JP4283504B2 - ウェーハ保持装置 - Google Patents
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Description
【０００１】
本発明は、構成部品が共にメカニカル接合により保持される半導体ウェーハを保持するための装置に関する。更に詳細には、本発明は、半導体ウェーハを保持するための装置であり、その構成部品が共に、半導体ウェーハをコーティングするのに使用される装置の苛酷な条件に耐えることができるメカニカル接合により保持されるものに関する。
【０００２】
半導体ウェーハの加工は、腐食条件、高温及び迅速な熱サイクルへの暴露等の苛酷な条件を伴う。従って、ファニチャーまたはアウエハボートとしても知られるウェーハ支持取付け具は斯かる苛酷な条件に耐える必要がある。半導体ウェーハを加工する一つの方法は、迅速熱加工（ＲＴＰ）を伴う。斯かるプロセスは、迅速熱アニール機器（ＲＴＡ）において遂行される。半導体ウェーハは、数秒のオーダーの時間期間において、室温から約４００℃乃至１４００℃の温度でＲＴＡにおいて処理される。ウェーハを室温から斯かる高温に１０秒までの時間で加熱し、冷却する斯かるＲＴＡ系の能力は、エピタキシャルフィルム、非晶質珪素又は多結晶珪素析出のような化学反応プロセスにおける使用のためにそれらを魅力的なものとしている。
【０００３】
半導体工業は、炭化珪素は半導体加工に伴う苛酷な条件に耐えることができ、ボートのようなウェーハ取付け具の構成に優れた材料であることを認識していた。炭化珪素以前は、石英がウェーハ取付け具用材料として使用されていた。しかしながら、石英は、ＲＴＰ系におけるような苛酷プロセス反応環境及びウェーハ製造において使用される材料との熱的非適合性故にウェーハ取付け具用には不適切な材料であった。
【０００４】
ミラー（Ｍｉｌｌｅｒ）の米国特許第４，９７８，５６７号は、ＲＴＰ系において採用される炭化珪素ウェーハ取付け具を開示する。ミラー特許の取付け具は、炭化珪素からなり、グラファイト基体への炭化水素の化学的蒸着、及びその後のグラファイトを除去するための分解酸化により組み立てられる。ミラー取付け具は、ウェーハ支持体を取り囲む環状表面で一体形成されたウェーハ支持体表面を含み、更に適当な高さにウェーハ支持体表面を保持する環状側壁を含む炭化珪素の単一部品である。
【０００５】
ミラー組み立て法においては、蒸着された炭化珪素とグラファイトとの界面は、半導体ウェーハと接触するように設計された支持体面とは反対に、常にウェーハ支持部の裏面に形成される。その結果、正確な平面仕上げを有するようなウェーハ支持体面を提供するための便宜な技術は存在しない。また、ミラープロセスは、支持体面における正確に精密な構造特徴を提供するために鋳型の使用を許容しない。
【０００６】
シブリー（Ｓｉｂｌｅｙ）の米国特許第５，５３８，２３０号は、大量加工用の多数のウェーハを保持することができる単一部品炭化珪素ウェーハボートを開示する。ウェーハボートは、ボート内に保持されるウェーハの内径より僅かに大きい平均内径を有する一般に円筒形のシェル部品である。そのボートの一般に凹型の内面は、少なくとも二つの縦に均一な凸型の部分を含み、そこでは複数の直交するスロット又は溝がウェーハ支持体を提供するため配置される。キャリアーは水平位置で使用されるので、これにより、それぞれのウェーハは垂直の位置で、それぞれの他のものとは平行に支持される。ボート壁は、ウェーハスロットが配置される領域を除いて実質的に均一の厚さを有する。
【０００７】
ボートはグラファイト鋳型上に炭化珪素を化学蒸着（ＣＶＤ）させることにより作られる。結果として生じる炭化珪素シェルは、蒸着したシェルだけが残るように鋳型を破壊的に焼失させることによりグラファイト鋳型から分離される。直交するスロット又は溝は機械加工されてシェルになりウェーハ支持点を提供する。長さ、高さ及び底部幅及び基部幅のようなボートの他の特徴は、研磨により形作られ得る。モノリシックＣＶＤ‐炭化珪素シート又はブロックの蒸着後の機械加工は望ましい物体を形成するのに使用され得るが、斯かる機械加工は難しい。炭化珪素、特に理論的に密な（完全にノンポーラスの）ＣＶＤ炭化珪素は、非常に硬く、機械加工を困難に且つコスト高にさせている。従って、最小量の機械加工でウェーハの大量加工用に採用され得る炭化珪素ボートは、非常に望ましい。
【０００８】
複数のＣＶＤ炭化珪素部品から半導体装備品を組み立てることは、また、多くの困難を生じる。ＣＶＤ炭化珪素製品がしばしば採用される特化された用途は、部品間の接合が極温等の極値に耐えることを要求する。従って、複数のＣＶＤ炭化珪素部品から半導体装備品を組み立てる上で、実質的に全ての有機系接着剤は、それらが半導体加工温度よりはるかに低い温度で分解するので、全く不適当である。
【０００９】
幾つかの技術が、炭化珪素部品又は成分を結合させるのに提案された。これらには、直接結合（Ｔ．Ｊ．ムーア、「ＳｉＣ溶接の実行可能性調査」、Ｊ Ａｍｅｒ．Ｃｅｒａｍ．Ｓｏｃ．， 第６８卷、１５１〜１５３章（１９８５）．）、内層とグリーン体との共緻密化（Ｃ．Ｈ．ベイツ等、「高温適用非酸化物セラミックスの接合」、Ａｍｅｒ．Ｃｅｒａｍ．Ｓｏｃ．Ｂｕｌｌ．， 第６９巻、３５０〜３５６頁、（１９９０））、好適な炭化珪素粉末のホットプレス（Ｔ．イセキ、Ｋ．アラカワ及びＨ．スズキ、「ホットプレスによる高密度炭化珪素の接合」、Ｊ．Ｍａｔｅｒ．Ｓｃｉ．Ｌｅｔｔｅｒｓ、第１５巻、１０４９〜１０５０頁（１９８０））、重合体前駆体での結合（Ｓ．ヤジマ等、「ポリボロシロキサンを使用する炭化珪素対炭化珪素の接合」、Ａｍｅｒ．Ｃｅｒａｍ．Ｓｏｃｉ Ｂｕｌｌ．，第６０巻、２５３頁（１９８１））、ブレージング（Ｊ．Ａ．Ｐ．ゲーリス、「炭化珪素の高温結合」、Ｍ．Ｓ．Ｔｈｅｓｉｓ，Ｎｅｗ Ｍｅｘｉｃｏ Ｉｎｓｔｉｔｕｔｅ ｏｆ Ｍｉｎｉｎｇ ａｎｄ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，米国、ニューメキシコ州、ソコロ（１９８９））、反応性金属結合（Ｓ．モロズミ等、「炭化珪素及び反応性金属の薄箔間の結合機構」、Ｊ．ｏｆ Ｍａｔｅｒ．Ｓｃｉ． 第２０巻、２９７６〜３９８２（１９８５））、「加圧燃焼反応」、テープを使用又は無使用による反応（Ｈ．Ｂ．ラビン、「Ｔｉ‐Ｃ‐Ｎｉ系における燃焼反応を使用するＳｉＣ／ＳｉＣ複合体及び高密度ＳｉＣの接合」、Ｊ．Ａｍｅｒ．Ｃｅｒａｍ．Ｓｏｃ．，第７５巻、１３１〜１３５頁（１９９２））及びマイクロ波接合（Ｉ．アームド及びＲ．シルバーグリット、「マイクロ波エネルギーを使用した接合セラミックス」、Ｍａｔ．Ｒｅｓ．Ｓｏｃ．Ｓｙｍｐ．Ｐｒｏｃ．， 第３１４巻、１１９〜１３０頁（１９９３））が挙げられる。これらの技術は、炉環境を汚染することができる充填物の使用、高使用温度に耐える継ぎ手の不能、及び接合加工の過程での非常な高温又は高圧の必要性等、１以上の欠点故に、半導体適用の利用性を制限してきた。更に、これらの大部分は、例えばロッドが穴に挿入され、それから結合が行われる雄型／雌型継ぎ手に努力を傾注していない。斯かる雄型／雌型継ぎ手は、特に半導体工業でのウェーハキャリアー及び他の炉構成要素を組み立てるには望ましい。
【００１０】
広く定義されている雄型／雌型継ぎ手とは、嵌合（雄型）部材が受け手（雌型）部材に受容され、結合される継ぎ手である。雄型／雌型継ぎ手の例としては、雄型／雌型部材の側壁が実質的にお互いが平行である継ぎ手である。斯かる雄型／雌型継ぎ手は、例えば、受け手の末端が閉じた穴中に挿入されるロッドまたは受け手スロットもしくは溝の中に挿入される平行側面を有するシートであり得る。斯かる継ぎ手を結合する上で、結合は製造される製品に良好な安定性を与える側壁間で行われるのが望ましい。突合せ継ぎ手と異なり、雄型及び雌型部材を一緒にすることを確かにするために雄型及び雌型部材の側壁に沿って適当な圧力を提供することは難しい。
【００１１】
ゴーラ（Ｇｏｅｌａ）の米国特許第５，６８３，０２８号は、炭化珪素ボート内に雄型／雌型継ぎ手を確保する化学的手段開示する。そのボートは、多数半導体ウェーハを加工用に保持する複数のスリット又は溝を有する四つのモノリシック炭化珪素ロッドからなる。各ロッドは、エンドプレート内の対応する雌口に滑動する二つの雄型継ぎ手部材を有し、単一物品を形成する。継ぎ手は、全ての点又は雄型／雌型継ぎ手に沿って十分な圧力を提供する珪素シーラントで確保される。任意に、継ぎ手は、ＣＶＤ炭化珪素のコーティングで更に固定され得る。斯かる継ぎ手は、ウェーハ加工に関与する苛酷な条件に耐えることができ、珪素シーラントは、加工機械環境を汚染しない。
【００１２】
日本特許出願２０００１６４５２２Ａ及び平１０‐４５４８５号は、炭化珪素で被覆された成分からなる半導体製造用ウェーハ取付け具又はボート及びコーティング方法を開示する。ウェーハ取付け具は、加工用多数ウェーハを保持するための複数の溝又はスリットを有するロッドからなる。ロッドは、各端部にＴ形把持部を有し、作業本体又はナットにより取り付け用穴を有するエンドプレートに確保される。取付け具のロッド及びエンドプレートはモノリシック炭化珪素で構成されていない。取付け具の構成要素は、薄い炭素層を有する炭化珪素の粒子を有する珪素マトリックスからなり、更に平１０‐４５４８５号で記載されたようにＣＶＤ炭化珪素フィルムで被覆される。斯かる構成要素は、その説明によれば、薄い炭化珪素フィルムの剥離抵抗を上昇させ、それにより取付け具の酸化抵抗、耐薬品性及び耐熱衝撃性を改善する。しかしながら、当分野での作業者は、それらが苛酷ウェーハ加工環境に採用されたとき、斯かる薄膜炭化珪素コーティングはしばしば割れまたは欠けることを知っている。従って、全部がＣＶＤ炭化珪素で構成されるウェーハ取付け具が好ましい。
【００１３】
ＣＶＤ炭化珪素構成要素からなる半導体ウェーハ取付け具は存在し、それらは半導体ウェーハ加工機械の苛酷条件に耐えることができる手段で確保されるけれども、未だ改善されたＣＶＤ炭化珪素ウェーハ取付け具の必要性は存在する。
【００１４】
本発明は、蟻継によりエンドプレートに、両端において固定される複数の炭化珪素ロッドからなる装置を目的とする。装置の各ロッドは、エンドプレート上の蟻ほぞ穴構成要素に対応する蟻ほぞ構成要素を有する。その装置が組み立てられるとき、蟻継は、装置の構成要素を一緒に保持するためのシーラントを要求しないように機械的にエンドプレートにロッドを固定する。各ロッドは装置内に半導体ウェーハを置くために複数の溝を有する。装置全体は、半導体ウェーハを加工するための好適なチャンバーに置かれても良い。有益なことには、蟻継は、継ぎ手内のシーリング剤又は化学的シーラントでのコーティングが避けられ得るように十分固定された装置を提供する。多くの斯かるシーリング剤及び化学的コーティングは、半導体ウェーハを加工するのに使用される装置又は炉を汚染し、結果として欠陥のあるウェーハを生じさせる可能性がある。さらに、斯かるシーリング剤の削除は、装置の容易で、迅速な組み立てを可能にする。
【００１５】
本発明の蟻継の他の利点は、蟻継は蟻継の構成要素を固定するのにボルト、クランプ又はナットのような追加の固定具又は取付け手段を採用する必要がないことである。従って、ウェーハボートとして有効に機能するために最少数の部品を有する。最少数の部品は、半導体ウェーハを保持するために使用される装置にとって非常に望ましい。ウェーハ加工法の過程で、ウェーハ並びにウェーハを保持する装置は、珪素又は炭化珪素などの化学物質で被覆される。斯かる物質は洗浄の過程で保持装置から除去するのが難しい。ウェーハボート等の装置が多くの部品、特にボルト、ナット又はクランプのような小さな固定具から構成されるとき、洗浄はより困難で、時間を消費する。従って、最少数の別個の部品を有する保持装置は、非常に望ましい。
【００１６】
装置のロッド及びエンドプレートは、モノリシック炭化珪素から構成される。従って、各構成部品は薄膜コーティングを有しない固体材料である。従って、装置のロッド及びエンドプレートから層の剥離の問題は存在しない。構成部品はモノリシック炭化珪素からなるので、装置は耐酸化性、耐薬品性及び耐熱衝撃性である。従って、装置は、苛酷な化学化合物が採用され、並びに高温及び迅速な温度変化が採用されるＲＴＡチャンバー内で採用され得る。
【００１７】
本発明の主な目的は、蟻継により固定される半導体ウェーハ保持装置を提供することである。
【００１８】
本発明の他の目的は、半導体ウェーハを加工するのに使用されるチャンバーの苛酷条件に耐え得る半導体ウェーハ保持装置を提供することである。
【００１９】
追加の目的は、装置の継ぎ手を固定するためにシーリング剤及び化学コーティングが採用される必要のない半導体ウェーハ保持装置を提供することである。
【００２０】
本発明の更なる目的は、耐酸化性、耐薬品性及び耐熱衝撃性である半導体ウェーハ保持装置を提供することである。
【００２１】
本発明の下記の詳細な説明及び特許請求の範囲を検討すれば、本発明の追加の目的及び利点は、当業者により確認され得る。
【００２２】
図面の簡単な説明
【００２３】
図１は、蟻継で固定された構成部品から形成されるウェーハ保持装置の透視図である。
