KR20230158339A - Vertical Type Semiconductor Thermal Process Apparatus - Google Patents

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Abstract

수직형 반도체 열처리 장치가 개시된다. 본 발명에 따르면 웨이퍼 이송 로봇이 차지하는 공간의 비효율성을 없애기 위한 장치와 그 구성들이 설명된다.A vertical semiconductor heat treatment apparatus is disclosed. According to the present invention, a device and its configuration for eliminating space inefficiency occupied by a wafer transfer robot are described.

Description

수직형 반도체 열처리 장치{Vertical Type Semiconductor Thermal Process Apparatus}Vertical Type Semiconductor Thermal Process Apparatus}

본 발명은 수직형 반도체 열처리 장치에 관한 것으로 수직형 튜브 형태의 퍼니스를 운용할때 생산성을 높이기 위한 것이다.The present invention relates to a vertical semiconductor heat treatment device and is intended to increase productivity when operating a vertical tube-shaped furnace.

반도체 웨이퍼에 소자를 만드는 열처리 공정의 장비 가운데서 웨이퍼를 여러 장 수직으로 적층하여 반응로에 넣어 제조하는 장비를 수직형 배취(batch) 장비라고 한다. 반응로는 대개 쿼츠(quartz, 석영)으로 만들어진 튜브 형태이다. 웨이퍼는 일정 간격을 두고 여러 매 적층하는데 대개 백매(百枚) 부근 또는 그 이상을 웨이퍼 보트에 장착한 다음 수직으로 승강시켜 쿼츠 튜브 내로 진입시키도록 되어 있는 것이 보통이다.Among the equipment used in the heat treatment process to create devices on semiconductor wafers, equipment that stacks multiple wafers vertically and puts them into a reactor to manufacture them is called vertical batch equipment. The reactor is usually in the form of a tube made of quartz. Several wafers are stacked at regular intervals, and usually around a hundred wafers or more are mounted on a wafer boat and then vertically lifted to enter the quartz tube.

종래의 수직형 튜브를 갖춘 장비(10)는 도 1의 상면도 및 도 2의 단면도에 도시되었듯이 쿼츠 튜브(111) 및 웨이퍼 이송 로봇(113)이 하나의 프로세스 공간(110)에 설치되어 있다. 프로세스 공간 가운데 상부 공간(118)에는 쿼츠 튜브(111)가, 하부 공간(119)에는 웨이퍼 이송 로봇(113)과 웨이퍼 보트(115)를 쿼츠 튜브(111) 내로 승강하기 위한 승강 장치(116)가 설치되어 있다.In the equipment 10 equipped with a conventional vertical tube, a quartz tube 111 and a wafer transfer robot 113 are installed in one process space 110, as shown in the top view of FIG. 1 and the cross-sectional view of FIG. 2. . Among the process spaces, there is a quartz tube 111 in the upper space 118, and a lifting device 116 for lifting the wafer transfer robot 113 and the wafer boat 115 into the quartz tube 111 is located in the lower space 119. It is installed.

공정이 진행되었거나, 진행될 웨이퍼는 웨이퍼 이송 로봇(113)이 프로세스 공간(110)의 한쪽 면에 설치된 핌스(fims, 115)를 통해 풉(foup) 박스에 담거나 풉 박스로부터 인출한다. 풉이란 Front Opening Unified POD의 약자로 웨이퍼들을 저장하고, 정면에서 여닫을 수 있게 설계된 용기를 말하는 것으로 때로는 풉 박스로 기재되기도 하지만 두 용어는 같은 것을 의미한다. 핌스(fims)란, Front opening Interface Mechanical Standard의 약자로 앞쪽으로 열려 별도의 업,다운없이도 간편하게 웨이퍼를 수납할 수 있도록 하는 풉 박스 및 카세트의 일체형을 통칭하는 구조를 말한다.Wafers that have been processed or are to be processed are placed in or removed from a foup box by the wafer transfer robot 113 through a fims (FIMS) 115 installed on one side of the process space 110. FOOP stands for Front Opening Unified POD and refers to a container designed to store wafers and be opened and closed from the front. It is sometimes written as a FOOP box, but the two terms mean the same thing. FIMS is an abbreviation for Front opening Interface Mechanical Standard and refers to an integrated structure of a pouch box and cassette that opens toward the front to easily store wafers without separate up or down.

통상적으로 웨이퍼 이송 로봇(113)에는 각종 승강 장치 및 로봇 암(arm)의 관절 회전 장치를 포함하는, 이른 바 무빙 파트(moving part)라 불리우는 부품들이 모터로 구동되고 있고 웨이퍼 보트를 위한 승강 장치 역시 마찬가지이다. 이런 기계적인 동작 부품들은 모두 파티클의 발생원이며 웨이퍼를 오염시켜 생산성(yield)를 떨어뜨리는 원인이 된다. Typically, in the wafer transfer robot 113, so-called moving parts, including various lifting devices and a joint rotation device of the robot arm, are driven by motors, and the lifting device for the wafer boat is also Same thing. All of these mechanical moving parts are sources of particles and contaminate the wafer, reducing yield.

