傳輸半導體晶片的設備的製作方法
2023-05-26 20:18:36 1
專利名稱：傳輸半導體晶片的設備的製作方法
技術領域：
本發明一般涉及不會沾汙或損壞晶片的裝卸半導體晶片的設備，尤其是涉及從接受器輸送半導體晶片或輸送至接受器的設備。
生產高質量半導體晶片需要供給表面無損傷的晶片。裝卸晶片會增加損傷或沾汙的機會。例如，在晶片向用於在晶片正面上澱積外延層的接受器傳輸期間，經常發生損傷或沾汙。接受器通常是垂直取向的多邊形管，由塗敷有石墨的碳化矽製成。管壁外表面具有圓形凹座，每個凹座的尺寸可保持一張晶片，晶片正面從接受器向外。在外延層澱積處理期間接受器在反應室內保持多張晶片。晶片反面通常與凹座基底配合，以使澱積在反面的材料量最少。
一般，採用特製鑷子(夾鉗)或真空杆把晶片從儲存盒傳輸至接受器凹座。夾鉗在正反兩面上沿正反兩面的周圍邊緣夾住晶片。真空杆吸住晶片反面的中心部位。真空杆不能從周圍邊緣向內吸住晶片的正面，或者可能發生沾汙。與正面周圍邊緣的吸住不能使真空杆足以安全拾取地抓住晶片。
使用夾鉗或真空杆需要操作者以相對於接受器為非平行的形式把晶片插入晶片凹座，在凹座底壁與夾住晶片反面的夾鉗或真空杆之間設置空間。在這兩種情況下，晶片首先在凹座底部以晶片頂部與凹座呈向上傾斜的方式與接受器接觸。然後常常用分立的尖頭工具或夾鉗把晶片頂部推入凹座，使晶片安置於凹座。這經常導致晶片被工具或夾鉗損壞。此裝載和隨後的安置工藝也增加了晶片放入凹座時晶片被凹座側邊刮傷的機會，結果損壞晶片。即使是微小的刮傷也會引起反應器和晶片本身的微粒汙染。這些技術偶爾導致由熱致滑動引起的晶片不能確實置於接受器或者處理期間晶片從接受器滑落。
使用夾鉗或真空杆也會導致難於在接受器凹座以協調方式對晶片取向，結果由上述反應器澱積的矽跑到晶片之下，從而避免晶片反面與凹座底壁接觸。而且，用於搬運晶片的夾鉗僅依靠與晶片面的摩擦配合來抓住晶片。於是，經常發生晶片滑出夾鉗受損的情況。
使用夾鉗或真空杆還要求操作者具有高度的手工技巧，放置晶片於接受器凹座，而不使晶片脫落或被凹座側邊刮傷。
在本發明的幾個目的中應該提到以下措施，提供一種用於從接受器輸送半導體晶片或輸送至接受器、而不會損壞晶片的設備；提供一種安全地保持晶片的設備；提供一種能在只夾住晶片一面的同時把晶片垂直地置於接受器上的設備；提供一種使半導體晶片在接受器上協調取向的設備；提供一種以使晶片因設備的夾持而受沾汙的機會減至最小的方式保持晶片的設備；和提供一種易於使用的設備。
本發明的設備是用於從晶片正面裝卸半導體晶片的，正面上通過半導體晶片的處理形成拋光表面。正面包括外周邊緣。通常，該設備包括具有在保持晶片中用來吸持晶片的尖端部位的抓手，和安裝抓手的框架，使抓手確實定位，在晶片正面的外周邊緣上吸持晶片，同時不在晶片反面吸持。真空壓力通道裝置終止於抓手的尖端部位，通過抓手尖端部位向晶片施加真空力強，抓住晶片。
本發明的其他目的和特徵在以下的說明中將部分地明了及部分地給出。
圖1是用於裝卸半導體晶片的設備的側視圖，其中展示了保持半導體晶片的狀態。
圖2是圖1所示保持半導體晶片的設備的正視圖。
圖3是圖1所示設備的部分放大圖，展示了設備的抓手尖端部位與晶片的吸持狀態。
在所有幾幅圖中對應的參考符號代表對應的部件。
參見附圖，首先參見圖1，本發明的用於裝卸半導體晶片W的設備概括地表示為10。概括地表示為W的半導體晶片包括正面FF，其上通過對半導體晶片的處理所形成拋光表面，和可以拋光或不拋光的反面RF。晶片正面FF包括在拋光晶片中不使用的外周邊緣M。在直徑為150mm的晶片上邊緣例如約為3mm寬。因此，在晶片W的裝卸期間外周邊緣M不必保持無缺陷。晶片通常是圓形的，並具有沿外周邊緣部位形成的平坦部分F。
設備10以適當方式把晶片W垂直地置於接受器(未示出)的晶片凹座內，用以在外延反應室內(未示出)進行處理，例如共同授予的美國專利5518549所公開的方式，該公開在此引為參考。應該了解，雖然本發明是具體應用於在外延層澱積的意義上裝卸半導體晶片W，但是也可以在其他應用中用於裝卸其他物體，仍舊處於本發明的範圍。晶片凹座通常是圓形的，並位於接受器的直立壁上，晶片W被支撐在凹座的薄凸緣部上。更具體地，晶片W通常是沿其邊緣與該凸緣部接合。由於位於晶片凹座中，晶片W的正面FF從凹座朝外。通過澱積來自化學汽相的半導體材料，在正面FF形成外延層，化學汽相經過反應室並在接受器上面循環。
設備10包括抓手22；安裝抓手和真空壓力通道裝置(一般表示為23)的框架(一般表示為24)；真空壓力通道裝置用於經過抓手的尖端部位25向晶片W施加真空壓力以便吸住晶片。框架24包括手柄26，其從被設備10保持的半導體晶片W的正面FF垂直延伸，支管部分28在其中限定了框架通道。框架通道與每個抓手22的抓手通道30呈流體連通。手柄26和框架通道提供流體通道，用於準備傳送至安裝於支管部分28上的抓手22的真空壓力。支管部分28由多條管部件組成。六個管部件32形成五邊形結構，該結構位於一般平行於由設備10保持的半導體晶片W的正面FF的平面內。
如圖2所示，框架24具有設備保持晶片時與半導體晶片W的中心一般為共心的中心C。抓手22構成和布置為只在其外周邊緣M抓住晶片W，從而避免抓手與處理後即將使用的晶片部分的接觸。支管部分28按如下方式設置，從五邊形(見圖2)的下角延伸的兩個抓手22位於距框架中心C的距離為r的位置，從五邊形最上角延伸的第三抓手位於距中心C的距離小於r的位置。通常，距離r對應於晶片W的半徑(但稍大於)。第三抓手22距框架24中心的距離對應於晶片中心與平坦部分F之間的最短距離。此設置可由與外周邊緣M的平坦部分F吸持的第三抓手22僅在一個位置使設備10安全地保持晶片W。這樣，按前後晶片相同的方式(例如在凹座頂部)，以晶片平坦部分F定位在接受器凹穴，可使晶片W放置於接受器。框架24構型如下，從框架各角延伸的各抓手22相互隔開，用於僅與晶片W的正面FF的外周邊緣M吸持。對於直徑的晶片需要不同尺寸的設備。應該知道，在不脫離本發明範圍的條件下，可以使用各種其他框架形狀，和使不同數量的抓手連接於框架。
框架24包括連接於支管部分28的第七管部件44，並位於與支管部分相同的平面內。第六管部件44從支管部分28的底部一般延伸至框架中心C。手柄26與第六管部件44連接，並從支管部分28垂直延伸。在所示實施例中，手柄26取自真空管，例如加利福尼亞、Sunnyvale的H-Square公司銷售的樣品牌號為NOP191或NCP191的產品。例如，圖1所示手柄尺寸，直徑為0.62英寸，長度為6.2英寸。手柄26包括安裝於框架24的尖端45和可安裝於真空壓力源(未示出)的倒刺連接器46。手柄26由聚合材料或其他適合材料製成。手柄26還包括用於選擇地開閉手柄中的通道的閥48，控制通過抓手尖端部位25的真空壓力的使用。因此，可以在設備10控制壓力，代替在真空壓力源的遠程控制。閥包括旋鈕49和蒸汽套管51，用於在手柄內定位閥門或球式閥門，或者其他適合的截流裝置。
管部件32由0.25英寸的不鏽鋼管制成。管部件32與不鏽鋼彎頭58和三通60連接。也可使用其他適合材料例如塑料和不同的管尺寸。可以預見，也可以用實心棒製成框架(未示出)，其形成結構與圖1和2所示框架相同，沿實心棒延伸的柔性管在剛性棒的外部提供流體通道。
每個抓手尖端部位具有切口50，其構成用於在其中接受晶片W的外周邊緣M的部分，抓住晶片，如圖3中一個抓手2所示。切口50限定了軸向端表面52和從軸向端表面向外軸向延伸的突出部件54。兩個下抓手22的突出部件54位於晶片之下並支撐其，以便有助於由真空壓力保持晶片。通常，距離r是從框架中心到突出部件的內徑端面部位的距離。抓手通道開口31位於軸向端表面52。尖端部位還包括從軸向端表面52斜出的軸向向後斜面56。抓手尖端部位最好用耐熱塑料製成，例如E.I.DuPont de Nemours and Company銷售的商標為VESPEL的塑料。
