KR102188388B1 - 케미칼 저장 공간과 별도의 기화 공간을 구비한 기화기 - Google Patents

케미칼 저장 공간과 별도의 기화 공간을 구비한 기화기 Download PDF

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Abstract

본 발명은 반도체 제조공정에서 사용되는 공정가스의 원료가 되는 케미칼의 저장 공간을 기화부 상부 또는 외부에 일체형으로 구비되게 하여 기화기의 소형화와 더불어 제작비용을 절감하고, 기화공간 효율을 최대로 할 수 있는 케미칼 저장 공간과 별도의 기화 공간을 구비한 기화기에 관한 것으로서, 반응가스를 반응시키는 기화챔버, 기화챔버 상부 또는 외부 일측에 구비된 케미칼 저장 탱크 및 케미칼 저장 탱크 및 상기 기화챔버와 연결되어 상기 케미칼 저장 탱크로부터 케미칼 원료를 상기 기화챔버로 공급하는 밸브를 포함하여 구성될 수 있다.

Description

케미칼 저장 공간과 별도의 기화 공간을 구비한 기화기{A VAPORIZER HAVING A CHEMICAL STORAGE SPACE AND A SEPARATE VAPORIZATION SPACE}
본 발명은 케미칼 저장 공간과 별도의 기화 공간을 구비한 기화기에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 반도체 제조공정에서 사용되는 공정가스의 원료가 되는 케미컬의 저장 공간을 기화부 상부 또는 외부에 일체형으로 구비되게 하여 기화기의 소형화와 더불어 제작비용을 절감하고, 기화공간 효율을 최대로 할 수 있는 케미칼 저장 공간과 별도의 기화 공간을 구비한 기화기에 관한 것이다.
반도체 공정용 케미컬, 특히 액체 상태에서 상 변화를 통해 기체 상태로 공정 챔버로 제공되는 케미컬의 안정적인 공급 유량 확보 및 공급 시스템의 안정성을 위해 반도체 제조 설비에 버퍼 탱크를 설치하는 것이 일반적이다. 버퍼 탱크에 채워진 케미컬의 잔량이 부족하면 공정 사고가 발생하기 쉽고, 넘치면 케미컬 공급 배관에 케미컬이 잔류하여 파티클 소스로 작용하기 쉽다.
소스가스는 소스가스 배기포트 및 소스가스 배기라인을 통해 반응챔버의 내부로 공급된다. 소스가스 배기포트 내부로 침투한 액상소스의 일부는, 소스가스 배기라인의 내벽에 파우더 형태로 잔존하게 된다. 이와 같이 파우더 형태의 소스 물질은 상기 용기 내부의 기화 효율을 감소시킬 뿐만 아니라, 반응챔버 내부로 전달되는 파티클의 원인이 되는 문제점이 있었다.
본 발명의 목적은 기화량과 기화공간의 비례관계에서 공간 효율성을 최대화하기 위한 기화기를 제공하는 데 있다.
본 발명의 다른 목적은 기화효율을 극대화하면서도 제작비용을 절감할 수 있음과 더불어, 장치의 간이화나 소형화 등을 도모하는 것이 가능한 케미칼 저장 공간과 별도의 기화 공간을 구비한 기화기를 제공하는 데 있다.
상기의 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 케미칼 저장 공간과 별도의 기화 공간을 구비한 기화기는 케미칼 저장 공간과 별도의 기화공간을 구비하여 케미칼 원료를 기화하고 반응가스를 생성하는 기화기에 관한 것으로서, 반응가스를 반응시키는 기화챔버, 기화챔버 상부 또는 외부 일측에 구비된 케미칼 저장 탱크 및 케미칼 저장 탱크 및 상기 기화챔버와 연결되어 상기 케미칼 저장 탱크로부터 케미칼 원료를 상기 기화챔버로 공급를 개폐하는 케미칼 밸브를 포함할 수 있다.
또한, 기화챔버 하단에 돌기가 형성되어 히터로부터의 열 전달을 최대로 할 수 있다.