풉 이송 로봇(131)은 풉 스토커(미도시)로부터 이송된 풉박스(151)를 핌스(115)에 결합하거나, 공정이 끝난 웨이퍼를 담은 풉 박스를 핌스(115)로부터 떼어낸 다음 풉포트(153)을 통해 반출하여 풉 스토커에 이송,적치될 수 있도록 한다.The FOOP transfer robot 131 combines the FOOP box 151 transferred from the FOOP stocker (not shown) to the FOOP box 115, or removes the FOOP box containing the processed wafer from the FOOP port (115). 153) so that it can be transported and stored in the Poof Stocker.

유틸리티 공간(170)은 쿼츠 튜브의 열을 식히기 위한 팬 장치(171, 172)나 공정 가스를 입출하기 위한 도입관(173)들과, 쿼츠 튜브(111)의 가열과 감열을 위한 히터 및 그 제어를 위한 제어부(177)가 설치되어 있는 공간을 말한다.The utility space 170 includes fan devices 171 and 172 for cooling the quartz tube, inlet pipes 173 for entering and exiting the process gas, a heater for heating and deheating the quartz tube 111, and its control. This refers to the space where the control unit 177 for is installed.

본 발명이 해결하고자 하는 과제는, 수직형 쿼츠 튜브를 채택하여 배취(batch) 타입으로 웨이퍼를 처리하는 장치에 있어서 파티클 오염을 최소화할 수 있고, 각종 공정 가스의 사용량을 절감하며, 보다 빠르게 프로세스 모듈의 온도를 떨어뜨릴 수 있는 장치를 제공하는데 있다.The problem that the present invention aims to solve is to minimize particle contamination in a device that processes wafers in a batch type by adopting a vertical quartz tube, reduce the usage of various process gases, and process modules more quickly. The goal is to provide a device that can lower the temperature of.

본 발명이 해결하고자 하는 또 다른 과제는, 수직형 쿼츠 튜브 주위를 둘러싸고 있는 공간 및 그 하부의 공간이 최소화되도록 하는 장치를 제공하는데 있다.Another problem to be solved by the present invention is to provide a device that minimizes the space surrounding the vertical quartz tube and the space below it.

본 발명은 웨이퍼를 처리하는 수직형 쿼츠 튜브와, 상기 웨이퍼가 일정 간격으로 복수 개 수직 적층 가능한 웨이퍼 보트와, 상기 웨이퍼 보트의 승강을 위한 승강 장치가 포함된 프로세스 모듈; 로봇 암(arm)을 하나 이상 구비하고 상기 웨이퍼를 상기 웨이퍼 보트에 로딩 또는 언로딩하는 웨이퍼 이송 로봇이 포함된 웨이퍼 이송 모듈; 상기 웨이퍼 이송 모듈은 하나 이상의 상기 프로세스 모듈과 외면이 서로 공유되거나 결합되되, 상기 프로세스 모듈과는 공간적으로 격벽의 형태로 분리되고, 도어를 통하여 상기 웨이퍼 이송 로봇이 상기 웨이퍼 보트에 웨이퍼를 로딩 또는 언로딩 가능하도록 구성된 수직형 반도체 열처리 장치임을 특징으로 한다.The present invention includes a process module including a vertical quartz tube for processing wafers, a wafer boat capable of vertically stacking a plurality of wafers at regular intervals, and a lifting device for lifting the wafer boat; A wafer transfer module including one or more robot arms and a wafer transfer robot that loads or unloads the wafer into the wafer boat; The wafer transfer module has an outer surface shared or combined with one or more of the process modules, but is spatially separated from the process module in the form of a partition, and the wafer transfer robot loads or unloads wafers into the wafer boat through a door. It is characterized as a vertical semiconductor heat treatment device configured to enable loading.

본 발명의 일 실시예에 따르면, 파티클 오염을 최소화할 수 있고, 각종 공정 가스의 사용량을 절감하며, 보다 빠르게 프로세스 모듈의 온도를 떨어뜨릴 수 있게 되어 반도체 웨이퍼를 처리하는 생산성이 제고되고, 경제성 또한 올라가게 된다.According to one embodiment of the present invention, particle contamination can be minimized, the usage of various process gases can be reduced, and the temperature of the process module can be lowered more quickly, thereby improving productivity in processing semiconductor wafers and improving economic efficiency. It goes up.

도 1은 종래의 장치를 나타내는 개략적인 평도면이다.
도 2는 종래의 장치를 나타내는 개략적인 단도면이다.
도 3은 본 발명의 장치를 나타내는 평면도의 일부이다.
도 4는 본 발명의 장치를 나타내는 단면도의 일부이다.
도 5는 본 발명의 장점을 설명하기 위한 단면도 비교이다.
도 6은 본 발명의 장치 가운데 풉 이송 로봇을 나타낸다.1 is a schematic plan view showing a conventional device.
Figure 2 is a schematic cross-sectional view showing a conventional device.
Figure 3 is a portion of a plan view showing the device of the present invention.
Figure 4 is a portion of a cross-sectional view showing the device of the present invention.
Figure 5 is a comparison of cross-sectional views to illustrate the advantages of the present invention.
Figure 6 shows a poo transfer robot among the devices of the present invention.

