JP2001058124A - Static type fluid mixer and apparatus and fluid mixing method using same apparatus - Google Patents
Static type fluid mixer and apparatus and fluid mixing method using same apparatusInfo
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Abstract
Description
【０００１】[0001]
【発明の属する技術分野】本発明は、管内を流れる一種
類または複数種類の流体を混合する静止型流体混合器お
よび装置ならびにこの装置を用いた流体混合方法に関す
る。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a stationary fluid mixer and apparatus for mixing one or more kinds of fluids flowing in a pipe, and a fluid mixing method using the apparatus.
【０００２】[0002]
【従来の技術】一般に、半導体素子の製造プロセスにお
いては、複数種類の原料ガスを反応管内に供給してウエ
ハ面上に膜層を形成する場合、原料ガスの均一な濃度分
布等を得ることを目的として原料ガスを混合するための
静止型流体混合器が多用されている。2. Description of the Related Art Generally, in a semiconductor device manufacturing process, when a plurality of types of source gases are supplied into a reaction tube to form a film layer on a wafer surface, it is necessary to obtain a uniform concentration distribution of the source gases. For the purpose, a stationary fluid mixer for mixing a raw material gas is often used.
【０００３】従来、この種の静止型流体混合器には、特
開昭６２−８７２３２号公報（第一従来例），特開平５
−１３１１２６号公報（第二従来例）および実開平５−
４４２２６号公報（第三従来例）に開示され、図６〜図
８に示すようなものが採用されている。これら静止型流
体混合器Ａ〜Ｃにつき、同図を用いて説明する。Conventionally, this type of static fluid mixer has been disclosed in Japanese Patent Application Laid-Open No. 62-87232 (first conventional example),
-131126 (second conventional example)
Japanese Patent No. 44226 (third conventional example), which is shown in FIGS. 6 to 8, is employed. The static fluid mixers A to C will be described with reference to FIG.
【０００４】「静止型流体混合器Ａ（第一従来例）」こ
れは、図６に示すように、管３１内にそれぞれが軸線方
向に交互に配設され、内部を二分割して螺旋方向にねじ
れた羽根体３２ａ，３３ａを有する複数組のミキシング
エレメント３２，３３を備え、これら各組ミキシングエ
レメント３２，３３の羽根体３２ａ，３３ａをそれぞれ
が互いに反対方向にねじれて形成してなるものである。[0004] "Static fluid mixer A (first conventional example)" is, as shown in Fig. 6, arranged in a pipe 31 alternately in the axial direction, and divides the inside into two parts in a spiral direction. And a plurality of sets of mixing elements 32, 33 having wing bodies 32a, 33a twisted in a vertical direction. The wing bodies 32a, 33a of the respective mixing elements 32, 33 are formed by twisting the wing bodies 32a, 33a in directions opposite to each other. is there.
【０００５】このように構成された静止型流体混合器Ａ
においては、ミキシングエレメント３２，３３内に流入
する複数種類の流体が、分割，回転および合流を繰り返
す間に混合される。[0005] The static type fluid mixer A thus configured
In, a plurality of types of fluid flowing into the mixing elements 32 and 33 are mixed while repeating division, rotation, and merging.
【０００６】「静止型流体混合器Ｂ（第二従来例）」こ
れは、図７に示すように、管４１内にそれぞれが周方向
に交互に配設され管壁から管軸線に向かって傾斜する複
数組の案内板４２，４３を備え、これら各組案内板４
２，４３は、各傾斜方向を互いに反対の傾斜方向とし、
かつ頂点部４２ａ，４３ａおよび底辺部４２ｂ，４３ｂ
がそれぞれ管軸線と管壁に位置付けられているものであ
る。[Static fluid mixer B (second conventional example)] As shown in FIG. 7, the fluid mixers B are arranged alternately in the circumferential direction in a pipe 41 and are inclined from the pipe wall toward the pipe axis. A plurality of sets of guide plates 42 and 43,
2, 43 make each inclination direction the opposite inclination direction,
And vertex portions 42a, 43a and base portions 42b, 43b
Are located on the tube axis and the tube wall, respectively.
【０００７】このように構成された静止型流体混合器Ｂ
においては、管壁付近を流れる流体が案内板４２によっ
て管壁付近から管軸線付近に流れ方向を変え、一方管軸
線付近を流れる流体が案内板４３によって管軸線付近か
ら管壁付近に流れ方向を変えることにより、管４１内に
流入する複数種類の流体が混合される。[0007] The static fluid mixer B thus configured
In, the fluid flowing near the pipe wall changes the flow direction from near the pipe wall to near the pipe axis by the guide plate 42, while the fluid flowing near the pipe axis changes the flow direction from near the pipe axis to near the pipe wall by the guide plate 43. By changing, a plurality of types of fluid flowing into the pipe 41 are mixed.
【０００８】「静止型流体混合器Ｃ（第三従来例）」こ
れは、図８に示すように、上下方向に開口する垂直部５
１ａおよびこの垂直部５１ａに連通して片側側方に開口
する水平部５１ｂを有するＴ字形の第一管体５１と、こ
の第一管体５１内に配設され垂直部５１ａの一方側開口
部内に位置する大口径部５２ａおよび他方側開口部と中
間部に位置する小口径部５２ｂを有する漏斗状の第二管
体５２とを備えたものである。"Static fluid mixer C (third conventional example)" As shown in FIG.
1a and a T-shaped first tubular body 51 having a horizontal portion 51b communicating with the vertical portion 51a and opening to one side, and a T-shaped first tubular body 51 provided in the first tubular body 51 and having an opening on one side of the vertical portion 51a. And a funnel-shaped second tubular body 52 having a large-diameter portion 52a located on the other side and an opening on the other side and a small-diameter portion 52b located at an intermediate portion.
【０００９】このように構成された静止型流体混合器に
おいては、第二管体５２の大口径部５２ａ内に第一流体
を圧送して小口径部５２ｂから噴出させると、第一管体
５１の垂直部５１ａが負圧となり、この部分に第一管体
５１からの第二流体が吸引され、両流体が混合される。In the static fluid mixer constructed as described above, when the first fluid is pressure-fed into the large-diameter portion 52a of the second pipe 52 and ejected from the small-diameter portion 52b, the first pipe 51 Is negative pressure, the second fluid from the first tubular body 51 is sucked into this portion, and the two fluids are mixed.
【００１０】[0010]
【発明が解決しようとする課題】しかし、従来の静止型
流体混合器Ａ〜Ｃにおいては、次に示すような問題があ
る。 「第一従来例」管壁付近を流れる流体はそのまま管壁付
近を流れ、一方管軸線付近を流れる流体はそのまま管軸
線付近を流れる傾向があり、流体の管軸線部分と管壁部
分とが十分に混合されず、均一な温度・濃度分布を得る
ことができない。このことは、流体の粘度が高くなるに
つれて顕著になる。However, the conventional static fluid mixers A to C have the following problems. "First conventional example" Fluid flowing near the pipe wall directly flows near the pipe wall, while fluid flowing near the pipe axis tends to flow near the pipe axis as it is. And a uniform temperature and concentration distribution cannot be obtained. This becomes more pronounced as the viscosity of the fluid increases.
【００１１】「第二従来例」案内板４２によって管軸線
付近へと流れ方向を変える流体は管壁付近を流れる流体
の数分の一であり、他の流体は案内板４３によって管壁
付近で分割されるが、下流側で流体が十分に混合され
ず、第一従来例と同様に均一な温度・濃度分布を得るこ
とができない。"Second conventional example" The fluid that changes the flow direction near the pipe axis by the guide plate 42 is a fraction of the fluid flowing near the pipe wall, and the other fluid is changed by the guide plate 43 near the pipe wall. Although divided, the fluid is not sufficiently mixed on the downstream side, and a uniform temperature / concentration distribution cannot be obtained as in the first conventional example.
【００１２】また、案内板４２，４３の頂点部４２ａ，
４３ａによって囲まれた領域に流路断面の急激な変化に
伴い流体の滞留が生じ、流体の円滑な流通性が得られ
ず、生産性が低下する。The apex portions 42a, 42a,
Fluid stagnation occurs in a region surrounded by 43a due to a rapid change in the cross section of the flow channel, and smooth flowability of the fluid cannot be obtained, and productivity decreases.
【００１３】さらに、複数組の案内板４２，４３を交互
に配設し、これら各組案内板４２，４３の頂点部４２
ａ，４３ａを揃えて位置付ける構造であるため、加工精
度および組立精度が要求され、製造を煩雑にする。Further, a plurality of sets of guide plates 42, 43 are arranged alternately, and the vertex portions 42 of these set guide plates 42, 43 are arranged.
