KR101753758B1 - 기화기 및 이를 포함하는 기판 처리장치 - Google Patents

Abstract

기화기의 일 실시예는, 소스물질이 유입되는 제1유입부; 기화보조가스가 유입되는 제2유입부; 상기 제2유입부로 유입된 상기 기화보조가스 및 상기 제1유입부로부터 유입되어 기화된 상기 소스물질이 방출되는 배출부; 및 상기 제2유입부를 통해 유입되는 상기 기화보조가스를 상기 기화기 내부공간으로 확산시키는 다공성 구조의 제1디퓨저(diffuser)를 포함할 수 있다.

Description

기화기 및 이를 포함하는 기판 처리장치{Vaporizer and substrate disposition apparatus including the same}

실시예는, 기판 상에 박막을 증착하는 기판 처리장치에 구비되는 기화기에 관한 것으로서, 구체적으로는 기화효율을 높일 수 있는 기화기 및 이를 포함하는 기판 처리장치에 관한 것이다.

이 부분에 기술된 내용은 단순히 실시예에 대한 배경 정보를 제공할 뿐 종래기술을 구성하는 것은 아니다.

일반적으로 반도체 메모리 소자, 액정표시장치, 유기발광장치 등은 기판상에 복수회의 반도체 공정을 실시하여 원하는 형상의 구조물을 증착 및 적층하는 가공공정을 거쳐 제조하며, 이러한 공정을 진행하는 장치가 기판 처리장치이다.

반도체 제조공정은 기판상에 소정의 박막을 증착하는 공정, 박막의 선택된 영역을 노출시키는 포토리소그래피(photolithography) 공정, 선택된 영역의 박막을 제거하는 식각 공정 등을 포함한다. 이러한 반도체 공정은 기판 처리장치에 구비되고, 해당 공정을 위해 최적의 환경이 조성된 공정챔버 내부에서 진행된다.

한편, 박막 증착, 식각공정을 수행하기 위해 증착, 식각에 사용되는 소스물질이 상기 공정챔버에 공급된다. 반도체 가공공정에 사용되는 소스물질은 상온에서 액체상태를 유지할 수 있다. 한편, 반도체 가공공정은 대부분 기체상태의 소스물질을 이용해서 증착, 식각을 수행하기도 한다. 소스물질이 상온에서 액체상태인 경우에는 상기 소스물질을 기체상태로 변화시켜야 반도체 가공공정에 사용할 수 있게 된다. 이때, 상기 소스물질은 기판 처리장치에 구비되는 기화기에서 기화시키고, 기화된 소스물질이 공정챔버에 공급된다.

기화기를 구비하여 액체상태의 소스물질을 기체상태로 변화시켜 공정챔버 내부로 기화된 소스물질을 공급하는 기판 처리장치에 있어서, 기화기 내부에서 소스물질을 기화시키고, 기화된 소스물질이 냉각되지 않도록 하여, 기체상태의 소스물질을 공정챔버로 공급하는 것이 요구된다.

기화기에서 소스물질의 기화효율이 낮은 경우, 기화되지 않은 소스물질이 기화기의 내벽에 점착하여 기화기의 성능, 수명 등을 저하시킬 수 있다. 또한, 기화되지 않은 소스물질이 기화된 소스물질과 함께 공정챔버로 유입될 수도 있다. 기화되지 않은 소스물질은 반도체 제조공정에서 불량의 원인이 될 수 있다.

또한, 기화기의 기화효율이 낮으면 기화기의 교체주기가 짧아질 수 있다. 기화기의 교체를 위해서 반도체 제조공정의 전체 속도가 저하되어 제품의 생산단가가 높아질 수도 있다.

따라서, 실시예는, 기화효율을 높일 수 있는 기화기 및 이를 포함하는 기판 처리장치에 관한 것이다.

실시예가 이루고자 하는 기술적 과제는 이상에서 언급한 기술적 과제로 제한되지 않으며 언급되지 않은 또 다른 기술적 과제들은 아래의 기재로부터 실시예가 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.

기화기의 일 실시예는, 소스물질이 유입되는 제1유입부; 기화보조가스가 유입되는 제2유입부; 상기 제2유입부로 유입된 상기 기화보조가스 및 상기 제1유입부로부터 유입되어 기화된 상기 소스물질이 방출되는 배출부; 및 상기 제2유입부를 통해 유입되는 상기 기화보조가스를 상기 기화기 내부공간으로 확산시키는 다공성 구조의 제1디퓨저(diffuser)를 포함할 수 있다.

기화기의 일 실시예는, 상기 제1유입부로부터 유입되는 상기 소스물질과 상기 제2유입부로부터 유입되는 상기 기화보조가스는 상기 기화기 내부에서 서로 대향되는 방향으로 분사되는 것일 수 있다.

