KR20110064031A - Device for semiconductor's diffusion step including quatz boat and its using method - Google Patents

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KR20110064031A
KR20110064031A KR1020090120446A KR20090120446A KR20110064031A KR 20110064031 A KR20110064031 A KR 20110064031A KR 1020090120446 A KR1020090120446 A KR 1020090120446A KR 20090120446 A KR20090120446 A KR 20090120446A KR 20110064031 A KR20110064031 A KR 20110064031A
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양영성
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엘지전자 주식회사
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Abstract

PURPOSE: A semiconductor wafer diffusing device with a quartz boat and diffusing process using the same are provided to apply a bi-pitch method or a narrow-pitch method to a quartz boat, thereby increasing the amount of producing processed wafers by loading more wafers. CONSTITUTION: An upper slot, a lower slot, and a support stand are loaded on a wafer(930). A plurality of protrusion units is included in the combining unit of the upper and lower slots. A first protrusion unit(910) and a second protrusion unit(920) have different widths. The width of the first protrusion unit has a lower width which is 1.0 to 2.0 mm. The width of the second protrusion unit has a lower width which is 2.0 to 3.0 mm.

Description

석영보트를 포함하는 반도체 웨이퍼 확산공정 장치 및 이를 이용한 확산공정{Device for semiconductor's diffusion step including Quatz Boat and its using method}Device for semiconductor wafer diffusion process including quartz boat and diffusion process using same {Device for semiconductor's diffusion step including Quatz Boat and its using method}

본 발명은 반도체 웨이퍼 확산공정장치 및 확산공정에 관한 것으로서, 반도체 웨이퍼 공정용 보트(Boat)에 바이-피치(Bi-Pitch)방식 또는 내로우-피치(Narrow -Pitch)방식을 적용하여 보다 많은 웨이퍼를 적재하여 생산량을 증가시킬 수 있는 석영보트, 상기 석영보트를 포함하는 확산공정장치 및 확산공정에 관한 것이다. 특히 태양전지 셀(Cell)의 생산에 이용될 수 있는 웨이퍼의 확산공정장치 및 확산공정에 관한 것이다. BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a semiconductor wafer diffusion process apparatus and a diffusion process, wherein more wafers are applied by applying a bi-pitch or narrow-pitch method to a boat for a semiconductor wafer process. The present invention relates to a quartz boat, a diffusion process apparatus including the quartz boat, and a diffusion process capable of increasing the yield by loading the same. In particular, the present invention relates to a wafer diffusion process apparatus and a diffusion process that can be used in the production of solar cells.

일반적으로 반도체 디바이스를 제조하기 위해서는 포토공정, 확산공정, 박막증착공정, 식각공정, 금속배선공정 등의 여러공정을 선택적이고도 반복적으로 수행하여야 한다. 상기 공정들 중 확산공정은 요구되는 전기적 특성을 지니도록 웨이퍼 상에 불순물입자를 확산시키는 공정으로서, 농도가 높은 곳에서 낮은 곳으로 농도 평형상태를 이룰 때까지 물질이 이동하는 확산현상을 이용하는 공정이다.In general, in order to manufacture a semiconductor device, various processes such as a photo process, a diffusion process, a thin film deposition process, an etching process, and a metal wiring process must be performed selectively and repeatedly. Among these processes, a diffusion process is a process of diffusing impurity particles on a wafer so as to have required electrical characteristics, and a process of using a diffusion phenomenon in which a material moves from a high concentration to a low concentration equilibrium. .

이러한 상기 확산공정은 확산로의 내부에 웨이퍼를 위치시키고, 상기 불순물입자가 포함된 공정가스를 상기 확산로의 내부로 분사하여 상기 웨이퍼 상에 상기 불순물입자를 확산시켜 이루어진다. 이러한 상기 확산공정이 수행되는 확산설비는 웨이퍼를 로딩 및 언로딩시키는 방식에 따라 수직형과 수평형으로 분류될 수 있다. The diffusion process is performed by placing a wafer in the diffusion path, and spraying the process gas containing the impurity particles into the diffusion path to diffuse the impurity particles on the wafer. Diffusion equipment in which the diffusion process is performed may be classified into a vertical type and a horizontal type according to a method of loading and unloading a wafer.

특히 수평형으로 웨이퍼를 로딩시키는 방법에 있어서, 종래기술의 예로는 싱글(single) 적재방식과 Back to Back 적재방식을 들 수 있다.In particular, in the method of loading the wafer in a horizontal type, examples of the prior art include a single stacking method and a back to back stacking method.

싱글적재방식은 웨이퍼간의 간격이 확보되어 N층 또는 P층으로 이용되지 않는 면에도 PSG(Phosphorous silicate glass)막이 형성될 수 있는 장점이 있으나, 웨이퍼간의 간격을 확보해야 하므로 석영보트에 적재할 수 있는 웨이퍼량이 한정되어 있어서 작업처리량이 제한되지 문제점이 있었다. The single stacking method has the advantage of forming a PSG (Phosphorous silicate glass) film on the surface that is not used as N layer or P layer because the gap between wafers is secured. There is a problem that the throughput is not limited because the wafer amount is limited.

이에 비해서, Back to Back 적재방식의 경우는, 두장의 웨이퍼를 붙여서 적재하므로 석영보트에 적재할 수 있는 웨이퍼량은 싱글적재방식에 비해 증가할 수 있으나, N층 또는 P층으로 이용되지 않는 면은 서로 붙어있으므로 PSG(Phosphorous silicate glass)막이 거의 형성되지 않아서 반도체 디바이스, 특히 태양전지의 제조와 관련하여 셀(Cell)의 효율이 저하되는 문제점이 있었다. On the other hand, in the case of the back to back stacking method, since two wafers are attached to each other, the amount of wafers that can be loaded on the quartz boat may increase as compared to the single stacking method. Since the PSG (Phosphorous silicate glass) film is hardly formed because they are attached to each other, there is a problem in that the efficiency of a cell is reduced in connection with the manufacture of semiconductor devices, particularly solar cells.

따라서, 태양전지를 포함하는 반도체 디바이스의 확산공정에 있어서, i) 싱글적재방식의 문제점을 개선하기 위해 보다 많은 웨이퍼를 적재하여 확산공정을 수행할 수 있고, ii) Back to Back 적재방식의 문제점을 개선하기 위해 N층 또는 P층으로 이용되지 않는 면에도 PSG(Phosphorous silicate glass)막의 형성이 가능하도 록 하는 웨이퍼 적재방식을 적용하는 확산공정장치와 확산방법이 요구되고 있다. Therefore, in the diffusion process of a semiconductor device including a solar cell, i) to improve the problem of the single loading method can be carried out by loading more wafers, ii) to solve the problem of the back to back loading method In order to improve, there is a demand for a diffusion process apparatus and a diffusion method using a wafer stacking method that enables formation of a phosphorous silicate glass (PSG) film even on a surface which is not used as an N layer or a P layer.

본 발명은 웨이퍼 확산공정에 이용되는 석영보트에 웨이퍼를 적재하는 방식에 있어서, 바이 피치(Bi-Pitch)방식 또는 내로우-피치(Narrow -Pitch)방식을 적용하여 보다 많은 웨이퍼를 적재하여 생산량을 증가시키는 석영보트, 상기 석영보트를 포함하는 반도체 웨이퍼 확산공정장치 및 확산공정을 제공함에 그 목적이 있다.In the present invention, in a method of loading a wafer on a quartz boat used in a wafer diffusion process, a bi-pitch method or a narrow-pitch method is applied to load more wafers, thereby increasing the yield. An object of the present invention is to provide an increasing quartz boat, a semiconductor wafer diffusion processing apparatus including the quartz boat, and a diffusion process.

또한 본 발명은 종래기술보다 많은 웨이퍼를 적재하여 확산공정을 수행하더라도 웨이퍼의 양면 모두에 PSG(Phosphorous silicate glass)막이 형성될 수 있도록하여 웨이퍼의 효율을 보장하는 석영보트, 상기 석영보트를 포함하는 반도체 웨이퍼 확산공정장치 및 확산공정을 제공함에 또다른 목적이 있다.In addition, the present invention is a semiconductor boat including a quartz boat, the quartz boat to ensure the efficiency of the wafer to ensure that the PSG (Phosphorous silicate glass) film can be formed on both sides of the wafer even if the diffusion process by loading more wafers than the prior art It is another object to provide a wafer diffusion process apparatus and a diffusion process.

본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제들은 이상에서 언급한 기술적 과제들로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 기술적 과제들은 본 발명의 기재로부터 당해 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다. The technical objects to be achieved by the present invention are not limited to the above-mentioned technical problems, and other technical subjects which are not mentioned can be clearly understood by those skilled in the art from the description of the present invention .

상술한 종래기술의 문제점을 해결하기 위해 본 발명은 웨이퍼를 적재하기 위한 상부 슬롯(slot), 하부 슬롯 및 지지대를 구비하고, 상기 상부 슬롯 및 하부 슬롯에 형성되는 웨이퍼가 삽입되는 결합부위는 복수의 돌출부를 포함하고, 상기 돌출부 중 홀수번째 돌출부인 제 1돌출부 및 짝수번째 돌출부인 제 2돌출부는 서로 다른 폭을 갖는 것을 특징으로 하는 반도체 확산(diffusion)공정에 이용되는 석영 보트(Quatz Boat)를 제공한다. In order to solve the above problems of the prior art, the present invention includes an upper slot, a lower slot, and a support for loading a wafer, and a coupling portion into which a wafer formed in the upper slot and the lower slot is inserted is a plurality of A quartz boat, which is used in a semiconductor diffusion process, includes a protrusion, wherein the first protrusion, which is an odd protrusion, and the second protrusion, which is an even protrusion, have different widths. do.

