KR101426887B1 - 반도체 소자 제조용 수직형 확산로의 웨이퍼 로딩 시스템 - Google Patents

반도체 소자 제조용 수직형 확산로의 웨이퍼 로딩 시스템 Download PDF

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Abstract

본 발명은 반도체 소자 제조용 수직형 확산로의 웨이퍼 로딩 시스템 및 이를 이용한 웨이퍼 로딩 방법에 관한 것으로서, 상기 웨이퍼 로딩 시스템은 서로 일렬로 배치되는 한 쌍의 수직형 확산로, 웨이퍼의 증착 공정이 진행되는 반응 공간을 제공하도록 상기 수직형 확산로의 내부에 각각 마련되는 튜브, 상기 튜브의 내부 공간에 로딩되는 다수의 웨이퍼가 일정 간격으로 수평하게 탑재되는 보트, 상기 보트에 웨이퍼를 제공하기 위하여 웨이퍼가 수납되고, 상기 한 쌍의 수직형 확산로에 각각 대향되도록 배치되는 한 쌍의 카세트 및 상기 카세트에 수납된 웨이퍼를 상기 보트에 탑재하도록 상기 수직형 확산로와 상기 카세트 사이에 배치되는 트랜스퍼 를 포함하며, 상기 트랜스퍼는 상기 한 쌍의 수직형 확산로 중 어느 하나에 마련되는 보트에 웨이퍼를 탑재시킨 후 다른 하나에 마련되는 보트에 웨이퍼를 탑재시키기 위하여 직선 이동하는 것을 특징으로 한다.

Description

반도체 소자 제조용 수직형 확산로의 웨이퍼 로딩 시스템{WAFER LOADING SYSTEM OF VERTICAL DIFFUSION FURNACE FOR MANUFACTURING SEMICONDUCTOR}
본 발명은 반도체 소자 제조용 수직형 확산로의 웨이퍼 로딩 시스템 및 이를 이용한 웨이퍼 로딩 방법에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 다수의 웨이퍼를 배치(batch) 방식으로 보트에 로딩시키기 위한 반도체 소자 제조용 수직형 확산로의 웨이퍼 로딩 시스템에 관한 것이다.
일반적으로 반도체 소자의 제조시에는 다양한 공정을 거치게 되며, 그 중에서 폴리실리콘 및 질화막 등을 웨이퍼 상에 증착시키는 데는 주로 화학 기상 증착(CVD; Chemical Vapor Deposition)법이 이용된다. 상기 CVD법은 화학 소스를 가스 상태로 장치 내에 공급하여 웨이퍼 표면상에서 확산을 일으킴으로써 유전체막, 도전막 및 반도전막 등을 웨이퍼 표면에 증착시키는 기술이다.
이러한 CVD법은 통상 장치 내의 압력에 따라 저압 CVD(LPCVD; Low Pressure CVD), 상압 CVD(APCVD; Atmospheric Pressure CVD)로 구분하고, 그 외에도 플라즈마 CVD(PECVD; Plasma Enhanced CVD) 및 광여기 CVD 등이 일반적으로 사용되고 있다. 상기 저압 CVD는 상압보다 낮은 압력에서 웨이퍼의 표면상에 필요한 물질을 침적시키는 방법으로서 확산공정에서 주로 사용되며, 상기 저압 CVD 공정과 산화막 성장 공정을 수행하는 장치로는 수직형 확산로(Vertical diffusion furnace)가 주로 사용된다.
