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JP7247409B1 - 低熱伝導シャフトを備える高温用サセプタ - Google Patents

低熱伝導シャフトを備える高温用サセプタ Download PDF

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JP7247409B1
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Abstract

【課題】低熱伝導のシャフトを備える高温用サセプタを提供する。【解決手段】本発明は、ウエハの安着のためのプレート、及びプレートに結合したシャフトを含むサセプタであって、プレート及びシャフトはそれぞれ、ＡｌＮ相が９０ｗｔ％以上である焼結体を含み、プレートの焼結体は、６５０℃で体積抵抗が５＊１０８Ω・ｃｍ以上であるマグネシウム含有ＡｌＮ焼結体であり、シャフトの焼結体は、熱伝導度が１００Ｗ／ｍＫ以下であるＡｌＮ焼結体であることを特徴とするサセプタを提供する。【選択図】図２

Description

本発明は、サセプタ及びその製造方法に関し、低熱伝導のシャフトを備える高温用サセプタ及びその製造方法に関する。
半導体素子の製造工程では、処理対象である半導体ウエハに対して成膜処理やエッチング処理などの様々な処理がなされる。このような半導体ウエハに対する処理を行う半導体製造装置では、半導体ウエハを保持するための部材としてサセプタが用いられている。
前記サセプタは、窒化アルミニウムのようなセラミックス材質であり、ウエハを保持するためのプレートと、半導体製造用チャンバー内で前記プレートを支持するためのシャフトを含んでいる。
図１は、従来のサセプタの構造を概略的に示す図である。
図１を参照すると、サセプタ１は、基板を保持するためのプレート１０と、前記プレートを支持するためのシャフト２０を含んで構成される。
前記プレート１０には、基板を加熱するための発熱体（図示せず）や温度センサー（図示せず）が備えられてよい。これらの素子は、電極、電極ロッド及び／又はターミナルなどの接続手段によってシャフト２０内部を経由してサセプタ外部の電源や制御器に連結される。
前記サセプタのプレート１０は、サセプタが保持する基板上の温度分布の均一性（均熱性）を極力保つために、高い熱伝導率を有する材質で具現されるが、前記プレートを支持するシャフト２０は低熱伝導の材質で具現されることが好ましい。
例えば、特許第４３１１９２２号は、プレートの熱伝導率が８０Ｗ／ｍＫ以上であり、シャフトの熱伝導率が２０Ｗ／ｍＫ以下であるサセプタを開示している。ここで、前記プレートの材質には、熱伝導率が比較的高い窒化アルミニウム、炭化ケイ素、アルミナ、窒化ケイ素などが使用され、前記シャフトの材質には、熱伝導率が比較的低いアルミナ、窒化ケイ素、ムライト、ムライトアルミナ複合体などが使用される。また、この特許は、プレートとシャフトとを接合させるために中間接合部品（intermediate joint part）を使用するが、この中間接合部品は、プレートとシャフトの形状や熱伝導率の差異によって発生する熱応力が中間接合部品に作用するようにし、シャフトに発生する応力を減少させる。この中間接合部品は、シャフトと同じ部材を使用するか、プレートとシャフトの中間程度の熱伝導率を有する材質で具現することができる。
しかしながら、このような従来のサセプタは、いくつかの理由で、６５０℃以上の高温では基板処理のためのサセプタとして使用し難い。まず、６５０℃以上の高温ではプレートの急激な体積抵抗の減少による漏洩電流などに対応するためにサセプタ構造や材質に対して考慮しなければならないが、従来のサセプタはそれに対する考慮がない。その上、従来のサセプタは、プレート、シャフト及び中間接合部品にそれぞれ異なる熱伝導率を具現するためにそれぞれ異なる材質を使用しているため、高温での反復熱処理過程において熱膨張率の差異による熱応力の発生を避けることができない。
