JP5268059B2

JP5268059B2 - 触媒化学気相成長装置の触媒体支持構造

Info

Publication number: JP5268059B2
Application number: JP2008225740A
Authority: JP
Inventors: 敏一仁木
Original assignee: 株式会社石川製作所
Priority date: 2008-09-03
Filing date: 2008-09-03
Publication date: 2013-08-21
Anticipated expiration: 2028-09-03
Also published as: JP2010059468A

Description

本発明は、触媒化学気相成長装置の触媒体支持構造に関する。

触媒化学気相成長法（Catalytic Chemical Vapor Deposition Technique）による触媒化学気相成長装置は、真空容器内に配された所定形状の触媒体を加熱させ、真空容器内に注入した原料ガスを加熱された触媒体に接触させて、加熱された触媒体の表面での接触分解反応によって原料ガスを分解し、分解種を真空容器内で低温に保持された基板に輸送して（堆積させて）薄膜を形成する装置であり、半導体薄膜や高分子薄膜の作製等に広く用いられている（特許文献１）。金属製の触媒体は、通電加熱され高温になり、基板に所定量の薄膜が形成された後に常温に戻されるという冷熱サイクルを繰り返す。

特許文献１記載の触媒化学気相成長装置では、長さの短い線状の触媒体（触媒線）をコ字状に折り曲げ加工して枠体に取り付け、触媒線の両端を把持して通電加熱している。これは、金属からなる触媒線が通電加熱により高温になると赤熱して柔らかくなり、その形状を維持し難くなるため、触媒線の長さを短くしてコ字状に折り曲げ加工することで、高温での触媒線の変形を抑えるようにしている。一方、大面積の基板に薄膜を形成する装置では、原料ガスに接触させる触媒線の表面積を大きくさせる必要があり、上記コ字状に折り曲げ加工した長さの短い触媒線を多数取り付けなければならず、取り付け時間の増大やメンテナンス作業の煩わしさがある。また触媒線のコ字状に折り曲げ加工した箇所は、薄膜を形成する基板と垂直方向となり、原料ガスの輸送経路から外れた位置となるため、膜堆積には寄与し難く、単に電力を浪費しているにすぎない。そこで従来、触媒線の長さを長くしてもその形状を高温で維持することを目的として、触媒線に張力を与えるように引っ張る方法が試みられている（特許文献２）。

特許文献２記載の触媒化学気相成長装置の触媒体支持構造は、一対の電極端子間に結線された触媒線の両端のうち少なくとも一方の端子（触媒線の端）に触媒線が張架される方向に限って触媒線に張力を与えるように引っ張るバネ構造を設けて、バネ構造によって触媒線に張力を付与することにより、触媒線を電極端子間に張架するというものであり（請求項１）、触媒線の端部を螺旋コイル状に巻回すか、触媒線の端に板バネを接続するとの記述がある（段落０００９等）。
特許第３７８０３６４号公報特許第４０３５０１１号公報

しかしながら上記特許文献２記載の触媒体支持構造は、通電加熱され高温になり、基板に所定量の薄膜が形成された後に常温に戻されるという冷熱サイクルを繰り返すと、触媒線に必要な張力を付与できなくなる。例えば上記特許文献２では、触媒線の端部を螺旋コイル状に巻回して、触媒線が張架される方向に限って触媒線に張力を与えるように引っ張るバネ構造を設けるとの記載があるが、このバネは触媒線と同じ材質であり、通電加熱されることで高温になり赤熱して柔らかくなる。このため、高温状態ではバネとして機能せず、触媒線に必要な張力を付与することができない。そして冷熱サイクルによってこのバネは熱処理（焼きなましと同様の作用）され、常温でも柔らかくなってゆき、常温状態ですらバネとして機能しなくなる。ここで特許文献１には、螺旋コイル状構造４４の線径は、コイル部の加熱により弾性を喪失しないように、その直線状部分（即ち、触媒体として使用する部分）の線径の３〜４倍であることが望ましい（段落００１６）との記載もあるが、仮に触媒体として使用する部分の触媒線の線径の3〜4倍の線径でコイル部を形成した場合には、コイル部のバネ定数が大きくなり過ぎて、その過大な張力で前記触媒線を引っ張り過ぎてしまう。つまり、赤熱状態となった触媒線は延伸し易く、数回（数サイクル）の使用によっても、前記触媒線が、バネの引っ張りしろ（バネが引っ張れる長さの限界値）まで伸びてしまう。また、螺旋コイル状に巻回された箇所を含めて触媒線全体を通電加熱することには何ら変わりなく、触媒線の撓みに対する対策とは言い難い。

