JP3221952B2 - Source gas generator for CVD - Google Patents
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Description
【0001】[0001]
【産業上の利用分野】本発明は、化学気相蒸着法(以
下、CVD法という)によって酸化物超電導体などの酸
化物材料を基材上に成膜するCVD装置に用いられる原
料ガス発生装置に関するものである。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a raw material gas generator used in a CVD apparatus for forming an oxide material such as an oxide superconductor on a substrate by a chemical vapor deposition method (hereinafter referred to as a CVD method). It is about.
【0002】[0002]
【従来の技術】近年、臨界温度(Tc)が液体窒素温度
(約77K)よりも高い酸化物超電導体として、例え
ば、Y-Ba-Cu-O系、Bi-Sr-Ca-Cu-O系、
Tl-Ba-Ca-Cu-O系などの酸化物超電導体が発見
されている。そして、これらの酸化物超電導体を電力輸
送、超電導マグネット、超電導デバイスなどの種々の超
電導機器に応用する目的で種々の研究が進められてい
る。このような酸化物超電導体の製造方法の1つとし
て、化学気相蒸着法(CVD法)等の薄膜形成手段によ
って基材表面に酸化物超電導薄膜を成膜する方法が知ら
れている。この種の薄膜形成手段により形成した酸化物
超電導薄膜は、臨界電流密度(Jc)が大きく、優れた
超電導特性を発揮することが知られている。また、CV
D法のなかでも、金属錯体、金属アルコキシドなどの有
機金属化合物を原料として行なうCVD法は、成膜速度
が速く、短時間でより厚い膜を形成できる手段として注
目されている。2. Description of the Related Art In recent years, as oxide superconductors whose critical temperature (Tc) is higher than liquid nitrogen temperature (about 77 K), for example, Y-Ba-Cu-O-based, Bi-Sr-Ca-Cu-O-based ,
Oxide superconductors such as Tl—Ba—Ca—Cu—O have been discovered. Various studies have been conducted for the purpose of applying these oxide superconductors to various superconducting devices such as power transport, superconducting magnets and superconducting devices. As one of manufacturing methods of such an oxide superconductor, a method of forming an oxide superconducting thin film on a substrate surface by a thin film forming means such as a chemical vapor deposition method (CVD method) is known. It is known that an oxide superconducting thin film formed by this type of thin film forming means has a large critical current density (Jc) and exhibits excellent superconducting properties. Also, CV
Among the methods D, the CVD method using an organic metal compound such as a metal complex or a metal alkoxide as a raw material has attracted attention as a means capable of forming a thicker film in a short time in a short time.
【0003】このようなCVD法による酸化物超電導体
の製造方法において通常使用される原料化合物として
は、酸化物超電導体を構成する各元素のβ-ジケトン化
合物やシクロペンタジエニル化合物などの有機金属錯体
が用いられ、例えば、Y-Ba-Cu-O系の酸化物超電
導体の製造用には、Y,Ba,Cuの各元素のジピバロ
イルメタン(DPM)錯体、即ち、Y(DPM)3、B
a(DPM)2、Cu(DPM)2などが使用されてい
る。これらの原料錯体は、原料気化装置で加熱気化させ
てキャリアガスとともに反応チャンバに送り込まれ、こ
の反応チャンバ内で化学反応を生じさせ、反応チャンバ
内に設置した基材の表面に反応生成物を堆積させること
で目的のY-Ba-Cu-O系酸化物超電導体を得ること
ができる。As a raw material compound usually used in such a method for producing an oxide superconductor by the CVD method, an organic metal such as a β-diketone compound or a cyclopentadienyl compound of each element constituting the oxide superconductor is used. A complex is used. For example, for the production of a Y—Ba—Cu—O-based oxide superconductor, a dipivaloylmethane (DPM) complex of each element of Y, Ba, and Cu, ie, Y (DPM ) 3 , B
a (DPM) 2 , Cu (DPM) 2 and the like are used. These raw material complexes are heated and vaporized by a raw material vaporizer, sent into a reaction chamber together with a carrier gas, cause a chemical reaction in the reaction chamber, and deposit a reaction product on a surface of a base material installed in the reaction chamber. By doing so, the desired Y-Ba-Cu-O-based oxide superconductor can be obtained.
【0004】図5は、従来、酸化物超電導体製造用のC
VD装置に用いられている粉末原料供給装置を示すもの
である。図5において、1は反応チャンバを示し、この
反応チャンバ1には真空ポンプ2と混合チャンバ3が接
続され、混合チャンバ3に気化器4を介してバブラ5と
粉末供給装置6とが接続されている。また、反応チャン
バ1と混合チャンバ3には、流量調整弁7、8を介して
酸素ガス供給源9が接続され、バブラ5と粉末供給装置
6にはそれぞれ流量調整弁10、11を介してアルゴン
ガスなどのキャリアガス供給源12が接続されている。
前記反応チャンバ1の内部には基材13を保持した基材
ホルダ14が設けられ、基材ホルダ14には加熱ヒータ
15が内蔵されていて、基材13を所望の温度に加熱で
きるように構成されている。FIG. 5 shows a conventional C for manufacturing an oxide superconductor.
1 shows a powder raw material supply device used in a VD device. 5, reference numeral 1 denotes a reaction chamber. A vacuum pump 2 and a mixing chamber 3 are connected to the reaction chamber 1. A bubbler 5 and a powder supply device 6 are connected to the mixing chamber 3 via a vaporizer 4. I have. An oxygen gas supply source 9 is connected to the reaction chamber 1 and the mixing chamber 3 through flow control valves 7 and 8, and the bubbler 5 and the powder supply device 6 are supplied with argon gas through flow control valves 10 and 11, respectively. A carrier gas supply source 12 such as a gas is connected.
A substrate holder 14 holding a substrate 13 is provided inside the reaction chamber 1, and a heater 15 is built in the substrate holder 14 so that the substrate 13 can be heated to a desired temperature. Have been.
【0005】更に、前記粉末供給装置6の内部には、酸
化物超電導体を構成する元素の原料粉末16が収納さ
れ、この原料粉末の上方に供給筒17が設置され、この
供給筒17の内部には、流量調整弁11を介してキャリ
アガス供給源12に接続された噴出管17と気化器4に
接続された供給管18が収納されている。前記噴出管1
7は、図6に示すように、その先端部17aからキャリ
アガスを原料粉末16に吹き付けて舞い上がらせる作用
を行なうとともに、供給管18は舞い上がった原料粉末
16とともにキャリアガスを吸引し、これらの混合ガス
を気化器4に送る作用を行なう。Further, a raw material powder 16 of an element constituting the oxide superconductor is accommodated in the powder supply device 6, and a supply tube 17 is provided above the raw material powder. Accommodates an ejection pipe 17 connected to the carrier gas supply source 12 via the flow control valve 11 and a supply pipe 18 connected to the vaporizer 4. The jet tube 1
As shown in FIG. 6, a carrier gas is sprayed from a tip portion 17a of the carrier powder to the raw material powder 16 so that the raw material powder 16 rises, and a supply pipe 18 sucks the carrier gas together with the raw material powder 16 and mixes them. An operation of sending gas to the vaporizer 4 is performed.
【0006】これらの作用により原料粉末をキャリアガ
スとともに気化器4に送ることができ、更に、気化器4
においてバブラ5から送られる原料ガスとともに混合し
て230℃程度に加熱することで原料を気化し、原料混
合ガスを形成し、反応チャンバ1に原料混合ガスを送る
ことができるようになっている。更に、反応チャンバ1
の内部は真空ポンプ2により所望の圧力に減圧されるよ
うになっているとともに、混合チャンバ3を介して原料
混合ガスが反応チャンバ1の内部に、また、酸素ガス供
給源9から酸素ガスが反応チャンバ1の内部にそれぞれ
供給されるようになっている。従って、基材13上に反
応チャンバ1内の減圧雰囲気で原料混合ガスの組成に応
じた反応生成物を堆積させて成膜できるようになってい
る。[0006] By these actions, the raw material powder can be sent to the vaporizer 4 together with the carrier gas.
By mixing with the raw material gas sent from the bubbler 5 and heating to about 230 ° C., the raw material is vaporized to form a raw material mixed gas, and the raw material mixed gas can be sent to the reaction chamber 1. Further, the reaction chamber 1
Is reduced to a desired pressure by a vacuum pump 2, and a raw material mixed gas is supplied into the reaction chamber 1 via a mixing chamber 3, and oxygen gas is supplied from an oxygen gas supply source 9 to the reaction chamber 1. Each is supplied to the inside of the chamber 1. Accordingly, a reaction product according to the composition of the raw material mixed gas is deposited on the substrate 13 in a reduced-pressure atmosphere in the reaction chamber 1 to form a film.
【0007】[0007]
【発明が解決しようとする課題】図5に示す装置を用い
て原料ガスを気化器4に送る場合、図6に示すように、
キャリアガスを噴出管17の先端部17aから原料粉末
16に向けて勢い良く噴き出すことになるが、ここで原
料粉末16を舞い上がらせると、原料粉末16の上方に
流動空間16aを生成することになり、この流動空間1
6a内に浮遊している粉末を供給管18の先端部18a
から吸い込んで排出することになる。ところが、この装
置にあっては、以上のような原理で原料粉末を輸送する
がゆえに、以下に説明する問題を有していた。When the raw material gas is sent to the vaporizer 4 using the apparatus shown in FIG. 5, as shown in FIG.
The carrier gas is spouted vigorously toward the raw material powder 16 from the distal end portion 17a of the jet pipe 17, but when the raw material powder 16 is sowed up here, a flow space 16a is generated above the raw material powder 16. , This flow space 1
The powder floating in the inside 6a is supplied to the tip 18a of the supply pipe 18.
Will be inhaled and discharged. However, this apparatus has the following problems because the raw material powder is transported according to the above principle.
【0008】原料粉末の水分含有量などに起因する粘
り気に依存して流動空間16aにおける原料粉末の舞い
上がり量が変動するので、供給管18を介して気化器4
に行なう原料粉末の供給量と供給速度の変動が大きく、
安定した原料粉末供給ができない欠点がある。 粒径の小さな原料粉末を輸送することから、供給管1
8はできる限り細く形成する必要があるが、供給管18
を細く形成すると原料粉末で目詰まりを起こし易くなる
問題がある。特に、原料粉末が湿気を含んでいて粘り気
を有する場合、供給管18の内部に原料粉末が付着して
堆積し、供給管18の径を狭めて供給速度を不安定と
し、最悪の場合は目詰まりを引き起こす問題がある。 製造目的とする酸化物超電導体が多成分系の酸化物で
あるので、多くの場合、原料粉末は多成分の粉末の混合
体となる。従って全ての成分の粉末を供給管18に均一
に送ることは困難であり、均一な成分を反応チャンバ1
に供給できない欠点がある。 原料粉末を収納している粉末供給装置6の容量には限
界があるので、長時間の連続成膜処理を行っていると、
原料粉末量が不足してくるが、原料粉末を追加するため
には成膜処理を一次中断して噴出管17と供給管18と
を粉末供給装置6から外す必要がある。よって長時間の
連続成膜処理ができなくなり、長尺の基材に成膜できな
くなる欠点がある。[0008] Since the amount of the raw material powder rising in the flow space 16a fluctuates depending on the viscosity due to the water content of the raw material powder, the vaporizer 4 is supplied through the supply pipe 18.
Large fluctuations in the supply amount and supply speed of the raw material powder to be performed,
There is a disadvantage that stable supply of raw material powder is not possible. Since the raw material powder with a small particle size is transported, the supply pipe 1
8 must be formed as thin as possible.
When the fine particles are formed finely, there is a problem that the raw material powder is apt to be clogged. In particular, when the raw material powder contains moisture and has stickiness, the raw material powder adheres and accumulates inside the supply pipe 18, and the diameter of the supply pipe 18 is narrowed to make the supply speed unstable. There is a problem that causes clogging. Since the oxide superconductor to be manufactured is a multi-component oxide, the raw material powder is often a mixture of multi-component powders. Therefore, it is difficult to uniformly send the powders of all the components to the supply pipe 18, and the uniform components are supplied to the reaction chamber 1.
Has the drawback that it cannot be supplied. Since the capacity of the powder supply device 6 containing the raw material powder is limited, if a long-term continuous film forming process is performed,
Although the amount of the raw material powder becomes insufficient, in order to add the raw material powder, it is necessary to temporarily suspend the film forming process and remove the ejection pipe 17 and the supply pipe 18 from the powder supply device 6. Therefore, there is a disadvantage that a long-time continuous film forming process cannot be performed, and a film cannot be formed on a long base material.
【0009】また、前記CVD装置に原料を供給する装
置として、原料粉末を用いる装置ではなく、原料溶液の
ミストを供給する装置が知られている。図7は、従来、
酸化物超電導体製造用のCVD装置に用いられている溶
液ミストの供給装置を示すものである。図7において、
符号20は反応チャンバを示し、この反応チャンバ20
には真空ポンプ21が接続され、反応チャンバ20の内
部には基材22を保持した基材ホルダ23が設けられ、
基材ホルダ23には加熱ヒータが内蔵され、基材22を
所望の温度に加熱できるように構成されている。反応チ
ャンバ20の内上部には、基材22に向けられた供給ノ
ズル25が設けられ、この供給ノズル25には酸素ガス
供給源26と気化器27とが並列接続されている。Further, as an apparatus for supplying a raw material to the CVD apparatus, an apparatus for supplying a mist of a raw material solution, not an apparatus using a raw material powder, is known. FIG.
1 shows a solution mist supply device used in a CVD device for manufacturing an oxide superconductor. In FIG.
Reference numeral 20 denotes a reaction chamber.
Is connected to a vacuum pump 21, and a substrate holder 23 holding a substrate 22 is provided inside the reaction chamber 20,
The substrate holder 23 has a built-in heater, and is configured to heat the substrate 22 to a desired temperature. A supply nozzle 25 directed toward the substrate 22 is provided in an upper portion of the reaction chamber 20, and an oxygen gas supply source 26 and a vaporizer 27 are connected to the supply nozzle 25 in parallel.
【0010】前記気化器27には、ニードル弁28を組
み込んだ供給管29を介してミスト発生装置30が接続
され、このミスト発生装置30には、アルゴンガスなど
のキャリア供給源31と原液供給装置32が接続されて
いる。ミスト発生装置30は、原液33を収納した容器
34とこの容器34の底部に設けられた超音波発振器3
5とから構成されている。また、原液供給装置32は、
原液33を収納した容器36と、この容器36および前
記容器34に接続されたポンプ37とから構成されてい
る。A mist generator 30 is connected to the vaporizer 27 via a supply pipe 29 in which a needle valve 28 is incorporated. The mist generator 30 has a carrier supply source 31 such as argon gas and a stock solution supply device. 32 are connected. The mist generator 30 includes a container 34 containing a stock solution 33 and an ultrasonic oscillator 3 provided at the bottom of the container 34.
And 5. In addition, the stock solution supply device 32
It comprises a container 36 containing a stock solution 33 and a pump 37 connected to the container 36 and the container 34.
【0011】前記構成の装置にあっては、原液供給装置
32から容器34に供給した原液を超音波発振器35で
ミスト状にした後、このミストをキャリアガスとともに
供給管29を介して気化器27に送って気化し、この後
に酸素ガスとともに反応チャンバ20に送ることで基材
22上に減圧雰囲気で原料混合ガスの組成に応じた反応
生成物を堆積させて成膜できるようになっている。In the apparatus having the above-described structure, the undiluted solution supplied from the undiluted solution supply device 32 to the container 34 is formed into a mist by the ultrasonic oscillator 35, and the mist is mixed with the carrier gas through the supply pipe 29 through the vaporizer 27. Then, by sending it to the reaction chamber 20 together with the oxygen gas, a reaction product corresponding to the composition of the raw material mixed gas is deposited on the substrate 22 in a reduced pressure atmosphere to form a film.
【0012】この例の装置においては、先に説明した装
置で用いる原料粉末を使用しないので、原料粉末の性状
に起因する供給不安定性の問題を生じない利点はあるも
のの、以下に説明する問題があった。原液33をミスト
化して気化器27に送り出す場合に、それらの経路にお
ける圧力を考えた場合、反応チャンバ20に接続された
気化器27の内部は減圧雰囲気であり、原液33が収納
された容器34は大気圧にされている。従って気化器2
7と容器34とを接続している接続管29において、ニ
ードル弁28を境界として、気化器27側の供給管29
の内部29aは減圧雰囲気であるのに対し、容器34側
の供給管29の内部29bは大気圧となっている。この
ため、ミスト状にした原液33の中の溶媒のみが選択的
に気化してしまい、特に、ニードル弁28の部分で気化
していない原料の目詰まりを引き起こし易い欠点があっ
た。The apparatus of this example does not use the raw material powder used in the above-described apparatus, and thus has the advantage of not causing the problem of supply instability due to the properties of the raw material powder, but has the following problem. there were. When the undiluted solution 33 is mist-formed and sent to the vaporizer 27, considering the pressure in those paths, the interior of the vaporizer 27 connected to the reaction chamber 20 is in a depressurized atmosphere, and the container 34 in which the undiluted solution 33 is stored. Is at atmospheric pressure. Therefore vaporizer 2
In the connecting pipe 29 connecting the container 7 and the container 34, the supply pipe 29 on the vaporizer 27 side with the needle valve 28 as a boundary
Of the supply pipe 29 on the container 34 side is at atmospheric pressure. For this reason, only the solvent in the mist-like stock solution 33 is selectively vaporized, and in particular, there is a disadvantage that the raw material which has not been vaporized at the needle valve 28 is easily clogged.
【0013】本発明は前記事情に鑑みてなされたもので
あり、原料溶液を細粒の液滴状にしてから気化して反応
チャンバに供給するとともに、供給経路の途中で目詰ま
りを生じさせることがなく、原料溶液の連続供給のでき
る新規な構造のCVD用原料ガス発生装置を提供するこ
とを目的とする。SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been made in view of the above circumstances, and provides a method of forming a raw material solution into fine droplets, vaporizing the raw material solution, supplying the raw material solution to a reaction chamber, and causing clogging in the middle of a supply path. It is an object of the present invention to provide a CVD source gas generator having a novel structure capable of continuously supplying a source solution without any problem.
【0014】[0014]
【課題を解決するための手段】請求項1記載の発明は前
記課題を解決するために、内部に原料溶液とキャリアガ
スが供給される容器状の供給器と、この供給器に毛細管
を介して接続され、減圧雰囲気の反応チャンバに接続さ
れる気化器とを具備し、前記毛細管の供給器内の先端部
の開口面を供給器内の原料溶液の液面上方近傍に配置し
てなるものである。According to the first aspect of the present invention, there is provided a container-like supply device in which a raw material solution and a carrier gas are supplied, and a capillary tube connected to the supply device. And a vaporizer connected to a reaction chamber in a reduced-pressure atmosphere, wherein an opening surface of a tip portion of the capillary in the supply device is disposed near a liquid level of the raw material solution in the supply device. is there.
【0015】請求項2記載の発明は前記課題を解決する
ために、請求項1記載の毛細管の先端部に傾斜した開口
面を形成してなるものである。According to a second aspect of the present invention, in order to solve the above-mentioned problem, an inclined opening surface is formed at the tip of the capillary tube according to the first aspect.
【0016】[0016]
【作用】内部に原料溶液とキャリアガスとが供給される
供給器と、この供給器に毛細管を介し接続され、減圧雰
囲気の反応チャンバに接続される気化器とを具備し、前
記毛細管の供給器内の先端部の開口面を供給器内の原料
溶液の液面上方近傍に配置したので、反応チャンバを減
圧雰囲気とした場合、毛細管から気化器に向かう急激な
キャリアガスの流れを自然に形成することができ、この
急激なキャリアガスの流れに沿って原料溶液を毛細管の
開口面で細粒の液滴状にして一定量気化器に供給するこ
とができる。よって気化器において細粒の液滴状の原料
溶液を確実に気化することができ、これにより反応チャ
ンバに所定量のキャリアガスと原料溶液気化ガスを確実
に供給することができ、反応チャンバ内の基材上に所望
の組成の反応生成物の薄膜を形成することができる。A supply device for supplying a raw material solution and a carrier gas therein; and a vaporizer connected to the supply device via a capillary tube and connected to a reaction chamber in a reduced-pressure atmosphere. When the reaction chamber is set to a reduced pressure atmosphere, a sharp flow of the carrier gas from the capillary to the vaporizer is naturally formed when the opening surface of the tip of the inside is arranged near the liquid level of the raw material solution in the supply device. According to the rapid flow of the carrier gas, the raw material solution can be supplied to the vaporizer in the form of fine droplets at the opening surface of the capillary in the form of fine droplets. Therefore, the raw material solution in the form of fine droplets can be reliably vaporized in the vaporizer, whereby a predetermined amount of the carrier gas and the raw material solution vaporized gas can be reliably supplied to the reaction chamber. A thin film of a reaction product having a desired composition can be formed on a substrate.
【0017】毛細管の先端部を傾斜した開口面とするこ
とで、この傾斜した開口面からキャリアガスを原料溶液
とともに毛細管を介して気化器に送ることができる。傾
斜した開口面であると、開口面の下端部に原料溶液の液
面が位置した時点でキャリアガスの急激な流れにより原
料溶液が容易に細粒状になって気化器に送られる。ま
た、原料溶液の液面位置が多少上下に変動しても傾斜し
た開口面であると、原料溶液の毛細管への吸引作用が円
滑になされて細粒状の原料溶液が気化器に供給される。By forming the tip of the capillary tube with an inclined opening surface, the carrier gas can be sent from the inclined opening surface together with the raw material solution to the vaporizer via the capillary tube. With the inclined opening surface, the raw material solution is easily formed into fine particles by the rapid flow of the carrier gas and sent to the vaporizer when the liquid surface of the raw material solution is located at the lower end of the opening surface. In addition, if the opening surface is inclined even if the liquid surface position of the raw material solution fluctuates slightly up and down, the action of sucking the raw material solution into the capillary is performed smoothly, and the fine granular raw material solution is supplied to the vaporizer.
【0018】[0018]
【実施例】以下、図面を参照して本発明の実施例につい
て説明する。図1は本発明に係る原料ガス発生装置を備
えたCVD装置の一例を示すもので、図中符号30は原
料溶液31が供給される容器状の供給器を示し、この供
給器30の下部には、容器状の気化器32が供給器30
に対して上下になるように一体化されている。前記供給
器30と気化器32は隔壁33により隔てられ、供給器
31と気化器32の内部には、隔壁33を貫通して両者
を接続する毛細管35が設けられ、この毛細管35の先
端部35aは供給器31内に収納されている原料溶液3
1の液面上方近傍に出され、その先端部35aには傾斜
した開口面35bが形成されている。また、供給器30
の上部には細径のニードル36が挿通され、このニード
ル36の下端部36aは、毛細管35の先端部35aよ
りも下方に位置されている。前記毛細管35は、例えば
内径数分の1mm程度の注射針状のものであり、前記ニ
ードル36は、例えば内径1mm程度の注射針状のもの
である。Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings. FIG. 1 shows an example of a CVD apparatus provided with a source gas generator according to the present invention. In the figure, reference numeral 30 denotes a container-like supply unit to which a source solution 31 is supplied. Means that the container-shaped vaporizer 32 is
It is integrated so as to be up and down. The supply device 30 and the vaporizer 32 are separated by a partition wall 33. Inside the supply device 31 and the vaporizer 32, a capillary tube 35 that penetrates through the partition wall 33 and connects them is provided. Is the raw material solution 3 stored in the supply device 31
1 is provided in the vicinity of the upper side of the liquid surface, and a slanted opening surface 35b is formed at the tip 35a. In addition, the supply device 30
A needle 36 having a small diameter is inserted into the upper portion of the capillary 35, and the lower end 36 a of the needle 36 is located below the tip 35 a of the capillary 35. The capillary tube 35 is, for example, an injection needle having an inner diameter of about a fraction of a millimeter, and the needle 36 is, for example, an injection needle having an inner diameter of about 1 mm.
【0019】前記供給器30には、原液供給装置37が
ニードル36とチューブ38とを介し接続されている。
原液供給装置37は、チューブポンプ39と収納容器4
0を具備し、収納容器40の内部には原料溶液31が収
納されている。収納容器40は、ガラス瓶などの耐薬品
性に優れたものが使用される。この収納容器40に収納
されている原料溶液31は、成膜するべき目的化合物の
構成金属元素の有機金属錯体、金属アルコキシドなどの
金属有機化合物を、目的化合物の組成比となるように複
数種混合して有機溶媒に溶解したものである。これらの
金属有機化合物および有機溶媒の具体例を明示するなら
ば、Y-Ba-Cu-O系酸化物超電導体を成膜する場合
に用いられるY(DPM)3、Ba(DPM)2、Cu
(DPM)2などの有機金属錯体、および、テトラヒド
ロフラン(THF)、DPM、エタノールなどの有機溶
媒である。A stock solution supply device 37 is connected to the supply device 30 via a needle 36 and a tube 38.
The stock solution supply device 37 includes a tube pump 39 and a storage container 4.
0, and the raw material solution 31 is stored in the storage container 40. As the storage container 40, a container having excellent chemical resistance such as a glass bottle is used. The raw material solution 31 stored in the storage container 40 is obtained by mixing plural kinds of metal organic compounds such as an organic metal complex and a metal alkoxide of a constituent metal element of the target compound to be formed into a film so as to have a composition ratio of the target compound. And dissolved in an organic solvent. If specific examples of the metal organic compound and the organic solvent are specified, Y (DPM) 3 , Ba (DPM) 2 , Cu used when forming a Y—Ba—Cu—O-based oxide superconductor are formed.
(DPM) 2 and organic solvents such as tetrahydrofuran (THF), DPM and ethanol.
【0020】前記チューブポンプ39は、図2(b)に
拡大して示すように、大ローラ42の外周部に可撓性の
チューブ43を沿わせて設け、このチューブ43の外部
に複数の小ローラ45を回転自在に設けて構成されたも
ので、図示略の駆動源からの伝達動力により各小ローラ
45を回転させることにより小ローラ45…で可撓性の
チューブ43を順次押圧し、チューブ43内の原料溶液
を一定流量で排出できるようになっている。このチュー
ブポンプ39の流量設定は、小ローラの回転速度によっ
て容易かつ正確に行なうことができる。As shown in FIG. 2B, the tube pump 39 is provided with a flexible tube 43 along the outer periphery of a large roller 42, and a plurality of small tubes outside the tube 43. The rollers 45 are rotatably provided, and the small tubes 45 are rotated by transmission power from a drive source (not shown) to sequentially press the flexible tubes 43 with the small rollers 45. The raw material solution in 43 can be discharged at a constant flow rate. The flow rate of the tube pump 39 can be set easily and accurately by the rotation speed of the small roller.
【0021】この装置では、原料溶液を毎分数ml〜数
10mlの割合で容易に供給可能な能力がある。なお、
可撓性のチューブ43としては耐薬品性に優れたフッ素
樹脂製チューブなどを用いることが好ましい。また、収
納容器40と供給器30との間のチューブ38と、チュ
ーブポンプ39のチューブ43とを一体のチューブとし
て構成しても良く、別体のチューブで構成し、別体のチ
ューブどうしをジョイント部材で接続して用いても良
い。This apparatus has a capability of easily supplying a raw material solution at a rate of several ml to several tens ml per minute. In addition,
As the flexible tube 43, it is preferable to use a tube made of fluororesin having excellent chemical resistance. Further, the tube 38 between the storage container 40 and the supply device 30 and the tube 43 of the tube pump 39 may be formed as an integral tube, or may be formed as separate tubes, and the separate tubes are jointed. It may be used by connecting with members.
【0022】前記構成のチューブポンプ39は、小ロー
ラ45…により可撓性のチューブ43を押圧しながら回
転してチューブ43内の原料溶液を一定量押し出す構成
なので、チューブポンプ上流側(収納容器40)では大
気圧状態であって、ポンプ下流側(供給器30)側では
多少低圧状態であっても支障なく一定量の原料溶液を送
ることができる。前記チューブポンプ39でニードル3
6を介して供給器31に送られる原料溶液は、供給器3
0の内部に一定量供給されるが、ここで供給される原料
溶液31の液面は、毛細管35の上端の傾斜した開口面
37bの下端部とほぼ同一の高さになるように調整され
る。The tube pump 39 having the above-described structure is configured to rotate while pressing the flexible tube 43 by the small rollers 45 to push out a fixed amount of the raw material solution in the tube 43, so that the upstream side of the tube pump (the storage container 40) ) Is at atmospheric pressure, and a certain amount of the raw material solution can be sent to the downstream side of the pump (supply unit 30) without any problem even if the pressure is somewhat low. Needle 3 with the tube pump 39
The raw material solution sent to the feeder 31 through the feeder 6
0, the liquid level of the raw material solution 31 supplied here is adjusted to be substantially the same height as the lower end of the inclined opening surface 37b at the upper end of the capillary tube 35. .
【0023】一方、前記供給器30には、接続管46を
介してアルゴンガスなどのキャリアガス供給源48が接
続されていて、供給器30の内部に所定量のキャリアガ
スを供給できるように構成されている。On the other hand, a carrier gas supply source 48 such as argon gas is connected to the supply unit 30 through a connection pipe 46 so that a predetermined amount of carrier gas can be supplied into the supply unit 30. Have been.
【0024】次に、前記気化器32の外周部には、気化
器32の内部を加熱するためのヒータ49が付設されて
いて、このヒータ49により原料溶液を所望の温度に加
熱させて気化できるようになっている。前記気化器32
は、接続管50を介して反応チャンバ51に接続されて
いる。この反応チャンバ51は、図7に示す従来装置の
反応チャンバ20とほぼ同等の構成であり、基材22を
備えた基材ホルダ23とノズル25を備え、更に真空ポ
ンプ21が接続され、ノズル25に前記気化器32が接
続されている。また、反応チャンバ51のノズル25に
は、接続管52を介して酸素ガス供給源53が接続され
ていて、反応チャンバ51に酸素ガスを供給できるよう
になっている。Next, a heater 49 for heating the inside of the vaporizer 32 is provided on the outer peripheral portion of the vaporizer 32, and the raw material solution can be heated to a desired temperature by the heater 49 and vaporized. It has become. The vaporizer 32
Is connected to the reaction chamber 51 via the connection pipe 50. The reaction chamber 51 has substantially the same configuration as the reaction chamber 20 of the conventional apparatus shown in FIG. 7, and includes a substrate holder 23 having a substrate 22 and a nozzle 25, and is further connected to a vacuum pump 21. Is connected to the vaporizer 32. An oxygen gas supply source 53 is connected to the nozzle 25 of the reaction chamber 51 via a connection pipe 52 so that oxygen gas can be supplied to the reaction chamber 51.
【0025】次に前記装置を用いて原料溶液31の気化
ガスを反応チャンバ51に送り、反応チャンバ51にお
いて基材22上に酸化物超電導体の薄膜を形成する場合
について説明する。まず、原料の金属有機化合物の気化
ガスを得るには、まず、成膜するべき目的化合物の構成
金属元素の有機金属錯体、金属アルコキシドなどの金属
有機化合物を、目的化合物の組成比となるように複数種
混合し、THF、DPM、エタノールなどの有機溶媒に
溶解させて原料溶液31を作成する。Next, a case where the vaporized gas of the raw material solution 31 is sent to the reaction chamber 51 using the above-described apparatus and a thin film of an oxide superconductor is formed on the base material 22 in the reaction chamber 51 will be described. First, in order to obtain a vaporized gas of a raw material metal organic compound, first, a metal organic compound such as an organic metal complex or a metal alkoxide of a constituent metal element of a target compound to be formed into a film is formed so as to have a composition ratio of the target compound. A plurality of kinds are mixed and dissolved in an organic solvent such as THF, DPM, and ethanol to prepare a raw material solution 31.
【0026】この原料溶液31を収納容器40に入れ、
チューブポンプ39を作動させて所定量の原料溶液を供
給器31の内部に送液する。また、気化器32の内部温
度を前記原料のうちの最も気化温度の高い原料の最適温
度に合わせて調節し、CVD装置の反応チャンバ51を
スタンバイする。即ち、反応チャンバ51の内部に基材
22をセットし、反応チャンバ51の内部を所定の気圧
に減圧し、前記基材22を反応に適した温度に加熱して
おく。更に、キャリアガス供給源48からアルゴンガス
などのキャリアガスを供給器30の内部に所定量供給す
る。The raw material solution 31 is put in a storage container 40,
The tube pump 39 is operated to send a predetermined amount of the raw material solution into the supply device 31. Further, the internal temperature of the vaporizer 32 is adjusted in accordance with the optimum temperature of the raw material having the highest vaporization temperature among the raw materials, and the reaction chamber 51 of the CVD apparatus is on standby. That is, the substrate 22 is set inside the reaction chamber 51, the pressure inside the reaction chamber 51 is reduced to a predetermined pressure, and the substrate 22 is heated to a temperature suitable for the reaction. Further, a predetermined amount of a carrier gas such as an argon gas is supplied from the carrier gas supply source 48 into the supply device 30.
【0027】前記の操作により気化器32の内部は減圧
状態になるので、大気圧状態の供給器30の内部から減
圧状態の気化器32に向けて毛細管35を介してキャリ
アガスが自然に急激な速度で吸引され、この際に原料溶
液31が細粒の液滴状になって気化器32に吸引され
る。即ち、図2(a)に示すように原料溶液31の液面
部分において、毛細管35の傾斜した開口面35bから
この開口面35bの内部側に、供給器30と気化器31
との気圧差によって自然にキャリアガスが急激に吸引さ
れるので、原料溶液31はこのキャリアガスの急激な流
れにより液滴状に飛ばされつつ毛細管35の内部に吸引
される結果、原料溶液31の細粒状の液滴を気化器32
に正確に送ることできる。また、キャリアガスの急激な
流れで原料溶液31を細粒の液滴状にするために、毛細
管35の途中で原料溶液31が滞留しようとしても、こ
の液滴は滞留することなく容易に気化器32の内部側に
搬送される。よって、毛細管35の内部が目詰まりする
ことはない。Since the inside of the vaporizer 32 is depressurized by the above-described operation, the carrier gas naturally spontaneously flows from the inside of the supply unit 30 at atmospheric pressure to the vaporizer 32 under reduced pressure via the capillary tube 35. The raw material solution 31 is sucked into the vaporizer 32 in the form of fine droplets at this time. That is, as shown in FIG. 2A, at the liquid surface portion of the raw material solution 31, the supply device 30 and the vaporizer 31 are provided from the inclined opening surface 35b of the capillary tube 35 to the inside of the opening surface 35b.
The carrier solution is naturally rapidly aspirated due to the pressure difference between the carrier solution 31 and the raw material solution 31. The fine droplets are vaporized 32
Can be sent accurately. Further, in order to make the raw material solution 31 into fine droplets by the rapid flow of the carrier gas, even if the raw material solution 31 tries to stay in the middle of the capillary tube 35, the droplets are easily evaporated without staying. 32. Therefore, the inside of the capillary tube 35 is not clogged.
【0028】なお、原料溶液31の細粒の液滴を定量、
正確に気化器32に送るためには、供給器30内の原料
溶液の液面を一定の高さに保持することが重要である。
ここで、毛細管35の先端部を斜めに切断して傾斜した
開口面35bとしておくならば、原料溶液31の液面が
多少上下しても原料溶液31を確実に液滴状として気化
器32に送ることができる。これに対して毛細管35の
先端部を水平な開口面にすると、原料溶液31の液面が
多少上下しても細粒の液滴の供給状態が不安定になるの
で好ましくない。The fine droplets of the raw material solution 31 are quantified,
In order to accurately send the raw material solution to the vaporizer 32, it is important to maintain the liquid level of the raw material solution in the supply device 30 at a constant level.
Here, if the tip of the capillary tube 35 is cut obliquely to form an inclined opening surface 35b, the raw material solution 31 is surely formed into droplets even if the liquid surface of the raw material solution 31 slightly rises and falls, Can be sent. On the other hand, if the tip of the capillary tube 35 has a horizontal opening surface, it is not preferable because the supply state of the fine droplets becomes unstable even if the liquid surface of the raw material solution 31 slightly rises and falls.
【0029】気化器32内に供給された原料溶液31の
液滴は、気化器32の内部で気化される。この際に原料
溶液31内の溶媒も気化されるので、この気化溶媒もキ
ャリアガスの一部を構成する。このような原料溶液31
の気化したガスと溶媒の気化したガスとキャリアガスの
混合ガスは、反応チャンバ51に送られ、別途に酸素供
給源53から供給された酸素ガスとともに混合されて所
定のガス反応位置で加熱され、各金属成分と酸素とが反
応して複合酸化物などの反応生成物を生じ、その反応正
生物が基材22の表面に堆積する。The droplets of the raw material solution 31 supplied into the vaporizer 32 are vaporized inside the vaporizer 32. At this time, since the solvent in the raw material solution 31 is also vaporized, this vaporized solvent also constitutes a part of the carrier gas. Such a raw material solution 31
The mixed gas of the vaporized gas, the vaporized gas of the solvent, and the carrier gas is sent to the reaction chamber 51, mixed with the oxygen gas separately supplied from the oxygen supply source 53, and heated at a predetermined gas reaction position, Each metal component reacts with oxygen to produce a reaction product such as a composite oxide, and the reaction products deposit on the surface of the substrate 22.
【0030】以上の成膜操作を所定時間継続して行なう
ことにより、基材22上に所望の厚さの生成物層を形成
することができる。この生成物層を必要に応じて熱処理
することで、所望の酸化物超電導体を得ることができ
る。また、長尺基材の表面に連続して成膜するには、反
応チャンバ51の内部で長尺の基材を移動させながら成
膜処理を行えば良い。例えば、反応チャンバ51の内部
に長尺基材の巻取装置と送出装置を組み込み、基材ホル
ダ23上に連続的に基材を送り出し、基材ホルダ23の
上で連続成膜処理を行えば良い。By continuously performing the above film forming operation for a predetermined time, a product layer having a desired thickness can be formed on the substrate 22. By subjecting this product layer to heat treatment as needed, a desired oxide superconductor can be obtained. Further, in order to continuously form a film on the surface of the long base material, the film formation process may be performed while moving the long base material inside the reaction chamber 51. For example, if a winding device and a sending device for a long base material are incorporated in the reaction chamber 51, the base material is continuously sent out onto the base material holder 23, and a continuous film forming process is performed on the base material holder 23. good.
【0031】このようなCVD法によって成膜される超
電導材料は、Y-Ba-Cu-O系、Bi-Sr-Ca-Cu
-O系、Tl-Ba-Ca-Cu-O系などの酸化物超電導
体の他、チタン酸バリウム系材料、PZTなどの各種セ
ラミックス材料などである。The superconducting material formed by such a CVD method is a Y-Ba-Cu-O-based, Bi-Sr-Ca-Cu
In addition to oxide superconductors such as -O-based and Tl-Ba-Ca-Cu-O-based, various ceramic materials such as barium titanate-based materials and PZT are used.
【0032】前記した装置によれば、供給器30から気
化器32に毛細管35により細粒状の原料溶液の液滴を
所定量安定状態で供給できるので、長時間の運転におい
ても安定した原料溶液の供給ができる。また、原料溶液
31を用いることで、容器40から反応チャンバ51ま
での間の接続管やチューブに原料の目詰まりを引き起こ
すことがなくなり、反応チャンバ51に対する原料溶液
31の安定供給ができる。更に、収納容器40内の原料
溶液31は、大気圧下にあり、密封されていないため
に、収納容器40の内部に対する原料溶液31の供給、
あるいは、収納容器40と原料溶液31の交換を反応チ
ャンバ51の運転中に任意の段階で容易に行うことがで
きる。よって、収納容器40内の原料溶液31を交換す
ることで反応チャンバ51に対する原料溶液31の無期
限供給が容易にできるようになり、長尺の基材に成膜す
る場合に特に有効である。According to the above-mentioned apparatus, since a predetermined amount of fine droplets of the raw material solution can be supplied from the supply device 30 to the vaporizer 32 by the capillary tube 35 in a stable state, the stable raw material solution can be supplied even during a long operation. Can supply. Further, by using the raw material solution 31, clogging of the raw material in the connecting pipe or tube between the container 40 and the reaction chamber 51 does not occur, and the raw material solution 31 can be stably supplied to the reaction chamber 51. Further, since the raw material solution 31 in the storage container 40 is under atmospheric pressure and is not sealed, supply of the raw material solution 31 to the inside of the storage container 40 is performed.
Alternatively, the exchange of the raw material solution 31 with the storage container 40 can be easily performed at any stage during the operation of the reaction chamber 51. Therefore, by exchanging the raw material solution 31 in the storage container 40, the raw material solution 31 can be easily supplied to the reaction chamber 51 indefinitely, which is particularly effective when forming a film on a long base material.
【0033】なお、前記構成の装置によれば、目的化合
物の構成元素を含む複数種の金属有機化合物を目的化合
物の元素組成が得られるように混合して溶媒に溶かして
原料溶液31とし、この原料溶液31をチューブポンプ
39によって、加熱状態の気化器32に一定流量で送り
出す構成としたので、常時一定組成の気化混合ガスを長
時間安定的に反応チャンバ51に供給可能であるので、
基材22上に高品質の薄膜を得ることができる。また、
原料溶液31を気化する際に同時に気化した溶媒気化ガ
スをキャリアガスの一部として代用できるので、キャリ
アガス供給系などの設備を簡略化でき、付属設備を小型
化できる。また、複数の原料を混合して溶媒に溶かした
原料溶液31を用いるので、原料供給系を1系統に統一
することができ、多数の系統の原料供給系が必要であっ
た従来装置よりもキャリアガスの供給源や原料加熱条件
などのパラメータを大幅に減少させることができる。According to the apparatus having the above structure, a plurality of types of metal organic compounds containing the constituent elements of the target compound are mixed so as to obtain the elemental composition of the target compound and dissolved in a solvent to form a raw material solution 31. Since the raw material solution 31 is supplied to the vaporizer 32 in a heated state at a constant flow rate by the tube pump 39, a vaporized mixed gas having a constant composition can be constantly supplied to the reaction chamber 51 stably for a long time.
A high-quality thin film can be obtained on the substrate 22. Also,
When the raw material solution 31 is vaporized, the vaporized solvent vaporized at the same time can be used as a part of the carrier gas, so that the equipment such as the carrier gas supply system can be simplified and the attached equipment can be downsized. In addition, since the raw material solution 31 in which a plurality of raw materials are mixed and dissolved in a solvent is used, the raw material supply system can be unified into one system, and the carrier is more carrier than the conventional apparatus which requires a large number of raw material supply systems. Parameters such as a gas supply source and raw material heating conditions can be greatly reduced.
【0034】更に、原料溶液31の送液ポンプとしてチ
ューブポンプ39を用いるならば、大気圧下の収納容器
40から、減圧状態の気化器32に接続された供給器3
0に一定量の原料溶液31をスムーズに送ることができ
る。Further, if a tube pump 39 is used as a pump for feeding the raw material solution 31, the supply device 3 connected to the vaporizer 32 under reduced pressure from the storage container 40 under atmospheric pressure.
A constant amount of the raw material solution 31 can be smoothly sent to zero.
【0035】一方、図3と図4は実際のCVD反応装置
に組み込むことを考慮して設計した供給器の一例の詳細
構造を示すものである。この例の供給器60は、筒状で
先窄まり状の供給部61とこの供給部61の底部62の
近くまで挿入された注射針状のニードル63と前記底部
62を貫通して設けられた毛細管64と前記供給部61
の底部側を覆う筒状の吸引部65とこの吸引部65の側
部に接続された吸引管66を主体として構成され、主要
部は透明ガラスで構成されたものであり、吸引部65の
下端部に気化器32’が接続できるように構成されてい
る。On the other hand, FIGS. 3 and 4 show a detailed structure of an example of a supply unit designed in consideration of being incorporated in an actual CVD reactor. The supply device 60 of this example is provided so as to penetrate a cylindrical, tapered supply portion 61, an injection needle-like needle 63 inserted close to a bottom portion 62 of the supply portion 61, and the bottom portion 62. Capillary tube 64 and supply section 61
The main part is made of a transparent glass, and the main part is made of a transparent glass. The lower end of the suction part 65 is mainly composed of a cylindrical suction part 65 covering the bottom side of the suction part 65 and a suction pipe 66 connected to the side part of the suction part 65. It is configured such that a vaporizer 32 'can be connected to the section.
【0036】図3に示す供給器60において、供給部6
1の上端部から吸引管66の上端までの距離aを約10
mm、吸引管6の内径を約8mm、供給部61の下端部
から吸引部65の下端部までの距離cを約15mm、供
給部61の底部の外径dを約7mm、図4に示す供給部
61の底部62から毛細管64の上端部までの距離eを
約15mm、供給部61の底部62から毛細管64の下
端部までの距離を約20mmにそれぞれ設定した。ま
た、ニードル63の外径を1mm、毛細管64の外径を
0.3mmとした。この例の供給器60は、吸引部65
の下端部内側に気化器32’の入口部を接続し、吸引管
66に反応チャンバを接続することで使用することがで
きる。In the supply unit 60 shown in FIG.
The distance a from the upper end of the suction pipe 66 to the upper end of the suction pipe 66 is about 10
4 mm, the inner diameter of the suction tube 6 is about 8 mm, the distance c from the lower end of the supply section 61 to the lower end of the suction section 65 is about 15 mm, and the outer diameter d of the bottom of the supply section 61 is about 7 mm. The distance e from the bottom 62 of the part 61 to the upper end of the capillary 64 was set to about 15 mm, and the distance from the bottom 62 of the supply part 61 to the lower end of the capillary 64 was set to about 20 mm. The outer diameter of the needle 63 was 1 mm, and the outer diameter of the capillary 64 was 0.3 mm. The supply device 60 in this example includes a suction unit 65.
It can be used by connecting the inlet of the vaporizer 32 ′ to the inside of the lower end and connecting the reaction chamber to the suction pipe 66.
【0037】(実験例)図1に示す構成のCVD装置を
用いてY-Ba-Cu-O系の酸化物超電導体の成膜実験
を行った。反応チャンバは熱CVD装置の反応チャンバ
を用い、供給器は図3と図4に示す形状のものを用い
た。原料溶液として、Y(DPM)3、Ba(DP
M)2、Cu(DPM)2をモル比でY:Ba:Cu=
1:2.5:3に混合したもの0.3gを用い、テトラヒ
ドロフラン10mlの溶媒に溶かしたものを収納容器に
貯留して用いた。この原料溶液をチューブポンプにより
0.1ml/分の流速で、口径1mmの注射針状のニー
ドルから供給器に連続的に供給した。この際、供給器の
内部に約15mmの深さになるように原料溶液を貯留
し、気化器を260℃に加熱し、反応チャンバの内部を
約10Torrに減圧し、供給器の内部にキャリアガス
としてのアルゴンガスを400ml/分の割合で供給し
た。(Experimental Example) A film-forming experiment of a Y-Ba-Cu-O-based oxide superconductor was performed using a CVD apparatus having the structure shown in FIG. A reaction chamber of a thermal CVD apparatus was used as a reaction chamber, and a supply device having a shape shown in FIGS. 3 and 4 was used. As raw material solutions, Y (DPM) 3 , Ba (DP
M) 2 , Cu (DPM) 2 in a molar ratio of Y: Ba: Cu =
0.3 g mixed in a ratio of 1: 2.5: 3 was used, and a solution dissolved in a solvent of 10 ml of tetrahydrofuran was stored in a storage container and used. This raw material solution was continuously supplied to the supply device from a 1 mm-diameter syringe needle at a flow rate of 0.1 ml / min by a tube pump. At this time, the raw material solution is stored to a depth of about 15 mm inside the supply device, the vaporizer is heated to 260 ° C., the pressure inside the reaction chamber is reduced to about 10 Torr, and the carrier gas is supplied inside the supply device. Was supplied at a rate of 400 ml / min.
【0038】以上の操作により、供給器内部の原料溶液
を内径0.3mmの毛細管先端部の斜めに切断された開
口面から勢い良く気化器側に吸引することができ、細粒
状の液滴の原料溶液をキャリアガスとともに気化器に供
給することができた。反応チャンバの内部にはハステロ
イCー276からなる基板とこの基板上にYSZ(イッ
トリウム安定化ジルコニア)の中間層を皮膜したものを
用いた。約60分の成膜処理と500℃に2時間加熱す
る熱処理によって前記基材上に厚さ約1.5μmのY-B
a-Cu-O系の超電導層を形成することできた。このY
-Ba-Cu-O系の酸化物超電導体の超電導特性を測定
したところ、Tc=91K、Jc=5.2×105A/c
m2の優れた特性を発揮した。また、前記と同様の操作
を行う際に、原料溶液の収納容器に順次原料溶液を追加
してゆくことで、連続的に原料溶液の供給が可能であ
り、酸化物超電導体の連続成膜が可能であり、また、収
納容器ごと原料容器を交換しても成膜に支障なく連続運
転ができた。By the above operation, the raw material solution in the feeder can be vigorously sucked into the vaporizer side from the obliquely cut opening surface of the tip of the capillary having an inner diameter of 0.3 mm. The raw material solution could be supplied to the vaporizer together with the carrier gas. Inside the reaction chamber, a substrate made of Hastelloy C-276 and an intermediate layer of YSZ (yttrium stabilized zirconia) coated on the substrate were used. Y-B having a thickness of about 1.5 μm is formed on the base material by a film forming process for about 60 minutes and a heat treatment of heating to 500 ° C. for 2 hours.
An a-Cu-O-based superconducting layer could be formed. This Y
When the superconducting characteristics of the -Ba-Cu-O-based oxide superconductor were measured, Tc = 91 K and Jc = 5.2 × 10 5 A / c.
Excellent properties of m 2 were exhibited. Further, when performing the same operation as described above, by successively adding the raw material solution to the storage container for the raw material solution, the raw material solution can be continuously supplied, and the continuous film formation of the oxide superconductor can be performed. It was possible, and even if the raw material container was replaced with the storage container, continuous operation could be performed without any trouble in film formation.
【0039】[0039]
【発明の効果】以上説明したように本発明によれば、反
応チャンバを減圧雰囲気とすると、毛細管から気化器に
向かう急激なキャリアガスの流れを自然に形成すること
ができるので、この急激なキャリアガスの流れに沿って
原料溶液を毛細管の開口面で細粒の液滴状にして同時に
キャリアガスとともに一定量気化器に供給することがで
きる。よって気化器において、細粒の液滴状の原料溶液
を確実に気化することができ、これにより反応チャンバ
に所定量のキャリアガスと原料溶液気化ガスを確実に供
給することができ、反応チャンバ内の基材上に所望の組
成の反応生成物の薄膜を形成することができる。As described above, according to the present invention, when the reaction chamber is set to a reduced pressure atmosphere, a sharp flow of the carrier gas from the capillary to the vaporizer can be naturally formed. The raw material solution can be formed into fine droplets at the opening surface of the capillary along the flow of the gas, and at the same time, can be supplied to the vaporizer in a fixed amount together with the carrier gas. Therefore, in the vaporizer, the raw material solution in the form of fine droplets can be reliably vaporized, whereby a predetermined amount of the carrier gas and the raw material solution vaporized gas can be reliably supplied to the reaction chamber. A thin film of a reaction product having a desired composition can be formed on the base material.
【0040】また、原料溶液を用いるので、粉末原料を
用いる場合とは異なり、途中の配管に目詰まりを引き起
こすことはなく、多成分系の混合粉末原料に比較して制
御するべきパラメータも少ないので規定成分供給の場合
の再現性が良好である。更に、供給器と気化器を接続す
るのは毛細管であり、この毛細管を細粒化した原料溶液
の液滴がキャリアガスとともに通過するので、毛細管の
途中に原料溶液が万が一目詰まりしようとしても、キャ
リアガスの流れにより気化器側に強制的に移動されるの
で、従来のニードル弁を用いる場合とは異なり、途中で
目詰まりを起こすことがない。一方、気化器の内部を減
圧雰囲気としても、供給器の内部を大気圧状態とするこ
とができ、原料溶液を供給器内の大気圧下に収納できる
ので、原料溶液を供給器内に容易に追加することができ
る。従って供給器に対する原料溶液の追加により、どの
ような長時間の原料溶液供給でも可能であり、反応チャ
ンバにおける長時間の成膜運転が可能である。Further, since the raw material solution is used, unlike the case of using the powder raw material, no clogging is caused in the piping on the way, and the number of parameters to be controlled is smaller than that of the multi-component mixed powder raw material. Good reproducibility in the case of supply of specified components. Further, it is a capillary that connects the supply device and the vaporizer, and since the droplets of the raw material solution that has been finely divided through the capillary pass together with the carrier gas, even if the raw material solution is clogged in the middle of the capillary, Since the carrier gas is forcibly moved to the vaporizer side, unlike the case of using a conventional needle valve, clogging does not occur on the way. On the other hand, even if the inside of the vaporizer is in a reduced-pressure atmosphere, the inside of the supply unit can be kept at atmospheric pressure, and the raw material solution can be stored under the atmospheric pressure in the supply unit. Can be added. Therefore, by adding the raw material solution to the supply device, any long-time supply of the raw material solution is possible, and a long-term film forming operation in the reaction chamber is possible.
【0041】よって原料溶液として例えば、Y-Ba-C
u-O系などの酸化物超電導体の構成元素の金属有機化
合物を溶媒に溶解したものを用いるならば、反応チャン
バの内部に設けた基材上に、Y-Ba-Cu-O系の酸化
物超電導体の薄膜を形成することができる。しかも、連
続成膜が容易にできるので、長尺の基材上に酸化物超電
導体の薄膜を生成できる利点がある。Therefore, as a raw material solution, for example, Y-Ba-C
If a metal organic compound as a constituent element of an oxide superconductor such as u-O is dissolved in a solvent, a Y-Ba-Cu-O-based oxidizer is formed on a substrate provided inside the reaction chamber. A thin film of a superconductor can be formed. In addition, since continuous film formation can be easily performed, there is an advantage that a thin film of an oxide superconductor can be formed on a long base material.
【0042】一方、毛細管の先端部を傾斜した開口面と
することで、この傾斜した開口面からキャリアガスを原
料溶液とともに毛細管を介して気化器に送ることができ
る。傾斜した開口面であると、開口面の下端部に原料溶
液の液面が位置した時点でキャリアガスの急激な流れに
より原料溶液が容易に細粒状になって気化器に送られる
ので、細粒の原料溶液を気化器に供給し、気化器で確実
に気化することができる。また、原料溶液の液面位置が
多少上下に変動しても傾斜した開口面であると、原料溶
液の毛細管への吸引作用が円滑になされるので細粒状の
原料溶液を気化器に確実に供給できる。On the other hand, by forming the tip of the capillary tube with an inclined opening surface, the carrier gas can be sent from the inclined opening surface together with the raw material solution to the vaporizer via the capillary tube. When the opening surface is inclined, the raw material solution is easily formed into fine particles by the rapid flow of the carrier gas when the liquid surface of the raw material solution is located at the lower end of the opening surface and is sent to the vaporizer. Is supplied to the vaporizer, and can be reliably vaporized by the vaporizer. Also, even if the liquid level of the raw material solution fluctuates slightly up and down, if the opening surface is inclined, the suction action of the raw material solution to the capillary is performed smoothly, so that the fine granular raw material solution is reliably supplied to the vaporizer. it can.
【図1】図1は本発明に係る供給装置の一実施例を示す
構成図である。FIG. 1 is a configuration diagram showing one embodiment of a supply device according to the present invention.
【図2】図2(a)は図1に示す装置の毛細管の拡大
図、図2(b)は図1に示す装置のチューブポンプを示
す拡大図である。2A is an enlarged view of a capillary tube of the apparatus shown in FIG. 1, and FIG. 2B is an enlarged view showing a tube pump of the apparatus shown in FIG.
【図3】図3は図1に示す装置の一具体例の要部を示す
側面図である。FIG. 3 is a side view showing a main part of a specific example of the apparatus shown in FIG. 1;
【図4】図4は図3に示す要部の一部拡大図である。FIG. 4 is a partially enlarged view of a main part shown in FIG. 3;
【図5】図5は従来の原料粉末を供給する装置の一例を
示す構成図である。FIG. 5 is a configuration diagram showing an example of a conventional apparatus for supplying raw material powder.
【図6】図6は図5に示す装置の一部拡大図である。FIG. 6 is a partially enlarged view of the device shown in FIG. 5;
【図7】図7は従来の原料ミスト供給装置の一例を示す
構成図である。FIG. 7 is a configuration diagram showing an example of a conventional raw material mist supply device.
【図8】図8は図7に示す装置の一部拡大図である。FIG. 8 is a partially enlarged view of the device shown in FIG. 7;
21 真空ポンプ、 22 基材、 23 基材ホルダ、 30 供給器、 31 原料溶液、 32 気化器、 35 毛細管、 35a 先端部、 35b 開口面、 36 ニードル、 37 原料溶液供給装置、 48 キャリアガス供給源、 51 反応チャンバ、 Reference Signs List 21 vacuum pump, 22 base material, 23 base material holder, 30 feeder, 31 raw material solution, 32 vaporizer, 35 capillary tube, 35a tip end, 35b opening surface, 36 needle, 37 raw material solution supply device, 48 carrier gas supply source , 51 reaction chambers,
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 香川 昭 東京都江東区木場一丁目5番1号 株式 会社フジクラ内 (72)発明者 河野 宰 東京都江東区木場一丁目5番1号 株式 会社フジクラ内 (72)発明者 長屋 重夫 愛知県名古屋市緑区大高町字北関山20番 地の1 中部電力株式会社 電力技術研 究所 (72)発明者 井上 俊夫 愛知県名古屋市緑区大高町字北関山20番 地の1 中部電力株式会社 電力技術研 究所 (56)参考文献 特開 平6−24895(JP,A) 特開 平5−117862(JP,A) (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) C30B 1/00 - 35/00 C23C 16/448 CA(STN) WPI(DIALOG)────────────────────────────────────────────────── ─── Continuing on the front page (72) Inventor Akira Kagawa 1-5-1, Kiba, Koto-ku, Tokyo Inside Fujikura Co., Ltd. (72) Inventor Satoshi Kono 1-5-1, Kiba, Koto-ku, Tokyo Fujikura Co., Ltd. (72) Inventor Shigeo Nagaya 20-1, Kitakanyama, Odaka-cho, Midori-ku, Nagoya-shi, Aichi Electric Power Engineering Laboratory, Chubu Electric Power Co., Inc. (72) Inventor Toshio Inoue Odaka-cho, Midori-ku, Nagoya-shi, Aichi Electricity Research Institute, Chubu Electric Power Co., Inc., 20-20 Kita-Sekiyama (56) References JP-A-6-24895 (JP, A) JP-A-5-117862 (JP, A) (58) Fields surveyed (Int.Cl. 7 , DB name) C30B 1/00-35/00 C23C 16/448 CA (STN) WPI (DIALOG)
Claims (2)
れる容器状の供給器と、この供給器に毛細管を介し接続
されて減圧雰囲気の反応チャンバに接続される気化器と
を具備し、前記毛細管の供給器内の先端部の開口面を供
給器内の原料溶液の液面近傍上方に配置してなることを
特徴とするCVD用原料ガスの発生装置。1. A container-like supply device into which a raw material solution and a carrier gas are supplied, and a vaporizer connected to the supply device through a capillary tube and connected to a reaction chamber in a reduced-pressure atmosphere. An apparatus for generating a raw material gas for CVD, wherein an opening surface of a tip portion of a capillary tube inside a supply device is disposed above and near a liquid surface of a raw material solution in the supply device.
た開口面を形成してなることを特徴とするCVD用原料
ガスの発生装置。2. An apparatus for generating a raw material gas for CVD, wherein an inclined opening surface is formed at the tip of the capillary tube according to claim 1.
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