KR20090110621A - 반도체 제조 설비 및 그의 처리 방법 - Google Patents

반도체 제조 설비 및 그의 처리 방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 보트에 수용한 다수개의 웨이퍼들을 일괄하여 처리하는 반도체 제조 설비에 관한 것으로, 본 발명은 하단에 보트출입구가 형성된 반응로; 상기 반응로 아래에 위치되며 복수의 웨이퍼가 탑재되는 보트; 상기 보트 출입구를 통해 상기 반응로 내측으로 상기 보트를 로딩/언로딩 시키기 위한 승강기; 상기 반응로로 로딩 또는 상기 반응로로부터 언로딩되는 상기 보트의 웨이퍼들을 매핑하는 부재; 및 상기 매핑 부재로부터 제공받은 검출신호에 의해 공정 오류를 판단하는 컨트롤러를 포함한다.
매핑, 보트,반송

Description

반도체 제조 설비 및 그의 처리 방법{SEMICONDUCTOR MANUFACTURING EQUIPMENT AND METHOD FOR PROCESSING OF THE SAME}
도 1 및 도 2는 본 발명의 실시예에 따른 반도체 제조 설비의 구성을 보여주는 도면들이다.
도 3은 멀티 센싱을 위한 매핑 부재가 반송실의 천정에 설치된 상태를 보여주는 도면이다.
* 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 *
100 : 로드 포트
200 : 반송실
600 : 처리실
본 발명은 반도체 제조 설비에 관한 것으로, 좀 더 구체적으로는 복수매의 웨이퍼들을 동시에 처리하는 반도체 제조 설비 및 그 방법에 관한 것이다.
최근 반도체 장치의 제조 기술은 소비자의 다양한 욕구를 충족시키기 위해 집적도, 신뢰도, 응답속도 등을 향상시키는 방향으로 발전하고 있다. 일반적으로, 반도체 장치는 실리콘 웨이퍼 상에 증착 공정, 확산 공정, 사진 및 식각 공정 등을 수행하여 전기적 특성을 갖는 패턴으로 형성함으로서 제조된다.
반도체 장치의 제조 과정에서, 저압 화학 기상 증착 공정 및 확산 공정은 통상적으로 종형의 열처리로 내에서 이루어진다. 구체적으로, 퍼니스형 반도체 설비는 히터 블록이 구비되고 히터 블록 내부에 석영으로 이루어지는 아우트 튜브 및 이너 튜브로 구성된 열처리로를 갖는다. 또한, 열처리로 내에는 웨이퍼들이 적재되는 보트가 구비되며, 상기 보트에 적재된 다수매의 웨이퍼는 한꺼번에 공정 공간, 즉 공정 챔버에 투입되어 증착 또는 확산 공정이 수행된다.
퍼니스형 반도체 제조 설비에서 보트에 웨이퍼가 적재되는 과정을 살펴보면,웨이퍼들은 웨이퍼 이송장치의 핑거들에 의해 운반되어 보트에 형성된 슬롯에 개별적으로 끼워짐으로써 보트에 적재된다. 그런데, 이와 같은 과정에서 웨이퍼의 표면이 매우 미끄럽다는 점과 적층되는 웨이퍼 간의 간격이 협소함에 기인하여 웨이퍼의 적재불량 현상이 야기되곤 한다. 또한, 이를 방치할 경우 적재가 불량한 웨이퍼가 열처리 과정에서 타 웨이퍼에 지장을 주게 됨에 따라 결국 동일 보트에 적재된 다른 웨이퍼들을 손상시키게 되는 문제점이 발생된다.
이를 방지하기 위해서는 보트에 웨이퍼가 적재된 상태를 감지, 파악하는 매핑 장치가 구비되어야 하나, 상술한 바와 같은 퍼니스형 반도체 제조 설비에서 잉여 공간이 협소하다는 점과, 보트가 고열환경의 열처리로 내로 입로된다는 점에 기인하여 별도의 매핑 장치를 설치, 구비하기에는 어려움 점이 많다. 물론, 이를 극복하고 별도의 매핑 장치를 설치한다고 가정하더라도, 매핑 장치를 보트의 일단에 서 타단까지 이동시키기 위한 별도의 이송장치가 요구될 뿐만 아니라, 웨이퍼를 보트에 적재하여 보트를 공정 챔버로 로딩하는 과정 사이에 별도의 검사 시간이 요구됨으로써 시간적 손실이 발생하게 된다는 것은 자명하다.
