KR20020089341A - 기재상에 하나 이상의 층을 증착하기 위한 장치와 방법 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 기재(2)를 코팅하기 위한 장치로서, 적어도 두개의 상이한 가스(3, 4, 5) 또는 가스혼합체를 공급하기 위한 가스공급시스템(7), 코팅될 적어도 하나의 기재(2)가 적어도 하나의 가열 또는 냉각형 서셉터(14)상에 배치되는 반응챔버(8)와, 반응기 챔버(1)에 적어도 두개의 가스(3, 4, 5) 또는 가스혼합체를 주입하기 위한 다수의 가스유출개방부(11, 12)를 갖는 적어도 하나의 온도제어형 가스유입유니트(8)를 가지며, 하나의 가스(3, 4, 5) 또는 가스혼합체가 각 그룹의 가스유출개방부(11, 12)로부터 반응기 챔버측으로 유출되는 반응챔버(8)를 갖는다. 가스유입유니트(8)가 가스유출개방부(11, 12)가 제공된 판(15)을 가지고, 판(15)의 온도가 기재(2) 또는 서셉터(14)의 가열(16) 또는 냉각에 의하여 직접 또는 간접적으로 제어되거나, 가열 또는 냉각된 기재(2) 또는 서셉터(14)의 온도가 직접 또는 간접적으로 제어되며, 가스체적에 의하여 형성되는 조절가능한 열저항이 판(15)과 가스유입유니트(8)의 베이스동체(17, 18)사이 또는 가스유입유니트(8)의 베이스동체(17, 18)와 히트싱크(19) 또는 열원사이에 배치된다.

Description

기재상에 하나 이상의 층을 증착하기 위한 장치와 방법 {DEVICE AND METHOD FOR DEPOSITING ONE OR MORE LAYERS ONTO A SUBSTRATE}
본 발명은 사용되는 적어도 하나의 반응가스를 위하여 적어도 하나의 액체 또는 고체출발물질과 적당한 경우 실온에서 기체상인 적어도 하나의 다른 반응가스를 이용하여 반응기 챔버내에 배치된 적어도 하나의 기재상에 하나 이상의 층을 제조하기 위한 방법에 관한 것이다.
일반적인 형태의 방법과 일반적인 형태의 장치가 특허문헌 WO 95/02711 또는 WO 99/02756로부터 알려져 있다. 이들 두 특허문헌은 본 발명에서 언급되지 않은 부분의 모든 내용을 참조하기 위하여 제시된 것이다. 공지의 장치는 각각 존재하거나 혼합형태로 존재하는 출발물질(전구체)를 저장하기 위한 적어도 하나의 저장조를 갖는다. 더욱이, 잘 알려진 바와 같이 반응기 챔버에서는 기재가 특히 하나 이상의 서셉터(susceptor)상에 배치되고 층이 기재상에서 성층된다. 제어유니트로 제어되는 공급장치는 저장조로부터 출발물질이 증발되는 영역("증발기"로 알려짐)으로 적어도 하나의 공급라인을 통하여 출발물질을 공급한다.
특허문헌 WO 95/02711로부터 알려진 장치에 있어서, 전구체(출발물질)은 하류측의 온도제어형 증발챔버로 "방울입자의 형태"로서 공급되며, 증발챔버에서 전구체는 증발되거나 기체상 생성물을 얻기 위하여 용기의 온도제어를 통하여 반응기에 직접 주입된다.
특히 주기적인 주입의 경우, 모든 작동조건하에서 반응기 챔버에서는 반응가스의 균일한 분포가 충분히 이루어지지 않는다.
더욱이, 반응가스는 최적한 온도에서 반응기 챔버로 주입되지 않는 경우가 있다.
이러한 상황은 특허문헌 US-A 5,554,220으로부터 알려진 응축코팅장치에도 적용된다.
본 발명은 종래기술에서 나타나는 것과 같이 주입가스분포와 제조되는 층의 조성에서 주입가스온도의 불균일성에 의한 결점이 해소될 수 있는 일반적인 형태의 장치와 방법을 개선하는 것의 목적에 기초하고 있다.
이러한 목적은 청구범위에 기술된 본 발명에 의하여 달성된다.
본 발명에 따라서, 반응기 챔버에 유입되기 전에 반응가스가 가스유입유니트로 주입되며, 이 가스유입유니트는 그 수가 사용된 반응가스의 수 보다 적거나 같은 다수의 독립된 가스통로와, 다수의 반응가스가 공간적으로 분리되어 기재상에 균일하게 분포될 수 있도록 반응기 챔버로 유입되고 이들이 기재의 표면에 도달하기 전에 서로 반응하지 않도록 배치된 다수의 유출개방부를 갖는다. 이들 각 가스통로상에서 반응가스의 온도는 조절되는 바, 가스는 가스유입유니트에 의하여 가열되거나 냉각되며, 특히 가스의 온도는 일정한 온도로 조절되거나 유지된다.
