JPS61220728A - Control device for flow of fine particle stream - Google Patents

Abstract

PURPOSE:To make the flow of the fine particles uniform by providing a reduction-expansion nozzle to a flow path wherein the downstream side is exhausted and making a crosssectional area of a throat of the reduction- expansion nozzle so that the flow rate passed through the nozzle is regulated to the exhausted flow rate or below. CONSTITUTION:When a carrier gas dispersed and floated with the fine particles is fed to the inside of an upstream chamber 3 and also the inside of a downstream chamber 4 is exhausted with a vacuum pump 5, the differential pressure is caused between the upstream chamber 3 and the downstream chamber 4. The fed carrier gas contg. the fine particles is passed through a reduction- expansion nozzle 1 from the upstream chamber 3 and flowed into the downstream chamber 4. Not only the fine particles are injected together with the carrier gas by the nozzle 1 in accordance with the differential pressure between the upstream side and the downstream side, but also the nozzle 1 has such an action that the flow of the injected carrier gas and the fine particles is made uniform. Therefore when the fine particles are blown on a base material 6, these can be uniformly blown thereon.

Description

【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野Ｊ 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１例え
ば、微粒子による１、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 J] The present invention relates to a flow control device for a particulate flow, which is used as a means for transporting or spraying particulates. It is expected to be applied to processing, formation of composite 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１分子。In this specification, a fine particle is one atomic molecule.

超微粒子及び一般微粒子をいう、ここで超微粒子とは１
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０．５μｍ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。Refers to ultrafine particles and general fine particles. Ultrafine particles here refer to 1.
For example, a gas phase reaction was used. Using in-gas evaporation method, plasma evaporation method, gas phase chemical reaction method, and even liquid phase reaction,
It can be obtained by colloidal precipitation method, solution spray pyrolysis method, etc. General fine particles refer to ultra-fine particles (generally 0.5 μm or less), and refer to fine particles obtained by general methods such as mechanical crushing and precipitation precipitation. A jet stream with a nearly constant area, 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、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 a pipe material or a casing based on the differential pressure between the upstream side and the downstream side. 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 of 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。[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. In this case, a very high transfer speed cannot be expected, and 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い問題がある。For this reason, there is a problem in that, particularly when moving active fine particles to a collection position, the activity tends to disappear over time or due to contact with the tube material or the wall surface of the casing.

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。In addition, if the entire flow path of particles is divided by pipe material or housing,
Due to the generation of dead space in the flow, the collection rate of the transported particles decreases, and the efficiency of using the carrier gas for transporting the particles also decreases.

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１本発明
の基本原理の説明図である第１図で説明すると、下流側
が排気される流路に縮小拡大ノズルｌを設け、この縮小
拡大ノズル１ののど部２断面積が、ノズル流過流量が排
気流量以下となるよう定められている微粒子流の流れ制
御装置で、微粒子の流れを均一化し、かつ効率的にビー
ム化できるようにしたこと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. A particulate flow control device is provided with an expanding nozzle l, and the cross-sectional area of the throat part 2 of the contracting and expanding nozzle 1 is determined so that the nozzle flow rate is equal to or less than the exhaust flow rate. The above problem is solved by making it possible to efficiently form a beam.

本発明における縮小拡大ノズル１とは、流入口ｌａ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１：１１ｂ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１両者間に差圧を生じさせて、下流側で排
気しつつキャリアガスと共に微粒子を流過させることが
できれば、密閉系であっても開放系であってもよい、ま
た、ノズル流過流量と排気流量は、各々質量流徽のこと
をいう。The contraction/expansion nozzle 1 in the present invention is a throat portion 2 in which the opening area is gradually narrowed from the inlet la toward the middle portion, and the opening area is gradually expanded from the throat portion 2 toward the outlet 1:11b. In FIG. 1, for convenience of explanation, the inflow and outflow sides of the contraction/expansion nozzle 1 are connected to an upstream chamber 3 and a downstream chamber 4, respectively, which are closed systems. However, the inlet and outlet sides 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. The nozzle flow rate and the exhaust flow rate each refer to a mass flow rate.

［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ｌ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 l and flows into the downstream chamber 4.

