半导体晶片清洗系统以及清洗方法.pdf

一种微电子基片处理装置，包括彼此隔开一定距离的第一和第二支承件，该第一支承件具有一系列上部齿，该上部齿形成沿第一支承件长度延伸的一系列上部凹槽，还包括一系列下部齿，该下部齿形成一系列沿第一支承件长度延伸的一系列下部凹槽，该上部和下部凹槽中的各个凹槽的开口对着第二支承构件，其中该上部和下部凹槽彼此错开预定的错开距离，使得微电子装置被支承在第一和第二支承件之间时，该微电子基片的边缘将被各不相同地嵌入到第一支承件的上部和下部凹槽中。

1.  一种用于浸没式处理至少一个微电子基片的处理装置，该装置包括第一和第二支承件，该支承件从支承板上伸出，并且在操作上彼此分开一定距离，以支承该至少一个微电子基片，该第一支承件包括：
一系列的上部齿，这些齿形成一系列的沿第一支承件长度延伸的上部凹槽，各个上部凹槽开口对着第二支承件，以便在微电子基片受到第一和第二支承件支承时，接收该微电子基片的边缘；
一系列的下部齿，该齿形成一系列沿第一支承件长度延伸的下部凹槽，各个下部凹槽的开口对着第二支承件，以便在微电子装置受到第一和第二支承件支承时，接收该微电子装置的边缘，
其特征在于，上部和下部凹槽彼此错开第一预定的错开距离，使得微电子组件支承在第一和第二支承件之间时，该微电子装置的边缘可以各不相同地嵌入到第一支承件的上部和下部凹槽中。

2.  如权利要求1所述的微电子基片处理装置，其特征在于，该第二支承件包括：
一系列的上部齿，这些齿形成一系列的沿第二支承件长度延伸的上部凹槽，各个上部凹槽开口对着第一支承件，以便在微电子装置由第一和第二支承件支承时，接收该微电子装置的边缘；
一系列的下部齿，该齿形成一系列沿第二支承件长度延伸的下部凹槽，各个下部凹槽的开口对着第一支承件，以便在微电子装置由第一和第二支承件支承时，接收该微电子装置的边缘。

3.  如权利要求2所述的微电子基片处理装置，其特征在于，该上部和下部凹槽彼此错开第二预定的错开距离，使得微电子装置支承在第一和第二支承构件之间时，该微电子装置的边缘可以各不相同的嵌入到第二支承件的上下凹槽内。

4.  如权利要求2所述的微电子基片处理装置，其特征在于，该上部和下部凹槽彼此准直。

5.  如权利要求4所述的微电子基片处理装置，其特征在于，第二支承件的各个下部凹槽还与第一支承件的一个下部凹槽对准。

6.  如权利要求4所述的微电子基片处理装置，其特征在于，第二支承件的各个上部凹槽还与第一支承件的一个上部凹槽对准。

7.  如权利要求1所述的微电子基片处理装置，其特征在于，该第一支承件还包括一个单一的支承杆。

8.  如权利要求7所述的微电子基片处理装置，其特征在于，该第二支承件还包括一个单一的支承杆。

9.  如权利要求3所述的微电子基片处理装置，其特征在于，第一支承件的上部凹槽与第一支承件的下部凹槽沿第一方向错开，第二支承件的上部凹槽沿第二错开方向与第二支承件的下部凹槽错开，其中，第一错开方向与第二错开方向相反。

10.  如权利要求1所述的微电子基片处理装置，其特征在于，上部一系列的凹槽中的各个凹槽与各个相邻凹槽完全一样，下部一系列凹槽中的各个凹槽与各个相邻的凹槽完全一样。

11.  如权利要求3所述的微电子基片处理装置，其特征在于，第二支承件上部一系列凹槽中的各个凹槽与各个相邻的凹槽完全一样，而第二支承件的下部一系列凹槽中的各个凹槽与各个相邻凹槽完全一样。

12.  如权利要求1所述的微电子基片处理装置，其特征在于，一系列上部凹槽的各个凹槽具有在第一支承件长度方向测量的上部凹槽角，一系列下部凹槽中的各个凹槽具有沿第一支承件长度方向测量的下部凹槽角；各个上部凹槽的上部凹槽角不同于各个下部凹槽的下部凹槽角。

13.  如权利要求12所述的微电子基片处理装置，其特征在于，该上部凹槽角小于下部凹槽角。

14.  如权利要求13所述的微电子基片处理装置，其特征在于，该上部凹槽角约为30度，而下部凹槽角约为60度。

15.  如权利要求1所述的微电子基片处理装置，其特征在于，该至少一个微电子基片是一组半导体晶片，各个晶片具有主直径；第一和第二支承构件彼此分开一定距离，从而可以在操作中支承一组半导体晶片。

16.  如权利要求1所述的微电子基片处理装置，其特征在于，一系列上部齿和一系列下部齿中的至少一个系列齿，包括一系列厚度减小到最低的齿，从而可以在微电子装置支承在第一和第二支承件之间时，可以尽量降低捕集在上、下齿分别与微电子装置之间的流体，同时可以对微电子装置提供充分的结构支承。

17.  如权利要求16所述的微电子基片处理装置，其特征在于，上部系列和下部系列齿中的各个齿其厚度小于约10mm。

18.  如权利要求16所述的微电子基片处理装置，其特征在于，上部系列和下部系列齿中的各个齿其厚度约为1mm。

19.  一种浸没式处理间隔开的微电子基片的处理系统，这种系统包括：
基片处理液槽；
升降装置，用于将一组间隔开的微电子基片下降到液槽中，保持在液槽中，以及提出液槽，该升降装置包括：底板；从底板的第一表面伸出的第一和第二基片支承杆，其特征在于，该第一支承杆具有面向第二支承杆内表面的内表面；该第一和第二支承杆的内表面彼此隔开第一距离；升降机构，该升降机构用于将由第一和第二基片支承杆支承的一组微电子基片下放到液槽中，保持在该液槽中以及提出该液槽；
转移机械手，用于将一组电子基片转移到液槽或者移离该液槽，该转移机械手包括底板、从底板的第一表面伸出的第一和第二基片支承件以及机械手传送机构，该机构用于将转移机械手从第一位置转移到第二位置，在该第一位置处，该转移机械手可以将一组微电子基片转移到升降装置上，而在第二位置处，该转移机械手将基片转移到另一位置；其特征在于，该第一和第二支承件具有内表面和外表面，这些支承构件的内表面彼此相向，这些支承杆的外表面彼此隔开第二距离；
其特征在于，在升降装置第一和第二支承杆内表面之间的第一距离大于转移机械手第一和第二支承件的外表面之间的距离。

20.  如权利要求19所述的处理系统，其特征在于，该组电子基片是一组半导体晶片。

21.  一种在处理液槽中浸没式处理一种间隔开的微电子基片的方法，包括以下步骤：
将升降装置垂直定位在处理液槽的上面和水平导轨的下面，该升降装置包括底板以及从该底板第一表面伸出的第一和第二基片支承杆；
将一组晶片放在转移机械手上，该机械手包括底板以及从该底板第一表面伸出的第一和第二基片支承件；
使该转移机械手沿该水平导轨水平运动，直到该机械手位于处理液槽的上面和升降装置的上面；
使该升降装置沿垂直导轨向上垂直运动，直至升降装置的支承杆绕过转移机械手支承件的外侧并碰到该一组基片；
使该升降装置进一步垂直向上移动，直到该升降装置整个位于转移机械手的上面，由此将该组基片从转移机械手的支承件上转移到升降装置的支承杆上；
使转移机械手沿转移机械手导轨水平移动，直至它不低于升降装置任何一部分的下面；
垂直向下移动该升降装置，将该组基片放置在处理液槽中。

