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KR100255431B1 - 박막을 성장시키기 위한 방법 및 장치 - Google Patents

박막을 성장시키기 위한 방법 및 장치 Download PDF

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KR100255431B1
KR100255431B1 KR1019960704092A KR19960704092A KR100255431B1 KR 100255431 B1 KR100255431 B1 KR 100255431B1 KR 1019960704092 A KR1019960704092 A KR 1019960704092A KR 19960704092 A KR19960704092 A KR 19960704092A KR 100255431 B1 KR100255431 B1 KR 100255431B1
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린드포르스 스벤
소이니넨 페카
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순톨라 투오모
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Abstract

본 발명은 기판상에 박막을 성장시키기 위한 방법 및 장치에 관한 것이며, 그 방법에 있어서 반응 공간(1)내에 놓인 기판은 박막을 형성할 목적으로 적어도 두 개의 기상 반응물과 교대로 표면 반응을 반복하게 되어 있다. 상기 각각 자신의 공급원으로부터 분리되어 있는 반응물은 기상 펄스형태로 반복적이고 교대로 반응 공간 내측(1)으로 공급되며, 각각의 기상 반응물은 상기 기판상에 고상의 박막 화합물을 형성할 목적으로 기판의 표면과 반응한다. 본 발명에 따라서, 상기 반응 공간 내에서의 가스의 흐름은 기판후의 가스 흐름 통로상에서 제한됨으로써, 반응 공간내의 가스 흐름 콘덕턴스는 기판후보다 기판에 있는 가스 흐름의 횡방향으로 크게 되도록 배열된다. 본 발명을 보완하기에 적합한 장치는 수직 또는 수평으로 적층된 평탄 소자(10)들을 포함하는데, 그 중 적어도 하나는 서로 동일하고 그 내측에는 가스 유입 또는 유출 채널을 형성하는 반응 챔버(13) 및 오목부/개구(7,4)들이 기계가공되어 있다.

Description

박막을 성장시키기 위한 방법 및 장치
제1도는 본 발명에 따른 제1실시예에 따른 반응 챔버 팩의 개략적인 종단면도이며,
제2도는 지지 베이스에 장착되어 있는 제1도에 도시된 제1실시예의 측면도이며,
제3도는 본 발명의 제2실시예에 따른 반응 공간 구조체에 대한 개략적인 종단면도이다.
제1도에 도시된 장치는 평행하게 적재된 상호 유사한 평면형 요소(10)로 조립된 반응 공간(1)을 포함하고 있는데, 이러한 반응 공간에는 가스흐름 채널(7,4)과 반응 챔버(13)가 평면형 요소로 형성된 개구 및 노치에 의하여 형성되어 있다. 이러한 장치에서는 ALE법을 사용하여 박막이 성장될 8개의 기판(12)이 놓여지는 4개의 반응 챔버(13)가 결합되어 있다. 참조부호 3은 펌프의 유입부와 연통하는 배관에 반응 공간을 연결하는 연결부를 나타낸다. 연결부는 기체상 반응 생성물 및 과도한 반응물의 배출 채널과 연통하고 있으며, 여기서 배출 채널은 반응 챔버로부터의 배출을 위한 집적형 매니폴드로서 작용한다. 따라서, 참조부호 2는 기체상 반응물의 유입 개구를 나타내는데, 이러한 유입 개구는 반응물 유입 채널(7)과 연통하고 있다.
평면형 요소는 어떠한 가스 유출도 모을 수 있는 원형 흡입 그루브(5)를 갖추고 있다. 흡입 그루브는 배출 채널(4)과 연통하고 있다. 흡입 그루브는 외부 오염물이 반응공간으로 유입하는 것을 방지하고 또한 반응물이 반응공간 외부로 유출되는 것을 방지하는 역할을 한다. 따라서, 흡입 그루브는 반응공간을 위한 분리형 밀봉부로서 작용한다.
평면형 요소를 적층시킬 때, 두 개의 중첩된 요소 사이에는 각각 중간판(6)이 설치되는데, 이러한 중간판은 입구 슬릿(8)의 단면을 설정함으로써, 유입 채널(7)로부터 반응 챔버(13)로의 가스 흐름의 제한을 결정하고, 그리고 출구 슬릿의 단면, 즉 가스 흐름 제한부를 설정함으로써 반응 챔버로부터 배출 채널(4)로의 가스 흐름을 제어한다.
최상부 반응 챔버의 상반부는 반응 챔버 팩의 상부판(9)으로서 작용하고, 최하부 반응 챔버의 하반부는 지지 베이스(17)상에 장착되는 하부판으로서 작용한다. 이러한 상부판 및 하부판 사이에는 세 개의 상호 동형인 평면형 요소가 적층된다. 각각의 평면형 요소는 우선적으로 기판(12)과 조합하여 두 개의 인접하게 적층된 반응 챔버 사이에 벽을 형성하고, 이어서 중간판(6) 및 다른 보조판과 조합하여 유입 및 배출 채널(7,4)을 형성한다. 평면형 요소의 수는 0 내지 100개의 범위에서 변화한다.
유입 및 배출 채널(7,4)과 반응 챔버는 편평한 가스 흐름을 용이하게 하고 반응공간의 부피를 최소화하기 위하여 세로폭이 좁은 직사각형 단면을 갖도록 형상화된다.
제1도에 도시된 실시예에서, 상이한 반응물 그룹의 기체상 반응물 펄스는 유입채널(7)로 교대로 공급된다. 공급 전에, 가스 유입 펄스는 유입채널(7)에서 또는 그 전에 무반응성 가스 흐름으로 균일화된다. 도면에서 종단면으로 유입 채널에서, 기체상 반응물 펄스는 채널을 따라 편평한 형태로 흐른다. 흐름 전방부는 두께가 1 내지 3cm인 반면에 폭은 기판의 폭과 동일한 약 10 내지 30cm이다.
