(57)【要約】【課題】反応容器の耐久性を高め、更に排気効率を高めて、効率よく、高品質の析出物を析出させ得る気相成長装置及び気相成長方法を提供することを目的とする。【解決手段】反応容器と、前記反応容器内の試料台上に配置された被処理体を加熱制御する加熱装置と、処理ガス発生源からの処理ガスを前記反応容器内に供給する処理ガス供給系と、排気ポンプを有し前記反応容器内を減圧に制御するとともに該反応容器内を排気する排気系とを備え、前記反応容器への処理ガスの供給と排気とを所定回数繰り返し行なうパルスＣＶＩ装置において、前記反応容器が内管と外管とからなる二重管構造であり、かつ、該反応容器と前記処理ガス発生源との間に処理ガスを一時保持する処理ガス貯留容器を配置し、該反応容器と前記真空ポンプとの間に排気ガスを一時保持する排気ガス貯留容器を配置する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
反応容器と、前記反応容器内の試料台上に配置された被処理体を加熱制御する加熱装置と、処理ガス発生源からの処理ガスを前記反応容器内に供給する処理ガス供給系と、排気ポンプを有し前記反応容器内を減圧に制御するとともに該反応容器内を排気する排気系とを備える気相成長装置において、
前記反応容器が内管と外管とからなる二重管構造であり、かつ、該反応容器と前記処理ガス発生源との間に処理ガスを一時保持する処理ガス貯留容器を配置し、該反応容器と前記真空ポンプとの間に排気ガスを一時保持する排気ガス貯留容器を配置したことを特徴とした気相成長装置。
【請求項２】
前記排気ガス貯留容器のガス導入管とガス排気管との間に、前記排気ガス貯留容器をバイパスするバイパス配管を設けたことを特徴とする請求項１記載の気相成長装置。
【請求項３】
前記反応容器の外管と内管との間の空間が気密に保持されるとともに、該空間に非酸化性ガスを供給する非酸化性ガス供給系と、該空間から非酸化性ガスを排気する非酸化性ガス排気系とを備えたことを特徴とする請求項１または２記載の気相成長装置。
【請求項４】
前記反応容器と前記排気ガス貯留容器との間に、無機質繊維を充填させたトラップ機構を配置したことを特徴とする請求項１〜３の何れか１項に記載の気相成長装置。
【請求項５】
前記排気ポンプの後段に除害設備を配置するとともに、該除害設備内に設けられた金属容器の内面を耐食性樹脂で被覆したことを特徴とする請求項１〜４の何れか１項に記載の気相成長装置。
【請求項６】
前記加熱装置と前記反応容器とを離間させる移動離間手段を備えたことを特徴とする請求項１〜５の何れか１項に記載の気相成長装置。
【請求項７】
反応容器内に被処理体を配置し、前記反応容器を加熱しながら処理ガスを供試して前記被処理体に処理ガスの反応により析出される物質を気相成長させる気相成長方法において、
外管と内管とからなる二重管構造の反応容器内に前記被処理体を配置する第１工程と、
前記被処理体を加熱する第２工程と、
前記反応容器内を減圧に制御する第３工程と、
前記反応容器内に処理ガスを処理ガス貯留容器に供給し、かつ、一時保持する第４工程と、
前記処理ガス貯留容器から前記反応容器内に前記処理ガスを供給し、かつ、該処理ガスを該反応容器内に一時保持する第５工程と、
前記反応容器内を排気し、排気ガスを排気ガス貯留容器に一時保持する第６工程とを備え、かつ、
前記第２工程〜第６工程間において前記外管と前記内管との間に形成された気密空間を非酸化性ガス雰囲気に保持することを特徴とする気相成長方法。
【請求項８】
前記第３工程〜第６工程を繰り返し行なうことを特徴とする請求項７記載の気相成長方法。
【請求項９】
前記排気ガス貯留容器をバイパスするバイバス配管により前記反応容器内を直接排気する第７工程を備えることを特徴とする請求項７または８記載の気相成長方法。
【請求項１０】
前記第３工程〜第７工程を繰り返し行なうことを特徴とする請求項９記載の気相成長方法。
