KR101140432B1 - 고유량 진공 버블러 용기를 위한 스플래시가드 - Google Patents
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Abstract
본 발명은, 딥튜브 입구; 컨테이너의 출구와 딥튜브의 입구 사이에 위치하고, 컨테이너 출구로 액적이 유입되는 것을 차단하기 위해 컨테이너의 측벽과 배플 디스크 사이의 좁은 환형 공간을 제공하도록 컨테이너의 출구와 딥튜브의 출구 사이에 위치한 하나 이상의 배플 디스크 및 배플 디스크 근처 측벽상에 있는 환형이고 방사상 안쪽 방향으로 돌출되어 있는 디플렉터 돌출부를 가지는 컨테이너에 관한 것이다. 또한, 본 발명은 상기 구조를 가지는 컨테이너로부터 화학 전구체를 전달하는 방법에 관한 것이다. 액체 및 증기의 배급이 모두 고려된다.
Description
본 발명은, 고진공 또는 고유량 조건에서의 사용을 위해 고안된, 증기 생성 버블러(bubbler) 컨테이너에 관한 것이다.
전자 제조 산업은, 전자 제조 반응기로의 배급을 위해 액체 화학물질을 화학물질 증기로 전환하기 위한, 즉 화학 증기 증착("CVD")을 수행하기 위한 툴(tool)으로서, 화학물질 전구체 컨테이너를 사용한다. CVD는, 집적 회로 또는 컴퓨터 칩과 같은 전자 제조의 구조에서, 층, 필름 및 다른 증착물을 형성하기 위한 선호되는 기술이다. 일정 부피의 화학 전구체의 수송 및 저장 효율 때문에, 공급원으로서, 액체 또는 고체가 바람직하지만, 당해 산업분야에서, 종종, 증기의 형태로 툴의 위치에서 화학 전구체를 실제로 전달하는, 다시 말해 CVD가 선호된다. 대안적으로, 일부 제조에 있어서는, 직접 액체 주입(direct liquid injection ("DLI"))을 사용하여 수행되지만, 이 경우에도, 액체는 배급 후에 툴에서 증기화 된다.
CVD를 위한 증기 배급을 사용하는 경우에, 컨테이너는 전형적으로 불활성 캐리어 가스가 컨테이너를 통과하도록 하거나 버블링되도록 하여(즉, 버블러), 불활성 캐리어 가스 내 비말동반(飛沫同伴, entrain)된 화학 전구체 증기를 툴에 전달해 준다. 버블러는 전형적으로 다운 튜브 입구를 가지는데, 여기서 캐리어 가스는 액체 화학 전구체의 표면 아래에서 컨테이너에 도입되며, 여기서 캐리어 가스는 액체 화학 전구체를 통해 버블을 형성하여 올라와서, 캐리어 가스가 버블로서 액체 위로 떠오르고, 화학 전구체의 액체 레벨 위에 설치된 출구에 의해, 컨테이너 또는 버블러를 빠져 나옴에 따라 화학 전구체를 비말동반한다.
화학 전구체가 작은 액적(liquid droplet)일지라도 액체 형태로, 출구를 통해 컨테이너에서 배출되는 것은 바람직하지 않다. 이러한 버블러의 분배된 생성물로서 균질한 증기가 바람직하다. 이는 부식, 정화, 불균일 흐름 및 에어로졸 액적을 방지할 수 있으며, 이러한 액적은 컨테이너 단절 및 제조 중 출구 파이프에 축척되어 미립자를 형성할 수 있다.
당해 기술분야의 종래 기술에 있어서는, 이 문제를 해결하기 위해, 버블러를 위한 여러 형태의 스플래시가드를 시도하였으며, 이에 관하여 예컨데 참고문헌[US 2008/0143002; US 6,520,218; EP 1 329 540; US 2004/0013577; EP 0 420 596; US 5,589,110; US 7,077,388; US 2003/0042630; US 5,776,255; 및 US 4,450,118]에 개시되어 있다. 스플래시가드 기능을 제공하려는 이러한 종래의 각 시도들이 요구되는 성능에 미치지 못하였으나, 아래에 예시되고 기재되는 본 발명에 따라, 고진공 또는 고압력 차이 조건 하에서 화학 전구체의 유동 및 고유량의 유동이 가능하면서, 아래에 기재된 바와 같이 성공적으로 높은 레벨의 스플래시가드 기능을 제공할 수 있다.
본 발명은, 컨테이너 기저부 근처에서 종료되는 딥튜브 입구; 컨테이너의 출구와 딥튜브의 입구 사이에 위치하는 배플 디스크로서, 상기 배플 디스크와 컨테이너의 측벽의 내부 표면 사이에 좁은 환형 공간을 제공하도록 구성된 하나 이상의 배플(baffle) 디스크; 및 배플 디스크 근처 측벽 상에 있는, 환형이고 방사상 안쪽 방향으로 돌출되어 있는 디플렉터 돌출부를 가지는 컨테이너로서, 상기 배플 디스크와 디플렉터 돌출부가, 액적이 컨테이너를 향한 출구로 유입되는 것을 최소화할 수 있는, 컨테이너에 관한 것이다. 본 발명에 따른 컨테이너에 있어서, 액체 및 증기의 배급이 모두 고려된다.
