KR100772462B1 - 반도체 제조공정 및 반도체 제조장치 - Google Patents

반도체 제조공정 및 반도체 제조장치 Download PDF

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Abstract

본 발명에서는 홀더가 장착되는 배치형 반도체 제조장치의 보트에 있어서, 그 제조가 간단한 홀더와 보다 컴팩트한 반도체 기판의 보트 탑재를 수행하여 그 생산성이 향상된 반도체 제조공정 및 그 제조장치가 제공된다.
이를 위한 본 발명은 반도체 기판(100)의 저부를 원형의 테두리면상으로 지지하는 링형상의 홀더링(12)과: 상기 홀더링(12)을 통해 상기 반도체 기판(100)이 지지되도록 링홀더의 장착위치를 보유지지함과 더불어 엔드이펙터의 작업공간을 제공하기 위해 보트프레임에서 돌출되어 형성된 지지로드(16)와: 상하로 배치된 상기 홀더링(12) 사이의 공간에 위치된 지지로드(16)와의 간섭이 회피되도록 마련된 엔드이펙터(18)와: 상기 지지로드(16) 및 엔드이펙터(18)에 의해 상기 홀더링(12)을 보유지지하기 위한 지지로드(16)의 두께가 배제된 피치간격을 갖는 배치식 보트(20)가 포함되어 이루어진다.
이러한 본 발명에 따라 홀더링을 통한 배치식 보트의 제조가 간단해 지고, 지지로드를 통해 홀더링을 지지시키되, 지지로드를 회피하여 엔드 이펙터가 작업을 수행하도록 하여 피치간격이 최소화됨으로써, 보트로의 컴팩트한 반도체 기판 탑재가 가능해 지고 기판 처리량이 향상되어, 궁극적으로 반도체 제조 생산성이 향상되는 것이다.

Description

반도체 제조공정 및 반도체 제조장치{Wafer Manufaturing Method and Wafer Manufaturing Apparatus}
도 1 은 종래 홀더와 이것이 장착된 배치식 보트를 나타낸 반도체 제조장치의 개념도,
도 2 는 종래 홀더의 제조방법을 나타낸 단면개념도,
도 3 은 종래 홀더의 문제점을 설명하기 위하여 엔드이펙터의 작업상태를 나타낸 측면설명도,
도 4 는 본 발명에 적용되는 배치식 보트의 홀더제조방법을 나타낸 개념도,
도 5 는 홀더링이 장착된 배치식 보트와 엔드이펙터가 포함되어 이루어진 반도체 제조장치의 일실시예를 나타낸 외관설명도,
도 6 는 본 발명에 따른 반도체 제조장치의 일실시예를 나타낸 평면 및 측면설명도,
도 7 는 홀더링이 장착된 배치식 보트와 엔드이펙터가 포함되어 이루어진 반도체 제조장치의 다른 실시예를 나타낸 외관설명도,
도 8 는 본 발명에 따른 반도체 제조장치의 다른 실시예를 나타낸 평면 및 측면설명도이다.
- 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명 -
100 - 반도체 기판, 5 - 전면개방부,
10 - 홀더기재, 12 - 홀더링,
14 - 성형봉, 16 - 지지로드,
18 - 엔드 이펙터, 20 - 보트,
22 - 보트프레임, 24 - 회피홈부,
26 - 홀더링 수용홈부, 28 - 개방부,
본 발명은 반도체 제조공정 및 그 제조장치에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 홀더가 장착되는 배치형 반도체 제조장치의 보트에 있어서, 그 제조가 간단한 홀더와 보다 컴팩트한 반도체 기판의 보트 탑재를 수행하여 그 생산성이 향상된 반도체 제조공정 및 그 제조장치에 관한 것이다.
일반적으로 반도체 기판을 공정처리하는 반도체 제조장치는 공정 처리능력을 향상시키기 위해서 내부에 반도체 기판을 다량으로 로딩하기 위한 기판 로딩용 보트를 포함하는 배치식과 공정시간을 극도로 감소시키기 위해 한 장씩 공정을 진행하는 매엽식이 있다.
그러나, 공정특성상 공정온도를 상승시키고 하강시키는데 공정시간이 소요되므로, 특히 고온의 공정이 요구하는 반도체 제조장치에서는 배치형이 일반적이다.
도 1a 는 로봇아암(엔드이펙터)와 다수의 반도체 기판을 탑재하기 위한 배치 식 보트가 포함되어 이루어진 종래의 배치형 반도체 제조장치를 나타낸 외관설명도이다.
이를 참조하면, 종래의 배치형 반도체 제조장치는, 내부에 수용공간을 형성하도록 하부가 개방된 개구부를 갖고 반도체 제조공정을 처리하기 위한 관상의 반응챔버(미도시)에, 복수의 반도체 기판(100)이 로딩(loading)되도록 반도체 기판(100)들이 상하방향으로 적층되도록 형성된 기판 로딩용 보트(1)가 설치된다.
그리고, 이 보트(1)로의 반도체 기판(100) 로딩/언로딩은 로봇아암의 엔드이펙터(2)를 통해 스테이지에 설치된 카세트(3)로부터 이송된다.
상기 보트(1)는 기둥형으로 형성된 복수의 보트프레임(4)들로 구성되어 있고, 이 보트프레임(4)을 따라서 일정한 간격으로 지지홈들이 형성되어 홀더(7)를 통해 상하로 반도체기판(100)을 배치시키고 있다.
