JP2008303422A - Apparatus for growing in vapor phase - Google Patents

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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide an apparatus for growing in a vapor phase, by which a raw material gas can be heated while suppressing an increase in the growth cost, and while suppressing an increase in temperature of a substrate. <P>SOLUTION: The apparatus for growing in a vapor phase is provided with: a chamber 10 into which the raw material gas is introduced; a susceptor 40 which is arranged in the chamber 10 and on which a substrate 100 is placed; a heating source 30 for heating the susceptor 40; and a heat transfer unit 50 arranged between an inner wall 11 of the chamber 10, coming in contact with the raw material gas and the susceptor 40, wherein the raw material gas is heated by the heat transferred from the susceptor 40 to the inner wall 11 via the heat transfer unit 50. <P>COPYRIGHT: (C)2009,JPO&INPIT

Description

本発明は、気相成長装置に係り、特に原料ガスを導入して基板表面に膜やカーボンファイバを成長させる気相成長装置に関する。   The present invention relates to a vapor phase growth apparatus, and more particularly to a vapor phase growth apparatus that introduces a source gas and grows a film or a carbon fiber on a substrate surface.

例えばカーボンナノチューブ（ＣＮＴ）やグラファイトナノファイバ（ＧＮＦ）等のカーボンファイバを、化学気相成長（ＣＶＤ）法で基板上に成長させる場合、カーボンファイバの核となる基板上に置かれる触媒の温度だけでなく、原料ガスの温度の高温化が必要である。そのため、基板温度が比較的高い、例えば６００℃以上の場合は、基板を載せるサセプタの温度を上げて、サセプタからの放熱によって原料ガスの温度を上昇させ、カーボンファイバを基板上に成長させることができる。   For example, when a carbon fiber such as carbon nanotube (CNT) or graphite nanofiber (GNF) is grown on a substrate by a chemical vapor deposition (CVD) method, only the temperature of the catalyst placed on the substrate serving as the core of the carbon fiber. Instead, it is necessary to increase the temperature of the raw material gas. Therefore, when the substrate temperature is relatively high, for example, 600 ° C. or higher, the temperature of the susceptor on which the substrate is placed is raised, and the temperature of the source gas is raised by heat radiation from the susceptor, so that the carbon fiber can be grown on the substrate. it can.

しかし、ガラス等の低融点の物質を基板に使用する場合は、原料ガスをカーボンファイバの成長に必要な温度に上げるためにサセプタの温度を上げることによって、基板が変形するおそれがある。よって、基板上の触媒が活性化するためには十分で、かつ基板の融点より低い温度に基板温度を保つ一方で、原料ガスを高温にすることが求められる。   However, when a low melting point material such as glass is used for the substrate, the substrate may be deformed by raising the temperature of the susceptor in order to raise the source gas to a temperature necessary for the growth of the carbon fiber. Therefore, it is required to keep the substrate temperature at a high temperature while maintaining the substrate temperature at a temperature lower than the melting point of the substrate, which is sufficient for activating the catalyst on the substrate.

基板温度を低く抑えながらカーボンファイバを成長させる技術として、チャンバーのガス導入部をプレーヒーティングすることによって原料ガスを加熱する方法や、プラズマによりチャンバー内の原料ガスをラジカルに分解して反応性の高い状態にし、触媒を核にしてカーボンファイバを成長する方法等が提案されている（例えば、特許文献１参照。）。
特開２００５−３５０３４２号公報 As a technique for growing carbon fiber while keeping the substrate temperature low, a method of heating the source gas by preheating the gas introduction part of the chamber, or a reactive gas by decomposing the source gas in the chamber into radicals by plasma. A method of growing a carbon fiber using a catalyst in a high state and using a catalyst as a nucleus has been proposed (see, for example, Patent Document 1).
JP 2005-350342 A

しかしながら、チャンバーのガス導入部をプレーヒーティングする方法では、ガス導入部となるガス管にヒータを巻くなどの、ガス導入部を加熱する特別な装置が必要であり、気相成長装置の構造が複雑になり、高価になるという問題がある。また、プラズマによりチャンバー内の原料ガスをラジカルに分解する方法では、プラズマによってカーボンファイバに欠陥が生じて品質が劣化するという問題があり、更に、プラズマを発生させる装置が必要である。また、プラズマ源は高価であるため、成長コストが上昇するという問題があった。   However, in the method of preheating the gas introduction part of the chamber, a special apparatus for heating the gas introduction part, such as winding a heater around a gas pipe serving as the gas introduction part, is necessary. There is a problem that it becomes complicated and expensive. Further, the method of decomposing the source gas in the chamber into radicals by plasma has a problem that the carbon fiber is defective due to the plasma and the quality is deteriorated, and further, an apparatus for generating plasma is required. Further, since the plasma source is expensive, there is a problem that the growth cost increases.