또한, 본 발명은, 컨테이너의 딥튜브를 통해 캐리어 가스가 통과하고; 캐리어 가스로 컨테이너로부터의 액체 화학 전구체를 비말동반하고; 컨테이너의 측벽의 내부 표면과 배플 디스크의 가장 바깥쪽 에지 사이의 좁은 환형 공간 내 하나 이상의 배플 디스크 및 컨테이너의 측벽의 환형이고 방사상 안쪽 방향으로 돌출되어 있는 디플렉터 돌출부를 지나서, 상기 비말동반된 화학 전구체 및 캐리어 가스가 통과하는 것을 포함하는, 컨테이너로부터 화학 전구체 증기를 전달하는 방법에 관한 것이다.
도면 부호를 참고로 하여, 본 발명은 컨테이너(10) 기저부(13) 근처에서 종료되는 딥튜브(diptube) 입구(14);
컨테이너(10)의 출구(16)와 딥튜브 입구(14) 사이에 위치한 하나 이상의 배플(baffle) 디스크(24)로서, 컨테이너(10)의 측벽(12)의 내부 표면(23)과 배플 디스크(24) 사이에 좁은 환형 공간(38)을 제공하도록 구성된, 하나 이상의 배플 디스크(24); 및
배플 디스크(24) 근처 측벽(12) 상에 있는, 환형이고 방사상 안쪽 방향으로 돌출되어 있는 디플렉터(deflector) 돌출부(ledge)(22)를 가지는 컨테이너(10)로서,
상기 배플 디스크(24)와 디플렉터 돌출부(22)가, 컨테이너(10) 출구(16)로 액적(liquid droplet)이 유입되는 것을 최소화할 수 있는, 컨테이너에 관한 것이다.
또한, 본 발명은 캐리어 가스를, 컨테이너(10)의 딥튜브(14)를 통해 통과시키고;
컨테이너(10)로부터의 액체 화학 전구체를, 캐리어 가스로 비말동반(entrain)시키고;
비말동반된 화학 전구체 및 캐리어 가스를, 컨테이너(10)의 측벽(12)의 내부 표면(23)과 배플 디스크(24)의 가장 바깥쪽 에지 사이에 형성된 좁은 환형 공간(38) 내에서, 컨테이너(10)의 측벽(12)의 환형이고 방사상 안쪽 방향으로 돌출되어 있는 디플렉터 돌출부(22) 및 하나 이상의 배플 디스크(24)를 통과시키는 것을 포함하는, 컨테이너로부터 화학 전구체 증기를 전달하는 방법에 관한 것이다.
또한, 본 발명의 바람직한 실시예에서, 실린더형 증기 발생 컨테이너(10)로서,
컨테이너(10)로 캐리어 가스를 전달할 수 있는 딥튜브 입구(14);
원형이고 아래쪽으로 오목한 모양을 가지는 배플 디스크(24)로서, 컨테이너(10)의 출구(16)와 딥튜브 입구(14) 사이에 위치하고, 컨테이너(10)의 측벽(12)의 내부 표면(23)과 배플 디스크(24)의 가장 바깥쪽 원주 주변 에지 사이에 좁은 환형 공간(38)을 제공하도록 구성되는 배플 디스크(24); 및
배플 디스크(24) 근처 측벽(12) 상에 있는, 환형이고 방사상 안쪽 방향으로 돌출되어 있는 디플렉터 돌출부(22)를 가지며,
상기 디플렉터 돌출부(22)가, 배플 디스크(24)의 가장 바깥쪽 원주 주변 에지의 방사상 안쪽으로, 가장 안쪽 에지를 가지고; 컨테이너(10)로부터 증기로서 액체를 분배하도록 캐리어 가스가 컨테이너(10)의 액체 함유물을 통해 버블을 형성할 때, 컨테이너 출구(16)로 액적이 유입되는 것을 최소화할 수 있는, 실린더형 증기 발생 컨테이너를 제공한다.
본 발명의 다른 바람직한 실시예에 있어서, 액체 분배 컨테이너(10)로서,
컨테이너(10)의 입구(16)와 딥튜브 출구(14) 사이에 위치하고, 컨테이너의 측벽(12)의 내부 표면(23)과 배플 디스크(24) 사이에 좁은 환형 공간(38)을 제공하도록 구성된, 하나 이상의 배플 디스크(24); 및
배플 디스크(24) 근처 측벽(12) 상에 있는, 환형이고, 방사상 안쪽 방향으로 돌출되어 있는 디플렉터 돌출부(22)를 가지며,
상기 디플렉터 돌출부(22)가, 배플 디스크(24)의 가장 바깥쪽 에지의 방사상 안쪽으로, 가장 안쪽 에지를 가지며, 액체 분배 컨테이너 입구(16)로 액적이 유입되는 것을 최소화할 수 있는, 액체 분배 컨테이너를 제공한다.
본 발명의 다른 바람직한 실시예에 있어서, 컨테이너(10)로부터 화학 전구체 증기를 전달하는 방법으로서,
컨테이너(10) 내 액체 화학 전구체의 액체 레벨을 초과하여, 컨테이너 입구(16)로 가압 가스를 도입하는 것을 포함하며,
상기 가압 가스가, 배플 디스크(24)의 가장 바깥쪽 에지 및 배플 디스크(24) 근처 측벽(12) 상에 있는 환형이고 방사상 안쪽 방향으로 돌출되어 있는 디플렉터 돌출부(22) 사이의 좁은 환형 공간 내에서, 하나 이상의 배플 디스크(24)를 지나게 되는, 방법을 제공한다.
부가적으로, 본 발명의 다른 바람직한 실시예에 있어서, 상기 디플렉터 돌출부(22)가, 하나 이상의 배플 디스크(24)의 가장 바깥쪽 에지의 방사상 안쪽으로, 가장 안쪽 에지를 가지는 것으로 구성되어 있다.
