[发明专利]高温晶片的传送

说明书

技术领域

本发明涉及半导体处理设备领域，具体而言，本发明提供迄今为止不可实现的允许高温加载和卸载气相外延生长室的设备和方法。具体而言，本发明提供用于移动晶片或衬底的装置，该装置可以将移动的衬底浸浴在任选地温度受控的活性气体中。

背景技术

在已知的临界温度以上时，化合物半导体的表面可能会由于例如一种或者更多种更易挥发的物质从该表面蒸发而被损坏或者破坏。该蒸发点的一种形式被称为“升华”，特别是“相容升华”。例如，在氮化镓的情况下，在高于大约800℃的温度时开始发生表面分解，主要是损失氮，参见Mastro etal.，J.of Crystal Growth 274：38。保护表面和防止分解的一种方法包括在包含更易于从化合物材料表面蒸发的组成物质的足够供应的环境中加热这种衬底。因此，在大约800℃或者更高的温度时，GaN表面应该保持在具有活性氮物质(例如NH₃)的环境中。此外，在砷化镓的情况下，表面分解在大约640℃以上时开始(参见美国专利US5,659,188)，因此，在达到该分解温度之前(通常高于400℃～450℃)，GaAs应该保持在包含胂的环境中。

高产量反应器，例如ASM Epsilon利用伯努利棒将晶片从传送室加载和卸载到高温反应器中。专利US5,080,549公开了伯努利棒，该伯努利棒适于传送高温材料，因为这种棒的使用使该棒自身和晶片之间的物理接触最小。伯努利棒(伯努利原理之后的称谓)利用多个定位在晶片上方的气体喷嘴来在晶片的表面和下侧之间产生压力差。与下侧相比，减小了晶片正上方的压力，并且随后的压力差在晶片上产生向上的力。有利的是，由于晶片被抬高，晶片也从棒的气体出口经受向下的力。因此，获得了平衡位置，其中晶片“漂浮”，既不与地面接触，也不与伯努利棒的表面接触。(总之，这些相关的力在这里称为“气动力”)。

将伯努利棒用于晶片传送是已知的。但是，迄今为止，这种棒最先用于硅片的传送，硅晶片不能经受相容升华型分解，因此遵从更不严格的反应器传送协议。相反，受到这种损坏的化合物半导体晶片通常需要高度受控的加热和冷却过程，以确保在将晶片加载到过程反应器/从过程反应器卸载之前晶片温度低于相容升华温度。尽管冷却过程对于保护化合物半导体的高质量表面是很有意义的，但所花的时间表明产量损失严重，并导致随之而来的财务后果。

发明内容

本发明包括用于限制或防止在处理温度(该处理温度可以高达1000℃以上)从处理反应器(例如生长室)加载和卸载平面型化合物半导体材料(这里也称为“晶片”)期间该平面型化合物半导体材料的表面分解或升华(相容升华或其他升华)(这里统称为“表面变化”或“表面损坏”)。晶片表面的分解或升华会导致晶片质量降低或损坏，因而显然需要限制或防止这种变化。期望以处理温度进行加载和卸载，以使半导体处理期间温度升高和降低所用的时间最少。这些处理由此可具有提高的产量，并且处理设备系统可具有更高的利用效率。