TWI401747B - 垂直型熱處理裝置及使用該垂直型熱處理裝置之熱處理方法 - Google Patents

Description

垂直型熱處理裝置及使用該垂直型熱處理裝置之熱處理方法

本發明係關於一種垂直型熱處理裝置及使用該垂直型熱處理裝置之熱處理方法。

本發明係基於先前在2007年1月30日申請的日本專利申請案2007-019379，該案之全文以引用的方式併入本文中。

在一半導體器件製程中，一半導體晶圓(基板)會經歷各種程序，例如一氧化製程、一膜沈積程序等。作為一用於執行該些程序之裝置，一直使用(例如)一種能夠作為一批次處理若干晶圓之垂直型熱處理裝置(半導體製造裝置)(例如參見日本專利公告案第3378241號)。該垂直型熱處理裝置包括一垂直型熱處理爐與一載入區域(搬運區域)，該垂直型熱處理爐在其一下部具有一爐開口，該載入區域係形成於該熱處理爐下面。在該載入區域內，在一用於開啟及關閉該爐開口之蓋子構件之一上部部分上，經由一儲熱管來放置一用於在其上保持若干(大約100至150個)大型晶圓(例如300 mm晶圓)之晶舟(基板支架)。在該載入區域內，還佈置有：一升降機構，其係用於垂直移動該蓋子構件，以便載入該晶舟於該熱處理爐內並從其載出該晶舟；一搬運機構，其在一可包含複數個晶圓之載具(容器)與該晶舟之間搬運該等晶圓；以及等等。

一般而言，該晶舟係由石英製成，因而極為昂貴。該等晶圓也一般較昂貴，且其製造成本隨著製程進展而不斷遞 增。因此，應小心處理。

然而，因為在硬體與軟體二者方面存在諸多限制，向習知批次型半導體製造裝置提供一抗地震結構及/或抗地震能力較困難。因而，傳統上一直未採取足夠的抗地震對策。因而，若發生地震而劇烈地搖動裝置，則有可能會傾翻晶舟及/或晶舟與該等晶圓破裂，從而造成一嚴重損壞。

為了避免此一風險，在上述專利文件中所述之垂直型熱處理裝置中，運用一結構，其中基板支架之一底板與儲熱管係藉由一基板支架固定構件來相互穩固地加以連接。

此外，在一垂直型熱處理裝置中，較佳的係以一方式使用兩個晶舟，使得在一載入於一熱處理爐內之晶舟正經歷一熱程序時，另一晶舟係放置於一晶舟機台上並往返於該另一晶舟搬運晶圓。此係稱為"雙晶舟系統"。

然而，在一採用雙晶舟系統之垂直型熱處理裝置中，由於使用另一晶舟來替換在儲熱管上的一晶舟，故難以運用上述專利文件中所述之結構，即儲熱管與基板支架之結構係藉由一基板支架固定構件來穩固地加以連接。

本發明係為了解決上述問題而作出。本發明之目標係提供一種垂直型熱處理裝置，其中在採用該雙晶舟系統時，諸如地震之一外力傾翻一晶舟可藉由一簡單結構來加以防止，以及一種使用該垂直型熱處理裝置之熱處理方法。

本發明揭示一種垂直型熱處理裝置，其包含：一熱處理爐，其具有一爐開口；一蓋子構件，其係用於關閉該熱處 理爐之爐開口；一第一基板支架與一第二基板支架，各基板支架能夠以一層狀方式保持複數個基板並經由一儲熱管交替地放置於該蓋子構件上；一升降機構，其垂直地移動該蓋子構件以載入該等基板支架之一者於該熱處理爐內並從該熱處理爐中載出該等基板支架之該一者；一支架機台，其係用來傳送該等基板而經組態為在該等基板支架之該一者在該熱處理爐內時在其上放置該等基板支架之另一者；及一支架搬運機構，其係經組態為在該支架機台與該儲熱管之間搬運該等個別基板支架；其中該支架機台具有一用於抓持該基板支架以防止其傾翻之支架抓持機構。

依據本發明，提供該垂直型熱處理裝置，其中在採用該雙晶舟系統時，諸如地震之一外力所引起之晶舟傾翻可藉由此一簡單結構來加以防止。

明確而言，例如該等基板支架中之每一個包括一環形底板，定位接合凹槽係形成於該底板之一內圓周內，該支架機台具有一支架定位機構，其具有一對滾動件，該對滾動件可相互更靠近及遠離地移動以變窄及加寬其間的距離，該支架定位機構係經調適為藉由擴大該對滾動件之間的距離以藉此分別接合該對滾動件與該等定位接合凹槽來定位該基板支架，且該支架抓持機構包括一抓持部件，其用於在該對滾動件相互遠離定位時抓持該底板。

或者，例如該等基板支架中之每一個包括一環形底板，定位接合凹槽係形成於該底板之一內圓周內，該支架機台具有一支架定位機構，其具有一對滾動件，各滾動件可在 一徑向向內傾斜的傾斜位置與一直立位置之間改變其姿勢，該支架定位機構係經調適為藉由使該對滾動件直立以藉此分別接合該對滾動件與該等定位接合凹槽來定位該基板支架，且該支架抓持機構包括一用於在該對滾動件直立定位時抓持該底板之抓持部件。

或者，例如該等基板支架中之每一個包括一環形底板，定位接合凹槽係形成於該底板之一內圓周內，該支架機台具有一支架定位機構，其具有一對滾動件，該等滾動件可相互更靠近及遠離地移動以變窄及加寬其間的距離並繞其軸而轉動，該支架定位機構係經調適為藉由擴大該對滾動件之間的距離並藉由轉動該對滾動件以藉此分別接合該對滾動件與該等定位接合凹槽來定位該基板支架，且該支架抓持機構包括一用於在該對滾動件相互遠離定位並轉動時抓持該底板之抓持部件。

