KR20170026531A - 다수의 액체 또는 고체 소스 재료들로부터 cvd 또는 pvd 디바이스에 대한 증기를 생성하기 위한 디바이스 및 방법 - Google Patents

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아익스트론 에스이
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Abstract

본 발명은 제 1 열 전달 바디(1)가 제공되는 CVD 또는 PVD 디바이스에 대한 증기를 생성하기 위한 방법 및 디바이스에 관한 것이고, 제 1 열 전달 바디(1)는 제 1 공급 라인(5)을 통해 제 1 열 전달 바디(1) 내로 공급되는 제 1 소스 재료의 액체 또는 고체 입자들에 증기화 열을 전달하기 위한 열 전달 표면들을 가지며, 그리고 입자들을 증기화함으로써 생성된 증기는 캐리어 가스 흐름 방향으로 제 1 열 전달 바디(1)로부터 제 2 열 전달 바디(2) 내로 캐리어 가스에 의해 운반되고, 제 2 열 전달 바디(2)는 캐리어 가스 흐름 방향으로 제 1 열 전달 바디(1) 뒤에 배열된다. 제 1 열 전달 바디(1)는 제 1 온도로 가열될 수 있고, 그리고 제 2 열 전달 바디(2)는 제 2 온도로 가열될 수 있다. 제 2 공급 라인(6)이 제공되고, 직접 제 2 열 전달 바디(2) 내로 또는 그 앞에서 개방되고, 상기 제 2 공급 라인(6)을 통해 제 2 소스 재료의 액체 또는 고체 입자들은 제 2 열 전달 바디(2) 내로 공급될 수 있어서, 증기화 열은 입자들에 전달되고 입자들을 증기화함으로써 생성된 제 2 증기는 캐리어 가스에 의해 제 1 증기와 함께 제 2 열 전달 바디(2) 밖으로 운송될 수 있다.

Description

다수의 액체 또는 고체 소스 재료들로부터 CVD 또는 PVD 디바이스에 대한 증기를 생성하기 위한 디바이스 및 방법{DEVICE AND METHOD FOR GENERATING VAPOR FOR A CVD- OR PVD DEVICE FROM MULTIPLE LIQUID OR SOLID SOURCE MATERIALS}
본 발명은 CVD 또는 PVD 디바이스에서 증기를 생성하기 위한 방법에 관한 것이고, 제 1 온도를 나타내는 제 1 열 전달 바디의 열 전달 표면들 상에 제 1 소스 재료의 액체 또는 고체 입자들을 콘택함으로써 증기화 열이 입자들에 전달되어, 제 1 증기가 형성되고, 캐리어 가스에 의해 열 전달 바디 밖으로 운송되고, 제 1 증기는 제 1 열 전달 바디 뒤에 멀리 떨어져 캐리어 가스 흐름 방향으로 배열되고, 제 2 온도를 나타내는 제 2 열 전달 바디 내로 캐리어 가스에 의해 운송된다.
본 발명은 추가로, 제 1 공급 라인을 통해 제 1 열 전달 바디 내로 공급되는 제 1 소스 재료의 액체 또는 고체 입자들에게 증기화 열을 전달하기 위한 열 전달 표면들을 나타내는 제 1 열 전달 바디를 가지는, 상기 방법을 구현하기 위한 CVD 또는 PVD 디바이스에 대한 증기를 생성하기 위한 디바이스에 관한 것이고, 입자들을 증기화함으로써 생성된 증기는 캐리어 가스 흐름 방향으로 제 1 열 전달 바디로부터 제 2 열 전달 바디로 캐리어 가스에 의해 운반될 수 있고, 제 2 열 전달 바디는 캐리어 가스 흐름 방향으로 제 1 열 전달 바디 뒤에 배열되고, 제 1 열 전달 바디는 제 1 온도로 가열될 수 있고, 그리고 제 2 열 전달 바디는 제 2 온도로 가열될 수 있다.
DE 10 2011 051 261 A1 호 또는 DE 10 2011 051 260 A1 호뿐 아니라 WO 2012/175128 A1 호, WO 2012/175124 A1 호, WO 2012/175126 호는 증기를 제공하기 위한 디바이스들을 도시하고, 상기 디바이스들에는 하나 또는 그 초과의 전기적으로 전도성 고체 폼(foam)들이 사용되고, 그 폼은 증기화 열을 에어로졸(aerosol)에 공급하기 위하여 사용될 수 있다. 흐름이 통과하도록 허용하는 것은 개방-셀 폼 바디의 셀 벽들이 가열되게 한다. 증기화 열은 셀 벽들과 콘택되게 되는 입자들에 전달되어, 입자들은 위상 변환을 겪는다. 입자들은 증기로 변환되어, 흐름 방향으로 CVD 반응기의 가스 입구 유닛 쪽으로 캐리어 가스에 의해 운송된다. 화학 반응은 CVD 반응기에서 발생할 수 있다. 그러나, CVD 반응기 대신, 냉각된 서셉터(susceptor)를 나타내는 PVD 반응기가 또한 이용될 수 있고, 서셉터 상에 코팅될 기판이 놓인다. 증기는 기판의 표면상에서 응결하고, 이에 의해 층을 형성한다.
US 4,769,292 호 및 US 4,885,211 호는 유기 소스 재료들로 발광 다이오드들(OLED)의 제조를 설명한다. 특히, 그 발명은 그런 유기 층들을 기판상에 증착하기 위한 디바이스에 관한 것이고, 따라서 OLED 컴포넌트들은 코팅된 기판들로 제조될 수 있다.
