KR20160105710A

KR20160105710A - 반도체 제조용 약액 기화기

Info

Publication number: KR20160105710A
Application number: KR1020150049406A
Authority: KR
Inventors: 봉경환; 박수남; 최재호; 김순철
Original assignee: 포이스주식회사; (주)씨엔원
Priority date: 2015-02-27
Filing date: 2015-04-08
Publication date: 2016-09-07
Also published as: KR101665013B1

Abstract

본 발명은 반도체 제조용 약액 기화기에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 액체 상태의 약액을 기화챔버 내부에서 아래쪽으로 분사하고, 약액의 이동경로에 접촉면적이 넓은 열전달날개를 적층하여 약액을 기체 상태로 기화시키고, 기화챔버 외부에 설치되는 블록히터의 온도를 수직방향의 영역별로 차별화하여 제어함으로써 기화효율을 극대화시키는 반도체 제조용 약액 기화기에 관한 것이다.
본 발명에 따르면 액체상태의 약액이 기체상태로 용이하게 변화할 수 있도록 하며, 약액에 열전달이 잘 일어나도록 하여 기화 효율을 최대화할 수 있는 효과가 있다.

Description

반도체 제조용 약액 기화기{CHEMICAL VAPORIZER FOR MANUFACTURING SEMI-SONDUCTOR}

본 발명은 반도체 제조용 약액 기화기에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 액체 상태의 약액을 기화챔버 내부에서 아래쪽으로 분사하고, 약액의 이동경로에 접촉면적이 넓은 열전달날개를 적층하여 약액을 기체 상태로 기화시키고, 기화챔버 외부에 설치되는 블록히터의 온도를 수직방향의 영역별로 차별화하여 제어함으로써 기화효율을 극대화시키는 반도체 제조용 약액 기화기에 관한 것이다.

일반적으로 반도체 및 전자재료 관련 제조공정에서는 금속박막이나 질화금속박막, 산화금속박막과 같은 세라믹 박막 및 후막을 증착할 때 유기금속 화학약품 또는 무기금속 화학약품 등(이하 '화학약품'이라 한다)을 이용하는 원자층 증착법(ALD; Atomic Layer Deposition)이나 화학 증착법(CVD; Chemical Vapor Deposition)과 같은 공정을 사용한다.

이러한 ALD나 CVD와 같은 공정에서 사용되는 화학약품은 상온에서 증기압이 낮기 때문에, 일반적으로 상기 화학약품에 단순한 질소나 아르곤 등과 같은 캐리어 가스를 혼합하여 기포를 만드는 버블링 기화법 기술이 개발되었다. 그러나 그러한 기술만으로는 원하는 기화량을 충분히 얻어내기 어렵기 때문에, 약액을 히팅장치로 가열하여 기화시키는 기화 시스템이 사용되어 왔다.

도 1은 종래기술에 따른 기화 시스템의 구조를 나타낸 부분사시도이다.

도 1을 참조하면, 종래기술의 기화 시스템은 바디부(10) 및 이 바디부(10)에 탈부착 가능하게 결합되는 바텀부(50)를 포함한다.

바디부(10)는 화학약품이 유입되는 유입부(17), 유입부(17)와 연결되어 화학약품의 이동경로를 제공하는 제1유로(11), 화학약품이 유출되는 유출부(19), 유출부(19)와 연결되어 화학약품의 이동경로를 제공하는 제2유로(15)를 포함한다.

바텀부(50)와 바디부(10)가 탈부착가능하게 연결된 경우, 제1유로(11)와 제2유로(15)는 화학약품이 흐를 수 있도록 서로 연결된다.

바텀부(50)는 제1개구부(59), 제1개구부(59)와 화학약품이 흐름 소통되도록 연결된 제2개구부(55), 배출부(53)를 포함한다. 여기서, 제1개구부(59)와 제2개구부(55)는 서로 연통되어 있고, 배출부(53) 역시 제1개구부(59) 및 제2개구부(55)와 서로 연통되어 있다. 또한 제1유로(11)와 제2유로(15)도 서로 연통된다.

여기서, 제2유로(15)는 통상 기화를 위해서 가열된다.

바텀부(50)는 돌출부와 오목부를 포함하는데, 바텀부(50)와 바디부(10)가 탈착 가능하게 결합될 때, 돌출부는 오목부로 삽입되는 형태로 구성될 수 있다.

