本发明涉及半导体，特别涉及一种垂直式炉管晶圆及晶舟高效传送系统及方法。
背景技术：
1、在半导体制造中，炉管是常用的工艺设备，例如在掺杂工艺或者氧化工艺中，均会用到炉管。
2、炉管的处理效率直接影响晶圆的产出。现有提高炉管处理效率的手段通常是增加炉管内可容纳晶圆的数量，即通过批量处理晶圆以增加单位时间内晶圆的产出。例如炉管通常可以同时容纳100片或150片的晶圆进行工艺处理以缩短各晶圆工艺的制程时间，进而提高单位时间内晶圆的产出。
3、而炉管的处理效率不仅仅受到炉管本身工艺处理时间的影响，其还受到晶圆输送的影响，例如受到炉腔工艺前晶圆的输送(由晶盒取出晶圆装载至晶舟中，并将晶圆输送至炉管)以及炉腔工艺后晶圆的输送(将晶舟由炉管取出冷却，并将晶舟内的晶圆装回晶盒)的影响。
4、现有的炉管工作过程中，由于其输送系统的制约，通常需要炉管闲置等待。其单个工艺周期中闲置等待时间通常为炉腔工艺前晶圆的输送时间、炉腔工艺后晶圆的输送时间以及晶圆装卸时间的总和。例如，炉腔工艺结束后，将晶舟输送炉管外进行晶圆冷却，然后将冷却的晶圆从晶舟中取出并装载(将晶圆从晶舟取出并装载至晶盒)，装载完成后，将待工艺晶圆从晶盒取出，并装至空晶舟中，随后将晶舟输送至炉管内。其中仅仅晶圆的装卸过程(晶圆从晶舟取出并装载至晶盒，并从晶盒取出待工艺晶圆装入空晶舟的过程)通常需要几十分钟，该装卸过程导致炉管单个工艺周期中闲置等待时间大大延长，而由于需要交换的晶圆的次数较多，导致炉管在晶圆整个处理周期内的闲置时间比较长，闲置等待导致的工序时间耗费较大，且导致炉管无法连续生产，严重影响晶圆产出，从而存在生产效率较低的问题。
5、为改进上述晶舟闲置时间较长的技术问题，现有技术中通常是在晶圆的装卸过程中进行改进，通过缩短从晶舟中取出晶圆并装载晶圆的时间，进而缩短炉管空闲时间。该改进方式使得晶圆装卸过程中可由几十分钟降低到几分钟，但是晶圆装卸时间、炉腔工艺前晶圆的输送时间以及炉腔工艺后晶圆的输送时间的总和仍然有十几甚至几十分钟，使得炉管空置等待时间仍然无法被忽视。
6、炉腔工艺中，通常有多个炉管同时进行大批量生产，因此随着炉腔工艺次数(一个工艺周期算一次)的叠加以及炉管数量的叠加，在一个生产周期(例如一个季度)中，炉管的总空置等待时间是巨大的，炉管单个工艺周期中闲置等待时间即使缩短几分钟，在一个生产周期中对晶圆的产量的影响也是非常显著的。
7、因此，需要一种垂直式炉管晶圆及晶舟高效传送系统及方法，以极限压缩炉管闲置等待时间，提高炉管的生产效率。
技术实现思路
1、本发明提供了一种垂直式炉管晶圆及晶舟高效传送系统及方法，以极限压缩炉管闲置等待时间，提高炉管的生产效率。
2、所述垂直式炉管晶圆及晶舟高效传送方法，包括以下步骤：
3、将装有待工艺晶圆的待工艺晶舟输送至炉管外的备料区；
4、炉管完成炉腔工艺后，将炉管内的装有工艺后晶圆的工艺后晶舟通过第一输送装置按照第一输送路径输送至冷却区，同时将待工艺晶舟由备料区通过第二输送装置按照第二输送路径输送至炉管内，所述第一输送路径与所述第二输送路径不交叉，一冷却区对应多个炉管，各炉管均配置有一第一输送路径且配置有一备料区；
