KR102027179B1 - 유기금속 화합물 공급 장치 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 유기금속 화합물 공급 장치에 관한 것으로, 유기금속 화합물 공급 장치는 복수의 단위 용기를 구비하는 충전 용기를 포함한다. 여기서 복수의 단위 용기는 고체의 유기금속 화합물이 충전되는 단위 충전 공간을 가지며, 외부로 노출되는 외측면과, 외측면에 연결되며 서로 근접하되 이격 배치되어 열매체가 들어가는 통로를 형성하는 적어도 하나의 이웃하는 이웃면을 가지며, 외측면과 이웃면이 열매체와 접촉한다. 이와 같이 복수의 단위 용기가 모여 하나의 충전 용기로 형성되되, 복수의 단위 용기는 서로 근접하되 이격되게 배치함으로써 열매체와 접촉하는 면적을 높일 수 있기 때문에, 충전 용기 내부의 온도 차이를 줄여 안정적인 농도와 증기압을 갖는 유기금속 화합물을 공급할 수 있다.

Description

유기금속 화합물 공급 장치{Apparatus for supplying organometallic compound}
본 발명은 유기금속 화합물 공급 장치에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 고체 유기금속 화합물이 충전된 충전 용기로 캐리어 가스를 공급하여 안정적인 농도와 증기압을 갖는 유기금속 화합물을 공급하는 유기금속 화합물 공급 장치에 관한 것이다.
유기금속 화합물은 화합물 반도체의 에피택셜 성장에 있어서 원료로 사용되고 있다. 유기금속 화합물은 양산성 및 제어성이 우수한 유기금속 기상 성장법(Metalorganic Chemical Vapor Deposition; MOCVD법)에 사용되는 경우가 많다.
이러한 유기금속 화합물을 공급하는 유기금속 화합물 공급 장치는 유기금속 화합물이 충전되는 충전 용기를 구비하고, 유기금속 화합물이 담긴 충전 용기로 캐리어 가스를 공급하여 승화된 유기금속 화합물을 함유하는 캐리어 가스를 생성하여 기상 성장 장치로 공급한다. 즉 유기금속 화합물은 충전 용기에 충전하고, 그것에 캐리어 가스를 흘림으로써, 캐리어 가스와 접촉한 유기금속 화합물이 캐리어 가스 중에 증기로서 도입되고, 캐리어 가스에 동반하여 충전 용기 밖으로 꺼내어져 기상 성장 장치에 공급된다.
유기금속 화합물 공급 장치의 충전 용기로는 통상적으로 스테인리스 소재로 원통형인 것이 사용되고 있다. 열효율, 유기금속 화합물의 캐리어 가스 중의 농도의 제어성, 사용률 등을 향상시키기 위해서 충전 용기의 바닥부의 구조, 캐리어 가스의 도입관 등에 여러 가지 특징을 갖는 충전 용기가 알려져 있다. 또한 충전 용기로는 생산성 향상의 관점에서 보다 대형의 충전 용기가 사용되고 있다.
MOCVD법에 사용되는 유기금속 화합물 중, 트리메틸인듐(trimethly indum; TMI)과 같은 상온에서 고체 유기금속 화합물을 그대로 충전한 경우에는, 캐리어 가스와 직접 접촉하는 부분의 유기금속 화합물이 다른 부분의 유기금속 화합물보다 우선적으로 소비, 즉 캐리어 가스 중에 도입된다.
고체 유기금속 화합물은 유동성이 나쁘기 때문에, 일단 부분적인 소비가 시작되면, 계속하여 그 부분의 소비가 촉진되어 캐리어 가스가 흐르기 쉬운 유로가 형성된다. 유로가 형성되면, 캐리어 가스와 유기금속 화합물의 접촉 면적이 저하되고, 충전 용기로부터 배출되는 캐리어 가스 중의 유기금속 화합물 농도가 서서히 저하되고 증기압 또한 떨어진다. 그 결과 유기금속 화합물을 기상 성장 장치의 반응로에 안정적으로 공급을 할 수 없는 문제가 발생된다.
따라서 캐리어 가스 중의 유기금속 화합물 농도가 저하된 시점에서 유기금속 화합물의 사용이 정지되므로, 소비되지 않았던 고체 유기금속 화합물은 충전 용기 중에 남는다. 즉 충전 용기에 담긴 고체 유기금속 화합물의 사용효율이 떨어지는 문제가 발생된다.
이러한 문제점을 해소하기 위해서, 등록특허공보 제10-1029894호(2011.04.11. 등록)에는, 충전 용기 내에 격벽으로 세로 방향으로 칸막이 하여 복수의 공간을 형성하고, 각 공간을 캐리어 가스가 이동하는 구조를 갖는 유기금속 화합물용 충전 용기가 개시되어 있다.
이와 같이 기존의 충전 용기가 하나의 공간을 갖는 것과 비교하여 등록특허공보 제10-1029894호에 따른 충전 용기는 고체 유기금속 화합물의 사용효율을 개선할 수 있다.
