(57)【要約】  薄い（例えば、２００ｍｍ）半導体ウェーハ（６０）をラックと熱プロセスチャンバとの間で搬送するためのベルヌーイワンド（５０）。ワンド（５０）は、ウェーハ（６０）全体を覆うように構成されるヘッド部分（５４）を有する。ヘッド（５４）は、ウェーハ（６０）の上面（６２）とウェーハの下面（６８）との間に圧力差を生み出すために、ウェーハ（６０）の上面に沿ってガスの流れを生成するように構成される複数のガス出口（７４）を有する。圧力差は、ベルヌーイの原理を使用して、ウェーハ（６０）をワンド（５０）のヘッド部分（５４）より下に実質上非接触式に支持する揚力を発生させる。【選択図】図２Ｂ
2009545891.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
２００ｍｍ以下の直径を有するウェーハを搬送するように構成される実質的に透明な高温ヘッド部分であって、ガス流を前記ウェーハに対しベルヌーイ効果を使用して前記ウェーハを支持するような方法で方向づけるように配置される少なくとも１つのガス出口を有し、前記ウェーハ全体を覆って位置合わせされるように構成されるヘッド部分と、
第１の端と第２の端とを有する細長い高温材料の透明ネックであって、前記第１の端でロボットアームへ、かつ前記第２の端で前記ヘッド部分へ接続されるように構成され、前記ヘッド部分とは流体連通状態にあるネックと、
を備えている、半導体ウェーハ取扱いデバイス。
【請求項２】
前記ヘッド部分は約２００ｍｍ±５ｍｍの直径を有する、請求項１に記載の半導体ウェーハ取扱いデバイス。
【請求項３】
前記少なくとも１つのガス出口は、ガスを前記ウェーハの上面上へ方向づけかつ前記ウェーハの周縁へと外向きに流して前記ウェーハより上に前記ウェーハより下の圧力より小さい圧力を生成するように角度をつけられる、請求項１に記載の半導体ウェーハ取扱いデバイス。
【請求項４】
前記ネックはガス供給装置へ接続される、請求項１に記載の半導体ウェーハ取扱いデバイス。
【請求項５】
前記ヘッド部分は石英で形成されている、請求項１に記載の半導体ウェーハ取扱いデバイス。
【請求項６】
前記ヘッド部分は実質的に円形である、請求項１に記載の半導体ウェーハ取扱いデバイス。
【請求項７】
前記ヘッド部分および前記ネックは石英を含む、請求項１に記載の半導体ウェーハ取扱いデバイス。
【請求項８】
プロセスチャンバと、
垂直に積層される複数のウェーハスロットを有するラックと、
２００ｍｍ以下の直径を有するウェーハを上から実質的に非接触式に支持するように構成されるヘッド部分を有する実質的に透明な高温ウェーハ取扱いデバイスであって、前記ヘッド部分は実質的に前記ウェーハ全体を覆って位置合わせされるように構成され、前記ラック内の前記ウェーハにアクセスして前記ウェーハを前記プロセスチャンバへ搬送するように構成される前記ウェーハ取扱いデバイスと、
を備えている、半導体処理ツール。
【請求項９】
前記スロットのピッチは少なくとも約０．１８７５インチである、請求項８に記載の半導体処理ツール。
【請求項１０】
前記ラックは少なくとも２つのスロットを有する、請求項８に記載の半導体処理ツール。
【請求項１１】
前記ウェーハ取扱いデバイスはガス供給装置へ接続され、かつ前記ウェーハの上面沿いにガスの流れを生成して前記ウェーハの上面と前記ウェーハの下面との間に圧力差を生成するように構成される、請求項８に記載の半導体処理ツール。
【請求項１２】
前記圧力差は、前記ウェーハ取扱いデバイスの前記ヘッド部分より下の前記ウェーハを支持する揚力を発生させる、請求項１１に記載の半導体処理ツール。
【請求項１３】
前記ウェーハ取扱いデバイスは石英で形成される、請求項８に記載の半導体処理ツール。
【請求項１４】
前記ヘッド部分は複数のガス出口を含む、請求項８に記載の半導体処理ツール。
【請求項１５】
ロードロックチャンバとウェーハ取扱いチャンバとをさらに備え、前記ウェーハ取扱いチャンバは前記ロードロックチャンバおよび前記プロセスチャンバへ接続され、前記ウェーハ取扱いデバイスは前記ウェーハ取扱いチャンバ内に位置合わせされかつ前記ラックは前記ロードロックチャンバ内に位置合わせされる、請求項８に記載の半導体処理ツール。
【請求項１６】
前記ウェーハ取扱いデバイスはベルヌーイの原理を使用して前記ウェーハを搬送するように構成される、請求項８に記載の半導体処理ツール。
【請求項１７】
前記ヘッド部分は実質的に平らであり、かつ約２００ｍｍ±５ｍｍの直径を有する、請求項８に記載の半導体処理ツール。
