DE102017000429A1 - Prozessofen mit Ofenmodulen - Google Patents

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Abstract

Bei Anlagen für die Halbleiterherstellung kann ein längerer Produktionsausfall vermieden werden, wenn ein Prozessmodul für einen Chargen- oder Batch-Ofen vorgesehen wird, wobei das Prozessmodul eine Prozesskammer und eine Heizkassette, welche die Prozesskammer umgibt, und einen Prozessmodulträger aufweist, in dem das Prozessmodul aufgenommen ist. Wenigstens die Prozesskammer und die Heizkassette können als eine Baugruppe gemeinsam aus dem Prozessmodulträger entnommen werden. So kann eine defekte Heizkassette und/oder Prozesskammer in kurzer Zeit und trotz heißer Temperatur ausgetauscht werden. Weiter wird ein Verfahren zum Betrieb einer Prozesseinheit mit einer Vielzahl von Prozesskammern und einer zentralen Versorgungseinheit beschrieben, welches folgende Schritte aufweist: a) Aufheizen der Prozesskammern und Ausführen einer Wärmebehandlung in den Prozesskammern; b) Trennen einer Baugruppe, die wenigstens die Prozesskammer und das Heizmodul aufweist, von der Prozesseinheit; und c) Entnehmen der Baugruppe aus der Prozesseinheit durch Bewegen der Baugruppe auf einer horizontalen Ebene relativ zur Prozesseinheit.

Description

  • Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf Prozessofen mit Ofenmodulen.
  • Bei vielen Herstellungsprozessen müssen Materialien oder Komponenten bei der Herstellung mit bestimmten Bedingungen und Temperaturen erwärmt werden, beispielsweise zum Vorwärmen, vor dem Aufbringen von Beschichtungen, zum Härten, zur Trocknung und Entgasung. Ein Prozessofen ist ein Ofen, in dem eine solche Wärmebehandlung an einer Komponente ausgeführt werden kann, wobei optional eine Zusammensetzung der Atmosphäre in dem Ofen gesteuert werden kann und/oder ein Unterdruck im Ofen erzeugt werden kann. Ein Prozessofen kann als Durchlaufofen konstruiert sein, wobei die Komponenten während der Behandlung mittels einer Fördervorrichtung durch die Ofenkammer bewegt werden. Weiterhin kann ein Prozessofen als Batch- bzw. Chargen-Ofen ausgebildet sein, wobei die Komponenten vor der Behandlung in die Ofenkammer eingeführt werden, in der Ofenkammer behandelt werden und danach entnommen werden (auch Kammerofen genannt). Ein Einsatzgebiet, bei dem die hier beschriebene Prozesseinheit besondere Vorteile bietet, ist die Fertigung von Halbleitern und Solarzellen in einem Batch- bzw. Chargen-Ofen.
  • Bei bekannten Batch-Prozesseinheiten zur Halbleiterfertigung werden aus Platzgründen die Prozesskammern (Prozessrohre) mehrfach übereinander gebaut. 6 zeigt eine solche Batch-Prozesseinheit A zur Halbleiterfertigung gemäß dem Stand der Technik mit fünf übereinander angeordneten Prozessrohren B, die in einer gemeinsamen Ofeneinheit C angeordnet sind. Die Ofeneinheit C weist eine Medieneinheit D auf, welche Abgasentsorgung, Gas-, Wasser-, Stromversorgung usw. sicherstellt. Die Prozessrohre B werden über eine Beladeeinheit E mit mehreren Belademaschinen F beladen und entladen. Diese bekannte Ausführung einer Prozesseinheit A bietet eine gleichmäßige Prozessführung und wird von Anwendern wegen ihrer geringen Grundfläche bevorzugt. Jedoch ergeben sich bei den bekannten Prozesseinheiten auch einige Nachteile. Die Raumhöhe der Fertigungshalle begrenzt die Anzahl der Prozessrohre, wobei in der Regel nicht mehr als fünf Prozessrohre übereinander angeordnet werden können. Auch der Zugang für die Instandhaltung wird mit steigender Höhe schwieriger. Weiter muss die ganze Prozesseinheit gestoppt werden, wenn eine Heizkassette ersetzt werden soll. Der Grund für den vollständigen Stopp ist, dass das Prozessrohr bei den bekannten Prozesseinheiten immer in einem Prozessrohrhalter angeordnet ist und von einem Heizelement umgeben ist. Daher muss bei der in 6 gezeigten Bauart und bei vielen anderen Bauarten zuerst das Prozessrohr in seiner Längsrichtung herausgezogen werden, damit anschließend das Heizelement in seitlicher Richtung zum Prozessrohr aus dem Prozessrohrhalter entnommen werden kann. Da das Prozessrohr, der Prozessrohrhalter und das Heizelement im Betrieb Temperaturen von mehreren Hundert Grad Celsius haben, muss man außerdem warten bis diese Komponenten kalt sind, bevor man sie ausbauen kann. Wegen den angrenzenden Heizelementen treten die hohen Temperaturen auch auf, wenn ein einzelnes Heizelement ausgefallen ist. das ausgefallene Heizelement. Wenn ein Verschluss eines Prozessrohrs undicht ist, muss immer die ganze Prozesseinheit gestoppt werden, da alle Verschlüsse justiert werden müssen. Da die Verschlüsse sich im selben Raum befinden, bestehen verschiedene Gefahren, z.B. Verbrennungsgefahr, Quetschgefahr und Kontamination der Produkte.
  • Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist, die oben beschriebenen Nachteile zu überwinden, und insbesondere einen längeren Produktionsausfall zu vermeiden.
  • Die oben genannte Aufgabe und weitere Probleme werden gelöst durch ein Ofenmodul für eine Prozesseinheit, welches ein Prozessmodul mit einer Prozesskammer und einer Heizkassette, welche die Prozesskammer umgibt, und einen Prozessmodulträger aufweist, in dem das Prozessmodul aufgenommen ist. Wenigstens die Prozesskammer und die Heizkassette sind als eine Baugruppe gemeinsam aus dem Prozessmodulträger entnehmbar. So kann eine defekte Heizkassette und/oder Prozesskammer in kurzer Zeit und trotz heißer Temperatur ausgetauscht werden.
  • Bei einem bevorzugten Ausführungsbeispiel des Ofenmoduls ist die Prozesskammer langgestreckt, so dass die Prozesskammer leicht in Längsrichtung aus dem Ofenmodul entnommen werden kann. Insbesondere wird die Prozesskammer durch ein Prozessrohr gebildet, das vorzugsweise aus Glas ist. Bei diesem Ausführungsbeispiel stehen die Enden der Prozesskammer aus der Heizkassette vor. So wird eine platzsparende Packung der Komponenten erreicht, und das Ofenmodul kann schmal geformt werden. Dies ermöglicht auch eine schnelle Aufheizung und Energieersparnis.
  • Vorzugsweise weist das Ofenmodul weiter ein Versorgungsmodul in Verbindung mit dem Prozessmodul auf, wobei das Versorgungsmodul Eingangs- und Ausgangsleitungen für das Prozessmodul und Steuervorrichtungen zum Steuern der Eingangs- und Ausgangsleitungen aufweist. Die Eingangs- und Ausgangsleitungen sind beispielsweise Stromleitungen, Gasleitungen, Luftleitungen und Abgasleitungen, sind jedoch nicht darauf eingeschränkt. Die genaue Funktion der Eingangs- und Ausgangsleitungen ist von der Temperaturbehandlung abhängig, die in dem Ofenmodul ausgeführt werden soll.
  • Für manche Bearbeitungsschritte ist es nötig, einen Unterdruck oder eine bestimmte Atmosphärenzusammensetzung in der Prozesskammer zu erzeugen, was mittels einer Pumpe ausgeführt wird. Die Demontage der Pumpe ist insbesondere bei heißen Bauteilen in der Umgebung schwierig. Die austauschbare Baugruppe des Ofenmoduls weist daher in einigen Ausführungsbeispielen neben der Prozesskammer und dem Heizmodul weiter eine Pumpe auf, die mit der Prozesskammer verbunden ist. Dadurch werden die Längen der Leitungen zwischen der Pumpe und der Prozesskammer gleich lang. Weiter kann die Pumpe zusammen mit der Heizkassette und der Prozesskammer abkühlen nachdem sie gemeinsam aus dem noch heißen Ofenmodul entnommen wurden. Die Wartung oder Demontage der Pumpe wird vereinfacht und kann ohne Unterbrechung des sonstigen Betriebs durchgeführt werden.
