KR20200090181A - 고형물 용기 및 고형물 용기에 고형물이 충전된 고형물 제품 - Google Patents
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Abstract
[과제] 간단한 방법 및 구성을 사용하여, 트레이에 충전된 고형물의 비산을 최소화할 수 있는, 내부에 트레이를 갖는 고형물 용기를 제공한다. [해결수단] 내부에 저장된 고형물(25)을 기화 공급하기 위한 고형물 용기(1)는 금속 외측 유닛(21) 및 금속 내측 유닛(22)을 갖는다. 내측 유닛(22)은 외측 유닛(21) 내부에 수용되고, 외측 유닛(21) 내부에 돌기(31)가 형성되고, 내측 유닛(22)의 하단부는 외측 유닛(21)과 돌기(31)에서 착탈식으로 피팅되는 내측부 피팅부를 갖는다.
Description
본 발명은 반도체 제조용 물질, 예를 들어 박막 제조용 고형물의 증기를 공급하기 위한 고형물 용기, 및 고형물 용기에 고형물이 충전된 고형물 제품에 관한 것이다.
반도체 산업이 발전함에 따라, 엄격한 필름 요건을 충족시킬 수 있는 새로운 전구체 물질의 사용이 요구되고 있다. 이러한 물질은 박막 증착 및 반도체 제품의 가공에서 광범위한 목적으로 사용된다.
고체 전구체 물질의 예는 배리어층, 고유전율/저유전율 절연층, 금속 전극층, 연결층, 강유전체층, 및 질화실리콘층 또는 산화실리콘층의 구성 성분을 포함한다. 고체 전구체의 추가 예는 화합물 반도체용 도펀트로서 작용하는 구성 성분, 및 에칭 물질을 포함한다. 예시적인 전구체 물질은 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 무기 화합물 및 유기금속 화합물을 포함한다.
이러한 새로운 물질 중 일부는 표준 온도 및 압력에서 고체 형태이므로 제조 공정에서 반도체 성막 챔버에 직접 공급될 수 없다.
일반적으로, 이러한 물질은 융점이 매우 높고 증기압이 낮으므로, 성막 챔버에 공급되기 전에 좁은 범위의 온도 및 압력 내에서 기화되거나 승화되어야 한다. 또한, 균일한 박막을 얻기 위해, 일정한 박막 형성 공정 중에 고형물이 균일하게 도입되어야 한다.
고형물을 기화시키고 승화시키기 위한 여러 기술이 개발되었다. 예를 들어, 특허 문헌 1 및 특허 문헌 2에는 고형물로 충전된 복수의 트레이를 고형물 용기 내부에 수평으로 배치하는 방법이 제안되어 있다.
(발명 1)
본 발명에 따른 고형물 용기는 내부에 수용된 고형물을 기화 공급하기 위한 고형물 용기로서, 고형물의 증기를 고형물 용기 밖으로 배출하는 고형물 배출 파이프, 금속 외측 유닛, 및 금속 내측 유닛을 포함하되, 내측 유닛은 외측 유닛 내부에 수용되고, 외측 유닛의 내부에 돌출부가 형성되고, 내측 유닛의 하단부는 외측 유닛과 돌출부에서 착탈식으로 피팅되는 내측부 피팅부를 갖는, 고형물 용기이다.
고형물 용기는 고형물 용기에 캐리어 가스를 도입하는 캐리어 가스 도입 파이프를 추가로 가질 수 있다.
외측 유닛의 내치수보다 작은 외치수를 갖는 내측 유닛이 금속 외측 유닛 내에 배치되는 경우, 내측 유닛의 위치가 외측 유닛 내부에서 움직일 수 있는 것으로 생각된다. 따라서, 본 발명의 고형물 용기는 외측 유닛에 형성된 돌기를 가지며, 내측 유닛은 내측 유닛의 하단을 상기 돌기에 착탈식으로 피팅하기 위한 내측 유닛 피팅부를 갖는다. 내측 유닛 하단부를 외측 유닛에 피팅함으로써, 외측 유닛 내부의 내측 유닛의 위치가 고정된다. 따라서, 외측 유닛 내부에서 내측 유닛이 움직임으로 인해 내측 유닛에 충전된 고형물이 내측 유닛 밖으로 비산되는 것을 방지할 수 있다. 따라서, 비산된 고형물이 외측 유닛과 내측 유닛 사이로 유입되고 내측 유닛과 외측 유닛 사이에서 마모되어 입경이 줄어드는 현상을 최소화할 수 있다. 이는 입경 변화로 인한 고형물 증기의 특성 변동을 최소화하여, 균일한 고형물 증기의 공급을 가능하게 한다. 이는 내측 유닛과 외측 유닛 사이에 걸린 고형물이 과도하게 가열되어 열 파괴될 경우, 불순물이 생성되거나, 고형물이 응고되어 고형물 용기 내부에서 증기 유로를 차단하거나, 고형물이 내측 유닛과 외측 유닛 사이의 공간을 막아, 트레이를 제거할 수 없게 하는 현상을 최소화할 수 있다.
본 발명에 따른 고형물 용기에 있어서, 외측 유닛과 내측 유닛은 돌출부에서 서로 피팅되므로, 외측 유닛의 내치수에 대해 소정의 간극을 갖는 외측 유닛을 갖는 내측 유닛이 사용될 수 있다. 외측 유닛과 내측 유닛 간의 피팅이 고정되면, 간극으로 인해 외측 유닛과 내측 유닛 사이에 틈이 존재하더라도, 고형물이 이러한 틈 내로 비산될 위험이 줄어든다.
이러한 간극을 제공함으로써, 외측 유닛에 대한 트레이의 삽입 및 제거가 개선된다. 트레이를 삽입하거나 제거할 때 트레이가 외측 유닛과 충돌하여 접촉면이 긁힐 위험도 줄일 수 있다. 따라서, 접촉면의 긁힘으로 인한 입자 생성 또는 부식을 감소시킬 수 있다.
고형물 용기가 가열될 때 외측 유닛 및 내측 유닛이 열팽창됨으로 인해 내측 유닛이 외측 유닛에 부착되어 제거될 수 없게 되는 현상도 줄일 수 있다.
내측 유닛 피팅부를 외측 유닛 및 돌출부로부터 분리될 수 있도록 함으로써, 외측 유닛과 내측 유닛의 분리, 세척, 및 건조 등을 할 수 있다.
본 발명에 따른 고형물 용기에 있어서, 내측 유닛과 외측 유닛 사이에 간극이 제공되어 가공이 더 용이해진다.
간극의 크기는 사용되는 금속 재료와 비금속 재료의 사용 온도에서의 열팽창률을 고려한 크기인 것이 바람직하다. 예를 들어, 특정 열팽창 계수에 대한 최대 팽창 크기보다 큰 간극을 사용하는 것이 바람직하다.
(발명 2)
본 발명에 따른 고형물 용기는 내측 유닛의 상단에 배치된 마개 유닛을 추가로 포함하고, 마개 유닛은 고형물의 증기가 통과하여 흐르는 적어도 하나의 상부 통기부를 갖는다.
본 발명에 의하면, 내측 유닛 상단의 마개 유닛은 고형물이 내측 유닛의 상단을 통해 내측 유닛 밖으로 비산되는 현상을 줄일 수 있다.
본 발명에 의하면, 기화되어 증기가 된 고형물은 상부 통기부를 통해 캐리어 가스와 함께 고형물 용기 밖으로 배출된다.
가스가 통과할 수 있는 한, 상단 통기부는 임의의 형상일 수 있으며, 원형 구멍 또는 슬릿 형상일 수 있고, 복수의 구멍 및 슬릿이 배치될 수 있다. 상단 통기부를 마개 유닛에 균일하게 배치함으로써, 내측 유닛 내부의 고형물 증기의 흐름이 균일해질 수 있다. 고형물 증기의 흐름을 균일하게 함으로써, 고형물이 내측 유닛 내부에 모이는 것을 방지할 수 있고, 배출되는 고형물 증기의 농도를 균일하게 유지할 수 있다. 예를 들어, 상단 통기 유닛이 복수의 원형 구멍이 배치된 샤워기 형상인 경우, 고형물 증기는 샤워기 배열의 복수의 구멍으로부터 균일하게 배출된다.
(발명 3)
본 발명에 따른 고형물 용기의 마개 유닛은 내측 유닛의 상단에 착탈식으로 피팅되는 마개 피팅부를 갖는다.
본 발명에 의하면, 내측 유닛의 상단과 마개 유닛은 마개 유닛 피팅부에서 서로 피팅되어 서로 고정되므로, 내측 유닛과 마개 유닛이 잘못 정렬되는 것을 방지할 수 있다. 따라서, 마개 유닛과 내측 유닛 이동에 의해 생성된 틈으로부터 고형물이 비산되어 외측 유닛과 내측 유닛 사이로 고형물이 유입되는 현상을 최소화할 수 있다.
또한, 마개 유닛이 내측 유닛에 고정되기 때문에, 마개 유닛이 내측 유닛 또는 외측 유닛과 충돌하여 긁히는 현상을 최소화할 수 있다.
(발명 4)
본 발명에 따른 고형물 용기의 내측 유닛은 내측 유닛 측벽 및 내측 유닛 하단부를 가지며, 내측 유닛 측벽은 내측 유닛 하단부에 착탈식으로 피팅되는 하단부 피팅부를 갖는다.
내측 유닛에서, 측벽과 하단부는 단일 유닛일 수 있지만, 내측 유닛 측벽과 내측 유닛 하단부를 개별적인 부재로 제조하고, 이들을 서로 착탈식으로 피팅하여 내측 유닛을 구성하는 것도 가능하다. 내측 유닛 측벽과 내측 유닛 하단부를 개별적인 부재로서 제조하는 경우, 내측 유닛을 단일 부재로서 제조하는 경우보다 제조 및 가공이 더 용이하다. 또한, 내측 유닛 측벽과 내측 유닛 하단부 이동에 의해 생성된 틈으로부터 고형물이 비산되어 외측 유닛과 내측 유닛 사이의 틈으로 유입되는 현상을 최소화할 수 있다.
