專利名稱：容納盤狀物體的裝置和該物體的搬運裝置的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及容納盤狀物體且最好是半導體晶片以便對其進行熱處理的裝置。本發(fā)明還涉及該物體的搬運裝置。
背景技術：
為了工業(yè)化生產電子器件，對盤狀半導體材料即所謂的晶片進行熱處理。尤其是，借助快速加熱設備(也被稱為RTP設備)的物體如晶片的熱處理越來越引起人們重視。RTP設備的主要優(yōu)點就是其生產量高，這主要是因為可以很快速地加熱晶片。在RTP設備中可以達到300℃/秒的加熱速度。
RTP設備主要包括一個透明的作業(yè)室，在該作業(yè)室中，晶片可被放在適當?shù)闹С袡C構上。此外，除晶片外，各種不同的輔助件如一吸光板、一包圍該晶片的補償環(huán)或一個用于晶片的轉動裝置或翻轉裝置也可以設置在作業(yè)室中。作業(yè)室可以具有適當?shù)臍怏w輸入機構和氣體排出機構，以便能夠在其中對晶片進行處理的作業(yè)室內建立起預定的氣氛。來自一加熱裝置的熱輻射加熱晶片，所述加熱裝置可以位于該晶片之上或位于晶片之下或兩側并由許多盞燈、桿狀燈或點光源或其組合結構構成。整個結構被一個外部腔室包圍起來，該腔室的壁可以完全或部分地經過鏡面化處理。
在不同形式的RTP設備中，晶片被安放在一塊加熱板或托座上并通過與該托座的導熱接觸被該托座加熱。
對化合物型半導體例如III-V型或II-IV型半導體如GaN、InP、GaAs或三元化合物如InGaAs或四元化合物如InGaAsP來說，存在這樣的問題，即半導體的一種成分一般易揮發(fā)并且在加熱晶片時從晶片中被蒸發(fā)掉。主要在這樣的晶片的邊緣區(qū)內，出現(xiàn)了一個蒸發(fā)成分減少的貧化區(qū)。結果，在該區(qū)域內的晶片的物理性能如導電性能改變了，這種性能改變可能使得晶片無法被用于制造電氣部件。
從兩篇源于本申請人的文獻US5872889AUS5837555A中知道了，由化合物型半導體構成的晶片為了進行熱處理而被布置在一個封閉的石墨容器里。石墨因其高溫穩(wěn)定性而特別好地適用于這樣的容器。在這里，晶片被放置在一個支座上，該支座有一個用于容納晶片的凹槽。一個罩形蓋被防止到所述凹槽之上，從而出現(xiàn)一個封閉空間，晶片就位于該空間里。容放晶片的石墨容器在一RTP設備的作業(yè)室內接受熱處理。這樣一來，抑制了化合物型半導體成分的散失并且晶片可以無損傷地進行處理。
上述石墨容器主要被用于處理直徑為200毫米和300毫米的化合物型半導體晶片。但是，具有50毫米、100毫米或150毫米的小直徑的化合物型半導體晶片是很流行的。

發(fā)明內容
本發(fā)明的任務是提供一種裝置，利用該裝置，化合物型半導體晶片可以簡單但生產率高且無危害地進行處理。
根據(jù)本發(fā)明，通過一種具有至少兩個分別用于容納一晶片的凹槽的支座來完成該任務。通過該支座，可以同時處理許多塊晶片。與已知的錘煉方法相比，這意味著RTP設備的生產量明顯提高以及表明顯著的經濟優(yōu)勢。
根據(jù)一個特別有利的實施例，本發(fā)明的裝置具有至少一個用來蓋住至少一個凹槽的蓋，以便獲得一個圍繞該物體的基本封閉的空間。
例如，可以只使用唯一一個大型的蓋，它覆蓋在其中裝有晶片的支座凹槽上?；蛘?，每個凹槽也可以被單獨的蓋遮蓋上。不過，其中一個蓋同時蓋位任意多(多于1個但不是全部)的凹槽，或者可以單獨蓋上任意數(shù)量的凹槽并且其余的凹槽未被蓋上。這樣的蓋可以與類似的其它蓋組合以及與用于每個凹槽的單獨蓋和未被蓋上的凹槽隨意組合。
帶凹槽的最好由石墨、藍寶石、石英、氮化硼、氮化鋁、硅、碳化硅、氮化硅、陶瓷或金屬制成。相應地，至少其中的一個蓋可以由石墨、藍寶石、石英、氮化硼、氮化鋁、硅、碳化硅、氮化硅、陶瓷或金屬制成。不過，支座和至少一個蓋或所有蓋都可以由上述材料制成。
對RTP設備有利的是這樣的支座和至少一個蓋，即支座和/或至少一個蓋具有0.2J/gK-0.8J/gK的熱容。因此，支座應具有盡可能小的厚度。
這樣的帶有至少一個蓋的支座也是有利的，即該支座和/或所述蓋具有10Wm/K-100Wm/K的熱導率。
最好至少該支座的一部分或所述蓋的至少一部分或者該支座的一部分或所述蓋的一部分帶有涂層。因此，以下措施可能是有利的，即一個或所有凹槽的內表面以及一個或多個蓋的一覆蓋該凹槽的表面至少部分地涂有涂層，該涂層是耐化學反應的，這種化學反應會在在該帶蓋凹槽中處理晶片時出現(xiàn)，而支座的外表面不帶涂層，以便具有理想的熱輻射吸收性能。在其它情況下，例如可以通過適當?shù)胤侄瓮扛脖砻鎭慝@得支座和蓋的局部光學性能。
