KR100350612B1 - Dual Vertical Heat Treatment Furnace - Google Patents
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Abstract
본 발명은 각각 반도체 웨이퍼(W)를 열처리하기 위한 가열챔버(46)를 가지는 제1 수직형로(12) 및 제2 수직형로(14)를 가지는 단일의 하우징(16)을 포함하는 수직형 반도체 웨이퍼 처리로(10)에 관한 것이다. 제1 및 제2 수직로는 서로에 대해 비대칭적으로 배치되어 처리로의 전체 풋프린트를 감소시킨다. 각 수직로는 선택된 수의 반도체 웨이퍼(W)를 축방향으로 탑재하기 위해, 웨이퍼 보트(40), 보트승강기 (58), 모터(64) 및 안내봉(60)과 같은 지지구조물을 포함하는 웨이퍼 지지조립체 (54)를 포함한다. 이송요소는 처리튜브 내로 및 이 처리튜브로부터 수직축을 따라 지지요소들 중 하나를 선택적으로 이동시키고, 웨이퍼 이송요소(36)는 지지요소 중 하나로 또는 하나로부터 반도체 웨이퍼를 선택적으로 이송시킨다. 또한, 로는 지지 구조물을 둘러싸는 주위 유체환경을 제어하기에 적합하고 지지구조물에 대해 독립적으로 이동될 수 있는 가열슬리브(100) 또는 엔빌로프를 포함한다. 가열슬리브는 로드록 처리조립체(108)를 형성하는 유체기밀씨일을 형성시키기 위하여 지지요소의 일부(54B)와 밀봉결합되기에 적합하게 되어 있다. 이 조립체는 수직로의 가열챔버 (46) 내로 처리조립체를 선택적으로 수직 이동시키는 수직 이송조립체에 연결되어 있다. 덧붙이면, 가열슬리브(100)는 지지구조물(40)에 대해 수직으로 이동하여 가열슬리브를 지지구조물에 대해 반복적으로, 쉽게 그리고 자동적으로 결합 및 분리시킬 수 있다.The present invention includes a vertical type including a single housing 16 having a first vertical furnace 12 and a second vertical furnace 14 each having a heating chamber 46 for heat treating the semiconductor wafer W. FIG. The semiconductor wafer processing furnace 10 is related. The first and second vertical paths are arranged asymmetrically with respect to each other to reduce the overall footprint of the process. Each vertical path includes a wafer including support structures such as wafer boat 40, boat lift 58, motor 64 and guide rod 60 for axially mounting a selected number of semiconductor wafers W. Support assembly 54. The transfer element selectively moves one of the support elements into and out of the process tube along the vertical axis, and the wafer transfer element 36 selectively transfers the semiconductor wafer to or from one of the support elements. The furnace also includes a heating sleeve 100 or envelope suitable for controlling the surrounding fluid environment surrounding the support structure and capable of being moved independently of the support structure. The heating sleeve is adapted to be hermetically coupled with a portion 54B of the support element to form a fluid tight seal that forms the loadlock processing assembly 108. The assembly is connected to a vertical transfer assembly that selectively moves the processing assembly vertically into the heating chamber 46 of the furnace. In addition, the heating sleeve 100 can move vertically with respect to the support structure 40 to engage and disengage the heating sleeve repeatedly, easily and automatically with respect to the support structure.
Description
본 발명은 반도체 웨이퍼를 처리하기 위한 열처리로에 관한 것으로서, 특히 수직형 열처리로에 관한 것이다.The present invention relates to a heat treatment furnace for processing a semiconductor wafer, and more particularly, to a vertical heat treatment furnace.
확산로(diffusion furnaces)로 알려진 열처리로는 광범위하게 공지되어 있고어닐링(annealing), 확산(diffusion), 산화(oxidation), 및 화학 기상 증착 (chemical vapor deposition)을 포함하는 다양한 반도체 제조공정을 수행하기 위하여 수년간 사용되어 왔다. 그 결과, 이들 공정들은 최종 생산물의 품질과 균일성에 대한 공정변수의 영향에 관해 특히 잘 알려져 있다. 열처리로는 통상 수직형 또는 수평형로를 채용한다. 일부 예에 대해서는, 수직형로가 바람직한데, 이는 수직형로가 사용도중에 입자를 덜 발생시키고 따라서 오염의 발생률과 웨이퍼의 손상을 감소시키고, 쉽게 자동화가 이루어질 수 있으며, 또한 상대적으로 작은 풋프린트 (footprint)로 인해 보다 적은 바닥 면적을 필요로 하기 때문이다.Heat treatment furnaces, known as diffusion furnaces, are widely known and perform various semiconductor fabrication processes, including annealing, diffusion, oxidation, and chemical vapor deposition. Has been used for years. As a result, these processes are particularly well known for the effect of process variables on the quality and uniformity of the final product. The heat treatment furnace usually employs a vertical or horizontal furnace. For some examples, a vertical furnace is preferred, which produces less particles during use and thus reduces the incidence of contamination and damage to the wafer, and can be easily automated, and also allows for a relatively small footprint ( The footprint requires less floor space.
종래 형태의 이 두 확산로들은, 공지된 바와 같이 1마이크론 보다 작은 선폭 (line width)을 유지하면서 원하는 깊이로 도펀트(dopant)의 확산을 촉진시키거나, 웨이퍼에 대한 화학 기상 증착층 또는 웨이퍼에 산화층의 적용(application)과 기타 종래의 처리기술을 수행하기 위하여 원하는 온도까지 반도체 웨이퍼를 가열시키도록 설계되어 있다. 처리 도중의 웨이퍼에 대한 가열 요건은 알려져 있어 잘 알고 있기 때문에, 엄밀히 점검되게 된다.Both conventional diffusion furnaces, as known, promote diffusion of dopants to a desired depth while maintaining a line width of less than 1 micron, or a chemical vapor deposition layer on the wafer or an oxide layer on the wafer. It is designed to heat semiconductor wafers to a desired temperature in order to perform applications and other conventional processing techniques. Since the heating requirements for the wafer during the process are known and well known, they are strictly checked.