유입 채널(7)의 흐름 전도도가 반응 챔버(13)를 통한 흐름 전도도보다 크도록 반응공간을 가스 흐름 제한부의 치수와 같게 설정함으로써, 유입 채널에서 이동하는 흐름은 평행하게 적층된 반응 챔버(13) 사이에서 균일하게 분배된다. 각각의 반응 챔버를 통과하는 흐름 통로는 다른 통로를 경유하는 가스 통로와 동일한 전도도를 가져야 한다. 또한, 압력과 유량이 개개의 반응 챔버 사이에서 균형을 이루며, 이에 의해 박막 성장율이 각각의 챔버에서 또한 동일하다. 반응 챔버(13)의 내부에서, 흐름 패턴은 가스 흐름 제한기로서 작용하도록 반응 챔버의 배출 단부에 형성된 좁은 흡입 슬릿(14)에 의하여 동일하게 된다. 슬릿의 전도도는 넓은 벽들 사이의 간격(통상적으로, 0.1 내지 2mm정도)의 세제곱에 비례하며, 슬릿의 종방향 칫수가 처리될 기판의 짧은 에지(예컨대, 6″, 8″ 또는 12″)와 거의 동일하므로, 슬릿의 제조에 필요한 제조 허용공차는 매우 엄격해진다. 좁은 슬릿의 제조는 매우 복잡하고 고비용이 소요되므로, 흡입 슬릿(14)은 슬릿들 사이의 좁은 협곡에 의해 지지되는 다수의 작고 평행한 슬릿으로 형성될 수도 있다. 이후, 가스 흐름은 동일하게 분배된 패턴으로 슬릿을 통해 배출된다. 반응 챔버(13)에서, 이는 균일하게 전파하는 가스 전방부를 전파하는 가스 펄스의 리딩 에지의 균일한 단면 방향 압력 구배로서 명백해진다. 과소 투입으로 제한된 반응물 소모 실험(감소된 반응물 투입)에서, 가스 전방부는 거의 직선에 가까운 형상을 띤다.
가스 전방부의 균등화된 배출 패턴을 보장하는 것은 중요한데, 이는 가스 분자가 최저압(가장 효율적인 흡입)의 방향으로 이동하는 경향이 있으며, 불균일한 흡입이 이루어지면 직선형 가스 전방부가 뒤틀릴 것이기 때문이다. 더욱이, 균일한 흡입 효과는 다른 가능한 이유로 인하여 뒤틀려진 가스 전방부를 교정할 수도 있을 것이다.
제1도에 도시한 실시예에서, 가스 흐름 경로 상에서 기판(12)의 앞에 그리고 기판(12)의 뒤에 제한부(8,14)가 제공되어 있다. 이러한 배열에 의해, 기판 전체에 대해서 매우 균일한 흐름을 보장할 수 있다.
제2도를 참조하면, 전술한 카세트형 팩 구조물은 지지 베이스(15)상에 조립된 상태로 도시되어 있다. 지지 베이스(15)에는 가스를 반응 공간내로 유입시키기 위한 가스 흐름 채널(16)이 형성되어 있다. 지지 베이스 채널의 벽에 충돌할 때, 무반응성 가스와 혼합된 기체상 반응물 펄스는 뽀족하게 형성된 선단부를 가지고 전파되는 편평한 흐름 패턴을 보장한다. 또한, 가스 흐름의 폭은 기판의 폭과 거의 같다. 이후, 가스 흐름은 유입 채널을 통해 전술한 방식으로 반응 챔버 내로 유입된다.
제2도에 도시한 실시예에서 필수적인 사항은 가스 흐름이 반응 챔터내로 편평한 흐름을 가지기 전에, 반응 공간 내로 유입되는 동안에 균일화 된다는 점이다.
제3도에 따르면, 전술된 실시예와 약간 다른 실시예가 도시되어 있다. 다이어그램에서 참조부호의 범례는 다음과 같다.
21. 반응 챔버 팩
22. 그룹 A의 전구체용 유입 덕트 개구
23. 그룹 B의 전구체용 유입 덕트 개구
24. 펌프의 흡입구와 연통하는 배관용 연결부
25. 평행하게 적재된 반응 챔버로부터의 배출 슬릿용 집적 배출 채널
26. 누출된 가스를 수집하기 위해 평면형 요소를 둘러싸는 흡입 그루브로서, 집적 배출 채널과 연통하는 흡입 그루브
27. 배출 슬릿 높이, 즉 가스 흐름 제한부를 설정하도록 작용하는 배플로서, 배출 제한부를 설정하는 기능 이외에 배플은 유입측에서 상이한 전구체 그룹을 분리하는 격판을 형성함
28. 그룹 B의 전구체용 유입 채널
29. 그룹 A의 전구체용 유입 채널
30. 전구체를 평행한 반응 챔버로 분배시키는 유입 채널
31 최상부 반응 챔버의 상부판과 일반부
32. 0 내지 100 개의 유사한 평면형 요소로서, 기판과 조합된 각각의 평면형 요소는 중간판 및 다른 보조판과 조합된 유입 채널 및 배출 채널뿐 아니라 두 개의 중첩된 반응 챔버 사이에 분리된 벽을 형성한다.
33. 최하부 반응 챔버의 하부판 및 일단부
34. 지지 베이스의 최상부판
35. 지지 베이스의 중간판
36. 지지 베이스의 최하부판
37. 기판
38. 반응 챔버
39. 기판을 떠나는 가스 흐름을 제한하는 작용을 하는 슬릿
제3도에 도시된 실시예는 제1도에 도시된 실시예와 동일한 방법으로 사용된다. 그러나, 이 구성은 상이한 반응물 그룹의 상이한 개시재료가 그들 자신의 유입 채널을 따라 반응 챔버의 유입 슬릿까지 진행한다는 점에서 상이하다. 따라서, 반응 챔버 팩이 지지 베이스판(34 내지 36) 상에 조립 되는데, 이들의 적층부는 상이한 개시재료 그룹의 반응물용의 개별적인 흐름 덕트 개구(22,23)를 제공한다. 비슷하게, 반응물은 반응 챔버 팩의 측면에서 그들의 개별적인 유입 채널(28,29)에서 이동하게 된다.
가스가 중간판에 의하여 형성된 배플(27)에 의하여 분리된 유입 채널(28,29)로부터 공급되는데, 여기서 반응 챔버의 높이는 확산이 상이한 채널로부터 유입되는 흐름을 효율적으로 혼합할 수 있도록 결정된다. 확산은 편평한 가스 흐름 패턴의 폭 방향에서는 너무 느리게 혼합되는 방법이지만, 높이방향에서는 양호하게 혼합시킨다. 따라서, 예를 들면 반응물이 하나의 유입채널(28)로부터 공급될 때, 무반응성 가스가 다른 채널(29)로부터 공급된다. 배플에 충돌될 때 반응물과 무반응성 가스는 각각 편평한 흐름 패턴으로 편평화되어, 반응 챔버의 유입 슬릿에서 상호 혼합되는 동안 균일하게 된다.
유입 덕트 개구(22,23) 및 유입 채널(28,29)은 원형 단면을 가질 수도 있으며, 반응 가스 흐름은 단지 배플에서 부채꼴로 편평하게 퍼진다. 또한, 다수의 유입 채널이 각각의 반응물 그룹에 대해 제공될 수 있으며, 이에 의해 각각의 채널을 통과한 반응물은 단지 기판의 일부분에만 충돌한다.