제1유로(11)를 통해 유입된 액체상태의 화학약품은 제2유로(15)로 이동하는 동안, 히터(도면 미도시)에 의해 가열되어 기화된다. 기체상태로 바뀐 화학약품은 유출부(19)를 통해 배출되어 반도체 또는 전자재료의 생산에 사용된다.

그러나 종래기술에서는 유로(11, 15) 내부에 화학약품의 기화가 잘 일어날 수 있도록 하는 장치가 없어서 기화효율이 떨어지는 문제가 있다. 완전히 기화되지 않은 화학약품이 반도체 생산라인에 공급되는 경우, 제조장치에 고장을 일으키거나 생산제품에 불량이 발생할 수 있기 때문에 완전한 기화가 일어날 수 있도록 접촉면적을 크게 할 필요가 있다.

KR

10-2013-0046870

A

KR

10-2009-0090479

A

전술한 문제점을 해결하기 위한 본 발명은 약액의 기화가 일어나는 기화챔버 내부에 약액의 이동방향으로 여러 개의 열전달날개를 설치하여 약액의 이동경로를 연장시키고, 기화챔버의 높이별로 서로 다르게 온도를 제어하여 기화 효율이 최대가 되도록 하는 반도체 제조용 약액 기화기를 제공하는 것을 목적으로 한다.

또한 본 발명은 열전달날개에 형성하는 관통공의 위치와 모양을 상하단에서 엇갈리게 함으로써 약액의 이동경로가 길어지도록 하는 반도체 제조용 약액 기화기를 제공하는 것을 목적으로 한다.

반도체 제조장치에 사용되는 약액을 기화시켜 공급하는 기화기로서, 가운데에 중공부(111)가 형성되며, 내부에는 여러 개의 가열장치(112)가 배열되어 열을 발생하는 블록히터(110)와; 상기 블록히터(110)의 중공부(111) 안에 삽입되며, 내부에는 상기 약액이 이동하면서 기화되는 약액분사공간(121)이 형성되는 기화챔버(120)와; 상기 기화챔버(120)의 위쪽에 연결되어 액체상태의 약액을 상기 기화챔버(120) 내부로 분사하는 약액투입부(130)와; 상기 기화챔버(120)의 아래쪽에 연결되어 기체상태로 기화된 약액을 상기 반도체 제조장치로 공급하는 기체배출부(140)와; 고압이 기체이송용 가스를 상기 기화챔버(120)의 하단에 불어넣어 기화된 약액이 상기 기체배출부(140)로 밀려나가도록 하는 진공펌프라인(150)과; 상기 약액분사공간(121) 내부에 설치되며, 상기 블록히터(110)에서 발생한 열을 상기 약액에 전달하고, 상기 약액의 유동경로를 변화시키는 열전달날개(160);를 포함한다.

상기 열전달날개(160)는 중심부의 고정기둥(161)과; 원판 모양으로서 상기 고정기둥(161)에 여러 층으로 적층되며, 상기 약액이 지나가는 관통공(162a)이 형성되는 판형날개(162);를 포함하며, 상기 판형날개(162)에 형성된 상기 관통공(162a)은 인접한 판형날개(162)의 관통공(162a)과는 엇갈린 위치에 오도록 설치되는 것을 특징으로 한다.

상기 열전달날개(160)는 중심부의 고정기둥(161)과; 직경이 상기 약액분사공간(121)의 내경보다 작은 폐쇄날개(163)와; 직경이 상기 약액분사공간의 내경과 같으며, 상기 약액이 지나가는 관통공(164a)이 형성되는 개방날개(164);를 포함하며, 상기 폐쇄날개(163)와 상기 개방날개(164)는 상기 고정기둥(161)에 상하방향으로 교대로 적층되는 것을 특징으로 한다.

상기 열전달날개(160)는 중심부의 고정기둥(161)과; 원주에 요철이 형성된 톱니바퀴 모양의 톱니형날개(165);를 포함하며, 상기 톱니형날개(165)는 상기 고정기둥(161)에 상하방향으로 이격된 상태에서 적층되는 것을 특징으로 한다.

