KR101420285B1 - 반도체 제조설비 그의 웨이퍼 로딩/언로딩 방법 - Google Patents

반도체 제조설비 그의 웨이퍼 로딩/언로딩 방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 생산성을 증대 또는 극대화할 수 있는 반도체 제조설비 및 그의 웨이퍼 로딩/언로딩 방법에 관한 것으로, 그의 설비는, 종모양을 갖도록 형성된 반응관; 상기 반응관의 하부를 밀폐시키도록 형성된 플레이트; 상기 플레이트에 의해 밀폐된 공간을 갖는 상기 반응관의 내부에 반응 가스를 공급하는 반응 가스 공급부; 상기 반응 가스 공급부에서 상기 반응관에 공급된 반응 가스를 배기시키는 반응 가스 배기부; 및 상기 플레이트 상에서 다수개의 웨이퍼 하면을 지지하는 제 1 보트와, 상기 제 1 보트에 의해 지지되는 다수개의 웨이퍼 사이에서 다수개의 웨이퍼 상면을 지지하도록 형성된 제 2 보트를 포함하여 이루어진다.
반응관, 플레이트(plate), 보트(boat), 블레이드(blade), 슬롯(slot)

Description

반도체 제조설비 그의 웨이퍼 로딩/언로딩 방법{Equipment for manufacturing semiconductor device and wafer loading/unloading method used the same}
본 발명은 반도체소자 제조설비에 관한 것으로, 보다 상세하게는 확산 공정 및 증착 공정을 수행하는 반도체소자 제조 설비 및 그의 웨이퍼 로딩/언로딩 방법에 관한 것이다.
일반적으로 반도체소자는 웨이퍼 상에 사진, 식각, 확산, 화학기상증착, 이온주입, 금속증착 등의 공정을 선택적이고도 반복적으로 수행하여 만들어진다.
상술한 공정 중 빈번히 수행되는 공정의 하나인 확산공정은 고온 분위기 하에서 웨이퍼 내에 원하는 도전형의 불순물을 확산시키는 공정을 수행한다.
여기서, 확산 공정이 이루어지는 반도체 제조설비는 약 700℃ 이상에서 단결정 실리콘 또는 폴리 실리콘에 인(phosphorus)과 같은 도전성 불순물을 열적(thermal)으로 확산시키거나, 산소 분위기에서 상기 웨이퍼를 가열하여 열산화막 을 얻거나, 어닐링(Annealing)과 베이킹(Backing) 등을 수행하기 위하여 이용되고 있다. 또한, 반도체 제조설비는 증착 공정을 통하여 폴리 실리콘막과 실리콘 질화막과 같은 증착막을 획득하기 위해 이용될 수도 있다.
이와 같은 확산 공정 및 증착 공정이 이루어지는 반도체 제조설비는 생산성의 측면에서 다수개의 웨이퍼를 한꺼번에 처리하는 배치식 타입이 대부분이다. 배치식 타입의 반도체 제조설비는 하나의 반응관 내에 보다 많은 개수의 웨이퍼가 로딩되는 것이 생산 단가를 절감(cost down)시키는 중요한 요소이다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 종래 기술에 따른 반도체 제조설비를 설명하면 다음과 같다.
도 1은 종래 기술에 따른 반도체 제조설비를 개략적으로 나타내는 단면도이다.
도 1에 도시된 바와 같이, 종래의 반도체 제조설비는, 종모양으로 형성된 반응관(10)과, 상기 반응관(10) 내부를 가열시키도록 상기 반응관(10) 외부를 둘러싸는 히터(20)와, 상기 반응관(10)의 하부에서 상승하여 상기 반응관(10)을 밀폐시키는 플레이트(30)와, 상기 플레이트(30)의 상부 중심에서 다수개의 웨이퍼(12)를 등간격으로 탑재하는 보트(40)를 포함하여 이루어진다.
도시되지는 않았지만, 반응관(10) 내에 반응 가스를 공급하는 반응 가스 공급부와, 상기 반응관(10) 내에서 해당 공정을 마친 반응 후 가스를 배기시키는 배기부를 더 포함하여 이루어진다.
여기서, 보트(40)는 다수개의 웨이퍼(12)의 상면(12a)이 상부로 위치되도록 상기 다수개의 웨이퍼(12) 하면(12b)을 등간격으로 지지하는 다수개의 슬롯(42)이 형성되어 있다. 슬롯(42)은 웨이퍼(12)의 무게 중심이 보트(40)의 중심에 대응되는 위치에서 상기 웨이퍼(12)의 외주면이 삽입되는 홈 형태로 상기 보트(40)의 내부에 형성되거나, 상기 웨이퍼(12) 가장자리의 하면(12b)이 안착되도록 형성되어 있다. 복수개의 슬롯(42)에 의해 상기 웨이퍼(12) 하면(12b)이 지지되도록 형성되어 있다. 예컨대, 웨이퍼(12)는 상기 보트(40) 내에서 약 120°의 방위각을 갖고 형성된 복수개의 슬롯(42)에 의해 지지되도록 형성되어 있다.
따라서, 보트(40)는 적층 구조의 일정 간격으로 다수개의 웨이퍼(12)를 삽입시키거나 안착시키는 다수개의 슬롯(42)을 구비하여 단일 개체로 형성되어 있다. 예컨대, 보트(40)는 300mm의 지름을 갖는 웨이퍼(12)를 등간격으로 약 70매 내지 약 150개 정도까지 탑재시키도록 형성되어 있다.
그러나, 다수개의 웨이퍼(12)가 일방향으로 적층된 구조를 갖기 때문에 일정 간격이하로 적층될 경우, 해당 확산 공정 및 증착 공정의 불량을 야기시키거나, 웨이퍼(12) 로딩/언로딩 불량을 야기시킬 수 있다. 실제로, 증착 공정의 균일성(uniformity) 확보 차원에서 보트(40)에 탑재된 다수개의 웨이퍼(12)는 약 7.5mm 이하로 탑재되기가 어려운 실정이다. 또한, 다수개의 웨이퍼(12)사이 간격이 7.5mm이하로 줄어들면, 상기 웨이퍼(12)와 상기 웨이퍼(12)를 로딩/언로딩시키는 트랜스퍼 로봇의 블레이드간의 정렬 마진이 확보되지 않아 웨이퍼(12)가 파손되거나 긁히게 될 수 있다.