이때, 상기 보트프레임(4)을 통한 보트는 같이 엔드이펙터(2)의 작업경로(삽입/인출)에 대해 전면개방부(5)를 갖게 설치된다(도 1b 참조).
즉, 보트프레임(4)은 원주상에 대해 반원을 점유하여 설치되며, 나머지 부분이 엔드이펙터(2)의 삽입을 허용하는 전면개방부(5)를 이루게 되어 반도체 기판(100)의 로딩/언로딩을 허용하게 된다.
그리고, 보트(1)는 그 하부를 지지하고 상기 반응챔버의 개구부를 개폐할 수 있도록 작동하는 보트캡을 포함하여 이루어져 있으며, 로딩이 완료된 보트(1)는 승강장치(6)를 통해 반응챔버로 투입되는 것이다.
한편, 이러한 보트(1)에는 반도체 기판(100)을 지지하는 홀더(7)가 설치됨이 일반적인 추세이다.
이것은 열처리의 특성과 반도체 기판(100)의 대구경화에 따른 것으로, 반도체 기판은 약 750℃ 에서 변형이 시작되며, 반응챔버의 온도는 그 이상의 환경이 제공되기 때문인 것으로, 반도체 기판(100)의 0.7R(Radius) 위치를 국부적으로 거치하여 그 처짐을 방지하고 있는 것이다.
이를 좀 더 상세히 설명하면, 상기 반응챔버 내에서의 반도체 처리공정은 열처리 공정이 포함되며, 예를 들어 증착공정이나 COP (crystal originated particle)를 제거하기 위한 열처리 공정, 도핑을 위해 반도체에 첨가하는 dopant를 반도체 기판 내로 확산시키는 디퓨전 공정(well drive-in), 반도체 기판의 산화막 형성공정, SOI 열처리 공정 등이며, 이때 고온환경이 조성된다.
한편, 반도체의 생산성 향상에 고려되어 반도체 기판의 대구경화(12inch)가 적극적인 추세이며, 상기 고온공정과 대구경화에 따라 열처리공정에서의 반도체 기판 지지방법이 변경되고 있다.
즉, 반도체 기판(100)은 약 750℃ 에서 변형이 시작되는데, 무중력환경을 조성시키지 않는 한, 기판로딩용 보트(2)에서 웨이퍼 외주로의 국부적인 거치는 반도체 기판의 처짐을 야기시키기 때문이다.
특히, 고온 열처리 과정에서 반도체 기판의 실리콘 격자의 결정 결함인 슬립이 웨이퍼가 대구경화됨에 따라 더욱 발생하기 용이한데, 이러한 문제들을 해결하기 위해 홀더가 사용되며, 홀더는 반도체 기판의 0.7R(Radius) 위치에서 그 저부를 지지하여 구조적으로 처짐을 방지하고 있는 것이다.
이러한 홀더(7)는, 고온환경과 반응공정의 화학환경에 대응하기 위하여 세라믹계열, 예를 들어 실리콘 카바이드(SiC)로 형성되며, 반도체 기판의 형상을 추종하는 원판상의 지지패널(8)에 상기 0.7R의 타겟지지를 위한 지지링(9)으로 이루어진다.
그러나, 이러한 홀더(7)는 반도체 제조장치에 있어서, 홀더자체의 제조난이도에 따르는 제조장치의 제작불편함을 야기시키고, 이를 보완하기 위한 주변장치의 복잡성과 제조의 불편함을 야기시키는 등 여러가지 문제점을 야기시키게 된다.
이를 좀 더 상세히 설명하면, 먼저 예시도면 도 2 는 홀더의 제조방법을 나타낸 개념도로서, 하나(도2a 참조)는 실리콘 카바이드 분말에 바인더를 혼합하여 상기 홀더형상으로 정밀 성형을 수행하고, 이때 바인더는 불순물을 포함하고 있으므로, 홀더형상의 성형물표면에 다시 실리콘 카바이드를 코팅하여 홀더를 제조하게 된다.
다른 하나(도2b 참조)는 원판상의 성형패널을 두고 이 성형패널에 실리콘 카바이드를 후막으로 코팅한 다음, 이것의 외주를 절단하여 성형패널(흑연재질임)을 소각시키고, 여기서 생성된 실리콘 카바이드 패널에 홀더의 돌출부분인 지지링을 확보하기 위하여 다시 정밀가공을 수행하여 홀더로 사용하게 되는 것이다.
어느 것이나, 개별 제조의 문제점을 피할 수 없으며, 고가의 실리콘 카바이드와 상기 제조방식을 고려하였을 때, 홀더의 제조는 반도체 제조장치의 생산성을 하락시키는 문제점을 야기시키게 된다.
더욱이, 이러한 재료의 투입과 제거의 낭비와 더불어, 홀더의 지지패널(8)과 지지링(9)이 점유하는 공간에 따라 지지링(9)의 높이는 제한을 받게 된다.
특히, 홀더(7)에 반도체 기판(100)이 안착되면, 홀더(7)와 반도체 기판(100)이 반응튜브에서 하나의 점유공간을 차지하게 되며, 엔드이펙터(2)의 작업공간을 고려하여 이것을 하나의 유닛으로 배치간격(pitch)을 고려하여야 한다.
이것은 상기 배치식 보트에 있어서, 배치간격을 최소화시킨 컴팩트한 배열이 반도체 기판 처리의 생산성과 직관되기 때문이다.
