KR20150048447A - 기화기 및 원료 공급 장치 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 기화기 및 원료 공급 장치에 관한 것으로서, 기판 처리 장치에서 액체 원료를 기화시켜 기화 원료를 공급하는 기화기 및 이러한 기화기를 구비한 원료 공급 장치이다. 본 발명의 실시 형태는 액상의 원료를 기체로 기화시키기 위한 기화 공간이 형성된 기화기로서, 상기 기화기의 내부에 기화 공간을 형성하기 위한 기화 하우징; 및 상기 기화 하우징을 가열하기 위해 기화 하우징의 외측에 마련된 히터; 를 포함하며, 상기 기화 하우징은 서로 다른 재질을 갖는 다층 구조 벽체로 이루어진 것을 특징으로 한다.

Description

기화기 및 원료 공급 장치{Apparaus for vaporizing liquid and Apparatus for supplying material source}
본 발명은 기화기 및 원료 공급 장치에 관한 것으로서, 기판 처리 장치에서 액체 원료를 기화시켜 기화 원료를 공급하는 기화기 및 이러한 기화기를 구비한 원료 공급 장치이다.
최근 들어 반도체 소자의 선폭이 미세화(100nm 이하)되고, 반도체 기판의 대형화 및 박막 적층의 미세화 및 다층화에 따라 균일한 복합막의 도포와 높은 스텝 커버리지(step coverage) 특성이 요구되고 있다. 특히, 반도체 장치의 집적도가 증가하여 패턴의 디자인 룰이 작아짐에 따라서 소자의 미세 패턴 간의 전기적 절연을 위한 복합막 증착 기술이 중요시되고 있다. 예를 들어, 나노스케일 모스펫(Nanoscale MOSFET)을 제작하기 위해서 매우 작은 선폭을 갖는 라인 패턴 등을 가져야 하는데, 이러한 라인 패턴들을 구현하기 위해서 하드 마스크 등을 식각마스크로 이용한 식각공정으로 구현한다. 이와 같은 하드 마스크는 기판 위에 질화막, TEOS(TetraEthOxySilane) 산화막이 반복 적층된, 즉, 이종박막이 교대 적층된 복합막이 사용될 수 있다.
PECVD(Plasma enhanced chemical vapor deposition)는 이종의 박막을 증착하기 위해서 기체 및 액상의 원료를 이용한 플라즈마를 각각 형성해야 하며, 이러한 플라즈마를 형성하기 위해서는 반응기에 저압 처리 기체를 주입한 후 전기장을 생성하도록 전기 에너지를 인가해주어야 한다. 또한 반응기 내부에 안정적 플라즈마를 형성하기 위해서 기체 또는 액상 원료부터 기화된 가스를 안정화시킨 후 챔버 내에 공급하여야 한다.
기판 처리 장치는 기판의 처리가 이루어지는 챔버와, 챔버 내부에 기판 처리를 위한 공정가스를 공급하는 유체공급수단을 포함한다. 여기에서 유체공급수단은 소스가스의 원료를 액체 상태로 저장하는 원료저장부와, 액상의 원료를 기화시키는 기화기와, 각 구성요소들을 연결하는 도관 및 유체의 흐름을 조절하는 복수 개의 밸브들을 포함한다. 이때, 기화기에는 반응가스나 캐리어 가스 등이 공급되어 기화기에서 기화된 소스가스와 함께 챔버로 공급된다.
한편, 기화기의 벽체 외부에 히터 자켓 등과 같은 히터가 마련되어, 기화에 필요한 열에너지를 기화기에 공급한다. 이러한 기화기의 벽체에는 도 1에 도시한 바와 같이 열전대 온도계(600)(TC;Temperature Couple)가 삽입되어 있어, 기화 하우징의 벽체(101) 온도를 측정하여 히터(500)를 피드백 제어한다.
