特許 6233209 サセプターとその製造方法

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】6233209

(24)【登録日】2017年11月2日

(45)【発行日】2017年11月22日

(54)【発明の名称】サセプターとその製造方法

(51)【国際特許分類】

   H01L 21/683 20060101AFI20171113BHJP

   H01L 21/205 20060101ALI20171113BHJP

【ＦＩ】

   H01L21/68 N

   H01L21/205

【請求項の数】3

【全頁数】13

(21)【出願番号】特願2014-133928(P2014-133928)

(22)【出願日】2014年6月30日

(65)【公開番号】特開2016-12679(P2016-12679A)

(43)【公開日】2016年1月21日

【審査請求日】2016年7月22日

(73)【特許権者】

【識別番号】000241463

【氏名又は名称】豊田合成株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100087723

【弁理士】

【氏名又は名称】藤谷 修

(74)【代理人】

【識別番号】100165962

【弁理士】

【氏名又は名称】一色 昭則

(72)【発明者】

【氏名】藤堂 守弘

(72)【発明者】

【氏名】牧 弘昭

(72)【発明者】

【氏名】塚本 慎司

(72)【発明者】

【氏名】小川 将徳

【審査官】 儀同 孝信

(56)【参考文献】

【文献】 特開２０１１−２０４７８７（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００８−２７４４３７（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開昭６３−２５２３８１（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０１２−１７８５５７（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００３−１１００１１（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開平０４−２２８４９５（ＪＰ，Ａ）

【文献】 米国特許第６７４０１６７（ＵＳ，Ｂ１）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｈ０１Ｌ ２１／６８３

Ｈ０１Ｌ ２１／２０５

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

誘導加熱により加熱されるサセプターの製造方法において、
炭素材料の電気抵抗率を測定する電気抵抗率測定工程と、
前記電気抵抗率測定工程により測定された前記炭素材料の前記電気抵抗率に基づいて前記炭素材料を加工して炭素基材を作製する炭素基材加工工程と、
を有し、
前記炭素基材加工工程では、
第１の厚みＡ１を有する中央部と、
前記第１の厚みＡ１より厚い第２の厚みＢ１を有する外周部と、
を有する前記炭素基材を作製し、
前記電気抵抗率測定工程で測定した前記炭素基材の電気抵抗率が高いほど、前記炭素基材の前記中央部の前記第１の厚みＡ１を厚く加工するとともに、
前記第１の厚みＡ１および前記第２の厚みＢ１を、次式
０．９・ｋ・ρ^1/2 ≦ Ａ１／Ｂ１ ≦ １．１・ｋ・ρ^1/2
δ ＜ Ａ１ ＜ ２・δ
２・δ ＜ Ｂ１
ρ： サセプターの炭素基材の電気抵抗率
ｋ： 定数（０．１０（μΩ・ｍ）^-1/2以上０．１５（μΩ・ｍ）^-1/2以下）
δ： 渦電流の浸透深さ
を満たすように前記炭素材料を加工すること
を特徴とするサセプターの製造方法。

【請求項2】

請求項１に記載のサセプターの製造方法において、
前記炭素基材加工工程の後に、
前記炭素基材をＳｉＣでコーティングするコーティング工程を有すること
を特徴とするサセプターの製造方法。

【請求項3】

複数のサセプターにおいて、
誘導加熱により加熱される炭素基材を有し、
前記炭素基材は、
第１の厚みＡ１を有する中央部と、
前記第１の厚みＡ１より厚い第２の厚みＢ１を有する外周部と、
を有し、
前記複数のサセプターのうち前記炭素基材の電気抵抗率が高いものほど、前記炭素基材の前記中央部の前記第１の厚みＡ１が厚く、
前記第１の厚みＡ１および前記第２の厚みＢ１は、次式
０．９・ｋ・ρ^1/2 ≦ Ａ１／Ｂ１ ≦ １．１・ｋ・ρ^1/2
δ ＜ Ａ１ ＜ ２・δ
２・δ ＜ Ｂ１
ρ： サセプターの炭素基材の電気抵抗率
ｋ： 定数（０．１０（μΩ・ｍ）^-1/2以上０．１５（μΩ・ｍ）^-1/2以下）
δ： 渦電流の浸透深さ
を満たすこと
を特徴とするサセプター。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本明細書の技術分野は、サセプターとその製造方法に関する。さらに詳細には、誘導加熱により加熱されるサセプターとその製造方法に関するものである。