相應地，以下措施可能是有利的，即該支座的至少一部分和/或至少其中一個蓋的一部分或者蓋該支座的一部分和/或至少其中一個蓋的一部分被構造成允許熱輻射透過的，原因是它們例如由石英或藍寶石構成。有利的是，這些蓋以及對應于凹槽底面的支座部分被構造成不允許熱輻射透過，而支座的其它部分是透明的。
此外，可以在被蓋住的凹槽中產生一定的氣氛。根據(jù)待處理晶片的不同，可以在每個被蓋住的凹槽中存在一種不同的氣氛。例如，如果要在至少一個第一凹槽中處理一InP晶片，則在該凹槽中存在含磷氣氛。在至少一個其中要處理GaAs晶片的第二凹槽中，可以存在一種含砷的氣氛。最后，在至少一個從外觀上看未被蓋住的第三凹槽中，可以處理一種由硅構成的晶片，就是說，該晶片是非化合物型半導體。
至少一些容納在支座中的晶片可以至少部分地帶有涂層。但是，至少其中一個晶片的體積材料可以在局部上是不同的，其做法是例如該晶片具有一植入層。
本發(fā)明的用于多個要在一作業(yè)室中共同接受熱處理的晶片的支座能夠在相同的處理作業(yè)中利用對每個晶片都相同的熱輻射分布情況獲得不同的處理結果。根據(jù)支座和/或對應的蓋的局部區(qū)域的涂覆狀況或透明度的不同，可以獲得局部不同的外觀狀況，這導致了被蓋上的凹槽有不同的溫度。因此，每個晶片經歷了一個單獨的處理溫度，盡管熱輻射分布狀況對所有晶片來說是相同的。就是說，不僅可以利用一次處理作業(yè)同時處理多個晶片，而且這些晶片同時可以接受完全不同的處理作業(yè)。這就意味著，可以同時處理這些由不同材料構成的晶片。
支座中的凹槽最好有相同的深度，從而這些晶片在被裝入支座中后都平行地安置在同一平面上。
但也可能有利的是，凹槽的深度被構造成是不同的。在這種情況下，盡管晶片是平放著的，但它們的放置高度不同并且位于不同的平面內。
對于具有水平的平底面的圓柱形凹槽來說，這些晶片就平放在凹槽的底面上。
有利的是，選擇了在至少一個凹槽內支承晶片的方式，其中，避免了在晶片和凹槽地面之間的接觸。這是有利地通過設置在凹槽中的銷形支承件而實現(xiàn)的，晶片就由支承銷支承。于是，這些晶片可以在凹槽深度相同但支承件長度不同的情況下布置在高度不同的平面上。
另一個優(yōu)選的、將晶片布置成避免與凹槽底面接觸的可行形式就是在晶片的邊緣區(qū)支承著晶片。這是如此實現(xiàn)的，即至少一個凹槽向內收縮成錐形。由此一來，獲得了一個向內傾斜的凹槽邊緣，它帶來支承晶片邊緣的效果。在另一個實施例中，至少一個凹槽成凹面形，這又導致了晶片以其邊緣支承在凹槽邊緣上。根據(jù)錐形和凹形凹槽的結構的不同，晶片可以安放在不同的高度上。
為了裝填支座，一機械手有利地按順序將晶片放置帶支座中或支承銷上。帶有吸持晶片的抽吸裝置的機械手適用于此目的。這可以借助一個按照伯諾里原理工作的抽吸裝置來實現(xiàn)。
有利地設有用于裝填支座的支承銷，它們最好穿過該支座。這些支承銷為了不同的凹槽被有利地設計成是不一樣高的，以防止被設置用來裝填面向機械手的凹槽的支承銷不干擾背對機械手的凹槽的裝填。
相應地，可以將蓋安放到支承銷上，所述蓋或是穿過支座，或是完全設置在支座之外。有利的是，用于蓋的支承銷要比用于晶片的支承銷長。
這些支承銷和支座可以相對垂直移動。
一旦晶片被安放到支承銷上，則這些支承銷向下穿過支座，由此使晶片抬離支承銷并被放置到其所屬的凹槽里?；蛘撸瑸榇丝梢允怪ё蛏弦苿?。
另一個優(yōu)選的支座裝填方式就是使支座繞一垂直軸線轉動，以便使當時要裝填的凹槽轉向機械手。
一旦支座中裝入了晶片，則機械手可將相應的蓋直接安放到支座上或放在支承銷上，只要它們還沒有為晶片已被安放到對應的支承銷上。
支座的裝填最好在作業(yè)室內進行。但是也可以在作業(yè)室外進行裝填并隨后將支座送入作業(yè)室以便進行熱處理。
有利的是，可以例如重疊地或并列地在一個作業(yè)室中熱處理多個這樣的帶蓋的支座。
給支座裝上和卸下基片和/或蓋最好利用一臺自動裝卸裝置來完成，該裝卸裝置可以根據(jù)裝卸過程來相應地控制。
本發(fā)明的裝置優(yōu)選地但不是專一地適用于主要是小直徑的化合物型半導體晶片。半導體晶片的熱處理最好在RTP設備中完成，在該設備中，可以調節(jié)出預定的環(huán)境條件和溫度變化過程。此外，支座在該熱處理的環(huán)境條件和溫度下是盡可能穩(wěn)定的。
半導體晶片且尤其是化合物型半導體晶片如上所述地比較薄并具有50-500微米的且通常是200微米的厚度。因此，這些晶片在搬運過程中易碎，所以在常見的手動搬運或利用搬運裝置如機器人等的搬運中，經常出現(xiàn)晶片破碎，這明顯降低了半導體生產的生產率。尤其是對于要用于昂貴元件如激光器二極管的半導體晶片來說，這是引人注意的，因為所用的2英寸晶片值25000歐元。
如上所述，晶片在一個容器中進行錘煉，該容器例如由石墨制成并為了進行晶片處理被送入一個作業(yè)室里。所謂的石墨盒的重量為200-2000克，這要視要裝在盒中的晶片的數(shù)量和尺寸而定。
