JPS61274106A - 微粒子流の流れ制御方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ 本発明は、微粒子の移送や吹き付は等に利用される微粒
子流の流れ制御方法に関するもので、例えば、微粒子に
よる、成膜加工、複合素材の形成、ドープ加工、または
微粒子の新たな形成場等への応用が期待されるものであ
る。

本明細書において、微粒子とは、原子−分子、超微粒子
及び一般微粒子をいう。ここで超微粒子とは、例えば、
気相反応を利用した、ガス中蒸発法、プラズマ蒸発法、
気相化学反応法、更には液相反応を利用した、コロイド
学的な沈殿法、溶液噴霧熱分解法等によって得られる、
超微細な（一般には０．５　Ｊｉ、ｇ以下〕粒子をいう
。一般微粒子とは、機械的粉砕や析出沈殿処理等の一般
的手法によって得られる微細粒子をいう。また、ビーム
とは、流れ方向に断面積がほぼ一定の噴流のことをいい
、その断面形状は問わないものである。

［従来の技術］ 一般に微粒子は、キャリアガス中に分散浮遊されて、キ
ャリアガスの流れによって移送されている。

従来、上記微粒子の移送に伴う微粒子の流れ制御は、上
流側と下流側の差圧によって、キャリアガスと共に流れ
る微粒子の全流路を１管材又は筐体で区画することによ
って行われているに過ぎない。従って、微粒子の流れは
、その強弱はあるものの必然的に、微粒子の流路を区画
する管材又は筐体内全体に分散した状態で生ずることに
なる。

また、微粒子を基体へ吹き付ける場合等においては、ノ
ズルを介してキャリアガスと共に微粒子を噴出させるこ
とが行われている。この微粒子の吹き付けに用いられて
いるノズルは、単なる平行管又は先細ノズルで、確かに
噴出直後の微粒子の噴流断面はノズル端目面の面積に応
じて絞られる。しかし、噴流はノズルの出口面で拡散さ
れるので、単に一時的に流路を絞っただけのものに過ぎ
ず、また噴流の速度が音速を越えることはない。

［発明が解決しようとする問題点］ ところで、微粒子の全流路を管材又は筐体で区画し、上
流側と下流側の差圧によって、この流路に沿ってキャリ
アガスと共に微粒子を移送するのでは、それほど高速の
移送速度は望み得ない。また、微粒子の流路を区画する
管材や筺体の壁面と微粒子の接触を、全移送区間に亘っ
て避は難い。

このため、特に活性を有する微粒子をその捕集位置まで
移動させる際に、経時的活性の消失や、管材や筐体の壁
面との接触による活性の消失を生みやすく、移送途中で
反応気体と接触させて反応させる等の処理が行い難い問
題がある。また、管材や筐体で微粒子の全流路を区画し
たのでは、流れのデッドスペースの発生等によって、移
送微粒子の捕集率が低下したり、キャリアガスの微粒子
移送への利用効率も低下する。

一方、従来の平行管や先細ノズルは、流過した噴流内の
微粒子の密度分布が大きい拡散流となる。従って、微粒
子を基体へ吹き付ける場合等において、均一な吹き付は
制御が行い難い問題がある。また、均一な吹き付は領域
の制御も困難である。

［問題点を解決するための手段］ 上記問題点を解決するために講じられた手段を、本発明
の基本原理の説明図である第１図で説明すると、流路に
縮小拡大ノズル１を設け、この縮小拡大ノズルｌの下流
側の流路長さを制御する微粒子流の流れ制御方法によっ
て上記問題点を解決したものである。

本発明における縮小拡大ノズルｌとは、流入口１ａから
中間部に向って徐々に開口面積が絞られてのど部２とな
り、こののど部２から流出口１ｂに向って徐々に開口面
積が拡大されているノズルをいう。第１図においては、
説明の便宜上、縮小拡大ノズル１の流入側と流出側は、
各々密閉系である上流室３と下流室４に連結されている
。しかし、本発明における縮小拡大ノズルｌの流入側と
流出側は、両者間に差圧を生じさせて、下流側で排気し
つつキャリアガスと共に微粒子を流過させることができ
れば、密閉系であっても開放系であってもよい。