【背景技術】

【0002】

有機金属化学気相成長法（ＭＯＣＶＤ法）やハイドライド気相成長法（ＨＶＰＥ法）等の気相成長法では、チャンバーの内部でサセプターに保持した成長基板の上に半導体層を堆積させる。この半導体層の積層に際して、成長基板を加熱するとともに、成長基板に原料ガスを導く。

【0003】

これらの気相成長法を用いる気相成長装置は、一般に、サセプターを加熱する。そして、加熱されたサセプターが成長基板を加熱することとなる。サセプターの加熱方式には、例えば、誘導加熱によりサセプターを加熱する誘導加熱方式と、熱源を接触させてサセプターを加熱する伝熱方式と、がある。

【0004】

半導体層を成長させるためには、成長基板の板面に対して均一に加熱することが重要である。成長基板の温度ムラは、半導体層のムラにつながるからである。例えば、III 族窒化物半導体発光素子を製造する場合には、成長基板の温度が低い箇所では、他の箇所に比べてインジウム濃度が高い。この温度の低い箇所から取れたIII 族窒化物半導体発光素子では、発光波長にずれが生じている。このように、成長基板の温度ムラは、半導体素子の歩留まりを低下させる原因となる。

【0005】

そのため、成長基板の温度ムラを解消する対策が講じられてきている。例えば、特許文献１には、誘導加熱により加熱されるサセプターを用いる場合に、成長基板に異方的な反りが生じた場合でも、成長基板を均一に加熱しやすくする技術が開示されている（特許文献１の段落［００１４］等参照）。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0006】

【特許文献1】特開２０１０−８０６１４号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0007】

ところで、誘導加熱では加熱対象物の表面に渦電流を発生させることにより、その加熱対象物を直接加熱する。そして、その加熱対象物の厚みによっては、第１面側に発生する渦電流と第２面側に発生する渦電流とが打ち消し合う。そのため、サセプターの厚みの設計により、渦電流の打ち消し合う量が変わる。つまり、サセプターの厚みの設計により、渦電流の大きさが変わるのである。これにより、サセプターの温度分布は変わる。サセプターの温度分布は、もちろん、成長基板の温度分布に影響を与える。成長基板の温度分布は、成長基板の上に成長させる半導体層の結晶性に影響を与える。したがって、誘導加熱方式のサセプターにおいては、サセプターの厚みを好適に設計する必要がある。

【0008】

また、誘導加熱方式のサセプターとして、板状の炭素素材にＳｉＣをコーティングしたものが用いられることが多い。板状の炭素素材を成形する工程では、炭素素材に結着材等の材料を混入する。したがって、出来上がった炭素素材の電気抵抗率は、結着材等の濃度や分布、製造時の温度や湿度に起因してばらつきが生じる。そのため、所定の電気抵抗率の炭素素材を基準にサセプターの厚みを設計したとしても、これらの製造条件に応じたばらつきは生じてしまう。つまり、ロットの異なるサセプターを用いると、異なった温度分布の条件下で半導体を積層することとなる。

【0009】

本明細書の技術は、前述した従来の技術が有する問題点を解決するためになされたものである。すなわちその課題とするところは、誘導加熱により加熱されるサセプターにおける温度分布のばらつきを低減させるサセプターとその製造方法を提供することである。