しかも、従来のサセプタは、活性金属又はガラス相（glassy phase）の接合剤を多量添加してプレートとシャフトとを接合させているため、高温で耐熱性、耐食性、機械的特性などに脆弱にならざるを得ない。
特許第４３１１９２２号公報
上記の従来技術の問題点を解決するために、本発明は、６５０℃以上の高温半導体処理工程でウエハ保持に適するサセプタ構造を提供することを目的とする。
また、本発明は、サセプタ製造工程及び半導体処理工程における熱処理過程でプレートとシャフトが類似の熱膨張率を有するように窒化アルミニウム系ベースのサセプタ構造を提供することを目的とする。
また、本発明は、高い体積抵抗のプレートと、これを支持するに適する低熱伝導シャフトとを含む新規サセプタの接合構造を提供することを目的とする。
また、本発明は、６５０℃以上の高温処理工程でも高い機械的特性を有するサセプタ構造を提供することを目的とする。
また、本発明は、前述したサセプタ構造及び接合構造を製造する製造方法を提供することを目的とする。
上記の技術的課題を達成するために、本発明は、ウエハの安着のためのプレート、及び前記プレートに結合したシャフトを含むサセプタであって、前記プレート及び前記シャフトはそれぞれ、ＡｌＮ相が９０ｗｔ％以上である焼結体を含み、前記プレートの焼結体は、６５０℃で体積抵抗が５＊１０８Ω・ｃｍ以上であるマグネシウム含有ＡｌＮ焼結体であり、前記シャフトの焼結体は、熱伝導度が１００Ｗ／ｍＫ以下であるＡｌＮ焼結体であることを特徴とするサセプタを提供する。
本発明において、前記プレートの焼結体は、マグネシウムをＭｇＯ換算で０．５～３．０ｗｔ％含有してよい。また、前記プレートの焼結体は、チタニウムをＴｉＯ２換算で０．０５～０．５ｗｔ％含有してよい。
本発明において、前記サセプタは、前記プレートと前記シャフトとの間に介在した緩衝部材をさらに含むことができる。
このとき、前記緩衝部材は、焼結体中にＡｌＮ相が９０ｗｔ％以上であってよく、イットリウムをＹ２Ｏ３換算で３～８ｗｔ％含むことができる。
本発明において、前記緩衝部材は、ブランケット（blanket）、リング又は円形の形状であってよい。
本発明において、前記プレート、前記緩衝部材及びシャフトの焼結体のＡｌＮ粒子の平均粒径をそれぞれ第１平均粒径、第２平均粒径、第３平均粒径とするとき、第１平均粒径＜第２平均粒径＜第３平均粒径の関係が成立してよい。
上記の他の技術的課題を達成するために、本発明は、マグネシウム含有ＡｌＮ焼結体のプレート、イットリウム含有ＡｌＮ仮焼結体又は焼結体からなる緩衝部材、及び熱伝導度が１００Ｗ／ｍＫ以下であるＡｌＮ焼結体のシャフトの積層構造を提供する段階；及び、前記積層構造を焼結する段階を含むサセプタの製造方法を提供する。
本発明の前記積層構造提供段階において、前記緩衝部材はＡｌＮ焼結体であり、前記プレートと前記緩衝部材は一体に焼結された状態で提供されてよい。
このとき、前記プレートの焼結体は、マグネシウムをＭｇＯ換算で０．５～３．０ｗｔ％含有し、ＴｉＯ２換算で０．０５～０．５ｗｔ％のＴｉを含有してよい。
本発明の前記積層構造提供段階において、前記緩衝部材は、イットリウム酸化物換算で３～８ｗｔ％のイットリウムを含むことができる。
また、前記積層構造提供段階において、前記プレート、前記緩衝部材及びシャフトの焼結体のＡｌＮ粒子の平均粒径をそれぞれ第１平均粒径、第２平均粒径、第３平均粒径とするとき、第１平均粒径＜第２平均粒径＜第３平均粒径の関係が成立してよい。
本発明によれば、６５０℃以上の高温半導体処理工程で高い体積抵抗を有するウエハ保持プレートを備えるサセプタ構造を提供することが可能になる。