晶片和容器都可以在這樣的設備中用手來搬運，因為普通的搬運裝置無法在沒有大量晶片破裂次品的情況下完成搬運很薄的且重量為0.1-20克的半導體晶片以及與晶片相比重一些的容器的作業(yè)。
因此，本發(fā)明的任務是提供一種搬運裝置，利用該搬運裝置，可以安全可靠地搬運重量不同的物體。
垂直軸線轉動的回轉裝置。
根據(jù)本發(fā)明，在這樣一種搬運裝置中完成所提出的任務，即它具有至少一個輸送臂，該輸送臂具有至少一個用于借助負壓保持至少一個要搬運的物體的支承機構，其中，設有一個用于根據(jù)該物體的重量來改變負壓的負壓控制機構。
根據(jù)本發(fā)明的特征，即設置一個負壓控制機構，通過該機構，在輸送臂上的支承機構的負壓可以根據(jù)物體重量來調定、控制或調整，從現(xiàn)在起，可以利用相同的搬運裝置來運送和搬運重量截然不同的物體。例如，利用本發(fā)明的搬運裝置，可以在避免手動搬運的條件下搬運和運送晶片和晶片容器，確切地說是這樣進行搬運和運送，即一方面如較重的容器可以用與很薄的且較輕的易碎晶片一樣的搬運裝置來搬運，而又不會造成晶片破碎。就是說，本發(fā)明的搬運裝置不僅可以實現(xiàn)將容器裝入作業(yè)室或從中取出，而且可以將易碎的薄晶片裝入容器或從中取出。除了由此可以完全使半導體的處理且尤其是與熱處理有關的操作自動化以外，這可以通過唯一一個搬運裝置來做到，因此，設備成本可以保持很低。由于可利用本發(fā)明的搬運裝置實現(xiàn)工作自動化，所以生產率明顯提高，這是因為，例如在用手裝卸容器進出作業(yè)室時常出現(xiàn)的晶片破碎得以避免或至少明顯減少了。所以，與常見的處理設備相比，帶有本發(fā)明搬運裝置的處理設備由于廢品少且能夠快速可靠的搬運而能更早地自動化，尤其是當該設備被用于制造很昂貴的部件時。
根據(jù)本發(fā)明的一個優(yōu)選實施例，該負壓控制機構包括一個負壓源和負壓轉換裝置如用于在帶有負壓調節(jié)件或沒有負壓調節(jié)件的管路之間進行轉換的管路轉換裝置。這樣一來，只需要一個負壓源，其中該負壓調節(jié)件最好是一個可控的閥。一個替換實施例在于，設有至少兩個可分開控制的負壓系統(tǒng)。
根據(jù)本發(fā)明的一個有利的實施例，用于有不同重量的待搬運物體的負壓比為10-10000。這個負壓比主要取決于待搬運物體的重量比以及支承機構的結構。
根據(jù)本發(fā)明的一個很有利的實施例，一個較輕的物體是半導體晶片，一個較重的物體是半導體晶片容器，晶片在至少一個處理步驟中位于該容器內。這種容器已在上面舉例描述過了。
雖然用于重量不同的物體的支承機構可以按照相同的方式來設計，但根據(jù)本發(fā)明的另一個實施例，用于不同物體且尤其是重量不同的物體的支承機構也被設計成是不同的是有利的。這些支承機構最好是所謂的墊或安放枕，它們通過一管路與一負壓源或一真空系統(tǒng)連接。在這里，這些支承機構或墊可以接受各自不同的負壓，但在這種情況下，這就需要相應的控制件如閥或分開的真空系統(tǒng)。
此外，這些支承機構適應于有不同重量的物體，例如物體的形狀和表面結構。例如，為了支承容器，需要比用來支承晶片大許多的支承面。例如，為晶片選擇3毫米的支承機構或墊的直徑或者約為0.1平方厘米的每個墊的面積(其上作用負壓)，這是有利的。墊的形狀根據(jù)一定的要求來選擇，它可以是圓形的、矩形的或按照其它形式來形成。不過，這些墊最好是圓形的，因為表面/邊緣之比最大，因而在負壓源吸氣功率低的情況下，確保了物體如晶片的可靠支承。
為了能可靠地支承重量為如0.1-0.5克的晶片，由墊產生的并由此將晶片壓在底座上的壓緊力必須大到由該壓緊力引起的摩擦力大于由輸送臂加速度或重力加速度產生的并作用在物體如晶片上的力。對于晶片來說，如果作用于晶片的加速力(水平的)小于1g，則這個力例如是借助約為0.005巴(這對應于0.995巴的絕對壓力)負壓獲得的。在這里，要考慮在晶片和安放面之間的摩擦系數(shù)，摩擦系數(shù)又取決于晶片溫度。
如果負壓較高，即絕對壓力較小，則盡管晶片總是可靠地支承著，確切地說加速力可以超過1g，但存在著晶片破碎的危險。
通常，要選擇的墊壓力應適應于出現(xiàn)的最大加速度，因此，該壓力最好可以控制或調整是有利的。應該避免太高的負壓。此外，壓力調適可以在開始運動過程之前以及在運動當中進行。所允許的晶片最大加速度與晶片厚度及其尺寸、材質和在安放區(qū)里的晶片表面類型有關，就是說，這與該表面區(qū)是結構化安放區(qū)或非結構化安放區(qū)有關。
如果要搬運具有非結構化安放區(qū)的晶片，則優(yōu)選有2/3晶片曲率半徑(關于晶片中心)的墊結構。這樣一來，盡可能無應力地支撐晶片。對結構化安放區(qū)來說，墊最好在邊緣區(qū)支承晶片。
