KR100719519B1 - 고온 공정용 반도체 제조장치 - Google Patents

고온 공정용 반도체 제조장치 Download PDF

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이광준
성노영
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뉴영엠테크 주식회사
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Abstract

개시된 내용은 제1공정과 제2공정이 하나의 챔버내에서 순차적으로 이루어지도록 하나의 챔버내에 수직형 반응로가 복수 설치된 1챔버 2튜브방식의 고온 공정용 반도체 제조장치에 관한 것으로,
다수 웨이퍼가 수용된 후프를 공급하기 위한 후프공급부(230)와;상기 후프공급부(230)로 부터 공급된 후프들을 적재,이송,로딩하기 위한 트랜스퍼 챔버(200); 및 하나의 공간상에 복수의 반응튜브(130)를 구성한 상부챔버(110)와, 상기 반응튜브(130) 각각에 보트(140)를 설치하며, 상기 트랜스퍼 챔버(200)의 후프로 부터 웨이퍼를 인출하여 상기 반응튜브(130)로 홀딩하기 위한 로딩로봇(180)을 설치한 하부챔버(120)로 이루어진 반응리액터부(100)를 포함하는 고온 공정용 반도체 제조장치로서 독립적인 공정 공간내에 설치된 복수의 반응튜브(130)에 하나의 로딩로봇(180)으로 웨이퍼를 로딩/언로딩하는 특징을 갖는다.
고온 공정, 반도체 제조장치.

Description

고온 공정용 반도체 제조장치{Semiconductor manufacturing apparatus for use of hot process}
도 1a, 도 1b는 종래 고온 공정용 반도체 제조장치의 종단면도 및 횡단면도이고,
도 2는 본 발명 고온 공정용 반도체 제조장치의 전체를 나타내는 외부사시도이고,
도 3은 본 발명 고온 공정용 반도체 제조장치의 전체를 종방향의 단면도이고,
도 4는 본 발명 고온 공정용 반도체 제조장치의 전체를 횡방향의 단면도이고,
도 5는 본 발명 고온 공정용 반도체 제조장치 보트이송장치의 전체를 나타내는 종단면도이고,
도 6은 본 발명 고온 공정용 반도체 제조장치의 상부챔버의 상방에서 보트이송장치를 개략 도시한 평면도이고,
도 7a는 도 5의 B부 확대도이고, 도 7b는 도 5의 A부 확대도이고,
도 8은 본 발명 고온 공정용 반도체 제조장치의 하부챔버를 나타내는 횡방향의 단면도이고,
도 9는 본 발명 고온 공정용 반도체 제조장치의 하부챔버 일측면을 나타내는 발췌도이고,
도 10은 본 발명 반응리액터부의 상,하부 웨이퍼이송장치를 발췌한 전체 종단면도이고,
도 11은 본 발명 고온 공정용 반도체 제조장치의 후프도어 개폐장치를 나타내는 종방향의 개략단면도이고,
도 12는 본 발명 고온 공정용 반도체 제조장치의 후프도어 개폐장치의 요부 확대 단면도이고,
도 13은 본 발명 고온 공정용 반도체 제조장치의 후프도어 트랜스퍼 모듈의 요부확대 단면도이다.
※ 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명
100:반응리액터부, 110:상부챔버, 120:하부챔버,130:반응튜브, 140:보트,
150:청정/냉각설비, 160:보트이송장치, 180:로딩로봇, 190:리프팅 모듈,
200:트랜스퍼 챔버, 230: 후프공급부,250: 후프트랜스퍼 모듈,
300: 후프오프너,
본 발명은 제1공정과 제2공정이 하나의 챔버내에서 이루어지도록 수직형 반응로가 복수 설치된 1챔버 2튜브방식의 고온 공정용 반도체 제조장치에 관한 것이 다.
일반적으로 고온 공정용 반도체 제조장치는 공정 특정상 시간이 많이 소요되므로 한 번에 다량의 반도체 웨이퍼(wafer,이하 웨이퍼라함)를 처리할 수 있는 장치로 웨이퍼를 담기 위하여 만들어진 용기들(SMIF,Pod,12인치 이상의 대구경 반도체 웨이퍼,300미리 웨이퍼등을 담기 위하여 제작된 FOUP, 이하 후프라함)에 담겨 퍼니스에 공급하여 고온 공정이 수행되도록 하므로서 제조하는 장치로 구성되어 있다.
그리고, 반응가스의 균일한 흐름에 의해 균일한 균일도가 나오도록 웨이퍼를 수평으로 적층할 수 있는 보트와 이를 수용할 수 있는 수직 관상형의 반응 튜브를 사용하는 것이 일반적이다.
보트는 반도체 웨이퍼를 수평으로 지지하기 위해서 상하 길이방향으로 일정한 간격을 두고 슬롯들이 형성되어 있고, 이들 슬롯에 반도체 웨이퍼의 가장자리 부분이 걸리도록 끼워 넣어 반도체 웨이퍼를 고정시킨다.
그런데, 이러한 종래의 열처리 공정용 반도체 제조장치는, 하나의 공정공간내에 보통 하나의 반응튜브만이 설치되어 있어 공정 처리량을 증가시키기 위해서는 추가로 장치전체(반응튜브,보트,보트구동장치,로딩로봇,로드락시스템등)를 중복 설비해야 하므로 장비의 구입,설비에 드는 설비비 증가의 문제점 및 설치공간을 확장하여야 하는 단점도 있었다.
이러한 고온 공정용 반도체 제조장치가 공개특허10-2005-0015016으로 공개되어 있다.
첨부 도면중 도 1a, 1b는 상기 언급된 고온 공정용 반도체 제조장치를 나타내는 도면이다.
상기 도면에서 나타나는 바와 같이 이 장치는 반도체 웨이퍼(기판이라고도 함)를 공정처리하기 위한 공정 공간을 제공하는 반응튜브와, 반응튜브 내에 수용되며 반도체 웨이퍼를 로딩할 수 있는 보트를 가진 적어도 두 개의 독립된 반응 리액터부와, 반응 리액터부와 인접하여 배치되고 반응 리액터부들과 각각 독립적으로 대응하여 반도체 웨이퍼를 보트에 독립적으로 로딩 및 언로딩하는 웨이퍼 로딩용 로봇을 가진 복수의 독립된 트랜스퍼 챔버들과, 트랜스퍼 챔버들과 연접하여 외부로부터 반도체 웨이퍼가 수용된 카세트를 로딩/언로딩할 수 있도록 마련된 개별의 웨이퍼 로딩용 챔버와, 웨이퍼 로딩용 챔버와 트랜스퍼 챔버들 사이에 배치되어 웨이퍼 로딩용 챔버에 로딩된 카세트를 트랜스퍼 챔버로 이동시킬 수 있는 카세트 이동용 로봇을 가진 카세트 이동부를 포함한다.