또한, 본 발명의 다른 바람직한 실시예에 있어서, 상기 디플렉터 돌출부(22)가, 디플렉터 돌출부(22)의 가장 안쪽 에지 아래에 숄더(21)를 가지며, 상기 숄더(21)가, 디플렉터 돌출부(22)의 가장 안쪽 에지에 방사상으로 미치지 못하면서, 컨테이너(10) 측벽(12)의 내부 표면 (23)으로부터 방사상 안쪽 방향으로 돌출되어 있다.
또한, 본 발명의 다른 바람직한 실시예에 있어서, 상기 하나 이상의 배플 디스크(24), 디플렉터 돌출부(22) 및 숄더(21)가, 컨테이너(10)의 상부(17)에 위치한다.
또한, 본 발명의 다른 바람직한 실시예에 있어서, 상기 디플렉터 돌출부(22)가, 위쪽 배플 디스크와 아래쪽 배플 디스크 사이에 축방향으로 이격되어 있거나, 또는 상기 디플렉터 돌출부(22)가, 두 개의 배플 디스크 아래에 축방향으로 이격되어 있다.
또한, 본 발명의 다른 바람직한 실시예에 있어서, 상기 컨테이너(10)의 출구(16)가, 컨테이너(10) 출구(16)로 액체가 유입되는 것을 최소화할 수 있는 L자형 형태(elbow configuration)를 가지거나, 또는 상기 컨테이너(10)의 출구(16)가, 컨테이너(10) 출구(16)로 액체가 유입되는 것을 최소화할 수 있는 T자형 형태("Tee" configuration)를 가지도록 구성되어 있다.
또한, 본 발명의 다른 바람직한 실시예에 있어서, 상기 컨테이너(10)가 실린더 모양을 가지고 있다.
또한, 본 발명의 다른 바람직한 실시예에 있어서, 상기 배플 디스크(24)가, 원형이고 아래 방향으로 오목한 모양(concave downward shape)을 가지고 있다.
도면 부호를 참고로 하여, 본 발명은 컨테이너(10) 기저부(13) 근처에서 종료되는 딥튜브(diptube) 입구(14);
컨테이너(10)의 출구(16)와 딥튜브 입구(14) 사이에 위치한 하나 이상의 배플(baffle) 디스크(24)로서, 컨테이너(10)의 측벽(12)의 내부 표면(23)과 배플 디스크(24) 사이에 좁은 환형 공간(38)을 제공하도록 구성된, 하나 이상의 배플 디스크(24); 및
배플 디스크(24) 근처 측벽(12) 상에 있는, 환형이고 방사상 안쪽 방향으로 돌출되어 있는 디플렉터(deflector) 돌출부(ledge)(22)를 가지는 컨테이너(10)로서,
상기 배플 디스크(24)와 디플렉터 돌출부(22)가, 컨테이너(10) 출구(16)로 액적(liquid droplet)이 유입되는 것을 최소화할 수 있는, 컨테이너에 관한 것이다.
또한, 본 발명은 캐리어 가스를, 컨테이너(10)의 딥튜브(14)를 통해 통과시키고;
컨테이너(10)로부터의 액체 화학 전구체를, 캐리어 가스로 비말동반(entrain)시키고;
비말동반된 화학 전구체 및 캐리어 가스를, 컨테이너(10)의 측벽(12)의 내부 표면(23)과 배플 디스크(24)의 가장 바깥쪽 에지 사이에 형성된 좁은 환형 공간(38) 내에서, 컨테이너(10)의 측벽(12)의 환형이고 방사상 안쪽 방향으로 돌출되어 있는 디플렉터 돌출부(22) 및 하나 이상의 배플 디스크(24)를 통과시키는 것을 포함하는, 컨테이너로부터 화학 전구체 증기를 전달하는 방법에 관한 것이다.
또한, 본 발명의 바람직한 실시예에서, 실린더형 증기 발생 컨테이너(10)로서,
컨테이너(10)로 캐리어 가스를 전달할 수 있는 딥튜브 입구(14);
원형이고 아래쪽으로 오목한 모양을 가지는 배플 디스크(24)로서, 컨테이너(10)의 출구(16)와 딥튜브 입구(14) 사이에 위치하고, 컨테이너(10)의 측벽(12)의 내부 표면(23)과 배플 디스크(24)의 가장 바깥쪽 원주 주변 에지 사이에 좁은 환형 공간(38)을 제공하도록 구성되는 배플 디스크(24); 및
배플 디스크(24) 근처 측벽(12) 상에 있는, 환형이고 방사상 안쪽 방향으로 돌출되어 있는 디플렉터 돌출부(22)를 가지며,
상기 디플렉터 돌출부(22)가, 배플 디스크(24)의 가장 바깥쪽 원주 주변 에지의 방사상 안쪽으로, 가장 안쪽 에지를 가지고; 컨테이너(10)로부터 증기로서 액체를 분배하도록 캐리어 가스가 컨테이너(10)의 액체 함유물을 통해 버블을 형성할 때, 컨테이너 출구(16)로 액적이 유입되는 것을 최소화할 수 있는, 실린더형 증기 발생 컨테이너를 제공한다.