Since it is a structure in which a and 43a are aligned and positioned, processing accuracy and assembly accuracy are required, which complicates manufacturing.
【００１４】「第三従来例」流路断面の急激な変化に伴
い流体に渦流，滞留が生じ、混合度の高い混合流体を得
ることができないばかりか、第二従来例と同様に生産性
が低下する。"Third conventional example" A swirl and a stagnation occur in the fluid due to a rapid change in the cross section of the flow passage, so that not only a mixed fluid having a high degree of mixing cannot be obtained, but also the productivity is high as in the second conventional example. descend.
【００１５】本発明はこのような事情に鑑みてなされた
もので、混合度が高く、均一な温度・濃度分布をもつ混
合流体を得ることができるとともに、生産性を高めるこ
とができ、かつ製造の簡素化を図ることができる静止型
流体混合器の提供を目的とする。The present invention has been made in view of such circumstances, and it is possible to obtain a mixed fluid having a high degree of mixing and a uniform temperature / concentration distribution, to improve the productivity, and to improve the manufacturing efficiency. It is an object of the present invention to provide a static fluid mixer capable of simplifying the operation.
【００１６】[0016]
【課題を解決するための手段】前記目的を達成するため
に、本発明の請求項１記載の静止型流体混合器は、上下
流側にそれぞれ配設され流体流入口および流体流出口を
有する二つの円管部と、これら両円管部間に配設され軸
線両方向に開口する偏平な流路空間を有する流体混合用
管部とを備えた静止型流体混合用の管体であって、この
管体における両円管部のうち上流側円管部の流体流出口
と流体混合用管部の流体流入口間および下流側円管部の
流体流入口と流体混合用管部の流体流出口間に緩やかな
流路空間を有する曲管部を介在させた構成としてある。
したがって、上流側の円管部から複数種の流体が、上流
側の曲管部を介して流体混合用管部の流路空間に流入す
ると、この流路空間において層流を維持した状態で温度
・濃度勾配を小さくするように混合され、下流側の曲管
部を介して層流を維持した状態で下流側の円管部から流
出する。According to a first aspect of the present invention, there is provided a stationary type fluid mixer having a fluid inlet and a fluid outlet disposed upstream and downstream, respectively. A fluid mixing tube having a flat flow passage space disposed between the two circular pipe portions and opening in both axial directions, the fluid mixing tube body comprising: Between the fluid outlet of the upstream pipe and the fluid inlet of the fluid mixing pipe and between the fluid inlet of the downstream pipe and the fluid outlet of the fluid mixing pipe. And a curved pipe portion having a gentle flow path space.
Therefore, when a plurality of types of fluids flow from the upstream circular pipe section into the flow path space of the fluid mixing pipe section via the upstream curved pipe section, the temperature increases while maintaining a laminar flow in this flow path space. -The mixture is mixed so as to reduce the concentration gradient, and flows out from the downstream circular pipe while maintaining the laminar flow through the downstream curved pipe.
【００１７】請求項２記載の発明は、請求項１記載の静
止型流体混合器において、管体を軸線方向に複数個並設
した構成としてある。したがって、上流側の各円管部か
ら複数種の流体が、上流側の各曲管部を介して各流体混
合用管部の流路空間に流入すると、これら各流路空間に
おいて層流を維持した状態で温度・濃度勾配を小さくす
るように混合され、下流側の各曲管部を介して層流を維
持した状態で下流側の各円管部から流出する。According to a second aspect of the present invention, in the static fluid mixer according to the first aspect, a plurality of pipes are arranged side by side in the axial direction. Accordingly, when a plurality of types of fluids flow from the upstream circular pipe sections into the flow path spaces of the respective fluid mixing pipe sections via the respective upstream curved sections, the laminar flow is maintained in the respective flow path spaces. In such a state, the mixture is mixed so as to reduce the temperature / concentration gradient, and flows out from each downstream pipe while maintaining a laminar flow through each downstream pipe.
【００１８】請求項３記載の発明は、請求項２記載の静
止型流体混合器において、各流体混合用管部における流
路空間の開口寸法が同一の寸法に設定されている構成と
してある。したがって、複数種の流体が、各流体混合用
管部の流路空間に流入すると、これら各流路空間におい
て層流を維持した状態で温度・濃度勾配を小さくするよ
うに繰り返し混合される。According to a third aspect of the present invention, in the static fluid mixer according to the second aspect, an opening dimension of a flow path space in each fluid mixing tube is set to be the same. Therefore, when a plurality of types of fluids flow into the flow path spaces of the respective fluid mixing pipe sections, they are repeatedly mixed so as to reduce the temperature / concentration gradient while maintaining a laminar flow in each of the flow path spaces.
【００１９】請求項４記載の発明は、請求項２記載の静
止型流体混合器において、各流体混合用管部における流
路空間の開口寸法が互いに異なる寸法に設定されている
構成としてある。したがって、複数種の流体が、各流体
混合用管部の流路空間に流入すると、これら各流路空間
において層流を維持した状態で温度・濃度勾配を互いに
相異させて小さくするように混合される。According to a fourth aspect of the present invention, in the static fluid mixer according to the second aspect, the opening dimensions of the flow path space in each fluid mixing tube are set to different dimensions. Therefore, when a plurality of types of fluids flow into the flow path spaces of the respective fluid mixing pipe sections, they are mixed so that the temperature and concentration gradients are different from each other and small while maintaining a laminar flow in each of the flow path spaces. Is done.
【００２０】請求項５記載の発明は、請求項２，３また
は４記載の静止型流体混合器において、管体のうち隣接
する二つの管体が、軸線回りに互いに所定の角度をもっ
てずらした位置に配置されている構成としてある。した
がって、複数種の流体が、各流体混合用管部の流路空間
に流入すると、これら各流路空間において層流を維持し
た状態で温度・濃度勾配を漸次小さくするように三次元
にわたって混合される。According to a fifth aspect of the present invention, in the static fluid mixer according to the second, third or fourth aspect, two adjacent ones of the tubes are shifted from each other at a predetermined angle around the axis. It is a configuration arranged in. Therefore, when a plurality of types of fluids flow into the flow path spaces of the respective fluid mixing pipe sections, they are mixed in three dimensions so as to gradually reduce the temperature / concentration gradient while maintaining a laminar flow in each of the flow path spaces. You.
【００２１】請求項６記載の発明は、請求項５記載の静
止型流体混合器において、角度が９０°である構成とし
てある。したがって、複数種の流体が、各流体混合用管
部の流路空間に流入すると、これら各流路空間において
層流を維持した状態で温度・濃度勾配を効果的に漸次小
さくするように三次元にわたって混合される。According to a sixth aspect of the present invention, in the static fluid mixer according to the fifth aspect, the angle is 90 °. Therefore, when a plurality of types of fluids flow into the flow path spaces of the respective fluid mixing pipe sections, three-dimensionally, the temperature / concentration gradient is effectively gradually reduced while maintaining a laminar flow in each of the flow path spaces. Mixed over.
【００２２】請求項７記載の発明は、請求項１〜６のう
ちいずれか一項に記載の静止型流体混合器を含み、この
静止型流体混合器を加熱する加熱装置を含ませた構成と
してある。したがって、加熱装置による静止型流体混合
器の加熱によって管内面付近では流体温度が上昇し、管
内への流体の流入によって管内中心部付近では流体温度
の上昇が抑制される。According to a seventh aspect of the present invention, there is provided a stationary fluid mixer according to any one of the first to sixth aspects, wherein the stationary fluid mixer is provided with a heating device for heating the static fluid mixer. is there. Therefore, the fluid temperature rises near the inner surface of the pipe due to the heating of the stationary fluid mixer by the heating device, and the rise of the fluid temperature near the central part in the pipe is suppressed by the inflow of the fluid into the pipe.
【００２３】請求項８記載の発明は、請求項１〜６のう
ちいずれか一記載の静止型流体混合器を含み、この静止
型流体混合器を冷却する冷却装置を含ませた構成として
ある。したがって、冷却装置による静止型流体混合器の
冷却によって管内面付近では流体温度が下降し、管内へ
の流体の流入によって管内中心部付近では流体温度が上
昇する。According to an eighth aspect of the present invention, there is provided the static fluid mixer according to any one of the first to sixth aspects, and a cooling device for cooling the static fluid mixer. Therefore, the temperature of the fluid decreases near the inner surface of the pipe due to the cooling of the stationary fluid mixer by the cooling device, and the temperature of the fluid increases near the center of the pipe due to the inflow of the fluid into the pipe.
