JP2603331B2 - パルスガスノズル装置およびパルスガスノズル反応装置 - Google Patents
パルスガスノズル装置およびパルスガスノズル反応装置Info
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- JP2603331B2 JP2603331B2 JP1039434A JP3943489A JP2603331B2 JP 2603331 B2 JP2603331 B2 JP 2603331B2 JP 1039434 A JP1039434 A JP 1039434A JP 3943489 A JP3943489 A JP 3943489A JP 2603331 B2 JP2603331 B2 JP 2603331B2
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Description
【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 この発明は、パルス状に噴射するガスにパルス放電を
加え、これを分解してラジカルを形成し、パルス状のラ
ジカルビームを発生するパルスガスノズル装置およびこ
のパルスガスノズル装置を取付けたパルスガスノズル反
応装置に関するものである。
加え、これを分解してラジカルを形成し、パルス状のラ
ジカルビームを発生するパルスガスノズル装置およびこ
のパルスガスノズル装置を取付けたパルスガスノズル反
応装置に関するものである。
〔従来の技術〕 従来技術においても、放電により分解したガスを噴出
するノズルおよびこのようなノズルを取付けた反応装置
があった。
するノズルおよびこのようなノズルを取付けた反応装置
があった。
しかし、これらにはいずれも下記〜の欠点があっ
た。
た。
ガスの噴射が連続的もしくは断続的であっても噴射
時間が長いため、噴射ガス分子が先に噴射されたガス分
子と衝突し、ビーム状でないため噴射ガスの分子の気相
での反応を押さえられない。
時間が長いため、噴射ガス分子が先に噴射されたガス分
子と衝突し、ビーム状でないため噴射ガスの分子の気相
での反応を押さえられない。
放電電極などが小型でないため、およびこれらの超
高真空対策が図られていないため、これらノズルを超高
真空容器の中に取付けることができない。
高真空対策が図られていないため、これらノズルを超高
真空容器の中に取付けることができない。
放電が連続的になされるため、反応容器内に放電が
広がり、電界で加速された荷電粒子が反応容器の壁など
をスパッタするため、不純物混入の原因となる。
広がり、電界で加速された荷電粒子が反応容器の壁など
をスパッタするため、不純物混入の原因となる。
この発明は、上記従来技術の欠点を解決した充分短い
時間幅のパルスラジカルビームを発生するパルスガスノ
ズル装置と、かつこれを使用したパルスガスノズル反応
装置を実現することを目的とする。
時間幅のパルスラジカルビームを発生するパルスガスノ
ズル装置と、かつこれを使用したパルスガスノズル反応
装置を実現することを目的とする。
この発明にかかるパルスガスノズル装置は、ガス供給
管に連通する弁室にガス噴出口が形成され、弁室内にガ
ス噴出口の開閉を行う弁体を有し、さらに弁体によるガ
ス噴出口の開閉をガスに対し気密に封止されたコイルへ
の通電により行う電磁石を備えてなるガスノズル部と、
パルス幅と繰り返し周期とを制御してコイルへパルス電
流を印加する電磁駆動電源とガス噴出口に近傍に設けら
れガスノズル部からのパルス状の噴射に同期してパルス
状の放電を行う表面が絶縁材で封止された放電部とから
なるのである。
管に連通する弁室にガス噴出口が形成され、弁室内にガ
ス噴出口の開閉を行う弁体を有し、さらに弁体によるガ
ス噴出口の開閉をガスに対し気密に封止されたコイルへ
の通電により行う電磁石を備えてなるガスノズル部と、
パルス幅と繰り返し周期とを制御してコイルへパルス電
流を印加する電磁駆動電源とガス噴出口に近傍に設けら
れガスノズル部からのパルス状の噴射に同期してパルス