상기 기화기는, 상기 소스물질이 기화되는 내부공간이 형성되고, 상기 내부공간의 측면 또는 하면을 둘러싸는 제1히터가 구비되는 것일 수 있다.

상기 제1디퓨저는 상기 기화기 내부공간과 상기 제2유입부 사이에 구비되는 것일 수 있다.

상기 기화기의 측부에 상기 기화기 내부공간을 둘러싸도록 형성되고, 상기 기화기 내부로 유입되는 상기 기화보조가스를 상기 기화기 내부공간으로 확산시키는 다공성 구조의 제2디퓨저가 형성되는 것일 수 있다.

상기 제1히터는 상기 제1디퓨저 및 상기 제2디퓨저를 둘러싸도록 구비되는 것일 수 있다.

상기 제2디퓨저는 기화기 내부공간과 상기 배출부 사이에 구비되는 것일 수 있다.

상기 제2유입부는, 상기 기화기 외부에 구비되고 상기 기화보조가스를 가열하는 제2히터 및 상기 기화기 외부에 구비되고 상기 기화보조가스의 유량을 조절하는 유량제어기와 연결되는 것일 수 있다.

기화기의 다른 실시예는, 상부에 구비되고, 소스물질이 유입되는 제1유입부; 하부에 구비되고, 기화보조가스가 유입되는 제2유입부; 상부에 구비되고, 공정가스가 유입되는 제3유입부; 측부에 구비되고, 기화된 상기 소스물질이 방출되는 배출부; 상기 소스물질이 기화되는 내부공간의 측면 또는 하면을 둘러싸는 제1히터; 및 상기 제2유입부와 상기 내부공간 사이에 구비되는 다공성 구조의 제1디퓨저를 포함할 수 있다.

기화기의 다른 실시예는, 상기 기화기의 측부에 상기 기화기 내부공간을 둘러싸도록 형성되는 다공성 구조의 제2디퓨저가 구비되는 것일 수 있다.

기화기의 또 다른 실시예는, 액체상태의 소스물질을 기체상태로 기화시키는 기화기로서, 소스물질이 유입되는 제1유입부; 상기 제1유입부를 통해 유입되는 상기 소스물질을 상기 기화기 내부공간에 분사하는 아토마이져(atomizer); 상기 아토마이져에서 분사된 소스물질이 기화되는 기화기 내부공간; 상기 기화기 내부공간을 가열하는 제1히터; 상기 기화된 소스물질이 방출되는 배출부; 및 상기 기화기 내부공간으로 유입된 상기 소스물질을 확산 또는 기화시키기 위한 기화보조가스 유입부를 포함할 수 있다.

실시예에서, 기화기 내부공간에 유입되는 기화보조가스로 인해 기화기 내부공간에서 충분히 기화되지 않은 소스물질이 희석(dilution)되거나 가열된 기화보조가스에 의해서 상기 소스물질이 다시 기화될 수 있다.

또한, 기화기의 하부 또는 측부의 표면에 누적될 수 있는 충분히 기화되지 않은 소스물질에 물리적인 충격을 주어 기화기 내부공간으로 유동시켜 상기 소스물질이 다시 기화되도록 할 수 있다.

또한, 기화보조가스에 의해서 기화기 내부공간에서 충분히 기화되지 않은 소스물질의 기화가 일어나므로, 기화기 전체의 기화효율이 증가할 수 있다.

또한, 기화기의 배출부에서 소스물질이 하측에서 상측으로 유동하도록 하여, 완전히 기화되지 않은 소스물질이 배출부를 통해 공정챔버에 유입되는 것을 억제할 수 있다.

도 1은 일 실시예에 따른 기화기를 나타낸 단면도이다.
도 2는 다른 실시예에 따른 기화기를 나타낸 개략적인 단면도이다.
도 3은 도 2의 A부분을 나타낸 도면이다.
도 4는 또 다른 실시예에 따른 기화기를 나타낸 개략적인 단면도이다.
도 5는 또 다른 실시예에 따른 기화기를 나타낸 개략적인 단면도이다.

이하, 첨부된 도면들을 참조하여 실시예를 상세히 설명한다. 실시예는 다양한 변경을 가할 수 있고 여러 가지 형태를 가질 수 있는바, 특정 실시예들을 도면에 예시하고 본문에 상세하게 설명하고자 한다. 그러나 이는 실시예를 특정한 개시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 실시예의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변경, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다. 이 과정에서 도면에 도시된 구성요소의 크기나 형상 등은 설명의 명료성과 편의상 과장되게 도시될 수 있다.