【請求項１１】
処理後に前記加熱装置と前記反応容器とを離間させる工程を備えることを特徴とする請求項７〜１０の何れか１項に記載の気相成長方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、気相成長装置及び気相成長法に関する。
【背景技術】
【０００２】
気相成長法は、被処理体を収容した反応容器内に処理ガスを導入し、熱分解反応により被処理体上に処理ガスに由来する反応生成物を析出させる方法であり、種々の用途に使用されている。気相析出法の一つとして、多孔質基材を被処理体とし、その気孔内部を含めてセラミックスや炭素、金属等の各種物質を析出させる気相化学含浸法（ＣＶＩ：Ｃｈｅｍｉｃａｌ  Ｖａｐｏｒ  Ｉｎｆｉｌｔｒａｔｉｏｎ）が知られている。このＣＶＩ法は、処理ガスを多孔質基材の気孔内部にまで送り込み、熱分解反応等を利用して処理ガスに由来する反応生成物を析出させる方法である。
【０００３】
ＣＶＩ法は、析出プロセスの形式により、減圧ＣＶＩ、強制流型ＣＶＩ、パルスＣＶＩ等に分類される。減圧ＣＶＩは、反応容器内を減圧にすることで、気体の拡散速度を増加させ、気孔内部への物質輸送を促進させる方法である。強制流型ＣＶＩは、多孔質基材にガスを流通させ、強制的に気孔内に処理ガスを導入し、生成ガスを排出する方法である。パルスＣＶＩ法は、反応容器の減圧と昇圧とを短周期で繰り返し行い、間歇的に処理ガスを気孔内部に供給し、生成ガスを排出する方法である。中でも、ガス供給・排出の形式から、パルスＣＶＩ法は、多孔質基材内部への均質成膜性に優れることが知られている。
【０００４】
但し、パルスＣＶＩ法では、反応容器が減圧と昇圧とを繰り返し受けるため、反応容器には特に耐圧性が要求される。従来は、石英ガラス製の反応容器が使用されているが（特許文献１、特許文献２参照）、石英ガラスは１０００℃以上で軟化変形するので、反応温度１０００℃以上を必要とする材料を析出させることはできない。特に装置を大型化した場合に、軟化変形の問題が大きくなる。また、石英ガラスは衝撃や過荷重により、簡単に脆性破壊するという欠点を持つ。
【０００５】
１０００℃以上の反応温度を実現するために、石英ガラスの代わりに、ＳｉＣ等の耐熱セラミックスを用いる方法も考えられる。しかし、大型のセラミック部品は、セラミックが持つ脆性ゆえに、強度の保証が難しい。また、生産性を上げるために、反応容器の急速昇温、急速冷却を行おうとすると、セラミックスの耐熱衝撃性の弱さが問題になる。
【０００６】
石英ガラスやセラミックスの代わりに、耐熱金属で反応管を作成する方法も考えられるが、この場合、耐食性が問題となる。例えばインコネル等Ｎｉ基の耐熱合金を使用した場合、Ｓｉを含む処理ガスに高温で接触させると、その表面にＮｉ−Ｓｉ系の金属間化合物が生成する。Ｎｉ−Ｓｉ系の金属間化合物で融点の最も低いのはＮｉＳｉで、その共融点は９７０℃である。そのため、反応容器の温度を９７０℃以上に上げると、液相ＮｉＳｉによる、Ｎｉ基合金の侵食が進み、最悪の場合には腐蝕孔が開く。Ｎｉ基以外の耐熱合金にも、Ｎｉが含まれているので同様の問題が発生する。
【０００７】
また、炭素質の反応管を金属製の密閉容器に収め、密閉容器内に収めたヒータで炭素質反応管を加熱すること（特許文献３参照）や、更に炭素質反応管の表面をガス不透過性のＳｉＣで被覆して反応管の気密性を向上させることも行なわれている（特許文献４参照）。しかし、特許文献３の装置では、（１）冷却速度が遅い：密閉容器内に、反応管、ヒータ、断熱材が収められているので、熱容量が大きく冷めにくい、（２）試料の取り出しが頻繁である：試料が２重の密閉容器に収められているので、２つ以上のフランジを外さないと試料を取り出せない、という問題がある。また、特許文献４の装置では、ＳｉＣ被覆炭素管の信頼性に問題がある。実施例には５０回の運転に耐えたとあるが、例えば、急速冷却を行なうことで、ＳｉＣ層に亀裂が入れば、炭素質反応管の酸化が急激に進む危険がある。また、取り扱い上の不注意で、工具等を反応管にぶつけると、ＳｉＣ層が脱落し、やはり炭素質反応管の酸化が進む。パルスＣＶＩ法では、使用する処理ガスとして水素を使用することが多く、リークすると爆発の危険が高く、ＳｉＣ被覆炭素管は管理が難しく、実用的でない。
