KR20230074437A - 기화기 - Google Patents

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KR20230074437A
KR20230074437A KR1020230063532A KR20230063532A KR20230074437A KR 20230074437 A KR20230074437 A KR 20230074437A KR 1020230063532 A KR1020230063532 A KR 1020230063532A KR 20230063532 A KR20230063532 A KR 20230063532A KR 20230074437 A KR20230074437 A KR 20230074437A
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김헌도
김종식
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주성엔지니어링(주)
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Abstract

기화기의 일 실시예는, 소스물질을 기화공간으로 분사시키는 분무노즐; 상기 분무노즐과 연통되어, 분사된 상기 소스물질을 기화시키는 상기 기화공간을 가지는 몸체; 및 상기 몸체의 측부에 상기 기화공간과 연통하도록 구비되고, 기화된 상기 소스물질이 배출되는 배출부를 포함하고, 상기 배출부는, 상기 몸체의 하측에서 상측방향으로 상기 몸체의 전체길이의 0.15 내지 0.25배 되는 지점에 배치되는 것일 수 있다.

Description

기화기{Vaporizer}
실시예는, 기판 처리장치에 구비되고, 기화효율을 높일 수 있는 구조를 가진 기화기에 관한 것이다.
이 부분에 기술된 내용은 단순히 실시예에 대한 배경 정보를 제공할 뿐 종래기술을 구성하는 것은 아니다.
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 기판의 불량 원인을 제공할 수 있다.
더욱이, 기화기의 기화 효율이 낮으면, 기화기의 교체 주기가 짧아져 반도체 제조 공정의 전체 속도가 저하됨으로써, 제품의 생산 단가가 높아지는 문제점이 발생한다.
따라서, 실시예는, 기판 처리장치에 구비되고, 기화효율을 높일 수 있는 구조를 가진 기화기에 관한 것이다.
실시예가 이루고자 하는 기술적 과제는 이상에서 언급한 기술적 과제로 제한되지 않으며 언급되지 않은 또 다른 기술적 과제들은 아래의 기재로부터 실시예가 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
기화기의 일 실시예는, 소스물질을 기화공간으로 분사시키는 분무노즐; 상기 분무노즐과 연통되어, 분사된 상기 소스물질을 기화시키는 상기 기화공간을 가지는 몸체; 및 상기 몸체의 측부에 상기 기화공간과 연통하도록 구비되고, 기화된 상기 소스물질이 배출되는 배출부를 포함하고, 상기 배출부는, 상기 몸체의 하측에서 상측방향으로 상기 몸체의 전체길이의 0.15 내지 0.25배 되는 지점에 배치되는 것일 수 있다.
상기 분무노즐은, 상기 소스물질이 유입되는 제1유입부; 및 상기 제1유입부와 연통되고, 상기 제1유입부에 캐리어가스를 공급하는 제2유입부를 더 포함하는 것일 수 있다.
기화기의 일 실시예는, 상기 몸체의 측면을 감싸도록 구비되는 히터를 더 포함하는 것일 수 있다.
기화기의 일 실시예는, 상기 몸체의 하측에 배치되고, 기화보조가스를 상기 기화공간으로 공급하는 보조가스공급부를 더 포함하는 것일 수 있다.
상기 기화보조가스는 예열되어 상기 기화공간으로 유입되는 것일 수 있다.
상기 분무노즐로부터 유입되는 상기 소스물질과 상기 보조가스공급부로부터 유입되는 상기 기화보조가스는 상기 기화기 내부에서 서로 대향되는 방향으로 분사되는 것일 수 있다.
기화기의 다른 실시예는, 소스물질을 기화공간으로 분사시키는 분무노즐; 예열된 기화보조가스를 상기 기화공간으로 공급하는 보조가스공급부; 상기 분무노즐 및 상기 보조가스공급부와 각각 연통되어, 분사된 상기 소스물질을 기화시키는 상기 기화공간을 가지는 몸체; 및 상기 몸체의 하측에 형성되고, 상기 보조가스공급부로부터 공급되는 상기 기화보조가스를 상기 기화공간으로 확산시키는 확산부를 포함하고, 상기 확산부는, 7mm 내지 12mm의 두께를 가지는 것일 수 있다.
상기 보조가스공급부는, 상기 확산부의 중앙부에 배치되고, 단부가 상기 확산부로 돌출되도록 배치되는 것일 수 있다.