본 발명의 목적은 보트에 적재된 웨이퍼들의 매핑 시간을 줄일 수 있는 반도체 제조 설비 및 그 방법을 제공하는데 있다.
본 발명의 목적은 보트가 열처리로(반응로)로 로딩되는 과정에서 웨이퍼들의 매핑을 실시할 수 있는 반도체 제조 설비 및 그 방법을 제공하는데 있다.
본 발명의 목적은 보트에 적재된 웨이퍼들의 상태를 공정 전,후 확인할 수 있는 반도체 제조 설비 및 그 방법을 제공하는데 있다.
상술한 목적을 달성하기 위한 반도체 제조 설비는 하단에 보트출입구가 형성된 반응로; 상기 반응로 아래에 위치되며 복수의 웨이퍼가 탑재되는 보트; 상기 보트 출입구를 통해 상기 반응로 내측으로 상기 보트를 로딩/언로딩 시키기 위한 승강기; 상기 반응로로 로딩 또는 상기 반응로로부터 언로딩되는 상기 보트의 웨이퍼들을 매핑하는 부재; 및 상기 매핑 부재로부터 제공받은 검출신호에 의해 공정 오류를 판단하는 컨트롤러를 포함한다.
본 발명의 실시예에 따르면, 상기 매핑 부재는 상기 반응로가 설치되는 베이스에 설치되며, 상기 반응로의 온도 영향을 받지 않도록 단열부재에 의해 보호된다.
본 발명의 실시예에 따르면, 상기 매핑 부재는 상기 보트 출입구와 상기 보트 사이에 위치되도록 배치된다.
본 발명의 실시예에 따르면, 상기 매핑 부재는 수광센서와 발광센서로 이루어지며, 상기 수광센서와 상기 발광센서는 상기 보트가 이동되는 경로를 사이에 두고 서로 마주보고 설치된다.
본 발명의 실시예에 따르면, 상기 수광센서와 상기 발광센서는 상기 보트에 적재된 웨이퍼의 피치 간격으로 복수개가 설치된다.
상술한 목적을 달성하기 위한 보트에 수용한 웨이퍼들을 일괄하여 처리하는 반도체 제조 방법은 웨이퍼들을 보트에 적재하는 단계; 상기 보트에 웨이퍼 적재가 완료되면 상기 보트를 보트 출입구를 통해 반응로로 로딩하는 단계; 상기 반응로에서 공정을 진행하는 단계; 및 상기 반응로에서 공정을 마친 상기 보트를 상기 반응로로부터 언로딩하는 단계를 포함하되; 상기 보트가 상기 반응로로 진입할 때 그리고 상기 보트가 상기 반응로로부터 인출될 때 상기 보트의 이동 경로상에 설치된 매핑 부재를 이용하여 상기 보트에 적재된 웨이퍼 상태를 실시간으로 감지한다.
예컨대, 본 발명의 실시예는 여러 가지 형태로 변형될 수 있으며, 본 발명의 범위가 아래에서 상술하는 실시예로 인해 한정되어 지는 것으로 해석되어져서는 안 된다. 본 실시예는 당업계에서 평균적인 지식을 가진 자에게 본 발명을 보다 완전하게 설명하기 위해서 제공되어지는 것이다. 따라서, 도면에서의 요소의 형상 등은 보다 명확한 설명을 강조하기 위해서 과장되어진 것이다.
본 발명의 실시예를 첨부된 도면 도 1 내지 도 3에 의거하여 상세히 설명한 다. 또, 상기 도면들에서 동일한 기능을 수행하는 구성 요소에 대해서는 동일한 참조 번호를 병기한다.
도 1 및 도 2는 본 발명의 실시예에 따른 반도체 제조 설비의 구성을 보여주는 도면들이다.
도 및 도 2를 참조하면, 반도체 제조 설비(10)는 로드포트(100), 반송실(200) 그리고 처리실(600)을 포함한다.