上記問題点を鑑み、本発明は、成長コストの増大を抑制し、かつ基板温度の上昇を抑制しつつ原料ガスを加熱できる気相成長装置を提供する。   In view of the above problems, the present invention provides a vapor phase growth apparatus capable of heating a source gas while suppressing an increase in growth cost and suppressing an increase in substrate temperature.

本発明の一態様によれば、（イ）原料ガスが導入されるチャンバーと、（ロ）チャンバー内に配置され、基板を載せるサセプタと、（ハ）サセプタを加熱する加熱源と、（ニ）原料ガスに接するチャンバーの内壁とサセプタとの間に配置された熱伝達部とを備え、サセプタから熱伝達部を介して内壁に伝達される熱により原料ガスを加熱する気相成長装置が提供される。   According to one aspect of the present invention, (b) a chamber into which a source gas is introduced, (b) a susceptor placed in the chamber and on which a substrate is placed, (c) a heating source for heating the susceptor; Provided is a vapor phase growth apparatus that includes a heat transfer portion disposed between an inner wall of a chamber in contact with a source gas and a susceptor, and heats the source gas by heat transferred from the susceptor to the inner wall via the heat transfer portion. The

本発明によれば、成長コストの増大を抑制し、かつ基板温度の上昇を抑制しつつ原料ガスを加熱できる気相成長装置を提供できる。   According to the present invention, it is possible to provide a vapor phase growth apparatus capable of heating a source gas while suppressing an increase in growth cost and suppressing an increase in substrate temperature.

次に、図面を参照して、本発明の第１及び第２の実施の形態を説明する。以下の図面の記載において、同一又は類似の部分には同一又は類似の符号を付している。又、以下に示す第１及び第２の実施の形態は、この発明の技術的思想を具体化するための装置や方法を例示するものであって、この発明の技術的思想は、構成部品の構造、配置等を下記のものに特定するものでない。この発明の技術的思想は、特許請求の範囲において、種々の変更を加えることができる。   Next, first and second embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings. In the following description of the drawings, the same or similar parts are denoted by the same or similar reference numerals. Further, the following first and second embodiments exemplify apparatuses and methods for embodying the technical idea of the present invention, and the technical idea of the present invention is a component part. The structure and arrangement are not specified as follows. The technical idea of the present invention can be variously modified within the scope of the claims.

（第１の実施の形態）
本発明の第１の実施の形態に係る気相成長装置は、原料ガスを用いて基板表面に物質を成長させる気相成長装置であって、図１に示すように、原料ガスが導入されるチャンバー１０と、チャンバー１０内に配置され、基板１００を載せるサセプタ４０と、サセプタ４０を加熱する加熱源３０と、原料ガスに接するチャンバー１０の内壁１１とサセプタ４０との間に配置された熱伝達部５０とを備える。そして、サセプタ４０から熱伝達部５０を介して内壁１１に伝達される熱により、チャンバー１０内の原料ガスが加熱される。 (First embodiment)
The vapor phase growth apparatus according to the first embodiment of the present invention is a vapor phase growth apparatus for growing a substance on a substrate surface using a raw material gas, and the raw material gas is introduced as shown in FIG. Heat transfer disposed between the chamber 10, the susceptor 40 disposed in the chamber 10, on which the substrate 100 is placed, the heating source 30 for heating the susceptor 40, and the inner wall 11 of the chamber 10 in contact with the source gas and the susceptor 40. Part 50. The source gas in the chamber 10 is heated by the heat transferred from the susceptor 40 to the inner wall 11 through the heat transfer unit 50.

図１に示した気相成長装置は、チャンバー１０内に原料ガスを導入するガス導入部２０を更に備える。加熱源３０に面するチャンバー１０の上部であるチャンバー上部１２は、加熱源３０から発せられる熱が効率よくチャンバー１０内のサセプタ４０に達するような材料にする必要がある。例えば、加熱源３０が赤外線ランプである場合等に、チャンバー上部１２として石英ガラス等が採用可能である。また、チャンバー上部１２以外のチャンバー１０の内壁１１は、熱伝達部５０を介してサセプタ４０から伝達される熱により原料ガスを加熱する必要がある。そのため、チャンバー１０の内壁１１は、熱伝導率が高く、且つ熱を外部に放出しやすい材料であることが好ましい。チャンバー１０の内壁１１には、例えば４２６合金、ステンレス（ＳＵＳ）鋼等が採用可能である。   The vapor phase growth apparatus shown in FIG. 1 further includes a gas introduction unit 20 that introduces a source gas into the chamber 10. The chamber upper portion 12, which is the upper portion of the chamber 10 facing the heating source 30, needs to be made of a material that allows the heat generated from the heating source 30 to efficiently reach the susceptor 40 in the chamber 10. For example, when the heating source 30 is an infrared lamp, quartz glass or the like can be used as the chamber upper portion 12. In addition, the inner wall 11 of the chamber 10 other than the chamber upper part 12 needs to heat the source gas by heat transmitted from the susceptor 40 via the heat transfer unit 50. Therefore, the inner wall 11 of the chamber 10 is preferably made of a material having high thermal conductivity and easily releasing heat to the outside. For the inner wall 11 of the chamber 10, for example, 426 alloy, stainless steel (SUS), or the like can be used.

