JPS61274106A - Flow controlling method of corpuscular flow - Google Patents

Flow controlling method of corpuscular flow

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JPS61274106A
JPS61274106A JP11536085A JP11536085A JPS61274106A JP S61274106 A JPS61274106 A JP S61274106A JP 11536085 A JP11536085 A JP 11536085A JP 11536085 A JP11536085 A JP 11536085A JP S61274106 A JPS61274106 A JP S61274106A
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JP
Japan
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chamber
flow
downstream chamber
particles
contraction
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Application number
JP11536085A
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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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Abstract

PURPOSE:To regulate a state of contact between a gaseous molecule and a corpuscule accurately, by controlling the length of a flow passage at the downstream side of a contraction-expansion nozzle being installed in the flow passage. CONSTITUTION:A contraction-expansion nozzle 1 being installed in a flow passage is gradually throttle in its opening area toward an intermediate part from an inflow port 1a, coming to a throat part 2, while its opening area is gradually expanded toward an outflow port 1b from this throat part 2. A degree of contact of a corpuscule with a gaseous molecule while being transferred inside a downstream chamber 4 is controlled by what the length of a flow passage inside this downstream chamber 4 is regulated. Control of the passage length is carried out with a base body 6 moved in a passage direction. Therefore, a state of contact between the gaseous molecule and the corpuscule is accurately regulable.

Description

【発明の詳細な説明】 [産業上の利用分野] 本発明は、微粒子の移送や吹き付は等に利用される微粒
子流の流れ制御方法に関するもので、例えば、微粒子に
よる、成膜加工、複合素材の形成、ドープ加工、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。
Detailed Description of the Invention [Industrial Application Field] The present invention relates to a method for controlling the flow of particulates used for transporting and spraying of particulates. It is expected that it will be applied to the formation of materials, doping processing, and new formation sites for fine particles.

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 Ji、g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。
In this specification, 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,
Ultra-fine (generally 0.5 Ji, g or less) particles. General fine particles refer to fine particles obtained by general methods such as mechanical crushing or precipitation precipitation treatment. A jet stream whose cross-sectional area is approximately constant in one direction, and its cross-sectional shape does not matter.

[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。
[Prior Art] Generally, fine particles are dispersed and suspended in a carrier gas and transported by the flow of the carrier gas.

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1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。
Conventionally, the control of the flow of fine particles accompanying the transfer of fine particles has been carried out simply by dividing the entire flow path of the fine particles flowing together with the carrier gas with one pipe material or a housing based on the differential pressure between the upstream side and the downstream side. do not have. Therefore, although the flow of particles varies in strength and weakness, the flow of particles inevitably occurs in a dispersed state throughout the pipe material or casing that defines the flow path for particles.

また、微粒子を基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。
Furthermore, when spraying fine particles onto a substrate, the fine particles are jetted out together with a carrier gas through a nozzle. The nozzle used to spray the fine particles is a simple parallel tube or a tapered nozzle, and the jet cross section of the fine particles immediately after being ejected is certainly narrowed down according to the area of the nozzle end face. However, since the jet is diffused at the exit surface of the nozzle, the flow path is merely temporarily constricted, and the speed of the jet does not exceed the speed of sound.

[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
管材や筺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。
[Problems to be Solved by the Invention] By the way, it is possible to divide the entire flow path of fine particles with a pipe material or a casing, and to transport the fine particles together with a carrier gas along this flow path using a differential pressure between the upstream side and the downstream side. Therefore, it is impossible to expect such a high transfer speed. Further, it is difficult to avoid contact between the particles and the wall surface of the tube or casing that defines the flow path of the particles over the entire transfer section.

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く、移送途中で
反応気体と接触させて反応させる等の処理が行い難い問
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。
For this reason, when moving particularly active particulates to their collection position, it is easy for the activity to disappear over time or due to contact with the pipe material or the wall of the casing, and the activity tends to be lost due to contact with the reaction gas during the transfer. There is a problem that it is difficult to carry out processing such as causing a reaction. In addition, if the entire flow path for particles is divided by pipe material or a housing, the collection rate of transferred particles will decrease due to the generation of dead spaces in the flow, and the efficiency of using carrier gas for particle transfer will also decrease. .

