JPS6263206A - 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】 ［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。

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ル■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。

［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。

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。

［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、管材や筺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］ 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を設けると共に、縮小拡大ノズルｌの
下流側にスキマー７を設け、このスキマー７の上流側と
下流側を連結する、圧力調節弁７ｂ付の調圧路７ａを設
けた微粒子流の流れ制御装置とすることによって」−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ｌ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。また、
スキマー７は、微粒子の流路となる開口部を有する仕切
板であって、その開口部は可変のものでも一定の大きさ
に固定のものでもよい。

［作　用］ 例えば第１図に示されるように、上流室３内に原料ガス
を分散含有させたキャリアガスな供給する一方、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、供給された原料ガス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、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の開口面積Ａ”と
流出口１ｂの開口面積Ａとの比Ａ／＾傘とを調節するこ
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／Ｐ、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。

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Ｐ０と下流室の圧力Ｐとから次
式で定まり、特にＰ／ＰＯが臨界圧力比以下の場合、Ｍ
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−「ｉＲＴ 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、」−流室３の圧力ＰＯ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１から噴出する微粒子流を
適正膨張流として噴出ｙれることができる。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。

上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、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。

ところで、スキマー７は、下流室４を仕切って段階的な
差圧を発生させると共に、開口部にビームを通過させ、
かつ開口面積の調整によりその両サイドの差圧を調節す
るものである。しかし、実際に差圧がかかり、ビームが
通過している途中でキマー７の開口部を変動させること
は、ポンプの脈動と相まって、ビームに不安定な影響を
与え、更に構造的にも無理があって好ましくない。

本発明におけるスキマー７の上流側と下流側は、調圧路
７ａによって連結されており、調圧路７ａに設けられた
圧力調節弁７ｂによって両サイドの圧力を調節できるよ
うになっている。これによる圧力調節は、単一的な直接
操作でもあり、ビームに悪影響も与えないものである。

［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
。

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。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。また、送り出された超
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１内を流過して第一下流室４
ａと流れることになる。

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９ｂ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、　ｅｂ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、　１
３ｂを絶縁材８Ｃを介して管状に接合し、両電極９ａ、
　ｌｌｂ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。

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ｌ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。

縮小拡大ノズル１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！ｂ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ｔ
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　０１
３０１に定められる１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
（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、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。具体的には、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ｌ
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することもできる。キャリ
アガス中に凝縮成分が含まれている場合、ト記冷却状態
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。これによれば、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」二では、縮小拡大ノズルｌは
短い方が好ましい。

」二流室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の開口面積Ａφ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。

スキマー７は、第二下流室４ｂが第一下流室４ａよりも
十分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ｉｔ、　ｔｔ’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。

スキマー７によって仕切られている第一下流室４ａと第
二下流室４ｂは、圧力調節弁７ｂを有する超圧路７ａに
よって連結されている。従って、第一下流室４ａと第二
下流室４ｂ間の差圧調節を、スキマー７によらず、圧力
調節弁７ｂによって行うことができるものである。

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
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。

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１Ｂ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。

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。

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！８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−Ｅ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、を流室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、スキマー７の開度を調節してからあらびきバルブ
２１ａ、　２１ｂと圧力調整弁１９を開いて、」二流室
３、第−及び第二下流室４ａ、　４ｂ内のあらびきを減
圧ポンプ２０ａ、　２０ｂで行う。次いで、あらびきバ
ルブ２１ａ、　２１ｂを閉じ、補助バルブ２３ａ、　２
３ｂ及びメインバルブ２０ａ、　２０ｂを開いて、真空
ポンプ５ａ、　５ｂで上流室３、第−及び第二下流室４
ａ、　４ｂ内を十分な真空度とする。このとき、圧力調
整弁１８の開度を調整することによって、」二流室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、圧力調節弁７ｂで調整
する。この調整は、メインバルブ２０ｂやスキマー７の
開度調整で補助することもできる。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
圧力調節弁７ｂ、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
ャリアガスと原料ガス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。

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、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。

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、次の
ような変更が可能である。

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。

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。

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。

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。

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４ａ以丁を減圧するこ
ともできる。

縮小拡大ノズル１を開閉する弁を設け、」二流室３側に
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。更に、エネルギー
付与手段を低圧水銀灯とした場合、この断続照射を行う
と低波長領域の光強度を極めて強くできるので、パルス
状微粒子流と同期した照射は、光反応上極めて有効であ
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１ 本発明によれば、ことさらスキマー７を開度可変のもの
として、両サイド間の圧力差を支えるスキマー７の開度
を調整することなく、スキマー７の両サイドの圧力差を
任意に調整することができる。このため、スキマー７の
構造を簡略化できる利点がある。また、ビーム化される
微粒子流の流路たるスキマー７の開口部を拡大縮小する
必要がないので、スキマー７の両サイド間の圧力調節の
ために微粒子流を乱す心配がなく一１流れをビーム化す
ることによる利益を最大限に引き出すことができる。

一方、本発明によれば、原料ガス又は微粒子を集束状態
にして生成又は活性化した微粒子を直に均一な分散状態
の超音速のビームとして移送することができるので、原
料ガスの利用効率が良いと同時に、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。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
。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である
。 ｌ：縮小拡大ノズル、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、７ａ：調圧路、７ｂ：圧力調
節弁、８：ゲートバルブ、９：マイクロ波電極、１０．
１０′：切欠部、１１、　Ｉｆ′：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、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 第４図 （Ｃ） 第５図 ヱ

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １）流路に縮小拡大ノズルを設けると共に、縮小拡大ノ
   ズルの下流側にスキマーを設け、このスキマーの上流側
   と下流側を連結する、圧力調節弁付の調圧路を設けたこ
   とを特徴とする微粒子流の流れ制御装置。