이하, 첨부한 도면들을 참고하여 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 본 발명의 실시예에 대하여 상세히 설명하기로 한다. 각 도면에 제시된 참조부호들 중 동일한 참조부호는 동일한 부재를 나타낸다.Hereinafter, with reference to the attached drawings, embodiments of the present invention will be described in detail so that those skilled in the art can easily implement the present invention. Among the reference numbers shown in each drawing, the same reference number indicates the same member.

본 발명을 설명함에 있어서 관련된 공지 기술에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 흐릴 수 있다고 판단되는 경우 그 상세한 설명을 생략한다.In describing the present invention, if it is determined that a detailed description of related known technologies may obscure the gist of the present invention, the detailed description will be omitted.

제1, 제2 등의 용어는 다양한 구성요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 상기 구성요소들은 상기 용어들에 의해 한정되는 것은 아니며, 상기 용어들은 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하는 목적으로만 사용된다.Terms such as first, second, etc. may be used to describe various components, but the components are not limited by the terms, and the terms are used only for the purpose of distinguishing one component from another component. It is used.

본 발명의 수직형 반도체 열처리 장치(30)는 도 3 및 도 4에 도시된 도면을 통해 그 형태를 파악할 수 있다. 이에 따르면 본 발명의 장치는, 복수 개의 프로세스 모듈(310,320), 웨이퍼 이송 모듈(330), 풉(foup) 이송 모듈(340), 유틸리티 모듈(360)으로 구성되어 있다. 각 프로세스 모듈(310,320)은 다각형의 외면으로 되어 있되 웨이퍼 이송 모듈(330)과의 결합을 위해 오각형 또는 육각형의 외면을 가지는 것이 바람직하다. 웨이퍼 이송 모듈(330) 역시 오각형 또는 육각형의 외면을 가지는 것이 바람직하다. 각 프로세스 모듈(310,320)과 웨이퍼 이송 모듈(330)의 외면은 서로를 다면으로 결합되거나 외면을 공유할 수 있으면 되고, 굳이 대칭성을 가질 필요는 없지만 대체로 오각형 또는 육각형임이 바람직하다. The form of the vertical semiconductor heat treatment apparatus 30 of the present invention can be understood through the drawings shown in FIGS. 3 and 4. According to this, the device of the present invention is composed of a plurality of process modules 310 and 320, a wafer transfer module 330, a foup transfer module 340, and a utility module 360. Each process module 310 and 320 preferably has a polygonal outer surface, but preferably has a pentagonal or hexagonal outer surface for combination with the wafer transfer module 330. The wafer transfer module 330 also preferably has a pentagonal or hexagonal outer surface. The outer surfaces of each of the process modules 310 and 320 and the wafer transfer module 330 can be multi-faceted or share an outer surface, and do not necessarily have to be symmetrical, but are preferably pentagonal or hexagonal.

각 프로세스 모듈(310,320) 내부에는 여러 개의 반도체 웨이퍼가 내부에 수납되어 반도체 제조 공정이 진행될 수 있도록 쿼츠 튜브(311, 312)가 상부 공간(318)에 위치하고 있고, 수직 방향으로 웨이퍼가 적층되는 웨이퍼 보트(315) 및 웨이퍼 보트(315)를 쿼츠 튜브(311, 312)로 인출입하기 위한 승강 장치(316)가 하부 공간(319)에 위치하고 있다. 웨이퍼 보트(315)는 반도체 제조 공정의 여러 가혹 조건을 견딜 수 있는 쿼츠(quartz) 재질이나 SiC(실리콘 카바이드) 재질로 된 것이 바람직하다.Inside each process module (310, 320), quartz tubes (311, 312) are located in the upper space (318) so that multiple semiconductor wafers can be stored inside and the semiconductor manufacturing process can proceed, and a wafer boat in which wafers are stacked in the vertical direction. 315 and a lifting device 316 for taking in and out the wafer boat 315 into the quartz tubes 311 and 312 are located in the lower space 319. The wafer boat 315 is preferably made of quartz or SiC (silicon carbide) material that can withstand various harsh conditions in the semiconductor manufacturing process.

도시하고 있지는 않지만 쿼츠 튜브 주위에는 열처리 공정을 위한 가열 히터, 가스 공급관, 배기관 및 펌핑라인 등은 배치되어 있음은 당연한 사실이므로 이들을 별도로 설명하지는 않는다.Although not shown, it is a natural fact that heaters, gas supply pipes, exhaust pipes, and pumping lines for the heat treatment process are arranged around the quartz tube, so these will not be described separately.