【００２４】
図２Ａは、ウェーハ保持装置の構成部品を固定するメカニカル蟻継の正面図である。
【００２５】
図２Ｂは、ウェーハ保持装置の構成部品を固定するメカニカル蟻継及びピンの正面図である。
【００２６】
図３Ａは、蟻ほぞ構成要素を有するウェーハ保持装置のロッド構成要素の端部の正面図である。
【００２７】
図３Ｂは、蟻ほぞ構成要素を有するウェーハ保持装置のロッド構成要素の端部の側面図である。
【００２８】
図４は、蟻ほぞ穴構成要素を有するウェーハ保持装置のエンドプレート構成要素のフェイスビューである。
【００２９】
図５Ａは、歯及び溝を有するウェーハ支持装置のロッド構成要素の正面図である。
【００３０】
図５Ｂは、歯及び溝を有するウェーハ支持装置のロッド構成要素の側面図である。
【００３１】
図６Ａは、隠し蟻ほぞ穴を有するエンドプレートの上面図である。
【００３２】
図６Ｂは、隠し蟻ほぞ穴を有するエンドプレートの底面図である。
【００３３】
図６Ｃは、隠し蟻ほぞ穴を有するエンドプレートの断面図である。
【００３４】
図７Ａは、隠し蟻ほぞ穴エンドプレートに横向きに嵌合される蟻ほぞの図である。
【００３５】
図７Ｂは、隠し蟻ほぞ穴エンドプレートに横向きに嵌合され、更にピンで固定される穴を有する蟻ほぞの図である。
【００３６】
本発明の実施の態様の説明
【００３７】
本発明は、蟻継又はＤ形継ぎ手又はＣ形継ぎ手により複数ロッドの両端において炭化珪素エンドプレートに固定された複数の炭化珪素ロッドから構成される多数半導体ウェーハを保持するための装置を目的とする。装置の各ロッドは、半導体ウェーハを保持する複数のスロット又は溝を有する。半導体ウェーハを保持する装置は、また、ウェーハ取付け具又はウェーハボートとしても知られる。本発明のウェーハボートは、刺激の強い化学品及び高温が採用されるチャンバー内でウェーハを加工するために多数半導体ウェーハを保持する。有益なことには、メカニカル蟻継は、蟻継内のシーリング剤又は蟻継上の化学コーティングが回避され得るように装置のエンドプレートにロッドを固定する。さらに、その装置は、耐酸化性、耐薬品性及び耐熱衝撃性である。装置の構成要素は固体炭化珪素から構成されているので、装置が半導体加工チャンバー内に採用されるとき、ロッド又はエンドプレートの表面からの材料剥離の問題は存在しない。
【００３８】
図１は、本発明のウェーハ保持装置又はウェーハボートの一態様を図示する。ウェーハボート１０は、蟻継又はＤ形継ぎ手１６によりエンドプレート１４に固定される複数のロッド１２から構成される。蟻継１６は、図２Ａ、３Ａ、３Ｂ及び４で図示されるような蟻ほぞ又はＤ形鍵（雄型構成要素）２２及び蟻ほぞ穴又はＤ形ロック（雌型構成要素）２４から構成される。蟻ほぞ２２の蟻継面２６はロッド１２の表面２８と９０°角θ１を形成する。蟻ほぞ２２の側面３０は、表面２８とθ２で示されるような約１°から約４５°、好ましくは約５°から約３０°及び最も好ましくは約１０°から約２０°の角を形成する。図２Ａで図示されるように、蟻ほぞ穴２４の側面２７及び側面３１間の角θ３は約２５°から約５０°、好ましくは約３０°から約４５°である。その図解が長円形としてのエンドプレートを示す一方で、エンドプレートは、ロッドに接合する如何なる好適な形状を有することができる。他の好適な形状には、矩形、三角形及び偏菱形等が挙げられるが、これらに限定されない。
【００３９】
蟻継１６は、蟻ほぞ２２の狭い部分と蟻ほぞ穴２４とをエンドプレート上の開口部において横向きに接触させ、時計回り又は反時計回りひねり運動により蟻ほぞ２２及び蟻ほぞ穴２４間に形成される。蟻ほぞ２２は蟻ほぞ穴２４中に滑動し、確かな蟻継１６を形成する。蟻継１６の構成要素を分離するためには、蟻ほぞ２２は、外側に加えられた力で蟻ほぞ穴２４の中で時計回りに又は反時計回りに回転される。蟻継１６は、確固とした継ぎ手であり、ウェーハ加工チャンバーの苛酷な条件において採用され得る確かな、安定なウェーハボート１０を提供する。図２Ａで図示されるように、装置が組み立てられるとき、蟻ほぞ２２の軸２５は、蟻ほぞ穴２４の軸２８と垂直である。
【００４０】
各ロッド１２は、多数のウェーハがＲＴＡのような加工装置において同時に加工され得るように多数半導体ウェーハ（図示されていない）を保持するために複数の溝又はスロット１８及び歯２０を有する。ロッドの数は変動し得る。例えば、ウェーハ保持装置は２から６個のロッド、好ましくは３から４個のロッドを有することができる。ロッドの具体的な形状が変化し得る一方で、図３Ａ、３Ｂ、５Ａ及び５Ｂに図示されたロッドは、蟻ほぞ２２と連続性の後部フランジ及び表面２８と連続性の、溝１８の初めの部分及び歯２０で停止する前部フランジを有する。ロッド１２がエンドプレート１４と共に組み立てられて図１に示されたような装置を形成するとき、エンドプレート１４は表面２８に収まる。
【００４１】
図２Ｂに図示されるような本発明の異なる態様においては、蟻継３６は更にピン３８で固定される。蟻ほぞ４０は、エンドプレート４６内に穴４４に対応する穴４２を有する。穴４４は穴４２に対応する蟻ほぞ穴４８に開口する。
【００４２】
本発明のウェーハ支持装置のエンドプレートは、また、エンドプレートの一面に開口部又はオリフィスを有する隠し蟻ほぞ穴を有することができる。エンドプレートが隠し蟻ほぞ穴を有するとき、蟻ほぞはエンドプレートに横向きで接続され、蟻ほぞの頂部及び側面と蟻ほぞ穴の頂部及び側面間における張力により維持される場所に嵌合する。蟻ほぞと蟻ほぞ穴の頂部及び側面はお互いに平行である。斯かる継ぎ手は、しばしばＣ形継ぎ手と称される。図６Ａは、隠し蟻ほぞ穴５２を有するエンドプレート５０の上面を示す。図６Ｂは、相当する蟻ほぞの頂部表面５６に合致する頂部表面５４を有する隠し蟻ほぞ穴５２を有するエンドプレート５０の底面を表す。図７Ａは、蟻ほぞ５８が蟻ほぞ側面６２及び蟻ほぞ側面６４の間で接触により維持される蟻ほぞ穴５２に挿入されるロッド６０の蟻ほぞ５８を示す。蟻ほぞ５８は、また、蟻ほぞ５６と蟻ほぞ穴５４の頂部及び蟻ほぞ穴面６６と蟻ほぞ面（示されていない）の間に接触により維持される。角θ２は、また継ぎ手を支持するのを助ける蟻ほぞ穴及び蟻ほぞ間に十分な張力を提供する。
【００４３】
図７Ｂに示されるように本発明のさらなる実施態様においては、蟻ほぞ６８は更にエンドプレート５０にピン７０で固定され得る。蟻ほぞ６８は穴７４にピン７０を受け取るための穴７２を含有する。ピン７０は穴７４に挿入するため蟻ほぞ穴上部５４内の穴７６を貫通する。
【００４４】
