(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１の反応ガス源に接続する第１のガス拡散流路の複数の列及び第２の反応ガス源に接続する第２のガス拡散流路の複数の列を含み、前記第１のガス拡散流路の複数の列及び前記第２のガス拡散流路の複数の列が交互に配置され、前記第１のガス拡散流路のそれぞれの列及び前記第２のガス拡散流路のそれぞれの列が共に複数の離隔されたガス拡散経路を含む、ガス分配拡散板；及び
前記ガス分配拡散板の下部に位置し、ある厚さを有する平板であり、上面及び加工されるワークピースに近接する下面を含む水冷板であって、前記水冷板が冷却液体流路の複数の列、前記第１のガス拡散流路内に反応ガスを流出させるように提供された複数の第１のガス放出流路、及び前記第２のガス拡散流路内に反応ガスを流出させるように提供された複数の第２のガス放出流路を含み、複数の前記第１のガス放出流路及び複数の前記第２のガス放出流路が前記水冷板の上面及び下面を貫通して延設し、前記第１のガス放出流路及び前記第２のガス放出流路のそれぞれが、前記水冷板の前記下面における溝であり、前記溝の、加工される前記ワークピースに近い方の一端部における断面積が、加工される前記ワークピースに近づくにつれて次第に増大する、水冷板；
を含む、反応チャンバー内に少なくとも第１の反応ガス及び第２の反応ガスを個別に供給するためのガスシャワーヘッドであって、
前記ガス分配拡散板及び前記水冷板が、２つの分離された構成要素であり、取り外し可能に機械的に一体として組み立てられており、前記第１の反応ガス及び前記第２の反応ガスが、前記ガスシャワーヘッドから放出され前記反応チャンバーに入る前は互いに分離され、
複数のガス緩衝開口部が、前記水冷板上に選択的に配置され、
前記複数のガス緩衝開口部が、前記複数の第１のガス放出流路の少なくとも一部に対応するように、または前記複数の第２のガス放出流路の少なくとも一部に対応するように連通される、ガスシャワーヘッド。
【請求項２】
前記ガス分配拡散板が、上部平板及び下部平板を含み、
前記第１のガス拡散流路が、前記上部平板及び前記下部平板を貫通して延設する第１の導管の複数の列であり、
前記第２のガス拡散流路が、前記下部平板を貫通して延設する第２の導管の複数の列であり、
前記第２の導管の上部導管開口部が、前記上部平板の下面よりも低く、
前記第１の導管の上部導管開口部が、前記上部平板の上面よりも高いかまたは同一平面である、請求項１に記載のガスシャワーヘッド。
【請求項３】
前記ガス分配拡散板が、上部平板及び下部平板を含み、
前記第１のガス拡散流路が、前記上部平板及び前記下部平板を貫通して延設する導管の複数の列であり、前記第２のガス拡散流路が、前記下部平板を貫通して延設する穴の複数の列である、請求項１に記載のガスシャワーヘッド。
【請求項４】
前記ガス分配拡散板が、上部平板及び下部平板を含み、
前記第１のガス拡散流路が、前記上部平板及び前記下部平板を貫通して延設する導管の複数の列であり、
突出部の複数の列が、前記下部平板上に均一に配置され、
前記突出部の上面が、前記下部平板の上面よりも高く、
前記第２のガス拡散流路が、前記突出部及び前記下部平板を貫通して延設する穴の複数の列である、請求項１に記載のガスシャワーヘッド。
【請求項５】
前記ガス分配拡散流路が、ある厚さを有する平板であり、
前記ガス拡散流路が、前記平板の上面及び下面を貫通して延設する複数の離隔された第１のドリル穴であり、前記平板の前記上面及び前記下面に対してほぼ平行なガス流路の複数の列が、前記平板内に配置され、前記第２のガス拡散流路が、前記ガス流路から前記平板の下面を貫通して延設する複数の離隔された第２のドリル穴である、請求項１に記載のガスシャワーヘッド。
【請求項６】
前記第１のガス放出流路及び前記第２のガス放出流路のそれぞれが、前記水冷板の上面及び下面を貫通して延設する長い溝であり、
前記冷却液体流路が、前記第１のガス放出流路と前記第２のガス放出流路との間にある、請求項１から５のいずれか一項に記載のガスシャワーヘッド。
【請求項７】
前記第１のガス放出流路及び前記第２のガス放出流路が、それぞれある深さを有し前記水冷板の上面を貫通して延設する穴及び前記下面を貫通して延設し前記穴と連通する長い溝を含み、
前記冷却液体流路が、前記第１のガス放出流路と前記第２のガス放出流路との間にある、請求項１から５のいずれか一項に記載のガスシャワーヘッド。
【請求項８】
前記第１のガス放出流路が、前記水冷板の下面において第１のループ構造を構成し、それらのそれぞれが相互連通し、
前記第２のガス放出流路が、前記水冷板の下面において第２のループ構造を構成し、それらのそれぞれが相互連通し、
前記第１のループ構造及び前記第２のループ構造が交互に配置され、または互いの内側に入れ子構造に配置される、請求項１に記載のガスシャワーヘッド。
【請求項９】
前記第１のループ構造及び前記第２のループ構造が共に、正多角形構造または円形構造からなる、請求項８に記載のガスシャワーヘッド。
【請求項１０】
前記水冷板が、前記水冷板の上面からある深さだけ下方に延設する穴の複数の列をさらに含み、
前記複数の穴が、前記第１のループ構造及び前記第２のループ構造に対応するように連通される、請求項８または９に記載のガスシャワーヘッド。
【請求項１１】
前記ガス緩衝開口部が、段差形状、スロープ形状又は円弧形状からなる、請求項１に記載のガスシャワーヘッド。
【請求項１２】
前記複数の離隔されたガス拡散経路が、複数の導管または穴を含み、
前記複数の離隔されたガス拡散経路が、前記ガス分配拡散板上に均一にまたは不均一であるが一定間隔で分布される、請求項１に記載のガスシャワーヘッド。
【請求項１３】
前記ガス分配拡散板が、第１の分配領域及び第２の分配領域を含み、
前記第１の分配領域が、反応ガス源のガス流入口に近接し、
前記第２の分配領域と前記反応ガス源の前記ガス流入口との間の距離が、前記第１の分配領域と前記反応ガス源の前記ガス流入口との間の距離よりも大きく、
前記第１の分配領域における前記第１のガス拡散流路の内径が、対応する前記第２のガス分配領域における前記第１のガス拡散流路の内径よりも小さく、
前記第１の拡散領域における前記第２のガス拡散流路の内径が、対応する前記第２の分配領域における前記第２のガス拡散流路の内径よりも小さい、請求項１に記載のガスシャワーヘッド。
【請求項１４】
反応チャンバー、及び支持部を含み、
前記支持部上に提供された加工されるワークピースが、前記反応チャンバー内に提供され、
前記支持部が、ほぼ水平方向に回転可能であり、
請求項１から５、８、９及び１１から１３のいずれか一項に記載のガスシャワーヘッドを含む、薄膜成長反応装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本願は、「ガスシャワーヘッド、その製造方法及び薄膜成長反応装置」と題し、中国国家知的財産権局に２０１２年５月１１日に出願された中国特許出願第２０１２１０１４７７１０．８号の優先権を主張し、その開示の全ては参照によって本明細書に組み込まれている。
