KR20040024790A - Chemical vapor deposition device equipped with disk-type valve - Google Patents

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KR20040024790A
KR20040024790A KR1020020056238A KR20020056238A KR20040024790A KR 20040024790 A KR20040024790 A KR 20040024790A KR 1020020056238 A KR1020020056238 A KR 1020020056238A KR 20020056238 A KR20020056238 A KR 20020056238A KR 20040024790 A KR20040024790 A KR 20040024790A
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임경수
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Abstract

PURPOSE: A CVD(Chemical Vapor Deposition) apparatus using a disc-type valve is provided to reduce the amount of powers accumulated on the disc-shaped valve by preventing the generation of eddy current. CONSTITUTION: A CVD apparatus using a disc-type valve includes a process chamber, the first exhaust tube, an accumulator, the second exhaust tube, a disc-type valve, and a scrubber. The first exhaust tube is connected to the process chamber. The accumulator is connected to the first exhaust tube. The second exhaust tube is connected to the accumulator. The disc-type valve is installed in the inside of the second exhaust tube. The disc-type valve is formed with a shielding plate(152) and a couple of discs(154,156). The scrubber is connected to the second exhaust tube. The discs(154,156) are formed on a front side and a rear side of the shielding plate(152).

Description

원반형 밸브를 구비한 화학기상증착 장치{Chemical vapor deposition device equipped with disk-type valve}Chemical vapor deposition device equipped with disk-type valve

본 발명은 화학기상증착(Chemical Vapor Deposition, CVD) 장치에 관한 것으로서, 보다 구체적으로는 배기관에 밸브를 구비하고 있는 배기시스템을 포함하는 화학기상증착 장치에 관한 것이다.BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a chemical vapor deposition (CVD) apparatus, and more particularly to a chemical vapor deposition apparatus including an exhaust system having a valve in an exhaust pipe.

화학기상증착은 화학 소스(Chemical source) 원료를 가스 상태로 챔버 내에 공급하여 원료의 조성 및 챔버 내부의 압력, 온도를 변화시켜 웨이퍼 표면에서 화학반응을 일으킴으로써 유전체막, 도전막 및 반도전막을 웨이퍼 표면에 퇴적하는 기술이다. 이러한 화학기상증착은 통상 공정 챔버 내의 압력에 따라 상압(Atmosphere Pressure, AP) CVD와 저압(Low Pressure, LP) CVD로 구분하고, 그 외에도 플라즈마 CVD(PE CVD: Plasma Enhanced CVD) 등이 있다. 그리고 이러한 공정을 수행하기 위한 장치들이 개발되어 사용되고 있다.Chemical vapor deposition supplies chemical source raw materials into the chamber in a gaseous state, and changes the composition of the raw materials, the pressure and temperature inside the chamber to cause chemical reactions on the wafer surface, thereby producing a dielectric film, a conductive film and a semiconductive film. It is a technique that deposits on the surface. Such chemical vapor deposition is generally classified into Atmosphere Pressure (AP) CVD and Low Pressure (LP) CVD according to the pressure in the process chamber, and plasma CVD (PE CVD: Plasma Enhanced CVD). In addition, devices for performing such a process have been developed and used.

저압 CVD 장치에는 공정 챔버 내를 저압으로 유지하기 위하여 진공 펌프 등이 연결된 배기 시스템이 구비되어 있다. 반면, 상압 CVD 장치에는 공정 챔버를 진공으로 만들기 위한 진공 펌프 등은 구비되어 있지 않으나, 공정을 수행하고 남은 파우더(powder)나 가스를 배출시키기 위한 배기 시스템이 구비되어 있다.The low pressure CVD apparatus is equipped with an exhaust system to which a vacuum pump or the like is connected in order to keep the process chamber at a low pressure. On the other hand, the atmospheric CVD apparatus is not provided with a vacuum pump or the like for making the process chamber into a vacuum, but is provided with an exhaust system for discharging the remaining powder (powder) and gas after performing the process.

