の低下が抑制される。

第１実施形態において、第１部材１０の熱抵抗値は、第２部材２０の熱抵抗値よりも低い。第１部材１０の熱抵抗値は、５．０×１０^−３ｍ・Ｋ（ＲＴ）／Ｗ以下であり、第２部材２０の熱抵抗値は、５．８×１０^−３〜７．１×１０^−３ｍ・Ｋ（ＲＴ）／Ｗの範囲である。第１部材１０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１００の昇温速度及び熱利用効率の低下が抑制される。第２部材２０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、第２部材２０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１００の昇温速度及び熱利用効率の低下が抑制される。

（作用及び効果）
第１実施形態では、ウェハ配置面を有する板状の第１部材１０の熱伝導率が第２部材２０の熱伝導率よりも高い。従って、サセプタ１００の昇温速度及び熱利用効率の低下が抑制される。一方で、第１部材１０よりもヒータ側に配置される第２部材２０の熱伝導率が第１部材１０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することができる。

また、第１部材１０よりもヒータ側に第２部材２０を配置することによって、サセプタ１００を支持する支持体を介して、サセプタ１００の熱が逃げにくくなる。

［変更例１］
以下において、第１実施形態の変更例１について説明する。以下においては、第１実施形態に対する相違点について主として説明する。

第１実施形態では、第２部材２０は、第１部材１０を構成する炭化ケイ素の純度よりも低い純度を有する炭化ケイ素によって構成される。これに対して、第２部材２０は、グラファイトによって構成される。第２部材２０がグラファイトによって構成される場合においても、第２部材２０の熱伝導率、厚みＴ２又は熱抵抗値は、上述した範囲であることが好ましい。

［変更例２］
以下において、第１実施形態の変更例２について説明する。以下においては、第１実施形態に対する相違点について主として説明する。

第１実施形態では、第１部材１０及び第２部材２０の積層形態について触れていないが、第１部材１０及び第２部材２０の積層形態としては、以下に示す形態が考えられる。

例えば、図３に示すように、第１部材１０は、第１部材１０の外周に沿って連続しており、下側（ヒータ側）に突出する壁体を有していてもよい。第１部材１０の壁体は、第２部材２０の側面の少なくとも一部を覆うように設けられる。これによって、第１部材１０を第２部材２０の上に載置するだけでも、サセプタ１００の回転によって、第１部材１０と第２部材２０との位置ずれが生じることが抑制される。

或いは、図４に示すように、第１部材１０は、第２部材２０に対してねじによって固定されてもよい。これによって、サセプタ１００の回転によって、第１部材１０と第２部材２０との位置ずれが生じることが抑制される。

或いは、図５に示すように、第１部材１０は、第２部材２０に対して接着層を介して固定されてもよい。これによって、サセプタ１００の回転によって、第１部材１０と第２部材２０との位置ずれが生じることが抑制される。

或いは、図６に示すように、第２部材２０は、第２部材２０の外周に沿って連続しており、上側（ウェハ配置面側）に突出する壁体を有していてもよい。第２部材２０の壁体は、第１部材１０の側面の少なくとも一部を覆うように設けられる。これによって、第１部材１０を第２部材２０の上に載置するだけでも、サセプタ１００の回転によって、第１部材１０と第２部材２０との位置ずれが生じることが抑制される。

以上説明したように、第１部材１０は、第２部材２０に対して着脱可能に構成されることが好ましい。第１部材１０が第２部材２０に対して着脱可能であることによって、第２部材２０と比べて損耗が激しい第１部材１０の交換が可能であり、第２部材２０をリサイクルすることができる。

［変更例３］
以下において、第１実施形態の変更例３について説明する。以下においては、第１実施形態に対する相違点について主として説明する。

第１実施形態では、第２部材２０は、板状形状を有する。これに対して、変更例３では、第２部材２０は、ウェハ配置面と平行な投影面でリング形状を有する。

具体的には、図７及び図８に示すように、第２部材２０は、第１部材１０の外周に沿って連続しており、下側（ヒータ側）に突出する形状を有する。なお、図７は、サセプタ１００の主面（ウェハ載置面）を示す図である。図８は、サセプタ１００の断面（図７に示すＢ−Ｂ断面）を模式的に示す図である。

変更例３に示すサセプタ１００であっても、第２部材２０によって第１部材１０とヒータとの間に空間が形成されるため、第１実施形態と同様に、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することができる。

［その他の実施形態］
本発明は上述した実施形態によって説明したが、この開示の一部をなす論述及び図面は、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形態、実施例及び運用技術が明らかとなろう。

１０…第１部材、１１…凹部、２０…第２部材、１００…サセプタ

Claims

ウェハが載置されるウェハ載置面を有する板状の第１部材と、
前記ウェハ載置面に対して直交する方向において前記第１部材と積層されており、前記第１部材を支持する第２部材とを備え、
前記第１部材の熱伝導率は、前記第２部材の熱伝導率よりも高いことを特徴とするサセプタ。
前記第１部材は、前記第２部材に対して着脱可能に構成されることを特徴とする請求項１に記載のサセプタ。
前記第１部材は、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とを特徴とする請求項１に記載のサセプタ。
前記第２部材は、２Ｎ〜３Ｎの純度を有する炭化ケイ素によって構成されることを特徴とする請求項１に記載のサセプタ。
前記第２部材は、グラファイトによって構成されることを特徴とする請求項１に記載のサセプタ。
前記第２部材の熱伝導率は、１４０〜１７０Ｗ／ｍ・Ｋ（ＲＴ）の範囲であることを特徴とする請求項１に記載のサセプタ。
前記第２部材の厚みは、５〜１５ｍｍの範囲であることを特徴とする請求項１に記載のサセプタ。
前記第２部材の熱抵抗値は、５．８×１０^−３〜７．１×１０^−３ｍ・Ｋ（ＲＴ）／Ｗの範囲であることを特徴とする請求項１に記載のサセプタ。
前記第２部材は、板状形状又はリング形状を有することを特徴とする請求項１に記載のサセプタ。