JPH01188674A - 薄膜形成装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 「産業上の利用分野」 この発明は、原料ガスの化学反応によって被処理物の表
面に薄膜を形成する薄膜形成装置に関するものである。

「従来の技術」 この種の薄膜形成装置としては、従来よりいわゆるＣ　
Ｖ　Ｄ　（Ｃｈｅｍｉｃａｉ　Ｖ　ａｐｏｒ　Ｄ　ｅｐ
ｏｓｉｔｉｏｎ）装置が広く用いられている。ＣＶＤ装
置は、高真空かつ高温に加熱した反応槽内に原料ガスを
吹き込んで化学反応を起こさせ、その反応生成物を被処
理物の表面に付着させることで薄膜を形成するようにし
たものであるか、そのようなＣＶＤ装置においては被処
理物の表面全体にいかにして良質かつ均一な厚みの薄膜
を形成するか、が重要な課題であり、そのため、第４図
に示すような装置が提案されている。

第４図において符号１は基台、２は基台１上に載置され
てその内側に反応槽を形成する無底円筒状のレトルト、
３は被処理物、４はその被処理物３を支持するための支
持装置、５は原料ガスをレトルト２内に吹き込むため導
入ノズルパイプ、６は反応後のガスをレトルト２内から
排気するだめの排気ノズルパイプである。これらの導入
ノズルパイプ５、排気ノズルバイブロは下端部がそれぞ
れ基台ｌを貫通していて、その下端にはそれぞれバルブ
７．８か取り付０られている。また、それらの導入ノズ
ルパイプ５、排気ノズルバイブロには、それぞれ多数の
ノズル孔５　ａ−、６ａ　　がレトルト２の中心側すな
わち被処理物３に向けて設けられている。

また、上記の支持装置４は、ベアリング９によって基台
ｌ上に支持されている円板状のテーブルＩＯと、そのテ
ーブル１０の上面に取り伺１ノられた支持具１１と、テ
ーブル１ｏの下面中央から下方に延びて基台Ｉを貫通し
軸受１２によって基台１に支持されている回転軸１３と
、その回転軸１３にギア１４．１５を介して連結されて
いるモータ１６とから構成されていて、そのモータ１６
を駆動することによってテーブル１ｏを水平面内におい
て回転させ、これにより、支持具１１上に載置された被
処理物３を回転させることができるようにされている。

一ヒ記構成のＣＶＤ装置ては、被処理物３を支持具ｌｌ
上に載置した後、その周囲にレトルト２をかぶせてセノ
ｈ　ｌ、、図示しない真空排気装置によってレトルト２
内を真空とするととちに、し）・ルト２の内部を旨？Ａ
ｉ冒こ加熱ずろ。そして、モータＩ６を駆動してテーブ
ルｌＯを回転さ且ることによって被処理物３を回転させ
つつ、原料カスを導入ノズルパイプ５からレトルト２内
に吹き込む。これにより、吹き込まれた原料ガスは被処
理物３に吹き（１１られで高温下で化学反応をおこし、
被処理物３の表面に固体層となって付着して薄膜が形成
され、また、反応後のカスは排気ノズルバイブロから吸
引されて排出される。

この装置によれば、被処理物３を所定の速度で連続的に
回転させつつ処理することによって、ガス導入ノズル５
からレトルト２内に吹き込まれた原料カスは被処理物３
の表面全体に吹き（ｔ　ｌ：ｌられることになり、した
がって被処理物３が静止している場合においては生じる
膜厚の不均一を防止することかでき、被処理物３の表面
全体にわたって均一な厚みの良質な薄膜を形成すること
が可能よなっている。

「発明が解決しようとする課題−１ しかしながら、上記のＣＶＤ装置においては、被処理物
３を回転させるための支１１ｊ装置４を設（Ｊているこ
とから、構造が複雑となってコスト高となり、また、支
持装置４を構成しているベアリンク９や軸受１２は高温
かつ真空という過酷な条件下で使用され、しかもそのよ
うな条件下において用いて有効な潤滑材もないことから
、それらは比較的短期間で摩耗あるいは損傷してしまい
、さらに、回転軸１３が基台ｌを貫通しているので、そ
の貫通部の真空ソール性能を充分に保持することも困難
であり、したかって保守を頻繁に行わなければならず、
その手間、費用がかさむものであった。