도 1은 종래의 반도체 소자 제조용 수직형 확산로의 웨이퍼 로딩 시스템을 개략적으로 나타낸 평면도이다. 도 1에 도시된 바와 같이 종래의 웨이퍼 로딩 시스템은 다수개의 웨이퍼(W)가 종방향으로 탑재되는 보트(30a, 30b), 상기 보트(30a, 30b)가 내측으로 로딩 또는 언로딩되고 상단으로 반응가스가 유입되는 튜브(20a, 20b), 상기 튜브(20a, 20b)의 외측으로 소정 간격 이격되어 설치되고 상기 튜브(20a, 20b)를 감싸는 확산로(10), 상기 보트(30a, 30b)에 웨이퍼(W)를 제공하기 위하여 웨이퍼(W)가 수납되고 상기 확산로(10)에 대향되도록 배치되는 한 쌍의 카세트(50a, 50b) 및 상기 확산로(10)와 상기 한 쌍의 카세트(50a, 50b) 사이에 마련되는 트랜스퍼(40)를 포함하여 구성된다.
즉, 웨이퍼(W)에 증착 공정을 수행하기 위하여 상기 트랜스퍼(40)는 먼저 제1카세트(50a)에 수납된 웨이퍼(W)를 제1보트(30a)에 탑재시키고, 웨이퍼(W)가 탑재된 제1보트(30a)는 제1튜브(20a) 내로 로딩된 후 상기 제1튜브(20a)가 상기 확산로(10)로 이동되어 상기 확산로(10) 내부로 반응 가스가 공급된다.
그리고, 상기 확산로(10)에서 증착 공정이 끝나면, 상기 제1튜브(20a)는 상기 확산로(10)로부터 인출되고, 상기 트랜스퍼(40)는 제2카세트(50a) 측을 향하여 직선 이동하여 제2카세트(50b)에 수납된 웨이퍼(W)를 제2보트(30b)에 탑재시키며, 웨이퍼(W)가 탑재된 제2보트(30b)는 제2튜브(20b) 내로 로딩된 후 상기 제2튜브(20b)가 상기 확산로(10)로 이동되어 상기 제2튜브(20b) 내부로 반응 가스가 공급된다.
그러나, 이와 같은 종래의 웨이퍼 로딩 시스템에 의하면 웨이퍼(W)의 증착 공정 수행시 확산로에 하나의 보트만을 배치시킬 수 있으므로 웨이퍼의 대량 생산 공정에서 시간의 절감에 따른 생산성을 향상시키는데 한계가 있는 문제점이 있다.
본 발명은 상술한 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 웨이퍼의 증착 공정시 한 쌍의 튜브 내부 각각에 다수의 웨이퍼를 배치 방식으로 로딩하고, 이에 대한 증착 공정을 동시에 수행함으로써 시간의 절감에 따른 웨이퍼의 생산성을 향상시키는데 적합한 반도체 소자 제조용 수직형 확산로의 웨이퍼 로딩 시스템 및 이를 이용한 웨이퍼 로딩 방법을 제공하기 위한 것이다.
본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는 이상에서 언급한 기술적 과제로 제한되지 않으며 언급되지 않은 또 다른 기술적 과제들은 아래의 기재로부터 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명은, 한 쌍의 수직형 확산로와, 웨이퍼의 증착 공정이 진행되는 반응 공간을 제공하도록 상기 한 쌍의 수직형 확산로의 내부에 각각 마련되는 튜브와, 상기 튜브의 내부 공간에 로딩되는 다수의 웨이퍼가 일정 간격으로 수평하게 탑재되며 회전가능하도록 마련되는 보트와, 상기 보트에 웨이퍼를 제공하기 위하여 웨이퍼가 수납되고, 상기 한 쌍의 수직형 확산로에 각각 대향되도록 배치되는 한 쌍의 카세트와, 상기 카세트에 수납된 웨이퍼를 상기 한 쌍의 수직형 확산로 중 어느 하나에 마련되는 보트에 탑재시키기 위하여 상기 한 쌍의 수직형 확산로와 상기 카세트 사이 지면에 마련되는 레일을 직선이동하도록 배치되는 트랜스퍼를 포함하는 웨이퍼 로딩 시스템에 관한 것으로,
상기 트랜스퍼는 상기 보트의 전방에 웨이퍼를 탑재시킨 후 180도 회전한 상기 보트의 후방에 웨이퍼를 탑재시킬 수 있도록 한 쌍의 지그가 마련되는 로딩 수단과, 상기 로딩 수단의 후방에 연결되어 상기 로딩 수단을 회전시키는 회전 수단을 포함하여 구성되는 것을 특징으로 한다.
