JP3080710B2 - Ｃｖｄ装置用原料ガス供給機構 - Google Patents
Ｃｖｄ装置用原料ガス供給機構Info
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- JP3080710B2 JP3080710B2 JP03219160A JP21916091A JP3080710B2 JP 3080710 B2 JP3080710 B2 JP 3080710B2 JP 03219160 A JP03219160 A JP 03219160A JP 21916091 A JP21916091 A JP 21916091A JP 3080710 B2 JP3080710 B2 JP 3080710B2
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- Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
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- Y02E40/60—Superconducting electric elements or equipment; Power systems integrating superconducting elements or equipment
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- Superconductors And Manufacturing Methods Therefor (AREA)
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- Inorganic Compounds Of Heavy Metals (AREA)
- Chemical Vapour Deposition (AREA)
- Superconductor Devices And Manufacturing Methods Thereof (AREA)
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、化学気相蒸着法（ＣＶ
Ｄ法）によって酸化物超電導体などの生成物を基板上に
成膜するＣＶＤ装置に用いられる原料ガス供給機構に係
わり、気化させ難く、熱分解し易いような化合物の原料
ガスを供給する際、その途中で原料化合物が固化してバ
ルブ等で目詰まりを生じる不都合を改善したものに関す
る。
Ｄ法）によって酸化物超電導体などの生成物を基板上に
成膜するＣＶＤ装置に用いられる原料ガス供給機構に係
わり、気化させ難く、熱分解し易いような化合物の原料
ガスを供給する際、その途中で原料化合物が固化してバ
ルブ等で目詰まりを生じる不都合を改善したものに関す
る。
【０００２】
【従来の技術】近年、臨界温度（Ｔｃ）が液体窒素温度
（約７７Ｋ）よりも高い酸化物超電導体として、例えば
Ｙ−Ｂａ−Ｃｕ−Ｏ系、Ｂｉ−Ｓｒ−Ｃａ−Ｃｕ−Ｏ
系、Ｔｌ−Ｂａ−Ｃａ−Ｃｕ−Ｏ系などの酸化物超電導
体が発見されている。そしてこれらの酸化物超電導体
を、電力輸送、超電導マグネット、超電導デバイスなど
の種々の超電導利用機器に応用させるべく、その実用化
に向けて種々研究がなされてきている。
（約７７Ｋ）よりも高い酸化物超電導体として、例えば
Ｙ−Ｂａ−Ｃｕ−Ｏ系、Ｂｉ−Ｓｒ−Ｃａ−Ｃｕ−Ｏ
系、Ｔｌ−Ｂａ−Ｃａ−Ｃｕ−Ｏ系などの酸化物超電導
体が発見されている。そしてこれらの酸化物超電導体
を、電力輸送、超電導マグネット、超電導デバイスなど
の種々の超電導利用機器に応用させるべく、その実用化
に向けて種々研究がなされてきている。
【０００３】このような酸化物超電導体の製造方法の１
つとして、化学気相蒸着法（ＣＶＤ法）、スパッタリン
グ法、ＭＢＥ法（分子線エピタキシー法）などの薄膜形
成手段によって、基材表面に酸化物超電導薄膜を成膜す
る方法が知られている。このように薄膜形成手段により
形成した酸化物超電導薄膜は、臨界電流密度（Ｊｃ）が
大きく、優れた超電導特性を有する材料を得られること
が知られている。さらに、このような薄膜形成手段の内
でも、ＣＶＤ法は成膜速度が速く、短時間でより厚い膜
を形成できる手段として注目されている。
つとして、化学気相蒸着法（ＣＶＤ法）、スパッタリン
グ法、ＭＢＥ法（分子線エピタキシー法）などの薄膜形
成手段によって、基材表面に酸化物超電導薄膜を成膜す
