用于操纵衬底的工具、操纵方法及外延反应器技术

外延反应器中的用于操纵衬底的工具(1)包括臂(2)、抓取盘(3)和球接头(4)；所述抓取盘(3)具有在其下面上的座(5)，该座用于接纳待操纵的衬底(6)；所述抓取盘(3)通过所述球接头(4)安装在臂(2)上，球接头相对于所述抓取盘(3)居中地放置；所述抓取盘(3)成形为使得仅与待操纵的所述衬底(6)的上边缘接触；所述抓取盘(3)相对于所述臂(1)具有两个旋转运动自由度以允许适合于衬底在外延反应器的基座的袋状部中的位置。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】专利
本专利技术涉及一种外延反应器中的用于操纵衬底(substrate)的工具、相关操纵方法以及相关的外延反应器。本专利技术发现在外延反应器中的有利的应用，该外延反应器包括具有适合于容纳衬底的一个或多个袋状部(pocket)的基座(susceptor)，特别地包括具有水平袋状部的旋转的盘状基座。
技术介绍
有各种类型的外延反应器。在某些类型的外延反应器中，待处理的衬底在处理前通过操纵工具放置在反应室内部的基座的袋状部中，然后经受处理过程，并且最终在处理后使用相同的操纵工具从基座的袋状部移除。该基座可以设有多个袋状部并且因此对于每个处理过程都需要操纵多个衬底。在某些类型的外延反应器中，基座且因而其袋状部以及位于袋状部内的衬底的位置不能高精度地(例如，小于一毫米的精度)确定，并且因而操纵工具和该工具的控制系统必须考虑该问题。特别地，在许多情况下，袋状部的安置衬底的平面的角位置不能高精度地(例如，小于一度的精度)确定。某些类型的外延反应器采用真空操纵工具，其中环形单元放置成与待操纵的衬底的边缘(通常，边缘的上部区域)接触并且真空在环形元件和衬底之间形成；沿着衬底的周边，边缘和元件之间的接触越好，则抓取越有效；理想地，需要足以克服仅衬底的重量的真空。边缘和元件之间的接触必须以柔和且均匀的方式发生以防止损坏衬底边缘，损坏的结果是，衬底边缘可能在衬底的上表面的内部扩展；这对于处理过程前的衬底和处理过程后的衬底来说都是真实的；此外，值得一提的是，处理过程可能恰好在衬底的边缘上引起小的不规则部(所谓的“边缘冠(edgecrown)”)；最后，值得一提的是，环形元件通常由非常硬的材料(典型地，石英)制成。与操作工具接触的问题是在处理过程前或处理过程后可能产生材料颗粒(由于衬底和/或沉积层的破碎造成的)；这些颗粒可分散到反应室中并且/或终止于衬底表面上和/或终止于沉积层的表面上以及/或保留在工具上。操纵外延反应器的反应室中的衬底的问题的解决方案在文件WO00/48234中进行了描述。申请人已设定了其自身的目标：找到一种可替代的且比公知的方案更简单的解决方案。概述此目的通过具有在所附权利要求中陈述的技术特征的工具实现，所附权利要求应被认为是本说明书的组成部分。从结构角度来看，本专利技术的基本思路是使用球接头(balljoint)以为待操纵的衬底的抓取盘提供旋转运动的两个自由度。以这种方式，获得了抓取盘和衬底之间的(任何)不平行度的补偿。从结构角度来看，根据本专利技术的另外的思路是使用待操纵的衬底的抓取盘，该抓取盘具有适合于与衬底的边缘接触的弹性材料的环形元件。以这种方式，获得了抓取盘和衬底之间的(可能的)不平行度和/或(可能的)不一致性的补偿。“不一致性”是指抓取盘表面可能在接触区域中没有与衬底表面精确地匹配，例如，由于接触区域中的杂散材料。优选地，接触应是“可控且柔和的”。“可控且柔和的”是指：-在(可能的)“补偿”或(可能的)“多个补偿”期间，由工具施加在衬底的各个点上(特别地，在其边缘的点上)的竖直力是小而不均匀的，-在(可能的)“补偿”或(可能的)“多个补偿”后(或如果大体上无补偿的话)，由工具施加在衬底的各个点上(特别地，在其边缘的点上)的竖直力是甚至更小的并且大体上均匀的；这尤其通过确保工具头部(其基本上包括抓取盘和球接头)的重量大体上不重压于衬底上来实现。从方法论角度来看，本专利技术的基本思路是实现抓取盘和衬底之间的(可能的)不平行度的补偿，特别地并且有利地通过“可控且柔和的”接触来实现。优选地，从方法论角度来看，本专利技术提供用于实现抓取盘和衬底之间的(可能的)不平行度和(可能的)不一致性的补偿。附图列表本专利技术根据结合附图考虑的以下详细描述将变得更明显，在附图中：图1示出了根据本专利技术的工具的示例性实施方案的三维视图，图2示出了图1中的工具的剖面图，图3示出了图1中的工具的俯视图，图4示出了图2中的截面的局部且很大程度上放大的视图，图5示出了类似于图2中的工具但还具有弹性材料的环形元件的工具的示例性实施方案的截面的局部且很大程度上放大的视图，以及图6示出了根据本专利技术的工具当其操纵衬底时位于外延反应器的反应室内的示意性剖面且不成比例的视图。该描述和附图都被认为是仅出于说明的目的并且因此是非限制的。如易于理解的，在实践中有各种方式实施本专利技术，本专利技术以其主要有利方面界定于所附权利要求中。详细描述所有附图都涉及外延反应器中的用于操纵衬底的工具1的相同的示例性实施方案。工具1包括臂2、抓取盘3和球接头4；抓取盘3具有在其下侧上的座5，座5用于接纳待操纵的衬底6；抓取盘3经由相对于抓取盘3居中放置的球接头4安装到臂2。抓取盘3的座5成形为使得仅与待操纵的衬底6的上边缘接触。如在图2中看到的，在有利的示例性实施方案中，座5大体上对应于抓取盘3的整个下侧并且大体上对应于待操纵衬底6的整个上侧。如在图2中看到的，在有利的示例性实施方案中，座5包括具有例如5mm至15mm厚度的中央圆柱状或棱柱状空间(其构成“抽吸腔”并且其用于在待操纵衬底的整个上侧上产生均匀的抽吸力，而不接触)。如在图2中看到的，在有利的示例性实施方案中，座5包括具有例如0.5mm至1.5mm的最大厚度的环形截头圆锥状或截头棱锥状空间(其用于接触待操纵衬底的上边缘)。如在图2中看到的，在有利的示例性实施方案中，当衬底由工具操纵时(即，当所谓的“捕获”后)，座5完全关闭。在第一近似中，可以假设，大体上为长形的圆柱形元件的臂2在工具1使用期间具有水平布置的其轴线，如在图2和图3中看到的；图4示出了球接头4的因而竖直地布置的轴线。由于球接头4，抓取盘3相对于臂1设有至少两个旋转运动自由度；在该优选的实施方案中，抓取盘3相对于臂1设有仅两个旋转运动自由度(特别地，盘3不能围绕其对称轴线旋转，该对称轴线在图中是竖直的)。以这种方式，工具1能够适合衬底(在图2和图4中用参考标记6指示)的位置，尤其当定位在外延反应器的基座的袋状部中时；实际上，盘3的旋转导致获得盘和衬底(以及还有基座)之间的共面性；盘3的旋转为“自然”旋转，不是借助于致动器获得的，而是通过降低工具1引起的。考虑附图，应理解，盘3的旋转自由度受到限制；例如，其沿彼此正交的两个旋转轴线(水平的)可以是+/-1°或+/-2°或+/-3°或+/-4°或+/-5°。臂2内部具有抽吸管7，并且管7与座5连通；因此，当衬底与盘3接触时(以及当然当抽吸有效时)，工具1适合于保持衬底(在图2和图4中用参考标记6指示)。联接到球接头4的头部15位于臂2的一端处；当臂2是具有例如圆形横截面(该横截面可以是多边形的或椭圆形的或...)