JPS61218817A - 微粒子流の流れ制御装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 し産業上の利用分野］ 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関するもので、例え
ば、微粒子による、成膜加工、複合素材の形成、ドーグ
加工、または微粒子の新たな形成場等への応用が期待さ
れるものである。

本明細書において、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Ｂ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　ｐｍ以下〕粒子をいう。一
般微粒子とは、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ｍ村子をいう。また、ビームとは
、流れ方向に断面績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。

し従来の技術］ 一般に微粒子は、キャリアガス中に分散浮遊されて、キ
ャリアガスの流れによって移送されている。そして、移
送された微粒子は、受体で受けられて１例えば成膜状態
で受体上に捕集される。

従来、上記微粒子の移送に伴う微粒子の流れ制御は、上
流側と下流側の差圧によって、キャリアガスと共に流れ
る微粒子の全流路を、管材又は筐体で区画することによ
って行われているに過ぎない。従って、微粒子の流れは
、その強弱はあるものの必然的に、微粒子の流路を区画
する管材又は筐体内全体に分散した状態で生ずることに
なる。

また、微粒子を受体へ吹き付ける場合等においては、ノ
ズルを介してキャリアガスと共に微粒子を噴出させるこ
とが行われている。この微粒子の吹き付けに用いられて
いるノズルは、単なる平行管又は先細ノズルで、確かに
噴出直後の微粒子の噴流断面はノズル端目面の面積に応
じて絞られる。しかし、噴流はノズルの出口面で拡散さ
れるので、単に一時的に流路を絞っただけのものに過ぎ
ず、また噴流の速度が音速を越えることはない。

［発明が解決しようとする問題点］ ところで、微粒子の全流路を管材又は筐体で区画し、上
流側と下流側の差圧によって、この流路に沿ってキャリ
アガスと共に微粒子を移送するのでは、それほど高速の
移送速度は望み得ない。また、微粒子の流路を区画する
管材や筐体の壁面と微粒子の接触を、全移送区間に亘っ
て避は難い。

このため、特に活性を有する微粒子をその捕集位置まで
移動させる際に、経時的活性の消失や、管材や筐体の壁
面との接触による活性の消失を生みやすい問題がある。

また、管材や筐体で微粒子の全流路を区画したのでは、
流れのデッドスペースの発生等によって、移送微粒子の
捕集率が低下したり、キャリアガスの微粒子移送への利
用効率も低下する。

一方、従来の平行管や先細ノズルは、流過した噴流内の
微粒子の密度分布が大きい拡散流となる。従って、微粒
子を基体へ吹き付ける場合等において、均一な吹き付は
制御が行い難い問題がある。また、均一な吹き付は領域
の制御も困難である。

［問題点を解決するための手段Ｊ 上記問題点を解決するために講じられた手段を１本発明
の基本原理の説明図である第１図で説明すると、流路に
縮小拡大ノズル１を設け、この縮小拡大ノズルｌの下流
側に、移動可能に受体６を設けた微粒子流の流れ制御装
置とすることによって上記問題点を解決したものである
。

本発明における縮小拡大ノズル１とは、流入口１ｄから
中間部に向って徐々に開口面積が絞られてのど部２とな
り、こののど部２から流出口１ｂに向って徐々に開口面
積が拡大されているノズルをいう。第１図においては、
説明の便宜上、縮小拡大ノズル１の流入側と流出側は、
各々密閉系であるＪ：流室３と下流室４に連結されてい
る。しかし、本発明における縮小拡大ノズルｌの流入側
と流出側は１両者間に差圧を生じさせて、下流側で排気
しつつキャリアガスと共に微粒子を流過させることがで
きれば、密閉系であっても開放系であってもよい。

［作　用］ 例えば第１図に示されるように、上流室３内に微粒子を
分散含有させたキャリアガスを供給する一方、下流室４
内を真空ポンプ５で排気すると、に流室３と下流室４間
に圧力差を生じる。