하지만 충전 용기의 내부는 격벽에 의해 복수의 공간으로 분할되어 있지만, 충전 용기의 중심 부분과 외곽 부분 사이에는 온도 차가 발생된다. 이러한 온도 차이에 의해 충전 용기 내의 고체 유기금속 화합물의 사용량에 차이가 발생될 수 있다. 즉 충전 용기로부터 안정적으로 유기금속 화합물을 인출하기 위해서, 충전용기의 외측면을 열매체에 접촉시키게 된다. 열매체는 충전 용기의 외측면에만 접촉되기 때문에, 충전 용기의 중심 부분과 외곽 부분 사이에는 온도 차이가 발생될 수 밖에 없다.
등록특허공보 제10-1029894호(2011.04.11. 등록)
따라서 본 발명의 목적은 충전 용기 내부의 온도 차이를 줄여 안정적인 농도와 증기압을 갖는 유기금속 화합물을 공급하는 유기금속 화합물 공급 장치를 제공하는 데 있다.
상기 목적을 달성하기 위하여, 본 발명은 고체의 유기금속 화합물이 충전되는 단위 충전 공간을 가지며, 외부로 노출되는 외측면과, 상기 외측면에 연결되며 서로 근접하되 이격 배치되어 열매체가 들어가는 통로를 형성하는 적어도 하나의 이웃하는 이웃면을 가지며, 상기 외측면과 상기 이웃면이 열매체와 접촉하는 복수의 단위 용기를 구비하는 충전 용기; 상기 복수의 단위 용기를 직렬로 연결하는 적어도 하나의 연결관; 상기 연결관으로 연결된 상기 복수의 단위 용기 중 일단에 위치하는 단위 용기에 캐리어 가스를 공급하는 공급관; 및 상기 연결관으로 연결된 상기 복수의 단위 용기 중 타단에 위치하는 단위 용기에 연결되며, 상기 복수의 단위 용기를 통과하면서 생성된 유기금속 화합물을 함유하는 캐리어 가스를 상기 충전 용기 밖으로 배출하는 배출관;을 포함하는 유기금속 화합물 공급 장치를 제공한다.
상기 충전 용기는 상기 단위 충전 공간을 가지며, 상기 단위 충전 공간에 연결된 하부 개방부와 상부 개방부를 갖는 상기 복수의 단위 용기; 상기 복수의 단위 용기의 하부 개방부를 일괄적으로 봉합하는 하부 덮개; 및 상기 복수의 단위 용기의 상부 개방부를 일괄적으로 봉합하며, 상기 연결관, 상기 공급관 및 상기 배출관이 설치되는 상부 덮개;를 포함할 수 있다.
상기 복수의 단위 용기는 상기 하부 덮개 및 상부 덮개의 중심에 대해서 방사형으로 배치될 수 있다.
상기 복수의 단위 용기는 상기 이웃면이 1개 또는 2개일 수 있다.
상기 하부 덮개 및 상부 덮개는 중심을 관통하여 관통구멍이 형성되어 있고, 상기 관통구멍은 상기 복수의 단위 용기의 이웃면 사이의 통로와 연결되어 열매체가 들어갈 수 있다.
상기 복수의 단위 용기는 상기 이웃면의 상단부 및 하단부가 용접에 의해 서로 접합될 수 있다.
상기 연결관은 단위 용기의 하부 개방부에 근접하게 배치되어 해당 단위 용기로부터 유기금속 화합물을 함유하는 캐리어 가스가 입력되는 입력관; 및 상기 입력관과 연결되어 상기 입력된 유기금속 화합물을 함유하는 캐리어 가스를 이웃하는 단위 용기의 상부 개방부로 주입하는 주입관;을 포함할 수 있다.
상기 연결관은 상기 상부 덮개를 통하여 이웃하는 두 개의 단위 용기를 연결할 수 있다.
상기 하부 덮개는 상부면의 가장자리 부분에서 중심을 향하게 오목한 홈이 형성되고, 상기 홈으로 이동한 유기금속 화합물을 함유하는 캐리어 가스가 상기 연결관의 입력관으로 입력되도록, 상기 홈의 중심 부분에 근접하게 상기 연결관의 입력관이 배치될 수 있다.
상기 연결관은 연결하는 두 개의 단위 용기의 이웃하는 두 개의 이웃면에 근접하게 설치될 수 있다.
상기 복수의 단위 용기는 각각 단면이 부채꼴 형태를 가지며, 서로 근접하게 배치되어 원기둥 형태를 이룰 수 있다.
그리고 상기 공급관 및 상기 배출관은 각각 상기 상부 덮개를 관통하여 대응되는 단위 용기에 연결된다.
본 발명에 따르면, 복수의 단위 용기가 모여 하나의 충전 용기로 형성되되, 복수의 단위 용기는 서로 근접하되 이격되게 배치함으로써 열매체와 접촉하는 면적을 높일 수 있기 때문에, 충전 용기 내부의 온도 차이를 줄여 안정적인 농도와 증기압을 갖는 유기금속 화합물을 공급할 수 있다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 유기금속 화합물 공급 장치를 보여주는 분해 사시도이다.