【請求項１８】
２００ｍｍ以下の直径を有する基板の上面全体を覆って位置合わせされるように構成され、ベルヌーイの原理の使用によって前記基板を支持するように構成される石英ヘッド部分と、
前記ヘッド部分と流体連通状態にある細長い石英ネック部分と、
を備える半導体基板取扱いデバイス。
【請求項１９】
前記ヘッド部分は、前記ウェーハの上面を覆って低圧ゾーンを生成する方法でガスを供給し、これにより前記ウェーハを前記ヘッド部分へ向けて引き寄せるように構成される、請求項１８に記載の半導体基板取扱いデバイス。
【請求項２０】
前記ヘッド部分は実質的に円形である、請求項１８に記載の半導体基板取扱いデバイス。
【請求項２１】
前記ヘッド部分は、ガス流を前記ウェーハの上面に対して方向づけるように構成される少なくとも１つのガス出口を備える、請求項１８に記載の半導体基板取扱いデバイス。
【請求項２２】
前記少なくとも１つのガス出口は前記ヘッド部分内の少なくとも１つのガスチャネルへ接続される、請求項２１に記載の半導体基板取扱いデバイス。
【請求項２３】
２００ｍｍ以下の直径を有するウェーハの上面全体を覆ってベルヌーイワンドのヘッド部分を位置合わせする工程であって、前記ヘッド部分は高温処理用の材料で形成される工程と、
前記ウェーハの上面を覆って低圧ゾーンを生成することにより、前記ウェーハを前記ヘッド部分へ向けて引き寄せる工程と、
前記低圧ゾーンにより前記ウェーハを支持しながら前記ウェーハを実質上非接触式に搬送する工程と
を含む方法。
【請求項２４】
前記ウェーハを覆う前記低圧ゾーン内の圧力は、前記ウェーハより下の圧力より低い、請求項２３に記載の方法。
【請求項２５】
前記低圧ゾーンの生成は、前記ウェーハの上面上へガスを概して放射状に流すことを含む、請求項２３に記載の方法。
【請求項２６】
ガスは前記ヘッド部分の下面におけるガス出口穴から流れる、請求項２５に記載の方法。
【請求項２７】
前記ガス出口穴はガス供給装置と流体連通状態にある、請求項２６に記載の方法。
【請求項２８】
前記ヘッド部分は実質的に円形である、請求項２３に記載の方法。
【請求項２９】
前記ヘッド部分は細長いネック部分と流体連通状態にある、請求項２８に記載の方法。
【請求項３０】
前記ウェーハを引き寄せる工程は、前記ウェーハを搬送する間に前記ウェーハの一縁しか前記ベルヌーイワンドに接触しないように、前記ウェーハを前記ベルヌーイワンドの下側に位置合わせされるフットへ向けてバイアスすることを含む、請求項２３に記載の方法。
【請求項３１】
前記高温処理用の材料は石英である、請求項２３に記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は半導体基板の取扱い方法に関し、具体的には、ベルヌーイ効果を使用してガス流の使用により基板を持ち上げる半導体基板のピックアップデバイスに関する。
【背景技術】
【０００２】
集積回路は、典型的には、ウェーハとして知られる一枚の薄い半導体材料上に形成される、トランジスタおよびダイオード等の多くの半導体デバイスで構成される。ウェーハへの半導体デバイスの製造において使用される幾つかのプロセスには、ウェーハを高温チャンバ内に位置合わせすることが含まれる。高温チャンバにおいてウェーハは高温ガスに暴露され、その結果、ウェーハ上へ複数の層が形成される。このような集積回路の形成に際しては、ウェーハをウェーハの温度が摂氏１２００度にまで達し得る高温チャンバ内へ搬入しかつ前記高温チャンバから取り出すことが必要である場合が多い。このような高温プロセスの一例はエピタキシャル化学蒸着であるが、熟練者には、例えば４００℃より高い温度における他のプロセス例が容易に認識されるであろう。しかしながら、ウェーハは極度に脆く、微粒子によって汚染されやすいことから、特にウェーハが加熱された状態である場合には、搬送時にウェーハを物理的に損傷しないように多大な注意が払われなければならない。
【０００３】
