KR100657502B1 - 반도체 제조장치의 기판 로딩용 홀더 제조방법 및 이홀더가 장착된 배치식보트 - Google Patents

Abstract

본 발명에서는 홀더가 장착되는 배치형 반도체 제조장치의 보트에 있어서, 그 제조가 간단한 홀더 제조방법 및 로봇아암과의 간섭을 회피하여 로딩/언로딩이 용이하고 제조장치의 제작이 간단하여 그 생산성이 향상된 반도체 제조장치의 배치식 보트가 제공된다.

이를 위한 본 발명은 반도체 기판(100)의 저부가 안착되는 외주와 내주 크기를 갖는 파이프 형상의 홀더기재(10)를 성형하고, 이 홀더기재(10)를 반도체 기판 로딩용 보트에서 반도체 기판의 배치간격에 마추어 링형상으로 절단시켜 홀더링(12)으로 제작된 것으로, 상기 홀더링(12)은 실리콘 카바이드 분말을 통해 파이프 형상의 홀더기재(10)를 분말성형하고, 절단된 홀더링(12)에 실리콘 카바이드를 코팅하여 제조된 것이며, 다른 실시예로서 상기 홀더링(12)은 파이프 형상의 흑연 성형봉(14)에 실리콘 카바이드를 코팅하여 파이프 형상의 홀더기재(10)를 성형하고, 상기 흑연 성형봉(14)을 소거시켜 제거한 다음 절단하여 제조된 것이다.

또한, 상기 홀더에 따른 본 발명의 배치형 반도체 제조장치의 기판 로딩용 보트는 상기 홀더링(12)이 마련되고 이 홀더링(12)이 반도체 기판(100)의 저부에 배치되도록 상기 홀더링을 위치시키는 지지로드(16)가 로봇아암의 작업공간에 회피되어 보트의 지지기둥(4)에 설치된 것이다.

Description

반도체 제조장치의 기판 로딩용 홀더 제조방법 및 이 홀더가 장착된 배치식보트{Wafer-Holder Manufaturing Method and Wafer-Holder-Boat for Semiconductor}

도 1 은 종래 홀더와 이것이 장착된 배치식 보트를 나타낸 반도체 제조장치의 개념도,

도 2 는 종래 홀더의 제조방법을 나타낸 단면개념도,

도 3 은 본 발명에 따른 배치식 보트의 홀더제조방법을 나타낸 개념도,

도 4 는 본 발명의 홀더가 장착된 배치식 보트를 나타낸 외관설명도,

도 5 는 본 발명에 따른 배치식 보트에 반도체 기판이 로딩된 것을 나타낸 단면설명도이다.

- 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명 -

100 - 반도체 기판, 1 - 보트,

2 - 로봇아암, 3 - 카세트,

4 - 지지기둥, 5 - 보트캡,

6 - 승강장치, 10 - 홀더기재,

12 - 홀더링, 14 - 성형봉,

16 - 지지로드, 18 - 안착홈,

본 발명은 반도체 제조장치의 기판 로딩용 홀더 제조방법 및 이 홀더가 장착된 배치식보트에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 홀더가 장착되는 배치형 반도체 제조장치의 보트에 있어서, 그 제조가 간단한 홀더 제조방법 및 로봇아암과의 간섭을 회피하여 로딩/언로딩이 용이하고 제조장치의 제작이 간단하여 그 생산성이 향상된 반도체 제조장치의 배치식 보트에 관한 것이다.

일반적으로 반도체 기판을 공정처리하는 반도체 제조장치는 공정 처리능력을 향상시키기 위해서 내부에 반도체 기판을 다량으로 로딩하기 위한 기판 로딩용 보트를 포함하는 배치식과 공정시간을 극도로 감소시키기 위해 한 장씩 공정을 진행하는 매엽식이 있다.

그러나, 고온공정의 특성상 공정온도를 상승시키고 하강시키는데 공정시간이 소요되므로 고온의 공정이 요구하는 반도체 제조장치에서는 배치형이 일반적이다.

