KR20180027780A - 기화기 - Google Patents

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KR20180027780A
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Abstract

본 실시예들은 소스 물질을 이하의 기화 공간으로 분사시키는 분무 노즐과 상기 분무 노즐과 연통되어 상기 분사된 소스 물질을 기화시키는 기화 공간을 가지는 몸체와 상기 분무 노즐과 상기 기화 공간간의 소정의 온도차(ΔT)를 발생시키는 열 차단 수단 또는 상기 분무 노즐의 내부 온도를 저온으로 유지시키고, 상기 기화 공간의 내부 온도를 고온으로 유지시키는 온도 유지 수단을 포함한다.
이에, 본 실시예들은 분무 노즐와 기화기의 기화 공간에서 발생된 온도차가 커키거나 저온 또는 고온으로 유지되 기화 효율을 높이는 일조할 수 있다.

Description

기화기{Vaporizer}
본 실시예들은 기판 상에 박막을 증착하는 기판 처리 장치에 구비되는 기화기에 관한 것으로서, 보다 구체적으로는 기화 효율을 높일 수 있는 기화기에 관한 것이다.
일반적으로, 반도체 메모리 소자, 액정표시장치 및 유기발광장치 등은 기판상에 복수회의 반도체 공정을 실시하여 원하는 형상의 구조물을 적층하여 제조한다.
반도체 제조공정은 기판상에 소정의 박막을 증착하는 공정, 박막의 선택된 영역을 노출시키는 포토리소그래피(photolithography) 공정, 선택된 영역의 박막을 제거하는 식각 공정 등을 포함한다. 이러한 반도체를 제조하는 기판 처리공정은 해당 공정을 위해 최적의 환경이 조성된 공정 챔버를 포함하는 기판 처리장치에서 진행된다.
공정 챔버에는 가공의 대상인 기판과 상기 기판이 안착되는 기판 안착부가 구비되고, 상기 기판에 소스 물질을 함유하는 공정 가스가 분사된다. 이러한 공정 가스에 함유된 소스 물질에 의해 기판에 증착 및 식각 공정 등이 진행된다.
한편, 박막 증착, 식각공정을 수행하기 위해 증착 및 식각 등에 사용되는 소스 물질이 전술한 공정 챔버로 공급된다. 이러한 소스 물질은 상온에서 액체 상태로 유지될 수 있는데, 액체 상태인 경우에는 소스 물질을 기체 상태로 변화시켜야 반도체 가공 공정에 사용할 수 있게 된다.
기체 상태로 변화되는 소스 물질은 기판 처리 장치에 구비되는 기화기에서 기화되어 공정 챔버로 비로소 공급될 수 있다. 이때, 기화기에서 소스 물질의 기화효율이 낮은 경우에는 기화되지 않은 소스 물질이 기화기의 내벽에 점착하여 기화기의 성능 및 수명 등을 저하시키는 원인을 제공하고, 기화되지 않은 소스 물질이 기화된 소스 물질과 함께 공정 챔버로 유출되면 반도체 제조 공정에서 웨이퍼의 불량 원인을 제공할 수 있다.
더욱이, 기화기의 기화 효율이 낮으면, 기화기의 교체 주기가 짧아져 반도체 제조 공정의 전체 속도가 저하됨으로써, 제품의 생산 단가가 떨어지는 문제점을 줄 수 있다.
본 실시예들은 온도차 또는 고온과 저온의 온도 유지를 통해 기화 효율을 향상시키기 위한 기화기를 제공하는데 그 목적이 있다.
하나의 실시예에 따르면, 소스 물질을 이하의 기화 공간으로 분사시키는 분무 노즐; 상기 분무 노즐과 연통되어, 상기 분사된 소스 물질을 기화시키는 기화 공간을 가지는 몸체; 및 상기 분무 노즐과 상기 기화 공간간의 소정의 온도차(ΔT)를 발생시키는 열 차단 수단을 포함하는 기화기를 제공한다.
하나의 실시예에 따르면, 소스 물질을 이하의 기화 공간으로 분사시키는 분무 노즐; 상기 분무 노즐과 연통되어, 상기 소스 물질을 기화시키는 기화 공간을 가지는 몸체; 및 상기 분무 노즐의 내부 온도를 저온으로 유지시키고, 상기 기화 공간의 내부 온도를 고온으로 유지시키는 온도 유지 수단을 포함하는 기화기를 제공한다.
선택적으로, 상기 몸체는 상기 기화 공간을 둘러쌓고 있는 내벽에 배치되어, 상기 기화 공간에 유입된 상기 분사된 소스 물질을 가열하여 기화시키는 제1 히터; 및 상기 분사된 소스 물질이 상기 기화 공간에서 상기 제1 히터에 의해 기화될 때, 상기 기화된 소스 물질을 배출시키는 배출부를 더 포함할 수 있다.