また、本発明によれば、サセプタ製造工程と半導体処理工程での熱処理過程でプレートとシャフトが類似の熱膨張率を有するようにし、サセプタの接合構造に発生する熱応力を最小化することが可能になる。
また、本発明は、高い体積抵抗のプレートと低熱伝導シャフトとの間に良好な接合構造を提供することが可能である。
従来の高温用サセプタの構造を概略的に示す図である。 本発明の一実施例に係るサセプタの接合構造を模式的に示す断面図である。 それぞれ、本発明の他の実施例に係るサセプタの接合構造を模式的に示す断面図である。 それぞれ、本発明の他の実施例に係るサセプタの接合構造を模式的に示す断面図である。 それぞれ、本発明の他の実施例に係るサセプタの接合構造を模式的に示す断面図である。 図３Ａの一部領域の断面を模式的に拡大して示す図である。 本発明の実施例に係る様々な積層構造を示す模式図である。 本発明の実施例に係る様々な積層構造を示す模式図である。 本発明の実施例に係る様々な積層構造を示す模式図である。 本発明の一実施例によって製造された積層接合体の断面を撮影した写真である。 本発明の一実施例によって製造された積層接合体の接合界面を撮影した断面写真である。
以下では、添付の図面を参照して本発明について詳しく説明する。図面中、同一の構成要素は、可能な限り同一の符号で示す。また、既に公知の機能及び／又は構成に関する詳細な説明は省略する。以下に開示の内容は、様々な実施例に係る動作を理解する上で必要な部分を重点的に説明し、その説明の要旨を曖昧にさせ得る要素に関する説明は省略する。また、図面の一部の構成要素は誇張、省略、又は概略して示されてよい。各構成要素の大きさは実の大きさを全的に反映するものでなく、よって、ここに記載される内容は、各図面に描かれた構成要素の相対的な大きさや間隔によって制限されるものではない。
また、本発明において、「積層（lamination）」は、各層の相対的な位置関係を規定する意味で使われる。「Ａ層上のＢ層」という表現は、Ａ層とＢ層の相対的な位置関係を表現するだけで、Ａ層とＢ層が必ず接触することを意味するものではなく、それらの間に第３の層が介在してもよい。類似に、「Ａ層とＢ層との間にＣ層が介在」しているとの表現も、Ａ層とＣ層との間又はＢ層とＣ層の間に第３の層が介在することを排除しない。
図２は、本発明の一実施例に係るサセプタ１００の構造を模式的に示す断面図である。
まず、図２を参照すると、プレート１１０の一面にシャフト１２０が結合している。
図２で、前記プレート１１０及びシャフト１２０はそれぞれ、セラミック焼結体を含む。好ましくは、本発明において、それぞれの焼結体は、窒化アルミニウム（ＡｌＮ）を主相とする焼結体を含むことができる。本発明の明細書において、焼結体は、各部品の母材（base material）部分のことを指す。例えば、プレートは、表面に付着する又は内部に設置される金属熱線や金属メッシュ網のような介在要素（inclusions）をさらに含んでよいが、本発明の明細書でいうプレートの焼結体とは、そのような異なる要素を除いて、均質部である母材部分のことを指す。
本発明の焼結体において、ＡｌＮ相は、ＡｌＮ結晶構造を有する相のことをいい、ここには、微量の不純物がＡｌＮ結晶構造内に置換型（substitutional）又は侵入型（interstitial）で固溶している状態を含むことができる。また、本発明の明細書において、窒化アルミニウム焼結体はＡｌＮ相を主相とするが、ＡｌＯＮ相（すなわち、Ａｌ２３Ｏ２７Ｎ５）を一部含むことができる。本発明において、ＡｌＯＮ相は、ＡｌＮ粉末中に含有されている微量の酸素又は人為的に添加したＡｌ２Ｏ３に由来してよい。
ＡｌＮ相と関連して説明したのと同様に、ＡｌＯＮ相は、その結晶構造を保ったまま、微量の不純物が結晶構造内に置換型（substitutional）又は侵入型（interstitial）で固溶しているものも含むことができる。