그런데, 기화가 이루어지고 있는 과정에서 열전대 온도계(600)를 통해 측정되는 기화기의 벽체(101)의 측정 온도와 기화기의 벽체(101)의 실제 온도 간에는 큰 차이를 나타낼 수 있다. 즉, 도 1과 같이 기화기의 벽체(101)는 내부의 부식을 방지하기 위하여 스테인레스 재질의 단일 재질을 사용하고 있으나, 이러한 스테인레스는 열전도도가 낮기에 액상 원료의 유입에 따른 온도 변화에 민감하지 못하는 특성을 가지고 있다. 따라서 히터(500)에서 전달되는 열이 기화기의 벽체(101)에 꽂힌 열전대 온도계(600)의 측정 프로브(620)로 전달되기까지 시간이 걸리기 때문에, 늦은 열전달로 온도 편차가 발생할 수 있다. 이러한 온도 편차가 발생되면, 잘못 측정되는 온도를 기준으로 히터(500)에 대하여 피드백 제어함으로써 기화기는 과잉과열 또는 불충분 가열 상태를 가지게 되어, 효율적인 기화를 유지할 수 없는 문제가 있다.
한국공개특허 10-2011-0142477
본 발명의 기술적 과제는 기화기에서 안정적인 기화가 이루어지도록 하는데 있다. 또한 본 발명의 기술적 과제는 기화기의 열전도의 온도 편차를 최소화하는데 있다. 또한 본 발명의 기술적 과제는 열전도 효율이 높은 기화기의 벽체 구조를 제공하는데 있다.
본 발명의 실시 형태는 액상의 원료를 기체로 기화시키기 위한 기화 공간이 형성된 기화기로서, 상기 기화기의 내부에 기화 공간을 형성하기 위한 기화 하우징; 및 상기 기화 하우징을 가열하기 위해 기화 하우징의 외측에 마련된 히터;를 포함하며, 상기 기화 하우징은 서로 다른 재질을 갖는 다층 구조의 벽체로 이루어진 것을 특징으로 한다.
상기 벽체는, 제1재질로 구성된 제1벽층; 상기 제1벽층의 내측에 형성되며 제2재질로 제2벽층; 을 포함하며, 상기 제1재질과 제2재질은 서로 다른 열전도도를 갖는 것을 특징으로 한다.
상기 제1재질은 상기 제2재질보다 열전도도가 높은 것을 특징으로 한다.
상기 제1재질은 알루미늄, 구리 중 어느 하나로 이루어지며, 상기 제2재질은 스테인리스로 이루어진 것을 특징으로 한다.
상기 벽체는, 제1재질로 이루어진 제1벽층; 상기 제1벽층의 내측에 형성되며 제2재질로 이루어진 제2벽층; 상기 제2벽층보다 내측에 형성되며 제3 재질로 이루어진 제3벽층; 을 포함하며, 상기 제1재질은 상기 제2재질보다 열전도도가 낮으며, 상기 제2재질은 상기 제3재질보다 열전도도가 높은 것을 특징으로 한다.
상기 제1재질 및 제3재질은 동일한 열전도도를 갖는 것을 특징으로 한다.
상기 제1재질 및 제3재질은 스테인리스로 이루어지며, 상기 제2재질은 알루미늄, 구리 중 어느 하나로 이루어진 것을 특징으로 한다.
액상의 원료를 기체로 기화시켜 반응 챔버로 원료 가스를 공급하는 원료 공급 장치로서, 청구항 1항 내지 7항 중 어느 한 항으로 이루어진 기화기; 상기 기화기의 온도를 측정하기 위한 온도 측정부; 및 상기 온도 측정부로부터 측정된 온도가 미리 설정된 설정 온도보다 높은 경우 상기 히터 구동을 차단하고, 상기 측정된 온도가 상기 설정 온도보다 낮은 경우 상기 히터를 구동시키도록 제어하는 제어부;를 포함한다.
상기 온도 측정부의 측정 프로브는 상기 다층 구조의 벽체 중 가장 내측에 위치하는 벽층의 온도를 측정한다.
본 발명의 실시 형태에 따르면 기화기의 벽체를 열전도도가 다른 다층 구조로 형성함으로써, 기화기의 열전도의 효율을 향상시킬 수 있다. 따라서 기화기의 열전도의 온도 편차를 최소화할수 있다. 또한 본 발명의 실시 형태에 따르면 기화기의 히터에 대한 피드백 제어 에러를 방지할 수 있다.