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。
On the other hand, in conventional parallel tubes and tapered nozzles, the jet stream that passes through it becomes a diffuse flow with a large density distribution of particles. Therefore, when spraying fine particles onto a substrate, it is difficult to control uniform spraying. Furthermore, uniform spraying makes it difficult to control the area.

[問題点を解決するための手段] 上記問題点を解決するために講じられた手段を、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
側の流路長さを制御する微粒子流の流れ制御方法によっ
て上記問題点を解決したものである。
[Means for Solving the Problems] The measures taken to solve the above problems are explained with reference to FIG. 1, which is an explanatory diagram of the basic principle of the present invention. , the above-mentioned problem is solved by a flow control method of a particulate flow that controls the length of the flow path on the downstream side of the contraction/expansion nozzle l.

本発明における縮小拡大ノズルlとは、流入口1a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、
各々密閉系である上流室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、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。
The contracting/expanding nozzle l in the present invention is a throat section 2 whose opening area is gradually narrowed from the inlet 1a toward the middle section, and whose opening area is gradually expanded from the throat section 2 toward the outlet 1b. This refers to the nozzle that is In Figure 1,
For convenience of explanation, the inflow side and outflow side of the contraction/expansion nozzle 1 are as follows.
It is connected to an upstream chamber 3 and a downstream chamber 4, each of which is a closed system. However, the inflow side and the outflow side of the contraction/expansion nozzle l in the present invention can be a closed system if a differential pressure can be generated between the two and the particles can be passed along with the carrier gas while being exhausted on the downstream side. It may also be an open system.

[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
分散浮遊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、上流室3と下流室4間
に圧力差を生じる。従って、供給された微粒子を含むキ
ャリアガスは、上流室3から縮小拡大ノズル1を流過し
て下流室4へと流入することになる。
[Function] For example, as shown in FIG.
When the inside is evacuated by the vacuum pump 5, a pressure difference is created between the upstream chamber 3 and the downstream chamber 4. Therefore, the supplied carrier gas containing fine particles flows from the upstream chamber 3 through the contraction/expansion nozzle 1 and flows into the downstream chamber 4 .

ところで縮小拡大ノズル1は、上流室3の圧力Poと下
流室4の圧力Pの圧力比P/P、と、のど部2の開口面
!!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/Paが臨界圧力比より大きければ、縮
小拡大ノズルl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、縮小拡大ノズル1
の出口流速は超音速流となり、キャリアガスと共に微粒
子を超高速にて噴出させることができる。
By the way, the contraction/expansion nozzle 1 has a pressure ratio P/P between the pressure Po of the upstream chamber 3 and the pressure P of the downstream chamber 4, and the opening surface of the throat portion 2! ! By adjusting the ratio A/A'' between A' and the opening area A of the outlet 1b, the flow of particles ejected together with the carrier gas can be increased.Then, the pressure ratio in the upstream chamber 3 and downstream chamber 4 can be If P/Pa is larger than the critical pressure ratio, the outlet flow velocity of the contraction-expansion nozzle l becomes a subsonic flow,
The fine particles are decelerated and ejected together with the carrier gas. Further, if the pressure ratio is below the critical pressure ratio, the contraction/expansion nozzle 1
The outlet flow velocity becomes a supersonic flow, and the fine particles can be ejected together with the carrier gas at a super high speed.

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、上流室の圧力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、M
は1以上となる。
Here, the velocity of the particle flow is U, and the sound velocity at that point is a.
, the specific heat ratio of the particulate flow is γ, and assuming that the particulate flow is a compressible one-dimensional flow and expands adiabatically, the Matzuha number M reached by the particulate flow is given by the following equation from the pressure Po in the upstream chamber and the pressure P in the downstream chamber. It is determined by the formula, especially when P/P is less than the critical pressure ratio, M
is 1 or more.