도 2는 도 1의 유기금속 화합물 공급 장치를 보여주는 결합 사시도이다.
도 3은 도 2의 3-3선 단면도이다.
도 4는 도 1의 유기금속 화합물 공급 장치를 보여주는 평면도이다.
도 5는 도 4의 5-5선 단면도이다.
도 6은 도 4의 6-6선 단면도이다.
하기의 설명에서는 본 발명의 실시예를 이해하는데 필요한 부분만이 설명되며, 그 이외 부분의 설명은 본 발명의 요지를 흩트리지 않는 범위에서 생략될 것이라는 것을 유의하여야 한다.
이하에서 설명되는 본 명세서 및 청구범위에 사용된 용어나 단어는 통상적이거나 사전적인 의미로 한정해서 해석되어서는 아니 되며, 발명자는 그 자신의 발명을 가장 최선의 방법으로 설명하기 위해 용어의 개념으로 적절하게 정의할 수 있다는 원칙에 입각하여 본 발명의 기술적 사상에 부합하는 의미와 개념으로 해석되어야만 한다. 따라서 본 명세서에 기재된 실시예와 도면에 도시된 구성은 본 발명의 바람직한 실시예에 불과할 뿐이고, 본 발명의 기술적 사상을 모두 대변하는 것은 아니므로, 본 출원시점에 있어서 이들을 대체할 수 있는 다양한 균등물과 변형예들이 있을 수 있음을 이해하여야 한다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예를 보다 상세하게 설명하고자 한다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 유기금속 화합물 공급 장치를 보여주는 분해 사시도이다. 도 2는 도 1의 유기금속 화합물 공급 장치를 보여주는 결합 사시도이다. 도 3은 도 2의 3-3선 단면도이다. 도 4는 도 1의 유기금속 화합물 공급 장치를 보여주는 평면도이다. 도 5는 도 4의 5-5선 단면도이다. 그리고 도 6은 도 4의 6-6선 단면도이다.
도 1 내지 도 6을 참조하면, 본 실시예에 따른 유기금속 화합물 공급 장치(100)는 복수의 단위 용기(20)가 모여 하나의 충전 용기(10)를 형성하고, 충전 용기(10)에 설치된 적어도 하나의 연결관(50), 공급관(60) 및 배출관(70)을 포함한다. 복수의 단위 용기(20)는 고체의 유기금속 화합물이 충전되는 단위 충전 공간(21)을 가지며, 외부로 노출되는 외측면(27)과, 외측면(27)에 연결되며 서로 근접하되 이격 배치되어 열매체가 들어가는 통로를 형성하는 적어도 하나의 이웃하는 이웃면(29)을 가지며, 외측면(27)과 이웃면(29)이 열매체와 접촉한다. 적어도 하나의 연결관(50)은 복수의 단위 용기(20)를 직렬로 연결한다. 공급관(60)은 연결관(50)으로 연결된 복수의 단위 용기(20) 중 일단에 위치하는 단위 용기(20)에 캐리어 가스를 공급한다. 그리고 배출관(70)은 연결관(50)으로 연결된 복수의 단위 용기(20) 중 타단에 위치하는 단위 용기(20)에 연결되며, 복수의 단위 용기(20)를 통과하면서 생성된 유기금속 화합물을 함유하는 캐리어 가스를 충전 용기(10) 밖으로 배출한다.
이와 같이 복수의 단위 용기(20)가 모여 하나의 충전 용기(10)로 형성되되, 복수의 단위 용기(20)는 서로 근접하되 이격되게 배치함으로써 열매체와 접촉하는 면적을 높일 수 있다. 이로 인해 본 실시예에 따른 유기금속 화합물 공급 장치(100)는 충전 용기(10)를 형성하는 복수의 단위 용기(20) 간의 온도 차이를 줄여 안정적인 농도와 증기압을 갖는 유기금속 화합물을 공급할 수 있다.
