TW200828487A - Bernoulli wand - Google Patents

Description

200828487 26048pif 九、發明說明： 【發明所屬之技術領域】 本發明是關於半導體基板搬運系統（Semic〇nduct〇r substrate handling system )，且更特定言之是關於利用氣流 • 以使用白努利效應（Bernoulli effect)來提昇基板的半導體 基板拾取（pickup)設備。 【先前技術】 積體電路通常包含形成在稱作晶圓之半導體材料之薄 片上的諸如電晶體以及二極體之多個半導體元件。在晶圓 中製造半導體元件所使用之處理中的一些處理包括將晶圓 定位在咼溫反應室（high temperature chamber)中，晶圓 在其中暴露於高溫氣體，此導致在晶圓上形成若干膜層。 當形成此等積體電路時，常常必需將晶圓裝載入高溫反應 室中以及將其自局溫反應室中移除，晶圓在高溫反應室中 可達到高達1200t之溫度。此高溫處理之實例為蟲晶化學 氣相沈積（epitaxial chemical vapor dep〇siti〇n )，雖然熟習 此技蟄者將易於瞭解在高於（例如）4〇〇。〇下的處理的其他 貝例^然而’由於晶Η極其脆弱且易於受到微粒污染物 (particulate contamination)的損害，因此必須極為小心以 ，免在運輪晶圓時實體上損壞晶圓，尤其#晶圓為加熱狀 - 態時更是如此。 . I避免在運輸過程·損壞_，已開發出多種晶圓 拾取設備。提昇晶圓之特定應用或環境往往決定了拾取設 備之最有效類型。稱作白努利桿（Bern〇姻麵d)的一類 7 200828487 26048pif 白努利d 常熱的晶圓。由石英製成之 严ii尤其有利於在高溫反應室之間運輸晶圓，因為金 屬s又打能耐伙料溫及/或可在冑 利桿所提供之優勢在於，除圓白》 .从… 除了或_)在桿下侧且晶圓邊 、'彖之外奴位的-或多個小型定位器< “腳”以外，埶晶 困，常不接觸拾取桿，由此最小化由桿導致之對晶圓的接 ，貝壞，dwin等人之美國專利第5,〇8〇,549號以及f謂 Ο ο ^人之夭國專々I]第6,242,718號中揭露了用於高溫晶圓搬 運之白努鄉，其全部鑛内謂此則I时式併入本文 中白努利仟通常安裝在機器人或晶圓搬運臂（wafer handling arm)之前端上。 ^圖1中展示用於在高溫處理中運輸晶圓之典型白努利 样"又计。如圖1中所說明，白努利桿100可由石英製成， 其有^於運輪非常_晶》。通常，氣體自氣體源流經白 努利杯100之頌部（neck) 110中的中央氣體通道（central gasjan^O 1〇2。中央氣體通道1〇2將氣體供應至定位在 白孓釗杯100之碩部130中的多個氣體出口孔（gas 〇utlet hole) 120。4寸疋言之，當將白努利桿定位在晶圓上方時， 白?利桿使用自氣體出口孔12。處成角度流出之氣體喷流 以在晶圓上方形成氣流模式，此導致緊靠晶圓上方之壓力 小於緊靠晶圓下方之壓力，從而產生白努利效應（Bem〇ulli effect)。因此’壓力不平衡導致晶圓經受向上“提昇，，力 (lift force)。此外，隨著晶圓被朝著白努利桿1〇〇向上吸 起’產生提昇力之相同喷流產生逐漸增大之排斥力 8 200828487 26048pif (repulsive force )，此防止了晶圓接觸白努利桿i 〇〇。因 此，可能使晶圓以實質上不接觸之方式懸於白努利桿下方。 氣體出口孔120中之一些孔通常偏向定位在白努利桿 100之一末端處的“腳” 140，以將晶圓保持在白努剎桿 100下方之適當位置上。腳140藉由在兩點上於晶圓邊緣 處接觸晶圓而約束晶圓且防止晶圓進一步橫向移動 (lateral movement)。 【發明内容】 根據實施例，提供一種半導體晶圓搬運設備。所述設 備包含頭部部分以及頸部。頭部部分具有氣體出口之第一 集合以及氣體岀口之第二集合。氣體出口之第一集合以及 氣體出口之第二集合經配置以將氣流導向晶圓，從而使用 白努利效應來支樓晶圓。頸部具有第一端以及第二端，且 經組態以在第—端上連接至機器臂（robotic arm)，且在第 二端上連接至頭部部分。頸部包括穿過其延伸之多個可獨 立控制氣體通道的部分。氣體通道中之每一者與氣體出口 之第一集合以及氣體出口之第二集合中的一者流體連通。 根據另一實施例，提供一種半導體晶圓搬運設備。設 備包含頭部部分、自頭部部分延伸出之多個桿腳（wand ，et)以及顆部。頭部部分具有多個氣體出口，所述多個 乳體出二經配置而以一方式將氣流導向晶圓，以使用白努 ，效應，支撐晶圓。頸部具有第-端以及第二端，且經組 在第一端上連接至機器臂，且在第二端上連接至頭部 P刀員4包含穿過其延伸之多個可獨立控制之氣體通 200828487 26048pif ^氣版璁遏與多個氣體出口流體連通，且經組態以對晶 圓^丁向桿卿之兩階段偏向（two-staged biasing)。 • 另一實施例，提供一種半導體晶圓搬運設備。所 •把汉頭部部分以及頸部。頭部部分具有多個氣體出 =口氣歧出口經配置以將氣流導向晶圓，從而使用白 努^效應來支撐晶圓。頸部具有第一端以及第二端，且經 組態^在第—端上連接至機器臂，且在第二端上連接至頭 P刀項邛包含牙過其延伸之多個可獨立控制之氣體通 C， ^氣體通道與多個氣體出口流體連通，且氣體通道可經 調節以自氣體出口處提供不使晶圓在旋轉方向上偏向的氣 流。 根據又一實施例，提供一種用於運輸半導體晶圓之方 法。將白努利桿之頭部部分定位在晶圓之上表面上，其中 頭部部分包含經組態以抑制晶圓之横向移動的多個桿腳。 籍由在晶圓之上表面上形成低壓區（lowpressurezone)而 朝著頭部部分吸起晶圓且抵住桿腳對晶圓施加微小之橫向 (J 力（laieralfbrce)來支撐晶圓。在藉由低壓區來支撐晶圓 的同時施加微小之横向力之後，對晶圓施加額外之實質上 較大之&向力’其中額外之貫質上橫向力大於所述微小之 横向力。在施加額外之實質上橫向力之後，在藉由低麼區 .來支撐晶圓的同時以實質上不接觸之方式來運輸晶圓。 • 根據另一實施例，提供一種用於運輸半導體晶圓之方 法。將白努利桿之頭部部分定位在晶圓之上表面上。藉由 在晶圓之上表面上形成低壓區而朝著頭部部分吸起晶圓來 10 200828487 26048pif 同時控制晶圓之旋轉，晶_ 來支撐晶圓的同時以余二仃的平面上進行。在藉由低壓區 【實施方式】 I上不接觸之方式來運輪晶圓。 以下對較佳實施例 特定實施例之描述以有====描述提出了對某些 〇 ο 人可在申請專利範圍所界定月f利範圍。然而，吾 方法中實踐本發明。 涵盘之多種不同實施例以及 於性目的而更特定地參看圖式，本發明呈體化 t圖中大體展示之設備中。將 ％ 妝化 露之基本概念的前提下偏離本文中所揭 發生變化，且方法可關於特、、且恶以及零件之細節 π」符疋步驟以及順 已發現具有單個中央事體诵、& χ 夂化。 在問題。此等現有白叫r遍逞之現有白努利桿顯著存 孔中之-些偏向桿腳’因此桿腳導致對晶圓之邊緣的^奔 緣ί桿腳相接觸時）。如上文所提及，桿_提#^ 方止晶圓橫向移離白努利桿。通常，氣體以—济 體出口孔，以使得氣體提供足夠強之_力以使用 效應來支#晶®。然而，施蚊力騎導致晶圓最初以= 大動量以及力來接觸桿腳，由此導致對晶圓邊緣之損揀^ 如上文所論述，白努利桿必須施加足夠之固持力以保 圓位於白努利桿下方之適當位置上。若提供過小之固 力，則晶圓可能在白努利桿旋轉至新位置（例如，將晶圓 運輸至新的處理反應室（process Chamber)或運輸至 200828487 26048pif 互鎖真空室（loadlock chamber)内）時自桿腳處“彈開，， 且可能拋出（歸因於離心力）。 Ο ο 特定言之，在機器中使用白努利桿而以超純磊晶矽層 來預先塗覆晶圓的晶圓製造者常常無法忍受對晶圓邊緣造 成之任何損壞。亦難以在製造期間控制氣體出口孔之定向 以及孔之直控容差（tolerance)。即使氣體出口孔之定向及 /或直裡出現微小偏差（例如，數千分之一忖），仍可導致 晶圓在被白努利桿支撐時旋轉且彈出，此可能對白努利桿 之效能產生不利影響。為抵消此晶圓旋轉，習知白努利桿 之出口孔應適當地設定尺寸及角度（平衡（baianced side to side )) 〇 下文中所描述之改進晶圓運輪系統（wafer t刪卿 system )战由用於高溫處理之#料製成的經改良之 利桿’其文所描叙自努利桿相關聯的晶圓邊緣損 壞問題最^化。合適用於白努利桿之材料包括（但不、 陶究、石=及_。較絲，鱗白努轉 室) 溫至約之範_、且尤其在約伽。^ 9 = 圍内且甚至更重要在約3〇(TC至5(^之範圍㈣溫声: 错由修改所地白努利桿以使其且 1又可 體的多個可獨立控制氣體通道來體出口 %而對晶®邊緣造成的k 1 的歸因 曰曰圓傳輪璣構可靜石 x的㈣。本文中所描述之 類型之t導發處理系二統中’但其亦可用於其他 現骆篸看圖式，其 、才⑹子在所有财指示相似部 200828487 26048pif 分。圖2A示意說明用以將實質上平坦之半導體晶圓6〇運 輸至高溫反應室内以及將其自高溫反應室中運輸出之半導 體晶圓運輸系統29的實施例。特定言之，晶圓運輪系統 29包含晶圓運輸總成（wafer transport assembly) 30，曰问 • 運輸總成3〇具有經組態以與半導體晶圓60嚙合以用於以 實質上不接觸之，方式進行運輸的移動式白努利桿5〇。半導 體晶圓運輸系統29又包含用以向白努利桿％供應节如^ ^ 氣（N2)之惰性氣體33之氣流的氣體供應總成31 (g狀 supply assembly)。將瞭解，白努利桿5〇通常安裝在機哭 人上，與半導體處理領域内的其他末端操作裝置（eM effector) —樣。 