此外，本發明係一種使用一具有任一上述特徵之垂直型熱處理裝置來熱處理複數個基板之方法，該方法包含以下步驟：使該等基板支架之一以一層狀方式來保持複數個基板；經由該儲熱管，在用於關閉該熱處理爐之爐開口之該蓋子構件上，放置以一層狀方式保持該複數個基板之該一基板支架；升降該蓋子構件以載入該一基板支架於該熱處理爐內；在該熱處理爐內熱處理該一基板支架所保持之該等基板；使該支架機台抓持該等基板支架之另一者以防止其傾翻；在該熱處理步驟期間，傳送基板至放置於該支架機台上的另一基板支架或從其傳送基板；以及在該熱處理 步驟之後，使用在該支架機台上的該另一基板支架來替換已經從該熱處理爐載出的在該儲熱管上的該一基板支架。

下面參考附圖，更詳細地說明用於實施本發明之最佳模式。圖1係示意性顯示依據本發明之一具體實施例之一垂直型熱處理裝置之一縱向斷面圖。圖2係示意性顯示在圖1所示垂直型熱處理裝置之一載入區域內之一佈局的一平面圖。圖3係示意性顯示如何放置一晶舟於一儲熱管上之一透視圖。圖4係顯示一其中藉由一傳送機構將該晶舟放置於該儲熱管上之狀態的一透視圖。圖5係顯示一其中已相互鎖定一鎖定部件與一待鎖定部件之狀態之一透視圖。

在圖1及2中，參考數字1將一垂直型熱處理裝置描述成一欲安裝於一淨室內之半導體製造裝置。垂直型熱處理裝置1包括一外殼2，其定義該裝置之一輪廓。在外殼2內，存在一傳送及儲存區域Sa與一載入區域Sb。在傳送及儲存區域Sa內，傳送並儲存一載具3，其用作一容器用於包含複數個基板，例如半導體晶圓w。載入區域Sb係一工作區域(傳送區域)，其中在一晶舟4與載具3之間傳送該等晶圓，該晶舟4可採取一層狀方式以預定垂直型間距保持若干(例如大約100至750個)晶圓。此外，晶舟4係載入於一熱處理爐5內並在載入區域Sb內從其載出。傳送及儲存區域Sa與載入區域Sb由一隔離壁6分開。

載具3係一塑膠容器，其能夠包含並載送複數個(例如大約13至25個)預定直徑(例如300 mm直徑)晶圓，該等晶圓 在其間以預定垂直型間隔採用一層狀方式水平配置。一晶圓入口/出口埠係形成於載具3之一前表面內。一用於密封該晶圓入口/出口埠之蓋子係可分離地附著至載具3(省略圖例)。

一載入/載出埠7係形成於外殼2之一前表面內，由一操作者或一傳送機器人透過該載入/載出埠來載入及載出載具3。載入/載出埠7配備有一門8，其可垂直滑動以開啟及關閉載入/載出埠7。一機台9係佈置於該傳送及儲存區域Sa內的載入/載出埠7附近，載具3可放置於該機台上。位於機台9之一後面部分上的係一感測器機構10，其開啟載具3之蓋子並偵測晶圓w之位置及其數目。在機台9與隔離壁6上方存在用於儲存該等載具3之儲存架11。

在傳送及儲存區域Sa內，一傳送台12係佈置於隔離壁6之一側上，在該傳送台上放置載具3用於傳送該等晶圓。此外，佈置於該傳送及儲存區域Sa內的係一載具搬運機構13，其在機台9、該等儲存架11及傳送台12之中搬運該等載具3。

在傳送及儲存區域Sa內的一大氣係由一空氣清潔器(風扇-風機濾網機組)(未顯示)來加以清潔之一大氣空氣。在載入區域Sb內的一大氣係一正壓力大氣空氣或一惰性氣體(例如N₂ 氣體)大氣，該正壓力大氣空氣已由佈置於載入區域Sb之一側上的一空氣清潔器(風扇-風機濾網機組)14加以清潔。隔離壁6具有一開口(未顯示)。當使放置於傳送台12上之載具3之前表面接觸來自傳送及儲存區域Sa之一側的開口時，載具3的一內部與載入區域Sb的一內部可透過該 開口來相互連通。隔離壁6具有一可開啟及可關閉門15，其關閉在載入區域Sb之一側上的開口。該開口係形成為具有一實質與載具3之入口/出口埠大小相同的尺寸，使得可透過該開口來收入及取出在載具3內的該等晶圓。

門15具有一蓋子開啟/關閉機構(未顯示)，其用於開啟及關閉載具3之蓋子。門15還具有一門開啟/關閉機構(未顯示)，其用於從載入區域SB之側來開啟及關閉門15。由於該蓋子開啟/關閉機構與該門開啟/關閉機構，可開啟門15與載具3之蓋子並移動至載入區域Sb。此外，門15與載具3之蓋子可向上或向下移動(排空)以免干擾該等晶圓之傳送。

在傳送台12下面，佈置有一凹口對齊機構16用於在相同方向上對齊凹口(切除)，該等凹口係形成於各晶圓之一周邊部分用於符合其晶體方向。凹口對齊機構16面向載入區域Sb並向其開啟。凹口對齊機構16係經調適為對齊藉由一下述傳送機構24從傳送台12上載具3傳送之晶圓之凹口。

一垂直型熱處理爐5係在其一後側及上側位於載入區域Sb內，該垂直型熱處理爐在其一下部部分內具有一爐開口5a。在載入區域Sb內，在一用於開啟及關閉爐開口5a之蓋子構件17之一上部部分上，經由一儲熱管19放置一由(例如)石英製成的晶舟4，其以一層狀方式以預定垂直型間隔保持若干(例如大約100至150個)晶圓w。載入區域Sb配備有一升降機構18，其用於垂直移動蓋子構件17以便將晶舟4載入熱處理爐5內及從其載出晶舟4。佈置於蓋子構件17 上方之儲熱管(熱防護構件)19係經組態為在關閉蓋子構件17時抑制從爐開口5a釋放熱量。晶舟4係佈置於儲熱管19之一上部部分上。熱處理爐5主要由一反應管與一佈置於該反應管周圍之加熱器件(加熱器)所組成。連接至該反應管的係一氣體引入系統與一排氣系統，該氣體引入系統係用於引入一處理氣體及/或一惰性氣體(例如N₂ )而該排氣系統能夠抽空該反應管並降低其內的一壓力至一預定真空度。

