KR19980036775A - Vacuum exhaust port connection structure of low pressure vapor deposition system - Google Patents
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Abstract
본 발명은 저압기상 증착장치(Low Pressure Chemical Vapor Deposition; LPCVD)의 진공배기 포트에 증착된 파우더를 제거하기 위해 연결부를 해체하는 경우 센터 링을 용이하게 분해할 수 있고 진공배기 포트 플랜지의 접촉면에 스크래치를 남기지 않는 저압기상 증착장치의 진공배기 포트 연결구조에 관한 것이다.The present invention can easily disassemble the center ring when removing the connection to remove the powder deposited in the vacuum exhaust port of the low pressure chemical vapor deposition (LPCVD) and scratch the contact surface of the vacuum exhaust port flange It relates to a vacuum exhaust port connection structure of the low pressure vapor deposition apparatus does not leave.
본 발명에 의하면, 소정의 막을 웨이퍼 위에 형성하는 반응챔버 내부에 소정의 압력을 형성하거나 미반응가스 및 잔류가스를 배기하기 위해 상기 반응챔버에 일체로 형성되고 단부에 제 1 플랜지가 형성된 진공배기 포트와, 상기 제 1 플랜지와 결합되는 제 2 플랜지가 일측단부에 형성되는 진공배기 라인과, 상기 제 1 및 제 2 플랜지가 상호 결합될 때 상기 제 1 및 제 2 플랜지 사이에 삽입되는 오-링과, 상기 오-링을 지지하기 위해 상기 오-링 내측에 위치하는 센터 링을 구비한 저압기상 증착장치의 진공배기 포트 연결구조에 있어서, 상기 제 1 및 제 2 플랜지의 결합부위에 상기 가스에 의해 증착되는 파우더가 상기 센터 링과 접촉하지 않도록 차단하는 수단이 고정형성된다.According to the present invention, a vacuum exhaust port is formed integrally with the reaction chamber and has a first flange at an end to form a predetermined pressure in the reaction chamber for forming a predetermined film on the wafer or to exhaust unreacted gas and residual gas. A vacuum exhaust line having a second flange coupled to the first flange formed at one end thereof, an o-ring inserted between the first and second flanges when the first and second flanges are coupled to each other; And a vacuum exhaust port connection structure of a low pressure vapor deposition apparatus having a center ring positioned inside the o-ring to support the o-ring, wherein the gas is connected to the coupling portion of the first and second flanges. Means are fixed to block the deposited powder from contacting the center ring.
Description
본 발명은 저압기상 증착장치(Low Pressure Chemical Vapor Deposition; LPCVD)의 진공배기 포트의 연결구조에 관한 것으로, 보다 상세하게는 저압기상 증착장치의 진공배기 포트에 증착된 파우더를 제거하기 위해 연결부를 해체하는 경우 센터 링을 용이하게 분해할 수 있고 진공배기 포트 플랜지의 접촉면에 스크래치를 남기지 않는 저압기상 증착장치의 진공배기 포트 연결구조에 관한 것이다.The present invention relates to a connection structure of a vacuum exhaust port of a low pressure chemical vapor deposition apparatus (LPCVD), and more particularly, to disassemble the connection to remove powder deposited on the vacuum exhaust port of the low pressure vapor deposition apparatus. When the center ring can be easily disassembled and does not leave a scratch on the contact surface of the vacuum exhaust port flange relates to a vacuum exhaust port connection structure of the low pressure vapor deposition apparatus.
