JP2016004868A - ガス流通管の取付具及び気相成長装置 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】ガス流通管の取付具100は、反応炉の外壁(例えば上流側フランジ121b)から突出した状態で外壁に固定されてガラス管50を保持する金属管10と、金属管10に挿入されるとともにガラス管50が挿通される環状のシール部材20と、ガラス管50が挿通される金属製の管状部31を有する押圧部材30と、金属管10に止着されることにより押圧部材30を押圧する止着部材40とを備える。金属管10の内面はテーパー部11を有する。シール部材20が管状部31の一端部31aとテーパー部11との間で圧縮されてガラス管50の外周面と金属管10の内周面とに押し付けられる。押圧部材30が金属管10に固定された状態で、管状部31の他端側の部分は、止着部材40よりも金属管10の一端部10aから遠い側へ延出する。
【選択図】図1
Description
ただし、ガラス管を反応炉の金属製の外壁に直接取り付けることはできないため、反応炉の外壁に取り付けられた金属管にガラス管を挿通し、この金属管によってガラス管を保持させる構造が一般的に採用される(例えば、特許文献1の段落0006等参照)。
また、ガスボンベ等のガス供給源から気相成長装置の近傍までのガスの供給路は、金属配管により構成されていることが一般的であり、この金属配管を、ガラス管において上記のように突出した部分に対して固定することが一般的である。
反応炉内に保持された基板上に半導体結晶膜を成長させる気相成長装置の前記反応炉の内部と外部との間でガスを流通させるガラス管を、前記反応炉の外壁に取り付けるための取付具であって、
一端部が前記外壁に固定されて、他端側の部分が当該外壁より前記反応炉の外方に突出した状態とされ、且つ、前記ガラス管が挿通されるとともに該ガラス管を保持する金属管と、
前記金属管に挿入されるとともに、前記ガラス管が挿通される、環状のシール部材と、
前記シール部材を前記金属管の前記一端部側へ押圧して、該シール部材を前記ガラス管の外周面と前記金属管の内周面とに密着させる押圧部材と、
前記金属管の他端部に止着されることにより、前記押圧部材を前記金属管に固定するとともに、前記押圧部材を前記金属管の前記一端部側に押圧する止着部材と、
を備え、
前記金属管の内面は、内径が当該金属管の前記一端部側に向けて縮径するテーパー部を有し、
前記押圧部材は、前記ガラス管が挿通され、且つ、前記金属管に対して当該金属管の他端側より挿入される、金属製の管状部を有し、
前記押圧部材が前記金属管に固定されることによって、前記シール部材が前記管状部の一端部と前記テーパー部との間で圧縮されて前記ガラス管の外周面と前記金属管の内周面とに押し付けられ、
前記押圧部材が前記金属管に固定された状態で、前記管状部の他端側の部分は、前記止着部材よりも前記金属管の前記一端部から遠い側へ延出する、
ガス流通管の取付具を提供する。
図1は第1の実施形態に係るガス流通管の取付具100を示す断面図である。
図2は第1の実施形態に係る気相成長装置の一例としてのハイドライド気相成長装置(HVPE装置)120を示す模式的な断面図である。
図3は第1の実施形態に係るガス流通管の取付具100を用いたガス流通管(ガラス管50)の取付構造の一例を示す断面図である。
ガス流通管の取付具100は、金属管10と、環状のシール部材20と、押圧部材30と、止着部材40と、を有する。
金属管10は、当該金属管10の一端部10aが反応炉121の外壁に固定されて、当該金属管10の他端側(他端部10b側)の部分が当該外壁より反応炉121の外方に突出した状態とされる。この金属管10にガラス管50が挿通されるとともに、金属管10によってガラス管50を保持するようになっている。
シール部材20は、金属管10に挿入されるとともに、該シール部材20にガラス管50が挿通される。
止着部材40は、金属管10の他端部10bに止着されることにより、押圧部材30を金属管10に固定するとともに、押圧部材30を金属管10の一端部10a側に押圧する。
金属管10の内面は、内径が金属管10の一端部10a側に向けて縮径するテーパー部11を有する。
押圧部材30は、金属製の管状部31を有する。管状部31には、ガラス管50が挿通される。また、管状部31は、金属管10に対して当該金属管10の他端側(他端部10b側)より挿入される。
押圧部材30が金属管10に固定されることによって、押圧部材30は、シール部材20を金属管10の一端部10a側へ押圧する。これにより、シール部材20は、管状部31の一端部31aとテーパー部11との間で圧縮されて、ガラス管50の外周面と金属管10の内周面とに押し付けられ、ガラス管50の外周面と金属管10の内周面とに密着する。
そして、押圧部材30が金属管10に固定された状態で、管状部31の他端側(他端部31b側)の部分は、止着部材40よりも金属管10の一端部10aから遠い側へ延出するようになっている。
なお、ガラス管50は、例えば、石英ガラスにより構成されている。
この気相成長装置は、本実施形態に係るガス流通管の取付具100を備え、ガラス管50における反応炉121の外部の部分は、金属管10と、押圧部材30の管状部31と、のうちの少なくとも何れか一方により覆われている。
第2部分15は、第1部分13よりも金属管10の一端部10a側(上流側フランジ121b側)に配置されている。より具体的には、例えば、第2部分15は、金属管10の一端部10aを含む部分であり、第1部分13は、金属管10の他端部10bを含む部分である。
一方、第2部分15には、ガラス管50が挿通される。
この場合、第1シール部材21と第2シール部材22とのうち、より反応炉121に近い側に配置される第2シール部材22を、第1シール部材21よりも耐腐食性に優れた材料により構成することが好ましい。
このようにすることにより、腐食による第2シール部材22の劣化を抑制することができる。
この場合、例えば、第1シール部材21は、ニトリルゴムなどにより構成することができ、第2シール部材22は、フッ素系ゴムなどにより構成することができる。
管状部31の一端部31aの先端面は、当該管状部31の径方向外方に向けて金属管10の一端部10aに近づくように傾斜したテーパー面31cを有する。管状部31は、テーパー面31cによって、シール部材20を金属管10の一端部10a側へ押圧する。
すなわち、管状部31の外面には、止着部材40によって金属管10の一端部10a側に押圧される被押圧部32が、管状部31より外方に突出して形成されている。
なお、被押圧部32は、管状部31の両端の双方から離間した位置に配置されている。より具体的には、例えば、被押圧部32は、管状部31の他端部31bよりも一端部31aの近くに配置されていることが好ましい。
更に、止着部材40は、雌ねじ部41よりも金属管10の他端部10bから遠くに配置される本体部42を有している。
本体部42は、押圧部材30の被押圧部32よりも小径に形成された小径部42aを有する。止着部材40の雌ねじ部41が金属管10の他端部10bに対して螺合する際に、小径部42aが被押圧部32(ひいては押圧部材30の全体)を金属管10の一端部10a側に向けて押圧するようになっている。
なお、本体部42の外面は、例えば六角柱形などに形成されており、六角スパナなどの工具を用いて止着部材40を金属管10の他端部10bに対して螺合させ止着できるようになっている。
シール部材20は、合成ゴムなどの弾性体材料により構成されている。
ガス供給部は、例えば、後述するIII族原料ガス供給部139及び窒素原料ガス供給部137を備えて構成される。
反応管121aの内部の領域は、半導体結晶膜の成長が行われる成長領域122を含む。
例えば、反応管121aは、ガラス管(例えば石英ガラス管)により構成されている。
上流側フランジ121b及び下流側フランジ121cは、例えば、SUS等の金属材料により構成されている。
なお、予め第1シール部材21及び第2シール部材22をガラス管50に外挿した状態で、ガラス管50を金属管10に挿通することにより、第1シール部材21及び第2シール部材22を第1部分13に挿入しても良いし、ガラス管50を金属管10に挿通した後で、第1シール部材21及び第2シール部材22を他端51b側よりガラス管50に外挿し、該第1シール部材21及び第2シール部材22を第1部分13に挿入しても良い。
特に、雌ねじ部41を他端部10bに螺合させる過程においても、小径部42aが被押圧部32を一端部10a側へ押圧し、押圧部材30が一端部10a側へ移動する。
そして、止着部材40が他端部10bに止着された段階では、第1シール部材21及び第2シール部材22がテーパー面31cとテーパー部11との間で圧縮された状態となるとともに、第2シール部材22はガラス管50の外周面と金属管10の内周面(テーパー部11)との双方に対して押し付けられて密着した状態となり、第1シール部材21はガラス管50の外周面と金属管10の内周面(テーパー部11)との双方に対して押し付けられて密着した状態となる。なお、第2シール部材22は、金属管10における第1部分13の内周面に対しても密着しても良い。また、第1シール部材21は、金属管10の内周面に対しても密着しても良い。
すなわち、反応炉121の内部空間は、(1)ガラス管50の内部空間、(2)管状部31の内部空間、(3)第2シール部材22よりもガラス管50の一端側(部分51a側)におけるガラス管50の外周面と金属管10の内周面との間隙、及び、(4)第1シール部材21よりも他端51b側におけるガラス管50の外周面と管状部31の内周面との間隙に対しては、それぞれ連通しているが、金属管10及び管状部31の外部空間には連通していない状態となる。
そして、図3に示すようにガラス管50がガス流通管の取付具100によって保持された状態(押圧部材30が金属管10に固定された状態)において、管状部31の他端側(他端部31b側)の部分は、止着部材40よりも金属管10の一端部10aから遠い側(図中左方)へ延出した状態となる。
このため、この延出した部分によって、ガラス管50を好適に保護することができる。
これにより、管状部31によってガラス管50における他端51b側の部分の周囲を覆い、該管状部31によってガラス管50における他端51b側の部分を保護することができる。
つまり、ガラス管50における反応炉121の外部の部分を、金属管10と、押圧部材30の管状部31と、のうちの少なくとも何れか一方により覆って保護することができる。
ガス供給源からの金属配管は、例えば、図3に示す接続配管210及び継手220を用いて、管状部31の他端部31bに対して接続される。
すなわち、一端部に継手220が設けられた接続配管210の他端部が管状部31の他端部31bに対して溶接等により接続されることにより、接続配管210と管状部31とが相互に連通した状態とされる。そして、ガス供給源から延びた上記の金属配管の端部が継手220に対して接続されることにより、ガス供給源から、図示しない金属配管、接続配管210及び管状部31を介して、ガラス管50へとガスを供給可能となる。
このため、止着部材40よりも金属管10の一端部10aから遠い領域においても、管状部31によってガラス管50を覆い、該ガラス管50を保護することができる。
また、管状部31に加わる応力が、ガラス管50に対して直接的には作用しないようにできることから、ガラス管50に加わる応力を抑制することができる。
よって、第1シール部材21よりも他端51b側におけるガラス管50の外周面と管状部31の内周面との間隙と、金属管10及び管状部31の外部空間との間のシールは、第1シール部材21により実現することができる。また、第2シール部材22よりもガラス管50の一端側(部分51a側)におけるガラス管50の外周面と金属管10の内周面との間隙と、金属管10及び管状部31の外部空間との間のシールは、第2シール部材22により実現することができる。
このように2つのシール部材20に機能を分担させることにより、より良好なシール性が期待できる。
また、2つのシール部材20が相互に直接接触するため、2つのシール部材20を均等な力で圧縮することができ、各シール部材20による均等なシール性が期待できる。
また、雌ねじ部41を他端部10bに螺合させる際に、雌ねじ部41が他端部10bに対して螺進する過程で、押圧部材30によってシール部材20をテーパー部11側に押し込んで、シール部材20によるシール機能を発揮させることができる。
図4は第2の実施形態に係るガス流通管の取付具100を示す断面図である。
本実施形態に係るガス流通管の取付具100は、以下に説明する点で、上記の第1の実施形態に係るガス流通管の取付具100と相違し、その他の点では、上記の第1の実施形態に係るガス流通管の取付具100と同様に構成されている。
また、本実施形態に係る気相成長装置は、上記の第1の実施形態に係るガス流通管の取付具100に代えて、本実施形態に係るガス流通管の取付具100を備える点で、上記の第1の実施形態に係る気相成長装置と相違し、その他の点では、上記の第1の実施形態に係る気相成長装置と同様に構成されている。
第2管状部33は、金属管10に挿入され、管状部31よりも金属管10の一端部10a側に配置され、且つ、管状部31と同軸に配置される。より具体的には、第2管状部33は、例えば、直線状の管状体であり、金属管10の第1部分13に挿入される。第2管状部33の長さは、金属管10の第1部分13の長さよりも短い。
すなわち、供給ガスの腐食性よりも反応炉121内の雰囲気の方が腐食性が強い場合は、第1シール部材21と第2シール部材22とのうち、より反応炉121に近い側に配置される第2シール部材22を、第1シール部材21よりも耐腐食性に優れた材料により構成することが好ましい。
一方、供給ガスの腐食性が反応炉121内の雰囲気の腐食性と同等の場合は、第1シール部材21及び第2シール部材22の双方を、耐腐食性に優れた材料により構成することが好ましい。
特に、雌ねじ部41を他端部10bに螺合させる過程においても、小径部42aが被押圧部32を一端部10a側へ押圧し、管状部31が一端部10a側へ移動する。
そして、止着部材40が他端部10bに止着された段階では、第2シール部材22は、第2管状部33におけるガラス管50の一端側(部分51a側)の端部とテーパー部11との間で圧縮され、ガラス管50の外周面と金属管10の内周面(テーパー部11)との双方に対して押し付けられて密着した状態となる。勿論、この状態で、第2シール部材22は、第2管状部33におけるガラス管50の一端側(部分51a側)の端部に対しても密着している。
同様に、止着部材40が他端部10bに止着された段階では、第1シール部材21は、管状部31の先端のテーパー面31cと第2管状部33における管状部31側の端部との間で圧縮され、ガラス管50の外周面とテーパー面31cとの双方に対して密着した状態となる。
なお、第2シール部材22は、金属管10における第1部分13の内周面に対しても密着しても良い。また、第1シール部材21は、金属管10の内周面に対しても密着しても良い。
すなわち、反応炉121の内部空間は、(1)ガラス管50の内部空間、(2)管状部31の内部空間、(3)第2シール部材22よりもガラス管50の一端側(部分51a側)におけるガラス管50の外周面と金属管10の内周面との間隙、及び、(4)第1シール部材21よりも他端51b側におけるガラス管50の外周面と管状部31の内周面との間隙に対しては、それぞれ連通しているが、金属管10及び管状部31の外部空間には連通していない状態となる。
10a 一端部
10b 他端部
11 テーパー部
13 第1部分
15 第2部分
20 シール部材
21 第1シール部材
22 第2シール部材
30 押圧部材
31 管状部
31a 一端部
31b 他端部
31c テーパー面
32 被押圧部
33 第2管状部
40 止着部材
41 雌ねじ部
42 本体部
42a 小径部
50 ガラス管
51a 一端側の部分
51b 他端
100 ガス流通管の取付具
120 ハイドライド気相成長装置(気相成長装置)
121 反応炉
121a 反応管
121b 上流側フランジ
121c 下流側フランジ
121d 貫通孔
122 成長領域
123 基板ホルダ
123a 接着剤
124 ガス導入管
125 ガス導入管
126 ガス導入管
127 Ga原料
128 ソースボート
129 ヒータ
130 ヒータ
132 回転軸
133 基板
135 ガス排出管
136 仕切板
137 窒素原料ガス供給部
137a 窒素原料ガス供給管
139 III族原料ガス供給部
139a III族原料ガス供給管
210 接続配管
220 継手
Claims (11)
- 反応炉内に保持された基板上に半導体結晶膜を成長させる気相成長装置の前記反応炉の内部と外部との間でガスを流通させるガラス管を、前記反応炉の外壁に取り付けるための取付具であって、
一端部が前記外壁に固定されて、他端側の部分が当該外壁より前記反応炉の外方に突出した状態とされ、且つ、前記ガラス管が挿通されるとともに該ガラス管を保持する金属管と、
前記金属管に挿入されるとともに、前記ガラス管が挿通される、環状のシール部材と、
前記シール部材を前記金属管の前記一端部側へ押圧して、該シール部材を前記ガラス管の外周面と前記金属管の内周面とに密着させる押圧部材と、
前記金属管の他端部に止着されることにより、前記押圧部材を前記金属管に固定するとともに、前記押圧部材を前記金属管の前記一端部側に押圧する止着部材と、
を備え、
前記金属管の内面は、内径が当該金属管の前記一端部側に向けて縮径するテーパー部を有し、
前記押圧部材は、前記ガラス管が挿通され、且つ、前記金属管に対して当該金属管の他端側より挿入される、金属製の管状部を有し、
前記押圧部材が前記金属管に固定されることによって、前記シール部材が前記管状部の一端部と前記テーパー部との間で圧縮されて前記ガラス管の外周面と前記金属管の内周面とに押し付けられ、
前記押圧部材が前記金属管に固定された状態で、前記管状部の他端側の部分は、前記止着部材よりも前記金属管の前記一端部から遠い側へ延出する、
ガス流通管の取付具。 - 前記管状部の前記一端部は、当該管状部の径方向外方に向けて前記金属管の前記一端部に近づくように傾斜したテーパー面を有し、前記テーパー面により前記シール部材を前記金属管の前記一端部側へ押圧する請求項1に記載のガス流通管の取付具。
- 前記シール部材として、前記金属管の軸方向において相互に隣接して配置される第1シール部材と第2シール部材とを含み、
前記第2シール部材は前記第1シール部材に対して前記金属管の前記一端部側に隣接して配置される請求項1又は2に記載のガス流通管の取付具。 - 前記押圧部材は、前記管状部とは別体の第2管状部を有し、
前記第2管状部は、前記金属管に挿入され、且つ、前記管状部よりも前記金属管の前記一端部側において前記管状部と同軸に配置され、
当該取付具は、前記シール部材として、前記管状部の前記一端部と前記第2管状部との間で圧縮される第1シール部材と、前記第2管状部と前記テーパー部との間で圧縮される第2シール部材と、を含む請求項1に記載のガス流通管の取付具。 - 前記管状部の前記一端部は、当該管状部の径方向外方に向けて前記金属管の前記一端部に近づくように傾斜したテーパー面を有し、前記テーパー面により前記第1シール部材を前記第2管状部側へ押圧する請求項4に記載のガス流通管の取付具。
- 前記第2シール部材は前記第1シール部材よりも耐腐食性に優れた材料により構成されている請求項3又は5に記載のガス流通管の取付具。
- 前記金属管の前記他端部は雄ねじ形状とされ、
前記止着部材は前記管状部及び前記ガラス管が挿通される筒状に形成され、且つ、当該止着部材は、前記金属管の他端部と螺合することにより当該他端部に止着される雌ねじ部を有する請求項1乃至6の何れか一項に記載のガス流通管の取付具。 - 前記管状部の外面には、前記止着部材によって前記金属管の前記一端部側に押圧される被押圧部が、当該管状部より外方に突出して形成されている請求項1乃至7の何れか一項に記載のガス流通管の取付具。
- 前記金属管は、
内径が前記管状部の外径と略等しく形成されて、前記管状部及び前記ガラス管が挿通される第1部分と、
前記第1部分よりも当該金属管の前記一端部側に配置され、内径が前記ガラス管の外径と略等しく形成されて、前記ガラス管が挿通される第2部分と、
を有し、
前記金属管において前記第1部分と前記第2部分との間に位置する部分の内面に前記テーパー部が形成されている請求項1乃至8の何れか一項に記載のガス流通管の取付具。 - 反応炉内に保持された基板上に半導体結晶膜を成長させる気相成長装置であって、
請求項1乃至8の何れか一項に記載のガス流通管の取付具を備える気相成長装置。 - 前記ガラス管における前記反応炉の外部の部分は、前記金属管と、前記押圧部材の前記管状部と、のうちの少なくとも何れか一方により覆われている請求項10に記載の気相成長装置。
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