如圖2A所示，氣體供應總成31通常包含主要氣體紗 集器（main gas reservoir) 32以及連接至其之主要氣體管 道（main gas conduit) 34。特定言之，主要氣體儲集f3S2 較佳包括用以在相對較高之壓力下儲存大量氣體的封閉空 腔以及在延長之時期内以可控方式經由主要氣體管道二 Ci 傳遞惰性氣體33之氣流的壓力調節器。或者，可使用加壓 氣體供應來替代氣體儲集器。 在圖2A所說明之實施例中，晶圓運輪總成3〇包含氣 體界面（gas interface )36、兩個管道40、具有近端（pr〇ximal end)或後端（rear end) 4卜移動式遠端（disial end)或 *前端（front end) 43以及延伸於其間之兩個隔絕的氣體通 道42的機裔臂44。特疋§之’氣體界面36是用以與氣體 供應總成31之主要氣體管道34耦合，以使得惰性氣體33 200828487 26048pif 可流入機器臂44内。此外，機器臂44之前端43用以以可 控方式定位從而以受控方式來位移連接至其之白努利桿 5〇°熟習此技藝者將瞭解，氣體界面36可包括諸如分配歧 管（distribution manifold )、控制閥（control valve )、累積 為（accumulator )、流量控制器、流量計（f]〇w meter )、氣 體乾燥器、氣體過濾器等組件。 Ο

在圖2A所說明之實施例中，白努利桿5〇包括伸長的 頸部或後方部分52、前向部分或平坦的頭部及多個對 準腳（alignment feet) 56。頸部52包括第一端51與第二 端53、上表面48以及自第一端51延伸至第二端53的封 閉之主要氣體通道（primary gas channel) 70與次要氣體通 道（secondary gas channel) 80。此外，頸部 59 之第一端 5：[附接至機器臂44之前端43,以允許惰性氣體％自機器 臂44中之氣體通道42流入白努利桿5〇之頸部52中的主 要氣體通道70、次要氣體通道80内。此外，白努利桿％ 之頸部52的第一知53附接至白努利桿5〇之頭部％上， 以在實體上支撐頭部54且允許惰性氣體％自主要氣體通 道70、次要氣體通道80流入頭部54内。將瞭解圖从 所說明之實施例中，機器臂44中之氣體通道每一者斑 頸部52之主要氣^通if 70、次要氣體通道8〇中的一者流 體連通。在替代性貫施例中，機器臂44击 通道⑽部52中分開為主要氣；;-=體= 道80。熟習此3者將瞭解，在此替代㈣二=二 僅存在一個將氣體界面36與機器臂φ々^、 < T之氣體通道42流體 14 200828487 26048pif 連接的氣體管道40。 Ο

Q 如圖2A以及圖2B中示意指示，頭部54由實質上平 坦之上部板（upper plate) 66以及實質上平坦之下部板 (lower Plate) 64構成，其以平行方式結合以形成具有第 —端57、下表面55及上表面59之複合結構。較佳地，頭 部54經狀大小及形狀以覆蓋晶圓之整個區域。在一較佳 貫施例中’頭部54實質上為圓形。顯部54之直徑較佳約 與晶圓之直徑相同。舉例而言，經挺態以運輸· _晶 圓之白努利桿50的頭部54車交佳具有約麵之直徑。 在-些實施例中，頭部54可具有大於或小於晶圓之直 直徑。熟f此技藝者絲解，過从辦54可計擾頭部 )4與又栗或晶舟盒之間的對接，而過小之頭部％可能益 絲g此’頭部54之直徑較佳在晶 圓之直徑的±5證範圍内，且更佳在日日日圓之直彳錄2mm 範圍内。在-些實施例中，頭部54'並非正圓形且沿一轴之 直徑可大於沿另—敵直徑。頭部54具有厚度“t”（圖 2A以及圖2D)，厚度“t”較佳為約1/8时至3/8忖，且 度更佳為約〇.120忖。在較佳實施例中，每一上部板料: 下部板66約為0.060吋厚。 熟習此技藝者將瞭解，在其他實施例中，頭部可呈有 截形側（truncated side)，以使得白努利桿可自晶舟盒支竿 (cassette rack )裝載晶圓以及將晶圓卸载至晶舟盒支架^ 所述晶舟盒支架用於在多晶圓處理裝置中固持多個晶圓。 此白努利桿1G展示於圖5A中’其中頭部部分14具有截 200828487 26048pif 形側1.2。圖5B為晶舟盒支架之架子16之間的白努利捍 10之平坦頭部部分14的頂端平面圖。圖5C中展示典型之 晶舟盒支架8。每一槽17能夠固持一個晶圓20。通常，此 ' 等晶舟盒支架8在垂直柱體中固持（例如）約26個晶圓。 • 如圖5B所示，截形侧12使得能夠將白努利桿10插入到 晶舟盒支架之架子16之間。當將晶圓20裝載入晶舟盒支 架8之槽17 (圖5C)内時，當將白努利桿10插入架子16 ^ 之間時，圖5B中之虛線所示的晶圓.20之相對周邊邊緣（其 〇 “未被截形側12覆蓋”）由晶舟盒支架8之架子16來水 平支撐。具有截形侧12之白努利桿10經組態以使得其可 配合在架子16之間，由此允許相當緊密地堆疊之晶舟盒支 架8。

