KR102125183B1 - Vaporizer for semiconductor thin film depositing - Google Patents

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KR102125183B1
KR102125183B1 KR1020200012071A KR20200012071A KR102125183B1 KR 102125183 B1 KR102125183 B1 KR 102125183B1 KR 1020200012071 A KR1020200012071 A KR 1020200012071A KR 20200012071 A KR20200012071 A KR 20200012071A KR 102125183 B1 KR102125183 B1 KR 102125183B1
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Abstract

The present invention relates to a vaporizer for depositing a semiconductor thin film. The vaporizer for depositing a semiconductor thin film has a droplet supply unit and a vaporization unit. The vaporizer of the present invention allows the vaporization point temperature to be always kept constant even under simple conditions through structural change, so that the high efficiency can be expected.

Description

반도체 박막증착을 위한 기화기{Vaporizer for semiconductor thin film depositing}Vaporizer for semiconductor thin film depositing

본 발명은 반도체 박막증착을 위한 기화기에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 반도체를 이루는 기판 상에 막 형성을 위한 박막 증착 과정에서 반응액의 기화 효율을 극대화 시킨 반도체 박막증착을 위한 기화기에 관한 것이다.The present invention relates to a vaporizer for depositing a semiconductor thin film, and more particularly, to a vaporizer for depositing a semiconductor thin film that maximizes the vaporization efficiency of a reaction solution in a thin film deposition process for forming a film on a substrate constituting a semiconductor.

통상, 반도체 장치는 기판으로 사용되는 반도체 웨이퍼에 다수의 공정을 적층하여 원하는 형상의 구조물을 제조한다.Typically, a semiconductor device manufactures a structure having a desired shape by stacking a number of processes on a semiconductor wafer used as a substrate.

반도체 메모리 소자, 액정표시장치, 유기발광장치 등은 기판상에 복수회의 반도체 공정을 실시하여 원하는 형상의 구조물을 적층하여 제조한다.Semiconductor memory devices, liquid crystal display devices, and organic light emitting devices are manufactured by stacking structures having a desired shape by performing a plurality of semiconductor processes on a substrate.

반도체 제조공정은 막 형성 공정, 포토리소그래피(photolithography) 공정, 식각 공정등을 포함하며 해당 공정은 최적화된 환경이 조성된 반응챔버에서 진행되고 있다.The semiconductor manufacturing process includes a film forming process, a photolithography process, an etching process, etc., and the process is being conducted in a reaction chamber in which an optimized environment is created.

막 형성 공정은, 상기 기판 상에 막을 형성하기 위해 수행되며, 산화 공정은 상기 기판 상에 산화막을 형성하기 위해 또는 상기 기판 상에 형성된 막을 산화시키기 위해 수행되고, 포토리소그래피(photolithography) 공정은 상기 기판 상에 형성된 막을 목적하는 패턴들로 형성하기 위해 수행되고, 식각 공정은 선택된 영역의 박막을 제거하기 위해 수행된다.A film forming process is performed to form a film on the substrate, an oxidation process is performed to form an oxide film on the substrate or to oxidize a film formed on the substrate, and a photolithography process is performed on the substrate It is performed to form the film formed on the desired patterns, and an etching process is performed to remove the thin film in the selected region.

상기한 반도체 공정에서는 공정가스를 사용하여 제조공정을 수행하게 되며, 공정가스는 액상의 소스를 기체 상태로 변화시켜야 반도체 가공 공정에 적용될 수 있으며, 이에 공정가스를 제조하기 위해 반도체 장비에서는 기화를 위한 장치가 필요하게 된다.In the semiconductor process described above, a manufacturing process is performed using process gas, and the process gas can be applied to a semiconductor processing process only when the liquid source is changed to a gaseous state. Accordingly, in order to manufacture process gas, semiconductor equipment is used for vaporization. A device is required.

반도체 제조에 적용되는 기화장치는 액체상태의 소스를 기체상태로 변화시켜 반응챔버 내부로 기화된 소스를 공급하는 것으로, 기화장치 내부에서 소스를 기화시키고 기화된 소스를 냉각되지 않도록 하면서 기체상태의 소스를 반응챔버로 공급하여야 한다.The vaporization device applied to semiconductor manufacturing is to supply a vaporized source into the reaction chamber by changing the liquid source into a gaseous state. Should be supplied to the reaction chamber.

하지만 기화장치내에서 소스의 기화 효율이 낮게 되면 기화되지 않는 소스가 장치 내벽에 점착 또는 필터에 점착하여 장치 수명은 물론 반도체 제조공정에서 제품 불량의 원인이 되기도 한다.However, when the evaporation efficiency of the source in the vaporization device is low, the source that is not vaporized adheres to the inner wall of the device or adheres to the filter, resulting in product failure in the semiconductor manufacturing process as well as device life.

이를 위해 액상의 소스를 감압하여 기화하는 방법을 사용하고 있지만, 이러한 감압방식의 기화만으로는 액상의 소스 일부만이 기화할 뿐이고, 따라서 액상 소스를 전부 또는 적어도 원하는 기준치 이상으로 기화시키기 위해서는 복잡하거나 기화장치를 대형화해야 하는 문제점이 있다.For this purpose, a method of vaporizing a liquid source by depressurizing is used, but only vaporization of the reduced pressure method only vaporizes a portion of the liquid source. Therefore, in order to vaporize all or at least a desired level of the liquid source, a complex or vaporizing device There is a problem that needs to be enlarged.

또한, 이러한 기화장치의 복잡화, 대형화로 인해 기화장치 내에서 기화한 소스 가스가 기화장치 내의 복잡한 유로를 유동하면서 다시 액화되는 경우도 발생하는 문제점이 있다.In addition, there is a problem that the source gas vaporized in the vaporizing apparatus is liquefied again while flowing in a complicated flow path in the vaporizing apparatus due to the complexity and enlargement of the vaporizing apparatus.