【０００２】
本願は、ガスを反応チャンバー内へ供給する技術分野に関し、特に、反応ガスを混合して反応チャンバー内に均一に供給するデバイスに関する。
【背景技術】
【０００３】
現在、様々な反応チャンバーが、半導体デバイス、平板電池及び太陽電池または類似のものの製造に用いられ、例えば、化学気相成長法（ＣＶＤ）、プラズマ化学気相成長法（ＰＥＣＶＤ）、有機金属化学気相成長法（ＭＯＣＶＤ）、気相エピタキシー成長法（ＶＰＥ）がある。実際の応用においては、反応チャンバー内に入る反応ガスの流速が速すぎることはできず、反応ガスは反応チャンバー内に入る前に混合されることはできず、その一方で、反応チャンバーに入る反応ガスは、可能な限り均一であるべきであり、従って、反応ガスが反応チャンバーに入る前に上述する必要性に確実に合致するように、シャワーヘッドの様々な設計が提供されている。加えて、シャワーヘッドの効率的な冷却もまた反応効果を促進しうるため、多くの応用例において、水を含む流体が冷却のために用いられる。
【０００４】
しかしながら、従来技術においては、これらのデバイスは設計が複雑であり、反応チャンバーに入るガスは十分な均一性を有しない。２つ以上の反応ガスは、反応チャンバーに入る前は互いに分離されている必要があり、このことは、シャワーヘッドを複数の平板層及び複雑なチューブ構造を有するように設計することを要する。さらには、冷却システムは、どのような漏洩も防ぐために、温度の上昇を効率的に防ぐことができなければならず、このことによって、設計が複雑になり、シャワーヘッドの製造コストが増大することとなる。最も重要な点は、確実に加工されるワークピースが反応チャンバー内で均一に加工されるように、反応ガスが反応チャンバー内に均一に供給される必要があることであり、そのため、単純な構造を有し製造コストが低く、その一方で複数の反応ガスが互いに分離され、冷却システムが提供され、ガスが均一に供給されることを確実にすることができるシャワーヘッドを提供することが必要である。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
本願は、反応チャンバーに入る反応ガスの濃度が均一でなく、冷却流路内の冷却液体が漏洩しやすく、堆積が反応ガスによってシャワーヘッドの表面上に発生しやすいことという技術的課題を解決するために、ガスシャワーヘッドを提供する。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本願の目的を実現するために、少なくとも第１の反応ガス及び第２の反応ガスをプラズマ反応チャンバーに分離して供給するためのガスシャワーヘッドが提供され、このガスシャワーヘッドは、以下を含む。
【０００７】
第１の反応ガス源に接続する第１のガス拡散流路の複数の列及び第２の反応ガス源に接続する第２のガス拡散流路の複数の列を含み、前記第１のガス拡散流路の複数の列及び前記第２のガス拡散流路の複数の列が交互に配置され、前記第１のガス拡散流路のそれぞれの列及び前記第２のガス拡散流路のそれぞれの列が共に複数の離隔されたガス拡散経路を含む、ガス分配拡散板；
【０００８】
前記ガス分配拡散板の下部に位置し、冷却液体流路の複数の列、前記第１のガス拡散流路内に反応ガスを流出させるように提供された複数の第１のガス放出流路、及び前記第２のガス拡散流路内に反応ガスを流出させるように提供された複数の第２のガス放出流路を含む、水冷板； 
【０００９】
前記ガス分配拡散板及び前記水冷板が、２つの分離された構成要素であり、取り外し可能に機械的に一体として組み立てられており、前記第１の反応ガス及び前記第２の反応ガスが、前記ガスシャワーヘッドから放出され前記反応チャンバーに入る前は互いに分離されている。
【００１０】
前記ガス分配拡散板が、上部平板及び下部平板を含み、前記第１のガス拡散流路が、前記上部平板及び前記下部平板を貫通して延設する第１の導管の複数の列であり、前記第２のガス拡散流路が、前記下部平板を貫通して延設する第２の導管の複数の列であり、前記第２の導管の上部導管開口部が、前記上部平板の下面よりも低く、前記第１の導管の上部導管開口部が、前記上部平板の上面よりも高いかまたは同一平面である。
【００１１】
さらに、前記ガス分配拡散板が、上部平板及び下部平板を含み、前記第１のガス拡散流路が、前記上部平板及び前記下部平板を貫通して延設する導管の複数の列であり、前記第２のガス拡散流路が、前記下部平板を貫通して延設する穴の複数の列である。
【００１２】
さらに、前記ガス分配拡散板が、上部平板及び下部平板を含み、前記第１のガス拡散流路が、前記上部平板及び前記下部平板を貫通して延設する導管の複数の列であり、突出部の複数の列が、前記下部平板上に均一に配置され、前記突出部の上面が、前記下部平板の上面よりも高く、前記第２のガス拡散流路が、前記突出部及び前記下部平板を貫通して延設する穴の複数の列である。
【００１３】
前記導管が前記上部平板及び前記下部平板に接触する領域は、密封溶接されている。
【００１４】
さらに、前記ガス分配拡散流路が、ある厚さを有する平板であり、前記第１のガス拡散流路が、前記平板の上面及び下面を貫通して延設する複数の離隔された第１のドリル穴であり、前記平板の前記上面及び前記下面に対してほぼ平行なガス流路の複数の列が、前記平板内に配置され、前記第２のガス拡散流路が、前記ガス流路から前記平板の下面を貫通して延設する複数の離隔された第２のドリル穴である。
【００１５】
さらに、前記水冷板が、ある厚さを有する平板であり、上面及び下面を含み、前記第１のガス放出流路及び前記第２のガス放出流路のそれぞれが、前記水冷板の上面及び下面を貫通して延設する長い溝であり、前記冷却液体流路が、前記第１のガス放出流路と前記第２のガス放出流路との間にある。
【００１６】
さらに、前記水冷板が、ある厚さを有する平板であり、上面及び下面を含み、前記第１のガス放出流路及び前記第２のガス放出流路が、それぞれある深さを有し前記水冷板の上面を貫通して延設する穴及び前記下面を貫通して延設し前記穴と連通する長い溝を含み、前記冷却液体流路が、前記第１のガス放出流路と前記第２のガス放出流路との間にある。
【００１７】
さらに前記第１のガス放出流路が、前記水冷板の下面において第１のループ構造を構成し、それらのそれぞれが相互連通し、前記第２のガス放出流路が、前記水冷板の下面において第２のループ構造を構成し、それらのそれぞれが相互連通し、前記第１のループ構造及び前記第２のループ構造は交互に配置され、または互いの内側に入れ子構造に配置される。
【００１８】
さらに、前記第１のループ構造及び前記第２のループ構造が共に、正多角形構造または円形構造からなる。
【００１９】
さらに、前記水冷板が、前記水冷板の上面からある深さだけ下方に延設する穴の複数の列をさらに含み、前記複数の穴が、前記第１のループ構造及び前記第２のループ構造に対応するように連通される。
【００２０】
