JPH0465117A - 原料ボンベ中の液体原料の検知方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ 本発明は、気相分子線エピタキシー装置や有機金属気相
成長装置に用いられる原料ボンベ中の液体原料の検知方
法に関する。

［従来の技術および発明か解決しようとする課題］近年
、無機薄膜、特に半導体材料を中心とじた薄膜材料の製
造において、大きな変化が生じている。従来の薄膜の製
造においては、真空蒸着法、スパッタリング法、ＣＶＤ
法等が知られているが、近年、有機金属化合物をガスソ
ースとし、常圧または減圧下で反応を行なう有機金属気
相成長（ＭＯＣＶＤ）法、や固体材料を原料とし、超真
空下で反応を行なう分子線エピタキシー（ＭＢＥ）法が
提案されている。さらに、これらの方法に加えて、原料
の一部または全部をガスソースとする気相分子線エピタ
キシー（以下、気相ＭＢＥという）法が提案されている
。また、その中でも近年、ガスソースとしてトリエチル
ガリウム、トリエチルアルミニウム等の有機金属化合物
を用いるＭＢＥ（ＭＯＭＢＥ）法は、深い不純物レベル
が発生したり、オーバル欠陥等が生じることがなく、良
好な結晶薄膜が得られることから、開発が進められてい
る。

このような有機金属化合物をガスソースとする無機薄膜
の製造法においては、液体原料である有機金属化合物が
貯留されている原料ボンベに、高純度水素キャリアガス
を導入し、液体原料を水素ガスによって運び、成長室に
供給する。そして、これらの液体原料等を用い、気相Ｍ
ＢＥ法やＭＯＣＶＤ法により無機薄膜が形成される。

ここに用いられる原料ボンベは、液体原料に浸食されず
、高強度である等の観点から、−船釣には鉄系材料から
なり、水素ガス導入口と原料ガス導出口を兼備する。こ
の原料ボンベは既重量が約５００〜１２００ｇ、液体原
料の最大貯留量か３０〜１００、ｇと極めて小型である
。

このような原料ボンベを薄膜製造装置に組み込み、無機
薄膜を形成する場合に、原料ボンベ中の液体原料の貯留
量が不明であると、無機薄膜を形成中に液体原料がなく
なってしまうという不都合を生ずる。従って、原料ボン
ベ中の液体原料に基準量を設け、この量を下回った場合
には、液体原料を原料ボンベ中に追加する必要がある。

このような液体原料の基準量を検知する方法として、原
料ボンベに検知窓を設け、検知窓から液体原料の量を視
認する方法が考えられる。しかるに、検知窓を設けた場
合には、液体原料中に窓ガラスの成分が溶解し、液体原
料が溶解した不純物により汚染される不都合、もしくは
液体原料の圧力により窓ガラスが破損し、有害なガスが
発生するという危険性があり、実用上の点で問題かある
。

また、原料ボンベそのものの重量を測定し、液体原料の
貯留量を間接的に評価することも思慮されるが、原料ボ
ンベには配管が接続されており、上記したような極めて
小型な原料ボンベでは測定誤差が生じ、液体原料の正確
な測定には不向きである。

さらに、このような原料ボンベ中の液体原料の基準量検
知手段としては、原料ボンベの洗浄に際して、破損等を
起こさず、強度的に充分に耐えられるものでなければな
らない。

従って、このような原料ボンベ中の液体原料の基準量を
正確に、かつ液体原料汚染や作業時の危険性を伴なわず
に検知する方法は未だ得られていない。

本発明は、かかる課題を解決すべくなされたもので、正
確、かつ安全な原料ボンベ中の液体原料の基準量検知方
法を提供することを目的とする。

［課題を解決するための手段および作用］本発明の上記
目的は、原料ボンベ中に熱電対または抵抗温度計を設け
、起電力または抵抗の相違を検知することによって達成
される。

すなわち、本発明の原料ボンベ中の液体原料の検知方法
は、気相分子線エピタキシー装置または有機金属気相成
長装置に用いられる液体原料用の原料ボンベ中に、熱電
対または抵抗温度計を設け、該熱電対または抵抗温度計
の測定部分を有機金属化合物からなる液体原料の基準量
位置に合せ、該熱電対の起電力または該抵抗温度計の抵
抗の相違によって、基準量位置の液体原料の存在の有無
を検知することを特徴とする。

以下、本発明の検知方法を図面に基づいて説明する。

第１図は、本発明の検知方法が適用される原料ボンベの
一例を示す断面図である。同図において、原料ボンベ１
は鉄系材料からなり、水素ガス導入口２と原料ガス導出
口３を備えている。そして、原料ボンベ１上部には電極
取り出し用端子４ａが設けられ、端子４ａから原料ボン
ベ１内に熱電対４が懸架され、熱電対の先端である熱電
対測定部分（球）４ｂは、液体原料（有機金属化合物）
５の基準量位置Ａに合せられている。

熱電対４は、原料ボンベ１の洗浄等に耐えるように、一
定の強度を有することが必要である。従って、熱電対４
は直径１．２調以上の厚みの材料、例えばニッケルーク
ロム合金を用い、第１図に示すように撚線状または螺旋
状にされているものが好ましく、また熱電対球４ｂはさ
らに太く球状とすることが望ましい。

また、ここに用いられる液体原料５は特に制限されない
が、第■族原料であるトリエチルガリウムやトリエチル
アルミニウム等の有機金属化合物が例示される。

次に、本発明の作用を第２図（ａ）および（ｂ）に基づ
いて説明する。

第２図（ａ）は、原料ボンベ１中に液体原料５か基準量
以上貯留されている状態を示し、恒温槽で定温保持され
た液体原料５の温度は０℃であり、この場合の熱電対４
の起電力をＯｍＶとする。第２図（ｂ）は、原料ボンベ
１中に液体原料５が基準量を下回って貯留された状態を
示し、この場合には熱電対４の熱電対球部分部分は、室
温またはヒーター加熱温度に保持されたステンレス配管
を通ってきた水素ガスにより暖められたガス雰囲気中に
あることから、０℃を超えた温度となる。これに伴なっ
て、測定される熱電対４の起電力も　ＯｍＶを超えた値
となり、基準量位置Ａに液体原料５がないことが検知さ
れる。

以上の説明は、熱電対を用いた場合について行なったが
、熱電対に代えて、白金、ニッケル、サーミスタ等の抵
抗温度計を用い、その抵抗の変化によって、基準量位置
の液体原料の存在の有無を検知することも本発明では可
能である。しかるに、これらの抵抗温度計は、液体原料
と化学反応を起こさず、汚染物質を溶出しない材料から
なることが必要である。

また、本発明にあっては、熱電対を直径１．２ａｗ＋以
上のものとすることによって保持強度を確保することが
好ましいが、熱電対に平行に支持柱を設けて使用しても
よい。

［発明の効果コ 以上の本発明の検知方法では、基準量位置の液体原料の
有無が、熱電対の起電力または抵抗温度計の抵抗の相違
によって、容易に、かつ正確に検知でき、しかも液体原
料への不純物汚染や使用による危険性もない。また、原
料ボンベの再使用時に、熱電対や抵抗温度計を取除くこ
とを要しないで、洗浄し、液体原料を再貯留することか
できる。

［実施例コ 以下、実施例に基づき本発明を具体的に説明する。

実施例 第１図に示されるように、原料ボンベ中に、直径１．５
＃のニッケルークロム合金を主成分とする熱電対を設け
た。また、ここで用いた液体原料はトリエチルガリウム
（ＴＥＧ）である。

第２図（ａ）に示されるように、原料ボンベ中に液体原
料が基準量以上貯留されており、恒温槽で定温保持され
た原料溶液は０℃であり、この場合の熱電対により示さ
れる起電力をＯｍＶとする。

次に、液体原料の使用によって、その液面が徐々に低下
し、第２図（ｂ）に示されるように、熱電対の熱電対球
部分は水素ガスにより暖められたガス雰囲気中にあるこ
とから、その温度は２℃となった。これに伴なって、測
定される熱電対の起電力も０．０８　ｍＶを示し、基準
量位置に液体原料がなくなったことが示された。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明の検知方法が適用される原料ボンベの
一例を示す断面図、 第２図（ａ）は、本発明の検知方法により、基準量位置
に液体原料が存在することを示す原料ボンベの断面図、
そして、 第２図（ｂ）は、本発明の検知方法により、基準量位置
に液体原料が存在しないことを示す原料ボンベの断面図
。 １：原料ボンベ、 ４：熱電対、 ５：液体原料、 Ａ：基準量位置。 特許出願人　三井金属鉱業株式会社

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １、気相分子線エピタキシー装置または有機金属気相成
   長装置に用いられる液体原料用の原料ボンベ中に、熱電
   対または抵抗温度計を設け、該熱電対または抵抗温度計
   の測定部分を有機金属化合物からなる液体原料の基準量
   位置に合せ、該熱電対の起電力または該抵抗温度計の抵
   抗の相違によって、基準量位置の液体原料の存在の有無
   を検知することを特徴とする原料ボンベ中の液体原料の
   検知方法。