본 발명의 다른 바람직한 실시예에 있어서, 액체 분배 컨테이너(10)로서,
컨테이너(10)의 입구(16)와 딥튜브 출구(14) 사이에 위치하고, 컨테이너의 측벽(12)의 내부 표면(23)과 배플 디스크(24) 사이에 좁은 환형 공간(38)을 제공하도록 구성된, 하나 이상의 배플 디스크(24); 및
배플 디스크(24) 근처 측벽(12) 상에 있는, 환형이고, 방사상 안쪽 방향으로 돌출되어 있는 디플렉터 돌출부(22)를 가지며,
상기 디플렉터 돌출부(22)가, 배플 디스크(24)의 가장 바깥쪽 에지의 방사상 안쪽으로, 가장 안쪽 에지를 가지며, 액체 분배 컨테이너 입구(16)로 액적이 유입되는 것을 최소화할 수 있는, 액체 분배 컨테이너를 제공한다.
본 발명의 다른 바람직한 실시예에 있어서, 컨테이너(10)로부터 화학 전구체 증기를 전달하는 방법으로서,
컨테이너(10) 내 액체 화학 전구체의 액체 레벨을 초과하여, 컨테이너 입구(16)로 가압 가스를 도입하는 것을 포함하며,
상기 가압 가스가, 배플 디스크(24)의 가장 바깥쪽 에지 및 배플 디스크(24) 근처 측벽(12) 상에 있는 환형이고 방사상 안쪽 방향으로 돌출되어 있는 디플렉터 돌출부(22) 사이의 좁은 환형 공간 내에서, 하나 이상의 배플 디스크(24)를 지나게 되는, 방법을 제공한다.
부가적으로, 본 발명의 다른 바람직한 실시예에 있어서, 상기 디플렉터 돌출부(22)가, 하나 이상의 배플 디스크(24)의 가장 바깥쪽 에지의 방사상 안쪽으로, 가장 안쪽 에지를 가지는 것으로 구성되어 있다.
또한, 본 발명의 다른 바람직한 실시예에 있어서, 상기 디플렉터 돌출부(22)가, 디플렉터 돌출부(22)의 가장 안쪽 에지 아래에 숄더(21)를 가지며, 상기 숄더(21)가, 디플렉터 돌출부(22)의 가장 안쪽 에지에 방사상으로 미치지 못하면서, 컨테이너(10) 측벽(12)의 내부 표면 (23)으로부터 방사상 안쪽 방향으로 돌출되어 있다.
또한, 본 발명의 다른 바람직한 실시예에 있어서, 상기 하나 이상의 배플 디스크(24), 디플렉터 돌출부(22) 및 숄더(21)가, 컨테이너(10)의 상부(17)에 위치한다.
또한, 본 발명의 다른 바람직한 실시예에 있어서, 상기 디플렉터 돌출부(22)가, 위쪽 배플 디스크와 아래쪽 배플 디스크 사이에 축방향으로 이격되어 있거나, 또는 상기 디플렉터 돌출부(22)가, 두 개의 배플 디스크 아래에 축방향으로 이격되어 있다.
또한, 본 발명의 다른 바람직한 실시예에 있어서, 상기 컨테이너(10)의 출구(16)가, 컨테이너(10) 출구(16)로 액체가 유입되는 것을 최소화할 수 있는 L자형 형태(elbow configuration)를 가지거나, 또는 상기 컨테이너(10)의 출구(16)가, 컨테이너(10) 출구(16)로 액체가 유입되는 것을 최소화할 수 있는 T자형 형태("Tee" configuration)를 가지도록 구성되어 있다.
또한, 본 발명의 다른 바람직한 실시예에 있어서, 상기 컨테이너(10)가 실린더 모양을 가지고 있다.
또한, 본 발명의 다른 바람직한 실시예에 있어서, 상기 배플 디스크(24)가, 원형이고 아래 방향으로 오목한 모양(concave downward shape)을 가지고 있다.
도 1은, 일부 섹션으로 되어 있는, 본 발명의 구체예의 개략적 측면도이다.
도 2는, 횡단 면으로 되어 있는, 본 발명의 구체예의 부분 개략적 측면도이다.
도 2는, 횡단 면으로 되어 있는, 본 발명의 구체예의 부분 개략적 측면도이다.
본 발명은, 고진공 또는 고유량 조건에서의 사용을 위해 고안된, 증기 생성 버블러(bubbler) 컨테이너에 관한 것이다. 이 고안은, 불규칙적인 화학 물질 전달을 일으킬 수 있는, 출구 배급 라인으로의 에어로졸 액적의 스플래싱(splashing) 및 운송을 방지한다.
반도체 제조자들은 고가치 화학물질을 사용하는 것으로 전향하고 있는데, 이러한 화학물질은 점차로 진공 챔버 또는 툴 내의 웨이퍼 상에의 증착을 위한 운송을 어렵게 한다. 본 발명의 버블러 컨테이너는, 불규칙적인 화학물질의 질량 배급 속도에 영향을 주는 컨테이너의 출구에서의 에어로졸 액적의 형성과 스플래싱 없이, 액체 화학물질이 고진공의 증기로서 컨테이너로부터 운송되도록 한다. 본 발명에 있어, 더 낮은 표면 디자인을 가지는데, 이는, 화학물질 증기에 의한 캐리어 가스의 일정한 포화가 매우 낮은 잔여 화학물질 레벨로 낮아지게 한다. 게다가, 본 발명은, 컨테이너 내의 화학물질 레벨이 높을 때에도, 불규칙적 화학물질 질량 배급 속도를 일으킬 수 있는, 컨테이너의 출구로의 에어로졸 액적의 형성 및 스플래싱을 방지한다. 고진공 용도 또는 고유량 용도를 위해 사용된 종래의 컨테이너는, 단지 화학물질의 부분적 충전(즉, 50% 채움)으로 사용되어야 했다. 이러한 사실로부터, 반도체 제조자는 더욱 자주 컨테이너를 바꾸어야 했으며(툴을 분해), 증가된 컨테이너 공정 비용 때문에, 화학물질의 비용에 추가 비용을 더 부담하게 되었다. 본 발명은, 충만된 액체 화학 물질 레벨로부터 아주 낮은 레벨까지 컨테이너를 사용할 수 있도록 하며, 반도체 툴 정지 시간을 줄이도록 한다. 또한, 출구 내 화학 에어로졸 입자를 제한하는데 효과적이기 때문에, 공정 챔버 또는 툴로의 모든 배급 파이프 및 출구에 증착된 에어로졸 액적의 분해로부터의 결과일 수 있는 미립자 생성을 줄일 수 있다. 본원에서, 수직 면에 실린더의 축을 가지는 실린더 모양의 컨테이너를 가지는 것이 바람직하다. 따라서, 축방향 및 방사상의 기재들은 컨테이너 모양과 배향의 타입에 관련되어 있다.
본 발명은, 디플렉터 돌출부의 방사상 가장 방향 안쪽 에지로 그리고 배플 디스크의 원주 또는 주위 에지 또는 가장 바깥쪽 직경과 버블러 내부 표면 측벽의 내부 직경 사이의 좁은 환형 공간 내 배플러 디스크의 외부로 비뚤어지게 흐르도록 함에 의해, 화학 전구체가 비말동반되어 있는 캐리어 가스가 컨테이너의 출구에 간접적으로 지나가도록 하는, 컨테이너의 상단 부분에 있는 하나 이상의 배플 디스크와 함께 컨테이너의 측벽의 내부 표면상의 환형 방사상 안쪽 방향으로 돌출되어 있는 디플렉터 돌출부(ledge)를 사용한다. 이는 본 발명의 바람직한 구체예로 참조되어 예시될 것이다.
도 1은 본 발명의 버블러 컨테이너(10)를 보여주는데, 이 컨테이너는 실린더형 버블러 측벽(12)을 가지고, 딥튜브 입구(14)는, 대략적으로 라인(15)으로 예시된, 액체 화학 전구체의 표면 아래, 그러나 컨테이너 기저부(13) 위에서, 이의 입구 말단부가 종결된다.
스플래시 가드(splash guard)는 (1) 배플 디스크(24); 및 (2) 측벽(12)의 내부 표면(23) 상에 있는, 환형이고, 방사상 안쪽 방향으로 돌출되어 있는 디플렉팅(deflecting) 돌출부(22)를 포함하며, 여기서, 배플 디스크(24)는 가장 바깥쪽 원주 주위 에지 모양, 바람직하게는 원형이고, 얕은 아래 방향으로 열려 있는 콘과 같은, 아래쪽으로 오목한 모양이며; 이 배플 디스크(24) 및 디플렉터 돌출부(22)는 함께, 컨테이너(10)를 떠나는 화학 전구체를 위한, 비뚤어진 흐름 경로(tortuous flow path)를 만드는 역할을 한다. 배플 디스크(24)는 아래 방향으로 오목하여서, 출구(16)로의 화학 전구체의 직접 흐름을 추가로 방해하고, 유착된 액적들이 저장된 화학 전구체(도시되지 않음)로 다시 떨어져서, 회수를 위해 응축된 화학 전구체를 수집한다. 배플 디스크(24)는 컨테이너(10)의 측벽(12)의 실린더형 내부 표면(23)의 내부 직경보다 다소 작은 직경을 가진다. 배플 디스크(24)의 원주 주위 가장 바깥쪽 에지와 컨테이너(10)의 측벽(12)의 내부 표면(23) 사이의 공간은 최소 압력 강하로 상기 공간을 가스가 통과하기에 충분하지만, 충분히 좁아서, 큰 압력 변동 또는 딥튜브를 통한 캐리어 가스의 높은 유속 하에서 버블러의 액체 함량으로부터 배출될 수 있는 액체의 통로를 줄인다. 컨테이너(10)는 상부(17) 및 하부(11)로 이루어지고, 예시적 액체 표면 레벨(15)은, 분배의 기간 및 채움의 정도에 기초하여 변화되지만, 전형적으로 디플렉터 돌출부(22) 및 배플 디스크(24) 아래이고, 입구(14)와 레벨 센서의 말단 위에 있다.
도 2는 딥튜브(14)를 예시하지 않고, 상기 구체예의, 분리된 컨테이너의 내부 구조를 보여준다. 레벨 센서(28)는 액체 화학물질의 레벨을 모니터하기 위해, 컨테이너의 가운데에 도시되어 있다. 비록 도시되어 있지는 않지만, 이 레벨 센서는 컨테이너(10)의 기저부(13) 근처에서 종료된다. 밸브(30)는 컨테이너의 하부으로 입구(14)를 통해 푸시 또는 캐리어 가스의 도입을 조절하며, 여기서, 상기 캐리어 가스는, 액체 화학물질을 통해 버블을 형성하여, 상기 캐리어 가스의 버블 내에 화학 물질의 증기를 비말동반(entrain)한다. 캐리어 가스가 입구 딥튜브(14)의 아래 말단을 빠져나오면서, 캐리어 가스의 버블 작용이 액체 화학물질의 격렬한 교반을 만들 수 있다. 밸브(26)가 열려 있는 때 출구(16)에서의 고진공은 또한 액체 화학물질의 격렬하거나 심한 교반을 야기할 수 있다. 이들 중 어떤 것이든, 출구(16) 쪽으로의 액체 화학물질 버블링 또는 스플래싱을 이끌 수 있다. 컨테이너 또는 버블러(10)의 측벽(12)과 관련된, 환형이고, 방사상 안쪽 방향으로 돌출되어 있는 디플렉터 돌출부(22)는, 캐리어 가스 내에 비말동반된 고안된 화학물질의 증기가 아닌, 액체 화학 물질을 빨아들이는 것으로부터 출구(16)의 입구 말단(32)을 보호하기 위해, 배플 디스크(24)의 최외각 에지로 접근하는 것으로부터 임의의 버블링 또는 스플래싱 액체 화학물질을 편향시키는 작용을 한다. 배플 디스크(24) 및 디플렉터 돌출부(22)는 컨테이너(10)를 떠나는 화학 전구체를 위한 비뚤어진 흐름 경로(38)를 형성한다.
바람직한 구체예에 있어서, 디플렉터 돌출부(22)는 스테인레스 스틸 스톡의 고체 조각으로부터 컨테이너 또는 버블러(10)의 밀링(milling) 중 측벽(12)의 일부로부터 형성되어 있다. 디플렉터 돌출부(22)는, 배플 디스크(24)의 최외각 에지(36) 내에, 이의 안쪽 말단(34)에서 방사상으로 종료되는, 원뿔형 단면 구조를 가질 수 있다. 디플렉터 돌출부는 측벽(12)의 내부 표면(23) 주위 전체에 형성된 환형 림(rim)일 수 있다. 배플 디스크(24) 및 디플렉터 돌출부(22)의 조합은, 캐리어 가스 및 비밀 동반된 화학물질 증기를 위한 비뚤어진 흐름 경로(38)를 형성하고, 상기 경로는 액체 상 화학 물질이 통과하기에 극히 어렵다.
바람직하게, 배플 디스크(24)는, 증기를 위해서는 충분하지만 액체를 위해서는 흐르기 어려운 극히 좁은 경로를 제공하도록, 디플렉터 돌출부(22) 위에서 축방향으로(axially) 이격되어 있다, 즉, 서로 인접해 있다. 대안적으로, 배플 디스크(24)는 디플렉터 돌출부(22) 아래에서 축방향으로 이격될 수 있다. 추가로, 대안적으로, 본 발명은, 다중 배플 디스크를 구상한다, 예컨데, 디플렉터 돌출부 위 및 아래에서 축방향으로 이격된 배플 디스크; 디플렉터 돌출부 위에 축방향으로 이격된 두 개의 배플 디스크; 디플렉터 돌출부 아래에서 축방향으로 이격된 두 개의 배플 디스크; 각 배플 디스크의 위와 아래에서 축방향으로 이격된 디플렉터 돌출부; 및 복수의 배플 디스크와 디플렉터 돌출부; 모두 바람직하게는 상기 정의된 바와 같이 서로 인접하여 있다.
컨테이너(10)의 측벽(12)의 내부 표면(23)에 인접한 액체 스플래싱의 가장 큰 잠재적 흐름을 만드는, 입구 딥튜브(14)의 말단으로부터의 컨테이너 또는 버블러(10)의 측벽(12) 위로, 버블이 이동될 수 있음을 경험을 통해 알려져 왔다. 따라서, 일 구체예에서, 디플렉터 돌출부는, 디플렉터 돌출부(22)의 최내각 에지(34) 아래에 축방향으로 이격된 환형의 방사상으로 안쪽으로 돌출된 에지로서 형성된 숄더(21)를 포함한다. 디플렉터 돌출부(22) 및 숄더(21)는, 숄더(21)의 방사상 안쪽 방향의 돌출부를 넘어 방사상 안쪽 방향으로 디플렉터 돌출부(22)가 돌출되도록, 할당되어 있다. 이 숄더는 전체 디플렉터 돌출부(22)의 일체 구성일 수 있고, 스테인레스 스틸 또는 다른 금속의 단일 스톡으로부터 디플렉터 돌출부와 동시에 가공될 수 있다. 숄더(21)는 두 기능을 수행한다. 숄더(21)는 내부 표면(23)에 대한 날카로운 각을 형성하고 따라서 컨테이너(10)의 내부로 그리고 배플 디스크(24)와 디플렉터 돌출부(22)의 각 에지에 의해 형성된 비뚤어진 경로(38)로부터 멀리, 내부 표면을 따라 위로 흐르는 액체의 흐름 방향을 다시 바꾼다. 추가로, 디플렉터 돌출부(22) 상에 수집된 임의의 액체는 숄더(21)로 배수되고 그 다음에 컨테이너 또는 버블러(10)의 하부내에 포함된 액체 화학물질로 다시 떨어진다.
배플 디스크(24) 및 디플렉터 돌출부(22)는 컨테이너의 상부 영역(17)에 바람직하게는 있지만, 이들이, 컨테이너에 채워진 화학물질의 표준 상부 한계 또는 헤드스페이스 또는 프리보드(freeboard) 위에 있는 한 다른 위치도 가능하며, 당업계의 전문가라면 예상할 수 있는, 그러한 위치는 적어도 15 레벨 위에 있음이 이해될 것이다.