［作　用］ 例えば第１図に示されるように、上流室３内に微粒子を
分散浮遊させたキャリアガスを供給する一方、下流室４
内を真空ポンプ５で排気すると、上流室３と下流室４間
に圧力差を生じる。従って、供給された微粒子を含むキ
ャリアガスは、上流室３から縮小拡大ノズル１を流過し
て下流室４へと流入することになる。

ところで縮小拡大ノズル１は、上流室３の圧力Ｐｏと下
流室４の圧力Ｐの圧力比Ｐ／Ｐ、と、のど部２の開口面
！！Ａ゛と流出口１ｂの開口面積Ａとの比Ａ／Ａ”とを
調節することによって、キャリアガスと共に噴出する微
粒子の流れを高速化できる。そして、上流室３と下流室
４内の圧力比Ｐ／Ｐａが臨界圧力比より大きければ、縮
小拡大ノズルｌの出口流速が亜音速以下の流れとなり、
キャリアガスと共に微粒子は減速噴出される。また、上
記圧力比が臨界圧力比以下であれば、縮小拡大ノズル１
の出口流速は超音速流となり、キャリアガスと共に微粒
子を超高速にて噴出させることができる。

ここで、微粒子流の速度をＵ、その点における音速をａ
、微粒子流の比熱比をγとし、微粒子流を圧縮性の一次
元流で断熱膨張すると仮定すれば、微粒子流の到達マツ
ハ数Ｍは、上流室の圧力Ｐｏと下流室の圧力Ｐとから次
式で定まり、特にＰ／Ｐ、が臨界圧力比以下の場合、Ｍ
は１以上となる。

尚、音速ａは局所温度をＴ、気体定数をＲとすると、次
式で求めることができる。

ａ＝「ｉ「丁 また、流出ロ１ｂ開ロ面積Ａ及びのど部２の開口面積Ａ
・とマツハ数Ｍには次の関係がある。

従って、上流室３の圧力Ｐｏと下流室４の圧力Ｐの圧力
比Ｐ／Ｐａによって（１）式から定まるマツ／＼数Ｍに
応じて開口面積比Ａ／Ａ・を定めたり、Ａ／Ａ”によっ
て（２）式から定まるＭに応じてＰ／Ｐａを調整するこ
とによって、拡大縮小ノズルｌから噴出する微粒子流の
流速を調整できる。このときの微粒子流の速度Ｕは、次
の（３）式によって求めることができる。

上記微粒子流の流れ状態は、上流室３内の温度が一定で
あれば上流室３の圧力Ｐｏと下流室４の圧力Ｐの圧力比
Ｐ／Ｐ、を一定に保つことにより、開口面積比Ａ／Ａ”
で定まる一定の状態を維持することになる。

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。

一方、前述のような超音速の流れとしてキャリアガスと
共に微粒子を一定方向へ噴出させると、キャリアガスと
微粒子は噴出直後の噴流断面をほぼ保ちながら直進し、
ビーム化される。従って、このキャリアガスによって運
ばれる微粒子の流れもビーム化され、最小限の拡散で下
流室４内の空間中を、下流室４の壁面との干渉のない空
間的に独立状態で、かつ超音速で移送されることになる
。

このようなことから、例えば上流室３内で活性を有する
微粒子を形成して、これを直に縮小拡大ノズル１でビー
ム化移送したり、縮小拡大ノズル１内又は縮小拡大ノズ
ル１の直後で活性を有する微粒子を形成して、これをそ
のままビーム化移送すれば、超音速による、しかも空間
的に独立状態にあるビームとして移送することができ１
例えば下流室４内に設けた基体６上に付着捕集すること
ができる。従って、良好な活性状態のまま微粒子を捕集
することが可能となる。また、噴流断面が流れ方向にほ
ぼ一定のビームとして微粒子が基板６上に吹き付けられ
るので、この吹き付は領域を容易に制御できるものであ
る。