搬送プロセスの間のウェーハの損傷を回避するために、様々なウェーハのピックアップデバイスが開発されてきた。ウェーハを持ち上げる特定のアプリケーションまたは環境は、しばしば最も効果的なタイプのピックアップデバイスを決定する。ベルヌーイワンドとして知られるピックアップデバイスの１つのクラスは、超高温ウェーハの搬送に特によく適する。金属設計はこのような高温に耐えず、かつ／またはこのような高温ではウェーハを汚染する可能性があることから、高温チャンバ間のウェーハの搬送には石英で形成されるベルヌーイワンドが特に効果的である。ベルヌーイワンドによってもたらされる優位点は、高温ウェーハが、おそらくはワンドの下側でウェーハの端の外側に位置合わせされる１つまたは複数の小型ロケータを除けば概してピックアップワンドに接触せず、これにより、ワンドに起因して生じるウェーハへの接触損傷が最低限に抑えられることにある。高温ウェーハ取扱いのためのベルヌーイワンドは、Ｇｏｏｄｗｉｎらに付与された米国特許第５０８０５４９号およびＦｅｒｒｏらに付与された米国特許第６２４２７１８号に開示されている。これらの特許の開示内容は、本参照によりそのまま開示に含まれる。ベルヌーイワンドは、典型的には、ロボットまたはウェーハ取扱いアームの前端に取り付けられる。
【０００４】
具体的には、ウェーハの上に位置合わせされると、ベルヌーイワンドはガスジェットを使用してウェーハより上にガス流パターンを生成し、これにより、ウェーハ直上の圧力がウェーハ直下の圧力より小さくなる。結果的に、この圧力不均衡によってウェーハには上向きの「揚」力が加わる。さらに、ウェーハがワンド方向へ上向きに引き寄せられるにつれて、揚力を生成するその同じジェットにより漸増する反発力が生成され、これによりウェーハによるベルヌーイワンドへの接触が防止される。結果として、ウェーハをワンドの下で実質上非接触式に浮遊させることが可能である。
【０００５】
２００ｍｍ以下のウェーハを高温プロセスにおいて搬送するための典型的な石英ベルヌーイワンド設計を、図１Ａに示す。このベルヌーイワンドは、好適には、超高温ウェーハの搬送に効果的な石英で形成される。図１Ａに示すように、ベルヌーイワンド１０は、ベルヌーイワンド１０がマルチウェーハ処理装置内に複数のウェーハを保持するためのカセットラックへウェーハを搬入しかつ前記カセットラックから搬出できるように先端を切ったような形の側面１２を有する。
【０００６】
図１Ｂは、カセットラックの棚１６間に存在するベルヌーイワンド１０の平らなヘッド部分１４を示す平面図である。図１Ｃは、個々のスロット１７を伴う典型的なカセットラック８を示す。各スロット１７は、ウェーハ２０を保持することができる。典型的には、これらのカセットラック１６は、約２６枚の２００ｍｍウェーハを垂直カラムに保持する。図１Ｂに示すように、先端を切ったような形の両側面１２は、ベルヌーイワンド１０がカセットラックの棚１６間に挿入されることを可能にする。カセットラック８のスロット１７（図１Ｃ）内へ搬入されると、図１Ｂにおいて点線２０により示される（先端を切ったような形の側面１２により「覆われない」ままにされる）ウェーハ２０の外周の反対側の両縁は、ベルヌーイワンド１０が棚１６間に挿入される間にカセットラック８の棚１６により水平に支持される。先端を切ったような形の両側面１２を有するベルヌーイワンド１０は棚１６間に嵌合可能であるように構成され、これにより、十分な厚さで積層されるカセットラック８が見込まれる。
【０００７】
熱プロセスチャンバ内へ、かつ特にサセプタの高温表面上へ搬入される間、ウェーハは典型的には、技術上周知であるようにウェーハの下部が上部より速く加熱することに起因して歪んだ状態になる。この不均一な加熱は、ウェーハに「カール」または「カーリング」と呼ばれる一時的な歪を生成する。カールは、摂氏４００度を超える温度を有するプロセスチャンバでは特に問題である。このカール効果は、室温のウェーハがサセプタ等の高温の基板ホルダ上へ置かれるときに急速に発生する可能性がある。急速さの程度によっては、カール効果によりウェーハは接触時にジャンプし、ウェーハをサセプタ上のその所望される位置から離れて移動させる可能性がある。
【０００８】
カールする傾向は、ピックアップおよびドロップオフの間にウェーハ内に生じる温度勾配に由来し、かつ処理されているウェーハのタイプにも依存する。ウェーハのカールは、特にウェーハが極薄である場合に問題となる。典型的には、温度勾配に関係する異なる熱膨張係数に起因して、ウェーハは薄いほどカールする傾向が強い。同様に、互いに接着される２つのウェーハであるシリコン・オン・インシュレータ（ＳＯＩ）ウェーハもカールする傾向を有する。より高い応力レベルを有する傾向がある高ドープ基板の中には、基板がサセプタ等の高温表面に接触するとさらにカールする傾向のあるものがある。また先に論じたように、カールはウェーハとウェーハが落とされるサポート構造体との間の極めて高い温度差によっても生じる。
【０００９】