디플렉터 돌출부 22 및 숄더(21)가 이 구체예에서 서로 그리고 측벽과 일체로 도시되어 있지만, 디플렉터 돌출부(22) 및 숄더(21)가, 용접, 마찰 핏(friction fit) 또는 기계적 조임, 예컨데 볼트, 스크루 및 유사한 조임 장치에 의해, 측벽(12)에 부착되어 있는 별도의 조각일 수 있음은 고려된다. 별도의 조각으로서도, 디플렉터 돌출부(22) 및 숄더(21)는 서로 일체일 수 있거나 서로 별도의 조각일 수 있다.
디플렉터 돌출부(22), 숄더(21), 및 배플 디스크(24)는 출구(16)를 통해 화학물질이 분배되도록 비뚤어진 흐름 경로(38)을 함께 형성한다. 일부 예에서, 고진공 또는 높은 흐름 속도 하에서, 액체는 컨테이너(10)의 상부 영역(17) 내 헤드스페이스로, 액체 표면(15) 위에 폼(foam)을 형성하는 경향이 있다. 디플렉터 돌출부(22), 숄더(21), 및 배플 디스크(24)에 의해 형성된 비뚤어진 흐름 경로(38)는 이러한 폼이 실질적으로 출구(16)에 도달되는 것을 실질적으로 차단한다.
특정 구체예에서 스테인레스 스틸이 언급되지만, 본 발명은, 마일드 스틸, Monel 합금, Hastelloy 합금, 니켈 합금 및 당업자에 알려진 유사한 물질의 구조물을 포함하는, 상이한 금속, 유리 및 플라스틱으로 사용될 수 있음은 이해되어 진다.
본 발명은, 전자 제조 시스템의 CVD 툴에 연결된 컨테이너의 하류 파이프 및 출구 내 액적의 액체 비말동반의 뛰어난 최소화를 제공한다. 디플렉터 돌출부와 조합하여, 단일 배플 디스크 또는 복수의 배플 디스크를 사용하는 것은, 버블러의 출구(16) 내 액적 비말동반의 요구된 최소화를 제공한다.
배플 디스크가 오목함을 가진 원형 디스크로서(여기서, 이 디스크는 실린더형 용기 또는 버블러 측벽의 내부 직경보다 다소 더 작음) 도시되어 있지만, 컨테이너의 내부 측벽에 단지 좁은 환형 공간을 제공하는 임의의 모양의 임의의 배플이 본 발명의 모양 내에 있음은 이해되어 진다. 마찬가지로, 부드러운 환형 곡선으로부터 일부 벗어남을 가지는 에지 또는 부드러운 방사상 안쪽 방향으로 돌출된 에지를 가지는 임의의 형태의 디플렉터 돌출부가 본 발명의 구성으로서 고려된다.
비록, 스테인레스 스틸을 사용하는 것이 바람직하지만, 강한 형태의 임의의 불활성 물질은 스플래시 가드를 위해 사용될 수 있음이 구상된다. 플라스틱, 금속 합금, 분말형 금속, 패브릭, 텍스타일 및 세라믹은 모두 고려된다.
또한, 용기(10)는, 반대 방향으로 흐르는 생성물을 위해 사용될 수 있으며, 여기서 출구(16)는 가압 가스 입구로서 작용하여 용기(10) 내 포함된 액체 상에 압력 헤드를 형성하고, 상기 기재된 증기 배급에 대조적으로, 가압 가스를 사용하여 컨테이너로부터 액체 배급을 위해 딥 튜브(14) 밖으로, 액체 상의, 이 액체에, 힘을 가한다.
Claims (18)
- 컨테이너(10) 기저부(13) 근처에서 종료되는 딥튜브(diptube) 입구(14);
컨테이너(10)의 출구(16)와 딥튜브 입구(14) 사이에 위치한 하나 이상의 배플(baffle) 디스크(24)로서, 컨테이너(10)의 측벽(12)의 내부 표면(23)과 배플 디스크(24) 사이에 좁은 환형 공간(38)을 제공하도록 구성된, 하나 이상의 배플 디스크(24); 및
배플 디스크(24) 근처 측벽(12) 상에 있는, 환형이고 방사상 안쪽 방향으로 돌출되어 있는 디플렉터(deflector) 돌출부(ledge)(22)를 가지는 컨테이너(10)로서,
상기 배플 디스크(24)와 디플렉터 돌출부(22)가, 컨테이너(10) 출구(16)로 액적(liquid droplet)이 유입되는 것을 최소화할 수 있는, 컨테이너. - 제 1항에 있어서, 상기 디플렉터 돌출부(22)가, 하나 이상의 배플 디스크(24)의 가장 바깥쪽 에지의 방사상 안쪽으로, 가장 안쪽 에지를 가지는, 컨테이너.
- 제 2항에 있어서, 상기 디플렉터 돌출부(22)가, 디플렉터 돌출부(22)의 가장 안쪽 에지 아래에 숄더(21)를 가지며, 상기 숄더(21)가, 디플렉터 돌출부(22)의 가장 안쪽 에지에 방사상으로 미치지 못하면서, 컨테이너(10) 측벽(12)의 내부 표면 (23)으로부터 방사상 안쪽 방향으로 돌출되어 있는, 컨테이너.
- 제 3항에 있어서, 상기 하나 이상의 배플 디스크(24), 디플렉터 돌출부(22) 및 숄더(21)가, 컨테이너(10)의 상부(17)에 위치하는, 컨테이너.
- 제 1항에 있어서, 상기 디플렉터 돌출부(22)가, 위쪽 배플 디스크와 아래쪽 배플 디스크 사이에 축방향으로 이격되어 있는, 컨테이너.
- 제 1항에 있어서, 상기 디플렉터 돌출부(22)가, 두 개의 배플 디스크 아래에 축방향으로 이격되어 있는, 컨테이너.