サセプタ４０は、加熱源３０が放出する熱を吸収し、サセプタ４０上の基板１００を加熱すると同時に、吸収した熱を放出してチャンバー１０内の原料ガスを加熱する。サセプタ４０には、熱吸収性のよい、熱伝導率が高い材料、例えば炭化ケイ素（ＳｉＣ）等が採用可能である。例えば、加熱源３０が赤外線ランプである場合等は、熱吸収効率が高くなるように、サセプタ４０に黒色のＳｉＣを用いることが好ましい。   The susceptor 40 absorbs the heat released from the heating source 30 and heats the substrate 100 on the susceptor 40, and simultaneously releases the absorbed heat to heat the source gas in the chamber 10. The susceptor 40 may be made of a material having good heat absorption and high thermal conductivity, such as silicon carbide (SiC). For example, when the heating source 30 is an infrared lamp or the like, it is preferable to use black SiC for the susceptor 40 so as to increase the heat absorption efficiency.

熱伝達部５０は、サセプタ４０で発生した熱を、効率よくチャンバー１０の内壁１１に伝達する必要がある。そのため、サセプタ４０と同一材料か、或いは熱伝導率がサセプタ４０よりも高い材料を用いることが好ましい。   The heat transfer unit 50 needs to efficiently transfer the heat generated by the susceptor 40 to the inner wall 11 of the chamber 10. Therefore, it is preferable to use the same material as the susceptor 40 or a material having a higher thermal conductivity than the susceptor 40.

以下に、図１に示した気相成長装置によって基板１００の表面に所望の物質を形成する例として、図２に示す温度フローチャートを参照しながら、基板１００上にカーボンファイバを成長させる場合を例示的に説明する。図２の縦軸はサセプタ４０の温度（以下において「サセプタ温度」という。）、横軸は時間である。   In the following, as an example of forming a desired substance on the surface of the substrate 100 by the vapor phase growth apparatus shown in FIG. 1, a case where carbon fibers are grown on the substrate 100 is illustrated with reference to a temperature flowchart shown in FIG. I will explain it. The vertical axis in FIG. 2 is the temperature of the susceptor 40 (hereinafter referred to as “susceptor temperature”), and the horizontal axis is time.

先ず、時刻ｔ０において、カーボンファイバの核となる触媒、例えば鉄（Ｆｅ）、ニッケル（Ｎｉ）、コバルト（Ｃｏ）等を表面に配置した基板１００を準備し、この基板１００をサセプタ４０上に配置する。基板１００には、ガラス、石英、シリコン（Ｓｉ）ウェハ等が使用可能である。このときのサセプタ温度である温度ＴAは、例えば室温である。 First, at time t0, a substrate 100 on which a catalyst serving as a core of the carbon fiber, for example, iron (Fe), nickel (Ni), cobalt (Co), etc. is arranged on the surface is prepared, and this substrate 100 is arranged on the susceptor 40. To do. As the substrate 100, glass, quartz, silicon (Si) wafer or the like can be used. Temperature T A is a susceptor temperature at this time is, for example, room temperature.

次いで、カーボンファイバの原料ガスをガス導入部２０からチャンバー１０内に導入する。原料ガスとしては、例えば一酸化炭素／水素（ＣＯ／Ｈ2）混合ガスが採用可能であるが、他にも、二酸化炭素（ＣＯ2）ガス、メタン（ＣＨ4）ガス等の炭素（Ｃ）を供給可能なガスが採用可能である。 Next, the raw material gas for the carbon fiber is introduced into the chamber 10 from the gas introduction unit 20. As the raw material gas, for example, a carbon monoxide / hydrogen (CO / H 2 ) mixed gas can be adopted, but other carbon (C) such as carbon dioxide (CO 2 ) gas, methane (CH 4 ) gas, etc. It is possible to employ a gas capable of supplying the gas.