上述のようにして微粒子を移送すると共に、例えば、下
流室４内に、下流室４の低圧を損わない範囲で微粒子と
反応する気体を供給し、微粒子が移送される間にこの気
体と微粒子を接触反応させて基体６上に捕集する場合等
においては、移送される微粒子と気体分子が十分接触す
るよう制御する必要がある。ところで、下流室４内の気
体分子の平均自由行程長を文とすると、気体分子はりの
間隔で下流室４内に存在すると考えることができる。従
って、下流室４内における気体分子の平均自由行程長を
一定であるとすると、下流室４内を移送される間に微粒
子が気体分子と接触する度合は、下流室４内における流
路長を調整することによって制御できる。この流路長の
制御は、例えば基体６を流路方向に移動させることによ
って行うことができる。

ここで、下流室４内の気体分子の直径をσ、単位体積当
りの分子数をｎとすると、その平均自由行程長交は近似
的に次の（４）式で求められる。

また、気体分子の質量をｍとすると、その密度ρはρ＝
　ｍ　ｎであるので、上記（４）式は下記（４′）式に
変形できる。

上記（４′）式において、ｍとσは気体の種類によって
定まる一定値であるので、文はρによって調整でき、ρ
を一定に保つことによって文を一定に保つことができる
ものである。

一方、ρは、気体定数をＲ１下流室４内の温度をｔとす
ると、次の（５）式によって求められる。

従って、ρの制御は、下流室４の圧力Ｐ又は温度ｔを調
整することによって行うことができる。また、前述のよ
うに、上流室３内の温度が一定であれば、同一の縮小拡
大ノズル１から噴出される微粒子流の速度はＰ／Ｐａに
よって決まる。従って、気体分子密度ρを一定に制御す
るに際してＰ／Ｐｏを一定に保つようにすれば、同一の
微粒子流の速度を維持できる。特に微粒子の活性寿命が
短かいときに、Ａ／Ａ”とＰ／ＰＯから定まる速度で、
この寿命内に流通できる下流室４内の流路長さとし、気
体分子密度ｐの制御と共にＰ／Ｐａを一定に保つように
すれば、微粒子の活性状態において十分微粒子と気体分
子を接触させることができる。

［実施例］ 第２図は本発明を超微粒子による成膜装置に利用した場
合の一実施例の概略図で、図中１は縮小拡大ノズル、３
は上流室、４ａは第一下流室、４ｂは第二下流室である
。

上流室３と第一下流室４ａは、一体のユニットとして構
成されており、第一下流室４ａに、やはり各々ユニー／
　）化されたスギマー７、ゲートバルブ８及び第二下流
室４ｂが、全て共通した径のフランジ（以下「共通フラ
ンジ」という）を介して、相互に連結分離可能に順次連
結されている。上流室３、第一下流室４ａ及び第二下流
室４ｂは、後述する排気系によって、上流室３から第二
下流室４ｂへと、段階的に低い圧力に保たれているもの
である。

上流室３の一側には、共通フランジを介して気相励起装
置９が取付けられている。この気相励起装置９は、プラ
ズマによって活性な超微粒子を発生させると共に、例え
ば水素、ヘリウム、アルゴン、窒素等のキャリアガスと
共にこの超微粒子を、対向側に位置する縮小拡大ノズル
１へと送り出すものである。この形成された超微粒子が
、上流室３の内面に付着しないよう、付着防止処理を内
面に施しておいてもよい。また１発生した超微粒子は、
上流室３に比して第一下流室４ａが低い圧力下にあるた
め、両者間の圧力差によって、キャリアガスと共に直に
縮小拡大ノズル１内を流過して第一下流室４ａへと流れ
ることになる。

気相励起装置９は、第３図（ａ）に示されるように、棒
状の第一電極８ａを管状の第二電極Ｓｂ内に設け、第二
電極ｓｂ内にキャリアガスと原料ガスを供給して、両電
極９ａ、　９ｂ間で放電させるものとなっている。また
、気相励起装置９は、第３図（ｂ）に示されるように、
第二電極９ｂ内に設けられている第一電極８ａを多孔管
として、第一電極８ａ内を介して両電極９ａ、　９ｂ間
にキャリアガスと原料ガスを供給するものとしたり、同
（Ｃ）に示されるように、半割管状の両電極９ａ、　９
ｂを絶縁材９Ｃを介して管状に接合し、両電極９ａ、　
９ｂで形成された管内にキャリアガスと原料ガスを供給
するものとすることもできる。

