(57)【要約】【課題】  簡易な構成で成膜速度の向上を図ることができる極めて実用性に秀れた大気開放型化学気相析出装置を提供することである。【解決手段】  成膜室に、大気開放下で加熱される基材１と、気化させた成膜材料とキャリアーガスとから成る材料ガスを前記基材１の成膜面に吹き付けるノズル孔３を有するノズル体２とを夫々対向状態に設け、このノズル孔３からの前記材料ガスの吹き付けにより基材１の成膜面に酸化物膜を成膜する大気開放型化学気相析出装置において、前記ノズル体２の先端部を、前記基材１に対して略平行に広がる面状先端部２ａとし、このノズル体２の面状先端部２ａにノズル孔３を複数設けて、ノズル孔３を基材１と平行状態に複数配設し、これら複数のノズル孔３により、基材１の成膜面にして前記ノズル体２の面状先端部２ａとの対向面に同時に材料ガスを吹き付けることができるように構成したものである。【選択図】      図２
2005330531.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
成膜室に、大気開放下で加熱される基材と、気化させた成膜材料とキャリアーガスとから成る材料ガスを前記基材の成膜面に吹き付けるノズル孔を有するノズル体とを夫々対向状態に設け、このノズル孔からの前記材料ガスの吹き付けにより基材の成膜面に酸化物膜を成膜する大気開放型化学気相析出装置において、前記ノズル体の先端部を、前記基材に対して略平行に広がる面状先端部とし、このノズル体の面状先端部にノズル孔を複数設けて、ノズル孔を基材と平行状態に複数配設し、これら複数のノズル孔により、基材の成膜面にして前記ノズル体の面状先端部との対向面に同時に材料ガスを吹き付けることができるように構成したことを特徴とする大気開放型化学気相析出装置。
【請求項２】
前記基材の成膜面の略全面に同時に酸化物膜を成膜し得るように、前記ノズル体の並設数若しくはこのノズル体の面状先端部の面積を設定したことを特徴とする請求項１記載の大気開放型化学気相析出装置。
【請求項３】
前記ノズル体を所定間隔で複数並設状態に配設し、このノズル体同士の間に、前記基材を加熱するための加熱手段を設けたことを特徴とする請求項１、２のいずれか１項に記載の大気開放型化学気相析出装置。
【請求項４】
前記ノズル体毎に、前記材料ガスを供給する材料供給手段を備えたことを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載の大気開放型化学気相析出装置。
【請求項５】
前記ノズル体の面状先端部に前記ノズル孔を、並設される前記ノズル体同士の間隔を保って複数並設状態に配設したことを特徴とする請求項１〜４のいずれか１項に記載の大気開放型化学気相析出装置。
【請求項６】
前記面状先端部に配設する複数のノズル孔を千鳥状に配列したことを特徴とする請求項１〜５のいずれか１項に記載の大気開放型化学気相析出装置。
【請求項７】
前記ノズル体のノズル孔を、隣接若しくは近接する他のノズル体のノズル孔と、その中心位置がずれるようにして複数並設状態に配設したことを特徴とする請求項１〜６のいずれか１項に記載の大気開放型化学気相析出装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、大気開放型化学気相析出装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
大気開放型の化学気相析出装置（ＣＶＤ装置）は、気化させた成膜材料とキャリアーガスとから成る材料ガスを大気開放下で加熱された基材に吹き付けることで成膜を行うものであり、例えば特開平２００２−１０５６４２号公報（特許文献１）に開示されているようなものがある。
【０００３】
この大気開放型のＣＶＤ装置は、一般的には図１に図示したようにキャリアーガス供給手段10と、成膜材料気化器11と、材料ガス加熱手段12と、材料ガス噴霧手段13とで構成される材料ガス噴霧系と、基材１を保持して加熱する加熱板15と、ランプハウス17に設けられ、前記加熱板15を加熱する赤外線ランプヒータ16とで構成される基材保持加熱系とで構成される。尚、本発明と同一構成部分には同一符号を付した。
