JPH05299196A - 分子線発生装置 - Google Patents
分子線発生装置Info
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- JPH05299196A JPH05299196A JP9998092A JP9998092A JPH05299196A JP H05299196 A JPH05299196 A JP H05299196A JP 9998092 A JP9998092 A JP 9998092A JP 9998092 A JP9998092 A JP 9998092A JP H05299196 A JPH05299196 A JP H05299196A
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Abstract
(57)【要約】
【目的】 中性分子線の発生装置に関し、ソース室の真
空排気速度に応じて大きな強度の分子線を発生すること
を目的とする。 【構成】 真空排気されるソース室１と，該ソース室１
内に原料ガスを噴出して拡散分子流１０を形成するため
のノズル７ａが開設されたガス筒７と，拡散分子流１０
の一部を通過させるピンホール６ａが設けられたスキマ
ー６と，ピンホール６ａを通過した拡散分子流１０から
なる分子線１１を真空装置３に導入するためにソース室
１よりも高真空に保持される差圧室２と，ソース室１と
差圧室２との間に設けられスキマー６を持着する差圧真
空隔壁４とを有してなる分子線発生装置において，差圧
真空隔壁４の差圧室２側の壁面に密着して冷媒槽１２を
付設し，差圧真空隔壁４及びスキマー６を冷媒槽１２か
らの熱伝導により冷却するように構成する。
空排気速度に応じて大きな強度の分子線を発生すること
を目的とする。 【構成】 真空排気されるソース室１と，該ソース室１
内に原料ガスを噴出して拡散分子流１０を形成するため
のノズル７ａが開設されたガス筒７と，拡散分子流１０
の一部を通過させるピンホール６ａが設けられたスキマ
ー６と，ピンホール６ａを通過した拡散分子流１０から
なる分子線１１を真空装置３に導入するためにソース室
１よりも高真空に保持される差圧室２と，ソース室１と
差圧室２との間に設けられスキマー６を持着する差圧真
空隔壁４とを有してなる分子線発生装置において，差圧
真空隔壁４の差圧室２側の壁面に密着して冷媒槽１２を
付設し，差圧真空隔壁４及びスキマー６を冷媒槽１２か
らの熱伝導により冷却するように構成する。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は強度の大きな中性分子線
の発生装置に関し，とくに超音速分子線源の構造に関す
る。
の発生装置に関し，とくに超音速分子線源の構造に関す
る。
【０００２】近年，中性分子線を照射して反応離脱種を
観測することにより半導体表面における反応を分析する
手法が広く利用されている。また，半導体製造プロセス
において，中性分子線を照射して半導体のエピタキシャ
ル成長を加速することが試みられている。
観測することにより半導体表面における反応を分析する
手法が広く利用されている。また，半導体製造プロセス
において，中性分子線を照射して半導体のエピタキシャ
ル成長を加速することが試みられている。
【０００３】かかる半導体の分析，製造に中性分子線を
利用するためには，必要な測定量または十分な効果を得
ることができるだけの強度の高い分子線を必要とする。
このため，強度の大きな中性分子線発生装置が必要とさ
れている。
利用するためには，必要な測定量または十分な効果を得
ることができるだけの強度の高い分子線を必要とする。
このため，強度の大きな中性分子線発生装置が必要とさ
れている。
【０００４】
【従来の技術】図２は従来の実施例断面図であり，分子
線発生装置の構造を表している。従来の中性分子線発生
装置は，図２を参照して，ソース室１と差圧室２とがス
キマー６を持着する差圧真空隔壁４を挟んで隣接して設
けられる。
線発生装置の構造を表している。従来の中性分子線発生
装置は，図２を参照して，ソース室１と差圧室２とがス
キマー６を持着する差圧真空隔壁４を挟んで隣接して設
けられる。
【０００５】スキマーは通常は頂点にピンホール６ａを
有する中空円錐形であり，底辺周辺が差圧真空隔壁４に
密着され，頂点方向をソース室１に突出するように固定
される。
有する中空円錐形であり，底辺周辺が差圧真空隔壁４に
