(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
ガス噴射ヘッド本体に複数のガス噴出しノズルを有するガス噴射ヘッドにおいて、
前記ガス噴出しノズルは、ガスを噴出す内径０．５ｍｍ以下の細管部と該細管部の外周部に設けたビス部とを溶接又はロウ付け又はカシメにより一体的に接合した構成の第１ガス噴出しノズルと、ガス噴射ヘッドに導入される複数種のガスに対応して前記第１ガス噴出しノズルの細管部の外周に同心状に配置される複数の細管部と該複数の細管部のそれぞれの外周部に設けたビス部とを溶接又はロウ付け又はカシメにより一体的に接合した構成の複数の第２ガス噴出しノズルを有し、
前記第１ガス噴出しノズルと前記複数の第２ガス噴射しノズルのビス部をそれぞれ前記ガスヘッド本体に形成されたネジ部にネジ込んで構成したことを特徴とするガス噴射ヘッド。
【請求項２】
請求項１に記載のガス噴射ヘッドにおいて、
前記第１ガス噴出しノズルと前記複数の第２ガス噴出しノズルのそれぞれビス部と前記ガス噴出ヘッド本体のネジ部の間を通って漏れるガスを防止するシール部材を設けたことを特徴とするガス噴射ヘッド。
【請求項３】
請求項１又は２に記載のガス噴射ヘッドにおいて、
前記第１ガス噴出しノズルと前記複数の第２ガス噴出しノズルは、その周囲に配置された加熱冷却手段により伝熱又は輻射により、加熱又は冷却されることを特徴とするガス噴射ヘッド。
【請求項４】
反応室を有し、該反応室に配置した基板に向けてガス噴射ヘッドから反応ガスを噴射し、該基板上に成膜するＣＶＤ装置において、
前記ガス噴射ヘッドに請求項１乃至３のいずれか１項に記載のガス噴射ヘッドを用いることを特徴とするＣＶＤ装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明はＣＶＤ装置の反応ガス（原料ガス）を噴射するガス噴射ヘッド及び該ガス噴射ヘッドを用いたＣＶＤ装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
図１は従来のこの種のガス噴射ヘッドを具備するＣＶＤ装置の概略構成例を示す図である。図１において、１０１は反応室（成膜室）であり、該反応室１０１内にはヒータを内蔵した基板載置台１０２が配置され、該基板載置台１０２には基板１０３が載置されている。反応室１０１の上部にガス噴射ヘッド１０４が配置され、該ガス噴射ヘッド１０４の基板載置台１０２に対向する面には多数のガス噴出しノズル孔１０５が設けられ、ガス導入口１０６から原料ガス（反応ガス）１０７をガス噴射ヘッド１０４内のガス導入室１０８部に導入することにより、各ガス噴出しノズル孔１０５から基板１０３に向かって反応ガスが噴出され、加熱された基板１０３の表面に成膜される。
【０００３】
図２はノズル部分の拡大図である。ノズル孔１０５は上流側に径ｄが大きい大径部１０５ａ、下流側に径ｄ１が小さい小径部１０５ｂとからなっている。従来上記ノズル孔１０５は機械加工により穿孔されていた。しかしながら、機械加工による穿孔は、孔径にバラツキが生じるという問題があった。また、ノズル孔１０５の径ｄ、ｄ１が小さいため、加工ドリルが細く、加工の送りを遅くする必要がある。数百ものノズル孔１０５を機械加工により形成するためには、多大な時間を必要とする。更に、加工途中にドリルが折損するトラブルも発生し、その際には折損したドリルを取出すためにどうしても加工孔が大きくなり、孔径バラツキの要因の１つともなっていた。このように孔径にバラツキが発生すると、基板１０３上に形成される膜厚も均一にならないという不具合がある。
【０００４】
また、ノズル孔１０５の近傍には熱媒通路１０９を設け、該熱媒通路１０９を通る熱媒体で原料ガスを調温するため、ノズル孔１０５の長さｈは必然的に長くなり、加工の困難さから、ノズル孔１０５の径はある程度太くせざるを得ない。しかしながら、ガス噴射ヘッドから基板１０３に均一に原料ガス１０７を吹き付けるためには、ノズル孔１０５の径ｄ１はぎりぎりまで絞る必要がある（例えば、Φ＝０．５ｍｍ以下）