따라서, 종래 기술에 따른 반도체 제조설비는, 다수개의 슬롯(42)이 등간격 으로 형성된 보트(40) 내에 수평 상태를 갖는 다수개의 웨이퍼(12)를 등간격으로 탑재토록 하여 상기 다수개의 웨이퍼(12) 상면(12a) 및 하면(12b)에 일정한 두께를 갖는 확산막 또는 증착막을 형성토록 할 수 있다.
상술한 바와 같이, 종래 기술에 따른 반도체 제조설비는 다음과 같은 문제점이 있었다.
첫째, 종래의 반도체 제조설비는, 다수개의 웨이퍼(12) 하면(12b)을 지지하는 다수개의 슬롯(42)이 형성된 보트(40) 내에 다수개의 웨이퍼(12)를 최대한 탑재시키지 못하기 때문에 생산성이 떨어지는 단점이 있었다.
둘째, 종래의 반도체 제조설비는, 보트(40) 내에 탑재되는 다수개의 웨이퍼(12) 간격을 일정 수준이하로 줄일 경우, 트랜스퍼 로봇의 블레이드와 웨이퍼(12)간의 충돌에 의한 웨이퍼(12) 파손 및 스크레치가 발생될 수 있기 때문에 생산수율이 떨어지는 문제점이 있었다.
상기와 같은 문제점을 해결하기 위한 본 발명의 목적은, 보트 내에 다수개의 웨이퍼를 최대로 탑재토록 하여 생산성을 증대 또는 극대화할 수 있는 반도체 제조설비 및 그의 웨이퍼 로딩/언로딩 방법을 제공하는 데 있다.
또한, 본 발명의 다른 목적은 다수개의 웨이퍼 간격이 일정 수준이하로 줄이더라도 트랜스퍼 로봇의 블레이드와 웨이퍼간의 충돌에 의한 웨이퍼 파손 및 스크 레치를 방지토록 하여 생산수율을 증대 또는 극대화할 수 있는 반도체 제조설비 및 그의 웨이퍼 로딩/언로딩 방법을 제공하는 데 있다.
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 양태에 따른 반도체 제조설비는, 종모양을 갖도록 형성된 반응관; 상기 반응관의 하부를 밀폐시키도록 형성된 플레이트; 상기 플레이트에 의해 밀폐된 공간을 갖는 상기 반응관의 내부에 반응 가스를 공급하는 반응 가스 공급부; 상기 반응 가스 공급부에서 상기 반응관에 공급된 반응 가스를 배기시키는 반응 가스 배기부; 및 상기 플레이트 상에서 다수개의 웨이퍼 하면을 지지하는 제 1 보트와, 상기 제 1 보트에 의해 지지되는 다수개의 웨이퍼 사이에서 다수개의 웨이퍼 상면을 지지하도록 형성된 제 2 보트를 포함함을 특징으로 한다.
여기서, 상기 제 1 보트 및 상기 제 2 보트는 각각 다수개의 웨이퍼 하면의 가장자리를 지지하는 다수개의 제 1 슬롯과, 다수개의 웨이퍼 상면의 가장자리를 지지하는 제 2 슬롯을 포함함이 바람직하다.
본 발명의 다른 양태는, 종모양을 갖도록 형성된 반응관; 상기 반응관의 하부를 밀폐시키도록 형성된 플레이트; 상기 플레이트에 의해 밀폐된 공간을 갖는 상기 반응관의 내부에 반응 가스를 공급하는 반응 가스 공급부; 상기 반응 가스 공급부에서 상기 반응관에 공급된 반응 가스를 배기시키는 반응 가스 배기부; 상기 플레이트 상에서 다수개의 웨이퍼 하면을 지지하는 제 1 보트와, 상기 제 1 보트에 의해 지지되는 다수개의 웨이퍼 사이에서 다수개의 웨이퍼 상면을 지지하도록 형성된 제 2 보트; 및 상기 제 1 보트 내에 다수개의 웨이퍼 하면을 안착시키고, 상기 제 2 보트 내에 다수개의 웨이퍼 상면을 안착시키도록 형성된 다수개의 블레이드를 구비한 트랜스퍼 로봇을 포함하는 반도체 제조설비이다.
본 발명의 또 다른 양태는, 제 1 보트의 제 1 슬롯의 하부에 제 2 보트의 제 2 슬롯이 근접되도록 상기 제 1 보트를 하강시키는 단계; 상기 제 1 보트의 상기 제 1 슬롯에 다수개의 웨이퍼 하면을 안착시키는 단계; 상기 제 1 슬롯 상부의 상기 2 슬롯에 상기 제 1 슬롯이 근접하도록 상기 제 1 보트를 상승시키는 단계; 상기 제 2 슬롯에 다수개의 웨이퍼 상면을 안착시키는 단계; 상기 제 2 슬롯 상부의 제 1 슬롯을 하강시켜 상기 다수개의 웨이퍼 하면을 근접시켜 확산 공정 또는 증착 공정을 수행토록 하는 단계; 다수개의 웨이퍼 확산 공정 또는 증착 공정이 완료되면, 상기 제 1 슬롯이 하부의 상기 제 2 슬롯과 이격되도록 상기 제 1 보트를 상승시키는 단계; 상기 제 2 슬롯에 지지되는 다수개의 웨이퍼를 언로딩 시키는 단계; 상기 제 1 슬롯이 하부의 상기 제 2 슬롯에 근접하도록 제 1 보트를 하강시키는 단계; 및 상기 제 1 슬롯에 지지되는 다수개의 웨이퍼를 언로딩시키는 단계를 포함하는 반도체 제조설비의 웨이퍼 로딩/언로딩 방법이다.
본 발명에 의하면, 웨이퍼의 하면이 서로 근접하고 웨이퍼의 상면을 이격시키도록 형성된 제 1 보트 및 제 2 보트를 이용하여 다수개의 웨이퍼를 최대로 탑재 토록 할 수 있기 때문에 생산성을 증대 또는 극대화할 수 있는 효과가 있다.
