KR100515775B1 - 고온 공정용 반도체 제조장치 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 고온용 반도체 제조장치에 관한 것이다. 본 발명에 따른 고온용 반도체 제조장치는, 반도체 기판을 공정처리하기 위한 공정 공간을 제공하는 반응튜브와 이 반응튜브 내에 수용되며 적어도 하나의 반도체 기판을 로딩할 수 있는 기판 로딩용 보트를 포함하는 적어도 두 개의 독립된 반응 리액터부와, 반응 리액터부와 인접하여 배치되고 독립된 반응 리액터부들과 각각 독립적으로 대응하여 반도체 기판을 기판 로딩용 보트에 독립적으로 로딩 및 언로딩하는 기판 로딩용 로봇을 가진 복수의 트랜스퍼 챔버들과, 트랜스퍼 챔버들과 연접하여 외부로부터 적어도 하나의 반도체 기판이 수용된 카세트를 로딩/언로딩할 수 있도록 마련된 기판 로딩용 챔버와, 기판 로딩용 챔버와 트랜스퍼 챔버들 사이에 배치되어 기판 로딩용 챔버에 로딩된 카세트를 트랜스퍼 챔버로 이동시킬 수 있는 카세트 이동용 로봇을 가진 카세트 이동부를 포함한다.
이렇게 복수의 반응리액터부를 가지면서 이들과 각각 독립적으로 대응하여 트랜스퍼 챔버를 마련함으로써, 반도체 기판을 로딩 및 언로딩시에 로봇의 불합리한 시간 조합으로 낭비되는 대기 시간을 감소시킬 수 있다. 그리하여, 단위 시간당 반도체 기판을 처리할 수 있는 공정능력과 생산성을 크게 향상시킬 수 있다.

Description

고온 공정용 반도체 제조장치{Semiconductor manufacturing system for high temperature thermal process}
본 발명은 고온 공정용 반도체 제조장치에 관한 것으로서, 특히, 한 번에 다량의 반도체 기판을 공정 처리할 수 있는 수직관상의 반응튜브를 가진 고온 공정용 반도체 제조장치에 관한 것이다.
도 1a 내지 도 1b는 종래의 고온공정용 반도체 제조장치의 개략단면도와 평면도이다.
이를 참조하면, 일반적으로 고온 공정용 반도체 제조장치는, 공정 특정상 시간이 많이 소요되므로 한 번에 다량의 반도체 기판(100)을 처리할 수 있도록 구성되어 있다. 그리고, 반응가스의 균일한 흐름에 의해서 공정의 균일도가 영향을 받기 때문에, 반도체 기판(100)을 수평으로 적층할 수 있는 기판 로딩용 보트(1045)와 이를 수용할 수 있는 수직 관상형의 반응 튜브(1041)를 사용하는 것이 일반적이다. 이때, 기판 로딩용 보트(1045)에는 반도체 기판을 수평으로 지지하기 위해서 상하 길이방향으로 일정한 간격을 두고 슬롯들(미도시)이 형성되어 있다. 그리하여, 이들 슬롯에 반도체 기판(100)의 가장자리 부분이 걸리도록 끼워 넣어 반도체 기판을 고정시킨다.
그런데, 이러한 종래의 열처리 공정용 반도체 제조장치는, 하나의 장치에 보통 하나의 반응튜브(1045)만이 장착되어 있어, 공정 처리량을 증가시키기 위해서는 추가로 장치를 구입해야한다. 그리하여, 반도체 기판의 처리량이 조금이라도 초과하면, 장치 구입에 드는 비용이 2배로 소요되는 단점이 있다.
따라서, 본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는, 하나의 반도체 장치에서 반도체 기판의 처리량을 극대화시킬 수 있는 고온 공정용 반도체 제조장치를 제공하는 것이다.
상기 기술적 과제를 달성하기 위하여, 본 발명의 고온 공정용 반도체 제조장치는, 반도체 기판을 공정처리하기 위한 공정 공간을 제공하는 반응튜브와, 반응튜브 내에 수용되며 적어도 하나의 반도체 기판을 로딩할 수 있는 기판 로딩용 보트를 가진 적어도 두 개의 독립된 반응 리액터부와, 반응 리액터부와 인접하여 배치되고 반응 리액터부들과 각각 독립적으로 대응하여 반도체 기판을 기판 로딩용 보트에 독립적으로 로딩 및 언로딩하는 기판 로딩용 로봇을 가진 복수의 독립된 트랜스퍼 챔버들과, 트랜스퍼 챔버들과 연접하여 외부로부터 적어도 하나의 반도체 기판이 수용된 카세트를 로딩/언로딩할 수 있도록 마련된 기판 로딩용 챔버와, 기판 로딩용 챔버와 트랜스퍼 챔버들 사이에 배치되어 기판 로딩용 챔버에 로딩된 카세트를 트랜스퍼 챔버로 이동시킬 수 있는 카세트 이동용 로봇을 가진 카세트 이동부를 포함한다.
여기서, 상기 반응튜브는 하부가 개방된 수직 관상형이다.
반응 리액터부는, 기판 로딩용 보트를 하부에서 지지하는 판상의 지지플레이트와, 지지플레이트와 연결되어 지지플레이트를 상하로 이동시켜 기판 로딩용 보트를 반응튜브 내로 인입 및 인출시키는 보트 구동장치를 포함한다.
트랜스퍼 챔버들 사이에는 공간을 분리하는 차단용 격벽이 형성되어 있다. 이에 더하여, 차단용 격벽에는 공기청정용 필터를 더 포함할 수 있다.
트랜스퍼 챔버는 반응 리액터부와의 사이를 선택적으로 차단할 수 있는 제1도어부를 포함하여 공정을 진행하는 동안 반응리액터부를 외부와 차단할 수 있다. 이때, 제1도어부는, 기판 로딩용 챔버와 사이에 로드락 제어시스템을 포함하여 외부 공기가 장치 내부로 들어오지 못하게 할 수 있다.