또한, 내측 유닛 측벽이 내측 유닛 하단부에 고정되기 때문에, 내측 유닛 하단부가 내측 유닛 피팅부에서 외측 유닛에 고정되는 경우, 내측 유닛 측벽이 외측 유닛과 충돌하여 긁히는 현상을 최소화할 수 있다.
(발명 5)
본 발명에 따른 고형물 용기에 있어서, 내측 유닛 하단부에는 내측부 하단 플레이트가 배치되고, 내측 유닛 하단 플레이트는 캐리어 가스가 통과하는 하나 이상의 하단 통기부를 갖는다.
내측 유닛 하단 플레이트는, 캐리어 가스를 분산시켜 캐리어 가스가 고형물과 균일하게 접촉하도록 배치된다. 캐리어 가스 도입 파이프는 내측 유닛에 삽입되고, 내측 유닛 하단부에 배치된 내측 유닛 하단 플레이트 아래에 이르기까지 연장된다. 즉, 캐리어 가스 도입 파이프의 캐리어 가스 배출구는 내측 유닛 하단 플레이트 아래에서 개방된다. 캐리어 가스는 캐리어 가스 도입 파이프의 캐리어 가스 배출구로부터 내측 유닛 하단 플레이트의 하단으로 공급되고, 내측 유닛 하단 플레이트의 하단 통기부를 통과해, 내측 유닛 하단 플레이트의 상단으로 이동하여, 내측 유닛 하단 플레이트 위에 있는, 내측 유닛의 내부에 충전된 고형물과 접촉한다.
가스가 통과할 수 있는 한, 하단 통기부는 임의의 형상일 수 있으며, 원형 구멍 또는 슬릿 형상일 수 있고, 복수의 구멍 및 슬릿이 배치될 수 있다. 하단 통기부를 내측 유닛 하단 플레이트에 균일하게 배치함으로써, 내측 유닛 내부의 캐리어 가스의 흐름이 균일해질 수 있다. 캐리어 가스의 흐름을 균일하게 함으로써, 캐리어 가스가 고형물과 균일하게 접촉하게 되어, 고형물이 내측 유닛 내부에 모이는 것을 방지할 수 있고, 내측 유닛으로부터 배출되는 고형물 증기의 농도를 균일하게 유지할 수 있다. 예를 들어, 하단 통기 유닛이 복수의 원형 구멍이 배치된 샤워기 형상인 경우, 고형물 증기는 샤워기 배열의 복수의 구멍으로부터 균일하게 배출된다.
(발명 6)
본 발명에 따른 고형물 용기의 내측 유닛 측벽은 내측 유닛 하단 플레이트의 상단면에 배치된 하단 플레이트 상단면부에 착탈식으로 피팅되는 플레이트부 상단면 피팅부를 가지며, 내측 유닛 하단부는 내측 유닛 하단 플레이트의 하단면에 배치된 하단 플레이트 하단면 피팅부와 착탈식으로 피팅되는 플레이트부 하단면 피팅부를 갖는다.
내측 유닛 하단 플레이트를 내측 유닛 측벽과 내측 유닛 하단부가 단일 유닛인 내측 유닛의 하단부 상에 배치하거나, 내측 유닛 측벽, 내측 유닛 하단부, 및 내측 유닛 하단 플레이트를 개별 부재로 제조하고 서로 착탈식으로 피팅하여 내측 유닛을 구성할 수 있다. 내측 유닛 하단 플레이트를 내측 유닛 상에 배치 및 피팅하고, 내측 유닛 측벽을 내측 유닛 하단 플레이트 상에 배치 및 피팅하여, 내측 유닛을 구성할 수 있다.
내측 유닛 측벽, 내측 유닛 하단부, 및 내측 유닛 하단 플레이트를 개별적인 부재로서 제조하는 경우, 모두를 단일 부재로서 제조하는 경우보다 제조 및 가공이 더 용이하다. 하단 통기부가 내측 유닛 하단 플레이트에서 개방되기 때문에, 고형물이 하단 통기부를 통해 내측 유닛 하단부에 떨어질 수 있지만, 떨어지더라도 고형물은 단지 내측 유닛 하단부와 접촉하고 외측 유닛과의 틈으로 비산되지 않는 것으로 생각할 수 있다.
내측 유닛 측벽과 내측 유닛 하단 플레이트, 또는 내측 유닛 하단 플레이트와 내측 유닛 하단부가 서로 피팅되기 때문에, 이들의 정렬 불량으로 인한 틈을 통해 고형물이 누출되고 금속 외측 유닛과 접촉하여 고형물이 외측 유닛과의 틈으로 비산되는 현상을 최소화할 수 있다.
또한, 내측 유닛 측벽이 내측 유닛 하단부에 고정되고 내측 유닛 하단 플레이트가 내측 유닛 하단부에 고정되기 때문에, 내측 유닛 하단부가 내측 유닛 피팅부에서 외측 유닛에 고정되는 경우, 내측 유닛 측벽이 외측 유닛과 충돌하여 파손되는 현상을 최소화할 수 있다.
(발명 7)
본 발명에 따른 고형물 용기의 내측 유닛은 수직으로 일정한 간격으로 배치되어 고형물로 충전된 복수의 트레이로 구성된다.
고형물로 충전된 복수의 트레이를 수직으로 배치함으로써, 캐리어 가스는 복수의 트레이에 충전된 고형물의 표면과 접촉하게 되어, 캐리어 가스와 고형물 간의 접촉 면적을 증가시킬 수 있다. 캐리어 가스와의 접촉 면적을 증가시킴으로써, 불충분한 접촉 면적으로 인한 캐리어 가스 중의 고형물의 증기 농도의 저하를 방지할 수 있다. 기화열의 방출로 인한 고형물의 온도 강하는 고형물을 장시간 동안 기화시키거나 고형물의 기화량이 많은 경우 특히 현저하다. 고형물의 표면 온도가 떨어지면, 온도가 떨어진 고형물의 증기압도 떨어져, 고형물이 기화되기 더 어려워지고, 이로 인해, 고형물 용기로부터 배출된 캐리어 가스 중의 고형물 증기의 농도가 떨어지고 불안정해진다. 이러한 경우에도, 복수의 트레이를 배치함으로써 캐리어 가스와의 접촉 면적을 증가시키면, 고형물의 표면 온도를 떨어뜨리지 않고 고형물 증기를 안정한 농도로 배출시킬 수 있다.
(발명 8)
본 발명에 따른 고형물 용기의 복수의 트레이는, 측면 에지에 외측 지지부를 가지며 외측 유닛의 내치수보다 작은 적어도 하나의 제1 트레이; 및 중심부에 내측 지지부를 가지며 외측 유로를 형성하기 위해 제1 트레이의 외치수보다 작은 적어도 하나의 제2 트레이를 포함한다.
제1 트레이는 제2 트레이와 수직으로 중첩하는 스택을 형성하도록 배치된다.
제1 트레이와 제2 트레이 사이에는 외측 유로를 통해 유로가 형성된다.
본 발명에 의하면, 복수의 트레이는 제1 트레이와 제2 트레이가 중첩되어 적층되도록 배치된다. 복수의 제1 트레이가 있는 경우, 이들은 제1 트레이 중 하나와 상기 제1 트레이의 상단에 적층된 제1 트레이 중 다른 하나 사이에 제2 트레이가 개재되도록 배치된다. 제1 트레이와 제1 트레이의 외치수보다 작은 제2 트레이 사이에는, 캐리어 가스와 함께 고형물 증기를 통과시키는 외측 유로가 있다. 제1 트레이에 충전된 고형물의 표면과 접촉하면서 제1 트레이를 통과하는 캐리어 가스는 외측 유로를 통해 제2 트레이로 유입되어, 제2 트레이에 충전된 고형물의 표면과 접촉한다. 이러한 배열은 내측 유닛에 도입된 캐리어 가스가 내측부를 구성하는 복수의 트레이를 순서대로 통과하여, 각각의 트레이에 충전된 고형물과 접촉할 수 있도록 한다. 결과적으로, 고형물의 표면과 캐리어 가스 간의 접촉 면적이 증가하여, 고형물 증기를 안정한 농도로 배출시킬 수 있다.
제1 트레이 중 하나 및 제2 트레이 중 하나가 제공될 수 있지만, 복수의 제1 트레이 및 복수의 제2 트레이가 제공될 수도 있다. 제1 트레이의 개수와 제2 트레이의 개수는 동일하거나, 제1 트레이가 제2 트레이보다 하나 더 많거나 하나 더 적을 수 있다.
(발명 9)
본 발명에 따른 고형물 용기의 제1 트레이는 외측 지지부의 상단에 제공된 외측 지지부 상단 피팅부, 및 외측 지지부의 하단에 제공된 외측 지지부 하단 피팅부를 갖는다.
제2 트레이는 내측 지지부의 상단에 제공된 내측 지지부 상단 피팅부, 및 내측 지지부의 하단에 제공된 내측 지지부 하단 피팅부를 갖는다.
제1 트레이 중 적어도 하나의 외측 지지부 상단 피팅부는 수직으로 인접한 제1 트레이 중 적어도 하나의 외측 지지부 하단 피팅부에 적층되도록 착탈식으로 피팅된다.
제1 트레이 중 적어도 하나의 내측 지지부 상단 피팅부는 수직으로 인접한 제1 트레이 중 적어도 하나의 내측 지지부 하단 피팅부에 적층되도록 착탈식으로 피팅된다.