도 1은 단일 재질로 된 기화기의 벽체의 단면도를 도시한 그림이다.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 원료 공급 장치를 도시한 블록도이다.
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 2층 구조 벽체를 가진 기화기의 일부 단면도이다.
도 4는 본 발명의 실시예에 따른 2층 구조 벽체를 가진 기화기의 일부 단면도이다.
도 5는 본 발명의 실시예에 따라 2층 구조의 다층 구조 벽체를 가진 기화기에서 열전대 온도계를 통하여 온도를 측정하는 단면도를 도시한 그림이다.
도 6은 본 발명의 실시예에 따라 3층 구조의 다층 구조 벽체를 가진 기화기에서 열전대 온도계를 통하여 온도를 측정하는 단면도를 도시한 그림이다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시 예를 더욱 상세히 설명하기로 한다. 그러나 본 발명은 이하에서 개시되는 실시 예에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 것이며, 단지 본 실시 예들은 본 발명의 개시가 완전하도록 하며, 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이다. 도면상에서 동일 부호는 동일한 요소를 지칭한다.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 원료 공급 장치를 도시한 블록도이며, 도 3은 본 발명의 실시예에 따른 2층 구조 벽체를 가진 기화기의 일부 단면도이며, 도 4는 본 발명의 실시예에 따른 2층 구조 벽체를 가진 기화기의 일부 단면도이며, 도 5는 본 발명의 실시예에 따라 2층 구조의 다층 구조 벽체를 가진 기화기에서 열전대 온도계를 통하여 온도를 측정하는 단면도를 도시한 그림이며, 도 6은 본 발명의 실시예에 따라 3층 구조의 다층 구조 벽체를 가진 기화기에서 열전대 온도계를 통하여 온도를 측정하는 단면도를 도시한 그림이다.
액체 원료 저장부(70)는 액체 상태의 소스 물질을 저장하며, 액체 원료 개폐 밸브(40)로 액체 원료 물질을 이송한다. 액체 상태(액상)의 소스 물질로 된 액체 원료는 상온 등의 온도에서 액상으로 존재하는 액체 유기 화합물로서 TEOS, Ta2O(C2H5)5, 유기 실란 전구체 등이 해당될 수 있다.
액체 원료 공급관(300)은 액체 원료 저장부(70)로부터 공급되는 액체 원료를 기화기(10) 내의 기화 하우징(100)으로 공급하는 유로관이며, 기화 원료 공급관(400)은 기화기(10)의 기화 하우징(100)으로부터 배출되는 기화 원료를 외부로 배출하는 유로관이다.
액체 원료 개폐 밸브(40)는 기화 하우징(100)에 공급되는 액체 원료가 일정한 압력을 유지하도록, 액체 원료 저장부(70)로부터 공급되는 액체 원료의 기화기(10)로 유입하거나 또는 차단하는 밸브이다. 액체 원료 개폐 밸브(40)는 유압을 통해 제어되는 솔레노이드 밸브 등으로 구현되어, 액체 원료 저장부(70)로부터 공급되는 액체 원료를 유입 또는 차단하여 기화기(10) 내부로 액체 원료를 일정한 압력으로 공급할 수 있다.
기화 원료 조절 밸브(50)는 기화기(10)로부터 배출되는 기화 원료를 공정 챔버(80) 내부로 얼만큼 유입할지를 조절하는 밸브이다. 기화 원료 조절 밸브(50)는 피에조 밸브 등으로 구현되어, 제어부(90)의 제어에 의하여 단계적으로 기화 원료의 유입량이 조절될 수 있다. 참고로 공정 챔버(80)는 화학기상증착법(chemical vapor deposition: CVD), 플라즈마화학기상증착법(plasma enhanced chemical vapor deposition: CVD), 원자층증착법(atomic layer deposition: ALD) 등의 다양한 증착 방식을 통하여 기판 처리를 수행하는 챔버이다. 공정 챔버(80)로 공급되는 원료 가스는 가스 형태의 원료 물질이 공급될 수 있으며, 본 발명의 실시예와 같이 액체 원료가 기화기(10)에서 기화된 기화 원료가 공급될 수 있다.
