專利名稱：伯努利棒的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
0001本發(fā)明涉及半導(dǎo)體基底操作系統(tǒng)，并且特別涉及半導(dǎo)體基底
拾取設(shè)備，其利用伯努利效應(yīng)采用氣流抬升基底。
背景技術(shù)：
0002集成電路一般包括許多半導(dǎo)體設(shè)備，如晶體管和二極管，其 形成在半導(dǎo)體材料的薄片上，該薄片被稱為晶片。在晶片中制造半導(dǎo) 體裝置所使用的一些處理包括將晶片定位在高溫室內(nèi)，晶片在其中暴 露在高溫氣體下，這導(dǎo)致在晶片上形成多個層。當(dāng)形成這種集成電路 時，通常必須將晶片加載到高溫室中并將其從高溫室移出，晶片在高 溫室內(nèi)可達(dá)到高達(dá)120(TC。這種高溫處理的示例是外延化學(xué)氣相沉淀， 雖然技術(shù)人員容易想到高于例如40(TC的其它處理示例。然而，由于晶 片是極其易碎并且易受微粒污染物侵害的，必須非常小心以避免在傳 送時特別是晶片在加熱狀態(tài)時物理損壞晶片。
0003為避免在傳送處理期間損壞晶片，已經(jīng)發(fā)展出多種晶片拾取 設(shè)備。晶片被抬升的特定應(yīng)用或環(huán)境通常決定拾取設(shè)備的最有效類型。 一類被稱為伯努利棒(Bernoulli wand)的拾取裝置尤其很好地適用于 傳送非常熱的晶片。由石英形成的伯努利棒尤其有利于在高溫室之間 傳送晶片，這是因為金屬設(shè)計不能承受這種高溫和/或會在升高的溫度 污染晶片。由伯努利棒提供的優(yōu)勢在于，除了或許與位于棒的下側(cè)上 且晶片邊緣的外側(cè)處的一個或多個小定位器或"腳部"接觸，熱晶片 一般不接觸拾取棒，由此最小化由棒造成的對晶片的接觸損壞。用于 高溫晶片操作的伯努利棒被公開在Goodwin等的編號為5,080， 549的 美國專利內(nèi)以及Ferro等的編號為6,242,718的美國專利內(nèi)，其全部公 開內(nèi)容通過參考合并于此。伯努利棒一般被安裝在自動機械或晶片操 作臂的前端。0004圖1中示出了用于在高溫處理中傳送晶片的典型伯努利棒設(shè) 計。如圖1所示，伯努利棒100可以由石英形成，其有利于傳送非常 熱的晶片。
一般地，來自氣體源的氣體流過棒100的頸部110內(nèi)的中
心氣體通道102。中心氣體通道102供應(yīng)氣體給位于棒100的頭部130 中的多個氣體出口孔120。特別地，當(dāng)定位在晶片上方時，伯努利棒使 用與氣體出口孔120成某些角度的噴射氣流以便在晶片上建立氣流模 式(pattern),該氣流模式使晶片正上方的壓力小于晶片正下方的壓力， 形成伯努利效應(yīng)。隨后，壓力不平衡導(dǎo)致晶片受到向上的"抬升"力。 此外，隨著晶片朝向棒100被向上拖拽，產(chǎn)生抬升力的同一噴嘴產(chǎn)生 逐漸增加的更大的排斥力，其避免晶片接觸伯努利棒100。結(jié)果，以基 本不接觸的方式在棒下懸掛晶片是可能的。
0005通常朝向位于棒100的一端處的"腳部"140偏置一些氣體出 口孔120，從而保持晶片在棒100下的適當(dāng)位置。腳部140約束所述晶 片并通過在兩點接觸晶片邊緣而避免晶片進(jìn)一步橫向移動。

發(fā)明內(nèi)容
0006依照一個實施例，提供一種半導(dǎo)體晶片操作設(shè)備。該設(shè)備包 括頭部部分和頸部。所述頭部部分具有第一組氣體出口和第二組氣體 出口。所述第一和第二組氣體出口被布置成向晶片引導(dǎo)氣流，以便利 用伯努利效應(yīng)支撐所述晶片。所述頸部具有第一端和第二端，且被配 置成在所述第一端連接到自動機械臂并且在所述第二端連接到所述頭 部部分。所述頸部包括從其中穿過的多個獨立可控的氣體通道的部分。 每個所述氣體通道與所述第一和第二組氣體出口二者之一流體連通。
0007依照另一個實施例，提供一種半導(dǎo)體晶片操作設(shè)備。該設(shè)備 包括頭部部分、從所述頭部部分延伸的多個棒腳以及頸部。所述頭部 部分具有多個氣體出口，所述多個氣體出口被布置成以一種方式向晶 片引導(dǎo)氣流，以便利用伯努利效應(yīng)支撐所述晶片。所述頸部具有第一 端和第二端，并且被配置為在所述第一端連接到自動機械臂并且在所 述第二端連接到所述頭部部分。所述頸部包括從其中穿過的多個獨立 可控的氣體通道。所述氣體通道與所述多個氣體出口流體連通，并被配置為朝向所述棒腳兩級偏置所述晶片。
0008依照另一個實施例，提供一種半導(dǎo)體晶片操縱操作設(shè)備。該 設(shè)備包括頭部部分和頸部。所述頭部部分具有多個氣體出口，所述多 個氣體出口被布置成向晶片引導(dǎo)氣流，以便利用伯努利效應(yīng)支撐所述
晶片。所述頸部具有第一端和第二端，并被配置為在所述第一端連接 到自動機械臂并且在所述第二端連接到所述頭部部分。所述頸部包括 從其中穿過的多個獨立可控的氣體通道。所述氣體通道與所述多個氣 體出口流體連通，且所述氣體通道是可調(diào)節(jié)的以提供來自所述氣體出 口的氣流，該氣流不在旋轉(zhuǎn)方向上偏置所述晶片。