이러한 고온 공정용 반도체 제조장치는 복수의 개별적인 반응리액터부와 이들 반응리액터부에 각각 독립적으로 대응하여 작동하도록 별도의 트랜스퍼 챔버를 마련함으로써 반도체 웨이퍼를 보트에 로딩하는 독립적인 공정이 가능해지는 것이다.
그러나 이와 같은 종래 고온 공정용 반도체 제조장치는 다음과 같은 중요한 문제점이 있었다.
첫째, 반응리액터부가 2 챔버로 독립적으로 구분되어 있고, 각각 독립적인 웨이퍼 로딩용 로봇을 구비한 트랜스퍼 챔버가 각각 설치되어 있으므로 웨이퍼에 가해지는 단일의 공정을 각각 독립적으로 수행한 뒤 제1 반응튜브에서 공정이 끝난 복수의 서로 다른 웨이퍼들을 다시 각각의 트랜스퍼챔버를 거쳐 각 로딩로봇을 통하여 이동공간으로 이송시킨 뒤 다른 공정을 수행하기 위한 반응튜브로 바꾸어 다시 로딩로봇이 트랜스퍼 챔버로 로딩하고, 트랜스퍼챔버에서 도어부를 거쳐 각 반응리액터부내 로딩로봇을 통하여 보트에 탑재되어야 하는 과정이 챔버들과 도어부와, 로딩로봇들을 거쳐야 하는 점 때문에 웨이퍼 로딩 및 이송에 따른 시간이 과다 소요되고, 그에 따른 각 트랜스퍼 챔버, 로드락 설비를 갖춘 도어설비, 로딩용 로봇등의 설비가 무리없이 수행되어야 하는 일련의 독립적 제어설비를 갖추어야 하는 복잡한 설비구조를 이루는 문제점을 안고 있었다.
둘째, 이러한 반응리액터부와 트랜스퍼챔버 및 카세트공급부의 구조마다 파티클 발생을 방지하는 로드락 챔버를 구비하기는 하지만 반응리액터부의 하부챔버측에서 단지 기체의 순환을 강제하는 정도로 내부를 청정화하므로서 고온 웨이퍼의 냉각효율은 물론 기체순환 과정상 파티클 차단이 미흡한 단점도 있었다.
즉, 상기 예시한 종래 로드락 시스템은 파티클방지용 세정가스가 단지 공간위에서 아래로 송풍하는 정도이므로 반응튜브 하부의 셔터부분, 후프오프너에서의 도어개폐시마다 발생하는 파티클에 대한 파티클 대책이 강구되지 않아 웨이퍼 불량의 한 원인이 되어 왔다.
셋째, 첨부 도면 도 1a에서 도시하는 바와 같이 종래 알려진 고온 공정용 반도체 제조장치의 홀딩보트의 승하강구조는 외팔보 형태를 이루고 있다.
이러한 외팔보 형태는 공간절약면에서 유리하나 승,하강작동시 안정감이 줄 어들고 장기간 사용후 그 수평편차가 발생될 우려가 있다.
넷째, 첨부 도면 도 1b에서 도시하는 바와 같은 종래 알려진 고온 공정용 반도체 제조장치는 트랜스퍼 챔버의 상부공간을 불필요하게 남김과 아울러 다른 장치들에서는 많은 공간을 필요로 하게 되어 공간활용도면에서 불합리한 문제점도 있다.
다섯째, 상기 설비는 200미리 웨이퍼를 고온가공하기 위한 장비로 적당하며, 트랜스퍼 챔버등에서 소정구조의 도어부를 통하여 열고 꺼내고 있으나, 웨이퍼 규격이 200미리에 적용 가능하지만 300미리는 적용할 수 없으며, 수용/이송장비인 카세트(pod)의 구조도 차이가 있어 이를 사용하지 않으며, 이를 여닫고 꺼내는 도어부의 구조 역시 맞지 않으며, 특히, 이러한 제조공정용 설비에 300미리 웨이퍼 이송용 후프를 적용하여 여닫고,꺼내기 위해서는 많은 차이점들이 있어 그대로 적용할 수 없었다.
본 발명은 이러한 종래 고온 공정용 반도체 제조장치가 갖는 차이점과 문제점들을 보완/개선하여 중복된 트랜스퍼 챔버와 로딩로봇등을 하나로서 가능하게 함은 물론 반응튜브를 하나의 공정공간내에 배치하는 등의 간단한 설비를 제공하고, 신속하게 고온 가열공정이 진행되며, 반응튜브내 보트의 승하강작동이 안정감있게 구현되고, 파티클 발생을 현저히 줄이며, 공간활용면에서도 불필요한 공간을 제거한 개선된 고온 공정용 반도체 제조장치를 제공하고자 하는 데에 기술적 과제를 둔다.
본 발명은 반응튜브 2대를 하나의 공정공간내에 설치하는 반응리액터부로서 1챔버 2튜브튜브의 반응리액터부를 제공하고자 하는 데에 중요한 목적이 있다.
즉, 제 1공정을 끝낸 웨이퍼를 제 2공정의 다른 반응튜브로 즉시 공정의 교환이 가능함게 함으로써 종래와 같이 일일이 트랜스퍼 챔버로 넘어가지 않도록 하여 웨이퍼로딩 및 웨이퍼 이송에 따른 시간을 단축하고, 트랜스퍼 챔버 역시 하나의 공통설비로 구성하고, 하나의 로딩용 로봇만으로도 2튜브 반응튜브에 대응하며, 트랜스퍼 챔버에서의 다양한 움직임을 갖는 한대의 로봇만으로 가능하게 하므로서 공정시간의 단축은 물론 장치의 간단화을 기하게 되는 1챔버 2튜브 혹은 1챔버 1로봇 방식을 제공하려는 것이다.
