JPH086239Y2

JPH086239Y2 - 温度検出用管状サイト

Info

Publication number: JPH086239Y2
Application number: JP4631089U
Authority: JP
Inventors: 通高橋; 和也富樫; 晴美柴田
Original assignee: コマツ電子金属株式会社
Priority date: 1989-04-21
Filing date: 1989-04-21
Publication date: 1996-02-21
Anticipated expiration: 2004-04-21
Also published as: JPH02140970U

Description

【考案の詳細な説明】［産業上の利用分野］本考案は、モノシラン、ハロゲン化ケイ素、及び他の
金属水素化物、金属ハロゲン化物を熱分解あるいは水素
還元反応により、シリコン、あるいはシリコンと他の金
属との合金を基体上に折出させる反応炉の、反応温度制
御のために必要な、温度検出用管状サイトの改良にかか
わる。

［従来の技術］気相成長の反応温度を制御するために従来より基体温
度もしくは、成長結晶表面温度を検出して、これを基体
の通電加熱装置へフィードバックする方法が採用されて
いる。

上記温度検出の手段として、一つには熱電対により直
接基体部分の温度を測定する方式のものと、本願考案の
ように、気相成長反応炉外部より、反応炉側壁に設けら
れたサイトを通して赤外放射温度計により、成長結晶表
面の温度を測る方式のものとがある。

後者の赤外放射温度計は、熱電対に較べ、基体への装
填が不要なことや、メインテナンスのしやすさ、さらに
は、成長結晶表面の温度を直接計るため、誤差が少ない
などの点から、多く採用されているものであるが、被検
出体との距離があるため、この間に多くの微粒子が浮遊
していると、その影響を受けて測定に誤差が生じやす
い。

［考案が解決しようとする課題］シリコン、あるいはシリコンの他の金属との合金を気
相成長法により製造の際、とくにモノシランとともに金
属ハロゲン化物やフォスフィン（PH₃）、ジボラン（B₂H
₆）等の水素化物など多種類のガスを出発原料とした場
合、霧状の物質が反応炉内空間に浮遊し、成長中の結晶
表面の温度が、測定ができなくなる。とりわけ、高濃度
のPH₃の添加は、上記の現象を顕著にする。

［課題を解決するための手段］本考案は、上記課題を解決すべくなされたもので、反
応炉壁より立ち上がって設けられた、炉外部より温度検
出を行なうための温度検出用管状サイトにおいて、管状
サイト内径より小さい外径を有し、その一端面はサイト
ガラス近傍に、他端面は炉内の被温度検出体表面近傍に
達する補助管が、管状サイト内壁に、シール部材を介し
て挿填され、かつ前記サイトガラスとサイトガラスに最
も近いシール部材との間の前記管状サイト内壁の任意の
位置に、管内置換用ガスの流入口を設けた構成からな
り、サイトガラスから成長結晶表面に到る空間を、前記
ガスの流入口より常時供給される水素ガス、窒素ガスあ
るいはアルゴンガス等の不活性ガスで充満させること
で、気相成長炉内に発生する霧状の物質のサイト内への
侵入を防ぎ、反応炉外部からの赤外放射温度計により、
成長結晶表面の温度を精度良く測定することができるよ
うにしたものである。

また、別には、管状サイト内径より小さい外径を有し
た内管を、一端部において管状サイト内壁面との間に気
密を保って固定し、他端部をサイトガラス近くに位置さ
せるとともに、前記一端部とサイトガラス間の、管状サ
イト内壁の任意の位置に、管内置換用ガスの流入口設
け、さらに管状サイト内径より小さな外径の補助管を、
前記管状サイト内壁面にシール部材を介して挿填し、前
記内管よりも反応炉側にある管状サイト内壁面に設けた
凸部でその一端面を支え、他端面は被温度検出体表面近
傍に達するように構成して、前記同様、成長結晶表面の
温度を精度良く測定することを可能にする。

あるいはまた、管状サイト内径より小さい外径を有し
た内管を、一端部において、管状サイト内壁面との間に
気密を保って固定し、他端部をサイトガラス近くに位置
させるとともに、前記一端部とサイトガラス間の、管状
サイト内壁の任意の位置に、管内置換用ガスの流入口設
け、さらに管状サイト内径より小さな外径の補助管を、
前記管状サイト内壁面に、シール部材を介して挿填し、
前記内管の反応炉側の端面でその一端面を支え、他端面
を被温度検出体表面近傍に達するように構成して、前記
同様、成長結晶表面の温度を精度良く測定することを可
能にする。

