WO2013147491A1 - 소스 컨테이너 및 기상 증착용 반응로 - Google Patents

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    • C23C16/45502—Flow conditions in reaction chamber

Definitions

  • the present invention relates to a vapor deposition technique, and more particularly, to a source container for producing a vapor precursor and a reactor for vapor deposition including the same.
  • a source container provided separately in a reactor for forming a thin film by a vapor deposition method such as chemical vapor deposition (CVD), atomic layer deposition (ALD) or organic vapor deposition (OVPD or condensation coating).
  • CVD chemical vapor deposition
  • a solid or liquid source may be charged in the source container, and the source may be heated to generate a gaseous precursor in the source container, and the virtual precursor may be delivered to the reactor by a suitable carrier gas.
  • Solid phase sources are generally preferred for reasons of stability, but because they have low vapor pressure and are heat sensitive, vapor deposition using them has various technical problems, such as non-uniformity or precipitation of the amount of vapor precursor delivered.
  • the technical problem to be solved by the present invention is to provide a source container capable of temperature uniformity, flow control and removal of particles for reproducible deposition while securing problems such as non-uniformity or precipitation of gaseous precursor amount.
  • Another technical problem to be solved by the present invention is to provide a reactor for vapor deposition including a source container having the above advantages.
  • the first gas containing the source material and the carrier gas in contact with the first space introduced into the interior and the steam generated from the source material is mixed
  • a container including an inner wall defining a second space;
  • a carrier gas inlet flow path communicating the outside of the container with the second space and including an inlet port exposed in the second space;
  • a mixed gas discharge passage configured to communicate an outside of the container with the second space and include a discharge port exposed in the second space;
  • a flow restriction member extending in the second space to provide a first flow barrier surface between the inlet port and the outlet port.
  • the first flow barrier surface may comprise a surface extending within the second space while crossing an imaginary straight path defined as a straight line connecting the center of the outlet port from the center of the inlet port. have.
  • the first flow barrier surface may comprise any one or a combination of planar, curved or polyhedral surfaces.
  • the first flow barrier surface may be spaced apart from an inner wall defining the second space.
  • the apparatus may further include a second flow barrier surface extending from the extended end of the first flow barrier surface toward the central axis of the mixed gas discharge passage.
  • the source container further includes through holes in communication with a central end of the flow path of the mixed gas discharge flow path and formed in a second flow barrier surface, wherein the discharge ports may be defined by the through holes. have.
  • the crossing angle of the first flow barrier surface and the second flow barrier surface may be in the range of 20 ° to 70 °.
  • the second flow barrier surface can be inclinedly extended.
  • the central axis of the carrier gas inlet flow path and the central axis of the mixed gas discharge flow path may be arranged on the same line.
  • the carrier gas inlet flow passage may extend from the outside of the vessel past the first space to the second space.
  • the mixed gas discharge passage may extend from the outside of the container to the second space through the first space.
  • the source container may further include a nozzle including through holes in communication with the inlet passage coupled to the carrier gas inlet passage.
  • the through holes may also be arranged to inject the carrier gas towards the surface of the source material.
  • the nozzle may also include a closed surface opposite the first flow barrier surface.
  • the source material may be liquid or solid, and the source material may have a vapor pressure of 10 ⁇ 6 Torr to 10 3 Torr within a range of 50 ° C. to 550 ° C.
  • Such source materials may be organic molecules, conjugated polymers, organometallic complexes or inorganic source materials.
  • the vapor deposition reactor according to an embodiment of the present invention for achieving the above another technical problem may be coupled to the mixed gas discharge passage of the source container described above.
  • the vapor deposition reactor is for manufacturing an organic light emitting device (OLED).
  • the gas flow distance from the inlet port to the outlet port in the second space is further increased compared to the virtual straight path, so that
  • the hot carrier gas along the surface of the first flow barrier has a laminar flow pattern, thereby improving the temperature uniformity in the vessel, thereby eliminating or reducing the cold spot in the vessel. Particles generated by condensation or incomplete decomposition at the cold spot can be suppressed and the amount of vapor phase precursor delivered to the reactor can be kept uniform during the deposition process.
  • the particles are adsorbed or reflected on the surfaces, so that the particles enter the exhaust port. Can be blocked, thereby preventing the failure of the device.
  • FIGS. 1A and 1B are cross-sectional views illustrating source containers according to embodiments of the present disclosure cut out at different angles about the same central axis.
  • FIG. 2A is an enlarged cross-sectional view of the mixed gas discharge flow path of the source container shown in FIG. 1B and the flow restricting member coupled thereto
  • FIG. 2B is a view showing the discharge port of the flow restricting member viewed in the ⁇ direction.
  • 3A and 3B are enlarged cross-sectional views of flow paths and flow restriction members in a second space according to another embodiment of the present invention.
  • FIG. 4 is a cross-sectional view showing a source container according to another embodiment of the present invention.
  • FIG. 5 is a cross-sectional view showing a source container according to another embodiment of the present invention.
  • FIG. 6 is a cross-sectional view showing a source container according to another embodiment of the present invention.
  • FIG. 7 is a cross-sectional view showing a source container according to another embodiment of the present invention.
  • first, second, etc. are used herein to describe various members, parts, regions, layers, and / or parts, these members, parts, regions, layers, and / or parts are defined by these terms. It is obvious that not. These terms are only used to distinguish one member, part, region, layer or portion from another region, layer or portion. Thus, the first member, part, region, layer or portion, which will be discussed below, may refer to the second member, component, region, layer or portion without departing from the teachings of the present invention.
  • the inventors of the present invention provide a space in which a source material is accommodated (hereinafter referred to as a first space) and a space in which a mixture of vapor and carrier gas generated from the source material occurs in contact with the first space (in this specification).
  • the second space is preferably thermally uniform, but cold spots may exist in the first and second spaces, where the vapor of the source material condenses or is incompletely decomposed.
  • controlling the flow of the carrier gas heated to a high temperature and introduced into the source container was effective in suppressing the cold spot and obtaining a mixed gas in which the particles were suppressed.
  • such flow control is effective for solid or liquid organic source materials that are heat sensitive and suitable for vapor deposition mechanisms.
  • Source materials suitable for use in the source container of the present invention are liquid or solid phase materials having a vapor pressure of 10 ⁇ 6 Torr to 10 3 Torr in the range of 50 ° C. to 550 ° C., which are suitable for vapor deposition, organic molecules, conjugated polymers, organic Metal complex or inorganic source material, for example C 27 H 18 AlN 3 O 3 (ALQ3) and N, N'-Bis (naphthalene-1-yl) -N, N'-bis (phenyl) benzidine Reference may be made to known materials such as (NPB).
  • FIGS. 1A and 1B are cross-sectional views illustrating the source container 100 cut at different rotation angles based on the same center axis 20AX and 30AX.
  • the direction is represented through a Cartesian coordinate system, and the y direction represents a direction perpendicular to the ground.
  • the source container 100 may include a container 10 and flow paths 20 and 30 for communicating the inside and the outside of the container 10.
  • the container 10 may be cylindrical with a central axis in the z direction, but is not limited thereto, and may be, for example, an ellipsoid or sphere having an axis in the horizontal direction (x or y direction) or the longitudinal direction (z direction).
  • the container 10 is composed of a plurality of parts, and the plurality of parts may be configured to be detachable from each other for charging and periodic cleaning of the source material SM.
  • the container 10 may be composed of three independent parts, such as a bottom portion 10_1, a body portion 10_2, and a lid portion 10_3, or a container ( The bottom portion 10_1 and the body portion 10_2 of the 10 may be integrated.
  • the number of parts constituting the container 10 is exemplary, and the present invention is not limited thereto.
  • the container 10 may consist of four or more separate parts.
  • fastening members 10C such as bolts / nuts, joints, and / or clamps or threaded couplings or flange structures therebetween to maintain a mechanical bond strength or to maintain a hermetic seal.
  • 10D may be required.
  • the material of part or all of the container 10 may be any one or a material of a metal material such as stainless steel, aluminum, titanium, copper, a material such as quartz or glass which can be observed inside, or a material such as ceramic having an insulating effect. It can be selected from combinations, and the present invention is not limited thereto.
  • the inner walls 10W1, 10W2, 10W3 of the respective parts 10_1, 10_2, 10_3 of the container 10 have a first space for receiving the source material SM, as shown in FIG. 1A.
  • the illustrated first space V1 is a region in which the source material SM can be accumulated
  • the second space V2 is a gaseous phase generated from the source material SM due to vaporization and / or sublimation of the source material SM. It is a region filled with vapor which is a precursor.
  • the inner wall portions of the container 10 defining the first space V1 are collectively referred to as a first inner wall
  • the inner wall portions of the container 10 defining the second space V2 are collectively referred to.
  • This is called the second inner wall.
  • the first inner wall 10S_1 is the source of the entire inner wall 10W1 of the bottom portion 10_1 of the container 10 and the inner wall 10W2 of the body portion 10_2.
  • the second inner wall 10S_2 includes a portion of the inner wall that the material SM is in contact with, and the second inner wall 10S_2 does not contact the source material SM of the inner wall of the body portion 10_2 and the entire inner wall 10W3 of the lid portion 10_3. It may include.
  • the source container 100 may further include a heating member controlled by a temperature controller for supplying heat to the inside of the container 10.
  • the heating member may heat the first space V1 in which the source material SM is filled, or optionally, heat the second space V2 in which the gas is filled.
  • the heating member may be a resistance heater 40, as shown in FIG. 1B.
  • the resistance heater 40 may be, for example, embedded in the container 10 through the bottom portion 10_1 and the body portion 10_2. It may be connected to a power source (not shown) controlled through the wire 10L. The resistance heater 40 may heat both the first space V1 and the second space V2. In another embodiment, the resistance heater 40 may be provided independently to heat the first space V1 and the second space V2, respectively.
  • the number of resistance heaters shown in FIG. 1B is exemplary, and may be two or more embedded in the container 10 at regular intervals. In another embodiment, the resistance heater 40 may be provided outside of the vessel 10, or may be provided inside of the vessel 10. This will be described later with reference to FIG. 7.
  • the resistance heater 40 as the heating member is merely exemplary, and the present invention is limited thereto, and the heating member may be another heating member such as, for example, a radiant heater, a circulating fluid heater, and an induction heater.
  • the heating member may be another heating member such as, for example, a radiant heater, a circulating fluid heater, and an induction heater.
  • other suitable temperature sensors such as thermocouples, thermistors or infrared heat sensors for measuring the temperature of the spaces V1 and V2 within the vessel 10 or the vessel 10 itself, may be installed.
  • the container 10 may be provided with an optically transparent window.
  • the carrier gas inflow passage 20 and the mixed gas discharge passage 30 of the source container 100 communicate the second space V2 with the outside of the container 10.
  • the carrier gas may be introduced into the second space V2 from the outside through the carrier gas inflow passage 20 (carrier gas IN).