통상적인 수직형 열처리로는 로 내에 처리 튜브를 수직위치로 지지하도록 설계된다. 열처리로는 또한 통상, 처리튜브 내로 및 그로부터 웨이퍼를 이동시키기 위한 적정 이송 메커니즘에 장착되는 웨이퍼 보트(boat) 조립체를 사용한다. 통상 100개 까지의 웨이퍼를 유지하는 웨이퍼 카세트로부터 웨이퍼 보트 조립체로 반도체 웨이퍼를 이송하기 위하여, 웨이퍼 취급 조립체(wafer-handling assembly)가 웨이퍼 보트 조립체에 인접하면서 평행하게 배치된다. 웨이퍼 취급 조립체는 처리튜브를 수용하는 챔버와는 별개의 로드록(loadlock) 챔버 내에 통상 위치하고, 이 별개의 로드록 챔버의 환경은 적절한 모니터링 구조(monitoring structure)에 의해 엄밀히 제어된다. 웨이퍼 취급 조립체를 장착하는 상기 로드록은, 웨이퍼 취급 조립체 로드록과 선택적 유체연통(fluid communication) 상태를 이루는 하나 또는 그 이상의 로드록 내에 웨이퍼 카세트를 설치하는 등의 방법에 의해, 이들 웨이퍼 카세트로부터 격리될 수도 있다. 따라서, 로드록들의 직렬연결(serial chain)에 의해 처리 도중에 필요한 정확한 환경 제어가 가능해져 가열 도중 웨이퍼에 오염 물질이 형성되는 경우가 감소되거나 없어진다. 이들 로드록들은 웨이퍼 카세트로부터 웨이퍼 보트로 또는 웨이퍼 보트로부터 웨이퍼 카세트로 웨이퍼를 이송할 수 있게 하기 위하여 선택적으로 개방 및 폐쇄되는 게이트 밸브(gate valves)에 의해 서로 분리되어 있다.Conventional vertical heat treatment furnaces are designed to support the treatment tubes in a vertical position in the furnace. The heat treatment furnace also typically uses a wafer boat assembly that is mounted to a suitable transfer mechanism for moving the wafer into and out of the process tube. In order to transfer semiconductor wafers from a wafer cassette, which typically holds up to 100 wafers, to a wafer boat assembly, a wafer-handling assembly is placed adjacent to and parallel to the wafer boat assembly. The wafer handling assembly is typically located in a loadlock chamber separate from the chamber containing the process tube, and the environment of this separate loadlock chamber is tightly controlled by an appropriate monitoring structure. The loadlock mounting the wafer handling assembly is isolated from these wafer cassettes by, for example, installing the wafer cassette in one or more loadlocks in selective fluid communication with the wafer handling assembly loadlock. May be Thus, the serial chain of loadlocks enables precise environmental control during processing to reduce or eliminate the formation of contaminants on the wafer during heating. These load locks are separated from each other by gate valves that are selectively opened and closed to enable transfer of wafers from the wafer cassette to the wafer boat or from the wafer boat to the wafer cassette.
실제에 있어서는, 웨이퍼 보트를 설치한 로드록 챔버 내에 진공을 형성한 후에, 질소와 같은 불활성 가스를 도입하여 로드록 챔버를 채우는 한편 그로부터 공기를 제거한다. 로드록 챔버로부터 이와 같이 공기를 제거하면, 반도체 웨이퍼 표면에 자연산화필름(natural oxide film)이 형성되는 것이 방지된다. 상기에서 기술한 바와 같이, 로드록 챔버는 반도체 웨이퍼 카세트 및 웨이퍼 취급 조립체를 수용하는 다른 직렬(serial) 로드록에 연결되어 있으므로, 질소 분위기에서 웨이퍼 보트의 로딩(loading) 및 언로딩(unloading)이 이루어지게 된다. 그런 다음, 웨이퍼가 웨이퍼 취급 조립체를 통해 웨이퍼 카세트로부터 웨이퍼 보트에 적재되어 웨이퍼 뱃치(wafer batch)를 형성한다. 다음으로, 웨이퍼 뱃치는 로 내에 배치되고, 여기서 온도가 상승된 상태 하에서 사용자가 선택한 공정을 거치게 된다. 이들 유형의 종래 수직로는 퓨즈 등(Fuse et al.)의 미합중국특허 제5,217,501와 카키자키등 (Kakizaki et al.)의 미합중국특허 제5,387,265호에 도시, 설명되어 있다.In practice, after forming a vacuum in the load lock chamber in which the wafer boat is installed, an inert gas such as nitrogen is introduced to fill the load lock chamber while removing air therefrom. This removal of air from the loadlock chamber prevents the formation of natural oxide films on the semiconductor wafer surface. As described above, the loadlock chamber is connected to another serial loadlock that houses the semiconductor wafer cassette and wafer handling assembly, so that loading and unloading of the wafer boat in a nitrogen atmosphere is Will be done. The wafer is then loaded from the wafer cassette into the wafer boat through the wafer handling assembly to form a wafer batch. Next, the wafer batch is placed in a furnace where it is subjected to a user selected process under elevated temperature. Conventional verticals of these types are illustrated and described in US Pat. No. 5,217,501 to Fuse et al. And US Pat. No. 5,387,265 to Kakizaki et al.
선행기술의 로는, 약 150개와 200개 사이의 웨이퍼를 가지는 웨이퍼 뱃치가 배치되고, 약 20인치와 30인치 사이로 연장된 처리튜브 내에 하나의 등온 영역을 설정한다. 이러한 웨이퍼 뱃치와 관련된 비교적 큰 열용량(thermal mass)으로 인해, 예를 들어 온도 상승률(temperature ramp-up rates)은 약 5℃/분(min)과 약 10℃/분 사이로 비교적 작고, 그리고 온도 하강율(temperature ramp-down rates) 또한 약 2.5℃/분과 약 5℃/분 사이로 비교적 작다. 이에 의해 한 뱃치(batch)당 열적 싸이클(thermal cycle)이 상대적으로 길어지므로, 웨이퍼당 열 공급량(thermal budget)이 비교적 많아진다. 이들 및 기타 종래의 수직형 열처리로의 다른 단점은, 한 뱃치당 싸이클 시간이 증가되기 때문에 상대적으로 작업처리량(throughput)이 적어진다는 것이다. 따라서, 이들 종래의 시스템들은 오늘날 반도체 웨이퍼에 대한 수요를 충족시키기에 적합하지 않다,In a prior art furnace, a batch of wafers having between about 150 and 200 wafers is placed, setting up one isothermal region in the processing tube extending between about 20 inches and 30 inches. Due to the relatively large thermal mass associated with this wafer batch, for example, the temperature ramp-up rates are relatively small between about 5 ° C./min and about 10 ° C./min, and the temperature drop rate ( temperature ramp-down rates) are also relatively small, between about 2.5 ° C / min and about 5 ° C / min. This results in a relatively long thermal cycle per batch, resulting in a relatively high thermal budget per wafer. Another disadvantage of these and other conventional vertical heat treatment furnaces is the relatively low throughput since the cycle time per batch is increased. Thus, these conventional systems are not suitable for meeting the demand for semiconductor wafers today.
이들 로의 또 다른 단점은, 웨이퍼 보트로 또는 웨이퍼 보트로부터 웨이퍼를 이송하기 위한 무공기(air-free) 환경을 형성하는 프리스테이징(prestaging) 로드록 조립체를 포함한다는 것이다. 이와 같은 상태를 이루기 위하여 로드록의 공기를 배출하여 제거하는데 관여되는 시간은 한 뱃치당 전체 처리시간을 증가시켜 로 시스템의 작업처리량을 더욱 감소시킨다.Another disadvantage of these furnaces is that they include a prestaging loadlock assembly that forms an air-free environment for transferring wafers to or from the wafer boat. To achieve this, the time involved in venting and removing air from the loadlock increases the overall processing time per batch, further reducing the throughput of the furnace system.
이들 로시스템의 또 다른 단점은, 이들 로들이 비교적 큰 풋프린트(footprint)를 가져 클린룸에서 비교적 큰 바닥 면적을 차지하게 되어, 값비싼 클린룸을 비효율적으로 사용하게 된다는 것이다.Another disadvantage of these furnace systems is that these furnaces have a relatively large footprint and occupy a relatively large floor area in the cleanroom, resulting in inefficient use of expensive cleanrooms.
선행기술 수직형 열처리로의 상기 및 다른 단점들로 인해, 본 발명의 목적은 비교적 많은 작업처리량을 제공하는 수직형 로를 제공하는 것이다.Due to the above and other disadvantages of the prior art vertical heat treatment furnaces, it is an object of the present invention to provide a vertical furnace which provides a relatively high throughput.
본 발명의 다른 목적은 개선된 온도 상승율 및 온도 하강율을 이루는 로를 제공하는 것이다.It is another object of the present invention to provide a furnace which achieves an improved rate of temperature rise and temperature drop.