선택적으로, 상기 소정의 온도차(ΔT)는 100℃ 내지 200℃의 범위를 가질 수 있다.
선택적으로, 상기 분무 노즐의 온도는 상기 ΔT의 범위 안에서 20℃ 내지 50℃의 저온(상온)으로 유지되고, 상기 기화 공간의 온도는 상기 ΔT의 범위 안에서 150℃ 내지 250℃의 고온으로 유지될 수 있다.
선택적으로, 상기 기화기는 상기 소스 물질과 함께 상기 소스 물질의 확산을 촉진시키는 캐리어 가스를 상기 분무 노즐로 공급하는, 제1 유입부를 더 포함할 수 있다.
선택적으로, 상기 열 차단 수단은 상기 소스 물질의 분사 통로인 적어도 하나의 분사홀을 포함할 수 있다.
선택적으로, 상기 열 차단 수단은 플라스틱 계열의 물질로 제작될 수 있다.
선택적으로, 상기 열 차단 수단은 5 내지 50mm의 두께를 가질 수 있다.
선택적으로, 상기 온도 유지 수단은 20℃ 내지 50℃의 범위에서 상기 저온(상온)으로 유지시키고, 150℃ 내지 250℃의 범위에서 상기 고온으로 유지시킬 수 있다.
선택적으로, 상기 온도 유지 수단은 상기 소스 물질의 분사 통로인 적어도 하나의 분사홀을 포함하고, 플라스틱 계열의 물질로 제작되며, 5 내지 50mm의 두께를 가질 수 있다.
선택적으로, 상기 기화기는 상기 기화 공간의 하부에 배치되어, 기화 보조 가스를 유입하는 제2 유입부; 및 상기 제2 유입부를 통해 유입된 기화 보조 가스를 상기 기화 공간으로 확산시키는 다공성 구조의 제1 디퓨저(diffuser)를 더 포함할 수 있다.
선택적으로, 상기 기화기는 상기 기화 공간의 하부에 배치되어, 기화 보조 가스를 유입하는 제2 유입부; 및 상기 기화 공간의 하부에 배치되어, 상기 제2 유입부를 통해 유입된 기화 보조 가스를 상기 기화 공간으로 확산시키는 제1 디퓨저; 및 일단이 상기 제1 디퓨저와 연통됨과 동시에 상기 기화 공간의 측부에 배치되어, 상기 측부에서 상기 기화 보조 가스를 상기 기화 공간으로 더 확산시키는 제2 디퓨저를 더 포함할 수 있다.
이상과 같이, 본 실시예들은 분사시 또는 기화시 분무 노즐와 기화기의 기화 공간 사이에 배치된 열 차단 수단 또는 온도 유지 수단의 최적 설계로 인해, 분무 노즐과 몸체의 기화 공간에서 발생된 온도차(압력차)가 커지거나 저온과 고온의 온도 유지로 기화 효율을 높이는 효과가 있다.
또한, 본 실시예들은 기화 공간에 유입된 기화 보조 가스로 인해 몸체의 기화 공간에서 충분히 기화되지 않은 소스 물질이 희석(dilution)되거나 가열된 기화 보조 가스에 의해서 소스 물질이 다시 기화됨으로써, 기화 효율을 더 촉진시킬 수 있다.
또한, 본 실시예들은 기화기의 하부 또는 측부의 표면에 누적될 수 있는 충분히 기화되지 않은 소스 물질에 물리적인 충격을 가하여 몸체의 기화 공간으로 유동시켜 주워 소스 물질이 다시 기화되도록 함으로써, 기화 효율을 촉진시킬 수 있다.
또한, 본 실시예들은 기화 보조 가스에 의해서 기화기 기화 공간에서 충분히 기화되지 않은 소스 물질의 기화가 일어나므로, 기화기 전체의 기화 효율이 촉진되는 효과가 있다.
또한, 본 실시예들은 몸체의 배출부에서 소스 물질이 하측에서 상측으로 유동하도록 하여, 완전히 기화되지 않은 소스 물질이 배출부를 통해 공정 챔버로 유출되는 것을 억제할 수 있다.
이상의 언급한 효과들로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 효과들은 아래의 기재로부터 본 실시예들이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 명확하게 이해될 수 있다.
도 1은 일 실시예에 따른 기화기의 일례를 예시적으로 나타낸 단면도이다.
도 2는 도 1의 기화기에 구비된 열 차단 수단을 보다 구체적으로 나타낸 단면도이다.
도 3은 일 실시예에 따른 기화기의 다른 일례를 개략적으로 도식화하여 나타낸 단면도이다.
도 4는 일 실시예에 따른 기화기의 또 다른 일례를 개략적으로 도식화하여 나타낸 단면도이다.
이하의 실시예에서 개시되는 기화기에 대하여 도면을 참조하여 보다 상세하게 설명한다. 이하의 실시예에서 개시되는 용어들은 단지 특정한 일례를 설명하기 위하여 사용된 것이지 이들로부터 제한되는 것은 아니다.
예를 들면, 이하의 실시예에서 개시되는 '포함하다', '가지다' 또는 '이루어지다' 등의 용어 들은, 특별히 반대되는 기재가 없는 한, 해당 구성 요소가 내재될 수 있음을 의미하는 것으로, 다른 구성 요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성 요소를 더 포함하는 것으로 이해되어야 한다.
또한, 이하의 실시예에서 개시되는 "제1" 및 "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.
또한, 이하의 실시예에서 개시되는 실시예의 설명 및 특허청구범위에 사용되는 단수 표현인 '상기'는 아래위 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현도 포함하는 것으로 이해될 수 있으며, '또는/및' 또는 '및/또는'는 열거되는 관련 항목들 중 하나 이상의 항목에 대한 임의의 및 모든 가능한 조합들을 포함하는 것으로 이해되어야 한다.
또한, 이하의 실시예에서 개시되는 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 포함하는 것으로 이해되어야 한다.
또한, 이하의 실시예에서 개시되는 "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 이용되는 것으로 이해될 수도 있다.
이하에서는, 전술한 관점들을 토대로 개시되는 기화 처리 장치(공정 챔버)에 연결되는 기화기에 대해 보다 구체적으로 설명하기로 한다.
<기화기의 제1 실시예>
도 1은 일 실시예에 따른 기화기의 일례를 예시적으로 나타낸 단면도이고, 도 2는 도 1의 기화기에 구비된 열 차단 수단을 보다 구체적으로 나타낸 단면도이다. 도 2는 도 1를 설명할 때 보조적으로 인용하기로 한다.
도 1를 참조하면, 일 실시예에 따른 기화기(100)는 제1 유입부(110), 분무 노즐(120), 열 차단 수단(130) 및 몸체(100A)를 포함하고, 상기 몸체(100A)는 기화 공간(S), 제1 히터(140) 및 배출부(150)를 포함할 수 있다.
일 실시예에서, 제1 유입부(110)는 기화기(100)의 상부에 구비되고, 액체 상태 또는 액상의 미립자가 마치 안개와 같은 형태를 이루는 미스트(mist) 상태의 소스 물질을 유입시키는 통로이다.
이러한 제1 유입부(110)는 소스 물질의 유입뿐만 아니라, 캐리어 가스, 예컨대 공정 가스를 더 유입할 수 있다. 상기 캐리어 가스는 비활성 가스, 예컨대 아르곤 가스, 질소 가스 등을 의미하며, 이후에 설명하겠지만 소스 물질의 확산을 촉진시키데 사용할 수 있다.
제1 유입부(110)로 유입된 소스 물질 또는 소스 물질과 캐리어 가스는 이하의 분무 노즐(120)로 공급될 수 있다.
일 실시예에서, 분무 노즐(120)은 전술한 제1 유입부(110)의 하부에 배치됨과 동시에 상기 제1 유입부(110)에 연통되는 분사 노즐(121)을 구비할 수 있다.
분사 노즐(121)은 제1 유입부(110)를 통해 유입된 소스 물질 또는 소스 물질과 캐리어 가스를 팽창시켜 몸체(100)의 기화 공간(S)으로 분사시킬 수 있다.
예를 들면, 분무 노즐(120)의 분사 노즐(121)를 통과하는 소스 물질은 캐리어 가스와 반응하면, 소스 물질의 입자 개수가 미세하게 더 쪼개져 소스 물질의 입자 개수가 증가됨으로써, 더 활발하게 팽창이 일어나도록 하여 분사될 수 있다.
일 실시예에서, 열 차단 수단(130)은 분무 노즐(120)에서 저온(상온)으로 유지되도록 하고, 몸체(100A)의 기화 공간(S)에서 고온으로 유지되도록, 상기 분무 노즐(120) 및 몸체(100A)의 기화 공간(S)의 사이에 배치될 수 있다.
바람직하게, 열 차단 수단(130)은 분사시 또는 기화시 분무 노즐(120)에서 저온(상온)으로 유지되도록 하고, 몸체(100A)의 기화 공간(S)에서 고온으로 유지되도록, 몸체(100A)의 기화 공간(S)에서 발생된 온도와 분무 노즐(120)에서 발생된 온도간 차이가 소정의 ΔT 만큼의 온도차를 가질 수 있도록 분무 노즐(120) 및 몸체(100A)의 기화 공간(S)의 사이에서 적절히 배치될 수 있다. 상기 온도차는 압력차 메카니즘과 비례할 수 있다.
상기 ΔT 만큼의 온도차를 두는 이유는 분무 노즐(120)에서 저온(상온)으로 유지되고, 몸체(100A)의 기화 공간(S)에서 고온으로 유지되면, 전술한 소스 물질의 분사 또는/및 확산을 촉진시키고, 궁극적으로 기화 효율을 높일 수 있기 때문이다.
예를 들면, 몸체(100A)의 기화 공간(S)에서 발생된 온도와 분무 노즐(120)에서 발생된 온도의 차이(ΔT)가 100℃ 내지 200℃의 범위를 가질 수 있도록 분무 노즐(120) 및 몸체(100A)의 기화 공간(S)의 사이에서 열 차단 수단(130)의 배치 위치가 적절히 설계될 수 있다.
바람직하게는, 분무 노즐(120)의 온도는 전술한 ΔT의 범위 안에서 20℃ 내지 50℃의 저온(상온)으로 유지될 수 있고, 몸체(100A)의 기화 공간(S)의 온도는 전술한 ΔT의 범위 안에서 150℃ 내지 250℃의 고온으로 유지되도록 구현될 수 있다.
기존에는 열 차단 수단(130)이 없는 관계로, 분무 노즐(120)에서 저온(상온)을 유지하기란 쉽지 않았으며, 또 몸체(100A)의 기화 공간(S)에서 고온으로 유지하기란 쉽지 않았기 때문에, 궁극적으로 소스 물질의 기화 효율을 떨어뜨리는 단점을 가졌었다.
예를 들면, 소스 물질의 분사 및/또는 확산이 원활히 이루어지지 않아 기화 효율이 떨여졌다.
그러나, 몸체(100A)의 기화 공간(S)의 온도가 150℃ 내지 250℃의 고온으로 유지되고, 분무 노즐(120)의 온도가 20℃ 내지 50℃의 저온(상온)으로 유지되도록 열 차단 수단(130)이 분무 노즐(120)와 몸체(100A)의 기화 공간(S) 사이에 적절히 배치됨으로써, 100℃ 내지 200℃의 범위의 온도차(ΔT)를 유발시켜 궁극적으로 기화 효율을 높일 수 있었다.
이를 위해, 열 차단 수단(130)은 전술한 온도차(ΔT)를 유지하면서도 분무 노즐(120)에 의해 분사된 소스 물질의 확산을 지속시키기 위하여 소스 물질의 분사 통로인 적어도 하나의 분사홀(131)을 포함할 수 있다.
예를 들면, 소스 물질의 확산을 지속시키기 위하여 분무 노즐(120)의 중심 부근에 적어도 하나의 분사홀(131)을 구비할 수 있다. 바람직하게는 하나의 분사홀(131)로 구비될 수 있다.
적어도 하나의 분사홀(131)을 통과한 소스 물질은 몸체(100A)의 기화 공간(S)으로 분사됨과 동시에 확산을 지속시켜 실질적으로 상기 몸체(100A)의 기화 공간(S)으로 공급할 수 있다.
몸체(100A)의 기화 공간(S)으로 유입된 소스 물질의 대부분은 비록 확산이 일어났지만, 기화되지 않은 상태, 즉 액상의 미립자가 마치 안개와 같은 형태를 이루는 미스트로 몸체(100A)의 기화 공간(S)으로 확산될 수 있다.
이러한 미스트는 몸체(100A)의 기화 공간(S)에 가해지는 적절한 온도, 압력 조건과 기화 보조 가스의 물리적 충격에 의해 기화될 수 있다. 소스 물질의 기화를 위한 온도, 압력 조건과 기화 보조 가스에 대해서는 차후의 구성에 의해 보다 상세히 설명될 예정이다.
아울러, 일 실시예에 따른 열 차단 수단(130)은 도 2에서와 같이 전술한 온도차(ΔT)를 유지시키기 위하여 플라스틱 계열의 물질로 제작될 수 있다.
예를 들면, 열 차단 수단(130)은 폴리에틸렌 테레프타레이트(PET), 폴리에틸렌(PE), 폴리프로필렌(PP), 폴리스티렌(PS) 및 폴리염화비닐(PVC) 중 어느 하나 또는 이들의 조합한 플라스틱 물질로 제작될 수 있다.
더욱이, 도 2에 도시된 열 차단 수단(130)은 두께면에서 5mm 내지 50mm의 두께(T)를 가지고 분무 노즐(120) 및 몸체(100A)의 기화 공간(S)의 사이에 배치될 수 있다.
가령, 5mm 내지 50mm의 열 차단 수단(130)의 두께(T)를 갖지 않으면, 100℃ 내지 200℃의 범위의 온도차(ΔT)를 발생시킬 수 없었다. 그러나 이 두께로 반드시 한정되는 것은 아니다.
일 실시예에서, 제1 히터(140)는 몸체(100A)의 기화 공간(S)을 둘러싸도록 구비될 수 있다. 예를 들면, 기화기(100)에는 소스 물질이 기화되는 기화 공간(S)이 형성되고, 상기 제1 히터(140)는 상기 기화 공간(S)을 둘러싸도록 구비될 수 있다.
이러한 제1 히터(140)는 유도 가열 방식 또는/및 전열 방식 등으로 구현되며, 이를 통해 몸체(100A)의 기화 공간(S)에서 확산되고 있는 소스 물질을 가열하여 기화시킬 수 있다.
예를 들면, 제1 히터(140)는 구현된 유도 가열 방식 또는/및 전열 방식을 통해 기화기(100)의 내벽(B)을 가열하고, 가열된 내벽(B)에 의해 전달된 열이 다시 몸체(100A)의 기화 공간(S)에 있는 소스 물질을 가열함으로써, 상기 소스 물질을 기화시킬 수 있다.
여기서, 제1 히터(140)는 기화기(100)의 내벽(B)을 가열하고 있기 때문에, 기화기(100)의 내벽(B)에 소스 물질이 점착되는 것을 억제할 수 있고, 기화기(100) 의 기화 공간(S)의 온도를 고온으로 유지하여 소스 물질의 기화를 촉진시킬 수 있다.
이처럼, 제1 히터(140)가 내벽(B)에 위치하는 것으로 한정하였으나, 이에 제한되지 않고 몸체(100A)의 기화 공간(S)에 표출되도록 내벽(B)의 표면에 제1 히터(140)가 배치될 수도 있으며, 몸체(100A)의 기화 공간(S)의 양 옆인 측부(B, 내벽)에만 배치될 수도 있다.
일 실시예에서, 배출부(150)는 기화기(100)의 내벽(B)에 구비되어, 몸체(100A)의 기화 공간(S)에서 기화된 소스 물질을 외부, 예컨대 공정 챔버(미도시)측으로 배출시키는 통로일 수 있다.
예를 들면, 배출부(150)는 전술한 열 차단 수단(130)을 통과한 소스 물질이 몸체(100A)의 기화 공간(S)에서 제1 히터(140)에 의해 기화될 때, 몸체(100A)의 기화 공간(S)에서 기화된 소스 물질을 공정 챔버측으로 배출시킬 수 있다.
이때, 배출부(150)를 통해 배출되는 기화된 소스 물질은 기존에 비하여 전술한 100℃ 내지 200℃의 범위의 온도차(ΔT)에 기인하여 발생된 결과이므로 기존에 비하여 높은 기화 효율을 가짐은 물론일 것이다.
한편, 전술한 몸체(100A)의 기화 공간(S)의 하부는 아무런 구조가 형성되지 않거나 몸체(100A)의 기화 공간(S)에 있는 소스 물질의 기화를 더 촉진시킬 수 있는 물질들이 유입될 수 있는 구조가 형성될 수 있는 등 다양한 변형 실시가 가능하다. 이에 대해서는 하기에서 설명하기로 한다.
<기화기의 제2 실시예>
도 3은 일 실시예에 따른 기화기의 다른 일례를 개략적으로 도식화하여 나타낸 단면도이다.
도 3을 참조하면, 일 실시예에 따른 기화기(100)는 제1 유입부(110), 분무 노즐(120), 열 차단 수단(130), 제1 히터(140), 배출부(150), 제2 유입부(160) 및 제1 디퓨저(170)를 포함한다.
여기서, 도 3에 도시된 제1 유입부(110), 분무 노즐(120), 열 차단 수단(130), 제1 히터(140) 및 배출부(150)는 도 1에서 설명하였기 때문에 본 실시예에서는 생략하지만, 본 실시예에서도 유사 또는 동일하게 적용됨은 물론이다. 이때, 제1 히터(140) 및 배출부(150)는 몸체(100A)에 구비될 수 있다.
