(57)【要約】  第一ガスと第二ガスとを均一に混合する混合器と、その混合器を用いた真空処理装置を提供する。  第二筒開口４６が、第一筒本体１１の中に位置するように、第二筒本体１２を第一筒本体１１の内部に互いに非接触で配置し、第一筒本体１１内部の第一筒開口４５と第二筒開口４６との間に助走空間４８を形成し、第二筒開口４６から助走空間４８に第二ガスを流出させ、第一、第二筒本体１１，１２の間に形成された隙間４７から助走空間４８に第一ガスを流出させ、第一、第二ガスを、第二ガスが第一ガスに包まれた状態で助走空間４８に流し、第一筒開口４５から混合容器１０内に流出させる。第一、第二ガスは混合容器１０内を直進し、混合容器１０の第一筒開口４５に対面する壁面に衝突し、第一、第二ガスの渦が形成され、混合溶器１０に供給される第一、第二ガスの流量の差が大きくても均一に混合される。
2017061498.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
内部の空間が外部の雰囲気から分離された混合容器と、
根元側に導入された第一ガスが先端側の第一筒開口から流出する筒形状の第一筒本体と、
根元側に導入された第二ガスが先端側の第二筒開口から流出する筒形状の第二筒本体と、
前記混合容器の壁に設けられた流出口と、
を有し、
前記第一筒開口は、前記第一筒開口が対面する前記混合容器の壁面から離間して前記混合容器の内部に配置され、
前記第二筒本体の少なくとも一部は、前記第二筒本体の外周側面が前記第一筒本体の内周側面とは非接触にされた状態で前記第一筒本体の内部に配置され、
前記第一筒本体の内周側面と前記第二筒本体の外周側面との間の隙間を前記第一ガスが流れるようにされ、
前記第二筒開口は、前記第一筒本体の内部に配置され、
前記第一筒開口は、前記第一筒開口が対面する前記混合容器の壁面から、前記第二筒開口よりも近い位置に配置され、
前記第一、第二ガスは、前記第一筒開口から前記混合容器の内部に放出されて前記混合容器の内部で混合され、前記第一、第二ガスが混合されて生成された混合ガスは、前記流出口から前記混合容器の外部に流出する混合器。
【請求項２】
前記第一筒本体と前記第二筒本体とは、互いに平行な直線に沿ってそれぞれ伸ばされており、
前記第一筒開口から前記混合容器内に流出して直進している前記第一ガスと、前記第二筒開口から前記混合容器内に流出して直進している前記第二ガスとが前記流出口に入射しないように、前記流出口が配置された請求項１記載の混合器。
【請求項３】
前記流出口は、前記第一筒本体が伸びる方向に前記第一筒本体の外周側面を仮想的に延長させた仮想筒と前記混合容器の壁面とが交叉した部分の壁面である交叉部分の外側の前記壁面に設けられた請求項２記載の混合器。
【請求項４】
前記流出口は、前記第一筒本体が伸びる方向に前記第一筒本体の外周側面を仮想的に延長させた仮想筒と前記混合容器の壁面とが交叉する位置に少なくとも一部が配置され、
前記第一筒開口と前記流出口との間には邪魔板部材が設けられた請求項２記載の混合器。
【請求項５】
前記混合容器は直方体であり、前記混合容器の六個の壁のうち四個の壁の壁面は前記第一筒本体の外周と平行に配置されて前記第一筒本体の外周側面と対面された請求項１又は請求項２のいずれか１項記載の混合器。
【請求項６】
前記第一筒本体と前記第二筒本体とは内周側面の断面形状が円形である請求項１又は請求項２のいずれか１項記載の混合器。
【請求項７】
ガス供給装置と、
混合器と、
ガス移送管と、
真空槽と、
ガス放出装置と、
を有し、
前記ガス供給装置から前記混合器に第一ガスと第二ガスとが導入され、前記第一ガスと前記第二ガスとは前記混合器で混合されて混合ガスが生成され、生成された混合ガスは、前記ガス移送管によって前記混合器から前記ガス放出装置に移送され、前記ガス放出装置から前記真空槽の内部に放出され、前記真空槽の内部に配置された処理対象物が真空処理される真空処理装置であって、
前記混合器は、
内部の空間が外部の雰囲気から分離された混合容器と、
根元側に導入された第一ガスが先端側の第一筒開口から流出する筒形状の第一筒本体と、
根元側に導入された第二ガスが先端側の第二筒開口から流出する筒形状の第二筒本体と、
前記混合容器の壁に設けられ、前記ガス移送管が接続される流出口と、
を有し、
前記第一筒開口は、前記第一筒開口が対面する前記混合容器の壁面と離間して前記混合容器の内部に配置され、
前記第二筒本体の少なくとも一部は、前記第二筒本体の外周側面が前記第一筒本体の内周側面と非接触にされた状態で前記第一筒本体の内部に配置され、
前記第一筒本体の内周側面と前記第二筒本体の外周側面との間の隙間を前記第一ガスが流れるようにされ、
前記第二筒開口は、前記第一筒本体の内部に配置され、
前記第一筒開口は、前記第一筒開口が対面する前記混合容器の壁面から、前記第二筒開口よりも近い位置に配置され、
前記第一、第二ガスは、前記第一筒開口から前記混合容器の内部に放出されて前記混合容器の内部で混合され、前記第一、第二ガスが混合されて生成された混合ガスは、前記流出口から前記ガス移送管の内部に流入する真空処理装置。
【請求項８】
前記ガス供給装置は、
原料物質を配置するガス生成容器と、
前記ガス生成容器内の前記原料物質を加熱する加熱装置と、を有し、
前記第一ガス又は前記第二ガスのいずれか一方のガスとして、前記原料物質が前記加熱装置によって加熱され、昇華又は蒸発によって生成された原料ガスが前記混合容器に供給され、
他方のガスとして、少なくとも常温常圧において気体であるガスが前記混合容器に供給される請求項７記載の真空処理装置。
【請求項９】
前記真空槽内に放出された前記混合ガスに含有される前記第一ガスと前記第二ガスの化学反応により、前記真空槽の内部に配置された処理対象物表面に薄膜が形成される請求項８記載の真空処理装置。
【請求項１０】
前記混合器から供給された前記混合ガスをプラズマ化するプラズマ装置が設けられた請求項９記載の真空処理装置。
【請求項１１】
前記第一筒本体と前記第二筒本体とは、互いに平行な直線に沿ってそれぞれ伸ばされており、
前記第一筒開口から前記混合容器内に流出して直進している前記第一ガスと、前記第二筒開口から前記混合容器内に流出して直進している前記第二ガスとが前記流出口に入射しないように、前記流出口が配置された請求項８記載の真空処理装置。
【請求項１２】
前記流出口は、前記第一筒本体が伸びる方向に前記第一筒本体の外周側面を仮想的に延長させた仮想筒と前記混合容器の壁面とが交叉した部分の壁面である交叉部分の外側の前記壁面に設けられた請求項１１記載の真空処理装置。
【請求項１３】
前記流出口は、前記第一筒本体が伸びる方向に前記第一筒本体の外周側面を仮想的に延長させた仮想筒と前記混合容器の壁面とが交叉した部分の壁面である交叉部分と少なくとも一部が重なるように配置され、
前記第一筒開口と前記流出口との間には邪魔板部材が設けられた請求項１１記載の真空処理装置。
【請求項１４】
前記混合容器は直方体であり、前記混合容器の六個の壁のうち四個の壁の壁面は前記第一筒本体の外周と平行に配置されて前記第一筒本体の外周側面と対面された請求項１１記載の真空処理装置。
【請求項１５】
前記第一筒本体と前記第二筒本体とは内周側面の断面形状が円形である請求項１１記載の真空処理装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、気体の混合器と、その混合器を用いた真空処理装置の技術分野に関する。
【背景技術】
【０００２】
異なる種類のガスを混合させるために、二本の配管に流れる異なる種類のガスを合流させて屈曲部を有する一本の配管内に流し、二種類のガスが屈曲部を流れると、屈曲部で発生する渦流によって、二種類のガスが混合される。
この混合方法は、形状が単純で低コストで済むが、屈曲部で発生する圧力損失が大きい。【０００３】
特に、二種類のガスのうち、一方のガス源の圧力が高く、他方のガス源の圧力が低い場合には、圧力損失のため、低い圧力のガス源から供給されるガスの量が減少し、ガス流量比が所望の値からずれてしまう。【０００４】
特に、一方のガスが、常温常圧で気体であり、そのガスのガス源がボンベであり、他方のガスが、固体又は液体の原料物質を加熱して昇華又は蒸発させて発生した気体の原料物質であり、二種類のガスを反応させて薄膜を形成する場合は、気体の原料物質の供給量が低下すると薄膜の成長速度が低下する。【０００５】
直方体の容器を混合容器として用い、異なる種類のガスが流れる配管を混合容器に接続し、混合容器内で発生する渦流によって二種類のガスを混合させ、一本の配管で混合ガスを取り出す方法があり、圧力損失が小さいという利点がある。【０００６】
しかしながら、配管が混合容器に接続された位置によって、混合の程度が影響を受け、二種類のガスが均一に混合されていないという問題がある。特に、流量が大きく異なる二種類のガスが混合容器内に導入されると、混合容器内部で、二種類のガスが別々の領域に位置し、得られた混合ガスで薄膜を形成すると、膜厚分布が悪い薄膜しか得られない。【０００７】
特に、近年では半導体素子に用いるＳｉＯ2膜の材料として、ＴＥＯＳを原料とするプラズマＣＶＤ方法が広く用いられており、ＴＥＯＳガスと酸素ガスとが混合容器の内部で混合された後、プラズマ化される。
ＴＥＯＳ等、常温で液体となる物質をガス化して気体輸送する場合は、その気体圧力はその物質がもつ蒸気圧と温度で決定される。【０００８】
気体輸送を行う場合、蒸発場所(又は昇華場所)での原料ガスの圧力は高い方が装置設計上都合が良いが、装置の温度を一定以上に保つ事は装置構成上難しい。従って、常温で液体や個体となる物質の蒸気圧、つまり輸送する原料ガスの圧力には上限が存在する。【０００９】
一般に、液体のＴＥＯＳの蒸気圧は、２６００Ｐａ以上の値を確保する事は難しいため、ＴＥＯＳガスの生成場所の圧力と混合容器内の圧力との間の差圧は小さくなるから、ガスボンベに高圧で充填された酸素ガスの流量を増加させることは簡単であるが、ＴＥＯＳガスの流量を増加させることは困難である。
混合容器を用いた従来技術が下記文献に記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１０】
【特許文献１】特開平１０−１５００３０号公報
【特許文献２】特開２００１−３３５９４１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１１】
本発明は上記従来技術の不都合を解決するために創作されたものであり、その目的は、二種類のガスを均一に混合できる混合器と、その混合器を用いた真空処理装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
上記課題を解決するため、本発明は、内部の空間が外部の雰囲気から分離された混合容器と、根元側に導入された第一ガスが先端側の第一筒開口から流出する筒形状の第一筒本体と、根元側に導入された第二ガスが先端側の第二筒開口から流出する筒形状の第二筒本体と、前記混合容器の壁に設けられた流出口と、を有し、前記第一筒開口は、前記第一筒開口が対面する前記混合容器の壁面から離間して前記混合容器の内部に配置され、前記第二筒本体の少なくとも一部は、前記第二筒本体の外周側面が前記第一筒本体の内周側面とは非接触にされた状態で前記第一筒本体の内部に配置され、前記第一筒本体の内周側面と前記第二筒本体の外周側面との間の隙間を前記第一ガスが流れるようにされ、前記第二筒開口は、前記第一筒本体の内部に配置され、前記第一筒開口は、前記第一筒開口が対面する前記混合容器の壁面から、前記第二筒開口よりも近い位置に配置され、前記第一、第二ガスは、前記第一筒開口から前記混合容器の内部に放出されて前記混合容器の内部で混合され、前記第一、第二ガスが混合されて生成された混合ガスは、前記流出口から前記混合容器の外部に流出する混合器である。
本発明は、前記第一筒本体と前記第二筒本体とは、互いに平行な直線に沿ってそれぞれ伸ばされており、前記第一筒開口から前記混合容器内に流出して直進している前記第一ガスと、前記第二筒開口から前記混合容器内に流出して直進している前記第二ガスとが前記流出口に入射しないように、前記流出口が配置された混合器である。
本発明は、前記流出口は、前記第一筒本体が伸びる方向に前記第一筒本体の外周側面を仮想的に延長させた仮想筒と前記混合容器の壁面とが交叉した部分の壁面である交叉部分の外側の前記壁面に設けられた混合器である。
また、本発明は、前記流出口は、前記第一筒本体が伸びる方向に前記第一筒本体の外周側面を仮想的に延長させた仮想筒と前記混合容器の壁面とが交叉する位置に少なくとも一部が配置され、前記第一筒開口と前記流出口との間には邪魔板部材が設けられた混合器である。
本発明は、前記混合容器は直方体であり、前記混合容器の六個の壁のうち四個の壁の壁面は前記第一筒本体の外周と平行に配置されて前記第一筒本体の外周側面と対面された混合器である。
本発明は、前記第一筒本体と前記第二筒本体とは内周側面の断面形状が円形である混合器である。
本発明は、ガス供給装置と、混合器と、ガス移送管と、真空槽と、ガス放出装置と、を有し、前記ガス供給装置から前記混合器に第一ガスと第二ガスとが導入され、前記第一ガスと前記第二ガスとは前記混合器で混合されて混合ガスが生成され、生成された混合ガスは、前記ガス移送管によって前記混合器から前記ガス放出装置に移送され、前記ガス放出装置から前記真空槽の内部に放出され、前記真空槽の内部に配置された処理対象物が真空処理される真空処理装置であって、前記混合器は、内部の空間が外部の雰囲気から分離された混合容器と、根元側に導入された第一ガスが先端側の第一筒開口から流出する筒形状の第一筒本体と、根元側に導入された第二ガスが先端側の第二筒開口から流出する筒形状の第二筒本体と、前記混合容器の壁に設けられ、前記ガス移送管が接続される流出口と、を有し、前記第一筒開口は、前記第一筒開口が対面する前記混合容器の壁面と離間して前記混合容器の内部に配置され、前記第二筒本体の少なくとも一部は、前記第二筒本体の外周側面が前記第一筒本体の内周側面と非接触にされた状態で前記第一筒本体の内部に配置され、前記第一筒本体の内周側面と前記第二筒本体の外周側面との間の隙間を前記第一ガスが流れるようにされ、前記第二筒開口は、前記第一筒本体の内部に配置され、前記第一筒開口は、前記第一筒開口が対面する前記混合容器の壁面から、前記第二筒開口よりも近い位置に配置され、前記第一、第二ガスは、前記第一筒開口から前記混合容器の内部に放出されて前記混合容器の内部で混合され、前記第一、第二ガスが混合されて生成された混合ガスは、前記流出口から前記ガス移送管の内部に流入する真空処理装置である。