또한, 다수개의 웨이퍼를 번갈아 지지하면서 상기 다수개의 웨이퍼간의 간격을 조절토록 형성된 제 1 보트 및 제 2 보트를 이용하여 트랜스퍼 로봇의 블레이드와 웨이퍼간의 충돌에 의한 웨이퍼 파손 및 스크레치를 방지토록 할 수 있기 때문에 생산수율을 증대 또는 극대화할 수 있는 효과가 있다.
이하, 본 발명에 따른 바람직한 실시예를 첨부한 도면을 참조하여 상세히 설명한다. 그리고 본 발명을 설명함에 있어서, 관련된 공지 기능 혹은 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우 그 상세한 설명을 생략한다.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 반도체 제조설비를 개략적으로 나타낸 단면도이고, 도 3은 도 2의 제 1 보트(140) 및 제 2 보트(140)를 나타내는 단면도이고, 도 4는 도 3의 평면도이다.
도 2 내지 도 4에 도시된 바와 같이, 본 발명의 반도체 제조설비는, 종 모양으로 형성된 반응관(110)과, 상기 반응관(110)의 외부를 감싸도록 형성된 히터(120)와, 상기 반응관(110)의 하부에서 상승되면서 상기 반응관(110)의 내부를 밀폐시키는 플레이트(130)와, 상기 플레이트(130)의 중심 상부에서 다수개의 웨이퍼(112)를 비등간격으로 탑재시키는 제 1 보트(140) 및 제 2 보트(150)를 포함하여 구성된다.
도시되지는 않았지만, 반응관(110) 내부에 반응 가스를 공급하는 반응 가스 공급부와, 상기 반응관(110)에서 해당 확산 공정 또는 증착 공정이 완료된 반응 후 가스를 배기시키는 배기부를 더 포함하여 구성된다.
여기서, 제 1 보트(140) 및 제 2 보트(150)는 다수개의 웨이퍼(112)를 지지하는 방향이 서로 다르다. 예컨대, 제 1 보트(140)는 다수개의 웨이퍼(112) 하면(back face, 112b) 을 지지하고, 제 2 보트(150)는 다수개의 웨이퍼(112) 상면(front face,112a)을 지지하도록 형성되어 있다. 제 1 보트(140)는 다수개의 웨이퍼(112) 하면(112b) 가장자리를 지지하는 다수개의 제 1 슬롯(142)을 구비하고, 제 2 보트(150)는 다수개의 웨이퍼(112) 상면(112a) 가장자리를 지지하는 다수개의 제 2 슬롯(152)을 포함하여 이루어진다. 이때, 제 1 보트(140)가 다수개의 웨이퍼(112) 상면(112a)을 지지하고, 제 2 보트(150)가 다수개의 웨이퍼(112) 하면(112b)을 지지하도록 형성되어도 무방하다.
제 1 보트(140) 및 제 2 보트(150)에 탑재되는 다수개의 웨이퍼(112)는 각각 상면(112a)이 마주보고 하면(112b)이 마주보면서 서로 엇갈리게 위치되어 있다. 또한, 웨이퍼(112) 면간의 거리가 웨이퍼(112) 상면(112a)간의 거리에 비해 작다. 왜냐하면(112b), 확산 공정 또는 증착 공정을 통해 얻어지는 박막은 웨이퍼(112) 상면(112a)에만 선택적으로 요구되고 있기 때문이다. 예컨대, 웨이퍼(112) 상면(112a)간의 거리는 약 7.5mm 이상이고, 웨이퍼(112) 하면(112b)간의 거리는 이론상 0에 가깝게 설정될 수 있다. 즉, 제 1 보트(140) 및 제 2 보트(150)에 탑재된 다수개의 웨이퍼(112)는 하면(112b)이 서로 마주보면서 근접하고, 상면(112a)이 서 로 마주보면서 이 서로 이격하도록 위치될 수 있다.
따라서, 본 발명의 실시예에 따른 반도체 제조설비는, 웨이퍼(112)의 하면(112b)이 서로 근접하고 웨이퍼(112)의 상면(112a)을 이격시키도록 형성된 제 1 보트(140) 및 제 2 보트(150)를 이용하여 다수개의 웨이퍼(112)를 최대로 탑재토록 할 수 있기 때문에 생산성을 증대 또는 극대화할 수 있다.
예컨대, 웨이퍼(112)의 하면(112b)이 서로 근접하고 웨이퍼(112)의 상면(112a)이 약 7.5mm의 거리에서 마주보게 위치되는 제 1 보트(140) 및 제 2 보트(150) 내에 약 150개 내지 약 200개 정도의 웨이퍼(112)를 탑재시킬 수 있다. 종래의 단일 보트(140)에서 약 7.5mm 정도의 간격으로 약 100 내지 150개정도의 웨이퍼(112)를 탑재시키는 것에 비하면(112b) 본 발명의 반도체 제조설비는 약 1.5배의 웨이퍼(112)를 더 탑재하여 확산 공정 또는 증착 공정을 수행토록 할 수 있다.
반응관(110)에 제 1 보트(140) 및 제 2 보트(150)가 장입되면, 서로 마주보고 있는 웨이퍼(112) 상면(112a)으로 반응 가스 공급부에서 공급된 반응 가스가 유동되면서 웨이퍼(112) 상면(112a)에 선택적으로 확산막 또는 증착막을 형성토록 할 수 있다. 반응관(110)에 반응 가스가 공급되기 전에 플레이트(130)는 하부의 엘리베이터에 의해 승하강된다.
반응 가스 공급부는 제 1 보트(140) 및 제 2 보트(150)에 탑재된 다수개의 웨이퍼(112) 측면으로부터 반응 가스를 소정의 분사압으로 분사하는 분사관(114)을 포함하여 이루어진다. 이때, 분사관(114)에서 분사되는 반응 가스는 고온의 기체 상태로 유동되면서 웨이퍼(112) 표면에서 응결을 방지토록 하기 위해 히터(120)를 이용하여 반응관(110)의 내부를 가열시킬 수 있다. 도시되지는 않았지만, 플레이트(130)의 상부에 탑재된 다수개의 웨이퍼(112) 하단에서 가열되는 히터 블록이 더 형성되어 있을 수도 있다.
반응관(110)은 일명 튜브라 칭하여지며, 불순물 확산막 및 열 산화막(thermal oxide)을 형성하는 공정에서 요구되는 조건에 따라 일체형의 단일 튜브로 이루어지며, 폴리 실리콘막 및 실리콘 질화막을 형성하는 공정 시에 요구되는 조건에 따라 분리형의 외부 튜브와 내부 튜브로 이루어질 수 있다. 이때, 각각의 공정에서 요구되는 조건은 반응관(110) 내부의 진공도와 공정 온도의 차이가 난다. 예컨대, 분리형의 반응관(110)은 내부 튜브와 외부 튜브간의 반응 가스의 유동을 버퍼링함으로서 진공도에 민감한 증착 공정에서 주로 사용되고 있다. 반면, 일체형의 반응관(110)은 진공도에 둔감한 단순 가열 방식의 확산 및 열 공정에서 주로 사용될 수 있다.
배기부는 반응관(110) 내부에 공급되는 반응 가스 및 반응 후 가스를 펌핑하여 반응관(110) 내부의 진공도를 일정수준으로 유지토록 할 수 있다. 예컨대, 배기부는 반응관(110) 내부를 약 1×10-3Torr정도의 저진공으로 유지토록 하기 위해 반응관(110)의 일측으로 연결되는 배기 라인(116)을 통해 반응 가스 및 반후 후 가스를 펌핑하는 드라이 펌프 또는 로터리 펌프를 포함하여 이루어진다.
한편, 제 1 보트(140) 및 제 2 보트(150)에 탑재된 다수개의 웨이퍼(112)간의 거리는 서로 조절되도록 설계되어 있다. 예컨대, 제 1 보트(140)는 다수개의 웨 이퍼(112) 하면(112b)을 지지하면(112b)서 일정 거리로 승하강되는 이동 보트(140)이고, 제 2 보트(150)는 다수개의 웨이퍼(112) 상면(112a)을 지지하면(112b)서 고정되는 고정 보트(140)이다. 도시되지는 않았지만, 제 1 보트(140)의 하부에서 제 1 보트(140)를 승하강시키는 정밀 엘리베이터가 형성되어 있다.
제 1 보트(140) 및 제 2 보트(150)에 각각 다수개의 웨이퍼(112)가 순차적으로 탑재되려면 해당 웨이퍼(112)의 상부에서 먼저 탑재되는 웨이퍼(112)와 일정 수준이상으로 이격되어 있어야 한다. 왜냐하면(112b), 선행 로딩되는 웨이퍼(112)와 후속에서 로딩되는 웨이퍼(112)간에 충분한 공간이 확보되어야만 하기 때문이다.
제 1 보트(140)의 제 1 슬롯(142)에 웨이퍼(112)가 로딩되려면, 제 1 슬롯(142) 하부의 제 2 슬롯(152)에서의 거리가 줄어들어야 하고, 상기 제 1 슬롯(142) 상부의 제 2 슬롯(152)에서의 거리가 증가되어야 한다. 마찬가지로, 제 2 보트(150)의 제 2 슬롯(152)에 웨이퍼(112)가 로딩되려면, 제 2 슬롯(152) 하부의 제 1 슬롯(142)에서의 거리가 줄어들고, 상기 제 2 슬롯(152) 상부의 제 1 슬롯(142)에서의 거리가 증가되어야 한다.
따라서, 본 발명의 실시예에 따른 반도체 제조설비는, 다수개의 웨이퍼(112)를 번갈아 지지하면(112b)서 상기 다수개의 웨이퍼(112)간의 간격을 조절토록 형성된 제 1 보트(140) 및 제 2 보트(150)를 이용하여 트랜스퍼 로봇(도시하지 않음)의 블레이드(160)와 웨이퍼(112)간의 충돌에 의한 웨이퍼(112) 파손 및 스크레치를 방지토록 할 수 있기 때문에 생산수율을 증대 또는 극대화할 수 있다.
이때, 제 1 슬롯(142) 및 제 2 슬롯(152)은 서로간의 간섭을 최소화하 면(112b)서 각각의 상부에 웨이퍼(112)를 지지하면(112b)서 상기 웨이퍼(112)를 보호할 수 있는 구조를 갖도록 형성되어 있다. 예컨대, 제 1 슬롯(142)과 제 2 슬롯(152)은 웨이퍼(112)를 지지하는 지지면이 소정의 각도로 경사지는 경사면을 갖도록 형성되어 있다. 따라서, 제 1 보트(140)에 대하여 제 2 보트(150)가 이동되면서 제 1 슬롯(142)과 제 2 슬롯(152)이 가까워지더라도 경사면에 지지되는 웨이퍼(112)와 각 슬롯(142)간에 일정부분 마진이 생길 수 있기 때문에 웨이퍼(112)의 손상을 최소화할 수 있다.
상술한 바와 같이, 제 2 보트(150)의 제 2 슬롯(152)에는 웨이퍼(112)의 하면(112b)이 지지되면서 상기 웨이퍼(112)의 상면(112a)이 상부를 향하도록 정상적으로 위치된다. 반면, 제 1 보트(140)의 제 1 슬롯(142)에는 웨이퍼(112)의 상면(112a)이 지지되면서 상기 웨이퍼(112)의 하면(112b)이 상부로 향하도록 위치된다. 따라서, 트랜스퍼 로봇은 웨이퍼 카세트에 탑재된 다수개의 웨이퍼(112)를 제 1 보트(140)와 제 2 보트(150)에 서로 반대되는 방향으로 로딩시키고 언로딩시켜야만 한다. 또한, 트랜스퍼 로봇은 제 1 보트(140) 및 제 2 보트(150)와 웨이퍼 카세트간에 다수개의 웨이퍼(112)를 일정 단위로 하여 일괄 이동시킨다. 왜냐하면(112b), 다수개의 웨이퍼(112)를 낱장으로 이동시킬 경우, 웨이퍼(112) 이동에 따른 생산성이 저하되기 때문이다.
