JP2503688Y2 - 薄膜製造装置 - Google Patents
薄膜製造装置Info
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- JP2503688Y2 JP2503688Y2 JP1991034105U JP3410591U JP2503688Y2 JP 2503688 Y2 JP2503688 Y2 JP 2503688Y2 JP 1991034105 U JP1991034105 U JP 1991034105U JP 3410591 U JP3410591 U JP 3410591U JP 2503688 Y2 JP2503688 Y2 JP 2503688Y2
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Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本考案は、薄膜製造装置に関し、
詳しくは原料ガスと反応ガスとを混合し、反応させて基
板上に気相成長法による酸化物薄膜や硫化物薄膜等を形
成する薄膜製造装置におけるガス混合部の構造に関す
る。
詳しくは原料ガスと反応ガスとを混合し、反応させて基
板上に気相成長法による酸化物薄膜や硫化物薄膜等を形
成する薄膜製造装置におけるガス混合部の構造に関す
る。
【０００２】
【従来の技術及び考案が解決しようとする課題】従来、
原料ガス、例えばジピバロイルメタナトストロンチウム
（Ｓｒ（ＤＰＭ）2 ）と、反応ガス、例えば酸素やオゾ
ンあるいは硫化水素等とを混合して気相成長法により酸
化物薄膜や硫化物薄膜を製造する方法においては、原料
ガスと反応ガスを基板上に供給する前に、反応させずに
均一に混合し、かつ偏流を生じないようにすることが、
均一な膜厚，均一な組成等をもった高品質な薄膜を製造
する上で重要である。
原料ガス、例えばジピバロイルメタナトストロンチウム
（Ｓｒ（ＤＰＭ）2 ）と、反応ガス、例えば酸素やオゾ
ンあるいは硫化水素等とを混合して気相成長法により酸
化物薄膜や硫化物薄膜を製造する方法においては、原料
ガスと反応ガスを基板上に供給する前に、反応させずに
均一に混合し、かつ偏流を生じないようにすることが、
均一な膜厚，均一な組成等をもった高品質な薄膜を製造
する上で重要である。
【０００３】また、近年は、複数の原料ガスを切替え導
入して組成の異なる層を積層した多層薄膜の製造が一般
的になってきている。このような多層薄膜においては、
急峻な界面を形成する必要性から、原料ガス切替え時間
の短縮化が重要な課題となっている。
入して組成の異なる層を積層した多層薄膜の製造が一般
的になってきている。このような多層薄膜においては、
急峻な界面を形成する必要性から、原料ガス切替え時間
の短縮化が重要な課題となっている。
【０００４】図４乃至図６は、従来の薄膜製造装置にお
ける原料ガスと反応ガスの混合部を示すものである。図
４及び図５に示すものでは、反応室１内に置かれた基板
２の近傍まで原料ガス導入管３と反応ガス導入管４とを
延長し、図４においては管端３ａ，４ａから反応室１の
軸線方向に、図５においては管先端部外周に設けた多数
の噴出孔３ｂ，４ｂから反応室１の径方向に、それぞれ
のガスを反応室１内に噴出するようにしている。
ける原料ガスと反応ガスの混合部を示すものである。図
４及び図５に示すものでは、反応室１内に置かれた基板
２の近傍まで原料ガス導入管３と反応ガス導入管４とを
延長し、図４においては管端３ａ，４ａから反応室１の
軸線方向に、図５においては管先端部外周に設けた多数
の噴出孔３ｂ，４ｂから反応室１の径方向に、それぞれ
のガスを反応室１内に噴出するようにしている。
【０００５】しかしながら、この構造のものでは、原料
ガスと反応ガスとの混合が不十分であり、不均一な膜
厚，不均一な組成，あるいは不均一な特性の薄膜とな
る。また高濃度の原料ガスと反応ガスが接触して基板面
に達する前に反応してしまうこともあった。
ガスと反応ガスとの混合が不十分であり、不均一な膜
厚，不均一な組成，あるいは不均一な特性の薄膜とな
る。また高濃度の原料ガスと反応ガスが接触して基板面
に達する前に反応してしまうこともあった。
【０００６】また、図６に示すものは、反応室１内の原
