JPH01269A - 常圧ｃｖｄ用ガス導入ノズル - 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］ 本発明は、常圧ＣＶＤ用のガス導入ノズルに関するもの
である。

［・従来の技術］ ガラス、金属その他の各種基板材料の表面に薄膜を形成
させる方法としては、従来より物理蒸着法、化学蒸着法
、スプレー法、ディッピング法その他の技術が知られて
おり、必要とされる膜材質や膜厚などの各種条件により
使い分けられている。特に、数百ないし飲方オングスト
ローム程度の膜厚のフィルムを均一にかつ所望の組成で
形成させる方法としては、これらの内、物理蒸着および
化学蒸着法が一般的に採用されるが、特に基板サイズの
大型化、工業的規模での高生産性に対するニーズを加味
した場合には、常圧での化学蒸着法（以下常圧ＣＶＤ法
と呼ぶ）は有効な技術である。常圧ＣＶＤ法で大型基板
を工業的に生産する場合、通常は、反応ガス導入用の幅
広のノズルと基板を炉内に連続的に搬送するためのベル
トコンベアないしローラ等の搬送手段を設けた所定の温
度プロファイルをもつＣＶＤ炉内に基板を搬送し、ノズ
ルから反応ガスを基板上に吹付けて薄膜を形成させる方
法が採用されている。このような方法により基板を大型
化して行く場合、従来、基板内の膜厚の均一化が困難で
、例えば、ガラス基板上に導電性酸化スズ薄膜を形成さ
せた場合には、３００＋ｓ／■幅の基板での膜厚は、幅
方向で±１０％程度のばらつきに抑えるのが限界であっ
た。

［発明の解決しようとする問題点］ 本発明は、従来技術が有していた前述の欠点を解消し、
・均一な膜厚を持ったｆｉＩ膜を得ることができる常圧
ＣＶＤ用ガス導入ノズルを提供することを目的とするも
のである。

［問題点を解決するための手段］ 本発明者は、常圧ＣＶＤ法により基板上に薄膜を形成す
る場合に発生する前述した基板内の膜厚が不均一になる
原因について鋭意研究した結果１反応ガス導入用のノズ
ルから流出するガスの幅方向の流速及び流量の不均一さ
が大きく影響していることを見い出し、かかる問題点の
解決につとめた結果、新規な構造のＣＶＤ用ガス導入ノ
ズルを発明するに至った。即ち、本発明は、常圧ＣＶＤ
法により基板上に薄膜を形成するための一種類または二
種類以上のガスを導入する常圧ＣＶＤ用ガス導入ノズル
において、ノズルが複数個のプレートから構成され、ガ
スが吐出する方向に切り込みのあるスペーサーと、隣接
して流れるガスを分離するための仕切板とを交互に積層
することにより形成される単数または複数個のスリット
状ガス吐出孔とを有することを特徴とする常圧ＣＶＤ用
ガス導入ノズルを提供するものである。

又、本発明は、常圧ＣＶＤ法により基板上に薄膜を形成
するための一種類または二種類以上のガスを導入する常
圧ＣＶＤ用ガス導入ノズルにおいて、ノズルが複数個の
プレートから構成され、ガスが吐出する方向に切り込み
のあるスペーサーと、隣接して流れるガスを分離するた
めの仕切板とを積層することにより形成される単数また
は複数個のスリット状ガス吐出孔を有し、ノズルの片側
あるいは両側にガスの供給孔と供給されたガスが幅方向
に流れる溝を有する供給プレートとを有し、各々のガス
が吐出するスリット状ガス吐出孔を形成するスペーサー
と該ガスが供給される供給プレートとの間のガスの流路
として該スペーサーと該供給プレートとの間に積層され
るプレートにガスが吐出されるほぼ全幅にわたって単数
あるいは複数個の長穴を設けたことを特徴とする常圧Ｃ
ＶＤ用ガス導入ノズルを提供するものである。