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は上述の点に鑑みてなされたもので、上記問題点を除去し、ノズル径をぎりぎりまで絞ることができ、且つ製造が容易で熱媒体で調温するためにノズル長さを十分にとることができるガス噴射ヘッド及び該ガス噴射ヘッドを用いたＣＶＤ装置を提供することを目的とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
上記問題点を解決するため請求項１に記載の発明は、ガス噴射ヘッド本体に複数のガス噴出しノズルを有するガス噴射ヘッドにおいて、ガス噴出しノズルは、ガスを噴出す内径０．５ｍｍ以下の細管部と該細管部の外周部に設けたビス部とを溶接又はロウ付け又はカシメにより一体的に接合した構成の第１ガス噴出しノズルと、ガス噴射ヘッドに導入される複数種のガスに対応して前記第１ガス噴出しノズルの細管部の外周に同心状に配置される複数の細管部と該複数の細管部のそれぞれの外周部に設けたビス部とを溶接又はロウ付け又はカシメにより一体的に接合した構成の複数の第２ガス噴出しノズルを有し、第１ガス噴出しノズルと複数の第２ガス噴射しノズルのビス部をそれぞれガスヘッド本体に形成されたネジ部にネジ込んで構成したことを特徴とする。
【０００７】
上記のようにガス噴出しノズルは第１ガス噴出しノズルと第２ガス噴出しノズルを有し、第１ガス噴出しノズルはガスを噴出す内径０．５ｍｍ以下の細管部と該細管部の外周部に設けたビス部とを溶接又はロウ付け又はカシメにより一体的に接合した構成で、ビス部をガス噴射ヘッド本体に形成されたネジ部にネジ込んでいるので、ガス噴射ヘッド本体には内径０．５ｍｍ以下の細管部を挿入する径の大きい孔及びネジ部を形成するだけで、ガス噴出し孔の径が０．５ｍｍ以下のガス噴出しノズルとなり、しかも細管部を挿入する孔及びネジ部は原料ガスの噴出しに全く関係がないから、粗い加工で十分で、加工が容易となる。また、第２ガス噴出しノズルはガス噴射ヘッドに導入される複数種のガスに対応して第１ガス噴出しノズルの細管部の外周に同心状に配置される複数の細管部と該複数の細管部のそれぞれの外周部に設けたビス部とを溶接又はロウ付け又はカシメにより一体的に接合した構成で、それぞれのビス部をガスヘッド本体に形成されたネジ部にネジ込んでいるので、上記と同様、細管部を挿入する径の大きい孔及びネジ部を形成するだけでよく、細管部を挿入する孔及びネジ部は原料ガスの噴出しに全く関係がないから、粗い加工で十分で、加工が容易となる。
【００１０】
請求項２に記載の発明は、請求項１に記載のガス噴射ヘッドにおいて、第１ガス噴出しノズルと複数の第２ガス噴出しノズルのそれぞれビス部とガス噴出ヘッド本体のネジ部の間を通って漏れるガスを防止するシール部材を設けたことを特徴とする。
【００１１】
上記のようにシール部材を設けることにより、ガス噴出しノズルのビス部とガス噴射ヘッド本体のネジ部の加工を多少粗くしても、この間を通って漏れようとするガスはシール部材で阻止されるから、ビス部及びネジ部の加工が容易で、且つ基板に供給される原料ガスはガス噴出しノズルの細管部を通るガスのみとなるから、基板上に多数の細管部を通った原料ガスを均一に供給することができ、均一な膜厚の成膜が可能となる。
【００１２】
請求項３に記載の発明は、請求項１又は２に記載のガス噴射ヘッドにおいて、
前記第１ガス噴出しノズルと前記複数の第２ガス噴出しノズルは、その周囲に配置された加熱冷却手段により伝熱又は輻射により、加熱又は冷却されることを特徴とする。
【００１３】