그런데, 예시도면 도 3 과 같이, 홀더(7) 자체가 가지는 두께, 즉 지지패널(8)의 두께와 지지링(9)의 두께가 확보되고, 그 사이에서 로봇아암의 엔드이펙터(2) 작업공간(a)이 확보되어야 하므로, 이러한 제한은 피치(p)간격을 벌리게 되고 반도체 기판 처리량을 하락시키는 요인이 되는 것이다.
이것은 탑-에지-그립(도 3a)이나 보텀-리프트(도 3b) 방식 모두 마찬가지인 것으로, 먼저 엔드이펙터(2)는 반도체 기판(100)을 로딩/언로딩 시키기 위한 강성을 확보하기 위하여 그에 상응하는 두께가 확보되어 있고, 이러한 상태에서 엔드이펙터(2)가 배치된 홀더(7) 사이로 삽입되기 위한 작업공간(a)이 확보되어야 한다.
이때, 탑-에지-그립인 경우, 엔드이펙터의 삽입/인출을 위한 작업공간(a)과 그립의 작업공간을 위한 지지링(9)의 높이가 확보되어야 한다.
그 결과, 엔드이펙터의 총높이를 감당하기 위한 허용공간(a)과 반도체 기판(100)의 두께 및 지지링(9)의 두께(높이)와 지지패널(8)의 두께의 합이 하나의 피치(P)를 이루게 되는 것이다.
한편, 보텀-리프트 방식인 경우 U-포크형태의 엔드이펙터(2)를 사용하게 되 는데, 엔드 이펙터(2)가 지지링(9) 사이로 삽입되어 작업을 수행하여야 하므로, 엔드 이펙터의 총높이를 감당하기 위한 허용공간(a)을 제공하는 높이로 지지링(9)이 형성되어야 하고, 여기에 리프팅되는 높이의 합과 지지패널의 두께가 하나의 피치(P)를 이루게 된다.
더욱이, 작업속도상 보텀-리프트는 반도체 기판 저부로의 삽입과 리프트 및 인출의 순으로 작업이 진행되므로, 엔드 이펙터의 하강과 그립을 수행하는 탑-에지-그립 방식보다 신속하고 그립이 필요치 않으므로 이에 따른 피치의 이득을 바랄 수 있으나, 고온공정을 감당하기 위하여 실리콘 카바이드로 성형될 경우, 상기 지지링의 높이 확보를 위한 성형공정이 까다로워, 그 채택을 까다롭게 하는 요인이 되고 있다.
결국 이러한 구조의 복잡성은 홀더(7)자체에서 야기된 것이고, 반면 대구경 반도체에서 고온공정을 위한 0.7R의 지지를 수행하는 지지링을 갖춘 홀더(7) 역시 필요한 것으로, 이러한 지지를 수행하면서도 고가의 재질과 제조가 까다로운 홀더에서 제조의 편의성을 제공하고, 반응챔버에서 컴팩트한 웨이퍼 배치를 위한 보트구조 또는 주변장치의 개량이 반도체 공정의 생산성 향상을 위한 당면과제였던 것이다.
이에 본 발명은 상기 문제점을 개선하기 위하여 안출된 것으로서, 홀더가 장착되는 배치형 반도체 제조장치의 보트에 있어서, 제조가 간단한 홀더 및 이를 포함하면서도 컴팩트한 피치간격이 확보된 배치식 보트를 통해 기판처리 능력이 향상 되면서도 제작이 간단한 반도체 공정공법 및 그 제조장치를 제공함에 그 목적이 있는 것이다.
이를 위한 본 발명은 지지패널과 반도체 기판의 0.7R을 지지하는 지지링이 일체로 성형된 홀더에 있어서, 지지패널을 배제시키고 지지링만을 성형시킨 홀더링을 마련하고, 보트에는 이 홀더링을 보트내에 보유지지하기 위해 지지로드를 보트프레임에 형성시킨 것이다.
이때, 지지로드는 종래 지지패널을 대체하면서도, 엔드이펙터에 대하여는 종래 지지패널이 폐쇄되는 점유공간을 차지하는 것과 달리, 회피하는 공간을 제공하여 이를 통해 강성을 위해 필요확보된 지지로드의 두께가 피치의 형성에 영향을 미치지 않도록 한 것이다.
즉, 핑거타입의 배치식 보트에 반도체 기판의 0.7R을 지지하는 홀더링을 장착하여 달성되며, 홀더링은 파이프형태로 제작되어 이것이 일정간격으로 절단됨으로써, 간단한 방법으로 제작된다.
그리고, 핑거타입의 배치식 보트에서 지지로드를 회피하여 엔드이펙터가 반도체 기판을 로딩/언로딩 시킴에 따라 배치식 보트에서 반도체 기판 탑재량을 최대화시키게 되는 것이다.
이하, 이 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 갖는 자가 이 발명을 용이하게 실시할 수 있을 정도로 상세히 설명하기 위하여, 이 발명의 가장 바람직한 실시예를 첨부된 도면을 참조로 하여 상세히 설명하기로 한다. 이 발명의 목적, 작용효과를 포함하여 기타 다른 목적들, 특징점들, 그리고 동작상의 이점들이 바람직한 실시예의 설명에 의해 보다 명확해질 것이다.
참고로 여기에서 개시되는 실시예는 여러가지 실시가능한 예중에서 당업자의 이해를 돕기 위하여 가장 바람직한 예를 선정하여 제시한 것일뿐, 이 발명의 기술적 사상이 반드시 이 실시예만 의해서 한정되거나 제한되는 것은 아니고, 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위내에서 다양한 변화와 변경이 가능함은 물론, 균등한 타의 실시예가 가능함을 밝혀 둔다.