웨이퍼 이송 모듈(330)은 각 프로세스 모듈(310,320)의 공간들과는 격벽 분리되어 있고, 웨이퍼 이송 로봇(WTR, Wafer Transfer Robot, 도면부호 331)이 설치되어 있다. 웨이퍼 이송 로봇(331)은 웨이퍼 이송 모듈(330)과 각 프로세스 모듈(310,320) 사이에 설치된 도어(317)를 통해 웨이퍼를 한 장 또는 여러 장 단위로 쿼츠 튜브(311, 312) 하부에 위치한 웨이퍼 보트로 로딩(loading)하거나 언로딩(unloading)한다. 웨이퍼 이송 모듈(330)의 일부 면들은 각 프로세스 모듈(310,320)과 결합 또는 공유되어 있고, 다른 면들은 핌스들(341, 342)이 설치되어 있다. 도 3에서는 점선 내에 도시되었듯이 핌스들(341, 342)이 평면적으로 복수 개 설치되어 있을 수도 있고, 공간의 활용도에 따라 때로는 높이 방향으로 복수 개가 설치되어 있을 수도 있다. 웨이퍼 이송 로봇(331)(WTR, W afer T ransfer R obot)은 핌스들(341, 342)를 통해 공정이 끝난 웨이퍼를 웨이퍼 보트로부터 꺼내어 핌스에 결합되어 있는 풉 박스(351)에 집어넣거나, 또는 공정을 진행하기 위하여 핌스(341, 342)에 결합되어 있는 풉 박스(351)로 부터 웨이퍼를 꺼내어 웨이퍼 보트(315)로 넣는다. 참고로 핌스(FIMS)란, Front opening Interface Mechanical Standard의 약자로 앞쪽으로 열려 별도의 업,다운없이도 간편하게 웨이퍼를 수납할 수 있도록 하는 풉 박스 및 카세트의 일체형을 통칭하는 구조를 말한다.The wafer transfer module 330 is separated from the spaces of each process module 310 and 320 by a partition, and a wafer transfer robot (WTR, reference numeral 331) is installed. The wafer transfer robot 331 transfers wafers in single or multiple sheets through the door 317 installed between the wafer transfer module 330 and each process module 310 and 320 to the wafer boat located below the quartz tubes 311 and 312. Loading or unloading. Some surfaces of the wafer transfer module 330 are combined or shared with each process module 310 and 320, and PIMS 341 and 342 are installed on other surfaces. In FIG. 3 , as shown within the dotted line, a plurality of PIMS 341 and 342 may be installed horizontally, and depending on the utilization of space, a plurality of PIMS 341 and 342 may sometimes be installed in the height direction. The wafer transfer robot 331 (WTR, W afer T ransfer R obot) takes out the processed wafer from the wafer boat through the PIMS 341 and 342 and places it into the pooper box 351 coupled to the PIMS, or To proceed with the process, the wafer is taken out from the pooh box 351 coupled to the PIMS 341 and 342 and placed into the wafer boat 315. For reference, FIMS is an abbreviation for Front opening Interface Mechanical Standard, and refers to a structure that refers to an integrated structure of a pouch box and cassette that opens toward the front to easily store wafers without separate up or down.

풉 이송 모듈(340)에는 풉 이송 로봇(343)이 장착되어 있다. 풉 이송 로봇(343)은 풉들이 저장되어 있던 저장 공간으로부터 이송되어 온 풉 박스(351)를 풉 포트(353)을 통해 핌스(341, 342)에 결합, 안착시키거나, 웨이퍼가 담긴 풉 박스(351)를 핌스(341, 342)로부터 떼어내어 풉 포트(353)를 통해 반출한다. The FOOP transfer module 340 is equipped with a FOOP transfer robot 343. The FOOP transfer robot 343 couples and seats the FOOP box 351, which has been transferred from the storage space where the FOOPs were stored, to the PIMS 341 and 342 through the FOOP port 353, or moves the FOOP box containing the wafer ( 351) is removed from the PIMS (341, 342) and taken out through the poof port (353).

유틸리티 모듈(360)은 각 프로세스 모듈(310,320)과 일부 외면이 결합 또는 공유되도록 설치되어, 각종 공정 가스의 인출입하는 도입관들(373)이 설치되거나, 팬필터유닛(Fan Filter Unit, FFU, 361, 362)으로 하여금 쿼츠 튜브(311, 312)의 가열과 감열을 위한 히터 및 그 제어를 위한 제어부(377)가 설치되어 있는 공간을 말한다. The utility module 360 is installed so that a portion of the outer surface is combined or shared with each of the process modules 310 and 320, and inlet pipes 373 for drawing in and out of various process gases are installed, or a fan filter unit (FFU, 361, 362) refers to a space where a heater for heating and desensitizing the quartz tubes 311, 312 and a control unit 377 for controlling the same are installed.