또한, 대용량의 소스를 기화해야 하는 경우 기화장치는 더욱 복잡화, 대형화하므로, 상기한 문제점이 더욱 가중됨과 함께 기화장치의 설계가 복잡해지고 제작비용이 증가하는 문제점이 발생되고 있다.In addition, when a large-capacity source needs to be vaporized, the vaporizer is more complicated and larger, so the above-mentioned problems are more weighted and the design of the vaporizer is complicated and the production cost is increased.

한편, 상기한 문제점을 해결하고자 특허공개 제10-2016-0026285호로 반도체 장비용 기화장치가 제시된 바 있다.On the other hand, in order to solve the above-mentioned problem, a vaporizer for semiconductor equipment has been proposed in Patent Publication No. 10-2016-0026285.

이는, 제1기화부, 상기 제1기화부로부터 유입되는 가스가 유동하도록 하는 유동공간이 형성되며, 상기 유동공간의 입구와 출구는 측방향 및 상하방향으로 일정간격 이격되어 형성되는 제2기화부; 및 기 제2기화부로부터 상기 가스가 외부로 토출되는 토출부로 구성되어 있다.This, a first vaporization unit, a flow space is formed to allow the gas flowing from the first vaporization unit to flow, the inlet and the outlet of the flow space is a second vaporization unit formed at a predetermined interval in the lateral and vertical directions ; And a discharge portion through which the gas is discharged from the second vaporization portion to the outside.

기화과정을 살펴보면, 제1기화부에서 액상의 소스와 캐리어 가스가 혼합되어 제2기화부로 유입되고, 제2기화부를 통해 기화되어 토출부를 통해 반응챔버로 토출되는 것으로, 제2기화부에서 혼합기체의 유동이 정체되지 않도록 하여 다시 액화되는 현상을 방지하여 토출하는 기술입니다.Looking at the vaporization process, the liquid source and the carrier gas are mixed in the first vaporization unit and flow into the second vaporization unit, vaporized through the second vaporization unit, and discharged into the reaction chamber through the discharge unit, and the mixed gas in the second vaporization unit It is a technology that prevents the flow of water from stagnation and prevents liquefaction again.

하지만, 제1기화부에서 액상의 소스와 캐리어 가스가 혼합과 동시에 제2기화부에서 순차적으로 이동되면서 순차적으로 기화가 증진 될 수 있도록 하는 기술로 상기한 경우 노즐을 통해 분사되는 소스와 캐리어가스의 일정한 속도와 방향을 따라 이동함에 따라 기화가 불규칙하게 발생되는 문제점이 있고 이에 제품 불량이 발생되는 문제점이 있어 왔다.However, in the above-mentioned technique, the source and carrier gas injected through the nozzle can be sequentially promoted by mixing the liquid source and the carrier gas in the first vaporization unit and sequentially moving in the second vaporization unit. As it moves along a constant speed and direction, there is a problem in that vaporization is irregularly generated, and thus a product defect occurs.

또한, 캐리어 가스로 사용되는 불활성 가스가 제2기화부를 통과하면서 버블링되고 이에따라 반응액인 소스가 기화 되는데, 상온에서의 온도가 일정하게 유지되지 않은 상태에서 제1 및 제2기화부를 통해 기화후 반응 챔버로 공급되는 경우 반응 가스의 양을 정밀하게 유지 및 제어할 수 없는 문제점이 있다.In addition, the inert gas used as the carrier gas is bubbled while passing through the second vaporization unit, and thus the source of the reaction liquid is vaporized. After vaporization through the first and second vaporization units without maintaining a constant temperature at room temperature. When supplied to the reaction chamber, there is a problem that the amount of reaction gas cannot be precisely maintained and controlled.

다시말해, 일정한 속도로 연속 반복 이동함에 따라 안정되게 기화하지 못한 소스의 경우 내벽에 점착 또는 불규칙한 이동으로 인하여 필터의 막힘 현상이 발생되는 문제점이 있어왔다.In other words, in the case of a source that has not been vaporized stably with continuous repeated movement at a constant speed, there has been a problem in that clogging of the filter occurs due to adhesion or irregular movement on the inner wall.

여기서 상술한 배경기술 또는 종래기술은 본 발명자가 보유하거나 본 발명을 도출하는 과정에서 습득한 정보로서 본 발명의 기술적 의의를 이해하는데 도움이 되기 위한 것일 뿐, 본 발명의 출원 전에 이 발명이 속하는 기술분야에서 널리 알려진 기술을 의미하는 것은 아님을 밝힌다.Here, the above-mentioned background technology or the prior art is only for helping the inventor to understand the technical significance of the present invention as information possessed by the inventor or acquired in the process of deriving the present invention, and the technology to which the present invention belongs before filing of the present invention It is said that this does not mean a technique widely known in the field.

KR 특허공개 제10-2016-0026285호 공개일 2016. 03. 09KR Patent Publication No. 10-2016-0026285 Publication Date 2016. 03. 09 KR 특허등록 제10-1753758호 공고일 2017. 07.06KR Patent Registration No. 10-1753758 Announcement Date 2017. 07.06 KR 특허등록 제10-0636038호 공고일 2006. 10. 18KR Patent Registration No. 10-0636038 Publication Date Oct. 18, 2006

이에 본 발명자는 상술한 제반 사항을 종합적으로 고려하면서 구조를 단순화 하기 힘든 기술적 한계 및 문제점을 해결하려는 발상에서, 반도체 제조공정에 적용되는 소스의 기화율을 향상시킴과 동시에 구조를 단순화 시킨 새로운 구조의 기화기를 개발하고자 각고의 노력을 기울여 부단히 연구하던 중 그 결과로써 본 발명을 창안하게 되었다.Accordingly, the present inventors comprehensively consider the above-mentioned matters, and in order to solve the technical limitations and problems that are difficult to simplify the structure, improve the vaporization rate of the source applied to the semiconductor manufacturing process and at the same time simplify the structure. The present invention was invented as a result of continually researching with great effort to develop a carburetor.