図１Ａ〜１Ｃに示す設計は、特に問題が多いことが発見されている。カセットによる使用を促進する開放式側面に起因して、アクティブなデバイスが形成されるカールしたウェーハの前側は、ウェーハのカールがウェーハとワンド１０とを接触させるに足るものであれば、ベルヌーイワンド１０の先端を切ったような形の側面１２によって引っ掻かれる可能性があることが発見されている。また、先端を切ったような形の部分の下のウェーハエリアに直接放射線が当たることが許容される結果としてウェーハ上での温度差が増大することにより、ワンド１０の先端を切ったような形の側面１２もまたカールの度合いを高めることも決定されている。ベルヌーイワンド１０の先端を切ったような形以外の部分の下のウェーハ部分は、ウェーハへの放射線の幾分かを濾波するように作用する。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
本発明の一実施形態によれば、実質的に透明である高温のヘッド部分と、細長い高温ネックとを備えるウェーハ取扱いデバイスが提供される。ヘッド部分は直径２００ｍｍ以下のウェーハを搬送するように構成され、かつベルヌーイ効果の使用によりウェーハを支持する方法でガス流をウェーハに対して配向するように配置される少なくとも１つのガス出口を有する。ヘッド部分は、ウェーハ全体を覆って位置合わせされるように構成される。細長いネックは第１の端と第２の端とを有し、第１の端でロボットアームへ、かつ第２の端でヘッド部分へ接続されるように構成される。ヘッド部分とネックとは、流体連通状態にある。
【００１１】
本発明の別の実施形態によれば、垂直に積層される複数のウェーハスロットを有するラックと、実質的に透明である高温のウェーハ取扱いデバイスと、プロセスチャンバとを備える半導体処理ツールが提供される。ウェーハ取扱いデバイスは、ウェーハを実質的に上から非接触式に支持するように構成されるヘッド部分を有し、ヘッド部分は実質的にウェーハ全体を覆って位置合わせされるように構成される。ウェーハ取扱いデバイスは、ラック内のウェーハへアクセスしかつウェーハをプロセスチャンバへ搬送するように構成される。
【００１２】
本発明のさらに別の実施形態によれば、半導体ウェーハを搬送するための方法が提供される。ベルヌーイワンドのヘッド部分は、２００ｍｍ以下の直径を有するウェーハの上面全体を覆って位置合わせされる。ヘッド部分は、高温処理用の材料で形成される。ウェーハは、ウェーハの上面上に低圧ゾーンを生成することによってヘッド部分方向へ引き寄せられ、ウェーハは低圧ゾーンにより支持されながら実質的に非接触式に搬送される。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
熟練者には、以下の説明および添付の請求の範囲に鑑みて、かつ限定ではなく本発明の例示を目的とする諸図面から、本発明のこれらの目的および他の態様が容易に明らかとなるであろう。
【図１Ａ】ベルヌーイワンドを示す略平面図である。
【図１Ｂ】カセットの棚間における図１Ａのベルヌーイワンドの平らなヘッド部分を示す略平面図である。
【図１Ｃ】カセットラックを示す略平面／正面斜視図である。
【図２Ａ】一実施形態による、半導体ウェーハに係合するように構成されるベルヌーイワンドで構成されるウェーハ搬送システムを略示している。
【図２Ｂ】図２Ａのベルヌーイワンドを示す略平面図である。
【図２Ｃ】図２Ａのベルヌーイワンドのヘッドの下側プレートにおける傾斜したガス出口穴を示す断面図である。
【図２Ｄ】別の実施形態による、ベルヌーイワンドのヘッドを示す側面図である。
【図２Ｅ】ベルヌーイワンドを含む半導体処理システムを示す略図である。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
好適な実施形態および方法に関する以下の詳細な説明は、請求の範囲の理解を助けるために行なう所定の特有の実施形態に関する説明である。しかしながら、本発明は、請求の範囲により規定されかつ包含される複数の異なる実施形態および方法で実施されてもよい。
【００１５】
例示を目的とする諸図面をさらに具体的に参照すると、本発明は、概して諸図面に示されるデバイスにおいて具現される。これらの装置の構成およびパーツの詳細、および方法の特有のステップおよび順序は、本明細書に開示される基本概念から逸脱することなく変わってもよいことは認識されるであろう。
【００１６】