5、将冷却后的工艺后晶舟内的工艺后晶圆装入空晶盒中，工艺后晶舟变为空晶舟，将待工艺晶圆从晶盒装载至所述空晶舟内形成待工艺晶舟，将所述待工艺晶舟输送至备料区等待炉管下一工艺周期；
6、其中，所述第一输送装置、所述第二输送装置、所述第一输送路径和所述第二输送路径设置为：使得炉管的每一工艺周期完成前均有一个待工艺晶舟被输送至相应炉管对应的所述备料区，以及在炉管执行炉腔工艺期间，同时执行至少一个工艺后晶舟的冷却，和/或，执行工艺后晶圆在工艺后晶舟与空晶盒之间的转移，和/或，执行待工艺晶圆在晶盒与空晶舟之间的转移。
7、可选地，将炉管内的工艺后晶舟通过第一输送装置按照第一输送路径输送至冷却区之前还包括以下步骤：
8、预先获取各所述炉腔工艺完成的时间，将最先完成炉腔工艺的炉管作为目标炉管，第一输送装置运行至目标炉管外等待；
9、和/或，将待工艺晶舟输送至备料区等待炉管下一工艺周期包括以下步骤：
10、预先获取各所述炉腔工艺完成的时间，将最先完成炉腔工艺的炉管作为目标炉管，将待工艺晶舟输送至目标炉管对应的备料区等待目标炉管的下一工艺周期；
11、和/或，所述第一输送路径和所述第二输送路径通过以下方法确定：
12、所述备料区至相应炉管以及炉管至冷却台之间具有多条输送路径，将最先完成炉腔工艺的炉管作为目标炉管，并基于目标炉管设定其中一条输送路径作为所述第一输送路径，并设定另一条输送路径作为所述第二输送路径，以使得所述第一输送路径和所述第二输送路径最短且不交叉。
13、可选地，还包括以下步骤：
14、预设各炉管的炉腔工艺完成时间，以使得各炉管的炉腔工艺完成时间按照设定时间间隔依次排列；
15、预设工艺后晶舟的冷却完成时间，以使得至少一工艺后晶舟的冷却完成时间位于两相邻所述炉腔工艺完成时间之间。
16、可选地，所述炉管外还设置有装卸区；
17、所述第一输送装置运行至目标炉管外等待还包括以下步骤：
18、检测所述冷却区是否有空位；
19、若所述冷却区无空位，则待冷却区中至少一工艺后晶舟冷却后，通过第一输送装置将该工艺后晶舟输送至装卸区，然后第一输送装置运行至目标炉管外等待；
20、若所述冷却区有空位，第一输送装置直接运行至目标炉管外等待。
21、可选地，将炉管内的工艺后晶舟通过第一输送装置按照第一输送路径输送至冷却区包括以下步骤：
22、第一输送装置抓持呈直立姿态的工艺后晶舟；
23、第一输送装置将呈直立姿态的工艺后晶舟按照第一输送路径输送至冷却区；
24、所述通过第一输送装置将该工艺后晶舟输送至装卸区包括以下步骤：
25、工艺后晶舟在冷却区冷却后，第一输送装置抓持呈直立姿态的工艺后晶舟并转换工艺后晶舟的姿态，使得工艺后晶舟由直立姿态转换为水平姿态，并将呈水平姿态的工艺后晶舟输送至装卸区。
26、可选地，将冷却后的工艺后晶舟内的工艺后晶圆装入空晶盒中，工艺后晶舟变为空晶舟包括以下步骤：
27、装载件夹取装卸区中呈水平姿态的工艺后晶舟内的工艺后晶圆，且装载件一次性夹取多片工艺后晶舟内呈直立姿态的工艺后晶圆，并将多片呈直立姿态的工艺后晶圆一次性装入空晶盒内，直至工艺后晶舟内的工艺后晶圆全部取出形成空晶舟。