本発明において、前記焼結体は、ＡｌＮとＡｌＯＮ相の他に追加の相も含むことができる。追加の相は、焼結助剤の添加に主に起因する。例えば、ＭｇＯを焼結助剤とする場合に、ＭｇＯ、又はそれに由来する２次相としてＭｇＡｌ２Ｏ４又はＭｇ－Ａｌ－Ｏ－Ｎのようなスピネル相を含むことができる。
本発明のサセプタの構成コンポーネント、例えば、プレート及びシャフト、付加的に緩衝部材は、ＡｌＮ相を主相とした焼結体であってよい。このとき、これらのコンポーネントにおいてＡｌＮ相の含有量は９０ｗｔ％以上、９２ｗｔ％以上、又は９５ｗｔ％以上であってよい。
本発明において、前記プレート１１０及びシャフト１２０は、ＡｌＮ相を主相として含む焼結体を含む点で同一であるが、具体的な組成及び属性が異なる。
本発明において、焼結体の具体的な組成は、各部品の特性に応じて調整することができる。例えば、前記プレート１１０は、高い高温体積抵抗を有することが好ましい。また、プレートの熱損失を抑えるために、シャフト１２０は低い熱伝導性を有する必要がある。したがって、前記プレート１１０及びシャフト１２０は、互いに異なる組成を有するように設計されてよい。
本発明において、プレート１１０は、マグネシウムを含有する窒化アルミニウム焼結体であってよい。また、プレート焼結体は、Ｔｉをさらに含むことができる。添加されたＭｇやＴｉは、窒化アルミニウム焼結体の粒界及び粒内抵抗を大きく向上させ、６５０℃の高温工程で活用可能な≧０．５Ｅ９Ω・ｃｍレベルの体積抵抗を有させることができる。本発明において、プレートの体積抵抗は、６５０℃で０．５Ｅ９Ω・ｃｍ以上、０．８Ｅ９Ω・ｃｍ以上、１．０Ｅ９Ω・ｃｍ以上、５．０Ｅ９Ω・ｃｍ以上であってよい。
これは、次に説明するメカニズムによって説明可能である。もちろん、本発明は、明細書で説明されていない他のメカニズムによって説明されてもよいだろう。
焼結助剤として添加されたＭｇＯは、ＡｌＮ原料粉末に含まれた酸素と反応してＭｇスピネルのような化合物を形成する。これにより、ＡｌＮ格子構造内に固溶する酸素の含有量は減少する。ＡｌＮ格子構造内に固溶している不純物としての酸素含有量が減少すると、ＡｌＮ格子構造において酸素の格子内固溶によって発生したアルミニウム空孔（vacancy）が減少し、これによって体積抵抗は増加する。一方、Ｍｇの添加によって形成可能なＭｇ化合物、例えば、ＭｇＯ又はＭｇＡｌ２Ｏ４は、高い体積抵抗を有する。したがって、Ｍｇ化合物の析出は体積抵抗に否定的な影響を及ぼす可能性が低い。
一方、焼結助剤として添加されたＴｉＯ２は、ＡｌＮ格子内部のアルミニウム空孔と結合して、格子内のアルミニウム空孔がイオン伝導に寄与することを防ぐことができる。これにより、ＡｌＮ粒子の体積抵抗は増加する。
一方、ＭｇＯ添加によってＡｌＮ焼結体の熱伝導率は減少する。これは、ＭｇＯの添加によって析出されるスピネルなどの粒界相が有する低い熱伝導率に起因し得る。しかし、６５０℃以上の高温の動作環境ではプレートが高温環境にそのまま露出されるので、ＡｌＮ素材の熱伝導率が減少してＡｌＮ組成間の熱伝導率の格差は益々減少し、よって、熱伝導率は設計において主要な因子として作用しなくなる。
本発明において、ＭｇＯ及びＴｉＯ２の添加は、有効な影響を示す最小限の限度以上で添加されなければならなく、添加量が増加するにつれて飽和状態に達することがあるため、適正量が添加される必要がある。
例示的に、本発明において、前記プレート１１０焼結体中のマグネシウムの含有量は、ＭｇＯ換算基準で０．１ｗｔ％以上、０．５ｗｔ％以上、又は１．０ｗｔ％以上で含まれてよく、３．０ｗｔ％以下、２．５ｗｔ％以下、２．４ｗｔ％以下、２．３ｗｔ％以下、２．２ｗｔ％以下、２．１ｗｔ％以下、又は２．０ｗｔ％以下で含まれてよい。