22.  一种浸没式处理至少一个微电子基片的微电子基片处理装置，该装置包括第一和第二支承件，该支承件从支承板伸出，并在操作上彼此隔开一定距离，以便支承该至少一个微电子基片，该第一支承件包括：
一系列上部齿，该上部齿形成一系列沿支承杆长度延伸的上部凹槽，各个上部凹槽具有在第一支承件长度方向测量的凹槽角；
一系列下部齿，该下部齿形成一系列沿支承杆长度延伸的下部凹槽，各个下部凹槽具有在第一支承件长度方向测量的凹槽角；
其特征在于，各个上部凹槽的凹槽角不同于各个下部凹槽的凹槽角。

23.  如权利要求22所述的微电子基片处理装置，其特征在于，各个上部齿的齿角小于各个下部齿的齿角。

24.  一种浸没式处理一组间隔开的微电子基片的系统，该系统包括：
用于在其中进行基片处理的浸没式液槽；
升降装置，该装置用于将一组间隔开的微电子基片下放到该液槽中，保持在该液槽中，以及提出该液槽，该升降装置包括底板以及从该底板第一表面伸出的第一和第二基片支承杆，其特征在于：第一支承杆具有面向第二支承杆内表面的内表面；第一和第二支承杆的内表面彼此隔开第一预定距离，以便在基片的水平中心线下面靠近该中心线的地方提供支承，该升降装置还包括升降机构，以便将由第一和第二基片支承杆支承的一组微电子基片下放到液槽中，保持在该液槽中，以及将该基片提出该液槽。

25.  如权利要求24所述的系统，其特征在于，第一和第二基片支承杆被配置成，在将该一组微电子基片降入到浸没液槽，保持在该液槽中以及提出该液槽时，在基片水平中心线的约10度角范围内支承该基片。