本発明の他の異なる態様においては、蟻継は、蟻継の追加的固定のためにＣＶＤ炭化珪素の層で任意に被覆される。ＣＶＤ炭化珪素コーティング又はクラッドは全継ぎ手をシールする。ＣＶＤ炭化珪素を析出させる好適な方法は、クラッドを形成するために採用され得る。ゴーラ等の米国特許第５，３５４，５８０号は、本発明を実施するために採用され得るＣＶＤ炭化珪素を形成する方法及び装置を開示し、その全開示はここで参照により挿入される。
【００４５】
本発明のウェーハ支持装置の構成部品は、モノリシック炭化珪素、好ましくはＣＶＤ炭化珪素から構成される。ＣＶＤ炭化珪素構成要素を形成する如何なる好適な方法も、本発明の構成部品を製造するため採用され得る。上記したゴーラ等の米国特許第５，３５４，５８０号は、本発明のＣＶＤ炭化珪素部品を製造するのに採用され得る方法及び装置を開示する。構成部品がＣＶＤ又は任意の好適な方法により調製された後で、構成部品は望ましい形状及び寸法に機械加工される。炭化珪素製品の機械加工法は、当業界で公知である。機械加工は、しばしばダイヤモンド物質を使用して遂行される。ウェーハ支持装置の構成部品の寸法は変動しても良い。ウェーハ支持装置の構成部品の寸法は、炭化珪素を機械加工する技術の能力にのみ限定される。例えば、蟻ほぞは、約４．０ｍｍから約１５ｍｍ、好ましくは約６．０から約１０ｍｍの頂部幅を有することができる。ロッドに合致する蟻ほぞの基部は約２．０ｍｍから約８．０ｍｍ、好ましくは約３．０ｍｍから５．０ｍｍの範囲を取り得る。蟻ほぞの高さは、約５．０ｍｍから約１５ｍｍ、好ましくは約７．０ｍｍから約１０．０ｍｍの範囲を取り得る。最も幅のある部分の蟻ほぞ穴は、約５．０ｍｍから約１５ｍｍ、好ましくは約７．０ｍｍから１０ｍｍの範囲を取り得る。最も狭い部分の蟻ほぞ穴は、約２．０ｍｍから約８．０ｍｍ、好ましくは約３．０ｍｍから５．０ｍｍの範囲を取り得る。溝を画定する歯の間の距離は、約１．０ｍｍから約５．０ｍｍ、好ましくは約２．０ｍｍから約３．０ｍｍの範囲である。全ての数的範囲は、その両端の数字を含み、組み合わせ可能である。
【００４６】
有益なことに、最小機械加工が、本発明の構成部品、即ち、ロッド及びエンドプレートを調製するために採用される。蟻ほぞ及びロッドの溝並びにエンドプレートの蟻ほぞ穴の造形は、少ない時間及び複雑性を伴い、それから多くの単一部品炭化珪素半導体ウェーハ取付け具を機械加工する。斯かる単一部品炭化珪素は多くの複雑な形状特性を有する。更に、蟻ほぞ及び蟻ほぞ穴は、容易に、安定な蟻継を形成してウェーハ保持装置の構成部品を追加のメカニカル構成要素又は望ましくない化学シーリング剤なしで固定する。本発明のロッド及びエンドプレートはモノリシック炭化珪素なので、ロッド及びエンドプレートは耐酸化性、耐薬品性及び耐熱衝撃性である。また、薄膜で被覆されるウェーハ取付け具について構成部品から表面剥離の問題は存在しない。斯かる剥離はウェーハコーティングチャンバー及び半導体ウェーハの双方を汚染することができる。従って、本ウェーハ保持装置は、ウェーハを加工するに採用される如何なる装置において採用され得るし、水平及び垂直コーティング法双方において採用され得る。
【００４７】
モノリシック炭化水素構成要素は、装置にとって十分な強度及び支持を提供して、溝に置かれた半導体ウェーハの重量による垂れ下がりを防止する。従って、本発明の装置は、水平加工法に関係する問題を懸念することなく水平法により多数のウェーハを加工するのに使用され得る。追加的に、モノシリック炭化珪素構成要素は、装置を縦型装置に配置することを可能にし、そこでは多数半導体ウェーハが加工されることができるのである。有益には、本ウェーハ支持装置の大きさは、採用される半導体ウェーハ加工チャンバーの大きさ及び高さにのみ制限される。
【図面の簡単な説明】
【図１】図１は、蟻継で固定された構成部品から形成されるウェーハ保持装置の透視図である。
【図２Ａ】図２Ａは、ウェーハ保持装置の構成部品を固定するメカニカル蟻継の正面図である。
【図２Ｂ】図２Ｂは、ウェーハ保持装置の構成部品を固定するメカニカル蟻継及びピンの正面図である。
【図３Ａ】図３Ａは、蟻ほぞ構成要素を有するウェーハ保持装置のロッド構成要素の端部の正面図である。
【図３Ｂ】図３Ｂは、蟻ほぞ構成要素を有するウェーハ保持装置のロッド構成要素の端部の側面図である。
【図４】図４は、蟻ほぞ穴構成要素を有するウェーハ保持装置のエンドプレート構成要素の図である。
【図５Ａ】図５Ａは、歯及び溝を有するウェーハ支持装置のロッド構成要素の正面図である。
【図５Ｂ】図５Ｂは、歯及び溝を有するウェーハ支持装置のロッド構成要素の側面図である。
【図６Ａ】図６Ａは、隠し蟻ほぞ穴を有するエンドプレートの上面図である。
【図６Ｂ】図６Ｂは、隠し蟻ほぞ穴を有するエンドプレートの底面図である。
【図６Ｃ】図６Ｃは、隠し蟻ほぞ穴を有するエンドプレートの断面図である。
【図７Ａ】図７Ａは、隠し蟻ほぞ穴エンドプレートに横向きに嵌合される蟻ほぞの図である。
【図７Ｂ】図７Ｂは、隠し蟻ほぞ穴エンドプレートに横向きに嵌合され、更にピンで固定される穴を有する蟻ほぞの図である。
【符号の説明】
１０：ウェーハボート
１２：ロッド
１４：エンドプレート
１６：蟻継
１８：スロット
２０：歯
２２：蟻ほぞ
２４：蟻ほぞ穴
２６：蟻継面
２７：側面
２８：表面
３０：側面
３１：側面
３６：蟻継
３８：ピン
４０：蟻ほぞ
４２：穴
４４：穴
４６：エンドプレート
４８：蟻ほぞ穴
５０：エンドプレート
５２：隠し蟻ほぞ穴
５４：蟻ほぞ穴
５６：蟻ほぞの頂部表面
５８：蟻ほぞ
６０：ロッド
６２：蟻ほぞ側面
６４：蟻ほぞ側面
６６：蟻ほぞ穴面
６８：蟻ほぞ
７０：ピン
７２：穴
７４：穴
７６：穴
本発明は、構成部品が共にメカニカル接合により保持される半導体ウェーハを保持するための装置に関する。更に詳細には、本発明は、半導体ウェーハを保持するための装置であり、その構成部品が共に、半導体ウェーハをコーティングするのに使用される装置の苛酷な条件に耐えることができるメカニカル接合により保持されるものに関する。
【０００２】
半導体ウェーハの加工は、腐食条件、高温及び迅速な熱サイクルへの暴露等の苛酷な条件を伴う。従って、ファニチャーまたはアウエハボートとしても知られるウェーハ支持取付け具は斯かる苛酷な条件に耐える必要がある。半導体ウェーハを加工する一つの方法は、迅速熱加工（ＲＴＰ）を伴う。斯かるプロセスは、迅速熱アニール機器（ＲＴＡ）において遂行される。半導体ウェーハは、数秒のオーダーの時間期間において、室温から約４００℃乃至１４００℃の温度でＲＴＡにおいて処理される。ウェーハを室温から斯かる高温に１０秒までの時間で加熱し、冷却する斯かるＲＴＡ系の能力は、エピタキシャルフィルム、非晶質珪素又は多結晶珪素析出のような化学反応プロセスにおける使用のためにそれらを魅力的なものとしている。