0009依照另一個實施例，提供一種傳送半導(dǎo)體晶片的方法。將伯 努利棒的頭部部分定位在所述晶片的上表面上方，其中所述頭部部分 包括多個棒腳，所述多個棒腳被配置為抑制所述晶片的橫向移動。通 過在所述晶片的所述上表面上方建立低壓區(qū)并朝著所述棒腳對所述晶 片施加輕微橫向力來朝向所述頭部部分拖拽所述晶片，由此支撐所述 晶片。在施加所述輕微橫向力后，對所述晶片施加額外的基本橫向力， 同時通過所述低壓區(qū)支撐所述晶片，其中所述額外的基本橫向力大于 所述輕微橫向力。在施加所述額外的基本橫向力之后，以基本不接觸 的方式傳送所述晶片，同時通過所述低壓區(qū)支撐所述晶片。
0010依照另一個實施例，提供一種傳送半導(dǎo)體晶片的方法。將伯
努利棒的頭部部分定位在所述晶片的上表面上方。通過在所述晶片的 所述上表面上方建立低壓區(qū)來朝向所述頭部部分拖拽所述晶片，由此 支撐所述晶片。當(dāng)支撐所述晶片時控制晶片旋轉(zhuǎn)，所述晶片旋轉(zhuǎn)處于 和所述頭部部分的主表面平行的平面內(nèi)。以基本不接觸的方式傳送所 述晶片，同時通過所述低壓區(qū)支撐所述晶片。


0011通過下文描述、隨附的權(quán)利要求以及附圖，本發(fā)明的這些或
其它方面對技術(shù)人員來說將是顯而易見的，其中附圖僅為說明目的而
不是限制本發(fā)明，其中
0012圖1是傳統(tǒng)伯努利棒的平面示意圖；0013圖2A示意性圖示說明包括伯努利棒的晶片傳送系統(tǒng)，根據(jù)一 個實施例，該伯努利棒被配置為與半導(dǎo)體晶片接合；0014圖2B是圖2A的伯努利棒的示意性俯視圖；0015圖2C是在圖2A的伯努利棒的頭部的下平面內(nèi)成角度的氣體 出口孔的截面圖；0016圖2D是圖2A的伯努利棒的側(cè)視圖；0017圖2E是圖2A的伯努利棒的頭部的側(cè)視圖，根據(jù)一個實施例， 其圖示說明了來自氣體出口孔的氣流；0018圖3A是根據(jù)另一個實施例的伯努利棒的示意性下側(cè)平面視 圖；0019圖3B是在圖3A的伯努利棒的氣體通道中的可調(diào)節(jié)噴口的詳 細(xì)視圖；0020圖4是根據(jù)另一個實施例的伯努利棒的示意性下側(cè)平面視圖；0021圖5A是根據(jù)又一個實施例的伯努利棒的示意性平面視圖；0022圖5B是在盒子擱板之間的圖5A的伯努利棒的平頭部分的示 意性俯視圖；0023圖5C是盒架的示意性俯視透視圖和正視透視圖。0024圖6是包括伯努利棒的半導(dǎo)體處理系統(tǒng)的示意圖。
具體實施方式
0025優(yōu)選實施例和方法的以下詳細(xì)描述展示了某些特定實施例的 描述以輔助理解權(quán)利要求。然而，可以通過由權(quán)利要求書包括并限定 的多種不同的實施例和方法來實踐本發(fā)明。0026更明確地參考附圖以用于說明目的，本發(fā)明體現(xiàn)為大致如圖 所示的設(shè)備。應(yīng)該理解這些裝置可以在配置和部件的細(xì)節(jié)方面發(fā)生變 化，并且這些方法可以在具體步驟和順序方面發(fā)生變化，同時不背離 本文公開的基本概念。0027己經(jīng)發(fā)現(xiàn)具有單個中心氣體通道的現(xiàn)有伯努利棒是有問題的。 現(xiàn)有伯努利棒的一個問題是棒腳引起對晶片邊緣(該邊緣與這些腳接 觸)的損傷，因為一些氣體出口孔朝向這些腳偏置。如上所述，提供棒腳以防止晶片從伯努利棒水平移開。通常氣體以一定速率流過氣體 出口孔，從而該氣體通過伯努利效應(yīng)提供一個足夠強以支撐晶片的保 持力。然而，所施加的力通常導(dǎo)致晶片初始時以過多的動量和力接觸 棒腳，因此導(dǎo)致對晶片邊緣的損傷。如上所述，伯努利棒必須施加足 夠的保持力以保持晶片處于棒下面的適當(dāng)位置。如果提供過小的保持 力，則當(dāng)伯努利棒旋轉(zhuǎn)到新位置(如晶片被傳送到新處理室或到裝載鎖定(loadlock)室)時，晶片會"彈跳(bounce)"出棒腳并會滑離(由于離心力)。0028特別地，使用伯努利棒在機器中對他們的晶片預(yù)涂超純外延 硅層的晶片制造商通常不能忍受對晶片邊緣的任何損傷。同樣難以控 制的是在制造期間的氣體出口孔的取向以及孔的直徑公差。即使氣體 出口孔的取向和/或直徑的小變化(如千分之一英寸)都可能導(dǎo)致晶片 在被伯努利棒支撐時旋轉(zhuǎn)并"彈跳"，這可能不利地影響棒的性能。為 抵消這種晶片旋轉(zhuǎn)，應(yīng)該適當(dāng)?shù)卦O(shè)計傳統(tǒng)伯努利棒的出口孔的尺寸和 角度(邊對邊平衡)。0029在下文描述的改進(jìn)的晶片傳送系統(tǒng)包括經(jīng)改造的伯努利棒， 該伯努利棒由用于高溫處理的材料制成，并且最小化與上文描述的棒 相關(guān)聯(lián)的晶片邊緣損傷問題。伯努利棒的適當(dāng)材料包括但不局限于陶 瓷、石英和玻璃。優(yōu)選地，這種伯努利棒可以承受從室溫到約H5(TC 范圍的溫度，特別是在約40(TC-90(TC的范圍內(nèi)，以及更重要地在約 300。