る方法が知られている。このように薄膜形成手段により
形成した酸化物超電導薄膜は、臨界電流密度（Ｊｃ）が
大きく、優れた超電導特性を有する材料を得られること
が知られている。さらに、このような薄膜形成手段の内
でも、ＣＶＤ法は成膜速度が速く、短時間でより厚い膜
を形成できる手段として注目されている。
【０００４】図４は、このＣＶＤ法に用いられている装
置の一例を示すものである。この装置は、酸化物超電導
体を構成する元素の固体原料を収納した気化器１と、酸
化物超電導体を成膜しようとする基板２が収容され、供
給される混合ガスを化学反応させ、生成した目的物の粒
子を基板表面に堆積させる反応チャンバ３と、気化器１
内にアルゴンガスなどのキャリアガスを供給する管路４
と、気化器１で気化した原料ガスを含むキャリアガスを
バルブＡを介して反応チャンバ３内に供給する主管路５
と、反応チャンバ３内を真空排気するための排気管路６
と、該排気管路６に接続された真空ポンプ７と、主管路
５のバルブＡと気化器出口との間に一端が接続され、他
端が排気管路６に接続され、中途にバルブＢを有する副
管路８とを備えて構成されている。
置の一例を示すものである。この装置は、酸化物超電導
体を構成する元素の固体原料を収納した気化器１と、酸
化物超電導体を成膜しようとする基板２が収容され、供
給される混合ガスを化学反応させ、生成した目的物の粒
子を基板表面に堆積させる反応チャンバ３と、気化器１
内にアルゴンガスなどのキャリアガスを供給する管路４
と、気化器１で気化した原料ガスを含むキャリアガスを
バルブＡを介して反応チャンバ３内に供給する主管路５
と、反応チャンバ３内を真空排気するための排気管路６
と、該排気管路６に接続された真空ポンプ７と、主管路
５のバルブＡと気化器出口との間に一端が接続され、他
端が排気管路６に接続され、中途にバルブＢを有する副
管路８とを備えて構成されている。
【０００５】上記排気管路６の真空ポンプ７の上流側に
は、ガス中の固体成分を捕集するためのフィルタ９ある
いはコールドトラップが設けられている。また上記反応
チャンバ３内には、複数の気化器から供給される原料ガ
スや必要に応じて別の管路から供給される酸素ガスなど
が混合された混合ガスに化学反応を生じさせる手段とし
て、ヒータ（基板加熱用ヒータ）やプラズマ発生部など
が設けられている。更にまた、上記主管路５と副管路８
の周囲には、必要に応じてヒータが設けられ、これらの
管路を加熱して原料ガスから原料化合物が固化するのを
防止する。
は、ガス中の固体成分を捕集するためのフィルタ９ある
いはコールドトラップが設けられている。また上記反応
チャンバ３内には、複数の気化器から供給される原料ガ
スや必要に応じて別の管路から供給される酸素ガスなど
が混合された混合ガスに化学反応を生じさせる手段とし
て、ヒータ（基板加熱用ヒータ）やプラズマ発生部など
が設けられている。更にまた、上記主管路５と副管路８
の周囲には、必要に応じてヒータが設けられ、これらの
管路を加熱して原料ガスから原料化合物が固化するのを
防止する。
【０００６】このような装置を用い、酸化物超電導体を
製造するには、気化器１内を加熱して原料化合物を気化
させつつ、気化器１内にキャリアガスを供給し、気化し
た原料ガスをキャリアガスにより搬送して主管路５に送
る。このとき主管路のバルブＡが閉、副管路８のバルブ
Ｂが開の状態としておく。従って気化器１から供給され
るガスは副管路８を通り、フィルタあるいはコールドト
ラップを経てガス中の原料化合物を捕集した後、真空ポ
ンプ７により排気される。次いでバルブＡを開、バルブ
Ｂを閉とし、気化器１からの原料ガスを含むキャリアガ
スを主管路５に流し、反応チャンバ３内に供給する。複
数の気化器から供給される各種の原料ガスなどが混合さ
れた状態で反応チャンバ３内に供給され、この反応チャ
ンバ３内では、気相状態で供給される各原料化合物や酸
素ガスなどとの間で化学反応が生じ、酸化物超電導体な
どの目的物質の粒子が生成し、これが加熱された基板上
に堆積されて酸化物超電導薄膜などが成膜される。
製造するには、気化器１内を加熱して原料化合物を気化
させつつ、気化器１内にキャリアガスを供給し、気化し
た原料ガスをキャリアガスにより搬送して主管路５に送
る。このとき主管路のバルブＡが閉、副管路８のバルブ
Ｂが開の状態としておく。従って気化器１から供給され
るガスは副管路８を通り、フィルタあるいはコールドト
ラップを経てガス中の原料化合物を捕集した後、真空ポ
ンプ７により排気される。次いでバルブＡを開、バルブ