26.  如权利要求24所述的系统，其特征在于，该浸没液槽包括兆周级超声处理液槽。

27.  如权利要求24所述的系统，其特征在于，该浸没液槽包括处理液槽和干燥槽。

半导体晶片清洗系统以及清洗方法
按照35 USC §119(e)的条文，本申请要求2001年11月13日提出的美国临时专利申请NO.60/338044的优先权，该申请是本申请受让人共同拥有的，该申请的内容已作为参考文献包含在本文中。
本发明涉及在各种湿处理、清洗和干燥操作期间用于支承和处理晶片例如半导体晶片的晶片支承系统。本发明具体涉及浸没处理系统中用于移送材料的边缘支承装置。
通常采用半导体晶片来制造集成电路和其它的微电子器件。这种晶片通常是用易脆材料作的圆片，该圆片与其表面积相比相当薄，例如300mm直径的硅单晶片其厚度约为0.775mm。在制造微电子器件期间，这些晶片通常需要经过若干处理步骤，在处理期间极为重要的是要保持晶片极端干净，并防止晶片表面被划伤、破裂或者其它损坏。半导体晶片处理中的很多步骤包括将晶片或者一组晶片放在流体处理槽中，在处理槽中这些晶片暴露于或承受各种处理溶液的处理，以达到特定的效果，例如对晶片表面进行化学蚀刻的处理。普通所用的处理流体包括酸溶液、碱溶液和具有高氧化性的溶液。在各种处理步骤之后，通常需要用单独的冲洗步骤冲洗留在晶片表面上的脏物和/或处理流体，以便随后进一步处理该晶片，或者作为处理晶片的最后步骤。在处理中，在晶片放在可以加入流体然后排出流体的液槽中时，处理和清洗溶液可以顺序地加入到其中放置晶片的同一个槽中，以便分别顺序地进行处理和冲洗操作。或者可以将晶片从一个处理槽转移到另一个处理槽，在不同的处理槽中，可以将不同的溶液顺序加在该晶片上。在连续的处理步骤(例如在冲洗步骤)之后需要的另一处理步骤称为干燥步骤，在干燥步骤中可以用例如异丙醇(IPA)蒸汽干燥器等装置从晶片表面上除去留在晶片表面上的液滴或者液膜。这种外加的干燥步骤特别有利于除去其中包含脏物粒子的液滴，在液滴蒸发期间，这些脏物粒子很容易沉积在晶片表面上。
在处理一组晶片时，重要的是各个晶片应当与相邻晶片分开充分大的距离，以便使各种处理和冲洗溶液充分流动，从而对各个晶片的所有表面达到均匀的表面处理。另外，重要的是，各个晶片应该在各种处理和冲洗步骤的整个过程中尽可能地靠近外边缘被固定，以便使处理和冲洗流体不受阻碍地流到各个晶片的重要表面上。事实上，现在的晶片处理规范只允许接触各个晶片的外侧3mm宽区域，这一部分被认为是晶片的不可用部分，可以称为晶片的排除区域。为了增大各个晶片的额外有用区域，很希望尽可能靠近其边缘接触各个晶片，例如只接触各个晶片外侧的1mm区域。
在多个处理步骤期间，普通用于固定晶片的两种基本方法包括具有晶片支承架或者支承盒的系统和不用支承盒的系统。普通采用的有支承盒系统的一个例子示意示于图1，在这种系统中，用流体和兆周级的超声能清洗一组半导体晶片。这种清洗系统10包括其中装有晶片或者一组半导体晶片14的液槽12，在该液槽中，用晶片支承件16支承一组晶片14。在此例子中，该组晶片14由四个晶片支承件16支承，该支承件或者是支承盒的一部分，或者是晶片支承系统的一部分，该支承盒可以随该组晶片14一起在多个液槽之间运动，以便进行各种处理操作，该晶片支承系统，在用液槽到液槽的机械手或者其它晶片移动装置取出晶片时，保持在该液槽中。
在不用支承盒的晶片处理系统中，通常采用一种以上的机械装置作为一组来移动和固定多个晶片，其中这些机械装置不属于特定的晶片组，以便进行一个以上的处理步骤。例如可以利用液槽到液槽的机械手将一组晶片从一个处理液槽的区域转移到另一个处理液槽的区域，然后用单独的升降机械手将该晶片从液槽到液槽的机械手上取下来，随后将其放入到处理液槽中。这些升降机械手可以采用与上述方式大致相同的方式支承该晶片，以便在转移晶片和在各个槽中处理晶片期间支承该晶片。即，这种支承方式支承的晶片可以固定在晶片支承件上，这些支承件的配置类似于图1所示支承件16的配置。并且该支承件沿着晶片的底边缘配置。用在这些配置中任何一种晶片支承件具有沟槽或者齿，该晶片固定在这些沟槽和齿之间，然而晶片不能用任何可移动的机械装置有效地固定就位。
在上述任一种系统中，共同的是将流体加入到液槽中处理晶片，并将额外的能量加到该系统中，以便进一步从晶片地表面上除去不需要的脏物。再参考图1，采用兆周级的超声换能器装置18从液槽12的底部引入兆周级的超声能量。因为这种能量来源于液槽的底部，所以直接从晶片支承件16下方来的能量，当其向上传播并碰到该晶片支承件16时，将发生变形。由此直接位于晶片支承件16上方的区域比晶片其余的区域较少地受到兆周级超声能的作用，因而降低了在这些区域上晶片的清洗效果。这些区域称为晶片的“阴影”区。这种“阴影”区有时会增加晶片的无用区，或造成整个晶片完全不能使用，因为这些晶片上包含脏物的量大于允许量。可以用各种方法例如在晶片上加上更强的兆周级超声能量，或者用许多超声源加上兆周级的超声能量来减少或消除这种“阴影”区域。然而这些更复杂的和更费时的方法降低了处理过程的效果和经济效益，并且由于受到兆周级超声能的作用造成易碎晶片特性降低或器件的损坏。因此，最理想的是使整个晶片受到能量足够的相当均匀的兆周级超声能的作用，以达到要求的清洗效果。
在美国专利NO.6264036(Mimken等)中公开一种有支承架的系统的例子，应用该系统可以尽量减小对兆周级超声能的阻挡作用。该专利的支承盒用两个基本上平行的杆构成，各个杆具有彼此分开的用于接收待传送物体的凹槽。该支持盒还包括一对在两个杆之间支承的部件，该杆分开一定距离，使得基本上平的物体可以放在两个杆之间，并固定在它们的凹槽中。因为支承盒子被设计成使得位于两个杆之间的晶片各个侧面在两个点接触支承架的各个侧面，其中一个点靠近晶片的中心线，而另一个点稍微位于该中心线的下面，所以该晶片基本上主要由位于晶片任一侧面上中心线下面的两个点上的重力固定就位。如上所述，这种支承盒设计成在整个各种处理步骤期间晶片移动时，可以固定晶片，另外一个优点是，对达到晶片两表面的兆周级超声能量阻挡有限。
虽然上述支承盒有利于使流体更好地流向晶片表面，因为晶片接触支承面的点数降低，但是晶片容易偏向和偏离相邻晶片的趋向增加。具体是，支承盒系统只有位于晶片较高位置的两个接触杆，与图1的系统相比，是一种不太稳定的系统，图1的系统包括四个接触杆，这些接触杆更靠近晶片的底部。一般说来，有支承盒的系统是更不利的，因为支承盒中的流体会从一个液槽带到另一个液槽，这种带出的流体可能污染后一个液槽中的流体。因此希望提供一种固定晶片的系统，以便尽量减小对晶片表面的遮挡，同时也使晶片彼此和相对于四周的构件相对稳定，并且在不用支承盒时，还可以尽量减小转移晶片时带走的流体。
在本发明的一个方面中，提供一种微电子基片处理装置，以便浸没式处理至少一个微电子基片。该处理装置包括第一和第二支承件，该构件从支承板伸出，并在操作上彼此分开一定距离，以支持该至少一个微电子基片，该第一支承件具有一系列的上部齿，该齿形成一系列的上部凹槽，这些凹槽沿第一支承件的长度延伸，各个上部凹槽的开口对着第二支承件，以便在微电子装置由第一和第二支承件支承时，接收该微电子装置的边缘。该第一支承构件还包括构成一系列下部凹槽的一系列下部齿，这些下部凹槽沿这些支承件的长度延伸，各个下部凹槽开口对着第二支承件，以便在微电子装置由第一和第二支承构件支承时，接收该微电子装置的边缘。该上部和下部凹槽最好彼此错开第一预定错开距离，使得微电子装置的边缘支承在第一和第二支承构件之间时，该边缘可以各不相同的嵌入到第一支承件的上部和下部凹槽中。
微电子基片处理装置的第二支承件还包括形成一系列上部凹槽的一系列上部齿，这些凹槽沿第二支承件的长度延伸，各个上部凹槽的开口对着第一支承构件，以便在微电子装置由第一和第二支承件支承时，接收该微电子装置的边缘，还包括形成一系列下部凹槽的一系列下部齿，该凹槽沿着第二支承件的长度延伸，各个下部凹槽的开口对着第一支承件，以便在微电子装置由第一和第二支承构件支承时，接收该微电子装置的边缘。