本発明は、前記ガス供給装置は、原料物質を配置するガス生成容器と、前記ガス生成容器内の前記原料物質を加熱する加熱装置と、を有し、前記第一ガス又は前記第二ガスのいずれか一方のガスとして、前記原料物質が前記加熱装置によって加熱され、昇華又は蒸発によって生成された原料ガスが前記混合容器に供給され、他方のガスとして、少なくとも常温常圧において気体であるガスが前記混合容器に供給される真空処理装置である。
本発明は、前記真空槽内に放出された前記混合ガスに含有される前記第一ガスと前記第二ガスの化学反応により、前記真空槽の内部に配置された処理対象物表面に薄膜が形成される真空処理装置である。
本発明は、前記混合器から供給された前記混合ガスをプラズマ化するプラズマ装置が設けられた真空処理装置である。
本発明は、前記第一筒本体と前記第二筒本体とは、互いに平行な直線に沿ってそれぞれ伸ばされており、前記第一筒開口から前記混合容器内に流出して直進している前記第一ガスと、前記第二筒開口から前記混合容器内に流出して直進している前記第二ガスとが前記流出口に入射しないように、前記流出口が配置された真空処理装置である。
本発明は、前記流出口は、前記第一筒本体が伸びる方向に前記第一筒本体の外周側面を仮想的に延長させた仮想筒と前記混合容器の壁面とが交叉した部分の壁面である交叉部分の外側の前記壁面に設けられた真空処理装置である。
本発明は、前記流出口は、前記第一筒本体が伸びる方向に前記第一筒本体の外周側面を仮想的に延長させた仮想筒と前記混合容器の壁面とが交叉した部分の壁面である交叉部分と少なくとも一部が重なるように配置され、前記第一筒開口と前記流出口との間には邪魔板部材が設けられた真空処理装置である。
本発明は、前記混合容器は直方体であり、前記混合容器の六個の壁のうち四個の壁の壁面は前記第一筒本体の外周と平行に配置されて前記第一筒本体の外周側面と対面された真空処理装置である。
さらに、本発明は、前記第一筒本体と前記第二筒本体とは内周側面の断面形状が円形である真空処理装置である。
【発明の効果】
【００１３】
本発明の混合器は、混合器に導入される互いに異なる種類の第一ガスと第二ガスとを均一に混合させることができる。特に、本発明の混合器は、第一ガスと第二ガスとの流量差が大きい場合でも第一ガスと第二ガスとを均一に混合することができる。【００１４】
また、第一又は第二ガスが、混合器の内部の圧力に近い圧力で混合器に供給される場合も、第一、第二ガスを均一に混合することができる。
また、小さな圧力損失で混合させることができる。
従って、本発明の真空処理装置は、処理対象物の表面を均一に真空処理することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】(ａ)：本発明の真空処理装置の一例  (ｂ)：本発明の真空処理装置の他の例
【図２】本発明の混合器の第一実施例
【図３】本発明の混合器の第二実施例
【図４】本発明の混合器の第三実施例
【図５】本発明の混合器の第四実施例
【図６】本発明の混合器の第五実施例
【図７】第一比較例である混合器
【図８】第二比較例である混合器
【図９】第三比較例である混合器
【図１０】(ａ)：第二実施例の混合器のＴＥＯＳガスの質量分率分布(導入例１)  (ｂ)：分布の境界線と混合容器の寸法を示す図
【図１１】(ａ)：第二実施例の混合器のＴＥＯＳガスの質量分率分布(導入例２)  (ｂ)：分布の境界線
【図１２】(ａ)：助走空間の長さを変えた第二実施例の混合器のＴＥＯＳガスの質量分率分布(導入例１)  (ｂ)：分布の境界線と混合容器の寸法を示す図
【図１３】(ａ)：助走空間の長さを変えた第二実施例の混合器のＴＥＯＳガスの質量分率分布(導入例２)  (ｂ)：分布の境界線
【図１４】(ａ)：第四実施例の混合器のＴＥＯＳガスの質量分率分布(導入例１)  (ｂ)：分布の境界線
【図１５】(ａ)：第一比較例の混合器のＴＥＯＳガスの質量分率分布(導入例１)  (ｂ)：分布の境界線
【図１６】(ａ)：第二比較例の混合器のＴＥＯＳガスの質量分率分布(導入例１)  (ｂ)：分布の境界線
【図１７】(ａ)：第三比較例の混合器のＴＥＯＳガスの質量分率分布(導入例１)  (ｂ)：分布の境界線
【図１８】(ａ)：第三比較例の混合器のＴＥＯＳガスの質量分率分布(導入例２)  (ｂ)：分布の境界線
【図１９】模様とＴＥＯＳガスの質量分率の対応関係を示す図
【発明を実施するための形態】
【００１６】
図１(ａ)の符号２は、本発明の真空処理装置を示している。
この真空処理装置２は、真空槽２４を有しており、真空槽２４には、放出装置１９と、ガス供給装置４と、本発明の第一実施例である混合器３とが設けられている。
【００１７】
真空槽２４には、真空排気装置３３が接続されており、真空排気装置３３によって真空槽２４の内部を真空排気すると、混合器３の内部も真空排気されるようになっている。
混合器３とガス供給装置４とは、真空槽２４の外部に配置されている。
【００１８】
ガス供給装置４は、補助原料ガス供給装置８と、主原料ガス供給装置９とを有している。
補助原料ガス供給装置８は、ここではガスボンベであり、補助原料ガス供給装置８には、常温(「常温」は５℃−３５℃の温度を意味する。：日本工業規格  JIS Z 8703)且つ常圧(「常圧は」は１０１３ｈＰａの圧力を意味する。)において気体である補助原料ガスが充填されている。
【００１９】
主原料ガス供給装置９は、ガス生成容器５と、原料物質６と、加熱装置７とを有している。原料物質６はガス生成容器５の内部に配置されており、真空排気装置３３によってガス生成容器５の内部が真空排気された状態で、加熱装置７によってガス生成容器５が加熱されると、原料物質６が昇温し、昇華温度又は蒸発温度になると、昇華又は蒸発によって原料物質６の気体である主原料ガスが生成される。加熱装置７によって、原料物質６を直接加熱して、昇華又は蒸発によって原料物質６の気体である主原料ガスを発生させるようにしてもよい。
【００２０】
補助原料ガス供給装置８と主原料ガス供給装置９とのうち、いずれか一方の装置は第一配管２６によって混合器３に接続され、他方の装置は第二配管２７によって混合器３に接続されており、補助原料ガス供給装置８から供給される補助原料ガスと、主原料ガス供給装置９から供給される主原料ガスとのうち、いずれか一方のガスが、第一ガスとして、第一配管２６を通って混合器３に供給され、他方のガスが、第二ガスとして第二配管２７を通って混合器３に供給される。