Ｂを閉とし、気化器１からの原料ガスを含むキャリアガ
スを主管路５に流し、反応チャンバ３内に供給する。複
数の気化器から供給される各種の原料ガスなどが混合さ
れた状態で反応チャンバ３内に供給され、この反応チャ
ンバ３内では、気相状態で供給される各原料化合物や酸
素ガスなどとの間で化学反応が生じ、酸化物超電導体な
どの目的物質の粒子が生成し、これが加熱された基板上
に堆積されて酸化物超電導薄膜などが成膜される。
【０００７】なお、このようなＣＶＤ法による酸化物超
電導体の製造方法において使用される原料化合物として
は、酸化物超電導体を構成する各元素のアセチルアセト
ン化合物、ヘキサフルオロアセチルアセトン化合物など
のジケトン化合物、シクロペンタジエニル化合物などの
有機金属錯体が用いられる。
電導体の製造方法において使用される原料化合物として
は、酸化物超電導体を構成する各元素のアセチルアセト
ン化合物、ヘキサフルオロアセチルアセトン化合物など
のジケトン化合物、シクロペンタジエニル化合物などの
有機金属錯体が用いられる。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、酸化物
超電導体を製造する際に使用される原料化合物の内で
も、特にＢａの材料として好適な有機金属錯体は種類が
少なく、使用可能な材料であるＢａ−ビス−2,2,6,6テ
トラメチル−3,5-ヘプタンジオン（以下、Ｂａ（ＤＰ
Ｍ）という）についても、気化温度領域が狭い、即ち気
化してから分解するまでの温度域が狭く、さらには気化
させながら熱分解を生じてしまい、取扱が難しい材料で
あった。
超電導体を製造する際に使用される原料化合物の内で
も、特にＢａの材料として好適な有機金属錯体は種類が
少なく、使用可能な材料であるＢａ−ビス−2,2,6,6テ
トラメチル−3,5-ヘプタンジオン（以下、Ｂａ（ＤＰ
Ｍ）という）についても、気化温度領域が狭い、即ち気
化してから分解するまでの温度域が狭く、さらには気化
させながら熱分解を生じてしまい、取扱が難しい材料で
あった。
【０００９】即ち、このような気化温度領域が狭く取り
扱い難い原料化合物を気化させてＣＶＤ装置で使用する
場合には、供給管路が長く、また複雑な内部構造を持つ
バルブを用いた場合、供給途中で原料化合物が固化して
析出し、バルブの目詰まりを起こしてしまうことにな
る。またバルブや管路を保温して原料化合物の析出を抑
制しても、この化合物は分解し易いために温度制御が難
しく、効率も悪い。さらには気化温度が比較的高い温度
にあるためにバルブなどを気化温度に保温しておくと、
バルブ自体の機能に問題を生じることにもなる。
扱い難い原料化合物を気化させてＣＶＤ装置で使用する
場合には、供給管路が長く、また複雑な内部構造を持つ
バルブを用いた場合、供給途中で原料化合物が固化して
析出し、バルブの目詰まりを起こしてしまうことにな
る。またバルブや管路を保温して原料化合物の析出を抑
制しても、この化合物は分解し易いために温度制御が難
しく、効率も悪い。さらには気化温度が比較的高い温度
にあるためにバルブなどを気化温度に保温しておくと、
バルブ自体の機能に問題を生じることにもなる。
【００１０】さらに、バルブの開閉切り替えにより、反
応チャンバに流れ込むガス流量が変化してしまう（主管
路側を閉じた場合にはガスが副管路を流れる）ため、反
応システムの圧力コントロールに特別なシステムを必要
となり、装置が複雑化するとともに高コストになってし
まう問題があった。
応チャンバに流れ込むガス流量が変化してしまう（主管
路側を閉じた場合にはガスが副管路を流れる）ため、反
応システムの圧力コントロールに特別なシステムを必要
となり、装置が複雑化するとともに高コストになってし
まう問題があった。
【００１１】本発明は、上記事情に鑑みてなされたもの
で、上記Ｂａ（ＤＰＭ）のような気化温度領域が狭い扱
い難い材料であっても目詰まり等の問題を起こす事無く
使用できるＣＶＤ装置用の原料ガス供給手段の提供を目
的としている。
で、上記Ｂａ（ＤＰＭ）のような気化温度領域が狭い扱
い難い材料であっても目詰まり等の問題を起こす事無く
使用できるＣＶＤ装置用の原料ガス供給手段の提供を目
的としている。
【００１２】
【課題を解決するための手段】本発明は、ＣＶＤ装置に
用いられる原料ガス供給機構において、原料化合物を気
化させた原料ガスを反応チャンバ内に供給する主管路
と、該主管路に並列接続されたバイパス管路と、該バイ
パス管路の途中に介在され、バイパス管路内を流れる原
料ガスを含むガス中から原料化合物を冷却捕集するトラ
ップ部と、該バイパス管路の両端の該主管路への接続部
に設けられ、主管路からバイパス管路へのガスの導入、
停止を切り替える弁とを備えた構成とすることによって
上記課題を解消した。また主管路とバイパス管路のトラ
ップ部以外の部分には、これらの管路を加熱する加熱手
段を設けることが望ましい。
用いられる原料ガス供給機構において、原料化合物を気
化させた原料ガスを反応チャンバ内に供給する主管路
と、該主管路に並列接続されたバイパス管路と、該バイ
パス管路の途中に介在され、バイパス管路内を流れる原
料ガスを含むガス中から原料化合物を冷却捕集するトラ
ップ部と、該バイパス管路の両端の該主管路への接続部
に設けられ、主管路からバイパス管路へのガスの導入、
停止を切り替える弁とを備えた構成とすることによって
上記課題を解消した。また主管路とバイパス管路のトラ
ップ部以外の部分には、これらの管路を加熱する加熱手
段を設けることが望ましい。
【００１３】
【作用】本発明の原料ガス供給機構は、上記構成とした
ことによって、主管路に入った原料化合物を気化させた
原料ガスを含むガスは、バイパス管路を閉じるように弁
を作動させた場合には、流通するガスは何ら影響を受け
る事無く出口側（反応チャンバ側）に流れる。一方、バ
イパス管路を開け主管路を閉じるように弁を作動させた
場合には、ガスがバイパス管路を流れ、トラップ部にお
いてこのガス中から原料化合物が冷却捕集され、キャリ
アガスのみが出口側から流出する。
ことによって、主管路に入った原料化合物を気化させた
原料ガスを含むガスは、バイパス管路を閉じるように弁
を作動させた場合には、流通するガスは何ら影響を受け
る事無く出口側（反応チャンバ側）に流れる。一方、バ
イパス管路を開け主管路を閉じるように弁を作動させた
場合には、ガスがバイパス管路を流れ、トラップ部にお
いてこのガス中から原料化合物が冷却捕集され、キャリ
アガスのみが出口側から流出する。
【００１４】
【実施例】図１は、本発明のＣＶＤ用原料ガス供給機構
の一実施例を示すものであって、図中符号１０は原料ガ
ス供給路である。この原料ガス供給路１０は、原料化合
物を気化させた原料ガスを含むガス１１を反応チャンバ
内に供給する主管路１２と、この主管路１２に並列に接
続されたバイパス管路１３と、このバイパス管路１３の
途中に介在され、バイパス管路１３内を流れる原料ガス
を含むガス１１中から原料化合物を冷却捕集するトラッ
プ部１４と、バイパス管路１３の両端の主管路１２への
接続部に設けられ、主管路１２からバイパス管路１３へ
のガスの導入、停止を切り替える２つのバルブ１５，１
６とを備えた構成になっている。
の一実施例を示すものであって、図中符号１０は原料ガ
ス供給路である。この原料ガス供給路１０は、原料化合
物を気化させた原料ガスを含むガス１１を反応チャンバ
内に供給する主管路１２と、この主管路１２に並列に接
続されたバイパス管路１３と、このバイパス管路１３の
途中に介在され、バイパス管路１３内を流れる原料ガス
を含むガス１１中から原料化合物を冷却捕集するトラッ
プ部１４と、バイパス管路１３の両端の主管路１２への
接続部に設けられ、主管路１２からバイパス管路１３へ
のガスの導入、停止を切り替える２つのバルブ１５，１
６とを備えた構成になっている。
【００１５】上記トラップ部１４としては、トラップ管
１７内に冷媒を流通させて冷却した冷却器や電子冷却器
等の冷却器１８を配置した構造になっており、原料ガス
を含むガス１１中から原料化合物を冷却固化させて冷却
器１８表面に析出させるようになっている。この冷却器
１８の冷却温度は、原料ガスを含むガス中からの原料化
合物の除去率を高くするために水冷温度以下の低温とす
ることが望ましく、冷媒１９を用いて冷却する場合に
は、冷媒１９としてドライアイス−エタノール、液体窒
素などを用いることが望ましい。また、この冷却器１８
の形状は特に限定されないが、ガスと冷却器表面の接触
効率が高くなるような形状とすることが望ましい。
１７内に冷媒を流通させて冷却した冷却器や電子冷却器
等の冷却器１８を配置した構造になっており、原料ガス
を含むガス１１中から原料化合物を冷却固化させて冷却
器１８表面に析出させるようになっている。この冷却器
１８の冷却温度は、原料ガスを含むガス中からの原料化
合物の除去率を高くするために水冷温度以下の低温とす
ることが望ましく、冷媒１９を用いて冷却する場合に
は、冷媒１９としてドライアイス−エタノール、液体窒
素などを用いることが望ましい。また、この冷却器１８