料ガス導入管３及び反応ガス導入管４と基板２との間
に、拡散板５を設けてガスの混合を十分に行えるように
したものであるが、多層薄膜を製造する場合、拡散板５
を配置することによって生じる空間６のためにガス溜ま
りが生じ、ガスの切替えに時間が掛かって急峻な界面を
得ることができなくなる。
料ガス導入管３及び反応ガス導入管４と基板２との間
に、拡散板５を設けてガスの混合を十分に行えるように
したものであるが、多層薄膜を製造する場合、拡散板５
を配置することによって生じる空間６のためにガス溜ま
りが生じ、ガスの切替えに時間が掛かって急峻な界面を
得ることができなくなる。
【０００７】なお、単に両ガス導入管３，４を接続して
合流させるようにすると、合流後の原料ガスの濃度が高
い場合には、管内で両者が反応してしまい基板上への薄
膜形成が行えなくなる。
合流させるようにすると、合流後の原料ガスの濃度が高
い場合には、管内で両者が反応してしまい基板上への薄
膜形成が行えなくなる。
【０００８】そこで本考案は、酸化物薄膜等からなる多
層薄膜を製造する場合の原料ガスと反応ガスとの混合に
あたって、反応を抑えながら均一な混合を行え、かつガ
ス溜まりがなく迅速なガス切替えが可能なガス混合構造
を備えた薄膜製造装置を提供することを目的としてい
る。
層薄膜を製造する場合の原料ガスと反応ガスとの混合に
あたって、反応を抑えながら均一な混合を行え、かつガ
ス溜まりがなく迅速なガス切替えが可能なガス混合構造
を備えた薄膜製造装置を提供することを目的としてい
る。
【０００９】
【課題を解決するための手段】上記した目的を達成する
ため、本考案の薄膜製造装置は、原料ガスと反応ガスと
を混合して反応室内の基板上に導入し、該基板上に薄膜
を形成する薄膜製造装置において、前記反応室に基板側
が拡開した円錐状のガス混合部を連設し、該ガス混合部
の円錐軸線部に、前記原料ガスと反応ガスのいずれか一
方のガスのガス導入管を設け、該一方のガスのガス導入
管に、一方のガスを前記ガス混合部の径方向に噴出させ
る噴出孔を開口するとともに、前記ガス混合部の円錐面
に他方のガスのガス導入管を設け、該ガス導入管の他方
のガスを円錐軸線から偏位した方向に噴出させる噴出口
を前記ガス混合部に開口したことを特徴としている。
ため、本考案の薄膜製造装置は、原料ガスと反応ガスと
を混合して反応室内の基板上に導入し、該基板上に薄膜
を形成する薄膜製造装置において、前記反応室に基板側
が拡開した円錐状のガス混合部を連設し、該ガス混合部
の円錐軸線部に、前記原料ガスと反応ガスのいずれか一
方のガスのガス導入管を設け、該一方のガスのガス導入
管に、一方のガスを前記ガス混合部の径方向に噴出させ
る噴出孔を開口するとともに、前記ガス混合部の円錐面
に他方のガスのガス導入管を設け、該ガス導入管の他方
のガスを円錐軸線から偏位した方向に噴出させる噴出口
を前記ガス混合部に開口したことを特徴としている。
【００１０】
【作 用】上記構成によれば、円錐軸線部から径方向に
噴出した一方のガスは、円錐部の広がりに従って膨張し
ながら進み、円錐軸線から偏位した方向に噴出した他方
のガスは、円錐内周面を螺旋状に進みながら膨張する。
これにより、原料ガスと反応ガスとは、円錐部で膨張し
て拡散希釈された状態で混合するので、両ガスの反応が
抑制される。また、他方のガスの旋回流により混合が促
進され、均一な混合ガスを得ることができる。さらに、
ガス溜まりが無いので、原料ガスの切替えも迅速に行え
る。
噴出した一方のガスは、円錐部の広がりに従って膨張し
ながら進み、円錐軸線から偏位した方向に噴出した他方
のガスは、円錐内周面を螺旋状に進みながら膨張する。
これにより、原料ガスと反応ガスとは、円錐部で膨張し
て拡散希釈された状態で混合するので、両ガスの反応が
抑制される。また、他方のガスの旋回流により混合が促
進され、均一な混合ガスを得ることができる。さらに、
ガス溜まりが無いので、原料ガスの切替えも迅速に行え
る。
【００１１】
【実施例】以下、本考案を、図１及び図２に示す一実施
例に基づいて、さらに詳細に説明する。
例に基づいて、さらに詳細に説明する。
【００１２】図に示す薄膜製造装置の反応室１１は、円
筒状に形成される本体１１ａ内に、基板１２を載置する
サセプタ１３を配設し、該サセプタ１３に対応する外周