以下、本発明を図面に従って更に詳細に説明する。

図１〜図３に示した常圧ＣＶＤ用ガス導入ノズルは、３
種類のガスＡ、Ｂ、Ｃ（各々は単一成分または混合ガス
）を５層のスリットより吐出させる場合のノズルの基本
構成の一例を示す。図１は、図２に示した常圧ＣＶＤ用
ガス導入ノズルの斜視図の又−文′線断面図（図２に示
す）を示す０図において、ｌ、ｉｔはガスＣと大気の間
の仕切板、２．１０はガスＣの流路を形成するスペーサ
ー、３，９はガスＢ、Ｃ間の仕切板、４，８はガスＢの
流路を形成するスペーサー、５．７はガスＡ、Ｂ間の仕
切板、６はガスＡの流路を形成するスペーサー、１７は
ガス供給孔である。仕切板は、図１、図３に示したよう
に、ガスを幅方向にわたり供給するための溝１５を有し
ている。ガス供給孔１７は図に示したように各仕切板に
設けても良いし、両端の仕切板１．１１に３種類のガス
とも供給孔を設けて、ガスＡおよびＢは、スペーサー及
び仕切板を貫通した穴を通して、各ガスが吐出するスペ
ーサーに隣接する仕切板の溝１５に供給しても良い、い
ずれの供給方法にしても、図２に示すノズルにおいては
、５層のスリットより各々異なるガスを流せることはい
うまでもない。

又、図６〜図８に示した常圧ＣＶＤ用ガス導入ノズル１
５は、３種類のガスＡ、Ｂ、Ｃ（各々は単一成分または
混合ガス）を５層のスリットより吐出させる場合のノズ
ルの基本構成の一例を示す０図６は、図７に示した常圧
ＣＶＤ用ガス導入ノズル３５の斜視図のａ−ａ線断面図
を示す０図において、２１．３１はガス供給プレート２
２．３０はガスＣの流路を形成するスペーサー、２３．
２８はガスＢ、Ｃ間の仕切板、２４．２８はガスＢの流
路を形成するスペーサー、２５．２７はガスＡ、Ｂ間の
仕切板、２６はガスＡの流路を形成するスペーサー、３
２はガス供給口である。又、供給プレート２１．３１に
は図中に示す如く、幅方向にわたりガスを均一化するた
めの１４３３が設けられている。供給プレートは必ずし
も両側に設ける必要はなく片側のみでも良い、各々のガ
スが吐出するためのスリット状吐出孔３４を形成するス
ペーサーは、ガスが吐出する方向に切り込みのある構造
が好ましく、均一な厚さのスリット状流路が確保されれ
ば良い、また、各々のガスの流路として、該ガスが供給
される供給プレートと該ガスが吐出するスリット状ガス
吐出孔を形成するスペーサーまでの間に積層されるプレ
ート（スペーサー及び仕切板）には、図に示す如くガス
が吐出されるほぼ全幅にわたりｒｌｔ数または複数個の
長穴３９が設けられている０図７に示すノズルにおいて
は、５層のスリットより各々異なるガス（５種類のもの
まで）を流せることは言うまでもない。

次に、ガスの流路を形成するスペーサーについて説明す
る。

本発明において、ガスの流路を形成するスペーサーの厚
としては、０．Ｉ　Ｎ１０ｍ５、特に好ましくは０．２
〜５層腸の範囲であることが望ましい。

これ未満の厚みでは実用上精度よく加工することが困難
であり、スリット間隔の均一性が悪化し、吐出ガスの幅
方向での均一性が損なわれる。一方、これ以上の厚みで
は、隣接するガス流との吐出後の距離が大きくなるため
混合拡散が不十分となり基板上で十分な着膜量が得られ
ず好ましくない。