일반적으로, 기상증착(CVD) 공정이란 특정의 반응기체(예: B2H6, PH3, AsH3등)들을 반응챔버 내부로 계속 공급하면서 적절한 공정 조건(온도, 압력 등)을 유지시켜 주면 고체상의 물질이 생성되어 가공하고자 하는 물체 위에 내려 쌓이게 되는 현상을 이용하여 반도체 공정에 필요한 물질의 막을 웨이퍼 위에 증착시키는 공정을 말한다. 예를 들어, 반도체의 기본 소자로 이용되는 재료인 순수 실리콘(Si)의 기판상에 산화막을 형성하는 데 이용되는 것으로, CVD법에서 형성된 산화막은 표면 보호, 확산방지층, 유전체로서의 역할을 한다.In general, vapor deposition (CVD) is a process in which certain reactors (e.g., B 2 H 6 , PH 3 , AsH 3, etc.) are continuously supplied into the reaction chamber while maintaining appropriate process conditions (temperature, pressure, etc.). It refers to a process of depositing a film of a material required for a semiconductor process on a wafer by using a phenomenon in which a solid material is generated and accumulated on an object to be processed. For example, it is used to form an oxide film on a substrate of pure silicon (Si), which is a material used as a basic element of a semiconductor. The oxide film formed by the CVD method serves as a surface protection, a diffusion barrier layer, and a dielectric.
일반적으로 CVD 방식에는 상압 CVD 방식, 저압 CVD 방식 및 플라즈마 CVD 방식 등이 있다. 상압 CVD 방식은 가장 먼저 개발된 CVD 방식으로 가스반응이 상압에서 이루어지는 방식으로 빠른 가스의 흐름이 요구되어 반응가스로는 질소, 수소 등의 캐리어 가스에 의해 전달되며 주로 보호막이나 층간절연막용으로 사용된다. 플라즈마 CVD 방식은 저압상태(0.1∼5 Torr)에서 글로우 방전에 의해 높은 에너지를 얻은 전자가 중성상태의 가스분자와 충돌하여 가스분자들을 분해하고 이들 분해된 가스 상호간의 반응에 의해 증착이 된다. 방전주파수의 범위는 50㎑∼13.56㎒이며, 주로 보호막용으로 사용된다.Generally, CVD methods include atmospheric pressure CVD method, low pressure CVD method, and plasma CVD method. Atmospheric pressure CVD method is the first CVD method developed, the gas reaction is carried out at normal pressure, a fast gas flow is required, the reaction gas is delivered by a carrier gas such as nitrogen, hydrogen, mainly used for a protective film or an interlayer insulating film. In the plasma CVD method, electrons having high energy by glow discharge in a low pressure state (0.1 to 5 Torr) collide with gas molecules in a neutral state to decompose gas molecules and are deposited by a reaction between these decomposed gases. The discharge frequency ranges from 50 kHz to 13.56 MHz and is mainly used for protective films.
한편, 저압 CVD 방식은 가스반응이 진공펌프를 이용한 저압상태(0.1∼10 Torr)에서 이루어지며 균일한 막질을 얻을 수 있는 반면, 저압 프로세스이므로 질량의 전달속도가 매우 커서 온도제어가 중요하다.On the other hand, in the low pressure CVD method, the gas reaction is carried out at a low pressure state (0.1 to 10 Torr) using a vacuum pump, and a uniform film quality can be obtained. On the other hand, since the low pressure process, the mass transfer rate is very large, so temperature control is important.
이와 같은 저압 CVD 공정은 반도체 소자의 본래의 특성에 변화를 주지 않으면서 반응 가스의 종류에 따라 집적 회로에 이용되는 다양한 박막을 증착시킬 수 있다. 이러한 저압 CVD 공정은 집적 회로 공정에 활발히 적용되고 있지만, 가스 유량과 구성비, 압력, 온도 등의 공정 변수에 의해 증착막의 특성이 변하므로 공정 중 이들 공정 변수가 규정치를 나타내는지 점검하여 소량의 박막이 재현성있게 형성되도록 한다.Such a low pressure CVD process can deposit various thin films used in an integrated circuit according to the type of reaction gas without changing the original characteristics of the semiconductor device. Although the low pressure CVD process is actively applied to integrated circuit processes, the characteristics of the deposited film are changed by process variables such as gas flow rate, composition ratio, pressure, and temperature, so that a small amount of thin film Make it reproducible.
