JPH10226886A - ガス噴射ヘッド - Google Patents
ガス噴射ヘッドInfo
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- JPH10226886A JPH10226886A JP4967797A JP4967797A JPH10226886A JP H10226886 A JPH10226886 A JP H10226886A JP 4967797 A JP4967797 A JP 4967797A JP 4967797 A JP4967797 A JP 4967797A JP H10226886 A JPH10226886 A JP H10226886A
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 原料ガスと酸化ガスの混合を好適なタイミン
グで効率よく行なうことのできるガス噴射ヘッドを提供
すること。 【解決手段】 平板状のノズル本体に設けた多数のノズ
ル孔を通して原料ガスと酸化ガスを均一に分配する薄膜
気相成長装置に用いるガス噴射ヘッドであって、前記ノ
ズル孔は後段ノズル孔１１−１と前段ノズル孔１２−１
の２段に分かれ該後段ノズル孔１１−１と前段ノズル孔
１２−１の中間位置に別のガスが流入するガス流入部
（空隙１５から流入）を設け、該後段ノズル孔１１−１
の部分で混合を行なう。
グで効率よく行なうことのできるガス噴射ヘッドを提供
すること。 【解決手段】 平板状のノズル本体に設けた多数のノズ
ル孔を通して原料ガスと酸化ガスを均一に分配する薄膜
気相成長装置に用いるガス噴射ヘッドであって、前記ノ
ズル孔は後段ノズル孔１１−１と前段ノズル孔１２−１
の２段に分かれ該後段ノズル孔１１−１と前段ノズル孔
１２−１の中間位置に別のガスが流入するガス流入部
（空隙１５から流入）を設け、該後段ノズル孔１１−１
の部分で混合を行なう。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は薄膜気相成長装置に
用いるガス噴射ヘッドに関し、特に原料ガスと酸化ガス
の混合が好適なタイミングで行なわれ、且つ均一に分配
することができるガス噴射ヘッドに関するものである。
用いるガス噴射ヘッドに関し、特に原料ガスと酸化ガス
の混合が好適なタイミングで行なわれ、且つ均一に分配
することができるガス噴射ヘッドに関するものである。
【０００２】
【従来の技術及び発明が解決しようとする課題】薄膜気
相成長装置としては成膜室（反応室）内に、ガス噴射ヘ
ッドのノズルから原料ガス及び酸化ガス又は原料ガスと
酸化ガスの混合ガスを噴射し、該成膜室に配置した基板
上に成膜を行なうものがあるが、この原料ガスと酸化ガ
スの混合位置（混合タイミング）によって、下記のよう
な問題がある。
相成長装置としては成膜室（反応室）内に、ガス噴射ヘ
ッドのノズルから原料ガス及び酸化ガス又は原料ガスと
酸化ガスの混合ガスを噴射し、該成膜室に配置した基板
上に成膜を行なうものがあるが、この原料ガスと酸化ガ
スの混合位置（混合タイミング）によって、下記のよう
な問題がある。
【０００３】（１）原料ガスと酸化ガスの混合が早すぎ
る場合、例えばガス噴射ヘッドの十分手前（上流側）で
混合が行なわれた場合、原料ガスがガス噴射ヘッドの手
前で反応し、この反応物質がガス噴射ヘッドの壁面に付
着し、パーティクル発生の原因となる。また、混合した
ガスがガス噴射ヘッドの手前で反応し、噴射された混合
ガスの成膜能力が低下する。
る場合、例えばガス噴射ヘッドの十分手前（上流側）で
混合が行なわれた場合、原料ガスがガス噴射ヘッドの手
前で反応し、この反応物質がガス噴射ヘッドの壁面に付
着し、パーティクル発生の原因となる。また、混合した
ガスがガス噴射ヘッドの手前で反応し、噴射された混合
ガスの成膜能力が低下する。
【０００４】（２）また、原料ガスと酸化ガスの混合が
遅すぎる場合、例えばガス噴射ヘッドの後流側で行なわ
れた場合、成膜室に配置された基板までの距離が短か過
ぎて原料ガスと酸化ガスの混合が未完成のままとなる場
合がある。
遅すぎる場合、例えばガス噴射ヘッドの後流側で行なわ
れた場合、成膜室に配置された基板までの距離が短か過
ぎて原料ガスと酸化ガスの混合が未完成のままとなる場
合がある。
【０００５】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、原料ガスと酸化ガスの混合を
好適なタイミングで行い、且つ混合を効率よく行うこと
のできるガス噴射ヘッドを提供することを目的とする。
で、上記問題点を除去し、原料ガスと酸化ガスの混合を
好適なタイミングで行い、且つ混合を効率よく行うこと
のできるガス噴射ヘッド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】上記課題を解決するため
