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KR20200074406A - A vaporizer having a chemical storage space and a separate vaporization space - Google Patents

A vaporizer having a chemical storage space and a separate vaporization space Download PDF

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KR20200074406A KR1020180162747A KR20180162747A KR20200074406A KR 20200074406 A KR20200074406 A KR 20200074406A KR 1020180162747 A KR1020180162747 A KR 1020180162747A KR 20180162747 A KR20180162747 A KR 20180162747A KR 20200074406 A KR20200074406 A KR 20200074406A
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Abstract

The present invention relates to a vaporizer having a chemical storage space and a separate vaporization space capable of miniaturizing the vaporizer, saving manufacturing costs and maximizing vaporization space efficiency by making wherein the space integrally provided in an upper part of the vaporization part or outside the vaporization part, wherein the space for storing chemicals that are raw materials of a process gas used in a semiconductor manufacturing process. The vaporizer comprises: a vaporization chamber reacting a reaction gas; a chemical storage tank provided in an upper part or outer side of the vaporization chamber; and a valve connected to the chemical storage tank and the vaporization chamber to supply chemical raw materials from the chemical storage tank to the vaporization chamber.

Description

케미칼 저장 공간과 별도의 기화 공간을 구비한 기화기{A VAPORIZER HAVING A CHEMICAL STORAGE SPACE AND A SEPARATE VAPORIZATION SPACE}A vaporizer equipped with a chemical storage space and a separate vaporization space{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.The present invention relates to a carburetor having a separate vaporization space from a chemical storage space, and more specifically, a storage space of chemicals, which are raw materials for process gas used in a semiconductor manufacturing process, to be provided integrally with an upper or outer vaporizer. Thus, the present invention relates to a carburetor having a chemical storage space and a separate vaporization space, which can reduce the production cost along with miniaturization of the carburetor and maximize the efficiency of the vaporization space.

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. It is common to install a buffer tank in a semiconductor manufacturing facility in order to secure a stable supply flow rate of a chemical provided for a semiconductor process chemical, particularly a chemical provided to a process chamber in a gaseous state through a phase change from a liquid state, and to stabilize the supply system. When the remaining amount of the chemicals filled in the buffer tank is insufficient, a process accident is likely to occur, and when overflowing, the chemicals remain in the chemical supply piping, which makes it easy to act as a particle source.

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.The source gas is supplied into the reaction chamber through the source gas exhaust port and the source gas exhaust line. Part of the liquid source that has penetrated into the source gas exhaust port remains in powder form on the inner wall of the source gas exhaust line. In this way, the source material in powder form not only reduces the evaporation efficiency inside the container, but also has a problem that causes particles to be transferred into the reaction chamber.

본 발명의 목적은 기화량과 기화공간의 비례관계에서 공간 효율성을 최대화하기 위한 기화기를 제공하는 데 있다.An object of the present invention is to provide a vaporizer for maximizing space efficiency in a proportional relationship between the amount of vaporization and the vaporization space.

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.Another object of the present invention is to provide a vaporizer having a chemical storage space and a separate vaporization space capable of simplifying or miniaturizing a device while maximizing vaporization efficiency while reducing production cost.

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.A vaporizer having a chemical storage space and a separate vaporization space according to the present invention for achieving the above object is provided with a chemical storage space and a separate vaporization space, and relates to a vaporizer for vaporizing chemical raw materials and generating reaction gas, It includes a vaporization chamber for reacting the reaction gas, a chemical storage tank provided on the upper or external side of the vaporization chamber, and a chemical storage tank and a chemical valve connected to the vaporization chamber to open and close supply of chemical raw materials from the chemical storage tank to the vaporization chamber. can do.

또한, 기화챔버 하단에 돌기가 형성되어 히터로부터의 열 전달을 최대로 할 수 있다.In addition, protrusions are formed at the bottom of the vaporization chamber to maximize heat transfer from the heater.

또한, 케미칼 밸브에는 메탈 벨로우즈가 더 포함될 수 있다.In addition, the chemical valve Metal bellows It may be further included.

또한, 기화챔버 외주면에는 코일히터, 유도전하 히터, 판히터 및 막대히터 중 어느 하나 이상이 구비될 수 있다.In addition, any one or more of a coil heater, an induction charge heater, a plate heater, and a rod heater may be provided on the outer peripheral surface of the vaporization chamber.