본 발명에 의하면, 제1 트레이 중 하나가 제1 트레이 중 다른 하나에 적층되도록 배치되는 경우, 하부 제1 트레이의 외측 지지부 상단 피팅부는 상단 제1 트레이의 외측 지지부 하단 피팅부에 착탈식으로 피팅되고, 이에 따라 상단 제1 트레이와 하단 제1 트레이는 서로 고정된다.
마찬가지로, 제2 트레이 중 하나가 제2 트레이 중 다른 하나에 적층되도록 배치되는 경우, 하부 제2 트레이의 내측 지지부 상단 피팅부는 상단 제2 트레이의 내측 지지부 하단 피팅부에 착탈식으로 피팅되고, 이에 따라 상단 제2 트레이와 하단 제2 트레이는 서로 고정된다.
따라서, 제1 트레이 중 하나의 외측 지지부를 제1 트레이의 다른 하나의 외측 지지부에 적층되도록 피팅함으로써, 외측 지지부는 수직으로 빈틈없이 배치된다. 따라서, 제1 트레이로 흐르는 캐리어 가스는 외측 지지부로부터 외측 용기를 향해 누출되지 않고 외측 유로를 통해 제2 트레이로 흐른다. 외측 지지부를 서로 피팅함으로써, 외측 지지부와 외측 유닛 사이의 틈으로 캐리어 가스가 유입되지 않는다. 따라서, 고형물과의 접촉 없이 외측 유닛과 외측 지지부 사이에 흐르고, 고형물 증기의 동반 없이(또는 동반되는 충분한 고형물 증기 없이) 고형물 용기의 후방으로 배출되는 캐리어 가스를 최소화할 수 있다.
마찬가지로, 제2 트레이 중 하나의 내측 지지부를 제2 트레이의 다른 하나의 내측 지지부에 적층되도록 피팅함으로써, 내측 지지부는 수직으로 빈틈없이 배치된다. 내측 지지부의 중앙에는 기둥 형상의 공간이 제공될 수 있다. 내측 지지부를 이러한 방식으로 배치하고 캐리어 가스 도입 파이프를 기둥 형상의 공간에 배치함으로써, 적층된 내측 지지부는 파이프 커버 유닛을 형성할 수 있다.
(발명 10)
본 발명은 또한, 고형물 용기에 고형물이 충전된 고형물 제품이다.
고형물은 반도체층을 증착하는 데 사용되는 전구체일 수 있다. 고형물은 전구체 자체이거나, 비드 등과 같은 캐리어 바디에 담지된 고형물일 수 있다. 고형물은 충전될 때 고체 상태일 수 있고, 고형물 용기가 이동될 때 고형물일 수 있고, 충전될 때 또는 충전된 후 가열될 때 액체 상태일 수 있다. 유기 화합물, 유기금속 화합물, 금속 할로겐 화합물, 및 이들의 혼합물로 이루어진 군으로부터 선택되는 화합물을 포함하는 물질일 수 있는 고형물에 특별한 제한은 없다. 예를 들어, 고형물은 AlCl3, HfCl4, WCl6, WCl5, NbF5, TiF4, XeF2, 또는 카복실산 무수물일 수 있다. 고형물은 반도체 장치에 연결될 때 고형물에 직접 충전될 수 있다. 고형물은 고형물 용기가 반도체 장치로부터 제거된 후 고형물 용기에 충전될 수 있다.
본 발명에 의하면, 내부에 내측 유닛 및 트레이를 가지며 내측 유닛 또는 트레이에 고형물이 충전된 고형물 용기로서, 내측 유닛 또는 트레이에 충전된 고형물이 내측 유닛 또는 트레이 밖으로 비산되는 것을 방지할 수 있는 고형물 용기가 제공될 수 있다.
도 1은 고형물 용기의 구성의 일례를 나타내는 도면이다.
도 2는 고형물 용기의 구성의 일례를 나타내는 도면이다.
도 3은 고형물 용기의 마개 유닛의 구성의 일례를 나타내는 도면이다.
도 4는 고형물 용기의 마개 유닛의 구성의 일례를 나타내는 도면이다.
도 5는 고형물 용기의 구성의 일례를 나타내는 도면이다.
도 6은 고형물 용기의 구성의 일례를 나타내는 도면이다.
도 7은 고형물 용기의 구성의 일례를 나타내는 도면이다.
도 8은 고형물 용기의 구성의 일례를 나타내는 도면이다.
도 9는 고형물 용기의 구성의 일례를 나타내는 도면이다.
도 10은 제1 트레이 및 제2 트레이의 구성의 일례에 대한 도면이다.
도 11은 고형물 용기의 구성의 일례를 나타내는 도면이다.
도 2는 고형물 용기의 구성의 일례를 나타내는 도면이다.
도 3은 고형물 용기의 마개 유닛의 구성의 일례를 나타내는 도면이다.
도 4는 고형물 용기의 마개 유닛의 구성의 일례를 나타내는 도면이다.
도 5는 고형물 용기의 구성의 일례를 나타내는 도면이다.
도 6은 고형물 용기의 구성의 일례를 나타내는 도면이다.
도 7은 고형물 용기의 구성의 일례를 나타내는 도면이다.
도 8은 고형물 용기의 구성의 일례를 나타내는 도면이다.
도 9는 고형물 용기의 구성의 일례를 나타내는 도면이다.
도 10은 제1 트레이 및 제2 트레이의 구성의 일례에 대한 도면이다.
도 11은 고형물 용기의 구성의 일례를 나타내는 도면이다.
본 발명의 여러 구현예를 이하 설명한다. 이하 설명되는 구현예는 본 발명의 예를 설명한다. 본 발명은 어떤 식으로든 다음의 구현예로 한정되지 않으며, 본 발명의 범위를 벗어나지 않고 구현된 변형예를 포함한다. 참고로, 이하 설명되는 모든 구성이 반드시 본 발명의 본질적인 구성인 것은 아니다.
(구현예 1)
구현예 1에 따른 고형물 용기(1)를 도 1을 참조하여 이하 설명한다. 고형물 용기(1)는 내부에 수용된 고형물(25)을 기화 공급하기 위한 고형물 용기이다.
고형물 용기(1)는 캐리어 가스를 고형물 용기(1)에 도입하는 캐리어 가스 도입 파이프(11), 고형물(25)의 증기를 고형물 용기(1) 밖으로 배출하는 고형물 배출 파이프(12), 외측 유닛(21), 및 고형물(25)로 충전된 내측 유닛(22)을 갖는다.
외측 유닛(21)의 내부에는 돌기(31)가 형성되고, 내측 유닛(22)의 하단부는 외측 유닛(21)의 돌기(31)와 착탈식으로 피팅되는 내측 유닛 피팅부(32)를 갖는다.
내측 유닛(22)은 외측 유닛(21) 내부에 수용된다.
도 1에서, 돌기(31)는 외측 유닛(21) 내부의 하단부에 형성되지만, 외측 유닛(21) 내부의 측면에 형성될 수도 있다. 돌기(31)는 외측 유닛(21)의 내부에 형성된 원형 또는 직사각형의 기둥 형상 돌출부일 수 있고, 외측 유닛(21) 내부의 하단부에 링으로서 형성된 돌출부일 수 있다. 돌기(31)는 외측 유닛(21)의 내부에 형성된 함몰부일 수도 있다.
내측 유닛 피팅부(32)는 돌기(31)에 착탈식으로 피팅되도록 형성될 수 있으며, 돌기(31)가 돌출부인 경우, 내측 유닛 피팅부(32)는 함몰부일 수 있다. 돌기(31)가 함몰부인 경우, 내측 유닛 피팅부(32)는 돌출부일 수 있다.
고형물 용기(2)에서, 외측 유닛(21)과 내측 유닛(22)은 돌기(31)에 피팅되어 고정된다.
따라서, 내측 유닛(22)이 외측 유닛(21) 내부에서 이동하거나 기울어지지 않기 때문에, 내측 유닛(22)에 충전된 고형물(25)이 외측 유닛(21)과 내측 유닛(22) 사이로 비산되는 것을 최소화할 수 있다.
또한, 내측 유닛(22)이 외측 유닛(21) 내부에서 이동함으로 인한 외측 유닛(21) 및 내측 유닛(22)의 긁힘을 방지할 수 있다.
내측 유닛(22)과 외측 유닛(21) 사이에는 약 1 mm의 간극이 있지만, 이 간극은 임의의 폭을 가질 수 있다. 고형물 용기(1)가 사용되는 온도에서 내측 유닛(22)과 외측 유닛(21)에 사용된 재료의 열팽창을 고려한 간극을 제공할 수 있다. 고려할 열팽창이 없으면, 간극이 없을 수도 있다.
고형물(25)의 증기는 고형물 용기(1) 이후에 진공 감압을 가함으로써 증기로서만 고형물 용기(1)로부터 배출되거나, 고형물 용기(1)에 캐리어 가스를 도입하여 캐리어 가스와 함께 고형물(25)의 증기가 배출될 수 있다.
참고로 본 명세서에서, 내측 유닛(22)은 내측 유닛(22)에 고형물(25)이 충전되는 부분 및 내측 유닛(22)이 고형물(25)로 충전되지 않는 공간을 포함하고, 외측 유닛(21)은 내측 유닛이 수용되는 부분 및 내측 유닛(22)이 수용되지 않는 공간을 포함한다.
외측 유닛(21)은 내측 유닛(22)을 수용할 수 있는 용량을 갖기만 하면 되며, 원통형 또는 입방형일 수 있다. 외측 유닛(21)은 금속 재질이다.
캐리어 가스 도입 파이프(11) 및 고형물 배출 파이프(12)는 가스가 통과할 수 있는 파이프이기만 하면 되며, 금속 재질일 수 있다.
외측 유닛(21), 내측 유닛(22), 캐리어 가스 도입 파이프(11), 및 고형물 배출 파이프(12)가 금속 재질인 경우, 이들은 예를 들어 스테인리스강, 알루미늄, 알루미늄 합금, 구리, 또는 구리 합금 재질일 수 있지만, 이에 한정되지 않는다. 일반적으로 유통되는 제품의 예는 Inconel™, Monel™, 및 Hastelloy™를 포함하나, 이에 한정되지 않는다.
