KR102647546B1 - 고형물 용기, 및 고형물 용기에 충전된 고형물을 갖는 고형물 제품 - Google Patents

고형물 용기, 및 고형물 용기에 충전된 고형물을 갖는 고형물 제품 Download PDF

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레르 리키드 쏘시에떼 아노님 뿌르 레드 에렉스뿔라따시옹 데 프로세데 조르즈 클로드
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Abstract

고형물의 충전을 원활하게 하고, 일정한 농도로 더 많은 고형물 증기를 공급할 수 있는 고형물 용기를 제공한다. 고형물 용기(1)는 고형물을 증발시킴으로써 내부에 수용된 고형물(S1, S2 및 S3)을 공급하기 위한 고형물 용기이고, 캐리어 가스 유입 라인(11); 고형물(S1)로 충전되는 제1 충전 구역(21); 제1 충전 구역(21)의 외부 주변부의 적어도 일부에 위치되고, 고형물(S2)로 충전되는 제2 충전 구역(22); 고형물 용기(1)의 내부의 천장 측에 배치되는 적어도 하나의 트레이 형상의 제3 충전 구역(23); 및 고형물 인출 라인(12)을 포함하며, 캐리어 가스 유입 라인(1)의 캐리어 가스 토출구 부분(13)은 제1 충전 구역(21)에 제공되고, 고형물 인출 라인(12)의 흡입구 부분(14)은 제3 충전 구역(23)에 제공되며, 캐리어 가스는 제1 충전 구역(21), 제2 충전 구역(22), 및 제3 충전 구역(23)의 순서로 유동한다.

Description

고형물 용기, 및 고형물 용기에 충전된 고형물을 갖는 고형물 제품
본 발명은 예를 들어, 전구체 고형물(solid material)의 증기(증기)를 공급하기 위한 고형물 용기, 및 고형물 용기에 충전된 고형물을 갖는 고형물 제품에 관한 것이다.
반도체 산업이 발전함에 따라, 엄격한 막 요건을 충족시키는 새로운 전구체 재료를 사용할 필요가 있다. 이러한 전구체는 반도체 층을 증착하기 위한 광범위한 적용에 사용된다. 예를 들어, 고형 전구체 재료로서, 배리어 층, 높은 유전상수/낮은 유전상수 절연 막, 금속 전극 막, 상호접속 층, 강유전체 층, 실리콘 질화물 층 또는 실리콘 산화물 층을 위한 성분을 언급할 수 있다. 또한, 고형 전구체로서, 화합물 반도체를 위한 도펀트로서 작용하는 성분을 언급할 수 있다. 새로운 재료 중 일부는 표준 온도 및 압력에서 고체 형태이므로, 제조 공정을 위한 반도체 막 증착 챔버로 직접 전달될 수 없다. 예시적인 전구체 재료로서, 알루미늄, 바륨, 비스무트, 크롬, 코발트, 구리, 금, 하프늄, 인듐, 이리듐, 철, 란타늄, 납, 마그네슘, 몰리브덴, 니켈, 니오븀, 백금, 루테늄, 은, 스트론튬, 탄탈륨, 티타늄, 텅스텐, 이트륨, 및 지르코늄의 유기 금속 화합물 및 무기 화합물을 언급할 수 있다. 이들 재료는 일반적으로 매우 높은 용융점 및 낮은 증기압을 가지므로, 막 증착 챔버로의 유입 전에, 좁은 범위의 온도 및 압력 내에서 증발/승화되어야 한다.
고형물을 증발/승화시키기 위한 몇 가지 기술이 개발되었다. 예를 들어, 특허 문헌 1은 격벽에 의해 수직 방향으로 분할된 공간 내로 고형물을 충전하고, 캐리어 가스가 각각의 공간을 통하여 유동하게 하는 방법을 제안한다.
특허 문헌 2 및 특허 문헌 3은 고형물이 고형물 용기에 수평 방향으로 충전되는 복수의 트레이(tray)를 배치하는 방법을 각각 제안한다.
인용문헌 목록
특허 문헌
특허 문헌 1: 일본 특허 공개번호 제2005-33045호
특허 문헌 2: 국제 특허출원 번호 제2006-503178호의 국내 공보
특허 문헌 3: 국제 특허출원 번호 제2011-509351호의 국내 공보
기술적 문제
그러나, 특허 문헌 1에 개시된 방법에서, 캐리어 가스가 고형물에서 유동할 때 압력 손실이 발생함으로써, 캐리어 가스에 의해 혼입되는 고형물의 농도가 불충분해지는 것이 안출 가능하다. 또한, 고형물이 소비됨에 따라, 용기의 고형물 충전 높이는 더 낮아진다. 따라서, 캐리어 가스가 고형물과 접촉되는 유로가 짧아진다. 이 경우, 캐리어 가스와 고형물의 접촉 시간 기간이 짧아지기 때문에, 캐리어 가스에 의해 혼입되는 고형물의 농도가 점진적으로 감소되는 것이 안출 가능하다. 또한, 캐리어 가스의 선속도가 빨라짐에 따라, 캐리어 가스가 고형물을 소용돌이치게 함으로써, 고형물 용기 및 막 증착 챔버의 후속 단계에서 고형물의 입자가 배관에 공급되어, 균일한 특성의 막이 증착될 수 없는 문제가 있다.
또한, 특허 문헌 1에 개시된 방법에서, 고형물이 가열되는 동안 고형물이 공급될 때 고형물 용기의 외부로부터 열이 유입된다. 이 경우, 용기에서 고형물의 외측면인 용기 벽 표면과 접촉되는 부분이 가장 많이 가열되어, 먼저 증발하는 경향이 있다. 이 경우, 용기 내벽 표면과 용기에 충전된 고형물 사이에 갭이 형성된다. 고형물의 공급은 일반적으로 감압 하에서 수행되지만, 고형물 용기의 내부에 충전된 고형물과 용기 벽 표면 사이에 갭이 존재하는 경우, 외부로부터의 열의 유입이 억제되어, 고형물이 충분히 가열될 수 없다. 이 경우, 고형물의 증발에 의해 고형물의 온도가 감소되고, 증기압도 감소된다.
따라서, 고형물 용기로부터 인출되는 고형물의 농도가 감소된다. 또한, 용기와 고형물 사이에 갭이 한 번 형성된 후에는, 고형물이 갭 내로 붕괴되는 것도 안출 가능하다. 고형물이 붕괴되는 경우, 용기로부터 인출되는 고형물의 농도가 급격하게 증가하는 것이 안출 가능하다.
전술한 바와 같이, 특허 문헌 1의 방법에서는, 오랜 시간 기간 동안 일정한 농도로 고형물을 인출하기가 어렵다. 즉, 고형물이 일정한 농도로 공급되는 경우, 고형물은 짧은 시간 기간 동안에만 인출될 수 있다. 따라서, 많은 고형물이 용기에 남아 있는 상태에서, 고형물이 추가적으로 충전되어야 하거나, 고형물 용기가 교체되어야 한다. 이는 고형물의 손실이 늘어날 뿐만 아니라, 용기 교체를 위한 작업도 늘어남을 나타낸다.
특허 문헌 2 및 특허 문헌 3에 개시된 방법에서는, 캐리어 가스와 고형물의 접촉이 증가되고, 고형물이 오랜 시간 기간 동안 포화 농도로 인출될 수 있다. 그러나, 복수의 트레이를 용기에 설치해야 하므로, 고형물의 충전 작업이 번거롭다. 복수의 트레이가 용기에 수용되기 때문에, 용기의 전체 중량이 크고, 충전 작업 및 운반/장착 작업도 어렵다. 또한, 미리 결정된 가스 유로를 보장하기 위해, 트레이의 형상은 트레이를 갖는 고형물 용기를 위한 전용 형상이어야 하므로, 트레이를 갖는 전용 고형물 용기 외의 용기는 용기에 트레이를 설치함으로써 고형물 용기로서 개조되어 사용될 수 없다.
위와 같은 배경에 따라, 고형물의 충전을 원활하게 하고, 일정한 농도로 더 많은 고형물 증기를 공급할 수 있는 고형물 용기의 개발이 요구된다.
문제에 대한 해결책
발명 1
본 발명에 따른 고형물 용기는,
ㆍ 고형물을 증발시킴으로써 내부에 수용된 고형물을 공급하기 위한 고형물 용기로서,
ㆍ 고형물 용기의 내부로 캐리어 가스를 유입시키는 캐리어 가스 유입 라인;
ㆍ 고형물 용기에 배치되고, 고형물로 충전되는 제1 충전 구역;
ㆍ 제1 충전 구역의 외부 주변부의 적어도 일부에 위치되고, 고형물로 충전되는 제2 충전 구역;
ㆍ 고형물 용기의 내부의 천장 측에 배치되는 적어도 하나의 트레이 형상의 제3 충전 구역; 및
ㆍ 캐리어 가스에 의해 혼입되는 고형물을 고형물 용기로부터 인출하는 고형물 인출 라인을 포함하며,
캐리어 가스 유입 라인의 캐리어 가스 토출구 부분은 제1 충전 구역에 제공되고,
ㆍ 고형물 인출 라인의 흡입구 부분은 제3 충전 구역에 제공되며,
ㆍ 캐리어 가스는 제1 충전 구역, 제2 충전 구역, 및 제3 충전 구역의 순서로 유동한다.
