JP2016004868A - ガス流通管の取付具及び気相成長装置 - Google Patents

Abstract

【課題】気相成長装置のガス導入管等のガス流通管に加わる応力を抑制する。
【解決手段】ガス流通管の取付具１００は、反応炉の外壁（例えば上流側フランジ１２１ｂ）から突出した状態で外壁に固定されてガラス管５０を保持する金属管１０と、金属管１０に挿入されるとともにガラス管５０が挿通される環状のシール部材２０と、ガラス管５０が挿通される金属製の管状部３１を有する押圧部材３０と、金属管１０に止着されることにより押圧部材３０を押圧する止着部材４０とを備える。金属管１０の内面はテーパー部１１を有する。シール部材２０が管状部３１の一端部３１ａとテーパー部１１との間で圧縮されてガラス管５０の外周面と金属管１０の内周面とに押し付けられる。押圧部材３０が金属管１０に固定された状態で、管状部３１の他端側の部分は、止着部材４０よりも金属管１０の一端部１０ａから遠い側へ延出する。
【選択図】図１

Description

本発明は、ガス流通管の取付具及び気相成長装置に関する。

気相成長装置の反応炉へガスを導入するガス導入管としては、耐腐食性及び耐熱性に優れた石英ガラス管などのガラス管を用いることが一般的である。
ただし、ガラス管を反応炉の金属製の外壁に直接取り付けることはできないため、反応炉の外壁に取り付けられた金属管にガラス管を挿通し、この金属管によってガラス管を保持させる構造が一般的に採用される（例えば、特許文献１の段落０００６等参照）。

特許文献１の図１等に示されるように、ガラス管における反応炉の外部の部分は、金属管から突出した構造とすることが一般的である。
また、ガスボンベ等のガス供給源から気相成長装置の近傍までのガスの供給路は、金属配管により構成されていることが一般的であり、この金属配管を、ガラス管において上記のように突出した部分に対して固定することが一般的である。

特開２０１３−２２５６４８号公報

しかし、ガス供給源から延びる金属配管をガラス管の一端に固定するような場合においては、ガラス管が露出した構造となってしまうとともに、ガラス管に局所的に大きな応力（熱応力など）が加わってしまう。

本発明は、上記の課題に鑑みなされたものであり、気相成長装置のガス導入管等のガス流通管を好適に保護することが可能な、ガス流通管の取付具、及び、気相成長装置を提供する。

本発明は、
反応炉内に保持された基板上に半導体結晶膜を成長させる気相成長装置の前記反応炉の内部と外部との間でガスを流通させるガラス管を、前記反応炉の外壁に取り付けるための取付具であって、
一端部が前記外壁に固定されて、他端側の部分が当該外壁より前記反応炉の外方に突出した状態とされ、且つ、前記ガラス管が挿通されるとともに該ガラス管を保持する金属管と、
前記金属管に挿入されるとともに、前記ガラス管が挿通される、環状のシール部材と、
前記シール部材を前記金属管の前記一端部側へ押圧して、該シール部材を前記ガラス管の外周面と前記金属管の内周面とに密着させる押圧部材と、
前記金属管の他端部に止着されることにより、前記押圧部材を前記金属管に固定するとともに、前記押圧部材を前記金属管の前記一端部側に押圧する止着部材と、
を備え、
前記金属管の内面は、内径が当該金属管の前記一端部側に向けて縮径するテーパー部を有し、
前記押圧部材は、前記ガラス管が挿通され、且つ、前記金属管に対して当該金属管の他端側より挿入される、金属製の管状部を有し、
前記押圧部材が前記金属管に固定されることによって、前記シール部材が前記管状部の一端部と前記テーパー部との間で圧縮されて前記ガラス管の外周面と前記金属管の内周面とに押し付けられ、
前記押圧部材が前記金属管に固定された状態で、前記管状部の他端側の部分は、前記止着部材よりも前記金属管の前記一端部から遠い側へ延出する、
ガス流通管の取付具を提供する。

本発明によれば、気相成長装置のガス導入管等のガス流通管を好適に保護することが可能となる。

第１の実施形態に係るガス流通管の取付具を示す断面図である。 第１の実施形態に係る気相成長装置を示す模式的な断面図である。 第１の実施形態に係るガス流通管の取付具を用いたガス流通管の取付構造の一例を示す断面図である。 第２の実施形態に係るガス流通管の取付具を示す断面図である。

以下、本発明の実施形態について、図面を用いて説明する。なお、すべての図面において、同様の構成要素には同一の符号を付し、適宜に説明を省略する。

〔第１の実施形態〕
図１は第１の実施形態に係るガス流通管の取付具１００を示す断面図である。
図２は第１の実施形態に係る気相成長装置の一例としてのハイドライド気相成長装置（ＨＶＰＥ装置）１２０を示す模式的な断面図である。
図３は第１の実施形態に係るガス流通管の取付具１００を用いたガス流通管（ガラス管５０）の取付構造の一例を示す断面図である。

本実施形態に係るガス流通管の取付具１００は、反応炉１２１（図２）内に保持された基板１３３上に半導体結晶膜（図示略）を成長させる気相成長装置（例えばＨＶＰＥ（Ｈｙｄｒｉｄｅ Ｖａｐｏｒ Ｐｈａｓｅ Ｅｐｉｔａｘｙ）装置１２０）の反応炉１２１の内部と外部との間でガスを流通させるガラス管５０を、反応炉１２１の外壁（例えば、上流側フランジ１２１ｂ）に取り付けるための取付具である。
ガス流通管の取付具１００は、金属管１０と、環状のシール部材２０と、押圧部材３０と、止着部材４０と、を有する。
金属管１０は、当該金属管１０の一端部１０ａが反応炉１２１の外壁に固定されて、当該金属管１０の他端側（他端部１０ｂ側）の部分が当該外壁より反応炉１２１の外方に突出した状態とされる。この金属管１０にガラス管５０が挿通されるとともに、金属管１０によってガラス管５０を保持するようになっている。
シール部材２０は、金属管１０に挿入されるとともに、該シール部材２０にガラス管５０が挿通される。
止着部材４０は、金属管１０の他端部１０ｂに止着されることにより、押圧部材３０を金属管１０に固定するとともに、押圧部材３０を金属管１０の一端部１０ａ側に押圧する。
金属管１０の内面は、内径が金属管１０の一端部１０ａ側に向けて縮径するテーパー部１１を有する。
押圧部材３０は、金属製の管状部３１を有する。管状部３１には、ガラス管５０が挿通される。また、管状部３１は、金属管１０に対して当該金属管１０の他端側（他端部１０ｂ側）より挿入される。
押圧部材３０が金属管１０に固定されることによって、押圧部材３０は、シール部材２０を金属管１０の一端部１０ａ側へ押圧する。これにより、シール部材２０は、管状部３１の一端部３１ａとテーパー部１１との間で圧縮されて、ガラス管５０の外周面と金属管１０の内周面とに押し付けられ、ガラス管５０の外周面と金属管１０の内周面とに密着する。
そして、押圧部材３０が金属管１０に固定された状態で、管状部３１の他端側（他端部３１ｂ側）の部分は、止着部材４０よりも金属管１０の一端部１０ａから遠い側へ延出するようになっている。
なお、ガラス管５０は、例えば、石英ガラスにより構成されている。

また、本実施形態に係る気相成長装置（例えばＨＶＰＥ装置１２０）は、反応炉１２１内に保持された基板１３３上に半導体結晶膜（図示略）を成長させる気相成長装置である。
この気相成長装置は、本実施形態に係るガス流通管の取付具１００を備え、ガラス管５０における反応炉１２１の外部の部分は、金属管１０と、押圧部材３０の管状部３１と、のうちの少なくとも何れか一方により覆われている。

以下、ガス流通管の取付具１００の構造について、詳細に説明する。

金属管１０は、例えば、直線状の管状体であり、その一端部１０ａが反応炉１２１の外壁（例えば上流側フランジ１２１ｂ）に固定される。金属管１０の他端部１０ｂの外周面にはねじ溝およびねじ山が形成されて、他端部１０ｂは雄ねじ形状とされている。

金属管１０は、内径が管状部３１の外径と略等しく形成されている第１部分１３と、内径がガラス管５０の外径と略等しく形成されている第２部分１５と、を有する。
第２部分１５は、第１部分１３よりも金属管１０の一端部１０ａ側（上流側フランジ１２１ｂ側）に配置されている。より具体的には、例えば、第２部分１５は、金属管１０の一端部１０ａを含む部分であり、第１部分１３は、金属管１０の他端部１０ｂを含む部分である。

第１部分１３には、管状部３１及びガラス管５０が挿通される。すなわち、第１部分１３には、管状部３１が挿通されるとともに、該管状部３１に挿通されたガラス管５０も挿通される。
一方、第２部分１５には、ガラス管５０が挿通される。

金属管１０において、第１部分１３と第２部分１５との間に位置する部分の内面に、上記のテーパー部１１が形成されている。

シール部材２０の内径は、ガラス管５０の外径と略等しく設定されている。シール部材２０の外径は、金属管１０の第１部分１３の内径と略等しいか、又は、第１部分１３の内径よりも若干小さく設定されている。

シール部材２０としては、例えば、いわゆるＯリングと呼ばれるものを用いることができる。シール部材２０は１個であっても良いが、本実施形態の場合は、例えば、２つのシール部材２０が用いられる。本実施形態に係るガス流通管の取付具１００は、シール部材２０として、金属管１０の軸方向において相互に隣接して配置される第１シール部材２１と第２シール部材２２とを含む。第２シール部材２２は、第１シール部材２１に対し、金属管１０の一端部１０ａ側（つまり反応路１２１側）に隣接して配置される。

ここで、第１シール部材２１及び第２シール部材２２の耐腐食性は、ガラス管５０を介して反応炉１２１へ供給されるガスの腐食性に応じて、適宜に選択することができる。

例えば、水素ガスなどの非腐食性ガスを供給するガラス管５０の取り付けに取付具１００を用いる場合、すなわち供給ガスの腐食性よりも反応炉１２１内の雰囲気の方が腐食性が強い場合、供給側（図１において左方）に比べ反応炉１２１側（図１において右方）の環境の方が腐食性が強い非対称な状況となる。
この場合、第１シール部材２１と第２シール部材２２とのうち、より反応炉１２１に近い側に配置される第２シール部材２２を、第１シール部材２１よりも耐腐食性に優れた材料により構成することが好ましい。
このようにすることにより、腐食による第２シール部材２２の劣化を抑制することができる。
この場合、例えば、第１シール部材２１は、ニトリルゴムなどにより構成することができ、第２シール部材２２は、フッ素系ゴムなどにより構成することができる。

一方、供給ガスの腐食性が反応炉１２１内の雰囲気の腐食性と同等の場合は、第１シール部材２１及び第２シール部材２２の双方を、耐腐食性に優れた材料により構成することが好ましい。すなわち、この場合、例えば、第１シール部材２１及び第２シール部材２２の双方を、フッ素系ゴムなどにより構成することができる。