ところで縮小拡大ノズルｌは、単に上流側と下流側の圧
力差に応じてキャリアガスと共に微粒子を噴出させるだ
けでなく、噴出されるキャリアガス及び微粒子の流れを
均一化する作用を成すものである。従って、この均一化
された微粒子の流れによって、基体６上へ微粒子を吹き
付けるようにすれば、基体６上へ均一に微粒子を吹き付
けることができる。By the way, the contraction/expansion nozzle l functions not only to eject fine particles together with the carrier gas according to the pressure difference between the upstream side and the downstream side, but also to equalize the flow of the ejected carrier gas and fine particles. Therefore, if the fine particles are sprayed onto the base 6 using this uniform flow of the fine particles, the fine particles can be uniformly sprayed onto the base 6.

また、縮小拡大ノズルｌは、上流室３の圧力Ｐａ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／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／ＰＧ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。Further, the contraction/expansion nozzle l has a pressure ratio P/P between the pressure Pa of the upstream chamber 3 and the pressure P of the downstream chamber 4, and the ratio A of the opening area A of the throat portion 2 and the opening area A of the outflow port 1b. /A'', the flow of particles ejected together with the carrier gas can be sped up.If the pressure ratio P/PG in the upstream chamber 3 and downstream chamber 4 is greater than the critical pressure ratio, the contraction/expansion nozzle The exit flow velocity of the nozzle 1 becomes a subsonic flow, and the particles are decelerated and ejected together with the carrier gas.If the above pressure ratio is below the critical pressure ratio, the exit flow velocity of the contraction/expansion nozzle 1 becomes a supersonic flow, and the carrier gas It is possible to eject fine particles together with gas at ultra high speed.

ここで１１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／Ｐｏ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/Po 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＝ｒ７１「「 また、流出ロ１ｂ開ロ面積Ａ及びのど部２の開口面ｍＡ
”とマツハ数Ｍには次の関係がある。a=r71 ``In addition, the opening area A of the outflow hole 1b and the opening surface mA of the throat portion 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／Ｐ、によって（１）式から定まるマツノ＼数Ｍに
応じて開口面積比Ａ／Ａψ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/Aψ is determined according to the number M determined from equation (1) by the pressure ratio P/P of the pressure Po of the upstream chamber 3 and the pressure P of the downstream chamber 4, and A/A" By adjusting P/Pa according to M determined from equation (2), the flow velocity of the particulate flow ejected from the expansion/contraction nozzle l can be adjusted.The velocity U of the particulate flow at this time is
It can be determined by the following equation (3).

上記微粒子流の流れ状態は、上流室３の圧力Ｐａと下流
室４の圧力Ｐの圧力比Ｐ／ＰＧを一定に保つことにより
、開口面積比Ａ／Ａゆで定まる一定の状態を維持するこ
とになる。従って、下流側、即ち下流室４を排気する真
空ポンプ５は、上流室３が一定圧に保たれているとする
と、縮小拡大ノズルｌからの微粒子流の流入に拘らず下
流室４を一定圧に保てるものであることが必要である。By keeping the pressure ratio P/PG of the pressure Pa of the upstream chamber 3 and the pressure P of the downstream chamber 4 constant, the flow state of the above-mentioned particulate flow can be maintained in a constant state determined by the opening area ratio A/A. Become. Therefore, if the upstream chamber 3 is kept at a constant pressure, the vacuum pump 5 that evacuates the downstream side, that is, the downstream chamber 4, keeps the downstream chamber 4 at a constant pressure regardless of the inflow of the particle flow from the contraction/expansion nozzle l. It is necessary to be able to maintain the

ところで、一般にポンプで排気できる質量は、当該ポン
プ性能で規定されてしまう、しかし、このポンプの排気
流量よりノズル流量を小さくしておけば、ポンプの排気
流量をバルブ等でノズル流量とほぼ等しくなるよう調節
することによって、下流室４の圧力を一定に保つことが
できる。特にポンプの有効排気流量と縮小拡大ノズルｌ
のノズル流過流量が等しくなるよう、縮小拡大ノズルｌ
ののど部２断面積を決定しておけば、バルブ等によるポ
ンプの排気流量調節を行うことなく、流出口１ｂで微粒
子流が常に適正膨張となるようにすることができ、当該
ポンプの性能下における微粒子流の最大流速を安定して
得ることが可能となる。By the way, the mass that can be pumped out by a pump is generally determined by the performance of the pump.However, if the nozzle flow rate is made smaller than the pump exhaust flow rate, the pump exhaust flow rate can be made almost equal to the nozzle flow rate using a valve, etc. By adjusting in this manner, the pressure in the downstream chamber 4 can be kept constant. In particular, the effective exhaust flow rate of the pump and the contraction/expansion nozzle l
The contraction/expansion nozzle l is adjusted so that the nozzle flow rate of
By determining the cross-sectional area of the throat section 2, it is possible to ensure that the particle flow always expands appropriately at the outlet 1b without adjusting the exhaust flow rate of the pump with a valve, etc., and the performance of the pump is reduced. It becomes possible to stably obtain the maximum flow velocity of the particle flow.

