CN108138321A - 混合器、真空处理装置 - Google Patents

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Abstract

提供将第一气体和第二气体均匀混合的混合器和使用该混合器的真空处理装置。以第二筒开口（46）位于第一筒主体（11）中的方式将第二筒主体（12）以互相不接触的方式配置于第一筒主体（11）的内部，在第一筒主体（11）内部的第一筒开口（45）和第二筒开口（46）之间形成助跑空间（48），使第二气体从第二筒开口（46）向助跑空间（48）流出，使第一气体从形成于第一、第二筒主体（11、12）之间的间隙（47）向助跑空间（48）流出，使第一、第二气体在第二气体被第一气体的包围状态下流向助跑空间（48），使其从第一筒开口（45）向混合容器（10）内流出。第一、第二气体在混合容器（10）内直行，与混合容器（10）的与第一筒开口（45）面对的壁面碰撞，形成第一、第二气体的漩涡，被供给于混合容器（10）的第一、第二气体的流量之差即使较大也被均匀地混合。

Description

混合器、真空处理装置
技术领域
本发明涉及气体的混合器、使用该混合器的真空处理装置的技术领域。
背景技术
为了混合不同种类的气体，使在两条配管中流动的不同种类的气体合流而流向具有弯曲部的一条配管内，当两种气体在弯曲部中流动时，借助在弯曲部所产生的涡流来混合两种气体。
该混合方法虽然形状简单且能够以低成本来实现，但在弯曲部所产生的压力损耗大。
尤其在两种气体中的一方的气体源的压力高而另一方的气体源的压力低时，由于压力损耗，从低压力的气体源所供给的气体的量减少，气体流量比从期望的值偏离。
尤其在如下情况下，若气体的原料物质的供给量降低，则薄膜的成长速度降低，前述情况为，一方的气体在常温常压下为气体，该气体的气体源为高压罐，另一方的气体为加热固体或液体的原料物质使其升华或蒸发所产生的气体的原料物质，使两种气体反应来形成薄膜。
有如下方法，其具有压力损耗小的优点：使用长方体的容器作为混合容器，将不同种类的气体所流动的配管连接于混合容器，借助在混合容器内所产生的涡流来混合两种气体，以一条配管取出混合气体。
然而，根据配管连接于混合容器的位置，混合的程度会受影响，有两种气体未均匀地混合的问题。尤其若将流量大幅不同的两种气体导入混合容器内，则在混合容器内部，两种气体位于各自的区域，若以所得的混合气体来形成薄膜，则只能得到膜厚分布差的薄膜。
尤其，近年来作为用于半导体元件的SiO2膜的材料，广泛使用以TEOS为原料的电浆CVD方法，TEOS气体与氧气在混合容器的内部混合后被电浆化。
在使TEOS等常温下为液体的物质气体化来进行气体输送的情况下，其气体压力由该物质所具有的蒸气压与温度来决定。
在进行气体输送时，在蒸发场所(或升华场所)中的原料气体的压力高的对于装置在设计上较为理想，但将装置的温度保持为一定以上在装置结构上较为困难。因此，常温下为液体或固体的物质的蒸气压即所输送的原料气体的压力存在上限。
一般而言，液体的TEOS的蒸气压由于难以确保为2600Pa以上的值，所以TEOS气体的生成场所的压力与混合容器内的压力之间的差压变小，所以可简单地增加高压填充于气体高压罐的氧气的流量，但难以增加TEOS气体的流量。
使用混合容器的现有技术记载于下述文献中。
专利文献1：日本特开平10-150030号公报。
专利文献2：日本特开2001-335941号公报。
发明内容
本发明是为了解决上述现有技术的不良情况而作出的，其目的在于提供一种可均匀地混合两种气体的混合器以及使用该混合器的真空处理装置。
为了解决上述问题，本发明为一种混合器，具有混合容器、第一筒主体、第二筒主体、流出口，前述混合容器为，内部的空间从外部的环境气体分离，前述第一筒主体为，被向根部侧导入的第一气体从末端侧的第一筒开口流出，前述第一筒主体为筒形，前述第二筒主体为，被向根部侧导入的第二气体从末端侧的第二筒开口流出，前述第二筒主体为筒形，前述流出口设置于前述混合容器的壁，前述第一筒开口被从前述第一筒开口面对的前述混合容器的壁面离开地配置于前述混合容器的内部，前述第二筒主体的至少一部分被在前述第二筒主体的外周侧面与前述第一筒主体的内周侧面不接触的状态下，配置于前述第一筒主体的内部，前述第一气体在前述第一筒主体的内周侧面与前述第二筒主体的外周侧面之间的间隙流动，前述第二筒开口配置于前述第一筒主体的内部，前述第一筒开口配置于比前述第二筒开口距前述第一筒开口所面对的前述混合容器的壁面近的位置，前述第一气体、前述第二气体被从前述第一筒开口释出至前述混合容器的内部，在前述混合容器的内部混合，前述第一气体、前述第二气体混合所生成的混合气体从前述流出口流出至前述混合容器的外部。
本发明为一种混合器，其特征在于，前述第一筒主体与前述第二筒主体沿着相互平行的直线分别延伸，前述流出口被配置成，从前述第一筒开口向前述混合容器内流出而直行的前述第一气体，与从前述第二筒开口向前述混合容器内流出而直行的前述第二气体不会向前述流出口入射。
本发明为一种混合器，其特征在于，前述流出口设置于交叉部分的外侧的前述壁面，前述交叉部分为，使前述第一筒主体的外周侧面朝向前述第一筒主体延伸的方向虚拟地延长的虚拟筒与前述混合容器的壁面所交叉的部分的壁面。
此外，本发明为一种混合器，其特征在于，前述流出口的至少一部分配置于，使前述第一筒主体的外周侧面朝向前述第一筒主体延伸的方向虚拟地延长的虚拟筒与前述混合容器的壁面所交叉的位置，在前述第一筒开口与前述流出口之间设置有挡板部件。