이하, 본 발명의 장점들을 설명한다. 본 발명은 웨이퍼 이송 로봇(331)은 웨이퍼 이송 모듈(330) 내부에 자리 잡고 있다. 전술하여 설명하였듯이 웨이퍼 이송 로봇(331)에는 각종 승강 장치 및 로봇 암(arm)의 관절 회전 장치를 포함하는, 이른 바 무빙 파트(moving part)라 불리우는 부품들이 모터로 구동되고 있다. 이런 기계적인 동작 부품들은 모두 파티클의 발생원이며 웨이퍼를 오염시켜 생산성(yield)를 떨어뜨리는 원인이 된다. 본 발명에서는 이를 원천적으로 방지하기 위하여 웨이퍼 이송 로봇(331)은 프로세스 모듈(310,320)이 차지하는 공간으로부터 배제되어 웨이퍼 이송 모듈(330) 내부에 자리잡은 후, 프로세스 모듈(310,320)로부터 격벽하여 분리되어 있다. 물론 양 모듈 사이에는 열고 닫을 수 있는 도어(317)가 있어 웨이퍼 이송 로봇(331)으로 하여금 웨이퍼를 웨이퍼 보트(315)에 로딩 또는 언로딩할 수 있게 되어 있다.Hereinafter, the advantages of the present invention will be described. In the present invention, the wafer transfer robot 331 is located inside the wafer transfer module 330. As described above, the wafer transfer robot 331 includes so-called moving parts, including various lifting devices and a joint rotation device of the robot arm, which are driven by motors. All of these mechanical moving parts are sources of particles and contaminate the wafer, reducing yield. In the present invention, in order to fundamentally prevent this, the wafer transfer robot 331 is excluded from the space occupied by the process modules 310 and 320, is located inside the wafer transfer module 330, and is then separated from the process modules 310 and 320 by a partition. . Of course, there is a door 317 that can be opened and closed between the two modules, allowing the wafer transfer robot 331 to load or unload wafers into the wafer boat 315.

웨이퍼 이송 로봇(331)의 격벽 분리는 또 다른 장점을 가져오게 된다. 도 5에서 종래의 프로세스 공간(실선)과 본 발명의 프로세스 모듈(점선)을 서로 비교하여 도시한 바와 같이 프로세스 모듈(310,320)에서 웨이퍼 이송 로봇이 차지하는 면적이 줄어들게 되어 프로세스 모듈의 체적 공간이 절대적으로 줄어든다. 이는 종래의 기술에서, 웨이퍼 이송 로봇과 프로세스 모듈이 차지하는 공간 모두를 질소 등의 공정 가스를 충진시켜 쿨링시키는 것에 비하여, 프로세스 모듈(310,320)만을 채운다면 공정 가스의 량도 상대적으로 줄어들게 되므로 원료 비용의 절감을 가져올 뿐만 아니라, 잔류 가스가 차지할 공간도 줄어들고, 하나의 공정이 끝나 가열된 쿼츠 튜브를 식힐 때에도 보다 신속한 쿨링(cooling)이 가능해짐에 의해 생산성이 향상된다. 또한 추가로, 하나의 웨이퍼 이송 모듈(330)에는 복수 개의 프로세스 모듈(310, 320)을 다면 결합할 수 있는 여지가 생기는 장점이 있다.Separation of the partition wall of the wafer transfer robot 331 brings another advantage. As shown in Figure 5 by comparing the conventional process space (solid line) with the process module (dotted line) of the present invention, the area occupied by the wafer transfer robot in the process modules 310 and 320 is reduced, so that the volumetric space of the process module is absolutely reduced. It decreases. This is because, in the conventional technology, the entire space occupied by the wafer transfer robot and the process module is cooled by filling the space occupied by the wafer transfer robot and the process module with process gas such as nitrogen, but when only the process modules 310 and 320 are filled, the amount of process gas is relatively reduced, thereby reducing the cost of raw materials. Not only does it result in savings, but it also reduces the space occupied by residual gases and improves productivity by enabling more rapid cooling even when cooling down the heated quartz tube at the end of one process. In addition, one wafer transfer module 330 has the advantage of allowing room for multi-faceted combination of a plurality of process modules 310 and 320.

웨이퍼를 백 매 또는 그 이상의 매수를 일정 간격을 두고 적층하여 수직형 쿼츠 튜브 내에서 제조 공정을 행하는 경우에, 도 4에 도시된 것과 같이 쿼츠 튜브(311)를 수용하는 상부 공간(318)의 높이와, 웨이퍼를 보트(315)에 로딩/언로딩하기 위해 필요한 높이, 웨이퍼 보트(315)를 승강하기 위한 승강 장치(316)가 차지하는 하부 공간(319)의 높이 및 기타 여분의 공간 등을 모두 더하면, 수직형 튜브를 사용하는 전체 시스템(30)의 높이는 때론 4미터가 초과한다. 그러므로 웨이퍼 이송 로봇(331)이 프로세스 모듈(310)로부터 배제되어 절약되는 공간이 가져오는 장점에 의한 효과는 매우 크다. 게다가 승강 장치(316)가 차지하는 하부 공간(319)과 쿼츠 튜브(311)가 존재하는 상부 공간(318)은 프로세스 모듈(310)을 상하로 나누며 격벽하여 분리되어 있고 양 공간 사이에는 도어(미도시)가 설치되어 있다. 물론 쿼츠 튜브(311) 내에서 제조 공정을 진행할 때에는 웨이퍼 보트(315)가 쿼츠 튜브(311) 내에 진입되어 있고 도어는 닫혀 있다. When performing a manufacturing process in a vertical quartz tube by stacking one hundred or more wafers at regular intervals, the height of the upper space 318 that accommodates the quartz tube 311 as shown in FIG. 4 Wow, if you add up all the height required for loading/unloading wafers into the boat 315, the height of the lower space 319 occupied by the lifting device 316 for lifting the wafer boat 315, and other extra spaces, etc. , the height of the entire system 30 using vertical tubes sometimes exceeds 4 meters. Therefore, the effect of the space saved by excluding the wafer transfer robot 331 from the process module 310 is very large. In addition, the lower space 319 occupied by the lifting device 316 and the upper space 318 where the quartz tube 311 exists are separated by a partition dividing the process module 310 into upper and lower parts, and a door (not shown) is placed between the two spaces. ) is installed. Of course, when the manufacturing process is performed within the quartz tube 311, the wafer boat 315 is entered into the quartz tube 311 and the door is closed.

