KR101339600B1 - 기화기 - Google Patents

Abstract

본 발명은 액체원료와 가스가 혼합된 혼합유체를 가열하는 제1몸체부와 상기 혼합유체를 배출하는 제2몸체부를 포함하는 기화기에 있어서, 상기 제1몸체부는 상기 혼합유체가 유입되는 유입구가 형성된 유입실린더; 상기 유입실린더와 연통되어 중앙에 형성된 중앙유로와 상기 중앙유로 둘레에 상기 혼합유체의 진행방향으로 직경이 변화하도록 형성된 다수개의 제1유로를 포함하는 제1혼합실린더부; 및 상기 제1혼합실린더부와 연통되어 상기 혼합유체의 진행방향으로 직경이 변화하도록 형성된 다수개의 제2유로를 포함하는 제2혼합실린더부를 포함하고, 상기 제2몸체부는 상기 제2혼합실린더부와 연통되어 상기 혼합유체가 유동되는 다수개의 제3유로를 포함하는 제3실린더부를 포함하는 것을 특징으로 한다. 본 발명에 따른 기화기는 혼합유체의 유동속도를 증가시키고 혼합이 잘되도록 하여 혼합유체의 기화효율을 높일 수 있는 기화기를 제공한다.

Description

기화기{VAPORIZER}

본 발명은 반도체 제조공정에 사용되는 기화기에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 기화기 내부를 유동하는 액상원료와 캐리어 가스로 구성된 혼합유체 유동속도를 증가시키고 혼합이 잘 되도록 하여 기화효율을 증가시키는 기화기에 관한 것이다.

반도체 제조공정에 있어서 웨이퍼 상에 박막 형성방법의 하나로서 화학 기상 증착(Chemical Vapor Deposition)방법이 다른 박막 증착 방법에 비해 박막형성이 우수하고 증착 속도가 빠르기 때문에 반도체 제조 공정에 많이 사용되고 있다.

이러한 화학 기상 증착은 액상원료를 기화시켜는 것으로 일반적으로 기화기가 사용되고 있다.

종래의 기화기는 액상원료와 캐리어 가스로 구성된 혼합유체를 가열하는 제1몸체부와 상기 가열된 혼합유체를 유출하는 제2몸체부를 포함하는 구조로 구성된다.

상기 제1몸체부와 제2몸체부는 복수개의 실린더가 결합되며, 실린더 내부에 상기 혼합유체가 유동되도록 다수개의 유로가 형성되어 혼합유체가 기화되어 배출된다.

하지만, 종래의 기화기는 실린더 내부의 유로가 일정크기로 형성되어 유체속도가 일정한 속도로만 유동되어 유체흐름이 원활하지 않고 혼합유체가 실린더 내부에서 혼합이 잘되지 않아 혼합유체의 기화효율이 떨어져 혼합유체의 일부분이 액상상태로 남는 문제점이 있다.

따라서, 본 발명은 상기와 같은 점을 해결하기 위하여 안출된 것으로, 기화기 내부의 혼합유체의 유동속도를 조절하고 혼합이 잘 되도록 하여 혼합유체의 기화효율을 높일 수 있는 기화기를 제공한다.

상술한 목적을 달성하기 위하여, 본 발명의 일실시예에 따른 기화기는 액체원료와 가스가 혼합된 혼합유체를 가열하는 제1몸체부와 상기 혼합유체를 배출하는 제2몸체부를 포함하는 기화기에 있어서, 상기 제1몸체부는 상기 혼합유체가 유입되는 유입구가 형성된 유입실린더; 상기 유입실린더와 연통되어 중앙에 형성된 중앙유로와 상기 중앙유로 둘레에 상기 혼합유체의 진행방향으로 직경이 변화하도록 형성된 다수개의 제1유로를 포함하는 제1혼합실린더부; 및 상기 제1혼합실린더부와 연통되어 상기 혼합유체의 진행방향으로 직경이 변화하도록 형성된 다수개의 제2유로를 포함하는 제2혼합실린더부를 포함하고, 상기 제2몸체부는 상기 제2혼합실린더부와 연통되어 상기 혼합유체가 유동되는 다수개의 제3유로를 포함하는 제3실린더부를 포함하는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 제1유로 또는 상기 제2유로는 상기 혼합유체의 진행방향으로 갈수록 상기 직경이 점차적으로 작아지는 테이퍼형상이거나 상기 직경이 축소되다가 확대되는 벤츄리형상인 것을 특징으로 한다.