비록 샤워헤드로서 알려진 이러한 형태의 가스유입유니트가 전문에 기술된 것 이외의 공장에서도 알려지기는 하였으나, 이들이 온도제어, 특히 선택적으로 예비적인 온도제어로 이루어지는 가스의 온도조절이 가스유입유니트에서 수행되는 본 발명에 따라서 제공되는 형태에서는 알려지지 않았다(미국특허 제5,871,586호).
특히 각 가스의 온도가 가스유입유니트에서 수평 또는 수직온도기울기의 제어 또는 조절에 의하여 상이한 온도로 제어 또는 조절되는 경우 주입될 가스의 온도의 간단한 설정 특히 조절이 이루어진다.
아울러, 본 발명에 따른 방법에 있어서는 가스유입유니트로 유입되는 가스의 유량이 폐쇄루우프제어에 의하여 제어될 수 있다. 또한 가스유입유니트는 적어도 하나의 캐리어가스 또는 퍼지가스를 주입하는데 이용될 수 있다.
적어도 하나의 기재를 코팅하기 위한 본 발명에 따른 방법은 CVD, MOCVD 또는 OVPD 방법(응축코팅)에 이용될 수 있으며 특히 예를 들어 BaSrTiO3, PbZrTiO3, SrBiTa2O9과 같은 산화물질 그룹에 속하는 퍼로브스카이트 또는 코팅된 퍼로브스카이트의 제조, 또는 예를 들어 OLED 또는 쏠라셀과 같은 박막소자와 같은 적은 분자 및 폴리머의 유기층의 제조에 이용된다.
특히 본 발명에 따른 방법을 수행하는데 이용될 수 있는 본 발명에 따른 반응기는 적어도 두개의 상이한 가스 또는 각 가스혼합체를 제공하는 가스공급시스템, 코팅될 적어도 하나의 기재가 적어도 하나의 가열형 또는 냉각형 서셉터상에 배치되는 반응기 챔버와, 반응기 챔버에 적어도 두개의 가스 또는 가스혼합체를 독립적으로 주입하고 그룹으로 조합될 수 있고 그 수가 독립적으로 주입될 가스 또는 가스혼합체의 수와 같은 다수의 가스유출개방부를 갖는 적어도 하나의 온도제어형 가스유입유니트(샤워헤드)를 가지며, 하나의 가스 또는 가스혼합체가 각 그룹의 가스유출개방부로부터 반응기 챔버측으로 유출된다.
이러한 형태의 반응기는 다음과 같은 특징으로 갖는다 :
- 가스유입유니트는 가스유출개방부가 제공된 판을 갖는다.
- 판의 온도가 기재 또는 서셉터의 가열 또는 냉각에 의하여 직접 또는 간접적으로 제어되거나, 가열 또는 냉각된 기재 또는 서셉터의 온도가 직접 또는 간접적으로 제어된다.
- 가스체적에 의하여 형성되는 조절가능한 열저항이 판과 가스유입유니트의 베이스동체사이 또는 가스유입유니트의 베이스동체와 히트싱크 또는 열원사이에 배치된다.
본 발명의 구성은 가스유입유니트가 예를 들어 전기적으로 가열될 필요가 없음을 의미한다. 가스유입유니트의 온도는 가온기로부터 가스유입유니트로의 열유량 또는 가스유입유니트로부터 반응기 챔버에 배치된 냉각기로의 열유량의 제어 또는 조절이 이루어질 수 있도록 하는 하나 이상의 조절형 열저항에 의하여 제어된다. 그 결과로 가스유입유니트는 구조가 간단하면서도 조절이 용이하고 정확하게 이루어질 수 있다.
특히, 서셉터가 직접 또는 간접적으로 냉각 또는 가열될 수 있고 서셉터 또는 기재에 대한 열유량이 제어되거나 조절될 수 있다.
본 발명에 따른 장치의 구성에 있어서, 이 장치는 다음과 같은 특징을 갖는다 :
- 독립적으로 주입될 여러 가스 또는 가스혼합체의 버퍼공간이 유출개방부로부터 원격하고 버퍼공간의 수가 그룹의 수와 같으며 이들 공간이 라인을 통하여 유동방향에서 볼 때 가스공급시스템과 각 가스유출개방부에 연결되는 측의 판에 배치된다.
- 버퍼공간이 판과 히트싱크 또는 열원 모두에 열적으로 결합되어 있다.