여기서 유기금속 화합물은 인듐 화합물, 아연 화합물, 알루미늄 화합물, 갈륨 화합물, 마그네슘 화합물, 하프늄 화합물, 지르코늄 화합물, 티타늄 화합물, 바륨 화합물, 란타늄 화합물, 스트론튬 화합물, 텅스텐 화합물, 루테늄 화합물, 탄탈륨 화합물 등이다. 인듐 화합물은 인듐트리클로라이드, 인듐트리플루라이드, 인듐요오다이드 화합물, 트리메틸인듐, 디메틸클로로인듐, 시클로펜타디에닐인듐, 트리메틸인듐·트리메틸아르신부가물, 트리메틸인듐·트리메틸포스핀 부가물 등이다. 아연 화합물은 에틸아연 요오다이드, 에틸시클로펜타디에닐아연, 시클로펜타디에닐아연 등이다. 알루미늄 화합물은 메틸디클로로알루미늄 등이다. 갈륨 화합물은 갈륨트리클로라이드, 메틸디클로로갈륨, 디메틸클로로갈륨, 갈륨트리요오다이드, 디메틸브로모갈륨 등이다. 마그네슘 화합물은 비스시클로펜타디에닐마그네슘 등이다. 하프늄 화합물은 하프늄 클로라이드, 테트라키스(디메틸아미노)하프늄 등이다. 지르코늄 화합물은 지르코늄 클로라이드, 테트라키스(디메틸아미노)지르코늄 등이다. 바륨 화합물은 비스(2,2,6,6-테트라메틸-3,5-헵탄디오네이토)바륨 등이다. 란타늄 화합물은 트리스(비스(트리메틸실릴)아미도)란타늄, 트리스(이소프로필시클로펜타디에닐)란타늄, 트리스(에틸시클로펜타디에닐)란타늄, 트리스(시클로펜타디에닐)란타늄 등이다. 스트론튬 화합물은 비스(2,2,6,6-테트라메틸-3,5-헵탄디오네이토)스트론튬 등이다. 텅스텐 화합물은 텅스텐헥사클로라이드, 텅스텐펜타클로라이드 등이다. 이러한 유기금속 화합물은 설명을 위해 예시한 것일 뿐, 본 발명에 적용 가능한 유기금속 화합물은 이러한 예들로 한정되지 않는다.
충전 용기(10)는, 도 1 내지 도 3에 도시된 바와 같이, 복수의 단위 용기(20), 하부 덮개(30) 및 상부 덮개(40)를 포함한다. 복수의 단위 용기(20)는 단위 충전 공간(21)을 가지며, 단위 충전 공간(21)에 연결된 하부 개방부(도 5의 23)와 상부 개방부(25)를 갖는다. 하부 덮개(30)는 복수의 단위 용기(20)의 하부 개방부(도 5의 23)를 일괄적으로 봉합한다. 상부 덮개(40)는 복수의 단위 용기(20)의 상부 개방부(25)를 일괄적으로 봉합한다. 그리고 상부 덮개(40)에는 연결관(50), 공급관(60) 및 배출관(70)이 설치된다.
단위 용기(20)는 외측면(27)과 적어도 하나의 이웃면(29)이 연결되어 양쪽으로 하부 개방부(도 5의 23) 및 상부 개방부(25)가 형성된 단위 충전 공간(21)을 형성한다. 외측면(27)은 적어도 하나의 평면 또는 볼록면으로 형성될 수 있다. 이웃면(29)은 평면으로 형성될 수 있다.
복수의 단위 용기(20)는 하부 덮개(30) 및 상부 덮개(40)의 중심에 대해서 방사형으로 배치될 수 있다. 복수의 단위 용기(20)는 이웃면(29)이 1개 또는 2개일 수 있다. 예컨대 이웃면(29)이 1개인 경우는 단위 용기(20)는 2개이다. 이웃면(29)이 2개인 경우 단위 용기(20)는 3개 이상이다. 본 실시예에서는 3개의 단위 용기(20)를 구비하는 예를 개시하였다. 복수의 단위 용기(20)가 모여 형성하는 충전 용기(10)는 원기둥 형상을 가질 수 있다. 이때 단위 용기(20)는 단면이 부채꼴 형태를 가질 수 있다.
한편 본 실시예에서는 복수의 단위 용기(20)가 모여 원기둥 형상의 충전 용기(10)로 형성된 예를 개시하였지만 이것에 한정되는 것은 아니다. 예컨대 복수의 단위 용기(20)는 모여 삼각기둥, 사각기둥, 오각기둥, 육각기둥 등 다각기둥 형상의 충전 용기(10)로 구현될 수 있다. 이때 단위 용기(20)는 삼각관 또는 사각관 형태를 가질 수 있다.
이와 같이 본 실시예에 따른 충전 용기(10)는 복수의 단위 용기(20)가 모여 형성된 구조를 갖고 복수의 단위 용기(20) 간에 열매체가 접촉할 수 있는 공간을 갖기 때문에, 기존의 충전 용기 내부에 격벽을 설치하여 복수의 공간으로 분할하는 것 보다는 충전 용기(10) 내부의 온도 차이를 줄일 수 있다.
복수의 단위 용기(20)는 이웃면(29)의 상단부 및 하단부가 용접에 의해 접합될 수 있다. 여기서 도면부호 28은 접합부를 나타낸다. 이와 같이 복수의 단위 용기(20)를 접합하는 이유는, 복수의 단위 용기(20) 간의 유격을 유지하면서 하부 덮개(30) 및 상부 덮개(40)와의 조립을 쉽고 안정적으로 수행할 수 있도록 하기 위해서이다.