  • Die oben genannte Aufgabe wird weiter durch eine Prozesseinheit gelöst, die eine Vielzahl von Ofenmodulen und eine zentrale Versorgungseinheit in Verbindung mit jedem der Ofenmodule aufweist. Die Ofenmodule weisen ein Prozessmodul mit einer Prozesskammer und einer Heizkassette, welche die Prozesskammer umgibt, sowie einen Prozessmodulträger auf, in dem das Prozessmodul aufgenommen ist. Die zentrale Versorgungseinheit und die Vielzahl von Ofenmodulen sind horizontal nebeneinander angeordnet. Dadurch wird eine gleiche Höhe der Prozesskammern über dem Boden erreicht, was die Wartung erleichtert und eine Erweiterung der Prozesseinheit durch weitere gleichartige Ofenmodule ermöglicht. Die zentrale Versorgungseinheit kann alle gleichartigen Ofenmodule versorgen.
  • Um die Wartung weiter zu erleichtern und einen unterbrechungsfreien Betrieb sicherzustellen, ist das Prozessmodul bei dieser Prozesseinheit vorteilhafterweise mit der Prozesskammer und der Heizkassette als eine Baugruppe aus dem Ofenmodul entnehmbar. Beispielsweise ist die Baugruppe auf Rollen gelagert und kann horizontal aus dem Ofenmodul der Prozesseinheit horizontal herausgefahren werden. Dann kann die Baugruppe selbst oder mit einem Servicewagen auf dem Boden weitergefahren werden und gewartet werden.
  • Außerdem wird die oben genannte Aufgabe durch eine Prozesseinheit gelöst, die eine Vielzahl der oben beschriebenen Ofenmodulen und eine zentrale Versorgungseinheit in Verbindung mit jedem der Ofenmodule aufweist, wobei die zentrale Versorgungseinheit und die Vielzahl von Ofenmodulen horizontal nebeneinander angeordnet sind. Dadurch wird ebenfalls eine gleiche Höhe der Prozesskammern über dem Boden erreicht, was die Wartung erleichtert und eine Erweiterung der Prozesseinheit durch weitere gleichartige Ofenmodule ermöglicht. Die zentrale Versorgungseinheit kann auch in diesem Fall alle gleichartigen Ofenmodule versorgen.
  • Vorzugsweise weist die zentrale Versorgungseinheit der Prozesseinheit weiter Versorgungseinheitsanschlüsse auf, die horizontal seitlich daran angeordnet sind, wobei jedes Ofenmodul Ofenmodulanschlüsse in Verbindung mit den Eingangs- oder Ausgangsleitungen des Versorgungsmoduls auf zwei horizontal gegenüberliegenden Seiten aufweist. Die stimmen Versorgungseinheitsanschlüsse bezüglich ihrer Anordnung mit den Ofenmodulanschlüssen überein. Dadurch können die Bauteile einheitlich gestaltet werden, was die Lagerhaltung vereinfacht und Kosten senkt.
  • Bei einer Prozesseinheit, bei der wenigstens zwei Ofenmodule horizontal in einer Reihe auf der gleichen Seite neben der zentralen Versorgungseinheit angeordnet sind, ist ein Austausch von Baugruppen während eines unterbrechungsfreien Betriebs möglich wenn die Ofenmodulanschlüsse des ersten Ofenmoduls direkt neben der zentralen Versorgungseinheit auf einer Seite des ersten Ofenmoduls mit den Versorgungseinheitsanschlüssen verbunden sind, und die Ofenmodulanschlüsse des ersten Ofenmoduls direkt neben der zentralen Versorgungseinheit auf der gegenüberliegenden Seite des ersten Ofenmoduls mit den Ofenmodulanschlüssen des nächsten Ofenmoduls verbunden sind. Weiter sind bei dieser Ausführung die Ofenmodulanschlüsse des letzten Ofenmoduls in der Reihe auf einer Seite mit den Ofenmodulanschlüssen des vorletzten Ofenmoduls verbunden, und die Ofenmodulanschlüsse auf der gegenüberliegenden Seite des letzten Ofenmoduls in der Reihe sind verschlossen oder sind mit einer Kreisleitung verbunden. Wenn die letzten Ofenmodulanschlüsse in der Reihe verschlossen sind, ist die Gesamtkonstruktion einfach und weitere Ofenmodule können nach dem Entfernen der Verschlüsse einfach an die Reihe angefügt werden. Wenn die letzten Ofenmodulanschlüsse in der Reihe mit einer Kreisleitung verbunden sind, ist die Steuerung einfacher, unter anderem weil Druckunterschiede in einer Kreisleitung leichter ausgeglichen werden können.