押圧部材３０は、例えば、管状部３１と、管状部３１の外面に形成された被押圧部３２と、を有する。

管状部３１は、直線状の管状体である。
管状部３１の一端部３１ａの先端面は、当該管状部３１の径方向外方に向けて金属管１０の一端部１０ａに近づくように傾斜したテーパー面３１ｃを有する。管状部３１は、テーパー面３１ｃによって、シール部材２０を金属管１０の一端部１０ａ側へ押圧する。

被押圧部３２は、管状部３１よりも、管状部３１の径方向外方に突出している。被押圧部３２は、止着部材４０によって、金属管１０の一端部１０ａ側に押圧される部分である。
すなわち、管状部３１の外面には、止着部材４０によって金属管１０の一端部１０ａ側に押圧される被押圧部３２が、管状部３１より外方に突出して形成されている。
なお、被押圧部３２は、管状部３１の両端の双方から離間した位置に配置されている。より具体的には、例えば、被押圧部３２は、管状部３１の他端部３１ｂよりも一端部３１ａの近くに配置されていることが好ましい。

止着部材４０は、管状部３１及びガラス管５０が挿通される筒状に形成されている。止着部材４０は、金属管１０の他端部１０ｂと螺合することにより当該他端部１０ｂに止着される雌ねじ部４１を有する。
更に、止着部材４０は、雌ねじ部４１よりも金属管１０の他端部１０ｂから遠くに配置される本体部４２を有している。
本体部４２は、押圧部材３０の被押圧部３２よりも小径に形成された小径部４２ａを有する。止着部材４０の雌ねじ部４１が金属管１０の他端部１０ｂに対して螺合する際に、小径部４２ａが被押圧部３２（ひいては押圧部材３０の全体）を金属管１０の一端部１０ａ側に向けて押圧するようになっている。
なお、本体部４２の外面は、例えば六角柱形などに形成されており、六角スパナなどの工具を用いて止着部材４０を金属管１０の他端部１０ｂに対して螺合させ止着できるようになっている。

金属管１０、押圧部材３０及び止着部材４０は、それぞれＳＵＳなどの金属材料により構成されている。
シール部材２０は、合成ゴムなどの弾性体材料により構成されている。

ガス流通管の取付具１００は、以上のように構成されている。

次に、本実施形態に係る気相成長装置の一例としてのＨＶＰＥ装置１２０について詳細に説明する。

図２に示すように、ＨＶＰＥ装置１２０は、ハイドライド気相成長法により基板１３３上に半導体結晶膜（例えばＧａＮ膜）を成長させるものであり、反応炉１２１と、反応炉１２１内において基板１３３を保持する基板ホルダ１２３と、基板ホルダ１２３により保持された基板１３３に反応ガスを供給するガス供給部と、を備えている。
ガス供給部は、例えば、後述するIII族原料ガス供給部１３９及び窒素原料ガス供給部１３７を備えて構成される。
反応管１２１ａの内部の領域は、半導体結晶膜の成長が行われる成長領域１２２を含む。

ＨＶＰＥ装置１２０は、III族原料ガスを成長領域１２２へ供給するIII族原料ガス供給部１３９と、窒素原料ガスを成長領域１２２へ供給する窒素原料ガス供給部１３７と、ドーピングガスを成長領域１２２へ導入するガス導入管１２５と、反応炉１２１から外部にガスを排出するガス排出管１３５と、ヒータ１２９、１３０とを備える。

反応ガスは、III族原料ガスと、窒素原料ガスと、ドーピングガスと、を含んで構成される。反応ガスは、概ね図２における左側から右側へ向けて流れる。以下、反応ガスのガス流における上流側を、単に上流側といい、反応ガスのガス流における下流側を、単に下流側という。

成長領域１２２は、反応炉１２１内における下流側すなわち図２における右側部分に位置している。基板ホルダ１２３は、反応炉１２１内における下流側の部分において、回転軸１３２により回転自在に設けられている。この回転軸１３２は、図示しないモータ等の回転アクチュエータにより軸周りに回転駆動され、回転軸１３２とともに基板ホルダ１２３が回転する。基板ホルダ１２３は、当該基板ホルダ１２３における上流側の面にて基板１３３を保持する。基板ホルダ１２３により保持された基板１３３は、成長領域１２２に位置する。基板ホルダ１２３が回転するのに伴い、基板１３３はその板面方向において回転する。

ガス排出管１３５は、基板ホルダ１２３よりも下流側に配置され、反応炉１２１内からガスを外部に排出する。

反応炉１２１内における上流側の部分は、仕切板１３６により上下２つの層に区画されている。

III族原料ガス供給部１３９は、ガス導入管１２６と、反応炉１２１内における仕切板１３６よりも下側の層であるIII族原料ガス供給管１３９ａと、III族原料ガス供給管１３９ａ内に配置されたソースボート１２８と、Ｇａ原料１２７と、を含む。ソースボート１２８は、Ｇａ原料１２７を収容している。

ガス導入管１２６は、ＨＣｌガス等のハロゲン含有ガスを、III族原料ガス供給管１３９ａへ導入する。ガス導入管１２６の供給口（下流端）は、ソースボート１２８よりも上流側に配置されている。

ガス導入管１２６から導入されるハロゲン含有ガスは、III族原料ガス供給部１３９内において、ソースボート１２８中のＧａ原料１２７の表面または揮発したＧａと接触し、Ｇａを塩化してＧａ塩化物を含むIII族原料ガス（ＧａＣｌ等）を生成する。なお、III族原料ガス供給部１３９の周囲にはヒータ１２９が配置され、III族原料ガス供給部１３９内は、ハイドライド気相成長中において、たとえば８００〜９００℃程度の温度に維持される。

