JPH1129870A - Chemical vapor growth device - Google Patents

Chemical vapor growth device

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JPH1129870A
JPH1129870A JP18472897A JP18472897A JPH1129870A JP H1129870 A JPH1129870 A JP H1129870A JP 18472897 A JP18472897 A JP 18472897A JP 18472897 A JP18472897 A JP 18472897A JP H1129870 A JPH1129870 A JP H1129870A
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JP
Japan
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raw material
temperature
vapor
material vapor
nozzle
Prior art date
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Application number
JP18472897A
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Japanese (ja)
Inventor
Satoshi Tanimoto
谷本  智
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Nissan Motor Co Ltd
Original Assignee
Nissan Motor Co Ltd
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To solve a problem on safety that a device temp. becoming high and a problem in that vapor of a high temp. reflocculatable raw material cannot be used together with vapor of a low temp. decomposable raw material in a hot wall type chemical vapor growth device. SOLUTION: A conduit tube part equipped with a heating means is extended from a raw material introducing port 17a in a raw material introducing cap 17 through a transport zone 10b into a reaction tube 10 and is equipped with a raw material vapor nozzle 18a in which a discharge port is situated in the vicinity of a growth zone 10a. Vapor of the raw material is transported to the growth zone without being reflocculated in the transport zone, because the conduit tube part is heated to the reflocculation temp. or above of vapor of the raw material, and vapor of the low decomposable raw material is transported to the growth zone while left undecomposed, if supplied from the other raw material introducing port 17b. Thus, a problem, that the external part of the device is heated to the high temp. with a preheater, and a problem, that vapor of a high temp. reflocculatable raw material cannot be used together with vapor of a low temp. decomposable raw material, are solved.

Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は、ホットウォール型
化学的気相成長(以下、HW−CVDと略記)装置に関
し、特に、再凝集性原料および低温分解性原料を使用す
るのに適した構造に関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a hot wall type chemical vapor deposition (hereinafter, abbreviated as HW-CVD) apparatus, and more particularly to a structure suitable for using a re-agglomerated raw material and a low-temperature decomposable raw material. About.

【0002】[0002]

【従来の技術】化学的気相成長(CVD)法は、原料系
で発生させた一つまたは複数の原料(化学)蒸気を、一
定圧力に維持した反応器に輸送し、混合し、高温に保持
された基板で化学反応させることによって薄膜を堆積さ
せる方法である。成膜メカニズムが化学的プロセスに由
来しているので、熱酸化法のような高温を必要とせず、
またスパッタリングや抵抗線加熱蒸着などの物理的蒸気
成膜法(PVD)のような高真空状態も必要としない。
したがって、大規模な成膜装置でも比較的安価に実現で
きる。すでに、金属膜、誘電体膜、半導体薄膜の形成手
段として、産業の広い分野でこの成膜法が用いられてい
る。
2. Description of the Related Art In a chemical vapor deposition (CVD) method, one or a plurality of source (chemical) vapors generated in a source system are transported to a reactor maintained at a constant pressure, mixed, and heated to a high temperature. This is a method of depositing a thin film by performing a chemical reaction on a held substrate. Since the film formation mechanism is derived from a chemical process, it does not require high temperatures like the thermal oxidation method,
Further, a high vacuum state such as physical vapor deposition (PVD) such as sputtering or resistance wire heating evaporation is not required.
Accordingly, even a large-scale film forming apparatus can be realized at relatively low cost. This film formation method has already been used in a wide range of industries as a means for forming a metal film, a dielectric film, and a semiconductor thin film.

【0003】CVD装置は大きく分けて、一つ以上の化
学的原料蒸気を加熱して薄膜を成長させる反応器系と、
原料蒸気を発生させ輸送管などを介して反応器に原料蒸
気を供給する原料供給系と、反応器で発生した排ガスや
余剰の原料蒸気を真空ポンプなどで器外に排出する排気
系の3つから構成される。
[0003] The CVD apparatus is roughly divided into a reactor system for growing a thin film by heating one or more chemical raw material vapors;
A raw material supply system that generates raw material vapor and supplies the raw material vapor to the reactor via a transport pipe, etc., and an exhaust system that discharges exhaust gas and excess raw material vapor generated in the reactor outside the reactor using a vacuum pump or the like Consists of

【0004】図6は現在広く用いられているHW−CV
D装置の反応器系を模式的に示した断面図である。図6
において、10は胴体部分が少なくとも成長ゾーン10
aと輸送ゾーン10bとからなる大口径反応管である。
この大口径反応管10の輸送ゾーン10b側の一端には
フランジ10cが設けられ、基板11を乗せたサセプタ
12を器外に出し入れするために大きく開口している。
Oリング(番号図示せず)を挟みフランジ10aと接し
て配設されているのは原料導入キャップ13である。こ
の原料導入キャップ13は反応管10からサセプタ12
を出し入れを可能にするために取り外しできる構造にな
っている。また、使用する原料蒸気の数に合わせて原料
導入キャップ13には1つ以上の原料蒸気導入口13
a、13b(3原料以上の場合は13c、…)がある。
これら原料蒸気導入口には原料供給系の原料輸送管が接
続されている。
FIG. 6 shows an HW-CV widely used at present.
It is sectional drawing which showed the reactor system of D apparatus typically. FIG.
In the figure, 10 indicates that the body part has at least the growth zone 10
This is a large-diameter reaction tube composed of a and a transport zone 10b.
A flange 10c is provided at one end of the large-diameter reaction tube 10 on the side of the transport zone 10b, and has a large opening to allow the susceptor 12 on which the substrate 11 is placed to be taken in and out of the vessel.
The raw material introduction cap 13 is provided in contact with the flange 10a with an O-ring (not shown) sandwiched therebetween. The material introduction cap 13 is connected to the susceptor 12 from the reaction tube 10.
It has a structure that can be removed to make it possible to put in and out. In addition, one or more raw material vapor inlets 13 are provided in the raw material introduction cap 13 in accordance with the number of raw material vapors to be used.
a and 13b (13c for three or more raw materials).
A raw material transport pipe of a raw material supply system is connected to these raw material vapor inlets.

【0005】一方、反応管10の他端は大きくくびれ
て、排ガスや未反応の原料蒸気の排気口10dとなって
いる。排気口は比較的口径の大きい排気管を通して排気
系に結ばれている。また、14は温度制御手段を有する
円筒型電気炉(拡散炉)であり、反応管の成長ゾーン1
0aの外周を取り囲むように設けられている。この円筒
型電気炉14は反応管の成長ゾーン10aの内部を均一
に加熱する。一方、反応管の輸送ゾーン10bに相当す
る部分の外周は大気解放になっており、円筒型電気炉1
4の高熱でフランジ10cや原料導入キャップ13が高
温になるのを防いでいる。輸送ゾーン10bは熱の緩衝
地帯であり、ここで膜の析出は起こらない。原料蒸気が
輸送されるだけである。
On the other hand, the other end of the reaction tube 10 is greatly constricted to form an exhaust port 10d for exhaust gas and unreacted raw material vapor. The exhaust port is connected to an exhaust system through an exhaust pipe having a relatively large diameter. Reference numeral 14 denotes a cylindrical electric furnace (diffusion furnace) having temperature control means, which is a growth zone 1 of a reaction tube.
0a is provided so as to surround the outer periphery. The cylindrical electric furnace 14 uniformly heats the inside of the growth zone 10a of the reaction tube. On the other hand, the outer periphery of a portion corresponding to the transport zone 10b of the reaction tube is open to the atmosphere, and the cylindrical electric furnace 1
The high heat of 4 prevents the flange 10c and the raw material introduction cap 13 from becoming high in temperature. The transport zone 10b is a heat buffer zone, where no film deposition occurs. Only the raw material vapor is transported.

