KR100304258B1 - 웨이퍼 보트 - Google Patents

Abstract

본 발명은 웨이퍼가 삽입되는 웨이퍼 슬롯의 피치를 감소시킴으로써 한번에 장착 가능한 웨이퍼의 개수를 크게 증가시켜 공정 생산성을 크게 증가시킨 웨이퍼 보트에 관한 것으로, 본 발명에 의하면 웨이퍼 슬롯 피치를 갖는 웨이퍼 보트에는 종래 웨이퍼 보트에 적정 웨이퍼를 탑재하였을 때에 비하여 약 60% 이상 더 많은 웨이퍼를 탑재한 상태에서 공정이 진행되기 때문에 설비 가동 효율이 크게 증가될 뿐만 아니라 이로 인하여 반도체 제품의 생산 기간도 짧아진다.

Description

웨이퍼 보트{Wafer boat}

본 발명은 웨이퍼 보트에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 웨이퍼가 삽입되는 웨이퍼 슬롯의 피치를 합리적으로 감소시킴으로써 한번에 장착 가능한 웨이퍼의 개수를 크게 증가시켜 공정 생산성을 크게 증가시킨 웨이퍼 보트에 관한 것이다.

일반적으로 반도체 소자는 순도가 매우 높은 순수 실리콘 기판상에 여러 가지 도펀트(dopant)를 사용하여 도핑(doping)을 수행함으로써 N 또는 P 타입 영역을 형성하거나, 다양한 기능을 수행하는 박막층으로 구성된다.

이와 같은 박막층 및 N,P 타입 영역은 대표적으로 화학적 기상 증착(CVD; Chemical Vapor Deposition)이라 불리우는 반도체 박막 제조 공정에 의하여 수행된다.

화학적 기상 증착 공정은 공정 압력에 따라서 상압 화학적 기상 증착 공정, 저압 화학적 기상 증착 공정으로 분류된다.

저압 화학 기상 증착 공정은 약 0.1 torr로부터 100 torr의 압력 범위 내에서 진행되며, 높은 온도와 높은 압력 즉, 높은 에너지 시스템을 요구하지 않고 산화막질(Oxide film), 폴리막질(poly film), 텅스텐막질(tungsten film), 실리사이드막질(silicides film), 질화막질(Nitride film), 에피막질(epi film) 등 반도체 공정상 필요로 하는 거의 모든 박막의 증착이 가능하며 파티클수가 적고 스텝 커버리지(step coverage)가 뛰어난 장점들을 갖는다.

이와 같은 장점을 갖는 저압 화학 기상 증착 설비에서의 생산성은 모든 구성요소와 밀접한 관련이 있지만, 특히 웨이퍼 보트에 의하여 크게 좌우된다. 즉, 웨이퍼 보트에 탑재되는 웨이퍼의 매수에 따라서 하루, 한달 또는 연간 반도체 제품 생산량이 크게 달라진다.

도 1은 종래 웨이퍼 보트(1)중 일부를 도시한 개념도로, 2 개의 웨이퍼 안착부(1a, 1b)이 도시되어 있다.

이때, 도면부호 C는 웨이퍼 안착부(1a)과 인접한 웨이퍼 안착부(1b)의 사이 거리인 웨이퍼 슬롯 피치(pitch)를 나타내는 바, 웨이퍼 슬롯 피치 C는 웨이퍼 안착부(1a)의 두께 A와 웨이퍼 안착부(1a)와 웨이퍼 안착부(1b)의 사이에 형성된 공간의 폭 B의 합이다.

예를 들어 종래 웨이퍼 보트(1)에서 웨이퍼 안착부(1a)의 두께 A를 2.26mm로설정하고, 웨이퍼 안착부(1a)의 상면에 형성된 공간의 폭 B를 2.5mm라고 하였을 때, 웨이퍼 슬롯 피치 C는 A와 B의 합인 4.76mm가 되고, 웨이퍼 보트(1)의 총 길이를 785.3mm로 설정하고, 웨이퍼 보트(1)의 오차를 감안하였을 때 약 165매 정도가 탑재 가능하다.

그러나, 앞서 설명한 수직형 저온 화학 기상 증착 설비의 경우 일부분만 도시된 웨이퍼 보트(1) 하단에서 열손실이 매우 큰 단점으로 인하여 공정이 균일하게 진행되지 못하는 결함이 있어 웨이퍼 보트(1)의 하단으로부터 상단 방향으로 약 25매 정도는 웨이퍼가 탑재되지 못한다.

따라서, 실제 웨이퍼 보트(1)의 웨이퍼 슬롯에 탑재되는 웨이퍼는 공정 진행이 어려운 웨이퍼 보트(1) 하단부의 25매를 제외한 약 140 매 정도가 가능하지만, 웨이퍼가 로트(lot, 1개의 로트는 웨이퍼 25매) 단위로 투입되는 것을 감안하였을 때 4 개의 로트인 125매 정도 또는 최대로 5 개의 로트인 150 매 정도가 웨이퍼 보트(1)에 탑재 가능하다.

앞서 설명한 바와 같이 웨이퍼 보트(1)에 총 로딩 가능한 웨이퍼가 165매 정도이고 실제 로딩 가능한 웨이퍼 수가 125매 내지 150매 정도 밖에 되지 않음으로 인하여 설비 효율성이 크게 저하되는 바, 이로 인하여 반도체 제품이 생산되는 생산 기간이 길어지게 되는 등의 문제점이 뒤따르게 된다.

본 발명은 웨이퍼 보트의 웨이퍼 슬롯 피치 간격을 최적화하여 웨이퍼 보트의 최적의 웨이퍼 수가 탑재되도록 함에 있다.

본 발명의 다른 목적은 후술될 본 발명의 상세한 설명에 의하여 보다 명확해질 것이다.

도 1은 종래 웨이퍼 보트의 웨이퍼 슬롯 피치를 도시한 개념도.

도 2는 본 발명에 의한 웨이퍼 보트가 장착된 저온 기상 증착 설비의 개념도.

도 3은 본발명에 의한 웨이퍼 보트의 사시도.

도 4는 본 발명에 의한 웨이퍼 보트의 웨이퍼 슬롯 피치를 도시한 개념도.

이와 같은 본 발명의 목적을 달성하기 위한 웨이퍼 보트는 상부 플레이트와, 상부 플레이트와 소정 거리 이격된 곳에 위치한 보트 몸체와, 상부 플레이트와 보트 몸체를 연결하며 웨이퍼 안착부 및 웨이퍼 안착부와 웨이퍼 안착부의 사이에 형성된 공간부에 의하여 형성된 웨이퍼 슬롯이 복수개 형성된 지지로드를 포함하며, 웨이퍼 안착부는 최대 1.36mm의 두께를 갖으며, 공간부는 최대 2.2mm의 두께를 갖음으로 웨이퍼 슬롯의 피치는 최대 3.56mm를 갖는다.

이하, 본 발명에 의한 웨이퍼 보트 및 웨이퍼 보트가 장착되는 저압 기상 증착 설비의 일실시예를 첨부된 도면을 참조하여 설명하면 다음과 같다.

도 2에는 본 발명에 의한 웨이퍼 보트가 장착되는 저압 화학 기상 증착 설비가 도시되어 있다.

저압 화학 기상 증착 설비(100)는 다시 수직형과 수평형으로 다시 분류되며, 이들중 수직형 설비는 도 2에 도시된 바와 같이 종형(bell type)의 아웃터 튜브(outer tube;10), 아웃터 튜브(10)의 내측에 설치되며 아웃터 튜브(10)와 일정 간격을 갖는 인너 튜브(inner tube;20), 인너 튜브(20)와 연통되어 반응 가스를 공급하는 가스 공급 시스템(70), 아웃터 튜브(10)와 연통되어 잔류 가스 및 폐가스를 배기시켜주는 배기 시스템(80), 웨이퍼를 로딩하는 웨이퍼 보트(50)를 인너 튜브(20)의 내측으로 로딩 및 공정이 종료된 후 웨이퍼 보트(50)를 언로딩 시키는웨이퍼 보트 엘리베이터 시스템(40) 및 아웃터 튜브(10)의 외측에 설치되어 공정 온도를 유지시켜주는 전기로(90)로 구성된다.

이와 같은 구성요소를 갖는 저압 화학 기상 증착 설비에 적용되어 생산성을 크게 향상시키기 위한 웨이퍼 보트(50)는 첨부된 도 3에 도시된 바와 같이 전체적으로 보아 상부 플레이트(51), 보온통(52) 및 지지로드(53)로 구성된다.

구체적으로, 상부 플레이트(51)는 웨이퍼의 평면적과 동일한 원판 형상이고, 보온통(52)은 상부 플레이트(51)와 소정 간격 이격된 곳에 형성된 원통 형상을 갖는다.

이와 같이 형성된 보온통(52)의 상면에는 바람직하게 3 개 또는 4 개의 지지로드(53)가 설치된다.

지지로드(53)는 보온통(52)상에 반원 형태로 동일 간격으로 형성되는 바, 지지로드(53)에는 도 4에 도시된 바와 같이 복수개의 웨이퍼 안착부 형성된다.

이때, 상부 플레이트(51), 보온통(52), 지지로드(53)는 바람직하게 석영 재질로 형성되는 것이 바람직하다.

지지로드(53)에 형성된 웨이퍼 안착부를 첨부된 도 4를 참조하여 설명하면 다음과 같다.

웨이퍼 안착부는 지지로드(53)에 복수개가 형성되지만 도 4에는 2 개가 도시되어 있다. 이 웨이퍼 안착부를 각각 53a, 53b로 표시하기로 한다. 여기서 웨이퍼 안착부(53a,53b)는 지지로드(53)중 웨이퍼(53c)가 안착되는 부분이다.

웨이퍼 안착부(53a)와 웨이퍼 안착부(53b)는 소정 웨이퍼 슬롯 피치 γ를 갖고 있다.

이 웨이퍼 슬롯 피치 γ에 따라서 웨이퍼 보트(50)에 탑재되는 웨이퍼의 개수 또한 변경되고, 웨이퍼 슬롯 피치 γ는 웨이퍼가 안착되는 웨이퍼 안착부의 두께 α와 웨이퍼 안착부(53a)와 웨이퍼 안착부(53b)의 사이 공간(이하, 공간부라 칭한다)의 폭 β에 의하여 결정된다.

본 발명에서 웨이퍼 안착부(53a,53b)의 두께는 α로 도시되고 있으며, 공간부의 폭은 β로 도시되고 있으며, 웨이퍼 안착부(53a,53b)의 두께인 α와 공간부의 폭 β의 합으로 표현되는 γ는 웨이퍼 슬롯 피치를 나타낸다.

바람직한 일실시예로 웨이퍼 안착부의 두께 α를 1.36mm가 되도록 하고, 공간부인 β를 2.2mm가 되도록 하였을 때, 웨이퍼 슬롯 피치는 3.56mm가 된다.

본 발명에 의한 웨이퍼 슬롯 피치와 종래 웨이퍼 슬롯 피치의 차이에 의하여 웨이퍼 보트(50)에 실제 탑재 가능한 웨이퍼의 개수를 비교하면 다음과 같다.

종래	본 발명
α	β	γ	α	β	γ
2.26	2.5	4.76	1.36	2.2	3.56
785mm ÷4.76= 165(개)	785mm÷3.56= 220 (개)

단, 웨이퍼 보트(50)의 지지로드(53)의 길이는 785mm이다.

<표 1>을 비교하면 종래에는 지지로드의 길이를 785mm로 하였을 때 약 165개의 웨이퍼가 삽입될 수 있는 웨이퍼 슬롯이 지지로드에 형성될 수 있지만, 본 발명에서는 동일 지지로드의 길이에 의하여 약 220개의 웨이퍼(53c)가 삽입될 수 있는 웨이퍼 안착부가 지지로드(53)에 형성되는 바, 종래와 본발명 공히 웨이퍼 보트의하부에 위치한 웨이퍼 안착부중 25매 정도를 제외하였을 때 종래에는 최대 약 140매 정도의 웨이퍼가 웨이퍼 보트에 탑재될 수 있고, 본 발명에 의하면 약 195매 정도의 웨이퍼(53c)가 웨이퍼 보트(50)에 탑재될 수 있다.

웨이퍼 보트(50)에 로트 단위로 웨이퍼(53c)가 탑재된다고 하였을 때 종래에는 약 5개의 로트가 탑재 가능하지만, 본 발명에 의하면 7 개의 로트는 무난히 탑재 가능하고 최대 8 개의 로트까지 탑재가 가능한 바, 앞서 설명하였듯이 웨이퍼 슬롯 피치에 따라서 저압 화학 기상 증착 설비의 설비 효율에 매우 큰 효과가 발생된다.

이상에서 상세하게 설명한 바와 같이 본 발명에 의한 웨이퍼 슬롯 피치를 갖는 웨이퍼 보트에는 종래 웨이퍼 보트에 적정 웨이퍼를 탑재하였을 때에 비하여 약 60% 이상 더 많은 웨이퍼를 탑재한 상태에서 공정이 진행되기 때문에 설비 가동 효율이 크게 증가될 뿐만 아니라 이로 인하여 반도체 제품의 생산 기간도 짧아지는 효과가 있다.

예를 들어 종래 웨이퍼 보트를 사용하는 저압 화학 기상 증착 설비가 예를 들어 하루에 1000 로트에 해당하는 웨이퍼를 가공한다고 하였을 때, 본 발명에 의하면 저온 화학적 기상 증착 설비에서는 최소 1600 로트에 해당하는 웨이퍼에 저압 기상 증착 공정이 진행되는 바, 이를 보았을 때 하루 최소 600 로트에 해당하는 웨이퍼의 공정이 더 진행될 수 있는 바, 이는 주간, 월간, 년간 반도체 제품 생산량을 보더라도 종래에 비하여 매우 현저한 효과가 있음은 부정할 수 없는 본 발명에의한 독특한 효과임은 자명한 것이다.

Claims (1)

1. 상부 플레이트와;

   상기 상부 플레이트와 소정 거리 이격된 곳에 위치한 보트 몸체와;

   상기 상부 플레이트와 상기 보트 몸체를 연결하며 웨이퍼 안착부 및 상기 웨이퍼 안착부와 웨이퍼 안착부의 사이에 형성된 공간부에 의하여 형성된 웨이퍼 슬롯이 복수개 형성된 지지로드를 포함하며,

   상기 웨이퍼 안착부는 최대 1.36mm의 두께를 갖으며, 상기 공간부는 최대 2.2mm의 두께를 갖음으로 상기 웨이퍼 슬롯의 피치는 최대 3.56mm를 갖는 것을 특징으로 하는 웨이퍼 보트.