专利名称：传送晶片的工具和外延生长台的制作方法
技术领域：
本发明涉及按照权利要求1前序部分的传送晶片尤其是半导体材料晶片的工具和使用其的外延生长台。
背景技术：
在制造半导体集成电路(芯片)的设备中，晶片的传送是非常重要的项目；实际上，需要避免由于传送晶片对它们的结构或它们的表面产生在最终的集成电路中引起工作缺陷的这样一类的损伤。
一般来说，由半导体材料构成晶片，但是有时也使用绝缘材料切片形式的衬底。
晶片具有正面和背面；正面是形成实现集成电路结构的晶片面；因此，不引起晶片的这一表面损伤是尤其重要的；实践中，需要这一表面不与任何物接触。
此外，晶片具有一般为圆形的边缘，其在它的背面和它的正面上延伸几毫米。边缘表面不用于实现集成电路，因此如果需要的话它可以与工具接触，但总是要非常小心。
一般，优选经由它的背面传送晶片。
不幸的是在某些晶片处理期间，例如在外延反应器中，这是不可能的。
在这种情况中，必须使用边缘；显然，这意味着相当大的困难。
自专利申请WO00/48234(与本专利申请相同的申请人)，已知传送晶片的装置，还知有利地使用其的外延生长台；这一专利申请体现与本发明主题相关的有用信息来源，这里引证它作为参考。
在上述专利申请中介绍了一种自动装置，用于晶片自动的放入/取出进/出台的反应室，具有设置了连接到抽气系统的抽气管道的臂，在抽气系统的一端应用工具来传送晶片。
工具包括具有很大中心孔的圆盘，具有上面和下面；下面被加工成仅沿着晶片的边缘与晶片接触；盘内部设置有具有圆柱环形状的抽气室；抽气室经由抽气孔与盘外部联系并经由抽气口与抽气管道联系；抽气孔通向盘的下面。
当晶片与盘的下面接触并且抽气系统工作时，经由抽气装置通过工具固定晶片。
这种工具能够很好的传送晶片，而不引起损伤；此外，由于仅邻近工具和晶片之间的接触区抽气，晶片不承受明显的形变。
无论如何，由于在盘中存在很大的中心孔，用这种工具抽气口不仅会吸住晶片而且会大量吸入晶片周围大气的气体。这种附加的抽气需要吸气系统适当过大，尤其是考虑到电源和由于这种大气在抽气系统中特定材料的使用。
如果解决方案仅考虑封闭很大的中心孔，将不存在大气抽气，但存在抽气会引起由工具固定的晶片的不良变形的风险；在当晶片仍然相当热(几百摄氏度)时从反应室将它取出期间，这种风险将更大。
发明内容
因此，本发明的目的是提供一种替代的工具，能够很好的传送晶片而不损伤它们，尤其是不使它们变形具有不良效果，并且对抽气系统具有更低的要求。
经由具有权利要求1所阐释的特征的传送晶片工具基本上可以实现这一目的。
按照另一方案，本发明还涉及具有独立权利要求9所阐释特征的外延生长处理台，在生长处理台中这种工具得到有利的应用。
而且在从属权利要求中阐释了本发明的有利方案。
本发明的基本思想是使用没有中心孔的盘以致不会发生明显的大气抽吸。
用这种新颖的工具结构，抽气表现出更为有效，因此可能显著地减小它；在这种工具中，减小的抽气相应于施加到被传送晶片的有限的压降，因此相应于被传送晶片的小的形变；此外，已经检验出这种小形变不是永久的，也不会对晶片的结构或表面引起明显的损伤。
从以下结合附图的介绍本发明将变得更加明显，其中图1示出按照本发明用于外延生长处理的台，图2示出图1台的自动装置臂的端部剖面图，图3示出按照本发明的工具与半导体材料晶片接触的剖面图，图4示出图3工具的顶视图，图5示出图3工具的组成部分，即壳的顶视图，图6示出图2的自动装置的臂的端部的顶视图，图7示出图1台的基座凹部的部分剖面图，和图8示出当存在半导体材料晶片时和当按照本发明的工具将把它拾取时图7的同一剖面图。