【０００８】
更に、パルスＣＶＩ法では処理ガスの導入と生成ガスの排気とを繰り返し、反応を多数回行なうため、反応毎にバラツキがあると良質な析出物が得られない。そのため、特に排気は重要であるが、排気を長時間かけて十分に行なうと処理効率が低下する。真空ポンプを大型化することも考えられるが、設備コスト及び運転コストを招く。工業的には反応容器の容量を大きくして一度により多数の多孔質基材を処理することが望まれるが、排気の問題が大きな障害となっている。
【０００９】
また、一般的な気相成長装置や気相成長方法も同様に、反応容器の処理ガスによる腐食や耐久性、排気時間に伴う処理効率、安全性等の問題を抱えている。
【特許文献１】特開平８−９１９６３号公報
【特許文献２】特開平８−１８８４８９号公報
【特許文献３】特開平６−３４５５６９号公報
【特許文献４】特開平６−５７４３３号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
本発明は上記のような状況に鑑みてなされたものであり、反応容器の耐久性を高め、更に排気効率を高めて、効率よく、高品質の析出物を析出させ得る気相成長装置及び気相成長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】
【００１１】
本発明は、上記の課題を解決するために、下記に示す気相成長装置及び気相成長方法を提供する。
（１）反応容器と、前記反応容器内の試料台上に配置された被処理体を加熱制御する加熱装置と、処理ガス発生源からの処理ガスを前記反応容器内に供給する処理ガス供給系と、排気ポンプを有し前記反応容器内を減圧に制御するとともに該反応容器内を排気する排気系とを備える気相成長装置において、
前記反応容器が内管と外管とからなる二重管構造であり、かつ、該反応容器と前記処理ガス発生源との間に処理ガスを一時保持する処理ガス貯留容器を配置し、該反応容器と前記真空ポンプとの間に排気ガスを一時保持する排気ガス貯留容器を配置したことを特徴とした気相成長装置。
（２）前記排気ガス貯留容器のガス導入管とガス排気管との間に、前記排気ガス貯留容器をバイパスするバイパス配管を設けたことを特徴とする上記（１）記載の気相成長装置。
（３）前記反応容器の外管と内管との間の空間が気密に保持されるとともに、該空間に非酸化性ガスを供給する非酸化性ガス供給系と、該空間から非酸化性ガスを排気する非酸化性ガス排気系とを備えたことを特徴とする上記（１）または（２）記載の気相成長装置。
（４）前記反応容器と前記排気ガス貯留容器との間に、無機質繊維を充填させたトラップ機構を配置したことを特徴とする上記（１）〜（３）の何れか１項に記載の気相成長装置。
（５）前記排気ポンプの後段に除害設備を配置するとともに、該除害設備内に設けられた金属容器の内面を耐食性樹脂で被覆したことを特徴とする上記（１）〜（４）の何れか１項に記載の気相成長装置。
（６）前記加熱装置と前記反応容器とを離間させる移動離間手段を備えたことを特徴とする上記（１）〜（５）の何れか１項に記載の気相成長装置。
（７）反応容器内に被処理体を配置し、前記反応容器を加熱しながら処理ガスを供試して前記被処理体に処理ガスの反応により析出される物質を気相成長させる気相成長方法において、
外管と内管とからなる二重管構造の反応容器内に前記被処理体を配置する第１工程と、
前記被処理体を加熱する第２工程と、
前記反応容器内を減圧に制御する第３工程と、
前記反応容器内に処理ガスを処理ガス貯留容器に供給し、かつ、一時保持する第４工程と、