하부 덮개(30) 및 상부 덮개(40)는 중심을 관통하여 관통구멍(33,43)이 형성되어 있다. 관통구멍(33,43)은 하부 덮개(30)에 형성된 하부 관통구멍(33)과, 상부 덮개(40)에 형성된 상부 관통구멍(43)을 포함한다. 관통구멍(33,43)은 복수의 단위 용기(20)의 이웃면(29)이 형성하는 공간과 연결되어 열매체가 들어갈 수 있는 통로로 사용된다. 따라서 복수의 단위 용기(20)의 사이와, 하부 덮개(30) 및 상부 덮개(40)의 관통 구멍(33,43)을 통하여 복수의 단위 용기(20)가 열매체와 충분히 접촉할 수 있기 때문에, 복수의 단위 용기(20) 간의 온도 차이를 줄여 복수의 단위 용기(20)에 충전된 고체의 유기금속 화합물의 사용량을 균일하게 유지할 수 있다.
하부 덮개(30)는, 도 1, 도 5 및 도 6에 도시된 바와 같이, 상부면의 가장자리 부분에서 중심을 향하게 오목한 홈(31)이 형성되어 있다. 하부 덮개(30)에 홈(31)을 형성한 이유는, 하부 덮개(30)로 이동한 유기금속 화합물을 함유하는 캐리어 가스가 안정적으로 연결관(50)으로 입력되도록 하기 위해서이다.
하부 덮개(30)의 상부면에 복수의 단위 용기(20)의 하단부가 접합될 수 있다. 또는 하부 덮개(30)의 상부면에 복수의 단위 용기(20)의 하단부가 삽입될 수 있는 삽입 홈이 형성되어 있고, 삽입 홈에 복수의 단위 용기(20)의 하단부를 삽입한 후 접합할 수 있다.
한편 제1 실시예에서는 하부 덮개(30)의 상부면에 홈(31)을 형성하는 예를 개시하였지만 이것에 한정되는 것은 아니다. 예컨대 하부 덮개(30)의 상부면에 홈을 형성하지 않고 수평면으로 형성할 수 있다. 물론 하부 덮개(30)의 상부면을 수평면으로 형성하는 경우, 연결관(50)의 입력관(51) 끝은 하부 덮개(30)의 상부면에 근접하되 일정 간격 이격되게 위치할 수 있도록 배치된다.
상부 덮개(40)는, 도 1, 도 5 및 도 6에 도시된 바와 같이, 복수의 단위 용기(20)의 상부 개방부(25)를 일괄적으로 봉합하며, 캐리어 가스의 주입 및 유기금속 화합물을 함유하는 캐리어 가스를 배출하기 위한 연결관(50), 공급관(60) 및 배출관(70)이 설치된다. 상부 덮개(40)의 하부면에 복수의 단위 용기(20)의 상단부가 접합될 수 있다. 또는 상부 덮개(40)의 하부면에 복수의 단위 용기(20)의 상단부가 삽입될 수 있는 삽입 홈이 형성되어 있고, 삽입 홈에 복수의 단위 용기(20)의 상단부를 삽입한 후 접합할 수 있다.
상부 덮개(40)에는 복수의 단위 용기(20)로 고체의 유기금속 화합물을 투입하거나 사용하고 남은 고체의 유기금속 화합물을 제거하기 위한 개폐용 캡(49)이 각각 설치되어 있다.
연결관(50)은, 도 1, 도 2 및 도 6에 도시된 바와 같이, 이웃하는 두 개의 단위 용기(20)를 연결하며, 입력관(51)과 주입관(53)을 포함한다. 입력관(51)은 단위 용기(20)의 하부 개방부(23)에 근접하게 배치되어 해당 단위 용기(20)로부터 유기금속 화합물을 함유하는 캐리어 가스가 입력된다. 주입관(53)은 입력관(51)과 연결되어, 입력된 유기금속 화합물을 함유하는 캐리어 가스를 이웃하는 단위 용기(20)의 상부 개방부(25)로 주입한다.
연결관(50)은 입력관(51)과 주입관(53)을 연결하는 매개관(55)을 포함한다. 매개관(55)은 이웃하는 단위 용기(20)의 이웃면(29)을 가로지르는 방향으로 형성된다. 매개관(55)은 이웃하는 단위 용기(20)의 상부에 위치한다.
연결관(50)은 상부 덮개(40)를 통하여 이웃하는 두 개의 단위 용기(20)를 연결한다. 즉 입력관(51)은 주입관(53) 보다는 길이가 길기 때문에, 연결관(50)은 영문자 "J"자 형태를 가질 수 있다. 상부 덮개(40)에는, 도 4 및 도 도 6에 도시된 바와 같이, 연결관(50)이 설치되는 연결관 설치부(45)가 형성되어 있다. 연결관 설치부(45)는 상부 덮개(40)를 관통하여 입력관(51)이 삽입되는 입력관 삽입구멍(46)과, 상부 덮개(40)를 통하여 주입관(53)이 삽입되는 주입관 삽입구멍(47)을 포함한다. 연결관 설치부(45)는 입력관(51)과 주입관(53)의 연결을 매개하는 매개관(55)이 삽입되는 매개관 삽입홈(48)을 포함한다. 매개관 삽입홈(48)은 입력관 삽입구멍(46)과 주입관 삽입구멍(47)을 연결하도록 상부 덮개(40)의 상부면에 형성되어 있다. 매개관 삽입홈(48)을 통하여 매개관(55)에 균일한 온도가 유지될 수 있도록 열매체가 접촉되어 균일한 온도를 유지할 수 있도록 하는 역할을 한다. 만약 온도가 균일하게 유지되지 않는다면, 매개관(55)에서 유기금속 화합물이 석출되어 매개관(55)을 막기 때문에 유기금속 화합물을 공급할 수 없게 된다. 도 4에서 연결관 설치부(45)를 도시하기 위해서, 두 개의 연결관 설치부(45) 중에서 오른쪽의 연결관 설치부(45)에 설치되는 연결관의 도시를 생략하였다.