본 설명에서, 제1 충전 구역은 고형물이 제1 충전 구역의 내부에 충전되는 부분, 및 고형물이 제1 충전 구역의 내부에 충전되지 않는 빈 공간 부분을 포함하며, 제2 충전 구역은 고형물이 제2 충전 구역의 내부에 충전되는 부분, 및 고형물이 제2 충전 구역의 내부에 충전되지 않는 빈 공간 부분을 포함하고, 제3 충전 구역은 고형물이 제3 충전 구역의 내부에 충전되는 부분, 및 고형물이 제3 충전 구역의 내부에 충전되지 않는 빈 공간 부분을 포함한다.
본 발명에 따른 고형물 용기는 제2 충전 구역으로부터 제1 충전 구역을 분할하는 제1 파티션(partition) 부분을 더 가지며, 제1 파티션 부분은 캐리어 가스가 제1 충전 구역으로부터 제2 충전 구역으로 유동하기 위한 적어도 하나의 유동 부분을 구비한다. 제3 충전 구역의 트레이는 캐리어 가스가 제2 충전 구역으로부터 제3 충전 구역으로 유동하기 위한 적어도 하나의 유동 부분을 구비한다. 여기서, 고형물의 증기는 캐리어 가스에 의해 혼입될 수 있다.
고형물은 반도체 층을 증착하기 위해 사용되는 전구체일 수 있다. 고형물은 전구체 자체일 수 있거나, 비드와 같은 캐리어에 의해 운반되는 고형물에 의해 생성된 것일 수 있다. 또한, 고형물은 고형물이 충전될 때 고체 상태일 수 있거나, 고형물 용기가 운반될 때 고형물일 수 있거나, 고형물이 충전될 때 또는 충전된 후에 고형물이 가열되는 경우 액체 상태일 수 있다. 고형물은 특별히 한정되지 않으며, 유기 화합물, 유기 금속 화합물, 금속 할로겐화물, 금속 산화물 할로겐화물, 및 이들 화합물의 혼합물을 포함하는 그룹으로부터 선택된 화합물을 포함하는 재료일 수 있다.
전술한 고형물은, WCl5, WCl6, WOCl4, WO2Cl2, SiI4, TiI4, GeI4, GeI2, TiBr4, Si2I6, BI3, PI3, TiF4, TaF5, MoO2Cl2, MoOCl4, ZrCl4, NbCl5, NbOCl3, TaCl5, VCl5, Y(CH3C5H4)3, Sc(CH3C5H4)3, MoCl5, AlCl3, HfCl4, (CH3)3In, (C5H5)2Mg, NbF5, XeF2, VF5 및 카르복실산 무수물을 포함하는 그룹으로부터 선택된 적어도 하나의 종류의 화합물일 수 있지만, 이들 화합물로 한정되지 않는다.
캐리어 가스는 특별히 한정되지 않으며, 질소, 아르곤, 헬륨, 건조 공기, 수소 및 이들 물질의 조합물일 수 있다. 고형물과 화학적으로 반응하지 않는 불활성 가스가 선택된다.
제1 충전 구역의 내부에 충전되는 고형물은 제1 충전 구역의 높이로 제1 충전 구역의 공간의 내부에 충전될 수 있지만, 바람직하게는 약 9/10의 높이로 충전된다. 캐리어 가스 토출구 부분은 제1 충전 구역의 내부에 배치된 고형물의 내부에 배치될 수 있다. 캐리어 가스가 상부로부터 하부로 유동하는 제1 충전 구역에서, 캐리어 가스 토출구 부분은 바람직하게는 제1 충전 구역의 내부에 배치된 고형물의 상부 부분의 공간에 배치된다. 캐리어 가스 토출구 부분의 위치는 특별히 한정되지 않지만, 예를 들어, 고형물 용기의 용량 및 고형물의 특성에 따라, 제1 충전 구역에 충전된 고형물의 표면으로부터 0.1 내지 30 mm, 0.1 내지 10 mm, 또는 0.1 내지 0.8 mm의 범위로 설정될 수 있다.
(캐리어 가스, 및 캐리어 가스에 의해 혼입되는 고형물의 증기를 포함하는) 가스가 제1 충전 구역으로부터 제2 충전 구역으로 유동하는 유동 부분의 위치는, 캐리어 가스가 상부로부터 하부로 유동하는 제1 충전 구역에서 제1 파티션 부분의 하부 부분에 설정될 수 있다(바람직하게는, 용기 바닥으로부터 1 내지 30 mm, 0.1 내지 10 mm, 및 0.1 내지 0.8 mm의 범위가 예시된다).
본 발명에 따라, 캐리어 가스는 제1 충전 구역, 제2 충전 구역, 및 제3 충전 구역의 순서로 유동하며, 고형물 및 캐리어 가스가 충분히 서로 접촉되도록 하여 고형물 용기로부터 인출되고, 포화 농도의 고형물 증기를 포함하는 가스를 고형물 용기로부터 인출하는 것이 가능해진다. 즉, 고형물 증기를 일정한 농도로 공급하는 것이 가능해진다. 고형물 용기가 가열되어 고형물이 인출되는 경우, 고형물과의 접촉에 의해, 고형물 용기로부터 고형물이 인출되기 전에 고형물 용기의 온도가 균일하더라도, 고형물이 증발(승화)되는 부분에서의 고형물 온도는 고형물의 인출이 시작되면 떨어진다. 고형물이 외부로부터 가열되는 경우, 제1 충전 구역의 외부에 배치된 제2 충전 구역의 온도는 고형물이 인출되는 동안 제1 충전 구역의 온도보다 더 높은 경향이 있다. 결과적으로, 증기가 되어 제1 충전 구역에서 캐리어 가스에 의해 혼입되는 고형물은 응축을 유발하지 않으면서 제3 충전 구역으로 유입된다. 고형물의 응축이 감소됨으로써, 가스 유로의 폐쇄가 억제되고, 가스 유로의 폐쇄로 인한 압력 손실의 증가, 그리고 고형물 농도의 감소가 방지될 수 있다. 제3 충전 구역은 단일 트레이 형상의 충전 구역일 수 있거나, 수직 방향으로 적층된 복수의 트레이 형상의 충전 구역일 수 있다.
본 발명에 따라, 미리 결정된 농도의 고형물 증기를 포함하는 캐리어 가스가 트레이 형상의 제3 충전 구역을 추가로 통과함으로써, 고형물 증기를 포함하는 캐리어 가스 중의 고형물 증기의 농도가 포화 상태가 아닌 경우, 캐리어 가스 중의 고형물 증기의 농도는 제3 충전 구역에서 포화 상태에 도달하고, 포화 농도의 고형물 증기가 고형물 용기로부터 인출될 수 있다.
고형물 증기를 포함하는 캐리어 가스 중의 고형물 증기 농도는 제1 충전 구역에서 포화 농도 미만일 수 있으며, 제2 충전 구역에서 포화 농도에 도달할 수 있다.
고형물 증기를 포함하는 캐리어 가스 중의 고형물 증기의 농도는 제1 충전 구역 및 제2 충전 구역에서 포화 농도 미만일 수 있으며, 제3 충전 구역에서 포화 농도에 도달할 수 있다.
캐리어 가스 중의 고형물 증기 농도가 제1 충전 구역에서 포화 농도에 도달하고, 제1 충전 구역에 충전된 고형물의 잔류량이 감소되는 경우, 캐리어 가스 중의 고형물 증기 농도는 제2 충전 구역에서 포화 농도에 도달할 수 있으며, 제2 충전 구역에 충전된 고형물의 잔류량이 또한 감소되는 경우, 캐리어 가스 중의 고형물 증기 농도는 제3 충전 구역에서 포화 농도에 도달할 수 있다.
또한, 본 발명에 따라, 제3 충전 구역이 다수의 층으로 적층될 필요가 없기 때문에, 압력 손실이 적고, 제3 충전 구역에서의 압력은 고형물 용기의 후속 단계에서 사용 지점에서의 압력과 대략적으로 동일하다. 결과적으로, 인출되는 고형물 증기의 농도는 사용 지점에서의 압력 하에서 포화 증기 농도와 동일하다. 따라서, 압력 손실로 인한 고형물 증기 농도의 감소가 방지될 수 있다.
또한, 본 발명에 따라, 제1 충전 구역 및 제2 충전 구역에서 고형물의 증발량이 불충분한 경우에도, 제3 충전 구역에 충전된 고형물이 증발하므로, 고형물 용기에서 고형물의 잔류량이 상당히 감소하더라도, 포화 농도의 고형물 증기가 인출될 수 있다. 제3 충전 구역의 고형물 인출 라인 흡입구에 가까운 상단 상의 트레이 형상의 용기는 압력 손실이 적다. 따라서, 제3 충전 구역에서 캐리어 가스의 선속도가 높지 않으므로, 입자의 생성이 감소된다.
본 발명에 따라, 제1 파티션 부분이 용기에 배치된 후에, 제1 충전 구역 및 제2 충전 구역에 고형물이 충전되며, 그 후에 제3 충전 구역이 배치되고, 제3 충전 구역에 고형물이 충전됨으로써, 고형물이 고형물 용기에 충전된다. 복수의 충전 구역(예를 들어, 복수의 트레이) 내로 고형물이 충전된 후에, 충전된 모든 충전 구역이 고형물 용기 내로 삽입되는 통상적인 충전 방법과 비교하여, 고형물이 더 용이하게 충전될 수 있다. 또한, 본 발명은 고형물 용기의 상부 부분의 내경이 고형물 용기의 하부 부분의 내경보다 더 작은 용기에 적용될 수 있다. 따라서, 다른 용도로 사용되는 용기일지라도 제1 파티션 부분 및 트레이 형상의 제3 충전 구역을 삽입함으로써 고형물 용기로서 사용될 수 있다. 본 발명에 따른 고형물 용기는 단순한 구조를 가지며, 세척과 같은 유지 보수가 용이하고, 고형물 용기의 중량도 복수의 트레이를 포함하는 구조의 고형물 용기보다 더 가볍기 때문에, 고형물의 충전 및 운반 또한 용이하다.
발명 2
본 발명에 따른 고형물 용기에서는,
ㆍ 제1 충전 구역에서, 캐리어 가스에 포함된 고형물의 농도는 제1 농도로 증가되며,
ㆍ 제2 충전 구역에서, 캐리어 가스 중의 고형물의 농도는 제1 농도보다 더 높은 제2 농도로 증가되고,
ㆍ 제3 충전 구역에서, 캐리어 가스 중의 고형물의 농도는 제2 농도 이상인 제3 농도로 증가된다.
제1 농도는 특별히 한정되지 않지만, 예를 들어, 고형물 용기의 온도 및 고형물의 특성에 따라, 제1 충전 구역에서의 압력 및 온도에서 고형물 증기의 포화 농도의 20% 내지 90%, 바람직하게는 30% 내지 80%, 그리고 보다 바람직하게는 50% 내지 70%의 범위로 설정될 수 있다. 제2 농도는 특별히 한정되지 않지만, 예를 들어, 고형물 용기의 온도 및 고형물의 특성에 따라, 제2 충전 구역에서의 압력에서 고형물 증기의 포화 농도의 30% 내지 99.5%, 바람직하게는 45% 내지 99%, 그리고 보다 바람직하게는 65% 내지 95%의 범위로 설정될 수 있다. 제3 농도는 특별히 한정되지 않지만, 예를 들어, 고형물 용기의 온도 및 고형물의 특성에 따라, 제3 충전 구역에서의 압력에서 고형물 증기의 포화 농도의 60% 내지 100%, 바람직하게는 70% 내지 100%, 그리고 보다 바람직하게는 80% 내지 100%의 범위로 설정될 수 있다.
본 발명에 따라, 낮은 고형물 증기 농도를 갖는 캐리어 가스가 (가열 구역이 용기의 외부에 배치되기 때문에 온도가 상대적으로 낮은) 제1 충전 구역에 먼저 공급되고, 그 후에 온도가 더 높은 제2 충전 구역(외부 충전 구역)에 공급되어, 더 높은 고형물 증기 농도를 갖는 가스가 된다.
또한, 고형물은 트레이 형상의 제3 충전 구역으로 유입됨으로써 포화 상태에 더 가까워지고, 용기의 외부로 인출된다. 결과적으로, 고형물 용기의 고형물의 잔류량이 감소할 때까지 고형물 증기가 일정한 농도로 인출될 수 있다. 고형물 증기는 사용 지점에서의 요청에 대응하여 포화 농도 이하로도 공급될 수 있다.
발명 3
본 발명에 따른 고형물 용기에서, 제2 충전 구역은 제1 충전 구역의 외부 구역에 링 형상으로 배치된다. 제2 충전 구역은 제1 충전 구역의 외부 주변부를 둘러싸도록 고형물 용기의 측벽 측에 배치될 수 있다. 또한, 제2 충전 구역은 제1 충전 구역의 외부 주변부와 더불어 제1 충전 구역의 바닥 부분 아래에 배치될 수 있다. 제1 충전 구역의 높이는 제2 충전 구역의 높이보다 더 높거나, 더 낮거나, 또는 동일할 수 있다.
본 발명에 따라, 낮은 고형물 농도를 갖는 캐리어 가스는 고형물 용기의 중앙 부분에 배치된 제1 충전 구역으로부터 고형물 용기의 측벽 측에 배치된 제2 충전 구역으로 반경 방향으로 유동한다. 결과적으로, 캐리어 가스 중의 고형물 농도는 제2 충전 구역에서 바람직하게 증가한다.
발명 4
본 발명에 따른 고형물 용기는 고형물 용기의 내부의 일부 또는 전부의 표면 상에 흑화(blackening) 표면 처리가 적용된 흑체(black) 표면을 가질 수 있다. 고형물 용기를 구성하는 재료에 대해서는, 고형물 용기 벽 표면, 파티션 부분 및 라인 부분은 금속으로 제조되고(예를 들어, 스테인리스 강, 구리 및 알루미늄을 언급하지만, 재료가 이들 금속으로 한정되지 않는다), 비금속 패킹 등을 포함할 수 있다. 고형물과 직접 접촉되는 부분은 금속으로 제조된다. 표면 처리는 금속 표면에 적용될 수 있다. 표면 처리로서, 테플론(Teflon)(등록 상표) 코팅, 유리 코팅 등을 언급하며, 흑화 처리가 적용될 수 있다.
흑화 처리의 경우, 고형물 용기의 내부, 즉 고형물 용기의 내부 표면 측벽, 바닥 표면 및 천장 표면과 같은 고형물 용기의 내부에 있는 모든 금속 표면, 캐리어 가스 유입 라인 외부 표면, 제1 충전 구역과 제2 충전 구역 사이의 분할을 제공하는 파티션 부분의 표면, 및 트레이 형상의 제3 충전 구역의 표면은 흑체 표면일 수 있지만, 이들 금속 표면 중 일부가 흑체 표면일 수 있다. 고형물 용기의 내부 측면 표면 및 내부 바닥 표면은 흑체 표면으로 제조될 수 있다.
흑체 표면을 평가하기 위한 방법으로서, 방사율 및/또는 광택을 언급한다.
방사율은 일반적으로 2개의 흑체 퍼니스(furnace) 및 가열된 시료로부터 방출되는 적외선을 적외선 분광 광도계로 측정함으로써 평가된다. 적외선 분광 광도계로서, 예를 들어 JEOL Ltd.에 의해 제조된 JIR-5500 타입 푸리에 변환 적외선 분광 광도계 및 방사선 측정 장치 IRR200이 사용될 수 있다.
시료 가열 온도는 바람직하게는 50℃ 내지 200℃의 범위이며, 적외선의 파장은 바람직하게는 5 내지 15 ㎛이다.
고형물 용기를 위한 흑화 처리로서, 0.6과 1.0을 포함하는 0.6 내지 1.0, 바람직하게는 0.7과 1.0을 포함하는 0.7 내지 1.0인, 위의 방법에 의해 측정된 방사율을 갖는 흑체 표면이 특히 바람직하다. 흑체 표면은 특별히 한정되지 않으며, 금속 산화물, 금속 옥시나이트라이드, 또는 탄화물의 박막으로 커버된 금속 표면으로 형성된 흑체 표면, 또는 표면 처리에 의해 0.6과 1.0을 포함하는 0.6 내지 1.0의 방사율을 갖는 금속 표면 자체에 의해 형성된 흑체 표면일 수 있다. 여기서, 금속 표면을 구성하는 재료는 특별히 한정되지 않으며, 스테인리스 강, 구리, 알루미늄 등일 수 있다. 금속 산화물, 금속 옥시나이트라이드, 또는 탄화물의 박막은 ALD 방법(원자층 증착 방법), CVD 방법(화학 기상 증착 방법), 및 스퍼터링 방법과 같은 일반적으로 알려진 막 증착 방법에 의해 증착될 수 있다. 박막의 막 두께는 100 nm 미만인 것이 보다 바람직하다. 박막은 고형물 용기에 충전된 고형물에 대한 내식성을 갖는 막일 수 있다.
흑화 처리 후의 금속 재료 표면의 광택은 일반적으로 광택계에 의한 측정 결과로부터 평가된다. 박막에서, 광택계(예를 들어, HORIBA, Ltd.에 의해 제조된 "IG-330")를 사용함으로써 60도의 입사각으로 측정된 광택은 0.01과 30을 포함하는 0.01 내지 30일 수 있거나, 바람직하게는 0.1과 20을 포함하는 0.1 내지 20일 수 있다.
본 발명에 따라, 금속 표면이 흑체 표면으로 제조됨으로써, 고형물 용기에 충전된 고형물로의 열 전달이 흑체 방사선에 의해 보다 효율적으로 수행된다. 고형물 용기는 흔히 감압 하에서 작동되며, 이 경우, 열 매체로서 작용하는 고형물 용기의 가스가 적다. 결과적으로, 고형물 용기가 고형물 용기의 외부로부터 가열되는 경우, 고형물 용기로부터 고형물로의 열 전도가 주 열 전달 경로이며, 고형물 용기의 가스에 의한 열 전달은 적다. 따라서, 흑체 방사선에 의한 열 전달 경로를 추가로 제공함으로써, 고형물 용기의 고형물이 효율적으로 가열될 수 있다.
발명 5
본 발명에 따른 고형물 용기에서, 제3 충전 구역의 트레이 외부 측벽의 적어도 일부가 고형물 용기의 내벽과 접촉된다. 제3 충전 구역의 트레이의 측벽의 전체 표면이 고형물 용기의 측벽 내부 표면과 접촉될 수 있지만, 일부만이 측벽 내부 표면과 접촉되는 구조가 채택될 수 있다. 일부만이 측벽 내부 표면과 접촉되는 구조의 경우, 트레이의 외부 측벽의 상측이 고형물 용기의 측벽 내부 표면과 접촉될 수 있다. 트레이의 측벽이 고형물 용기의 측벽 내부 표면과 접촉되는 위치는 트레이의 측벽의 대략적으로 상부 절반부일 수 있다.
본 발명에 따라, 고형물 용기의 외부면 상의 열은 고형물 용기의 측벽 내부 표면과 접촉되는 부분으로부터의 열 전달에 의해 고형물로 효율적으로 전달된다. 고형물 용기의 측벽 내부 표면과 트레이의 측벽의 접촉 면적이 큰 경우, 고형물 용기를 가열할 때 고형물로의 열 전달이 추가로 촉진된다.
발명 6
본 발명에 따른 고형물 용기에서, 제3 충전 구역의 트레이 측벽은 고형물을 혼입하는 캐리어 가스가 통과해 유동할 수 있게 하는 개구부 홀(opening hole) 부분을 갖는다. 개구부 홀 부분은 고형물의 증기를 혼입하는 캐리어 가스가 제2 충전 구역으로부터 제3 충전 구역으로 유동하기 위한 경로가 된다. 개구부 홀 부분은 홀 형상, 소형 홀, 메시 형상, 슬릿 형상, 또는 빗형 형상일 수 있다. 개구부 홀 부분은 예를 들어, 0.01 mm 내지 20 mm 직경의 홀일 수 있거나, 0.01 mm 내지 2 mm 폭의 갭을 갖는 긴 홀 형상일 수 있다. 개구부 홀 부분은 제3 충전 구역에 충전되는 고형물의 표면보다 더 높은 곳에 위치될 수 있다. 개구부 홀 부분을 이러한 위치에 위치시키는 것은 개구부 홀 부분의 크기가 고형물 용기에 충전된 고형물의 입자 크기보다 더 큰 경우에 제3 충전 구역으로부터 고형물이 낙하하는 것을 방지하는 효과가 있다. 제3 충전 구역의 외부 주변부에 개구부 홀 부분을 균일하게 배치함으로써, 제3 충전 구역으로의 캐리어 가스 및 고형물 증기의 유입이 균일하게 이루어질 수 있고, 고형물 용기로부터 인출되는 고형물 증기의 농도가 보다 균일하게 될 수 있다.
발명 7
본 발명에 따른 고형물 용기에서, 제3 충전 구역은 고형물을 혼입하는 캐리어 가스가 통과해 유동할 수 있게 하는 개구부 홀 돌출 부분을 갖는다. 단일 개구부 홀 돌출 부분이 배치될 수 있거나, 복수의 개구부 홀 돌출 부분이 배치될 수 있다. 배치되는 개구부 홀 돌출 부분의 수는 바람직하게는 1과 30을 포함하는 1개 내지 30개이며, 보다 바람직하게는 2와 10을 포함하는 2개 내지 10개이다. 개구부 홀 돌출 부분은 제3 충전 구역의 트레이의 바닥 표면 상에 배치될 수 있거나, 트레이의 측면 표면에 배치될 수 있다. 개구부 홀 돌출 부분은 트레이와 제2 충전 구역이 서로 접촉되는 표면에 배치되지만, 트레이와 제1 충전 구역이 서로 접촉되는 표면에는 배치되지 않는다. 개구부 홀 돌출 부분의 개구부 홀 표면은 바람직하게는 제3 충전 구역에 충전되는 고형물의 표면보다 더 높은 곳에 위치된다. 이는 제3 충전 구역에 충전된 고형물이 개구부 홀 돌출 부분을 통해 제1 충전 구역 또는 제2 충전 구역으로 낙하하는 것을 방지할 수 있기 때문이다. 도 5a 및 도 5b에 도시된 바와 같이, 개구부 홀 돌출 부분은 튜브 형상일 수 있다. 튜브 형상은 도 5a에 도시된 바와 같은 I-형상일 수 있다. 튜브 형상은 만곡될 수 있고, 도 5b에 도시된 바와 같은 L-형상일 수 있다. L-형상의 개구부 홀 돌출 부분의 개구부 홀 표면은 캐리어 가스가 트레이에서 (예를 들어, 도 5b에 도시된 방향으로) 회전하는 방식으로 유동하도록 배치될 수 있다. 이는 캐리어 가스가 트레이에서 회전하도록 유동함으로써, 고형물과 캐리어 가스의 접촉이 추가로 촉진되고, 그 결과로, 고형물의 효율적인 증발이 이루어지기 때문이다.
본 발명에 따라, 캐리어 가스 및 고형물 증기는 개구부 홀 돌출 부분을 통해 제2 충전 구역으로부터 제3 충전 구역으로 유동한다. 개구부 홀 돌출 부분은 트레이와 제1 충전 구역이 서로 접촉되는 표면에 배치되지 않으므로, 캐리어 가스 및 고형물 증기가 제1 충전 구역으로부터 제3 충전 구역으로 직접 유동하지 않는다.
발명 8
본 발명에 따른 고형물 용기의 제3 충전 구역은 중앙 부분으로부터 반경 방향으로 또는 동심으로 연장되는 열 전달 부분을 더 가질 수 있다. 열 전달 부분은 열 전달 부분이 트레이 바닥 표면 상에 수직으로 제공되어 고형물을 분할하는 구조일 수 있다. 단일 열 전달 부분이 제3 충전 구역을 2개로 분할할 수 있지만, 2개 이상의 열 전달 부분이 제3 충전 구역을 3개 이상으로 분할할 수 있다. 전달 부분의 형상은 특별히 한정되지 않으며, 도 6a에 도시된 바와 같은 동심 형상일 수 있거나, 도 6b에 도시된 바와 같은 방사형 형상일 수 있거나, 또는 이들 형상의 조합일 수 있다. 열 전달 부분이 트레이 바닥 부분 상에 수직으로 제공되는 경우, 열 전달 부분의 높이는 트레이 바닥 부분으로부터 고형물 용기의 천장까지의 거리보다 더 낮다. 이것은 가스가 전체 제3 충전 구역을 통하여 유동할 수 있게 하기 위한 것이다.
본 발명에 따라, 트레이로 전달되는, 고형물 용기의 외부로부터의 열은 열 전달 부분을 통해 제3 충전 구역에 충전된 고형물로 전달된다. 이에 따라, 제3 충전 구역은 트레이의 측벽 및 바닥 표면으로부터 가열될 뿐만 아니라, 열 전달 부분으로부터도 가열된다. 따라서, 제3 충전 구역에 충전된 고형물의 가열이 추가로 촉진된다.
발명 9
본 발명에 따른 고형물 용기의 캐리어 가스 유입 라인의 캐리어 가스 토출구 부분은 2개 이상의 배기공을 가질 수 있다. 캐리어 가스 토출구 부분은 특별히 한정되지 않으며, 샤워기 형상 또는 스파저(sparger) 형상으로 형성될 수 있다. 캐리어 가스 토출구 부분에 다공성 재료가 배치되며, 다공성 재료의 홀로부터 캐리어 가스가 분사되는 구조가 제조될 수 있다. 도 7에 도시된 바와 같이, 캐리어 가스 토출구 부분(13a)의 바닥 부분은 밀봉되며, 캐리어 가스가 수평 방향으로, 대각선 방향으로 하향하게, 또는 대각선 방향으로 상향하게 분사되는 배기공은 캐리어 가스 토출구 부분(13a)의 하부 부분에 배치될 수 있다.
본 발명에 따라, 2개 이상의 배기공이 제공됨으로써, 캐리어 가스가 제1 충전 구역 내로 다수의 방향으로 분산된다. 이에 따라, 캐리어 가스와 고형물의 접촉이 추가로 촉진되며, 고형물의 증발이 효율적으로 수행된다. 캐리어 가스의 배출이 분산됨으로써, 제1 충전 구역의 내부에 충전된 고형물 중에서, 캐리어 가스 토출구 부분의 근처에 있는 고형물만이 부분적으로 증발되어, 제1 충전 구역의 고형물이 불균일하게 분포되는 현상도 억제될 수 있다. 즉, 불균일한 분포에 의해 캐리어 가스와 고형물의 접촉이 감소되는 현상 및 고형물의 감소가 또한 억제될 수 있다. 또한, 고형물이 제1 충전 부분에서 불균일하게 분포되어 공동을 형성하고, 공동이 붕괴되는 경우, 제1 충전 구역에서의 고형물 증기 농도가 변동되며, 더 나아가, 고형물 용기로부터 인출되는 고형물 증기의 농도가 불안정해지는 현상도 억제될 수 있다.
발명 10
본 발명에 따른 고형물 용기는 제1 충전 구역과 제2 충전 구역 사이의 분할을 제공하는 파티션 부분을 가지며,
ㆍ 제2 충전 구역은 충전된 고형물이 서브 파티션 부분에 의해 둘 이상으로 분할되는 하나 또는 둘 이상의 분할된 부분을 갖고,
ㆍ 파티션 부분은 캐리어 가스가 각각의 분할된 부분으로 유동하도록 하나 이상의 캐리어 가스 유동 부분을 가질 수 있다. 서브 파티션 부분은 제2 충전 구역의 바닥 표면 상에 수직으로 제공될 수 있거나, 파티션 부분에 수직으로 제공될 수 있다. 파티션 부분은 특별히 한정되지 않으며, 예를 들어 도 6b에 도시된 바와 같이 반경 방향으로 배치될 수 있다. 제2 충전 구역은 서브 파티션 부분에 의해 분할되므로, 하나 또는 둘 이상의 분할된 부분을 갖는다. 즉, 분할된 수가 n개인 경우, 제1 내지 제n 분할된 부분이 포함된다. 캐리어 가스는 캐리어 가스 유동 부분을 통해 각각의 분할된 부분으로 유동한다. 캐리어 가스 유동 부분은 특별히 한정되지 않으며, 홀 형상 또는 빗형 형상으로 형성될 수 있다.
본 발명에 따라, 제1 충전 구역으로부터 제2 충전 구역으로의 캐리어 가스의 유동이 균일해짐으로써, 제2 충전 구역에서의 고형물의 증발이 보다 균일하고 효율적이게 된다. 또한, 서브 파티션 부분은 고형물 용기의 외부로부터 고형물로 열을 전달하는 역할을 함으로써, 제2 충전 구역에서의 고형물의 증발이 촉진된다. 또한, 제2 충전 구역의 온도가 불균일해져서 온도가 비교적 낮은 부분에 고형물이 남아 있는 현상도 억제될 수 있다.
발명 11
본 발명에 따른 고형물 용기의 제2 충전 구역은 하부로부터 상향 방향으로 캐리어 가스를 유동시키는 2개 이상의 상향류(upflow) 층, 및 상부로부터 하향 방향으로 캐리어 가스를 유동시키는 하향류(downflow) 층을 더 가지며, 제2 충전 구역의 하향류 층의 수는 상향류 층의 수보다 하나 더 적다. 제1 충전 구역이 기준점으로 설정되는 경우, 제2 충전 구역은 하나의 유닛으로서 제1 상향류 층, 하향류 층 및 제2 상향류 층으로 구성된다.
하향류 층은 제1 상향류 층의 외부에 배치되며, 제2 상향류 층은 하향류 층의 외부에 추가로 배치된다.
제1 상향류 층, 하향류 층 및 제2 상향류 층은 동심으로 배치될 수 있다. 캐리어 가스 및 고형물 증기는 제1 충전 구역의 하부 부분으로부터 제1 상향류 층으로 유동하며, 제1 상향류 층 내부의 하부 부분으로부터 상부 부분 방향으로 유동하고, 제1 상향류 층의 상부 부분으로부터 하향류 층으로 유동한다. 하향류 층의 상부 부분으로부터 유입되는 캐리어 가스 및 고형물 증기는 하향류 층 내부의 상부 부분으로부터 하부 부분 방향으로 유동하고, 하향류 층의 하부 부분으로부터 유출된다. 하향류 층의 하부 부분으로부터 유입되는 캐리어 가스 및 고형물 증기는 제2 상향류 층 내부의 하부 부분으로부터 상부 부분 방향으로 유동하고, 제3 충전 구역으로 유동한다. 캐리어 가스 및 고형물 증기의 유동의 개략도는 도 9에 도시된다.
본 발명에 따라, 제2 충전 구역에서의 캐리어 가스를 위한 유로가 더 길게 제조될 수 있다. 따라서, 제2 충전 구역에 충전된 고형물이 보다 효율적으로 증발될 수 있다. 또한, 캐리어 가스 중의 고형물 증기의 농도는 포화 농도에 더 가까워질 수 있다.
발명 12
본 발명에 따른 고형물 용기의 제1 충전 구역에 충전된 고형물의 중량은 고형물 용기에 충전된 고형물의 총 중량의 20%와 70%를 포함하는 20% 내지 70%일 수 있으며, 바람직하게는 40%와 50%를 포함하는 40% 내지 50%일 수 있다.
제2 충전 구역에 충전된 고형물의 중량은 고형물 용기에 충전된 고형물의 총 중량의 20%와 70%를 포함하는 20% 내지 70%일 수 있으며, 바람직하게는 40%와 50%를 포함하는 40% 내지 50%일 수 있다.
제3 충전 구역에 충전된 고형물의 중량은 고형물 용기에 충전된 고형물의 총 중량의 1%와 60%를 포함하는 1% 내지 60%일 수 있으며, 바람직하게는 5%와 20%를 포함하는 5% 내지 20%일 수 있다. 각각의 충전 구역의 고형물의 충전량은 제1 충전 구역 ≥ 제2 충전 구역 > 제3 충전 구역의 관계일 수 있거나, 제2 충전 구역 ≥ 제1 충전 구역 > 제3 충전 구역의 관계일 수 있다. 제3 충전 구역의 충전량은 제1 충전 구역 및 제2 충전 구역의 충전량보다 더 적을 수 있다.
본 발명에 따라 각각의 충전 구역에 최적의 양을 충전함으로써, 사용 후의 고형물 잔류량이 감소될 수 있다.
고형물 증기를 포함하지 않는 캐리어 가스가 먼저 제1 충전 구역으로 유동함으로써, 캐리어 가스 중의 고형물 증기 농도(D1)와 제1 충전 구역의 온도 및 압력에서의 고형물 증기의 포화 농도(D10) 사이의 차이는 크다. 따라서, 고형물이 증발되어 캐리어 가스에 의해 혼입되는 증발률이 높다. 결과적으로, 고형물 용기 내로 충전되는 상대적으로 큰 비율의 고형물을 제1 충전 구역 내로 충전하여, 고형물이 제1 충전 구역에 유지되는 시간 기간을 증가시키는 것이 바람직하다. 이는 제1 충전 구역 내로 충전되는 양이 적은 경우, 제1 충전 구역이 제2 충전 구역 및 제3 충전 구역보다 먼저 비워져서, 제1 충전 구역의 역할을 하지 못하기 때문이다.
제1 충전 구역에서 어느 정도까지 고형물 증기를 혼입하는 캐리어 가스가 제2 충전 구역으로 유동함으로써, 제2 충전 구역으로 유동하는 캐리어 가스 중의 고형물 증기의 농도(D2)와 제2 충전 구역의 온도 및 압력에서의 고형물 증기의 포화 농도(D20) 사이의 차이는 작다. 그러나, 제2 충전 구역은 제1 충전 구역으로부터 하류 측에 위치되므로, 제1 충전 구역보다 더 적은 압력 손실 및 더 낮은 압력을 받는다. 또한, 제2 충전 구역은 제1 충전 구역의 외부에 위치되므로, 고형물 용기의 외부로부터 열이 추가되는 경우 제1 충전 구역보다 더 쉽게 유입된 열을 수용한다. 따라서, 고형물 용기의 온도가 고형물의 공급 시작 전에 균일하더라도, 고형물이 증발되어 고형물 표면 온도가 증발 열에 의해 감소됨에 따라, 제2 충전 구역의 온도가 제1 충전 구역의 온도보다 더 높아지는 경향이 있다. 이는 온도가 감소되더라도, 제2 충전 구역의 고형물 표면의 온도가 제1 충전 구역에 충전된 고형물의 표면의 온도보다 더 빠르게 회복되기 때문이다. 위와 같이, 제1 충전 구역에서보다 제2 충전 구역에서, 압력은 더 낮고 온도는 더 높으므로, 제2 충전 구역에서의 고형물의 증발률은 또한 제1 충전 구역에서의 고형물의 증발률과 실질적으로 동일하게 높다. 따라서, 고형물 용기에 충전되는 상대적으로 큰 비율의 고형물을 제2 충전 구역 내로 충전하여, 고형물이 제2 충전 구역에 유지되는 시간 기간을 증가시키는 것이 바람직하다. 이는 제2 충전 구역 내로 충전되는 양이 적은 경우, 제2 충전 구역이 제1 충전 구역 및 제3 충전 구역보다 더 빠르게 비워져서, 제2 충전 구역의 역할을 하지 못하기 때문이다.
제2 충전 구역에서 고형물 농도가 증가된 캐리어 가스가 제3 충전 구역으로 유동한다. 제3 충전 구역의 온도는 제2 충전 구역의 온도와 실질적으로 동일한 것으로 간주된다.
한편, 제3 충전 구역은 고형물 용기에서 압력 손실이 가장 적은 최하류 위치에 위치되고, 제3 충전 구역의 압력은 제2 충전 구역의 압력보다 더 낮으며, 사용 지점의 압력에 가장 가까운 경향이 있다. 결과적으로, 제3 충전 구역에서, 고형물 증기가 사용 지점의 압력 및 온도에서의 고형물의 포화 증기 농도에 도달하도록 고형물 증기를 보충하기 위한 그러한 양을 증발시킬 필요가 있다. 고형물 증기 농도는 이미 제2 충전 구역에서 포화 증기 농도에 가까운 농도로 증가하므로, 제3 충전 구역의 고형물의 필요량은 제1 충전 구역 및 제2 충전 구역의 양과 비교하여 더 적다.
충전 구역 중 어느 하나가 비워지는 경우, 충전 구역의 역할이 상실되고, 고형물 증기 농도는 감소되며, 사용 지점에서의 공정에 악영향을 주므로, 고형물 용기가 연속적으로 사용될 수 없다. 따라서, 충전 구역 중 어느 하나(제1 충전 구역, 제2 충전 구역, 및 제3 충전 구역 중 어느 하나)가 비워지기 전에 고형물 용기를 교체할 필요가 있다. 그러나, 본 발명에 따라, 제1 충전 구역 및 제2 충전 구역에 다량의 고형물이 충전되고, 제3 충전 구역에 소량의 고형물이 충전되는 경우, 각각의 충전 구역에 충전된 고형물이 고갈되는 타이밍이 일정하게 이루어질 수 있다. 결과적으로, 고형물 용기는 고형물의 잔류량이 적어질 때까지 계속 사용될 수 있다. 이것은 고형물이 낭비 없이 소비될 수 있을 뿐만 아니라, 많은 처리 단계의 용기 교체를 수행하는 빈도를 감소시키는 관점에서, 교체를 수반하는 배관을 위한 퍼지 작업, 용기 세척 작업 등이 없이도 소비될 수 있기 때문에 유리하다.
발명 13
본 발명에 따른 고형물 용기는 고형물 용기를 가열하기 위한 히터를 더 포함할 수 있다. 히터는 특별히 한정되지 않으며, 열풍으로 고형물 용기를 가열하는 오븐 유형일 수 있다. 히터는 열 전달 히터에 의해 가열되는 용기 히터(맨틀 히터)일 수 있다. 히터는 고형물 용기와 근접하게 접촉되는 블록 히터일 수 있다. 히터는 고형물 용기의 측면 표면, 바닥 표면 및 상부 표면을 각각 가열할 수 있거나, 이들의 조합일 수 있다.
본 발명에 따라, 고형물 용기의 고형물이 가열될 수 있다. 본 발명은 실온에서 증기압이 낮고, 고형물 용기로부터 인출되는 고형물이 불충분한 경우에 특히 유용하다.
발명 14
본 발명은 또한 전술한 고형물 용기에 고형물이 충전된 고형물 제품이다. 고형물은 반도체 층을 증착하기 위해 사용되는 전구체일 수 있다. 고형물은 전구체 자체일 수 있거나, 비드와 같은 캐리어에 의해 운반되는 고형물에 의해 생성된 것일 수 있다. 또한, 고형물은 고형물이 충전될 때 고체 상태일 수 있고, 고형물 용기가 운반될 때 고형물일 수 있으며, 고형물을 충전할 때 또는 충전한 후에 고형물이 가열되는 경우 액체 상태일 수 있다. 고형물은 특별히 한정되지 않으며, 유기 화합물, 유기 금속 화합물, 금속 할로겐화물, 및 이들 화합물의 혼합물을 포함하는 그룹으로부터 선택된 화합물을 포함하는 재료일 수 있다. 사용 지점에서 사용 지점에 연결된 상태로 고형물 용기 내로 고형물이 충전될 수 있다. 고형물이 사용 지점에서 제거된 후, 현장 외부에서 고형물 용기 내로 고형물이 충전될 수 있다.
본 발명에 따라, 안정적인 일정한 농도의 고형물 증기가 공급될 수 있다. 본 발명에 따라, 고형물 용기의 고형물의 잔류량이 감소될 때까지 고형물 증기가 일정한 농도로 공급될 수 있으므로, 많은 고형물 증기가 공급될 수 있다.
도 1은 고형물 용기의 구성예를 도시하는 도면이다.
도 2a는 고형물 용기의 A-A' 라인을 따라 취해진 단면도이다.
도 2b는 고형물 용기의 A-A' 라인을 따라 취해진 단면도이다.
도 2c는 고형물 용기의 구성예를 도시하는 도면이다.
도 3은 고형물 용기의 구성예를 도시하는 도면이다.
도 4는 고형물 용기의 트레이의 구성예를 도시하는 도면이다.
도 5a는 고형물 용기의 트레이의 구성예를 도시하는 도면이다.
도 5b는 고형물 용기의 트레이의 구성예를 도시하는 도면이다.
도 6a는 고형물 용기의 트레이의 구성예를 도시하는 도면이다.
도 6b는 고형물 용기의 트레이의 구성예를 도시하는 도면이다.
도 7은 고형물 용기의 캐리어 가스 토출구 부분의 구성예를 도시하는 도면이다.
도 8a는 도 1의 고형물 용기의 A-A' 라인을 따라 취해진 구역의 서브 파티션 부분의 구성예를 도시하는 단면도이다.
도 8b는 고형물 용기의 구성예를 도시하는 도면인 단면도이다.
도 9는 고형물 용기의 구성예를 도시하는 도면이다.
도 10은 고형물 증기 농도를 도시하는 그래프이다.
이하에서, 본 발명의 여러 실시형태가 설명될 것이다. 이하에서 설명되는 실시형태는 단지 본 발명의 실시예를 설명할 뿐이다. 본 발명은 어떠한 방식으로도 이하의 실시형태에 의해 한정되지 않으며, 본 발명의 요지를 변경하지 않는 범위로 수행되는 다양한 변형된 방식을 또한 포함한다. 이하에서 설명되는 모든 구성 요소가 항상 본 발명의 필수 구성 요소인 것은 아니라는 점을 유의한다.
실시형태 1 - 용기 구조
실시형태 1의 고형물 용기(1)가 도 1을 사용하여 설명될 것이다. 고형물 용기(1)는 내부에 수용되는 고형물(S1, S2 및 S3)을 증발시켜서 공급하기 위한 고형물 용기이며, 고형물 용기(1)의 내부로 캐리어 가스를 유입시키는 캐리어 가스 유입 라인(11); 고형물 용기(1)에 배치되고, 고형물(S1)로 충전되는 제1 충전 구역(21); 제1 충전 구역(21)의 외부 주변부의 적어도 일부에 위치되고, 고형물(S2)로 충전되는 제2 충전 구역(22); 고형물 용기(1)의 내부의 천장 측에 배치되는 적어도 하나의 트레이 형상의 제3 충전 구역(23); 및 캐리어 가스에 의해 혼입되는 고형물(S1, S2 및 S3)을 고형물 용기로부터 인출하는 고형물 인출 라인(12)을 구비한다.
캐리어 가스 유입 라인(11)의 캐리어 가스 토출구 부분(13)은 제1 충전 구역(21)에 제공된다. 고형물 인출 라인(12)의 흡입구 부분(14)은 제3 충전 구역(23)에 제공된다.
캐리어 가스는 제1 충전 구역(21), 제2 충전 구역(22), 및 제3 충전 구역(23)의 순서로 유동하도록 구성된다. 이하에서, 각각의 구성이 상세하게 설명될 것이다.
전체 고형물 용기(1)는 스테인리스 강으로 제조되며, 스테인리스 강 뚜껑(42)이 나사식 금속 부속품(43)을 통해 바닥 부분을 갖는 스테인리스 강의 원통형 용기(41)에 체결되도록 구성된다. 원통형 용기(41)의 상부 에지 부분(44)은, 그 내부에 나사식 금속 부속품(43)을 삽입하기 위해, 그리고 충분한 강도를 갖는 무거운 물체들인 원통형 고형물 용기 하부 부분(41) 및 뚜껑(42)을 체결하기 위해, 상부 에지 부분 이외의 다른 부분보다 더 큰 두께로 제공된다. 뚜껑(42)에는, 캐리어 가스 유입 라인(11) 및 고형물 인출 라인(12)과 더불어, 유지 보수 포트(도시되지 않음) 및 압력 게이지 포트(도시되지 않음)가 제공된다. 캐리어 가스 유입 라인(11)에는 용기 흡입구 밸브(111)가 배치되고, 고형물 인출 라인에는 용기 토출구 밸브(121)가 배치된다.
제3 충전 구역(23)을 형성하는 트레이(31)는 스테인리스 강의 원형 판 형태의 트레이이며, 트레이의 외부 주변부가 상부 에지 부분(44)의 내측면과 접촉되도록 설계된다. 상부 에지 부분(44)이 트레이(31)와 접촉되는 부분은 고형물 용기(1)의 외부로부터 열이 추가되는 경우 제3 충전 구역(23)으로 열을 전달한다. 트레이(31)의 측벽은 뚜껑(42)과 원주 방향으로 접촉된다. 이에 따라, 가스가 제2 충전 구역(22)으로부터 고형물 인출 라인(12)으로 직접 유동하는 것이 방지된다.
제1 충전 구역(21)과 제2 충전 구역(22) 사이의 분할을 제공하는 파티션 부분(32)은 원통형 스테인리스 강판이다. 원통형 고형물 용기(41)의 하부 부분의 바닥 표면에는, 파티션 부분(32)의 원통의 직경과 동일한 직경을 갖는 원형 홈(41a)이 절단되고, 파티션 부분(32)의 하부 원위 단부가 홈(41a)에 끼워 맞춰진다. 트레이(31)는 파티션 부분(32)의 상부 원위 단부 상에 배치된다. 파티션 부분(32)의 하부 부분(고형물 용기의 바닥 표면으로부터 5 mm 높이의 위치)에는, 2 mm의 직경을 갖는 (유동 부분(33)에 해당하는) 8개의 홀이 수평 방향으로 균일하게 배치된다.
실시형태 1 - 고형물의 충전
원통형 고형물 용기 하부 부분(41), 뚜껑(42), 세척되어 건조되는 파티션 부분(32) 및 트레이(31), 그리고 고형물인 육불화 텅스텐은 불활성 분위기로 글로브 박스에 수용된다. 파티션 부분(32)은 원통형 고형물 용기(41)의 바닥 표면에 위치된 원형 홈(41a)에 따라 끼워 맞춰져서 고정된다. 고형물 용기(1)에 충전되는 육불화 텅스텐의 총량(6.5 kg) 중에서, 2.6 kg은 제1 충전 구역에 충전되고, 다른 2.6 kg은 제2 충전 구역에 충전된다. 그 다음, 트레이(31)가 파티션 부분(32) 상에 장착되고, 1.3 kg의 나머지 육불화 텅스텐이 충전된다.
그 후에, 뚜껑(42)이 원통형 고형물 용기(41) 상에 놓이고, 나사식 금속 부속품(43)에 의해 고정된다. 기밀성을 유지하기 위한 패킹이 원통형 고형물 용기(41)와 뚜껑(42) 사이에 삽입된다. 위와 같이, 고형물 용기(1) 내로 고형물의 충전이 완료된다.
실시형태 1 - 고형물의 공급
고형물로 충전된 고형물 용기(1)는 사용 지점에 연결된다. 구체적으로는, 캐리어 가스 공급 소스가 캐리어 가스 유입 라인(11)의 상류 측에 연결되고, 고형물 인출 라인(12)은 고형물을 사용하는 사용 지점에 연결된다. 본 실시형태에서, 캐리어 가스는 질소 가스이다. 육불화 텅스텐을 공급하기 위해, 고형물 용기(1)가 170℃로 가열된다. 본 실시형태에서, 열은 용기의 외부로부터 열 전달 히터에 의해 추가된다. 고형물 용기(1)로부터의 인출 압력은 50 Torrs이다.
캐리어 가스 유입 라인(11)은 제3 충전 구역(23)을 형성하는 트레이(31)의 중앙 부분을 관통하고, 캐리어 가스 토출구 부분(13)은 제1 충전 구역(21) 내로 개방된다. 캐리어 가스가 캐리어 가스 유입 라인(11)으로부터 제1 충전 구역(21)으로 유입되고, 제1 충전 구역(21)에 충전된 고형물(S1)과 접촉된다. 트레이(31)에는 관통 부분(도시되지 않음)이 제공된다. 캐리어 가스 유입 라인(11)은 트레이(31)의 관통 부분을 통하여 삽입된다. 캐리어 가스 유입 라인(11)의 삽입 부분, 및 트레이(31)의 관통 부분은 패킹에 의해 고정된다. 패킹은 고형물이 제3 충전 구역(23)으로부터 제1 충전 구역(21)으로 낙하하는 것을 방지할 뿐만 아니라, 제1 충전 구역(21)의 가스가 제2 충전 구역(22)을 통과하지 않고 제3 충전 구역(23)으로 직접 유동하는 것을 방지한다.
제1 충전 구역(21)의 고형물(S1)은 증발(또는 승화)하고, 캐리어 가스에 의해 혼입되어 캐리어 가스 유동 부분(33)으로부터 제2 충전 구역(22)으로 유동한다. 제2 충전 구역(22)으로 유동하는 캐리어 가스 및 고형물 증기는 제2 충전 구역(22)에 충전된 고형물(S2)과 접촉된다. 제2 충전 구역(22)은 제1 충전 구역(21)보다 약 1 Torr만큼 더 낮은 압력 하에 있으며, 제2 충전 구역(22)에 충전된 고형물(S2)의 표면은 제1 충전 구역(21)에 충전된 고형물(S1)의 표면보다 약 1℃만큼 더 높다. 결과적으로, 제2 충전 구역(22)에 충전된 고형물(S2)은 증발(또는 승화)하여 캐리어 가스에 의해 혼입되고, 트레이(31)의 측벽에 배치된 개구부 홀 부분(51)(도 4 참조)을 통해 제3 충전 구역(23)으로 유동한다. 개구부 홀 부분(51)은 트레이 측벽에서, 원통형 고형물 용기(41)의 하부 부분과 접촉되는 부분의 아래쪽에 제공된다. 개구부 홀 부분(51)은 약 2 mm의 직경을 갖는 홀이며, 16개의 개구부 홀 부분(51)이 트레이(31)의 벽 표면에 수평 방향으로 균일하게 배치된다. 제3 충전 구역(23)은 제2 충전 구역(22)보다 약 1 Torr만큼 더 낮은 압력 하에 있다. 따라서, 제3 충전 구역(23)에 충전된 고형물(S3)이 증발하여 캐리어 가스에 의해 혼입되며, 고형물 인출 라인(12)으로부터 고형물 용기(1) 밖으로 인출된다.
고형물 증기의 농도는 제1 충전 구역에서 0 g/L로부터 0.335 g/L(포화 농도의 57.9%)로 증가하고, 제2 충전 구역에서 0.335 g/L(포화 농도의 57.9%)로부터 0.492 g/L(포화 농도의 85.0%)로 증가하며, 제3 충전 구역에서 0.492 g/L(포화 농도의 85.0%)로부터 포화 농도인 0.578 g/L로 증가한다.
도 10은 전술한 방법에 따라 아래에 기술된 조건 하에서 고형물이 공급되는 경우에, 고형물 용기(1)로부터 인출되는 고형물 증기의 농도를 측정한 결과를 도시한다. 고형물 용기(1)로부터 인출되는 고형물의 농도는 포화 농도인 0.578 g/L ± 0.060 g/L로 안정적이며, 고형물이 긴 시간 기간 동안 일정한 농도로 공급될 수 있는 것으로 확인된다.
ㆍ 고형물: 육불화 텅스텐
ㆍ 고형물의 초기 충전량: 제1 충전 구역에서 2.6 kg, 제2 충전 구역에서 2.6 kg, 그리고 제3 충전 구역에서 1.3 kg
ㆍ 고형물 공급 압력: 50 torrs
ㆍ 캐리어 가스: 질소 가스(유량: 1000 SCCM)
ㆍ 캐리어 가스 온도: 170℃
ㆍ 고형물 용기 가열 온도: 170℃
ㆍ 육불화 텅스텐 농도 계산 방법: 승화 전과 후의 중량 측정에 의해 Shimadzu Corporation에 의해 제조된 TCD 센서에 의한 농도 모니터링
표 1은 잔류량이 5%에 도달할 때까지, 고형물(육불화 텅스텐)을 공급한 후 제1 충전 구역(21), 제2 충전 구역(22) 및 제3 충전 구역(23)에 남아 있는 고형물의 중량을 측정한 결과를 나타낸다. 매우 소량의 고형물이 모든 충전 구역에 남아 있기 때문에, 어느 한 충전 구역의 고형물이 먼저 고갈되는 것이 아니라, 모든 충전 구역의 고형물이 균일하게 소비되는 것으로 확인된다. 이에 따라, 각각의 제1 충전 구역(21), 제2 충전 구역(22) 및 제3 충전 구역(23)에 충전된 고형물(S1, S2 및 S3)이 고형물의 공급 시작에서부터 종료까지의 시간 기간에 걸쳐서 증발하는 상태가 유지되며, 이것은 안정적인 농도의 인출에 기여하는 것으로 간주된다.
다른 실시형태 1
다른 실시형태로서, 고형물 용기(1)는 또한 표 2에 나타낸 고형물 및 캐리어 가스를 공급하기 위해 사용될 수 있다.
표 2에 예시된 고형물 이외의 고형물에 대해서, 고형물이 WCl5, WO2Cl2, SiI4, TiI4, GeI4, GeI2, TiBr4, Si2I6, BI3, PI3, TiF4, TaF5, MoO2Cl2, MoOCl4, ZrCl4, NbCl5, NbOCl3, TaCl5, VCl5, Y(CH3C5H4)3, Sc(CH3C5H4)3, AlCl3, NbF5, XeF2 또는 VF5인 경우, 질소, 아르곤 또는 헬륨이 또한 캐리어 가스로서 사용될 수 있다.
다른 실시형태 2
다른 실시형태로서, 가스가 제1 충전 구역(21)으로부터 제2 충전 구역(22)으로 유동할 수 있게 하는 캐리어 가스 유동 부분(33)에 대해서, 홀이 수평 방향으로 일렬로 배치될 뿐만 아니라, 상이한 높이의 2개 라인 이상으로 배치될 수도 있다. 캐리어 가스 유동 부분(33)은 홀 형상 대신에, 수평 방향으로 연장된 슬릿일 수 있거나, 수직 방향으로 연장된 슬릿일 수 있다. 슬릿의 수는 하나 또는 둘 이상일 수 있다. 또한, 슬릿의 폭은 1 mm 내지 3 mm의 범위 내에서 설정될 수 있다.
다른 실시형태 3
다른 실시형태로서, 단일 트레이(31)가 제3 충전 구역(23)에 채택될 수 있지만, 2개 이상의 트레이(31)가 수직 방향으로 층으로 적층될 수 있다. 이 경우, 제2 충전 구역(22)으로부터 하부 측에 위치된 트레이로 가스가 유동하고, 그 후에, 가스가 상부 트레이로 유동하여, 고형물 증기 인출 라인(12)을 통해 최상단의 트레이(31)로부터 사용 지점으로 고형물 증기가 공급된다.
다른 실시형태 4
다른 실시형태로서, 제1 충전 구역(21)과 제2 충전 구역(22) 사이의 분할을 제공하는 파티션 부분(32)은 원통형 고형물 용기(41)의 하부 부분의 바닥 표면 상에 수직으로 제공될 수 있다. 또한, 파티션 부분(32)은 서브 파티션 부분(321)을 가질 수 있다(도 8a 참조). 서브 파티션 부분(321)은 스테인리스 강판 형상이며, 서브 파티션 부분(321)은 평판 형상일 수 있거나, 제2 충전 구역(22)을 나선형으로 분할하도록 만곡되는 판 형상일 수 있다. 서브 파티션 부분은 원통형 고형물 용기 하부 부분(41) 또는 파티션 부분의 바닥 표면 상에 수직으로 제공될 수 있다. 단일 서브 파티션 부분(321)이 채택될 수 있거나, 복수의 서브 파티션 부분(321)이 채택될 수 있다.
다른 실시형태 5
또한, 제2 충전 구역(22)은 제1 충전 구역(21)의 외부 주변부와 더불어 제1 충전 구역(21)의 바닥 부분 아래에 배치될 수 있다(도 2c 참조).
다른 실시형태 6
다른 실시형태로서, 제3 충전 구역(23)의 트레이(31)의 바닥 부분의 일부는 트레이(31)의 바닥 부분의 다른 부분보다 더 낮은 곳에 위치될 수 있다(도 8b 참조).