この発明は」二重の事情に鑑ろてなされたもので、」二
重のような支持装置を省略して被処理物を回転させずと
も、その表面全体に均等な厚みの良質な薄膜を形成する
ことのできる薄膜形成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」 この発明は、基台上に載置されて反応層を形成する無底
円筒状のレトルト内に、そのしトルトの中心軸線を挟ん
で対向する少なくとも一対のガスノズルパイプをそれら
の下端部がそれぞれ前記基台を貫通ずる状態で設け、そ
れらガスノズルパイプは、それぞれ外側に位置する排気
ノズルパイプと内側に位置する導入ノズルパイプとから
なる二重管構造とされていて、それら排気ノズルパイプ
、導入ノズルパイプはそれぞれレトルトの中心側に向け
られて形成された多数のノズル孔を有し、かつ、それら
υ１気ノズルパイプ、導入ノズルパイプの基端にはそれ
ぞれバルブが取り付けられていることを特徴としている
。

「作用　」 この発明の薄膜形成装置では、レトルト内に被処理物を
静止状態で配し、導入ノズルパイプと排気ノズルパイプ
とにより二重管構造とされていて互いに対向配置されて
いる対のガスノズルパイプに設（：ｌられている各バル
ブを選択的に開閉操作することによって、レトルト内に
おけるガスの流れる向きを刻々と変化させ、被処理物に
対して異なる方向から原料ガスを吹き（＝１ける。

すなわち、ある時点では、対のガスノズルパイプのうち
の一方のガスノズルパイプの導入ノズルパイプを通して
レトルト内に原料ガスを吹き込むとともに、他方のガス
ノズルパイプの排気ノズルパイプを通して反応後のカス
をレトルト外に排気するように各バルブを開閉操作し、
その状態を所定時間続（Ｊたら、」二重他方のガスノズ
ルパイプの導入ノズルパイプを通してレトルト内に原料
ガスを吹き込むとともに、」二重一方のガスノズルパイ
プのυ１気ノズルパイプを通して反応後のガスをしトル
ト外に排気するように各バルブを開閉操作する。

「実施例」 以下、この発明の一実施例を第１図ないし第３図を参照
して説明する。これらの図はこの実施例のＣＶＤ装置（
薄膜形成装置）の概略構成を示す図であり、図中符号２
０は基台、２１はレトルト、２２は被処理物であって、
この被処理物２２は基台２０上面に固定されている支持
具２３上に静止した状態で載置されるようになっている
。

そして、この実施例のＣＶＤ装置においては、レトルト
２１の内周面に沿って等間隔に並ぶように合計４本のガ
スノズルパイプ２４　が配されている。これらのガスノ
ズルパイプ２４　は、レトルトの中心軸線を挟んで対向
するもの同士、すなわちガスノズルパイプ２４ａとガス
ノズルパイプ２４ｂ１ガスノズルパイプ２４ｃとガスノ
ズルパイプ２／ｌｄとが互いに対になっている。そして
、各対の一方から原料ガスがレトルト２１内に吹き込ま
れるとともに他方から反応後のガスが吸い込まれるよう
になっており、かっ、原料ガスを吹き込むガスノズルパ
イプと吸い込むガスノズルパイプとが交互に切り替えら
れるようにされている。

各ガスノズルパイプ２４は、いずれもその基端部が基台
２０を貫通して立設されているとともに、外側に位置す
る排気ノズルパイプ２５と、内側に位置する導入ノズル
パイプ２６とから構成された二重管構造とされたもので
あって、外側の排気ノズルパイプ２５の基端にはバルブ
２７が取り付けられ、一方、内側の導入ノズルパイプ２
６の基端部は基台２０の下部において横方向に屈曲して
排気ノズルパイプ２５を貫通してその外側に導かれてお
り、その基端にはバルブ２８が取りイーＪけられている
。上記のバルブ２７には図示しないガス排気管か接続さ
れ、そのガス排気管には真空排気ポンプが接続されてい
る。また、−に記のバルブ２８には図示しないガス導入
管が接続され、そのガス導入管には原料ガス供給源が接
続されている。

そして、外側の排気ノズルパイプ２５には、レトルト２
１の中心側に向けて多数の排気ノズル孔２９　・が形成
されており、また、内側の導入ノズルパイプ２６には同
じくレトルト２１の中心側に向１−１で多数の導入ノズ
ル孔３０が形成されている。

なお、排気ノズル孔２９の径は導入ノズル孔３０の径に
り大きなものとされている。

」―記の各ガスノズルパイプ２４は、それぞれバルブ２
７．２８のいずれか一方を選択的に開閉することによっ
て、原料ガスをしトルト２１内に吹き込み、あるいは反
応後のカスをレトルト２１内から吸い込むものである。

つまり、バルブ２８を開いてバルブ２７を閉しれば、原
料ガスは導入ノズルパイプ２６、導入ノズル孔３０、排
気ノズルパイプ２５の排気ノズル孔２９を通ってレトル
ト２１内に吹き込まれ、逆に、バルブ２８を閉じてバル
ブ２７を開くと、反応後のカスは排気ノズル孔２９から
排気ノズルパイプ２５内に吸い込まれて排気されること
になる。

以上でこの実施例のＣＶＤ装置の構成を説明したが、次
に、その使用方法を説明する。

まず、支持具２３上に被処理物２２を載置し、その周囲
にレトルト２１をかぶせてセットする。

そして、各ガスノズルパイプ２４　のバルブ２８を全て
閉しるとともに、全ての（あるいは一部の）バルブ２７
　を開き、図示しない真空排気ポンプを駆動して排気ノ
ズルパイプ２５　を通してしトルト２Ｉ内から排気を行
い、レトルト２Ｉ内を所定の真空度に保つ。続いて、レ
トルト２１内を所定温度（たとえば１．０００°Ｃ）に
加熱する。

そして、たとえば以下のような手順で、いずれかのプＪ
゛スノズルパイプ２４から原木：１ガスをレトル１・２
１内に吹き込み、同時にそれに対向している他のガスノ
ズルパイプ２４から反応後のガスを吸い込むようにする
。

（１）まず、ガスノズルパイプ２４ｃ、２．４ｄの双方
のバルブ２１，２８．２７．２．８を全て閉じ、カスノ
ズルパイプ２４ａのバルブ２８を開、バルブ２７を閉、
そのカスノズルパイプ２４ａに対向しているガスノズル
パイプ２４ｂのバルブ２８を閑、バルブ２７を開とする
。このようにすることにより、第１図中の実線矢印、第
２図中の矢印（１）のように、ガスノズルパイプ２４ａ
から原料ガスがレトルト２１内に吹き込まれて被処理物
２２の表面に吹き付けられ、その原料ガスが化学反応を
起こして反応生成物が被処理物２２の表面に何着し、薄
膜か形成される。そして、反応後のガスは、レトルト２
１内を横断して流れてカスノズルパイプ２４ｂから吸い
込まれて排出される。

（ｉｉ）その状態での処理を所定の時間続けたら、カス
ノズルパイプ２４ａのハルツ２８．カスノズルパイプ２
　／１．　ｂのバルブ２７を閉じる（すなわち、カスノ
ズルパイプ２４ａ、２４ｂのバルブ２７．２８゜２７．
２８を全て閉じる）。同時に、ガスノズルパイプ２４　
ｃのバルブ２８、カスノズルパイプ２４ｄのバルブ２７
をそれぞれ開とする。これにより、今度は第２図中の矢
印（１１）のように、ガスノズルパイプ２４ｃからガス
ノズルパイプ２４ｄに向かってカスが流れる。

（１１１）その状態での処理を所定の時間続＋−またら
、カスノズルパイプ２４ｃのバルブ２８．ガスノズルパ
イプ２４ｄのバルブ２７を再び閉し、同時に、ガスノズ
ルパイプ２４ｂのバルブ２８、ガスノズルパイプ２４ａ
のバルブ２７をそれぞれ開とずろ。

これにより、今度は第１図中の破線矢印、第２図中の矢
印（ｉｉｉ）のように、カスノズルパイプ２４ｂからガ
スノズルパイプ２４ａに向かってガスが流れる。

（１ｖ）さらに、次には、ガスノズルパイプ２４．　ｂ
のバルブ２８、カスノズルパイプ２４ａのバルブ２７を
再び閉し、同時に、ガスノズルパイプ２４ｄのバルブ２
８、ガスノズルパイプ２４ｃのバルブ２７をそれぞれ開
とする。これにより、今度は第２図中の矢印（１ｖ）の
ように、ガスノズルパイプ２７Ｉｄからカスノズルパイ
プ２４ｃに向かってガスが流れることになる。

（ｖ）次に、各バルブを再び（１）の状態に戻し、以下
、以上の手順を繰り返す。

以」二のように、各ツノスノズルパイプ２４の各バルブ
２７．２８を所定の時間間隔で選択的に開閉することに
よって、レトルト２１内を横断して流れるガスの向きを
第２図中に矢印（ｉ）〜（１〜・）で示すように刻々と
変化させることができる。したがって、このＣＶＤ装置
によれば、従来の装置のように被処理物２２を回転させ
ずとも、被処理物２２の表面全体に原料ガスを吹きイ」
（）ることかできることになり、その表面全体に均一な
厚みの良質な薄膜を形成することができる。