ここで、縮小拡大ノズルｌのノズル流量出は１次の（４
）式で求められるもので、上流室３の圧力Ｐ。Here, the nozzle flow rate of the contraction/expansion nozzle l is linear (4
), which is the pressure P in the upstream chamber 3.

と温度丁◇が一定とすると、のど部２の開口面積Ａ・で
決定される。Assuming that and the temperature ◇ are constant, the opening area of the throat portion 2 is determined by A.

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、前述のような超高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。On the other hand, if the fine particles are ejected in a fixed direction along with the carrier gas as an ultra-high-speed flow as described above.

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。The carrier gas and fine particles travel straight while maintaining almost the jet cross section immediately after being ejected, and are turned into a beam. Therefore.

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
高速で移送されることになる。The flow of particles carried by this carrier gas is also converted into a beam, and is transported 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 ultra-high speed. will be done.

このようなことから１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ｌでビー
ム化移送したり、縮小拡大ノズルｌ内又は縮小拡大ノズ
ルｌ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 these reasons, 1. For example, it is possible to form active fine particles in the upstream chamber 3 and transfer them directly into a beam through the contraction/expansion nozzle l, or activate them within the contraction/expansion nozzle l or immediately after the contraction/expansion nozzle l. 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.

［実施例１ 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 1] Fig. 2 is a schematic diagram of an embodiment 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、やはり各々ユニット
化されたスキで−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７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。The upstream chamber 3 and the first downstream chamber 4a are configured as an integrated unit, and the first downstream chamber 4a has a gate valve 8, a gate valve 8, and a second downstream chamber 4, which are also unitized.
b are sequentially connected to each other so as to be connectable and separable via flanges having a common diameter (hereinafter referred to as "common 7 flanges"). Upstream chamber 3, first downstream chamber 4a, and second downstream chamber 4
b is maintained at a high degree of vacuum in stages from the upstream chamber 3 to the second downstream chamber 4b by an exhaust system to be described later.

上流室３の一側には、共通フランジを介して気相励起装
置９が取付けられている。この気相励起装置！！９は、
プラズマによって活性な超微粒子を発生させると共に、
例えば水素、ヘリウム、アルゴン、窒素等のキャリアガ
スと共にこの超微粒子を、対向側に位置する縮小拡大ノ
ズル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が高い真空度にあ
るため１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 is
In addition to generating active ultrafine particles using plasma,
For example, the ultrafine particles are sent out together with a carrier gas such as hydrogen, helium, argon, nitrogen, etc. to the contraction/expansion nozzle 1 located on the opposite side. In order to prevent these formed ultrafine particles from adhering to the inner surface of the upstream chamber 3, adhesion prevention treatment may be applied to the inner surface of the upstream chamber 3.Also, the generated ultrafine particles are more concentrated in the first downstream chamber than in the upstream chamber 3. 4a is in a high degree of vacuum, 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.

気相励起装置９は、第３図（ａ）に示されるように、棒
状の第一電極９ａを管状の第二電極９ｂ内に設け、第二
電極８ｂ内にキャリアガスと原料ガスを供給して１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Ｎ９は、第３・図（ｂ）に示されるように
、第二電極８ｂ内に設けられている第一電極３ａを多孔
管として、第一電極８ａ内を介して両電極９ａ、　１３
ｂ間にキャリアガスと原料ガスを供給するものとしたり
、同（Ｃ）に示されるように、半割管状の両電極９ａ、
　９ｂを絶縁材８ｃを介して管状に接合し、両電極９ａ
、　９ｂで形成された管内にキャリアガスと原料ガスを
供給するものとすることもできる。As shown in FIG. 3(a), the gas phase excitation device 9 includes a rod-shaped first electrode 9a disposed within a tubular second electrode 9b, and a carrier gas and a raw material gas supplied into the second electrode 8b. Thus, a discharge is caused between the two electrodes 9a and 9b. In addition, as shown in FIG. 3 (b), the gas phase excitation device N9 is configured such that the first electrode 3a provided in the second electrode 8b is a porous tube, and the first electrode 3a provided in the second electrode 8b is used as a porous pipe to Electrodes 9a, 13
A carrier gas and a raw material gas may be supplied between the two electrodes 9a, 9a, and 9a, as shown in FIG.
9b are joined into a tubular shape via an insulating material 8c, and both electrodes 9a
, 9b may be configured to supply the carrier gas and the raw material gas.

縮小拡大ノズルｌは、第一下流室４ａの上流室３側の側
端に、上流室３に流入口１ａを開口させ、第一下流室４
ａに流出口１ｂを開口させて、上流室３内に突出した状
態で２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、　
Ｊｔ、性質等に応じて選択すればよい。The contraction/expansion nozzle l opens an inlet port 1a to the upstream chamber 3 at the side end of the first downstream chamber 4a on the upstream chamber 3 side, and the first downstream chamber 4
The outflow port 1b is opened at a, and the two are attached via a common flange in a state of protruding into the upstream chamber 3. However, this contraction/expansion nozzle l may be installed in a state in which it projects into the first downstream chamber 4a.The direction in which the contraction/expansion nozzle l should be projected depends on the size of the ultrafine particles to be transported,
It may be selected depending on Jt, properties, etc.

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

これによって流出口１ｂは適正膨張となり、流出口１ｂ
での減速等を防止できる。また、第４図（ａ）に拡大し
て示しであるように、流出口ｌｂ付近の内周面が、中心
軸に対してほぼ平行であることが好ましい、これは、噴
出されるキャリアガス及び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へ至る内周面の中心軸に対する角度αを、
７°以下好ましくは５°以下とすれば、剥離現象を生じ
にくく、噴出するキャリアガス及び超微粒子の流れはほ
ぼ均一に維持されるの・で、この場合はことさら上記平
行部を形成しなくともよい、平行部の形成を省略するこ
とにより、縮小拡大ノズル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 a result, the outlet 1b is properly expanded, and the outlet 1b
This can prevent deceleration, etc. Furthermore, as shown in an enlarged view in FIG. Since the flow direction of the ultrafine particles is influenced to some extent by the direction of the inner circumferential surface near the outlet lb, this is to facilitate parallel flow as much as possible. However, as shown in FIG. 4(b), the angle α of the inner peripheral surface from the throat portion 2 to the outlet 1b with respect to the central axis is
If the angle is 7° or less, preferably 5° or less, peeling phenomenon will not easily occur and the flow of the ejected carrier gas and ultrafine particles will be maintained almost uniformly. By omitting the formation of the parallel portion, it becomes easy to manufacture the contraction/expansion nozzle l. Further, if the contraction/expansion nozzle 1 is made rectangular as shown in FIG. 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ｌの内面に突
起物等があった場合に、縮小拡大ノズルｌの内面と流過
流体間の境界層が大きくなって、流れが不均一になる現
象をいい、噴出流が高速になるほど生じやすい、前述の
角度αは、この剥離現象防止のために、縮小拡大ノズル
ｌの内面仕上げ精度が劣るものほど小さくすることが好
ましい、縮小拡大ノズルｌの内面は、　ＪＩＳ　Ｂ　０
１１０１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■とならないようにする必要がある。Here, the separation phenomenon is a phenomenon in which when there is a protrusion etc. on the inner surface of the contraction/expansion nozzle l, the boundary layer between the inner surface of the contraction/expansion nozzle l and the flowing fluid becomes large and the flow becomes non-uniform. The above-mentioned angle α, which is more likely to occur as the jet flow becomes faster, is preferably made smaller as the inner surface finishing precision of the contracting-expanding nozzle l becomes lower, in order to prevent this peeling phenomenon. is JIS B 0
1.3 or more inverted triangular marks representing surface finishing accuracy specified in 1101, and optimally 4 or more are preferred.In particular, the peeling phenomenon at the enlarged part of the contraction/expansion nozzle l will affect the subsequent flow of carrier gas and ultrafine particles. Therefore, by determining the finishing accuracy with emphasis on this enlarged portion, it is possible to easily manufacture the contracting/expanding nozzle l. Furthermore, in order to prevent the occurrence of a peeling phenomenon, the throat portion 2 needs to have a smooth curved surface so that the differential coefficient in the rate of change in cross-sectional area does not become ■.