이와 함께 본 발명은 1챔버 2튜브를 제공하는 상기한 목적에 더하여 일반적인 로드락 챔버와 달리 반응리액터부의 실질적인 청정이 요구되는 하부챔버에서의 로딩로봇의 로딩/온로딩 작동시의 파티클 발생을 차단함과 아울러 고온 웨이퍼의 냉각을 보다 신속하게 하고자 기체의 흐름이 하부 보트작동 공간내에서 골고루 흐름이 이루어지도록 강제되는 청정/냉각장비를 제공하고자 하는 데에도 그 목적이 있다.
아울러 본 발명은 1챔버 2튜브를 제공하는 상기한 목적에 더하여 상기 반응리액터부에 제공되는 다수 웨이퍼가 적재된 후프를 트랜스퍼 챔버내부에서 다양하게 다수 적재된 선반구조를 제공하므로서 공간활용도를 높이고, 그러한 선반구조에 적재된 후프들을 반응리액터부의 도어측에 설치된 후프오프너를 통하여 웨이퍼의 로딩이 가능한 트랜스퍼 챔버공간을 제공하는 데에도 그 목적이 있다.
본 발명은 1챔버 2튜브를 제공하고, 하부챔버에서의 청정/냉각장비를 제공하며, 트랜스퍼 챔버내에 적재량이 많은 선반구조를 제공하며, 적재 후프들을 반응리액터부와 트랜스퍼 챔버공간사이에 청정기체로서 개폐순간을 청정유지하는 후프오프너가 포함된 반도체 제조장치를 제공하는 데에도 그 목적이 있다.
본 발명은 1챔버 2튜브를 제공하는 상기한 목적에 더하여 반응튜브의 하부 홀딩용 로봇을 각 반응튜브마다 구획된 공정공간마다 설치하지 않고 하나의 공정공간내에 하나의 로딩로봇을 설치하여 하나의 로봇을 통하여 동시에 2개 보트에 웨이퍼 적재가 가능한 반도체 제조장치를 제공하는 데에도 그 목적이 있다.
본 발명은 1챔버 2튜브를 제공하는 상기한 목적에 더하여 반응튜브의 하부에서 보트를 이송하는 보트이송장치가 종래 외팔보 방식의 승하강구조가 갖는 승하강 구동시의 수평오차를 개선하여 안정감있는 승하강구조를 제공하고자 하는 데에도 그 목적이 있다.
상기한 본 발명의 목적을 달성하기 위한 본 발명 고온 공정용 반도체 제조장치는,
다수 웨이퍼가 수용된 후프를 공급하기 위한 후프공급부와; 상기 후프공급부로 부터 공급된 후프들을 적재,이송,로딩하기 위한 트랜스퍼 챔버; 및 상기 트랜스퍼챔버로 부터 공급받은 후프의 개폐장치와, 하나의 공간상에 복수의 반응튜브를 구성한 상부챔버와, 상기 반응튜브 각각에 보트를 설치하며, 상기 트랜스퍼 챔버의 후프로 부터 웨이퍼를 인출하여 상기 반응튜브로 홀딩하기 위한 로딩로봇을 설치한 하부챔버로 이루어진 반응리액터부를 포함하여 하나의 공정공간내에 설치된 복수의 반응튜브에 하나의 로딩로봇으로 웨이퍼를 로딩/언로딩하는 1챔버 2튜브의 고온 공정용 반도체 제조장치로서 달성된다.
상기한 본 발명 고온 공정용 반도체 제조장치는 하나의 독립된 공간내에서 하나의 로딩로봇에 의하여 복수의 반응튜브에 보트를 로딩/언로딩하도록 함이 바람직하다.
상기한 본 발명 고온 공정용 반도체 제조장치는 상기 반응튜브 내부로 반도체 웨이퍼를 로딩/언로딩하는 순간 N2가스로서 냉각/세정하기 위하여 상기 하부챔버의 대향하는 양측벽에 필터 및 송풍팬을 각각 설치한 송풍유닛과, 이 송풍유닛 양측에서 중심으로 송풍되는 N2가스를 직각/절환하여 가이드하도록 설치된 가이드플레이트와, 안내된 N2가스를 흡입/순환되도록 수개 흡입팬을 설치함과 아울러 순환가스의 온도를 냉각시키기 위한 라디에이터가 마련되어 상기 송풍유닛과 연통되는 바닥통로로 이루어진 청정/냉각설비를 포함함이 바람직하다.
상기한 본 발명 고온 공정용 반도체 제조장치는 상부챔버내 복수의 반응튜브각각의 상단에 마련되고, 이로 부터 리프팅바를 연결하여 하부챔버의 보트와의 사이에 리프팅모듈로서 연결되며,하부챔버에는 탑재플레이트를 상,하로 이동시켜 상기 반응튜브들 내로 웨이퍼가 탑재된 플레이트를 인입 및 인출시키는 홀딩용 보트를 장치한 보트이송장치를 구비함이 바람직하다.
상기한 본 발명 고온 공정용 반도체 제조장치의 상기 트랜스퍼 챔버는,
양측 벽면에 마주보게 설치되며, 다수의 수평플레이트를 형성한 후프적재용 선반과, 이 후프적재용 선반중 어느 한면의 바닥측에 수평레일을 형성하고, 이에 직교하여 수직레일을 형성하되 이 레일들에 설치되어 2축방향 이동함과 4축 회동 가능한 로딩로봇과, 상기 반응리액터부와의 사이에 설치되어 상기 후프에서 웨이퍼를 인출가능하게 하는 후프오프너와, 상부 송풍유닛의 배풍가스가 하방의 흡입팬으로 흡입되게 하는 청정설비로 이루어지도록 함이 바람직하다.
상기한 본 발명 고온 공정용 반도체 제조장치의 상기 반응튜브는 그 하부에 셔터가 개폐되게 함이 바람직하다.
상기한 본 발명 고온 공정용 반도체 제조장치의 상기 후프오프너는 트랜스퍼 챔버내에서 선택된 후프를 열기 위하여 도어개폐장치와, 가스분출장치와, 도어 상,하동장치로 이루어지는 후프오프너임이 바람직하다.
상기한 본 발명 고온 공정용 반도체 제조장치는 상기 트랜스퍼 챔버와 상기 후프공급부 사이에 제2 후프오프너를 더 포함함이 바람직하다.