  • the carrier gas is a gaseous fluid for delivering a gaseous precursor of the source material SM from the source container 100 to the reactor where the deposition process takes place.
  • the carrier gas may be, for example, an inert gas such as helium, nitrogen and argon, which is heated and supplied to prevent condensation of the source material used, or a reactive gas such as oxygen, ozone and carbon dioxide.
  • the carrier gas introduced into the second space V2 is mixed with the vapor of the source material SM diffused into the second space V2 and transferred to the reactor through the mixed gas discharge passage 30 (mixed gas).
  • the reactor is, for example, a vapor deposition apparatus for manufacturing a semiconductor device, such as a memory or logic circuit, in which a device layer is formed by deposition of vapor or a reaction product thereof from a liquid or solid source material, or an organic EL (or It may be applied to a vapor deposition apparatus for manufacturing a display device such as an organic light emitting diode (OLED).
  • a vapor deposition apparatus for manufacturing a semiconductor device such as a memory or logic circuit, in which a device layer is formed by deposition of vapor or a reaction product thereof from a liquid or solid source material, or an organic EL (or It may be applied to a vapor deposition apparatus for manufacturing a display device such as an organic light emitting diode (OLED).
  • OLED organic light emitting diode
  • this is exemplary and may be applied to other devices having a photovoltaic device, for example, an electrochemical cell, a photoconductive cell, a photoresistor, a photo switch, a phototransistor, and a phototube, depending on the source material SM.
  • a photovoltaic device for example, an electrochemical cell, a photoconductive cell, a photoresistor, a photo switch, a phototransistor, and a phototube, depending on the source material SM.
  • the carrier gas inlet flow path 20 may extend from the outside of the vessel 10 to the second space V2 from the outside of the vessel 10, as shown in FIGS. 1A and 1B. Can be.
  • the inflow port 20P of the carrier gas inflow passage 20 may protrude above the surface of the source material SM and be exposed to the second space V2.
  • the carrier gas inlet flow path 20 may extend directly from the outside of the vessel 10 to the second space V2.
  • the source container 100 shown in FIGS. 1A and 1B may be defined according to the flow direction of the fluid, so that the carrier gas inlet flow path 20 is connected to the mixed gas discharge flow path 30 based on the surface of the source material SM. As it is relatively below, it is a bottom-up flow method.
  • the inlet port 20P of the carrier gas inlet flow path 20 is not limited to extending to the second space V2 after passing through the first space V2 as shown in the drawings. It is also possible for the inlet port 20P of the inflow channel 20 to be disposed lower than the outlet port 30P in the second space V2 with respect to the surface of the source material SM.
  • the source container 100 may include a flow restriction member 50 in the second space V2.
  • the flow restriction member 50 may be coupled to the mixed gas discharge flow path 30, as shown.
  • the flow restricting member 50 is fastened using a fastening member such as welding, threaded fastening or bolts / nuts to a portion of the mixed gas discharge flow path 30, for example, or the flow path 30. It may be integrated with a part of.
  • the illustrated flow restricting member 50 has a central axis in the extending direction of the mixed gas discharge passage 30 (30AX in FIG. 2A).
  • the end portion 50T may be provided in the form of a structure having a three-dimensional shape spaced apart from the second inner wall 10S_2 by a distance d while surrounding the channel center end portion 30H existing on the channel.
  • the structure may be threaded or welded to the channel center end 30H.
  • the configuration and fastening manner of the flow restriction member 50 may be variously modified, and the present invention is not limited thereto.
  • the flow restricting member 50 may be composed of a plurality of parts, or may be integrally processed together with the mixed gas discharge passage 30.
  • the discharge port 30P of the mixed gas discharge flow path 30 is connected to the flow path central end 30H. It may be provided by the through hole 30T in the flow restricting member 50 in communication. There may be one or a plurality of through holes 30T, which will be described later.
  • Flow restricting member 50 includes a first flow barrier surface 50S1 disposed between inlet port 20P and outlet port 30P, wherein first flow barrier surface 50S1 may be one surface of the structure. have.
  • the first flow barrier surface 50S1 may be arranged to intersect the central axis 20AX of the carrier gas inlet flow path 20.
  • the first flow barrier surface 50S1 crosses the virtual straight paths VL1, VL2, which are defined as straight lines connecting the center of the outlet port 30P from the center of the inlet port 20P. It is an extended surface in space V2.
  • the first flow barrier surface 50S1 may be a two-dimensional plane extending in the x and y directions, as shown in FIGS. 1A and 1B.
  • the flow restricting member 50 extends from the extended end 50T of the first flow barrier surface 50S1 toward the central axis 30AX of the mixed gas discharge flow path 30. ) May be further included.
  • the second flow barrier surface 50S2 may be an inclined expanded surface, and the first flow barrier surface 50S1 and the second flow barrier surface 50S2 respectively underlie these surfaces. It is possible to provide a cone-shaped structure which is formed on both sides.
  • the through holes 30T formed in the second flow barrier surface 50S2 communicate with the flow path central end 30H and the discharge port 30P of the mixed gas discharge flow path 30 by the through holes 30T as described above. Can be defined.
  • the gas flow distance from the inlet port 20P to the outlet port 30P in the second space V2 by the first flow barrier surface 50S1 will be further increased compared to the virtual straight path.
  • the hot carrier gas drawn from the inlet port 20P moves along the first flow barrier surface 50S1 to the second inner wall 10W2 of the vessel 100.
  • the gas flow pattern may be a high temperature laminar flow pattern by a high temperature carrier gas.
  • reference to the hot laminar flow pattern does not exclude turbulent flow or transition flow that may occur in the second space V2.
  • the amount of gaseous precursor delivered to the reactor can be kept uniform during the deposition process.
  • the source container 100 due to the first flow barrier surface 50S1 and, optionally, the second flow barrier surface 50S2, Even if particles are generated in the second space V2, the particles are adsorbed or reflected on the first flow barrier surface 50S1 and the second flow barrier surface 50S2, thereby preventing the particles from entering the exhaust port 30P. It can be, thereby preventing the failure of the device.
  • FIG. 2A is an enlarged cross-sectional view of the mixed gas discharge passage 30 of the source container 100 shown in FIG. 1B and the flow restricting member 50 coupled thereto, and FIG. 2B shows the discharge port 30P of the flow restricting member 50. Is a view showing the shape viewed from the? Direction.
  • the first flow barrier surface 50S1 of the flow restriction member 50 in the second space may be a flat surface extending in the x and y directions.
  • the flow restriction member 50 extends from the extended end 50T of the first flow barrier surface 50S1 toward the central axis 30AX of the mixed gas discharge flow path 30. It may further comprise a second flow barrier surface 50S2.
  • the second flow barrier surface 50S2 may be inclinedly expanded as shown, but this is exemplary and may have a convex or concave curved surface or a polyhedral surface similar to the first flow barrier surface 50S2.
  • the discharge port 30P of the mixed gas discharge flow path 30 may be defined by the through holes 30T communicating the flow path central end 30H from the second flow barrier surface 50S2.
  • the mixed gas discharge flow path 30 is substantially extended by the through holes 30T.
  • the through holes 30T may be formed at intervals of 180 ° using the central axis 30AX of the mixed gas discharge passage 30 as a rotation axis.
  • the through holes 30T may be two, but this is exemplary, and the through holes 30T may be three or more, or one, with the central axis 30AX as the rotation axis, and accordingly, the discharge port ( The number of 30P) also changes.
  • the intersection angle ⁇ of the first flow barrier surface 50S1 and the second flow barrier surface 50S2 (an internal angle when the extension lines of the surfaces cross each other) is an acute angle.
  • the intersection angle ⁇ is the exposed end surface 30PA of the discharge port 30P, when the through hole 30T is caused by the shape of the end surface 30PT, the through hole 30T viewed from the ⁇ direction perpendicular to the second flow barrier surface 30S2.
  • Shape hereinafter referred to as cross section; 30PA
  • the area of the exposed end face 30PA approximates the size of the area / sin ⁇ of the end face 30PT of the discharge port 30P.
  • This crossing angle ⁇ may be, for example, 20 ° to 70 °. However, this is merely illustrative and the crossing angle ⁇ may be 90 ° or more.
  • FIGS. 2A and 2B are enlarged cross-sectional views of the flow paths 20 and 30 and the flow restriction members 50 in the second space according to another embodiment of the present invention.
  • Components having the same reference numerals as those shown in FIGS. 2A and 2B may be referred to the foregoing disclosure unless otherwise contradicted, and duplicated descriptions will be omitted.
  • the first flow barrier surface 50S1 of the flow restricting member 50 crosses the virtual straight paths VL1 and VL2 to the carrier gas inflow flow path 20 in the second space V2. It may be a convexly expanded surface.
  • the flow restricting member 50 further includes a second flow barrier surface 50S2 extending from the extended end 50T of the first flow barrier surface 50S1 toward the central axis 30AX of the mixed gas discharge passage 30. It may include. Through-holes 30T may be provided that communicate the flow path central end 30H from the second flow barrier surface 50S2, thereby defining the discharge port 30P of the mixed gas discharge flow path 30.
  • the through holes 30T are formed at intervals of 180 ° with the central axis 30AX of the mixed gas discharge flow path 30 as the rotation axis, but this is exemplary, and the through holes 30T are the central axis 30AX. ) May be three or more, or one.
  • the first flow barrier surface 50S1 of the flow restricting member 50 is a polyhedral surface that is convexly extended to the carrier gas inlet flow path 20 in the second space V2. Can be.
  • the flow restricting member 50 further includes a second flow barrier surface 50S2 extending from the extended end 50T of the first flow barrier surface 50S1 toward the central axis 30AX of the mixed gas discharge passage 30. It may include.
  • the discharge port 30P of the mixed gas discharge flow path 30 may be defined by the through holes 30T communicating the flow path central end 30H from the second flow barrier surface 50S2.
  • the first flow barrier surface 50S1 discloses a curved or polyhedral surface
  • the first flow barrier allows control of the flow of gas in the second space V2. It may be modified in various ways to control the surface area of the surface 50S1.
  • the embodiment of these figures relates to the second flow barrier surface 50S2 being continuously inclinedly extended from the extended end 50T of the first flow barrier surface 50S1 toward the central axis 30AX, but this is exemplary.
  • the present invention is not limited thereto.
  • the second flow barrier surface 50S2 extends to have a cross angle of 90 ° or more with the first flow barrier surface 50S1, as described above, or the first flow barrier surface 50S1 and the second flow. Barrier surface 50S2 may be provided separately.
  • Flow restricting members 50 are coupled to the mixed gas discharge passage 30 as shown in FIGS. 1A-1B.
  • a mixed gas discharge passage 30 may be provided in the flow restriction member 50 itself.