또한 종래의 프로세스 모듈의 외형이 사각형인 반면, 본 발명의 프로세스 모듈(310,320)들은 웨이퍼 이송 로봇(331)의 배제로 인해 절약된 모서리 공간을 적절히 활용하기 위해 그 외형을 육각형, 또는 오각형으로 축소 변경하여 웨이퍼 이송 모듈(330)과의 다면 결합을 보다 쉽게 형성할 수 있게 된다. In addition, while the conventional process module has a square outer shape, the process modules 310 and 320 of the present invention have their outer shape reduced to a hexagon or pentagon in order to appropriately utilize the corner space saved due to the exclusion of the wafer transfer robot 331. As a result, it is possible to more easily form a multi-faceted bond with the wafer transfer module 330.

각 프로세스 모듈(310,320)은 같은 공정을 동시에 진행하는 것일 수도 있고, 서로 다른 공정을 진행하는 것일 수도 있다. 예를 들어 하나의 모듈이 식각 공정을 진행하고 다른 하나의 모듈에서는 산화막 공정을 진행할 수도 있는 것이다. 이러한 이종(異種) 공정은 대량 생산의 생산성의 효율화를 위하여 생산자가 적당한 선택을 할수 있도록 하는 생산 유연성을 제공할 수 있다.Each process module 310 and 320 may perform the same process simultaneously or may perform different processes. For example, one module may perform an etching process and another module may perform an oxide film process. These heterogeneous processes can provide production flexibility that allows producers to make appropriate choices to improve productivity in mass production.

웨이퍼 보트(315)에 웨이퍼를 적층할 수 있는 최대의 매수는 쿼츠 튜브(311)의 높이에 제한을 받는다. 그렇지만 제한된 매수의 범위 내에서는 적당량 웨이퍼를 선택적으로 쿼츠 튜브(311)에 투입할 수 있도록 하는 것이 바람직하다. 이를 위해서는 웨이퍼 보트(315)의 크기를 다양하게 모듈화하여 표준적으로 만들어 놓는 것이 바람직하다. 예를 들어 50매, 75매, 100매, 125매, 150매 등으로 25매의 간격으로 만드는 방법이 있다. 만약 150매의 웨이퍼를 수납할 수 있는 웨이퍼 보트(315)에 25매만 수납할 경우 웨이퍼 수납 및 승하강에 불필요한 시간이 낭비된다. 그러므로 웨이퍼 보트(315)의 크기를 다양하게 모듈화하여 표준적으로 만들어 놓는 것은 생산성 향상에 도움이 된다.The maximum number of wafers that can be stacked on the wafer boat 315 is limited by the height of the quartz tube 311. However, it is desirable to be able to selectively input an appropriate amount of wafers into the quartz tube 311 within a limited number of wafers. To this end, it is desirable to modularize the sizes of the wafer boats 315 to a standard standard. For example, there is a method of making 50 sheets, 75 sheets, 100 sheets, 125 sheets, 150 sheets, etc. at intervals of 25 sheets. If only 25 wafers are stored in the wafer boat 315, which can store 150 wafers, unnecessary time is wasted in storing and lowering the wafers. Therefore, standardizing the wafer boat 315 in various modular sizes helps improve productivity.

웨이퍼를 백 매 또는 그 이상의 매수를 일정 간격을 두고 적층하여 수직형 쿼츠 튜브 내에서 제조 공정을 행하는 경우에, 웨이퍼를 쿼츠 튜브(311)에 적층하는 시간을 절약하기 위하여, 도 6에 도시된 바와 같이 웨이퍼 이송 로봇(331)의 로봇 암(arm)을 상,하 복수개(333, 335)로 구비하여 동작시킬 수 있다. 만약 수직 적층될 각 웨이퍼의 간격이 1센티미터라면 백 매의 웨이퍼가 차지하는 높이는 1미터가 초과하므로 웨이퍼 이송 로봇(331)의 복수 개의 로봇 암이 쿼츠 튜브의 상부와 하부를 나누어 담당하도록 하는 것은 효과적일 수 있다. 그러므로 복수 개의 로봇 암은 웨이퍼를 쿼츠 튜브에 로딩을 동시에 하거나, 로딩과 언로딩을 동시에 진행할 수 있게 된다. 또한 복수 개의 프로세스 모듈(310,320)들에 대하여 동시에 웨이퍼 로딩 또는 언로딩을 진행할 수 있게 된다.When performing a manufacturing process in a vertical quartz tube by stacking one hundred or more wafers at regular intervals, in order to save time for stacking the wafers on the quartz tube 311, as shown in FIG. 6 Likewise, the wafer transfer robot 331 can be operated by having a plurality of upper and lower robot arms (333, 335). If the spacing between each wafer to be vertically stacked is 1 centimeter, the height occupied by one hundred wafers exceeds 1 meter, so it is effective to have the plurality of robot arms of the wafer transfer robot 331 divide the upper and lower parts of the quartz tube. You can. Therefore, a plurality of robot arms can simultaneously load wafers into the quartz tube or perform loading and unloading simultaneously. Additionally, wafer loading or unloading can be performed simultaneously for a plurality of process modules 310 and 320.