の形状は特に限定されないが、ガスと冷却器表面の接触
効率が高くなるような形状とすることが望ましい。
【００１６】上記バルブ１５，１６としては、バタフラ
イバルブなどの構造が簡単で耐熱構造が得やすいような
弁装置が好適に使用される。これらのバルブ１５，１６
は、バイパス管路１３の開閉切替えの際に、２つのバル
ブを連動させて動作させることが望ましい。
イバルブなどの構造が簡単で耐熱構造が得やすいような
弁装置が好適に使用される。これらのバルブ１５，１６
は、バイパス管路１３の開閉切替えの際に、２つのバル
ブを連動させて動作させることが望ましい。
【００１７】また上記主管路１２の周囲と、バイパス管
路１３の両端近傍にはヒータ２０が巻回されている。こ
れらヒータ２０により、主管路１２およびバイパス管路
１３の入口側では、原料ガスを含むガスを、原料化合物
の気化温度に保温して管路やバルブ１５で原料化合物が
固化して目詰まりを起こすことを防止し、またバイパス
管路１３の出口側では、ガス中から原料ガスが除去され
たキャリアガスを再加熱し、冷却されたガスが他の原料
ガスに触れて他の原料化合物を固化析出させる不都合を
防止している。
路１３の両端近傍にはヒータ２０が巻回されている。こ
れらヒータ２０により、主管路１２およびバイパス管路
１３の入口側では、原料ガスを含むガスを、原料化合物
の気化温度に保温して管路やバルブ１５で原料化合物が
固化して目詰まりを起こすことを防止し、またバイパス
管路１３の出口側では、ガス中から原料ガスが除去され
たキャリアガスを再加熱し、冷却されたガスが他の原料
ガスに触れて他の原料化合物を固化析出させる不都合を
防止している。
【００１８】この原料ガス供給路１０は、気化器１と反
応チャンバ３とを主管路１２で接続するように取り付け
られる。気化器１を出て主管路入口側２１に入った原料
ガスを含むキャリアガス（以下、ガスという）は、バイ
パス管路１３を閉じるように双方のバルブ１５，１６を
動作させた場合には、流通するガスは何ら影響を受ける
事無く、出口側２２（反応チャンバ側）に流れる。一
方、バイパス管路１３を開け、主管路１２を閉じるよう
に双方のバルブ１５，１６を動作させた場合には、ガス
がバイパス管路１３を流れ、トラップ部１４において冷
却器１８に接触し、ガス中から原料化合物が冷却捕集さ
れ、キャリアガスのみが出口側２２から流出する。トラ
ップ部１４で捕集された原料化合物は、成膜終了後にト
ラップ部１４をバイパス管路１３から取り外し、捕集さ
れた原料化合物を取り出して再利用することができる。
応チャンバ３とを主管路１２で接続するように取り付け
られる。気化器１を出て主管路入口側２１に入った原料
ガスを含むキャリアガス（以下、ガスという）は、バイ
パス管路１３を閉じるように双方のバルブ１５，１６を
動作させた場合には、流通するガスは何ら影響を受ける
事無く、出口側２２（反応チャンバ側）に流れる。一
方、バイパス管路１３を開け、主管路１２を閉じるよう
に双方のバルブ１５，１６を動作させた場合には、ガス
がバイパス管路１３を流れ、トラップ部１４において冷
却器１８に接触し、ガス中から原料化合物が冷却捕集さ
れ、キャリアガスのみが出口側２２から流出する。トラ
ップ部１４で捕集された原料化合物は、成膜終了後にト
ラップ部１４をバイパス管路１３から取り外し、捕集さ
れた原料化合物を取り出して再利用することができる。
【００１９】この原料ガス供給路１０は、きわめて単純
な構造なので、温度の均一性を保ち易い。また複雑に曲
がったり、細く絞り込まれたりする部分がなく、Ｂａ
（ＤＰＭ）のように、気化温度領域が狭く取り扱い難い
原料化合物であっても、原料ガス供給途中に固化、析出
を生じることがなく、特に有効である。
な構造なので、温度の均一性を保ち易い。また複雑に曲
がったり、細く絞り込まれたりする部分がなく、Ｂａ
（ＤＰＭ）のように、気化温度領域が狭く取り扱い難い
原料化合物であっても、原料ガス供給途中に固化、析出
を生じることがなく、特に有効である。
【００２０】また、原料ガス供給停止状態であっても、
バイパス管路１３を通りトラップ部１４で原料化合物が
除去されたキャリアガスが流れ続けているため、ガス流
を切り替えて完全に供給停止する従来方式に比べ、下流
（反応チャンバ）の反応システムにおいて圧力変動がわ
ずかで済み、成膜中、頻繁に原料ガスの供給／停止を繰
り返す超格子の生成やマルチレイヤー合成の際に特に有
効である。
バイパス管路１３を通りトラップ部１４で原料化合物が
除去されたキャリアガスが流れ続けているため、ガス流