C-50(TC的范圍內(nèi)。可以通過改造棒而使其具有多個獨立控制的氣 體通道以供應(yīng)氣體給不同組的排氣口，從而使得由于棒腳刮擦造成的 對晶片的潛在損傷最小化。本文描述的晶片傳送機構(gòu)可以用于外延淀 積系統(tǒng)，但也可用于其它類型的半導(dǎo)體處理系統(tǒng)。0030現(xiàn)在參考附圖，其中在所有附圖中相同的編號指代相同的部 件。圖2A示意性圖示說明半導(dǎo)體晶片傳送系統(tǒng)29的一個實施例，其 適于傳送基本平坦的半導(dǎo)體晶片60進(jìn)出高溫室。特別地，晶片傳送系 統(tǒng)29包括具有可移動的伯努利棒50的晶片傳送組件30，該伯努利棒 被配置以接合晶片60從而以基本不接觸的方式傳送。系統(tǒng)29進(jìn)一步 包括氣體供應(yīng)組件31 ，其適于向棒50供應(yīng)惰性氣體流33，如氮氣(N2)?？梢岳斫猓?0通常被安裝在自動機械上，如在半導(dǎo)體處理領(lǐng) 域的其它末端受動器。0031如圖2A所示，氣體供應(yīng)組件31通常包括主氣體儲存器32和 連接到其上的主氣體導(dǎo)管34。特別地，儲存器32優(yōu)選包括適于在相對 高壓下儲存大量氣體的封閉腔，以及用于在較長的時段內(nèi)可控地通過 導(dǎo)管34輸送氣流33的壓力調(diào)節(jié)器。作為替代，可以使用壓縮氣源來 代替氣體儲存器。0032在圖2A的示意性實施例中，晶片傳送組件30包括氣體接口 36、兩個導(dǎo)管40和自動機械臂44，該自動機械臂具有近端或后端41、 可移動的遠(yuǎn)端或前端43以及在二者之間延伸的兩個封閉氣體通道42。 特別地，氣體接口 36適于與氣體供應(yīng)組件31的主氣體導(dǎo)管34耦連， 從而使氣體33能夠流入自動機械臂44。此外，自動機械臂44的前端 43適于可控地定位，從而以受控的方式轉(zhuǎn)移連接到其上的伯努利棒50。 技術(shù)人員將意識到氣體接口 36可以包括一些部件，如分配歧管、控制 閥門、貯蓄器、流動控制器、流量計、氣體干燥器、氣體過濾器等。0033在圖2A圖示說明的實施例中，伯努利棒50包括細(xì)長的頸部 或后端部分52、前方部分或平頭54以及多個對準(zhǔn)腳部56。頸部52包 括第一端51和第二端53、上表面48和封閉主氣體通道70以及第二 氣體通道80，這兩個通道從第一端51延伸到第二端53。此外，頸部 52的第一端51被附連到自動機械臂44的前端43，從而允許氣體33 從自動機械臂44中的通道42流入伯努利棒50的頸部部分52中的氣 體通道70、 80。此外，伯努利棒50的頸部部分52的第二端53被附連 到棒50的頭部54以物理支撐頭部54并允許氣體33從氣體通道70、 80流入頭部54?？梢岳斫猓趫D2A圖示說明的實施例中，自動機械 臂44中的每個氣體通道與頸部部分52的氣體通道70、 80中的一個流 體連通。在可替代的實施例中，自動機械臂44中的一個氣體通道42 分成頸部部分52中的氣體通道70、 80。技術(shù)人員可以看出在這一可替 代實施例中，優(yōu)選的是僅有一個氣體導(dǎo)管40流體連接氣體接口 36與 自動機械臂中的氣體通道42 。0034如圖2A和2B示意性描述，頭部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結(jié)合以形成具有第一端57、下表面55和上表面59的復(fù)合結(jié)構(gòu)。優(yōu)選地，頭部54被設(shè)計尺 寸并被設(shè)計形狀以覆蓋晶片的全部區(qū)域。在優(yōu)選實施例中，頭部54是 基本圓形的。頭部54的直徑優(yōu)選與晶片直徑大致相同。例如，被配置 以傳送200mm晶片的棒50的頭部54優(yōu)選具有約200mm的直徑。在 一些實施例中，頭部54可具有大于或小于晶片直徑的直徑。技術(shù)人員 將意識到過大的頭部54將影響頭部54與架或盒子之間的界面，而過 小的頭部54可能不能提供足夠的伯努利效應(yīng)。因此，頭部54的直徑 優(yōu)選在晶片直徑士5mm內(nèi)，并且更優(yōu)選地在晶片直徑士2mm內(nèi)。在- 些 實施例中，頭部54不是正圓形并且沿一個軸的直徑可以大于沿另一個 軸的直徑。頭部54具有厚度"t"(圖2A和2D)，該厚度優(yōu)選為約 1/8-3/8英寸，并且更優(yōu)選為約0.120英寸。在一個實施例中，每個平 面64、 66具有約0.060英寸的厚度。0035技術(shù)人員將理解，在其他實施例中，頭部可以具有切去頂端 的側(cè)面，這樣伯努利棒可以從在多晶片處理設(shè)備中用于保持多個晶片 的盒架加載或卸載晶片。圖5A示出這種伯努利棒10，其頭部部分14 具有切去頂端的側(cè)面12。圖5B是在盒架的擱板16之間的伯努利棒10 的平頭部分14的俯視圖。圖5C顯示標(biāo)準(zhǔn)盒架8。每個槽17能夠保持 晶片20。 一般地，這些盒架16以垂直柱狀保持例如約26塊晶片。