"제1", "제2" 등의 용어는 다양한 구성요소들을 설명하는 데 사용될 수 있지만, 상기 구성요소들은 상기 용어들에 의해 한정되어서는 안 된다. 상기 용어들은 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하는 목적으로만 사용된다. 또한, 실시예의 구성 및 작용을 고려하여 특별히 정의된 용어들은 실시예를 설명하기 위한 것일 뿐이고, 실시예의 범위를 한정하는 것이 아니다.

실시예의 설명에 있어서, 각 element의 "상(위)" 또는 "하(아래)(on or under)"에 형성되는 것으로 기재되는 경우에 있어, 상(위) 또는 하(아래)(on or under)는 두개의 element가 서로 직접(directly)접촉되거나 하나 이상의 다른 element가 상기 두 element사이에 배치되어(indirectly) 형성되는 것을 모두 포함한다. 또한 “상(위)" 또는 "하(아래)(on or under)”로 표현되는 경우 하나의 element를 기준으로 위쪽 방향뿐만 아니라 아래쪽 방향의 의미도 포함할 수 있다.

또한, 이하에서 이용되는 "상/상부/위" 및 "하/하부/아래" 등과 같은 관계적 용어들은, 그런 실체 또는 요소들 간의 어떠한 물리적 또는 논리적 관계 또는 순서를 반드시 요구하거나 내포하지는 않으면서, 어느 한 실체 또는 요소를 다른 실체 또는 요소와 구별하기 위해서만 이용될 수도 있다.

도 1은 일 실시예에 따른 기화기(100)를 나타낸 단면도이다. 일 실시예의 기화기(100)는 제1유입부(200), 제2유입부(300), 배출부(400), 제1히터(500), 제1디퓨저(600)(diffuser) 및 아토마이져(800)(atomizer)를 포함할 수 있다.

제1유입부(200)는 기화기(100)의 상부에 구비되고, 액체상태 또는 액상의 미립자가 마치 안개와 같은 형태를 이루는 미스트(mist) 상태의 소스물질이 유입되는 기화기 내부로 유입되는 통로이다.

상기 제1유입부(200)를 통해 외부의 공급부 또는 저장장치로부터 공급되는 소스물질은 기화기 내부공간(S)으로 유입될 수 있다. 상기 소스물질은 운반가스 즉, 공정가스에 의해서 제1유입구(100)로 유입될 수 있다. 상기 운반가스는 비활성 가스 예를 들어, 아르곤가스, 질소가스 등을 사용하여 소스물질 또는 증착, 식각공정에 영향을 미치지 않도록 하는 것이 적절하다.

기화기(100) 내부공간(S)으로 유입되는 소스물질은 기화기(100) 내부공간(S)에서 액체상태에서 기체상태로 기화되고, 상기 배출부(400)를 통해 상기 공정챔버로 유입되어, 상기 공정챔버에 배치되는 기판에 공급되어 기판은 증착, 식각공정이 진행될 수 있다.

제2유입부(300)는 기화기(100)의 하부에 구비되고, 기화보조가스가 유입될 수 있다. 제2유입부(200)는 기화기(100)의 하부가 아니더라도, 기화기 내부공간(S)에서 충분히 기화되지 않은 소스물질이 많이 잔류하는 부분에 연결될 수도 있다.

상기 제2유입부(300)를 통해 기화기(100) 내부공간(S)으로 유입되는 기화보조가스는 공정챔버의 증착, 식각공정에 영향을 미치지 않아야 하고, 기화기(100) 내부공간에서 충분히 기화되지 않는 소스물질을 다시 기화시킬 수도 있어야 한다.

한편, 실시예에서, 상기 제1유입부(200)로부터 유입되는 상기 소스물질과 상기 제2유입부(300)로부터 유입되는 상기 기화보조가스는 상기 기화기(100) 내부공간(S)에서 서로 대향되는 방향으로 분사되도록 구비될 수 있다.

이러한 구조로 인해, 도 1에 도시된 바와 같이, 기화기(100) 내부공간(S)에서 하향하는 화살표로 표시되는 소스물질과 상향하는 화살표로 표시되는 기화보조가스는 서로 대향되도록 분사될 수 있다. 이는 기화기(100)에 유입되는 상기 소스물질을 효과적으로 기화시키기 위함이다.

상기 제1유입부(200)로부터 유입되는 소스물질은 완전히 기화되지 않은 상태, 즉 액상의 미립자가 마치 안개와 같은 형태를 이루는 미스트(mist) 상태로 존재할 수 있다.

이러한 소스물질의 미스트는 기화기(100) 내벽에 점착되거나, 기화기(100) 내부공간(S)의 하부에 가라앉아 완전히 기화되지 않은 상태로 계속 존재할 수 있다. 따라서, 이러한 미스트가 상기 기화기(100) 내부공간(S)에 존재하는 양이 증가할 수로 상기 기화기(100)의 기화효율은 낮아진다.

