KR100331852B1 - 반도체 소자 제조를 위한 급속 열처리 시스템 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 반도체소자 제조를 위한 급속열처리 공정에 사용되는 챔버의 구조를 개선하여 단일 챔버 시스템의 처리능력 저하 문제를 해소하는 한편, 이중 챔버 시스템의 공간 활용율 저하 문제를 해소할 수 있도록 한 것이다.
이를 위해, 본 발명은 카세트가 안착되는 카세트 스테이지(4a)(4b)와, 상기 카세트에서 출고된 웨이퍼가 내부에 로딩되어 급속 열처리 공정을 진행하게 되는 챔버와, 상기 챔버 상·하부에 수개씩 설치되는 히터(2)와, 상기 챔버(1a)(1b)에서 열처리된 웨이퍼를 냉각시키기 위한 쿨링 스테이지와, 상기 웨이퍼를 핸들링하여 공정 순서에 따라 각 장치에 웨이퍼를 로딩 및 언로딩하는 웨이퍼 핸들링 로봇(6)을 구비한 열처리 시스템에 있어서, 상기 챔버가 상하부로 스택됨과 더불어 스택된 챔버(1a)(1b)의 상하부 및 상기 스택된 챔버(1a)(1b) 사이에는 복수개의 히터(2)가 일정간격 이격되도록 설치되고, 상기 챔버 일측에는 스택된 챔버의 수와 동일한 개수의 쿨링 스테이지(5a)(5b)가 구비되는 반도체소자 제조를 위한 급속 열처리 시스템이 제공된다.

Description

반도체소자 제조를 위한 급속 열처리 시스템{rapid heat treatment system in fabrication of semiconductor}
본 발명은 반도체소자 제조를 위한 급속 열처리 시스템에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 급속 열처리(RTP:Rapid Thermal Process)장치의 구조를 개선하여 반도체소자 제조 라인에서의 공간활용도를 높임과 더불어 처리량을 증가시킬 수 있도록 한 것이다.
종래의 반도체소자 제조를 위한 급속열처리 공정에서는, 챔버의 내부 온도를 원하는 온도로 상승시키기 위해 도 1 및 도 2에 나타낸 바와 같이, 단일 챔버(1)의 상하부에 히터(2)를 설치한 단일 챔버 시스템이 적용되거나, 단일 챔버를 좌우로 배치하는 이중 챔버 시스템(도시는 생략함)이 적용된다.
한편, 단일 챔버(1)는 그 상하부에 히터(2)가 일정 간격 이격되어 수개씩 설치되어 챔버의 내부온도를 원하는 온도까지 급속히 상승시킬 수 있도록 되어 있다.
상기한 챔버 시스템중에서 단일 챔버 시스템이 적용된 경우의 열처리 공정 진행 과정을 개략적으로 설명하면 다음과 같다.
먼저, 웨이퍼 핸들링 로봇(6)이 제1카세트 스테이지(4a) 또는 제2카세트 스테이지(4b) 상에 안착된 카세트(도시는 생략함)로부터 웨이퍼를 출고하여 얼라이너(3)로 이동시키게 된다.
이어, 상기 얼라이너(3)에서 플랫존의 얼라인(整列)이 수행된 후, 상기 얼라이너(3) 상의 웨이퍼는 웨이퍼 핸들링 로봇(6)에 의해 챔버(1)내에 로딩된다.
이때, 웨이퍼가 로딩된 챔버(1)는 히터(2)에 전원이 공급됨에 따라 급속 가열되어 내부 온도가 소정의 온도로 상승하게 되고 이와 같이 된 상태에서 열처리 공정이 진행된다.
한편, 열처리 공정이 완료된 후에는 웨이퍼 핸들링 로봇(6)이 웨이퍼를 챔버(1)로부터 언로딩하여 쿨링 스테이지(5)로 이동시키게 되며, 웨이퍼의 냉각이이루어진 다음에는 또 다시 웨이퍼 핸들링 로봇(6)이 웨이퍼를 핸들링하여 제1카세트 스테이지(4a) 또는 제2카세트 스테이지(4b) 상의 카세트 내부에 입고시키게 된다.
그러나, 이와 같은 종래의 열처리를 위한 시스템은 다음과 같은 단점이 있었다.
먼저, 단일 챔버(1)를 적용한 열처리 시스템의 경우, 단위 시스템 내에서 처리할 수 있는 웨이퍼의 수가 한정되므로 인해 처리 능력이 떨어지는 단점이 있었다.
한편, 단일 챔버(1)가 좌우로 배치되는 이중 챔버를 적용한 시스템의 경우 처리능력은 증가하게 되나 반도체소자 제조를 위한 라인 상에서 차지하는 면적이 커서 공간 활용면에 있어 효율을 저하시키게 되는 단점이 있었다.
본 발명은 상기한 제반 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 반도체소자 제조를 위한 급속열처리 공정에 사용되는 챔버의 구조를 개선하여 단일 챔버 시스템의 처리능력 저하 문제를 해소하는 한편, 이중 챔버 시스템의 공간 활용율 저하 문제를 해소할 수 있도록 한 반도체소자 제조를 위한 급속 열처리 시스템을 제공하는데 그 목적이 있다.
도 1은 종래의 반도체소자 제조를 위한 급속 열처리 시스템 구성도
도 2는 도 1의 챔버를 나타낸 사시도
도 3은 본 발명의 챔버가 적용된 반도체소자 제조를 위한 급속 열처리 시스템 구성도
도 4는 도 3의 챔버를 나타낸 사시도
* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명 *
1a:상부챔버 1b:하부챔버
2:히터 3:얼라이너
4a:제1카세트 스테이지 4b:제2카세트 스테이지
5a,5b:쿨링 스테이지 6:웨이퍼 핸들링 로봇
상기한 목적을 달성하기 위해, 본 발명은 카세트가 안착되는 카세트 스테이지와, 상기 카세트에서 출고된 웨이퍼가 내부에 로딩되어 급속 열처리 공정을 진행하게 되는 챔버와, 상기 챔버 상·하부에 수개씩 설치되는 히터와, 상기 챔버에서 열처리된 웨이퍼를 냉각시키기 위한 쿨링 스테이지와, 상기 웨이퍼를 핸들링하여 공정 순서에 따라 각 장치에 웨이퍼를 로딩 및 언로딩하는 웨이퍼 핸들링 로봇을 구비한 열처리 시스템에 있어서; 상기 챔버가 상하부로 스택됨과 더불어 스택된 챔버의 상하부 및 상기 스택된 챔버 사이에는 복수개의 히터가 일정간격 이격되도록 설치되고, 상기 챔버사이에 설치되는 히터는 챔버의 상부 또는 하부에 설치되는 히터의 개수와 동일하게 함으로써 챔버와 챔버사이의 히터는 상부 챔버와 하부 챔버로 동시에 열에너지를 방사할 수 있으며,상기 챔버 일측에는 스택된 챔버 수와 동일한 개수의 쿨링 스테이지가 구비됨을 특징으로 하는 반도체소자 제조를 위한 급속 열처리 시스템이 제공된다.
이하, 본 발명의 일실시예를 첨부도면 도 3 및 도 4를 참조하여 상세히 설명하면 다음과 같다.
본 발명은 카세트가 안착되는 카세트 스테이지(4a)(4b)와, 상기 카세트에서 출고된 웨이퍼가 내부에 로딩되어 급속 열처리 공정을 진행하게 되는 챔버와, 상기 챔버 상·하부에 수개씩 설치되는 히터(2)와, 상기 챔버에서 열처리된 웨이퍼를 냉각시키기 위한 쿨링 스테이지와, 상기 웨이퍼를 핸들링하여 공정 순서에 따라 각 장치에 웨이퍼를 로딩 및 언로딩하는 웨이퍼 핸들링 로봇(6)을 구비한 열처리 시스템에 있어서, 상기 챔버가 상하부로 스택되는 상부챔버(1a) 및 하부챔버(1b)로 구성되고, 이와 더불어 상기 스택된 챔버(1a)(1b)의 상하부면과 서로 마주보는 면 사이에는 복수개의 히터(2)가 일정간격 이격되도록 설치되며, 상기 스택된 챔버(1a)(1b) 일측에는 스택된 챔버의 수와 동일한 개수의 쿨링 스테이지(5a)(5b)가 구비된다.
이와 같이 구성된 본 발명의 열처리 시스템에서의 열처리 과정은 다음과 같다.
먼저, 웨이퍼 핸들링 로봇(6)이 제1카세트 스테이지(4a) 또는 제2카세트 스테이지(4b) 상에 안착된 카세트(도시는 생략함)로부터 웨이퍼 1매를 출고하여 얼라이너(3)로 이동시키게 된다.
이어, 상기 얼라이너(3)에서 플랫존의 얼라인(整列)이 수행된 웨이퍼는 웨이퍼 핸들링 로봇(6)에 의해 스택된 챔버(1a)(1b)중 하나의 챔버내에 로딩된다.
한편, 웨이퍼 핸들링 로봇(6)은 제1카세트 스테이지(4a) 또는 제2카세트 스테이지(4b) 상에 안착된 카세트(도시는 생략함)로부터 또 하나의 웨이퍼를 출고하여 얼라이너(3)로 이동시키게 되고, 상기 얼라이너(3)에서 플랫존의 얼라인(整列)이 수행된 웨이퍼는 웨이퍼 핸들링 로봇(6)에 의해 스택된 챔버중 다른 챔버내에 로딩된다.
이와 같이, 웨이퍼가 스택된 챔버의 각 챔버 내에 로딩되면, 스택된 챔버 상하부에 배치된 히터(2) 및, 상부챔버(1a)와 하부챔버(1b) 사이에 배치된 히터(2)에 전력이 공급되어 챔버 내부의 온도를 급속히 상승시키게 된다.
상기와 같이 급속 열처리 수행시, 웨이퍼 핸들링 로봇(6)은 제1카세트 또는 제2카세트에서 웨이퍼 1매를 출고하여 얼라이너(3)로 반송하게 된다.
한편, 스택된 상부챔버(1a) 및 하부챔버(1b)에서의 급속 열처리가 완료되면 웨이퍼는 웨이퍼 핸들링 로봇(6)에 의해 언로딩되어 각각 정해진 쿨링 스테이지(5a)(5b)로 이동하게 되며, 각 쿨링 스테이지(5a)(5b)에서 쿨링된 웨이퍼는 핸들링 로봇(6)에 의해 제1카세트 스테이지(1a) 또는 제2카세트 스테이지(1b)상의 카세트로 재입고 된다.
이에 따라, 본 발명의 열처리 시스템은 단일 챔버 시스템에 비해서 처리할 수 있는 웨이퍼의 양이 2배 이상 늘어나게 되고, 좌우로 배치되는 종래의 이중 챔버 시스템에 비해서는 설치되는 램프의 수를 1/4로 감소시킬 수 있게 되며, 챔버 설치에 소요되는 면적이 작아 이중 챔버 시스템에 비해 공간 활용 효율을 높일 수 있게 된다.
한편, 상기에서 얼라이너(3)의 수를 스택된 챔버의 수와 동일한 개수로 하여, 챔버내에서 열처리 진행시 카세트로부터 다음 순서의 웨이퍼를 출고시켜 각 얼라이너(3)에서 사전에 얼라인이 행해지도록 하면, 곧 바로 챔버 내로 웨이퍼를 투입시킬 수 있으므로 얼라인에 따른 웨이퍼 대기 시간을 줄여 급속 열처리 공정의 전체적인 처리시간을 줄일 수 있게 된다.
이상에서와 같이, 본 발명의 열처리 시스템은 챔버를 상하부로 스택함과 더불어 챔버 상하부 및 스택된 챔버 사이에 히터를 설치하고, 이에 비례하여 쿨링 스테이지의 수를 증가시킨 것이다.
이에 따라, 본 발명의 열처리 시스템은 단일 챔버 시스템에 비해서 처리할 수 있는 웨이퍼의 양이 배가 된다.
또한, 본 발명의 열처리 시스템은 좌우로 배치되는 종래의 이중 챔버 시스템에 비해서는 설치되는 램프의 수를 1/4로 감소시킬 수 있게 되며, 설치에 소요되는 면적이 작아 공간 활용 효율을 극대화 할 수 있게 된다.

Claims (2)

  1. 카세트가 안착되는 카세트 스테이지와, 상기 카세트에서 출고된 웨이퍼가 내부에 로딩되어 급속 열처리 공정을 진행하게 되는 챔버와, 상기 챔버 상·하부에 수개씩 설치되는 히터와, 상기 챔버에서 열처리된 웨이퍼를 냉각시키기 위한 쿨링 스테이지와, 상기 웨이퍼를 핸들링하여 공정 순서에 따라 각 장치에 웨이퍼를 로딩 및 언로딩하는 웨이퍼 핸들링 로봇을 구비한 열처리 시스템에 있어서;
    상기 챔버가 상하부로 스택됨과 더불어 스택된 챔버의 상하부 및 상기 스택된 챔버 사이에는 복수개의 히터가 일정간격 이격되도록 설치되고, 상기 챔버사이에 설치되는 히터는 챔버의 상부 또는 하부에 설치되는 히터의 개수와 동일하게 함으로써 챔버와 챔버사이의 히터는 상부 챔버와 하부 챔버로 동시에 열에너지를 방사할 수 있으며,
    상기 챔버 일측에는 스택된 챔버 수와 동일한 개수의 쿨링 스테이지가 구비됨을 특징으로 하는 반도체소자 제조를 위한 급속 열처리 시스템.
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