具体实施例方式
参照图1，晶片外延生长处理的台1一般包括反应室2、传送室16、清洗室13和存储区17。
存储区17内部一般存在含将被处理的晶片的第一盒14和含已经在台中被处理过的晶片的第二盒15。
在图1中仅以非常简略的方式示出的外部自动装置18在处理之前从盒14逐一取出晶片并把它们放入到清洗室13中，并在处理之后从清洗室13逐一把晶片取出并把它们放入到盒15中。在传送室16的内部，设置内部自动装置4，其在处理之前从清洗室13逐一把晶片取出并把它们插入反应室2中，并且在处理之后，从反应室2把晶片逐一取出并把它们插入到清洗室13中。
在反应室2的内部，在由感应加热的反应器中设置用于将被处理晶片的支撑9，通常称其为“基座”。
一般，支撑9能够接收一定数量的晶片，还取决于它们的直径；这一直径现今可以达到12英寸，即大约30厘米，而在微电子工业中，存在使用越来越大的晶片的趋势。
在支撑9的表面上形成的凹部12中安置晶片。
支撑9一般是可旋转的，这样自动装置4总是可以经由相同的移动把不同晶片放置到不同凹部中。
为了执行所需的移动，自动装置4包括彼此之间适当铰接的不同臂；在自动装置4的最末臂5上，应用适于逐一传送晶片的工具7。
按照本发明的台中，如图1中的台所示，臂5实质上由也作为抽气管道的刚性管6构成。在一侧，管6经由柔性管8连接到抽气系统3。在另一侧，为了便于工具7的应用，在它的端部管6连接到盘10上，以下说明将更为清楚。
现在参照图3、图4、图5，按照本发明的工具7用于在外延生长台中传送晶片100。晶片100具有正面101、背面102和边缘103。
工具7适于应用到(内部自动装置4的)臂5，臂5设置有连接到抽气系统3的抽气管道6。
按照本发明的工具7包括具有上面21和下面22的盘20；下面22被加工成仅沿着晶片的边缘103与晶片100接触的形状；盘20内部设置有抽气室24，抽气室24经由一个或多个抽气孔25(在附图所示的实施例中这些孔是8个)与盘20的外部联系并适于经由抽气口26与抽气管道6联系。
在工具7中，盘20是整个覆盖晶片100且抽气孔25通向盘20的下面22，由此当晶片100与盘20的下面22接触并且抽气系统3工作时，经由抽气由工具7固定晶片100。
当然，室24可以是各种形状，例如圆柱体、环形室、圆环、星状物、分叉状；实际上，它基本上具有把孔25连接到口26的功能；按照本发明一特别简化的实施例，工具7设置有仅一个抽气孔，并且抽气室24基本上仅由在盘20内部并把孔25连接到口26的抽气通道构成。
用工具的这种新结构，抽气将更加有效，因此可以相当大的减小它；在这种的工具中，减小的抽气对应施加到传送晶片上的有限的压降，并因此对应被传送晶片的小的形变；此外，已经注意到这种小的形变不是永久的，也不会对晶片的结构或表面引起明显的损伤。
由于在具有盘状基座的外延生长台中工具(而且晶片也是)总是处于水平位置，这种工具特别适合于用在这些外延生长台中；因此，由于抽吸作用是直接与晶片的重量相对的，所以抽气固定晶片特别有效。
为了对晶片100具有均衡和稳定的作用，在盘20的下面22上，在它的中心部分中设置抽气腔27是有利的；在这种情况中，抽气孔25通向进到抽气腔27中的盘20的下面22是有利的。
为了简化盘20的结构，并便于把工具7应用到臂5，口26通向盘20的上面21是有利的。
为了便于把盘20应用到自动装置4的臂5，盘20可以设置有板23；在这种情况中，口26通向或接近板23；通常板23将固定安装到臂5的对应板上，例如经由螺丝。
实现这样的盘常常包括很大的困难；实际上，它由石英构成并需要以这样一种方式制造能够工作并承受非常恶劣的条件，像外延反应室的条件。
在构造有利的实施例中，盘20包括壳28和盖29，壳28具有基本上环状的轮廓和基本上为U形的截面，盖29基本上是平的并基本上为圆形，与壳28以这种方式连接形成对应抽气室的封闭室24和基本上为圆柱形并对应于抽气腔的腔27；壳28被加工成仅沿着晶片的边缘103与晶片100接触。
在该实施例中，抽气孔25通向圆柱形腔27的横向壁。
仍在该实施例中，抽气孔25由在与盖29的边界处在壳28的内凸边上制得的沟槽构成在构造上是有利的。
仍在该实施例中，如果盘20设置有板23，该板是盖29的一部分并且抽气口26通向或接近板23在构造上是有利的。
现在参照图1，按照本发明的用于晶片，特别是半导体材料的晶片外延生长处理的台1必须包括反应室2、抽气系统3和用于自动地把晶片插入到反应室2或从反应室2取出的自动装置4；自动装置4必须设置有具有连接到抽气系统3的抽气管道6的臂5；此外，它必须包括上面介绍类型的工具7，工具7设置有抽气室24并适于传送晶片100；工具7必须施加到自动装置4的臂5上，并且抽气室24必须与抽气管道6联系。
如已经说明的那样，具有盘状基座的外延生长台使用上面介绍类型的有特别优点的工具。
如已经说明的那样，用这种新的工具构造，抽气对晶片更有效；因此，可以使用对抽气系统3具有有益效果的有限抽气。
吸气反应室大气量的减小还导致对抽气系统3的有益效果。
如果自动装置4的臂5基本上由管构成，管6可能同时用作工具7的支撑和抽气管道。
有利地是，自动装置4的臂5包括板10，板10连接到管6的一端、适于应用到工具7并设置有把臂5的管6与盘20的抽气口26联系的内部管道11；参照图2和图6可以很好地理解。
特别地，如果工具设置有自身板，那么臂5的板10施加到工具7的对应板23(例如经由螺丝)。
为了最好地使用按照本发明的工具，至少晶片100的边缘103的侧向区的一部分可被工具接触。在清洗室中，这是常见的。相反，在反应室2中，晶片通常被下沉到支撑9的凹部12，并因此工具应与支撑9接触，这是一个缺点。
可以想到实现具有比将被处理晶片小的深度的凹部，但是如果在处理期间凹部的边缘没有罩住晶片的边缘，这将遭受显著的热量损耗，自晶片的边缘引起结晶缺陷，例如“滑移线”和“位错”。
参照图7和图8，对该问题一个有利的解决方案其特征在于设置支撑9的凹部12，该凹部12适于安置将被处理的晶片200，由第一腔121和在第一腔121内形成并具有基本上平的底部和相应于将被处理晶片的形状和尺寸的第二腔122构成该凹部12。
可以看到，特别是在图8中，盘20在它的边缘203接触晶片200，而不接触正面201、背面202、甚至支撑9；此外，由凹部12的边缘完全罩住晶片200的边缘203。
第二腔122的深度优选比将被处理晶片200的宽度小；与市场上一样存在全然不同宽度的晶片，在这种情况中，“通用”支撑必须考虑最厚的晶片。
第一腔121和第二腔122的总深度优选比将被处理晶片200的宽度大；与在市场上一样，存在全然不同宽度的晶片，在这种情况中，“通用”支撑必须考虑最厚的晶片。
当然，当确定腔121和腔122的尺寸时，不仅必须考虑将被处理晶片的所有可能形状和尺寸，还必须考虑工具7的盘20的下面22的形状和尺寸。
考虑到要尽可能地避免晶片变形问题，使抽气系统3适于以下述方式根据晶片传送状态实现抽气是有利的，例如总是仅仅把最小所需压降施加到传送晶片。
例如，如果台设置有对应清洗室13的用于将被处理晶片的入口区、仍对应清洗室13用于已经被处理晶片的出口区、和对应反应室2的处理区，抽气系统3适于实现以下方面是有利的-在把晶片从入口区传送到处理区期间和把晶片从处理区传送到出口区期间的第一值的抽气，-从入口区拾取晶片阶段期间的第二值的抽气，-从处理区拾取晶片阶段期间的第三值的抽气；其中第三值大于第二值，且第二值大于第一值。
按照不太复杂的解决方案，可以仅使用两个抽气值把晶片装载进反应器的一个值和把晶片从反应器卸载的一个值。
这可被证明是有道理的，因为在拾取期间常常存在抓取动作，在抓取动作期间要克服惯性。此外，在自基座拾取热晶片期间，在晶片和基座之间存在一定的粘附性。
当然，总之抽气系统3适合于在盘20和被传送晶片100之间的空隙中引起压降以不对传送晶片100的结构和表面引起损伤是非常重要的。在本发明中，认为压降在几毫巴到几十毫巴之间的范围内。
由抽气系统3产生的抽气控制可以是开环控制或闭环控制。
抽气系统3可以是基于具有真空调节器的泵的类型，其中真空是可被编程的，例如通过计算机。
考虑到抽气系统3所需的有限的流量，有利地是这是由文丘里管(Venturi)效应操作的类型，即基于当流体流动时邻接收缩断面产生的压降的类型；在这种情况中，有利地是向系统供给惰性气体流。
在这种情况中，如果需要可变的抽气，有利地是抽气系统3包括可编程的质量流量控制器(Mass Flom Controller)[MFC]，例如通过发送“设置点”的计算机；这种控制器控制惰性气体的流动，并因此控制产生的压降。
权利要求
1.在优选为具有盘形基座的类型的外延生长台(1)中传送晶片(100)、特别是半导体材料晶片的工具(7)，工具(7)适于应用到用于自动地把晶片放入台(1)的反应室(2)内/从反应室(2)取出的自动装置(4)的臂(5)上，臂(5)设置有连接到抽气系统(3)的抽气管道(6)，工具(7)包括具有上面(21)和下面(22)的盘(20)，下面(22)的形状被加工成以便仅沿着晶片(100)的边缘(103)与晶片(100)接触，盘(20)内部设置有经由一个或多个抽气孔(25)与盘(20)的外部联通并经由抽气口(26)适于与抽气管道(6)联通的抽气室(24)，其特征在于盘(20)整个覆盖晶片(100)，抽气孔(25)通向盘(20)的下面(22)，由此当晶片(100)与盘(20)的下面(22)接触且抽气系统(30)工作时，经由抽气由工具(7)固定晶片(100)。
2.按照权利要求1的工具，其中在盘(20)在其中心部分在其下面(22)上设置有抽气腔(27)，孔(25)通到盘(20)的下面(22)进到抽气腔(27)。
3.按照权利要求1或2的工具，其中抽气口(26)通到盘(20)的上面(21)。
4.按照前述任一项权利要求的工具，其中盘(20)包括壳(28)和盖(29)，壳(28)具有基本上为环形的轮廓和基本上为U形的截面，盖(29)基本上是平整的且基本上为圆形，盖(29)与壳(28)以这样的方式连接形成对应抽气室的封闭室(24)和基本上为圆柱形且对应抽气腔的腔(27)，其中壳(28)的形状被加工成使其仅沿着晶片(100)的边缘(103)与晶片(100)接触。
5.按照权利要求4的工具，其中抽气孔(25)通向圆柱形腔(27)的侧向壁。
6.按照权利要求4的工具，其中由在与盖(29)的边界处在壳(28)的内凸边上制得的沟槽构成抽气孔(25)。
7.按照前述任一项权利要求的工具，其中盘(20)设置有把工具(7)应用到自动装置(4)的臂(5)的板(23)，其中抽气口(26)通向或邻近板(23)。