上記のように、ガス噴出しノズルは細管部とビス部を一体的に接合した構成とするから、該細管部を長くすることにより、加熱冷却手段の加熱又は冷却を効果的に行うことができる。また、該細管部を長くすることにより、ガス噴出しノズルの加工、取り付け部の加工が格別困難になることはない。
【００１４】
請求項４に記載の発明は、反応室を有し、該反応室に配置した基板に向けてガス噴射ヘッドから反応ガスを噴射し、該基板上に成膜するＣＶＤ装置において、ガス噴射ヘッドに請求項１乃至３のいずれか１項に記載のガス噴射ヘッドを用いることを特徴とする。
【００１５】
上記のように作用を有する請求項１乃至３のいずれか１項に記載のガス噴出ヘッドを用いてＣＶＤ装置を構成するので、基板上に原料ガスを均一に供給でき、膜厚の均一な成膜ができるＣＶＤ装置となる。
【００１６】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態例を図面に基づいて説明する。図３は本発明に係るガス噴射ヘッドを具備するＣＶＤ装置の第一の実施形態の概略構成例を示す図であり、１０は反応室（成膜室）であり、該反応室１０内にはヒータを内蔵した基板載置台１１が配置され、該基板載置台１１には基板１２が載置されている。排気口１３には図示しない排気系が接続され、排気（減圧）されるようになっている。
【００１７】
反応室１０の上部にガス噴射ヘッド１４が配置されている。ガス噴射ヘッド１４のガス噴射ヘッド本体１５を具備し、該ガス噴射ヘッド本体１５は原料ガス導入室１６及び原料ガス導入口１７が設けられている。また、ガス噴射ヘッド本体１５の基板載置台１１に対向する底壁１５ａには多数のガス噴出しノズル１８が設けられている。また、反応室１０内の基板載置台１１に対向する底壁１５ａには熱媒体入口１９及び熱媒体出口２０が設けられている。また、反応室１０内の上部とガス噴射ヘッド本体１５の下部の間にはシール部材２１が介在している。
【００１８】
図４は図３のノズル部（図３のＡ部）の拡大図である。ガス噴出しノズル１８はビス部１８−１と細管部１８−２からなり、該細管部１８−２の上部外周部にはビス部１８−１の下部に溶接、ろう付又はカシメにより一体的に接合されている。ビス部１８−１の中心部は内径ｄが細管部１８−２の孔１８−２ａの内径ｄ１より大きい孔１８−１ａが形成され、該孔１８−１ａと孔１８−２ａは連通している。
【００１９】
ガス噴射ヘッド本体１５の底壁１５ａには前記ガス噴出しノズル１８の細管部１８−２が挿入される細管挿入孔２２が設けられ、該細管挿入孔２２の上部にはガス噴出しノズル１８のビス部１８−１をネジ込むためのネジ部２３が形成されている。ビス部１８−１の上部は拡径のフランジ部１８−１ｂとなっている。ガス噴出しノズル１８の細管部１８−２を底壁１５ａの細管挿入孔２２に挿入すると共に、フランジ部１８−１ｂとガス噴射ヘッド本体１５上面の間にシールパッキン２４を介在させて、ビス部１８−１をネジ部２３にネジ込むことにより、ガス噴出しノズル１８をガス噴射ヘッド本体１５の底壁１５ａに取りつける。また、シールパッキン２４を設けることにより、ネジ部２３とビス部１８−１の間を通って漏れようとする原料ガスを阻止できる。なお、シールパッキン２４のはみ出しを防止するため、ネジ部２３の上部に拡径の凹状のシールパッキン押え部２６を設ける。
【００２０】
ガス噴射ヘッド本体１５の基板載置台１１に対向する底壁１５ａには多数のガス噴出しノズル１８を取りつけるために、多数の細管挿入孔２２及びネジ部２３が設けられ、各細管挿入孔２２の外周近傍には、原料ガス調温用の熱媒を通す熱媒通路２５が設けられ、該熱媒通路２５は上記熱媒体入口１９及び熱媒体出口２０に連通し、熱媒体入口１９から流入した熱媒体は熱媒通路２５を通って、熱媒体出口２０から流出するようになっている。
【００２１】
上記構成のＣＶＤ装置において、ガス噴射ヘッド本体１５の原料ガス導入口１７から原料ガスＧを原料ガス導入室１６に導入することにより、ガス噴出しノズル１８から基板載置台１１上の基板１２に向けて原料ガスが噴射され、基板載置台１１上で加熱された基板１２上で反応して反応膜が形成される。