기화 원료 개폐 밸브(60)는 기화 원료 조절 밸브(50)에 의해 조절되어 배출되는 기화 원료를 개방 또는 차단하는 밸브이다. 공정 챔버의 공정에 따라서 기화 원료의 공급을 유지 또는 차단하는 밸브이다.
히터(500)는 액체 원료를 기화시키는 기화기(10)의 기화 하우징(100)을 가열한다. 히터(500)는 기화 하우징(100)의 외주면을 감싸서 기화 하우징(100)의 벽체의 온도를 상승시킨다. 히터(500)는 기화 하우징(100)의 외부면에 여러 겹으로 감겨지는 히팅 코일(heating coil)이나 기화기(10)의 기화 하우징(100)의 외부면을 감싸는 히팅 자켓(heating jacket) 등으로 구성될 수 있다. 히팅 블럭의 일측으로는 히팅 블럭에 전원을 공급하는 전원선이 연결된다.
제1압력 센서(20)는 기화기(10)와 기화 원료 조절 밸브(50) 사이에 위치하여 기화 원료 배출구(102)에서 배출되는 기화 원료의 유량을 감지하는 센서이다. 제1압력 센서(20)에서 감지된 제1압력값은 제어부(90)로 제공되어 유량 제어에 활용된다. 제2압력 센서(30)는 기화 원료 조절 밸브(50)와 공정 챔버(80) 사이에 위치하여 기화 원료 조절 밸브(50)를 통해 흘러나오는 기화 원료의 유량을 감지하는 센서이다. 제2압력 센서(30)에서 감지되는 제2압력값은 제어부(90)로 제공되어 유량 제어에 활용된다.
제어부(90)는 액체 원료 저장부(70)로부터 공급되는 액체 원료가 기화기(10)의 기화 하우징(100) 내부로 유입 또는 차단되도록 액체 원료 개폐 밸브(40)를 제어하며, 또한 공정 챔버(80)로 유입되는 기화 원료의 양을 조절하는 기화 원료 조절 밸브(50)를 제어한다. 예를 들어, 제어부(90)는 제1압력 센서(20)에서 제공되는 제1압력값이 미리 설정한 값보다 낮은 경우, 액체 원료 개폐 밸브(40)를 개방하여 액체 원료가 기화 하우징(100)의 내부로 유입되도록 하며, 반대로, 제1압력값이 미리 설정한 값보다 같거나 큰 경우, 액체 원료 개폐 밸브(40)를 폐쇄하여 액체 원료가 기화 하우징(100)으로 유입되지 않도록 한다.
또한 제어부(90)는 제2압력 센서(30)에서 제공되는 제2압력값에 따라서 기화 원료 조절 밸브(50)를 제어하여, 공정 챔버(80)로 유입되는 기화 원료의 양이 일정하게 되도록 조절한다. 예를 들어, 제2압력값이 미리 설정한 최대값보다 큰 경우 단계적으로 기화 원료의 양을 줄이며, 반대로 제2압력값이 미리 설정한 최소값보다 작은 경우 단계적으로 기화 원료의 양을 늘림으로써, 일정한 양의 기화 원료가 공정 챔버(80)로 공급되도록 한다.
온도 측정부는 기화 하우징(100)의 온도를 측정한다. 온도 측정부는 열전대 온도계(600)로 구현될 수 있다. 열전대 온도계(600;TC;Temperature Couple)는, 기화 하우징(100)의 온도를 측정하여 피드백하여, 히터(500)에 대하여 피드백 제어한다. 열전대 온도계(600)는 서로 다른 두 종류의 금속을 조립했을 때 접합 양단의 온도가 서로 다르면 이 두 금속 사이에 전류가 흐르는데 이 전류로서 2접점 간의 온도차를 알 수 있는 이 열전기(熱電氣) 현상을 이용해서 고온 측정이 가능한 센서이다. 열전대 온도계(600)는 끝단에 온도를 측정하는 측정 프로브(620)와 측정 프로브(620)를 지지하는 지지대(610), 측정된 값을 외부로 전달하는 케이블선(630)을 포함한다. 측정 프로브(620)는 외부는 열전대보호관(Sheath)으로 되어 있고 내부는 열전대선과 산화마그네슘이 충진되는 구조를 가질 수 있다. 이러한 열전대 온도계(600)는 열전대선을 열전대 보호관에 접지시키는 접지형, 열전대선을 열전대 보호관으로부터 절연시키는 비접지형, 열전대 보호관 외부로 열전대를 노출시키는 노출형 등이 있다. 열전대 온도계(600)의 측정 프로브(620)는 기화 하우징(100)의 벽체(101)에 삽입되어 기화 하우징(100)의 온도를 측정한다.