US 2,447,789 호 및 EP 0 982 411 호는 또한 저압 범위에서 층들을 증착하기 위한 방법들을 설명한다. 사용된 소스 재료들은 가스 형태로 존재하는 것이 아니라, 오히려 고체들 또는 액체들로서 존재한다. 소스 재료들을 증기 상태로 만들기 위하여, 증기화 열은 고체들 또는 액체들에 공급되어야 한다. 이것은, 소스 재료들이 가열되는 것을 요구한다. 소스 재료들로의 강한 열 흐름은 높은 증기화 성능을 실현하기 위하여 요구된다. 소스 재료들은 에어로졸들로서 핫(hot) 표면들과 콘택하게 된다. 그러나, 열 전달은 최대 허용가능 온도 기울기에 의해 제한된다. 구체적으로, 소스 재료들은 자신의 화학 분해 온도 초과로 가열될 수 없다. 종래 기술에서, 이것은 단지 작은 양들의 소스 재료들만이 핫 콘택 표면들과 콘택하게 되는 이유이다. 결과로서, 증기화 레이트(rate)는 낮다.
추가로, 몇몇 상이한 유기 소스 재료들이 사용되는 것이 요구된다. 이들 상이한 소스 재료들은 일반적으로 또한 상이한 증기화 온도들 또는 분해 온도들을 가진다. 몇몇 유기 소스 재료들을 사용하는 것은 특히 증착될 층을 전기적으로 도핑하는데 필요하다.
그러므로, 본 발명의 목적은 상이한 화학적 및/또는 물리적 특성들을 나타내는 소스 재료들이 증기화될 수 있는 방법 또는 디바이스를 표시하는 것이다.
목적은 청구항들에 표시된 본 발명에 의해 달성된다.
본 발명에 따라, 다중스테이지 증기화 디바이스가 이용된다. 증기화 디바이스는 열 전달 표면들을 나타내는 적어도 2개의 열 전달 바디들을 가진다. 열 전달 바디들은 흐름 방향으로 교대로 배열된다. 캐리어 가스는 적어도 하나의 업스트림 열 전달 바디를 통해 흐른다. 제 1 에어로젤은 업스트림 열 전달 바디 내로 공급된다. 입자들은 열 전달 표면들과 콘택하게 됨으로써 증기화한다. 증기화된 제 1 소스 재료는 캐리어 가스에 의해 적어도 하나의 제 2 다운스트림 열 전달 바디 내로 공급된다. 제 2 에어로졸은 이런 적어도 하나의 제 1 다운스트림 열 전달 바디 내로 공급된다. 제 2 에어로졸의 입자들은 적어도 하나의 다운스트림 열 전달 바디의 열 전달 표면들과 콘택하게 됨으로써 증기화된다. 결과로서, 캐리어 가스는 2개의 상이한 소스 물질들의 증기로 이루어진 가스 스트림을 최종 다운스트림 열 전달 바디 밖으로 운송한다. 하나의 개별 에어로졸 공급 라인이 그 앞에서 개방되거나 개별 하나의 에어로졸 공급 라인이 그 내로 개방되는, 흐름 방향으로 교대로 배열된 몇몇 열 전달 바디들은 상이한 온도들을 나타낼 수 있다. 흐름 방향으로 교대로 배열된 열 전달 바디들의 온도들은 바람직하게, 업스트림에 배열된 개별 열 전달 바디가 다운스트림에 배열된 개별 열 전달 바디보다 더 낮은 온도를 가지도록, 상이하다. 따라서, 열 전달 바디들은 흐름 방향으로 점차 상승하는 온도를 가진다. 열 전달 바디들의 온도들은 바람직하게, 더 낮은 증기화 온도를 가진 에어로졸이 적어도 하나의 업스트림 열 전달 바디에 공급되거나 공급될 수 있고, 그리고 더 높은 증기화 온도를 가진 에어로졸이 적어도 하나의 다운스트림 열 전달 바디에 공급되거나 공급될 수 있도록, 선택된다. 더 높은 온도를 나타내는 적어도 하나의 다운스트림 증기화 바디에서 증기화된 에어로졸의 낮은 콘택 기간 또는 유지 기간으로 인해, 존재하더라도 무시 가능한 증기 분산만이 존재한다. 가장 간단한 경우에서, 디바이스는 교대로 배열된 2개의 열 전달 바디들을 나타내는 디바이스를 가지거나 방법이 상기 디바이스로 구현된다. 흐름 방향으로 보여지는 제 1 열 전달 바디는, 흐름 방향으로 상기 제 1 열 전달 바디 앞에 위치된 사전가열 바디를 가질 수 있다. 이런 사전가열 바디는 캐리어 가스를 사전가열하기 위해 사용된다. 사전가열된 캐리어 가스는 직접 또는 자유 틈새 공간을 통해 지나간 후 제 1 열 전달 바디 내로 흐른다. 제 1 에어로졸을 위한 제 1 공급 라인은 제 1 전달 바 디 내로 또는 제 1 전달 바디 앞 틈새 공간 내로 개방된다. 제 1 에어로졸은 제 1 열 전달 바디 내로 공급된다. 제 1 에어로졸은 열 전달 바디의 열 전달 표면들과 콘택하게 되어 에어로졸 입자들에 의해 증기화된다. 제 2 열 전달 바디는 제 1 열 전달 바디로부터 다운스트림에 위치된다. 틈새 공간은 제 1 열 전달 바디와 제 2 열 전달 바디 사이에 제공될 수 있다. 