专利名称：容纳盘状物体的装置和该物体的搬运装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及容纳盘状物体且最好是半导体晶片以便对其进行热处理的装置。本发明还涉及该物体的搬运装置。
背景技术：
为了工业化生产电子器件，对盘状半导体材料即所谓的晶片进行热处理。尤其是，借助快速加热设备(也被称为RTP设备)的物体如晶片的热处理越来越引起人们重视。RTP设备的主要优点就是其生产量高，这主要是因为可以很快速地加热晶片。在RTP设备中可以达到300℃/秒的加热速度。
RTP设备主要包括一个透明的作业室，在该作业室中，晶片可被放在适当的支承机构上。此外，除晶片外，各种不同的辅助件如一吸光板、一包围该晶片的补偿环或一个用于晶片的转动装置或翻转装置也可以设置在作业室中。作业室可以具有适当的气体输入机构和气体排出机构，以便能够在其中对晶片进行处理的作业室内建立起预定的气氛。来自一加热装置的热辐射加热晶片，所述加热装置可以位于该晶片之上或位于晶片之下或两侧并由许多盏灯、杆状灯或点光源或其组合结构构成。整个结构被一个外部腔室包围起来，该腔室的壁可以完全或部分地经过镜面化处理。
在不同形式的RTP设备中，晶片被安放在一块加热板或托座上并通过与该托座的导热接触被该托座加热。
对化合物型半导体例如III-V型或II-IV型半导体如GaN、InP、GaAs或三元化合物如InGaAs或四元化合物如InGaAsP来说，存在这样的问题，即半导体的一种成分一般易挥发并且在加热晶片时从晶片中被蒸发掉。主要在这样的晶片的边缘区内，出现了一个蒸发成分减少的贫化区。结果，在该区域内的晶片的物理性能如导电性能改变了，这种性能改变可能使得晶片无法被用于制造电气部件。
从两篇源于本申请人的文献US5872889AUS5837555A中知道了，由化合物型半导体构成的晶片为了进行热处理而被布置在一个封闭的石墨容器里。石墨因其高温稳定性而特别好地适用于这样的容器。在这里，晶片被放置在一个支座上，该支座有一个用于容纳晶片的凹槽。一个罩形盖被防止到所述凹槽之上，从而出现一个封闭空间，晶片就位于该空间里。容放晶片的石墨容器在一RTP设备的作业室内接受热处理。这样一来，抑制了化合物型半导体成分的散失并且晶片可以无损伤地进行处理。
上述石墨容器主要被用于处理直径为200毫米和300毫米的化合物型半导体晶片。但是，具有50毫米、100毫米或150毫米的小直径的化合物型半导体晶片是很流行的。
发明内容
本发明的任务是提供一种装置，利用该装置，化合物型半导体晶片可以简单但生产率高且无危害地进行处理。
根据本发明，通过一种具有至少两个分别用于容纳一晶片的凹槽的支座来完成该任务。通过该支座，可以同时处理许多块晶片。与已知的锤炼方法相比，这意味着RTP设备的生产量明显提高以及表明显著的经济优势。
根据一个特别有利的实施例，本发明的装置具有至少一个用来盖住至少一个凹槽的盖，以便获得一个围绕该物体的基本封闭的空间。
例如，可以只使用唯一一个大型的盖，它覆盖在其中装有晶片的支座凹槽上。或者，每个凹槽也可以被单独的盖遮盖上。不过，其中一个盖同时盖位任意多(多于1个但不是全部)的凹槽，或者可以单独盖上任意数量的凹槽并且其余的凹槽未被盖上。这样的盖可以与类似的其它盖组合以及与用于每个凹槽的单独盖和未被盖上的凹槽随意组合。
带凹槽的最好由石墨、蓝宝石、石英、氮化硼、氮化铝、硅、碳化硅、氮化硅、陶瓷或金属制成。相应地，至少其中的一个盖可以由石墨、蓝宝石、石英、氮化硼、氮化铝、硅、碳化硅、氮化硅、陶瓷或金属制成。不过，支座和至少一个盖或所有盖都可以由上述材料制成。
对RTP设备有利的是这样的支座和至少一个盖，即支座和/或至少一个盖具有0.2J/gK-0.8J/gK的热容。因此，支座应具有尽可能小的厚度。
这样的带有至少一个盖的支座也是有利的，即该支座和/或所述盖具有10Wm/K-100Wm/K的热导率。
最好至少该支座的一部分或所述盖的至少一部分或者该支座的一部分或所述盖的一部分带有涂层。因此，以下措施可能是有利的，即一个或所有凹槽的内表面以及一个或多个盖的一覆盖该凹槽的表面至少部分地涂有涂层，该涂层是耐化学反应的，这种化学反应会在在该带盖凹槽中处理晶片时出现，而支座的外表面不带涂层，以便具有理想的热辐射吸收性能。在其它情况下，例如可以通过适当地分段涂覆表面来获得支座和盖的局部光学性能。
相应地，以下措施可能是有利的，即该支座的至少一部分和/或至少其中一个盖的一部分或者盖该支座的一部分和/或至少其中一个盖的一部分被构造成允许热辐射透过的，原因是它们例如由石英或蓝宝石构成。有利的是，这些盖以及对应于凹槽底面的支座部分被构造成不允许热辐射透过，而支座的其它部分是透明的。