고형물(25)은 반도체층을 증착하는 데 사용되는 전구체일 수 있다. 고형물(25)은 전구체 자체이거나, 비드 등과 같은 캐리어 바디에 담지된 고형물(25)일 수 있다. 고형물(25)은 충전될 때 고체 상태일 수 있고, 고형물 용기가 이동될 때 고형물(25)일 수 있고, 충전될 때 또는 충전된 후 가열될 때 액체 상태일 수 있다. 유기 화합물, 유기금속 화합물, 금속 할로겐화물, 및 이들의 혼합물로 이루어진 군으로부터 선택되는 화합물을 포함하는 물질일 수 있는 고형물(25)에 특별한 제한은 없다. 예를 들어, 고형물은 AlCl3, HfCl4, WCl6, WCl5, NbF5, TiF4, XeF2, 또는 카복실산 무수물일 수 있다.
고형물 제품은 고형물 용기(1)를 고형물(25)로 충전함으로써 얻어진다.
캐리어 가스는 임의의 특정 가스로 한정되지 않으며, 질소, 아르곤, 헬륨, 건조 공기, 수소, 또는 이들의 조합일 수 있다. 고형물과 화학 반응을 일으키지 않는 불활성 가스가 선택된다.
내측 유닛(22)은 외측 유닛(21)에 수용될 수 있는 체적을 가지며, 고형물(25)이 충전될 수 있는 부분이다. 내측 유닛(22)은 하단부, 측면, 및 개구를 가지며, 고형물(25)은 개구를 통해 충전된다. 도 1에 도시된 내측 유닛(22)에서, 하단부 및 측면은 단일 유닛으로서 형성되지만, 내측 유닛의 하단부와 측면을 개별적으로 사이에 틈이 없이 배치하고 개별적인 하단부와 측면을 서로 부착시키는 것도 가능하다.
도 1에 도시된 고형물 용기(1)에서, 내측 유닛(22)은 외측 유닛(21)에 피팅되고, 내측 유닛(22)은 고형물(25)로 충전된다. 이후, 캐리어 가스 도입 파이프(11)를 갖는 외측 유닛(21)의 마개가 닫힌다. 외측 유닛(21)의 마개는 나사(91)로 고정될 수 있다. 고형물 제품은 고형물 용기(1)를 고형물(25)로 충전함으로써 얻어진다.
캐리어 가스 도입 파이프(11)를 통해 도입된 캐리어 가스는 캐리어 가스 도입 파이프(11)의 배출구를 통해 내측 유닛(22)의 하단부에 공급된다. 이렇게 공급된 캐리어 가스는 내측 유닛(22)에 충전된 고형물(25)과 접촉하고, 고형물(25)의 증기와 함께 고형물 배출 파이프(12)를 통해 배출된다.
이러한 구성으로, 내부에 내측 유닛(22)을 갖는 고형물 용기(1)는 내측 유닛(22)에 충전된 고형물이 내측 유닛(22) 밖으로 비산되는 것을 매우 쉽게 막을 수 있다.
(구현예 2)
구현예 2에 따른 고형물 용기(2)를 도 2를 참조하여 이하 설명한다. 구현예 1의 고형물 용기(1)에서와 동일한 참조 부호를 갖는 구성요소는 동일한 기능을 수행하므로, 이에 대한 설명은 생략한다.
구현예 2에 따른 고형물 용기(2)는 내측 유닛(22)의 상단에 배치된 마개 유닛(23)을 추가로 가지며, 마개 유닛(23)은 고형물의 증기가 통과하는 복수의 상부 통기부(41)를 갖는다.
마개 유닛(23)은 내측 유닛(22)의 상단 개구를 덮음으로써, 내측 유닛(22)에 충전된 고형물(25)이 외측 유닛(21)과 내측 유닛(22) 사이로 비산되지 않도록 배치된다. 내측 유닛(22)이 원통형인 경우, 마개 유닛(23)은 디스크 형상이다.
마개 유닛(23)에는 고형물(25)의 증기가 통과하는 하나 이상의 상부 통기부(41)가 배치된다. 고형물(25)의 증기는 캐리어 가스를 동반할 수 있다. 상부 통기부(41)는 가스가 통과할 수 있는 임의의 형상, 예컨대 슬릿 형상 또는 원통형 구멍의 형상일 수 있다. 도 3에 도시된 바와 같이, 복수의 원통형 구멍이 소정 간격으로 배열된 샤워헤드 배열이 있을 수 있다.
마개 유닛(23)은 도 3에 도시된 바와 같이 평판 디스크이거나, 도 4에 도시된 바와 같이 둘레 에지(23A)가 더 높은 페트리 접시 형상일 수 있다. 마개 유닛이 페트리 접시 형상인 경우, 내측 유닛(22)의 상단과 착탈식으로 피팅될 수 있도록 마개 유닛(23)의 둘레 에지(23A)의 하단 에지(23B)에 피팅부(도면에는 미도시)가 형성될 수 있다.
고형물 용기(2)의 마개 유닛(23)은 내측 유닛(22)의 상단에 착탈식으로 피팅되는 마개 유닛 피팅부(33)를 갖는다. 피팅부의 형상에 특별한 제한은 없지만, 내측 유닛(22)의 상단이 볼록한 경우, 마개 유닛 피팅부(33)는 사이에 피팅될 수 있도록 오목하게 만들어질 수 있다. 내측 유닛(22)의 상단이 오목한 경우, 마개 유닛 피팅부(33)는 사이에 피팅될 수 있도록 볼록하게 형성될 수 있다. 도 2에서, 마개 유닛(23)의 중앙은 원통형 내측 유닛(22)의 내측 에지 주위에서 원형으로 더 두껍게 형성되고(도 2의 참조 부호 34), 마개 유닛(23)의 외측 에지(도면에서 참조 부호 33)는 더 얇게 형성되어, 마개 유닛 피팅부(33)를 형성하고 내측 유닛(22)의 상단에 피팅될 수 있도록 한다.
캐리어 가스 도입 파이프(11)를 통해 도입된 캐리어 가스는 캐리어 가스 도입 파이프(11)의 배출구를 통해 내측 유닛(22)의 하단부에 공급된다. 이렇게 공급된 캐리어 가스는 내측 유닛(22)에 충전된 고형물(25)과 접촉하고, 마개 유닛(23)에 배치된 상부 통기부(41)를 고형물(25)의 증기와 함께 통과하여, 고형물 배출 파이프(12)를 통해 배출된다.
상기 고형물 용기(2)에서, 고형물(25)로 충전된 내측 유닛(22)의 개구는 마개 유닛(23)에 의해 덮여, 고형물(25)이 내측 유닛(22) 밖으로 비산되는 것을 최소화할 수 있다.
(구현예 3)
구현예 3에 따른 고형물 용기(3)를 도 5를 참조하여 이하 설명한다. 구현예 1의 고형물 용기(1) 및 구현예 2의 고형물 용기(2)에서와 동일한 참조 부호를 갖는 구성요소는 동일한 기능을 수행하므로, 이에 대한 설명은 생략한다.
구현예 3에 따른 고형물 용기(3)의 내측 유닛(22)은 내측 유닛 측벽(22A) 및 내측 유닛 하단 플레이트(22B)를 가지며, 내측 유닛 측벽(22A)은 내측 유닛 하단 플레이트(22B)에 착탈식으로 피팅되는 하단부 피팅부(22C)를 갖는다.
내측 유닛 측벽(22A) 및 내측 유닛 하단 플레이트(22B)는 개별적으로 제조되므로, 단일 유닛의 내측 유닛(22)을 형성하는 경우보다 가공이 더 용이하다. 도 5에서, 내측 유닛 하단 플레이트(22B)에는 단차가 형성되고, 내측 유닛 측벽(22A)은 단차에 피팅되도록 배치된다. 내측 유닛 측벽(22A) 및 내측 유닛 하단 플레이트(22B)가 하단부 피팅부(22C)에 피팅되므로, 내측 유닛(22)에 충전된 고형물(25)은 내측 유닛(22)으로부터 누출되지 않는다. 내측 유닛 측벽(22A)과 내측 유닛 하단 플레이트(22B)는 서로 부착될 수 있다. 참고로, 도 5에 하단부 피팅부(22C) 부근의 확대도가 제공된다. 확대도를 더 보기 쉽게 하기 위해, 내측 유닛 측벽(22A), 내측 유닛 하단 플레이트(22B), 및 외측 유닛(21)은 회색 또는 크로스해치로 음영처리되어 있다.
피팅부(22C)의 형상은 계단 형상으로 한정되지 않는다. 예를 들어, 내측 유닛 하단 플레이트(22B)에 함몰부가 제공될 수 있고, 하단부 피팅부(22C)인 돌출부가 함몰부에 피팅되도록 내측 유닛 하단 플레이트(22B)에 형성될 수 있다.
(구현예 4)
구현예 4에 따른 고형물 용기(4)를 도 6을 참조하여 이하 설명한다. 구현예 1 내지 3의 고형물 용기(1 내지 3)에서와 동일한 참조 부호를 갖는 구성요소는 동일한 기능을 수행하므로, 이에 대한 설명은 생략한다.
구현예 4에 따른 고형물 용기(4)의 내측 유닛(22)의 하단부에는 내측 유닛 하단 플레이트(42)가 배치되고, 내측 유닛 하단 플레이트(42)는 캐리어 가스가 통과하여 흐르는 하나 이상의 통기부(43)를 갖는다.
내측 유닛 하단 플레이트(42)는 내측 유닛 하단 플레이트(22B)로부터 소정 거리만큼 떨어져 배치된다. 소정 거리는 캐리어 가스가 통과하여 흐를 수 있는 임의의 거리일 수 있으며, 예를 들어 1 mm 이상 30 mm 이하일 수 있다. 내측 유닛 하단 플레이트(42)는 내측 유닛 측벽(22A)에 고정될 수 있다.