트랜스퍼 로봇은 웨이퍼 카세트에서 제 1 보트(140)의 제 1 슬롯(142)에 다수개의 웨이퍼(112)를 수평 이동시키면, 상기 웨이퍼 카세트에서 제 2 보트(150)의 제 2 슬롯(152)에 다수개의 웨이퍼(112)를 180°로 회전시켜 이동시켜야 한다. 트 랜스퍼 로봇에서 다수개의 웨이퍼(112)를 회전시키는 방법은 여러 가지가 있다. 먼저, 트랜스퍼 로봇은 다수개의 웨이퍼(112) 후면을 진공으로 흡착하여 회전시킬 수 있다. 또한, 다수개의 웨이퍼(112)사이에 삽입되는 블레이드(160)간의 거리를 줄여 다수개의 웨이퍼(112)를 회전시킬 수 있다. 그리고, 다수개의 웨이퍼(112) 외주면을 기계적인 힘으로 클램핑하여 회전시킬 수 있다.
도 5a 및 도 5b는 다수개의 웨이퍼(112) 후면을 진공 흡착하는 다수개의 블레이드(160)를 나타내는 단면도들로서, 다수개의 웨이퍼(112) 하면(112b)을 지지하는 다수개의 블레이드(160) 내부에 형성된 진공 라인(162)을 통해 소정의 진공 압력이 발생되면 상기 다수개의 웨이퍼(112)를 회전시키도록 형성되어 있다. 여기서, 다수개의 블레이드(160)는 제 1 보트(140)의 제 1 슬롯(142) 또는 제 2 보트(150)의 제 2 슬롯(152)에 다수개의 웨이퍼(112)를 로딩시키도록 형성되어 있다. 예컨대, 다수개의 블레이드(160)는 15mm 간격으로 다수개의 웨이퍼(112)를 탑재하여 이동시키고 제 1 슬롯(142) 또는 제 2 슬롯(152)에 다수개의 웨이퍼(112)를 로딩시킬 수 있다. 따라서, 다수개의 블레이드(160)는 트랜스퍼 로봇 암의 말단에서 회전되면서 일정 간격으로 다수개의 웨이퍼(112)를 진공 흡착하도록 형성되어 있다. 도시하지는 않았지만, 다수개의 블레이드(160)에 형성된 진공 라인(162)을 통하여 소정의 진공 압력을 제공시키기 위해 상기 진공 라인(162)에서 공기를 펌핑시키는 진공 펌프가 형성되어 있다.
도 6a 및 도 6b는 블레이드(160)간의 거리를 줄여 웨이퍼(112)를 회전시키는 트랜스퍼 로봇의 단면도들로서, 트랜스퍼 로봇은 다수개의 웨이퍼(112) 하면(112b) 을 지지하는 블레이드(160)들이 상기 다수개의 웨이퍼(112) 두께 이하로 밀착될 때까지 거리를 줄임으로서 웨이퍼(112)를 회전시킬 수 있다. 여기서, 블레이드(160)는 원형의 웨이퍼(112)를 안정적으로 지지하는 구조를 갖도록 형성되어 있다. 또한, 웨이퍼(112)의 외주면에 근접하여 상기 웨이퍼(112)가 수평 방향으로 이탈되지 못하도록 소정 높이로 돌출되는 가이드(164)가 형성되어 있다. 가이드(164)는 블레이드(160)의 상부뿐만 아니라 하부에서도 대칭적으로 형성되어 있다. 왜냐하면(112b), 가이드(164)는 웨이퍼(112)를 회진시키기 위해 블레이드(160)간의 거리가 줄어들면서 웨이퍼(112)를 감싸는 구조를 만들 수 있기 때문이다. 이때, 웨이퍼(112)를 중심에 두고 상기 웨이퍼(112) 상하부의 블레이드(160)에 형성된 복수개의 가이드(164) 두께는 웨이퍼(112)의 두께보다 크다.
도시되지는 않았지만, 블레이드(160)의 상부에만 가이드(164)가 선택적으로 형성될 경우, 상기 가이드(164)의 돌출 높이가 웨이퍼(112)의 두께보다 크게 형성되어야 한다.
따라서, 본 발명의 실시예에 따른 반도체 제조설비는 제 1 보트(140) 및 제 2 보트(150) 내에 다수개의 웨이퍼(112) 하면(112b)과 상면(112a)이 각각 교번하여 지지되도록 로딩시키면서 다수개의 웨이퍼(112) 간의 간격을 조절토록 하여 확산 공정 또는 증착 공정의 생산성을 향상시키도록 할 수 있다.
이와 같이 구성된 본 발명의 실시예에 따른 반도체 제조설비의 웨이퍼(112) 로딩/언로딩 방법을 설명하면(112b) 다음과 같다.
도 7a 내지 도 7i는 반도체 제조설비의 웨이퍼(112) 로딩/언로딩 순서를 나 타내는 단면도들이다.
도 7a에 도시된 바와 같이, 먼저, 제 1 보트(140)의 제 1 슬롯(142)의 하부에 제 2 보트(150)의 제 2 슬롯(152)이 근접되도록 상기 제 1 보트(140)를 하강시킨다. 여기서, 제 1 슬롯(142)과 제 2 슬롯(152)은 최초에 다수개의 웨이퍼(112)가 등간격으로 탑재되도록 수직 방향으로 일정한 간격을 갖도록 위치되어 있다. 따라서, 제 1 슬롯(142)의 상부에 제 2 슬롯(152)과 일정 거리 이상으로 이격되어야 후속에서 제 1 슬롯(142) 상에 웨이퍼(112)가 안착될 수 있다. 예컨대, 제 1 슬롯(142)과 상기 제 1 슬롯(142) 상부의 제 2 슬롯(152)과 약 4.75mm정도까지 이격되고, 제 1 슬롯(142)과 상기 제 1 슬롯(142) 하부의 제 2 슬롯(152)이 약 0.75mm정도까지 근접하도록 제 1 보트(140)는 하강될 수 있다.