또한, 트랜스퍼 챔버와 카세트 이동부 사이에도 선택적으로 차단할 수 있는 제2도어부를 포함할 수 있고, 이때, 제2도어부는, 기판 로딩용 챔버와 사이에 로드락 제어시스템을 포함하는 것이 외부로부터 들어오는 오염된 공기를 차단할 수 있어 바람직하다.
기판 로딩용 챔버는, 카세트 트랜스퍼 챔버와 인접하여 배치되고 전면과 이와 대면하여 카세트 이동부의 벽면과 접하는 후면에 개구부를 가진 통형상의 로딩 챔버부와, 전면 개구부를 개폐하는 판상의 로딩 도어부와, 로딩 챔버부 내에 마련되어 반도체 기판이 수용된 카세트를 올려놓을 수 있도록 마련된 적어도 하나의 제1카세트 지지대, 및 카세트를 카세트 트랜스퍼 챔버로 이동시키기 위하여 후면 개구부에 마련된 인출입 도어부를 포함한다.
로딩 도어부는 전면 개구부에 대해서 상하로 슬라이딩하여 전면 개구부를 개폐하도록 작동하는 것이 레이아웃 상 작동공간을 적게 차지하여 바람직하다.
제1카세트 지지대는, 카세트에 담긴 상기 반도체 기판과 수평하게 올려놓을 수 있는 제1카세트 지지판을 포함한다. 그리고, 제1카세트 지지판은 소정각도로 자전할 수 있도록 구성될 수 있다.
카세트 이동부는, 기판 로딩용 챔버로부터 이송되는 카세트를 올려놓을 수 있는 적어도 하나의 제2카세트 지지대, 및 기판 로딩용 챔버와 카세트 이동부 사이에 개재되어 카세트를 이동시키는 카세트 이동용 로봇을 포함한다. 여기서, 제2카세트 지지대는, 카세트가 인입되는 방향에 대해서 가로로 평행하게 설치된 막대모양의 카세트 지지바, 카세트 지지바 상에 가로로 배치되어 카세트를 올려놓을 수 있는 적어도 하나의 제2카세트 지지판, 및 카세트 지지바를 따라 길이방향으로 이동할 수 있도록 지지되어 카세트 지지바를 따라 배치된 제2카세트 지지판들 사이에 카세트를 횡방향으로 이동시키는 횡축 카세트 이동기를 포함한다. 그리하여, 공정을 진행할 카세트들을 복 수개 저장하여 공정대기를 위한 버퍼공간의 역할을 한다. 제2카세트 지지판의 판면은 반도체 기판과 수평으로 배치될 수 있도록 형성된다.
기판 로딩용 챔버와 인접하여 카세트 이동부의 상부에 복수의 카세트를 저장하는 카세트 저장부를 더 포함하여, 다량의 반도체 기판을 순서에 입각하여 공정시간의 손실이 없이 계획적으로 공정을 진행할 수 있다. 이때, 카세트 저장부는, 기판 로딩용 챔버와 카세트 이동부 사이에 개재되어 카세트 이동부와 상향 및 측방으로 연접하고 하부가 개방된 캐비넷 형상으로 형성되며, 기판 이동용 챔버와 인접한 영역에 카세트가 통과할 수 있는 인출입개구부가 형성되어 있는 저장부 본체와, 저장부 본체 내부에 복층으로 소정의 매트릭스 형태로 배열된 제3카세트 지지대들을 포함한다.
또한, 기판 이동용 챔버는, 상부 및 측방이 개방되어 있고 하부면에 상기 카세트를 올려놓을 수 있는 제1카세트 지지대, 및 카세트 지지대 하부에 설치되어 카세트를 인출입개구부를 통하여 카세트 저장부 내부의 카세트 로딩기로 이동시키는 로딩구동부를 포함하여 카세트를 제1카세트 지지대에 올려놓으면 자동으로 카세트 저장부 내로 인입된다.
이렇게 본 발명의 고온 공정용 반도체 제조장치는, 복수의 개별적인 반응리액터부와 이들 반응리액터부에 각각 독립적으로 대응하여 작동하도록 별도의 트랜스퍼 챔버를 마련함으로써, 반도체 기판을 기판 로딩용 보트에 로딩하면서 발생하는 지체 시간을 단축할 수 있다. 그리고, 트랜스퍼 챔버가 분리되어 독립적으로 존재함으로써, 장치 내부의 파티클 관리를 더 용이하게 할 수 있다.
이하, 첨부도면을 참조하여 본 발명의 실시예를 상세히 설명한다. 그러나, 다음에 예시하는 본 발명의 실시예는 여러 가지 다른 형태로 변형될 수 있으며, 본 발명의 범위가 다음에 상술하는 실시예에 한정되는 것은 아니다. 본 발명의 실시예는 당 업계에서 통상의 지식을 가진 자에게 본 발명을 보다 완전하게 설명하기 위하여 제공되어지는 것이다.
도 2a는 본 발명의 고온공정용 반도체 제조장치를 상세히 설명하기 위해서 나타낸 평면도 개략도이고, 도 2b는 40-1를 기준으로 절개하여 나타낸 개략 단면도이다. 40-1의 반응리액터부는 40-1과 유사하다. 도 4는 본 발명의 반응리액터부와 트랜스퍼 챔버 사이를 확대하여 나타낸 평면도이다.