도 1a 는 종래의 배치형 반도체 제조장치를 나타낸 외관설명도이다.

이를 참조하면, 종래의 배치형 반도체 제조장치는, 내부에 수용공간을 형성하도록 하부가 개방된 개구부를 갖고 반도체 제조공정을 처리하기 위한 관상의 반응챔버(미도시)에, 복수의 반도체 기판(100)을 로딩(loading)할 수 있는 지지대 및 이들이 상하방향으로 적층되도록 형성된 기판 로딩용 보트(1)가 설치된다.

그리고, 이 기판 로딩용 보트(1)로의 반도체 기판(100) 로딩/언로딩은 로봇 아암(2)을 통해 스테이지에 설치된 카세트(3)로부터 이송된다.

이때, 기판 보트(1)는 기둥형으로 형성된 복수의 지지기둥(4)들로 구성되어 있고, 이 지지기둥(4)을 따라서 일정한 간격으로 지지대 또는 지지홈들이 형성되어 상하로 반도체기판(100)을 배치시키고 있다.

그리고, 기판 로딩용 보트(1)는 그 하부를 지지하고 상기 반응챔버의 개구부를 개폐할 수 있도록 작동하는 보트캡(5)을 포함하여 이루어져 있으며, 로딩이 완료된 보트(1)는 승강장치(6)를 통해 반응챔버로 투입되는 것이다.

한편, 이러한 기판 로딩용보트에는 반도체 기판(100)을 지지하는 홀더(7)가 반도체 기판(100)과 함께 로딩되거나 고정식으로 설치됨이 일반적인 추세이다.

이것은 열처리의 특성과 반도체 기판(100)의 대구경화에 따른 것으로, 반도체 기판은 약 750℃ 에서 변형이 시작되며, 반응챔버의 온도는 그 이상의 환경이 제공되기 때문인 것으로, 반도체 기판(100)의 0.7R(Radius) 위치를 국부적으로 거치하여 그 처짐을 방지하고 있는 것이다.

이를 좀 더 상세히 설명하면, 상기 반응챔버 내에서의 반도체 처리공정은 열처리 공정이 포함되며, 예를 들어 증착공정이나 COP (crystal originated particle)를 제거하기 위한 열처리 공정, 도핑을 위해 반도체에 첨가하는 dopant를 웨이퍼 내로 확산시키는 디퓨전 공정(well drive-in), 웨이퍼내의 산화막 형성공정, SOI 웨이퍼를 만드는있어 SOI 열처리 공정 등이며, 이때 고온환경이 조성된다.

한편, 반도체의 생산성 향상에 고려되어 웨이퍼의 대구경화(12inch)가 적극 적인 추세이며, 상기 고온공정과 대구경화에 따라 열처리 반응공정에서의 웨이퍼 지지방법이 변경되고 있다.

즉, 반도체 기판(100)은 약 750℃ 에서 변형이 시작되는데, 무중력환경을 조성시키지 않는 한, 기판로딩용 보트(2)에서 웨이퍼 외주로의 국부적인 거치는 반도체 기판의 처짐을 야기시키기 때문이다.

특히, 고온 열처리 과정에서 반도체 기판의 실리콘 격자의 결정 결함인 슬립이 웨이퍼가 대구경화됨에 따라 더욱 발생하기 용이한데, 이러한 문제들을 해결하기 위해 홀더가 사용되며, 홀더는 웨이퍼의 0.7R(Radius) 위치에서 그 저부를 지지하여 구조적으로 처짐을 방지하고 있는 것이다.

이러한 홀더(7)는, 고온환경과 반응공정의 화학환경에 대응하기 위하여 세라믹계열, 예를 들어 실리콘 카바이드(SiC)로 형성되며, 반도체 기판의 형상을 추종하는 원판상의 지지패널(8)에 상기 0.7R의 타겟지지를 위한 지지링(9)으로 이루어진다.

