JPS6336833A - Reaction device - Google Patents
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Classifications
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-
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- B01J19/10—Processes employing the direct application of electric or wave energy, or particle radiation; Apparatus therefor employing sonic or ultrasonic vibrations
Abstract
Description
【発明の詳細な説明】
［産業上の利用分野］
本発明は、反応装置に関するもので、特に、縮小拡大ノ
ズルを有する反応装置に関するものである。DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION [Industrial Field of Application] The present invention relates to a reaction apparatus, and particularly to a reaction apparatus having a contraction/expansion nozzle.
本明細書において、縮小拡大ノズルとは、流入口側から
中間部に向って徐々に開口面積が絞られてのど部となり
、こののど部から流出口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。In this specification, a contracting/expanding nozzle is one in which the opening area is gradually narrowed from the inlet side toward the middle part to form a throat, and the opening area is gradually expanded from this throat toward the outlet. Refers to a nozzle.
また、反応とは、化学反応だけでなく、気相、液相及び
固相間の原料の相変化、クラスグーの生成、更には原料
の活性化等、化学反応は伴なわない物性変化をも含むも
のである。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。また、非成膜ガスとは、それのみでは膜形成能
を生じないガスをいう。成膜ガスとは、エネルギーの付
グーによって膜形成能を生じるガス及び当該ガスと非成
膜ガスの混合ガスをいう。In addition, reactions include not only chemical reactions, but also changes in physical properties that are not accompanied by chemical reactions, such as phase changes in raw materials between gas, liquid, and solid phases, the formation of clathgoose, and even activation of raw materials. It is something that In addition, a beam refers to a jet having a substantially constant cross-sectional area in the flow direction, and its cross-sectional shape is not limited. Further, a non-film-forming gas refers to a gas that does not produce a film-forming ability by itself. The film-forming gas refers to a gas that has a film-forming ability due to the addition of energy, and a mixed gas of this gas and a non-film-forming gas.
［従来の技術］
従来より、プラズマ室と捕集室との間に末広ノズルを設
けた反応装置が知られている。この装置は上流側のプラ
ズマ室に非成膜ガスを導入し、プラズマを発生させ励起
活性種のプラズマガスをつくり出した後、末広ノズルに
よってこのプラズマガスを下流側の捕集室に移送すると
共に、捕集室内において成膜ガスと接触・反応させ、基
体上において薄膜形成を行うようにしたものである。。[Prior Art] Conventionally, a reaction apparatus is known in which a wide-diverging nozzle is provided between a plasma chamber and a collection chamber. This device introduces a non-film-forming gas into the upstream plasma chamber, generates plasma and creates plasma gas of excited active species, and then transfers this plasma gas to the downstream collection chamber using a wide-tailed nozzle. A thin film is formed on a substrate by contacting and reacting with a film forming gas in a collection chamber. .
［発明が解決しようとする問題点］
しかしながら、このような装置にあっては、２室が分離
しているため、プラズマ室で生成された励起活性種のう
ち、特に寿命の短いものは基体に到達する前に活性化エ
ネルギーを失い、基体上において目的とする膜の生成が
十分に行なわれなくなるという欠点があった。[Problems to be Solved by the Invention] However, in such a device, since the two chambers are separated, among the excited active species generated in the plasma chamber, those with a particularly short lifetime are absorbed into the substrate. There is a drawback that the activation energy is lost before reaching the target, and the desired film cannot be sufficiently formed on the substrate.
本発明は、上述の従来技術の欠点を解決した新規な反応
装置を提供することを目的とするものである。The object of the present invention is to provide a novel reactor that overcomes the drawbacks of the prior art described above.
［問題点を解決するための手段］
上記問題点を解決するために講じられた手段を、本発明
の一実施例に対応する第１図を用いて説明すると、本発
明は流路に縮小拡大ノズルｌを設け、この縮小拡大ノズ
ルｌの下流側に内側電極ｌＯ、フィラメン）１１、外側
電極１２より成る電子銃２０を配置したことを特徴とす
る反応装置である。[Means for solving the problems] The means taken to solve the above problems will be explained using FIG. 1, which corresponds to an embodiment of the present invention. This reaction device is characterized in that a nozzle 1 is provided, and an electron gun 20 comprising an inner electrode 10, a filament 11, and an outer electrode 12 is arranged downstream of the contraction/expansion nozzle 1.