密着され，頂点方向をソース室１に突出するように固定
される。
【０００６】また，ソース室１は排気口８から真空ポン
プにより排気される。原料ガスは原料ガス入口７ｂから
中空のガス筒７内に導入され，ガス筒７の先端に開設さ
れたノズル７ａからソース室内に噴出され断熱膨張して
拡散分子流１０を形成する。
プにより排気される。原料ガスは原料ガス入口７ｂから
中空のガス筒７内に導入され，ガス筒７の先端に開設さ
れたノズル７ａからソース室内に噴出され断熱膨張して
拡散分子流１０を形成する。
【０００７】この拡散分子流の大部分は差圧真空隔壁４
及びスキマー６に衝突し，散乱されてソース室１に充満
するが，拡散分子流１０の一部はスキマー６のピンホー
ル６ａを通過して差圧室内２に到達し，速度の揃った分
子線１１を差圧室２に形成する。
及びスキマー６に衝突し，散乱されてソース室１に充満
するが，拡散分子流１０の一部はスキマー６のピンホー
ル６ａを通過して差圧室内２に到達し，速度の揃った分
子線１１を差圧室２に形成する。
【０００８】差圧室２は排気口９から真空ポンプにより
排気され，真空を維持することにより，散乱による分子
線の強度の低下を防止する。さらに，分子線１１が通過
する小孔を設けた真空隔壁５により差圧室２と分離され
た真空装置３内へ分子線１１を導入する際，真空装置３
内の真空が低下することを防止する。
排気され，真空を維持することにより，散乱による分子
線の強度の低下を防止する。さらに，分子線１１が通過
する小孔を設けた真空隔壁５により差圧室２と分離され
た真空装置３内へ分子線１１を導入する際，真空装置３
内の真空が低下することを防止する。
【０００９】かかる構成の分子線発生装置では，ガス筒
７のノズル７ａから原料ガスをソース室１に噴出して形
成する拡散分子流は，その大部分がスキマー６及び差圧
真空隔壁４に衝突して反射され，その一部は拡散分子流
の流域内を逆進して散乱され，拡散分子流流域内に停留
する。
７のノズル７ａから原料ガスをソース室１に噴出して形
成する拡散分子流は，その大部分がスキマー６及び差圧
真空隔壁４に衝突して反射され，その一部は拡散分子流
の流域内を逆進して散乱され，拡散分子流流域内に停留
する。
【００１０】このため，拡散分子流１０の流域内の圧力
が局部的に上昇し，分子流の平均自由工程が短くなるた
め分子流の散乱が大きくなり，その結果，分子線１１の
強度がソース室１の真空度から予想される強度よりも小
さくなるのである。
が局部的に上昇し，分子流の平均自由工程が短くなるた
め分子流の散乱が大きくなり，その結果，分子線１１の
強度がソース室１の真空度から予想される強度よりも小
さくなるのである。
【００１１】従って，ソース室１の真空排気速度を大き
くしても，かかる局所的圧力の上昇があるため分子線強
度は増加しなくなり，強度の大きな分子線を発生するこ
とができない。
くしても，かかる局所的圧力の上昇があるため分子線強
度は増加しなくなり，強度の大きな分子線を発生するこ
とができない。
【００１２】
【発明が解決しようとする課題】上述したように，従来
の分子線発生装置では，ソース室に噴出した拡散分子流
がスキマー及び差圧真空隔壁に衝突し，反射されて再び
拡散分子流内に戻り，局部的に圧力を上昇して分子流の
散乱を増加するため，真空排気速度を大きくしても分子
線強度が大きくならず，強度の大きい分子線を発生する
ことができないという問題があった。
の分子線発生装置では，ソース室に噴出した拡散分子流
がスキマー及び差圧真空隔壁に衝突し，反射されて再び
拡散分子流内に戻り，局部的に圧力を上昇して分子流の
散乱を増加するため，真空排気速度を大きくしても分子
線強度が大きくならず，強度の大きい分子線を発生する
ことができないという問題があった。
【００１３】本発明は，スキマー及び差圧真空隔壁から
の拡散分子流の反射を防止することにより，拡散分子流
流域内の局部的圧力上昇を回避し，ソース室の真空排気
速度に応じた強度の分子線を発生することができる分子
線発生装置を提供することを目的とする。
の拡散分子流の反射を防止することにより，拡散分子流
流域内の局部的圧力上昇を回避し，ソース室の真空排気
速度に応じた強度の分子線を発生することができる分子
線発生装置を提供することを目的とする。
【００１４】
【課題を解決するための手段】図２は従来の実施例断面
図であり，分子線発生装置の主要な構造を表している。
図であり，分子線発生装置の主要な構造を表している。
【００１５】上記課題を解決するための本発明の構成
は，図２を参照して，真空排気されるソース室１と，該
ソース室１内に原料ガスをノズル７ａから噴出して拡散
分子流１０を形成するための該ノズル７ａが開設された
ガス筒７と，該拡散分子流１０の一部を通過させるピン
ホール６ａが設けられたスキマー６と，該ピンホール６
ａを通過した該拡散分子流１０からなる分子線１１を真
空装置３に導入するために該ソース室１よりも高真空に
保持される差圧室２と，該ソース室１と該差圧室２との
間に設けられ該スキマー６を持着する差圧真空隔壁４と
を有してなる分子線発生装置において，該差圧真空隔壁
４の該差圧室２側の壁面に密着して冷媒槽１２を付設
し，該差圧真空隔壁４及び該スキマー６を該冷媒槽１２
からの熱伝導により冷却することを特徴として構成す
る。
は，図２を参照して，真空排気されるソース室１と，該
ソース室１内に原料ガスをノズル７ａから噴出して拡散
分子流１０を形成するための該ノズル７ａが開設された
ガス筒７と，該拡散分子流１０の一部を通過させるピン
ホール６ａが設けられたスキマー６と，該ピンホール６
ａを通過した該拡散分子流１０からなる分子線１１を真
空装置３に導入するために該ソース室１よりも高真空に
保持される差圧室２と，該ソース室１と該差圧室２との
間に設けられ該スキマー６を持着する差圧真空隔壁４と
を有してなる分子線発生装置において，該差圧真空隔壁
４の該差圧室２側の壁面に密着して冷媒槽１２を付設
し，該差圧真空隔壁４及び該スキマー６を該冷媒槽１２
からの熱伝導により冷却することを特徴として構成す
る。
【００１６】
【作用】本発明の構成では，図２を参照して，スキマー
６及び差圧真空隔壁４は，差圧真空隔壁４に密接して設
けられた冷媒槽１２により冷却されている。
６及び差圧真空隔壁４は，差圧真空隔壁４に密接して設
けられた冷媒槽１２により冷却されている。
【００１７】他方，ノズル７ａからソース室１に原料ガ
スを噴出して形成された拡散分子流は，低速であり運動
エネルギーが小さい。このため，拡散分子流は，冷却さ
れたスキマー６及び差圧真空隔壁４に衝突したとき，容
易にこれらの壁面に吸着され，再びソース室１には放出
されない。
スを噴出して形成された拡散分子流は，低速であり運動
エネルギーが小さい。このため，拡散分子流は，冷却さ
れたスキマー６及び差圧真空隔壁４に衝突したとき，容
易にこれらの壁面に吸着され，再びソース室１には放出
されない。
【００１８】従って，本発明では，ソース室１の一部，
特に拡散分子流１０流域内に局部的に高圧の領域が形成
されることを防止できるのである。このため，拡散分子
流１０の平均自由工程はソース室１の真空度から期待さ
れるものとなり，ソース室１の真空排気速度に応じた強
度の分子線を発生することができる。
特に拡散分子流１０流域内に局部的に高圧の領域が形成
されることを防止できるのである。このため，拡散分子
流１０の平均自由工程はソース室１の真空度から期待さ
れるものとなり，ソース室１の真空排気速度に応じた強
度の分子線を発生することができる。
【００１９】
【実施例】本発明を，半導体表面における反応の観測装
置に用いた実施例を参照して，詳細に説明する。
置に用いた実施例を参照して，詳細に説明する。
【００２０】図１を参照して，本実施例の分子線発生装
置は，表面反応の観測をするための真空装置３に分子線
１１を照射するためのもので，真空装置３とは分子線１
１を通す小孔が開設された真空隔壁５により隔てられ
る。
置は，表面反応の観測をするための真空装置３に分子線
１１を照射するためのもので，真空装置３とは分子線１
１を通す小孔が開設された真空隔壁５により隔てられ
る。
【００２１】分子線発生装置の構造は，スキマー６及び
差圧真空隔壁４を除き，前述した従来の実施例の装置と
略同様である。即ち，真空装置２と真空隔壁５で隔てら
れて差圧室２が設けられ，差圧室２とスキマー６及び差
圧真空隔壁４で隔てられてソース室１が設けられる。
差圧真空隔壁４を除き，前述した従来の実施例の装置と
略同様である。即ち，真空装置２と真空隔壁５で隔てら
れて差圧室２が設けられ，差圧室２とスキマー６及び差
圧真空隔壁４で隔てられてソース室１が設けられる。
【００２２】差圧真空隔壁４は分子線１１に垂直に設け
られた円輪板からなり，外周端は分子線発生装置の外壁
に密接され差圧室２とソース室１間の気密を保持する。