操作中，利用手柄26一手抓住晶片裝卸設備10，操作者壓住旋鈕49打開閥門48，使真空壓力流至尖端部位25。然後用突出部件54靠近晶片的外周邊緣，使設備10與晶片W接觸。從支管部分28的上角延伸的抓手22置於晶片W的平坦部分F。沿突出部件54的真空壓力把晶片保持在晶片裝卸設備的固定位置。然後垂直地把晶片W輸送至接受器，適當地與凹座對準，確實地放置於凹座。操作者然後鬆開閥門48的旋鈕49，截斷到達抓手尖端部位25的真空力強，釋放晶片。設備10還可用於把晶片輸送至其他處理設備或從其輸送出。真空管(未示出)可用於從盒向晶片裝卸設備輸送晶片。
由以上可見，本發明的晶片裝卸設備具有許多優點。所示構形可在僅接觸晶片的外周邊緣的同時，拾取半導體晶片並由真空壓力保持，因此減少了損壞晶片正面的可能性。該設備可以垂直於設備的方式把晶片放置於外延反應器接受器上，於是提供了比以一定角度在凹座上放置晶片更好地在接受器上的對準，避免損壞晶片。此外，該設備可使晶片以選擇的取向協調地定位於凹穴，還改進了拋光晶片的質量。
如上所述，可知達到了本發明的幾個目的並獲得了其他優點。
在不脫離本發明範圍的條件下可對上述結構和方法做出各種變化，應該指出上述說明中包含的或者附圖所示的全部內容均應理解為示例性的，並無限制含義。
權利要求
1.一種用於從晶片正面裝卸半導體晶片的設備，晶片正面上通過半導體晶片的處理形成拋光表面，正面包括外周邊緣，所述設備包括具有在保持晶片時用來吸持晶片的尖端部位的抓手，和安裝抓手的框架，使抓手確實定位，在晶片正面的外周邊緣上吸持晶片，同時不在晶片反面吸持，真空壓力通道裝置終止於抓手的尖端部位，通過抓手尖端部位向晶片施加真空壓力，抓住晶片，尖端部位構造成用於沿正面的外周邊緣吸持晶片。
2.根據權利要求1的晶片裝卸設備，其中所述通道裝置包括在每個抓手內終止於每個抓手的尖端部位的開口的抓手通道。
3.根據權利要求2的晶片裝卸設備，其中所述通道裝置還包括框架內的框架通道，框架通道與每個抓手的抓手通道保持流體連通。
4.根據權利要求3的晶片裝卸設備，其中框架包括在其中限定框架通道的支管部分，抓手安裝於支管部分上，手柄連接於框架，框架通道從支管部分經過手柄延伸。
5.根據權利要求4的晶片裝卸設備，其中還包括位於手柄上的閥門，用於選擇地開閉所述通道，從而對經過抓手尖端部位施加真空壓力進行控制。
6.根據權利要求2-5中任一項的晶片裝卸設備，其中每個抓手的抓手尖端部位具有切口，限定軸向端表面和從軸向端表面軸向向外延伸的突出部件，抓手通道在軸向端表面開口。
7.根據權利要求6的晶片裝卸設備，其中抓手尖端部位的突出部件被構造和設置成由突出部件的內徑接受半導體晶片的徑向朝外的薄邊緣，用抓手尖端部位的軸向端面吸持晶片正面的外周邊緣，突出部件構造成用於從正面吸持外周邊緣保持晶片，而不在與正面相反的晶片反面吸持。
8.根據權利要求6和7中任一項的晶片裝卸設備，其中突出部件被構造和設置成用於以單一預定的取向接受晶片，由設備保持晶片時框架具有與半導體晶片中心共心的中心，第一和第二突出部件與框架中心有一固定距離r，第三突出部件與中心的固定距離小於r。
9.根據權利要求6-8中任一項的晶片裝卸設備，其中抓手尖端部位還包括從軸向端表面軸向向後斜出的傾斜表面。
10.根據權利要求1-9中任一項的晶片裝卸設備，其中抓手被設置成在框架頂部以單一預定取向用晶片平坦部分保持半導體晶片。
全文摘要
一種用於從晶片正面裝卸半導體晶片的設備,晶片正面上通過半導體晶片的處理形成拋光表面,正面包括外周邊緣。所述設備包括具有在保持晶片時用來吸持晶片的尖端部位的抓手,和安裝抓手的框架,使抓手確實定位,僅在晶片正面的外周邊緣上吸持晶片。該設備還包括終止於抓手的尖端部位的真空壓力通道裝置,通過抓手尖端部位向晶片施加真空壓力,抓住晶片。抓手設置成以單一預定取向保持晶片。
文檔編號H01L21/677GK1182703SQ97122548
公開日1998年5月27日 申請日期1997年9月30日 優先權日1996年10月3日
發明者埃裡克·李·蓋洛德, 詹姆斯·斯圖爾特·泰勒 申請人:Memc電子材料有限公司