  • Die Prozesseinheit weist vorzugsweise einen Ladewagen auf, der auf einer horizontalen Ebene relativ zu den Ofenmodulen bewegbar ist, insbesondere auf dem Boden einer Fabrik. Der Ladewagen, der auch Trolly genannt wird, kann einen Ofeneinsatz in die Prozesskammer laden oder aus der Prozesskammer entnehmen. Bei der Halbleiterfertigung ist der Ofeneinsatz beispielsweise ein Halter für Wafer (Wafer-Boot) oder eine Halterung für andere Bauteile. Dazu fährt der Ladewagen auf dem Boden bis er mit der Prozesskammer ausgerichtet ist. Danach wird eine Tür der Prozesskammer geöffnet und der Ofeneinsatz wird entnommen oder eingesetzt. Der Ladewagen kann Aufnahmevorrichtungen für einen oder mehrere Ofeneinsätze haben, beispielsweise um einen ersten Ofeneinsatz zu entnehmen und einen zweiten Ofeneinsatz in die Prozesskammer zu laden.
  • Die oben genannte Aufgabe wird auch durch ein Verfahren zum Betrieb einer Prozesseinheit mit einer Vielzahl von Prozesskammern und einer zentralen Versorgungseinheit gelöst, welches folgende Schritte aufweist: a) Aufheizen der Prozesskammern und Ausführen einer Wärmebehandlung in den Prozesskammern; b) Trennen einer Baugruppe, die wenigstens die Prozesskammer und das Heizmodul aufweist, von der Prozesseinheit; und c) Entnehmen der Baugruppe aus der Prozesseinheit durch Bewegen der Baugruppe auf einer horizontalen Ebene relativ zur Prozesseinheit. So kann ein längerer Produktionsausfall vermieden werden, da eine defekte Heizkassette und/oder Prozesskammer in kurzer Zeit und trotz hoher Temperatur der Bauteile ausgetauscht werden kann.
  • Die Erfindung sowie weitere Einzelheiten und Vorteile derselben wird bzw. werden nachfolgend an bevorzugten Ausführungsbeispielen unter Bezugnahme auf die Figuren erläutert.
    • 1 ist eine perspektivische Darstellung einer Vorderseite eines hier beschriebenen Prozessofens mit mehreren Ofenmodulen;
    • 2 ist eine perspektivische Darstellung einer Rückseite des in 1 gezeigten Prozessofens, wobei eine Baugruppe aus dem Prozessofen entnommen ist;
    • 3 ist eine perspektivische Darstellung einer Vorderseite eines einzelnen Ofenmoduls des Prozessofens aus 1 und 2;
    • 4 ist eine perspektivische Darstellung entsprechend der 3, wobei eine Baugruppe aus dem Ofenmodul entnommen ist;
    • 5 ist eine perspektivische Darstellung der entnommenen Baugruppe; und
    • 6 ist eine perspektivische Darstellung einer Vorderseite eines Prozessofens gemäß dem Stand der Technik.
  • In der vorliegenden Beschreibung beziehen sich die Ausdrücke rechts und links sowie ähnliche Angaben auf die in den Figuren dargestellten Ausrichtungen bzw. Anordnungen und dienen nur zur Beschreibung der Ausführungsbeispiele. Diese Ausdrücke können bevorzugte Anordnungen zeigen, sind jedoch nicht im einschränkenden Sinne zu verstehen. Jedoch bezeichnen Ausdrücke wie oben, unten, horizontal und vertikal jeweils Anordnungen bezüglich der Erdoberfläche, da der hier beschriebene Prozessofen und die Ofenmodule auf einer Montagefläche installiert werden, die parallel zur Erdoberfläche angeordnet ist, üblicherweise auf dem Boden einer Fabrik. Es wird klar sein dass eine solche Montagefläche uneben sein kann und kleine Neigungen aufweisen kann, jedoch im Wesentlichen waagerecht ist. Die Montagefläche wird hier allgemein als „Boden“ bezeichnet. Weiter bedeuten die Ausdrücke „im Wesentlichen“, „ungefähr“, „etwa“ und ähnliche Ausdrücke, dass Abweichungen von +/-10%, bevorzugt +/-5%, vom genannten Wert zulässig sind.