縮小拡大ノズルｌの材質としては、例えば鉄、ステンレ
ススチールその他の金属の他、アクリル樹脂、ポリ塩化
ビニル、ポリエチレン、ポリスチレン、ポリプロピレン
等の合成樹脂、セラミック材料、石英、ガラス等、広く
用いることができる。この材質の選択は、生成される超
微粒子との非反応性、加工性、真空系内におけるガス放
出性等を考慮して行えばよい、また、縮小拡大ノズル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。The material for the contraction/expansion nozzle l can be widely used, such as iron, stainless steel, and other metals, as well as acrylic resin, polyvinyl chloride, synthetic resins such as polyethylene, polystyrene, and polypropylene, ceramic materials, quartz, and glass. . This material may be selected by considering non-reactivity with the generated ultrafine particles, workability, gas release properties in a vacuum system, etc.
The inner surface of the substrate may be plated or coated with a material that is less likely to cause adhesion or reaction of ultrafine particles. Specific examples include polyfluoroethylene coating.

縮小拡大ノズル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。The length of the contraction/expansion nozzle l can be arbitrarily determined depending on the size of the apparatus and the like. By the way, the contraction/expansion nozzle l
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. Because the formation of ultrafine particles by this is homogeneous nucleation.

均質な超微粒子が得やすい、また、この場合、十分な凝
縮を行うために、縮小拡大ノズルｌは長い方が好ましい
、一方、上記のような凝縮を生ずると、これによって熱
エネルギーが増加して速度エネルギーは低下する。従っ
て、高速噴出の維持を図る上では、縮小拡大ノズル１は
短い方が好ましい。It is easier to obtain homogeneous ultrafine particles, and in this case, it is preferable that the contraction/expansion nozzle l be long in order to perform sufficient condensation.On the other hand, when the above-mentioned condensation occurs, thermal energy increases. 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と下流室４の圧力Ｐの圧力比Ｐ／Ｐ
ａと、のど部２の開口面積Ａ”と流出口１ｂの開口面積
との比Ａ／Ａ’との関係を適宜に調整して、上記縮小拡
大ノズル１内を流過させることにより、超微粒子を含む
キャリアガスはビーム化され、第一下流室４ａから第二
下流室４ｂへと超高速で流れることになる。Pressure ratio P/P of pressure po in upstream chamber 3 and pressure P in downstream chamber 4
a and the ratio A/A' of the opening area A'' of the throat portion 2 and the opening area of the outlet 1b, and by flowing the ultrafine particles through the contraction/expansion nozzle 1. The carrier gas containing .

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、両切欠部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
。The skimmer 7 is installed in the first downstream chamber 4a so that the second downstream chamber 4b can maintain a sufficiently higher degree of vacuum than the first downstream chamber 4a.
This is to enable adjustment of the opening area between the first downstream chamber 4b and the second downstream chamber 4b. Specifically, as shown in FIG. 5, two adjustment plates 11.11', each having a dogleg-shaped cutout 10.10', can be slid past each other with the cutout 10.10' facing each other. It has been established in This adjustment plate 11° 11' can be slid from the outside, and the overlapping condition of both notches 10 and 10' creates an opening that allows the passage of the beam and maintains a sufficient degree of vacuum in the second downstream chamber. It is adjusted from time to time. Note that the shapes of the notches 10, 10' and the adjustment plates 11, 11' of the skimmer 7 may be semicircular or other shapes other than 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
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をボール
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。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 degree of vacuum in the upstream chamber 3 and the first downstream chamber 4a. Further, in the apparatus of this embodiment, the ultrafine particles are collected in the second downstream chamber 4b, but if the gate valve 8 is a ball 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.

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。This has the 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
１８は、超微粒子の捕集の最適温度条件下に基体６を加
熱又は冷却でるようになっている。A base body 6 is located in the second downstream chamber 4b for receiving and depositing ultrafine particles transferred as a beam, and collecting the ultrafine particles in a film-formed state. This base body 6 is attached to the second downstream chamber 4b via a common flange, and is attached to the cylinder 1.
4 is attached to the base body holder 1B at the tip of a slide shaft 15 that is slid by the 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 18 is configured to heat or cool the substrate 6 under optimal temperature conditions for collecting ultrafine particles.