【００２１】
真空槽２４の内部と混合器３の内部とは真空排気装置３３によって真空排気されており、第一、第二ガスが混合器３に供給されても、混合器３と真空槽２４の内部は真空雰囲気が維持されている。
【００２２】
図２は混合器３の構造を示している。
混合器３は、内部の空間が外部の雰囲気から分離された混合容器１０を有しており、混合容器１０の内部の空間には、内部中空で断面円形である筒形状の第一筒本体１１が配置されている。第一筒本体１１の筒形状の内側には、内部中空で断面円形である筒形状の第二筒本体１２が配置されている。混合容器１０は直方体であり、長手方向に伸びる四面のうち、最大面積であって互いに平行な二面が水平に配置されている。第一筒本体１１と第二筒本体１２とは、筒形状の中心軸線が水平であるように配置されている。図２は、混合器３の水平断面図であり、上方から断面を見た場合の図である。
【００２３】
本実施例の混合器３は小室２１を有しており、第一配管２６は小室２１に接続され、第一配管２６を通った第一ガスは真空排気された小室２１の内部２２に導入されるようになっている。
小室２１の壁には小孔２３が設けられており、小室２１の壁には、第一筒本体１１の一端が、第一筒本体１１の中空部分が小孔２３に接続されるように固定され、第一筒本体１１の他端は、混合容器１０の内部に配置されている。小室２１の内部は、第一筒本体１１によって、混合容器１０の内部に接続され、第一配管２６によって小室２１の内部に導入された第一ガスは、第一配管２６を通過して、混合容器１０の内部に供給されるようになっている。小室２１の内部は、第一筒本体１１以外の部分では、小室２１は混合容器１０の内部から分離されている。
ここでは、混合容器１０の壁のうち、混合容器１０の外部の雰囲気に接する壁は、小室２１の壁にされており、その小室２１の壁には第一、第二導入口３７、３８が設けられている。第一配管２６の先端は第一導入口３７に接続され、第一配管２６を通った第一ガスは第一導入口３７から小室２１の内部２２に導入されるようになっている。
【００２４】
小孔２３は、小室２１の壁のうち、混合容器１０の内部の雰囲気に接触する壁に形成されている。
【００２５】
第二筒本体１２は、第二導入口３８と小孔２３とに挿通され、第二筒本体１２の先端側の少なくとも一部分は、第一筒本体１１の内部に位置するようにされており、第一筒本体１１の外周側面と第二筒本体１２の内周側面との間には、隙間４７が形成されている。
第一導入口３７の縁部分と第一配管２６の先端との間と、第二導入口３８の縁部分と第二筒本体１２の外周面との間とは、気密にされ、小室２１の内部や混合容器１０の内部には、第一、第二導入口３７、３８から大気が侵入しないようにされている。
ここでは、第二筒本体１２のうち、第一筒本体１１に挿入され、第一筒本体１１の内部に位置する部分の外周側面は、第一筒本体１１の内周側面と非接触にされている。
【００２６】
第一筒本体１１の内周側面と第二筒本体１２の外周側面との間に形成された隙間４７は、根元側の部分が小室２１の内部空間に接続されており、小室２１に導入された第一ガスは、隙間４７の根元側から第二筒本体１２の外周側面と第一筒本体１１の内周側面との間の部分である隙間４７内に導入される。
【００２７】
第一筒本体１１の混合容器１０の内部に位置する先端には、第一筒開口４５が設けられており、第二筒本体１２の先端側には、第二筒開口４６が設けられている。
第二筒本体１２の根元側は第二配管２７に接続され、第二筒本体１２の内部と第二配管２７の内部とが第二導入口３８を介して接続されており、第二導入口３８から第二筒本体１２の内部に、第二配管２７を通った第二ガスが導入される。
【００２８】
第二筒開口４６は、第一筒本体１１の内部中空部分に位置しており、第二筒開口４６からは、第一筒本体１１の内部に第二ガスが流出する。
【００２９】
第一筒本体１１の内部の中空部分であって、第一筒開口４５と第二筒開口４６との間の部分を助走空間４８と呼ぶと、第二ガスは、第二筒開口４６から助走空間４８に流出する。
【００３０】
隙間４７は、第二筒開口４６の周囲で助走空間４８に接続されており、隙間４７を流れた第一ガスは、隙間４７の助走空間４８に接続された部分から助走空間４８に流出する。
助走空間４８は、第一筒本体１１によって取り囲まれており、助走空間４８に流出した第一、第二ガスは広がることができない。
【００３１】
助走空間４８に流出した第一ガスが流れる方向は、隙間４７を流れていたときと同じ方向であり、助走空間４８に流出した第二ガスが流れる方向も、第二筒本体１２の内部を流れていたときと同じ方向である。
【００３２】
第一、第二筒本体１１、１２は、太さが一定の管であり、直線状に伸ばされており、隙間４７の内部の第一ガスは第一筒本体１１が伸びる方向に沿って直進し、第二筒本体１２の内部の第二ガスは第二筒本体１２が伸びる方向に沿って直進する。助走空間４８内では、第一、第二ガスは、助走空間４８に流出する直前と同じ方向に流れる。第二ガスは、筒状に流れている第一ガスの内側を流れるため、助走空間４８の内部では、第二ガスは第一ガスによって周囲を包まれた状態で流れ、第一、第二ガスは、第二ガスが第一ガスに包まれた状態で、第一筒開口４５から、混合容器１０の内部に流出する。
【００３３】
第一筒開口４５から流出した第一、第二ガスの周囲には第一筒本体１１は位置していないから、従って、第一筒開口４５から流出した第一、第二ガスの流れは広がるが、その広がりは小さいので、第一筒開口４５から流出した第一、第二ガスは、助走空間４８を流れていたときと同じ方向に直進すると見做すことができる。
【００３４】
隙間４７の形状はドーナツ状であり、助走空間４８内では、隙間４７から流出した第一ガスは第二ガスの周囲を流れており、第二ガスは、第一ガスによって包まれた状態で流れている。
図２の符号２９は、第一筒本体１１の外周側面を、第一筒本体１１が伸びる方向に仮想的に延長したときの筒である仮想筒を示しており、第一、第二ガスは、この仮想筒２９が伸びる方向に直進する。
【００３５】
混合容器１０の壁には、ガス移送管２５の一端に接続された流出口２８が設けられている。ガス移送管２５の他端は放出装置１９に接続されており、混合容器１０の内部空間と、放出装置１９の内部空間とは、流出口２８及びガス移送管２５とによって接続されている。
【００３６】
仮想筒２９は、混合容器１０の壁面のうち、第一筒開口４５と対面している壁面と交叉しており、流出口２８は、壁面のうち、仮想筒２９が壁面に交叉して形成される部分である交叉部分１４よりも外側に位置する部分の壁面に設けられている。
【００３７】
第一筒本体１１が伸びる方向と第二筒本体１２が伸びる方向とは平行であり、第一筒開口４５から流出した第一、第二ガスは、第一筒本体１１が伸びる方向と平行な方向に直進する。直進した第一、第二ガスが流出口２８の中に流入することはない。
【００３８】