また、前記プレート１１０の焼結体において、Ｔｉ含有量は、ＴｉＯ２基準で０．０５ｗｔ％以上、０．１ｗｔ％以上、０．１５ｗｔ％以上、又は０．２ｗｔ％以上で含まれてよい。また、焼結体中のＴｉ含有量は、０．５ｗｔ％以下、０．４ｗｔ％以下、０．３ｗｔ％以下、０．２５ｗｔ％以下で含まれてよい。
本発明において、シャフト１２０は、低熱伝導のＡｌＮ焼結体で構成される。
本発明において、前記シャフト１２０は、常温で７０～１００Ｗ／ｍ・Ｋの熱伝導率を有することが好ましい。また、前記シャフト１２０は、５５０℃の温度で３５～６５Ｗ／ｍ・Ｋ、６５０℃の温度で３０～６０Ｗ／ｍ・Ｋの熱伝導率を有することが好ましい。
本発明において、サセプタを構成するプレート、緩衝部材及びシャフトの例示的な熱伝導率の範囲は、次の表１の通りである。
Figure 0007247409000002
本発明において、低熱伝導のＡｌＮ焼結体は、焼結助剤の添加量を制御することによって達成されてよい。ＡｌＮ格子内部に固溶している酸素は、ＡｌＮの熱伝導率を下げる。したがって、焼結助剤として知られたＣａ、Ｍｇのようなアルカリ土類金属、イットリウム（Ｙ）のような希土類金属、Ｔｉのような遷移金属の含有量を抑制すると、格子内に酸素、空孔のようなフォノン散乱（phonon scattering）要素を維持することができ、低熱伝導のＡｌＮ焼結体を製造することができる。例示的に、シャフトは、２ｗｔ％以下のイットリアを焼結助剤として含むＡｌＮ焼結体であってよく、イットリアのような焼結助剤の含有量によって熱伝導率が制御されてよい。
一方、Ａｌ２Ｏ３の添加のように、ＡｌＮの内部に人為的に不純物を導入することを考慮してもよい。ただし、このような不純物はＡｌＯＮ相の過度な生成を招くことがあり、これは、シャフトとプレートの熱膨張率の不一致につながることがある。
他の例として、前記シャフトは、焼結体中の個別金属元素の含有量が１０００ｐｐｍ以下に保たれてよい。この場合、非常に低い熱伝導率のシャフトを具現することができる。
図３Ａ～図３Ｃは、本発明の他の実施例に係るサセプタ１００の構造を模式的に示す断面図である。
図２に示すサセプタ構造とは違い、図３Ａ～図３Ｃのサセプタ構造は、緩衝部材１３０Ａ，１３０Ｂをさらに含んでいる。本発明において、緩衝部材１３０Ａ，１３０Ｂは、プレート１１０及びシャフト１２０と同様に、ＡｌＮ焼結体によって具現されてよい。
前記緩衝部材１３０Ａ，１３０Ｂは、ＡｌＮ焼結体の焼結温度で少なくとも局部的に液相の形成が可能な焼結助剤を含む。例えば、本発明において、液相形成可能な焼結助剤は希土類酸化物であってよい。好ましくは、前記焼結助剤は、Ｙ２Ｏ３であってよい。このような焼結温度で生成された液相は、緩衝部材とプレート及びシャフトとの間の界面を流動して接合を容易にさせることができる。
本発明において、前記緩衝部材１３０の焼結体は、焼結助剤としてイットリウム金属を、Ｙ２Ｏ３換算基準で３ｗｔ％以上、３．５％以上又は４ｗｔ％以上で含むことができる。また、前記焼結体は、焼結助剤として８ｗｔ％以下、７ｗｔ％以下、６ｗｔ％以下又は５ｗｔ％以下のＹ２Ｏ３を含むことができる。
本発明において、前記緩衝部材の焼結体は、イットリウムのような希土類焼結助剤の添加によってＹ２Ｏ３、ＹＡＧ、ＹＡＰ又はＹＡＭのような追加の相を含むことができる。また、本発明において、前記緩衝部材の焼結体は、ＡｌＮ相の粒界又は三重点などに存在する非晶質相をさらに含むことができる。
一方、本発明において、前記緩衝部材１３０Ａ，１３０Ｂは、図３Ａに示すように、シャフトの接触面の形状を追従するリング状であるか、図３Ｃのような円形であってよい。また、図３Ｂに示すように、プレートの形状を追従してプレートの面を覆うブランケット（blanket）形状であってもよい。
図３Ａ～図３Ｃに示すように、本発明において、プレート１１０、シャフト１２０及び緩衝部材１３０Ａ，１３０Ｂはいずれも、ＡｌＮ相ベースの素材である。したがって、これらの素材間の熱膨張率差を最小限に抑えることができる。