(로드포트)
로드포트(100)는 설비(10)의 전방에 위치되며, 로드포트(100)에는 도시하지 않은 물류 자동화 장치(예를 들어, OHT, AGV, RGV)에 의하여 용기가 로딩되거나 언로딩된다. 용기(20)는 다수의 웨이퍼들을 적재시킨 상태에서 반도체의 공정 설비와 공정 설비간을 이동할 수 있도록 하는 구성으로, 보통 하나의 용기에는 25매의 웨이퍼가 수용되며, 웨이퍼의 이동 과정에서 발생할 수 있는 오염을 방지하기 위해 밀폐형 용기(front open unified pod: FOUP) 타입이 사용된다. 웨이퍼 수납 용기(20)는 몸체(22) 그리고 커버(24)를 포함한다. 몸체(22)는 웨이퍼 출입을 위하여 개방된 일면과, 웨이퍼들이 수납되는 슬롯들을 갖는 가이드블록들이 마주보도록 양측 내측면에 각각 구비되어 있다. 몸체(22)의 개방된 일면은 커버(24)에 의해 개폐된다.
(반송실)
반송실(200)에는 보트(400)와, 로드포트(100)에 놓여진 용기(20)로부터 웨이퍼를 인출하여 보트(400)에 적재할 수 있도록 4축 구동이 가능한 웨이퍼 반송 로 봇(300) 그리고 매핑 부재(500)를 포함한다. 웨이퍼 반송 로봇(300)은 피드 스크류 기구에 의해서 구성된 엘리베이터(320)에 의해서 승강 구동된다. 웨이퍼 반송 로봇(300)의 헤드(310)는 회전 및 직선 이동이 가능하고, 헤드(310)에는 일측으로 포크가 구비되며, 본 실시예에서는 다섯매의 웨이퍼를 동시에 이송할 수 있도록 5개의 핑거(312)가 개시되어 있다.
보트(400)는 승강 장치(480)기에 의해 열처리로(610)의 보트출입구(620)를 통해 열처리로(610) 내부로 승강하도록 구비된다. 보트(400)는 주로 석영 재질이며, 원판 형상의 상판(412)과, 하판(414) 그리고 그 사이에 3개 또는 4개의 로드(416)를 이용하여 이들 상판(412)과 하판(414)이 연결되도록 하는 구성이다. 각각의 로드(416)에는 동일 수평선상에 웨이퍼의 에지부분이 끼워질 수 있도록 슬롯(418)을 형성하고, 슬롯(418)은 로드(416)에서 수직의 방향으로 일정 높이마다 일정한 간격으로 형성되도록 한다. 슬롯간 간극은 반드시 웨이퍼(w)의 두께보다는 넓게 형성되도록 하며, 따라서 보트(400)에는 100여 매의 웨이퍼가 적재되도록 동일한 수의 슬롯이 형성된다. 하나의 웨이퍼 수납 용기(200)에 수용되는 웨이퍼들을 한 단위로 롯(lot)이라 하고, 보트(400)에는 통상 4-5 롯의 웨이퍼들이 적재되며, 이들 웨이퍼들은 웨이퍼 수납용기(20)에서 통상 1-5개씩 동시에 이송된다.
반송실(200) 상부의 천정(202)에는 보트(400)가 열처리로(610) 내에 들어가도록 보트출입구(620)가 제공되며, 보트출입구(620)에 인접한 천정(처리실을 기준으로 보면 베이스에 해당됨)(202)에는 매핑 부재(500)가 설치된다.
매핑 부재(500)는 열처리로(610)로 로딩 또는 열처리로(610)로부터 언로딩되 는 보트(400)에 웨이퍼가 적재된 상태를 감지하는 것으로, 매핑 부재(500)는 열처리로(610)가 설치되는 바닥면인 베이스(반송실을 기준으로 하면 천정에 해당)(202)의 저면 즉, 보트출입구(620)와 보트(400) 사이에 배치된다. 특히, 매핑 부재(500)는 열처리로(610)의 온도 영향을 받지 않도록 단열부재(590)에 의해 보호되는 것이 바람직하다. 매핑 부재(500)는 다양한 센서가 적용될 수 있으나, 센서들 중에서 레어져 광원을 사용하는 수광센서(512)와 발광센서(514)로 이루어지는 포토 센서를 적용하는 것이 바람직하다. 수광센서(512)와 발광센서(514)는 보트(400)가 이동되는 경로를 사이에 두고 서로 마주보고 설치된다. 즉, 매핑 부재(500)는 보트(400)가 보트 출입구(620)를 통해 열처리로(610)로 승강하는 과정에서 보트(400)의 각 슬롯에 적재된 웨이퍼의 유무 및 적재 불량 유무를 자동으로 검출하게 된다. 매핑 부재(500)는 고정되어 있는 상태에서 보트(400)가 이동되면서 보트(400)에 적재된 웨이퍼들을 스캐닝하게 된다. 이렇게 매핑 부재에서 발생되는 검출신호는 컨트롤러(700)로 제공되며, 컨트롤러(700)는 매핑 부재(500)로부터 제공받은 검출신호에 의해 웨이퍼의 매수를 파악하고, 적재불량 등의 공정 오류를 판단하게 된다.