前記水冷板の前記第１のガス放出流路の、加工されるワークピースに近い方の一端部における断面積が、加工される前記ワークピースに近づくにつれて次第に増大する。
【００２１】
前記水冷板の前記第２のガス放出流路の、加工されるワークピースに近い方の一端部における断面積が、加工される前記ワークピースに近づくにつれて次第に増大する。
【００２２】
前記第１のガス放出流路及び前記第２のガス放出流路が、それぞれ前記第１のガス拡散流路及び前記第２のガス拡散流路の放出口の位置に対応する。
【００２３】
複数のガス緩衝開口部が、前記水冷板上に選択的に配置され、前記複数のガス緩衝開口部が、前記複数の第１のガス放出流路の少なくとも一部に対応するように、または前記複数の第２のガス放出流路の少なくとも一部に対応するように連通される。
【００２４】
前記ガス緩衝開口部が、段差形状、スロープ形状又は円弧形状からなる。
【００２５】
段差形状の前記ガス緩衝開口部は、１つの段差または複数の段差を有するものであってよく、前記ガス分配拡散板に近接する段差は、前記第１のガス拡散流路の放出口または前記第２のガス拡散流路の放出口に対応する位置に位置している。
【００２６】
さらに、前記ガス分配拡散板が、第１の分配領域及び第２の分配領域を含み、前記第１の分配領域が、反応ガス源のガス流入口に近接し、前記第２の分配領域と前記反応ガス源の前記ガス流入口との間の距離が、前記第１の分配領域と前記反応ガス源の前記ガス流入口との間の距離よりも大きく、前記第１の分配領域における前記第１のガス拡散流路の内径が、前記第２分配領域における対応する前記第１のガス拡散流路の内径よりも小さく、前記第１の分配領域における前記第２のガス拡散流路の内径が、前記第２の分配領域における対応する前記第２のガス拡散流路の内径よりも小さい。
【００２７】
さらに、前記第１のガス拡散流路は同一の長さを有し、前記第２のガス拡散流路も同一の長さを有する。
【００２８】
ガスシャワーヘッドは、２つの部分、すなわち、ガス分配拡散板及び水冷板を含み、この２つの部分は取り外し可能に機械的に一体に組み立てられており、その製造は簡潔であり、２つの部分は取り外して個別に洗浄することができる。
【００２９】
さらに、本願はさらに、反応チャンバー、及び支持部を含み、前記支持部上に提供された加工されるワークピースが、前記反応チャンバー内に提供され、前記支持部が、ほぼ水平方向に回転可能であり、上述のガスシャワーヘッドの１つが支持部上に配置されている薄膜成長反応装置を提供する。
【００３０】
本願はさらに、以下の段階を含むガスシャワーヘッドを製造する方法を提供する。
【００３１】
第１の反応ガス源に接続する第１のガス拡散流路の複数の列及び第２の反応ガス源に接続する第２のガス拡散流路の複数の列を第１の平板体上に配置するガス分配拡散板を製造する段階であって、前記第１のガス拡散流路の前記複数の列及び前記第２のガス拡散流路の前記複数の列が交互に配置され、前記第１のガス拡散流路のそれぞれの列及び前記第２のガス拡散流路のそれぞれの列がいずれも、複数の離隔されたガス拡散経路を含む、ガス分配拡散板を製造する段階；
【００３２】
第２の平板体上に、冷却液体流路の複数の列、前記第１のガス拡散流路内に反応ガスを流出するように提供された複数の第１のガス放出流路及び前記第２のガス拡散流路内に反応ガスを流出するように提供された複数の第２のガス放出流路を配置する、水冷板を製造する段階；
【００３３】
前記ガス分配拡散板及び前記水冷板を、取り外し可能に機械的に組み立て、前記第１のガス拡散流路の前記複数の列が前記第１のガス放出流路と連通可能であるようにし、前記第２のガス拡散流路の前記複数の列が前記第２のガス放出流路と連通可能であるようにする組立段階。
【００３４】
さらに、ガス分配拡散板を製造する段階は、以下を含む。
【００３５】
上部平板を製造し、前記上部平板上に複数の穴の第１のグループを穴あけ加工する段階；
【００３６】
下部平板を製造し、前記下部平板上に突出部の複数の列を均一に配置し、前記突出部の上部平面が前記下部平板の上面よりも高いようにする段階；前記下部平板に複数の穴の第２のグループを穴あけ加工し、前記穴の第２のグループにおける各穴の位置が、前記穴の第１のグループの各穴の位置に対応するようにする段階；前記上部平板における前記穴の第１のグループ及び前記下部平板における前記穴の第２のグループに、対応する数の導管を挿入する段階；及び前記突出部において、複数の穴の第３のグループを穴あけ加工し、前記複数の穴の第２のグループ及び前記複数の穴の第３のグループが共に列状に配置され、前記穴の第２のグループの列及び前記穴の第３のグループの列が、均一かつ交互に配置される段階。
【００３７】
さらに、水冷板を製造する段階は、以下を含む。
【００３８】
ある厚さを有する平板を製造する段階、前記平板の内側に、前記平板の上面及び下面にほぼ平行な冷却液体流路の複数の列を、均一に配置する段階、２つの隣接する冷却液体流路のそれぞれの間に、長いガス放出溝を配置する段階、を含み、前記ガス放出溝の２つの列が、それぞれ前記ガス分配拡散板の前記穴の第２のグループ及び前記穴の第３のグループに対応する。
【００３９】
本願に関するガスシャワーヘッドは、以下の利点を有する。本願において、ガス分配拡散板は、水冷板の上方に配置され、水冷板のガス放出流路において少なくとも２種類の反応ガスを別個に均一に分配し、反応チャンバー内の中央領域及び端部領域におけるガスの均一な分布を実現し、それによって反応ガスの利用効率及び加工されるワークピースの品質検査合格率を向上させる。本願において、ガス拡散板及び水冷板は、別個に製造され、それによって製造の困難性が低減し、反応ガスは互いに離隔した状態で拡散することができ、その一方で冷却液体流路内の冷却液体の漏洩を防ぐことができる。さらに、ガス分配拡散板及び水冷板は、取り外し可能に機械的に組み立てられ、それによってガス分配拡散板及び水冷板は、個別に洗浄され、置き換えられることが可能であり、それによってコストを低減させ、効率を向上させることができる。
【００４０】
本願のその他の特徴、目的及び利点は、添付する図面を参照してなされる以下の限定的でない実施形態の詳細な説明からさらに明らかになるであろう。
【００４１】
以下の添付する図面は、本明細書の一部を形成しており、本明細書の他の部分と結合して様々な実施形態を記述し、本願の本質を説明し、例示する。以下の添付する図面は、特定の実施形態の技術的特徴を全て表しているものではなく、構成要素を完全な大きさまたは実際の比率で表してもいない。
【図面の簡単な説明】
【００４２】
【図１】本願に関する薄膜成長反応装置の構造を示す概略図である。
【図２】本願に関するガスシャワーヘッドの３次元構造を示す断面概略図である。
【図３Ａ】本願に関するガス分配拡散板の１つの実施形態の構造を示す概略図である。
【図３Ｂ】図３Ａに示されるガス分配拡散板の３次元構造を示す断面概略図である。
【図４】ガス分配拡散板の他の一実施形態の構造を示す概略図である。
【図５】ガス分配拡散板のさらに他の一実施形態の構造を示す概略図である。
【図６】ガス分配拡散板のさらなる他の一実施形態の構造を示す概略図である。
【図７Ａ】本願に関する水冷板の１つの実施形態の構造を示す概略図である。
【図７Ｂ】図７Ａに示される水冷板の３次元構造を示す断面概略図である。
【図８】水冷板の他の一実施形態の構造を示す概略図である。
【図９】本願に関するガスシャワーヘッドの構造を示す概略上面図である。
【図１０】水冷板の他の一実施形態の構造を示す概略図である。
【図１１】図１０のＡＡ線に沿った断面概略図である。
【図１２】水冷板のさらに他の一実施形態の底面図である。
【図１３】水冷板のさらに他の一実施形態の底面図である。
【図１４】分割されたガス分配拡散板の構造を示す概略上面図である。
【図１５】分割されたガス分配拡散板の流入パイプの長さ及び内径を示す比率を合わせた概略図である。
【図１６】ガス緩衝開口部を有するガスシャワーヘッドの構造を示す概略図である。
【発明を実施するための形態】
【００４３】
図１は、本願に関する薄膜成長反応装置の構造を示す概略図である。図１に示されるように、本願は、反応チャンバー８を含む薄膜成長反応装置を提供する。支持部７及び支持部７上に提供されて加工されるワークピース６は、反応チャンバー８内に配置される。支持部７は、ほぼ水平方向に回転可能であり、ガスシャワーヘッドは、支持部７の上方に配置されて、様々な反応ガスを、均一に混合される反応領域５００内に分離して分配し拡散させる。ガスシャワーヘッドは、ガス分配拡散板１００及びガス分配拡散板の下部に位置する水冷板２００を含む。ガス分配拡散板１００及び水冷板２００は、取り外し可能に機械的に一体として組み立てられうる２つの分離した構成要素であり、洗浄または新しい構成要素と置き換えたりするために分解されうる。本願に関する薄膜成長反応装置は、様々な種類の化学気相成膜反応に適合したものであってよく、またハイブリッド気相エピタキシー法のような薄膜エピタキシー成長技術や有機金属化学気相成膜法にも適合したものであってよい。
【００４４】
図２は、図１に示されるガスシャワーヘッドの３次元構造を示す断面概略図であり、ガス分配拡散板１００及び水冷板２００の構造の配置がさらに図２に示されている。ガス分配拡散板１００は、水冷板２００の上方に配置される。ガス分配拡散板１００は、第１の反応ガス源（図示せず）に接続する第１のガス拡散流路１の複数の列及び第２の反応ガス源（図示せず）に接続する第２のガス拡散流路２の複数の列を含み、第１のガス拡散流路１の複数の列及び第２のガス拡散流路２の複数の列は交互に配置される。第１のガス拡散流路１の各列及び第２のガス拡散流路２の各列は、共に複数の離隔されたガス拡散経路（後に詳述する）を含む。水冷板２００は、冷却液体流路３００の複数の列、第１のガス拡散流路１において反応ガスを流出させるために提供された第１のガス放出流路１０２及び第２のガス拡散流路２において反応ガスを流出させるために提供された第２のガス放出流路２０２を含む。
【００４５】
図３Ａは、本願に関するガス分配拡散板の１つの実施形態の構造を示す概略図であり、図３Ｂは、図３Ａに示されたガス分配拡散板の３次元構造を示す断面概略図である。図に示されるように、ガス分配拡散板１００は、第１の反応ガス領域１０に接続する第１のガス拡散流路１の複数の列及び第２の反応ガス領域２０に接続する第２のガス拡散流路２の複数の列を含む。第１のガス拡散流路１の複数の列及び第２のガス拡散流路２の複数の列は交互に配置される。第１のガス拡散流路１の各列及び第２のガス拡散流路２の各列は、共に複数の離隔されたガス拡散経路を含む。図に示された実施形態において、これらの離隔されたガス拡散経路は、独立して配置された複数のガス導管１０１、２０１からなる。第１のガス拡散流路１の各列及び第２のガス拡散流路２の各列において、水平方向の離隔された導管のそれぞれの導管開口部の断面は、円形、楕円形、四角形、三角形、または不規則な形状の１つであってよい。本願において、水平方向におけるこれらの導管の導管開口部の断面は、円形である。
【００４６】
図３Ａ及び図３Ｂに示された実施形態において、ガス分配拡散板１００は、上部平板１１０及び下部平板１２０を含み、上部平板１１０は、上面１１０ａ及び下面１１０ｂを含み、下部平板１２０は、上面１２０ａ及び下面１２０ｂを含む。第１のガス拡散流路１の各列は、上部平板１１０及び下部平板１２０の両方を貫通して延設する複数の導管１０１を含み、第２のガス拡散流路２の各列は、下部平板１２０を貫通して延設する複数の導管２０１を含む。導管２０１の上部導管開口部２１１は、上部平板１１０の下面１１０ｂよりも低い。第１のガス拡散流路１の導管１０１が上部平板１１０及び下部平板１２０に接する領域は、密封溶接されており、第１の反応ガス領域１０のガスと第２の反応ガス領域２０のガスとが混合され、互いに反応することを防ぎ、接触領域の溶接点は、参照符号１５０で示される。溶接を助け、第１の反応ガスが確実に均一に拡散、分配されることができるために、第１のガス拡散流路１の導管１０１の上部導管開口部１１１は、上部平板１１０の上面１１０ａよりも高く、上面１１０ａと同一平面であってもよい。
【００４７】
第１のガス領域１０及び第２のガス領域２０のガスが、ガス分配拡散板１００及び水冷板２００を介して反応領域５００に運ばれると、ガスの圧力が低下し、このガスの圧力低下は導管開口部の断面積と、第１のガス拡散流路１及び第２のガス拡散流路２における導管の長さと、特定の比例関係を有し、その比例関係は、ΔＰが直接Ｌ／ｄ３に比例するというものである。パラメータΔＰは、第１のガス領域１０または第２のガス領域２０における、ガスシャワーヘッドを通過し反応領域５００へ入った後のガスの圧力低下であり、パラメータＬは第１のガス拡散流路１または第２のガス拡散流路２における導管の長さである。最適なガス拡散効果を達成するために、第１のガス拡散流路１における導管の長さＬは、２０ｍｍから５０ｍｍの範囲であり、第２のガス拡散流路２における導管の長さＬは、２ｍｍから１９ｍｍの範囲である。パラメータｄは、第１のガス拡散流路１及び第２のガス拡散流路２における導管の内径であり、パラメータｄは、０．５ｍｍから５ｍｍの範囲である。好適には、確実に反応チャンバーに入る反応ガスが均一な濃度を有するようにするために、本願においては、第１のガス拡散流路１の各導管は３０ｍｍの長さＬ１及び２．５ｍｍの内径ｄ１を有し、第２のガス拡散流路２の各導管は、１５ｍｍの長さＬ２及び２．５ｍｍの内径ｄ２を有し、ここで、第２のガス拡散流路２における導管の長さＬ２は、下部平板１２０の厚さよりも大きい。実際の実装においては、Ｌ１はＬ２よりも大きく、ｄ１はｄ２と等しくまたは等しくなくともよい。
【００４８】
第１のガス拡散流路１の各列及び第２のガス拡散流路２の各列における複数の離隔されたガス拡散経路は、他の方法で実装されてもよいことは了解されるべきである。例えば、複数の離隔されたガス拡散経路は、ある厚さを有するドリル穴、ある深さを有する深い穴または穴状の形状を有する流路構造であってもよい。これらのドリル穴、深い穴または流路構造は、ある厚さを有する平板体上に配置されてもよい。上述の実装方法は、以下に詳述される。