【０００４】
ところで、前記材料ガス噴霧手段としては、一般にポイント状ノズルやスリット状ノズルが用いられており、例えばスリット状ノズルによって基材表面に成膜を行う場合には、基材をスリット状ノズルに対して直交方向に移動させながら成膜を行っている。
【０００５】
【特許文献１】特開平２００２−１０５６４２号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、これらの噴霧手段は、いずれも面状の基材表面の一部に点状若しくは線状に前記材料ガスを吹き付けるものであり、材料ガスを吹き付けることができる面積が小さいため、当然ながら成膜速度が低く、更なる成膜速度の向上が要望されているのが現状である。
【０００７】
そこで、例えばこれらのノズルを複数並設状態に配設することで、この複数のノズルから基材の全面に同時に材料ガスを吹き付けることが考えられるが、特に、大型の基材の全面に同時に成膜を行う場合には、個々のノズルの成膜可能面積が小さいため多数のノズルを配設する必要があり、ノズルの配設が厄介で、しかも、個々のノズル夫々に材料ガスを供給しなければならず、構成が複雑化してコスト高となることは避けられない。
【０００８】
本発明は、上述のような現状に鑑み、ノズル体の先端部を基材表面と略平行な面状先端部とし、この面状先端部に複数のノズル孔を設けることで、一のノズル体によって広い面積に同時に成膜を行うことができ、しかも、例えばこの面状先端部の面積を適宜設定したり、複数のノズル体を複数並設状態に配設することで、基材の略全面に同時に成膜を行うことも可能となる等、簡易な構成で成膜速度の向上を図ることができる極めて実用性に秀れた大気開放型化学気相析出装置を提供することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
添付図面を参照して本発明の要旨を説明する。
【００１０】
成膜室に、大気開放下で加熱される基材１と、気化させた成膜材料とキャリアーガスとから成る材料ガスを前記基材１の成膜面に吹き付けるノズル孔３を有するノズル体２とを夫々対向状態に設け、このノズル孔３からの前記材料ガスの吹き付けにより基材１の成膜面に酸化物膜を成膜する大気開放型化学気相析出装置において、前記ノズル体２の先端部を、前記基材１に対して略平行に広がる面状先端部２ａとし、このノズル体２の面状先端部２ａにノズル孔３を複数設けて、ノズル孔３を基材１と平行状態に複数配設し、これら複数のノズル孔３により、基材１の成膜面にして前記ノズル体２の面状先端部２ａとの対向面に同時に材料ガスを吹き付けることができるように構成したことを特徴とする大気開放型化学気相析出装置に係るものである。
【００１１】
また、前記基材１の成膜面の略全面に同時に酸化物膜を成膜し得るように、前記ノズル体２の並設数若しくはこのノズル体２の面状先端部２ａの面積を設定したことを特徴とする請求項１記載の大気開放型化学気相析出装置に係るものである。
【００１２】
また、前記ノズル体２を所定間隔で複数並設状態に配設し、このノズル体２同士の間に、前記基材１を加熱するための加熱手段４を設けたことを特徴とする請求項１、２のいずれか１項に記載の大気開放型化学気相析出装置に係るものである。
【００１３】
また、前記ノズル体２毎に、前記材料ガスを供給する材料供給手段を備えたことを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載の大気開放型化学気相析出装置に係るものである。
【００１４】
また、前記ノズル体２の面状先端部２ａに前記ノズル孔３を、並設される前記ノズル体２同士の間隔を保って複数並設状態に配設したことを特徴とする請求項１〜４のいずれか１項に記載の大気開放型化学気相析出装置に係るものである。
【００１５】
また、前記面状先端部２ａに配設する複数のノズル孔３を千鳥状に配列したことを特徴とする請求項１〜５のいずれか１項に記載の大気開放型化学気相析出装置に係るものである。
【００１６】