한편 본 실시예에서는 상부 덮개(40)에 연결관(50)을 설치하기 위해서, 상부 덮개(40)의 상부면에서 하부면으로 관통되게 입력관 삽입구멍(46)과 주입관 삽입구멍(47)을 형성하는 예를 개시하였지만 이것에 한정되는 것은 아니다. 예컨대 상부 덮개(40)의 내부에 이웃하는 두 개의 단위 용기(20)를 연결하는 통로를 형성할 수 있다. 물론 통로의 양단은 상부 덮개(40)의 하부면에 노출되어 있다. 연결관은 통로의 일단에 결합된다. 이 경우 연결관은 입력관의 기능을 하고, 통로는 매개관 및 주입관의 기능을 하게 된다.
본 실시예의 경우 3개의 단위 용기(20)를 포함하기 때문에, 2개의 연결관(50)으로 3개의 단위 용기(20)를 직렬로 연결한다. 연결관(50)은 두 개의 단위 용기(20)의 이웃하는 두 개의 이웃면(29)에 근접하게 설치된다.
공급관(60)과 배출관(70)은, 도 1, 도 2 및 도 5에 도시된 바와 같이, 각각 상부 덮개(40)를 관통하여 대응되는 단위 용기(20)에 연결된다. 공급관(60)은 연결되는 단위 용기(20)의 상부 개방부(25)로 캐리어 가스를 공급한다. 배출관은 연결되는 단위 용기(20)의 하부 개방부(23)로부터 유기금속 화합물을 함유하는 캐리어 가스를 입력받아 배출한다. 도시하진 않았지만 상부 덮개(40) 밖으로 돌출되어 있는 공급관(60) 및 배출관(70)에는 각각 개폐용 밸브가 설치되어 있다. 개폐용 밸브의 조절을 통해서, 공급관(60)을 통하여 단위 용기(20)로의 캐리어 가스의 공급을 개폐하고, 배출관(70)을 통하여 단위 용기(20)로부터의 유기금속 화합물을 함유하는 캐리어 가스의 배출을 개폐한다.
복수의 단위 용기(20)는 복수의 연결관(50)을 매개로 직렬로 연결되기 때문에, 직렬로 연결된 복수의 단위 용기(20) 중 한쪽 끝에 위치하는 단위 용기(20)에 공급관(60)이 연결되고 다른 쪽 끝에 위치하는 단위 용기(20)에 배출관(70)이 연결된다. 공급관(60)이 연결되는 단위 용기(20)에는 연결관(50)의 입력관(51)이 삽입되어 있다. 배출관(53)이 연결되는 단위 용기(20)에는 연결관(50)의 주입관(53)이 삽입되어 있다.
그리고 복수의 단위 용기(20)에 충전된 고체의 유기금속 화합물이 균일하게 소모될 수 있도록, 복수의 단위 용기(20)를 통과하는 캐리어 가스의 유로를 설계하는 것이 바람직하다. 예컨대 공급관(60), 복수의 단위 용기(20), 연결관(50) 및 배출관(70)에 의해 형성되는 유로는 복수의 단위 용기(20)별로 동일한 유로 길이를 갖도록 공급관(60), 연결관(50) 및 배출관(70)을 배치할 수 있다.
이와 같은 본 실시예에 따른 유기금속 화합물 공급 장치(100)에서 유기금속 화합물을 함유하는 캐리어 가스를 기상 성장 장치로 공급하는 과정을 설명하면 다음과 같다.
본 실시예에 따른 유기금속 화합물 공급 장치(100)는 3개의 단위 용기(20)가 모여 원기둥 형상의 충전 용기(10)로 형성된다. 3개의 단위 용기(20)는 제1 내지 제3 단위 용기(20a,20b,20c)를 포함한다. 제1 내지 제3 단위 용기(20a,20b,20c)는 2개의 연결관(50)을 매개로 직렬로 연결된다. 2개의 연결관(50)은 제1 및 제2 연결관(50a,50b)을 포함한다. 이때 공급관(60)은 제1 단위 용기(20a)에 연결된다. 제1 연결관(50a)은 제1 단위 용기(20a)와 제2 단위 용기(20b)를 연결한다. 제2 연결관(50b)은 제2 단위 용기(20b)와 제3 단위 용기(20c)를 연결한다. 배출관(70)은 제3 단위 용기(20c)에 연결된다. 그리고 제1 내지 제3 단위 용기(20a,20b,20c)에는 고체의 유기금속 화합물이 충전되어 있다.
