專利名稱：：化學氣相沉積的碳化硅制品的制作方法
技術領域：
：本發明涉及化學氣相沉積的碳化硅制品。更特別的是，本發明涉及具有改良的強度及尺寸公差(dimensionaltolerance)的化學氣相沉積的碳化硅制品。
背景技術：
：在陶瓷工業中，已知有多種類型的碳化硅。每種類型是由其制法來分類。每一種方法會提供具有一或更多種不l司的物理或結構性質的碳化硅。不同炎型的碳化硅的例子包含化學氣相沉積的碳化硅、反應粘接的碳化礎、燒結碳化硅、熱壓碳化硅、以及發泡碳化硅。盡管不同類型的碳化硅會有一種或更多種重疊的性質，然而它們是不同的，而且容易使用X光繞射分析與化學分析來區別。各種碳化硅的應用常常取決于它們的不同物理及結構性質。化學氣相沉積的碳化硅(CVD-SiC)有一組性質使得它髙度適合用于特殊的材料應用。CVD-SiC有高度的熱傳導性、化學及氧化穩定性、熱穩定性、硬度、抗刮傷性、高電阻、以及理想的稠密度。CVD-SiC高度適用的應用例子包含用于半導體加工的晶舟(waferboat)、用于濕式清洗臺清洗(wetbenchcleaning)的晶圓載具、用于半導體處理室(semiconductofprocessingchamber)、光學望遠鏡結構、光學平臺以及端點操控器(endeffector)以在裝卸半導體晶圓于半導體爐管(semi-conductorfurnace)時用來夾住半導體晶圓的器具。例如，半導體晶圓的加工涉及嚴苛的條件，例如暴露于腐蝕環境，例如腐蝕性化合物，例如氟化氫(HF)、高溫以及快速的熱循環。因此，爐管器具與晶舟需要經得起此類的嚴苛條件。用于加工半導體晶圓的方法之一涉及快速熱處理法(RTP)。此類方法是在快速熱退火裝置(RTA)中進行。RTA是以大約數秒的時段由室溫到400。C至1400。C的溫度來處理半導體晶圓。像這樣嚴苛的條件常常導致裂紋及裂縫形成于器具及晶舟，以及材料由表面剝落至器具與晶舟。損壞的器具及晶舟需要更換，而且由表面剝落的材料會污染晶岡時造成損失以及費用的增加。半導體工業已知CVD-SiC能經得起與半導體加工有關的嚴苛條件，而且是構造器具及晶舟的優異材料。在CVD-SiC之前，石英以及后來的燒結碳化硅是作為器具及晶舟的材料。然而，這兩種材料大體不足以忍受嚴苛的加工條件而且經常必須加以更換。此外，用于晶圓制造的材料有熱不兼容性(thermalincompatibility)會導致晶圓損傷而產牛損失以及額外的制造費用。盡管cvD-sic在特殊的應用中有許多高度合乎需要的性質，然向'這些性質屮有一些會使得材料難以制成制品。例如，它的硬度使得CVD-SiC難以機械加丁.。CVD-SiC呈現實質上難以制造形狀太復雜以及實際由單一、單項、沉積片體或塊體制成有龐大體積的制品。CVD-SiC的高密度(亦即，理論密度)可提供最低至無的孔隙率(porosity)?？紫堵士纱龠M部件與有其它類型之碳化硅(例如，燒結碳化硅)的粘著劑粘接。已有人提出數種技術可粘合有不同類型之碳化硅的部件。其中包括.南接粘接(difectbonding)、共同致密化(codcnsification)夾層與坯體(greenbody)、熱壓(hotpressing)適當的碳化硅粉末、用聚合前體粘接、硬悍(brazing)及反應金屬粘接(reactivemetalbonding)、加壓燃燒反應，使用及不使用膠帶和微波焊接(micfowavejoitiing)的反應。這些技術由于有一或更多缺點而在半導體應用上的實用性是限制的，例如使用會污染爐管環境的填充材料、接頭無法忍受高工作溫度、以及在焊接加工(joiningprocessing)期間需要極高溫或壓力。核發給Goela等人的美國專利5,683,028揭示一種用來固定在兩個CVD-SiC部件之間的陽/陰接頭的化學方法。該專利揭示一種由4支中-塊CVD-SiC櫸體構成的晶舟。毎支棒體有兩個陽性接頭構件，它們滑入各個端板(endplate)的陰性接口以形成單一制品。接頭是用固態玻璃膠(solid-statesiliconseaant)固定。接頭涂上呈粉末狀的硅后加熱直到熔化。然后，冷卻使其凝固以使該部件固定在一起。可用CVD-SiC涂層來進一步固定該接頭。盡管揭示于美國專利5,683,028的制品是'種在許多已知晶舟的基礎上的改良制品，然而此類制品在制造時在接頭處需要緊密的尺寸公差。此類尺寸公差通常必須有±0.01毫米至0.05毫米的精密度。公差要求越精密，則機械加工、安裝及處理以使部件就位的誤差余地就越小。此類制品的組裝采用不同類型的固定裝置，該固定裝置使制品的不同部件對齊。不過，在對齊過程中，部件之間通常會有一些移動。這些移動可能會導致該部件在接頭處有些不對齊，從而會使公差范圍增加而超出土0.01至0.05毫米。這常常會在接頭處產生缺陷，例如間隙。