JP2671384B2 - 金属化合物の形成装置 - Google Patents

金属化合物の形成装置

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    • 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
    • C23C16/448Chemical 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 characterised by the method used for generating reactive gas streams, e.g. by evaporation or sublimation of precursor materials
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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、高温超伝導薄膜等の生成に用いられる金属
化合物の形成装置に関わる。
〔発明の概要〕 本発明は、金属元素を溶解した溶液溜りからの溶液を
霧状化した霧状体を上方へ搬送するパイプを通じて反応
容器に送り込み、このパイプの出口開口部にキャリアガ
スを吹き付ける構成をとって金属塩素の不要部分での析
出を効果的に回避する。
〔従来の技術〕
金属化合物、例えば高温超伝導薄膜のY−Ba−Cu−O
系の酸化物の作製方法として、例えば1988年春季、第35
回応用物理学会関係連合後援会予稿集31a−W−7,31a−
W−8,31a−W−10にその開示があるように、Y,Ba及びC
uの各金属塩を最終的に得る超伝導膜の組成に対応する
混合比をもって混合した溶液を原料溶液として用いて霧
状熱分解法によって基体上に各金属の混合膜を生成し、
その後熱処理によってY−Ba−Co−O系の複合酸化膜を
基体上に成膜するという方法の提案がある。
〔発明が解決しようとする課題〕
上述した霧状熱分解法(以下MT−CVD法(Mist Transp
ort−Chemical Vapor Deposition法)という)による場
合、実際問題としてその霧状化された原料溶液の霧状体
の送給パイプ等の搬送途上で不要な金属元素を析出が発
生し、その繰返し使用による金属元素の不要な析出物の
堆積によって、目的とする金属化合物膜の良好な成膜、
あるいは目的とする組成の薄膜の形成を阻害するなどの
不都合がある。したがって繰り返し連続使用ができない
とか、この析出物を排除するための煩雑な作業を頻繁に
行う必要があるなどの課題がある。
本発明は、このような課題を効果的に回避することが
できるようにした金属化合物の形成装置を提供する。
〔課題を解決するための手段〕
本発明においては、図面に本発明装置の概略的構成図
を示すように、形成されるすなわち目的とする金属化合
物の金属元素を溶解した溶液溜り(1)と、この溶液溜
り(1)から上述した金属元素を含んだ霧状体を発生さ
せる霧発生手段(2)と、これよりの金属元素を含んだ
霧状体を上方へ搬送する搬送パイプ(3)と、この搬送
パイプ(3)の上端の出口開口部(3a)に、キャリアガ
スを吹き付けることにより搬送パイプ(3)よりの霧状
体を反応容器(5)内に配置された基体(6)上へ搬送
するキャリアガスの吹き付け手段(4)とを設けて構成
する。
〔作用〕
上述した本発明装置によれば、溶液溜り(1)からの
金属元素を含む霧状体は上方に延びる搬送パイプ(3)
によって反応容器(5)内に直線的に送り込まれるの
で、その搬送パイプが屈曲する場合におけるその屈曲部
に対する霧状体の衝突によって発生する金属元素の析出
が効果的に回避される。そして搬送パイプ(3)の上端
の出口開口部(3a)において初めて他のガスのキャリア
ガスとの混合がなされるので反応パイプ(3)の途上で
金属元素の析出、堆積の発生が回避される。すなわち、
霧状体が他のガス流のキャリアガスと混合される位置で
は金属析出が発生し易いが、本発明構成では、この混合
部を搬送パイプ(3)の途上に設けることを回避したこ
とからこのような不都合が回避される。そして霧状体の
キャリアガスとの混合の後は、キャリアガス吹き付け手
段(4)の吹き付け方向を、反応容器(5)内に配され
た基体(6)の目的とする金属化合物生成面に沿う方向
に選定すれば、この生成面に原料霧状体を層流状態で送
り込むことができるので、所要の温度に加熱された基体
上で原料霧状体の熱分解によって金属化合物ないしは金
属を含む堆積物が良好な膜状態をもって形成される。し
たがって、これを例えば酸化雰囲気中の熱処理等によっ
て酸化することによって目的とする金属酸化膜等の金属
化合物を得ることができる。
〔実施例〕 石英等よりなる反応容器(5)内に、ヒーター等の加
熱手段(9)を有する基台(7)が配置され、これの上
に目的とする金属化合物を生成すべき基体例えばMgO基
体(6)を載置する。この場合、基体(6)は、例えば
その金属化合物の被着面がほぼ水平となるように配置さ
れる。搬送パイプ(3)は、ほぼ垂直方向すなわち重量
方向に沿って直線的に延在するように配置され、その出
口開口部(3a)が基体(6)の金属化合物の被着面とほ
ぼ同一平面上にあるように配置される。搬送パイプ
(3)は例えばその開口断面が長方形とされる。
一方、この開口部(3a)の開口面とほぼ直交する開口
端を有するキャリアの送給パイプによるキャリアの吹き
付け手段(4)が配置され、これよりキャリアガス例え
ば酸素、オゾン、空気またはそれらの混合ガス等が送給
される。
搬送パイプ(3)の周囲には、例えば冷却ジャケット
(8)が設けられ、その入口(8a)から冷却水が送り込
まれ出口(8b)から冷却水の導出がなされて搬送パイプ
(3)の周囲に冷却水の循環が行われるようにする。
一方、この搬送パイプ(3)の下端には、溶液溜り
(1)が設けられ、さらにこの溶液溜り(1)には例え
ば超音波振動子を有する超音波霧発生手段(2)が配置
され、溶液溜り(1)の溶液がこの霧発生手段(2)に
よって霧状体とされて搬送パイプ(3)の下端から上方
の開口部(3a)に向かって送給されるようになされる。
このようにして搬送パイプ(3)の開口部(3a)から所
要の流量をもって搬送されて出てくる金属元素原料霧状
体がキャリアガス吹き付け手段(4)の開口から吹き出
されたキャリアガスの流れによって基体(6)の水平方
向に沿う金属化合物の被着面に沿ってこの面と接触する
層流をなし搬送されるようになされる。基体(6)は所
要の温度に加熱され、これの上にキャリアガスと共に送
り込まれた原料霧状溶液を熱分解して各金属元素の混合
物を堆積析出する。
今、基体(6)上に例えばY−Ba−Cu−O系の酸化物
による高温超伝導体を形成しようとする場合は、溶液溜
り(1)の原料溶液としては、Y,Ba,Cuの各硝酸塩例え
ばY(NO33,Ba(NO32,Cu(NO3の各硝酸塩の混
合水溶液を最終的に得ようとする化合物におけるY,Ba,C
uの各原子比に応じた混合量をもって混合した溶液を用
いる。そして、この溶液溜り(1)からの原料溶液を霧
発生手段(2)によって霧状体化して垂直方向に延びる
搬送パイプ(3)を通じて反応容器(5)内に送り込
み、キャリアガス吹き付け手段(4)から例えば酸素ガ
スによるキャリアガスによって基体(6)上に送り込ん
でその各金属元素Y,Ba,Cuの混合元素の堆積物を積層し
て後、例えば900℃酸素雰囲気中で1時間の熱処理を施
して基体(6)上にY−Ba−Cu−O系の酸化物例えばYB
a2Cu3O7の金属元素酸化物の酸素化合物の形成を行うこ
とができる。
〔発明の効果〕
上述のように本発明によれば、上方に延びる搬送パイ
プ(3)によって原料霧状体を送給するようになすこと
によってその過程において例えば屈曲部が存在する場合
における不要な析出あるいは他のガスとの混合に際して
その霧状体を壁面に衝突させずに基体(6)の直前で酸
素、オゾン等のキャリアガス等の他のガスとの合流を行
うことができるので、基体(6)上に送り込まれる原料
ガスを含むキャリアガスを層流とすることができること
と相俟って、面内均一性を向上できかつ堆積速度の安定
化を図ることができることによって、ある場合は酸化物
系高温超伝導薄膜をその堆積被着熱処理を省略して形成
することも可能となる。また、壁面衝突等を回避したこ
とによって不要な金属元素の析出が回避されるので安定
して連続した化合物の形成を行うことができ、作業性の
向上と生成された膜質及び組成の安定化を図ることがで
きるなど工業的に大きな利益を有する。
【図面の簡単な説明】
図は本発明による金属化合物の形成装置の一例の概略的
構成図である。 (1)は溶液溜り、(2)は霧発生手段、(3)は搬送
パイプ、(4)はキャリアガス吹き付け手段、(6)は
基体である。

Claims (1)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】形成される金属化合物の金属元素を溶解し
    た溶液溜りと、 上記溶液溜りから上記金属元素を含んだ霧状体を発生さ
    せる霧発生手段と、 これよりの上記金属元素を含んだ霧状体を上方へ搬送す
    るパイプと、 上記パイプの出口開口部にキャリアガスを吹き付けるこ
    とにより上記霧状体を基体上へ搬送するキャリアガスの
    吹き付け手段とを具備する金属化合物の形成装置。
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