請求項１に記載の発明は、平板状のノズル本体に設けた
多数のノズル孔を通して原料ガスと酸化ガスを均一に分
配する薄膜気相成長装置に用いるガス噴射ヘッドであっ
て、酸化ガスと原料ガスの混合をノズル孔部で行なうこ
とを特徴とする。
請求項１に記載の発明は、平板状のノズル本体に設けた
多数のノズル孔を通して原料ガスと酸化ガスを均一に分
配する薄膜気相成長装置に用いるガス噴射ヘッドであっ
て、酸化ガスと原料ガスの混合をノズル孔部で行なうこ
とを特徴とする。
【０００７】また、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、前記ノズル孔は平板
状のノズル本体の平面に対して直角に噴射ガス流を形成
するノズル孔であって、該ノズル孔は前段ノズル孔と後
段ノズル孔の２段に分かれ該前段ノズル孔と後段ノズル
孔の中間位置に別のガスが流入するガス流入部を設けた
ことを特徴とする。
に記載のガス噴射ヘッドにおいて、前記ノズル孔は平板
状のノズル本体の平面に対して直角に噴射ガス流を形成
するノズル孔であって、該ノズル孔は前段ノズル孔と後
段ノズル孔の２段に分かれ該前段ノズル孔と後段ノズル
孔の中間位置に別のガスが流入するガス流入部を設けた
ことを特徴とする。
【０００８】また、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、前記中間位置
のガス流入部は後段ノズル孔の外周のすくなくとも一部
に配置したことを特徴とする。
又は２に記載のガス噴射ヘッドにおいて、前記中間位置
のガス流入部は後段ノズル孔の外周のすくなくとも一部
に配置したことを特徴とする。
【０００９】また、請求項４に記載の発明は、請求項１
乃至３のいずれか１に記載のガス噴射ヘッドにおいて、
後段ノズル孔がディフューザ形状を有していることを特
徴とする。
乃至３のいずれか１に記載のガス噴射ヘッドにおいて、
後段ノズル孔がディフューザ形状を有していることを特
徴とする。
【００１０】また、請求項５に記載の発明は、請求項１
乃至４のいずれか１に記載のガス噴射ヘッドにおいて、
前記中間位置のガス流入部がノズル本体の外周部かその
内側の少なくとも一部に設けたガス流路から分配された
ガス流路に連通していることを特徴とする。
乃至４のいずれか１に記載のガス噴射ヘッドにおいて、
前記中間位置のガス流入部がノズル本体の外周部かその
内側の少なくとも一部に設けたガス流路から分配された
ガス流路に連通していることを特徴とする。
【００１１】また、請求項６に記載の発明は、請求項１
乃至５のいずれか１に記載のガス噴射ヘッドにおいて、
前段ノズル孔及び中間位置のガス流入部の各ガス通過最
小断面積Ｆc（ｍ2）が次式を満足するように設定し、ガ
ス流にチョーク現象を発生させることを特徴とする。 但し ｍc：ノズル孔１個当りの質量流量（ｋｇ／ｓ） ｋ：比熱比（ガスにより一定） ｐ1：ノズル孔のガス入口側のガス圧力（ｐａ） ｖ1：ノズル孔のガス入口側のガス比容積（ｍ3／ｋｇ）
乃至５のいずれか１に記載のガス噴射ヘッドにおいて、
前段ノズル孔及び中間位置のガス流入部の各ガス通過最
小断面積Ｆc（ｍ2）が次式を満足するように設定し、ガ
ス流にチョーク現象を発生させることを特徴とする。 但し ｍc：ノズル孔１個当りの質量流量（ｋｇ／ｓ） ｋ：比熱比（ガスにより一定） ｐ1：ノズル孔のガス入口側のガス圧力（ｐａ） ｖ1：ノズル孔のガス入口側のガス比容積（ｍ3／ｋｇ）
【００１２】また、請求項７に記載の発明は、請求項１
乃至６のいずれか１に記載のガス噴射ヘッドにおいて、
前記別のガスが酸化ガス（例えばＯ2，Ｏ3，Ｎ2Ｏな
ど）であることを特徴とする。
乃至６のいずれか１に記載のガス噴射ヘッドにおいて、
前記別のガスが酸化ガス（例えばＯ2，Ｏ3，Ｎ2Ｏな
ど）であることを特徴とする。
【００１３】
【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を図面
に基づいて説明する。図１乃至図３は本発明に係るガス
噴射ヘッドの構造を示す図で、図１はノズル本体の一部
平面図、図２はノズル部の拡大図、図３はガス噴射ヘッ
ドの一部断面側面図である。
に基づいて説明する。図１乃至図３は本発明に係るガス
噴射ヘッドの構造を示す図で、図１はノズル本体の一部
平面図、図２はノズル部の拡大図、図３はガス噴射ヘッ
ドの一部断面側面図である。
【００１４】図１（ａ）はノズル本体の半分を示す平面
図で、同図（ｂ）はＡ−Ａ断面矢視図である。図示する
ように、本ガス噴射ヘッドのノズル本体１０は、板状の
後段ノズル部材１１と前段ノズル部材１２からなり、後
段ノズル部材１１には多数の後段ノズル孔１１−１が設
けられて、前段ノズル部材１２には多数の前段ノズル孔
１２−１が設けられている。
図で、同図（ｂ）はＡ−Ａ断面矢視図である。図示する
ように、本ガス噴射ヘッドのノズル本体１０は、板状の