【課題を解決するための手段】

【0010】

第１の態様におけるサセプターの製造方法は、誘導加熱により加熱されるサセプターの製造方法である。この製造方法は、炭素材料の電気抵抗率を測定する電気抵抗率測定工程と、電気抵抗率測定工程により測定された炭素材料の電気抵抗率に基づいて炭素材料を加工して炭素基材を作製する炭素基材加工工程と、を有する。そして、炭素基材加工工程では、第１の厚みＡ１を有する中央部と、第１の厚みＡ１より厚い第２の厚みＢ１を有する外周部と、を有する炭素基材を作製する。そして、この加工に際して、電気抵抗率測定工程で測定した炭素基材の電気抵抗率が高いほど、炭素基材の中央部の第１の厚みＡ１を厚く加工する。また、第１の厚みＡ１および第２の厚みＢ１を、次式
０．９・ｋ・ρ^1/2 ≦ Ａ１／Ｂ１ ≦ １．１・ｋ・ρ^1/2
δ ＜ Ａ１ ＜ ２・δ
２・δ ＜ Ｂ１
ρ： サセプターの炭素基材の電気抵抗率
ｋ： 定数（０．１０（μΩ・ｍ）^-1/2以上０．１５（μΩ・ｍ）^-1/2以下）
δ： 渦電流の浸透深さ
を満たすように炭素材料を加工する。

【0011】

この製造方法で製造されたサセプターでは、誘導加熱により炭素基材が加熱される。また、この製造方法により製造された複数のサセプターを比較すると、炭素基材の電気抵抗率が高いほど、炭素基材の中央部の第１の厚みＡ１が厚い。また、逆に、炭素基材の中央部の第１の厚みＡ１が厚いものほど、炭素基材の電気抵抗率は高い。この製造方法では、炭素材料を製造するにあたって、炭素系原材料に結着材等を混合する。その際に、結着材の濃度のばらつきや、炭素系原材料の粒径のばらつき等に起因して、炭素材料の固有の電気抵抗率にばらつきが生じる。このサセプターの製造方法では、電気抵抗率に応じてサセプターの厚みを調整することにより、温度分布のばらつきが抑制されている。

【0012】

【0013】

なお、第１の厚みＡ１は、所望の温度分布にするための肉厚であるとともに、誘導加熱の表皮効果による電流浸透深さより大きい肉厚である。第２の厚みＢ１は、誘導加熱の表皮効果による電流浸透深さの影響を受けない一定の肉厚である。すなわち、第２の厚みＢ１は、渦電流の打消しの効果が十分に小さくなる肉厚である。

【0014】

第２の態様におけるサセプターの製造方法は、炭素基材加工工程の後に、炭素基材をＳｉＣでコーティングするコーティング工程を有する。

【0015】

第３の態様における複数のサセプターは、誘導加熱により加熱される炭素基材を有する。炭素基材は、第１の厚みＡ１を有する中央部と、第１の厚みＡ１より厚い第２の厚みＢ１を有する外周部と、を有する。そして、複数のサセプターのうち炭素基材の電気抵抗率が高いものほど、炭素基材の中央部の第１の厚みＡ１が厚い。また、第１の厚みＡ１および第２の厚みＢ１は、次式
０．９・ｋ・ρ^1/2 ≦ Ａ１／Ｂ１ ≦ １．１・ｋ・ρ^1/2
δ ＜ Ａ１ ＜ ２・δ
２・δ ＜ Ｂ１
ρ： サセプターの炭素基材の電気抵抗率
ｋ： 定数（０．１０（μΩ・ｍ）^-1/2以上０．１５（μΩ・ｍ）^-1/2以下）
δ： 渦電流の浸透深さ
を満たす。

【0016】

【0017】

【発明の効果】

【0018】

本明細書では、誘導加熱により加熱されるサセプターにおける温度分布のばらつきを低減させるサセプターとその製造方法が提供されている。

【図面の簡単な説明】

【0019】

【図1】実施形態における気相成長装置の概略構成を示す図である。

【図2】実施形態におけるサセプターを示す平面図である。

【図3】図２のIII-III 断面を示す断面図である。

【図4】実施形態におけるサセプターの炭素基材を示す底面図である。

【図5】実施形態におけるサセプターの内部の渦電流の様子を示す概念図である。

【図6】実施形態におけるサセプターの製造方法を説明するための図である。

【発明を実施するための形態】

【0020】

以下、具体的な実施形態について、誘導加熱により加熱されるサセプターとそのサセプターの製造方法を例に挙げて図を参照しつつ説明する。しかし、これらの実施形態に限定されるものではない。

【0021】

１．気相成長装置
図１は、本実施形態のサセプター１００を有する気相成長装置１の概略構成を示す図である。気相成長装置１は、有機金属化学気相成長法（ＭＯＣＶＤ法）により半導体層を成長させるものである。より具体的には、気相成長装置１は、サセプター１００に保持された成長基板の上にIII 族窒化物半導体を堆積させる。また、気相成長装置１は、高周波誘導加熱によりサセプター１００を加熱する。

【0022】

気相成長装置１は、チャンバー１０と、サセプター１００と、サセプター取付け部２０と、回転軸３０と、モーター４０と、ガス導入口５０と、ガス排出口６０と、ｒｆコイル７０と、高周波電源８０と、ガス供給部９０と、マスフローコントローラー９１と、を有している。

【0023】

チャンバー１０は、成長基板上に原料ガスを供給して半導体結晶の堆積を行うための炉本体である。サセプター１００は、成長基板を保持するためのものである。サセプター取付け部２０は、サセプター１００を回転軸３０に取り付けるためのものである。回転軸３０は、モーター４０の回転駆動をサセプター１００に伝達するためのものである。モーター４０は、サセプター１００を回転させるためのものである。このため、サセプター１００は、半導体層を成長させる間、チャンバー１０に対して回転することができるようになっている。

【0024】

ガス供給部９０は、種々の原料ガスを供給するためのものである。図１では、ガス供給部９０は、簡略化して描かれているが、実際には複数のガスを供給する。マスフローコントローラー９１は、ガス導入口５０に供給する各種のガスの流量を制御するためのものである。ガス導入口５０は、チャンバー１０の内部に原料ガスを導入するためのものである。ガス排出口６０は、チャンバー１０の内部からガスを排出するためのものである。

【0025】

高周波電源８０は、ｒｆコイル７０に高周波電流を流すためのものである。ｒｆコイル７０は、チャンバー１０を覆うように配置されている。そのため、サセプター１００は、ｒｆコイル７０の内部に位置している。ｒｆコイル７０は、交番磁界を発生させるためのものである。ｒｆコイル７０により発生する磁界は、サセプター１００に保持される成長基板の板面に平行に形成される。この磁界は、例えば、ガス導入口５０とガス排出口６０とを結ぶ線に平行に形成される。

【0026】

２．サセプター
２−１．サセプターの材質
図２は、本実施形態の気相成長装置１のサセプター１００を示す平面図である。サセプター１００は、少なくとも成長基板に半導体層を堆積している間、成長基板を保持するためのものである。サセプター１００は、炭素基材にＳｉＣでコーティングを施したものである。この炭素基材は、ｒｆコイル７０が形成する高周波磁界により加熱される。このような誘導加熱方式により、サセプター１００は、加熱される。

【0027】

２−２．サセプターの形状
図２に示すように、サセプター１００は、全体的には円板形状である。そして、サセプター１００は、５個の基板載置部１３０を有している。この基板載置部１３０は、成長基板を載置するためのものである。なお、図２には、後述する中央部１１０と外周部１２０との境界線が破線で仮想的に描かれている。

【0028】

図３は、図２のIII-III 断面を示す断面図である。図３に示すように、サセプター１００は、炭素基材ＢＭ１と、コーティング部Ｓ１と、を有している。炭素基材ＢＭ１は、炭素材料でできている。コーティング部Ｓ１は、ＳｉＣでできている。前述したように、炭素基材ＢＭ１が、誘導加熱により加熱される。炭素基材ＢＭ１は、中央部１１０と、外周部１２０と、を有している。中央部１１０は、第１の厚みＡ１を有している。外周部１２０は、第２の厚みＢ１を有している。図３に示すように、外周部１２０の第２の厚みＢ１は、中央部１１０の第１の厚みＡ１よりも厚い。

【0029】

図４は、炭素基材ＢＭ１の底面図である。図４に示すように、外周部１２０は、炭素基材ＢＭ１の外縁に沿ったリング状の部分である。中央部１１０は、炭素基材ＢＭ１の中央付近の円板形状の部分である。なお、図４では、サセプター取付け部２０に取り付けられる箇所は、省略されている。このように、炭素基材ＢＭ１の形状は、全体的には円板形状であるとともに、中央部１１０とその中央部１１０より厚みの厚い外周部１２０とを有している。

【0030】

３．サセプターの厚みと渦電流の浸透深さ
３−１．渦電流
サセプター１００の炭素基材ＢＭ１の表面では、ｒｆコイル７０が形成する高周波磁界により渦電流が発生する。この渦電流により、炭素基材ＢＭ１は、加熱されることとなる。

【0031】

図５は、サセプター１００の炭素基材ＢＭ１の中央部１１０と外周部１２０とで渦電流の状態を比較するための図である。図５に示すように、炭素基材ＢＭ１の両方の表面には渦電流が流れる。

【0032】

図５に示すように、中央部１１０は、領域ＤＡ１、ＤＡ２、ＤＡ３を仮想的に想定することができる。領域ＤＡ１は、成長基板を載置する表面（第１面）の側にある。領域ＤＡ２は、領域ＤＡ１の反対側の表面（第２面）の側に位置している。領域ＤＡ３は、領域ＤＡ１と領域ＤＡ２との間に位置している。中央部１１０の領域ＤＡ１、ＤＡ２では、渦電流が生じている。中央部１１０の領域ＤＡ３では、渦電流が打ち消し合っている。図５では、この様子を概念的に描いてある。ただし、実際には、これほど明確に３つの領域ＤＡ１、ＤＡ２、ＤＡ３を区別できるわけではない。

【0033】

一方、外周部１２０は、領域ＤＢ１、ＤＢ２、ＤＢ３を仮想的に想定することができる。領域ＤＢ１は、成長基板を載置する表面（第１面）の側にある。領域ＤＢ２は、領域ＤＢ１の反対側の表面（第２面）の側に位置している。領域ＤＢ３は、領域ＤＢ１と領域ＤＢ２との間に位置している。外周部１２０の領域ＤＢ１、ＤＢ２では、渦電流が生じている。外周部１２０の領域ＤＢ３では、渦電流が打ち消し合っている。領域ＤＢ１、ＤＢ２、ＤＢ３も、領域ＤＡ１、ＤＡ２、ＤＡ３と同様に必ずしも明確に区別できるわけではない。

【0034】

このように、渦電流は、炭素基材ＢＭ１の第１面および第２面の表面を流れるとともに、板厚の中央付近では打ち消し合う。しかし、この打ち消す度合いについては、中央部１１０と外周部１２０とで異なっている。つまり、中央部１１０の領域ＤＡ３は、外周部１２０の領域ＤＢ３よりも大きい。そして、中央部１１０での電流の打消しの度合いは、外周部１２０での電流の打消しの度合いよりも大きい。このため、サセプター１００の炭素基材ＢＭ１の発熱量は、中央部１１０よりも外周部１２０でやや大きい。そのため、温度の低くなりがちな成長基板の外周部を効果的に加熱することができる。

【0035】

３−２．渦電流の浸透深さ
そして、渦電流の打消しの度合いは、渦電流がどの深さまで浸透するかに依存する。渦電流の浸透深さδは次式で与えられる。
δ ＝ ５０３（ρ／（ｆ・μｒ））^1/2 ………（１）
δ ： 渦電流の浸透深さ（ｍ）
ρ ： サセプターの炭素基材の電気抵抗率
μｒ： サセプターの相対透磁率
ｆ ： 高周波電流の周波数（Ｈｚ）

【0036】

ここで、渦電流の浸透深さδは、炭素基材ＢＭ１の表面からどの程度渦電流が浸透するかを示すものである。渦電流の浸透深さδは、渦電流が最表面の渦電流に対して１／ｅとなる深さを示す。そのため、実際には、渦電流の浸透深さδより深い位置にも小さい渦電流が流れる。そして、この渦電流の浸透深さδは、図５に示すように、渦電流の打ち消す度合いと関係している。そして、式（１）が示すように、渦電流の浸透深さδは、炭素基材ＢＭ１の電気抵抗率ρに依存している。ここで、高周波電流の周波数ｆは、例えば、１０ｋＨｚから１００ｋＨｚまでの周波数が挙げられる。または、その他の周波数を用いてもよい。

