JPS61218816A - Gaseous phase excitation device - Google Patents

Gaseous phase excitation device

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Publication number
JPS61218816A
JPS61218816A JP60126147A JP12614785A JPS61218816A JP S61218816 A JPS61218816 A JP S61218816A JP 60126147 A JP60126147 A JP 60126147A JP 12614785 A JP12614785 A JP 12614785A JP S61218816 A JPS61218816 A JP S61218816A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
chamber
electrode
contraction
gas
downstream
Prior art date
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Pending
Application number
JP60126147A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Yuji Chiba
千葉 裕司
Kenji Ando
謙二 安藤
Tatsuo Masaki
正木 辰雄
Masao Sugata
菅田 正夫
Kuniji Osabe
長部 国志
Osamu Kamiya
神谷 攻
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Canon Inc
Original Assignee
Canon Inc
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Filing date
Publication date
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Priority to CA000504938A priority patent/CA1272662A/en
Priority to DE19863610298 priority patent/DE3610298A1/en
Priority to GB8607602A priority patent/GB2175413B/en
Publication of JPS61218816A publication Critical patent/JPS61218816A/en
Priority to US07/052,148 priority patent/US4911805A/en
Pending legal-status Critical Current

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Abstract

PURPOSE:To enable a carrier gas and a source gas to be uniformly mixed in a pipe by passing both the gases through an electrode composed of double pipes of a given length. CONSTITUTION:A barlike second electrode 9b is provided in a pipelike first electrode 9a. A carrier gas and a source gas are supplied into the first electrode 9a. A discharge is induced between the first and second electrodes 9a, 9b. A DC glow discharge or a high frequency glow discharge method is used as a gaseous phase excitation method usable in this case. Further, a perforated pipe is used as the second electrode 9b provided in the first electrode 9a and a carrier gas and a source gas are supplied into the first and second electrodes 9a and 9b, respectively. This construction secure a uniform mixture of the carrier gas and the source gas.

Description

【発明の詳細な説明】 [産業上の利用分野] 本発明は、微粒子の移送手段や吹き付は手段等として利
用される微粒子流の流れ制御装置に用いられる気相励起
装置に関するものである。
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION [Industrial Application Field] The present invention relates to a gas phase excitation device used in a flow control device for a particulate flow, which is used as a means for transporting or spraying particulates.

未明証書において、微粒子とは、原子、分子、超微粒子
及び一般微粒子をいう。ここで超微粒子とは、例えば、
気相反応を利用した、ガス中蒸発法、プラズマ蒸発法、
気相化学反応法、更には液相反応を利用した、コロイド
学的な沈殿法、溶液噴霧熱分解法等によって得られる、
超微細な(一般には0.5 p、m以下)粒子をいう。
In this document, fine particles refer to atoms, molecules, ultrafine particles, and general fine particles. Here, ultrafine particles are, for example,
Evaporation method in gas, plasma evaporation method using gas phase reaction,
Obtained by gas phase chemical reaction method, colloidal precipitation method, solution spray pyrolysis method, etc. using liquid phase reaction,
Refers to ultrafine particles (generally 0.5 p, m or less).

一般微粒子とは1機械的粉砕や析出沈殿処理等の一般的
手法によって得られる微細粒子をいう。また、ビームと
は、流れ方向に断面積がほぼ一定の噴流のことをいい、
その断面形状は問わないものである。
General fine particles refer to fine particles obtained by a general method such as mechanical crushing or precipitation treatment. Also, a beam is a jet whose cross-sectional area is almost constant in the flow direction.
Its cross-sectional shape does not matter.

[従来の技術] 従来、微粒子の生成、活性化に用いられる気相励起装置
は、対向する2枚の平行電極間にキャリヤガスと原料ガ
スを供給し、両電極間で放電させるようにしたものであ
った。
[Prior Art] Conventionally, a gas phase excitation device used for generating and activating fine particles supplies a carrier gas and a raw material gas between two parallel electrodes facing each other, and discharges between the two electrodes. Met.

[発明が解決しようとする問題点] しかしながら、この様な従来装置においては、キャリヤ
ガスと原料ガスを均一に混合させることが難しく、また
、平行電極間での放電は、ガスの拡散等により利用効率
の悪いものであった。
[Problems to be solved by the invention] However, in such conventional devices, it is difficult to uniformly mix the carrier gas and the raw material gas, and the discharge between parallel electrodes is difficult to utilize due to gas diffusion, etc. It was inefficient.

本発明は、上記従来技術の欠点を解決するためになされ
たもので、微粒子の生成、活性化を効率よく行なうこと
のできる気相励起装置を提供することを目的とするもの
である。
The present invention was made to solve the above-mentioned drawbacks of the prior art, and an object of the present invention is to provide a gas phase excitation device that can efficiently generate and activate fine particles.

L問題点を解決するための手段] 本発明の基本原理を、実施例に対応する第1図と共に説
明する。第1図においては、筒状の第1電極9aの中心
部に棒状の第2電極8bを設け、キャリヤガスと原料ガ
スを装置9の一端から供給し。
Means for Solving Problem L] The basic principle of the present invention will be explained with reference to FIG. 1 corresponding to an embodiment. In FIG. 1, a rod-shaped second electrode 8b is provided at the center of a cylindrical first electrode 9a, and a carrier gas and source gas are supplied from one end of the device 9.

前記第1、第2電極間で放電させるように構成したもの
である。
The structure is such that discharge occurs between the first and second electrodes.

[作用] ギヤリヤガスと原料ガスは共にパイプ内を通過するため
、従来に比べてガスの混合を十分に行うことができる。
[Operation] Since both the gear gas and the raw material gas pass through the pipe, the gases can be mixed more thoroughly than in the past.

また、パイプ内において放電が行なわれるため、ガスを
不必要に拡散させることなく微粒子の生成、活性化を効
率よく行うことができる。
In addition, since the discharge occurs within the pipe, it is possible to efficiently generate and activate the particles without unnecessarily diffusing the gas.

[実施例] 第2図は本発明による気相励起装置を超微粒子による成
膜装置に利用した場合の一実施例の概略図で、図中1は
縮小拡大ノズル、3は上流室、4aは第一下流室、4b
は第二下流室、9は気相励起装置である。
[Example] Fig. 2 is a schematic diagram of an example in which the gas phase excitation device according to the present invention is used in a film forming device using ultrafine particles, in which 1 is a contraction/expansion nozzle, 3 is an upstream chamber, and 4a is First downstream chamber, 4b
9 is a second downstream chamber, and 9 is a gas phase excitation device.

上流室3と第一下流室4aは、一体のユニットとして構
成されており、第一下流室4aに、やはり各々ユニット
化されたスキマー7、ゲートバルブ8及び第二下流室4
bが、全て共通した径のフランジ(以下「共通フランジ
」という)を介して、相互に連結分離可能に順次連結さ
れている。上流室3、第−下流室4a及び第二下流室4
bは、後述する排気系によって、上流室3から第二下流
室4bへと、段階的に高い真空度に保たれているもので
ある。
The upstream chamber 3 and the first downstream chamber 4a are configured as an integrated unit, and the first downstream chamber 4a is equipped with a skimmer 7, a gate valve 8, and a second downstream chamber 4, which are also each unitized.
b are sequentially connected to each other so as to be connectable and separable via flanges having a common diameter (hereinafter referred to as "common flanges"). Upstream chamber 3, first downstream chamber 4a and second downstream chamber 4
b is maintained at a high degree of vacuum in stages from the upstream chamber 3 to the second downstream chamber 4b by an exhaust system to be described later.

上流室3の一側には、共通フランジを介して気相励起装
置9が取付けられている。この気相励起装置9は、プラ
ズマによって活性な超微粒子を発生させると共に、例え
ば水素、ヘリウム、アルゴン、窒素等のキャリアガスと
共にこの超微粒子を、対向側に位置する縮小拡大ノズル
lへと送り出すものである。この形成された超微粒子が
、上流室3の内面に付着しないよう、付着防止処理を内
面に施しておいてもよい。また、発生した超微粒子は、
上流室3に比して第一下流室4aが高い真空度にあるた
め、両者間の圧力差によって、キャリアガスと共に直に
縮小拡大ノズルl内を流過して第一下流室4aへと流れ
ることになる。
A gas phase excitation device 9 is attached to one side of the upstream chamber 3 via a common flange. This gas phase excitation device 9 generates active ultrafine particles using plasma, and sends out the ultrafine particles together with a carrier gas such as hydrogen, helium, argon, nitrogen, etc. to a contraction/expansion nozzle l located on the opposite side. It is. In order to prevent the formed ultrafine particles from adhering to the inner surface of the upstream chamber 3, an anti-adhesion treatment may be applied to the inner surface of the upstream chamber 3. In addition, the generated ultrafine particles are
Since the first downstream chamber 4a has a higher degree of vacuum than the upstream chamber 3, the pressure difference between the two causes the carrier gas to flow directly through the contraction/expansion nozzle l and into the first downstream chamber 4a. It turns out.

気相励起装置9は、第1図(a)、 (b)に示される
ように、棒状の第2電極9bを管状の第1電極9a内に
設け、第1電極9a内にキャリアガスと原料ガス7  
を供給して、両電極9a、 9b間で放電させるものと
なっている。この時に使用出来る気相励起法としては、
直流グロー放電法、高周波グロー放電法を挙げることが
出来る。また、気相励起装置9は、第3図(a)、 (
b)に示されるように、第1電極9a内に設けられてい
る第2電極9bを多孔管として、第1電極8a内にキャ
リヤガスを供給し、第2電極9b内に原料ガスを供給す
るものとすることもできる。この様な構成にすれば、キ
ャリヤガスと原料ガスを管内でさらに均一に混合しなが
ら、気相励起することが可能となる。
As shown in FIGS. 1(a) and 1(b), the gas phase excitation device 9 includes a rod-shaped second electrode 9b provided inside a tubular first electrode 9a, and a carrier gas and a raw material in the first electrode 9a. gas 7
is supplied to cause discharge between the electrodes 9a and 9b. Gas phase excitation methods that can be used at this time include:
Examples include a direct current glow discharge method and a high frequency glow discharge method. In addition, the gas phase excitation device 9 is shown in FIG. 3(a), (
As shown in b), the second electrode 9b provided in the first electrode 9a is made into a porous tube, and a carrier gas is supplied into the first electrode 8a, and a raw material gas is supplied into the second electrode 9b. It can also be taken as a thing. With such a configuration, it becomes possible to excite the gas phase while mixing the carrier gas and the source gas more uniformly within the tube.