충전 용기(10)는 제1 내지 제3 단위 용기(20a,20b,20c)로 분리되어 있고, 제1 내지 제3 단위 용기(20a,20b,20c) 사이로 열매체가 이동하면서 제1 내지 제3 단위 용기(20a,20b,20c) 간의 온도 차이를 줄일 수 있다.
먼저 공급관(60)을 통하여 캐리어 가스가 제1 단위 용기(20a)로 공급된다. 이때 캐리어 가스는 제1 단위 용기(20a)에 충전된 고체의 유기금속 화합물과 충분히 접촉할 수 있도록 제1 단위 용기(20a)의 상부 개방부(25)로 투입된다.
제1 단위 용기(20a)로 공급된 캐리어 가스는 제1 및 제2 연결관(50a,50b)을 통하여 직렬로 연결된 제1 내지 제3 단위 용기(20a,20b,20c)를 경유하면서, 제1 내지 제3 단위 용기(20a,20b,20c)에 충전된 고체의 유기금속 화합물과 접촉하면서 유기금속 화합물을 승화시킨다. 승화된 유기금속 화합물은 캐리어 가스에 포화된다.
이때 캐리어 가스 또는 유기금속 화합물을 함유하는 캐리어 가스의 제1 내지 제3 단위 용기(20a,20b,20c)로 공급은 상부 개방부(25)로 이루어진다. 그리고 유기금속 화합물을 함유하는 캐리어 가스의 제1 내지 제3 단위 용기(20a,20b,20c) 밖으로의 배출은 하부 개방부(23)에서 이루어진다.
즉 제1 단위 용기(20a)의 상부 개방부(25)로 공급된 캐리어 가스는 아래로 이동하면서 제1 단위 용기(20a)에 충전된 고체의 유기금속 화합물과 접촉하면서 유기금속 화합물을 승화시킨다. 승화된 유기금속 화합물은 캐리어 가스에 포화된다. 제1 단위 용기(20a)의 하부 개방부(23)로 이동한 유기금속 화합물을 함유하는 캐리어 가스는 제1 연결관(50a)을 타고 상승하여 제1 단위 용기(20a)에 이웃하는 제2 단위 용기(20b)의 상부 개방부(25)로 공급된다.
다음으로 제2 단위 용기(20b)의 상부 개방부(25)로 공급된 유기금속 화합물을 함유하는 캐리어 가스는 아래로 이동하면서 제2 단위 용기(20b)에 충전된 고체의 유기금속 화합물과 접촉하면서 유기금속 화합물을 승화시킨다. 승화된 유기금속 화합물은 캐리어 가스에 더해진다. 제2 단위 용기(20b)의 하부 개방부(23)로 이동한 유기금속 화합물을 함유하는 캐리어 가스는 제2 연결관(50b)을 타고 상승하여 제2 단위 용기(20b)에 이웃하는 제3 단위 용기(20c)의 상부 개방부(25)로 공급된다.
다음으로 제3 단위 용기(20c)의 상부 개방부(25)로 공급된 유기금속 화합물을 함유하는 캐리어 가스는 제2 단위 용기(20b)에서와 같은 방식으로 이동하여 유기금속 화합물이 포화된 캐리어 가스가 제3 단위 용기(20c)의 하부 개방부(23)로 이동한다.
다음으로 제3 단위 용기(20c)에 연결된 배출관(70)을 통하여 유기금속 화합물을 함유하는 캐리어 가스가 충전 용기(10) 밖으로 배출된다. 즉 제3 단위 용기(20c)의 하부 개방부(23)로 이동한 유기금속 화합물을 함유하는 캐리어 가스는 배출관(70)을 타고 제3 단위 용기(20c) 밖으로, 즉 충전 용기(10) 밖으로 배출된다.
그리고 유기금속 화합물 공급 장치(100)는 충전 용기(10)에서 배출된 유기금속 화합물을 함유하는 캐리어 가스를 기상 성장 장치로 공급한다.
한편, 본 명세서와 도면에 개시된 실시예들은 이해를 돕기 위해 특정 예를 제시한 것에 지나지 않으며, 본 발명의 범위를 한정하고자 하는 것은 아니다. 여기에 개시된 실시예들 이외에도 본 발명의 기술적 사상에 바탕을 둔 다른 변형예들이 실시 가능하다는 것은, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게는 자명한 것이다.