此外，由於較佳用諸如（例如）石英或陶瓷之高溫# 料來建構白努利桿50之頸部52、頭部54以及對準腳56， 因此白努利桿50較佳能夠延伸至高溫反應室内以操縱晶 圓60，所述晶圓60具有高達1150°C、且尤其在約400°C 1/ 至900°c之範圍内且甚至更重要在約300°c至500°c之範圍 内的溫度，同時最小化了對晶圓60之損壞。使用此等高溫 材料使得可使用白努利桿50以拾取相對較熱之基板而不 會污染基板。 - 圖2A以及圖2B說明具有兩個單獨之主要氣體通道 .70、次要氣體通道80之白努利桿的實施例。兩個單獨之主 要氣體通道70、次要氣體通道80較佳獨立可控且各向不 同集合之出口孔74、出口孔75供應氣體。將瞭解，一或 16 200828487 26048pif 多個主要氣體通道70之集合的部分以及一或多個次要氣 體通道80之集合的部分可設在頸部52中。如所說明，頭 部54為頸部52所支撐且與頸部52流體連通。如下文中將 描述，頭部54又用以允許惰性氣體33流至位於頭部54 之下表面55 (圖2A)上的氣體出口孔74、氣體出口孔75 (圖2B)之兩個集合中。氣體出口孔74之主要集合被供 以來自主要氣體通道70之氣體。氣體出口孔75之次要集 合被供以來自次要氣體通道80之氣體。如圖2B中所說 明，氣體出口孔75之次要集合位於頭部54之下表面55 的中心處，且氣體出口孔74之主要集合安置在氣體出口孔 75之次要集合的周圍。 如圖2B所示，頭部54又包括自主要氣體通道70延 伸之多個隔絕的分配通道（distribution channd ) 72。分配 通道72與主要氣體通道70 —起形成第一氣體通道集合。 如圖2B所示，主要氣體通道70經由此等分配通道72來 向氣體出口孔74之主要集合供應氣體。次要氣體通道80 向氣體出口孔75之次要集合供應氣體，在所說明之實施例 中，氣體出口孔75之次要集合包含兩個氣體出口孔。熟習 此技藝者將瞭解，在替代性實施例中，氣體.出口孔75之次 要集合可包含兩個以上之出口孔。將瞭解，在其他實施例 中，可存在自次要氣體通道80延伸之多個分配通道，其可 向氣體出口孔75之次要集合供應氣體。將瞭解，此自次要 氣體通道80延伸之多個分配通道將連同次要氣體通道80 一起形成第二氣體通道集合。 17 200828487 26048pif - 在頭部部分54中，如圖2B中所示，主要通道7Q與 次要通道80以及分配通道72中之每一者被形成為頭部54 • 之下部板64之上表面中的凹槽。或者，主要通道70與次 要通這80以及多個分配通道72可形成在上部板66之下表 面中。 經過主要氣體通道70流至氣體出口孔74之第一集合 中的氣流較佳提供足夠之力以使用白努利效應將晶圓6〇 固持至白努利桿50。如圖2A至圖2C所示，氣體出口孔 74之第一集合經傾斜並分佈以使得氣體出口孔74自分配 通道72延伸穿過下部板64而到達頭部54之下表面55(圖 2A)，以便在晶圓上產生自此大體以徑向方式向外導引夕 氣流76。熟習此技藝者將瞭解，來自氣體出口孔％之第 一集合的傾斜氣流之此大體模式會導致白努利致應。此 外如下文中進一步砰細描述，供應至氣體出口孔％之宾 一集合的氣體較佳提供向對準腳56之微小偏向。 昂 (、 ^ ^要氣體通道8〇供應氣體出口孔75之第二集合，苴 〜 較佳咼度偏向對準腳56。如圖2E之簡化表示所示，如^

文中更详細闡釋，氣體出口孔75之第二集合經傾斜以I =样桿腳56之氣流78。熟習此技藝者將易於瞭解， 自乳肢出口孔75之第二集合中流出的氣體有助於 :=出口孔74之第一集合中流出之氣體所產生的白努利： ^如上文所論述，較佳可獨立控制主要氣體通道％與^ 要氣肢通道80。根據此實施例，較佳在通向次要氣體首 18 200828487 26048pif 80之氣流之前打開通向主要氣體通道70之氣流。如圖2A 所示，當打開通向主要氣體通道70之氣流且關閉通向次要 氣體通道80之氣流時，且當白努利桿50定位在具有平坦 • 上表面62以及平坦下表面68之晶圓60的上方時，晶圓 * 60變得以實質上不接觸之方式與白努利桿50嚙合。特定 言之，如圖2A以及圖2B所示，來自氣體出口孔74之第 一集合的氣流76自上方以大體水平且大體徑向向外之方 ^ 式在晶圓60之上表面62上喷射，從而在晶圓60上方產生 (' ^ 低壓區，此處，晶圓60上方之壓力小於晶圓60下方之壓 力。因此，根據白努利效應，晶圓60經受向上“提昇”力， 且被朝著頭部54向上吸起。熟習此技藝者將易於瞭解，如 上文所描述，在一些實施例中，在機器臂44中存在兩個氣 體通道42，每一者之一端連接至主要氣體通道70、次要氣 體通道80中之一者，且每一者之另一端連接至單獨之氣體 界面36或氣體供應（其可單獨打開）。可在機器臂44中之 氣體通道42上或在頸部52中之主要氣體通道70、次要氣 體通道80上設有閥門或其他限流器（restrictor)，以獨立 地控制流經主要氣體通道70、次要氣體通道80之氣流。 