蓋子構件17具有一轉動機構20，其經由儲熱管19來轉動晶舟4。佈置於爐開口5a附近的係一擋板21，其可水平移動(調諧)以加以開啟及關閉。在蓋子構件17開啟並載出已熱處理晶舟4之後，擋板21遮蔽爐開口5a。擋板21係連接至一擋板驅動機構(未顯示)，其在水平方向上轉動擋板21以便開啟及關閉該擋板。

在載入區域Sb之一側上，即在空氣清潔器14之一側上，佈置有一晶舟機台(又稱為"晶舟台"或"支架機台")22，在其上放置晶舟4用於傳送該等晶圓w。晶舟機台22之數目可能係一。然而，如圖2所示，其數目較佳的係二，即一第一機台(裝料台)22a與一第二機台(備用台)22b，其係在一前進及向後方向上沿空氣清潔器14而定位。

在載入區域Sb之一下部部分內，在第一機台22a與第二機台22b之間定位有一晶舟搬運機構(支架搬運機構)23。晶舟搬運機構23在(晶舟機台22之)第一機台22a或第二機台22b與在降低蓋子構件17上儲熱管19之間以及在第一機台 22a與第二機台22b之間搬運晶舟4。在載入區域Sb內，佈置有傳送機構24，其在傳送台12上的載具3與晶舟機台22上的晶舟4之間，特定言之在傳送台12上的載具3與凹口對齊機構16之間、在凹口對齊機構16與(晶舟機台22之)第一機台22a上的晶舟4之間以及在第一機台22a上的熱處理晶舟4與傳送台12上的一空載具3之間傳送晶圓w。

如圖3所示，晶舟4具有一結構，其中複數個(例如三個)柱4c係內插於一頂板4a與一底板4b之間。用於以一層狀方式保持晶圓w之梳狀凹槽4d係以預定間距形成於各柱4c內。在面向前面的該等右柱與左柱4c之間的一距離較寬，以便允許通過各晶圓。

晶舟搬運機構23具有一水平可延伸臂，其水平移動一晶舟4，同時垂直支撐該晶舟。明確而言，晶舟搬運機構23包括：一第一臂23a，其可水平轉動並可垂直移動；一第二臂23b，其在平面圖內實質成一U狀，可樞軸固定於第一臂23a之一末端以能夠水平轉動，該第二臂23b能夠支撐晶舟4之一下表面(底板4b之下表面)；一驅動部件23c，其係用於驅動第一臂23a與第二臂23b；及一升降機構23d，其係用於一起垂直移動該些構件。藉由同步第一臂21a與第二臂23b之水平轉動移動，可水平、線性傳送該晶舟。由於該等臂之此可延伸機構，可盡可能地最小化搬運晶舟4所需之一面積。因而，可節省該裝置之寬度與長度尺寸。

傳送機構24具有一結構，其中在一水平可轉動底座24a上佈置複數個(例如五個)薄板狀傳送機構24b，各可在其上 放置一半導體晶圓並可向前與向後移動。較佳的係，用於傳送一單一晶圓之(五個傳送臂之)中央傳送臂與其他四個傳送臂(群組)在底座24a上獨立地向前及向後移動。此外，較佳的係可改變其他四個傳送臂(群組)相對於該中央傳送臂之垂直間距。底座24a可藉由佈置於載入區域Sb之另一側上的一升降機構24c來垂直移動。

如圖5至9所示，為了防止放置於儲熱管19上之晶舟4由於諸如地震之一外力而傾翻，儲熱管19之一上部部分與晶舟4之底板4b配備有一卡鉤部件25作為一鎖定部件及一卡鉤凹槽部件26作為一待鎖定部件。卡鉤部件25與卡鉤凹槽部件26可藉由在晶舟4已由晶舟搬運機構23搬運至儲熱管19之一正上方位置的一狀態下藉由轉動機構20使儲熱管19轉動一預定角度(例如90度)來相互鎖定或相互解鎖。

如圖3至5所示，晶舟4之底板4b具有一環形形狀。儲熱管19具有複數個(例如四個)柱19a，其用於在其一圓周方向上以適當間隔來支撐底板4b之下表面。更明確而言，儲熱管19係主要由一圓盤狀底座部件19b、複數個柱19a與複數個熱遮蔽板19c所組成，該複數個柱從底部部件19b伸出，該複數個熱遮蔽板經由間隔物19j沿該等柱19a以適當垂直型間隔以一層狀方式配置。該些構成構件分別由(例如)石英製成。

柱19a成一圓柱形狀，且用於阻擋柱19a之一開口端的一上端構件19e係與柱19a之一上端整體形成。為了防止由於柱19a之一內部與一外部之間的一壓力差引起柱19a斷裂， 用於連通柱19a之內部與外部之孔19f係適當地形成於柱19a之一側表面內。柱19a之上端(即上端構件19e)具有一支撐表面19g與一定位部件19h，該支撐表面係用於支撐晶舟4之底板4b之下表面，而該定位部件從支撐表面19g突出以接觸底板4b之一內圓周以便在適當位置內配置底板4b。為了促進定位部件19h與底板4b之內圓周適配或接合，較佳的係形成一傾斜表面19i於定位部件19h之一上端處。

柱19a之一外切圓圈之一直徑小於底板4b之一外徑，該等柱係沿晶舟4之環形底板4b之圓周方向以適當間隔配置，以便支撐底板4b。因而，當晶舟搬運機構23之第二臂23b支撐晶舟4之底板4b之下表面並將晶舟4移向儲熱管19之該等柱19a之上端以將晶舟4放置於其上時，第二臂23b與該等柱19a不會相互干擾。

卡鉤凹槽部件26係形成於各柱19a之一外部部件內，該卡鉤凹槽部件具有一凹槽形形狀並用作一待鎖定之部件。卡鉤部件25在一對應於卡鉤凹槽部件26之位置處佈置於底板4b之下表面上，該卡鉤部件具有一卡鉤狀形狀(一L狀斷面)並用作一鎖定部件以在各卡鉤凹槽部件26內鎖定(鉤住)。