縮小拡大ノズル１は、第一下流室４ａの上流室３側の側
端に、上流室３に流入口１ａを開口させ、第一下流室４
ａに流出口１ｂを開口させて、上流室３内に突出した状
態で、共通フランジを介して取付けられている。但しこ
の縮小拡大ノズルｌは、第一下流室４ａ内に突出した状
態で取付けるようにしてもよい。縮小拡大ノズル１をい
ずれに突出させるかは、移送する超微粒子の大きさ、量
、性質等に応じて選択すればよい。

縮小拡大ノズルｌとしては、前述のように、流入口１ａ
から徐々に開口面積が絞られてのど部２となり、再び徐
々に開口面積が拡大して流出口１ｂとなっているもので
あればよいが、第４図（ａ）に拡大して示しであるよう
に、流出口ｌｂ付近の内周面が、中心軸に対してほぼ平
行であることが好ましい。これは、噴出されるキャリア
ガス及び超微粒子の流れ方向が、ある程度流出口ｌｂ付
近の内周面の方向によって影響を受けるので、できるだ
け平行流にさせやすくするためである。しかし、第４図
（ｂ）に示されるように、のど部２から流出口１ｂヘ至
る内周面の中心軸に対する角度αを、７°以下好ましく
は５°以下とすれば、剥離現象を生じにくく、噴出する
キャリアガス及び超微粒子の流れはほぼ均一に維持され
るので、この場合はことさら上記平行部を形成しなくと
もよい。平行部の形成を省略することにより、縮小拡大
ノズルｌの作製が容易となる。また、縮小拡大ノズル１
を第４図（Ｃ）に示されるような矩形のものとすれば、
スリット状にキャリアガス及び超微粒子を噴出させるこ
とができる。

ここで、前記剥離現象とは縮小拡大ノズル１の内面に突
起物等があった場合に、縮小拡大ノズル１の内面と流過
流体間の境界層が大きくなって、流れが不均一になる現
象をいい、噴出流が高速になるほど生じやすい。前述の
角度αは、この剥離現象防止のために、縮小拡大ノズル
１の内面仕上げ精度が劣るものほど小さくすることが好
ましい、縮小拡大ノズル１の内面は、ＪＩＳ　Ｂ　０６
０・ｌに定められる、表面仕上げ精度を表わす逆三角形
マークで三つ以上、最適には四つ以上が好ましい、特に
、縮小拡大ノズル１の拡大部における剥離現象が、その
後のキャリアガス及び超微粒子の流れに大きく影響する
ので、上記仕上げ精度を、この拡大部を重点にして定め
ることによって、縮小拡大ノズル１の作製を容易にでき
る。また、やはり剥離現象の発生防止のため、のど部２
は滑らかな湾曲面とし、断面積変化率における微係数が
（１）とならないようにする必要がある。

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、減圧系内におけ
るガス放出性等を考慮して行えばよい。また、縮小拡大
ノズル１の内面に、超微粒子の付着・反応を生じにくい
材料をメッキ又はコートすることもできる。具体例とし
ては、ポリフッ化エチレンのコート等を挙げることがで
きる。

縮小拡大ノズル１の長さは、装置の大きさ等によって任
意に定めることができる。ところで、縮小拡大ノズル１
を流過するときに、キャリアガス及び超微粒子は、保有
する熱エネルギーが運動エネルギーに変換される。そし
て、特に超音速で噴出される場合、熱エネルギーは著し
く小さくなって過冷却状態となる。従って、キャリアガ
ス中に凝縮成分が含まれている場合、上記過冷却状態に
よって積極的にこれらを凝縮させ、これによって超微粒
子を形成させることも可能である。これによる超微粒子
の形成は、均質核形成であるので、均質な超微粒子が得
やすい。また、この場合、十分な凝縮を行うために、縮
小拡大ノズル１は長い方が好ましい。一方、上記のよう
な凝縮を生ずると、これによって熱エネルギーが増加し
て速度エネルギーは低下する。従って、高速噴出の維持
を図る上では、縮小拡大ノズル１は短い方が好ましい。

上流室３の圧力Ｐｏと第一下流室４ａの圧力Ｐの圧力比
Ｐ／Ｐ、と、のど部２の開口面積Ａ・と流出口１ｂの開
口面積との比Ａ／Ａ”との関係を適宜に調整して、上記
縮小拡大ノズル１内を流過させることにより、超微粒子
を含むキャリアガスはビーム化され、第一下流室４ａか
ら第二下流室４ｂへと超音速で流れることになる。