이하에서는, 도 1에 개시되지 않고 있는 제2 유입부(160) 및 제1 디퓨저(170, diffuser)에 대해 중점적으로 설명하기로 한다.
일 실시예에서, 제2 유입부(160)는 기화기(100)의 하부 또는 몸체(100A)의 하부에 구비되어, 기화 보조 가스를 유입시킬 수 있다. 그러나 이 배치에 반드시 한정되지 않지는 않는다.
예를 들면, 제2 유입부(160)는 기화기(100)의 하부가 아니더라도, 몸체(100A)의 기화 공간(S)에서 충분히 기화되지 않은 소스 물질이 많이 잔류하는 부분에 배치될 수도 있다.
이때, 제2 유입부(160)로 유입되는 기화 보조 가스의 온도와 유량 조절은 기화기(100)의 외부에 구비된 제2 히터(미도시) 및 유량 제어기(미도시)에 의해 실현될 수 있다.
제2 히터는 몸체(100A)의 외부에 구비되어 제2 유입부(160)에 연결되며, 제2 유입부(160)로 공급되는 기화 보조 가스를 가열하는 역할을 할 수 있다. 따라서, 실시예에서 기화 보조 가스는 제1 히터(140) 및 제2 히터에 의해 온도가 조절되어 제2 유입부(160) 또는/및 몸체(100A)의 기화 공간(S)으로 유입될 수 있고, 몸체(100A)의 기화 공간(S)에서 다시 제1 히터(140)에 의해 온도가 조절될 수 있다.
반면, 유량 제어기는 기화기(100)의 외부에 구비되어, 제2 히터 또는/및 제2 유입부(160)에 연결됨으로써, 제2 유입부(160) 및/또는 몸체(100A)의 기화 공간(S)으로 유입되는 기화 보조 가스의 유량을 조절하는 역할을 할 수 있다.
이외에도, 제2 유입부(160), 제2히터 및 유량 제어기를 연결하는 배관에는 기화 보조 가스의 유동을 차단하기 위한 밸브들이 구비될 수 있다.
일 실시예에서, 제1 디퓨저(170)는 몸체(100A)의 기화 공간(S)의 하부에 배치되되, 바람직하게는 몸체(100A)의 기화 공간(S)과 제2 유입부(160)의 사이에 배치될 수 있으며, 다공성 구조를 가질 수 있다.
이러한 제1 디퓨저(170)는 전술한 제2 유입부(160)를 통해 유입된 기화 보조 가스를 몸체(100A)의 기화 공간(S)으로 확산시키는 역할을 할 수 있다. 열 차단 수단(130)을 통과한 소스 물질과 제1 디퓨저(170)를 통과한 기화 보조 가스는 몸체(100A)의 기화 공간(S)에서 서로 대향되는 방향으로 분사되도록 하는 것이 바람직하다.
이러한 기화 보조 가스를 확산시키는 이유는 제1 디퓨저(170)를 통해 몸체(100A)의 기화 공간(S)으로 유입된 기화 보조 가스가 공정 챔버(미도시)의 증착 및 식각 공정 등에 영향을 주지 않도록 하기 위하여 몸체(100A)의 기화 공간(S)에서 기화되고 있는 소스 물질의 기화를 더욱 촉진시킬 수 있기 때문이다.
더불어, 기화 보조 가스를 확산시키는 이유는 제2 유입부(160)과 몸체(100A)의 기화 공간(S) 사이에 압력차를 형성하여 몸체(100A)의 기화 공간(S)에 기화 보조 가스가 유입되더라도, 몸체(100A)의 기화 공간(S)의 압력 상승을 억제함으로써, 미스트의 소스 물질에 물리적 충격을 가하여 미스트의 소스 물질의 기화를 더욱 촉진시킬 수 있기 때문이다.
기화기(100)의 내부로 확산되는 기화 보조 가스는 몸체(100A)의 기화 공간(S)의 균일한 압력 분포를 고려하여 제1 디퓨저(170)를 통해 몸체(100A)의 기화 공간(S)으로 균일하게 확산시키는 것이 좋다.
이런 경우, 전술한 배출부(150)는 몸체(100A)의 기화 공간(S)에서 기화된 소스 물질과 함께 몸체(100A)의 기화 공간(S)에 존재하는 기화 보조 가스를 외부, 예컨대 공정 챔버(미도시)측으로 더 배출시킬 수 있다.
<기화기의 제3 실시예>
도 4는 일 실시예에 따른 기화기의 또 다른 일례를 개략적으로 도식화하여 나타낸 단면도이다.
도 4를 참조하면, 일 실시예에 따른 기화기(100)는 제1 유입부(110), 분무 노즐(120), 열 차단 수단(130), 제1 히터(140), 배출부(150), 제2 유입부(160), 제2 히터(미도시), 유량 제어기(미도시), 제1 디퓨저(170) 및 제2 디퓨저(180)를 포함할 수 있다.
여기서, 도 4에 도시된 제1 유입부(110), 분무 노즐(120), 열 차단 수단(130), 제1 히터(140), 배출부(150), 제2 유입부(160), 제2 히터(미도시), 유량 제어기(미도시) 및 제1 디퓨저(170)는 도 1 내지 도 3에 도시된 해당 구성과 동일하므로 그에 대한 설명은 생략하지만 본 실시예에서도 동일 또는 유사하게 적용됨음 물론이다.
다만, 도 1 내지 도 3의 제1 히터(140)는 몸체(100A)의 기화 공간(S)을 둘러쌓고 있는 내벽에 배치되었지만, 본 실시예의 제1 히터(140)는 몸체(100A)의 기화 공간(S)의 측부에 해당하는 위치에 이후에 설명할 제2 디퓨저(180)가 배치될 때, 상기 제2 디퓨저(180)를 둘러싸도록 상기 측부에 배치되는 것이 도 1 내지 도 3의 제1 히터(140)와 차이가 있다고 할 수 있다.
그러나, 제1 히터(140)는 제2 디퓨저(180)를 둘러싸도록 배치되는 것에 한정되지 않으며, 제2 디퓨저(180)의 내측에 배치될 수도 있는 등 다양한 위치에서 배치가 가능할 수 있다.
일 실시예에서, 제2 디퓨저(180)는 몸체(100A)의 기화 공간(S)이 배치된 측부, 예컨대 몸체(100A)의 기화 공간(S)을 둘러싸도록 배치되되, 제1 디퓨저(170) 및/또는 제2 유입부(160)와 연통될 수 있다.
이러한 제2 디퓨저(180)는 전술한 제1 디퓨저(170) 처럼 다공성 구조를 가지며, 제1 디퓨저(170) 및/또는 제2 유입부(160)를 통해 유입된 기화 보조 가스를 기화기(100) 기화 공간(S)으로 균일하게 더 확산시키는 역할을 할 수 있다.
이와 같이, 기화기(100)의 하부에 배치된 제1 디퓨저(170) 및 기화기(100)의 측부에 배치된 제2 디퓨저(180)로 인해, 몸체(100A)의 기화 공간(S)에 머물고 있는 소스 물질의 기화를 더욱 촉진시킬 수 있다.
이런 경우, 일 실시예에 따른 배출부(150)는 몸체(100A)의 기화 공간(S)에서 기화된 소스 물질과 함께 제1 디퓨저(170) 및 제2 디퓨저(180)에 의해 몸체(100A)의 기화 공간(S)에 존재하는 기화 보조 가스를 외부, 예컨대 공정 챔버(미도시)측으로 더 배출시킬 수 있다.
한편, 전술한 도 1 내지 도 4의 기화기에 개시된 열 차단 수단(130)은 온도 유지 수단(190)으로 대체될 수 있다.
즉, 온도 유지 수단(190)은 분무 노즐(120)과 몸체(100A)간의 소정의 온도차(ΔT)를 발생시키는 도 1 내지 도 4의 열 차단 수단(130)과는 달리, 분무 노즐(120)의 내부 온도를 저온으로 유지시키고, 몸체(100A)의 기화 공간(S)의 내부 온도를 고온으로 유지시킬 수 있다.
예를 들면, 온도 유지 수단(190)은 소스 물질의 분사 또는 기화시 20℃ 내지 50℃의 범위에서 분무 노즐(120)의 내부 온도를 저온(상온)으로 유지시키고, 150℃ 내지 250℃의 범위에서 몸체(100A)의 기화 공간(S)의 내부 온도를 고온으로 유지시킬 수 있다.
다시 말해, 일 실시예에 따른 온도 유지 수단(190)은 분무 노즐(120)과 몸체(100A)의 기화 공간(S) 사이를 소정의 온도차를 발생시키는 것이 아닌, 분무 노즐(120)과 몸체(100A)의 기화 공간(S)의 내부 온도를 전술한 바와 같이 정해진 온도로 각기 다르게 유지시켜주는데 그 목적이 있다고 할 수 있다.
이런 온도 유지를 통해, 본 실시예에서는 기화 효율을 기존에 비해 더욱 높일 수 있었다.
이상에서 개시된 실시예들은 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.
아울러, 이상에서 개시된 실시예들은 본 발명의 정신 및 필수적 특징을 벗어나지 않는 범위에서 다른 특정한 형태로 구체화될 수 있음은 당업자에게 자명하다.