도 1에는 일반적인 상압 CVD 장치에 구비되어 있는 배기 시스템에 대한 개략적인 구성을 나타내고 있는 개략적인 구성도이다. 공정 챔버(10)에 웨이퍼(미도시)가 로딩되면 퇴적시키고자 하는 물질의 원료를 공급하여 웨이퍼에 퇴적시키고 나머지 원료 및 공정 부산물 등은 배기 시스템을 통하여 배출(exhaust)된다.1 is a schematic configuration diagram showing a schematic configuration of an exhaust system provided in a general atmospheric pressure CVD apparatus. When the wafer (not shown) is loaded in the process chamber 10, raw materials of materials to be deposited are supplied to be deposited on the wafer, and the remaining raw materials and process by-products are exhausted through the exhaust system.

배출 과정을 좀더 구체적으로 살펴보면 우선 공정 챔버(10)로부터 배출되는 파우더 등을 포함하는 배기 가스는 제1 배기관(20)을 따라서 이동하여 어큐물레이터(accumulator, 30)를 지나게 된다. 어큐물레이터(30)를 지날 때 폴리머 등의 일부는 퇴적하여 어큐물레이터에 쌓이게 된다. 어큐물레이터(30)에 일정량 이상의 배기 가스가 집합되면 내부 압력이 증가하게 되어 다시 제2 배기관(40)을 따라 스크루버(70) 쪽으로 배기가 된다. 이 때, 제2 배기관(40) 내에 있는 밸브(50, 60)를 개방해주어야 제2 배기관(40) 쪽의 압력이 제1 배기관(20) 쪽의 압력보다 낮게 되어 배기 가스가 밖으로 배출될 수 있다. 상기 밸브(50, 60)는 하나 또는 2개가 있을 수 있는데 도면에는 2개가 있는 경우를 도시하고 있다. 배기 가스 등이 스크루버(scrubber, 70)에 도달하면 유해 가스나 폴리머 등은 걸러낸 다음, 나머지 가스는 덕트(미도시) 등을 통하여 외부로 배출된다.Looking at the discharge process in more detail, first, the exhaust gas including the powder discharged from the process chamber 10 is moved along the first exhaust pipe 20 to pass through the accumulator 30. When passing through the accumulator 30, a portion of the polymer or the like is deposited and accumulated in the accumulator. When a certain amount or more of the exhaust gas is collected in the accumulator 30, the internal pressure increases, and the exhaust gas is exhausted toward the scrubber 70 along the second exhaust pipe 40. At this time, the valves 50 and 60 in the second exhaust pipe 40 must be opened so that the pressure at the side of the second exhaust pipe 40 is lower than the pressure at the side of the first exhaust pipe 20 so that the exhaust gas can be discharged out. . The valves 50 and 60 may have one or two, which are shown in the figure. When the exhaust gas or the like reaches the scrubber 70, the harmful gas or the polymer is filtered out, and the remaining gas is discharged to the outside through a duct (not shown).

도 2는 종래 기술(예컨대, WJ사의 상압 화학기상증착 장치)에 따라 제2 배기관(40)에 구비되어 있는 밸브(50, 60)에 대한 측면도 및 배면도이다. 상기 밸브(50, 60)는 제2 배기관의 단면과 크기가 같은 차단판(52), 차단판(52)의 전면에 부착되어 있는 보조대(54) 및 상기 보조대(54)를 부착시키기 위한 부착 수단(56, 58) 등으로 구성되어 있다. 또한, 차단판(52) 측면 중앙에는 연결부(미도시)가 있어서 밸브(50, 60)의 전, 후 축운동을 조절하여 밸브의 개폐를 조절해 준다. 여기서 차단판(52)은 배기 가스의 흐름을 차단해주는 역할을 하고, 보조대(54)는 배기 가스(54)가 차단판(52)에 직접 충돌하는 것을 방지하고 배기 가스의 흐름을 원활하게 하는 역할을 한다.2 is a side view and a rear view of the valves 50 and 60 provided in the second exhaust pipe 40 according to the conventional art (for example, atmospheric pressure chemical vapor deposition apparatus of WJ). The valves 50 and 60 have a blocking plate 52 having the same size as the cross section of the second exhaust pipe, a support 54 attached to the front surface of the blocking plate 52, and attachment means for attaching the support 54. (56, 58) and the like. In addition, there is a connection (not shown) in the center of the side of the blocking plate 52 to control the opening and closing of the valve by adjusting the front and rear axial movement of the valve (50, 60). Here, the blocking plate 52 serves to block the flow of the exhaust gas, and the support 54 prevents the exhaust gas 54 from directly colliding with the blocking plate 52 and facilitates the flow of the exhaust gas. Do it.

도 3은 상기 밸브(50, 60)가 개방되어 배기 가스가 배출되는 모습을 개략적으로 도시하고 있는 도면이다. 도면에서 배기 가스의 흐름은 화살표로 표시되어 있다. 어큐물레이터(30)로부터 방출되는 배기 가스가 제2 배기관을 따라 밸브(50)에 도달하게 되면 배기 가스의 일부는 보조대(54)와 마찰을 일으킨다. 하지만, 보조대(54)의 끝 부분은 둥근 곡면을 이루고 있기 때문에 배기 가스는 이 곡면을 따라 차단판(52)과 제2 배기관(40) 사이의 개방된 틈을 따라 밸브(50) 뒤로 계속 배기된다.3 is a view schematically illustrating a state in which the exhaust valves are discharged by opening the valves 50 and 60. In the figure the flow of exhaust gases is indicated by arrows. When the exhaust gas discharged from the accumulator 30 reaches the valve 50 along the second exhaust pipe, a part of the exhaust gas rubs against the support 54. However, since the end of the support 54 has a rounded curved surface, the exhaust gas continues to be exhausted behind the valve 50 along the open gap between the blocking plate 52 and the second exhaust pipe 40 along the curved surface. .

이 때, 보조대(54)의 반대편에 부착되어 있는 부착 수단(56, 58)이 도 2에 도시한 바와 같이 차단판(52)과 굴곡을 이루고 있다. 따라서, 배기 가스가 이 부분에서 원활하게 흐름을 이어가지 못하고 와류를 형성하게 된다. 와류가 형성되면 도시된 바와 같이 배기 가스에 포함되어 있는 식각 잔류물인 파우더가 차단판(52)의 뒷면에 쌓이게 된다. 파우더가 많이 쌓이게 되면 배기 압력의 헌팅(hunting) 현상이 생기게 되고 결국 배기가 원활하게 이루어지지 않는다. 이것은 결국 공정 챔버(10)내에 있는 불순물을 외부로 배출하는데 장애를 초래히게 되기 때문에, 퇴적되는 막에 불순물이 포함되게 되어 원하는 성질의 물질막을 형성할 수 없게 된다.At this time, the attaching means 56, 58 attached to the opposite side of the support 54 is bent with the blocking plate 52 as shown in FIG. Therefore, the exhaust gas does not flow smoothly in this portion and forms a vortex. When the vortex is formed, powder, which is an etching residue contained in the exhaust gas, is accumulated on the rear surface of the blocking plate 52 as shown. When a lot of powder accumulates, the hunting of the exhaust pressure occurs (hunting) phenomenon, and eventually exhaust does not occur smoothly. Since this eventually causes an impediment to discharge impurities in the process chamber 10 to the outside, impurities are contained in the deposited film, and thus a material film having a desired property cannot be formed.

본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는 배기 가스가 밸브를 통과할 때 원활한 흐름이 이루어지게 함으로써 부산물인 파우더가 밸브에 쌓이는 것을 최소화하고 이를 통하여 반도체 장치의 수율을 향상시킬 수 있는 원반형 밸브를 구비한 화학기상증착 장치를 제공하는데 있다.The technical problem to be achieved by the present invention is to achieve a smooth flow when the exhaust gas passes through the valve to minimize the accumulation of by-product powder on the valve and thereby to improve the yield of the semiconductor device through the chemical vapor phase having a disk-shaped valve It is to provide a deposition apparatus.

도 1은 일반적인 상압 화학기상증착 장치의 배기 시스템을 설명하기 위한 개략적인 구성도이고,1 is a schematic configuration diagram for explaining an exhaust system of a general atmospheric chemical vapor deposition apparatus,

도 2는 종래에 도 1의 상압 화학기상증착 장치의 배기 시스템에 사용되는 밸브에 대한 측면도 및 배면도이고,2 is a side view and a rear view of a valve conventionally used in the exhaust system of the atmospheric pressure chemical vapor deposition apparatus of FIG.

도 3은 도 2의 밸브를 사용할 경우 발생하는 헌팅(hunting) 현상을 설명하기 위한 도면이고,FIG. 3 is a view for explaining a hunting phenomenon occurring when the valve of FIG. 2 is used,

도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 도 1의 화학기상증착 장치의 배기 시스템에 사용되는 밸브에 대한 측면도 및 배면도이고,4 is a side view and a rear view of a valve used in the exhaust system of the chemical vapor deposition apparatus of FIG. 1 according to an embodiment of the present invention;

도 5는 본 발명의 다른 실시예에 따른 도 1의 화학기상증착 장치의 배기 시스템에 사용되는 밸브에 대한 측면도 및 배면도이다.5 is a side and rear view of a valve used in the exhaust system of the chemical vapor deposition apparatus of FIG. 1 according to another embodiment of the present invention.

<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명><Explanation of symbols for the main parts of the drawings>

10 : 공정 챔버20 : 제1 배기관10 process chamber 20 first exhaust pipe

30 : 어큐물레이터(accumulator)40 : 제2 배기관30: accumulator 40: second exhaust pipe

50, 60 : 밸브70 : 스크루버(scrubber)50, 60: valve 70: scrubber

52, 12, 252 : 차단판56, 58, 256, 258 : 부착 수단52, 12, 252: blocking plate 56, 58, 256, 258: attachment means

54 : 보조대154, 156, 254, 260 : 원반54: auxiliary table 154, 156, 254, 260: disk

상기한 기술적 과제를 달성하기 위한 본 발명에 의한 화학기상증착 장치는 공정 챔버, 이 공정 챔버와 한쪽 끝이 연결된 제1 배기관, 이 제1 배기관의 반대쪽 끝에 연결된 어큐물레이터(accumulator), 이 어큐물레이터와 한쪽 끝이 연결된 제2 배기관, 이 제2 배기관의 내부에 구비되어 있으며 차단판 및 상기 차단판에 부착되어 있는 원반으로 이루어진 원반형 밸브 그리고 상기한 제2 배기관의 반대쪽 끝에 연결되어 있는 스크루버(scrubber)를 포함하여 구성된다. 본 발명에 의하면 차단판에 원반이 부착되어 있기 때문에 배기 가스의 흐름이 원활하게 이루어지게 되고 와류가 발생하지 않는다.Chemical vapor deposition apparatus according to the present invention for achieving the above technical problem is a process chamber, a first exhaust pipe connected to one end of the process chamber, an accumulator (accumulator) connected to the opposite end of the first exhaust pipe, the accumulator A second exhaust pipe connected to one end of the radar, a disk-shaped valve provided in the second exhaust pipe and attached to the blocking plate, and a screwer connected to an opposite end of the second exhaust pipe; scrubber). According to the present invention, since the disk is attached to the blocking plate, the exhaust gas flows smoothly, and no vortex occurs.

본 발명의 실시예에 의하면 원반형 밸브에는 차단판의 뒷면에만 상기한 원반이 부착되어 있을 수 있으며, 또한 상기한 차단판의 앞면과 뒷면에 모두 원반이 부착되어 있을 수도 있다.According to an embodiment of the present invention, the disc may be attached to the disc-shaped valve only on the back of the blocking plate, and the disc may be attached to both the front and the back of the blocking plate.

본 발명의 바람직한 실시예에 의하면 제2 배기관에 상기한 원반형 밸브가 2개 구비되어 있을 수도 있다.According to a preferred embodiment of the present invention, the second exhaust pipe may be provided with two disk valves described above.

이하, 첨부된 도면들을 참조하여 본 발명이 구체적으로 적용되는 실시예들을 상세히 설명하기로 한다. 그러나, 본 발명은 여기서 설명되어지는 실시예들에 한정되지 않고 다른 형태로 구체화될 수 있다. 오히려, 여기서 소개되는 실시예들은 본발명의 기술적 사상이 철저하고 완전하게 개시될 수 있도록 그리고 당업자에게 본 발명의 사상이 충분히 전달될 수 있도록 하기 위하여 예시적으로 제공되어지는 것이다. 도면들에 있어서, 각 구성 요소들은 본 발명의 이해를 위하여 필요한 범위에서 간략하게 도시하였으며, 실제 모양은 도면과 다를 수도 있다. 또한, 각 구성 요소 사이에는 제3의 구성 요소가 더 구비되어 있을 수도 있다. 명세서 전체에 걸쳐서 동일한 참조 번호들은 동일한 구성요소를 나타낸다.Hereinafter, exemplary embodiments to which the present invention is specifically applied will be described in detail with reference to the accompanying drawings. However, the invention is not limited to the embodiments described herein and may be embodied in other forms. Rather, the embodiments introduced herein are provided by way of example so that the technical idea of the present invention can be thoroughly and completely disclosed, and to fully convey the spirit of the present invention to those skilled in the art. In the drawings, each component is briefly shown in the range necessary for understanding the present invention, the actual shape may be different from the drawings. In addition, a third component may be further provided between the components. Like numbers refer to like elements throughout the specification.

본 발명은 상기한 밸브(50, 60)의 구조를 개선한 것이다. 따라서, 본 발명이 실시예에 있어서 화학기상증착 장치의 구성도는 종래와 마찬가지로 도 1에 도시되어 있는 것과 같으므로 이에 대한 설명은 생략한다.The present invention improves the structure of the valves 50 and 60 described above. Therefore, in the embodiment of the present invention, the schematic diagram of the chemical vapor deposition apparatus is the same as that shown in FIG.

도 4는 본 발명의 바람직한 실시예에 의한 화학기상증착 장치에 구비되는 밸브를 개략적으로 도시한 측면도 및 배면도이다. 도 4를 참조하면, 차단판(152)의 형태는 종전과 같다. 차단판(152)의 앞면과 뒷면에는 원반(154, 156)이 부착되어 있다. 이 원반(154, 156)은 밸브(50, 60)의 윤곽선이 전체적으로 유선형 또는 곡선모양을 이루게 한다.4 is a side view and a rear view schematically showing a valve provided in the chemical vapor deposition apparatus according to a preferred embodiment of the present invention. Referring to Figure 4, the shape of the blocking plate 152 is as before. Discs 154 and 156 are attached to the front and rear surfaces of the blocking plate 152. These discs 154 and 156 allow the contours of the valves 50 and 60 to be generally streamlined or curved.

밸브(50, 60)의 윤곽이 유선형 또는 곡선 모양이 되면 밸브에 충돌하는 배기 가스 및 밸브를 통과한 배기 가스가 자연스럽게 원반(154 ,156)을 따라 흐르게된다. 그러면, 종래와 같이 밸브(50, 60)의 뒷면에서 와류가 생기지 않는다. 와류가 발생하지 않으면 배기 가스에 포함된 파우더 등도 배기 가스와 함께 제2 배기관(40)을 따라 계속 흐름이 이어진다. 그러면 밸브(50, 60)에 쌓이는 파우더가 최소화되고 배기 가스 압력의 헌팅 현상이 생기는 것을 억제할 수 있다.When the contours of the valves 50 and 60 become streamlined or curved, the exhaust gas impinging on the valve and the exhaust gas passing through the valve naturally flow along the disks 154 and 156. Then, as in the prior art, no vortex occurs at the rear surfaces of the valves 50 and 60. If no vortex occurs, the powder and the like contained in the exhaust gas continue to flow along the second exhaust pipe 40 together with the exhaust gas. This minimizes the powder accumulated on the valves 50 and 60 and suppresses the hunting phenomenon of the exhaust gas pressure.

이러한 원반형 밸브는 제2 배기관 내에 1개 또는 2개가 구비되어 있을 수 있다. 원반형 밸브를 2개 구비하게 되면 각 부분에서의 배기를 조절할 수 있으므로 공정을 단계적으로 조절하는데 유용하다.One or two disk valves may be provided in the second exhaust pipe. The provision of two disk valves is useful for controlling the process step by step, since the exhaust from each part can be controlled.