이러한 구성은 버퍼공간내의 가스가 이들의 온도가 요구된 바와 같이 제어될 수 있도록 충분히 긴 시간동안 가스유입유니트에 머물게 되는 잇점을 갖는다. 가변열저항을 통한 결합은 특히 적어도 하나의 매체가 조절가능한 압력하에 놓이는 중간공간에 의하여 이루어진다.
더욱이, 가열 또는 냉각된 판에 대하여 수직인 방향에서 버퍼공간이 가스유입유니트의 하우징에 상하로 배치되는 것이 좋다. 이러한 구성은 차동온도의 버퍼저장이 이루어질 수 있도록 하여 상이한 온도가 적당한 경우 가스의 온도를 용이하게 제어할 수 있도록 한다.
수직방향에서 방사상으로 대칭인 하우징의 구조는 방사상 방향으로 균일한 온도분포가 이루어질 수 있도록 한다.
만약 상이한 열전도율을 갖는 다수의 매체가 중간공간에 사용되는 경우, 열저항을 용이하게 설정할 수 있다. 특히 사용된 매체가 가스 또는 가스혼합체인 경우 신속한 제어 또는 조절이 이루어질 수 있다.
중간공간이 기재가 배치되는 공간에 대하여 밀폐되는 구성은 반응기 챔버로의 가스유동이 방해되지 않음을 의미한다.
열원 또는 히트싱크에 대하여서는 청구범위에 기재된 바와 같이 반응기의 온도제어형 구성부분을 이용하는 것이 가능하도록 한다. 특히, 온도제어판의 온도는 복사열 또는 전도열 등에 의한 열전도로 기재 또는 서셉터에 의하여 제어될 수 있다.
방사상 방향 또는 수직방향 온도기울기를 설정하기 위하여, 가스유입유니트는 매우 다양한 방법으로 구성될 수 있다. 예를 들어, 이는 적어도 하나의 물질로 구성될 수 있으며 특히 하나 이상의 상이한 물질로 구성되는 수평 또는 수직의 다층구조물로서 구성될 수 있다. 통로가 온도제어를 위하여 다층구조물의 내측에 제공될 수 있다. 사용된 물질의 예로서는 알루미늄, 스텐레스 스틸, 석영유리 및 세라믹 등이 있다.
더욱이, 가스유입유니트는 상황에 따라서 분리될 수 있고 수직 또는 수평온도기울기를 설정하기 위하여 가스유입유니트의 대향된 경계벽에 열적으로 결합되며 특히 버퍼공간을 한정하는 적어도 하나의 중간판을 가질 수 있다. 특히, 적어도 하나의 중간판은 적어도 하나의 개방부를 가질 수 있다. 더욱이, 적어도 두개의 중간판이 수직, 수평 또는 방사상 방향의 열유량을 설정하기 위하여 열 브릿지를 통하여 연결될 수 있다. 또한 가스유입유니트내에서의 가스전환을 위하여 사용될 수 있다. 또한, 적어도 하나의 중간판이 가스유입유니트의 외측에 배치되어 배플판으로서 사용될 수 있도록 하는 것도 가능하다.
더욱이, 소형 튜브가 각 버퍼공간으로 향하여 가열판에 제공된 가스유출개방부를 연결한다. 이 경우에 있어서, 개방부는 적당한 윤곽을 갖는 것이 유리하다.
본 발명에 따른 장치는 특히 적어도 일부의 공정가스가 고체상 또는 액체상 전구체로부터 제조되는 층의 제조에 적합하다. 더욱이, 공정가스에 부가하여 가스유입유니트는 적어도 하나의 캐리어가스 또는 퍼지가스를 주입한다.
본 발명을 첨부도면에 의거하여 보다 상세히 설명하면 다음과 같다 :
도 1은 본 발명에 따른 장치의 단면도.
도 2는 가스유입유니트 부분의 확대단면도.
도 3은 도 2에서 보인 가스유입유니트의 수정형태를 보인 단면도.
도 4는 가스유입유니트의 판을 보인 부분확대단면도.
도 5는 버퍼공간의 기술적 효과를 설명하는 회로도.
도 6은 버퍼공간의 영역에서 온도상태를 설명하는 설명도.
도 7은 본 발명의 다른 실시형태를 보인 도 1과 유사한 단면도.
도 8은 다른 실시형태를 보인 도 2와 유사한 단면도.
도 9는 다른 실시형태를 보인 도 1과 유사한 단면도.
도면에서 개략적으로 보인 반응기는 벽형태의 반응기벽(31)을 갖는다. 이 반응기벽(31)은 반응기의 베이스동체(32)를 둘러싸고 있다. 하나 이상의 기재(2)를 지지하는 지지체인 서셉터(14)가 예를 들어 원통형인 베이스동체(32)내에 놓여 있다. 서셉터(14)는 히터(16)에 의하여 하측으로부터 가열된다. 그러나, 히터(16)와는 달리 예를 들어 서셉터(14)를 실온으로 유지하기 위하여 냉각수단이 제공될 수 있으며, 이로써 응축에 의하여 서셉터(14)상에 놓인 기재(2)에 층이 형성될 수 있다.
베이스동체(32) 또는 서셉터(14)상에 외부로부터 밀폐되어 반응기 챔버(1)를 형성하는 공간이 제공된다.가스(4)(5)(6)는 서셉터(14)상에 배치된 가스유입유니트(8)에 의하여 반응기 챔버(1)로 주입된다. 이들 가스는 예를 들어 서셉터상에 응축될 수 있는 반응가스이거나 반응가스를 함유한다. 그러나, 다른 방법에 있어서, 이들 가스는 기재표면에서 가스상태로 또는 적당한 선택에 의하여 서로 화학적으로 반응할 수 있으며, 기재(2)의 표면은 이러한 반응의 반응생성물로 코팅된다. 이러한 코팅은 결정성장을 포함할 수 있다. 일반적으로 이러한 층의 성장은 다결정형태이다. 특별한 경우, 층의 성장은 단결정형태일 수 있다.
가스유입유니트(8)는 반응기 커버(19)의 내부에 배치된다. 이 반응기 커버(19)는 히터(도시하지 않았음) 또는 냉각장치(역시 도시하지 않았음)에 의하여 사전에 설정가능한 온도로 유지될 수 있다. 가스유입유니트(8)는 반응기 커버(19)와 면접촉하지 않는다. 반응기 커버(19)와 가스유입유니트(8)의 외면사이의 공간(20)은 퍼지된다. 도 1과 도 7은 이를 위하여 퍼지가스(23)가 주입되는 퍼지가스라인(33)을 보이고 있다. 퍼지가스는 반응기 챔버(1)에서 수행되는 방법에 따라서 선택된다. 이는 불활성 가스가 좋다. MOCVD 공정의 경우, 이는 질소 또는 질소와 수소의 혼합체일 수 있다. 그러나, 이는 수소일 수도 있다. 다른 공정의 경우에 있어서, 예를 들어 본문의 도입부에 기술된 산화공정의 경우에 있어서, 이는 예를 들어 헬륨과 알곤의 혼합체와 같은 희가스의 혼합체일 수 있다. 좋기로는 퍼지가스는 서로 상당한 차이를 보이는 열전도특성을 갖는 가스혼합체가 좋은 바, 이는 반응기 커버(19)로부터 가스유입유니트(8)로의 열전도가 두 가스의 혼합체의 조성에 의하여 결정될 수 있도록 한다. 열전달이 열전도에 의하여 이루어질 수 있도록 하기 위하여, 이에 상응하는 압력이 공간(20)에서 설정된다. 만약 반응기 챔버(1)의 공정압력이 이러한 압력 보다 낮은 경우, 공간(20)은 반응기 챔버(1)로부터 격리된다. 이는 기밀성을 유지하고 스로틀로서 작용하는 절연체(29)에 의하여 이루어져 가스가 공간(20)으로부터 반응기 챔버(1)측으로 유동되어 나갈 수 있다. 또한 공간(20)은 자체의 가스배출라인을 가질 수 있다. 반응기 챔버의 외부 가스배출라인에서 방사상 방향으로 향하는 것은 도시하지 않았다.
반응가스(4)(5)(6)가 가스공급부재로부터 가스유입유니트(8)로 통과하는 공급라인(21)(22)이 공간(20)을 통하여 연장되어 있다. 가스(3)(4)는 증기형태이었던 액체출발물질(4')(3')일 수 있다. 그러나, 출발물질(3')(4')은 반응가스(3)(4)를 이루도록 승화하는 고체일 수 있다. 고체출발물질(3') 또는 액체출발물질(4')은 도 1에서 개략적으로 보인 용기(7)에 저장된다. 용기(7)로부터 나오는 가스(3)(4)는 공급라인(21)을 지나 반응기 커버(19)를 통하여 가스유입유니트(8)로 보내진다. 캐리어가스 또는 퍼지가스(13)는 공급라인(21)에 부가적으로 공급될 수 있다.
도 9에서 보인 실시형태에서, 액체출발물질은 온도제어형 증발기(38)로 주입된다. 여기에서, 출발물질은 면접촉하거나 고온의 캐리어가스로부터 열을 취하는 것과 같이 열원을 통하여 공지된 방법으로 증발되고 공급라인(21)을 통하여 반응기로 주입된다. 예시된 이 실시형태에서 출발물질이 수용된 용기(7)는 가열되지 않는 것이 좋다.
