CN103295946A - 炉管设备的fims装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种炉管设备的FIMS装置，通过在FIMS装置中的通道板内侧上下两边设置传感设备，该传感设备包括发生器和接收器，通过该传感设备检测晶圆在机械手臂上是否有凸出，当有凸出时，由于接收器接受不到发射器发出的信号，从而使得机台报警，克服了现有技术中由于没法检测晶圆在机械手臂上是否有凸出，而造成晶圆碎片的问题，进而避免了晶圆碎片导致污染机台或者污染晶圆盒及晶圆盒内其他晶圆的问题的发生，提高了半导体器件的良率和生产效率，进一步的降低了半导体器件的生产成本。

Description

炉管设备的FIMS装置

技术领域

本发明涉及半导体制造技术领域，尤其涉及一种炉管设备的FIMS装置。

背景技术

半导体制造工艺主要是进行多次的光刻工艺、刻蚀工艺和成膜工艺等，在半导体晶圆上形成各种结构的半导体器件。其中成膜工艺普遍采用热氧化法和化学气相沉积工艺。

而现有的热氧化法主要采用炉管设备进行，首先将晶片盒内的晶圆传送至晶舟内，然后将装载有晶圆的晶舟置于炉管设备的处理腔室中，接着将反应气体通入高温炉管内，使得反应气体在炉管设备的处理腔室内发生化学反应，在晶圆的表面沉积一层薄膜，然后将晶舟从反应腔室中取出，进行自然冷却，冷却后，将晶舟内的晶圆传送回晶片盒。该工艺主要用于生长二氧化硅或氮化硅等，近年来也出现了利用该工艺生长金属层和高介电常数材料层等。

图1是现有技术中的FIMS装置的正面结构示意图；图2是现有技术中的FIMS装置的背面结构示意图；图3是现有技术中的FIMS装置的俯视结构示意图；图4是现有技术中的FIMS装置的侧视结构示意图；如图1～4所示，现有炉管设备的FIMS装置（应用材料公司规定的一种标准，称之为：前开口接口机械标准）中的通道板100的外侧上下两边设置有一组传感器，包括发射器103和接收器104，当一整盒晶圆108通过晶圆盒109传送至FIMS装置中通道门102外侧的承载台101上时，FIMS装置中的通道门102利用自身自带的“钥匙”将该晶圆盒109的后盖板打开并移除，此时通道板100外侧上下两边的一组传感器通过发射和接受信号，从而确认在晶圆盒109中的所有晶圆108有没有凸出的晶圆，若存在凸出的晶圆，则接收器104就接受不到发射器103发射的信号，从而进行报警，提示晶圆盒109中的晶圆摆放位置有凸出问题。

然而，现有的炉管设备的FIMS装置中只在通道板100的外侧上下两边设置一组传感器，而对于在反应腔室中的机械手臂107上的晶圆108的位置无法进行检测，机械手臂107安置在机械能动装置106上，机械能动装置106通过卡头与机械能动轨道105相接，从而带动机械手臂107的左右移动，当机械手臂107从晶圆盒109中调取晶圆并传回反应腔室，在传回反应腔室经过FIMS装置的通道门102后，由于没有有效的监控该晶圆在机械手臂107上的位置是否有凸出问题的装置，使得通道门102在关闭的时候，碰到机械手臂107上的晶圆，从而造成该晶圆的碎片，并且导致机台的污染，需要停止该机台的生产进行清洗，才能继续进行生产，导致巨大的经济损失。

另外，在晶圆的工艺完成后，机械手臂107将该晶圆108传送回晶圆盒109时，若此时晶圆在机械手臂107上的位置有偏差，即晶圆在机械手臂107上的位置较向前凸出，那么在传到晶圆盒109中就会撞到晶圆盒的面壁上，从而造成碎片，污染该晶圆盒，同时使得放置于该晶圆盒的其他晶圆也受到污染，造成很多晶圆的报废，同时，需要停止该机台的生产，并进行检查维修，才能继续正常的生产，浪费大量的时间，会导致巨大的经济损失。