在微电子基片处理装置中，该上部和下部凹槽彼此第二预定错开距离，使得在微电子基片支承在第一和第二支承件之间时，该微电子装置的边缘可以各不相同的嵌入到第二支承件的上部和下部凹槽中。
下面参照附图进一步说明本发明，这些附图是：
图1是示意前视图，示出清洗半导体晶片的先有技术系统；
图2是侧视图，示出本发明的浸没式处理系统，该系统包括具有两个支承杆的升降装置，该支承杆具有多个支承齿的横排、处理液槽和转移机械手；
图3是透视图，示出具有两个晶片支承杆的本发明的升降装置，用于固定晶片和将晶片侵入到处理液槽中；
图4是透视图，示出本发明的用于将晶片移入处理区和移出处理区的转移机械手；
图5是透视图，示出图3所示的升降装置和图4所示的机械手，此时晶片位于在升降装置和转移机械手之间的转移位置，其中只支承一个单一的晶片；
图6是透视图，示出本发明的晶片支承杆，该支承杆为形成许多凹槽的横排齿的实施例；
图7是本发明升降装置一部分的顶视图；
图8是图7中由虚线包围的那部分升降装置的放大顶视图，包括一个晶片支承杆的一部分；
图9是晶片支承杆若干齿的上部支承横排的示意侧视图，图中包括位于两个相邻齿之间凹槽中的一个单一晶片；
图10是晶片支承杆的若干齿的下部支承横排的示意侧视图，包括位于两个相邻齿之间凹槽中的一个晶片；
图11是顶视图，示出本发明的一部分支承杆和彼此错开的两个横排齿和凹槽；
图12是顶视图，示出本发明的另一支承杆的一部分，该支承杆具有两个彼此错开的齿横排和凹槽横排，错开的方向和图11所示齿和凹槽的错开方向相反；
图13是前视图，示出一部分升降装置，该升降装置支承着位于一对支承杆之间的晶片；
图14是本发明升降装置的横截面图，示出构件的结构；
图15和16是图14中用虚线圈着的那部分的放大图，示出使升降装置支承杆稳定的结构；
图17示出本发明的晶片支承杆的透视图，该支承杆为形成许多凹槽的横排齿的另一实施例。
下面参考附图，附图中用类似编号表示部件，首先参考图2的示意图，图中示出本发明的晶片处理系统的一个实施例20。该晶片处理系统20一般包括处理液槽22、将晶片28移入和移出液槽22的升降装置24和转移机械手26，该机械手用于在液槽22的区域和另一位置之间转移晶片，该另一位置例如为晶片处理装置的另一处理液槽或部分。
本发明的晶片或一组晶片28可以包括任何一种基片或者物体，该基片或者物体具有第一和第二主要的面向相反方向的表面，晶片可以包括半导体材料例如硅晶片和砷化镓晶片、绝缘材料片例如蓝宝石、石英和玻璃片、金属材料例片如铜或它们的结合物例如硅-砷化镓混合基片。该晶片还可以包括复合微电子制品的基片，例如用陶瓷等形成的制品。另外，晶片可以包括其上局部形成的和完全形成的微电子器件，或者可以是先前未处理的晶片。微电子器件可以包括例如用来形成平面显示器的器件、微电器-机械系统(MEMS)器件。电连接器件和系统、光学零件、大储存装置的器件等。
可以用本发明的晶片处理系统来处理单个晶片，然而最好用这种系统来处理许多晶片，这许多晶片可以同时被支承和传送，以便在晶片处理系统的一个或多个不同阶段进行处理。某些晶片例如半导体晶片(或者基片)可以用转移装置例如FOUP或者“前部开口的标准化箱(frontopening unified pod)”转移到晶片处理系统上。这些晶片最好以25个、50个或者52个晶片为一组进行处理，然而本发明的原理可以很好地处理任何数目的晶片。一组晶片可以从FOUP转移到不同的传送装置上，以便在晶片处理系统中进行处理。因此下面作为一组或者许多晶片说明由本发明晶片处理系统处理的晶片，应当明白，这一原理同样适用于处理单个晶片。
处理液槽22最好是浸没式的容器，该容器的尺寸定为可以接收许多晶片，这些晶片可以保持在该处理槽中，以便进行特定的处理操作。如图所示，处理液槽22一般是长方形的，可以接收特定的一组晶片28，而且该处理液槽的形状和尺寸定为可以接纳不同形状和尺寸的晶片。在任何情况下，液槽的尺寸最好定为可以容纳淹没放在其中一组晶片28所需的大量处理液体，以及容纳一组晶片的厚度和满足要求的液体流动性，以便使处理流体可以在相邻的晶片之间和在一组晶片的最外侧表面和四周的液槽壁之间充分流动。为了尽量减少液槽的体积以及充满液槽所需的流体量，晶片最好在处理期间彼此相隔很近，例如在相邻的300mm晶片之间隔开5mm。由于这些晶片彼此相隔很近，而且在液槽中充满流体时在晶片之间存在表面张力，所以重要的是应当均匀配置晶片，并且在各种处理期间和晶片转移操作期间，这些晶片应当牢固固定就位。
再参考图3，升降装置24包括支承板30，两个刚性机械支承梁32从该支承板伸出。各个支承梁32最好大体垂直地固定于支承板30的表面，该梁的第一端部34邻接该板30的后表面，而支承梁32的第二远端36部连接于支架38。该支承梁32可以用任何常规的固定方法例如焊接方法或者机械连接方法固定于支承板30和支架38，或者这些部件可以用单块材料整体形成和/或用单块材料切削而成。在大体为T形横截面的支架38的一个优选实施例中，滑动部分40被设计成可以与导轨42配合(见图2)，以便使升降装置24沿垂直方向运动。应当明白，可以采用任何常规的或者最近开发的导向和滑动机构来传送和导向升降装置24，使其沿导轨42运动。另外，可以看出，可以在这种导向和滑动机构中装入常规的或新开发的驱动机构(未示出)，以便沿导轨42驱动升降装置24，例如可以沿导轨42装上齿条，驱动装置通常可转动地装在支承板30上，并可以驱动，使得支承板30可以沿该轨道垂直运动。或者，可以用气动缸或液压缸使支承板30运动，这种运动的限度由这种缸的冲程决定。还可以采用其它电动的、液压的、气动的和机械驱动机构来移动支承板30和向任何被驱动部件提供驱动力。
升降装置24最好还包括第一晶片支承杆44和第二晶片46，前者大体沿垂直方向从支承板30的前表面伸出，后者也大体沿垂直方向从支承板30的前表面伸出，其伸出方向基本上平行于第一晶片支承杆44的伸出方向。支承杆44和46可以用任何常规方法例如焊接法、紧固件紧固法等固定在支承板30上。然而这些杆44和46最好刚性固定于支承板30，以便尽量减小该杆44和46相对于支承板30的不希望的移动，特别是在上面放上晶片时。该支承杆44和46或者可以永久地固定于该支承板30，或者可拆卸地固定于该支承板，以便在需要时，单一升降装置24可以换上各种可交换的支承杆。或者，支承杆44和46相对于支承板30可以是活动的，最好以可控的方式活动。例如支承杆44和46可以大体沿x方向摆动，摆到任何晶片28位置的外侧。
支承杆44和46最好设计成可以接纳特定数目晶片，该晶片通常随同和特定升降装置24一起被处理。例如，如果要同时处理50个一组的晶片，则支承杆44和46应当具有足够长度，以便有效地运送彼此间隔开的50个晶片或多个晶片进行处理，然而也可以用接纳大数目晶片的支承杆来支承小数目的晶片。
支承杆44和46最好分别包括上部支承横排48和下部支承横排49，这些横排最好分别包括许多下面要进一步说明的凹槽。然而应当明白，支承杆可以包括两个以上的支承横排或者两个以下的支承横排。在任何情况下，支承杆44和46最好彼此间隔开，使得基本上平的物体例如晶片可以放在支承杆44和46之间，固定在凹槽中。另外，最好这样配置支承杆44和46，使得它们对安装在底部的相关处理装置例如对现用的装在底部的兆周级超声换能器的影响最小或者完全不影响。因此支承板44和46最好彼此隔开足够的距离，使得其最上部的支承横排在尽可能靠近这些晶片水平中心线的位置接触放在支承杆之间的晶片28(即尽可能靠近3点钟和9点钟的位置)，同时最好稍稍位于晶片中心线的下面。支承杆最好这样放置，使得它们与晶片的接触点最好在距离晶片中心线约10度的范围内。例如最好这样设计和定位支承杆，使其尽量减小该支承杆在垂直方向与兆周级超声换能器发射的能量重叠，这样便可以限制由晶片下面引入兆周级超声能量造成的阴影效应。换言之，至少一部分支承杆44和46最好相对于晶片28位于近似直径相对的位置。在优选实施例中，该支承杆44和46相对于放在支承杆之间的晶片中心分别与6点钟的位置分开约63度。然而这种角度可以大于63度或者小于63度，这取决于各个具体系统的要求。由于这种定位(即支承杆44和46位于晶片的下面)，所以晶片通过重力支承在支承杆44和46上。支承杆44和46不应当彼此分开太远，造成晶片在支承杆之间向下滑动。另外，应当选择支承杆44和46之间的距离，使其可以接收位于特定标准晶片直径“公差范围最下端”的晶片(即按照允许的制造公差，具有合格直径的最小晶片)。最后，在一个优选实施例中，支承杆44和46应当彼此隔开足够大的距离，使得它们的内表面之间的空间可以通过转移机械手26的支承杆，如下面说明的。