본 발명의 또 다른 목적은 손쉽게 자동화가 이루어질 수 있고 또한 비교적 작은 바닥 공간을 차지하는 열처리로를 제공하는 것이다.Another object of the present invention is to provide a heat treatment furnace which can be easily automated and occupies a relatively small floor space.
본 발명의 다른 일반적인 목적 및 기타 구체적 목적은 다음의 상세한 설명과 첨부도면으로부터 부분적으로 명확해질 것이다.Other general and other specific objects of the present invention will be in part apparent from the following detailed description and the accompanying drawings.
본 발명은 각각이 반도체 웨이퍼 열처리용 가열챔버를 가지는 제 1 및 제 2 수직로를 수용하는 단일 하우징을 포함하는 수직형 반도체 웨이퍼 처리로를 제공한다. 각 수직형 로는 선택된 수의 반도체 웨이퍼를 축방향으로 탑재하기 위해 웨이퍼보트, 보트 승강기, 모터 및 안내봉과 같은 지지 구조물을 포함하는 웨이퍼 지지 조립체를 포함하고 있다.The present invention provides a vertical semiconductor wafer processing furnace comprising a single housing for receiving first and second vertical furnaces each having a heating chamber for semiconductor wafer heat treatment. Each vertical furnace includes a wafer support assembly that includes support structures such as waferboats, boat lifts, motors, and guide rods for axially mounting a selected number of semiconductor wafers.
본 발명의 한 형태에 따르면, 이송요소는 수직축을 따라 처리튜브 내로 및 처리튜브로부터 지지요소들 중 하나를 선택적으로 이동시키고, 웨이퍼 이송요소는 상기 지지요소들 중 하나로부터 또는 지지요소들 중 하나로 반도체 웨이퍼를 선택적으로 이송시킨다. 바람직한 일 실시예에 따르면, 길이 방향의 각 축을 따르고 지지요소들을 가열챔버 내로 선택적으로 이동시키기 위해 각각의 웨이퍼 지지 조립체와 결합되는 이송요소가 있다.According to one aspect of the invention, the transfer element selectively moves one of the support elements into and out of the process tube along a vertical axis, wherein the wafer transfer element is a semiconductor from one of the support elements or as one of the support elements. The wafer is selectively transferred. According to one preferred embodiment, there is a transfer element along each axis in the longitudinal direction and associated with each wafer support assembly for selectively moving the support elements into the heating chamber.
또 다른 형태에 따르면, 로는, 위치신호를 생성시키고 이 위치 신호에 응답하여 축을 따라 지지구조물 중 하나의 이동을 조절, 예컨대 개시, 수정 또는 중단시키기 위해 상기 위치신호를 이송요소로 전달하기 위한 제어신호, 예를 들면 사용자에 의해 생성된 제어신호에 응답하는 제어요소를 포함한다. 따라서, 제어요소는 각각 지지구조물의 이동 속도를 독립적으로 또는 동시에 제어한다. 한 실시예에 따르면, 제어요소는 위치신호를 생성하는 호스트 컴퓨터와 함께 작동하는 동작제어기와, 지지구조물을 포함한다. 제어요소에 인가된 제어신호는 선택된 온도 상승률 조건과 선택된 온도 하강율 조건 중 적어도 하나를 나타낼 수 있다.According to another form, the furnace generates a position signal and a control signal for transmitting the position signal to the conveying element for adjusting, eg starting, modifying or stopping the movement of one of the support structures along the axis in response to the position signal. For example, a control element responsive to a control signal generated by the user. Thus, the control elements respectively control the speed of movement of the support structure independently or simultaneously. According to one embodiment, the control element comprises an operation controller and a support structure for working with a host computer generating a position signal. The control signal applied to the control element may indicate at least one of the selected temperature rise rate condition and the selected temperature fall rate condition.
또 다른 형태에 따르면, 이송요소는 제1 및 제2 지지요소 중 적어도 하나의 이동속도를 나타내는 이동신호를 생성시킬 수 있고, 제어요소는 이 이동신호에 응답하여 길이 방향의 축을 따라 지지요소들 중 하나의 이동속도를 제어한다,According to yet another aspect, the conveying element may generate a movement signal indicative of a movement speed of at least one of the first and second support elements, wherein the control element is one of the support elements along the longitudinal axis in response to the movement signal. To control the speed of one movement,
본 발명의 또 다른 형태에 따르면, 각 수직로, 예컨대 제1 및 제2 수직로는, 대응하는 각 처리챔버로 열을 전달하는 열생성 요소를 포함한다. 제어요소는, 각 열생성 요소의 열에너지 출력을 조절함으로써 제1 및 제2 처리챔버의 온도를 독립적으로 또는 동시에 제어할 수 있다. 한 실시예에 따르면, 제어요소는 열생성 요소를 조절하여 적어도 챔버의 일부분을 따라 실질적으로 균일한 온도를 이루어 실질적 등온 환경을 형성할 수 있다.According to yet another aspect of the present invention, each vertical furnace, such as the first and second vertical furnaces, includes a heat generating element for transferring heat to the corresponding respective processing chambers. The control element can independently or simultaneously control the temperatures of the first and second processing chambers by adjusting the heat energy output of each heat generating element. According to one embodiment, the control element may adjust the heat generating element to achieve a substantially uniform temperature along at least a portion of the chamber to form a substantially isothermal environment.
본 발명의 다른 형태에 따르면, 로는 예컨대 웨이퍼 보트와 같은 지지구조물을 둘러싸는 주위 유체 환경을 제어하도록 된 가열슬리브 또는 엔빌로프(envelope)를 포함한다. 가열슬리브는, 로드록 처리조립체를 형성하는 유체기밀씰(fluid-tight seal)을 생성시키기 위해 지지요소의 일부와 기밀 유지 상태로 결합되도록 된 플랜지형 하부를 포함한다. 상기 로드록 처리조립체는, 수직형 로의 가열챔버 내로 처리조립체를 선택적으로 및 수직으로 이동시키는 수직 이송 조립체에 연결되어 있다. 바람직한 실시예에 따르면, 가열슬리브는 각각의 수직형 로와 결합되어 있다. 덧붙여, 가열슬리브는 지지구조물에 대해 수직으로 이동하여 이 지지구조물에 대해 반복적으로, 쉽게 또한 자동적으로 결합 및 분리될 수 있다.According to another aspect of the present invention, the furnace comprises a heating sleeve or envelope adapted to control the surrounding fluid environment surrounding the support structure, such as, for example, a wafer boat. The heating sleeve includes a flanged bottom adapted to be hermetically coupled with a portion of the support element to create a fluid-tight seal that forms a loadlock processing assembly. The loadlock treatment assembly is connected to a vertical transfer assembly that selectively and vertically moves the treatment assembly into a heating chamber of a vertical furnace. According to a preferred embodiment, the heating sleeve is associated with each vertical furnace. In addition, the heating sleeve can be moved vertically with respect to the support structure so that it can be combined and detached repeatedly, easily and automatically with respect to the support structure.