前記処理ガス貯留容器から前記反応容器内に前記処理ガスを供給し、かつ、該処理ガスを該反応容器内に一時保持する第５工程と、
前記反応容器内を排気し、排気ガスを排気ガス貯留容器に一時保持する第６工程とを備え、かつ、
前記第２工程〜第６工程間において、前記外管と前記内管との間に形成された気密空間を非酸化性ガス雰囲気に保持することを特徴とする気相成長方法。
（８）前記第３工程〜第６工程を繰り返し行なうことを特徴とする上記（７）記載の気相成長方法。
（９）前記排気ガス貯留容器をバイパスするバイバス配管により前記反応容器内を直接排気する第７工程を備えることを特徴とする上記（７）または（８）記載の気相成長方法。
（１０）前記第３工程〜第７工程を繰り返し行なうことを特徴とする上記（９）記載の気相成長方法。
（１１）処理後に前記加熱装置と前記反応容器とを離間させる工程を備えることを特徴とする上記（７）〜（１０）の何れか１項に記載の気相成長方法。
【発明の効果】
【００１２】
本発明の気相成長装置では、二重構造の反応容器を用い、処理中に非酸化性ガス雰囲気に維持することにより耐久性が高まる。また、処理ガスを一時貯留する処理ガス貯留容器及び排気ガスを一時貯留する排気ガス貯留容器、更には排気ガス貯留容器をバイパスするバイパス管を備えるため、処理ガスを安定供給でき、排気効率も高まる。
【００１３】
また、本発明の気相成長方法は、上記装置を用いることにより、被処理体上に効率よく処理ガスに由来する物質を析出させることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１４】
以下、本発明に関して図面を参照して詳細に説明する。尚、ここでは、パルスＣＶＩ法により被処理体に炭化珪素を析出させる場合を示す。
【００１５】
図１はパルスＣＶＩ装置の主要部を示す概略図であるが、処理ガス供給系と、反応部と、排気系とに区画されている。
【００１６】
処理ガス供給系は、処理ガス発生装置１０と、処理ガス貯留容器２０とを備える。処理ガス発生装置１０は、例えば液化四塩化珪素（ＳｉＣｌ４）を貯蔵したバブリングタンク１１を備え、ここへ原料ガスとして水素ガス（Ｈ２）を供給してバブリングさせ、原料ガスとなる四塩化珪素ガスを発生させる。水素ガスのガスボンベにはレギュレータＲＧ５、流量計ＦＭ５及びエアオペレーバルブ（以下、「バルブ」という）Ｖ５が連結しており、流量や供給時期が制御される。発生した四塩化珪素ガスは手動流量調整バルブＮＶ１で流量調整され、バルブＶ６により処理ガス貯留容器２０への供給が制御される。
【００１７】
尚、流量調整バルブＮＶ１は、圧力遮断弁として機能し、その開度を適度に絞ることで、四塩化珪素の発生量が安定する。圧力遮断弁が無い場合、バブリングタンク１１の圧力は処理ガス貯留容器２０の圧力と連動してパルス的に変動する。例えば、バブリングタンク１１の圧力が下がると原料ガスの発生量が所定量より増えるようになる。そこで圧力遮断弁を設け、これを適度に絞ると、バブリングタンク１１の圧力変動が抑えられ、原料ガスの発生量が安定する。
【００１８】
また、処理ガス供給系は、原料ガスとなるメタン（ＣＨ４）、水素ガス（Ｈ２）、パージガスとしてアルゴンガス（Ａｒ）の各ガスボンベを備えており、各ガスはバルブＶ２〜Ｖ４により処理ガス貯留容器２０への供給が制御される。尚、図中の符号ＲＧ２〜ＲＧ４はレギュレータ、ＦＭ２〜ＦＭ４は流量計である。
【００１９】
反応部は、反応容器３０と、反応容器３０を包囲して加熱する加熱装置５０とを備える。反応容器３０は、図２に示すように、内管３１と外管３２との二重構造になっている。内管３１は、処理ガスと接触するために耐食性を有する必要があり、人造等方性黒鉛が好適である。尚、内管３１には、気体透過性を下げるために、内壁にフェノール樹脂を塗布し、１０００℃程度に加熱して炭化させ、炭素による目詰を行なってもよい。また、外管３２は、加熱装置４０により直接加熱されるため、耐熱合金、例えばインコネル等のＮｉ基合金が好適である。