図４は、図３Ａにおいて接合部分Ｂ付近の焼結体の微細構造を模式的に示す図である。
同図に示すように、シャフト１２０、緩衝部材１３０及びプレート１１０はそれぞれ異なる平均粒径のグレインで構成されている。例示的に、前記シャフト１２０側のグレインの平均粒径は、前記プレート１１０側のグレインの平均粒径よりも大きく、緩衝部材１３０をなすグレインの平均粒径は、それらの間の値を有することが好ましい。
本発明において、「グレイン（grain）」とは、焼結体を構成する結晶粒子のことを指し、場合によって「粒子」と呼ぶこともできる。また、明細書において「窒化アルミニウムグレイン」とは、ＡｌＮ相及び／又はＡｌＯＮ相でできた結晶粒子のことを指す。前述したように、ＡｌＮ相は、純粋なＡｌＮの他にも、ＡｌＮ結晶構造を保ったまま微量の不純物がＡｌＮ結晶構造内に置換型（substitutional）又は侵入型（interstitial）で固溶している状態を含む。ＡｌＯＮ相も同様である。
本発明において、焼結体を構成するグレインの粒子サイズ（grain size）又は平均粒径は、測定面積を設定し、該面積内のグレイン個数をカウントして粒度番号（Grain Size number）を決定するＡＳＴＭ Ｅ１１２規格によって算出できる。一方、Image Analyzer Softwareを用いて切片法（Intercept method）、計数方法（Planimetric method）、計数方法－分類（Planimetric method-Classification）方式によって平均粒子サイズを分析プログラムで算出することも可能である。
前記プレート焼結体は、高温での機械的強度の向上のために、構成粒子の粒度（Grain size）が小さいことが好ましい。一方、本発明において、前記シャフトは、焼結助剤を極力排除したまま焼結されるため、より高温の焼結温度が要求される。これにより、シャフト焼結体は、プレート焼結体よりも大きい粒度を有してよい。また、本発明において、前記緩衝部材焼結体は、プレート焼結体とシャフト焼結体の中間程度の粒度を有することが好ましい。
本発明において、前記シャフト側のグレインの平均粒径は、例えば１０μｍ以上であり、前記プレート側のグレインの平均粒径は、３μｍ以下であってよい。このとき、前記緩衝部材側のグレインの平均粒径は、４～９μｍであってよい。
他の例として、前記シャフト側のグレインの平均粒径は、５μｍ超であり、前記プレート側グレインの平均粒径は、１μｍ未満であってよい。このとき、前記緩衝部材側のグレインの平均粒径は、１～５μｍであってよい。さらに他の例として、前記緩衝部材は、５～９μｍのグレイン平均粒径を有してよく、前記シャフト側のグレインは１０μｍ以上、プレート側のグレインは４μｍ以下の平均粒径を有してよい。本発明において、前記シャフト側のグレインの平均粒径は、好ましくは３０μｍ未満であってよい。
以上、シャフト側グレインの平均粒径がプレート側のグレインの平均粒径よりも大きい場合を説明したが、本発明はこれに限定されない。例えば、シャフト側のグレインの平均粒径が、プレート側のグレインの平均粒径よりも小さい値を有してもよい。勿論、この場合にも、緩衝部材１３０をなすグレインの平均粒径は、前記シャフト側のグレインの平均粒径とプレート側のグレインの平均粒径との間の値を有する。
本発明において、焼結体のグレインの粒子サイズは、出発原料の粒子サイズを異ならせることによって制御されてもよいことは勿論である。
図５Ａ～図５Ｃは、緩衝部材を含む積層構造を製造する本発明の様々な実施例を示す模式図である。