가열슬리브가 지지구조물 위에 설치되어 지지구조물의 하부와 기밀유지 상태로 결합될 때, 상기 조립체는 선택된 처리기술이 그 내부에서 수행될 수 있는 상기 로드록 처리챔버를 형성하게 된다. 이 챔버는 적절한 유체 분기관(fluid manifolding)에 결합되어 하나 또는 그 이상의 선택된 가스를 챔버로 도입하고 하나 또는 그 이상의 가스를 그로부터 배출할 수 있다.When a heating sleeve is installed over the support structure and coupled in hermetically with the bottom of the support structure, the assembly forms the loadlock processing chamber in which the selected processing technique can be performed therein. The chamber can be coupled to a suitable fluid manifolding to introduce one or more selected gases into the chamber and to discharge one or more gases therefrom.
단일 열처리로 내에서 이중 가열엔빌로프 및 이중로의 사용에 의해 로가 두개의 독립적인 처리기술을 별도로 및 독립적으로 수행할 수 있게 되므로, 로 사용의 유연성이 증가된다. 또한, 이 로는 상승율 및 하강율을 향상시킴으로써, 웨이퍼 뱃치를 처리하는데 필요한 전체 시간을 감소시키고, 따라서 로의 전체 작업산출량을 증가시킨다. 이들은 모두 작은 치수를 갖는 단일 하우징 내에 이중로를 실장함으로써, 그리고 웨이퍼 피치가 증가되는 한편 작은 크기의 뱃치를 처리하는 웨이퍼 보트를 채용함으로써 달성된다.The use of double heating envelopes and double furnaces in a single heat treatment furnace allows the furnace to perform two independent treatment techniques separately and independently, thereby increasing furnace flexibility. In addition, the furnace improves the rate of ascent and descent, thereby reducing the overall time required to process the wafer batch, thus increasing the overall throughput of the furnace. These are all achieved by mounting the duplex in a single housing with small dimensions and employing a wafer boat that handles batches of small size while increasing wafer pitch.
본 발명의 다른 일반적인 목적들과 좀 더 구체적인 목적들은 아래의 상세한 설명과 첨부도면으로부터 부분적으로 명확히 알 수 있을 것이다.Other general and more specific objects of the present invention will be apparent in part from the following detailed description and the accompanying drawings.
본 발명의 상기 목적 및 다른 목적, 특징 및 장점들은 첨부도면과 다음의 상세한 설명으로부터 명백해질 것이며, 서로 다른 여러 도면들을 통해 동일한 참조부호들은 동일한 부분을 나타낸다. 도면은 본 발명의 원리를 예시하고 있으며, 비록 축적 표시가 되어 있지 않지만 상대적 크기를 도시한다.The above and other objects, features and advantages of the present invention will become apparent from the accompanying drawings and the following detailed description, wherein like reference numerals refer to like parts throughout the different views. The drawings illustrate the principles of the present invention and illustrate the relative size, although not in scale.
도 1은 본 발명에 따른 열처리로의 평면도.1 is a plan view of a heat treatment furnace according to the present invention.
도 2는 도 1의 열처리로의 내부를 보여주는 부분단면 사시도.Figure 2 is a partial cross-sectional perspective view showing the interior of the heat treatment furnace of Figure 1;
도 3은 도 1의 열처리로 내에 수용된 웨이퍼 이송 조립체의 정면도로서 본 발명의 기술에 따른 비대칭적인 로의 배열을 보여주는 도면.3 is a front view of the wafer transfer assembly accommodated in the heat treatment furnace of FIG. 1 showing an asymmetrical arrangement of the furnace in accordance with the techniques of the present invention.
* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명* Explanation of symbols for main parts of the drawings
10 : 수직형 반도체 웨이퍼 처리로 12 : 제1 수직 가열수단10: vertical semiconductor wafer processing furnace 12: first vertical heating means
14: 제2 수직 가열수단 16 : 하우징14: second vertical heating means 16: housing
36 : 웨이퍼 이송수단 40 : 웨이퍼 보트36: wafer transfer means 40: wafer boat
46 : 가열챔버 64 : 이송수단46: heating chamber 64: transfer means
66 : 제어수단 100 : 가열슬리브66: control means 100: heating sleeve
도 1은 본 발명의 한 형태에 따른 이중 수직형 로(12, 14)를 부분적으로 잘라 보여주는 본 발명의 수직형 열처리로(10)의 사시도이다. 열처리로(10)는 컴팩트하고 비교적 작은 풋프린트를 가지도록 설계되었다. 예를 들어 본 발명의 한 실시예에 따르면, 로는 약 40인치의 폭, 약 65인치의 깊이 및 약 96.5인치의 높이를 가질 수 있다. 로는 통상, 어닐링, 확산, 산화 및 저압 및 고압 화학기상증착을 포함하는 다양한 반도체 제조공정을 수행하기 위해 사용된다,1 is a perspective view of a vertical
예시된 열처리로(10)는 한 쌍의 수직로(12, 14)를 둘러싸는 주(主) 외측하우징(16)을 포함한다, 하우징(16)은 웨이퍼 저장 구획실(20)을 포함하는 다수의 측면 (16A)와 앞면(16B)을 포함한다. 선택된 수의 웨이퍼를 보유하는 8개의 웨이퍼 카세트를 지지하고, 수직으로 일정 간격 떨어진 한 쌍의 커라우절(carousal)(회전식 원형 컨베이어)(28, 26)이 구획실(20)내에 장착되어 있다. 이들 웨이퍼들은 처리되지 않았거나 처리된 웨이퍼일 수 있다. 도어패널(22)은 구획실(20)을 둘러싸 덮고 있다. 도시된 바와 같이, 모니터(30)는 하우징(16)의 앞면(16B) 내에 설치되어, 조작자가 온도, 처리시간, 가스의 유형 및 다른 선택된 처리제어변수(parameters)와 같은 선택 처리제어변수를 감시할 수 있게 한다.The illustrated