根據(jù)本發(fā)明的且用于較重物體和/或較輕物體的搬運裝置有一個三點支承機構。
如上所述，在這里，這些支承機構為了不同的且尤其是不一樣重的物體最好被設計成是不同的。
用于尤其是重量不同的物體的支承機構可以兩個都安置在輸送臂的一側上。但根據(jù)本發(fā)明的一個特別有利的實施例，這些支承機構可以設置在輸送臂的兩側上。這樣一來，待搬運物體可以根據(jù)一定的前提條件在搬運過程中被保持在輸送臂的上表面或下表面上。此外，根據(jù)本發(fā)明的另一個實施例，在輸送臂的一側上設置用于較重物體的支承機構并在該輸送臂的另一側設置用于較輕物體的支承機構，這是非常有利的。其中一側如上表面具有一個第一支承結構或墊結構或安放面結構，以便如用于保持容器，而在輸送臂下表面上形成一個第二支承結構或墊結構，以便如保持晶片。例如，從下方支承晶片并從上方支承容器或反之。在本發(fā)明搬運裝置的這樣一個實施例中，也可以省去負壓控制系統(tǒng)，這兩個支承機構以相同的負壓來工作，這是因為通過不同的墊結構且尤其是不同的面積比來確定或協(xié)調確定支承力。此外，上、下方的安放面摩擦系數(shù)也可以是不同的。
本發(fā)明的一個很有利的實施例在于，該輸送臂可以繞其縱軸線轉動180度。這樣一來，帶有與一相應物體匹配的支承機構的那一側可以向上或向下轉動。
根據(jù)本發(fā)明的另一個實施例，設有至少兩個輸送臂，至少其中一個輸送臂設置用來支承較重物體，至少其中的另一個輸送臂設置用來支承較輕物體。這樣一來，這些支承機構彼此分開地為各自不同的物體形成在各自的輸送臂上。
根據(jù)本發(fā)明的另一個有利實施例，該負壓控制機構可根據(jù)一預定的程序運行加以控制。作為替換方式或除了這種可能性之外，設有一個測量待搬運物體重量的傳感器且尤其是電阻應變片是非常有利的。重量測量的結果即傳感器的輸出信號被考慮用于控制該負壓控制機構。此外，該傳感器可以直接安置在輸送臂上，不過，也可以將要測量其重量的物體線略微提起，其中作為物體重量的尺度來測量支承物體的支承力。通過確定各自重量，該物體在運動中被可靠地支承著。除了單純的支承壓力外，也可以選擇或調節(jié)最大加速度、物體的預定軌跡的選擇、速度或其它運動參數(shù)。由此一來，也可以控制所謂的邊緣抓手，它抓住如晶片或一個盒子的邊緣并固定住邊緣，以獲得該物體相對搬運裝置的局部定位。這樣的固定例如可以以機械方式實現(xiàn)，為此，術語“支承壓力”也有將搬運裝置的機械部件緊壓到物體上的機械壓力的意思。


以下，結合本發(fā)明的優(yōu)選實施例并參照附圖來詳細說明本發(fā)明，附圖所示為圖1是一快速加熱設備的示意截面圖；圖2a、2b以俯視圖和沿圖2a所示的剖面線的橫截面圖表示一個用于容納七個晶片的支座；圖3a-3f表示用于支座內凹槽的蓋的不同實施例；圖4表示凹槽與晶片和蓋的替換組合方式的視圖；圖5表示凹槽的不同實施例；圖6表示支座裝卸的機械；圖7是本發(fā)明搬運裝置的一輸送臂的俯視示意圖；圖8是圖7所示輸送臂的側視圖；圖9是一負壓控制機構的一實施例的示意圖；圖10a、10b是一個可繞其縱軸線轉動的輸送臂的俯視示意圖和仰視示意圖。
具體實施例方式
圖1示意地表示一臺典型的、用于快速熱處理物體且優(yōu)選是盤狀半導體晶片2的設備1。晶片2被安放在一個支承裝置3上，該支承裝置例如可以是銷形支承件，或者是晶片整面安放在其上的裝置，或者是其它類型的晶片支架。晶片2連同支承裝置3被安置在一個作業(yè)室4里。該作業(yè)室4可以是一個透光的腔室，它最好至少部分地由透明的石英制成。沒有畫出用于工作氣體的輸入機構和排出機構，通過所述工作氣體，可以產生適用于處理作業(yè)的氣氛。在作業(yè)室4之上和/或之下和/或側旁(在這里，后一種情況未示出)，安裝有燈組5、6。在這里，燈組優(yōu)選地是多個平行布置的桿狀鎢鹵素燈，但也可以其它類型的燈。該腔室的替換實施例或是省掉了上燈組5，或是省去了下燈組6和/或側設的燈。借助由這些燈發(fā)出的電磁輻射，物體2如晶片被加熱。整個結構可以被一個外部的爐室7包圍起來，爐室壁的內表面可以至少局部被鏡面化并且所述爐室壁最好可以由金屬如鋼或鋁制成。最后，還設有一個測量裝置，它最好包括兩個非接觸式測量儀8、9。測量儀8、9優(yōu)選地是兩個高溫計，但也可以采用CCD元件或其它的輻射記錄儀器。
為了能夠在這樣的設備中成功地熱處理化合物型半導體，這些半導體必須被封在一個容器里，以抑制半導體材料的分解。在圖2a中，以俯視圖示出了一個成圓盤形的優(yōu)選支座10。圖2b表示該支座10的沿圖2a的虛線的橫截面。