此類間隙會降低接頭的強度，而且導致部件(例如，軌道)相對其連結的端板發生稍微移動，造成晶舟有點傾斜或使端板不在正中。這會增加端板之間真位置(TP)的幅度，從而導致接頭不對齊而使得晶舟實質上毫無用處。在嚴苛條件下使用該制品常會形成裂縫及裂口。增加TP會影響制品在半導體晶圓加工時的定位。例如，垂肓式晶舟(verticalwafboat)系經配置成使得一端板在爐管中是擱在基架(pedestal)上。為了達成可接受的晶圓加工，晶舟相對于基架不能偏斜超過數毫米。TP值通常會超過3毫米；然而，曾找到3毫米或更小的TP值，不過要達到是很罕見而且沒有一致性。TP的理想值為0。在晶圓加工之前及期間，間隙也可提供用以收集污染物質的部位。在品圓加工之前和之后，清洗制程常常無法適當地移除此類污染物質因而污染及損傷半導體晶圓。在接頭之間涂上粘著劑以及任何加熱過程(例如，上述專利)期間，也會影響尺寸公差。再次，把制品的部件連結在一起的接頭的強度也可能變弱而導致在使用時形成裂紋及裂縫。CVD-SiC通常比其它類型的碳化硅硬些。因此，機械加工CVD-SiC的部件會比機械加工其它類型的更難。需要更多時間及費用才能在由CVD-SiC制成的接頭處達成想要的緊密公差。因此，亟須一種改良的化學氣相沉積的碳化硅制品及供連結制品部件方法。
發明內容在一方而中，提供一種制品，它包含至少兩個用燒結陶瓷連結在一起的化學氣相沉積的碳化硅部件。在另一方面中，提供'種制品，它包含多支棒體，所述多支棒體的相對端均用燒結陶瓷連結至各白的端板，所述多支棒體與所述端板均為化學氣桕沉積的碳化硅。在另一方面中，提供一種制品，它包含多支棒體，所述多支棒體的各自端之一端是用燒結陶瓷接頭(sinteredceramicjoint)連結至背板的基部，所述多支棒體的另一端都用燒結陶瓷接頭連結至支撐軌道，所述多支棒體、該背板以及該支撐軌道均為化學氣相沉積的碳化硅。在另一方面中，提供一種方法，其系包含提供包含一種或更多種陶瓷的膏狀物(paste)、溶膠(sol)或漿料；施加包含該一種或更多種陶瓷之該膏狀物、溶膠或漿料至兩個化學氣相沉積之碳化硅部件以連結所述部件；干燥該膏狀物、溶膠或漿料以形成環繞該兩個化學氣相沉積之碳化硅部件且包含該一種或更多種陶瓷的干組合物；以及，燒結環繞該兩個化學氣相沉積之碳化硅部件且包含該一種或更多種陶瓷的該干組合物以形成燒結陶瓷接頭。在另一方面中，至少該化學氣相沉積之碳化硅制品的燒結陶瓷涂有化學氣相沉積之碳化硅。具有用燒結陶瓷連結在一起的部件的化學氣相沉積之碳化硅制品在其組裝期間可保持緊密的公差而且可防止或減少在接頭形成間隙。陶瓷系以漿料方式施加于接頭而且形成環繞接頭部件而防止間隙形成的密封。這可防止或減少半導體晶圓在加工期間的顆粒污染，降低清洗制品的困難度，以及增加接頭的強度從而減少裂紋及裂縫的形成。另外，與許多已知由碳化硅構成的制品相反，本發明可減少制品的TP，至少在它們最關鍵對準位置。因此，不必把配對的部件機械加工成有緊密的公差。圖1系具有軌道用燒結陶瓷固定于端板的化學氣相沉積之碳化硅晶舟的透視圖2系化學氣相沉積之碳化硅晶舟的端板與由燒結陶瓷固定于該端板的軌道的示意圖，其顯示軌道的牙齒與凹槽；圖3顯示具有圓角半徑之接頭的前視圖4顯示開口接頭(opetijoint)及插入端板的接口的矩形棒體；圖5顯示開口接頭及在基部有溝隙(fissute)的棒體與在它的每個側面上都有3個表面的端板；圖6顯示另一種開口接頭及有楔形溝隙(wedgefissure)的棒體與在它的每個側面上都有3個表面的端板；圖7為封閉接頭(closedjoint)的橫截面圖，其顯示陶瓷粘合劑(ceramicbinder)以及CVD-SiC涂層；圖8為顯示另一種封閉接頭的具體實施例以及陶瓷粘合劑在接頭中的位置的前視圖；以及，圖9為用于夾住數個半導體晶圓的提升器(lifter)的透視圖。具體實施例方式在本專利說明書中，除非另有說明，下列縮寫字有以下的意思°C=攝氏度數；mm二毫米；cm二公分；2.54公分=1英吋；slpm=標準公升/分鐘；托耳=在0t維持1毫米水銀所需要壓力；l毫米水銀=0.00132大氣壓(atm);1大氣壓=1.01325x106達因/平方公分；pm-微米；ppb=十億分率；CVD-化學氣相沉積；SiC=碳化硅；RMS-均方根；OD二外徑；以及，TP=真位置。術語"真位置"的定義為一個特征的一點、線或面(通常為中心點)相對-f一參考基準特征的理想(正確)位置。術語"單石"系指理論密度至少有98%的單件固體材料。術語"接頭"系指為至少兩個末端、表面或邊緣桕連接的區域。術語"連結"系指使多個部件合為一體。所有數值范圍均為包含在內的且可依任一順序結合，除非在邏輯上只能累加至百分之ioo的數值范圍。制品包含至少兩個用燒結陶瓷連結在一起的CVD-SiC部件。