상기한 본 발명 고온 공정용 반도체 제조장치의 상기 제2 후프오프너는 상기 웨이퍼 로딩용 챔버와의 사이에 로드락 제어시스템을 구성하는 특징을 갖는다.
이하, 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부 도면과 함께 구체적으로 설명하면다음과 같다.
첨부 도면중 도 2는 본 발명 고온 공정용 반도체 제조장치의 전체를 나타내는 외부사시도이다.
이 도면에서 나타나는 본 발명 고온 공정용 반도체 제조장치는 반응리액터부(100)와, 트랜스퍼 챔버(200)와, 후프공급부(230)와, 온도가스 제어박스(270)로 이루어진다.
첨부 도면중 도 3은 본 발명 고온 공정용 반도체 제조장치의 전체를 나타내는 종방향의 단면도이고, 도 4는 본 발명 고온 공정용 반도체 제조장치의 하부챔버가 보이도록 절단한 횡방향의 단면도이다.
상기 도면들에서 보이는 바와 같이 본 발명 고온 공정용 반도체 제조장치는 후프를 트랜스퍼 챔버(200)내에 적재하기 위하여 도어부(232)측에 수평 설치된 받침대(231)위에 다수 웨이퍼들이 수용된 n(FOUP,500)이 대기하도록 하는 후프공급부(230)와, 후프를 적재/이송하기 위한 트랜스퍼 챔버(200)와, 상,하 2열로 벽 사이에 설치된 후프오프너(300)와, 반응튜브(130)로 웨이퍼를 공급/공정이 수행되는 반응리액터부(100)와, 이 반응튜브(130)에 소정의 열원을 제어/공급하기 위한 온도가스 제어박스(270)로 이루어진다.
본 발명은 공정을 진행 할 수 있는 공정공간을 제공하는 반응리액터부(100)가 하나의 공간을 이룬다. 이것은 종래 하나의 공정 공간내에 하나의 반응튜브를 구성하되 2개의 공정공간에 각각 반응튜브를 설치하되 격벽으로 구분하던 제조장치와 다르다.
즉, 본 발명 반응리액터부(100)는 상,하부챔버(110)(120)로 이루어지며, 상부챔버(110)내에 구획벽 없이 2대의 반응튜브(130)가 하나의 챔버내에 설치되어 있으며, 하부챔버(120)에서 승하강되는 보트(140)역시 각각 한 대씩 하부챔버(120)내 에 2대가 같은 공간내에 설치되어 있다.
이것은 종래 반응튜브마다 독립적인 챔버를 이루고 보트를 각각 설치하던 것과에 있어 하나의 공간내에 격벽없이 반응튜브(130) 2대를 설치한 점에서 다르다.
구체적으로 상부챔버(110)는 하부 셔터(132)로서 개폐되는 복수의 반응튜브(130)를 하나의 공간에 구성하여서 되며, 이러한 상부챔버(110)의 하방에 마련된 하부챔버(120)는 상기 상부챔버(110)와 수평방향 차단되는 격벽(112)으로 구획되어지고, 각각 보트(140)가 설치된 반응튜브(130)이 설치된 상부챔버(110)의 상방에 설치된 보트 이송장치(160)의 리드스크류(162)로서 하부챔버(120)의 승강관(161)을 수직 승하강시킨다.
하부챔버(120)는 트랜스퍼 챔버(200)와의 사이에 설치된 후프오프너(230)로 부터 웨이퍼를 인출하여 보트(140)에 홀딩하기 위한 로딩로봇(180)을 마련하며, 로딩로봇(180)이 개방된 후프오프너(300)를 통하여 웨이퍼를 인출하여 다수 웨이퍼 탑재공간을 형성한 보트(140)에 웨이퍼를 홀딩한다.
여기서, 반응튜브(130)는 하부가 개방된 수직관형이고, 상부는 폐쇄되어 돔형을 이루고 고온에서 공정을 진행하기 위하여 석영(quartz)이나 실리콘 카바이드(SiC)로 형성되는 것이 일반적이다.
반응튜브(130)에 설치된 가열장치(도시생략) 역시 램프 가열형이나 저항형 코일을 사용할 수 있고, 통상 1100 ℃ 내지 1230 ℃의 공정온도까지 상승시킬 수 있는 저항용 코일이나 램프를 사용하는 것이 바람직하다.
보트(140)는 반응튜브(130)의 내부에 수용될 수 있도록 그 외형의 반응튜브 (130)의 형상과 유사하게 전체적으로 원기둥형으로 형성되어 있고, 웨이퍼를 수평으로 적층하여 로딩할 수 있도록 상,하 길이방향을 따라서 일정한 간격의 슬롯(구체적인 설명은 생략)들이 형성되어 있으므로 웨이퍼들을 이 슬롯들에 끼워넣어 로딩시키도록 된다.
트랜스퍼 챔버(200)는 반응리액터부(100)와 후프공급부(230)사이의 공간으로 다수의 수평플레이트를 형성한 후프 적재선반(210)들이 양측에 마주보게 설치되고, 그 사이에 트랜스퍼모듈(250)을 설치하며, 이 트랜스퍼모듈(250)에 로딩로봇(220)이 탑재된다.
트랜스퍼 챔버(200)는 상부 송풍유닛(242)과 하부 바닥에 위치하는 흡입팬(244)을 설치하여 내부 기체가 순환되는 청정설비(240)를 이룬다.
트랜스퍼 챔버(200)의 내측에는 후프이 적재되는 스테이지(310)가 노출되도록 후프오프너(300)가 구획벽측에 설치된다.
첨부 도면중 도 5는 본 발명 고온 공정용 반도체 제조장치의 보트이송장치를 나타내는 종단면도이고, 도 6은 본 발명 고온 공정용 반도체 제조장치의 상부챔버의 상방에서 보트이송장치를 개략 도시한 평면도이고, 도 7a는 도 5의 B부 확대도이고, 도 7b는 도 5의 A부 확대도이다.
상기 도면들에서 도시하는 바와 같이 본 발명 고온 공정용 반도체 제조장치의 반응리액터부(100)는 전술한 바와 같이 상부챔버(110)에 설치된 반응튜브(130)로 보트(140)가 하부챔버(120)로 부터 승하강되도록 각각 설치되어 있고, 그 상부챔버(110)의 각 반응튜브(130)의 상단에 마련된 보트이송장치(160)에 의하여 보트 (140)가 승하강된다.