【0037】

ところで、サセプター１００を製造する際には、炭素材料を用いる。この炭素材料は、後述するように、炭素系材料に結着材等を配合した後に焼結して製造される。したがって、その結着材の配合比率、生成条件、温度湿度環境等により、製造される炭素材料の電気抵抗率は、ロット毎にある程度ばらつく。式（１）に示すように、炭素材料の電気抵抗率にばらつきが生じると、炭素材料の渦電流の浸透深さδにもばらつきが生じる。つまり、サセプター１００の温度分布が、サセプター１００の設計時に想定していた温度分布からずれが生じる場合がある。

【0038】

したがって、下記のように、炭素材料の電気抵抗率に応じて、炭素基材ＢＭ１の中央部１１０の第１の厚みＡ１を調整する。

【0039】

３−３．サセプターの厚みの関係式
本実施形態のサセプター１００は、中央部１１０の第１の厚みＡ１と外周部１２０の第２の厚みＢ１とについて次式を満たすように加工されている。
０．９・ｋ・ρ^1/2 ≦ Ａ１／Ｂ１ ≦ １．１・ｋ・ρ^1/2 …（２）
Ａ１： 第１の厚み
Ｂ１： 第２の厚み
ρ： サセプターの炭素基材の電気抵抗率
ｋ： 定数

【0040】

ここで、定数ｋは、例えば、０．１０（μΩ・ｍ）^-1/2以上０．１５（μΩ・ｍ）^-1/2以下の範囲内である。定数ｋについては、後述する。式（２）のように、第１の厚みＡ１を電気抵抗率ρに応じて変えるのである。これにより、炭素材料の電気抵抗率のばらつきの影響を抑制することができる。

【0041】

また、第１の厚みＡ１および第２の厚みＢ１は、次式
δ ＜ Ａ１ ＜ ２・δ ………（３）
２・δ ＜ Ｂ１
δ： 渦電流の浸透深さ
を満たす。式（３）において、第１の厚みＡ１は、所望の温度分布にするための肉厚である。そして、第１の厚みＡ１は、誘導加熱の表皮効果による渦電流の浸透深さδより大きい肉厚である。第２の厚みＢ１は、誘導加熱の表皮効果による渦電流の浸透深さδの影響を受けない一定の肉厚である。すなわち、第２の厚みＢ１は、渦電流の打消しの効果が十分に小さくなる肉厚である。

【0042】

４．サセプターの電気抵抗率
サセプター１００を製造する際には、後述するように、炭素系材料に結着材等を配合した後に焼結して炭素材料を製造する。その結着材の配合比率、生成条件、温度湿度環境等により、製造される炭素基材に固有の電気抵抗率がある程度ばらつく。炭素材料の電気抵抗率にばらつきが生じると、製造後のサセプター１００の性能にもばらつきが生じる。

【0043】

式（２）に示すように、渦電流の浸透深さδは、炭素基材ＢＭ１の電気抵抗率ρの平方根に比例する。そのため、例えば、製造された炭素基材ＢＭ１の電気抵抗率が、基準値よりも小さければ、その炭素基材の渦電流の浸透深さδもそれに応じて小さい値をとる。渦電流の浸透深さδが変わると、サセプター１００の中央部１１０と、サセプター１００の外周部１２０とで、加熱の度合いが設計時と異なることとなる。これにより、温度分布にばらつきが生じる。

【0044】

サセプター１００の温度分布が設計時と異なっていると、サセプター１００に支持される成長基板の温度分布もばらつく。これにより、成長基板の中央付近と外周付近とで、成長させる半導体層の組成がばらつく。その結果、半導体素子の歩留りが低下する。

【0045】

したがって、式（２）に示すように、サセプター１００の中央部１１０の第１の厚みＡ１と、外周部１２０の第２の厚みＢ１とを設定する。そして、後述するように、炭素基材の電気抵抗率の測定値に応じて、中央部１１０の第１の厚みＡ１を変えるのである。