本发明为一种混合器，其特征在于，前述混合容器为长方体，前述混合容器的六个壁中的四个壁的壁面被与前述第一筒主体的外周平行地配置，与前述第一筒主体的外周侧面面对。
本发明为一种混合器，其特征在于，前述第一筒主体与前述第二筒主体的内周侧面的截面形状为圆形。
本发明为一种真空处理装置，其具有气体供给装置、混合器、气体输送管、真空槽、气体释出装置，第一气体与第二气体被从前述气体供给装置导入前述混合器，前述第一气体与前述第二气体在前述混合器中混合，生成混合气体，所生成的混合气体被前述气体输送管从前述混合器输送至前述气体释出装置，从前述气体释出装置释出至前述真空槽的内部，配置于前述真空槽的内部的处理对象物被进行真空处理，前述真空处理装置的特征在于，前述混合器具有混合容器、第一筒主体、第二筒主体、流出口，前述混合容器为，内部的空间从外部的环境气体分离，前述第一筒主体为，被向根部侧导入的第一气体从末端侧的第一筒开口流出，前述第一筒主体为筒形，前述第二筒主体为，被向根部侧导入的第二气体从末端侧的第二筒开口流出，前述第二筒主体为筒形，前述流出口设置于前述混合容器的壁，与前述气体输送管连接，前述第一筒开口被与前述第一筒开口面对的前述混合容器的壁面离开地配置于前述混合容器的内部，前述第二筒主体的至少一部分被在前述第二筒主体的外周侧面与前述第一筒主体的内周侧面不接触的状态下，配置于前述第一筒主体的内部，前述第一气体在前述第一筒主体的内周侧面与前述第二筒主体的外周侧面之间的间隙流动，前述第二筒开口配置于前述第一筒主体的内部，前述第一筒开口配置于比前述第二筒开口距前述第一筒开口所面对的前述混合容器的壁面近的位置，前述第一气体、前述第二气体被从前述第一筒开口释出至前述混合容器的内部，在前述混合容器的内部混合，前述第一气体、前述第二气体混合所生成的混合气体从前述流出口流入至前述气体输送管的内部。
本发明为一种真空处理装置，其特征在于，前述气体供给装置具有配置原料物质的气体生成容器和加热前述气体生成容器内的前述原料物质的加热装置，前述原料物质被前述加热装置加热而通过升华或蒸发所生成的原料气体作为前述第一气体或前述第二气体的某一方的气体被供给至前述混合容器，至少在常温常压下为气态物质的气体作为另一方的气体被供给至前述混合容器。
本发明为一种真空处理装置，其特征在于，通过释出至前述真空槽内的前述混合气体所包括的前述第一气体与前述第二气体的化学反应，薄膜被形成于配置在前述真空槽的内部的处理对象物表面。
本发明为一种真空处理装置，其特征在于，设置有将被从前述混合器供给的前述混合气体电浆化的电浆装置。
本发明为一种真空处理装置，其特征在于，前述第一筒主体与前述第二筒主体沿着相互平行的直线分别延伸，前述流出口被配置成，从前述第一筒开口流出至前述混合容器内而直行的前述第一气体，与从前述第二筒开口流出至前述混合容器内而直行的前述第二气体不会向前述流出口入射。
本发明为一种真空处理装置，其特征在于，前述流出口设置于交叉部分的外侧的前述壁面，前述交叉部分为，使前述第一筒主体的外周侧面朝向前述第一筒主体延伸的方向虚拟地延长的虚拟筒与前述混合容器的壁面所交叉的部分的壁面。
本发明为一种真空处理装置，其特征在于，前述流出口被配置成至少一部分与交叉位置重叠，前述交叉部分为，使前述第一筒主体的外周侧面朝向前述第一筒主体延伸的方向虚拟地延长的虚拟筒与前述混合容器的壁面所交叉的部分的壁面，在前述第一筒开口与前述流出口之间设置有挡板部件。
本发明为一种真空处理装置，其特征在于，前述混合容器为长方体，前述混合容器的六个壁中的四个壁的壁面被与前述第一筒主体的外周平行地配置，与前述第一筒主体的外周侧面面对。
进而，本发明为一种真空处理装置，其特征在于，前述第一筒主体与前述第二筒主体的内周侧面的截面形状为圆形。
本发明的混合器可均匀地混合导入混合器的相互种类不同的第一气体与第二气体。尤其，本发明的混合器为，即使在第一气体与第二气体的流量差大的情况下，也可均匀地混合第一气体与第二气体。
此外，即使在第一或第二气体以接近于混合器的内部压力的压力被供给至混合器的情况下，也可均匀地混合第一、第二气体。
此外，能够以较小的压力损耗来混合。
因此，本发明的真空处理装置可对处理对象物的表面均匀地进行真空处理。
附图说明
图1(a)是本发明的真空处理装置的一例，(b)是本发明的真空处理装置的其他例。
图2是本发明的混合器的第一实施例。
图3是本发明的混合器的第二实施例。
图4是本发明的混合器的第三实施例。
图5是本发明的混合器的第四实施例。
图6是本发明的混合器的第五实施例。
图7是第一比较例的混合器。
图8是第二比较例的混合器。
图9是第三比较例的混合器。
图10(a)是第二实施例的混合器的TEOS气体的质量分数分布(导入例1)，(b)是显示分布的交界线与混合容器的尺寸的图。
图11(a)是第二实施例的混合器的TEOS气体的质量分数分布(导入例2)，(b)是分布的交界线。
图12(a)是改变助跑空间的长度后的第二实施例的混合器的TEOS气体的质量分数分布(导入例1)，(b)是显示分布的交界线与混合容器的尺寸的图。
图13(a)是改变助跑空间的长度后的第二实施例的混合器的TEOS气体的质量分数分布(导入例2)，(b)是分布的交界线。
图14(a)是第四实施例的混合器的TEOS气体的质量分数分布(导入例1)，(b)是分布的交界线。