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。
Note that the sound velocity a can be determined by the following equation, where T is the local temperature and R is the gas constant.

a=「i「丁 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。
a = "i" Also, the opening area A of the outflow hole 1b and the opening area A of the throat part 2
・and Matsuha's number M have the following relationship.

従って、上流室3の圧力Poと下流室4の圧力Pの圧力
比P/Paによって(1)式から定まるマツ/\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/Pa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流の
流速を調整できる。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。
Therefore, the opening area ratio A/A is determined according to the number M determined from equation (1) by the pressure ratio P/Pa of the pressure Po of the upstream chamber 3 and the pressure P of the downstream chamber 4, By adjusting P/Pa according to M determined from equation (2), it is possible to adjust the flow velocity of the particulate flow ejected from the expansion/contraction nozzle l.The velocity U of the particulate flow at this time is determined by the following (3). ) can be obtained using the formula.

上記微粒子流の流れ状態は、上流室3内の温度が一定で
あれば上流室3の圧力Poと下流室4の圧力Pの圧力比
P/P、を一定に保つことにより、開口面積比A/A”
で定まる一定の状態を維持することになる。
The flow state of the above-mentioned particulate flow can be controlled by keeping the pressure ratio P/P of the pressure Po of the upstream chamber 3 and the pressure P of the downstream chamber 4 constant, provided that the temperature inside the upstream chamber 3 is constant. /A”
A constant state determined by will be maintained.

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流とな
り、比較的広い範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。
In the above-mentioned ejection where the pressure ratio is less than the critical pressure ratio, the ejected carrier gas and the particles form a uniform diffusion flow, making it possible to uniformly spray the particles over a relatively wide range at once.

一方、前述のような超音速の流れ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
On the other hand, when particles are ejected in a fixed direction along with carrier gas as a supersonic flow as described above, the carrier gas and particles travel straight while maintaining almost the jet cross section immediately after ejection.
Beamed. Therefore, the flow of particles carried by this carrier gas is also converted into a beam, which moves through the space within the downstream chamber 4 with minimal diffusion, in a spatially independent state without interference with the wall surface of the downstream chamber 4, and at supersonic speeds. It will be transported by

このようなことから、例えば上流室3内で活性を有する
微粒子を形成して、これを直に縮小拡大ノズル1でビー
ム化移送したり、縮小拡大ノズル1内又は縮小拡大ノズ
ル1の直後で活性を有する微粒子を形成して、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内に設けた基体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。
For this reason, it is possible, for example, to form active particles in the upstream chamber 3 and transfer them directly into a beam through the contraction/expansion nozzle 1, or to activate them within the contraction/expansion nozzle 1 or immediately after the contraction/expansion nozzle 1. If we form fine particles with 1 and directly transport them into a beam, we can transport them as supersonic beams that are spatially independent.
For example, it can be deposited and collected on a substrate 6 provided in the downstream chamber 4. Therefore, it becomes possible to collect fine particles in a good active state. Further, since the fine particles are sprayed onto the substrate 6 as a beam whose jet cross section is substantially constant in the flow direction, the area of this spraying can be easily controlled.