その後、加熱源３０によってサセプタ４０が加熱される。具体的には、時刻ｔ１から時刻ｔ２までの昇温期間に、サセプタ温度が、温度ＴAから基板１００上の触媒が活性化する温度ＴBまで上昇する。時刻ｔ１から時刻ｔ２の間、加熱源３０によって加熱されたサセプタ４０からチャンバー１０内の原料ガスに熱が放出されると共に、サセプタ４０から熱伝達部５０を介してチャンバー１０の内壁１１に熱が伝達される。サセプタ４０から熱伝達部５０への熱流出により、基板１００の温度上昇は抑制され、一方、熱伝達部５０からの熱流入によりチャンバー１０の内壁１１の温度は上昇する。サセプタ４０から内壁１１に伝達された熱はチャンバー１０内に放射され、その結果、チャンバー１０の内壁１１に接する原料ガスの温度が上昇する。 Thereafter, the susceptor 40 is heated by the heating source 30. Specifically, during the temperature increase period from time t1 to time t2, the susceptor temperature rises from temperature T A to temperature T B at which the catalyst on the substrate 100 is activated. From time t1 to time t2, heat is released from the susceptor 40 heated by the heating source 30 to the source gas in the chamber 10, and heat is also applied from the susceptor 40 to the inner wall 11 of the chamber 10 via the heat transfer unit 50. Communicated. The temperature increase of the substrate 100 is suppressed by the heat outflow from the susceptor 40 to the heat transfer unit 50, while the temperature of the inner wall 11 of the chamber 10 is increased by the heat inflow from the heat transfer unit 50. The heat transferred from the susceptor 40 to the inner wall 11 is radiated into the chamber 10, and as a result, the temperature of the source gas in contact with the inner wall 11 of the chamber 10 rises.

そして、時刻ｔ２においてサセプタ温度が、触媒の活性化する温度ＴBに達すると、時刻ｔ２から時刻ｔ３までの成長期間においてサセプタ温度は温度ＴBに維持され、基板１００上にカーボンファイバが成長する。カーボンファイバが成長している成長期間は、サセプタ４０から熱伝達部５０を介してチャンバー１０の内壁１１に熱が伝達されるため、基板１００の温度上昇が抑制される。また、サセプタ４０から熱伝達部５０を介して内壁１１に熱が伝達されない場合に比べて、原料ガスの温度が高くなる。 Then, the susceptor temperature at time t2 reaches the temperature T B for activation of the catalyst, the susceptor temperature in the growth period from time t2 to time t3 is maintained at a temperature T B, the carbon fiber is grown on the substrate 100 . During the growth period in which the carbon fiber is growing, heat is transferred from the susceptor 40 to the inner wall 11 of the chamber 10 via the heat transfer unit 50, so that the temperature rise of the substrate 100 is suppressed. In addition, the temperature of the source gas is higher than when heat is not transferred from the susceptor 40 to the inner wall 11 via the heat transfer unit 50.

時刻ｔ３において、基板１００上のカーボンファイバが所望の厚みまで成長した段階で、加熱源３０からの熱放出が停止され、時刻ｔ３から時刻ｔ４までの降温期間、サセプタ温度が温度ＴBから温度ＴAまで下げられる。原料ガスは図示を省略する排気系からチャンバー１０の外部に排気される。 At time t3, when the carbon fiber on the substrate 100 has grown to a desired thickness, heat release from the heating source 30 is stopped, and the susceptor temperature is changed from the temperature T B to the temperature T during the temperature drop period from the time t3 to the time t4. Lowered to A. The source gas is exhausted outside the chamber 10 from an exhaust system (not shown).

そして、時刻ｔ４においてサセプタ温度が温度ＴAになった後、チャンバー１０から基板１００が取り出される。 Then, the susceptor temperature at time t4, after reaching the temperature T A, the substrate 100 from the chamber 10 is taken out.

図１に示した気相成長装置では、サセプタ４０から熱伝達部５０を介してチャンバー１０の内壁１１に熱が流出する。そのため、熱伝達部５０がないチャンバーでカーボンファイバを成長させる場合と基板温度を同程度にしたままで、加熱源３０から放出する熱を増大することができ、増大された分の熱が内壁１１に伝達される。つまり、基板１００の基板温度が基板１００の融点以下になるように基板温度の上昇を抑制しつつ、原料ガスの温度を上げることができる。その結果、基板１００の表面での反応が早まり、カーボンファイバの成長時間が短縮される。   In the vapor phase growth apparatus shown in FIG. 1, heat flows from the susceptor 40 to the inner wall 11 of the chamber 10 through the heat transfer unit 50. Therefore, it is possible to increase the heat released from the heating source 30 while keeping the substrate temperature at the same level as in the case where the carbon fiber is grown in a chamber without the heat transfer section 50, and the increased amount of heat is increased by the inner wall 11. Is transmitted to. That is, the temperature of the source gas can be increased while suppressing an increase in the substrate temperature so that the substrate temperature of the substrate 100 is equal to or lower than the melting point of the substrate 100. As a result, the reaction on the surface of the substrate 100 is accelerated and the growth time of the carbon fiber is shortened.