도 2a를 참조하면, 본 발명의 고온공정용 반도체 제조장치는, 공정을 진행할 수 있는 공정공간을 제공하는 두 개의 독립적인 반응리액터부(40-1,40-2)와, 상기 반응리액터부들(40-1,40-2)에 대해서 각각 독립적으로 배치되어 반도체 기판(100)을 반응리액터(40-1,40-2)에 로딩하는 기판 로딩용 로봇(31-1,31-2)을 가진 복수의 독립적인 트랜스퍼 챔버(30-1,30-2)와, 이 트랜스퍼 챔버들(30-1,30-2)에 복수의 반도체 기판(100)이 담긴 카세트를 이동시키는 카세트 이동 로봇(21)을 포함하는 카세트 이동부(20) 및 이 카세트 이동부(20)에 외부로부터 공급되는 반도체 기판(100)이 담긴 카세트(101)를 로딩 및 공정이 완료된 반도체 기판(100)을 담은 카세트(101)를 언로딩하는 기판 로딩용 챔버(10)를 포함한다.
도 2b를 참조하면, 각각의 반응 리액터부(40-1)의 상부는, 공정이 진행되는 공정 공간을 제공하는 반응튜브(41-1)가 배치되어 있다. 그리고, 이 반응튜브(41-1)를 둘러싸고서 공정 공간 내부를 소정의 공정온도로 가열시키는 가열장치(43-1)와, 공정을 진행하기 위해서 복수의 반도체 기판(100)을 수용하여 반응튜브(41-1) 내로 인입하거나 인출하는 기판 로딩용 보트(45-1)와, 이 기판 로딩용 보트(45-1)의 하부를 지지하는 판상의 지지플레이트(47-1), 및 이 지지플레이트(47-1)와 연결되어 지지플레이트(47-1)를 상하로 이동시켜 기판 로딩용 보트(45-1)를 반응튜브(41-1) 내에 인입하거나 반응튜브(41-1) 외부로 인출시키는 보트 구동장치(49-1)를 포함한다.
여기서, 반응튜브(41-1,41-2)는 하부가 개방된 수직관상 형이고, 상부는 폐쇄되어 돔형으로 형성되어 있다. 이러한 반응튜브(41-1,41-2)는 고온에서 공정을 진행하기 위하여 석영(quartz)이나 실리콘 카바이드(SiC)로 형성되는 것이 바람직하다.
가열장치(43-1.43-2)는, 램프 가열형이나 저항형 코일을 사용할 수 있고, 통상 1100 ℃ 내지 1300 ℃의 공정온도까지 상승시킬 수 있는 저항용 코일이나 램프를 사용하는 것이 바람직하다.
기판 로딩용 보트(45-1)는 반응튜브(41-1)의 내부에 수용될 수 있도록 그 외형의 반응튜브(41-1)의 형상과 유사하게 전체적으로 원기둥형으로 형성되어 있다. 이러한 기판 로딩용 보트(45-1)는, 반도체 기판(100)을 수평으로 적층하여 로딩할 수 있도록 상하 길이방향을 따라서 일정한 간격으로 형성된 기판 지지부(미도시, 슬롯들)가 형성되어 있다. 그리하여, 반도체 기판(100)을 이 슬롯들에 끼워넣어 다량의 반도체 기판(100)을 로딩한다.
지지 플레이트(47-1)는, 측방으로 연장 형성된 보트 구동장치(49-1)에 의해서 하부면 지지되어 있다. 즉, 지지 플레이트(47-1)의 측부에 보트 구동장치(49-1)가 배치되어 있고, 보트 구동장치(49-1)는 지지 플레이트(47-1)를 반응튜브(41-1)의 개구부(41b-1)에서부터 기판 로딩용 보트(45-1)의 상단부가 반응튜브(41-1)의 개구부(41b-1) 밖으로 완전히 인출될 때까지 작동을 시킬 수 있다. 이때, 지지 플레이트(47-1)는 원형 판상으로 형성되고, 반응튜브(41-1)의 개구부(41b-1)에 지지 플레이트(47-1)의 연부가 접촉되면, 반응튜브(41-1) 내부에서 공정을 진행할 수 있는 밀폐된 공정 공간(41a-1)을 제공할 수 있다.
도 4를 참조하면, 트랜스퍼 챔버(30-1,30-2)는, 독립적으로 배치된 각각의 반응 리액터부(40-1,40-1)와 대응하여 각각 하나씩 마련되어 있고, 인접한 트랜스퍼 챔버(30-1에 대해서는 30-2) 사이에는 상호 독립된 공간을 형성하기 위하여 차단용 격벽(33)이 형성되어 있다. 그리하여, 트랜스퍼 챔버(30-1,30-2)는 각각의 반응 리액터부(40-1,40-2)에 대해서 서로 격리된 공간을 가지고서 상호 독립적으로 반도체 기판(100)을 로딩 및 언로딩할 수 있다. 그리고, 이 차단용 격벽(33)은 그 벽면(33) 양측으로 공기 청정용 필터(34)를 더 포함할 수도 있다. 그러면, 트랜스퍼 챔버(30-1,30-2) 내부의 분위기 가스가 이 공기청정용 필터(34)에 의해서 청정하게 정화된다. 한편, 트랜스퍼 챔버(30-1,30-2)와 반응리액터(40-1,40-2) 사이에는 공간을 선택적으로 차단할 수 있는 제1도어부(35-1,35-2)가 마련되어 있다. 반도체 기판(100)을 로딩 및 언로딩하는 동안에는 제1도어부(35-1,35-2)가 열리고, 공정을 진행하는 동안에는 제1도어부(35-1,35-2)가 닫혀서 반응리액터부(40-1,40-2)의 공간이 외부와 격리되어 밀폐되도록 구동할 수 있다.