【０００３】
半導体工業は、炭化珪素は半導体加工に伴う苛酷な条件に耐えることができ、ボートのようなウェーハ取付け具の構成に優れた材料であることを認識していた。炭化珪素以前は、石英がウェーハ取付け具用材料として使用されていた。しかしながら、石英は、ＲＴＰ系におけるような苛酷プロセス反応環境及びウェーハ製造において使用される材料との熱的非適合性故にウェーハ取付け具用には不適切な材料であった。
【０００４】
ミラー（Ｍｉｌｌｅｒ）の米国特許第４，９７８，５６７号は、ＲＴＰ系において採用される炭化珪素ウェーハ取付け具を開示する。ミラー特許の取付け具は、炭化珪素からなり、グラファイト基体への炭化水素の化学的蒸着、及びその後のグラファイトを除去するための分解酸化により組み立てられる。ミラー取付け具は、ウェーハ支持体を取り囲む環状表面で一体形成されたウェーハ支持体表面を含み、更に適当な高さにウェーハ支持体表面を保持する環状側壁を含む炭化珪素の単一部品である。
【０００５】
ミラー組み立て法においては、蒸着された炭化珪素とグラファイトとの界面は、半導体ウェーハと接触するように設計された支持体面とは反対に、常にウェーハ支持部の裏面に形成される。その結果、正確な平面仕上げを有するようなウェーハ支持体面を提供するための便宜な技術は存在しない。また、ミラープロセスは、支持体面における正確に精密な構造特徴を提供するために鋳型の使用を許容しない。
【０００６】
シブリー（Ｓｉｂｌｅｙ）の米国特許第５，５３８，２３０号は、大量加工用の多数のウェーハを保持することができる単一部品炭化珪素ウェーハボートを開示する。ウェーハボートは、ボート内に保持されるウェーハの内径より僅かに大きい平均内径を有する一般に円筒形のシェル部品である。そのボートの一般に凹型の内面は、少なくとも二つの縦に均一な凸型の部分を含み、そこでは複数の直交するスロット又は溝がウェーハ支持体を提供するため配置される。キャリアーは水平位置で使用されるので、これにより、それぞれのウェーハは垂直の位置で、それぞれの他のものとは平行に支持される。ボート壁は、ウェーハスロットが配置される領域を除いて実質的に均一の厚さを有する。
【０００７】
ボートはグラファイト鋳型上に炭化珪素を化学蒸着（ＣＶＤ）させることにより作られる。結果として生じる炭化珪素シェルは、蒸着したシェルだけが残るように鋳型を破壊的に焼失させることによりグラファイト鋳型から分離される。直交するスロット又は溝は機械加工されてシェルになりウェーハ支持点を提供する。長さ、高さ及び底部幅及び基部幅のようなボートの他の特徴は、研磨により形作られ得る。モノリシックＣＶＤ‐炭化珪素シート又はブロックの蒸着後の機械加工は望ましい物体を形成するのに使用され得るが、斯かる機械加工は難しい。炭化珪素、特に理論的に密な（完全にノンポーラスの）ＣＶＤ炭化珪素は、非常に硬く、機械加工を困難に且つコスト高にさせている。従って、最小量の機械加工でウェーハの大量加工用に採用され得る炭化珪素ボートは、非常に望ましい。
【０００８】
複数のＣＶＤ炭化珪素部品から半導体装備品を組み立てることは、また、多くの困難を生じる。ＣＶＤ炭化珪素製品がしばしば採用される特化された用途は、部品間の接合が極温等の極値に耐えることを要求する。従って、複数のＣＶＤ炭化珪素部品から半導体装備品を組み立てる上で、実質的に全ての有機系接着剤は、それらが半導体加工温度よりはるかに低い温度で分解するので、全く不適当である。
【０００９】
幾つかの技術が、炭化珪素部品又は成分を結合させるのに提案された。これらには、直接結合（Ｔ．Ｊ．ムーア、「ＳｉＣ溶接の実行可能性調査」、Ｊ Ａｍｅｒ．Ｃｅｒａｍ．Ｓｏｃ．， 第６８卷、１５１〜１５３章（１９８５）．）、内層とグリーン体との共緻密化（Ｃ．Ｈ．ベイツ等、「高温適用非酸化物セラミックスの接合」、Ａｍｅｒ．Ｃｅｒａｍ．Ｓｏｃ．Ｂｕｌｌ．， 第６９巻、３５０〜３５６頁、（１９９０））、好適な炭化珪素粉末のホットプレス（Ｔ．イセキ、Ｋ．アラカワ及びＨ．スズキ、「ホットプレスによる高密度炭化珪素の接合」、Ｊ．Ｍａｔｅｒ．Ｓｃｉ．Ｌｅｔｔｅｒｓ、第１５巻、１０４９〜１０５０頁（１９８０））、重合体前駆体での結合（Ｓ．ヤジマ等、「ポリボロシロキサンを使用する炭化珪素対炭化珪素の接合」、Ａｍｅｒ．Ｃｅｒａｍ．Ｓｏｃｉ Ｂｕｌｌ．，第６０巻、２５３頁（１９８１））、ブレージング（Ｊ．Ａ．Ｐ．ゲーリス、「炭化珪素の高温結合」、Ｍ．Ｓ．Ｔｈｅｓｉｓ，Ｎｅｗ Ｍｅｘｉｃｏ Ｉｎｓｔｉｔｕｔｅ ｏｆ Ｍｉｎｉｎｇ ａｎｄ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，米国、ニューメキシコ州、ソコロ（１９８９））、反応性金属結合（Ｓ．モロズミ等、「炭化珪素及び反応性金属の薄箔間の結合機構」、Ｊ．ｏｆ Ｍａｔｅｒ．Ｓｃｉ． 第２０巻、２９７６〜３９８２（１９８５））、「加圧燃焼反応」、テープを使用又は無使用による反応（Ｈ．Ｂ．ラビン、「Ｔｉ‐Ｃ‐Ｎｉ系における燃焼反応を使用するＳｉＣ／ＳｉＣ複合体及び高密度ＳｉＣの接合」、Ｊ．Ａｍｅｒ．Ｃｅｒａｍ．Ｓｏｃ．，第７５巻、１３１〜１３５頁（１９９２））及びマイクロ波接合（Ｉ．アームド及びＲ．シルバーグリット、「マイクロ波エネルギーを使用した接合セラミックス」、Ｍａｔ．Ｒｅｓ．Ｓｏｃ．Ｓｙｍｐ．Ｐｒｏｃ．， 第３１４巻、１１９〜１３０頁（１９９３））が挙げられる。これらの技術は、炉環境を汚染することができる充填物の使用、高使用温度に耐える継ぎ手の不能、及び接合加工の過程での非常な高温又は高圧の必要性等、１以上の欠点故に、半導体適用の利用性を制限してきた。更に、これらの大部分は、例えばロッドが穴に挿入され、それから結合が行われる雄型／雌型継ぎ手に努力を傾注していない。斯かる雄型／雌型継ぎ手は、特に半導体工業でのウェーハキャリアー及び他の炉構成要素を組み立てるには望ましい。
【００１０】
広く定義されている雄型／雌型継ぎ手とは、嵌合（雄型）部材が受け手（雌型）部材に受容され、結合される継ぎ手である。雄型／雌型継ぎ手の例としては、雄型／雌型部材の側壁が実質的にお互いが平行である継ぎ手である。斯かる雄型／雌型継ぎ手は、例えば、受け手の末端が閉じた穴中に挿入されるロッドまたは受け手スロットもしくは溝の中に挿入される平行側面を有するシートであり得る。斯かる継ぎ手を結合する上で、結合は製造される製品に良好な安定性を与える側壁間で行われるのが望ましい。突合せ継ぎ手と異なり、雄型及び雌型部材を一緒にすることを確かにするために雄型及び雌型部材の側壁に沿って適当な圧力を提供することは難しい。