  • the mixed gas discharge flow path 30 may be separately provided to be exposed to the second space V2 through a portion of the container, for example, the lid portion 10_2, and the flow restriction member 50 may be provided. May be coupled to one end of the exposed gas discharge passage 30 by inserting, threading, or bolt / nut fastening, or by other known fastening methods.
  • the above-described embodiment discloses that the center axis of the carrier gas inlet flow path and the center axis of the mixed gas discharge flow path are on the same line with each other, but this is merely illustrative, and the present invention is limited thereto. no.
  • these central axes may not be offset from each other or parallel to each other.
  • these center axes are preferably coincident with each other and the members are preferably symmetrical with respect to these axes.
  • FIG. 4 is a cross-sectional view illustrating a source container 200 according to another embodiment of the present invention.
  • the source container 200 is a top-down flow method in which the carrier gas inflow passage 20 is relatively above the mixed gas discharge passage 30 based on the surface of the source material SM. Is distinguished from the aforementioned source container (see 100 of FIG. 1A), which is a bottom-up flow scheme.
  • the container 10 may be composed of a plurality of parts, and the first space V1 and the second space V2 may be defined by inner walls of the parts.
  • the inside and the outside of the source container 200 are communicated by the carrier gas inflow passage 20 and the mixed gas discharge passage 30.
  • the mixed gas discharge passage 30 may extend from the outside of the vessel 10 to the second space V2 from the outside of the vessel 10, as shown in FIG. 4. However, this is exemplary, and the mixed gas discharge passage 30 may extend into the second space V2 without passing through the first space V1.
  • the source container 100 may include a flow restriction member 50 in the second space V2.
  • the flow restricting member 50 as shown, has a second inner wall surrounding the flow path central end 30H present on the central axis 30AX in the extending direction of the mixed gas discharge flow path 30. It may be a structure having a three-dimensional shape spaced apart from the distance (10S_2) by a distance d. The structure may be threaded or welded to the channel center end 30H.
  • the configuration and fastening manner of the flow restriction member 50 may be variously modified, and the present invention is not limited thereto.
  • the flow restriction member 50 may be composed of a plurality of parts, or may be combined with the mixed gas discharge passage 30 and integrally processed as shown in FIG. 4.
  • the first flow barrier surface 50S1 of the flow restricting member 50 is disposed between the inlet port 20P and the outlet port 30P, and intersects with the central axis 20AX of the carrier gas inlet flow path 20.
  • the first flow barrier surface 50S1 may extend in the second space V2 while crossing the virtual straight path VL.
  • the first flow barrier surface 50S1 may be a two-dimensional plane extending in the x and y directions, as shown in FIG. 4. However, this is exemplary and the first flow barrier surface 50S1 may be a three-dimensional curved or polyhedral surface for the carrier gas inlet flow path 20, as shown in FIGS. 3A and 3B.
  • the flow restricting member 50 extends from the extended end 50T of the first flow barrier surface 50S1 toward the central axis 30AX of the mixed gas discharge flow path 30.
  • 50S2 may be further included.
  • the second flow barrier surface 50S2 may be an inclined expanded surface.
  • the second flow barrier surface 50S2 may be omitted or may have a cross angle of 90 ° or more.
  • Through holes 30T may be provided in the second flow barrier surface 50S2 in communication with the flow path central end 30H, and the discharge ports 30P of the mixed gas discharge flow path 30 are formed by the through holes 30T. Can be defined.
  • the gas flow distance from the inlet port 20P to the outlet port 30P in the second space V2 by the first flow barrier surface 50S1 can be further increased compared to the virtual straight path VL, FIG. 1B.
  • Similar to that disclosed with reference to the hot carrier gas drawn from the inlet port 20P may provide a flow pattern reaching the outlet port 30P along corresponding inner walls of the vessel.
  • the flow pattern may be a high temperature laminar flow pattern by a high temperature carrier gas.
  • the gas flow distance thus makes it easier for the hot carrier gas drawn from the inlet port 20P to mix with the vapor of the source material filled in the second space V2 before reaching the outlet port 30P.
  • Temperature uniformity may be improved over the entire area of the second space V2 due to the high temperature flow pattern. As such, when the temperature uniformity is improved, a cold spot may be removed or reduced in the second space V2, thereby suppressing particles generated by condensation or incomplete decomposition at the cold spot.
  • the amount of gaseous precursor delivered to the reactor can be made uniform.
  • the particles are formed in the first flow barrier surface 50S1 and the first flow barrier surface 50S1. Adsorbed or reflected on the two-flow barrier surface (50S2), it is possible to block the particles from flowing directly into the exhaust port (30P), thereby preventing the failure of the device.
  • FIG. 5 is a cross-sectional view showing a source container 300 according to another embodiment of the present invention.
  • the source container 300 is distinguished from the source containers 100 and 200 described above in that it includes a nozzle 60 coupled to the carrier gas inflow passage 20. It may include through holes 60H formed in the nozzle 60.
  • the carrier gas injected from the nozzle 60 flows to the discharge port 30P along a flow barrier surface 50S1 of the flow restricting member 50 as part of it is indicated by arrow A1, and the other part is indicated by arrow A2. As shown, it is injected toward the surface of the source material SM through the through holes 60H of the nozzle 60 and then flows to the discharge port 30P.
  • the through holes 60H of the nozzle 60 may be perpendicular to the surface of the source material SM, or may be inclined with respect to the source surface SM such that the carrier gas is injected at an angle as indicated by arrow A2.
  • the nozzle 60 may have a funnel shape as shown in FIG. 5, which is inclinedly extended in the direction of travel of the carrier gas from the central axis 20AX of the carrier gas inflow passage 20.
  • the nozzle 60 together with the flow restriction member 50, provides a flow pattern for the hot carrier gas drawn from the inlet port 20P into the second space V2 to provide a temperature pattern in the second space V2.
  • generated particles can be adsorbed or reflected on the surface 60S of the nozzle 60 to prevent particles from entering the discharge port 30P.
  • FIG. 6 is a cross-sectional view illustrating a source container 400 according to another embodiment of the present invention.
  • the source container 400 may be configured such that the nozzle 60 coupled to the carrier gas inflow passage 20 is perpendicular to the surface of the source material SM, or the carrier gas is injected at an angle as indicated by arrow A.
  • FIG. It is similar to the source container 500 shown in FIG. 5 in that it includes through holes 60H inclined with respect to the source surface SM.
  • the front portion of the nozzle 60 of the source container 400 ie, the surface opposite the first flow barrier surface 50S1
  • Carrier gas is injected only through.
  • a through hole may be provided in place of the occluded surface on the front face of the nozzle 60.
  • the carrier gas injected from the nozzle 60 is caused to flow to the discharge port 30P after the carrier gas is injected toward the surface of the source material SM through the through holes 60H of the nozzle 60, as indicated by arrow A. do.
  • the hot carrier gas is mixed with the vapor generated from the source material while passing through the second space V2 and discharged through the discharge port 30P.
  • the nozzle 60 together with the flow restricting member 50, provides a flow pattern for the hot carrier gas drawn from the inlet port 20P into the second space V2 to provide temperature uniformity in the second space V2.
  • particles generated at the surface 60S of the nozzle 60 may be adsorbed or reflected to prevent particles from entering the discharge port 30P.
  • nozzle 60 disclosed with reference to FIGS. 5 and 6 relates to a bottom-up source container
  • embodiments of the present invention are not limited thereto.
  • the aforementioned nozzle may be coupled to the carrier gas inflow passage 20 in the top-down source container disclosed with reference to FIG. 4.
  • the flow restricting members 50 of these source containers may have a curved, polyhedral, or combined flow barrier surface as described with reference to FIGS. 3A and 3B.
  • FIG. 7 is a cross-sectional view illustrating a source container 500 according to another embodiment of the present invention.
  • the source container 500 may have a temperature controller for uniform heat supply to the inside of the container 10, for example, the first space V2. It may further include a heating member 45 controlled by.
  • the heating member 45 may be in the form of a rod extending in the z direction and arranged in a two-dimensional array in the x and y directions.
  • the heating member 45 may be a resistive heater, for example, and a shielding structure 45C may be provided to prevent direct contact of the source material SM in the first space V1.
  • the shielding structure 45C may be assembled with the bottom portion 10_1 or through the bottom portion 10_1 to be led into the first space V1.
  • the heating member 45 may be another heating member such as a radiant heater, a circulating fluid heater, and an induction heater.
  • the heating member 45 is in addition to the rod shape, other linear, circular or two stacked in the Z direction or concentrically arranged about the central axis of the carrier gas inlet flow path 20 within the first space V1. It may be a dimensional surface heating body, but the present invention is not limited thereto.
  • the heating member 45 shown in FIG. 7 may be applied to the source container of the bottom-up flow method shown in FIG. 4.
  • the heating member 45 may replace or be applied to the source container with the other heating member 40 shown in FIG. 1B.

Abstract

본 발명은 소스 컨테이너 및 기상 증착용 반응로에 관한 것이다. 본 발명의 일 실시예에 따른 소스 컨테이너는, 소스 재료가 수용되는 제 1 공간 및 상기 제 1 공간과 접하고 내부로 인입된 운반 가스와 상기 소스 재료로부터 발생한 증기가 혼합되는 제 2 공간을 한정하는 내벽을 포함하는 용기; 상기 용기의 외부와 상기 제 2 공간을 연통시키고, 제 2 공간 내에 노출되는 유입 포트를 포함하는 운반 가스 유입 유로; 상기 용기의 외부와 상기 제 2 공간을 연통시키고, 제 2 공간 내에 노출되는 배출 포트를 포함하는 혼합 가스 배출 유로; 및 상기 제 2 공간 내에서 확장되어, 상기 유입 포트와 상기 배출 포트 사이에 제 1 흐름 장벽 표면을 제공하는 흐름 제한 부재를 포함한다.

Description

소스 컨테이너 및 기상 증착용 반응로
본 발명은 기상 증착 기술에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는, 기상 전구체를 생성하기 위한 소스 컨테이너 및 이를 포함하는 기상 증착용 반응로에 관한 것이다.
반도체 제조 장치 또는 디스플레이 제조 장치에서, 화학기상증착(CVD), 원자층 증착(ALD) 또는 유기 기상증착(OVPD 또는 응축 코팅)과 같은 기상 증착 방법으로 박막을 형성하기 위한 반응로에는 별도로 마련된 소스 컨테이너가 종종 사용된다. 상기 소스 컨테이너 내에는 고상 또는 액상 소스가 장입될 수 있으며, 상기 소스를 가열하여 소스 컨테이너 내에서 기상 전구체를 발생시키고, 상기 가상 전구체는 적합한 운반 가스에 의해 상기 반응로로 전달될 수 있다.
일반적으로 고상 소스는 안정성을 이유로 널리 선호되지만, 낮은 증기압을 가지면서도 열에 민감하기 때문에 이를 이용한 기상 증착은 전달되는 기상 전구체 양의 불균일 또는 침전과 같은 기술적인 다양한 문제점을 갖는다.