III族原料ガス供給部１３９は、このように生成されたＧａＣｌ等のIII族原料ガスを成長領域１２２へ供給する。すなわち、III族原料ガスを基板ホルダ１２３により保持された基板１３３の表面に供給する。

窒素原料ガス供給部１３７は、ガス導入管１２４と、反応炉１２１内における仕切板１３６よりも上側の層（ガス導入管１２５およびその内部は除く）である窒素原料ガス供給管１３７ａと、を含む。

ガス導入管１２４は、アンモニアガスを、窒素原料ガス供給管１３７ａへ導入する。このアンモニアガスは、窒素原料ガス供給管１３７ａ中を通過する過程で、熱により分解される。なお、窒素原料ガス供給部１３７の周囲にはヒータ１２９が配置され、窒素原料ガス供給部１３７内は、ハイドライド気相成長中において、たとえば８００〜９００℃程度の温度に維持される。

窒素原料ガス供給部１３７は、アンモニアを成長領域１２２へ供給する。すなわち、アンモニアを基板ホルダ１２３により保持された基板１３３の表面に供給する。

ガス導入管１２５は、ジクロロシラン（ＳｉＨ_２Ｃｌ_２）ガスなどのドーピングガスを成長領域１２２へ導入する。すなわち、ドーピングガスを基板ホルダ１２３により保持された基板１３３の表面に供給する。

成長領域１２２内で、基板１３３の表面（図２における左側の面）上に、ＧａＮの成長が行われる。成長領域１２２の周囲にはヒータ１３０が配置され、成長領域１２２内は、ハイドライド気相成長中において、たとえば１０００〜１２００℃程度の温度に維持される。

基板１３３は、基板ホルダ１２３の一方の面（図２において左側の面）に対して接着剤１２３ａにより固定されることによって、基板ホルダ１２３により保持される。

反応炉１２１は、例えば、筒状の反応管１２１ａと、反応管１２１ａの上流側の開口を閉塞する上流側フランジ１２１ｂと、反応管１２１ａの下流側の開口を閉塞する下流側フランジ１２１ｃと、を有する。
例えば、反応管１２１ａは、ガラス管（例えば石英ガラス管）により構成されている。
上流側フランジ１２１ｂ及び下流側フランジ１２１ｃは、例えば、ＳＵＳ等の金属材料により構成されている。

また、ガス導入管１２４、ガス導入管１２５およびガス導入管１２６は、それぞれガラス管（例えば石英ガラス管）により構成されている。ガス導入管１２４、ガス導入管１２５およびガス導入管１２６は、それぞれ上記のガラス管５０（図１）に相当する。

各ガラス管５０（ガス導入管１２４、ガス導入管１２５およびガス導入管１２６の各々）は、上記のガス流通管の取付具１００を用いて反応炉１２１の外壁（上流側フランジ１２１ｂ）に対して取り付けられている。

以下、ガス流通管の取付具１００を用いて、反応炉１２１の外壁（上流側フランジ１２１ｂ）に対してガラス管５０を取り付ける方法の一例について、図３を参照して説明する。

上流側フランジ１２１ｂには、予め、金属管１０を挿通可能な貫通孔１２１ｄ（図１）が、該上流側フランジ１２１ｂの表裏を貫通して形成されている。

先ず、金属管１０の一端部１０ａを貫通孔１２１ｄに挿通し、一端部１０ａを上流側フランジ１２１ｂにおける貫通孔１２１ｄの縁部に対して溶接により気密状態で固定する。これにより、金属管１０の一端部１０ａが上流側フランジ１２１ｂを貫通した状態とするとともに、金属管１０の他端側の部分が上流側フランジ１２１ｂより反応炉１２１の外方に突出した状態とする。

次に、金属管１０内にガラス管５０を挿通する。ガラス管５０は、例えば、金属管１０を貫通するように配置する。つまり、ガラス管５０を、反応炉１２１の外部空間から内部空間に亘って配置する。したがって、ガラス管５０の一端側の部分５１ａは、反応炉１２１の内部に位置する。また、ガラス管５０の他端５１ｂ側の部分は、反応炉１２１の外部に位置し、且つ、金属管１０よりも、上流側フランジ１２１ｂから遠い側へ突出した状態となる。

また、第１シール部材２１及び第２シール部材２２を、ガラス管５０に外挿した状態で、金属管１０の第１部分１３の内部に挿入する。
なお、予め第１シール部材２１及び第２シール部材２２をガラス管５０に外挿した状態で、ガラス管５０を金属管１０に挿通することにより、第１シール部材２１及び第２シール部材２２を第１部分１３に挿入しても良いし、ガラス管５０を金属管１０に挿通した後で、第１シール部材２１及び第２シール部材２２を他端５１ｂ側よりガラス管５０に外挿し、該第１シール部材２１及び第２シール部材２２を第１部分１３に挿入しても良い。

次に、ガラス管５０の他端５１ｂ側より、押圧部材３０の管状部３１をガラス管５０に外挿する。更に、管状部３１の一端部３１ａを金属管１０の第１部分１３に挿入する。

次に、押圧部材３０の管状部３１の他端部３１ｂ側より、止着部材４０を管状部３１に外挿する。そして、止着部材４０の雌ねじ部４１を金属管１０の他端部１０ｂに対して螺合させて、該止着部材４０を他端部１０ｂに止着する。これにより、押圧部材３０が金属管１０に固定される。

この過程で、止着部材４０の小径部４２ａが押圧部材３０の被押圧部３２に対して係合し、被押圧部３２を金属管１０の一端部１０ａ側に押圧する。このため、押圧部材３０が金属管１０の一端部１０ａ側へ移動する。
特に、雌ねじ部４１を他端部１０ｂに螺合させる過程においても、小径部４２ａが被押圧部３２を一端部１０ａ側へ押圧し、押圧部材３０が一端部１０ａ側へ移動する。