卡鉤部件25包括一垂直型部分25a與一水平部分25b，該垂直型部分係從底板4b之下表面向下延伸，該水平部分從垂直型部分25a之一下端徑向向內突出。卡鉤凹槽部件26係形成，使得當由晶舟搬運機構23搬運晶舟4至一儲熱管19正上方位置，然後由轉動機構20將儲熱管19轉動一預定 角度時，卡鉤部件25之水平部分25b會沿圓周插入卡鉤凹槽部件26內。此外，決定卡鉤凹槽部件26之一凹槽寬度與一凹槽深度，使得在將卡鉤部件25之水平部分25b插入卡鉤凹槽部件26時，卡鉤部件25之水平部分25b不會干擾(碰撞)卡鉤凹槽部件26。當卡鉤部分25到達一預定位置，即在卡鉤凹槽部件26內的一可鎖定位置時，停止儲熱管19轉動。接著，由晶舟搬運機構23進一步降低晶舟4，使得將晶舟4放置於儲熱管19之該等柱19a上。用抑制顆粒產生的觀點看，較佳的係設計卡鉤部件26之凹槽寬度，使得卡鉤部件25之水平部分25b不接觸(碰撞)卡鉤凹槽部件26(參見圖6)。還較佳的係水平部分25b之一末端與卡鉤凹槽部件26之一底表面形成一彎曲形狀(銳角)，其中心對應於儲熱管19之一轉動中心。

例如，作為轉動機構20，運用日本專利公告案第3579278號所述之一轉動機構。即，如圖10所示，一具有一軸孔之固定構件27係佈置於蓋子構件17之一底部部分之一側上，且一具有一底部的圓柱形轉動圓柱構件28係透過一軸承與一磁流體密封件(未顯示)可轉動地定位於固定構件27下面。一轉動軸29係佈置於轉動圓柱構件28之一底部部件上，以便可移動地穿過固定構件27之軸孔。轉動軸29之一上端還可移動地穿過蓋子構件17之一中心部分，並連接至一轉動機台30，其係定位於蓋子構件17上方，其間具有一細微空間。儲熱管19係放置於轉動機台30上，且儲熱管19之底座部件19b係藉由一固定構件31來固定至轉動機 台30。一用於轉動驅動轉動圓柱構件28之馬達32係透過一定時帶33而連接至轉動圓柱構件28。

為了可自動控制儲熱管19之轉動，使得儲熱管19獲得一其中卡鉤部件25與卡鉤凹槽部件26可相互鎖定之位置或一其中卡鉤部件25與卡鉤凹槽部件26可相互解鎖之位置，較佳的係轉動機構20具有一感測器34與一控制器件35，該感測器係用於偵測儲熱管19之一轉動起始位置，該控制器件係用於基於來自感測器34之一偵測信號來控制儲熱管19之轉動，使得儲熱管19獲得一其中卡鉤部件25與卡鉤凹槽部件26可相互鎖定之位置或一其中卡鉤部件25與卡鉤凹槽部件26可相互解鎖之位置。例如，一待偵測構件(推進器)係突出地佈置於轉動圓柱構件28之一外圓周上，且一用於偵測待偵測構件36之感測器34係佈置於蓋子構件17下面。較佳的係，控制器件35可控制儲熱管19，使得在一熱處理期間經由儲熱管19連續地轉動晶舟4。

如圖4所示，為了在晶舟搬運機構23搬運晶舟4時防止諸如地震之一外力傾翻晶舟4，一傾翻限制構件37較佳的係佈置於第二臂23b之一上部部分上以藉由在傾翻限制構件37與第二臂23b之間從上面及下面夾置底板4b來限制該底板。傾翻限制構件37具有一限制件37a，其係佈置於第二臂23b之一近接側之一上部表面上。限制件37a可面向晶舟4之底板4b之一上部表面，該底板係支撐於第二臂23b之一上部表面上，在限制件37與底板4b之間具有一預定空間。

此外，運用下列結構來防止諸如地震之一外力傾翻放置 於晶舟機台22上的晶舟4。如圖2、11、12、14及15所示，晶舟機台22具有一晶舟定位機構(支架定位機構)38，其用於定位晶舟4。晶舟定位機構38包括一對滾動件38b，其藉由圓柱38a在其直徑方向上在晶舟機台22上相互更靠近及遠離地移動。另一方面，V形定位接合凹槽40係以直徑相對位置形成於晶舟4之底板4b之一內圓周內。當相互遠離移動並定位該對滾動件38b時，該等滾動件38b接合該等定位接合凹槽40。各定位接合凹槽40係形成為具有一預定角度θ，例如120度。因而，即便在晶舟4被放置於晶舟機台22上一輕微偏離正確位置之位置時，晶舟4仍可精確地配置於適當位置內。

晶舟機台22具有一晶舟抓持機構(支架抓持機構)41，其用於抓持晶舟4以便防止其傾翻。晶舟抓持機構41具有一凸緣狀抓持部件41a。當該等滾動件38b接合該等定位接合凹槽40時(當該等滾動件相互遠離定位時)，抓持部件41a面向晶舟4之底板4b之上表面，以便在抓持部件41a與晶舟機台22(詳細而言該晶舟機台之一上表面)之間夾置底板4b。例如，各抓持部件41a係佈置於各滾動件38b之一上部部分上。

更詳細地說明晶舟機台22之結構。晶舟機台22包括一固定板42與一上部板44，該上部板可經由一滾珠軸承43在水平方向上可移動地支撐於固定板42上。晶舟4係經組態用於放置於上部板44上。固定板42與上部板44係形成一環形。滾珠軸承43具有一環形支架43a與由支架43a所支撐的 若干小滾珠43b。上部板44可藉由突出地佈置於上部板44與固定板42之一者上的一接針45並藉由形成於其另一者內的一限制孔46(在其內疏鬆地適配接針45)來在一預定範圍內水平移動。附著於上部板44與固定板42之間的係複數個彈簧47，其用於推動上部板44，使得其中心返回至晶舟機台22之中心位置。