본 발명이 해결하고자 하는 기술적 과제는, 기상 전구체 양의 불균일 또는 침전과 같은 문제점을 확보하면서 재현성 있는 성막을 위해 온도 균일성, 흐름 제어 및 파티클의 제거가 가능한 소스 컨테이너를 제공하는 것이다.
본 발명이 해결하고자 하는 다른 기술적 과제는, 상기 이점을 갖는 소스 컨테이너를 포함하는 기상 증착용 반응로를 제공하는 것이다.
상기 기술적 과제를 달성하기 위한 본 발명의 일 실시예에 따른 소스 컨테이너는, 소스 재료가 수용되는 제 1 공간 및 상기 제 1 공간과 접하고 내부로 인입된 운반 가스와 상기 소스 재료로부터 발생한 증기가 혼합되는 제 2 공간을 한정하는 내벽을 포함하는 용기; 상기 용기의 외부와 상기 제 2 공간을 연통시키고, 제 2 공간 내에 노출되는 유입 포트를 포함하는 운반 가스 유입 유로; 상기 용기의 외부와 상기 제 2 공간을 연통시키고, 제 2 공간 내에 노출되는 배출 포트를 포함하는 혼합 가스 배출 유로; 및 상기 제 2 공간 내에서 확장되어, 상기 유입 포트와 상기 배출 포트 사이에 제 1 흐름 장벽 표면을 제공하는 흐름 제한 부재를 포함한다.
일부 실시예에서, 상기 제 1 흐름 장벽 표면은 상기 유입 포트의 중심으로부터 상기 배출 포트의 중심을 연결하는 직선으로 정의되는 가상 직선 경로를 가로지르면서 상기 제 2 공간 내에서 확장된 표면을 포함할 수 있다. 또한, 상기 제 1 흐름 장벽 표면은 평면, 곡면 또는 다면체 표면 중 어느 하나 또는 이들의 조합을 포함할 수 있다.
일부 실시예에서, 상기 제 1 흐름 장벽 표면은 상기 제 2 공간을 정의하는 내벽으로부터 이격될 수 있다. 또한, 상기 제 1 흐름 장벽 표면의 확장 단부로부터 상기 혼합 가스 배출 유로의 중심 축 쪽으로 연장되는 제 2 흐름 장벽 표면을 더 포함할 수 있다.
일부 실시예에서, 상기 소스 컨테이너는, 상기 혼합 가스 배출 유로의 유로 중앙 단부와 연통되고, 제 2 흐름 장벽 표면에 형성되는 관통 홀들을 더 포함하며, 상기 관통 홀들에 의해 상기 배출 포트가 정의될 수 있다. 또한, 상기 제 1 흐름 장벽 표면과 상기 제 2 흐름 장벽 표면의 교차 각도는 20° 내지 70° 범위 내일 수 있다. 일부 실시예에서, 상기 제 2 흐름 장벽 표면은 경사 확장될 수 있다.
일부 실시예에서, 상기 운반 가스 유입 유로의 중심 축과 상기 혼합 가스 배출 유로의 중심 축은 동일 선상에 배치될 수 있다. 일부 실시예에서, 상기 운반 가스 유입 유로는 상기 용기의 외부로부터 상기 제 1 공간을 경과하여 상기 제 2 공간으로 연장될 수 있다. 다른 실시예에서, 상기 혼합 가스 배출 유로는 상기 용기의 외부로부터 제 1 공간을 경과하여 상기 제 2 공간으로 연장될 수 있다.
일부 실시예에서, 상기 소스 컨테이너는 상기 운반 가스 유입 유로에 결합되는 상기 유입 유로와 연통되는 관통 홀들을 포함하는 노즐을 더 포함할 수 있다. 또한, 상기 관통 홀들은 상기 소스 재료의 표면 쪽으로 상기 운반 가스를 분사하도록 배열될 수 있다. 또한, 상기 노즐은 상기 제 1 흐름 장벽 표면에 대향하는 폐색된 표면을 포함할 수 있다.
상기 소스 재료는 액상 또는 고상이며, 상기 소스 재료는 50 ℃ 내지 550 ℃ 범위 내에서 10-6 Torr 내지 103 Torr의 증기압을 가질 수 있다. 이러한 소스 재료로는, 이는 유기 분자, 공역 중합체, 유기 금속 착물 또는 무기물 소스 재료일 수 있다.
상기 다른 기술적 과제를 달성하기 위한 본 발명의 일 실시예에 따른 기상 증착 반응로는 전술한 소스 컨테이너의 상기 혼합 가스 배출 유로에 결합될 수 있다. 상기 기상 증착 반응로는 유기 발광 소자(OLED)의 제조를 위한 것이다.
본 발명의 실시예에 따르면, 유입 포트와 배출 포트 사이에 배치되는 흐름 장벽 표면에 의해, 제 2 공간 내에서 유입 포트로부터 배출 포트까지의 가스 유동 거리가 가상 직선 경로에 비해 더 증가되어 운반 가스와 소스 재료로부터 발생한 증기의 혼합이 용이해질 뿐만 아니라 상기 제 1 흐름 장벽 표면을 따라 고온의 운반 가스가 층류 패턴을 가짐으로써 용기 내의 온도 균일성이 향상되어 용기 내 냉점이 제거되거나 감소될 수 있으며, 이로써, 상기 냉점에서 응축되거나 불완전하게 분해되어 발생하는 파티클이 억제되고 상기 반응로로 전달되는 기상 전구체의 양이 증착 과정 동안 균일하도록 유지될 수 있다.
또한, 제 1 흐름 장벽 표면과 선택적으로는 제 2 흐름 장벽 표면으로 인하여 상기 냉점에 의해 제 2 공간 내에 파티클이 발생하더라도 상기 파티클은 상기 표면들 상에서 흡착되거나 반사되어, 배기 포트로 상기 파티클이 유입되는 것이 차단될 수 있으며, 이로 인한 소자의 불량을 방지할 수 있다.
도 1a 및 도 1b는 본 발명의 일 실시예에 따른 소스 컨테이너를 동일 중심 축을 기준으로 서로 다른 각도에서 절취하여 도시한 단면도들이다.
도 2a는 도 1b에 도시된 소스 컨테이너의 혼합 가스 배출 유로와 이에 결합된 흐름 제한 부재의 확대 단면도이며, 도 2b는 흐름 제한 부재의 배출 포트를 γ방향에서 바라본 형상을 나타내는 도면이다.
도 3a 및 도 3b는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 제 2 공간 내의 유로들과 흐름 제한 부재들의 확대 단면도이다.
도 4는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 소스 컨테이너를 도시하는 단면도이다.
도 5는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 소스 컨테이너를 도시하는 단면도이다.
도 6은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 소스 컨테이너를 도시하는 단면도이다.
도 7은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 소스 컨테이너를 도시하는 단면도이다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 상세히 설명하기로 한다.
본 발명의 실시예들은 당해 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 본 발명을 더욱 완전하게 설명하기 위하여 제공되는 것이며, 하기 실시예는 여러 가지 다른 형태로 변형될 수 있으며, 본 발명의 범위가 하기 실시예에 한정되는 것은 아니다. 오히려, 이들 실시예는 본 개시를 더욱 충실하고 완전하게 하고, 당업자에게 본 발명의 사상을 완전하게 전달하기 위하여 제공되는 것이다.
또한, 이하의 도면에서 각 층의 두께나 크기는 설명의 편의 및 명확성을 위하여 과장된 것이며, 도면상에서 동일 부호는 동일한 요소를 지칭한다. 본 명세서에서 사용된 바와 같이, 용어 "및/또는" 는 해당 열거된 항목 중 어느 하나 및 하나 이상의 모든 조합을 포함한다.
본 명세서에서 사용된 용어는 특정 실시예를 설명하기 위하여 사용되며, 본 발명을 제한하기 위한 것이 아니다. 본 명세서에서 사용된 바와 같이, 단수 형태는 문맥상 다른 경우를 분명히 지적하는 것이 아니라면, 복수의 형태를 포함할 수 있다. 또한, 본 명세서에서 사용되는 경우 "포함한다(comprise)" 및/또는 "포함하는(comprising)"은 언급한 형상들, 숫자, 단계, 동작, 부재, 요소 및/또는 이들 그룹의 존재를 특정하는 것이며, 하나 이상의 다른 형상, 숫자, 동작, 부재, 요소 및/또는 그룹들의 존재 또는 부가를 배제하는 것이 아니다.
본 명세서에서 제 1, 제 2 등의 용어가 다양한 부재, 부품, 영역, 층들 및/또는 부분들을 설명하기 위하여 사용되지만, 이들 부재, 부품, 영역, 층들 및/또는 부분들은 이들 용어에 의해 한정되어서는 안됨은 자명하다. 이들 용어는 하나의 부재, 부품, 영역, 층 또는 부분을 다른 영역, 층 또는 부분과 구별하기 위하여만 사용된다. 따라서, 이하 상술할 제 1 부재, 부품, 영역, 층 또는 부분은 본 발명의 가르침으로부터 벗어나지 않고서도 제 2 부재, 부품, 영역, 층 또는 부분을 지칭할 수 있다.
본 발명자들은 가열되는 소스 컨테이너 내에서 소스 재료가 수용되는 공간(본 명세서에서는 제 1 공간이라 함)과 상기 제 1 공간과 접하면서 소스 재료로부터 발생한 증기와 운반 가스의 혼합이 일어나는 공간(본 명세서에서는 제 2 공간 이라 함)은 열적으로 균일한 것이 바람직하지만, 상기 제 1 공간과 제 2 공간 내에는 냉점(cold spot)이 존재할 수 있으며, 상기 냉점에서 상기 소스 재료의 증기는 응축되거나 불완전하게 분해되어 파티클을 생성하는 원인이 됨을 착안하여, 고온으로 가열되어 소스 컨테이너 내부로 인입되는 운반 가스의 흐름을 제어하는 것이 상기 냉점을 억제하고, 파티클이 억제된 혼합 가스를 얻는데 효과적임을 확인하였다. 특히, 이러한 흐름 제어는 열에 민감하고, 기상 증착 메커니즘에 적합한 고상 또는 액상 유기물 소스 재료에 효과적이다. 본 발명의 소스 컨테이너에 사용하기에 적합한 소스 재료는 50 ℃ 내지 550 ℃ 범위 내에서 10-6 Torr 내지 103 Torr의 증기압을 갖는 액상 또는 고상 재료로서, 기상 증착에 적합한 유기 분자, 공역 중합체, 유기 금속 착물 또는 무기물 소스 재료일 수 있으며, 예를 들면, C27H18AlN3O3(ALQ3) 및 N, N'-Bis(naphthalene-1-yl)-N,N'-bis(phenyl)benzidine(NPB)와 같은 공지의 물질이 참조될 수 있다.
도 1a 및 도 1b는 본 발명의 일 실시예에 따른 소스 컨테이너(100)를 동일 중심 축(20AX, 30AX)을 기준으로 서로 다른 회전 각도에서 절취하여 도시한 단면도들이다. 방향은 직교 좌표계를 통해서 나타냈으며, y 방향은 지면에 수직한 방향을 나타낸다.
도 1a 및 도 1b를 참조하면, 소스 컨테이너(100)는 용기(10) 및 용기(10)의 내부와 외부를 연통시키기 위한 유로들(20, 30)을 포함할 수 있다. 용기(10)는 z 방향의 중심 축을 갖는 원통형일 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니며, 예를 들면, 횡방향(x 또는 y 방향) 또는 종방향(z 방향)의 축을 갖는 타원체이거나 구일 수 있다.
용기(10)는 복수의 파트들로 구성되며, 소스 재료(SM)의 장입과 주기적인 세정을 위해 이들 복수의 파트들은 서로 탈부착될 수 있도록 구성될 수 있다. 예를 들면, 도 1a 및 도 1b에 도시된 바와 같이, 용기(10)는 바닥부(10_1), 몸체부(10_2) 및 뚜껑부(10_3)와 같이 3 개의 독립된 파트들로 구성되거나, 용기(10)의 바닥부(10_1)와 몸체부(10_2)가 일체화될 수도 있다. 그러나, 용기(10)를 구성하는 파트들의 개수는 예시적이며, 본 발명이 이에 의해 한정된 것은 아니다. 예를 들면, 용기(10)는 4 개 이상의 독립된 파트들로 구성될 수도 있을 것이다. 이들 파트들은 볼트/너트, 조인트, 및/또는 클램프와 같은 체결 부재들(10C) 또는 이들 사이의 나사산 결합이나 플랜지 구조에 의해 서로 결합되어 기계적인 결합 강도를 유지하거나, 기밀을 유지하기 위한 실링 부재(10D)를 필요로 할 수도 있다.
용기(10)의 일부 또는 전체의 재료는 스텐레스 스틸, 알루미늄, 티타늄, 구리와 같은 금속 재료, 내부의 관측이 가능한 석영, 유리와 같은 재료 또는 단열 효과를 갖는 세라믹과 같은 재료 중 어느 하나 또는 이들의 조합으로부터 선택될 수 있으며, 본 발명이 이에 의해 제한되는 것은 아니다.
일부 실시예에서, 용기(10)의 각 파트들(10_1, 10_2, 10_3)의 내벽(10W1, 10W2, 10W3)은, 도 1a에 도시된 바와 같이, 소스 재료(SM)를 수용하는 제 1 공간(V1)과 제 1 공간(V1)과 접하면서 용기(10)의 내부로 인입된 운반 가스와 소스 재료(SM)로부터 발생한 증기와 상기 운반 가스의 혼합이 일어나는 제 2 공간(V2)을 정의할 수 있다. 도시된 제 1 공간(V1)은 소스 재료(SM)가 축적될 수 있는 영역이며, 제 2 공간(V2)은 소스 재료(SM)가 기화 및/또는 승화하여, 소스 재료(SM)로부터 발생한 기상 전구체인 증기가 채워지는 영역이다.
이하에서는, 제 1 공간(V1)을 정의하는 용기(10)의 내벽 부분들을 집합적으로 제 1 내벽이라 지칭하고, 제 2 공간(V2)을 정의하는 용기(10)의 내벽 부분들을 집합적으로 제 2 내벽이라 지칭한다. 예를 들어, 도시된 소스 컨테이너(100)에서, 제 1 내벽(10S_1)은 용기(10)의 바닥부(10_1)의 내벽(10W1) 전체, 및 몸체부(10_2)의 내벽(10W2) 중 소스 재료(SM)가 접하는 내벽 일부를 포함하며, 제 2 내벽(10S_2)은 몸체부(10_2)의 내벽 중 소스 재료(SM)와 접하지 않는 부분과 뚜껑부(10_3)의 내벽(10W3) 전체를 포함할 수 있다.
소스 컨테이너(100)는 용기(10)의 내부에 열공급을 위하여, 온도 제어기에 의해 제어되는 가열 부재를 더 포함할 수 있다. 상기 가열 부재는 소스 재료(SM)가 채워지는 제 1 공간(V1)을 가열하거나, 선택적으로는, 기체가 채워지는 제 2 공간(V2)을 함께 가열할 수도 있다. 예를 들면, 상기 가열 부재는, 도 1b에 도시된 바와 같이, 저항 히터(40)일 수 있다.
저항 히터(40)는, 예를 들면, 바닥부(10_1)와 몸체부(10_2)를 관통하여 용기(10) 내부에 매립될 수 있다. 와이어(10L)를 통해 제어되는 전원(미도시)에 연결될 수 있다. 저항 히터(40)는 제 1 공간(V1)과 제 2 공간(V2)을 모두 가열할 수 있다. 다른 실시예에서, 저항 히터(40)는 제 1 공간(V1)과 제 2 공간(V2)을 각각 가열하도록 독립적으로 제공될 수도 있다. 도 1b에 도시된 저항 히터의 개수는 예시적이며, 일정한 간격으로 용기(10) 내부에 매립된 2 이상의 복수개일 수 있다. 또 다른 실시예에서, 저항 히터(40)는 용기(10)의 외부에 제공되거나, 용기(10)의 내부에 제공될 수도 있다. 이에 관하여는 도 7을 참조하여 후술하도록 한다.
상기 가열 부재로서 저항 히터(40)는 예시적일 뿐, 본 발명이 이에 한정되는 것이며, 상기 가열 부재는, 예를 들면, 복사 히터, 순환유체 히터 및 유도 히터와 같은 다른 가열 부재일 수도 있다. 또한, 도시하지는 않았지만, 용기(10) 내부의 공간들(V1, V2) 또는 용기(10) 자체의 온도를 측정하기 위한 열전쌍, 써미스터 또는 적외선 열감지 센서와 같은 다른 적합한 온도 센서가 부설될 수 있으며, 특히 적외선 열감지 센서를 위해 용기(10)에는 광학적으로 투명한 윈도우가 제공될 수도 있다..
소스 컨테이너(100)의 운반 가스 유입 유로(20)와 혼합 가스 배출 유로(30)는 제 2 공간(V2)과 용기(10)의 외부를 연통시킨다. 운반 가스 유입 유로(20)를 통하여 외부로부터 제 2 공간(V2)으로 운반 가스가 인입될 수 있다(운반 가스 IN). 상기 운반 가스는 소스 컨테이너(100)로부터 증착 프로세스가 일어나는 반응로로 소스 재료(SM)의 기상 전구체를 전달하기 위한 기상 유체이다. 상기 운반 가스는, 예를 들면, 사용되는 소스 재료의 응축을 방지하기 위하여 가열되어 공급되는 헬륨, 질소 및 아르곤과 같은 비활성 가스, 또는 산소, 오존 및 이산화탄소와 같은 반응성 가스일 수 있다.
제 2 공간(V2) 내부로 인입된 상기 운반 가스는 제 2 공간(V2)으로 확산된 소스 재료(SM)의 증기와 혼합되어 혼합 가스 배출 유로(30)를 통하여 반응로로 전달된다(혼합 가스 OUT). 상기 반응로는, 예를 들면, 액체 또는 고체 소스 재료로부터 발생한 증기 또는 이의 반응 생성물의 증착에 의해 소자층이 형성되는 메모리 또는 로직 회로와 같은 반도체 소자 제조를 위한 기상 증착 장치, 또는 유기 EL(또는 유기 발광 다이오드(OLED)라고도 함)와 같은 디스플레이 소자의 제조를 위한 기상 증착 장치에 적용될 수 있다. 그러나, 이는 예시적이며, 소스 재료(SM)에 따라 광전 기전을 갖는 다른 소자들, 예를 들면, 전기화학전지, 광전도성 전지, 광저항기, 포토스위치, 포토트랜지스터 및 포토튜브에도 적용될 수 있을 것이다. 이들 용어들에 관하여는 1966년판 Markus, John저의 Electronics and Nucleonics Dictionary, 470 및 476쪽 (McGraw-Hill, Inc. 1966)]의 기재 사항을 참조할 수 있다.
일부 실시예에서, 운반 가스 유입 유로(20)는, 도 1a 및 도 1b에 도시된 바와 같이, 용기(10)의 외부로부터 제 1 공간(V1)을 경과하여 제 2 공간(V2)으로 연장될 수 있다. 이 경우, 운반 가스 유입 유로(20)의 유입 포트(20P)는 소스 재료(SM)의 표면 위로 돌출되어 제 2 공간(V2)에 노출될 수 있다. 그러나, 다른 실시예에서, 운반 가스 유입 유로(20)는 용기(10)의 외부로부터 제 2 공간(V2)으로 직접 연장될 수도 있을 것이다.
도 1a 및 도 1b에 도시된 소스 컨테이너(100)는, 유체의 흐름 방향에 따라 정의하자면, 운반 가스 유입 유로(20)가 소스 재료(SM)의 표면을 기준으로 혼합 가스 배출 유로(30)에 비하여 상대적으로 아래에 있으므로, 상향식 흐름 방식이다. 상기 상향식 흐름 방식 구현을 위하여 운반 가스 유입 유로(20)의 유입 포트(20P)는 도시된 바와 같이 제 1 공간(V2)을 경과하여 제 2 공간(V2)으로 연장되는 것에 제한되지 않으며, 운반 가스 유입 유로(20)의 유입 포트(20P)가 제 2 공간(V2) 내에서 소스 재료(SM)의 표면을 기준으로 배출 포트(30P)에 비하여 낮게 배치되는 것도 가능하다.
소스 컨테이너(100)는 제 2 공간(V2) 내에 흐름 제한 부재(50)를 포함할 수 있다. 일 실시예에서, 흐름 제한 부재(50)는, 도시된 바와 같이, 혼합 가스 배출 유로(30)에 결합될 수 있다. 이를 위하여, 흐름 제한 부재(50))는 혼합 가스 배출 유로(30)의 일부, 예를 들면, 단부에 용접, 나사산 체결 또는 볼트/너트와 같은 같은 체결 부재를 이용하여 체결되거나, 유로(30)의 일부와 일체화될 수도 있다.
이와 같이, 흐름 제한 부재(50)가 혼합 가스 배출 유로(30)에 결합된 예로서, 도시된 흐름 제한 부재(50)는 혼합 가스 배출 유로(30)의 연장 방향의 중심 축(도 2a의 30AX 참조)상에 존재하는 유로 중앙 단부(30H)를 둘러싸면서, 그 단부(50T)가 제 2 내벽(10S_2)로부터 거리 d만큼 이격된 입체 형상을 갖는 구조체 형태로 제공될 수 있다. 상기 구조체는 유로 중앙 단부(30H)에 나사산 결합 또는 용접 결합될 수 있다. 다른 실시예에서, 도시하지는 않았지만, 흐름 제한 부재(50)의 구성과 체결 방식은 다양하게 변형 실시될 수 있으며, 본 발명이 이에 제한되는 것은 아니다. 예를 들면, 흐름 제한 부재(50)는 복수의 파트들로 구성되거나, 혼합 가스 배출 유로(30)와 함께 일체로 가공될 수도 있다.