10 : 충전 용기 20 : 단위 용기
21 : 단위 충전 공간 23 : 하부 개방부
25 : 상부 개방부 27 : 외측면
28 : 접합부 29 : 이웃면
30 : 하부 덮개 31 : 홈
33 : 하부 관통구멍 40 : 상부 덮개
43 : 상부 관통구멍 45 : 연결관 설치부
46 : 입력관 삽입구멍 47 : 주입관 삽입구멍
48 : 매개관 삽임홈 49 : 개폐용 캡
50 : 연결관 51 : 입력관
53 : 주입관 55 : 매개관
60 : 공급관 70 : 배출관
100 : 유기금속 화합물 공급 장치

Claims (12)

  1. 고체의 유기금속 화합물이 충전되는 충전 용기로서, 상기 충전 용기는 외부로 노출되는 외측면과, 상기 외측면에 이어지는 적어도 2개의 이웃면들을 포함하는 단위 충전 공간을 이루는 단위 용기들을 복수개 포함하고,
    상기 복수의 단위 용기들의 외측면들은 외부로 노출되고, 상기 복수의 단위 용기들의 이웃면들은 다른 단위 용기들의 이웃면들과 일정 간격 이격되게 배치되며, 상기 이격된 간격 사이로 열매체가 이동하면서 상기 외측면과 이웃면들의 온도를 균일하게 유지하여, 상기 외측면에 인접된 상기 고체의 유기 금속 화합물의 온도와 상기 이웃면들에 인접된 상기 고체의 유기 금속 화합물의 온도가 균일하게 유지하는 충전 용기;
    상기 복수의 단위 용기를 직렬로 연결하는 적어도 하나의 연결관;
    상기 연결관으로 연결된 상기 복수의 단위 용기 중 일단에 위치하는 단위 용기에 캐리어 가스를 공급하는 공급관; 및
    상기 연결관으로 연결된 상기 복수의 단위 용기 중 타단에 위치하는 단위 용기에 연결되며, 상기 복수의 단위 용기를 통과하면서 생성된 유기금속 화합물을 함유하는 캐리어 가스를 상기 충전 용기 밖으로 배출하는 배출관;
    을 포함하는 유기금속 화합물 공급 장치.
  2. 제1항에 있어서, 상기 충전 용기는,
    상기 단위 충전 공간을 가지며, 상기 단위 충전 공간에 연결된 하부 개방부와 상부 개방부를 갖는 상기 복수의 단위 용기;
    상기 복수의 단위 용기의 하부 개방부를 일괄적으로 봉합하는 하부 덮개; 및
    상기 복수의 단위 용기의 상부 개방부를 일괄적으로 봉합하며, 상기 연결관, 상기 공급관 및 상기 배출관이 설치되는 상부 덮개;
    를 포함하는 것을 특징으로 하는 유기금속 화합물 공급 장치.
  3. 제2항에 있어서, 상기 복수의 단위 용기는,
    상기 하부 덮개 및 상부 덮개의 중심에 대해서 방사형으로 배치되는 것을 특징으로 하는 유기금속 화합물 공급 장치.
  4. 삭제
  5. 제3항에 있어서,
    상기 하부 덮개 및 상부 덮개는 중심을 관통하여 관통구멍이 형성되어 있고, 상기 관통구멍은 상기 복수의 단위 용기의 이웃면 사이의 통로와 연결되어 열매체가 들어갈 수 있는 것을 특징으로 하는 유기금속 화합물 공급 장치.
  6. 제3항에 있어서, 상기 복수의 단위 용기는,
    상기 이웃면의 상단부 및 하단부가 용접에 의해 서로 접합되어 있는 것을 특징으로 하는 유기금속 화합물 공급 장치.
  7. 제3항에 있어서, 상기 연결관은,
    단위 용기의 하부 개방부에 근접하게 배치되어 해당 단위 용기로부터 유기금속 화합물을 함유하는 캐리어 가스가 입력되는 입력관; 및
    상기 입력관과 연결되어 상기 입력된 유기금속 화합물을 함유하는 캐리어 가스를 이웃하는 단위 용기의 상부 개방부로 주입하는 주입관;
    을 포함하는 것을 특징으로 하는 유기금속 화합물 공급 장치.
  8. 제7항에 있어서, 상기 연결관은,
    상기 상부 덮개를 통하여 이웃하는 두 개의 단위 용기를 연결하는 것을 특징으로 하는 유기금속 화합물 공급 장치.
  9. 제8항에 있어서, 상기 하부 덮개는,
    상부면의 가장자리 부분에서 중심을 향하게 오목한 홈이 형성되고, 상기 홈으로 이동한 유기금속 화합물을 함유하는 캐리어 가스가 상기 연결관의 입력관으로 입력되도록, 상기 홈의 중심 부분에 근접하게 상기 연결관의 입력관이 배치되는 것을 특징으로 하는 유기금속 화합물 공급 장치.
  10. 제7항에 있어서,
    상기 연결관은 연결하는 두 개의 단위 용기의 이웃하는 두 개의 이웃면에 근접하게 설치되는 것을 특징으로 하는 유기금속 화합물 공급 장치.
  11. 제7항에 있어서,
    상기 복수의 단위 용기는 각각 단면이 부채꼴 형태를 가지며, 서로 근접하게 배치되어 원기둥 형태를 이루는 것을 특징으로 하는 유기금속 화합물 공급 장치.
  12. 제2항에 있어서,
    상기 공급관 및 상기 배출관은 각각 상기 상부 덮개를 관통하여 대응되는 단위 용기에 연결되는 것을 특징으로 하는 유기금속 화합물 공급 장치.
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