예시도면 도 4 은 본 발명에 적용되는 홀더링의 제조방법을 나타낸 개념도이고, 예시도면 도 5 는 이러한 홀더링이 장착된 배치식 보트와 엔드이펙터가 포함되어 이루어진 반도체 제조장치의 일실시예를 나타낸 외관설명도이며, 예시도면 도 6 는 평면 및 측면설명도이다.
그리고, 예시도면 도 7 는 상기 홀더링이 장착된 배치식 보트와 엔드이펙터가 포함되어 이루어진 반도체 제조장치의 다른 실시예를 나타낸 외관설명도이며, 예시도면 도 8 는 평면 및 측면설명도이다.
먼저, 본 발명에 따른 홀더는 예시도면 도 4 과 같이 반도체 기판(100)의 저부가 안착되는 외주와 내주 크기를 갖는 파이프 형상의 홀더기재(10)를 성형하고, 이 홀더기재(10)를 반도체 기판 로딩용 보트에서 반도체 기판의 배치간격에 마추어 링형상으로 절단시켜 홀더링(12)으로 제작된다.
이러한 홀더링(12)은 크게 두가지 방식으로 제조될 수 있으며, 그 일례로서 상기 홀더링(12)은 도 4a 와 같이 실리콘 카바이드 분말을 통해 파이프 형상의 홀 더기재(10)를 분말성형하고, 절단된 홀더링(12)에 실리콘 카바이드를 코팅하여 제조된다.
다른 예로서, 상기 홀더링(12)은 도 4b 와 같이 파이프 형상의 흑연 성형봉(14)에 실리콘 카바이드를 코팅하여 파이프 형상의 홀더기재(10)를 성형하고, 상기 흑연 성형봉(14)을 소거시켜 제거한 다음 절단하여 제조된다.
이에 의해 제조된 홀더링(12)은 전술된 바와 같이 원형의 테두리면상으로 반도체기판(100)의 저부를 지지하게 되며, 이러한 홀더링(12)의 장착에 의해 그 자체로서 홀더의 제작이 간편해질 뿐 아니라, 피치의 이득을 얻게 된다.
이러한 홀더링(12)에 의해 수행되는 본 발명의 반도체 제조공정은 다수의 반도체 기판(100)을 공정처리하기 위하여 다수의 반도체 기판이 배치식의 보트에 로딩/언로딩되는 공정을 포함하는 반도체 제조공정에 있어서,
링형상의 홀더링(12)을 통해 반도체 기판(100)의 O.7R 저부를 원형의 테두리면상으로 지지하도록 하고, 이 홀더링(12)을 배치식의 보트(20)에 보유지지하기 위해 보트프레임(22)으로부터 지지로드(16)를 돌출되게 형성시키며, 엔드 이펙터(18)가 상기 홀더링(12)을 지지하기 위하여 확보된 두께를 갖는 상기 지지로드(16)의 평면상 점유공간을 회피함과 동시에 반도체 기판(100)의 로딩/언로딩을 수행하기 위하여 필요한 상하공간내에서 상기 지지로드(16)의 공간점유(두께)를 허락하도록 마련되어서, 상기 지지로드(16)의 두께가 제외된 피치간격을 갖는 배치식 보트(20)로 상기 엔드 이펙터(18)를 통해 다수의 반도체 기판(100)이 로딩/언로딩되는 공정을 포함한 반도체 제조공정이다.
여기서, 도 5 및 도 6 과 같이 일실시예로서, 상기 엔드 이펙터(18)가 지지로드(16)의 공간점유를 허락하는 것은 지지로드(16)를 홀더링(12)의 외측으로 배치된 보트프레임(22)에서 돌출시켜 120°으로 등분할된 홀더링(12)의 원주저부상에 3점지지방식으로 홀더링(12)을 지지시키고, 상기 홀더링(12)과 이 홀더링의 외측공간을 간섭하는 지지로드(16)에 의해 반도체 기판(100)의 저부공간이 폐쇄되며 지지로드(16)의 점유공간을 제외한 반도체 기판(100)의 상부공간이 노출됨에 따라 탑-에지-그립 방식의 엔드 이펙터(18)로 반도체 기판(100)의 로딩/언로딩을 수행하되, 이 엔드이펙터(18)는 평면상 작업경로에 대해 양측에 방으로 돌출된 지지로드(16)의 간격사이로 삽입되는 폭을 갖고 그 길이방향에 대하여는 회피홈부(24)를 통해 엔드이펙터(18)의 작업경로에 대해 내측방향으로 돌출된 나머지 하나의 지지로드(16)와의 간섭을 회피하여 수행하는 것을 특징으로 한다.
한편, 도 7 및 도 8 와 같이 다른 실시예로서, 상기 엔드 이펙터(18)가 지지로드(16)의 공간점유를 허락하는 것은 엔드이펙터(18)의 작업경로 방향으로 한쌍의 지지로드(16)가 홀더링(12)의 저부에서 평면상 홀더링(12)의 원주내를 관통하여 4점 지지방식으로 상기 홀더링(12)을 지지시키고, 이에 의해 홀더링(12) 외측의 반도체 기판(100) 저부와 하부로 이웃된 반도체 기판(100) 사이의 공간이 노출됨에 따라 홀더링(12)을 수용하는 U형상의 홀더링 수용홈부(26)를 갖는 보텀-리프트 방식의 엔드이펙터(18)를 통해 수행하는 것을 특징으로 한다.
이에 따라 상기 홀더링(12)이 장착되는 본 발명의 반도체 제조장치는 다수의 반도체 기판을 공정처리하기 위해 상기 반도체 기판을 적층시키는 배치식 보트를 포함하며 이 배치식 보트로의 상기 반도체 기판의 로딩/언로딩을 수행하는 로봇아암의 엔드이펙터(18)가 포함되어 이루어진 반도체 제조장치에 있어서,
상기 반도체 기판(100)의 저부를 원형의 테두리면상으로 지지하는 링형상의 홀더링(12)과: 상기 홀더링(12)을 통해 상기 반도체 기판(100)이 지지되도록 링홀더의 장착위치를 보유지지함과 더불어 엔드이펙터의 작업공간을 제공하기 위해 보트프레임에서 돌출되어 형성된 지지로드(16)와: 상하로 배치된 상기 홀더링(12) 사이의 공간에 위치된 지지로드(16)와의 간섭이 회피되도록 마련된 엔드이펙터(18)와: 상기 지지로드(16) 및 엔드이펙터(18)에 의해 상기 홀더링(12)을 보유지지하기 위한 지지로드(16)의 두께가 배제된 피치간격을 갖는 배치식 보트(20)가 포함되어 이루어진 반도체 제조장치이다.
여기서, 엔드 이펙터(18)는 일실시예로서 도 5 및 도6 과 같이, 상기 지지로드(16)가 반도체 기판(100) 로딩/언로딩을 위한 보트로의 인출인입경로를 확보하기 위하여 전면개방부를 갖게 형성된 보트프레임으로부터 내측 방사상으로 돌출되어 홀더링(12)을 지지하며, 이에 의해 평면상 홀더링(12)의 외곽공간이 지지로드(16)에 의해 점유된 경우 지지로드(16)가 평면상 점유하는 공간이 회피된 홀더링(12) 내측공간으로 작업이 수행되도록 양측방으로 돌출된 지지로드(16)의 간격사이로 삽입되는 폭을 갖고 그 길이방향에 대하여는 엔드이펙터(18)의 작업경로에 대해 내측방향으로 돌출된 나머지 하나의 지지로드(16)를 수용하면서 반도체 기판(100)이 그립되도록 회피홈부(24)가 형성된 탑-에지-그립방식의 엔드 이펙터인 것을 특징으로 한다.
이를 위한 지지로드(16)는 홀더링(12)의 외측으로 배치된 보트프레임에서 돌출되어 120°으로 등분할된 홀더링(12)의 원주저부상에 3점지지방식으로 홀더링(12)을 거치하도록 형성된다.
즉, 지지로드(16)는 홀더링(12)의 원주저부상에 120°의 등분할된 3지지점을 향하여 보트프레임으로부터 돌출되게 설치되어지되, 3지지점을 연결하는 어느 한변인 전면개방부(5)를 이루는 양측 보트프레임(22)으로 돌출되어 형성된 2지지점 사이의 간격이 엔드이펙터(18)의 작업경로에 대해 엔드이펙터(18)의 폭을 허용하는 개방부(28)를 이루도록 형성된 것을 특징으로 한다.
이에 의해 상기 어느 한변은 엔드이펙터(18)의 작업경로에 대해 수직을 이루게 된다.
다른 실시예로서, 지지로드(16)는 엔드 이펙터(18)는 도 7 및 도 8 과 같이,평면상 홀더링(12) 원주의 내측공간을 관통하여 4지지점으로 상기 홀더링(12)이 지지되도록 지지로드(16)가 설치되며, 이에 의해 평면상 홀더링(12)의 내부공간이 지지로드(16)에 의해 점유된 경우 노출된 상기 홀더링(12) 사이에서 작업이 수행되도록 홀더링(12)이 수용되는 크기를 갖는 홀더링 수용홈부(26)가 형성된 보텀-리프트 방식의 엔드이펙터인 것을 특징으로 하는 반도체 제조장치.
이를 위한 지지로드(16)는 엔드 이펙터의 작업경로 연장선상에 1쌍의 보트프레임(22)이 설치되고, 이 보트프레임(22)에서 1쌍의 지지로드(16)가 평면상 홀더링(12)의 원주선상의 내측을 관통하여 설치된 것을 특징으로 한다.
그리고, 상기 홀더링(12)과 보트프레임(22) 및 지지로드(16)는 실리콘 카바 이드로 이루어진 것을 특징으로 한다.
한편, 이러한 홀더링(12)과 보트프레임(22) 및 지지로드(16)가 쿼츠(석영)으로 이루어진 것도 특징으로 하며, 본 발명에 따른 홀더링 제조의 간편성과 피치의 이득에 의해 고온공정 외의 공정에 적용되는 반도체 제조장치에 채택될 수 있기 때문이다.
상술된 바와 같이 본 발명은 그 제조가 간단한 홀더를 포함하면서도 컴팩트한 피치간격이 확보된 배치식 보트를 통해 기판처리 능력이 향상되면서도 제작이 간단한 반도체 공정공법 및 그 제조장치를 제공한다.
이를 위한 본 발명은 지지패널과 반도체 기판(100)의 0.7R을 지지하는 지지링이 일체로 성형된 홀더에 있어서, 지지패널을 배제시키고 지지링만을 성형시킨 홀더링(12)을 마련하고, 보트에는 이 홀더링(12)을 보트내에 보유지지함과 더불어, 피치간격에 영향을 미치지 않는 지지로드(16)를 설치하여 컴팩트한 피치간격을 확보시킨 것이다.
이러한 본 발명은 상기 지지로드(16)를 통한 홀더링(12)의 지지방식과 이에 따른 엔드이펙터(18)에 따라 두가지 실시예로 구분되며, 이보다 먼저 상기 홀더링(12)은 예시도면 도 4와 같은 방식으로 제조된다.
도 4a 는 실리콘 카바이드 분말을 통해 파이프 형상의 홀더기재를 분말성형하고, 이 홀더기재(10)를 홀더링(12)의 두께만큼 절단한 다음, 실리콘 카바이드를 코팅하여 간단하게 제조되는 것을 나타내고 있다.
그리고, 도 4b 는 파이프 형상의 흑연 성형봉(14)에 실리콘 카바이드를 코팅 하여 파이프 형상의 홀더기재(10)를 성형하고, 상기 흑연 성형봉을 소거시켜 제거한 다음 절단하여 간단하게 제조되는 것을 나타내고 있다.
어느 방식이 적용되어도 무방하며, 파이프 형상의 홀더기재(10)로 부터 홀더링(12)이 절단되어 제조되므로, 종래와 같은 개별로 홀더를 제조하기 위한 개별의 성형기구가 필요없게 되고, 또한 절삭성형과 같은 공정이 삭제되어 홀더의 생산성이 극대화되는 것이다.
이러한 홀더가 제공됨에 따라, 종래 홀더의 지지패널은 보트가 감당하게 되며, 이를 위해 보트에는 홀더링(12)의 배치를 위한 지지로드(16)가 매개된다.
지지로드(16)는 보트의 보트프레임(4)에 설치되며, 홀더링(12)이 보트 내부에 배치됨에 따라 보트의 내부를 향상하여 돌출되게 설치된다.
그리고, 지지로드(16)의 상단에는 홀더링(12)이 안착되는 안착홈(미도시)이 형성되고, 여기에 홀더링(12)이 삽입되어 거치위치가 확보된다.
상기 지지로드(16)의 지지방식에 따라 두가지 실시예로 구분되며, 일실시예로서 예시도면 도 5 및 6 은 반도체 기판에 대해 홀더링(12)과 이 홀더링을 경계로 그 외곽을 점유하는 지지로드(16)에 의해 탑-에지-그립 방식의 엔드이펙터(18)가 채택되고, 반도체 기판의 상부에서 지지로드(16)가 점유하는 내부공간으로 로딩/언로딩이 수행되는 것을 나타내고 있다.
이것은 먼저, 지지로드(16)가 보트프레임(22)으로부터 돌출되어 홀더링(12)의 저부를 등분할하여 지지하게 된다.
상기 보트프레임(22)은 전술된 바와 같이 전면개방부(5)를 형성하기 위하여 반원주상에 형성되므로. 여기에서 중심방향으로 돌출되게 지지로드(16)가 형성될 경우, 반원주상의 3점에서 홀더링(12)을 지지하게 되어 홀더링(12)의 불안정한 거치가 야기될 수 있다.
따라서, 전면개방부(5)에 배치된 보트프레임(22)에 돌출된 양측의 지지로드(16)는 홀더링(12)의 안정된 거치를 위하여 작업경로의 중심선상에 배치된 지지로드(16)에서 확보된 지점을 중심경계로 120°로 등분할된 위치로 방사상 경사지게 돌출되어 형성된다.
이에 의해 홀더링(12)은 안정된 위치에서 지지로드(16)에 의해 보유지지된다.
이러한 지지로드(16) 및 홀더링(12)에 의해 반도체 기판(100)의 저부는 폐쇄된 상태이고, 반도체 기판(100)의 상부에서 지지로드(16)외의 공간은 개방된 상태를 이루게 된다.
구체적으로는 엔드이펙터(18)의 인출인입경로에 대하여 평면상 홀더링(12)의 외곽공간이 지지로드(16)에 의해 점유되며, 중심선상으로는 하나의 돌출된 지지로드(16)가 간섭된다.
이에 의해 탑-에지-그립방식의 엔드이펙터(18)가 채택되며, 이 엔드이펙터(18)는 양측에 방으로 돌출된 지지로드(16)의 간격사이로 삽입되는 폭을 갖고 그 길이방향에 대하여는 엔드이펙터(18)의 작업경로에 대해 내측방향으로 돌출된 나머지 하나의 지지로드(16)를 수용하면서 반도체 기판(100)이 그립되도록 회피홈부(24)가 형성된 것이다.
이러한 지지로드(16) 및 엔드 이펙터(18)에 의해 상기 지지로드(16)의 두께는 피치에 고려되지 않게 되며, 지지로드(16)에서 반도체기판(100)을 그립하기 위한 홀더링(12)의 높이(두께)을 확보할 필요도 없게 된다.
즉, 도 6 과 같이 피치(P)는 홀더링(12)과 홀더링(12) 사이의 간격인데, 평면상으로 엔드 이펙터(18)가 지지로드(16)를 회피하므로, 엔드 이펙터(18)의 작업공간(a)은 홀더링(12)과 반도체 기판(100)으로부터 설정된다.
그리고, 회피홈부에 의해 엔드이펙터(18)의 그립이 하강하여도 지지로드(16)와의 간섭이 회피되며, 이에 의해 홀더링(12)의 두께를 최소화시킬 수 있으므로, 피치간격은 최소화된 홀더링(12)의 두께(약 1mm: 안착홈에 삽입되는 두께 포함)와 반도체 기판(100)의 두께(약 1mm)와 엔드이펙터(18)의 작업공간 (약3.5mm)에 의해 결정된다.