【0006】常温で凝集性の原料蒸気を用いる場合に
は、輸送ゾーン10bの反応管内壁に原料蒸気が再凝集
して膜析出速度を低下させたり、膜の組成を不安定にし
たりするなどの問題を引き起こすため、図6に示すよう
に、反応管外周に円筒形のプリヒータ15を設置し、輸
送ゾーン10bを再凝集温度以上の温度に加熱する構成
にする方法が広く用いられている。一例として、文献
(International ElectronDevice Meeting (IEEE) Tech
nical Digest, p.684, 1986 )にこの例を見ることがで
きる。プリヒータ15にも温度制御手段が付設されてい
て、一定温度に制御されるが、設定温度としては最も凝
集しやすい原料蒸気の再凝集温度以上の温度が選ばれ
る。
When the raw material vapor which is coagulable at normal temperature is used, the raw material vapor re-aggregates on the inner wall of the reaction tube in the transport zone 10b to reduce the film deposition rate or to make the film composition unstable. In order to cause a problem, as shown in FIG. 6, a method is widely used in which a cylindrical preheater 15 is provided around the outer periphery of a reaction tube to heat the transport zone 10b to a temperature equal to or higher than the re-agglomeration temperature. For example, see the International Electron Device Meeting (IEEE) Tech
nical Digest, p.684, 1986). The preheater 15 is also provided with a temperature control means, which is controlled at a constant temperature. The set temperature is selected to be equal to or higher than the reagglomeration temperature of the raw material vapor which is most likely to aggregate.

【0007】[0007]

【発明が解決しようとする課題】このようなHW−CV
D装置は現在さまざまな薄膜材料の成膜に広く使用され
ているが、その反応器は次のような複数の問題を抱えて
おり、その解決が強く望まれていた。すなわち、従来例
ではプリヒータ15が反応器フランジ10cや原料導入
キャップ14を寄生的に加熱する構造をしているため、
これらの熱設計(材料の選択や構造設計の自由度)の仕
様が厳しくなり、HW−CVD装置のコストを押し上げ
る要因になっていた。さらに、サセプタ12の出し入れ
の際、高温になった反応器フランジ10cや原料導入キ
ャップ14に作業者が誤って接触するおそれがあり、安
全予防上も問題であった。
SUMMARY OF THE INVENTION Such an HW-CV
The D apparatus is currently widely used for depositing various thin film materials, but the reactor has a plurality of problems as described below, and the solution has been strongly desired. That is, in the conventional example, since the preheater 15 has a structure in which the reactor flange 10c and the raw material introduction cap 14 are heated in a parasitic manner,
The specifications of these thermal designs (the degree of freedom in material selection and structural design) have become strict, which has been a factor that increases the cost of HW-CVD equipment. Further, when the susceptor 12 is taken in and out, an operator may erroneously come into contact with the reactor flange 10c and the raw material introduction cap 14 which have become hot, which is a problem in safety prevention.

【0008】さらに、従来例では、反応器の輸送ゾーン
10bを、プリヒータ15で最も凝集しやすい原料蒸気
の温度に合わせて一様に加熱する構成であったため、こ
のプリヒータ15の設定温度で分解するような他の原料
を同時に使用することは出来なかった。これはCVD原
料の選択が大きく制約されること意味する。
Further, in the conventional example, the transport zone 10b of the reactor is uniformly heated in accordance with the temperature of the raw material vapor which is most likely to coagulate in the preheater 15, so that the reactor is decomposed at the set temperature of the preheater 15. Such other raw materials could not be used at the same time. This means that the selection of the CVD raw material is greatly restricted.

【0009】一例を挙げてこの問題を具体的に説明する
と、例えばPbO(酸化鉛)膜を成膜するために多用さ
れるジピバロイルメタナート鉛Pb(O21119)2〔以
下、Pb(DPM)2のように略記〕原料は凝集性が強
く、反応器輸送ゾーン内部での再凝集を防ぐにはプリヒ
ータ15の温度を180℃程度に設定する必要がある。
この原料蒸気と一般的な酸化剤としてO2(酸素)を同
時供給して実用的なPbO成膜速度を得ようとすると、
成長温度(電気炉内温度)を550℃以上に上げねばな
らない。しかし、このような高温ではPbOは再蒸発や
還元が起こり、膜は酸素不足の膜となり、望むような特
性は得られない。従来、HW−CVD装置で良好なPb
Oを得ようとすると、成膜速度を低下させる、すなわち
生産性を犠牲にせざるを得ないのである。もし、O2
替えて反応性の高いO3(オゾン)を用いれば、より低
温での高速成膜が可能となり、実用的な成膜速度と良好
な膜質を兼備したPbO膜が実現できる。しかし、残念
ながら、O3は80℃以上で容易に分解するため、18
0℃に設定されている輸送ゾーン10bを通過する間に
分解して、反応器の成長ゾーン10aの基板位置に到達
するまでにO2となってしまい、期待するO3の効果は得
られない。このように、従来のHW−CVD装置では使
用する一つの原料の再凝集温度よりも低いところに分解
温度があるような他の原料を同時に使用することができ
ず、このことはCVD技術の発展の大きな足かせになっ
ていた。
The problem will be specifically described by taking an example. For example, dipivaloyl methanate lead Pb (O 2 C 11 H 19 ) 2 [which is frequently used to form a PbO (lead oxide) film] Hereinafter, abbreviated as Pb (DPM) 2 ], the raw material has strong cohesiveness, and the temperature of the preheater 15 needs to be set to about 180 ° C. in order to prevent reaggregation inside the reactor transport zone.
In order to obtain a practical PbO film forming rate by simultaneously supplying O 2 (oxygen) as a raw material vapor and a general oxidizing agent,
The growth temperature (temperature in the electric furnace) must be raised to 550 ° C. or higher. However, at such a high temperature, PbO undergoes re-evaporation or reduction, and the film becomes an oxygen-deficient film, and desired characteristics cannot be obtained. Conventionally, good Pb with HW-CVD equipment
In order to obtain O, the film formation rate must be reduced, that is, productivity must be sacrificed. If highly reactive O 3 (ozone) is used in place of O 2 , high-speed film formation at a lower temperature becomes possible, and a PbO film having both a practical film formation rate and good film quality can be realized. Unfortunately, however, O 3 easily decomposes above 80 ° C.
Decomposition occurs while passing through the transport zone 10b set at 0 ° C., and becomes O 2 before reaching the substrate position in the growth zone 10a of the reactor, and the expected effect of O 3 cannot be obtained. . As described above, in the conventional HW-CVD apparatus, it is impossible to simultaneously use another raw material having a decomposition temperature lower than the re-agglomeration temperature of one raw material used, which is a development of the CVD technology. Was a major stake.

【0010】本発明は、このような従来のホットウォー
ル型CVD装置の反応器系に係る問題点の一部、あるい
は全部を解決するためになされたものであり、ホットウ
ォール型化学的気相成長装置において、作業の安全性が
高く、再凝集性原料および低温分解性原料を使用するの
に適した反応器を提供することを目的とする。
SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been made to solve some or all of the problems relating to the reactor system of the conventional hot wall type CVD apparatus. It is an object of the present invention to provide a reactor which has high operation safety and is suitable for using a re-agglomerated raw material and a low-temperature decomposable raw material.

【0011】[0011]

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、本発明においては、HW−CVD装置の反応器系を
特許請求の範囲に記載しているように構成した。すなわ
ち、請求項1に記載の発明においては、温度制御手段を
有する導管部が原料導入キャップの原料導入口から輸送
ゾーンを通って反応管内に伸長し、かつ、吐出口が成長
ゾーンあるいはその近傍に位置するようにした原料蒸気
ノズルを少なくとも一つ備えるように構成している。
In order to achieve the above object, according to the present invention, a reactor system of an HW-CVD apparatus is configured as described in the claims. That is, in the invention described in claim 1, the conduit portion having the temperature control means extends from the raw material introduction port of the raw material introduction cap into the reaction tube through the transport zone, and the discharge port is located at or near the growth zone. It is configured to have at least one raw material vapor nozzle positioned.

