化学气相沉积的碳化硅制品制造技术

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。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及化学气相沉积的碳化硅制品。更特别的是，本专利技术涉及具 有改良的强度及尺寸公差(dimensional tolerance)的化学气相沉积的碳化硅 制品。
技术介绍
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 (wet bench cleaning)的晶圆载具、用于半导体处理室(semiconductof processing chamber)、光学望远镜结构、光学平台以及端点操控器(end effector)以在装卸半导体晶圆于半导体炉管(semi-conductor furnace)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(thermal incompatibility)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(difect bonding)、共同致密化(codcnsification)夹层与坯体(green body)、热压(hot pressing)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(reactive metal bonding)、加压燃烧反应，使用及不使用胶 带和微波焊接(micfowave joitiing)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-state silicon seaant)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 (vertical waf boat)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。
技术实现思路
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(sintered ceramic j oint)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、溶胶或浆料以形本文档来自技高网...

【技术保护点】
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。

【技术特征摘要】
US 2007-3-9 60/905,9521. 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...

【专利技术属性】
技术研发人员：MA皮克林，JL特里巴，KD莱斯，
申请(专利权)人：罗门哈斯电子材料有限公司，AGC电子材料公司，
类型：发明
国别省市：US[美国]