이와 같이, 흐름 제한 부재(50)가 혼합 가스 배출 유로(30)의 유로 중앙 단부(30H)를 둘러싸는 경우, 혼합 가스 배출 유로(30)의 배출 포트(30P)는 유로 중앙 단부(30H)와 연통된 흐름 제한 부재(50) 내의 관통 홀(30T)에 의해 제공될 수 있다. 관통 홀(30T)은 1 개 또는 복수 개일 수 있으며, 이에 관하여는 후술한다.
흐름 제한 부재(50)는 유입 포트(20P)와 배출 포트(30P) 사이에 배치되는 제 1 흐름 장벽 표면(50S1)을 포함하며, 제 1 흐름 장벽 표면(50S1)는 상기 구조체의 일 표면일 수 있다. 제 1 흐름 장벽 표면(50S1)은 운반 가스 유입 유로(20)의 중심 축(20AX)과 교차하도록 배치될 수 있다. 일 실시예에서, 제 1 흐름 장벽 표면(50S1)은 유입 포트(20P)의 중심으로부터 배출 포트(30P)의 중심을 연결하는 직선으로 정의되는 가상 직선 경로(VL1, VL2)를 가로지르면서 제 2 공간(V2) 내에서 확장된 표면이다. 제 1 흐름 장벽 표면(50S1)은, 도 1a 및 도 1b에 도시된 바와 같이, x 및 y 방향으로 확장된 2차원적 평면일 수 있다.
일부 실시예에서, 흐름 제한 부재(50)는 제 1 흐름 장벽 표면(50S1)의 확장 단부(50T)로부터 혼합 가스 배출 유로(30)의 중심 축(30AX) 쪽으로 연장되는 제 2 흐름 장벽 표면(50S2)을 더 포함할 수 있다. 도 1a 및 도 1b에 도시된 바와 같이, 제 2 흐름 장벽 표면(50S2)은 경사 확장된 면일 수 있으며, 제 1 흐름 장벽 표면(50S1)과 제 2 흐름 장벽 표면(50S2)은 이들 표면들을 각각 밑면과 측면으로 하는 원뿔 형상의 구조체를 제공할 수 있다. 제 2 흐름 장벽 표면(50S2)에 형성된 관통 홀들(30T)은 유로 중앙 단부(30H)와 연통되고, 전술한 바와 같이 관통 홀들(30T)에 의해 혼합 가스 배출 유로(30)의 배출 포트(30P)가 정의될 수 있다.
도 1b에 도시된 바와 같이, 제 1 흐름 장벽 표면(50S1)에 의해 제 2 공간(V2) 내에서 유입 포트(20P)로부터 배출 포트(30P)까지의 가스 유동 거리는 가상 직선 경로에 비해 더 증가될 수 있으며, 화살표 A로 나타낸 바와 같이, 유입 포트(20P)로부터 인입된 고온의 운반 가스는 제 1 흐름 장벽 표면(50S1)을 따라 용기(100)의 제 2 내벽(10W2)으로 이동하고, 이후, 제 2 내벽(10W2)과 제 1 흐름 장벽 표면(50S1) 사이의 간격 d를 갖는 갭을 통해 내벽(10W2)을 따라 배출 포트(30P)에 도달하는 가스 흐름 패턴을 제공할 수 있다. 바람직하게는, 상기 가스 흐름 패턴은 고온의 운반 가스에 의한 고온 층류 패턴(high temperature laminar flow pattern)일 수 있다. 그러나, 고온 층류 패턴에 관한 언급이 제 2 공간(V2) 내에서 발생할 수 있는 난류(turbulent flow) 또는 전이류(transition flow)를 배제하는 것은 아니다.
본 발명의 실시예에 따르면, 증가된 가스 유동 거리로 인하여 유입 포트(20P)로부터 인입된 고온의 운반 가스가 배출 포트(30P)에 도달하기 전에 제 2 공간(V2) 내로 확산된 소스 재료의 증기와 혼합되는 것이 더 쉬워지며, 상기 고온의 흐름 패턴으로 인하여 제 2 공간(V2)의 전역에 걸쳐 온도 균일성을 향상시킬 수 있다. 이와 같이, 온도 균일성이 향상되면, 제 2 공간(V2) 내에서 냉점(cold spot)이 제거되거나 감소될 수 있으며, 이로써, 상기 냉점에서 응축되거나 불완전하게 분해되어 발생하는 파티클이 억제될 수 있으며, 상기 반응로로 전달되는 기상 전구체의 양이 증착 과정 동안 균일하도록 유지될 수 있다.
또한, 본 발명의 일 실시예에 따른 소스 컨테이너(100)에 의한 다른 중요한 이점으로서, 제 1 흐름 장벽 표면(50S1)과, 선택적으로는 제 2 흐름 장벽 표면(50S2)으로 인하여, 상기 냉점에 의해 제 2 공간(V2) 내에 파티클이 발생하더라도 상기 파티클은 제 1 흐름 장벽 표면(50S1) 및 제 2 흐름 장벽 표면(50S2) 상에서 흡착되거나 반사되어, 배기 포트(30P)로 상기 파티클이 유입되는 것이 차단될 수 있으며, 이로 인한 소자의 불량을 방지할 수 있다.
도 2a는 도 1b에 도시된 소스 컨테이너(100)의 혼합 가스 배출 유로(30)와 이에 결합된 흐름 제한 부재(50)의 확대 단면도이며, 도 2b는 흐름 제한 부재(50)의 배출 포트(30P)를 γ방향에서 바라본 형상을 나타내는 도면이다.
도 2a를 참조하면, 제 2 공간(도 1b의 V2 참조) 내의 흐름 제한 부재(50)의 제 1 흐름 장벽 표면(50S1)은 x 및 y 방향으로 확장된 평평한 표면일 수 있다. 또한, 도 1b를 참조하여 전술한 바와 같이, 흐름 제한 부재(50)는 제 1 흐름 장벽 표면(50S1)의 확장 단부(50T)로부터 혼합 가스 배출 유로(30)의 중심 축(30AX)쪽으로 연장된 제 2 흐름 장벽 표면(50S2)을 더 포함할 수 있다. 제 2 흐름 장벽 표면(50S2)는 도시된 바와 같이 경사 확장될 수 있지만, 이는 예시적이며, 제 1 흐름 장벽 표면(50S2)과 유사하게 볼록하거나 오목한 곡면 표면을 갖거나 다면체 표면을 가질 수도 있다.
제 2 흐름 장벽 표면(50S2)으로부터 유로 중앙 단부(30H)를 연통시키는 관통 홀들(30T)에 의해 혼합 가스 배출 유로(30)의 배출 포트(30P)가 정의될 수 있다. 관통 홀들(30T)에 의해 혼합 가스 배출 유로(30)는 실질적으로 연장되는 효과를 갖는다. 관통 홀들(30T)은, 도 2a에 도시된 바와 같이, 혼합 가스 배출 유로(30)의 중심 축(30AX)을 회전축으로 하여 180 ° 간격으로 형성될 수 있다. 이 경우, 관통 홀들(30T)은 2 개일 수 있지만, 이는 예시적이며, 관통 홀들(30T)은 중심 축(30AX)을 회전축으로 하여 3 개 이상이거나, 1개일 수도 있으며, 그에 따라, 배출 포트(30P)의 개수도 변한다.
도 2a와 함께 도 2b를 참조하면, 제 1 흐름 장벽 표면(50S1)과 제 2 흐름 장벽 표면(50S2)의 교차 각도 θ(표면들의 연장선이 서로 교차할 때 내각을 의미함)는 예각이며, 이러한 교차 각도 θ는 배출 포트(30P)의 노출 단면(30PA)은 관통 홀(30T) 단면(30PT)의 형상이 원인 경우, 제 2 흐름 장벽 표면(30S2)에 수직한 γ 방향에서 바라본 관통 홀(30T)의 모습(이하, 노출 단면; 30PA)의 형상은 타원과 유사할 수 있다. 이 경우, 노출 단면(30PA)의 면적은 배출 포트(30P)의 단면(30PT)의 면적/sin θ의 크기에 근사한다. 예를 들면, 교차 각도 θ가 감소할수록 배출 포트(30P)의 노출 단면(30PA)의 면적이 증가된다. 또한, 교차 각도 θ가 감소할수록 배출 포트(30P)와 유로 중앙 단부(30H) 사이의 거리가 감소될 수 있다. 그 결과, 배출 포트(30P)를 통하여 혼합 가스 배출 유로(30)로 전달되는 배출 가스의 유량이 증가될 수 있다. 이러한 교차 각도 θ는, 예를 들면, 20° 내지 70° 일 수 있다. 그러나, 이는 예시적일 뿐 교차 각도 θ는 90° 또는 그 이상일 수도 있다.
도 3a 및 도 3b는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 제 2 공간 내의 유로들(20, 30)과 흐름 제한 부재들(50)의 확대 단면도이다. 도 2a 및 도 2b에 개시된 구성 요소와 동일한 참조 번호를 갖는 구성 요소에 관하여는 모순되지 않는 한 전술한 개시 사항을 참조할 수 있으며, 중복된 설명은 생략하기로 한다.
도 3a를 참조하면, 흐름 제한 부재(50)의 제 1 흐름 장벽 표면(50S1)은 가상 직선 경로(VL1, VL2)를 가로지르면서 제 2 공간(V2) 내에서 운반 가스 유입 유로(20) 측으로 볼록하게 확장된 곡면일 수 있다. 또한, 흐름 제한 부재(50)는 제 1 흐름 장벽 표면(50S1)의 확장 단부(50T)로부터 혼합 가스 배출 유로(30)의 중심 축(30AX) 쪽으로 연장되는 제 2 흐름 장벽 표면(50S2)을 더 포함할 수 있다. 제 2 흐름 장벽 표면(50S2)으로부터 유로 중앙 단부(30H)를 연통시키는 관통 홀들(30T)이 제공될 수 있으며, 이에 의해 혼합 가스 배출 유로(30)의 배출 포트(30P)가 정의될 수 있다. 전술한 바와 같이, 관통 홀들(30T)은 혼합 가스 배출 유로(30)의 중심 축(30AX)을 회전축으로 하여 180° 간격으로 형성되지만, 이는 예시적이며, 관통 홀들(30T)은 중심 축(30AX)을 회전축으로 하여 3 개 이상이거나, 1개일 수도 있다.
도 3b를 참조하면, 다른 실시예에 따른 흐름 제한 부재(50)의 제 1 흐름 장벽 표면(50S1)은 제 2 공간(V2) 내에서 운반 가스 유입 유로(20) 측으로 볼록하게 확장된 다면체 표면일 수 있다. 또한, 흐름 제한 부재(50)는 제 1 흐름 장벽 표면(50S1)의 확장 단부(50T)로부터 혼합 가스 배출 유로(30)의 중심 축(30AX) 쪽으로 연장되는 제 2 흐름 장벽 표면(50S2)을 더 포함할 수 있다. 제 2 흐름 장벽 표면(50S2)으로부터 유로 중앙 단부(30H)를 연통시키는 관통 홀들(30T)에 의해 혼합 가스 배출 유로(30)의 배출 포트(30P)가 정의될 수 있다.
도 3a 및 도 3b에 도시된 실시예에서는, 제 1 흐름 장벽 표면(50S1)이 곡면 또는 다면체 표면을 개시하고 있지만, 제 2 공간(V2) 내에서 가스의 흐름을 제어할 수 있도록 제 1 흐름 장벽 표면(50S1)의 표면적을 제어할 수 있는 다양한 방식으로 변형실시될 수 있다. 또한, 이들 도면들의 실시예는 제 2 흐름 장벽 표면(50S2)이 제 1 흐름 장벽 표면(50S1)의 확장 단부(50T)로부터 중심 축(30AX) 쪽으로 연속적으로 경사 확장된 것에 관한 것이지만, 이는 예시적이며, 본 발명이 이에 제한되는 것은 아니다. 예를 들면, 제 2 흐름 장벽 표면(50S2)은, 전술한 바와 같이, 제 1 흐름 장벽 표면(50S1)과 90° 이상의 교차 각도를 갖도록 연장되거나, 제 1 흐름 장벽 표면(50S1)과 제 2 흐름 장벽 표면(50S2)는 분리 제공될 수도 있다.
본 발명의 실시예에 따른 흐름 제한 부재들(50)은, 도 1a 내지 1b에 도시된 바와 같이 혼합 가스 배출 유로(30)에 결합된다. 도 3a 및 도 3b에 도시된 바와 같이, 혼합 가스 배출 유로(30)가 흐름 제한 부재(50) 자체에 제공될 수 있다. 다른 실시예에서, 혼합 가스 배출 유로(30)는 용기의 일부, 예를 들면, 뚜껑부(10_2)를 관통하여 제 2 공간(V2)으로 노출되도록 별도로 마련될 수 있고, 흐름 제한 부재(50)가 노출된 가스 배출 유로(30)의 일단에 삽입 고정, 나사산으로 체결 또는 볼트/너트 체결과 같은 방식 또는 다른 공지의 체결 방식에 의해 결합될 수도 있다.
도 1a 내지 도 3b를 참조하여 전술한 실시예에서는 운반 가스 유입 유로의 중심 축과 혼합 가스 배출 유로의 중심 축이 서로 동일선 상에 있는 것을 개시하고 있지만, 이는 예시적일 뿐 본 발명이 이에 제한되는 것은 아니다. 예를 들면, 이들 중심 축들은 서로 오프셋되거나 서로 평행하지 않을 수도 있다. 그러나, 설계의 단순화를 위하여 이들 중심 축은 서로 일치되고, 부재들은 이들 축들에 대하여 대칭적인 것이 바람직하다.
도 4는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 소스 컨테이너(200)를 도시하는 단면도이다. 전술한 구성 요소와 동일한 참조 번호를 갖는 구성 요소에 관하여는 모순되지 않는 한 전술한 개시 사항을 참조할 수 있으며, 중복된 설명은 생략하기로 한다.
도 4를 참조하면, 소스 컨테이너(200)는 운반 가스 유입 유로(20)가 소스 재료(SM)의 표면을 기준으로 혼합 가스 배출 유로(30)에 비하여 상대적으로 위에 있는 하향식 흐름 방식이며, 이 점에서, 상향식 흐름 방식인 전술한 소스 컨테이너(도 1a의 100 참조)와 구별된다.
용기(10)는 복수의 파트들로 구성될 수 있으며, 각 파트들의 내벽에 의해 제 1 공간(V1)과 제 2 공간(V2)이 정의될 수 있다. 소스 컨테이너(200)의 내부와 외부는 운반 가스 유입 유로(20) 및 혼합 가스 배출 유로(30)에 의해 연통된다. 일부 실시예에서, 혼합 가스 배출 유로(30)는, 도 4에 도시된 바와 같이, 용기(10)의 외부로부터 제 1 공간(V1)을 경과하여 제 2 공간(V2)으로 연장될 수 있다. 그러나, 이는 예시적이며, 혼합 가스 배출 유로(30)는 제 1 공간(V1)을 경과하지 않고서 제 2 공간(V2)으로 연장될 수도 있다.
소스 컨테이너(100)는 제 2 공간(V2) 내에 흐름 제한 부재(50)를 포함할 수 있다. 일 실시예에서, 흐름 제한 부재(50)는, 도시된 바와 같이, 혼합 가스 배출 유로(30)의 연장 방향의 중심 축(30AX) 상에 존재하는 유로 중앙 단부(30H)를 둘러싸면서 제 2 내벽(10S_2)로부터 거리 d만큼 이격된 입체 형상을 갖는 구조체일 수 있다. 상기 구조체는 유로 중앙 단부(30H)에 나사산 결합 또는 용접 결합될 수 있다. 그러나, 흐름 제한 부재(50)의 구성과 체결 방식은 다양하게 변형 실시될 수 있으며, 본 발명이 이에 제한되는 것은 아니다. 예를 들면, 흐름 제한 부재(50)는 복수의 파트들로 구성되거나, 도 4에 도시된 바와 같이 혼합 가스 배출 유로(30)와 결합되어 일체로 가공될 수도 있다.
흐름 제한 부재(50)의 제 1 흐름 장벽 표면(50S1)은 유입 포트(20P)와 배출 포트(30P) 사이에 배치되어, 운반 가스 유입 유로(20)의 중심 축(20AX)와 교차된다. 일부 실시예에서, 제 1 흐름 장벽 표면(50S1)은 가상 직선 경로(VL)를 가로지르면서 제 2 공간(V2) 내에서 확장될 수 있다. 제 1 흐름 장벽 표면(50S1)은 도 4에 도시된 바와 같이, x 및 y 방향으로 확장된 2차원적 평면일 수 있다. 그러나, 이는 예시적이며, 제 1 흐름 장벽 표면(50S1)은 도 3a 및 도 3b에 도시된 바와 같이 운반 가스 유입 유로(20)에 대한 3차원적 곡면 또는 다면체 표면일 수도 있다..
일부 실시예에서, 흐름 제한 부재(50)는 제 1 흐름 장벽 표면(50S1)의 확장 단부(50T)로부터 혼합 가스 배출 유로(30)의 중심 축(30AX)을 향하여 확장되는 제 2 흐름 장벽 표면(50S2)을 더 포함할 수 있다. 도 4에 도시된 바와 같이, 제 2 흐름 장벽 표면(50S2)은 경사 확장된 표면일 수 있다. 그러나 이는 예시적이며, 제 2 흐름 장벽 표면(50S2)은 생략되거나, 90 ° 이상의 교차 각도를 가질 수 있음은 전술한 바와 같다. 제 2 흐름 장벽 표면(50S2)에 유로 중앙 단부(30H)와 연통되는 관통 홀들(30T)이 제공될 수 있으며, 관통 홀들(30T)에 의해 혼합 가스 배출 유로(30)의 배출 포트(30P)가 정의될 수 있다.
제 1 흐름 장벽 표면(50S1)에 의해 제 2 공간(V2) 내에서 유입 포트(20P)로부터 배출 포트(30P)까지의 가스 유동 거리는 가상 직선 경로(VL)에 비해 더 증가될 수 있으며, 도 1b를 참조하여 개시된 바와 유사하게 유입 포트(20P)로부터 인입된 고온의 운반 가스는 용기의 해당 내벽들을 따라 배출 포트(30P)에 도달하는 흐름 패턴을 제공할 수 있다. 바람직하게는, 상기 흐름 패턴은 고온의 운반 가스에 의한 고온 층류 패턴일 수 있다. 이와 같이 가스 유동 거리로 인하여 유입 포트(20P)로부터 인입된 고온의 운반 가스가 배출 포트(30P)에 도달하기 전에 제 2 공간(V2) 내에 채워진 소스 재료의 증기와 혼합되는 것이 더 쉬워지며, 상기 고온의 흐름 패턴으로 인하여 제 2 공간(V2)의 전역에 걸쳐 온도 균일성이 향상될 수 있다. 이와 같이, 온도 균일성이 향상되면, 제 2 공간(V2) 내에서 냉점(cold spot)이 제거되거나 감소될 수 있으며, 이로써, 상기 냉점에서 응축되거나 불완전하게 분해되어 발생하는 파티클이 억제되고, 상기 반응로로 전달되는 기상 전구체의 양이 균일하도록 할 수 있다.
또한, 제 1 흐름 장벽 표면(50S1)과 제 2 흐름 장벽 표면(50S2)으로 인하여, 상기 냉점에 의해 제 2 공간(V2) 내에 파티클이 발생하더라도 상기 파티클은 제 1 흐름 장벽 표면(50S1) 및 제 2 흐름 장벽 표면(50S2) 상에서 흡착되거나 반사되어, 배기 포트(30P)로 상기 파티클이 직접 유입되는 것이 차단될 수 있으며, 이로 인한 소자의 불량을 방지할 수 있다.
도 5는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 소스 컨테이너(300)를 도시하는 단면도이다. 전술한 구성 요소와 동일한 참조 번호를 갖는 구성 요소에 관하여는 모순되지 않는 한 전술한 개시 사항을 참조할 수 있으며, 중복된 설명은 생략하기로 한다.
도 5를 참조하면, 소스 컨테이너(300)는 운반 가스 유입 유로(20)에 결합된 노즐(60)을 포함하는 점에서 전술한 소스 컨테이너들(100, 200)과 구별된다. 노즐(60)에 형성된 관통 홀들(60H)을 포함할 수 있다. 노즐(60)로부터 분사되는 운반 가스는, 그 일부는 화살표 A1으로 나타낸 바와 같이 흐름 제한 부재(50)의 흐름 장벽 표면(50S1)을 따라 배출 포트(30P)로 흐르고, 나머지는 화살표 A2로 타나낸 바와 같이, 노즐(60)의 관통 홀들(60H)을 통해 소스 재료(SM)의 표면 쪽으로 분사된 후 배출 포트(30P)로 흐르게 된다.
노즐(60)의 관통 홀들(60H)은 소스 재료(SM)의 표면에 수직하거나, 화살표 A2로 나타낸 바와 같이 운반 가스가 비스듬히 분사되도록 소스 표면(SM)에 대하여 경사 배열될 수 있다. 이를 위하여, 노즐(60)은 운반 가스 유입 유로(20)의 중심 축(20AX)으로부터 운반 가스의 진행 방향으로 경사 확장된, 도 5에 도시된 바와 같은 깔때기(funnel) 형태를 가질 수 있다.