图2示出转移机械手26，该机械手沿着水平导轨50，其中该机械手26是水平配置的，使得它不位于处理液槽22的上方。如图所示，转移机械手26可以将一组晶片28移向处理液槽22，或者它可以将已在液槽22中处理的晶片28移离该液槽，送到另一个处理站例如制造工艺中的另一个浸没液槽，或者另一种类型的处理站。
如图所示，转移机械手26包括支承板52，该支承板具有第一表面54和相对的第二表面56。例示性的支架58从支承板52的第二表面56伸出。支架58最好包括与导轨50配合的滑动部件(未示出)，以便使转移机械手26沿导轨50滑动。如上面对导轨42的说明一样，应当明白，可以用任何常规已知的或最新提出的导向和滑动机构使支架58沿导轨50进行水平滑动。另外，可以在这种导向和滑动系统中装上任何常规的或新开发的驱动机构来驱使支架58沿导轨50运动。导轨50在设计上类似于导轨42，使得支架58的伸出部分可以沿导轨50的导向部分(未示出)运行。或者，导轨50可以具有不同于导轨42的结构和/或驱动方式。可以利用任何电动的、液压的、气动的和机械驱动机构来驱动转移机械手26，例如在导轨42中提出的机构，以便向任何被驱动部件提供驱动力。
下面还参考图4，图中示出该转移机械手26的方向大体和图2所示方向相反，以便更好地看到机械手的各个方面。该转移机械手26还包括下部定位杆或定位杆60以及一对倾斜的支承杆62。该杆60和62最好大体在与支承板52的第一表面54呈直角的方向伸出，该杆60和62最好还大体彼此平行，该杆60和62可以利用任何常规方法，例如焊接方法、紧固件固定等方法固定于支承板52。然而杆60和62最好刚性固定于支承板52，以便尽量减小杆60和62相对于支承板52的不需要的活动。该杆60和62或者可以永久地固定于支承板52，或者可卸下地进行固定，使得在需要时，可以取下或换上任何一个或者所有的杆。另外，杆60和62最好可以相对于支承板52活动，最好以可控的方式活动。和升降装置24的支承杆一样，该杆60和62最好设计成可以接纳通常在一起处理的特定数目的晶片。另外，杆60和62最好应当设计成其有效处理的晶片数目至少与升降装置24处理晶片数目的一样多。应当明白，升降装置的支承杆以及转移机械手的支承和定位杆可以设计成处理同样多的或不同数目的晶片，但是，升降装置和转移机械手二者最好均可以接纳至少需处理的晶片数目。
如图所示，定位杆60具有圆形横截面，并沿其一部分朝上的表面具有许多沟槽64，该朝上的表面通常是接触晶片的表面。各个沟槽64最好与各个相邻的沟槽彼此间隔开，间隔的距离大体和晶片彼此间隔开的距离相同。这样，沟槽64有助于正确地沿定位杆60伸出的方向(即沿定位杆60的长度)定位晶片，使得晶片可以相当稳定地卡在转移机械手上，并可以防止晶片碰到和接触相邻的晶片。在此同时，各个沟槽64还需要设计成可以尽量减小晶片表面和沟槽表面之间的接触，由此可尽量减少在晶片表面上的划痕。沟槽64最好被设计成其深度足以使得位于该沟槽中的晶片不会接触到沟槽的底部，或者靠在沟槽的表面上。因为沟槽64的主要用途是使晶片沿定位杆60的长度彼此相对定位，所以晶片可以接触沟槽64的侧面，而实际上并不由沟槽支承。本发明还可以应用其它结构的定位杆60，例如用柔性材料制作的杆，这种杆有助于晶片彼此相对定位。
转移机械手的支承杆62基本上彼此呈镜面像的关系，各个支承杆62包括大体平的表面66，该表面局部向上倾斜，并局部面向另一支承杆62。各个表面66包括许多沟槽68，这些沟槽68一般也作成为可以充分支承晶片，同时还可以尽量降低沟槽和晶片表面之间的接触量。在优选实施例中，定位杆60的沟槽64与支承杆62之间的沟槽对准，使得由机械手26输送的晶片可以由三个杆60和62同时支承和/或定位。该支承杆62最好彼此隔开适当的距离，以便充分地使晶片相对定位，其中，支承在上面的晶片主要通过重力支承，并由支承杆62构成支承架，由沟槽之间的间隔使其彼此相对定位，并可以利用定位杆60防止晶片倾斜。换言之，至少两个支承杆例如支承杆62最好沿外周配置在晶片两侧偏上的位置，例如相对于放在支承杆之间晶片中心，该支承杆与六点钟的位置分开约55度。换言之，在此实施例中，支承杆62可以定位在约四点钟和八点钟的位置。另外，在本实施例中，定位杆60与六点钟的位置分开约10度角，然而应当明白，这些杆60和62可以彼此相对的和相对于晶片中心定位在不同的位置，以便达到本发明的优点。例如杆60和62可以在对晶片底部位置对称的位置支承晶片，或者按另外方式定位。如下面要详细说明的，杆60和62最好彼此相隔足够近，以便这些杆可以在升降装置24的支承杆之间穿行，而不会相碰。
尽管上述例子使用三个杆60和62，但是转移机械手26可以包括大于三个这样的伸出部件，或者小于三个这样的部件。另外，为了接纳不同尺寸或者形状的部件，或者对某种具体结构进行优化，定位和支承杆60和62可以成形为不同于上述形态的许多方式。例如，定位杆60可以具有非圆形的横截面，而支承杆62可以具有曲面和其它形状的表面，或者具有圆形截面，或者具有不同的横截面。在任何情况下，各种支承杆应当恰如其分地支承任何晶片和/或部件，使得这些晶片具有足够的稳定性，并且在转移机械手传送期间不会受到损害。
在操作中，可以采用任何常规方式，向转移机械手26提供一组半导体晶片28。如图2所示，一组晶片28(局部由虚线示出)由杆60进行导向和定位，而由支承杆62的支承面66支承，具体是由这些杆的有沟槽的表面支承。转移机械手通常水平配置，使得在机械手接受其一组晶片28时，不在液槽22的上面。在此位置，升降装置24最好位于液槽22的上面和水平导轨50的下面。虽然升降装置最好在接收转移机械手26转移的晶片之前，不包含任何晶片28，但是升降装置24应当至少具有相当的空位，使得它能够接收由转移机械手26输送的晶片28的数目。然后驱使转移机械手26水平沿导轨50滑动，直至该机械手位于处理液槽22的上面。在此位置，升降装置24位于液槽22的正上面，并位于转移机械手26的下面。
然后使升降装置24垂直上升，直至晶片支承杆44和46与转移机械手26支承的晶片28接触。图5示出这种状态，图中为了更清楚地看到各种部件，只示出一个单一的晶片28。具体是，图5示出晶片支承杆44和46开始将晶片28升离支承杆60和62的位置，在此位置时，晶片受到支承、定位和被传送。和对本发明的各种支承杆进行的简要说明一样，转移机械手26的杆60和62应当彼此间隔开，使得最外侧杆(即在此实施例中的支承杆62)彼此充分靠近，近到可使升降装置24晶片支承杆44和46的最内侧表面可以绕过支承杆62，而不会发生干扰。因此支承杆44和46在升降装置24继续朝上垂直移动时，可以绕过支承杆62的外表面，在此位置时，晶片28的最外侧表面由支承杆44和46的支承横排48和49支承。然后使升降装置24继续沿导轨42垂直上升，直至包含晶片28的(在此实施例中，该最下部分是晶片28的最下部表面，因为这些晶片延伸到升降装置24的下部构件的下面)升降装置24的最下部分均位于液槽22和转移机械手26最上表面的上面。然后沿任何一个方向水平移动转移机械手26，使得机械手26的任何一部分都不干扰升降装置24沿导轨42的垂直运动。
装有该组晶片28的升降装置24然后垂直沿导轨42向下朝处理液槽22移动，直至晶片28进入液槽22中，以便进行任何要求的处理操作。具体是，升降装置24最好这样定位晶片28，使得这些晶片在进入液槽时或者可以完全浸没在液槽中的处理流体中，或者在放入晶片之后，在将流体加入到液槽中。然后在液槽22中对晶片28进行单一的处理操作或者多个处理操作，例如进行化学腐蚀、冲洗和/或干燥处理。