に高周波加熱器１４を巻回するとともに、本体１１ａの
一側にガス混合部１５を連設したものである。
筒状に形成される本体１１ａ内に、基板１２を載置する
サセプタ１３を配設し、該サセプタ１３に対応する外周
に高周波加熱器１４を巻回するとともに、本体１１ａの
一側にガス混合部１５を連設したものである。
【００１３】上記ガス混合部１５は、本体１１ａ側が拡
開して本体１１ａの周壁と連続する円錐状に形成される
もので、その中心軸である円錐軸線は、本体１１ａの中
心軸と同一線上に設けられている。このガス混合部１５
の円錐軸線上には、原料ガス導入管１６が設けられてお
り、該原料ガス導入管の先端に、原料ガスをガス混合部
１５の径方向に噴出させる噴出孔１６ａが開口してい
る。また、ガス混合部１５の円錐面には、反応ガス導入
管１７が設けられており、該反応ガス導入管の反応ガス
を円錐軸線から偏位した方向に噴出させる噴出口１７ａ
がガス混合部１５の円錐面に開口している。
開して本体１１ａの周壁と連続する円錐状に形成される
もので、その中心軸である円錐軸線は、本体１１ａの中
心軸と同一線上に設けられている。このガス混合部１５
の円錐軸線上には、原料ガス導入管１６が設けられてお
り、該原料ガス導入管の先端に、原料ガスをガス混合部
１５の径方向に噴出させる噴出孔１６ａが開口してい
る。また、ガス混合部１５の円錐面には、反応ガス導入
管１７が設けられており、該反応ガス導入管の反応ガス
を円錐軸線から偏位した方向に噴出させる噴出口１７ａ
がガス混合部１５の円錐面に開口している。
【００１４】このように形成されたガス混合部１５に導
入された原料ガスは、前記原料ガス導入管１６先端部の
噴出孔１６ａから径方向に噴出してガス混合部１５で拡
散し、原料濃度が低下した状態で反応ガスと混合する。
一方の反応ガスは、前記反応ガス導入管１７の噴出口１
７ａから円錐部内周面に沿うように噴出した後、円錐状
の空間を旋回しながら膨張し、ガス混合部１５で前記原
料ガスと混合する。即ち、このガス混合部１５は、両ガ
スが十分に膨張拡散して原料濃度が低くなった状態で両
ガスを混合するので、高濃度の原料ガスと反応ガスとが
接触することがなく、両者の反応を抑制することができ
る。さらに、反応ガスが螺旋流となっているので混合が
促進され、均一な混合状態を得ることができる。
入された原料ガスは、前記原料ガス導入管１６先端部の
噴出孔１６ａから径方向に噴出してガス混合部１５で拡
散し、原料濃度が低下した状態で反応ガスと混合する。
一方の反応ガスは、前記反応ガス導入管１７の噴出口１
７ａから円錐部内周面に沿うように噴出した後、円錐状
の空間を旋回しながら膨張し、ガス混合部１５で前記原
料ガスと混合する。即ち、このガス混合部１５は、両ガ
スが十分に膨張拡散して原料濃度が低くなった状態で両
ガスを混合するので、高濃度の原料ガスと反応ガスとが
接触することがなく、両者の反応を抑制することができ
る。さらに、反応ガスが螺旋流となっているので混合が
促進され、均一な混合状態を得ることができる。
【００１５】また、反応ガスを円錐部の頂点近傍から周
面に沿って噴出させるとともに、原料ガスを円錐部の軸
線中間部から噴出させるので、ガス溜まりを生じること
がなく、ガスの切替えを迅速に行うことができる。
面に沿って噴出させるとともに、原料ガスを円錐部の軸
線中間部から噴出させるので、ガス溜まりを生じること
がなく、ガスの切替えを迅速に行うことができる。
【００１６】従って、原料ガスと反応ガスとを均一に混
合でき、ガスの切替えも迅速に行えることから、均一な
膜厚，均一な組成，均一な特性で、かつ多層薄膜におい
ては界面の急峻な薄膜が得られ、高品質の薄膜を製造す
ることが可能となる。
合でき、ガスの切替えも迅速に行えることから、均一な
膜厚，均一な組成，均一な特性で、かつ多層薄膜におい
ては界面の急峻な薄膜が得られ、高品質の薄膜を製造す
ることが可能となる。
【００１７】基板面への薄膜の形成は、従来と同様に、
前記高周波加熱器１４によりサセプタ１３を介して基板
１２を所定の温度に加熱するとともに、前記原料ガス導
入管１６からキャリアガスに同伴された所定の原料ガス
を、反応ガス導入管１７から酸素ガス等の反応ガスをそ
れぞれ導入することにより行うことができる。
前記高周波加熱器１４によりサセプタ１３を介して基板
１２を所定の温度に加熱するとともに、前記原料ガス導
入管１６からキャリアガスに同伴された所定の原料ガス
を、反応ガス導入管１７から酸素ガス等の反応ガスをそ
れぞれ導入することにより行うことができる。
【００１８】図３は、上記のように構成したガス混合部
１５を有する反応室１１を用いて酸化物超伝導薄膜を製
造したときの膜厚分布を示すものであり、膜断面はガス
の流れに対して垂直な方向にへき開し、電子顕微鏡で膜
厚を測定したものである。図から明らかなように、均一
な膜厚の薄膜が形成されていることが分かる。
１５を有する反応室１１を用いて酸化物超伝導薄膜を製
造したときの膜厚分布を示すものであり、膜断面はガス
の流れに対して垂直な方向にへき開し、電子顕微鏡で膜
厚を測定したものである。図から明らかなように、均一
な膜厚の薄膜が形成されていることが分かる。
【００１９】なお、上記ガス混合部１５における円錐の
頂角、即ち円錐面の長さや原料ガス導入管１６の挿入位
置、噴出孔１６ａの位置，状態、さらに反応ガス導入管
１７の噴出口１７ａの開口位置は、反応室１１の大き
さ、原料ガスや反応ガスの種類，濃度，流量，導入管の
径等に応じて適宜最適な状態に設定されるものであり、
ガス混合部１５を、反応室１１の本体内に設けられるフ
ローチャンネルと接続するようにしても良い。さらに、
上記実施例とは逆に、原料ガス導入管１６を反応ガス導
入管に、反応ガス導入管１７を原料ガス導入管にするこ
とも可能である。
頂角、即ち円錐面の長さや原料ガス導入管１６の挿入位
置、噴出孔１６ａの位置，状態、さらに反応ガス導入管
１７の噴出口１７ａの開口位置は、反応室１１の大き
さ、原料ガスや反応ガスの種類，濃度，流量，導入管の
径等に応じて適宜最適な状態に設定されるものであり、
ガス混合部１５を、反応室１１の本体内に設けられるフ
ローチャンネルと接続するようにしても良い。さらに、
上記実施例とは逆に、原料ガス導入管１６を反応ガス導
入管に、反応ガス導入管１７を原料ガス導入管にするこ
とも可能である。
【００２０】また、混合時に反応が起きるか起きないか
は、原料濃度と反応ガス濃度との関係によって決まるた
め、反応を起こさせないためには、原料ガスを希釈ある
いは膨張させて拡散させ、混合時の原料濃度をある一定
の濃度Ｃｏ以下にしておく必要がある。しかしながら、
原料と反応ガスの種類による前記濃度Ｃｏは明らかでは
なく、実験によって最適な状態を作り出さなければなら
ないが、上記のように形成することにより、幅広い範囲
にわたって所望の混合状態を得ることが可能である。
は、原料濃度と反応ガス濃度との関係によって決まるた
め、反応を起こさせないためには、原料ガスを希釈ある
いは膨張させて拡散させ、混合時の原料濃度をある一定
の濃度Ｃｏ以下にしておく必要がある。しかしながら、
原料と反応ガスの種類による前記濃度Ｃｏは明らかでは
なく、実験によって最適な状態を作り出さなければなら
ないが、上記のように形成することにより、幅広い範囲
にわたって所望の混合状態を得ることが可能である。
【００２１】
【考案の効果】以上説明したように、本考案の薄膜製造
装置によれば、基板側が拡開した円錐状のガス混合部に
て、反応ガスと原料ガスとを十分に拡散させて、原料濃
度が低くなった状態で混合させることができるので、両
ガスの反応を抑制することができるとともに、一方のガ
スの旋回流により混合が促進され、均一な混合ガスを得
ることができる。さらに、ガス溜まりが無いので、原料
ガスの切替えも迅速に行うことができる。
装置によれば、基板側が拡開した円錐状のガス混合部に
て、反応ガスと原料ガスとを十分に拡散させて、原料濃
度が低くなった状態で混合させることができるので、両
ガスの反応を抑制することができるとともに、一方のガ
スの旋回流により混合が促進され、均一な混合ガスを得
ることができる。さらに、ガス溜まりが無いので、原料
ガスの切替えも迅速に行うことができる。
【００２２】従って、本考案装置を用いることにより、
均一な膜厚，均一な組成，均一な特性で、かつ多層薄膜
においては界面の急峻な薄膜が得られ、高品質の薄膜を
製造することが可能となる。
均一な膜厚，均一な組成，均一な特性で、かつ多層薄膜
においては界面の急峻な薄膜が得られ、高品質の薄膜を
製造することが可能となる。
【図１】 本考案の薄膜製造装置の一実施例を示す要部
の断面図である。
の断面図である。
【図２】 図１のII−II断面図である。
【図３】 実施例装置で製造した薄膜の膜厚分布を示す
図である。
図である。
【図４】 従来の薄膜製造装置のガス混合部の一例を示
す断面図である。
す断面図である。
【図５】 同じくガス混合部の他の例を示す断面図であ
る。
る。
【図６】 さらに他の従来のガス混合部の例を示す断面
図である。
図である。
１１…反応室 １１ａ…本体 １２…基板 １５
…ガス混合部 １６…原料ガス導入管 １６ａ…噴
出孔 １７…反応ガス導入管 １７ａ…噴出口
…ガス混合部 １６…原料ガス導入管 １６ａ…噴
出孔 １７…反応ガス導入管 １７ａ…噴出口
Claims (1)
- 【請求項１】 原料ガスと反応ガスとを混合して反応室
内の基板上に導入し、該基板上に薄膜を形成する薄膜製
造装置において、前記反応室に基板側が拡開した円錐状
のガス混合部を連設し、該ガス混合部の円錐軸線部に、
前記原料ガスと反応ガスのいずれか一方のガスのガス導
入管を設け、該一方のガスのガス導入管に、一方のガス
を前記ガス混合部の径方向に噴出させる噴出孔を開口す
るとともに、前記ガス混合部の円錐面に他方のガスのガ
ス導入管を設け、該ガス導入管の他方のガスを円錐軸線
から偏位した方向に噴出させる噴出口を前記ガス混合部
に開口したことを特徴とする薄膜製造装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP1991034105U JP2503688Y2 (ja) | 1991-05-15 | 1991-05-15 | 薄膜製造装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP1991034105U JP2503688Y2 (ja) | 1991-05-15 | 1991-05-15 | 薄膜製造装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH04131656U JPH04131656U (ja) | 1992-12-03 |
| JP2503688Y2 true JP2503688Y2 (ja) | 1996-07-03 |
Family
ID=31916591
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP1991034105U Expired - Fee Related JP2503688Y2 (ja) | 1991-05-15 | 1991-05-15 | 薄膜製造装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2503688Y2 (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2015122503A (ja) * | 2013-12-20 | 2015-07-02 | ユ−ジーン テクノロジー カンパニー．リミテッド | 基板処理装置 |
Family Cites Families (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS5311576A (en) * | 1976-07-19 | 1978-02-02 | Handotai Kenkyu Shinkokai | Method of forming thin film by vapourrgrowth |
-
1991
- 1991-05-15 JP JP1991034105U patent/JP2503688Y2/ja not_active Expired - Fee Related
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2015122503A (ja) * | 2013-12-20 | 2015-07-02 | ユ−ジーン テクノロジー カンパニー．リミテッド | 基板処理装置 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH04131656U (ja) | 1992-12-03 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |