CN101199048A - 用于晶片操纵的真空系统 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种用于在处理设备(1)内操纵晶片(W)的系统，包括：配备有吸入口的吸力系统(10)；具有第一端部和第二端部的吸力管(7)，所述第一端部连接至所述吸力系统(10)的所述吸入口；适于操纵晶片(W)和通过吸力保持晶片的工具(6)，所述工具连接至所述吸力管(7)的所述第二端部；以及用于调节所述吸力管中的压力的装置；所述调节装置包括连接至所述吸力管(7)并且当所述吸力管(7)中的压力下降至预定值以下时能够开启的阀(8)。

Description

用于晶片操纵的真空系统

技术领域

本发明主要涉及一种根据权利要求1的前序部分的用于在处理设备内操纵(handling)晶片的系统。

背景技术

在美国专利No.6,648,974中描述了其中本发明有利地获得应用的用于处理晶片的设备，该专利结合于此作为参考。

在那个专利中还对适于操纵晶片和通过吸力保持晶片的工具进行了描述；所述工具连接至依次连接到吸力系统的吸力管。

所述工具构造成使得作用在晶片上的吸力小；这样，没有使晶片变形的危险；然而，工具难以保持或吸住晶片的情况会发生。

美国专利申请2004/191029对适于操纵晶片和通过吸力保持晶片的工具进行了描述，并且该专利是根据上面提到专利的工具的改进。

那个专利申请结合于此作为参考。

所述改进的工具构造成使得作用在晶片上的吸力大；这样，保持或吸住晶片没有困难；此外，已经发现的是，在大多数情况下，晶片不会以有害的方式变形；然而，吸力变得有害的情况会发生。

如果使用吸力可设定的吸力系统，有可能使吸力适合晶片操纵系统的各种各样的操作条件。然而，不可能考虑到不能预料的因素诸如，例如，晶片相对于工具的对准程度、晶片和/或工具和/或用于晶片的支撑的变形。

解决这种问题的一般方法是，将吸力设定成比所需的理论最小值高。

发明内容

弥补现有技术的缺陷是本发明的主要目的。

本发明的更具体的目的是提供一种用于操纵晶片的系统，该系统能够适当地吸住和保持晶片，但是该系统以简单的方式避免了过大的吸力作用。

借助具有所附权利要求中记载的特征的晶片操纵系统，可实现这些和其它目的。

本发明基本的思想是使用简单的阀，所述阀以简单、可靠、高效和快速的方式成功地调节压力；然而，阀的存在不排除可设定类型的，例如计算机化类型的吸力系统，通过其可执行复杂的策略。

此外，根据另一方面，本发明还涉及一种用于调节晶片操纵系统中的压力的方法。

最后，根据另一方面，本发明还涉及一种用于处理晶片的设备。

附图说明

从下面的与附图一起考虑的描述中，本发明将变得更清楚，其中：

图1概略地示出了根据本发明的用于处理晶片的设备，

图2概略地示出了根据本发明的晶片操纵系统，

图3概略地示出了用于调节图2中系统压力的装置。

描述和附图都仅认作示例目的并且因此是非限制的。

具体实施方式

图1示出了根据本发明的用于处理晶片的设备的示例性实施例；所述设备整体由附图标记1表示，并且特别地所述设备是一种通过感应加热的“扁平”型外延反应器。

设备1包括反应腔2、传输腔3、冲洗腔4和图中未示出的存贮区域。

放置在传输腔3中的是机械手5的臂，机械手5设置用于在处理之前从冲洗腔4中一次取出一个晶片并将晶片插入到反应腔2中，并且在处理之后从反应腔2中一次取出一个晶片并且将晶片插入到冲洗腔4中。

放置在反应腔2中的是用于待处理的晶片的支撑21。在图1的示例中，支撑21能够支撑四个晶片。可选择地，如众所周知的，所述支撑可支撑的晶片的数量从最少一个变化到最多几打，这与支撑的直径以及晶片的直径相关。晶片容纳在设置在支撑21的上表面上的凹部211中。支撑21是可旋转的，因此机械手5可通过一直相同的动作将各个晶片安置在各个凹部211中。

为了执行所需动作，机械手5配备有包括适当地相互铰接的部件的臂；在图1的示例中，所述臂包括三个部件51、52和53；臂的端部件51安装至工具6，所述工具6适于一次操纵一个晶片并且通过吸力保持晶片。在图1的示例中，部件51由刚性管构成，其还作为吸力通路。管51在一侧通过吸力管7连接至吸力系统10(在图1中不可见并且其可在图2中概略可见)，并且在另一侧连接至工具6，以这样的方式，将吸力工具6布置成与吸力系统10相连通。

吸力管7由柔性管71后面是刚性管73构成，刚性管73通过可转动关节72与柔性管相连。

在设备1中，传输腔3的外部紧邻传输腔，放置用于调节吸力管7中压力的装置8；装置8连接至吸力管7，具体连接至刚性管73，并且连接至通向传输腔3的管9。

现在参考图2，工具6能够在用于处理晶片的设备中操纵晶片W。工具6适于安装到机器手的臂部件51并且配备有连接至吸力管7的吸力通道，吸力管7连接至设备1的吸力系统10。

工具6包括主体61，该主体61构造成和尺寸制成为用于与晶片W的边缘接触，从而在主体61和晶片W之间形成吸力腔60。由于当晶片与工具主体很好地接触时形成的吸力腔(基本关闭)能够在晶片上施加高吸力作用，所以这种类型的工具对于吸住(grip)晶片是非常有效的。

此外，主体61安装在管51上，因此吸力腔60与吸力管7相连通。

容纳在图2系统中的装置8是阀并且在图3中详细示出，但是概略性的。

阀8包括配备有连接至管9的入口81和连接至管73的出口82的通道80；存在可移动部件，该可移动部件由与杆84连接的盘状件83构成，杆84可在一内部阀座中滑动；弹簧85的第一端部在阀座内并且压在可移动部件的盘状件83上，从而使通道80保持关闭；弹簧85的第二端部压在旋入阀座中的螺钉86上；从阀的外部可接近螺钉86从而调节它施加在可移动部件上的压力。

当阀的入口81处的压力(就是说传输腔3中的压力)与阀的出口82处的压力(就是说吸力管7中的压力，该压力沿着管的长度基本上是一致的)之间的差值超过预定值时，弹簧85不再通过盘状件83使通道80保持关闭并且因此气流在入口81和出口82之间发生；所述预定值取决于弹簧85的弹性常数和螺钉86的位置并且因此取决于螺钉86旋入阀座中的程度。

在图3中，示出阀的可移动部件，具体是盘状件83处于基本最大的开启状态；实际上，盘状件83前面的通道截面基本对应于盘状件83侧面的通道截面。

应该注意的是，诸如在图3中概略示出的阀实现基本比例(proponional)型调节。可选择地，如果使用ON/OFF(或打开/关闭)型调节，会有在设备1中产生不希望的振动的危险，其还可能对处理晶片的品质具有影响。

大体上，根据本发明的操纵系统包括

-配备有吸入口的吸力系统，

-具有第一端部和第二端部的吸力管，所述第一端部连接至所述吸力系统的所述吸入口，

-适于操纵晶片和通过吸力保持晶片的工具，所述工具连接至所述吸力管的所述第二端部，以及

-用于调节所述吸力管中压力的装置；

所述调节装置包括连接至所述吸力管并且当所述吸力管中压力下降至预定值以下时能够开启的阀。

通过参考例如图2可容易地理解本发明的大体限定，图2中已指定6是工具、7是吸力管、8是阀并且10是吸力系统。

由于阀，相当简单的装置(即使对于需要提供优良质量的装置的应用类型)，可以避免在吸力管中形成过大负压，因此避免了由工具形成过大吸力；此外，阀具有相当减少的响应时间；最后，阀可有利地实现基本上的比例调节。

为了本发明的目的，通常，阀可以包括通道、弹簧和能够在弹簧作用下关闭通道的可移动部件；显然，当作用在可移动部件上的压力克服弹簧的作用时，通道开启。

通过参考例如图3，可容易地理解所述阀的大体限定。具体地，通道的第一侧连接至吸力管，并且通道的第二侧连接至处理设备的内腔有利地连接至外延反应器的传输腔；这样，仅仅气体与在吸力系统回路中的处理循环相适合(compatible with)。

有利的是，使阀被校准，并且阀开启的压力值取决于该校准；这样，可以补偿阀构造上的变化，还有构成吸力回路的元件(工具主体、吸力管的部件等等)构造上的变化以及设备操作的气候条件(例如温度)的变化。

进行校准的简单方法可以是提供作用在弹簧上的校准螺钉；通过螺钉的旋转校准阀；这就是图3示例中的情况。

使用压力调节阀丝毫不排除操纵系统设置有具有可设定或可调节的吸力的吸力系统；事实上，在一般操作情况下使用设定值(通过打开环调节)或调节值(通过闭合环调节)，并且仅仅在需要的情况下，典型地当异常情况发生时，阀介入。此外，当不再需要阀时，典型地当异常情况已结束时，自动和独立地关掉诸如上面通常限定的阀。

如果使用具有可调节吸力的吸力系统时，根据本发明的操纵系统配备有两个调节装置；通过阀进行调节是快速、简单和可靠的；通过吸力系统进行调节，典型地借助于电子系统，通常被计算机化是较慢的、较复杂的和依赖于电子系统的校正作用的。

非常有利地与压力调节阀结合使用的吸力系统(可设定)包括由惰性气体流供应的喷射装置；通过质量流量控制器控制惰性气体流，已知所述质量流量控制器英文缩写为MFC，并且可以是可编程类型的。当前在市场上存在单级型和多级型喷射装置；在这些装置中，压差不是常量而是取决于抽吸能力。

根据本发明的操纵系统有利地是自动型的；为此，所述系统包括具有铰接臂的机械手，用于操纵晶片的工具安装在该铰接臂上。

通常，操纵系统的吸力管由几部分构成；具体地，基本上可以设置柔性管，优选地，后面是借助可转动关节连接到所述柔性管的刚性管。这种构造特别好地适于与具有铰接臂的机械手结合使用，如图1的示例中那样；实际上，柔性管允许机械手动作，并且可转动关节避免了沿吸力管，尤其是在刚性管和柔性管之间的连接处的机械应力。

具有调节阀的操纵系统尤其适于与特定类型的工具一起很好地使用。所述工具包括主体和设置用于将吸力管布置成与吸力腔相连通的装置，所述主体构造成和尺寸制成为用于与晶片的边缘接触，从而在所述主体和晶片之间形成吸力腔；这是有图2中概略示出的工具的情况，其中附图标记60表示吸力腔，61表示工具6的主体，并且W表示晶片。

如已经阐述的，本发明还具有一种处理晶片的设备作为本发明的主题，具体地是一种外延反应器，该外延反应器包括具有上述技术特征的晶片操纵系统。

如果所述设备包括传输腔，有利的是操纵系统的调节装置的阀连接至传输腔。

此外，如果操纵系统配备有具有臂的机械手，有利的是至少机械手的臂封装在传输腔内。

从方法的观点，本发明的教导主要是将阀连接到吸力管，并且当吸力管中的压力下降至预定值以下时开启阀。

有利地，阀的开启是逐渐的，从而提供基本比例型的控制。

此外，仍从方法的观点，有益的是将吸力管连接至吸力可设定或调节的吸力系统。

最后，仍从方法的观点，有益的是使用一种包括主体和将所述吸力腔布置成与所述吸力管相连通的装置的工具，所述主体构造成和尺寸制成为用于与晶片的边缘接触，从而在主体和晶片之间形成吸力腔。