또한, 매핑 부재(500)는 보트(400)가 보트 출입구(620)를 통해 열처리로(610)로부터 인출되는 과정에서도 웨이퍼들의 적재 상태를 검출하게 된다.
이처럼, 본 발명의 반도체 제조 설비(10)는 보트(400)가 열처리로(610) 내에 로딩시 또는 공정 완료후 열처리로(610)로부터 언로딩시 자동적으로 웨이퍼의 적재 상태를 확인하게 된다.
(처리실)
처리실(600)은 반송실(200)의 상부에 위치되어 있다. 처리실(600)은 다수의 웨이퍼를 일괄하여 처리하는 열처리로(또는 반응로라고 함)(610)를 구비하고 있다. 열처리로(610)는 히터가 수직 방향으로 설치되어 있고, 히터의 내부에는 공정 튜브가 히터에 대하여 동심으로 배치되어 있다. 공정튜브에는 원료가스나 퍼지 가스 등을 도입하기 위한 가스 도입관과 공정 튜브내를 진공 배기하기 위한 배기관 등이 접속되어 있는 통상의 구성으로 이루어지며, 이 열처리로에 대한 상세한 설명은 생략하기로 한다. 열처리로는 처리실(600)과 반송실(200)을 구획하는 베이스(202)상에 설치되며, 열처리로(610)의 하단은 반송실(200)의 보트(400)가 삽입될 수 있도록 개방된 보트출입구(620)를 갖는다.
도 3은 멀티 센싱을 위한 매핑 부재가 반송실의 천정에 설치된 상태를 보여주는 도면이다.
도 3에서와 같이, 매핑 부재(500)는 3개의 센싱부(a,b,c)를 포함한다. 제1센싱부(a)와 제2센싱부(b) 그리고 제3센싱부(c)는 수직 방향으로 보트(400)의 피치 간격으로 배치된다. 제1센싱부(a)가 보트(400)의 최상단에 위치한 웨이퍼(첫번째 웨이퍼) 상태를 감지하고, 그 다음 웨이퍼를 감지할 때, 제2센싱부(b)는 제1센싱부(a)에서 1차로 센싱된 첫 번째 웨이퍼를 감지하게 된다. 제1센싱부(a)가 그 다음 웨이퍼(세번째 웨이퍼) 상태를 감지할 때, 제2센싱부(b)는 두 번째 웨이퍼 상태를 다시 감지하고, 제3센싱부(c)는 제1센싱부(a)와 제2센싱부(b)에서 센싱된 첫번째 웨이퍼를 마지막으로 감지하게 된다. 이처럼, 3개의 센싱부(a,b,c)를 갖는 매핑 부재(500)는 보트(400)에 적재된 웨이퍼들을 1차, 2차 그리고 3차에 걸쳐 웨이퍼 상 태를 검출하게 되며, 이렇게 검출된 검출신호는 컨트롤러(700)로 제공된다. 컨트롤러(700)에서는 1차, 2차 그리고 3차 검출신호를 비교 분석하여 이상 유무를 판단하게 됨으로써 보다 신뢰성 있는 정확한 검사가 가능하다.
이러한 구성을 갖는 반도체 제조 설비(10)에서는 웨이퍼들이 보트(400)에 적재되며, 보트(400)를 보트 출입구(620)를 통해 열처리로(610)로 로딩하여 공정을 진행하게 된다. 그리고 공정이 완료되면 보트(400)를 열처리로(610)로부터 언로딩한 후, 보트(400)에 적재되어 있는 웨이퍼들을 웨이퍼 수납용기(20)로 옮겨 담게 된다. 이러한 일련의 과정 중에서, 보트(400)가 열처리로(610)에 로딩되는 과정이나, 열처리로(610)로부터 언로딩될때 매핑 부재(500)가 보트(400)에 적재되어 있는 웨이퍼들 상태를 체크하여 컨트롤러(700)로 검출신호를 제공하게 된다. 만약, 웨이퍼의 적재 상태가 불량이거나, 또는 적재된 상태의 웨이퍼 매수가 변경되게 체크되는 경우에는 컨트롤러(700)에서 그 이상 유무를 작업자에게 알려주게 된다.