第一筒開口４５から流出した第二ガスは、第一ガスによって包まれた状態で混合容器１０内を流れて仮想筒２９が交叉する壁面に衝突する。壁面に衝突した第二ガスは壁面に沿って四方に向けて流れるため、四方に向けて流れる第二ガスに衝突した第一ガスは、壁面に沿って広がる第二ガスによって壁面に衝突しなくても壁面に沿った四方に向けて流れるようになる。
その結果、第一筒開口４５から流出した第一、第二ガスの両方が第一筒開口４５と対向する壁面に沿って広がる。
【００３９】
仮想筒２９の周囲と第一筒本体１１の周囲とには、仮想筒２９と第一筒本体１１とを中心とするドーナツ状の混合空間１３が設けられている。
第二ガスが衝突した壁面に沿って広がった第一、第二ガスは、混合容器１０の他の壁面に衝突し、また、第一筒本体１１の外周表面に衝突し、第一、第二ガスの流れる方向が変わり、第一、第二ガスは、混合空間１３の内部に進入し、混合空間１３の中に、第一、第二ガスの渦が形成される。この渦が形成されると、混合空間１３の内部を流れる第一、第二ガスは、渦を形成することによって均一に混合され、混合ガスが生成される。
【００４０】
生成された混合ガスは混合空間１３から流出口２８に流入し、ガス移送管２５を通って放出装置１９に移動する。
放出装置１９は、内部に空洞３９が設けられた放出容器３５を有しており、ガス移送管２５内を移動した混合ガスは空洞３９に導入される。
【００４１】
真空槽２４の内部には、台３１が配置されており、台３１上には、基板等の処理対象物３０が配置されている。放出容器３５の表面のうち、少なくとも一面は真空槽２４の内部に配置されており、その面は台３１が位置する方向に向けられている。
【００４２】
台３１が位置する方向に向けられた放出容器３５の面には、複数の放出口３６が形成されており、空洞３９に導入された混合ガスは放出口３６から処理対象物３０に向けて真空槽２４の内部に放出される。この真空処理装置２では、放出容器３５は、プラズマ用電源で構成されたプラズマ装置３４に接続されており、プラズマ装置３４が放出容器３５に電圧を印加すると混合ガスのプラズマが生成され、第一ガスと第二ガスとが化学反応し、固体が生成されると、処理対象物３０の表面に生成された固体から成る薄膜が成長する。
【００４３】
薄膜が所定膜厚に成長したところでプラズマ装置３４の電圧出力を停止し、第一、第二配管２６，２７に設けられたバルブを閉じ、真空槽２４内部への混合ガスの供給を停止し、処理対象物３０を真空槽２４の外部に移動させ、未処理の処理対象物３０を真空槽２４の内部に搬入し、台３１上に置き、バルブを開けて、放出装置１９によって真空槽２４の内部に混合ガスを供給し、プラズマ装置３４から電圧を出力させ、混合ガスのプラズマを形成して、処置対象物３０の表面に薄膜を形成する。
このように、第一，第二ガスから混合ガスを生成し、真空雰囲気中で混合ガスのプラズマを発生させ、複数の処理対象物３０に薄膜を形成する。
【００４４】
上記混合器３では流出口２８は、第一筒開口４５が直接対面する壁面に設けられていたが、流出口２８は、第一筒開口４５から流出して直進する第一、第二ガスが流入しない位置に配置されていればよく、また、仮想筒２９が交叉する壁面以外の壁面に配置されていてもよい。
【００４５】
＜他の例の真空処理装置＞
図１(ｂ)の符号２ａは本発明の他の例の真空処理装置を示している。
図１(ｂ)、図３の混合器３ａは、第一、第二筒本体１１ａ，１２ａの第一、第二筒開口４５ａ、４６ａが混合容器１０の内部に配置されており、流出口２８ａは、第一筒開口４５ａが直接対面する壁面に垂直な壁面に設けられており、第一実施例の混合器３を変形した第二実施例の混合器３ａである。
【００４６】
下記に示す様に、ＴＥＯＳガス質量分率の評価値から、通常は第一ガスには、液体のＴＥＯＳ(テトラエトキシシラン：分子量２０８．３７)を蒸発させて生成したＴＥＯＳガスを用い、第二ガスには、ボンベに充填された酸素ガス(Ｏ2：分子量３１．９９)を用いるが、上記例では、第一ガスには、ボンベに充填された酸素ガスを用い、第二ガスには、液体のＴＥＯＳを蒸発させて生成したＴＥＯＳガスを用いている。
【００４７】
＜第一、第二ガスの交換＞
図１０(ａ)は、図３の第二実施例の混合器３ａに、導入例１として、第一ガスにＴＥＯＳガスを用い第二ガスに酸素ガスを用いて第一、第二筒本体１１ａ，１２ａにそれぞれ導入し、流出口２８ａに流出させたときの混合容器１０の内部の複数の算出場所でのＴＥＯＳガスの質量と酸素ガス質量を分布シミュレーションによって算出し、次式、
ＴＥＯＳガス質量分率＝ＴＥＯＳガス質量／(ＴＥＯＳガス質量＋酸素ガス質量)
から混合容器１０の内部の算出場所でのＴＥＯＳガス質量分率を求め、図１０(ａ)のＴＥＯＳガスの質量分率分布図を作成した。
【００４８】
そして、分布図を作成すると共に、混合溶器１０の内部から流出口２８ａに流出する場所でのＴＥＯＳガスの質量分率の値のうち、最大値をＡ、最小値をＢとしたときに、次式、
評価値(％)＝±(Ａ−Ｂ）／(Ａ＋Ｂ)×１００
によってＴＥＯＳガスの質量分率分布の評価値を算出した。
【００４９】
なお、図１０(ａ)及び質量分率分布を示す後述の他の図と、後述の質量分布段階の境界線を示す各図とでは、流出口は省略する。同図(ａ)及び質量分率分布を示す後述の各図中では、ＴＥＯＳガス質量分率の値を４段階に分けて模様付けして示している。これらの模様とＴＥＯＳガス質量分率との関係は図１９に示した。
【００５０】
図１０(ａ)の質量分率分布図は、酸素ガスはＴＥＯＳガスよりも大きな流量で第一又は第二筒本体１１ａ，１２ａに流れたものとして質量分率分布図が求められており、ここでは、ＴＥＯＳガスとＯ2ガスの流量比は１２：６００とし、また、混合容器１０の内部は２０００Ｐａとして混合容器１０内の質量分率分布が計算されている。
【００５１】
以下の実施例と比較例のＴＥＯＳガスと酸素ガスは、この図１０(ａ)と同じ圧力で第一、第二筒本体１１ａ，１２ａに導入されたとして質量分率の分布図が求められている。
図１０(ａ)を見ると分かるように、この導入例１では、混合空間１３に形成される渦によって、第一ガスと第二ガスとは均一に混合される。
流出口２８ａから供給される混合ガス中のＴＥＯＳガスの質量分率分布の評価値は、±０．４８％の値である。
【００５２】
図１０(ｂ)は、第一、第二筒本体１１ａ，１２ａと壁面とに関する距離と、図１０(ａ)から模様を除去したときの隣接するＴＥＯＳガス質量分率の値の段階を示す境界線が示されている。
【００５３】
第一ガスは隙間４７の中で２０ｍｍの距離を流れた後、第一、第二ガスは、助走空間４８の中で４２．５ｍｍの距離を流れ、第一筒開口４５ａから流出して５２．５ｍｍの距離を流れて、第二ガスが混合容器１０の壁面に衝突している。
【００５４】
図１０(ａ)は、隙間４７を通る第一ガスの方が第二筒本体１２ａを通る第二ガスよりも低流量(低圧力）の場合の質量分率分布が示されているが、それとは逆に、導入例２として、同じ混合器３ａの第一ガスには酸素ガスを導入し、第二ガスとしてＴＥＯＳガスを導入し、第二筒本体１２ａを通る第二ガスが、隙間４７を通る第一ガスの方よりも低流量(低圧力)にした。
【００５５】
その導入例２のＴＥＯＳガスの質量分率分布の境界を図１１(ａ)、(ｂ)に示す。図１１(ａ)の質量分率分布は、図１０(ａ)の質量分率分布と同程度の分布であり、同程度に混合されている。図１１(ａ)の場合は、流出口２８ａから供給される混合ガス中のＴＥＯＳガスの質量分率分布の評価値は、±０．４２％の値である。
【００５６】
次に、図１０(ａ)、図１１(ａ)の質量分率分布を測定したときの第一筒本体１１ａを２０ｍｍ短くし、導入例１と同じく、第一ガスにはＴＥＯＳガスを用い、第二ガスには酸素ガスを用い、質量分率分布を算出した。質量分率分布は図１２(ａ)に示し、異なる値の境界と寸法を同図(ｂ)に示す。第一筒本体１１ａの長さ以外の寸法は図１０(ｂ)と同じである。
【００５７】
第一筒本体１１ａを短くしたため、図１２(ａ)の質量分率の分布は、第一筒本体１１ａに平行な二壁面のうち、第一筒本体１１ａに近い壁面付近で不均一になっており、図１０(ａ)の質量分率の分布よりも均一性が悪い。それは渦流が形成される空間である混合空間１３の中央付近に第一筒開口４５ａを配置しなかったためと言える。
【００５８】
第一筒開口４５ａの適切な位置は、混合溶器１０の壁面に加え、小室２１の壁面と後述の邪魔板部材４４の表面とを「壁面」とし、第一、第二筒本体１１ａ、１２ａが伸びる方向の混合溶器１０内の混合空間１３を形成する二壁面間の距離である混合空間距離Ｌを“１”としたときに、第一、第二筒本体１１ａ、１２ａの根元側の壁面から２／５以上３／５以下の距離の範囲内に位置する。
【００５９】
図１０(ａ)から混合空間１３の中央は小室２１から５７．５ｍｍ離間した位置となり、２／５以上３／５以下の範囲に対応する位置は４６ｍｍ以上６９ｍｍ以下の範囲となるから、図１０(ａ)の第一筒開口４５ａは、混合容器１０から見れば２／５以上３／５以下の距離の範囲内に位置しているが、混合空間１３の中央位置から見ると範囲外となる。
【００６０】
しかし、流出口２８ａから供給される混合ガス中のＴＥＯＳガスの質量分率分布の評価値は、±０．９３％の値であり、分布の値は、第一ガスと第二ガスとは比較的均一に混合されていると判断できる範囲内の値であるから、流出口２８ａは、第一筒本体１１ａに平行な二壁面のうち、遠い方の壁面近くに設ける必要性を考慮するなど、求める質量分率分布の度合いに応じて配置を選択する必要が出る。しかし、図１０の構成であればこのような注意をする必要が無い。
【００６１】
次に、図１２の寸法の混合器３ａに、第一ガスには酸素ガスを用い、第二ガスにはＴＥＯＳガスを用いた場合(導入例２)の質量分率分布の境界線を図１３(ａ)、(ｂ)に示す。
図１３(ａ)から、流出口２８ａは、第一筒開口４５ａと対面する壁面の中央に設ければ良いことが分かる。流出口２８ａから供給される混合ガス中のＴＥＯＳガスの質量分率分布の評価値は±１．０４％の値であり、第一ガスと第二ガスとは比較的均一に混合されていると判断できる。
【００６２】
＜第三実施例＞
以上説明した混合器３、３ａでは、第一ガスを混合容器１０内部に設けた小室２１に導入し、小室２１内の第一ガスを隙間４７に移動させていたが、図４に示す第三実施例の混合器３ｂの様に、小室２１を設けずに、混合容器１０の外部にも隙間４７を形成して混合容器１０の外部で第一ガスを隙間４７に導入してもよい。
【００６３】
この場合の第一、第二筒本体１１ｂ，１２ｂの第一、第二筒開口４５ｂ、４６ｂは混合容器１０の内部に配置されているが、隙間４７は混合容器１０の外部でも形成されているから、第一、第二筒本体１１ｂ、１２ｂには、混合容器１０の外部で隙間４７を形成する部分も含まれる。
【００６４】
＜第四実施例＞
上記第三実施例の混合器３ｂのように混合容器１０の外部にも第一、第二筒本体１１ｂ，１２ｂが伸ばされている場合は、図５の第四実施例の混合器３ｃのように、第一筒本体１１ｃを混合容器１０の内部と外部に位置させ、第一筒開口４５ｃを混合容器１０の内部に位置させ、他方、第二筒本体１２ｃを第一筒本体１１ｃの外部の部分に挿入させ、第二筒開口４６ｃを、混合容器１０の壁と同じ位置か、又は混合容器１０の壁の外に位置させることもできる。
【００６５】
この混合器３ｃの質量分率分布を図１４に示す。第一ガスはＴＥＯＳガスであり、第二ガスは酸素ガスである(導入例１)。第一筒開口４５ｃが２／５以上３／５以下の範囲内に位置するため、良好な混合が可能であり、均一な混合になっている。
【００６６】
＜第五実施例＞
第一〜第四実施例の混合器３，３ａ〜３ｃでは、流出口２８、２８ａは、仮想筒２９と混合容器１０の壁面とが交叉する部分１４の外側に設けられていたが、図６の第五実施例の混合器３ｄは、流出口２８は、図２の第一実施例の混合器３で、第一筒本体１１ｄが伸びる方向に第一筒本体１１ｄの外周側面を仮想的に延長させた仮想筒２９と混合容器１０の壁面とが交叉した部分の壁面である交叉部分１４と、全部又は少なくとも一部が重なるように配置されている。
【００６７】
そして、第五実施例の混合器３ｄでは、第一筒開口４５ｄと流出口２８との間に邪魔板部材４４が配置されている。
邪魔板部材４４は、第一筒開口４５ｄと流出口２８との間に位置し、且つ、第二筒開口４６ｄと流出口２８との間とに位置しており、第二筒開口４６ｄから放出されて第二筒本体１２ｄが伸びる方向と平行な方向に直進する第二ガスは、邪魔板部材４４の表面に衝突し、邪魔板部材４４の表面に沿った方向に広がる。
【００６８】
第一筒開口４５ｄから放出されて第一筒本体４５ｄが伸びる方向と平行な方向に直進する第一ガスは、邪魔板部材４４の表面に沿って広がる第二ガスによって邪魔板部材４４の表面に沿った方向に流され、又は、邪魔板部材４４の表面に衝突して邪魔板部材４４の表面に沿った方向に流されるので、第一筒開口４５ｄから放出されて直進する第一、第二ガスは流出口２８に流入せずに混合空間１３で混合され、第一ガスと第二ガスとが均一に混合された混合ガスが流出口２８に流入して放出装置１９に供給される。
【００６９】
第一〜第四実施例の混合器３，３ａ〜３ｃでは、流出口２８，２８ａは混合容器１０の壁面のうち、交叉部分１４の外側の壁面に設けられている。交叉部分１４の外側の壁面には、混合容器１０の壁面のうち、第一筒開口４５が直接対面する壁面以外の壁面が含まれる。
第一筒開口４５，４５ａ〜４５ｃでは、第一筒開口４５，４５ａ〜４５ｃの混合容器１０の壁面との間には、邪魔板部材４４は配置されていない。
【００７０】
第一〜第四実施例の混合器３，３ａ〜３ｃの混合容器１０と、第五実施例の混合器３ｄの混合容器１０とが同じ大きさの場合は、第一〜第四実施例の第一筒開口４５，４５ａ〜４５ｃと第一筒開口４５，４５ａ〜４５ｃが対面する壁面との間の距離よりも、第五実施例の第一筒開口４５ｄと邪魔板部材４４との間の距離の方が短くなる。
【００７１】
邪魔板部材４４と第五実施例の第一筒開口４５ｄとの間の距離を大きくしようとすると、邪魔板部材４４は、流出口２８に近づき、流出口２８付近のコンダクタンスが小さくなるため、排出の際の圧力損失が大きくなる。
従って、圧力損失が大きくならないように、邪魔板部材４４の大きさ、位置、流出口２８の大きさ、位置等を求めれば良い。
【００７２】
＜第一、二比較例＞
次に、本発明の比較例を説明する。
図７の第一比較例の混合器１０３ａと図８の第二比較例の混合器１０３ｂのように、第一筒開口１４５ａ、１４５ｂと、第二筒開口１４６ａ、１４６ｂとを、同一平面上に位置させ、助走空間を有しない混合器１０３ａ、１０３ｂを作成し、質量分率分布を算出した。
【００７３】
図７の混合器１０３ａでは、第一筒本体１１１ａと第二筒本体１１２ａとは、混合容器１０内に突き出されておらず、図８の混合器１０３ｂでは、第一筒本体１１１ｂと第二筒本体１１２ｂとは混合容器１０内に突き出されている点で異なる構造になっているが、助走空間を有しない点で同じである。
【００７４】
図７、図８の第一、二比較例の混合器１０３ａ、１０３ｂでは、第一ガスにはＴＥＯＳガスを用い、第二ガスには酸素ガスを用いた。
第一比較例の混合器１０３ａのＴＥＯＳガスの質量分率分布は図１５に示し、第二比較例の混合器１０３ｂのＴＥＯＳガスの質量分率分布は図１６に示す。
いずれの場合も、第一ガスは隙間４７の全周から均一には放出されておらず、混合容器１０内で均一に混合されないことが分かる。
【００７５】
第一、第二比較例の混合器１０３ａ、１０３ｂから放出装置１９に供給される混合ガス中のＴＥＯＳガスは、図１５の第一比較例の混合器１０３ａの混合ガスのＴＥＯＳガスの質量分率分布の評価値は±３．３６％の値であり、図１６の第二比較例の混合器１０３ｂのＴＥＯＳガスの質量分率分布の評価値は±０．６９％の値である。
【００７６】
＜第三比較例＞
次に、図９に示す第三比較例の混合器１０３ｃのように、第一筒本体１１１ｃを混合容器１０の内部に突き出させて第一筒開口１４５ｃを混合容器１０の内部に位置させ、第二筒本体１１２ｃを、第一筒本体１１１ｃの第一筒開口１４５ｃから混合容器１０の内部に突き出させ、第二筒開口１４６ｃを、第一筒開口１４５ｃよりも、対面する壁面近くに位置させた。
【００７７】
図１７(ａ)、(ｂ)は、第三比較例の混合器１０３ｃに、第一ガスとしてＴＥＯＳガスを用い、第二ガスとして酸素ガスを用いたときのＴＥＯＳガスの質量分率分布である。
図１７では、第二筒開口１４６ｃと、第二筒開口１４６ｃに近い壁面との間に酸素ガスによる渦が形成され、隙間４７からその部分に供給されるＴＥＯＳガスが酸素ガスの渦に押されて隙間４７から流出しにくくなり、第一、第二ガスは均一に混合されていないことが分かる。放出装置１９に供給される混合ガスのＴＥＯＳガスの質量分率分布の評価値は、±２．５％の値である。
【００７８】
図１８(ａ)、(ｂ)は、図１７(ａ)、(ｂ)とは逆に、第一ガスとして酸素ガスを用い、第二ガスとしてＴＥＯＳガスを用いたときの、ＴＥＯＳガスの質量分率分布である。
隙間４７の先端と、隙間４７の先端に近い壁面との間には、隙間４７の先端から供給される酸素ガスの渦が形成され、突き出された第二筒本体１１２ｃの周囲には複雑な質量分率分布が形成される。その結果、ＴＥＯＳガスと酸素ガスとが、第二筒開口１４６ｃに対向する壁面と垂直に交叉するように入射せず、不均一に混合されている。
なお、混合ガス中のＴＥＯＳガスの質量分率分布の評価値は、±１．８％の値である。
【００７９】
＜混合の他の例＞
以上の質量分率分布図とその評価値とから、流量に差がある二種類のガスを混合させる場合、本発明の混合器３，３ａ〜３ｄでは、高流量(高圧力)のガスと低流量(低圧力)のガスのいずれを第一ガスとし他方を第二ガスとしても、均一に混合される。
【００８０】
また、以上説明した本発明の混合器３，３ａ〜３ｄの第一、第二筒本体１１，１１ａ〜１１ｄ，１２，１２ａ〜１２ｄは断面円形であったが、多角形であってもよく、正多角形であればもっとよい。
【００８１】
以上の比較例一〜三の質量分率分布の計算結果により、助走空間４８がない混合器１０３ａ〜１０３ｃでは第一筒本体１１１ａ〜１１１ｃと第二筒本体１１２ａ〜１１２ｃを用いても、第一、第二ガスは均一に混合されないことが分かるが、助走空間４８を設けても、助走空間４８中を第一、第二ガスが流れる距離が短い場合は均一に混合されないと考えられる。最適な助走空間４８の長さは、用いる混合容器１０の内部の寸法や、第一、第二筒本体１１，１１ａ〜１１ｄ，１２，１２ａ〜１２ｄの太さや長さが影響を与えるので、混合容器１０の大きさ等が変わると、最適な助走空間４８の長さは算出し直すとよい。
【００８２】
また、混合容器１０が直方体の場合は第一筒開口４５，４５ａ〜４５ｄの適切な位置は、混合溶器１０の壁面と、小室２１の壁面と、邪魔板部材４４の表面とを「壁面」とし、第一、第二筒本体１１，１１ａ〜１１ｄ、１２，１２ａ〜１２ｄが伸びる方向の混合溶器１０内の混合空間１３を形成する二壁面間の距離である混合空間距離Ｌを“１”としたときに、第一、第二筒本体１１，１１ａ〜１１ｄ，１２，１２ａ〜１２ｄの根元側の壁面から２／５以上３／５以下の距離の範囲内に位置する。第一〜第五実施例の混合器３，３ａ〜３ｄの混合容器１０内で混合空間１３に安定した渦ができ、第一、第二ガスが均一に混合された質量分率の分布が算出される。
【００８３】
更に、助走空間４８の、第一、第二ガスが流れる方向の長さは、混合容器１０の、第一、第二筒本体１１，１１ａ〜１１ｄ，１２，１２ａ〜１２ｄが伸びる方向と平行な辺の長さの１／５以上にすると第一、第二ガスが均一に混合された分布を算出することができる。
【００８４】
第一筒開口４５，４５ａ〜４５ｄが対面する壁面との間の距離についても、最適な値は、混合容器１０の内部の寸法や、第一、第二筒本体１１，１１ａ〜１１ｄ，１２，１２ａ〜１２ｄの太さや長さが影響を与えるので、混合容器１０の内部の寸法等が変わると、最適な距離の値は算出し直すとよい。
【００８５】
混合空間距離Ｌと垂直な方向の長さであって、第一筒本体１１，１１ａ〜１１ｄの外周と、混合溶器１０の壁面との間の距離を混合空間１３の幅とすると、その幅の最小値は、第一筒開口４５，４５ａ〜４５ｄの直径(内径)Ｄの２倍以上の長さが望ましいので、寸法変更によって、混合空間１３の幅の最小値が第一筒開口４５，４５ａ〜４５ｄの直径Ｄの２倍未満になったときには、寸法を算出し直すと良い。
【００８６】
なお、上記実施例では、混合器３，３ａ〜３ｄでＴＥＯＳガスと酸素ガスとを混合させたが、他の種類のガスも混合させることができる。特に、昇華又は蒸発によって生成された原料ガスと、常温では気体であるガスとのうち、一方のガスが第一ガス、他方のガスが第二ガスにされればよい。
また、上記真空処理装置２では、プラズマを用いて薄膜を形成したが、プラズマを用いずに薄膜を形成する真空処理装置も含まれる。また、薄膜を形成せず、エッチングや表面処理等の真空処理を行う真空処理装置も本発明に含まれる。
【００８７】