다른 실시형태 7
다른 실시형태로서, 도 2b에 도시된 바와 같이, 제2 충전 구역(22)은 제1 충전 구역(21)의 외부 주변부의 일부에 위치되고, 제1 충전 구역(21)의 외부 주변부의 다른 부분은 고형물 용기(1)의 벽 표면과 접촉되는, 그러한 구조가 채택될 수 있다.
다른 실시형태 8
다른 실시형태로서, 트레이(31)는 개구부 홀 돌출 부분(52)을 가질 수 있다(도 5a 참조). 개구부 홀 돌출 부분(521)은 스테인리스 강으로 제조된 6 mm의 직경 및 20 mm의 길이를 갖는 원주형 형상일 수 있다. 개구부 홀 돌출 부분(522)은 길이 방향으로 중앙 부분에서 L-형상으로 만곡되고, 개구부 돌출 부분(52)으로부터 트레이(31)로 수평 방향으로 가스가 분사되도록 배치된다(도 5b 참조). 개구부 홀 돌출 부분(52)의 개구부 홀 표면은 바람직하게는 트레이(31)에 충전된 고형물(S3)의 높이보다 더 높은 위치에 배치되므로, 예를 들어 30 mm 높이의 위치에 배치될 수 있다. 도 5b에서, 화살표는 캐리어 가스의 유동 이미지이다.
다른 실시형태 9
다른 실시형태로서, 동심 열 전달 부분(31b)이 도 6a에 도시된 바와 같이 트레이(31)에 배치될 수 있다. 2개의 동심 열 전달 부분(31b)이 배치되며, 제3 충전 구역(23)을 3개로, 즉 내부 부분, 중간 부분, 및 외부 부분으로 분할할 수 있다. 도 6b에 도시된 바와 같이, 열 전달 부분(31c)은 반경 방향으로 배치될 수 있다. 복수의 반경 방향 열 전달 부분(31c)이 트레이(31)의 중심으로부터 반경 방향으로 배치될 수 있다. 열 전달 부분(31b 및 31c)은 스테인리스 강판 형상일 수 있다.
다른 실시형태 10
다른 실시형태로서, 캐리어 가스 토출구 부분(13)은 하향 방향 및/또는 수평 방향으로 복수의 소형 홀(약 1 mm의 직경)을 갖는 샤워기 형상일 수 있다(도 7 참조). 캐리어 가스 토출구 부분(13)의 바닥 부분은 밀봉되며, 소형 홀은 수평 방향으로 본체에 제공될 수 있다. 캐리어 가스 토출구 부분(13)의 단부 부분에 다공성 재료가 연결될 수 있다. 다공성 재료는 세라믹 다공성 재료일 수 있거나, 스테인리스 강 다공성 재료일 수 있다.
다른 실시형태 11
다른 실시형태로서, 도 3에 도시된 바와 같이, 트레이(31)의 측면 표면은 원통형 고형물 용기(41)의 하부 부분의 측벽과 접촉될 필요가 없다. 트레이(31)의 상부 부분은 뚜껑(42)과 접촉되며, 개구부 홀 부분(51) 또는 개구부 홀 돌출 부분(52)은 트레이(31)의 바닥 부분 또는 측면 표면 상에 배치된다.
실시형태 12 - 흑화 표면 처리
고형물 용기(1)의 내부 표면을 흑화시키기 위해, 탄탈륨 전구체 및 산화제를 사용하는 ALD 방법에 의해, 탄탈륨 산화물 막이 미리 결정된 막 두께로 성장할 때까지, 탄탈륨 산화물 막이 금속 표면(예를 들어, 스테인리스 강 표면) 상에 증착될 수 있다. 탄탈륨 전구체로서, C13H33N4Ta, Ta(OC2H5)5, 및 Ta(N(CH3)2)5와 같은, 일반적으로 사용되는 탄탈륨 화합물이 사용될 수 있다. 산화제로서, 산소 및 오존과 같은 일반적으로 사용되는 산화제가 사용될 수 있다.
참조 부호 목록
1: 고형물 용기
11: 캐리어 가스 유입 라인
12: 고형물 인출 라인
13: 캐리어 가스 토출구 부분
14: 고형물 인출 라인의 흡입구 부분
21: 제1 충전 구역
22: 제2 충전 구역
23: 제3 충전 구역
31: 트레이
32: 파티션 부분
33: 캐리어 가스 유동 부분
S1: (제1 충전 구역의) 고형물
S2: (제2 충전 구역의) 고형물
S3: (제3 충전 구역의) 고형물

Claims (14)

  1. 고형물을 증발시킴으로써 내부에 수용된 고형물을 공급하기 위한 고형물 용기로서,
    ㆍ 상기 고형물 용기의 내부로 캐리어 가스를 유입시키는 캐리어 가스 유입 라인;
    ㆍ 상기 고형물 용기에 배치되고, 상기 고형물로 충전되는 제1 충전 구역;
    ㆍ 상기 제1 충전 구역의 외부 주변부의 적어도 일부에 위치되고, 상기 고형물로 충전되는 제2 충전 구역;
    ㆍ 상기 고형물 용기의 내부의 천장 측에 배치되는 적어도 하나의 트레이 형상의 제3 충전 구역; 및
    ㆍ 상기 캐리어 가스에 의해 혼입되는 상기 고형물을 상기 고형물 용기로부터 인출하는 고형물 인출 라인을 포함하며,
    ㆍ 상기 캐리어 가스 유입 라인의 캐리어 가스 토출구 부분은 상기 제1 충전 구역에 제공되고,
    ㆍ 상기 고형물 인출 라인의 흡입구 부분은 상기 제3 충전 구역에 제공되며,
    ㆍ 상기 캐리어 가스는 상기 제1 충전 구역, 상기 제2 충전 구역, 및 상기 제3 충전 구역의 순서로 유동하고,
    상기 제3 충전 구역의 트레이 측벽의 적어도 일부는 상기 고형물 용기의 내벽과 접촉되는, 고형물을 증발시킴으로써 내부에 수용된 고형물을 공급하기 위한 고형물 용기.
  2. 제1항에 있어서,
    ㆍ 상기 제1 충전 구역에서, 상기 캐리어 가스에 포함된 상기 고형물의 농도는 제1 농도로 증가되며,
    ㆍ 상기 제2 충전 구역에서, 상기 캐리어 가스 중의 상기 고형물의 농도는 상기 제1 농도보다 더 높은 제2 농도로 증가되고,
    ㆍ 상기 제3 충전 구역에서, 상기 캐리어 가스 중의 상기 고형물의 농도는 상기 제2 농도 이상인 제3 농도로 증가되는, 고형물 용기.
  3. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    상기 제2 충전 구역은 상기 제1 충전 구역의 외부 구역에 링 형상으로 배치되는, 고형물 용기.
  4. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    상기 고형물 용기의 내부의 일부 또는 전부의 표면은 흑화 표면 처리가 적용된 흑체 표면을 갖는, 고형물 용기.
  5. 삭제
  6. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    상기 제3 충전 구역의 트레이 측벽은 상기 고형물을 혼입하는 상기 캐리어 가스가 통과해 유동할 수 있게 하는 개구부 홀 부분을 갖는, 고형물 용기.
  7. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    상기 제3 충전 구역은 상기 고형물을 혼입하는 상기 캐리어 가스가 통과해 유동할 수 있게 하는 개구부 홀 돌출 부분을 갖는, 고형물 용기.
  8. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    상기 제3 충전 구역은 중앙 부분으로부터 반경 방향으로 또는 동심으로 연장되는 열 전달 부분을 더 갖는, 고형물 용기.
  9. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    상기 캐리어 가스 유입 라인의 캐리어 가스 토출구 부분은 2개 이상의 배기공을 갖는, 고형물 용기.
  10. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    ㆍ 상기 제1 충전 구역과 상기 제2 충전 구역 사이의 분할을 제공하는 파티션 부분을 더 포함하며,
    ㆍ 상기 제2 충전 구역은 충전된 상기 고형물이 서브 파티션 부분에 의해 둘 이상으로 분할되는 하나 또는 둘 이상의 분할된 부분을 갖고,
    ㆍ 상기 파티션 부분은 상기 캐리어 가스가 각각의 상기 분할된 부분으로 유동하도록 하나 이상의 캐리어 가스 유동 부분을 갖는, 고형물 용기.
  11. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    상기 제2 충전 구역은 하부로부터 상향 방향으로 상기 캐리어 가스를 유동시키는 2개 이상의 상향류 층, 및 상부로부터 하향 방향으로 상기 캐리어 가스를 유동시키는 하향류 층을 더 가지며,
    상기 제2 충전 구역의 상기 하향류 층의 수는 상기 상향류 층의 수보다 하나 더 적은, 고형물 용기.
  12. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    상기 제1 충전 구역에 충전된 상기 고형물의 중량은 상기 고형물 용기에 충전된 상기 고형물의 총 중량의 20%와 70%를 포함하는 20% 내지 70%이며,
    ㆍ 상기 제2 충전 구역에 충전된 상기 고형물의 중량은 상기 고형물 용기에 충전된 상기 고형물의 총 중량의 20%와 70%를 포함하는 20% 내지 70%이고,
    ㆍ 상기 제3 충전 구역에 충전된 상기 고형물의 중량은 상기 고형물 용기에 충전된 상기 고형물의 총 중량의 1%와 60%를 포함하는 1% 내지 60%인, 고형물 용기.
  13. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    상기 고형물 용기를 가열하기 위한 히터를 더 포함하는, 고형물 용기.
  14. 제1항 또는 제2항에 따른 상기 고형물 용기에 고형물이 충전된 고형물 제품.
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