【００２２】
上記のようにガス噴出しノズル１８をビス部１８−１と細管部１８−２とで構成し、ガス噴射ヘッド本体１５に設けた細管挿入孔２２に細管部１８−２を挿入し、ネジ部２３にビス部１８−１をネジ込む構成とするので、ガス噴射ヘッド本体１５には径の大きい細管挿入孔２２とネジ部２３を形成するだけで、しかもこれら細管挿入孔２２及びネジ部２３は原料ガスの噴出しには全く関係がないから、粗い加工で十分であるから（ネジ部２３とビス部１８−１の間からの原料ガスの漏れはシールパッキン２４で防止できる）、加工が容易となる。また、ガス噴出しノズル１８の口径は内径ｄ１の小さい細管部を用いることにより、ぎりぎりまで絞ることができる（例えばｄ１＝０．５ｍｍ以下）。
【００２３】
図５は本発明に係るガス噴射ヘッドを具備するＣＶＤ装置の第二の実施形態の概略構成例を示す図である。３０は反応室（成膜室）であり、該反応室３０内にはヒータを内蔵した基板載置台３１が配置され、該基板載置台３１には基板３２が載置されている。排気口３３には図示しない排気系が接続され、排気（減圧）されるようになっている。
【００２４】
反応室３０の上部にガス噴射ヘッド３４が配置されている。ガス噴射ヘッド３４のガス噴射ヘッド本体３５を具備し、該ガス噴射ヘッド本体３５には第１原料ガス導入室３６及び第２原料ガス導入室３７が設けられている。また、第１原料ガス導入室３６には第１原料ガス導入口３８が、第２原料ガス導入室３７には第２原料ガス導入口３９がそれぞれ設けられている。第２原料ガス導入室３７の底部には外周にガスケット４１を介在させて外側ノズル取り付け板４０が設けられている。
【００２５】
第１原料ガス導入室３６の底壁３５ａ、外側ノズル取り付け板４０及び第２原料ガス導入室３７の底壁３５ｂを貫通して後述する２重管ノズルが設けられている。図６は２重管ノズル部分（図５のＢ部分）の拡大図である。２重管ノズルはビス部４２−１と細管部４２−２とを溶接、ろう付又はカシメ接合で一体的に構成した第１ガス噴出しノズル（内側ノズル）４２と、ビス部４３−１と細管部４３−２とを溶接、ろう付又はカシメ接合で一体的に構成した第２ガス噴出しノズル（外側ノズル）４３とで構成されている。
【００２６】
第１ガス噴出しノズル４２の細管部４２−２は第２ガス噴出しノズル４３の細管部４３−２内に挿入でき、その外周と内周の間に所定の隙間ができるように、細管部４２−２の外径ｄ２は細管部４３−２の内径ｄ３より小さく（ｄ２＜ｄ３）している。第２原料ガス導入室３７の底壁３５ｂには第２ガス噴出しノズル４３の細管部４３−２が挿入できる細管挿入孔４４が形成され、外側ノズル取り付け板４０には第２ガス噴出しノズル４３のビス部４３−１をネジ込むネジ部４５が形成され、第１原料ガス導入室３６の底壁３５ａには第１ガス噴出しノズル４２のビス部４２−１をネジ込むネジ部４６が形成されている。また、第１ガス噴出しノズル４２のビス部４２−１及び第２ガス噴出しノズル４３のビス部４３−１の上部は拡径のフランジ部となっている点は、図４に示すガス噴出しノズルと同じである。
【００２７】
第２ガス噴出しノズル４３のビス部４３−１を外側ノズル取り付け板４０のネジ部４５にネジ込み固定し、第１ガス噴出しノズル４２の細管部４２−２を第２ガス噴出しノズル４３の細管部４３−２に挿入すると共に、ビス部４２−１を第１原料ガス導入室３６の底壁３５ａのネジ部４６にネジ込み固定することにより、第１ガス噴出しノズル４２の細管部４２−２と第２ガス噴出しノズル４３の細管部４３−２は同心円状に配置される。５２はネジ部４６とビス部４２−１の間から原料ガスが漏れるのを防止するシールパッキン、５３はネジ部４５とビス部４３−１の間から原料ガスが漏れるのを防止するシールパッキンである。
【００２８】