従って、供給された全粒子を含むキャリアガスは、上流
室３から縮小拡大ノズルｌを流過して下流室４へと流入
することになる。

縮小拡大ノズル１は、」波流室３の圧力Ｐ。と′Ｆ上流
室４圧力Ｐの圧力比Ｐ／Ｐｏと、のど部２の開口面ｗｉ
Ａ’と流出口１ｂの開口面積Ａとの比Ａ／Ａ”とを調節
することによって、キャリアガスと共に噴出する微粒子
の流れを高速化できる。そして、上流室３と下流室４内
の圧力比Ｐ／Ｐｏが臨界圧力比より大きければ、縮小拡
大ノズル１の出口流速が亜音速以下の流れとなり、キャ
リアガスと共に微粒子は減速噴出される。また、上記圧
力比が臨界圧力比以下であれば、１１小拡大ノズル１の
出口流速は［音速流となり、キャリアガスと共に微粒子
を超音速にて噴出させることができる。

ここで、微粒子流の速度をＵ、その点における音速をａ
、微粒子流の比熱比をγとし、微粒子流を圧縮性の一次
元流で断熱膨張すると仮定すれば、微粒子流の到達マツ
ハ数Ｍは、ト流室の圧力Ｐｏと下流室の圧力Ｐとから次
式で定まり、特にＰ／Ｐ、が臨界圧力比以下の場合１Ｍ
は１以上となる。

尚、音速ａは局所温度をＴ、気体定数をＲとすると、次
式で求めることができる。

ａ＝Ｅ７１Ｕｆ また、流出ロ１ｂ開ロ面積Ａ及びのど部２の開口面積Ａ
”とマツハ数Ｍには次の関係がある。

従って、上流室３の圧力Ｐａと下流室４の圧力Ｐの圧力
比Ｐ／Ｐｏによって（１）式から定まるマツハ数Ｍに応
じて開口面積比Ａ／Ａ’を定めたり、Ａ／Ａ”によって
（２）式から定まるＭに応じてＰ／ＰＯを調整すること
によって、拡大縮小ノズルｌから噴出する微粒子を適正
膨張流として噴出させることができる。

このときの微粒子流の速度Ｕは、次の（３）式によって
求めることができる。

前述のような圧力比が臨界圧力比未満の噴出においては
、噴出されるキャリアガスと微粒子は均一な拡散波とな
り、比較的広いｉ囲に亘って一度に均一に微粒子を吹き
付けることが可能となる。

前述のような超音速の適正膨張流としてキャリアガスと
共に微粒子を一定方向へ噴出させると、キャリアガスと
微粒子は噴出直後の噴流断面をほぼ保ちながら直進し、
ビーム化される。従って、このキャリアガスによって運
ばれる微粒子の流れもビーム化され、最小限の拡散で下
流室４内の空間中を、下流室４の壁面との干渉のない空
間的に独立状態で、かつ超音速で移送されることになる
。

このようなことから、縮小拡大ノズルｌ内又はその付近
で微粒子を形成したり活性化して、これをそのままビー
ム化移送すれば、超音速による、しかも空間的に独立状
態にあるビームとして移送することができ１例えば下流
室４内に設けた受体６上に付着捕集することができる。

従って、良好な活性状態のまま微粒子を捕集することが
可能となる。また、噴流断面が流れ方向にほぼ一定のビ
ームとして微粒子が基板６上に吹き付けられるので、こ
の吹き付は領域を容易に制御できるものである。

一方、本発明においては、受体６が移動可能に設けられ
ているので、微粒子流を受けながら受体６を上下又は左
右に移動させれば、ビーム化した流れとして微粒子が移
送されて来る場合でも、任意の範囲に微粒子を受けるこ
とができる。また。

受体６を前後に移動させれば、ｍ不拡大ノズルｌから噴
出される微粒子を受けるタイミングを調節することがで
き、例えばドープ加工を施すときの微粒子の衝突力等を
調整できる。尚、本発明における受体６の移動は、上記
上下、左右、前後への移動の他、回転、傾動等であって
もよい。

［実施例コ 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は第二下流室であ
る。

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、相互に連結分層可能に順次連結さ
れている。上流室３、第一下流室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。

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Ｍｉ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。送り出された超微粒子が
、上流室３の内面に付着しないよう、上流室３の内面に
付着防止処理を施しておいてもよい。

気相励起装置９は、第３図（ａ）に示されるように、棒
状の第一電極９ａを管状の第二電極ｓｂ内に設け、第二
電極９ａ内にキャリアガスと原料ガスを供給して、両電
極９ａ、　９ｂ間で放電させるものとなっている。また
、気相励起装置９は、第３図（ｂ）に示されるように、
第二電極９ｂ内に設けられている第一電極９ａを多孔管
として、第一電極８ａ内を介して両電極９ａ、　９ｂ間
にキャリアガスと原料ガスを供給するものとしたり、同
（Ｃ）に示されるように。

半割管状の両電極９ａ、　９ｂを絶縁材８Ｃを介して管
状に接合し、両電極９ａ、　９ｂで形成された管内にキ
ャリアガスと原料ガスを供給するものとすることもでき
る。

上記気相励起装置９から送り出された超微粒子は、縮小
拡大ノズルｌへと流入して第一下流室４ａへ噴出される
ことになる。

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ｌ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、移送する超微粒子の大きさ、量
、性質子に応じて選択すればよい。

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、第４図（ａ）に拡大して示しであるよう
に、流出口１ｂ位置で内周面が中心軸に対してほぼ平行
になっていることが好ましい、これは、噴出されるキャ
リアガス及び超微粒子の流れ方向が、ある程度流出口１
ｂ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＜＜、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のように平行にしなくと
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ｌの作製が容易となる。また、縮小拡大ノズルｌ
を第４図（Ｃ）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。

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、この開離現象防止のために、縮小拡大ノズル
１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ｌの内面は、ＪＩＳ　Ｂ　０６
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ｌの拡大部における開離現象が、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７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（
１）とならないようにする必要がある。

縮小拡大ノズル１の材質としては１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、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
出性等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。

縮小拡大ノズルｌ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ａ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１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１は短い方が好ましい。

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Ａ”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１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。

スキマー７は、第二下流室４ｂが第一下流室４ａよりも
上の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１１゜１１　　は、外部からスライドさ
せることができ、両切架部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１０，１０′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。

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、Ｌ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
パルプ等としておけば、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。

第二下流室４ｂ内には、ビームとして移送されて来る８
６１粒子を受けて付着させ、これを成膜状態で捕集する
ための受体６が位置している。この受体６は、共通フラ
ンジを介して第二下流室４ｂに取付けられた受体支持装
置１６の受体ホルダー１７に取付けられている。受体ホ
ルダー１７は、超微粒子の捕集の最適温度条件下に受体
６を加熱又は冷却できるようになっている。

受体支持装置１６について、第６図で更に説明する。

受体支持装置１６は、前後移動用モータ２５ａと、左右
移動用モータ２５ｂと、上下移動用モータ２５ｃを備え
ており、これらのモータ２５ａ〜２５ｃの駆動によって
、受体ホルダー１７に取付けられている受体６を３前後
、左右、上下に移動させることがで、きるようになって
いる。

受体支持装置は、基枠２６に対してスライド可能かつ気
密に挿通されたアーム２７及びロッド２８を備えている
。アーム２７にはラック２８が形成されていて、これが
前後移動用モータ２５ｂによって回動する平歯車３０と
噛み合っている。平歯車３０が回動すると、アーム２７
のラック２９がこれと噛み合っていることにより、アー
ム２７とロッド２８が基枠２Ｂ内を前後にスライドして
、装置全体と共に受体６が前後に移動されることになる
。

アーム２７の前端には第一テーブル３１が取付けられて
おり、この第一テーブル３１の前面左右方向に形成され
たレール３２上に、スライド可能に第二テーブル３３が
設けられている。この第二テーブル３３は、左右移動用
モータ２５ｂによって作動する、次の上下移動用の機構
と同様の機構によって、レール３２に沿って左右にスラ
イド移動して受体６を左右に移動させるものである。

第二テーブル３３の前面には、上下移動用モータ２５ｃ
によって回動されるスクリュー軸３４が、上下方向に支
持されている。このスクリュー軸３４は、内面にスクリ
ュー軸３４のねじと噛み合うねじが形成されたスライド
支持部３５を貫通している。スライド支持部３５は、そ
の後面が第二テーブルの前面に摺接しており、上下移動
用モータ２５ｃによってスクリュー軸３４が回動すると
、スクリュー軸３４のねじとスライド支持部３５のねじ
の噛み合いによって、上下にスライド移動される。スラ
イド支持部３５には受体６を保持する受体ホルダー１７
が取付けられていて、スライド支持部３５の移動と共に
受体６が上下に移動されるようになっている。

尚、上流室３及び第二下流室４ｂの上下には１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２ランジを介して取付けられている
。これらのガラス窓１日は、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。

次に、本実施例における排気系について説明する。

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４ｄ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。

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５ａ、　５ｂ、　２１
ａ、　２１ｂのリーク及びパージ用バルブである。

まず、あらびきバルブ２１ａ、　２１ｈ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０
次いで、あらびきバルブ２１ａ、　２１ｂを閉じ、補助
パルプ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よ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１８、メインバルブ２０ａ、　２０ｂ、スキマー
７等を目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原料ガス
が直に縮小拡大ノズルｌ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ｆ
ｆ１−及び第二下流室４ａ、　４ｂのみ行うこととする
ことができる。

上記真空度の制御は、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１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１両者間の圧力差
を一足に保ちやすい、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。

真空ポンプ５ａ、　５ｂによる吸引は、特に第−及び第
二下流室４ａ、　４ｂにおいては、その上方より行うこ
とが好ましい、上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。

本実施例に係る装置は以上のようなものであるが１次の
ような変更が可能である。

まず、縮小拡大ノズル１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。

縮小拡大ノズルｌの少なくとも一部を透光体で形成して
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、複数個の縮小拡大ノズル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。

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、第二下流室の下流側に更に第三。

帛四・・・・・・下流室を接続することもできる。また
。

■波流室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４ａ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。

縮小拡大ノズルｌを開閉する弁を設け、上流室３偏に一
時原料ガスとキャリアガスを溜めながら、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ｌ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。

また、縮小拡大ノズルｌ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。

［発明の効果」 本発明によれば、微粒子を、均一な分散状態の超音速の
ビームとして、空間的に独立した状態で移送することが
できる。従って、活性微粒子をそのままの状態で捕集位
置まで確実に移送できると共に、ビームの照射面を制御
することによって、その吹き付は領域を正確に制御する
ことができる。

一方、本発明によれば、微粒子を受ける受体６の位置を
任意に調節できるので、微粒子の受体６に対する衝突エ
ネルギーの調整、パターニング、広面積に対する処理等
も、上記ビーム化と相俟って高精度で行うことができる
。

また、ビームという集束した超高速平行流となることや
、ビーム化されるときに熱エネルギーが運動エネルギー
に変換されて、ビーム内の微粒子は凍結状態となるので
、これらを利用した新しい反応場を得ることにも大きな
期待を有するものである。更に、本発明の流れ制御装置
によれば、上記凍結状態になることから、流体中゛の分
子のミクロな状態を規定し、一つの状態からある状態へ
の遷移を取り扱うことも可能である。即ち、分子の持つ
各種のエネルギー準位までも規定し、その準位に相当す
るエネルギーを付与するという、新たな方式による気相
の化学反応が可能である。また、従来とは異なるエネル
ギー授受の場が提供されることにより、水素結合やファ
ンデアワールス結合等の比較的弱い分子間力で形成され
る分子間化合物を容易に生み出すこともできる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の基本原理の説明図、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）〜（Ｃ）は各々気相励起装置の
例を示す図、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、第６
図は受体支持装置の拡大図である。 ｌ：縮小拡大ノズル、ｌａ＝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二第二下流室、　　５　、５ａ、　５ｂ：真空ポン
プ、６：受体、７：スキマー、８：ゲートバルブ、９、
マイクロ波電極、１０．１０”　：切欠部、１１、１１
’　：調整板、１２：ハンドル、１３：升体、１４ニジ
リンダ、１５ニスライド軸、 １６：受体支持装置、１７二受体ホルダー、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　ニリーク及びパージ用バルブ、２５ａ
：前後移動用モータ。 ２５ｂ：左右移動用モータ、 ２５Ｃ：上下移動用モータ、２６：基枠、２７：アーム
、２８：ロッド、２９ニラツク、３０：平歯車、３１：
第一テーブル、３２：レール、３３：第二テーブル、３
４ニスクリユー軸、３５ニスライド支持部。 第１図 第３図 （Ｇ） 第４図 （Ｃ）

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １）流路に縮小拡大ノズルを設け、この縮小拡大ノズル
   の下流側に、移動可能に受体を設けたことを特徴とする
   微粒子流の流れ制御装置。