따라서, 제2유입부(300)로 유입되는 기화보조가스는 상기 제1유입부(200)로 유입되는 소스물질과 대향되도록 분사되어, 기화기(100) 내부공간(S)의 하부에 가라앉을 수 있는 소스물질의 미스트를 기화시킬 수 있다.

즉, 상기 기화보조가스는 기화기(100) 내부공간(S)의 하부에 가라앉은 소스물질 미스트에 물리적 충격을 가하여 소스물질 미스트의 기화를 촉진시킬 수 있다. 또한, 상기 기화보조가스는 온도와 유량이 조절되어 소스물질을 가열하고, 기화기(100) 내부공간(S)의 압력을 조절하여 소스물질 미스트의 기화를 촉진시킬 수 있다.

상기 기화보조가스의 온도와 유량조절은 기화기(100)의 외부에 구비되는 제2히터(320) 및 유량제어기(330)에 의해 구현될 수 있는데, 이는 도 2 등을 참조하여 구체적으로 후술한다.

한편, 기화보조가스의 온도와 유량을 조절하여, 소스물질의 기화효율을 높일 수 있는 기화기(100) 내부공간(S)의 온도 및 압력조건을 구현할 수 있다. 이러한 조건에서 소스물질 미스트는 효율적으로 기화되고, 기화기(100) 내벽에 소스물질의 점착을 억제할 수 있다.

배출부(400)는 기화기(100)의 측부에 구비되고, 상기 제2유입부(300)로 유입된 상기 기화보조가스 및 상기 제1유입부(200)로부터 유입되어 기화된 상기 소스물질이 방출되는 통로이다.

제1히터(500)는 상기 기화기(100) 내부공간(S)을 둘러싸도록 형성될 수 있다. 즉, 도 1에 도시된 바와 같이, 상기 기화기(100)에는 상기 소스물질이 기화되는 내부공간(S)이 형성되고, 상기 제1히터(500)는 상기 내부공간(S)을 둘러싸도록 구비될 수 있다.

상기 제1히터(500)는 유도가열방식, 전열방식 기타 어떠한 방식의 것도 사용될 수 있다. 상기 제1히터(500)는 기화기의 내벽을 가열하고, 가열된 내벽이 다시 기화기(100)에서 소스물질이 기화되는 내부공간(S)을 가열하는 역할을 할 수 있다.

상기 제1히터(500)는 기화기(100)의 내벽을 가열할 수 있으므로, 기화기(100)의 내벽에 소스물질이 점착되는 것을 억제할 수 있고, 기화기(100) 내부공간(S)의 온도를 조절하여 소스물질의 기화효율을 높일 수 있다.

제1디퓨저(600)는 상기 기화기(100)의 하부에 구비되고 다공성 구조를 가지며, 상기 제2유입부(300)를 통해 유입되는 상기 기화보조가스를 상기 기화기(100) 내부공간(S)으로 확산시키는 역할을 할 수 있다.

이때, 상기 제1디퓨저(600)는 상기 기화기(100) 내부공간(S)과 상기 제2유입부(300) 사이에 구비될 수 있다. 따라서, 상기 제1유입부(200)로부터 기화기(100) 내부공간(S)에 유입되는 기화보조가스는 제1디퓨저(600)를 통과하게 된다.

상기 기화보조가스가 상기 기화기 내부공간(S)으로 바로 유입되면, 상기 기화기(100)에 유입된 소스물질의 기화가 상기 기화보고가스의 유입으로 인해서 방해를 받을 수 있다. 또한, 상기 기화기(100) 내부공간의 압력과 상기 기화보조가스의 압력차를 유지하지 못하면, 상기 기화보조가스의 유입이 상기 기화기(100) 내부공간의 압력을 과다하게 상승시켜서, 상기 제1유입구(200)와 상기 기화기 내부공간(S) 사이의 압력차를 감소시켜서 상기 소스물질의 기화를 방해할 수 있다.

상기 제1디퓨저(600)는 제2유입구(300)를 통해서 유입된 기화보조가스가 내부에서 확산되도록 하여, 상기 기화기 내부공간(S)의 어느 한 부분으로 집중되지 않도록 할 수 있다.

또한, 상기 제1디퓨저(600)는 상기 제2유입구(300)과 상기 기화기 내부공간(S) 사이의 압력차를 형성하여 상기 기화보조가스의 유입이 발생하더라도 상기 기화기 내부공간(S)의 압력 상승을 줄여서 상기 기화기 내부공간(S)의 압력을 낮게 유지할 수 있다.

디퓨저는 유입되는 유체를 확산시키는 기능을 가지는 장치이다. 실시예에서는 상기 제1디퓨저(600)가 다공성 구조 즉, 수많은 통공(미도시)이 형성되는 구조를 가질 수 있다. 따라서, 제1디퓨저(600)에 유입되는 기화보조가스는 상기 통공을 통과하면서 확산되어 상기 제1디퓨저(600)로부터 방출되어 기화기(100) 내부공간(S)에 유입될 수 있다.

따라서, 제1디퓨저(600)를 통과한 기화보조가스는 기화기(100) 내부공간(S) 하부에 균일하게 유입될 수 있고, 이를 통해 기화기(100) 내부공간(S)의 압력분포를 균일화 하는데 도움이 될 수 있다.

한편, 상기 기화기(100)에 후술하는 제2디퓨저(700)와 상기 제1디퓨저(600)가 함께 구비되는 경우, 소스물질이 기화되는 내부공간(S)의 압력분포는 더욱 균일화 될 수 있다. 압력분포 균일화로 인해, 기화기(100) 내부공간(S) 전체의 기화효율도 균일화될 수 있고 기화기(100) 내부공간(S)의 특정부위에서 미스트가 발생하거나 존재하는 것을 억제할 수 있다.

아토마이져(800)는 기화기(100) 상부에 구비되고, 상기 제1유입부(200)를 통해 유입되는 상기 소스물질의 적어도 일부를 기화시키는 역할을 할 수 있다. 도 1에 도시된 바와 같이, 아토마이져(800)는 제1유입부(200)와 연통되고, 소스물질은 제1유입부(200)로부터 상기 아토마이져(800)를 통과하여 기화기(100) 내부공간(S)으로 유입될 수 있다.

상기 아토마이져(800)는 소스물질을 기화하기 위해 분사노즐(810)이 구비될 수 있다. 분사노즐(810)은 상기 제1유입부(200)를 통해 유입되는 상기 소스물질을 팽창시켜 기화시키는 역할을 할 수 있다.

분사노즐(810)로부터 분사되어 기화기(100) 내부공간(S)으로 유입되는 소스물질의 대부분은, 상기한 바와 같이, 완전히 기화되지 않은 상태, 즉 액상의 미립자가 마치 안개와 같은 형태를 이루는 미스트로 존재한다.

이러한 미스트는 기화기(100) 내부공간(S)에서 적절한 온도, 압력조건과 기화보조가스의 물리적 충격에 의해 기화될 수 있다. 따라서, 기화기(100) 내부로 유입되는 액상의 소스물질은 분사노즐(810)로부터 분사되면서 대부분이 미스트가 되고, 이러한 미스트는 기화기(100) 내부공간(S)에서 기화되어 배출부(400)를 통해 상기 공정챔버로 유입될 수 있다.

도 2는 다른 실시예에 따른 기화기(100)를 나타낸 개략적인 단면도이다. 도 3은 도 2의 A부분을 나타낸 도면이다. 도 2 내지 도 5의 도면에서는 실시예의 기화기(100)의 구조, 기능 등을 명확히 설명하기 위해, 설명이 필요한 구성요소를 중심으로 간명하게 도시하였다.

실시예에서, 제1히터(500)는 기화기(100) 내부공간(S)의 측면 및 하면을 둘러싸도록 구비될 수 있다. 이때, 제1디퓨저(600)는 기화기(100) 내부공간(S)의 하면에 배치되는 제1히터(500)의 상측에 배치될 수 있다.

또한, 기화보조가스는 상기 제1히터(500)를 관통하여 제1디퓨저(600)에 연결되는 제2유입부를 통해 제1디퓨저(600) 및 기화기(100) 내부공간(S)으로 유입될 수 있다. 따라서, 기화보조가스는 제1히터(500)를 통과하여 제1디퓨저(600) 및 기화기(100) 내부공간(S)으로 유입될 수 있다.

이러한 구조로 인해, 기화보조가스는 제1히터(500)로부터 열을 전달받아 가열될 수 있고, 가열된 기화보조가스는 기화기(100) 내부공간(S)으로 유입되어 기화기(100) 내부공간(S)의 온도조절에 기여할 수 있다.

한편, 도 3에 도시된 바와 같이, 제2유입부(300)로부터 유입되는 기화보조가스는, 제1디퓨저(600)를 통과하면서 화살표로 개략적으로 도시된 형태로 제1디퓨저(600)에 형성되는 통공을 통해 확산되어, 기화기(100) 내부공간(S) 하측에 균일하게 유입될 수 있다.

상기한 제1디퓨저(600)에서의 기화보조가스의 확산 양상은 후술하는 제2디퓨저(700)에서의 기화보조가스의 확산 양상과 동일하거나 매우 유사하다. 따라서, 후술하는 제2디퓨저(700)에서의 기화보조가스의 확산 양상의 중복적인 설명은 생략한다.

한편, 기화기(100)의 외부에는 제2히터(320)와 유량제어기(330)가 구비될 수 있다. 상기 제2히터(320)와 유량제어기(330)는 도 1에는 도시되지 않았으나, 당연히 도 1 및 이와 관련하여 상기한 실시예의 기화기(100)에도 구비될 수 있다.

제2히터(320)는 상기 기화기(100) 외부에 구비되고 상기 제2유입부(300)와 연결되며, 상기 기화보조가스를 가열하는 역할을 할 수 있다. 따라서, 실시예에서 기화보조가스는 상기 제1히터(500) 및 상기 제2히터(320)에 의해 온도가 조절되어 기화기(100) 내부공간(S)에 유입될 수 있고, 기화기(100) 내부공간(S)에서 다시 제1히터(500)에 의해 온도가 조절될 수 있다.

유량제어기(330)는 상기 기화기(100)의 외부에 구비되고 상기 제2히터(320)에 연결되며, 제2히터(320)를 통해 상기 제2유입부(300)에 연결될 수 있고, 기화기(100) 내부공간(S)에 유입되는 기화보조가스의 유량을 조절하는 역할을 할 수 있다.

한편, 제2유입부(300), 제2히터(320) 및 유량제어기(330)를 연결하는 배관에는 기화보조가스의 유동을 차단하기 위한 밸브들이 구비될 수 있다.

또한, 도 2에서는 제2유입부(300)에 가까운 곳에 제2히터(320), 제2유입부(300)로부터 먼 곳에 유량제어기(330)가 구비되었으나, 제2히터(320)와 유량제어기(330)의 위치는 서로 바뀌어 배치될 수도 있다.

도 4는 또 다른 실시예에 따른 기화기(100)를 나타낸 개략적인 단면도이다. 도 4에 도시된 바와 같이, 실시예에서 기화기(100)에는 제2디퓨저(700) 및 제4유입부(340)가 구비될 수도 있다.

제2디퓨저(700)는 상기 기화기(100)의 측부에 상기 기화기(100) 내부공간(S)을 둘러싸도록 형성되고 다공성 구조로 형성되며, 상기 기화기(100) 내부로 유입되는 상기 기화보조가스를 상기 기화기(100) 내부공간(S)으로 균일하게 확산시키는 역할을 할 수 있다.

이때, 도 4에 도시된 바와 같이, 상기 제1히터(500)는 상기 제1디퓨저(600) 및 상기 제2디퓨저(700)를 둘러싸도록 구비될 수 있다.

이러한 구조로 인해, 상기 기화보조가스는 제1히터(500)에 의해 가열되어 상기 제1디퓨저(600) 및 상기 제2디퓨저(700)를 통과하여 기화기(100) 내부공간(S)으로 유입될 수 있다. 즉, 실시예에서 제1히터(500)는 기화보조가스의 온도를 조절하는 역할의 일부를 수행할 수 있다.

또한, 실시예의 기화기(100)에는 제4유입부(340)가 구비될 수 있다. 상기 제4유입부(340)는 기화기(100)의 측부에 구비되고, 상기 제2디퓨저(700)를 통해 기화기(100) 내부공간(S)에 유입되는 기화보조가스가 유입되는 통로이다.

도 4에서 제4유입부(340)는 하나만 도시되었으나, 이는 일 실시예에 불과하다. 따라서, 기화기(100)에 원통형으로 배치되는 제2디퓨저(700)에서 기화기(100) 내부공간(S)으로 기화보조가스를 공급하기 위해, 상기 제4유입부(340)는 원통형의 제2디퓨저(700)의 원주방향으로 일정간격 이격되어 복수로 구비되어, 전체적으로 기화기(100)를 상측에서 보았을 때 방사상으로 배치될 수도 있다.

상기 제2디퓨저(700)는, 상기 제1디퓨저(600)와 마찬가지로, 기화기(100) 내부공간(S)의 압력분포를 균일하게 할 수 있다. 즉, 제2디퓨저(700)를 통과한 기화보조가스는, 화살표로 도시된 바와 같이, 기화기(100) 내부공간(S)의 측부에 상하방향으로 균일하게 유입될 수 있고, 이를 통해 기화기(100) 내부 압력분포를 균일화 하는데 도움이 될 수 있다.

한편, 도 4에 도시된 바와 같이, 상기 제2디퓨저(700)는 기화기(100) 내부공간(S)과 상기 배출부(400) 사이에 구비될 수 있다. 이로 인해, 배출부(400)로부터 방출되는 소스물질은 통공이 형성된 다공성 구조의 제2디퓨저(700)를 통해 배출부(400)로 유동할 수 있다.

따라서, 제2디퓨저(700) 및 배출부(400)를 통해 방출되는 소스물질은 제2디퓨저(700)가 가지는 확산 기능에 의해 2차적으로 기화될 수 있다. 즉, 소스물질은 제2디퓨저(700)를 통과하면서 확산됨과 동시에 완전히 기화되지 않은 부분이 확산에 의해 기화될 수 있다.

도 5는 또 다른 실시예에 따른 기화기(100)를 나타낸 개략적인 단면도이다. 도 5에 도시된 바와 같이, 실시예에서 상기 배출부(400)는 제1포트(410), 제1배관(420) 및 제2포트(430)를 포함하여 구비될 수 있다.

제1포트(410)는, 상기 기화기(100) 내부공간(S)의 측부에 상기 내부공간(S)과 연통되도록 구비될 수 있고, 상기 내부공간(S)으로부터 공정가스, 기화된 소스물질 및 기화보조가스가 방출될 수 있다.

제1배관(420)은 상기 제1포트(410)와 연통되고, 그 길이방향이 상기 기화기(100)의 상하방향으로 배치되고, 상기 제1히터(500)에 의해 둘러싸이도록 구비될 수 있다.

상기 제1배관(420)은 제1히터(500)에 의해 둘러싸여 있으므로, 상기 제1배관(420)을 통해 방출되는 소스물질은 제1배관(420)의 하측에서 상측으로 이동하면서 제1히터(500)에 의해 가열될 수 있다.

따라서, 기화기(100) 내부공간(S)으로부터 배출부(400)로 방출되는 소스물질 중 완전히 기화되지 않은 것은 상기 제1배관(420)을 통해 유동하면서 가열되어 기화할 수 있으므로, 소스물질의 기화효율이 증가할 수 있다.

제2포트(430)는 일단이 상기 제1배관(420)과 연통되고, 타단이 상기 기화기(100)의 외부로 향하도록 구비될 수 있다. 제1배관(420)을 통과한 소스물질, 공정가스 및 기화보조가스는 제2포트(430)를 통해 상기 공정챔버로 유입될 수 있다.

이때, 상기 제2포트(430)는 상기 제1포트(410)보다 상측에 배치될 수 있다. 따라서, 소스물질은 제1포트(410)로 방출되어 제1배관(420)을 통해 상측방향으로 유동하여 제2포트(430)를 통해 방출될 수 있다.

이러한 유동과정에서 제1포트(410)로 방출되는 소스물질 중 완전히 기화되지 않고 예를 들어 미스트 상태로 존재하는 것들은 밀도차에 의한 대류현상에 의해 제1배관(420)의 하부에 모이게 되고 제2포트(430)를 통해 방출되지 않을 수 있다.

따라서, 이러한 구조로 인해 상기 배출부(400)에서는 완전히 기화되지 않은 소스물질은 제2포트(430)로 방출되어 상기 공정챔버로 유입되는 것을 억제할 수 있다.

한편, 완전히 기화되지 않고 제1배관(420)의 하부에 모인 소스물질들은 상기 제1히터(500)에 의해 지속적으로 가열되어 기화되면 제1배관(420)을 통해 상측방향으로 유동하여 제2포트(430)를 통해 방출될 수 있다.

도 5에서는 상기 제1포트(410), 제1배관(420) 및 제2포트(430), 이들을 포함하는 배출부(400)가 한 쌍으로 구비되었으나, 이는 실시예에 불과하다. 따라서, 소스물질의 방출량, 기화기(100)의 크기 및 용량 등에 따라 상기 배출부(400) 등은 하나로 구비될 수도 있고, 3개 이상으로 구비될 수도 있다.

한편, 도 5의 실시예에서, 도 4의 실시예에서 설명한 바와 마찬가지로, 제2디퓨저(700) 및 제4유입부(340)가 구비될 수 있다. 이때, 제2디퓨저(700) 및 제4유입부(340)는 도 4의 실시예에서 설명한 바와 동일한 위치에 구비될 수 있다.

실시예에서, 기화기(100) 내부공간(S)에 유입되는 기화보조가스로 인해 기화기(100) 내부의 소스물질에 물리적 충격이 가해지고, 기화기(100) 내부의 온도 및 압력조건이 최적화될 수 있으므로, 기화기(100)에서의 소스물질의 기화효율이 증가할 수 있다.

또한, 기화기(100)에 구비되는 디퓨저에 의해 기화보조가스는 기화기(100) 내부공간(S) 하부에 균일하게 유입될 수 있고, 이를 통해 기화기(100) 내부공간(S)의 압력분포를 균일화 할 수 있다.

또한, 기화기(100) 내부공간(S)의 압력분포 균일화로 인해, 기화기(100) 내부공간(S) 전체의 기화효율도 균일화될 수 있고 기화기(100) 내부공간(S)의 특정부위에서 미스트가 발생하거나 존재하는 것을 억제할 수 있다.

