JPH05347259A - Space exposure compartment experiment vapor growth device - Google Patents

Abstract

PURPOSE:To enable a vapor growth experiment where crystal is grown on a substrate to be efficiently carried out in a space exposure compartment. CONSTITUTION:A material gas cylinder 3, reaction tubes 4 provided with substrates inside it and supplied with required gas from material gas cylinder 3, heaters 11 selectively fitted to the outsides of the reaction tubes 4, and waste gas cylinder 12 which are charged with gas used in the reaction tubes 4 are provided, where the heaters 11 are successively fitted to the reaction tubes 4 and then heat gas which passes through the reaction tubes 4.

Description

【発明の詳細な説明】Detailed Description of the Invention

【０００１】[0001]

【産業上の利用分野】本発明は、宇宙ステーション等に
おいて、ガス状化合物を熱分解又は還元して基板上に堆
積させ、結晶体を成長させる実験を行う宇宙暴露部実験
用気相成長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 space-exposure part experimental vapor phase growth apparatus for conducting experiments of thermally decomposing or reducing a gaseous compound to deposit it on a substrate and grow a crystal in a space station or the like. It is a thing.

【０００２】[0002]

【従来の技術】シリコン等の原料を含んでいるガスを基
板の上で熱分解又は還元して基板上に堆積させ、ＩＣ等
の基材となる結晶体を作ることが従来から行われてい
る。このような気相からの結晶成長を微小重力環境の宇
宙で行うと、熱対流による気相の乱れが発生しないの
で、均質で欠陥の少ない結晶を得ることができる。2. Description of the Related Art A gas containing a raw material such as silicon is pyrolyzed or reduced on a substrate and deposited on the substrate to form a crystal body as a base material for an IC or the like. .. When such crystal growth from the vapor phase is performed in the universe in a microgravity environment, the vapor phase is not disturbed by thermal convection, so that a homogeneous crystal with few defects can be obtained.

【０００３】[0003]

【発明が解決しようとする課題】そこで宇宙で気相から
結晶を成長させる場合、原料ガスに毒性や爆発性がある
時には、宇宙ステーションにおける人の居住しない宇宙
暴露部で気相成長の実験をしなければならない。この場
合、実験装置や原料を地上から打ち上げて用いるので、
実験装置はコンパクトで軽く、省力化が図れ、構造が簡
単で作用が確実であり、一つの実験装置で多種多用の条
件を変えた実験を行うことができる効率のよい実験装置
が望まれる。Therefore, when growing a crystal from the vapor phase in space, when the source gas is toxic or explosive, a vapor phase growth experiment is conducted in the space station where there is no human inhabitation at the space station. There must be. In this case, since experimental equipment and raw materials are launched from the ground and used,
It is desired that the experimental apparatus be compact and light, labor saving, simple in structure, and reliable in operation, and that an efficient experimental apparatus capable of performing experiments under various conditions with one experimental apparatus.

【０００４】本発明はこのような要望を満たすため、無
人の宇宙暴露部で気相から基板上に結晶を成長させる気
相成長実験を効率よく行えるようにした宇宙暴露部実験
用気相成長装置を提供することを目的とするものであ
る。In order to meet such demands, the present invention makes it possible to efficiently carry out a vapor phase growth experiment for growing a crystal from a vapor phase on a substrate in an unmanned space exposure part, for use in a space exposure part experiment. It is intended to provide.

【０００５】[0005]

【課題を解決するための手段】本発明の宇宙暴露部実験
用気相成長装置は、原料ガスボンベと、内部に基板を有
し前記原料ガスボンベから所要のガスが供給される複数
の反応管と、前記反応管の外側に選択的に嵌合し反応管
を加熱する加熱器と、前記反応管で使用したガスを収容
する廃ガスボンベとを備えたことを特徴とするものであ
る。Means for Solving the Problems A vapor phase epitaxy apparatus for experimenting with a space exposure part of the present invention comprises a raw material gas cylinder, a plurality of reaction tubes each having a substrate therein and supplied with a desired gas from the raw material gas cylinder. It is characterized by comprising a heater selectively fitted to the outside of the reaction tube to heat the reaction tube, and a waste gas cylinder containing the gas used in the reaction tube.