따라서 본 발명이 해결하고자 하는 기술적 과제 및 목적은 기화기의 구조 개선을 통해 미세 액적을 유도하여 기화 효율성을 크게 향상시킬수 있도록 하고 동시에 온도 제어를 통해 정밀하고 안정된 온도를 유지하여 소스의 기화 효율의 극대화를 이룰 수 있도록 하며, 더불어, 기화기의 출구측 가스 온도를 측정 및 이를 통해 기화 현상을 제어할 수 있도록 하여 고효율의 기화기를 제공하는데 있는 것이다.Therefore, the technical problem and object to be solved by the present invention is to improve the vaporization efficiency by inducing fine droplets by improving the structure of the vaporizer, and at the same time maintain the precise and stable temperature through temperature control to maximize the vaporization efficiency of the source. In addition, it is to provide a high-efficiency vaporizer by measuring the gas temperature at the outlet side of the vaporizer and controlling the vaporization phenomenon through it.

본 발명이 해결하고자 하는 다른 기술적 과제 및 목적은 미세 액적이 안정되고 균일한 기화로 필터의 막힘 현상을 최소화 시킬 수 있는 고효율의 기화기를 제공하는데 있는 것이다.Another technical problem and object to be solved by the present invention is to provide a highly efficient vaporizer capable of minimizing clogging of the filter with stable and uniform vaporization of fine droplets.

여기서 본 발명이 해결하고자 하는 기술적 과제 및 목적은 이상에서 언급한 기술적 과제 및 목적으로 국한하지 않으며, 언급하지 않은 또 다른 기술적 과제 및 목적들은 아래의 기재로부터 당업자가 명확하게 이해할 수 있을 것이다.Here, the technical problems and objects to be solved by the present invention are not limited to the technical problems and objectives mentioned above, and other technical problems and objectives not mentioned will be clearly understood by those skilled in the art from the following description.

상술한 바와 같은 목적을 달성 및 기술적 과제를 해결하기 위한 본 발명에 따른 구체적 수단은, 반도체 박막 증착을 위한 기화기에 있어서, 기화기를 이루는 몸체의 내측에, 상기 몸체의 상측에서 외부로부터 유입되는 소스에 캐리어 가스를 혼합하여 형성된 미세 액적을 상기 몸체의 내부로 혼합하여 투입될 수 있도록 하는 액적 공급부와; 혼합된 상태로 유입된 액적을 안내하여 적정 온도 조건에서 순차적 이동을 통해 기화 상태로 변환시켜 토출관을 통해 분사하는 기화부를 개시한다.A specific means according to the present invention for achieving the above object and solving the technical problem is in a vaporizer for semiconductor thin film deposition, inside the body constituting the vaporizer, from the top of the body to the source flowing from the outside A droplet supply unit configured to mix microcarriers formed by mixing carrier gas into the body to be introduced; Disclosed is a vaporization unit that guides the liquid droplets introduced into the mixed state, converts them into a vaporized state through sequential movement at appropriate temperature conditions, and injects them through a discharge pipe.

상기 기화부는, 몸체 내경과 이격되게 위치되어 미세액적 안내로를 형성하는 원통체와, 상기 원통체의 중간을 구획하며 액적 반사를 위한 차단판을 갖는 제1기화플레이트; 외측단이 몸체 내경에 밀착되는 차단판과, 상기 차단판의 중심에 상하로 복수의 미세액적 안내홀을 갖는 타공부를 구비하는 제2기화플레이트; 몸체 내경과 이격되게 위치되어 미세액적 안내로를 형성하는 원통체와, 상기 원통체의 중간을 구획하며 액적 반사를 위한 차단판을 갖는 제3기화플레이트를 포함할 수 있다.The vaporization unit, the first vaporization plate having a cylindrical body that is spaced apart from the inner diameter of the body to form a microdroplet guide path, and a partition plate for partitioning the droplets in the middle of the cylindrical body; A second vaporization plate having a blocking plate having an outer end in close contact with an inner diameter of the body, and a perforated portion having a plurality of micro-droplet guide holes at the center of the blocking plate; It may include a third vaporization plate having a cylindrical body that is spaced apart from the inner diameter of the body to form a microdroplet guide path, and a barrier plate for droplet reflection, which divides the middle of the cylindrical body.

상기 몸체의 내벽에 내부 온도를 적정온도로 유지하는 히터부를 포함할 수 있다.The inner wall of the body may include a heater unit that maintains the internal temperature at an appropriate temperature.

상기 미세액적 공급부는, 유입되는 캐리어 가스가 경사면을 따라 안내되도록 입구가 크게 형성되고 출구가 점차적으로 좁게 형성되는 축소관으로 이루어지며, 분사구가 상기 축소관의 출구측에 근접 위치되는 혼합실을 형성 할 수 있다.The micro-droplet supply unit is made of a shrinking pipe having an inlet largely formed and an outlet gradually narrowed so that the incoming carrier gas is guided along an inclined surface, and a mixing chamber in which an injection port is located close to the outlet side of the reducing pipe. Can form.

상기 몸체에 이동되는 소스의 온도를 측정하기 위한 온도센서를 복수개 설치할 수 있고 이를 통해 히터부의 히팅열을 제어할 수 있도록 함이 바람직할 것이다.It may be desirable to install a plurality of temperature sensors for measuring the temperature of the source to be moved to the body, thereby controlling the heating heat of the heater.

본 발명에 따른 실시예에 따라 가스 및 미세 액체 방울의 혼합물인 미세 액적을 기화 상태로 변환시킨 후 반응챔버로 공급될 수 있도록 함에 따라 고효율의 기화기를 제공할 수 있다. According to an embodiment according to the present invention, a fine droplet, which is a mixture of gas and fine liquid droplets, can be converted into a vaporized state and then supplied to a reaction chamber to provide a highly efficient vaporizer.

상기와 같은 목적의 달성과 기술적 과제를 해결하기 위한 수단 및 구성을 갖춘 본 발명은, 구조 변경을 통한 단순한 조건에서도 기화점 온도가 항상 일정하게 유지될 수 있도록 함에 따라 고효율을 기대할 수 있는 장점이 있다.The present invention equipped with means and configurations for achieving the above object and solving technical problems has the advantage that high efficiency can be expected as the vaporization point temperature can be kept constant even under simple conditions through structural changes. .