また、前記ノズル体２のノズル孔３を、隣接若しくは近接する他のノズル体２のノズル孔３と、その中心位置がずれるようにして複数並設状態に配設したことを特徴とする請求項１〜６のいずれか１項に記載の大気開放型化学気相析出装置に係るものである。
【発明の効果】
【００１７】
本発明は上述のように構成したから、一のノズル体によって広い面積に同時に成膜を行うことができ、しかも、例えば請求項２の如く面状先端部の面積を適宜設定したり、複数のノズル体を複数並設状態に配設することで、基材の略全面に同時に成膜を行うことも可能となる等、簡易な構成で成膜速度の向上を図ることができる極めて実用性に秀れた大気開放型化学気相析出装置となる。
【００１８】
また、請求項３記載の発明においては、成膜速度及び膜質の低下を阻止できる一層実用性に秀れたものとなる。
【００１９】
また、請求項４〜７記載の発明においては、酸化物膜の膜厚の均一性を高めることができるより一層実用性に秀れたものとなる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２０】
好適と考える本発明の実施形態（発明をどのように実施するか）を、図面に基づいて本発明の作用を示して簡単に説明する。
【００２１】
基材１の成膜面に酸化物膜を成膜する際、ノズル体２の面状先端部２ａの複数のノズル孔３から、基材１の面状先端部２ａとの対向面に同時に材料ガスを吹き付けることで酸化物膜を成膜する。
【００２２】
即ち、面状先端部２ａに設けた複数のノズル孔３から、この面状先端部２ａと対向する基材１の対向面に同時に成膜を行うことができるから、一のノズル体２による成膜可能範囲を広げることができ、基材１の広い範囲に一のノズル体２により同時に材料ガスを吹き付けることができる構成を簡易に実現でき、コスト安に成膜速度の向上を図ることができる。
【００２３】
しかも、大面積基材に成膜を行う場合であっても、例えば前記面状先端部２ａの面積を大きくしたり、このノズル体２を複数配設するだけで、基材１の成膜面の略全面に同時に材料ガスを吹き付けることができるから、従来のスポット状ノズルやスリット状ノズルを（前記ノズル孔３と同じ数だけ）並設して成膜を行う場合に比し、それだけ簡易な構成となり、配設や材料ガスの制御が容易で作業性に秀れたものとなる。
【００２４】
従って、簡易な構成でコスト安に成膜速度の向上を図ることができるのは勿論、配設や材料ガスの供給も容易で作業性に秀れたものとなり、それだけ生産効率の向上を図ることができる。
【００２５】
また、上述のようにして基材１の前記対向面の略全面に同時に成膜を行えるようにした場合には、基材１若しくはノズル体２を移動させる必要がなくなり、基材１若しくはノズル体２の搬送機構を省略できるから装置のコンパクト化及び低コスト化を図ることもできる。
【００２６】
従って、前記基材１の両面に成膜を行う場合でも、前記ノズル体２を複数並設状態に配設するだけで前記基材１の両面略全面への成膜が可能となり、前記ノズル体２の前記基材１との対向面に前記ノズル孔３からの材料ガスを吹き付けることができ、それだけ成膜速度の向上を図ることができることになる。
【００２７】
また、例えば、前記ノズル体２を所定間隔で複数並設状態に配設し、このノズル体２同士の間に、前記基材１を加熱するための加熱手段４を設けた場合には、成膜時の基材１の温度低下を阻止して前記成膜材料が酸化反応する適正な反応温度に良好に維持でき、成膜速度及び膜質の低下を阻止できることになる。
【００２８】
また、例えば、前記ノズル体２毎に、前記材料ガスを供給する材料供給手段を備えた場合には、各ノズル体２の面状先端部２ａに設けたノズル孔３毎に材料ガスの供給量等の設定を行えることになり、ノズル体２毎のバラツキを抑制してより酸化物膜の膜厚の均一性を高めることができる。
【００２９】
また、例えば、前記ノズル体２の面状先端部２ａに前記ノズル孔３を、並設される前記ノズル体２同士の間隔を保って複数並設状態に配設したり、前記面状先端部２ａに配設する複数のノズル孔３を千鳥状に配列したりした場合には、より酸化物膜の膜厚の均一性を高めることができる。
【００３０】