그리고, 상기 제3유로는 상기 혼합유체의 진행방향으로 상향으로 경사지게 형성된 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 기화기는 상기 제1몸체부에서 가열된 상기 혼합유체를 필터링하는 필터부를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.

한편, 본 발명의 또 다른 실시예에 의한 발명은 액체원료와 가스가 혼합된 혼합유체를 가열하는 제1몸체부와 상기 혼합유체를 배출하는 제2몸체부를 포함하는 기화기에 있어서, 상기 제1몸체부는 상기 혼합유체가 유입되는 유입구가 형성된 유입실린더; 상기 유입실린더와 연통되어 중앙에 형성된 중앙유로와 상기 중앙유로 둘레에 다수개의 볼로 채워져 상기 혼합유체가 유동되는 내부공간이 형성된 제1챔버를 포함하는 제1혼합실린더부; 및 상기 제1혼합실린더부와 연통되어 상기 다수개의 볼로 채워져 상기 혼합유체가 유동되는 내부공간이 형성된 제2챔버를 포함하는 제2혼합실린더부를 포함하고, 상기 제2몸체부는 상기 제2혼합실린더부와 연통되어 상기 혼합유체가 유동되는 다수개의 제3유로를 포함하는 제3실린더부를 포함하는 것을 특징으로 한다.

본 발명에 따른 기화기는 혼합유체가 유동되는 유로크기를 변화시켜 혼합유체의 유동속도를 증가시켜 혼합유체의 혼합이 잘 이루어지도록 하는 효과가 있다.

또한, 기화기 내부 실린더에 다수개의 볼을 구비하여 혼합유체의 혼합이 증대되도록 하여 혼합유체의 기화효율을 높일 수 있으며, 기화기의 제조공정을 간소화시킬 수 있는 효과가 있다.

도 1은 본 발명에 따른 기화기를 나타내는 사시도
도 2은 본 발명의 일 실시예에 의한 기화기 내부를 나타낸 단면도
도 3 본 발명의 다른 실시예에 의한 기화기의 제1몸체부 내부를 나타낸 단면도
도 4는 도 2의 기화기의 제2몸체부 내부를 나타낸 단면도
도 5는 본 발명의 또 다른 실시예에 의한 기화기 내부를 나타낸 단면도

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명을 상세히 설명하면 다음과 같다.

도 1은 본 발명에 따른 기화기를 나타내는 사시도이이며, 도 2는 본 발명의 일 실시예에 의한 기화기 내부를 나타낸 단면도이며, 도 3은 본 발명의 다른 실시예에 의한 기화기의 제1몸체부 내부를 나타낸 단면도이며, 도 4는 도 2의 기화기의 제2몸체부 내부를 나타낸 단면도이다.

도 1 내지 도 4에 도시된 바와 같이, 본 발명의 따른 기화기는 액상원료와 캐리어 가스가 혼합된 혼합유체가 일방향으로 유동하면서 혼합이 용이하게 이루어져 가열되는 제1몸체부(100)와 상기 제1몸체부(100)와 착탈가능하도록 결합되어 상기 가열된 혼합유체가 필터링 및 배출되는 제2몸체부(200)를 포함하여 구성된다.

상기 제1몸체부(100)는 외벽에 접촉된 가열장치(10)에 의해 제1몸체부(100) 내부를 유동하는 혼합유체를 가열시킨다.

상기 혼합유체는 제1몸체부(100)에 주입되기 전에 액상 원료와 가스가 혼합될 수 있으며, 제1몸체부(100)는 상기 가열장치(10)에 의해 혼합유체가 가열되고 다수개의 유로와 내부공간이 형성되어 혼합유체가 유동되어 혼합되며, 유입실린더부(120), 제1혼합실린더부(140), 제2혼합실린더(160) 및 제1결합부(180)등을 포함한다.

상기 유입실린더(120)는 액상원료와 캐리어가스가 혼합된 혼합유체가 유입되는 유입구(125)와 혼합유체가 유동되는 내부공간이 형성된 제1공간부(121)로 이루어져 혼합유체가 유입구(125)를 통하여 제1공간부(121)로 유입된다.

상기 제1혼합실린더부(140)는 상기 유입실린더(120)의 제1공간부(121)와 연통되어 중앙에 형성되는 중앙유로(145)와 상기 중앙유로(145) 둘레에 형성되어 상기 제1공간부(121)로 모인 혼합유체가 유동되는 다수개의 제1유로(142) 및 상기 다수개의 제1유로(142)를 통과한 혼합유체가 모여 유동되도록 상기 혼합유체의 진행방향과 수직으로 길게 내부공간이 형성되는 제2공간부(141)로 이루어진다.

상기 제1유로(142)는 상기 중앙유로(145) 둘레에 동심원을 이루도록 다수개의 제1홀(142a)이 형성되며, 상기 제1유로(142)는 혼합유체의 진행방향을 따라 직경이 변화되도록 형성되는 것이 바람직하다.

본 발명의 일 실시예에서 도 1에 도시된 바와 같이, 상기 제1유로(142)는 혼합유체의 진행방향을 따라 직경이 점차적으로 작아지는 테이퍼형상으로 이루어질 수 있으며, 본 발명의 다른 실시예에서는 도 2에 도시된 바와 같이 상기 제1유로(142)는 직경이 점차적으로 작아지다가 커지는 벤츄리 형상으로 이루어질 수 있다.

상기 제1유로(142)의 직경크기가 테이퍼형상이나 벤츄리 형상으로 이루어져 상기 제1유로(142)를 유동하는 혼합유체의 유동속도가 증가하여 혼합유체 흐름이 원활하게 되어 혼합이 잘 이루어진다.

한편, 상기 제2혼합실린더부(160)는 상기 제1혼합실린더부(140)의 제2공간부(141)와 연결되어 중앙에 형성되는 차단부(165)와 상기 차단부(165) 둘레에 형성되어 상기 제2공간부(141)에 모인 혼합유체가 유동되는 다수개의 제2유로(162)로 이루어진다.

상기 차단부(165)는 기화효율을 위하여 상기 제1중앙유로(145)보다 직경이 크도록 하는 것이 바람직하며 필터부(210)가 결합되도록 내부공간이 형성된다.

상기 제2유로(162)는 다수개의 제2홀(162a)이 상기 차단부(165) 둘레에 동심원을 이루며 다수개가 형성되어 이루어지며, 상기 제2유로(162)는 상기 제1유로(142)와 동일하게 혼합유체의 진행방향을 따라 직경이 변화되도록 테이퍼형상이거나 벤츄리형상으로 이루어질 수 있다.

따라서, 상기 제2유로(162)를 통과하는 혼합유체는 유동속도가 증가되어 혼합유체의 혼합이 잘 이루어진다.

한편, 상기 제1결합부(180)는 상기 제2혼합실린더부(160)와 결합되며, 제2유로(162)에 형성된 상기 제2홀(162a)을 통과하여 이동된 상기 혼합유체가 모여 유동되도록 제3공간부(181)가 형성되며, 제3공간부(181)에 모인 혼합유체는(200)은 연결구(182)를 통해 제2몸체부(200)로 이동된다.

한편, 상기 제2몸체부(200)는 필터부(210), 제2결합부(220), 제3실린더부(240) 및 배출실린더(260)로 구성되며, 상기 제1몸체부(100)와 상기 제2몸체부(200)는 기화기의 수리 등을 위해 체결 장치를 이용하여 탈착되도록 하는 것이 바람직하다.

상기 필터부(210)는 상기 차단부(165)의 내부공간에 수용되어, 상기 제3공간부(181)에 모인 혼합유체에 남아있는 미스트나 파티클을 제거하여 필터링하며 다공질 구조, 세공을 다수 가지는 판형상 구조, 그물망 구조 등을 가질 수 있다.

상기 제1몸체부(100)와 상기 제2몸체부(200)는 제1몸체부(100)의 제1결합부(180)와 제2몸체부(200)의 제2결합부(220)가 서로 탈착되도록 결합된다.

상기 제2결합부(220)는 상기 제3공간부(181)와 연통되어 혼합유체를 이동시키기 위해 연결통로(225)와 연결공간부(221)를 포함한다.

상기 연결통로(225)는 상기 제3공간부(181)와 연결되며, 상기 연결통로(225)로 이동된 혼합유체가 연결공간부(221)로 모이게 된다.

상기 제3실린더부(240)는 상기 제2결합부(220)와 결합되어, 상기 제2결합부(220)의 연결통로(225)와 소정간격 이격되어 혼합유체가 연결공간부(221)로 역전되어 유동되도록 하는 안착부(245)와 상기 연결공간부(221)로 모인 혼합유체와 연통되는 다수개의 제3유로(242)를 포함한다.

상기 제3유로(242)는 다수개의 제3홀(242a)이 상기 안착부(245) 둘레에 동심원을 이루며 다수개가 형성되어 이루어지며, 상기 제3유로(242)는 혼합유체의 진행방향을 따라 유동속도가 증가되어 외부로 배출이 용이하도록 혼합유체의 진행방향으로 직경이 점차적으로 작아지도록 형성되는 것이 바람직하다.

상기 배출실린더(260)는 상기 제3실린더부(240)의 제3유로(242)를 통과한 혼합유체를 배출하기 위한 배출구(262)를 포함하며, 상기 배출구(262)의 직경은 혼합가스의 유동속도를 증가시키기 위하여, 상기 제3실린더부(240)의 직경보다 작도록 하는 것이 바람직하다.

한편, 본 발명의 또 다른 실시예에 의한 기화기에 대하여 살펴본다.

도 5는 본 발명의 또 다른 실시예에 의한 기화기 내부를 나타낸 단면도이다.

본 발명의 또 다른 실시예에 의한 기화기의 구성 중 본 발명의 일 실시예에 의한 제1몸체부(100)의 유입실린더(120) 및 제1결합부(180)와 제2몸체부(200)의 구성은 동일하므로 이에 대한 설명은 생략하기로 한다.

먼저, 본 발명의 또 다른 실시예에 제1몸체부(100)의 제1혼합실린더부(140)는 상기 유입실린더(120)의 제1공간부(121)와 연결되어 중앙에 형성되는 제1중앙유로(145)와 상기 제1중앙유로(145) 둘레에 형성되어 혼합유체가 유동되는 내부공간이 형성된 제1챔버부(146) 및 상기 제1챔버부(146)를 통과한 혼합유체가 모이는 제2공간부(141)를 포함한다.

상기 제1챔버부(146)는 상기 내부공간에 다수개의 볼(110)이 채워지도록 형성되며, 상기 제1챔버부(146)의 양측에 다수개의 제1홀(142a)이 동심원을 이루도록 형성되어 혼합유체가 상기 제1챔버부(146) 내외부로 유입 및 유출된다.

상기 제1챔버부(146)의 내부공간은 다수개의 볼(110)로 채워져 상기 제1챔버부(146)를 유동하는 혼합유체의 혼합이 잘 되도록 하고 적정한 유동속도를 유지시키게 된다.

상기 제2혼합실린더부(160)는 상기 제1혼합실린더부(140)의 제2공간부(141)와 연결되어 중앙에 형성되는 차단부(165)와 상기 차단부(165) 둘레에 형성되어 상기 제2공간부(141)로부터 유입된 혼합유체가 모여 유동되는 내부공간이 형성된 제2챔버부(166)를 포함한다.

상기 제2챔버부(166)는 상기 내부공간에 다수개의 볼(110)이 채워지도록 형성되며, 상기 제2챔버부(166)의 양측에 다수개의 제2홀(162a)이 동심원을 이루도록 형성되어 상기 혼합유체가 상기 제2챔버부(166) 내외부로 유입 및 유출된다.

따라서, 상기 제1챔버부(146)와 동일하게 제2챔버부(166)의 내부공간이 다수개의 볼(110)로 채워져 상기 제2챔버부(166)를 유동하는 혼합유체의 혼합이 잘 되도록 하고 적정한 유동속도를 유지시킨다.

이하, 상기 본 발명의 일 실시예에 따른 기화기의 기화과정을 살펴보기로 한다.

먼저, 액상원료와 캐리어가스가 혼합된 혼합유체가 유입실린더(120)의 유입구(125)를 통하여 주입되어 제1공간부(121)로 유동된다.

상기 제1공간부(121)로 유동된 혼합유체 중 일부는 중앙유로(145)로 유동되며 나머지 혼합유체는 다수개의 제1유로(142)를 통과하고, 상기 제1유로(142)의 직경이 테이퍼지거나 벤츄리형상으로 형성되어 있어 상기 제1유로(142)를 통과하는 혼합유체의 유동속도가 증가하면서 혼합유체의 혼합이 잘 이루어지며 기화된다.

상기 제1유로(142)를 통과하여 제2공간부(141)로 이동된 혼합유체는 중앙에 형성된 차단부(165)에 의해 혼합유체가 가장자리에 형성된 제2유로(162)로 유동되며, 상기 제2유로(162)를 이동하는 혼합유체의 유동속도가 증가하면서 혼합유체의 혼합이 잘 이루어져 기화된다.

상기 제2유로(162)로부터 이동된 혼합유체는 제1체결부의 제3공간부(181)로 모이게 되며 상기 제3공간부(181)에 모인 혼합유체는 필터부(210)에 의해 혼합유체에 남아있는 미스트나 파티클이 제거된다.

상기 필터부(210)에서 필터링된 혼합유체는 연결통로(225)를 통해 연결공간부(221)로 모이게 되며, 상기 연결공간부(221)에 모인 혼합유체는 제3실린더부(240)의 제3유로(242)로 유동되며 혼합유체의 진행방향으로 갈수록 직경이 점차적으로 좁아지는 제3유로(242)를 통과한 혼합유체의 유동속도가 증가되어 상기 배출구(262)를 통하여 기화된 혼합유체가 용이하게 배출된다.

상기 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 기화기의 기화과정을 살펴보기로 한다.

액상원료와 캐리어가스가 혼합된 혼합유체가 유입실린더(120)의 유입구(125)를 통하여 주입되어 제1공간부(121)로 유동되고, 상기 제1공간부(121)로 유동된 혼합유체중 일부는 중앙유로(145)로 유동되며 나머지 혼합유체는 중앙유로(145) 둘레에 형성된 제1홀(142a)을 통해 제1챔버부(146)로 이동된다.

다수개의 볼(110)로 채워진 제1챔버부(146) 내부를 통과하는 혼합유체는 다수개의 볼(110) 사이를 유동하면서 혼합유체의 혼합이 잘되어 제2공간부(141)로 이동된다.

상기 제2공간부(141)로 이동된 혼합유체는 중앙에 형성된 차단부(165)에 의해 혼합유체가 차단부(165) 둘레에 형성된 제2챔버부(166)로 유동되며, 상기 제2챔버부(166)로 유입된 혼합유체는 다수개의 볼(110)로 채원진 제1챔버부(146) 내부를 통과하면서 혼합이 더욱 잘 이루어지게 된다.

나머지 기화과정은 본 발명의 일 실시예와 동일하므로 이에 대한 설명을 생략하기로 한다.

이상으로, 본 발명에 다른 특정의 바람직한 실시예에 대하여 도시하고 설명하였다. 상기의 본 발명의 실시예는 본 발명이 기술적 사상의 일 실시예에 불과하며, 동업계의 통상의 기술자에 있어서는 본 발명의 기술적인 사상 내에서 다른 변형된 실시가 가능함은 물론이다.