【００２４】請求項９記載の発明は、請求項２〜６のう
ちいずれか一記載の静止型流体混合器を含み、この静止
型流体混合器における管体のうち一部の管体を加熱する
加熱装置および他の管体を冷却する冷却装置を含ませた
構成としてある。したがって、一部の管体において、加
熱装置による管体の加熱によって管内面付近では流体温
度が上昇し、管内への流体の流入によって管内中心部付
近では流体温度の上昇が抑制される。また、他の管体に
おいて、冷却装置による管体の冷却によって管内面付近
では流体温度が下降し、管内への流体の流入によって管
内中心部付近では流体温度が上昇する。According to a ninth aspect of the present invention, there is provided the static fluid mixer according to any one of the second to sixth aspects, and a part of the tubes in the static fluid mixer is heated. The configuration includes a heating device and a cooling device for cooling other tubes. Therefore, in some tubes, the temperature of the fluid increases near the inner surface of the tube due to heating of the tube by the heating device, and the increase in the fluid temperature near the center of the tube is suppressed by the inflow of the fluid into the tube. In another pipe, the temperature of the fluid decreases near the inner surface of the pipe due to cooling of the pipe by the cooling device, and the temperature of the fluid increases near the center of the pipe due to the inflow of fluid into the pipe.
【００２５】請求項１０記載の発明（流体混合方法）
は、請求項７〜９のうちいずれか一項に記載の静止型流
体混合装置を用いて流体を混合する方法であって、流体
を混合するにあたり、管体を加熱する方法としてある。
したがって、管体の加熱によって管内面付近では流体温
度が上昇し、管内への流体の流入によって管内中心部付
近では流体温度の上昇が抑制される。The invention according to claim 10 (fluid mixing method)
Is a method for mixing a fluid using the static fluid mixing device according to any one of claims 7 to 9, wherein the method is for heating a pipe when mixing the fluid.
Therefore, the temperature of the fluid increases near the inner surface of the tube due to the heating of the tube, and the increase in the temperature of the fluid near the center of the tube is suppressed by the inflow of the fluid into the tube.
【００２６】請求項１１記載の発明は、請求項７〜９の
うちいずれか一項に記載の静止型流体混合装置を用いて
流体を混合する方法であって、流体を混合するにあた
り、管体を冷却する方法としてある。したがって、管体
の冷却によって管内面付近では流体温度が下降し、管内
への流体の流入によって管内中心部付近では流体温度が
上昇する。According to an eleventh aspect of the present invention, there is provided a method of mixing a fluid using the stationary fluid mixing apparatus according to any one of the seventh to ninth aspects, wherein the fluid is mixed with a pipe. There is a method of cooling. Therefore, the temperature of the fluid decreases near the inner surface of the pipe due to the cooling of the pipe, and the temperature of the fluid increases near the center of the pipe due to the inflow of the fluid into the pipe.
【００２７】[0027]
【発明の実施の形態】以下、本発明の実施形態につき、
図面を参照して説明する。図１は本発明の第一実施形態
に係る静止型流体混合器を示す斜視図である。同図にお
いて、符号Ｓで示す静止型流体混合器は、単一の静止型
流体混合用の管体１からなり、円管部２，流体混合用管
部３および曲管部４を備えている。BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION Hereinafter, embodiments of the present invention will be described.
This will be described with reference to the drawings. FIG. 1 is a perspective view showing a static fluid mixer according to a first embodiment of the present invention. In the figure, the stationary fluid mixer denoted by reference symbol S is composed of a single stationary fluid mixing tube 1 and includes a circular tube portion 2, a fluid mixing tube portion 3, and a curved tube portion 4. .
【００２８】円管部２は、二つの円管部５，６からな
り、それぞれが上下流側に配設されている。各円管部
５，６は、流体流入口５ａ，６ａおよび流体流出口５
ｂ，６ｂを有している。The circular pipe part 2 is composed of two circular pipe parts 5 and 6, each of which is disposed on the upstream and downstream sides. Each of the circular pipe sections 5, 6 has a fluid inlet 5a, 6a and a fluid outlet 5
b, 6b.
【００２９】流体混合用管部３は、軸線両方向に開口す
る静止型流体混合器Ｓにおける狭窄部としての偏平な流
路空間３ａおよびこの流路空間３ａの両側にそれぞれ位
置する流体流入口３ｂと流体流出口３ｃを有し、両円管
部５，６間に配設されている。流路空間３ａの開口縦寸
法が円管部５，６の管内径より小さい寸法に設定され、
開口横寸法が円管部５，６の管内径より大きい寸法に設
定されている。これにより、流体混合用管部３の流路空
間３ａに流入する混合流体の温度・濃度勾配が小さくな
る。The fluid mixing tube 3 has a flat flow passage space 3a as a constricted portion in the stationary fluid mixer S which opens in both axial directions, and fluid inlets 3b located on both sides of the flow passage space 3a. It has a fluid outlet 3c and is disposed between the two pipe sections 5, 6. The vertical dimension of the opening of the flow path space 3a is set to a dimension smaller than the inner diameter of the pipes 5 and 6,
The lateral dimensions of the opening are set to be larger than the inner diameters of the pipe portions 5 and 6. Thereby, the temperature / concentration gradient of the mixed fluid flowing into the flow passage space 3a of the fluid mixing tube 3 is reduced.
【００３０】曲管部４は、緩やかな流路空間７ａ，８ａ
を有する曲管部７，８からなり、流体混合用管部３の流
体流入口３ｂと上流側円管部５の流体流出口５ｂ間およ
び下流側円管部６の流体流入口６ａと流体混合用管部３
の流体流出口３ｃ間に設けられている。これにより、混
合流体が流路空間７ａから層流を維持した状態で流体混
合用管部３の流路空間３ａに流入し、また流路空間８ａ
を介して層流を維持した状態で円管部６から流出する。The curved pipe portion 4 is provided with gentle flow passage spaces 7a and 8a.
And fluid mixing between the fluid inlet 3b of the fluid mixing tube 3 and the fluid outlet 5b of the upstream circular tube 5 and the fluid inlet 6a of the downstream circular tube 6. Pipe section 3
Between the fluid outlets 3c. As a result, the mixed fluid flows from the flow path space 7a into the flow path space 3a of the fluid mixing tube 3 while maintaining a laminar flow, and the flow path space 8a
Flows out from the circular pipe section 6 while maintaining the laminar flow through the pipe.
【００３１】このように構成された静止型流体混合器
は、例えば化学的気相成長（以下、「ＣＶＤ」と称す
る。）法によって半導体素子を製造する（ウエハ面に誘
電体膜を形成する）場合に用いられる。すなわち、常圧
ＣＶＤ装置のガス供給装置において、１ＳＬＭの１００
％酸素ガスと４００ｓｃｃｍの２％モノシランガス（Ｓ
ｉＨ4）等の原料ガスを希釈送気ガスとして２５ＳＬＭ
の窒素ガスに合流させ、この合流体を静止型流体混合器
１内で混合させた後に反応管内に送気すると、この反応
管内におけるウエハ（加熱温度３５０℃）の面上に熱分
解によって二酸化珪素（ＳｉＯ2）からなる誘電体膜が
形成される。The static type fluid mixer thus constructed manufactures semiconductor devices by, for example, a chemical vapor deposition (hereinafter, referred to as "CVD") method (forming a dielectric film on a wafer surface). Used in cases. That is, in the gas supply device of the normal pressure CVD device, 100
% Oxygen gas and 400 sccm 2% monosilane gas (S
25SLM as source gas such as iH 4 )
When the mixed fluid is mixed in the static fluid mixer 1 and then sent into the reaction tube, the silicon dioxide is thermally decomposed on the surface of the wafer (heating temperature 350 ° C.) in the reaction tube. A dielectric film made of (SiO 2 ) is formed.
【００３２】このとき、静止型流体混合器Ｓ内では、円
管部５から複数種の流体が曲管部７の流路空間７ａを介
して流体混合用管部３の流路空間３ａに流入すると、こ
の流路空間３ａにおいて層流を維持した状態で温度・濃
度勾配の生じた部分が押し潰されるように幅方向に拡散
し、すなわち圧力損失のない状態で温度・濃度勾配を小
さくするように混合され、曲管部８の流路空間８ａを介
して層流を維持した状態で下流側の円管部６から流出す
る。At this time, in the static fluid mixer S, a plurality of kinds of fluids flow from the circular pipe section 5 into the flow path space 3a of the fluid mixing pipe section 3 through the flow path space 7a of the curved pipe section 7. Then, while the laminar flow is maintained in the flow path space 3a, the temperature / concentration gradient is diffused in the width direction so as to be crushed, that is, the temperature / concentration gradient is reduced without pressure loss. And flows out from the downstream circular pipe section 6 while maintaining the laminar flow through the flow path space 8a of the curved pipe section 8.
【００３３】この場合、合流体の混合比率は、各流体の
物性と温度および流速と圧力損失から流体混合用管部３
における流路空間３ａの開口寸法を算出することにより
近似的に求められる。この流体シミュレーションを行う
と、流路空間３ａの開口寸法を最適化することができ、
温度・濃度勾配の小さい所望の合流体が得られる。In this case, the mixing ratio of the combined fluid depends on the physical properties and temperature of each fluid, the flow velocity and the pressure loss, and the fluid mixing tube 3
Approximately determined by calculating the size of the opening of the flow path space 3a. By performing this fluid simulation, it is possible to optimize the opening size of the flow path space 3a,
A desired combined fluid having a small temperature / concentration gradient can be obtained.
【００３４】したがって、本実施形態においては、従来
のように管壁付近を流れる流体はそのまま管壁付近を流
れ、一方管軸線付近を流れる流体はそのまま管軸線付近
を流れるという傾向もないから、合流体を十分に混合さ
せることができる。また、本実施形態においては、流体
の接触面積を小さくして流路断面の急激な変化に伴う流
体の渦流・滞留が生じないから、流体の円滑な流通性を
得ることができる。さらに、本実施形態においては、混
合器全体が簡単な形状・構造であるから、加工精度およ
び組立精度を緩和させることができる。Therefore, in the present embodiment, the fluid flowing near the pipe wall flows directly around the pipe wall as it is in the prior art, while the fluid flowing near the pipe axis has no tendency to flow near the pipe axis as it is. The body can be mixed well. Further, in this embodiment, since the contact area of the fluid is reduced and the swirling and stagnation of the fluid due to the abrupt change in the cross section of the flow path does not occur, the fluid can flow smoothly. Further, in the present embodiment, since the entire mixer has a simple shape and structure, processing accuracy and assembly accuracy can be reduced.
【００３５】なお、本実施形態においては、流路空間３
ａの開口縦寸法および開口横寸法をそれぞれ１．０〜
４．０ｍｍと２０〜２００ｍｍの寸法に設定すると、従
来の静止型流体混合器において生じていた２０〜１００
％の濃度勾配が１０％以下に抑制され、ウエハ面上に寸
法差±３％以下の均一な誘電体膜が得られた。In this embodiment, the flow path space 3
The vertical and horizontal dimensions of the opening a are 1.0 to 1.0, respectively.
When the size is set to 4.0 mm and 20 to 200 mm, 20 to 100 mm which occurs in the conventional static fluid mixer is used.
% Concentration gradient was suppressed to 10% or less, and a uniform dielectric film having a dimensional difference of ± 3% or less was obtained on the wafer surface.
【００３６】これにより、半導体素子の製造において、
マスクパターン精度や絶縁耐圧の均一性が高められ、ダ
イオード，トランジスタあるいは集積素子等のゲート電
圧や電流増幅率等の特性のばらつきが減少して歩留まり
が高められる。Thus, in the manufacture of a semiconductor device,
The uniformity of the mask pattern accuracy and the withstand voltage is improved, and the variation in the characteristics such as the gate voltage and the current amplification factor of the diode, transistor or integrated device is reduced, and the yield is improved.
【００３７】次に、本発明の第一実施形態に係る流体混
合方法につき、図２を用いて説明する。図２は本発明の
第一実施形態に係る静止型流体混合器を用いた静止型流
体混合装置を示す断面図で、同図において図１と同一の
部材については同一の符号を付し、詳細な説明は省略す
る。先ず、静止型流体混合装置につき、図２を用いて説
明する。同図において、符号１００で示す静止型流体混
合装置は、静止型流体混合器Ｓおよび加熱装置１０１を
備えている。Next, a fluid mixing method according to the first embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. FIG. 2 is a sectional view showing a static fluid mixing device using the static fluid mixer according to the first embodiment of the present invention. In FIG. 2, the same members as those in FIG. Detailed description is omitted. First, the stationary fluid mixing device will be described with reference to FIG. In the figure, the stationary fluid mixing device indicated by reference numeral 100 includes a stationary fluid mixer S and a heating device 101.
【００３８】加熱装置１０１は、静止型流体混合器Ｓの
流体混合用管部３に巻回するコイルヒータ１０１ａおよ
びこのコイルヒータ１０１ａを覆う断熱部材１０１ｂを
有するマントルヒータからなり、温度コントローラ（図
示せず）に接続されている。これにより、ガス混合時に
管体１を８０℃〜１５０℃に温度調節して加熱すると、
管内面付近では流体温度が上昇し、管内への合流ガスの
流入によって管内中心部付近では流体温度の上昇が抑制
される。なお、加熱装置１０１としては、マントルヒー
タの他にテープ状ヒータや恒温槽であってもよい。ま
た、コイルヒータ１０１ａによって静止型流体混合器Ｓ
の全体を巻回してもよい。The heating device 101 comprises a coil heater 101a wound around the fluid mixing tube 3 of the stationary fluid mixer S and a mantle heater having a heat insulating member 101b covering the coil heater 101a. Connected). Accordingly, when the tube 1 is heated to a temperature of 80 ° C. to 150 ° C. during gas mixing,
The fluid temperature rises near the inner surface of the pipe, and the rise of the fluid temperature is suppressed near the center of the pipe due to the flow of the combined gas into the pipe. Note that the heating device 101 may be a tape-shaped heater or a constant temperature bath in addition to the mantle heater. The static fluid mixer S is controlled by the coil heater 101a.
May be wound entirely.
【００３９】次に、このように構成された静止型流体混
合装置を用いた流体混合方法について説明する。すなわ
ち、本実施形態の流体混合方法による流体混合は、例え
ばＭＯＶＰＥ装置のガス供給装置において、予め希釈送
気ガスとしての水素ガスが供給されたガス供給孔付きの
配管（図示せず）内にＴＭＧａやＴＭＩｎ等のＭＯガス
（原料ガス）をガス供給孔（図示せず）から導入して両
ガスを合流させた後、８０℃〜１５０℃程度に加熱され
た静止型流体混合器Ｓ内に合流ガスを送気することによ
り行われる。Next, a description will be given of a fluid mixing method using the thus-configured stationary fluid mixing apparatus. That is, the fluid mixing by the fluid mixing method of the present embodiment is performed, for example, in a gas supply device of a MOVPE device, by adding TMGa into a pipe (not shown) having a gas supply hole to which hydrogen gas as a dilution gas supply gas has been supplied in advance. After introducing MO gas (raw material gas) such as TMIn or TMIn from a gas supply hole (not shown) to merge the two gases, they merge into a static fluid mixer S heated to about 80 ° C. to 150 ° C. This is performed by sending gas.
【００４０】この場合、配管に対する原料ガスの送気が
偏在したまま、すなわち配管の管壁に沿って行われるた
め、原料ガスと水素ガスの合流ガスに濃度勾配が生じ、
この合流ガスが静止型流体混合器Ｓ（管体１）内に送気
される。このため、静止型流体混合器Ｓの加熱によって
管体１の管内面付近でガス温度が上昇し、また静止型流
体混合器Ｓへの合流ガスの流入による冷却効果によって
管内中心部付近でガス温度の上昇が抑制され、流体混合
用管部３の通口面内で温度勾配が生じる。In this case, since the supply of the raw material gas to the pipe is performed unevenly, that is, along the pipe wall of the pipe, a concentration gradient occurs in the combined gas of the raw material gas and the hydrogen gas,
This combined gas is sent into the static fluid mixer S (tube 1). Therefore, the gas temperature rises near the inner surface of the pipe 1 by heating the static fluid mixer S, and the gas temperature increases near the center of the pipe due to the cooling effect due to the flow of the combined gas into the static fluid mixer S. Is suppressed, and a temperature gradient is generated in the passage surface of the fluid mixing tube 3.
【００４１】そして、この温度勾配によって流体混合用
管部３内の合流ガスが熱拡散し、すなわち分子量の小さ
い水素ガスが高温側の管内面付近に、また分子量の大き
い原料ガスが低温側の管内中心部付近に向かって拡散
し、静止型流体混合器Ｓを加熱しない場合と比較してガ
ス混合率が一層高くなる（濃度勾配が小さくなる）。The merged gas in the fluid mixing tube 3 is thermally diffused by the temperature gradient, that is, hydrogen gas having a small molecular weight is near the inner surface of the tube on the high temperature side, and raw material gas having a large molecular weight is in the tube on the low temperature side. The gas is diffused toward the vicinity of the center, and the gas mixing ratio becomes higher (concentration gradient becomes smaller) as compared with the case where the stationary fluid mixer S is not heated.