スキマー６は頂点にピンホール６ａを有する円錐形の板
からなり，底周端は差圧真空隔壁４の内周端部に密着し
て持着され，優れた熱伝導を得ることができる。
られた円輪板からなり，外周端は分子線発生装置の外壁
に密接され差圧室２とソース室１間の気密を保持する。
スキマー６は頂点にピンホール６ａを有する円錐形の板
からなり，底周端は差圧真空隔壁４の内周端部に密着し
て持着され，優れた熱伝導を得ることができる。
【００２３】差圧真空隔壁４の差圧室２側には円輪柱状
の冷媒層１２がその円輪柱底面を差圧真空隔壁４に密着
して設けられ，差圧真空隔壁４を冷却する。同時に，ス
キマー６も差圧真空隔壁４を通してその底周端から冷却
される。
の冷媒層１２がその円輪柱底面を差圧真空隔壁４に密着
して設けられ，差圧真空隔壁４を冷却する。同時に，ス
キマー６も差圧真空隔壁４を通してその底周端から冷却
される。
【００２４】冷媒には，液体窒素，液体ヘリウムの他，
通常用いられる各種の冷媒を使用することができる。ソ
ース室１には，先端にノズル７ａが開設された中空管状
のガス筒７がスキマー６に対向するソース室１の壁面に
突設され，このガス筒７内に原料ガスを導入し，ノズル
７ａからソース１室内に噴出させる。ノズルの直径は，
例えば０．０５mmであり，原料ガスとして例えば反応性
の分子である１気圧の塩素ガスを用いることができる。
通常用いられる各種の冷媒を使用することができる。ソ
ース室１には，先端にノズル７ａが開設された中空管状
のガス筒７がスキマー６に対向するソース室１の壁面に
突設され，このガス筒７内に原料ガスを導入し，ノズル
７ａからソース１室内に噴出させる。ノズルの直径は，
例えば０．０５mmであり，原料ガスとして例えば反応性
の分子である１気圧の塩素ガスを用いることができる。
【００２５】ソース室１は排気口８から例えば２２００
ｌ／分の排気速度を有する真空ポンプにより排気され，
１０-3〜１０-4Torrの真空に維持される。ソース室１に
噴出した原料ガスは，断熱拡散して拡散分子流１０とな
りその大部分はスキマー６及び差圧真空隔壁４に衝突す
る。この衝突した分子は冷却されたスキマー６及び差圧
真空隔壁４の壁面に吸着されるから，拡散分子流１０内
に再び還流することはない。従って，拡散分子流１０の
一部が局所的に圧力が高くなるということは起こらな
い。
ｌ／分の排気速度を有する真空ポンプにより排気され，
１０-3〜１０-4Torrの真空に維持される。ソース室１に
噴出した原料ガスは，断熱拡散して拡散分子流１０とな
りその大部分はスキマー６及び差圧真空隔壁４に衝突す
る。この衝突した分子は冷却されたスキマー６及び差圧
真空隔壁４の壁面に吸着されるから，拡散分子流１０内
に再び還流することはない。従って，拡散分子流１０の
一部が局所的に圧力が高くなるということは起こらな
い。
【００２６】他方，拡散分子流１０の一部はスキマー６
に設けられたピンホール６ａを通過して差圧室２内に流
入して，分子線１１を形成する。差圧室２は，排気口９
から例えば３００ｌ／分の排気速度を有する真空ポンプ
により排気され，分子線の散乱を抑制するため１０-5〜
１０-6Torrの真空に維持される。
に設けられたピンホール６ａを通過して差圧室２内に流
入して，分子線１１を形成する。差圧室２は，排気口９
から例えば３００ｌ／分の排気速度を有する真空ポンプ
により排気され，分子線の散乱を抑制するため１０-5〜
１０-6Torrの真空に維持される。
【００２７】この差圧室２を通過した分子線１１は真空
隔壁５の小口から真空装置内に注入される。本実施例で
は，分子線１１の強度は単位立体角当たり略２×１０17
分子／秒であった。これは同様の真空ポンプを用いて同
様の真空度を維持した従来の例における分子線強度の略
２倍である。
隔壁５の小口から真空装置内に注入される。本実施例で
は，分子線１１の強度は単位立体角当たり略２×１０17
分子／秒であった。これは同様の真空ポンプを用いて同
様の真空度を維持した従来の例における分子線強度の略
２倍である。
【００２８】
【発明の効果】本発明によれば，スキマー及び差圧真空
隔壁からの拡散分子流の還流を防止することができるか
ら，拡散分子流流域内の局部的圧力上昇が回避され，ソ
ース室の真空排気速度に応じて強度の大きい分子線を発
生することができる分子線発生装置を提供することがで
き，半導体分析装置及び半導体製造装置の性能向上に寄
与するところが大きい。
隔壁からの拡散分子流の還流を防止することができるか