박막 성장 장치를 종단면도로 도시한 제3도를 참조하면, 양 유입채널이 도시되어 있음에 주목해야 한다. 그러나, 실제의 실시예에 있어서, 이들 유입 채널은 배출 개구가 기판으로부터 동일한 거리에 위치하도록 평행하게 배열되며, 이에 의해 측면에서 볼 때 관측자에 보다 근접한 채널만이 보일 수 있으며 다른 채널들은 앞에 있는 채널에 의해서 보이지 않게 된다.
제1실시예와 동일하게, 본 실시예에서도 가스 정면부는 배출 패턴을 균일한 패턴으로 고정시키는 것은 매우 중요하다. 반응 챔버(38)내로의 흐름 패턴은 챔버의 배출 안부에 형성된 흐름 제한부로서 작용하는 좁은 흡입 슬릿(39)에 의해 균일화된다.
다음 예는 박막을 형성시키기 위한 본 발명에 따른 장치의 설계 원리를 설명한다.
기판 크기 300×300mm2
기판 수 10개
반응 챔버 수 5개
기판 사이의 공간 4mm
반응 챔버의 전체 부피 5×300×300×4mm3= 18,000cm3
유입 채널의 치수/부피 300×10×100mm = 300cm3
배출 채널의 치수/부피 300×lO×100mm = 300cm3
전체 부피 18,600cm3, 또는 약 19ℓ
펌프 용량은 360cm3/h, 또는 360×1000/3600(ℓ/ s)=100ℓ/s.
반응물 펄스 사이의 간격은 약 0.25초 또는 그 이상이어야 한다.
본 발명은 반응공간내에 위치된 기판상에 박막을 형성하도록 두 개 이상의 기체상 반응물을 교대로 반복적으로 기판에 가함으로써 기판상으로 박막을 성장시키기 위한 방법에 관한 것이다.
본 발명의 방법에 있어서, 반응 공간내에 위치된 기판은 박막 성장공정에 사용되는 두 개 이상의 반응물의 교대로 반복되는 표면 반응을 받게 된다. 상기 방법에 있어서, 상기 반응물들은 반응물 공급원으로부터, 고상의 박막을 기판상에 형성하기 위해 반응물이 기판 표면과 반응할 수 있게 하는 반응 공간 내측으로 반복적이고 교대로 기체상으로서 접근하게 된다. 과잉의 반응물과 기판에 고착되지 않은 반응 생성물은 상기 반응 공간으로부터 기체상으로 제거된다.
또한, 본 발명은 기판 상에 고상의 박막을 형성하도록 상기 기판에 기체상 반응물의 표면 반응을 교대로 반복적으로 가함으로써 기판 상으로 박막을 성장시키기 위한 장치에 관한 것이다.
종래에는, 진공 증발증착과, 분자 비임 에피택스(Molecular Beam Epitax; MBE) 및 다른 유사한 종류의 진공 증착방법과, 다양한 종류의 화학적 중기증착 방법(CVD)(저압 및 금속 유기 CVD 및 플라즈마 강화 CVD를 포함하여), 또는 그밖에 원자층 에피택시법(Atomic Layer Epitaxy; 이하 ALE 방법이라 함)을 사용하여 박막을 성장시켰다. MBE 및 CVD방법에서, 다른 공정 변수들 이외에도, 상기 박막 성장률도 전구체의 유입 농도에 영향을 받게 된다. 종래의 방법의 제 1범주에 의해서 증착되는 일정한 두께의 층을 얻기 위해서, 전구체의 농도 및 반응성은 모든 표면 영역에 걸쳐서 일정하고 주의깊게 유지되어야 한다. 상이한 전구체가 CVD 방법에서와 같이 기판재료에 접근하기 전에 서로간에 혼합되는 것이 허용된다면, 예를 들어 너무 이른 시기에 이들 상호간의 반응 기회가 생긴다. 따라서, 가스성 반응물의 유입채널내에 미세한 입자가 형성될 위험이 임박해진다. 일반적으로, 그러한 미세한 입자들은 박막의 질을 악화시키는 결과를 초래한다. 따라서, MBE 및 CVD 반응기에서 조기한 반응이 일어날 가능성은 기판 표면보다 전구체를 늦게 가열함으로써 방지된다. 이러한 가열 이외에, 예를들면 플라즈마 또는 다른 종류의 유사한 활성화 수단을 사용하여 바라는 반응이 개시될 수 있다.
MBE 및 CVD 공정에서, 기판위에 충돌하는 전구체의 유입율을 조정함으로써 박막의 성장이 조절된다. 이와 대조적으로, ALE 공정은 전구체의 농도 또는 흐름 변수보다는 기판표면의 품질이 증착율을 제어하는 것에 기초를 두고 있다. ALE 공정에서 유일한 전제조건은 전구제가 기판의 모든측면에 박막을 형성하기에 충분한 농도로 이용가능하다는 것이다.
ALE 방법은 핀란드 특허 제 52,359호와 57,975호 및 미합중국 특허 제 4,058,430호 및 4,389,973호에 공개되어 있다. 여기에는 또한 이러한 방법을 수행하기에 적합한 일부 장치의 실시예가 공개되어 있다. 박막을 성장시키기 위한 설비의 구조는 다음의 간행물에도 공개되어 있다. “재료과학 보고서(Material Science Report) 4(7)(1989),261쪽” 및 티지오테크니카(Tyhjiotekniikka)(진공기술에 관한 핀란드 간행물), ISBN 951-794-422-5, 253 내지 261쪽.
ALE 성장 방법에서, 원자 또는 분자는 기판위에 연속적으로 쓸어 내려지도록 배열되어서 기판의 표면위에 충분히 포화된 분자층이 형성되도록 그 표면위에 부딛친다. 핀란드 특허공개 제 57,975호에 공개된 종래기술에 빠르면, 기판위로부터 과잉의 전구체와 가스 반응생성물을 쓸어내리는 확산 방벽을 형성하는 불활성 가스 펄스가 포화단계를 뒤따른다. 상이한 전구체를 연속적인 펄스와 이를 분리하는 불활성 가스의 확산 방벽의 연속적인 펄스는 다른 재료의 표면 운동학적 특성에 의해서 조절되는 비율로 박막을 성장시킨다. 이러한 반응기는 “이동파(travelling-wave)” 반응기로 불린다. 공정의 기능에 대해서, 가스 또는 기판이 이동하는지의 여부는 무의미하지만, 그보다는 연속적인 반응단계의 서로다른 전구제가 서로간에 분리되어서 기판을 순차적으로 씻어내리도록 배열되는 것이 중요하다.