また例えば特許文献２では、触媒線の端に板バネを接続して、触媒線が張架される方向に限って触媒線に張力を与えるように引っ張るバネ構造を設けるとの記載があるが、触媒線が張架される方向以外の引っ張り力も当然発現する。板バネが触媒線を張架する方向以外の引っ張り力で触媒線を引っ張るため、後述する触媒線温度の低い触媒線端部のシリサイド化対策としての触媒線端部のカバーや枠体の通し穴に触媒線が接触することがある。触媒線が接触すると、急激な温度変化によって触媒線が断線する危険がある。また枠体に複数張架された触媒線同士が接触してショートしたり、触媒線が捩れてしまう不具合が生じることがある。したがって、板バネを用いる場合には、触媒線が張架される方向以外の引っ張り力を触媒線に与えないようにしなければならない。しかしながら特許文献２には、板バネを用いて、触媒線が張架される方向に限った引っ張り力を得るための構造を実現するための機構に関する記述がなく、そもそもこのような機構を製作すること自体が、極めて困難であると考える。また、触媒線の端に金属製の板バネを接続することで板バネを介して通電加熱することとなり、触媒線から板バネへの熱伝導も加わって、板バネの特性劣化を引き起こす。さらに、板バネと触媒線の結合部に応力が集中して亀裂が入り、破断することが想定される。

一方、特許文献１では、折り曲げ加工された長さの短い触媒線を枠体に取り付けるため、大面積の基板に薄膜を形成する装置では、上記触媒線を多数取り付けなければならず、取り付け時間の増大やメンテナンス作業の煩わしさがある。

そこで本発明の目的は、触媒化学気相成長装置に用いられる触媒体（触媒線）の長さを長くしてもその形状を高温で維持するとともに、冷熱サイクルに耐えられる触媒化学気相成長装置の触媒体支持構造を提供することにある。

本発明の触媒化学気相成長装置の触媒体支持構造は、所定間隔で配される触媒体を介して向かい合う一対の枠構成部材と、前記触媒体の両側を各々把持しつつ前記枠構成部材とは電気絶縁された状態で前記触媒体に通電する電気回路を構成する複数の導電金具と、向かい合う導電金具のうち一方の導電金具を他方の導電金具から離す方向に押す圧縮コイルばねを備え、前記圧縮コイルばねが、前記枠構成部材のいずれかないしは両方に内蔵される構成とされ、前記圧縮コイルばねを通電することなく前記触媒体に通電することを特徴とする。

本発明によれば、前記触媒体の両側を把持する複数の前記導電金具が前記触媒体に通電する電気回路を構成し、電力線を介して電力供給手段と連結され、前記触媒体を通電加熱する。また、前記圧縮コイルばねは、一方の導電金具を他方の導電金具から離す方向に押すことにより、前記触媒体を張ることとなるが、前記触媒体を通電する電気回路を構成していないため、通電加熱による前記圧縮コイルばねの劣化が防止される。つまり、圧縮コイルばねは、引っ張りばねに比べて小型化が容易であり、皿ばねに比べてばねの引っ張り量を大きくすることができる。前記圧縮コイルばねが、前記枠構成部材のいずれかないしは両方に内蔵されることで、前記圧縮コイルばねが位置ずれすることがなく、前記導電金具を均等な力で押すことが容易である。前記枠構成部材が前記圧縮コイルばねを、加熱された前記触媒体から熱遮蔽するので、前記圧縮コイルばねの温度上昇を抑えることとなり、前記触媒体に張力を与えるために必要なばね特性を維持し易い。