그러나, 이러한 홀더(7)는 반도체 제조장치에 있어서, 홀더자체의 제조난이도에 따르는 제조장치의 제작불편함을 야기시키고, 이를 보완하기 위한 주변장치의 복잡성과 제조의 불편함을 야기시키며, 반응챔버에서의 홀더는 그 자체가 공정가스에 대한 저항체로서의 방해물로 작용하는 등 여러가지 문제점을 야기시키게 된다.

이를 좀 더 상세히 설명하면, 먼저 예시도면 도 2 는 홀더의 제조방법을 나타낸 개념도로서, 하나(도2a 참조)는 실리콘 카바이드 분말에 바인더를 혼합하여 상기 홀더형상으로 정밀 성형을 수행하고, 이때 바인더는 불순물을 포함하고 있으 므로, 홀더형상의 성형물표면에 다시 실리콘 카바이드를 코팅하여 홀더를 제조하게 된다.

다른 하나(도2b 참조)는 원판상의 성형패널을 두고 이 성형패널에 실리콘 카바이드를 후막으로 코팅한 다음, 이것의 외주를 절단하여 성형패널(흑연재질임)을 소각시키고, 여기서 생성된 실리콘 카바이드 패널에 홀더의 돌출부분인 지지링을 확보하기 위하여 다시 정밀가공을 수행하여 홀더로 사용하게 되는 것이다.

어느 것이나, 개별 제조의 문제점을 피할 수 없으며, 고가의 실리콘 카바이드와 상기 제조방식을 고려하였을 때, 홀더의 제조는 반도체 제조장치의 생산성을 하락시키는 문제점을 야기시키게 된다.

더욱이, 이러한 재료의 투입과 제거의 낭비와 더불어, 홀더의 지지패널(8)과 지지링(9)이 점유하는 공간에 따라 지지링(9)의 높이는 제한을 받게 된다.

특히, 홀더(7)에 반도체 기판(100)이 안착되면, 홀더와 반도체 기판 전체가 반응튜브에서 하나의 점유공간을 차지하게 되며, 이것을 하나의 유닛으로 배치간격을 고려하여야 한다.

즉, 반도체 제조공정에서 대부분의 공정은 공정가스의 투입을 요구하며, 반도체 기판의 반응면으로 공정가스의 흐름을 확보하기 위하여는 충분한 간극이 필요한 것이다.

이러한 간극의 확보에 따라, 그리고 고가의 재료에 따라 지지링의 높이는 최소한으로 돌출되게 형성되어진 것이다.

이러한 이유에서, 지지링의 돌출높이는 로봇아암의 작업공간(로딩/언로딩)을 제공받지 못하게 된다.

따라서, 이러한 홀더를 사용하는 배치식 보트의 경우, 첫째 반도체 기판이 안착된 홀더를 로봇아암이 보트로 로딩/언로딩 시키고 별도의 엑스트라 스테이지를 사용하여 이를 다시 분리하는 단계가 추가되거나, 둘째 상단그립아암(Top-Edge Grip)을 사용하여 기판 배치간극 사이로 로봇아암을 삽입시켜 상부에서 들어올리는 방법이 있으며 이 경우 로봇아암의 구조가 복잡해 지는 문제점이 있다.

또한, 셋째 반응챔버 하부의 대기챔버에서 별도의 승강장치를 이용하여 반도체 기판과 홀더를 분리시키는 방법이 있는데, 이 역시 별도의 추가장비와 구조의 복잡성을 야기시킨다.

결국 이러한 구조의 복잡성은 홀더(7)자체에서 야기된 것이고, 반면 대구경 반도체에서 0.7R의 지지를 위하여는 홀더(7) 역시 필요한 것으로, 이러한 지지를 수행하면서도 고가의 재질과 제조가 까다로운 홀더에서 제조의 편의성을 제공하고, 반응챔버에서 적절한 간극배치를 위한 홀더의 점유공간을 최소화시키는 것이, 당면과제였던 것이다.