下記で説明する改良されたウェーハ搬送システムは、特に２００ｍｍ以下である極薄ウェーハにおける先に述べたワンドに関連づけられるカーリングの問題点を最小限に抑える、高温処理用の透明材料で形成される変更されたベルヌーイワンドを含む。適切な透明高温材料には石英、ガラスおよびセラミクスが含まれるが、この限りではない。このようなベルヌーイワンドは、室温から約１１５０℃までの範囲の温度、より好適には約４００〜９００℃までの範囲、さらに好適には約３００〜５００℃までの範囲の温度に耐えることができる。熟練者には、超薄ウェーハが典型的には約２５０〜３００μｍの厚さを有することが理解されるであろう。典型的には、ベルヌーイワンド内には、ウェーハと周辺の空間との間での直接的な熱エネルギー移動を許容する、（先に論じたように、両側が先端を切ったような形である）「開放エリア」が存在する。ウェーハの直接的な加熱および冷却はベルヌーイワンドにおけるこの「開放エリア」を介して発生し、これが望ましくないカーリング効果に寄与する。典型的な２００ｍｍの高温ベルヌーイワンド１０の先端を切ったような形の両側面１２はウェーハ前側への接触およびその引っ掻きを許容する可能性があることから、カーリング効果はさらに問題となる。引っ掻きによるウェーハの潜在的損傷は、熱プロセスチャンバへの搬入および搬出の間に薄いウェーハの全領域を覆うようにワンドを変更することによって最小限に抑えられる。ウェーハの全領域を覆うことから、変更されるワンドは、図１Ａおよび１Ｂに示すベルヌーイワンドの先端を切ったような形の両側面を持たない。
【００１７】
本明細書に記述しているウェーハ搬送機構はエピタキシャル蒸着システムにおいて使用されてもよいが、他のタイプの半導体処理システムにおいて使用されることも可能である。熟練者には、変更されるワンドは、先端を切ったような形の両側面を持たないことから好適には０．３７５インチ以上の棚スペーシングまたはピッチを有するラック内のウェーハへアクセスするために使用されることが理解されるであろう。この点については、後にさらに詳しく説明する。
【００１８】
次に、図面を参照する。諸図面を通じて、類似の数字は類似のパーツを指す。図２Ａは、実質的に平らな半導体ウェーハ６０を高温チャンバへ搬入しかつ前記チャンバから搬出するように適合化される半導体ウェーハ搬送システム２９の一実施形態を略示している。具体的には、システム２９は、好適には２００ｍｍ以下のウェーハであるウェーハ６０に係合して実質的に非接触式に搬送するように構成される可動ベルヌーイワンド５０を有するウェーハ搬送アセンブリ３０を備える。システム２９はさらに、窒素（Ｎ２）等の不活性ガス３３の流れをワンド５０へ供給するように適合化されるガス供給アセンブリ３１を備える。ベルヌーイワンド５０が、半導体処理分野における他のエンドエフェクタと同様に、典型的にはロボット上へ取り付けられることは理解されるであろう。
【００１９】
図２Ａに示すように、ガス供給アセンブリ３１は、典型的には主ガスリザーバ３２と、これに接続される主ガスコンジット３４とを備える。具体的にはリザーバ３２は、好適には、大量のガスを比較的高圧下で貯蔵するように適合化される囲われた空胴と、コンジット３４を介してガス３３の流れを延長された時間期間に渡って制御可能式に送る圧力調整器とを含む。或いは、ガスリザーバの代わりに加圧ガス供給装置が使用されてもよい。
【００２０】
図２Ａに示すように、ウェーハ搬送アセンブリ３０は、ガスインタフェース３６と、コンジット４０と、近位端または後端４１、可動遠位端または前端４３およびこれらの間に延設される囲われたガスチャネル４２を有するロボットアーム４４とを備える。具体的には、ガスインタフェース３６は、ガス３３がロボットアーム４４へ流れ込むことを可能にするためにガス供給アセンブリ３１の主ガスコンジット３４と結合すべく適合化される。さらに、ロボットアーム４４の前端４３は、前端４３へ接続されるベルヌーイワンド５０を制御された方法で変位させるように制御可能式に位置合わせされるべく適合化される。
【００２１】
図２Ａに示すように、ベルヌーイワンド５０は、細長いネックまたは後部５２と、前部または平らなヘッド５４と、複数のアラインメントフット５６とを含む。ネック５２は、第１の端５１および第２の端５３と、上面４８と、第１の端５１から第２の端５３まで延設される中央の囲われたガスチャネル７０とを含む。さらに、ネック５２の第１の端５１は、ガス３３がロボットアーム４４内のチャネル４２からベルヌーイワンド５０のネック部分５２内の中央のガスチャネル７０へ流れ込むことができるようにロボットアーム４４の前端４３へ取り付けられる。さらに、ベルヌーイワンド５０のネック部分５２の第２の端５３は、ヘッド５４を物理的に支持しかつガス３３が中央のガスチャネル７０からヘッド５４へ流れ込むことができるようにワンド５０のヘッド５４へ取り付けられる。