카세트 이동부(20)는, 기판 로딩용 챔버(10)와 트랜스퍼 챔버(30-1,30-2) 사이에 개재되어 있고, 기판 로딩용 챔버(10)와 카세트 이동부(20) 사이에는 카세트(101)를 이동시키는 카세트 이동용 로봇(21)을 포함하고 있다. 그리고, 트랜스퍼 챔버(30-1,30-2)와 인접한 영역에는 반응리액터부(40-1,40-2)와의 사이에 교환되는 카세트(101)를 올려놓는 적어도 하나의 카세트 지지판(231)과 이 카세트 지지판(231)을 하부에서 가로로 지지하는 카세트 지지바(233)를 가진 카세트 지지대(23)를 포함한다. 이때, 카세트 지지바(233)는 카세트 지지판(231)이 진입하는 방향에 대해서 가로로 길게 배치되도록 바아형(bar type)으로 형성되어 있다. 카세트 지지판(231)들은 카세트 지지대(233) 상에 가로로 길게 배치되고, 또한 카세트 지지바아(233)의 길이방향으로 배치된 카세트 지지판(231)들에 횡으로 이동하면서 카세트를 로딩할 수 있는 횡축 카세트 이동기(235)가 포함된 구성이다. 그리하여, 카세트(101)의 반도체 기판(100)을 순차적으로 용이하게 반응리액터부(40-1,40-2)의 기판 로딩용 보트(47-1,47-2)에 로딩할 수 있도록 횡방향으로 카세트(101)를 이동 배치할 수 있다. 그리고, 카세트 이동부(20)와 트랜스퍼 챔버(30-1,30-2) 사이에는 제2도어부(25-1,25,2)가 설치되어 있어, 공정을 위한 조건에 따라서 카세트 이동부(20)와 트랜스퍼 챔버(30-1,30-2) 사이를 공간적으로 이격되도록 선택적으로 개폐할 수 있다. 그리고, 카세트 지지판(231)은 제2도어부를 향해 전 후 방향으로 움직일 수 있도록 구성된다. 그리하여, 카세트(101)가 카세트 지지판(231)에 놓이면 카세트 지지판(231)이 전진하여 제2도어부(25-1,25-2)의 개구부를 밀폐하게 되며 기판 로딩용 로봇(31)이 반도체 기판(100)을 이동하기 쉽게 된다.
기판 로딩용 챔버(10)는, 전면부와 후면부에 각각 개구부를 가지고 있는 사각 통형상의 로딩 챔버부(15)와, 이 로딩 챔버부(15)의 내부에 반도체 기판(100)을 담은 카세트(101)를 올려놓을 수 있는 제1카세트 지지대(13)와, 전면의 개구부에 설치되어 개구부를 개폐할 수 있는 판상의 로딩 도어부(11)와 카세트 이동부(20)와 통하는 로딩 챔버부(15)의 후면 개구부에 설치되어 후면 개구부를 개폐할 수 있는 인입도어부(17)를 포함한다. 이때, 로딩 도어부(11)는 판상으로서 로딩 챔버부(15)의 개구부에 상하로 슬라이딩할 수 있도록 부착되어 상하 개방형으로 형성되어 있다. 이와는 다르게, 로딩 도어부(11)를 로딩챔버부(15)의 개구부에 전면 개폐식으로 부착할 수도 있다. 한편, 후면 개구부에 형성된 인입도어부(17)는 기판 로딩용 챔버(10)와 카세트 이동부(20) 사이의 공간을 차단하기 위해서 유압식으로 상하 방향으로 개폐된다. 또한, 카세트(101)를 안정된 밀폐분위기에서 이동할 수 있도록 이들 도어부들(11,17) 사이에 로드락 제어 시스템(loadlock)을 적용할 수도 있다.
카세트 지지대(13)는, 로딩 챔버부(15)의 바닥면에 판상으로 형성된 카세트 지지판(13a)이 지지되어 있다. 이에 더하여, 카세트 지지부(13)의 하부에 자전구동이 가능한 구동부(미도시)를 더 포함할 수 있어, 카세트 지지판(13a)을 소정각도로 자전시킬 수도 있다.
이러한 구성을 가진 본 발명의 고온 공정용 반도체 제조장치는, 기판 로딩 챔버(10)에 반도체 기판들(100)이 담긴 카세트(101)를 로딩하면, 카세트(101)는 카세트 이동부(20)의 카세트 이동 로봇(21)에 의해서 카세트 지지대(23)에 있는 카세트 지지판(231)들에 하나씩 옮겨진다. 그러면, 각각의 트랜스퍼 챔버(30-1,30-2)에 설치된 기판 로딩용 로봇들(47-1,47-2)이 카세트 지지대(23)에 옮겨진 카세트들(101)로부터 반도체 기판(100)을 하나씩 해당되는 반응리액터부들(40-1,40-2)의 기판 로딩용 보트들(47-1,47-2)에 로딩시킨다. 반도체 기판(100)이 기판 로딩용 보트들(47-1,47-2) 중 어느 하나가 완전히 채워지면, 그 기판 로딩용 보트는 보트 구동부(49-1,49-2)에 의해서 상향 이동하여 반응튜브(41-1,41-2) 내로 들어간다. 지지플레이트(47-1,47-2)가 반응튜브(41-1,41-2)의 개구부(41b-1,41b-2)를 밀폐하면, 바로 공정이 진행된다. 공정이 완료되면, 반응튜브(41-1,41-2)로부터 기판 로딩용 보트(47-1,47-2)가 하향 이동하여 밖으로 인출된다. 기판 로딩용 로봇들(31-1,31-2)이 각각에 해당하는 기판 로딩용 보트들(47-1,47-2)로부터 반도체 기판들(100)을 카세트 이동부(20)의 카세트(101)에 이동시킨다. 카세트(101)가 반도체 기판(100)으로 채워지면, 카세트 이동용 로봇(21)이 카세트(101)를 기판 로딩용 챔버(10)로 이동시킨다. 그러면, 로딩 도어부(11)가 열리면서 카세트(101)를 외부로 인출시킬 수 있다.
도 3a 내지 도 3b는 본 발명의 고온공정용 반도체 제조장치의 제2실시예를 나타낸 평면 개략도와 측단면도이다. 그리고, 도 5는 카세트 저장고를 개략적으로 나타낸 사시도이다.