図４２図５はスペーサーの形状を例示したものである。

スペーサーは、ガスの波路として、幅（ａ）０．１〜１
００　ａｍ、長さ（ｂ）０．１〜１５０ｍ１ｅ　（７）
細長い切り込み１２を複数個有し、さらに、各切れ込み
に連通して、ガスの流れ方向に波路が拡大して合流する
長さ（ｄ）　１５０厘鳳以下、波路幅の拡大率（ｃ／ａ
）が５００以下の切れ込み１３を有し、ガスが合流した
後、１００腸層以下の長さ（ａ）で吐出孔１８に至る切
り込み１４を有することが望ましい、細長い切り込み１
２の幅（ａ）が０．１１未満だと精度よく加工すること
が困難であり、１００鳳腸を越えるとスリット間隔を保
持するのが難しく、いずれの場合でも、吐出ガス流量の
幅方向での均一性がそこなわれる。細長い切り込み１２
の長さ（ｂ）が０．１層層未満だと、精度よく加工する
ことが難しく、１５０曹ｌを越えるとノズルが大きくな
り実用的でない、細長い切り込み１２に連通した、流れ
方向に波路が拡大して合流する切れ込み１３の長さ（ｄ
）が１５０厘層を越えるとノズルが大きくなり実用的で
ない、また、流路幅の拡大率（ｃ／ｄ）が５００を越え
ると、細長い切り込み１２から噴出したガスが十分に幅
方向に広がらずにノズルから吐出され、ガス流の幅方向
の均一性がそこなわれる。ガスが合流した後、吐出孔に
至る迄の切り込み１４の長さが１００■層を越えると、
スリットの間隔の保持が困難になり望ましくない、流路
の拡大部分１３の形状は、図４のような直線状でも、図
５のような曲線状でも良い。

又、図９１図１０は他のスペーサーの形状を例示したも
のである。スペーサーは、該スペーサーから吐出される
ガスの波路として、幅（ａ）０．１〜１００　ｍｍ、長
さ（ｂ）０．１〜１５０腸−の細長い切り込み３６を複
数個有し、さらに、各切れ込み３６に連通して、ガスの
流れ方向に流路が拡大して合流する長さ（ｄ）　１５０
■腸以下、流路幅の拡大率（ｃ／ａ）が５００以下の切
れ込み３７を有し、ガスが合流した後、１００ｍｍ以下
の長さ（ｅ）で吐出孔に至る切り込み３８を有すること
が望ましい、細長い切り込み３Ｂの幅（ａ）が０．１ｍ
ｍ未満だと精度よく加工することが困難であり、１０ｈ
ｍを越えるとスリット間隔を保持するのが難しく、いず
れの場合でも、吐出ガス流量の幅方向での均一性がそこ
なわれる。細長い切り込み３Ｂの長さ（ｂ）が０．１腸
■未満だと精度よく加工することが難しく、１５０腸■
を越えるとノズルが大きくなり実用的でない、細長い切
り込み３６に連通した流れ方向に流路が拡大して合流す
る切れ込み３７の長さ（ｄ）が１５０１■を越えるとノ
ズルが大きくなり実用的でない、また、流路幅の拡大率
（ｃ／ｄ）が５００を越えると、細長い切り込み３Ｂか
ら噴出したガスが十分に幅方向に広がらずにノズルから
吐出され、ガス流の幅方向の均一性がそこなわれる。

ガスが合流した後、吐出孔に至る切り込み３８の長さが
１００ｍ５を越えると、スリットの間隔の保持が困難に
なり望ましくない、流路の拡大部分３７の形状は１図９
のような直線状でも、図１０のような曲線状でも良い０
図９１図１Ｏに示したように、他ガスの流路が必要な場
合には、細長い切れ込み３６の上部に長穴３８を設ける
必要がある。長穴３８は、両端の細長い切れ込みにもガ
スを供給することが可能なように、吐出幅のほぼ全幅に
わたっている。また、図１Ｏに示したように流路面積の
大幅な減少をもたらさない範囲であれば細長い切れ込み
の位置を避けた部分で複数個に分割することが可能であ
る。

また、隣接して流れるガスを分離するための仕切板の厚
さは０．１〜ｌＯ■腸、特に好ましくは０．２〜５１層
の範囲であることが望ましい、これ以下の厚みでは実用
上精度よく加工することが困難であり、スリット間隔を
不均一にする原因となるとともに、熱的な変形等による
スリットのうねり等を生じやすくなるため好ましくない
、杢た、これ以上の厚みでは隣接するガス流との吐出後
の距離が大きくなるため、混合拡散が不十分となり基板
上で十分な着膜量が得られず好ましくない。

上記した本発明の例は５層系のノズルについて説明した
が、５層系に限らず、種々の層系が使用できるのは勿論
である。

また、本発明において、ガスをノズルから吐出させた際
のガス供給孔と吐出孔との間の静圧差は、供給プレート
に存在する該ガスが幅方向に流れる溝の内部における静
圧分布の最大差の１０倍以上であることが好ましい、こ
れよりも小さい場合には１幅方向にガス吐出流量の分布
が顕著に生じて好ましくないので、供給プレートに存在
する溝のサイズ（幅と深さ）を大すくシて、この静圧比
を１０以上にすることが望ましい。