為了在該等晶圓w傳送期間防止上部板44水平移動，晶舟機台22之第一機台22a特別配備有一上部板固定機構48，其用於在配置晶舟4於適當位置內之後固定上部板44。上部板固定機構48包括一具有U形斷面之框架49。框架49具有一上構件49a與一下構件49b。上構件49a係固定於上部板44之一下表面上。具有一U形斷面之框架49藉由上構件49a與下構件49b在其內夾置固定板42與滾珠軸承43，上面及下面具有預定空間。佈置於框架49之下構件49b係一空氣圓柱50，其具有一可延伸按壓部件59a，其用於固定在上構件49a與下構件49b之間夾置的固定板42與滾珠軸承43。

晶舟機台22包括一安裝板51，在其上固定該對右及左圓柱38a、38b。在安裝板51上，佈置有一導軌53，其在水平方向上可移動地支撐一可移動構件52。滾動件38b係支撐於一柱54之一上端部分上，該柱從可移除構件52伸出，使得滾動件38b可繞柱54之一軸而轉動。本文中，一凸緣狀形狀之抓持部件41a係形成於各滾動件38b之上端部分上。較佳的係，滾動件38b係由一抗熱樹脂製成，由於在晶舟4 經歷一熱程序之後使滾動件38b接觸晶舟4之底板4b。此外，一偵測晶舟存在之感測器55係佈置於晶舟機台22之一側上。當感測器55偵測到已放置晶舟4於晶舟機台22上時，執行晶舟4之定位。

接著，下面說明如上所構造之垂直型熱處理裝置1之一操作(熱處理方法)。首先，升降蓋子構件17，然後將經由儲熱管19放置於蓋子構件17上並以一層狀方式保持若干晶圓w之晶舟4與儲熱管19一起載入熱處理爐5內。同時，由蓋子構件17來密封熱處理爐5之爐開口5a。接著，當經由儲熱管19在熱處理爐5內藉由轉動機構20之操作來轉動晶舟4時，在一預定程序氣體大氣下，以一預定壓力熱處理該等晶圓w一預定時間週期。在此熱程序期間，在晶舟機台22之第一機台22a上往返於另一晶舟4來傳送其他晶圓w。在此情況下，由晶舟4所保持的熱處理晶圓w係先由傳送機構24載出至一放置於傳送台12上之空載具3內。接著，搬運另一包含待熱處理晶圓之載具3至傳送台12，然後移動該等待熱處理晶圓至已變空的晶舟4。

在熱處理爐5內完成熱程序後，降低蓋子構件17，並從熱處理爐5載出晶舟4至載入區域Sb。晶舟搬運機構23之第二臂23b從下面靠近晶舟4(參見圖6)，然後第二臂23b抬高晶舟4一預定高度(參見圖7)。在此狀態下，由轉動機構20以一預定角度(例如90度)轉動儲熱管19，使得卡鉤部件25與卡鉤凹槽部件26獲得一可解鎖位置，其中卡鉤部件25與卡鉤凹槽部件26可相互解鎖(參見圖8)。其後，晶舟搬運機 構23之第二臂23b進一步將晶舟4抬高另一預定高度(該卡鉤部件與該儲熱管之該等柱不會相互干擾之高度)，並向晶舟機台22之第二機台22b傳送晶舟4(參見圖9)以便在上放置晶舟4。放置於第二機台22b上的晶舟4係藉由定位機構38來配置於適當位置內，並藉由一凸緣狀傾翻限制部件41a來防止晶舟4傾翻。

同時，放置於第一機台22a上的晶舟4係也藉由定位機構38來加以定位，並藉由一凸緣狀傾翻限制部件41a來防止晶舟4傾翻。在釋放傾翻限制部件41a限制晶舟4之後，由晶舟搬運機構23之第二臂23b來支撐在第一台22a上的晶舟4並搬運至一在蓋子構件17之儲熱管19上方的位置。接著，藉由晶舟搬運機構23來降低此晶舟4至一在儲熱管19上方的位置。緊接在放置晶舟4於儲熱管19之前，由轉動機構20以一預定角度(例如90度)轉動儲熱管19，使得卡鉤部件25與卡鉤凹槽部件26獲得一可鎖定位置，其中卡鉤部件25與卡鉤凹槽部件26可相互鎖定。之後，進一步降低晶舟4以放置於儲熱管19上。依此方式，完成放置晶舟4於儲熱管19上。在其後，升降蓋子構件17以載入晶舟4於熱處理爐5內，然後開始一熱程序。在此熱程序期間，由晶舟搬運機構23來搬運在第二機台22b上的晶舟4至第一機台22a。接著，在第一機台22a上，由傳送機構24將該等熱處理晶圓從此晶舟4傳送至傳送台12上的載具3，並藉由傳送機構24將待處理晶圓從傳送台12上的另一載具3傳送至此晶舟4。因此，可實現產量改良。

如上所述，在此具體實施例之垂直型熱處理裝置1中，卡鉤部件25與卡鉤凹槽部件26係以一方式佈置於儲熱管19之上部部分以及晶舟4之底部部分上，使得在已藉由晶舟搬運機構23將一晶舟4定位於一正好在儲熱管19上方之位置之狀態下，藉由轉動機構20將儲熱管19轉動一預定角度，卡鉤部件25與卡鉤凹槽部件26變得相互可鎖定或相互可解鎖。因而，在採用所謂雙晶舟系統時，可能由於諸如地震之一外力所引起的晶舟4在儲熱管19上傾翻可藉由一簡單結構來加以防止。

在此具體實施例中，晶舟4具有環形底板4b，儲熱管19具有複數個柱19a，其以適當間隔沿其一圓周方向支撐底板4b之下表面，該等卡鉤凹槽部件(待鎖定凹槽狀部件)26係形成於該等個別柱19a之外部部分內，且待鎖定於個別鎖定凹槽部件26內的該等卡鉤部件(卡鉤狀鎖定部件)25係佈置於底板4b之下表面上。因而，使用此一簡單結構，可穩固且容易地實施儲熱管19與晶舟4之間的一鎖定操作與一解鎖操作。