そして、この装置においては、従来の装置において設け
られていた被処理物を回転させるための支持装置のよう
な可動部分は一切なく、したがって、従来の装置に比し
て保守の手間、費用を著しく軽減することができるとと
もに、設備費を削減することもできる。

また、」二重の装置における各ガスノズルパイプ２４は
、バルブ２８を閉、バルブ２７を開として反応後のガス
を排気ノズルパイプ２５を通して排気している状態では
、反応後のガスが導入ノズルパイプ２６内に流入する余
地はなく、したがって、導入ノズルパイプ２６の内部が
反応後のガスによって汚染されるようなことはない。ま
た、排気ノズル孔２９の径は充分に大きくされているの
で、導入ノズルパイプ２６の導入ノズル孔３０から吹き
出された原料ガスは速やかにその近傍の排気ノズル孔２
９を通過してレトルト２１内に吹き出され、したがって
、原料ガスの通風抵抗が増大したり、原料カスが排気ノ
ズルパイプ２５の内面に接触して汚染される恐れもない
。

以上てこの発明の詳細な説明したか、この発明＋ｊ：　
Ｊｘ記実施例に限定されるものではない。たとえば、各
バルブ２７，２８の開閉操作を、マイクロコンピュータ
を用いて予め設定したプロクラムにしたがって行うよう
に構成すれば、以−にの手順を全て自動的に行うことが
できる。

また、上記実施例では２対４本のガスノズルパイプ２４
を設けたが、カスノズルパイプ２４はレトルト２１の中
心軸線を挟んで対向するものが少なくとも一対あれば良
い。あるいは、さらに多数対のガスノズルパイプ２４を
設けるようにしても良く、その数が多いほどガスの流れ
る向きをきめ細かに変化させることができるから、より
効果的となる。

「発明の効果」 以上で詳細に説明したように、この発明によれば、レト
ルト内に二重管構造のカスノズルパイプをレトルトの中
心軸線を挟んで対向さＵて少なくとも一対設け、それら
ガスノズルパイプを構成する排気ノズルパイプと導入ノ
ズルパイプの基端にそれぞれバルブを取り付けた構成で
あるので、各カスノズルパイプの各バルブを所定の時間
間隔で選択的に開閉することにより、レトルト内におけ
るガスの流れる向きを変化させることができ、したかっ
て、被処理物を回転させ４′ともその表面全体に均一な
厚みの良質な薄膜を形成することができる、という効゛
果を奏する。このため、被処理物を回転させるための装
置が不要となって、従来の装置に比して保守費の軽減、
設備費の削減を図ることができる、という利点かある。

【図面の簡単な説明】

第１図ないし第３図はこの発明の一実施例を示すもので
、第１図はこの実施例の薄膜形成装置の概略構成を示す
側断面図、第２図はその平断面図、第３図はカスノズル
パイプの正面図（部分断面図）である。 第４図は従来のＣＶＤ装置の概略構成を示す側断面図で
ある。 ２０　・基台、２１・・レトルト、 ２２　　被処理物、 ２４（２４’ａ、２’４ｂ、２４ｃ、２４ｄ）　　ガス
ノズルパイプ、？、、、”５　　　排気ノズルパイプ、
２６　　導入ノズルパイプ、 ２７．２８　　・バルブ、２９・　・排気ノズル孔、３
０　　導入ノズル孔。 出願人　　石川島播磨重工業株式会社 １６一 第３図 第４図

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 基台上に載置されて反応層を形成する無底円筒状のレト
   ルト内に、そのレトルトの中心軸線を挟んで対向する少
   なくとも一対のガスノズルパイプをそれらの下端部がそ
   れぞれ前記基台を貫通する状態で設け、それらガスノズ
   ルパイプは、それぞれ外側に位置する排気ノズルパイプ
   と内側に位置する導入ノズルパイプとからなる二重管構
   造とされていて、それら排気ノズルパイプ、導入ノズル
   パイプはそれぞれレトルトの中心側に向けられて形成さ
   れた多数のノズル孔を有し、かつ、それら排気ノズルパ
   イプ、導入ノズルパイプの基端にはそれぞれバルブが取
   り付けられていることを特徴とする薄膜形成装置。