이 보트이송장치(160)에 의한 홀딩용 보트(140)의 작동은 반응튜브(130)의 셔터(132)가 자동 개폐됨에 의하여 시작된다.
보트(140)는 다수 웨이퍼들이 탑재하도록 다수 슬롯(144)이 형성되며, 그 하단에 바닥 플레이트(142)와 승강관(161)이 연결되어 있다.
따라서 보트이송장치(160)의 작동으로 리드스크류(162)가 회전하면 이에 볼너트로 맞물린 승강관(161)이 보트(140) 일체의 플레이트(142)를 상기 반응튜브(130)내부로 승하강시키는 것이며, 상,하부 챔버(110)(120)사이에 위치한 리프팅모듈(190)로서 승강관(161)과 격벽(112)사이의 파티클을 제거하게 된다.
보트(140)를 승하강시키는 보트이송장치(160)는 한쌍의 반응튜브(130)에 맞게 양측에서 대칭하여 복수 설치된다.
즉, 그 한쪽만을 도 6과 도 7a에 따라 살펴 보면,
풀리지지용 플레이트(166)와, 이 플레이트(166)의 일측저면에 설치된 구동모터(163,도 5참조)와, 이 구동모터축에 설치된 구동풀리(164a)와, 반응튜브(130) 양측 리드스크류(162)의 상단에 설치된 종동풀리(164c)(164e)와, 이 종동풀리(164c)와 상기 구동풀리 (164a)사이에 설치된 아이들풀리(164b,164d)들과,이들 풀리사이를 권취한 벨트(165)로 이루어진다.
이와 같은 보트구동장치(160)는 승강관(161)의 승하강시 그 슬라이드면으로 침입하는 파티클을 소정의 세정가스를 공급/배기시켜 제거한다.
즉, 도 7b에서 도시하는 바와 같이 리프팅모듈(190)은 상기 리드스크류(162) 와 볼너트로서 관착되어 회전력에 의하여 수직 승하강되는 승강관(161)이 슬라이딩/관통되는 차단용 격벽(112)에는 승강관(161)외주면에 접촉하는 부분에 통로(194)를 따라 공급가스를 순환시키도록 소정구조의 공급구(193)와 배출구(195)들을 형성한다.
즉, 리프팅모듈(190)의 가스순환은 승강관(161)이 관통되는 차단용 격벽(112)면과 승강관(161)외주면에 접촉하는 부분에 통로(194)를 따라 공급된 가스가 공급구(193)와 통로(192)들에 접촉하면서 배출구(195)로 배기되므로서 반응튜브내 파티클의 침입을 방지한다.
각 반응튜브(130)는 두 개의 링크암(172)에 연결되며, 링크암(172)은 그 중심부의 쉬프팅로드(174)에 의하여 그 높이와 위치가 제어되도록 별도의 히터모듈(170)이 설비된다. 반응튜브(130)의 구체적인 구조의 설명은 알려져 있으므로 구체적인 설명은 생략한다.
첨부 도면중 도 8은 본 발명 고온 공정용 반도체 제조장치의 상부챔버측에서 내려다 본 횡단면도이고, 도 9는 본 발명 고온 공정용 반도체 제조장치의 하부챔버측 일부를 절개하여 하부챔버내 청정가스 순환과정을 설명하는 개략도이다.
상기 도면들에 의한 본 발명 청정/냉각설비의 가스순환구조는 다음과 같다.
본 발명 고온 공정용 반도체 제조장치의 하부챔버(120)는 웨이퍼의 로딩/언로딩시의 파티클을 방지하고, 반응튜브내 가스분위기와 맞춤과 아울러 반응후의 고열 웨이퍼를 가스로 냉각시키기 위한 청정/냉각설비(150)가 구현되어 있다.
이 청정/냉각설비(150)는 상기 반응튜브(130) 내부에서 반도체 웨이퍼를 로 딩/언로딩하는 순간 N2가스를 송풍하기 위하여 상기 하부챔버(120)의 대향하는 양측벽에 필터 및 송풍팬으로 이루어진 송풍유닛(152)을 설치하고, 이 송풍유닛(152) 양측에서 중심으로 배풍되는 N2가스를 직각/절환하여 가이드하도록 보트(140)의 사이에 가이드플레이트(151)를 설치하고, 이곳을 통과한 N2가스는 가이드플레이트(151)와 대향하는 벽면측에 마련된 통로(153)을 통하여 흡입/순환되며, 그 바닥측에는 수개의 흡입팬(154)들이 설치됨과 아울러 순환되는 가스를 냉각/이송하도록 수개의 방열핀(155a)들이 통로(153)상에 위치한 라디에이터(155)가 설치되어 있다.
라디에이터(155)는 알려진 여러 타입의 냉각장치를 적용하여서 되는 것으로 구체적인 구성을 생략한다.
첨부 도면중 도 10은 본 발명 고온 공정용 반도체 제조장치의 반응리액터부와 트랜스챔버(200)사이의 후프오프너와 로딩로봇의 설치상태를 개략적으로 나타내는측단면도이고, 도 11은 본 발명 고온 공정용 반도체 제조장치의 후프오프너의 구조를 나타내는 측단면도이고, 도 12는 본 발명 고온 공정용 반도체 제조장치의 후프오프너의 구조를 확대 발췌한 요부단면도이다.
상기 도면들에서 도시하는 바와 같이 상기 반응리액터부(100)와 트랜스퍼 챔버(200)사이에는 후프오프너(300)가 설치되며, 이송된 후프이 스테이지상에 위치하고 소정의 후프오프너의 도어오픈 작동이 이루어지면 로딩로봇(180)이 웨이퍼들을 전술한 보트(140)상에 로딩시키게 된다.
이 후프오프너(230)는 트랜스퍼 챔버(200)내에서 선택된 후프(500)를 열기 위하여 후프도어를 개폐하고, N2가스를 충전함과 아울러 하부챔버(120)와 같은 분위기의 N2가스 분위기를 유지하기 위한 가스분사설비가 후프오프너에 적용된다.