なお、本発明における縮小拡大ノズルｌとは、流入口１
ａから中間部に向って徐々に開口面積が絞られてのど部
２となり、こののど部２から流出口１ｂに向って徐々に
開口面積が拡大されているノズルをいう、第１図におい
ては、説明の便宜上、縮小拡大ノズル１の流入側と流出
側は、各々密閉系であるプラズマ室４と捕集室５に連結
されている。しかし、本発明における縮小拡大ノズルｌ
の流入側と流出側は、両者間に差圧を生じさせて、下流
側で排気しつつプラズマガス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。Note that the contraction/expansion nozzle l in the present invention refers to the inflow port 1
In Fig. 1, the nozzle is a nozzle whose opening area is gradually narrowed from a to the middle part to form the throat part 2, and from this throat part 2 to the outlet 1b, the opening area is gradually expanded. For convenience of explanation, the inlet and outlet sides of the contraction/expansion nozzle 1 are connected to a plasma chamber 4 and a collection chamber 5, respectively, which are closed systems. However, the contraction/expansion nozzle l in the present invention
The inflow side and the outflow side may be either a closed system or an open system as long as a pressure difference can be generated between the two and the plasma gas can be passed through while being exhausted on the downstream side.
［作 用］
第１図に示されるように、供給管１３からプラズマ発生
装置３に非成膜ガスを供給する一方、捕集室５内の空気
を真空ポンプ等（図示せず）で排気口１７かも排気する
と、プラズマ室４と捕集室５１１１に圧力差を生じる。[Function] As shown in FIG. 1, while the non-film forming gas is supplied from the supply pipe 13 to the plasma generator 3, the air in the collection chamber 5 is exhausted by a vacuum pump or the like (not shown). When 17 is evacuated, a pressure difference is created between the plasma chamber 4 and the collection chamber 5111.
従って、プラズマ発生装置３において発生するプラズマ
ガスは、プラズマ室４から縮小拡大ノズルｌを流過して
捕集室５へと流入することになる。一方、捕集室５の縮
小拡大ノズル１の流出口１ｂ近傍に配置された電子銃２
０では、フィラメントｌｌが１５００〜２０００℃程度
に加熱され、内側電極１０には＋、外側電極１２には−
の電位が榮えられている。このためフィラメント１１か
らは加熱により熱電子が放出され、この熱電子はさらに
内側電極ｌＯの十電位に引かれて電子銃２０の中心部に
集められる。したがって、この電子銃２０を通過するプ
ラズマガスは、熱電子によって再び活性化される。この
後プラズマガスは成膜ガスと接触し、基体上に膜が堆積
される。Therefore, the plasma gas generated in the plasma generator 3 flows from the plasma chamber 4 through the contraction/expansion nozzle 1 and into the collection chamber 5 . On the other hand, an electron gun 2 disposed near the outlet 1b of the contraction/expansion nozzle 1 of the collection chamber 5
At 0, the filament 11 is heated to about 1500 to 2000°C, and the inner electrode 10 is + and the outer electrode 12 is -.
The electric potential is praised. Therefore, thermoelectrons are emitted from the filament 11 due to heating, and these thermoelectrons are further attracted to the electric potential of the inner electrode 1O and collected at the center of the electron gun 20. Therefore, the plasma gas passing through this electron gun 20 is reactivated by thermionic electrons. The plasma gas then contacts the deposition gas to deposit a film on the substrate.
縮小拡大ノズル１は、上流側であるプラズマ室４の圧力
Ｐｏと下流側である捕集室５の圧力Ｐの圧力比Ｐ／Ｐ
ｏと、のど部２の開口面積Ａ°と流出口１ｂの開口面ｖ
ＩＡとの比Ａ／Ａ ”とを調節することによって、噴出
するプラズマガスの流れを高速化できる。そして、プラ
ズマ室４と捕集室５内の圧力比Ｐ／Ｐ Ｏ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、プラズマガスは減速噴出される。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、プラズマガスを超
音速にて噴出させることができる。The contraction/expansion nozzle 1 has a pressure ratio P/P between the pressure Po of the plasma chamber 4 on the upstream side and the pressure P of the collection chamber 5 on the downstream side.
o, the opening area A° of the throat portion 2, and the opening surface v of the outflow port 1b.