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본 발명에 따르면, 웨이퍼의 증착 공정이 수행되는 확산로 및 보트에 웨이퍼를 제공하기 위하여 웨이퍼가 수납되는 카세트가 각각 한 쌍으로 마련되어 확산로와 카세트 사이에서 직선 이동하는 트랜스퍼가 웨이퍼의 증착 공정시 한 쌍의 튜브 내부 각각에 다수의 웨이퍼를 배치 방식으로 로딩하고, 이에 대한 증착 공정을 동시에 수행함으로써 시간의 절감에 따른 웨이퍼의 생산성을 향상시킨다는 장점이 있다.
도 1은 종래의 반도체 소자 제조용 수직형 확산로의 웨이퍼 로딩 시스템을 개략적으로 나타낸 평면도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 반도체 소자 제조용 수직형 확산로의 웨이퍼 로딩 시스템을 나타낸 사시도이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 반도체 소자 제조용 수직형 확산로의 웨이퍼 로딩 시스템을 개략적으로 나타낸 평면도이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 반도체 소자 제조용 수직형 확산로의 웨이퍼 로딩 방법을 나타낸 순서도이다.
이하, 첨부된 도면들을 참조하여 본 발명에 따른 실시예를 상세히 설명한다. 이 과정에서 도면에 도시된 구성요소의 크기나 형상 등은 설명의 명료성과 편의상 과장되게 도시될 수 있다. 또한, 본 발명의 구성 및 작용을 고려하여 특별히 정의된 용어들은 사용자, 운용자의 의도 또는 관례에 따라 달라질 수 있다. 이러한 용어들에 대한 정의는 본 명세서 전반에 걸친 내용을 토대로 내려져야 한다. 그리고 본 발명의 사상은 제시되는 실시예에 제한되지 아니하고 본 발명의 사상을 이해하는 당업자는 동일한 사상의 범위 내에서 다른 실시예를 용이하게 실시할 수 있을 것이나, 이 또한 본 발명의 범위 내에 속함은 물론이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 반도체 소자 제조용 수직형 확산로의 웨이퍼 로딩 시스템을 나타낸 사시도이며, 도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 반도체 소자 제조용 수직형 확산로의 웨이퍼 로딩 시스템을 개략적으로 나타낸 평면도이다. 도 2 및 도 3을 참조하여 본 발명의 일 실시예에 따른 웨이퍼 로딩 시스템의 구체적인 구성 및 작동 과정에 대하여 상세히 설명한다.
도 2에 도시된 바와 같이, 상기 웨이퍼 로딩 시스템은 한 쌍의 수직형 확산로(310, 330), 상기 한 쌍의 수직형 확산로(310, 330) 내부에 각각 마련되는 튜브(320, 340), 보트(300), 한 쌍의 카세트(100), 상기 수직형 확산로(310, 330)와 상기 카세트(100) 사이에 마련되는 트랜스퍼(200) 및 레일(210)을 포함하여 구성된다.
상기 수직형 확산로(310, 330)는 서로 일렬로 배치되도록 한 쌍이 마련된다. 즉, 제1확산로(310) 및 제2확산로(320)가 이웃하도록 나란히 배치되는데, 이는 웨이퍼(W)의 증착 공정시 상기 제1확산로(310) 및 상기 제2확산로(320)에서 증착 공정을 동시에 수행함으로써 시간의 절감에 따른 웨이퍼의 생산성을 향상시키기 위함이다.