100; 제1몸체부 110: 볼
120: 유입실린더 140: 제1혼합실린더부
142: 제1유로 146: 제1챔버부
160: 제2혼합실린더부 162; 제2유로
180: 제1결합부 200: 제2몸체부
220: 제2결합부 240: 제3실린더부
242: 제3유로 260: 배출실린더

Claims (7)

1. 액체원료와 가스가 유입되어 혼합되어 혼합유체로서 이동하면서 상기 혼합유체가 가열되도록 하는 제1몸체부와, 상기 제1몸체부를 통과한 혼합유체를 필터링하여 배출하는 제2몸체부를 포함하는 기화기로서,
   상기 제1몸체부는,
   상기 액체원료 및 가스가 유입되는 유입구가 형성된 유입실린더;
   상기 유입실린더와 연통되어 상기 액체원료 및 가스가 혼합되어 혼합유체로서 이동하도록 하는 제1혼합실린더부;
   상기 제1혼합실린더부와의 사이에 상기 제1혼합실린더부를 통과한 혼합유체가 섞여서 유동하는 제2 공간부를 형성하며, 상기 제2 공간부에 대해 차단된 소정 크기의 공간을 형성하는 차단부와, 상기 차단부 둘레에 상기 혼합유체의 진행방향으로 직경이 변화하도록 형성되는 다수개의 제2유로를 포함하는 제2혼합실린더부; 및
   상기 제2혼합실린더부와 결합되어 상기 제2혼합실린더부와의 사이에 상기 다수개의 제2유로를 통과한 혼합유체가 모여 유동하도록 하는 제3공간부를 형성하며, 상기 다수개의 제2유로를 통과한 혼합유체가 상기 차단부 안쪽 공간으로 안내되도록 하는 제1결합부를 포함하며,
   상기 제2몸체부는,
   상기 제1결합부에 결합되도록 구성되며, 중앙에 혼합유체가 유동하는 통로를 형성하는 연결통로와, 상기 연결통로 쪽에 결합되어 "U"자형 단면을 갖고 볼록한 부분이 상기 차단부 안쪽 공간에 수용되도록 구성되어 상기 차단부 안쪽 공간 및 제3공간부의 혼합유체가 상기 연결통로로 유동할 때 필터링이 이루어지도록 하는 필터부를 포함하는 제2결합부;
   상기 제2결합부와의 사이에 상기 연결통로를 통해 이동한 혼합유체가 모여 유동하는 연결공간부를 형성하며, 상기 제2결합부의 연결통로와 소정 간격 이격되어 혼합유체가 상기 연결공간부로 역전되어 유동되도록 하는 안착부와, 상기 안착부의 둘레에 상기 연결공간부를 유동하는 혼합유체가 진행하는 방향으로 직경이 변화하도록 형성되는 다수개의 제3유로를 포함하는 제3실린더부; 및
   상기 다수개의 제3유로를 통과한 혼합유체가 배출되도록 하는 배출실린더를 포함하는 기화기.
2. 제1항에 있어서, 상기 제1혼합실린더부는,
   상기 유입실린더와의 사이에 상기 유입실린더를 통과한 혼합유체가 유동하는 제1 공간부를 형성하며, 상기 제1 공간부와 연통되어 중앙에 형성되어 상기 제1 공간부의 혼합유체가 상기 제2몸체부 쪽으로 유동하도록 하는 중앙유로와, 상기 중앙유로 둘레에 상기 혼합유체의 진행방향으로 직경이 변화하도록 형성되는 다수개의 제1유로를 포함하는 것을 특징으로 하는 기화기.
3. 제2항에 있어서,
   상기 제1유로, 제2유로 및 제3유로는 상기 혼합유체의 진행방향으로 갈수록 상기 직경이 점차적으로 작아지는 테이퍼형상이거나 상기 직경이 축소되다가 확대되는 벤츄리형상인 것을 특징으로 하는 기화기.
4. 삭제
5. 제2항에 있어서, 상기 제1혼합실린더부는,
   상기 중앙유로 둘레에 다수개의 볼로 채워져 상기 혼합유체가 유동되는 내부공간이 형성된 제1챔버를 포함하는 것을 특징으로 하는 기화기.
6. 제2항에 있어서, 상기 제2혼합실린더부는,
   상기 차단부 둘레에 다수개의 볼로 채워져 상기 혼합유체가 유동되는 내부공간이 형성된 제2챔버를 포함하는 것을 특징으로 하는 기화기.
7. 삭제

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