이에 본 발명은 상기 문제점을 개선하기 위하여 안출된 것으로서, 홀더가 장착되는 배치형 반도체 제조장치의 보트에 있어서, 그 제조가 간단한 홀더 제조방법 및 로봇아암과의 간섭을 회피하여 로딩/언로딩이 용이하고 제조장치의 제작이 간단하여 그 생산성이 향상된 반도체 제조장치의 배치식 보트를 제공함에 그 목적이 있는 것이다.

이를 위한 본 발명은 지지패널과 반도체 기판의 0.7R을 지지하는 지지링이 일체로 성형된 홀더에 있어서, 지지패널을 배제시키고 지지링만을 성형시키고, 보트에는 이 지지링이 안착되도록 중심을 향하여 지지로드를 마련시킨 것이다.

즉, 핑거타입의 배치식 보트에 반도체 기판의 0.7R을 지지하는 홀더링을 장착하여 달성되며, 홀더링은 파이프형태로 제작되어 이것이 일정간격으로 절단됨으로써, 간단한 방법으로 제작된다.

따라서, 홀더 하나하나 마다 개별로 성형장치가 필요했던 종래와 달리, 실리콘 카바이드 파이프가 일정간격으로 절단됨으로써, 홀더링이 대량으로 제조되고 이러한 홀더링은 종래 저항체로서 작용되던 지지패널이 없고, 이 지지패널의 두께가 홀더링의 높이로 추가되면서도 재료의 부담이 적어 충분한 높이를 부여할 수 있음에 따라, 로봇아암이 반도체 기판의 저부로 바로 투입될 수 있어 주변장치의 구조역시 간단해 지는 것이다.

이하, 이 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 갖는 자가 이 발명을 용이하게 실시할 수 있을 정도로 상세히 설명하기 위하여, 이 발명의 가장 바람직한 실시예를 첨부된 도면을 참조로 하여 상세히 설명하기로 한다. 이 발명의 목적, 작용효과를 포함하여 기타 다른 목적들, 특징점들, 그리고 동작상의 이점들이 바람직한 실시예의 설명에 의해 보다 명확해질 것이다.

참고로 여기에서 개시되는 실시예는 여러가지 실시가능한 예중에서 당업자의 이해를 돕기 위하여 가장 바람직한 예를 선정하여 제시한 것일뿐, 이 발명의 기술 적 사상이 반드시 이 실시예만 의해서 한정되거나 제한되는 것은 아니고, 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위내에서 다양한 변화와 변경이 가능함은 물론, 균등한 타의 실시예가 가능함을 밝혀 둔다.

예시도면 도 3 은 본 발명에 따른 배치식 보트의 홀더제조방법을 나타낸 개념도이고, 예시도면 도 4 는 이러한 홀더가 장착된 배치식 보트를 나타낸 외관설명도이고, 예시도면 도 5 는 본 발명에 따른 배치식 보트에 반도체 기판이 로딩된 것을 나타낸 단면설명도이다.

본 발명은 원판상의 지지패널(8)을 포함하여 이 지지패널(8)에 반도체 기판(100)의 저부가 안착되는 링형상의 지지링(9)을 일체로 성형하는 홀더 제조방법에 있어서,

상기 반도체 기판(100)의 저부가 안착되는 외주와 내주 크기를 갖는 파이프 형상의 홀더기재(10)를 성형하고, 이 홀더기재(10)를 반도체 기판 로딩용 보트에서 반도체 기판의 배치간격에 마추어 링형상으로 절단시켜 홀더링(12)으로 제작된 반도체 제조장치 기판 로딩용 보트의 홀더 제조방법이다.

여기서, 일실시예로서 상기 홀더링(12)은 실리콘 카바이드 분말을 통해 파이프 형상의 홀더기재(10)를 분말성형하고, 절단된 홀더링(12)에 실리콘 카바이드를 코팅하여 제조한 것을 특징으로 한다.