후프오프너(300)는 양측으로 하부챔버와 N2가스분위기를 맞추기 위하여 후프내부에 N2가스를 충전하기 위한 다수의 가스분사노즐(362)을 형성한 입구부를 갖는 오프너 프레임(320)과, 상기 후프(500)의 도어(510)를 개폐하기 위한 제1보조도어(340),제2보조도어(350) 및 메인도어(330)으로 이루어지고 메인도어(330)는 제1 LM가이드로 이루어진 좌,우안내기구(331)를 상,하방에 설치하며, 이 메인도어(330)내측에는 제2보조도어(350)를 전,후진 하기 위한 실린더(352) 및 전,후진용 LM가이드(351)가 설치되어 있고, 제2보조도어(350)는 그 내측의 제1보조도어(340)를 전,후진하기 위한 볼부싱으로 된 가이드부재(341)와 실린더(342)가 설치되어 있다.
그 밖에 제1보조도어(340)에는 후프도어개폐기구,흡착기구(도시생략)등이 설치되어 있다.
이러한 제1보조도어(340)에 흡착된 후프도어(510)는 초기 제1보조도어(340)의 후진으로 후프를 개방하며,그 순간 노즐(362)들을 통한 분출가스로서 내부를 순환/청정 유지시키며, 후진된 제1보조도어(340)를 제2보조도어(350)와 함께 메인도어(330)측으로 후진시킴에 의하여 메인도어(330)내 공간과 같은 분위기가 되도록 함과 아울러 메인도어(330)를 좌,우안내기구(331)로서 우측 이동하므로서 반응리액터부(100)의 내부 청정분위기와 같도록 하게 된다.
이러한 후프 도어의 개방은 트랜스퍼 챔버(200)와의 사이에 설치된 2단3열의 후프오프너(300)들에서 순차적으로 개폐된다.
이러한 후프도어 개방후에는 반응리액터부(100)의 하부챔버(120)내 로딩로봇(180)에 의하여 웨이퍼들이 보트(140)에 로딩되는 것이다.
이러한 후프오프너(300)에도 상기한 바와 같이 노즐(362)을 통하여 소정의 가스가 후프내측에서 분출/흡입되는 순환구조를 이루도록 하여 후프내 N2가스를 충전분위를 조성하여서 된다.
첨부 도면중 도 13은 본 발명 고온 공정용 반도체 제조장치의 트랜스퍼 프레임의 발췌사시도이다.
상기 도면과 전술한 도 3 및 도 4와 함께 본 발명 트랜스퍼 챔버를 설명한다.
즉, 상기 도면들에서 보는 바와 같이 트랜스퍼 챔버(200)에는 전,후 후프적재대(210)사이에 트랜스퍼모듈(250)이 설치되어 있다.
상기 도면에서 도시하는 트랜스퍼모듈(250)은 트랜스퍼챔버(200)내 후프 적재선반(210)사이에 Z축 트랜스퍼모듈(251)을 나란히 수직/설치하고 그 사이에서 상,하이동가능하게 Y축 트랜스퍼 모듈(252)이 수평/설치되며, 이 Y축 트랜스퍼 모듈(252)에는 좌,우 이동되는 탑재대(255)가 설치되며, 이 탑재대(255)에는 로딩로봇(220)이 구동모터(221)와 함께 탑재되어 소정의 다관절 로딩작동을 하게 된다.
Y,Z축 트랜스퍼 모듈(251)(252)은 공히 알려진 기술수단으로 슬라이딩 가능한 프레임내에 구동풀리,종동풀리(도시생략)를 설치하고,그 사이에 벨트(도시생략)가 권취되어 있으며, 이 벨트중 어느 한부분에 상,하이동가능한 슬라이더(도시생략)를 고정하고, 이 슬라이더는 프레임과의 사이에 LM바와 같은 슬라이딩수단으로 가이드되게 하며, Y축 트랜스퍼 모듈(252)에 탑재된 로딩로봇(220)이 적재선반(210)으로 부터 후프를 인출하여 n오프너(230)스테이지(310)위에 올려놓거나 올려진 후프를 픽업하여 후방 후프적재선반(210)으로 원복시키는 등의 로딩/언로딩작업을 수행하게 된다.
이러한 Z,Y축트랜스퍼모듈에 의한 자세제어는 로딩로봇(220)을 통하여 전,후 3축방향의 다양한 위치제어가 가능하게 함과 아울러 트랜스퍼프레임(250)을 따라 승하강 및 좌,우 이동되는 이동궤적을 통하여 적재선반(210)의 다양한 높이와 공간을 따라 후프의 로딩이 자유롭게 이루어진다.
또한, 트랜스퍼 챔버(200)내에도 파티클 발생을 방지하기 위하여 상부 송풍유닛(242)의 배풍가스가 하방의 흡입팬(244)으로 흡입되게 하는 청정설비(240)를 갖추어서된다.
이와 같이 구성된 본 발명 고온 공정용 반도체 제조장치는 도 3 내지 도 13에서 도시하는 바와 같이 도어부(230)의 후프받침대(231)에 후프(500)이 안착되면 도어부(230)가 자동 개방되면서 로딩로봇(220)에 의하여 후프(500)을 상기 트랜스퍼 챔버(200)측 후프적재용 선반(210)들에 차례로 로딩된다.
트랜스퍼 챔버(200)내 적재된 후프들은 소정의 제어로서 반응리액터부(100)측으로 이송하기 위하여 로딩로봇(220)에 의하여 상기 반응리액터부(100)와 트랜스퍼 챔버(200)사이의 후프오프너(300)의 스테이지상에 위치하고, 후프오프너의 도어 개방 작동이 이루어지면 하부챔버(120)측 로딩로봇(180)이 웨이퍼들을 전술한 보트(140)상에 로딩시키게 되는 것이다.
웨이퍼의 로딩이 끝나면 상부챔버(110)는 하나의 공간상에 직립설치된 2대의 반응튜브(130) 각각의 하부 셔터(132)를 열어 보트(140)를 상승시키게 된다.
이 보트(140)의 구동은 전술한 보트구동장치(160)와 리프팅 모듈(190)에 의하여 이루어진다.
즉, 풀리지지용 플레이트(166)에 설치된 구동모터(163)가 구동되면 구동모터축에 설치된 구동풀리(164a)가 구동되어 아이들풀리(164b,d)들과,이들 풀리사이를 권취한 벨트(165)로서 반응튜브(130) 양측 리드스크류(162)의 상단에 설치된 종동풀리(164c)(164e)가 구동되어 리드스크류(162)가 회전되므로서 이에 볼너트로 연결된 승강관(161)이 상승되고, 승강관(161)은 보트(140) 일체의 플레이트(142)를 상기 반응튜브(130)내부로 상승시키게 된다.