대부분의 진공 증발기는 소위 “단일-충돌(single-shot)” 원리에 따라 작동된다. 여기에서, 중기화된 원자 또는 분자종(species)은 기판상에 단지 한번만 충돌한다. 기판과 어떤 반응도 일어나지 않는 종이 발생한다면, 이들 종은 튀어나오거나 재증발하여 진공펌프에 연결된 입구 또는 장치벽에 부딪쳐서 그곳에서 응축된다. 뜨거운 벽 반응기에서 반응기 벽 또는 기판상에 충돌하는 원자 또는 분자종은 재증발할 수 있고, 따라서 기판상에 분자 등의 반복된 충돌을 위한 양호한 조건을 형성시킬 수 있다. ALE 반응기에 적용될 때는 이 “다중-충돌(multi-shot)” 원리는 개선된 재료 이용 효율을 제공할 수 있다.
ALE 박막 성장 공정에 있어서, 만일 전구체가 유체동역학 또는 다른 인자들과 관련된 이유로 인해 기판의 전체 면적에 걸쳐서 불균일하게 분포된다면, 각각의 반응물 펄스내에 전구체의 양이 가장 희박한 흐름에서도 충분할만큼 다량의 전구체를 기판으로 공급함으로써 균일한 박막 성장이 달성될 수 있다. 그러나, 흐름의 기하학적 형상에서의 불연속성이 농도차의 증가에 기여한다는 수십년간의 연구 결과를 고려하면, 바람직하지 못한 흐름의 기하학적 형상은 박막 성장 자체에서 요구되는 수치보다 훨씬 많은 양의 전구체를 펄스화할 필요가 있다. 이러한 보상을 과잉 투여라 하는데, 이는 또한 전구체의 화학적 성질과 같은 다른 이유에 의해 지시될 수도 있다.
ALE 박막 성장 공정에 있어서, 전구체를 과잉 투여하지 않고 기판전체에 충분한 양의 전구체를 공급하기 위한 두 가지 접근 방법이 가스의 균일한 분포를 보장하기 위해 사용되었다.
1. 박막 성장 장치는 기판에서의 압력을 낮추어서 분자의 평균 자유경로, 즉 상호간의 충돌 또는 벽과의 상호 충돌 평균 거리가 기판 사이의 간격 보다 크도록 구성된다. 따라서, 가스 분자의 주요 충돌이 기판상에서 발생하고, 희가스의 분자들이 기판위에 균일하게 분포될 수 있다. 평균 자유경로가 시스템 내의 벽들 사이의 통상 거리(d) 정도 또는 적어도 그의 1/100인 경우, 가스의 흐름은 점성 흐름과 분자성 흐름 사이의 중간 압력 범위인 전이 구역내에 있는 것으로 여겨진다. 1mbar의 압력과 상온에서, 질소 분자의 평균 자유 경로는 64㎛이고 0.01mbar에서는 6.4mm였다. ALE 반응기에서, 기판들 사이의 상호 거리는 통상적으로 수 mm이다. 따라서, 전술한 상황을 달성하기 위해서, 압력값은 대략 1mbar 이거나 또는 바람직하게는 이보다 훨씬 작아야 한다.
2. 박막 성장 장치는 고압하에서 작동하므로, 분자의 평균 자유 경로가 작게 되고, 가스 흐름은 더 이상 전이 구역내에 있지 않지만, 대신에 충돌 거리가 d/100 보다 작을 경우에는 점성을 갖게 된다. 점성 상태에서는, 가스 흐름은 낮은 압력 방향을 향하는 분자의 집합적인 이동, 즉 빈번한 충돌에 의해 상호 결합된 집합적인 이동에 의해서 발생한다. 열운동에 의한 분자의 혼합은 상호 확산으로서 증명될 수 있다. 이러한 장치의 실시예에 따른 목적은 가스 흐름을 가로지르는 방향으로의 확산 속도가 가스 흐름의 속도에 비해 작을 때, 상이한 균일 가스 흐름 가이드와 노즐에 의해 가스를 기판 위에 균일하게 분포시키는 것이다.
첫 번째 예는 실현가능한 칫수를 갖는 장치에서 가능한 저압에 의해 제한된다. 압력이 열 배 정도로 낮아지면, 펌프의 체적 용량도 열 배 정도로 증가되어야 하며, 이에 의해 질량 흐름이 일정하다고 가정하면, 가스 흐름 속도는 열배로 증가한다. 그러나, 음속은 가스 흐름 속도에 대한 절대한계값으로 설정되며, 펌프의 가격 또한 고가가 된다. 게다가, 저압을 사용하는 경우, 반응기의 치수는 내압을 증가시키는 압력의 손실을 초래하지 않도록 가스 이송을 향상시키기 위해 증가되어야 한다. 그러나, 이는 또다시 작동 압력의 추가적 감소를 가정한다.
또한, 저유량으로 반응 공간의 정화와 전구체 이송을 달성함으로써, 압력을 감소시킬 수 있다. 이송될 전구제의 양이 변하지 않은 상태로 유지되고, 충분한 정화 사이클이 적용되어야 하기 때문에, 긴 처리 공정시간이 요구된다. 이는 연구용 반응기를 복잡하게 하지는 않지만, 큰 면적의 기판을 사용할 때 작동상의 문제점을 유발한다.
두 번째 예에 따른 실시예에 있어서, 작동압력은 통상적으로 2 내지 10mbar이므로, 요구되는 펌프는 적절한 크기를 가지게 되며, 배관과 기판 홀더의 칫수도 양호하게 되며, 또한 가스 흐름 시간과 속도도 적절하게 된다.
가스를 기판위의 전체 면적에 균일하게 분포시키기 위해서는 상이한 종류의 충돌부와 제한부가 사용된다. 충돌부에서 가스 스트림은 가스 스트림이 분산되고 혼합되는 몇몇 공간과 충돌하도록 배열된다. 또한, 그러한 다수의 충돌부는 가스 흐름 경로상에 직렬로 배열될 수 있다. 차례로 병렬 배열된 제한부는 각각의 제한부를 통한 전도도 보다 훨씬 큰 흐름 전도도를 갖도록 제한부의 유입부에 가스 공간을 형성하는 역할을 한다. 따라서, 모든 병렬 배열된 제한부는 동일한 가스 흐름 경로를 제공하며, 이에 의해 가스가 제한부를 통과할 때 균일한 선형 또는 평면형 흐름을 제공한다. 제한부로는 예를들어, 좁은 슬릿, 평행한 보어(관), 소결재료 및 이와 유사한 재료로 구성된 구조물이 제공될 수 있다.
비록 가스 흐름이 균일하더라도, 점성 가스가 저압 구역, 즉 반응 공간내의 가스 배출 개구쪽으로 흐르려는 경향을 갖기 때문에, 균일한 박막 성장을 달성하기에는 여전히 많은 문제점을 갖는다.
본 발명의 목적은 종래 기술의 단점을 극복하면서 균일한 박막을 성장시키기 위한 장치를 제공하는 것이다.