本発明は、前記圧縮コイルばねが、前記触媒体と対応する所定間隔で配されることを特徴とする。本発明は、前記導電金具のうち一部の導電金具ないしは全ての導電金具が、前記触媒体のうち隣り合う触媒体を把持する導電金具で構成されることを特徴とする。

本発明によれば、前記導電金具に把持された前記触媒体が均等な張力で引っ張られ、前記触媒体同士が接触してショートするようなことがない。

本発明は、前記導電金具の筒状部分が前記枠構成部材に形成された貫通穴に非接触で挿入されるとともに、前記触媒体が前記導電金具の筒状部分に形成された挿通穴に非接触で挿入されることを特徴とする。

本発明によれば、前記導電金具の筒状部分が前記触媒体の端部への原料ガスの侵入を抑制し、仮に原料ガスが侵入してきたとしても、前記触媒体の端部に到達する前に分解されてしまうので、触媒体温度の低い前記触媒体の端部のシリサイド化を防止することができる。

本発明は、前記触媒体が棒材からなる棒状又は線状の触媒体であることを特徴とする。

従来、線材からなる触媒線がスプール状（リール状）で市販されており、このスプール状の線材からなる触媒線を、真っ直ぐになるように引っ張って使用している。スプール状の線材からなる触媒線は、メーカーの製造工程にてスプール状（リール状）に曲げており、使用時点では既に弓なりに曲っているため、高温で撓みやすく形状安定性（ノンサグ性）に劣る。また、スプール状の線材からなる触媒線の軸方向に張力を与えるためには、弓なりに曲った触媒線を真っ直ぐになるよう引っ張らなければならず、余分に張力を与えて引っ張ることになる。本発明によれば、前記触媒体が棒材からなることで、スプール状の線材からなる触媒体に比べて小さな張力で真っ直ぐに引っ張ることができる。また、棒材からなる触媒体は形状安定性に優れており、真っ直ぐな状態を維持することが容易である。なお本明細書では、材料面から見た棒材のみならず、スプール状（リール状）に曲げ加工する工程を有しない触媒体を棒材と表現している。

本発明によれば、前記導電金具で前記触媒体を把持することが容易である。

前記触媒体の材質としては、タングステン、モリブデン、タンタル、白金、イリジウム、ニッケル合金、鉄合金が挙げられる。本発明によれば、高融点金属であるタングステンからなる触媒体を張架するのに好適である。

本発明によれば、前記圧縮コイルばねが、向かい合う導電金具のうち一方の導電金具を他方の導電金具から離す方向に押すことで、前記触媒体を張ることとなるが、前記圧縮コイルばねが触媒体を通電する電気回路を構成していないため、通電加熱による前記圧縮コイルばねの劣化が防止される。本発明によれば、前記導電金具に把持された触媒体が均等な張力で引っ張られ、触媒体同士が接触してショートするようなことがない。本発明によれば、前記圧縮コイルばねが位置ずれすることがなく、前記導電金具を均等な力で押すことが容易である。前記枠構成部材が前記圧縮コイルばねを、加熱された触媒体から熱遮蔽するので、前記圧縮コイルばねの温度上昇を抑えることとなり、前記触媒体に張力を与えるために必要なばね特性を維持し易い。

本発明によれば、前記触媒体が前記導電金具の筒状部分に形成された前記触媒体の外径より若干径の大きい挿通穴に非接触で挿入されることで、前記導電金具の筒状部分が前記触媒体の端部への原料ガスの侵入を抑制し、仮に原料ガスが侵入してきたとしても、前記触媒体端部に到達する前に分解されてしまうので、触媒体温度の低い前記触媒体端部のシリサイド化を防止することができる。本発明によれば、前記触媒体が棒材からなることで、スプール状の線材からなる触媒体に比べて小さな張力で真っ直ぐに引っ張ることができる。また、棒材からなる棒状又は線状の触媒体は形状安定性に優れており、真っ直ぐな状態を維持することが容易である。したがって、前記触媒体の長さを長くしてもその形状を高温で維持するとともに、冷熱サイクルに十分耐えられる触媒体支持構造が実現する。