제어부(90)는, 열전대 온도계(600)에서 측정되는 측정 온도를 기준으로 히터(500)에 대한 피드백 제어를 수행한다. 예를 들어, 열전대 온도계(600)에서 측정되는 측정 온도가 미리 설정한 설정 온도보다 낮은 경우 히터(500)를 오프(off)시켜 구동을 차단하며, 반대로 열전대 온도계(600)에서 측정되는 측정 온도가 미리 설정한 설정 온도보다 높은 경우 히터(500)를 온(on)시켜 구동하여 기화 하우징(100)를 가열하는 피드백 제어를 수행한다.
기화기(10)는 액체 원료를 기화시켜 기화 원료로 변환하여 배출한다. 기화기(10)는 액체 원료 공급관(300)을 통해 유입되는 액체 원료를 기화시켜 배출하는데, 액체를 가스로 기화시키는 기화 공간을 가지는 기화 하우징(100)을 포함한다.
기화 하우징(100)은 액체 원료의 내식성이 요구되기에 스테인레스 재질로 벽체(101)를 구성하고 있다. 그런데 이러한 스테인레스 재질의 벽체(101)는 열전도도가 좋지 않은 문제가 있다. 따라서 히터(500)에서 전달되는 열이 기화 하우징(100)의 벽체(101)에 삽입된 열전대 온도계(600)의 측정 프로브(620)로 전달되기까지 시간이 걸려, 늦은 열전달로 온도 편차가 발생할 수 있다. 이러한 온도 편차가 발생되면, 잘못 측정되는 측정 온도를 기준으로 히터(500)를 피드백 제어함으로써 기화 하우징(100)은 과잉 과열 또는 불충분 가열 상태를 가지게 되어, 효율적인 기화를 유지할 수 없는 문제가 있다.
이를 해결하기 위하여 본 발명의 실시예에 따른 기화 하우징(100)은 외부에 마련된 히터(500)로부터 내측 방향(기화 공간의 방향)으로 서로 다른 재질의 다층 구조 벽체(101)를 가져 가열되는 구조를 가진다. 기화 하우징(100)이 단일 재질의 벽체(101)로 이루어지는 경우 히터(500)에서 기화 하우징(100)의 벽체(101)에 삽입된 열전대 온도계(600)까지 늦게 열전달이 되는 문제를 해결하기 위하여, 열전도가 빠르게 될 수 있는 다층 구조 벽체(101)로 형성한다.
본 발명의 실시예와 같이 기화 하우징(100)의 벽체(101)를 서로 다른 재질로 이루어진 다층 구조 벽체(101)로 구현하는 경우, 열전도도가 낮은 내층(기화 공간에 접하는 벽체층)의 제2벽층(101b)보다 열전도도가 높은 바깥의 제1벽층(101a)에 의해서 히터(500)로부터 높은 열전달이 가능하기 때문에 기화 하우징(100) 전체로 볼 때 온도 편차를 감소될 수 있다.
이를 위해 다층 구조 벽체(101)는 도 3 및 도 5에 도시한 바와 같이 2층 구조의 다층 구조 벽체(101)의 형태로 구현될 수 있다. 2층 구조의 다층 구조 벽체(101)로 구현하는 경우, 제1재질로 구성된 제1벽층(101a), 제1벽층의 내측에 형성되며 제2재질로 제2벽층(101b)을 포함하며, 제1재질과 제2재질은 서로 다른 열전도도를 가진다. 제1벽층(101a)을 이루는 제1재질은 제2벽층(101b)의 제2재질보다 열전도도가 높게 되도록 형성한다. 예를 들어, 제1재질로 이루어지며 히터(500)에서 가장 가까운 바깥층인 제1벽층(101a)과, 재1재질보다 낮은 열전도도를 가지는 제2재질로 이루어져 제1벽층(101a)의 내측에 형성되는 제2벽층(101b)을 포함할 수 있다.