【0012】また、請求項2〜請求項6に記載の発明
は、本発明の様々な構成例を示すものであり、請求項7
および請求項8は、温度制御手段を有する原料蒸気ノズ
ルの構成例を示すものである。例えば、後述する実施の
形態に示すごとく、温度制御可能な加熱手段を導管部に
備え、吐出口が反応管成長ゾーンあるいはその近傍にあ
る原料蒸気ノズルを原料導入口に設けるとともに、昇温
した原料蒸気ノズルから再凝集性の強い原料蒸気を噴射
させる構成としている。この構成においては導管部が原
料蒸気の再凝集温度以上の温度に加熱されているので、
図6に示した従来例と同様に、反応管輸送ゾーンで再凝
集を起こさせることなしに原料蒸気を成長ゾーンに輸送
できる機能を持つばかりでなく、原料蒸気ノズルだけが
局所的に加熱される構成となっているため、反応管フラ
ンジや原料導入キャップがプリヒータで高温に加熱され
るという従来技術の問題点を解決することができる。
The inventions described in claims 2 to 6 show various configuration examples of the present invention.
Claim 8 shows a configuration example of a raw material steam nozzle having a temperature control means. For example, as shown in an embodiment which will be described later, a heating means capable of controlling the temperature is provided in a conduit portion, and a raw material vapor nozzle having a discharge port at or near a reaction tube growth zone is provided at a raw material introduction port, and a heated raw material is provided. The configuration is such that a raw material vapor having a strong re-coagulation property is injected from a vapor nozzle. In this configuration, since the conduit is heated to a temperature equal to or higher than the re-coagulation temperature of the raw material vapor,
As in the conventional example shown in FIG. 6, not only has the function of transporting the source vapor to the growth zone without causing reaggregation in the reaction tube transport zone, but also only the source vapor nozzle is locally heated. With this configuration, it is possible to solve the problem of the related art in which the reaction tube flange and the raw material introduction cap are heated to a high temperature by the preheater.

【0013】また、他の実施の形態では、輸送ゾーン外
周にプリヒータが、(1)設置されていない場合は温度
制御機能付き加熱手段を導管部に備え、(2)設置され
ている場合は温度制御機能付き冷却手段を導管部に備
え、かつ、吐出口が反応管成長ゾーンあるいはその近傍
にある原料蒸気ノズルを、複数の原料導入口の少なくと
も一つに設けるとともに、上記(1)の場合には高温再
凝集性の原料蒸気を前記加熱手段を有する原料蒸気ノズ
ルに通過させる構成、上記(2)の場合には低温分解性
の原料蒸気を前記冷却手段を有する原料蒸気ノズルに通
過させる構成としている。これらの構成においては、上
記(1)の場合には、高温再凝集性原料蒸気が再凝集温
度以上に局所加熱された専用の原料蒸気ノズルを通して
成長ゾーンまで安定して輸送されるとともに、低温分解
性の原料蒸気も輸送ゾーンを外周から加熱されることな
く安定して成長ゾーンまで輸送される。また、上記
(2)の場合には、低温分解性の原料蒸気は分解開始温
度以下に局所的に冷却された専用ノズルを通して成長ゾ
ーンまで安定して輸送される。そして高温再凝集性の原
料蒸気はプリヒータで外周から均一に加熱された輸送ゾ
ーンを再凝集することなく輸送されるようになってい
る。
In another embodiment, a preheater is provided on the outer periphery of the transport zone, (1) a heating means with a temperature control function is provided in the conduit section when it is not installed, and (2) when the heater is installed, A cooling means having a control function is provided in the conduit portion, and a raw material vapor nozzle having a discharge port at or near the reaction tube growth zone is provided in at least one of the plurality of raw material introduction ports. Is a configuration in which a high-temperature re-coagulable raw material vapor is passed through a raw material vapor nozzle having the heating means, and in the case of the above (2), a low-temperature decomposable raw material vapor is passed through a raw material vapor nozzle having the cooling means. I have. In these configurations, in the case of the above (1), the high-temperature reagglomerated raw material vapor is stably transported to the growth zone through a dedicated raw material vapor nozzle locally heated to a temperature higher than the reagglomeration temperature, The raw material vapor is also stably transported to the growth zone without being heated from the outer periphery of the transport zone. In the case of the above (2), the low-temperature decomposable raw material vapor is stably transported to the growth zone through a dedicated nozzle locally cooled to a temperature lower than the decomposition start temperature. The high-temperature re-coagulable raw material vapor is transported without re-coagulation in the transport zone uniformly heated from the outer periphery by the preheater.

【0014】また、プリヒータを用いず、加熱手段を備
えた原料蒸気ノズルと冷却手段を備えた原料蒸気ノズル
とを用い、前者には高温再凝集性の原料蒸気を、後者に
は低温分解性の原料蒸気を通すように構成した場合に
は、それぞれの原料蒸気が最適な温度で安定して成長ゾ
ーンまで輸送される。したがって高温再凝集性の原料蒸
気とこの原料蒸気の凝集開始温度より低温度で分解する
原料蒸気を同時に含む原料系を用いることが出来ると共
に、プリヒータを用いないので作業の安全性も向上させ
ることが出来る。
Further, a raw material vapor nozzle having a heating means and a raw material vapor nozzle having a cooling means are used without using a preheater. In the case where the raw material vapor is passed, each raw material vapor is stably transported to the growth zone at an optimum temperature. Therefore, it is possible to use a raw material system containing both a high-temperature re-coagulable raw material vapor and a raw material vapor that decomposes at a temperature lower than the coagulation start temperature of the raw material vapor, and also to improve the safety of work because no preheater is used. I can do it.

【0015】上記のように本発明の構成においては、反
応管フランジや原料導入キャップがプリヒータで高温に
加熱されるという従来技術の問題点、および高温再凝集
性の原料と低温分解性の原料を含む原料系を同時に用い
ることができないという従来技術の問題点を解決するこ
とが出来る。
As described above, in the configuration of the present invention, the problem of the prior art that the reaction tube flange and the raw material introduction cap are heated to a high temperature by the preheater, and the high temperature reagglomerated raw material and the low temperature decomposable raw material are used. It is possible to solve the problem of the prior art that the raw material systems cannot be used simultaneously.

【0016】[0016]

【発明の効果】本発明においては、反応器のフランジや
原料導入キャップの寄生的加熱を行うことなく、高温再
凝集性の原料蒸気を反応器成長ゾーンまで安定して輸送
して薄膜の形成をすることができる。また、高温再凝集
性の原料蒸気と、この原料蒸気の再凝集温度よりも低温
側に分解温度をもつ他の原料蒸気との両方からなる原料
系を用いて薄膜を析出させることができる。さらに、反
応器フランジや原料導入キャップの加熱を行わず、か
つ、高温再凝集性の原料と低温分解性の原料を同時に用
いて有効な成膜を行うことができる。そのため、温度条
件に左右されることなく、成膜に最も適した原料を選択
することが出来るので、高性能の膜を高速で形成するこ
とが可能になる、という効果が得られる。。
According to the present invention, a thin film can be formed by stably transporting a high-temperature re-coagulable raw material vapor to a reactor growth zone without parasitic heating of a reactor flange or a raw material introduction cap. can do. Further, a thin film can be deposited using a raw material system composed of both a raw material vapor having a high-temperature re-coagulation property and another raw material vapor having a decomposition temperature lower than the re-coagulation temperature of the raw material vapor. Further, an effective film formation can be performed without heating the reactor flange and the material introduction cap, and simultaneously using a high-temperature re-agglomerated material and a low-temperature decomposable material. Therefore, the most suitable raw material for film formation can be selected without being affected by the temperature conditions, and the effect that a high-performance film can be formed at high speed can be obtained. .

【0017】[0017]

【発明の実施の形態】以下、本発明にかかるHW−CV
D装置の反応器系を実施の形態に基づいて説明する。な
お、本発明は様々なCVD原料や膜の種類について適用
可能であるから、構成は原料を特定せず一般性を持たせ
て説明し、原料を与えた具体的説明は効果の記載中で行
うことにする。
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION Hereinafter, an HW-CV according to the present invention will be described.
The reactor system of the D apparatus will be described based on an embodiment. Since the present invention is applicable to various types of CVD raw materials and types of films, the configuration is described with generality without specifying the raw materials, and a specific description of the raw materials is given in the description of the effects. I will.

【0018】(第1の実施の形態)図1は本発明の第1
の実施の形態を説明するための模式的断面図である。図
1において図6と同じ番号の部位は従来例と同じもので
あり、すでに述べているので詳しい説明を省略する。図
1において、10は成長ゾーン10a、輸送ゾーン10
b、フランジ10c、排気口10dを構成要素として持
つ大口径反応管である。14は温度制御手段を有する円
筒型電気炉(拡散炉)で反応管の成長ゾーン10aの外
周を取り囲むように設置されている。反応管の輸送ゾー
ン10bの外周は大気解放になっている。反応管10の
排気口は比較的口径の大きい排気管によってHW−CV
D装置の排気系に結ばれている。フランジ10cにはO
リング(番号図示せず)を挟持して取り外し可能な原料
導入キャップ17が取り付けられている。
(First Embodiment) FIG. 1 shows a first embodiment of the present invention.
FIG. 4 is a schematic cross-sectional view for describing the embodiment. In FIG. 1, the portions having the same numbers as those in FIG. 6 are the same as those in the conventional example, and have already been described, so that detailed description will be omitted. In FIG. 1, reference numeral 10 denotes a growth zone 10a and a transport zone 10
b, a large-diameter reaction tube having a flange 10c and an exhaust port 10d as constituent elements. Reference numeral 14 denotes a cylindrical electric furnace (diffusion furnace) having temperature control means, which is installed so as to surround the outer periphery of the growth zone 10a of the reaction tube. The outer periphery of the transport zone 10b of the reaction tube is open to the atmosphere. The exhaust port of the reaction tube 10 is a HW-CV by a relatively large exhaust pipe.
It is connected to the exhaust system of device D. The flange 10c has an O
A raw material introduction cap 17 that can be removed by holding a ring (not shown) is attached.

【0019】この原料導入キャップ17には使用する原
料の数だけの原料蒸気導入口17a、17b、17c…
が開口され、これら原料蒸気導入口には原料供給系の原
料を反応器まで搬送する原料輸送管(図示せず)が接続
されている。高温再凝集性の原料蒸気を通す原料蒸気導
入口(図1では一例として17a)からは、導管が成長
ゾーン10bに向かって延び、導管周囲に加熱手段を備
えた原料蒸気ノズル18aが設けられている。なお、図
1には示していないが他の原料導入口17b、17c、
…、にも再凝集性の原料蒸気を導く場合には、同様の加
熱手段を有する原料蒸気ノズル18b、18c、…、が
設けられるものとする。この原料蒸気ノズル18a(1
8b、18c、…)は導管を通る原料蒸気の再凝集開始
温度よりも僅かに高い温度で温度制御されている。な
お、原料蒸気ノズルの詳細な構造の説明は後述する。
The raw material introduction caps 17 have the same number of raw material vapor introduction ports 17a, 17b, 17c,.
Are connected to a raw material transport pipe (not shown) for transporting the raw material of the raw material supply system to the reactor. From a raw material vapor inlet (17a in FIG. 1 as an example) through which a high-temperature reagglomerated raw material vapor passes, a conduit extends toward the growth zone 10b, and a raw material vapor nozzle 18a provided with heating means is provided around the conduit. I have. Although not shown in FIG. 1, the other material introduction ports 17b, 17c,
In order to introduce the re-coagulable raw material vapor, the raw material vapor nozzles 18b, 18c,... Having the same heating means are provided. This raw material steam nozzle 18a (1
8b, 18c,...) Are temperature-controlled at a temperature slightly higher than the re-coagulation start temperature of the raw material vapor passing through the conduit. The detailed structure of the raw material steam nozzle will be described later.

【0020】以下、図1に示した第1の実施の形態にお
ける効果を、ここでは高温再凝集性のPb(DPM)2
低温分解性のO3を原料蒸気としてPbOを析出する場
合を例にして説明する。この場合、Pb(DPM)2蒸気
は180℃に加熱された原料蒸気ノズル18aを備えた
原料導入口17aから導入され、O3は原料蒸気ノズル
を持たない原料蒸気導入口(ここでは17b)から導入
される。本実施の形態においてPb(DPM)2は再凝集
開始温度150℃より高い温度に加熱されている原料導
入ノズル導管内を移動するので、導管内に析出すること
もなく、輸送ゾーン10bの反応管内壁に析出すること
もなく、成長ゾーン10aに到達することができる。す
なわち、本実施の形態は輸送ゾーン10bにおける再凝
集性原料蒸気の輸送機能においては、図6の従来例と同
等の機能を有している。
Hereinafter, the effect of the first embodiment shown in FIG. 1 will be described with reference to the case where PbO is deposited using Pb (DPM) 2 having high temperature re-aggregation property and O 3 having low temperature decomposition property as raw material vapor. This will be explained. In this case, Pb (DPM) 2 vapor is introduced from a raw material inlet 17a provided with a raw material vapor nozzle 18a heated to 180 ° C., and O 3 is supplied from a raw material vapor inlet (here, 17b) having no raw material vapor nozzle. be introduced. In the present embodiment, Pb (DPM) 2 moves in the raw material introduction nozzle conduit heated to a temperature higher than the re-agglomeration start temperature 150 ° C., so that Pb (DPM) 2 does not precipitate in the conduit, and the Pb (DPM) 2 does not precipitate in the conduit. The growth zone 10a can be reached without being deposited on the wall. That is, the present embodiment has the same function as the conventional example of FIG. 6 in the function of transporting the re-coagulable raw material vapor in the transport zone 10b.

【0021】しかし、図1の構成を一見して明かなとお
り、本実施の形態においては輸送ゾーン10bの外周部
にプリヒータを設けない構成なので、反応管フランジ1
0cや原料蒸気導入キャップ13が寄生的に高温加熱さ
れることがなく、輸送ゾーン10bが高温に曝されるこ
ともない。すなわち、本実施の形態は、原料導入キャッ
プの熱設計が難しく、かつ作業者が高温になった原料導
入キャップやフランジに接触するおそれがある、という
従来技術の問題点を解決していることになる。
However, as is apparent from the structure shown in FIG. 1, in this embodiment, since the preheater is not provided on the outer peripheral portion of the transport zone 10b, the reaction tube flange 1 is not provided.
0c and the raw material vapor introduction cap 13 are not parasitically heated to a high temperature, and the transport zone 10b is not exposed to a high temperature. That is, the present embodiment solves the problem of the prior art that the thermal design of the material introduction cap is difficult and the worker may come into contact with the heated material introduction cap or the flange. Become.

【0022】さらに本実施の形態は原料蒸気ノズル18
aを局所的に加熱する構成なので、原料蒸気ノズル18
aの外部を通る低温分解性の蒸気は安定して原料導入口
17bから成長ゾーン10aまで輸送することができ
る。すなわち、本実施の形態では高温再凝集性の原料蒸
気とこの原料蒸気の凝集開始温度より低い温度で分解す
る原料蒸気との両方で構成される原料系を選ぶことがで
きないという従来技術の問題点も併せて解決しているこ
とになる。
Further, in the present embodiment, the material vapor nozzle 18
a is heated locally, so that the raw material steam nozzle 18
The low-temperature decomposable vapor passing outside of a can be stably transported from the raw material inlet 17b to the growth zone 10a. That is, in the present embodiment, it is impossible to select a raw material system composed of both a high-temperature re-coagulable raw material vapor and a raw material vapor that decomposes at a temperature lower than the aggregation start temperature of the raw material vapor. This has also been solved.

【0023】また、本実施の形態では輸送ゾーン10b
で原料蒸気が再凝集を防ぐために原料蒸気ノズルを局所
加熱する構成をとっているため、プリヒータで反応管全
体を加熱した従来例に比べて、再凝集防止に費やす電力
消費を大幅に削減できるという利点も有している。
In this embodiment, the transport zone 10b
The system uses a configuration in which the raw material vapor nozzle is locally heated to prevent re-coagulation of the raw material vapor, so that the power consumption for preventing re-coagulation can be significantly reduced compared to the conventional example in which the entire reaction tube is heated by a pre-heater. It also has advantages.

【0024】(第2の実施の形態)図2は第2の実施の
形態を説明するための模式的断面図である。図2におい
て図6や図1と同じ番号の部位は既に説明したものと同
じものであり、詳しい説明は省略する。図2において、
10は成長ゾーン10a、輸送ゾーン10b、フランジ
10c、排気口10dを構成要素として持つ大口径反応
管である。14は温度制御手段を有する既述の円筒型電
気炉(拡散炉)である。反応管輸送ゾーン10bの外周
にはプリヒータ15が設けられている。このプリヒータ
15は輸送ゾーン10bの内部が使用する再凝集性原料
の凝集開始温度よりも高くなるように制御されている。
フランジ10cにはOリング(番号図示せず)を挟持し
て取り外し可能な原料導入キャップ19が取り付けられ
ている。この原料導入キャップ19には使用する原料の
数に等しい原料蒸気導入口19a、19b、19c、…
が開口され、原料供給系からの原料輸送管が接続されて
いる。
(Second Embodiment) FIG. 2 is a schematic sectional view for explaining a second embodiment. In FIG. 2, portions having the same numbers as those in FIGS. 6 and 1 are the same as those already described, and detailed description thereof will be omitted. In FIG.
Reference numeral 10 is a large-diameter reaction tube having a growth zone 10a, a transport zone 10b, a flange 10c, and an exhaust port 10d as constituent elements. Reference numeral 14 denotes the above-mentioned cylindrical electric furnace (diffusion furnace) having temperature control means. A preheater 15 is provided on the outer periphery of the reaction tube transport zone 10b. The preheater 15 is controlled so that the inside of the transport zone 10b becomes higher than the aggregation start temperature of the reagglomerated raw material used.
The flange 10c is provided with a raw material introduction cap 19 which can be detached by holding an O-ring (not shown). This raw material introduction cap 19 has raw material vapor introduction ports 19a, 19b, 19c,.
Is opened, and a raw material transport pipe from the raw material supply system is connected.

【0025】上記プリヒータ15の制御温度より低い温
度で容易に分解する原料蒸気を導く原料導入口19bか
らは導管が成長ゾーン10aに向かって延び、導管周囲
に冷却手段を備えた原料蒸気ノズル21bが設けられて
いる。他の原料導入口に低温分解性原料蒸気を導く場合
にも、冷却手段を有する同様の原料蒸気ノズルが設けら
れるものとする。これらの原料蒸気ノズルは導管を通る
原料蒸気の分解開始温度よりも低い温度に制御されてい
る。なお、原料蒸気ノズルの詳細な構造の説明は後述す
る。
From a raw material inlet 19b for introducing a raw material vapor which is easily decomposed at a temperature lower than the control temperature of the preheater 15, a conduit extends toward the growth zone 10a, and a raw material vapor nozzle 21b provided with cooling means around the conduit is provided. Is provided. In the case of introducing the low-temperature decomposable raw material vapor to another raw material introduction port, a similar raw material vapor nozzle having a cooling means is provided. These raw material vapor nozzles are controlled to a temperature lower than the decomposition starting temperature of the raw material vapor passing through the conduit. The detailed structure of the raw material steam nozzle will be described later.

【0026】以下、図2に示した第2の実施の形態の効
果を、Pb(DPM)2と低温分解性のO3を原料蒸気とし
てPbOを析出する場合を例にして説明する。Pb(D
PM)2蒸気は原料蒸気導入口19aから、O3は導管部
が50℃以下に冷却された原料蒸気ノズル21bを持つ
原料導入口19bから導入される。
The effect of the second embodiment shown in FIG. 2 will be described below by taking as an example the case where PbO is deposited using Pb (DPM) 2 and low-temperature decomposable O 3 as raw material vapor. Pb (D
PM) 2 vapor is introduced from a raw material vapor inlet 19a, and O 3 is introduced from a raw material inlet 19b having a raw material vapor nozzle 21b whose conduit is cooled to 50 ° C. or lower.

【0027】本実施の形態においては、Pb(DPM)2
はプリヒータ15で再凝集開始温度150℃より高い温
度に加熱されている輸送ゾーン10bを通過するので、
反応管内壁に析出することもなく、成長ゾーン10aに
到達することができる。この点は図6の従来技術と同じ
である。しかし、本実施の形態においては、低温分解性
のO3は冷却されているノズル導管内部を通過するの
で、輸送ゾーン10bにおけるプリヒータ15の熱に曝
されることなく、O3のまま成長ゾーン10aに到達す
ることができる。したがって本実施の形態ではPb(D
PM)2蒸気もO3も安定して成長ゾーン10aまで輸送
することが可能である。上記のように本実施の形態は、
高温再凝集性の原料蒸気と、この原料蒸気の凝集開始温
度より低い温度で分解する原料蒸気とで構成される原料
系を選ぶことができないという従来技術の問題点を解決
している。
In this embodiment, Pb (DPM) 2
Passes through the transport zone 10b, which is heated to a temperature higher than the re-agglomeration start temperature 150 ° C. by the preheater 15,
It is possible to reach the growth zone 10a without depositing on the inner wall of the reaction tube. This is the same as the prior art of FIG. However, in the present embodiment, since the low-temperature decomposable O 3 passes through the inside of the cooled nozzle conduit, it is not exposed to the heat of the preheater 15 in the transport zone 10b, and the growth zone 10a remains as O 3. Can be reached. Therefore, in this embodiment, Pb (D
Both PM) 2 vapor and O 3 can be stably transported to the growth zone 10a. As described above, the present embodiment
This solves the problem of the prior art in that it is not possible to select a raw material system composed of a high-temperature re-coagulable raw material vapor and a raw material vapor that decomposes at a temperature lower than the aggregation start temperature of the raw material vapor.

【0028】(第3の実施の形態)図3は本発明の第3
の実施の形態を示す模式的断面図である。本実施の形態
は図1に示した第1の実施の形態と共通する部分が多
い。図1と同じ番号の部位は同じものであり、すでに述
べているのでここでは詳しい説明を省略し、違う部分だ
け述べることにする。本実施の形態と第1の実施の形態
との相違点は、原料導入キャップ17の原料導入口の少
なくとも一つ(図3では一例として17b)に導管周囲
に冷却手段を備えた低温分解性原料蒸気用のノズル22
bが設けられていることである。この冷却手段はノズル
の導管内部を原料蒸気の分解温度より低くするように制
御している。原料蒸気導入口17aには導管周囲に加熱
手段を備えた再凝集性原料蒸気用のノズル18aが設け
られ、図1で既に述べたように、これは導管内部が原料
蒸気の再凝集開始温度よりも高い温度になるように温度
制御されている。なお、原料蒸気ノズルの詳細な構造の
説明は後述する。
(Third Embodiment) FIG. 3 shows a third embodiment of the present invention.
It is a typical sectional view showing an embodiment. This embodiment has many parts in common with the first embodiment shown in FIG. The parts having the same numbers as those in FIG. 1 are the same and have already been described, so that detailed description is omitted here, and only different parts will be described. The difference between the present embodiment and the first embodiment is that at least one of the raw material introduction ports of the raw material introduction cap 17 (17b in FIG. 3 as an example) has a low-temperature decomposable raw material provided with cooling means around a conduit. Nozzle 22 for steam
b is provided. This cooling means controls the inside of the conduit of the nozzle to be lower than the decomposition temperature of the raw material vapor. The raw material vapor inlet 17a is provided with a nozzle 18a for re-coagulating raw material vapor provided with a heating means around the conduit, and as described above with reference to FIG. The temperature is controlled so that the temperature also becomes higher. The detailed structure of the raw material steam nozzle will be described later.

【0029】以下、図3に示した第3の実施の形態の効
果を高温再凝集性のPb(DPM)2と低温分解性のO3
原料蒸気としてPbOを析出する場合を例にして説明す
る。この場合、Pb(DPM)2蒸気は180℃に加熱さ
れた原料蒸気ノズル18aをもつ原料導入口17aか
ら、O3は50℃以下に冷却された原料蒸気ノズル22
bを持つ原料蒸気導入口17bから導入される。
Hereinafter, the effect of the third embodiment shown in FIG. 3 will be described by taking as an example a case where PbO is deposited using high-temperature reagglomerated Pb (DPM) 2 and low-temperature decomposable O 3 as raw material vapor. I do. In this case, Pb (DPM) 2 vapor is supplied from a raw material inlet 17 a having a raw material vapor nozzle 18 a heated to 180 ° C., and O 3 is supplied from a raw material vapor nozzle 22 cooled to 50 ° C. or less.
b is introduced from the raw material vapor inlet 17b.

【0030】本実施の形態においては、Pb(DPM)2
は再凝集開始温度150℃より高い温度に加熱されてい
る原料導入ノズル導管内を移動するので、導管内に析出
することもなく、輸送ゾーン10bの反応管内壁に析出
することもなく、成長ゾーン10aに到達することがで
きる。すなわち、本実施の形態では輸送ゾーン10bの
再凝集性原料蒸気の輸送機能において、図6の従来例と
同等の機能を有している。
In this embodiment, Pb (DPM) 2
Moves in the raw material introduction nozzle conduit heated to a temperature higher than the re-coagulation start temperature of 150 ° C., so that it does not precipitate in the conduit and does not precipitate on the inner wall of the reaction tube of the transport zone 10b, and the growth zone 10a can be reached. That is, in the present embodiment, the transporting function of the re-coagulating raw material vapor in the transporting zone 10b has the same function as the conventional example of FIG.

【0031】しかし、本実施の形態では、輸送ゾーンの
反応管外周部にプリヒータを設けない構成なので、図6
に示した従来例のように反応管フランジや原料蒸気導入
キャップが寄生的に高温加熱されることがない。すなわ
ち、本実施の形態は、原料導入キャップや反応管フラン
ジの熱設計が難しく、かつ作業者が高温になった原料導
入キャップやフランジに接触するおそれがある、という
従来技術の問題点を解決している。
However, in this embodiment, the pre-heater is not provided on the outer peripheral portion of the reaction tube in the transport zone.
As in the conventional example shown in FIG. 1, the reaction tube flange and the raw material vapor introduction cap are not heated to a high temperature parasitically. That is, the present embodiment solves the problems of the prior art that the thermal design of the raw material introduction cap and the reaction tube flange is difficult, and the worker may come into contact with the heated raw material introduction cap and the flange. ing.

【0032】さらに本実施の形態においては、低温分解
性のO3は冷却されているノズル導管内部を通過するの
で、輸送ゾーン10bを通過する間に他の部分からの影
響を受けることなく、O3のまま成長ゾーン10aに到
達することができる。このように本実施の形態では、P
b(DPM)2蒸気もO3も安定して成長ゾーン10aまで
輸送することが可能である。すなわち、本実施の形態は
高温再凝集性の原料蒸気とこの原料蒸気の凝集開始温度
より低温度で分解する原料蒸気を同時に含む原料系を選
ぶことができないという従来技術の問題点を解決してい
る。
Further, in this embodiment, since the low-temperature decomposable O 3 passes through the inside of the cooled nozzle conduit, the O 3 is not affected by other parts while passing through the transport zone 10b. 3 can reach the growth zone 10a. Thus, in the present embodiment, P
Both b (DPM) 2 vapor and O 3 can be stably transported to the growth zone 10a. In other words, the present embodiment solves the problem of the prior art in that it is not possible to select a raw material system that simultaneously contains a high-temperature re-coagulable raw material vapor and a raw material vapor that decomposes at a temperature lower than the aggregation start temperature of the raw material vapor. I have.

【0033】なお、前記図1に示した第1の実施の形態
においては、原料蒸気ノズルを持たない原料導入口(た
とえば17b)から導入された低温分解性原料蒸気は、
反応管の輸送ゾーン10b内を移動する間に、加熱され
た原料蒸気ノズル18aに触れて分解し、多少とも濃度
を低下させる可能性がある。この点、第3の実施の形態
では、低温分解性原料蒸気は冷却手段を有する原料蒸気
ノズル22bの中を通過するので、成長ゾーン10aに
到達するまで加熱ノズル18aに触れることはなく、こ
れによって分解される可能性は全くなく、この点で第1
の実施の形態より優れている。
In the first embodiment shown in FIG. 1, the low-temperature decomposable raw material vapor introduced from the raw material introduction port (eg, 17b) having no raw material vapor nozzle is:
While moving through the transport zone 10b of the reaction tube, the heated raw material vapor nozzle 18a may be touched and decomposed to lower the concentration to some extent. In this regard, in the third embodiment, since the low-temperature decomposable raw material vapor passes through the raw material vapor nozzle 22b having the cooling means, it does not touch the heating nozzle 18a until it reaches the growth zone 10a. There is no possibility of decomposition, and in this respect the first
It is superior to the embodiment of FIG.

【0034】上記第1〜第3の実施の形態の形態で説明
したように、常温よりも高い再凝集温度を持つ原料蒸気
(高温再凝集性原料蒸気)を通過させる原料蒸気ノズル
は上記再凝集温度以上に加熱し、上記高温の原料蒸気の
再凝集温度よりも低い温度で分解する原料蒸気(低温分
解性原料蒸気)を通過させる原料蒸気ノズルは、その分
解温度よりも低温に冷却することにより、それぞれの原
料蒸気を析出や分解させることなく成長ゾーン10aま
で安定して輸送することが出来る。
As described in the first to third embodiments, the raw material vapor nozzle for passing the raw material vapor having a reagglomeration temperature higher than room temperature (high-temperature reagglomerated raw material vapor) is provided by the above reagglomeration. The raw material vapor nozzle, which is heated to a temperature higher than or equal to the temperature and passes the raw material vapor that decomposes at a temperature lower than the reagglomeration temperature of the high-temperature raw material vapor (low-temperature decomposable raw material vapor), is cooled to a temperature lower than the decomposition temperature. Thus, the respective raw material vapors can be stably transported to the growth zone 10a without precipitation or decomposition.

【0035】次に、これまでの実施の形態で述べた加熱
手段または冷却手段を備えた原料蒸気ノズルの具体的構
造例を説明する。図4は第1または第3の実施の形態で
使用する加熱手段を備えた原料蒸気ノズル18aの一例
の断面図である。図4において、原料導入キャップ17
の原料導入口17aに原料蒸気ノズル18aが設置され
ている。原料蒸気ノズル18aは原料導入口17aか
ら、中心軸を共有するステンレス管または石英管の2重
管が反応器の成長ゾーンまで一直線に延びている構造を
している。成長ゾーン側の端部において、2重管の内管
25は解放になっているが、外管26は図のように端部
が内管外周面との間で溶接封止されている。したがっ
て、外管26と内管25に囲まれた空間は反応管内部に
対して閉じている。
Next, a specific example of the structure of the raw material vapor nozzle provided with the heating means or the cooling means described in the above embodiments will be described. FIG. 4 is a cross-sectional view of an example of a raw material steam nozzle 18a provided with a heating unit used in the first or third embodiment. In FIG. 4, the material introduction cap 17
The raw material vapor inlet 18a is provided with a raw material vapor nozzle 18a. The raw material vapor nozzle 18a has a structure in which a double pipe of a stainless steel pipe or a quartz pipe sharing a central axis extends straight from the raw material introduction port 17a to the growth zone of the reactor. At the end on the growth zone side, the inner tube 25 of the double tube is open, but the outer tube 26 is welded and sealed at its end to the outer peripheral surface of the inner tube as shown. Therefore, the space surrounded by the outer tube 26 and the inner tube 25 is closed with respect to the inside of the reaction tube.

【0036】一方、原料導入キャップ側においては、内
管25は原料供給系の輸送管(図示せず)と連結されて
いる。これに対して外管26は大気解放になっている。
内管25と外管26との間の空間にはコイル状に巻かれ
たシーズヒータ27が設置されている。なお、図には示
していないが、内管25と外管26の間の領域には内管
温度の検出のための細線型シーズ熱電対も収められてい
る。この熱電対で内管温度をモニタしながらシーズヒー
タ27に外部から給電し、これを発熱させることによっ
て、内管内部を所定の温度に加熱することができる。原
料供給系から送られた原料蒸気は加熱された内管25を
通って反応管の成長ゾーンまで安定に輸送される。
On the other hand, on the raw material introduction cap side, the inner pipe 25 is connected to a transport pipe (not shown) of the raw material supply system. On the other hand, the outer tube 26 is open to the atmosphere.
In the space between the inner tube 25 and the outer tube 26, a sheath heater 27 wound in a coil shape is installed. Although not shown in the figure, a thin wire sheathed thermocouple for detecting the temperature of the inner tube is also accommodated in a region between the inner tube 25 and the outer tube 26. By externally supplying power to the sheath heater 27 while monitoring the temperature of the inner tube with this thermocouple and generating heat, the inside of the inner tube can be heated to a predetermined temperature. The raw material vapor sent from the raw material supply system is stably transported through the heated inner tube 25 to the growth zone of the reaction tube.

【0037】次に、図5は第1〜第3の実施の形態で使
用する温度制御手段を備えた原料蒸気ノズルの他の例の
断面図である。この原料蒸気ノズルは加熱することも冷
却することもできる原料蒸気ノズル(例えば18a、2
1b、22bとして使用)である。この原料蒸気ノズル
は原料導入口から中心軸を共有するステンレス管または
石英管の3重管が反応器の成長ゾーンまで一直線に延び
ている構造をしている。
Next, FIG. 5 is a sectional view of another example of the raw material steam nozzle provided with the temperature control means used in the first to third embodiments. This raw material steam nozzle can be heated or cooled (for example, 18a, 2
1b and 22b). This raw material vapor nozzle has a structure in which a triple tube of a stainless steel tube or a quartz tube sharing a central axis extends straight from the raw material introduction port to the growth zone of the reactor.

【0038】3重管の一番内側の管を内管28、一番外
側の管を外管29、まん中の管を中管30と呼ぶことに
すると、内管28は成長ゾーン側の端部で解放になって
いるが、外管26は端部が内管外周面との間で溶接封止
されおり、外管と内管に囲まれた空間は反応管内部とは
遮断されている。また、中管30の成長ゾーン側の端部
は外管29と内管28とで囲まれた空間に解放になって
いる。
If the innermost tube of the triple tube is called an inner tube 28, the outermost tube is called an outer tube 29, and the middle tube is called a middle tube 30, the inner tube 28 is located at the end on the growth zone side. However, the outer tube 26 is welded and sealed at its end to the outer peripheral surface of the inner tube, and the space surrounded by the outer tube and the inner tube is isolated from the inside of the reaction tube. The end of the middle tube 30 on the growth zone side is open to a space surrounded by the outer tube 29 and the inner tube 28.

【0039】一方、原料蒸気導入キャップ17側の端部
では、内管28は原料供給系の輸送管(図示せず)と連
結されている。また、矢印は温調流体(温度制御手段に
よって所定温度に調整された流体:液体または気体)の
流れを示す。この温調流体としては、例えば、制御温度
が50℃以上の場合にはシリコンオイルのような高温に
耐える流体が、常温から50℃程度までの温度範囲では
上水が、常温より低い温度範囲ではエチレングリコール
などを含む不凍液などを使用することが出来る。
On the other hand, at the end on the raw material vapor introduction cap 17 side, the inner pipe 28 is connected to a transport pipe (not shown) of the raw material supply system. Arrows indicate the flow of temperature-regulated fluid (fluid adjusted to a predetermined temperature by the temperature control means: liquid or gas). For example, when the control temperature is 50 ° C. or higher, a fluid that can withstand high temperatures, such as silicone oil, water is used in a temperature range from room temperature to about 50 ° C., and in a temperature range lower than room temperature, An antifreeze containing ethylene glycol or the like can be used.

【0040】また、31は内管28と中管30とで囲ま
れる空間に設けられた温調流体注入口、32は中管30
と外管29とで仕切られる空間に設けられた温調流体排
出口である。反応器外には温調流体を所定の温度に加熱
または冷却して、定められた流量で送出する機能をもつ
恒温浴槽(図示せず)が設けられており、この恒温浴槽
は流体送出口と流体還流口を備えている。この流体送出
口は原料蒸気ノズルの温調流体注入口31に、流体還流
口は原料蒸気ノズルの温調流体排出口32に、断熱材で
覆われた送流管で連結されている。
Reference numeral 31 denotes a temperature control fluid inlet provided in a space surrounded by the inner pipe 28 and the middle pipe 30, and 32 denotes a middle pipe 30.
And a temperature control fluid outlet provided in a space partitioned by the outer pipe 29 and the outer pipe 29. Outside the reactor, there is provided a constant temperature bath (not shown) having a function of heating or cooling the temperature-regulated fluid to a predetermined temperature and sending it at a predetermined flow rate. A fluid return port is provided. The fluid outlet is connected to a temperature control fluid inlet 31 of the raw material vapor nozzle, and the fluid return port is connected to a temperature control fluid outlet 32 of the raw material vapor nozzle by a flow pipe covered with a heat insulating material.

【0041】原料供給系から送出された高温再凝集性や
低温分解性の原料蒸気は成膜中、内管28を通って反応
管の成長ゾーンに輸送される。このとき、所定の温度に
維持された恒温浴槽からの温調流体は流体送出口から送
出され、原料蒸気ノズルの流体注入口31に導かれ、内
管28と中管30とで囲まれた空間を成長ゾーン方向に
向かって流れて、原料蒸気ノズル端部で折り返し、今度
は中管30と外管29とで囲まれた空間を流れ、原料蒸
気ノズルの温調流体排出口32から出て、還流口を介し
て恒温浴槽に再び戻る。内管28内部は恒温浴槽から常
時送られて来る温調流体に取り囲まれているので、ほぼ
温調流体の温度に保持されている。このような温度制御
手段を有する原料蒸気ノズルを用いれば、高温再凝集性
や低温分解性の原料蒸気であっても再凝集したり分解し
たりすることなく、反応器の輸送ゾーンを安定して輸送
することができる。
The high-temperature reagglomerated or low-temperature decomposable raw material vapor sent from the raw material supply system is transported to the growth zone of the reaction tube through the inner tube 28 during the film formation. At this time, the temperature-regulated fluid from the constant temperature bath maintained at a predetermined temperature is sent out from the fluid delivery port, guided to the fluid injection port 31 of the raw material vapor nozzle, and surrounded by the inner pipe 28 and the middle pipe 30. Flows toward the growth zone, turns back at the end of the raw material vapor nozzle, and then flows through a space surrounded by the middle pipe 30 and the outer pipe 29, and exits from the temperature control fluid discharge port 32 of the raw material vapor nozzle. Return to the thermostatic bath through the reflux port. Since the inside of the inner tube 28 is surrounded by the temperature control fluid constantly sent from the constant temperature bath, the temperature of the temperature control fluid is substantially maintained. If a raw material vapor nozzle having such a temperature control means is used, even if the raw material vapor has a high-temperature re-aggregation property or a low-temperature decomposability, it does not re-aggregate or decompose, and the transport zone of the reactor can be stabilized. Can be transported.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図1】本発明にかかる化学的気相成長装置の第1の実
施の形態を示す模式的断面図。
FIG. 1 is a schematic cross-sectional view showing a first embodiment of a chemical vapor deposition apparatus according to the present invention.

【図2】本発明にかかる化学的気相成長装置の第2の実
施の形態を示す模式的断面図。
FIG. 2 is a schematic sectional view showing a second embodiment of the chemical vapor deposition apparatus according to the present invention.

【図3】本発明にかかる化学的気相成長装置の第3の実
施の形態を示す模式的断面図。
FIG. 3 is a schematic sectional view showing a third embodiment of the chemical vapor deposition apparatus according to the present invention.

【図4】本発明にかかる加熱手段を有する原料蒸気ノズ
ルの一実施の形態を示す模式的断面図。
FIG. 4 is a schematic sectional view showing one embodiment of a raw material steam nozzle having a heating means according to the present invention.

【図5】本発明にかかる温度制御手段を有する原料蒸気
ノズルの他の実施の形態を示す模式的断面図。
FIG. 5 is a schematic sectional view showing another embodiment of a raw material vapor nozzle having a temperature control means according to the present invention.

【図6】従来の化学的気相成長装置の一例の模式的断面
図。
FIG. 6 is a schematic sectional view of an example of a conventional chemical vapor deposition apparatus.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

10…反応管 10a…反応管の成長ゾーン 10b…反応管の輸送ゾーン 10c…反応管のフランジ 10b…反応管の排気口 11…基板 12…サセプタ 13…原料導入キャップ 13a、13b、13c…原料導入口 14…電気炉 15…プリヒータ 17…原料導入キャップ 17a、17b、17c…原料導入口 18a…温度制御手段を備えた原料蒸気ノズル(加熱制
御) 19…原料導入キャップ 20a、20b、20c…原料導入口 21b、22b…温度制御手段を備えた原料蒸気ノズル 25…加熱手段を有する原料蒸気ノズルの内管 26…加熱手段を有する原料蒸気ノズルの外管 27…シーズヒータ 28…温度制御手段を有する原料蒸気ノズルの内管 29…温度制御手段を有する原料蒸気ノズルの外管 30…温度制御手段を有する原料蒸気ノズルの中管 31…温調流体注入口 32…温調流体排出口
DESCRIPTION OF SYMBOLS 10 ... Reaction tube 10a ... Reaction tube growth zone 10b ... Reaction tube transportation zone 10c ... Reaction tube flange 10b ... Reaction tube exhaust port 11 ... Substrate 12 ... Susceptor 13 ... Material introduction cap 13a, 13b, 13c ... Material introduction Mouth 14 ... Electric furnace 15 ... Preheater 17 ... Material introduction cap 17a, 17b, 17c ... Material introduction port 18a ... Material vapor nozzle provided with temperature control means (heating control) 19 ... Material introduction cap 20a, 20b, 20c ... Material introduction Ports 21b, 22b: Raw material steam nozzle with temperature control means 25 ... Inner tube of raw material steam nozzle with heating means 26 ... Outer pipe of raw material steam nozzle with heating means 27 ... Seed heater 28 ... Raw material with temperature control means Inner tube of steam nozzle 29 ... Outer tube of raw material steam nozzle having temperature control means 30 ... Has temperature control means Medium pipe of raw material steam nozzle 31 ... Temperature control fluid inlet 32 ... Temperature control fluid outlet