또한, 본 발명은 웨이퍼를 적재하기 위한 상부 슬롯(slot), 하부 슬롯 및 지지대를 구비하고, 상기 상부 슬롯 및 하부 슬롯에 형성되는 웨이퍼가 삽입되는 결합부위는 복수의 돌출부를 포함하고, 상기 돌출부는 웨이퍼간의 피치(Pitch)가 2.5mm 내지 3.5mm가 되도록 형성되는 것을 특징으로 하는 반도체 확산공정에 이용되는 석영보트(Quatz Boat)를 제공한다. In addition, the present invention includes an upper slot (slot), a lower slot and a support for loading a wafer, the coupling portion is inserted into the wafer formed in the upper slot and the lower slot includes a plurality of protrusions, the protrusions Provided is a quartz boat used in a semiconductor diffusion process, wherein the pitch between wafers is formed to be 2.5 mm to 3.5 mm.

본 발명은 웨이퍼를 적재하기 위한 상부 슬롯(slot), 하부 슬롯 및 지지대를 구비하고, 상기 상부 슬롯 및 하부 슬롯에 형성되는 웨이퍼가 삽입되는 결합부위는 복수의 돌출부를 포함하고, 상기 돌출부 중 홀수번째 돌출부인 제 1돌출부 및 짝수번째 돌출부인 제 2돌출부는 서로 다른 폭을 갖는 것을 특징으로 하는 석영보트(Quatz Boat) 및 상기 석영 보트를 확산로로 이송시키기 위한 패들(Paddle)을 포함하는 보트로딩(Boat Loading)부; 상기 웨이퍼가 적재된 석영 보트(Quatz Boat)가 삽입되는 확산튜브(Diffusion tube), 가스 주입구 및 웨이퍼의 열처리를 위한 히터(Heater)를 구비하는 종형 확산로(Horizontal furnace)부; 및 상기 종형 확산로에서 배출되는 가스를 이송받아 이를 외부로 배출하는 가스 캐비넷(Gas cabinet)부;를 포함하는 반도체 웨이퍼 확산공정장치를 제공한다. The present invention includes an upper slot (slot), a lower slot and a support for loading a wafer, the coupling portion into which the wafer formed in the upper slot and the lower slot is inserted comprises a plurality of protrusions, odd number of the protrusions A boat loading comprising a quartz boat and a paddle for transferring the quartz boat to the diffusion path, characterized in that the first protrusion as the protrusion and the second protrusion as the even protrusion have different widths. Boat Loading) section; A vertical furnace unit including a diffusion tube into which the quartz boat loaded with the wafer is inserted, a gas injection hole, and a heater for heat treatment of the wafer; And a gas cabinet unit configured to receive the gas discharged from the vertical diffusion path and discharge the gas to the outside.

또한, 본 발명은 웨이퍼를 적재하기 위한 상부 슬롯(slot), 하부 슬롯 및 지지대를 구비하고, 상기 상부 슬롯 및 하부 슬롯에 형성되는 웨이퍼가 삽입되는 결합부위는 복수의 돌출부를 포함하고, 상기 돌출부는 웨이퍼간의 피치(Pitch)가 2.5mm 내지 3.5mm가 되도록 형성되는 것을 특징으로 하는 석영보트(Quatz Boat) 및 상기 석영 보트를 확산로로 이송시키기 위한 패들(Paddle)을 포함하는 보트로딩(Boat Loading)부; 상기 웨이퍼가 적재된 석영 보트(Quatz Boat)가 삽입되는 확산튜브(Diffusion tube), 가스 주입구 및 웨이퍼의 열처리를 위한 히터(Heater)를 구비하는 종형 확산로(Horizontal furnace)부; 및 상기 종형 확산로에서 배출되는 가스를 이송받아 이를 외부로 배출하는 가스 캐비넷(Gas cabinet)부; 를 포함하는 반도체 웨이퍼 확산공정장치를 제공한다. In addition, the present invention includes an upper slot (slot), a lower slot and a support for loading a wafer, the coupling portion is inserted into the wafer formed in the upper slot and the lower slot includes a plurality of protrusions, the protrusions Boat loading including a quartz boat and a paddle for transferring the quartz boat to a diffusion path, wherein the pitch between the wafers is 2.5 mm to 3.5 mm. part; A vertical furnace unit including a diffusion tube into which the quartz boat loaded with the wafer is inserted, a gas injection hole, and a heater for heat treatment of the wafer; And a gas cabinet unit configured to receive the gas discharged from the vertical diffusion path and discharge the gas to the outside. It provides a semiconductor wafer diffusion processing apparatus comprising a.

본 발명에서 상기 제 1돌출부의 폭은 1.0 내지 2.0 mm의 하부폭을 갖고, 상기 제 2돌출부의 폭은 2.0 내지 3.0mm 의 하부폭을 갖는 것을 특징으로 하는 반도체 웨이퍼 확산공정 장치를 포함한다. In the present invention, the width of the first protrusion has a lower width of 1.0 to 2.0 mm, the width of the second protrusion comprises a semiconductor wafer diffusion process apparatus, characterized in that the width of 2.0 to 3.0mm.

본 발명에서 상기 돌출부는 상기 석영 보트(Quatz Boat)의 지지대를 기준으로 수직방향으로 3˚ 내지 5˚의 기울기로 기울어져 형성되는 것을 특징으로 하는 반도체 웨이퍼 확산공정장치를 포함한다. In the present invention, the protrusion includes a semiconductor wafer diffusion processing apparatus, characterized in that formed inclined at an inclination of 3 ° to 5 ° in the vertical direction with respect to the support of the quartz boat (Quatz Boat).

본 발명에서 상기 석영 보트(Quatz Boat)에 적재되는 웨이퍼는 p형 실리콘 웨이퍼인 것을 특징으로 하는 반도체 웨이퍼 확산공정장치를 포함한다. In the present invention, the wafer loaded on the quartz boat includes a semiconductor wafer diffusion processing apparatus, characterized in that the p-type silicon wafer.

본 발명은 석영 보트(Quatz Boat)의 상부 슬롯 및 하부슬롯의 서로 다른 폭을 갖는 제 1돌출부 및 제 2돌출부로 형성되는 각각의 결합부위에 복수의 웨이퍼를 적재하는 A 단계; 상기 웨이퍼가 적재된 석영 보트(Quatz Boat)를 종형 확산로(Horizontal furnace)에 삽입하는 B 단계; 상기 종형 확산로의 도어(door)를 닫아 종형 확산로를 밀폐하는 C 단계; 및 상기 종형 확산로에 가스를 주입하고 열처리하는 D 단계;를 포함하는 반도체 웨이퍼의 확산공정을 제공한다. The present invention provides a method comprising: a step of loading a plurality of wafers into respective coupling portions formed by first and second protrusions having different widths of upper and lower slots of a quartz boat; Inserting a quartz boat loaded with the wafer into a vertical furnace; Closing the door of the vertical diffusion path to seal the vertical diffusion path; And injecting gas into the vertical diffusion path and performing heat treatment.

본 발명은 석영 보트(Quatz Boat)에 적재되는 웨이퍼간의 피치(Pitch)가 2.5mm 내지 3.5mm가 되도록 형성되는 석영보트의 상부 슬롯 및 하부슬롯의 돌출부로 형성되는 각각의 결합부위에 복수의 웨이퍼를 적재하는 a 단계; 상기 웨이퍼가 적재된 석영 보트(Quatz Boat)를 종형 확산로(Horizontal furnace)에 삽입하는 b 단계; 상기 종형 확산로의 도어(door)를 닫아 종형 확산로를 밀폐하는 c 단계; 및 상기 종형 확산로에 가스를 주입하고 열처리하는 d 단계; 포함하는 반도체 웨이퍼의 확산공정을 포함한다. According to the present invention, a plurality of wafers are provided at respective coupling portions formed by protrusions of upper slots and lower slots of quartz boats formed such that a pitch between wafers loaded on a quartz boat is 2.5 mm to 3.5 mm. A step loading; Inserting a quartz boat loaded with the wafer into a vertical furnace; C) closing the door of the vertical diffusion path to close the vertical diffusion path; And d injecting gas into the vertical diffusion furnace and performing heat treatment. It includes the diffusion process of the semiconductor wafer containing.

본 발명에서 상기 A 단계는, 상기 석영 보트(Quatz Boat)의 상부슬롯 및 하부슬롯에 각각의 웨이퍼를 바이 피치(Bi-Pitch)방식으로 적재하는 것을 특징으로 하는 반도체 웨이퍼의 확산공정을 포함한다. In the present invention, the step A includes a diffusion process of the semiconductor wafer, characterized in that each wafer is loaded in a bi-pitch method in the upper slot and the lower slot of the quartz boat (Quatz Boat).

본 발명에서 상기 A 단계 또는 a 단계는, 상기 웨이퍼를 석영 보트(Quatz Boat)의 지지대를 기준으로 수직방향으로 3˚ 내지 5˚의 기울기로 기울여서 돌출부가 형성하는 결합부위에 적재하는 것을 특징으로 하는 반도체 웨이퍼의 확산공정을 포함한다. In the present invention, step A or step a, the wafer is inclined at an inclination of 3 ° to 5 ° in the vertical direction with respect to the support of the quartz boat (Quatz Boat) characterized in that for loading on the coupling portion formed by the protrusion It includes a diffusion process of the semiconductor wafer.

