JP2628761B2 - 恒温装置 - Google Patents
恒温装置Info
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Description
【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ 本発明は、例えば半導体の気相成長用ガスや光ファイ
バスートを合成する反応ガス等を形成する用途等に用い
て好適な恒温装置に関するものである。
バスートを合成する反応ガス等を形成する用途等に用い
て好適な恒温装置に関するものである。
［従来の技術］ GaAsウエハ上にGaAsやAlGaAsの薄膜をエピタキシャル
成長したエピタキシャルウエハは、電界効果トランジス
タ（FET）や高電子移動度トランジスタ（HEMT）等の高
速電子デバイスとして使われている。また、InPウエハ
上にInP,InGaAs,InGaAsPの薄膜をエピタキシャル成長し
たウエハは、光デバイス用として使われ始めている。
成長したエピタキシャルウエハは、電界効果トランジス
タ（FET）や高電子移動度トランジスタ（HEMT）等の高
速電子デバイスとして使われている。また、InPウエハ
上にInP,InGaAs,InGaAsPの薄膜をエピタキシャル成長し
たウエハは、光デバイス用として使われ始めている。
第４図は、GaAsウエハ上に成膜する気相成長装置の全
体図を示したものである。この気相成長装置では、リア
クタ１内に配置されたサセプタ２上にウエハ３を支持さ
せ、該サセプタ２を図示しない加熱手段によって700℃
位に加熱すると共に数rpmで回転させる。このようなリ
アクタ１内には、第１のマスフローコントローラ（以
下、MFCという）４を介してH2を、AsH3容器５から減圧
弁６及び第２のMFC7を介してAsH3を、H2の流量を制御す
る第３のMFC8と該第３のMFC8を経たH2によりバブリング
するTMGa恒温容器９とを介してTMGa即ちGa（CH3）3を、
H2の流量を制御する第４のMFC10と該第４のMFC10を経た
H2によりバブリングするTMAl恒温容器11とを介してTMAl
即ちAl（CH3）3を供給する。なお、12,13はTMGa恒温容
器９とTMAl恒温容器11をそれぞれ収容する恒温槽であ
る。
体図を示したものである。この気相成長装置では、リア
クタ１内に配置されたサセプタ２上にウエハ３を支持さ
せ、該サセプタ２を図示しない加熱手段によって700℃
位に加熱すると共に数rpmで回転させる。このようなリ
アクタ１内には、第１のマスフローコントローラ（以
下、MFCという）４を介してH2を、AsH3容器５から減圧
弁６及び第２のMFC7を介してAsH3を、H2の流量を制御す
る第３のMFC8と該第３のMFC8を経たH2によりバブリング
するTMGa恒温容器９とを介してTMGa即ちGa（CH3）3を、
H2の流量を制御する第４のMFC10と該第４のMFC10を経た
H2によりバブリングするTMAl恒温容器11とを介してTMAl
即ちAl（CH3）3を供給する。なお、12,13はTMGa恒温容
器９とTMAl恒温容器11をそれぞれ収容する恒温槽であ
る。
即ち、この場合、AsH3はガス体であるので、減圧弁６
によって圧力を降下させた後、第２のMFC7で流量制御す
る。TMGaやTMAlは、液体であるので、10℃或いは20℃の
一定温度に恒温槽12,13により制御し、そこへ第3,第４
のMFC8,10により流量制御したキャリアガス（通常、H2
を用いる）を流し、バブリングすることにより、第５図
に示す所定の蒸発圧曲線に従って気相状態にし、得られ
た原料ガスをリアクタ１内に送る。
によって圧力を降下させた後、第２のMFC7で流量制御す
る。TMGaやTMAlは、液体であるので、10℃或いは20℃の
一定温度に恒温槽12,13により制御し、そこへ第3,第４
のMFC8,10により流量制御したキャリアガス（通常、H2
を用いる）を流し、バブリングすることにより、第５図
に示す所定の蒸発圧曲線に従って気相状態にし、得られ
た原料ガスをリアクタ１内に送る。
リアクタ１内では、供給されるガスによりウエハ３上
に成膜が行われるが、このときTMGa,TMAl等の原料ガス
