伯努利棒的制作方法

专利名称：伯努利棒的制作方法
技术领域：
0001本发明涉及半导体基底操作系统，并且特别涉及半导体基底
拾取设备，其利用伯努利效应采用气流抬升基底。
背景技术：
0002集成电路一般包括许多半导体设备，如晶体管和二极管，其 形成在半导体材料的薄片上，该薄片被称为晶片。在晶片中制造半导 体装置所使用的一些处理包括将晶片定位在高温室内，晶片在其中暴 露在高温气体下，这导致在晶片上形成多个层。当形成这种集成电路 时，通常必须将晶片加载到高温室中并将其从高温室移出，晶片在高 温室内可达到高达120(TC。这种高温处理的示例是外延化学气相沉淀， 虽然技术人员容易想到高于例如40(TC的其它处理示例。然而，由于晶 片是极其易碎并且易受微粒污染物侵害的，必须非常小心以避免在传 送时特别是晶片在加热状态时物理损坏晶片。
0003为避免在传送处理期间损坏晶片，已经发展出多种晶片拾取 设备。晶片被抬升的特定应用或环境通常决定拾取设备的最有效类型。 一类被称为伯努利棒(Bernoulli wand)的拾取装置尤其很好地适用于 传送非常热的晶片。由石英形成的伯努利棒尤其有利于在高温室之间 传送晶片，这是因为金属设计不能承受这种高温和/或会在升高的温度 污染晶片。由伯努利棒提供的优势在于，除了或许与位于棒的下侧上 且晶片边缘的外侧处的一个或多个小定位器或"脚部"接触，热晶片 一般不接触拾取棒，由此最小化由棒造成的对晶片的接触损坏。用于 高温晶片操作的伯努利棒被公开在Goodwin等的编号为5,080， 549的 美国专利内以及Ferro等的编号为6,242,718的美国专利内，其全部公 开内容通过参考合并于此。伯努利棒一般被安装在自动机械或晶片操 作臂的前端。0004图1中示出了用于在高温处理中传送晶片的典型伯努利棒设 计。如图1所示，伯努利棒100可以由石英形成，其有利于传送非常 热的晶片。
一般地，来自气体源的气体流过棒100的颈部110内的中
心气体通道102。中心气体通道102供应气体给位于棒100的头部130 中的多个气体出口孔120。特别地，当定位在晶片上方时，伯努利棒使 用与气体出口孔120成某些角度的喷射气流以便在晶片上建立气流模 式(pattern),该气流模式使晶片正上方的压力小于晶片正下方的压力， 形成伯努利效应。随后，压力不平衡导致晶片受到向上的"抬升"力。 此外，随着晶片朝向棒100被向上拖拽，产生抬升力的同一喷嘴产生 逐渐增加的更大的排斥力，其避免晶片接触伯努利棒100。结果，以基 本不接触的方式在棒下悬挂晶片是可能的。
0005通常朝向位于棒100的一端处的"脚部"140偏置一些气体出 口孔120，从而保持晶片在棒100下的适当位置。脚部140约束所述晶 片并通过在两点接触晶片边缘而避免晶片进一步横向移动。

发明内容
0006依照一个实施例，提供一种半导体晶片操作设备。该设备包 括头部部分和颈部。所述头部部分具有第一组气体出口和第二组气体 出口。所述第一和第二组气体出口被布置成向晶片引导气流，以便利 用伯努利效应支撑所述晶片。所述颈部具有第一端和第二端，且被配 置成在所述第一端连接到自动机械臂并且在所述第二端连接到所述头 部部分。所述颈部包括从其中穿过的多个独立可控的气体通道的部分。 每个所述气体通道与所述第一和第二组气体出口二者之一流体连通。
0007依照另一个实施例，提供一种半导体晶片操作设备。该设备 包括头部部分、从所述头部部分延伸的多个棒脚以及颈部。所述头部 部分具有多个气体出口，所述多个气体出口被布置成以一种方式向晶 片引导气流，以便利用伯努利效应支撑所述晶片。所述颈部具有第一 端和第二端，并且被配置为在所述第一端连接到自动机械臂并且在所 述第二端连接到所述头部部分。所述颈部包括从其中穿过的多个独立 可控的气体通道。所述气体通道与所述多个气体出口流体连通，并被配置为朝向所述棒脚两级偏置所述晶片。
0008依照另一个实施例，提供一种半导体晶片操纵操作设备。该 设备包括头部部分和颈部。所述头部部分具有多个气体出口，所述多 个气体出口被布置成向晶片引导气流，以便利用伯努利效应支撑所述
晶片。所述颈部具有第一端和第二端，并被配置为在所述第一端连接 到自动机械臂并且在所述第二端连接到所述头部部分。所述颈部包括 从其中穿过的多个独立可控的气体通道。所述气体通道与所述多个气 体出口流体连通，且所述气体通道是可调节的以提供来自所述气体出 口的气流，该气流不在旋转方向上偏置所述晶片。