상기한 저압 CVD 공정에서 일반적으로 진공펌프를 이용하여 진공배기 포트를 통해 반응챔버내의 압력을 저압으로 만들며, 공정 후에는 상기 진공배기 포트를 통해 미반응가스 및 잔류가스를 배출시킨다. 이때, 진공배기 포트와 진공배기 라인 사이의 온도차이에 의해 연결부위에 파우더(powder)가 증착되는 문제점이 있다.In the low pressure CVD process, a pressure in the reaction chamber is generally reduced to a low pressure through a vacuum exhaust port using a vacuum pump, and after the process, unreacted gas and residual gas are discharged through the vacuum exhaust port. In this case, there is a problem in that powder is deposited on the connection portion due to the temperature difference between the vacuum exhaust port and the vacuum exhaust line.
이를 도 1 및 도 2를 참조하여 구체적으로 설명한다. 도 1에는 진공배기 포트와 진공배기 라인의 연결구조가 도시되어 있는 바, 반응챔버(1)에는 진공배기 포트(2)가 부착 형성되어 있고, 진공배기 포트(1) 단부에 형성된 플랜지(2a)와 진공배기 라인(3)의 일측단부에 형성된 플랜지(3a)는 클램핑 결합되어 있다. 상기 플랜지들 사이에는 연결부위의 누설을 방지하기 위한 오-링(O-ring; 4)이 삽입되며, 오-링(4)을 지지하는 센터 링(center ring; 5)이 오-링(4)의 내측에 위치하고 있다. 센터 링(5)은 통상 스테인레스계열의 재료로 구성되어 플랜지들(2a, 3a) 사이에 삽입된 오-링(4)이 변형되는 것을 방지한다.This will be described in detail with reference to FIGS. 1 and 2. 1 shows a connection structure between the vacuum exhaust port and the vacuum exhaust line, wherein the reaction chamber 1 has a vacuum exhaust port 2 attached thereto, and a flange 2a formed at the end of the vacuum exhaust port 1. And a flange 3a formed at one end of the vacuum exhaust line 3 are clamped together. An O-ring (4) is inserted between the flanges to prevent leakage of the connection portion, and a center ring (5) for supporting the O-ring (4) is inserted into the O-ring (4). ) Is located inside. The center ring 5 is usually made of a stainless series material to prevent the o-ring 4 inserted between the flanges 2a, 3a from being deformed.
이와 같이 구성된 연결구조에 있어서, 진공배기 포트(2)와 진공배기 라인(3) 사이에는 큰 온도차이를 보인다. 이에 따라 진공배기 포트(2)로 배출되는 미반응가스 및 잔류가스에 의해 진공배기 포트(2)와 진공배기 라인(3) 사이의 연결부위에 파우더(7)가 증착되게 된다. 특히, 질화막 형성공정에 있어서는 증착되는 파우더(7)의 양은 더욱 많다. 따라서 증착되는 파우더(7)의 양이 증가함에 따라 진공배기 포트(2)와 진공배기 라인(3) 사이의 통로가 막히게 되어 주기적으로 파우더 제거작업을 실시해야 한다.In the connection structure configured as described above, a large temperature difference is shown between the vacuum exhaust port 2 and the vacuum exhaust line 3. Accordingly, the powder 7 is deposited on the connection portion between the vacuum exhaust port 2 and the vacuum exhaust line 3 by the unreacted gas and the residual gas discharged to the vacuum exhaust port 2. In particular, in the nitride film forming step, the amount of the powder 7 to be deposited is larger. Therefore, as the amount of powder 7 deposited increases, the passage between the vacuum exhaust port 2 and the vacuum exhaust line 3 is blocked, and thus powder removal must be performed periodically.
파우더(7)를 제거하기 위해서는 일반적으로 플랜지들(2a, 3a)간의 클램핑 결합을 풀고, 오-링과 센터 링을 제거하여 분해한 후 파우더를 제거하게 된다. 이때, 진공배기 포트(2)와 진공배기 라인(3) 사이에 증착된 파우더(7)가 센터 링(5)과 완전히 접착되어 있기 때문에 센터 링(5)을 분해하기 위해서는 끝이 날카로운 도구(10), 예를 들어 일자형 드라이버 등을 사용하여 센터 링(5)을 파우더(7)로부터 분리시키게 된다. 이 과정에서 진공배기 포트측 플랜지(2a)의 접촉면에, 도 2에 도시한 바와 같이, 스크래치(scratch)나 생기게 되어, 파우더를 제거한 후에 다시 결합을 하여 진공배기를 하는 경우, 스크래치에 의해 원하는 진공상태를 유지하기가 어렵다는 문제점이 있다. 또한 이에 따라 고가의 플랜지를 폐기해야 하는 문제점이 있다.In order to remove the powder (7), generally loosen the clamping coupling between the flanges (2a, 3a), remove the O-ring and the center ring to disassemble and then remove the powder. At this time, since the powder 7 deposited between the vacuum exhaust port 2 and the vacuum exhaust line 3 is completely adhered to the center ring 5, in order to disassemble the center ring 5, a sharp tool 10 may be used. ), For example, using a screwdriver or the like to separate the center ring 5 from the powder 7. In this process, as shown in Fig. 2, scratches are formed on the contact surface of the vacuum exhaust port side flange 2a. There is a problem that it is difficult to maintain the state. In addition, there is a problem in that expensive flanges must be discarded.
본 발명의 목적으로 파우더 제거작업시에 센터 링의 분해가 용이하며, 진공배기 포트 플랜지의 접촉면에 스크래치를 형성하지 않고 분해할 수 있는 연결구조를 갖는 CVD 장치를 제공하는데 있다.It is an object of the present invention to provide a CVD apparatus having a connection structure that can be easily disassembled during the powder removal operation and can be disassembled without forming a scratch on the contact surface of the vacuum exhaust port flange.
본 발명의 특징에 의하면, 소정의 막을 웨이퍼위에 형성하는 반응챔버 내부에 소정의 압력을 형성하거나 미반응가스 및 잔류가스를 배기하기 위해 상기 반응챔버에 일체로 형성되고 단부에 제 1 플랜지가 형성된 진공배기 포트와, 상기 제 1 플랜지와 결합되는 제 2 플랜지가 일측단부에 형성되는 진공배기 라인과, 상기 제 1 및 제 2 플랜지가 상호결합될 때 상기 제 1 및 제 2 플랜지 사이에 삽입되는 오-링과, 상기 오-링을 지지하기 위해 상기 오-링 내측에 위치하는 센터 링을 구비한 저압기상 증착장치의 진공배기 포트 연결구조에 있어서, 상기 제 1 및 제 2 플랜지의 결합부위에 상기 가스에 의해 증착되는 파우더가 상기 센터 링과 접촉하지 않도록 차단하는 수단이 고정형성된다.According to a feature of the invention, a vacuum is formed integrally with the reaction chamber and the first flange is formed at the end to form a predetermined pressure inside the reaction chamber for forming a predetermined film on the wafer or to exhaust unreacted gas and residual gas. A vacuum exhaust line formed at one end of an exhaust port, a second flange coupled to the first flange, and a misalignment inserted between the first and second flanges when the first and second flanges are coupled to each other; A vacuum exhaust port connection structure of a low pressure vapor deposition apparatus having a ring and a center ring positioned inside the o-ring to support the o-ring, wherein the gas is coupled to the coupling portion of the first and second flanges. A means for blocking the powder deposited by the contact with the center ring is fixed.
바람직하게 상기 차단수단은 상기 센터 링과 소정간격을 형성하여 설치된 원형 중공관 또는 사각형 중공관이다.Preferably, the blocking means is a circular hollow tube or a rectangular hollow tube formed by forming a predetermined interval with the center ring.
도 1은 종래의 저압기상 증착장치의 진공배기 포트 연결구조의 단면도1 is a cross-sectional view of a vacuum exhaust port connection structure of a conventional low pressure vapor deposition apparatus
도 2는 도 1의 저압기상 증착장치의 진공배기 포트를 해체한 후의 플랜지 접촉면에 스크래치가 형성되는 것을 나타내는 측면도FIG. 2 is a side view illustrating that scratches are formed on a flange contact surface after removing a vacuum exhaust port of the low pressure vapor deposition apparatus of FIG. 1; FIG.
도 3은 본 발명에 의한 저압기상 증착장치의 진공배기 포트에 가이드를 부착한 단면도3 is a cross-sectional view of the guide attached to the vacuum exhaust port of the low pressure vapor deposition apparatus according to the present invention
도 4는 본 발명에 의한 저압기상 증착장치의 진공배기 포트 연결구조의 작용을 설명하는 단면도4 is a cross-sectional view illustrating the operation of the vacuum exhaust port connection structure of the low pressure vapor deposition apparatus according to the present invention;
이하 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예를 보다 구체적으로 설명한다. 동일한 구성요소에는 동일한 참조번호가 사용된다.Hereinafter, exemplary embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings. The same reference numerals are used for the same components.
도 3을 참조하면, 종래의 연결구조와 동일하게 반응챔버(1)에는 진공배기 포트(2)가 부착 형성되어 있고, 진공배기 포트(1) 단부에 형성된 플랜지(2a)와 진공배기 라인(3)의 일측단부에 형성된 플랜지(3a)는 클램핑 결합되어 있다. 상기 플랜지들 사이에는 연결부위의 누설을 방지하기 위한 오-링(O-ring; 4)이 삽입되며, 오-링(4)을 지지하는 센터 링(center ring; 5)이 오-링(4)의 내측에 위치하고 있다. 센터 링(5)은 통상 스테인레스계열의 재료로 구성되어 플랜지들(2a, 3a) 사이에 삽입된 오-링(4)이 변형되는 것을 방지한다.Referring to FIG. 3, a vacuum exhaust port 2 is attached to the reaction chamber 1 in the same manner as a conventional connection structure, and a flange 2a and a vacuum exhaust line 3 formed at the end of the vacuum exhaust port 1. The flange 3a formed at one end of the) is clamped. An O-ring (4) is inserted between the flanges to prevent leakage of the connection portion, and a center ring (5) for supporting the O-ring (4) is inserted into the O-ring (4). ) Is located inside. The center ring 5 is usually made of a stainless series material to prevent the o-ring 4 inserted between the flanges 2a, 3a from being deformed.
본 발명에 있어서는 진공배기 포트(2)의 단부 소정위치에 소정길이와 소정의 직경을 갖는 원통형 가이드(20)가 용접고정되어 있다. 상기 가이드(20)는 센터 링(5)의 내경보다 작은 외경을 갖도록 하여 가이드(20)와 센터 링(5) 사이에 간격을 둠으로써 열팽창에 따른 상호접촉을 피하며, 바람직하게 상기 간격은 1∼2 ㎜이다. 가이드(20)의 길이 및 직경은 CVD 장치의 종류에 따라 상이하며, 통상 내경은 30 ㎜∼150 ㎜이고 이에 대응하여 외경은 30.2 ㎜∼154 ㎜ 정도이다. 이 실시예에서는 원통형의 가이드를 예로 들고 있으나 단면이 정사각형의 중공형 가이드를 사용할 수도 있다. 이 경우에는 내측 가로, 세로 길이는 공히 30 ㎜∼150 ㎜이고 이에 대응하여 외측 가로, 세로 길이는 30.2 ㎜∼154 ㎜ 정도이다. 길이는 증착되는 파우더를 수용할 수 있을 정도이며, 바람직하게는 40∼50 ㎜이다. 재질은 일반적인 스테인레스 계열이나 인코넬(incornel)이 바람직하다.In the present invention, a cylindrical guide 20 having a predetermined length and a predetermined diameter is welded to a predetermined position at the end of the vacuum exhaust port 2. The guide 20 has an outer diameter smaller than the inner diameter of the center ring 5 so as to leave a gap between the guide 20 and the center ring 5 to avoid mutual contact due to thermal expansion, preferably the interval is 1 ˜2 mm. The length and diameter of the guide 20 are different depending on the type of CVD apparatus, and the inner diameter is usually 30 mm to 150 mm and the outer diameter is about 30.2 mm to 154 mm. In this embodiment, the cylindrical guide is taken as an example, but a hollow guide having a square cross section may be used. In this case, the inner side length and the longitudinal length are all 30 mm to 150 mm, and the outer side length and the vertical length are about 30.2 mm to 154 mm. The length is enough to accommodate the powder to be deposited, and is preferably 40 to 50 mm. The material is generally stainless steel or Incornel is preferred.
