GLOSSARY

セラミックヒーター(AlNヒーター)とは

Ceramic Heater / AlN Heater
最終更新:2026-08-12石英・セラミック部品成膜装置

セラミックヒーター(AlNヒーター)とは?

セラミックヒーターとは、窒化アルミ(AlN)などの焼結体に発熱体を埋め込んだウェハ加熱用の装置部品です。AlNの熱伝導率は150〜180W/m·Kとアルミナの約8倍あり、面内温度差を抑えられます。抵抗率を制御すれば静電チャック機能も同一部材に持たせられるため、ALD・CVD装置ではヒーター一体型ESCとして使われます。

定義・解説

セラミックヒーターは、窒化アルミ(AlN)やアルミナの焼結体に発熱体(タングステン・モリブデン等)を埋め込んだ、ウェハ加熱用の装置部品です。CVD・ALD・PECVDなど加熱を伴う成膜装置でウェハステージ(サセプタ)を兼ねることが多く、真空・腐食性ガス環境で数百℃を安定に保つ役割を担います。

AlNが好まれる最大の理由は熱伝導率の高さです。アルミナの約20W/m·Kに対しAlNは150〜180W/m·Kに達し、面内の温度差を小さく保てます。加えて、体積抵抗率を制御することで静電チャック機能(ジョンセン・ラーベック型)を同一部材に組み込めるため、加熱と吸着を兼ねた「ヒーター一体型ESC」として使われるケースが増えています。

温度均一性はプロセス品質に直結します。ALDでは前駆体の吸着・反応が温度に強く依存し、数℃の差が膜厚・組成のばらつきになります。そのため発熱体パターンを同心円状に分割したマルチゾーンヒーターが標準化され、外周の放熱を補償する設計が施されます。熱電対や放射温度計による実測とフィードバック制御が組み合わされます。

信頼性面の課題は、繰り返しの昇降温による熱応力とクラック、発熱体とセラミックの熱膨張差、腐食性ガスによる表面の変質です。特にハロゲン系ガス環境では表面が侵食されるため、耐食性の高い材料選定や保護膜の適用が必要になります。破損時にはウェハ加熱が不能になり装置が停止するため、寿命管理が重要な部品です。

供給は日本ガイシ・京セラなどのセラミックメーカーが中心で、装置メーカーと共同で電極パターン・端子構造を設計します。高い焼結技術と埋込電極の位置精度が要求されるため、参入障壁の高い部品カテゴリです。

よくある質問(FAQ)

なぜAlN(窒化アルミ)ヒーターが使われるのですか?
熱伝導率がアルミナの約20W/m·Kに対し150〜180W/m·Kと高く、ウェハ面内の温度差を小さく保てるためです。加えて体積抵抗率を制御すればジョンセン・ラーベック型の静電チャック機能も同じ部材に組み込めるため、加熱と吸着を兼ねた設計が可能になります。
セラミックヒーターの温度均一性はなぜ重要ですか?
ALDやCVDでは前駆体の吸着・反応速度が温度に強く依存し、数℃の差が膜厚や組成のばらつきになるためです。発熱体パターンを同心円状に分割したマルチゾーン構造で、放熱の大きい外周を補償する設計が標準になっています。

設備の製造メーカー

日本ガイシ(NGK Insulators)日本

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京セラ日本

ファインセラミックス技術を核とする国内大手メーカー。半導体パッケージ基板・水晶デバイス・電子部品を幅広く展開し…

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東京エレクトロン(TEL)日本

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Applied Materials米国

世界最大の半導体製造装置サプライヤー。成膜、除去、改質、分析の包括的な製品ポートフォリオで、ウェーハ製造の全工…

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