ら，拡散分子流流域内の局部的圧力上昇が回避され，ソ
ース室の真空排気速度に応じて強度の大きい分子線を発
生することができる分子線発生装置を提供することがで
き，半導体分析装置及び半導体製造装置の性能向上に寄
与するところが大きい。
【図１】 本発明の実施例断面図
【図２】 従来の実施例断面図
１ ソース室 ２ 差圧室 ３ 真空装置 ４ 差圧真空隔壁 ５ 真空隔壁 ６ スキマー ６ａ ピンホール ７ ガス筒 ７ａ ノズル ７ｂ 原料ガス入口 ８，９ 排気口 １０ 拡散分子流 １１ 分子線 １２ 冷媒槽
Claims (1)
- 【請求項１】 真空排気されるソース室（１）と，該ソ
ース室（１）内に原料ガスをノズル（７ａ）から噴出し
て拡散分子流（１０）を形成するための該ノズル（７
ａ）が開設されたガス筒（７）と，該拡散分子流（１
０）の一部を通過させるピンホール（６ａ）が設けられ
たスキマー（６）と，該ピンホール（６ａ）を通過した
該拡散分子流（１０）からなる分子線（１１）を真空装
置（３）に導入するために該ソース室（１）よりも高真
空に保持される差圧室（２）と，該ソース室（１）と該
差圧室（２）との間に設けられ該スキマー（６）を持着
する差圧真空隔壁（４）とを有してなる分子線発生装置
において，該差圧真空隔壁（４）の該差圧室（２）側の
壁面に密着して冷媒槽（１２）を付設し，該差圧真空隔
壁（４）及び該スキマー（６）を該冷媒槽（１２）から
の熱伝導により冷却することを特徴とする分子線発生装
置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP9998092A JPH05299196A (ja) | 1992-04-20 | 1992-04-20 | 分子線発生装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP9998092A JPH05299196A (ja) | 1992-04-20 | 1992-04-20 | 分子線発生装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH05299196A true JPH05299196A (ja) | 1993-11-12 |
Family
ID=14261818
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP9998092A Withdrawn JPH05299196A (ja) | 1992-04-20 | 1992-04-20 | 分子線発生装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH05299196A (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN105764228A (zh) * | 2014-12-19 | 2016-07-13 | 中国科学院空间科学与应用研究中心 | 一种空间中性原子探测仪器的定标系统及方法 |
| CN105785426B (zh) * | 2014-12-19 | 2018-08-14 | 中国科学院空间科学与应用研究中心 | 一种空间中性原子成像仪定标的方法及装置 |
-
1992
- 1992-04-20 JP JP9998092A patent/JPH05299196A/ja not_active Withdrawn
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN105764228A (zh) * | 2014-12-19 | 2016-07-13 | 中国科学院空间科学与应用研究中心 | 一种空间中性原子探测仪器的定标系统及方法 |
| CN105785426B (zh) * | 2014-12-19 | 2018-08-14 | 中国科学院空间科学与应用研究中心 | 一种空间中性原子成像仪定标的方法及装置 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A300 | Withdrawal of application because of no request for examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A300 Effective date: 19990706 |