【００４２】なお、本実施形態においては、ガス混合率
を高めるために、分子量の小さいガス（水素ガス）に分
子量の大きいガス（ＴＭＧａ等の原料ガス）を合流させ
て混合する（配管内に分子量の大きいガスが偏在する）
場合について説明したが、分子量の大きいガスに分子量
の小さいガスを合流させて混合する（配管内に分子量の
小さいガスが偏在する）場合には、図３に示す冷却装置
付きの静止型流体混合装置を用いて室温以下の温度（合
流ガスが液化しない程度の温度）に冷却された静止型流
体混合器Ｓ内に合流ガスを送気する。In the present embodiment, in order to increase the gas mixing ratio, a gas having a high molecular weight (a raw material gas such as TMGa) is mixed with a gas having a low molecular weight (hydrogen gas) and mixed therewith (the molecular weight is in the piping). Large gas is unevenly distributed)
Although the case has been described, when a gas having a small molecular weight is mixed with a gas having a large molecular weight to be mixed (a gas having a small molecular weight is unevenly distributed in a pipe), a stationary fluid mixing device with a cooling device shown in FIG. Is used to feed the combined gas into the static fluid mixer S cooled to a temperature below room temperature (a temperature at which the combined gas does not liquefy).
【００４３】図３は本発明の第一実施形態に係る静止型
流体混合器を用いた他の静止型流体混合装置を示す断面
図で、同図において図２と同一の部材については同一の
符号を付し、詳細な説明は省略する。同図において、符
号１１０で示す静止型流体混合装置は、静止型流体混合
器Ｓおよび冷却装置１１１を備えている。FIG. 3 is a sectional view showing another stationary type fluid mixing device using the stationary type fluid mixer according to the first embodiment of the present invention. In FIG. 3, the same members as those in FIG. And a detailed description is omitted. In the figure, a stationary fluid mixing device denoted by reference numeral 110 includes a stationary fluid mixer S and a cooling device 111.
【００４４】冷却装置１１１は、静止型流体混合器Ｓの
流体混合用管部３を挟持する二つの冷却（ペルチェ）素
子１１１ａを有し、温度コントローラ（図示せず）に接
続されている。これにより、ガス混合時に管体１を室温
以下の温度（ガスが液化しない程度の温度）に温度調節
して冷却すると、管内面付近では流体温度が下降し、管
内への流体の流入によって管内中心部付近では流体温度
が上昇する。なお、冷却装置１１１としては、冷却素子
１１１ａを用いたもの以外に恒温槽であってもよい。ま
た、冷却素子１１１ａによって静止型流体混合器Ｓの全
体を覆うものでもよい。The cooling device 111 has two cooling (Peltier) elements 111a sandwiching the fluid mixing tube 3 of the stationary fluid mixer S, and is connected to a temperature controller (not shown). Accordingly, when the pipe 1 is cooled to a temperature below room temperature (a temperature at which the gas does not liquefy) at the time of mixing the gas, the fluid temperature decreases near the inner surface of the pipe, and the flow of the fluid into the pipe causes the center of the pipe to be cooled. The fluid temperature rises near the part. Note that the cooling device 111 may be a constant temperature bath other than the one using the cooling element 111a. Further, the whole of the static fluid mixer S may be covered by the cooling element 111a.
【００４５】このような静止型流体混合装置を用いる静
止型流体混合器Ｓ内への合流ガスの送気は、配管に対し
てガスが偏在したまま、すなわち配管の管壁に沿って行
われるため、両ガスの合流ガスに濃度勾配が生じ、この
合流ガスが静止型流体混合器Ｓ（管体１）内に送気され
る。このため、静止型流体混合器Ｓの冷却によって管体
１の管内面付近でガス温度が低下し、また静止型流体混
合器Ｓへの合流ガスの流入による加熱効果によって管内
中心部付近でガス温度の低下が小さくなり、流体混合用
管部３の通口面内で温度勾配が生じる。The feeding of the combined gas into the static fluid mixer S using such a static fluid mixing device is performed while the gas is unevenly distributed with respect to the pipe, that is, along the pipe wall of the pipe. A concentration gradient is generated in the combined gas of the two gases, and the combined gas is sent into the stationary fluid mixer S (the pipe 1). For this reason, the gas temperature decreases near the inner surface of the tube 1 due to the cooling of the static fluid mixer S, and the gas temperature decreases near the center of the tube due to the heating effect due to the flow of the combined gas into the static fluid mixer S. Is reduced, and a temperature gradient is generated in the opening surface of the fluid mixing tube 3.
【００４６】そして、この温度勾配によって流体混合用
管部３内の合流ガスが熱拡散し、すなわち分子量の大き
いガスが低温側の管内面付近に、また分子量の小さいガ
スが高温側の管内中心部付近に向かって拡散し、静止型
流体混合器Ｓを冷却しない場合と比較してガス混合率が
一層高くなる（濃度勾配が小さくなる）。The merged gas in the fluid mixing tube 3 is thermally diffused by this temperature gradient, that is, a gas having a high molecular weight is near the inner surface of the tube on the low temperature side, and a gas having a small molecular weight is being diffused in the central portion of the tube on the high temperature side. The gas is diffused toward the vicinity, and the gas mixing ratio becomes higher (the concentration gradient becomes smaller) as compared with the case where the static fluid mixer S is not cooled.
【００４７】次に、本発明の第二実施形態につき、図４
を用いて説明する。図４は本発明の第二実施形態に係る
静止型流体混合器を示す斜視図で、同図において図１と
同一の部材については同一の符号を付し、詳細な説明は
省略する。同図において、符号Ｔで示す静止型流体混合
器は、二つの静止型流体混合用の管体１，２１からな
り、それぞれが軸線方向に並設されている。Next, according to a second embodiment of the present invention, FIG.
This will be described with reference to FIG. FIG. 4 is a perspective view showing a static fluid mixer according to a second embodiment of the present invention. In FIG. 4, the same members as those in FIG. 1 are denoted by the same reference numerals, and detailed description thereof will be omitted. In the figure, the stationary fluid mixer indicated by the reference symbol T is composed of two stationary fluid mixing tubes 1 and 21, each of which is juxtaposed in the axial direction.
【００４８】管体２１は、円管部２２，流体混合用管部
２３および曲管部２４を備え、管体１の軸線回りに互い
に所定の角度例えば９０°をもってずらした位置に配置
されている。これにより、複数種類の流体が各流体混合
用管部３，２３の流路空間３ａ，２３ａに流入すると、
これら各流路空間３ａ，２３ａにおいて温度・濃度勾配
を効果的に漸次小さくするように三次元にわたって混合
される。The tube 21 has a circular tube portion 22, a fluid mixing tube portion 23, and a curved tube portion 24, and is disposed at a position shifted from the axis of the tube 1 by a predetermined angle, for example, 90 °. . As a result, when a plurality of types of fluids flow into the flow path spaces 3a and 23a of the fluid mixing pipe sections 3 and 23,
In each of the flow passage spaces 3a and 23a, mixing is performed over three dimensions so as to effectively and gradually reduce the temperature / concentration gradient.
【００４９】円管部２２は、二つの円管部２５，２６か
らなり、それぞれが上下流側に配設されている。各円管
部２５，２６は、流体流入口２５ａ，２６ａおよび流体
流出口２５ｂ，２６ｂを有している。このうち円管部２
５の流体流入口２５ａは、円管部６の流体流出口６ｂに
連通している。The circular tube portion 22 is composed of two circular tube portions 25 and 26, each of which is disposed on the upstream and downstream sides. Each of the circular pipe portions 25, 26 has a fluid inlet 25a, 26a and a fluid outlet 25b, 26b. Of which, the pipe section 2
The fluid inlet 25 a of the fifth pipe 5 communicates with the fluid outlet 6 b of the circular tube portion 6.
【００５０】流体混合用管部２３は、軸線両方向に開口
する静止型流体混合器Ｔにおける狭窄部としての偏平な
流路空間２３ａおよびこの流路空間２３ａの両側にそれ
ぞれ位置する流体流入口２３ｂと流体流出口２３ｃを有
し、両円管部２５，２６間に配設されている。流路空間
２３ａの開口寸法は、流体空間３ａの開口寸法と同一の
寸法に設定されている。これにより、複数種類の流体が
各流体混合用管部３，２３の流路空間３ａ，２３ａに流
入すると、これら各流路空間３ａ，２３ａにおいて温度
・濃度勾配を小さくするように繰り返し混合される。The fluid mixing tube 23 has a flat flow path space 23a as a constricted portion in the static type fluid mixer T which opens in both directions of the axial line, and fluid inflow ports 23b respectively located on both sides of the flow path space 23a. It has a fluid outlet 23c and is disposed between the two pipe portions 25 and 26. The opening size of the flow passage space 23a is set to the same size as the opening size of the fluid space 3a. Thus, when a plurality of types of fluids flow into the flow path spaces 3a, 23a of the fluid mixing pipe sections 3, 23, they are repeatedly mixed in each of the flow path spaces 3a, 23a so as to reduce the temperature / concentration gradient. .
【００５１】曲管部２４は、緩やかな流路空間２７ａ，
２８ａを有する曲管部２７，２８からなり、流体混合用
管部２３の流体流入口２３ｂと上流側円管部２５の流体
流出口２５ｂ間および下流側円管部２６の流体流入口２
６ａと流体混合用管部２３の流体流出口２３ｃ間に設け
られている。これにより、合流体が流路空間２７ａから
層流を維持した状態で流体混合用管部２３の流路空間２
３ａに流入し、また流路空間２８ａを介して層流を維持
した状態で円管部２６から流出する。The curved pipe portion 24 has a gentle flow path space 27a,
A fluid inlet 2b between the fluid inlet 23b of the fluid mixing pipe 23 and the fluid outlet 25b of the upstream circular pipe 25, and the fluid inlet 2 of the downstream circular pipe 26.
6a and a fluid outlet 23c of the fluid mixing tube 23. Thereby, the combined fluid is maintained in the laminar flow from the flow path space 27a, and the flow path space 2 of the fluid mixing tube 23 is maintained.
3a, and flows out of the circular tube portion 26 while maintaining a laminar flow through the flow path space 28a.
【００５２】このように構成された静止型流体混合器
は、例えば気相エピタキシャル成長（以下、「ＭＯＶＰ
Ｅ」と称する。）法によって光通信・光情報処理用光源
としての半導体素子（半導体レーザダイオードＬＤ）を
製造する（ウエハ面上に半導体層の成長を行う）場合に
用いられる。The static fluid mixer having the above-described structure can be used, for example, in a vapor phase epitaxial growth (hereinafter referred to as “MOVP”).
E ". The method is used when a semiconductor device (semiconductor laser diode LD) as a light source for optical communication / optical information processing is manufactured by the method (the semiconductor layer is grown on the wafer surface).
【００５３】すなわち、ＭＯＶＰＥ装置のガス供給装置
において、トリメチルガリウム（ＴＭＧａ），トリメチ
ルアルミニュウム（ＴＭＡｌ），トリエチルガリウム
（ＴＭＧａ）およびトリメチルインジュウム（ＴＭＩ
ｎ）等のＭＯガスをIII族の原料ガスとして、またアル
シン（ＡＳＨ3）およびフォスフィン（ＰＨ3）等の特殊
ガスをＶ族の原料ガスとして成長組成に応じて選択し、
これら原料ガスを希釈送気ガスとしての水素ガスに合流
させ、この合流体を静止型流体混合器Ｔ内で混合させた
後に反応管内に送気すると、この反応管内のＧａＡｓあ
るいはＩｎＰ化合物半導体基板（加熱温度６００〜８０
０℃）上に熱分解によってＡｌＧａＩｎＰあるいはＩｎ
ＧａＡｓＰ等の四元化化合物半導体層の成長が行われ
る。That is, in the gas supply device of the MOVPE device, trimethylgallium (TMGa), trimethylaluminum (TMAl), triethylgallium (TMGa) and trimethylindium (TMI) are used.
n) and other special gases such as arsine (ASH 3 ) and phosphine (PH 3 ) as group V source gases according to the growth composition.
These raw material gases are combined with a hydrogen gas as a diluted gas supply gas, and the combined fluid is mixed in the static fluid mixer T and then sent into the reaction tube, whereby the GaAs or InP compound semiconductor substrate ( Heating temperature 600-80
0 ° C.) by thermal decomposition.
A quaternary compound semiconductor layer such as GaAsP is grown.
【００５４】このとき、静止型流体混合器Ｔ内では、円
管部２５から複数種類の流体が各流体混合用管部３，２
３の流路空間３ａ，２３ａに流入すると、これら各流路
空間３ａ，２３ａにおいて層流を維持した状態で温度・
濃度勾配の生じた部分が押し潰されるように幅方向に拡
散し、すなわち圧力損失のない状態で温度・濃度勾配を
効果的に漸次小さくするように水平，垂直および流れ方
向の三次元にわたって混合される。At this time, in the stationary fluid mixer T, a plurality of types of fluids are supplied from the circular pipe section 25 to the respective fluid mixing pipe sections 3 and 2.
When the laminar flow is maintained in each of the flow passage spaces 3a and 23a, the temperature and
The part where the concentration gradient occurs is diffused in the width direction so as to be crushed, that is, mixed in three dimensions in the horizontal, vertical and flow directions so that the temperature / concentration gradient is effectively reduced gradually without pressure loss. You.
【００５５】この場合、トリエチルガリウム（ＴＥＧ
ａ）の管内濃度均一性および圧力損失と、流路空間３
ａ，２３ａにおける開口縦寸法および開口横寸法との関
係は、例えば流路空間３ａ，２３ａの開口縦寸法および
開口横寸法をそれぞれ１．５ｍｍと２２ｍｍとすると、
均一性および圧力損失がぞれぞれ１０％以下と１Ｔｏｒ
ｒ（１．３３３２２×１０−3Ｐａ）となる（入口流速
４ｍ／ｓ）。In this case, triethyl gallium (TEG)
a) Concentration uniformity and pressure loss in pipe and flow path space 3
The relationship between the opening vertical dimension and the opening horizontal dimension in the a and 23a is, for example, assuming that the opening vertical dimension and the opening horizontal dimension of the flow passage spaces 3a and 23a are 1.5 mm and 22 mm, respectively.
Uniformity and pressure loss are less than 10% and 1 Torr respectively.
r (1.33322 × 10 −3 Pa) (inlet flow rate 4 m / s).
【００５６】したがって、本実施形態においては、第一
実施形態と同様に、合流体を十分に混合させることがで
きるとともに、流体の円滑な流通性を得ることができ、
かつ加工精度および組立精度を緩和させることができ
る。Therefore, in the present embodiment, as in the first embodiment, the combined fluid can be sufficiently mixed and the fluid can be flown smoothly.
In addition, processing accuracy and assembly accuracy can be reduced.
【００５７】なお、本実施形態においては、管体１と管
体２１間寸法を３〜３０ｍｍに設定するとともに、流路
空間３ａ，２３ａの開口縦寸法および開口横寸法をそれ
ぞれ０．３〜１．０ｍｍと２〜８ｍｍの寸法に設定する
と、従来の静止型流体混合器において生じていた２０〜
１００％の濃度勾配が数％以下に抑制され、ウエハ面内
で寸法差±３％以下（波長組成±０．６％以下，ＰＬ波
長±０．３％以下，ＰＬ強度±１０％以下）の均一な成
長層が得られた。In this embodiment, the dimension between the tube 1 and the tube 21 is set to 3 to 30 mm, and the vertical and horizontal dimensions of the opening of the flow passage spaces 3a and 23a are set to 0.3 to 1 respectively. When the dimensions are set to 0.0 mm and 2 to 8 mm, 20 to 20 mm which occurs in the conventional static fluid mixer is used.
The concentration gradient of 100% is suppressed to several% or less, and the dimensional difference within the wafer surface is ± 3% or less (wavelength composition ± 0.6% or less, PL wavelength ± 0.3% or less, PL intensity ± 10% or less). A uniform growth layer was obtained.
【００５８】これにより、半導体素子の製造において、
ＬＤ用ウエハ面内での波長組成の均一性が改善され、Ｌ
Ｄにおける発振閾値や発振波長等の特性のばらつきが減
少して歩留まりが高められる。Thus, in the manufacture of a semiconductor device,
The uniformity of the wavelength composition in the plane of the LD wafer is improved,
Variations in characteristics such as the oscillation threshold and oscillation wavelength in D are reduced, and the yield is increased.
【００５９】次に、本発明の第二実施形態に係る流体混
合方法につき、図５を用いて説明する。図５は本発明の
第二実施形態に係る静止型流体混合器を用いた流体混合
方法を説明するために示す斜視図である。本実施形態の
流体混合方法による流体混合は、第一実施形態と同様に
して行われる。すなわち、本流体混合は、例えばＭＯＶ
ＰＥ装置のガス供給装置において、予め希釈送気ガスと
しての水素ガスが供給されたガス供給孔付きの配管（図
示せず）内に原料ガスをガス供給孔（図示せず）から導
入して両ガスを合流させた後、同図に斜線で示す恒温槽
等の加熱空間Ｈに配置して８０℃〜１５０℃程度に加熱
された静止型流体混合器Ｔ内に合流ガスを送気すること
により行われる。Next, a fluid mixing method according to a second embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. FIG. 5 is a perspective view for explaining a fluid mixing method using the stationary fluid mixer according to the second embodiment of the present invention. Fluid mixing by the fluid mixing method of the present embodiment is performed in the same manner as in the first embodiment. That is, this fluid mixing is performed, for example, by MOV
In the gas supply device of the PE device, a raw material gas is introduced from a gas supply hole (not shown) into a pipe (not shown) having a gas supply hole to which hydrogen gas as a dilution gas supply gas has been supplied in advance. After the gas is combined, the combined gas is supplied to a stationary fluid mixer T heated to about 80 ° C. to 150 ° C. by being arranged in a heating space H such as a constant temperature bath indicated by oblique lines in FIG. Done.
【００６０】この場合、配管に対する原料の送気が偏在
したまま、すなわち配管の管壁に沿って行われるため、
原料ガスと水素ガスの合流ガスに濃度勾配が生じ、この
合流ガスが静止型流体混合器Ｔ（管体１，２１）内に送
気される。このため、静止型流体混合器Ｔの加熱によっ
て管体１，２１の管内面付近で温度上昇し、また静止型
流体混合器Ｔへの合流ガスの流入による冷却効果によっ
て管内中心部付近で温度上昇が抑制され、流体混合用管
部３，２３の通口面内で温度勾配が生じる。In this case, the supply of the raw material to the pipe is performed unevenly, that is, along the pipe wall of the pipe.
A concentration gradient occurs in the combined gas of the raw material gas and the hydrogen gas, and the combined gas is sent into the stationary fluid mixer T (the pipes 1 and 21). Therefore, the temperature rises in the vicinity of the inner surfaces of the tubes 1 and 21 due to the heating of the static fluid mixer T, and the temperature rises in the vicinity of the central portion of the tubes due to the cooling effect due to the flow of the combined gas into the static fluid mixer T. Is suppressed, and a temperature gradient occurs in the passage surface of the fluid mixing pipe sections 3 and 23.
【００６１】そして、この温度勾配によって流体混合用
管部３，２３内の合流ガスが熱拡散し、すなわち分子量
の小さい水素ガスが高温側の管内面付近に、また分子量
の大きい原料ガスが低温側の管内中心部付近に向かって
拡散し、静止型流体混合器Ｔを加熱しない場合と比較し
てガス混合率が一層高くなる（濃度勾配が小さくな
る）。このように、本実施形態の流体混合方法によって
混合したガスを反応管（図示せず）内に送気すると、反
応管内の化合物半導体基板上に熱分解によって四元化化
合物半導体層が成長するが、層厚均一性±１．５％以下
の均一な成長層が得られた。The temperature gradient causes the merged gas in the fluid mixing tubes 3 and 23 to thermally diffuse, that is, hydrogen gas having a small molecular weight is near the inner surface of the tube on the high temperature side, and raw material gas having a large molecular weight is being diffused on the low temperature side. And the gas mixture rate is further increased (the concentration gradient becomes smaller) as compared with the case where the stationary fluid mixer T is not heated. As described above, when the gas mixed by the fluid mixing method of the present embodiment is sent into a reaction tube (not shown), a quaternized compound semiconductor layer grows on the compound semiconductor substrate in the reaction tube by thermal decomposition. A uniform growth layer having a thickness uniformity of ± 1.5% or less was obtained.
【００６２】なお、本実施形態においては、ガス混合率
を高めるために、分子量の小さいガス（水素ガス）に分
子量の大きいガス（原料ガス）を合流させて混合する
（配管内に分子量の大きいガスが偏在する）場合につい
て説明したが、分子量の大きいガスに分子量の小さいガ
スを合流させて混合する（配管内に分子量の小さいガス
が偏在する）場合には、合流ガスを恒温槽等の冷却空間
に配置して室温以下の温度（合流ガスが液化しない程度
の温度）に冷却された静止型流体混合器Ｔ内に送気す
る。In this embodiment, in order to increase the gas mixing ratio, a gas having a large molecular weight (raw material gas) is mixed with a gas having a small molecular weight (hydrogen gas) and mixed therewith. Is described), but when a gas having a low molecular weight is mixed with a gas having a high molecular weight to be mixed (a gas having a low molecular weight is unevenly distributed in a pipe), the combined gas is cooled in a cooling space such as a thermostat. Is supplied to the static fluid mixer T cooled to a temperature equal to or lower than room temperature (a temperature at which the combined gas does not liquefy).
【００６３】また、本実施形態においては、水素ガスと
単一の原料ガスを合流させる場合について説明したが、
各分子量が互いに異なる複数種の原料ガスを合流させる
場合には、ガス混合時に管体１を例えば図２に示す加熱
装置１０１で加熱し、管体２１を例えば図３に示す冷却
装置１１１で冷却することにより、効果的なガス混合率
を得ることができる。In this embodiment, the case where the hydrogen gas and the single source gas are combined has been described.
When a plurality of types of source gases having different molecular weights are combined, the tube 1 is heated by, for example, the heating device 101 shown in FIG. 2 at the time of gas mixing, and the tube 21 is cooled by, for example, the cooling device 111 shown in FIG. By doing so, an effective gas mixing ratio can be obtained.
【００６４】なお、各実施形態においては、半導体素子
の製造プロセスに適用する場合について説明したが、本
発明はこれに限定されず、他の製造プロセスにも各実施
形態と同様に適用可能である。また、本発明において
は、軸線方向に並設する二つの管体をそれぞれ互いにず
らさない位置に配置する構造としても、合流体を効果的
に混合させることができ、さらに各管体の流路空間の開
口寸法を互いに相異させると、一層合流体を効果的に混
合させることができる。In each embodiment, the case where the present invention is applied to a semiconductor device manufacturing process has been described. However, the present invention is not limited to this, and can be applied to other manufacturing processes in the same manner as each embodiment. . Further, in the present invention, even when the two pipes arranged in the axial direction are arranged at positions not displaced from each other, the combined fluid can be effectively mixed, and further, the flow path space of each pipe When the opening sizes of the liquids are different from each other, the combined fluid can be more effectively mixed.
【００６５】[0065]
【発明の効果】以上説明したように本発明によれば、静
止型流体混合用の管体であって、この管体における上流
側円管部の流体流出口と流体混合用管部の流体流入口間
および下流側円管部の流体流入口と流体混合用管部の流
体流出口間に緩やかな流路空間を有する曲管部を介在さ
せたので、上流側の円管部から複数種類の流体が、上流
側の曲管部を介して流体混合用管部の流路空間に流入す
ると、この流路空間において層流を維持した状態で温度
・濃度勾配を小さくするように混合され、下流側の曲管
部を介して層流を維持した状態で下流側の円管部から流
出する。As described above, according to the present invention, there is provided a stationary fluid mixing tube, in which the fluid outlet of the upstream circular pipe portion and the fluid flow of the fluid mixing tube portion are provided. Since a curved pipe section having a gentle flow path space is interposed between the inlet and between the fluid inlet of the downstream pipe section and the fluid outlet of the fluid mixing pipe section, a plurality of types of pipe sections are provided from the upstream pipe section. When the fluid flows into the flow path space of the fluid mixing pipe section through the upstream curved pipe section, the fluid is mixed so as to reduce the temperature / concentration gradient while maintaining the laminar flow in this flow path space, and It flows out from the downstream circular pipe while maintaining the laminar flow through the curved pipe on the side.
【００６６】したがって、各流体を十分に混合させるこ
とができるから、混合度が高く、均一な温度・濃度分布
をもつ混合流体を得ることができる。また、従来のよう
に流路断面の急激な変化に伴う流体の渦流・滞留が生じ
ないから、流体の円滑な流通性を得ることができ、生産
性を高めることもできる。さらに、混合器全体が簡単な
形状・構造であるから、加工精度および組立精度を緩和
させることができ、製造の簡素化を図ることができると
いった利点もある。Accordingly, since the respective fluids can be sufficiently mixed, a mixed fluid having a high degree of mixing and a uniform temperature / concentration distribution can be obtained. In addition, since fluid eddy currents and stagnation due to abrupt changes in the flow path cross section do not occur as in the related art, it is possible to obtain a smooth flow of the fluid and to enhance the productivity. Furthermore, since the entire mixer has a simple shape and structure, there is an advantage that the processing accuracy and the assembly accuracy can be relaxed, and the production can be simplified.