状の放電を行う表面が絶縁材で封止された放電部とから
なるのである。
そして、電磁石のコイルおよび放電部は真空に排気で
きる空間内に収容してもよい。
きる空間内に収容してもよい。
また、この発明にかかるパルスガスノズル反応装置
は、パルスガスノズル装置を真空容器内に設置し、この
真空容器内に設置される基板表面を噴射ガスのビームが
照射するようにし、かつガス噴出口の開時間が、パルス
ガス分子がガス噴出口より噴射された後、真空容器のノ
ズル正面の壁に到達するまでの時間の数倍以内に設定し
たものである。
は、パルスガスノズル装置を真空容器内に設置し、この
真空容器内に設置される基板表面を噴射ガスのビームが
照射するようにし、かつガス噴出口の開時間が、パルス
ガス分子がガス噴出口より噴射された後、真空容器のノ
ズル正面の壁に到達するまでの時間の数倍以内に設定し
たものである。
この発明のパルスガスノズル装置は、コイルにパルス
通電を行うことによりガスがガス噴出口から噴射し、こ
れと同期して放電部から放電が行われガスが分解し出力
する。
通電を行うことによりガスがガス噴出口から噴射し、こ
れと同期して放電部から放電が行われガスが分解し出力
する。
そして、電磁石のコイルと放電部が真空中にあるの
で、ガスによる腐食が発生しない。
で、ガスによる腐食が発生しない。
さらに、この発明のパルスガスノズル反応装置は、噴
出した分解ガスはパルス状のため容器内のガス分子と衝
突することがなく、指向性を保つことができる。
出した分解ガスはパルス状のため容器内のガス分子と衝
突することがなく、指向性を保つことができる。
第１図はこの発明装置の一実施例を示す構成略図であ
る。この図で、10はガスノズル部で、ガス供給管20中に
挿入接続できる。30は放電部で、ガス供給管20中にガス
ノズル部10と直列に接続された石英，アルミナなどの絶
縁管31の外周に高周波放電用のコイル32を巻回して構成
される。50は電磁石駆動電源で、ガスノズル部10の電磁
石のコイルへパルス電流を供給するものであり、パルス
幅とパルスの繰り返し周期の調節が可能なものである。
60は高周波電源で、コイル32にガスノズル部10からのパ
ルス状の噴射に同期してパルス状の放電を行う。
る。この図で、10はガスノズル部で、ガス供給管20中に
挿入接続できる。30は放電部で、ガス供給管20中にガス
ノズル部10と直列に接続された石英，アルミナなどの絶
縁管31の外周に高周波放電用のコイル32を巻回して構成
される。50は電磁石駆動電源で、ガスノズル部10の電磁
石のコイルへパルス電流を供給するものであり、パルス
幅とパルスの繰り返し周期の調節が可能なものである。
60は高周波電源で、コイル32にガスノズル部10からのパ
ルス状の噴射に同期してパルス状の放電を行う。
第２図は、第１図の実施例におけるガスノズル部10の
詳細を示す断面図である。この図で、１は常磁性材料よ
りなる中空のハウジングで、１側は開放され他側に弁室
２とガス噴出口３が形成されている。４は弁体で、弁室
２内に設けられ、フランジ4aと弁室２の側壁との間に、
常時弁体４をガス噴出口３側に弾発してガス噴出口３を
閉止させるように作用するコイル状のスプリング4bが装
着されている。ハウジング１の開放部分の内側にねじ部
が形成され、ここに同じく常磁性材料よりなる支持板５
がその外周に形成されたねじ部を螺合することにより取
付けられる。６は前記支持板５と一体に形成された常磁
性材料からなるガス流路を兼ねた鉄心であり、端部にガ
ス供給管20の接続部6aを有する。この鉄心６の外周に非
磁性体のコイル巻枠７が装着され、これにリード線8aを
有するコイル８が巻回さされている。９はｏリングで、
ハウジング１のコイル８を巻回した内部へガスが流出し
ないように気密封止するためのものである。1aは排気用
パイプで、必要に応じて設けられ、ここからポンプＰで
吸引することで内部を真空に保つ。また、1bは前記ガス
供給管20の接続部である。なお、弁体４は全体を常磁性
材料で作成するか、またはコイル８側の一部のみ常磁性
材料で作成するかしてコイル８に通電が行われたときス
プリング4bに抗して電磁石に吸引されるようにする。