如 圖5B所示，切去頂端的側(cè)面12允許伯努利棒10被插在盒架的擱板 16之間。當(dāng)晶片20被加載到盒架8的槽17 (圖5C)中時，如圖5B 中虛線20所示，晶片20的相對外圍邊緣(其沒有被切去頂端的側(cè)面 12 "覆蓋")被盒架8的擱板16水平地支撐，同時伯努利棒10被插入 擱板16之間。具有切去頂端的側(cè)邊的伯努利棒10被配置，從而其可 以在擱板16之間適配，因此允許以平均的密度堆疊盒架8。0036此外，由于棒50的頸部52、頭部54和腳部56優(yōu)選由高溫材 料如石英或陶瓷構(gòu)造成，伯努利棒50優(yōu)選能夠伸入高溫室內(nèi)以操縱具 有高達(dá)115(TC的溫度的晶片，其溫度范圍優(yōu)選在約40(rC-90(TC，更重 要地在約300。C-500。C的范圍內(nèi)，同時最小化對晶片60的損傷。這種 高溫材料的使用使棒50能夠用于拾取相對熱的基底而不污染所述基0037圖2A和2B圖示說明具有兩個單獨氣體通道70、 80的伯努 利棒的實施例。兩個單獨氣體通道70、 80優(yōu)選為獨立可控并且每個供 應(yīng)氣體到不同組的出口孔74、 75。應(yīng)該理解，可以在頸部52中提供一 組一個或多個氣體通道70的部分和一組一個或多個氣體通道80的部 分。如前所述，頭部54被頸部52支撐并與頸部52流體連通。如下文 描述，頭部54進(jìn)一步適于允許氣體33流到位于頭部54的下表面55(圖2A)上的兩組氣體出口孔74、 75 (圖2B)。從主氣體通道70供 應(yīng)氣體給主氣體出口孔組74。從第二氣體通道80供應(yīng)氣體給第二氣體 出口孔組75。如圖2B所示，第二氣體出口孔組75處于頭部54的下 表面55的中心處，而主氣體出口孔組74被布置在第二氣體出口孔組 75周圍。0038如圖2B所示，頭部54進(jìn)一步包括從主氣體通道70延伸的多 個封閉分配通道72。分配通道72和主氣體通道一起形成第一氣體通道 組。如圖2B所示，主氣體通道70通過這些分配通道72供應(yīng)氣體給主 氣體出口孔組74。第二氣體通道80供應(yīng)氣體給第二氣體出口孔組75， 在圖示說明的實施例中第二氣體出口孔組包括兩個氣體出口孔。技術(shù) 人員將理解，在可替代的實施例中，第二氣體出口孔組75可以包括多 于兩個出口孔?？梢岳斫?，在其他實施例中，可以存在從第二氣體通 道80延伸的多個分配通道，這些分配通道可以供應(yīng)氣體給第二氣體出 口孔組75。可以理解，從第二氣體通道80延伸的這種多個分配通道與 第二氣體通道80 —起將形成第二氣體通道組。0039如圖2B所示，在頭部部分54中，主通道70和第二通道80 以及每個分配通道72形成為頭部54的下板64的上表面中的溝槽?？?代替地，主通道70和第二通道80以及多個分配通道72可以在上板66 的下表面中形成。0040穿過主氣體通道70到主氣體出口孔組74的氣流優(yōu)選提供足 夠的力以通過伯努利效應(yīng)保持晶片62到棒50。如圖2A-2C所示，主 氣體出口孔組74被設(shè)計角度并被分配，從而氣體出口孔74從分配通 道72延伸穿過下板64到達(dá)頭部54的下表面55 (圖2A)，以便由此在晶片上方產(chǎn)生大致徑向向外引導(dǎo)的氣流76。技術(shù)人員將理解，來自主 氣體出口孔組74的成角度氣流的這一總體模式導(dǎo)致伯努利效應(yīng)。此外，
如下文進(jìn)一步詳細(xì)描述，供應(yīng)給主氣體出口孔組74的氣體優(yōu)選提供朝 向棒腳56的小偏置。
0041第二氣體通道80供應(yīng)優(yōu)選朝向棒腳56高度偏置的第二氣體 出口孔組75。如圖2E的簡化視圖所示，第二氣體出口孔組75被設(shè)計 角度以產(chǎn)生朝向棒腳56的更加偏置的氣流78，這將在下文更詳細(xì)說明。 技術(shù)人員將容易理解，來自第二氣體出口孔組75的氣流有助于通過來 自主氣體出口孔組74的氣流產(chǎn)生的伯努利效應(yīng)。
0042如上所述，主通道和第二氣體通道70、 80優(yōu)選獨立可控。根 據(jù)這一實施例，到達(dá)主氣體通道70的氣流優(yōu)選在到達(dá)第二氣體通道80 的氣流之前被開啟。如圖2A所示，當(dāng)前者開啟而后者關(guān)閉，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上方時，晶片 以基本不接觸的方式與棒50接合。特別地，如圖2A和2B所示，來 自主氣體出口孔組74的氣流76大致水平射出并且大致徑向向外地從 上面越過晶片60的上表面，從而在晶片60上方建立低壓區(qū)，其中晶 片60上方的壓力小于晶片60下方的壓力。因此，根據(jù)伯努利效應(yīng)， 晶片60受到向上的"抬升"力，并且被朝向頭部部分54拖拽。技術(shù) 人員將容易理解，如上所述，在一些實施例中，自動機械臂44中存在 兩個氣體通道42，每個氣體通道在一端被連接到氣體通道70、 80中的 一個，并且每個氣體通道在另一端被連接到單獨的氣體接口 36或氣體 源，其可以被分別開啟?？梢栽谧詣訖C械臂44中的氣體通道42或頸 部52中的氣體通道70、 80提供閥門或其它限流器，從而獨立地控制 穿過氣體通道70、 80的氣流。
