[發明專利]貝努利棒

無效

• 申請號: 200780027701.2
• 申請日: 2007-06-08
• 公開（公告）號: CN101496159A
• 公開（公告）日: 2009-07-29
• 發明（設計）人: J·P·李哲思
• 申請（專利權）人: ASM美國公司
• 主分類號: H01L21/683
• 分類號: H01L21/683
• 代理公司: 北京紀凱知識產權代理有限公司
• 代理人: 趙蓉民

技術領域

【0001】本發明涉及半導體襯底處理系統，且更特別地涉及利用貝努利(Bernoulli)效應通過氣流抬升襯底的半導體襯底拾取設備。

背景技術

【0002】集成電路通常由很多半導體器件組成，諸如晶體管和二極管的這些半導體器件被形成在半導體材料薄片上，已知如晶片。用于加工晶片中的半導體器件的一些過程涉及將該晶片放置到高溫室中，在此處晶片暴露于高溫氣體，這導致在晶片上形成層。當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中取出，在高溫室中該晶片能夠達到高達1200攝氏度的溫度。這種高溫過程的示例是外延化學氣相淀積，但是本領域技術人員將容易想到其它高于例如400℃的處理的示例。然而，由于晶片極度易碎，且易受到微粒污染物的損壞，因此必須特別小心，從而避免在傳送過程中物理破壞該晶片，特別是當晶片處于加熱狀態時。

【0003】為了避免在傳送過程中破壞晶片，已經發展出各種晶片拾取設備。抬升晶片所依賴的特殊應用或環境通常確定最有效的拾取設備類型。被稱為貝努利棒(Bernoulli?wand)的一類拾取設備特別好地適用于傳送非常熱的晶片。由石英形成的貝努利棒特別有利地用于在高溫室之間傳送晶片，因為金屬設計不能承受如此高的溫度和/或可能在這種升高的溫度下污染晶片。貝努利棒提供的優點在于熱晶片一般不接觸拾取棒，除了可能在一個或多于一個小定位器處，這些小定位器位于棒的下側的晶片邊緣的外側，由此使棒對晶片的接觸損壞最小化。用于高溫晶片處理的貝努利棒被公開在被授予Goodwin等人的美國專利第5,080,549號和被授予Ferro等人的美國專利第6,242,718號中，二者的全部公開內容被合并于此作為參考。貝努利棒通常被安裝在自動機械或晶片處理臂的前端。

【0004】特別地，當被置于晶片上方時，貝努利棒使用氣體噴頭在晶片上產生氣流型式(pattern)，由此致使晶片正上方的壓力小于晶片正下方的壓力。因此，該壓力失衡導致晶片受到向上的“升”力。此外，當朝著棒向上吸取晶片時，產生升力的相同噴頭產生越來越大的排斥力，該排斥力防止晶片接觸貝努利棒。結果，有可能以基本非接觸的方式使晶片懸浮在棒的下面。

【0005】圖1A中示出了一種用于在高溫處理中傳送200mm和更小的晶片的典型石英貝努利棒設計。該貝努利棒優選由石英形成，其有利地用于傳送非常熱的晶片。如圖1A所示，貝努利棒10具有切削側12，從而貝努利棒10能夠在卡式臺架上加載和卸載晶片，該卡式臺架用于在多晶片處理裝置中支撐多個晶片。

【0006】圖1B是在卡式臺架的架子16之間的貝努利棒10的平頭部分14的平面視圖。圖1C中示出了帶有各個槽17的典型卡式臺架8。每個槽17能夠支撐晶片20。典型地，這些卡式臺架16在垂直柱中支撐大約26個200mm的晶片。如圖1B所示，切削側12允許貝努利棒10插入到卡式臺架的架子16之間。當被加載到卡式臺架8的槽17中(如1C)時，在圖1B中用虛線20示出的晶片20的相對外圍側(其被保留未被切削側12“覆蓋”)由卡式臺架8的架子16水平支撐，與此同時貝努利棒10被插入到架子16之間。具有切削側12的貝努利棒10被如此配置，從而它能夠適配于架子16之間，由此允許相對密集堆疊的卡式臺架8。

【0007】本領域所熟知的是，在加載到熱處理室內的過程中，特別是加載到接受器的熱表面上時，晶片通常將變得扭曲，因為晶片的下部比上部升溫更快。這種不均勻的加熱產生晶片的暫時扭曲，其被稱為“卷曲”或“卷邊”。在具有超過400攝氏度的溫度的處理室中，卷曲是特別有問題的。當室溫的晶片被置于諸如接受器的熱襯底支持器上時，這種卷曲效應會很快出現。如果足夠快，這一效應會使得晶片一接觸就跳起，并可能在接受器上移動晶片偏離其期望位置。

【0008】卷曲的趨勢來源于拾取和下落過程中在晶片中產生的溫度梯度，并且還依賴于被處理的晶片的類型。晶片卷曲是一個問題，特別是對于非常薄的晶片。典型地，晶片越薄，它越有可能由于不同熱膨脹系數和溫度梯度的共同作用而卷曲。類似地，由兩個層鍵合在一起的絕緣體上的硅(SOI)晶片具有卷曲的趨勢。當襯底接觸諸如接受器的熱表面時，傾向于具有更高應力水平的一些重摻雜襯底更易于卷曲。同樣，如上所述，晶片與落置晶片于其上的支撐襯底之間的非常高的溫差將導致卷曲。