기화기의 다른 실시예는, 상기 기화공간과 상기 확산부 사이에 배치되는 다공성 구조의 디퓨저를 더 포함하는 것일 수 있다.
실시예에서, 기화공간에 유입되는 기화보조가스로 인해 기화공간에서 충분히 기화되지 않은 소스물질이 가열된 기화보조가스에 의해서 다시 기화될 수 있다.
또한, 기화기의 하부 또는 측벽의 표면에 누적될 수 있는 충분히 기화되지 않은 소스물질에 물리적인 충격을 주어 상기 소스물질이 다시 기화되도록 할 수 있다.
또한, 기화보조가스에 의해서 기화공간에서 충분히 기화되지 않은 소스물질의 기화가 일어나므로, 기화기 전체의 기화효율이 증가할 수 있다.
도 1은 일 실시예의 기화기를 나타낸 단면도이다.
도 2는 도 1의 A부분의 다른 실시예를 나타낸 확대도이다.
도 3은 도 1의 A부분의 또 다른 실시예를 나타낸 확대도이다.
이하, 첨부된 도면들을 참조하여 실시예를 상세히 설명한다. 실시예는 다양한 변경을 가할 수 있고 여러 가지 형태를 가질 수 있는바, 특정 실시예들을 도면에 예시하고 본문에 상세하게 설명하고자 한다. 그러나 이는 실시예를 특정한 개시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 실시예의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변경, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다.
"제1", "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 목적으로 사용된다. 또한, 실시예의 구성 및 작용을 고려하여 특별히 정의된 용어들은 실시예를 설명하기 위한 것일 뿐이고, 실시예의 범위를 한정하는 것이 아니다.
실시예의 설명에 있어서, 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 포함할 수 있다.
또한, 이하에서 이용되는 "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 위해서 이용될 수도 있다.
도 1은 일 실시예의 기화기를 나타낸 단면도이다. 실시예의 기화기는 분무노즐(100), 몸체(200), 배출부(300), 보조가스공급부(400), 확산부(500), 제1단열부(600), 제2단열부(700) 및 히터(800)를 포함할 수 있다.
한편, 도 1에 도시된 바와 같이, 분무노즐(100)의 일부를 제외하면 전체가 커버(10)에 의해 둘러싸이도록 구비될 수 있다. 상기 커버(10)는 기화기 전체를 패킹하고, 기화기의 각 구성부품을 보호하는 역할을 할 수 있다.
분무노즐(100)은 기화기의 상측에 배치되고, 소스물질을 기화공간(210)으로 분사하는 역할을 할 수 있고, 제1유입부(110)와 제2유입부(120)를 포함할 수 있다.
제1유입부(110)는 액상의 소스물질이 기화기 내부의 기화공간(210)으로 유입되는 통로역할을 할 수 있다. 상기 제1유입부(110)를 통해 외부의 공급부 또는 저장장치로부터 공급되는 소스물질은 기화공간(210)으로 유입될 수 있다.
액상의 소스물질이 제1유입부(110) 통해 기화공간(210)으로 유입되면서 소스물질은 미스트(mist) 상태 즉, 액상의 미립자가 마치 안개와 같은 형태를 이루는 상태로 변화할 수 있다.
기화기로 유입되는 소스물질은 기화공간(210)에서 액체상태에서 기체상태로 기화되고, 배출부(300)를 통해 공정챔버(미도시)로 유입되어 상기 공정챔버에 배치되는 기판에 공급되어 기판은 증착, 식각공정이 진행될 수 있다.
제2유입부(120)는 상기 제1유입부(110)와 분무노즐(100)에서 연통되고, 상기 제1유입부(110)에 캐리어가스를 공급하는 역할을 할 수 있다. 상기 제2유입부(120)에서 기화기로 유입되는 캐리어가스는 상기 소스물질이 기화기 내부로 원활하게 유입되도록 할 수 있다.
이때, 캐리어가스는 비활성 가스 예를 들어, 아르곤가스, 질소가스 등을 사용하여 소스물질 또는 증착, 식각공정에 영향을 미치지 않도록 하는 것이 적절하다.
몸체(200)는 상기 분무노즐(100) 하측에 배치되며, 상기 제1유입부(110)와 연통되고, 기화공간(210)과 측벽(220)을 포함할 수 있다.