對于由碳化硅泡含CVD-SiC)制成的制品，形成于CVD-SiC部件、燒結陶瓷之間的接頭可提供比許多已知接頭更強的接頭。此類接頭能經得起半導體晶圓加工的嚴苛條件，而且有3毫米或更小的TP。另外，CVD-SiC及燒結陶瓷接頭使得可以增加之尺寸公差來組裝制品而在接頭中不會形成間隙，從而可減少制品在嚴苛的半導體加工條件下損傷的可能性。合適的CVD-SiC包含任一本技藝所已知的CVD-SiC。此類CVD-SiC通常是金屬雜質總含量為50ppb(或例如30ppb，或例如10ppb)的高純度CVD-SiC。此類CVD-SiC的材料包含(但不受限于)卩-結晶CVD-SiC、ot-CVD-SiC、以及具有a及卩-CVDSiC之混合物的CVD-SiC。這包含(伹不受限于)立方P-CVD-SiC、以及有立方及六方晶體結構的p-CVD-SiC。該CVD-SiC可由本技藝所已知以及揭示于文獻的任一合適方法制成。該7CVD-SiC通常是形成為一單石部件。此類CVD-SiC可具有至少90%的理論密度。--般用來制成制品之部件的CVD-SiC為立方p-結晶SiC。在美國專利第5,374,412號與第5,354,580號中有揭示用來制成立方卩-結晶CVD-SiC的方法例子。氣態反應物在CVD爐管中沉積于基板(例如，心軸)上以形成單石立方P-結晶CVD-SiC部件。此類方法提供立方p-結晶CVD-SiC，如X光繞射分析所顯示的，其系純立方卩-結晶CVD-SiC。在該立方卩-結晶CVD-SiC的X光繞射光譜上觀察不到六方晶體結構。該立方p-結晶CVD-SiC有至少98%的理論密度。理論密度通常是在98%至99%之間?？蓹C械加工所述CVD-SiC部件以提供想要的形狀及粗糙度?？墒褂靡阎獧C械加工法。此類方法已為本技藝所已知而且可由文獻獲悉。與已知方法相比，由于以連結CVD-SiC部件與燒結陶瓷材料在一起來制成的制品允許較高的尺寸公差，所以實行較少的機械加工即可匹配連結部件。這是高度合乎需要的，因為CVD-SiC為硬且難以精密加工的材料。通常至少要機械加工部件中構成接頭的部份。接頭部份表面的凹凸面以及任何隆起都涂上燒結陶瓷。此外，凹凸面及隆起會增加表面積而進一步加強接頭。平均表面粗糙度R,是在0.2微米至5微米之間。R^可在2微米至50微米之間?？墒褂萌我挥糜跍y量表面粗糙度的方法。有一合適的方法為自協方差函數(autocovariancefunction)。關于應用自協方差函數來測定表面形貌(surfacet叩ography)的說明，請參考Kiely等人的""j^潘薪^顯徵籍著眾承潔舒教(^2"a/3"./7ca".。/7o/7b/jo^ra/7/;/.cS加cf"re6/4ca加/."《/VoZeA/y"osco/""請.空辨學JI發術廣^/萬"our力a/o/"Vaccu/J75We/7cerecA/7o/og/W，第15巻，第4號，1997年7/8月，第1483-1493頁)。在StandardASMEB46.1-2002的表新織潘f差尿教避度，淤度J薪沒^^"^acef^fure^"Ace/gou^A/7"s，『aW/esa/c/丄ar"(美國機械工程師協會，2003年)中有進一步提供粗糙度參數的說明以及測定所述參數的方法。通常是用原子力光譜儀(AFM)或光學輪廓儀(opticalprofilometei:)來測定表面特征的定向性表面形貌。所述方法可用來連結兩個或更多個有不同大小及形狀的CVD-SiC制品。此類形狀包含(伹不受限于)柱狀、棒狀、圓柱狀、板狀、片狀、薄膜狀、方棒狀、平板狀、錐形、截頂錐形(fmstaconicalshaped)、金字塔形、以及長斜方形(rhomboidshaped)。不只可在形狀相同的部件之間進行連結，也可在形狀不同的部件之間進行?？捎脕硇纬芍破分宇^的陶瓷材料包含使得想要接頭強度及尺寸公差成為有可能的陶瓷。此類陶瓷材料包含(但不受限于)碳化硅、氮化硅、各種氧化物以及所述各種氧化物的混合物，這包含所述各種氧化物與碳化硅的混合物。此類氧化物包含(但不受限于)鋁、鎳、鑭、鋇、鋅、鋰、鈷、鎘、鈰、鉻、銻、鐵、釔、鉅、鎢、鍶、鈣、鉍、錫、錳、鎂、鋯、鈦、鉛、鈮、以及硅的氧化物。其它合適的陶瓷包含(但不受限于)原礦材料(rawmineralmaterial)。此類原礦材料包含(但不受限于)葉巖(shale)、粗陶(stoneware)、黏土(clay)、鐵磯土(bauxite)、藍晶石(kyanite)、膨潤土(bentonite)、高嶺土(kaolin)、葉臘石(pyrophilite)、滑石、長石(feldspar)、霞石正長巖(nephelinesyenite)、硅灰石(wollastonite)、鋰輝石(spodumene)、燧石(石英)、鋯石(zkcon)、鋯酸鹽(2irconate)、以及堇青石(coniedte)?？