縮小拡大ノズルlは、第一下流室4aの上流室3側の側
端に、上流室3に流入口1aを開口させ、第一下流室4
aに流出口1bを開口させて、上流室3内に突出した状
態で、共通フランジを介して取付けられている。但しこ
の縮小拡大ノズル1は、第一下流室4a内に突出した状
態で取付けるようにしてもよい。縮小拡大ノズル1をい
ずれに突出させるかは、移送する超微粒Y−の大きさ、
量、性質等に応じて選択すればよい。
The contraction/expansion nozzle l opens an inlet port 1a to the upstream chamber 3 at the side end of the first downstream chamber 4a on the upstream chamber 3 side, and the first downstream chamber 4
The outflow port 1b is opened at a, and the upstream chamber 3 is protruded into the upstream chamber 3, and is attached via a common flange. However, the contraction/expansion nozzle 1 may be installed in a state in which it projects into the first downstream chamber 4a. The direction in which the contraction/expansion nozzle 1 should protrude depends on the size of the ultrafine particles Y- to be transferred,
It may be selected depending on the amount, properties, etc.

縮小拡大ノズルlとしては、前述のように、流入口1a
から徐々に開口面積が絞られてのど部2となり、再び徐
々に開口面積が拡大して流出口1bとなっているもので
あればよいが、そののど部2の開口面積が、真空ポンプ
5aの排気流量より、所要の上流室3の圧力及び温度下
におけるノズル流量が小さくなるよう定められている。
As mentioned above, the contraction/expansion nozzle l is the inlet 1a.
The opening area is gradually narrowed down to form the throat 2, and the opening area is gradually expanded again to form the outflow port 1b. The nozzle flow rate is determined to be smaller than the exhaust flow rate under the required pressure and temperature of the upstream chamber 3.

これによって流出口1bは適正膨張となり、流出口1b
での減速等を防止できる。また、第4図(a)に拡大し
て示しであるように、流出口lb付近の内周面が、中心
軸に対してほぼ平行であることが好ましい。これは、噴
出されるキャリアガス及びa微粒子の流れ方向が、ある
程度流出口1b伺近の内周面の方向によって影響を受け
るので、できるだけ平行流にさせやすくするためである
。しかし、第4図(b)に示されるように、のど部2か
ら流出口1bへ至る内周面の中心軸に対する角度αを、
7°以下好ましくは5°以下とすれば、剥離現象を生じ
にくく、噴出するキャリアガス及び超微粒子の流れはほ
ぼ均一に維持されるので、この場合はことさら上記平行
部を形成しなくともよい。平行部の形成を省略すること
により、縮小拡大ノズル1の作製が容易となる。また、
縮小拡大ノズルlを$4図(Q)に示されるような矩形
のものとすれば、スリット状にキャリアガス及び超微粒
子を噴出させることができる。
As a result, the outlet 1b is properly expanded, and the outlet 1b
This can prevent deceleration, etc. Further, as shown in an enlarged view in FIG. 4(a), it is preferable that the inner circumferential surface near the outlet lb is substantially parallel to the central axis. This is because the flow direction of the ejected carrier gas and a particulates is influenced to some extent by the direction of the inner circumferential surface near the outlet 1b, so that it is possible to make the flow parallel to each other as easily as possible. However, as shown in FIG. 4(b), the angle α of the inner peripheral surface from the throat portion 2 to the outlet 1b with respect to the central axis is
If the angle is 7° or less, preferably 5° or less, peeling phenomenon will not easily occur and the flow of the ejected carrier gas and ultrafine particles will be maintained almost uniformly, so in this case, it is not necessary to form the above-mentioned parallel portion. By omitting the formation of the parallel portion, the contraction/expansion nozzle 1 can be manufactured easily. Also,
If the contraction/expansion nozzle l is made rectangular as shown in Figure 4 (Q), carrier gas and ultrafine particles can be ejected in a slit shape.

ここで、前記剥離現象とは縮小拡大ノズルlの内面に突
起物等があった場合に、縮小拡大ノズルlの内面と流過
流体間の境界層が大きくなって、流れが不均一になる現
象をいい、噴出流が高速になるほど生じやすい、前述の
角度αは、この剥離現象防止のために、縮小拡大ノズル
lの内面仕上げ精度が劣るものほど小さくすることが好
ましい。縮小拡大ノズル1の内面は、JIS B 08
01に定められる、表面仕上げ精度を表わす逆三角形マ
ークで三つ以上、最適には四つ以上が好ましい、特に、
縮小拡大ノズル1の拡大部における剥離現象が、その後
のキャリアガス及び超微粒子の流れに大きく影響するの
で、上記仕上げ精度を、この拡大部を重点にして定める
ことによって、縮小拡大ノズルlの作製を容易にできる
。また、やはり剥離現象の発生防止のため、のど部2は
滑らかな湾曲面とし、断面積変化率における微係数が■
とならないようにする必要がある。
Here, the separation phenomenon is a phenomenon in which when there is a protrusion etc. on the inner surface of the contraction/expansion nozzle l, the boundary layer between the inner surface of the contraction/expansion nozzle l and the flowing fluid becomes large and the flow becomes non-uniform. In order to prevent this peeling phenomenon, it is preferable that the above-mentioned angle α, which is more likely to occur as the jet flow becomes faster, is made smaller as the inner surface finishing precision of the contraction-expansion nozzle l becomes lower. The inner surface of the contraction/expansion nozzle 1 conforms to JIS B 08.
01, it is preferable to have three or more inverted triangle marks representing surface finish accuracy, and optimally four or more. In particular,
Since the peeling phenomenon in the enlarged part of the contraction-expansion nozzle 1 greatly affects the subsequent flow of carrier gas and ultrafine particles, the above-mentioned finishing accuracy is determined with emphasis on this enlarged part, so that the production of the contraction-expansion nozzle 1 is improved. It's easy to do. In addition, in order to prevent the occurrence of peeling phenomenon, the throat portion 2 is made a smooth curved surface, and the differential coefficient of the cross-sectional area change rate is
It is necessary to make sure that this does not happen.

縮小拡大ノズルlの材質としては、例えば鉄、ステンレ
ススチールその他の金属の他、アクリル樹脂、ポリ塩化
ビニル、ポリエチレン、ポリスチレン、ポリプロピレン
等の合成樹脂、セラミック材料2石英、ガラス等、広く
用いることができる。この材質の選択は、生成される超
微粒子との非反応性、加工性、真空系内におけるガス放
出性笠を考慮して行えばよい。また、縮小拡大ノズルl
の内面に、超微粒子の付着・反応を生じにくい材料をメ
ッキ又はコートすることもできる。具体例としては、ポ
リフッ化エチレンのコート等を挙げることができる。
The material for the contraction/expansion nozzle l can be widely used, such as iron, stainless steel, and other metals, as well as synthetic resins such as acrylic resin, polyvinyl chloride, polyethylene, polystyrene, and polypropylene, ceramic materials, quartz, and glass. . This material may be selected in consideration of non-reactivity with the generated ultrafine particles, processability, and gas release capacity in a vacuum system. Also, the contraction/expansion nozzle l
The inner surface of the substrate may be plated or coated with a material that is less likely to cause adhesion or reaction of ultrafine particles. Specific examples include polyfluoroethylene coating.

縮小拡大ノズル1の長さは、装置の大きさ等によって任
意に定めることができる。ところで、縮小拡大ノズル1
を流過するときに、キャリアガス及び超微粒子は、保有
する熱エネルギーが運動エネルギーに変換される。そし
て、特に超音速で噴出される場合、熱エネルギーは著し
く小さくなって過冷却状態となる。従って、キャリアガ
ス中に凝縮成分が含まれている場合、上記過冷却状態に
よって積極的にこれらを凝縮させ、これによって超微粒
子を形成させることも可能である。これによる超微粒子
の形成は、均質核形成であるので、均質な超微粒子が得
やすい。また、この場合、十分な凝縮を行うために、縮
小拡大ノズルlは長い方が好ましい。一方、上記のよう
な凝縮を生ずると、これによって熱エネルギーが増加し
て速度エネルギーは低下する。従って、高速噴出の維持
を図る上では、縮小拡大ノズルlは短い方が好ましい。
The length of the contraction/expansion nozzle 1 can be arbitrarily determined depending on the size of the device and the like. By the way, contraction/expansion nozzle 1
When flowing through the carrier gas and ultrafine particles, the thermal energy they possess is converted into kinetic energy. Particularly when ejected at supersonic speed, the thermal energy becomes significantly small, resulting in a supercooled state. Therefore, if the carrier gas contains condensed components, it is also possible to actively condense them by the supercooled state, thereby forming ultrafine particles. Since the formation of ultrafine particles by this is homogeneous nucleation, it is easy to obtain homogeneous ultrafine particles. Further, in this case, in order to perform sufficient condensation, it is preferable that the contraction/expansion nozzle l be long. On the other hand, when condensation occurs as described above, thermal energy increases and velocity energy decreases. Therefore, in order to maintain high-speed jetting, it is preferable that the contraction/expansion nozzle l be short.

上流室3の圧力Poと下流室4の圧力Pの圧力比P/P
oと、のど部2の開口面積へ〇と流出口1bの開口面積
との比A/A・との関係を適宜に調整して、上記縮小拡
大ノズルl内を流過させることにより、超微粒子を含む
キャリアガスはビーム化され、第一下流室4aから第二
下流室4bへと超高速で流れることになる。
Pressure ratio P/P of pressure Po in upstream chamber 3 and pressure P in downstream chamber 4
By appropriately adjusting the relationship between o and the ratio A/A of the opening area of the throat portion 2 to the opening area of the outlet 1b, the ultrafine particles are allowed to flow through the contraction/expansion nozzle l. The carrier gas containing .

スギマー7は、第二下流室4bが第一下流室4aよりも
上方高真空度を保つことができるよう、第一下流室4a
と第二下流室4bとの間の開口面積を調整できるように
するためのものである。°具体的には、第5図に示され
るように、各々く字形の切欠部10,10’を有する二
枚の調整板11.11’を、切欠部10.10′を向き
合わせてすれ違いスライド可能に設けたものとなってい
る。この調整板II。
The sugar mer 7 is arranged in the first downstream chamber 4a so that the second downstream chamber 4b can maintain a higher degree of vacuum above the first downstream chamber 4a.
This is to enable adjustment of the opening area between the first downstream chamber 4b and the second downstream chamber 4b. Specifically, as shown in FIG. 5, two adjustment plates 11.11' each having a dogleg-shaped notch 10, 10' are slid together with their notches 10.10' facing each other. This has been made possible. This adjustment plate II.

