KR100654510B1 - 고정형 보트 받침대를 구비한 확산장치 및 그 작동방법 - Google Patents

고정형 보트 받침대를 구비한 확산장치 및 그 작동방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 반도체 제조에 사용되는 고정형 보트 받침대를 구비한 확산장치 및 그 작동방법에 관한 것이다.
일반적으로 반도체 제조 공정에서 사용되는 확산장치는 확산로의 내부에서 확산을 위한 에너지를 부과하여 웨이퍼 표면에 불순물을 침투시키거나 산화막을 형성시키는 장치이다.
상기 확산로에서 확산공정이 끝난 웨이퍼의 온도는 통상 700℃ 내지 800℃의 고온인 상태가 된다. 따라서, 다음 공정을 위해 웨이퍼를 냉각하여야 하며 냉각은 보트 엘리베이터 상에서 수행된다. 고온의 웨이퍼를 냉각한 뒤 웨이퍼를 언로딩하고 새로운 웨이퍼를 로딩하는 시간은 대략 1시간 30분이 소요되며, 이 시간 동안 장비의 가동은 정지되므로 장비의 가동효율이 떨어지는 문제점이 있었다.
본 발명은 하나의 확산장치에 보트 엘리베이터 외에 고정형 보트 받침대를 하나 더 설치하여 확산공정이 끝난 웨이퍼를 냉각하는 장소로 활용하고, 보트 엘리베이터는 확산공정을 계속 진행함으로서 장비의 가동효율을 높이고자 함에 발명의 목적이 있다.
페데스탈(Pedestal), 보트 엘리베이터, 고정형 보트 받침대