0009依照另一个实施例，提供一种传送半导体晶片的方法。将伯 努利棒的头部部分定位在所述晶片的上表面上方，其中所述头部部分 包括多个棒脚，所述多个棒脚被配置为抑制所述晶片的横向移动。通 过在所述晶片的所述上表面上方建立低压区并朝着所述棒脚对所述晶 片施加轻微横向力来朝向所述头部部分拖拽所述晶片，由此支撑所述 晶片。在施加所述轻微横向力后，对所述晶片施加额外的基本横向力， 同时通过所述低压区支撑所述晶片，其中所述额外的基本横向力大于 所述轻微横向力。在施加所述额外的基本横向力之后，以基本不接触 的方式传送所述晶片，同时通过所述低压区支撑所述晶片。
0010依照另一个实施例，提供一种传送半导体晶片的方法。将伯
努利棒的头部部分定位在所述晶片的上表面上方。通过在所述晶片的 所述上表面上方建立低压区来朝向所述头部部分拖拽所述晶片，由此 支撑所述晶片。当支撑所述晶片时控制晶片旋转，所述晶片旋转处于 和所述头部部分的主表面平行的平面内。以基本不接触的方式传送所 述晶片，同时通过所述低压区支撑所述晶片。


0011通过下文描述、随附的权利要求以及附图，本发明的这些或
其它方面对技术人员来说将是显而易见的，其中附图仅为说明目的而
不是限制本发明，其中
0012图1是传统伯努利棒的平面示意图；0013图2A示意性图示说明包括伯努利棒的晶片传送系统，根据一 个实施例，该伯努利棒被配置为与半导体晶片接合；0014图2B是图2A的伯努利棒的示意性俯视图；0015图2C是在图2A的伯努利棒的头部的下平面内成角度的气体 出口孔的截面图；0016图2D是图2A的伯努利棒的侧视图；0017图2E是图2A的伯努利棒的头部的侧视图，根据一个实施例， 其图示说明了来自气体出口孔的气流；0018图3A是根据另一个实施例的伯努利棒的示意性下侧平面视 图；0019图3B是在图3A的伯努利棒的气体通道中的可调节喷口的详 细视图；0020图4是根据另一个实施例的伯努利棒的示意性下侧平面视图；0021图5A是根据又一个实施例的伯努利棒的示意性平面视图；0022图5B是在盒子搁板之间的图5A的伯努利棒的平头部分的示 意性俯视图；0023图5C是盒架的示意性俯视透视图和正视透视图。0024图6是包括伯努利棒的半导体处理系统的示意图。
具体实施方式
0025优选实施例和方法的以下详细描述展示了某些特定实施例的 描述以辅助理解权利要求。然而，可以通过由权利要求书包括并限定 的多种不同的实施例和方法来实践本发明。0026更明确地参考附图以用于说明目的，本发明体现为大致如图 所示的设备。应该理解这些装置可以在配置和部件的细节方面发生变 化，并且这些方法可以在具体步骤和顺序方面发生变化，同时不背离 本文公开的基本概念。0027己经发现具有单个中心气体通道的现有伯努利棒是有问题的。 现有伯努利棒的一个问题是棒脚引起对晶片边缘(该边缘与这些脚接 触)的损伤，因为一些气体出口孔朝向这些脚偏置。如上所述，提供棒脚以防止晶片从伯努利棒水平移开。通常气体以一定速率流过气体 出口孔，从而该气体通过伯努利效应提供一个足够强以支撑晶片的保 持力。然而，所施加的力通常导致晶片初始时以过多的动量和力接触 棒脚，因此导致对晶片边缘的损伤。如上所述，伯努利棒必须施加足 够的保持力以保持晶片处于棒下面的适当位置。如果提供过小的保持 力，则当伯努利棒旋转到新位置(如晶片被传送到新处理室或到装载锁定(loadlock)室)时，晶片会"弹跳(bounce)"出棒脚并会滑离(由于离心力)。0028特别地，使用伯努利棒在机器中对他们的晶片预涂超纯外延 硅层的晶片制造商通常不能忍受对晶片边缘的任何损伤。同样难以控 制的是在制造期间的气体出口孔的取向以及孔的直径公差。即使气体 出口孔的取向和/或直径的小变化(如千分之一英寸)都可能导致晶片 在被伯努利棒支撑时旋转并"弹跳"，这可能不利地影响棒的性能。为 抵消这种晶片旋转，应该适当地设计传统伯努利棒的出口孔的尺寸和 角度(边对边平衡)。0029在下文描述的改进的晶片传送系统包括经改造的伯努利棒， 该伯努利棒由用于高温处理的材料制成，并且最小化与上文描述的棒 相关联的晶片边缘损伤问题。