  • 1 zeigt eine Prozesseinheit 1, die eine Vielzahl von Ofenmodulen 3 und eine zentrale Versorgungseinheit 5 aufweist, die in Verbindung mit jedem der Ofenmodule 3 sind. Die Prozesseinheit 1 stellt einen Chargen- bzw. Batch-Prozessofen dar, der während der Wärmebehandlung von Werkstücken auch Gase, Überdruck- oder Unterdruckatmosphäre und Strahlung bereitstellen kann. Weiter kann die Prozesseinheit 1 Abgase ableiten, die während der Bearbeitung von Werkstücken entstehen.
  • Die zentrale Versorgungseinheit 5 und die Vielzahl von Ofenmodulen 3 sind horizontal nebeneinander auf dem Boden einer Fabrik angeordnet. Die zentrale Versorgungseinheit 5 enthält beispielsweise eine zentrale Gasversorgung, Druckminderer, Absperrventile und Verteiler für Gase, die bei der Behandlung von Werkstücken in den Ofenmodulen 3 verwendet werden. Weiter kann die zentrale Versorgungseinheit 5 alle Ofenmodule 5 mit Strom versorgen und enthält beispielsweise eine zentrale Stromeinspeisung, Hauptschalter, Sicherungen, eine unterbrechungsfreie Stromversorgung und eine Bedienungstafel 7. Die zentrale Versorgungseinheit 5 ist mittel Medienanschlüssen 9 mit Versorgungsleitungen der Fabrik oder Tanks (nicht gezeigt) verbunden. Die Medienanschlüsse 9 führen beispielsweise zu einem allgemeinen Wasseranschluss, einem Stromnetz, Druckluft- oder Vakuumleitungen und Gastanks.
  • Wie am besten in 5 zu sehen, weisen die Ofenmodule 3 ein Prozessmodul 11 mit einer Prozesskammer 13 und einer Heizkassette 15 auf. Die Prozesskammer 13 weist an einem Ende einen Verschluss 14 auf, der mittels einer nicht gezeigten Antriebsvorrichtung geöffnet und geschlossen werden kann. Die Ofenmodule 3 weisen weiter einen Prozessmodulträger 17 auf, in dem das Prozessmodul 11 aufgenommen ist. Die Heizkassette 15 umgibt die Prozesskammer 13 und heizt diese während des Betriebs. Das Prozessmodul 11 kann zusammen mit der Prozesskammer 13 und der Heizkassette 15 als eine Baugruppe aus dem Ofenmodul 3 entnommen werden. Die Prozesskammer 13 ist langgestreckt und rohrförmig, so dass die Baugruppe mit der Prozesskammer 13 in Längsrichtung aus dem Ofenmodul 3 entnommen werden kann. Die Prozesskammer 13 wird vorzugsweise durch ein Prozessrohr aus Quarz, Glas, SiC oder Metall gebildet. Die Enden der Prozesskammer 13 stehen aus der Heizkassette 15 vor. Es sei bemerkt, dass die Prozesskammer 13 auch anders geformt sein kann und aus anderem Material sein kann, beispielsweise aus Metall oder Keramik.
  • Wie in 2 gezeigt, ist die Baugruppe auf einem Gestell 19 mit Rollen gelagert und kann aus dem Ofenmodul 3 horizontal herausgefahren werden. Alternativ kann die Baugruppe direkt auf Rollen gelagert sein oder mit einem Montagewagen horizontal herausgefahren werden (nicht gezeigt). Dann kann die Baugruppe auf dem Boden weitergefahren werden und gewartet werden. Wenn es erwünscht ist, einen Unterdruck oder eine bestimmte Atmosphärenzusammensetzung in der Prozesskammer 13 zu erzeugen, kann die austauschbare Baugruppe des Ofenmoduls 3 weiter eine (nicht gezeigte) Pumpe aufweisen, die mit der Prozesskammer 13 verbunden ist. Die Pumpe kann beispielsweise in dem Gestell 19 (2) montiert sein. Die Pumpe kann noch im heißen Zustand zusammen mit der Heizkassette und der Prozesskammer entnommen werden und danach abkühlen ohne dass es zu einer Unterbrechung des sonstigen Betriebs kommt.