제1벽층(101a)에는 히터(500)가 접하여 형성되거나 이격되어 형성되어, 제1벽층(101a)으로 열을 공급할 수 있다. 또한 제2벽층(101b)은 기화 공간을 이루는 내부층이 해당된다. 이때, 온도 측정이 이루어지는 열전대 온도계(600)의 측정 프로브(620)가 기화 하우징(100)의 내부의 기화 공간에 접하는 벽층인 제2벽층(101b)의 온도를 측정한다. 이를 위하여 열전대 온도계(600)의 측정 프로브(620)는 제2벽층(101b)이 위치한 깊이까지 삽입되어 설치된다.
제1벽층(101a)을 구성하는 제1재질은 열전도도가 높은 알루미늄(Al) 또는 구리(Cu) 재질을 포함하며, 제2벽층(101b)을 구성하는 제2재질은 알루미늄(Al) 또는 구리(Cu) 재질보다 열전도도가 낮은 스테인레스(stainless) 재질을 포함한다.
재질의 특성상 SUS304L 스테인레스 재질의 경우 16.2[W/Mk]의 열전도도, SUS316L 스테인레스 재질의 경우 14.6[W/Mk]의 열전도도로서 낮은 열전도도를 가지는 반면에, 알루미늄은 230[W/Mk], 구리는 388[W/Mk]의 높은 열전도도를 가진다.
예를 들어, 상기와 같이 히터(500)에 가장 가까운 층인 바깥층인 제1벽층(101a)을 스테인레스 재질보다 열전도도가 높은 구리나 알루미늄 재질로 구현하고, 내층인 제2벽층(101b)을 내식성 방지를 위한 스테인레스 재질로 구현하는 경우, 히터(500)에서 발생된 열이 높은 열전도도를 가지는 제1벽층(101a)을 통하여 신속하게 전파될 수 있어, 기화 하우징(100) 전체적으로 열이 고르게 전도될 수 있다. 따라서 제2벽층(101b)에 위치하는 열전대 온도계(600)의 측정 프로브(620)에 히터(500)에서 발생된 열이 신속하게 전달될 수 있다.
한편, 다층 구조 벽체(101)는 도 4 및 도 6에 도시한 바와 같이 3층 구조의 다층 구조 벽체(101)의 형태로 구현될 수 있다. 3층 구조의 다층 구조 벽체(101)로 구현하는 경우, 제1재질로 이루어진 제1벽층(101a)과, 제1벽층(101a)의 내측에 형성되며 제2재질로 이루어진 제2벽층(101b)과, 제2벽층(101b)보다 내측에 형성되며 제3 재질로 이루어진 제3벽층(101c);을 포함하며, 제1재질은 제2재질보다 열전도도가 낮으며, 제2재질은 제3재질보다 열전도도가 높게 되도록 형성할 수 있다. 이를 다른 말로 표현하면, 제1재질로 이루어지며 히터(500)에서 가장 가까운 바깥층인 제1벽층(101a)과, 재1재질보다 높은 열전도도를 가지는 제2재질로 이루어져 제1벽층(101a)의 내측에 형성되는 제2벽층(101b)과, 재2재질보다 낮은 열전도도를 가지는 제3재질로 이루어져 제2벽층(101b)의 내측에 형성되는 제3벽층(101c)을 포함한다.
제1벽층(101a)에는 히터(500)가 접하여 형성되거나 이격되어 형성되어, 제1벽층(101a)으로 열을 공급할 수 있다. 제3벽층(101c)은 기화 공간을 이루는 내부층에 해당된다. 이때, 온도 측정이 이루어지는 열전대 온도계(600)의 측정 프로브(620)가 기화 하우징(100)의 내부의 기화 공간에 접하는 벽층인 제3벽층(101c)의 온도를 측정한다. 즉, 열전대 온도계(600)로 구현되는 온도 측정부의 측정 프로브(600)는 다층 구조의 벽체 가장 내측에 위치하는 벽층의 온도를 측정한다. 이를 위하여 열전대 온도계(600)의 측정 프로브(620)는 제3벽층(101c)이 위치한 깊이까지 삽입되어 설치된다.