따라서, 전술한 실시예들은 모든 면에서 제한적으로 해석되어서는 아니되고 예시적인 것으로 고려되어야 한다. 본 실시예의 범위는 첨부된 청구항의 합리적 해석에 의해 결정되어야 하고, 본 실시예의 등가적 범위 내에서의 모든 변경은 본 실시예의 범위에 포함된다.
100 : 기화기
110 : 제1 유입부
120 : 분무 노즐
121 : 분사 노즐
130 : 열 차단 수단
131 : 분사홀
140 : 제1 히터
150 : 배출부
160 : 제2 유입부
170 : 제1 디퓨저
180 : 제2 디퓨저
190 : 온도 유지 수단

Claims (13)

  1. 소스 물질을 이하의 기화 공간으로 분사시키는 분무 노즐;
    상기 분무 노즐과 연통되어, 상기 분사된 소스 물질을 기화시키는 기화 공간을 가지는 몸체; 및
    상기 분무 노즐과 상기 기화 공간간의 소정의 온도차(ΔT)를 발생시키는 열 차단 수단
    을 포함하는, 기화기.
  2. 소스 물질을 이하의 기화 공간으로 분사시키는 분무 노즐;
    상기 분무 노즐과 연통되어, 상기 소스 물질을 기화시키는 기화 공간을 가지는 몸체; 및
    상기 분무 노즐의 내부 온도를 저온으로 유지시키고, 상기 기화 공간의 내부 온도를 고온으로 유지시키는 온도 유지 수단
    을 포함하는, 기화기.
  3. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    상기 몸체는,
    상기 기화 공간을 둘러쌓고 있는 내벽에 배치되어, 상기 기화 공간에 유입된 상기 분사된 소스 물질을 가열하여 기화시키는 제1 히터; 및
    상기 분사된 소스 물질이 상기 기화 공간에서 상기 제1 히터에 의해 기화될 때, 상기 기화된 소스 물질을 배출시키는 배출부
    를 더 포함하는, 기화기.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 소정의 온도차(ΔT)는, 100℃ 내지 200℃의 범위를 갖는, 기화기.
  5. 제4항에 있어서,
    상기 분무 노즐의 온도는,
    상기 ΔT의 범위 안에서 20℃ 내지 50℃의 저온(상온)으로 유지되고,
    상기 기화 공간의 온도는,
    상기 ΔT의 범위 안에서 150℃ 내지 250℃의 고온으로 유지되는, 기화기.
  6. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    상기 소스 물질과 함께 상기 소스 물질의 확산을 촉진시키는 캐리어 가스를 상기 분무 노즐로 공급하는, 제1 유입부
    를 더 포함하는, 기화기.
  7. 제1항에 있어서,
    상기 열 차단 수단은,
    상기 소스 물질의 분사 통로인 적어도 하나의 분사홀을 포함하는, 기화기.
  8. 제1항에 있어서,
    상기 열 차단 수단은, 플라스틱 계열의 물질로 제작되는, 기화기.
  9. 제1항에 있어서,
    상기 열 차단 수단은, 5 내지 50mm의 두께를 갖는, 기화기.
  10. 제2항에 있어서,
    상기 온도 유지 수단은,
    20℃ 내지 50℃의 범위에서 상기 저온(상온)으로 유지시키고, 150℃ 내지 250℃의 범위에서 상기 고온으로 유지시키는, 기화기.
  11. 제2항에 있어서,
    상기 온도 유지 수단은,
    상기 소스 물질의 분사 통로인 적어도 하나의 분사홀을 포함하고, 플라스틱 계열의 물질로 제작되며, 5 내지 50mm의 두께를 갖는, 기화기.
  12. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    상기 기화 공간의 하부에 배치되어, 기화 보조 가스를 유입하는 제2 유입부; 및
    상기 제2 유입부를 통해 유입된 기화 보조 가스를 상기 기화 공간으로 확산시키는 다공성 구조의 제1 디퓨저(diffuser)
    를 더 포함하는, 기화기.
  13. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    상기 기화 공간의 하부에 배치되어, 기화 보조 가스를 유입하는 제2 유입부; 및
    상기 기화 공간의 하부에 배치되어, 상기 제2 유입부를 통해 유입된 기화 보조 가스를 상기 기화 공간으로 확산시키는 제1 디퓨저; 및
    일단이 상기 제1 디퓨저와 연통됨과 동시에 상기 기화 공간의 측부에 배치되어, 상기 측부에서 상기 기화 보조 가스를 상기 기화 공간으로 더 확산시키는 제2 디퓨저
    를 더 포함하는, 기화기.
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