기체출발물질(5)은 공급라인(22)을 통하여 가스유입유니트(8)로 보내어진다.
도 2에서 가스유입유니트(8)가 설명된다. 가스유입유니트(8)는 커버판(17)을 가지며, 이 커버판은 원형의 디스크 형태이고 중심으로부터 변부측을 향하여 별모양으로 연장된 다스의 통로(24)(25)가 형성되어 있다. 통로(24)는 공급라인(21)에 연결되고 이를 통하여 반응가스(3)(4)가 상부챔버(9)의 외측변부측으로 공급된다.통로(25)를 통하여, 공급라인(21)을 통해 공급된 반응가스(5)가 챔버(9)의 하측에 놓인 챔버(10)의 변부영역으로 유동한다. 챔버(9)(10)는 기밀하게 서로 분리되어 있으며 버퍼공간을 형성한다. 이들 팸버(9)(10)로 구성되는 두 버퍼공간은 커버판(17)과 같이 금속으로 만들어지는 중간판(18)에 의하여 분리되어 있다. 중간판(18)과 커버판(17)은 열전도성의 브릿지(26)에 의하여 서로 연결되어 있다. 만약 브릿지(26)가 없다면, 커버판(17)으로부터 중간판(18)으로의 열전도는 버퍼공간(9)으로 주입된 반응가스(3)(4) 또는 부가적인 캐리어 또는 퍼지가스(13)의 열전도를 통하여 또는 가스유입유니트(8)의 외측변부를 통하여 이루어진다. 커버판(17)은 공간(20)을 통한 열전달에 의하여 가열 또는 냉각된다.
중간판(18)은 다수의 개방부를 가지며, 이에 챔버(10)를 통하여 가스유입유니트(8)의 베이스판을 이루는 천공판(15)측으로 연장된 튜브(27)가 연결된다. 천공판(15)과 중간판(18)사이에는 버퍼공간(10)이 형성되어 있으며 이에 반응가스(5)가 유입된다. 튜브(27) 사이 또는 이들의 외측 개방부(11)사이에는 버퍼공간(10)의 반응가스(5)가 방출될 수 있도록 하는 개방부(12)가 형성되어 있다.
따라서 천공판(15)은 서로 근접하여 놓인 다수의 유출 개방부(11)(12)를 갖는다. 튜브(27)에 할당된 유출 개방부(11)가 제1그룹을 형성하고 이로부터 버퍼공간(9)에 있는 반응가스(4)(5)만이 방출될 수 있다. 버퍼공간(10)내에 있는 반응가스(5)가 제2그룹으로 지정되고 외측 개방부(11)에 의하여 연결되는 유출개방부(12)로부터 방출된다.
버퍼공간(9)(10)내의 압력은 천공판(15)의 연체영역을 통하여 균일한 유동이 이루어지는 유출 개방부(11)(12)의 직경과 수에 대하여 선택된다. 반응기 챔버(1)의 높이는 유출 개방부(11)(12)로부터 나오는 가스의 흐름이 기재(2)에 도달하기 전에 혼합될 수 있도록 선택된다.
중간판(18)으로부터 천공판(15)으로의 열전달은 열전도에 의하여 이루어진다. 열전도는 튜브(27)가 열전도성 물질로 제작되는 경우 이를 통하여 이루어질 수 있다. 또한 열전도는 버퍼공간(10)의 가스와 가스유입유니트(8)의 외측변부를 통하여 이루어질 수도 있다.
도 3에서 보인 가스유입유니트의 경우에 있어서, 상부 버퍼공간(9)은 중간판(28)을 갖는다. 이 중간판(28)도 브릿지(26)를 통하여 커버판(17)에 연결된다. 중간판(28)을 중간판(18)에 연결하기 위하여 브릿지(26)를 제공할 수 있다. 아울러 중간판(18)은 배플벽으로서 작용한다. 공급라인(21)으로부터 나오는 가스흐름은 그 중심으로 유동하고 방사상 외측으로 방향이 전환되어 중간판(28)의 변부 둘레로 유동하며 외측으로부터 버퍼공간(9)으로 유입된다.