が設定通りに安定しないと、所望の混合比の成膜ができ
ない。
に成膜が行われるが、このときTMGa,TMAl等の原料ガス
が設定通りに安定しないと、所望の混合比の成膜ができ
ない。
［発明が解決しようとする課題］ しかしながら、バブリングは第５図に示すように、温
度が±0.1℃程度変動しても蒸気圧が大きく変動し、原
料ガスの供給が変動する問題点がある。一般に用いられ
ている恒温槽12,13は、内部に水又はアルコールを入
れ、これを加熱・冷却手段によって温調しているが、液
体の温度均一性は悪いこと、加熱・冷却手段の限界等で
±0.1℃が限界となっている。従って、TMGa,TMAlあるい
はTMIn等の恒温槽を用いる原料の安定供給は、従来難し
く、これがエピタキシャルウエハの組成制御性を悪くし
ている。
度が±0.1℃程度変動しても蒸気圧が大きく変動し、原
料ガスの供給が変動する問題点がある。一般に用いられ
ている恒温槽12,13は、内部に水又はアルコールを入
れ、これを加熱・冷却手段によって温調しているが、液
体の温度均一性は悪いこと、加熱・冷却手段の限界等で
±0.1℃が限界となっている。従って、TMGa,TMAlあるい
はTMIn等の恒温槽を用いる原料の安定供給は、従来難し
く、これがエピタキシャルウエハの組成制御性を悪くし
ている。
本発明の目的は、一定の温度に維持することを容易に
行うことができる恒温装置を提供することにある。
行うことができる恒温装置を提供することにある。
［課題を解決するための手段］ 上記の目的を達成するための本発明の構成を説明する
と、本発明の恒温装置は、作動液を収容した蒸発部と該
蒸発部で蒸発されたガスを冷却して液化する凝縮部と該
凝縮部の先端側に設けられて内部に非凝縮性ガスを収容
した非凝縮性ガス収容部とを有するヒートパイプと、前
記ヒートパイプの前記蒸発部内に収容された恒温容器と
を備えてなるものである。
と、本発明の恒温装置は、作動液を収容した蒸発部と該
蒸発部で蒸発されたガスを冷却して液化する凝縮部と該
凝縮部の先端側に設けられて内部に非凝縮性ガスを収容
した非凝縮性ガス収容部とを有するヒートパイプと、前
記ヒートパイプの前記蒸発部内に収容された恒温容器と
を備えてなるものである。
［作用］ このような恒温装置は、蒸発部の作動液を加熱する
と、蒸発部内の温度は一定温度となる。従って、蒸発部
内の恒温容器内の温度も一定となり、温度変動を防止す
ることができる。作動液は、蒸発部で気化され、凝縮部
に至ると凝縮されて液体に戻り、蒸発部に帰り、このよ
うな循環により、繰り返し使用される。
と、蒸発部内の温度は一定温度となる。従って、蒸発部
内の恒温容器内の温度も一定となり、温度変動を防止す
ることができる。作動液は、蒸発部で気化され、凝縮部
に至ると凝縮されて液体に戻り、蒸発部に帰り、このよ
うな循環により、繰り返し使用される。
特に、凝縮部の先端側に非凝縮性ガス収容部が設けら
れているので、作動液の温度が上昇した場合には、該作
動液のガスの蒸気圧の上昇により非凝縮性ガスが圧縮さ
れて凝縮部の長さが長くなり、凝縮部の冷却面積が増加
し、作動液のガスが凝縮され易くなり、該作動液のガス
の蒸気圧の上昇が抑制され、作動液の温度上昇を抑制す
ることができる。
れているので、作動液の温度が上昇した場合には、該作
動液のガスの蒸気圧の上昇により非凝縮性ガスが圧縮さ
れて凝縮部の長さが長くなり、凝縮部の冷却面積が増加
し、作動液のガスが凝縮され易くなり、該作動液のガス
の蒸気圧の上昇が抑制され、作動液の温度上昇を抑制す
ることができる。
［実施例］ 以下、本発明の実施例を図面を参照して詳細に説明す
る。
る。
第１図は、本発明の第１実施例を示したものである。
この実施例の恒温装置は、内部に作動液14を収容した液
溜タンク部15と該タンク部15の内壁に沿わせて設けられ
たウイック16とを有する蒸発部17と、該液溜タンク部15
に連設された管部18と該管部18の内壁に添わせて設けら
れたウイック16とを有する凝縮部19と、管部18の先端に
連設されて内部にHe等の非凝縮性ガス20を収容した非凝
縮性ガス収容部21とを備えたヒートパイプ22を用いてい
る。液溜タンク部15は保温材23で包囲され、該液溜タン
ク部15の底部はヒータ24で加熱されるようになってい