즉, 구조 개선을 통해 정밀하고 균일한 온도 제어가 가능하여 기화 효율 극대화를 이룰 수 있는 장점이 있다.That is, it is possible to achieve precise and uniform temperature control through structure improvement, thereby maximizing vaporization efficiency.

또한, 유입되는 미세 액적이 최적화된 상태로 공급될 수 있도록 하여 균일한 기화율을 보장받을 수 있는 장점이 있다.In addition, there is an advantage in that a uniform vaporization rate can be guaranteed by allowing the fine droplets to be introduced to be supplied in an optimized state.

또한, 기화기의 출구측 가스 온도를 측정하고 이를 제어함에 따라 필터 막힘 현상을 최소화 시킬 수 있는 장점이 있다.In addition, by measuring the gas temperature at the outlet side of the carburetor and controlling it, there is an advantage that the filter clogging phenomenon can be minimized.

여기서 본 발명의 효과들은 이상에서 언급한 효과들로 국한하지 않으며, 언급하지 않은 또 다른 효과들은 청구범위의 기재로부터 당업자가 명확하게 이해할 수 있을 것이다.Here, the effects of the present invention are not limited to the above-mentioned effects, and other effects not mentioned will be clearly understood by those skilled in the art from the description of the claims.

도 1은 본 발명에 따른 반도체 박막증착을 위한 기화기의 구성도,
도 2는 도 1에 따른 기화기의 외관을 표현한 정면도,
도 3은 도 2의 절개 단면도,
도 4는 도 3의 정단면도,
도 5는 본 발명에 따른 기화기의 동작 상태도,
도 6은 도 5에서 아토마이저 결합상태를 보인 절개 단면도.1 is a block diagram of a vaporizer for semiconductor thin film deposition according to the present invention,
Figure 2 is a front view showing the appearance of the carburetor according to Figure 1,
Figure 3 is a cross-sectional view of Figure 2,
Figure 4 is a front sectional view of Figure 3,
5 is an operation state diagram of the carburetor according to the present invention,
FIG. 6 is a cross-sectional view of the atomizer shown in FIG. 5 in an engaged state.

이하, 본 발명에 따른 실시 예를 첨부된 도면을 참조하여 보다 구체적으로 설명한다.Hereinafter, embodiments according to the present invention will be described in more detail with reference to the accompanying drawings.

이에 앞서, 후술하는 용어들은 본 발명에서의 기능을 고려하여 정의된 것으로서, 이는 본 발명의 기술적 사상에 부합되는 개념과 당해 기술분야에서 통용 또는 통상적으로 인식되는 의미로 해석하여야 함을 명시한다.Prior to this, the terms to be described later are defined in consideration of functions in the present invention, which clearly indicates that the concept conforms to the technical spirit of the present invention and should be interpreted as meaning commonly used or commonly recognized in the art.

또한, 본 발명과 관련된 공지기능 혹은 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 흐릴 수 있다고 판단되는 경우 그 상세한 설명을 생략한다.In addition, if it is determined that a detailed description of known functions or configurations related to the present invention may obscure the subject matter of the present invention, the detailed description will be omitted.

여기서 첨부된 도면들은 기술의 구성 및 작용에 대한 설명과, 이해의 편의 및 명확성을 위해 일부분을 과장하거나 간략화하여 도시한 것으로, 각 구성요소가 실제의 크기 및 형태와 정확하게 일치하는 것은 아님을 밝힌다.Here, the accompanying drawings are exaggerated or simplified for explaining the structure and operation of the technology and for convenience and clarity of understanding, and it is revealed that each component does not exactly match the actual size and shape.

아울러 본 명세서에서 및/또는 이라는 용어는 복수의 관련된 기재된 항목들의 조합 또는 복수의 관련된 기재된 항목들 중의 어느 항목을 포함하는 의미이며, 어떤 부분이 어떤 구성요소를 포함한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성요소를 더 포함할 수 있는 것을 의미한다.In addition, in this specification, and/or the term means a combination of a plurality of related described items or any one of a plurality of related listed items, and when a part includes a certain component, this is a particularly opposite description. It does not mean that other components are not excluded, but that other components can be further included.

즉, 본 명세서에서 설시하는 특징, 개수, 단계, 동작, 구성요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 의미하는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 개수, 단계 동작 구성요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 배제하지 않는 것으로 이해해야 한다.That is, it means that a feature, number, step, operation, component, part, or combination thereof described in the present specification exists, and one or more other features or number, step operation component, part, or combination thereof. It should be understood that it does not exclude the possibility of the existence or addition of things.

그리고 상단, 하단, 상면, 하면, 또는 상부, 하부, 상측, 하측, 전후, 좌우 등의 용어는 각 구성요소에 있어 상대적인 위치를 구별하기 위해 편의상 사용한 것이다. 예를 들어, 도면상의 위쪽을 상부로 아래쪽을 하부로 명명하거나 지칭하고, 길이 방향을 전후 방향으로, 폭 방향을 좌우 방향으로 명명하거나 지칭할 수 있다.And terms such as top, bottom, top, bottom, or top, bottom, top, bottom, front and rear, left and right are used for convenience to distinguish the relative positions of each component. For example, the upper side of the drawing may be named or referred to as the upper portion and the lower portion as the lower portion, and the longitudinal direction may be referred to or referred to as the front-rear direction and the width direction as the left-right direction.

또한, 제1, 제2 등의 용어는 다양한 구성요소들을 설명하는 데 사용될 수 있다. 즉, 제1, 제2 등의 용어는 단지 하나의 구성요소를 다른 구성요소와 구별하는 목적으로 사용될 수 있다. 예를 들어, 제1 구성요소는 본 발명의 보호범위를 벗어나지 않는 한에서 제2 구성요소로 명명할 수 있고, 또 제2 구성요소도 제1 구성요소로 명명할 수도 있다.Also, terms such as first and second may be used to describe various components. That is, terms such as first and second may be used only for the purpose of distinguishing one component from another component. For example, the first component may be referred to as a second component without departing from the scope of protection of the present invention, and the second component may also be referred to as a first component.

본 발명은 반도체 박막증착을 위한 기화기에 관한 것이다.The present invention relates to a vaporizer for semiconductor thin film deposition.

본 발명은 도 1 내지 도 6의 도시에 의하여 반도체 박막 증착을 위한 기화기로서, 기화기를 이루는 몸체(100)와, 상기 몸체(100)의 상측에 설치되며 액상 유입구를 통해 유입되는 액상 소스(Liquid Precursor)에 가스 유입구를 통해 유입되는 캐리어 가스(Carrier Gas)가 혼합실에서 미세 액적을 형성하면서 상기 몸체(100)의 내부로 유입될 수 있도록 하는 액적 공급부(200)와, 상기 몸체(100)의 내측에 제공되며 혼합된 상태로 유입된 액적을 안내하여 적정 온도 조건에서 순차적 이동을 통해 기화 상태로 변환시켜 토출관을 통해 분사하는 기화부(300)로 구성되어 있다.The present invention is a vaporizer for semiconductor thin film deposition as shown in FIGS. 1 to 6, the body 100 constituting the vaporizer and the liquid source installed on the upper side of the body 100 and flowing through the liquid inlet (Liquid Precursor ), the carrier gas flowing through the gas inlet to form a fine droplet in the mixing chamber while the droplet supply unit 200 to be introduced into the interior of the body 100, and the inside of the body 100 It is provided to and is composed of a vaporization unit 300 for guiding the droplets introduced into the mixed state to convert to a vaporized state through sequential movement at an appropriate temperature condition to inject through the discharge pipe.

상기 몸체(100)는, 상기 기화부(300)를 이루는 내측 몸체(110)와 외측 몸체(120)로 이루어지며, 상기 내측 및 외측 몸체(110)(120) 사이에 히터부(400)가 설치된다.The body 100 is composed of an inner body 110 and an outer body 120 constituting the vaporization unit 300, and a heater unit 400 is installed between the inner and outer bodies 110 and 120. do.

상기 히터부(400)는, 상기 내측 몸체(110)의 외측면에 나선형태로 형성된 안내홈(101)과, 상기 안내홈(101)에 권선 형태로 삽입된 히팅코일(401)로 이루어져 전원 인가에 따른 히팅코일(401)이 히팅열을 발산하여 내측 몸체(110)의 온도를 조절할 수 있게 된다.The heater part 400 is composed of a guide groove 101 formed in a spiral shape on the outer surface of the inner body 110 and a heating coil 401 inserted in a winding form into the guide groove 101 to apply power. According to the heating coil 401, the heating heat is radiated to control the temperature of the inner body 110.

여기서, 상기 히터부(400)를 이루는 히팅코일(401)이 권선 형태로 안내홈(101)에 삽입되어 히팅열을 발산하게 되는 것으로 상기 히팅코일(401)과 내측 몸체(110)가 일체를 이루게 됨에 따라 히팅열 발산시 열전달 효율을 극대화 시키게 된다. Here, the heating coil 401 constituting the heater unit 400 is inserted into the guide groove 101 in the form of a winding to radiate heat, so that the heating coil 401 and the inner body 110 are integrally formed. As it becomes, the heat transfer efficiency is maximized when heat is radiated.

그리고, 상기 기화부(300)에는 미세 액적의 온도를 측정 및 이를 통해 온도를 제어하기 위한 온도센서(501)(502)(503)가 설치되어 있다.In addition, the evaporation unit 300 is provided with temperature sensors 501, 502, 503 for measuring the temperature of the fine droplets and controlling the temperature therethrough.

상기 액적 공급부(200)는, 액상 유입구(210)와 가스 유입구(220) 및 혼합부(230)로 이루어진다.The droplet supply unit 200 is composed of a liquid inlet 210, a gas inlet 220, and a mixing unit 230.

상기 액상 유입구(210)는, 상기 몸체(100)의 상측에 연결되어 소스 유입로(211)를 통해 상기 혼합부(230)로 액상 소스(Liquid Precursor)를 공급하게 된다. The liquid inlet 210 is connected to the upper side of the body 100 to supply a liquid source (Liquid Precursor) to the mixing unit 230 through the source inlet 211.

상기 가스 유입구(220)는, 상기 몸체(100)의 상측에 연결되어 가스 유입로(221)를 통해 상기 혼합부(230)로 캐리어 가스를 공급하게 된다.The gas inlet 220 is connected to the upper side of the body 100 to supply the carrier gas to the mixing unit 230 through the gas inlet 221.

상기 혼합부(230)는, 내부 혼합실로 액상 소스와 캐리어 가스가 유입되어 혼합되는데 오리피스와 가스 증폭을 통해 혼합시 미세 액적을 형성하면서 상기 기화부(300)로 유입하게 된다.The mixing unit 230, the liquid source and the carrier gas is introduced into the internal mixing chamber to be mixed and flows through the orifice and gas amplification to form the fine droplets during mixing and flow into the vaporization unit 300.

그리고, 상기 혼합부(230)의 하측에는 상기 혼합부(230)에서 미세 액적을 형성하며 분사되는 미세 액적을 상기 기화부(300)로 분사 형태로 확산시켜 공급하는 미세 액적 분사구(240)가 형성되어 있다.In addition, a micro-droplet ejection opening 240 is formed on the lower side of the mixing unit 230 to form fine droplets in the mixing unit 230 and diffuse the fine droplets sprayed to the vaporization unit 300 in the form of injection. It is.

상기 기화부(300)는, 몸체(100)를 이루는 내측 몸체(110)에 위치되며 미세액적 안내로(312)를 형성하는 원통체(314), 상기 원통체(314)의 중간을 구획하며 미세액적 반사를 위한 차단판(316)을 갖는 제1기화플레이트(310)와, 외측단이 몸체(100) 내경에 밀착되는 차단판(322), 상기 차단판(322)의 중심에 상하로 복수의 미세액적 안내홀(324)을 갖는 타공부(326)를 구비하는 제2기화플레이트(320)와, 몸체(100) 내경과 이격되게 위치되어 미세액적 안내로(332)를 형성하는 원통체(334), 상기 원통체(334)의 중간을 구획하며 미세액적 반사를 위한 차단판(336)을 갖는 제3기화플레이트(330)와, 테두리가 상기 몸체(100)의 내측에 고정되는 고정판(342), 상기 고정판(342)의 중심에 상향으로 돌출 형성된 중심돌출부(344), 상기 고정판(342)의 하부에 형성되어 상기 몸체(100)에 결합되는 결합부(346), 상기 몸체(100)의 내측에서 외측으로 관통 형성된 수직 안내홀(348)이 형성되는 안내관체(340) 및 상기 수직 안내홀(348)에 결합되는 토출관(360)을 포함하여 구성된다.The vaporization part 300 is located on the inner body 110 constituting the body 100, and the cylindrical body 314 forming the microdroplet guide path 312, and partitioning the middle of the cylindrical body 314, A first vaporization plate 310 having a blocking plate 316 for microdroplet reflection, a blocking plate 322 whose outer end is in close contact with the inner diameter of the body 100, and vertically at the center of the blocking plate 322 A second vaporization plate 320 having a perforated portion 326 having a plurality of microdroplet guide holes 324 and a body 100 positioned at a distance from the inner diameter to form a microdroplet guide path 332 Cylindrical body 334, a third vaporization plate 330 partitioning the middle of the cylindrical body 334 and having a blocking plate 336 for microdroplet reflection, and a rim fixed to the inside of the body 100 To be fixed plate 342, the center protrusion 344 formed upwardly projecting to the center of the fixing plate 342, the coupling portion 346 formed on the lower portion of the fixing plate 342 and coupled to the body 100, the body It is configured to include a guide tube body 340 through which a vertical guide hole 348 formed from inside to outside of the 100 is formed and a discharge tube 360 coupled to the vertical guide hole 348.

상기 제1기화플레이트(310), 상기 제2기화플레이트(320), 상기 제3기화플레이트(330)는 상하로 배열되며 배열 상태에서 복수개의 고정바(370)를 통해 일체로 연결되어 하나의 기화부(300)를 이루고 상기 몸체(100)의 내측 공간에 위치되게 된다.The first vaporization plate 310, the second vaporization plate 320, and the third vaporization plate 330 are arranged vertically and are integrally connected through a plurality of fixing bars 370 in an arrayed state to produce one vaporization. It forms part 300 and is positioned in the inner space of the body 100.

상기 히터부(400)는, 내측 몸체(110)와 외측 몸체(120) 사이에 위치되어 상기 기화부(300)에 열을 전달하여 미세 액적의 기화가 안정되게 이루어질 수 있도록 적정 온도를 유지하게 된다. The heater unit 400 is located between the inner body 110 and the outer body 120 to transfer heat to the vaporization unit 300 to maintain a proper temperature so that vaporization of the fine droplets can be stably achieved. .

상기 제1기화플레이트(310)는, 중공의 원통체(314)와, 상기 원통체(314)의 내측 중간을 차단하는 차단판(316)으로 구성된다.The first vaporization plate 310 is composed of a hollow cylindrical body 314 and a blocking plate 316 that blocks the inner middle of the cylindrical body 314.

상기 원통체(314)는, 상기 몸체(100) 내경을 이루는 히터부(400)과 이격되게 위치되어 미세액적 안내로(312)를 형성하게 된다.The cylindrical body 314 is positioned to be spaced apart from the heater part 400 forming the inner diameter of the body 100 to form a microdroplet guide path 312.

상기 제2기화 플레이트(320)는, 원판 형상의 차단판(322)과, 상기 차단판(322)의 중심에 상하로 복수의 미세액적 안내홀(324)을 형성하는 타공부(326)로 구성된다.The second vaporization plate 320 is a perforated portion 326 that forms a disc-shaped blocking plate 322 and a plurality of microdroplet guide holes 324 vertically in the center of the blocking plate 322. It is composed.

상기 제3기화플레이트(330)는, 상기 제1기화플레이트(310)와 동일 구조로 중공의 원통체(334)와, 상기 원통체(334)의 내측 중간을 차단하는 차단판(336)으로 구성된다.The third vaporization plate 330 is composed of a hollow cylindrical body 334 having the same structure as the first vaporization plate 310, and a blocking plate 336 blocking an inner middle of the cylindrical body 334. do.

상기 안내관체(340)는, 테두리가 상기 몸체(100)의 내측에 고정되는 고정판(342)과, 상기 고정판(342)의 중심에 상향으로 돌출 형성된 중심돌출부(344)와, 상기 고정판(342)의 하부에 형성되어 상기 몸체(100)에 결합되는 결합부(346)와, 상기 몸체(100)의 내측 공간에서 외측으로 수직하게 관통 형성된 수직 안내홀(348)이 형성되어 이루어지며 상기 수직 안내홀(348)에 분사를 위한 토출관(360)이 결합되어 구성된다.The guide tube 340, a fixed plate 342 with a rim fixed to the inside of the body 100, a central protrusion 344 formed upwardly protruding upwards to the center of the fixed plate 342, and the fixed plate 342 It is formed on the lower portion of the coupling portion 346 coupled to the body 100, and the vertical guide hole 348 formed vertically penetrating outwardly in the inner space of the body 100 is formed, and the vertical guide hole The discharge pipe 360 for injection is coupled to 348.

이에따라, 몸체(100) 내벽이 히터부(400)를 통해 적정 온도를 유지한 상태에서, 유입되는 미세액적은 제1기화플레이트(310)의 차단판(316)에 부딪히면서 1차 반사되게 되고, 반사된 미세액적은 원통체(314)의 외벽과 몸체(100) 내벽 사이의 미세액적 안내로(312)를 통해 하향으로 이동하게 된다. 연속해서 이동되는 액적은 제2기화플레이트(320)의 차단판(322)에 부딪힘과 동시에 반사된 액적은 제1기화플레이트(310)의 차단판(316) 저면에 부딪히고 이때 부딪힌 액적은 타공부(326)의 미세액적 안내홀(324)을 통과하면서 연속된 부딪힘을 반복하게 된다. 한편 상기 미세액적 안내홀(324)을 통과하면서 이동되는 액적은 제3기화플레이트(330)의 차단판(336)에 부딪히면서 다시 반사되고, 이때 반사된 액적은 타공부(326)의 미세액적 안내홀(324)을 통해 이동되는 액적과 부딪히면서 완전한 기체 현상을 이루며 원통체(334)의 외벽과 몸체(100) 내벽 사이의 미세액적 안내로(332)를 통해 이동하여 안내관체(340)을 이루는 고정판(342)에 부딪힌 후 고정판(342)의 중심에 위치한 중심돌출부(344)의 수직 안내홀(348)에 결합된 토출관(360)을 통해 기화상태로 배출되게 된다.Accordingly, in the state in which the inner wall of the body 100 maintains an appropriate temperature through the heater unit 400, the inflow microdroplets are firstly reflected while hitting the blocking plate 316 of the first vaporization plate 310, and reflecting The fine droplets are moved downward through the microdroplet guide path 312 between the outer wall of the cylindrical body 314 and the inner wall of the body 100. The droplets continuously moved collide with the blocking plate 322 of the second vaporization plate 320, and the droplets reflected at the same time hit the bottom surface of the blocking plate 316 of the first vaporization plate 310, and at this time, the impacted droplets are perforated. As it passes through the microdroplet guide hole 324 of 326, the continuous impact is repeated. On the other hand, the droplets moving while passing through the microdroplet guide hole 324 are reflected again while hitting the blocking plate 336 of the third vaporization plate 330, and the reflected droplets are microdroplets of the perforated portion 326 While colliding with the droplets moving through the guide hole 324, a complete gas phenomenon is achieved, and the guide tube 340 is moved through the microdroplet guide path 332 between the outer wall of the cylindrical body 334 and the inner wall of the body 100. After the impact is made to the fixed plate 342, it is discharged in a vaporized state through the discharge pipe 360 coupled to the vertical guide hole 348 of the central protrusion 344 located at the center of the fixed plate 342.

여기서, 기화되지 않고 차단판(316)(322)(336)에 가라앉은 액적은 연속적으로 분사되는 액적과 부딪힘에 의해 다시 기화되게 된다.Here, the droplets that are not vaporized and sink to the blocking plates 316, 322, 336 are vaporized again by colliding with the droplets that are continuously jetted.

한편, 상기 몸체(100)에 미세 액적의 온도를 측정 및 이를 통해 온도를 제어하기 위한 온도센서(501)(502)(503)이 설치된다.On the other hand, a temperature sensor 501, 502, 503 for measuring the temperature of the fine droplets and controlling the temperature through the fine droplets is installed on the body 100.

상기 온도센서(501)는, 몸체(100)의 상측에 설치되어 유입되는 가스의 온도를 센싱하게 되고, 상기 온도센서(502)는 몸체(100)의 중간부 위치에서 이동되는 가스의 온도를 센싱하게 되며, 상기 온도센서(503)은 몸체(100)의 하측 위치에서 배출되는 가스의 온도를 센싱하여 센싱값을 출력하게 된다.The temperature sensor 501 is installed on the upper side of the body 100 to sense the temperature of the incoming gas, and the temperature sensor 502 senses the temperature of the gas moved in the middle portion of the body 100 The temperature sensor 503 senses the temperature of the gas discharged from the lower position of the body 100 and outputs a sensing value.

이에따라 유입으로부터 배출까지의 온도를 센싱하여 세밀하게 측정할 수 있고 이를통한 히팅열 제어로 기화가스의 흐름을 최적화 시켜 안정된 기화가스를 공급할 수 있게 된다. Accordingly, the temperature from the inflow to the discharge can be sensed and measured in detail, and through the heating heat control through this, the flow of the vaporized gas can be optimized to supply a stable vaporized gas.

여기서 본 발명의 실시 예에 따른 반도체 박막증착을 위한 기화기의 기술에서 기화기의 기본적인 구성은 공지의 기술과 동일한 것으로 이에 대한 구체적인 설명은 생략한다.Here, in the description of the vaporizer for semiconductor thin film deposition according to an embodiment of the present invention, the basic configuration of the vaporizer is the same as that of a known technique, and a detailed description thereof will be omitted.

한편, 본 발명은 상술한 실시 예 및 첨부된 도면에 의해 한정되는 것이 아니고, 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 안에서 예시되지 않은 여러 가지로 다양하게 변형하고 응용할 수 있음은 물론이고 각 구성요소의 치환 및 균등한 타 실시 예로 변경하여 폭넓게 적용할 수도 있음은 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진자에게 명백하다.On the other hand, the present invention is not limited by the above-described embodiments and the accompanying drawings, and can be variously modified and applied in various ways that are not exemplified without departing from the scope of the technical spirit of the present invention. It is apparent to those of ordinary skill in the art to which the present invention pertains that the present invention may be broadly applied by changing the substitution and other equivalent embodiments.

그러므로 본 발명의 기술적 특징을 변형하고 응용하는 것에 관계된 내용은 본 발명의 기술사상 및 범위 내에 포함되는 것으로 해석하여야 할 것이다.Therefore, the contents related to modifying and applying the technical features of the present invention should be interpreted as being included within the technical spirit and scope of the present invention.