또한, 케미칼 밸브에는 메탈 벨로우즈가 더 포함될 수 있다.
또한, 기화챔버 외주면에는 코일히터, 유도전하 히터, 판히터 및 막대히터 중 어느 하나 이상이 구비될 수 있다.
또한, 케미칼 저장 탱크에는 수위센서가 더 구비되어 케미칼의 액면 수위를 감지하여 액상 케미칼의 잔량 및 보충 정보를 제공할 수 있다.
본 발명에 따른 케미칼 저장 공간과 별도의 기화 공간을 구비한 기화기는 액체 케미칼 저장 탱크와 기화 챔버가 일체형으로 형성되어 기화기의 소형화 및 제작을 용이하게 할 수 있는 장점이 있다.
또한, 본 발명은 기화기 제작비용 절감과 함께 기화 효율을 최대화할 수 있는 장점이 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 케미칼 저장 공간과 별도의 기화 공간을 구비한 기화기를 나타내는 단면도이다.
도 2는 본 발명의 다른 실시예에 따른 케미칼 저장 공간과 별도의 기화 공간을 구비한 기화기를 나타내는 단면도이다.
본 발명은 다양한 변환을 가할 수 있고 여러 가지 실시예를 가질 수 있는 바, 특정 실시 예들을 도면에 예시하고 상세한 설명에 상세하게 설명하고자 한다그러나 이는 본 발명을 특정한 실시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변환, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다.
어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "연결되어" 있다거나 "접속되어" 있다고 언급된 때에는, 그 다른 구성요소에 직접적으로 연결되어 있거나 또는 접속되어 있을 수도 있지만, 중간에 다른 구성요소가 존재할 수도 있다고 이해되어야 할 것이다.
이하, 본 발명에 따른 케미칼 저장 공간과 별도의 기화 공간을 구비한 기화기의 바람직한 실시 예를 첨부된 도면을 참조하여 상세히 설명하기로 하며, 본 발명을 설명함에서 관련된 공지 기술에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 흐릴 수 있다고 판단되는 경우 그 상세한 설명을 생략한다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 케미칼 저장 공간과 별도의 기화 공간을 구비한 기화기를 나타내는 단면도이다.
도 1을 참조하면, 본 발명은 케미칼 저장 탱크(200), 기화챔버(100), 메탈 벨로스(Metal bellows)(250), 밸브(300) 및 히터(180)를 포함하여 구성될 수 있다.
케미칼 저장 탱크(200)는 상기 기화챔버(100) 상부 도는 외측에 설치될 수 있으며, 밸브(300)에 의해 기화기 챔버(100) 내부로 분출되는 케미칼의 양을 조절할 수 있다.
메탈 벨로우즈(Metal bellows)(250)는 케미칼 저장 탱크(200)에 저장된 케미칼(10)이 기화 챔버(100)내로 누수 되는 것을 방지할 수 있도록 밀봉성을 강화시키는 역할을 할 수 있다. 그 외, 상기 메탈 벨로스 외에 오리피스 구조로 이루어질 수 있음은 당연하다.
기화 챔버(100)는 히터에 의해 가열될 수 있다. 즉, 외부 히터에서 발생 되는 열에 의해 용이하게 가열될 수 있도록 열전도도가 좋은 재질로 형성될 수 있다. 예를 들어, 스테인리스 등의 재질로 이루어질 수 있다.
상기 히터는 코일히터, 유도전하 히터, 판히터 및 막대히터 등 다양한 열원으로 이루어질 수 있다.