또한, 배출부(400)에서 소스물질이 하측에서 상측으로 유동하도록 하여, 완전히 기화되지 않은 소스물질이 배출부(400)를 통해 공정챔버에 유입되는 것을 억제할 수 있다. 실시예와 관련하여 전술한 바와 같이 몇 가지만을 기술하였지만, 이외에도 다양한 형태의 실시가 가능하다. 앞서 설명한 실시예들의 기술적 내용들은 서로 양립할 수 없는 기술이 아닌 이상은 다양한 형태로 조합될 수 있으며, 이를 통해 새로운 실시형태로 구현될 수도 있다.

100: 기화기
200: 제1유입부
300: 제2유입부
320: 제2히터
330: 유량제어기
340: 제4유입부
400: 배출부
500: 제1히터
600: 제1디퓨저
700: 제2디퓨저
800: 아토마이져
810: 분사노즐

Claims (11)

1. 기화기에 있어서,
   소스물질이 유입되는 제1유입부;
   기화보조가스가 유입되는 제2유입부;
   상기 제2유입부로 유입된 상기 기화보조가스 및 상기 제1유입부로부터 유입되어 기화된 상기 소스물질이 방출되는 배출부; 및
   상기 제2유입부를 통해 유입되는 상기 기화보조가스를 기화기 내부공간으로 확산시키는 다공성 구조의 제1디퓨저(diffuser)
   를 포함하고,
   상기 기화기의 측부에 상기 기화기 내부공간을 둘러싸도록 형성되는 다공성 구조의 제2디퓨저가 형성되는 것을 특징으로 하는 기화기.
2. 제1항에 있어서,
   상기 제1유입부로부터 유입되는 상기 소스물질과 상기 제2유입부로부터 유입되는 상기 기화보조가스는 상기 기화기 내부에서 서로 대향되는 방향으로 분사되는 것을 특징으로 하는 기화기.
3. 제1항에 있어서,
   상기 기화기 내부공간에서 상기 소스물질이 기화되고,
   상기 기화기 내부공간의 측면 또는 하면을 둘러싸는 제1히터가 구비되는 것을 특징으로 하는 기화기.
4. 제1항에 있어서,
   상기 제1디퓨저는 상기 기화기 내부공간과 상기 제2유입부 사이에 구비되는 것을 특징으로 하는 기화기.
5. 삭제
6. 제3항에 있어서,
   상기 제1히터는 상기 제1디퓨저 및 상기 제2디퓨저를 둘러싸도록 구비되는 것을 특징으로 하는 기화기.
7. 제1항에 있어서,
   상기 제2디퓨저는 상기 기화기 내부공간과 상기 배출부 사이에 구비되는 것을 특징으로 하는 기화기.
8. 제1항에 있어서,
   상기 제2유입부는,
   상기 기화기 외부에 구비되고 상기 기화보조가스를 가열하는 제2히터 및 상기 기화기 외부에 구비되고 상기 기화보조가스의 유량을 조절하는 유량제어기와 연결되는 것을 특징으로 하는 기화기.
9. 기화기에 있어서,
   상부에 구비되고, 소스물질이 유입되는 제1유입부;
   하부에 구비되고, 기화보조가스가 유입되는 제2유입부;
   상부에 구비되고, 공정가스가 유입되는 제3유입부;
   측부에 구비되고, 기화된 상기 소스물질이 방출되는 배출부;
   상기 소스물질이 기화되는 내부공간의 측면 또는 하면을 둘러싸는 제1히터;
   상기 제2유입부와 상기 내부공간 사이에 구비되는 다공성 구조의 제1디퓨저; 및
   상기 기화기의 측부에 상기 내부공간을 둘러싸도록 형성되는 다공성 구조의 제2디퓨저
   를 포함하는 기화기.
10. 삭제
11. 액체상태의 소스물질을 기체상태로 기화시키는 기화기로서,
    소스물질이 유입되는 제1유입부;
    상기 제1유입부를 통해 유입되는 상기 소스물질을 상기 기화기 내부공간에 분사하는 아토마이져(atomizer);
    상기 아토마이져에서 분사된 소스물질이 기화되는 기화기 내부공간;
    상기 기화기 내부공간을 가열하는 제1히터;
    상기 기화된 소스물질이 방출되는 배출부;
    상기 기화기 내부공간으로 유입된 상기 소스물질을 확산 또는 기화시키기 위한 기화보조가스 유입부; 및
    상기 기화기의 측부에 상기 기화기 내부공간을 둘러싸도록 형성되는 다공성 구조의 제2디퓨저
    를 포함하는 기화기.

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