본 발명의 목적은 가스 흐름 경로상에서 기판 다음에 제한부 우세 구역이라 불리는 흐름 균일화 제한부를 위치시킴으로써 달성된다. 따라서, 점성의 기체상 전구체는 반응기 챔버내의 고압에서 기판위에 잔류하도록 운반되고, 또는 이와 달리 반응기 챔버가 서로 대량하여 놓여지는 두 개의 기판에 의해 형성되는 경우에는 두 개의 기판 사이에서 고압으로 잔류하게 된다. 이러한 장치에 있어서, 가스 흐름을 횡단하는 방향의 전도도가 가스 배출구를 향한 제한부 채널의 유도성 보다 크다. 따라서, 기판 사이의 공간의 압력을 균일화시킴으로써, 유입 가스가 균일하다고 가정하면, 농도 구배가 제거된다.
본 발명에 따른 방법은 카세트형 반응 챔버 팩 구성을 갖는 장치에서 유리하게 구현될 수 있다. 여기서, 반응 공간은 수직(또는 수평)으로 적층될수 있는 평면형 요소를 포함한다. 이러한 요소들 중 적어도 일부는 서로 동일하다. 카세트형 팩의 조립체에 있어서, 기판은 요소내에 형성된 홀더 리세스에 있는 모듈형 요소상에 수평하게 놓인다. 반응물의 유입 채널과 가스반응 생성물의 배출 채널들은 기판면이 수평하게 놓여질 때 예비 조립된 카세트에 형성된 수직 채널에 의해 제공된다. 기판 홀더 리세스는 리세스와 배출 채널 사이에 형성된 입구를 통해 배출 채널에 연결된다. 이러한 입구는 예비 조립된 카세트형 팩내에 놓인 기판에 평행한 좁은 슬릿을 형성하며, 슬릿은 반응 챔버로부터의 가스 배출을 제한하는 역할을 한다.
특히, 본 발명에 따른 방법은, 반응물 소오스로부터 분리된 반응물 각각을 상기 반응 공간내로 반복적이고 교대로 공급하는 단계와, 상기 기판상에 고상의 박막 화합물을 형성하기 위해 기판 표면과 반응하도록 상기 기체상 반응물을 결합시키는 단계와, 그리고 가스의 반응 생성물과 기체상의 과도한 반응물을 상기 반응 공간으로부터 제거하는 단계를 포함하며, 상기 반응 공간을 통과한 가스 흐름은 가스 흐름 경로상의 기판 다음에 있는 지점에서 제한되는 것을 특징으로 한다.
또한, 본 발명에 따른 장치는, 내부에 상기 기판이 위치되고 반응 공간이 형성되어 있는 반응 공간과, 박막 성장 공정에 사용되는 상기 반응물을 상기 반응 공간내로 공급하는데 적합하고 상기 반응 공간과 연통된 유입 채널과, 반응 생성물과 과량의 반응물을 상기 반응 공간으로부터 배출시키기에 적합하고 상기 반응 공간과 연통된 배출 채널과, 그리고 두 개 이상이 서로 동일한 수직 또는 수평으로 적층된 다수의 평면형 요소를 포함하고 있고, 상기 평면형 요소 내부에는 상기 가스 유출 채널 및 가스 배출 채널이 형성되고, 상기 반응 챔버가 형성되어 있는 것을 특징으로 한다.
본 명세서에 사용된 “반응물”이라는 용어는 기판의 표면과 반응할 수 있는 기화가능한 개시재료를 의미한다. ALE 방법은 통상적으로 2개의 별도의 그룹으로부터 선택된 반응물을 사용한다. 이러한 반응물은 고체, 액체, 또는 기체일 수 있다. “금속 반응물”이라는 용어는 금속을 주성분으로 하는 금속화합물을 의미한다. 적절한 금속 반응물은 예컨대 착화합물(Complex compound)과 같은 금속 유기 화합물과, 염화물 및 브롬화물을 포함하는 금속 할로겐화물이다. 금속 반응물의 예로는 Zn, ZnC12, Ca(thd)2, (GH3)3Al 및 Gp2Mg가 언급될 수 있다. 여기서, ZnCl2는 염화아연을 의미하고, Ca(thd)2는 Ga(2,2,6,6-tetramethylheptane-3,5-dione)2를 의미하며, Cp2Mg는 (cydopentadienyl radical)2Mg를 의미한다. “비금속 반응물”이라는 용어는 금속 화합물과 반응할 수 있는 화합물 및 성분을 의미한다. 비금속 반응물로는 물, 황, 황화수소, 및 암모니아가 사용된다.
본 명세서에 사용된 “무반응성(inactive)” 가스라는 용어는 반응공간으로 유입되는 가스로서, 반응물 및 기판 각각에 관련된 바람직하지 못한 반응을 방지할 수 있는 가스를 의미한다. 이러한 반응은 예컨대 반응물과 불순물을 포함한 기판의 반응을 포함한다. 무반응성 가스는 또한 유입 배관내의 상이한 반응물 그룹의 물질들 사이의 반응을 방지하는 작용도 한다. 본 발명의 방법에 따르면, 무반응성 가스는 또한 반응물의 기체상 펄스의 캐리어 가스로서 작용한다. 상이한 반응물 그룹의 반응물들이 개별적인 유입 매니폴드를 통해 반응공간으로 유입되는 바람직한 실시예에 따르면, 기체상 반응물 펄스가 하나의 유입 채널로부터 유입되는 동안 다른 유입 채널로부터 무반응성 가스가 유입됨으로써, 이미 유입된 반응물이 다른 반응물의 유입 채널로 유입되는 것이 방지된다. 본 발명에 적절하게 사용될 수 있는 무반응성 가스는 질소와 같은 불활성 가스 및 아르곤과 같은 희가스로 제조될 수 있다. 무반응성 가스는 또한 기판 표면에서 발생하는 바람직하지 못한 반응(산화반응)을 방지하도록 작용하는 수소 가스와 같이 본래적으로는 반응성이 있는 가스일 수도 있다.
본 발명에 따르면, “반응공간”이라는 용어는 기판이 위치되는 공간 및 박막을 성장시키기 위해 기체상 반응물이 기판과 반응하는 공간(반응 챔버) 모두를 포함하는데, 이러한 반응공간은 반응물을 반응 챔버에 유입시키는 유입 채널 및 박막 성장 공정의 가스 반응 생성물과 반응 챔버로부터 과도한 반응물을 제거하는 유출 채널과 직접 연통하고 있다. 본 발명의 실시예에 따른 구성에서, 유입 채널 및 유출 채널의 수는 각각 한 개로부터 그 이상으로 변화될 수 있다. 유입 및 배출 채널은 기판 대향 단부에 위치될 수도 있으며, 이에 의해 하나의 반응물 배출 채널이 배플에 의해 분리된 다른 반응물의 유입 채널을 갖는 동일한 안부에 위치된다 (제3도에 도시한 실시예 참조). 따라서, 상기 기체상 반응물은 대향방향으로부터 교대로 기판상으로 공급될 수 있다. 이러한 구성은 기판의 유입 단부에서 형성되는 박막 성장율을 향상시킬 수 있다. 따라서, 또한 배출 채널에 인가되는 진공도 또한 대향하는 방향으로부터 교대로 발생되도록 배열된다.