中国专利（公开号：CN103077909A）公开了一种炉管设备的传送装置和传送方法，其中所述炉管设备的传送装置包括：传送手臂，用于将晶舟内的晶圆传送至晶片盒或者将晶片盒内的晶圆传送至晶舟内，所述传送手臂的一端具有若干沿垂直方向上下分层设置的晶圆装取片，所述晶圆装取片用于暂时存放从晶舟或晶片盒内取出的晶圆；其特征在于，还包括位于传送手臂上的红外温度检测单元，用于检测晶圆装取片上的晶圆的温度。红外温度检测单元用于检测晶圆装取片上的晶圆的温度，当检测的温度大于设定温度时，则停止晶圆的传送。

该发明虽然能够优先防止将未冷却的高温晶圆传送回晶片盒，既能保护晶片盒又能防止晶圆的报废，但是该发明仍然未能克服由于晶圆在机械手臂上的位置产生偏差，即凸出，使得通道门在关闭时，通道门碰到该晶圆，导致该晶圆的碎片，造成机台的污染，如此需要停止该机台的生产，进行清洗操作，才能继续进行生产，导致巨大的经济损失的问题；同时也未能克服机械手臂将晶圆传回晶圆盒时，由于该晶圆在机械手臂上的位置偏差，即凸出，导致晶圆撞到晶圆盒的面壁上，造成晶圆碎片，并污染该晶圆盒中的其他晶圆的问题，进而降低了生产效率，增加了制造成本。

中国专利（公开号：CN202254809U）公开了一种氟化物热处理用管式炉炉管设备，包括炉管和密封盖两大部分。炉管一端为敞口端，另一端为封闭端。封闭端底部带有气体出口端，便于气体及冷凝液体排出，敞口端边缘焊有法兰盘，通过密封垫圈与密封盖实现紧密配合；密封盖一侧中心焊接有气体进口端。保护气体从气体进口端进入，经过密封的炉管部分，从封闭端排出，可维持炉内气氛恒定。在材质上与现有技术不同的技术特征为：所述炉管和密封盖均采用Monel1400合金，能在常温及高温下有效抵御HF气体的腐蚀。

该实用新型虽然能够解决热处理氟化物时炉管腐蚀的技术问题，但是该实用新型仍然未能克服由于晶圆在机械手臂上的位置产生偏差，即凸出，使得通道门在关闭时，通道门碰到该晶圆，导致该晶圆的碎片，造成机台的污染，如此需要停止该机台的生产，进行清洗操作，才能继续进行生产，导致巨大的经济损失的问题；同时也未能克服机械手臂将晶圆传回晶圆盒时，由于该晶圆在机械手臂上的位置偏差，即凸出，导致晶圆撞到晶圆盒的面壁上，造成晶圆碎片，并污染该晶圆盒中的其他晶圆的问题，进而降低了生产效率，增加了制造成本。

发明内容

本发明提供一种炉管设备的FIMS装置，以克服现有技术中由于晶圆在机械手臂上的位置产生偏差，即凸出，使得通道门在关闭时，通道门碰到该晶圆，导致该晶圆的碎片，造成机台的污染，如此需要停止该机台的生产，进行清洗操作，才能继续进行生产，导致巨大的经济损失的问题；同时也克服现有技术中机械手臂将晶圆传回晶圆盒时，由于该晶圆在机械手臂上的位置偏差，即凸出，导致晶圆撞到晶圆盒的面壁上，造成晶圆碎片，并污染该晶圆盒中的其他晶圆的问题，进而避免晶圆的碎片，提高了半导体器件的良率，降低了半导体器件的生产成本。