이와 같이, 노즐(60)은 흐름 제한 부재(50)와 함께 유입 포트(20P)로부터 제 2 공간(V2)으로 인입된 고온의 운반 가스에 대한 흐름 패턴을 제공하여 제 2 공간(V2) 내 온도 균일성을 증가시킬 수 있을 뿐만 아니라, 생성된 파티클들이 노즐(60)의 표면(60S)에 흡착되거나 반사되어 배출 포트(30P)로 파티클들이 인입되는 것이 방지될 수 있다.
도 6은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 소스 컨테이너(400)를 도시하는 단면도이다. 전술한 구성 요소와 동일한 참조 번호를 갖는 구성 요소에 관하여는 모순되지 않는 한 전술한 개시 사항을 참조할 수 있으며, 중복된 설명은 생략하기로 한다.
도 6을 참조하면, 소스 컨테이너(400)는 운반 가스 유입 유로(20)에 결합된 노즐(60)이 소스 재료(SM)의 표면에 수직하거나, 화살표 A로 나타낸 바와 같이 운반 가스가 비스듬히 분사되도록 소스 표면(SM)에 대하여 경사 배열된 관통 홀들(60H)을 포함하는 점에서 도 5에 도시된 소스 컨테이너(500)와 유사하다. 그러나, 소스 컨테이너(400)의 노즐(60)의 전면부(즉, 제 1 흐름 장벽 표면(50S1)에 대향하는 면)는 폐색된 표면(60S2)을 가지며, 이에 의해, 관통 홀들(60H)을 통해서만 운반 가스가 분사된다. 다른 실시예에서, 노즐(60)의 전면부에 폐색된 표면 대신에 관통 홀이 제공될 수도 있다.
노즐(60)로부터 분사되는 운반 가스는 화살표 A로 나타내는 바와 같이, 운반 가스가 노즐(60)의 관통 홀들(60H)을 통해 소스 재료(SM)의 표면 쪽으로 분사된 후 배출 포트(30P)로 흐르게 된다. 고온의 운반 가스는 제 2 공간(V2)을 경과하면서 소스 재료로부터 발생한 증기와 혼합되어 배출 포트(30P)를 통해 배출된다.
노즐(60)은 흐름 제한 부재(50)와 함께 유입 포트(20P)로부터 제 2 공간(V2)으로 인입된 고온의 운반 가스에 대한 흐름 패턴을 제공하여 제 2 공간(V2) 내 온도 균일성을 증가시킬 수 있을 뿐만 아니라, 노즐(60)의 표면(60S)에 생성된 파티클들이 흡착되거나 반사되어 배출 포트(30P)로 파티클들이 인입되는 것이 방지될 수 있다.
도 5 및 도 6을 참조하여 개시된 노즐(60)은 상향식 방식의 소스 컨테이너에 관한 것이지만, 본 발명의 실시예는 이에 한정되지 않는다. 예를 들면, 도 4를 참조하여 개시된 하향식 방식의 소스 컨테이너에도 운반 가스 유입 유로(20)에 전술한 노즐이 결합될 수 있을 것이다. 또한, 이들 소스 컨테이너의 흐름 제한 부재(50)는 도 3a 및 도 3b를 참조하여 설명한 바와 같이 곡면형, 다면체형 또는 이들이 조합된 흐름 장벽 표면을 가질 수 있음을 이해할 수 있을 것이다.
도 7은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 소스 컨테이너(500)를 도시하는 단면도이다. 전술한 구성 요소와 동일한 참조 번호를 갖는 구성 요소에 관하여는 모순되지 않는 한 전술한 개시 사항을 참조할 수 있으며, 중복된 설명은 생략하기로 한다.
도 7을 참조하면, 소스 컨테이너(500)는 전술한 실시예들에 따른 소스 컨테이너들과 달리 용기(10)의 내부, 예를 들면, 제 1 공간(V2)에 균일한 열공급을 위하여, 온도 제어기에 의해 제어되는 가열 부재(45)를 더 포함할 수 있다.
가열 부재(45)는 z 방향으로 연장된 봉 형태일 수 있으며, x 및 y 방향의 2차원적인 어레이 형태로 배열될 수 있다. 가열 부재(45)는 예를 들면, 저항 히터일 수 있으며, 제 1 공간(V1) 내에서 소스 재료(SM)의 직접적인 접촉을 방지하기 위해 차폐 구조(45C)가 제공될 수 있다.
상기 차폐 구조(45C)는 바닥부(10_1)와 일체화되거나 바닥부(10_1)을 관통하여 제 1 공간(V1)으로 인입되는 방식으로 조립될 수 있다. 가열 부재(45)는 저항 히터 이외에, 복사 히터, 순환유체 히터 및 유도 히터와 같은 다른 가열 부재일 수도 있다. 또한, 다른 실시예에서, 가열 부재(45)는 봉 형태 이외에 제 1 공간(V1) 내에서 운반 가스 유입 유로(20)의 중심 축을 중심으로 동심원 배열이나 Z 방향으로 적층된 다른 선형, 원형 또는 2차원적인 면 가열체일 수 있으며, 본 발명이 이에 제한되는 것은 아니다.
전술한 실시예들에 관한 특징과 이점들은 서로 대체되거나 조합되어 실시될 수 있으며, 이러한 변형 실시예들도 본 발명의 범위에 포함된다. 예를 들면, 도 4에 도시된 상향식 흐름 방식의 소스 컨테이너에도 도 7에 도시된 가열 부재(45)가 적용될 수 있다. 또한, 가열 부재(45)는 도 1b에 도시된 다른 가열 부재(40)를 대체하거나 이와 함께 소스 컨테이너에 적용될 수도 있을 것이다.
이상에서 설명한 본 발명이 전술한 실시예 및 첨부된 도면에 한정되지 않으며, 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 여러가지 치환, 변형 및 변경이 가능하다는 것은, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 있어 명백할 것이다.

Claims (19)

  1. 소스 재료가 수용되는 제 1 공간 및 상기 제 1 공간과 접하고 내부로 인입된 운반 가스와 상기 소스 재료로부터 발생한 증기가 혼합되는 제 2 공간을 한정하는 내벽을 포함하는 용기;
    상기 용기의 외부와 상기 제 2 공간을 연통시키고, 제 2 공간 내에 노출되는 유입 포트를 포함하는 운반 가스 유입 유로;
    상기 용기의 외부와 상기 제 2 공간을 연통시키고, 제 2 공간 내에 노출되는 배출 포트를 포함하는 혼합 가스 배출 유로; 및
    상기 제 2 공간 내에서 확장되어, 상기 유입 포트와 상기 배출 포트 사이에 제 1 흐름 장벽 표면을 제공하는 흐름 제한 부재를 포함하는 소스 컨테이너.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 제 1 흐름 장벽 표면은 상기 유입 포트의 중심으로부터 상기 배출 포트의 중심을 연결하는 직선으로 정의되는 가상 직선 경로를 가로지르면서 상기 제 2 공간 내에서 확장된 표면을 포함하는 것을 특징으로 하는 소스 콘테이너.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 제 1 흐름 장벽 표면은 평면, 곡면 또는 다면체 표면 중 어느 하나 또는 이들의 조합을 포함하는 것을 특징으로 하는 소스 콘테이너.
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 제 1 흐름 장벽 표면은 상기 제 2 공간을 정의하는 내벽으로부터 이격된 것을 특징으로 하는 소스 콘테이너.
  5. 제 1 항에 있어서,
    상기 제 1 흐름 장벽 표면의 확장 단부로부터 상기 혼합 가스 배출 유로의 중심 축 쪽으로 연장되는 제 2 흐름 장벽 표면을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 소스 컨테이너.
  6. 제 5 항에 있어서,
    상기 혼합 가스 배출 유로의 유로 중앙 단부와 연통되고, 제 2 흐름 장벽 표면에 형성되는 관통 홀들을 더 포함하며,
    상기 관통 홀들에 의해 상기 배출 포트가 정의되는 것을 특징으로 하는 소스 컨테이너.
  7. 제 5 항에 있어서,
    상기 제 1 흐름 장벽 표면과 상기 제 2 흐름 장벽 표면의 교차 각도는 20° 내지 70° 범위 내인 것을 특징으로 하는 소스 컨테이너.
  8. 제 1 항에 있어서,
    상기 제 2 흐름 장벽 표면은 경사 확장되는 것을 특징으로 하는 소스 컨테이너.
  9. 제 1 항에 있어서,
    상기 운반 가스 유입 유로의 중심 축과 상기 혼합 가스 배출 유로의 중심 축은 동일 선상에 배치되는 것을 특징으로 하는 소스 컨테이너.
  10. 제 1 항에 있어서,
    상기 운반 가스 유입 유로는 상기 용기의 외부로부터 상기 제 1 공간을 경과하여 상기 제 2 공간으로 연장된 것을 특징으로 하는 소스 컨테이너.
  11. 제 1 항에 있어서,
    상기 혼합 가스 배출 유로는 상기 용기의 외부로부터 제 1 공간을 경과하여 상기 제 2 공간으로 연장된 것을 특징으로 하는 소스 컨테이너.
  12. 제 1 항에 있어서,
    상기 운반 가스 유입 유로에 결합되는 상기 유입 유로와 연통되는 관통 홀들을 포함하는 노즐을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 소스 컨테이너.
  13. 제 12 항에 있어서,
    상기 관통 홀들은 상기 소스 재료의 표면 쪽으로 상기 운반 가스를 분사하도록 배열되는 것을 특징으로 하는 소스 컨테이너.
  14. 제 13 항에 있어서,
    상기 노즐은 상기 제 1 흐름 장벽 표면에 대향하는 폐색된 표면을 포함하는 것을 특징으로 하는 소스 컨테이너.
  15. 제 13 항에 있어서,
    상기 제 1 공간에 삽입되며, 온도 제어기에 의해 제어되는 가열 부재를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 소스 컨테이너.
  16. 제 1 항에 있어서,
    상기 소스 재료는 액상 또는 고상인 것을 특징으로 하는 소스 컨테이너.
  17. 제 16 항에 있어서,
    상기 소스 재료는 50 ℃ 내지 550 ℃ 범위 내에서 10-6 Torr 내지 103 Torr의 증기압을 갖는 것을 특징으로 하는 소스 컨테이너.
  18. 제 1 항 기재의 상기 소스 컨테이너의 상기 혼합 가스 배출 유로에 결합되는 기상 증착 반응로.
  19. 제 18 항에 있어서,
    상기 기상 증착 반응로는 유기 발광 소자(OLED)의 제조를 위한 것을 특징으로 하는 소스 컨테이너.
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