熱伝達部５０の構成は、所望のサセプタ温度と原料ガスの温度に応じて設定される。例えば、原料ガスの温度を高くしたい場合は、熱伝達部５０とサセプタ４０及びチャンバー１０の内壁１１との接触面積を大きくしたり、熱伝達部５０の厚みを薄くしたりすることにより、サセプタ４０から内壁１１に伝達される熱量を増大させる。或いは、熱伝達部５０の材料を、サセプタ４０の材料よりも熱伝導率のよい材料にすることにより、サセプタ４０が吸収した熱を内壁１１に効率良く伝達できる。逆に、熱伝達部５０とサセプタ４０及びチャンバー１０の内壁１１との接触面積を小さくしたり、熱伝達部５０の厚みを厚くしたりすることによって、原料ガスの温度を低くできる。   The configuration of the heat transfer unit 50 is set according to a desired susceptor temperature and source gas temperature. For example, when it is desired to increase the temperature of the source gas, the contact area between the heat transfer unit 50 and the susceptor 40 and the inner wall 11 of the chamber 10 is increased, or the thickness of the heat transfer unit 50 is decreased. The amount of heat transferred from the inside to the inner wall 11 is increased. Alternatively, the material absorbed by the susceptor 40 can be efficiently transferred to the inner wall 11 by making the material of the heat transfer unit 50 a material having a higher thermal conductivity than the material of the susceptor 40. Conversely, by reducing the contact area between the heat transfer unit 50 and the susceptor 40 and the inner wall 11 of the chamber 10 or increasing the thickness of the heat transfer unit 50, the temperature of the source gas can be lowered.

図３に、サセプタ温度と原料ガスの温度との関係を示す。図３の横軸はサセプタ温度であり、縦軸は原料ガス温度である。図３において、図１に示した気相成長装置の場合を黒丸、サセプタ４０からの放熱のみによって原料ガスを加熱する関連技術を用いた気相成長装置の場合を黒三角で、それぞれ示す。図３に示すように、関連技術を用いた気相成長装置の場合は、原料ガスを１００℃以上にするためにサセプタ４０を６００℃以上に加熱する必要がある。一方、図１に示した気相成長装置によれば、サセプタ４０の温度が５００℃で、原料ガスを１００℃以上にすることができる。   FIG. 3 shows the relationship between the susceptor temperature and the temperature of the source gas. The horizontal axis in FIG. 3 is the susceptor temperature, and the vertical axis is the raw material gas temperature. In FIG. 3, the case of the vapor phase growth apparatus shown in FIG. 1 is indicated by a black circle, and the case of a vapor phase growth apparatus using a related technique for heating a source gas only by heat radiation from the susceptor 40 is indicated by a black triangle. As shown in FIG. 3, in the case of the vapor phase growth apparatus using the related art, it is necessary to heat the susceptor 40 to 600 ° C. or higher in order to bring the source gas to 100 ° C. or higher. On the other hand, according to the vapor phase growth apparatus shown in FIG. 1, the temperature of the susceptor 40 is 500 ° C., and the source gas can be made 100 ° C. or higher.

通常、基板１００上のカーボンファイバ用の触媒が活性化する基板温度は４５０℃〜５００℃程度である。例えば、サセプタ４０及び熱伝達部５０に熱伝導率が１５０〜１８０Ｗ／ｍ・℃であるＳｉＣを採用し、ＣＯ／Ｈ2混合ガスを原料ガスとした場合に、基板１００の基板温度５００℃において、原料ガスの温度１００℃以上（１００℃〜１５０℃）を実現できる。このとき、基板１００の表面にカーボンファイバを３μｍ成長させるのに要する時間は、１０〜１５分である。一方、熱伝達部５０を介してサセプタ４０からチャンバー１０の内壁１１に熱を伝達しない場合には、サセプタ４０の温度が６２０℃でも原料ガスの温度は１００℃以下であり、基板１００の表面にカーボンファイバを３μｍ成長させるのに要する時間は、４０分程度である。したがって、基板温度を上げることが困難な、融点が低い基板１００を使用した場合において、カーボンファイバの成長時間を短縮することが可能である。 Normally, the substrate temperature at which the carbon fiber catalyst on the substrate 100 is activated is about 450 ° C. to 500 ° C. For example, when SiC having a thermal conductivity of 150 to 180 W / m · ° C. is used for the susceptor 40 and the heat transfer unit 50 and a CO / H 2 mixed gas is used as a source gas, the substrate 100 has a substrate temperature of 500 ° C. The temperature of the raw material gas can be 100 ° C. or higher (100 ° C. to 150 ° C.). At this time, the time required to grow 3 μm of carbon fiber on the surface of the substrate 100 is 10 to 15 minutes. On the other hand, when heat is not transferred from the susceptor 40 to the inner wall 11 of the chamber 10 via the heat transfer unit 50, the temperature of the source gas is 100 ° C. or less even when the temperature of the susceptor 40 is 620 ° C. The time required to grow the carbon fiber by 3 μm is about 40 minutes. Therefore, when the substrate 100 having a low melting point, which is difficult to raise the substrate temperature, is used, it is possible to shorten the carbon fiber growth time.