【００１１】
ゴーラ（Ｇｏｅｌａ）の米国特許第５，６８３，０２８号は、炭化珪素ボート内に雄型／雌型継ぎ手を確保する化学的手段開示する。そのボートは、多数半導体ウェーハを加工用に保持する複数のスリット又は溝を有する四つのモノリシック炭化珪素ロッドからなる。各ロッドは、エンドプレート内の対応する雌口に滑動する二つの雄型継ぎ手部材を有し、単一物品を形成する。継ぎ手は、全ての点又は雄型／雌型継ぎ手に沿って十分な圧力を提供する珪素シーラントで確保される。任意に、継ぎ手は、ＣＶＤ炭化珪素のコーティングで更に固定され得る。斯かる継ぎ手は、ウェーハ加工に関与する苛酷な条件に耐えることができ、珪素シーラントは、加工機械環境を汚染しない。
【００１２】
日本特許出願２０００１６４５２２Ａ及び平１０‐４５４８５号は、炭化珪素で被覆された成分からなる半導体製造用ウェーハ取付け具又はボート及びコーティング方法を開示する。ウェーハ取付け具は、加工用多数ウェーハを保持するための複数の溝又はスリットを有するロッドからなる。ロッドは、各端部にＴ形把持部を有し、作業本体又はナットにより取り付け用穴を有するエンドプレートに確保される。取付け具のロッド及びエンドプレートはモノリシック炭化珪素で構成されていない。取付け具の構成要素は、薄い炭素層を有する炭化珪素の粒子を有する珪素マトリックスからなり、更に平１０‐４５４８５号で記載されたようにＣＶＤ炭化珪素フィルムで被覆される。斯かる構成要素は、その説明によれば、薄い炭化珪素フィルムの剥離抵抗を上昇させ、それにより取付け具の酸化抵抗、耐薬品性及び耐熱衝撃性を改善する。しかしながら、当分野での作業者は、それらが苛酷ウェーハ加工環境に採用されたとき、斯かる薄膜炭化珪素コーティングはしばしば割れまたは欠けることを知っている。従って、全部がＣＶＤ炭化珪素で構成されるウェーハ取付け具が好ましい。
【００１３】
ＣＶＤ炭化珪素構成要素からなる半導体ウェーハ取付け具は存在し、それらは半導体ウェーハ加工機械の苛酷条件に耐えることができる手段で確保されるけれども、未だ改善されたＣＶＤ炭化珪素ウェーハ取付け具の必要性は存在する。
【００１４】
本発明は、蟻継によりエンドプレートに、両端において固定される複数の炭化珪素ロッドからなる装置を目的とする。装置の各ロッドは、エンドプレート上の蟻ほぞ穴構成要素に対応する蟻ほぞ構成要素を有する。その装置が組み立てられるとき、蟻継は、装置の構成要素を一緒に保持するためのシーラントを要求しないように機械的にエンドプレートにロッドを固定する。各ロッドは装置内に半導体ウェーハを置くために複数の溝を有する。装置全体は、半導体ウェーハを加工するための好適なチャンバーに置かれても良い。有益なことには、蟻継は、継ぎ手内のシーリング剤又は化学的シーラントでのコーティングが避けられ得るように十分固定された装置を提供する。多くの斯かるシーリング剤及び化学的コーティングは、半導体ウェーハを加工するのに使用される装置又は炉を汚染し、結果として欠陥のあるウェーハを生じさせる可能性がある。さらに、斯かるシーリング剤の削除は、装置の容易で、迅速な組み立てを可能にする。
【００１５】
本発明の蟻継の他の利点は、蟻継は蟻継の構成要素を固定するのにボルト、クランプ又はナットのような追加の固定具又は取付け手段を採用する必要がないことである。従って、ウェーハボートとして有効に機能するために最少数の部品を有する。最少数の部品は、半導体ウェーハを保持するために使用される装置にとって非常に望ましい。ウェーハ加工法の過程で、ウェーハ並びにウェーハを保持する装置は、珪素又は炭化珪素などの化学物質で被覆される。斯かる物質は洗浄の過程で保持装置から除去するのが難しい。ウェーハボート等の装置が多くの部品、特にボルト、ナット又はクランプのような小さな固定具から構成されるとき、洗浄はより困難で、時間を消費する。従って、最少数の別個の部品を有する保持装置は、非常に望ましい。
【００１６】
装置のロッド及びエンドプレートは、モノリシック炭化珪素から構成される。従って、各構成部品は薄膜コーティングを有しない固体材料である。従って、装置のロッド及びエンドプレートから層の剥離の問題は存在しない。構成部品はモノリシック炭化珪素からなるので、装置は耐酸化性、耐薬品性及び耐熱衝撃性である。従って、装置は、苛酷な化学化合物が採用され、並びに高温及び迅速な温度変化が採用されるＲＴＡチャンバー内で採用され得る。
【００１７】
本発明の主な目的は、蟻継により固定される半導体ウェーハ保持装置を提供することである。
【００１８】
本発明の他の目的は、半導体ウェーハを加工するのに使用されるチャンバーの苛酷条件に耐え得る半導体ウェーハ保持装置を提供することである。
【００１９】
追加の目的は、装置の継ぎ手を固定するためにシーリング剤及び化学コーティングが採用される必要のない半導体ウェーハ保持装置を提供することである。
【００２０】
本発明の更なる目的は、耐酸化性、耐薬品性及び耐熱衝撃性である半導体ウェーハ保持装置を提供することである。
【００２１】
本発明の下記の詳細な説明及び特許請求の範囲を検討すれば、本発明の追加の目的及び利点は、当業者により確認され得る。
【００２２】
図面の簡単な説明
【００２３】
図１は、蟻継で固定された構成部品から形成されるウェーハ保持装置の透視図である。
【００２４】
図２Ａは、ウェーハ保持装置の構成部品を固定するメカニカル蟻継の正面図である。
【００２５】
図２Ｂは、ウェーハ保持装置の構成部品を固定するメカニカル蟻継及びピンの正面図である。
【００２６】
図３Ａは、蟻ほぞ構成要素を有するウェーハ保持装置のロッド構成要素の端部の正面図である。
【００２７】
図３Ｂは、蟻ほぞ構成要素を有するウェーハ保持装置のロッド構成要素の端部の側面図である。
【００２８】
図４は、蟻ほぞ穴構成要素を有するウェーハ保持装置のエンドプレート構成要素のフェイスビューである。
【００２９】
図５Ａは、歯及び溝を有するウェーハ支持装置のロッド構成要素の正面図である。
【００３０】
図５Ｂは、歯及び溝を有するウェーハ支持装置のロッド構成要素の側面図である。
【００３１】
図６Ａは、隠し蟻ほぞ穴を有するエンドプレートの上面図である。
【００３２】
図６Ｂは、隠し蟻ほぞ穴を有するエンドプレートの底面図である。
【００３３】
図６Ｃは、隠し蟻ほぞ穴を有するエンドプレートの断面図である。
【００３４】
図７Ａは、隠し蟻ほぞ穴エンドプレートに横向きに嵌合される蟻ほぞの図である。
【００３５】