【００２２】
図２Ａに略示しているように、ヘッド５４は、平行式に結合されて第１の端５７と下面５５と上面５９とを有する複合構造体を形成する実質的に平らな上側プレート６６と実質的に平らな下側プレート６４とで形成される。ヘッド５４は、図２Ｂに示すように、ウェーハ面積全体を覆うようなサイズにされかつ成形される。ある好適な実施形態では、ヘッド５４は先端を切ったような形の側面を持たない実質上の円形であり、好適には２００ｍｍ以下の直径を有するウェーハを搬送するように構成される。ヘッド５４の直径は、好適にはウェーハの直径にほぼ等しい。例えば、２００ｍｍのウェーハを搬送するように構成されるワンド５０のヘッド５４は、好適には約２００ｍｍの直径を有する。実施形態によっては、ヘッド５４はウェーハの直径より大きい、または小さい直径を有してもよい。熟練者は、大きすぎるヘッド５４はヘッド５４とラックまたはカセットとの間のインタフェースを妨害する場合があり、一方で小さすぎるヘッド５４は十分なベルヌーイ効果をもたらさない場合があることを認識するであろう。したがって、ヘッド５４の直径は、好適にはウェーハの直径の±５ｍｍ以内であり、より好適にはウェーハの直径の±２ｍｍ以内である。実施形態によっては、ヘッド５４は完全には円形でなく、一方の軸沿いの直径はもう一方の軸沿いの直径より大きくてもよい。ヘッド５４は、好適には厚さ約１／８〜３／８インチである、より好適には厚さ約０．１２０インチである厚さ「ｔ」（図２Ａおよび２Ｄ）を有する。ある好適な実施形態では、各プレート６４、６６は厚さ約０．０６０インチである。
【００２３】
ウェーハの全面積はヘッド５４によって覆われることから、結果的にベルヌーイワンド内にウェーハとウェーハ上でウェーハを取り囲む空間（例えば、ワンドおよびウェーハ上へ位置合わせされる加熱ランプ）との間の直接的な熱エネルギー移動を許容する「開放エリア」を生じさせる先端を切ったような形の側面は存在しないという理由で、先に述べたようなウェーハカールの問題点は最小限に抑えられる。ベルヌーイワンドは透明ではあるが、所定の周波数の光に対するフィルタとして作用する。したがって、先端を切ったような形の側面は存在しないという理由により、「開放エリア」を介して発生するウェーハの直接的な加熱または冷却は存在せず、これにより、熱プロセスチャンバへの搬入／搬出におけるウェーハのピックアップおよびドロップオフの間の望ましくないカーリング効果が最小限に抑えられる。先端を切ったような形の側面を有するワンドは「開放エリア」内に全くフィルタを提供せず、「開放エリア」を介する直接的加熱はカーリング行動を一層悪化させる。ヘッドの円形設計は、ウェーハの上面全体へ好適には窒素である均質なガスの流れを供給し、これによりカールは最小限に抑えられ、かつより高温でのより薄いウェーハの処理が許容される。
【００２４】
さらに、ワンド５０のネック５２、ヘッド５４およびフット５６は好適には例えば石英等の透明な高温材料で構築されることから、ベルヌーイワンド５０は、ウェーハ６０への損傷を最小限に抑えながら好適には１１５０℃もの高温、より好適には約４００〜９００℃の範囲、さらに好適には約３００〜５００℃の範囲の温度を有するウェーハ６０を操作すべく高温チャンバ内へ延設されることが可能である。このような高温材料の使用は、ワンド５０が基板を汚染することなく比較的高温である基板をピックアップするために使用されることを可能にする。
【００２５】
さらに、ヘッド５４は、ネック５２により支持されかつネック５２と流体連通状態にある。ヘッド５４はさらに、後述するようにガス３３がヘッド５４の下面５５（図２Ａ）上に位置づけられる複数のガス出口穴７４（図２Ｂ）へ流れることを許容すべく適合化される。図２Ｂに示すように、ヘッド５４はさらに、囲われた中央ガスチャネル７１と、チャネル７１から横方向へ延設される複数の囲まれた側方チャネル７２とを含み、中央チャネル７１および各側方チャネル７２は、図２Ｂに示すように、ヘッド５４の下側プレート６４の上面における溝として形成される。或いは、中央チャネル７１および複数のチャネルは、上側プレート６６の下面に形成されてもよい。さらに、側方チャネル７２の各々は、ガス３３が中央チャネル７１から各側方チャネル７２へ流れることを可能にすべく中央チャネル７１から延設される。また、ヘッド５４は、下側プレート６４を介して側方チャネル７２からヘッド５４の下面５５（図２Ａ）へ延設される複数の分散された傾斜ガス出口穴７４でさらに構成され、よって図２Ａおよび２Ｃに示すように、ガス出口穴７４からウェーハ上に概して外向きの放射状パターンを有するガス流７６が生成される。熟練者には、傾斜したガス流のパターンによりベルヌーイ効果がもたらされることが理解されるであろう。