도 5는 상기 언급된 구성요소의 온도제어/조절특성을 설명한다. 공간(20)의 작용은 이 경우에 있어서 가스유입유니트(8)과 마찬가지로 조절가능한 열저항으로서 설명된다. 예를 들어, 도 1에서 T1로 보인 위치, 반응기 커버(19)의 온도 T1은 1000℃이다. 기재(2)의 표면온도인 온도 T4는 200℃이다. 이들 두 온도는 반응기 커버(19)를 가열하거나 서셉터(14)를 가열 또는 냉각시킴으로서 사전에 설정될 수 있다. 온도 T2, T3, 즉 커버판(17) 또는 천공판(15)의 온도는 공간(20)의 가스(23) 또는 버퍼공간(9)(10)의 가스(3)(4)(5)(13)의 조성 또는 압력을 변화시킴으로서 설정될 수 있다.
온도의 프로파일이 도 6에 도시되어 있다. 천공판(15)에서는 예를 들어 400℃의 낮은 온도를 보인다. 커버판(17)에서는 예를 들어 800℃의 온도를 보인다.
상기 언급된 장치를 이용하여 수행될 수 있는 다른 방법에 있어서, 히터(16)에 의한 적당한 가열에 의하여 기재(2)는 그 온도가 예를 들어 냉각에 의하여 실온으로 유지되는 반응기 커버의 온도 T1 보다 높다. 온도 T2와 T3는 가스의 적당한 선택과 공간(20)내에서의 그 압력을 조절하고 가스유입유니트(8)에서의 유동파라메타 또는 구조를 결정함으로서 설정될 수 있다. 예를 들어, 반응가스가 반응온도 이상에서 분해되는 가스인 경우에, 파라메타는 이러한 가스에 지정된 버퍼챔버내의 온도가 분해온도 보다 낮도록 설정된다. 반응가스의 응축이 응축온도 이하에서 예상되는 반응가스의 경우, 버퍼챔버내의 온도는 높게 유지된다.
라인(21)(22)을 통하여 가스유입유니트로 유입되는 가스의 온도는 가스유입유니트(8)에 의하여 제어된다.
도 8에서 보인 실시형태에서, 온도는 예를 들어 통로(34)(35)(36)를 통하여 흐르는 가스와 같은 매체에 의하여 제어된다. 또한 온도는 히팅 와이어에 의하여 제어될 수 있다. 통로(34)는 천공판(15)을 통하여 연장되어 있다. 냉각 및 가열매체가 통로(34)를 통하여 유동한다. 통로(35)는 중간판(18)에 형성되어 있다. 이 통로를 통하여 냉각 또는 가열매체가 유동할 수 있다. 끝으로, 통로(36)는 커버판(17)에 형성되어 이를 통하여 이러한 매체가 유동할 수 있다. 도 8에서, 통로(34)(35)(36)는 개략적으로 도시되어 있다. 이들은 각각의 판에 배치되어 있어 판의 온도가 균일하게 제어될 수 있도록 한다. 이들은 예를 들어 판을 통하여 지그재그형태로 형성되어 있다. 통로는 단부측에서 서로 연결되는 통공의 형태로 구성된다. 그러나, 통로는 요구의 형태로 가공되고 판으로 덮히어 판(15)(18)(17)이 상하로 배치되어 결합되는 두개의 판으로 구성된다. 가스유입유니트(8) 또는 이를 구성하는 판이 수평형의 다층구조물로서 구성된다.
유출개방부(11)(12)로부터 가스의 방출이 층류의 형태로 이루어질 수 있도록 하기 위하여 개방부는 펀넬의 형태로 확장된다. 이는 도 4에 도시되어 있다.
도 7에서 보인 실시형태에서, 가스유입유니트는 도 3 또는 도 4에서 보인 바와 같이 구성될 수 있다. 이 실시형태에서, 공간(20)내에 배플판(30)의 형태인 다른 중간판이 배치된다. 라인(33)을 통하여 공간(20)으로 유입되는 가스(23)가 패플판(30)으로 유동한다. 이 실시형태에서, 부가적인 가스라인이 공간(20)측으로 연장된다. 이 라인(33')은 배플판(30)을 통하여 연장됨으로서 라인(33')으로부터 나오는 가스흐름(23')이 커버판(17)으로 유동한다.
공간(20)으로 주입되는 퍼지가스(23)(23')는 예비적으로 온도제어될 수 있다.
이상으로 기술된 모든 특징은 본질적으로 본 발명에 속한다. 첨부된 우선권주장서류(우선권주장 출원의 사본)의 내용이 본 발명의 청구범위에 이들 우선권주장서류의 특징들이 부분적으로 결합될 수 있도록 전체적으로 본 발명에 결합된다.