を切り替えて完全に供給停止する従来方式に比べ、下流
（反応チャンバ）の反応システムにおいて圧力変動がわ
ずかで済み、成膜中、頻繁に原料ガスの供給／停止を繰
り返す超格子の生成やマルチレイヤー合成の際に特に有
効である。
【００２１】なお、この原料ガス供給路１０は、ＣＶＤ
法による酸化物超電導体の製造におけるＢａ（ＤＰＭ）
などの温度領域の狭い原料化合物のガス供給用として好
適に使用される他、ＣＶＤ法で製造される酸化物超電導
体以外の各種の材料の製造においても使用できることは
言うまでもない。さらに、複数種類の原料ガスを交互に
供給して基板上に種類の異なる膜を交互に成膜する超格
子、マルチレイヤーの製造にも適用させることができ
る。
法による酸化物超電導体の製造におけるＢａ（ＤＰＭ）
などの温度領域の狭い原料化合物のガス供給用として好
適に使用される他、ＣＶＤ法で製造される酸化物超電導
体以外の各種の材料の製造においても使用できることは
言うまでもない。さらに、複数種類の原料ガスを交互に
供給して基板上に種類の異なる膜を交互に成膜する超格
子、マルチレイヤーの製造にも適用させることができ
る。
【００２２】図２および図３は、この原料ガス供給路１
０の使用例を説明するための図である。これらの例にお
いて原料ガス供給路１０は、気化器１と反応チャンバ３
とを接続するための主管路として取り付けられている。
この場合、図４で示したような副管路８は設ける必要が
ない。図２に示す例では、気化器１内に、例えばＢａ
（ＤＰＭ）などの原料化合物を入れて加熱気化させ、ア
ルゴンガスなどのキャリアガスを導入し、原料ガスを含
むガスを原料ガス供給路１０を通して反応チャンバ３に
供給している。反応チャンバ３は、フィルタ９を介して
真空ポンプ７で排気される。気化器１を出たガスは、バ
イパス管路１３を閉じた状態では何ら影響を受ける事無
く反応チャンバ３内に供給され、他の原料ガスや酸素ガ
スなどと混合され、反応チャンバ３内での化学反応によ
り酸化物超電導体などの目的生成物の粒子が生成され、
基板２上に成膜される。一方、バイパス管路１３を開き
主管路１２を閉じた場合には、ガスがバイパス管路１３
を流れ、キャリアガスのみが出口側２２から流出する。
このような使用方法では、気化器１の気化条件（加熱温
度、キャリアガス流量）が安定して所定の仕様を満たす
ようになるまで、バイパス管路１３を通してキャリアガ
スのみを流し、気化条件が満たされた時点でバイパス管
路１３を閉じ、反応チャンバに原料ガスを供給するよう
に使用する。
０の使用例を説明するための図である。これらの例にお
いて原料ガス供給路１０は、気化器１と反応チャンバ３
とを接続するための主管路として取り付けられている。
この場合、図４で示したような副管路８は設ける必要が
ない。図２に示す例では、気化器１内に、例えばＢａ
（ＤＰＭ）などの原料化合物を入れて加熱気化させ、ア
ルゴンガスなどのキャリアガスを導入し、原料ガスを含
むガスを原料ガス供給路１０を通して反応チャンバ３に
供給している。反応チャンバ３は、フィルタ９を介して
真空ポンプ７で排気される。気化器１を出たガスは、バ
イパス管路１３を閉じた状態では何ら影響を受ける事無
く反応チャンバ３内に供給され、他の原料ガスや酸素ガ
スなどと混合され、反応チャンバ３内での化学反応によ
り酸化物超電導体などの目的生成物の粒子が生成され、
基板２上に成膜される。一方、バイパス管路１３を開き
主管路１２を閉じた場合には、ガスがバイパス管路１３
を流れ、キャリアガスのみが出口側２２から流出する。
このような使用方法では、気化器１の気化条件（加熱温
度、キャリアガス流量）が安定して所定の仕様を満たす
ようになるまで、バイパス管路１３を通してキャリアガ
スのみを流し、気化条件が満たされた時点でバイパス管
路１３を閉じ、反応チャンバに原料ガスを供給するよう
に使用する。
【００２３】図３の使用方法では、異なる原料化合物を
収納した２つの気化器１Ａ，１Ｂのそれぞれのガス出口
側に原料ガス供給路１０Ａ，１０Ｂを接続し、２つの原
料ガス供給路１０Ａ，１０Ｂの出口側を合流して反応チ
ャンバ３に接続して構成している。このような構成とす
ることにより、双方の原料ガス供給路１０Ａ，１０Ｂを
交互に切り替えて、反応チャンバ３内に交互に異なる種
類の原料ガスを送り込み、反応チャンバ３内の基板２上
に異なる反応生成物を積層する。これにより２種類の材
料の膜を交互に多数層形成することができ、超格子やマ
ルチレイヤーの形成が可能である。この方法では原料ガ
スの供給停止時にもキャリアガスが常時反応システムに
送り込まれているので全圧力を一定に保ちやすい。また
原料ガスの濃度も一定値となり、良好な膜を形成でき
る。
収納した２つの気化器１Ａ，１Ｂのそれぞれのガス出口
側に原料ガス供給路１０Ａ，１０Ｂを接続し、２つの原
料ガス供給路１０Ａ，１０Ｂの出口側を合流して反応チ
ャンバ３に接続して構成している。このような構成とす
ることにより、双方の原料ガス供給路１０Ａ，１０Ｂを
交互に切り替えて、反応チャンバ３内に交互に異なる種
類の原料ガスを送り込み、反応チャンバ３内の基板２上
に異なる反応生成物を積層する。これにより２種類の材
料の膜を交互に多数層形成することができ、超格子やマ
ルチレイヤーの形成が可能である。この方法では原料ガ
スの供給停止時にもキャリアガスが常時反応システムに
送り込まれているので全圧力を一定に保ちやすい。また
原料ガスの濃度も一定値となり、良好な膜を形成でき
る。
【００２４】また図３における装置は、更に別の気化器
と原料ガス供給路を接続し、３種類以上の原料ガスを交
互に反応チャンバに送り込んでマルチレイヤーを形成す
ることも可能である。
と原料ガス供給路を接続し、３種類以上の原料ガスを交
互に反応チャンバに送り込んでマルチレイヤーを形成す
ることも可能である。
【００２５】さらに、図３の装置によりＡ生成物，Ｂ生
成物の交互成膜中に、一定のタイミングで同時に双方の
原料ガスを供給することによって、（Ａ／Ａ＋Ｂ／Ｂ）
ｎのような構造の多層膜を合成することも可能である。
成物の交互成膜中に、一定のタイミングで同時に双方の
原料ガスを供給することによって、（Ａ／Ａ＋Ｂ／Ｂ）
ｎのような構造の多層膜を合成することも可能である。
【００２６】
【発明の効果】以上説明したように、本発明によるＣＶ
Ｄ装置用原料ガス供給機構は、主管路と並列に、トラッ
プ部を備えたバイパス管路を設けた単純な構造なので、
管路内を流れるガスの温度を均一に保ち易い。また複雑
に曲がったり細く絞り込まれたりする部分を無くすこと
ができ、Ｂａ（ＤＰＭ）のように気化温度領域が狭く取
り扱い難い原料化合物の気化ガスであっても、原料ガス
供給途中に固化、析出を生じる事無く防止できるので、
特に有効である。
Ｄ装置用原料ガス供給機構は、主管路と並列に、トラッ
プ部を備えたバイパス管路を設けた単純な構造なので、
管路内を流れるガスの温度を均一に保ち易い。また複雑
に曲がったり細く絞り込まれたりする部分を無くすこと
ができ、Ｂａ（ＤＰＭ）のように気化温度領域が狭く取
り扱い難い原料化合物の気化ガスであっても、原料ガス
供給途中に固化、析出を生じる事無く防止できるので、
特に有効である。
【００２７】また、原料ガス供給停止状態であっても、
バイパス管路を通りトラップ部で原料化合物が除去され
たキャリアガスが流れ続けているため、ガス流を切り替
えて完全に供給停止する従来方式に比べ、下流（反応チ
ャンバ）の反応システムにおいて圧力変動がわずかで済
み、成膜中、頻繁に原料ガスの供給／停止を繰り返す超
格子の生成やマルチレイヤー合成の際に特に有効であ
る。
バイパス管路を通りトラップ部で原料化合物が除去され
たキャリアガスが流れ続けているため、ガス流を切り替
えて完全に供給停止する従来方式に比べ、下流（反応チ
ャンバ）の反応システムにおいて圧力変動がわずかで済
み、成膜中、頻繁に原料ガスの供給／停止を繰り返す超
格子の生成やマルチレイヤー合成の際に特に有効であ
る。
【図１】 本発明のＣＶＤ装置用原料ガス供給機構の一
実施例である原料ガス供給路を示す概略断面図である。
実施例である原料ガス供給路を示す概略断面図である。
【図２】 本発明のＣＶＤ装置用原料ガス供給機構の一
使用例を示すＣＶＤ装置の概略構成図である。
使用例を示すＣＶＤ装置の概略構成図である。
【図３】 本発明のＣＶＤ装置用原料ガス供給機構の他
の使用例を示すＣＶＤ装置の概略構成図である。
の使用例を示すＣＶＤ装置の概略構成図である。
【図４】 従来のＣＶＤ装置の一例を示す概略構成図で
ある。
ある。
１，１Ａ，１Ｂ…気化器、２…基板、３…反応チャン
バ、７…真空ポンプ、１０，１０Ａ，１０Ｂ…原料ガス
供給路、１１…原料ガスを含むガス、１２…主管路、１
３…バイパス管路、１４…トラップ部、１５，１６…バ
ルブ、１７…トラップ管、１８…冷却器、２０…ヒー
タ、２１…入口側、２２…出口側
バ、７…真空ポンプ、１０，１０Ａ，１０Ｂ…原料ガス
供給路、１１…原料ガスを含むガス、１２…主管路、１
３…バイパス管路、１４…トラップ部、１５，１６…バ
ルブ、１７…トラップ管、１８…冷却器、２０…ヒー
タ、２１…入口側、２２…出口側
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 香川 昭 東京都江東区木場一丁目５番１号 藤倉 電線株式会社内 (72)発明者 河野 宰 東京都江東区木場一丁目５番１号 藤倉 電線株式会社内 (72)発明者 佐治 明 愛知県名古屋市緑区大高町字北関山20番 地の１ 中部電力株式会社 電力技術研 究所内 (72)発明者 黒田 昇 愛知県名古屋市緑区大高町字北関山20番 地の１ 中部電力株式会社 電力技術研 究所内 (72)発明者 吉田 弘 愛知県名古屋市緑区大高町字北関山20番 地の１ 中部電力株式会社 電力技術研 究所内 (56)参考文献 特開 平４−295089（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名) C23C 16/00 - 16/56 C01B 13/14 C30B 25/00 - 25/22 H01B 12/06 H01B 13/00 H01L 39/24 H01L 21/205
Claims (2)
- 【請求項１】 酸化物超電導体の構成元素の化合物など
の原料化合物を加熱気化させた原料ガスを反応チャンバ
内に供給し、化学気相蒸着により該チャンバ内に配置さ
れた基材上に酸化物超電導体などの反応生成物を成膜す
るＣＶＤ装置に用いられる原料ガス供給機構において、 前記原料化合物を気化させた原料ガスを反応チャンバ内
に供給する主管路と、該主管路に並列接続されたバイパ
ス管路と、該バイパス管路の途中に介在され、バイパス
管路内を流れる原料ガスを含むガス中から原料化合物を
冷却捕集するトラップ部と、該バイパス管路の両端の該
主管路への接続部に設けられ、主管路からバイパス管路
へのガスの導入、停止を切り替える弁とを具備したこと
を特徴とするＣＶＤ装置用原料ガス供給機構。 - 【請求項２】 前記主管路とバイパス管路のトラップ部
以外の部分に、これらの管路を加熱する加熱手段を設け
たことを特徴とする請求項１記載のＣＶＤ装置用原料ガ
ス供給機構。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP03219160A JP3080710B2 (ja) | 1991-08-05 | 1991-08-05 | Ｃｖｄ装置用原料ガス供給機構 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP03219160A JP3080710B2 (ja) | 1991-08-05 | 1991-08-05 | Ｃｖｄ装置用原料ガス供給機構 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0539576A JPH0539576A (ja) | 1993-02-19 |
| JP3080710B2 true JP3080710B2 (ja) | 2000-08-28 |
Family
ID=16731143
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP03219160A Expired - Fee Related JP3080710B2 (ja) | 1991-08-05 | 1991-08-05 | Ｃｖｄ装置用原料ガス供給機構 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3080710B2 (ja) |
Families Citing this family (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN110529736B (zh) * | 2019-09-05 | 2021-09-14 | 安徽光智科技有限公司 | 一种化学气相沉积系统及供气装置和供气方法 |
| JP7427558B2 (ja) * | 2020-08-03 | 2024-02-05 | エドワーズ株式会社 | 真空排気系の洗浄装置 |
-
1991
- 1991-08-05 JP JP03219160A patent/JP3080710B2/ja not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH0539576A (ja) | 1993-02-19 |
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