墒褂盟鲈V材料的混合物。所述原礦可與陶瓷氧化物、氮化硅及碳化硅中之一種或更多種混合。所述陶瓷可以膏狀物、溶膠或漿料的形式施加于接頭?？墒褂靡阎母酄钗?、溶膠及漿料以及制成彼等的已知方法。所包含的所述陶瓷為已知用量。所述陶瓷的含量通常為組合物的20重量％至80重量％。除了一種或更多種陶瓷以外，膏狀物、溶膠及漿料包含一種或更多種組份的混合物，例如粘合劑、媒劑(vehicle)、可塑劑(plasticizer)、分散劑(dispersant)、燒結助劑(sinteringaid)以及各種本技藝所已知的加工助劑。各種組份的含量為已知而且會隨著它是否為膏狀物、溶膠或漿料而有所不同。熟諳此藝者是熟知這些數量的。粘合劑通常為有機。此類有機粘合劑包含(但不受限于)臘、熱固性樹脂、樹膠(gum)、聚乙烯醇(polyvinylalcohol)、聚醋酸乙烯酯(polyvinylacetate)、纖維素、聚二甲基硅烷(polycarbosilane)、聚乙二醇(polyethyleneglycol)、熱塑性樹脂、以及彼等之混合物。此類粘合劑通常為下列各物中之—種或更多種甲基纖維素、聚醋酸乙烯酯、丙烯酸系樹脂(acrylicresiti)、及糊精(dextrin)。粘合劑的含量可在0.5重量％至50重量％之間。分散劑是用來散布及懸浮所述陶瓷材料。此類分散劑包含(但不受限于)聚丙烯酸(polyacrylicacid)、丙烯酸/馬來酸共聚物(acrylic/maleicacidcopolymer)、十二烷基硫酸鹽(laui:ylsulfate)、十二烷基苯磺酸鹽(dodecylbenzenesulfonate)、焦磷酸鹽(pyrophosphate)、以及水溶性鹽類(例如，銨鹽與堿金屬鹽)。分散劑的含量通常是在0.5重量％至10重量％之間?？伤軇┌芗八蝗艿目伤軇?。此類可塑劑包含(但不受限于)水、乙二醇、聚乙二醇、甘油、鄰苯二甲酸二丁酯(dibutylphthalate)、鄰苯二甲酸二甲酯(dimethylphthalate)、以及彼等之混合物?？伤軇┑暮客ǔＪ窃?重量％至15重量％之間。燒結助劑通常包含許多用作粘合劑的有機化合物以及其它已知的有機燒結助劑。其它的燒結助劑包含(但不受限于)無機化合物，例如碳化硼、氮化鎂(Mg3N2)、氮化鋁(A1N)、以及各種氧化物，例如氧化鎂(MgO)、氧化鈰(Ce02)、氧化鋯(ZrO》、氧化鉍(BeO)、氧化釔(￥203)、以及氧化鑭(La203)。燒結助劑的含量通常是在.5重量％至10重量％之間。媒劑包含水、有機溶劑以及彼等之混合物。此類有機溶劑包含(但不受限于)二甲基甲醯胺(dimethylformamide)、甲氧乙醇(methoxyethanol)、醋酸、醇類、以及二醇類。所述媒劑通常為水性。所述組合物添加足量的媒劑以使彼等有想要的體積及粘性。可用已知裝置來混合所述組份?？稍谑覝赝瓿伤鼋M份的混合或加熱至充分的溫度以使混合物中的組份均勻地分散且使各種組份更容易混合。所述陶瓷材料的使用形式為粉末或顆粒而且可具有任何能形成均勻或勻質之分散的粒徑。粒徑是吾等所已知的。粒徑的范圍通常是在0.05微米至1000微米之間，或例如在IO微米至500微米之間，或例如在25微米至250微米之間。與上述的其它組份一樣，許多粒子是市上有售的或可用揭示于文獻的方法來制成?？捎帽炯妓囈阎娜我贿m當方法涂上該膏狀物、溶膠或漿料。通常是把彼等涂布于在構成接頭的部件之間的空間以及覆蓋所述部件的接頭部份?？捎萌魏魏线m的工具來施用該陶瓷，例如刷子或壓舌板(spamla)。施加該陶瓷使得可形成平滑的表面而在部件之間的空間中沒有任何間隙而且覆蓋任何突出部份。額外的陶瓷材料可涂布并抹平任何間隙。此類間隙會產生接頭的弱點而導致制品的部件在處理及使用時不對齊。兩個或更多個CVD-SiC部件可用陶瓷膏狀物、溶膠或漿料連結。接頭不相匹配的部份都會涂上陶瓷材料。因此，與需要緊密公差的已知制品相反，所述部件不需要相互接觸。因此，不需要緊密的尺寸公差。在涂上陶瓷后，在室溫干燥以形成干組合物。然后，用砂紙磨成平滑的轉折面。可用任何已知方法來完成砂磨?？墒褂靡阎燃壍纳凹埢蛉魏坞妱由澳スぞ??？墒褂酶采喜煌６?grit)的金剛石車刀(diamondtool)。已知的治具在施加陶瓷時可用來保持及對齊兩個或更多個部件。所述部件系經保持及對齊成使得在燒結接頭后最關鍵對準的TP保持在3毫米或更小，亦即大于0。最關鍵對準的TP通常是在1.5毫米至2毫米之間，尺寸公差則在+/-0.5至1毫米之間。至于垂直式晶舟，最關鍵對準是上端板及軌道至下端板的TP。至于其它的制品(例如，濕式清洗臺晶圓載具或提升器)，關鍵尺寸為棒體與背板的垂直度以及棒體的相互平行度。可用任何已知的方法來測量制品的TP。