上記第１ガス噴出しノズル４２と第２ガス噴出しノズル４３とからなる２重管ノズルはこの先端開口部が基板３２に対向するように多数配設されている。第２原料ガス導入室３７の底壁３５ｂの第２ガス噴出しノズル４３の細管部４３−２が挿入される細管挿入孔４４の外周近傍には調温用の熱媒体が通る熱媒通路４７が形成されている。各熱媒通路４７は熱媒体入口４８及び熱媒体出口４９に接続され、熱媒体入口４８は各熱媒通路４７を通って熱媒体出口４９から流出するようになっている。
【００２９】
上記のように、ガス噴出しノズルを２重管構成とした場合も、細管部４２−２の内外径及び細管部４３−２の内径を選択することにより、第１ガス噴出しノズル４２の口径及び第２ガス噴出しノズル４３のガス噴出し断面積を自由に設定することができる。
【００３０】
また、反応室３０上部とガス噴射ヘッド本体１５下部の間にはシール材５０が介在し、反応室３０下端と台板５４の間にはシール材５１が介在している。
【００３１】
上記構成のＣＶＤ装置において、ガス噴射ヘッド本体３５の第１原料ガス導入口３８から第１原料ガスＧ１を第１原料ガス導入室３６に導入し、第２原料ガス導入口３９から第２原料ガスＧ２を第２原料ガス導入室３７に導入することにより、第１ガス噴出しノズル４２の先端開口から第１原料ガスＧ１が、第２ガス噴出しノズル４３の先端開口から第２原料ガスＧ２が基板載置台１１上の基板１２に向けて原料ガスが噴射され、該第１原料ガスＧ１と第２原料ガスＧ２が混合され、基板載置台３１上で加熱された基板３２上で反応して反応膜が形成される。
【００３２】
上記２重管ノズルを第１ガス噴出しノズル４２と第２ガス噴出しノズル４３で構成し、第１ガス噴出しノズル４２をビス部４２−１と細管部４２−２とで構成し、第２ガス噴出しノズル４３をビス部４３−１と細管部４３−２とで構成し、更に第２ガス噴出しノズル４３のビス部４３−１を外側ノズル取り付け板４０のネジ部４５にネジ込み固定し、第１ガス噴出しノズル４２のビス部４２−１を第１原料ガス導入室３６の底壁３５ａのネジ部４６にネジ込み固定する構成とするので、ガス噴射ヘッド本体３５には径の大きい細管挿入孔４４とネジ部４５、４６を形成するだけで、しかもこれら細管挿入孔４４及びネジ部４５、４６は原料ガスの噴出しには全く関係がないから、粗い加工で十分で、加工が容易となる。
【００３３】
なお、上記例では２重管ノズルとしたが、ガス噴射ヘッド３４に導入される原料ガスの種類数に応じて、２重管以上の多重管構成のノズルとすることも当然可能である。
【００３４】
【発明の効果】
以上、説明したように各請求項に記載の発明によれば、下記のような優れた効果が得られる。
【００３５】
請求項１に記載の発明によれば、ガス噴出しノズルは第１ガス噴出しノズルと第２ガス噴出しノズルを有し、第１ガス噴出しノズルはガスを噴出す内径０．５ｍｍ以下の細管部と該細管部の外周部に設けたビス部とを溶接又はロウ付け又はカシメにより一体的に接合した構成で、ビス部をガスヘッド本体に形成されたネジ部にネジ込んでいるので、ガス噴射ヘッド本体には内径０．５ｍｍ以下の細管部を挿入する径の大きい孔及びネジ部を形成するだけで、ガス噴出し孔の径が０．５ｍｍ以下のガス噴出しノズルとなり、しかも細管部を挿入する孔及びネジ部は原料ガスの噴出しに全く関係がないから、粗い加工で十分で、加工が容易となる。また、口径が０．５ｍｍ以下のガス噴出しノズルを多数配設することにより、基板上に原料ガスを均一に供給でき、均一な膜厚の成膜が可能となる。また、第２ガス噴出しノズルはガス噴射ヘッドに導入される複数種のガスに対応して第１ガス噴出しノズルの細管部の外周に同心状に配置される複数の細管部と該複数の細管部のそれぞれの外周部に設けたビス部とを溶接又はロウ付け又はカシメにより一体的に接合した構成で、それぞれのビス部をガスヘッド本体に形成されたネジ部にネジ込んでいるので、上記と同様、細管部を挿入する径の大きい孔及びネジ部を形成するだけでよく、細管部を挿入する孔及びネジ部は原料ガスの噴出しに全く関係がないから、粗い加工で十分で、加工が容易となる。