以下、本発明を実施するための最良の形態を図面を引用しながら説明する。

（触媒化学気相成長装置）
最初に、本発明の触媒体支持構造が適用される触媒化学気相成長装置の概要について説明する。図５は、連続式の触媒化学気相成長装置を示す断面図である。触媒化学気相成長装置１００は、排気手段（真空ポンプ）１０４が接続された筐体（真空容器）１０３と、原料ガスを供給する原料ガス供給手段１０２と、電力線１１１を介して電力供給手段１０１に接続して通電加熱する触媒体４と、触媒体４を張架する触媒体支持枠１と、成膜する基材フィルム１０７を成膜エリアに引き出して、成膜した基材フィルム１１７を巻き取るローラ機構１０５を備える。矢印ａは、原料ガスの流れを示す。原料ガス供給手段１０２から供給された原料ガスは、多数のガス吹き出し孔１２２を有するガス供給器１１２から真空容器１０３内に放出される。ローラ機構１０５は、３つのローラ１０５Ａ，１０５Ｂ，１０５Ｃと複数のテンションローラ１１５（図５では２つのテンションローラ）からなる。巻装ローラ１０５Ａに予め巻装された基材フィルム１０７は、触媒体４近傍の成膜エリアに引き出されて冷却ローラ１０５Ｂに密着され、基材フィルム１０７の始端部が巻取りローラ１０５Ｃに巻き取られる。冷却ローラ１０５Ｂには冷却手段が備わり、基材フィルム１０７を低温に保持することで、分解された高温ガスを基材フィルム１０７上に成膜させる。そして、成膜済みの基材フィルム１１７が巻取りローラ１０５Ｃに巻き取られる。テンションローラ１１５は、基材フィルム１０７（及び１１７）に所定のテンションをかけることで、基材フィルム１０７（及び１１７）に皺が寄らないようにする。基材フィルム１０７は、フィルム状の基板を使用したり、板状の基板を搬送フィルムに貼り付けて使用する。

上記連続式の触媒化学気相成長装置１００による成膜手順を以下に説明する。まず、巻装ローラ１０５Ａに予め巻装された基材フィルム１０７を触媒体４近傍の成膜エリアに引き出して冷却ローラ１０５Ｂに密着させ、基材フィルム１０７の始端部を巻取りローラ１０５Ｃに巻き取らせる。次にダクト１１４を介して真空容器１０３に接続された真空ポンプ１０４にて真空容器１０３を所定の真空度に真空引きする。そして触媒体支持枠１に張架された触媒体４を通電加熱する。例えば触媒体４としてタングステンワイヤを使用する場合、通電により１８００℃に加熱して、ガス供給器１１２から原料ガスを真空容器１０３内に放出させ、加熱した触媒体４に原料ガスを接触させて、触媒体４の表面での接触分解反応によって原料ガスを分解し、分解種を低温に保持した冷却ローラ１０５Ｂ上の基材フィルム１０７の露出面に輸送して（堆積させて）薄膜を形成して、成膜した基材フィルム１１７を巻取りローラ１０５Ｃにて連続的に巻き取らせる。残ったガスは、真空ポンプ１０４にて機外に排出される（矢印ａを参照）。規定量の成膜が終了すると、原料ガス供給手段１０２から真空容器１０３への原料ガスの供給を停止し、電力供給手段１０１から触媒体４への電力供給を停止する。そして真空ポンプ１０４を停止して、所定の気体（空気や窒素等）を真空容器１０３に注入して大気圧とし、巻取りローラ１０５Ｃに巻き取らせた成膜済みの基材フィルム１１７を機外に取り出す。

（本発明の第１の実施形態）
本発明の第１の実施形態の触媒化学気相成長装置の触媒体支持構造について、以下に説明する。図１は、本発明の一実施形態の触媒体支持構造による触媒体支持枠１ａ（１）を示す構造図である。図１（ａ）は触媒体支持枠１ａを上方側から見た正面図であり、図１（ｂ）は触媒体支持枠１ａを側面側から見た側面図である。