Claims (24)

  1. 사용되는 적어도 하나의 반응가스(3, 4)를 위하여 적어도 하나의 액체 또는 고체출발물질(3', 4')과 적당한 경우 실온에서 기체상인 적어도 하나의 다른 반응가스(6)를 이용하여 반응기 챔버내에 배치된 적어도 하나의 기재상에 하나 이상의 층을 제조하기 위한 방법으로서, 액체 또는 고체출발물질(3', 4')가 이들이 반응기 챔버(1)로 유입되기 전에 하나 이상의 증발기(7)에서 액체 또는 고체상태에서 직접 증기상태로 전환되는 기재상에 하나 이상의 층을 증착하기 위한 방법에 있어서, 반응기 챔버(1)에 유입되기 전에 반응가스(3, 4, 6)가 가스유입유니트(8)로 주입되고, 이 가스유입유니트는 그 수가 사용된 반응가스(3, 4, 5)의 수 보다 적거나 같은 다수의 독립된 가스통로(9, 10)와, 다수의 반응가스(3, 4, 5)가 공간적으로 분리되어 기재상에 균일하게 분포될 수 있도록 반응기 챔버(1)로 유입되고 이들이 기재(2)의 표면에 도달하기 전에 서로 반응하지 않도록 배치된 다수의 유출개방부(11, 12)를 가지며, 이들 각 가스통로(9, 10)상에서 반응가스의 온도가 가스유입유니트(8)에 의하여 제어됨을 특징으로 하는 기재상에 하나 이상의 층을 증착하기 위한 방법.
  2. 제1항에 있어서, 각 가스의 온도가 가스유입유니트(8)에서 수평 또는 수직온도기울기의 제어 또는 조절에 의하여 상이한 온도로 제어 또는 조절됨을 특징으로 하는 방법.
  3. 상기 전 항 중 하나 또는 그 이상의 항에 있어서, 코팅방법이 CVD, MOCVD 또는 OVPD 방법(응축코팅)임을 특징으로 하는 방법.
  4. 상기 전 항 중 하나 또는 그 이상의 항에 있어서, 이 방법이 1-성분, 2-성분 또는 다중성분 산화물의 제조, BaSrTiO3, PbZrTiO3, SrBiTa2O9과 같은 산화물질 그룹에 속하는 퍼로브스카이트 또는 코팅된 퍼로브스카이트의 제조, 또는 OLED, OTFT 또는 쏠라셀과 같은 박막소자와 같은 적은 분자 및 폴리머의 유기층의 제조에 이용됨을 특징으로 하는 방법.
  5. 상기 전 항 중 하나 또는 그 이상의 항에 있어서, 가스유입유니트(8)가 적어도 하나의 캐리어가스(13) 및/또는 퍼지가스를 주입하는데 이용됨을 특징으로 하는 방법.
  6. 상기 전 항 중 하나 또는 그 이상의 항에 따른 방법을 이용하여 기재(2)를 코팅하기 위한 장치로서, 이 장치가 적어도 두개의 상이한 가스(3, 4, 5) 또는 가스혼합체를 독립적으로 공급하기 위한 가스공급시스템(7), 코팅될 적어도 하나의 기재(2)가 적어도 하나의 가열 또는 냉각형 서셉터(14)상에 배치되는 반응챔버(8)와, 반응기 챔버(1)에 적어도 두개의 가스(3, 4, 5) 또는 가스혼합체를 독립적으로주입하고 그룹으로 조합될 수 있고 그 수가 독립적으로 주입될 가스(3, 4, 5) 또는 가스혼합체의 수와 같은 다수의 가스유출개방부(11, 12)를 갖는 적어도 하나의 온도제어형 가스유입유니트(8)를 가지며, 하나의 가스(3, 4, 5) 또는 가스혼합체가 각 그룹의 가스유출개방부(11, 12)로부터 반응기 챔버측으로 유출되는 반응챔버(8)를 갖는 것에 있어서, 가스유입유니트(8)가 가스유출개방부(11, 12)가 제공된 판(15)을 가지고, 판(15)의 온도가 기재(2) 또는 서셉터(14)의 가열(16) 또는 냉각에 의하여 직접 또는 간접적으로 제어되거나, 가열 또는 냉각된 기재(2) 또는 서셉터(14)의 온도가 직접 또는 간접적으로 제어되며, 가스체적에 의하여 형성되는 조절가능한 열저항이 판(15)과 가스유입유니트(8)의 베이스동체(17, 18)사이 또는 가스유입유니트(8)의 베이스동체(17, 18)와 히트싱크(19) 또는 열원사이에 배치됨을 특징으로 하는 기재상에 하나 이상의 층을 증착하기 위한 장치.