支座10在一個上盤面18上具有多個有相同直徑的圓形凹槽11-17，以便分別容放一塊晶片。但是，凹槽具有不同的直徑也是可行的。此外，一個凹槽12位于支座10的中央，而其余六個凹槽11、13、14、15、16、17圍繞中央凹槽12地布置在一個相對中央凹槽12和支座邊緣是同心的圓上。支座10的直徑最好是200毫米，大小一樣的凹槽的直徑最好是52毫米。
支座10最好由石墨、藍寶石、石英、氮化硼、氮化鋁、硅、碳化硅、氮化硅、陶瓷或金屬制成。支座的上表面18和下表面19有利地經過玻璃球噴丸精細化處理，以保證在上表面18和下表面19上的光學均勻性。
為了使放在凹槽11-17中的晶片2獲得封閉的容放空間，給它配備了至少一個蓋，所述蓋也可以經過玻璃球噴丸精細化處理。在圖3a里，所有凹槽11-17和放在其中的晶片借助一個大的蓋20被蓋住。在圖3b所示的蓋的另一個實施例中，凹槽11-17單獨配備有蓋21-27。在圖3c中，凹槽14、13被蓋28蓋住，凹槽11、17被蓋29蓋住，凹槽15、12、16被蓋30蓋住。圖3d表示蓋的一個替換實施例，在這里，其中的一個蓋同時蓋住大于一但卻又不是全部的任意多的凹槽。在這里，凹槽15、12、16、11、17被蓋31蓋住，凹槽14、13被蓋28蓋住。在圖3e中，一個用于多個凹槽的蓋與一些單獨的蓋如此組合，即凹槽15、12和16被蓋30蓋住，而凹槽1414、13、11、17被一些相應的蓋24、23、21、27蓋住。最后，圖3f表示包括一些獨立的蓋和用于多個凹槽的蓋和尚有未被蓋住的凹槽的組合情況。因此，如圖3e所示，凹槽15、12、16被一個蓋30蓋住，凹槽14、13被獨立的對應的蓋24、25蓋住，而凹槽11、17是敞露的?？傊?，用于任意多的凹槽的蓋與獨立的蓋以及未被蓋住的凹槽可以隨意地進行搭配組合。
這些蓋不局限于支座10的上表面18，它們也可以側突出到支座10之外。
和支座10一樣，如圖3所示的多個蓋中的至少一個蓋也可以由石墨、藍寶石、石英、氮化硼、氮化鋁、硅、碳化硅、氮化硅、陶瓷或金屬制成。但是，支座10和至少其中一個蓋可以由上述組成。人們?yōu)镽TP處理優(yōu)選了帶有至少一個蓋的支座10，所述的支座和/或至少一個蓋具有低的比熱容。所述熱容最好為0.8-0.2J/gK。因此，支座10盡可能地薄，其厚度不超過5毫米。支座厚度最好至多為3毫米。
帶有至少一個蓋的支座10還有這樣的優(yōu)點，即支座10和/或至少其中一個蓋具有高的熱導率。該熱導率最好為10W/mK-180W/mK。
這些蓋可以如圖4a所示的蓋33那樣被安放在支座10上并且蓋住凹槽12及放在其中的晶片2。蓋33有利地具有榫頭形結構34或類似的對應機構，它們被配合地壓入在支座10上表面18之上的對應槽35中逼供年切固定住蓋33，以防止滑動。但是，也可以省掉這樣的機構。
優(yōu)選這樣一個實施例，其中，凹槽32如圖4b所示地具有一個成環(huán)圈狀圍繞它的坑36，蓋33嵌入所述坑里?？?6的深度有利地等于蓋33的厚度，以便與上表面18平齊并且確保了支座10有一個平坦的上表面。有利的是，至少支座10的一部分或蓋20-31中一個蓋的一部分，或者支座10的一部分與蓋20-31中一個蓋的一部分具有涂層。因而，以下措施可能是有的，即一個凹槽或所有凹槽11-16的內表面以及一個或多個蓋20-31的覆蓋凹槽的一個表面至少部分地具有某個涂層，這個涂層耐化學過程，所述化學過程出現(xiàn)在在被蓋住的凹槽11-16中進行晶片2處理的過程中，而支座10的外表面不帶涂層，以便獲得所需的對熱輻射的吸收性能。在其它情況下，例如可以通過適當?shù)胤侄瓮扛脖砻鎭慝@得支座10和蓋20-31的局部光學特性。
相應地，以下措施可能是有利的，即至少支座10的一部分或蓋20-31中的一個蓋的一部分，或者支座10的一部分與蓋20-31中的一個蓋的一部分是允許熱輻射透過的，這是因為它們例如是由石英或藍寶石制成的。蓋20-31以及對應于凹槽底面的支座10局部被有利地構造成不允許熱輻射透過，而支座10的其它部分是透光的。
在支座10的一個優(yōu)選實施例中，所有凹槽20-31具有同樣的深度。這樣一來，裝入的晶片2全部平行取向地位于一個平面上并在同一高度上。
但有時，以下措施也可能是有利的，即凹槽20-31的深度被構造成是不同的。在這種情況下，盡管晶片2還是平放著，但在高度上有了差別并且位于不同平面上。
有利的是，選擇了將晶片2支承在至少一個凹槽11-17中的支承機構，其中避免了晶片和凹槽底面之間的接觸。如圖5a所示，人們可以通過設置在一個凹槽32里的銷形支承件37來實現(xiàn)這一目的，晶片2就由所述支承件支承著。因此，在凹槽有同樣深度但支承件37高度不一致的情況下，晶片2就可以按照不同的高度平面被安放在各凹槽里。