上述のようにして微粒子を移送すると共に、例えば、下
流室4内に、下流室4の低圧を損わない範囲で微粒子と
反応する気体を供給し、微粒子が移送される間にこの気
体と微粒子を接触反応させて基体6上に捕集する場合等
においては、移送される微粒子と気体分子が十分接触す
るよう制御する必要がある。ところで、下流室4内の気
体分子の平均自由行程長を文とすると、気体分子はりの
間隔で下流室4内に存在すると考えることができる。従
って、下流室4内における気体分子の平均自由行程長を
一定であるとすると、下流室4内を移送される間に微粒
子が気体分子と接触する度合は、下流室4内における流
路長を調整することによって制御できる。この流路長の
制御は、例えば基体6を流路方向に移動させることによ
って行うことができる。
In addition to transferring the particles as described above, for example, a gas that reacts with the particles is supplied into the downstream chamber 4 within a range that does not damage the low pressure of the downstream chamber 4, and while the particles are being transferred, this gas and the particles When the particles are collected on the substrate 6 through a contact reaction, it is necessary to control the particles so that they come into sufficient contact with the gas molecules. By the way, if the mean free path length of the gas molecules in the downstream chamber 4 is expressed as a sentence, it can be considered that the gas molecules exist in the downstream chamber 4 at intervals of beams. Therefore, assuming that the mean free path length of the gas molecules in the downstream chamber 4 is constant, the degree to which fine particles come into contact with the gas molecules while being transferred within the downstream chamber 4 depends on the length of the flow path within the downstream chamber 4. Can be controlled by adjusting. This flow path length can be controlled, for example, by moving the base 6 in the flow path direction.

ここで、下流室4内の気体分子の直径をσ、単位体積当
りの分子数をnとすると、その平均自由行程長交は近似
的に次の(4)式で求められる。
Here, if the diameter of the gas molecules in the downstream chamber 4 is σ, and the number of molecules per unit volume is n, then the mean free path length intersection can be approximately determined by the following equation (4).

また、気体分子の質量をmとすると、その密度ρはρ=
 m nであるので、上記(4)式は下記(4′)式に
変形できる。
Also, if the mass of a gas molecule is m, its density ρ is ρ=
Since m n, the above equation (4) can be transformed into the following equation (4').

上記(4′)式において、mとσは気体の種類によって
定まる一定値であるので、文はρによって調整でき、ρ
を一定に保つことによって文を一定に保つことができる
ものである。
In equation (4') above, m and σ are constant values determined by the type of gas, so the sentence can be adjusted by ρ, and ρ
By keeping constant, the sentence can be kept constant.

一方、ρは、気体定数をR1下流室4内の温度をtとす
ると、次の(5)式によって求められる。
On the other hand, ρ is determined by the following equation (5), where the gas constant is R1 and the temperature in the downstream chamber 4 is t.

従って、ρの制御は、下流室4の圧力P又は温度tを調
整することによって行うことができる。また、前述のよ
うに、上流室3内の温度が一定であれば、同一の縮小拡
大ノズル1から噴出される微粒子流の速度はP/Paに
よって決まる。従って、気体分子密度ρを一定に制御す
るに際してP/Poを一定に保つようにすれば、同一の
微粒子流の速度を維持できる。特に微粒子の活性寿命が
短かいときに、A/A”とP/POから定まる速度で、
この寿命内に流通できる下流室4内の流路長さとし、気
体分子密度pの制御と共にP/Paを一定に保つように
すれば、微粒子の活性状態において十分微粒子と気体分
子を接触させることができる。
Therefore, ρ can be controlled by adjusting the pressure P or temperature t of the downstream chamber 4. Further, as described above, if the temperature in the upstream chamber 3 is constant, the velocity of the particulate flow ejected from the same contraction/expansion nozzle 1 is determined by P/Pa. Therefore, if P/Po is kept constant when controlling the gas molecule density ρ to be constant, the same velocity of the particle flow can be maintained. Especially when the active life of fine particles is short, at a rate determined by A/A'' and P/PO,
If the length of the flow path in the downstream chamber 4 is set so that the flow can flow within this life, and if the gas molecule density p is controlled and P/Pa is kept constant, it is possible to sufficiently bring the particles into contact with the gas molecules in the active state of the particles. can.

[実施例] 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
[Example] Fig. 2 is a schematic diagram of an example in which the present invention is applied to a film forming apparatus using ultrafine particles.
is an upstream chamber, 4a is a first downstream chamber, and 4b is a second downstream chamber.

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、やはり各々ユニー/
 )化されたスギマー7、ゲートバルブ8及び第二下流
室4b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、第一下流室4a及び第二下流
室4b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、段階的に低い圧力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 also has a unit/unit, respectively.
), the gate valve 8, and the second downstream chamber 4b are sequentially connected to each other so as to be connectable and separable via a flange having a common diameter (hereinafter referred to as "common flange"). The upstream chamber 3, the first downstream chamber 4a, and the second downstream chamber 4b are kept at a lower pressure stepwise from the upstream chamber 3 to the second downstream chamber 4b by an exhaust system 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
1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1発生した超微粒子は、
上流室3に比して第一下流室4aが低い圧力下にあるた
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1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 the contraction/expansion nozzle 1 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 ultrafine particles that were generated were
Since the first downstream chamber 4a is under a lower pressure than the upstream chamber 3, the pressure difference between the two causes the carrier gas to flow directly through the contraction/expansion nozzle 1 and into the first downstream chamber 4a. It turns out.

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8aを管状の第二電極Sb内に設け、第二
電極sb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8a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、 9
bを絶縁材9C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。
As shown in FIG. 3(a), the gas phase excitation device 9 includes a rod-shaped first electrode 8a disposed within a tubular second electrode Sb, and a carrier gas and a raw material gas supplied into the second electrode sb. Thus, a discharge is caused between both electrodes 9a and 9b. Further, the gas phase excitation device 9, as shown in FIG. 3(b),
The first electrode 8a provided in the second electrode 9b may be a porous tube to supply carrier gas and raw material gas between the two electrodes 9a and 9b through the inside of the first electrode 8a. As shown, both half-tubular electrodes 9a, 9
b are joined in a tubular shape via an insulating material 9C, and both electrodes 9a,
It is also possible to supply the carrier gas and source gas into the tube formed by 9b.

縮小拡大ノズル1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
、性質等に応じて選択すればよい。
The contraction/expansion nozzle 1 has an inlet 1a opened in 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 be projected may be selected depending on the size, amount, properties, etc. of the ultrafine particles to be transferred.

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
ガス及び超微粒子の流れ方向が、ある程度流出口lb付
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ヘ至
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lの作製が容易となる。また、縮小拡大ノズル1
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。
As mentioned above, the contraction/expansion nozzle l is the inlet 1a.
It is sufficient if the opening area is gradually narrowed down to form the throat part 2, and then the opening area is gradually expanded again to form the outflow port 1b, which is shown enlarged in Fig. 4(a). As such, it is preferable that the inner circumferential surface near the outlet lb is substantially parallel to the central axis. This is because the direction of flow of the carrier gas and ultrafine particles to be ejected is influenced to some extent by the direction of the inner circumferential surface near the outlet lb, so that it is possible to make the flow parallel to each other as easily as possible. However, as shown in FIG. 4(b), if the angle α of the inner circumferential surface from the throat portion 2 to the outlet 1b with respect to the central axis is set to 7° or less, preferably 5° or less, a peeling phenomenon occurs. In this case, it is not necessary to form the above-mentioned parallel portion, since the flow of the ejected carrier gas and ultrafine particles is maintained substantially uniformly. By omitting the formation of the parallel portion, the contraction/expansion nozzle 1 can be manufactured easily. Also, the reduction/expansion nozzle 1
If it is rectangular as shown in Figure 4(C),
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1の内面に突
起物等があった場合に、縮小拡大ノズル1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
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1の内面は、JIS B 06
0・l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1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。
Here, the separation phenomenon is a phenomenon in which when there is a protrusion or the like on the inner surface of the contraction/expansion nozzle 1, the boundary layer between the inner surface of the contraction/expansion nozzle 1 and the flowing fluid becomes large and the flow becomes non-uniform. The faster the jet flow, the more likely it is to occur. In order to prevent this peeling phenomenon, the above-mentioned angle α is preferably made smaller as the inner surface finish accuracy of the reduction and expansion nozzle 1 is inferior.
0.1, three or more inverted triangular marks representing surface finish accuracy, optimally four or more, are preferred. In particular, the peeling phenomenon at the enlarged part of the contraction/expansion nozzle 1 may cause damage to the subsequent carrier gas and ultrafine particles. Since this greatly affects the flow, the reduction/expansion nozzle 1 can be manufactured easily by determining the finishing accuracy with emphasis on this enlarged portion. In addition, in order to prevent the occurrence of peeling phenomenon, the throat part 2
must be a smooth curved surface, and the differential coefficient in the cross-sectional area change rate must not be (1).

縮小拡大ノズルlの材質としては、例えば鉄。The material of the contraction/expansion nozzle l is, for example, iron.

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、減圧系内におけ
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1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。
In addition to stainless steel and other metals, acrylic resin,
A wide variety of materials can be used, including synthetic resins such as 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, gas release properties in a reduced pressure system, etc. Furthermore, the inner surface of the contraction/expansion nozzle 1 can 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。
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 1 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 1 be short.

上流室3の圧力Poと第一下流室4aの圧力Pの圧力比
P/P、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へと超音速で流れることになる。
The relationship between the pressure ratio P/P of the pressure Po in the upstream chamber 3 and the pressure P in the first downstream chamber 4a, and the ratio A/A'' between the opening area A of the throat portion 2 and the opening area of the outflow port 1b is expressed as follows: By making appropriate adjustments and allowing it to flow through the contraction/expansion nozzle 1, the carrier gas containing ultrafine particles is converted into a beam and flows at supersonic speed from the first downstream chamber 4a to the second downstream chamber 4b. .

スギマー7は、第二下流室4bが第一下流室4dよりも
低い圧力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低圧を維持し得る開口
度に調整されるものである。尚、スキマー7の切欠部i
o、io′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。
The simmerer 7 is configured to adjust the opening area between the first downstream chamber 4a and the second downstream chamber 4b so that the second downstream chamber 4b can maintain a lower pressure than the first downstream chamber 4d. belongs to. Specifically, as shown in FIG. 5, two adjustment plates 11.11' each having a dogleg-shaped notch 10°10' can be slid past each other with their notches 10.10' facing each other. It has been established in This adjustment plate 11.11'' can be slid from the outside, and the opening degree can be adjusted to allow the passage of the beam and maintain a low pressure in the second downstream chamber by adjusting the overlapping condition of the two central portions 10 and 10'. It should be noted that the notch i of the skimmer 7
The shapes of o, io' and the adjustment plates 11, 11' may be semicircular or other shapes in addition to the shapes 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
降される堰状の弁体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
低圧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 weir-shaped valve body 13 that is 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 low pressure 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
熱又は冷却でき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 capable of heating or cooling the substrate 6 under optimal temperature conditions for collecting ultrafine particles.

第二下流室4bには、リーク及びパージ用バルブ24e
を介して、超微粒子と反応する気体が供給され、第二下
流室4bは、所定密度の反応気体が存在する低圧下にお
かれているものである。従って、ビームとなって第二下
流室4bに移送されて来た超微粒子は、この第二下流室
4b内の気体と反応した後基体6に付着捕集されること
になる。また、このとき、スライド軸15を伸縮させて
基体6の位置を調節することにより、第二下流室4b内
の流路長さを制御し、移送される超微粒子と気体分子の
衝突頻度が調節できる。
The second downstream chamber 4b includes a leak and purge valve 24e.
A gas that reacts with the ultrafine particles is supplied through the second downstream chamber 4b, and the second downstream chamber 4b is placed under a low pressure in which a reaction gas of a predetermined density exists. Therefore, the ultrafine particles transferred to the second downstream chamber 4b in the form of a beam react with the gas in the second downstream chamber 4b, and then adhere to and be collected on the substrate 6. At this time, by adjusting the position of the base body 6 by expanding and contracting the slide shaft 15, the length of the flow path in the second downstream chamber 4b is controlled, and the frequency of collisions between the transported ultrafine particles and gas molecules is adjusted. can.

