KR102692080B1 - 유기금속 화합물 공급 장치 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 유기금속 화합물을 함유하는 캐리어 가스가 배출되는 과정에서 입자 형태의 유기금속 화합물을 필터링하고, 필터링 된 유기금속 화합물 입자를 효과적으로 처리하기 위한 유기금속 화합물 공급 장치에 관한 것이다. 본 발명에 따른 유기금속 화합물 공급 장치는 내부에 고체 유기금속 화합물을 담고 있는 용기, 용기의 일측에 위치하여 캐리어 가스를 공급하는 공급관, 용기의 타측에 위치하여 용기를 통과하면서 생성된 유기금속 화합물을 함유하는 캐리어 가스를 배출하는 배출관, 용기와 상기 배출관 사이에 위치하여, 용기를 통과하면서 생성된 유기금속 화합물을 함유하는 캐리어 가스 중 입자 형태의 유기금속 화합물을 필터링 하고, 필터링 된 유기금속 화합물 입자를 승화시키는 필터 모듈을 포함한다.
Description
본 발명은 유기금속 화합물 공급 장치에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 유기금속 화합물을 함유하는 캐리어 가스가 배출되는 과정에서 입자 형태의 유기금속 화합물을 필터링하고, 필터링 된 유기금속 화합물 입자를 효과적으로 처리하기 위한 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 공급되는데, 유기금속 화합물을 함유하는 캐리어 가스 중 입자 형태의 유기금속 화합물이 함께 배출되는 문제점이 있었다.
이러한 문제점을 해결하기 위하여, 한국등록특허 제10-1695356호에는 연결 통로에 입자 형태의 유기금속 화합물을 필터링하기 위한 필터가 설치된 유기금속 화합물 공급 장치를 개시하고 있다.
개시된 유기금속 화합물 공급 장치는 필터를 통해 입자 형태의 유기금속 화합물을 필터링할 수는 있지만, 필터링 된 입자 형태의 유기금속 화합물이 필터에 쌓이면서, 안정적인 농도와 증기압을 갖는 유기금속 화합물을 함유하는 캐리어 가스를 배출할 수 없는 문제점이 있었다.
따라서 본 발명의 목적은 유기금속 화합물을 함유하는 캐리어 가스가 배출되는 과정에서 입자 형태의 유기금속 화합물을 필터링하고, 필터링 된 유기금속 화합물 입자를 효과적으로 처리하기 위한 유기금속 화합물 공급 장치를 제공하는 데 있다.
본 발명에 따른 유기금속 화합물 공급 장치는 내부에 고체 유기금속 화합물을 담고 있는 용기, 상기 용기의 일측에 위치하여 캐리어 가스를 공급하는 공급관, 상기 용기의 타측에 위치하여 상기 용기를 통과하면서 생성된 유기금속 화합물을 함유하는 캐리어 가스를 배출하는 배출관, 상기 용기와 상기 배출관 사이에 위치하여, 상기 용기를 통과하면서 생성된 유기금속 화합물을 함유하는 캐리어 가스 중 입자 형태의 유기금속 화합물을 필터링 하고, 필터링 된 유기금속 화합물 입자를 승화시키는 필터 모듈을 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 따른 유기금속 화합물 공급 장치에 있어서, 상기 용기는 내부에 상기 고체 유기금속 화합물을 수용하기 위한 공간을 가지며 상부에 개방부가 형성된 용기 본체, 상기 용기 본체의 상부에 결합되어 상기 개방부를 덮으며, 상기 용기 본체를 봉합하고, 상기 공급관과 상기 배출관이 설치되는 덮개판을 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 따른 유기금속 화합물 공급 장치에 있어서, 상기 용기 본체는 양쪽이 개방되어 있고 내부에 공간이 형성된 관 형태를 가지며, 상부에 상기 덮개판이 결합되는 본체 및 상기 본체의 하부에 결합되는 바닥판을 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 따른 유기금속 화합물 공급 장치에 있어서, 상기 필터 모듈은 상기 용기 본체와 상기 배출관 사이의 상기 덮개판 상에 형성되는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 따른 유기금속 화합물 공급 장치에 있어서, 상기 필터 모듈은 상기 용기의 개방된 타단부를 덮으며, 상기 용기를 통과하면서 생성된 유기금속 화합물을 함유하는 캐리어 가스 중 입자 형태의 유기금속 화합물을 필터링하는 필터부, 상기 필터부와 밀착 결합되어, 상기 필터부를 통과한 유기금속 화합물을 함유하는 캐리어 가스가 상기 배출관으로 배출되기 위한 유로가 형성된 배출부, 상기 배출부에 밀착 결합되며, 열을 발생시켜 상기 필터부에 의해 필터링 된 유기금속 화합물 입자를 승화시키는 히팅부, 상기 히팅부의 외부면에 결합되어 상기 히팅부로부터 발생되는 열을 차단하는 단열부를 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 따른 유기금속 화합물 공급 장치에 있어서, 상기 배출부는 상기 배출관을 중심으로 방사형으로 형성되는 유로 패턴이 형성된 것을 특징으로 한다.