도 6에서 보듯이 각 로봇 암(333, 335)의 끝 부분에는 웨이퍼를 시킬 수 있도록 엔드 이펙트(end-effect)가 연결되어 있다. 엔드 이펙트는 일정 간격(d1)을 두고 한번에 여러개의 웨이퍼를 안착시키는 것이 유리할 수 있다. 그러므로 엔드 이펙트는 복수 개(3331)로 구비하여 생산성을 높일 수 있도록 하는 것이 바람직하다. 엔트 이펙트(3331) 사이의 간격(d1)은 웨이퍼 보트(315)에 설치된 각 웨이퍼를 위한 간격(d2)들과 일치하는 것이 바람직하다. 그러므로 엔드 에펙트(3331) 사이의 간격(d1)은 각 웨이퍼 보트의 간격(d2)에 맞추어 가변적으로 될 수 있다. 엔트 이펙트(3331)들의 갯수는 대략 10개 이내가 바람직하다. 너무 많은 엔드 이펙트가 하나의 암에 설치되면 웨이퍼 보트의 간격(d2)와의 미세한 오차로 인해 양 끝단의 엔드 이펙트에 안착된 웨이퍼들이 웨이퍼 보트(315)로 부터 탈착시에 파괴될 위험이 증가한다. 웨이퍼의 직경이 클수록 중력에 의한 휘어짐(wafer warpage)이 커지므로 이러한 파괴 위험성 또한 증가한다. 이는 오랜 시험 결과 발명자들이 체득한 시험치와 경험치에 의해 결정된 것이기도 하다.As shown in Figure 6, an end-effect is connected to the end of each robot arm (333, 335) to load a wafer. For the end effect, it may be advantageous to place several wafers at a time at a certain interval (d1). Therefore, it is desirable to provide a plurality of end effects (3331) to increase productivity. It is preferable that the spacing d1 between the end effects 3331 matches the spacing d2 for each wafer installed in the wafer boat 315. Therefore, the spacing d1 between the end effects 3331 can be changed to match the spacing d2 of each wafer boat. The number of end effects 3331 is preferably within approximately 10. If too many end effects are installed on one arm, the risk of the wafers placed on the end effects at both ends being destroyed when detached from the wafer boat 315 increases due to a slight error with the spacing d2 of the wafer boat. The larger the wafer diameter, the greater the wafer warpage due to gravity, and thus the risk of such destruction also increases. This was also determined by the test values and experience gained by the inventors as a result of long-term testing.

본 발명은 도면들에 도시된 실시예들을 참고로 설명되었으나 이는 예시적인 것에 불과하며, 본 기술 분야의 통상의 지식을 가진 자라면 이들로부터 다양한 변형 및 균등한 다른 실시예가 가능하다는 점을 이해할 것이다. 따라서, 본 발명의 진정한 기술적 보호 범위는 첨부된 특허청구범위의 기술적 사상에 의하여 정해져야 할 것이다.The present invention has been described with reference to the embodiments shown in the drawings, but these are merely exemplary, and those skilled in the art will understand that various modifications and equivalent other embodiments are possible therefrom. Therefore, the true scope of technical protection of the present invention should be determined by the technical spirit of the attached patent claims.

Claims (17)