내측 유닛 하단 플레이트(42)는 평판 디스크이거나, 둘레 에지가 더 높은 페트리 접시와 같은 형상일 수 있다. 내측 유닛 하단 플레이트(42)에 둘레 에지가 있는 경우, 내측 유닛 하단 플레이트(42)는 이 둘레 에지가 내측 유닛 하단 플레이트(22B) 상에 배치되도록 배치될 수 있다(도 7 참조).
캐리어 가스 도입 파이프(11)를 통해 도입된 캐리어 가스는 캐리어 가스 도입 파이프(11)의 배출구측 단부로부터 내측 유닛 하단 플레이트(22B)를 향해 공급되고, 내측 유닛 하단 플레이트(42)의 하단 통기부(43)를 통과하여, 내측 유닛(22)에 충전된 고형물(25)과 접촉한다.
하단 통기부(43)는 캐리어 가스가 통과할 수 있는 형상(예를 들어, 슬릿 형상)을 갖기만 하면 되며, 하나 이상의 원통형 구멍이 배치될 수 있다. 캐리어 가스 도입 파이프(11)로부터 공급된 캐리어 가스는 하단 통기부(43)를 통과하여 분산되므로, 보다 균일하게 고형물(25)과 접촉할 수 있다.
(구현예 5)
구현예 5에 따른 고형물 용기(5)를 도 8을 참조하여 이하 설명한다. 구현예 1 내지 4의 고형물 용기(1 내지 4)에서와 동일한 참조 부호를 갖는 구성요소는 동일한 기능을 수행하므로, 이에 대한 설명은 생략한다.
구현예 5에 따른 고형물 용기(5)의 내측 유닛 측벽(22A)은 내측 유닛 하단 플레이트(42)의 상단면에 배치된 하단 플레이트 상단면 피팅부(52)와 착탈식으로 피팅되는 플레이트부 상단면 피팅부(51)를 갖는다. 내측 유닛 하단 플레이트(22B)는 내측 유닛 하단 플레이트(42)의 하단면에 배치된 하단 플레이트 하단면 피팅부(53)와 착탈식으로 피팅되는 플레이트부 하단면 피팅부(54)를 갖는다. 하단 플레이트 상단면 피팅부(52) 부근의 확대도가 좌측 하단에 도시되어 있다. 참고로, 확대도를 더 보기 쉽게 하기 위해, 내측 유닛 측벽(22A)과 내측 유닛 하단 플레이트(42) 사이 및 내측 유닛 하단 플레이트(42)와 내측 유닛 하단 플레이트(22B) 사이에 공간이 포함되어 있지만, 실제로 이 부분들은 서로 접촉한다.
하단 플레이트 상단면 피팅부(52)는 플레이트부 상단면 피팅부(51)에 착탈식으로 피팅되도록 형성되기만 하면 된다. 하단 플레이트 상단면 피팅부(52)가 돌출부인 경우, 플레이트부 상단면 피팅부(51)는 함몰부일 수 있다. 하단 플레이트 상단면 피팅부(52)가 함몰부인 경우, 플레이트부 상단면 피팅부(51)는 돌출부일 수 있다.
마찬가지로, 하단 플레이트 하단면 피팅부(54)는 플레이트부 하단면 피팅부(53)에 착탈식으로 피팅되도록 형성되기만 하면 된다. 하단 플레이트 하단면 피팅부(54)가 돌출부인 경우, 플레이트부 하단면 피팅부(53)는 함몰부일 수 있다. 하단 플레이트 하단면 피팅부(54)가 함몰부인 경우, 플레이트부 하단면 피팅부(53)는 돌출부일 수 있다.
구현예 5에 따른 고형물 용기(5)에서, 캐리어 가스는 캐리어 가스 도입 파이프(11)를 통해 도입되고, 캐리어 가스 도입 파이프(11)의 배출구 단부로부터 내측 유닛 하단 플레이트(22B)로 공급된다. 캐리어 가스는 내측 유닛 하단 플레이트(42)의 하단 통기부(43)를 통과하여, 내측 유닛(22)에 충전된 고형물(25)과 접촉한다.
캐리어 가스 도입 파이프(11)로부터 공급된 캐리어 가스는 하단 통기부(43)를 통과하여 분산되므로, 보다 균일하게 고형물(25)과 접촉할 수 있다.
내측 유닛 하단 플레이트(22B)는 돌기(31)에 의해 외측 유닛(21)에 피팅되어 고정된다.
내측 유닛 하단 플레이트(42)는 서로 피팅되는 플레이트부 하단면 피팅부(53)와 하단 플레이트 하단면 피팅부(54)에 의해 내측 유닛 하단 플레이트(22B)에 고정된다.
내측 유닛 측벽(22A)은 하단 플레이트 상단면 피팅부(52)에 피팅되는 플레이트부 상단면 피팅부(51)에 의해 내측 유닛 하단 플레이트(42)에 고정된다.
따라서, 외측 유닛(21)에서, 내측 유닛(22)을 구성하는 내측 유닛 측벽(22A), 파이프 커버 유닛(24), 내측 유닛 하단 플레이트(42), 및 내측 유닛 하단 플레이트(22B)는 이동되지 않도록 고정되어, 고형물(25)이 내측 유닛(22)으로부터 외측 유닛(21)으로 비산되는 것을 방지한다.
(구현예 6)
구현예 6에 따른 고형물 용기(6)를 도 9를 주로 참조하여 이하 설명한다. 구현예 1 내지 5의 고형물 용기(1 내지 5)에서와 동일한 참조 부호를 갖는 구성요소는 동일한 기능을 수행하므로, 이에 대한 설명은 생략한다.
구현예 6에 따른 고형물 용기(6)는 수직으로 일정한 간격으로 배치되어 고형물(25)로 충전된 제1 트레이(61) 및 제2 트레이(62)를 갖는다.
제1 트레이(61)는 측면 에지에 외측 지지부(61A)를 갖는다(도 11에서 크로스해치로 표시). 제1 트레이(61)의 외치수는 외측 유닛(21)의 내치수보다 작다.
도 11에 도시된 바와 같이, 제2 트레이(62)는 내측 지지부(62A)를 갖는다(도 11에서 음영으로 표시). 제2 트레이(62)의 외치수는 외측 유로(71)를 형성하도록 제1 트레이(61)의 외치수보다 작게 구성된다.
제1 트레이(61)는 제2 트레이(62)와 수직으로 중첩하는 스택을 형성하도록 배치된다.
도 10은 도 9의 내측 구조의 좌측 부분의 확대도이다.
제1 트레이(61)와 제2 트레이(62) 사이에는 외측 유로(71)를 따라 유체 유로가 제공된다.
상단에 배치된 제1 트레이(61(a))는 외측 지지부(61A(a))의 상단에 제공된 외측 지지부 상단 피팅부(61B(a)), 및 외측 지지부(61A(a))의 하단에 제공된 외측 지지부 하단 피팅부(61C(a))를 갖는다.
하단에 배치된 제1 트레이(61(b))는 외측 지지부(61A(b))의 상단에 제공된 외측 지지부 상단 피팅부(61B(b)), 및 외측 지지부(61A(b))의 하단에 제공된 외측 지지부 하단 피팅부(61C(b))를 갖는다.
상단에 배치된 제2 트레이(62(a))는 내측 지지부(62A(a))의 상단에 제공된 내측 지지부 상단 피팅부(62B(a)), 및 내측 지지부(62A(a))의 하단에 제공된 내측 지지부 하단 피팅부(62C(a))를 갖는다.
하단에 배치된 제2 트레이(62(b))는 내측 지지부(62A(b))의 상단에 제공된 내측 지지부 상단 피팅부(62B(b)), 및 내측 지지부(62A(b))의 하단에 제공된 내측 지지부 하단 피팅부(62C(b))를 갖는다.
하단 제1 트레이(61(b))의 외측 지지부 상단 피팅부(61B(b))는 적층되도록 수직으로 인접한 제1 트레이(61(a)) 중 적어도 하나의 외측 지지부 하단 피팅부(61C(a))에 적층되도록 착탈식으로 피팅된다. 외측 지지부 상단 피팅부(61B(a) 또는 61B(b))의 형상은 원형 또는 사각형의 돌출부 또는 함몰부일 수 있다. 외측 지지부 하단 피팅부(61C(a))는 외측 지지부 상단 피팅부(61B(b))의 형상과 맞을 수 있는 임의의 형상일 수 있으며, 원형 또는 사각형의 함몰부 또는 돌출부일 수 있다.
하단 제2 트레이(62(b))의 내측 지지부 상단 피팅부(62B(b))는 적층되도록 수직으로 인접한 제2 트레이(62(a)) 중 적어도 하나의 내측 지지부 하단 피팅부(62C(a))에 적층되도록 착탈식으로 피팅된다. 내측 지지부 상단 피팅부(62B(a) 또는 62B(b))의 형상은 원형 또는 사각형의 돌출부 또는 함몰부일 수 있다. 내측 지지부 하단 피팅부(62C(a))는 내측 지지부 상단 피팅부(62B(b))의 형상과 맞을 수 있는 임의의 형상일 수 있으며, 원형 또는 사각형의 함몰부 또는 돌출부일 수 있다.
제1 트레이(61)와 제2 트레이(62)는 아래에서 위로 제1 트레이(61(b)), 제2 트레이(62(b)), 제1 트레이(61(a)), 제2 트레이(62(a))의 순서로 교번하여 적층된다.
최하부의 제2 트레이(62)는 외측 유닛(21)의 하단면에 제공된 돌기(31)에 착탈식으로 피팅됨으로써 외측 유닛(21) 내부의 소정 위치에 고정된다(도 9 참조).