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

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

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

２３ｂを介して真空ポンプ５ａに接続された減圧ポンプ
で、上流室３、第一下流室４ａ及び第二下流室４ｂ内の
あらびきを行うものである。尚、２４ａ〜２４ｈは、各
室３　、４ａ、　４ｂ及びポンプ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２Ｑａ、　２０ｂで行う０
次いで、あらびきバルブ２１ａ、　２１ｂを閉じ、補助
バルブ２３ａ、　２３ｂ及びメインバルブ２０ａ、　２
０ｂを開いて、真空ポンプ５ａ、　５ｂで上流室３、第
−及び第二下流室４ａ、　４ｂ内を十分な真空度とする
。このとき、圧力調節弁１９の開度を調整することによ
って、上流室３より第一下流室４ａの真空度を高くし、
次にキャリアガス及び原料ガスを流し、更に第一下流室
４ａより第二下流室４ｂの真空度が高くなるよう、スキ
マー７で調整する。この調整は、メインバルブ２０ｂの
開度調整で行うこともできる。そして、超微粒子の形成
並びにそのビーム化噴射に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１手動でもよいが、各室３　、４ａ、　
４ｂ内の圧力を検出して、この検出圧力に基づいて圧力
調整弁１９、メインバルブ２０ａ、　２０ｂ、スキマー
７等を自動的に開閉制御することによって行ってもよい
、また、上流室３に供給されるキャリアガスと微粒子が
直に縮小拡大ノズル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。First, the interference valves 21a and 21b and the pressure regulating valve 1
8 and open the upstream chamber 3. - and second downstream chambers 4a, 4
0 The irregularities in b are performed using the vacuum pumps 2Qa and 20b.
Next, the auxiliary valves 23a, 23b and the main valves 20a, 2 are closed.
0b is opened and the vacuum pumps 5a and 5b are used to create a sufficient degree of vacuum in the upstream chamber 3 and the first and second downstream chambers 4a and 4b. At this time, by adjusting the opening degree of the pressure regulating valve 19, the degree of vacuum in the first downstream chamber 4a is made higher than that in the upstream chamber 3,
Next, the carrier gas and the raw material gas are flowed, and the skimmer 7 is used to adjust the degree of vacuum in the second downstream chamber 4b to be higher than that in the first downstream chamber 4a. This adjustment can also be performed by adjusting the opening degree of the main valve 20b. The chambers 3, 4a, and 4b are controlled to maintain a constant degree of vacuum throughout the formation of ultrafine particles and the film forming operation by beam injection. This control may be done manually, but each room 3, 4a,
This may be done by detecting the pressure in the upstream chamber 3 and automatically controlling the opening and closing of the pressure regulating valve 19, main valves 20a, 20b, skimmer 7, etc. based on the detected pressure. If the carrier gas and particulates 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
and only the second downstream chambers 4a and 4b.

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１両者間の圧力差
を一定に保ちやすい、従って、この差圧の変動の影響を
受けやすい流れ状態を、一定に保ちやすい利点がある。The degree of vacuum may be controlled by separately providing the vacuum pumps 5a for the upstream chamber 3 and the first downstream chamber 4a for each chamber 3 and 4a. However, as in this embodiment, One vacuum pump 5a evacuates in the flow direction of the beam, and the upstream chamber 3
By controlling the degree of vacuum of the first downstream chamber 4a and the first downstream chamber 4a, it is easy to maintain a constant pressure difference between the two even if there is some pulsation in the vacuum pump 5a. It has the advantage of being easy to maintain a constant flow state.

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.

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

まず、縮小拡大ノズル１は、上下左右への傾動や一定間
隔でのスキャン可能とすることもでき、広い範囲に亘っ
て成膜を行えるようにすることもできる。特にこの傾動
やスキャンは、第４図（Ｃ）の矩形ノズルと組合わせる
と有利である。First, the contraction/expansion nozzle 1 can be tilted vertically and horizontally, and can be scanned at regular intervals, so that it can form a film over a wide range. Particularly, this tilting and scanning is advantageous when combined with the rectangular nozzle shown in FIG. 4(C).