By adjusting the ratio A/A'' with IA, the flow of the ejected plasma gas can be increased.Then, if the pressure ratio P/P O in the plasma chamber 4 and the collection chamber 5 is greater than the critical pressure ratio, For example, the exit flow velocity of the contraction-expansion nozzle 1 becomes a subsonic flow or less, and the plasma gas is decelerated and ejected.Also, if the pressure ratio is equal to or less than the critical pressure ratio, the exit flow velocity of the contraction-expansion nozzle 1 becomes a supersonic flow. Therefore, plasma gas can be ejected at supersonic speed.
ここで、流れの速度をＵ、その点における音速をａ、流
れの比熱比をγとし、流れを圧縮性の一次元流で断熱膨
張すると仮定すれば、流れの到達マツハ数Ｍは、プラズ
マ室４の圧力Ｐ。と捕集室５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, assuming that the velocity of the flow is U, the sound velocity at that point is a, the specific heat ratio of the flow is γ, and the flow is a compressible one-dimensional flow with adiabatic expansion, the Matsuha number M reached by the flow is 4 pressure P. It is determined by the following equation from the pressure P of the collection chamber 5, and especially when P/Po is less than the critical pressure ratio, M becomes 1 or more.
尚、音速ａは局所温度をＴ、気体定数をＲとすると１次
式で求めることができる。Note that the sound velocity a can be determined by a linear equation, where T is the local temperature and R is the gas constant.
ａ＝Ｆ７］ｒ「
また、流出口ｉｂの開口面ｉＡ及びのど部２の開口面積
Ａ・とマツハ数Ｍには次の関係がある。a=F7]r" Further, there is the following relationship between the opening surface iA of the outflow port ib, the opening area A of the throat portion 2, and the Matsuha number M.
従って、開口面積比Ａ／Ａ ”によって（２）式から定
まるＭに応じて圧力比Ｐ／Ｐ ｏを調整することによっ
て、縮小拡大ノズル１から噴出するプラズマガスを超音
速の適正膨張流として噴出させることができる。この適
正膨張流とは、流出口１ｂにおけるプラズマガスの圧力
と下流側の圧力Ｐとが等しい流れで、このときのプラズ
マガスの速度Ｕは、上流側の温度をＴＯとすると、次の
（３）式によって求めることができる。Therefore, by adjusting the pressure ratio P/P o according to M determined from equation (2) by the opening area ratio A/A'', the plasma gas ejected from the contraction/expansion nozzle 1 can be ejected as a properly expanded flow at supersonic speed. This proper expansion flow is a flow in which the pressure of the plasma gas at the outlet 1b is equal to the pressure P on the downstream side, and the velocity U of the plasma gas at this time is given by the temperature on the upstream side as TO. , can be determined by the following equation (3).
上述のような超音速の適正膨張流としてプラズマガスを
一定方向へ噴出させると、プラズマガスは噴出直後の噴
流断面をほぼ保ちながら直進し、ビーム化される。これ
によってプラズマガスは、最小限の拡散で捕集室５内の
空間中を、捕集室５の壁面との干渉のない空間的に独立
状態で、かつ超音速で噴出されることになる。When plasma gas is ejected in a fixed direction as a properly expanded flow at supersonic speed as described above, the plasma gas travels straight while maintaining almost the jet cross section immediately after ejection, and becomes a beam. As a result, the plasma gas is ejected at supersonic speed through the space within the collection chamber 5 with minimal diffusion, in a spatially independent state without interference with the wall surface of the collection chamber 5.
［実施例］
第１図は本発明の一実施例を示す反応装置の概略構成図
である。第１図に示されるように、反応装置１００はプ
ラズマ室４と捕集室５が縮小拡大ノズル（以下、ノズル
と称す）１を介して連通されている。[Example] FIG. 1 is a schematic diagram of a reaction apparatus showing an example of the present invention. As shown in FIG. 1, in the reaction apparatus 100, a plasma chamber 4 and a collection chamber 5 are communicated with each other via a contraction/expansion nozzle (hereinafter referred to as a nozzle) 1.