图15(a)是第一比较例的混合器的TEOS气体的质量分数分布(导入例1)，(b)是分布的交界线。
图16(a)是第二比较例的混合器的TEOS气体的质量分数分布(导入例1)，(b)是分布的交界线。
图17(a)是第三比较例的混合器的TEOS气体的质量分数分布(导入例1)，(b)是分布的交界线。
图18(a)是第三比较例的混合器的TEOS气体的质量分数分布(导入例2)，(b)是分布的交界线。
图19是显示花纹与TEOS气体的质量分数的对应关系的图。
具体实施方式
图1(a)的附图标记2表示本发明的真空处理装置。
此真空处理装置2具有真空槽24，在真空槽24中，设置有释出装置19、气体供给装置4、本发明的第一实施例的混合器3。
在真空槽24连接有真空排气装置33，当借助真空排气装置33对真空槽24的内部进行真空排气时，混合器3的内部也被真空排气。
混合器3与气体供给装置4配置在真空槽24的外部。
气体供给装置4具有辅助原料气体供给装置8与主原料气体供给装置9。
辅助原料气体供给装置8在此为气体高压罐，在辅助原料气体供给装置8中，填充有常温(“常温”意指5°C-35°C的温度：日本工业规格JIS Z8703)且常压(“常压”意指1013hPa的压力)下为气体的辅助原料气体。
主原料气体供给装置9具有气体生成容器5、原料物质6、加热装置7。原料物质6被配置在气体生成容器5的内部，当在借助真空排气装置33对气体生成容器5的内部进行真空排气后的状态下，借助加热装置7来加热气体生成容器5时，若原料物质6升温而到达升华温度或蒸发温度，则通过升华或蒸发来生成原料物质6的气体即主原料气体。也可借助加热装置7直接加热原料物质6，通过升华或蒸发来产生原料物质6的气体即主原料气体。
辅助原料气体供给装置8与主原料气体供给装置9中的某一方的装置借助第一配管26连接于混合器3，另一方的装置借助第二配管27连接于混合器3，从辅助原料气体供给装置8所供给的辅助原料气体与从主原料气体供给装置9所供给的主原料气体中的某一方的气体作为第一气体通过第一配管26被供给至混合器3，另一方的气体作为第二气体通过第二配管27被供给至混合器3。
真空槽24的内部与混合器3的内部借助真空排气装置33进行真空排气，即使第一、第二气体被供给至混合器3，混合器3与真空槽24的内部仍维持真空环境。
图2表示混合器3的构造。
混合器3具有内部的空间从外部的环境气体分离的混合容器10，在混合容器10的内部的空间中，配置有内部中空且截面呈圆形的筒形的第一筒主体11。在第一筒主体11的筒形的内侧，配置有内部中空且剖面呈圆形的筒形的第二筒主体12。混合容器10为长方体，沿长度方向延伸的四面中的面积最大且相互平行的两面被水平地配置。第一筒主体11与第二筒主体12以使筒形的中心轴线呈水平的方式来配置。图2为混合器3的水平剖面图，为从上方观看剖面时的图。
本实施例的混合器3具有小室21，第一配管26连接于小室21，通过第一配管26的第一气体被导入进行真空排气后的小室21的内部22。
在小室21的壁上设置有小孔23，第一筒主体11的一端以第一筒主体11的中空部分连接于小孔23的方式固定于小室21的壁，第一筒主体11的另一端被配置在混合容器10的内部。小室21的内部借助第一筒主体11连接于混合容器10的内部，借助第一配管26导入小室21的内部的第一气体，通过第一配管26被供给至混合容器10的内部。小室21的内部为，在第一筒主体11以外的部分，小室21从混合容器10的内部中分离。
在此，混合容器10的壁的接触于混合容器10的外部环境的壁构成为小室21的壁，在该小室21的壁处设置有第一、第二导入口37、38。第一配管26的末端连接于第一导入口37，通过第一配管26的第一气体从第一导入口37被导入小室21的内部22。
小孔23形成于小室21的壁的接触混合容器10的内部环境的壁。
第二筒主体12插通第二导入口38与小孔23，第二筒主体12的末端侧的至少一部分位于第一筒主体11的内部，在第一筒主体11的外周侧面与第二筒主体12的内周侧面之间，形成有间隙47。
第一导入口37的边缘部分与第一配管26的末端之间，以及第二导入口38的边缘部分与第二筒主体12的外周面之间形成为气密，以使大气不会从第一、第二导入口37、38侵入小室21的内部或混合容器10的内部。
在此，第二筒主体12的插入第一筒主体11且位于第一筒主体11的内部的部分的外周侧面与第一筒主体11的内周侧面不接触。
形成于第一筒主体11的内周侧面与第二筒主体12的外周侧面之间的间隙47的根部侧的部分连接于小室21的内部空间，导入小室21的第一气体从间隙47的根部侧，导入第二筒主体12的外周侧面与第一筒主体11的内周侧面之间的部分即间隙47内。
在第一筒主体11的位于混合容器10的内部的末端，设置有第一筒开口45，在第二筒主体12的末端侧，设置有第二筒开口46。
第二筒主体12的根部侧连接于第二配管27，第二筒主体12的内部与第二配管27的内部经由第二导入口38连接，通过第二配管27的第二气体从第二导入口38导入第二筒主体12的内部。
第二筒开口46位于第一筒主体11的内部中空部分，第二气体从第二筒开口46流出至第一筒主体11的内部。
若将第一筒主体11的内部中空部分且为第一筒开口45与第二筒开口46之间的部分称为助跑空间48，则第二气体从第二筒开口46流出至助跑空间48。
间隙47在第二筒开口46的周围连接于助跑空间48，间隙47中流动的第一气体从间隙47的连接于助跑空间48的部分，流出至助跑空间48。