100: 몸체 101: 안내홈
110: 내측 몸체 120: 외측몸체
200: 액적 공급부
300: 기화부
310: 제1기화플레이트
312: 미세액적 안내로 314: 원통체
316: 차단판
320: 제2기화플레이트
322: 차단판 324: 미세액적 안내홀
326: 타공부
330: 제3기화플레이트
332: 미세액적 안내로 334: 원통체
336: 차단판
340: 안내관체
342: 고정판 344: 중심돌출부
346: 결합부 348: 수직 안내홀
360: 토출관
400: 히터부 401: 히팅코일
501,502,503: 온도 제어부
100: body 101: guide groove
110: inner body 120: outer body
200: droplet supply unit
300: vaporizer
310: first vaporization plate
312: microdroplet guideway 314: cylindrical body
316: blocking plate
320: second vaporization plate
322: blocking plate 324: microdroplet guide hole
326: Perforation Department
330: third vaporization plate
332: microdroplet guideway 334: cylindrical body
336: blocking plate
340: guide body
342: fixed plate 344: center projection
346: engaging portion 348: vertical guide hole
360: discharge pipe
400: heater unit 401: heating coil
501,502,503: Temperature control

Claims (6)

몸체(100)의 상측에 제공되어 외부로부터 유입되는 소스에 캐리어 가스를 혼합하여 형성된 미세 액적을 몸체(100)의 내부로 혼합하여 투입될 수 있도록 하는 액적 공급부(200)와 혼합된 상태로 유입된 미세 액적을 안내하여 적정 온도 조건에서 순차적 이동을 통해 기화 상태로 변환시켜 토출관을 통해 분사하는 기화부(300)를 갖는 반도체 박막 증착을 위한 기화기에 있어서,
상기 기화부(300)는,
몸체(100) 내경과 이격되게 위치되어 미세액적 안내로(312)를 형성하는 원통체(314), 상기 원통체(314)의 중간을 구획하며 액적 반사를 위한 차단판(316)을 갖는 제1기화플레이트(310)와, 외측단이 몸체(100) 내경에 밀착되는 차단판(322), 상기 차단판(322)의 중심에 상하로 복수의 미세액적 안내홀(324)을 갖는 타공부(326)를 구비하는 제2기화플레이트(320)와, 몸체(100) 내경과 이격되게 위치되어 미세액적 안내로(332)를 형성하는 원통체(334), 상기 원통체(334)의 중간을 구획하며 액적 반사를 위한 차단판(336)을 갖는 제3기화플레이트(330)와, 테두리가 상기 몸체(100)의 내측에 고정되는 고정판(342), 상기 고정판(342)의 중심에 상향으로 돌출 형성된 중심돌출부(344), 상기 고정판(342)의 하부에 형성되어 상기 몸체(100)에 결합되는 결합부(346), 상기 몸체(100)의 내측에서 외측으로 관통 형성된 수직 안내홀(348)이 형성되는 안내관체(340) 및 상기 수직 안내홀(348)에 결합되는 토출관(360);을 포함하는 반도체 박막 증착을 위한 기화기.Provided on the upper side of the body 100 is introduced into the mixed state with the droplet supply unit 200 to be introduced by mixing the fine droplets formed by mixing the carrier gas to the source flowing from the outside into the interior of the body 100 In the vaporizer for depositing a semiconductor thin film having a vaporization unit 300 for guiding microscopic droplets and converting it into a vaporized state through sequential movement at an appropriate temperature condition and spraying through a discharge pipe,
The vaporization unit 300,
The body 100 is spaced apart from the inner diameter of the cylindrical body 314 to form a microdroplet guide path 312, the middle of the cylindrical body 314 and has a blocking plate 316 for droplet reflection A perforated portion having a vaporization plate 310, a blocking plate 322 whose outer end is in close contact with the inner diameter of the body 100, and a plurality of microdroplet guide holes 324 at the center of the blocking plate 322. A second vaporization plate 320 having a (326), and a cylindrical body 334 that is spaced apart from the inner diameter of the body 100 to form a microdroplet guide path 332, the middle of the cylindrical body 334 And a third vaporization plate 330 having a blocking plate 336 for droplet reflection, and a fixing plate 342 having an edge fixed to the inside of the body 100, upward to the center of the fixing plate 342. The center protrusion 344 formed protrudingly, the coupling portion 346 formed on the lower portion of the fixing plate 342 and coupled to the body 100, the vertical guide hole 348 formed through the inside of the body 100 to the outside. And a discharge tube 360 coupled to the formed guide tube body 340 and the vertical guide hole 348. 삭제delete 제1항에 있어서,
상기 몸체(100)의 내벽에 상기 기화부(300)가 적정온도를 유지할 수 있도록 히팅열을 발산하는 히터부(400)를 더 포함하는 반도체 박막 증착을 위한 기화기.
According to claim 1,
A vaporizer for depositing a semiconductor thin film further comprising a heater unit 400 that radiates heating heat so that the vaporization unit 300 maintains an appropriate temperature on an inner wall of the body 100.
제3항에 있어서,
상기 히터부(400)는,
상기 몸체(100)의 외측에 나선형 안내홈(101)을 형성하고, 상기 안내홈(101)에 권선 형태로 삽입되어 히팅열을 발산하도록 하는 히팅코일(401)로 이루어지는 반도체 박막 증착을 위한 기화기.
According to claim 3,
The heater unit 400,
A vaporizer for semiconductor thin film deposition comprising a heating coil (401) that forms a spiral guide groove (101) on the outside of the body (100) and is inserted into a winding shape in the guide groove (101) to radiate heating heat.
제3항 또는 제4항에 있어서,
상기 히터부(400)는, 유입된 미세 액적의 온도를 측정하는 온도센서에 의해 제어되는 반도체 박막 증착을 위한 기화기.
The method of claim 3 or 4,
The heater unit 400 is a vaporizer for semiconductor thin film deposition controlled by a temperature sensor that measures the temperature of the introduced fine droplets.
제5항에 있어서,
상기 온도센서는,
상기 기화부내에 복수개로 설치되어 상측 내부온도, 중간 내부온도, 기화가스 배출측 온도를 센싱하도록 함을 특징으로 하는 반도체 박막 증착을 위한 기화기.
The method of claim 5,
The temperature sensor,
A vaporizer for semiconductor thin film deposition, characterized in that it is installed in a plurality of vaporization units to sense an upper internal temperature, an intermediate internal temperature, and a vaporization gas discharge side temperature.
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