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2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5a、 5b、 21
a、 21bのリーク及びパージ用バルブである。
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-24h are each chamber 3, 4a, 4b and pump 5a, 5b, 21
a, 21b are leak and purge valves.

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内を必要な低圧とする。
Next, the auxiliary valves 23a, 23b and the main valves 20a, 2 are closed.
0b is opened, and the vacuum pumps 5a, 5b are used to bring the insides of the upstream chamber 3, the first and second downstream chambers 4a, 4b to the required low pressure.

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の圧力を低くシ1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の圧力が低くなるよう、スキで−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が一定の低圧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1
9.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。
At this time, by adjusting the opening degree of the pressure regulating valve 19, the pressure in the first downstream chamber 4a is lowered than that in the upstream chamber 3, the carrier gas and the raw material gas are passed through the first downstream chamber 4a, and the pressure in the first downstream chamber 4a is lowered.
-7 in order to lower the pressure in the second downstream chamber 4b.
Adjust with. This adjustment can also be performed by adjusting the opening degree of the main valve 20b. During the process of forming ultrafine particles and forming a film by beam injection, each chamber 3
, 4a and 4b are controlled to maintain a constant low pressure. This control may be done manually, but the pressure inside each chamber 3, 4a, 4b is detected and the pressure regulating valve 1 is controlled based on the detected pressure.
9. This may be done by automatically controlling the opening and closing of the main valves 20a, 20b, skimmer 7, etc. Also,
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 l, the exhaust gas during transfer will be transferred to the downstream side, that is, the It may be possible to perform only chambers 4a and 4b.

上記圧力の制御は、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。
The pressure may be controlled by separately providing the vacuum pumps 5a for the upstream chamber 3 and the first downstream chamber 4a for each chamber 3.4a. If the vacuum pump 5a on the stand is used to exhaust air in the direction of beam flow and the degree of vacuum in the upstream chamber 3 and the first downstream chamber 4a is controlled, even if there is some pulsation in the vacuum pump 5a, there will be a difference in pressure between the two. It is easy to keep constant.

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。
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。
The suction by the vacuum pumps 5a, 5b is preferably performed from above, especially in the first and second downstream chambers 4a, 4b.By suctioning from above, the descent of the beam due to gravity can be suppressed to some extent. can.

本実施例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 this embodiment is as described above, the following modifications are possible.

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。The contraction/expansion nozzle l is formed of an insulator such as quartz.

そこにマイクロ波を付与して、縮小拡大ノズルl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l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。
Microwaves are applied there to form active ultrafine particles in a contraction/expansion nozzle l, or a transparent material is used to irradiate the flow with light having various wavelengths such as ultraviolet, infrared, and laser light. You can also do that. It is also possible to provide a plurality of contraction/expansion nozzles l to generate a plurality of beams at once. In particular, when a plurality of contraction/expansion nozzles l are provided, by connecting each to an independent upstream chamber 3, beams of different particles can be run at the same time. By crossing comrades. It is also possible to form new particles by collisions between different particles.

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を省略して
第一下流室4aに反応気体を供給したり、第二下流室の
下流側に更に第三、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4
a以下を減圧することもできる。
In this embodiment, the generation chamber 3, the first downstream chamber 4a, and the second downstream chamber 4b are configured, but the second downstream chamber 4b is omitted and the reaction gas is supplied to the first downstream chamber 4a, and the second downstream chamber 4b is omitted. It is also possible to further connect third, fourth, . . . downstream chambers to the downstream side of the second downstream chamber. Further, 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 4a, the upstream chamber 3 can be made into an open system. In particular, like an autoclave, the upstream chamber 3 is pressurized and the first downstream chamber 4 is pressurized.
It is also possible to reduce the pressure below a.

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
高真空に保持しゃすい利点がある。断続的開閉の場合、
上流室3ど縮小拡大ノズル1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 may be provided between the upstream chamber 3 and the contraction/expansion nozzle 1 to temporarily store fine particles.