도 3을 참조하면, 웨이퍼 카세트(24)는 커라우절(28) 위에 탑재되어 있다. 기계적인 이송 아암(arm)(36A)을 가진 3-축 웨이퍼 이송 조립체(36)는 선택된 카세트(24)로부터 각 수직로(12, 14) 내에 위치하는 웨이퍼 보트(40)들 중 하나로 웨이퍼(W)를 이송한다. 커라우절(28)은, 기계적 이송아암(36)이 특정 카세트로부터 웨이퍼를 제거하거나 그 특정 카세트 위에 웨이퍼를 위치시킬 수 있도록 선택적으로 회전하여 어떤 위치에서 선택된 웨이퍼 카세트를 위치시킬 수 있다. 이런 식으로, 예시된 열처리로(10)는 로의 작동 도중 웨이퍼의 선택된 제어와 연속적인 처리를 할 수 있다. 이송조립체(36)는 이송아암(36)이 상부 커라우절(28) 또는 하부 커라우절(26) 상의 웨이퍼 카세트(24)에 접근할 수 있도록 하기 위하여 수직으로 이동할 수 있는 것이 바람직하다. 당업자라면 웨이퍼 취급 및 처리와 관련하여 웨이퍼 이송 조립체(36)의 운전뿐만 아니라, 열처리로에서 사용될 수 있는 다양한 유형의 이송조립체를 쉽게 이해하고 인식할 수 있을 것이다.Referring to FIG. 3, the
도 1 내지 도 3에서, 특히 도 2는 본 발명의 열처리로(10)의 구성요소를 나타낸다. 수직로(14)는 폐쇄된 단부(44A)와 대향의 개방단부(44B)를 가진 원통형 처리튜브(44)를 포함한다. 원통형 처리튜브(44)는 가열챔버(46)를 형성한다. 처리튜브(44)는 알루미나, 탄화규소, 및 다른 세라믹 재료와 같은 임의의 고온 재료로 형성될 수 있으나, 석영으로 만들어지는 것이 바람직하다. 처리튜브는, 일차 가열원으로서 저항가열소자 또는 RF 가열 흑체 공동 서세프터(RF heated black bodycavity susceptor)에 의해 둘러싸여 있다. 이렇게 특수한 유형의 가열원은 실행하기가 단순하고, 로의 온도를 안정되고 균일하게 제어하기 위한 신뢰성 있는 기술로서의 특징을 잘 가지고 있으므로 폭넓게 수용되고 있다. 한 실시예에 따르면, 가열요소(48)는 수직으로 향하는 세 영역의 저항성 가열유닛인 히터모듈의 일부를 형성한다. 가열요소는 질량이 작고 온도가 높은 금속 선으로 구성될 수 있다. 가열요소를 둘러싸는 단열체는 높은 단열값과 낮은 열량(thermal mass)의 세라믹 섬유로 구성될 수 있다. 이들은 모두 온도 변화에 신속하게 반응하도록 설계되어 있다. 또한, 그 모듈은 가열챔버(46)의 냉각을 돕기 위한 공기냉각 시스템을 포함한다. 처리튜브(44)의 직경과 그에 따른 수직로의 크기는 변화하는 크기의 웨이퍼를 수용하기 위해 쉽게 가감될 수 있다.In FIGS. 1-3, in particular FIG. 2 shows the components of the
가열요소(48)는 화학기상증착의 경우에 튜브의 내측을 소정의 온도, 예컨대 400℃에서 1200℃까지 가열하거나, 산화 또는 확산의 경우에 800℃에서 1200℃까지 가열하기 위해 각 처리튜브(44) 주위에 배치된다. 처리기술에 필요한 요건에 따라 처리튜브(44)의 온도를 조정하기 위해 제어유닛(66)이 사용될 수 있다. 예를 들어 한 실시예에 따르면, 광학 고온계(optical pyrometer)와 같은 온도센서가 챔버의 온도를 감지하기 위해 사용될 수 있고 제어유닛(66)에 연결될 수 있다. 가열유닛은 당해 기술분야에서 공지된 바와 같이 가열챔버 내에 등온 가열영역을 형성하는 것이 바람직하다.The
하우징(16)은 단열 스탠션(stanchion:기둥)에 의해 지지되는 웨이퍼보트(40)를 포함하는 웨이퍼 지지 조립체(54)를 감싼다. 웨이퍼 지지 조립체(54)의 하부(54A)는 일체로 형성되어 반경방향 외측으로 연장되는 플랜지 플레이트(54B)를 가진다. 예시된 웨이퍼 지지조립체(54)는 안내봉(60)과 미끄러질 수 있게 결합된 보트승강기(58)에 연결되어 있다. 따라서, 웨이퍼 지지 조립체는 웨이퍼 지지 조립체를 로의 가열챔버(46) 내로 그리고 이 가열챔버로부터 선택적으로 이동시키기 위해서 안내봉(60)의 수직축을 따라 수직방향으로 선택적으로 이동할 수 있다.The
수직로(12)는 유사하게 구성된다.The
기계적 이송조립체(36)의 기계적 이송아암(36A)은 커라우절(26, 28) 중 하나에 탑재되어 있는 선택된 카세트(24)로부터 웨이퍼를 각 로(12 또는 14)의 웨이퍼 보트(40) 중 하나로 선택적으로 이동시킨다. 웨이퍼 보트는 처리될 다수의 웨이퍼, 예컨대 약 50개와 약 100개 사이의 웨이퍼, 바람직하게는 약 75개의 웨이퍼를 선택적으로 유지한다. 따라서, 웨이퍼 보트는 종래의 웨이퍼 보트가 지니는 웨이퍼 수의 약 절반을 유지한다. 이러한 뱃치 크기의 감소에 의해 배치의 총량이 감소됨으로써, 로의 온도 상승율이 증대된다. 상승률이 증대되면, 웨이퍼가 고온에 노출되는 전체 시간이 줄어든다.The
웨이퍼들은 웨이퍼 피치로 알려진 소정의 수직 간격으로 웨이퍼 보트 위에 배열되어 있고, 5mm와 약 20mm 사이로 분리되는 것이 바람직하며, 약 10mm와 20mm 사이로 분리되는 것이 가장 바람직하다. 이렇게 선택된 웨이퍼 피치는 수직으로 인접한 웨이퍼들 사이에서 상대적으로 큰 간격을 형성하고, 이에 의해 웨이퍼 내에서 와 웨이퍼-대-웨이퍼의 온도 균일성이 향상된다. 대조적으로, 일부 선행 설계에서는 일반적으로 표준 로처리에 대해 약 3mm와 5mm 사이의 웨이퍼 피치가 사용되고있다.The wafers are arranged on the wafer boat at predetermined vertical intervals, known as wafer pitch, preferably separated between 5 mm and about 20 mm, most preferably between about 10 mm and 20 mm. The wafer pitch thus selected forms a relatively large gap between vertically adjacent wafers, thereby improving the temperature uniformity of the wafer and the wafer-to-wafer in the wafer. In contrast, some prior designs typically use wafer pitches between about 3 mm and 5 mm for standard furnace treatments.
이렇게 비교적 큰 웨이퍼 피치의 중요한 장점은 웨이퍼 균일성의 저하없이 비교적 빠른 웨이퍼의 온도 승강을 고려하고 있다는 점이다. 또한, 이렇게 비교적 큰 간격에 의해 웨이퍼 보트의 로딩 및 언로딩 도중 기계적 이송아암(36A)의 기계적 공차가 줄어드는데, 그 이유는 비교적 넓은 작동 공간을 아암이 가지기 때문이다. 웨이퍼 보트의 웨이퍼 뱃치의 크기가 작으면 작을수록 열처리 도중 가열되어야 하는 반도체의 양(mass)이 작게 된다. 따라서, 반도체 웨이퍼의 온도가 더욱 쉽게 상승 및 하강될 수 있으므로, 시스템의 전체 작업처리량이 증가되게 된다.An important advantage of this relatively large wafer pitch is that it allows for a relatively fast temperature rise of the wafer without degrading wafer uniformity. This relatively large spacing also reduces the mechanical tolerances of the
