JPH06104231A - 熱分解水素生成用ラジカルセル - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 構造が簡単であり、しかも水素ラジカルの生
成効率がよく、かつ不純物ガスの発生が少ない熱分解水
素生成用ラジカルセルを提供すること。 【構成】 パイプ状の反応室１と、この反応室１の内部
に設けられていて水素ガス２を加熱するコイル状の加熱
用ヒーター３と、前記反応室１の外周を覆うように設け
られた反射板４と、前記反応室１の中心軸上に配設され
たガス誘導部９とを備え、前記反応室１およびガス誘導
部９がサファイアまたは高純度アルミナで、前記加熱用
ヒーター３がタングステンで、それぞれ形成されている
ことを特徴とする。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】この発明は、例えば化合物半導体
を製造する分子線エピタキシー装置や、ＳＴＭ（走査形
トンネル顕微鏡）、ＳＥＭ（走査形電子顕微鏡）などの
表面分析あるいは表面電子物性を評価する評価装置など
に取り付けられて、基板に水素ラジカルを照射し、基板
をクリーニングすること等に用いられる熱分解水素生成
用ラジカルセルに関する。

【０００２】

【従来の技術】一般にＥＣＲなどで生成される水素ラジ
カルは、運動エネルギーが高いため、上述したような基
板のクリーニングに用いると、基板に与えるダメージが
大きく実用に供しえない。このため、最近に至り、その
運動エネルギーが低く、基板に与えるダメージが小さい
熱分解水素生成用ラジカルセルの利用が検討されてき
た。

【０００３】図２は、この熱分解水素生成用ラジカルセ
ルの概略構成を示す部分断面図である。１は例えば熱分
解ボロンナイトライド（以下ＰＢＮという）などのパイ
プ状絶縁物からなる反応室で、この反応室１の内部には
コイル状に形成されていて水素ガス２を加熱する例えば
タンタルからなる加熱用ヒーター３が設けられている。
４は前記反応室１の外周を覆うように設けられた耐熱金
属からなる反射板で、通常複数枚配設されている。５は
前記反応室１に接続されていて原料ガスである水素ガス
２を導入する水素ガス導入管部、６は前記加熱用ヒータ
ー３に電力を供給する例えばタンタルなどからなるリー
ド線で、フランジ７に設けられた電流導入用のフィード
スルー８を介して大気中に設けられた図示しない電源に
つながれている。

【０００４】ところで、この種の熱分解水素生成用ラジ
カルセルにおいて、水素ラジカルを生成するには、反応
室１内の温度を１５００℃程度とし、真空状態において
水素ガス導入管５から導入された水素ガス２を、反応室
１内部において加熱用ヒーター３の熱エネルギーにより
加熱し、水素ラジカルを生成していた。したがって、水
素ガス２は加熱用ヒーター３と多く接触すること、およ
び、反応室１を含む絶縁物からのガス放出が少ないこと
が望まれている。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】ところが、上述のよう
な構成においては、水素ガス導入管部５から導入された
水素ガス２は、構造上どうしても反応室１の中心部分を
流れるため、水素ガス２が加熱用ヒーター３と接触する
確率が少なく、そのため水素ラジカルを効率よく生成す
ることができないと共に、反応室１を形成する絶縁物で
あるＰＢＮは、化学的に安定で、放出ガスも少なく良い
材料であるが、本願の発明者が確認したところ、超高真
空で温度を上げていくと１２００℃位から急にガス放出
が始まるといった不都合があることが分かった。これは
ＰＢＮが分解して窒素ガス出てくるためである。

【０００６】そこでこの発明は、構造が簡単であり、し
かも水素ラジカルの生成効率がよく、かつ不純物ガスの
発生が少ない熱分解水素生成用ラジカルセルを提供する
ことを主たる目的とする。

【０００７】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するた
め、この発明の熱分解水素生成用ラジカルセルは、パイ
プ状の反応室と、この反応室の内部に設けられていて水
素ガスを加熱するコイル状の加熱用ヒーターと、前記反
応室の外周を覆うように設けられた反射板と、前記反応
室の中心軸上に配設されたガス誘導部とを備え、前記反
応室およびガス誘導部がサファイアまたは高純度アルミ
ナで、前記加熱用ヒーターがタングステンで、それぞれ
形成されていることを特徴とする。

【０００８】

【作用】上記構成によれば、水素ガス導入管部より導入
した水素ガスは、反応室の中心軸上にガス誘導部が配設
されているため、反応室の内壁とガス誘導部との間、す
なわち加熱用ヒーターが配設されている部分を流れるた
め、水素ガスは加熱用ヒーターから効果的に熱エネルギ
ーの供給を受け、水素ラジカルを効率よく生成すること
ができると共に、反応室およびガス誘導部は、熱的に安
定なサファイアまたは高純度アルミナで形成されてお
り、運転時に不純物ガスの放出が殆どない。

【０００９】

【実施例】図１は、この発明の一実施例に係る熱分解水
素生成用ラジカルセルを示す概略部分断面図である。な
お、図２の従来例と同じ符号を附した部分は、同一また
は対応する部分を示す。以下においては当該従来例との
相違点を主に説明する。

【００１０】この実施例においては、反応室１の中心軸
上に例えば棒状のガス誘導部９を、その上下においてコ
イル状の加熱用ヒーター３によって支持するようにして
配設している。このガス誘導部９および反応室１を形成
する絶縁物としては、１５００℃以上においてガスの放
出が殆どない耐熱性の優れたサファイアあるいは純度が
４Ｎ以上の高純度アルミナを用いる。また、前記加熱用
ヒーター３としては、前記反応室１およびガス誘導部９
を構成するサファイアあるいは高純度アルミナと反応し
ないタングステンを用いる。なお、タンタルはサファイ
アあるいは高純度アルミナと反応するため好ましくな
い。１０はガス誘導部９をコイル状の加熱用ヒーター３
で支持するための支持部材で、好ましくはサファイアま
たは高純度アルミナで形成するのがよい。

【００１１】以上の構成によれば、水素ガス導入管部５
より導入した水素ガス２は、反応室１の中心軸上にがス
誘導部９が配設されているため、反応室１の内壁とガス
誘導部９との間、すなわち加熱用ヒーター３が配設され
ている部分を流れるため、効果的に熱エネルギーの供給
を受け、水素ラジカルを効率よく生成することができ
る。しかも、ガス誘導部９および反応室１は、サファイ
アあるいは純度が４Ｎ以上の高純度アルミナを、また加
熱用ヒーター３には、タングステンを用いているため、
窒素ガスの放出が殆どなく、したがって、不純物ガスの
発生が少なく、しかも安定して水素ラジカルを生成する
ことができる。例えば、水素ガスを流していない状態で
見れば、加熱用ヒーター３の温度を１５００℃程度にし
ても、周りの真空度を１０^-10 Ｔｏｒｒ台に維持するこ
とも可能である。

【００１２】なお、図示する実施例では、ガス誘導部９
として棒状のものを用いたが、これに代えて少なくとも
ガス導入管部５側が封止されたパイプ状のものを用いて
もよく、またその外周形状を例えば螺旋状に形成するな
どして加熱用ヒーター３に水素ガス２を誘導し、水素ガ
スが加熱用ヒーターからより多くの熱エネルギーを受け
るようにしてもよいのは勿論である。

【００１３】

【発明の効果】以上のようにこの発明によれば、水素ラ
ジカルの生成効率を簡単な構成により向上することがで
き、しかも不純物ガス放出が少なく長期間にわたって安
定して水素ラジカルを生成することができるといった効
果を奏する。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明の一実施例に係る熱分解水素生成用ラ
ジカルセルを示す概略部分断面図である。

【図２】従来例の熱分解水素生成用ラジカルセルの概略
構成を示す部分断面図である。

【符号の説明】

１ 反応管 ２ 水素ガス ３ 加熱用ヒーター ４ 反射板 ９ ガス誘導部

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 パイプ状の反応室と、この反応室の内部
   に設けられていて水素ガスを加熱するコイル状の加熱用
   ヒーターと、前記反応室の外周を覆うように設けられた
   反射板と、前記反応室の中心軸上に配設されたガス誘導
   部とを備え、前記反応室およびガス誘導部がサファイア
   または高純度アルミナで、前記加熱用ヒーターがタング
   ステンで、それぞれ形成されていることを特徴とする熱
   分解水素生成用ラジカルセル。