此類方法包含(但不受限于)坐標測量機(CMM)、FaroAtm頂儀器(售自法如科技公司)、雷射追蹤掃描儀(lasertracker)、或其它已知的三維測量技術。町用本技藝已知的任一適當方法來完成燒結?？墒褂靡阎姆椒?。一般而自'，在施加陶瓷于接頭后，仍固定于治具的制品是放在燒結爐管中。爐管會加熱到1500t至2100'C的溫度。燒結的完成時間為30分鐘至24小時。燒結可驅散包含陶瓷之膏狀物、溶膠或漿料的任何水分而且碳化任何有機粘合劑以及其它有機材料以凝固接頭。其它可用于形成接頭的燒結方法之例子包含(但不受限于)揭示于美國專利第4,351,787號、美國專利第6,065,615號(核發給Dam等人，標題為「"滲^淤眾溺^潛君荼米祭遠a疑眾扭」(Sinteringofnanocrystallineasiliconcarbidebydopingwithboroncarbide),材料科學公報(Bull.Mater.Sci.)，第25巻，第3號，2002年6月，第181-189頁)、以及Zhou等人的「^裙i賓必激薪浙激致密化之淤必^游'辨傳導絲」(ThermalConductivityofsiliconcafbidedensifiedwithrare-earthoxideadditives)(歐洲陶瓷協會學報24(2004)265-270)的方法。與許多由CVD-SiC或本技藝所已知之其它類型SiC制成的已知SiC接頭相比，粘合兩個或更多CVD-SiC部件的燒結陶瓷接頭有改良的強度及穩定性。與許多已知制品的TP相比，制品的TP保持在更加狹窄的可接受范圍內。因此，可減少大的對準誤差的可能性。這可防止在接頭中形成會使接頭變弱的間隙，而且可減少在以嚴苛條件處理及使用時損傷制品的可能性。此外，由于TP范圍保持在3毫米或更小，可避免在制造期間精確地維持+/-0.01至0.05毫米之尺寸公差的困難。11視需要，至少可在接頭上沉積一層CVD-SiC，不過整個制品也可覆蓋一層CVD-SiC。涂層的厚度范圍可在0.5毫米至3毫米之間。該CVD-SiC涂層的厚度范圍通常是在1毫米至2毫米之間?？捎帽炯妓囈阎糜诔练eCVD-SiC的任一適當方法來施加該CVD-SiC涂層。在美國專利第5,354,580號與第5,374,412號中有揭示此類方法的例子。在施加CVD-SiC涂層后，細微機械加工(minormachining)可用來抹平及去除制品表面上的任何不想要粗糙部份。該細微機械加工不會顯著改變制品的TP。可能需要擺正制品的細微修正以提供想要的TP?？捎盟龇椒ㄖ瞥傻闹破奉愋桶?但不受限于)晶舟、用于濕式清洗臺清洗的晶圓載具、用于半導體處理室、光學望遠鏡結構、光學平臺以及裝卸時用來夾住晶圓之端點操控器的器具。第1、2及3圖顯示晶舟的一個具體實施例，其系由數個單石CVD-SiC部件構成用來夾住多個半導體晶圓供半導體晶圓加工用。晶舟ioo包含多支棒體112，彼等系插入在端板H4旁邊的接口。棒體112均用燒結陶瓷接頭116固定于端板114。圖標于第l、2及3圖的燒結陶瓷接頭116均為封閉接頭。所述端板包含位在他們中央的孔洞118、120用來在半導體晶圓加工期間讓氣體通過。燒結陶瓷接頭116在端板與棒體接合處形成凹形圓角半徑r。圓角半徑r有3個表面122。燒結陶瓷接頭U6有2毫米的CVD-SiC涂層。棒體112包含多個牙齒124以及與牙齒124交錯之用于夾持半導體晶圓的凹槽126。圖1、2及3揭示晶舟之一種具體實施例。晶舟不受限于揭示于附圖的具體實施例。牙齒及凹槽的數目與尺寸可改變。已知的機械加工技術可用來改變牙齒及凹槽的數目與尺寸。此外，孔洞是視需要的，而且棒體的數目可在2支至4支之間。晶舟可具有在端板與棒體接合處不形成圓角半徑的接頭。圖4顯示晶舟中之開口接頭的具體實施例。開口接頭200包含有4個表面204(附圖只顯示兩面)的矩形棒體202。棒體202插入端板208的接口206使得其不會與接口的3個側面210接觸。棒體在接口內的部份有0.05微米至0.5微米的Ra。當接頭完成時，用燒結陶瓷材料(未圖標)密封開口接頭200。該接頭可涂上一層CVD-SiC以進一步提供強度及耐久性于該接頭。圖5顯示晶舟之另一種開口接頭的具體實施例。開口接頭300包含有4個表面304(附圖只顯示兩面)的矩形棒體302。矩形棒體302有基部306?；?06包含兩個在基部之相對側的凹形溝隙(concavefissure)308。凹形溝隙308系沿著基部長度延伸且與矩形棒體的長度垂直。溝隙308各在矩形棒體之基部306的底部的平面309結尾。該矩形棒體系插入端板312旁邊的接口310。矩形棒體302系插入該接口而使其不會碰到接口310的3個側面314。這3個側面314各有3個鄰接的表面316。所述凹形溝隙以及接口側面的3個表面可增加接頭的表面積，從而在接口填滿燒結陶瓷材料以形成完成的封閉接頭后可增加接頭的強度。