필렛 반경 조인트를 가진 장치 document_id A220623046559

본 발명은 반도체 웨이퍼들을 홀딩하기 위한 장치에 관한 것이고, 장치의 구성요소들은 필렛 반경을 가진 플랜지들을 가지는 조인트들에 의해 고정된다. 보다 상세하게는, 본 발명은 반도체 웨이퍼 공정의 가혹한 조건에 견딜 수 있는, 구성요소들이 필렛 반경을 가진 플랜지들을 가지는 조인트들에 의해 고정되는, 반도체 웨이퍼들을 홀딩하기 위한 장치에 관한 것이다. 반도체 웨이퍼들의 공정은 부식성 화학제, 1000℃를 넘는 높은 온도 및 급속열순환(RTP)의 노출과 같은 가혹한 조건을 포함한다. 이러한 조건은 특히 장치의 구성요소들이 그들의 연결 조인트들에서와 같이 결합되는 지점들에서 장치의 약화(weakening)와 같은 웨이퍼 홀딩 장치에 대한 물리적인 손상을 초래할 수 있다. 조인트들의 약화는 일반적으로, 조인트 라인들, 특히 조인트의 구성요소들이 서로 직각인 곳을 따라 가시적인 크랙을 초래한다. 가혹한 조건은 장치에 표면 손상을 초래할 수도 있어서, 장치로부터 입자 물질이 벗겨지고 반도체 웨이퍼들을 오염시킨다. 특히 만일 장치가 실리콘 또는 실리콘 카바이드로 코팅된 석영의 장치와 같이, 그 장치의 물질과 다른 물질로 코팅된다면, 장치의 표면에서 벗겨지는 입자들에 의해 초래되는 오염은 일반적이다. 이러한 코팅들은 반도체 공정의 가혹한 조건 하에서 흔히 크랙이 생기거나 입자들을 형성하고, 따라서 장치를 손상시키며 공정 챔버들뿐만 아니라 웨이퍼들을 오염시킨다. 코팅들 내의 크랙들은 구성요소들이 만나는 조인트들의 직각에서 특히 일반적이다. 특히 조인트들이 많은 구성요소들을 포함한다면, 입자 물질은 장치의 조인트들의 구성요소들 사이의 공간들 내에 쌓일 수도 있다. 만일 웨이퍼 홀딩 장치가 사용 후 부적당하게 세척된다면, 웨이퍼들의 입자 오염도 발생할 수 있다. 웨이퍼 공정 동안, 웨이퍼 홀딩 장치뿐만 아니라 웨이퍼들은 실리콘 다이옥사이드, 실리콘 나이트라이드 또는 폴리실리콘 필름과 같은 화학 물질들로 코팅된다. 이러한 물질들은 장치로부터 제거하기 어렵다. 세척의 어려움은 장치가 많은 구성요소들을 가질 때, 특히 구성요소들이 결합되는 지점들에서 악화된다. 반도체 산업은 실리콘 카바이드가 반도체 공정의 가혹한 조건을 견딜 수 있으며, 석영과 같은 물질과 대조적으로 웨이퍼 보트들을 위한 우수한 물질인 것을 인식하여 왔다. 미국 특허 6,811,040은 모놀리식(monolithic)의 화학 기상 증착된 실리콘 카바이드로 완전히 구성된 웨이퍼 홀딩 장치를 개시한다. 공정동안 반도체 웨이퍼들을 홀딩하는 보트의 로드들은 공정동안 반도체 웨이퍼들을 홀딩하고, 도브테일(dovetail) 조인트들에 의해 종판(end plate)들에 고정된다. 장치는 장치의 구성요소들을 고정하기 위하여 추가적인 패스너들 및 볼트, 클램프 또는 너트와 같은 구성요소들을 사용하지 않는다. 선택적으로, 각 조인트는 어떤 입자 물질이 조인트 구성요소들 사이의 어떤 공간에 쌓이는 것을 방지하기 위해 화학 기상 증착된 실리콘 카바이드로 코팅될 수 있다. 비록 미국 특허 6,811,040에 개시된 실리콘 카바이드 장치가 다른 많은 반도체 웨이퍼 홀딩 장치에 대한 개선이라 하더라도, 도브테일 장치(dovetail apparatus)는 장치의 다른 평면들에서보다 로드의 길이와 동일한 평면에서 안정성이나 강성이 적다. 반도체 공정동안, 부식성 화학제 및 높은 온도에 노출에 더하여, 반도체 웨이퍼 공정 챔버들의 가혹한 조건은 웨이퍼 홀딩 장치가 이동하거나 진동하는 원인이 될 수 있다. 이것은 장치의 온도가 15분에서 60분의 기간 동안 실온에서부터 1000℃를 넘는 온도로 빠르게 상승될 때, 초기 열 상승 동안에 일반적이다. 웨이퍼 홀딩 장치는 에너지를 흡수하며, 진동과 같이 열 및 기계적 에너지로서 에너지를 방산한다. 이러한 진동은 장치의 안정성이 가장 적은 평면들에서 두드러진다. 진동은 도브테일 및 종판이 만나는 곳에 전단력을 초래한다. 연속된 사용 후, 도브테일 조인트들은 느슨해 질 수 있고, 로드들이 종판으로부터 분리되는 결과를 초래할 수 있다. 진동에 더하여, 보트의 수동 조종은 시간이 흐르면서 조인트들이 느슨해지는 원인이 될 수도 있다. 웨이퍼 보트와 관련된 다른 문제는 도브테일을 가공하는 어려움이다. 실리콘 카바이드는 반도체 웨이퍼 장치를 위해 사용되는 다른 많은 종류들의 세라믹 물질들과 대조적으로 단단한 세라믹 물질이다. 다이아몬드 툴로의 가공조차도 힘겨운 일이다. 가공은 도브테일의 테이퍼된 측면 특성 때문에 특히 어렵다. 비록 향상된 반도체 웨이퍼 홀딩 장치가 존재하여도, 여전히 가공하기에 더 쉬운, 반도체 웨이퍼 공정의 가혹한 조건의 향상된 공차를 가지는 조인트를 가진 반도체 웨이퍼 홀딩 장치에 대한 요구는 존재한다.