後段ノズル部材１１と前段ノズル部材１２からなり、後
段ノズル部材１１には多数の後段ノズル孔１１−１が設
けられて、前段ノズル部材１２には多数の前段ノズル孔
１２−１が設けられている。
【００１５】ノズル本体１０の外周部で、後段ノズル部
材１１と前段ノズル部材１２の間にはガス流路１３が形
成されている。また、後段ノズル部材１１には該ガス流
路１３に連通したガス流路１４が縦横等間隔で格子状に
形成されている。後段ノズル部材１１のノズル孔１１−
１はガス流路１４とガス流路１４に囲まれた突起部の中
央部に設けられ、前段ノズル部材１２の前段ノズル孔１
２−１は後段ノズル孔１１−１に対応する位置（真上）
に設けられる。
材１１と前段ノズル部材１２の間にはガス流路１３が形
成されている。また、後段ノズル部材１１には該ガス流
路１３に連通したガス流路１４が縦横等間隔で格子状に
形成されている。後段ノズル部材１１のノズル孔１１−
１はガス流路１４とガス流路１４に囲まれた突起部の中
央部に設けられ、前段ノズル部材１２の前段ノズル孔１
２−１は後段ノズル孔１１−１に対応する位置（真上）
に設けられる。
【００１６】後段ノズル部材１１と前段ノズル部材１２
は互いにその外周部で一体に接合されている。また、後
段ノズル部材１１と前段ノズル部材１２の間には所定寸
法の空隙１５が形成されている。あるいは何箇所かの溝
で連通している。また、前段ノズル部材１２には前記ガ
ス流路１３に連通するガス供給孔１６が所定の間隔で設
けられている。
は互いにその外周部で一体に接合されている。また、後
段ノズル部材１１と前段ノズル部材１２の間には所定寸
法の空隙１５が形成されている。あるいは何箇所かの溝
で連通している。また、前段ノズル部材１２には前記ガ
ス流路１３に連通するガス供給孔１６が所定の間隔で設
けられている。
【００１７】本ガス噴射ヘッドは図３に示すように、外
筒２１と内筒２２からなる二重構造のガス供給ヘッド２
０の下端に前記ノズル本体１０の前段ノズル部材１２を
接合した構造である。前記ガス流路１３はガス供給孔１
６を通して外筒２１と内筒２２の間の室２３に連通し、
前段ノズル孔１２−１は直接内筒２２内の室２４に開口
している。
筒２１と内筒２２からなる二重構造のガス供給ヘッド２
０の下端に前記ノズル本体１０の前段ノズル部材１２を
接合した構造である。前記ガス流路１３はガス供給孔１
６を通して外筒２１と内筒２２の間の室２３に連通し、
前段ノズル孔１２−１は直接内筒２２内の室２４に開口
している。
【００１８】上記構造のガス噴射ヘッドにおいて、外筒
２１と内筒２２の間の室２３に酸化ガスＧ１を供給し、
内筒２２の内側の室２４に原料ガスＧ２を供給すると、
酸化ガスＧ１は室２３からガス供給孔１６を通って、外
周部のガス流路１３に流れ込み、更に該ガス流路１３か
ら格子状に配列された多数のガス流路１４を通って、ノ
ズル本体１０の中央部へと流れ込む。
２１と内筒２２の間の室２３に酸化ガスＧ１を供給し、
内筒２２の内側の室２４に原料ガスＧ２を供給すると、
酸化ガスＧ１は室２３からガス供給孔１６を通って、外
周部のガス流路１３に流れ込み、更に該ガス流路１３か
ら格子状に配列された多数のガス流路１４を通って、ノ
ズル本体１０の中央部へと流れ込む。
【００１９】一方、室２４に供給された原料ガスＧ２は
前段ノズル部材１２に設けられた、多数の前段ノズル孔
１２−１を通って後段ノズル部材１１と前段ノズル部材
１２の間の空隙１５に流れ込み、ここで、ガス流路１４
を通って空隙１５に流れ込んだ酸化ガスと一緒に後段ノ
ズル部材１１の後段ノズル孔１１−１に流れ込み、ここ
で両ガスは混合され、後段ノズル孔１１−１のディフュ
ーザ部１１−１ａを通って、成膜室（反応室）（図示せ
ず）に噴射される。
前段ノズル部材１２に設けられた、多数の前段ノズル孔
１２−１を通って後段ノズル部材１１と前段ノズル部材
１２の間の空隙１５に流れ込み、ここで、ガス流路１４
を通って空隙１５に流れ込んだ酸化ガスと一緒に後段ノ
ズル部材１１の後段ノズル孔１１−１に流れ込み、ここ
で両ガスは混合され、後段ノズル孔１１−１のディフュ
ーザ部１１−１ａを通って、成膜室（反応室）（図示せ
ず）に噴射される。
【００２０】図２は後段ノズル部材１１の後段ノズル孔
１１−１と前段ノズル部材１２の前段ノズル孔１２−１
の拡大図である。図示するように、後段ノズル孔１１−
１はその上端が拡張された円錐状の入口部１１−１ｂと
なっており、下端も拡張された円錐状のディフューザ部
１１−１ａとなっている。
１１−１と前段ノズル部材１２の前段ノズル孔１２−１
の拡大図である。図示するように、後段ノズル孔１１−
１はその上端が拡張された円錐状の入口部１１−１ｂと
なっており、下端も拡張された円錐状のディフューザ部
１１−１ａとなっている。
【００２１】上記構造のノズル部において、外筒２１と
内筒２２の間の室２３からの酸化ガスＧ１は、ガス供給
