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同的物理或结构性质的碳化硅。 不同类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 硅、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)有一组性质使得它高度适合用于特 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(wafer boat)、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(semiconductor 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℃至1400℃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 料会污染晶圆而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生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，然而这些 性质中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 以机械加工。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： 直接粘接(direct 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、硬焊(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(microwave joining)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(joining processing)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支单块 CVD-SiC棒体构成的晶舟。每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 sealant)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的制品是一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±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，垂直式晶舟 (vertical waferboat)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 晶圆加工之前和之后，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。

在一方面中，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，提供一种制品，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自的端板，所述多支棒体与所述端板均为化学 气相沉积的碳化硅。
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 joint)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。
附图说明
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；
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；
图4显示开口接头(open joint)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(fissure)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(wedge fissure)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(closed joint)的横截面图，其显示陶瓷粘合剂(ceramic binder)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。

在本专利说明书中，除非另有说明，下列缩写字有以下的意思：℃＝ 摄氏度数；mm＝毫米；cm＝公分；2.54公分＝1英时；slpm＝标准公升/ 分钟；托耳＝在0℃维持1毫米水银所需要压力；1毫米水银＝0.00132大 气压(atm)；1大气压＝1.01325 x 106达因/平方公分；μm＝微米；ppb＝十亿 分率；CVD＝化学气相沉积；SiC＝碳化硅；RMS＝均方根；OD＝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 对于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 相???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100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(包含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)：β-结晶CVD-SiC、α -CVD-SiC、以及具有α及β-CVD SiC之混合物的CVD-SiC。这包含(但不 受限于)：立方β-CVD-SiC、以及有立方及六方晶体结构的β-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 CVD-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。
一般用来制成制品之部件的CVD-SiC为立方β-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β-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β-结晶CVD-SiC部件。此类方法提供立方β-结晶CVD-SiC，如X 光绕射分析所显示的，其系纯立方β-结晶CVD-SiC。在该立方β-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β-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Ra是在0.2微米至5微米之间。Rmax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(autocovariance function)。关于应用自协方差函数来测定表面形貌 (surface topography)的说明，请参考Kiely等人的“以扫描探针显微镜量化 形貌结构(Quantification of Topographic Structure by Scanning Probe Microscopy)”(真空科学及技术期刊B(Journal ofVaccum Science Technology B)，第15卷，第4号，1997年7/8月，第1483-1493页)。在Standard ASME B46.1-2002的表面纹理(表面粗糙度，波度及铺设)(Surface texture(Surface Roughness，WavinesandLay))(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(optical profilometer)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(但不受限于)：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(frustaconical shaped)、金字塔形、 以及长斜方形(rhomboid shaped)。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、钽、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(raw mineral material)。此类 原矿材料包含(但不受限于)：叶岩(shale)、粗陶(stoneware)、黏土(clay)、铁 矾土(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(nepheline syenite)、硅灰石 (wollastonite)、锂辉石(spodumene)、燧石(石英)、锆石(zircon)、锆酸盐 (zirconate)、以及堇青石(corderite)。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(sintering aid)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(polyvinyl alcohol)、聚醋酸乙烯酯(polyvinyl acetate)、纤维素、聚二甲基硅烷(polycarbosilane)、聚乙二醇(polyethylene glycol)、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 之一种或更多种：甲基纤维素、聚醋酸乙烯酯、丙烯酸系树脂(acrylic resin)、 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(polyacrylic acid)、丙烯酸/马来酸共聚物(acrylic/maleic acid copolymer)、十二烷基硫酸盐(lauryl sulfate)、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(dibutyl phthalate)、邻苯 二甲酸二甲酯(dimethyl phthalate)、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(AlN)、以及各种氧化物，例如氧化镁(MgO)、氧化 铈(CeO2)、氧化锆(ZrO2)、氧化铋(BeO)、氧化钇(Y2O3)、以及氧化镧(La2O3)。 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(dimethyl formamide)、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10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(spatula)。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(diamond tool)。