0043如上所述，氣流76產(chǎn)生壓力失衡和由此產(chǎn)生的向上的力，該 向上的力促使晶片60隨后移置到平衡位置，其中晶片60在頭部54下 方漂浮并且基本地不接觸頭部54。特別地，在垂直平衡位置，由氣流 7 6沖擊晶片6 0的上表面6 2所導(dǎo)致的作用于晶片6 0的向下反作用力與 作用于晶片60的重力結(jié)合起來以抵消由壓力失衡所產(chǎn)生的抬升力。隨 后，晶片60漂浮在頭部54下方相對于頭部54基本固定的垂直位置處。此外，當(dāng)晶片60與頭部54以前述方式接合時，晶片60的平面被定向 為基本平行于頭部54的平面。此外，晶片60的上表面62和頭部54 的下表面55之間的距離與晶片60的直徑相比一般較小。這一距離優(yōu) 選在0.008英寸-0.013英寸的范圍內(nèi)。0044為防止晶片60以水平方式移動，第一氣體出口孔組74優(yōu)選 被分配并被設(shè)計角度以給予氣流76輕微的橫向偏置，這導(dǎo)致晶片60 輕輕地朝向棒50的腳部56行進(jìn)。根據(jù)一個實施例，該腳部具有從棒 50的下表面55起約0.08英寸的高度"h"(圖2D)。隨后，晶片60的 邊緣表面69 (圖2A)輕輕地接合腳部56，以防止晶片60相對于棒50 的進(jìn)一步的橫向移動，并且還基本防止對晶片邊緣69的任何損傷。0045技術(shù)人員將理解，該腳部可以位于頭部54的任意一端，以防 止晶片60相對于棒50的進(jìn)一步的橫向移動。在一些實施例中，如圖 2A、 2B、 2D和2E所示，腳部56位于頭部54的近端。在其他實施例 中，如圖1所示(它不是本發(fā)明的實施例，但示出了腳部140，其可以 被提供在本發(fā)明的實施例中)，腳部56位于頭部的遠(yuǎn)端。如圖2A、 2B、 2D和2E所示，可以理解如果棒50與例如盒子的架子同時使用，則腳 部56優(yōu)選位于頭部54的近端。技術(shù)人員將理解如果棒50不與架子一 起使用，則腳部可以被置于頭部的遠(yuǎn)端。腳部56同樣優(yōu)選地由高溫材 料如石英形成。0046在操作中，如上所述，優(yōu)選首先開啟通向主氣體通道70的氣 流(即在開啟穿過第二氣體通道的氣流之前)，其朝向棒50向上拖拽 晶片60并輕輕地朝向棒腳56橫向推動晶片60。在預(yù)定的時間(優(yōu)選 在一到五秒的范圍內(nèi)，更優(yōu)選在約兩秒內(nèi))后，當(dāng)氣體連續(xù)從主氣體 出口孔組74流出，通向第二氣體通道80的氣流被開啟以輔助由從主 氣體出口孔組74流出的氣流產(chǎn)生的伯努利效應(yīng)，并且同時為晶片60 提供朝向棒腳56的附加的基本橫向保持力。如上所述，第二氣體出口 孔組75被設(shè)計角度，從而氣體出口孔75朝向棒腳56高度偏置。由于 晶片邊緣69已經(jīng)與棒腳56接觸(由于來自主氣體出口孔組74的氣流 產(chǎn)生的輕微偏置)，來自第二氣體通道80的這一附加力不引起對晶片 邊緣69的額外損害，這是因為不存在硬沖擊，但附加力更強地相對于腳部56保持晶片。這允許晶片60被伯努利棒50傳送(例如到另一位 置)，同時顯著降低晶片60在棒50旋轉(zhuǎn)時因離心力而掉落的危險。
0047圖3A是伯努利棒50的第二實施例的底平面示意圖。如圖3A 所示，伯努利棒50的這個實施例具有三個氣體通道，包括一個主氣體 通道70和兩個第二氣體通道80a和80b。這一實施例與圖2A-2E中所 示的棒類似，只是第二通道80分為左分支80a和右分支80b。穿過左 分支80a和右分支80b的流量可以通過調(diào)節(jié)噴口 82a、 82b (見圖3B) 來控制，這樣來自氣體出口孔74、 75的氣流可以被調(diào)節(jié)以相對于來自 左分支80a和右分支80b的氣流對稱或平衡，因此減少上文討論的存 在問題的晶片旋轉(zhuǎn)。因此，可以通過調(diào)節(jié)穿過左分支80a和右分支80b 的相對氣流來校正氣體出口孔74、 75的尺寸或朝向的小變化(上文描 述)，從而提供對稱或平衡的氣流以減少晶片旋轉(zhuǎn)。
0048如圖3B所示，左分支80a和右分支80b中的每一個均具有可 調(diào)節(jié)噴口 82a和82b?？梢酝ㄟ^使用在一側(cè)或另一側(cè)的小的且逐漸增大 的限流裝置來調(diào)節(jié)左分支80a和右分支80b之間的相對流動，進(jìn)而將 氣流調(diào)節(jié)為對稱或平衡。為增加朝向棒腳56的保持力而不影響流動的 對稱性，兩個孔82a和82b可以以同樣的速率被增大直到達(dá)到需要的 力。技術(shù)人員將理解，如閥門或限流器的限流裝置可以被用于控制穿 過噴口82a、 82b的流動，并且氣體接口36可以控制穿過主通道70的流動。
0049圖4示出了第三個實施例。在這個實施例中，為每個單獨的 出口孔提供分離的氣體通道。技術(shù)人員將容易理解，在這個實施例中， 穿過每個出口孔的流動可以獨立控制，這樣流動可以被精細(xì)調(diào)節(jié)?？?以理解，這個實施例可以具有任意數(shù)量的氣體通道和相應(yīng)的氣體出口 孔。
0050圖6圖示說明半導(dǎo)體處理系統(tǒng)85的一個實施例。圖6是示意 性的全局視圖，其示出半導(dǎo)體處理系統(tǒng)85的一部分。如圖6所示，加 載端口或加載鎖定室84優(yōu)選與晶片操作室(WHC) 86連接。在圖示 說明的實施例中，伯努利棒50被連接到處于WHC 86中的WHC自動 機械89。根據(jù)這一實施例，伯努利棒50被配置為存取架子或盒子88內(nèi)的晶片，該架子或盒子88被配置為保持晶片，以便從加載端口或加載鎖定室84傳送晶片到處理室87，晶片可以在處理室中的基座上被處 理。因此，伯努利棒50可以伸到槽內(nèi)以便加載或卸載晶片。0051技術(shù)人員將理解，在其它實施例中，存在鄰近WHC 86的多 個處理室87和/或加載鎖定室84，并且WHC自動機械89和伯努利棒 50可以被定位以便有效地進(jìn)入所有獨立處理室和冷卻位置的內(nèi)部而不 用與架子相互作用。在此系統(tǒng)中，可以提供分離端受動器(如槳狀物(paddle))以便與架子相互作用。處理室87可以用于對晶片執(zhí)行相同 的處理?？纱娴兀夹g(shù)人員將意識到，每個處理室87可以對晶片執(zhí) 行不同的處理。這些處理包括但不局限于濺射、化學(xué)氣相沉淀(CVD)、 蝕刻、灰化、氧化、離子注入、光刻、擴散以及類似處理。每個處理 室87通常包含基座或其它襯底支架，以便支撐將在處理室87內(nèi)處理 的晶片。可以向處理室87提供到真空泵、處理氣體注入機構(gòu)以及排氣 和加熱機構(gòu)的連接。架子88可以是在加載鎖定室84內(nèi)的便攜式盒或 固定架。0052雖然在某些優(yōu)選實施例和示例的背景下公開了本發(fā)明，但本 領(lǐng)域技術(shù)人員可以理解本發(fā)明的范圍從具體公開的實施例延伸到本發(fā) 明的可替代實施例和/或用法及其明顯修改。因此，希望此處公開的本 發(fā)明的范圍不應(yīng)局限于上面特別公開的實施例，而僅應(yīng)通過對權(quán)利要 求的正確理解來確定。
權(quán)利要求
1.一種半導(dǎo)體晶片操作設(shè)備，包括頭部部分，其具有第一組氣體出口和第二組氣體出口，所述第一和第二組氣體出口被布置成向晶片引導(dǎo)氣流，以便利用伯努利效應(yīng)支撐所述晶片；頸部，其具有第一端和第二端，所述頸部被配置成在所述第一端連接到自動機械臂并且在所述第二端連接到所述頭部部分，其中所述頸部包括從其中穿過的多個獨立可控的氣體通道的部分，每個所述氣體通道與所述第一和第二組氣體出口二者之一流體連通。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的半導(dǎo)體晶片操作設(shè)備，其中所述多個獨 立可控的氣體通道包括第一氣體通道組和第二氣體通道組，所述第--氣體通道組與所述第一組氣體出口流體連通，并且所述第二氣體通道 組與所述第二組氣體出口流體連通。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的半導(dǎo)體晶片操作設(shè)備，其中所述第一組 氣體出口被布置成提供大致徑向向外引導(dǎo)的氣流。
4. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的半導(dǎo)體晶片操作設(shè)備，其中所述第一氣 體通道組被配置為供應(yīng)氣體給所述第一組氣體出口的每個所述氣體出 □。
5. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的半導(dǎo)體晶片操作設(shè)備，進(jìn)一步包括多個 棒腳，其中所述第一氣體通道組和第一組氣體出口被配置為以第一力 提供氣體，以便朝向所述多個棒腳偏置所述晶片。
6. 根據(jù)權(quán)利要求5所述的半導(dǎo)體晶片操作設(shè)備，其中所述第二組氣體出口和第二氣體通道組被配置為以第二力提供氣體，以便朝向所 述多個棒腳偏置所述晶片，所述第二力大于所述第一力。
7. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的半導(dǎo)體晶片操作設(shè)備，其中所述第二氣 體通道組包括第一分支和第二分支，所述第一和第二分支具有可調(diào)節(jié) 的噴流口，用于控制通過所述第一和第二分支的氣體流速。
8. 根據(jù)權(quán)利要求7所述的半導(dǎo)體晶片操作設(shè)備，其中所述可調(diào)節(jié) 的噴流口被配置為提供來自所述第二組氣體出口的平衡氣流，所述氣 流在所述第一氣體通道組和所述第二氣體通道組之間被平衡。
9. 根據(jù)權(quán)利要求7所述的半導(dǎo)體晶片操作設(shè)備，其中所述第二組氣體出口包括至少一個出口，該出口被連接到所述第一分支并被配置 為在一方向上引導(dǎo)氣體，以便在第一旋轉(zhuǎn)方向上偏置氣體，所述第二 組出口也包括至少一個出口，該出口被連接到所述第二分支并被配置 為在一方向上引導(dǎo)氣體，以便在與所述第一旋轉(zhuǎn)方向相對的第二旋轉(zhuǎn) 方向上偏置氣體。
10. 根據(jù)權(quán)利要求7所述的半導(dǎo)體晶片操作設(shè)備，其中所述第一和第二分支被配置為在利用伯努利效應(yīng)支撐晶片時控制晶片旋轉(zhuǎn)，所述 晶片旋轉(zhuǎn)處于和所述頭部部分的主表面平行的平面內(nèi)。
11. 根據(jù)權(quán)利要求7所述的半導(dǎo)體晶片操作設(shè)備，其中每個所述第 一和第二分支包括可調(diào)節(jié)噴口，該可調(diào)節(jié)噴口被配置為控制通過所述 第一和第二分支的氣流速率。
12. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的半導(dǎo)體晶片操作設(shè)備，其中頭部部分和 頸部由高溫材料形成。
13. 根據(jù)權(quán)利要求12所述的半導(dǎo)體晶片操作設(shè)備，其中所述高溫 材料是石英。
14. 一種半導(dǎo)體晶片操作設(shè)備，包括頭部部分，其具有多個氣體出口，所述多個氣體出口被布置成以一種方式向晶片引導(dǎo)氣流，以便利用伯努利效應(yīng)支撐所述晶片； 從所述頭部部分延伸的多個棒腳；以及頸部，其具有第一端和第二端，所述頸部被配置為在所述第一端 連接到自動機械臂并且在所述第二端連接到所述頭部部分，其中所述 頸部包括從其中穿過的多個獨立可控的氣體通道，所述氣體通道與所 述多個氣體出口流體連通，并被配置為朝向所述棒腳兩級偏置所述晶 片。
15. 根據(jù)權(quán)利要求14所述的半導(dǎo)體晶片操作設(shè)備，其中所述多個 氣體出口包括第一組氣體出口和第二組氣體出口 ，所述第一組氣體出 口被設(shè)定角度以引導(dǎo)氣體越過所述晶片的上表面并基本徑向向外到達(dá) 所述晶片的外圍，從而建立在所述晶片上面的壓力，該壓力小于在所 述晶片下面的壓力，其中所述第一組氣體出口被配置為給予朝向所述 棒腳的輕微偏置。
16. 根據(jù)權(quán)利要求15所述的半導(dǎo)體晶片操作設(shè)備，其中所述第二組氣體出口被設(shè)定角度以提供朝向所述棒腳偏置所述晶片的流動，來 自所述第二組氣體出口的流動與來自所述第一組氣體出口的流動相比 被更多地朝向所述棒腳偏置。
17. 根據(jù)權(quán)利要求15所述的半導(dǎo)體晶片操作設(shè)備，其中所述多個 氣體通道包括第一氣體通道組和第二氣體通道組，所述第一組氣體出 口與所述第一氣體通道組流體連通并且所述第二組氣體出口與所述第 二氣體通道組流體連通。
18. 根據(jù)權(quán)利要求14所述的半導(dǎo)體晶片操作設(shè)備，其中每個氣體 通道是獨立控制的。
19. 根據(jù)權(quán)利要求14所述的半導(dǎo)體晶片操作設(shè)備，其中每個氣體 通道與單個組的氣體出口流體連通。
20. 根據(jù)權(quán)利要求14所述的半導(dǎo)體晶片操作設(shè)備，其中所述頭部部分由石英形成。
21. 根據(jù)權(quán)利要求14所述的半導(dǎo)體晶片操作設(shè)備，其中所述棒腳被置于所述頭部部分的遠(yuǎn)端或近端。
22. —種半導(dǎo)體晶片操作設(shè)備，包括頭部部分，其具有多個氣體出口，所述多個氣體出口被布置成向晶片引導(dǎo)氣流，以便利用伯努利效應(yīng)支撐所述晶片；頸部，其具有第一端和第二端，所述頸部被配置為在所述第一端連接到自動機械臂并且在所述第二端連接到所述頭部部分，其中所述頸部包括從其中穿過的多個獨立可控的氣體通道，所述氣體通道與所述多個氣體出口流體連通，所述氣體通道是可調(diào)節(jié)的以提供來自所述氣體出口的氣流，該氣流不在旋轉(zhuǎn)方向上偏置所述晶片。
23. 根據(jù)權(quán)利要求22所述的半導(dǎo)體晶片操作設(shè)備，進(jìn)一步包括位于所述頭部上的多個棒腳，所述棒腳被配置為抑制所述晶片的橫向移動。
24. 根據(jù)權(quán)利要求23所述的半導(dǎo)體晶片操作設(shè)備，其中所述棒腳被定位在所述頭部的遠(yuǎn)端或近端。
25. 根據(jù)權(quán)利要求22所述的半導(dǎo)體晶片操作設(shè)備，其中第一所述氣體通道與第一組所述氣體出口流體連通，并且第二所述氣體通道與第二組所述氣體出口流體連通。
26. 根據(jù)權(quán)利要求25所述的半導(dǎo)體晶片操作設(shè)備，其中所述第一組氣體出口被配置以提供大致徑向向外引導(dǎo)的氣流。
27. 根據(jù)權(quán)利要求25所述的半導(dǎo)體晶片操作設(shè)備，其中所述第二氣體通道包括第一分支和第二分支，其中所述第一分支被配置為供應(yīng)氣體給至少一個出口，該出口被配置為在一方向上引導(dǎo)氣體以在第一旋轉(zhuǎn)方向上偏置所述晶片，而所述第二分支被配置為供應(yīng)氣體給至少一個出口 ，該出口被配置為在一方向上引導(dǎo)氣體以在與所述第一旋轉(zhuǎn)方向相對的第二旋轉(zhuǎn)方向上偏置所述晶片，所述第一和第二分支被配置為調(diào)節(jié)通過所述第一和第二分支的相對氣流。