【0046】

表１は、電気抵抗率ρ等を例示する表である。表１の第１列は、炭素基材ＢＭ１の電気抵抗率ρ（μΩ・ｍ）である。表１の第２列は、中央部１１０の第１の厚みＡ１と外周部１２０の第２の厚みＢ１との比Ｔ１である。表１の第３列は、第２列の比Ｔ１を電気抵抗率ρの平方根で割った比Ｔ２である。表１の第４列は、第３列の比Ｔ２を式（２）の定数ｋで割った値である。表１では、定数ｋを、０．１２５４（μΩ・ｍ）^-1/2とした。また、第２の厚みＢ１は、一定の厚みである。それに対して、第１の厚みＡ１を変化させる。

【0047】

表１に示すように、炭素基材ＢＭ１の電気抵抗率が高いほど、炭素基材ＢＭ１の中央部１１０の第１の厚みＡ１が厚い。そのため、炭素材料の電気抵抗率にばらつきが生じたとしても、サセプター１００の温度分布は、ロット間でほとんどばらつかない。炭素材料の電気抵抗率のばらつきについては、中央部１１０の第１の厚みＡ１を調整することにより吸収しているからである。

【0048】

ここで、表１の第４列のＴ３は、式（２）をｋ・ρ^1/2 で割った値である。表１では、第４列におけるＴ３（＝Ａ１／（Ｂ１・ｋ・ρ^1/2 ））は、０．９５以上１．０５以下である。そのため、定数ｋが０．１２５４（μΩ・ｍ）^-1/2のときには、もちろん、式（２）を満たす。

【0049】

なお、定数ｋについては、適宜選択してよい。定数ｋについては、０．１０（μΩ・ｍ）^-1/2以上０．１５（μΩ・ｍ）^-1/2以下の範囲内で選択すれば、式（２）が成り立つ場合がある。好ましくは、０．１１（μΩ・ｍ）^-1/2以上０．１４（μΩ・ｍ）^-1/2以下の範囲内である。より好ましくは、０．１２（μΩ・ｍ）^-1/2以上０．１３（μΩ・ｍ）^-1/2以下の範囲内である。

【0050】

【表1】

【0051】

５．製造されたサセプター
このように、本実施形態では、サセプター１００の材料である炭素材料の電気抵抗率に応じて、サセプター１００を加工する。そのため、ロットの異なるサセプター１００を用いて半導体層を成長させた場合であっても、サセプター１００の温度分布は、狙った温度分布とほとんど異ならない。そのため、半導体層にばらつきが生じにくい。

【0052】

ここで仮に、３個の炭素材料Ｃ１、Ｃ２、Ｃ３からサセプター１００を製造したとする。そして、電気抵抗率の低いものから順に、炭素材料Ｃ１、炭素材料Ｃ２、炭素材料Ｃ３であったとする。その場合には、炭素材料Ｃ１、Ｃ２、Ｃ３から製造されたサセプター１００の中央部１１０の第１の厚みＡ１は、それぞれ異なっている。

【0053】

炭素材料Ｃ１、Ｃ２、Ｃ３から製造されたサセプター１００のうち、炭素材料Ｃ１から製造されたサセプター１００の中央部１１０の第１の厚みＡ１が最も薄い。つまり、炭素材料Ｃ１から製造されたサセプター１００の中央部１１０の第１の厚みＡ１は、その他の炭素材料Ｃ２、Ｃ３から製造されたサセプター１００の中央部１１０の第１の厚みＡ１よりも薄い。その次に厚みの薄いものは、炭素材料Ｃ２から製造されたサセプター１００の中央部１１０の第１の厚みＡ１である。そして、炭素材料Ｃ３から製造されたサセプター１００の中央部１１０の第１の厚みＡ１が最も厚い。このように、炭素基材の電気抵抗率が高いものほど、サセプター１００の中央部１１０の第１の厚みＡ１が厚い。