上記ではサセプタ４０及び熱伝達部５０にＳｉＣを使用する例を説明したが、他にも、熱伝導率が４２０Ｗ／ｍ・℃の金（Ａｕ）、約１０００Ｗ／ｍ・℃のダイアモンド、約４００Ｗ／ｍ・℃の銅（Ｃｕ）等の熱伝導率が高い材料が存在する。しかし、上記のようなＡｕ、Ｃｕ等の熱伝導率が高い材料をサセプタ４０或いは熱伝達部５０に使用した場合は、サセプタ温度や原料ガスの温度の制御が難しくなる。そのため、サセプタ温度や原料ガスを所望の温度にするために注意が必要である。また、ヒータやホットプレート等の電気を使用する構成部分を有する装置を使用してサセプタ４０を加熱する場合は、チャンバー１０内の原料ガス等に引火しないように注意する必要がある。そのため、加熱源３０に赤外線ランプを採用することが好ましい。   In the above description, an example in which SiC is used for the susceptor 40 and the heat transfer unit 50 has been described. In addition, gold (Au) having a thermal conductivity of 420 W / m · ° C., diamond of about 1000 W / m · ° C., about 400 W There are materials with high thermal conductivity such as copper (Cu) at / m · ° C. However, when a material having high thermal conductivity such as Au or Cu as described above is used for the susceptor 40 or the heat transfer unit 50, it becomes difficult to control the susceptor temperature and the temperature of the source gas. Therefore, care must be taken to bring the susceptor temperature and source gas to a desired temperature. In addition, when the susceptor 40 is heated using an apparatus having components that use electricity such as a heater or a hot plate, care must be taken not to ignite the source gas in the chamber 10. Therefore, it is preferable to employ an infrared lamp as the heating source 30.

なお、図１では、１つの熱伝達部５０によってサセプタ４０とチャンバー１０の内壁１１が接続された気相成長装置の例を示したが、図４に示すように、複数の熱伝達部５０ａ〜５０ｃによってサセプタ４０と内壁１１を接続してもよい。この場合、熱伝達部５０の個数によっても、基板１００の基板温度と原料ガスの温度の差を調整できる。   1 illustrates an example of a vapor phase growth apparatus in which the susceptor 40 and the inner wall 11 of the chamber 10 are connected by one heat transfer unit 50, but as illustrated in FIG. The susceptor 40 and the inner wall 11 may be connected by 50c. In this case, the difference between the substrate temperature of the substrate 100 and the temperature of the source gas can also be adjusted by the number of the heat transfer units 50.

以上に説明したように、本発明の第１の実施の形態に係る気相成長装置によれば、基板温度を所望の温度、例えば触媒が活性化するために十分な温度に保ちつつ、原料ガスを高温にすることができる。つまり、図１に示した気相成長装置によれば、基板温度の上昇を抑制しつつ、原料ガスの温度を上げることができる。そのため、融点が低い基板１００を使用した場合において、成長時間を短縮することが可能である。   As described above, according to the vapor phase growth apparatus according to the first embodiment of the present invention, the source gas is maintained while maintaining the substrate temperature at a desired temperature, for example, a temperature sufficient for activating the catalyst. The temperature can be increased. That is, according to the vapor phase growth apparatus shown in FIG. 1, it is possible to increase the temperature of the source gas while suppressing an increase in the substrate temperature. Therefore, when the substrate 100 having a low melting point is used, the growth time can be shortened.

また、図１に示した気相成長装置では、加熱源３０によって加熱されたサセプタ４０から熱伝達部５０を介してチャンバー１０の内壁１１に伝達された熱によって、原料ガスが加熱される。そのため、原料ガスを加熱するための特別な加熱装置は不要であり、気相成長装置の構造が複雑にならない。更に、原料ガスをプラズマによってラジカルに分解する必要がないため、基板１００の表面に成長されるカーボンファイバ等にプラズマによる欠陥が発生する問題もなく、基板１００表面に成長されたカーボンファイバ等の品質は劣化しない。また、原料ガスをラジカルに分解するための特別な装置も必要ない。つまり、図１に示した気相成長装置によれば、成長コストが増大せず、基板温度の上昇を抑制しつつ原料ガスを加熱できる。   In the vapor phase growth apparatus shown in FIG. 1, the source gas is heated by the heat transferred from the susceptor 40 heated by the heating source 30 to the inner wall 11 of the chamber 10 through the heat transfer unit 50. Therefore, a special heating device for heating the source gas is unnecessary, and the structure of the vapor phase growth apparatus is not complicated. Furthermore, since it is not necessary to decompose the source gas into radicals by plasma, there is no problem of generating defects due to plasma in the carbon fiber or the like grown on the surface of the substrate 100, and the quality of the carbon fiber or the like grown on the surface of the substrate 100 Does not deteriorate. Further, a special device for decomposing the raw material gas into radicals is not necessary. That is, according to the vapor phase growth apparatus shown in FIG. 1, the growth cost is not increased, and the source gas can be heated while suppressing an increase in the substrate temperature.

＜変形例＞
図５に本発明の第１の実施の形態の変形例に係る気相成長装置を示す。図５に示した気相成長装置は、シャワープレート６０を更に備えることが、図１と異なる点である。シャワープレート６０には原料ガスが通過する複数の穴が形成されており、ガス導入部２０からチャンバー１０内に導入された原料ガスは、シャワープレート６０に形成された穴を通過して、基板１００の上面に到達する。そのため、基板１００の表面全体に原料ガスが均一に供給され、基板１００の表面に成長させるカーボンファイバ等の厚みを均一にすることができる。 <Modification>
FIG. 5 shows a vapor phase growth apparatus according to a modification of the first embodiment of the present invention. The vapor phase growth apparatus shown in FIG. 5 is different from FIG. 1 in that it further includes a shower plate 60. A plurality of holes through which the source gas passes are formed in the shower plate 60, and the source gas introduced into the chamber 10 from the gas introduction unit 20 passes through the holes formed in the shower plate 60 and passes through the substrate 100. Reach the top of the. Therefore, the source gas is uniformly supplied to the entire surface of the substrate 100, and the thickness of the carbon fiber or the like grown on the surface of the substrate 100 can be made uniform.

（第２の実施の形態）
本発明の第２の実施の形態に係る気相成長装置は、図６に示すように、チャンバー１０の内壁１１の表面に熱吸収体１１０が配置されていることが、図１と異なる点である。その他の構成については、図１に示す第１の実施の形態と同様である。 (Second Embodiment)
The vapor phase growth apparatus according to the second embodiment of the present invention is different from FIG. 1 in that a heat absorber 110 is disposed on the surface of the inner wall 11 of the chamber 10 as shown in FIG. is there. Other configurations are the same as those of the first embodiment shown in FIG.

熱吸収体１１０は、熱吸収性のよい、熱伝導率の高い物質であることが好ましく、例えばＳｉＣ、或いはカーボンからなる膜等を採用可能である。また、加熱源３０が赤外線ランプである場合は、効率よく熱を吸収するために、熱吸収体１１０は黒色であることが好ましい。   The heat absorber 110 is preferably a substance with good heat absorption and high thermal conductivity. For example, a film made of SiC or carbon can be used. When the heating source 30 is an infrared lamp, the heat absorber 110 is preferably black in order to efficiently absorb heat.

熱吸収体１１０は、加熱源３０から放出される熱を吸収し、吸収した熱をチャンバー１０の内壁１１に伝達する。そのため、サセプタ４０から伝達される熱のみによってチャンバー１０の内壁１１を加熱する場合に比べて、チャンバー１０の内壁１１の温度が早く上昇する。つまり、熱吸収体１１０を備える第２の実施の形態に係る気相成長装置によれば、図１に示した気相成長装置よりも効率よくチャンバー１０内の原料ガスを加熱することができる。   The heat absorber 110 absorbs heat released from the heating source 30 and transmits the absorbed heat to the inner wall 11 of the chamber 10. Therefore, the temperature of the inner wall 11 of the chamber 10 rises faster than when the inner wall 11 of the chamber 10 is heated only by the heat transmitted from the susceptor 40. That is, according to the vapor phase growth apparatus according to the second embodiment provided with the heat absorber 110, the source gas in the chamber 10 can be heated more efficiently than the vapor phase growth apparatus shown in FIG.

図６では熱吸収体１１０がチャンバー１０の内壁１１に接触する例を示したが、熱吸収体１１０が内壁１１に接触しないように熱吸収体１１０と内壁１１との間に防着板を設け、熱吸収体１１０からの放熱によってチャンバー１０内の原料ガスを加熱しても良い。他は、第１の実施の形態と実質的に同様であり、重複した記載を省略する。   Although FIG. 6 shows an example in which the heat absorber 110 contacts the inner wall 11 of the chamber 10, an adhesion prevention plate is provided between the heat absorber 110 and the inner wall 11 so that the heat absorber 110 does not contact the inner wall 11. The source gas in the chamber 10 may be heated by heat radiation from the heat absorber 110. Others are substantially the same as those in the first embodiment, and redundant description is omitted.

（その他の実施の形態）
上記のように、本発明は第１及び第２の実施の形態によって記載したが、この開示の一部をなす論述及び図面はこの発明を限定するものであると理解すべきではない。この開示から当業者には様々な代替実施の形態、実施例及び運用技術が明らかとなろう。 (Other embodiments)
As described above, the present invention has been described according to the first and second embodiments. However, it should not be understood that the description and drawings constituting a part of this disclosure limit the present invention. From this disclosure, various alternative embodiments, examples, and operational techniques will be apparent to those skilled in the art.

既に述べた第１及び第２の実施の形態の説明においては、基板１００の表面にカーボンファイバーを成長させる例を示したが、基板１００の表面にＣＶＤ法を用いて薄膜を成長させる場合にも、本発明は適用可能なのは勿論である。   In the description of the first and second embodiments already described, the example in which the carbon fiber is grown on the surface of the substrate 100 has been shown. However, even when the thin film is grown on the surface of the substrate 100 by using the CVD method. Of course, the present invention is applicable.

このように、本発明はここでは記載していない様々な実施の形態等を含むことは勿論である。したがって、本発明の技術的範囲は上記の説明から妥当な特許請求の範囲に係る発明特定事項によってのみ定められるものである。   As described above, the present invention naturally includes various embodiments not described herein. Therefore, the technical scope of the present invention is defined only by the invention specifying matters according to the scope of claims reasonable from the above description.

本発明の第１の実施の形態に係る気相成長装置の構成例を示す模式図である。It is a schematic diagram which shows the structural example of the vapor phase growth apparatus which concerns on the 1st Embodiment of this invention. 本発明の第１の実施の形態に係る気相成長装置によって基板上に物質を成長させる例を説明するための温度フローチャートである。It is a temperature flowchart for demonstrating the example which grows a substance on a board | substrate with the vapor phase growth apparatus which concerns on the 1st Embodiment of this invention. サセプタ温度と原料ガスの温度との関係を示すグラフである。It is a graph which shows the relationship between susceptor temperature and the temperature of source gas. 本発明の第１の実施の形態に係る気相成長装置の他の構成例を示す模式図である。It is a schematic diagram which shows the other structural example of the vapor phase growth apparatus which concerns on the 1st Embodiment of this invention. 本発明の第１の実施の形態の変形例に係る気相成長装置の構成例を示す模式図である。It is a schematic diagram which shows the structural example of the vapor phase growth apparatus which concerns on the modification of the 1st Embodiment of this invention. 本発明の第２の実施の形態に係る気相成長装置の構成例を示す模式図である。It is a schematic diagram which shows the structural example of the vapor phase growth apparatus which concerns on the 2nd Embodiment of this invention.

符号の説明Explanation of symbols

１０…チャンバー
１１…内壁
１２…チャンバー上部
２０…ガス導入部
３０…加熱源
４０…サセプタ
５０…熱伝達部
６０…シャワープレート
１００…基板
１１０…熱吸収体 DESCRIPTION OF SYMBOLS 10 ... Chamber 11 ... Inner wall 12 ... Chamber upper part 20 ... Gas introduction part 30 ... Heating source 40 ... Susceptor 50 ... Heat transfer part 60 ... Shower plate 100 ... Substrate 110 ... Heat absorber

Claims (6)

原料ガスが導入されるチャンバーと、
前記チャンバー内に配置され、基板を載せるサセプタと、
前記サセプタを加熱する加熱源と、
前記原料ガスに接する前記チャンバーの内壁と前記サセプタとの間に配置された熱伝達部
とを備え、前記サセプタから前記熱伝達部を介して前記内壁に伝達される熱により前記原料ガスを加熱する気相成長装置。 A chamber into which the source gas is introduced;
A susceptor disposed in the chamber and on which a substrate is placed;
A heating source for heating the susceptor;
A heat transfer portion disposed between the inner wall of the chamber in contact with the source gas and the susceptor, and the source gas is heated by heat transferred from the susceptor to the inner wall via the heat transfer portion. Vapor growth equipment. 前記熱伝達部と前記サセプタが同一材料からなることを特徴とする請求項１に記載の気相成長装置。   The vapor phase growth apparatus according to claim 1, wherein the heat transfer unit and the susceptor are made of the same material. 前記熱伝達部の熱伝導率が、前記サセプタの熱伝導率以上であることを特徴とする請求項１に記載の気相成長装置。   The vapor phase growth apparatus according to claim 1, wherein a thermal conductivity of the heat transfer unit is equal to or higher than a thermal conductivity of the susceptor. 前記加熱源が赤外線ランプであることを特徴とする請求項１乃至３のいずれか１項に記載の気相成長装置。   The vapor phase growth apparatus according to any one of claims 1 to 3, wherein the heating source is an infrared lamp. 前記サセプタが、黒色の炭化シリコンからなることを特徴とする請求項４に記載の気相成長装置。   The vapor phase growth apparatus according to claim 4, wherein the susceptor is made of black silicon carbide. 前記チャンバーの内壁表面に配置され、前記加熱源から放出される熱を吸収する熱吸収体を更に備えることを特徴とする請求項１乃至５のいずれか１項に記載の気相成長装置。   6. The vapor phase growth apparatus according to claim 1, further comprising a heat absorber that is disposed on an inner wall surface of the chamber and absorbs heat released from the heating source.
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