プラズマ室４内には、ノズルｌの流入口１ａと対向する
位置に、プラズマ発生装置３が設けられている。本実施
例におけるプラズマ発生装置３は、電ｆ−サイクロトロ
ン共鳴（ＥＣＲ）を使ってプラズマを形成する空＋１ｉ
４共振器６を有するものとなっている。この空ＩＴ４共
振器６は、プラズマを効率良く形成できるよう、ＥＣＲ
条件を満すものであることが好ましい。In the plasma chamber 4, a plasma generator 3 is provided at a position facing the inlet 1a of the nozzle 1. The plasma generating device 3 in this embodiment is an air +1 i
It has four resonators 6. This empty IT4 resonator 6 is equipped with ECR so that plasma can be formed efficiently.
It is preferable that the conditions are satisfied.
空胴共振器６の後壁部には、例えば石英等のマイクロ波
の透過を許容する材料で形成されたマイクロ波導入窓７
を介して導波管８が接続されている。また、空胴共振器
６内には、非成膜ガスが供給されるようになっている。On the rear wall of the cavity resonator 6, there is a microwave introduction window 7 formed of a material that allows transmission of microwaves, such as quartz.
A waveguide 8 is connected thereto. Further, a non-film forming gas is supplied into the cavity resonator 6.
ここで非成膜ガスとは、マイクロ波放電によってプラズ
マ化されるガスであって、それ自身のみでは成膜能を生
じないガスをいう、具体的には１例えばＮ２． Ｎ２．
Ａｒ等のガスである。Here, the non-film-forming gas is a gas that is turned into plasma by microwave discharge and does not produce a film-forming ability by itself.Specifically, 1, for example, N2. N2.
It is a gas such as Ar.
ノズルｌは、その流入口１ａをプラズマ室４内に開口さ
せ、流出口１ｂを捕集室５内に開口させて画室４．５を
連通させている。The nozzle 1 has its inlet 1a opened into the plasma chamber 4, and its outlet 1b opened into the collection chamber 5, thereby communicating the compartments 4.5.
ノズルｌとしては、前述のように、流入口１ａから徐々
に開口面積が絞られてのど部２となり、再び徐々に開口
面積が拡大して流出口１ｂとなっているものであればよ
いが、第２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、ガスの流れ方向が、ある程度
流出口ｉｂ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２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°以下とするば、剥離現象を生じにく
く、噴出するガス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、ノズルｌの作製が
容易となる。また、ノズルｌを第２図（Ｃ）に示される
ような矩形のものとすれば、スリット状に原料を噴出さ
せることができる。As described above, the nozzle 1 may be one in which the opening area is gradually narrowed from the inlet 1a to become the throat part 2, and the opening area is gradually expanded again to become the outlet 1b. As shown in an enlarged view in FIG. 2(a), it is preferable that the inner circumferential surface near the outlet lb is substantially parallel to the central axis. This is because the direction of gas flow is influenced to some extent by the direction of the inner circumferential surface near the outlet ib, so the purpose is to make parallel flow as easy as possible. However, as shown in FIG. 2(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 7°.
If the angle is preferably 5° or less, peeling phenomenon is less likely to occur and the flow of ejected gas is maintained almost uniformly.
In this case, it is not necessary to form the above-mentioned parallel part,
By omitting the formation of the parallel portion, the nozzle I can be manufactured easily. Moreover, if the nozzle l is made rectangular as shown in FIG. 2(C), the raw material can be ejected in a slit shape.
ここで、前記剥離現象とはノズルｌの内面に突起物等が
あった場合に、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、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、ノズルｌの内面は
、ＪＩＳ Ｂ ０６０１に定められる、表面仕上げ精度
を表わす逆三角形マークで三つ以上、最適には四つ以上
が好ましい、特に、ノズル１の拡大部における剥離現象
が、その後の原料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、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 above-mentioned separation phenomenon refers to a phenomenon in which when there is a protrusion on the inner surface of the nozzle L, the boundary layer between the inner surface of the nozzle L and the flowing fluid becomes large and the flow becomes non-uniform. The faster the flow, the more likely it is to occur. In order to prevent this peeling phenomenon, the angle α described above is preferably made smaller as the inner surface finish accuracy of the nozzle l becomes lower. Three or more marks, ideally four or more marks are preferable. In particular, the peeling phenomenon at the enlarged part of nozzle 1 greatly affects the subsequent flow of raw materials, so the above finishing accuracy should be focused on this enlarged part. By determining this, the nozzle l can be manufactured easily. 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 ■.