11′は、外部からスライドさせることができ、両切央
部10,10′の重なり具合で、ビームの通過を許容し
かつ第二下流室の十分な真空度を維持し得る開口度に調
整されるものである。尚、スキマー7の切欠部10.1
0’及び調整板11.11′の形状は、図示される形状
の他、半円形その他の形状でもよい。
11' can be slid from the outside, and the degree of opening is adjusted by the degree of overlap between the two central portions 10 and 10' to allow the passage of the beam and maintain a sufficient degree of vacuum in the second downstream chamber. It is something that Note that the notch 10.1 of the skimmer 7
0' and the adjustment plates 11, 11' may have a semicircular shape or other shapes other than the shape shown in the drawings.

ゲートバルブ8は、ハンドル12を回すことによって昇
降される層状の弁体13を有するもので、ビーム走行時
には開放されているものである。このゲートバルブ8を
閉じることによって、上流室3及び第一下流室4a内の
真空度を保ちながら第二下流室4bのユニット交換が行
える。また、本実施例の装置において、超微粒子は第二
下流室4b内で捕集されるが、ゲートバルブ8をポール
バルブ等としておけば、特に超微粒子が酸化されやすい
金属微粒子であるときに、このポールバルブと共に第二
下流室4bのユニット交換を行うことにより、急激な酸
化作用による危険を伴うことなくユニット交換を行える
利点がある。
The gate valve 8 has a layered valve body 13 that can be raised and lowered by turning a handle 12, and is open when the beam is traveling. By closing this gate valve 8, the unit in the second downstream chamber 4b can be replaced while maintaining the degree of vacuum in the upstream chamber 3 and the first downstream chamber 4a. Further, in the apparatus of this embodiment, the ultrafine particles are collected in the second downstream chamber 4b, but if the gate valve 8 is a pole valve or the like, especially when the ultrafine particles are metal particles that are easily oxidized, By replacing the unit of the second downstream chamber 4b together with this Pall valve, there is an advantage that the unit can be replaced without the risk of rapid oxidation.

第二下流室4b内には、ビームとして移送されて来る超
微粒子を受けて付着させ、これを成膜状態で捕集するた
めの基体6が位置している。この基体6は、共通フラン
ジを介して第二下流室4bに取付けられて、シリンダ1
4によってスライドされるスライド軸15先端の基体ホ
ルダー16に取付けられている。基体6の前面にはシャ
ッター17が位置していて、必要なときはいつでもビー
ムを遮断できるようになっている。また、基体ホルダー
16は、超微粒子の捕集の最適温度条件下に基体6を加
熱又は冷却でるようになっている。
A base body 6 is located in the second downstream chamber 4b for receiving and depositing ultrafine particles transferred as a beam, and collecting the ultrafine particles in a film-formed state. This base body 6 is attached to the second downstream chamber 4b via a common flange, and is attached to the cylinder 1.
4 is attached to a base holder 16 at the tip of a slide shaft 15 that is slid by a slide shaft 15. A shutter 17 is located on the front side of the base 6, so that the beam can be blocked whenever necessary. Further, the substrate holder 16 is configured to heat or cool the substrate 6 under optimal temperature conditions for collecting ultrafine particles.

尚、上流室3及び第二下流室4bの上下には、図示され
るように各々共通フランジを介してガラス窓18が取付
けられていて、内部観察ができるようになっている。ま
た、図示はされていないが、上流室3、第一下流室4a
及び第二下流室の前後にも各々同様のガラス窓(図中の
18と同様)が共通フランジを介して取付けられている
。これらのガラス窓18は、これを取外すことによって
、共通フランジを介して各種の測定装置、ロードロック
室等と付は替えができるものである。
Incidentally, glass windows 18 are attached to the upper and lower sides of the upstream chamber 3 and the second downstream chamber 4b through common flanges, respectively, as shown in the figure, so that the inside can be observed. Although not shown, the upstream chamber 3 and the first downstream chamber 4a
Similar glass windows (similar to 18 in the figure) are also installed at the front and rear of the second downstream chamber via common flanges. These glass windows 18 can be removed and replaced with various measuring devices, load lock chambers, etc. via a common flange.

次に、本実施例における排気系について説明する。Next, the exhaust system in this embodiment will be explained.

上流室3は、圧力調整弁19を介してメインバルブ20
aに接続されている。第一下流室4aは直接メインバル
ブ20aに接続されており、このメインバルブ20aは
真空ポンプ5aに接続されている。第二下流室4bはメ
インバルブ20bに接続されており、更にこのメインバ
ルブ20bは真空ポンプ5bに接続されている。尚、2
1a、 21bは、各々メインバルブ20a、 20b
のすぐ上流側にあらびきバルブ22a、 22bを介し
て接続されていると共に、補助バルブ23a。
The upstream chamber 3 is connected to a main valve 20 via a pressure regulating valve 19.
connected to a. The first downstream chamber 4a is directly connected to a main valve 20a, and this main valve 20a is connected to a vacuum pump 5a. The second downstream chamber 4b is connected to a main valve 20b, which in turn is connected to a vacuum pump 5b. Furthermore, 2
1a and 21b are main valves 20a and 20b, respectively.
The auxiliary valve 23a is connected to the immediate upstream side of the auxiliary valve 22a and 22b.