本発明の常圧ＣＶＤ用ガス導入ノズルの各構成部材は、
耐熱性、化学的耐久性、物理的耐久性に優れた金属材（
例えば５Ｏ３）やセラミックスなどから作るのが好まし
い。

［作用］ 図３に例示した常圧ＣＶＤ用ガス導入ノズルの説明図に
よりガスの流れを説明する０本発明において、ガス供給
孔１７より導入されたガスは、図に示したように仕切板
に設けられた溝１５に導入され幅方向にひろがる（図に
おいてｃＸ＆分について示したが、Ａ　、　ＢＩ＆、分
についても同様である）、こうして幅方向にひろげられ
たガスは、スペーサーの切れ込みを通ってスリット状吐
出孔１８から流出する。この時、スペーサーにおける複
数個の細長い切れ込み１２のサイズが、加工精度良くほ
ぼ同じサイズであり、かつ、ガスがこの部分を流れる際
の抵抗が十分大きければ、どの切れ込みを通るガスｇ１
．量のほぼ同じとなり、拡大流路部分の切り込み１３で
幅方向にひろげられ、均一な流れとなって吐出される。

また、拡大流路部分の切れ込み１３を分割しているスペ
ーサーの突出部分は、吐出部付近の切り込み１４のスリ
ット間隔を一定に保持する効果がある。

図８に例示した常圧ＣＶＤ用ガス導入ノズルの説明図に
よりガスの流れを説明する０本発明において、ガス供給
孔３２より導入されたガスは、図に示す如く供給プレー
ト２１．３１に設けられた溝３３に導入され幅方向に均
一にひろがる（図においてＡ成分は一番上段の溝、Ｂ成
分は中段の溝、Ｃ成分は下段の溝）、この溝における静
圧分布の最大差が、ガスをノズルより吐出させた時のガ
ス供給孔と吐出孔との間の圧力差に対し十分に小さくな
るように、溝の大きさを定めることにより溝の全幅にわ
たり均一なガスの分布が得られる。こうして幅方向に均
一にひろげられたガスは、該ガスが吐出するスリットに
至るまで積層されたスペーサー及び仕切板に設けられた
単数ないし複数個の長大３９を通して流れる０例えば、
Ｃ成分について着目した場合、図８に示す如く供給プレ
ート２１に設けられた溝３３からＣＪ＆分のスリット状
流路を確保するためのスペーサー２２に設けられた切り
込みを通り吐出される。このスペーサーに隣接してガス
ＣとＢとを分離するための仕切板２３が設けられており
、ガスＣは隣接するスリット状流路にもれ込むことはな
い、また、ガスＡ及びＢの流路として、仕切板２３には
長穴３９が設けられている。供給プレート２１の％９３
３から流れるガスＢは、仕切板２３の長孔３９を通り仕
切板２３とスペーサー２４により形成されるスリット状
吐出孔３４を通り吐出され、又ガスＡは仕切板２３、ス
ペーサー２４の長孔３３を通り、スペーサー２４と次の
仕切板により形成されるスリット状吐出孔を通り吐出さ
れる。各ガスはその吐出するスリットに至るまで積層さ
れたスペーサー及び仕切板に設けられた長穴を通して流
れるため、供給プレートの溝で得られたガス流の幅方向
の均一性はそこなわれることがない、また、スペーサー
の構造は図９２図１０に一例を示す如く、長大より流れ
込むためのガス吐出方向に切り込まれた構造が好ましく
、さらにスリットの間隔を一定に保つために、切り込み
の先端部が吐出孔側に突出した形状をしていることが好
ましい、しかし、上記目的を達せられる構造であれば必
ずしもこの限りではない。

［効果］ 本発明のＣＶＤ用ガス導入ノズルによれば。

前述したように、吐出ガスは整流されて幅方向に均一な
ガス流速、ガス流量が得られ、安定なガスの吐出状態を
得ることができるので、均一な膜厚を持った薄膜が得ら
れる０本発明の常圧ＣＶＤ用ガス導入ノズルは、量産用
の常圧ＣｖＤ装置に対して最適である。