圖5b表示另一個優(yōu)選的、如此布置晶片2的可能性，即避免了晶片與凹槽32底面的接觸。在這里，晶片2在其邊緣區(qū)內得到支承，這是因為凹槽32成錐形地向內收縮。由此一來，凹槽32得到了一個向內傾斜的邊緣，該邊緣允許支承晶片邊緣。在另一個如圖5c所示的實施例里，一個凹槽32成凹形結構，這又導致了晶片2以其邊緣安放在凹槽32的邊緣上。根據(jù)錐形和凹形凹槽32的形狀，人們可以把晶片安放在不同高度上。
為了給支座10裝入晶片，采用了一個機械手，它可以具有一個如按照伯諾力(Bernoulli)原理的抽吸裝置。該機械手連續(xù)抓取晶片2并將它們放到凹槽11-17中。
在另一個實施例中，晶片2放置在支承銷38上，如圖6a所示。支承銷38穿過開設在每個凹槽32底面上的孔39。蓋33也可以被設置在支承銷40上。支承銷40或是如圖6a所示地穿過孔41，其中所述孔穿過在凹槽32的支座10，或是支承銷40完全在支座10外延伸。有利的是，支承銷38為了用于不同的凹槽被構造成有不同的高度，以防止給背對機械手的凹槽裝料不受被規(guī)定用于給面向機械手的凹槽裝料的支承銷的影響。出于這些原因，支承銷40為了蓋33而可具有不同的長度。支承銷40最好比支承銷38高。
在另一個實施例中，支座10繞一垂直軸線轉動以便裝料。結果，恰好要裝料的凹槽32總是朝向機械手。
一旦晶片2被放置在支承銷38上且蓋33被放置在支承銷40上，它們就穿過支座10地向下移動，這樣一來，晶片2被抬離開支承銷38，蓋33也被抬離開支承銷40。這樣，晶片2被安放到其對應的凹槽中?；蛘撸部梢允怪ё?0向上移動。
裝入晶片2不僅可以在作業(yè)室4內進行，也可以在作業(yè)室4外進行。
本發(fā)明搬運裝置的如在熱處理中被用于晶片和容器的搬運操作的搬運裝置的、如圖7、8示意所示的輸送臂41一般有約為35毫米的寬度b，這個寬度小于用虛線表示的物體如晶片2的或一容器的直徑。這樣，與相鄰晶片間隔開地封裝在盒中的晶片可從盒中被取出并在處理后又被放入盒中。輸送臂41的厚度d(見圖8)為1-5毫米并且一般為2毫米。該厚度是如此選擇的，即輸送臂41在兩個相鄰地封裝在盒中的晶片之間穿過并因而可從盒子中取出一個晶片42。輸送臂41的長度根據(jù)需要來定，其橫截面形狀和厚度截面形狀也是如此。在上述應用場合中，輸送臂41的典型長度為20-70厘米。
根據(jù)圖7、8所示的實施例，晶片通過三個支承機構43-1、43-2、43-3(也被稱為墊)支承著，它們在所示的實施例中也被設置用來支撐一個容器(未示出)?；蛘?，也可以一方面為晶片且另一方面為容器設置不同的支承機構或墊。
在輸送臂41中設置了真空或負壓管路44，它們使墊43-1、43-2、43-3通過一連接管路46與一真空源或負壓源45連通。在一真空管路44中，為其中一個墊43-2設置了一負壓控制件47如一可控閥。
輸送臂41通過一固定件48與搬運裝置的未示出的部件和運動件連接。在固定件48中，也分布有真空管路或通道49，它們以其背對輸送臂41的端部與連接管路46相連。
如以上具體描述的那樣，墊43-1、43-2、43-3可以根據(jù)實際情況具有適當?shù)男螤?、尺寸和結構，以便可靠地支承待搬運的晶片和要搬運的容器。
根據(jù)本發(fā)明的另一個實施例，負壓控制件47被設置用來在其中一個墊上施加一個不同于其余墊的負壓，如果這是需要的話。
也可以未每個墊分別設置單獨的負壓控制件。在連接管路46中，例如在輸送臂41和負壓源或真空源45之間設有一個負壓控制機構51。在圖9中示意示出了一個用于此的實施例。在負壓源45和輸送臂41的負壓管路44之間的連接管路46中，在負壓控制機構51中社有兩個平行的負壓管路52、53，它們通過一個第一轉換開關和一個第二轉換開關54、55有選擇的一被接入負壓管路46里。第一負壓管路52的作用是不變化地將由負壓源45提供的負壓傳給輸送臂41的負壓管路44。而在負壓控制機構51的第二負壓管路53中，設有一個負壓調節(jié)件56，它改變了在第二連接管路53中的負壓。
在所示實施例中，轉換開關54、55的轉換是通過一個可用指令軟件來控制的計算機來實現(xiàn)的，該計算機如圖所示地具有標記57并且給負壓控制機構51的一接口58提供相應的程序指令，隨后，該程序指令以控制信號的形式通過電線59、60到達轉換開關54、55。
代替借助程序來控制轉換開關54、55，也可以根據(jù)一個重量傳感器的輸出信號來控制裝換，該重量傳感器測量待搬運物體的重量。
當待搬運物體42比較重時，一個比較大的負壓即較低的絕對壓力被施加到支承機構43-1、43-2、43-3上，在支承機構中，沒有負壓調節(jié)件的第一負壓管路52在轉換開關54、55處于如圖9所示的轉換位置的情況下與負壓源45連通。在晶片熱處理的情況下，如以上具體描述地，它就是一個其中放有至少一個晶片的容器，該容器例如由石墨、氮化硅或氮化鋁制成。根據(jù)其它實施例，這樣的石墨容器也可以涂有象氮化硅或氮化鋁這樣的材料。通過比較高的負壓，容器在搬運和輸送過程中被可靠且可允許地緊壓保持在帶有墊43-1、43-2、43-3的支承機構上。