이와 같은 승강관(161)의 승하강시 그 슬라이드면에는 리프팅모듈(190)이 마련되어 있으므로 승강관(161)이 슬라이딩/관통되는 차단용 격벽(112)면과 승강관(161)외주면에 접촉하는 부분에서 통로(194)를 따라 가스가 순환되므로서 파티클이 차단된다.
특히, 본 발명은 공정이 완료되면, 제 1반응튜브(130)로부터 보트(140)가 하향 이동하면 웨이퍼 로딩용 로봇(180)이 보트(140)로부터 반도체 웨이퍼들을 제 2 반응튜브(130)하방의 제 2보트(140)에 곧장 탑재가 가능하므로 소정의 제 2고온 공정이 진행가능한 특징을 갖는다.
즉, 본 발명은 하나의 웨이퍼 로딩용 로봇(180)에 의하여 2대의 반응튜브(130)내에 웨이퍼들이 탑재된 보트(140)를 순차적으로 상승 이동가능하므로 서로 다른 공정을 끝낸 제1 반응튜브(130)의 웨이퍼들을 제 2반응튜브에 로딩시켜 다른 공정이 이어지게 하고, 이어서 제 1반응튜브에는 초기 공정을 수행하게 하는 작동이 가능하므로 종래 서로 다른 챔버내 반응튜브의 웨이퍼를 일일이 트랜스퍼챔버로 이동시킨 뒤 다시 제2 공정의 반응튜브로 이동시키는 과정보다 신속하게 공정이 이루어져 공정능력과 생산성이 향상된다.
또한, 본 발명은 이러한 반응리액터부내에서의 반응튜브내 이동이 이루어지는 순간 하부챔버(120)에서는 N2가스로서 냉각/순환이 이루어지도록 하므로서 보트승강시의 파티클 발생에 따른 수율저하를 개선하게 되는 청정설비도 갖추고 있다.
상술한 바와 같이 본 발명은 이러한 종래 고온 공정용 반도체 제조장치가 갖는 문제점을 보완/개선하여 보다 신속하게 공정이 진행됨은 물론 그 설비가 간단하며, 안정감있고, 파티클 발생을 현저히 줄이며, 공간활용면에서 유리한 개선된 고온 공정용 반도체 제조장치를 제공하게 되며,
반응리액터부의 공정공간을 하나의 공간을 이루되 그 내부에 설비되는 반응튜브가 2대 설치가능한 1챔버 2튜브방식의 반응리액터부를 제공하므로서 웨이퍼에 가해지는 각 반응튜브에서의 공정이 하나의 반응리액터부내에서 공정의 교환이 가 능함게 함과 아울러 일일이 트랜스퍼 챔버로 넘어가지 않도록 하며, 트랜스퍼 챔버역시 하나의 공통설비로 구성하므로서 공정시간을 크게 단축시키고, 하나의 로딩용 로봇으로도 충분히 트랜스퍼 기능이 달성되는 1챔버 2튜브 방식의 고온 공정용 반도체 제조장치를 제공하므로서 반도체 제조장치의 공정 능력과 생산성을크게 향상시킬 수 있게 되었다.
또한, 본 발명은 일반적인 로드락 챔버와 달리 반응리액터부의 실질적인 청정이 요구되는 하부챔버에서의 홀딩로봇의 로딩/온로딩 작동시의 파티클 발생을 차단함과 아울러 고온 웨이퍼의 냉각을 동시에 기하고자 가스의 흐름을 강제할 수 있는 청정/냉각장비를 제공하여 보다 원활하고 완벽한 청정내부를 구현하게 되는 효과도 얻는다.
또한, 본 발명은 반응리액터부에 제공되는 다수 웨이퍼가 적재된 후프를 트랜스퍼 챔버내부에서 다양하게 다수 적재된 선반구조를 제공하므로서 공간활용도를 높이고, 그러한 선반구조에 적재된 후프들을 반응리액터부의 도어측에 설치된 후프오프너를 통하여 웨이퍼의 로딩이 가능한 트랜스퍼 챔버공간을 제공하게 되는 효과를 거둔다.
또한, 본 발명은 반응튜브의 하부 홀디용 로봇을 각 반응튜브마다 구획된 공정공간마다 설치하지 않고 하나의 공정공간내에 하나의 로딩로봇을 설치하여 하나의 로봇을 통하여 동시에 2개 보트에 웨이퍼 적재가 가능한 반도체 제조장치를 제공하므로서 공정설비를 간단화한 효과를 얻는다.
또한, 본 발명은 반응튜브의 하부에서 보트를 구동하는 보트구동장치가 종래 에 외팔보 방식의 승하강구조가 갖는 승하강 구동시의 수평오차를 개선하여 안정감있는 승하강구조를 제공하는 효과도 얻는다.
또한, 반도체 제조장치의 트랜스퍼 챔버 공간을 세분하여 그 인접한 벽면에 공기 청정설비를 갖춤으로써 트랜스퍼 챔버 내부가 청정 유지되어 파티클(particle)에 의한 공정 불량률이 격감되는 효과도 있다.
또한, 트랜스퍼 챔버 내부를 N2 로드락(loadlock)을 유지하여 공정 진행시 반응할 수 있는 O2성분을 효과적으로 제거하는 효과가 크다.
또한, 하나의 트랜스퍼 챔버에서 복수의 반응 리액터를 공유하고서 하나의 웨이퍼 로딩용 로봇을 이용하여 반도체 웨이퍼를 트랜스퍼(transfer)하므로서 복수 반응 리액터부에 하나의 트랜스퍼 챔버를 가진 종래의 반도체 제조장치에 비하여 N2 및 그 밖의 불활성 가스를 사용함에 있어 드는 유지비용이 훨씬 줄어들어 생산 원가도 절감할 수 있다.