【００２０】
反応容器３０において、内管３１と外管３２とは気密構造とされる。気密構造とするには、例えばＡ部分の拡大図に示すような構造とすることができる。即ち、外管３２の下端には、外周面から垂直に突出した後、外周面と平行に垂下するフランジ３２ａが形成されており、内管３１の外周面との間でリング状の空所を形成する。内管３１は、その下端に僅かに突出するフランジ３１ａが形成されており、外管３２のフランジ３２ａとの隙間をゴムパッキン３３でシールする。また、内管３１と外管３２のフランジ３２ａとの空所には、第１の押えリング３６がＯリング３５を介在させて収容され、更に第１の押えリング３６の内部には小径の第２の押えリング３７が収容され、両押えリング３６，３７はリング固定ボルト３８により外管３２のフランジ３２ａに固定される。そして、外管３２のフランジ３２ａを反応容器の下部フランジ３９に、Ｏリング４０を介して固定ボルト４１で固定することにより、反応容器３０は気密構造となる。
【００２１】
そして、内管３１と外管３２との間には、反応中、非酸化性ガスを流通させる。ガスの供給及び排気は、外管３２の適所に導入口及び排気口を設ければよい。これにより、炭素製の内管３１から微量の処理ガスが漏れても、処理ガスが反応部から排除されるため、外管３２の腐食を起こす危険性がなくなる。非反応性ガスとしては、図１ではアルゴンガスを供給する構成となっているが、窒素ガスでもよい。
【００２２】
尚、下部フランジ３９は、ガスの導入／排気口が設置されており、多孔質体等の被処理体４３を載置する、炭素製の試料台４５が固定されている。また、試料台４５には、処理ガスを導入し、生成ガスを排気するためのガス通路４５ａが開けられている。尚、処理ガスの導入はバルブＶ７により、排気はバルブＶ８により制御される。
【００２３】
加熱装置５０は、反応容器３０を包囲できる大きさを有し、内部を均一に加熱できるものであれば制限はない。
【００２４】
反応部において、反応容器３０と加熱装置５０とを離間可能にすることが好ましい。離間方法としては、図３に示すように、クレーン５５により反応容器３０及び加熱装置４０を移動させればよい。即ち、被処理体４３を試料台に載置した後（同図（Ａ））、クレーン５５で反応容器３０を吊り上げて反応容器３０を被せ（同図（Ｂ））、次いでクレーン５５で加熱装置５０を吊り上げて反応容器３０を覆うように配置し、処理後、クレーン５５で加熱容器５０を吊り上げて取り外す（同図（Ｃ））。これにより、処理後、反応容器３０は外気により冷却され、加熱容器５０に収容したまま加熱容器５０を降温する場合に比べて冷却時間が大幅に短縮される。その際、反応容器３０は、二重構造であるが、片端のみが固定されているため、急速冷却しても内管３１と外管３２の熱膨張差による熱応力は発生しない。
【００２５】
排気系は、排気ガス貯留容器６０と真空ポンプ７０とを備える。排気ガス貯留容器６０へのガス導入はバルブＶ９により、排気はバルブＶ１１により制御される。また、両バルブＶ９，Ｖ１１をバイパスするようにバルブＶ１０が付設されており、バルブ操作により排気ガス貯留容器６０の排気をより効率的に行なうことができる。更に、反応容器３０からの非酸化性ガスの排気管が真空ポンプ７０に接続しており、バルブＶ１３により制御される。
【００２６】
ところで、反応容器３０からの排気ガスには、被処理体上に堆積せず浮遊したままの生成物等が含まれるため、そのまま排気すると、配管や真空ポンプ７０が目詰まりを起こす。そこで、反応容器３０からの排気ガスを浄化するために、排気ガス貯留容器６０の前段にトラップ機構８０を挿入することが好ましい。トラップ機構８０は、例えば図４に示すように、円管状の本体８１にガラスウール８２を充填し、上下開口面を保持金網８３，８３で保持したものであり、フッ素ゴム製のパッキン８４を介在させて配管と連結される。
【００２７】
また、真空ポンプ７０からの排気ガスを処理して無害化するための排気ガス処理装置９０を設けることが望ましい。この排気ガス処理装置９０は、金属製の容器９１に処理液（例えば中和液）９２が貯留されており、容器９１の内面を耐食性樹脂で被覆して構成することが好ましい。尚、符号９１は処理液９２を循環させるための循環ポンプである。
【００２８】
更に、処理ガス貯留容器２０の排気効率を高めるために、処理ガス貯留容器２０のガス排出管と、排気ガス貯留容器６０のガス排出管とをバイパスするバイパス配管１００を設けることが好ましい。このバイパス配管１００にはバルブＶ１２が接続され、バルブＶ７を閉じ、バルブＶ１２を開くことにより処理ガス貯留容器２０を直接排気できる。
【００２９】
本発明のパルスＣＶＩ装置は上記の如く構成される。以下に、処理工程について表１に基づき説明する。
【００３０】
先ず、被処理体４３を試料台４５に載置し（ＳＴＥＰ１）、反応容器３０（ＳＴＥＰ２）、加熱装置（ＳＴＥＰ３）をセットする。これらの手順は図３を参照できる。そして、アルゴンガス配管を接続する（ＳＴＥＰ４）。
【００３１】
次いで、バルブＶ８，Ｖ９，Ｖ１１，Ｖ１２，Ｖ１３以外を閉じて系内を真空引きし（ＳＴＥＰ５）、所定の圧力となった後加熱装置５０を通電して反応容器３０を加熱する（ＳＴＥＰ６）。それと同時に、バルブＶ１３を閉じ、バルブＶ１を開いて反応容器３０の内管３１と外管３２との空間にアルゴンガスを供給し、更にバルブＶ１４を開く（ＳＴＥＰ７）。
【００３２】
その後、系内のクリーニングのために以下の操作を行なう。先ず、バルブＶ８を閉じ、バルブＶ４を開いて水素ガスを流通させた後（ＳＴＥＰ８）、バルブＶ８とバルブＶ１２を閉じてからバルブＶ７を開き、水素ガスを反応容器３０に供給する（ＳＴＥＰ９）。しかる後、バルブＶ７を閉じ、反応容器３０内に処理ガスを所定時間保持する（ＳＴＥＰ１０）。保持後、バルブＶ８を開いて反応容器３０内を排気する（ＳＴＥＰ１１）。この処理ガスの導入（ＳＴＥＰ９）から排気（ＳＴＥＰ１１）を所定回数繰り返し行なう。クリーニング終了後、バルブＶ４を閉じ、バルブＶ７を開く（ＳＴＥＰ１３）。
【００３３】
次いで、以下の操作を行い被処理体４３への析出を行なう。先ず、バルブＶ７、バルブＶ８を閉じ、バルブＶ１２を開き、バルブＶ３、バルブＶ４、バルブＶ５及びバルブＶ６を開いて処理ガス貯留容器２０に各原料ガスを供給する（ＳＴＥＰ１４）。原料ガスの供給が安定した後、バルブＶ１２を閉じ、それと同時にバルブＶ７を開いて処理ガスを反応容器３０に供給する（ＳＴＥＰ１５）。しかる後、バルブＶ７を閉じて処理ガスを反応容器３０内に保持する（ＳＴＥＰ１６）。保持時間としては０．２〜１０秒が一般的である。所定時間保持した後、バルブＶ８を開いて反応容器３０内を排気する（ＳＴＥＰ１７）。この処理ガスの導入（ＳＴＥＰ１５）から排気（ＳＴＥＰ１７）を所定回数繰り返し行ない、被処理体４５に炭化珪素を析出させる。そして、バルブＶ３、バルブＶ４、バルブＶ５及びバルブＶ６を閉じ、バルブＶ７を開いて析出処理が完了する（ＳＴＥＰ１９）。尚、流量調整バルブＮＶ１は、予め開度を調整しておき、処理中は固定する。
【００３４】
析出完了後、バルブＶ７、バルブＶ８、バルブＶ９及びバルブＶ１１を閉じ、バルブＶ４とバルブＶ１２を開いた後（ＳＴＥＰ２０）、バルブＶ１２を閉じ、バルブＶ７、バルブＶ９及びバルブＶ１１を開き、水素ガスを系内に流通させ（ＳＴＥＰ２１）、しかる後バルブＶ７を閉じて反応部及び排気系において水素ガスを所定時間保持し（ＳＴＥＰ２２）。保持後、バルブＶ８を開いて真空引きを行なう（ＳＴＥＰ２３）。水素ガスの流通（ＳＴＥＰ２１）から真空引き（ＳＴＥＰ２３）を繰り返し行った後、バルブＶ４を閉じ、バルブＶ７を開いてクリーニングが完了する（ＳＴＥＰ２５）。
【００３５】