도 2를 다시 참조하여 보면, 서보모터(64)가 안내봉(60)을 따라 보트 승강기 (58)의 이동을 제어한다. 서보모터(64)는 전기도선(70)을 따라 전달된 선택 신호를 통해, 동작제어기(68)를 포함할 수 있는 제어유니트(66)에 의해 제어되는 것이 바람직하다. 또한, 예시된 동작제어기(68)는 데이터흐름 경로(76)로 도시된 바와 같이 호스트 컴퓨터(74)와 전기적 통신을 한다. 마찬가지로, 컴퓨터(74)는 또한 데이터 취득 스테이지(data acquisition stage)와 양방향 통신을 하고, 이 취득 스테이지는 예시된 로의 열처리 작동과 관련된 선택된 처리데이터를 축적한다. 데이터는 데이터 흐름 경로(78)를 따라 호스트 컴퓨터(74)와 데이터 취득 스테이지 사이에서 전달될 수 있다.Referring again to FIG. 2, the
또한, 로봇제어기(82)는 신호경로(80)를 통해 컴퓨터(74)와 양방향 통신을 하고, 또한 전기도선(86)을 따라 선택된 제어신호를 웨이퍼 이송 조립체(36)로 전달한다. 따라서, 로봇제어기는 커라우절(26, 28) 중 하나에 탑재된 선택된 카세트(24) 위에 웨이퍼를 적재하거나 제거하기 위해 이송아암(36A)의 선택위치와 상대 운동을 제어한다.The
따라서, 컴퓨터(74), 동작제어기(68), 데이터 취득 스테이지(72) 및 로봇제어기(82)는 기계적 이송아암(36A)의 상대 운동을 제어할 뿐만 아니라 웨이퍼 지지 조립체를 선택적으로 상승 및 하강시키는 폐루프 피드백 제어 스테이지를 형성한다. 본 기술분야의 당업자라면 동작제어기, 데이터 취득 스테이지 및 로봇제어기 중 하나 또는 그 이상을 하드웨어 내 및/또는 소프트웨어 내에서 실행할 수 있을 것이며, 따라서 별도의 스테이지를 마련하기 보다는 컴퓨트(74)의 일부를 형성할 수 있음을 알 수 있을 것이다.Thus, the
예시된 로(10)는 처리튜브(44)내에 수용될만한 크기의 가열슬리브(100)를 추가로 포함한다. 처리튜브와 구조가 비슷하므로, 가열슬리브(100)는 또한 제1 폐쇄단부(100A)와 맞은편의 개방단부(100B)를 가지면서, 예컨대 석영과 같은 고온 재료로 형성된다. 슬리브의 개방단부(100B)는 바깥쪽으로 연장된 플랜지부(100C)를 추가로 포함한다. 가열튜브(100)는, 안내봉(60) 또는 다른 적절한 안내구조물과 미끄러지게 결합되는 슬리브 승강기(104)에 연결되어 있다. 가열슬리브(100)는 웨이퍼 지지조립체(54)와는 독립적으로 이동할 수 있다.The illustrated
가열슬리브(100)의 상대적 수직위치는 제어유니트(66)의 동작제어기 스테이지(68)에 의해 피드백 제어될 수 있다. 예를 들면, 동작제어기(68)는 가열슬리브 (100), 웨이퍼 지지 조립체(54), 또는 둘다를 동시에 상승 또는 하강시키기 위하여 서보모터(64)를 선택적으로 작동시키는데 사용될 수 있다, 가열슬리브의 플랜지(100C)는 유체기밀 및 진공기밀씨일(a fluid-tight and vacuum-tight seal)을 형성하기 위하여 웨이퍼 지지조립체(54)의 플랜지부(54B)와 미끄러지게 결합되도록 되어 있다. 따라서, 가열슬리브(100)가 웨이퍼 보트와 스탠션(50) 위에 배치되고 웨이퍼 지지조립체(54)의 플랜지부(54B)와 밀봉되게 결합될 때, 슬리브(100)는 로드록 처리챔버(108)를 형성한다. 가열슬리브(100)는 웨이퍼 지지조립체와 함께 작용하여 처리튜브(44)의 가열챔버(46)의 환경을 제외하고 웨이퍼 보트(40)에 탑재된 웨이퍼의 주위 환경을 제어하기 위한 주위 제어 메카니즘을 형성한다. 따라서, 슬리브는 가열챔버(46) 내에서 선택적으로 위치할 수 있는 수직 이동가능한 로드록 챔버로서 선택된 하나의 위치에서, 예컨대 플랜지(100C)가 플랜지(54B)와 밀봉되게 연결될 때 작동한다. 가열슬리브(100)는 웨이퍼 지지조립체(54)와 함께 가열챔버 (46) 내로 상승 또는 하강될 수 있어서, 웨이퍼들은 온도 상승(가열) 또는 하강(냉각) 상태의 두 상태 동안 엄밀히 제어되는 주위 환경에 있게 된다.The relative vertical position of the
가스 다기관 구조물(gas manifolding structure)이 웨이퍼 이송조립체(54)와 가열슬리브(100)에 연결되어 도 2의 로(14)와 관련된 로드록 처리챔버(108)의 유체 환경을 제어할 수 있다. 예를 들어, 한 실시예에 따르면, 가스 박스 내에 수용된 선택된 처리가스를 처리챔버(108)의 상부로 이송시키기 위하여 작은 석영 도관 (quartz conduit)이 가스 박스(112)와 웨이퍼 이송조립체(54)의 플랜지 플레이트에 연결되어 있다. 처리가스는 예컨대 처리챔버의 하측에 위치하는 적절한 배출포트 (exhaust ports)를 통해 웨이퍼 보트를 통과하여, 배출 덕트 작업을 통해 가스박스의 배출포트 내로 배출된다. 가스박스는 관련된 가스패널, 예컨대 가스패널(112A)에 연결되고 또한 제어유닛(66)에 연결될 수 있다. 기타 가스박스(116) 및 관련 가스패널(116A)은 나머지 하나의 수직로(12)에 상응한다. 본 기술분야의 당업자라면 두 개의 가스박스가 하나의 가스 박스로 대체될 수도 있음을 이해할 것이다.A gas manifolding structure may be connected to the wafer transfer assembly 54 and the
가스도입관에 의해, 선택된 처리가스가 처리챔버(108)내로 도입될 수 있게 된다. 반도체 웨이퍼 위에 선택된 필름을 형성하기 위하여 다양한 처리가스들이 처리챔버 내로 도입될 수 있다. 예를 들면, 산화 필름을 형성하기 위하여 산소가 상기 챔버 내로 도입될 수 있고, 다결정 실리콘 필름을 형성하기 위하여 SiH4가 도입될 수 있으며, 실리콘 니트라이드 필름을 형성하기 위하여 NH4와 SiH2Cl2가 도입될 수 있다. 게다가, 처리챔버(108)로부터 공기를 제거하기 위하여 질소와 같은 제거가스(purge gas)가 선택적으로 처리챔버(108) 내로 도입될 수 있다. 공지된 바와 같이, 반도체 웨이퍼의 고온처리와 어닐링 도중 처리챔버 내에 공기가 존재하게 되면 반도체 웨이퍼 위에 비교적 두껍고 열악한 품질의 산화 필름이 형성되게 된다. 이외에도, 웨이퍼로부터 자연 산화 필름을 제거하기 위한 세척가스가 처리챔버 (108) 내로 도입될 수 있다. 예를 들어 세척가스는 NF3및 HCl과 같은 플라즈마 에칭 가스, 수소와 같은 환원가스 또는 다른 적절한 가스들일 수 있다. 가스도입관은 가열슬리브(100)의 상부 또는 하부에 형성될 수 있거나, 웨이퍼 이송조립체(54)에 유사하게 설치될 수 있다. 처리챔버(108)에 도입된 가스를 선택적으로 제거하기 위하여 배출관이 가열슬리브 또는 웨이퍼 이송조립체 내에 유사하게 형성된다. 따라서, 가열슬리브 내에서 위치하는 가스는 배출관을 통해 배출될 수 있고, 이에 의해소정의 진공도로 가열슬리브의 내부를 설정하거나, 가스도입관을 통해 사전에 도입된 가스를 제거한다.By the gas introduction pipe, the selected processing gas can be introduced into the
가열되는 동안 처리챔버 내로 도입된 가스는 고온 환경에 의해 분해되어 반도체 웨이퍼의 노출면 위에 증착되는 것이 바람직하다. 따라서, 가스는 처리챔버내로 미리 선택된 량만큼 도입되어 웨이퍼 위에 선택된 두께를 가지는 필름을 형성한다.The gas introduced into the processing chamber during heating is preferably decomposed by the high temperature environment and deposited on the exposed surface of the semiconductor wafer. Thus, the gas is introduced into the processing chamber by a preselected amount to form a film having a selected thickness on the wafer.