  • Die zentrale Versorgungseinheit 5 weist Versorgungseinheitsanschlüsse 21 auf, die horizontal seitlich daran angeordnet sind und mit Ofenmodulanschlüssen 23 eines angrenzenden Ofenmoduls 3 verbunden sind. Die Versorgungseinheitsanschlüsse 21 können nur an einer Seite der zentralen Versorgungseinheit 5 oder an beiden Seiten vorgesehen sein. In 1 und 2 sind die Versorgungseinheitsanschlüsse 21 auf der einen Seite durch das angrenzende Ofenmodul 3 verdeckt. Da auf der anderen Seite der zentralen Versorgungseinheit 5 kein Ofenmodul 3 angeordnet ist, sind die Versorgungseinheitsanschlüsse 21 sichtbar. Diese sichtbaren Versorgungseinheitsanschlüsse 21 sind verschlossen, können aber ebenfalls mit einem oder mehreren Ofenmodulen 3 verbunden werden, um die Prozesseinheit 1 zu erweitern.
  • Wie am besten in 3 und 4 zu sehen, weist das Ofenmodul 3 weiter ein Versorgungsmodul 23 in Verbindung mit dem Prozessmodul 11 auf, wobei das Versorgungsmodul 23 nicht gezeigte Eingangs- und Ausgangsleitungen für das Prozessmodul 11 und Steuervorrichtungen zum Steuern der Eingangs- und Ausgangsleitungen aufweist. Die Eingangs- und Ausgangsleitungen sind beispielsweise Stromleitungen, Gasleitungen, Luftleitungen und Abgasleitungen, sind jedoch nicht darauf eingeschränkt. Die genaue Funktion der Eingangs- und Ausgangsleitungen ist von der Temperaturbehandlung abhängig, die in dem Ofenmodul ausgeführt werden soll. In den 1 bis 5 ist das Versorgungsmodul 23 zweiteilig (Teile 23a, 23b). Der erste Teil 23a des Versorgungsmoduls 23 ist an einem Ende des Ofenmoduls angeordnet (hinten in 1, 3 und 4) und enthält die Eingangsleitungen. Der zweite Teil 23b des Versorgungsmoduls 23 ist an einem gegenüberliegenden Ende des Ofenmoduls angeordnet (vorne in 1, 3 und 4) und enthält die Ausgangsleitungen. Wie ebenfalls in 3 und 4 zu sehen, weist jedes Ofenmodul 3 auf zwei horizontal gegenüberliegenden Seiten Ofenmodulanschlüsse 25 in Verbindung mit den (nicht gezeigten) Eingangs- oder Ausgangsleitungen des Versorgungsmoduls auf. Die Versorgungseinheitsanschlüsse 21 stimmen bezüglich ihrer Anordnung mit den Ofenmodulanschlüssen 25 überein, so dass die Ofenmodule 3 und die zentrale Versorgungseinheit 5 direkt und ohne Zwischenleitungen verbunden werden können, wenn sie nebeneinander auf dem Boden angeordnet werden. Wenn zwei oder mehr Ofenmodule 3 horizontal in einer Reihe auf der gleichen Seite neben der zentralen Versorgungseinheit 5 angeordnet sind, werden die weiteren angrenzenden Ofenmodule 3 durch ihre Ofenmodulanschlüsse 25 untereinander verbunden. Die Ofenmodulanschlüsse 25 des letzten Ofenmoduls 3 in der Reihe sind auf einer Seite mit den Ofenmodulanschlüssen 25 des vorletzten Ofenmoduls 3 verbunden, und die Ofenmodulanschlüsse 25 auf der freien Seite des letzten Ofenmoduls 3 sind verschlossen, wie die freien Versorgungseinheitsanschlüsse 21 in 1 und 2. Alternativ sind die Ofenmodulanschlüsse 25 auf der freien Seite mit einer nicht gezeigten Kreisleitung verbunden, in der die Medien (Gase, Flüssigkeiten usw.) zu und von der zentralen Versorgungseinheit 5 geleitet werden.
  • Die Prozesseinheit 1 weist einen nicht gezeigten Ladewagen auf, der auf dem Boden horizontalen relativ zu den Ofenmodulen 3 fahren kann. Der Ladewagen kann einen nicht gezeigten Ofeneinsatz in die Prozesskammer laden oder daraus entnehmen. Der Ofeneinsatz ist beispielsweise ein Halter für Wafer (Wafer-Boot) oder eine Halterung für andere Bauteile. Dazu wird der Ladewagen mit der Prozesskammer ausgerichtet und der Verschluss 14 geöffnet, so dass der Ofeneinsatz entnommen oder eingesetzt werden kann.