孔１６、ガス流路１３及びガス流路１４を通って酸化ガ
スｇ１の流れとなって後段ノズル孔１１−１の上端入口
部１１−１ｂの外周から流れ込む。即ち、入口部１１−
１ｂの外周上部の空隙１５は酸化ガスのガス流入部（中
間ガス流入部）を構成する。これと同時に内筒２２内の
室２４からの原料ガスＧ２は前段ノズル孔１２−１を通
って原料ガスｇ２の流れとなって後段ノズル孔１１−１
の上端入口部１１−１ｂに流れ込む。そして両ガスは後
段ノズル孔１１−１を通る間に混合され、円錐状のディ
フューザ部１１−１ａから成膜室（図示せず）に放出さ
れる。
内筒２２の間の室２３からの酸化ガスＧ１は、ガス供給
孔１６、ガス流路１３及びガス流路１４を通って酸化ガ
スｇ１の流れとなって後段ノズル孔１１−１の上端入口
部１１−１ｂの外周から流れ込む。即ち、入口部１１−
１ｂの外周上部の空隙１５は酸化ガスのガス流入部（中
間ガス流入部）を構成する。これと同時に内筒２２内の
室２４からの原料ガスＧ２は前段ノズル孔１２−１を通
って原料ガスｇ２の流れとなって後段ノズル孔１１−１
の上端入口部１１−１ｂに流れ込む。そして両ガスは後
段ノズル孔１１−１を通る間に混合され、円錐状のディ
フューザ部１１−１ａから成膜室（図示せず）に放出さ
れる。
【００２２】上記のように酸化ガスｇ１は後段ノズル孔
１１−１の上端入口部１１−１ｂの外周から流れ込むた
め、原料ガスと効率良く混合される。入口部１１−１ｂ
の外周の空隙１５から流れこむ酸化ガスｇ１のガス通過
最小断面積Ａ３を小さくし酸化ガスｇ１の圧力を高めに
設定しておけば、原料ガスｇ２の酸化ガスｇ１の流入側
への混入を避けることができる。即ち、図４に示すよう
に上記ガス通過最小断面積Ａ３は、外周全体からガスを
流入させる構造の場合、後段ノズル孔１１−１の入口部
１１−１ｂの外周長さ（２πｒ）（ｒは入口部１１−１
ｂの半径）に空隙１５の寸法（Δｔ）を乗じてもとめら
れるが（Ａ３＝２πｒ×Δｔ）、例えば空隙１５の寸法
（Δｔ）を小さくするか或いは入口部１１−１ｂの外周
上部の一部に空隙１５が開口することでガス通過最小断
面積Ａ３を後段ノズル孔１１−１のガス通過最小断面積
Ａ２より十分小さくすることによって酸化ガスｇ１の圧
力を高めに設定しておけば、原料ガスｇ２の酸化ガスｇ
１の流入側への混入を避けることができる。
１１−１の上端入口部１１−１ｂの外周から流れ込むた
め、原料ガスと効率良く混合される。入口部１１−１ｂ
の外周の空隙１５から流れこむ酸化ガスｇ１のガス通過
最小断面積Ａ３を小さくし酸化ガスｇ１の圧力を高めに
設定しておけば、原料ガスｇ２の酸化ガスｇ１の流入側
への混入を避けることができる。即ち、図４に示すよう
に上記ガス通過最小断面積Ａ３は、外周全体からガスを
流入させる構造の場合、後段ノズル孔１１−１の入口部
１１−１ｂの外周長さ（２πｒ）（ｒは入口部１１−１
ｂの半径）に空隙１５の寸法（Δｔ）を乗じてもとめら
れるが（Ａ３＝２πｒ×Δｔ）、例えば空隙１５の寸法
（Δｔ）を小さくするか或いは入口部１１−１ｂの外周
上部の一部に空隙１５が開口することでガス通過最小断
面積Ａ３を後段ノズル孔１１−１のガス通過最小断面積
Ａ２より十分小さくすることによって酸化ガスｇ１の圧
力を高めに設定しておけば、原料ガスｇ２の酸化ガスｇ
１の流入側への混入を避けることができる。
【００２３】また、原料ガスｇ２の均一分配のため前段
ノズル孔１２−１のガス通過最小断面積Ａ１を後段ノズ
ル孔１１−１のガス通過最小断面積Ａ２より十分小さく
し、更に後段ノズル孔１１−１のガス通過最小断面積Ａ
２は前段ノズル孔１２−１のガス通過最小断面積Ａ１＋
中間ガス流入部のガス通過最小断面積Ａ３の合算値より
十分大きくとれば、酸化ガスｇ１のノズル本体１０の一
次側（室２４）への混入は防止できる。即ちＡ３＜Ａ
２、Ａ１＜Ａ２、Ａ１＋Ａ３＜Ａ２と設定すればよい。
但し、原料ガスｇ２と酸化ガスｇ１の混合効率を向上さ
せるためには後段ノズル孔１１−１のガス通過最小断面
積Ａ２はあまり大きくすべきではないが、やむを得ない
場合は後段ノズル孔１１−１の長さを長くし、混合効率
を上げることができる。
ノズル孔１２−１のガス通過最小断面積Ａ１を後段ノズ
ル孔１１−１のガス通過最小断面積Ａ２より十分小さく
し、更に後段ノズル孔１１−１のガス通過最小断面積Ａ
２は前段ノズル孔１２−１のガス通過最小断面積Ａ１＋
中間ガス流入部のガス通過最小断面積Ａ３の合算値より
十分大きくとれば、酸化ガスｇ１のノズル本体１０の一
次側（室２４）への混入は防止できる。即ちＡ３＜Ａ
２、Ａ１＜Ａ２、Ａ１＋Ａ３＜Ａ２と設定すればよい。
但し、原料ガスｇ２と酸化ガスｇ１の混合効率を向上さ
せるためには後段ノズル孔１１−１のガス通過最小断面
積Ａ２はあまり大きくすべきではないが、やむを得ない
場合は後段ノズル孔１１−１の長さを長くし、混合効率
を上げることができる。
【００２４】上記のように、本実施形態例では、室２３
からの酸化ガスＧ１はノズル本体１０の外周部の複数個
のガス供給孔１６からガス流路１３に流れ込み、格子状
に設けられた多数のガス流路１４を通って均一に後段ノ
ズル孔１１−１の上端入口部１１−１ｂの外周上部の空
隙１５から後段ノズル孔１１−１に流れ込む。ガス流路
１４のコンダクタンスは十分大きく、前記中間ガス流入
部のコンダクタンスをそれに比べて十分小さくすること
により、酸化ガスはノズル本体１０の内面に均一に分配
される。
からの酸化ガスＧ１はノズル本体１０の外周部の複数個
のガス供給孔１６からガス流路１３に流れ込み、格子状
に設けられた多数のガス流路１４を通って均一に後段ノ
ズル孔１１−１の上端入口部１１−１ｂの外周上部の空
隙１５から後段ノズル孔１１−１に流れ込む。ガス流路
１４のコンダクタンスは十分大きく、前記中間ガス流入
部のコンダクタンスをそれに比べて十分小さくすること
により、酸化ガスはノズル本体１０の内面に均一に分配
される。
【００２５】また、上記構成のガス噴射ヘッドにおい
て、後段ノズル部材１１の後段ノズル孔１１−１のガス
通過最小断面積Ａ２、前段ノズル部材１２の前段ノズル
孔１２−１のガス通過最小断面積Ａ１及び中間ガス流入
部のガス通過最小断面積Ａ３をガス流にチョーク現象が
発生するまで、即ち各々のガス流の流速がＭ（マッハ）
＝１以上になるまで小さくすることにより、各前段ノズ
ル孔１２−１から原料ガスｇ２が均一に噴射されると共
に、中間流入部から酸化ガスｇ１が均一に噴射され、更
に各後段ノズル孔１１−１から混合ガスｇ３が均一に噴
射されることになる。
て、後段ノズル部材１１の後段ノズル孔１１−１のガス
通過最小断面積Ａ２、前段ノズル部材１２の前段ノズル
孔１２−１のガス通過最小断面積Ａ１及び中間ガス流入
部のガス通過最小断面積Ａ３をガス流にチョーク現象が
発生するまで、即ち各々のガス流の流速がＭ（マッハ）
＝１以上になるまで小さくすることにより、各前段ノズ
ル孔１２−１から原料ガスｇ２が均一に噴射されると共
に、中間流入部から酸化ガスｇ１が均一に噴射され、更
に各後段ノズル孔１１−１から混合ガスｇ３が均一に噴
射されることになる。
【００２６】上記チョーク現象を図５に示すように、前
段ノズル部材１２の前段ノズル孔１２−１を例に説明す
ると、前段ノズル孔１２−１を通過するガスの流速がＭ
（マッハ）＝１以上になるまで、ガス通過最小断面積を
小さくすると、この時の通過するガスの質量流量ｍ
c（ｋｇ／ｓ）は下式（１）により求められる。
段ノズル部材１２の前段ノズル孔１２−１を例に説明す
ると、前段ノズル孔１２−１を通過するガスの流速がＭ
（マッハ）＝１以上になるまで、ガス通過最小断面積を
小さくすると、この時の通過するガスの質量流量ｍ
c（ｋｇ／ｓ）は下式（１）により求められる。
【００２７】 但し、Ｆc：前段ノズル孔１２−１のガス通過最小断面
積（ｍ2） ｋ：比熱比（ガスにより一定） ｐ1：前段ノズル孔１２−１のガス入口側のガス圧力
（ｐａ） ｖ1：前段ノズル孔１２−１のガス入口側のガス比容積
（ｍ3／ｋｇ）
積（ｍ2） ｋ：比熱比（ガスにより一定） ｐ1：前段ノズル孔１２−１のガス入口側のガス圧力
（ｐａ） ｖ1：前段ノズル孔１２−１のガス入口側のガス比容積
（ｍ3／ｋｇ）
【００２８】ここで、構造的ファクターは各ガス通過最
小面積Ｆc（ｍ2）であり、断面形状にかかわらず、その
通過最小断面積Ｆcとその一次側圧力ｐ1のみにより、構
造的に各通過断面積１個当りの質量流量ｍc（ｋｇ／
ｓ）は決定される。
小面積Ｆc（ｍ2）であり、断面形状にかかわらず、その
通過最小断面積Ｆcとその一次側圧力ｐ1のみにより、構
造的に各通過断面積１個当りの質量流量ｍc（ｋｇ／
ｓ）は決定される。
【００２９】プロセス的にガスの流速がＭ（マッハ）＝
１以上であるかどうかは、前段ノズル孔１２−１のガス
出口側の圧力ｐ2に対するガス入口側の圧力ｐ1の比で決
定され、その圧力比がラバル圧力比ｐ*／ｐ1以下であれ
ば、Ｍ≧１の状態となる。ここでｐ*は前段ノズル孔１
２−１の最小断面積部分の圧力である。該ラバル圧力比
ｐ*／ｐ1は比熱比ｋにより下記のようになる｛柘植盛男
機械熱力学（第７版） 昭和４８年３月２０日 朝倉
書店 Ｐ．１６６参照｝。
１以上であるかどうかは、前段ノズル孔１２−１のガス
出口側の圧力ｐ2に対するガス入口側の圧力ｐ1の比で決
定され、その圧力比がラバル圧力比ｐ*／ｐ1以下であれ
ば、Ｍ≧１の状態となる。ここでｐ*は前段ノズル孔１
２−１の最小断面積部分の圧力である。該ラバル圧力比
ｐ*／ｐ1は比熱比ｋにより下記のようになる｛柘植盛男
機械熱力学（第７版） 昭和４８年３月２０日 朝倉
書店 Ｐ．１６６参照｝。
【００３０】 小孔の出口側のガス圧力ｐ2として、ラバル圧力比ｐ*／
ｐ1＝０．５の時、 ａ）ｐ1＝２（ｐａ）、ｐ2＝２（ｐａ）のとき、ガスの
流速は零、 ｂ）ｐ1＝２（ｐａ）、ｐ2＝１．５（ｐａ）のとき、ガ
スの流速は亜音速、 ｃ）ｐ1＝２（ｐａ）、ｐ2＝１（ｐａ）のとき、ノズル
のノド部でＭ＝１となり、ｐ*＝ｐ2、上記ｃ）の状態か
らｐ2の圧力を下げて下記ｄ）の状態にした場合、即
ち、 ｄ）ｐ1＝２（ｐａ）、ｐ2＝０．５（ｐａ）のときノズ
ルのノド部でＭ＝１且つノズルがデラバル管のときノズ
ル出口でＭ＞１となり、ｐ*＝１（ｐａ）、ｐ2＝０．５
（ｐａ）、上記ｃ）とｄ）より、ｐ2／ｐ1＞０．５のと
きノズルの出口側でＭ≧１が保証されることがわかる。
Ｍ＝１のとき（ｐ*＝ｐ2のとき）が境界条件となり、
（ｐ2／ｐ1）＝（ｐ*／ｐ1）＝０．５となる。即ち、ｐ
2＜ｐ*のときノズルの出口側でＭ≧１となる。
ｐ1＝０．５の時、 ａ）ｐ1＝２（ｐａ）、ｐ2＝２（ｐａ）のとき、ガスの
流速は零、 ｂ）ｐ1＝２（ｐａ）、ｐ2＝１．５（ｐａ）のとき、ガ
スの流速は亜音速、 ｃ）ｐ1＝２（ｐａ）、ｐ2＝１（ｐａ）のとき、ノズル
のノド部でＭ＝１となり、ｐ*＝ｐ2、上記ｃ）の状態か
らｐ2の圧力を下げて下記ｄ）の状態にした場合、即
ち、 ｄ）ｐ1＝２（ｐａ）、ｐ2＝０．５（ｐａ）のときノズ
ルのノド部でＭ＝１且つノズルがデラバル管のときノズ
ル出口でＭ＞１となり、ｐ*＝１（ｐａ）、ｐ2＝０．５
（ｐａ）、上記ｃ）とｄ）より、ｐ2／ｐ1＞０．５のと
きノズルの出口側でＭ≧１が保証されることがわかる。
Ｍ＝１のとき（ｐ*＝ｐ2のとき）が境界条件となり、
（ｐ2／ｐ1）＝（ｐ*／ｐ1）＝０．５となる。即ち、ｐ
2＜ｐ*のときノズルの出口側でＭ≧１となる。
【００３１】ある前段ノズル孔１２−１に上記状態（チ
ョーク状態）を作ることにより、その前段ノズル孔１２
−１のガス流量は、前段ノズル孔１２−１の入口側（一
次側）のガス圧力ｐ1によってのみ決定されることにな
る（厳密には圧力ｐ1と前段ノズル孔１２−１のガス入
口側（一次側）のガス比容積ｖ1によって決定され
る）。即ち、このチョーク状態にある前段ノズル孔１２
−１から流出し得ない余分なガス流量は別の未チョーク
状態の前段ノズル孔１２−１から流出し、その前段ノズ
ル孔１２−１もチョーク状態になる。そして全部の前段
ノズル孔１２−１がチョーク状態になる。
ョーク状態）を作ることにより、その前段ノズル孔１２
−１のガス流量は、前段ノズル孔１２−１の入口側（一
次側）のガス圧力ｐ1によってのみ決定されることにな
る（厳密には圧力ｐ1と前段ノズル孔１２−１のガス入
口側（一次側）のガス比容積ｖ1によって決定され
る）。即ち、このチョーク状態にある前段ノズル孔１２
−１から流出し得ない余分なガス流量は別の未チョーク
状態の前段ノズル孔１２−１から流出し、その前段ノズ
ル孔１２−１もチョーク状態になる。そして全部の前段
ノズル孔１２−１がチョーク状態になる。
【００３２】上記のようなプロセスで全ての前段ノズル
孔１２−１を通るガス流がチョーク状態となり、一次側
のガス圧力ｐ1が室２４内で概略同じになる様な構造で
あれば、全部の前段ノズル孔１２−１からのガスの質量
流量ｍc（ｋｇ／ｓ）は全て同一となることが必然的に
保証され、均一なガス噴射が可能となる。
孔１２−１を通るガス流がチョーク状態となり、一次側
のガス圧力ｐ1が室２４内で概略同じになる様な構造で
あれば、全部の前段ノズル孔１２−１からのガスの質量
流量ｍc（ｋｇ／ｓ）は全て同一となることが必然的に
保証され、均一なガス噴射が可能となる。
【００３３】同様なことが中間ガス流入部でも言えるの
で、ここでもガス流をチョーク状態にすることができ
る。全てのガス通過部がチョーク状態となっても必要流
量に不足した場合は、一次側のガス圧力ｐ1を上昇させ
ることにより、質量流量ｍcが増大し、最終的には必要
流量が流れることになる。
で、ここでもガス流をチョーク状態にすることができ
る。全てのガス通過部がチョーク状態となっても必要流
量に不足した場合は、一次側のガス圧力ｐ1を上昇させ
ることにより、質量流量ｍcが増大し、最終的には必要
流量が流れることになる。
【００３４】
【発明の効果】以上説明したように本願各請求項に記載
の発明によれば、下記のような優れた効果が得られる。 （１）酸化ガスと原料ガスの混合をノズル孔部で行なう
ので、酸化ガスと原料ガスは好適タイミングで混合され
ることになり、原料ガスがガス噴射ヘッドの手前で反応
し、この反応物質がガス噴射ヘッドの壁面に付着し、パ
ーティクル発生の原因となったり、原料ガスと酸化ガス
の混合が未完成のままとなるようなことが無い。
の発明によれば、下記のような優れた効果が得られる。 （１）酸化ガスと原料ガスの混合をノズル孔部で行なう
ので、酸化ガスと原料ガスは好適タイミングで混合され
ることになり、原料ガスがガス噴射ヘッドの手前で反応
し、この反応物質がガス噴射ヘッドの壁面に付着し、パ
ーティクル発生の原因となったり、原料ガスと酸化ガス
の混合が未完成のままとなるようなことが無い。
【００３５】（２）また、請求項６に記載の発明によれ
ば、前段ノズル孔及び中間位置のガス流入路のガス流に
チョーク現象を発生させるので、各前段ノズル孔及び各
中間位置のガス流入路から均一にガスが噴射され、該噴
射された各ガスが後段ノズル孔部で効率良く混合され、
各後段ノズル孔からこの混合ガスが均一に噴射される。
ば、前段ノズル孔及び中間位置のガス流入路のガス流に
チョーク現象を発生させるので、各前段ノズル孔及び各
中間位置のガス流入路から均一にガスが噴射され、該噴
射された各ガスが後段ノズル孔部で効率良く混合され、
各後段ノズル孔からこの混合ガスが均一に噴射される。
【図１】本発明に係るガス噴射ヘッドに用いるノズル本
体の構造を示す図で、同図（ａ）は一部平面図、同図
（ｂ）はＡ−Ａ断面矢視図である。
体の構造を示す図で、同図（ａ）は一部平面図、同図
（ｂ）はＡ−Ａ断面矢視図である。
【図２】本発明に係るガス噴射ヘッドのノズル部の拡大
図である。
図である。
【図３】本発明に係るガス噴射ヘッドの一部断面側面図
である。
である。
【図４】中間位置のガス流入部のガス通過断面積を説明
する図である。
する図である。
【図５】チョーク現象を説明するための図である。
１０ ノズル本体 １１ 後段ノズル部材 １１−１ 後段ノズル孔 １２ 前段ノズル部材 １２−１ 前段ノズル孔 １３ ガス流路 １４ ガス流路 １５ 空隙 １６ ガス供給孔 ２０ ガス供給ヘッド ２１ 外筒 ２２ 内筒 ２３ 室 ２４ 室
Claims (7)
- 【請求項１】 平板状のノズル本体に設けた多数のノズ
ル孔を通して原料ガスと酸化ガスを均一に分配する薄膜
気相成長装置に用いるガス噴射ヘッドであって、 前記酸化ガスと原料ガスの混合を前記ノズル孔部で行な
うことを特徴とするガス噴射ヘッド。 - 【請求項２】 前記ノズル孔は平板状のノズル本体の平
面に対して直角に噴射ガス流を形成するノズル孔であっ
て、該ノズル孔は前段ノズル孔と後段ノズル孔の２段に
分かれ、該前段ノズル孔と後段ノズル孔の中間位置に別
のガスが流入するガス流入部を設けたことを特徴とする
請求項１に記載のガス噴射ヘッド。 - 【請求項３】 前記中間位置のガス流入部は前記後段ノ
ズル孔の外周の少なくとも一部に配置したことを特徴と
する請求項１又は２に記載のガス噴射ヘッド。 - 【請求項４】 前記後段ノズル孔がディフューザ形状を
有していることを特徴とする請求項１乃至３のいずれか
１に記載のガス噴射ヘッド。 - 【請求項５】 前記中間位置へのガス流入部が前記ノズ
ル本体の外周部かその内側の少なくとも一部に設けたガ
ス流路から分配されたガス流路に連通していることを特
徴とする請求項１乃至４のいずれか１に記載のガス噴射
ヘッド。 - 【請求項６】 前記前段ノズル孔及び中間位置のガス流
入部の各ガス通過最小断面積Ｆc（ｍ2）が次式を満足す
るように設定し、ガス流にチョーク現象を発生させるこ
とを特徴とする請求項１乃至５のいずれか１に記載のガ
ス噴射ヘッド。 但し ｍc：ノズル孔１個当りの質量流量（ｋｇ／ｓ） ｋ：比熱比（ガスにより一定） ｐ1：ノズル孔のガス入口側のガス圧力（ｐａ） ｖ1：ノズル孔のガス入口側のガス比容積（ｍ3／ｋｇ） - 【請求項７】 前記別のガスが酸化ガスであることを特
徴とする請求項１乃至６のいずれか１に記載のガス噴射
ヘッド。
Priority Applications (6)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP04967797A JP3710587B2 (ja) | 1997-02-17 | 1997-02-17 | ガス噴射ヘッド |
| TW087100063A TW415970B (en) | 1997-01-08 | 1998-01-05 | Vapor-phase film growth apparatus and gas ejection head |
| KR10-1998-0000168A KR100478224B1 (ko) | 1997-01-08 | 1998-01-07 | 기상막성장장치및가스분출헤드 |
| EP98100217A EP0853138B1 (en) | 1997-01-08 | 1998-01-08 | Vapor-phase film growth apparatus and gas ejection head |
| DE69806650T DE69806650T2 (de) | 1997-01-08 | 1998-01-08 | Vorrichtung zur Abscheidung eines Films aus der Gasphase und Gasinjektionsdüse |
| US09/003,948 US6132512A (en) | 1997-01-08 | 1998-01-08 | Vapor-phase film growth apparatus and gas ejection head |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP04967797A JP3710587B2 (ja) | 1997-02-17 | 1997-02-17 | ガス噴射ヘッド |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH10226886A true JPH10226886A (ja) | 1998-08-25 |
| JP3710587B2 JP3710587B2 (ja) | 2005-10-26 |
Family
ID=12837815
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP04967797A Expired - Fee Related JP3710587B2 (ja) | 1997-01-08 | 1997-02-17 | ガス噴射ヘッド |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3710587B2 (ja) |
Cited By (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2005001917A1 (ja) * | 2003-06-25 | 2005-01-06 | Sekisui Chemical Co., Ltd. | プラズマ処理等の表面処理装置及び方法 |
| JP2005333096A (ja) * | 2003-06-25 | 2005-12-02 | Sekisui Chem Co Ltd | 表面処理装置及び方法 |
| JP2006515039A (ja) * | 2003-04-16 | 2006-05-18 | アプライド マテリアルズ インコーポレイテッド | 大面積プラズマ化学気相堆積法のためのガス分配プレートアセンブリ |
| CN100433263C (zh) * | 2003-06-25 | 2008-11-12 | 积水化学工业株式会社 | 表面处理比如等离子处理的设备和方法 |
| KR101153161B1 (ko) | 2005-04-01 | 2012-06-18 | 주성엔지니어링(주) | 가스분사장치 및 이를 포함하는 액정표시소자의 제조장치 |
| JPWO2017119074A1 (ja) * | 2016-01-06 | 2018-04-26 | 東芝三菱電機産業システム株式会社 | ガス供給装置 |
-
1997
- 1997-02-17 JP JP04967797A patent/JP3710587B2/ja not_active Expired - Fee Related
Cited By (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2006515039A (ja) * | 2003-04-16 | 2006-05-18 | アプライド マテリアルズ インコーポレイテッド | 大面積プラズマ化学気相堆積法のためのガス分配プレートアセンブリ |
| JP2010077537A (ja) * | 2003-04-16 | 2010-04-08 | Applied Materials Inc | 大面積プラズマ化学気相堆積法のためのガス分配プレートアセンブリ |
| WO2005001917A1 (ja) * | 2003-06-25 | 2005-01-06 | Sekisui Chemical Co., Ltd. | プラズマ処理等の表面処理装置及び方法 |
| JP2005333096A (ja) * | 2003-06-25 | 2005-12-02 | Sekisui Chem Co Ltd | 表面処理装置及び方法 |
| CN100433263C (zh) * | 2003-06-25 | 2008-11-12 | 积水化学工业株式会社 | 表面处理比如等离子处理的设备和方法 |
| KR101153161B1 (ko) | 2005-04-01 | 2012-06-18 | 주성엔지니어링(주) | 가스분사장치 및 이를 포함하는 액정표시소자의 제조장치 |
| JPWO2017119074A1 (ja) * | 2016-01-06 | 2018-04-26 | 東芝三菱電機産業システム株式会社 | ガス供給装置 |
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| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP3710587B2 (ja) | 2005-10-26 |
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