ノズル１の材質としては、例えば鉄、ステンレススチー
ルその他の金属の他、アクリル樹脂、ポリ塩化ビニル、
ポリエチレン、ポリスチレン、ポリプロピレン等の合成
樹脂、セラミック材料、石英、ガラス等、広く用いるこ
とができる。この材質の選択は、生成される物質との非
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、ノズル１の内面に、原料の付着
・反応を生じにくい材料をメツ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。他方、ノズル内面において化
学反応を起こさせる材料を形成することもできる。凸体
例としては、担持触媒、バイコールガラス等の多孔質物
質にょる触媒作用を用いる方法、あるいは反応性物質を
塗布する方法なとが挙げられる。Materials for the nozzle 1 include, for example, iron, stainless steel, and other metals, as well as acrylic resin, polyvinyl chloride,
A wide variety of materials can be used, including synthetic resins such as polyethylene, polystyrene, and polypropylene, ceramic materials, quartz, and glass. This material may be selected in consideration of non-reactivity with the generated substance, workability, gas release property in a vacuum system, etc. Furthermore, the inner surface of the nozzle 1 can be plated or coated with a material that is less likely to cause adhesion or reaction of raw materials. Specific examples include polyfluoroethylene coating. On the other hand, it is also possible to form a material that causes a chemical reaction on the inner surface of the nozzle. Examples of the convex body include a method using a supported catalyst, a catalytic action of a porous material such as Vycor glass, or a method of applying a reactive substance.
ノズル１の長さは、装置の大きさ等によって任意に定め
ることができる。The length of the nozzle 1 can be arbitrarily determined depending on the size of the device and the like.
一方、捕集室５内には、ノズル１の流出口１ｂの近傍に
電子銃２０が設けられている。電子銃２０はプラズマガ
スに対して熱電子を供給するもので、その構造を第３図
に示す。第３図において、（ａ）は最も内側に配置され
る内側電極１０で、ステンレス製の網を円筒形に加工し
て、その一端にリード線の取り出し部（図示せず）を設
けたものである。（ｂ）は前記内側電極１０の外側に配
置されるフィラメント１１で、タングステン、モリブデ
ン、白金、トリエイテッドタングステン等の発熱体を巻
線状に形成したものである。また、（Ｃ）は前記フィラ
メント１１のさらに外側に配置される外側電極１２で、
その構造は前述した内側電極１０と同じである。フィラ
メント１１と各電極との間隔はおよそ２〜５ｍｍ程度で
、極端に近づけすぎると短絡の原因となる。On the other hand, in the collection chamber 5, an electron gun 20 is provided near the outlet 1b of the nozzle 1. The electron gun 20 supplies thermoelectrons to the plasma gas, and its structure is shown in FIG. In Fig. 3, (a) is the inner electrode 10 arranged at the innermost position, which is made of stainless steel mesh processed into a cylindrical shape and has a lead wire extraction part (not shown) at one end. be. (b) is a filament 11 disposed outside the inner electrode 10, which is a heating element made of tungsten, molybdenum, platinum, thoriated tungsten, etc., formed into a wound wire. Further, (C) is an outer electrode 12 disposed further outside the filament 11,
Its structure is the same as the inner electrode 10 described above. The distance between the filament 11 and each electrode is approximately 2 to 5 mm, and if the filament 11 and each electrode are placed too close together, it may cause a short circuit.
フィラメン）１１は、電源１８によって１５００〜２０
００℃程度まで加熱される。また、内側電極１２は熱電
子を引き出すために＋′′、外側電極には電子を反発す
るために“−パの電位が電源１９から与えられる。この
場合の電圧は数１０Ｖ〜３００ Ｖ程度である。内側電
極ＩＯの直径は、ノズルｌの直径で決まるプラズマガス
のビーム流の直径よりわずかに大きな径に設定すればよ
い。また、電子銃の長さは熱電子がビーム流に十分出た
るように１０ｃｍ以上とする事が望ましい。filament) 11 is 1500~20 depending on the power supply 18
It is heated to about 00°C. In addition, a potential of +'' is applied to the inner electrode 12 in order to extract hot electrons, and a potential of ``-'' is applied to the outer electrode from the power supply 19 in order to repel electrons.The voltage in this case is approximately several tens of volts to 300 volts. Yes, the diameter of the inner electrode IO should be set to be slightly larger than the diameter of the plasma gas beam flow, which is determined by the diameter of the nozzle l.The length of the electron gun should also be set so that thermionic electrons are sufficiently emitted into the beam flow. It is desirable that the length be 10 cm or more.
電子銃２０の出口近傍には、成膜ガスを供給するだめの
供給環１６が設けられている。供給環１６は、多数の小
孔を有する環状のパイプで、前記電子銃２０を通過した
プラズマガスに向って成膜ガスを供給するものである。A supply ring 16 for supplying film-forming gas is provided near the exit of the electron gun 20. The supply ring 16 is an annular pipe having a large number of small holes, and supplies film forming gas to the plasma gas that has passed through the electron gun 20.
なお、ここで成膜ガスとは、活性化されたプラズマガス
に触れて分解し、基体上で反応して成Ｒり能を生じるガ
スのことで、例えばジシランガス等である。Note that the film-forming gas here refers to a gas that decomposes upon contact with the activated plasma gas, reacts on the substrate, and generates an R-forming ability, and is, for example, disilane gas.
さらに捕集室５内には、ノズルｌの流出口１ｂと相対向
する位置に基体１４が設けられている。ノズルｌから噴
出し、前述した電子銃２０、供給環１６を通過したガス
はこの基体１４に衝突し、基体】４上にｆＯ＆膜される
。また捕集室５は、例えば真空ポンプ等（図示せず）で
排気されており、余剰ガスや反応ガス等は直に排出され
る。Further, a base body 14 is provided in the collection chamber 5 at a position facing the outlet 1b of the nozzle 1. The gas ejected from the nozzle 1 and passed through the electron gun 20 and the supply ring 16 mentioned above collides with the substrate 14 and forms an fO& film on the substrate 4. Further, the collection chamber 5 is evacuated by, for example, a vacuum pump or the like (not shown), and excess gas, reaction gas, etc. are directly exhausted.
なお、電子銃２０から放出された熱電子を基体１４に当
てたくない場合には、電子銃２０と基体１４の間に網目
状のグリッド電極１５を配置し、負電圧をかけるように
すればよい。また基体１４に熱電子を当てたい場合には
、基体１４を内側電極１０より少し高目の十電位に設定
すればよい。Note that if you do not want thermionic electrons emitted from the electron gun 20 to hit the base 14, you can place a mesh-like grid electrode 15 between the electron gun 20 and the base 14 and apply a negative voltage. . Furthermore, if it is desired to apply thermoelectrons to the base 14, the base 14 may be set at a potential of 10, which is slightly higher than that of the inner electrode 10.
上記構成において、空胴共振器６内に非成膜ガスを供給
すると共に、マイクロ波導入窓７を介してマイクロ波を
導入すると、空胴共振器６内にプラズマが形成され、こ
れが曲面の開口９がら引き出されることになる。プラズ
マ発生装置３で形成されたプラズマガスは、縮小拡大ノ
ズルｌによって移送され、捕集室５に流入する。下流室
５内の電子３ｆｔ２０において、フィラメン）１１を２
０００℃程度に加熱すると、熱電ｆが放出される。また
、内側電極１０に°＋′、外側電極１２に−゛′の電位
を与えると、放出された熱電子は内側電極の十電位に引
かれて電子銃２０の中心部に集められる。したがって、
流入したプラズマガスは、電子銃２０から放出された熱
電子によって励起され、プラズマ中の活性種の寿命の短
いものは■び活性化される。In the above configuration, when a non-film-forming gas is supplied into the cavity resonator 6 and microwaves are introduced through the microwave introduction window 7, plasma is formed inside the cavity resonator 6, which is caused by the opening of the curved surface. 9 will be taken out. The plasma gas generated by the plasma generator 3 is transferred by the contraction/expansion nozzle l and flows into the collection chamber 5 . In the electron 3ft20 in the downstream chamber 5, the filament) 11 is 2
When heated to about 000°C, thermoelectric f is released. Further, when a potential of +' is applied to the inner electrode 10 and a potential of -' is applied to the outer electrode 12, the emitted thermoelectrons are attracted to the potential of the inner electrode and collected at the center of the electron gun 20. therefore,
The inflowing plasma gas is excited by thermionic electrons emitted from the electron gun 20, and the short-lived active species in the plasma are activated.