【００３７】
請求項２に記載の発明によれば、シール部材を設けることにより、ガス噴出しノズルのビス部とガス噴射ヘッド本体のネジ部の加工を多少粗くしても、この間を通って漏れようとするガスはシール部材で阻止されるから、ビス部及びネジ部の加工が容易で、且つ基板に供給される原料ガスはガス噴出しノズルの細管部を通るガスのみとなるから、基板上に多数の細管部を通った原料ガスが均一に供給されることになり、均一な膜厚の成膜が可能となる。
【００３８】
請求項３に記載の発明によれば、ガス噴出しノズルは細管部とビス部を一体的に接合した構成とするから、該細管部を長くすることにより、加熱冷却手段の加熱又は冷却を効果的に行うことができる。また、該細管部を長くすることによりガス噴出しノズルの加工、取り付け部の加工が格別困難になることはない。
【００３９】
請求項４に記載の発明によれば、上記の効果を有する請求項１乃至３のいずれか１項に記載のガス噴射ヘッドを用いてＣＶＤ装置を構成するので、基板上に原料ガスを均一に供給でき、均一の成膜ができるＣＶＤ装置を安価に構成できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】従来のガス噴射ヘッドを具備するＣＶＤ装置の概略構成例を示す図である。
【図２】図１のノズル部分の拡大図である。
【図３】本発明に係るガス噴射ヘッドを具備するＣＶＤ装置の第一の実施形態の概略構成例を示す図である。
【図４】図３のＡ部の拡大図である。
【図５】本発明に係るガス噴射ヘッドを具備するＣＶＤ装置の第二の実施形態の概略構成例を示す図である。
【図６】図５のＢ部の拡大図である。
【符号の説明】
１０          反応室
１１          基板載置台
１２          基板
１３          排気口
１４          ガス噴射ヘッド
１５          ガス噴射ヘッド本体
１６          原料ガス導入室
１７          原料ガス導入口
１８          ガス噴出しノズル
１９          熱媒体入口
２０          熱媒体出口
２１          シール部材
２２          細管挿入孔
２３          ネジ部
２４          シールパッキン
２５          熱媒通路
２６          シールパッキン押え部
３０          反応室
３１          基板載置台
３２          基板
３３          排気口
３４          ガス噴射ヘッド
３５          ガス噴射ヘッド本体
３６          第１原料ガス導入室
３７          第２原料ガス導入室
３８          第１原料ガス導入口
３９          第２原料ガス導入口
４０          外側ノズル取り付け板
４１          ガスケット
４２          第１ガス噴出しノズル
４３          第２ガス噴出しノズル
４４          細管挿入孔
４５          ネジ部
４６          ネジ部
４７          熱媒通路
４８          熱媒体入口
４９          熱媒体出口
５０          シール材
５１          シール材
５２          シールパッキン
５３          シールパッキン
５４          台板
【図１】
0003980821.tif 000002
【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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