  • Das Auswechseln einer Baugruppe im Betrieb einer Prozesseinheit 1 läuft folgendermaßen ab. Die Prozesskammern 13 der Ofenmodule 3 werden mittels der Heizkassetten 15 aufgeheizt. Mit dem Ladewagen werden die Prozesskammern 13 von einem oder mehreren Ofenmodulen 3 beladen, und der Verschluss 14 wird geschlossen. Dann wird eine Wärmebehandlung in den Prozesskammern 13 ausgeführt, wobei eine kontrollierte Atmosphäre durch die zentrale Versorgungseinheit 5 und die Eingangs- und Ausgangsleitungen und Steuervorrichtungen des Prozessmoduls 11 erzeugt wird. Wenn eine Prozesskammer 13, eine Heizkassette 15 oder eine (optionale) Pumpe eines Ofenmoduls 3 ausfällt, wird eine Baugruppe, welche die Prozesskammer, das Heizmodul und (optional) die Pumpe aufweist, von der Prozesseinheit 1 getrennt. Dabei werden die Eingangs- und Ausgangsleitungen des Prozessmoduls 11 durch die entsprechenden Steuervorrichtungen automatisch geschlossen, damit keine Gase oder Flüssigkeiten austreten. Der Strom für die Komponenten der Baugruppe wird abgeschaltet. Der Betrieb der anderen Ofenmodule 3 wird fortgesetzt. Die abgetrennte Baugruppe kann dann im heißen Zustand aus der Prozesseinheit 1 entnommen werden, indem die Baugruppe auf einer horizontalen Ebene aus der Prozesseinheit 1 gefahren wird. Der Betrieb der Prozesseinheit 1 kann dann entweder ohne die herausgezogene Baugruppe fortfahren, oder es kann eine neue Baugruppe eingesetzt werden. Beim einschieben der neuen Baugruppe werden die Eingangs- und Ausgangsleitungen des Prozessmoduls 11 wieder verbunden.
  • Bei allen hier beschriebenen Ausführungsbeispielen können die Ofenmodule 3 bezüglich des zentralen Versorgungsmoduls 5 auf einer Seite oder auf beiden Seiten in horizontaler Richtung angeordnet sein. Das zentrale Versorgungsmodul 5 kann daher auf einer Seite oder auf beiden Seiten die Versorgungseinheitsanschlüsse 21 aufweisen. Weiter kann das Versorgungsmodul 23 einteilig geformt sein, so dass einer der Teile 23a, 23b alle Eingangs- und Ausgangsleitungen aufweist. Das einteilige Versorgungsmodul 23 kann vorne oder hinten in den 1, 3 und 4 angeordnet sein.
  • Die hier beschriebenen Konzepte sind insbesondere bei Anlagen für die Halbleiterherstellung anwendbar, und sie bieten besondere Vorteile bei PECVD-, CVD-, Diffusions- und Oxidationsanlagen.
  • Die Erfindung wurde anhand bevorzugter Ausführungen beschrieben, wobei die einzelnen Merkmale der beschriebenen Ausführungen frei miteinander kombiniert werden können und/oder ausgetauscht werden können, sofern sie kompatibel sind. Ebenso können einzelne Merkmale der beschriebenen Ausführungen weggelassen werden, sofern sie nicht zwingend notwendig sind. Für den Fachmann sind zahlreiche Abwandlungen und Ausgestaltungen möglich und offensichtlich, ohne dass dadurch der Erfindungsgedanke verlassen wird.

Claims (10)

  1. Ofenmodul (3) für eine Prozesseinheit (1), welches Folgendes aufweist: ein Prozessmodul (11) mit einer Prozesskammer (13) und einer Heizkassette (15), welche die Prozesskammer (13) umgibt; und einen Prozessmodulträger (17), in dem das Prozessmodul (11) aufgenommen ist, wobei wenigstens die Prozesskammer (13) und die Heizkassette (15) als eine Baugruppe gemeinsam aus dem Prozessmodulträger (17) entnehmbar sind.
  2. Ofenmodul (3) nach Anspruch 1, wobei die Prozesskammer (13) langgestreckt ist und insbesondere durch ein Prozessrohr gebildet wird.
  3. Ofenmodul (3) nach Anspruch 2, wobei die Enden der Prozesskammer (13) aus der Heizkassette(15) vorstehen; und wobei die Baugruppe in Längsrichtung der langgestreckten Prozesskammer (13) entnehmbar ist.
  4. Ofenmodul (3) nach einem der Ansprüche 1 bis 3, welches weiter ein Versorgungsmodul (23, 23a, 23b) in Verbindung mit dem Prozessmodul (11) aufweist, wobei das Versorgungsmodul (23, 23a, 23b) Eingangs- und Ausgangsleitungen für das Prozessmodul (11) und Steuervorrichtungen zum Steuern der Eingangs- und Ausgangsleitungen aufweist.
  5. Prozesseinheit (1), die Folgendes aufweist: eine Vielzahl von Ofenmodulen (3), die ein Prozessmodul (11) mit einer Prozesskammer (13) und einer Heizkassette (15), welche die Prozesskammer (13) umgibt, und einen Prozessmodulträger (17) aufweisen, in dem das Prozessmodul (11) aufgenommen ist; eine zentrale Versorgungseinheit (5) in Verbindung mit jedem der Ofenmodule (3); wobei die zentrale Versorgungseinheit (5) und die Vielzahl von Ofenmodulen (3) horizontal nebeneinander angeordnet sind.
  6. Prozesseinheit (1) nach Anspruch 5, wobei das Prozessmodul (11) mit der Prozesskammer (13) und der Heizkassette (15) als eine Baugruppe aus dem Ofenmodul (3) entnehmbar ist.
  7. Prozesseinheit (1), die Folgendes aufweist: eine Vielzahl von Ofenmodulen (3) nach einem der Ansprüche 1 bis 4; eine zentrale Versorgungseinheit (5) in Verbindung mit jedem der Ofenmodule (3); wobei die zentrale Versorgungseinheit (5) und die Vielzahl von Ofenmodulen (3) horizontal nebeneinander angeordnet sind.
  8. Prozesseinheit (1) nach einem der Ansprüche 5 bis 7, wobei die zentrale Versorgungseinheit (5) Versorgungseinheitsanschlüsse (21) aufweist, die horizontal seitlich daran angeordnet sind; wobei jedes Ofenmodul (3) Ofenmodulanschlüsse (25) in Verbindung mit den Eingangs- oder Ausgangsleitungen des Versorgungsmoduls (23) auf zwei horizontal gegenüberliegenden Seiten aufweist; und wobei die Versorgungseinheitsanschlüsse (21) bezüglich ihrer Anordnung mit den Ofenmodulanschlüssen (25) übereinstimmen.
  9. Prozesseinheit (1) nach einem der Ansprüche 5 bis 8, wobei wenigstens zwei Ofenmodule (3) horizontal in einer Reihe auf der gleichen Seite neben der zentralen Versorgungseinheit (5) angeordnet sind; wobei die Ofenmodulanschlüsse (25) des ersten Ofenmoduls (3) direkt neben der zentralen Versorgungseinheit (5) auf einer Seite des ersten Ofenmoduls (3) mit den Versorgungseinheitsanschlüssen (21) verbunden sind; wobei die Ofenmodulanschlüsse (25) des ersten Ofenmoduls (3) direkt neben der zentralen Versorgungseinheit (5) auf der gegenüberliegenden Seite des ersten Ofenmoduls (3) mit den Ofenmodulanschlüssen (25) des nächsten Ofenmoduls (3) verbunden sind; wobei die Ofenmodulanschlüsse (25) des letzten Ofenmoduls (3) in der Reihe auf einer Seite mit den Ofenmodulanschlüssen (25) des vorletzten Ofenmoduls (3) verbunden sind; und wobei die Ofenmodulanschlüsse (25) auf der gegenüberliegenden Seite des letzten Ofenmoduls (3) in der Reihe verschlossen sind oder mit einer Kreisleitung verbunden sind.
  10. Verfahren zum Betrieb einer Prozesseinheit (1) mit einer Vielzahl von Prozesskammern (13) und einer zentralen Versorgungseinheit (5), welches folgende Schritte aufweist: Aufheizen der Prozesskammern (13) und Ausführen einer Wärmebehandlung in den Prozesskammern (13); Trennen einer Baugruppe, die wenigstens die Prozesskammer (13) und ein Heizmodul (13) aufweist, von der Prozesseinheit (1); und Entnehmen der Baugruppe aus der Prozesseinheit (1) durch Bewegen der Baugruppe auf einer horizontalen Ebene relativ zur Prozesseinheit (1).
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US3299196A (en) 1964-07-13 1967-01-17 Electroglas Inc Diffusion furnace
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