Description

고정형 보트 받침대를 구비한 확산장치 및 그 작동방법{A diffusion furnace device with fixed boat support and it's running method }
도 1은 종래 확산장치의 구성도
도 2는 본 발명에 따른 고정형 보트 받침대를 구비한 확산장치의 구성도
< 도면의 주요부분에 대한 부호 설명>
1: 확산로 2a, 2b: 보트
3: 웨이퍼 4a, 4b: 페데스탈
5: 보트 엘리베이터 6: 웨이퍼 이송장치
7: 카세트 8: 보트 교환 로봇
9: 로봇암 10: 고정형 보트 받침대
100: 확산장치
본 발명은 반도체 제조에 사용되는 확산장치 및 그 작동방법에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 웨이퍼를 냉각시킬 수 있는 고정형 보트 받침대를 설치하여 장비의 다운타임을 줄일 수 있고 공정의 효율을 높일 수 있도록 하는 고정형 보트 받침대를 구비한 확산장치 및 그 작동방법에 관한 것이다.
일반적으로 반도체 제조공정에서 사용되는 확산장치는 확산로의 내부에서 확산을 위한 에너지를 부과하여 웨이퍼 표면에 불순물을 침투시키거나 산화막을 형성시키는 장치로서, 확산로의 설치방향에 따라 수평형 확산장치와 수직형 확산장치로 크게 나뉘어 진다.
특히 수직형 확산장치는 설치하기 위한 점유면적이 적고, 막의 균일성이 우수한 장점이 있어 반도체 제조 공정에서 주로 사용되고 있다. 상기 수직형 확산장치의 확산로 내부에 웨이퍼를 탑재한 보트를 반입 및 반출하기 위하여 보트 엘리베이터를 사용한다.
도 1은 종래 확산공정장치의 구성도로서, 보트(2a)에는 다수의 웨이퍼(3)가 로딩되어있고, 보트(2a)의 하단에는 페데스탈(4a)이 설치되어 보트 엘리베이터(5)에 보트(2a)가 안정하게 놓여질 수 있도록 되어 있다. 보트 엘리베이터(5)는 상·하로 이동하여 보트(2a)를 확산로(1)에 반입 또는 확산로(1)로부터 반출할 수 있도록 되어 있다.
또한, 보트 엘리베이터(5)의 측면에는 웨이퍼 이송장치(6)가 있어 공정이 끝난 웨이퍼(3)를 언로딩하거나 공정을 진행할 웨이퍼(3)를 로딩시키는 역할을 한다.
종래 확산공정의 진행순서를 살펴보면, 웨이퍼 이송장치(6)에 의하여 보트(2a)에 웨이퍼(3)를 로딩하는 단계, 보트(2a)에 웨이퍼(3)가 로딩되면 보트 엘리베이터(5)가 수직 상승하여 확산로(1)에 보트(2a)를 반입하는 단계, 확산로(1)에서 웨이퍼(3)에 확산이 이루어지는 단계, 보트 엘리베이터(5)가 수직 하강하여 보트(2a)를 반출하는 단계, 웨이퍼(3)를 냉각하는 단계, 웨이퍼 이송장치(6)가 웨이퍼(3)를 언로딩하여 카세트(7)로 옮겨 다음 웨이퍼(3)에 대한 확산공정을 대기하는 단계를 반복수행한다.
그런데, 상기 반출단계에서 웨이퍼(3)의 온도는 통상 700℃ 내지 800℃의 고온인 상태가 된다. 따라서, 다음 공정을 위해서는 웨이퍼(3)를 냉각하는 단계를 수행하게 되는 바, 웨이퍼(3)를 냉각한 뒤 웨이퍼(3)를 언로딩하고 새로운 웨이퍼(3)를 로딩하는 시간은 대략 1시간 30분이 소요되었다.
이상과 같이 종래 확산공정은 공정이 끝난 웨이퍼를 냉각하는 데 필요이상의 시간이 소요되어 장비의 가동효율이 떨어지는 문제점이 있었다.
본 발명은 상기 문제점을 개선하고자 안출한 것으로서, 하나의 확산장치에 보트 엘리베이터 외에 고정형 보트 받침대를 하나 더 설치하여 확산공정이 끝난 웨이퍼를 냉각하는 장소로 활용하고, 보트 엘리베이터는 확산공정을 위한 보트의 반입·반출을 계속 진행함으로서 장비의 가동효율을 높이고자 함에 발명의 목적이 있 다.
상기 목적을 달성하기 위하여 본 발명은 보트 엘리베이터 측면에 고정형 보트 받침대와 보트를 이송시킬 보트 교환 로봇을 설치하는 것을 특징으로 한다.
이하 본 발명의 바람직한 일실시예에 대한 구성 및 작용을 예시도면에 의거하여 상세히 설명한다.
도 2는 본 발명에 따른 고정형 보트 받침대를 구비한 확산장치의 구성도로서, 원통형의 확산로(1), 웨이퍼(3)를 탑재한 보트(2a, 2b)를 받치는 페데스탈(4a, 4b), 보트 엘리베이터(5), 보트 교환 로봇(8), 고정형 보트 받침대(10), 웨이퍼 이송장치(6), 카세트(7)로 구성되어 있다.
상기 페데스탈(4a, 4b)은 보트(2a, 2b)를 직접 받치고 있으며, 하부면은 보트 엘리베이터(5) 또는 고정형 보트 받침대(10)와 직접 접촉하고 있는 부분이다. 페데스탈(4a, 4b)은 로봇 암(9)이 쉽게 잡을 수 있도록 표면이 요철구조로 되어 있다.
상기 보트 교환 로봇(8)은 고정형 보트 받침대(10)와 보트 엘리베이터(5)의 가운데 위치하며, 동시에 보트 엘리베이터(5) 위의 보트(2a)와 고정 보트 받침대 위의 보트(2b)를 페데스탈(4a, 4b))을 교환할 수 있도록 대칭형의 로봇암(9)을 가지고 있다.
로봇암(9)은 전후, 상하의 이동이 자유로우며 또한 180도 이상 회전이 가능한 구조이다. 로봇암(9)의 구동 방향과 범위는 보트(2a, 2b)의 위치를 교환하기 위한 목적을 달성하기 위한 것이라면 다양한 형태의 변형이 가능할 것이다.
상기 고정형 보트 받침대(10)는 챔버의 바닥면에 고정 설치되어 있으며, 보트(2b)의 페데스탈(4b)이 안정하게 놓여 질 수 있는 원통형의 구조를 이루고 있다. 그러나, 페테스탈(4b)을 안정하게 안착하기 위한 구조라면 어떤 형태라도 가능하다.
고정형 보트 받침대(10)는 보트 교환 로봇(8)의 측면인 보트 엘리베이터(5)와 로봇암(9)의 거리에 해당하는 직선 연장선 상에 위치하고 있다. 이는 로봇암(9)이 좌·우 대칭구조를 이루고 있으므로 로봇암(9)을 중심으로 고정형 보트 받침대(10)와 보트 엘리베이터(5)가 동일한 거리에 있어야 보트(2a, 2b)의 위치 교환이 쉽기 때문이다.
또한, 상기 고정형 보트 받침대(10) 측면에는 웨이퍼 이송장치(6)가 있어 냉각된 웨이퍼(3)를 보트(2b)에서 언로딩하여 카세트(7)로 이송하는 역할을 한다.
상기 구성을 바탕으로 고정형 보트 받침대를 구비한 확산장치의 작동방법보 설명하면 다음과 같다.
우선 보트 엘리베이터(5)가 수직 상승하여 확산로(1)에 웨이퍼(3)가 탑재된 보트(2a)를 삽입하는 1단계, 상기 1단계후 확산로(1)에서 확산이 이루어지는 2단계, 상기 2단계 후 보트 엘리베이터(5)가 수직 하강하는 3단계를 기본적인 과정으로 한다.
4단계는 상기 3단계 후 보트 교환 로봇(8)이 구동하여 보트 엘리베이터(5) 위의 보트(2a)와 고정형 보트 받침대(10) 위의 웨이퍼(3)가 탑재된 보트(2b)를 교환하는 단계로 보트 엘리베이터(5)에 새로운 보트(2b)를 위치하게 한다.
5단계는 상기 4단계후 고정형 보트 받침대(10) 위의 보트(2a)를 냉각하는 동시에 보트 엘리베이터(5)위의 보트(2b)는 상기 1단계, 2단계, 3단계가 행하여 지는 단계로 확산공정을 수행한 보트(2a)의 냉각은 고정형 보트 받침대(10) 상에서 수행되고 새로운 보트(2b)를 탑재한 보트 엘리베이터(5)는 확산공정을 수행하기 위하여 확산로(1)에 보트(2b)를 반입하는 과정이다.
6단계는 상기 5단계후 고정형 보트 받침대(10) 위의 냉각된 웨이퍼(3)를 웨이퍼 이송장치(6)가 작동하여 카세트(7)로 웨이퍼(3)를 이송하는 단계로 확산 공정이 끝난 웨이퍼(3)는 다음 공정을 진행하기 위하여 카세트(7)에서 보관하는 과정이다.
7단계는 상기 6단계후 새로운 웨이퍼(3)를 웨이퍼 이송장치(6)가 고정형 보트 받침대(10) 위의 보트(2a)로 로딩하는 단계이며, 8단계는 확산공정이 끝난 보트(2b)를 보트 교환 로봇(8)으로 고정형 보트 받침대(10) 상의 보트(2a)와 교환하는 단계이다.
상기 단계를 종합해 보면, 확산공정이 끝난 보트는 고정형 보트 받침대 상에서 냉각하고, 보트 교환 로봇에 의하여 교환된 보트는 확산공정을 계속 진행할 수 있도록 공정을 진행한다. 또한, 냉각이 끝난 웨이퍼는 고정형 보트 받침대 상의 보트에서 언로딩되고, 새로운 웨이퍼는 즉시 로딩하여 다시 확산공정을 진행할 수 있도록 한다.
상기한 바와 같이, 본 발명은 보트 엘리베이터 측면에 고정 보트 받침대와 보트 교환 로봇을 장착함으로써 공정이 끝난 웨이퍼의 냉각을 고정 보트 받침대 위에서 수행하고 보트 엘리베이터는 계속 공정을 진행할 수 있어, 장비의 가동효율을 높일 수 있는 장점이 있다.