押圧部材３０が一端部１０ａ側へ移動する過程で、押圧部材３０の管状部３１の一端部３１ａの先端に形成されているテーパー面３１ｃが、第１シール部材２１を一端部３１ａ側へ押圧するとともに、第１シール部材２１を介して第２シール部材２２を一端部３１ａ側（つまり金属管１０の内面のテーパー部１１側）へ押圧する。
そして、止着部材４０が他端部１０ｂに止着された段階では、第１シール部材２１及び第２シール部材２２がテーパー面３１ｃとテーパー部１１との間で圧縮された状態となるとともに、第２シール部材２２はガラス管５０の外周面と金属管１０の内周面（テーパー部１１）との双方に対して押し付けられて密着した状態となり、第１シール部材２１はガラス管５０の外周面と金属管１０の内周面（テーパー部１１）との双方に対して押し付けられて密着した状態となる。なお、第２シール部材２２は、金属管１０における第１部分１３の内周面に対しても密着しても良い。また、第１シール部材２１は、金属管１０の内周面に対しても密着しても良い。

こうして、反応炉１２１の内部空間は、第１シール部材２１及び第２シール部材２２によって、金属管１０及び管状部３１の外部空間から気密にシールされた状態となる。
すなわち、反応炉１２１の内部空間は、（１）ガラス管５０の内部空間、（２）管状部３１の内部空間、（３）第２シール部材２２よりもガラス管５０の一端側（部分５１ａ側）におけるガラス管５０の外周面と金属管１０の内周面との間隙、及び、（４）第１シール部材２１よりも他端５１ｂ側におけるガラス管５０の外周面と管状部３１の内周面との間隙に対しては、それぞれ連通しているが、金属管１０及び管状部３１の外部空間には連通していない状態となる。

ここで、ガラス管５０の他端５１ｂは、例えば、止着部材４０よりも、金属管１０の一端部１０ａから遠い側へ突出した状態とすることができる。
そして、図３に示すようにガラス管５０がガス流通管の取付具１００によって保持された状態（押圧部材３０が金属管１０に固定された状態）において、管状部３１の他端側（他端部３１ｂ側）の部分は、止着部材４０よりも金属管１０の一端部１０ａから遠い側（図中左方）へ延出した状態となる。
このため、この延出した部分によって、ガラス管５０を好適に保護することができる。

また、ガラス管５０の他端５１ｂが管状部３１の他端部３１ｂから突出しないように、ガラス管５０の配置を設定する。換言すれば、管状部３１を、ガラス管５０の他端５１ｂよりも金属管１０の一端部１０ａから遠い側に突出した状態とする。
これにより、管状部３１によってガラス管５０における他端５１ｂ側の部分の周囲を覆い、該管状部３１によってガラス管５０における他端５１ｂ側の部分を保護することができる。
つまり、ガラス管５０における反応炉１２１の外部の部分を、金属管１０と、押圧部材３０の管状部３１と、のうちの少なくとも何れか一方により覆って保護することができる。

ここで、ガラス管５０に対するガスの供給は、図示しないガスボンベ等のガス供給源から行われる。ガス供給源は、図示しない金属配管を介してガスを供給するようになっている。この金属配管は、例えば、ＨＶＰＥ装置１２０の近傍まで延びている。
ガス供給源からの金属配管は、例えば、図３に示す接続配管２１０及び継手２２０を用いて、管状部３１の他端部３１ｂに対して接続される。
すなわち、一端部に継手２２０が設けられた接続配管２１０の他端部が管状部３１の他端部３１ｂに対して溶接等により接続されることにより、接続配管２１０と管状部３１とが相互に連通した状態とされる。そして、ガス供給源から延びた上記の金属配管の端部が継手２２０に対して接続されることにより、ガス供給源から、図示しない金属配管、接続配管２１０及び管状部３１を介して、ガラス管５０へとガスを供給可能となる。

なお、一例として、ガラス管５０は、その軸方向（長手方向）が水平又は略水平となるように配置することができる。ただし、ガラス管５０の軸方向（長手方向）は、傾斜して配置されていても良いし、鉛直方向又は略鉛直方向に配置されていても良い。

以上のような第１の実施形態によれば、止着部材４０が金属管１０の他端部１０ｂに止着されるとともに押圧部材３０が金属管１０に固定された状態で、管状部３１の他端側の部分は、止着部材４０よりも金属管１０の一端部１０ａから遠い側へ延出する。
このため、止着部材４０よりも金属管１０の一端部１０ａから遠い領域においても、管状部３１によってガラス管５０を覆い、該ガラス管５０を保護することができる。

そして、ガスボンベ等のガス供給源からＨＶＰＥ装置１２０の近傍までのガスの供給路となる金属配管（図示略）と、押圧部材３０の管状部３１と、を例えば図３に示すように継手２２０及び接続配管２１０を介するなどして相互に接続することにより、ガラス管５０が外部に露出しない構造とすることができる。よって、ガラス管５０において反応炉１２１の外部に位置する部分の全体を、金属管１０と、管状部３１と、のうちの少なくとも何れか一方により覆って保護することができる。
また、管状部３１に加わる応力が、ガラス管５０に対して直接的には作用しないようにできることから、ガラス管５０に加わる応力を抑制することができる。

このように、本実施形態によれば、気相成長装置のガス導入管等のガス流通管を好適に保護することができる。

また、金属管１０、シール部材２０、押圧部材３０及び止着部材４０からなるガス流通管の取付具１００は、図１及び図３に示すように非常にスリム且つコンパクトに構成することができる。よって、複数のガス流通管が密集して配置されている場合でも、各ガス流通管に対応するガス流通管の取付具１００どうしの干渉を抑制することができるとともに、ガス流通管の取付具１００を用いたガス流通管の取り付け作業も容易に行うことができる。