スギマー７は、第二下流室４ｂが第一下流室４ｄよりも
低い圧力を保つことができるよう、第一下流室４ａと第
二下流室４ｂとの間の開口面積を調整できるようにする
ためのものである。具体的には、第５図に示されるよう
に、各々く字形の切欠部１０゜１０′を有する二枚の調
整板１１．１１′を、切欠部１０．１０′を向き合わせ
てすれ違いスライド可能に設けたものとなっている。こ
の調整板１１．１１”は、外部からスライドさせること
ができ、両切央部１０，１０’の重なり具合で、ビーム
の通過を許容しかつ第二下流室の低圧を維持し得る開口
度に調整されるものである。尚、スキマー７の切欠部ｉ
ｏ、ｉｏ′及び調整板１１．１１′の形状は、図示され
る形状の他、半円形その他の形状でもよい。

ゲートバルブ８は、ハンドル１２を回すことによって昇
降される堰状の弁体１３を有するもので、ビーム走行時
には開放されているものである。このゲートバルブ８を
閉じることによって、上流室３及び第一下流室４ａ内の
低圧を保ちながら第二下流室４ｂのユニット交換が行え
る。また、本実施例の装置において、超微粒子は第二下
流室４ｂ内で捕集されるが、ゲートバルブ８をポールバ
ルブ等としておけば、特に超微粒子が酸化されやすい金
属微粒子であるときに、このポールバルブと共に第二下
流室４ｂのユニット交換を行うことにより、急激な酸化
作用による危険を伴うことなくユニット交換を行える利
点がある。

第二下流室４ｂ内には、ビームとして移送されて来る超
微粒子を受けて付着させ、これを成膜状態で捕集するた
めの基体６が位置している。この基体６は、共通フラン
ジを介して第二下流室４ｂに取付けられて、シリンダ１
４によってスライドされるスライド軸１５先端の基体ホ
ルダー１６に取付けられている。基体６の前面にはシャ
ッター１７が位置していて、必要なときはいつでもビー
ムを遮断できるようになっている。また、基体ホルダー
１６は、超微粒子の捕集の最適温度条件下に基体６を加
熱又は冷却できるようになっている。

第二下流室４ｂには、リーク及びパージ用バルブ２４ｅ
を介して、超微粒子と反応する気体が供給され、第二下
流室４ｂは、所定密度の反応気体が存在する低圧下にお
かれているものである。従って、ビームとなって第二下
流室４ｂに移送されて来た超微粒子は、この第二下流室
４ｂ内の気体と反応した後基体６に付着捕集されること
になる。また、このとき、スライド軸１５を伸縮させて
基体６の位置を調節することにより、第二下流室４ｂ内
の流路長さを制御し、移送される超微粒子と気体分子の
衝突頻度が調節できる。

尚、上流室３及び第二下流室４ｂの上下には、図示され
るように各々共通フランジを介してガラス窓１８が取付
けられていて、内部観察ができるようになっている。ま
た、図示はされていないが、上流室３、第一下流室４ａ
及び第二下流室の前後にも各々同様のガラス窓（図中の
１８と同様）が共通フランジを介して取付けられている
。これらのガラス窓１８は、これを取外すことによって
、共通フランジを介して各種の測定装置、ロードロック
室等と付は替えができるものである。

次に、本実施例における排気系について説明する。

上流室３は、圧力調整弁１９を介してメインバルブ２０
ａに接続されている。第一下流室４ａは直接メインバル
ブ２０ａに接続されており、このメインバルブ２０ａは
真空ポンプ５ａに接続されている。第二下流室４ｂはメ
インバルブ２０ｂに接続されており２更にこのメインバ
ルブ２０ｂは真空ポンプ５ｂに接続されている。尚、２
１ａ、　２１ｂは、各々メインバルブ２０ａ、　２０ｂ
のすぐ上流側にあらびきバルブ２２ａ、　２２ｂを介し
て接続されていると共に、補助バルブ２３ａ。