도 7b에 도시된 바와 같이, 트랜스퍼 로봇의 블레이드(160)에 의해 지지되면서 이송되는 다수개의 웨이퍼(112) 하면(112b)을 제 1 보트(140)의 제 1 슬롯(142)에 안착시킨다. 여기서, 트랜스퍼 로봇은 웨이퍼 카세트에 수납된 다수개의 웨이퍼(112) 하면(112b)을 다수개의 블레이드(160)에 지지한 채로 제 1 보트(140)의 제 1 슬롯(142)까지 상기 다수개의 웨이퍼(112)를 이송시킬 수 있다. 다수개의 웨이퍼(112)를 지지하는 다수개의 블레이드(160)는 제 1 슬롯(142)의 상부로 수평이동된 후 수직방향으로 이동되면서 제 1 슬롯(142)에 다수개의 웨이퍼(112)를 안착시킬 수 있다.
도 7c에 도시된 바와 같이, 다수개의 웨이퍼(112)가 안착되는 제 1 슬롯(142)을 상기 제 1 슬롯(142) 상부에 위치되는 제 2 슬롯(152)에 근접하도록 제 1 보트(140)를 승강시킨다. 여기서, 제 1 보트(140)에 의해 제 1 슬롯(142)에 탑재된 다수개의 웨이퍼(112)를 일정 높이 이상으로 상승시킴으로서 제 1 슬롯(142)에 탑재된 다수개의 웨이퍼(112)와, 제 2 슬롯(152)에 탑재되어야 할 다수개의 웨이퍼(112)간의 간섭을 최소화할 수 있다. 예컨대, 제 1 슬롯(142)은 약 4mm 정도의 높이로 상승될 수 있다. 제 1 슬롯(142)이 상승된 거리는 후속에서 제 2 슬롯(152) 상에 안착되어야 할 다수개의 웨이퍼(112)가 트랜스퍼 로봇의 블레이드(160)에 의해 수평이동된 후 수직이동되는 공간이 될 수 있다. 따라서, 제 1 보트(140)의 제 1 슬롯(142)에 안착된 다수개의 웨이퍼(112) 사이로 후속에서 삽입되는 다수개의 웨이퍼(112)가 제 2 보트(150)의 제 2 슬롯(152)에 충돌되지 않고 로딩될 수 있다.
도 7d에 도시된 바와 같이, 트랜스퍼 로봇은 다수개의 웨이퍼(112)를 180°회전시키고, 상기 다수개의 웨이퍼(112)의 상면(112a)을 제 2 슬롯(152)에 안착시킨다. 여기서, 트랜스퍼 로봇은 웨이퍼 카세트에서 다수개의 블레이드(160)에 의해 다수개의 웨이퍼(112) 하면(112b)이 지지된 채로 상기 다수개의 웨이퍼(112)를 수평이동시킨다. 다음, 다수개의 웨이퍼(112) 하면(112b)을 진공 흡착하여 상기 다수개의 웨이퍼(112)를 180°회전시킨다. 이후, 다수개의 웨이퍼(112) 상면(112a)을 제 2 슬롯(152)에 안착시키도록 할 수 있다.
도 7e에 도시된 바와 같이, 다수개의 웨이퍼(112) 하면(112b)을 지지하는 제 1 슬롯(142)이 하부의 제 2 슬롯(152)에 근접되도록 제 1 보트(140)를 하강시켜 후속에서 상기 다수개의 웨이퍼(112) 확산 공정 또는 증착 공정을 수행토록 한다. 여기서, 제 1 보트(140)는 제 1 슬롯(142)과, 상기 제 1 슬롯(142) 하부의 제 2 슬 롯(152)에 근접되도록 하강된다. 예컨대, 제 1 슬롯(142)은 약 4mm 정도의 높이로 하강되면서 제 1 슬롯(142) 및 제 2 슬롯(152)에 지지되는 다수개의 웨이퍼(112) 하면(112b)이 근접되고, 상기 다수개의 웨이퍼(112) 상면(112a)이 서로 이격되게 위치된다.
또한, 확산 공정 또는 증착 공정은 반응 가스 공급부에서 반응관(110) 내에 공급되는 반응 가스가 웨이퍼(112) 상면(112a)으로 유동되면서 다수개의 웨이퍼(112) 상면(112a)에 확산막 또는 증착막을 선택적으로 형성하는 공정이다. 따라서, 제 1 슬롯(142) 및 제 2 슬롯(152)에 의해 지지되는 다수개의 웨이퍼(112) 상면(112a)으로 반응 가스가 유동되면서 상기 다수개의 웨이퍼(112) 상면(112a)에 확산막 또는 증착막을 형성할 수 있다. 예컨대, 다수개의 웨이퍼(112) 상면(112a)과의 거리는 약 5mm 내지 약 6.5mm 정도이다. 이후, 확산 공정 또는 증착 공정이 완료된 다음, 다수개의 웨이퍼(112) 언로딩 순서는 다수개의 웨이퍼(112) 로딩의 역순으로 이루어질 수 있다.
도 7f에 도시된 바와 같이, 다수개의 웨이퍼(112) 확산 공정 또는 증착 공정이 완료되면, 다수개의 웨이퍼(112) 하면(112b)을 지지하는 제 1 슬롯(142)이 하부의 제 2 슬롯(152)과 이격되도록 제 1 보트(140)를 상승시킨다. 여기서, 제 1 보트(140)가 상승되면 후속에서 제 1 슬롯(142)과, 상기 제 1 슬롯(142) 하부의 제 2 슬롯(152) 사이에 블레이드(160)가 삽입되고, 상기 블레이드(160)에 의해 상기 제 2 슬롯(152) 상에 지지되는 다수개의 웨이퍼(112)가 진공 흡착되어 언로딩되도록 할 수 있다. 예컨대, 제 1 보트(140)는 제 1 슬롯(142)을 약 4mm 정도의 높이로 상 승시킨다.