その後、バルブＶ７を閉じ、反応容器３０内の真空引きを行ない（ＳＴＥＰ２６）、次いでバルブＶ１及びＶ１４を閉じ、Ｖ１３を開いた後、加熱装置５０の通電を停止して反応容器３０を冷却させた後（ＳＴＥＰ２７）、加熱装置５０を吊り上げて反応容器３０と離間させる（ＳＴＥＰ２８：図３参照）。離間後、バルブＶ８を閉じ、バルブＶ１、バルブＶ２及びバルブＶ７を開いて処理ガス供給系をアルゴンガスで満たす（ＳＴＥＰ２９）。
【００３６】
以上の操作の後、アルゴン管取り外し（ＳＴＥＰ３０）、反応容器３０の取り外し（ＳＴＥＰ３１）、被処理体４３の取り外し（ＳＴＥＰ３２）を行ない、一連の析出工程が終了する。尚、上記の各ＳＴＥＰにおけるバルブの開閉状態を表１（○：開、×：閉）に示すとともに、シーケンスを図５に示す。
【００３７】
【表１】
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【００３８】
尚、上記では、析出後の反応容器３０の排気に際して、バルブＶ９とバルブＶ１１のみを操作し、バルブＶ１０を閉じたまま行なったが、バルブＶ９〜Ｖ１１を連動することによりより効率良く排気を行なうことができる。その場合、上記ＳＴＥＰ１７における真空引きの後に、バルブＶ９とバルブＶ１１とを閉じ、バルブＶ１０を開く操作を付加し、この追加の真空引きを含めて同様の繰り返し操作を行なう。この追加の真空引きを加えた一連のバルブの操作を表２に示すが、上記のＳＴＥＰ１７の真空引き操作を「反応容器内真空引き１」とし、追加の真空引き操作を「（ＳＴＥＰ１８）反応容器内真空引き２」としてある。また、この追加の真空引きを含めたシーケンスを図６に示す。以降の工程は、上記と同様である。
【００３９】
【表２】
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【００４０】
また、追加の真空引き（バイパス操作）を行なった場合と、行なわない場合とで反応容器３０における排気効率を比較した結果を表３及び表４に示す。ここでは、処理ガス貯留容器２０の容量３２Ｌ、反応容器３０の容量９Ｌ、排気速度１２００Ｌ／ｍｉｎ、サイクル３秒、Ｈ２ガス流量２５ｌ／ｍｉｎ（０℃標準状態換算）とし、排気ガス貯留容器６０の容量毎に排気時間と反応容器３０の到達圧力との関係を求めた。表３及び表４より、追加の真空引きを行なうことにより、排気効率が大幅に高まる（数倍〜２０倍）ことがわかる。
【００４１】
【表３】
2006124832.tif 000005
【００４２】
【表４】
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【実施例】
【００４３】
以下、実施例を挙げて本発明を更に説明する。
【００４４】
メカニカルカーボン製の人造等方性黒鉛材（密度１．７ｇ／ｃｍ３）を用いて、外径１７０ｍｍ、内径１５０ｍｍ、長さ４１０ｍｍの内管３１を作製する。この内管３１には、更に、気体透過性を抑えるために、その表面に大日本インキ化学工業製のフェノール樹脂（フェノライトＪ−３２５）を塗布・含浸・乾燥してから、非酸化性雰囲気で１１００℃に加熱して開気孔をフェノール樹脂炭で目詰する。また、外径１９０ｍｍ、内径１８０ｍｍ、長さ５６０ｍｍのインコネル６０１製の外管３２を作製する。そして、内管３１と外管３２とで二重構造の反応容器３０とする。尚、気密構造にするために、図２に示すような連結構造とする。この反応容器３０の内容積は約９Ｌである。
【００４５】
また、容量約３２Ｌの処理ガス貯留容器２０と、容量約２７Ｌの排気ガス貯留容器６０とを用意し、図１に示すような配管にて反応容器３０、処理ガス貯留容器２０及び排気ガス貯留容器６０を接続する。
【００４６】
被処理体４３として、寸法８０×８０×４０ｍｍで、気孔径約１ｍｍの炭素質スポンジ（ウレタン発泡体にフェノライトＪ−３２５を含浸・液切り・乾燥してから、１０００℃の非酸化雰囲気で炭化させたもの）を、反応容器３０の試料台４５に設置する。そして、原料ガスに、ＳｉＣｌ４、ＣＨ４、Ｈ２、パージガスにＡｒを用い、炭化珪素の析出を行う。