상기 튜브(320, 340)는 웨이퍼(W)의 증착 공정이 진행되는 반응 공간을 제공하는 것으로서, 상기 한 쌍의 수직형 확산로(310, 330) 즉, 상기 제1확산로(310) 및 상기 제2확산로(320)의 내부에 각각 마련된다. 즉, 가스 공급관(미도시) 등을 통하여 제1튜브(320) 및 제2튜브(340) 내부에 반응 가스가 동시에 유입됨으로써 웨이퍼(W)의 표면에 대한 증착 공정이 상기 제1튜브(320) 및 상기 제2튜브(340)의 내부에서 동시에 수행된다.
상기 보트(300)는 상기 튜브(320, 340)의 내부 공간에 배치 방식으로 로딩되는 다수의 웨이퍼(W)를 일정 간격으로 수평하게 탑재한다. 즉, 도 3에 도시된 바와 같이 상기 보트(300)는 상기 제1튜브(320) 및 상기 제2튜브(340)의 내부 공간으로 각각 로딩되는 제1보트(302) 및 제2보트(304)로 구성됨으로써 웨이퍼(W)의 표면에 대한 증착 공정이 상기 제1튜브(320) 및 상기 제2튜브(340)의 내부에서 동시에 수행되도록 한다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 제1보트(302) 및 상기 제2보트(304)는 웨이퍼(W)를 전방에 2열, 후방에 2열을 탑재함으로써 총 4열을 탑재할 수 있도록 마련되므로 웨이퍼의 로딩 효율이 향상된다.
상기 한 쌍의 카세트(100)는 상기 제1보트(302) 및 상기 제2보트(304)에 각각 웨이퍼(W)를 제공하기 위하여 웨이퍼(W)를 수납하는 것으로서, 상기 제1확산로(310) 및 상기 제2확산로(320)에 각각 대향되도록 배치되는 제1카세트(110) 및 제2카세트(120)로 구성된다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 제1카세트(110)는 도 2에 도시된 바와 같이 웨이퍼(W)를 2열로 각각 수납하는 제1수납부(110a) 및 제2수납부(110b)로 구성되는데, 이는 상기 트랜스퍼(200)가 상기 제1수납부(110a)에 수납된 2열의 웨이퍼(W)를 상기 제1보트(302)의 전방에 탑재한 후, 상기 제2수납부(110b)에 수납된 2열의 웨이퍼(W)를 상기 제2보트(304)의 후방에 탑재하기 위함이다. 한편, 상기 제2카세트(120) 역시 상기 제1카세트(110)와 마찬가지로 총 4열의 수납부(미도시)로 구성됨으로써, 상기 트랜스퍼(200)가 웨이퍼(W)를 상기 제2보트(304)의 전방 및 후방에 2열로 각각 탑재한다.
상기 트랜스퍼(200)는 상술한 바와 같이 상기 수직형 확산로(310, 330)와 상기 카세트(100) 사이에 배치되어 상기 카세트(100)에 수납된 웨이퍼(W)를 상기 보트(300)에 탑재한다. 구체적으로, 상기 트랜스퍼(200)는 상기 제1확산로(310)에 마련되는 상기 제1보트(302)에 웨이퍼(W)를 탑재하고 상기 제2확산로(320) 측으로 직선 이동한 후 상기 제2확산로(320)에 마련되는 상기 제2보트(304)에 웨이퍼(W)를 탑재한다.
상기 레일(210)은 상기 수직형 확산로(310, 330)와 상기 카세트(100) 사이의 지면에 마련되는데, 이는 상기 트랜스퍼(200)가 상기 제1확산로(310)에 웨이퍼(W)를 탑재한 후 상기 제2확산로(320) 측으로 이동되는 경우 상기 트랜스퍼(200)의 이동을 안내하기 위함이다.
한편, 상기 트랜스퍼(200)는 로딩 수단(202) 및 회전 수단(204)을 포함하여 구성되는데, 상기 로딩 수단(202)에는 상기 보트(300)에 웨이퍼(W)를 로딩시키는 한 쌍의 지그(202a, 202b)가 마련되며, 상기 회전 수단(204)은 상기 로딩 수단(202)의 후방에 연결됨으로써 상기 로딩 수단(202)을 회전시킨다.