【００４９】
図４は、ガス分配拡散板の他の一実施形態の構造を示す概略図である。図４に示されるように、第２のガス拡散流路２は、下部平板１２０を貫通して延設する穴４０１の複数の列を含み、これらの穴４０１は、複数の離隔されたガス拡散経路を構成し、第２のガス領域２０内の第２のガスは、水冷板２００内の対応するガス放出流路内へ、穴４０１を介して運ばれる。一方、第１のガス拡散流路１の複数の離隔されたガス拡散経路は、複数の導管１０１によって構成されている。
【００５０】
図５は、ガス分配拡散板のさらに他の実施形態の構造を示す概略図である。図５に示されるように、突出部２５０の複数の列は、ガス分配拡散板１００の下部平板１２０上に一定間隔で配置されており、突出部２５０の上面２５０ａは、下部平板１２０の上面１２０ａよりも高い。突出部２５０は、連続的に突出する平板の列であってもよく、または不連続な突出部の列であってもよい。第２のガス拡散流路２は、突出部２５０及び下部平板１２０を貫通して延設する穴５０１の複数の列を含み、これらの穴５０１は、複数の離隔されたガス拡散経路を構成し、第２のガス領域２０内の第２のガスは、水冷板２００内へ穴５０１を介して運ばれる。一方、第１のガス拡散流路１の複数の離隔されたガス拡散経路は、複数の導管１０１によって構成される。
【００５１】
図５に示された実施形態におけるガス分配拡散板１００を製造する方法は、以下の段階：上部平板１１０を形成し、上部平板１１０に複数の穴５１２の第１のグループを穴あけ加工する段階；下部平板１２０を形成し、下部平板１２０上に突出部２５０の複数の列を一定間隔で配置し、突出部２５０の上面２５０ａが下部平板１２０の上面１２０ａよりも高いようにする段階；下部平板１２０に複数の穴５１３の第２のグループを穴あけ加工し、穴の第２のグループにおける各穴５１３の位置を穴の第１のグループにおける各穴５１２の位置に対して垂直方向に対応させる段階；対応する数の導管１１０を上部平板１１０の穴５１２の第１のグループ及び下部平板１２０の穴５１３の第２のグループに挿入する段階；及び突出部２５０内に複数の穴５０１の第３のグループを穴あけ加工する段階、を含み、ここで、複数の穴の第３のグループにおける穴５０１は突出部２５０及び下部平板１２０の両方を貫通して延設し、穴５１３の第２のグループ及び穴５０１の第３のグループは共に列で配置され、穴５１３の第２のグループの列及び穴５０１の第３のグループの列は、下部平板１２０の下面１２０ｂ上に均等に、交互に配置される。
【００５２】
図６は、ガス分配拡散板のさらに他の一実施形態の構造を示す概略図である。図６に示されるように、ガス分配拡散板１００は、ある厚さを有する平板である。平板の上面及び下面に対してほぼ平行であるガス流路３０の複数の列は、平板１００の内側に均一に配置されている。第２の反応ガスは、ガス流路３０内に分配される。第２のガス拡散流路２は、平板の下面１１０ａを貫通してガス流路３０から延設するドリル穴２０１を含む。第１のガス拡散流路１は、ガス分配拡散板１００の上面及び下面を貫通して延設するドリル穴１０１を含む。第１のガス拡散流路及び第２のガス拡散流路は、列で配置され、第１のガス拡散流路の列及び第２のガス拡散流路の列は交互に配置されている。ドリル穴１０１及びドリル穴２０１は、上述した複数の離隔したガス拡散経路を構成する。
【００５３】
図７Ａ及び７Ｂは、水冷板の構造を示す概略図である。水冷板２００は、ある厚さを有する平板２２０を含む。平板２２０の上面及び下面に対してほぼ平行な冷却液体流路３００の複数の列は、平板２２０の内側に配置される。反応ガスが第１のガス拡散流路１内において流出するように提供される長い第１のガス放出溝１０２及び反応ガスが第２のガス拡散流路２内において流出するように提供される長い第２のガス放出溝２０２は、それぞれ、冷却液体流路３００のそれぞれの２つの側面に配置される。第１のガス放出溝１０２及び第２のガス放出溝２０２は、交互に配置される。長い第１のガス放出溝及び長い第２のガス放出溝は、連続的な構造であってもよく、または不連続な構造であってもよい。第１のガス拡散流路１及び第１のガス放出溝１０２は、対応するように垂直方向に連通し、第２のガス拡散流路２及び第２のガス放出溝２０２は、対応するように垂直方向に連通する。第１のガス拡散流路１及び第１のガス放出溝１０２は、対応するように相互連通して第１の反応ガス流路を形成し、第２のガス拡散流路２及び第２のガス放出溝２０２は対応するように相互連通して第２の反応ガス流路を形成し、第１の反応ガス流路及び第２の反応ガス流路は、交互に配置され、互いに離隔されている。
【００５４】
図８は、水冷板の他の一実施形態の構造を示す概略図である。図８に示されるように、第１の反応ガス及び第２の反応ガスが反応領域５００に入った後に十分に混合できるように、ガス放出溝の断面１４０の面積が、加工されるワークピース６（図１を参照）に隣接する第１のガス放出溝１０２の一端部で、加工されるワークピース６に近づくほど次第に増大し、第１のガス放出溝１０２におけるガスの流速を緩衝して、第１の反応ガス及び第２の反応ガスはより良好に拡散し、混合されうる。同様に、ガス放出溝の断面２４０の面積もまた加工されるワークピース６に隣接する第２のガス放出溝２０２の一端部で、加工されるワークピース６に近づくほど次第に増大する。２つのガス放出溝の断面積が次第に増大するに伴い、第１のガス放出溝２０１と第２のガス放出溝２０２との間の固体構成要素３４０は、次第に減少する断面積を有し、例えば、固体構成要素３４０の断面は、テーパー状又は三角形を形成し、反応領域５００に近い水冷板２００の固体領域を最も減少させ、それによって、反応ガスによって発生する水冷板２００の下面上への堆積を減少させる助けとなる。また、固体構成要素３４０は小さな固体領域を有するので、第１のガス放出溝１０２及び第２のガス放出溝１０２からのガスは、より良好に互いに拡散され、反応されうる。好適には、固体構成要素３４０の断面積は、逆二等辺三角形を有し、または頂点部においてある円弧形状を有する。
【００５５】
冷却液体で充填された冷却流路３００は、水冷板２００の第１のガス放出溝１０２と第２のガス放出溝２０２との間に配置される。好適には、冷却流路３００は、第１のガス放出溝１０２と第２のガス放出溝２０２との間の中間位置に均一に分布される。好適には、冷却流路３００は、第１のガス放出溝１０２及び第２のガス放出溝２０２に対して平行である。冷却流路３００は、図に示されるように機械加工的に水冷板２００内に埋め込まれるように配置されてもよく、また、機械加工によって水冷板２００の上面上にある深さを有する溝を掘り、次いで溝の開口部を封止することによって形成されてもよい。
【００５６】
実施形態のように、水冷板２００を製造する段階は：ある厚さを有する平板２２０を形成する段階、平板の上面及び下面に対してほぼ平行に、平板２２０の内部に均一に冷却液体流路３００の複数の列を配置する段階、及び長い第１のガス放出溝１０２及び第２のガス放出溝２０２の複数の列を２つの隣接する冷却液体流路３００の間に配置する段階、を含み、第１のガス放出溝１０２及び第２のガス放出溝２０２は、ガス分配拡散板１００の第１のガス拡散流路１及び第２のガス拡散流路２に、垂直方向でそれぞれ対応する。
【００５７】
図９は、本願に関するガスシャワーヘッドの構造を示す概略上面図であり、ガス分配拡散板の複数の分離されたガス拡散経路と水冷板のガス放出溝との間の接続関係を示している。図に示されているように、破線は、水冷板２００に交互に配置された第１のガス放出溝１０２の複数の列及び第２のガス放出溝２０２の複数の列を表し、第１のガス放出溝１０２の各列内の複数の円は、第１のガス拡散流路１の複数の離隔されたガス拡散経路、例えば導管１０１を表し、第２のガス放出溝２０２の各列内の複数の円は、第２のガス拡散流路２における複数の離隔されたガス拡散経路、例えば導管２０１を表している。第１の反応ガスは、第１のガス拡散流路１において複数の離隔されたガス拡散経路（例えば導管１０１）を介して均一に拡散、分配され、次いで第１のガス放出溝１０２に運ばれ、次いで反応領域５００（図１に示される）内に運ばれる。第２の反応ガスは、第２のガス拡散流路２において複数の離隔されたガス拡散経路（例えば導管２０１）を介して均一に拡散、分配され、次いで第２のガス放出溝２０２内に運ばれ、次いで反応領域５００（図１に示される）内へ運ばれ、次いで２つの反応ガスが互いに混合され、反応する。
【００５８】
従来技術と比較して、本願の設計は、以下の顕著な利点を有する。従来技術においては、第１の反応ガス領域１０及び第２の反応ガス領域２０におけるガスの濃度を完全に均一に保つのが難しく、反応ガスが直接溝形状のガス流路１０２及び２０２を通過し次いで反応領域５００に入る場合、反応チャンバーにおける反応ガスの濃度は均一でない可能性があり、その場合加工されるワークピース６を均一に加工することが困難であり、それによって製品の検査合格率に影響を与える。本願の実施形態においては、ガス分配拡散板１００は、水冷板２００上に配置され、複数の離隔されたガス拡散経路（例えば、導管、ある厚さを有するドリル穴またはその他の等価な構造）が、ガス分配拡散板１００上に均一にまたは不均一だが一定間隔で配置され、これは水冷板２００上に、２種類の反応ガスを予め十分に拡散し分配することを可能にするガスシャワーヘッドを配置することと同等である。従って、ガスが水冷板２００に直接入る従来技術と異なり、本願においては第１の反応ガス領域１０及び第２の反応ガス領域２０におけるガスはガス分配拡散板１００内で十分分配され拡散され、次いで水冷板２００内に運ばれ、それによって、反応チャンバー内の反応ガスの均一性を向上させ、加工されるワークピースの検査合格率を改善する。
【００５９】
本願に関する水冷板２００の他の一実施形態が、図１０及び１１に示される。図１０は、本実施形態に関する水冷板の上面図であり、図１１は、図１０のＡＡ線に沿って取られた断面概略図である。具体的には、平板２２０の上面及び下面に対してほぼ平行な冷却液体流路３００の複数の列は、水冷板２００の平板２２０の内側に均一に配置されている。冷却液体流路３００は、複数の冷却液体流入口及び冷却液体排出口を有してもよく、また、ただ１つの冷却液体流入口及び１つの冷却液体排出口を有する構造からなるものであってもよい。水冷板２００の上面からある深さで水冷板２００の下面の方向へ延設する複数の穴１１２及び２１２は、冷却液体流路３００のそれぞれ２つの列の間に配置される。穴１１２及び２１２の深さは、水冷板２００の深さよりも小さい。穴１１２及び穴２１２は列状に配置され、穴１１２の列及び穴２１２の列は、水冷板２００上に交互に配置され、ガス分配拡散板１００の第１のガス拡散流路１及び第２のガス拡散流路２と対応するように連通している。水冷板２００の下面を貫通して延設する複数の長いガス放出溝１２２および２２２は、穴１１２及び２１２の、水冷板２００の下面に近い方の端部に配置される。具体的には、複数の穴１１２及びガス放出溝１２２は連通して水冷板２００の第１のガス放出流路を形成する。複数の穴２１２及びガス放出溝２２２は連通して水冷板の第２のガス放出流路を形成する。溝形状の構造は、反応ガスの通過領域を増大し、ガスの流速を低下させることができ、反応ガスはより良好に拡散され混合されることができる。長いガス放出溝１２２及び２２２の、加工されるワークピース６に近い方の端部におけるガス放出溝の断面積は、加工されるワークピースに近づくにつれて次第に増大し、ガス放出溝１２２とガス放出溝２２２との間の固体構成要素３４０の断面積は加工されるワークピース６に近づくにつれて次第に減少し、このことは、ガス放出流路の面積を拡大する助けとなって、反応ガスによって水冷板２００の下面に発生する堆積を減少させうる。好適には、固体構成要素３４０の断面は、逆二等辺三角形の形状を有し、または頂点においてある円弧形状を有する。
【００６０】
図１２は、水冷板のさらに他の一実施形態の底面図である。図１２に示された実施形態は、複数の第１のガス放出流路１２２０及び複数の第２のガス放出流路１２２２がそれぞれループ構造を構成し、そのそれぞれが相互連通している点で上述の実施形態とは異なる。具体的には、複数の第１のガス放出流路１２２０及び複数の第２のガス放出流路１２２２は、水冷板２００の下面２２０ｂ上に配置される。複数の第１のガス放出流路１２２０は、第１のループ構造を構成し、そのそれぞれは相互連通している。複数の第２のガス放出流路１２２２は、第２のループ構造を構成し、そのそれぞれは相互連通している。図に示される実施形態において、ループのそれぞれは、四辺形の連通流路を構成する。第１のループ構造及び第２のループ構造は交互に、または互いの中に入れ子構造となって配置されている。固体構成要素３４０は、第１のループ構造と第２のループ構造との間に提供される。上述の実施形態における配置と類似して、第１のガス放出流路１２２０と第２のガス放出流路１２２２との間の固体構成要素の面積は次第に減少し、このことはガス放出流路の面積を拡大することを助け、反応ガスによって水冷板２００の下面３４上に発生する堆積を減少させうる。第１のループ構造及び第２のループ構造は、正多角形構造または円形構造のような様々な形態を有するものであってよい。図面において、これらのループは、正方形の流路として示されている。一実施形態として、第１のガス放出流路１２２０及び第２のガス放出流路１２２２のそれぞれは、下面２２０ｂから上面（図示されない）へ貫通されて延設するまでのある深さで内側へ凹部とされた溝構造からなり、２つの隣接する溝のそれぞれ、例えば長い溝１２２、２２２の間の固体構成要素３４０は、接続部材（図示せず）に接続されている。さらに、第１のガス放出流路１２２０及び／または第２のガス放出流路１２２２はまた、１つの溝及び穴によって形成される構造からなるものであってもよい。例えば、水冷板２００はまた、下面２２０ｂに対向する上面（図示されない）及び上面から溝１２２及び２２２に連通するまでのある深さで下方に延設する穴１１２及び２１２の複数の列を含み、それらはまた水冷板２００上に配置されてもよい。穴及び溝によって形成されたこれらの構造は、図１１に示されるような穴１１２及び溝１２２によって形成された構造に類似している。上述の実施形態と同様に、水冷板２００はさらに、複数の冷却液体流路（図示されない）と共に提供される。これらの冷却液体流路は、水冷板２００の上面からある深さで下方に延設する溝であってもよく、これは、図１１に示される冷却液体流路３００の構造と類似しており、これらの冷却液体流路はまた、図８に示される冷却液体流路３００の埋め込まれた構造からなるものであってもよい。第１の反応ガスは、下面２２０ｂから複数の第１のガス放出流路１２２０を介して流出し、第２の反応ガスは、下面２２０ｂから複数の第２のガス放出流路１２２２を介して流出し、次いで２つの反応ガスは互いに混合され、反応される。上述の実施形態と比較して、図１２に示される実施形態において、各ループ流路内の反応ガスは、より均一に分配され、流出後の２つの反応ガスの接触領域は増大し、それによって２つの反応ガスはより良好に拡散、混合され、それによって２つの反応ガスの利用を最大限拡大することを実現し、効率を改善し、コストを低減させる。
【００６１】
図１３は、図１２に示された実施形態の変形である水冷板のさらに他の実施形態の底面図である。図１３に示された実施形態において、水冷板２００上の複数の第１のガス放出流路３２２及び複数の第２のガス放出流路４２２は、同心円形に交互に配置され、それぞれ第１のループ構造及び第２のループ構造を構成する。上述の実施形態と同様に、複数の第１のガス放出流路３２２及び複数の第２のガス放出流路４２２は、ある深さを有し水冷板２００の上面及び下面２２０ｂを貫通して延設する溝構造から成り、それぞれ２つの隣接する溝の間の固体構成要素３４０は、接続部材（図示されない）によって接続されている。あるいは複数の第１のガス放出流路３２２及び複数の第２のガス放出流路４２２は、溝及び貫通孔によって形成された構造から成り、これらの貫通孔は、図において穴３１２及び４１２として示され、溝と連通している。貫通孔３１２及び４１２は、ある深さで水冷板２００の上面から溝と連通するまで下方に延設する穴の複数の列である。円形の溝構造は、反応ガスをより良好に拡散させ、混合させるために、反応ガスの接触領域を最も増大させるものであってもよい。同心円の溝のガス放出流路の断面積を拡大するために、同心円の溝３２２及び４２２の、加工されるワークピース６に近い方の一端におけるガス放出流路の断面積は、加工されるワークピース６に近づくにつれて次第に増大し、同心円の溝３２２及び４２２の間の固体構成要素３４０の断面積は加工されるワークピース６に近づくにつれて次第に減少し、このことがガス放出流路の面積を拡大する助けとなり、反応ガスによって水冷板２００の下面２２０ｂに発生する堆積を減少させうる。好適には、固体構成要素３４０の断面は、逆二等辺三角形の形状を有し、または頂点においてある円弧形状を有する。
【００６２】
先行技術において、ガスシャワーヘッド内のガス搬送板及び水冷板は、一体として形成され、そのため、製造が困難であり、ガス搬送板及び水冷板の一方が機能を失えば、ガスシャワーヘッド全体を廃棄することになりえ、さらに、シャワーヘッドを洗浄することが困難である。先行技術と比較して、本願に関する水冷板２００は、独立に製造された構成要素であり、機械加工的に製造され、そのため製造は容易であり、冷却液体の漏洩は発生しにくく、そのためガス放出流路内のガスを確実に一定温度とし、反応ガスの過熱によって引き起こされる不利な影響を避けるようにできる。具体的には、本願に関するガス分配拡散板１００及び水冷板２００は、取り外し可能な２つの分離した構成要素であり、これら２つの構成要素は、取り外し可能な機械的方法で一体に組み立てられるものであってよく、製造を容易にし、コストを低減させ、さらにこれら２つの構成要素は、使用する加工が終了した後に取り外すことが可能であり、このことは、ガス分配拡散板１００及び水冷板２００の洗浄を容易にし、それによって作業効率及び品質検査合格率を改善することができる。
【００６３】
図１４は、分割されたガス分配拡散板の構造を示す概略上面図であり、図１５は、分割されたガス分配拡散板の流入パイプの長さ及び内径を示す比率を合せた概略図である。図１４に示されるように、確実に反応領域５００に入る反応ガスの濃度をより均一にするために、本実施形態においては、ガス分配拡散板１００は、第１の分配領域１３０及び第２の分配領域２３０を含み、第１の分配領域１３０は反応ガス源（図示されない）のガス流入口に近接する。第２の分配領域２３０と反応ガス源のガス流入口との間の距離は、第１の分配領域１３０と反応ガス源のガス流入口との間の距離よりも大きい。反応ガス源のガス流入口に近接する位置におけるガスは、より高い濃度及びより高い圧力を有するので、ガス分配拡散板１００及び水冷板２００を介して反応領域５００に入る際には、この位置におけるガスはより高い流速を有し、これは、反応領域５００におけるガスの分布を不均一にする傾向にある。上述の問題を解決するために、第１の分配領域１３０における第１のガス拡散流路Ａの導管の内径ｄ１１は、第２の分配領域２３０における第１のガス拡散流路Ａの対応する導管の内径ｄ１２よりも小さく、第２のガス拡散流路Ｂの導管の内径ｄ２１は、第２の分配領域２３０における第２のガス拡散流路Ｂの対応する導管の内径ｄ２２よりも小さい。反応ガスの供給量は、導管の内径が小さくなると減少し、第１の分配領域１３０及び第２の分配領域２３０から水冷板２００内に運ばれるガスの濃度は等しくなる。反応ガスの圧力低下は、流入パイプの長さ及び内径とある比例関係を有し、その比例関係は、ΔＰがＬ／ｄ３に直接比例するというものである。第１の分配領域１３０及び第２の分配領域２３０における流入パイプの内径の大きさを決定することを助けるために、本実施形態においては、第１のガス拡散流路１の導管が５０ｍｍである同一の長さＬ１１を有し、第２のガス拡散流路２の導管が１８ｍｍである同一の長さＬ２２を有する。その他の技術的特徴は、第１の実施形態におけるそれと同一である。
【００６４】