助跑空间48被第一筒主体11所包围，流出至助跑空间48的第一、第二气体无法扩散。
流出至助跑空间48的第一气体流动的方向与在间隙47中流动时的方向相同，流出至助跑空间48的第二气体所流动的方向也与在第二筒主体12的内部流动时的方向相同。
第一、第二筒主体11、12为粗度恒定的管，直线状地延伸，间隙47的内部的第一气体沿着第一筒主体11延伸的方向直行，第二筒主体12的内部的第二气体沿着第二筒主体12延伸的方向直行。在助跑空间48内，第一、第二气体在与即将流出至助跑空间48的方向相同的方向上流动。第二气体由于在筒状地流动的第一气体的内侧流动，所以在助跑空间48的内部，第二气体在被第一气体将周围包围的状态下流动，第一、第二气体在第二气体被第一气体包围的状态下，从第一筒开口45流出至混合容器10的内部。
第一筒主体11不位于从第一筒开口45所流出的第一、第二气体的周围，因此从第一筒开口45 所流出的第一、第二气体的流动会扩展，但该扩展较小，所以从第一筒开口45流出的第一、第二气体可视为在与在助跑空间48中流动时相同的方向直行。
间隙47的形状为甜甜圈状，在助跑空间48内，从间隙47所流出的第一气体在第二气体的周围流动，第二气体在被第一气体包围的状态下流动。
图2的附图标记29表示将第一筒主体11的外周侧面朝向第一筒主体11延伸的方向虚拟地延长时的筒即虚拟筒，第一、第二气体在该虚拟筒29延伸的方向直行。
在混合容器10的壁设置有连接于气体输送管25的一端的流出口28。气体输送管25的另一端连接于释出装置19，混合容器10的内部空间与释出装置19的内部空间被流出口28与气体输送管25连接。
虚拟筒29与混合容器10的壁面的与第一筒开口45相面对的壁面交叉，流出口28设置在壁面的位于较虚拟筒29与壁面交叉所形成的部分即交叉部分14靠外侧的部分的壁面。
第一筒主体11延伸的方向与第二筒主体12延伸的方向平行，从第一筒开口45所流出的第一、第二气体在平行于第一筒主体11延伸的方向的方向直行。直行的第一、第二气体不会流入于流出口28中。
从第一筒开口45流出的第二气体在被第一气体所包围的状态下在混合容器10内流动，碰撞于虚拟筒29所交叉的壁面。碰撞于壁面的第二气体沿着壁面朝向四方流动，所以与朝向四方流动的第二气体碰撞的第一气体，即使不由于沿着壁面扩展的第二气体碰撞于壁面，也会朝向沿着壁面的四方流动。
其结果为，从第一筒开口45所流出的第一、第二气体两者沿着与第一筒开口45相向的壁面扩展。
在虚拟筒29的周围与第一筒主体11的周围，设置有以虚拟筒29与第一筒主体11为中心的甜甜圈状的混合空间13。
沿着第二气体所碰撞的壁面扩展的第一、第二气体碰撞于混合容器10的其他壁面，此外，碰撞于第一筒主体11的外周表面，第一、第二气体的流动方向改变，第一、第二气体进入混合空间13的内部，在混合空间13中形成第一、第二气体的涡流。当形成此涡流时，在混合空间13的内部中流动的第一、第二气体通过形成涡流来均匀地混合，生成混合气体。
所生成的混合气体从混合空间13流入至流出口28，通过气体输送管25往释出装置19移动。
释出装置19具有在内部设置有空洞39的释出容器35，在气体输送管25内移动的混合气体被导入空洞39。
在真空槽24的内部，配置有载台31，在载台31上，配置基板等的处理对象物30。释出容器35的表面中的至少一面，被配置在真空槽24的内部，该面朝向载台31所处的方向。
在朝向载台31所处的方向的释出容器35的面上，形成有多个释出口36，导入空洞3的混合气体从释出口36朝向处理对象物30释出至真空槽24的内部。该真空处理装置2中，释出容器35连接于由电浆用电源所构成的电浆装置34，当电浆装置34对释出容器35施加电压时，生成混合气体的电浆，第一气体与第二气体进行化学反应，当生成固体时，由所生成的固体构成的薄膜成长于处理对象物30的表面。
在薄膜成长至既定膜厚时，停止电浆装置34的电压输出，关闭设置在第一、第二配管26、27的阀，停止将混合气体向真空槽24内部供给，使处理对象物30向真空槽24的外部移动，将未处理的处理对象物30送入至真空槽24的内部，放置于载台31上，开启阀，借助释出装置19将混合气体供给至真空槽24的内部，从电浆装置34输出电压，形成混合气体的电浆，在处理对象物30的表面上形成薄膜。
这样，从第一、第二气体生成混合气体，在真空环境中产生混合气体的电浆，在多个处理对象物30上形成薄膜。
上述混合器3中，流出口28设置于第一筒开口45直接面对的壁面，但流出口28只要是配置在从第一筒开口45流出而直行的第一、第二气体所不会流入的位置即可，此外，也可配置在虚拟筒29所交叉的壁面以外的壁面。
〈其他例子的真空处理装置〉
图1(b)的附图标记2a表示本发明的其他例子的真空处理装置。
图1(b)、图3的混合器3a为，在混合容器10的内部配置有第一、第二筒主体11a、12a的第一、第二筒开口45a、46a，流出口28a设置于与第一筒开口45a所直接面对的壁面垂直的壁面，是将第一实施例的混合器3变形的第二实施例的混合器3a。
如下述所示，从TEOS气体质量分数的评估值来看，通常，第一气体使用使液体的TEOS(四乙氧基硅烷：分子量208.37)蒸发而生成的TEOS气体，第二气体使用填充于高压罐的氧气(O2：分子量31.99)，但在上述例子中，第一气体使用填充于高压罐的氧气，第二气体使用使液体的TEOS蒸发而生成的TEOS气体。
〈第一、第二气体的交换〉