여기서, 만약 상기 엔드 이펙터(18)가 지지로드(16)를 회피하지 못하는 경우, 두배정도의 피치간격이 예상되며, 예를 들어 강성을 확보하기 위한 지지로드(16)는 보트의 최외각을 점유하는 지지프레임에서 0.7R을 지지하는 홀더링(12)의 저부까지 돌출되어야 하므로, 그 지지강성을 위한 소정의 두께(약 4~5mm)와 그립의 작업공간을 위한 홀더링(12)의 높이추가가 포함되기 때문이다.
이것은 전술된 바와 같이 지지패널과 지지링이 형성된 홀더에서도 마찬가지이다.
이러한 이유에서 엔드 이펙터(18)의 지지로드(16) 점유공간 회피여부가 동일한 공정공간인 반응챔버에서 확연한 생산성 차이를 발생시키는 것을 알 수 있다.
한편, 다른 실시예로서 예시도면 도 7 및 8 은 반도체 기판에 대해 홀더링(12)과 이 홀더링을 경계로 그 내부를 점유하는 지지로드(16)에 의해 반도체 기판 저부(외곽)가 노출됨에 따라 보텀-리프트 방식의 엔드 이펙터(18)가 채택된 것을 나타내고 있다.
이것은 먼저, 지지로드(16)는 엔드이펙터(18)의 작업경로 방향으로 한쌍의 지지로드(16)가 홀더링(12)의 저부에서 평면상 홀더링(12)의 원주내를 관통하여 간섭하여 4점 지지방식으로 상기 홀더링(12)을 지지하게 형성된다.
바람직하기로는 홀더링(12)의 중심원주에 내접하는 정사각형으로 형성되며, 이에 의해 홀더링(12)의 외측은 개방된 공간을 이루게 된다.
이에 의해 홀더링(12)은 안정된 위치에서 지지로드(16)에 의해 보유지지되며, 보텀-리프트 방식의 엔드이펙터(18)에 의해 더욱 신속한 반도체 기판(100)의 로딩/언로딩과 피치이득을 얻을 수 있다.
상기 엔드이펙터(18)는 상기 홀더링(12)에 대해 이를 수용하는 U형태의 홀더링수용홈부(26)를 갖으며, 이에 의해 상기 지지로드(16)의 두께는 피치에 고려되지 않는다.
즉, 도 8 과 같이 피치(P)는 홀더링(12)을 포함한 그 사이의 간격인데, 평면상으로 엔드 이펙터(18)가 지지로드(16)를 회피하므로, 엔드 이펙터(18)의 작업공간(a)은 홀더링(12)과 반도체 기판(100)으로부터 설정된다.
더욱이, 탑-에지-그립에서와 같이 하방으로 돌출된 그립이 없게 되어 상술된 일실시예에서의 피치보다 더욱 이득을 볼 수 있으며, 로딩/언로딩시에도 그립의 작 업시간이 없게 되어 공정속도가 더욱 빠르게 된다.
다만, 상기 3점 지지보다 4점 지지에 의한 지지로드(16)의 가공정밀도가 요구된다.
이러한 본 발명에 의해 결국, 피치는 홀더링(12)의 두께와 반도체 기판(100)의 두께 및 홀더링(12) 사이에서 엔드 이펙터(18)의 작업공간만이 고려되는 것이고, 홀더링(12)의 두께 역시 반도체 기판(100)에 접촉되어 지지하기 위한 최소한의 것으로만 소요되는 것이어서, 상술된 하나의 홀더기재로부터 다량의 홀더링을 얻을 수 있고, 종래 대비 컴팩트한 배치를 얻을 수 있는 것이다.
상술된 바와 같이 본 발명에 따르면, 반도체 기판을 지지하는 홀더링만을 파이프 형상의 홀더기재를 절단하여 제조함으로써, 홀더링을 통한 배치식 보트의 제조가 간단해 지고, 지지로드를 통해 홀더링을 지지시키되, 지지로드를 회피하여 엔드 이펙터가 작업을 수행하도록 하여 피치간격이 최소화됨으로써, 보트로의 컴팩트한 반도체 기판 탑재가 가능해 지고 기판 처리량이 향상되어, 궁극적으로 반도체 제조 생산성이 향상되는 것이다.

Claims (10)

  1. 다수의 반도체 기판을 공정처리하기 위하여 다수의 반도체 기판이 배치식의 보트에 엔드 이펙터를 통해 로딩/언로딩되는 공정을 포함하는 반도체 제조공정에 있어서,
    링형상의 홀더링을 통해 반도체 기판 저부에서 열처리 처짐이 방지되는 위치를 원형의 테두리면상으로 지지하도록 하고, 이 홀더링을 배치식의 보트에 보유지지하기 위해 보트프레임으로부터 지지로드를 돌출되게 형성시키며, 엔드 이펙터가 상기 홀더링을 지지하기 위하여 확보된 두께를 갖는 상기 지지로드의 평면상 점유공간을 회피함과 동시에 반도체 기판의 로딩/언로딩을 수행하기 위하여 필요한 상하공간내에서 상기 지지로드의 공간점유(두께)를 허락하도록 마련되어서, 상기 지지로드의 두께가 제외된 피치간격을 갖는 배치식 보트로 상기 엔드 이펙터를 통해 다수의 반도체 기판이 로딩/언로딩되는 공정을 포함한 반도체 제조공정.