为了实现上述目的，本发明采取的技术方案为：

一种炉管设备的FIMS装置，所述FIMS装置包括通道门和通道板，所述通道门设置于所述通道板上，其中，所述FIMS装置还包括传感设备；

所述传感设备包括发射器和接收器；

其中，所述发射器和所述接收器均设置于所述通道板的内侧表面上，且该发射器和接收器分别位于所述通道门的上方和下方。

上述的炉管设备的FIMS装置，其中，所述传感设备位于所述通道门竖直方向的中线上。

上述的炉管设备的FIMS装置，其中，所述传感设备为光学传感器。

上述的炉管设备的FIMS装置，其中，所述传感设备为红外光传感器。

上述的炉管设备的FIMS装置，其中，所述FIMS装置还包括晶圆盒和机械手臂；

所述晶圆放置于所述机械手臂上，且该机械手臂停留于所述通道门内侧时，该晶圆的边缘与所述传感设备的检测位置之间的距离d小于D；

其中，D为所述晶圆放置于所述晶圆盒中时，所述晶圆边缘与所述晶圆盒的内壁之间的距离。

上述技术方案具有如下优点或者有益效果：

本发明通过在FIMS装置中的通道板内侧上下两边设置传感设备，该传感设备包括发生器和接收器，通过该传感设备检测晶圆在机械手臂上是否有凸出，当有凸出时，由于接收器接受不到发射器发出的信号，从而使得机台报警，克服了现有技术中由于没法检测晶圆在机械手臂上是否有凸出，而造成晶圆碎片的问题，进而避免了晶圆碎片导致污染机台或者污染晶圆盒及晶圆盒内其他晶圆的问题的发生，提高了半导体器件的良率和生产效率，进一步的降低了半导体器件的生产成本。

附图说明

通过阅读参照以下附图对非限制性实施例所作的详细描述，本发明及其特征、外形和优点将会变得更明显。在全部附图中相同的标记指示相同的部分。并未刻意按照比例绘制附图，重点在于示出本发明的主旨。

图1是现有技术中的FIMS装置的正面结构示意图；

图2是现有技术中的FIMS装置的背面结构示意图；

图3是现有技术中的FIMS装置的俯视结构示意图；

图4是现有技术中的FIMS装置的侧视结构示意图；

图5是本发明实施例提供的FIMS装置的正面结构示意图；

图6是本发明实施例提供的FIMS装置的背面结构示意图；

图7是本发明实施例提供的FIMS装置的俯视结构示意图；

图8是本发明实施例提供的FIMS装置的侧视结构示意图。

具体实施方式

下面结合附图和具体的实施例对本发明作进一步的说明，但是不作为本发明的限定。

实施例：

图5是本发明实施例提供的FIMS装置的正面结构示意图；图6是本发明实施例提供的FIMS装置的背面结构示意图；如图所示，FIMS装置包括承载台201，通道板200、通道门202、机械能动轨道205、机械能动装置206和机械手臂207，通道门202设置于通道板200上，在通道板200外侧对应于通道门202的上方和下方处设置外传感设备，该外传感设备至少为一组，该外传感设备包括外发射器203和外接收器204，同时，该外发射器203和外接收器204具体位于该通道门202竖直方向的的中线上的通道板200外侧上；另外，在FIMS装置的背面可以看到，在通道板200内侧对应于通道门202的上方和下方处设置传感设备，该传感设备至少为一组，且该一组传感器包括发射器208和接收器209，该发射器208和接收器209具体位于该通道门202竖直方向的中线，且在该通道门上方和下方的通道板200内侧表面上；并且，晶圆放置于机械手臂207上且该机械手臂207停留于通道门202内侧时，该晶圆的边缘与传感设备的检测位置之间的距离d小于D，其中，D为晶圆放置于所述晶圆盒中时，该晶圆边缘与晶圆盒的正面内壁之间的距离。

图7是本发明实施例提供的FIMS装置的俯视结构示意图；图8是本发明实施例提供的FIMS装置的侧视结构示意图；如图所示，发射器208和接收器209的检测位置与晶圆211刚好放置于机械手臂207上的距离d小于D，该D为晶圆211在晶圆盒210中正常安放时，晶圆211的边缘与晶圆盒210的正面内壁之间的距离，即图8中晶圆211与晶圆盒210左侧的内壁之间的距离；多片晶圆211放置于晶圆盒210中，当某一晶圆211凸出时，如图4中FIMS装置的通道板200左侧的虚线部分晶圆，外发射器203发射信号，由于凸出的晶圆挡住该信号，从而使得位于外发射器203正下方的外接收器204接受不到信号，从而触动机台进行报警。