최하부 제1 트레이(61)는 외측 유닛(21)의 하단부의 둘레 에지에 제공된 다른 돌기(31)에 착탈식으로 피팅됨으로써 외측 유닛(21) 내부의 소정 위치에 고정된다(도 9 참조).
이어서, 도 9를 주로 참조하여 고형물 용기(6)에서의 가스 흐름을 설명한다.
캐리어 가스는 캐리어 가스 도입 파이프(11)를 통해 고형물 용기(6)에 도입된다. 캐리어 가스 도입 파이프(11)는 금속 재질이지만, 제2 트레이(62)의 내측 지지부(62A)(도 11 참조)를 적층하여 형성된 파이프 커버 유닛(24)에 의해 피복되므로, 고형물(25)은 금속 재질의 캐리어 가스 도입 파이프(11)와 접촉하지 않는다.
캐리어 가스 도입 파이프(11)의 배출구 단부를 통해 공급된 캐리어 가스는 최하부 제2 트레이(62)의 내측 지지부(62A)의 하단에 제공된 유로(81)를 통과하여, 최하부 제2 트레이(62)의 하단 공간(82)으로 유입된다. 이후, 캐리어 가스는 외측 유로(도 10의 71)를 통과하여 제2 트레이(62)로 유입된다.
제2 트레이(62)에 충전된 고형물(25) 위로 통과한 캐리어 가스는 제2 트레이(62)의 내측 지지부(62A)를 따라 제1 트레이(61)로 유입된다. 제1 트레이(61)로 유입된 캐리어 가스는 제1 트레이(61)에 충전된 고형물(25) 위로 흘러, 외측 유로(71)를 통해 제1 트레이(61)로 유입된다. 이와 같이 캐리어 가스는 상부 통기부(41)를 통해 제1 트레이(61)와 제2 트레이(62)를 교번하여 통과하고, 고형물 배출 파이프(12)를 통해 배출된다.
도 9에서, 마개 유닛(23)은 제1 트레이(61)의 외측 지지부 하단 피팅부(61B)에 착탈식으로 피팅된다. 마개 유닛(23)의 중앙에는 제2 트레이(62)의 내측 지지부(62A)와 유체 유로를 형성하도록 상부 통기부(41)가 있다.
고형물 용기(6)는 마개 유닛(23)을 갖지만, 마개 유닛(23)이 사용되지 않을 수도 있다.
고형물 용기(6)가 마개 유닛(23)을 갖지 않는 경우에도, 최상부 트레이(트레이(61) 중 하나 또는 트레이(62) 중 하나인, 상단에 위치한 트레이)를 고형물로 충전하지 않음으로써 마개(23)와 동일한 기능이 수행될 수 있다.
(실시예 1)
구현예 4에 따른 고형물 용기(4)를 사용하고 고형물로서 염화알루미늄을 사용하여 고형물 제품을 제조하였다.
외측 유닛(21), 및 내측 유닛(22)을 구성하는 내측 유닛 측벽(22A), 내측 유닛 하단 플레이트(22B), 및 내측 유닛 하단 플레이트(42)의 재질은 스테인리스강(SUS 316L)이다.
고형물 용기(4)에서 외측 유닛(21)의 외치수는 직경 200 mm 및 높이 185 mm이다. 내측 유닛(22)의 외치수는 186 mm 및 높이 132 mm이다.
염화알루미늄으로는 순도 99.999%의 염화알루미늄을 사용하였다. 1.1 kg의 염화알루미늄을 충전하였다.
질소 분위기의 글러브 박스 내에서, 외측 유닛(21)에 수용된 내측 유닛(22)을 염화알루미늄으로 충전하고, 마개 유닛(23)을 닫았다. 외측 유닛(21)을 나사(91)로 밀봉하고, 고형물 용기(4)에 염화알루미늄이 충전된 고형물 제품을 얻었다. 고형물 제품을 글러브 박스에서 꺼내 고형물 용기를 차량에 넣고, 염화알루미늄이 어떻게 비산되는지 확인하기 위해 200 km를 이동시켰다. 이동 후, 고형물 용기를 질소 분위기의 글러브 박스 내에서 개방하고 내부를 관찰하였다.
외측 유닛의 내부 표면을 육안으로 검사했을 때 염화알루미늄의 부착은 관찰되지 않았다. 외측 유닛(21)과 내측 유닛(22) 사이에서도 염화알루미늄은 관찰되지 않았다. 소량의 염화알루미늄이 마개 유닛(23)의 내부에 부착된 것으로 관찰되었다. 이동 후, 내측 유닛에 충전된 염화알루미늄의 무게 변화는 없었다.
(비교예 1)
실시예 1과 동일한 구조를 갖지만, 돌기(31)와 내측 유닛 피팅부(32)가 없는 용기를 사용하고 고형물로서 염화알루미늄을 사용하여 고형물 용기를 제조하였다. 고형물 용기(4)에서 외측 유닛(21)의 외치수는 직경 200 mm 및 높이 185 mm이다. 내측 유닛(22)의 외치수는 186 mm 및 높이 132 mm이다.
염화알루미늄으로는 순도 99.999%의 염화알루미늄을 사용하였다. 1.1 kg의 염화알루미늄을 충전하였다.
질소 분위기의 글러브 박스 내에서, 외측 유닛(21)에 수용된 내측 유닛(22)을 염화알루미늄으로 충전하고, 마개 유닛(23)을 닫았다. 외측 유닛(21)을 나사(91)로 밀봉하고, 고형물 용기(4)에 염화알루미늄이 충전된 고형물 제품을 얻었다. 고형물 제품을 글러브 박스에서 꺼내 고형물 용기를 차량에 넣고, 염화알루미늄이 어떻게 비산되는지 확인하기 위해 200 km를 이동시켰다.
외측 유닛의 내부 표면을 관찰했을 때, 내측 유닛(22) 내부의 염화알루미늄 중 다량이 내측 유닛(22)과 외측 유닛(21) 사이의 공간으로 유입되었다.
200 km를 이동시킨 후, 내측 유닛(22)에 충전된 1.1 kg의 염화알루미늄 중 1.02 kg만 내측 유닛(22)에 남았다.
(실시예 2)
실시예 1과 동일한 고형물 용기를 사용하여, 동일한 고형물인 동일한 양(1.1 kg)의 염화알루미늄으로 충전하고, 동일한 이동 조건하에 이동시켜, 염화알루미늄 증기 공급 시험을 수행하였다.
구체적으로, 200 km를 이동시킨 고형물 용기를 130℃로 가열하고, 캐리어 가스를 도입하고, 고형물 용기(4)로부터 염화알루미늄 증기를 배출시켰다. 캐리어 가스로서 질소를 500 SCCM의 유량으로 사용하였다.
고형물 용기 내 고형물의 잔여량이 원래 충전량의 10%가 될 때까지(즉, 110 g의 염화알루미늄만이 고형물 용기에 남을 때까지) 염화알루미늄 증기를 배출시켰다. 이후, 고형물 용기를 25℃로 냉각시키고, 질소 분위기의 글러브 박스 내에서 내부를 육안으로 검사하였다.
외측 유닛의 내부 표면을 육안으로 관찰했을 때, 내측 유닛과 외측 유닛 사이에서 염화알루미늄은 발견되지 않았다.
내측 유닛에 남아있는 염화알루미늄은 백색이었고, 부식은 육안으로 관찰되지 않았다. 또한, 내측 유닛에 남아있는 염화알루미늄은 균일한 두께를 가졌다.
결과적으로, 실시예 2에서, 이동 또는 사용 중에 고형물이 용기 내부에서 기울어지거나 내측 유닛 밖으로 비산되지 않고, 염화알루미늄 증기가 균일하게 캐리어 가스를 동반했을 가능성이 있다.
(비교예 2)
비교예 1에서와 같이, 동일한 용기이지만, 돌기(31)와 내측 유닛 피팅부(32)가 없는 고형물 용기를 사용하여, 동일한 고형물인 동일한 양(1.1 kg)의 염화알루미늄으로 충전하고, 동일한 이동 조건하에 이동시켜, 염화알루미늄 증기 공급 시험을 수행하였다. 구체적으로, 200 km를 이동시킨 고형물 용기를 130℃로 가열하고, 캐리어 가스를 도입하고, 고형물 용기(4)로부터 염화알루미늄 증기를 배출시켰다. 캐리어 가스로서 질소를 500 SCCM의 유량으로 사용하였다.
고형물 용기 내 고형물의 잔여량이 원래 충전량의 10%가 될 때까지(즉, 110 g의 염화알루미늄만이 고형물 용기에 남을 때까지) 염화알루미늄 증기를 배출시켰다. 이후, 고형물 용기를 25℃로 냉각시키고, 질소 분위기의 글러브 박스 내에서 내부를 육안으로 검사하였다.
외측 유닛의 내부 표면을 육안으로 검사했을 때, 외측 유닛과 내측 유닛 하단부 사이에서 약 20 g의 회색 고형물이 발견되었다. 고형물 용기는 전기 히터에 의해 바깥쪽부터 가열되므로, 히터와 직접 접촉하는 외측 유닛은 내측 유닛보다 더 뜨거워진다. 따라서, 비교예 2에서, 염화알루미늄이 내측 유닛에서 외측 유닛의 하단부로 유출되고, 이 유출된 염화알루미늄이 과도하게 가열되어, 부식 또는 변성을 초래한 것으로 생각된다.
또한, 내측 유닛에 남아있는 염화알루미늄은 내측 유닛의 한쪽에 모였다. 이동 중에 내측 유닛에 염화알루미늄이 모이고, 염화알루미늄이 이러한 불균일한 방식으로 가열되면서 증발된 것으로 생각된다. 캐리어 가스가 한쪽에 모인 염화알루미늄과 함께 도입되었기 때문에, 감소된 잔여량의 조건에서 캐리어 가스와 염화알루미늄 간의 접촉이 불충분했던 것으로 추측된다.