도3a를 참조하면, 본 발명의 고온 공정용 반도체 제조장치의 제2실시예는, 반도체 기판(100)을 공정처리하는 적어도 두개의 반응리액터부(40-1,40-2)와 이 반응리액터부(40-1,40-2)로 반도체 기판(100)을 로딩하거나, 언로딩시키기 위해서 이들 각각의 반응리액터부들(40-1,40-2)에 대응하여 독립적으로 마련된 기판 로딩용 로봇(31-1,31-2)을 가진 독립된 트랜스퍼 챔버들(30-1,30-2) 및 외부로부터 인입되는 카세트들(101)을 저장하는 카세트 저장부(50)를 포함하는 기판 이동부(20+30)를 포함한다.
도 3b를 참조하면, 반응 리액터부(40-1,40-2)는, 반응 리액터부(40-1,40-2)의 상부에 배치되어 공정을 진행할 수 있는 공간을 제공하는 관상의 반응튜브(41-1,41-2)와, 반응튜브(41-1,41-2)를 둘러싸고서 반응튜브(41-1,41-2) 내부를 소정의 공정온도로 가열시킬 수 있는 가열장치(43-1,43-2)를 포함한다. 반응튜브(41-1,41-2)의 하부에는 추후 설명되는 기판 로딩용 보트(45-1,45-2)가 하부로 내려와 반응튜브(41-1,41-2) 밖으로 인출될 수 있도록 반응튜브(41-1,41-2)의 높이만큼의 로딩공간을 가진다. 그리고, 반응리액터부(40-1,40-2)는 복수의 반도체 기판(100)을 로딩하며 반응튜브(41-1,41-2) 내로 인입 및 인출되는 기판 로딩용 보트(47-1,47-2)와, 기판 로딩용 보트(45-1,45-2)의 하부를 지지하는 판상의 지지플레이트(47-1,47-2)와, 이 지지플레이트(47-1,47-2)와 연결되며 이 지지플레이트(47-1,47-2)를 상하로 이동시켜 기판 로딩용 보트(45-1,45-2)를 반응튜브(41-1,41-2) 내로 인입 및 인출시키는 보트 구동부(49-1,49-2)를 포함한다.
기판 이동부(20,30)는, 일측이 반응리액터부(40-1,40-2)와 인접하여 배치되고 기판 로딩용 보트(45-1,45-2)로부터 반도체 기판(100)을 이동시키는 기판 로딩용 로봇(31-1,31-2)을 포함하는 트랜스퍼 챔버(30-1,30-2)와, 트랜스퍼 챔버(30-1,30-2)와 연접하여 배치되어 복수의 반도체 기판(100)을 담은 카세트(101)나 빈 카세트(101)를 대기시키는 카세트 이동부(20)와, 외부로부터 반도체 기판(100)이 담긴 카세트(101)나 빈 카세트(101)를 로딩시키는 기판 로딩용 챔버(10)를 더 포함하고, 카세트 저장부(50)는 기판 로딩용 챔버(10)와 카세트 이동부(20) 사이에 개재되어 기판 로딩용 챔버(10)로부터 이동되는 카세트들(101)을 스톡커(stocker) 형식으로 저장한다.
여기서, 트랜스퍼 챔버(30-1,30-2) 및 카세트 이동부(20)는, 도 2a 내지 도2b의 본 발명의 제1실시예에서 서술한 바와 그 내용은 동일하여 하기에 설명하지 않은 내용은 전술한 도면번호의 내용에 준한다. 하기에서는 새로이 추가된 카세트 저장부(50)를 중심으로 설명을 한다.
도 3a 및 도 3b를 참조하면, 본 발명의 고온공정용 반도체 제조장치의 기판 이동부(20+30)는, 반도체 기판(100)이 로딩되는 순서에 따라서, 반도체 기판(100)이 담긴 카세트(101)가 처음 로딩되는 기판 로딩용 챔버(10)와, 기판 로딩용 챔버(10)로부터 공급되는 카세트들(101)을 순서대로 저장하기 위하여 복수의 제3카세트 지지대(53)를 가진 카세트 저장부(50)와, 카세트 저장부(50)로부터 인입된 순서나 공정을 위하여 프로그램된 순서에 따라서 카세트(101)를 이동 및 대기시키는 카세트 이동부(20)와, 카세트 이동부(20)에 대기하고 있는 반도체 기판(100)을 반응리액터부(40-1,40-2)에 독립적으로 대응하여 각각 격리된 공간을 가지고 반응리액터부(40-1,40-2)의 기판 로딩용 보트(45-1,45-2)에 하나씩 로딩하는 기판 로딩용 로봇(31-1,31-2)을 가진 트랜스퍼 챔버들(30-1,30-2)을 포함한다.
이때, 트랜스퍼 챔버(30-1,30-2)는 각각 차단용 격벽(33)에 의해서 서로 독립된 공간을 가지며, 반응리액터부(40-1,40-2)들에 대해서 각각 독립적으로 작동을 한다. 차단용 격벽(33)에는 공기 청정용 필터(34,헤파필터 등)가 포함되어 있다. 그리하여, 장치 내부의 분위기를 파티클(particle)이 없는 청정한 분위기로 유지할 수 있다.
도 3a와 도 3b 및 도 5를 참조하면, 카세트 저장부(50)는, 사각 통형상의 캐비넷 형태로 저장부 본체(51)가 있고, 이 본체(51) 내에 카세트(101)를 여러 층으로 적층하여 보관할 수 있도록 카세트(101)를 지지하는 제3카세트 지지대(53)들이 복층으로 형성되어 있다. 이때, 저장부 본체(51)는 하부가 개방된 채로 기판 이동용 챔버(10)와 인접하며, 카세트 이동부(20)의 측부와 상부가 연장되어 연결되어 있다. 그리하여, 외형상으로는 카세트 저장부(50) 내에 카세트 이동부(20)가 머지(merge)되어 있는 형태이다. 이러한 저장부 본체(51)는 기판 로딩용 챔버(10)와 인접하는 영역에 측벽을 관통하여 카세트(101)가 통과할 수 있도록 인출입개구부(17a)가 형성되어 있다.