而當要用相同的搬運裝置輸送或搬運比較輕的物體例如只有0.1-20克重的半導體晶片時，轉換開關54、55被轉入到這樣的位置，即在該位置上，墊43-1、43-2、43-3通過第二連接管路53與負壓源頭45連通。在第二連接管路53里，通過負壓調節(jié)件56來降低負壓，就是說其絕對壓力增大，從而晶片的壓緊力小于容器的壓緊力。就是說，這個負壓適應于晶片并且如此之小，以至避免了由于墊承受過高負壓而引起的斷裂的危險。
在圖10a、10b中示出了一個輸送臂41的一個實施例，該輸送臂在兩側分別有一個支承機構，這些支承機構相互間例如用墊數(shù)61-1、61-2、61-3、62來區(qū)分，墊的結構、形狀和/或尺寸可以是不同的。在圖10a中示出了一個墊結構，它基本上對應于圖7所示實施例的墊結構并且用于支承較輕的物體如晶片，而輸送臂41的另一側具有這樣的墊結構，即它例如具有面積比較大的圓形墊，這個墊只同一負壓管路連接并且例如被設置用于比較重的物體如晶片容器或石墨盒。
如用轉動箭頭63所示的那樣，在這個實施例中，輸送臂41可繞其軸線64轉動180度，因此，根據(jù)應支承和搬運的是較重的物體還是較輕的物體，可以有選擇地使用輸送臂41的這兩側之一。
如果搬運裝置被用在半導體工業(yè)中，則這些材料且尤其是輸送臂41的材料應該適用于這種應用目的并且最好由藍寶石、陶瓷和/或石英或這些材料的組合物構成。此外，這些材料的優(yōu)點是，作業(yè)室的裝卸料可以在高達700℃的溫度下進行。藍寶石和陶瓷因其彈性模量高而還具有高剛性的優(yōu)點，就是說，輸送臂41本身在支承一重達200克(大多如此)的容器時彎曲很小。輸送臂41的表面應該盡可能地光滑。這種光滑以及盡可能一體地構成輸送臂41簡化了清潔工作并且抑制了可能有的顆粒被送入作業(yè)室。
盡管結合優(yōu)選實施例來描述了本發(fā)明，但本發(fā)明不局限于具體的實施例。例如，支座10也可以成有棱角的形狀。此外，凹槽的數(shù)量不局限于7個。對于具有圓形凹槽的支座來說，凹槽直徑也可以不是52毫米，以便能夠容納100毫米或150毫米的晶片。例如，一個支座可以具有尺寸不同的凹槽。此外，上述實施例的一些特征可以按照任何兼容的方式方法進行更換或相互組合。
本發(fā)明的搬運裝置也不局限于上述實施例的特征和實施形式。例如，物體如晶片或容器也可以如此保持在支承機構上，即所述抽吸通過伯諾里效應來實現(xiàn)，就是說，支承機構或墊在抽吸中承受高壓，從而產生伯諾里效應。在這種情況下，必須借助附加的輔助機構在水平方向上產生加速力，它們例如可以是物體可相對輸送臂41被固定住的邊界條件。
權利要求
1.一種用于容納盤狀物體且最好是半導體晶片以便對其進行熱處理的裝置，其特征在于，設有一個支座，該支座有至少兩個用來分別容納一個物體的凹槽。
2.如權利要求1所述的裝置，其特征在于，設有至少一個用來蓋上至少一個凹槽的蓋。
3.如權利要求1或2所述的裝置，其特征在于，該支座和/或至少一個蓋由石墨、藍寶石、石英、氮化硼、氮化鋁、硅、碳化硅、氮化硅、陶瓷或金屬制成。
4.如上述權利要求之一所述的裝置，其特征在于，該支座和/或所述蓋具有0.2J/gK-0.8J/gK的熱容。
5.如上述權利要求之一所述的裝置，其特征在于，該支座和/或所述蓋具有10Wm/K-180Wm/K的熱導率。
6.如上述權利要求之一所述的裝置，其特征在于，該支座和/或所述蓋的至少一部分被涂覆。
7.如上述權利要求之一所述的裝置，其特征在于，該支座和/或所述蓋至少在部分區(qū)域內是透明的。
8.如上述權利要求之一所述的裝置，其特征在于，在這些凹槽中規(guī)定不同的氣氛。
9.如上述權利要求之一所述的裝置，其特征在于，該物體被安置在一個平面內。
10.如上述權利要求之一所述的裝置，其特征在于，該物體被安置在至少兩個相互平行的且彼此間隔開的平面內。
11.如權利要求10所述的裝置，其特征在于，至少兩個凹槽是不一樣深的。
12.如上述權利要求之一所述的裝置，其特征在于，至少一個物體平放在該凹槽的一底面上。
13.如權利要求1-10之一所述的裝置，其特征在于，至少一個物體與該凹槽的底面間隔開地布置著。
14.如權利要求13所述的裝置，其特征在于，至少一個物體放置在多個支承件上。
15.如權利要求13所述的裝置，其特征在于，至少一個物體以其邊緣區(qū)放置著。
16.如上述權利要求之一所述的裝置，其特征在于，至少一個凹槽至少在其外側部位上成錐面。
17.如上述權利要求之一所述的裝置，其特征在于，至少一個凹槽成凹形。
18.如上述權利要求之一所述的裝置，其特征在于，至少兩個凹槽具有不同的尺寸。
19.如上述權利要求之一所述的裝置，其特征在于，至少其中的兩個物體具有不同的尺寸。