제 2 에어로졸 공급 라인은 틈새 공간 내로 개방되거나 제 2 열 전달 바디 내로 직접 개방될 수 있다. 제 2 에어로졸은 이런 제 2 에어로졸 공급 라인을 통해 제 2 열 전달 바디 내로 공급되고, 제 2 에어로졸의 입자들은 제 2 열 전달 바디의 열 전달 표면들과 콘택하게 된다. 몇몇 부가적인 열 전달 바디들은 흐름 방향으로 제 2 열 전달 바디 뒤에 배열될 수 있고, 여기에 다른 개별 에어로졸이 공급될 수 있다. 이것은 캐스케이드된 증기화 디바이스를 초래한다. 증기화 바디들은 전기 전류가 지나감으로써 증기화 온도로 가열된다. 상이한 열 전달 바디들의 증기화 온도들은 서로 다를 수 있다. 특히, 개별 열 전달 바디들의 증기화 온도가 흐름 방향으로 증가하여, 가장 낮은 증기화 온도를 가진 에어로졸이 흐름 방향으로 제 1 증기화 바디 내에 공급되고, 가장 높은 증기화 온도를 가진 에어로졸이 흐름 방향으로 최종 증기화 바디 내로 공급되는 것이 제공된다. 에어로졸 바디들과 열 전달 표면들 사이의 콘택 기간은, 열 전달 바디들, 그러나 또한 사전가열 바디가 WO 2012/175124 호, WO 2012/175126 호 또는 WO 2012/175128 호에 개시된 종류의 고체 폼으로 이루어진다는 사실에 의해 최소화된다. 이런 이유 때문에, 이들 공개물들의 개시 내용은 그 전체가 이 출원의 개시 내용에 포함된다. 여기에 500 내지 200의 다공성, 바람직하게 인치당 100 포어(pore)들을 가진 고체 폼이 포함된다. 고체 폼의 표면상의 모든 개방 영역들의 몫은 90 퍼센트보다 더 크다. 모든 개방 셀들의 벽들은 전기 전류가 지나감으로써 증기화 온도로 된다. 최종 가열가능 또는 심지어 냉각가능 고체 폼은 흐름 방향으로, 에어로졸이 개별적으로 공급되는 최종 열 전달 바디 뒤에 배열될 수 있다. 이런 폼 바디는 증기 흐름을 조절하는 역할을 한다. 부분 응결은 자신의 온도를 낮춤으로써 거기서 발생할 수 있다. 캐리어 가스에 의해 운송되고 흐름 방향으로 최종 증기화 바디 또는 고체 바디를 떠나는 증기는 PVD 반응기의 프로세스 챔버 내로 도입된다. 이것은 샤워헤드(showerhead) 형태의 가스 입구 유닛을 통해 발생할 수 있다. 그러나, 증기는 또한 흐름 방향으로 최종 폼 바디의 가스 출구 표면으로부터 직접 공급될 수 있다. 냉각된 서셉터는 몇몇 재료들로 구성된 증기로 코팅되는 기판을 지탱한다. 코팅은 응결을 통해 발생한다.
흐름 방향으로 마지막에 배열된 열 전달 바디는 개별 증기들을 균질하게 혼합하는 특성을 가진다. 이런 이유로, 흐름 방향으로 마지막에 배열된 열 전달 바디는 동시에 프로세스 챔버의 가스 입구 표면을 형성하는 가스 출구 표면을 형성할 수 있다. 따라서, 자신의 가스 출구 표면을 가지는 흐름 방향으로 마지막에 배열된 열 전달 바디는 프로세스 챔버의 상부 경계일 수 있다. 열 전달 바디들은 둥글거나 직사각형 윤곽을 나타낼 수 있다. 열 전달 바디들은 에지에서보다 중간에서 더 얇을 수 있다. 결과로서, 열 전달 바디들은 매니스커스(meniscus)-모양 상부측들 및 하부측들을 나타낼 수 있다.
본 발명의 예시적인 실시예들은 첨부된 도면들에 기반하여 아래에 설명될 것이다.
도 1은 다중스테이지 에어로졸 증기 발생기(vaporizer)를 가진 코팅 디바이스의 구조적 디자인의 개략도이다.
도 2는 도 1의 II-II 라인을 따르는 단면이다.
도 3은 다중스테이지 에어로졸 증기 발생기가 PVD 반응기(26)의 가스 입구 유닛(14)에 가스를 공급하는 본 발명의 제 2 예시적인 실시예이다.
도 4는 다중스테이지 에어로졸 증기 발생기의 다른 예시적인 실시예이다.
도 1은 냉각가능 서셉터(19)를 포함하는 반응기 하우징(26)의 개략도를 도시하고, 냉각가능 서셉터(19) 상에는 하나 또는 몇몇의 기판들(20)이 배열된다.
캐리어 가스는 반응기 하우징(26)을 통해 상단으로부터 하단으로 흐른다. 캐리어 가스는 공급 라인(7)을 통해 공급된다. 제 1 에어로졸은 공급 라인(5)을 통해 공급되고, 공급 라인(5) 중 2 또는 4개는 예시적인 실시예에 존재하고, 그리고 제 2 에어로졸은 공급 라인(6)을 통해 공급된다. 2개의 에어로졸들은 서로 화학적으로 상이하고, 그리고 상이한 증기화 온도들을 가진다. 제 1 에어로졸의 증기화 온도는 제 2 에어로졸의 증기화 온도 미만이다.