さらにまた、補助管の、被温度検出体側に向く端面
を、斜めまたは段違いに切断して先端部を形成し、この
先端部が被温度検出体表面上の気流の上流側になるよう
にしたり、補助管の内径を温度検出体側ほど縮径したり
すると効果的である。

［作用］本考案の温度検出用管状サイトによれば、ガスの流入
口より供給される例えば水素ガスは、管状サイトと補助
管との間に設けたシール部材、あるいは、内管とサイト
内壁面との固定部分によって、その流れが補助管側面に
沿ってサイトガラスの方へ向かう。ガスの供給は常時行
なわれているから、補助管内部に充満して、成長炉側か
ら、管内に霧状の物質が進入するのを防ぎ、成長結晶表
面から管状サイトのサイトガラスまでの空間を清澄な状
態に保つ。従って、成長結晶表面の温度は外部に備えた
赤外放射温度計により正確に検出される。

また、端面を斜めあるいは、段違いに切ったものは、
基体表面に生じる気流が原因で管内へ霧状物質が侵入し
ようとするのを防ぐ。

補助管の内径が被温度検出体側ほど縮径しているもの
は、縮径しないものに較べ先端部での管内置換用ガスの
流速が上がる。

［参考例］第６図に示した従来の温度検出用管状サイト２を備え
た、内容積40lの気相成長用反応炉内に３×23×810mmの
グラファイト基体７をセットし、該基体を直接通電する
ことにより加熱、基体表面温度を前記管状サイトをとお
し放射温度計（図示せず）で計測、これを電源にフード
バックすることで1000℃に保持し、ここにSiH₄、PH₃、G
cC1₄及びGe1₄用のキャリアガスH₂をそれぞれ176.4cc/mi
n.、2.64cc/min.、612mg/min.、71.6cc/min.通じ、基体
受にシリコン−ゲルマニウム合金を堆積せしめた。

原料の供給量はシリコン−ゲルマニウム合金の成長に
ともなう表面積の増加量を同じ割合でふやしていった。

反応炉内は前記原料ガス導入後、数分で霧状物質が浮
遊しはじめ、これが時間の経過とともに前記管状サイト
内でうずをまき、放射温度計による計測値が±10℃の範
囲で、また基体への通電電力も予想される電力の＋10〜
＋20％の範囲でハンチングし基体表面温度のフィードバ
ック制御ができなくなった。

［実施例１］第１図に本考案による温度検出用管状サイトの一実施
例を示す。

反応炉壁１より立ち上がって設けられた温度検出用管
状サイト２内には、内径21mmの石英製補助管３が、その
一端面４はサイトガラス５近傍に、他端面６は炉内の被
温度検出体である基体７表面近傍に達するように、管状
サイト内壁に、Ｏリング（シール部材）8,8Aを介して挿
填されている。さらに、サイトガラス５とサイトガラス
に最も近いＯリング８との間の管状サイト内壁には、管
内置換用ガスの流入口９が設けてある。

なお、反応炉内品セット時に、滞留するＯリング8,8A
間の空気を置換すべくＯリング8Aはその一部分をカット
した。

他の構成は、参照例に用いたものと同様である。

第１図に示した本考案による一実施例の管状サイトを
備えた気相成長反応炉を用いて、前記参考例と同一の条
件のもとにシリコン−ゲルマニウム合金の堆積を試み
た。堆積を行なっている間は、管状サイトの管内置換用
ガスの流入口９より40cc/min.のH₂で補助管内をパージ
した。

反応炉内には霧状物質を立ちこめたが、石英製補助管
３内はその侵入もなく常時清澄に保たれた。

基体表面温度は1000℃±２℃でコントロールされ、ま
た、放射温度計による温度計測値は±１℃の範囲でよい
一致を示した。

［実施例２］次に第２図に示す本考案の異なる実施例につき説明す
る。なお、この実施例の説明に当って前記本考案の実施
例１と同一構成部分には同一符号を付して重複する説明
を省略する。

第２図に示す実施例において、前記本考案の実施例１
と主に異なる点は、管状サイト内壁面に気密を保って一
端部11で固定され、他端部12がサイトガラス５に達する
ステンレス製内管13と、管状サイト内壁上の凸部14にそ
の一端面４で接し、他端面６が基体７表面に近接する石
英製補助管３とが設けられていることである。石英製補
助管３は、実施例１と同様にＯリング（シール部材）8,
8Aを介して管状サイト２の内壁に挿填されている。ま
た、管内置換用ガスの流入口９は、ステンレス製内管の
一端部11とサイトガラス５間の環状サイト内壁に設けら
れている。

なお、本実施例においては管上サイトがフランジ部に
より接ぎ足され２段構造になっている。

第２図に示した本考案による一実施例の管状サイトを
備えた気相成長反応炉を用いて、前記参考例と同一の条
件のもとにシリコン−ゲルマニウム合金の堆積を試み
た。堆積を行っている間は、管状サイトの管内置換用ガ
スの流入口９より40cc/min.のH₂で補助管内をパージし
た。

反応炉内には霧状物質が立ちこめたが、補助管内はそ
の侵入もなく常時清澄に保たれた。

実施例１による構成のものは、炉内品セットの際に、
石英製補助管３とサイトガラス５が追突して損傷する危
険があったが、本実施例による構成であれば、ステンレ
ス製内管13が管状サイト２に固定されているためそのよ
うなことはない。

［実施例３］第３図に示す本考案のさらに異なる実施例につき説明
する。なお、この実施例の説明に当って前記本考案の実
施例２と同一構成部分には同一符号を付して重複する説
明を省略する。

第３図に示す実施例において、前記本考案の実施例２
と主に異なる点は、実施例２の構成の管状サイト内壁に
は凸部を有せず、ステンレス製内管13の反応炉側の一端
部11で、石英製補助管３の一端面４が直接支えられてい
ることである。

第３図に示した本考案による一実施例の管状サイトを
備えた気相成長反応炉を用いて、前記参考例と同一の条
件のもとにシリコン−ゲルマニウム合金の堆積を試み
た。堆積を行なっている間は、管状サイトの管内置換用
ガスの流入口９より40cc/min.のH₂で補助管内をバーシ
した。

本実施例によるものも、実施例２同様サイトガラス５
の損傷を防止することができる。

［実施例４］第４図に示す本考案のさらに別の実施例につき説明す
る。なお、この実施例の説明に当って前記本考案の実施
例１と同一構成部分には同一符号を付して重複する説明
を省略する。

第４図に示す実施例において、前記本考案の実施例１
と主に異なる点は、石英製補助管3Aの基体７側の端面
が、斜めに切断され先端部100が形成されており、この
先端部100が基体表面を流れる気流の上流側に位置する
ように配置されている。

また、補助管3Aのサイトガラス５側の端面は管状サイ
ト２内壁に設けたストッパ20により支えられている。

第４図に示した本考案による一実施例の管状サイトを
備えた気相成長反応炉が用いて、前記参照例と同一の条
件のもとにシリコン−ゲルマニウム合金の堆積を試み
た。堆積を行なっている間は、管状サイトの管内置換用
ガスの流入口９より40cc/min.のH₂で補助管内をバージ
した。

本実施例によると、石英製補助管3Aの基体７側の端面
が、斜めに切断されその最も基体に近い側が、基体表面
を流れる気流の上流側に向いているため、石英製補助管
3A内への気流の巻き込みを防ぎ、霧状物質の侵入をさら
に抑えることができる。

［実施例５］第５図に示す本考案の他の実施例につき説明する。な
お、この実施例の説明に当って前記本考案の実施例４と
同一構成部分には同一符号を付して重複する説明を省略
する。

第５図に示す実施例において、前記本考案の実施例４
と主に異なる点は、石英製補助管3Bの内径が被温度検出
体側ほど縮径していることである。

また、この縮径の程度は、温度検出を行なう際必要な
基体からの光路を妨げるようものであってはならない。

第５図に示した本考案による一実施例の管状サイトを
備えた気相成長反応炉を用いて、前記参考例と同一の条
件のもとにシリコン−ゲルマニウム合金の堆積を試み
た。堆積を行なっている間は、管状サイトの管内置換用
ガスの流入口９より20cc/min.のH₂で補助管内をパージ
した。

本実施例によると、石英製補助管3Bが基体７側ほど縮
径しているから、少ないガス量で補助管内をパージでき
る。

［考案の効果］本考案の温度検出用管状サイトは、成長結晶表面から
サイトガラス間の空間を極めて清澄に保つことができる
ため、測定に誤りが生じることはない。

構造的にも簡単であることから従来反応炉に容易に適
用できる。また、ガス流入口より供給するガスは、微量
であるし、キャリアガスの一部を供すればいいから、特
別新たな付帯設備を設ける必要もない。

特に、端面を斜めあるいは、段違いに切断し、この端
面の最も被温度検出体に近い部分を、気流の上流側に位
置させた構成のものは、前記に端面からの気流のまき込
みも少なく、効果が顕著である。

さらに、補助管の内径を被温度検出体側ほど縮径した
ものは、より少ないガス量でパージできる。したがっ
て、反応炉内の自然対流を乱さないので均質な堆積層が
得られる。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本考案の一実施例の温度検出用管状サイトの
断面図。第２図は、本考案の異なる一実施例の温度検出用管状サ
イトの断面図。第３図は、本考案のさらに異なる一実施例の温度検出用
管状サイトの断面図。第４図は、本考案のさらに別の一実施例の温度検出用管
状サイトの断面図。第５図は、本考案の他の一実施例の温度検出用管状サイ
トの断面図。第６図は、従来の温度検出用管状サイトの断面図。１……反応炉壁、14……凸部２……管状サイト、20……ストッパ 3,3A,3B……補助管、100……先端部４……補助管の一端面５……サイトガラス６……補助管の他端面７……基体 8,8A……Ｏリング９……ガスの流入口 11……内管の一端部 12……内管の他端部 13……内管

Claims

【実用新案登録請求の範囲】

【請求項１】反応炉壁より立ち上がって設けられた、炉
外部より温度検出を行なうための温度検出用管状サイト
において、管状サイト内径より小さい外径を有し、その
一端面がサイトガラス近傍に、他端面が炉内の被温度検
出体表面近傍に達し、管状サイト内壁に、シール部材を
介して挿填した補助管と、前記サイトガラスとサイトガ
ラスに最も近いシール部材との間の前記管状サイト内壁
の任意の位置に設けた、管内置換用ガスの流入口とを備
えたことを特徴とする温度検出用管状サイト。
【請求項２】反応炉壁より立ち上がって設けられた、炉
外部より温度検出を行なうための温度検出用管状サイト
において、管状サイト全長より短かく、管状サイト内径
より小さい外径を有し、前記管状サイト内壁面との間に
気密を保って一端部で固定されて、他端部が、サイトガ
ラス近傍に達するよう挿填された内管と、該内管一端部
とサイトガラス間の、管状サイト内壁の任意の位置に設
けた管内置換用ガスの流入口と、さらに、前記管状サイ
ト内壁面にシール部材を介して挿填されて、前記管状サ
イトの前記内管より反応炉側の内壁面に設けた凸部でそ
の一端面が支えられ、他端面が被温度検出体表面近傍に
達した補助管とを備えたことを特徴とする温度検出用管
状サイト。
【請求項３】反応炉壁より立ち上がって設けられた、炉
外部より温度検出を行なうための温度検出用管状サイト
において、管状サイト全長より短かく、管状サイト内径
より小さい外径を有し、該管状サイト内壁面との間に気
密を保って一端部で固定されて、他端部が、サイトガラ
ス近傍に達するよう挿填された内管と、該内管一端部と
サイトガラス間の、管状サイト内壁の任意の位置に設け
た管内置換用ガスの流入口と、さらに、前記管状サイト
内壁面に、シール部材を介して挿填されて、前記内管の
反応炉側の端面でその一端面が支えられ、他端面が被温
度検出体表面近傍に達した補助管とを備えたことを特徴
とする温度検出用管状サイト。
【請求項４】補助管の被温度検出体側の端面が、斜めも
しくは段違いに切断され先端部を有する形状であって、
被温度検出体表面近傍の気流上流側において、前記端面
の先端部が、該被温度検出体に最も近くなるよう、前記
補助管を、前記管状サイト内壁に挿填したことを特徴と
する請求項１乃至３のいずれか一項に記載の温度検出用
管状サイト。
【請求項５】補助管の内径が被温度検出体側ほど縮径し
ていることを特徴とする請求項１乃至４のいずれか一項
に記載の温度検出用管状サイト。