또한, 케미칼 저장 탱크에는 수위센서가 더 구비되어 케미칼의 액면 수위를 감지하여 액상 케미칼의 잔량 및 보충 정보를 제공할 수 있다.In addition, the chemical storage tank is further equipped with a water level sensor to detect the liquid level of the chemical to provide the remaining amount and supplementary information of the liquid chemical.

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.The vaporizer equipped with a chemical storage space and a separate vaporization space according to the present invention has an advantage in that the liquid chemical storage tank and the vaporization chamber are integrally formed to facilitate miniaturization and production of the vaporizer.

또한, 본 발명은 기화기 제작비용 절감과 함께 기화 효율을 최대화할 수 있는 장점이 있다.In addition, the present invention has the advantage of maximizing the efficiency of vaporization while reducing the production cost of the vaporizer.

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.1 is a cross-sectional view showing a vaporizer having a chemical storage space and a separate vaporization space according to an embodiment of the present invention.
2 is a cross-sectional view showing a vaporizer having a chemical storage space and a separate vaporization space according to another embodiment of the present invention.

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.The present invention can be applied to various transformations and can have various embodiments, and specific embodiments will be illustrated in the drawings and described in detail in the detailed description, but this is not intended to limit the present invention to specific embodiments. It should be understood to include all transformations, equivalents, and substitutes included in the spirit and scope of the invention.

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.When an element is said to be "connected" or "connected" to another component, it is understood that other components may be directly connected or connected to the other component, but other components may exist in the middle. It should be.

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. Hereinafter, a preferred embodiment of a vaporizer having a chemical storage space and a separate vaporization space according to the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings, and a detailed description of known technologies related to the present invention will be described. If it is determined that the subject matter of the invention may be obscured, the detailed description thereof will be omitted.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 케미칼 저장 공간과 별도의 기화 공간을 구비한 기화기를 나타내는 단면도이다. 1 is a cross-sectional view showing a vaporizer having a chemical storage space and a separate vaporization space according to an embodiment of the present invention.

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.Referring to FIG. 1, the present invention may include a chemical storage tank 200, a vaporization chamber 100, a metal bellows 250, a valve 300, and a heater 180.

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.The chemical storage tank 200 may be installed on the upper or outer side of the vaporization chamber 100, and may control the amount of chemical ejected into the vaporizer chamber 100 by the valve 300.

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.Metal bellows (Metal bellows) 250 may serve to enhance the sealability to prevent the chemical 10 stored in the chemical storage tank 200 from leaking into the vaporization chamber 100. In addition, it is natural that the metal bellows may be formed in an orifice structure.

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. The vaporization chamber 100 may be heated by a heater. That is, it can be formed of a material having good thermal conductivity so that it can be easily heated by heat generated from an external heater. For example, it may be made of a material such as stainless steel.

상기 히터는 코일히터, 유도전하 히터, 판히터 및 막대히터 등 다양한 열원으로 이루어질 수 있다.The heater may be made of various heat sources such as a coil heater, an induction charge heater, a plate heater, and a rod heater.

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.In addition, a projection 180 is formed on the bottom surface of the heater to maximize heat transfer from the heater to the vaporization chamber 100, thereby maximizing vaporization efficiency. That is, since the chemical 10 injected into the vaporization chamber 100 has a larger heat transfer area at the bottom by the lower projection 180 of the vaporization chamber 100, it is possible to increase the vaporization temperature.

따라서, 상기 와류 현상은 균일한 온도의 기화를 유도하여 파티클 형성을 방지하여 기화 효율성을 높이는 역할을 할 수 있다.Therefore, the vortex phenomenon may serve to increase vaporization efficiency by inducing vaporization at a uniform temperature to prevent particle formation.

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. In the vaporizer according to the present invention, the liquid raw material is stored in the chemical storage tank 200, and the flow rate of the chemical 10 is adjusted by the mass flow controller (MFC) valve 300 and injected into the vaporization chamber 100. .

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)On the other hand, the chemical storage tank 200 may further include a sensor for detecting the liquid level of the liquid chemical 10, the remaining amount information of the liquid chemical by the sensor And supplementation. The sensor may be, for example, an ultrasonic sensor. (not shown)

도 2는 본 발명의 다른 실시예에 따른 케미칼 저장 공간과 별도의 기화 공간을 구비한 기화기를 나타내는 단면도이다.2 is a cross-sectional view showing a vaporizer having a chemical storage space and a separate vaporization space according to another embodiment of the present invention.

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.2, the present invention may be provided with a chemical storage tank 200 outside the body of the vaporization chamber 100. That is, if a valve is not provided separately, and the liquid chemical 10 of a predetermined amount or more is filled in the chemical storage tank 200, the liquid chemical 10 naturally flows into the vaporization chamber 100 inside the vaporization chamber 100. It can be injected. That is, preheating is performed in the chemical storage tank 200, and main heating is performed in the vaporization chamber 100. Such a structure can improve the vaporization efficiency and facilitate the production of the vaporizer, and also has the effect of reducing the production cost.

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.In the above, preferred embodiments of the present invention have been illustrated and described, but the present invention is not limited to the specific embodiments described above, and it is usually in the technical field to which the present invention belongs without departing from the gist of the present invention claimed in the claims. It is of course possible to perform various modifications by a person having knowledge of, and these modifications should not be individually understood from the technical idea or prospect of the present invention.

10 : 액상 케미칼 100 : 기화챔버
150 : 분출구 180 : 돌기
200 : 케미칼 저장 탱크) 250 : 메탈 벨로즈
300 : 밸브10: liquid chemical 100: vaporization chamber
150: spout 180: projection
200: chemical storage tank) 250: metal bellows
300: valve

Claims (6)

케미칼 저장 공간과 별도의 기화공간을 구비하여 케미칼 원료를 기화하고 반응가스를 생성하는 기화기에 관한 것으로서,
상기 반응가스를 반응시키는 기화챔버; 및
상기 기화챔버 상부 또는 외부 일측에 구비된 케미칼 저장 탱크를 포함하는 케미칼 저장 공간과 별도의 기화 공간을 구비한 기화기.It relates to a vaporizer having a storage space and a separate vaporization space for vaporizing chemical raw materials and generating reaction gas,
A vaporization chamber for reacting the reaction gas; And
A vaporizer having a separate vaporization space from a chemical storage space including a chemical storage tank provided on an upper or outer side of the vaporization chamber. 제1항에 있어서,
상기 케미칼 저장 탱크 및 상기 기화챔버와 연결되어 상기 케미칼 저장 탱크로부터 케미칼 원료를 상기 기화챔버로 공급를 개폐하는 케미칼 밸브를 더 포함하는 케미칼 저장 공간과 별도의 기화 공간을 구비한 기화기.According to claim 1,
A carburetor having a chemical storage space and a separate vaporization space further comprising a chemical valve connected to the chemical storage tank and the vaporization chamber to open and close supply of chemical raw materials from the chemical storage tank to the vaporization chamber. 제1항에 있어서,
상기 기화챔버 하단에 돌기가 형성되는 것을 특징으로 하는 케미칼 저장 공간과 별도의 기화 공간을 구비한 기화기.According to claim 1,
A vaporizer having a chemical storage space and a separate vaporization space, characterized in that a projection is formed at the bottom of the vaporization chamber. 제1항에 있어서,
상기 케미칼 밸브는 메탈 벨로우즈로 이루어지는 것을 특징으로 하는 케미칼 저장 공간과 별도의 기화 공간을 구비한 기화기.According to claim 1,
The chemical valve is a vaporizer having a separate storage space and a chemical storage space, characterized in that made of metal bellows. 제1항에 있어서,
상기 기화챔버 외주면에는 코일히터, 유도전하 히터, 판히터 및 막대히터 중 어느 하나 이상이 구비되는 것을 특징으로 하는 케미칼 저장 공간과 별도의 기화 공간을 구비한 기화기.According to claim 1,
A vaporizer having a chemical storage space and a separate vaporization space, characterized in that at least one of a coil heater, an induction charge heater, a plate heater, and a bar heater is provided on the outer peripheral surface of the vaporization chamber. 제1항에 있어서,
상기 케미칼 저장 탱크에는 수위센서가 더 구비되어 케미칼의 액면 수위를 감지하여 액상 케미칼의 잔량 및 보충 정보를 제공하는 것을 특징으로 하는 케미칼 저장 공간과 별도의 기화 공간을 구비한 기화기.According to claim 1,
The chemical storage tank is further equipped with a water level sensor to detect the liquid level of the chemical to provide the remaining amount and supplementary information of the liquid chemical vaporizer having a separate storage space and the chemical storage space.
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