図５Ａを参照すると、プレート１１０とシャフト１２０との間に緩衝部材１３０が配置されている。この構造は、前述した構造に類似している。ここで、緩衝部材１３０は、板状の窒化アルミニウム焼結体であってよい。このように板状の焼結体を使用することによって、追加のバインダー無しでプレート１１０／緩衝部材１３０／シャフト１２０の積層構造とすることができる。図５Ａのように積層された構造体は、ホットプレスのような接合によって一体に形成されてよい。
一方、図５Ｂは、プレート１１０／緩衝部材１３０／シャフト１２０の積層構造において、プレート１１０／緩衝部材１３０間及び緩衝部材１３０／シャフト１２０間に追加の接合剤層１３２，１３４が付加された積層構造を示している。このとき、追加された接合剤層は、プレート１１０／緩衝部材１３０／シャフト１２０の接合を容易にするためのセラミックバインダー又はセラミックペーストであってよい。図５Ｂのような積層構造体を焼結してサセプタを製造することができる。本実施例において、前記セラミックバインダー又はセラミックペーストは、窒化アルミニウムを主原料とするものでよいが、これに限定されない。
次の、図５Ｃは、プレート１１０／緩衝部材１３０／シャフト１２０の積層構造において、シャフト１２０／緩衝部材１３０間に追加の接合剤層１３６が付加された積層構造を示している。この追加された接合剤層は、緩衝部材１３０／シャフト１２０の接合を容易にさせるためのセラミックバインダー又はセラミックペーストであってよい。本実施例の構造は、プレート／緩衝部材を同時焼成させることによって、接合剤層の付加されない構造の積層構造物をまず製造し、製造された構造物を接合剤層を用いてシャフトと接合させることによって最終結果物を得る方式で製造されてよい。
図５Ｂ及び図５Ｃと関連して説明した本発明の接合剤層１３２，１３４，１３６は、緩衝部材１３０の存在によって非常に薄い厚さで塗布されてよい。
＜実施例１＞
焼結助剤の種類及び含有量を異ならせながらＡｌＮ焼結体を１７００～１９００℃の温度で製造した。ＡｌＮ粉末としては、トクヤマ社製のＡｌＮ粉末を使用した。ＡｌＮ粉末の金属不純物及び酸素含有量は、次の表２の通りである。
Figure 0007247409000003
製造された焼結体サンプルの焼結助剤配合組成、焼結温度及び焼結体の平均粒径は、次の表３の通りである。
Figure 0007247409000004
製造されたサンプルの体積抵抗と熱伝導率を測定して表３に示した。体積抵抗と熱伝導率の測定条件は、次の通りである。
体積抵抗：焼結体を直径４０ｍｍ、厚さ１ｍｍとなるように試験片を作製し、電極形状を主電極直径２０ｍｍ、保護電極直径３２ｍｍ（内径）、３８ｍｍ（外径）にし、印加電界を基準に１００Ｖ／ｍｍとなるように印加電圧を設定したし、電圧印加時間を６０秒間維持して得られた体積抵抗値を記録する。
熱伝導率の測定方法：レーザーフラッシュ法で焼結体に対する熱拡散係数を算出した。算出された熱拡散係数を用いて、「密度×比熱×拡散係数＝熱伝導率（Ｗ／ｍＫ）」の数式によって熱伝導率を導出した。
Figure 0007247409000005
＜実施例２＞
実施例１の＃１組成の配合原料粉末で成形体を製造した。この成形体上に、実施例１の＃３組成の配合原料粉末からなる成形体を積層した。積層された成形体をホットプレスによって１７００～１８００℃の温度で焼結した。
図６は、焼結された焼結体の断面を示す図である。図６の写真から、下部のプレート内部には発熱体及びメッシュ電極が内蔵されていることが確認できる。
＜実施例３＞
実施例２によって製造された積層構造の焼結体は、Ｙ２Ｏ３含有焼結体の表面に接合剤ペーストを６０μｍ（範囲：５０～７０μｍ）の厚さで塗布した。このとき、接合剤ペーストは、ＡｌＮベースにＡｌ２Ｏ３、ＣａＯ及びＹ２Ｏ３を添加した組成を使用した。
接合剤が塗布された面に低熱伝導度シャフト焼結体を積層した後、別のジグで積層部位を加圧しながら接合工程を行った。接合は、１６５０℃～１７８０℃の温度で行った。図７は、製造された積層接合体の接合界面を撮影した断面写真である。