본 발명에서 상기 석영 보트(Quatz Boat)에 적재되는 웨이퍼는 p형 실리콘 웨이퍼인 것을 특징으로 하는 반도체 웨이퍼 확산공정을 포함한다. In the present invention, the wafer loaded on the quartz boat includes a semiconductor wafer diffusion process, wherein the wafer is a p-type silicon wafer.

본 발명에서 상기 가스는 염화포스포릴(POCl3)인 것을 특징으로 하는 반도체 웨이퍼의 확산공정을 포함한다. In the present invention, the gas includes a diffusion process of a semiconductor wafer, characterized in that the phosphoryl chloride (POCl 3 ).

본 발명에서 상기 열처리는, 800℃ 내지 900℃의 온도로 웨이퍼를 열처리하 는 것을 특징으로 하는 반도체 웨이퍼의 확산공정을 포함한다. In the present invention, the heat treatment includes a diffusion process of a semiconductor wafer, characterized in that the heat treatment of the wafer at a temperature of 800 ℃ to 900 ℃.

본 발명에 의하여 석영보트에 바이 피치(Bi-Pitch)방식 또는 내로우-피치(Narrow -Pitch)방식을 적용하여 웨이퍼를 적재함으로써 가공된 웨이퍼의 생산량을 증가시키는 반도체 웨이퍼 확산공정장치 및 확산공정을 제공하는 효과가 있다. According to the present invention, a semiconductor wafer diffusion processing apparatus and a diffusion process for increasing the yield of a processed wafer by loading a wafer by applying a bi-pitch or narrow-pitch method to a quartz boat are provided. It is effective to provide.

또한 본 발명에 의하여, 종래기술보다 많은 웨이퍼를 적재하여 확산공정을 수행하더라도 웨이퍼의 양면 모두에 PSG(Phosphorous silicate glass)막이 형성될 수 있도록하여 웨이퍼의 효율을 보장하는 석영보트, 상기 석영보트를 포함하는 반도체 웨이퍼 확산공정장치 및 확산공정을 제공하는 효과가 있다. In addition, according to the present invention, even if the diffusion process by loading more wafers than the prior art, the quartz boat to ensure the efficiency of the wafer to ensure that the PSG (Phosphorous silicate glass) film can be formed on both sides of the wafer, including the quartz boat It is effective to provide a semiconductor wafer diffusion process apparatus and a diffusion process.

특히 태양전지(Solar cell)의 제조공정에 있어서, 바이 피치(Bi-Pitch) 방식 또는 내로우-피치(Narrow -Pitch)방식을 적용하여 웨이퍼간의 간격을 좁게함으로써, 태양전지 셀의 효율의 저하없이 웨이퍼 적재량을 증가시켜 태양전지 셀의 생산을 증대할 수 있으며, 웨이퍼간 확산속도를 증가시켜 n층 또는 p층의 두께 및 표면농도가 저감되어 높은 저항을 손쉽게 얻을 수 있는 효과가 있다. In particular, in the manufacturing process of a solar cell, the gap between wafers is narrowed by applying a bi-pitch method or a narrow-pitch method, without degrading the efficiency of the solar cell. Production of solar cells can be increased by increasing the amount of wafers loaded, and the thickness and surface concentration of the n- or p-layers are reduced by increasing the diffusion speed between wafers, so that high resistance can be easily obtained.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 상세히 설명하기로 한다. 이에 앞서, 본 명세서 및 청구범위에 사용된 용어나 단어는 통상적이거나 사전적인 의미로 한정해서 해석되어서는 아니되며, 발명자는 그 자신의 발명을 가장 최선의 방법으로 설명하기 위해 용어의 개념을 적절하게 정의할 수 있다는 원칙에 입각하여 본 발명의 기술적 사상에 부합하는 의미와 개념으로 해석되어야만 한다. 따라서, 본 명세서에 기재된 실시예와 도면에 도시된 구성은 본 발명의 가장 바람직한 일실시예에 불과할 뿐이고 본 발명의 기술적 사상을 모두 대변하는 것은 아니므로, 본 출원시점에 있어서 이들을 대체할 수 있는 다양한 균등물과 변형예들이 있을 수 있음을 이해하여야 한다.Hereinafter, exemplary embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings. Prior to this, terms or words used in the specification and claims should not be construed as having a conventional or dictionary meaning, and the inventors should properly explain the concept of terms in order to best explain their own invention. Based on the principle that can be defined, it should be interpreted as meaning and concept corresponding to the technical idea of the present invention. Therefore, the embodiments described in the specification and the drawings shown in the drawings are only one of the most preferred embodiments of the present invention and do not represent all of the technical idea of the present invention, various modifications that can be replaced at the time of the present application It should be understood that there may be equivalents and variations.

반도체 제조공정에 있어서, 불순물 확산 공정에서는 웨이퍼의 표면을 마스크처럼 보호함과 동시에 그 다음 공정인 식각공정을 위해서 이미 부분적으로 산화막이 성장되어 있거나 전혀 성장되어 있지 않은 웨이퍼 면에 산화막(SiO2) 등을 입히는 확산(Diffusion)공정을 수행하게 된다.In the semiconductor manufacturing process, an impurity diffusion process protects the surface of the wafer like a mask, and at the same time, an oxide film (SiO 2 ) is formed on the surface of the wafer where the oxide film is partially grown or not grown at all for the subsequent etching process. The diffusion process is performed.

이러한 공정은 소정의 온도로 제어되는 확산로(Diffusion Furnace)의 확산튜브 속에서 이루어지게 되는데, 대체로 30분 내지 수 시간 동안 이루어지며, 확산로의 석영관 속에는 산소 및 질소가스나 증기 또는 소 및 산소가스 등의 산화제, 즉 반응가스가 주입되어 실리콘이 산화되면서 결정체인 웨이퍼 위에 산화막을 형성시키게 된다.This process is carried out in a diffusion tube of a diffusion furnace controlled at a predetermined temperature, which is generally performed for 30 minutes to several hours, and in the quartz tube of the diffusion furnace, oxygen and nitrogen gas or steam or bovine and oxygen An oxidant such as a gas, that is, a reaction gas is injected to oxidize silicon to form an oxide film on the crystal wafer.

웨이퍼 보우트의 형상에는 수직 및 수평 타입 등의 여러 가지가 있을 수 있다. 이러한 웨이퍼 보우트는 복수의 웨이퍼를 적재한 상태에서 공정 튜브 또는 확산튜브로 삽입되어 웨이퍼 보우트에 적재한 웨이퍼들에 증착을 위해 웨이퍼를 고정 및 지지하는 역할을 한다. 본 발명에서 웨이퍼 보우트의 재질은 고열에 강하고 화 학적으로도 변화가 적은 석영(quartz)으로 제작될 수 있다. The wafer boat may have various shapes such as vertical and horizontal types. The wafer boat is inserted into a process tube or a diffusion tube in a state in which a plurality of wafers are loaded, and serves to fix and support the wafer for deposition on the wafers loaded on the wafer boat. In the present invention, the material of the wafer boat may be made of quartz, which is resistant to high heat and has little chemical change.

도 1은 종래기술에 따른 웨이퍼의 싱글(single) 적재방식을 나타낸 예시도이고, 도 2는 종래기술에 따른 웨이퍼의 Back To Back 적재 방식을 나타낸 예시도이다.1 is an exemplary view showing a single stacking method of a wafer according to the prior art, Figure 2 is an exemplary view showing a back to back loading method of a wafer according to the prior art.

도 1을 참조하면, 확산(diffusion)공정장비, 특히 태양전지 제조분야에서 사용하고 있는 확산공정 장비에 있어서, 웨이퍼의 싱글 적재방식은 석영보트의 상부슬롯(110) 및 하부슬롯(120)에 삽입되는 웨이퍼간의 피치(pitch)는 4mm 내지 5mm로 하나의 석영보트에 적재할 수 있는 웨이퍼의 양이 한정되어 있어 생산량이 극도로 낮은 문제점이 있었다. Referring to FIG. 1, in a diffusion process device, particularly a diffusion process device used in the solar cell manufacturing field, a single stacking method of a wafer is inserted into an upper slot 110 and a lower slot 120 of a quartz boat. Since the pitch between the wafers is 4mm to 5mm, the amount of wafers that can be loaded on one quartz boat is limited, resulting in extremely low yield.

따라서, 도 2를 참조하면 상기 싱글적재방식의 낮은 생산성을 개선하기 위해 Back-to-Back 적재를 도시하고 있는데, 이는 두 개의 웨이퍼를 서로 마주닿도록 적재함으로써 상기 싱글적재에 비해 두배 가량의 웨이퍼를 더 적재할 수 있는 장점이 있다. Therefore, referring to FIG. 2, back-to-back stacking is shown to improve the low productivity of the single stacking method, which stacks two wafers facing each other to double the wafer size of the single stacking stack. There is an advantage to load more.

그러나, Back-to-Back 적재를 사용되면 생산량은 두배 가량 증가시킬 수 있으나 n층으로 사용하는 면(230)의 반대면이 붙어있게 되어 이온주입가스가 들어갈 수 없게 되어 Oxide(PSG, Phosphorous silicate glass)막이 거의 형성되지 않고, 따라서, Oxide막의 불형성으로 인한 gettering 효과 저하로 인한 반도체의 효율, 특히 태양전지의 효율이 저하되는 문제점이 발생한다. 따라서, 이러한 문제로 인해 생산성의 문제가 있더라도, 효율을 중시하는 태양전지분야에서는 back to back 적재방식이 거의 이용되지 않고 있는 것이 현실이다. However, if back-to-back loading is used, the production can be doubled, but the opposite side of the surface 230 used as the n-layer is attached so that the ion injection gas cannot enter, so that oxide (PSG, Phosphorous silicate glass The film is hardly formed, and therefore, a problem occurs that the efficiency of the semiconductor, in particular, the efficiency of the solar cell, is lowered due to the decrease in the gettering effect due to the oxide formation. Therefore, even if there is a problem of productivity due to such a problem, the reality is that the back to back stacking method is hardly used in the solar cell field that emphasizes efficiency.

도 3은 본 발명의 일실시예에 따른 보트로딩부와 종형확산로부의 구성을 나타낸 예시도이고, 도 4는 본 발명의 일실시예에 따른 석영 보트(Quatz Boat)를 확산튜브안으로 이송시킨 모습을 나타내는 예시도이다.Figure 3 is an exemplary view showing the configuration of the boat loading unit and the vertical diffusion path according to an embodiment of the present invention, Figure 4 is a view showing the transfer of the quartz boat (Quatz Boat) in the diffusion tube according to an embodiment of the present invention It is an exemplary figure which shows.

반도체 확산공정은 웨이퍼상에 산화막을 형성하는 공정으로써, 산화막은 공정중 평탄화 및 이온주입시 이온 마스킹으로 사용되고, PSG 또는 BPSG 공정후 리플로우(Reflow)시킬 때 불순물이 웨이퍼의 막질로 침투하는 것을 방지하기 위한 중간층(Inter Layer)으로 사용되어진다.The semiconductor diffusion process is a process of forming an oxide film on the wafer. The oxide film is used for planarization and ion masking during ion implantation, and prevents impurities from penetrating into the film quality during reflow after the PSG or BPSG process. It is used as Inter Layer.

본 발명에서 산화막 형성공정은 확산설비의 확산튜브(380,460)내에 복수의 웨이퍼(350)를 넣고 이온가스를 주입시킴으로써 이루어지고, 복수의 웨이퍼(350)는 석영으로 만들어진 석영보트(330,410)내에 적재된 상태에서 공정을 수행하게 되며, 석영보트(330,410)가 확산튜브내로 로딩 및 언로딩하도록 되어 있다.In the present invention, the oxide film forming process is performed by inserting a plurality of wafers 350 into the diffusion tubes 380 and 460 of the diffusion equipment and injecting ion gas, and the plurality of wafers 350 are loaded into quartz boats 330 and 410 made of quartz. The process is performed in a state, and the quartz boats 330 and 410 are loaded and unloaded into the diffusion tube.

또한, 본 발명은 반도체 웨이퍼 확산공정, 특히 태양전지(solar cell) 제조 공정에서 p-n junction을 만드는 공정으로 p형 실리콘 웨이퍼(350)에 n형 원소(P)를 고온에서 확산(diffusion)시켜 에미터(emitter)를 형성시키는 furnace 장비일 수 있다. 물론 p형 실리콘 웨이퍼의 확산공정에 한하지 않고 n형 실리콘 웨이퍼의 확산공정에도 사용할 수 있음은 물론이다. In addition, the present invention is a process for making a pn junction in a semiconductor wafer diffusion process, especially solar cell manufacturing process emitter by diffusing the n-type element (P) at a high temperature on the p-type silicon wafer (350) It can be a furnace equipment that creates an emitter. Of course, not only the p-type silicon wafer diffusion process but also the n-type silicon wafer diffusion process can be used.

본 발명은 웨이퍼(350)를 적재하기 위한 상부 슬롯, 하부 슬롯 및 지지대를 구비하는 석영 보트(330,410)와 상기 석영 보트(330,410)를 확산로로 이송시키기 위한 패들(340,430)을 포함하는 보트 로딩부, 상기 웨이퍼가 적재된 석영 보트(330,410)가 삽입되는 확산튜브(380,460), 가스 주입구 및 웨이퍼의 열처리를 위 한 히터를 구비하는 종형 확산로부 및 상기 종형 확산로에서 배출되는 가스를 이송받아 이를 외부로 배출하는 가스 캐비넷부를 구비할 수 있다. The present invention provides a boat loading unit including a quartz boat (330, 410) having an upper slot, a lower slot, and a support for loading a wafer (350), and a paddle (340, 430) for transferring the quartz boat (330, 410) to a diffusion path. , A vertical diffusion path part including a diffusion tube 380 and 460 into which the quartz boats 330 and 410 on which the wafer is loaded are inserted, a gas injection hole and a heater for heat treatment of the wafer, and a gas discharged from the vertical diffusion path. The gas cabinet part which discharges to the exterior can be provided.

웨이퍼(350), 특히 Solar cell wafer를 석영보트(quartz boat)(330,410)에 수직 형태로 적재한 후, 석영보트(330,410)를 패들(paddle)(340,430)에 실어서 확산 튜브(380)로 이동시킨다. 즉, 본 발명의 수평형로 확산장치는 공정을 수행하기 위한 확산튜브(380,460)가 구비되어 있고, 이 공정튜브의 일측에는 공정가스가 주입되는 주입구가 형성되어 있으며, 확산튜브(380,460)내에는 반도체 웨이퍼를 적재한 석영보트(330,410)가 삽입되게 된다. After loading the wafer 350, especially the solar cell wafer, in a vertical form on a quartz boat 330, 410, the quartz boat 330, 410 is loaded on a paddle 340, 430 and moved to the diffusion tube 380. Let's do it. That is, the horizontal furnace diffusion apparatus of the present invention is provided with diffusion tubes 380 and 460 for performing a process, and an injection hole into which a process gas is injected is formed at one side of the process tube, and in the diffusion tubes 380 and 460. The quartz boats 330 and 410 on which the semiconductor wafer is loaded are inserted.

특히 P형 실리콘 웨이퍼에 N층을 형성하기위해서는 염화포스포릴(POCl3) 가스를 확산튜브(380)에 주입하여 바람직하게 800℃~900℃의 고온에서 Diffusion 처리를 통해 n층의 에미터(emitter)를 형성할 수 있다. In particular, in order to form an N layer on a P-type silicon wafer, phosphoryl chloride (POCl 3 ) gas is injected into the diffusion tube 380, and n-layer emitters are preferably formed through a diffusion treatment at a high temperature of 800 ° C. to 900 ° C. ) Can be formed.

웨이퍼(350)가 석영보트(330)에 적재될 때, 웨이퍼(350)간에 일정한 간격을 유지하면서 위치하게 되는데, 웨이퍼(350)는 3˚ ~ 5˚로 기울인 상태에서 적재될 수 있다. 이에 대해서는 후술하기로 한다. When the wafer 350 is loaded on the quartz boat 330, the wafer 350 is positioned while maintaining a constant gap between the wafers 350, and the wafer 350 may be loaded at an angle of 3 ° to 5 °. This will be described later.

도 5는 본 발명의 일실시예에 따른 종형확산로부와 가스캐비넷부의 구성을 나타낸 예시도이다. Figure 5 is an exemplary view showing the configuration of the vertical diffusion path and the gas cabinet according to an embodiment of the present invention.

본발명에서 종형확산로부는 웨이퍼가 적재된 석영 보트가 삽입되는 확산튜브, 가스 주입구 및 웨이퍼의 열처리를 위한 히터(520)를 구비할 수 있다. In the present invention, the vertical diffusion path unit may include a diffusion tube into which a quartz boat loaded with a wafer is inserted, a gas injection hole, and a heater 520 for heat treatment of the wafer.

또한 필요에 따라 상기 히터(520)와 확산튜브사이에는 히터의 열에서 발생되 는 각종 불순물(Fc,Mg,Na 등)이 확산튜브내에 침투하는 것을 차단흡수하는 보호막 기능의 라이너(Liner)가 설치될 수 있다. In addition, a liner having a protective film function may be installed between the heater 520 and the diffusion tube to block and absorb various impurities (Fc, Mg, Na, etc.) generated from the heater's heat. Can be.

한편, 확산튜브 내부는 공정에 필요한 온도로 유지되어야 하므로 온도센서를 설치하여 온도를 검출할 수 있고, 이 온도센서에 의해 검출된 데이터는 제어부(미도시)로 출력되어 제어부가 히터(520)를 제어하여 원하는 온도를 유지할 수 있다. On the other hand, since the inside of the diffusion tube must be maintained at a temperature required for the process, it is possible to detect the temperature by installing a temperature sensor, and the data detected by the temperature sensor is output to a controller (not shown) so that the controller controls the heater 520. Can be controlled to maintain the desired temperature.

본 발명에서 가스 캐비넷(Gas cabinet)부상기 종형 확산로에서 배출되는 가스를 이송받아 이를 외부로 배출하는 역할을 수행할 수 있다. In the present invention, the gas cabinet (Gas cabinet) may serve to discharge the gas discharged from the vertical diffusion path to discharge it to the outside.

도 6은 본 발명의 일실시예에 따른 석영 보트(Quatz Boat)의 구성도이다.6 is a block diagram of a quartz boat according to an embodiment of the present invention.

본 발명에서 석영 보트(Quatz Boat)는 웨이퍼(640)를 적재하기 위한 상부 슬롯(610), 하부 슬롯(620) 및 지지대(630)를 구비할 수 있다. In the present invention, the quartz boat may include an upper slot 610, a lower slot 620, and a support 630 for loading the wafer 640.

석영 보트의 상부 슬롯(610) 및 하부 슬롯(620)에 형성되는 웨이퍼가 삽입되는 결합부위는 복수의 돌출부를 구비할 수 있고, 상기 돌출부 중 홀수번째(n=1,3,5,....) 돌출부인 제 1돌출부 및 짝수번째(n=2,4,6,....) 돌출부인 제 2돌출부는 서로 다른 폭을 갖도록 형성할 수 있다. 이렇게 폭이 다른 돌출부를 교대로 형성함으로써 후술할 웨이퍼의 바이 피치(Bi-Pitch) 적재방식을 적용할 수 있게 된다. The coupling portion into which the wafers formed in the upper slot 610 and the lower slot 620 of the quartz boat are inserted may include a plurality of protrusions, and the odd number (n = 1, 3, 5, ... .) The first protrusion, which is a protrusion, and the second protrusion, which is an even number (n = 2,4,6, ...) protrusion, may be formed to have different widths. By alternately forming protrusions having different widths, a bi-pitch loading method of a wafer to be described later can be applied.

이와 다르게 내로우 피치(Narrow-Pitch) 적재방식의 적용을 위해서, 석영 보트의 상부 슬롯(610) 및 하부 슬롯(620)에 형성되는 웨이퍼가 삽입되는 결합부위는 복수의 돌출부를 구비할 수 있고, 상기 돌출부는 웨이퍼간의 피치(Pitch)가 2.5mm 내지 3.5mm가 되도록 형성될 수 있다. 이러한 내로우 피치(Narrow-Pitch) 적재방식 을 적용하면, 웨이퍼간 피치가 2.5mm-3.5mm 로 형성됨으로써, N층으로 사용되지 않는 반대면에도 PSG막이 형성되어 반도체의 효율이 좋아질 수 있다. Alternatively, in order to apply the narrow-pitch loading method, the coupling portion into which the wafer formed in the upper slot 610 and the lower slot 620 of the quartz boat is inserted may include a plurality of protrusions. The protrusion may be formed such that a pitch between wafers is 2.5 mm to 3.5 mm. When the narrow-pitch stacking method is applied, the pitch between wafers is formed to be 2.5 mm to 3.5 mm, so that a PSG film is formed on the opposite surface that is not used as an N layer, thereby improving semiconductor efficiency.

본 발명의 보트 로딩(Boat Loading)부는 상기의 석영보트와 더불어 석영 보트를 확산로로 이송시키기 위한 패들(Paddle)을 포함하여 형성될 수 있다. Boat loading portion of the present invention may be formed by including a paddle (Paddle) for transferring the quartz boat to the diffusion furnace in addition to the quartz boat.

도 7은 본 발명의 일실시예에 따른 석영 보트(Quatz Boat)의 상부 슬롯 및 하부슬롯의 확대도이다.7 is an enlarged view of an upper slot and a lower slot of a quartz boat according to an embodiment of the present invention.

본 발명의 석영보트가 포함하는 상부슬롯(710) 및 하부슬롯(720)은 웨이퍼가 삽입되는 부위(730)에 복수의 돌출부를 형성할 수 있고, 상기 돌출부는 지지대를 기준으로 수직방향으로 3˚ ~ 5˚로 기울여서 형성할 수 있다. The upper slot 710 and the lower slot 720 included in the quartz boat of the present invention may form a plurality of protrusions at the portion 730 into which the wafer is inserted, and the protrusions may be 3 ° in the vertical direction with respect to the support. Can be formed by tilting to ~ 5˚.

물론 본 발명은 필요에 따라 3˚ ~ 5˚의 기울기를 벗어나 웨이퍼가 넘어지지 않을 정도로 돌출부의 기울기를 조절하여 형성하는 것도 가능하다. Of course, the present invention can also be formed by adjusting the inclination of the protrusion so that the wafer does not fall off the inclination of 3 ° ~ 5 ° as necessary.

도 8a는 본 발명의 일실시예에 따른 웨이퍼의 바이피치(bi-Pitch)적재방식을 나타낸 예시도이고, 도 8b는 본 발명의 일실시예에 따른 웨이퍼의 내로우피치(Narrow-Pitch)적재방식을 나타낸 예시도이다.8A is an exemplary view showing a bi-pitch loading method of a wafer according to an embodiment of the present invention, and FIG. 8B is a narrow-pitch loading method of a wafer according to an embodiment of the present invention. It is an exemplary diagram showing.

반도체 디바이스, 특히 태양전지 제조분야에서 사용되고 있는 수평형(horizontal type)의 확산(diffusion) 장비는 전체 라인의 작업처리량 측면에서 생산성이 가장 낮은 문제점을 가지고 있다. 왜냐하면 확산로(furnace)의 가열장 길이가 고정되어 있기 때문에, 석영보트(quartz boat)의 길이를 증가시켜 웨이퍼를 많이 적재하는 것에 한계가 있어 생산량을 증가시키기가 어려운 점이 있다. 즉, 태양전지의 효율을 보장하기 위해서 석영보트의 길이를 늘리는 것은 장비의 대형화로 인한 장비설치비용을 고려할 때 한계가 있는 것이 현실이다. BACKGROUND OF THE INVENTION Horizontal type diffusion equipment used in semiconductor devices, especially solar cell manufacturing, has the lowest productivity in terms of throughput of the entire line. Because the length of the heating field of the furnace (furnace) is fixed, there is a limit to increase the length of the quartz boat (quartz boat) to load a lot of wafers, it is difficult to increase the yield. In other words, increasing the length of the quartz boat in order to ensure the efficiency of the solar cell is limited in consideration of the equipment installation cost due to the large size of the equipment.

또한 고효율의 태양전지의 확보하기 위해 확산공정에 의해 형성되는 n층의 면저항을 고저항으로 가져가기 위한 시도를 많이하고 있는 상황인데, 종래의 석영보트(quartz boat)를 사용하게 되면 여러가지의 프로세스 조건을 변동시켜야 하는 여려움 등이 있다. In addition, in order to secure a high efficiency solar cell, many attempts have been made to bring the sheet resistance of the n-layer formed by the diffusion process to high resistance. When using a conventional quartz boat, various process conditions are used. There is a difficulty to fluctuate.

확산장비는 전체 라인의 작업처리양 측면에서 neck이 되는 장비로 생산량을 증가시켜야 하는 문제점을 가지고 있으며 또한 최근 추세는 확산 공정으로 형성되어지는 n층의 고저항을 달성하여 높은 효율의 태양전지 셀을 제작해야 하는 요구가 되어지고 있다. 따라서, 본 발명에서는 상기의 문제점을 개선하기 위해 종래에 사용하고 있는 웨이퍼간 일정한 간격(pitch) 4~5mm에 대해 narrow하게 가져가기 위해 방안을 검토하였다. Diffusion equipment has the problem of increasing the output with the neck equipment in terms of the throughput of the entire line, and the recent trend is to achieve a high efficiency of the n-layer formed by the diffusion process to achieve high efficiency solar cell There is a demand to produce it. Therefore, in the present invention, in order to improve the above problems, a method for narrowing a constant pitch between 4 and 5 mm between wafers used in the related art was examined.

따라서, 본 발명에서는 바이피치(Bi-Pitch) 적재방식 또는 내로우 피치(Narrow-Pitch) 적재방식을 채용하여 웨이퍼간의 간격을 좁게함으로써 웨이퍼 적재량을 증가시킬 수 있으며 또한 동시에 n층에 대해 높은 저항값을 가질 수 있게 제안하였다. 즉, 태양전지 셀의 생산성도 증가시키면서 싱글적재방식 또는 Back to Back 적재방식에 따른 효율 저하를 개선하기 위한 방안이라고 할 수 있다. Therefore, in the present invention, by adopting a bi-pitch loading method or a narrow-pitch loading method, the wafer gap can be increased by narrowing the gap between wafers, and at the same time, a high resistance value for the n-layer. Suggested to have. That is, it can be said to improve the efficiency of the solar cell while increasing the efficiency of the single stacking method or back to back loading method.

바이피치(Bi-Pitch) 적재방식 또는 내로우 피치(Narrow-Pitch) 적재방식에 의해 웨이퍼간의 피치(Pitch)를 narrow하게 가져감으로써 석영보트(quartz boat)에 적재할 수 있는 웨이퍼 수를 증가할수 있고, 웨이퍼간격이 narrow(2.5~3.5mm) 하게 되면 확산튜브내에 주입되는 이온주입가스의 흐름이 종래의 간격(4~5mm) 대비하여 웨이퍼간에 빠른 유속으로 지나감으로써 확산(diffusion)되는 속도에 영향을 주어 n층 두께 및 표면농도가 저감되어 높은 저항을 손쉽게 얻을 수 있는 방법이라고 할 수 있다. By using the bi-pitch or narrow-pitch loading method, the pitch between wafers can be narrowed to increase the number of wafers that can be loaded on the quartz boat. When the wafer gap becomes narrow (2.5 ~ 3.5mm), the flow of ion implanted gas injected into the diffusion tube passes at a high flow rate between wafers compared to the conventional gap (4 ~ 5mm), so that the speed of diffusion It can be said that the method can easily obtain high resistance by reducing the n-layer thickness and surface concentration.