縮小拡大ノズルｌを石英等の絶縁体で形成し、そこにマ
イクロ波を付与して、縮小拡大ノズル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。The contraction/expansion nozzle l is formed of an insulator such as quartz, and microwaves are applied thereto to form active ultrafine particles inside the contraction/expansion nozzle l, or ultraviolet, infrared, or laser is formed by forming the contraction/expansion nozzle l of a translucent material. It is also possible to irradiate the flow with light having various wavelengths, such as light. It is also possible to provide a plurality of contraction/expansion nozzles 1 to generate a plurality of beams at once. In particular, when a plurality of 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. It is also possible to form new particles by collision of different particles by crossing them.

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。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.

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 treatment with fine particles may be performed while rotating the drum-shaped base 6.

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

第四・・・・・・下流室を接続することもできる。また
。Fourth...downstream chambers can also be connected. Also.

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以下を減圧すること
もできる。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. Especially like an autoclave.
It is also possible to pressurize the upstream chamber 3 and reduce the pressure in the first downstream chamber 4a and below.

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１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ｌののど部２を含む下流側で行うエネルギー付
与と同期させて、上記弁を開閉すれば、排気系の負担が
大幅に低減されると共に、原料ガスの有効利用を図りつ
つパルス状の微粒子流を得ることができる。尚、同一排
気条件下とすれば、上述の断続的開閉の方が、下流側を
高真空に保持しゃすい利点がある。断続的開閉の場合、
上流室３と縮小拡大ノズル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. It is also possible to obtain fine particles by providing a valve that opens and closes the valve 1 and intermittently opening and closing the valve while temporarily storing the 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 part 2 of the contraction/expansion nozzle l, the load 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。In addition, a plurality of contraction/expansion nozzles l are arranged in series, and the pressure ratio on the upstream side and downstream side is adjusted.

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.

Ｃ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。C. Effects of the Invention] According to the present invention, fine particles can be transported as a uniformly dispersed supersonic beam.

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。Microparticles can be transported spatially independently and at ultrahigh speeds. Therefore, the active particles can be reliably transported as they are to the collection position, and by controlling the beam irradiation surface, the spraying area can be accurately controlled.

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。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 fluid is in the frozen state, it is also possible to define the microscopic state of molecules in the fluid and handle the transition from one state to another state. 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 the levels is imparted. Also.

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。By providing a field for energy transfer that is different from the conventional one, 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 the drawing]

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、ｌａ：流入口、 ｌｂ＝流出口、２：のど部、３：上流室、４：下流室、
４ａ：第一下流室、 ４ｂ：第二下流室、　５　、５ａ、　５ｂ：真空ポンプ
、６：基体、７：スキマー、８：ゲートバルブ。 ９：気相励起装置、９ａ：第一電極、 ９ｂ＝第二電極、１０．１０’　：切欠部。 １１、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。 】８：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。Figure 1 is an explanatory diagram of the basic principle of the present invention, Figure 2 is a schematic diagram showing an embodiment of the present invention applied to a film forming apparatus using ultrafine particles, and Figures 3 (a) to (C) are FIGS. 4A to 4C are diagrams each showing an example of a gas phase excitation device, and FIGS. 4A to 4C are diagrams each showing an example of the shape of a contraction/expansion nozzle. FIG. 5 is an explanatory diagram of the skimmer. l: contraction/expansion nozzle, la: inlet, lb = 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, 9a: first electrode, 9b = second electrode, 10.10': notch. 11, 11': Adjustment plate, 12: Handle, 13: Valve body. 14 Niji cylinder, 15 Niji slide shaft. ]8: Substrate holder, 17: Shutter. 18 double glass window, 19: pressure regulating valve, 20a, 20b: main valve, 21a, 21b: pressure reducing pump, 22a, 22b: barb valve. 23a, 23b: Auxiliary valves. 24a-24h: Leak and purge valves.

Claims (1)

【特許請求の範囲】[Claims] １）下流側が排気される流路に縮小拡大ノズルを設け、
この縮小拡大ノズルののど部断面積が、ノズル流過流量
が排気流量以下となるよう定められていることを特徴と
する微粒子流の流れ制御装置。1) Provide a contraction/expansion nozzle in the flow path where the downstream side is exhausted,
A flow control device for a particulate flow, characterized in that the cross-sectional area of the throat of the contraction/expansion nozzle is determined so that the flow rate through the nozzle is equal to or less than the exhaust flow rate.