此外，轉動機構20包括感測器34，其偵測儲熱管19之一轉動起始位置；及控制器件35，其基於來自感測器34的一偵測信號來控制儲熱管19之轉動，使得卡鉤部件25與卡鉤凹槽部件26獲得一其中卡鉤部件25與卡鉤凹槽部件26可相互鎖定之位置或一其中卡鉤部件25與卡鉤凹槽部件26可相互解鎖之位置。因而，可穩固且容易地實施儲熱管19與晶舟4之間的一鎖定操作與一解鎖操作。

在另一方面，在垂直型熱處理裝置1中，用於抓持晶舟4以防止其傾翻之晶舟抓持機構41係佈置於晶舟機台22上，因而可抓持已傳送至晶舟機台22之晶舟4以免傾翻。因而，在採用所謂雙晶舟系統時，可能由於諸如地震之一外力所引起的晶舟4在儲熱管22上傾翻可藉由此一簡單結構來加以防止。

在此具體實施例中，在晶舟機台22上，藉由擴大在晶舟定位機構38之該對滾動件38b之間的一距離(其可加寬並變窄)，該等滾動件38b接合形成於晶舟4之環形底板4b之內圓周內的該等定位接合凹槽40。因而，配置晶舟4於適當位置內。晶舟抓持機構41具有該等抓持部件41a。當相互遠離移動並定位晶舟定位機構38之該等滾動件38b時(在相互遠離移動並定位該等滾動件之後)，該等抓持部件41a面向晶舟4之底板4b之上表面以便在抓持部件41a與晶舟機台22之間夾置底板4b。特定言之，各抓持部件41a係佈置於各滾動件38b之上端部分上。因而，在定位晶舟4的同時，可防止由於諸如地震之一外力傾翻晶舟機台22上的晶舟4。而且，由於可僅藉由改良晶舟定位機構38之滾動件38b來形成抓持部件41a，可實現一簡化結構與一降低成本。

圖13係該儲熱管之一修改之一主要部件之一放大斷面圖。在圖13所示之具體實施例之一儲熱管19內，一螺絲孔42係形成於一柱19a之一上端構件19e內。由於螺絲孔42，一晶舟4之一底板4b可藉由一螺絲41而扣緊至柱19a。螺絲41穿過底板4b之一V形接合凹槽40，然後擰緊於螺絲孔42 內，使得螺絲41之一頭41a箝制底板4b之一上表面，藉此扣緊底板4b至柱19a。依據此一儲熱管19，藉由螺絲41相互扣緊的儲熱管19與晶舟4可用於一單晶舟系統。另一方面，藉由卸除螺絲41，儲熱管19與晶舟4可用於雙晶舟系統。

圖16A係該晶舟抓持機構之另一範例之一示意性平面圖，而圖16B係圖16A所示晶舟抓持機構之一示意性斷面圖。在此具體實施例之一晶舟機台22內，佈置有一對滾動件38b，各可在一徑向向內傾斜之傾斜位置與一直立位置之間改變其姿態。藉由在直立位置定位該對滾動件38b，該對滾動件38b可分別接合形成於一晶舟4之一環形底板4b之一內圓周內的定位接合凹槽40。因而，執行晶舟4之定位。一晶舟抓持機構41具有一抓持部件41a。當使晶舟定位機構38之該等滾動件38b直立時(在使該等滾動件直立之後)，抓持部件41a面向晶舟4之底板4b之一上表面以便在抓持部件41a與晶舟機台22之間夾置底板4b。特定言之，抓持部件41a係佈置於滾動件38b之一上端部分上。依據此晶舟機台22，可獲得上述相同操作及效果。

圖17A係該晶舟抓持機構之又另一範例之一示意性平面圖，而圖17B係圖17A所示晶舟抓持機構之一示意性斷面圖。在此具體實施例之一晶舟機台22內，佈置有一對滾動件38b。可加寬並變窄在該對滾動件38b之間的一距離。藉由擴大該等滾動件38b之間的距離並轉動該等滾動件，該等滾動件38b接合形成於一晶舟4之一環形底板4b之一內圓 周內的定位接合凹槽40。因而，執行晶舟4之定位。一晶舟抓持機構41具有一抓持部件41a。當相互遠離移動並定位且轉動晶舟定位機構38之該等滾動件38b時(在相互遠離移動並定位且轉動該等滾動件之後)，該等抓持部件41b面向晶舟4之底板4b之一上表面以便在抓持部件41a與晶舟機台22之間夾置底板4b。特定言之，抓持部件41a係佈置於滾動件38b之一上端部分上。依據此晶舟機台22，可獲得上述相同操作及效果。為了平滑地轉動該等滾動件38b，較佳的係在完成藉由相互遠離移動該等滾動件38(相互遠離地分開該等滾動件38b)來定位晶舟4之後，一旦距離變窄(該等滾動件相互靠近地移動)，接著轉動該等滾動件38。

已參考該等圖式詳細地說明本發明之該等具體實施例。然而，本發明不限於上述個別具體實施例，且各種設計變化均可柱而不脫離本發明之範疇。

1‧‧‧垂直型熱處理裝置

2‧‧‧外殼

3‧‧‧載具

4‧‧‧晶舟

4a‧‧‧頂板

4b‧‧‧底板

4c‧‧‧柱

4d‧‧‧梳狀凹槽

5‧‧‧熱處理爐

5a‧‧‧爐開口

6‧‧‧隔離壁

7‧‧‧載入/載出埠

8‧‧‧門

9‧‧‧機台

10‧‧‧感測器機構

11‧‧‧儲存架

12‧‧‧傳送台

13‧‧‧載具搬運機構

14‧‧‧空氣清潔器

15‧‧‧可開啟及可關閉門

16‧‧‧隔離壁/凹口對齊機構

17‧‧‧蓋子構件

18‧‧‧升降機構

19‧‧‧儲熱管

19a‧‧‧柱

19b‧‧‧圓盤狀底座部件

19c‧‧‧熱遮蔽板

19e‧‧‧上端構件

19f‧‧‧孔

19g‧‧‧支撐表面

19h‧‧‧定位部件

19i‧‧‧傾斜表面

19j‧‧‧間隔物

20‧‧‧轉動機構

21‧‧‧擋板

22‧‧‧晶舟機台

22a‧‧‧第一機台(裝料台)