【0054】

そして、多数のサセプター１００がある場合には、それぞれのサセプター１００の電気抵抗率と、それぞれのサセプター１００の中央部１１０の第１の厚みＡ１と、は相関がある。すなわち、炭素材料の電気抵抗率の高いものほど、サセプター１００の中央部１１０の第１の厚みＡ１が厚い。

【0055】

６．サセプターの製造方法
６−１．炭素素材作製工程
炭素系材料に結着材を混入する。そして、その炭素系材料を直方体形状に成形して焼結する。そして、この焼結体を切り出す。これにより、図６に示すように、板状の炭素材料２００が作成される。

【0056】

６−２．電気抵抗率測定工程
この板状の炭素材料２００は、厚みＢ１を有している。そして、その炭素材料２００の電気抵抗率を測定する。この電気抵抗率の測定にあたっては、ＪＩＳ Ｒ ７２２２：１９９７（黒鉛素材の物理特性測定方法）を用いる。

【0057】

６−３．炭素基材加工工程
次に、測定された板状の炭素材料２００の電気抵抗率に基づいて、その板状の炭素材料２００を円板形状に加工する。そして、第１の厚みＡ１の中央部１１０と、第２の厚みＢ１の外周部１２０と、を有する炭素基材ＢＭ１を作製する。ここで、炭素材料２００の電気抵抗率が高いほど、炭素基材ＢＭ１の中央部１１０の第１の厚みＡ１を厚く加工する。炭素材料２００の電気抵抗率が低いほど、炭素基材ＢＭ１の中央部１１０の第１の厚みＡ１を薄く加工する。つまり、式（２）を満たすように、板状の炭素材料２００を削る。また、式（２）に加えて、式（３）を満たすようにするとなおよい。

【0058】

なお、サセプター取付け部２０に固定される箇所、例えば、サセプター取付け部２０に嵌め込むための溝を形成する。もちろん、その他の接続構造を設けてもよい。これにより、炭素基材ＢＭ１が製造される。

【0059】

６−４．コーティング工程
次に、プラズマＣＶＤ法等を用いて、炭素基材ＢＭ１をＳｉＣでコーティングする。以上により、サセプター１００が製造される。

【0060】

７．変形例
７−１．半導体素子
本実施形態では、III 族窒化物半導体発光素子を製造するために気相成長装置１を用いた。しかし、もちろん、その他の半導体素子を製造するために用いることができる。例えば、III 族窒化物系以外の半導体層を有する発光素子である。また、ＨＥＭＴ等の半導体素子であってもよい。

【0061】

７−２．基板載置部の数
本実施形態では、図２に示すように、サセプター１００は、５個の基板載置部１５０を有することとした。しかし、例えば、１個の基板載置部１５０を有するサセプターを用いてもよい。また、６個の基板載置部１５０を有するサセプターを用いてもよい。このように、基板載置部１５０の数は、いくつであってもよい。

【0062】

７−３．気相成長方法
本実施形態では、気相成長装置１は、ＭＯＣＶＤ法により半導体層を成長基板上に堆積させるものであるとした。しかし、ＨＶＰＥ法等、その他の気相成長法を用いることとしてもよい。

【0063】

７−４．組み合わせ
また、上記の変形例のそれぞれを自由に組み合わせてもよい。

【0064】

８．本実施形態のまとめ
以上詳細に説明したように、本実施形態のサセプター１００では、第１面側に発生する渦電流と第２面側に発生する渦電流とが好適に作用しあうように、中央部１１０の厚みＡ１と外周部１２０の厚みＢ１とを決定した。そのため、半導体成長時には、サセプター１００の温度分布は好適である。よって、このサセプターを用いて製造された半導体素子の歩留まりはよい。

【0065】

なお、本実施の形態は単なる例示にすぎず、本明細書の技術を何ら限定するものではない。したがって本明細書の技術は当然に、その要旨を逸脱しない範囲内で種々の改良、変形が可能である。例えば、有機金属気相成長法（ＭＯＣＶＤ法）に限らない。ＨＶＰＥ法等、その他の結晶成長方法を用いてもよい。

【符号の説明】

【0066】

１…気相成長装置
１００…サセプター
１１０…中央部
１２０…外周部
ＢＭ１…炭素基材

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】