図７Ｂは、隠し蟻ほぞ穴エンドプレートに横向きに嵌合され、更にピンで固定される穴を有する蟻ほぞの図である。
【００３６】
本発明の実施の態様の説明
【００３７】
本発明は、蟻継又はＤ形継ぎ手又はＣ形継ぎ手により複数ロッドの両端において炭化珪素エンドプレートに固定された複数の炭化珪素ロッドから構成される多数半導体ウェーハを保持するための装置を目的とする。装置の各ロッドは、半導体ウェーハを保持する複数のスロット又は溝を有する。半導体ウェーハを保持する装置は、また、ウェーハ取付け具又はウェーハボートとしても知られる。本発明のウェーハボートは、刺激の強い化学品及び高温が採用されるチャンバー内でウェーハを加工するために多数半導体ウェーハを保持する。有益なことには、メカニカル蟻継は、蟻継内のシーリング剤又は蟻継上の化学コーティングが回避され得るように装置のエンドプレートにロッドを固定する。さらに、その装置は、耐酸化性、耐薬品性及び耐熱衝撃性である。装置の構成要素は固体炭化珪素から構成されているので、装置が半導体加工チャンバー内に採用されるとき、ロッド又はエンドプレートの表面からの材料剥離の問題は存在しない。
【００３８】
図１は、本発明のウェーハ保持装置又はウェーハボートの一態様を図示する。ウェーハボート１０は、蟻継又はＤ形継ぎ手１６によりエンドプレート１４に固定される複数のロッド１２から構成される。蟻継１６は、図２Ａ、３Ａ、３Ｂ及び４で図示されるような蟻ほぞ又はＤ形鍵（雄型構成要素）２２及び蟻ほぞ穴又はＤ形ロック（雌型構成要素）２４から構成される。蟻ほぞ２２の蟻継面２６はロッド１２の表面２８と９０°角θ１を形成する。蟻ほぞ２２の側面３０は、表面２８とθ２で示されるような約１°から約４５°、好ましくは約５°から約３０°及び最も好ましくは約１０°から約２０°の角を形成する。図２Ａで図示されるように、蟻ほぞ穴２４の側面２７及び側面３１間の角θ３は約２５°から約５０°、好ましくは約３０°から約４５°である。その図解が長円形としてのエンドプレートを示す一方で、エンドプレートは、ロッドに接合する如何なる好適な形状を有することができる。他の好適な形状には、矩形、三角形及び偏菱形等が挙げられるが、これらに限定されない。
【００３９】
蟻継１６は、蟻ほぞ２２の狭い部分と蟻ほぞ穴２４とをエンドプレート上の開口部において横向きに接触させ、時計回り又は反時計回りひねり運動により蟻ほぞ２２及び蟻ほぞ穴２４間に形成される。蟻ほぞ２２は蟻ほぞ穴２４中に滑動し、確かな蟻継１６を形成する。蟻継１６の構成要素を分離するためには、蟻ほぞ２２は、外側に加えられた力で蟻ほぞ穴２４の中で時計回りに又は反時計回りに回転される。蟻継１６は、確固とした継ぎ手であり、ウェーハ加工チャンバーの苛酷な条件において採用され得る確かな、安定なウェーハボート１０を提供する。図２Ａで図示されるように、装置が組み立てられるとき、蟻ほぞ２２の軸２５は、蟻ほぞ穴２４の軸２８と垂直である。
【００４０】
各ロッド１２は、多数のウェーハがＲＴＡのような加工装置において同時に加工され得るように多数半導体ウェーハ（図示されていない）を保持するために複数の溝又はスロット１８及び歯２０を有する。ロッドの数は変動し得る。例えば、ウェーハ保持装置は２から６個のロッド、好ましくは３から４個のロッドを有することができる。ロッドの具体的な形状が変化し得る一方で、図３Ａ、３Ｂ、５Ａ及び５Ｂに図示されたロッドは、蟻ほぞ２２と連続性の後部フランジ及び表面２８と連続性の、溝１８の初めの部分及び歯２０で停止する前部フランジを有する。ロッド１２がエンドプレート１４と共に組み立てられて図１に示されたような装置を形成するとき、エンドプレート１４は表面２８に収まる。
【００４１】
図２Ｂに図示されるような本発明の異なる態様においては、蟻継３６は更にピン３８で固定される。蟻ほぞ４０は、エンドプレート４６内に穴４４に対応する穴４２を有する。穴４４は穴４２に対応する蟻ほぞ穴４８に開口する。
【００４２】
本発明のウェーハ支持装置のエンドプレートは、また、エンドプレートの一面に開口部又はオリフィスを有する隠し蟻ほぞ穴を有することができる。エンドプレートが隠し蟻ほぞ穴を有するとき、蟻ほぞはエンドプレートに横向きで接続され、蟻ほぞの頂部及び側面と蟻ほぞ穴の頂部及び側面間における張力により維持される場所に嵌合する。蟻ほぞと蟻ほぞ穴の頂部及び側面はお互いに平行である。斯かる継ぎ手は、しばしばＣ形継ぎ手と称される。図６Ａは、隠し蟻ほぞ穴５２を有するエンドプレート５０の上面を示す。図６Ｂは、相当する蟻ほぞの頂部表面５６に合致する頂部表面５４を有する隠し蟻ほぞ穴５２を有するエンドプレート５０の底面を表す。図７Ａは、蟻ほぞ５８が蟻ほぞ側面６２及び蟻ほぞ側面６４の間で接触により維持される蟻ほぞ穴５２に挿入されるロッド６０の蟻ほぞ５８を示す。蟻ほぞ５８は、また、蟻ほぞ５６と蟻ほぞ穴５４の頂部及び蟻ほぞ穴面６６と蟻ほぞ面（示されていない）の間に接触により維持される。角θ２は、また継ぎ手を支持するのを助ける蟻ほぞ穴及び蟻ほぞ間に十分な張力を提供する。
【００４３】
図７Ｂに示されるように本発明のさらなる実施態様においては、蟻ほぞ６８は更にエンドプレート５０にピン７０で固定され得る。蟻ほぞ６８は穴７４にピン７０を受け取るための穴７２を含有する。ピン７０は穴７４に挿入するため蟻ほぞ穴上部５４内の穴７６を貫通する。
【００４４】
本発明の他の異なる態様においては、蟻継は、蟻継の追加的固定のためにＣＶＤ炭化珪素の層で任意に被覆される。ＣＶＤ炭化珪素コーティング又はクラッドは全継ぎ手をシールする。ＣＶＤ炭化珪素を析出させる好適な方法は、クラッドを形成するために採用され得る。ゴーラ等の米国特許第５，３５４，５８０号は、本発明を実施するために採用され得るＣＶＤ炭化珪素を形成する方法及び装置を開示し、その全開示はここで参照により挿入される。
【００４５】
本発明のウェーハ支持装置の構成部品は、モノリシック炭化珪素、好ましくはＣＶＤ炭化珪素から構成される。ＣＶＤ炭化珪素構成要素を形成する如何なる好適な方法も、本発明の構成部品を製造するため採用され得る。上記したゴーラ等の米国特許第５，３５４，５８０号は、本発明のＣＶＤ炭化珪素部品を製造するのに採用され得る方法及び装置を開示する。構成部品がＣＶＤ又は任意の好適な方法により調製された後で、構成部品は望ましい形状及び寸法に機械加工される。炭化珪素製品の機械加工法は、当業界で公知である。機械加工は、しばしばダイヤモンド物質を使用して遂行される。ウェーハ支持装置の構成部品の寸法は変動しても良い。ウェーハ支持装置の構成部品の寸法は、炭化珪素を機械加工する技術の能力にのみ限定される。例えば、蟻ほぞは、約４．０ｍｍから約１５ｍｍ、好ましくは約６．０から約１０ｍｍの頂部幅を有することができる。ロッドに合致する蟻ほぞの基部は約２．０ｍｍから約８．０ｍｍ、好ましくは約３．０ｍｍから５．０ｍｍの範囲を取り得る。蟻ほぞの高さは、約５．０ｍｍから約１５ｍｍ、好ましくは約７．０ｍｍから約１０．０ｍｍの範囲を取り得る。最も幅のある部分の蟻ほぞ穴は、約５．０ｍｍから約１５ｍｍ、好ましくは約７．０ｍｍから１０ｍｍの範囲を取り得る。最も狭い部分の蟻ほぞ穴は、約２．０ｍｍから約８．０ｍｍ、好ましくは約３．０ｍｍから５．０ｍｍの範囲を取り得る。溝を画定する歯の間の距離は、約１．０ｍｍから約５．０ｍｍ、好ましくは約２．０ｍｍから約３．０ｍｍの範囲である。全ての数的範囲は、その両端の数字を含み、組み合わせ可能である。