また、管状部３１の一端部３１ａは、管状部３１の径方向外方に向けて金属管１０の一端部１０ａに近づくように傾斜したテーパー面３１ｃを有し、テーパー面３１ｃによりシール部材２０を金属管１０の一端部１０ａ側へ押圧する。これにより、テーパー面３１ｃ及びガラス管５０の外周面に対してシール部材２０（特に第１シール部材２１）をより良好に密着させることができるため、シール部材２０によるシール性を向上することができる。

また、ガス流通管の取付具１００は、シール部材２０として、金属管１０の軸方向において相互に隣接して配置される第１シール部材２１と第２シール部材２２とを含む。
よって、第１シール部材２１よりも他端５１ｂ側におけるガラス管５０の外周面と管状部３１の内周面との間隙と、金属管１０及び管状部３１の外部空間との間のシールは、第１シール部材２１により実現することができる。また、第２シール部材２２よりもガラス管５０の一端側（部分５１ａ側）におけるガラス管５０の外周面と金属管１０の内周面との間隙と、金属管１０及び管状部３１の外部空間との間のシールは、第２シール部材２２により実現することができる。
このように２つのシール部材２０に機能を分担させることにより、より良好なシール性が期待できる。
また、２つのシール部材２０が相互に直接接触するため、２つのシール部材２０を均等な力で圧縮することができ、各シール部材２０による均等なシール性が期待できる。

また、第２シール部材２２を、第１シール部材２１よりも耐腐食性に優れた材料により構成することによって、供給ガスの腐食性よりも反応炉１２１内の雰囲気の方が腐食性が強い場合に、腐食による第２シール部材２２の劣化を抑制することができる。

また、金属管１０の他端部１０ｂは雄ねじ形状とされ、止着部材４０は管状部３１及びガラス管５０が挿通される筒状に形成され、且つ、止着部材４０は、金属管１０の他端部１０ｂと螺合することにより他端部１０ｂに止着される雌ねじ部４１を有する。よって、止着部材４０を他端部１０ｂに対して容易に固定することができる。
また、雌ねじ部４１を他端部１０ｂに螺合させる際に、雌ねじ部４１が他端部１０ｂに対して螺進する過程で、押圧部材３０によってシール部材２０をテーパー部１１側に押し込んで、シール部材２０によるシール機能を発揮させることができる。

また、管状部３１の外面には、止着部材４０によって金属管１０の一端部１０ａ側に押圧される被押圧部３２が、管状部３１より外方に突出して形成されているので、止着部材４０によって押圧部材３０を金属管１０の一端部１０ａ側に押圧可能な構成を、簡単な構造により実現することができる。

また、本実施形態に係る気相成長装置（例えばＨＶＰＥ装置１２０）によれば、本実施形態に係るガス流通管の取付具１００を備えるので、本実施形態に係るガス流通管の取付具１００により得られる効果が得られる。

また、ガラス管５０における反応炉１２１の外部の部分は、金属管１０と、押圧部材３０の管状部３１と、のうちの少なくとも何れか一方により覆われた構成とすることにより、ガラス管５０において反応炉１２１の外部に位置する部分を、金属管１０と、管状部３１と、のうちの少なくとも何れか一方により保護することができる。

〔第２の実施形態〕
図４は第２の実施形態に係るガス流通管の取付具１００を示す断面図である。
本実施形態に係るガス流通管の取付具１００は、以下に説明する点で、上記の第１の実施形態に係るガス流通管の取付具１００と相違し、その他の点では、上記の第１の実施形態に係るガス流通管の取付具１００と同様に構成されている。
また、本実施形態に係る気相成長装置は、上記の第１の実施形態に係るガス流通管の取付具１００に代えて、本実施形態に係るガス流通管の取付具１００を備える点で、上記の第１の実施形態に係る気相成長装置と相違し、その他の点では、上記の第１の実施形態に係る気相成長装置と同様に構成されている。

本実施形態の場合、押圧部材３０は、管状部３１とは別体の第２管状部３３を有している。
第２管状部３３は、金属管１０に挿入され、管状部３１よりも金属管１０の一端部１０ａ側に配置され、且つ、管状部３１と同軸に配置される。より具体的には、第２管状部３３は、例えば、直線状の管状体であり、金属管１０の第１部分１３に挿入される。第２管状部３３の長さは、金属管１０の第１部分１３の長さよりも短い。

本実施形態の場合、ガス流通管の取付具１００は、シール部材２０として、管状部３１の一端部３１ａと第２管状部３３との間で圧縮される第１シール部材２１と、第２管状部３３とテーパー部１１との間で圧縮される第２シール部材２２と、を含む。

管状部３１の一端部３１ａは、管状部３１の径方向外方に向けて金属管１０の一端部１０ａに近づくように傾斜したテーパー面３１ｃを有し、テーパー面３１ｃにより第１シール部材２１を第２管状部３３側へ押圧する。

本実施形態の場合も、上記の第１の実施形態の場合と同様に、第１シール部材２１及び第２シール部材２２の耐腐食性は、ガラス管５０を介して反応炉１２１へ供給されるガスの腐食性に応じて、適宜に選択することができる。
すなわち、供給ガスの腐食性よりも反応炉１２１内の雰囲気の方が腐食性が強い場合は、第１シール部材２１と第２シール部材２２とのうち、より反応炉１２１に近い側に配置される第２シール部材２２を、第１シール部材２１よりも耐腐食性に優れた材料により構成することが好ましい。
一方、供給ガスの腐食性が反応炉１２１内の雰囲気の腐食性と同等の場合は、第１シール部材２１及び第２シール部材２２の双方を、耐腐食性に優れた材料により構成することが好ましい。

以下、第２の実施形態に係るガス流通管の取付具１００を用いて、反応炉１２１の外壁（例えば上流側フランジ１２１ｂ）に対してガラス管５０を取り付ける方法の一例について説明する。

先ず、上記の第１の実施形態と同様に、金属管１０を上流側フランジ１２１ｂに固定し、金属管１０内にガラス管５０を挿通する。

また、第２シール部材２２を、ガラス管５０に外挿した状態で、金属管１０の第１部分１３の内部に挿入する。

次に、ガラス管５０の他端５１ｂ側より、押圧部材３０の第２管状部３３をガラス管５０に外挿する。更に、第２管状部３３を金属管１０の第１部分１３に挿入する。

次に、ガラス管５０の他端５１ｂ側より、第１シール部材２１をガラス管５０に外挿し、更に第１シール部材２１を金属管１０の第１部分１３の内部に挿入する。

次に、ガラス管５０の他端５１ｂ側より、押圧部材３０の管状部３１をガラス管５０に外挿する。更に、管状部３１の一端部３１ａを金属管１０の第１部分１３に挿入する。

次に、第１の実施形態と同様に、押圧部材３０の管状部３１の他端部３１ｂ側より、止着部材４０を管状部３１に外挿し、止着部材４０の雌ねじ部４１を金属管１０の他端部１０ｂに対して螺合させて、該止着部材４０を他端部１０ｂに止着する。これにより、押圧部材３０が金属管１０に固定される。

この過程で、止着部材４０の小径部４２ａが押圧部材３０の被押圧部３２に対して係合し、被押圧部３２を金属管１０の一端部１０ａ側に押圧する。このため、管状部３１が金属管１０の一端部１０ａ側へ移動する。
特に、雌ねじ部４１を他端部１０ｂに螺合させる過程においても、小径部４２ａが被押圧部３２を一端部１０ａ側へ押圧し、管状部３１が一端部１０ａ側へ移動する。

管状部３１が金属管１０の一端部１０ａ側へ移動することにより、第１シール部材２１、第２管状部３３及び第２シール部材２２が一端部３１ａ側へ押圧される。
そして、止着部材４０が他端部１０ｂに止着された段階では、第２シール部材２２は、第２管状部３３におけるガラス管５０の一端側（部分５１ａ側）の端部とテーパー部１１との間で圧縮され、ガラス管５０の外周面と金属管１０の内周面（テーパー部１１）との双方に対して押し付けられて密着した状態となる。勿論、この状態で、第２シール部材２２は、第２管状部３３におけるガラス管５０の一端側（部分５１ａ側）の端部に対しても密着している。
同様に、止着部材４０が他端部１０ｂに止着された段階では、第１シール部材２１は、管状部３１の先端のテーパー面３１ｃと第２管状部３３における管状部３１側の端部との間で圧縮され、ガラス管５０の外周面とテーパー面３１ｃとの双方に対して密着した状態となる。
なお、第２シール部材２２は、金属管１０における第１部分１３の内周面に対しても密着しても良い。また、第１シール部材２１は、金属管１０の内周面に対しても密着しても良い。

こうして、反応炉１２１の内部空間は、第１シール部材２１及び第２シール部材２２によって、金属管１０及び管状部３１の外部空間から気密にシールされた状態となる。
すなわち、反応炉１２１の内部空間は、（１）ガラス管５０の内部空間、（２）管状部３１の内部空間、（３）第２シール部材２２よりもガラス管５０の一端側（部分５１ａ側）におけるガラス管５０の外周面と金属管１０の内周面との間隙、及び、（４）第１シール部材２１よりも他端５１ｂ側におけるガラス管５０の外周面と管状部３１の内周面との間隙に対しては、それぞれ連通しているが、金属管１０及び管状部３１の外部空間には連通していない状態となる。

なお、図示は省略するが、本実施形態の場合も、例えば、図３に示すのと同様の接続配管２１０及び継手２２０を用いて、ガス供給源からの金属配管と、管状部３１と、を相互に接続することができる。

以上のような第２の実施形態によっても、上記の第１の実施形態と同様の効果が得られる。

なお、上記の各実施形態では、気相成長装置がＨＶＰＥ装置１２０である例を説明したが、気相成長装置は、この例に限らず、例えば、ＭＯＶＰＥ装置であっても良い。

また、上記の各実施形態では、金属管１０の一端部１０ａが反応炉１２１の外壁（例えば上流側フランジ１２１ｂ）を貫通する状態で、金属管１０が反応炉１２１の外壁に固定される例を説明したが、金属管１０の一端が反応炉１２１の外壁に突き当てられた状態で、金属管１０が反応炉１２１の外壁に固定されても良い。

また、上記の第１の実施形態において、シール部材２０として２つのシール部材（第１シール部材２１及び第２シール部材２２）を用いる例を説明したが、第１の実施形態では、シール部材２０は１つであっても良い。この場合、シール部材２０は、少なくともガラス管５０の外周面、テーパー面３１ｃ及びテーパー部１１に対して密着する。なお、シール部材２０は、金属管１０の第１部分１３の内周面に対しても密着しても良い。