제1재질 및 제3재질은 동일한 열전도도를 가지는 동일한 재질일 수 있으며 스테인레스(stainless) 재질로 구현될 수 있다. 제2재질은 스테인레스 재질보다 열전도도가 높은 알루미늄(Al) 또는 구리(Cu) 재질을 포함할 수 있다. 재질의 특성상 SUS304L 스테인레스 재질의 경우 16.2[W/Mk]의 열전도도, SUS316L 스테인레스 재질의 경우 14.6[W/Mk]의 열전도도로서 낮은 열전도도를 가지는 반면에, 알루미늄은 230[W/Mk], 구리는 388[W/Mk]의 높은 열전도도를 가진다.
예를 들어, 히터(500)에 가장 가까운 층인 바깥층인 제1벽층(101a) 및 제3벽층(101c)을 스테인레스 재질로 구현하고, 제2벽층(101b)을 스테인레스 재질보다 열전도도가 높은 구리나 알루미늄 재질로 구현하는 경우, 히터(500)에서 발생된 열이 제1벽층(101a)을 거쳐서 높은 열전도도를 가지는 제2벽층(101b)을 통하여 신속하게 제3벽층(101c)으로 전파될 수 있어, 기화 하우징(100) 전체적으로 열이 고르게 전도될 수 있다. 따라서 제3벽층(101c)에 위치하는 열전대 온도계(600)의 측정 프로브(620)로 히터(500)에서 발생된 열이 신속하게 전달될 수 있다.
한편, 도 6에 도시한 3층 구조 벽체(101) 구조에서, 제1재질 및 제3재질은 동일한 열전도도를 가지는 재질로 구현할 수 있다. 예를 들어, 제1벽층(101a)과 제3벽층(101c)을 16.2[W/Mk]의 열전도도를 가지는 SUS304L 스테인레스 재질로 동일하게 구현할 수 있다.
또한 제1재질 및 제3재질은 서로 다른 열전도도를 가지는 재질로 구현할 수 있다. 제1재질 및 제3재질이 제2재질보다 낮은 열전도도를 가지지만, 제1재질 및 제3재질이 서로 다른 열전도도를 가지도록 구현할 수 있다. 특히, 제3재질이 제1재질보다 열전도도가 더 크도록 구현할 수 있다. 예를 들어, 열전대 온도계의 측정 프로브(620)가 위치하는 제3벽층(101c)을 16.2[W/Mk]의 열전도도를 가지는 SUS304L 스테인레스 재질로 구현하며, 바깥층인 제1벽층(101a)을 제3벽층(101c)보다 낮은 열전도도인 14.6[W/Mk] 열전도도를 가지는 SUS316L 스테인레스 재질로 구현할 수 있다. 바깥층인 제1벽층(101a)보다 내부층인 제3벽층(101c)의 열전도도를 더 높게 함으로써, 제3벽층(101c)의 열전도 효율을 높일 수 있기 때문이다. 제1벽층(101a)에는 히터(500)가 접하고 있어 열전도 효율이 높은 반면에 제3벽층(101c)은 히터(500)와 떨어져 있기 때문에 열전도 효율이 낮기 때문에, 제3벽층(101c)을 제1벽층(101a)보다 열전도도가 더 높은 스테인레스 재질로 사용하는 것이다.
참고로, 하기의 [표 1]은 재질 특성에 따른 열전도도를 도시한 테이블이다.

재질 종류
열전도도[W/Mk]

CU
388

Al(Pure)
230

Stainless(SUS304L)/Al
198

Stainless(SUS304L)/Al/Stainless(SUS304L)
146

Stainless(SUS304L)
16.2

Stainless(SUS316L)
14.6

Hatelloy C
10
상기 [표 1]에 기재한 바와 같이 기화 하우징(100)의 벽체(101)가 Stainless(SUS304L) 재질의 단일층으로 구현되는 경우 16.2[W/Mk]의 열전도도를 가지며, Stainless(SUS316L) 재질의 단일층으로 구현되는경우 14.6[W/Mk]의 열전도도를 가져, 낮은 열전도도를 가짐을 알 수 있다.