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。

まず、あらびきバルブ２１ａ、　２１ｂと圧力調整弁１
８を開いて、上流室３、第−及び第二下流室４ａ、　４
ｂ内のあらびきを減圧ポンプ２０ａ、　２０ｂで行う。

次いで、あらびきバルブ２１ａ、　２１ｂを閉じ、補助
バルブ２３ａ、　２３ｂ及びメインバルブ２０ａ、　２
０ｂを開いて、真空ポンプ５ａ、　５ｂで上流室３、第
−及び第二下流室４ａ、　４ｂ内を必要な低圧とする。

このとき、圧力調節弁１９の開度を調整することによっ
て、上流室３より第一下流室４ａの圧力を低くシ１次に
キャリアガス及び原料ガスを流し、更に第一下流室４ａ
より第二下流室４ｂの圧力が低くなるよう、スキで−７
で調整する。この調整は、メインバルブ２０ｂの開度調
整で行うこともできる。そして、超微粒子の形成並びに
そのビーム化噴射による成膜作業中を通じて、各室３　
、４ａ、　４ｂが一定の低圧を保つよう制御する。この
制御は、手動でもよいが、各室３　、４ａ、　４ｂ内の
圧力を検出して、この検出圧力に基づいて圧力調整弁１
９．メインバルブ２０ａ、　２０ｂ、スキマー７等を自
動的に開閉制御することによって行ってもよい。また、
上流室３に供給されるキャリアガスと微粒子が直に縮小
拡大ノズルｌを介して下流側へと移送されてしまうよう
にすれば、移送中の排気は、下流側、即ち第−及び第二
下流室４ａ、　４ｂのみ行うこととすることができる。

上記圧力の制御は、上流室３と第一下流室４ａの真空ポ
ンプ５ａを各室３．４ａ毎に分けて設けて制御を行うよ
うにしてもよい、しかし、本実施例のように、一台の真
空ポンプ５ａでビームの流れ方向に排気し、上流室３と
第一下流室４ａの真空度を制御するようにすると、多少
真空ポンプ５ａに脈動等があっても、両者間の圧力差を
一定に保ちやすい。

従って、この差圧の変動の影響を受けやすい流れ状態を
、一定に保ちやすい利点がある。

真空ポンプ５ａ、　５ｂによる吸引は、特に第−及び第
二下流室４ａ、　４ｂにおいては、その上方より行うこ
とが好ましい、上方から吸引を行うことによって、ビー
ムの重力による降下をある程度抑止することができる。

本実施例は以上のようなものであるが、次のような変更
が可能である。

まず、縮小拡大ノズルｌは、上下左右への傾動や一定間
隔でのスキャン可能とすることもでき、広い範囲に亘っ
て成膜を行えるようにすることもできる。特にこの傾動
やスキャンは、第４図（Ｃ）の矩形ノズルと組合わせる
と有利である。

縮小拡大ノズルｌを石英等の絶縁体で形成し。

そこにマイクロ波を付与して、縮小拡大ノズルｌ内で活
性超微粒子を形成したり、透光体で形成して紫外、赤外
、レーザー光等の各種の波長を持つ光を流れに照射する
こともできる。また、縮小拡大ノズルｌを複数個設けて
、一度に複数のビームを発生させることもできる。特に
、複数個の縮小拡大ノズルｌを設ける場合、各々独立し
た上流室３に接続しておくことによって、異なる微粒子
のビームを同時に走行させることができ、異なる微粒子
の積層又は混合捕集や、ビーム同志を交差させることに
よる。異なる微粒子同志の衝突によって、新たな微粒子
を形成させることも可能となる。

基体６を、上下左右に移動可能又は回転可能に保持し、
広い範囲に亘ってビームを受けられるようにすることも
できる。また、基体６をロール状に巻取って、これを順
次送り出しながらビームを受けるようにすることによっ
て、長尺の基体６に微粒子による処理を施すこともでき
る。更には、ドラム状の基体６を回転させながら微粒子
による処理を施してもよい。

本実施例では、発生室３、第一下流室４ａ及び第二下流
室４ｂで構成されているが、第二下流室４ｂを省略して
第一下流室４ａに反応気体を供給したり、第二下流室の
下流側に更に第三、第四・・・・・・下流室を接続する
こともできる。また、上流室３を加圧すれば、第一下流
室４ａは開放系とすることができ、第一下流室４ａを減
圧して上流室３を開放系とすることもできる。特にオー
トクレーブのように、上流室３を加圧し、第一下流室４
ａ以下を減圧することもできる。