20.如上述權利要求之一所述的裝置，其特征在于，這些物體是化合物型半導體。
21.如上述權利要求之一所述的裝置，其特征在于，至少其中的兩個物體具有不同的材料。
22.如上述權利要求之一所述的裝置，其特征在于，這些物體至少在局部上有涂層。
23.如上述權利要求之一所述的裝置，其特征在于，該物體材料是非均質的。
24.如上述權利要求之一所述的裝置，其特征在于，設有用于給該支座裝填所述物體和/或蓋的支承銷。
25.如權利要求24所述的裝置，其特征在于，所述支承銷穿過該支座。
26.如權利要求24或25所述的裝置，其特征在于，所述支承銷是不一樣高的。
27.如權利要求24-26之一所述的裝置，其特征在于，所述的用于所述蓋的支承銷比用于所述物體的支承銷高。
28.如權利要求24-27之一所述的裝置，其特征在于，至少一個用于所述蓋的支承銷設置在該支座外。
29.如權利要求24-28之一所述的裝置，其特征在于，該支座和這些支承銷可相對垂直移動。
30.如權利要求29所述的裝置，其特征在于，這些支承銷可垂直向下移動，以便將所述物體放入這些凹槽中和/或將這些蓋放置在支座上。
31.如權利要求29所述的裝置，其特征在于，這些支承銷可垂直向上移動，以便將所述物體從這些凹槽中頂出和/或使所述蓋抬離支座。
32.如權利要求29所述的裝置，其特征在于，該支座可以垂直移動。
33.如上述權利要求之一所述的裝置，其特征在于，設有一個帶抽吸裝置的機械手，它用于將所述物體放入這些凹槽中和/或放置到這些支承銷上，和/或用于從這些凹槽中和/或從這些支承銷上取出這些物體。
34.如上述權利要求之一所述的裝置，其特征在于，設有一個使該支座繞一垂直軸線轉動的回轉裝置。
35.如上述權利要求之一所述的裝置，其特征在于，該支座可在一作業(yè)室內進行裝填。
36.如上述權利要求之一所述的裝置，其特征在于，該支座可在該作業(yè)室外進行裝填。
37.如上述權利要求之一所述的裝置，其特征在于，設有一個自動裝卸裝置。
38.一種搬運裝置，它具有至少一個輸送臂，該輸送臂具有至少一個用于借助負壓保持至少一個要搬運的物體的支承機構，其特征在于，設有一個用于根據(jù)該物體的重量來改變負壓的負壓控制機構。
39.如權利要求38所述的搬運裝置，其特征在于，該負壓控制機構包括一個負壓源和負壓轉換裝置。
40.如權利要求38或39所述的搬運裝置，其特征在于，該負壓轉換裝置具有在帶有負壓調節(jié)件的管路和沒有負壓調節(jié)件的管路之間進行轉換的轉換開關。
41.如權利要求38-40之一所述的搬運裝置，其特征在于，該負壓控制機構具有至少兩個分開的負壓系統(tǒng)。
42.如上述權利要求之一所述的搬運裝置，其特征在于，用于有不同重量的待搬運物體的負壓比為10-10000。
43.如權利要求38-42之一所述的搬運裝置，其特征在于，一個較輕的物體是半導體晶片，一個較重的物體是半導體晶片容器。
44.如權利要求38-43之一所述的搬運裝置，其特征在于，所述支承機構為了不同的物體被設計成是不同的。
45.如權利要求38-44之一所述的搬運裝置，其特征在于，設有一個三點支承機構。
46.如權利要求38-45之一所述的搬運裝置，其特征在于，所述支承機構設置在該輸送臂的兩側。
47.如權利要求38-46之一所述的搬運裝置，其特征在于，該輸送臂的一側具有用于較重物體的支承機構，該輸送臂的另一側具有用于較輕物體的支承機構。
48.如權利要求46或47所述的搬運裝置，其特征在于，該輸送臂可以繞其縱軸線轉動180度。
49.如權利要求38-48之一所述的搬運裝置，其特征在于，設有至少兩個輸送臂，至少其中一個輸送臂設置用來支承較重物體，至少其中的另一個輸送臂設置用來支承較輕物體。
50.如權利要求38-49之一所述的搬運裝置，其特征在于，該負壓控制機構可根據(jù)一預定的程序運行加以控制。
51.如權利要求38-50之一所述的搬運裝置，其特征在于，設有一個測量待搬運物體重量的傳感器，可以利用該傳感器的輸出信號來控制該負壓控制機構。
全文摘要
一種容納盤狀物體且優(yōu)選是半導體晶片以便進行熱處理的裝置能夠非常簡單但生產率高且損傷風險小地實現(xiàn)尤其是化合物型半導體晶片的處理，如果一個支座有至少兩個分別用于容納一物體的凹槽的話。在該支座上的這些凹槽最好可以用蓋蓋上。為了物體裝卸，最好設置支承銷，其中該支座和這些支承銷可相對垂直移動。另外，提供了用于該物體的搬運裝置。
文檔編號H01L21/68GK1526155SQ02810188
公開日2004年9月1日 申請日期2002年5月2日 優(yōu)先權日2001年5月18日
發(fā)明者A·佩爾茨曼, M·德雷希斯勒, J·尼斯, M·格蘭迪, H·Y·鐘, P·曼茨, O·格拉夫, A 佩爾茨曼, 嫉, 紫Ｋ估, 鐘 申請人:馬特森熱力產品有限責任公司