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)、FaroArmTM仪器(售自法如科技公司)、雷射追踪扫描仪(laser tracker)、 或其它已知的三维测量技术。
可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 般而言，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1500℃至2100℃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Datta等人，标题为「以掺杂碳化硼来烧结奈米结晶α 碳化硅」(Sintering of nano crystalline α silicon carbide by doping with boron carbide)，材料科学公报(Bull.Mater.Sci.)，第25卷，第3号，2002年6月， 第181-189页)、以及Zhou等人的「用稀土氧化物添加物致密化之碳化硅 的热传导性」(Thermal Conductivity of silicon carbide densified with rare-earth oxide additives)(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。
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(minor machining)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100包含多 支棒体112，彼等系插入在端板114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1、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116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(concave fissure)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个表面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图图标出其中两个)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-SiC 322。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， 而该背板接口与接口604及矩形沟隙608都填满烧结陶瓷612。视需要， 可使所述构成接头的部件变粗糙成有想要的表面粗糙度Ra，且涂上一层 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(tooling hole)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708、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FaroArmTM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(horizontal boat)是用与垂直式晶舟相同的程序来测量。水平式 晶舟是以垂直位置安置，而使用FaroArmTM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1(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， Woburn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(side gap) 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(Johnson Mthy)(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-box production run)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℃的温度。 藉由使甲基三氯硅烷(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1。碳化硅继续沉 积直到在接头上形成2毫米的涂层。
表1
  制程参数 数量 炉管压力 200托耳 沉积温度 1360℃ 氢气体流速 124slpm 氩气体流速 408slpm MTS气体流速 24.5slpm 氢气体分压 44托耳 氩气体分压 147托耳 MTS分压 9托耳 沉积速率 0.08毫米/小时 氢/MTS气体流量比 5
在碳化硅的沉积完成后，提高沉积室的温度至1485℃以使硅熔解。使 接头保持于1485℃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，以目视检查所有接头的裂缝。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 重量％水混合而成的浆料来制备第二组接头。用粉浆浇铸法(slip casting)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。 在棒体与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℃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2000℃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GraphoilTM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Instron Mechanical TesterTM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英时(6.3公分)。然后，把Instron Mechanical TesterTM的头部(负荷传 感器)设定成可以0.02英时/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(英时/分钟)记录于已知的记录仪(chart recorder)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。
表2
  制程参数 AMOUNT 炉管压力 200托耳 沉积温度 1360℃ 氢气体流速 124slpm 氩气体流速 408slpm MTS气体流速 24.5slpm 氢气体分压 44托耳 氩气体分压 147托耳 MTS分压 9托耳 沉积速率 0.08毫米/小时 氢/MTS气体流量比 5
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℃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FaroArmTM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 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
  100 晶舟 112 棒体 114 端板 116 烧结陶瓷接头 118、120 孔洞 122 表面 124 牙齿 126 凹槽 200 开口接头 202 矩形棒体 204 表面 206 接口 208 端板 210 侧面 300 开口接头 302 矩形棒体 304 表面 306 基部 308 凹形沟隙 310 接口 312 端板 314 侧面 316 表面 318 假想线 322 CVD-SiC 400 开口接头 402 矩形棒体 404 表面 406 基部 408 楔形沟隙 410 上表面 412 下表面 414 共同交界 416 表面 418 接口 420 端板 422 侧面 424 表面
  500 封闭接头 502 圆形棒体 504 楔形沟隙 506 上表面 508 下表面 510 侧表面 512 基部 514 端板 516 侧面 518 表面 520 烧结陶瓷 600 封闭接头 602 扁平棒体 604 接口 606 基部 608 矩形沟隙 610 背板 612 烧结陶瓷 700 湿式清洗台载具或提升器 702 背板 704、706 定位孔 708、710 棒体 712 牙齿 714 间隙 716 支撑轨道 r 圆角半径 Ra 表面粗糙度