기판 이동용 챔버(10)는, 상부벽와 측벽이 없이 카세트(101)가 외부로 개방된 상태이고, 하부에 카세트(101)를 지지할 수 있는 제1카세트 지지대(13)만이 형성되어 있다. 이때, 제1카세트 지지대(13)는, 인출입개구부를 통하여 카세트 저장부(50) 내부로 연장 형성되어 있다. 그리고, 카세트(101)를 지지하는 제1카세트 지지대(13)를 따라서 카세트(101)를 카세트 저장부(50) 내부 영역으로 수평 이동시키는 로딩 구동부(13a)를 포함한다. 그리하여, 로딩 구동부(13a)가 제1카세트 지지대(13)상의 카세트(101)을 인출입개구부(17a)를 통해서 내부로 수평 이동시켜 카세트(101)를 카세트 저장부(50) 내로 인입시키면 카세트 이동용 로봇(21)이 이를 받아 카세트 저장부(50) 내에 저장한다.
그리고, 기판 로딩용 챔버(10)로부터 인입된 카세트(101)를 카세트 저장부(50) 내에서 다시 적정한 카세트 지지대(53)의 자리로 이동시키거나, 카세트 지지대(53)로부터 카세트(101)를 외부로 인출시킬 때는 카세트 로딩용 로봇(21)이 그 역할을 한다.
한편, 카세트 저장부(50)는, 제3카세트 지지대들(53)이 가로로 N 개 높이로 M 층으로 형성된 N X M 매트릭스 형태로 구성될 수 있다. 이들 각각에 대해서는 반도체 제조장치의 중앙 콘트롤러(미도시)에서 어드레스(address)로서 기억하고 이동할 수 있도록 제어할 수 있다. 복층으로 형성된 카세트 지지대들(53)에는 기판 이동용 챔버(10)로부터 인입되는 카세트(101)는, 카세트 저장부(50) 내부로 연장된 기판 로딩용 챔버(10)의 제1카세트 지지대(13)를 따라서 슬라이딩 이동하여 카세트 저장부(50) 내로 이동한다. 그러면, 카세트 로딩용 로봇(21)을 이용하여 카세트(101)를 제3카세트 지지대(53)에 로딩한다. 이와 반대로, 인출할 때는 역시 카세트 로딩용 보트(21)를 이용하여 제3카세트 지지대(53)에 있는 카세트(101)를 카세트 저장부(50) 내로 연장된 제1카세트 지지대(13) 상에 올려놓아 기판 이동용 챔버(10)로 이동시킨다.
카세트 이동부(20)는, 전술한 카세트 이동용 로봇(21)은 평면상에서는 카세트 저장부(50)의 공간과 거의 동일 공간에 위치한다. 카세트 이동용 로봇(21)은 상하로 구동하면서 카세트 저장부(50)의 제3카세트 지지대(53)에 저장된 카세트들(101)을 내려오고, 횡으로 이동하면서 제2카세트 지지대(23)로 이동시킨다. 그 밖의 제2카세트 지지대(23)의 기능은 전술한 도 2a의 실시예와 같다. 제2카세트 지지대(23)의 제2카세트 지지판(231)은, 제2도어부(25-1,25-2) 앞에 정렬되면, 제2카세트 지지판(231)이 제2도어부(25-1,25-2)를 향해서 전면으로 이동될 수 있도록 구동을 할 수 있도록 구성된다. 그리고, 제2도어부(25-1,25-2)는, 반도체 기판(100)을 이동시키는 용기로서 풉(101, FOUP)을 적용할 경우에는, 제2도어부(25-1,25-2)에 풉(101)을 제2도어부(25-1,25-2)로 전진 이동시키면 제2도어부(25-1,25-2)의 개구부를 밀폐하면서 제2도어부(25-1,25-2)가 풉(101)의 도어를 개방할 수 있도록 구성되어 있다.
이러한 구성을 가진 본 발명의 제2실시예는, 공정을 진행하면, 먼저 카세트(101)를 제1카세트 지지대(13)에 올려놓으면, 로딩 구동부(13a)가 제1카세트 지지대를 따라서 카세트(101)를 인출입개구부(17a)를 통하여 카세트 저장부(50) 내부로 밀어 넣는다. 카세트 저장부(50) 내부 공간에 배치된 카세트 이동용 로봇(21)이 이를 받아 상부에 배열된 제3카세트 지지대들(53)에 올려놓는다. 그런 다음, 카세트 이동부(20)의 카세트 이동용 로봇(21)이 다시 공정을 진행할 제3카세트 지지대(53)의 카세트(101)를 집어와 제2카세트 지지대(23)의 제2카세트 지지판(231)에 올려놓는다. 그러면, 횡측 카세트 이동기(235)가 카세트(101)를 제2도어부(25-1,25-2)에 인접한 위치의 제2카세트 지지판(231)에 이동시킨다. 그러면, 제2카세트 지지판(231)이 제2도어부(25-1,25-2)로 전진하여 접촉시킨다. 제2도어부(23)가 카세트(101,풉)의 도어(또는 뚜껑, 미도시)를 연다. 각각의 트랜스퍼 챔버(30-1,30-2)에 속한 기판 로딩용 로봇(31-1,31-2)이 독립적으로 작동하여 제2카세트 지지판(231) 상에 로딩된 카세트(풉,101)에서 반도체 기판(100)을 하나씩 기판 로딩용 보트(45-1,45-2)로 이동시킨다. 반도체 기판(100)을 모두 각각의 기판 로딩용 보트(45-1,45-2)에 로딩하면, 지지플레이트(47-1,47-2)가 상향 이동하여 반응튜브(41-1,41-2) 개구부(41b-1,41b-2)를 닫고서 공정을 진행한다. 공정이 완료된 후에 반도체 기판(100)과 카세트(101)의 이동은 전술한 순서와 정반대로 진행된다.