１０ 金属管
１０ａ 一端部
１０ｂ 他端部
１１ テーパー部
１３ 第１部分
１５ 第２部分
２０ シール部材
２１ 第１シール部材
２２ 第２シール部材
３０ 押圧部材
３１ 管状部
３１ａ 一端部
３１ｂ 他端部
３１ｃ テーパー面
３２ 被押圧部
３３ 第２管状部
４０ 止着部材
４１ 雌ねじ部
４２ 本体部
４２ａ 小径部
５０ ガラス管
５１ａ 一端側の部分
５１ｂ 他端
１００ ガス流通管の取付具
１２０ ハイドライド気相成長装置（気相成長装置）
１２１ 反応炉
１２１ａ 反応管
１２１ｂ 上流側フランジ
１２１ｃ 下流側フランジ
１２１ｄ 貫通孔
１２２ 成長領域
１２３ 基板ホルダ
１２３ａ 接着剤
１２４ ガス導入管
１２５ ガス導入管
１２６ ガス導入管
１２７ Ｇａ原料
１２８ ソースボート
１２９ ヒータ
１３０ ヒータ
１３２ 回転軸
１３３ 基板
１３５ ガス排出管
１３６ 仕切板
１３７ 窒素原料ガス供給部
１３７ａ 窒素原料ガス供給管
１３９ III族原料ガス供給部
１３９ａ III族原料ガス供給管
２１０ 接続配管
２２０ 継手

Claims (11)

1. 反応炉内に保持された基板上に半導体結晶膜を成長させる気相成長装置の前記反応炉の内部と外部との間でガスを流通させるガラス管を、前記反応炉の外壁に取り付けるための取付具であって、
   一端部が前記外壁に固定されて、他端側の部分が当該外壁より前記反応炉の外方に突出した状態とされ、且つ、前記ガラス管が挿通されるとともに該ガラス管を保持する金属管と、
   前記金属管に挿入されるとともに、前記ガラス管が挿通される、環状のシール部材と、
   前記シール部材を前記金属管の前記一端部側へ押圧して、該シール部材を前記ガラス管の外周面と前記金属管の内周面とに密着させる押圧部材と、
   前記金属管の他端部に止着されることにより、前記押圧部材を前記金属管に固定するとともに、前記押圧部材を前記金属管の前記一端部側に押圧する止着部材と、
   を備え、
   前記金属管の内面は、内径が当該金属管の前記一端部側に向けて縮径するテーパー部を有し、
   前記押圧部材は、前記ガラス管が挿通され、且つ、前記金属管に対して当該金属管の他端側より挿入される、金属製の管状部を有し、
   前記押圧部材が前記金属管に固定されることによって、前記シール部材が前記管状部の一端部と前記テーパー部との間で圧縮されて前記ガラス管の外周面と前記金属管の内周面とに押し付けられ、
   前記押圧部材が前記金属管に固定された状態で、前記管状部の他端側の部分は、前記止着部材よりも前記金属管の前記一端部から遠い側へ延出する、
   ガス流通管の取付具。
2. 前記管状部の前記一端部は、当該管状部の径方向外方に向けて前記金属管の前記一端部に近づくように傾斜したテーパー面を有し、前記テーパー面により前記シール部材を前記金属管の前記一端部側へ押圧する請求項１に記載のガス流通管の取付具。
3. 前記シール部材として、前記金属管の軸方向において相互に隣接して配置される第１シール部材と第２シール部材とを含み、
   前記第２シール部材は前記第１シール部材に対して前記金属管の前記一端部側に隣接して配置される請求項１又は２に記載のガス流通管の取付具。
4. 前記押圧部材は、前記管状部とは別体の第２管状部を有し、
   前記第２管状部は、前記金属管に挿入され、且つ、前記管状部よりも前記金属管の前記一端部側において前記管状部と同軸に配置され、
   当該取付具は、前記シール部材として、前記管状部の前記一端部と前記第２管状部との間で圧縮される第１シール部材と、前記第２管状部と前記テーパー部との間で圧縮される第２シール部材と、を含む請求項１に記載のガス流通管の取付具。
5. 前記管状部の前記一端部は、当該管状部の径方向外方に向けて前記金属管の前記一端部に近づくように傾斜したテーパー面を有し、前記テーパー面により前記第１シール部材を前記第２管状部側へ押圧する請求項４に記載のガス流通管の取付具。
6. 前記第２シール部材は前記第１シール部材よりも耐腐食性に優れた材料により構成されている請求項３又は５に記載のガス流通管の取付具。
7. 前記金属管の前記他端部は雄ねじ形状とされ、
   前記止着部材は前記管状部及び前記ガラス管が挿通される筒状に形成され、且つ、当該止着部材は、前記金属管の他端部と螺合することにより当該他端部に止着される雌ねじ部を有する請求項１乃至６の何れか一項に記載のガス流通管の取付具。
8. 前記管状部の外面には、前記止着部材によって前記金属管の前記一端部側に押圧される被押圧部が、当該管状部より外方に突出して形成されている請求項１乃至７の何れか一項に記載のガス流通管の取付具。
9. 前記金属管は、
   内径が前記管状部の外径と略等しく形成されて、前記管状部及び前記ガラス管が挿通される第１部分と、
   前記第１部分よりも当該金属管の前記一端部側に配置され、内径が前記ガラス管の外径と略等しく形成されて、前記ガラス管が挿通される第２部分と、
   を有し、
   前記金属管において前記第１部分と前記第２部分との間に位置する部分の内面に前記テーパー部が形成されている請求項１乃至８の何れか一項に記載のガス流通管の取付具。
10. 反応炉内に保持された基板上に半導体結晶膜を成長させる気相成長装置であって、
    請求項１乃至８の何れか一項に記載のガス流通管の取付具を備える気相成長装置。
11. 前記ガラス管における前記反応炉の外部の部分は、前記金属管と、前記押圧部材の前記管状部と、のうちの少なくとも何れか一方により覆われている請求項１０に記載の気相成長装置。

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