本実施形態の触媒体支持構造を備えた触媒体支持枠１ａは、断面四角形状で棒状の部材３と断面四角形状で棒状の部材２１（２０）をそれぞれ２つずつ対向配置させて、ネジやや溶接等の固定手段により固定して組み合わせた四角形状の枠である（図１（ａ））。これらの枠体１ａや棒状の部材３，２１（２０）は、少なくとも表面が絶縁物質であることが好ましいが、耐熱性を考慮し、本実施の形態では、アルミナなどのセラミックス、又は、ステンレスなどの金属製であり、導電金具５０（５１Ａ，５１Ｂ）と接触する可能性のある表面は、電気絶縁されるようになっている。触媒体４は、断面円形状で軸方向に真っ直ぐな棒形状の単線であり、図１（ａ）では触媒体４がそれぞれ平行となる位置で同一形状の１対の導電金具５１Ａと５１Ｂにて２つずつ把持されている。１対の導電金具５０（５１Ａ，５１Ｂ）は枠体２１の外側に向かい合って配されている。図１（ａ）では合計６本の触媒体４が触媒体支持枠１に張架されている。一方側の枠体２１には、触媒体４を張架する方向に張力を与える複数のスプリング６が内蔵されている（図１（ａ））。

スプリング６は、耐熱性金属又はセラミックスからなる圧縮コイルばねであり、図１（ａ）ではスプリング６が２本それぞれ平行となる位置で枠体２１に設置され、スプリング６に近い側の導電金具５１Ａをスプリング６に遠い側の導電金具５１Ｂから離す方向に押す配置構成となっている。導電金具５１Ａは、電力線１１１を介して電力供給手段１０１の負電位側に接続され、導電金具５１Ｂは、電力線１１１を介して電力供給手段１０１の正電位側に接続され、触媒体４を通電する電気回路を構成する。枠体３と枠体２１はアルミナなどのセラミックス製、又はステンレスなどの金属製であり、少なくとも導電金具５０（５１Ａ，５１Ｂ）との接触面は、電気絶縁される。導電金具５０はステンレスやモリブデン等の、高融点で低電気抵抗の金属材料からなる。図１では、触媒体４は並列に電気接続されている。本実施形態は、スプリング６が、枠体１ａを挟んで向かい合って配されて触媒体４を把持すると共に触媒体４を通電する電気回路を構成する導電金具５０のうちの向かい合う少なくとも一方の導電金具５１Ａを他方の導電金具５１Ｂから離す方向に押すことで、触媒体４を張架する方向にのみ張力を与える。なお、図１では、スプリング６が導電金具５１Ａに近い側の枠体２１に設置されているが、スプリング６が導電金具５１Ｂに近い側の枠体２１に設置されていてもよく、両側の枠体２１，２１にそれぞれ設置されていてもよい。

図２は、上記実施形態の触媒体支持枠１ａから触媒体支持構造部分を抜き出して示す構造図である。図２（ａ）は触媒体支持構造部分を抜き出して上方側から見た正面図であり、図２（ｂ）は図２（ａ）に示す触媒体支持構造部分を上方側から見た断面図であり、図２（ｃ）は図２（ａ）に示す触媒体支持構造部分を分解して上方側から見た正面図である。

本実施形態の導電金具５１Ａ（５０）は、本体５１１と、本体５１１とで触媒体４を挟んで把持する板状部材５１６からなり、雄ネジ７と本体５１１に形成された雌ネジ５１５とで板状部材５１６を締め付けて触媒体４を把持する（図２（ｃ））。導電金具５１Ａの本体５１１の一部は所定間隔で枠体２１の方向に突出した1対の管状部分５１２が形成され、枠体２１の当該管状部分５１２に対応する位置には、管状部分５１２の外周よりも大きい内周の貫通穴２１２が形成され、この1対の貫通穴２１２に管状部分５１２が非接触で挿入される（図２）。そして導電金具５１Ａの管状部分５１２の先端から位置決めガイド部５１４の側面（管状部分５１２の反対側の面）までは、触媒体４を挿通するための挿通穴５１２１が形成されている。挿通穴５１２１の内径は、触媒体４の外径よりも若干大きく、触媒体４は、非接触で挿通穴５１２１に挿入される（図２）。