본 명세서에 사용된 “기판 표면”이라는 용어는 반응 챔버내로 흐르는 기체상 반응물이 처음으로 충돌하는 기판의 상부 표면을 의미한다. 실제로, 박막 성장 공정의 제 1주기동안 기판 표면은 유리와 같은 기판 표면으로 구성되고, 제 2주기동안 표면은 반응물 간의 반응에 의하여 증착되어서 기판에 부착된 고상의 반응 생성물을 포함하는 층으로 구성된다.
본 발명에 따르면, 개개의 기판위로 흐르는 흐름은 원리적으로 반응챔버의 배출 안부에 있는 제한부에 의해 제어된다. 흐름을 보다 균일화시키기 위해, 제한부는 기판 배출 안부에 배열될 수 있으며, 또한 제한부 우세구역이 기판 자체에 배열될 수 있다. 후자의 경우에, 기판은 기판의 표면과 대향벽(예를 들어, 다른 기판의 표면) 사이에 남아 있는 공간이 반응 챔버를 통과하는 가스 흐름에 대한 제한부로서 작용하도록 반응 챔버내에 위치하게 된 다.
균일한 박막 성장을 달성하기위해, 본 발명에 빠른 실시예에서는 반응 가스 혼합물을 균일화하는 단계와 그들의 흐름을 서로 분리하여 균일화하는 단계를 필수적으로 수행한다. 이들 균일화 단계는 단일의 구성 성분을 사용하여 구현될 수 있지만, 원칙적으로 개별적인 두 개의 상이한 단계로 구성된다. 종래 기술에서는 단지 가스 흐름의 균일화만이 시도되었다. 이러한 균일화는 이하에 더욱 상세히 설명할 것이다.
본 발명에 따르면, 박막 성장 장치는 적어도 세 개의 구역, 즉 가스균일화 구역, 기판과 반응물 사이의 반응 구역, 및 가스 흐름 제한 구역으로 나누어져 있다. 이들 구역 중, 균일화 구역은 통상적으로 반응 구역 앞에 위치되거나 또는 접속하여 배열되며, 흐름 제한 구역은 반응 구역 다음에 놓이거나, 또는 선택적으로 반응 구역에 선행하는 하나의 섹션과 반응 구역에 후행하는 다른 섹션으로 분할될 수도 있다.
바람직하게, 본 발명의 장치는 균일화 문제를 감소시키기 위해 농도차를 유발하는 무반응성 가스 희석이 최소화하도록 작동된다. 그럼에도 불구하고, 기화된 반응물과 무반응성 가스의 가스 혼합물이 균일화되는 균일화 구역을 갖는 장치를 제공하는 것이 유리함을 알았다. 균일화 구역은 장치의 기판 홀더 내에 위치될 수도 있지만, 기판 이전의 가스 흐름 제한 구역까지 형성될 수 있으며, 반응물 소오스 그룹과 연결된 분리형 요소로서 위치될 수도 있으며, 또한 선택적으로는 가스 혼합물의 균일화를 향상시키는 배관 구조물을 구성함으로써 구현될 수도 있다.
기판 홀더내에 위치된 균일화 구역의 예로서, 이하에 기술된 실시예는 박막을 성장시키기 위한 두 개 이상의 반응물 성분을 사용하는 경우에 특히 적합할 수 있다.
여기서, 각 반응물 그룹은 개개의 유입 채널을 통해 반응 챔버 내로 직접 공급된다. 반응물은 기판과 접촉하기 전에 다른 반응물 그룹의 유입채널로부터 유입되는 무반응성 가스와 혼합하고 균일화될 수도 있다. 상이한 유입 채널의 유입 개구(이하, 반응물 유입 개구라 칭함)는 박막 성장용 기판에 인접하게 반응 챔버내로 형성된다. 하나의 유입 채널로부터 유입되는 반응물 흐름이 다른 반응물 그룹의 유입 채널을 직접 침범하는 것을 방지할 수 있는 배플이 유입 개구 사이에 제공된다. 오염의 위험을 줄이기 위해, 바람직하게는 반응물 유입과 동시에 유입 채널을 통해 무반응성 가스를 통과시킨다. 반응물 유입 개구는 배플의 대향하는 측부상에 배열되며, 반응물의 유입은 배플에 대해 수직하게 진행된다. 이에 의해, 가스 흐름은 편평한 흐름 패턴을 생성하는 평면형 흐름으로 분산될 수 있다. 대향하는 방향으로 유입되는 기체상 반응물 흐름과 캐리어 가스 흐름은 배플과 충돌하여 각각 편평하게 되며, 기판과 접촉하기 전에 혼합된다. 카세트 구조의 모든 표면은 반응 온도에서 유지된다.
전술한 실시예는 제3도에 대한 설명과 함께 보다 상세하게 설명될 것이다.
확산에 의한 재료의 이송은 편평한 가스 흐름들 사이에서는 매우 효율적이며, 기판으로 도입된 가스는 그의 조성 및 흐름에서 특히 균일함을 알게 되었다.
선택적으로, 균일화 구역은 반응 챔버 이전에 위치될 수도 있다. 제2도는 기체상 반응물을 포함하는 가스 흐름이 배플과 충돌함으로써, 반응공간 내로 유입되는 유입 개구내에서 무반응성 가스와 함께 균일화되고, 가스 흐름이 평면형 흐름 패턴으로 편평해지는 실시예를 나타낸다. 이러한 형태의 흐름은 좁은 슬릿형 단면을 갖는 신장형 유입 채널을 통해 반응 챔버로 유입된다.
일반적으로, 원형 채널을 통과한 가스 흐름을 가스 흐름에 수직 방향으로 놓여지는 배틀과 충돌시킴으로써, 본 발명에 따른 장치의 소정 부분내에서 가스 흐름은 편평하게될 수도 있다. 이러한 배플에 한정된 방향으로 연장하는 팬형 슬릿을 성형함으로써, 충돌 흐름이 슬릿내로 유도될 수도 있다. 또한, 초기에 편평해진 흐름이 편평한 가스 흐름 채널 또는 편평한 반응 챔버내로 유입된다. 반응 챔버의 유입측에서, 가스가 편평한 흐름과 관련하여 90°로 구부러진 굽힘부를 통해 흐르게 함으로써, 관련 가스 흐름 충돌과 굽힘부에 의해 가스 흐름 단면의 균일화가 향상된다.