(실시예 3)
구현예 6에 따른 고형물 용기(6)를 사용하고 고형물로서 염화알루미늄을 사용하여 고형물 제품을 제조하였다.
외측 유닛(21), 및 내측 유닛(22)을 구성하는 제1 트레이(61)와 제2 트레이(62)의 재질은 스테인리스강(SUS 316L)이었다.
고형물 용기(6)에서 외측 유닛(21)의 외치수는 직경 200 mm 및 높이 310 mm이다. 내측 유닛(22)의 외치수는 186 mm 및 높이 274 mm이다.
모든 제1 트레이 및 제2 트레이를 총 6.01 kg의 염화알루미늄으로 충전하였다.
실시예 1에서와 같이 200 km를 이동시킨 외측 유닛(21)을 육안으로 검사했을 때, 염화알루미늄의 부착은 발견되지 않았다. 외측 유닛(21)과 제1 트레이(61) 또는 제2 트레이(62) 사이에서 염화알루미늄은 발견되지 않았다. 외측 유닛(21)의 천장에서 매우 적은 양의 염화알루미늄이 발견되었다.
이동 후, 내측 유닛에 충전된 염화알루미늄의 무게 변화는 없었다.
(비교예 3)
실시예 3과 동일한 구조를 갖지만, 돌기(31), 내측 유닛 피팅부(32), 인접한 제1 트레이들을 서로 피팅하기 위한 피팅부, 및 인접한 제2 트레이들을 서로 피팅하기 위한 피팅부가 없는 용기를 사용하고 고형물로서 염화알루미늄을 사용하여 고형물 제품을 제조하였다.
외측 유닛(21)에 수용된 유닛(22)의 제1 트레이 및 제2 트레이를 질소 분위기의 글러브 박스 내에서 6.02 kg의 염화알루미늄으로 충전한 고형물 제품을 얻었다. 고형물 제품을 글러브 박스에서 꺼내 고형물 용기를 차량에 넣고, 염화알루미늄이 어떻게 비산되는지 확인하기 위해 200 km를 이동시켰다.
외측 유닛의 내부 표면을 관찰했을 때, 내측 유닛(22) 내부의 염화알루미늄 중 다량이 외측 유닛(21)과 제1 트레이 및 제2 트레이 사이의 공간으로 유입되었다. 외측 유닛(21)의 천장 내부에 다량의 염화알루미늄이 부착되었다.
200 km를 이동시킨 후, 내측 유닛(22)에 충전된 6.00 kg의 염화알루미늄 중 5.68 kg만 내측 유닛(22)에 남았다.
실시예 1 및 비교예 1의 결과에 기초하여, 내측 유닛과 외측 유닛이 돌기와 내측 유닛 피팅부에 의해 서로 피팅된 고형물 용기의 구조는 고형물이 내측 유닛 밖으로 비산되는 것을 최소화할 수 있는 것으로 확인되었다.
마찬가지로, 실시예 2 및 비교예 2의 결과에 기초하여, 내측 유닛과 외측 유닛이 돌기와 내측 유닛 피팅부로 서로 피팅되고, 제1 트레이들이 서로 피팅되고, 제2 트레이들이 서로 피팅된 구조는 고형물이 제1 트레이 및 제2 트레이로부터 비산되는 것을 최소화할 수 있는 것으로 확인되었다.
(실시예 4)
실시예 3과 동일한 고형물 용기를 사용하여, 동일한 고형물인 동일한 양(6.01kg)의 염화알루미늄으로 충전하고, 동일한 이동 조건하에 이동시켜, 실시예 2에서와 같은 염화알루미늄 증기 공급 시험을 수행하였다.
구체적으로, 200 km를 이동시킨 고형물 용기를 130℃로 가열하고, 캐리어 가스를 도입하고, 고형물 용기(4)로부터 염화알루미늄 증기를 배출시켰다. 캐리어 가스로서 질소를 500 SCCM의 유량으로 사용하였다. 고형물 배출 파이프의 후단에 제공된 질량 유량계를 이용해, 고형물 용기로부터 배출된 캐리어 가스 및 고형물 증기의 총 유량을 측정하였다.
고형물 용기 내 고형물의 잔여량이 원래 충전량의 10%가 될 때까지(즉, 600 g의 염화알루미늄만이 고형물 용기에 남을 때까지) 염화알루미늄 증기를 배출시켰다. 이후, 고형물 용기를 25℃로 냉각시키고, 질소 분위기의 글러브 박스 내에서 내부를 육안으로 검사하였다.
질량 유량계로 측정된 유량은 고형물 증기 공급을 시작한 때부터 약 10%의 고형물만 남을 때까지 일정하였다.
외측 유닛의 내부 표면을 육안으로 관찰했을 때, 내측 유닛과 외측 유닛 사이에서 염화알루미늄은 발견되지 않았다.
모든 제1 트레이를 위아래 인접 제1 트레이에 피팅하였고, 육안으로 관찰될 수 있는 틈이 있는 트레이는 없었다. 마찬가지로, 모든 제2 트레이를 위아래 인접 제2 트레이에 피팅하였고, 육안으로 관찰될 수 있는 틈이 있는 트레이는 없었다.
하부 제1 트레이 및 하부 제2 트레이에는 염화알루미늄이 거의 남아있지 않았다.
상부 제1 트레이 및 상부 제2 트레이에는 소량의 염화알루미늄이 남아있었다. 트레이 상의 염화알루미늄은 제1 트레이 및 제2 트레이에서 균일하게 남아있었고, 트레이 내부에서 불균일한 분포는 관찰되지 않았다.
제1 트레이 및 제2 트레이에 남아있는 염화알루미늄은 백색이었고, 부식은 육안으로 관찰되지 않았다.
결과적으로, 실시예 4에서, 이동 또는 사용 중에 고형물이 용기 내부에서 기울어지거나 내측 유닛 밖으로 비산되지 않고, 염화알루미늄 증기가 균일하게 캐리어 가스를 동반했을 가능성이 있다.
(비교예 4)
비교예 3에서와 같이, 동일한 용기이지만, 돌기(31), 내측 유닛 피팅부(32), 인접한 제1 트레이들을 서로 피팅하는 피팅부, 인접한 제2 트레이들을 서로 피팅하는 피팅부가 없는 고형물 용기를 사용하여, 동일한 고형물인 동일한 양(1.1 kg)의 염화알루미늄으로 충전하고, 동일한 이동 조건하에 이동시켜, 염화알루미늄 증기 공급 시험을 수행하였다.
구체적으로, 200 km를 이동시킨 고형물 용기를 130℃로 가열하고, 캐리어 가스를 도입하고, 고형물 용기(4)로부터 염화알루미늄 증기를 배출시켰다. 캐리어 가스로서 질소를 500 SCCM의 유량으로 사용하였다. 고형물 배출 파이프의 후단에 제공된 질량 유량계를 이용해, 고형물 용기로부터 배출된 캐리어 가스 및 고형물 증기의 총 유량을 측정하였다.
고형물 용기 내 고형물의 잔여량이 원래 충전량의 10%가 될 때까지(즉, 600 g의 염화알루미늄만이 고형물 용기에 남을 때까지) 염화알루미늄 증기를 배출시켰다. 이후, 고형물 용기를 25℃로 냉각시키고, 질소 분위기의 글러브 박스 내에서 내부를 육안으로 검사하였다.
질량 유량계로 측정된 유량은 고형물 증기 공급을 시작한 때부터 약 10%의 고형물만 남을 때까지 점진적으로 떨어지는 경향을 보였다.
외측 유닛의 내부 표면을 육안으로 검사했을 때, 외측 유닛과 내측 유닛 하단부 사이에서 다량의 고형물이 발견되었다.
외측 유닛과 내측 유닛 사이에서 염화알루미늄의 부착은 관찰되지 않았다.
응고된 염화알루미늄은 위아래 제1 트레이의 에지 사이에 생성된 틈에 부착되었다.
제2 트레이를 수직으로 적층하였다.
염화알루미늄은 하부와 상부의 제1 트레이 및 하부와 상부의 제2 트레이에 남아있었고, 트레이 내부에 불균일하게 분포되었다.
이러한 결과에 기초하여, 제1 트레이가 외측 유닛 내부에서 움직였고, 인접한 상부와 하부의 제1 트레이가 이동하여, 적어도 제1 트레이에 충전된 염화알루미늄을 제1 트레이 밖으로 비산시킨 것으로 생각된다. 또한, 제1 트레이가 이동하면 외측 유닛과 제1 트레이 사이에 틈이 생기며, 이러한 틈을 통해 흐르는 캐리어 가스로 인해 캐리어 가스와 염화알루미늄 간의 접촉이 불충분했던 것으로 생각된다. 하부 제1 트레이 및 하부 제2 트레이를 통과하는 캐리어 가스의 일부는 이러한 틈을 통해 제1 트레이와 외측 유닛 사이의 공간으로 유입되었고, 상부 제1 트레이 및 상부 제2 트레이로 유입되는 캐리어 가스의 양이 감소하였다. 또한, 트레이 내부의 염화알루미늄의 불균일한 분포 때문에, 일단 잔여량이 감소하면, 트레이에 염화알루미늄이 남아있는 곳이 있고, 고형물이 남아있지 않은 곳이 있어, 트레이의 금속 표면을 노출시키는 것으로 생각된다. 따라서, 고형물과 트레이 위로 흐르는 캐리어 가스 간의 접촉은 불충분하였다. 따라서, 질량 유량계로 측정된 유량이 감소된 것으로 생각된다.
상기 결과로부터, 외측 유닛과 내측 유닛(또는 트레이)을 서로 피팅하여 고정시키는 것이 고형물이 내측 유닛(또는 트레이) 밖으로 비산되는 현상을 최소화하는 데 효과적이라는 것이 확인되었다. 고형물 증기의 균일한 배출을 달성하기 위해, 복수의 트레이가 배치된 내측 유닛을 갖는 고형물 용기에서 트레이들을 서로 피팅하여 사이에 빈틈이 없게 트레이를 배치하는 것이 효과적이라는 것도 확인되었다.