반응기 하우징(26)의 전체 단면 표면에 걸쳐 연장되는 사전가열 바디(4)는 흐름 방향으로 캐리어 가스 공급부의 개구(7') 바로 뒤에 위치된다. 전기 콘택들(22)을 통해 사전가열 바디(4)에 도입된 전기 전류는 사전가열 바디(4)를, 제 1 에어로졸의 증기화 온도에 대략 대응하는 온도로 가열하기 위해 사용될 수 있다.
파이프들로 구성된 공급 라인들(5, 6)은 사전가열 바디(4)를 통해 관통한다. 제 1 공급 라인(5)의 개구(5')는 사전가열 바디(4)로부터 업스트림에 그리고 제 1 증기화 바디(1) 다운스트림에 배열된 중간 공간(10)에 위치된다. 증기화 바디(1)는 반응기 하우징(26)의 전체 단면 표면에 걸쳐 연장된다. 콘택들(23)을 통해 제 1 증기화 바디(1)에 도입된 전기 전류는 증기화 바디(1)를 제 1 증기화 온도까지 가져온다. 사전가열 바디(4)를 빠져나가는 가열된 캐리어 가스 및 중간 공간(10) 내로 공급되는 제 1 에어로졸은 제 1 증기화 바디(1)로 진입한다. 그 다음으로, 에어로졸 입자들은 제 1 열 전달 바디(1)의 증기화 표면들과 물리적 콘택하게 된다. 제 1 에어로졸은 제 1 열 전달 바디(1) 내에서 완전히 증기화한다. 증기화한 제 1 에어로졸은 제 1 열 전달 바디(1) 밖으로 흐름 방향으로 제 1 열 전달 바디(1) 뒤, 및 흐름 방향으로 제 2 열 전달 바디(2) 앞에 위치된 제 2 중간 공간(11) 내로 캐리어 가스 스트림에 의해 운송된다.
제 2 중간 공간 바디(11) 내에는 제 2 에어로졸 공급 라인(6)의 개구(6')가 위치되고, 개구(6')를 통해 제 2 에어로졸이 더 높은 증기화 온도로 공급된다.
전기 콘택들(24)을 통해 제 2 열 전달 바디(2)로 도입된 전기 전류는 제 2 열 전달 바디(2)를, 제 1 증기화 온도보다 큰 제 2 증기화 온도로 가열하기 위해 사용될 수 있다. 개구(6')를 빠져나가는 에어로졸 스트림 및 캐리어 가스에 의해 운송되고 제 1 열 전달 바디(1)를 빠져나가는 증기는 제 2 증기화 바디(2)로 진입한다.
제 2 에어로졸의 입자들은 제 2 열 전달 바디(2)에서 증기화된다. 제 1 소스 재료로부터의 증기는 필수적으로 분산되지 않고 영향을 받지 않고 제 2 열 전달 바디(2)를 통해 지나가간다.
흐름 방향으로 제 2 열 전달 바디(2) 뒤에는 제 3 중간 공간(12)이 위치된다. 중간 공간(12)은 전기 전류를 콘택들(25)에 도입함으로써 하나의 온도로 가열될 수 있는, 흐름 방향으로 최종 열 전달 바디(3) 위에 위치된다. 또한, 최종 열 전달 바디(3)를 냉각하기 위한 수단이 제공되어, 열 전달 바디(3) 내에서 응결이 발생할 수 있다. 예컨대, 그런 수단은 공급 라인(도시되지 않음)으로 이루어질 수 있고, 공급 라인을 통해 냉각된 캐리어 가스가 중간 공간(12)으로 공급된다. 그러나, 기판(20)을 코팅하기 위하여, 열 전달 바디(3)는, 어떠한 응결도 열 전달 바디(3)의 열 전달 표면들 상에서 발생하지 않는 온도로 유지된다. 그 다음으로, 2개의 상이한 증기들을 포함하는 프로세스 가스는 열 전달 바디(3)의 출구 표면을 떠나간다. 증기는 서셉터(19)에 의한 증착 온도에서 유지되는 기판(20)의 표면상에서 응결한다.
열 전달 바디들(1 및 2)의 임무는 상기 열 전달 바디들(1 및 2)에 공급되는 개별 에어로졸을 증기화하는 것이다. 따라서, 열 전달 바디들(1, 2)은 증기화 바디들을 구성한다.
에어로졸들은 층-형성 소스 재료 및 도핑 소스 재료를 포함할 수 있다. 에어로졸들은 또한 몇몇 층-형성 재료들을 포함할 수 있다. 특히, OLED들을 증착하기 위하여 사용되는 유기 재료들이 가능하다.
도 1에 도시된 예시적인 실시예에서, 서셉터 쪽으로 지향하는 흐름 방향으로 최종 열 전달 바디(3)의 하부 측 또는 넓은 측 표면은 가스 출구 표면을 포함하고, 그리고 프로세스 챔버의 상부 측을 형성하고, 프로세스 챔버의 하부 측은 서셉터(19)의 상부 측으로 이루어진다.
사전가열 바디(4)에 더하여 열 전달 바디들(1 내지 3)은 적당한 다공성, 예컨대 인치당 100 포어들의 다공성을 나타내는 고체 폼으로 구성된다. 의도된 용도에 따라, 다공성은 인치당 50과 500 포어들 사이에 있을 수 있다. 열 전달 바디들은 원형 윤곽을 나타낼 수 있다. 예시적인 실시예에서, 사전가열 바디(4)에 더하여 열 전달 바디들(1 내지 3)은 직사각형 윤곽을 나타낸다. 열 전달 바디들(1 내지 3)은 에지 상에서보다 중간에서 디자인이 다소 더 얇다. 결과로서, 중간 공간들은, 폼 바디들(1 내지 4)의 에지들이 콘택과 함께 차례로 쌓아 놓여질 때 폼 바디들(1 내지 4)의 매니스커스-모양 하부 측 및 상부 측에 의해 형성된다. 공급 라인들(5 및 6)은 랜스(lance) 같은 폼 바디(4 또는 1)의 개구들을 관통하는 파이프들로 이루어진다.
도 2에 도시된 제 2 예시적인 실시예가 도 1에 설명된 예시적인 실시예와 필수적으로 동일한 증기화 디바이스를 가지기 때문에, 본원에서 언급들에 대해 참조가 이루어진다. 제 1 에어로졸 공급 라인(5)은 제 1 에어로졸 생성기(15)에 의해 공급된다. 제 2 에어로졸 공급 라인(6)은 제 2 에어로졸 생성기(16)에 의해 공급된다. 캐리어 가스 라인들(7)은 캐리어 가스 소스(17)에 의해 공급된다. 캐리어 가스 소스(17)는 수소 소스, 질소 소스 또는 불활성 가스 소스일 수 있다.
흐름 방향으로 최종 열 전달 바디(3)로부터 다운스트림에는 자신의 벽들(9)이 가열되는 깔때기-모양 가스 출구 채널이 위치된다. 가스 출구 채널은 가스 출구 개구(13)에서 종결되고, 가스 출구 개구(13)를 통해 캐리어 가스에 의해 운송되는 증기 혼합물이 CVD 반응기(26)의 가수 입구 유닛(14) 내로 진입할 수 있다. 이런 예시적인 실시예에서, 증기화 디바이스는 가열되는 벽들(9)을 통해 가스 출구 개구(13) 영역에서 반응기 하우징(26)과 조인되는 그 자신의 하우징(8)을 나타낸다.
가스 입구 유닛(14)은 복수의 가스 출구 개구들을 나타내는 샤워헤드로 이루어지고, 복수의 가스 출구 개구들을 통해 캐리어 가스-증기 혼합물로 구성된 프로세스 가스는 프로세스 챔버(18) 내로 흐를 수 있고, 증착 온도로 냉각된 기판(20)은 상기 프로세스 챔버(18) 내에 배열된다.
펌프를 가진 진공 디바이스(21)는 프로세스 챔버(18)를 진공하거나 이를 낮은 압력으로 유지하기 위하여 사용될 수 있다.
도 3에 도시된 제 3 예시적인 실시예는 3개의-스테이지 증기 발생기를 묘사한다. 공급 라인(7)을 통해 공급된 캐리어 가스는 또한 여기서 사전가열 유닛(4)에서 사전가열된다. 제 1 에어로졸 공급 라인(5)은 제 1 열 전달 바디(1) 내로 개방된다. 제 2 에어로졸을 위한 제 2 에어로졸 공급 라인(6)은 제 2 열 전달 바디(2) 내로 개방된다. 제 3 에어로졸이 제 3 열 전달 바디(27) 내로 공급될 수 있는 제 3 에어로졸 라인(28)은 제 3 열 전달 바디(27) 내로 개방된다. 여기서 또한, 흐름 방향으로 최종 열 전달 바디(3)가 제공되고, 최종 열 전달 바디(3)를 통해 3개의 생성된 증기들 모두가 통과하여야 한다.
3개의 열 전달 바디들(1, 2, 27)은 캐리어 가스 흐름 방향으로 이어져 배열된다. 몇몇 에어로졸들의 캐스케이드된 증기화는 캐리어 가스 흐름 방향으로 교대로 발생한다. 에어로졸은 개별적으로 각각의 증기화 바디(1, 2, 27)에 공급된다. 이어져 배열된 증기화 바디들(1, 2, 27)은 상이한 증기화 온도들로 가열되고, 다운스트림에 놓이는 증기화 바디는 항상 상기 증기화 바디의 업스트림에 놓이는 개별 증기화 바디보다 더 높은 온도로 가열된다. 가장 낮은 증기화 온도를 가지는 에어로졸은 흐름 방향으로 제 1 증기화 바디에 공급되는 반면, 가장 높은 증기화 온도를 가진 에어로졸은 흐름 방향으로 최종 증기화 바디에 공급된다.
또한 여기서, 공급 라인 파이프들(5, 6, 28)은 열 전달 바디들(1, 2, 4)의 개구들을 통해 관통하고, 파이프 연장 방향은 캐리어 가스 흐름 방향과 동일하다.
몇몇 상이한 에어로졸들을 동시에 증기화할 수 있는 증기화 디바이스를 사용하는 것은 부가적인 혼합 디바이스에 대한 필요를 제거하고, 여기서 그렇지 않으면 개별적으로 생성된 증기들은 혼합될 필요가 있을 것이다. 제 2 소스 재료가 증기화 바디(2)에서 증기화될 뿐 아니라, 제 1 소스 재료를 증기화함으로써 생성된 증기가 또한 제 2 소스 재료를 증기화함으로써 생성된 증기와 균질하게 섞여진다. 추가 섞음은 흐름 방향으로 마지막에 배열된 열 전달 바디(3)에서 발생한다.
도 3에 도시된 예시적인 실시예에서, 2개의 이미 생성된 증기들은 그 내부에 생성된 제 3 소스 재료의 증기와 제 3 증기화 바디(27)에서 섞여진다.
결과로서, 몇몇 화학적으로 상이한 소스 재료들의 균질한 증기 혼합물은 흐름 방향으로 최종 열 전달 바디(3)의 출구 표면으로부터 빠져나간다. 이 증기 혼합물은 가열된 연결 채널들을 통해 응결이 발생하는 서셉터(19)에 운송된다. 흐름 방향으로 최종 열 전달 바디의 가스 출구 표면은 프로세스 챔버의 천장을 포함할 수 있다.
위의 실시예들은 적어도 다음 피처 조합들을 통해 종래 기술을 각각 별도로 추가로 개발하는 애플리케이션에 의해 전체로서 포함된 본 발명들을 설명하는 역할을 하고, 구체적으로:
제 2 소스 재료의 고체 또는 액체 입자들이 제 2 열 전달 바디(2) 내로 공급되고, 그리고 이들 입자들이 제 2 열 전달 바디(2)의 열 전달 표면들과 콘택하게 함으로써 증기화 열이 이들 입자들에 전달되고, 이에 의해 제 1 증기와 함께 제 2 열 전달 바디(2) 밖으로 캐리어 가스에 의해 운반되는 제 2 증기가 형성되는 것을 특징으로 하는 방법.
제 1 및 제 2 증기들이 캐리어 가스 흐름 방향으로 제 2 열 전달 바디(2) 뒤의 떨어진 곳에 배열된 제 3 열 전달 바디(3) 내로 캐리어 가스에 의해 운송되는 것을 특징으로 하는 방법.
캐리어 가스가 캐리어 가스 흐름 방향으로 제 1 열 전달 바디(1) 앞에 배열된 사전가열 바디(4)에서 가열되는 것을 특징으로 하는 방법.
제 2 열 전달 바디(2)의 제 2 온도가 적어도 제 1 열 전달 바디(1)의 제 1 온도에 대응하고, 그리고 특히 제 1 온도보다 더 높은 것을 특징으로 하는 방법.
열 전달 표면들이 열 전달 바디(1, 2, 27)를 포함하는 개별 고체 폼의 개방 셀들의 표면들인 것을 특징으로 하는 방법.
제 2 공급 라인(6)이 제 2 열 전달 바디(2) 내에서 또는 바로 앞에서 개방되어 ― 제 2 소스 재료의 액체 또는 고체 입자들이 이를 통해 제 2 열 전달 바디(2) 내로 공급될 수 있음 ―, 증기화 열이 이들 입자들에 전달될 수 있고, 그리고 제 1 증기와 함께 입자들을 증기화함으로써 생성된 제 2 증기가 제 2 열 전달 바디(2) 밖으로 캐리어 가스에 의해 운송될 수 있는 것을 특징으로 하는 디바이스.
열 전달 표면들이 개방-셀 폼 바디 벽들의 표면들로 구성되는 것을 특징으로 하는 디바이스, 여기서 특히 폼 바디는 전기 전도성 재료로 이루어지고 전기 전류가 통해 지나감으로써 가열될 수 있고, 500 내지 200의 다공성, 바람직하게 인치당 100 포어들의 다공성을 나타내고, 및/또는 폼 바디의 표면상 모든 개방 영역들의 몫은 90 퍼센트보다 더 큰 것이 제공된다.
제 3 열 전달 바디(3)가 캐리어 가스 흐름 방향으로 제 2 열 전달 바디(2)로부터 다운스트림에 위치되는 것을 특징으로 하는 디바이스, 여기서 특히 틈새 공간(9)은 제 2 열 전달 바디(2)와 제 3 열 전달 바디(3) 사이에 위치된다.
캐리어 가스가 가열될 수 있게 하는 사전가열 바디(4)가 흐름 방향으로 제 1 열 전달 바디(1) 앞에 배열되는 것을 특징으로 하는 디바이스.
사전가열 바디(4)뿐 아니라 모든 증기화 바디들(1, 2, 3)이 개방-셀 폼 바디들로 이루어지고, 그리고 전기적으로 가열될 수 있는 것을 특징으로 하는 디바이스 또는 방법.
제 1 및 제 2 소스 재료가 2개의 폼 바디들 사이의 중간 공간(10, 11)으로 개방된 공급 라인(5, 6)을 통해 개별 에어로졸로서 각각 공급될 수 있는 디바이스 또는 방법.
디바이스가 가스 입구 유닛 및 서셉터(19)를 나타내는 CVD 또는 PVD 반응기(26)의 부분인 것을 특징으로 하는 디바이스 또는 방법, 여기서 캐리어 가스에 의해 운송되는 제 1 및 제 2 증기는 서셉터(19) 상에 자리하는 기판(20) 쪽 방향으로 가스 입구 유닛(14)을 통해 운송되고, 서셉터(19)에서 제 1 및 제 2 증기는 화학 반응 또는 온도 강하에 대한 응답으로 응결하고, 특히 진공 펌프(21)는 CVD 또는 PVD 반응기 내부를 진공하기 위해 제공된다.