【図面の簡単な説明】

図１は、本発明に係るＣＶＤ用ガス導入ノズルの一例の
断面図１図２は、図１に示したＣＶＤ用ガス導入ノズル
の斜視図、図３は本発明のＣＶＤ用ガス導入ノズルを説
明するための説明図、図４１図５は本発明に係るＣＶＤ
用ガス導入ノズルに使用されるスペーサーの正面図、図
６は、本発明に係るＣＶＤ用ガス導入ノズルの一例の断
面図、図７は、図６に示した常圧ＣＶＤ用ガス導入ノズ
ルの斜視図、図８は本発明のＣＶＤ用ガス導入ノズルを
説明するための説明図、図９，１０は本発明に係る常圧
ＣＶＤ用ガス導入ノズルに使用されるスペーサーの正面
図を示す。 １．３，５，７，９，１１　：仕切板、２．４，８，８
，１０　ニスペーサ−５１Ｂ＝常圧ＣＶＤ用ガス導入ノ
ズル。 ２１．３１　　：ガス供給プレート。 ２２．２４，２８，３０　ニスペーサ−１２３，２５，
２７，２９：仕切板、 ３５：ノズル °１．１ルｌ！ｌ”′ 図３ 図４ 図５ 図１０

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、常圧ＣＶＤ法により基板上に薄膜を形成するための
   一種類または二種類以上のガスを導入する常圧ＣＶＤ用
   ガス導入ノズルにおいて、ノズルが複数個のプレートか
   ら構成され、ガスが吐出する方向に切り込みのあるスペ
   ーサーと、隣接して流れるガスを分離するための仕切板
   とを交互に積層することにより形成される単数または複
   数個のスリット状ガス吐出孔とを有することを特徴とす
   る常圧ＣＶＤ用ガス導入ノズル。 ２、常圧ＣＶＤ法により基板上に薄膜を形成するため一
   種類または二種類以上のガスを導入する常圧ＣＶＤ用ガ
   ス導入ノズルにおいて、ノズルが複数個のプレートから
   構成され、ガスが吐出する方向に切り込みのあるスペー
   サーと、隣接して流れるガスを分離するための仕切板と
   を積層することにより形成される単数または複数個のス
   リット状ガス吐出孔を有し、ノズルの片側あるいは両側
   にガスの供給孔と供給されたガスが幅方向に流れる溝を
   有する供給プレートとを有し、各々のガスが吐出するス
   リット状ガス吐出孔を形成するスペーサーと該ガスが供
   給される供給プレートとの間のガスの流路として該スペ
   ーサーと該供給プレートとの間に積層されるプレートに
   ガスが吐出されるほぼ全幅にわたって単数あるいは複数
   個の長穴を設けたことを特徴とする常圧ＣＶＤ用ガス導
   入ノズル。 ３、スペーサーが０．１〜１０ｍｍの厚さのプレートで
   あることを特徴とする特許請求の範囲第１項又は第２項
   記載の常圧ＣＶＤ用ガス導入ノズル。 ４、隣接して流れるガスを分離するための仕切板が０．
   １〜１０ｍｍの厚さのプレートであることを特徴とする
   特許請求の範囲第１項又は第２項記載の常圧ＣＶＤ用ガ
   ス導入ノズル。 ５、ガスをノズルから吐出させた時のガス供給孔と吐出
   孔との間の静圧差が、供給プレートに存在する該ガスが
   幅方向に流れる溝の内部における静圧分布の最大差の１
   ０倍以上であることを特徴とする特許請求の範囲第１項
   又は第２項記載の常圧ＣＶＤ用ガス導入ノズル。 ８、スペーサーが０．１〜１０ｍｍの厚さのプレートで
   あり、該スペーサーから吐出されるガスの流路として、
   幅０．１〜１００ｍｍ、長さ０．１〜１５０ｍｍの細長
   い切り込み複数個を有し、さらに各切れ込みに連通して
   ガスの流れ方向に流路が拡大して合流する長さが１５０
   ｍｍ以下で、流路幅の拡大率が５００以下の切れ込みを
   有し、ガスが合流した後、１００ｍｍ以下の長さで吐出
   孔に至る切り込みを有することを特徴とする特許請求の
   範囲第１項又は第２項記載の常圧ＣＶＤ用ガス導入ノズ
   ル。