如上文所論述，氣流76產生壓力不均以及隨之產生之 向上力，其導致晶圓60被隨後位移至平衡位置處，其中晶 - 圓60實質上不接觸頭部54而漂浮在頭部54之下方。特定 - 言之，在垂直平衡位置上，藉由氣流76碰撞晶圓60之上 表面62而導致的作用於晶圓60上之向下反作用力與作用 於晶圓60上之重力相結合而抵消由壓力不均而產生之提 19 200828487 ^KjyjHopn rf:因此，晶圓60相對於頭部54在實質上固定之垂直 下方。此外，當晶圓60以上述方式 s、口 4嚙合時，晶圓60之平面經定向以實質上平行於 頭=之平面。此外，晶圓60之上表面62與^上部54之 之間的距離與晶圓6Q之直徑相比通常較小。此 巨硪李乂么在約0·008吋至〇 〇13吋之範圍内。 Ο ο 一隹i防止晶圓60以水平方式移動，氣體出口孔74之第 木口^土經》佈亚傾斜以向氣流76賦予輕微橫向偏 ^ ^ ^ 5〇 56 ^ r门又 （圖2D)。因此，晶圓60之邊緣表 對於白緩地與對準腳56唾合以防止晶圓60相 曰； 干之進一步橫向移動，且能夠實質上防止對 晶圓邊緣69造成任何損壞。 W貝貝上防止訂 熟習此技藝者將瞭解，腳可定位在頭部5 相?^努利桿5〇進行進一步橫向移 所示，^二°圖2A、圖2B、圖2D以及圖2E 斤不’對準脚56疋位在頭部54夕、a>山▲ 中，如圖！所示（其並非本發明之ϋ處。在其他實施例 供於本發明之實施例中的腳4 例，但展示了可提 之遠端處。將暸解，如圖ΓΑ H 2^腳56隸在頭部 示’ 4航入祕L曰良人 圖2B、圖2D以及圖2E所 腳5Γ較佳。定位二 努利桿50 ’則對準 若不配合支架來使-努利=二:藝= 20 200828487 26048pif 端處。對準腳56較佳亦由諸如石英之高溫材料 、如上文所描述，在操作中，較佳首先打開通^主要氣 體通迢70之氣流（亦即，在打開流經次要氣體通〇之 氣流之前）以朝著白努利桿5〇向上吸起晶圓6〇 地將晶圓60橫向推抵住對準腳兄。在預定時 # 2在，-秒至五秒之範圍内，且更佳為約兩秒，當^ = Ο Ο

St出:Υ4之第一集合中流出時，打開通向氣 之氣流，以有助於由自氣體出口孔74之μ 一隹 ° *出之軋體所導致的白努利效應，且亦對 ：： 抵住對準腳56的额外之實質上横向固持力。如0死供 述，氣體出口孔75之第二集合經傾斜以使 j所論 乃南度偏向對準腳56。當晶圓邊緣69已 ^ D孔 因於由自氣體出口孔74之第一集合中流出之^；56(歸 的輕微偏向）時，來自次要氣體通道δ〇之此^Μ趣供 不存在硬性衝麵不會制圓邊緣69導#之。力由於 所述額外之力更強地將晶圓保持抵住對準胸、損壤， 白努利桿50來運輪晶圓6〇 (例如，運輪。，允許由 (station))，同時當白努利桿5〇旋轉時，^ ―询台 離心力而掉落的危險顯著減小。 曰曰圓60歸因於 圖3A為白努利桿50之第二實施例的示 圖。如圖3A所示，白努利桿5G之此實施例面 通道:，包含-主要氣體通道7G以及兩個次_、首二^ 要通道80b。此實施例類似於圖2A ' a、次 利桿，不同之處在於次要通道δ()變得分為左所二之2 200828487 26048pif branch)(次要通道8〇a)以及右支路 Ο 通道識）。可藉由調節節流孔（oriflce)仏、節流孔咖 力(見圖3B)來控制流經次要通道·以及次要通道_之 ^，以使得可相對於自次要通道8〇a以及次要通道_ =出之風流而將自氣體出口孔74、氣體出口孔乃产 ^調節為對稱或平衡的，由此減少了上文所論狀存在 /的晶圓㈣。因此，可藉由調節流經次要通道⑽ ^通道之相對氣流來校正氣體出口孔74、氣體出口、 L /、小以及定向的微小偏差（上文所描述），以便提 、'于稱或平衡之流量來減小晶圓旋轉。 如圖3B所示，次要通道8〇a以及次要通道8此中之 配傷有可調節之節流孔82a、節流孔娜。可藉 通Co另使用逐漸增大之小型限流構件來調節次要 為ΐ稱^=^8%之間的相對流量，來將流量調節 流量之對稱,i、τ、、增加朝對準腳56之11持力而不會影響 流孔二達同速率來放大兩個節流孔^ 節流孔82b 限流構件來控制流經節流孔似、 道7〇之流量。’,L里且虱體界面36可控制流經主要氣體通 圖4中展示莖—一 別出口孔提供單獨3= 卜在此實施例中，針對每—個 解，在此者11體通這。熟習此項技藝者將易於瞭 以使得可二可獨立控制流經每-出。孔之流量， °周即凌量。將瞭解，此實施例可配備有任 22 200828487 26048pif 意數目之氣體通道以及相應氣體出口孔。 圖6中說明半導體處理系統％之一實施例。圖6為展 二半導體處理系統85之橫截面的示意頂視圖。如圖6所 不’較佳將負載埠或加載互鎖真空室84與晶圓搬運反應室 (wafer handling ch纖ber，WHC) 86接合。在所說明之實 施例中，白努利桿50連接至駐留於WHC： 86内之WIIc機 态人89。根據此實施例，白努利桿5Q經組態以存取位於 經組悲以固持晶圓之支架或晶舟盒88中的晶圓，以用於自 負載埠或加載互鎖真空室84運輸至處理反應室87，晶圓 可在處理反應室87中於晶座（suscept〇r)上接受處理。因 此，白努利桿50可伸入槽内以裝载及卸載晶圓。 热習此項技蟄者將瞭解，在其他實施例中，在鄰近 WHC 86處可存在多個處理反應室87及/或加載互鎖真空 室84，且WHC機器人89以及白努利桿5〇可經定位成可 有效地接近個別處理反應室以及冷卻台中之所有者的内部 而無需與支架相互作用。在此系統中，可設有單獨之末端 才呆作裝置（例如，腳座（paddle))以與支架相互作用。 使用處理反應室87對晶圓執行相同處理。或者，如熟習此 項技藝者將瞭解，處理反應室87可各對晶圓執行不同之處 理。這些處理包括（但不限於）濺鐘、化學氣相沈積 (chemical vapor deposition，CVD)、蝕刻、灰化、氧化、 離子植入、微影、擴散以及類似處理。每一處理反應年室87 通常含有晶座或其他基板支撐物，以用於在處理反應室87 内支撐待處理之晶圓。處理反應室87可裝備有至真1泵、 23 200828487 26048pif 處理氣體注入機構（process gas injection mechanism)以及 排氣與加熱機構的連接。支架88可為攜帶型晶舟盒或位於 加載互鎖真空室84内之固定支架。 雖然已在某些較佳實施例以及實例之背景下揭露了本 發明，然而熟習此項技藝者將瞭解，本發明延伸至特定揭 露之實施例以外以至其他替代性實施例及/或對本發明之 使用以及對其之明顯修改。因此，希望本文中所揭露之本 發明的範疇不應由上文所描述之特定揭露實施例來限制， 而僅應藉由清楚閱讀以下申請專利範圍來判定。 【圖式簡單說明】 圖1為習知白努利桿之示意平面圖。 圖2A示意說明根據實施例之晶圓運輸系統，其包含 經組態以與半導體晶圓嚙合之白努利桿。 圖2B為圖2A之白努利桿的示意頂部平面圖。 圖2C為圖2A之白努利桿之頭部之下部板中的傾斜氣 體出口孔之橫截面圖。 圖2D為圖2A之白努利桿的侧視圖。 圖2E為根據實施例之圖2A之白努利桿之頭部的側視 圖，其說明來自氣體出口孔之氣流。 圖3A為根據另一實施例之白努利桿的示意下侧平面 圖。 圖3B為圖3A之白努利桿之氣體通道中之可調節節流 孔的詳圖。 圖4為根據另一實施例之白努利桿的示意下侧平面 24 200828487 26048pif 圖。 圖5A為根據又一實施例之白努利桿的示意平面圖。 圖5B為在晶舟盒之架子之間的圖5A之白努利桿之平 坦頭部部分之示意頂部平面圖。 圖5C為晶舟盒支架之示意頂部以及前部透視圖。 圖6為包括白努利桿之半導體處理系統的示意圖。 【主要元件符號說明】 8 ·晶舟盒支架 10 :白努利桿 12 :截形側 14 :頭部部分 16 :架子 17:槽 20 :晶圓 29 :晶圓運輸系統 30 :晶圓運輸總成 31 :氣體供應總成 32 :主要氣體儲集器 33 :惰性氣體 34 :主要氣體管道 36 :氣體界面 40 :氣體管道 41 :近端/後端 42 :封閉氣體通道 200828487 26048pif 43 44 48 ' 50 — 51 52 53 54 ο

DD 56 57 59 60 62 64 66 Ο 68 69 70 72 - 74 . 75 76 78 :遠端/前端 機器臂 上表面 白努利桿 第一端 頸部/後方部分 第二端 前向部分/頭部 下表面 對準腳 第一端 上表面 半導體晶圓 上表面 下部板 上部板 下表面 晶圓邊緣 主要氣體通道 分配通道 氣體出口孔 氣體出口孔 氣流 氣流 26 200828487 26048pif 80 :次要氣體通道 80a :次要通道 80b :次要通道 82a ··節流孔 82b ··節流孔 84 加載互鎖真空室 85 半導體處理系統 86 晶圓搬運反應室 87 處理反應室 88 支架/晶舟盒 89 :晶圓搬運反應室機器人 100 :白努利桿 102 :中央氣體通道 110 :頸部 120 :氣體出口孔 130 :頭部 〇 140 :腳 h :高度 t :厚度 27

Claims (1)

1. 200828487 26048pif 十、申請專利範圍： 1.一種半導體晶圓搬運設備，包含： 具有氣體出口之第一集合以及氣體出口之第二集合 的頭部部分，所述氣體出口之第一集合以及所述氣體出 口之第二集合經配置以將氣流導向晶圓，從而使用白努 利效應來支撐所述晶圓； 具有第一端以及第二端之頸部，所述頸部經組態以 在所述第一端上連接至機器臂，且在所述第二端上連接 至所述頭部部分，其中所述頸部包括穿過其延伸之多個 可獨立控制的氣體通道的部分，所述氣體通道中之每一 者與所述氣體出口之第一集合以及所述氣體出口之第 二集合中的一者流體連通。 2. 如申請專利範圍第1項所述之半導體晶圓搬運設 備，其中所述氣體通道包含第一氣體通道集合以及第二氣 體通道集合，所述第一氣體通道集合與所述氣體出口之第 一集合流體連通，且所述第二氣體通道集合與所述氣體出 口之第二集合流體連通。. 3. 如申請專利範圍第1項所述之半導體晶圓搬運設 備，其中所述氣體出口之第一集合經配置以提供大體以徑 向方式向外導引之氣流。 4. 如申請專利範圍第2項所述之半導體晶圓搬運設 備，其中所述第一氣體通道集合經組態以向所述氣體出口 之第一集合中之氣體出口中的每一者供應氣體。 5. 如申請專利範圍第2項所述之半導體晶圓搬運設 28 200828487 26048pif 備，又包含多個桿腳，其中所述第一氣體通道集合以及所 述氣體出口之第一集合經組態以提供具有第一力之氣體， 以使所述晶圓偏向所述桿腳。 6.如申請專利範圍第5頊所述之半導體晶圓％運攻 備，其中所述氣體出口之第二集合以及所述第二氣體通^ 集合經組態以提供具有第二力之氣體，以使所述晶圓偏向 所述桿腳，所述第二力大於所述第一力。 7·如申請專利範圍第.2項所述之半導體晶圓概運机 備，其中所述第二氣體通道集合包含第一支路以及第二= 路，所述第一支路以及所述第二支路具有用於控制流麵又 述弟一又路以及所述第二支路之氣體流動速半的可調、、右 量節流孔。 8·如申請專利範圍第7項所述之半導體晶圓撖運势 備，其中所述可調節流量節流孔經組態以提供來自所述氣 體出口之第一集合的平衡氣流，所述平衡氣流在所述第: 氣體通道集合與所述第二氣體通道集合之間達到平衡。 9·如申請專利範圍第7項所述之半導體晶圓搬運設 備，其中所述氣體出口之第二集合包括連接至所述第一支 路且經組恶以在某方向上導引氣體從而使所述晶圓在第一 旋轉方向上偏向的至少一出口，所述氣體出口之第二集合 亦包括連接至所述第二支路且經組態以在某方向上導引氣 妝伙而使所述，ϋ在與所述第—旋轉方向相反之第二旋轉 方向上偏向的至少一出口。 ίο.如申請專鄕_ 7额述之半導體晶_運設 29 200828487 26048pif 備，其中所述第一支路以及所述第二支路經組態以用於在 使用所述白努利效應來支撐所述晶圓的同時控制晶圓旋 轉，所述晶圓旋轉在與所述頭部部分之主表面平行的平面 上進行。 11 ·如申凊專利範圍弟7項所现之半導體晶圓搬運設 備，其中所述第一支路以及所述第二支路中之每一者包含 經組悲以控制流經所述第一支路以及所述第二支路之氣體 流動速率的可調節節流孔。 12·如申請專利範圍第丨項所述之半導體晶圓搬運設 備’其中頭部部分以及頸部由高溫材料製成。 !3·如申請專利範圍第12項所述之半導體晶圓搬運設 備’其中所述高溫材料為石英。 14.一種半導體晶圓搬運設備，包含： 具有多個氣體出口之頭部部分，所述氣體出口經配 且成以一力式將氣流導向晶圓，以使用白努利效應來支 撐所述晶圓； 自所述頭部部分延伸出之多個桿腳；.以及 具有第一端以及第二端之頸部，所述頸部經組態以 在所述第一端上連接至機器臂，且在所述第二端上連接 至所述頭部部分，其中所述頸部包含穿過其延伸之多個 可獨立控制之氣體通道，所述氣體通道與所述氣體出口 流體連通，且經組態以對所述晶圓進行向所述桿腳之兩 階段偏向。 1X如申請專利範圍第14項所述之半導體晶圓搬運設 30 200828487 備，其中所述氣體出口包含氣體出口之第一集合以及氣體 出口之第二集合，所述氣體出口之第一集合經傾斜以將氣 體導弓丨越過所述晶圓i上表面，且實質上徑向向外地導引 . 奏所述晶圓之周邊，以在所述晶圓上方形成小於所述晶圓 _ 卞方之壓力的壓力，其中所述氣體出口之第一集合經組態 以賦予朝向所述桿腳之微小偏向。 16·如申請專利範圍第15項所述之半導體晶圓搬運設 播，其中所述氣體出口之第二集合經傾斜以提供使所述晶 (1 圓偏向所现得腳的氣流，來自所述氣體出口之第二集合的 纟流以大於來自所述氣體出口之第一集合之氣流的程度而 偏向所述桿腳。

   雜連通 2〇·如申請專利範圍第

   21 ·如申請專利範圍第 項所述之半導體晶圓搬運設 ?英製成。 14項所述之半導體晶圓搬運設 31 200828487 26048pif 備，其中所述桿腳定位在所述頭部部分之遠端或近端處。 22. —種半導體晶圓搬運設備，包含： 具有多個氣體出口之頭部部分，所述氣體出口經配 _ 置以將氣流導向晶圓，從而使用白努利效應來支撐所述 晶圓，以及 具有第一端以及第二端之頸部，所述頸部經組態以 在所述第一端上連接至機器臂，且在所述第二端上連接 至所述頭部部分，其中所述頸部包含穿過其延伸之多個 r \ ^ 可獨立控制之氣體通道，所述氣體通道與所述氣體出口 流體連通，所述氣體通道可經調節以自所述氣體出口處 提供氣流，所述氣流不使所述晶圓在旋轉方向上偏向。 23. 如申請專利範圍第22項所述之半導體晶圓搬運設 備，又包含定位在所述頭部部分上之多個桿腳，所述桿腳 經組態以抑制所述晶圓之橫向移動。 24. 如申請專利範圍第23項所述之半導體晶圓搬運設 備，其中所述桿腳定位在所述頭部部分之遠端或近端處。 U 25.如申請專利範圍第22項所述之半導體晶圓搬運設 備，其中所述氣體通道中之第一者與所述氣體出口之第一 集合流體連通，且所述氣體通道中之第二者與所述氣體出 口之第二集合流體連通。 - 26.如申請專利範圍第25.項所述之半導體晶圓搬運設 備，所述氣體出口之所述第一集合經組態以供應以大體徑 向方式向外導引之氣流。 27.如申請專利範圍第25項所述之半導體晶圓搬運設 200828487 26048pif 備，其中所述氣體通道中之第二者包含第一支路以及第二 支路，其中所述第一支路經組態以向經組態以在某方向上 - 導引所述氣體從而使所述晶圓在第一旋轉方向上偏向的至 • 少一出口供應氣體，且所述第二支路經組慇以向經組態以 在某方向上導幻氣體從而使所述晶圓在與所述第一旋轉方 向相反之第二旋轉方向上偏向的至少一出口供應氣體，所 述第一支路以及所述第二支路經組態以調節流經所述第一 fi 支路與所述第二支路之相對氣流。 28.如申請專利範圍第27項所述之半導體晶圓搬運設 備，其中所述第一支路以及所述第二支路中之每_者包含 限流構件。 29·如申請專利範圍第28項所述之半導體晶圓搬運設 備，其中所述限流構件為閥門。 30·如申請專利範圍第22項所述之半導體晶圓搬運設 備，其中所述頭部部分以及頸部包含石英。 I、 31·—種運輸半導體晶圓之方法，包含： 將白努利桿之頭部部分定位在述晶圓之上表面上， 其中所述頭部部分包含經組態以抑制所述晶圓之#向 移動的多個桿腳； 藉由在所述晶圓之所述上表面上形成低壓區而朝著 所述頭部部分吸起所述a曰圓且抵住所述桿腳對所付〔晶 圓施加微小之橫向力來支撐所述晶圓； 在藉由所述低壓區來支樓所述晶圓的同時施加所述 微小之松向力之後’黎」所述晶圓施加額外之實質上橫向 33 200828487 26048pif 力，其中所也名頁外之男、貝上橫向力大於 、所述微小之横向 力；以及 在施加所述額外之實質上橫向力之括 丄/抓、+、日冋L ^ <谈，在藉由所述 低壓區來支撐所述曰曰®的同時以實質上不接觸之方弋 來運輸所述晶圓。 f 32.如申請專利範圍第31項所述之運輪半導體晶圓之 方法，其中所述晶圓上之所述低壓區中的壞力低於二述晶 Ο 圓下方之歷力。 33·如項所述之運輪半導體晶圓之 方法，其中形成所义低壓區包含在所述晶圓之所诚上表面 上使氣體Λ體徑向向外流動。 ’ 34.如申請專利範圍第33項所述之運輪半導體晶圓之 方法，其―述低敎包含使氣體流=部 部分之下表面中的氣體出口孔之第一集合。 、 35·如申請專利範圍第34項所述之運輪半導體晶圓之 =法，其中施加所述額外之實質上橫向力包含使 穿過所述額部部分之所述下表面中的所述氣體出二二 二集合。 之第 36·如申請專利範圍第31項所述之運輪半導體晶圓之 方法，其中吸起所述晶圓包含使所述晶圓偏向所曰=之 :使得在運輸所述晶_僅所述晶圓之邊緣接觸;述卩桿 、37.如申請專利範圍第36項所述之運輪半導體曰 方法，其中在所述晶圓之所述邊緣接觸所述桿胳卩二=二二 34 200828487 26048pif 述額外之實質上橫向力。 、38·如申請專利範圍第31項所述之運輪半導體晶圓之 .方法，其中所述桿腳定位在所述頭部部分之遠端或近端上。 、39·如申明專利範圍第31項所述之運輪半導體晶圓之 方μ，其中所述頭部部分由用於高溫處理之材料製成。 4〇·—種運輸半導體晶圓之方法，包含： 將白努利桿之頭部部分定位在晶圓之上表面上· 〇 藉由在所述晶圓之所述上表面上形成低壓區而朝著 所述頭部部分吸起所述晶圓來支撐所述晶圓； 在支撐所述晶__控制所述晶κ之旋轉，所诚 晶圓之旋轉在與所述頭部部分之主表面平行的平面: 進行；以及 長錯由所述低壓區來支撐所述晶圓的同時以實質上 不接觸之方式來運輸所述晶圓。 41·如申請專利範圍第40項所述之運輸半導體晶圓之 力法，其中控制所述晶圓之旋轉包含調節自所述頭部部分 J 至所述晶圓之氣流，以使得所述氣流不會對所述晶圓賦予 旋轉偏向。 42.如申請專利範圍第40項所述之運輸半導體晶圓之 方法，其中支撐所述晶圓包含使氣體自第一氣體通道處流 • 動穿過所述頭部部分之氣體出口之第一集合，且其中控制 -所述晶圓之旋轉包含使氣體自第二氣體通道處流動穿過所 述頭部部分之所述氣體出口之弟二集合。 43·如申請專利範圍第42項所述之運輸半導體晶圓之 35 200828487 26048pif 方法，其中所述第二氣體通道包含第一支路以及第二支 路，所述第一支路以及所述第二支路中之每一者向單獨之 所述氣體出口供應氣體，且其中控制所述晶圓之旋轉包含 調節所述第一支路與所述第二支路之間的相對氣流。 44. 如申請專利範圍第43項所述之運輸半導體晶圓之 方法，其中調節包含調節閥門。 45. 如申請專利範圍第40項所述之運輸半導體晶圓之 方法，其中所述頭部部分由用於高溫處理之材料製成。 Lj 36