23bを介して真空ポンプ5aに接続された減圧ポンプ
で、上流室3、第一下流室4a及び第二下流室4b内の
あらびきを行うものである。尚、24a〜24hは、各
室3 、4a、 4b及びポンプ53.51)、 21
a、 21bのリーク及びパージ用/ヘルプである。
The vacuum pump 23b is connected to the vacuum pump 5a and is used to check the inside of the upstream chamber 3, the first downstream chamber 4a, and the second downstream chamber 4b. In addition, 24a to 24h are each chamber 3, 4a, 4b and pump 53, 51), 21
a, 21b leak and purge/help.

まず、あらびきバルブ21a、 21bと圧力調整弁1
8を開いて、上流室3、第−及び第二下流室4a、 4
b内のあらびきを減圧ポンプ20a、 20bで行う。
First, the interference valves 21a and 21b and the pressure regulating valve 1
8, the upstream chamber 3, the first and second downstream chambers 4a, 4
The check in b is performed using the vacuum pumps 20a and 20b.

次いで、あらびきバルブ21a、 21bを閉じ、補助
バルブ23a、 23b及びメインバルブ20a、 2
0bを開いて、真空ポンプ5a、 5bで上流室3、第
−及び第二下流室4a、 4b内を十分な真空度とする
。このとき、圧力調節弁19の開度を調整することによ
って、上流室3より第一下流室4aの真空度を高くし、
次にキャリアガス及び原料ガスを流し、更に第一下流室
4aより第二下流室4bの真空度が高くなるよう、スキ
マー7で調整する。この調整は、メインバルブ20bの
開度調整で行うこともできる。そして、超微粒子の形成
並びにそのビーム化噴射にょる成膜作業中を通じて、各
室3 、4a、 4bが一定の真空度を保つよう制御す
る。この制御は、手動でもよいが、各室3 、4a、 
4b内の圧力を検出して、この検出圧力に基づいて圧力
調整弁19、メインバルブ20a、 20b、スキマー
7等を自動的に開閉制御することによって行ってもよい
。また、上流室3に供給されるキャリアガスと微粒子が
直に縮小拡大ノズル1を介して下流側へと移送されてし
まうようにすれば、移送中の排気は、下流側、即ち第−
及び第二下流室4a、 4bのみ行うこととすることが
できる。
Next, the auxiliary valves 23a, 23b and the main valves 20a, 2 are closed.
0b is opened and the vacuum pumps 5a and 5b are used to create a sufficient degree of vacuum in the upstream chamber 3 and the first and second downstream chambers 4a and 4b. At this time, by adjusting the opening degree of the pressure regulating valve 19, the degree of vacuum in the first downstream chamber 4a is made higher than that in the upstream chamber 3,
Next, the carrier gas and the raw material gas are flowed, and the skimmer 7 is used to adjust the degree of vacuum in the second downstream chamber 4b to be higher than that in the first downstream chamber 4a. This adjustment can also be performed by adjusting the opening degree of the main valve 20b. Each chamber 3, 4a, 4b is controlled to maintain a constant degree of vacuum throughout the formation of ultrafine particles and the film forming operation by beam injection. This control may be done manually, but each room 3, 4a,
Alternatively, the pressure inside the pump 4b may be detected and the pressure regulating valve 19, main valves 20a, 20b, skimmer 7, etc. may be automatically opened/closed based on the detected pressure. Furthermore, if the carrier gas and fine particles supplied to the upstream chamber 3 are directly transferred to the downstream side via the contraction/expansion nozzle 1, the exhaust gas during transfer will be transferred to the downstream side, that is, the
and only the second downstream chambers 4a and 4b.

L記真空度の制御は、上流室3と第一下流室4aの真空
ポンプ5aを各室3,4a毎に分けて設けて制御を行う
ようにしてもよい、しかし、本実施例のように、一台の
真空ポンプ5aでビームの流れ方向に排気し、上流室3
と第一下流室4aの真空度を制御するようにすると、多
少真空ポンプ5aに脈動等があっても、両者間の圧力差
を一定に保ちやすい。従って、この差圧の変動の影響を
受けやすい流れ状態を、一定に保ちやすい利点がある。
The vacuum degree L may be controlled by separately providing the vacuum pumps 5a for the upstream chamber 3 and the first downstream chamber 4a for each chamber 3 and 4a. However, as in this embodiment, , one vacuum pump 5a is used to exhaust the air in the flow direction of the beam, and the upstream chamber 3 is
By controlling the degree of vacuum in the first downstream chamber 4a, it is easy to maintain a constant pressure difference between the two even if there is some pulsation in the vacuum pump 5a. Therefore, there is an advantage that it is easy to maintain a constant flow state that is susceptible to fluctuations in differential pressure.

真空ポンプ5a、 5bによる吸引は、特に第−及び第
二丁流室4a、 4bにおいては、その上方より行うこ
とが好ましい。L方から吸引を行うことによって、ビー
ムの重力による降下をある程度抑止することができる。
The suction by the vacuum pumps 5a, 5b is preferably performed from above, particularly in the first and second flow chambers 4a, 4b. By suctioning from the L side, it is possible to prevent the beam from falling due to gravity to some extent.

本実施例に係る装置は以上のようなものであるが、次の
ような変更が可能である。
Although the apparatus according to this embodiment is as described above, the following modifications can be made.

まず、縮小拡大ノズルlは、上下左右への傾動や一定間
隔でのスキャン可能とすることもでき、広い範囲に亘っ
て成膜を行えるようにすることもできる。特にこの傾動
やスキャンは、第4図(C)の矩形ノズルと組合わせる
と有利である。
First, the contraction/expansion nozzle l can be tilted vertically and horizontally, and can be scanned at regular intervals, so that film formation can be performed over a wide range. Particularly, this tilting and scanning is advantageous when combined with the rectangular nozzle shown in FIG. 4(C).

縮小拡大ノズルlを石英等の絶縁体で形成し、そこにマ
イクロ波を付与して、縮小拡大ノズル1内で活性超微粒
子を形成したり、透光体で形成して紫外、赤外、レーザ
ー光等の各種の波長を持つ光を流れに照射することもで
きる。また、縮小拡大ノズル1を複数個設けて、一度に
複数のビームを発生させることもできる。特に、複数個
の縮小拡大/ズルlを設ける場合、各々独立した上流室
3に接続しておくことによって、異なる微粒子のビーム
を同時に走行させることができ、異なる微粒子の積層又
は混合捕集や、ビーム同志を交差させることによる、異
なる微粒子同志の衝突によって、新たな微粒子を形成さ
せることも可能となる。
The contraction/expansion nozzle l is made of an insulator such as quartz, and microwaves are applied thereto to form active ultrafine particles inside the contraction/expansion nozzle 1, or ultraviolet, infrared, or laser is formed by forming the contraction/expansion nozzle l of a translucent material. It is also possible to irradiate the flow with light having various wavelengths, such as light. It is also possible to provide a plurality of contraction/expansion nozzles 1 to generate a plurality of beams at once. In particular, when a plurality of reduction/enlargement/slip units are provided, by connecting each to an independent upstream chamber 3, beams of different particles can be run simultaneously, allowing stacking or mixed collection of different particles, It is also possible to form new particles by collision of different particles by crossing the beams.

基体6を、上下左右に移動可能又は回転可能に保持し、
広い範囲に亘ってビームを受けられるようにすることも
できる。また、基体6をロール状に巻取って、これを順
次送り出しながらビームを受けるようにすることによっ
て、長尺の基体6に微粒子による処理を施すこともでき
る。更には、ドラム状の基体6を回転させながら微粒子
による処理を施してもよい。
The base body 6 is held movably or rotatably in the vertical and horizontal directions,
It is also possible to receive the beam over a wide range. Further, by winding up the base body 6 into a roll and sending it out one after another so as to receive the beam, a long base body 6 can also be treated with fine particles. Furthermore, the treatment with fine particles may be performed while rotating the drum-shaped base 6.

本実施例では、発生室3、第一下流室4a及び第二下流
室4bで構成されているが、第二下流室4bを省略した
り、WIJ二下流下流室流側に更に第三。
In this embodiment, the generation chamber 3, the first downstream chamber 4a, and the second downstream chamber 4b are constructed, but the second downstream chamber 4b may be omitted, or a third downstream chamber may be provided on the downstream side of the second downstream chamber of the WIJ.

第四・・・・・・下流室を接続することもできる。また
、上流室3を加圧すれば、第一下流室4aは開放系とす
ることができ、第一下流室4dを減圧して上流室3を開
放系とすることもできる。特にオートクレーブのように
、上流室3を加圧し、第一下流室48以下を減圧するこ
ともできる。
Fourth...downstream chambers can also be connected. Furthermore, by pressurizing the upstream chamber 3, the first downstream chamber 4a can be made into an open system, and by reducing the pressure in the first downstream chamber 4d, the upstream chamber 3 can be made into an open system. In particular, like an autoclave, the upstream chamber 3 can be pressurized and the first downstream chamber 48 and below can be depressurized.

本実施例では、上流室3で活性な超微粒子を形成してい
るが、必ずしもこのような必要はなく、別途形成した微
粒子を上流室3ヘキヤリアガスと共に送り込むようにし
てもよい。また、縮小拡大ノズルlを開閉する弁を設け
、上流室3側に一時微粒子を溜めながら、上記弁を断続
的に開閉して、微粒子を得ることもできる。前記縮小拡
大ノズル1ののど部2を含む下流側で行うエネルギー付
与と同期させて、上記弁を開閉すれば、排気系の負担が
大幅に低減されると共に、原料ガスの有効利用を図りつ
つパルス状の微粒子流を得ることができる。尚、同一排
気条件下とすれば、上述の断続的開閉の方が、下流側を
高真空に保持しやすい利点がある。断続的開閉の場合、
上流室3と縮小拡大ノズルlの間に、微粒子を一時溜め
る室を設けておいてもよい。
In this embodiment, active ultrafine particles are formed in the upstream chamber 3, but this is not necessarily necessary, and separately formed particles may be sent to the upstream chamber 3 together with the carrier gas. Further, it is also possible to provide a valve for opening and closing the contraction/expansion nozzle l, and to obtain fine particles by intermittently opening and closing the valve while temporarily storing fine particles in the upstream chamber 3 side. If the valve is opened and closed in synchronization with energy application on the downstream side including the throat section 2 of the contraction/expansion nozzle 1, the burden on the exhaust system can be significantly reduced, and the pulse can be maintained while effectively utilizing the raw material gas. It is possible to obtain a particle flow of . Note that under the same exhaust conditions, the above-mentioned intermittent opening and closing has the advantage that it is easier to maintain a high vacuum on the downstream side. In case of intermittent opening and closing,
A chamber for temporarily storing fine particles may be provided between the upstream chamber 3 and the contraction/expansion nozzle l.

また、縮小拡大ノズル1を複数個直列位置に配し、各々
上流側と下流側の圧力比を調整して、ビーム速度の維持
を図ったり、各室を球形化して、デッドスペースの発生
を極力防止することもできる。
In addition, multiple contraction/expansion nozzles 1 are arranged in series, and the pressure ratio on the upstream side and downstream side is adjusted to maintain the beam speed, and each chamber is made spherical to minimize the generation of dead space. It can also be prevented.

[発明の効果] 本発明においては、キャリヤガスと原料ガスが、一定の
長さを有する二重の管状に構成された電極間を通過する
ようにしたため、管内で均一にガスを混合させることが
出来る。また、管内をガスが通過するため、ガスを外部
に拡散させることなく放電させることが出来、効率よく
微粒子の生成、活性化を行うことが可能となる。
[Effects of the Invention] In the present invention, the carrier gas and the raw material gas are passed between the electrodes configured in a double tube shape having a certain length, so that it is possible to mix the gases uniformly within the tube. I can do it. Furthermore, since the gas passes through the tube, it is possible to discharge the gas without diffusing it to the outside, and it becomes possible to efficiently generate and activate the particles.

【図面の簡単な説明】[Brief explanation of drawings]

第1図(a)は本発明の一実施例を示す装置の斜視図、
(b)はそのA−A断面図、第2図は本発明を超微粒子
による成膜装置に利用した場合の一実施例を示す概略図
、第3図(a)は本発明の他の実施例を示す装置の斜視
図、(b)はそのB−B断面図、第4図(a)〜(C)
は各々縮小拡大ノズルの形状例を示す図、第5図はスキ
マーの説明図である。 1:lii小拡大ノズル、1a:流入口、1b:流出口
、2:のど部、3:上流室、4:下流室、4a:第一下
流室、 4b:第二下流室、5 、5a、 5b:真空ポンプ、
6:基体、7:スキマー、8:ゲートバルブ。 9:気相励起装置、9a:第一電極、 9b:第二電極、 10.10’ :切欠部、11、1
1′:調整板、12:ハンドル、13:弁体、14ニジ
リンダ、15ニスライド軸、 18:基体ホルダー、17:シャッター、18ニガラス
窓、19:圧力調整弁、 20a、 20b:メインバルブ、 21a、 21b:減圧ポンプ、 22a、 22b:あらびきバルブ、 23a、 23b:補助バルブ、 24a〜24h:リーク及びパージ用バルブ。 第1図 (b) q A−A!Ifr面 第2図 第3図 G B−B vr面 第4図 (C)
FIG. 1(a) is a perspective view of an apparatus showing an embodiment of the present invention;
(b) is a sectional view taken along the line A-A, FIG. 2 is a schematic diagram showing one embodiment of the present invention applied to a film forming apparatus using ultrafine particles, and FIG. 3(a) is another embodiment of the present invention. A perspective view of the device showing an example, (b) its BB sectional view, FIGS. 4(a) to (C)
5 is a diagram showing an example of the shape of a contraction/expansion nozzle, respectively, and FIG. 5 is an explanatory diagram of a skimmer. 1:lii small expansion nozzle, 1a: inlet, 1b: outlet, 2: throat, 3: upstream chamber, 4: downstream chamber, 4a: first downstream chamber, 4b: second downstream chamber, 5, 5a, 5b: vacuum pump,
6: Base, 7: Skimmer, 8: Gate valve. 9: Gas phase excitation device, 9a: First electrode, 9b: Second electrode, 10.10': Notch, 11, 1
1': Adjustment plate, 12: Handle, 13: Valve body, 14 Niji cylinder, 15 Ni slide shaft, 18: Substrate holder, 17: Shutter, 18 Ni glass window, 19: Pressure adjustment valve, 20a, 20b: Main valve, 21a , 21b: Decompression pump, 22a, 22b: Arabiki valve, 23a, 23b: Auxiliary valve, 24a to 24h: Leak and purge valve. Figure 1(b) q A-A! Ifr plane Fig. 2 Fig. 3 G B-B vr plane Fig. 4 (C)

Claims (1)

【特許請求の範囲】[Claims] 1)筒状の第1電極の中心部に棒状の第2電極を設けた
ことを特徴とする気相励起装置。
1) A gas phase excitation device characterized in that a rod-shaped second electrode is provided at the center of a cylindrical first electrode.
JP60126147A 1985-03-26 1985-06-12 Gaseous phase excitation device Pending JPS61218816A (en)

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DE19863610298 DE3610298A1 (en) 1985-03-26 1986-03-26 METHOD AND DEVICE FOR CONTROLLING A FLOW OF FINE PARTICLES
GB8607602A GB2175413B (en) 1985-03-26 1986-03-26 Apparatus and process for controlling flow of fine particles
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