본 발명에 따른 유기금속 화합물 공급 장치는 유기금속 화합물을 함유하는 캐리어 가스가 배출되는 과정에서 입자 형태의 유기금속 화합물을 필터링하고, 열을 통해 필터링 된 유기금속 화합물 입자를 승화시킴으로써, 필터링 된 입자 형태의 유기금속 화합물이 필터에 쌓이는 것을 방지하여, 안정적인 농도와 증기압을 갖는 유기금속 화합물을 함유하는 캐리어 가스를 배출할 수 있다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 유기금속 화합물 공급 장치를 나타낸 사시도이다.
도 2는 도 1의 A-A`선 단면도이다.
도 3은 도 2의 'B' 부분을 확대한 확대도이다.
도 4는 본 발명의 실시예에 따른 배출부의 구조를 설명하기 위한 예시도이다.
도 2는 도 1의 A-A`선 단면도이다.
도 3은 도 2의 'B' 부분을 확대한 확대도이다.
도 4는 본 발명의 실시예에 따른 배출부의 구조를 설명하기 위한 예시도이다.
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 나타낸 사시도이고, 도 2는 도 1의 A-A선 단면도이고, 도 3은 본 발명의 실시예에 따른 필터 모듈의 구성을 나타낸 도면이고, 도 4는 본 발명의 실시예에 따른 배출부의 구조를 설명하기 위한 예시도이다.
도 1 내지 도 4를 참조하면, 본 발명의 실시예에 따른 유기금속 화합물 공급 장치(100)는 용기(10), 공급관(20), 배출관(30) 및 필터 모듈(40)을 포함한다.
용기(10)는 내부에 고체 유기금속 화합물을 담기 위한 공간이 형성되어, 공간에 고체 유기금속 화합물을 담고 있다.
여기서 본 발명의 실시예에서 용기(10)는 내부 공간에 고체 유기금속 화합물을 담고 있는 것으로 설명하지만, 이에 한정된 것은 아니고, 외부 용기와 내부 용기로 구분되어, 내부 용기에 고체 유기금속 화합물이 구비되고, 외부 용기와 내부 용기 사이에 열 전도성이 양호한 금속 소재의 충전제가 충전된 형태로 구성될 수도 있다. 이때 내부 용기는 공급관(20)과 배출관(30)을 연결하는 형태로 형성될 수 있으며, 직렬로 형성되거나 병렬로 형성될 수 있다.
한편 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.
용기(10)의 소재로는 스테인리스 스틸(SUS)을 사용할 수 있으며, 관 형태로 형성될 수 있다.
구체적으로 용기(10)는 용기 본체(11) 및 덮개판(14)을 포함한다.
용기 본체(11)는 상부에 개방부가 형성되어 있으며, 내부에 고체 유기금속 화합물을 수용하기 위한 공간이 형성된다.
이러한 용기 본체(11)는 본체(12) 및 바닥판(13)을 포함한다.
본체(12)는 양쪽이 개방되어 있고, 내부에 공간이 형성된 관 형태를 가지며, 상부에 덮개판(14)이 결합된다. 그리고 바닥판(13)은 본체(12)의 개방된 하부에 결합된다. 즉 본체(12)를 중심으로 상부에 덮개판(14)이 결합되고, 하부에 바닥판(13)이 결합되어 내부 공간을 봉합한다. 여기서 본체(12) 및 바닥판(13)을 일체로 형성될 수도 있다.
덮개판(14)은 용기 본체(11)의 상부를 외부 환경으로부터 봉합한다. 이때 덮개판(14)은 용기 본체(11)를 외부로부터 완전히 차단한 상태에서 공급관(20)과 배출관(30)을 통해서만 용기 본체(11)의 내부와 용기 본체(11)의 외부를 연결하도록 할 수 있다.
또한 덮개판(14)은 후술할 필터 모듈(40)을 배치하기 위한 공간을 형성한다.
공급관(20)은 용기 본체(11) 내부로 캐리어 가스를 공급한다. 그리고 공급관(20)은 캐리어 가스의 공급량을 조절하는 공급 밸브(21)가 설치된다. 이러한 공급관(20)은 덮개판(14)의 일측에 형성될 수 있으며, 덮개판(14)을 관통하여 용기 본체(11) 내부로 캐리어 가스를 공급할 수 있다.