이와 같은 본 발명의 구성에 따른 동작을 설명한다.This operation according to the configuration of the present invention will be described.
도 4를 참조하면, 진공배기 포트(2)와 진공배기 라인(3) 사이에는 큰 온도차이를 가지며, 이에 따라 진공배기 포트(2)로 배출되는 미반응가스 및 잔류가스에 의해 진공배기 포트(2)와 진공배기 라인(3) 사이의 연결부위에 파우더(7)가 증착되고, 증착되는 파우더(7)의 양이 증가함에 따라 진공배기 포트(2)와 진공배기 라인(3) 사이의 통로가 막히게 되어 주기적으로 연결부위를 해체하여 파우더 제거작업을 실시한다.Referring to FIG. 4, there is a large temperature difference between the vacuum exhaust port 2 and the vacuum exhaust line 3, and thus the vacuum exhaust port (by the unreacted gas and residual gas discharged to the vacuum exhaust port 2) Powder 7 is deposited at the connection between 2) and the vacuum exhaust line 3 and the passage between the vacuum exhaust port 2 and the vacuum exhaust line 3 as the amount of powder 7 deposited increases. As it becomes clogged, periodically dismantle the connection and remove the powder.
파우더(7)를 제거하기 위해서는 먼저 플랜지들(2a, 3a)간의 클램핑 결합을 풀고, 오-링과 센터 링을 차례로 분해한 후 파우더를 제거하게 된다. 이때, 진공배기 포트(2)의 단부 소정위치에 소정길이와 소정의 직경을 갖는 원통형 가이드(20)가 용접고정되어 있기 때문에, 파우더(7)는 모두 배기포트(2)의 내벽면과 가이드(20)에 걸쳐서 증착된다. 따라서, 파우더(7)와 센터 링(5)이 접촉하지 않게 되어 센터 링(5)의 해체가 용이하게 되며, 별도의 도구를 사용하지 않아도 되기 때문에 배기포트 플랜지의 접촉면에 스크래치나 흠집을 남기지 않아 이후에 다시 재조립하는 경우에도 챔버내의 진공상태를 유지할 수 있다.To remove the powder (7) first loosen the clamping coupling between the flanges (2a, 3a), and then disassemble the O-ring and the center ring in order to remove the powder. At this time, since the cylindrical guide 20 having a predetermined length and a predetermined diameter is welded to a predetermined position at the end of the vacuum exhaust port 2, all of the powder 7 is formed on the inner wall surface of the exhaust port 2 and the guide ( Deposited over 20). Therefore, the powder 7 and the center ring 5 are not in contact with each other, so that the center ring 5 can be easily dismantled, and since a separate tool does not need to be used, no scratches or scratches are left on the contact surface of the exhaust port flange. Even after reassembly, it is possible to maintain the vacuum in the chamber.
상기한 바와 같이, 본 발명은 진공배기 포트의 단부 소정위치에 소정길이와 소정의 직경을 갖는 원통형 가이드를 용접 고정시킴으로써, 연결부위에 증착되는 파우더와 센터 링이 접촉되지 않게 되어 센터 링의 해체가 용이하며, 별도의 도구를 사용하지 않아도 되기 때문에 배기포트 플랜지의 접촉면에 스크래치나 흠집을 남기지 않아 이후에 다시 재조립하는 경우에도 챔버내의 진공상태를 유지할 수 있다.As described above, according to the present invention, by welding and fixing a cylindrical guide having a predetermined length and a predetermined diameter at a predetermined position of the end of the vacuum exhaust port, the powder deposited on the connecting portion and the center ring do not come into contact with each other so that the center ring is dismantled. Since it is easy and does not require a separate tool, it does not leave scratches or scratches on the contact surface of the exhaust port flange, so that the vacuum in the chamber can be maintained even after reassembly.
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| Publication number | Publication date |
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| KR100242950B1 (en) | 2000-02-01 |
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