  7. 상기 전 항 중 하나 또는 그 이상의 항에 있어서, 독립적으로 주입될 여러 가스(3, 4, 5) 또는 가스혼합체의 버퍼공간(9, 10)이 유출개방부(11, 12)로부터 원격하고 버퍼공간의 수가 그룹의 수와 같으며 이들 공간이 라인(21, 22)을 통하여 유동방향에서 볼 때 가스공급시스템(7)과 각 가스유출개방부(11, 12)에 연결되는 측의 판에 배치되고, 버퍼공간(9, 10)이 판(15)과 히트싱크(19) 또는 열원 모두에 열적으로 결합되어 있음을 특징으로 하는 장치.
  8. 상기 전 항 중 하나 또는 그 이상의 항에 있어서, 결합이 조절가능한 압력또는 열전도성을 갖는 적어도 하나의 가스가 수용된 중간공간(20)을 통하여 가변열저항에 의하여 이루어짐을 특징으로 하는 장치.
  9. 상기 전 항 중 하나 또는 그 이상의 항에 있어서, 가열 또는 냉각된 판(15)에 대하여 수직인 방향에서 버퍼공간(9, 10)이 가스유입유니트(8)의 하우징(15, 17, 18)에 상하로 배치됨을 특징으로 하는 장치.
  10. 상기 전 항 중 하나 또는 그 이상의 항에 있어서, 열원(19) 또는 히트싱크가 반응기의 온도제어형 부분이고, 히트싱크가 반응기의 냉각부분이며 수냉형 또는 가열형 반응기 커버(17)임을 특징으로 하는 장치.
  11. 상기 전 항 중 하나 또는 그 이상의 항에 있어서, 온도제어판(15)의 온도가 복사열 또는 전도열 등에 의한 열전도로 기재(2) 또는 서셉터(14)에 의하여 제어됨을 특징으로 하는 장치.
  12. 상기 전 항 중 하나 또는 그 이상의 항에 있어서, 기재(2) 또는 서셉터(14) 및 가열판의 가열이 IR 램프, 고주파가열(유도가열), 저항가열 또는 열전달에 의하여 이루어짐을 특징으로 하는 장치.
  13. 상기 전 항 중 하나 또는 그 이상의 항에 있어서, 서셉터가 회전형 서셉터임을 특징으로 하는 장치.
  14. 상기 전 항 중 하나 또는 그 이상의 항에 있어서, 가스유입유니트가 하나 이상의 상이한 물질로 구성되는 수평 또는 수직의 다층구조물로서 구성됨을 특징으로 하는 장치.
  15. 상기 전 항 중 하나 또는 그 이상의 항에 있어서, 통로(34, 35, 36)가 온도제어를 위하여 다층구조물의 내측에 제공됨을 특징으로 하는 장치.
  16. 상기 전 항 중 하나 또는 그 이상의 항에 있어서, 물질이 알루미늄, 스텐레스 스틸, 석영유리 및 세라믹임을 특징으로 하는 장치.
  17. 상기 전 항 중 하나 또는 그 이상의 항에 있어서, 가스유입유니트(8)가 수직 또는 수평온도기울기를 설정하기 위하여 가스유입유니트(8)의 대향된 경계벽(15, 17)에 열적(26, 27)으로 결합되는 적어도 하나의 중간판(18)을 가짐을 특징으로 하는 장치.
  18. 상기 전 항 중 하나 또는 그 이상의 항에 있어서, 적어도 하나의 중간판(17)이 적어도 하나의 개방부를 가짐을 특징으로 하는 장치.
  19. 상기 전 항 중 하나 또는 그 이상의 항에 있어서, 적어도 두개의 중간판(18, 28)이 수직, 수평 또는 방사상 방향의 열유량을 설정하기 위하여 열 브릿지(26, 27)를 통하여 연결됨을 특징으로 하는 장치.
  20. 상기 전 항 중 하나 또는 그 이상의 항에 있어서, 적어도 하나의 중간판(28)이 가스유입유니트(8)내에 배치되어 가스전환용으로 사용됨을 특징으로 하는 장치.
  21. 상기 전 항 중 하나 또는 그 이상의 항에 있어서, 적어도 하나의 중간판이 가스유입유니트의 외측에 배치되어 배플판으로서 사용됨을 특징으로 하는 장치.
  22. 상기 전 항 중 하나 또는 그 이상의 항에 있어서, 중간판(18)이 버퍼층(9, 10)을 분리함을 특징으로 하는 장치.
  23. 상기 전 항 중 하나 또는 그 이상의 항에 있어서, 가스유입유니트(8)내에 가스유입유니트의 온도기울기를 설정하기 위하여 사용되는 적어도 하나의 통로(25)가 형성되어 있음을 특징으로 하는 장치.
  24. 상기 전 항 중 하나 또는 그 이상의 항에 있어서, 소형 튜브(26)가 각 버퍼공간(9)으로 향하여 가스유출개방부를 연결함을 특징으로 하는 장치.
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