22b‧‧‧第二機台(備用台)

23‧‧‧晶舟搬運機構

23a‧‧‧第一臂

23b‧‧‧第二臂

23c‧‧‧驅動部件

23d‧‧‧升降機構

24‧‧‧傳送機構

24a‧‧‧水平可轉動底座

24b‧‧‧薄板狀傳送機構

24c‧‧‧升降機構

25‧‧‧卡鉤部件

25a‧‧‧垂直型部分

25b‧‧‧水平部分

26‧‧‧卡鉤凹槽部件

27‧‧‧固定構件

28‧‧‧轉動圓柱構件

29‧‧‧轉動軸

30‧‧‧轉動機台

31‧‧‧固定構件

32‧‧‧馬達

33‧‧‧定時帶

34‧‧‧感測器

35‧‧‧控制器件

36‧‧‧欲偵測構件

37‧‧‧傾翻限制構件

37a‧‧‧限制件

38‧‧‧晶舟定位機構

38a‧‧‧右圓柱

38b‧‧‧左圓柱

40‧‧‧V形定位接合凹槽

41‧‧‧晶舟抓持機構

41a‧‧‧凸緣狀抓持部件

42‧‧‧固定板/螺絲孔

43‧‧‧滾珠軸承

43a‧‧‧環形支架

43b‧‧‧小滾珠

44‧‧‧上部板

45‧‧‧接針

46‧‧‧限制孔

47‧‧‧彈簧

48‧‧‧上部板固定機構

49‧‧‧框架

49a‧‧‧上構件

49b‧‧‧下構件

50‧‧‧空氣圓柱

51‧‧‧安裝板

52‧‧‧可移動構件

53‧‧‧導軌

54‧‧‧柱

55‧‧‧感測器

59a‧‧‧可延伸按壓部件

Sa‧‧‧傳送及儲存區域

Sb‧‧‧載入區域

w‧‧‧半導體晶圓

圖1係示意性顯示依據本發明之一具體實施例之一垂直型熱處理裝置之一縱向斷面圖；圖2係示意性顯示在圖1所示垂直型熱處理裝置之一載入區域內之一佈局之一平面圖；圖3係示意性顯示如何放置一晶舟於一儲熱管上之一透視圖；圖4係顯示一其中藉由一傳送機構將該晶舟放置於該儲熱管上之狀態之一透視圖； 圖5係顯示一其中已相互鎖定一鎖定部件與一待鎖定部件之狀態之一透視圖；圖6係顯示一其中該晶舟已放置於該儲熱管上之狀態之一側視圖；圖7係顯示一其中該晶舟已從該儲熱管抬高一預定高度之狀態之一側視圖；圖8係顯示在抬高該晶舟一預定高度之後藉由轉動該儲熱管所產生之一解鎖狀態之一透視圖；圖9係顯示一其中該晶舟已從該儲熱管進一步抬高另一預定高度並橫向搬運該晶舟之狀態之一側視圖；圖10係示意性顯示該儲熱管之一轉動機構之一圖式；圖11係示意性顯示一用於定位該晶舟於一晶舟機台上之定位機構之一平面圖；圖12係沿圖11中A-A直線所截取之一放大斷面圖；圖13係該儲熱管之一修改之一主要部件之一放大斷面圖；圖14A係顯示該晶舟機台之另一範例之一示意性平面圖，而圖14B係圖14A所示晶舟機台之一示意性斷面圖；圖15A係一晶舟抓持機構之一範例之一示意性平面圖而圖15B係圖15A所示晶舟抓持機構之一示意性斷面圖；圖16A係該晶舟抓持機構之另一範例之一示意性平面圖，而圖16B係圖16A所示晶舟抓持機構之一示意性斷面圖；以及圖17A係該晶舟抓持機構之又另一範例之一示意性平面 圖，而圖17B係圖17A所示晶舟抓持機構之一示意性斷面圖。

1‧‧‧垂直型熱處理裝置

2‧‧‧外殼

3‧‧‧載具

4‧‧‧晶舟

5‧‧‧熱處理爐

5a‧‧‧爐開口

6‧‧‧隔離壁

7‧‧‧載入/載出埠

8‧‧‧門

9‧‧‧機台

10‧‧‧感測器機構

11‧‧‧儲存架

12‧‧‧傳送台

13‧‧‧載具搬運機構

15‧‧‧可開啟及可關閉門

16‧‧‧隔離壁/凹口對齊機構

17‧‧‧蓋子構件

19‧‧‧儲熱管

20‧‧‧轉動機構

21‧‧‧擋板

23‧‧‧晶舟搬運機構

23a‧‧‧第一臂

23b‧‧‧第二臂

23c‧‧‧驅動部件

24‧‧‧傳送機構

24a‧‧‧水平可轉動底座

24b‧‧‧薄板狀傳送機構

Sa‧‧‧傳送及儲存區域

Sb‧‧‧載入區域

w‧‧‧半導體晶圓

Claims (6)