이상과 같은 구성을 가진 본 발명의 고온공정용 반도체 제조장치는, 반도체 기판(100)을 각 반응리액터부(40-1,40-2)의 기판 로딩용 보트(45-1,45-2)에 로딩하는 트랜스퍼 챔버(30-1,30-2)가 별도로 격리된 공간을 가지고 독립적으로 마련되어 있기 때문에, 인접한 반응리액터부(40-1,40-2)나 기판 로딩용 로봇(31-1,31-2)의 상태에 무관하게 공정을 진행할 수 있다. 즉, 양 쪽의 반응리액터부(40-1,40-2)로부터 기판 로딩용 보트(45-1,45-2)가 동시에 인출되어 모두 반도체 기판(100)을 동시에 로딩 또는 언로딩해야하는 상태에서도 기판 로딩용 로봇(31-1,31-2)를 포함하는 트랜스퍼 챔버(301-,30-2)가 각각 독립적으로 설치되어 있기 때문에, 하나의 로봇이 복수의 반응 리액터부에 기판 로딩을 진행할 때 발생하는 로봇의 기판 트랜스퍼를 지체하는 시간이 없이 동시에 반도체 기판(100)을 로딩 또는 언로딩할 수 있다. 그리하여, 반도체 제조장치의 공정처리 능력과 생산성을 크게 향상시킬 수 있다.
한편, 본 발명의 고온 공정용 반도체 제조장치는, 반응리액터부(40-1,40-2)와 트랜스퍼 챔버(30-1,30-2) 사이에 제1도어부(35-1,35-2)와 기판 로딩용 챔버(10)의 로딩 도어부(11) 사이에 로드락 제어시스템(loadlock system)이 설치되어 동시에 문이 열리지 않게 함으로써, 외부의 오염된 공기가 내부로 들어가 오염시키는 것을 방지할 수 있다.
또한, 트랜스퍼 챔버(30-1,30-2)와 카세트 이동부(20) 사이에도 별도의 제2도어부(25-1,25-2)를 설치할 수 있다. 그리고, 이 제2도어부(25-1,25-2)를 기판 로딩용 챔버(10)의 로딩 도어부(11)와 사이에 로드락 제어시스템(loadlock control system)을 마련할 수도 있다. 그러면, 파티클이 없는 청정한 분위기에서 반도체 기판을 핸들링(handling)할 수 있다.
그리고, 카세트 저장부(50)를 포함하는 도 3a의 실시예에서, 카세트 이동부(20)의 제2도어부(25-1,25-2)에는 또 다른 기판 로딩용 챔버(미도시)가 더 포함할 수 있다. 그리하여, 카세트 이동부(20) 내에 잔류하는 산소 등의 불순물이 카세트(또는 풉(FOUP),101)의 이동 간에 반응리액터부(401-,40,2) 내부로 들어가는 것을 방지한다.
본 발명의 상세한 설명에서 전술한 카세트는 그 의미는 반도체 기판(100)을 담기위해서 만들어진 모든 용기들을 포함한다. 일반적으로 반도체 기판을 담기 위해서 제작된 카세트를 포함하여, 내부에 카세트를 담은 스미프(SMIF) 포드(Pod)나, 12인치 이상의 대구경 반도체 기판을 담기 위해서 제작된 풉(FOUP) 등을 모두 포함한다.
상술한 바와 같이 본 발명의 고온공정용 반도체 제조장치는, 복수의 독립된 반응리액터부와 이들 독립된 반응리액터부와 대응하여 각각 독립적인 별도의 트랜스퍼 챔버를 마련함으로써, 인접한 반응리액터부 및 기판 로딩용 로봇의 상태에 구애받지 않고 반도체 기판을 로딩하고 공정을 진행할 수 있어, 반도체 제조장치의 공정 능력과 생산성을 크게 향상시킬 수 있다.
그리고, 반도체 제조장치의 트랜스퍼 챔버 공간을 독립적으로 세분하여 그 인접한 벽면에 공기 청정용 필터를 설치함으로써, 장치 내부를 청정하게 유지하여 파티클(particle)에 의한 공정 불량률을 감소시킬 수 있다.
더불어, 트랜스퍼 챔보 내부를 N2 로드락(loadlock)을 유지하여 공정 진행시 반응할 수 있는 O2성분을 효과적으로 제거하는 효과가 크다.
또한, 하나의 트랜스퍼 챔버에서 복수의 반응 리액터를 공유하고서 하나의 기판 로딩용 로봇을 이용하여 반도체 기판을 트랜스퍼(transfer)하는, 복수 반응 리액터에 하나의 트랜스퍼 챔버를 가진 종래의 반도체 제조장치보다 N2 및 그 밖의 불활성 가스를 사용함에 있어 드는 유지비용이 훨씬 줄어들어 생산 원가를 절감할 수 있다.
도 1a는 종래의 반도체 제조장치의 개략 단면도이다.
도 1b는 도 1의 종래의 반도체 제조장치의 평면도이다.
도 2a는 본 발명의 고온공정용 반도체 제조장치의 제1실시예를 나타낸 개략 단면도이다.
도 2b는 본 발명의 고온공정용 반도체 제조장치의 제1실시예를 나타낸 평면도이다.
도 3a는 본 발명의 반도체 제조장치의 제2실시예를 나타낸 개략 단면도이다.
도 3b는 본 발명의 반도체 제조장치의 제2실시예를 나타낸 평면도이다.
도 4는 본 발명의 반도체 제조장치의 반응 리액터부와 트랜스퍼 챔버를 확대하여 나타낸 평면도이다.
도 5는 본 발명의 반도체 제조장치의 카세트 저장부를 나타낸 개략 사시도이다.