Claims (17)

1.一种用于在处理设备(1)内操纵晶片(W)的系统，包括：

-配备有吸入口的吸力系统(10)，

-具有第-端部和第二端部的吸力管(7)，所述第一端部连接至所述吸力系统(10)的所述吸入口，

-适于操纵晶片(W)和通过吸力保持晶片的工具(6)，所述工具连接至所述吸力管(7)的所述第二端部，以及

-用于调节所述吸力管中压力的装置；

其特征在于：所述调节装置包括连接至所述吸力管(7)并且当所述吸力管(7)中的压力下降至预定值以下时能够开启的阀(8)。

2.根据权利要求1所述的系统，其特征在于：所述阀(8)包括通道(80)、弹簧(85)和能够在所述弹簧(85)的作用下关闭所述通道(80)的可移动部件(83、84)。

3.根据权利要求2所述的系统，其特征在于：所述通道(80)在一侧连接至所述吸力管(7)。

4.根据权利要求3所述的系统，其特征在于：所述通道(80)在第二侧连接至所述处理设备的内腔(3)。

5.根据前述权利要求中任一项所述的系统，其特征在于：所述阀(8)可被校准，并且所述预定值取决于所述阀(8)的校准。

6.根据权利要求5所述的系统，其特征在于：所述系统包括作用于所述弹簧(85)的校准螺钉(86)，其中通过转动所述螺钉(86)来实现所述阀(8)的校准。

7.根据前述权利要求中任一项所述的系统，其特征在于：所述吸力系统(10)具有可设定或调节的吸力。

8.根据权利要求7的系统，其特征在于：所述吸力系统(10)包括由惰性气体流供应的喷射装置，所述惰性气体流通过可编程的质量流量控制器控制。

9.根据前述权利要求中任一项所述的系统，其特征在于：所述系统包括具有铰接臂(51、52、53)的机械手(5)，所述工具(6)安装于所述铰接臂上。

10.根据前述权利要求中任一项所述的系统，其特征在于：所述吸力管(7)基本上由柔性管(71)，优选后面是刚性管(73)构成，所述刚性管(73)通过可转动关节(72)连接到所述柔性管。

11.根据前述权利要求中任一项所述的系统，其特征在于：所述工具(6)包括主体(61)和装置(51)，所述主体(61)构造成和尺寸制成为用于与晶片(W)的边缘接触，从而在所述主体(61)和所述晶片(W)之间形成吸力腔(60)，所述装置(51)设置用于将所述吸力腔(60)布置成与所述吸力管(7)相连通。

12.一种用于处理晶片(W)的设备(1)，其特征在于：所述设备包括根据前述权利要求中任一项所述的晶片操纵系统。

13.根据权利要求12所述的设备(1)，其特征在于：所述设备包括传输腔(3)，其中用于调节所述操纵系统的装置的所述阀(8)连接至所述传输腔(3)。

14.根据权利要求12或13所述的设备(1)，其特征在于：所述设备包括传输腔(3)，其中至少所述操纵系统的所述机械手(5)的所述臂(51、52、53)封装在所述传输腔(3)内。

15.一种调节用于操纵晶片(W)的系统中的压力的方法，所述系统是包括连接至吸力管(7)的工具(6)的类型的，其特征在于：阀(8)连接至所述吸力管(7)，并且当所述吸力管(7)中的压力下降至预定值以下时阀(8)开启。

16.根据权利要求15所述的方法，其特征在于：将所述吸力管(7)连接至具有可设定或调节的吸力的吸力系统(10)。

17.根据权利要求15或16所述的方法，其特征在于：使用工具(6)，所述工具包括主体(61)和装置(51)，所述主体(61)构造成和尺寸制成为用于与晶片(W)的边缘接触，从而在所述主体(61)和所述晶片(W)之间形成吸力腔(60)，所述装置(51)用于将所述吸力腔(60)布置成与所述吸力管(7)相连通。

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