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。
In addition, a plurality of contraction/expansion nozzles 1 are arranged in series, and the pressure ratio on the upstream side and the downstream side is adjusted respectively.

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。
It is also possible to maintain the beam speed or make each chamber spherical to prevent dead spaces as much as possible.

[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
ームとして移送することができるので、空間的に独立し
た状態でかつ超高速で微粒子を移送することができる。
[Effects of the Invention] According to the present invention, fine particles can be transported as a supersonic beam in a uniformly dispersed state, so that fine particles can be transported in a spatially independent state at super high speed.

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、下流側の流路長さの制御により
、当該気体分子と微粒子の接触状態を正確に調整でき、
更には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。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。
Therefore, the active particles can be reliably transported as they are to the collection position, and the contact state between the gas molecules and the particles can be adjusted accurately by controlling the length of the downstream flow path.
Furthermore, by controlling the irradiation surface of the beam, the spraying area can be precisely controlled. In addition, it becomes a focused ultra-high-speed parallel flow called a beam, and when it is made into a beam, thermal energy is converted to kinetic energy, and the particles in the beam become frozen, so we can create a new reaction field that utilizes these. I have high hopes for what I will achieve. Furthermore, according to the flow control device of the present invention,
Since the above-mentioned frozen state occurs, it is also possible to define the microscopic state of molecules in the fluid and handle the transition from one state to another. In other words, it is possible to perform chemical reactions in the gas phase using a new method in which various energy levels of molecules are defined and energy corresponding to those levels is imparted. Furthermore, by providing a field for energy exchange different from conventional ones, it is also possible to easily create intermolecular compounds formed by relatively weak intermolecular forces such as hydrogen bonds and van der Waals bonds.

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

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方法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である
。 1:縮小拡大ノズル、la二二人入口 lb二流出口、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、8a:第一電極、 9b:第二電極、10.10′:切欠部、11、11”
 :調整板、12:ハンドル、13:弁体、14ニジリ
ンダ、15ニスライド軸、 16:基体ホルダー、17:シャッター、18ニガラス
窓、18: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、 23
b :補助バルブ、 24a〜24h:リーク及びパージ用バルブ。
Fig. 1 is an explanatory diagram of the basic principle of the present invention, Fig. 2 is a schematic diagram showing an example of the application of the present invention to a film forming method using ultrafine particles, and Figs. 3 (a) to (C) are Each figure shows an example of a gas phase excitation device, FIGS. 4(a) to 4(C) each show an example of the shape of a contraction/expansion nozzle, and FIG. 5 is an explanatory diagram of a skimmer. 1: Reduction/expansion nozzle, la 2 inlet lb 2 outlet, 2: throat, 3: upstream chamber, 4: downstream chamber,
4a: first downstream chamber, 4b: second downstream chamber, 5, 5a, 5b: vacuum pump,
6: Substrate, 7: Skimmer, 8: Gate valve, 9: Gas phase excitation device, 8a: First electrode, 9b: Second electrode, 10.10': Notch, 11, 11''
: Adjustment plate, 12: Handle, 13: Valve body, 14 Niji cylinder, 15 Nishi slide shaft, 16: Substrate holder, 17: Shutter, 18 Ni glass window, 18: Pressure regulating valve, 20a, 20b: Main valve, 21a, 21b :Reducing pump, 22a, 22b :Rabiki valve, 23a, 23
b: Auxiliary valve, 24a to 24h: Leak and purge valve.

Claims (1)

【特許請求の範囲】[Claims] 1)流路に縮小拡大ノズルを設け、この縮小拡大ノズル
の下流側の流路長さを制御することを特徴とする微粒子
流の流れ制御方法。
1) A method for controlling the flow of particulates, characterized by providing a contraction/expansion nozzle in a flow path and controlling the length of the flow path on the downstream side of the contraction/expansion nozzle.
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