完成晶片28的处理后，使升降装置24沿导轨42垂直向上运动，直至升降装置24的最下侧表面升到足够高度，使得该升降装置不会妨碍转移机械手26沿导轨50的水平运动。然后使转移机械手26水平运动，直至该机械手又达到升降装置24的正下面和处理液槽22的上面。为了将晶片28从升降装置24转移到转移机械手26，使升降装置24沿导轨42垂直向下运动，直至晶片28的下表面接触支承杆60和62。使升降装置24继续向下垂直运动，此时支承杆44和46绕过支承杆62最外侧的边缘通过，由此可以将晶片28放回到升降装置24的支承杆60和62上。为了使转移机械手26沿导轨50自由地进行水平运动，应使升降装置24垂直向下运动，直至转移机械手26的最下侧表面可以从升降装置的最上侧表面旁边通过，然后水平移动转移机械手26，将晶片转移到另一位置。
虽然上述处理采用同样的转移机械手26将晶片28转移到或者移出升降装置24，但是可以用一个转移机械手将晶片转移到升降装置24，而用不同的转移机械手将晶片从升降装置24转移到不同位置。如果采用一个以上的转移机械手，则应当设计晶片处理系统，使得转移机械手的运动不会彼此干扰。如果晶片处理系统包括多个彼此隔开的导轨，多个转移机械手可以随意水平运动，则采用这种系统便可以达到此目的。
升降装置24可以垂直运动，或者沿y方向运动，而转移机械手26可以进行水平运动，或者沿图2所示的相应导轨在x方向运动。然而应当看到，升降装置24和机械手26还可以最多沿两个另外的运动轴运动，从而可以提高这些部件的运动范围(例如x、y和/或y方向)。例如升降装置24可以沿z方向运动(即垂直于晶片28表面的方向)，以便提供转移机械手不受阻挡移过升降装置24所需的空间。另外，杆60、62、44、46中任何一根杆或所有杆均可相对于其相应的支承板活动，以便为其它的器件或晶片的移动提供空间，如2001年11月13号提出的美国临时专利申请系列NO.60/338044中所述，该专利是本发明受让人共同拥有的，本申请要求该申请的先有权，该申请整个内容作为参考包含在本申请中。
如上所述，升降装置24包括第一和第二晶片支承杆44和46，该支承杆从支承板30的第一表面伸出，各个支承杆44和46最好包括上部支承横排48和下部支承横排49。在本发明的传送和处理操作中，可以用各种形式的支承横排。例如在支承杆上的支承横排48和49可以彼此完全相同，并准直，使得晶片或者其它的平面物体可以保持在这些横排之间。再例如，在一个支承杆(例如支承杆44)上的支承横排48和49可以彼此不同，而且是另一支承杆(例如支承杆46)的支承横排的镜像。再例如，除开如前所述一个支承杆上具有两个支承横排外，升降装置对于上部支承横排和下部支承横排可以包括单独的支承结构。因此，对于支承杆具有多个支承横排的升降装置的说明同样适用于各个单独支承横排具有单独支承结构的升降装置。在支承杆上，可以采用各种类似的和完全相同横排组合，这取决于具体的处理和应用的晶片。
虽然支承横排可以形成为各种形状，但是为了更均匀地处理晶片表面和干燥表面，最好能够尽量减小由任何类型的支承件或者装置接触的晶体表面之间捕集的流体量。图6示出支承杆46一个实施例的透视图，该支承杆从升降装置伸出，例如从升降装置24的支承板30伸出。另外，支承杆46可以是盒子构件的一部分，该盒子构件最好具有(但不一定具有)第二支承杆(未示出)，该第二支承杆利用至少一个隔离元件与支承杆46分开一端距离，该距离对应于支承在支承杆上面的一组晶片的直径。如图所示，该上部支承横排48包括许多V形齿70以及各对相邻齿70之间的大体V形沟槽或者凹槽72。该下部支承横排49同样包括许多V形齿74以及在各对相邻齿74之间的大体V形沟槽或者凹槽76。支承杆46可以组合成各种形态，例如形成一种有齿的套管，该套管具有内部支承杆，以便使结构牢固。
为了降低在凹槽中晶片和支承齿之间捕集的流体量，图17示出另一优选实施例的支承杆446，该支承杆从升降装置伸出，例如从升降装置24的支承板30伸出。如图所示，上部支承横排448包括许多薄的V形齿470，以及在各对相邻齿470之间的大体V形沟槽或者凹槽472。下部支承横排449同样包括许多薄的V形齿474，以及在各对齿474之间的大体V形沟槽或者凹槽476。此实施例的齿470和474设计得尽可能薄，如图所示，比图6所示实施例的齿薄得多。换言之，最好尽可能减小齿的厚度，在功能上，齿的最小厚度应受到这些齿的支承强度的限制，以便在这些齿经历的各种处理环境中对晶片提供足够的结构支承。应当明白，两个支承横排均可以包含薄齿，上部和下部支承横排均可以具有同样厚度的齿，或者上部支承横排齿的厚度可以不同于下部支承横排齿的厚度。
当采用薄齿支承一组晶片时，该齿应当具有足够强度，使得它们不会因为由于升降装置支承的晶片重量和压力而发生弯曲或者形变，由此可以对晶片提供充分的结构支承。在一个实施例中，齿470和474的宽度小于10mm比较好，小于3mm更好，小于1mm最好，以便尽量减少晶片和其中支承晶片的凹槽之间捕集的流体。该齿的宽度可以大于或者小于1mm，这取决于很多因素，例如制造齿的材料以及齿的其它尺寸。另外，重要的是，可以选择制造齿的材料，以便得到相当的稳定性，即使这些齿受到不同的流体作用和温度变化的影响。
还应当明白，图17所示的薄齿基本上可以形成为相当平的片或者条，该片具有许多形成的凹槽和齿，或者这些齿具有各种各样的其它结构和形状，所有这些齿最好设计成可以尽量减小晶片和其中固定晶片的凹槽之间流体的捕集量。例如，上部和下部支承横排448和449可以包含单一的材料条，该材料条包括齿和沟槽，或者可以由沿支承杆长度的一组间隔开的单独的齿构成，在此相邻齿之间形成沟槽。再例如，该凹槽其形状更像锥形，或者具有比图中所示更圆的表面，该沟槽可以具有平的部分和倾斜的部分。另外，应当明白，尽管在一个凹槽横排上的所有相邻齿和凹槽最好是完全彼此相同，但是如果需要，在特定横排中的凹槽和齿可以彼此不同。
图7是上述升降装置24一部分的顶视图，具有从支承板30伸出的图17所示那种支承杆446和448。在此图中，可以清楚看到两个晶片支承杆444和446的上部支承横排448和下部支承横排449。图8是晶片支承杆446在图7中用虚线包围的那部分的放大图。在此图中，虽然支承杆446被表示为连接于升降装置的底板30，但是如上所述，该支承板还可以是用来固定和支承晶片的支承盒的一部分。在任何一种情况下，齿470最好为大体V形形状，在各个齿470的尖端稍微倒成圆形。然而各个齿470其头部可以是锐的，方的，可以具有一个或多个曲面，或者可以形成其它形状，例如具有大体垂直于支承杆446伸出方向的一个边缘和倾斜于该伸出方向的另一个边缘。换言之，齿和凹槽的精确尺寸和结构可以为具有本发明同等功能的各种形式。
上部支承横排448的齿470最好彼此均匀间隔开，凹槽或者沟槽472形成在各对相邻齿470之间。各个凹槽472最好大体为V形形状，在凹槽的底部具有稍微圆形的部分，但是如上面说明齿470的设计一样，凹槽472也具有可以取同样实现本发明功能的各种形式。例如凹槽472的底部可以是更锐的角度、更平的角度或不同的形状。在任何情况下，应当选择齿470和相应凹槽472的结构，以便匹配支承的晶片。下部支承横排449的齿474和相应凹槽476的选择和设计思想最好与上述支承横排448的齿470和凹槽472的选择和设计思想相同。
在一个优选实施例中，各个凹槽472具有角度α，而各个凹槽476具有角度β，如图8所示。尽管这些角度α和β可以彼此相同，但是使这些角度彼此不同，也可恰当地支承晶片，已经发现这样作有各种优点，同时还可以尽量减小捕集在晶片和相邻支承表面之间的流体。具体是，加大凹槽角度可以尽量减小在晶片和固定晶片的凹槽之间捕集的流体，即可使得流体更自由地流动，而减小凹槽角度，可以改善在凹槽内晶片的固定性，如图9和10所示。
图9特别示出多个齿80，各个齿具有齿角度γ。因为各个齿80一般对齿端是对称的，所以各个齿是完全相同的，并具有同样的角度γ，基本几何结构确定，在一对齿80之间的各个相应凹槽82在其表面之间具有相同的角度γ。厚度为t的一个晶片81的一部分在图中示意地表示为定位在凹槽82中，由此大体将该凹槽分成两个部分，一部分位于晶片81的左侧，而另一部分在晶片81的右测。当放置晶片81，使其位于如图所示的凹槽82中间时，该晶片81两侧的两部分分别具有大约为角度γ一半的角度γ′。同样，图10示出分别具有齿角δ的多个齿84。因为各个齿84一般对齿的头部是对称的，并具有同样角度δ，所以基本结构确定，在一对齿84之间的相应凹槽86在其表面之间具有相同的角度δ。图中示意示出厚度为t的一个晶片81的一部分配置在凹槽86中，由此大体将该凹槽分成两个部分。当晶片81配置成使晶片位于如图所示的凹槽86的中间时，在晶片81的两侧的两部分分别具有约为角度δ一半的角度δ′。
如图所示，角度δ′大于角度γ′。对应于齿和凹槽角δ的这种较大的角度δ′可以在晶片表面和相邻的凹槽表面之间形成较大的空间，由此可以使流体在这种空间中相对自由流动。相反对晶片81和齿80之间的较小角度γ′，则在晶片表面和相邻的凹槽表面之间形成相对较小的空间。这种较小的流体流动空间更容易使流体捕集在该空间中。然而这种凹槽82的较小角度和较大深度提供了更大的侧面与晶片接触，从而为晶片直径的整个公差留出余地。因此晶片不会接触凹槽82的底部，因此不太容易捕集流体。相邻上部齿头部之间的距离与相邻下部齿头部之间的距离相同，从而可以形成同样的导入端，以便机械手传送晶片。
本发明的一个优选实施例在一个单一的支承杆上采用了大齿角和小齿角二者的优点。具体参考图17的支承杆446。上部支承横排448的齿470其角度小于下部支承横排449的齿474的角度，所以比下部齿474更靠近晶片中心线位置接触晶片的上部齿470其齿角较小。由于这些齿470更靠近晶片的中心线，所以重力有助于使流体流出凹槽表面和晶片之间的晶片空间，即使晶片和凹槽表面之间的空间比较小。另外，下部支承横排449的齿474的较大角度使得流体更容易自由流动，也使得离开晶体中心线和上部支承横排448的区域中捕集较少量的流体，而且，重力也有助于使流体流出晶片和凹槽表面之间相对较大的空间。这样，在一个部件上可以得到采用大角度和小角度两种角度的优点。
在一个特定实施例中，上部支承横排448的凹槽472的角度α约为30度，而下部支承横排449的凹槽476的相应角度β约为60度。在这种齿角的组合中，角度α可以大于或者小于30度，而角度β可以大于或者小于60度，只要角度α小于角度β。然而可以认为，这种齿角的组合仅仅是在本发明范围内很多可能齿角组合的一个例子，本发明可以选择具体的角度，以便得到达到上述优点的要求组合。
应当认识到，采用上述齿角组合得到的优点通常是需要的，另一种齿角的可能组合是一种支承杆，该支承杆具有上部支承横排448，该横排的凹槽角度α大于下部支承横排449的凹槽角度β。虽然在这种组合中，流体的流动是不同的，但仍然可以达到同时利用较小和较大角度的优点。另外，特殊的支承杆可以具有两个以上的支承横排，其中各个横排包括的凹槽角度可以选择，从而得到上述大角度和小角度的优点。最后，特定的装置例如升降装置或者支承盒可以具有多个彼此隔开的支承杆，其中支承杆可以是彼此的镜面像，或者多个支承杆，如果需要，可以分别包括不同的凹槽角度组合。
图11示出另一种结构晶片支承杆100的一部分，该支承杆具有上部支承横排102和基本上平行于该支承横排102的下部支承横排104，上部支承横排102包括由许多凹槽108彼此隔开的许多齿106。下部支承横排104包括由许多凹槽112彼此隔开的许多齿110。这一实施例的齿是图6所示的较宽形的齿，然而应当明白，此处说明的同一原则同样适用于具有较薄齿的支承杆，例如图17所示的齿。如图所示，上部支承横排102的齿106沿着支承杆100的长度与下部支承横排104的齿110是错开的，上部支承横排102的凹槽与下部支承横排104的凹槽112错开同样的距离。在此实施例中，两个支承横排错开的距离表示为距离D，该距离是上部支承横排102一个凹槽108的中心线和下部支承横排104一个凹槽112的中心线之间的距离，该中心线分别垂直于支承横排102和104。
在上部和下部支承横排的齿和凹槽之间的错开形成一种将晶片支承在支承杆上的支承方式，这种方式在图中由配置在凹槽108和112中的单一晶片114示出。该晶片具有第一表面116和相对的第二表面118，一部分晶片114位于凹槽112中，使得晶片114的中心线和凹槽112的中心线基本上对准。然而配置在凹槽108中的一部分晶片114是错位的，使得晶片的中心线不与凹槽108的中心线对齐。支承横排102和104最好错开足够大的距离，使得第一晶片表面116压在凹槽108的后侧面120上，而第二晶体表面118基本上不接触凹槽108的任何部分，包括不接触前侧表面122。
再参考图9和10，还希望将图17所示的薄齿结构作成上述错开齿的配置。具体是，当上部支承横排的薄齿与下部支承横排的薄齿错开时，各个晶片将大体固定在下部横排齿凹槽的中心(见图10)，同时压在上部横排齿侧表面或者凹槽侧面中的一个侧面上，和图9所示凹槽82中的晶片位置完全不同。
图12示出另一种支承杆200的优选结构，该支承杆在装置例如升降装置或支承盒中与图11所示的支承杆100分开。支承杆200具有上部支承横排202和基本上平行于该支承横排202的下部支承横排204。上部支承横排包括由许多凹槽208彼此分开的许多齿206。下部支承横排204包括许多由许多凹槽212彼此分开的许多齿210。和支承杆100一样，支承杆200的齿是图6所示的较宽型的齿，然而此处所述的同一原理同样适用于具有较薄齿的支承杆，例如图17所示的齿。如图所示，上部支承横排202的齿206沿支承板200的长度与下部支承横排204的齿210是错开的，上部横排202的凹槽208也与下部横排204的凹槽212错开相应距离。在此实施例中，两个横排彼此错开的距离表示为距离D′，该距离是上部支承横排202一个凹槽208的中心线和下部支承横排204一个凹槽212的中心线之间的距离，该中心线分别垂直于支承横排202和204。尽管这种方式类似于支承杆100的方式，但是支承杆200的上部支承横排202和下部支承横排204的错开方向与支承杆100的错开方向相反。因此放在凹槽208中的晶片114的第二表面118压在凹槽208的前表面222上，而第一晶片表面116基本上不与凹槽208的任何部分接触，包括不与后侧表面220接触。
图13示出包括两个支承杆100和200的升降装置或者支承盒子的前视图。在本发明的这一实施例中，支承杆100配置在支承杆200的右边，该支承杆100和200基本上彼此平行，并彼此分开的距离等于特定晶片的直径。下部支承横排104的凹槽112和下部支承横排204的凹槽212基本上沿支承杆100和200是彼此准直的。这样，上部支承横排102的凹槽108和上部支承横排202的凹槽208在彼此相反的方向错开。因此，支承在所有四个支承横排102、104、202、204的凹槽中的晶片将固定在下部支承横排的凹槽中心，而且由于上部支承横排的错开齿将相反的力作用在晶片的相对表面上，所以该晶片受到扭力的作用。再参考图11和12，晶片表面116将压在槽口的后侧面120上，与此同时，相对的晶片表面118将压在凹槽的前侧面222上。这种在晶片相对边缘上作用的相反力造成晶片受到扭力作用，因而容易将晶片锁定就位。为了在晶片的两个侧面上作用相等的力，在支承杆100两横排齿之间的错开距离D和支承杆200的两横排齿之间的错开距离D′应当是相同的或者基本上相同。
可以设计和组装有两个支承杆的特殊结构的升降装置，以便接纳直径为300mm的多到52个晶片的一批晶片。各个支承杆具有上部横排齿和下部横排齿，其中顶部横排齿和底部横排齿沿垂直方向彼此分开约1.25英寸。支承杆是氟聚合物材料作的套管，该套管由刚性的金属杆支承，该金属杆沿支承杆长度延伸。这些齿加工在氟聚合物材料作的套管上。各个支承杆顶部和底部横排齿之间的错开量约为0.05英寸，对一个支承杆，其错开方向移向底板，而对另一支承杆，其错开方向移离底板。这种反向错开可以使各个晶片的平面受到扭力的作用，由此可以将晶片牢固而稳定夹在齿之间的位置。在上排齿和晶片之间的接触只是接触凹槽的侧面，晶片的一个侧面接触凹槽的前侧面，而晶片的另一侧面接触凹槽的后侧面。因为支承杆只在一端固定于底板，所以可利用固定在金属底板上的刚性支承杆减轻支承杆的弯曲。
在本发明的另一实施例中，具有错开凹槽横排的一个支承杆与其上下支承横排凹槽准直的支承杆配对地放置在一个单一的装置中。在这种情况下，两个支承杆的下部凹槽基本上彼此准直，使得一个顶部横排齿和两个底部横排齿基本上位于同一的平面上。因为仅有一个支承杆具有错开的凹槽，所以各个晶片只有一个侧面压在凹槽的侧面上。在这种配置中，晶片容易在垂直角斜置在错开侧面上，该斜置量相当于倾斜量。
在本发明的另一实施例中，两个支承杆具有在上下支承横排之间向同一方向错开的横排凹槽。在这种情况下，各个晶片的左右两个侧面均压在支承晶片的凹槽上的同一凹槽侧面(即晶片的两个侧面均压在凹槽的前侧面)上，而且晶片容易向错开的方向倾斜。
可以在单一结构或者装置中组合上述的各种齿角度和配置的各种优点，以便比单独采用任何特征的结构得到更多的优点。例如图3的升降装置24最好包括第一支承杆(例如支承杆44)，该支承杆的上部支承横排沿该支承杆的长度与下部支承横排错开。另外，上部支承横排包括许多具有第一角度的齿，而下部支承横排包括具有大于第一角度的第二角度的许多齿。该升降装置最好还包括第二支承杆(例如支承杆46)，该支承杆与第一支承杆分隔开，同时具有上部支承横排，该横排与下部支承横排在相反方向与下部支承横排错开，该方向与第一支承杆上支承横排彼此错开的方向相反。上部支承横排的齿最好具有约30度的角，而下部支承横排的齿最好具有约60度的角。这样，由这种升降装置支承的一组晶片可以有利地由错开的齿固定就位，其中错开的齿形成另一种能够将晶片固定在晶片中心线附近的优点，由此可以尽量减小在通常的兆周级超声波清洗工艺中对超声能量的阻挡。将这种优点与具有较小齿角的上部支承横排的稳定性优点相结合以及与具有较大齿角的下部横排可以使流体更好流动的优点相结合，可以对晶片进行更好的处理。
在本发明的范围内，还可以对升降装置的结构进行很多其它的改变，这取决于晶片要进行的具体处理步骤。例如可以改变齿角，以得到不同的支承特性和流体流动特性，也可以改变错开的方向和错开的量，这又取决于晶片需要的稳定性以及晶片的尺寸。在有些情况下，升降装置的两个晶片支承杆还需要是彼此的镜像，但是在另一些情况下，各个支承杆相对于另一个支承杆还需要具有不同的齿结构和齿角，以便彼此各不相同的支承晶片的两个相对侧面。对于特殊的升降装置还希望具有两个以上的支承杆。另外，上述的很多原理，特别是对于齿角和位置，可以很容易地应用于转移机械手或者其它装置，以便得到上述齿角和错开齿方面的各种优点。
尽管特定的升降装置可以包括上述所有的或者一些特征，但是在支承杆任何一个实施例中，最好使夹持晶片的支承杆在尺寸上保持稳定，以便在部件之间保持相当严格的公差，从而防止晶片受到损伤。在装置例如本发明的升降装置包含相当长的仅在一端固定于底板的支承杆时，达到这种稳定是特别困难的。支承杆可以用各种常规方法例如机械紧固装置固定法、焊接法等，固定于升降装置的底板。作为一种选择，图14-16示出本发明的固定方法，用于固定大体从垂直方向伸出底板的支承杆。
先参考图14，图中示出升降装置300一个优选实施例的横截面图，该升降装置包括支承板302，刚性机械支承梁304从该支承板302伸出。支承梁304最好垂直固定于支承面302的第一侧面306，该支承梁304的第一端部308用紧固件连接于该支承板302的第一侧面306，而支承梁304的第二端部310用机械紧固件连接于支架312。所用的机械紧固件包括任何大小合适的螺钉、内六角螺钉、螺栓等，这些紧固件可以将支承梁304牢固地固定在支承板302上。或者也可以采用焊接方法或者其它方法。支架312最好设计成它能够直接与升降装置在其上移动的导轨(未示出)直接相配合，或者连接于另一个与该导轨相配合的部件。
升降装置300还包括晶片支承杆314，该支承杆沿大体垂直方向从支承板302的第二侧面316伸出。该支承杆314包括固定于支承板302的第一端部318(在图16中放大示出)。按照本发明，该晶片支承杆314还包括用于支承晶片的上排齿和下排齿(未示出)，这些齿加工在氟聚合物材料作的套管上。因为这种氟聚合物材料容易在变化的操作条件(例如变化的温度)下发生膨胀和收缩，所以支承杆314还包括上部杆322和下部杆324，这些杆最好均用相当硬的材料例如金属制造。杆322和324的尺寸和材料应当选择，以便使支承杆314得到必需的强度和硬度，使得它在支承晶片或者其它部件时，基本上不会发生弯曲或者形变。
加工在氟聚合物套管上的齿在图中是看不见的，然而在图14-16中可以看到位于杆322和324上面和下面的一部分套管。具体是，该套管包括位于上部杆322上面的顶部套管部分326、在下部杆324下面的下部套管部分328以及位于两个杆322和324之间的中间套管部分330。为了固定套管，将最好是金属板作的第一定位板340竖直地配置在两个杆322和324之间，并水平地配置在中间导管部分330的端部和刚性的端盖342之间。在支承杆314的相对端部上，也是将金属板的第二定位板344同样配置在杆322和324之间。
为了达到上述优点，可以采用一种包含若干步骤的组装升降装置300零件的优选方法。具体是，首先将氟聚合物材料作的套管熔化焊接在全氟烷氧基(perfluoroalkoxy)(PFA)板上的匹配浮凸部上，该PFA板覆盖在支承板302的第二侧面上。氟聚合物(例如PFA或者聚偏氟乙烯(PVDF))需要采用非接触的加热板，该加热板固定在靠近套管和要焊接在其上的支承板302的位置。当各个这些部件的材料达到熔化状态时，可以加少量的力使它们在机械上压合在一起，同时进行适当控制，以使这些部件正确地对准。熔化的材料以分子水平从一侧扩散到另一侧，因而在材料冷却和在结晶时，该焊接部分的特性将与焊接前同样的材料的特性(例如负载与拉伸率的关系、耐疲劳特性、热膨胀特性等)完全一样。这种工艺将在材料之间形成所谓“熔化结合”，这是一种常用于热塑性塑料的焊接强度最强焊接方法之一，也可以采用其它的熔化焊接方法，例如旋转焊接法或者摩擦焊接法，在这种技术中，众所周知这些术语。
然后将这种组件固定在先前已经组装的金属构件上，该金属构件包括支承板302、上部杆322、下部杆324、刚性的端盖342、支承梁304和固定各种部件的内六角螺钉。然后如图14-16所示，在支承杆314的相对两端上配置定位板340和342。将PFA板暂时地固定在支承板302上。然后将调节螺钉348和350插入到各个端部并拧紧，使定位板340和342轻微压在支承梁340各个端部的凹槽底部上。然后调节定位螺钉348和350，使氟聚合物材料作的套管移向或移离支承板302，直至该套管相对于支承板302位于要求的位置。尽管在这些图中不能看到，但是组件300最好包括另一个与支承梁304隔开的从支承板302伸出的支承梁。因此，最好采用同样的方法相对于支承板组装和固定该支承梁，此时可调节定位螺钉，使支承梁固定在要求的位置，由此可以相对于支承梁304和支承板302调节该支承梁。由此可使两个支承梁上的齿之间达到本发明要求的准直或者错位。在将部件配置在其要求的位置后，最好将定位螺钉348和350原封不动地焊接起来，以便在正确调节组件以后，螺钉产生不需要的活动。
现在已经参考若干实施例说明本发明。在本文中，提到的任何专利或专利申请的整个内容已作为文献包含在本申请中。上面给出的详细说明和例子仅仅是为了便于理解，这些说明和例子不应当理解为有任何限制作用。技术人员可以明显看出，上述实施例可以进行很多改变而不超出本发明的范围。例如上述用在升降装置或者支承盒中齿构件和结构的各种变型也可以用在转移机械手上，或者用在液槽到液槽的机械手上，或者用在其功能不同于移动晶片或者浸没晶片的装置中。因此本发明的范围不限于文中说明的结构，本发明的结构只由权利要求书文字说明的结构确定和由这些结构的等效结构确定。