る。
この実施例の恒温装置は、内部に作動液14を収容した液
溜タンク部15と該タンク部15の内壁に沿わせて設けられ
たウイック16とを有する蒸発部17と、該液溜タンク部15
に連設された管部18と該管部18の内壁に添わせて設けら
れたウイック16とを有する凝縮部19と、管部18の先端に
連設されて内部にHe等の非凝縮性ガス20を収容した非凝
縮性ガス収容部21とを備えたヒートパイプ22を用いてい
る。液溜タンク部15は保温材23で包囲され、該液溜タン
ク部15の底部はヒータ24で加熱されるようになってい
る。
蒸発部17の液溜タンク部15内には、恒温容器25が収容
され、該恒温容器25内には原料液26が収容され、また該
恒温容器25内には原料液26中にバブリング用キャリアガ
スを吹き込むキャリアガス吹き込み管27が挿入され、更
に該恒温容器25にはバブリングにより得られた原料ガス
を取り出す原料ガス取り出し管28が接続されている。各
管27,28には、バルブ29,30がそれぞれ接続され、両管2
7,28の間にもバルブ31が接続されている。
され、該恒温容器25内には原料液26が収容され、また該
恒温容器25内には原料液26中にバブリング用キャリアガ
スを吹き込むキャリアガス吹き込み管27が挿入され、更
に該恒温容器25にはバブリングにより得られた原料ガス
を取り出す原料ガス取り出し管28が接続されている。各
管27,28には、バルブ29,30がそれぞれ接続され、両管2
7,28の間にもバルブ31が接続されている。
次に、このような恒温装置の動作について説明する。
作動液14を50〜100W程度のヒータ24によって加熱する
と、蒸発部17内の温度は一定温度Tvとなる。この温度に
応じた作動液14の蒸気圧によって、非凝縮性ガス（例え
ば、He,N2等）20が非凝縮性ガス収容部21に向けて圧縮
される。ここで、ヒータ24のパワーがΔＷ高く変動する
と、作動液14の温度がΔＴ上がり、作動液14の蒸気圧が
急激にΔＰ上がる。非凝縮性ガス20は、蒸発部17の蒸気
圧の上昇によりその界面20aが図面で右上に側に圧縮さ
れる。これにより作動液14のガスの冷却面積が増すの
で、該作動液14のガスが凝縮されやすくなり、ΔＰの圧
力上昇が抑えられる。従って、ΔＴの温度上昇も抑えら
れる。ヒータ24側が負側に変動しても同様である。即
ち、ヒータ制御が電気制御の限界以下に変動しても、蒸
発部17内の温度は自然現象によって一定温度に保持され
る。凝縮部19で凝縮された作動液14のガスは、液化され
て作動液14に戻り、ウイック16を経て液溜タンク部15内
に戻る。
と、蒸発部17内の温度は一定温度Tvとなる。この温度に
応じた作動液14の蒸気圧によって、非凝縮性ガス（例え
ば、He,N2等）20が非凝縮性ガス収容部21に向けて圧縮
される。ここで、ヒータ24のパワーがΔＷ高く変動する
と、作動液14の温度がΔＴ上がり、作動液14の蒸気圧が
急激にΔＰ上がる。非凝縮性ガス20は、蒸発部17の蒸気
圧の上昇によりその界面20aが図面で右上に側に圧縮さ
れる。これにより作動液14のガスの冷却面積が増すの
で、該作動液14のガスが凝縮されやすくなり、ΔＰの圧
力上昇が抑えられる。従って、ΔＴの温度上昇も抑えら
れる。ヒータ24側が負側に変動しても同様である。即
ち、ヒータ制御が電気制御の限界以下に変動しても、蒸
発部17内の温度は自然現象によって一定温度に保持され
る。凝縮部19で凝縮された作動液14のガスは、液化され
て作動液14に戻り、ウイック16を経て液溜タンク部15内
に戻る。
非凝縮性ガス20を収容している非凝縮性ガス収容部21
の温度が外部温度によって変動すると、界面20aの位置
が変動し、凝縮部19の長さが変って蒸発部17の温度変動
を引き起こすので、第２図に示すように非凝縮性ガス収
容部21をパイプ32を介して蒸発部17内にもってくると、
更に恒温容器25内の温度が均一となる。また、凝縮部19
の管部18に図示のようにフィン33を付けると、凝縮部19
の冷却効果を高めることができる。
の温度が外部温度によって変動すると、界面20aの位置
が変動し、凝縮部19の長さが変って蒸発部17の温度変動
を引き起こすので、第２図に示すように非凝縮性ガス収
容部21をパイプ32を介して蒸発部17内にもってくると、
更に恒温容器25内の温度が均一となる。また、凝縮部19
の管部18に図示のようにフィン33を付けると、凝縮部19
の冷却効果を高めることができる。
温度の均一性を高めるために、凝縮部19の温度もクー
ラを使って温度制御すると良い。また、外部との熱伝導
率が低い方が温度の安定性が高まるので、チタン材やス
テンレス材を使う方が、銅やアルミ材を使うより優れて
いる。
ラを使って温度制御すると良い。また、外部との熱伝導
率が低い方が温度の安定性が高まるので、チタン材やス
テンレス材を使う方が、銅やアルミ材を使うより優れて
いる。
具体例 作動液：CH3OH（メチルアルコール） 非凝縮性ガス:He ヒータ:50W 原料液:TMGa キャリアガス量:6cc/min（H2） 以上の条件で、恒温容器内の温度は10℃±0.001℃と
なった。
なった。
なお、蒸発部17の温度を変える場合は、非凝縮性ガス
20の圧力を変えれば、平衡圧力が変わるので、設定温度
を変えることができる。
20の圧力を変えれば、平衡圧力が変わるので、設定温度
を変えることができる。
恒温容器25内の原料液26を変えると、蒸気圧曲線が変
わり、温調設定温度も変わる。例えば、TMIn即ちIn（CH
3）3では温調設定温度が−10℃である。この場合、第３
図に示すように、非凝縮性ガス収容部21の圧力を変え
て、作動液14の平衡温度を変える。即ち、非凝縮性ガス
収容部21の圧力P0を圧力計34で測定し、その測定値で圧
力調整器35を制御して、圧力P0を安定するように制御す
る。例えば、圧力P0が下がったときは、ガスボンベ36か
ら非凝縮性ガス20を補充して圧力P0を上げる。圧力P0が
上がったときには、圧力調整器35の逃し口35aからガス
を抜く。非凝縮性ガス収容部21内部の圧力が一定に保た
れれば、蒸発部17の温度も精度よく安定する。
わり、温調設定温度も変わる。例えば、TMIn即ちIn（CH
3）3では温調設定温度が−10℃である。この場合、第３
図に示すように、非凝縮性ガス収容部21の圧力を変え
て、作動液14の平衡温度を変える。即ち、非凝縮性ガス
収容部21の圧力P0を圧力計34で測定し、その測定値で圧
力調整器35を制御して、圧力P0を安定するように制御す
る。例えば、圧力P0が下がったときは、ガスボンベ36か
ら非凝縮性ガス20を補充して圧力P0を上げる。圧力P0が
上がったときには、圧力調整器35の逃し口35aからガス
を抜く。非凝縮性ガス収容部21内部の圧力が一定に保た
れれば、蒸発部17の温度も精度よく安定する。
圧力制御は、0.1Torr位の精度で行うことが容易であ
り、この場合の温度安定性は1/1000〜1/100℃位の精度
にはなる。
り、この場合の温度安定性は1/1000〜1/100℃位の精度
にはなる。
上記各実施例では、恒温容器25内でバブリングする例
について示したが、該恒温容器25内に固体を収容して昇
華させる用途に使用することもでき、また実験等で恒温
容器25内の物体の温度を一定に維持する用途等にも使用
することができる。
について示したが、該恒温容器25内に固体を収容して昇
華させる用途に使用することもでき、また実験等で恒温
容器25内の物体の温度を一定に維持する用途等にも使用
することができる。
［発明の効果］ 以上説明したように本発明に係る恒温装置は、ヒート
パイプの蒸発部内に恒温容器を収容したので、蒸発部の
作動液を加熱することにより、作動液の気化が生じ、蒸
発部内の温度を一定温度に維持でき、従って恒温容器内
を一定温度に維持することを容易に行うことができる。
パイプの蒸発部内に恒温容器を収容したので、蒸発部の
作動液を加熱することにより、作動液の気化が生じ、蒸
発部内の温度を一定温度に維持でき、従って恒温容器内
を一定温度に維持することを容易に行うことができる。
特に本発明に係る恒温装置では、凝縮部の先端側に非
凝縮性ガス収容部が設けられているので、作動液の温度
が上昇した場合には、該作動液のガスの蒸気圧の上昇に
より非凝縮性ガスが圧縮されて凝縮部の長さが長くな
り、凝縮部の冷却面積が増加し、作動液のガスが凝縮さ
れ易くなり、該作動液のガスの蒸気圧の上昇が抑制さ
れ、作動液の温度上昇を抑制することができる。
凝縮性ガス収容部が設けられているので、作動液の温度
が上昇した場合には、該作動液のガスの蒸気圧の上昇に
より非凝縮性ガスが圧縮されて凝縮部の長さが長くな
り、凝縮部の冷却面積が増加し、作動液のガスが凝縮さ
れ易くなり、該作動液のガスの蒸気圧の上昇が抑制さ
れ、作動液の温度上昇を抑制することができる。
第１図乃至第３図は本発明に係る恒温装置の３種の実施
例を示す縦断面図、第４図は半導体気相成長装置の概略
構成を示す縦断面図、第５図はTMGaとTMAlとの蒸気圧曲
線図である。 14…作動液、15…液溜タンク、16…ウイック、17…蒸発
部、18…管部、19…凝縮部、20…非凝縮性ガス、20a…
界面、21…非凝縮性ガス収容部、22…ヒートパイプ、24
…ヒータ、25…恒温容器、26…原料液、27…キャリアガ
ス吹き込み管、28…原料ガス取り出し管、32…パイプ、
33…フィン、34…圧力計、35…圧力調整器、36…ガスボ
ンベ。
例を示す縦断面図、第４図は半導体気相成長装置の概略
構成を示す縦断面図、第５図はTMGaとTMAlとの蒸気圧曲
線図である。 14…作動液、15…液溜タンク、16…ウイック、17…蒸発
部、18…管部、19…凝縮部、20…非凝縮性ガス、20a…
界面、21…非凝縮性ガス収容部、22…ヒートパイプ、24
…ヒータ、25…恒温容器、26…原料液、27…キャリアガ
ス吹き込み管、28…原料ガス取り出し管、32…パイプ、
33…フィン、34…圧力計、35…圧力調整器、36…ガスボ
ンベ。
Claims (1)
- 【請求項１】作動液を収容した蒸発部と該蒸発部で蒸発
されたガスを冷却して液化する凝縮部と該凝縮部の先端
側に設けられて内部に非凝縮性ガスを収容した非凝縮性
ガス収容部とを有するヒートパイプと、前記ヒートパイ
プの前記蒸発部内に収容された恒温容器とを備えてなる
恒温装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP24258989A JP2628761B2 (ja) | 1989-09-19 | 1989-09-19 | 恒温装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP24258989A JP2628761B2 (ja) | 1989-09-19 | 1989-09-19 | 恒温装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH03106451A JPH03106451A (ja) | 1991-05-07 |
| JP2628761B2 true JP2628761B2 (ja) | 1997-07-09 |
Family
ID=17091304
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP24258989A Expired - Fee Related JP2628761B2 (ja) | 1989-09-19 | 1989-09-19 | 恒温装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2628761B2 (ja) |
Families Citing this family (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN105371990B (zh) * | 2015-11-23 | 2018-06-22 | 上海卫星装备研究所 | 一种热管式多点高精度恒温阱装置及其应用 |
| JP2020150046A (ja) * | 2019-03-12 | 2020-09-17 | 株式会社Ｋｏｋｕｓａｉ Ｅｌｅｃｔｒｉｃ | 基板処理装置および半導体装置の製造方法 |
-
1989
- 1989-09-19 JP JP24258989A patent/JP2628761B2/ja not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH03106451A (ja) | 1991-05-07 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |