化学气相沉积的碳化硅制品的制作方法

专利名称：：化学气相沉积的碳化硅制品的制作方法
技术领域：
：本发明涉及化学气相沉积的碳化硅制品。更特别的是，本发明涉及具有改良的强度及尺寸公差(dimensionaltolerance)的化学气相沉积的碳化硅制品。
背景技术：
：在陶瓷工业中，已知有多种类型的碳化硅。每种类型是由其制法来分类。每一种方法会提供具有一或更多种不l司的物理或结构性质的碳化硅。不同炎型的碳化硅的例子包含化学气相沉积的碳化硅、反应粘接的碳化础、烧结碳化硅、热压碳化硅、以及发泡碳化硅。尽管不同类型的碳化硅会有一种或更多种重叠的性质，然而它们是不同的，而且容易使用X光绕射分析与化学分析来区别。各种碳化硅的应用常常取决于它们的不同物理及结构性质。化学气相沉积的碳化硅(CVD-SiC)有一组性质使得它髙度适合用于特殊的材料应用。CVD-SiC有高度的热传导性、化学及氧化稳定性、热稳定性、硬度、抗刮伤性、高电阻、以及理想的稠密度。CVD-SiC高度适用的应用例子包含用于半导体加工的晶舟(waferboat)、用于湿式清洗台清洗(wetbenchcleaning)的晶圆载具、用于半导体处理室(semiconductofprocessingchamber)、光学望远镜结构、光学平台以及端点操控器(endeffector)以在装卸半导体晶圆于半导体炉管(semi-conductorfurnace)时用来夹住半导体晶圆的器具。例如，半导体晶圆的加工涉及严苛的条件，例如暴露于腐蚀环境，例如腐蚀性化合物，例如氟化氢(HF)、高温以及快速的热循环。因此，炉管器具与晶舟需要经得起此类的严苛条件。用于加工半导体晶圆的方法之一涉及快速热处理法(RTP)。此类方法是在快速热退火装置(RTA)中进行。RTA是以大约数秒的时段由室温到400。C至1400。C的温度来处理半导体晶圆。像这样严苛的条件常常导致裂纹及裂缝形成于器具及晶舟，以及材料由表面剥落至器具与晶舟。损坏的器具及晶舟需要更换，而且由表面剥落的材料会污染晶岡时造成损失以及费用的增加。半导体工业已知CVD-SiC能经得起与半导体加工有关的严苛条件，而且是构造器具及晶舟的优异材料。在CVD-SiC之前，石英以及后来的烧结碳化硅是作为器具及晶舟的材料。然而，这两种材料大体不足以忍受严苛的加工条件而且经常必须加以更换。此外，用于晶圆制造的材料有热不兼容性(thermalincompatibility)会导致晶圆损伤而产牛损失以及额外的制造费用。尽管cvD-sic在特殊的应用中有许多高度合乎需要的性质，然向'这些性质屮有一些会使得材料难以制成制品。例如，它的硬度使得CVD-SiC难以机械加丁.。CVD-SiC呈现实质上难以制造形状太复杂以及实际由单一、单项、沉积片体或块体制成有庞大体积的制品。CVD-SiC的高密度(亦即，理论密度)可提供最低至无的孔隙率(porosity)。孔隙率可促进部件与有其它类型之碳化硅(例如，烧结碳化硅)的粘着剂粘接。已有人提出数种技术可粘合有不同类型之碳化硅的部件。其中包括.南接粘接(difectbonding)、共同致密化(codcnsification)夹层与坯体(greenbody)、热压(hotpressing)适当的碳化硅粉末、用聚合前体粘接、硬悍(brazing)及反应金属粘接(reactivemetalbonding)、加压燃烧反应，使用及不使用胶带和微波焊接(micfowavejoitiing)的反应。这些技术由于有一或更多缺点而在半导体应用上的实用性是限制的，例如使用会污染炉管环境的填充材料、接头无法忍受高工作温度、以及在焊接加工(joiningprocessing)期间需要极高温或压力。核发给Goela等人的美国专利5,683,028揭示一种用来固定在两个CVD-SiC部件之间的阳/阴接头的化学方法。该专利揭示一种由4支中-块CVD-SiC榉体构成的晶舟。毎支棒体有两个阳性接头构件，它们滑入各个端板(endplate)的阴性接口以形成单一制品。接头是用固态玻璃胶(solid-statesiliconseaant)固定。接头涂上呈粉末状的硅后加热直到熔化。然后，冷却使其凝固以使该部件固定在一起。可用CVD-SiC涂层来进一步固定该接头。尽管揭示于美国专利5,683,028的制品是'种在许多已知晶舟的基础上的改良制品，然而此类制品在制造时在接头处需要紧密的尺寸公差。此类尺寸公差通常必须有±0.01毫米至0.05毫米的精密度。公差要求越精密，则机械加工、安装及处理以使部件就位的误差余地就越小。此类制品的组装采用不同类型的固定装置，该固定装置使制品的不同部件对齐。不过，在对齐过程中，部件之间通常会有一些移动。这些移动可能会导致该部件在接头处有些不对齐，从而会使公差范围增加而超出土0.01至0.05毫米。这常常会在接头处产生缺陷，例如间隙。此类间隙会降低接头的强度，而且导致部件(例如，轨道)相对其连结的端板发生稍微移动，造成晶舟有点倾斜或使端板不在正中。这会增加端板之间真位置(TP)的幅度，从而导致接头不对齐而使得晶舟实质上毫无用处。在严苛条件下使用该制品常会形成裂缝及裂口。增加TP会影响制品在半导体晶圆加工时的定位。例如，垂肓式晶舟(verticalwafboat)系经配置成使得一端板在炉管中是搁在基架(pedestal)上。为了达成可接受的晶圆加工，晶舟相对于基架不能偏斜超过数毫米。TP值通常会超过3毫米；然而，曾找到3毫米或更小的TP值，不过要达到是很罕见而且没有一致性。TP的理想值为0。在晶圆加工之前及期间，间隙也可提供用以收集污染物质的部位。在品圆加工之前和之后，清洗制程常常无法适当地移除此类污染物质因而污染及损伤半导体晶圆。在接头之间涂上粘着剂以及任何加热过程(例如，上述专利)期间，也会影响尺寸公差。再次，把制品的部件连结在一起的接头的强度也可能变弱而导致在使用时形成裂纹及裂缝。CVD-SiC通常比其它类型的碳化硅硬些。因此，机械加工CVD-SiC的部件会比机械加工其它类型的更难。需要更多时间及费用才能在由CVD-SiC制成的接头处达成想要的紧密公差。因此，亟须一种改良的化学气相沉积的碳化硅制品及供连结制品部件方法。
发明内容在一方而中，提供一种制品，它包含至少两个用烧结陶瓷连结在一起的化学气相沉积的碳化硅部件。在另一方面中，提供'种制品，它包含多支棒体，所述多支棒体的相对端均用烧结陶瓷连结至各白的端板，所述多支棒体与所述端板均为化学气桕沉积的碳化硅。在另一方面中，提供一种制品，它包含多支棒体，所述多支棒体的各自端之一端是用烧结陶瓷接头(sinteredceramicjoint)连结至背板的基部，所述多支棒体的另一端都用烧结陶瓷接头连结至支撑轨道，所述多支棒体、该背板以及该支撑轨道均为化学气相沉积的碳化硅。在另一方面中，提供一种方法，其系包含提供包含一种或更多种陶瓷的膏状物(paste)、溶胶(sol)或浆料；施加包含该一种或更多种陶瓷之该膏状物、溶胶或浆料至两个化学气相沉积之碳化硅部件以连结所述部件；干燥该膏状物、溶胶或浆料以形成环绕该两个化学气相沉积之碳化硅部件且包含该一种或更多种陶瓷的干组合物；以及，烧结环绕该两个化学气相沉积之碳化硅部件且包含该一种或更多种陶瓷的该干组合物以形成烧结陶瓷接头。在另一方面中，至少该化学气相沉积之碳化硅制品的烧结陶瓷涂有化学气相沉积之碳化硅。具有用烧结陶瓷连结在一起的部件的化学气相沉积之碳化硅制品在其组装期间可保持紧密的公差而且可防止或减少在接头形成间隙。陶瓷系以浆料方式施加于接头而且形成环绕接头部件而防止间隙形成的密封。这可防止或减少半导体晶圆在加工期间的颗粒污染，降低清洗制品的困难度，以及增加接头的强度从而减少裂纹及裂缝的形成。另外，与许多已知由碳化硅构成的制品相反，本发明可减少制品的TP，至少在它们最关键对准位置。因此，不必把配对的部件机械加工成有紧密的公差。图1系具有轨道用烧结陶瓷固定于端板的化学气相沉积之碳化硅晶舟的透视图2系化学气相沉积之碳化硅晶舟的端板与由烧结陶瓷固定于该端板的轨道的示意图，其显示轨道的牙齿与凹槽；图3显示具有圆角半径之接头的前视图4显示开口接头(opetijoint)及插入端板的接口的矩形棒体；图5显示开口接头及在基部有沟隙(fissute)的棒体与在它的每个侧面上都有3个表面的端板；图6显示另一种开口接头及有楔形沟隙(wedgefissure)的棒体与在它的每个侧面上都有3个表面的端板；图7为封闭接头(closedjoint)的横截面图，其显示陶瓷粘合剂(ceramicbinder)以及CVD-SiC涂层；图8为显示另一种封闭接头的具体实施例以及陶瓷粘合剂在接头中的位置的前视图；以及，图9为用于夹住数个半导体晶圆的提升器(lifter)的透视图。具体实施例方式在本专利说明书中，除非另有说明，下列縮写字有以下的意思°C=摄氏度数；mm二毫米；cm二公分；2.54公分=1英吋；slpm=标准公升/分钟；托耳=在0t维持1毫米水银所需要压力；l毫米水银=0.00132大气压(atm);1大气压=1.01325x106达因/平方公分；pm-微米；ppb=十亿分率；CVD-化学气相沉积；SiC=碳化硅；RMS-均方根；OD二外径；以及，TP=真位置。术语"真位置"的定义为一个特征的一点、线或面(通常为中心点)相对-f一参考基准特征的理想(正确)位置。术语"单石"系指理论密度至少有98%的单件固体材料。术语"接头"系指为至少两个末端、表面或边缘桕连接的区域。术语"连结"系指使多个部件合为一体。所有数值范围均为包含在内的且可依任一顺序结合，除非在逻辑上只能累加至百分之ioo的数值范围。制品包含至少两个用烧结陶瓷连结在一起的CVD-SiC部件。对于由碳化硅泡含CVD-SiC)制成的制品，形成于CVD-SiC部件、烧结陶瓷之间的接头可提供比许多已知接头更强的接头。此类接头能经得起半导体晶圆加工的严苛条件，而且有3毫米或更小的TP。另外，CVD-SiC及烧结陶瓷接头使得可以增加之尺寸公差来组装制品而在接头中不会形成间隙，从而可减少制品在严苛的半导体加工条件下损伤的可能性。合适的CVD-SiC包含任一本技艺所已知的CVD-SiC。此类CVD-SiC通常是金属杂质总含量为50ppb(或例如30ppb，或例如10ppb)的高纯度CVD-SiC。此类CVD-SiC的材料包含(但不受限于)卩-结晶CVD-SiC、ot-CVD-SiC、以及具有a及卩-CVDSiC之混合物的CVD-SiC。这包含(伹不受限于)立方P-CVD-SiC、以及有立方及六方晶体结构的p-CVD-SiC。该CVD-SiC可由本技艺所已知以及揭示于文献的任一合适方法制成。该7CVD-SiC通常是形成为一单石部件。此类CVD-SiC可具有至少90%的理论密度。--般用来制成制品之部件的CVD-SiC为立方p-结晶SiC。在美国专利第5,374,412号与第5,354,580号中有揭示用来制成立方卩-结晶CVD-SiC的方法例子。气态反应物在CVD炉管中沉积于基板(例如，心轴)上以形成单石立方P-结晶CVD-SiC部件。此类方法提供立方p-结晶CVD-SiC，如X光绕射分析所显示的，其系纯立方卩-结晶CVD-SiC。在该立方卩-结晶CVD-SiC的X光绕射光谱上观察不到六方晶体结构。该立方p-结晶CVD-SiC有至少98%的理论密度。理论密度通常是在98%至99%之间。可机械加工所述CVD-SiC部件以提供想要的形状及粗糙度。可使用已知机械加工法。此类方法已为本技艺所已知而且可由文献获悉。与已知方法相比，由于以连结CVD-SiC部件与烧结陶瓷材料在一起来制成的制品允许较高的尺寸公差，所以实行较少的机械加工即可匹配连结部件。这是高度合乎需要的，因为CVD-SiC为硬且难以精密加工的材料。通常至少要机械加工部件中构成接头的部份。接头部份表面的凹凸面以及任何隆起都涂上烧结陶瓷。此外，凹凸面及隆起会增加表面积而进一步加强接头。平均表面粗糙度R,是在0.2微米至5微米之间。R^可在2微米至50微米之间。可使用任一用于测量表面粗糙度的方法。有一合适的方法为自协方差函数(autocovariancefunction)。关于应用自协方差函数来测定表面形貌(surfacet叩ography)的说明，请参考Kiely等人的""j^潘薪^显徵籍着众承潔舒教(^2"a/3"./7ca".。/7o/7b/jo^ra/7/;/.cS加cf"re6/4ca加/."《/VoZeA/y"osco/""请.空辨学JI发术廣^/万"our力a/o/"Vaccu/J75We/7cerecA/7o/og/W，第15巻，第4号，1997年7/8月，第1483-1493页)。在StandardASMEB46.1-2002的表新织潘f差尿教避度，淤度J薪没^^"^acef^fure^"Ace/gou^A/7"s，『aW/esa/c/丄ar"(美国机械工程师协会，2003年)中有进一步提供粗糙度参数的说明以及测定所述参数的方法。通常是用原子力光谱仪(AFM)或光学轮廓仪(opticalprofilometei:)来测定表面特征的定向性表面形貌。所述方法可用来连结两个或更多个有不同大小及形状的CVD-SiC制品。此类形状包含(伹不受限于)柱状、棒状、圆柱状、板状、片状、薄膜状、方棒状、平板状、锥形、截顶锥形(fmstaconicalshaped)、金字塔形、以及长斜方形(rhomboidshaped)。不只可在形状相同的部件之间进行连结，也可在形状不同的部件之间进行。可用来形成制品之接头的陶瓷材料包含使得想要接头强度及尺寸公差成为有可能的陶瓷。此类陶瓷材料包含(但不受限于)碳化硅、氮化硅、各种氧化物以及所述各种氧化物的混合物，这包含所述各种氧化物与碳化硅的混合物。此类氧化物包含(但不受限于)铝、镍、镧、钡、锌、锂、钴、镉、铈、铬、锑、铁、钇、钜、钨、锶、钙、铋、锡、锰、镁、锆、钛、铅、铌、以及硅的氧化物。其它合适的陶瓷包含(但不受限于)原矿材料(rawmineralmaterial)。此类原矿材料包含(但不受限于)叶岩(shale)、粗陶(stoneware)、黏土(clay)、铁矶土(bauxite)、蓝晶石(kyanite)、膨润土(bentonite)、高岭土(kaolin)、葉臘石(pyrophilite)、滑石、长石(feldspar)、霞石正长岩(nephelinesyenite)、硅灰石(wollastonite)、锂辉石(spodumene)、燧石(石英)、锆石(zkcon)、锆酸盐(2irconate)、以及堇青石(coniedte)。可使用所述原矿材料的混合物。所述原矿可与陶瓷氧化物、氮化硅及碳化硅中之一种或更多种混合。所述陶瓷可以膏状物、溶胶或浆料的形式施加于接头。可使用已知的膏状物、溶胶及浆料以及制成彼等的已知方法。所包含的所述陶瓷为已知用量。所述陶瓷的含量通常为组合物的20重量％至80重量％。除了一种或更多种陶瓷以外，膏状物、溶胶及浆料包含一种或更多种组份的混合物，例如粘合剂、媒剂(vehicle)、可塑剂(plasticizer)、分散剂(dispersant)、烧结助剂(sinteringaid)以及各种本技艺所已知的加工助剂。各种组份的含量为已知而且会随着它是否为膏状物、溶胶或浆料而有所不同。熟谙此艺者是熟知这些数量的。粘合剂通常为有机。此类有机粘合剂包含(但不受限于)腊、热固性树脂、树胶(gum)、聚乙烯醇(polyvinylalcohol)、聚醋酸乙烯酯(polyvinylacetate)、纤维素、聚二甲基硅烷(polycarbosilane)、聚乙二醇(polyethyleneglycol)、热塑性树脂、以及彼等之混合物。此类粘合剂通常为下列各物中之—种或更多种甲基纤维素、聚醋酸乙烯酯、丙烯酸系树脂(acrylicresiti)、及糊精(dextrin)。粘合剂的含量可在0.5重量％至50重量％之间。分散剂是用来散布及悬浮所述陶瓷材料。此类分散剂包含(但不受限于)聚丙烯酸(polyacrylicacid)、丙烯酸/马来酸共聚物(acrylic/maleicacidcopolymer)、十二烷基硫酸盐(laui:ylsulfate)、十二烷基苯磺酸盐(dodecylbenzenesulfonate)、焦磷酸盐(pyrophosphate)、以及水溶性盐类(例如，铵盐与碱金属盐)。分散剂的含量通常是在0.5重量％至10重量％之间。可塑剂包含水溶及水不溶的可塑剂。此类可塑剂包含(但不受限于)水、乙二醇、聚乙二醇、甘油、邻苯二甲酸二丁酯(dibutylphthalate)、邻苯二甲酸二甲酯(dimethylphthalate)、以及彼等之混合物。可塑剂的含量通常是在1重量％至15重量％之间。烧结助剂通常包含许多用作粘合剂的有机化合物以及其它已知的有机烧结助剂。其它的烧结助剂包含(但不受限于)无机化合物，例如碳化硼、氮化镁(Mg3N2)、氮化铝(A1N)、以及各种氧化物，例如氧化镁(MgO)、氧化铈(Ce02)、氧化锆(ZrO》、氧化铋(BeO)、氧化钇(￥203)、以及氧化镧(La203)。烧结助剂的含量通常是在.5重量％至10重量％之间。媒剂包含水、有机溶剂以及彼等之混合物。此类有机溶剂包含(但不受限于)二甲基甲醯胺(dimethylformamide)、甲氧乙醇(methoxyethanol)、醋酸、醇类、以及二醇类。所述媒剂通常为水性。所述组合物添加足量的媒剂以使彼等有想要的体积及粘性。可用已知装置来混合所述组份。可在室温完成所述组份的混合或加热至充分的温度以使混合物中的组份均匀地分散且使各种组份更容易混合。所述陶瓷材料的使用形式为粉末或颗粒而且可具有任何能形成均匀或匀质之分散的粒径。粒径是吾等所已知的。粒径的范围通常是在0.05微米至1000微米之间，或例如在IO微米至500微米之间，或例如在25微米至250微米之间。与上述的其它组份一样，许多粒子是市上有售的或可用揭示于文献的方法来制成。可用本技艺已知的任一适当方法涂上该膏状物、溶胶或浆料。通常是把彼等涂布于在构成接头的部件之间的空间以及覆盖所述部件的接头部份。可用任何合适的工具来施用该陶瓷，例如刷子或压舌板(spamla)。施加该陶瓷使得可形成平滑的表面而在部件之间的空间中没有任何间隙而且覆盖任何突出部份。额外的陶瓷材料可涂布并抹平任何间隙。此类间隙会产生接头的弱点而导致制品的部件在处理及使用时不对齐。两个或更多个CVD-SiC部件可用陶瓷膏状物、溶胶或浆料连结。接头不相匹配的部份都会涂上陶瓷材料。因此，与需要紧密公差的已知制品相反，所述部件不需要相互接触。因此，不需要紧密的尺寸公差。在涂上陶瓷后，在室温干燥以形成干组合物。然后，用砂纸磨成平滑的转折面。可用任何已知方法来完成砂磨。可使用已知等级的砂纸或任何电动砂磨工具。可使用覆上不同粒度(grit)的金刚石车刀(diamondtool)。已知的治具在施加陶瓷时可用来保持及对齐两个或更多个部件。所述部件系经保持及对齐成使得在烧结接头后最关键对准的TP保持在3毫米或更小，亦即大于0。最关键对准的TP通常是在1.5毫米至2毫米之间，尺寸公差则在+/-0.5至1毫米之间。至于垂直式晶舟，最关键对准是上端板及轨道至下端板的TP。至于其它的制品(例如，湿式清洗台晶圆载具或提升器)，关键尺寸为棒体与背板的垂直度以及棒体的相互平行度。可用任何已知的方法来测量制品的TP。此类方法包含(但不受限于)坐标测量机(CMM)、FaroAtm頂仪器(售自法如科技公司)、雷射追踪扫描仪(lasertracker)、或其它已知的三维测量技术。町用本技艺已知的任一适当方法来完成烧结。可使用已知的方法。一般而自'，在施加陶瓷于接头后，仍固定于治具的制品是放在烧结炉管中。炉管会加热到1500t至2100'C的温度。烧结的完成时间为30分钟至24小时。烧结可驱散包含陶瓷之膏状物、溶胶或浆料的任何水分而且碳化任何有机粘合剂以及其它有机材料以凝固接头。其它可用于形成接头的烧结方法之例子包含(但不受限于)揭示于美国专利第4,351,787号、美国专利第6,065,615号(核发给Dam等人，标题为「"渗^淤众溺^潜君荼米祭遠a疑众扭」(Sinteringofnanocrystallineasiliconcarbidebydopingwithboroncarbide),材料科学公报(Bull.Mater.Sci.)，第25巻，第3号，2002年6月，第181-189页)、以及Zhou等人的「^裙i賓必激薪浙激致密化之淤必^游'辨传导丝」(ThermalConductivityofsiliconcafbidedensifiedwithrare-earthoxideadditives)(欧洲陶瓷协会学报24(2004)265-270)的方法。与许多由CVD-SiC或本技艺所已知之其它类型SiC制成的已知SiC接头相比，粘合两个或更多CVD-SiC部件的烧结陶瓷接头有改良的强度及稳定性。与许多已知制品的TP相比，制品的TP保持在更加狭窄的可接受范围内。因此，可减少大的对准误差的可能性。这可防止在接头中形成会使接头变弱的间隙，而且可减少在以严苛条件处理及使用时损伤制品的可能性。此外，由于TP范围保持在3毫米或更小，可避免在制造期间精确地维持+/-0.01至0.05毫米之尺寸公差的困难。11视需要，至少可在接头上沉积一层CVD-SiC，不过整个制品也可覆盖一层CVD-SiC。涂层的厚度范围可在0.5毫米至3毫米之间。该CVD-SiC涂层的厚度范围通常是在1毫米至2毫米之间。可用本技艺已知用于沉积CVD-SiC的任一适当方法来施加该CVD-SiC涂层。在美国专利第5,354,580号与第5,374,412号中有揭示此类方法的例子。在施加CVD-SiC涂层后，细微机械加工(minormachining)可用来抹平及去除制品表面上的任何不想要粗糙部份。该细微机械加工不会显著改变制品的TP。可能需要摆正制品的细微修正以提供想要的TP。可用所述方法制成的制品类型包含(但不受限于)晶舟、用于湿式清洗台清洗的晶圆载具、用于半导体处理室、光学望远镜结构、光学平台以及装卸时用来夹住晶圆之端点操控器的器具。第1、2及3图显示晶舟的一个具体实施例，其系由数个单石CVD-SiC部件构成用来夹住多个半导体晶圆供半导体晶圆加工用。晶舟ioo包含多支棒体112，彼等系插入在端板H4旁边的接口。棒体112均用烧结陶瓷接头116固定于端板114。图标于第l、2及3图的烧结陶瓷接头116均为封闭接头。所述端板包含位在他们中央的孔洞118、120用来在半导体晶圆加工期间让气体通过。烧结陶瓷接头116在端板与棒体接合处形成凹形圆角半径r。圆角半径r有3个表面122。烧结陶瓷接头U6有2毫米的CVD-SiC涂层。棒体112包含多个牙齿124以及与牙齿124交错之用于夹持半导体晶圆的凹槽126。图1、2及3揭示晶舟之一种具体实施例。晶舟不受限于揭示于附图的具体实施例。牙齿及凹槽的数目与尺寸可改变。已知的机械加工技术可用来改变牙齿及凹槽的数目与尺寸。此外，孔洞是视需要的，而且棒体的数目可在2支至4支之间。晶舟可具有在端板与棒体接合处不形成圆角半径的接头。图4显示晶舟中之开口接头的具体实施例。开口接头200包含有4个表面204(附图只显示两面)的矩形棒体202。棒体202插入端板208的接口206使得其不会与接口的3个侧面210接触。棒体在接口内的部份有0.05微米至0.5微米的Ra。当接头完成时，用烧结陶瓷材料(未图标)密封开口接头200。该接头可涂上一层CVD-SiC以进一步提供强度及耐久性于该接头。图5显示晶舟之另一种开口接头的具体实施例。开口接头300包含有4个表面304(附图只显示两面)的矩形棒体302。矩形棒体302有基部306。基部306包含两个在基部之相对侧的凹形沟隙(concavefissure)308。凹形沟隙308系沿着基部长度延伸且与矩形棒体的长度垂直。沟隙308各在矩形棒体之基部306的底部的平面309结尾。该矩形棒体系插入端板312旁边的接口310。矩形棒体302系插入该接口而使其不会碰到接口310的3个侧面314。这3个侧面314各有3个邻接的表面316。所述凹形沟隙以及接口侧面的3个表面可增加接头的表面积，从而在接口填满烧结陶瓷材料以形成完成的封闭接头后可增加接头的强度。