따라서, 흐름 패턴은 먼저 반응 챔버 팩의 베이스 판에서의 농도와 관련하여 균일해져야 하며, 이후에 횡방향 농도차(즉, 횡방향 압력 변화값)를 제거하기 위해 편평하게 된다. 계속해서, 이러한 편평한 가스 흐름의 정면부가 평행하게 연결된 반응 챔버내로 분포된다. 마지막으로, 기판 위에서 가스 전방부가 균일하게 흐를 수 있도록 각각의 반응 챔버 내에서 적절한 배열이 이루어져야 한다. 좁은 반응 챔버에 의해 제공된 평행하게 연결된 제한부, 유입 제한부, 및 배출 제한부는 개개의 반응 챔버 사이에서 전체 가스 흐름을 균일하게 하는 역할을 한다. 유입 및 배출 제한부와 연결된 반응챔버의 흐름 제한부는 각각의 챔버를 통해 흐르는 흐름을 균일하게 하는 역할을 한다.
본 발명의 목적은 반응 구역을 통해 가스가 균일하게 흐르도록 하는 것이다. 반응 챔버를 좁게 형성(즉, 챔버의 횡방향 폭에 대한 기판 위로의 높이를 작게 형성)함으로써, 가스 흐름은 반응 챔버내에서 횡방향으로 농도차가 발생되는 것이 방지될 수 있다. 특히 유리하게, 기판을 둘러싸고 있는 반응 챔버는 처리될 기판에 인접하게 배열된 넓은 벽을 갖도록 설계된다. 챔버의 상부벽은 아래에 놓인 기판의 상부면에 평행하게 정렬되는 것이 유리하다.
반응 챔버에 슬릿형 유입 개구를 형성함으로써, 반응 챔버내에서 가스 흐름의 압력 변화가 방지된다. 따라서, 박막 성장 공정의 반응 성분들은 횡방향 농도차를 형성함이 없이 전체 기판 폭 위에 균일하게 분포된다.
공정 제어 흐름 제한부, 즉 가스 흐름 경로상에 있는 기판 다음에 위치된 배출 제한부는 분리형 요소로서 구성될 수도 있고, 또는 예비 조립된 카세트형 팩 구조물 내의 평면형 기판 홀더 요소의 일부분으로서 일체로 형성될 수도 있다. 금속 및 비금속 전구체는 개별적인 흐름 제한부를 통해서 공급되므로, 제한부내의 유량은 제한부내에서의 흐름이 상이한 반응물 그룹의 소오스로부터 유입 배관들 사이에 화학적인 방벽을 형성하는 고립형 흐름으로서 작용하도록 구성될 수도 있다.
바람직한 실시예에 따르면, 흐름 제한부는 진공원(즉, 진공 펌프)에 연결된 배출 채널과 반응 챔버 사이에 형성된 좁은 배기 흡입 슬릿으로서 구현된다. 이러한 배기 흡입 슬릿은 단일의 연속 슬릿 또는 다수의 작은 평행한 슬릿으로 형성될 수도 있는데, 이러한 슬릿은 흐름의 배출 방향에서 슬릿의 전도도 보다 상대적으로 큰 흐름 전도도를 갖는 대용량 반응 챔버 앞에 위치된다.
본 발명의 유리한 실시예에 따른 장치는 수직 또는 수평으로 적재된 평면형 요소를 포함하며, 이러한 요소는 반응 챔버들 및 반응 챔버들에 장착된 가스 흐름 채널에 대응하는 리세스 및 그루브를 갖추고 있으며, 다수의 상기 요소가 동일하다. 반응 챔버는 수직 또는 수평으로 적층된 평면형 요소 사이에 편평한 공간으로서 형성된다. 평면형 요소의 에지 영역은 평면형 요소를 통해 연장하는 원형 또는 직사각형 형태의 노치 또는 개구를 포함하는데, 이러한 노치 또는 개구는 평면형 요소가 반응 챔버 팩을 형성하도록 수직 또는 수평으로 적재될 때 반응공간의 가스 흐름 채널을 형성한다. 반응 유입측상의 원형 개구의 수는 각각의 반응물 그룹 당 하나이고, 이는 두 개의 개구를 의미한다. 유입측상에 필요한 직사각형 개구의 수는 단지 하나이다.
평면형 요소의 중심부는 리세스가 그들의 반응물 유입 및 유출측에서 노치 또는 개구에 각각 연결되도록 평면형 요소로부터 리세스된 영역이 제공될 수 있다. 리세스된 영역은 반응공간의 반응 챔버 또는 반응부를 형성한다. 리세스된 영역과 가스 흐름 채널 사이의 흐름 연결부는 가스 흐름의 제한부로서 작용한다. 평면형 요소의 리세스된 영역은 평면형 요소의 중앙부의 개구로부터 평면형 요소의 전체 두께를 통해 연장되는 깊이로 제조될 수도 있다. 유리하게, 리세스된 영역의 내부 에지는 리세스의 적어도 두 개의 대향 축부를 따라 기판의 에지와 일치하며, 이에 의해 기판은 리세스내에 위치하게 된다. 필요한 경우, 리세스의 내부 에지에는 기판을 지지하도록 작용하는 브래킷이 제공될 수 있다. 이 경우에, 반응 챔버 팩의 넓은 벽은 평면형 요소의 중앙부의 개구내로 위치된 기판에 의하여 형성되고, 이에 의해 기판들은 기판 상측부가 서로 접하도록 정렬될 수도 있다.
카세트형 팩의 평면형 기판 홀더 요소는 가스 누출을 수집하기 위한 원형의 흡입 그루브를 갖춘 평면형 요소의 에지에 인접한 평면형 요소의 표면을 제공함으로써 구현된 가스 누출 차폐물과 결합될 수 있다. 이러한 흡입 그루브는 진공 상태하에 있는 배출 채널과 연통되어 있다. 흡입 그루브는 외부 오염물이 반응 공간으로 침입하는 것을 방지하고, 또한 반응물이 반응 공간 외부로 유출되는 것을 방지하는 역할을 한다. 흡입 그루브내의 고립형 흐름은 반응 생성물 가스 흐름의 최대 제한부가 배출 채널에 근접한 기판의 배출 단부에서 발생하도록 배열되는 경우에 최적의 차폐 효과를 제공한다.
카세트형 팩의 부품들은 주요 구성 요소들은 ALE 공정에 사용된 반응물에 대해 불활성인 재료로 제조된다. 양호한 재료로는 유리 및 이와 유사한 규산염계 화합물, 및 다른 종류의 세라믹 재료가 사용된다.