즉, 상기 회전 수단(204)은, 상기 로딩 수단(202)이 상기 카세트(100)에 수납된 웨이퍼(W)를 로딩한 후 상기 보트(300) 측으로 웨이퍼(W)를 탑재하기 위하여 회전되는 경우 또는 상기 로딩 수단(202)이 상기 보트(300)에 웨이퍼(W)를 탑재한 후 상기 카세트(100) 측으로 웨이퍼(W)를 수납하기 위하여 회전되는 경우 등에 상기 로딩 수단(202)을 180도 회전시킨다.
한편, 상기 보트(300)는 각각 회전 가능하도록 마련되는데, 이는 상기 트랜스퍼(200)가 상기 보트(300)의 전방에 웨이퍼(W)를 탑재시킨 후 상기 보트(300)가 180도 회전됨으로써 상기 보트(300)의 후방에 웨이퍼(W)를 탑재하기 위함이다.
구체적으로, 본 발명의 일 실시예에 따른 웨이퍼(W)의 증착 공정에 의하면, 먼저 별도로 마련되는 감지부(미도시) 등이 상기 제1카세트(110)에 웨이퍼(W)가 수납되었는지 여부를 맵핑(mapping)하고, 상기 제1카세트(110)에 웨이퍼(W)가 수납된 경우에는 상기 트랜스퍼(200)에 마련되는 한 쌍의 지그(202a, 202b)가 상기 제1카세트(110)의 제1수납부(110a)에 2열로 수납된 웨이퍼(W)를 로딩한 후 상기 제1보트(302)의 전방에 웨이퍼(W)를 2열로 탑재한다.
그리고 상기 제1보트(302)의 전방에 웨이퍼(W)가 2열로 탑재되면 상기 감지부 등은 상기 제1보트(302)의 전방에 웨이퍼(W)가 모두 탑재되었는지 여부를 맵핑하고, 상기 제1보트(302)의 전방에 웨이퍼(W)가 모두 탑재되었으면 상기 제1보트(302)는 180도 회전하여 상기 제1보트(302)의 후방이 상기 트랜스퍼(200)를 향하게 된다.
상기 제1보트(302)의 후방이 상기 트랜스퍼(200)를 향하게 되면, 상기 트랜스퍼(200)에 마련되는 한 쌍의 지그(202a, 202b)는 상기 제1카세트(110)의 제2수납부(110b)에 2열로 수납된 웨이퍼(W)를 로딩한 후 상기 제1보트(302)의 후방에 웨이퍼(W)를 2열로 탑재한다.
그리고 상기 제1보트(302)의 후방에 웨이퍼(W)가 2열로 탑재되면 상기 감지부 등은 상기 제1보트(302)의 후방에 웨이퍼(W)가 모두 탑재되었는지 여부를 맵핑하고, 상기 제1보트(302)의 후방에 웨이퍼(W)가 모두 탑재되었으면 상기 트랜스퍼(200)는 초기 위치로 이동된다.
초기 위치로 이동된 상기 트랜스퍼(200)는 상기 레일(210)을 따라 상기 제2확산로(320)와 상기 제2카세트(120) 사이로 직선 이동하고, 상술한 방식과 마찬가지로 상기 제2카세트(120)에 수납된 웨이퍼(W)를 상기 제2보트(304)의 전방 및 후방에 각각 2열로 탑재시키게 된다.
따라서, 본 발명에 의하면 웨이퍼의 증착 공정시 상기 제1튜브(320) 및 상기 제2튜브(340)의 내부 각각에 다수의 웨이퍼(W)를 배치 방식으로 로딩한 후 상기 제1확산로(310) 및 상기 제2확산로(320) 상에서 웨이퍼(W)의 증착 공정을 동시에 수행함으로써 시간의 절감에 따른 웨이퍼의 생산성을 향상시킬 수 있다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 반도체 소자 제조용 수직형 확산로의 웨이퍼 로딩 방법을 나타낸 순서도이다. 이하에서는 도 4를 참조하여 상기 트랜스퍼(200)가 상기 카세트(100)에 수납된 웨이퍼(W)를 상기 보트(300)에 탑재하는 과정에 대하여 상세히 설명한다.
먼저, 상기 수직형 확산로(310, 330)와 상기 카세트(100) 사이에 배치되는 트랜스퍼(200)는 상기 제1카세트(110)에 수납된 웨이퍼(W)를 상기 제1확산로(310) 마련되는 제1보트(302)에 탑재한다(S10).
상기 트랜스퍼(200)가 상기 제1카세트(110)에 수납된 웨이퍼(W)를 상기 제1보트(302)에 탑재하면, 상기 트랜스퍼(200)는 상기 제1확산로(310)로부터 상기 제2확산로(320)로 레일(210)을 따라 직선 이동한다(S20).
상기 트랜스퍼(200)가 상기 제2확산로(320) 측에 배치되면, 상기 트랜스퍼(200)는 상기 제2카세트(120)에 수납된 웨이퍼(W)를 상기 제2확산로(320)에 마련되는 제2보트(304)에 탑재한다(S30).
한편, 상기 카세트(100)에 수납된 웨이퍼(W)를 상기 보트(300)에 탑재하는 단계(S10, S30)에 있어서, 상기 트랜스퍼(200)는 상기 보트(300)의 전방에 웨이퍼(W)를 탑재시킨 후 180도 회전한 상기 보트(300)의 후방에 웨이퍼(W)를 탑재시킨다.
상기 트랜스퍼(200)가 상기 제1카세트(110) 및 상기 제2카세트(120)에 수납된 웨이퍼(W)를 각각 상기 제1보트(302) 및 상기 제2보트(304)에 탑재하는 과정은 상술한 바와 같으므로 그 설명은 생략하기로 한다.
이상에서 본 발명에 따른 실시예들이 설명되었으나, 이는 예시적인 것에 불과하며, 당해 분야에서 통상적 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 범위의 실시예가 가능하다는 점을 이해할 것이다. 따라서, 본 발명의 진정한 기술적 보호 범위는 다음의 특허청구범위에 의해서 정해져야 할 것이다.
100: 카세트 110: 제1카세트
120: 제2카세트 200: 트랜스퍼
202: 로딩 수단 204: 회전 수단
210: 레일 300: 보트
302: 제1보트 304: 제2보트
310: 제1확산로 320: 제1튜브
330: 제2확산로 340: 제2튜브

Claims (6)

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  3. 한 쌍의 수직형 확산로와, 웨이퍼의 증착 공정이 진행되는 반응 공간을 제공하도록 상기 한 쌍의 수직형 확산로의 내부에 각각 마련되는 튜브와, 상기 튜브의 내부 공간에 로딩되는 다수의 웨이퍼가 일정 간격으로 수평하게 탑재되며 회전가능하도록 마련되는 보트와, 상기 보트에 웨이퍼를 제공하기 위하여 웨이퍼가 수납되고, 상기 한 쌍의 수직형 확산로에 각각 대향되도록 배치되는 한 쌍의 카세트와, 상기 카세트에 수납된 웨이퍼를 상기 한 쌍의 수직형 확산로 중 어느 하나에 마련되는 보트에 탑재시키기 위하여 상기 한 쌍의 수직형 확산로와 상기 카세트 사이 지면에 마련되는 레일을 직선이동하도록 배치되는 트랜스퍼를 포함하는 웨이퍼 로딩 시스템에 있어서,
    상기 트랜스퍼는 상기 보트의 전방에 웨이퍼를 탑재시킨 후 180도 회전한 상기 보트의 후방에 웨이퍼를 탑재시킬 수 있도록 한 쌍의 지그가 마련되는 로딩 수단과, 상기 로딩 수단의 후방에 연결되어 상기 로딩 수단을 회전시키는 회전 수단을 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 반도체 소자 제조용 수직형 확산로의 웨이퍼 로딩 시스템.
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