また、例えば、前記ノズル体２のノズル孔３を、隣接する他のノズル体２のノズル孔３と、その中心位置がずれるように複数並設状態に配設した場合には、ノズル体２同士の間隔がノズル孔３の並設間隔より広くても、酸化物膜の膜厚のバラツキを可及的に抑制できることになる。
【００３１】
従って、本発明は、一のノズル体によって広い面積に同時に成膜を行うことができ、しかも、例えばこの面状先端部の面積を適宜設定したり、複数のノズル体を複数並設状態に配設することで、基材の略全面に同時に成膜を行うことも可能となる等、簡易な構成にして成膜速度の向上を図ることができる極めて実用性に秀れた大気開放型化学気相析出装置となる。
【実施例】
【００３２】
本発明の具体的な実施例について図面に基づいて説明する。
【００３３】
本実施例は、成膜室に、大気開放下で加熱される基材１と、気化させた成膜材料とキャリアーガスとから成る材料ガスを前記基材１の成膜面に吹き付けるノズル孔３を有するノズル体２とを夫々対向状態に設け、このノズル孔３からの前記材料ガスの吹き付けにより基材１の成膜面に酸化物膜を成膜する大気開放型化学気相析出装置において、前記ノズル体２の先端部を、前記基材１に対して略平行に広がる面状先端部２ａとし、このノズル体２の面状先端部２ａにノズル孔３を複数設けて、ノズル孔３を基材１と平行状態に複数配設し、これら複数のノズル孔３により、基材１の成膜面にして前記ノズル体２の面状先端部２ａとの対向面に同時に材料ガスを吹き付けることができるように構成したものである。
【００３４】
本実施例は、前記ノズル体２を所定間隔で複数並設状態に配設することで、基材１の成膜面の略全面に同時に材料ガスを吹き付けて成膜を行えるように構成している。また、複数のノズル孔３は、面状先端部２ａの全面に偏りなく略均一に複数並設状態に配設している。
【００３５】
具体的には、ノズル体２は、前記基材１の成膜面よりやや広い面積となるように、縦方向及び横方向に複数並設状態に配設し、基材１の成膜面全面を面状先端部２ａに配設したノズル孔３によりカバーし得るように構成している。
【００３６】
従って、基材１の成膜面の略全面に同時に酸化物膜を成膜でき、それだけ短時間で成膜を行えることになり、生産効率の向上を図ることができる。
【００３７】
更に具体的には、前記面状先端部２ａに並設する複数の円形のノズル孔３を格子状に配列し、図３に図示したように、前記ノズル体２のノズル孔３が、隣接する他のノズル体２のノズル孔３と、その中心位置がずれるようにノズル体２を複数並設状態に配設している。
【００３８】
尚、本実施例においてはノズル孔３を格子状に配列しているが、例えば千鳥状等、他の配列としても良く、特に千鳥状に配列した場合には、より均一に材料ガスを基材１に吹き付けることができ、一層良好な酸化物膜の成膜が可能となる。また、本実施例においては、基材１の成膜面の略全面に同時に成膜を行えるように、ノズル体２を複数並設状態に配設した構成であるが、特に基材１の面積が小さい場合には、単にノズル体２の面状先端部２ａの面積を広く設定することで前記成膜面の略全面に同時に成膜を行える。
【００３９】
従って、例えば隣接するノズル体２同士の間隔が、一のノズル体２の面状先端部２ａに設けたノズル孔３の並設間隔より広い場合でもより均一に材料ガスを吹き付けることができ、基材１に成膜された酸化物膜の膜厚のバラツキを抑制できることになる。尚、このノズル孔３を、並設される前記ノズル体２同士の間隔を保つように配設することで、均一に材料ガスを吹き付けることができるように設定しても良い。
【００４０】
また、図４に図示したのは、複数並設状態に配設されたノズル体２同士の間に、前記基材１を加熱するための加熱手段４（ヒータ）を設けた本実施例の別例であり、このノズル体２同士の間に設けたヒータにより基材１を加熱しながら材料ガスを吹き付けて成膜を行うことができ（またはノズル孔３からの材料ガスの吹き付けに前後して基材１を加熱することができ）、材料ガスの吹き付けによる基材１の温度低下を抑制できることになり、酸化物膜を一層良好に成膜できることになる。
【００４１】
即ち、この加熱手段４をノズル体２間に設けることで、基材１の両面と対向状態に前記ノズル体２を夫々配設して基材１の両面から同時に成膜を行う場合であっても、この基材１の温度低下を阻止しつつ短時間で成膜を行えることになる。
【００４２】
更に、前記ノズル体２同士の間に間隔を設けたことにより、ノズル体２からの材料ガスの吹き付けにより成膜を行う際、基材１に温度低下が生じるが、このノズル体２同士の間では材料ガスの吹き付けがないために、例えば、基材１若しくはノズル体２を移動させながら成膜を行う場合、前記ノズル体２同士の間で基材１が加熱板15により加熱されて温度上昇が生じて、次のノズル体２で所定の温度にて成膜を行うことができることになる。
【００４３】
また、一の材料供給手段から複数のノズル体２に材料ガスを分配供給すると、ノズル体２間で分配量にバラツキが生じることから、本実施例においては、前記ノズル体２毎に、前記材料ガスを供給する材料供給手段を備えている。
【００４４】
従って、これらノズル体２によって材料ガスが吹き付けられる部位毎に材料ガスの吹き付け条件を変化させることが可能となり、より適正な条件で成膜を行えることになり、それだけ前記酸化物膜を良好に基材１の成膜面の略全面に成膜でき、極めて良好な膜質の酸化物膜を短時間で成膜できることになる。
【００４５】
即ち、基材１の成膜面を、ノズル体２との対向面毎に異なる条件で成膜を行うことができるから、例えば大面積の基材１に成膜を行う場合等、部位により成膜条件を変えたい場合でも、容易に対応できることになる。
【００４６】
従って、本実施例は、従来のスポット状ノズルを多数並設してこのノズル毎に制御を行う構成等に比して極めて簡易な構成で配設や制御も容易でありながら、柔軟な制御が可能となる。
【００４７】
また、本実施例においては、上述のように基材１の成膜面の略全面に同時に酸化物膜を成膜できるように構成しているから、基材１若しくはノズル体２を移動させることなく、前記基材１の成膜面の略全面に酸化物膜を成膜できる。
【００４８】
従って、基材１やノズル体２を搬送させる搬送機構を設ける必要がなく、それだけ簡易な構成となり、また、故障等の発生頻度も低下してメンテナンス性も向上させることができるから、一層コスト安となる。
【００４９】
また、前記複数並設状態に配設したノズル体２から基材１の成膜面の略全面に同時に材料ガスを吹き付けることができるから、それだけ効率良く成膜を行えることになり、成膜速度を大幅に向上させることができる。
【００５０】
特に、大気開放型化学気相析出法においては、成膜速度が基材面積あたりの材料ガスの供給量と基材温度による材料ガスの分解及び反応速度により律速されるものであり、最適範囲で限定されることになる。
【００５１】
即ち、材料ガスの供給量を増加させても成膜速度の増加には限界があり、材料ガスが十分分解しない状態で堆積して膜質を低下させてしまう。
【００５２】
また、基材温度を上昇させても同様に成膜速度の増加には限界があり、基材の劣化と材料ガスの劣化が生じて品質を低下させてしまう。
【００５３】
この点、本実施例は、基材１の成膜面と略平行に広がる面状先端部２ａを有するプレート状ノズルを採用しているから、基材温度を従来と同等に保ち、且つ基材の単位面積あたりの材料ガスの供給量も従来と同等に保っても、従来のスリット状ノズルに比べて著しく成膜速度を向上させることができる。
【００５４】
尚、本実施例においては、前記基材１若しくはノズル体２を搬送することなく基材１の成膜面の略全面に成膜を行えるように構成しているが、これらを移動させながら成膜する構成としても良い。
【００５５】
また、基材１若しくはノズル体２を移動させながら成膜を行う場合には、このノズル体２を縦方向及び横方向に複数並設状態に配設せずに、この縦方向若しくは横方向のいずれか一方に並設すれば良く、それだけ少ないノズル体２で成膜を行えることになる。
【００５６】
各部を具体的に説明する。
【００５７】
本実施例は、図１に図示したような従来の大気開放型化学気相析出装置における材料ガス噴霧手段13として、上述のようなノズル体２を採用したものである。
【００５８】
即ち、成膜室の下部に設けた赤外線ランプヒータ16を有するランプハウス17に載置される加熱板15によって保持された基材１と対向状態にして成膜室の上部に、前記ノズル体２を複数並設状態に設けた構成である。
【００５９】
ノズル体２の基端部は夫々、材料供給手段であるキャリアーガス供給手段10と、成膜材料気化器11と、材料ガス加熱手段12とから成る材料供給手段と接続されている。
【００６０】
このノズル体２の基端部は細長い管状に設定されており、平面視略四角形状の面状先端部２ａ側程次第に拡径するように構成している。尚、面状先端部２ａは他の形状、例えば円形状等他の形状に設定しても良い。また、この面状先端部２ａに設けるノズル孔３の形状も円形に限らず他の形状としても良い。
【００６１】
また、本実施例においては、基材１を加熱板15によって保持する構成、具体的には、加熱板15上に成膜面が上方を向くようにして載置する構成であるが、基材１を立設状態に保持するように構成し、この基材１の成膜面と対向状態に前記ノズル体２を配設する構成等、他の構成を採用しても良いのは勿論である。
【００６２】
本実施例は上述のように構成したから、基材１の成膜面に酸化物膜を成膜する際、ノズル体２の面状先端部２ａの複数のノズル孔３から、基材１の面状先端部２ａとの対向面に同時に材料ガスを吹き付けることで酸化物膜を成膜する。
【００６３】
即ち、面状先端部２ａに設けた複数のノズル孔３から、この面状先端部２ａと対向する基材１の対向面に同時に成膜を行うことができるから、一のノズル体２による成膜可能範囲を広げることができ、基材１の広い範囲に一のノズル体２により同時に材料ガスを吹き付けることができる構成を簡易に実現でき、コスト安に成膜速度の向上を図ることができる。
【００６４】
しかも、大面積基材に成膜を行う場合であっても、前記面状先端部２ａの面積を大きくしたり、このノズル体２を複数配設するだけで、基材１の成膜面の略全面に同時に材料ガスを吹き付けることができるから、従来のスポット状ノズルやスリット状ノズルを（前記ノズル孔３と同じ数だけ）並設して成膜を行う場合に比し、それだけ簡易な構成となり、配設や材料ガスの制御が容易で作業性に秀れたものとなる。
【００６５】
従って、簡易な構成でコスト安に成膜速度の向上を図ることができるのは勿論、配設や材料ガスの供給も容易で作業性に秀れたものとなり、それだけ生産効率の向上を図ることができる。
【００６６】
また、基材１の前記対向面の略全面に同時に成膜を行えるから、基材１若しくはノズル体２を移動させる必要がなくなり、基材１若しくはノズル体２の搬送機構を省略できるから装置のコンパクト化及び低コスト化を図ることもできる。
【００６７】
従って、前記基材１の両面に成膜を行う場合でも、前記ノズル体２を複数並設状態に配設するだけで前記基材１の両面略全面への成膜が可能となり、前記ノズル体２の前記基材１との対向面に前記ノズル孔３からの材料ガスを吹き付けることができ、それだけ成膜速度の向上を図ることができることになる。
【００６８】
従って、本実施例は、一のノズル体によって広い面積に同時に成膜を行うことができ、しかも、例えばこの面状先端部の面積を適宜設定したり、複数のノズル体を複数並設状態に配設することで、基材の略全面に同時に成膜を行うことも可能となる等、簡易な構成にして成膜速度の向上を図ることができる極めて実用性に秀れた大気開放型化学気相析出装置となる。
【００６９】
本発明は、本実施例に限られるものではなく、各構成要件の具体的構成は適宜設計し得るものである。
【図面の簡単な説明】
【００７０】
【図１】従来例の構成概略説明図である。
【図２】本実施例のノズル体の概略説明斜視図である。
【図３】本実施例のノズル体の並設パターンを示す概略説明図である。
【図４】別例のノズル体の並設パターンを示す概略説明図である。
【符号の説明】
【００７１】
１  基材
２  ノズル体
２ａ  面状先端部
３  ノズル孔
４  加熱手段
【図１】
2005330531.tif 000003
【図２】
2005330531.tif 000004
【図３】
2005330531.tif 000005
【図４】
2005330531.tif 000006