다른 실시예로서 상기 홀더링(12)은 파이프 형상의 흑연 성형봉(14)에 실리콘 카바이드를 코팅하여 파이프 형상의 홀더기재(10)를 성형하고, 상기 흑연 성형봉(14)을 소거시켜 제거한 다음 절단하여 제조되는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 홀더에 따른 본 발명의 배치형 반도체 제조장치의 기판 로딩용 보트는 상기 홀더링(12)이 마련되고 이 홀더링(12)이 반도체 기판(100)의 저부에 배치되도록 상기 홀더링을 위치시키는 지지로드(16)가 로봇아암의 작업공간에 회피되어 보트의 지지기둥(4)에 설치된 것을 특징으로 한 것이다.

여기서, 지지로드(16)에는 안착홈(18)이 형성되고, 이 안착홈(18)에 홀더링(12)이 삽입되어 설치된 것을 특징으로 한다.

상술된 바와 같이 본 발명은 먼저 재료의 낭비가 없고, 대량 생산이 가능한 홀더가 제공되며, 이러한 홀더에 따라 더욱 간단한 구조의 보트가 제공됨과 아울러, 로봇아암의 충분한 작업공간을 제공하는 홀더와 이것이 장착된 보트가 제공된다.

이를 위한 본 발명은 홀더에서 반도체 기판(100)을 직접지지하는 지지링을 제외하고 이 지지링을 다시지지시켜 보트와 매개시키기 위한 지지패널을 삭제시키고, 지지패널을 보트의 지지로드(16)가 담당하도록 한 것이다.

이에 의해 반응챔버에서 저항체의 역할을 수행하는 지지패널이 삭제되고, 이 지지패널위에 홀더를 성형하기 위한 재료의 낭비가 절감되어 본 발명인 홀더링(12)의 높이확보가 충분히 가능해 진다.

이러한 높이확보는 먼저, 기존의 지지패널의 두께가 홀더링(12)의 높이로 추가되며, 홀더링(12)은 저부가 관통된 중공으로 이러한 중공의 구조에 의해 높이의 추가가 가능해 지며, 투입재료가 절감되고 제작이 간단하여 설계의 자유도 증가에 의해 높이의 추가가 가능해 지는 것이다.

그리고, 로봇아암의 작업공간 확보를 제공하여 가장 간단한 방식으로, 즉 로봇아암이 홀더저부의 간극으로 삽입되어 홀더를 거치시켜 이를 로딩/언로딩 시키는 방식이 수행될 수 있는 것이다.

이를 도 3 을 참조하여 더욱 상세히 설명하면, 공통적으로 홀더링(12)은 먼저 파이프 형상의 홀더기재(10)가 마련되어 이것이 홀더링(12)의 두께로 절단되어 간단하게 마련되며, 링형상의 성형만으로 투입재료가 절감되고, 성형이 간단하여 종래 대비 대량생산이 가능해 진다.

도 3a 는 실리콘 카바이드 분말을 통해 파이프 형상의 홀더기재를 분말성형하고, 이 홀더기재(10)를 홀더링(12)의 두께만큼 절단한 다음, 실리콘 카바이드를 코팅하여 간단하게 제조되는 것을 나타내고 있다.

그리고, 도 3b 는 파이프 형상의 흑연 성형봉(14)에 실리콘 카바이드를 코팅하여 파이프 형상의 홀더기재(10)를 성형하고, 상기 흑연 성형봉을 소거시켜 제거한 다음 절단하여 간단하게 제조되는 것을 나타내고 있다.

어느 방식이 적용되어도 무방하며, 파이프 형상의 홀더기재(10)로 부터 홀더링이 절단되어 제조되므로, 종래와 같은 개별로 홀더를 제조하기 위한 개별의 성형기구가 필요없게 되고, 또한 절삭성형과 같은 공정이 삭제되어 홀더의 생산성이 극대화되는 것이다.