기화공간(210)은 상기 분무노즐(100)과 연통되어, 분사된 상기 소스물질을 기화시키는 역할을 할 수 있다. 즉, 기화공간(210)은 상기 제1유입부(110)를 통해 상기 몸체(200)로 유입되는 소스물질이 기화되는 장소이다.
측벽(220)은 상기 기화공간(210)을 둘러싸도록 구비되어 상기 기화공간(210)을 형성할 수 있다. 도 1에 도시된 바와 같이, 상기 소스물질은 제1유입부(110)를 통해 하향하는 방향으로 도시된 화살표 방향으로 캐리어가스와 함께 기화공간(210)으로 유입될 수 있다.
기화공간(210)에 유입되는 소스물질은 가열되어 기화되고, 기화된 소스물질은 배출구를 통해 상기 공정챔버로 유입될 수 있다.
배출부(300)는 상기 몸체(200)의 측부에 상기 기화공간(210)과 연통하도록 구비되고, 기화된 상기 소스물질이 상기 공정챔버로 배출되는 통로역할을 할 수 있다. 도 1에 도시된 바와 같이, 상기 배출부(300)는 몸체(200)의 측벽(220)에 관통구가 형성되고, 상기 관통구와 연통되는 연결배관이 구비되고, 상기 연결배관을 통해 상기 공정챔버로 기화된 소스물질이 유입될 수 있다.
상기 소스물질은 최대한 기화된 상태로 상기 배출부(300)를 통해 공정챔버로 유입되는 것이 적절하다. 따라서, 상기 배출부(300)는 상기 기화공간(210)에서 소스물질이 최대한 기화된 상태로 존재하는 영역에 배치되는 것이 적절할 수 있다.
소스물질은 기화공간(210)의 상측에서 유입되어 하향하면서 기화효율이 증가할 수 있다. 이때, 소스물질이 최대한 기화되어 존재하는 영역은 상기 몸체(200)의 하부일 수 있다. 따라서, 상기 배출부(300)는 상기 몸체(200)의 하부에 배치되는 것이 적절할 수 있다.
예를 들어, 상기 배출부(300)는 상기 몸체(200)의 하측에서 상측방향으로 몸체(200)의 전체길이의 0.15 내지 0.25배 되는 지점에 배치되는 것이 적절할 수 있다. 상기 배출부(300)가 상기 위치에 배치될 경우, 최대한 기화된 소스물질이 상기 배출부(300)를 통해 상기 공정챔버에 유입될 수 있다.
보조가스공급부(400)는 상기 몸체(200)의 하측에 배치되고, 기화보조가스를 상기 기화공간(210)으로 공급할 수 있다. 즉, 보조가스공급부(400)는 기화기의 하측에 상기 제1유입부(110)와 대향되도록 배치되고, 기화보조가스가 유입되는 통로역할을 할 수 있다. 이때, 상기 몸체(200)는 상기 분무노즐(100) 및 상기 보조가스공급부(400)와 각각 연통될 수 있다.
상기 보조가스공급부(400)를 통해 기화기의 기화공간(210)으로 유입되는 기화보조가스는 공정챔버의 증착, 식각공정에 영향을 미치지 않고, 기화기 내부공간에서 충분히 기화되지 않는 소스물질을 다시 기화시킬 수 있는 것이 적절할 수 있다.
따라서, 상기 기화보조가스는 예를 들어, 아르곤가스, 질소가스 등을 사용하여 소스물질 또는 증착, 식각공정에 영향을 미치지 않도록 할 수 있다.
한편, 실시예에서, 상기 분무노즐(100)의 상기 제1유입부(110)로부터 유입되는 상기 소스물질과 상기 보조가스공급부(400)로부터 유입되는 상기 기화보조가스는 상기 기화기 내부에서 서로 대향되는 방향으로 분사되도록 구비될 수 있다.
이러한 구조로 인해, 도 1에 도시된 바와 같이, 기화기의 기화공간(210)에서 하향하는 화살표로 표시되는 소스물질과 상향하는 화살표로 표시되는 기화보조가스는 서로 대향되도록 분사될 수 있다. 이러한 구조는 기화기에 유입되는 상기 소스물질을 효과적으로 기화시키기 위함이다.