假想線318系圖標開口接頭300中填入陶瓷材料的地方。視需要，矩形棒體在接頭內的部份與接口的側面可具有0.05微米至0.5微米的表面粗糙度Ra。圖6顯示晶舟之另一種開口接頭的具體實施例。開口接頭400包含有4個表而404的矩形棒體402。矩形棒體402的基部406包含兩個在矩形棒體402之相對側上的楔形溝隙408。各楔形溝隙408延伸成有基部406的長度而且與矩形棒體402的長度垂直。各楔形溝隙包含兩個對立的表面，即上表面410與下表面412。各表面是在楔形溝隙的開口對面的共同交界414處連結。下表面412各在基部406之底部側面的表面416結尾。該矩形棒體系插入端板420的接口418而使其不會與端板之接口的3個側面422接觸。側面422各有3個鄰接的表面424。該開口接頭會填滿陶瓷材料的膏狀物、溶膠或漿料，且予以干燥并燒結以固定所述接頭組件。所述楔形溝隙以及界定接口之側面的表面可增加要涂上陶瓷材料以增加接頭強度的表面積。視需要，可把構成接頭的部份機械加工成有0.05微米至0.5微米的粗糙度，這可進一步加強接頭。該接頭可涂上一層CVD-SiC。圖7為封閉接頭的橫截面圖。封閉接頭500包含有楔形溝隙504的圓形棒體502，該楔形溝隙504有3個表面上表面506、下表面508以及在上、下表面會合處的側表面510，該楔形溝隙系圍住該棒體。該楔形溝隙使棒體的主要部份與基部512隔開。圓形棒體502系插入在端板514旁邊的接口。該棒體不會與接口的側面接觸。該接口是用它的3個側面516(第7標出其中兩個)來界定。所述側面各有3個鄰接的表面518。在棒體與接口側面之間的空間會填滿燒結陶瓷520。整個接頭以及棒體和端板都涂上一層CVD-SiC322。在端板與棒體接合處形成圓角半徑r。視需要，可將棒體在接頭內的部份與接口的側面機械加工成可提供0.05微米至0.5微米的粗糙度Ra。圖8顯示封閉接頭的另一種具體實施例。在如第9圖所示的濕式清洗臺載具或提升器中可發現此一類型的接頭。封閉接頭600包含扁平棒體602，其系包含在扁平棒體602基部606附近的接口604以及兩個在扁平棒體602基部606的矩形溝隙608。扁平棒體602系插入背板610的背板接口，向'該背板接口與接口604及矩形溝隙608都填滿燒結陶瓷612。視需要，"]'使所述構成接頭的部件變粗糙成有想要的表面粗糙度Ra，且涂上---層CVD-SiC。圖9系顯示在半導體晶圓加工期間用于支撐半導體晶圓的濕式清洗臺載具或提升器700。背板702包含在背板702上端的定位孔(toolinghole)704與706，以用來安裝該提升器于在晶圓加工期間移動該提升器進出化學溶液的機構上。棒體708、710的一端用如第8圖所示之燒結陶瓷接頭連結至背板702的基部。棒體70S、710都包含多個交錯的牙齒712與用于支撐半導體晶圓(未圖標)的間隙714。所述棒體是用與棒體長度垂直的支撐軌道716固定于在背板對面的多個端。該軌道是用陶瓷接頭連結至所述棒體。盡管已用典型的具體實施例來描述所述制品及接頭，所述制品及接頭部件都不受限于上述的形狀，而希望可包含具有不同幾何之部件的制品。例如，端板不只可為橢圓形，也可為多邊形，例如矩形及三角形。棒體不只可具有2個或4個表面或呈圓形，也可具有2個或3個或更多個表面。棒體通常為多邊形。此外，棒體的基部表面與端板界定接口的側面希望可包含在填充燒結陶瓷材料時能增加表面積以及進一步固定接頭的任何隆起。如在描述圖1至7提及晶舟的最關鍵對準問題是端板彼此之間的TP。至于提升器，如在描述第8及9圖時提及的，關鍵尺寸為棒體與背板的垂直度以及棒體的相互平行度。該TP通常為2毫米或更小，而尺寸公差為+/-0.5至1毫米。例如，當晶舟為垂直式晶舟時，使用FaroArm頂儀器來測量上端板相對于由下端板所產生之中心線的位置可測定該TP。該儀器容許接觸晶舟的不同位置，而且是以空間的不動點(參考點)為準來算出所述不同位置的空間坐標。測量下板的OD與下板表面以測定貫穿下板中心點且與下板表面垂直的中心線。然后，測量上板的OD以及測定它相對于此一中心線的中心位置。然后，以上板偏離中心線的距離乘上2來算出該TP。水平式晶舟(horizontalboat)是用與垂直式晶舟相同的程序來測量。水平式14晶舟是以垂直位置安置，而使用FMoArmM儀器來測量上端板相對于由下端板所產生之中心線的位置可測定該TP。以下實施例進一步圖解說明本發明而不是想要限制本發明的范疇。實施例U比較)制備3種類型的接頭，以使用用來測試接頭強度的標準測試法來測試它們的強度。有兩種類型的接頭包含圓形CVD-SiC端板與用于插入各端板之側邊接口的對應矩形CVD-SiC棒體。第三種類型的接頭系由圓形燒結碳化硅端板與用于插入端板之側邊接口的對應矩形燒結碳化硅棒體構成。