图10(a)为，在图3的第二实施例的混合器3a中，作为导入例1，使用TEOS气体作为第一气体，使用氧气作为第二气体，分别导入第一、第二筒主体11a、12a，流出至流出口28a时，通过分布模拟来计算混合容器10内部的多个计算场所中的TEOS气体的质量与氧气质量，根据下式即 TEOS气体质量分数=TEOS气体质量/(TEOS气体质量+氧气质量) 求出混合容器10内部的计算场所中的TEOS气体质量分数，制作图10(a)的TEOS气体质量分数分布图。
并且，制作分布图，并且在将从混合容器10的内部流出至流出口28a的场所中的TEOS气体的质量分数的值的最大值设为A、最小值设为B时，根据下式即评估值(%)=±(A-B)/(A+B)×100 计算TEOS气体的质量分数分布的评估值。
另外，在图10(a)及表示质量分数分布的后述其他图，与后述表示质量分布等级的交界线的各图中省略流出口。在该图(a)及表示质量分数分布的后述各图中，将TEOS气体质量分数的值分成4个等级，标注花纹来表示。这些花纹与TEOS气体质量分数的关系如图19所示。
图10(a)的质量分数分布图为，氧气作为以比TEOS气体大的流量在第一或第二筒主体11a、12a中流动的气体来求出质量分数分布图，在此，TEOS气体与O2气体的流量比设为12：600，此外，将混合容器10的内部设为2000Pa来计算混合容器10内的质量分数分布。
以下的实施例及比较例的TEOS气体与氧气作为以与该图10(a)相同的压力导入第一、第二筒主体11a、12a的来求出质量分数的分布图。
如观看图10(a)可知，该导入例1中，借助形成于混合空间13的涡流，均匀地混合第一气体与第二气体。
从流出口28a所供给的混合气体中的TEOS气体的质量分数分布的评估值为±0.48%的值。
图10(b)表示关于第一、第二筒主体11a、12a与壁面的距离，以及从图10(a)中去除花纹后的相邻的TEOS气体质量分数的值的等级的交界线。
第一气体在间隙47中流动20mm的距离后，第一、第二气体在助跑空间48中流动42.5mm的距离，从第一筒开口45a流出，流动52.5mm的距离，第二气体碰撞于混合容器10的壁面。
图10(a)表示通过间隙47的第一气体与通过第二筒主体12a的第二气体相比为低流量(低压力)时的质量分数分布，但与此相反，作为导入例2，向相同的混合器3a的导入氧气作为第一气体，导入TEOS气体作为第二气体，通过第二筒主体12a的第二气体与通过间隙47的第一气体相比为低流量(低压力)。
该导入例2的TEOS气体质量分数分布的交界如图11(a)、(b)所示。图11(a)的质量分数分布与图10(a)的质量分数分布为同等程度的分布，以同等程度混合。图11(a)中，从流出口28a所供给的混合气体中的TEOS气体的质量分数分布的评估值为±0.42%的值。
接着将图10(a)、图11(a)的测定质量分数分布后的第一筒主体11a缩短20mm，与导入例1相同，使用TEOS气体作为第一气体，使用氧气作为第二气体，计算质量分数分布。质量分数分布如图12(a)所示，不同值的交界与尺寸如图12(b)所示。第一筒主体11a的长度以外的尺寸与图10(b)相同。
由于缩短第一筒主体11a，所以图12(a)的质量分数分布在与第一筒主体11a平行的两壁面的接近于第一筒主体11a的壁面附近不均匀，该均匀性较图10(a)的质量分数分布差。这可考虑为是因为在形成涡流的空间即混合空间13的中央附近未配置第一筒开口45a。
第一筒开口45a的适当位置除了混合容器10的壁面之外，在将小室21的壁面与后述挡板部件44的表面设为“壁面”，将形成第一、第二筒主体11a、12a延伸的方向的混合容器10内的混合空间13的两壁面间的距离即混合空间距离L设为“1”时，位于距第一、第二筒主体11a、12a的根部侧的壁面2/5以上3/5以下的距离的范围内。
从图10(a)来看，混合空间13的中央位于从小室21离开57.5mm的位置，对应于2/5以上3/5以下的范围的位置为46mm以上69mm以下的范围，所以图10(a)的第一筒开口45a若从混合容器10来看位于2/5以上3/5以下的距离的范围内，但从混合空间13的中央位置来看时为范围外。
然而，从流出口28a所供给的混合气体中的TEOS气体的质量分数分布的评估值为±0.93%的值，分布值为可判断为第一气体与第二气体相对均匀地混合的范围内的值，所以流出口28a考虑到设置在与第一筒主体11a平行的两壁面的较远的壁面附近的必要性等，必须根据所求的质量分数分布的程度来选择配置。然而，若是图10的结构则不须留意这样的考虑。
接着，在图12的尺寸的混合器3a中使用氧气作为第一气体、使用TEOS气体作为第二气体时(导入例2)的质量分数分布的交界线，如图13(a)、(b)所示。
从图13(a)中，可得知流出口28a设置在与第一筒开口45a相面对的壁面的中央即可。从流出口28a所供给的混合气体中的TEOS气体的质量分数分布的评估值为±1.04%的值，可判断为第一气体与第二气体相对均匀地混合。
〈第三实施例〉
在以上所说明的混合器3、3a中，将第一气体导入设置在混合容器10内部的小室21，使小室21内的第一气体往间隙47移动，但如图4所示的第三实施例的混合器3b那样，也可不设置小室21，而是在混合容器10的外部也形成间隙47，在混合容器10的外部将第一气体导入于间隙47。
此时的第一、第二筒主体11b、12b的第一、第二筒开口45b、46b虽配置在混合容器10的内部，但间隙47也形成于混合容器10的外部，所以在第一、第二筒主体11b、12b中，也包括在混合容器10的外部形成间隙47的部分。