図１６に示されるように、反応ガスをより良好に拡散及び混合できるように反応領域５００に入る反応ガスの流速を緩和するために、本実施形態においては、複数のガス緩衝開口部４００が、第１のガス放出流路１０２及び第２のガス放出流路２０２の、ガス分配拡散板１００に近い方の端部における溝の開口部から水冷板２００の上面２２０ａまで配置される。ガス緩衝開口部４００はそれぞれ、１つの第１のガス放出流路１０２または１つの第２のガス放出流路２０２に少なくとも部分的に連通される。ガス拡散流路及び対応するガス放出流路のそれぞれは、垂直方向にある距離で千鳥配置され、そのため、ガス拡散流路及び対応するガス放出流路は直接連通していないが、ガス緩衝開口部４００を介して相互連通されている。ガス緩衝開口部４００は好適には段差形状からなり、スロープ形状、円弧形状又はその他のガス流を緩衝することが可能な不規則な形状からなるものであってもよい。段差形状のガス緩衝開口部４００は、１つの段差または複数の段差を有するものであってもよく、各段差は小さな厚さを有し、ガス分配拡散板１００に近接する段差は第１のガス拡散流路１または第２のガス拡散流路２の放出口に対応する場所に位置する。第１のガス拡散流路１のガス流出及び第２のガス拡散流路２のガス流出は、それぞれガス緩衝開口部４００を通過することによって緩衝された後に第１のガス放出流路１０２及び第２のガス放出流路２０２に入り、次いで、次第に拡大する面積を有し第１のガス放出流路１０２及び第２のガス放出流路２０２の、加工されるワークピース６に近接する断面１４０を介して、第１のガス放出流路１０２及び第２のガス放出流路Ｂからそれぞれゆっくりと流出して十分に混合され互いに反応する。その他の技術的特徴は、上述の実施形態と同一である。上述の複数のガス緩衝開口部４００は、実際の必要性に従って部分的に配置されまたは選択的に配置されてもよく、例えば、ガス緩衝開口部４００は、第１の反応ガスのガス放出速度を単に制御するために第１のガス放出流路１０２の放出口の部分にのみ配置されてもよく、ガス緩衝開口部４００は、第２の反応ガスのガス流出速度を単に制御するために第２のガス放出流路２０２の放出口の部分にのみ配置されてもよい。また、ガスシャワーヘッド全体が中央領域と辺縁領域とに分割されてもよく、またはより多くの領域に分割されてもよく、ガス緩衝開口部４００は、これらの領域における反応ガスのガス放出速度を部分的に調整できるようにいくつかの領域に対応する第２のガス放出溝の近傍に選択的に配置されてもよい。
【００６５】
本願において第１の反応ガスは１つの反応ガスにのみ限定されるものではなく、いくつかのガスの混合物質であってもよく、第２の反応ガスについても同様であることは了解されるべきである。
【００６６】
本願に関するガスシャワーヘッドは、どのような薄膜成長反応装置に適合されたものであってもよく、有機金属化合物に関する薄膜成長装置に特に適合されたものであってもよい。
【００６７】
上述の説明に基づいて、従来技術と比較して、本願は以下の様々な利点を有する。
【００６８】
（１）本願において、ガス分配拡散板１００は、水冷板２００の上に配置され、複数の離隔されたガス拡散経路（例えば、導管、ドリル穴またはある深さを有する深い穴）は、ガス分配拡散板１００に均一にまたは不均一であるが一定間隔で配置され、これは水冷板２００上に、２種類の反応ガスを予め十分に拡散し分配することを可能にするガスシャワーヘッドを配置することと同等である。従って、第１の反応ガス領域及び第２の反応ガス領域におけるガスは、ガス分配拡散板１００において十分に分配され拡散されて、次いで水冷板２００内に運ばれ、それによって反応チャンバー内の反応ガスの均一性を向上させ、加工されるワークピースの品質検査合格率を向上させる。
【００６９】
（２）本願において、水冷板の第１のガス放出流路及び第２のガス放出流路は、ガスシャワーヘッドの下面の固体領域を最も減少させるように構成され、それによって下面の不純物の堆積を最大限減少させることができ、また２つの反応ガスが十分混合されることができ、ガスの浪費を減少させうる。
【００７０】
（３）本願に関して、ガス拡散板及び水冷板は、分離して形成され、それによって製造の困難さが減少し、反応ガスが互いに離隔された状態で拡散することができ、その一方で冷却流体流路内の冷却液体の漏洩を防ぐことができる。さらに、ガス分配拡散板１００及び水冷板２００は、取り外し可能に機械的に組み立てられており、ガス分配拡散板１００及び水冷板２００は、独立に洗浄しまたは置き換えることが可能であり、それによってコストを低減させ、効率を向上させることができる。
【００７１】
（４）好適には、ガス放出流路の少なくとも１つのグループは、段差形状及び／または次第に増大する面積を有する断面のガス緩衝開口部とともに提供され、それによって相対的により高い流速の反応ガスが相対的により低い流速で反応装置内に流入することができ、反応ガスの十分な混合を助けることができ、それによって反応ガスの利用効率を改善し、加工されるワークピースの品質検査合格率を向上することができる。
【００７２】
本願は、好適な実施形態によって本明細書において上述のように例示された。しかしながら、これらの好適な実施形態は、本願を限定する意図とされるものではない。当業者について、本願の思想及び範囲から逸脱することなく、可能な変形及び改良が本願に対して行われてもよく、本願の保護範囲は特許請求の範囲によって規定される。
【符号の説明】
【００７３】
１  第１のガス拡散流路
２  第２のガス拡散流路
６  ワークピース
７  支持部
８  反応チャンバー
１０  第１の反応ガス領域
２０  第２の反応ガス領域
３０  ガス流路
１００  ガス分配拡散板
１０１  ガス導管、ドリル穴
１０２  第１のガス放出流路、第１のガス放出溝
１１０  上部平板
１１０ａ  上部平板の上面
１１０ｂ  上部平板の下面
１１２  穴
１２０  下部平板
１２０ａ  下部平板の上面
１２０ｂ  下部平板の下面
１２２  ガス放出溝
１３０  第１の分配領域
１４０  断面
１５０  接触領域の溶接点
２００  水冷板
２０１  ガス導管、ドリル穴
２０２  第２のガス放出流路、第２のガス放出溝
２１１  上部導管開口
２１２  穴
２２２  ガス放出溝
２３０  第２の分配領域
２４０  ガス放出溝の断面
２５０  突出部
２５０ａ  突出部の上面
３００  冷却液体流路
３１２  貫通孔
３２２  ガス放出流路
３４０  固体構成要素
４００  ガス緩衝開口
４０１  穴
４１２  貫通孔
４２２  ガス放出流路
５００  反応領域
５０１  穴
５１２  第１のグループの穴
５１３  第２のグループの穴
１２２０  第１のガス放出流路
１２２２  第２のガス放出流路
【図１】
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【図２】
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【図３Ａ】
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【図３Ｂ】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７Ａ】
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【図７Ｂ】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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