由已知CVD-SiC方法制成以及由羅門哈斯公司的先進材料部門(美國麻洲，Wobum市)取得CVD-SiC端板及棒體。藉由已知燒結方法，將硅浸入燒結碳化硅來制成所述燒結碳化硅端板及棒體。把CVD-SiC棒體插入CVD-SiC端板的接口以形成已知的陽陰型接頭來形成第一種類型的接頭。公差系經選定為能讓棒體與接口的側間隙(sidegap)落在0.01至0.05毫米的范圍內。此間隙適于毛細管作用而將熔解硅推入側間隙。硅粉末是用來粘合接頭的組件。該粉末系購自莊信萬豐GohnsonMthy)(Asar)。少量的硅粉末置于在端板底部的接口中并且將棒體插入接口。將所述組合件置于四箱成批生產(four-boxproductionrun)之中的一個沉積箱。已知治具把部件夾住一起。在氬氣環境中，樣本加熱到1360'C的溫度。藉由使甲基三氯硅垸(methyltrichlorosilane，MTS)、氫氣及氬的混合物通過沉積區使碳化硅沉積于接頭上。沉積參數列于以下的表l。碳化硅繼續沉積直到在接頭上形成2毫米的涂層。<table>tableseeoriginaldocumentpage15</column></row><table>在碳化硅的沉積完成后，提高沉積室的溫度至1485t以使硅熔解。使接頭保持于1485'C持續0.5小時。然后，讓沉積室冷卻并且由該室移出接頭。然后，以目視檢査所有接頭的裂縫。目視結果顯示接頭都沒有裂縫或裂紋。使用鑲220粒度金剛石之砂輪及工具來機械加工所述接頭以形成粗化至0.5微米RMS的接頭。用由75重量％碳化硅粉末、作為粘合劑的7重量％甲基纖維素以及18瑕:〖ft。/。水混合而成的漿料來制備第二組接頭。用粉漿澆鑄法(slipcasting)使漿料在石膏模具中成形，然后切割成形的漿料以得到端板及棒體的坯體。在棒體巧端板接口接合處施加黏著劑，該粘著劑是由與制備接頭部件相同的漿料制成。用已知治具完成接頭的組合。在組合期間，尺寸公差保持在0.01至0.05毫米之間。然后，在治具中的接頭置于燒結爐管且以1800'C燒60分鐘以得到燒結碳化硅接頭。在燒結完成后，讓爐管冷卻且移出接頭并檢驗之。目視沒有發現裂紋或裂縫。然后，用鑲220粒度金剛石之砂輪機械加工接頭以形成粗化至0.5微米RMS的接頭。第三組接頭是藉由把CVD-SiC棒體插入CVD-SiC端板的接口來形成。用鑲220粒度金剛石之砂輪把棒體的基部以及接口的側面機械加工而使得Ra是在0.1至0.5微米之間。使用治具使所述部份對齊成尺寸公差是在0.1至0.5毫米之間。用壓舌板涂布由75重量％碳化硅、7重量％甲基纖維素及18重量％水組成的碳化硅漿料于接頭。過量施加于接頭以填滿接頭組件之間的空間并覆蓋棒體及端板構成接頭的部份。使在接頭四周的漿料變平滑以形成圓角半徑。讓該漿料在室溫中干燥，然后，用砂紙磨干組合物以使接頭有平滑的轉折面。將仍在治具之中的接頭置于燒結爐管內。以200(TC用24小時完成燒結。然后，讓爐管冷卻且由爐管移出接頭。在接頭中沒有觀察到裂縫或裂紋。然后，安置Graphoil，屏蔽(石墨薄片)于棒體及端板上方，然而使接頭露出。然后，將接頭置于沉積室內并涂上一層2毫米厚的CVD-SiC。沉積條件及反應物系揭示于表1。在該室冷卻后，移出接頭以及使用鑲220粒度金剛石之砂輪把接頭上的CVD-SiC涂層機械加工成0.5微米的RMS。然后，把這三種類型的接頭放入標準的InstronMechanicalTester以測試接頭在破裂前可忍受的負荷量。將各接頭的端板固定于治具以夾住有棒體由治具水平突出的端板使得由端板至棒體有負荷(力)施加之點的距離為2.5英吋(6.3公分)。然后，把InstronMechanicalTestet頂的頭部(負荷傳感器)設定成可以0.02英吋/分鐘(0.05公分/分鐘)的速度移動壓低棒體部份。以磅計的負荷值及負載率(英吋/分鐘)記錄于已知的記錄儀(chartrecorder)以及在記錄儀上識別接頭折斷點且用來測定使棒體折斷的負荷(力)。結果顯示平均用燒結碳化硅連結部件的CVD-SiC涂層接頭有比用熔解硅連結的CVD-SiC涂層接頭高出35%的強度，且有比完全由燒結碳化硅構成的接頭高出20%以上的強度。因此，用燒結碳化硅連結CVD-SiC部件的CVD-SiC涂層接頭有優于已知接頭的改良強度。實施例2(比較)由CVD-SiC制備3種類型的晶舟以比較彼等的TP，彼等是用連結部件之接頭的類型區分。于化學氣相沉積爐管中，以沉積碳化硅于有適當形狀及大小的石墨心軸上來制備所述CVD-SiC部件。使用的反應組份及參數揭示于表2。<table>tableseeoriginaldocumentpage17</column></row><table>在部件形成于心軸上后，移出彼等以及用220粒度金剛石工具機械加工以去除于沉積期間形成的任何不想要粗糙表面以及使所述部件成形。