작동시에, 기계적 이송조립체(36)의 기계적 이송암(36A)은 웨이퍼 카세트 (24) 또는 웨이퍼 보트(40)로부터 웨이퍼를 선택적으로 배치하거나 또는 제거하기 위하여 로봇제어기(82)에 의해 피드백 제어된다, 한 실시예에 따르면, 웨이퍼 지지 조립체의 수직 위치가 변경되는 동안, 기계적 이송아암(36A)은 처리될 선택된 수의 웨이퍼를 포함하는 웨이퍼 뱃치를 웨이퍼보트(40)에 적재한다. 상기한 바와 같이, 뱃치의 크기는 일반적으로 종래의 웨이퍼 뱃치 크기의 약 절반이다. 이송아암(36A)은 선택된 웨이퍼 카세트(24)로부터 웨이퍼를 제거함으로써 웨이퍼 보트(40)를 적재되게 한다. 일단 웨이퍼 보트(40)가 적재되었다면, 제어유닛(66)의 동작 제어기 스테이지(68)는, 슬리브(100)의 개방 단부(100B)에 위치하는 플랜지(100C)가 웨이퍼 이송조립체(54)의 플랜지 플레이트(54B)와 밀봉되게 접촉하여 결합될 때까지 안내봉(60)을 따라 가열슬리브(100)를 하강시키기 위하여 선택된 신호를 서보모터 (64)로 출력한다. 선택적으로, 서보모터에 의해 웨이퍼 조립체의 플랜지 플레이트가 상승하여 플랜지 플레이트가 가열슬리브 플랜지(100C)와 밀봉되게 결합될 수 있게 된다. 원한다면, 가열슬리브(100)와 웨이퍼 지지조립체에 의해 형성된 로드록처리챔버(108)로 선택된 가스가 도입된다. 그런 다음, 가열슬리브(100) 및/또는 웨이퍼 지지조립체(54)는 선택적으로 상승하여 처리튜브(44)의 가열챔버(46)로 도입된다. 수행될 특정 처리기술에 따라서 웨이퍼 뱃치는 비교적 빠라진 온도 상승율로 선택된 처리온도까지 가열요소에 의해 가열된다. 처리가스가 공급되어 웨이퍼 위에 필름을 형성한다.In operation, the
로(14)의 등온 가열영역 내에 사용자가 선택한 기간 후에는, 슬리브와 이송 조립체(54)는 하강하여 가열챔버(46)로부터 빠져나온다. 웨이퍼들은 로드록 처리챔버(108) 내에 남아있게 되고, 여기서 웨이퍼들은 비교적 빠른 온도 하강율로 냉각된다. 웨이퍼의 온도는 웨이퍼의 온도가 원하는 값, 예컨대 50℃ 또는 이 보다 낮은 온도로 될 때까지 (직접 냉각기술이 사용될 수 있지만) 복사냉각에 의해 내려간다. 웨이퍼가 냉각된 후에, 컴퓨터(74)는 서보모터(64)를 작동시켜 웨이퍼 지지조립체(54)에 대해 가열슬리브(100)를 상승시켜, 그 사이에 형성된 밀봉결합을 분리 또는 이탈시킨다. 그런 다음, 웨이퍼 보트(40)에 저장된 처리된 웨이퍼들은 웨이퍼 이송조립체에 의해 순차적으로 제거되어 웨이퍼 카세트로 이송된다.After a user-selected period of time in the isothermal heating zone of the
웨이퍼 피치가 증가될 뿐만 아니라 웨이퍼 보트의 뱃치 크기가 비교적 작아지기 때문에, 온도 상승 및 하강율은 상당히 향상되게 된다. 예를 들면, 온도 상승율이 현저히 증가될 수 있어서 분당 100℃에 근접하거나 이를 초과한다. 마찬가지로, 온도 하강율도 향상되어 분당 50℃에 근접하거나 이를 초과할 수 있다. 그러나 실제 예에 있어서, 분당 약 30℃와 약75℃ 사이의 상승율과 분당 약 15℃ 및 분당 약 40℃의 하강율이면 충분하다. 이와 같은 온도 상승률 및 하강율 증가에 의해 뱃치의 전체 처리시간이 상당히 감소됨으로써 열처리로(10)의 작업산출량이 상당히 증가된다. 웨이퍼로부터의 열을 제거하기 위하여 웨이퍼의 표면을 가로질러 흐르는 냉각 제트기류(colling jet streams)가 도입됨으로써 온도 하강율은 추가로 영향을 받을 수 있다. 예를 들면, 질소와 같은 비산화 불활성 가스가 챔버(108) 내로 도입될 수 있거나, 슬리브(100)가 웨이퍼를 가로질러 직접 적용된 웨이퍼 이송조립체 (54)로부터 분리된 상황에서는 웨이퍼 냉각시간이 추가로 단축될 수 있다. 따라서, 도 2는 로의 가열챔버(46) 내에 선택적으로 위치할 수 있는 웨이퍼 지지조립체(54)와 가열슬리브(100)를 예시하고 있다. 비록 도시되지 않았지만, 유사한 가열 및 처리구조물이 존재하며 수직로(12)와 관련된다. 예를 들면, 수직로(12)는 선택된 가열요소에 의해 둘러싸인 처리튜브를 포함한다. 또한, 선택적으로 수직 이동할 수 있는 가열슬리브(100)와 웨이퍼 이송조립체(54)가 결합되어 처리튜브 내에 선택적으로 위치할 수 있다.As the wafer pitch is increased as well as the batch size of the wafer boat becomes relatively small, the rate of temperature rise and fall is significantly improved. For example, the rate of temperature rise can be increased significantly, approaching or exceeding 100 ° C. per minute. Likewise, the rate of temperature drop can also be improved to approach or exceed 50 ° C. per minute. In a practical example, however, a rise rate between about 30 ° C. and about 75 ° C. per minute and a fall rate of about 15 ° C. per minute and about 40 ° C. per minute are sufficient. By increasing the temperature rise rate and fall rate, the overall processing time of the batch is considerably reduced, thereby significantly increasing the work output of the
따라서, 본 발명은 대응하는 수직로(12, 14)의 내로 및 이 수직로로부터 개별적 및 독립적으로 이동될 수 있는 한 쌍의 웨이퍼 보트를 선택적으로 적재하기 위하여 단일의 호스트 컴퓨터(또는 다수의 통합 제어 스테이지, 도 2)와 웨이퍼 이송조립체를 사용한다. 따라서, 본 발명의 열처리로(10)는 한 쌍의 처리튜브, 한 쌍의 가열슬리브 및 한 쌍의 웨이퍼 지지조립체(54)를 수용한다. 또한, 수직로(12, 14)는 로(10)의 전체 치수를 최소화시켜 상대적으로 작은 풋프린트를 추가로 제공하기 위하여, 도 1과 3에 도시된 바와 같이, 서로에 대해 비대칭적인 형상으로 선택적으로 위치한다.Accordingly, the present invention provides a single host computer (or multiple integrated controls) for selectively loading a pair of wafer boats that can be moved into and out of corresponding
본 발명의 열처리로는 비교적 작은 풋프린트를 가지는 비교적 작은 하우징 내에서 작업처리량을 희생시키지 않고 온도 상승율 및 하강율의 향상을 이룰 수 있다. 본 발명의 로가 웨이퍼의 가열과 냉각의 향상을 이루기 때문에, 각 뱃치에 대해 요구되는 열 공급량이 상당히 감소된다. 이에 의해 비용이 상당히 절감되고 작업처리량도 증가된다.The heat treatment furnace of the present invention can achieve an improvement in the rate of temperature rise and rate of fall without sacrificing throughput in a relatively small housing having a relatively small footprint. As the furnace of the present invention achieves improved heating and cooling of the wafer, the amount of heat supply required for each batch is significantly reduced. This significantly reduces costs and increases throughput.