【００２６】
ワンド５０が平らな上面６２と平らな下面６８とを有するウェーハ６０より上に位置合わせされると、ウェーハ６０は、図２Ａに示すようにワンド５０と実質上非接触式に係合された状態になる。具体的には、図２Ａに示すように、ガス流７６はウェーハ６０の上面６２上へ上から水平かつ放射状に噴出し、ウェーハ６０上へ、ウェーハより上の圧力がウェーハより下の圧力より小さい低圧ゾーンが生成される。したがって、ベルヌーイ効果によりウェーハ６０には上向きの「揚」力が加わり、ウェーハ６０はヘッド部分５４へ向かって引き寄せられる。
【００２７】
この上向きの力は、続いてウェーハ６０を平衡位置まで変位させ、ウェーハ６０はこの平衡位置においてヘッド５４より下で、ヘッド５４に実質上接触することなく浮揚する。具体的には、この平衡位置において、ウェーハ６０の上面６２に衝突するガス流７６により生じる、ウェーハ６０上に作用する下向きの反力と、ウェーハ６０上へ作用する重力とが結合し、揚力を相殺する。結果的に、ウェーハ６０はヘッド５４より下で、ヘッド５４に対する実質上の固定位置において浮揚する。さらに、ウェーハ６０が前述の方式でヘッド５４により係合される間、ウェーハ６０の平面はヘッド５４の平面に実質的に平行するように方向づけられる。さらに、ウェーハ６０の上面６２とヘッド５４の下面５５との距離は、典型的にはウェーハ６０の直径よりも小さい。この距離は、好適には約０．００８〜０．０１３インチの範囲内である。
【００２８】
ウェーハ６０が水平に移動することを防止するために、穴７４は、ガス流７６へウェーハ６０をワンド５０のフット５６へ向けて緩やかに進行させる横方向バイアスを与えるように分散されかつ傾斜される。ある実施形態によれば、フットは、ワンド５０の下面５５から約０．０８インチである高さ「ｈ」（図２Ｄ）を有する。結果的に、ウェーハ６０の非感受性縁面６９は続いて、図２Ａに示すように、ウェーハ６０のワンド５０に対するさらなる横方向移動を防止するためにフット５６と係合する。
【００２９】
熟練者には、フットは、ウェーハ６０のワンド５０に対するさらなる横方向移動を防止するために、ヘッド５４の何れの端に位置合わせされてもよいことが理解されるであろう。実施形態によっては、図２Ａ、２Ｂおよび２Ｄに示すように、フット５６はヘッド５４の近位端に位置合わせされる。他の実施形態では、フットはヘッドの遠位端に位置合わせされる。ワンド５０がカセット等のラックと共に使用されれば、フット５６は好適には、図２Ａ、２Ｂおよび２Ｄに示すように、ヘッド５４の近位端に位置合わせされることは理解されるであろう。熟練者には、ワンド５０がラックと共に使用されなければ、フットはヘッドの遠位端に位置合わせされてもよいことが認識されるであろう。フット５６は、好適には石英等の高温材料でも形成される。
【００３０】
半導体処理システム８５の一実施形態を図２Ｅに示す。図２Ｅは、半導体処理システム８５の断面を示す概略俯瞰図である。ロードポートまたはロードロックチャンバ８４は、好適には、図２Ｅに示すようにウェーハ取扱いチャンバ（ＷＨＣ）８６に接合される。図示されている実施形態では、ベルヌーイワンド５０はＷＨＣ８６内に存在するＷＨＣロボット８９へ接続される。この実施形態によれば、ベルヌーイワンド５０は、２００ｍｍのウェーハを保持するように構成されるラックまたはカセット８８内のウェーハにアクセスしてロードポートまたはロードロックチャンバ８４からプロセスチャンバ８７へ搬送するように構成され、ウェーハは、プロセスチャンバ８７においてサセプタ上で処理されてもよい。好適には、ロードロックチャンバ８４内のラック８８は、２００ｍｍの規格ウェーハカセット８（図１Ｃ）より大きいスロット間の垂直スペーシングを有する。したがって、ベルヌーイワンド５０はスロット内へ到達してウェーハを搬入しかつ搬出することができる。
【００３１】