【図１】本発明の第一実施形態に係る静止型流体混合器
を示す斜視図である。FIG. 1 is a perspective view showing a static fluid mixer according to a first embodiment of the present invention.
【図２】本発明の第一実施形態に係る静止型流体混合器
を用いた静止型流体混合装置を示す断面図である。FIG. 2 is a sectional view showing a static fluid mixing device using the static fluid mixer according to the first embodiment of the present invention.
【図３】本発明の第一実施形態に係る静止型流体混合器
を用いた他の静止型流体混合装置を示す断面図である。FIG. 3 is a cross-sectional view showing another static fluid mixing device using the static fluid mixer according to the first embodiment of the present invention.
【図４】本発明の第二実施形態に係る静止型流体混合器
を示す斜視図である。FIG. 4 is a perspective view showing a static fluid mixer according to a second embodiment of the present invention.
【図５】本発明の第二実施形態に係る静止型流体混合器
を用いた流体混合方法を説明するために示す斜視図であ
る。FIG. 5 is a perspective view for explaining a fluid mixing method using a stationary fluid mixer according to a second embodiment of the present invention.
【図６】従来の静止型流体混合器（１）を示す断面図で
ある。FIG. 6 is a sectional view showing a conventional static fluid mixer (1).
【図７】従来の静止型流体混合器（２）の内部構造を示
す斜視図である。FIG. 7 is a perspective view showing the internal structure of a conventional static fluid mixer (2).
【図８】従来の静止型流体混合器（３）を示す断面図で
ある。FIG. 8 is a sectional view showing a conventional static fluid mixer (3).
１ 管体 ２ 円管部 ３ 流体混合用管部 ３ａ 流路空間 ３ａ 流体流入口 ３ｂ 流体流出口 ４ 曲管部 ５，６ 円管部 ５ａ，６ａ 流体流入口 ５ｂ，６ｂ 流体流出口 ７，８ 曲管部 ７ａ，８ａ 流路空間 Ｓ 静止型流体混合器 DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Tube 2 Circular tube part 3 Fluid mixing tube part 3a Channel space 3a Fluid inlet 3b Fluid outlet 4 Curved tube part 5, 6 Circular tube part 5a, 6a Fluid inlet 5b, 6b Fluid outlet 7, 8 Curved pipe section 7a, 8a Channel space S Static fluid mixer
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 正野 篤士 東京都港区芝五丁目７番１号 日本電気株 式会社内 (72)発明者 堀田 等 東京都港区芝五丁目７番１号 日本電気株 式会社内 Ｆターム(参考） 4G035 AB02 AC12 AE15 4G037 CA11 CA18 CA20 EA01 5F045 AA04 AB18 AB32 AC01 AC08 AC11 AD07 EE05 EJ01 EK05 ──────────────────────────────────────────────────続 き Continued on the front page (72) Inventor Atsushi Masano 5-7-1 Shiba, Minato-ku, Tokyo Inside NEC Corporation (72) Inventor Hotta, etc. 5-7-1 Shiba, Minato-ku, Tokyo Japan F-term in the Electric Company (reference) 4G035 AB02 AC12 AE15 4G037 CA11 CA18 CA20 EA01 5F045 AA04 AB18 AB32 AC01 AC08 AC11 AD07 EE05 EJ01 EK05
Claims (11)
入口および流体流出口を有する二つの円管部と、 これら両円管部間に配設され、軸線両方向に開口する偏
平な流路空間を有する流体混合用管部とを備えた静止型
流体混合用の管体であって、 この管体における両円管部のうち上流側円管部の流体流
出口と流体混合用管部の流体流入口間および下流側円管
部の流体流入口と前記流体混合用管部の流体流出口間に
緩やかな流路空間を有する曲管部を介在させたことを特
徴とする静止型流体混合器。1. Two flow pipes each having a fluid inlet and a fluid flow outlet disposed on the upstream and downstream sides, and a flat flow which is disposed between the two pipes and opens in both axial directions. A fluid mixing pipe having a fluid mixing pipe having a path space, comprising: a fluid outlet of an upstream circular pipe of the two pipes in the pipe; and a fluid mixing pipe. A stationary fluid characterized by interposing a curved pipe portion having a gentle flow path space between the fluid inlets of the above and between the fluid inlet of the downstream circular pipe portion and the fluid outlet of the fluid mixing pipe portion. Mixer.
とを特徴とする請求項１記載の静止型流体混合器。2. The static fluid mixer according to claim 1, wherein a plurality of the pipes are arranged in the axial direction.
の開口寸法が同一の寸法に設定されていることを特徴と
する請求項２記載の静止型流体混合器。3. The static fluid mixer according to claim 2, wherein the opening dimensions of the flow path space in each of the fluid mixing pipes are set to the same dimension.
の開口寸法が互いに異なる寸法に設定されていることを
特徴とする請求項２記載の静止型流体混合器。4. The static fluid mixer according to claim 2, wherein the opening dimensions of the flow passage space in each of the fluid mixing pipes are set to different dimensions.
軸線回りに互いに所定の角度をもってずらした位置に配
置されていることを特徴とする請求項２，３または４記
載の静止型流体混合器。5. Two adjacent tubes of the tubes are:
5. The static fluid mixer according to claim 2, wherein the fluid mixers are arranged at positions shifted from each other by a predetermined angle around the axis.
る請求項５記載の静止型流体混合器。6. The static fluid mixer according to claim 5, wherein said angle is 90 °.
の静止型流体混合器を含み、 この静止型流体混合器を加熱する加熱装置を含ませたこ
とを特徴とする静止型流体混合装置。7. A stationary fluid comprising the stationary fluid mixer according to claim 1 and a heating device for heating the stationary fluid mixer. Mixing equipment.
の静止型流体混合器を含み、 この静止型流体混合器を冷却する冷却装置を含ませたこ
とを特徴とする静止型流体混合装置。8. A static fluid comprising the static fluid mixer according to claim 1, further comprising a cooling device for cooling the static fluid mixer. Mixing equipment.
の静止型流体混合器を含み、 この静止型流体混合器における管体のうち一部の管体を
加熱する加熱装置および他の管体を冷却する冷却装置を
含ませたことを特徴とする静止型流体混合装置。9. A heating device including the static fluid mixer according to claim 2, wherein the heating device heats some of the tubes in the static fluid mixer. A static fluid mixing device characterized by including a cooling device for cooling the tubular body.
載の静止型流体混合装置を用いて流体を混合する方法で
あって、 流体を混合するにあたり、前記管体を加熱することを特
徴とする流体混合方法。10. A method of mixing a fluid using the stationary fluid mixing device according to claim 7, wherein the mixing of the fluid includes heating the tube. Characteristic fluid mixing method.
載の静止型流体混合装置を用いて流体を混合する方法で
あって、 流体を混合するにあたり、前記管体を冷却することを特
徴とする流体混合方法。11. A method for mixing a fluid using the stationary fluid mixing device according to claim 7, wherein the mixing of the fluid includes cooling the tube. Characteristic fluid mixing method.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2000101443A JP2001058124A (en) | 1999-06-17 | 2000-04-03 | Static type fluid mixer and apparatus and fluid mixing method using same apparatus |
Applications Claiming Priority (3)
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|---|---|---|---|
| JP17154699 | 1999-06-17 | ||
| JP11-171546 | 1999-06-17 | ||
| JP2000101443A JP2001058124A (en) | 1999-06-17 | 2000-04-03 | Static type fluid mixer and apparatus and fluid mixing method using same apparatus |
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| JP2000101443A Pending JP2001058124A (en) | 1999-06-17 | 2000-04-03 | Static type fluid mixer and apparatus and fluid mixing method using same apparatus |
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Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2003081606A (en) * | 2001-09-10 | 2003-03-19 | Toyota Motor Corp | Flow passage changing method of reforming gas or fuel reforming apparatus provided with gas mixing part |
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| CN104053496A (en) * | 2011-11-18 | 2014-09-17 | M-I有限公司 | Mixing methods and systems for fluids |
| WO2022036890A1 (en) * | 2020-08-18 | 2022-02-24 | 西安西热锅炉环保工程有限公司 | Flue gas extracting and mixing device and method for wastewater treatment |
-
2000
- 2000-04-03 JP JP2000101443A patent/JP2001058124A/en active Pending
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