【００４６】
有益なことに、最小機械加工が、本発明の構成部品、即ち、ロッド及びエンドプレートを調製するために採用される。蟻ほぞ及びロッドの溝並びにエンドプレートの蟻ほぞ穴の造形は、少ない時間及び複雑性を伴い、それから多くの単一部品炭化珪素半導体ウェーハ取付け具を機械加工する。斯かる単一部品炭化珪素は多くの複雑な形状特性を有する。更に、蟻ほぞ及び蟻ほぞ穴は、容易に、安定な蟻継を形成してウェーハ保持装置の構成部品を追加のメカニカル構成要素又は望ましくない化学シーリング剤なしで固定する。本発明のロッド及びエンドプレートはモノリシック炭化珪素なので、ロッド及びエンドプレートは耐酸化性、耐薬品性及び耐熱衝撃性である。また、薄膜で被覆されるウェーハ取付け具について構成部品から表面剥離の問題は存在しない。斯かる剥離はウェーハコーティングチャンバー及び半導体ウェーハの双方を汚染することができる。従って、本ウェーハ保持装置は、ウェーハを加工するに採用される如何なる装置において採用され得るし、水平及び垂直コーティング法双方において採用され得る。
【００４７】
モノリシック炭化水素構成要素は、装置にとって十分な強度及び支持を提供して、溝に置かれた半導体ウェーハの重量による垂れ下がりを防止する。従って、本発明の装置は、水平加工法に関係する問題を懸念することなく水平法により多数のウェーハを加工するのに使用され得る。追加的に、モノシリック炭化珪素構成要素は、装置を縦型装置に配置することを可能にし、そこでは多数半導体ウェーハが加工されることができるのである。有益には、本ウェーハ支持装置の大きさは、採用される半導体ウェーハ加工チャンバーの大きさ及び高さにのみ制限される。
【図面の簡単な説明】
【図１】図１は、蟻継で固定された構成部品から形成されるウェーハ保持装置の透視図である。
【図２Ａ】図２Ａは、ウェーハ保持装置の構成部品を固定するメカニカル蟻継の正面図である。
【図２Ｂ】図２Ｂは、ウェーハ保持装置の構成部品を固定するメカニカル蟻継及びピンの正面図である。
【図３Ａ】図３Ａは、蟻ほぞ構成要素を有するウェーハ保持装置のロッド構成要素の端部の正面図である。
【図３Ｂ】図３Ｂは、蟻ほぞ構成要素を有するウェーハ保持装置のロッド構成要素の端部の側面図である。
【図４】図４は、蟻ほぞ穴構成要素を有するウェーハ保持装置のエンドプレート構成要素の図である。
【図５Ａ】図５Ａは、歯及び溝を有するウェーハ支持装置のロッド構成要素の正面図である。
【図５Ｂ】図５Ｂは、歯及び溝を有するウェーハ支持装置のロッド構成要素の側面図である。
【図６Ａ】図６Ａは、隠し蟻ほぞ穴を有するエンドプレートの上面図である。
【図６Ｂ】図６Ｂは、隠し蟻ほぞ穴を有するエンドプレートの底面図である。
【図６Ｃ】図６Ｃは、隠し蟻ほぞ穴を有するエンドプレートの断面図である。
【図７Ａ】図７Ａは、隠し蟻ほぞ穴エンドプレートに横向きに嵌合される蟻ほぞの図である。
【図７Ｂ】図７Ｂは、隠し蟻ほぞ穴エンドプレートに横向きに嵌合され、更にピンで固定される穴を有する蟻ほぞの図である。
【符号の説明】
１０：ウェーハボート
１２：ロッド
１４：エンドプレート
１６：蟻継
１８：スロット
２０：歯
２２：蟻ほぞ
２４：蟻ほぞ穴
２６：蟻継面
２７：側面
２８：表面
３０：側面
３１：側面
３６：蟻継
３８：ピン
４０：蟻ほぞ
４２：穴
４４：穴
４６：エンドプレート
４８：蟻ほぞ穴
５０：エンドプレート
５２：隠し蟻ほぞ穴
５４：蟻ほぞ穴
５６：蟻ほぞの頂部表面
５８：蟻ほぞ
６０：ロッド
６２：蟻ほぞ側面
６４：蟻ほぞ側面
６６：蟻ほぞ穴面
６８：蟻ほぞ
７０：ピン
７２：穴
７４：穴
７６：穴
Claims (9)
- 蟻継により両端においてそれぞれのエンドプレートに接合される複数のロッドを含み、前記複数のロッド、エンドプレート及び蟻継が、モノリシックＣＶＤ炭化珪素から成り、前記蟻継が、ＣＶＤ炭化珪素のコーティングで固定されるウェーハ保持装置。
- 各ロッドが複数の交互の歯及び溝を含む請求項１に記載の装置。
- 前記蟻継が、各ロッドの両端において穴を有し、各エンドプレートの蟻ほぞ穴と結合する蟻ほぞを含み、各エンドプレートが、前記蟻ほぞの穴と連通する、前記蟻ほぞ穴付近の穴と、前記蟻ほぞを前記蟻ほぞ穴に接合するために各穴内にあるピンとを含む請求項１に記載の装置。
- 蟻継により両端において二つのそれぞれのエンドプレートに固定される四つのロッドを含み、前記蟻継が、各ロッドの端部にある蟻ほぞと、各エンドプレートにあり、各蟻ほぞに対応する蟻ほぞ穴とを含み、各ロッドが、複数の溝を有し、前記複数のロッド、エンドプレート及び蟻継が、モノリシックＣＶＤ炭化珪素から成り、前記蟻継が、ＣＶＤ炭化珪素のコーティングで固定されるウェーハ保持装置。
- 前記ロッドの溝に置かれる複数の半導体ウェーハをさらに含む請求項４に記載の装置。
- 蟻継により両端において二つのそれぞれのエンドプレートに固定される複数のロッドを含み、前記蟻継が、蟻ほぞ穴の対応する側面に平行であり、前記蟻継を固定するために前記蟻ほぞ穴の側面に接触する複数の側面を有する蟻ほぞを含み、前記複数のロッド、エンドプレート及び蟻継が、モノリシックＣＶＤ炭化珪素から成り、前記蟻継が、ＣＶＤ炭化珪素のコーティングで固定されるウェーハ保持装置。
- 各エンドプレートが、各エンドプレートの面周囲に沿って隠し蟻ほぞ穴を含む請求項６に記載のウェーハ保持装置。
- 前記蟻継が、前記蟻ほぞを前記蟻ほぞ穴にさらに固定するためのピンをさらに含み、前記ピンが、前記蟻ほぞの穴に対応する前記蟻ほぞ穴の上部にある穴を貫通する請求項６に記載のウェーハ保持装置。
- 前記複数のロッドの溝に置かれる複数の半導体ウェーハをさらに含む請求項６に記載のウェーハ保持装置。
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