的杆状物时，头部15是薄且大的以允许盘3旋转，而不需要大幅度增大工具1的竖直尺寸(特别地见图2)；当然，管7还延伸到头部15的端部。盘3具有适合于使管7与座5连通的多个孔8(特别地，具有8个孔)。而且，臂2(精确地，头部15)具有适合于使管7与座5连通的多个孔9(特别地，具有8个孔)。因此，在抽吸步骤中，位于座5中的少量的气体首先穿过孔8，然后穿过孔9，并且最后终止于管7中(实际最终目的地是与管7连通并且未在图中示出的抽吸系统)。球接头4的第一重要方面是，如何使旋转运动是可能的。球接头4的第本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种外延反应器中的用于操纵衬底的工具(1)，包括臂(2)、抓取盘(3)和球接头(4)；其中所述抓取盘(3)具有在所述抓取盘的下侧上的座(5)，所述座(5)用于接纳待操纵的衬底(6)；其中所述抓取盘(3)通过所述球接头(4)安装到所述臂(2)，所述球接头(4)相对于所述抓取盘(3)居中地放置；其中所述抓取盘(3)成形为使得仅与待操纵的所述衬底(6)的上边缘接触；其中所述抓取盘(3)相对于所述臂(1)具有两个旋转运动自由度以允许所述抓取盘(3)适合于衬底(6)在外延反应器的基座的袋状部中的位置。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2014.07.03 IT MI2014A001210;2015.04.20 IT CO2015A01.一种外延反应器中的用于操纵衬底的工具(1)，包括臂(2)、抓取盘(3)和球接头(4)；其中所述抓取盘(3)具有在所述抓取盘的下侧上的座(5)，所述座(5)用于接纳待操纵的衬底(6)；其中所述抓取盘(3)通过所述球接头(4)安装到所述臂(2)，所述球接头(4)相对于所述抓取盘(3)居中地放置；其中所述抓取盘(3)成形为使得仅与待操纵的所述衬底(6)的上边缘接触；其中所述抓取盘(3)相对于所述臂(1)具有两个旋转运动自由度以允许所述抓取盘(3)适合于衬底(6)在外延反应器的基座的袋状部中的位置。2.根据权利要求1所述的工具(1)，其中所述座(5)包括中央圆柱状或棱柱状空间，所述中央圆柱状或棱柱状空间形成抽吸腔并且用于在待操纵的所述衬底(6)的整个上侧上产生均匀的抽吸力，并且所述座(5)优选地包括环形截头圆锥状或截头棱锥状空间，所述环形截头圆锥状或截头棱锥状空间用于接触待操纵的所述衬底(6)的上边缘。3.根据权利要求1或2所述的工具(1)，其中所述臂(2)在内部具有抽吸管(7)；其中所述抽吸管(7)与所述座(5)连通；借此所述工具(1)适合于当衬底(6)与所述抓取盘(3)接触时保持衬底(6)。4.根据权利要求3所述的工具(1)，其中所述抓取盘(3)具有多个孔(8)，所述多个孔(8)适合于使所述抽吸管(7)与所述座(5)连通。5.根据权利要求2或3或4所述的工具(1)，其中所述臂(2)具有多个孔(9)，所述臂(2)的所述多个孔(9)适合于使所述抽吸管(7)与所述座(5)连通。6.根据前述权利要求中的任一项所述的工具(1)，其中所述球接头(4)包括放置在所述臂(2)和所述抓取盘(3)之间的至少一个环形弹性元件(10)。7.根据权利要求6和3所述的工具(1)，其中所述弹性元件(10)还适合于提供密封。8.根据前述权利要求中的任一项所述的工具(1)，其中所述球接头(4)包括铰接主体和放置在所述铰接主体和所述抓取盘(3)之间的另外的环形弹性元件(12)...

【专利技术属性】
技术研发人员：温森佐·奥格里阿里，弗朗西斯科·科里亚，弗兰科·佩雷蒂，
申请(专利权)人：LPE公司，
类型：发明
国别省市：意大利;IT