상술한 바와 같이, 본 발명에서는 보트(400)가 열처리로(610) 내에 로딩시 또는 공정 완료후 열처리로(610)로부터 언로딩시 자동적으로 웨이퍼의 적재 상태를 확인하기 때문에, 보트에 적재된 웨이퍼들의 매핑 시간을 줄일 수 있을뿐만 아니라, 보트에 적재된 웨이퍼들의 상태를 공정 전,후에 확인할 수 있다.
이상에서, 본 발명에 따른 반도체 제조 설비의 구성 및 작용을 상기한 설명 및 도면에 따라 도시하였지만 이는 예를 들어 설명한 것에 불과하며 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 다양한 변화 및 변경이 가능함은 물론이다.
상술한 바와 같이, 본 발명은 매핑 장치가 이동하면서 보트에 적재된 웨이퍼들을 스캐닝 하는 것이 아니기 때문에 매핑 장치의 구성이 매우 단순해서 협소한 공간에도 장착이 가능하다.
본 발명은 웨이퍼를 보트에 적재하여 보트를 공정 챔버로 로딩하는 과정에서 매핑을 실시하기 때문에 시간적 손실을 최소화할 수 있다.
본 발명은 보트에 적재된 웨이퍼들의 상태를 공정 전,후 확인할 수 있는 반도체 제조 설비 및 그 방법을 제공하는데 있다.

Claims (6)

  1. 보트에 수용한 다수개의 웨이퍼들을 일괄하여 처리하는 반도체 제조 설비에 있어서:
    하단에 보트출입구가 형성된 반응로;
    상기 반응로 아래에 위치되며 복수의 웨이퍼가 탑재되는 보트;
    상기 보트 출입구를 통해 상기 반응로 내측으로 상기 보트를 로딩/언로딩 시키기 위한 승강기;
    상기 반응로로 로딩 또는 상기 반응로로부터 언로딩되는 상기 보트의 웨이퍼들을 매핑하는 부재; 및
    상기 매핑 부재로부터 제공받은 검출신호에 의해 공정 오류를 판단하는 컨트롤러를 포함하는 것을 특징으로 하는 반도체 제조 설비.
  2. 제1항에 있어서:
    상기 매핑 부재는
    상기 반응로가 설치되는 베이스에 설치되며,
    상기 반응로의 온도 영향을 받지 않도록 단열부재에 의해 보호되는 것을 특징으로 하는 반도체 제조 설비.
  3. 제1항에 있어서:
    상기 매핑 부재는
    상기 보트 출입구와 상기 보트 사이에 위치되도록 배치되는 것을 특징으로 하는 반도체 제조 설비.
  4. 제1항에 있어서:
    상기 매핑 부재는
    수광센서와 발광센서로 이루어지며,
    상기 수광센서와 상기 발광센서는 상기 보트가 이동되는 경로를 사이에 두고 서로 마주보고 설치되는 것을 특징으로 하는 반도체 제조 설비.
  5. 제4항에 있어서:
    상기 수광센서와 상기 발광센서는 상기 보트에 적재된 웨이퍼의 피치 간격으로 복수개가 설치되는 것을 특징으로 하는 반도체 제조 설비.
  6. 보트에 수용한 웨이퍼들을 일괄하여 처리하는 반도체 제조 방법에 있어서:
    웨이퍼들을 보트에 적재하는 단계;
    상기 보트에 웨이퍼 적재가 완료되면 상기 보트를 보트 출입구를 통해 반응로로 로딩하는 단계;
    상기 반응로에서 공정을 진행하는 단계; 및
    상기 반응로에서 공정을 마친 상기 보트를 상기 반응로로부터 언로딩하는 단 계를 포함하되;
    상기 보트가 상기 반응로로 진입할 때 그리고 상기 보트가 상기 반응로로부터 인출될 때 상기 보트의 이동 경로상에 설치된 매핑 부재를 이용하여 상기 보트에 적재된 웨이퍼 상태를 실시간으로 감지하는 것을 특징으로 하는 반도체 제조 방법.
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KR20210014371A (ko) * 2019-07-30 2021-02-09 ㈜온새미로 종형 반응로의 웨이퍼 매핑장치

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