참조 부호의 설명
1.
고형물 용기
11.
캐리어 가스 도입 파이프
12.
고형물 배출 파이프
21.
외측 유닛
22.
내측 유닛
22A.
내측 유닛 측벽
22B.
내측 유닛 하단부
22C.
하단부 피팅부
23.
마개 유닛
31.
돌기
32.
내측 유닛 피팅부
33.
마개 유닛 피팅부
41.
상부 통기부
42.
내측 유닛 하단 플레이트
43.
하단 통기부
51.
플레이트부 상단면 피팅부
52.
하단 플레이트 상단면 피팅부
53.
플레이트부 하단면 피팅부
54.
하단 플레이트 하단면 피팅부
61.
제1 트레이
61A.
외측 지지부
61B.
외측 지지부 상단면 피팅부
61C.
외측 지지부 하단면 피팅부
62.
제2 트레이
62A.
내측 지지부
62B.
내측 지지부 상단면 피팅부
62C.
내측 지지부 하단면 피팅부
71.
외측 유로
Claims (10)
- 내부에 수용된 고형물을 기화 공급하기 위한 고형물 용기로서, 고형물의 증기를 상기 고형물 용기 밖으로 배출하는 고형물 배출 파이프, 금속 외측 유닛, 및 금속 내측 유닛을 포함하되,
상기 내측 유닛은 상기 외측 유닛 내부에 수용되고, 상기 외측 유닛의 내부에 돌출부가 형성되고,
상기 내측 유닛의 하단부는 상기 외측 유닛과 상기 돌출부에서 착탈식으로 피팅되는 내측부 피팅부를 갖는, 고형물 용기. - 제1항에 있어서, 상기 내측 유닛의 상단에 배치된 마개 유닛을 추가로 포함하고, 상기 마개 유닛은 고형물의 증기가 통과하여 흐르는 적어도 하나의 상부 통기부를 갖는, 고형물 용기.
- 제2항에 있어서, 상기 마개 유닛은 상기 내측 유닛의 상단에 착탈식으로 피팅되는 마개부 피팅부를 갖는, 고형물 용기.
- 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 내측 유닛은 내측 유닛 측벽 및 내측 유닛 하단부를 가지며, 상기 내측 유닛 측벽은 상기 내측 유닛 하단부에 착탈식으로 피팅되는 하단부 피팅부를 갖는, 고형물 용기.
- 제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 내측 유닛 하단부에는 내측부 하단 플레이트가 배치되고, 상기 내측 유닛 하단 플레이트는 캐리어 가스가 통과하는 하나 이상의 하단 통기부를 갖는, 고형물 용기.
- 제5항에 있어서, 상기 내측 유닛 측벽은 상기 내측 유닛 하단 플레이트의 상단면에 배치된 하단 플레이트 상단면부에 착탈식으로 피팅되는 플레이트부 상단면 피팅부를 가지며, 상기 내측 유닛 하단부는 상기 내측 유닛 하단 플레이트의 하단면에 배치된 하단 플레이트 하단면 피팅부와 착탈식으로 피팅되는 플레이트부 하단면 피팅부를 갖는, 고형물 용기.
- 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 내측 유닛은 수직으로 소정 간격으로 배치되어 고형물로 충전된 복수의 트레이를 갖는, 고형물 용기.
- 제7항에 있어서, 상기 복수의 트레이는, 측면 에지에 외측 지지부를 가지며 상기 외측 유닛의 내치수보다 작은 적어도 하나의 제1 트레이; 및 중심부에 내측 지지부를 가지며 외측 유로를 형성하기 위해 상기 제1 트레이의 외치수보다 작은 적어도 하나의 제2 트레이를 포함하고, 상기 제1 트레이는 인접한 제2 트레이와 중첩하는 수직 스택을 형성하도록 배치되고, 외측 유로를 통과하는 상기 제1 트레이와 상기 제2 트레이 사이에 유체 유로가 제공되는, 고형물 용기.
- 제8항에 있어서, 상기 제1 트레이는 상기 외측 지지부의 상단에 제공된 외측 지지부 상단 피팅부, 및 상기 외측 지지부의 하단에 제공된 외측 지지부 하단 피팅부를 가지며, 상기 제2 트레이는 상기 내측 지지부의 상단에 제공된 내측 지지부 상단 피팅부, 및 상기 내측 지지부의 하단에 제공된 내측 지지부 하단 피팅부를 가지며, 상기 제1 트레이 중 적어도 하나의 외측 지지부 상단 피팅부는 수직으로 인접한 제1 트레이 중 적어도 하나의 외측 지지부 하단 피팅부에 적층되도록 착탈식으로 피팅되며, 상기 제1 트레이 중 적어도 하나의 내측 지지부 상단 피팅부는 수직으로 인접한 제1 트레이 중 적어도 하나의 내측 지지부 하단 피팅부에 적층되도록 착탈식으로 피팅되는, 고형물 용기.
- 제1항 내지 제9항 중 어느 한 항의 고형물 용기에 고형물이 충전된 고형물 제품.
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Non-Patent Citations (12)
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|---|
| 고형물 또는 캐리어 가스가 외측 유닛과 트레이 사이에 들어가는 것을 방지하기 위해, 외측 유닛의 내치수에 대해 빈틈없이 트레이를 삽입시킬 수 있는 트레이의 외치수가 사용될 수 있다. 그러나, 이는 외측 유닛에 대한 트레이의 삽입 및 제거를 어렵게 한다. 트레이를 삽입하거나 제거할 때, 트레이가 외측 유닛과 충돌하여 접촉면이 긁힐 위험이 크다. 접촉면의 긁힘으로 인해 금속 표면이 거칠어지기 때문에 입자가 생성되거나 부식이 유발된다. |
| 고형물 용기는 외측 유닛과 트레이 사이에 틈을 제공하도록 제조될 수 있다. 그러나, 이 경우, 위아래 인접 트레이의 측면 정렬 불량이 더 쉽게 발생한다. 위아래로 적층된 트레이 사이에 정렬 불량이 발생하면, 전술한 바와 같이, 정렬 불량에 의해 생성된 틈으로 캐리어 가스가 유입되는 문제가 발생하고, 캐리어 가스와 고형물 간의 불충분한 접촉이 일어난다. |
| 그러나, 캐리어 가스가 트레이 사이의 틈으로부터 트레이와 외측 유닛 사이의 틈으로 흐르면, 캐리어 가스는 고형물과 적절히 접촉하지 않고 고형물로부터 배출된다. 따라서, 캐리어 가스와 함께 고형물 용기로부터 배출되는 고형물 증기의 농도는 떨어지거나 불안정해진다. |
| 따라서, 트레이의 외치수가 외측 유닛의 내치수보다 작은 경우, 이동 또는 사용 중에 트레이가 외측 유닛 내부에서 이동하거나 움직이는 현상이 발생한다. 트레이의 움직임은 트레이에 충전된 고형물이 트레이 밖으로 유출될 위험을 수반한다. |
| 또한, 고형물 용기는 대개 사용 중에 가열되며, 가열시 열팽창으로 인해 트레이가 외측 유닛에 부착되면, 트레이를 제거하는 것은 불가능해진다. 트레이가 제거될 수 없으면, 고형물 용기를 세척할 수 없고 고형물을 보충할 수 없다. |
| 또한, 트레이의 이동은 위아래 인접 트레이의 둘레 에지뿐만 아니라 트레이와 외측 유닛 사이에 캐리어 가스가 유입되는 틈을 생성한다. 이러한 캐리어 가스 유로가 형성되면, 고형물 증기 공급 성능이 현저히 떨어진다. |
| 빈틈없이 외측 유닛에 삽입될 수 있는 트레이를 만들려면 고정밀 가공 기술이 필요하다. 고정밀 가공은 용기가 큰 경우 특히 어렵다. |
| 이러한 배경에서, 간단한 방법 및 구성을 사용하여, 트레이에 충전된 고형물이 트레이 밖으로 유출되는 것을 최소화할 수 있는, 내부에 트레이를 갖는 고형물 용기가 개발될 필요가 있다. |
| 일반적으로, 복수의 트레이를 갖는 고형물에서, 캐리어 가스는 하단 트레이로부터 상단 트레이로 이동하지만, 트레이와 외측 유닛 사이에서는 이동하지 않음으로써, 동반되는 고형물 증기의 농도가 일정하게 유지된다. |
| 트레이에 충전된 고형물은 소정의 입경을 가지며, 트레이 밖으로 유출되는 고형물은 트레이와 외측 유닛 사이에서 마모되는 경향이 있어, 입경이 줄어든다. 이는 고형물의 증기 특성이 입경에 따라 달라지기 때문에 고형물 증기의 공급이 일관되지 않는 문제를 일으킨다. |
| 트레이와 외측 유닛 사이에 걸린 고형물은 트레이에 충전된 고형물보다 고형물 용기 외부에서 유입되는 열에 더 영향을 받을 것이다. 따라서, 고형물 용기가 트레이에 충전된 고형물을 증발시키기에 적절한 온도로 가열되면, 트레이와 외측 유닛 사이에 걸린 고형물은 과도하게 가열될 것이다. 과도하게 가열된 고형물은 열 파괴되어, 불순물을 생성하고, 고형물 용기 내부에서 증기를 응고시켜 유로를 차단하고, 트레이와 외측 유닛 사이의 공간을 막아, 트레이를 제거할 수 없게 한다. |
| 특허 문헌 1 및 특허 문헌 2에 개시된 고형물 용기는 디스크 형상의 트레이가 원통형 외측 유닛에 삽입되도록 구성된다. 외측 유닛과 트레이는 서로 고정되어 있지 않다. |
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