Claims (19)

  1. 반도체 기판을 공정처리하기 위한 공정 공간을 제공하는 반응튜브와, 상기 반응튜브 내에 수용되며 적어도 두개 이상의 반도체 기판이 상하로 적층되게 로딩할 수 있는 배치식의 기판 로딩용 보트를 가진 적어도 두 개의 독립된 반응 리액터부;
    상기 반응 리액터부와 인접하여 배치되고, 상기 반응 리액터부들과 각각 독립적으로 대응하여 상기 반도체 기판을 상기 기판 로딩용 보트에 독립적으로 로딩 및 언로딩하는 기판 로딩용 로봇을 가진 복수의 트랜스퍼 챔버들;
    상기 트랜스퍼 챔버들과 연접하여 외부로부터 적어도 두개 이상의 반도체 기판이 수용된 카세트를 로딩/언로딩할 수 있도록 마련된 기판 로딩용 챔버;
    상기 기판 로딩용 챔버와 상기 트랜스퍼 챔버들 사이에 배치되어 상기 기판 로딩용 챔버에 로딩된 상기 카세트를 상기 트랜스퍼 챔버로 이동시킬 수 있는 카세트 이동용 로봇을 가진 카세트 이동부를 포함하여 이루어지되,
    상기 기판 로딩용 챔버는 상기 카세트 트랜스퍼 챔버와 인접하여 배치되고 전면과 이와 대면하여 상기 카세트 이동부의 벽면과 접하는 후면에 개구부를 가진 통형상의 로딩 챔버부;
    상기 전면 개구부를 개폐하는 판상의 로딩 도어부;
    상기 로딩 챔버부 내에 마련되어 상기 반도체 기판이 수용된 카세트를 올려놓을 수 있도록 마련된 적어도 하나의 제1카세트 지지대; 및
    상기 카세트를 상기 트랜스퍼 챔버로 이동시키기 위하여 상기 후면 개구부에 마련된 인출입도어부를 포함하여 이루어지며,
    상기 카세트 이동부는 상기 기판 로딩용 챔버로부터 이송되는 카세트를 올려놓을 수 있는 적어도 하나의 제2카세트 지지대; 및
    상기 기판 로딩용 챔버와 상기 카세트 이동부 사이에 개재되어 상기 카세트를 이동시키는 카세트 이동용 로봇을 포함하여 이루어진 것을 특징으로 하는 고온용 반도체 제조장치.
  2. (삭제)
  3. (삭제)
  4. (삭제)
  5. 제1항에 있어서, 상기 트랜스퍼 챔버들 사이에서 공간을 분리하는 차단용 격벽에는 공기청정용 필터를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 고온용 반도체 제조장치.
  6. (삭제)
  7. (삭제)
  8. (삭제)
  9. (삭제)
  10. (삭제)
  11. 제1항에 있어서, 상기 로딩 도어부는 상기 전면 개구부에 대해서 상하로 슬라이딩하여 상기 전면 개구부를 개폐하도록 작동하는 것을 특징으로 하는 고온공정용 반도체 제조장치.
  12. 제1항에 있어서, 상기 제1카세트 지지대는 상기 카세트에 담긴 상기 반도체 기판과 수평하게 올려놓을 수 있는 제1카세트 지지판을 포함하는 것을 특징으로 하는 고온공정용 반도체 제조장치.
  13. 제1항에 있어서, 상기 제1카세트 지지판은 소정각도로 자전할 수 있도록 구성되는 것을 특징으로 하는 고온공정용 반도체 제조장치.
  14. (삭제)
  15. 제1항에 있어서, 상기 제2카세트 지지대는
    상기 카세트가 인입되는 방향에 대해서 가로로 평행하게 설치된 막대모양의 카세트 지지바; 및
    상기 카세트 지지바 상에 가로로 배치되어 상기 카세트를 올려놓을 수 있는 적어도 하나의 제2카세트 지지판; 및
    상기 카세트 지지바를 따라 길이방향으로 이동할 수 있도록 지지되어, 상기 카세트 지지바를 따라 배치된 제2카세트 지지판들 사이에 상기 카세트를 횡방향으로 이동시키는 횡축카세트 이동기를 포함하는 것을 특징으로 하는 고온공정용 반도체 제조장치.
  16. 제15항에 있어서, 상기 제2카세트 지지판의 판면은 상기 반도체 기판과 수평으로 배치될 수 있도록 형성된 것을 특징으로 하는 고온공정용 반도체 제조장치.
  17. 제1항에 있어서, 상기 기판 이동용 챔버와 인접하여 상기 카세트 이동부의 상부에 복수의 카세트를 저장하는 카세트 저장부를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 고온공정용 반도체 제조장치.
  18. 제17항에 있어서, 상기 카세트 저장부는,
    상기 기판 로딩용 챔버와 상기 카세트 이동부 사이에 개재되어 상기 카세트 이동부와 상향 및 측방으로 연접하고 하부가 개방된 캐비넷 형상으로 형성되며, 상기 기판 이동용 챔버와 인접한 영역에 상기 카세트가 통과할 수 있는 인출입개구부가 형성되어 있는 저장부 본체; 및
    상기 저장부 본체 내부에 복층으로 소정의 매트릭스 형태로 배열된 제3카세트 지지대들을 포함하는 것을 특징으로 하는 반도체 제조장치.
  19. 제18항에 있어서, 상기 기판 이동용 챔버는,
    상부 및 측방이 개방되어 있고 하부면에 상기 카세트를 올려놓을 수 있는 제1카세트 지지대; 및
    상기 카세트 지지대 하부에 설치되어 상기 카세트를 상기 인출입개구부를 통하여 상기 카세트 저장부 내부의 상기 카세트 로딩기로 이동시키는 로딩구동부를 포함하는 것을 특징으로 하는 고온공정용 반도체 제조장치.
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