假想线318系图标开口接头300中填入陶瓷材料的地方。视需要，矩形棒体在接头内的部份与接口的侧面可具有0.05微米至0.5微米的表面粗糙度Ra。图6显示晶舟之另一种开口接头的具体实施例。开口接头400包含有4个表而404的矩形棒体402。矩形棒体402的基部406包含两个在矩形棒体402之相对侧上的楔形沟隙408。各楔形沟隙408延伸成有基部406的长度而且与矩形棒体402的长度垂直。各楔形沟隙包含两个对立的表面，即上表面410与下表面412。各表面是在楔形沟隙的开口对面的共同交界414处连结。下表面412各在基部406之底部侧面的表面416结尾。该矩形棒体系插入端板420的接口418而使其不会与端板之接口的3个侧面422接触。侧面422各有3个邻接的表面424。该开口接头会填满陶瓷材料的膏状物、溶胶或浆料，且予以干燥并烧结以固定所述接头组件。所述楔形沟隙以及界定接口之侧面的表面可增加要涂上陶瓷材料以增加接头强度的表面积。视需要，可把构成接头的部份机械加工成有0.05微米至0.5微米的粗糙度，这可进一步加强接头。该接头可涂上一层CVD-SiC。图7为封闭接头的横截面图。封闭接头500包含有楔形沟隙504的圆形棒体502，该楔形沟隙504有3个表面上表面506、下表面508以及在上、下表面会合处的侧表面510，该楔形沟隙系围住该棒体。该楔形沟隙使棒体的主要部份与基部512隔开。圆形棒体502系插入在端板514旁边的接口。该棒体不会与接口的侧面接触。该接口是用它的3个侧面516(第7标出其中两个)来界定。所述侧面各有3个邻接的表面518。在棒体与接口侧面之间的空间会填满烧结陶瓷520。整个接头以及棒体和端板都涂上一层CVD-SiC322。在端板与棒体接合处形成圆角半径r。视需要，可将棒体在接头内的部份与接口的侧面机械加工成可提供0.05微米至0.5微米的粗糙度Ra。图8显示封闭接头的另一种具体实施例。在如第9图所示的湿式清洗台载具或提升器中可发现此一类型的接头。封闭接头600包含扁平棒体602，其系包含在扁平棒体602基部606附近的接口604以及两个在扁平棒体602基部606的矩形沟隙608。扁平棒体602系插入背板610的背板接口，向'该背板接口与接口604及矩形沟隙608都填满烧结陶瓷612。视需要，"]'使所述构成接头的部件变粗糙成有想要的表面粗糙度Ra，且涂上---层CVD-SiC。图9系显示在半导体晶圆加工期间用于支撑半导体晶圆的湿式清洗台载具或提升器700。背板702包含在背板702上端的定位孔(toolinghole)704与706，以用来安装该提升器于在晶圆加工期间移动该提升器进出化学溶液的机构上。棒体708、710的一端用如第8图所示之烧结陶瓷接头连结至背板702的基部。棒体70S、710都包含多个交错的牙齿712与用于支撑半导体晶圆(未图标)的间隙714。所述棒体是用与棒体长度垂直的支撑轨道716固定于在背板对面的多个端。该轨道是用陶瓷接头连结至所述棒体。尽管已用典型的具体实施例来描述所述制品及接头，所述制品及接头部件都不受限于上述的形状，而希望可包含具有不同几何之部件的制品。例如，端板不只可为椭圆形，也可为多边形，例如矩形及三角形。棒体不只可具有2个或4个表面或呈圆形，也可具有2个或3个或更多个表面。棒体通常为多边形。此外，棒体的基部表面与端板界定接口的侧面希望可包含在填充烧结陶瓷材料时能增加表面积以及进一步固定接头的任何隆起。如在描述图1至7提及晶舟的最关键对准问题是端板彼此之间的TP。至于提升器，如在描述第8及9图时提及的，关键尺寸为棒体与背板的垂直度以及棒体的相互平行度。该TP通常为2毫米或更小，而尺寸公差为+/-0.5至1毫米。例如，当晶舟为垂直式晶舟时，使用FaroArm頂仪器来测量上端板相对于由下端板所产生之中心线的位置可测定该TP。该仪器容许接触晶舟的不同位置，而且是以空间的不动点(参考点)为准来算出所述不同位置的空间坐标。测量下板的OD与下板表面以测定贯穿下板中心点且与下板表面垂直的中心线。然后，测量上板的OD以及测定它相对于此一中心线的中心位置。然后，以上板偏离中心线的距离乘上2来算出该TP。水平式晶舟(horizontalboat)是用与垂直式晶舟相同的程序来测量。水平式14晶舟是以垂直位置安置，而使用FMoArmM仪器来测量上端板相对于由下端板所产生之中心线的位置可测定该TP。以下实施例进一步图解说明本发明而不是想要限制本发明的范畴。实施例U比较)制备3种类型的接头，以使用用来测试接头强度的标准测试法来测试它们的强度。有两种类型的接头包含圆形CVD-SiC端板与用于插入各端板之侧边接口的对应矩形CVD-SiC棒体。第三种类型的接头系由圆形烧结碳化硅端板与用于插入端板之侧边接口的对应矩形烧结碳化硅棒体构成。由已知CVD-SiC方法制成以及由罗门哈斯公司的先进材料部门(美国麻洲，Wobum市)取得CVD-SiC端板及棒体。藉由已知烧结方法，将硅浸入烧结碳化硅来制成所述烧结碳化硅端板及棒体。把CVD-SiC棒体插入CVD-SiC端板的接口以形成已知的阳阴型接头来形成第一种类型的接头。公差系经选定为能让棒体与接口的侧间隙(sidegap)落在0.01至0.05毫米的范围内。此间隙适于毛细管作用而将熔解硅推入侧间隙。硅粉末是用来粘合接头的组件。该粉末系购自庄信万丰GohnsonMthy)(Asar)。少量的硅粉末置于在端板底部的接口中并且将棒体插入接口。将所述组合件置于四箱成批生产(four-boxproductionrun)之中的一个沉积箱。已知治具把部件夹住一起。在氩气环境中，样本加热到1360'C的温度。藉由使甲基三氯硅垸(methyltrichlorosilane，MTS)、氢气及氩的混合物通过沉积区使碳化硅沉积于接头上。沉积参数列于以下的表l。碳化硅继续沉积直到在接头上形成2毫米的涂层。<table>tableseeoriginaldocumentpage15</column></row><table>在碳化硅的沉积完成后，提高沉积室的温度至1485t以使硅熔解。使接头保持于1485'C持续0.5小时。然后，让沉积室冷却并且由该室移出接头。然后，以目视检査所有接头的裂缝。目视结果显示接头都没有裂缝或裂纹。使用镶220粒度金刚石之砂轮及工具来机械加工所述接头以形成粗化至0.5微米RMS的接头。用由75重量％碳化硅粉末、作为粘合剂的7重量％甲基纤维素以及18瑕:〖ft。/。水混合而成的浆料来制备第二组接头。用粉浆浇铸法(slipcasting)使浆料在石膏模具中成形，然后切割成形的浆料以得到端板及棒体的坯体。在棒体巧端板接口接合处施加黏着剂，该粘着剂是由与制备接头部件相同的浆料制成。用已知治具完成接头的组合。在组合期间，尺寸公差保持在0.01至0.05毫米之间。然后，在治具中的接头置于烧结炉管且以1800'C烧60分钟以得到烧结碳化硅接头。在烧结完成后，让炉管冷却且移出接头并检验之。目视没有发现裂纹或裂缝。然后，用镶220粒度金刚石之砂轮机械加工接头以形成粗化至0.5微米RMS的接头。第三组接头是藉由把CVD-SiC棒体插入CVD-SiC端板的接口来形成。用镶220粒度金刚石之砂轮把棒体的基部以及接口的侧面机械加工而使得Ra是在0.1至0.5微米之间。使用治具使所述部份对齐成尺寸公差是在0.1至0.5毫米之间。用压舌板涂布由75重量％碳化硅、7重量％甲基纤维素及18重量％水组成的碳化硅浆料于接头。过量施加于接头以填满接头组件之间的空间并覆盖棒体及端板构成接头的部份。使在接头四周的浆料变平滑以形成圆角半径。让该浆料在室温中干燥，然后，用砂纸磨干组合物以使接头有平滑的转折面。将仍在治具之中的接头置于烧结炉管内。以200(TC用24小时完成烧结。然后，让炉管冷却且由炉管移出接头。在接头中没有观察到裂缝或裂纹。然后，安置Graphoil，屏蔽(石墨薄片)于棒体及端板上方，然而使接头露出。然后，将接头置于沉积室内并涂上一层2毫米厚的CVD-SiC。沉积条件及反应物系揭示于表1。在该室冷却后，移出接头以及使用镶220粒度金刚石之砂轮把接头上的CVD-SiC涂层机械加工成0.5微米的RMS。然后，把这三种类型的接头放入标准的InstronMechanicalTester以测试接头在破裂前可忍受的负荷量。将各接头的端板固定于治具以夹住有棒体由治具水平突出的端板使得由端板至棒体有负荷(力)施加之点的距离为2.5英吋(6.3公分)。然后，把InstronMechanicalTestet顶的头部(负荷传感器)设定成可以0.02英吋/分钟(0.05公分/分钟)的速度移动压低棒体部份。以磅计的负荷值及负载率(英吋/分钟)记录于已知的记录仪(chartrecorder)以及在记录仪上识别接头折断点且用来测定使棒体折断的负荷(力)。结果显示平均用烧结碳化硅连结部件的CVD-SiC涂层接头有比用熔解硅连结的CVD-SiC涂层接头高出35%的强度，且有比完全由烧结碳化硅构成的接头高出20%以上的强度。因此，用烧结碳化硅连结CVD-SiC部件的CVD-SiC涂层接头有优于已知接头的改良强度。实施例2(比较)由CVD-SiC制备3种类型的晶舟以比较彼等的TP，彼等是用连结部件之接头的类型区分。于化学气相沉积炉管中，以沉积碳化硅于有适当形状及大小的石墨心轴上来制备所述CVD-SiC部件。使用的反应组份及参数揭示于表2。<table>tableseeoriginaldocumentpage17</column></row><table>在部件形成于心轴上后，移出彼等以及用220粒度金刚石工具机械加工以去除于沉积期间形成的任何不想要粗糙表面以及使所述部件成形。然后，组装所述部件以形成3个各有不同类型之接头组合的晶舟。各个晶舟包含3支在它们的相对端与端板连结的矩形棒体。在已知治具中组装所有的晶舟以使彼等的部件适当对齐成有想要的尺寸公差。第一类型的晶舟具有楔形接头以使棒体固定于端板。各棒体的末端有斜面且插入端板的矩形接口。在端板的相对侧插上CVD-SiC楔形物(其系与棒体的斜面末端互补)以使棒体固定于端板。在组合后，观察所有接头在棒体与端板之间是否有小间隙。第二类型的晶舟具有插入互补接口的棒体末端，而接口在端板旁边有开口。棒体均藉由CVD-SiC插销插入与棒体长度垂直之棒体钻孔来固定于端板。端板的互补钻孔使得插销可穿过棒体的钻孔然后进入端板本身以使棒体固定于端板。在组合后，观察所有接头在棒体与端板之间是否有小间隙。第三类型的晶舟具有放入端板侧边不互补接口的棒体末端。如同其它两种类型的接头，所述部件不套在一起而使棒体与接口的侧面接触。在棒体与端板侧面之间有开放空间。藉由涂布过量的75重量％碳化硅粉末、7重量％甲基纤维素及18重量％水之浆料来使部件固定于接头。整个接头涂有该浆料，然后使其平滑以形成接头的圆角半径。让该浆料在室温中干燥，然后用砂纸磨成有平滑的转折面。然后，晶舟放入烧结炉管的治具并以2000°C烧24小时。在炉管冷却后，移出该晶舟。观察任一个用烧结碳化硅固定的接头都没有裂纹、裂缝或间隙。对于所有3种类型的晶舟，使用已知FaroAmi^三维测量技术测定其中端板对于彼此的TP。在测量过程中，各晶舟是以垂直式晶舟来处理。测量上端板相对于由下端板产生之中心线的位置。测量下端板的OD与下端板表面以测定贯穿下端板中心点且与下端板表面垂直的中心线。然后，测定上端板OD以及测定它相对于此一中心线的中心位置。测定楔形接头式晶舟的TP等于5.10毫米，晶舟与插销接头的TP为3.06毫米，而晶舟与烧结接头的TP为2.27毫米。结果显示烧结接头比插销接头强35%，而比楔形接头强125%。此外，于烧结接头未观察到那些如同楔形接头及插销接头所出现的裂缝、裂纹、或间隙。在楔形接头、插销接头的接合处中有观察到间隙，这使得棒体可端板相对移动而导致晶舟倾斜或导致端板在不同的中心线上。接着，这会不合意地增加晶舟的TP，如以上的结果所示。此外，间隙会在18安装、处理及加热期间因棒体及端板的膨胀而导致不对准。反之，用烧结接头的晶舟不会有间隙。因此，有更佳的TP而且可减少不对准的可能性。组件符号表<table>tableseeoriginaldocumentpage19</column></row><table><table>tableseeoriginaldocumentpage20</column></row><table>权利要求1.一种制品，其系包含至少两个用烧结陶瓷连结在一起的化学气相沉积之碳化硅部件。2.如权利要求l所述的制品，其特征在于至少该烧结陶瓷涂有化学气相沉积之碳化硅层。3.如权利要求2所述的制品，其特征在于该化学气相沉积之碳化硅涂层有0.5至3毫米厚。4.一种制品，其系包含多支棒体，所述棒体的相对端均用烧结陶瓷连结至各自的端板，所述棒体与所述端板均为化学气相沉积之碳化硅。5.如权利要求4所述的制品，其特征在于至少该烧结陶瓷涂有化学气相沉积之碳化硅层。6.如权利要求4所述的制品，其特征在于所述端板对于彼此的真位置为2毫米或更小。7.-种制品，其系包含多支棒体，所述多支棒体的各自端之一端是用烧结陶瓷接头连结至背板的基部，所述棒体的相对端都用烧结陶瓷接头来连结至支撑轨道，所述棒体、该背板以及该支撑轨道均为化学气相沉积之碳化硅。8.—种方法，其系包含a)提供包含一种或更多种陶瓷的膏状物、溶胶或浆料；b)施加包含该一种或更多种陶瓷之该膏状物、溶胶或浆料于两个化学气相沉积之碳化硅部件以连结所述部件；c)干燥该膏状物、溶胶或浆料以形成环绕该两个化学气相沉积之碳化硅部件且包含该一种或更多种陶瓷的干组合物；以及，d)烧结环绕该两个化学气相沉积之碳化硅部件且包含该一种或更多种陶瓷的该干组合物以形成烧结陶瓷接头。9.如权利要求8所述的方法，其特征在于该一种或更多种陶瓷系包含碳化硅、金属氧化物、以及原矿材料。10.如权利要求8所述的方法，其特征在于它还包含下列步骤沉积化学气相沉积之碳化硅于至少该烧结陶瓷接头。全文摘要公开了多种化学气相沉积的碳化硅制品及其制造方法。所述化学气相沉积之碳化硅制品系由多个用烧结陶瓷接头连结在一起的部件构成。所述接头加强而且可保持在制品接合处的公差。所述制品可用于半导体加工。文档编号C04B37/00GK101429048SQ20081008174公开日2009年5月13日申请日期2008年3月6日优先权日2007年3月9日发明者J·L·特里巴,K·D·莱斯,M·A·皮克林申请人:罗门哈斯电子材料有限公司;Agc电子材料公司