도 7g에 도시된 바와 같이, 트랜스퍼 로봇을 이용하여 제 2 슬롯(152)에 지지되는 다수개의 웨이퍼(112)를 언로딩 시킨 후 180°회전시켜 웨이퍼 카세트에 수납시킨다. 여기서, 트랜스퍼 로봇의 블레이드(160)는 제 2 슬롯(152)에 상면(112a)이 지지되는 다수개의 웨이퍼(112) 후면을 진공 흡착하여 제 1 보트(140) 및 제 2 보트(150) 내부에서 다수개의 웨이퍼(112)를 언로딩시킬 수 있다. 이후, 다수개의 웨이퍼(112)를 180°회전시켜 웨이퍼 카세트 내에 탑재시킬 수 있다.
도 7h에 도시된 바와 같이, 다수개의 웨이퍼(112) 하면(112b)을 지지하는 제 1 슬롯(142)이 하부의 제 2 슬롯(152)에 근접하도록 제 1 보트(140)를 하강시킨다. 예컨대, 제 1 보트(140)는 제 1 슬롯(142)을 약 4mm정도의 높이로 하강시킨다. 따라서, 후속에서 제 1 슬롯(142) 상에서 지지되는 다수개의 웨이퍼(112)가 블레이드(160)에 의해 수직으로 부양되면서 상기 제 1 슬롯(142) 상부의 제 2 슬롯(152)과 상기 다수개의 웨이퍼(112)가 충돌되는 것을 방지토록 할 수 있다.
도 7i에 도시된 바와 같이, 트랜스퍼 로봇을 이용하여 제 1 슬롯(142)에 지지되는 다수개의 웨이퍼(112)를 언로딩하고, 웨이퍼 카세트에 수납시킨다. 여기서, 트랜스퍼 로봇의 블레이드(160)는 제 1 슬롯(142)에 지지되는 다수개의 웨이퍼(112) 하면(112b)을 지지하면(112b)서 수평이동되어 웨이퍼 카세트에 다수개의 웨이퍼(112)를 탑재시킬 수 있다.
도시되지는 않았지만, 제 1 슬롯(142)과 제 2 슬롯(152)이 수직 방향으로 일정한 간격을 갖도록 제 1 보트(140)가 승강된다.
따라서, 본 발명의 실시예에 따른 반도체 제조설비의 웨이퍼(112) 로딩/언로딩 방법은 다수개의 웨이퍼(112) 상면(112a)이 소정 거리를 갖고 서로 마주보게 하고, 상기 다수개의 웨이퍼(112) 하면(112b)이 서로 근접하여 마주보게 함으로서 반응관(110) 내에 다수개의 웨이퍼(112)를 최대로 적재하여 확산 공정 또는 증착 공정을 수행토록 할 수 있기 때문에 생산성을 향상시킬 수 있다.
또한, 상기한 실시예의 설명은 본 발명의 더욱 철저한 이해를 제공하기 위하여 도면을 참조로 예를 든 것에 불과하므로, 본 발명을 한정하는 의미로 해석되어서는 안될 것이다. 제 1 보트(140) 및 제 2 보트(150)에 탑재되는 다수개의 웨이퍼(112) 방향이 서로 바뀌어도 무방하다. 예컨대, 제 1 보트(140)의 제 1 슬롯(142)에 다수개의 웨이퍼(112) 하면(112b)이 지지되고, 제 2 보트(150)의 제 2 슬롯(152)에 다수개의 웨이퍼(112) 상면(112a)이 지지되도록 다수개의 웨이퍼(112)가 탑재될 수 있다. 또한, 제 1 보트(140) 및 제 2 보트(150)에 탑재되는 다수개의 웨이퍼(112)의 하면(112b)간의 거리는 좁고, 상기 다수개의 웨이퍼(112) 상면(112a)간의 거리는 넓어야 한다. 그리고, 본 발명의 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 있어 본 발명의 기본적 원리를 벗어나지 않는 범위 내에서 다양한 변화와 변경이 가능함은 물론이다.
도 1은 종래 기술에 따른 반도체 제조설비를 개략적으로 나타내는 단면도.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 반도체 제조설비를 개략적으로 나타낸 단면도.
도 3은 도 2의 제 1 보트 및 제 2 보트를 나타내는 단면도.
도 4는 도 3의 평면도.
도 5a 및 도 5b는 다수개의 웨이퍼 후면을 진공 흡착하는 다수개의 블레이드를 나타내는 단면도들.
도 6a 및 도 6b는 블레이드간의 거리를 줄여 웨이퍼를 회전시키는 트랜스퍼 로봇의 단면도들.
도 7a 내지 도 7i는 반도체 제조설비의 웨이퍼 로딩/언로딩 순서를 나타내는 단면도들.
*도면의 주요부분에 대한 부호의 설명*
110 : 반응관 120 : 히터
130 : 플레이트 140 : 제 1 보트
150 : 제 2 보트 160 : 블레이드

Claims (19)

  1. 종모양을 갖도록 형성된 반응관;
    상기 반응관의 하부를 밀폐시키도록 형성된 플레이트;
    상기 플레이트에 의해 밀폐된 공간을 갖는 상기 반응관의 내부에 반응 가스를 공급하는 반응 가스 공급부;
    상기 반응 가스 공급부에서 상기 반응관에 공급된 반응 가스를 배기시키는 반응 가스 배기부; 및
    상기 플레이트 상에서 다수개의 웨이퍼 하면을 지지하는 제 1 보트와, 상기 제 1 보트에 의해 지지되는 다수개의 웨이퍼 사이에서 다수개의 웨이퍼 상면을 지지하도록 형성된 제 2 보트를 포함하고,
    상기 제 1 보트 및 상기 제 2 보트는 각각 다수개의 웨이퍼 하면의 가장자리를 지지하는 다수개의 제 1 슬롯과, 다수개의 웨이퍼 상면의 가장자리를 지지하는 제 2 슬롯을 포함하고,
    제 1 보트는 다수개의 웨이퍼 하면을 지지하면서 일정 거리로 승하강되는 이동 보트이고, 제 2 보트는 다수개의 웨이퍼 상면을 지지하면서 고정되는 고정 보트이고,
    상기 제1 슬롯에 다수개의 웨이퍼 하면을 안착할 때, 상기 제1 슬롯의 하부에 상기 제2 슬롯이 근접하도록 상기 제1 보트가 하강할 수 있고, 상기 제2 슬롯에 다수개의 웨이퍼 상면을 안착할 때, 상기 제1 슬롯의 상부에 상기 제2 슬롯이 근접하도록 상기 제1 보트가 상승할 수 있는 것을 특징으로 하는 반도체 제조설비.
  2. 삭제
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 제 1 슬롯 및 상기 제 2 슬롯은 다수개의 웨이퍼 하면 또는 상면을 지지하는 지지면이 소정의 각도로 경사지는 경사면을 갖는 것을 특징으로 하는 반도체 제조설비.
  4. 삭제
  5. 제 1 항에 있어서,
    상기 제 1 보트 및 상기 제 2 보트에 탑재된 다수개의 웨이퍼 상면간의 거리가 상기 다수개의 웨이퍼 하면간의 거리에 비해 큰 것을 특징으로 하는 반도체 제조설비.
  6. 종모양을 갖도록 형성된 반응관;
    상기 반응관의 하부를 밀폐시키도록 형성된 플레이트;
    상기 플레이트에 의해 밀폐된 공간을 갖는 상기 반응관의 내부에 반응 가스를 공급하는 반응 가스 공급부;
    상기 반응 가스 공급부에서 상기 반응관에 공급된 반응 가스를 배기시키는 반응 가스 배기부;
    상기 플레이트 상에서 다수개의 웨이퍼 하면을 지지하는 제 1 보트와, 상기 제 1 보트에 의해 지지되는 다수개의 웨이퍼 사이에서 다수개의 웨이퍼 상면을 지지하도록 형성된 제 2 보트; 및
    상기 제 1 보트 내에 다수개의 웨이퍼 하면을 안착시키고, 상기 제 2 보트 내에 다수개의 웨이퍼 상면을 안착시키도록 형성된 다수개의 블레이드를 구비한 트랜스퍼 로봇을 포함하고,
    상기 제 1 보트 및 상기 제 2 보트는 각각 다수개의 웨이퍼 하면의 가장자리를 지지하는 다수개의 제 1 슬롯과, 다수개의 웨이퍼 상면의 가장자리를 지지하는 제 2 슬롯을 포함하고,
    제 1 보트는 다수개의 웨이퍼 하면을 지지하면서 일정 거리로 승하강되는 이동 보트이고, 제 2 보트는 다수개의 웨이퍼 상면을 지지하면서 고정되는 고정 보트이고,
    상기 제1 슬롯에 다수개의 웨이퍼 하면을 안착할 때, 상기 제1 슬롯의 하부에 상기 제2 슬롯이 근접하도록 상기 제1 보트가 하강할 수 있고, 상기 제2 슬롯에 다수개의 웨이퍼 상면을 안착할 때, 상기 제1 슬롯의 상부에 상기 제2 슬롯이 근접하도록 상기 제1 보트가 상승할 수 있는 것을 특징으로 하는 반도체 제조설비.
  7. 삭제
  8. 삭제
  9. 삭제
  10. 삭제
  11. 제 6 항에 있어서,
    상기 다수개의 블레이드는 웨이퍼 카세트에 탑재된 다수개의 웨이퍼를 수평 이동시켜 제 1 보트에 탑재시키고, 상기 웨이퍼 카세트에 탑재된 다수개의 웨이퍼를 회전시킨 후 제 2 보트에 탑재시키는 것을 특징으로 하는 반도체 제조설비.
  12. 제 11 항에 있어서,
    상기 다수개의 블레이드는 상기 다수개의 웨이퍼 후면을 진공 흡착하여 상기 다수개의 웨이퍼를 회전시키고, 상기 다수개의 블레이드는 상기 다수개의 웨이퍼 후면으로 연통되는 진공 라인을 포함하는 것을 특징으로 하는 반도체 제조설비.
  13. 삭제
  14. 제 11 항에 있어서,
    상기 다수개의 블레이드는 다수개의 웨이퍼 후면을 지지하면서 블레이드간의 거리를 줄여 다수개의 웨이퍼를 회전시키고, 다수개의 블레이드는 웨이퍼의 외주면에 근접하여 상기 웨이퍼의 측면을 지지하도록 상하부로 돌출되는 가이드를 포함하는 것을 특징으로 하는 반도체 제조설비.
  15. 삭제
  16. 제 11 항에 있어서,
    상기 다수개의 블레이드는 다수개의 웨이퍼 외주면을 클램핑하여 회전시키는 것을 특징으로 하는 반도체 제조설비.
  17. 제 1 보트의 제 1 슬롯의 하부에 제 2 보트의 제 2 슬롯이 근접되도록 상기 제 1 보트를 하강시키는 단계;
    상기 제 1 보트의 상기 제 1 슬롯에 다수개의 웨이퍼 하면을 안착시키는 단계;
    상기 제 1 슬롯 상부의 상기 2 슬롯에 상기 제 1 슬롯이 근접하도록 상기 제 1 보트를 상승시키는 단계;
    상기 제 2 슬롯에 다수개의 웨이퍼 상면을 안착시키는 단계;
    상기 제 2 슬롯 상부의 제 1 슬롯을 하강시켜 상기 다수개의 웨이퍼 하면을 근접시켜 확산 공정 또는 증착 공정을 수행토록 하는 단계;
    다수개의 웨이퍼 확산 공정 또는 증착 공정이 완료되면, 상기 제 1 슬롯이 하부의 상기 제 2 슬롯과 이격되도록 상기 제 1 보트를 상승시키는 단계;
    상기 제 2 슬롯에 지지되는 다수개의 웨이퍼를 언로딩 시키는 단계;
    상기 제 1 슬롯이 하부의 상기 제 2 슬롯에 근접하도록 제 1 보트를 하강시키는 단계; 및
    상기 제 1 슬롯에 지지되는 다수개의 웨이퍼를 언로딩시키는 단계를 포함함을 특징으로 하는 반도체 제조설비의 웨이퍼 로딩/언로딩 방법.
  18. 삭제
  19. 삭제
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