그리고 배출관(30)은 용기 본체(11)에 연결되어, 용기 본체(11)를 통과하면서 생성된 유기금속 화합물을 함유하는 캐리어 가스를 배출한다. 그리고 배출관(30)은 유기금속 화합물을 함유하는 캐리어 가스의 배출량을 조절하는 배출 밸브(31)가 설치된다. 이러한 배출관(30)은 덮개판(14)의 타측에 형성될 수 있으며, 덮개판(14)을 관통하여 용기 본체(11)를 통과하면서 생성된 유기금속 화합물을 함유하는 캐리어 가스를 배출할 수 있다.
필터 모듈(40)은 용기 본체(11)와 배출관(30) 사이의 덮개판(14) 상에 형성된다.
또한 필터 모듈(40)은 공급관(20)으로부터 유입된 캐리어 가스가 용기 본체(11)에 저장된 유기금속 화합물을 통과하면서, 유기금속 화합물을 함유하는 캐리어 가스가 배출관(30)을 통해 배출되는 과정에서 유기금속 화합물을 함유하는 캐리어 가스 중 입자 형태의 유기금속 화합물을 필터링 한다.
이때 필터 모듈(40)은 필터링 된 입자 형태의 유기금속 화합물이 필터 모듈(40)의 입구측에 쌓이게 되는데, 축적되는 입자 형태의 유기금속 화합물에 열을 가하여 승화시키면서 배출관(30)으로 배출되도록 지원할 수 있다.
이러한 필터 모듈(40)은 필터부(41), 배출부(42), 히팅부(43) 및 단열부(44)를 포함한다.
필터부(41)는 용기 본체(11)에 직접적으로 맞닿아 배치되며, 용기 본체(11)와 배출관(30) 사이에 구비되어, 용기 본체(11)로부터 배출되는 유기금속 화합물이 함유된 캐리어 가스가 필터링 된 상태로 배출관(30)으로 배출되도록 할 수 있다.
이때 필터부(41)는 공극이 100㎛ 이하인 금속 소재의 메쉬 필터를 사용하거나, 다공성 필터를 사용할 수 있다.
배출부(42)는 필터부(41)를 통과한 유기금속 화합물을 함유하는 캐리어 가스가 배출관(30)으로 배출되기 위한 유로를 형성한다.
즉 배출부(42)는 필터부(41)와 맞닿아 배치되며, 필터부(41)와 맞닿아 배치된 하부면에 유기금속 화합물을 함유하는 캐리어 가스가 배출관(30)으로 배출되기 위한 유로가 형성된다.
예를 들어 배출부(42)는 도 4에 도시된 바와 같이, 배출관(30)을 중심으로 방사형으로 형성되는 유로 패턴(42a)이 형성될 수 있다. 즉 필터부(41)를 통과한 유기금속 화합물을 함유하는 캐리어 가스는 유로 패턴(42a)을 통해 배출관(30)으로 이동할 수 있다. 여기서 유로 패턴(42a)은 패턴 가공에 의해 형성될 수 있다.
한편 본 발명의 실시예에서 유로 패턴(42a)이 방사형으로 형성된 것을 예로 설명하지만, 이에 한정된 것은 아니고, 지그재그 형태 등 필터부(41)로부터 배출되는 유기금속 화합물을 함유하는 캐리어 가스가 이동하여 배출관(30)으로 배출될 수 있는 다양한 형태로 형성될 수 있다. 이러한 배출부(42)는 열전도도가 양호한 알루미늄 소재가 사용될 수 있다.
한편 상기의 배출부(42)를 구비하지 않고, 필터부(41)와 히팅부(43)를 일정 간격으로 이격된 상태로 배치할 경우, 히팅부(43)로부터 발생되는 열이 필터부(41)에 제대로 전달되지 않기 때문에, 필터부(41)에 의해 필터링 된 입자 형태의 유기금속 화합물의 승화가 활발히 이루어지지 않는 문제점이 발생될 수 있다.
따라서 본 발명의 실시예에서는 필터부(41)와 히팅부(43) 사이에 열 전도성이 뛰어난 재질로 형성되는 배출부(42)를 배치하고, 필터부(41)로부터 배출되는 유기금속 화합물을 함유하는 캐리어 가스가 배출부(42)에 형성된 유로를 통해 이동하도록 구성함으로써, 히팅부(43)로부터 발생되는 열을 배출부(42)를 통해 효과적으로 필터부(41)에 전달할 수 있고, 이로 인해 필터부(41)에 입자 형태의 유기금속 화합물이 쌓이는 것을 방지하여, 안정적인 농도와 증기압을 갖는 유기금속 화합물을 함유하는 캐리어 가스를 배출할 수 있다.
히팅부(43)는 배출부(42)의 상부면에 맞닿게 배치되고, 열을 발생시켜 배출부(42)를 통해 필터부(41)에 열을 가할 수 있다.
즉 히팅부(43)는 배출부(42)에 밀착 결합되며, 열을 발생시켜 필터부(41)에 의해 필터링 된 유기금속 화합물 입자를 승화시킬 수 있다.
이러한 히팅부(43)는 열을 발생시킬 수 있는 열선 등 다양한 형태로 구성될 수 있다.
단열부(44)는 히팅부(43)의 상부에 결합되어, 히팅부(43)로부터 발생되는 열이 외부로 배출되는 것을 방지할 수 있다. 예를 들어 단열부(44)는 미네랄울, 글라스울, 세라믹 파이버, 실리카, 펄라이트 등의 무기질 단열재나, 폴리스틸렌, 폴리우레탄, 폴리에틸렌 등의 유기질 단열재 등이 사용될 수 있다.
이와 같이 본 발명의 실시예에 따른 유기금속 화합물 공급 장치(100)는 유기금속 화합물을 함유하는 캐리어 가스가 배출되는 과정에서 입자 형태의 유기금속 화합물을 필터링하고, 열을 통해 필터링 된 유기금속 화합물 입자를 승화시킴으로써, 필터링 된 입자 형태의 유기금속 화합물이 필터에 쌓이는 것을 방지하여, 안정적인 농도와 증기압을 갖는 유기금속 화합물을 함유하는 캐리어 가스를 배출할 수 있다.
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 : 용기
11 : 용기 본체
12 : 본체
13 : 바닥판
14 : 덮개판
20 : 공급관
21 : 공급 밸브
30 : 배출관
31 : 배출 밸브
40 : 필터 모듈
41 : 필터부
42 : 배출부
42a : 유로 패턴
43 : 히팅부
44 : 단열부
100 : 유기금속 화합물 공급 장치
11 : 용기 본체
12 : 본체
13 : 바닥판
14 : 덮개판
20 : 공급관
21 : 공급 밸브
30 : 배출관
31 : 배출 밸브
40 : 필터 모듈
41 : 필터부
42 : 배출부
42a : 유로 패턴
43 : 히팅부
44 : 단열부
100 : 유기금속 화합물 공급 장치
Claims (6)
- 내부에 고체 유기금속 화합물을 담고 있는 용기;
상기 용기의 일측에 위치하여 캐리어 가스를 공급하는 공급관;
상기 용기의 타측에 위치하여 상기 용기를 통과하면서 생성된 유기금속 화합물을 함유하는 캐리어 가스를 배출하는 배출관;
상기 용기와 상기 배출관 사이에 위치하여, 상기 용기를 통과하면서 생성된 유기금속 화합물을 함유하는 캐리어 가스 중 입자 형태의 유기금속 화합물을 필터링 하고, 필터링 된 유기금속 화합물 입자를 승화시키는 필터 모듈;을 포함하되,
상기 용기는,
내부에 상기 고체 유기금속 화합물을 수용하기 위한 공간을 가지며 상부에 개방부가 형성된 용기 본체; 및
상기 용기 본체의 상부에 결합되어 상기 개방부를 덮으며, 상기 용기 본체를 봉합하고, 상기 공급관과 상기 배출관이 설치되는 덮개판;을 포함하고,
상기 필터 모듈은,
상기 용기 본체와 상기 배출관 사이의 상기 덮개판 상에 형성되는 것을 특징으로 하는 유기금속 화합물 공급 장치. - 삭제
- 제1항에 있어서,
상기 용기 본체는,
양쪽이 개방되어 있고 내부에 공간이 형성된 관 형태를 가지며, 상부에 상기 덮개판이 결합되는 본체; 및
상기 본체의 하부에 결합되는 바닥판;
을 포함하는 것을 특징으로 하는 유기금속 화합물 공급 장치. - 삭제
- 제3항에 있어서,
상기 필터 모듈은,
상기 용기의 개방된 타단부를 덮으며, 상기 용기를 통과하면서 생성된 유기금속 화합물을 함유하는 캐리어 가스 중 입자 형태의 유기금속 화합물을 필터링하는 필터부;
상기 필터부와 밀착 결합되어, 상기 필터부를 통과한 유기금속 화합물을 함유하는 캐리어 가스가 상기 배출관으로 배출되기 위한 유로가 형성된 배출부;
상기 배출부에 밀착 결합되며, 열을 발생시켜 상기 필터부에 의해 필터링 된 유기금속 화합물 입자를 승화시키는 히팅부;
상기 히팅부의 외부면에 결합되어 상기 히팅부로부터 발생되는 열을 차단하는 단열부;
를 포함하는 것을 특징으로 하는 유기금속 화합물 공급 장치. - 제5항에 있어서,
상기 배출부는,
상기 배출관을 중심으로 방사형으로 형성되는 유로 패턴이 형성된 것을 특징으로 하는 유기금속 화합물 공급 장치.
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