28. 根據(jù)權(quán)利要求27所述的半導(dǎo)體晶片操作設(shè)備，其中每個所述第一和第二分支包括限流裝置。
29. 根據(jù)權(quán)利要求28所述的半導(dǎo)體晶片操作設(shè)備，其中所述限流裝置是閥門。
30. 根據(jù)權(quán)利要求22所述的半導(dǎo)體晶片操作設(shè)備，其中所述頭部部分和頸部包括石英。
31. —種傳送半導(dǎo)體晶片的方法，包括將伯努利棒的頭部部分定位在所述晶片的上表面上方，其中所述頭部部分包括多個棒腳，所述多個棒腳被配置為抑制所述晶片的橫向移動；通過在所述晶片的所述上表面上方建立低壓區(qū)并朝著所述棒腳對所述晶片施加輕微橫向力來朝向所述頭部部分拖拽所述晶片，由此支撐所述晶片；在施加所述輕微橫向力后，對所述晶片施加額外的基本橫向力，同時通過所述低壓區(qū)支撐所述晶片，其中所述額外的基本橫向力大于所述輕微橫向力；以及在施加所述額外的基本橫向力之后，以基本不接觸的方式傳送所述晶片，同時通過所述低壓區(qū)支撐所述晶片。
32. 根據(jù)權(quán)利要求31所述的方法，其中所述晶片上方的所述低壓區(qū)內(nèi)的壓力低于所述晶片下方的壓力。
33. 根據(jù)權(quán)利要求31所述的方法，其中建立所述低壓區(qū)包括使氣體大致徑向向外越過所述晶片的所述上表面流動。
34. 根據(jù)權(quán)利要求33所述的方法，其中建立所述低壓區(qū)進(jìn)一步包括使氣體穿過所述頭部部分的下表面內(nèi)的第一組氣體出口孔流動。
35. 根據(jù)權(quán)利要求34所述的方法，其中施加所述額外的基本橫向力包括使氣體穿過所述頭部部分的所述下表面內(nèi)的第二組氣體出口孔流動。
36. 根據(jù)權(quán)利要求31所述的方法，其中拖拽所述晶片包括朝向所述腳部偏置所述晶片，從而在傳送所述晶片時僅所述晶片的邊緣接觸所述腳部。
37. 根據(jù)權(quán)利要求36所述的方法，其中在所述晶片的所述邊緣接觸所述腳部時施加所述額外的基本橫向力。
38. 根據(jù)權(quán)利要求31所述的方法，其中所述棒腳被定位在所述頭部的遠(yuǎn)端或近端。
39. 根據(jù)權(quán)利要求31所述的方法，其中所述頭部部分由用于高溫處理的材料形成。
40. —種傳送半導(dǎo)體晶片的方法，包括將伯努利棒的頭部部分定位在所述晶片的上表面上方；通過在所述晶片的所述上表面上方建立低壓區(qū)來朝向所述頭部部分拖拽所述晶片，由此支撐所述晶片；當(dāng)支撐所述晶片時控制晶片旋轉(zhuǎn)，所述晶片旋轉(zhuǎn)處于和所述頭部部分的主表面平行的平面內(nèi)；以及以基本不接觸的方式傳送所述晶片，同時通過所述低壓區(qū)支撐所述晶片。
41. 根據(jù)權(quán)利要求40所述的方法，其中控制晶片旋轉(zhuǎn)包括調(diào)節(jié)從所述頭部部分到所述晶片的氣流，從而所述氣流不將旋轉(zhuǎn)偏置給予所述晶片。
42. 根據(jù)權(quán)利要求40所述的方法，其中支撐所述晶片包括使來自第一氣體通道的氣體穿過所述頭部部分的第一組氣體出口流動，并且其中控制晶片旋轉(zhuǎn)包括使來自第二氣體通道的氣體穿過所述頭部部分的第一組氣體出口流動。
43. 根據(jù)權(quán)利要求42所述的方法，其中所述第二氣體通道包括第一分支和第二分支，每個所述第一和第二分支供應(yīng)氣體給單獨的氣體出口，并且其中控制晶片旋轉(zhuǎn)包括調(diào)節(jié)在所述第一和第二分支之間的相對氣流。
44. 根據(jù)權(quán)利要求43所述的方法，其中調(diào)節(jié)包括調(diào)節(jié)閥門。
45. 根據(jù)權(quán)利要求40所述的方法，其中所述頭部部分由用于高溫處理的材料形成。
全文摘要
用于傳送半導(dǎo)體晶片的伯努利棒(50)。該棒(50)具有頭部部分(54)，該頭部部分具有多個氣體出口(74，75)，這些氣體出口被配置以產(chǎn)生沿晶片的上表面的氣流，從而建立在晶片的上表面和晶片的下表面之間的壓力差。該壓力差生成以基本非接觸的方式支撐該棒的頭部部分(54)下面的晶片的抬升力，其采用了伯努利定理。該棒(50)具有獨立可控的氣體通道(70，80)，這些氣體通道被配置以提供到不同組的氣體出口孔(74，75)的流動。氣體出口孔(74，75)和氣體通道(70，80)被配置以便利用伯努利定理支撐晶片。
文檔編號B25J15/06GK101553347SQ200780044359
公開日2009年10月7日 申請日期2007年10月19日 優(yōu)先權(quán)日2006年12月1日
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