【００４７】
先ず、反応容器３０を真空引きし、内管３１と外管３２をパージするためにＡｒガスを１Ｌ／ｍｉｎ（０℃標準状態換算）流しながら、１１００℃に昇温する。次いで、反応容器３０に水素ガスを導入し、被検体４３のクリーニングを行なう。ガスの導入と排気は、後述の処理ガスの処理と同様に約１００パルス実施する。
【００４８】
次いで、排気ガス貯留容器６０、反応容器３０、処理ガス貯留容器２０を真空引きした状態で、モル流量で、Ｈ２：１．３４ｍｏｌ／ｍｉｎ、ＣＨ４：０．６ｍｏｌ／ｍｉｎ、ＳｉＣｌ４；０．６ｍｏｌ／ｍｉｎとなるように各原料ガス供給量及びＳｉＣｌ４の発生量を調整する。尚、流量調整バルブＮＶ１（ｓｗａｇｅｌｏｋ  ＳＳ−８ＲＳ４）の開度は、全閉から２回転ほど開いた位置とする。この開度は予備実験で、バブリングタンクの圧力が変動しないように調整した結果である。
【００４９】
析出に際し、先ず、バルブＶ８を閉じた状態でバルブＶ７を０．３秒開いて、処理ガス貯留容器２０に滞留した処理ガスを反応容器３０に導入する（ＳＴＥＰ１５）。次に、処理ガス導入用のバルブＶ７を閉じてから、排気用のバルブＶ８を２．１秒開いて、反応容器３０の排気を行う（ＳＴＥＰ１７）。次に、バルブＶ７を閉じて、反応容器３０を封じた状態に０．６秒間保持する（ＳＴＥＰ１６）。次に、ＳＴＥＰ１５に戻る。このＳＴＥＰ１５からＳＴＥＰ１７に至る工程を１パルスとし、３０００パルスの運転を行う。約１００パルスで系の圧力バランスがとれ、反応容器３０のパルス圧は、最高圧７５ｋＰａ  ａｂｓ、最低圧１０ｋＰａ  ａｂｓとなる。
【００５０】
所定のパルス運転が終了してから、再び水素ガスによるクリーニング運転を約１００パルス行ない、その後、加熱容器５０に収容したまま反応容器３０を真空引きしつつ冷却を行なった。１時間後に、反応容器３０の温度が５００℃まで低下した時点で、加熱装置５０をクレーン５５で吊り上げて離間させ、反応容器３０の冷却を引き続き行なった。約１時間で反応容器３０の温度は約８０℃まで低下した。尚、比較のために、加熱装置５０の離間を行わずに冷却した場合、約８０℃まで冷却するのに、約６時間を要した。即ち、２重構造の反応容器３０を用い、加熱装置５０の離間を行なうことで、冷却時間は４時間短縮した。
【００５１】
被処理体４３を取り出し、Ｘ線回折法で析出物を調べたところ、β−ＳｉＣであった。ＳｉＣの析出により、処理前のかさ密度０．０１４ｇ／ｃｍ３が０．０２８ｇ／ｃｍ３で上昇した。
【００５２】
また、同条件で２０バッチの運転を行ったが、外管３２の腐蝕、内管３１の破壊等のトラブルは一切発生しなかった。
【図面の簡単な説明】
【００５３】
【図１】本発明の気相成長装置の一種であるパルスＣＶＩ装置の構成を示す図である。
【図２】反応容器を示す断面図である。
【図３】反応容器と加熱装置との離間方法を説明するための図である。
【図４】トラップ機構を示す図である。
【図５】バイパス操作を行なわない時の処理ガス導入バルブ及び処理ガス排気バルブの動作タイミングと、発生圧力の関係を示すシーケンス図である。
【図６】バイパス操作を行なった時の処理ガス導入バルブ及び処理ガス排気バルブの動作タイミングと、発生圧力の関係を示すシーケンス図である。
【符号の説明】
【００５４】
１０  処理ガス発生装置
１１  バブリングタンク
２０  処理ガス貯留容器
３０  反応容器
４０  加熱装置
４３  被処理体
４５  試料台
６０  排気ガス貯留容器
７０  真空ポンプ
８０  トラップ機構
９０  排気ガス処理装置
１００  バイパス配管
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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