熟練者には、他の実施形態では、ＷＨＣ８６およびＷＨＣロボット８９に隣接して複数のプロセスチャンバ８７および／またはロードロックチャンバ８４が存在してもよく、ベルヌーイワンド５０は、個々のプロセスチャンバおよび冷却ステーションの全ての内部へラックと相互作用する必要のない効果的なアクセスを有するように位置合わせされてもよいことが理解されるであろう。このようなシステムでは、ラックと相互作用する別々のエンドエフェクタ（例えば、パドル）を準備することができる。プロセスチャンバ８７は、ウェーハ上で同じプロセスを実行するために使用されてもよい。或いは、熟練者には認識されるであろうが、プロセスチャンバ８７は各々ウェーハ上で異なるプロセスを実行してもよい。これらのプロセスには、スパッタリング、化学蒸着法（ＣＶＤ）、エッチング、灰化酸化、イオンインプランテーション、リソグラフィ、散乱およびこれらに類似するものが含まれるが、この限りではない。各プロセスチャンバ８７は、典型的には、処理されるべきウェーハをプロセスチャンバ８７内に支持するためのサセプタまたは他の基板サポートを含む。プロセスチャンバ８７には、真空ポンプへの接続部、プロセスガス注入機構および排出／加熱機構が装備されてもよい。
【００３２】
ラック８８は、ロードロックチャンバ８４内における、好適には約１０から２０までの範囲、より好適には約１２から１４までの範囲のウェーハ容量を有するポータブルカセットまたは固定ラックであることが可能である。熟練者には、ベルヌーイワンド５０がロードロックチャンバ８４と相互作用する実施形態では、カセットまたはラック８８は、ラック８８内に積層される各ウェーハ間の距離が、図１Ａおよび１Ｂに示す先端を切ったような形の側面１２を備える構成を有するベルヌーイワンド１０と共に使用されるべく構成されるラック内のウェーハ間距離より大きくなるように、さほど密でなく構成される（規格カセットよりも増大されたピッチを有する）スロットを有するべきであることが理解されるであろう。積層ラック８８が（図１Ｃに示すような２００ｍｍの規格ウェーハカセット８より）密でない理由は、ヘッド５４が図１Ａおよび１Ｂに示すベルヌーイワンド１０の先端を切ったような形の側面１２が存在せず広すぎるために、実質的に円形であるヘッド５４を有するこの実施形態のベルヌーイワンド５０が規格スロット１７の棚１６間に挿入され得ないことにある。好適には、この好適なラック８８内のスロット間のピッチまたは間隔は少なくとも約０．１８７５インチであり、より好適には少なくとも約０．２５インチであり、さらに好適には約０．３７５インチである。したがって、この実施形態によれば、ヘッド５４は好適には、棚によってウェーハを支持できるように、ラック８８内のウェーハが挿入されるスロットの棚より上へ挿入される。
【００３３】
ベルヌーイワンド５０が上述の方法でウェーハ６０に係合すると、ロボットアーム４４の遠位端４３の動作により生じるベルヌーイワンド５０の移動は、有利には、ウェーハ６０の垂直の無接触ピックアップ、移動およびドロップオフをもたらす。ウェーハ６０のこの非接触搬送から結果的に生じるカールは何れも、存在するとしてもウェーハ６０の（上にアクティブなデバイスが形成されているウェーハの上側または前側に対向する）縁をベルヌーイワンド５０に接触させるだけである。
【００３４】
以上、本発明を所定の好適な実施形態および例のコンテキストにおいて開示したが、当業者には、本発明は具体的に開示された実施形態を超えて本発明の他の代替実施形態および／または用途およびその自明な修正にまで拡大することが理解されるであろう。したがって、本明細書に開示されている本発明の範囲は、これまでに開示された特定の実施形態によって限定されるべきではなく、以下の請求の範囲を正当に読むことによってのみ決定されるべきであることが意図される。
【図１Ａ】
2009545891.tif 000003
【図１Ｂ】
2009545891.tif 000004
【図１Ｃ】
2009545891.tif 000005
【図２Ａ】
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【図２Ｂ】
2009545891.tif 000007
【図２Ｃ】
2009545891.tif 000008
【図２Ｄ】
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【図２Ｅ】
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【国際調査報告】
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