【０００６】[0006]

【作用】加熱器を選択的に反応管の外側に嵌合して反応
管を逐次加熱することにより、少ない数の加熱器で多数
の気相成長実験を行うことができる。By selectively fitting the heater to the outside of the reaction tube and sequentially heating the reaction tube, a large number of vapor phase growth experiments can be performed with a small number of heaters.

【０００７】[0007]

【実施例】以下、本発明の実施例を図を参照して説明す
る。Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings.

【０００８】図１は本発明の一実施例の斜視図、図３は
本発明の一実施例の部分的な側面図であって、これらの
図に示すように宇宙機器の暴露部に設けてある取付台１
の上面には、機器ユニット２が取付けられている。機器
ユニット２には複数の原料ガスボンベ３、取付台１の底
部と平行に上下左右に設けられた複数の反応管４、ガス
混合器５（図１参照）等が設けてあって、電力、ガス等
のインターフェースユニット６を介して宇宙機器本体か
ら電力や冷却媒体等がロボット操作で接続供給できるよ
うになっている。FIG. 1 is a perspective view of an embodiment of the present invention, and FIG. 3 is a partial side view of the embodiment of the present invention. There is a mount 1
The device unit 2 is attached to the upper surface of the. The equipment unit 2 is provided with a plurality of raw material gas cylinders 3, a plurality of reaction tubes 4 provided in parallel with the bottom of the mounting base 1 in the vertical and horizontal directions, a gas mixer 5 (see FIG. 1), and the like. Electric power, a cooling medium, and the like can be connected and supplied by a robot operation from the space equipment main body through the interface unit 6 such as.

【０００９】図１に示すように取付台１の底部上面には
前後ガイド９が取付けてあって、この前後ガイド９に沿
って移動する左右ガイド１０上には、左右ガイド１０に
沿って移動できるようになっている環状の加熱器１１が
設けられている。環状の加熱器１１は反応管４の外側に
嵌合することができる大きさになっていて、左右ガイド
１０に沿って加熱器１１を左右方向に移動し、左右ガイ
ド１０を前後ガイド９に沿って図１の左方に移動するこ
とにより、加熱器１１を反応管４の外側に嵌合し、誘電
加熱等によって反応管４を加熱することができるように
なっている。図１においては多数の反応管４が５段に設
けられており、加熱器１１も縦に５個設けてあって、５
個の加熱器１１が１度に５個の反応管４に同時に嵌合す
るようになっているが、１個の加熱器１１を昇降できる
ようにして、１個ずつの反応管４に順次嵌合して加熱す
るようにしてもよく、あるいは図５に示すように反応管
４が１段の配列で、１個の加熱器１１を左右に移動して
反応管４を１個ずつ加熱するようにしてもよい。As shown in FIG. 1, a front and rear guide 9 is attached to the upper surface of the bottom of the mounting base 1, and a left and right guide 10 which moves along the front and rear guide 9 can be moved along the left and right guide 10. An annular heater 11 is provided. The ring-shaped heater 11 has a size that can be fitted to the outside of the reaction tube 4, moves the heater 11 in the left-right direction along the left-right guide 10, and moves the left-right guide 10 along the front-back guide 9. By moving the heater 11 to the left in FIG. 1, the heater 11 can be fitted to the outside of the reaction tube 4 and the reaction tube 4 can be heated by dielectric heating or the like. In FIG. 1, a large number of reaction tubes 4 are provided in five stages, and five heaters 11 are also provided vertically.
The individual heaters 11 are fitted into the five reaction tubes 4 at the same time at the same time. However, one heater 11 can be moved up and down so that the individual reaction tubes 4 can be sequentially fitted. Alternatively, as shown in FIG. 5, the reaction tubes 4 are arranged in a single stage so that one heater 11 is moved to the left and right to heat the reaction tubes 4 one by one. You can

【００１０】図１に示すように取付台１の上面にはさら
に、廃ガスボンベ１２、廃ガス回収装置１３、制御装置
１４が取付けられている。上記各機器を備えた取付台１
は、コネクタ７（図３参照）により宇宙ステーションの
曝露部等に着脱できるようになっていて、装置保持具８
をロボット操作により把持し着脱するようにしてある。As shown in FIG. 1, a waste gas cylinder 12, a waste gas recovery device 13, and a control device 14 are further mounted on the upper surface of the mounting base 1. Mounting stand 1 equipped with each of the above equipment
The connector 7 (see FIG. 3) can be attached / detached to / from an exposed part of the space station.
It is designed to be grasped and removed by robot operation.

【００１１】前述した反応管４は、図４の拡大断面図に
示すように内部に内管１５を同心に設けた二重構造にな
っていて、内管１５の内面には、結晶を成長させる基板
１６を載置することができるようになっている。The above-mentioned reaction tube 4 has a double structure in which the inner tube 15 is concentrically provided inside, as shown in the enlarged sectional view of FIG. 4, and a crystal is grown on the inner surface of the inner tube 15. The substrate 16 can be placed on it.

【００１２】図２の系統図に示すように、複数の原料ガ
スボンベ３はそれぞれバルブ１７を介してガス混合器５
に接続されている。そしてガス混合器５は、反応管４ご
とに設けたバルブ１８を介して反応管４の内管１５（図
４参照）に接続されている。反応管４の内管１５の外側
は、それぞれバルブ１９，２０を介して廃ガス回収装置
１３に接続することができるようになっており、またバ
ルブ２１を介して外部に解放することができるようにな
っている。上記の廃ガス回収装置１３は、廃ガスボンベ
１２に接続されており、またガス混合器５は、パイプ２
２、バルブ２３，２３，…、バルブ２４を介して廃ガス
回収装置１３に接続することができるようになってい
る。As shown in the system diagram of FIG. 2, a plurality of source gas cylinders 3 are respectively provided with gas mixers 5 via valves 17.
It is connected to the. The gas mixer 5 is connected to the inner pipe 15 (see FIG. 4) of the reaction tube 4 via a valve 18 provided for each reaction tube 4. The outside of the inner tube 15 of the reaction tube 4 can be connected to the waste gas recovery apparatus 13 via valves 19 and 20, respectively, and can be opened to the outside via a valve 21. It has become. The waste gas recovery device 13 is connected to the waste gas cylinder 12, and the gas mixer 5 includes the pipe 2
2, the valves 23, 23, ..., 24 can be connected to the waste gas recovery device 13.

【００１３】次に作用を説明する。Next, the operation will be described.

【００１４】図２において、まずバルブ１８，１９を閉
じ、バルブ２３，２４を開いた状態にしておいて、結晶
を成長させるのに必要なガスが充填されている原料ガス
ボンベ３のバルブ１７を開くと、バルブ１７が開かれた
原料ガスボンベ３内のガスはガス混合器５に入り、ガス
混合器５によって混合比、流量、圧力の調整が完了す
る。この初期の調整完了前のガスは、反応管４を経由せ
ずに廃ガス回収装置１３に流れる。In FIG. 2, first, the valves 18 and 19 are closed and the valves 23 and 24 are opened, and the valve 17 of the source gas cylinder 3 filled with the gas required for growing the crystal is opened. Then, the gas in the raw material gas cylinder 3 with the valve 17 opened enters the gas mixer 5, and the gas mixer 5 completes the adjustment of the mixing ratio, flow rate, and pressure. The gas before the completion of the initial adjustment flows into the waste gas recovery device 13 without passing through the reaction tube 4.

【００１５】次に加熱器１１を反応管４に嵌合して加熱
器１１に通電し、バルブ２４を閉じると共に加熱器１１
が嵌合されている反応管４のバルブ１８，１９を開く
と、ガス混合器５によって混合されたガスは開かれたバ
ルブ１８を通って反応管４の中に流入する。この時ガス
は、図４に矢印で示すように反応管４の内管１５の内部
を流れながら所定の温度まで加熱されて分解し、一部が
基板１６上に堆積して結晶に成長する。反応後のガスは
内管１５の外側を図４に矢印で示すように通り、図２の
バルブ１９，２０を通って廃ガス回収装置１３へ流れ
る。この時、上記以外の反応管４には、当該反応管４に
通じる管に設けたバルブ１８，１９が閉じているのでガ
スは流れない。Next, the heater 11 is fitted into the reaction tube 4 and the heater 11 is energized, the valve 24 is closed and the heater 11 is closed.
When the valves 18 and 19 of the reaction tube 4 to which is fitted are opened, the gas mixed by the gas mixer 5 flows into the reaction tube 4 through the opened valve 18. At this time, the gas is heated to a predetermined temperature and decomposed while flowing inside the inner tube 15 of the reaction tube 4 as shown by the arrow in FIG. 4, and a part thereof is deposited on the substrate 16 to grow into crystals. The gas after the reaction passes through the outside of the inner pipe 15 as shown by the arrow in FIG. 4, and flows through the valves 19 and 20 in FIG. 2 to the waste gas recovery device 13. At this time, no gas flows into the reaction tube 4 other than the above because the valves 18 and 19 provided in the tubes communicating with the reaction tube 4 are closed.

【００１６】一定時間経過後バルブ１８，１９を閉じ、
図１に示す左右ガイド１０を前後ガイド９に沿って図１
の右方へ移動させると、加熱器１１は反応管４から外れ
ることになる。そこで加熱器１１を左右ガイド１０に沿
って移動させた後、他の反応管４の外側に嵌合し、前述
した操作を繰り返して、他の反応管４内の基板１６上に
結晶を成長させる。After a certain period of time, the valves 18 and 19 are closed,
The left and right guides 10 shown in FIG.
When it is moved to the right of, the heater 11 comes out of the reaction tube 4. Therefore, after moving the heater 11 along the left and right guides 10, the heater 11 is fitted to the outside of the other reaction tube 4 and the above-described operation is repeated to grow a crystal on the substrate 16 in the other reaction tube 4. ..

【００１７】反応して廃ガス回収装置１３へ流れたガス
は廃ガスボンベ１２に回収するが、ガスが無害のもので
ある時にはバルブ２１を開き、そのまま宇宙へ放出する
こともできる。The gas that has reacted and flowed to the waste gas recovery device 13 is recovered in the waste gas cylinder 12, but when the gas is harmless, it is possible to open the valve 21 and release it to space as it is.

【００１８】[0018]

【発明の効果】本発明は、人手又はロボット等によって
基板の交換を行うことなく、１つの実験装置で条件を変
えた多数の気相成長実験を行うことが可能であり、使用
済みのガスは廃ガスボンベに回収できるので、宇宙空間
のガスによる汚染を防止することができる効果がある。INDUSTRIAL APPLICABILITY According to the present invention, it is possible to perform a large number of vapor phase growth experiments under different conditions with a single experimental apparatus without exchanging the substrate manually or by a robot, and the used gas is Since it can be collected in a waste gas cylinder, it is effective in preventing pollution by gas in outer space.

【００１９】また少ない数の加熱器で多数の反応管を加
熱することができるので、装置の簡易化と軽量化を図る
ことができる効果がある。Since a large number of reaction tubes can be heated with a small number of heaters, there is an effect that the apparatus can be simplified and the weight can be reduced.

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

【図１】本発明の一実施例の斜視図である。FIG. 1 is a perspective view of an embodiment of the present invention.

【図２】本発明の一実施例の系統図である。FIG. 2 is a system diagram of an embodiment of the present invention.

【図３】本発明の一実施例の部分的な側面図である。FIG. 3 is a partial side view of an embodiment of the present invention.

【図４】反応管の拡大断面図である。FIG. 4 is an enlarged sectional view of a reaction tube.

【図５】反応管の他の配置例を示す正面図である。FIG. 5 is a front view showing another arrangement example of reaction tubes.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

３ 原料ガスボンベ ４ 反応管 １１ 加熱器 １２ 廃ガスボンベ 3 Raw material gas cylinder 4 Reaction tube 11 Heater 12 Waste gas cylinder

Claims (1)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項１】 原料ガスボンベと、内部に基板を有し前
記原料ガスボンベから所要のガスが供給される複数の反
応管と、前記反応管の外側に選択的に嵌合し反応管を加
熱する加熱器と、前記反応管で使用したガスを収容する
廃ガスボンベとを備えたことを特徴とする宇宙暴露部実
験用気相成長装置。1. A raw material gas cylinder, a plurality of reaction tubes having a substrate inside and to which a required gas is supplied from the raw material gas cylinder, and heating for selectively fitting the outside of the reaction tube to heat the reaction tube. A vapor phase growth apparatus for a space exposure part experiment, comprising a container and a waste gas cylinder for containing the gas used in the reaction tube.