8.按照权利要求4至6的任一项权利要求的工具，其中盖(29)设置有把工具(7)应用到自动装置(4)的臂(5)的板(23)，其中抽气口(26)通向或邻近板(23)。
9.用于晶片，特别是半导体材料晶片的外延生长处理的台，包括反应室(2)、抽气系统(3)和用于自动地把晶片放入到从反应室(2)内/从反应室(2)内取出的自动装置(4)，自动装置(4)设置有具有连接到抽气系统(3)的抽气管道(6)的臂(5)，其特征在于它包括按照前述任一项权利要求的工具(7)，工具(7)设置有抽气室(24)并适于传送晶片(100)，工具(7)施加到自动装置(4)的臂(5)上，并且抽气室(24)与抽气管道(6)联通。
10.按照权利要求9的台，其中反应室(2)是具有盘形基座(9)的类型。
11.按照权利要求9或10的台，其中自动装置(4)的臂(5)基本上由也用作抽气管道的管(6)构成。
12.按照权利要求11的台，其中自动装置(4)的臂(5)包括板(10)，板(10)连接到管(6)的一端、适于应用到工具(7)、特别适于应用到工具(7)的板(23)并设置有把臂(5)的管(6)与盘(20)的抽气口(26)联通的内部管道(11)。
13.按照前述任一项权利要求的台，其中反应室(2)容纳设置有至少一个凹部(12)的支撑(9)，该凹部(12)用于在台(1)中安置将被处理的晶片(200)，由第一腔(121)和在第一腔(121)内形成并具有基本上平的底部和相应于将被处理晶片的形状和尺寸的第二腔(122)构成该凹部(12)。
14.按照权利要求13的台，其中第二腔(122)的深度小于将被处理晶片(200)的宽度。
15.按照权利要求13或14的台，其中第一腔(121)和第二腔(122)的总深度大于将被处理晶片(200)的宽度。
16.按照前述任一项权利要求的台，其中抽气系统(3)适于实现取决于晶片传送阶段的抽气。
17.按照权利要求16的台，包括用于将被处理晶片的入口区(13)、用于已经被处理晶片的出口区(13)、和处理区(2)，其中抽气系统(3)适于实现以下方面-在把晶片从入口区(13)传送到处理区(2)期间和把晶片从处理区(2)传送到出口区(13)期间的第一值抽气，-从入口区(13)拾取晶片阶段期间的第二值抽气，-从处理区(2)拾取晶片阶段期间的第三值抽气；其中第三值大于第二值，且第二值大于第一值。
18.按照前述任一项权利要求的台，其中抽气系统(3)适合于在盘(20)和被传送晶片(100)之间的空间中引起这样的压降以致不对被传送晶片(100)的结构和表面引起损伤。
19.按照前述任一项权利要求的台，其中抽气系统(3)是由文丘里管效应操作的类型。
20.按照权利要求19的台，其中抽气系统(3)包括用于控制惰性气体流量的可编程的质量流量控制器[MFC]。
全文摘要
一种用于传送半导体材料晶片(100)的工具(7)被设计成用在外延生长台中；工具(7)包括具有上面(21)和下面(22)的盘(20)，下面(22)被加工成仅沿着它的边缘(103)与晶片(100)接触；盘(20)内部设置有经由至少一个抽气孔(25)与盘(20)的外部联系并经由抽气口(26)与自动装置的臂的抽气管道联系的抽气室(24)；盘(20)整体覆盖晶片(100)并且抽气孔(25)通向盘(20)的下面(22)，由此当晶片(100)与盘(20)的下面(22)接触时，经由抽气由工具(7)固定晶片。
文档编号C30B35/00GK1636264SQ02818934
公开日2005年7月6日 申请日期2002年9月20日 优先权日2001年9月27日
发明者弗兰科·普雷蒂, 文森佐·奥利亚里 申请人:Lpe公司