1. 一種垂直型熱處理裝置，其包含：一熱處理爐，其具有一爐開口；一蓋子構件，其係用於關閉該熱處理爐之爐開口；一第一基板支架與一第二基板支架，各基板支架能夠以一層狀方式保持複數個基板並經由一儲熱管被交替地放置於該蓋子構件上；一升降機構，其垂直移動該蓋子構件以載入上述基板支架之其中一方至該熱處理爐內，並從該熱處理爐中載出上述基板支架之該一方；一支架機台，其係經配置為在上述基板支架之該一方在該熱處理爐內時，將上述基板支架之另一方放置於其上，用以傳送上述基板；以及一支架搬運機構，其係經配置為在該支架機台與該儲熱管之間搬運個別之基板支架；其中該支架機台具有一用於抓持該基板支架以防止其傾翻之支架抓持機構，上述基板支架中之每一個包括一環狀底板，定位接合凹槽係形成於該底板之一內圓周內，該支架機台具有一支架定位機構，其具有一對滾動件，該對滾動件可相互靠近地移動使其間之距離變窄且可相互遠離地移動以使其間之距離加寬，該支架定位機構，其係經調適為藉由擴大該對滾動件之間距離以分別接合該對滾動件與上述定位接合凹槽來 定位該基板支架，以及該支架抓持機構包括一抓持部件，其用於在該對滾動件相互遠離而定位時抓持該底板。
2. 一種垂直型熱處理裝置，其包含：一熱處理爐，其具有一爐開口；一蓋子構件，其係用於關閉該熱處理爐之爐開口；一第一基板支架與一第二基板支架，各基板支架能夠以一層狀方式保持複數個基板並經由一儲熱管被交替地放置於該蓋子構件上；一升降機構，其垂直移動該蓋子構件以載入上述基板支架之其中一方至該熱處理爐內，並從該熱處理爐中載出上述基板支架之該一方；一支架機台，其係經配置為在上述基板支架之該一方在該熱處理爐內時，將上述基板支架之另一方放置於其上，用以傳送上述基板；以及一支架搬運機構，其係經配置為在該支架機台與該儲熱管之間搬運個別之基板支架；其中該支架機台具有一用於抓持該基板支架以防止其傾翻之支架抓持機構，上述基板支架中之每一個包括一環狀底板，定位接合凹槽係形成於該底板之一內圓周內，該支架機台具有一支架定位機構，其具有一對滾動件，各滾動件可在一於徑向上朝內傾斜之傾斜位置與一直立位置之間改變其姿態， 該支架定位機構係經調適為藉由使該對滾動件直立以分別接合該對滾動件與上述定位接合凹槽來定位該基板支架，以及該支架抓持機構包括一抓持部件，其用於在該對滾動件直立定位時抓持該底板。
3. 一種垂直型熱處理裝置，其包含：一熱處理爐，其具有一爐開口；一蓋子構件，其係用於關閉該熱處理爐之爐開口；一第一基板支架與一第二基板支架，各基板支架能夠以一層狀方式保持複數個基板並經由一儲熱管被交替地放置於該蓋子構件上；一升降機構，其垂直移動該蓋子構件以載入上述基板支架之一至該熱處理爐內，並從該熱處理爐中載出上述基板支架之該一者；一支架機台，其係經配置為在上述基板支架之該一方在該熱處理爐內時，將上述基板支架之另一方放置於其上，用以傳送上述基板；以及一支架搬運機構，其係經配置為在該支架機台與該儲熱管之間搬運個別之基板支架；其中該支架機台具有一用於抓持該基板支架以防止其傾翻之支架抓持機構，上述基板支架中之每一個包括一環狀底板，定位接合凹槽係形成於該底板之一內圓周內，該支架機台具有一支架定位機構，其具有一對滾動 件，該對滾動件可相互靠近地移動使其間之距離變窄且可相互遠離地移動使其間之距離加寬並可繞其軸而轉動，該支架定位機構係經調適為藉由擴大該對滾動件之間距離並藉由轉動該對滾動件以分別接合該對滾動件與上述定位接合凹槽來定位該基板支架，以及該支架抓持機構包括一抓持部件，其用於在該對滾動件相互遠離定位並轉動時抓持該底板。
4. 一種使用如請求項1之垂直型熱處理裝置來對複數個基板進行熱處理之方法，該方法包含以下步驟：使上述基板支架之該一方以一層狀方式保持複數個基板；將以一層狀方式保持該複數個基板的上述基板支架之該一方，經由該儲熱管放置在用於關閉該熱處理爐之爐開口之該蓋子構件上；升降該蓋子構件以載入上述基板支架之該一方至該熱處理爐內；在該熱處理爐內對上述基板支架之該一方所保持之上述基板進行熱處理；藉由使用在該對滾動件相互遠離而定位時抓持該底板的該抓持部件，使該支架機台抓持上述基板支架之該另一方以防止其傾翻；在該熱處理步驟期間，傳送基板至放置於該支架機台上的上述基板支架之該另一方或從其傳送基板；以及 在該熱處理步驟之後，使用在該支架機台上的上述基板支架之該另一方來替換已從該熱處理爐載出之在該儲熱管上的上述基板支架之該一方。
5. 一種使用如請求項2之垂直型熱處理裝置來對複數個基板進行熱處理之方法，該方法包含以下步驟：使上述基板支架之該一方以一層狀方式保持複數個基板；將以一層狀方式保持該複數個基板的上述基板支架之該一方，經由該儲熱管放置在用於關閉該熱處理爐之爐開口之該蓋子構件上；升降該蓋子構件以載入上述基板支架之該一方至該熱處理爐內；在該熱處理爐內對上述基板支架之該一方所保持的上述基板進行熱處理；藉由使用在該對滾動件直立定位時抓持該底板的該抓持部件，使該支架機台抓持上述基板支架之該另一方以防止其傾翻；在該熱處理步驟期間，傳送基板至放置於該支架機台上的上述基板支架之該另一方或從其傳送基板；以及在該熱處理步驟之後，使用在該支架機台上的上述基板支架之該另一方來替換已從該熱處理爐載出之在該儲熱管上的上述基板支架之該一方。
6. 一種使用如請求項3之垂直型熱處理裝置來對複數個基板進行熱處理之方法，該方法包含以下步驟： 使上述基板支架之該一方以一層狀方式保持複數個基板；將以一層狀方式保持該複數個基板的上述基板支架之該一方，經由該儲熱管放置在用於關閉該熱處理爐之爐開口之該蓋子構件上；升降該蓋子構件以載入上述基板支架之該一方至該熱處理爐內；在該熱處理爐內對上述基板支架之該一方所保持之上述基板進行熱處理；藉由使用在該對滾動件相互遠離而定位並轉動時抓持該底板的該抓持部件，使該支架機台抓持上述基板支架之該另一方以防止其傾翻；在該熱處理步驟期間，傳送基板至放置於該支架機台上的上述基板支架之該另一方或從其傳送基板；以及在該熱處理步驟之後，使用在該支架機台上的上述基板支架之該另一方來替換已從該熱處理爐載出之在該儲熱管上的上述基板支架之該一方。