JPS5934231B2 - Cvd装置の吐出装置 - Google Patents

Cvd装置の吐出装置

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JPS5934231B2
JPS5934231B2 JP17871580A JP17871580A JPS5934231B2 JP S5934231 B2 JPS5934231 B2 JP S5934231B2 JP 17871580 A JP17871580 A JP 17871580A JP 17871580 A JP17871580 A JP 17871580A JP S5934231 B2 JPS5934231 B2 JP S5934231B2
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gas
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cvd apparatus
flow
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JP17871580A
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芳夫 後藤
衛 水橋
保治 岡島
一幸 明吉
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AGC Inc
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Asahi Glass Co Ltd
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    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C23COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
    • C23CCOATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL BY DIFFUSION INTO THE SURFACE, BY CHEMICAL CONVERSION OR SUBSTITUTION; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL
    • C23C16/00Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes
    • C23C16/44Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes characterised by the method of coating
    • C23C16/453Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes characterised by the method of coating passing the reaction gases through burners or torches, e.g. atmospheric pressure CVD

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Description

【発明の詳細な説明】 本発明ぱ、移動する大面積の基板上に被膜を均一に、か
ク連続的に形成せしめるのに適したCVD装置の吐出装
置に関するものである。
加熱された基板表面にガス状の原料物質を送り、気相と
固相の界面における化学反応、例えば熱分解反応、還元
反応、酸化反応などによつて、基体上に反応生成物せる
CVD法(ChemicalVaporDeposit
ion、化学蒸着法)が知らねている。
かかるCVD法は、スプレー法に比し、排ガス処理が容
易で着膜効率が高<、また真空蒸着法に比し、生産性が
高<、設備費も安価であるので、生産装置として有効で
あるとされている。これまで、CVD法における反応炉
への原料ガスあるいは反応ガスの導入は、通常反応炉壁
に単純な開口を複数箇設けて行なうか、または反応炉直
前でガスを混合して1箇の開口を用いて行なうかの方法
が〒般的であつた。
この場合、フィルム化反応は、高温に保たれた基体表面
へ境界層の拡散を通して膜を形成する形で行なわれる。
このタイプでは、しばしば、境界層を通しての物質移動
を速めるために、基板を回転するなどの補助操作が同時
に行なわれることもある。また、特開昭54−3707
7号公報に記載されている様に原料ガスあるいは反応ガ
スを高速の粘性気流として基体面に吹き付ける方法や、
米国特許第4182783号明細書に記載されている様
にCVD原料ガスをスリットから乱流の形で基板面に吹
き付ける方法も提案されている。又、複数種のガスを反
応系に導入するCVD方式においてぱ、反応以前にガス
を低温域で混合する形式が行なわれてきた。
あるいは叉、米国特許第4144684号明細書に記載
されている様に擬似的な線状吹出口から吹き出させる形
式も提案されている。これらの方法の欠点は、CVD原
料ガスが導人管内で混合される場合には、反応室内で気
相分解を起し易く、また境界層を通しての反応であるた
めに充分な着膜速度が得られないことであつた。
また、反応を早めるためにガス流速を大きくすると反応
効率が低下するという欠点が知られている。本発明はか
かる欠点がな〈、大面積の基板上に被膜を均一に、かつ
連続的に形成せしめるのに適したCVD装置の吐出装島
を提供することを目的として研究の結果発明さねたもの
であり、その髪旨は、n種(n二1,2,・3・・・・
・・)のガスを層流の状態で吐出せしめるCVD装置の
吐出装置に卦いて、該吐出装置が各々のガスを分離して
導入するガス導入部と、該ガヌ導入部の各々に接続した
ガスの流路と、この流路内に設けられた流路抵抗部と、
各々のガス流路の先端に設けられたガスの噴出口と、こ
れら噴出口の外側に設けられたガスを吐出させるスリツ
ト状開口部とを備えていることを特徴とするCVD装置
の吐出装置に関するものである。以下、本発明を図面に
従つて更に具体的に説明する。
本発明のCVD装置の吐出装置は、例えば原料ガス、反
応ガス、及び原料ガスと反応ガスの反応制御ガスの3種
のガス流が噴出口から加熱された基板表面の近傍へ吹出
されるまで完全に分離して供給される様に構成される。
例えば、SiH4を原料ガスとして、02を反応ガスと
して、又N2、を反応制御ガスとして利用し、CVD法
によりSiO2膜を形成する場合には、第1図の様に5
本の分離されたガス流路A,B,C,D,Eを設け基板
1の表面の近傍までSiH4ガスと02ガスが混合しな
い様に、ガス流路CからSiH4ガスを、又ガス流路A
,Eから02ガスを流すとともに、SiH4ガスと02
ガスとの間の反応を制御するために反応制御ガスとして
N2ガスをガス流路B,Dから流す様にする。又、Sn
ct4とSbct5を原料ガスとして、H2OとCH3
OHを反応ガスとして、又N2を反応制御ガスとして利
用し、CVD法により電導性SnO2膜を形成する場合
には、第2図の様に5本の分離されたガス流路A′,B
/,C′,D′,E′を設け、基板1の表面の近傍まで
SnCt4,SbCt5,H2O,CH3OHが混合し
ない様に、ガス流路C′からSnct4とSbct5の
ガスを、又ガス流路A,E′からH2OとCH3OHの
ガスを流すとともに、反応制御ガスN2をガス流路B,
Dから流す様にする。
この吐出装置2に卦いては、複数種のガスが別別に該吐
出装置内一、導入される様に各々のガスを導入するガス
導入部、3,4,5,6,7が設けられ、又このガス導
入部には該導入部と連通したガス流路8,9,10,1
1,12と、該ガス流路の先端にスリツト状のガス噴出
口13,14,15,16,17とその外側にスリツト
状開口部18が投けられている。これらガス流路には、
スl)ツト状のガス噴出口の全巾にわたり均一な流速、
流量、分布が得られる様に、流路抵抗部が設けられる。
第4,5図は、流路抵抗部が設けらねたガス流路の一汐
1であり、横方向に2列の凹状の溝部19の設けられた
溝付き仕切板20と上記溝部19と方向を異にする多数
の長方形状の切欠21の設けられた流路抵抗板22と、
もう一枚の基板23とを縦方向に積層して流路抵抗部を
形成したものである。こねに卦いては上記溝部19と切
欠21によつて形成される縦方向の迷路状のガス流路に
よつてガス導入口24から供給されたガス流が絞らねた
り拡げらねたり、曲げられたりして整流され、均一な流
速、流量、分布のガス流が得らねる。この吐出装置は、
5つのガス流路が形成される様に、上記タイプの溝部付
き仕切板と切欠付きの流路抵抗板と、基板とを複数枚順
次積層したものである。
な卦、上記基板は、図示した様に溝部付き仕切板の溝部
の形成されていない反対面の平面を利用してもよいし、
又別の基板を用いてもよい。この様に本発明の流路抵抗
部は1枚の溝付き仕切板と1枚の流路抵抗板を基本単位
とする積層構造により構成されている。本発明に卦ける
吐出装置のガス流路の流路抵抗部の形状は、上記した流
路抵抗仮の縦方向の多数本の長方形の溝部と該溝部の上
下に卦いて交差する横方向に形成された複数個の長方形
の凹状部によつて形成される流路抵抗部付きガス流路に
限らず、その他各種の形状であつても差し支えないが、
安定した縦方向のスリット状の層流のガス流が得られる
様に流路抵抗部を設計するのが最適である。
又、上記流路抵抗板は、流路抵抗の働きをしてガスの流
れの均一化をはかるとともに、噴出口のスリツト巾の保
持という二つの機能を兼ね備えるものであり、高い寸法
精度が要求される。上記仕切板}よび流路抵抗板の積層
は、接着剤ろう付け、溶接等により接合してもよいが、
ガス流路の壁にスケールが付着した際、容易に分解して
掃除できる様にボルト締め、その他各種取外し可能な取
付け手段により行うのが保守上特に好ましい。
図示した例は、5つのガス流がガス吹出口まで分離して
気相分隔が起らずに送られる様に、流路抵抗部付きガス
流路を5つ設けた場合について説明したが、5つのガス
流に限らず、ガス流の数が増減した場合には、そのガス
流の数に応じて流路抵抗部付きガス流路の数を増減する
な卦、本発明の吐出装置により複数のガス流路にガスを
流してCVD法により被膜を形成する場合には、中央の
ガス流路を中心にして流されるガスの種類が左右対称と
なる様にするのが好ましい。
例えば、5つのガス流路から、A(反応ガス)、B(不
活性ガス),C(原料ガス)の3種のガスを流す場合に
は、A,B,C,B,Aとなる様な左右対称の順番で各
ガスを5つのガス流路から流すのが好ましい。又6つの
ガス流路から同上のガスを流す場合には、A,B,C,
C,B,Aとなる様な左右対称な順番で各ガスを6つの
ガス流路から流すのが好ましい。又、各種ガスのガス流
路の先端のガス噴出口13,14,15,16,17は
平行な細長い形状で、かつスリツト状の開口部に平行で
あるのが好ましく、このスリット状のガス噴出口のそれ
ぞれは、平行に配されて卦り基板の近傍で接近して開口
▲れて卦り、ガス噴出口付近でそれぞれ完全に分離され
て流れてきたガスが拡散混合され、瞬間的な熱分解と同
時に基板面に被膜が形成される様にされている。
このガス噴出口付近に}いては、複数種のガスが混合さ
れて基板面に制御された流れとして供給される様に、そ
の外側に第2のスリツト18を設けて2重のスリツト状
とし、より完全なスリツト状のガス流が吹出さねる様に
するのが最適である。な卦、各ガス流路のガス噴出口の
13,14,15,16,17の幅aは、ガスの吹出し
気流の状態が不均一とならず、又すじが発生したりしな
い様に、1つのガス気流につき0.5TWL〜5順たす
るのが好ましい。
更に、スリツト状開口部18の幅bは吐出ガスの種類を
nとすれば、n/2i〜10n!iの範囲とするのが、
ガスの吹出し気流の均一性という点から好ましい。例え
ば、スリツト状開口部の巾が大となると、吹出し風速が
低下して、吹出し気流の安定性力状きく損なわれる。又
、各ガスの吐出流速を開口部の長さ方向全般にわたつて
均一にするための積層構造タイプのガス流路が熱的に変
形しない様に、あるいはCVDガスが熱分解しない様に
ガス流路の両側の側面に水冷又は空冷式の冷却装置25
を設けることができる。本発明のCVD装置の吐出装置
により被膜を形成するに当つては、吹出しガスの流速、
流量、分布の均一が高くなり、又低流量でも使用でき、
高い付着効率が得られる様に、ガスを層流として流すこ
とが必髪である。
この様にすることにより、均一性の高い被膜を得ること
ができる。本発明のCVD装置の吐出装置は、基板が移
動しながらCVD法による化合物のコーテイングを行う
方法に卦いて、原料ガスと反応ガスを混合することなく
別々の系統を通して供給し、更にガス相互の干渉が起ら
ない様に原料ガスと反応ガス間にN2やArなどの不活
性ガスを供給して仕切を設けることができ、又ガス導入
仮とスベーサ一とを積層して迷路状の縦方向にガスが流
ねるガス流路を多数本設け、反応ガス、原料ガス、不活
性ガスが吹き出すまで混合しない様な構造とし、又ガス
流路の先端が巾の狭いスリツト状となつているので、原
料ガスの気相分解を防止することができるとともに、各
ガス気流の流速、流量、及び吹き出し分布の均一性を高
度にすることができ、又高い付着効率を確保するために
低流量でも使用することができる。
又上記構造のほかガス流路が取外し可能なガス導入板と
スベーサ一の積層構造となつているので、スケールが付
着しにくく、保守が容易であり、又熱変形にも強く、ス
ケールアツプしやすく、更に製作が容易であるという利
点、及び膜厚、特性について均一な被膜を得ることがで
きるという利点を有している。
【図面の簡単な説明】
第1図は、本発明のCVD装置用吐出装置の概略図を示
したもので、第2図は他の具体例に係る吐出装置の概略
図であり、aは側面図、bは正面図を示したものであり
、第3図は他の具体例に係る吐出装置の側面断面図を示
したものであり、第4図は他の具体例に係る吐出装置の
1部断面斜視図を示したものであり、第5図は同吐出装
置の流路抵抗部付きガス流路の一例に係る組立図を示す
ものである。 1;基板、2;CVD装置a吐出装置、3,4,5,6
,7;ガス導入部、8,9,10,11,12;ガス流
路、13,14,15,16,17;噴出口、18:ス
リツト状開口部、19;溝部、20;溝付き仕切板、2
1;切欠、22;流路抵抗板、23;基板、24:ガス
導入口、25;冷却装置。

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 1 n種(n=1、2、3‥‥)のガスを層流の状態で
    吐出せしめるCVD装置の吐出装置において、該吐出装
    置が各々のガスを分離して導入するガス導入部と、該ガ
    ス導入部の各々に接続したガス流路と、この流路内に設
    けられた流路抵抗部と、各々のガス流路の先端に設けら
    れたガスの噴出口と、これら噴出口の外側に設けられた
    ガスを吐出させるスリット状開口部とを備えていること
    を特徴とするCVD装置の吐出装置。 2 流路抵抗部が1枚の溝付き仕切板と1枚の流路抵抗
    板を基本単位とする積層構造を有することを特徴とする
    特許請求の範囲第1項記載のCVD装置の吐出装置。 3 噴出口がスリット状開口部に平行な細長い形状をし
    ており、その噴出口の幅は、1つのガス気流につき0.
    5mm〜5mmであることを特徴とする特許請求の範囲
    第1項記載のCVD装置の吐出装置。 4 スリット状開口部の幅は、吐出ガスの種類がnの場
    合n/2〜10n(mm)であることを特徴とする特許
    請求の範囲第1項記載のCVD装置の吐出装置。 5 冷却装置を付設したことを特徴とする特許請求の範
    囲第1項記載のCVD装置の吐出装置。
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