Claims (8)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】少なくとも一つの原料蒸気導入口を有する
平板状の原料導入キャップと、 一端が前記原料導入キャップと密に接するフランジ部
と、胴体部と、他端に排出口としての尾管部とを有し、
前記胴体部が前記フランジ部に近い順に少なくとも輸送
ゾーンと成長ゾーンとからなる反応管と、 前記反応管の成長ゾーン内部を均一に加熱するために前
記成長ゾーンの周囲を取り囲むように設置された加熱手
段と、 を備えたホットウォール型化学的気相成長装置におい
て、 温度制御手段を有する導管部が前記原料導入キャップの
前記原料導入口から前記輸送ゾーンを通って前記反応管
内に伸長し、かつ、吐出口が前記成長ゾーンあるいはそ
の近傍に位置するようにした原料蒸気ノズルを少なくと
も一つ具備したことを特徴とする化学的気相成長装置。
1. A flat material introduction cap having at least one material vapor introduction port, a flange portion having one end in close contact with the material introduction cap, a body portion, and a tail tube portion serving as a discharge port at the other end. And
A reaction tube comprising at least a transport zone and a growth zone in the order in which the body portion is closer to the flange portion; and a heating device provided to surround the periphery of the growth zone in order to uniformly heat the inside of the growth zone of the reaction tube. A hot-wall type chemical vapor deposition apparatus comprising: a conduit portion having a temperature control means extending from the material introduction port of the material introduction cap through the transport zone into the reaction tube, and A chemical vapor deposition apparatus comprising at least one source vapor nozzle having a discharge port located at or near said growth zone.
【請求項2】前記温度制御手段を有する原料蒸気ノズル
の温度が前記ノズル内を通過する原料蒸気の再凝集温度
よりも高い温度に設定されることを特徴とする請求項1
に記載の化学的気相成長装置。
2. A temperature of a raw material vapor nozzle having said temperature control means is set to a temperature higher than a reagglomeration temperature of raw material vapor passing through said nozzle.
3. The chemical vapor deposition apparatus according to claim 1.
【請求項3】前記温度制御手段を有する原料蒸気ノズル
の温度が前記ノズル内を通過する原料蒸気の分解温度よ
りも低い温度に設定されることを特徴とする請求項1に
記載の化学的気相成長装置。
3. The chemical vapor according to claim 1, wherein the temperature of the raw material vapor nozzle having the temperature control means is set to a temperature lower than the decomposition temperature of the raw material vapor passing through the nozzle. Phase growth equipment.
【請求項4】常温よりも高温側に再凝集温度を持つ原料
蒸気を請求項2に記載の原料蒸気ノズルを備えた原料導
入口に供給し、前記原料蒸気の再凝集温度よりも低い温
度で分解する他の原料蒸気を請求項2に記載の原料蒸気
ノズルを備えていない他の原料導入口に供給することを
特徴とする請求項1乃至請求項3の何れかに記載の化学
的気相成長装置。
4. A raw material vapor having a reagglomeration temperature higher than room temperature is supplied to a raw material inlet provided with a raw material vapor nozzle according to claim 2, and the raw material vapor is supplied at a temperature lower than the raw material vapor reagglomeration temperature. The chemical vapor phase according to any one of claims 1 to 3, wherein another raw material vapor to be decomposed is supplied to another raw material inlet which is not provided with the raw material vapor nozzle according to claim 2. Growth equipment.
【請求項5】前記反応管における輸送ゾーンの位置を外
周から取り巻くように設置され、前記反応管を加熱する
プリヒータを備えた化学的気相成長装置であって、常温
よりも高温側に再凝集温度を持つ原料蒸気を、原料蒸気
ノズルを持たない原料導入口に供給し、前記原料蒸気の
再凝集温度よりも低温側に分解温度を持つ他の原料蒸気
を請求項3に記載の原料蒸気ノズルを備えた他の原料導
入口に供給することを特徴とする請求項1乃至請求項3
の何れかに記載の化学的気相成長装置。
5. A chemical vapor deposition apparatus which is provided so as to surround a position of a transport zone in said reaction tube from an outer periphery thereof and which is provided with a preheater for heating said reaction tube, and re-aggregates to a higher temperature side than room temperature. The raw material vapor nozzle according to claim 3, wherein the raw material vapor having a temperature is supplied to a raw material introduction port having no raw material vapor nozzle, and another raw material vapor having a decomposition temperature lower than a reagglomeration temperature of the raw material vapor is provided. 4. The method according to claim 1, wherein the raw material is supplied to another raw material introduction port provided with:
The chemical vapor deposition apparatus according to any one of the above.
【請求項6】常温よりも高温側に再凝集温度を持つ少な
くとも一つの原料蒸気を請求項2に記載の原料蒸気ノズ
ルを備えた原料導入口に供給し、前記原料蒸気の再凝集
温度よりも低い温度で分解する他の少なくとも一つの原
料蒸気を請求項3に記載の原料蒸気ノズルを備えた他の
原料導入口に供給することを特徴とする請求項1乃至請
求項3の何れかに記載の化学的気相成長装置。
6. A raw material inlet having a raw material vapor nozzle according to claim 2, wherein at least one raw material vapor having a reagglomeration temperature higher than room temperature is supplied to said raw material vapor inlet. The other raw material vapor decomposed at a low temperature is supplied to another raw material inlet provided with the raw material vapor nozzle according to claim 3. Chemical vapor deposition equipment.
【請求項7】請求項2に記載の原料蒸気ノズルが、中心
軸を共有する内管と外管とからなる2重管構造を持ち、
内管に原料蒸気を通過させ、内管と外管とで囲まれる領
域が反応管内部と遮断され、かつ、前記領域に温度測定
手段とコイル状に巻かれたシーズヒータとを備えたこと
を特徴とする化学的気相成長装置。
7. The raw material steam nozzle according to claim 2, having a double pipe structure comprising an inner pipe and an outer pipe sharing a central axis,
The material vapor is passed through the inner tube, a region surrounded by the inner tube and the outer tube is cut off from the inside of the reaction tube, and the region is provided with a temperature measuring means and a sheathed heater wound in a coil shape. Characteristic chemical vapor deposition equipment.
【請求項8】請求項2または請求項3に記載の原料蒸気
ノズルが、中心軸を共有する内管と中管と外管とからな
る3重管構造を持ち、内管に原料蒸気を通過させ、内管
と中管および中管と外管とで囲まれる領域が反応管内部
と遮断され、かつ、前記領域に外部から恒温流体を還流
させる機能を備えた原料蒸気ノズルであることを特徴と
する化学的気相成長装置。
8. The raw material steam nozzle according to claim 2 or 3, having a triple pipe structure composed of an inner pipe, a middle pipe, and an outer pipe sharing a central axis, and passing the raw material vapor through the inner pipe. The region surrounded by the inner tube and the middle tube and the region surrounded by the middle tube and the outer tube is cut off from the inside of the reaction tube, and is a raw material vapor nozzle having a function of refluxing a constant temperature fluid from the outside to the region. Chemical vapor deposition apparatus.
JP18472897A 1997-07-10 1997-07-10 Chemical vapor growth device Pending JPH1129870A (en)

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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2018075628A (en) * 2016-11-11 2018-05-17 トヨタ自動車株式会社 Pulling up type continuous casting device

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* Cited by examiner, † Cited by third party
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JP2018075628A (en) * 2016-11-11 2018-05-17 トヨタ自動車株式会社 Pulling up type continuous casting device

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