伯努利棒的适当材料包括但不局限于陶 瓷、石英和玻璃。优选地，这种伯努利棒可以承受从室温到约H5(TC 范围的温度，特别是在约40(TC-90(TC的范围内，以及更重要地在约 300。C-50(TC的范围内。可以通过改造棒而使其具有多个独立控制的气 体通道以供应气体给不同组的排气口，从而使得由于棒脚刮擦造成的 对晶片的潜在损伤最小化。本文描述的晶片传送机构可以用于外延淀 积系统，但也可用于其它类型的半导体处理系统。0030现在参考附图，其中在所有附图中相同的编号指代相同的部 件。图2A示意性图示说明半导体晶片传送系统29的一个实施例，其 适于传送基本平坦的半导体晶片60进出高温室。特别地，晶片传送系 统29包括具有可移动的伯努利棒50的晶片传送组件30，该伯努利棒 被配置以接合晶片60从而以基本不接触的方式传送。系统29进一步 包括气体供应组件31 ，其适于向棒50供应惰性气体流33，如氮气(N2)。可以理解，伯努利棒50通常被安装在自动机械上，如在半导体处理领 域的其它末端受动器。0031如图2A所示，气体供应组件31通常包括主气体储存器32和 连接到其上的主气体导管34。特别地，储存器32优选包括适于在相对 高压下储存大量气体的封闭腔，以及用于在较长的时段内可控地通过 导管34输送气流33的压力调节器。作为替代，可以使用压縮气源来 代替气体储存器。0032在图2A的示意性实施例中，晶片传送组件30包括气体接口 36、两个导管40和自动机械臂44，该自动机械臂具有近端或后端41、 可移动的远端或前端43以及在二者之间延伸的两个封闭气体通道42。 特别地，气体接口 36适于与气体供应组件31的主气体导管34耦连， 从而使气体33能够流入自动机械臂44。此外，自动机械臂44的前端 43适于可控地定位，从而以受控的方式转移连接到其上的伯努利棒50。 技术人员将意识到气体接口 36可以包括一些部件，如分配歧管、控制 阀门、贮蓄器、流动控制器、流量计、气体干燥器、气体过滤器等。0033在图2A图示说明的实施例中，伯努利棒50包括细长的颈部 或后端部分52、前方部分或平头54以及多个对准脚部56。颈部52包 括第一端51和第二端53、上表面48和封闭主气体通道70以及第二 气体通道80，这两个通道从第一端51延伸到第二端53。此外，颈部 52的第一端51被附连到自动机械臂44的前端43，从而允许气体33 从自动机械臂44中的通道42流入伯努利棒50的颈部部分52中的气 体通道70、 80。此外，伯努利棒50的颈部部分52的第二端53被附连 到棒50的头部54以物理支撑头部54并允许气体33从气体通道70、 80流入头部54。可以理解，在图2A图示说明的实施例中，自动机械 臂44中的每个气体通道与颈部部分52的气体通道70、 80中的一个流 体连通。在可替代的实施例中，自动机械臂44中的一个气体通道42 分成颈部部分52中的气体通道70、 80。技术人员可以看出在这一可替 代实施例中，优选的是仅有一个气体导管40流体连接气体接口 36与 自动机械臂中的气体通道42 。0034如图2A和2B示意性描述，头部54由基本平坦的上板66和基本平坦的下板64形成，上板和下板以平行方式结合以形成具有第一端57、下表面55和上表面59的复合结构。优选地，头部54被设计尺 寸并被设计形状以覆盖晶片的全部区域。在优选实施例中，头部54是 基本圆形的。头部54的直径优选与晶片直径大致相同。例如，被配置 以传送200mm晶片的棒50的头部54优选具有约200mm的直径。在 一些实施例中，头部54可具有大于或小于晶片直径的直径。技术人员 将意识到过大的头部54将影响头部54与架或盒子之间的界面，而过 小的头部54可能不能提供足够的伯努利效应。因此，头部54的直径 优选在晶片直径士5mm内，并且更优选地在晶片直径士2mm内。在- 些 实施例中，头部54不是正圆形并且沿一个轴的直径可以大于沿另一个 轴的直径。头部54具有厚度"t"(图2A和2D)，该厚度优选为约 1/8-3/8英寸，并且更优选为约0.120英寸。在一个实施例中，每个平 面64、 66具有约0.060英寸的厚度。0035技术人员将理解，在其他实施例中，头部可以具有切去顶端 的侧面，这样伯努利棒可以从在多晶片处理设备中用于保持多个晶片 的盒架加载或卸载晶片。