此外，可以在被盖住的凹槽中产生一定的气氛。根据待处理晶片的不同，可以在每个被盖住的凹槽中存在一种不同的气氛。例如，如果要在至少一个第一凹槽中处理一InP晶片，则在该凹槽中存在含磷气氛。在至少一个其中要处理GaAs晶片的第二凹槽中，可以存在一种含砷的气氛。最后，在至少一个从外观上看未被盖住的第三凹槽中，可以处理一种由硅构成的晶片，就是说，该晶片是非化合物型半导体。
至少一些容纳在支座中的晶片可以至少部分地带有涂层。但是，至少其中一个晶片的体积材料可以在局部上是不同的，其做法是例如该晶片具有一植入层。
本发明的用于多个要在一作业室中共同接受热处理的晶片的支座能够在相同的处理作业中利用对每个晶片都相同的热辐射分布情况获得不同的处理结果。根据支座和/或对应的盖的局部区域的涂覆状况或透明度的不同，可以获得局部不同的外观状况，这导致了被盖上的凹槽有不同的温度。因此，每个晶片经历了一个单独的处理温度，尽管热辐射分布状况对所有晶片来说是相同的。就是说，不仅可以利用一次处理作业同时处理多个晶片，而且这些晶片同时可以接受完全不同的处理作业。这就意味着，可以同时处理这些由不同材料构成的晶片。
支座中的凹槽最好有相同的深度，从而这些晶片在被装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，凹槽的深度被构造成是不同的。在这种情况下，尽管晶片是平放着的，但它们的放置高度不同并且位于不同的平面内。
对于具有水平的平底面的圆柱形凹槽来说，这些晶片就平放在凹槽的底面上。
有利的是，选择了在至少一个凹槽内支承晶片的方式，其中，避免了在晶片和凹槽地面之间的接触。这是有利地通过设置在凹槽中的销形支承件而实现的，晶片就由支承销支承。于是，这些晶片可以在凹槽深度相同但支承件长度不同的情况下布置在高度不同的平面上。
另一个优选的、将晶片布置成避免与凹槽底面接触的可行形式就是在晶片的边缘区支承着晶片。这是如此实现的，即至少一个凹槽向内收缩成锥形。由此一来，获得了一个向内倾斜的凹槽边缘，它带来支承晶片边缘的效果。在另一个实施例中，至少一个凹槽成凹面形，这又导致了晶片以其边缘支承在凹槽边缘上。根据锥形和凹形凹槽的结构的不同，晶片可以安放在不同的高度上。
为了装填支座，一机械手有利地按顺序将晶片放置带支座中或支承销上。带有吸持晶片的抽吸装置的机械手适用于此目的。这可以借助一个按照伯诺里原理工作的抽吸装置来实现。
有利地设有用于装填支座的支承销，它们最好穿过该支座。这些支承销为了不同的凹槽被有利地设计成是不一样高的，以防止被设置用来装填面向机械手的凹槽的支承销不干扰背对机械手的凹槽的装填。
相应地，可以将盖安放到支承销上，所述盖或是穿过支座，或是完全设置在支座之外。有利的是，用于盖的支承销要比用于晶片的支承销长。
这些支承销和支座可以相对垂直移动。
一旦晶片被安放到支承销上，则这些支承销向下穿过支座，由此使晶片抬离支承销并被放置到其所属的凹槽里。或者，为此可以使支座向上移动。
另一个优选的支座装填方式就是使支座绕一垂直轴线转动，以便使当时要装填的凹槽转向机械手。
一旦支座中装入了晶片，则机械手可将相应的盖直接安放到支座上或放在支承销上，只要它们还没有为晶片已被安放到对应的支承销上。
支座的装填最好在作业室内进行。但是也可以在作业室外进行装填并随后将支座送入作业室以便进行热处理。
有利的是，可以例如重叠地或并列地在一个作业室中热处理多个这样的带盖的支座。
给支座装上和卸下基片和/或盖最好利用一台自动装卸装置来完成，该装卸装置可以根据装卸过程来相应地控制。
本发明的装置优选地但不是专一地适用于主要是小直径的化合物型半导体晶片。半导体晶片的热处理最好在RTP设备中完成，在该设备中，可以调节出预定的环境条件和温度变化过程。此外，支座在该热处理的环境条件和温度下是尽可能稳定的。
半导体晶片且尤其是化合物型半导体晶片如上所述地比较薄并具有50-500微米的且通常是200微米的厚度。因此，这些晶片在搬运过程中易碎，所以在常见的手动搬运或利用搬运装置如机器人等的搬运中，经常出现晶片破碎，这明显降低了半导体生产的生产率。尤其是对于要用于昂贵元件如激光器二极管的半导体晶片来说，这是引人注意的，因为所用的2英寸晶片值25000欧元。
如上所述，晶片在一个容器中进行锤炼，该容器例如由石墨制成并为了进行晶片处理被送入一个作业室里。所谓的石墨盒的重量为200-2000克，这要视要装在盒中的晶片的数量和尺寸而定。
晶片和容器都可以在这样的设备中用手来搬运，因为普通的搬运装置无法在没有大量晶片破裂次品的情况下完成搬运很薄的且重量为0.1-20克的半导体晶片以及与晶片相比重一些的容器的作业。
因此，本发明的任务是提供一种搬运装置，利用该搬运装置，可以安全可靠地搬运重量不同的物体。
垂直轴线转动的回转装置。
根据本发明，在这样一种搬运装置中完成所提出的任务，即它具有至少一个输送臂，该输送臂具有至少一个用于借助负压保持至少一个要搬运的物体的支承机构，其中，设有一个用于根据该物体的重量来改变负压的负压控制机构。
根据本发明的特征，即设置一个负压控制机构，通过该机构，在输送臂上的支承机构的负压可以根据物体重量来调定、控制或调整，从现在起，可以利用相同的搬运装置来运送和搬运重量截然不同的物体。例如，利用本发明的搬运装置，可以在避免手动搬运的条件下搬运和运送晶片和晶片容器，确切地说是这样进行搬运和运送，即一方面如较重的容器可以用与很薄的且较轻的易碎晶片一样的搬运装置来搬运，而又不会造成晶片破碎。就是说，本发明的搬运装置不仅可以实现将容器装入作业室或从中取出，而且可以将易碎的薄晶片装入容器或从中取出。除了由此可以完全使半导体的处理且尤其是与热处理有关的操作自动化以外，这可以通过唯一一个搬运装置来做到，因此，设备成本可以保持很低。由于可利用本发明的搬运装置实现工作自动化，所以生产率明显提高，这是因为，例如在用手装卸容器进出作业室时常出现的晶片破碎得以避免或至少明显减少了。所以，与常见的处理设备相比，带有本发明搬运装置的处理设备由于废品少且能够快速可靠的搬运而能更早地自动化，尤其是当该设备被用于制造很昂贵的部件时。
根据本发明的一个优选实施例，该负压控制机构包括一个负压源和负压转换装置如用于在带有负压调节件或没有负压调节件的管路之间进行转换的管路转换装置。这样一来，只需要一个负压源，其中该负压调节件最好是一个可控的阀。一个替换实施例在于，设有至少两个可分开控制的负压系统。
根据本发明的一个有利的实施例，用于有不同重量的待搬运物体的负压比为10-10000。这个负压比主要取决于待搬运物体的重量比以及支承机构的结构。
根据本发明的一个很有利的实施例，一个较轻的物体是半导体晶片，一个较重的物体是半导体晶片容器，晶片在至少一个处理步骤中位于该容器内。这种容器已在上面举例描述过了。
虽然用于重量不同的物体的支承机构可以按照相同的方式来设计，但根据本发明的另一个实施例，用于不同物体且尤其是重量不同的物体的支承机构也被设计成是不同的是有利的。这些支承机构最好是所谓的垫或安放枕，它们通过一管路与一负压源或一真空系统连接。在这里，这些支承机构或垫可以接受各自不同的负压，但在这种情况下，这就需要相应的控制件如阀或分开的真空系统。
此外，这些支承机构适应于有不同重量的物体，例如物体的形状和表面结构。例如，为了支承容器，需要比用来支承晶片大许多的支承面。例如，为晶片选择3毫米的支承机构或垫的直径或者约为0.1平方厘米的每个垫的面积(其上作用负压)，这是有利的。垫的形状根据一定的要求来选择，它可以是圆形的、矩形的或按照其它形式来形成。不过，这些垫最好是圆形的，因为表面/边缘之比最大，因而在负压源吸气功率低的情况下，确保了物体如晶片的可靠支承。
为了能可靠地支承重量为如0.1-0.5克的晶片，由垫产生的并由此将晶片压在底座上的压紧力必须大到由该压紧力引起的摩擦力大于由输送臂加速度或重力加速度产生的并作用在物体如晶片上的力。对于晶片来说，如果作用于晶片的加速力(水平的)小于1g，则这个力例如是借助约为0.005巴(这对应于0.995巴的绝对压力)负压获得的。在这里，要考虑在晶片和安放面之间的摩擦系数，摩擦系数又取决于晶片温度。
如果负压较高，即绝对压力较小，则尽管晶片总是可靠地支承着，确切地说加速力可以超过1g，但存在着晶片破碎的危险。
通常，要选择的垫压力应适应于出现的最大加速度，因此，该压力最好可以控制或调整是有利的。应该避免太高的负压。此外，压力调适可以在开始运动过程之前以及在运动当中进行。所允许的晶片最大加速度与晶片厚度及其尺寸、材质和在安放区里的晶片表面类型有关，就是说，这与该表面区是结构化安放区或非结构化安放区有关。
如果要搬运具有非结构化安放区的晶片，则优选有2/3晶片曲率半径(关于晶片中心)的垫结构。这样一来，尽可能无应力地支撑晶片。对结构化安放区来说，垫最好在边缘区支承晶片。
根据本发明的且用于较重物体和/或较轻物体的搬运装置有一个三点支承机构。
如上所述，在这里，这些支承机构为了不同的且尤其是不一样重的物体最好被设计成是不同的。
用于尤其是重量不同的物体的支承机构可以两个都安置在输送臂的一侧上。但根据本发明的一个特别有利的实施例，这些支承机构可以设置在输送臂的两侧上。这样一来，待搬运物体可以根据一定的前提条件在搬运过程中被保持在输送臂的上表面或下表面上。此外，根据本发明的另一个实施例，在输送臂的一侧上设置用于较重物体的支承机构并在该输送臂的另一侧设置用于较轻物体的支承机构，这是非常有利的。其中一侧如上表面具有一个第一支承结构或垫结构或安放面结构，以便如用于保持容器，而在输送臂下表面上形成一个第二支承结构或垫结构，以便如保持晶片。例如，从下方支承晶片并从上方支承容器或反之。在本发明搬运装置的这样一个实施例中，也可以省去负压控制系统，这两个支承机构以相同的负压来工作，这是因为通过不同的垫结构且尤其是不同的面积比来确定或协调确定支承力。此外，上、下方的安放面摩擦系数也可以是不同的。
本发明的一个很有利的实施例在于，该输送臂可以绕其纵轴线转动180度。这样一来，带有与一相应物体匹配的支承机构的那一侧可以向上或向下转动。
根据本发明的另一个实施例，设有至少两个输送臂，至少其中一个输送臂设置用来支承较重物体，至少其中的另一个输送臂设置用来支承较轻物体。这样一来，这些支承机构彼此分开地为各自不同的物体形成在各自的输送臂上。
根据本发明的另一个有利实施例，该负压控制机构可根据一预定的程序运行加以控制。作为替换方式或除了这种可能性之外，设有一个测量待搬运物体重量的传感器且尤其是电阻应变片是非常有利的。重量测量的结果即传感器的输出信号被考虑用于控制该负压控制机构。此外，该传感器可以直接安置在输送臂上，不过，也可以将要测量其重量的物体线略微提起，其中作为物体重量的尺度来测量支承物体的支承力。通过确定各自重量，该物体在运动中被可靠地支承着。除了单纯的支承压力外，也可以选择或调节最大加速度、物体的预定轨迹的选择、速度或其它运动参数。由此一来，也可以控制所谓的边缘抓手，它抓住如晶片或一个盒子的边缘并固定住边缘，以获得该物体相对搬运装置的局部定位。这样的固定例如可以以机械方式实现，为此，术语“支承压力”也有将搬运装置的机械部件紧压到物体上的机械压力的意思。
以下，结合本发明的优选实施例并参照附图来详细说明本发明，附图所示为图1是一快速加热设备的示意截面图；图2a、2b以俯视图和沿图2a所示的剖面线的横截面图表示一个用于容纳七个晶片的支座；图3a-3f表示用于支座内凹槽的盖的不同实施例；图4表示凹槽与晶片和盖的替换组合方式的视图；图5表示凹槽的不同实施例；图6表示支座装卸的机械；图7是本发明搬运装置的一输送臂的俯视示意图；图8是图7所示输送臂的侧视图；图9是一负压控制机构的一实施例的示意图；图10a、10b是一个可绕其纵轴线转动的输送臂的俯视示意图和仰视示意图。
具体实施例方式
图1示意地表示一台典型的、用于快速热处理物体且优选是盘状半导体晶片2的设备1。晶片2被安放在一个支承装置3上，该支承装置例如可以是销形支承件，或者是晶片整面安放在其上的装置，或者是其它类型的晶片支架。晶片2连同支承装置3被安置在一个作业室4里。该作业室4可以是一个透光的腔室，它最好至少部分地由透明的石英制成。没有画出用于工作气体的输入机构和排出机构，通过所述工作气体，可以产生适用于处理作业的气氛。在作业室4之上和/或之下和/或侧旁(在这里，后一种情况未示出)，安装有灯组5、6。在这里，灯组优选地是多个平行布置的杆状钨卤素灯，但也可以其它类型的灯。该腔室的替换实施例或是省掉了上灯组5，或是省去了下灯组6和/或侧设的灯。借助由这些灯发出的电磁辐射，物体2如晶片被加热。整个结构可以被一个外部的炉室7包围起来，炉室壁的内表面可以至少局部被镜面化并且所述炉室壁最好可以由金属如钢或铝制成。最后，还设有一个测量装置，它最好包括两个非接触式测量仪8、9。测量仪8、9优选地是两个高温计，但也可以采用CCD元件或其它的辐射记录仪器。
为了能够在这样的设备中成功地热处理化合物型半导体，这些半导体必须被封在一个容器里，以抑制半导体材料的分解。在图2a中，以俯视图示出了一个成圆盘形的优选支座10。图2b表示该支座10的沿图2a的虚线的横截面。
支座10在一个上盘面18上具有多个有相同直径的圆形凹槽11-17，以便分别容放一块晶片。但是，凹槽具有不同的直径也是可行的。此外，一个凹槽12位于支座10的中央，而其余六个凹槽11、13、14、15、16、17围绕中央凹槽12地布置在一个相对中央凹槽12和支座边缘是同心的圆上。支座10的直径最好是200毫米，大小一样的凹槽的直径最好是52毫米。
支座10最好由石墨、蓝宝石、石英、氮化硼、氮化铝、硅、碳化硅、氮化硅、陶瓷或金属制成。支座的上表面18和下表面19有利地经过玻璃球喷丸精细化处理，以保证在上表面18和下表面19上的光学均匀性。
为了使放在凹槽11-17中的晶片2获得封闭的容放空间，给它配备了至少一个盖，所述盖也可以经过玻璃球喷丸精细化处理。在图3a里，所有凹槽11-17和放在其中的晶片借助一个大的盖20被盖住。在图3b所示的盖的另一个实施例中，凹槽11-17单独配备有盖21-27。在图3c中，凹槽14、13被盖28盖住，凹槽11、17被盖29盖住，凹槽15、12、16被盖30盖住。图3d表示盖的一个替换实施例，在这里，其中的一个盖同时盖住大于一但却又不是全部的任意多的凹槽。在这里，凹槽15、12、16、11、17被盖31盖住，凹槽14、13被盖28盖住。在图3e中，一个用于多个凹槽的盖与一些单独的盖如此组合，即凹槽15、12和16被盖30盖住，而凹槽1414、13、11、17被一些相应的盖24、23、21、27盖住。最后，图3f表示包括一些独立的盖和用于多个凹槽的盖和尚有未被盖住的凹槽的组合情况。因此，如图3e所示，凹槽15、12、16被一个盖30盖住，凹槽14、13被独立的对应的盖24、25盖住，而凹槽11、17是敞露的。总之，用于任意多的凹槽的盖与独立的盖以及未被盖住的凹槽可以随意地进行搭配组合。
这些盖不局限于支座10的上表面18，它们也可以侧突出到支座10之外。
和支座10一样，如图3所示的多个盖中的至少一个盖也可以由石墨、蓝宝石、石英、氮化硼、氮化铝、硅、碳化硅、氮化硅、陶瓷或金属制成。但是，支座10和至少其中一个盖可以由上述组成。人们为RTP处理优选了带有至少一个盖的支座10，所述的支座和/或至少一个盖具有低的比热容。所述热容最好为0.8-0.2J/gK。因此，支座10尽可能地薄，其厚度不超过5毫米。支座厚度最好至多为3毫米。
带有至少一个盖的支座10还有这样的优点，即支座10和/或至少其中一个盖具有高的热导率。该热导率最好为10W/mK-180W/mK。
这些盖可以如图4a所示的盖33那样被安放在支座10上并且盖住凹槽12及放在其中的晶片2。盖33有利地具有榫头形结构34或类似的对应机构，它们被配合地压入在支座10上表面18之上的对应槽35中逼供年切固定住盖33，以防止滑动。但是，也可以省掉这样的机构。
优选这样一个实施例，其中，凹槽32如图4b所示地具有一个成环圈状围绕它的坑36，盖33嵌入所述坑里。坑36的深度有利地等于盖33的厚度，以便与上表面18平齐并且确保了支座10有一个平坦的上表面。有利的是，至少支座10的一部分或盖20-31中一个盖的一部分，或者支座10的一部分与盖20-31中一个盖的一部分具有涂层。因而，以下措施可能是有的，即一个凹槽或所有凹槽11-16的内表面以及一个或多个盖20-31的覆盖凹槽的一个表面至少部分地具有某个涂层，这个涂层耐化学过程，所述化学过程出现在在被盖住的凹槽11-16中进行晶片2处理的过程中，而支座10的外表面不带涂层，以便获得所需的对热辐射的吸收性能。在其它情况下，例如可以通过适当地分段涂覆表面来获得支座10和盖20-31的局部光学特性。
相应地，以下措施可能是有利的，即至少支座10的一部分或盖20-31中的一个盖的一部分，或者支座10的一部分与盖20-31中的一个盖的一部分是允许热辐射透过的，这是因为它们例如是由石英或蓝宝石制成的。盖20-31以及对应于凹槽底面的支座10局部被有利地构造成不允许热辐射透过，而支座10的其它部分是透光的。
在支座10的一个优选实施例中，所有凹槽20-31具有同样的深度。这样一来，装入的晶片2全部平行取向地位于一个平面上并在同一高度上。
但有时，以下措施也可能是有利的，即凹槽20-31的深度被构造成是不同的。在这种情况下，尽管晶片2还是平放着，但在高度上有了差别并且位于不同平面上。
有利的是，选择了将晶片2支承在至少一个凹槽11-17中的支承机构，其中避免了晶片和凹槽底面之间的接触。如图5a所示，人们可以通过设置在一个凹槽32里的销形支承件37来实现这一目的，晶片2就由所述支承件支承着。因此，在凹槽有同样深度但支承件37高度不一致的情况下，晶片2就可以按照不同的高度平面被安放在各凹槽里。
图5b表示另一个优选的、如此布置晶片2的可能性，即避免了晶片与凹槽32底面的接触。在这里，晶片2在其边缘区内得到支承，这是因为凹槽32成锥形地向内收缩。由此一来，凹槽32得到了一个向内倾斜的边缘，该边缘允许支承晶片边缘。在另一个如图5c所示的实施例里，一个凹槽32成凹形结构，这又导致了晶片2以其边缘安放在凹槽32的边缘上。根据锥形和凹形凹槽32的形状，人们可以把晶片安放在不同高度上。