몇몇 열 전달 바디들(1, 2, 27)이 캐리어 가스 흐름 방향으로 교대로 배열되고, 상기 몇몇 열 전달 바디들(1, 2, 27) 앞에서 또는 내에서 개별 에어로졸 공급 라인(5, 6, 28)이 개방되고, 상이한 소스 재료들이 개별 에어로졸로서 에어로졸 공급 라인들(5, 6, 28)을 통해 열 전달 바디(1, 2, 27) 내로 공급될 수 있는 것을 특징으로 하는 디바이스 또는 방법.
흐름 방향으로 마지막에 배열된 열 전달 바디(3)의 가스 출구 표면이 기판을 휴대하는 서셉터(19) 정반대 편에 놓이고, 특히 프로세스 챔버의 천장을 포함하는 것을 특징으로 하는 디바이스 또는 방법.
모든 개시된 특징들은 본 발명에 필수적이다(별개로 취해지든 조합하여 취해지든). 동반된/첨부된 우선권 서류들(우선 출원의 카피)의 개시 내용은 이로써 또한, 본 출원의 청구항들에 이들 문헌들의 특징들을 또한 포함하는 목적을 위하여 포함하여, 그 전체가 본 출원의 개시내용에 포함된다. 이들 특징들을 가진 종속항들은 특히 이들 청구항들에 기반하여 부분 출원들을 개시하기 위하여 종래 기술의 독립 발명 추가 개선들을 특징으로 한다.
참조 리스트
1 열 전달 바디
2 열 전달 바디
3 열 전달 바디
4 사전가열 바디
5. 공급 라인
5' 개구
6 공급 라인
6' 개구
7 공급 라인
7' 개구
8 하우징
9 틈새 공간
10 중간 공간
11 중간 공간
12 중간 공간
13 가스 출구 개구
14 가스 입구 유닛
15 에어로졸 생성기
16 에어로졸 생성기
17 캐리어 가스 소스
18 프로세스 챔버
19 서셉터
20 기판
21 진공 펌프
22 콘택들
23 콘택
24 콘택
25 콘택
26 반응기
27 열 전달 바디
28 공급 라인

Claims (15)

  1. CVD 또는 PVD 디바이스에서 증기를 생성하기 위한 방법으로서,
    제 1 온도를 나타내는 제 1 열 전달 바디(1)의 열 전달 표면들에 제 1 소스 재료의 액체 또는 고체 입자들을 콘택함으로써 증기화 열이 상기 입자들에 전달되어, 제 1 증기가 형성되고, 캐리어(carrier) 가스에 의해 상기 열 전달 바디(1) 밖으로 운송되고, 상기 제 1 증기는 상기 캐리어 가스 흐름 방향으로 상기 제 1 열 전달 바디(1) 뒤에 배열되고 그리고 제 2 온도를 나타내는 제 2 열 전달 바디(2) 내로 상기 캐리어 가스에 의해 운송되고, 제 2 소스 재료의 고체 또는 액체 입자들은 상기 제 2 열 전달 바디(2) 내로 공급되고, 그리고 증기화 열은 이들 입자들을 상기 제 2 열 전달 바디(2)의 열 전달 표면들과 콘택하게 함으로써 이들 입자들에 전달되고, 이에 의해 제 1 증기와 함께 상기 제 2 열 전달 바디(2) 밖으로 상기 캐리어 가스에 의해 운송되는 제 2 증기를 형성하는,
    CVD 또는 PVD 디바이스에서 증기를 생성하기 위한 방법.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 제 1 및 제 2 증기들은 상기 캐리어 가스 흐름 방향으로 상기 제 2 열 전달 바디(2) 뒤의 떨어진 곳에 배열된 제 3 열 전달 바디(3) 내로 상기 캐리어 가스에 의해 운송되는,
    CVD 또는 PVD 디바이스에서 증기를 생성하기 위한 방법.
  3. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
    상기 캐리어 가스는 상기 캐리어 가스 흐름 방향으로 상기 제 1 열 전달 바디(1) 앞에 배열된 사전가열 바디(4)에서 가열되는,
    CVD 또는 PVD 디바이스에서 증기를 생성하기 위한 방법.
  4. 제 1 항 내지 제 3 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 제 2 열 전달 바디(2)의 제 2 온도는 적어도 상기 제 1 열 전달 바디(1)의 상기 제 1 온도에 대응하고, 그리고 특히 상기 제 1 온도보다 더 높은,
    CVD 또는 PVD 디바이스에서 증기를 생성하기 위한 방법.
  5. 제 1 항 내지 제 4 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 열 전달 표면들은 상기 열 전달 바디(1, 2, 27)를 포함하는 개별 고체 폼(foam)의 개방 셀들의 표면들인,
    CVD 또는 PVD 디바이스에서 증기를 생성하기 위한 방법.