웨이퍼를 처리하는 수직형 쿼츠 튜브와, 상기 웨이퍼가 일정 간격으로 복수 개 수직 적층 가능한 웨이퍼 보트와, 상기 웨이퍼 보트의 승강을 위한 승강 장치가 포함된 프로세스 모듈;
로봇 암(arm)을 하나 이상 구비하고 상기 웨이퍼를 상기 웨이퍼 보트에 로딩 또는 언로딩하는 웨이퍼 이송 로봇이 포함된 웨이퍼 이송 모듈;
상기 웨이퍼 이송 모듈은 하나 이상의 상기 프로세스 모듈과 외면이 서로 공유되거나 결합되되, 상기 프로세스 모듈과는 공간적으로 격벽의 형태로 분리되고, 도어를 통하여 상기 웨이퍼 이송 로봇이 상기 웨이퍼 보트에 웨이퍼를 로딩 또는 언로딩 가능하도록 구성된 수직형 반도체 열처리 장치.A process module including a vertical quartz tube for processing wafers, a wafer boat capable of vertically stacking a plurality of wafers at regular intervals, and a lifting device for lifting the wafer boat;
A wafer transfer module including one or more robot arms and a wafer transfer robot that loads or unloads the wafer into the wafer boat;
The wafer transfer module has an outer surface shared or combined with one or more of the process modules, but is spatially separated from the process module in the form of a partition, and the wafer transfer robot loads or unloads wafers into the wafer boat through a door. A vertical semiconductor heat treatment device configured to enable loading. 제 1항에 있어서,
상기 웨이퍼 이송 모듈은 두 개 이상의 상기 프로세스 모듈과 외면이 서로 공유 또는 결합되어 있는 수직형 반도체 열처리 장치.According to clause 1,
The wafer transfer module is a vertical semiconductor heat treatment device whose outer surfaces are shared or combined with two or more process modules. 제 1항에 있어서,
상기 프로세스 모듈은 외면이 다각형으로 되어 있는 수직형 반도체 열처리 장치.According to clause 1,
The process module is a vertical semiconductor heat treatment device with a polygonal outer surface. 제 1항에 있어서,
상기 프로세스 모듈은 외면이 오각형 또는 육각형으로 되어 있는 수직형 반도체 열처리 장치.According to clause 1,
The process module is a vertical semiconductor heat treatment device whose outer surface is pentagonal or hexagonal. 제 1항에 있어서,
상기 웨이퍼 이송 로봇은 서로 독립적으로 동작하는 로봇 암이 두 개 이상으로 구성되어 있는 수직형 반도체 열처리 장치.According to clause 1,
The wafer transfer robot is a vertical semiconductor heat treatment device consisting of two or more robot arms that operate independently of each other. 제 1항에 있어서,
상기 웨이퍼 이송 모듈은 외면이 오각형 또는 육각형으로 되어 있는 수직형 반도체 열처리 장치.According to clause 1,
The wafer transfer module is a vertical semiconductor heat treatment device whose outer surface is pentagonal or hexagonal. 제 1항에 있어서,
상기 웨이퍼 이송 모듈은 풉 이송 모듈과 그 외면이 공유 또는 결합되어 있는 수직형 반도체 열처리 장치.According to clause 1,
The wafer transfer module is a vertical semiconductor heat treatment device whose outer surface is shared or combined with the pooch transfer module. 제 7항에 있어서,
상기 풉 이송 모듈에는 풉 이송 로봇이 설치되어 있는 수직형 반도체 열처리 장치.According to clause 7,
A vertical semiconductor heat treatment device in which a FOOP transfer robot is installed in the FOOP transfer module. 제 7항에 있어서,
상기 풉 이송 모듈에는 핌스를 통해 풉을 결합 또는 접촉하여 상기 웨이퍼 이송 모듈에 웨이퍼를 전달할 수 있도록 하는 수직형 반도체 열처리 장치.According to clause 7,
A vertical semiconductor heat treatment device that allows a wafer to be transferred to the wafer transfer module by coupling or contacting the FOOF to the FOOF transfer module through PIMS. 제 1항에 있어서,
상기 프로세스 모듈은 유틸리티 모듈과 외면이 서로 공유 또는 결합되어 있는 수직형 반도체 열처리 장치.According to clause 1,
The process module is a vertical semiconductor heat treatment device whose outer surface is shared or combined with a utility module. 제 10항에 있어서,
상기 유틸리티 모듈은 상기 프로세스 모듈에 가해진 열을 식히기 위한 장치가 설치되어 있는 수직형 반도체 열처리 장치.According to clause 10,
The utility module is a vertical semiconductor heat treatment device in which a device for cooling the heat applied to the process module is installed. 제 1항에 있어서,
상기 프로세스 모듈은 상기 쿼츠 튜브가 위치한 상부 공간과 상기 승강 장치가 위치한 하부 공간으로 구분되어 있는 수직형 반도체 열처리 장치.According to clause 1,
The process module is a vertical semiconductor heat treatment device that is divided into an upper space where the quartz tube is located and a lower space where the lifting device is located. 제 1항에 있어서,
상기 프로세스 모듈은 각각 서로 다른 공정을 진행할 수 있는 수직형 반도체 열처리 장치.According to clause 1,
The process module is a vertical semiconductor heat treatment device capable of performing different processes. 제 1항에 있어서,
상기 웨이퍼 이송 모듈은 하나 이상의 핌스가 평면적으로 배치되거나 수직적으로 배치되어 있는 수직형 반도체 열처리 장치.According to clause 1,
The wafer transfer module is a vertical semiconductor heat treatment device in which one or more PIMS are arranged flatly or vertically. 제 1항에 있어서,
상기 로봇 암은 하나 이상의 엔드 이펙트가 설치되어 있는 수직형 반도체 열처리 장치.According to clause 1,
The robot arm is a vertical semiconductor heat treatment device equipped with one or more end effects. 제 15항에 있어서 상기 엔드 에펙트는,
그 간격을 서로 조정할 수 있도록 되어 있는 수직형 반도체 열처리 장치.The method of claim 15, wherein the end effect is:
A vertical semiconductor heat treatment device that allows the spacing to be adjusted. 제 1항에 있어서 상기 웨이퍼 보트는,
상기 쿼츠 튜브의 높이 범위 내에서 여러 매수의 웨이퍼를 각기 수납할 수 있도록 그 크기가 모듈화되어 있는 수직형 반도체 열처리 장치.The wafer boat according to claim 1,
A vertical semiconductor heat treatment device whose size is modularized to accommodate multiple wafers within the height range of the quartz tube.
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