板状部材５１６が取り付けられる本体５１１の所定箇所には、上記挿通穴５１２１と連続して、断面が半円形の溝形状部５１２２が形成される（図２）。管状部分５１２の先端の挿通穴５１２１に触媒体４の端部を挿通し、位置決めガイド部５１４を突き抜けて溝形状部５１２２をほぼ横断させると、溝形状部５１２２にて触媒体４の上半分が上方に突出した形となり、導電金具５１Ａの本体５１１と板状部材５１６とで、触媒体４を挟持する。そして板状部材５１６は、板状部材５１６の厚みに応じた高さだけ本体５１１から上方に突出した位置決めガイド部５１４にて位置決めされ、雄ネジ７と本体５１１に形成された雌ネジ５１５とで板状部材５１６を締め付けて触媒体４を把持する（図２）。

従来、触媒体４の一種であるタングステンワイヤが、原料ガスの一種であるシランガスと反応してシリコン化合物を生成する現象（シリサイド化）が知られており、このシリサイド化によって触媒体４の抵抗値が下がることで発熱量が減少して、成膜速度が低下する不具合が確認されている。このシリサイド化は、触媒体温度の低い触媒体４の端部から進行する。本実施形態によれば、導電金具５１Ａの管状部分５１２に形成された触媒体４の外径より若干径の大きい貫通穴５１２１に触媒体４が非接触で挿入されることで、導電金具の凸状部分が触媒体の端部への原料ガスの侵入を抑制し、仮に原料ガスが侵入してきたとしても、触媒体４の端部に到達する前に分解されてしまうので、触媒体温度の低い触媒体４の端部のシリサイド化を防止することができる。また、触媒体４の端部付近が挿通された導電金具５１Ａ（５０）の本体５１１の管状部分５１２が枠体２１に形成された貫通穴２１２に非接触で挿入されるため、通電加熱され発熱した触媒体４から枠体２１への熱伝導が抑えられる。

本実施形態の導電金具５１Ａ（５０）は、所定間隔で枠体２１の方向に突出した1対の円柱状部分（凸状部分）５１３が備わり、当該円柱状部分５１３の外周には、円柱状部分５１３の外周よりも大きい内周を有する圧縮コイルばね６が挿入される（図２）。枠体２１の当該円柱状部分５１３に対応する位置には、圧縮コイルばね６の外周よりも大きい内周であって圧縮コイルばね６の全長よりも浅い位置に窪み部分２１３が形成され、かつ、圧縮コイルばね６の内周よりも小さい内周であって円柱状部分５１３の全長よりも深い位置に窪み部分２１４が形成され、これら窪み部分２１３と２１４の中心軸は同一であり、これら窪み部分２１３と２１４とに円柱状部分５１３が挿入される（図２）。

本実施形態によれば、所定間隔で配された２つの触媒体４の一方が導電金具５０の一方に把持され、所定間隔で配された２つのスプリング６が導電金具５０の少なくとも一方を押す構成となり、仮にスプリング６が捩れたとしても、導電金具５０の一方に所定間隔で把持された２つの触媒体４がそれぞれ均等な張力で平行になるように引っ張られ、触媒体４同士が接触してショートすることがない。

次に、本実施形態の触媒化学気相成長装置の他の触媒体支持構造例を、以下に説明する。図３は、本発明の一実施形態の触媒体支持構造による触媒体支持枠１ｂを示す構造図である。図３（ａ）は触媒体支持枠１ｂを上方側から見た正面図であり、図３（ｂ）は触媒体支持枠１ｂを側面側から見た側面図である。上述の触媒体支持枠１ａとの相違点は、触媒体支持枠１ａが触媒体４を電気的に並列接続する構成であるのに対して、触媒体支持枠１ｂが触媒体４を電気的に直列接続する構成である点である。その他、同じ符号の部材は同一部材であり、それらの説明については省略する。

本実施形態の触媒体支持構造を備えた触媒体支持枠１ｂは、触媒体４がそれぞれ平行となる位置で、１本の触媒体４だけずれた位置で向かい合って配された同一形状の１対の導電金具５１Ａと５１Ｂにて２つずつ把持されている。そして枠体３に近接した位置の触媒体４が導電金具５１Ｃに把持されている。導電金具５１Ａと５１Ｂは所定間隔でそれぞれ２つの触媒体４を把持しており、導電金具５１Ｃは１つの触媒体４を把持している（図３（ａ））。導電金具５１Ｃは、導電金具５１Ｂを長手方向に２分割して１つの触媒体４を把持する構成としたものである。

導電金具５１Ａ，５１Ｂ，５１Ｃ（５０）は、電力線１１１を介して電力供給手段１０１と電気的に直列接続される。図３（ａ）では、電力供給手段１０１の正電位側と導電金具５１Ｃが電力線１１１を介して接続され、導電金具５１Ｃと導電金具５１Ａが触媒体４を介して接続され、導電金具５１Ａと導電金具５１Ｂが触媒体４を介して接続され、以下順次同様に接続され、電力供給手段１０１の負電位側と導電金具５１Ｃが電力線１１１を介して接続される。

（本発明の第２の実施形態）
本発明の第２の実施形態の触媒化学気相成長装置の触媒体支持構造について、以下に説明する。図４は、本発明の第２の実施形態の触媒体支持枠１ｃから触媒体支持構造部分を抜き出して示す構造図である。図４（ａ）は触媒体支持構造部分を抜き出して上方側から見た正面図であり、図４（ｂ）は触媒体支持構造部分を抜き出して上方側から見た断面図であり、図４（ｃ）は図４（ａ）に示す触媒体支持構造部分を分解して上方側から見た正面図である。本実施形態の触媒体支持枠１ｃと上述の触媒体支持枠１ａ（１ｂ）との相違点は、触媒体支持枠１ａ（１ｂ）の導電金具５１Ａは、触媒体４を挿通するための挿通穴５１２１が形成された管状部分５１２と、圧縮コイルばね６を挿通する凸状部分５１３が異なる位置に配置されるが、触媒体支持枠１ｃの導電金具５２Ａは、触媒体４を挿通するための挿通穴５１２１が形成された管状部分５２２と、圧縮コイルばね６を挿通する凸状部分５２２が同一である点である（図４）。その他、触媒体支持枠自体の構造は同様であり、同じ符号の部材は同一部材であるため、それらの説明については省略する。

本実施形態によれば、触媒体４を挿通するための挿通穴５１２１が形成された管状部分５２２と、圧縮コイルばね６を挿通する凸状部分５２２が同一であるため、２つの触媒体４同士の間隔を狭くすることができ、小型の触媒体支持枠１ｃとなる。

（実施例）
本発明の第１の実施形態の触媒体支持構造による触媒体支持枠１ａを、触媒化学気相成長装置１００に取り付けて、成膜と同様の条件で稼動させ１８００℃の高温と常温との冷熱サイクルに耐えられるかどうかの試験を行った。触媒体４は棒材からなるタングステンワイヤであり、原料ガスはシランガスである。

最初に、スプリング６による触媒体４への引っ張り力を１５０Ｎ／ｍｍ^２としたところ、冷熱サイクル１サイクルにて触媒体４が破断した。次に、スプリング６による触媒体４への引っ張り力を５０Ｎ／ｍｍ^２としたところ、冷熱サイクル２０サイクルにて触媒体４が約３ｍｍ伸び、また通電時に電圧上昇も確認された。そこで、スプリング６による触媒体４への引っ張り力を２５Ｎ／ｍｍ^２としたところ、冷熱サイクル１００サイクルにて触媒体４の伸びはなく、通電時の電圧上昇もなかった。そして、触媒体４の端部を確認したところ、シリサイド化されていないことを確認した。試験結果から、１本の触媒体４に付与する引っ張り力は、２５Ｎ／ｍｍ^２以下とすればよいと考えられる。

ここで、挿通穴５１２１の内径は、触媒体４の外径より０．２ｍｍから２ｍｍ程度大きく設定される。挿通穴５１２１の内径が触媒体４の外径＋０．２ｍｍ未満の場合、触媒体４と挿通穴５１２１とが接触する恐れがあり、また、挿通穴５１２１の内径が触媒体４の外径＋２ｍｍ以上の場合、挿通穴５１２１に原料ガスが侵入しやすくなるためである。また、挿通穴５１２１の長さは８ｍｍ以上で３０ｍｍ以下に設定される。挿通穴５１２１の長さが８ｍｍ未満では、原料ガスの侵入抑制効果がやや不十分で触媒体端部がシリサイド化する場合があり、挿通穴５１２１の長さが３０ｍｍより長くなると、成膜に寄与しない部分の触媒体４の加熱を行うことで電力の浪費となるためである。

以上、本発明は、上述した実施の形態に限定されるものではない。例えば１つの触媒体４が導電金具５０の一方に把持され、所定間隔で配された２つのスプリング６が導電金具５０の一方を押す構成としてもよい。このように、本発明は、その趣旨を逸脱しない範囲で適宜変更が可能であることは言うまでもない。

本発明を適用した一実施形態の触媒体支持構造による触媒体支持枠を示す構造図である。上記実施形態の触媒体支持枠から触媒体支持構造部分を抜き出して示す構造図であり、図２（ａ）は触媒体支持構造部分を抜き出して上方側から見た正面図であり、図２（ｂ）は触媒体支持構造部分を上方側から見た断面図であり、図２（ｃ）は触媒体支持構造部分の構成部材を分解して上方側から見た正面図である。本発明を適用した一実施形態の触媒体支持構造による触媒体支持枠を示す構造図である。本発明を適用した他の実施形態の触媒体支持構造による触媒体支持枠から触媒体支持構造部分を抜き出して示す構造図であり、図４（ａ）は触媒体支持構造部分を上方側から見た正面図であり、図４（ｂ）は触媒体支持構造部分を上方側から見た断面図であり、図４（ｃ）は触媒体支持構造部分を分解して上方側から見た正面図である。本発明の触媒体支持構造が適用される触媒化学気相成長装置の一例を示す断面図である。

符号の説明

１、１ａ、１ｂ、１ｃ支持枠（触媒体支持構造）、
２０、２１、２２枠構成部材（枠体）、
４触媒体、
５１Ａ、５１Ｂ、５２Ａ、５２Ｂ、５０導電金具、
６圧縮コイルばね（スプリング）、
１００触媒化学気相成長装置

Claims

所定間隔で配される触媒体を介して向かい合う一対の枠構成部材と、前記触媒体の両側を各々把持しつつ前記枠構成部材とは電気絶縁された状態で前記触媒体に通電する電気回路を構成する複数の導電金具と、向かい合う導電金具のうち一方の導電金具を他方の導電金具から離す方向に押す圧縮コイルばねを備え、前記圧縮コイルばねが、前記枠構成部材に内蔵される構成とされ、前記圧縮コイルばねを通電することなく前記触媒体に通電することを特徴とする触媒化学気相成長装置の触媒体支持構造。
前記圧縮コイルばねが、前記触媒体と対応する所定間隔で配されることを特徴とする請求項１記載の触媒化学気相成長装置の触媒体支持構造。
前記導電金具のうち一部の導電金具ないしは全ての導電金具が、前記触媒体のうち隣り合う触媒体を把持する導電金具で構成されることを特徴とする請求項１または２記載の触媒化学気相成長装置の触媒体支持構造。
前記導電金具の筒状部分が前記枠構成部材に形成された貫通穴に非接触で挿入されるとともに、前記触媒体が前記導電金具の筒状部分に形成された挿通穴に非接触で挿入されることを特徴とする請求項１から３のいずれか一項記載の触媒化学気相成長装置の触媒体支持構造。
前記触媒体が棒材からなる棒状又は線状の触媒体であることを特徴とする請求項１から４のいずれか一項記載の触媒化学気相成長装置の触媒体支持構造。