본 발명의 다른 장점은, 필요하다면 각 로에서 서로에 대해 독립적인 개별적 웨이퍼 뱃치에 대해 별도의 두 반도체 처리기술을 수행할 수 있는 이중 수직로의 사용을 포함한다. 예를 들면, 로들 중 하나에서 한 웨이퍼 뱃치 위에 산화 필름이 형성되는 동안 다른 로에서 다른 배치 위에 다결정 실리콘 필름이 증착될 수 있다. 단일의 하우징 내에 설치된 이 다중-처리 다중로는 지금까지 알려진 열처리로에 비해 상당한 장점을 가지는 비교적 유연성 있는 열처리로를 제공한다. 게다가, 단일의 하우징 장치 내에서의 이중로의 사용에 의해 웨이퍼의 전체 처리시간이 감소되고, 이에 따라 시스템의 작업처리량이 증가되게 된다. 예를 들면, 다른 로 내에 위치하는 다른 웨이퍼 뱃치가 냉각되는 동안 한 웨이퍼 뱃치가 처리될 수 있으며, 다른 웨이퍼 뱃치가 로드되는 동안 한 웨이퍼 뱃치가 언로드될 수 있다. 이에 따라, 이 이중로 장치는 부수적으로 작업자 접촉 필요성를 절감시키는 한편, 25% 또는 그 이상으로 웨이퍼 뱃치의 전체 처리시간을 절감할 수 있다.Another advantage of the present invention includes the use of dual vertical furnaces, which can perform two separate semiconductor processing techniques on individual wafer batches that are independent of each other in each furnace, if necessary. For example, a polycrystalline silicon film may be deposited on another batch in another furnace while an oxide film is formed on one wafer batch in one of the furnaces. Installed in a single housing, this multi-treatment multiplexer provides a relatively flexible heat treatment furnace with significant advantages over heat treatment furnaces known to date. In addition, the use of dual in a single housing device reduces the overall processing time of the wafer, thereby increasing the throughput of the system. For example, one wafer batch may be processed while another wafer batch located in another furnace is cooled, and one wafer batch may be unloaded while another wafer batch is loaded. As a result, this dual device concomitantly reduces the need for operator contact, while reducing the overall processing time of the wafer batch by 25% or more.
한 패키지 내에 통합되어 바닥공간을 최소화한 이중 수직로 장치에 의해 이중로가 단일의 웨이퍼 기계식 이송조립체를 공유할 수 있게 된다. 이에 의해 이송조립체를 보다 효율적으로 사용하게 되는데, 이는 종래의 시스템에서 이송조립체는전체 처리시간의 약 25%보다 통상 적게 사용되기 때문이다.The dual vertical furnace device, integrated in one package, minimizes floor space, allowing the double furnace to share a single wafer mechanical transfer assembly. This results in a more efficient use of the transfer assembly, since in conventional systems the transfer assembly is typically used less than about 25% of the total processing time.
또한, 도 3은 본 발명의 로(12, 14)의 비대칭적인 배치를 예시하고 있다. 만일 이중 수직로(12, 14)가 하우징(16) 내에 대칭적으로 위치한다면, 이들 수직로는 경계선(47)에 대해 대칭이 되고 축(49)을 따라 동일 선상에 있게 된다. 이렇게 배열하면 하우징 풋프린트가 비교적 넓어지게 된다. 하우징 내에서 로들 중 하나를 축(49)으로부터 떨어지게 이동시켜 이 로를 비대칭적으로 배치함으로써, 로들은 경계선(47)에 대해 더 이상 대칭이 되지 않고, 두 로(12, 14)의 중첩부(A)에 상응하는 량만큼 하우징의 풋프린트가 감소된다. 이렇게 비교적 작은 픗프린트는 상당한 장점을 제공하는데, 이는 로들이 통상 제곱피트당 비용이 상당히 비싼 클린룸내에 설치되기 때문이다. 따라서, 열처리 장치의 크기를 감소시키는 것은 클린룸의 공간을 덜 차지하게 된다는 것을 의미하고, 이에 의해 클린룸 내에 더 많은 열처리 로가 설치될 수 있게 된다. 따라서, 부수적으로 비용이 절감되는 한편, 설비의 효율성과 작업처리량이 증대된다.3 also illustrates the asymmetrical arrangement of the
한 실시예에 따르면, 수직로는 약 40 인치의 폭을 가진다. 만일 로들이 축 (49)을 따라 배열되었다면, 로는 하우징(16)의 폭을 따라 적어도 80인치를 차지하게 된다. 도시된 바와 같이 로(12, 14)들이 비대칭적으로 배열되면, 중첩부(A)는 약 8인치로 될 수 있고, 이에 의해 하우징의 폭을 따라 로가 차지하는 공간이 10% 정도, 또는 다른 장치에서는 더 크게 감소된다. 본 기술 분야의 당업자라면, 다른 비대칭적인 로의 배열이 존재할 수 있지만, 그것은 본 발명의 일부를 형성하는 것으로 간주됨을 알 수 있을 것이다.According to one embodiment, the vertical line has a width of about 40 inches. If the furnaces were arranged along the
또한, 로(12, 14)의 비대칭적인 배열에 의해 단일의 웨이퍼 이송조립체가 두개의 수직로 모두에 대해 서비스할 수 있도록 편리한 위치에서 웨이퍼 이송조립체가 놓임으로써 단일의 웨이퍼 이송조립체(36)의 사용이 최적화된다.In addition, the use of a single
따라서, 본 발명은 이상의 기재로부터 명백하게 된 것들 중에서 상기에서 설명된 목적들을 효율적으로 달성할 수 있음을 알 수 있을 것이다. 본 발명의 범위를 벗어나지 않는다면 상기 구조에서 어떠한 수정이 이루어질 수도 있기 때문에, 첨부 도면에 도시되었거나 또는 상기 설명에 포함된 모든 문제들은 제한적인 의미가 아니라 설명적인 의미로 이해되어야 한다.Accordingly, it will be appreciated that the present invention can efficiently achieve the objects described above among those apparent from the foregoing description. Since any modifications may be made in the above structure without departing from the scope of the present invention, all problems shown in the accompanying drawings or included in the above description should be understood in a descriptive sense rather than a restrictive sense.
또한, 다음과 같은 청구항들은 여기서 설명된 본 발명의 모든 일반적이고 구체적인 특징과 언어의 문제로서 본 발명의 범위와 특징에 들어갈 수 있는 본 발명의 범위의 모든 기재사항들을 포함하는 것으로 이해되어야 한다.In addition, the following claims are to be understood as including all descriptions of the scope of the invention that may fall within the scope and features of the invention as a matter of all the general and specific features and language of the invention described herein.
본 발명을 설명하였으며, 특허권에 의해 보장되기 바라면서 신규한 것으로 청구하는 것은 다음과 같다.Having described the invention, it is claimed that it is novel and is as claimed by the patent as follows.
Claims (13)
Applications Claiming Priority (2)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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