图5A示出这种伯努利棒10，其头部部分14 具有切去顶端的侧面12。图5B是在盒架的搁板16之间的伯努利棒10 的平头部分14的俯视图。图5C显示标准盒架8。每个槽17能够保持 晶片20。 一般地，这些盒架16以垂直柱状保持例如约26块晶片。如 图5B所示，切去顶端的侧面12允许伯努利棒10被插在盒架的搁板 16之间。当晶片20被加载到盒架8的槽17 (图5C)中时，如图5B 中虚线20所示，晶片20的相对外围边缘(其没有被切去顶端的侧面 12 "覆盖")被盒架8的搁板16水平地支撑，同时伯努利棒10被插入 搁板16之间。具有切去顶端的侧边的伯努利棒10被配置，从而其可 以在搁板16之间适配，因此允许以平均的密度堆叠盒架8。0036此外，由于棒50的颈部52、头部54和脚部56优选由高温材 料如石英或陶瓷构造成，伯努利棒50优选能够伸入高温室内以操纵具 有高达115(TC的温度的晶片，其温度范围优选在约40(rC-90(TC，更重 要地在约300。C-500。C的范围内，同时最小化对晶片60的损伤。这种 高温材料的使用使棒50能够用于拾取相对热的基底而不污染所述基0037图2A和2B图示说明具有两个单独气体通道70、 80的伯努 利棒的实施例。两个单独气体通道70、 80优选为独立可控并且每个供 应气体到不同组的出口孔74、 75。应该理解，可以在颈部52中提供一 组一个或多个气体通道70的部分和一组一个或多个气体通道80的部 分。如前所述，头部54被颈部52支撑并与颈部52流体连通。如下文 描述，头部54进一步适于允许气体33流到位于头部54的下表面55(图2A)上的两组气体出口孔74、 75 (图2B)。从主气体通道70供 应气体给主气体出口孔组74。从第二气体通道80供应气体给第二气体 出口孔组75。如图2B所示，第二气体出口孔组75处于头部54的下 表面55的中心处，而主气体出口孔组74被布置在第二气体出口孔组 75周围。0038如图2B所示，头部54进一步包括从主气体通道70延伸的多 个封闭分配通道72。分配通道72和主气体通道一起形成第一气体通道 组。如图2B所示，主气体通道70通过这些分配通道72供应气体给主 气体出口孔组74。第二气体通道80供应气体给第二气体出口孔组75， 在图示说明的实施例中第二气体出口孔组包括两个气体出口孔。技术 人员将理解，在可替代的实施例中，第二气体出口孔组75可以包括多 于两个出口孔。可以理解，在其他实施例中，可以存在从第二气体通 道80延伸的多个分配通道，这些分配通道可以供应气体给第二气体出 口孔组75。可以理解，从第二气体通道80延伸的这种多个分配通道与 第二气体通道80 —起将形成第二气体通道组。0039如图2B所示，在头部部分54中，主通道70和第二通道80 以及每个分配通道72形成为头部54的下板64的上表面中的沟槽。可 代替地，主通道70和第二通道80以及多个分配通道72可以在上板66 的下表面中形成。0040穿过主气体通道70到主气体出口孔组74的气流优选提供足 够的力以通过伯努利效应保持晶片62到棒50。如图2A-2C所示，主 气体出口孔组74被设计角度并被分配，从而气体出口孔74从分配通 道72延伸穿过下板64到达头部54的下表面55 (图2A)，以便由此在晶片上方产生大致径向向外引导的气流76。技术人员将理解，来自主 气体出口孔组74的成角度气流的这一总体模式导致伯努利效应。此外，
如下文进一步详细描述，供应给主气体出口孔组74的气体优选提供朝 向棒脚56的小偏置。
0041第二气体通道80供应优选朝向棒脚56高度偏置的第二气体 出口孔组75。如图2E的简化视图所示，第二气体出口孔组75被设计 角度以产生朝向棒脚56的更加偏置的气流78，这将在下文更详细说明。 技术人员将容易理解，来自第二气体出口孔组75的气流有助于通过来 自主气体出口孔组74的气流产生的伯努利效应。