Claims (7)

  1. 삭제
  2. 복수의 수직형 반응로를 가진 고온 공정용 반도체 제조장치에 있어서,
    다수 웨이퍼가 수용된 후프를 공급하기 위한 후프공급부(230);
    상기 후프공급부(230)로부터 공급된 후프들을 적재,이송,로딩하기 위한 트랜스퍼 챔버(200);
    하나의 공간상에 복수의 반응튜브(130)를 구성한 상부챔버(110)와, 상기 반응튜브(130) 각각에 보트(140)를 설치하며, 상기 트랜스퍼 챔버(200)의 후프로 부터 웨이퍼를 인출하여 상기 반응튜브(130)로 홀딩하기 위한 로딩로봇(180)을 설치한 하부챔버(120)로 이루어진 반응리액터부(100);및
    상기 반응튜브(130)내부로 반도체 웨이퍼를 로딩/언로딩하는 경우 N2가스로 웨이퍼를 냉각/세정하기 위하여 상기 하부챔버(120)의 대향하는 양측벽에 필터 및 송풍팬을 각각 설치한 송풍유닛(152)과, 이 송풍유닛(152) 양측에서 중심으로 송풍되는 N2가스를 직각/절환하여 가이드하도록 설치된 가이드플레이트(151)와, 안내된 N2가스를 흡입/순환되도록 설치된 수개 흡입팬(154)과, 순환가스의 온도를 냉각시키기 위한 라디에이터(155)와, 상기 송풍유닛(152)과 연통되는 바닥통로(153)로 이루어진 청정/냉각설비(150)를 포함하는 고온 공정용 반도체 제조장치.
  3. 복수의 수직형 반응로를 가진 고온 공정용 반도체 제조장치에 있어서,
    다수 웨이퍼가 수용된 후프를 공급하기 위한 후프공급부(230);
    상기 후프공급부(230)로 부터 공급된 후프들을 적재,이송,로딩하기 위한 트랜스퍼 챔버(200);
    하나의 공간상에 복수의 반응튜브(130)를 구성한 상부챔버(110)와, 상기 반응튜브(130) 각각에 보트(140)를 설치하며, 상기 트랜스퍼 챔버(200)의 후프로 부터 웨이퍼를 인출하여 상기 반응튜브(130)로 홀딩하기 위한 로딩로봇(180)을 설치한 하부챔버(120)로 이루어진 반응리액터부(100); 및
    상부챔버(110)내 복수의 반응튜브(130)각각의 상단에 설치되고, 이로 부터 현수된 리드스크류바(162)가 하부챔버의 보트(130) 양측을 지지하는 승강관(161)에 연결되어 승하강 가능하게 하는 보트이송장치(160)를 포함하는 고온 공정용 반도체 제조장치.
  4. 제 3항에 있어서,
    상기 상부챔버(110)와 하부챔버(120)의 보트구동용 리드스크류바(162)와 승강관(161)사이에 파티클 발생을 차단하기 위한 리프팅모듈(190)을 더 구비하는 것을 특징으로 하는 고온 공정용 반도체 제조장치.
  5. 제 3항에 있어서,
    보트이송장치(160)는,
    풀리지지용 플레이트(166)와, 이 플레이트(166)의 일측저면에 설치된 구동모터(163)와, 이 구동모터축에 설치된 구동풀리(164a)와,반응튜브(130) 양측 리드스크류바(162)의 상단에 설치된 복수의 종동풀리(164c)와, 이 종동풀리(164c)와 상기 구동풀리(164a) 사이에 설치된 아이들풀리(164b),(164d)와,이들 풀리사이를 권취한 벨트(165)로 이루어지는 것을 특징으로 하는 고온 공정용 반도체 제조장치.
  6. 복수의 수직형 반응로를 가진 고온 공정용 반도체 제조장치에 있어서,
    다수 웨이퍼가 수용된 후프를 공급하기 위한 후프공급부(230);
    상기 후프공급부(230)로 부터 공급된 후프들을 적재,이송,로딩하기 위하여 반응리액터부(100)와 후프공급부(230)사이에 마주보도록 벽측에 다수의 수평플레이트를 형성한 후프 적재선반(210)들과, 이 후프 적재선반(210)사이의 소정위치에 Z축 트랜스퍼모듈(251)을 양측으로 직립/설치하되 이 Z축 트랜스퍼 모듈(251)을 타고 상,하동함과 아울러 그 탑재대(255)에 로딩로봇(220),구동모터(221)를 함께 탑재한 Y축 트랜스퍼 모듈(252)을 설치하는 트랜스퍼모듈(250)와, 상부 송풍유닛(242)과 하부 바닥에 위치하는 흡입팬(244)으로 내부 기체를 순환시키는 청정설비(240)로 이루어지는 트랜스퍼 챔버(200);
    하나의 공간상에 복수의 반응튜브(130)를 구성한 상부챔버(110)와, 상기 반응튜브(130) 각각에 보트(140)를 설치하며, 상기 트랜스퍼 챔버(200)의 후프로 부터 웨이퍼를 인출하여 상기 반응튜브(130)로 홀딩하기 위한 로딩로봇(180)을 설치한 하부챔버(120)로 이루어진 반응리액터부(100)를 포함하는 고온 공정용 반도체 제조장치.
  7. 복수의 수직형 반응로를 가진 고온 공정용 반도체 제조장치에 있어서,
    다수 웨이퍼가 수용된 후프를 공급하기 위한 후프공급부(230);
    상기 후프공급부(230)로 부터 공급된 후프들을 적재,이송,로딩하기 위한 트랜스퍼 챔버(200);
    하나의 공간상에 복수의 반응튜브(130)를 구성한 상부챔버(110)와, 상기 반응튜브(130) 각각에 보트(140)를 설치하며, 상기 트랜스퍼 챔버(200)의 후프로 부터 웨이퍼를 인출하여 상기 반응튜브(130)로 홀딩하기 위한 로딩로봇(180)을 설치한 하부챔버(120)로 이루어진 반응리액터부(100);및
    다수의 가스분사노즐(233)을 형성한 입구부를 갖는 오프너 프레임(232)을 이루고, 상기 프레임(232) 후면측에서 상,하방 제1 LM가이드(234)에 의하여 좌,우이동가능하게 지지됨과 아울러 그 상,하단 내측으로 제2 LM가이드(236)로서 전,후방으로 이동가능하게 설치되며, 그 내측으로 도어개폐수단을 구비한 보조도어(238)를 갖는 메인도어홀더(231)로 이루어지고, 반응리액터부(100)와의 구획벽사이에 후프이 적재되는 스테이지(310)가 노출되도록 설치되는 후프오프너(300)를 포함하는 고온 공정용 반도체 제조장치.
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