当机械手臂207将该晶圆211调回反应腔室时，由于通道门200内侧表面设置有发射器208和接收器209，所以，当晶圆在机械手臂207上的位置有偏差，即凸出时，发射器208发射的信号，由于晶圆211挡住该信号的传播，使得接受器209接受不到该信号，从而触发报警系统，进而避免了现有技术中，由于晶圆在机械手臂上的位置产生偏差，即凸出，使得通道门在关闭时，通道门碰到该晶圆，导致该晶圆的碎片，造成机台的污染，如此需要停止该机台的生产，进行清洗操作，才能继续进行生产，导致巨大的经济损失的问题。

另一方面，当机械手臂207将工艺完成后的晶圆211传回晶圆盒210时，当晶圆211在机械手臂207上位置有偏差时，即晶圆211在机械手臂207上凸出时，如图4中FIMS装置的通道板200右侧的虚线部分晶圆，发射器208发射信号，由于机械手臂207上的晶圆211凸出部分，从而挡住发射器208发射的信号，使得接收器209接受不到信号，触发机台进行报警，从而进行相应的调整，避免了碎片问题的发生。

其中，该外传感设备和传感设备均为光学传感器，优选为红外光传感器。

本发明实施例通过在FIMS装置中的通道板内侧上下两边设置传感设备，该传感设备包括发生器和接收器，通过该传感设备检测晶圆在机械手臂上是否有凸出，当有凸出时，由于接收器接受不到发射器发出的信号，从而使得机台报警，克服了现有技术中由于没法检测晶圆在机械手臂上是否有凸出，而造成晶圆碎片的问题，进而避免了晶圆碎片导致污染机台或者污染晶圆盒及晶圆盒内其他晶圆的问题的发生，提高了半导体器件的良率和生产效率，进一步的降低了半导体器件的生产成本。

综上所述，通过在FIMS装置中的通道板内侧上下两边设置传感设备，该传感设备包括发生器和接收器，通过该传感设备检测晶圆在机械手臂上是否有凸出，当有凸出时，由于接收器接受不到发射器发出的信号，从而使得机台报警，克服了现有技术中由于没法检测晶圆在机械手臂上是否有凸出，而造成晶圆碎片的问题，进而避免了晶圆碎片导致污染机台或者污染晶圆盒及晶圆盒内其他晶圆的问题的发生，提高了半导体器件的良率和生产效率，进一步的降低了半导体器件的生产成本。

本领域技术人员应该理解，本领域技术人员结合现有技术以及上述实施例可以实现所述变化例，在此不予赘述。这样的变化例并不影响本发明的实质内容，在此不予赘述。

以上对本发明的较佳实施例进行了描述。需要理解的是，本发明并不局限于上述特定实施方式，其中未尽详细描述的设备和结构应该理解为用本领域中的普通方式予以实施；任何熟悉本领域的技术人员，在不脱离本发明技术方案范围情况下，都可利用上述揭示的方法和技术内容对本发明技术方案作出许多可能的变动和修饰，或修改为等同变化的等效实施例，这并不影响本发明的实质内容。因此，凡是未脱离本发明技术方案的内容，依据本发明的技术实质对以上实施例所做的任何简单修改、等同变化及修饰，均仍属于本发明技术方案保护的范围内。

Claims (5)

1.一种炉管设备的FIMS装置，所述FIMS装置包括通道门和通道板，所述通道门设置于所述通道板上，其特征在于，所述FIMS装置还包括传感设备；

所述传感设备包括发射器和接收器；

其中，所述发射器和所述接收器均设置于所述通道板的内侧表面上，且该发射器和接收器分别位于所述通道门的上方和下方。

2.如权利要求1所述的炉管设备的FIMS装置，其特征在于，所述传感设备位于所述通道门竖直方向的中线上。

3.如权利要求1所述的炉管设备的FIMS装置，其特征在于，所述传感设备为光学传感器。

4.如权利要求1所述的炉管设备的FIMS装置，其特征在于，所述传感设备为红外光传感器。

5.如权利要求1所述的炉管设备的FIMS装置，其特征在于，所述FIMS装置还包括晶圆盒和机械手臂；

所述晶圆放置于所述机械手臂上，且该机械手臂停留于所述通道门内侧时，该晶圆的边缘与所述传感设备的检测位置之间的距离d小于D；

其中，D为所述晶圆放置于所述晶圆盒中时，所述晶圆边缘与所述晶圆盒的内壁之间的距离。

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