상기 제1유입부(110)로부터 기화공간(210)으로 유입되는 소스물질은 완전히 기화되지 않은 상태, 즉 액상의 미립자가 마치 안개와 같은 형태를 이루는 미스트(mist) 상태로 존재할 수 있다.
이러한 소스물질의 미스트는 몸체(200)의 측벽(220)에 점착되거나, 몸체(200)의 기화공간(210)의 하부에 가라앉아 완전히 기화되지 않은 상태로 계속 존재할 수 있다. 따라서, 이러한 미스트가 상기 기화기의 기화공간(210)에 존재하는 양이 증가할수록 상기 기화기의 기화효율은 낮아진다.
따라서, 보조가스공급부(400)로 유입되는 기화보조가스는 상기 제1유입부(110)로 유입되는 소스물질과 대향되도록 분사되어, 기화기의 기화공간(210)의 하부에 가라앉을 수 있는 소스물질의 미스트를 기화시킬 수 있다.
즉, 상기 기화보조가스는 기화기의 기화공간(210)의 하부에 가라앉은 소스물질 미스트에 물리적 충격을 가하여 소스물질 미스트의 기화를 촉진시킬 수 있다. 또한, 상기 기화보조가스는 온도와 유량이 조절되어 소스물질을 가열하고, 기화기 내부공간의 압력을 조절하여 소스물질 미스트의 기화를 촉진시킬 수 있다.
실시예에서, 기화공간(210)에 유입되는 기화보조가스로 인해 기화공간(210)에서 충분히 기화되지 않은 소스물질이 가열된 기화보조가스에 의해서 다시 기화될 수 있다.
또한, 기화기의 하부 또는 측벽(220)의 표면에 누적될 수 있는 충분히 기화되지 않은 소스물질에 물리적인 충격을 주어 상기 소스물질이 다시 기화되도록 할 수 있다.
또한, 기화보조가스에 의해서 기화공간(210)에서 충분히 기화되지 않은 소스물질의 기화가 일어나므로, 기화기 전체의 기화효율이 증가할 수 있다.
기화보조가스의 온도와 유량을 조절하여, 소스물질의 기화효율을 높일 수 있는 기화기의 기화공간(210)의 온도 및 압력조건을 구현할 수 있다. 이러한 조건에서 소스물질 미스트는 효율적으로 기화되고, 몸체(200)의 측벽(220)에 소스물질의 점착을 억제할 수 있다.
상기한 이유로 기화보조가스는 특히, 예열되어 상기 확산부(500)로 유입될 수 있다. 예열된 기화보조가스는 상기한 역할 이외에 기화공간(210)의 온도를 기화공간(210) 전체에 걸쳐 균일하게 유지하는 역할을 할 수도 있다. 따라서, 보조가스공급부(400)는 예열된 기화보조가스를 상기 기화공간(210)으로 공급할 수 있다.
몸체(200)의 측벽(220)을 둘러싸도록 구비되는 히터(800)로부터 측벽(220)을 통해 기화공간(210)으로 열이 전달되는데, 기화공간(210)에서 측벽(220)에 가까운 가장자리에는 상대적으로 많은 열이 전달되지만, 기화공간(210)에서 측벽(220)에서 먼 중앙부는 상대적으로 적은 열이 전달될 수 있다.
이러한 이유로, 기화공간(210)의 가장자리와 중앙부의 열분포는 불균일해 질 수 있고, 이러한 불균일한 열분포는 기화공간(210)에서 소스물질의 기화율을 저하시키는 원인이 될 수 있다.
따라서, 예열된 기화보조가스는 기화공간(210)에서의 상기한 불균일한 열분포를 억제하여 기화공간(210) 전체에 균일한 열분포가 형성되도록 하는 역할을 할 수 있다. 즉, 히터(800)뿐만 아니라, 기화보조가스에 의해 기화공간(210) 전체가 고르게 가열됨으로 인해 기화공간(210) 전체는 균일한 열분포를 가질 수 있는 것이다.
확산부(500)는 상기 몸체(200) 하측에 상기 기화공간(210) 및 상기 보조가스공급부(400)와 연통하도록 형성될 수 있다. 상기 확산부(500)는 보조가스공급부(400)로부터 공급되는 기화보조가스가 상기 기화공간(210)에 균일하게 확산되도록 하는 역할을 할 수 있다.
즉, 상기 보조가스공급부(400)를 통해 기화기 내부로 유입되는 기화보조가스는 상기 확산부(500)에서 확산될 수 있다. 상기 확산부(500)에서 확산되어 상기 확산부(500)의 측방향을 따라 균일하게 분포하는 기화보조가스는 상기 기화공간(210)에 측방향으로 균일하게 분포할 수 있다.
확산부(500)를 통해 기화공간(210)에 균일하게 분포하는 기화보조가스는 이와 대향되는 방향으로 하향하는 소스물질에 균일하게 부딪혀 기화공간(210) 측방향으로 균일하게 소스물질의 기화를 촉진할 수 있다.
기화보조가스가 기화공간(210)의 측방향으로 불균일하게 분포하게 되면, 기화보조가스가 많이 분포하는 부분에서는 소스물질의 기화가 촉진될 수 있으나, 기화보조가스가 상대적으로 적게 분포하는 부분에서는 소스물질의 기화율이 상대적으로 낮아질 수 있다.
이러한 기화율의 불균일로 인해 소스물질의 기화율이 상대적으로 낮은 부분에서는 기화되지 않은 미스트가 계속 존재할 수 있다. 따라서, 상기 확산부(500)는 기화보조가스를 상기 기화공간(210)의 측방향으로 균일하게 분포하도록 함으로써 소스물질이 기화공간(210)의 측방향으로 균일하게 기화할 수 있도록 하여, 소스물질의 기화효율을 높이고, 기화되지 않은 소스물질이 몸체(200)의 측벽(220)에 부착되는 것을 억제할 수 있다.
제1단열부(600)는 상기 분무노즐(100)과 상기 몸체(200) 사이에 배치되고, 상기 몸체(200) 및 기화공간(210)을 단열하는 역할을 할 수 있다. 즉, 상기 제1단열부(600)는 히터(800)로부터 상기 몸체(200) 및 기화공간(210)에 전달되는 열이 상기 몸체(200) 상부를 통해 외부로 빠져나가는 것을 억제할 수 있다.
한편, 제1단열부(600)는 제1유입부(110)와 기화공간(210) 사이에 배치되므로, 소스물질이 기화공간(210)으로 유입되도록, 상기 제1유입부(110)와 상기 기화공간(210)을 연통시키는 관통홀(610)이 형성될 수 있다.
이때, 상기 관통홀(610)의 직경은, 상기 관통홀(610)을 통해 유입되는 소스물질의 원활한 유동과, 상기 관통홀(610)을 통해 빠져나갈 수 있는 열의 양을 고려하여 적절하게 선택될 수 있다.
제2단열부(700)는, 도 1에 도시된 바와 같이, 상기 몸체(200) 하부에 배치되고, 상기 확산부(500)의 적어도 일부를 형성할 수 있다. 즉, 상기 확산부(500)는 상기 몸체(200)의 하면과 상기 제2단열부(700)에 둘러싸여 형성될 수 있다.
제2단열부(700)는 히터(800) 및 예열된 기화보조가스로부터 상기 몸체(200) 및 기화공간(210)에 전달되는 열이 상기 몸체(200)의 하부 및 확산부(500)를 통해 외부로 빠져나가는 것을 억제할 수 있다. 상기 히터(800)는 유도가열방식, 전열방식 기타 어떠한 방식의 것도 사용될 수 있다.
히터(800)는, 도 1에 도시된 바와 같이, 상기 몸체(200)의 측면 즉, 측벽(220)을 외부에서 감싸도록 구비되고, 상기 기화공간(210)에 유입되는 소스물질을 가열하는 역할을 할 수 있다.
즉, 상기 히터(800)가 가열되면, 열은 히터(800)로부터 상기 측벽(220)으로, 상기 측벽(220)에서 상기 기화공간(210) 내부에 존재하는 소스물질로 전달될 수 있다. 소스물질은 히터(800)에 의해 가열되어 기화될 수 있다.
또한, 상기 히터(800)는 기화기의 측벽(220)을 가열할 수 있으므로, 기화기의 측벽(220)에 소스물질이 점착되는 것을 억제할 수 있고, 기화공간(210)의 온도를 조절하여 소스물질의 기화효율을 높일 수 있다.
한편, 기화공간(210)은 상기 히터(800)에 의해 가열되고, 상기 제1단열부(600)와 상기 제2단열부(700)에 의해 단열되므로, 상기 분무노즐(100)과 상기 기화공간(210) 사이에는 온도차가 발생할 수 있다.