즉, Back to Back 적재방식에 따르면 웨이퍼의 일측면이 타웨이퍼의 일측면과 붙어있으므로 PSG 막이 잘 형성되지 않아 발생되는 cell 효율의 저하문제가 발생하는데 본 발명의 바이피치 방식 또는 내로우 피치방식을 적용하면 이러한 문제를 해결할 수 있다. That is, according to the back to back stacking method, since one side of the wafer is attached to one side of the other wafer, a problem of deterioration of the cell efficiency caused by poor formation of the PSG film occurs. Application can solve this problem.

즉, 바이 피치방식에 의할 경우, 표준 pitch 4~5mm고려하여 서로 다른 pitch를 적용함으로써 반대면이 약간의 공간을 확보시켜 이온주입가스가 들어갈 수 있게 하여 PSG막을 형성시킬 수 있다. 또한 내로우 피치방식에 의할 경우에도 웨이퍼간 피치간격이 2.5mm-3.5mm의 균일한 피치를 형성할 수 있으므로, n층으로 사용되지 않은 면이라 하더라도 공간확보가 가능하여 PSG막의 형성이 가능하고 적재되는 웨이퍼의 양은 증가할 수 있다. That is, in the case of the bi-pitch method, by applying different pitches in consideration of the standard pitch of 4 to 5 mm, the PSG film can be formed by allowing the opposite side to secure a little space to allow the ion implantation gas to enter. In addition, even in the narrow pitch method, since the pitch pitch between wafers can form a uniform pitch of 2.5mm-3.5mm, even if the surface is not used as an n-layer, space can be secured and PSG film can be formed. The amount of wafer loaded may increase.

도 9a 내지 도 9b는 본 발명의 일실시예에 따른 웨이퍼의 바이피치(bi-Pitch)적재방식을 나타낸 상세예시도이다. 9A to 9B are detailed exemplary views illustrating a bi-pitch loading method of a wafer according to an embodiment of the present invention.

이와 같은 바이비치 적재방식을 구현하기 위해서, 본 발명은, 석영 보트(Quatz Boat)의 상부 슬롯 및 하부 슬롯에 형성되는 웨이퍼(930)가 삽입되는 결합부위는 복수의 돌출부를 포함하고, 상기 돌출부 중 홀수번째 돌출부인 제 1돌출부(910) 및 짝수번째 돌출부인 제 2돌출부(920)는 서로 다른 폭을 갖도록 형성한다. In order to implement such a bi-beach loading method, the present invention, the coupling portion is inserted into the wafer 930 formed in the upper slot and the lower slot of the quartz boat (Quatz Boat) includes a plurality of protrusions, of the protrusions The first and second protrusions 910 and odd-numbered protrusions 920 are formed to have different widths.

상기 상기 제 1돌출부(910)의 폭은 1.0 내지 2.0 mm의 하부폭을 갖고, 상기 제 2돌출부(920)의 폭은 2.0 내지 3.0mm 의 하부폭을 갖는 것도록 형성할 수 있으며, 또한, 상기 제 1돌출부(910) 및 제 2돌출부(920)는 상기 석영 보트의 지지대를 기준으로 수직방향으로 3˚ 내지 5˚의 기울기로 기울어져 형성될 수 있다. The width of the first protrusion 910 may have a lower width of 1.0 to 2.0 mm, and the width of the second protrusion 920 may have a lower width of 2.0 to 3.0 mm. The first protrusion 910 and the second protrusion 920 may be inclined at an inclination of 3 ° to 5 ° in the vertical direction with respect to the support of the quartz boat.

상기와 같이 제 1돌출부(910) 및 제 2돌출부(920)를 형성하여, 바이피치방식으로 웨이퍼를 적재하게 되면, 첫 번째 웨이퍼와 두 번째 웨이퍼간의 피치는 2.5-3.5mm로 형성될 수 있고, 두 번째 웨이퍼와 세 번째 웨이퍼간 피치는 1.0-2.0mm로 형성되어 서로 다른 피치를 갖도록 적재하는 것이 가능해진다. When the first protrusion 910 and the second protrusion 920 are formed as described above, and the wafer is loaded in a bi-pitch manner, the pitch between the first wafer and the second wafer may be 2.5-3.5 mm, The pitch between the second wafer and the third wafer is 1.0-2.0 mm, allowing the stack to have different pitches.

도 9c 내지 도 9d는 본 발명의 일실시예에 따른 웨이퍼의 내로우피치(Narrow-Pitch)적재방식을 나타낸 상세예시도이다.9C to 9D are detailed exemplary views illustrating a narrow-pitch loading method of a wafer according to an embodiment of the present invention.

이와 같은 내로우 피치 적재방식을 구현하기 위해서, 본 발명은, 석영 보트(Quatz Boat)의 상부 슬롯 및 하부 슬롯에 형성되는 웨이퍼(930)가 삽입되는 결합부위는 복수의 돌출부(960)를 포함하고, 상기 돌출부(960)는 웨이퍼간의 피치(Pitch)가 2.5mm 내지 3.5mm가 되도록 형성될 수 있다. 즉 상기 바이 피치방식에 있어서는 웨이퍼간 피치가 서로 다른 피치를 갖도록 돌출부가 형성되나, 내로우 피치는 웨이퍼간 피치가 균일하도록 돌출부가 형성된다고 할 수 있다. In order to implement such a narrow pitch loading method, the present invention includes a plurality of protrusions 960 in which a coupling portion into which a wafer 930 formed in an upper slot and a lower slot of a quartz boat is inserted. The protrusion 960 may be formed such that a pitch between wafers is 2.5 mm to 3.5 mm. That is, in the bi-pitch method, the protrusions are formed to have different pitches between wafers, but the narrow pitch may be formed so that the protrusions are formed so that the pitch between wafers is uniform.

또한, 내로우 피치 적재방식을 적용하더라도 상기 돌출부(960)는 상기 석영 보트(Quatz Boat)의 지지대를 기준으로 수직방향으로 3˚ 내지 5˚의 기울기로 기울어져 형성될 수 있다. In addition, even when the narrow pitch loading method is applied, the protrusion 960 may be inclined at an inclination of 3 ° to 5 ° in the vertical direction based on the support of the quartz boat.

상기와 같은 내로우 피치 방식을 적용하면, 웨이퍼간 간격, 즉 피 치(940,950)가 균일하게 2.5mm 내지3.5mm로 형성되므로, N층 또는 P층으로 사용되지 않는 면이라 하더라도 PSG막 형성이 가능하며, 따라서 반도체 효율, 특히 태양전지 셀의 효율성이 보장될 수 있다. By applying the narrow pitch method as described above, since the inter-wafer spacing, that is, pitches 940 and 950 are formed to be uniformly 2.5 mm to 3.5 mm, a PSG film can be formed even on a surface not used as an N layer or a P layer. Thus, semiconductor efficiency, in particular solar cell efficiency, can be ensured.

도 10은 본 발명의 일실시예에 따른 반도체 웨이퍼 확산공정의 순서도이다. 10 is a flowchart of a semiconductor wafer diffusion process according to an embodiment of the present invention.

먼저 보트로딩부의 석영 보트에 복수의 웨이퍼를 적재하는 단계(s11)를 거치게 된다. 이 때, 석영보트는 상부 슬롯 및 하부슬롯은 웨이퍼를 삽입시키기 위한 돌출부를 형성할 수 있다.First, a step (s11) of loading a plurality of wafers into the quartz boat of the boat loading part is performed. At this time, the quartz boat, the upper slot and the lower slot may form a protrusion for inserting the wafer.

i) 상기 돌출부는 서로 다른 하부폭을 갖는 제 1돌출부 및 제 2돌출부로 형성될 수 있는데, 서로 다른 하부폭을 갖는 제 1돌출부 및 제 2돌출부를 이용하여 웨이퍼를 적재하게 되면 바이 피치(Bi-Pitch)방식으로 적재하게 된다. i) The protrusion may be formed of a first protrusion and a second protrusion having different lower widths. When the wafer is loaded using the first and second protrusions having different lower widths, the bi-pitch (Bi−) may be used. It is loaded by the pitch method.

ii) 이에 비해 상기 돌출부를 균일한 하부폭을 갖도록 형성하는 것도 가능한데, 이 때 웨이퍼간 피치가 2.5mm - 3.5mm가 되도록 형성하여 웨이퍼를 적재하게 되면 내로우 피치(Narrow-Pitch)방식으로 적재하게 된다. ii) On the other hand, it is also possible to form the protrusion to have a uniform lower width. In this case, the pitch between wafers is formed to be 2.5mm-3.5mm so that the wafer is loaded in a narrow-pitch method. do.

상기의 돌출부는 석영 보트(Quatz Boat)의 지지대를 기준으로 3˚ 내지 5˚의 기울기로 기울여서 형성될 수도 있는데, 이 때에는 웨이퍼를 3˚ 내지 5˚의 기울기로 기울여서 적재하게 된다. The protrusion may be formed at an inclination of 3 degrees to 5 degrees with respect to a support of a quartz boat, in which case the wafer is inclined at an inclination of 3 degrees to 5 degrees.

상기의 웨이퍼 적재단계(s11)을 거치게 된후, 웨이퍼가 적재된 석영 보트(Quatz Boat)를 종형 확산로(Horizontal furnace)에 삽입하는 단계를 거치게 된다.(s22) 바이 피치 방식 또는 내로우 피치 방식으로 웨이퍼가 적재된 석영보트는 패들을 이용하여 도어를 통해 확산튜브안으로 이송되게 된다. After the wafer loading step s11, the quartz boat loaded with the wafer is inserted into a vertical furnace. (S22) By bi pitch or narrow pitch. The wafer loaded quartz boat is transferred to the diffusion tube through the door using a paddle.

이후 종형 확산로의 도어(door)를 닫아 종형 확산로를 밀폐하는 단계를 거친게 되고(s13), 종형 확산로에 가스를 주입하고 열처리하는 단계(s14)를 거치면 본 발명에 의한 확산공정은 마무리되게 된다. Thereafter, the door of the vertical diffusion path is closed to close the vertical diffusion path (s13), and the gas diffusion and heat treatment step (s14) of the vertical diffusion path finishes the diffusion process according to the present invention. Will be.

본 발명에서는 n형 불순물을 도핑하기위해 p형 실리콘 웨이퍼를 이용할 수 있는데, 이 때, 확산튜브의 가스주입구로 주입되는 가스는 염화포스포릴(POCl3)일 수 있다. 또한, 상기 확산단계(s14)의 열처리 온도는 800℃ 내지 900℃의 온도일 수 있다. In the present invention, a p-type silicon wafer may be used to dope n-type impurities. In this case, the gas injected into the gas inlet of the diffusion tube may be phosphoryl chloride (POCl 3 ). In addition, the heat treatment temperature of the diffusion step (s14) may be a temperature of 800 ℃ to 900 ℃.

상기와 같이 확산공정에 있어서 바이피치(Bi-Pitch)방식 또는 내로우 피치(Narrow-Pitch) 방식을 채용하면, 특히 태양전지(Solar cell)의 제조공정에 있어서, 웨이퍼간의 간격을 좁게함으로써, 태양전지 셀의 효율의 저하없이 웨이퍼 적재량을 증가시켜 태양전지 셀의 생산을 증대할 수 있으며, 웨이퍼간 확산속도를 증가시켜 n층 또는 p층의 두께 및 표면농도가 저감되어 높은 저항을 손쉽게 얻을 수 있는 효과가 있다.When the bi-pitch method or the narrow-pitch method is adopted in the diffusion process as described above, in the manufacturing process of the solar cell, the gap between the wafers is narrowed, It is possible to increase the production of solar cells by increasing the wafer load without degrading the efficiency of the battery cells, and by increasing the diffusion speed between wafers, the thickness and surface concentration of the n-layer or p-layer can be reduced to easily obtain high resistance. It works.

즉 , 종래의 Back to Back 적재방식의 문제를 개선하고, solar cell의 효율 저하 없이 생산량 증가 가능하다고 할 수 있다. That is, it can be said that the problem of the conventional back-to-back stacking method can be improved and the yield can be increased without degrading the efficiency of the solar cell.

이상 본 발명의 구체적 실시형태와 관련하여 본 발명을 설명하였으나 이는 예시에 불과하며 본 발명은 이에 제한되지 않는다. 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자는 본 발명의 범위를 벗어나지 않고 설명된 실시형태를 변경 또는 변형할 수 있으며, 본 발명의 기술사상과 아래에 기재될 특허청구범위의 균등 범위 내에서 다양한 수정 및 변형이 가능하다.The present invention has been described above in connection with specific embodiments of the present invention, but this is only an example and the present invention is not limited thereto. Those skilled in the art to which the present invention pertains can change or modify the described embodiments without departing from the scope of the present invention, and within the equivalent scope of the technical spirit of the present invention and the claims to be described below. Various modifications and variations are possible.

도 1은 종래기술에 따른 웨이퍼의 싱글(single) 적재방식을 나타낸 예시도.1 is an exemplary view showing a single stacking method of a wafer according to the prior art.

도 2는 종래기술에 따른 웨이퍼의 Back To Back 적재 방식을 나타낸 예시도.Figure 2 is an exemplary view showing a back to back stacking method of the wafer according to the prior art.

도 3은 본 발명의 일실시예에 따른 보트로딩부와 종형확산로부의 구성을 나타낸 예시도.Figure 3 is an exemplary view showing the configuration of the boat loading portion and the vertical diffusion path portion in accordance with an embodiment of the present invention.

도 4는 본 발명의 일실시예에 따른 석영 보트(Quatz Boat)를 확산튜브안으로 이송시킨 모습을 나타내는 예시도. Figure 4 is an exemplary view showing a state in which a quartz boat (Quatz Boat) in accordance with an embodiment of the present invention is transferred into the diffusion tube.

도 5는 본 발명의 일실시예에 따른 종형확산로부와 가스캐비넷부의 구성을 나타낸 예시도. Figure 5 is an exemplary view showing the configuration of the vertical diffusion path and the gas cabinet portion according to an embodiment of the present invention.

도 6은 본 발명의 일실시예에 따른 석영 보트(Quatz Boat)의 구성도.Figure 6 is a block diagram of a quartz boat (Quatz Boat) according to an embodiment of the present invention.

도 7은 본 발명의 일실시예에 따른 석영 보트(Quatz Boat)의 상부 슬롯 및 하부슬롯의 확대도.7 is an enlarged view of an upper slot and a lower slot of a quartz boat according to an embodiment of the present invention.

도 8a는 본 발명의 일실시예에 따른 웨이퍼의 바이피치(bi-Pitch)적재방식을 나타낸 예시도.8A is an exemplary view illustrating a bi-pitch loading method of a wafer according to an embodiment of the present invention.

도 8b는 본 발명의 일실시예에 따른 웨이퍼의 내로우피치(Narrow-Pitch)적재방식을 나타낸 예시도.8B is an exemplary view showing a narrow-pitch loading method of a wafer according to an embodiment of the present invention.

도 9a 내지 도 9b는 본 발명의 일실시예에 따른 웨이퍼의 바이피치(bi-Pitch)적재방식을 나타낸 상세예시도.9A to 9B are detailed views illustrating a bi-pitch loading method of a wafer according to an embodiment of the present invention.

도 9c 내지 도 9d는 본 발명의 일실시예에 따른 웨이퍼의 내로우피치(Narrow-Pitch)적재방식을 나타낸 상세예시도.9C to 9D are detailed exemplary views showing a narrow-pitch loading method of a wafer according to an embodiment of the present invention.

도 10은 본 발명의 일실시예에 따른 반도체 웨이퍼 확산공정의 순서도. 10 is a flow chart of a semiconductor wafer diffusion process in accordance with an embodiment of the present invention.

{도면의 주요부호에 대한 설명}{Description of major symbols in the drawing}

110, 210, 610, 710, 810: 상부 슬롯 510: 가스캐비넷부110, 210, 610, 710, 810: upper slot 510: gas cabinet

120, 220, 620, 720, 820: 하부 슬롯 520: 히터120, 220, 620, 720, 820: Lower slot 520: Heater

130, 230, 830: N층으로 사용하는 면 530: 절연체130, 230, 830: surface used for N layer 530: insulator

310: 보트로딩부 630: 지지대 310: boat loading unit 630: support

320, 550: 종형확산로부 730: 웨이퍼의 결합부위 320, 550: vertical diffusion path 730: bonding portion of the wafer

330, 410: 석영 보트 910: 제 1돌출부330 and 410 quartz boat 910 first protrusion

340, 430: 패들 920: 제 2돌출부340 and 430: paddle 920: second protrusion

350, 640, 930: 웨이퍼 940, 950 : 피치350, 640, 930: Wafers 940, 950: Pitch

360, 540: 도어 360, 540: door

370, 450: 도어개폐장치370, 450: door opening and closing device

380, 460: 확산 튜브380, 460: diffusion tube

Claims (14)

웨이퍼를 적재하기 위한 상부 슬롯(slot), 하부 슬롯 및 지지대를 구비하고, Having an upper slot, a lower slot, and a support for loading a wafer, 상기 상부 슬롯 및 하부 슬롯에 형성되는 웨이퍼가 삽입되는 결합부위는 복수의 돌출부를 포함하고, 상기 돌출부 중 홀수번째 돌출부인 제 1돌출부 및 짝수번째 돌출부인 제 2돌출부는 서로 다른 폭을 갖는 것을 특징으로 하는 반도체 확산(diffusion)공정에 이용되는 석영보트(Quatz Boat).The coupling portion into which the wafers formed in the upper slot and the lower slot are inserted includes a plurality of protrusions, and the first and second protrusions of odd and second protrusions have different widths. A quartz boat used in a semiconductor diffusion process. 웨이퍼를 적재하기 위한 상부 슬롯(slot), 하부 슬롯 및 지지대를 구비하고, Having an upper slot, a lower slot, and a support for loading a wafer, 상기 상부 슬롯 및 하부 슬롯에 형성되는 웨이퍼가 삽입되는 결합부위는 복수의 돌출부를 포함하고, 상기 돌출부는 웨이퍼간의 피치(Pitch)가 2.5mm 내지 3.5mm가 되도록 형성되는 것을 특징으로 하는 반도체 확산공정에 이용되는 석영보트(Quatz Boat).In the semiconductor diffusion process, the coupling portion into which the wafers formed in the upper slot and the lower slot are inserted includes a plurality of protrusions, and the protrusions are formed such that a pitch between the wafers is 2.5 mm to 3.5 mm. Quartz boat used. 웨이퍼를 적재하기 위한 상부 슬롯(slot), 하부 슬롯 및 지지대를 구비하고, 상기 상부 슬롯 및 하부 슬롯에 형성되는 웨이퍼가 삽입되는 결합부위는 복수의 돌출부를 포함하고, 상기 돌출부 중 홀수번째 돌출부인 제 1돌출부 및 짝수번째 돌출부인 제 2돌출부는 서로 다른 폭을 갖는 것을 특징으로 하는 석영보트(Quatz Boat) 및 상기 석영 보트를 확산로로 이송시키기 위한 패들(Paddle)을 포함하는 보트로딩(Boat Loading)부;A coupling portion having an upper slot, a lower slot, and a support for loading a wafer, into which a wafer formed in the upper slot and the lower slot is inserted comprises a plurality of protrusions, the first protrusion being an odd number of protrusions; Boat loading including a quartz boat and a paddle for transferring the quartz boat to a diffusion path, characterized in that the first projection and the second projection, which are even-numbered projections, have different widths. part; 상기 웨이퍼가 적재된 석영 보트(Quatz Boat)가 삽입되는 확산튜브(Diffusion tube), 가스 주입구 및 웨이퍼의 열처리를 위한 히터(Heater)를 구비하는 종형 확산로(Horizontal furnace)부; 및A vertical furnace unit including a diffusion tube into which the quartz boat loaded with the wafer is inserted, a gas injection hole, and a heater for heat treatment of the wafer; And 상기 종형 확산로에서 배출되는 가스를 이송받아 이를 외부로 배출하는 가스 캐비넷(Gas cabinet)부;A gas cabinet unit configured to receive the gas discharged from the vertical diffusion path and discharge the gas to the outside; 를 포함하는 반도체 웨이퍼 확산공정장치. Semiconductor wafer diffusion processing apparatus comprising a. 웨이퍼를 적재하기 위한 상부 슬롯(slot), 하부 슬롯 및 지지대를 구비하고, 상기 상부 슬롯 및 하부 슬롯에 형성되는 웨이퍼가 삽입되는 결합부위는 복수의 돌출부를 포함하고, 상기 돌출부는 웨이퍼간의 피치(Pitch)가 2.5mm 내지 3.5mm가 되도록 형성되는 것을 특징으로 하는 석영보트(Quatz Boat) 및 상기 석영 보트를 확산로로 이송시키기 위한 패들(Paddle)을 포함하는 보트로딩(Boat Loading)부;An upper slot, a lower slot, and a support for loading a wafer, the coupling portion into which the wafer formed in the upper slot and the lower slot is inserted includes a plurality of protrusions, and the protrusions include a pitch between wafers. A boat loading unit including a quartz boat and a paddle for transferring the quartz boat to a diffusion path; 상기 웨이퍼가 적재된 석영 보트(Quatz Boat)가 삽입되는 확산튜브(Diffusion tube), 가스 주입구 및 웨이퍼의 열처리를 위한 히터(Heater)를 구비하는 종형 확산로(Horizontal furnace)부; 및A vertical furnace unit including a diffusion tube into which the quartz boat loaded with the wafer is inserted, a gas injection hole, and a heater for heat treatment of the wafer; And 상기 종형 확산로에서 배출되는 가스를 이송받아 이를 외부로 배출하는 가스 캐비넷(Gas cabinet)부;A gas cabinet unit configured to receive the gas discharged from the vertical diffusion path and discharge the gas to the outside; 를 포함하는 반도체 웨이퍼 확산공정장치.Semiconductor wafer diffusion processing apparatus comprising a. 제 1항 또는 제 3항에 있어서, The method according to claim 1 or 3, 상기 제 1돌출부의 폭은 1.0 내지 2.0 mm의 하부폭을 갖고, 상기 제 2돌출부의 폭은 2.0 내지 3.0mm 의 하부폭을 갖는 것을 특징으로 하는 반도체 웨이퍼 확산공정 장치.The width of the first protrusions has a lower width of 1.0 to 2.0 mm, the width of the second protrusions has a lower width of 2.0 to 3.0 mm. 제 1항 내지 제 4항 중 어느 한 항에 있어서, 5. The method according to any one of claims 1 to 4, 상기 돌출부는 상기 석영 보트(Quatz Boat)의 지지대를 기준으로 수직방향으로 3˚ 내지 5˚의 기울기로 기울어져 형성되는 것을 특징으로 하는 반도체 웨이퍼 확산공정장치.The protrusion is a semiconductor wafer diffusion process apparatus, characterized in that formed inclined at a slope of 3 ° to 5 ° in the vertical direction with respect to the support of the quartz boat (Quatz Boat). 제 1항 내지 제 4항 중 어느 한 항에 있어서, 5. The method according to any one of claims 1 to 4, 상기 석영 보트(Quatz Boat)에 적재되는 웨이퍼는 p형 실리콘 웨이퍼인 것을 특징으로 하는 반도체 웨이퍼 확산공정장치.And a wafer loaded on the quartz boat is a p-type silicon wafer. 석영 보트(Quatz Boat)의 상부 슬롯 및 하부슬롯의 서로 다른 폭을 갖는 제 1돌출부 및 제 2돌출부로 형성되는 각각의 결합부위에 복수의 웨이퍼를 적재하는 A 단계;A step of loading a plurality of wafers in each coupling portion formed of the first projection and the second projection having a different width of the upper slot and the lower slot of the quartz boat (Quatz Boat); 상기 웨이퍼가 적재된 석영 보트(Quatz Boat)를 종형 확산로(Horizontal furnace)에 삽입하는 B 단계;Inserting a quartz boat loaded with the wafer into a vertical furnace; 상기 종형 확산로의 도어(door)를 닫아 종형 확산로를 밀폐하는 C 단계; 및Closing the door of the vertical diffusion path to seal the vertical diffusion path; And 상기 종형 확산로에 가스를 주입하고 열처리하는 D 단계;Injecting gas into the vertical diffusion furnace and performing heat treatment; 를 포함하는 반도체 웨이퍼의 확산공정.Diffusion process of a semiconductor wafer comprising a. 석영 보트(Quatz Boat)에 적재되는 웨이퍼간의 피치(Pitch)가 2.5mm 내지 3.5mm가 되도록 형성되는 석영보트의 상부 슬롯 및 하부슬롯의 돌출부로 형성되는 각각의 결합부위에 복수의 웨이퍼를 적재하는 a 단계;A that loads a plurality of wafers into respective coupling portions formed by protrusions of an upper slot and a lower slot of a quartz boat formed such that a pitch between wafers loaded on a quartz boat is 2.5 mm to 3.5 mm step; 상기 웨이퍼가 적재된 석영 보트(Quatz Boat)를 종형 확산로(Horizontal furnace)에 삽입하는 b 단계;Inserting a quartz boat loaded with the wafer into a vertical furnace; 상기 종형 확산로의 도어(door)를 닫아 종형 확산로를 밀폐하는 c 단계; 및C) closing the door of the vertical diffusion path to close the vertical diffusion path; And 상기 종형 확산로에 가스를 주입하고 열처리하는 d 단계;Injecting gas into the vertical diffusion path and performing heat treatment; 를 포함하는 반도체 웨이퍼의 확산공정.Diffusion process of a semiconductor wafer comprising a. 제 8항에 있어서, 상기 A 단계는,The method of claim 8, wherein the step A, 상기 석영 보트(Quatz Boat)의 상부슬롯 및 하부슬롯에 각각의 웨이퍼를 바이 피치(Bi-Pitch)방식으로 적재하는 것을 특징으로 하는 반도체 웨이퍼의 확산공정. The process of diffusing a semiconductor wafer, characterized in that each wafer is loaded in a bi-pitch method in the upper slot and the lower slot of the quartz boat (Quatz Boat). 제 8항 또는 제 9항에 있어서, 상기 A 단계 또는 a 단계는,The method of claim 8 or 9, wherein the step A or a, 상기 웨이퍼를 석영 보트(Quatz Boat)의 지지대를 기준으로 수직방향으로 3˚ 내지 5˚의 기울기로 기울여서 돌출부가 형성하는 결합부위에 적재하는 것을 특징으로 하는 반도체 웨이퍼의 확산공정.The wafer is inclined at an inclination of 3 ° to 5 ° in the vertical direction with respect to the support of the quartz boat (Quatz Boat) diffusion process of the semiconductor wafer characterized in that it is mounted on the coupling portion formed by the projection. 제 8항 또는 제 9항에 있어서, The method according to claim 8 or 9, 상기 석영 보트(Quatz Boat)에 적재되는 웨이퍼는 p형 실리콘 웨이퍼인 것을 특징으로 하는 반도체 웨이퍼 확산공정.The wafer loaded on the quartz boat is a semiconductor wafer diffusion process, characterized in that the p-type silicon wafer. 제 8항 또는 제 9항에 있어서, The method according to claim 8 or 9, 상기 가스는 염화포스포릴(POCl3)인 것을 특징으로 하는 반도체 웨이퍼의 확산공정.The gas is a phosphoryl chloride (POCl 3 ) diffusion process of the semiconductor wafer. 제 8항 또는 제 9항에 있어서, 상기 열처리는, The method of claim 8 or 9, wherein the heat treatment, 800℃ 내지 900℃의 온도로 웨이퍼를 열처리하는 것을 특징으로 하는 반도체 웨이퍼의 확산공정.A diffusion process of a semiconductor wafer, characterized in that the wafer is heat-treated at a temperature of 800 ℃ to 900 ℃.
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