28、可选地，将待工艺晶圆从晶盒装载至空晶舟内形成待工艺晶舟，将待工艺晶舟输送至备料区等待炉管下一工艺周期包括以下步骤：
29、装载件在装卸区中一次性夹取多片晶盒中呈直立姿态的待工艺晶圆，并将多片呈直立姿态的待工艺晶圆一次性装入呈水平姿态的空晶舟内形成待工艺晶舟；
30、第一输送装置抓持呈直水平姿态的待工艺晶舟并转换待工艺晶舟的姿态，使得待工艺晶舟由水平姿态转换为直立姿态，并将呈直立姿态的待工艺晶舟输送至备料区等待炉管下一工艺周期。
31、可选地，所述冷却区正对所述炉管的传送室的出入口，和/或，所述备料区位于所述炉管的传送室的出入口外，并与所述传送室的出入口相邻设置。
32、本发明还提供了一种垂直式炉管晶圆及晶舟高效传送系统，包括多个炉管、冷却台、备料台、第一输送装置和第二输送装置；
33、一所述冷却台对应多个所述炉管；
34、一所述炉管配置有一所述备料台，所述备料台位于所述炉管外，所述备料台用于放置装有待工艺晶圆的待工艺晶舟；
35、所述第一输送装置用于在炉管完成炉腔工艺后，将炉管内的工艺后晶舟按照第一输送路径输送至冷却台，同时第二输送装置用于将待工艺晶舟由备料区按照第二输送路径输送至炉管内，所述第一输送路径与所述第二输送路径不交叉。
36、可选地，还包括装载件和装载台；
37、所述第一输送装置还用于将冷却台上冷却后的工艺后晶舟输送至装载台，所述装载件用于将装载台上的工艺后晶舟内的工艺后晶圆装载至空晶盒内，并使得工艺后晶舟变为空晶舟，所述装载件还用于将晶盒内待工艺晶圆装载至所述空晶舟内形成待工艺晶舟。
38、可选地，所述第一输送装置还用于将冷却台上冷却后的呈直立姿态的工艺后晶舟转换为呈水平姿态，并将呈水平姿态的工艺后晶舟输送至装载台；
39、所述装载件用于夹取装载台上的工艺后晶舟内的呈直立状态的工艺后晶圆，且一次性夹取多片，并将多片呈直立姿态的工艺后晶圆一次性装入空晶盒内；所述装载件还用于一次性夹取多片晶盒中呈直立姿态的待工艺晶圆，并将多片呈直立姿态的待工艺晶圆一次性装入呈水平姿态的空晶舟内形成待工艺晶舟；
40、所述第一输送装置还用于将呈水平姿态的所述待工艺晶舟转换为直立姿态，并将呈直立姿态的所述待工艺晶舟输送至备料台等待炉管下一工艺周期。
41、可选地，所述垂直式炉管晶圆及晶舟高效传送系统还包括控制单元；
42、所述控制单元用于预先获取各所述炉腔工艺完成的时间，将最先完成炉腔工艺的炉管作为目标炉管，并驱使所述第一输送装置运行至目标炉管外等待；
43、和/或，所述控制单元用于预先获取各所述炉腔工艺完成的时间，将最先完成炉腔工艺的炉管作为目标炉管，并驱使第一输送装置将待工艺晶舟输送至目标炉管对应的备料台等待目标炉管的下一工艺周期；
44、和/或，所述垂直式炉管晶圆及晶舟高效传送系统还包括交错设置的多条轨道，所述轨道构成了多条由备料台至相应炉管以及由各炉管至冷却台的输送路径，所述控制单元用于预先获取各所述炉腔工艺完成的时间，将最先完成炉腔工艺的炉管作为目标炉管，并基于目标炉管设定其中一条所述输送路径作为所述第一输送路径，并设定另一条所述输送路径作为所述第二输送路径，以使得第一输送路径和第二输送路径不交叉且最短。
45、如此配置，上述输送方法，炉管正常工作时，装有晶圆的待工艺晶舟在炉管外等待，炉腔工艺完成后，其内部的工艺后晶舟通过第一输送路径输送出，同时待工艺晶舟通过第二输送路径输送至炉管内部，而第一输送路径和第二输送路径不交叉，可使得待工艺晶舟与工艺后晶舟可被同时输送。该输送方式，使得炉管的炉腔工艺与炉腔工艺前后的晶圆输送互不干扰，即在待工艺晶舟进入炉管进行炉腔工艺过程中，工艺后晶舟可进行传输、冷却以及装载过程，且在待工艺晶舟进入炉管进行炉腔工艺过程中，下一周期的待工艺晶舟等待炉管外，晶圆的输送以及晶圆的装载并不会造成炉管的空置等待，这使得炉管上一工艺周期与下一工艺周期几乎无缝连接，闲置等待时间几乎为零，极限压缩了炉管相邻工艺周期之间的闲置等待时间，有助于提高炉管设备的产量；
46、而且，炉管上一工艺周期与下一工艺周期几乎无缝连接，这也使得炉管内的环境不会因为炉管长时间空置等待而剧烈变化，可降低炉管由于长时间空置等待导致的热量损耗，有助于提高炉管的工艺效率且提高节能效果。
47、此外，一冷却区对应多个炉管设备，通过各炉管合理的工作时间安排以及工艺后晶舟的冷却结束时间安排，可使得各炉管可通过一个第一输送装置实现工艺后晶舟的姿态变换以及输送，其有利于提高整个炉管系统的集成度，降低炉管的晶圆传送机构体积占比，进而减少了炉管系统在无尘室的占用空间，也大大降低无尘室的运转成本及增加无尘室可使用空间。
1.一种垂直式炉管晶圆及晶舟高效传送方法，其特征在于，包括以下步骤：
2.如权利要求1所述的垂直式炉管晶圆及晶舟高效传送方法，其特征在于，
3.如权利要求1所述的垂直式炉管晶圆及晶舟高效传送方法，其特征在于，还包括以下步骤：
4.如权利要求2所述的垂直式炉管晶圆及晶舟高效传送方法，其特征在于，所述炉管外还设置有装卸区；
5.如权利要求4所述的垂直式炉管晶圆及晶舟高效传送方法，其特征在于，
6.如权利要求5所述的垂直式炉管晶圆及晶舟高效传送方法，其特征在于，将冷却后的工艺后晶舟内的工艺后晶圆装入空晶盒中，工艺后晶舟变为空晶舟包括以下步骤：
7.如权利要求6所述的垂直式炉管晶圆及晶舟高效传送方法，其特征在于，将待工艺晶圆从晶盒装载至空晶舟内形成待工艺晶舟，将待工艺晶舟输送至备料区等待炉管下一工艺周期包括以下步骤：
8.如权利要求1所述的垂直式炉管晶圆及晶舟高效传送方法，其特征在于，所述冷却区正对所述炉管的传送室的出入口，和/或，所述备料区位于所述炉管的传送室的出入口外，并与所述传送室的出入口相邻设置。
9.一种垂直式炉管晶圆及晶舟高效传送系统，其特征在于，包括多个炉管、冷却台、备料台、第一输送装置和第二输送装置；
10.如权利要求9所述的垂直式炉管晶圆及晶舟高效传送系统，其特征在于，还包括装载件和装载台；
11.如权利要求10所述的垂直式炉管晶圆及晶舟高效传送系统，其特征在于，所述第一输送装置还用于将冷却台上冷却后的呈直立姿态的工艺后晶舟转换为呈水平姿态，并将呈水平姿态的工艺后晶舟输送至装载台；
12.如权利要求10所述的垂直式炉管晶圆及晶舟高效传送系统，其特征在于，所述垂直式炉管晶圆及晶舟高效传送系统还包括控制单元；