Claims (3)

  1. 확산공정을 진행하는 확산로, 상기 확산로 아래에 위치하며 확산공정을 진행할 웨이퍼가 탑재된 보트, 후술되는 보트 교환 로봇의 로봇암이 잡는 부위가 마찰력을 증가시킬 수 있는 요철구조로 형성하며 상기 보트 하부에서 보트를 받치며 보트 엘리베이터 위에 안착하는 페데스탈, 상기 페데스탈을 직접 받치고 보트를 확산로에 반입시키기 위하여 수직 상·하강하는 보트 엘리베이터, 상기 보트 엘리베이터의 측면에 위치하며 페데스탈을 픽업하여 보트 엘리베이터의 보트와 고정형 보트 받침대 위의 보트를 교환하는 보트 교환 로봇, 상기 보트 교환 로봇의 측면에 위치하며 상부에 보트가 있는 페데스탈을 받치는 고정형 보트 받침대, 상기 고정형 보트 받침대 측면에 위치하며 웨이퍼를 로딩 및 언로딩하는 웨이퍼 이송장치, 상기 웨이퍼 이송장치 측면에 위치하며 웨이퍼를 보관하는 카세트로 이루어진 것을 특징으로 하는 고정형 보트 받침대를 구비한 확산장치.
  2. 삭제
  3. 보트 엘리베이터가 수직 상승하여 확산로에 웨이퍼가 로딩된 보트를 삽입하는 1단계, 확산로에서 확산공정이 이루어지는 2단계, 보트 엘리베이터가 수직 하강하는 3단계, 보트 교환 로봇이 구동하여 보트 엘리베이터 위의 보트와 고정형 보트 받침대 위의 보트를 교환하는 4단계, 고정형 보트 받침대 위의 보트를 냉각하는 동시에 보트 엘리베이터위의 보트는 상기 1단계, 2단계, 3단계가 행하여 지는 5단계, 고정형 보트 받침대 위의 냉각된 웨이퍼를 웨이퍼 이송장치가 작동하여 카세트로 웨이퍼를 이송하는 6단계, 새로운 웨이퍼(3)를 웨이퍼 이송장치(6)가 고정형 보트 받침대(10) 위의 보트로 로딩하는 7단계, 확산공정이 끝난 보트를 보트 교환 로봇으로 고정형 보트 받침대 상의 보트와 교환하는 8단계를 포함하여 이루어 진 것을 특징으로 하는 고정형 보트 받침대를 구비한 확산장치의 작동방법.
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