然后，組裝所述部件以形成3個各有不同類型之接頭組合的晶舟。各個晶舟包含3支在它們的相對端與端板連結的矩形棒體。在已知治具中組裝所有的晶舟以使彼等的部件適當對齊成有想要的尺寸公差。第一類型的晶舟具有楔形接頭以使棒體固定于端板。各棒體的末端有斜面且插入端板的矩形接口。在端板的相對側插上CVD-SiC楔形物(其系與棒體的斜面末端互補)以使棒體固定于端板。在組合后，觀察所有接頭在棒體與端板之間是否有小間隙。第二類型的晶舟具有插入互補接口的棒體末端，而接口在端板旁邊有開口。棒體均藉由CVD-SiC插銷插入與棒體長度垂直之棒體鉆孔來固定于端板。端板的互補鉆孔使得插銷可穿過棒體的鉆孔然后進入端板本身以使棒體固定于端板。在組合后，觀察所有接頭在棒體與端板之間是否有小間隙。第三類型的晶舟具有放入端板側邊不互補接口的棒體末端。如同其它兩種類型的接頭，所述部件不套在一起而使棒體與接口的側面接觸。在棒體與端板側面之間有開放空間。藉由涂布過量的75重量％碳化硅粉末、7重量％甲基纖維素及18重量％水之漿料來使部件固定于接頭。整個接頭涂有該漿料，然后使其平滑以形成接頭的圓角半徑。讓該漿料在室溫中干燥，然后用砂紙磨成有平滑的轉折面。然后，晶舟放入燒結爐管的治具并以2000°C燒24小時。在爐管冷卻后，移出該晶舟。觀察任一個用燒結碳化硅固定的接頭都沒有裂紋、裂縫或間隙。對于所有3種類型的晶舟，使用已知FaroAmi^三維測量技術測定其中端板對于彼此的TP。在測量過程中，各晶舟是以垂直式晶舟來處理。測量上端板相對于由下端板產生之中心線的位置。測量下端板的OD與下端板表面以測定貫穿下端板中心點且與下端板表面垂直的中心線。然后，測定上端板OD以及測定它相對于此一中心線的中心位置。測定楔形接頭式晶舟的TP等于5.10毫米，晶舟與插銷接頭的TP為3.06毫米，而晶舟與燒結接頭的TP為2.27毫米。結果顯示燒結接頭比插銷接頭強35%，而比楔形接頭強125%。此外，于燒結接頭未觀察到那些如同楔形接頭及插銷接頭所出現的裂縫、裂紋、或間隙。在楔形接頭、插銷接頭的接合處中有觀察到間隙，這使得棒體可端板相對移動而導致晶舟傾斜或導致端板在不同的中心線上。接著，這會不合意地增加晶舟的TP，如以上的結果所示。此外，間隙會在18安裝、處理及加熱期間因棒體及端板的膨脹而導致不對準。反之，用燒結接頭的晶舟不會有間隙。因此，有更佳的TP而且可減少不對準的可能性。組件符號表<table>tableseeoriginaldocumentpage19</column></row><table><table>tableseeoriginaldocumentpage20</column></row><table>權利要求1.一種制品，其系包含至少兩個用燒結陶瓷連結在一起的化學氣相沉積之碳化硅部件。2.如權利要求l所述的制品，其特征在于至少該燒結陶瓷涂有化學氣相沉積之碳化硅層。3.如權利要求2所述的制品，其特征在于該化學氣相沉積之碳化硅涂層有0.5至3毫米厚。4.一種制品，其系包含多支棒體，所述棒體的相對端均用燒結陶瓷連結至各自的端板，所述棒體與所述端板均為化學氣相沉積之碳化硅。5.如權利要求4所述的制品，其特征在于至少該燒結陶瓷涂有化學氣相沉積之碳化硅層。6.如權利要求4所述的制品，其特征在于所述端板對于彼此的真位置為2毫米或更小。7.-種制品，其系包含多支棒體，所述多支棒體的各自端之一端是用燒結陶瓷接頭連結至背板的基部，所述棒體的相對端都用燒結陶瓷接頭來連結至支撐軌道，所述棒體、該背板以及該支撐軌道均為化學氣相沉積之碳化硅。8.—種方法，其系包含a)提供包含一種或更多種陶瓷的膏狀物、溶膠或漿料；b)施加包含該一種或更多種陶瓷之該膏狀物、溶膠或漿料于兩個化學氣相沉積之碳化硅部件以連結所述部件；c)干燥該膏狀物、溶膠或漿料以形成環繞該兩個化學氣相沉積之碳化硅部件且包含該一種或更多種陶瓷的干組合物；以及，d)燒結環繞該兩個化學氣相沉積之碳化硅部件且包含該一種或更多種陶瓷的該干組合物以形成燒結陶瓷接頭。9.如權利要求8所述的方法，其特征在于該一種或更多種陶瓷系包含碳化硅、金屬氧化物、以及原礦材料。10.如權利要求8所述的方法，其特征在于它還包含下列步驟沉積化學氣相沉積之碳化硅于至少該燒結陶瓷接頭。全文摘要公開了多種化學氣相沉積的碳化硅制品及其制造方法。所述化學氣相沉積之碳化硅制品系由多個用燒結陶瓷接頭連結在一起的部件構成。所述接頭加強而且可保持在制品接合處的公差。所述制品可用于半導體加工。文檔編號C04B37/00GK101429048SQ20081008174公開日2009年5月13日申請日期2008年3月6日優先權日2007年3月9日發明者J·L·特里巴,K·D·萊斯,M·A·皮克林申請人:羅門哈斯電子材料有限公司;Agc電子材料公司