본 발명에 따른 장치는 종래의 ALE 반응로에 비해 상당히 유리한 장점을 제공한다. 예를들어, 기판 표면상에서의 가스의 분포가 상당히 균일하므로, 소규모의 과잉 투여에 의해서도 전구체의 소모와 공정시간을 단축할 수 있다. 또한, 제조된 박막의 질도 향상된다.
본 발명의 장치에 의해서, 반응 공간 구조물의 중량을 감소시킬 수 있고 장치의 부품수를 즐일 수 있다. 반응 챔버의 수직 또는 수평으로 적층된 팩은 채널의 배출 및 유입 길이를 각각 단축시킨다. 이는 기판들이 반응 챔버의 벽과 상기 반응 챔버들 사이의 중간벽으로 작용하는 전술한 마지막 실시예의 경우에 특히 유리하다.
이하에 첨부된 도면을 참조하여 본 발명을 상세하게 설명한다.

Claims (17)

  1. 기판 상에 고상의 박막을 형성하도록 상기 기판에 기체상 반응물의 표면 반응을 교대로 반복적으로 가함으로써 기판 상으로 박막을 성장시키기 위한 장치로서, 내부에 상기 기판이 위치되고 반응 챔버(13;38)가 형성되어 있는 반응 공간(1)과, 박막 성장 공정에 사용되는 상기 반응물을 상기 반응 공간내로 공급하는데 적합하고 상기 반응 공간과 연통된 다수개의 가스 유입 채널(7;22,29,23,28)들과, 반응생성물과 과량의 반응물을 상기 반응 공간으로부터 배출시키기에 적합하고 상기 반응공간과 연통된 다수개의 가스 배출 채널(4;25)들과 그리고 두 개 이상의 서로 동일한 수직 또는 수평으로 적층된 다수의 평면형요소(10;32)를 포함하고 있고, 상기 평면형 요소(10;32) 내부에는 상기 가스 유입 채널 및 가스 배출 채널(7,4;22,29,23,28)이 형성되고, 상기 반응 챔버(13;38)가 형성되어 있는 장치.
  2. 제1항에 있어서, 상기 장치는 두 개 이상의 박막을 동시에 성장시키기 위한 두 개 이상의 반응 챔버(13;38)를 포함하고 있는 장치.
  3. 제1항에 있어서, 상기 평면형 요소(10;32)의 에지 구역에는 상기 평면형 요소(10;32)의 평면에 수직한 개구가 형성되어 있으며, 상기 개구는 상기 평면형 요소(10;32)를 통해 연장하고 상기 평면형 요소가 수직 또는 수평으로 적층될 때 상기 반응 공간(1)의 가스 유입 채널 및 가스 배출채널(7,4;22,23,28,29,24)을 형성하는 장치.
  4. 제3항에 있어서, 상기 평면형 요소(10;32)의 중앙 구역의 평면에는 리세스가 형성되어 있고, 상기 리세스는 상기 평면형 요소(10;32)가 수직 또는 수평으로 적층될 때 상기 반응 공간(1)의 상기 반응 챔버(13;38)를 형성하는 장치.
  5. 제4항에 있어서, 상기 평면형 요소(10;32)는 수직 또는 수평으로 적층될 때 상기 리세스와 상기 개구에 의해 형성된 공간에서 상기 반응공간(1)을 통해 흐르는 가스 흐름에 대한 가스 흐름 제한부로서 작용하는 하나 이상의 좁은 슬릿(8;14;39)을 제공하는 장치.
  6. 제5항에 있어서, 상기 가스 흐름 제한부가 다수의 평행한 슬릿으로 구성되어 있는 장치.
  7. 제5항에 있어서, 상기 좁은 슬릿(8;14;39)이 상기 리세스와 개구 사이에 배치된 상기 평면형 요소(10;32)의 벽 구역에 형성되어 있는 장치.
  8. 제5항에 있어서, 상기 수직 또는 수평으로 적층된 평면형 요소(10;32) 사이에는 다수의 개조가능한 중간 평면형 요소(6;27)가 배치되어 있으며, 상기 중간 평면형 요소(6;27)가 상기 반응 공간내의 상기 가스 흐름 제한부로서 작용하는 상기 슬릿의 높이에 대응하는 두께를 갖는 장치.
  9. 제4항에 있어서, 상기 리세스는 상기 평면형 요소들내에서 상기 기판(12;37)이 위치될 수 있는 중앙 개구를 형성하는 상기 평면형 요소의 전체 두께를 통해 연장하는 장치.
  10. 제9항에 있어서, 상기 평면형 요소의 상기 중앙 개구의 측부는 상기 기판을 유지하도록 구성된 돌출 블래킷을 포함하고 있는 장치.
  11. 제9항에 있어서, 상기 수직 또는 수평으로 적층된 평면형 요소로 형성된 상기 반응 공간내에는 상기 반응 챔버의 넓은 벽이 상기 평면형 요소의 중앙 개구에 적합하게된 다수의 기판에 의해 형성되어 있는 장치.
  12. 제1항에 있어서, 상기 평면형 요소의 표면에서 상기 평면형 요소의 에지에 인접하게 배치된 원형의 흡입 그루브(5;26)를 더 포함하고 있으며, 무반응성 가스 차폐를 제공하기 위해 상기 흡입 그루브(5;26)가 누출 가스를 수집하는데 사용되는 장치.
  13. 제12항에 있어서, 상기 흡입 그루브(5;26)가 상기 가스배출 채널(4;25)과 연통하고 있는 장치.
  14. 제1항에 있어서, 상기 수직 또는 수평으로 적층된 평면형 요소는 상기 반응 공간내로 도입될 가스를 위한 가스 유입 채널(16)과 결합되는 지지 베이스(15)상에 조립되도록 구성되어 있으며, 상기 가스 유입채널(16)은 상기 가스 흐름이 그 내부에서 균일화되도록 구성되어 있는 장치.
  15. 제1항에 있어서, 수직 또는 수평으로 적층될 수 있는 상기 평면형 요소의 수가 2 내지 100인 장치.
  16. 제1항에 있어서, 상기 장치는 두 개 이상의 유입 채널 및 두 개 이상의 배출 채널을 포함하고 있으며, 상기 유입 채널 및 배출 채널은 상기 기판의 대향 단부에 위치됨으로써 하나의 반응물 그룹에 대한 하나의 상기 배출 채널의 개구가 다른 반응물 그룹에 대한 하나의 유입 채널의 개구와 상기 기판의 동일한 단부에 위치되거나 그 반대로 위치되는 장치.
  17. 제16항에 있어서, 기체상 반응물 펄스가 대향하는 방향으로부터 교대로 상기 기판상으로 공급될 수 있는 장치.
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