以上では、具体的な構成要素などのような特定事項、及び限定された実施例及び図面によって本発明を説明してきたが、これは本発明のより全般的な理解を助けるために提供されたものに過ぎず、本発明は上記の実施例に限定されるものではなく、本発明の属する分野における通常的な知識を有する者であれば、本発明の本質的な特性から逸脱しない範囲で様々な修正及び変形が可能であろう。したがって、本発明の思想は、説明された実施例に限定して定められてはならず、後述する特許請求の範囲の他、この特許請求の範囲と均等であるか或いは等価的変形がある技術思想はいずれも本発明の権利範囲に含まれると解釈されるべきであろう。
１１０ プレート
１２０ シャフト
１３０Ａ，１３０Ｂ 緩衝部材
１３２，１３４，１３６ 接合剤層

Claims (12)

  1. ウエハの安着のためのプレート、及び前記プレートに結合したシャフトを含むサセプタであって、
    前記プレート及び前記シャフトはそれぞれ、ＡｌＮ相が９０ｗｔ％以上である焼結体を含み、
    前記プレートの焼結体は、６５０℃で体積抵抗が５＊１０８Ω・ｃｍ以上であるマグネシウム含有ＡｌＮ焼結体であり、
    前記シャフトの焼結体は、常温熱伝導度が１００Ｗ／ｍＫ以下であるＡｌＮ焼結体であり、
    前記プレートの焼結体は、マグネシウムをＭｇＯ換算で０．５～３．０ｗｔ％含有し、かつ、チタニウムをＴｉＯ ２ 換算で０．０５～０．５ｗｔ％含有することを特徴とする、
    サセプタ。
  2. 前記プレートと前記シャフトとの間に介在した緩衝部材をさらに含むことを特徴とする、請求項１に記載のサセプタ。
  3. 前記緩衝部材は、焼結体中にＡｌＮ相が９０ｗｔ％以上であることを特徴とする、請求項２に記載のサセプタ。
  4. 前記緩衝部材は、イットリウムをＹ２Ｏ３換算で３～８ｗｔ％含むことを特徴とする、請求項３に記載のサセプタ。
  5. 前記緩衝部材は、ブランケット、リング又は円形の形状であることを特徴とする、請求項２に記載のサセプタ。
  6. 前記プレート、前記緩衝部材及びシャフトの焼結体のＡｌＮ粒子の平均粒径をそれぞれ第１平均粒径、第２平均粒径、第３平均粒径とするとき、
    第１平均粒径＜第２平均粒径＜第３平均粒径の関係が成立することを特徴とする、請求項２に記載のサセプタ。
  7. マグネシウム含有ＡｌＮ焼結体のプレート、イットリウム含有ＡｌＮ仮焼結体又は焼結体からなる緩衝部材、及び熱伝導度が１００Ｗ／ｍＫ以下であるＡｌＮ焼結体のシャフトの積層構造を提供する段階；及び
    前記積層構造を焼結する段階を含むサセプタの製造方法。
  8. 前記積層構造を提供する段階において、
    前記緩衝部材はＡｌＮ焼結体であり、
    前記プレートと前記緩衝部材は一体に焼結された状態で提供されることを特徴とする、請求項７に記載のサセプタの製造方法。
  9. 前記プレートの焼結体は、マグネシウムをＭｇＯ換算で０．５～３．０ｗｔ％含有することを特徴とする、請求項７に記載のサセプタの製造方法。
  10. 前記積層構造を提供する段階において、
    前記緩衝部材は、イットリウム酸化物換算で３～８ｗｔ％のイットリウムを含むことを特徴とする、請求項７に記載のサセプタの製造方法。
  11. 前記プレートの焼結体は、ＴｉＯ２換算で０．０５～０．５ｗｔ％のＴｉを含有することを特徴とする、請求項７に記載のサセプタの製造方法。
  12. 前記積層構造を提供する段階において、
    前記プレート、前記緩衝部材及びシャフトの焼結体のＡｌＮ粒子の平均粒径をそれぞれ第１平均粒径、第２平均粒径、第３平均粒径とするとき、
    第１平均粒径＜第２平均粒径＜第３平均粒径の関係が成立することを特徴とする、請求項７に記載のサセプタの製造方法。
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