一种立式反应炉装置的制作方法

本发明涉及一种在半导体器件制造过程中所使用的立式反应炉装置。

背景技术：

1、在半导体器件制造过程中，各种加工装置或设备用于在晶圆上进行诸如氧化、扩散、化学气相沉积或退火等工艺过程，其中，一种立式反应炉装置作为批量型处理设备，能够同时对多个晶圆进行反应处理。

2、在立式炉组件中，晶圆承载器从设备外部输送，其容纳多个晶圆。用于输送300mm/200mm/150mm晶圆的容器，通常为前开式晶圆传送盒(foup)或者cassette。晶圆传送盒经由设备的装载端口运入热处理设备中。将晶圆从晶圆传送盒中取出并转移到晶舟(支架)中，晶舟能够以预定高度方向的预定间隔容纳多个晶圆。每个晶舟中的晶圆入热处理炉并经过各种加工。

3、在热处理设备中，要求缩短处理时间以提高产量。为了减少处理时间，要求设备存储尽可能多的晶圆承载器，并在热处理炉内完成处理时迅速更换支架上的晶圆。

4、现有的工厂的立式炉组件大多可用存储10～16个前开式晶圆传送盒，同时配有一个热处理炉体，其存储能力有限，生产效率较低。同时许多立式炉组件不能与空中走行式无人搬送车(oht)兼容。oht系统被广泛认定为300mm fab及下一代fab的主力搬送系统。

5、少数大容量立式炉组件，使用旋转式存储单元，结构制造复杂且昂贵，同时因设备占地并非实质性的矩形，不能相邻的布置，因此耗费了昂贵的晶圆工厂面积。

技术实现思路

1、本发明要解决的技术问题是：现有的立式炉组件大多存储能力有限。

2、为了解决上述技术问题，本发明的技术方案是提供了一种立式反应炉装置，其特征在于，通过隔墙将所述立式炉装置分隔成晶圆承载器处理单元和晶圆处理单元，晶圆处理单元的数量为至少两个；将晶圆承载器处理单元和晶圆处理单元的布置方向定义为纵向，为所述立式炉装置的长度方向，其中：

3、晶圆承载器处理单元包括至少三个水平装载端口，外部搬运装置将晶圆承载器运送并放置在装载端口，同时，未被使用的装载端口能够被复用为存储晶圆承载器，提供存储晶圆承载器的存储位；晶圆承载器处理单元还包括承载器传送机构以及多个托架，每个托架用于提供存储晶圆承载器的存储位，托架的位置彼此相邻；

4、隔墙上设有至少两个水平放置的输送端口，晶圆承载器处理单元的承载器传送机构用于在装载端口、托架以及输送端口之间转移晶圆承载器，通过输送端口在晶圆承载器处理单元和对应的晶圆处理单元之间输送晶圆；

5、每个晶圆处理单元包括至少一套热处理设备以及晶舟，所有输送端口共用同一晶圆传输机构或者每个输送端口各自对应独立的晶圆传输机构，所有热处理设备共用同一晶圆传输机构或者每套热处理设备各自对应独立的晶圆传输机构；每套热处理设备包括一个热处理炉及相应的晶舟；每个所述晶圆处理单元中的每套所述热处理设备各用一套供/排单元和控制单元，或者每个所述晶圆处理单元的所有所述热处理设备共有一套供/排单元和控制单元；每个所述晶圆处理单元的每套热处理炉时能够同时进行相同的工艺或不同的工艺。

6、优选地，有多个所述装载端口，所有所述装载端口分上、下两层布置，布置于上层的所述装载端口与空中搬运装置适配，通过空中搬运装置适配将晶圆承载器运送并放置在位于上层的所述装载端口，布置于下层的所述装载端口与地面搬运装置适配，通过地面搬运装置将晶圆承载器运送并放置在位于下层的所述装载端口。