詳細を示す断面図である。この図で、１は常磁性材料よ
りなる中空のハウジングで、１側は開放され他側に弁室
２とガス噴出口３が形成されている。４は弁体で、弁室
２内に設けられ、フランジ4aと弁室２の側壁との間に、
常時弁体４をガス噴出口３側に弾発してガス噴出口３を
閉止させるように作用するコイル状のスプリング4bが装
着されている。ハウジング１の開放部分の内側にねじ部
が形成され、ここに同じく常磁性材料よりなる支持板５
がその外周に形成されたねじ部を螺合することにより取
付けられる。６は前記支持板５と一体に形成された常磁
性材料からなるガス流路を兼ねた鉄心であり、端部にガ
ス供給管20の接続部6aを有する。この鉄心６の外周に非
磁性体のコイル巻枠７が装着され、これにリード線8aを
有するコイル８が巻回さされている。９はｏリングで、
ハウジング１のコイル８を巻回した内部へガスが流出し
ないように気密封止するためのものである。1aは排気用
パイプで、必要に応じて設けられ、ここからポンプＰで
吸引することで内部を真空に保つ。また、1bは前記ガス
供給管20の接続部である。なお、弁体４は全体を常磁性
材料で作成するか、またはコイル８側の一部のみ常磁性
材料で作成するかしてコイル８に通電が行われたときス
プリング4bに抗して電磁石に吸引されるようにする。
次に第２図のガスノズル部10の動作について説明す
る。
る。
コイル８に電流を流すと鉄心６が磁化し、弁体４が図
において左に引っぱられるためガス噴出口３が開とな
る。電流を切るとスプリング4bの力で弁体４が右に移動
し、ガス噴出口３が閉となる。したがって、ガス流路を
兼ねる鉄心６の一端より導入さたガスＧは、コイル８へ
のパルス状の電流印加によりガス噴出口３よりパルス状
に噴出され、ガスノズル部10はパルスガスノズルとして
動作する。
において左に引っぱられるためガス噴出口３が開とな
る。電流を切るとスプリング4bの力で弁体４が右に移動
し、ガス噴出口３が閉となる。したがって、ガス流路を
兼ねる鉄心６の一端より導入さたガスＧは、コイル８へ
のパルス状の電流印加によりガス噴出口３よりパルス状
に噴出され、ガスノズル部10はパルスガスノズルとして
動作する。
次に第１図の実施例の動作を以下に示す。
電磁石駆動電源50によりコイル８に時間幅ｔのパルス
電流を印加すると鉄心６が磁化し、常磁性材料でつくら
れた弁体４が左方に引き付けられガスノズル部10のガス
噴出口３が開となる。これによりガス供給管20より導入
されたガスＧがガス噴出口３より噴射される。このガス
Ｇの噴射に同期して高周波電源60よりコイル32に高周波
電流が印加され、絶縁管31の内部でガスＧが放電により
分解し、絶縁管31の出口よりビーム状に噴射する。一般
にイオンの寿命は短いのでビーム中に含まれるものは、
導入したもとの分子および分解して生成したラジカルが
主成分である。例えばSiH4を導入ガスとした場合は、Si
H3，SiH2,SiH,Si,Hなどが含まれる。
電流を印加すると鉄心６が磁化し、常磁性材料でつくら
れた弁体４が左方に引き付けられガスノズル部10のガス
噴出口３が開となる。これによりガス供給管20より導入
されたガスＧがガス噴出口３より噴射される。このガス
Ｇの噴射に同期して高周波電源60よりコイル32に高周波
電流が印加され、絶縁管31の内部でガスＧが放電により
分解し、絶縁管31の出口よりビーム状に噴射する。一般
にイオンの寿命は短いのでビーム中に含まれるものは、
導入したもとの分子および分解して生成したラジカルが
主成分である。例えばSiH4を導入ガスとした場合は、Si
H3，SiH2,SiH,Si,Hなどが含まれる。
第３図はこの発明に係るパルスガスノズル装置の第２
の実施例を示す。基本的な動作原理は第１図の実施例と
同じであるが、第１図に示すノズル全体が真空容器40の
中に収納されており、かつ真空容器40が真空フランジ41
に接続され、該真空容器40内が排気口42より真空排気さ
れるようになされている点、および放電電極33,34を絶
縁管31上に離隔して設けた点が異なる。この構成により
真空フランジ41を超高真空容器のボートフランジに接続
してノズル全体を超高真空の中に挿入して取付けること
ができる。このような構成のため、反応ガスがコイル８
に接触しないためコイル８の腐食を妨げる。また、コイ
ル８に吸蔵されているガスの脱ガスがあっても、排気口
42から排気されるため超高真空容器の真空容器の真空度
を低下させることがない。さらに、反応ガスが放電電極
34付近にもこないので、コイル巻枠７の外部で放電する
こともない。
の実施例を示す。基本的な動作原理は第１図の実施例と
同じであるが、第１図に示すノズル全体が真空容器40の
中に収納されており、かつ真空容器40が真空フランジ41
に接続され、該真空容器40内が排気口42より真空排気さ
れるようになされている点、および放電電極33,34を絶
縁管31上に離隔して設けた点が異なる。この構成により
真空フランジ41を超高真空容器のボートフランジに接続
してノズル全体を超高真空の中に挿入して取付けること
ができる。このような構成のため、反応ガスがコイル８
に接触しないためコイル８の腐食を妨げる。また、コイ
ル８に吸蔵されているガスの脱ガスがあっても、排気口
42から排気されるため超高真空容器の真空容器の真空度
を低下させることがない。さらに、反応ガスが放電電極
34付近にもこないので、コイル巻枠７の外部で放電する
こともない。
第４図は、第２図に示すパルスガスノズル装置を超高
真空容器70の中に挿入する形で取付けたパルスガスノズ
ル反応装置の一実施例を示す図である。71は基板ホルダ
ー、72は排気ポート、80は半導体基板である。このよう
に、第３図の構成のパルスノズルの場合、超高真空容器
70の中に取付けられるため、ノズル先端と半導体基板80
の距離を任意に設定できる長所がある。
真空容器70の中に挿入する形で取付けたパルスガスノズ
ル反応装置の一実施例を示す図である。71は基板ホルダ
ー、72は排気ポート、80は半導体基板である。このよう
に、第３図の構成のパルスノズルの場合、超高真空容器
70の中に取付けられるため、ノズル先端と半導体基板80
の距離を任意に設定できる長所がある。
さらに、第４図の構成において、ノズルより噴射され
るガスの挙動を考えると、ガスはノズル先端より噴射さ
れたのち、半導体基板80の表面や超高真空容器70の壁に
衝突し反射し、超高真空容器70内で均一な分布になるよ
う拡散する。このため、ガスの噴射パルスの時間が長い
と噴射された分子が容器内の分子と衝突し、指向性のあ
る分子線を形成できなくなる。この発明装置において
は、ノズルのパルス幅をノズルから出たガスが超高真空
容器70の壁に到達する時間の数倍以下とすることによ
り、分子間の衝突が起こらない条件で動作できるように
なっており、分子線の状態が保たれるようになってい
る。
るガスの挙動を考えると、ガスはノズル先端より噴射さ
れたのち、半導体基板80の表面や超高真空容器70の壁に
衝突し反射し、超高真空容器70内で均一な分布になるよ
う拡散する。このため、ガスの噴射パルスの時間が長い
と噴射された分子が容器内の分子と衝突し、指向性のあ
る分子線を形成できなくなる。この発明装置において
は、ノズルのパルス幅をノズルから出たガスが超高真空
容器70の壁に到達する時間の数倍以下とすることによ
り、分子間の衝突が起こらない条件で動作できるように
なっており、分子線の状態が保たれるようになってい
る。
以上の説明から明らかなように、この発明にかかるパ
ルスガスノズル装置は、ガス供給管に連通する弁室にガ
ス噴出口が形成され、弁室内にガス噴出口の開閉を行う
弁体を有し、さらに弁体によるガス噴出口の開閉をガス
に対し気密に封止されたコイルへの通電により行う電磁
石を備えてなるガスノズル部と、パルス幅と繰り返し周
期とを制御してコイルへパルス電流を印加する電磁駆動
電源とガス噴出口近傍に設けられガスノズル部からのパ
ルス状の噴射に同期してパルス状の放電を行う表面が絶
縁材で封止された放電部とからなるので、ラジカルや反
応ガスのパルス分子線を発生できるため反応しやすい２
種類のガスも交互に噴射することにより、これらのガス
が気相で反応するのを押え、半導体基板の表面のみで反
応を起させることが可能で、これにより従来技術では形
成できなかったような新材料などを形成することが可能
である。
ルスガスノズル装置は、ガス供給管に連通する弁室にガ
ス噴出口が形成され、弁室内にガス噴出口の開閉を行う
弁体を有し、さらに弁体によるガス噴出口の開閉をガス
に対し気密に封止されたコイルへの通電により行う電磁
石を備えてなるガスノズル部と、パルス幅と繰り返し周
期とを制御してコイルへパルス電流を印加する電磁駆動
電源とガス噴出口近傍に設けられガスノズル部からのパ
ルス状の噴射に同期してパルス状の放電を行う表面が絶
縁材で封止された放電部とからなるので、ラジカルや反
応ガスのパルス分子線を発生できるため反応しやすい２
種類のガスも交互に噴射することにより、これらのガス
が気相で反応するのを押え、半導体基板の表面のみで反
応を起させることが可能で、これにより従来技術では形
成できなかったような新材料などを形成することが可能
である。
また、先に述べたように電磁石コイルの放電部が反応
ガスに接触しないので、ガスによりコイルや放電電極の
腐食が発生しない。
ガスに接触しないので、ガスによりコイルや放電電極の
腐食が発生しない。
また、パルスの幅をガスの噴射パルス幅と同程度とす
ることにより、反応ガスが真空容器内に均一に拡散する
以前に放電が終了し、したがって真空容器内に漏れた放
電電界によって容器内で放電することがなく、容器壁の
放電スパッタによる反応系の汚染の心配がない。これら
の特徴からこの発明装置は特に高純度を必要とする反応
ガス系に適している。
ることにより、反応ガスが真空容器内に均一に拡散する
以前に放電が終了し、したがって真空容器内に漏れた放
電電界によって容器内で放電することがなく、容器壁の
放電スパッタによる反応系の汚染の心配がない。これら
の特徴からこの発明装置は特に高純度を必要とする反応
ガス系に適している。
第１図はこの発明に係るパルスガスノズル装置の一実施
例を示す構成略図、第２図は第１図の実施例におけるパ
ルスノズル部の詳細を示す断面図、第３図はこの発明の
パルスガスノズル装置の他の実施例を示す構成略図、第
４図はこの発明のパルスガスノズル反応装置の一実施例
を示す構成略図である。 図中、１はハウジングで、２は弁室、３はガス噴出口、
４は弁体、５は支持板、６は鉄心、７はコイル巻枠、８
はコイル、９はｏリング、10はガスノズル部、20はガス
供給管、30は放電部、31は絶縁管、32はコイル、33,34
は放電電極、40は真空容器、41は真空フランジ、42は排
気口、50は電磁石駆動電源、60は高周波電源、70は超高
真空容器、71は基板ホルダー、72は排気ポート、80は半
導体基板である。
例を示す構成略図、第２図は第１図の実施例におけるパ
ルスノズル部の詳細を示す断面図、第３図はこの発明の
パルスガスノズル装置の他の実施例を示す構成略図、第
４図はこの発明のパルスガスノズル反応装置の一実施例
を示す構成略図である。 図中、１はハウジングで、２は弁室、３はガス噴出口、
４は弁体、５は支持板、６は鉄心、７はコイル巻枠、８
はコイル、９はｏリング、10はガスノズル部、20はガス
供給管、30は放電部、31は絶縁管、32はコイル、33,34
は放電電極、40は真空容器、41は真空フランジ、42は排
気口、50は電磁石駆動電源、60は高周波電源、70は超高
真空容器、71は基板ホルダー、72は排気ポート、80は半
導体基板である。
Claims (3)
- 【請求項１】ガス供給管に連通する弁室にガス噴出口が
形成され、前記弁室内に前記ガス噴出口の開閉を行う弁
体を有し、さらに前記弁体によるガス噴出口の開閉をガ
スに対し気密に封止されたコイルへの通電により行う電
磁石を備えてなるガスノズル部と、パルス幅と繰り返し
周期とを制御して前記コイルへパルス電流を印加する電
磁駆動電源と、前記ガス噴出口に近傍に設けられ前記ガ
スノズル部からのパルス状の噴射に同期してパルス状の
放電を行う表面が絶縁材で封止された放電部とからなる
ことを特徴とするパルスガスノズル装置。 - 【請求項２】電磁石のコイルおよび放電部は真空に排気