이러한 홀더가 제공됨에 따라, 종래 홀더의 지지패널은 보트가 감당하게 되며, 이를 위해 보트에는 홀더링의 배치를 위한 지지로드(16)가 매개된다.

지지로드(16)는 보트의 지지기둥(4)에 설치되며, 보트의 내부중심을 향상하 여 돌출되게 설치된다.

그리고, 지지로드의 상단에는 홀더링(12)이 안착되는 안착홈(18)이 형성되며, 여기에 홀더링이 삽입되어 결합된다.

이러한 지지로드(16)를 통해 홀더링(12)은 반도체 기판의 0.7R을 지지하게 되며, 종래 지지패널의 두께가 증가됨과 더불어, 하방이 개구된 공중의 상태에 따라 종래 대비 동일배치수에서 홀더 사이의 충분한 간격이 확보된다.

이에 의해 로봇아암은 홀더링 사이에 충분히 삽입되어 반도체 기판의 저부에서 반도체 기판을 로딩/언로딩할 수 있게 되는 것이다.

상술된 바와 같이 본 발명에 따르면, 반도체 기판을 지지하는 홀더링만을 파이프 형상의 홀더기재를 절단하여 제조함으로써, 홀더의 제조가 간단해 지는 효과가 있다.

또한, 이러한 홀더를 지지로드를 통해 지지하고 이것이 반도체 기판을 지지함으로써, 반도체 기판의 배치간격을 방해하지 않으면서도 홀더의 높이가 확보되어 로봇아암의 작업공간이 제공되며, 궁극적으로 이러한 홀더와 배치식 보트를 통해 반도체 제조장치가 간단해지고, 생산성이 향상되는 효과가 있다.

Claims (5)

1. 본 발명은 원판상의 지지패널(8)을 포함하여 이 지지패널(8)에 반도체 기판(100)의 저부가 안착되는 링형상의 지지링(9)을 일체로 성형하는 홀더 제조방법에 있어서,

   상기 반도체 기판(100)의 저부가 안착되는 외주와 내주 크기를 갖는 파이프 형상의 홀더기재(10)를 성형하고, 이 홀더기재(10)를 반도체 기판 로딩용 보트에서 반도체 기판의 배치간격에 마추어 링형상으로 절단시켜 홀더링(12)으로 제작된 반도체 제조장치의 기판 로딩용 홀더 제조방법.
2. 제 1 항에 있어서, 홀더링(12)은 실리콘 카바이드 분말을 통해 파이프 형상의 홀더기재(10)를 분말성형하고, 절단된 홀더링(12)에 실리콘 카바이드를 코팅하여 제조한 것을 특징으로 하는 반도체 제조장치의 기판 로딩용 홀더 제조방법.
3. 제 1 항에 있어서, 홀더링(12)은 파이프 형상의 흑연 성형봉(14)에 실리콘 카바이드를 코팅하여 파이프 형상의 홀더기재(10)를 성형하고, 상기 흑연 성형봉(14)을 소거시켜 제거한 다음 절단하여 제조되는 것을 특징으로 하는 반도체 제조장치의 기판 로딩용 홀더 제조방법.
4. 반도체 기판(100)을 로딩/언로딩 하기 위한 보트의 지지기둥(4)에 반도체 기 판(100)의 저부를 지지하기 위하여 지지로드(16)가 형성되고, 이 지지로드(16)에 상기 제 1 항에 의해 제조된 홀더링(12)이 장착된 것을 특징으로 하는 배치형 반도체 제조장치의 기판 로딩용 보트.
5. 제 4 항에 있어서, 지지로드(16)에는 안착홈(18)이 형성되고, 이 안착홈(18)에 홀더링(12)이 삽입되어 설치된 것을 특징으로 하는 배치형 반도체 제조장치의 기판 로딩용 보트.

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