실시예에서, 소스물질의 기화가 효율적으로 일어날 수 있는 분무노즐(100)과 기화공간(210) 사이의 온도차는 예를 들어, 100℃ 내지 200℃일 수 있다. 이때, 상기 분무노즐(100)은 예를 들어, 20℃ 내지 50℃의 상온으로 유지될 수 있다.
한편, 상기 기화공간(210)의 온도는 소스물질의 기화가 원활하게 일어날 수 있는 온도를 유지하는 것이 적절하고, 예를 들어, 150℃ 내지 250℃로 유지될 수 있다. 상기 기화공간(210)의 온도는, 예를 들어, 상기 히터(800)의 발열량을 제어하여 상기한 범위를 유지할 수 있다.
도 2는 도 1의 A부분의 다른 실시예를 나타낸 확대도이다. 실시예에서, 도 2에 도시된 바와 같이, 상기 보조가스공급부(400)는 상기 확산부(500)의 중앙부에 배치되고, 단부(410)가 상기 확산부(500)로 돌출되도록 배치될 수 있다.
상기한 바와 같이, 몸체(200)의 측벽(220)을 둘러싸도록 구비되는 히터(800)로부터 측벽(220)을 통해 기화공간(210)으로 열이 전달되는데, 기화공간(210)에서 측벽(220)에 가까운 가장자리에는 상대적으로 많은 열이 전달되지만, 기화공간(210)에서 측벽(220)에서 먼 중앙부는 상대적으로 적은 열이 전달될 수 있다.
이러한 이유로, 기화공간(210)의 가장자리와 중앙부의 열분포는 불균일해 질 수 있고, 이러한 불균일한 열분포는 기화공간(210)에서 소스물질의 기화율을 저하시키는 원인이 될 수 있다.
도 2의 실시예에서는, 보조가스공급부(400)가 확산부(500)의 중앙부 즉, 기화공간(210)의 중앙부에 배치되고, 단부(410)가 상기 확산부(500)로 돌출되도록 배치됨으로써, 예열된 기화보조가스는 상기 기화공간(210)의 중앙부로 공급될 수 있다.
따라서, 기화공간(210)의 중앙부로 공급된 예열된 기화보조가스는 기화공간(210)의 중앙부에 열을 전달함으로써, 기화공간(210)의 가장자리와 중앙부의 열분포를 균일화할 수 있다.
이때, 상기 확산부(500)의 상하방향 두께(TN)는, 예를 들어, 7mm 내지 12mm로 형성되는 것이 적절하다. 만약, 확산부(500)의 두께(TN)가 상기한 범위를 벗어나는 경우, 상기 확산부(500)에서 확산되는 기화보조가스의 확산량을 조절하기 어려우며, 따라서 상기 기화공간(210)의 측방향으로 확산되는 기화보조가스의 균일한 확산을 기대하기 어려울 수 있다.
상기한 구조로 인해 기화공간(210)의 측방향으로 열분포가 균일해 짐으로써, 기화공간(210)에서 소스불질의 기화율을 높이고, 불균일한 열분포로 인해 소스물질이 기화되지 않고 기화공간(210)에 남는 것을 억제할 수 있다.
도 3은 도 1의 A부분의 또 다른 실시예를 나타낸 확대도이다. 실시예에서, 도 3에 도시된 바와 같이, 상기 기화공간(210)과 상기 확산부(500) 사이에 다공성 구조의 디퓨저(1100)가 배치될 수 있다.
디퓨저(1100)는 상기 보조가스공급부(400)를 통해 유입되는 상기 기화보조가스를 상기 기화공간(210)으로 확산시키는 역할을 할 수 있다.
상기 디퓨저(1100)는 기화공간(210)과 확산부(500) 사이에 배치되므로, 상기 보조가스공급부(400)로부터 유입되는 기화보조가스는 확산부(500)에서 디퓨저(1100)를 통과하여 기화공간(210)으로 유입될 수 있다.
상기 디퓨저(1100)는 상기 기화공간(210)으로 유입되는 보조가스가 상기 기화공간(210)으 측방향으로 균일하게 확산되도록 하여, 기화보조가스가 기화공간(210)의 어느 한 부분으로 집중되지 않도록 할 수 있다.
디퓨저(1100)는 유입되는 유체를 확산시키는 기능을 가지는 장치이다. 실시예에서는 상기 디퓨저(1100)가 다공성 구조 즉, 수많은 통공(미도시)이 형성되는 구조를 가질 수 있다.
따라서, 디퓨저(1100)에 유입되는 상기 기화보조가스는 상기 통공을 통과하면서 확산되어 상기 디퓨저(1100)로부터 방출되어 상기 기화기의 기화공간(210)에 유입될 수 있다.
따라서, 디퓨저(1100)를 통과한 기화보조가스는 기화공간(210)의 하부에 균일하게 유입될 수 있고, 이를 통해 기화공간(210) 전체의 압력분포를 균일화하는데 도움이 될 수 있다.
기화보조가스가 기화공간(210)에 균일하게 유입되고 기화공간(210)의 압력분포가 균일화됨으로 인해, 기화공간(210) 전체의 기화효율도 균일화될 수 있고 기화공간(210)의 특정부위에서 기화되지 않은 소스물질이 존재하는 것을 억제할 수 있다.
실시예와 관련하여 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.
100: 분무노즐
200: 몸체
300: 배출부
400: 보조가스공급부
500: 확산부
600: 제1단열부
700: 제2단열부
800: 히터

Claims (11)

  1. 소스물질을 기화공간으로 분사시키는 분무노즐;
    상기 분무노즐과 연통되어, 분사된 상기 소스물질을 기화시키는 상기 기화공간을 가지는 몸체;
    상기 몸체와 상기 분무노즐 사이에 배치되어 상기 몸체와 상기 기화공간을 단열하는 제1단열부; 및
    상기 몸체의 측부에 상기 기화공간과 연통하도록 구비되고, 기화된 상기 소스물질이 배출되는 배출부를 포함하는 기화기.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 분무노즐은,
    상기 소스물질이 유입되는 제1유입부; 및
    상기 제1유입부와 연통되고, 상기 제1유입부에 캐리어가스를 공급하는 제2유입부를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 기화기.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 몸체의 측면을 감싸도록 구비되는 히터를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 기화기.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 배출부는,
    상기 몸체의 하측에서 상측 방향으로 상기 몸체의 전체길이의 0.15 내지 0.25배 되는 지점에 배치되는 것을 특징으로 하는 기화기.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 몸체의 하측에 배치되고, 기화보조가스를 상기 기화공간으로 공급하는 보조가스공급부를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 기화기.
  6. 제5항에 있어서,
    상기 기화보조가스는 예열되어 상기 기화공간으로 유입되는 것을 특징으로 하는 기화기.
  7. 제5항에 있어서,
    상기 분무노즐로부터 유입되는 상기 소스물질과 상기 보조가스공급부로부터 유입되는 상기 기화보조가스는 상기 기화기 내부에서 서로 대향하는 방향으로 분사 되는 것을 특징으로 하는 기화기.
  8. 소스물질을 기화공간으로 분사시키는 분무노즐;
    예열된 기화보조가스를 상기 기화공간으로 공급하는 보조가스공급부;
    상기 분무노즐 및 상기 보조가스공급부와 각각 연통되어, 분사된 상기 소스물질을 기화시키는 상기 기화공간을 가지는 몸체;
    상기 몸체의 하측에 형성되고, 상기 보조가스공급부로부터 공급되는 상기 기화보조가스를 상기 기화공간으로 확산시키는 확산부; 및
    상기 몸체의 하부에 배치되어 상기 몸체의 하부 및 상기 확산부를 통해 상기 기화공간의 열이 외부로 빠져나가는 것을 억제하는 제2단열부를 포함하는 기화기.
  9. 제8항에 있어서,
    상기 기화공간과 상기 확산부 사이에 배치되어 상기 보조가스공급부를 통해 유입되는 상기 기화보조가스를 상기 기화공간으로 균일하게 확산하는 다공성 구조의 디퓨저를 더 포함하는 기화기.
  10. 제8항에 있어서,
    상기 보조가스공급부는,
    상기 확산부의 중앙부에 배치되고, 단부가 상기 확산부로 돌출되도록 배치되는 것을 특징으로 하는 기화기.
  11. 제8항에 있어서,
    상기 확산부는,
    7mm 내지 12mm의 두께를 가지는 것을 특징으로 하는 기화기.
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