0042如上所述，主通道和第二气体通道70、 80优选独立可控。根 据这一实施例，到达主气体通道70的气流优选在到达第二气体通道80 的气流之前被开启。如图2A所示，当前者开启而后者关闭，并且在棒 50被置于具有平坦上表面62和平坦下表面68的晶片60上方时，晶片 以基本不接触的方式与棒50接合。特别地，如图2A和2B所示，来 自主气体出口孔组74的气流76大致水平射出并且大致径向向外地从 上面越过晶片60的上表面，从而在晶片60上方建立低压区，其中晶 片60上方的压力小于晶片60下方的压力。因此，根据伯努利效应， 晶片60受到向上的"抬升"力，并且被朝向头部部分54拖拽。技术 人员将容易理解，如上所述，在一些实施例中，自动机械臂44中存在 两个气体通道42，每个气体通道在一端被连接到气体通道70、 80中的 一个，并且每个气体通道在另一端被连接到单独的气体接口 36或气体 源，其可以被分别开启。可以在自动机械臂44中的气体通道42或颈 部52中的气体通道70、 80提供阀门或其它限流器，从而独立地控制 穿过气体通道70、 80的气流。
0043如上所述，气流76产生压力失衡和由此产生的向上的力，该 向上的力促使晶片60随后移置到平衡位置，其中晶片60在头部54下 方漂浮并且基本地不接触头部54。特别地，在垂直平衡位置，由气流 7 6冲击晶片6 0的上表面6 2所导致的作用于晶片6 0的向下反作用力与 作用于晶片60的重力结合起来以抵消由压力失衡所产生的抬升力。随 后，晶片60漂浮在头部54下方相对于头部54基本固定的垂直位置处。此外，当晶片60与头部54以前述方式接合时，晶片60的平面被定向 为基本平行于头部54的平面。此外，晶片60的上表面62和头部54 的下表面55之间的距离与晶片60的直径相比一般较小。这一距离优 选在0.008英寸-0.013英寸的范围内。0044为防止晶片60以水平方式移动，第一气体出口孔组74优选 被分配并被设计角度以给予气流76轻微的横向偏置，这导致晶片60 轻轻地朝向棒50的脚部56行进。根据一个实施例，该脚部具有从棒 50的下表面55起约0.08英寸的高度"h"(图2D)。随后，晶片60的 边缘表面69 (图2A)轻轻地接合脚部56，以防止晶片60相对于棒50 的进一步的横向移动，并且还基本防止对晶片边缘69的任何损伤。0045技术人员将理解，该脚部可以位于头部54的任意一端，以防 止晶片60相对于棒50的进一步的横向移动。在一些实施例中，如图 2A、 2B、 2D和2E所示，脚部56位于头部54的近端。在其他实施例 中，如图1所示(它不是本发明的实施例，但示出了脚部140，其可以 被提供在本发明的实施例中)，脚部56位于头部的远端。如图2A、 2B、 2D和2E所示，可以理解如果棒50与例如盒子的架子同时使用，则脚 部56优选位于头部54的近端。技术人员将理解如果棒50不与架子一 起使用，则脚部可以被置于头部的远端。脚部56同样优选地由高温材 料如石英形成。0046在操作中，如上所述，优选首先开启通向主气体通道70的气 流(即在开启穿过第二气体通道的气流之前)，其朝向棒50向上拖拽 晶片60并轻轻地朝向棒脚56横向推动晶片60。在预定的时间(优选 在一到五秒的范围内，更优选在约两秒内)后，当气体连续从主气体 出口孔组74流出，通向第二气体通道80的气流被开启以辅助由从主 气体出口孔组74流出的气流产生的伯努利效应，并且同时为晶片60 提供朝向棒脚56的附加的基本横向保持力。如上所述，第二气体出口 孔组75被设计角度，从而气体出口孔75朝向棒脚56高度偏置。由于 晶片边缘69已经与棒脚56接触(由于来自主气体出口孔组74的气流 产生的轻微偏置)，来自第二气体通道80的这一附加力不引起对晶片 边缘69的额外损害，这是因为不存在硬冲击，但附加力更强地相对于脚部56保持晶片。这允许晶片60被伯努利棒50传送(例如到另一位 置)，同时显著降低晶片60在棒50旋转时因离心力而掉落的危险。
0047图3A是伯努利棒50的第二实施例的底平面示意图。如图3A 所示，伯努利棒50的这个实施例具有三个气体通道，包括一个主气体 通道70和两个第二气体通道80a和80b。这一实施例与图2A-2E中所 示的棒类似，只是第二通道80分为左分支80a和右分支80b。穿过左 分支80a和右分支80b的流量可以通过调节喷口 82a、 82b (见图3B) 来控制，这样来自气体出口孔74、 75的气流可以被调节以相对于来自 左分支80a和右分支80b的气流对称或平衡，因此减少上文讨论的存 在问题的晶片旋转。因此，可以通过调节穿过左分支80a和右分支80b 的相对气流来校正气体出口孔74、 75的尺寸或朝向的小变化(上文描 述)，从而提供对称或平衡的气流以减少晶片旋转。
0048如图3B所示，左分支80a和右分支80b中的每一个均具有可 调节喷口 82a和82b。可以通过使用在一侧或另一侧的小的且逐渐增大 的限流装置来调节左分支80a和右分支80b之间的相对流动，进而将 气流调节为对称或平衡。为增加朝向棒脚56的保持力而不影响流动的 对称性，两个孔82a和82b可以以同样的速率被增大直到达到需要的 力。技术人员将理解，如阀门或限流器的限流装置可以被用于控制穿 过喷口82a、 82b的流动，并且气体接口36可以控制穿过主通道70的流动。
0049图4示出了第三个实施例。在这个实施例中，为每个单独的 出口孔提供分离的气体通道。技术人员将容易理解，在这个实施例中， 穿过每个出口孔的流动可以独立控制，这样流动可以被精细调节。可 以理解，这个实施例可以具有任意数量的气体通道和相应的气体出口 孔。
0050图6图示说明半导体处理系统85的一个实施例。图6是示意 性的全局视图，其示出半导体处理系统85的一部分。如图6所示，加 载端口或加载锁定室84优选与晶片操作室(WHC) 86连接。在图示 说明的实施例中，伯努利棒50被连接到处于WHC 86中的WHC自动 机械89。根据这一实施例，伯努利棒50被配置为存取架子或盒子88内的晶片，该架子或盒子88被配置为保持晶片，以便从加载端口或加载锁定室84传送晶片到处理室87，晶片可以在处理室中的基座上被处 理。因此，伯努利棒50可以伸到槽内以便加载或卸载晶片。0051技术人员将理解，在其它实施例中，存在邻近WHC 86的多 个处理室87和/或加载锁定室84，并且WHC自动机械89和伯努利棒 50可以被定位以便有效地进入所有独立处理室和冷却位置的内部而不 用与架子相互作用。在此系统中，可以提供分离端受动器(如桨状物(paddle))以便与架子相互作用。处理室87可以用于对晶片执行相同 的处理。可代替地，技术人员将意识到，每个处理室87可以对晶片执 行不同的处理。这些处理包括但不局限于溅射、化学气相沉淀(CVD)、 蚀刻、灰化、氧化、离子注入、光刻、扩散以及类似处理。每个处理 室87通常包含基座或其它衬底支架，以便支撑将在处理室87内处理 的晶片。可以向处理室87提供到真空泵、处理气体注入机构以及排气 和加热机构的连接。架子88可以是在加载锁定室84内的便携式盒或 固定架。0052虽然在某些优选实施例和示例的背景下公开了本发明，但本 领域技术人员可以理解本发明的范围从具体公开的实施例延伸到本发 明的可替代实施例和/或用法及其明显修改。因此，希望此处公开的本 发明的范围不应局限于上面特别公开的实施例，而仅应通过对权利要 求的正确理解来确定。
权利要求
1.一种半导体晶片操作设备，包括头部部分，其具有第一组气体出口和第二组气体出口，所述第一和第二组气体出口被布置成向晶片引导气流，以便利用伯努利效应支撑所述晶片；颈部，其具有第一端和第二端，所述颈部被配置成在所述第一端连接到自动机械臂并且在所述第二端连接到所述头部部分，其中所述颈部包括从其中穿过的多个独立可控的气体通道的部分，每个所述气体通道与所述第一和第二组气体出口二者之一流体连通。
2. 根据权利要求1所述的半导体晶片操作设备，其中所述多个独 立可控的气体通道包括第一气体通道组和第二气体通道组，所述第--气体通道组与所述第一组气体出口流体连通，并且所述第二气体通道 组与所述第二组气体出口流体连通。
3. 根据权利要求1所述的半导体晶片操作设备，其中所述第一组 气体出口被布置成提供大致径向向外引导的气流。
4. 根据权利要求2所述的半导体晶片操作设备，其中所述第一气 体通道组被配置为供应气体给所述第一组气体出口的每个所述气体出 □。
5. 根据权利要求2所述的半导体晶片操作设备，进一步包括多个 棒脚，其中所述第一气体通道组和第一组气体出口被配置为以第一力 提供气体，以便朝向所述多个棒脚偏置所述晶片。
6. 根据权利要求5所述的半导体晶片操作设备，其中所述第二组气体出口和第二气体通道组被配置为以第二力提供气体，以便朝向所 述多个棒脚偏置所述晶片，所述第二力大于所述第一力。
7. 根据权利要求2所述的半导体晶片操作设备，其中所述第二气 体通道组包括第一分支和第二分支，所述第一和第二分支具有可调节 的喷流口，用于控制通过所述第一和第二分支的气体流速。
8. 根据权利要求7所述的半导体晶片操作设备，其中所述可调节 的喷流口被配置为提供来自所述第二组气体出口的平衡气流，所述气 流在所述第一气体通道组和所述第二气体通道组之间被平衡。
9. 根据权利要求7所述的半导体晶片操作设备，其中所述第二组气体出口包括至少一个出口，该出口被连接到所述第一分支并被配置 为在一方向上引导气体，以便在第一旋转方向上偏置气体，所述第二 组出口也包括至少一个出口，该出口被连接到所述第二分支并被配置 为在一方向上引导气体，以便在与所述第一旋转方向相对的第二旋转 方向上偏置气体。
10. 根据权利要求7所述的半导体晶片操作设备，其中所述第一和第二分支被配置为在利用伯努利效应支撑晶片时控制晶片旋转，所述 晶片旋转处于和所述头部部分的主表面平行的平面内。
11. 根据权利要求7所述的半导体晶片操作设备，其中每个所述第 一和第二分支包括可调节喷口，该可调节喷口被配置为控制通过所述 第一和第二分支的气流速率。
12. 根据权利要求1所述的半导体晶片操作设备，其中头部部分和 颈部由高温材料形成。
13. 根据权利要求12所述的半导体晶片操作设备，其中所述高温 材料是石英。
14. 一种半导体晶片操作设备，包括头部部分，其具有多个气体出口，所述多个气体出口被布置成以一种方式向晶片引导气流，以便利用伯努利效应支撑所述晶片； 从所述头部部分延伸的多个棒脚；以及颈部，其具有第一端和第二端，所述颈部被配置为在所述第一端 连接到自动机械臂并且在所述第二端连接到所述头部部分，其中所述 颈部包括从其中穿过的多个独立可控的气体通道，所述气体通道与所 述多个气体出口流体连通，并被配置为朝向所述棒脚两级偏置所述晶 片。
15. 根据权利要求14所述的半导体晶片操作设备，其中所述多个 气体出口包括第一组气体出口和第二组气体出口 ，所述第一组气体出 口被设定角度以引导气体越过所述晶片的上表面并基本径向向外到达 所述晶片的外围，从而建立在所述晶片上面的压力，该压力小于在所 述晶片下面的压力，其中所述第一组气体出口被配置为给予朝向所述 棒脚的轻微偏置。
16. 根据权利要求15所述的半导体晶片操作设备，其中所述第二组气体出口被设定角度以提供朝向所述棒脚偏置所述晶片的流动，来 自所述第二组气体出口的流动与来自所述第一组气体出口的流动相比 被更多地朝向所述棒脚偏置。
17. 根据权利要求15所述的半导体晶片操作设备，其中所述多个 气体通道包括第一气体通道组和第二气体通道组，所述第一组气体出 口与所述第一气体通道组流体连通并且所述第二组气体出口与所述第 二气体通道组流体连通。
18. 根据权利要求14所述的半导体晶片操作设备，其中每个气体 通道是独立控制的。
19. 根据权利要求14所述的半导体晶片操作设备，其中每个气体 通道与单个组的气体出口流体连通。
20. 根据权利要求14所述的半导体晶片操作设备，其中所述头部部分由石英形成。
21. 根据权利要求14所述的半导体晶片操作设备，其中所述棒脚被置于所述头部部分的远端或近端。
22. —种半导体晶片操作设备，包括头部部分，其具有多个气体出口，所述多个气体出口被布置成向晶片引导气流，以便利用伯努利效应支撑所述晶片；颈部，其具有第一端和第二端，所述颈部被配置为在所述第一端连接到自动机械臂并且在所述第二端连接到所述头部部分，其中所述颈部包括从其中穿过的多个独立可控的气体通道，所述气体通道与所述多个气体出口流体连通，所述气体通道是可调节的以提供来自所述气体出口的气流，该气流不在旋转方向上偏置所述晶片。
23. 根据权利要求22所述的半导体晶片操作设备，进一步包括位于所述头部上的多个棒脚，所述棒脚被配置为抑制所述晶片的横向移动。
24. 根据权利要求23所述的半导体晶片操作设备，其中所述棒脚被定位在所述头部的远端或近端。
25. 根据权利要求22所述的半导体晶片操作设备，其中第一所述气体通道与第一组所述气体出口流体连通，并且第二所述气体通道与第二组所述气体出口流体连通。
26. 根据权利要求25所述的半导体晶片操作设备，其中所述第一组气体出口被配置以提供大致径向向外引导的气流。
27. 根据权利要求25所述的半导体晶片操作设备，其中所述第二气体通道包括第一分支和第二分支，其中所述第一分支被配置为供应气体给至少一个出口，该出口被配置为在一方向上引导气体以在第一旋转方向上偏置所述晶片，而所述第二分支被配置为供应气体给至少一个出口 ，该出口被配置为在一方向上引导气体以在与所述第一旋转方向相对的第二旋转方向上偏置所述晶片，所述第一和第二分支被配置为调节通过所述第一和第二分支的相对气流。
28. 根据权利要求27所述的半导体晶片操作设备，其中每个所述第一和第二分支包括限流装置。
29. 根据权利要求28所述的半导体晶片操作设备，其中所述限流装置是阀门。
30. 根据权利要求22所述的半导体晶片操作设备，其中所述头部部分和颈部包括石英。
31. —种传送半导体晶片的方法，包括将伯努利棒的头部部分定位在所述晶片的上表面上方，其中所述头部部分包括多个棒脚，所述多个棒脚被配置为抑制所述晶片的横向移动；通过在所述晶片的所述上表面上方建立低压区并朝着所述棒脚对所述晶片施加轻微横向力来朝向所述头部部分拖拽所述晶片，由此支撑所述晶片；在施加所述轻微横向力后，对所述晶片施加额外的基本横向力，同时通过所述低压区支撑所述晶片，其中所述额外的基本横向力大于所述轻微横向力；以及在施加所述额外的基本横向力之后，以基本不接触的方式传送所述晶片，同时通过所述低压区支撑所述晶片。
32. 根据权利要求31所述的方法，其中所述晶片上方的所述低压区内的压力低于所述晶片下方的压力。
33. 根据权利要求31所述的方法，其中建立所述低压区包括使气体大致径向向外越过所述晶片的所述上表面流动。
34. 根据权利要求33所述的方法，其中建立所述低压区进一步包括使气体穿过所述头部部分的下表面内的第一组气体出口孔流动。
35. 根据权利要求34所述的方法，其中施加所述额外的基本横向力包括使气体穿过所述头部部分的所述下表面内的第二组气体出口孔流动。
36. 根据权利要求31所述的方法，其中拖拽所述晶片包括朝向所述脚部偏置所述晶片，从而在传送所述晶片时仅所述晶片的边缘接触所述脚部。
37. 根据权利要求36所述的方法，其中在所述晶片的所述边缘接触所述脚部时施加所述额外的基本横向力。
38. 根据权利要求31所述的方法，其中所述棒脚被定位在所述头部的远端或近端。
39. 根据权利要求31所述的方法，其中所述头部部分由用于高温处理的材料形成。
40. —种传送半导体晶片的方法，包括将伯努利棒的头部部分定位在所述晶片的上表面上方；通过在所述晶片的所述上表面上方建立低压区来朝向所述头部部分拖拽所述晶片，由此支撑所述晶片；当支撑所述晶片时控制晶片旋转，所述晶片旋转处于和所述头部部分的主表面平行的平面内；以及以基本不接触的方式传送所述晶片，同时通过所述低压区支撑所述晶片。
41. 根据权利要求40所述的方法，其中控制晶片旋转包括调节从所述头部部分到所述晶片的气流，从而所述气流不将旋转偏置给予所述晶片。
42. 根据权利要求40所述的方法，其中支撑所述晶片包括使来自第一气体通道的气体穿过所述头部部分的第一组气体出口流动，并且其中控制晶片旋转包括使来自第二气体通道的气体穿过所述头部部分的第一组气体出口流动。
43. 根据权利要求42所述的方法，其中所述第二气体通道包括第一分支和第二分支，每个所述第一和第二分支供应气体给单独的气体出口，并且其中控制晶片旋转包括调节在所述第一和第二分支之间的相对气流。
44. 根据权利要求43所述的方法，其中调节包括调节阀门。
45. 根据权利要求40所述的方法，其中所述头部部分由用于高温处理的材料形成。
全文摘要
用于传送半导体晶片的伯努利棒(50)。该棒(50)具有头部部分(54)，该头部部分具有多个气体出口(74，75)，这些气体出口被配置以产生沿晶片的上表面的气流，从而建立在晶片的上表面和晶片的下表面之间的压力差。该压力差生成以基本非接触的方式支撑该棒的头部部分(54)下面的晶片的抬升力，其采用了伯努利定理。该棒(50)具有独立可控的气体通道(70，80)，这些气体通道被配置以提供到不同组的气体出口孔(74，75)的流动。气体出口孔(74，75)和气体通道(70，80)被配置以便利用伯努利定理支撑晶片。
文档编号B25J15/06GK101553347SQ200780044359
公开日2009年10月7日 申请日期2007年10月19日 优先权日2006年12月1日
发明者E·G·哈威 申请人:Asm美国公司