  2. 제 1 항에 있어서, 엔드 이펙터가 지지로드의 공간점유를 허락하는 것은 지지로드를 홀더링의 외측으로 배치된 보트프레임에서 돌출시켜 120°으로 등분할된 홀더링의 원주저부상에 3점지지방식으로 홀더링을 지지시키고, 상기 홀더링과 이 홀더링의 외측공간을 간섭하는 지지로드에 의해 반도체 기판의 저부공간이 폐쇄되며 지지로드의 점유공간을 제외한 반도체 기판의 상부공간이 노출됨에 따라 탑-에 지-그립 방식의 엔드 이펙터로 반도체 기판의 로딩/언로딩을 수행하되, 이 엔드이펙터는 평면상 작업경로에 대해 양측에 방으로 돌출된 지지로드의 간격사이로 삽입되는 폭을 갖고 작업경로선상의 내측방향으로 돌출된 나머지 하나의 지지로드를 수용하는 회피홈부를 갖게 형성시켜 수행되는 것을 특징으로 하는 반도체 제조공정.
  3. 제 1 항에 있어서, 엔드 이펙터가 지지로드의 공간점유를 허락하는 것은 엔드이펙터의 작업경로 방향으로 한쌍의 지지로드가 홀더링의 저부에서 평면상 홀더링의 원주내를 관통하여 4점 지지방식으로 상기 홀더링을 지지시키고, 이에 의해 홀더링 외측의 반도체 기판 저부와 하부로 이웃된 반도체 기판 사이의 공간이 노출됨에 따라 홀더링을 수용하는 U형상의 홀더링 수용홈부를 갖는 보텀-리프트 방식의 엔드이펙터를 통해 수행하는 것을 특징으로 하는 반도체 제조공정.
  4. 다수의 반도체 기판을 공정처리하기 위해 상기 반도체 기판을 적층시키는 배치식 보트를 포함하며 이 배치식 보트로의 상기 반도체 기판의 로딩/언로딩을 수행하는 로봇아암의 엔드이펙터가 포함되어 이루어진 반도체 제조장치에 있어서,
    상기 반도체 기판의 저부에서 열처리시 그 처짐을 방지하는 위치에서 원형의 테두리면상으로 지지하는 링형상의 홀더링과: 상기 홀더링을 통해 상기 반도체 기판이 지지되도록 링홀더의 장착위치를 보유지지함과 더불어 엔드이펙터의 작업공간을 제공하기 위해 보트프레임에서 돌출되어 형성된 지지로드와: 상하로 배치된 상기 홀더링 사이의 공간에 위치된 지지로드와의 간섭이 회피되도록 마련된 엔드이펙터와: 상기 지지로드 및 엔드이펙터에 의해 상기 홀더링을 보유지지하기 위한 지지로드의 두께가 배제된 피치간격을 갖는 배치식 보트로 이루어진 것을 특징으로 하는 반도체 제조장치.
  5. 제 4 항에 있어서, 엔드 이펙터는 전면개방부를 갖는 보트프레임으로부터 내측 방사상으로 돌출되어 3지지점으로 홀더링이 지지되도록 지지로드가 설치되며, 이에 의해 평면상 홀더링의 외곽공간이 지지로드에 의해 점유된 경우 지지로드가 평면상 점유하는 공간이 회피된 홀더링 내측공간으로 작업이 수행되도록 엔드 이펙터의 작업경로에 대해 양내측방으로 돌출된 지지로드의 간격사이로 삽입되는 폭을 갖고 상기 작업경로선상으로 돌출된 나머지 하나의 지지로드를 수용하면서 반도체 기판이 그립되도록 회피홈부가 형성된 탑-에지-그립방식의 엔드 이펙터인 것을 특징으로 하는 반도체 제조장치.
  6. 제 4 항 또는 제 5 항에 있어서, 지지로드는 홀더링의 원주저부상에 120°의 등분할된 3지지점을 향하여 보트프레임으로부터 돌출되게 설치되며, 상기 3지지점을 연결하는 어느 한변인 전면개방부를 이루는 양측 보트프레임으로 돌출되어 형성된 2지지점 사이의 간격이 엔드이펙터의 작업경로에 대해 상기 엔드이펙터의 폭을 허용하는 개방부를 이루도록 형성된 것을 특징으로 하는 반도체 제조장치.
  7. 제 4 항에 있어서, 엔드 이펙터는 평면상 홀더링 원주의 내측공간을 관통하여 4지지점으로 상기 홀더링이 지지되도록 지지로드가 설치되며, 이에 의해 평면상 홀더링의 내부공간이 지지로드에 의해 점유된 경우 노출된 상기 홀더링 사이에서 작업이 수행되도록 홀더링이 수용되는 크기를 갖는 홀더링 수용홈부가 형성된 보텀-리프트 방식의 엔드이펙터인 것을 특징으로 하는 반도체 제조장치.
  8. 제 4 항 또는 제 7 항에 있어서, 지지로드는 엔드 이펙터의 작업경로 연장선상에 1쌍의 보트프레임이 설치되고, 이 보트프레임에서 1쌍의 지지로드가 평면상 홀더링의 원주선상의 내측을 관통하여 설치된 것을 특징으로 하는 반도체 제조장치.
  9. 제 4 항에 있어서, 보트는 상기 홀더링을 포함하여 실리콘 카바이드로 이루어진 것을 특징으로 하는 반도체 제조장치.
  10. 제 4 항에 있어서, 보트는 상기 홀더링을 포함하여 쿼츠(석영)으로 이루어진 것을 특징으로 하는 반도체 제조장치.
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