为了给支座10装入晶片，采用了一个机械手，它可以具有一个如按照伯诺力(Bernoulli)原理的抽吸装置。该机械手连续抓取晶片2并将它们放到凹槽11-17中。
在另一个实施例中，晶片2放置在支承销38上，如图6a所示。支承销38穿过开设在每个凹槽32底面上的孔39。盖33也可以被设置在支承销40上。支承销40或是如图6a所示地穿过孔41，其中所述孔穿过在凹槽32的支座10，或是支承销40完全在支座10外延伸。有利的是，支承销38为了用于不同的凹槽被构造成有不同的高度，以防止给背对机械手的凹槽装料不受被规定用于给面向机械手的凹槽装料的支承销的影响。出于这些原因，支承销40为了盖33而可具有不同的长度。支承销40最好比支承销38高。
在另一个实施例中，支座10绕一垂直轴线转动以便装料。结果，恰好要装料的凹槽32总是朝向机械手。
一旦晶片2被放置在支承销38上且盖33被放置在支承销40上，它们就穿过支座10地向下移动，这样一来，晶片2被抬离开支承销38，盖33也被抬离开支承销40。这样，晶片2被安放到其对应的凹槽中。或者，也可以使支座10向上移动。
装入晶片2不仅可以在作业室4内进行，也可以在作业室4外进行。
本发明搬运装置的如在热处理中被用于晶片和容器的搬运操作的搬运装置的、如图7、8示意所示的输送臂41一般有约为35毫米的宽度b，这个宽度小于用虚线表示的物体如晶片2的或一容器的直径。这样，与相邻晶片间隔开地封装在盒中的晶片可从盒中被取出并在处理后又被放入盒中。输送臂41的厚度d(见图8)为1-5毫米并且一般为2毫米。该厚度是如此选择的，即输送臂41在两个相邻地封装在盒中的晶片之间穿过并因而可从盒子中取出一个晶片42。输送臂41的长度根据需要来定，其横截面形状和厚度截面形状也是如此。在上述应用场合中，输送臂41的典型长度为20-70厘米。
根据图7、8所示的实施例，晶片通过三个支承机构43-1、43-2、43-3(也被称为垫)支承着，它们在所示的实施例中也被设置用来支撑一个容器(未示出)。或者，也可以一方面为晶片且另一方面为容器设置不同的支承机构或垫。
在输送臂41中设置了真空或负压管路44，它们使垫43-1、43-2、43-3通过一连接管路46与一真空源或负压源45连通。在一真空管路44中，为其中一个垫43-2设置了一负压控制件47如一可控阀。
输送臂41通过一固定件48与搬运装置的未示出的部件和运动件连接。在固定件48中，也分布有真空管路或通道49，它们以其背对输送臂41的端部与连接管路46相连。
如以上具体描述的那样，垫43-1、43-2、43-3可以根据实际情况具有适当的形状、尺寸和结构，以便可靠地支承待搬运的晶片和要搬运的容器。
根据本发明的另一个实施例，负压控制件47被设置用来在其中一个垫上施加一个不同于其余垫的负压，如果这是需要的话。
也可以未每个垫分别设置单独的负压控制件。在连接管路46中，例如在输送臂41和负压源或真空源45之间设有一个负压控制机构51。在图9中示意示出了一个用于此的实施例。在负压源45和输送臂41的负压管路44之间的连接管路46中，在负压控制机构51中社有两个平行的负压管路52、53，它们通过一个第一转换开关和一个第二转换开关54、55有选择的一被接入负压管路46里。第一负压管路52的作用是不变化地将由负压源45提供的负压传给输送臂41的负压管路44。而在负压控制机构51的第二负压管路53中，设有一个负压调节件56，它改变了在第二连接管路53中的负压。
在所示实施例中，转换开关54、55的转换是通过一个可用指令软件来控制的计算机来实现的，该计算机如图所示地具有标记57并且给负压控制机构51的一接口58提供相应的程序指令，随后，该程序指令以控制信号的形式通过电线59、60到达转换开关54、55。
代替借助程序来控制转换开关54、55，也可以根据一个重量传感器的输出信号来控制装换，该重量传感器测量待搬运物体的重量。
当待搬运物体42比较重时，一个比较大的负压即较低的绝对压力被施加到支承机构43-1、43-2、43-3上，在支承机构中，没有负压调节件的第一负压管路52在转换开关54、55处于如图9所示的转换位置的情况下与负压源45连通。在晶片热处理的情况下，如以上具体描述地，它就是一个其中放有至少一个晶片的容器，该容器例如由石墨、氮化硅或氮化铝制成。根据其它实施例，这样的石墨容器也可以涂有象氮化硅或氮化铝这样的材料。通过比较高的负压，容器在搬运和输送过程中被可靠且可允许地紧压保持在带有垫43-1、43-2、43-3的支承机构上。
而当要用相同的搬运装置输送或搬运比较轻的物体例如只有0.1-20克重的半导体晶片时，转换开关54、55被转入到这样的位置，即在该位置上，垫43-1、43-2、43-3通过第二连接管路53与负压源头45连通。在第二连接管路53里，通过负压调节件56来降低负压，就是说其绝对压力增大，从而晶片的压紧力小于容器的压紧力。就是说，这个负压适应于晶片并且如此之小，以至避免了由于垫承受过高负压而引起的断裂的危险。
在图10a、10b中示出了一个输送臂41的一个实施例，该输送臂在两侧分别有一个支承机构，这些支承机构相互间例如用垫数61-1、61-2、61-3、62来区分，垫的结构、形状和/或尺寸可以是不同的。在图10a中示出了一个垫结构，它基本上对应于图7所示实施例的垫结构并且用于支承较轻的物体如晶片，而输送臂41的另一侧具有这样的垫结构，即它例如具有面积比较大的圆形垫，这个垫只同一负压管路连接并且例如被设置用于比较重的物体如晶片容器或石墨盒。
如用转动箭头63所示的那样，在这个实施例中，输送臂41可绕其轴线64转动180度，因此，根据应支承和搬运的是较重的物体还是较轻的物体，可以有选择地使用输送臂41的这两侧之一。
如果搬运装置被用在半导体工业中，则这些材料且尤其是输送臂41的材料应该适用于这种应用目的并且最好由蓝宝石、陶瓷和/或石英或这些材料的组合物构成。此外，这些材料的优点是，作业室的装卸料可以在高达700℃的温度下进行。蓝宝石和陶瓷因其弹性模量高而还具有高刚性的优点，就是说，输送臂41本身在支承一重达200克(大多如此)的容器时弯曲很小。输送臂41的表面应该尽可能地光滑。这种光滑以及尽可能一体地构成输送臂41简化了清洁工作并且抑制了可能有的颗粒被送入作业室。
尽管结合优选实施例来描述了本发明，但本发明不局限于具体的实施例。例如，支座10也可以成有棱角的形状。此外，凹槽的数量不局限于7个。对于具有圆形凹槽的支座来说，凹槽直径也可以不是52毫米，以便能够容纳100毫米或150毫米的晶片。例如，一个支座可以具有尺寸不同的凹槽。此外，上述实施例的一些特征可以按照任何兼容的方式方法进行更换或相互组合。
本发明的搬运装置也不局限于上述实施例的特征和实施形式。例如，物体如晶片或容器也可以如此保持在支承机构上，即所述抽吸通过伯诺里效应来实现，就是说，支承机构或垫在抽吸中承受高压，从而产生伯诺里效应。在这种情况下，必须借助附加的辅助机构在水平方向上产生加速力，它们例如可以是物体可相对输送臂41被固定住的边界条件。
权利要求
1.一种用于容纳盘状物体且最好是半导体晶片以便对其进行热处理的装置，其特征在于，设有一个支座，该支座有至少两个用来分别容纳一个物体的凹槽。
2.如权利要求1所述的装置，其特征在于，设有至少一个用来盖上至少一个凹槽的盖。
3.如权利要求1或2所述的装置，其特征在于，该支座和/或至少一个盖由石墨、蓝宝石、石英、氮化硼、氮化铝、硅、碳化硅、氮化硅、陶瓷或金属制成。
4.如上述权利要求之一所述的装置，其特征在于，该支座和/或所述盖具有0.2J/gK-0.8J/gK的热容。
5.如上述权利要求之一所述的装置，其特征在于，该支座和/或所述盖具有10Wm/K-180Wm/K的热导率。
6.如上述权利要求之一所述的装置，其特征在于，该支座和/或所述盖的至少一部分被涂覆。
7.如上述权利要求之一所述的装置，其特征在于，该支座和/或所述盖至少在部分区域内是透明的。
8.如上述权利要求之一所述的装置，其特征在于，在这些凹槽中规定不同的气氛。
9.如上述权利要求之一所述的装置，其特征在于，该物体被安置在一个平面内。
10.如上述权利要求之一所述的装置，其特征在于，该物体被安置在至少两个相互平行的且彼此间隔开的平面内。
11.如权利要求10所述的装置，其特征在于，至少两个凹槽是不一样深的。
12.如上述权利要求之一所述的装置，其特征在于，至少一个物体平放在该凹槽的一底面上。
13.如权利要求1-10之一所述的装置，其特征在于，至少一个物体与该凹槽的底面间隔开地布置着。
14.如权利要求13所述的装置，其特征在于，至少一个物体放置在多个支承件上。
15.如权利要求13所述的装置，其特征在于，至少一个物体以其边缘区放置着。
16.如上述权利要求之一所述的装置，其特征在于，至少一个凹槽至少在其外侧部位上成锥面。
17.如上述权利要求之一所述的装置，其特征在于，至少一个凹槽成凹形。
18.如上述权利要求之一所述的装置，其特征在于，至少两个凹槽具有不同的尺寸。
19.如上述权利要求之一所述的装置，其特征在于，至少其中的两个物体具有不同的尺寸。
20.如上述权利要求之一所述的装置，其特征在于，这些物体是化合物型半导体。
21.如上述权利要求之一所述的装置，其特征在于，至少其中的两个物体具有不同的材料。
22.如上述权利要求之一所述的装置，其特征在于，这些物体至少在局部上有涂层。
23.如上述权利要求之一所述的装置，其特征在于，该物体材料是非均质的。
24.如上述权利要求之一所述的装置，其特征在于，设有用于给该支座装填所述物体和/或盖的支承销。
25.如权利要求24所述的装置，其特征在于，所述支承销穿过该支座。
26.如权利要求24或25所述的装置，其特征在于，所述支承销是不一样高的。
27.如权利要求24-26之一所述的装置，其特征在于，所述的用于所述盖的支承销比用于所述物体的支承销高。
28.如权利要求24-27之一所述的装置，其特征在于，至少一个用于所述盖的支承销设置在该支座外。
29.如权利要求24-28之一所述的装置，其特征在于，该支座和这些支承销可相对垂直移动。
30.如权利要求29所述的装置，其特征在于，这些支承销可垂直向下移动，以便将所述物体放入这些凹槽中和/或将这些盖放置在支座上。
31.如权利要求29所述的装置，其特征在于，这些支承销可垂直向上移动，以便将所述物体从这些凹槽中顶出和/或使所述盖抬离支座。
32.如权利要求29所述的装置，其特征在于，该支座可以垂直移动。
33.如上述权利要求之一所述的装置，其特征在于，设有一个带抽吸装置的机械手，它用于将所述物体放入这些凹槽中和/或放置到这些支承销上，和/或用于从这些凹槽中和/或从这些支承销上取出这些物体。
34.如上述权利要求之一所述的装置，其特征在于，设有一个使该支座绕一垂直轴线转动的回转装置。
35.如上述权利要求之一所述的装置，其特征在于，该支座可在一作业室内进行装填。
36.如上述权利要求之一所述的装置，其特征在于，该支座可在该作业室外进行装填。
37.如上述权利要求之一所述的装置，其特征在于，设有一个自动装卸装置。
38.一种搬运装置，它具有至少一个输送臂，该输送臂具有至少一个用于借助负压保持至少一个要搬运的物体的支承机构，其特征在于，设有一个用于根据该物体的重量来改变负压的负压控制机构。
39.如权利要求38所述的搬运装置，其特征在于，该负压控制机构包括一个负压源和负压转换装置。
40.如权利要求38或39所述的搬运装置，其特征在于，该负压转换装置具有在带有负压调节件的管路和没有负压调节件的管路之间进行转换的转换开关。
41.如权利要求38-40之一所述的搬运装置，其特征在于，该负压控制机构具有至少两个分开的负压系统。
42.如上述权利要求之一所述的搬运装置，其特征在于，用于有不同重量的待搬运物体的负压比为10-10000。
43.如权利要求38-42之一所述的搬运装置，其特征在于，一个较轻的物体是半导体晶片，一个较重的物体是半导体晶片容器。
44.如权利要求38-43之一所述的搬运装置，其特征在于，所述支承机构为了不同的物体被设计成是不同的。
45.如权利要求38-44之一所述的搬运装置，其特征在于，设有一个三点支承机构。
46.如权利要求38-45之一所述的搬运装置，其特征在于，所述支承机构设置在该输送臂的两侧。
47.如权利要求38-46之一所述的搬运装置，其特征在于，该输送臂的一侧具有用于较重物体的支承机构，该输送臂的另一侧具有用于较轻物体的支承机构。
48.如权利要求46或47所述的搬运装置，其特征在于，该输送臂可以绕其纵轴线转动180度。
49.如权利要求38-48之一所述的搬运装置，其特征在于，设有至少两个输送臂，至少其中一个输送臂设置用来支承较重物体，至少其中的另一个输送臂设置用来支承较轻物体。
50.如权利要求38-49之一所述的搬运装置，其特征在于，该负压控制机构可根据一预定的程序运行加以控制。
51.如权利要求38-50之一所述的搬运装置，其特征在于，设有一个测量待搬运物体重量的传感器，可以利用该传感器的输出信号来控制该负压控制机构。
全文摘要
一种容纳盘状物体且优选是半导体晶片以便进行热处理的装置能够非常简单但生产率高且损伤风险小地实现尤其是化合物型半导体晶片的处理，如果一个支座有至少两个分别用于容纳一物体的凹槽的话。在该支座上的这些凹槽最好可以用盖盖上。为了物体装卸，最好设置支承销，其中该支座和这些支承销可相对垂直移动。另外，提供了用于该物体的搬运装置。
文档编号H01L21/68GK1526155SQ02810188
公开日2004年9月1日 申请日期2002年5月2日 优先权日2001年5月18日
发明者A·佩尔茨曼, M·德雷希斯勒, J·尼斯, M·格兰迪, H·Y·钟, P·曼茨, O·格拉夫, A 佩尔茨曼, 嫉, 紫Ｋ估, 钟 申请人:马特森热力产品有限责任公司