本実施例では、上流室３で活性な超微粒子を形成してい
るが、必ずしもこのような必要はなく、別途形成した微
粒子を上流室３ヘキヤリアガスと共に送り込むようにし
てもよい。また、縮小拡大ノズルｌを開閉する弁を設け
、上流室３側に一時微粒子を溜めながら、上記弁を断続
的に開閉して、微粒子を得ることもできる。前記縮小拡
大ノズル１ののど部２を含む下流側で行うエネルギー付
与と同期させて、上記弁を開閉すれば、排気系の負担が
大幅に低減されると共に、原料ガスの有効利用を図りつ
つパルス状の微粒子流を得ることができる。尚、同一排
気条件下とすれば、上述の断続的開閉の方が、下流側を
高真空に保持しゃすい利点がある。断続的開閉の場合、
上流室３ど縮小拡大ノズル１の間に、微粒子を一時溜め
る室を設けておいてもよい。

また、縮小拡大ノズル１を複数個直列位置に配し、各々
上流側と下流側の圧力比を調整して。

ビーム速度の維持を図ったり、各室を球形化して、デッ
ドスペースの発生を極力防止することもできる。

［発明の効果］ 本発明によれば、微粒子を均一な分散状態の超音速のビ
ームとして移送することができるので、空間的に独立し
た状態でかつ超高速で微粒子を移送することができる。

従って、活性微粒子をそのままの状態で捕集位置まで確
実に移送できると共に、下流側の流路長さの制御により
、当該気体分子と微粒子の接触状態を正確に調整でき、
更にはビームの照射面を制御することによって、その吹
き付は領域を正確に制御することができる。また、ビー
ムという集束した超高速平行流となることや、ビーム化
されるときに熱エネルギーが運動エネルギーに変換され
て、ビーム内の微粒子は凍結状態となるので、これらを
利用した新しい反応場を得ることにも大きな期待を有す
るものである。更に、本発明の流れ制御装置によれば、
上記凍結状態になることから、流体中の分子のミクロな
状態を規定し、一つの状態からある状態への遷移を取り
扱うことも可能である。即ち、分子の持つ各種のエネル
ギー準位までも規定し、その準位に′相当するエネルギ
ーを付与するという、新たな方式による気相の化学反応
が可能である。また、従来とは異なるエネルギー授受の
場が提供されることにより、水素結合やファンデアワー
ルス結合等の比較的弱い分子間力で形成される分子間化
合物を容易に生み出すこともできる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の基本原理の説明図、第２図は本発明を
超微粒子による成膜方法に利用した場合の一実施例を示
す概略図、第３図（ａ）〜（Ｃ）は各々気相励起装置の
例を示す図、第４図（ａ）〜（Ｃ）は各々縮小拡大ノズ
ルの形状例を示す図、第５図はスキマーの説明図である
。 １：縮小拡大ノズル、ｌａ二二人入口 ｌｂ二流出口、２：のど部、３：上流室、４：下流室、
４ａ：第一下流室、 ４ｂ：第二下流室、５　、５ａ、　５ｂ：真空ポンプ、
６：基体、７：スキマー、８：ゲートバルブ、９：気相
励起装置、８ａ：第一電極、 ９ｂ：第二電極、１０．１０′：切欠部、１１、１１”
　：調整板、１２：ハンドル、１３：弁体、１４ニジリ
ンダ、１５ニスライド軸、 １６：基体ホルダー、１７：シャッター、１８ニガラス
窓、１８：圧力調整弁、 ２０ａ、　２０ｂ：メインバルブ、 ２１ａ、　２１ｂ：減圧ポンプ、 ２２ａ、　２２ｂ　：あらびきバルブ、２３ａ、　２３
ｂ　：補助バルブ、 ２４ａ〜２４ｈ：リーク及びパージ用バルブ。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １）流路に縮小拡大ノズルを設け、この縮小拡大ノズル
   の下流側の流路長さを制御することを特徴とする微粒子
   流の流れ制御方法。