できる空間内に収容されていることを特徴とする請求項
（１）記載のパルスガスノズル装置。 - 【請求項３】請求項（１）記載のパルスガスノズル装置
が真空容器内に、同じくこの真空容器内に設置される基
板表面を噴射ガスのビームが照射するよう配置されて、
かつ前記パルスガスノズル装置のガス噴出口の開時間
が、パルスガス分子が前記ガス噴出口より噴射された
後、前記真空容器のノズル正面の壁に到達するまでの時
間の数倍以内に設定されていることを特徴とするパルス
ガスノズル反応装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP1039434A JP2603331B2 (ja) | 1989-02-21 | 1989-02-21 | パルスガスノズル装置およびパルスガスノズル反応装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP1039434A JP2603331B2 (ja) | 1989-02-21 | 1989-02-21 | パルスガスノズル装置およびパルスガスノズル反応装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH02218433A JPH02218433A (ja) | 1990-08-31 |
| JP2603331B2 true JP2603331B2 (ja) | 1997-04-23 |
Family
ID=12552893
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP1039434A Expired - Lifetime JP2603331B2 (ja) | 1989-02-21 | 1989-02-21 | パルスガスノズル装置およびパルスガスノズル反応装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2603331B2 (ja) |
Families Citing this family (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| FR2626778B1 (fr) * | 1988-02-09 | 1990-07-13 | Atochem | Nouvelles semelles de ski, leur procede de fabrication et skis equipes de ces semelles |
| ES2320501T3 (es) * | 1999-09-29 | 2009-05-22 | European Community | Distribucion uniforme de gas en un dispositivo de tratamiento con plasma de zona grande. |
| EP2610895B1 (en) | 2010-08-27 | 2015-11-18 | National University Corporation Nagoya University | Radical source and molecular beam epitaxy apparatus |
| JP5673924B2 (ja) * | 2010-08-27 | 2015-02-18 | 国立大学法人名古屋大学 | 分子線エピタキシー装置 |
| CN110813209B (zh) * | 2019-11-25 | 2021-05-28 | 崔秋生 | 一种用于芳构化过程中脱氯脱硫装置及其使用方法 |
-
1989
- 1989-02-21 JP JP1039434A patent/JP2603331B2/ja not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH02218433A (ja) | 1990-08-31 |
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