次に、電子銃２０を通過したプラズマガスに供給環１６
から成膜ガスを導入すると、成膜ガスはこの活性化され
たプラズマガスに触れて分解し、基体表面で反応して膜
が堆積する。Next, a supply ring 16 is applied to the plasma gas that has passed through the electron gun 20.
When a film-forming gas is introduced from the substrate, the film-forming gas comes into contact with this activated plasma gas, decomposes, reacts on the substrate surface, and deposits a film.
［発明の効果］
本発明によれば、プラズマガスを均一な分散状態の超音
速のビームとして、最小限の拡散状態で移送することが
できるため、原料の利用効率及び生成物の歩留りを向上
させることができる。また、捕集室壁面への不要な膜の
付着による内部の汚れを防止することもできる。さらに
、ノズル後方に配置した電子銃により、ビーム流の指向
性を乱すことなくプラズマガスを再度活性化することが
でき、ＣＨａやＨ２等の比較的寿命の短い活性種を原料
とした場合でも、良好な活性状ｙａのまま反応場まで導
くことが可能となる。また、ビーム流を取り囲むように
配置された電子銃からの熱電子が指向性を持っているた
めに、フィラメントのみの時に比べて効率よくビームの
再活性化を行う事ができる。[Effects of the Invention] According to the present invention, plasma gas can be transported as a uniformly dispersed supersonic beam with minimal diffusion, thereby improving raw material utilization efficiency and product yield. be able to. Further, it is also possible to prevent the interior of the collection chamber from being contaminated due to unnecessary film adhesion to the wall surface of the collection chamber. Furthermore, the electron gun placed behind the nozzle makes it possible to reactivate the plasma gas without disturbing the directivity of the beam flow, even when using relatively short-lived active species such as CHa and H2 as raw materials. It becomes possible to guide the active state ya to the reaction field. Furthermore, since the thermoelectrons from the electron guns arranged so as to surround the beam flow have directionality, the beam can be reactivated more efficiently than when only a filament is used.
第１図は本発明の一実施例を示す説明図、第２図（ａ）
〜（Ｃ）は各々縮小拡大ノズルの形状例を示す図、第３
図（ａ）〜（Ｃ）は電子銃の構成を示す図である。
ｌ：縮小拡大ノズル、３：プラズマ発生装置、４：プラ
ズマ室、５：捕集室、ｌｏ：内側’ｒｆｉ極、１１：フ
ィラメント、１２：外側電極、１６：供給環、１４：基
体、２０：電子銃、１００：反応装置。Figure 1 is an explanatory diagram showing one embodiment of the present invention, Figure 2 (a)
~(C) are diagrams showing examples of shapes of contraction/enlargement nozzles, respectively.
Figures (a) to (C) are diagrams showing the configuration of an electron gun. l: contraction/expansion nozzle, 3: plasma generator, 4: plasma chamber, 5: collection chamber, lo: inner 'rfi pole, 11: filament, 12: outer electrode, 16: supply ring, 14: substrate, 20: Electron gun, 100: Reactor.
Claims (1)
ルの下流側に電子銃を配置したことを特徴とする反応装
置。(1) A reaction device characterized in that a contraction/expansion nozzle is provided in a flow path, and an electron gun is disposed downstream of the contraction/expansion nozzle.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP17577786A JPS6336833A (en) | 1986-07-28 | 1986-07-28 | Reaction device |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP17577786A JPS6336833A (en) | 1986-07-28 | 1986-07-28 | Reaction device |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS6336833A true JPS6336833A (en) | 1988-02-17 |
Family
ID=16002083
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP17577786A Pending JPS6336833A (en) | 1986-07-28 | 1986-07-28 | Reaction device |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS6336833A (en) |
-
1986
- 1986-07-28 JP JP17577786A patent/JPS6336833A/en active Pending
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