- 제 1항에 있어서, 상기 컨테이너(10)의 출구(16)가, 컨테이너(10) 출구(16)로 액체가 유입되는 것을 최소화할 수 있는 L자형 형태(elbow configuration)를 가지는, 컨테이너.
- 제 1항에 있어서, 상기 컨테이너(10)의 출구(16)가, 컨테이너(10) 출구(16)로 액체가 유입되는 것을 최소화할 수 있는 T자형 형태("Tee" configuration)를 가지는, 컨테이너.
- 제 1항에 있어서, 상기 컨테이너(10)가 실린더 모양을 가지는, 컨테이너.
- 제 1항에 있어서, 상기 배플 디스크(24)가, 원형이고 아래 방향으로 오목한 모양(concave downward shape)을 가지는, 컨테이너.
- 실린더형 증기 발생 컨테이너(10)로서,
컨테이너(10)로 캐리어 가스를 전달할 수 있는 딥튜브 입구(14);
원형이고 아래쪽으로 오목한 모양을 가지는 배플 디스크(24)로서, 컨테이너(10)의 출구(16)와 딥튜브 입구(14) 사이에 위치하고, 컨테이너(10)의 측벽(12)의 내부 표면(23)과 배플 디스크(24)의 가장 바깥쪽 원주 주변 에지 사이에 좁은 환형 공간(38)을 제공하도록 구성되는 배플 디스크(24); 및
배플 디스크(24) 근처 측벽(12) 상에 있는, 환형이고 방사상 안쪽 방향으로 돌출되어 있는 디플렉터 돌출부(22)를 가지며,
상기 디플렉터 돌출부(22)가, 배플 디스크(24)의 가장 바깥쪽 원주 주변 에지의 방사상 안쪽으로, 가장 안쪽 에지를 가지고; 컨테이너(10)로부터 증기로서 액체를 분배하도록 캐리어 가스가 컨테이너(10)의 액체 함유물을 통해 버블을 형성할 때, 컨테이너 출구(16)로 액적이 유입되는 것을 최소화할 수 있는, 실린더형 증기 발생 컨테이너. - 액체 분배 컨테이너(10)로서,
컨테이너(10)의 입구(16)와 딥튜브 출구(14) 사이에 위치하고, 컨테이너의 측벽(12)의 내부 표면(23)과 배플 디스크(24) 사이에 좁은 환형 공간(38)을 제공하도록 구성된, 하나 이상의 배플 디스크(24); 및
배플 디스크(24) 근처 측벽(12) 상에 있는, 환형이고, 방사상 안쪽 방향으로 돌출되어 있는 디플렉터 돌출부(22)를 가지며,
상기 디플렉터 돌출부(22)가, 배플 디스크(24)의 가장 바깥쪽 에지의 방사상 안쪽으로, 가장 안쪽 에지를 가지며, 액체 분배 컨테이너 입구(16)로 액적이 유입되는 것을 최소화할 수 있는, 액체 분배 컨테이너. - 캐리어 가스를, 컨테이너(10)의 딥튜브(14)를 통해 통과시키고;
컨테이너(10)로부터의 액체 화학 전구체를, 캐리어 가스로 비말동반(entrain)시키고;
비말동반된 화학 전구체 및 캐리어 가스를, 컨테이너(10)의 측벽(12)의 내부 표면(23)과 배플 디스크(24)의 가장 바깥쪽 에지 사이에 형성된 좁은 환형 공간(38) 내에서, 컨테이너(10)의 측벽(12)의 환형이고 방사상 안쪽 방향으로 돌출되어 있는 디플렉터 돌출부(22) 및 하나 이상의 배플 디스크(24)를 통과시키는 것을 포함하는, 컨테이너로부터 화학 전구체 증기를 전달하는 방법. - 제 13항에 있어서, 상기 디플렉터 돌출부(22)가, 배플 디스크(24)의 가장 바깥쪽 에지의 방사상 안쪽으로, 가장 안쪽 에지를 가지는, 방법.
- 제 14항에 있어서, 상기 디플렉터 돌출부(22)가, 디플렉터 돌출부(22)의 가장 안쪽 에지 아래에 숄더(21)를 가지며, 상기 숄더(21)가 배플 디스크(24)로부터 빠져나오는 임의의 액체 화학물질의 방향을 바꾸는, 컨테이너(10) 측벽(12)의 내부 표면(23)으로부터 방사상 안쪽 방향으로 돌출되어 있는, 방법.
- 제 15항에 있어서, 상기 비말동반된 화학 전구체를 가지는 캐리어 가스가 L자형 형태을 가진 출구(16) 내에서 컨테이너(10)로부터 전달되는 방법.
- 제 15항에 있어서, 상기 비말동반된 화학 전구체를 가지는 캐리어 가스가 T자형 형태을 가진 출구내에서 컨테이너로부터 전달되는 방법.
- 컨테이너(10)로부터 화학 전구체 증기를 전달하는 방법으로서,
컨테이너(10) 내 액체 화학 전구체의 액체 레벨을 초과하여, 컨테이너 입구(16)로 가압 가스를 도입하는 것을 포함하며,
상기 가압 가스가, 배플 디스크(24)의 가장 바깥쪽 에지 및 배플 디스크(24) 근처 측벽(12) 상에 있는 환형이고 방사상 안쪽 방향으로 돌출되어 있는 디플렉터 돌출부(22) 사이의 좁은 환형 공간 내에서, 하나 이상의 배플 디스크(24)를 지나게 되는, 방법.
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