  6. CVD 또는 PVD 디바이스에 대한 증기를 생성하기 위한 디바이스로서,
    상기 디바이스는 특히 제 1 항 내지 제 5 항에 표시된 방법을 구현하기 위한 것이고, 제 1 공급 라인을 통해 제 1 열 전달 바디(1) 내로 공급되는 제 1 소스 재료의 액체 또는 고체 입자들에 증기화 열을 전달하기 위한 열 전달 표면들을 나타내는 제 1 열 전달 바디(1)를 가지며, 상기 입자들을 증기화함으로써 생성된 증기는 캐리어 가스 흐름 방향으로 제 1 열 전달 바디(1)로부터 제 2 열 전달 바디(2)로 캐리어 가스에 의해 운반될 수 있고, 상기 제 2 열 전달 바디(2)는 상기 캐리어 가스 흐름 방향으로 상기 제 1 열 전달 바디(1) 뒤에 배열되고, 상기 제 1 열 전달 바디(1)는 제 1 온도로 가열될 수 있고, 그리고 상기 제 2 열 전달 바디(2)는 제 2 온도로 가열될 수 있고, 상기 제 2 공급 라인(6)은 직접 상기 제 2 열 전달 바디(2) 내로 또는 앞에서 개방되어 ― 상기 제 2 공급 라인(6)을 통해 제 2 소스 재료의 액체 또는 고체 입자들이 상기 제 2 열 전달 바디(2) 내로 공급될 수 있음 ―, 증기화 열이 이들 입자들에 전달될 수 있고, 그리고 상기 제 1 증기와 함께 상기 입자들을 증기화함으로써 생성된 제 2 증기는 상기 제 2 열 전달 바디(2) 밖으로 상기 캐리어 가스에 의해 운송될 수 있는,
    CVD 또는 PVD 디바이스에 대한 증기를 생성하기 위한 디바이스.
  7. 제 6 항에 있어서,
    상기 열 전달 표면들은 개방-셀 폼 바디 벽들의 표면들로 구성되고, 특히 상기 폼 바디는 전기 전도성 재료로 이루어지고 전기 전류가 지나감으로써 가열될 수 있고, 500 내지 200의 다공성, 바람직하게 인치당 100 포어들의 다공성을 나타내고, 및/또는 상기 폼 바디의 표면상 모든 개방 영역들의 몫은 90 퍼센트보다 더 큰 것이 제공되는,
    CVD 또는 PVD 디바이스에 대한 증기를 생성하기 위한 디바이스.
  8. 제 6 항 또는 제 7 항에 있어서,
    제 3 열 전달 바디(3)는 상기 캐리어 가스 흐름 방향으로 상기 제 2 열 전달 바디(2)로부터 다운스트림에 위치되고, 특히 틈새 공간(9)은 상기 제 2 열 전달 바디(2)와 상기 제 3 열 전달 바디(3) 사이에 위치되는,
    CVD 또는 PVD 디바이스에 대한 증기를 생성하기 위한 디바이스.
  9. 제 6 항 내지 제 8 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 캐리어 가스가 가열될 수 있게 하는 사전가열 바디(4)는 흐름 방향으로 상기 제 1 열 전달 바디(1) 앞에 배열되는,
    CVD 또는 PVD 디바이스에 대한 증기를 생성하기 위한 디바이스.
  10. 제 1 항 내지 제 9 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 사전가열 바디(4)뿐 아니라 모든 증기화 바디들(1, 2, 3)은 개방-셀 폼 바디들로 구성되고, 그리고 전기적으로 가열될 수 있는,
    디바이스 또는 방법.
  11. 제 1 항 내지 제 10 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 제 1 및 제 2 소스 재료는 2개의 폼 바디들 사이의 중간 공간(10, 11)으로 개방된 공급 라인(5, 6)을 통해 개별 에어로졸로서 각각 공급될 수 있는,
    디바이스 또는 방법.
  12. 제 1 항 내지 제 11 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 디바이스는 가스 입구 유닛 및 서셉터(19)를 나타내는 CVD 또는 PVD 반응기(26)의 부분이고, 상기 캐리어 가스에 의해 운송되는 상기 제 1 및 제 2 증기는 상기 서셉터(19) 상에 자리하는 기판(20) 쪽 방향으로 상기 가스 입구 유닛(14)을 통해 운송되고, 상기 서셉터(19)에서 상기 제 1 및 제 2 증기는 화학 반응 또는 온도 강하에 대한 응답으로 응결하고, 특히 진공 펌프(21)는 상기 CVD 또는 PVD 반응기 내부를 진공하기 위해 제공되는,
    디바이스 또는 방법.
  13. 제 1 항 내지 제 12 항 중 어느 한 항에 있어서,
    몇몇 열 전달 바디들(1, 2, 27)은 상기 캐리어 가스 흐름 방향으로 교대로 배열되고, 상기 몇몇 열 전달 바디들(1, 2, 27) 앞에서 또는 그 내로 개별 에어로졸 공급 라인(5, 6, 28)이 개방되고, 상이한 소스 재료들은 개별 에어로졸로서 상기 에어로졸 공급 라인들(5, 6, 28)을 통해 상기 열 전달 바디(1, 2, 27) 내로 공급될 수 있는,
    디바이스 또는 방법.
  14. 제 1 항 내지 제 13 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 흐름 방향으로 마지막에 배열된 열 전달 바디(3)의 가스 출구 표면은 기판을 휴대하는 서셉터(19) 정반대 편에 놓이고, 특히 프로세스 챔버의 천장을 포함하는,
    디바이스 또는 방법.
  15. 제 1 항 내지 제 14 항 중 어느 한 항에 따른 특징으로 하는 특징들 중 하나 또는 그 초과를 특징으로 하는 제 1 항 내지 제 14 항 중 어느 한 항에 따른 디바이스 또는 방법.
KR1020177002458A 2014-07-01 2015-06-16 다수의 액체 또는 고체 소스 재료들로부터 cvd 또는 pvd 디바이스에 대한 증기를 생성하기 위한 디바이스 및 방법 KR20170026531A (ko)

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