〈第四实施例〉
如上述第三实施例的混合器3b那样，第一、第二筒主体11b、12b在混合容器10的外部也延伸时，如图5的第四实施例的混合器3c那样，也可使第一筒主体11c位于混合容器10的内部与外部，使第一筒开口45c位于混合容器10的内部，另一方面，将第二筒主体12c插入于第一筒主体11c的外部的部分，使第二筒开口46c位于与混合容器10的壁相同的位置或位于混合容器10的壁的外侧。
该混合器3c的质量分数分布如图14所示。第一气体为TEOS气体，第二气体为氧气(导入例1)。由于第一筒开口45c位于2/5以上3/5以下的范围内，所以能够良好地混合而成为均匀混合。
〈第五实施例〉
在第一~第四实施例的混合器3、3a~3c中，流出口28、28a设置在虚拟筒29与混合容器10的壁面交叉的部分14的外侧，但图6的第五实施例的混合器3d为，该流出口28在图2的第一实施例的混合器3中，配置成与交叉部分14全部或至少部分地重叠，前述交叉部分14为，使第一筒主体11d的外周侧面沿第一筒主体11d延伸的方向虚拟地延长的虚拟筒29与混合容器10的壁面交叉的部分的壁面。
此外，第五实施例的混合器3d中，在第一筒开口45d与流出口28之间配置有挡板部件44。
挡板部件44位于第一筒开口45d与流出口28之间并且位于第二筒开口46d与流出口28之间，被从第二筒开口46d释出而沿与第二筒主体12d延伸的方向平行的方向直行的第二气体，碰撞于挡板部件44的表面，在沿着挡板部件44的表面的方向上扩展。
被从第一筒开口45d释出而沿与第一筒主体11d延伸的方向平行的方向直行的第一气体，借助沿着挡板部件44的表面所扩展的第二气体，在沿着挡板部件44的表面的方向上流动，或是碰撞于挡板部件44的表面，在沿着挡板部件44的表面的方向流动，所以被从第一筒开口45d释出而直行的第一、第二气体不会流入流出口28而在混合空间13混合，第一气体与第二气体均匀地混合后的混合气体流入流出口28，被供给至释出装置19。
第一~第四实施例的混合器3、3a~3c中，流出口28、28a设置于混合容器10的壁面的交叉部分14的外侧的壁面。交叉部分14的外侧的壁面包括在混合容器10的壁面的第一筒开口45所直接面对的壁面以外的壁面。
第一筒开口45、45a~45c中，在第一筒开口45、45a~45c的与混合容器10的壁面之间，并未配置挡板部件44。
当第一~第四实施例的混合器3、3a~3c的混合容器10与第五实施例的混合器3d的混合容器10为相同大小时，相较于第一~第四实施例的第一筒开口45、45a~45c与第一筒开口45、45a~45c所面对的壁面之间的距离，第五实施例的第一筒开口45d与挡板部件44之间的距离较短。
在欲增大挡板部件44与第五实施例的第一筒开口45d之间的距离时，挡板部件44接近流出口28，流出口28附近的传导变小，所以排出时的压力损耗增大。
因此，以不会使压力损耗增大的方式来求出挡板部件44的大小、位置、流出口28的大小、位置等即可。
〈第一、第二比较例〉
接着说明本发明的比较例。
如图7的第一比较例的混合器103a与图8的第二比较例的混合器103b那样，使第一筒开口145a、145b与第二筒开口146a、146b位于同一平面上，制作出不具有助跑空间的混合器103a、103b，计算质量分数分布。
图7的混合器103a中，第一筒主体111a与第二筒主体112a在混合容器10内未突出，图8的混合器103b中，第一筒主体111b与第二筒主体112b在混合容器10内突出，就该点成为不同构造，但在不具有助跑空间这点则相同。
在图7、图8的第一、第二比较例的混合器103a、103b中，第一气体使用TEOS气体，第二气体使用氧气。
第一比较例的混合器103a的TEOS气体的质量分数分布如图15所示，第二比较例的混合器103b的TEOS气体的质量分数分布如图16所示。
不论那种情况，第一气体均未从间隙47的全周中均匀地释出，可得知在混合容器10内未均匀地混合。
从第一、第二比较例的混合器103a、103b供给至释出装置19的混合气体中的TEOS气体为，图15的第一比较例的混合器103a的混合气体的TEOS气体的质量分数分布的评估值为±3.36%的值，图16的第二比较例的混合器103b的TEOS气体的质量分数分布的评估值为±0.69%的值。
〈第三比较例〉
接着如图9所示的第三比较例的混合器103c那样，使第一筒主体111c在混合容器10的内部突出，使第一筒开口145c位于混合容器10的内部，使第二筒主体112c从第一筒主体111c的第一筒开口145c向混合容器10的内部突出，使第二筒开口146c位于较第一筒开口145c更接近所面对的壁面的位置。
图17(a)、(b)为，在第三比较例的混合器103c中，使用TEOS气体作为第一气体，使用氧气作为第二气体时的TEOS气体的质量分数分布。
图17中，在第二筒开口146c与接近于第二筒开口146c的壁面之间，形成有氧气的涡流，从间隙47供给至该部分的TEOS气体，被氧气的涡流所挤压而难以从间隙47流出，可得知第一、第二气体未均匀地混合。供给至释出装置19的混合气体的TEOS气体的质量分数分布的评估值为±2.5%的值。
图18(a)、(b)与图17(a)、(b)相反，为使用氧气作为第一气体、使用TEOS气体作为第二气体时的TEOS气体的质量分数分布。
在间隙47的末端与接近间隙47的末端的壁面之间，形成有从间隙47的末端所供给的氧气的涡流，在突出的第二筒主体112c的周围，形成复杂的质量分数分布。其结果为TEOS气体与氧气并未以与相向于第二筒开口146c的壁面垂直地交叉的方式入射，而不均匀地混合。
另外，混合气体中的TEOS气体的质量分数分布的评估值为±1.8%的值。
〈混合的其他例子〉
从以上的质量分数分布图与该评估值中来看，当混合流量上不同的两种气体时，本发明的混合器3、3a~3d中，不论将高流量(高压力)的气体与低流量(低压力)的气体中的某一方作为第一气体，将另一方作为第二气体，均可均匀地混合。
此外，以上所说明的本发明的混合器3、3a~3d的第一、第二筒主体11、11a~11d、12、12a~12d的截面呈圆形，但也可为多边形或正多边形。
根据以上比较例一~三的质量分数分布的计算结果，在不具有助跑空间48的混合器103a~103c中，可得知即使使用第一筒主体111a~111c与第二筒主体112a~112c，第一、第二气体也不会均匀地混合，但即使设置助跑空间48，也可考虑到第一、第二气体在助跑空间48中流动的距离短时，不会均匀地混合。最适的助跑空间48的长度由于会受到所使用的混合容器10内部的尺寸，或第一、第二筒主体11、11a~11d、12、12a~12d的粗度或长度所影响，所以当混合容器10的大小等改变时，最后重新计算最适的助跑空间48的长度。
此外，当混合容器10为长方体时，第一筒开口45、45a~45d的适当位置，在将混合容器10的壁面、小室21的壁面、挡板部件44的表面设为“壁面”，将形成第一、第二筒主体11、11a~11d、12、12a~12d延伸的方向的混合容器10内的混合空间13的两壁面间的距离的混合空间距离L设为“1”时，位于距第一、第二筒主体11、11a~11d、12、12a~12d的根部侧的壁面为2/5以上3/5以下的距离的范围内。在第一~第五实施例的混合器3、3a~3d的混合容器10内，在混合空间13能够形成稳定的涡流，计算第一、第二气体均匀地混合的质量分数分布。
再者，助跑空间48的第一、第二气体所流动的方向的长度为，当设为混合容器10的与第一、第二筒主体11、11a~11d、12、12a~12d延伸的方向平行的边的长度的1/5以上时，可计算第一、第二气体均匀地混合的分布。
关于第一筒开口45、45a~45d与所面对的壁面之间的距离，该最适值由于会受到混合容器10内部的尺寸，或是第一、第二筒主体11、11a~11d、12、12a~12d的粗度或长度所影响，所以当混合容器10的大小等改变时，最好重新计算最适的距离值。
将与混合空间距离L垂直的方向的长度且是第一筒主体11、11a~11d的外周与混合容器10的壁面之间的距离，设为混合空间13的宽度时，该宽度的最小值，优选为第一筒开口45、45a~45d的直径(内径)D的 2倍以上的长度，所以在因尺寸变更而使混合空间13的宽度的最小值不足第一筒开口45、45a~45d的直径D的2倍时，最好重新计算尺寸。
另外，上述实施例中，在混合器3、3a~3d中混合TEOS气体与氧气，但也可混合其他种类的气体。尤其是，将通过升华或蒸发所生成的原料气体、与常温下为气态物质的气体的一方的气体设为第一气体，另一方的气体设为第二气体即可。
此外，上述真空处理装置2中，使用电浆来形成薄膜，但也包括不使用电浆来形成薄膜的真空处理装置。此外，本发明也包括不形成薄膜而是进行蚀刻或表面处理等真空处理的真空处理装置。
另外，上述各实施例1~5的第一筒主体11、11a~11d与第二筒主体12、12a~12d不接触，但也可配置成，使不会导致在间隙47所流动的第一气体的流动紊乱的程度的较小间隔件，密着于第一筒主体11、11a~11d的内周侧面与第二筒主体12、12a~12d的外周侧面。
在混合气体中的TEOS气体的质量分数分布的评估值为±41.8%的混合器中，将薄膜形成于基板表面时，所形成的薄膜的膜厚分布极差，达到无法使用的程度。
此外，评估值为±7.4%的混合器中，与评估值的大小对应的面内膜厚分布的值恶化。
另一方面，评估值为±0.5%以下的混合器中，与评估值的大小对应的面内膜厚分布已消失，可考虑为对于膜厚分布造成影响的因素并非评估值的大小，而是其他因素。
附图文字说明
3、3a~3d‧‧‧混合器
5‧‧‧气体生成容器
6‧‧‧原料物质
7‧‧‧加热装置
10‧‧‧混合容器
11、11a~11d‧‧‧第一筒主体
12、12a~12d‧‧‧第二筒主体
13‧‧‧混合空间
14‧‧‧交叉部分
19‧‧‧释出装置
24‧‧‧真空槽
25‧‧‧气体输送管
28、28a‧‧‧流出口
29‧‧‧虚拟筒
30‧‧‧处理对象物
34‧‧‧电浆装置
45、45a~45d‧‧‧第一筒开口
46、46a~46d‧‧‧第二筒开口
47‧‧‧间隙
48‧‧‧助跑空间。

Claims (15)

1.一种混合器，其特征在于，
具有混合容器、第一筒主体、第二筒主体、流出口，
前述混合容器为，内部的空间从外部的环境气体分离，
前述第一筒主体为，被向根部侧导入的第一气体从末端侧的第一筒开口流出，前述第一筒主体为筒形，
前述第二筒主体为，被向根部侧导入的第二气体从末端侧的第二筒开口流出，前述第二筒主体为筒形，
前述流出口设置于前述混合容器的壁，
前述第一筒开口被从前述第一筒开口面对的前述混合容器的壁面离开地配置于前述混合容器的内部，
前述第二筒主体的至少一部分被在前述第二筒主体的外周侧面与前述第一筒主体的内周侧面不接触的状态下，配置于前述第一筒主体的内部，
前述第一气体在前述第一筒主体的内周侧面与前述第二筒主体的外周侧面之间的间隙流动，
前述第二筒开口配置于前述第一筒主体的内部，
前述第一筒开口配置于比前述第二筒开口距前述第一筒开口所面对的前述混合容器的壁面近的位置，
前述第一气体、前述第二气体被从前述第一筒开口释出至前述混合容器的内部，在前述混合容器的内部混合，前述第一气体、前述第二气体混合所生成的混合气体从前述流出口流出至前述混合容器的外部。
2.如权利要求1所述的混合器，其特征在于，
前述第一筒主体与前述第二筒主体沿着相互平行的直线分别延伸，
前述流出口被配置成，从前述第一筒开口向前述混合容器内流出而直行的前述第一气体，与从前述第二筒开口向前述混合容器内流出而直行的前述第二气体不会向前述流出口入射。
3.如权利要求2所述的混合器，其特征在于，
前述流出口设置于交叉部分的外侧的前述壁面，前述交叉部分为，使前述第一筒主体的外周侧面朝向前述第一筒主体延伸的方向虚拟地延长的虚拟筒与前述混合容器的壁面所交叉的部分的壁面。
4.如权利要求2所述的混合器，其特征在于，
前述流出口的至少一部分配置于，使前述第一筒主体的外周侧面朝向前述第一筒主体延伸的方向虚拟地延长的虚拟筒与前述混合容器的壁面所交叉的位置，
在前述第一筒开口与前述流出口之间设置有挡板部件。
5.如权利要求1或2所述的混合器，其特征在于，
前述混合容器为长方体，前述混合容器的六个壁中的四个壁的壁面被与前述第一筒主体的外周平行地配置，与前述第一筒主体的外周侧面面对。
6.如权利要求1或2所述的混合器，其特征在于，
前述第一筒主体与前述第二筒主体的内周侧面的截面形状为圆形。
7.一种真空处理装置，其具有气体供给装置、混合器、气体输送管、真空槽、气体释出装置，第一气体与第二气体被从前述气体供给装置导入前述混合器，前述第一气体与前述第二气体在前述混合器中混合，生成混合气体，所生成的混合气体被前述气体输送管从前述混合器输送至前述气体释出装置，从前述气体释出装置释出至前述真空槽的内部，配置于前述真空槽的内部的处理对象物被进行真空处理，前述真空处理装置的特征在于，
前述混合器具有混合容器、第一筒主体、第二筒主体、流出口，
前述混合容器为，内部的空间从外部的环境气体分离，
前述第一筒主体为，被向根部侧导入的第一气体从末端侧的第一筒开口流出，前述第一筒主体为筒形，
前述第二筒主体为，被向根部侧导入的第二气体从末端侧的第二筒开口流出，前述第二筒主体为筒形，
前述流出口设置于前述混合容器的壁，与前述气体输送管连接，
前述第一筒开口被与前述第一筒开口面对的前述混合容器的壁面离开地配置于前述混合容器的内部，
前述第二筒主体的至少一部分被在前述第二筒主体的外周侧面与前述第一筒主体的内周侧面不接触的状态下，配置于前述第一筒主体的内部，
前述第一气体在前述第一筒主体的内周侧面与前述第二筒主体的外周侧面之间的间隙流动，
前述第二筒开口配置于前述第一筒主体的内部，
前述第一筒开口配置于比前述第二筒开口距前述第一筒开口所面对的前述混合容器的壁面近的位置，
前述第一气体、前述第二气体被从前述第一筒开口释出至前述混合容器的内部，在前述混合容器的内部混合，前述第一气体、前述第二气体混合所生成的混合气体从前述流出口流入至前述气体输送管的内部。
8.如权利要求7所述的真空处理装置，其特征在于，
前述气体供给装置具有配置原料物质的气体生成容器和加热前述气体生成容器内的前述原料物质的加热装置，
前述原料物质被前述加热装置加热而通过升华或蒸发所生成的原料气体作为前述第一气体或前述第二气体的某一方的气体被供给至前述混合容器，
至少在常温常压下为气态物质的气体作为另一方的气体被供给至前述混合容器。
9.如权利要求8所述的真空处理装置，其特征在于，
通过释出至前述真空槽内的前述混合气体所包括的前述第一气体与前述第二气体的化学反应，薄膜被形成于配置在前述真空槽的内部的处理对象物表面。
10.如权利要求9所述的真空处理装置，其特征在于，
设置有将被从前述混合器供给的前述混合气体电浆化的电浆装置。
11.如权利要求8所述的真空处理装置，其特征在于，
前述第一筒主体与前述第二筒主体沿着相互平行的直线分别延伸，
前述流出口被配置成，从前述第一筒开口流出至前述混合容器内而直行的前述第一气体，与从前述第二筒开口流出至前述混合容器内而直行的前述第二气体不会向前述流出口入射。
12.如权利要求11所述的真空处理装置，其特征在于，
前述流出口设置于交叉部分的外侧的前述壁面，前述交叉部分为，使前述第一筒主体的外周侧面朝向前述第一筒主体延伸的方向虚拟地延长的虚拟筒与前述混合容器的壁面所交叉的部分的壁面。
13.如权利要求11所述的真空处理装置，其特征在于，
前述流出口被配置成至少一部分与交叉位置重叠，前述交叉部分为，使前述第一筒主体的外周侧面朝向前述第一筒主体延伸的方向虚拟地延长的虚拟筒与前述混合容器的壁面所交叉的部分的壁面，
在前述第一筒开口与前述流出口之间设置有挡板部件。
14.如权利要求11所述的真空处理装置，其特征在于，
前述混合容器为长方体，前述混合容器的六个壁中的四个壁的壁面被与前述第一筒主体的外周平行地配置，与前述第一筒主体的外周侧面面对。
15.如权利要求11所述的真空处理装置，其特征在于，
前述第一筒主体与前述第二筒主体的内周侧面的截面形状为圆形。
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