도 5는 본 발명의 바람직한 다른 실시예에 의한 화학기상증착 장치에 구비되는 원반형 밸브에 대한 측면도 및 배면도이다. 본 실시예에서는 앞의 실시예와는 달리 차단판(252)의 뒷면에만 원반(260)을 부착한 형태이다. 그리고 나머지 부분은 종전과 동일하다. 즉, 종래의 화학기상증착 장치에 구비된 밸브에다가 차단판(252)의 뒷면에만 원반(260)을 부착하였다. 차단판(252)의 앞면에 부착된 보조대(254)는 동일하며 이를 차단판(252)에 부착하기 위한 부착 수단(256, 258)도 구비되어 있다. 그러나, 이 부착 수단(256, 258)은 필수적인 구성 요소는 아니며 필요에 따라서 제거할 수도 있다.5 is a side view and a rear view of a disk-type valve provided in the chemical vapor deposition apparatus according to another embodiment of the present invention. In the present embodiment, unlike the previous embodiment, the disk 260 is attached only to the rear surface of the blocking plate 252. And the rest is the same as before. That is, the disk 260 is attached only to the rear surface of the blocking plate 252 in addition to the valve provided in the conventional chemical vapor deposition apparatus. The support 254 attached to the front of the blocking plate 252 is the same, and attachment means 256 and 258 for attaching it to the blocking plate 252 are also provided. However, these attachment means 256 and 258 are not essential components and may be removed as necessary.

본 실시예에 의하면, 와류 현상에 의하여 파우더가 차단판의 뒷면에만 쌓이게 되므로 뒷면에만 원반을 부착하여도 배기 가스의 흐름을 개선할 수 있다. 따라서, 차단판의 뒷면에 와류가 발생하는 것을 방지하고 파우더가 쌓이는 것을 억제할 수 있다.According to this embodiment, since the powder is accumulated only on the back side of the blocking plate due to the vortex phenomenon, even if the disc is attached only to the back side, the flow of exhaust gas can be improved. Therefore, it is possible to prevent the generation of vortex on the back surface of the blocking plate and to suppress the accumulation of powder.

본 발명에 의하면 배기 가스의 흐름을 원활하게 하여 와류의 발생을 방지함으로써 파우더가 밸브에 쌓이는 것을 최소화 할 수 있다. 따라서, 배기 가스 압력의 헌팅 현상을 방지함으로써 불순물의 원활한 배출을 가능케하여 화학기상장치에서 퇴적되는 물질막의 질을 개선하여 반도체 장치의 수율을 높일 수 있다.According to the present invention it is possible to minimize the accumulation of powder on the valve by preventing the generation of vortex by smoothing the flow of exhaust gas. Therefore, the hunting of the exhaust gas pressure can be prevented, so that impurities can be smoothly discharged, thereby improving the quality of the material film deposited in the chemical vapor device, thereby increasing the yield of the semiconductor device.

Claims (4)

공정 챔버;Process chambers; 상기 공정 챔버와 일단이 연결된 제1 배기관;A first exhaust pipe having one end connected to the process chamber; 상기 제1 배기관의 타단에 연결된 축압기(accumulator);An accumulator connected to the other end of the first exhaust pipe; 상기 축압기와 일단이 연결된 제2 배기관;A second exhaust pipe connected to one end of the accumulator; 상기 제2 배기관의 내부에 구비되어 있고 차단판과 상기 차단판에 부착되어 있는 원반으로 이루어진 원반형 밸브; 및A disk-shaped valve provided in the second exhaust pipe and including a blocking plate and a disk attached to the blocking plate; And 상기 제2 배기관의 타단에 연결되어 있는 스크루버(scrubber)를 포함하는 것을 특징으로 하는 화학기상증착장치.Chemical vapor deposition apparatus comprising a scrubber (scrubber) connected to the other end of the second exhaust pipe. 제1항에 있어서, 상기 원반은 상기 차단판의 뒷면에 부착되어 있는 것을 특징으로 하는 화학기상증착장치.The chemical vapor deposition apparatus according to claim 1, wherein the disc is attached to a rear surface of the blocking plate. 제1항에 있어서, 상기 원반은 상기 차단판의 앞면과 뒷면에 부착되어 있는 것을 특징으로 하는 화학기상증착장치.The chemical vapor deposition apparatus according to claim 1, wherein the disk is attached to the front and rear surfaces of the blocking plate. 제1항 내지 제3항 중 어느 하나의 항에 있어서, 상기 제2 배기관에 상기 원반형 밸브가 2개 구비되어 있는 것을 특징으로 하는 화학기상증착장치.The chemical vapor deposition apparatus according to any one of claims 1 to 3, wherein the second exhaust pipe is provided with two disk-shaped valves.
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