그러나 기화 하우징(100)의 벽체(101)가 Stainless(SUS304L)/Al과 같이 2층 구조 벽체(101)를 가지는 경우에, 기화 하우징(100) 전체적으로 198[W/Mk]의 높은 열전도도를 가짐을 알 수 있다. 또한 기화 하우징(100)의 벽체(101)가 Stainless(SUS304L)/Al/Stainless(SUS304L)과 같이 3층 구조 벽체(101)를 가지는 경우에, 기화 하우징(100) 전체적으로 146[W/Mk]의 높은 열전도도를 가짐을 알 수 있다.
본 발명을 첨부 도면과 전술된 바람직한 실시예를 참조하여 설명하였으나, 본 발명은 그에 한정되지 않으며, 후술되는 특허청구범위에 의해 한정된다. 따라서, 본 기술분야의 통상의 지식을 가진 자라면 후술되는 특허청구범위의 기술적 사상에서 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 변형 및 수정할 수 있다.
100:기화 하우징 101:벽체
101a:제1벽층 101b:제2벽층
101c:제3벽층 500:히터
600:열전대 온도계

Claims (9)

  1. 액상의 원료를 기체로 기화시키기 위한 기화 공간이 형성된 기화기로서,
    상기 기화기의 내부에 기화 공간을 형성하기 위한 기화 하우징; 및
    상기 기화 하우징을 가열하기 위해 기화 하우징의 외측에 마련된 히터;
    를 포함하며, 상기 기화 하우징은 서로 다른 재질을 갖는 다층 구조의 벽체로 이루어진 것을 특징으로 하는 기화기.
  2. 청구항 1에 있어서, 상기 벽체는,
    제1재질로 구성된 제1벽층;
    상기 제1벽층의 내측에 형성되며 제2재질로 제2벽층; 을 포함하며,
    상기 제1재질과 제2재질은 서로 다른 열전도도를 갖는 것을 특징으로 하는 기화기.
  3. 청구항 2에 있어서, 상기 제1재질은 상기 제2재질보다 열전도도가 높은 것을 특징으로 하는 기화기.
  4. 청구항 3에 있어서,
    상기 제1재질은 알루미늄, 구리 중 어느 하나로 이루어지며, 상기 제2재질은 스테인리스로 이루어진 것을 특징으로 하는 기화기.
  5. 청구항 1에 있어서, 상기 벽체는,
    제1재질로 이루어진 제1벽층;
    상기 제1벽층의 내측에 형성되며 제2재질로 이루어진 제2벽층;
    상기 제2벽층보다 내측에 형성되며 제3 재질로 이루어진 제3벽층; 을 포함하며,
    상기 제1재질은 상기 제2재질보다 열전도도가 낮으며, 상기 제2재질은 상기 제3재질보다 열전도도가 높은 것을 특징으로 하는 기화기.
  6. 청구항 5에 있어서, 상기 제1재질 및 제3재질은 동일한 열전도도를 갖는 것을 특징으로 하는 기화기.
  7. 청구항 5에 있어서, 상기 제1재질 및 제3재질은 스테인리스로 이루어지며, 상기 제2재질은 알루미늄, 구리 중 어느 하나로 이루어진 것을 특징으로 하는 기화기.
  8. 액상의 원료를 기체로 기화시켜 반응 챔버로 원료 가스를 공급하는 원료 공급 장치로서,
    청구항 1항 내지 7항 중 어느 한 항으로 이루어진 기화기;
    상기 기화기의 온도를 측정하기 위한 온도 측정부; 및
    상기 온도 측정부로부터 측정된 온도가 미리 설정된 설정 온도보다 높은 경우 상기 히터 구동을 차단하고, 상기 측정된 온도가 상기 설정 온도보다 낮은 경우 상기 히터를 구동시키도록 제어하는 제어부;를 포함하는 원료 공급 장치.
  9. 청구항 8에 있어서,
    상기 온도 측정부의 측정 프로브는 상기 다층 구조의 벽체 중 가장 내측에 위치하는 벽층의 온도를 측정하는 것을 특징으로 하는 원료 공급 장치.
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