또한, 히터의 바닥면에는 돌기(180)를 형성하여 히터로부터 기화 챔버(100)로의 열전달을 최대로 할 수 있어 기화효율을 극대화할 수 있다. 즉, 기화 챔버(100) 내부로 분사된 케미칼(10)은 기화 챔버(100) 하부 돌기(180)에 의해 바닥의 열 전달 면적이 더 크므로, 기화온도를 상승시킬 수 있는 것이다.
따라서, 상기 와류 현상은 균일한 온도의 기화를 유도하여 파티클 형성을 방지하여 기화 효율성을 높이는 역할을 할 수 있다.
본 발명에 따른 기화기는 케미칼 저장 탱크(200)에 액체 원료가 저장되며, MFC(mass flow controller) 밸브(300)에 의하여 그 케미칼(10)의 유량이 조절되어 기화 챔버 내부(100)로 주입된다.
한편, 상기 케미칼 저장 탱크(200)에는 액상 케미컬(10)의 액면 수위를 감지하는 센서가 더 포함될 수 있으며, 상기 센서에 의해 액상 케미칼의 잔량 정보 및 보충 여부를 알 수 있도록 할 수 있다. 상기 센서는 예를 들어, 초음파 센서일 수 있다.(미도시)
도 2는 본 발명의 다른 실시예에 따른 케미칼 저장 공간과 별도의 기화 공간을 구비한 기화기를 나타내는 단면도이다.
도 2를 참조하면, 본 발명은 기화챔버(100) 본체 외측에 케미칼 저장탱크(200)가 구비될 수도 있다. 즉, 밸브를 별도로 구비하지 않으며, 케미칼 저장 탱크(200)에서 일정량 이상의 액상 케미칼(10)이 채워지는 경우 기화챔버(100) 내부로 자연적으로 상기 액상 케미칼(10)이 기화챔버(100) 내부로 주입될 수 있는 것이다. 즉, 상기 케미칼 저장 탱크(200)에서 예비가열이 이루어지고, 기화챔버(100)에서 주 가열이 이루어 지는 것이다. 이와 같은 구조는 기화효율 향상과 더불어 기화기의 제작을 용이하게 할 수 있으며 또한, 제작비용을 절감할 수 있는 효과를 발생시킨다.
이상에서는 본 발명의 바람직한 실시예에 대하여 도시하고 설명하였지만, 본 발명은 상술한 특정의 실시예에 한정되지 아니하며, 청구범위에서 청구하는 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 당해 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 다양한 변형실시가 가능한 것은 물론이고, 이러한 변형실시들은 본 발명의 기술적 사상이나 전망으로부터 개별적으로 이해되어져서는 안 될 것이다.
10 : 액상 케미칼 100 : 기화챔버
150 : 분출구 180 : 돌기
200 : 케미칼 저장 탱크) 250 : 메탈 벨로즈
300 : 밸브

Claims (6)

  1. 케미칼 저장 공간과 별도의 기화공간을 구비하여 케미칼 원료를 기화하고 반응가스를 생성하는 기화기에 관한 것으로서,
    상기 반응가스를 반응시키는 기화챔버;
    상기 기화챔버 외측에 구비된 케미칼 저장 탱크; 및
    상기 기화챔버 및 상기 케미칼 저장 탱크 외주면에는 코일히터, 유도전하 히터, 판히터 및 막대히터 중 어느 하나 이상이 구비되고,
    상기 케미칼 저장 탱크에서 일정량 이상의 액상 케미칼이 채워지는 경우 기화챔버 내부로 자연적으로 상기 액상 케미칼이 기화챔버 내부로 주입되어, 상기 케미칼 저장 탱크에서 예비가열이 이루어지고, 상기 기화챔버에서 주 가열이 이루어 지는 것을 특징으로 하는 케미칼 저장 공간과 별도의 기화 공간을 구비한 기화기.
  2. 삭제
  3. 제1항에 있어서,
    상기 기화챔버 하단에 돌기가 형성되는 것을 특징으로 하는 케미칼 저장 공간과 별도의 기화 공간을 구비한 기화기.
  4. 삭제
  5. 삭제
  6. 삭제
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