7、优选地，所述晶圆承载器处理单元提供的所述存储位被配置成对每个具有两套所述热处理设备的晶圆处理单元具有储存大于或等于36个晶圆承载器的存储能力，或者对每个具有一套所述热处理设备的晶圆处理单元具有储存10～30个晶圆承载器的存储能力。

8、优选地，所述输送端口沿纵向排布为一至两行，或者所述输送端口沿横向排布为一至四列，横向为所述立式炉装置的宽度方向；所述输送端口的位置彼此相邻或者相邻两个所述输送端口之间间隔所托架。

9、优选地，所述托架、所述装载端口和/或所述输送端口设有用于置换所述晶圆承载器内气氛的气氛置换设备；所述晶圆承载器处理单元处于空气气氛，所述晶圆处理单元处于惰性气体气氛。

10、优选地，所述晶圆传输机构有1～2个机械臂，机械臂的回转半径优选为300～800毫米；每个机械臂具有1～2组末端夹持器用于夹持晶圆，每组末端夹持器有1～5个末端夹持器；

11、所述晶圆处理单元设置有mapping组件，用于侦测所述晶圆承载器和所述晶舟的有片、无片、错片及叠片状态，mapping组件安装在所述装载端口或所述机械臂或所述末端夹持器上。

12、优选地，所述晶圆处理单元还包括隔断门，隔断门位于所述晶圆传输机构与所述热处理设备之间，每套所述热处理设备对应于一个隔断门，或者多套所述热处理设备共用一个隔断门，其中一侧隔断时，另一侧能够打开。

13、优选地，在所述晶圆处理单元内设置一组或多组传感器，传感器设置在晶圆传输路径上或设置在晶圆传输路径附近，传感器为光电传感器、光纤传感器或使用拍摄装置的影像传感器，传感器检测到的晶圆位置数据与所述晶圆传输机构和控制系统交互，确定所述晶圆传输机构和晶圆的中心位置，以使所述晶圆处理单元实现自动晶圆定心功能。

14、优选地，所述立式炉装置的占地面积为矩形，矩形的两条相对的短边定义了所述立式炉装置的宽度、两条相对的长边定义了所述立式炉装置的长度；所述立式炉装置的宽度优选为约1.1米的整数倍，更优选的宽度为1.1、2.2、3.3或4.4米四种；所述立式炉装置的长度不大于5米，更优选的长度为4米以下；当所述立式炉装置具有两个所述晶圆处理单元时，每个晶圆处理单元的宽度为1～2.2米之间。

15、优选地，将所述晶圆承载器处理单元和晶圆处理单元的主要部分定义为位于所述立式炉装置的底部至底部上方约2.8米处的水平面之间的空间内，则所述立式炉装置具有可拆卸顶盖，延伸至底部上方约2.8米高度的水平面上方，其中，所述晶圆承载器处理单元的顶盖中能够包括至少一层托架用于放置晶圆承载器；所述晶圆承载器处理单元位于上层的所述装载端口，设置在底部上方约2.6米以下；所述晶圆承载器处理单元和晶圆处理单元的主要部分能够以组装状态运输，其他部分在现场组装；所述热处理炉被设置成一次处理该炉内的多个晶圆，优选晶圆数量为50～200个。

16、本发明中，承载器传送机构和晶圆传送机构被配置成使晶圆处理单元的两套热处理炉共用一套晶圆承载器处理单元，同时在晶圆承载器处理单元的托架存储位置彼此相邻，可以使紧凑设计成为可能。因此本发明提供的立式炉组件的尺寸可以减小，或立式炉组件可以存储更多的晶圆承载器。

17、同时，由于本发明中的两套炉体共用一套晶圆承载器处理单元，其中造价高昂的承载器传送机构、晶圆输送端口、晶圆传送机构相对热处理炉的平均费用大幅降低。

18、进一步地，也可以将本发明提供的装置设置为用于处理450mm晶圆，同时占用面积基本等同与处理直径为300mm晶圆的常规热处理设备，并被配置为存储与常规热处理设备基本相同的晶圆数量。