다른 실시예에 따른 본 발명은 반도체 제조장치에 사용되는 약액을 기화시켜 공급하는 기화기로서, 가운데에 중공부(111)가 형성되며, 내부에는 여러 개의 가열장치(112)가 배열되어 열을 발생하는 블록히터(110)와; 상기 블록히터(110)의 중공부(111) 안에 삽입되며, 내부에는 상기 약액이 이동하면서 기화되는 약액분사공간(121)이 형성되며, 내부 벽면에 고리 모양의 차단판(122)이 돌출 형성되는 기화챔버(120)와; 상기 기화챔버(120)의 위쪽에 연결되어 액체상태의 약액을 상기 기화챔버(120) 내부로 분사하는 약액투입부(130)와; 상기 기화챔버(120)의 아래쪽에 연결되어 기체상태로 기화된 약액을 상기 반도체 제조장치로 공급하는 기체배출부(140)와; 고압이 기체이송용 가스를 상기 기화챔버(120)의 하단에 불어넣어 기화된 약액이 상기 기체배출부(140)로 밀려나가도록 하는 진공펌프라인(150)과; 상기 약액분사공간(121) 내부에 설치되며, 상기 블록히터(110)에서 발생한 열을 상기 약액에 전달하고, 상기 약액의 유동경로를 변화시키는 열전달날개(160);를 포함한다.

상기 열전달날개(160)는 중심부의 고정기둥(161)과; 원판 모양의 차단날개(166);를 포함하며, 상기 차단판(122)은 가운데에 원형의 통공이 형성되며, 상기 차단날개(166)의 지름의 크기는 상기 기화챔버(120)의 내경보다는 작고, 상기 차단판(122)의 가운데 원형 통공 보다는 큰 것을 특징으로 한다.

본 발명은 상기 고정기둥(161)의 내부에 설치되어 열을 발생하는 파이프히터(170);를 추가로 포함한다.

본 발명에 따르면 액체상태의 약액이 기체상태로 용이하게 변화할 수 있도록 하며, 약액에 열전달이 잘 일어나도록 하여 기화 효율을 최대화할 수 있는 효과가 있다.

또한 빠른 유속의 약액 흐름을 완충해주는 여러 개의 열전달날개 및 유로와 약액의 유로 부위별 온도제어를 통해 약액의 기화 정도와 속도를 극대화할 수 있는 효과가 있다.

도 1은 종래기술에 따른 기화 시스템의 구조를 나타낸 부분사시도.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 기화기의 전체구조를 나타낸 사시도.
도 3은 기화기의 내부 구조를 나타낸 분해사시도.
도 4는 블록히터의 내부 구조를 나타낸 부분사시도.
도 5는 기화챔버의 내부 구조를 나타낸 부분사시도.
도 6은 열전달날개의 구조를 나타낸 사시도.
도 7은 도 6의 열전달날개의 적층 구조를 나타낸 단면도.
도 8은 기화챔버 내부에서 약액의 유동경로를 나타낸 단면도.
도 9는 다른 실시예에 따른 열전달날개의 적층구조를 나타낸 단면도.
도 10은 기화챔버 내부에서 약액의 유동경로를 나타낸 단면도.
도 11은 또 다른 실시예에 따른 기화챔버의 내부 구조를 나타낸 부분사시도.
도 12는 도 11의 열전달날개의 구조를 나타낸 사시도.
도 13은 도 11의 열전달날개의 구조를 나타낸 평면도.
도 14는 도 11의 기화챔버 내부에서 약액의 유동경로를 나타낸 단면도.
도 15는 또 다른 실시예에 따른 기화챔버의 내부 구조를 나타낸 부분사시도.
도 16은 도 15의 열전달날개의 구조를 나타낸 평면도.
도 17은 도 15의 기화챔버 내부에서 약액의 유동경로를 나타낸 단면도.

이하에서 도면을 참조하여 본 발명의 실시예에 따른 "반도체 제조용 약액 기화기"(이하, '기화기'라 함)를 설명한다.

도 2는 본 발명의 실시예에 따른 기화기의 전체구조를 나타낸 사시도이며, 도 3은 기화기의 내부 구조를 나타낸 분해사시도이다.

본 발명의 기화기(100)는 전체적으로 수직으로 서있는 원통 모양이며, 외부에는 가열수단이 설치되고, 내부에는 액체상태의 약액이 이동하는 통로가 형성된다.

가열수단으로는 중공 원통 모양의 블록히터(110)가 사용되며, 블록히터(110) 내부의 공간에는 약액의 이동과 기화가 이루어지는 기화챔버(120)가 삽입된다. 기화챔버(120)의 위쪽에는 액체상태의 약액이 공급되는 약액투입부(130)가 형성되며, 아래쪽에는 기화된 기체상태의 약액이 배출되는 기체배출부(140)가 형성된다.

기체배출부(140)의 반대쪽에는 기화된 약액을 사용하지 않을 때, 기화챔버(120) 바깥으로 방출시켜 폐기하기 위하여 흡입력을 발생하는 진공펌프(도면 미도시)가 연결되는 진공펌프라인(150)이 설치된다. 방출된 약액은 스크루버(Gas Scrubber)로 방출된다.

블록히터(110)는 원통 모양이며, 가운데에 단면이 원형인 중공이 형성되는 것으로 설명하지만, 모양은 달라질 수 있을 것이다.

ALD 공정용 챔버쪽 기체배출부(140)와 진공펌프라인(150)은 기화챔버(120)의 하단에 서로 마주보는 위치에 설치되는데, 경우에 따라서는 서로 평행한 위치에 설치할 수도 있을 것이다.

도 4는 블록히터의 내부 구조를 나타낸 부분사시도이다.

블록히터(110)는 열전소자나 텅스텐 히터, 반도체 가열장치 등이 내장되어 전류의 공급에 따라 열을 발생하는 수단으로서, 발열수단은 전기(前記)와 같이 다양한 장치가 적용될 수 있다.

가운데에 중공부(111)를 갖는 원통 모양의 블록히터(110)의 내부에는 여러 개의 가열장치(112)가 상하로 배열된다. 가열장치(112)의 수는 블록히터(110)의 크기나 용량에 따라 달라질 수 있다. 바람직하게는 여러 개의 가열장치(112)를 상하로 적층한 구조를 갖도록 하고, 개별 가열장치(112)마다 전류량을 조절하여 온도가 달라질 수 있도록 구성한다.

일반적으로 기화 초기에는 약액의 온도가 비교적 낮고 약액투입부(130)를 통과하면서 압력이 낮아지기 때문에 온도가 더 내려간다. 따라서 약액투입부(130)에 가까운 부분(본 발명의 도면에서는 위쪽)은 고온으로 유지하고, 아래쪽의 먼 부분은 상대적으로 저온으로 유지한다. 블록히터(110)의 온도와 구간별 온도차는 여러 가지 화학약품의 양과 분사속도, 온도 등을 변화시키면서 최적화된 데이터를 사용한다.

한편, 도 5는 기화챔버의 내부 구조를 나타낸 부분사시도이며, 도 6은 열전달날개의 구조를 나타낸 사시도, 도 7은 도 6의 열전달날개의 적층 구조를 나타낸 단면도, 도 8은 기화챔버 내부에서 약액의 유동경로를 나타낸 단면도이다.

기화챔버(120)는 액체상태의 약액이 미세한 입자로 분사되어 이동하면서 블록히터(110)에서 발생한 열에 의해 기체상태로 기화되는 공간을 형성한다.

기화챔버(120)의 내부는 약액이 고속으로 이동할 수 있는 공간을 이루는데, 약액의 분사와 이동, 기화가 원활하게 일어날 수 있도록 지면에 대해서 수직으로 서있는 원통 모양으로 만들어진다.

기화챔버(120)의 위쪽에는 약액투입부(130)가 연결되는데, 약액투입부(130)는 반도체 제조에 사용되는 화학약품 저장장치와 연결된다. 저장장치로부터 공급된 약액은 약액투입부(130)를 거쳐서 기화챔버(120)의 내부로 유입된다.

약액투입부(130)는 화학약품 저장장치로부터 연장된 배관이 접속하는 입구(131), 약액이 이동하는 관 모양의 액체이동관(132), 기화챔버(120) 내부에 끝부분이 노출되어 약액을 고속으로 분사하는 분사노즐(133)로 구성된다.

분사노즐(133)을 통해 분사되는 액체상태의 약액은 분사 초기에 압력이 가장 낮고, 이후 지속적으로 압력이 올라간다. 기화가 진행될수록 기체의 압력은 일정 수준에 도달하며, 이후 기체배출부(140)를 통과해서 반도체 제조장비로 이동한다.

약액의 온도와 밀도는 분사노즐(133)에서 배출될 때가 가장 높으며, 이후 급격히 떨어졌다가 기화챔버(120)를 통과하면서 다시 상승한다.

블록히터(110)의 온도는 기준 기체에 대한 실험자료를 바탕으로 작성된 데이터 테이블에서 선택하여 사용할 수 있다. 기화챔버(120)의 길이와 단면의 크기, 약액의 분사량 등도 실험자료의 해석을 통해 최적화할 수 있다.

기화챔버(120) 내부에서 기체상태로 변화된 약액은 기체배출부(140)를 통해서 외부로 흘러나간다. 기체배출부(140)의 입구는 기화챔버(120)와 연결되어 기화된 약액이 들어오는 통로이며, 출구(142)를 통해 반도체 제조장치로 공급된다.

기화챔버(120)를 중심으로 기체배출부(140)의 반대편에는 진공펌프라인(150)이 설치된다. 진공펌프라인(150)에서 기화챔버(120)와 연결되는 진공펌프라인입구(151)는 기화챔버(120) 내부에서 기화된 가스를 반도체 ALD 제조장치에서 사용하지 않을 때, 스크루버로 기화된 약액이 유입되는 곳이며, 진공펌프라인출구(152)는 유입된 약액이 폐기설비로 유출되는 곳이다.

반도체 ALD 제조장치의 챔버 내부 진공도에 따라 기화챔버(120) 하단에 모여있던 기화된 약액이 기체배출부(140) 방향으로 밀려나간다.

기화챔버(120)의 내부에는 약액에 대한 열전달을 효율적으로 하기 위해서 유동경로를 변화시키는 열전달날개(160)가 설치된다.

약액의 기화점과 밀도, 기화량에 따라 열전달날개(160)의 안에는 블록형 또는 단일형 파이프히터(170)가 들어있어 열전달날개(160)에 기화열을 보상해준다.

도 5와 6에 도시된 바와 같이, 열전달날개(160)는 중심부의 고정기둥(161)에 여러 층의 판형날개(162)가 설치되는 구조로 만들어진다. 판형날개(162)는 대략 원형의 얇은 판으로서, 열전달이 잘 되는 금속재질로 만들어진다. 판형날개(162)는 블록히터(110)에서 발생한 열을 약액에 전달함과 동시에 약액의 이동경로를 변화시켜 약액이 기화챔버(120) 내부에서 오랫동안 머무르도록 한다.

그리고 약액이 직선으로 이동하지 못하도록 함으로써 약액에 열이 장시간에 걸쳐서 골고루 전달되도록 하여 기화가 더 잘 일어나도록 해준다. 그리고 기화된 약액이 아래쪽으로 이동하다가 온도가 내려가면서 다시 액화되는 것을 방지한다. 이를 위해 판형날개(162)의 원판이 약액의 이동경로에 대해서 수직인 방향으로 서있도록 배치한다.

판형날개(162)에는 약액이 지나갈 수 있도록 하는 관통공(162a)이 형성된다. 관통공(162a)은 하나 또는 그 이상일 수 있으며, 크기나 모양은 기화기(100)의 종류나 용량에 따라서 달라질 수 있다.

바람직하게는 판형날개(162)에 관통공(162a)을 여러 개 형성하지만, 상하로 적층된 판형날개(162)의 관통공(162a)이 서로 엇갈리는 위치에 오도록 한다. 도 7에 도시된 것은 관통공(162a)의 모양과 배치의 한 예로서, 상하로 인접한 판형날개(162)의 관통공(162a)이 같은 위치에 오지 않도록 한다. 예를 들어 하나의 판형날개(162)에 형성된 관통공(162a)이 원판의 가운데를 중심으로 12시와 6시 방향에 일렬로 배치되어 있다면, 그 바로 아래 또는 위에 배치된 판형날개(162)의 관통공(162a)은 3시와 9시 방향에 배치한다. 이와 같이 서로 인접한 판형날개(162)의 관통공(162a)의 위치를 엇갈리게 함으로써 기화챔버(120) 내부에서 아래쪽으로 진행하는 약액이 직선적으로 운동하지 못하고 경로가 꺾이게 된다.(도 8 참조) 경로가 꺾이는 과정에서 약액의 체류시간이 길어지고 판형날개(162)와 접촉하는 횟수가 많아지기 때문에 열전달이 더 많이 일어난다. 따라서 약액의 기화가 충분히 이루어지는 장점이 있다.

고정기둥(161)과 판형날개(162)는 조립이 가능한 구조로 제작하기 때문에 약액의 종류나 양에 따라서 판형날개(162)를 다르게 할 필요가 있을 때 용이하게 교체가 가능하다.

파이프히터(170)는 고정기둥(161) 내부에 설치하는 것이 바람직하다.

도 8에 도시된 바와 같이, 기화챔버(120) 위쪽의 분사노즐(133)을 통해 기화챔버(120) 내부로 분사된 액체상태의 약액은 약액분사공간(121)을 따라 아래로 내려오면서 블록히터(110)와 파이프히터(170)에서 발생한 열에 의해 온도가 올라간다. 블록히터(110)와 파이프히터(170)에서 발생한 열은 열전도율이 높은 판형날개(162)에 전달되고, 약액이 판형날개(162)와 접촉하면서 온도가 더 올라간다. 약액의 온도가 기화점 이상이 되면 액체상태에서 기체상태로 상이 변화하는데, 기화챔버(120)의 아래로 내려갈수록 기체상태의 약액의 비율이 더 커질 것이다.

액체상태 또는 기체상태의 약액은 아래로 내려가면서 판형날개(162)에 의해 이동경로가 꺾이게 되고, 더욱 더 기화가 진행되면서 기화챔버(120)의 아랫부분에 이르면 100% 기체상태가 된다. 기체상태로 완전히 기화된 약액은 반도체 ALD 공정용 제조장치 챔버의 진공도에 의해 흡입되어 기체배출구(142)를 통해 배출된다. 배출된 기체상태의 약액은 반도체 제조공정에 투입된다.

한편, 도 9는 다른 실시예에 따른 열전달날개의 적층구조를 나타낸 단면도이며, 도 10은 기화챔버 내부에서 약액의 유동경로를 나타낸 단면도이다.

전술한 예에서는 상하부에 적층되는 원판의 지름이 모두 같은 상태에서 관통공(162a)의 위치만 다르게 함으로써 약액의 유동경로를 변경시키는 방식을 사용하였다. 다른 실시예에서는 블록히터(110)와 파이프히터(170), 기화챔버(120) 등의 구조는 모두 동일하며, 기화챔버(120) 내부에 설치되는 열전달날개(160)의 구조를 다르게 변형하여 적용한다.

도 9에 도시된 바와 같이, 다른 실시예에서는 상하에 적층되는 날개의 직경과 형상을 다르게 구성한다. 즉, 가장 위쪽에 설치되는 날개는 아무런 구멍이 없는 폐쇄날개(163)를 사용하고, 그 아래에는 관통공(164a)이 형성되는 개방날개(164)를 사용한다. 그리고 폐쇄날개(163)와 개방날개(164)의 직경을 다르게 구성하는데, 폐쇄날개(163)는 약액분사공간(121)의 내경보다 작게 만들고, 개방날개(164)는 약액분사공간(121)의 내경과 같게 만든다.

폐쇄날개(163)에는 약액이 이동할 수 있는 구멍이 없지만, 직경이 약액분사공간(121) 보다 작기 때문에 폐쇄날개(163)의 테두리와 약액분사공간(121)의 내벽 사이에는 공간이 생긴다. 이 공간으로 약액이 이동할 수 있다.

그리고 개방날개(164)에는 내부에 관통공(164a)이 형성된다. 관통공(164a)의 모양이나 수는 달라질 수 있지만, 개방날개(164)의 원판의 중심에 가까운 쪽에 비교적 큰 면적을 가지도록 형성한다.

약액의 이동이 원활하게 일어나고, 속도나 압력에 변화가 생기지 않도록 하기 위해서는 폐쇄날개(163)의 테두리에 생기는 이동공간과 개방날개(164)의 내부에 형성하는 관통공(164a)의 면적을 동일하게 구성한다.

이와 같이 폐쇄날개(163)와 개방날개(164)를 교대로 적층함으로써 도 10에 도시된 것과 같이 약액의 이동경로가 곡선이 되도록 만들 수 있다.

한편, 도 11은 또 다른 실시예에 따른 기화챔버의 내부 구조를 나타낸 부분사시도이며, 도 12는 도 11의 열전달날개의 구조를 나타낸 사시도, 도 13은 도 11의 열전달날개의 구조를 나타낸 평면도, 도 14는 도 11의 기화챔버 내부에서 약액의 유동경로를 나타낸 단면도이다.

도 11 내지 14에 도시된 열전달날개(160)는 기존과 동일한 형태의 기화챔버(120) 내부에 고정기둥(161)을 설치하고, 고정기둥(161)의 표면에 일정한 간격으로 이격하여 적층되도록 한 구조를 갖는다.

앞서 사용된 구조와는 달리 톱니형날개(165)를 사용하였는데, 일반적인 톱니의 형상과 같이 원주에 요철을 형성하여 톱니바퀴와 유사한 모양이 되도록 한다. 톱니 사이의 공간과 기화챔버(120)의 벽면 사이의 공간으로 약액이 흘러나가도록 구성한다.

톱니 사이의 공간이 아래 위로 적층된 톱니형날개(165)에서 서로 엇갈리게 배치함으로써 약액이 직선이 아니라 곡선으로 유동하도록 할 수 있다. 이로 인해 약액과 톱니형날개(165)의 접촉면적이 넓어지면서 유동경로가 길어진다. 따라서 열전달 효율이 더 높아지게 된다.

한편, 도 15는 또 다른 실시예에 따른 기화챔버의 내부 구조를 나타낸 부분사시도이며, 도 16은 도 15의 열전달날개의 구조를 나타낸 평면도, 도 17은 도 15의 기화챔버 내부에서 약액의 유동경로를 나타낸 단면도이다.

앞선 세 개의 실시예에서는 기화챔버(120) 내부 벽면에 아무런 구조물이 형성되어 있지 않아서 내부에 설치되는 날개를 제거하면 약액이 아무런 저항없이 그대로 흘러나갈 수 있는 구조로 되어 있었다.

네 번째 실시예에서는 날개와 더불어 약액분사공간(121)의 벽면에도 돌출된 구조물이 형성되도록 한다.

도 15에 도시된 바와 같이 기화챔버(120)의 내부 벽면에 반으로 절단된 고리 모양의 차단판(122)이 돌출되도록 형성한다. 차단판(122)은 비교적 얇은 판으로서, 벽면에서 직각으로 돌출된 형태로 제작한다. 차단판(122)은 일정한 간격으로 이격된 상태로 내부 벽면에 설치된다. 차단판(122)의 가운데에는 원형이 통공이 형성되어 약액의 이동통로가 된다.

그리고 가운데 고정기둥(161)의 표면에 복수의 차단날개(166)를 설치한다. 차단판(122)과 차단날개(166)는 약액의 이동방향에 대해서 수직인 상태가 되도록 하는 것이 가장 바람직하다.

차단날개(166)는 아무런 관통공이 없는 원판으로서, 고정기둥(161)의 표면에 일정한 간격마다 하나씩 설치된다. 바람직하게는 두 개의 차단판(122)의 사이 가운데에 위치하도록 높이를 설정한다.

차단날개(166)는 원판으로서 지름의 크기는 기화챔버(120)의 내경보다는 작고, 차단판(122)의 가운데 원형 통공 보다는 크게 만든다. 도 16에 도시된 바와 같이, 기화챔버(120)의 위쪽 중심에서 쳐다보면 차단날개(166)의 원이 차단판(122)의 가운데 통공의 원보다 더 크기 때문에 두 개가 일부 겹쳐지면서 통로가 가려진다. 이 상태에서는 도 17에 도시된 것과 같이, 약액이 차단날개(166)의 원주 바깥으로 돌아서 내려가다가 중심방향으로 방향을 틀게 된다. 그리고 차단판(122) 가운데의 통공을 지나서 내려가다가 다시 차단날개(166)의 원주 바깥으로 돌아서 내려간다.

이와 같은 구조로 인해 약액이 곡선의 경로를 따라서 밑으로 이동하게 되고, 이 과정에서 체류시간의 연장과 접촉면적의 증가가 이루어진다.

이상 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 설명하였지만, 상술한 본 발명의 기술적 구성은 본 발명이 속하는 기술 분야의 당업자가 본 발명의 그 기술적 사상이나 필수적 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 실시될 수 있다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 이상에서 기술한 실시예들은 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적인 것이 아닌 것으로서 이해되어야 하고, 본 발명의 범위는 상기 상세한 설명보다는 후술하는 특허청구범위에 의하여 나타내어지며, 특허청구범위의 의미 및 범위 그리고 그 등가 개념으로부터 도출되는 모든 변경 또는 변형된 형태가 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 한다.

100 : 기화기 110 : 블록히터
111 : 중공부 112 : 가열장치
120 : 기화챔버 121 : 약액분사공간
122 : 차단판 130 : 약액투입부
131 : 입구 132 : 액체이동관
133 : 분사노즐 140 : 기체배출부
141 : 입구 142 : 출구
150 : 진공펌프라인 151 : 진공펌프라인입구
152 : 진공펌프라인출구 160 : 열전달날개
161 : 고정기둥 162 : 판형날개
162a, 164a : 관통공 163 : 폐쇄날개
164 : 개방날개 165 : 톱니형날개
166 : 차단날개 170 : 파이프히터

Claims

반도체 제조장치에 사용되는 약액을 기화시켜 공급하는 기화기로서,
가운데에 중공부(111)가 형성되며, 내부에는 여러 개의 가열장치(112)가 배열되어 열을 발생하는 블록히터(110)와;
상기 블록히터(110)의 중공부(111) 안에 삽입되며, 내부에는 상기 약액이 이동하면서 기화되는 약액분사공간(121)이 형성되는 기화챔버(120)와;
상기 기화챔버(120)의 위쪽에 연결되어 액체상태의 약액을 상기 기화챔버(120) 내부로 분사하는 약액투입부(130)와;
상기 기화챔버(120)의 아래쪽에 연결되어 기체상태로 기화된 약액을 상기 반도체 제조장치로 공급하는 기체배출부(140)와;
고압이 기체이송용 가스를 상기 기화챔버(120)의 하단에 불어넣어 기화된 약액이 상기 기체배출부(140)로 밀려나가도록 하는 진공펌프라인(150)과;
상기 약액분사공간(121) 내부에 설치되며, 상기 블록히터(110)에서 발생한 열을 상기 약액에 전달하고, 상기 약액의 유동경로를 변화시키는 열전달날개(160);를 포함하는, 반도체 제조용 약액 기화기.
제1항에 있어서,
상기 열전달날개(160)는
중심부의 고정기둥(161)과;
원판 모양으로서 상기 고정기둥(161)에 여러 층으로 적층되며, 상기 약액이 지나가는 관통공(162a)이 형성되는 판형날개(162);를 포함하며,
상기 판형날개(162)에 형성된 상기 관통공(162a)은 인접한 판형날개(162)의 관통공(162a)과는 엇갈린 위치에 오도록 설치되는 것을 특징으로 하는, 반도체 제조용 약액 기화기.
제1항에 있어서,
상기 열전달날개(160)는 중심부의 고정기둥(161)과;
직경이 상기 약액분사공간(121)의 내경보다 작은 폐쇄날개(163)와;
직경이 상기 약액분사공간의 내경과 같으며, 상기 약액이 지나가는 관통공(164a)이 형성되는 개방날개(164);를 포함하며,
상기 폐쇄날개(163)와 상기 개방날개(164)는 상기 고정기둥(161)에 상하방향으로 교대로 적층되는 것을 특징으로 하는, 반도체 제조용 약액 기화기.
제1항에 있어서,
상기 열전달날개(160)는 중심부의 고정기둥(161)과;
원주에 요철이 형성된 톱니바퀴 모양의 톱니형날개(165);를 포함하며,
상기 톱니형날개(165)는 상기 고정기둥(161)에 상하방향으로 이격된 상태에서 적층되는 것을 특징으로 하는, 반도체 제조용 약액 기화기.
반도체 제조장치에 사용되는 약액을 기화시켜 공급하는 기화기로서,
가운데에 중공부(111)가 형성되며, 내부에는 여러 개의 가열장치(112)가 배열되어 열을 발생하는 블록히터(110)와;
상기 블록히터(110)의 중공부(111) 안에 삽입되며, 내부에는 상기 약액이 이동하면서 기화되는 약액분사공간(121)이 형성되며, 내부 벽면에 고리 모양의 차단판(122)이 돌출 형성되는 기화챔버(120)와;
상기 기화챔버(120)의 위쪽에 연결되어 액체상태의 약액을 상기 기화챔버(120) 내부로 분사하는 약액투입부(130)와;
상기 기화챔버(120)의 아래쪽에 연결되어 기체상태로 기화된 약액을 상기 반도체 제조장치로 공급하는 기체배출부(140)와;
고압이 기체이송용 가스를 상기 기화챔버(120)의 하단에 불어넣어 기화된 약액이 상기 기체배출부(140)로 밀려나가도록 하는 진공펌프라인(150)과;
상기 약액분사공간(121) 내부에 설치되며, 상기 블록히터(110)에서 발생한 열을 상기 약액에 전달하고, 상기 약액의 유동경로를 변화시키는 열전달날개(160);를 포함하는, 반도체 제조용 약액 기화기.
제5항에 있어서,
상기 열전달날개(160)는 중심부의 고정기둥(161)과;
원판 모양의 차단날개(166);를 포함하며,
상기 차단판(122)은 가운데에 원형의 통공이 형성되며,
상기 차단날개(166)의 지름의 크기는 상기 기화챔버(120)의 내경보다는 작고, 상기 차단판(122)의 가운데 원형 통공 보다는 큰 것을 특징으로 하는, 반도체 제조용 약액 기화기.
제2항, 제3항, 제4항, 제6항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 고정기둥(161)의 내부에 설치되어 열을 발생하는 파이프히터(170);를 추가로 포함하는, 반도체 제조용 약액 기화기.