なお、上記各実施例１〜５の第一筒本体１１、１１ａ〜１１ｄと、第二筒本体１２、１２ａ〜１２ｄは非接触であったが、隙間４７を流れる第一ガスの流れを乱さない程小さなスペーサを第一筒本体１１、１１ａ〜１１ｄの内周側面と、第二筒本体１２、１２ａ〜１２ｄの外周側面とに密着させて配置してもよい。
【００８８】
混合ガス中のＴＥＯＳガスの質量分率分布の評価値が±４１．８％の混合器で基板表面に薄膜を形成したところ、形成された薄膜の膜厚分布は使用できない程非常に悪かった。
また、評価値が±７．４％の混合器では、評価値の大きさに応じた面内膜厚分布の値が悪かった。
【００８９】
他方、評価値が±０．５％以下の混合器では、評価値の大きさに応じた面内膜厚分布ではなくなり、膜厚分布に影響を与える要因が、評価値の大きさではない他の要因になったと考えられる。
【符号の説明】
【００９０】
３，３ａ〜３ｄ……混合器
５……ガス生成容器
６……原料物質
７……加熱装置
１０……混合容器
１１，１１ａ〜１１ｄ……第一筒本体
１２，１２ａ〜１２ｄ……第二筒本体
１３……混合空間
１４……交叉部分
１９……放出装置
２４……真空槽
２５……ガス移送管
２８、２８ａ……流出口
２９……仮想筒
３０……処理対象物
３４……プラズマ装置
４５，４５ａ〜４５ｄ……第一筒開口
４６，４６ａ〜４６ｄ……第二筒開口
４７……隙間
４８……助走空間
【図１】
2017061498.tif 000003
【図２】
2017061498.tif 000004
【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【手続補正書】
【提出日】平成29年8月28日(2017.8.28)
【手続補正１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１２
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１２】
上記課題を解決するため、本発明は、内部の空間が外部の雰囲気から分離された混合容器と、根元側に導入された第一ガスが先端側の第一筒開口から流出する筒形状の第一筒本体と、根元側に導入された第二ガスが先端側の第二筒開口から流出する筒形状の第二筒本体と、前記混合容器の壁に設けられた流出口と、を有し、前記第一筒開口は、前記第一筒開口が対面する前記混合容器の壁面から離間して前記混合容器の内部に配置され、前記第二筒本体の少なくとも一部は、前記第二筒本体の外周側面が前記第一筒本体の内周側面とは非接触にされた状態で前記第一筒本体の内部に配置され、前記第一筒本体の内周側面と前記第二筒本体の外周側面との間の隙間を前記第一ガスが流れるようにされ、前記第二筒開口は、前記第一筒本体の内部に配置され、前記第一筒開口は、前記第一筒開口が対面する前記混合容器の壁面から、前記第二筒開口よりも近い位置に配置され、前記第一筒本体と前記第二筒本体とは、互いに平行な直線に沿ってそれぞれ伸ばされており、前記第一筒開口から前記混合容器内に流出して直進している前記第一ガスと、前記第二筒開口から前記混合容器内に流出して直進している前記第二ガスとが前記流出口に入射しないように、前記流出口が配置され、前記第一、第二ガスは、前記第一筒開口から前記混合容器の内部に放出されて前記混合容器の内部であって前記第一筒本体が伸びる方向に前記第一筒本体の外周側面を仮想的に延長させた仮想筒と前記第一筒本体とを中心とするドーナツ状の混合空間で形成された前記第一、第二ガスの渦で混合され、前記第一、第二ガスが混合されて生成された混合ガスは、前記流出口から前記混合容器の外部に流出する混合器である。
本発明は、前記流出口は、前記第一筒本体が伸びる方向に前記第一筒本体の外周側面を仮想的に延長させた仮想筒と前記混合容器の壁面とが交叉した部分の壁面である交叉部分の外側の前記壁面に設けられた混合器である。
また、本発明は、前記流出口は、前記第一筒本体が伸びる方向に前記第一筒本体の外周側面を仮想的に延長させた仮想筒と前記混合容器の壁面とが交叉する位置に少なくとも一部が配置され、前記第一筒開口と前記流出口との間には邪魔板部材が設けられた混合器である。
本発明は、前記混合容器は直方体であり、前記混合容器の六個の壁のうち四個の壁の壁面は前記第一筒本体の外周と平行に配置されて前記第一筒本体の外周側面と対面された混合器である。
本発明は、前記第一筒本体と前記第二筒本体とは内周側面の断面形状が円形である混合器である。
本発明は、ガス供給装置と、混合器と、ガス移送管と、真空槽と、ガス放出装置と、を有し、前記ガス供給装置から前記混合器に第一ガスと第二ガスとが導入され、前記第一ガスと前記第二ガスとは前記混合器で混合されて混合ガスが生成され、生成された混合ガスは、前記ガス移送管によって前記混合器から前記ガス放出装置に移送され、前記ガス放出装置から前記真空槽の内部に放出され、前記真空槽の内部に配置された処理対象物が真空処理される真空処理装置であって、前記混合器は、内部の空間が外部の雰囲気から分離された混合容器と、根元側に導入された前記第一ガスが先端側の第一筒開口から流出する筒形状の第一筒本体と、根元側に導入された前記第二ガスが先端側の第二筒開口から流出する筒形状の第二筒本体と、前記混合容器の壁に設けられ、前記ガス移送管が接続される流出口と、を有し、前記第一筒開口は、前記第一筒開口が対面する前記混合容器の壁面と離間して前記混合容器の内部に配置され、前記第二筒本体の少なくとも一部は、前記第二筒本体の外周側面が前記第一筒本体の内周側面と非接触にされた状態で前記第一筒本体の内部に配置され、前記第一筒本体の内周側面と前記第二筒本体の外周側面との間の隙間を前記第一ガスが流れるようにされ、前記第二筒開口は、前記第一筒本体の内部に配置され、前記第一筒開口は、前記第一筒開口が対面する前記混合容器の壁面から、前記第二筒開口よりも近い位置に配置され、前記第一筒本体と前記第二筒本体とは、互いに平行な直線に沿ってそれぞれ伸ばされており、前記第一筒開口から前記混合容器内に流出して直進している前記第一ガスと、前記第二筒開口から前記混合容器内に流出して直進している前記第二ガスとが前記流出口に入射しないように、前記流出口が配置され、前記第一、第二ガスは、前記第一筒開口から前記混合容器の内部に放出されて前記混合容器の内部であって前記第一筒本体が伸びる方向に前記第一筒本体の外周側面を仮想的に延長させた仮想筒と前記第一筒本体とを中心とするドーナツ状の混合空間で形成された前記第一、第二ガスの渦で混合され、前記第一、第二ガスが混合されて生成された混合ガスは、前記流出口から前記ガス移送管の内部に流入する真空処理装置である。
本発明は、前記ガス供給装置は、原料物質を配置するガス生成容器と、前記ガス生成容器内の前記原料物質を加熱する加熱装置と、を有し、前記第一ガス又は前記第二ガスのいずれか一方のガスとして、前記原料物質が前記加熱装置によって加熱され、昇華又は蒸発によって生成された原料ガスが前記混合容器に供給され、他方のガスとして、少なくとも常温常圧において気体であるガスが前記混合容器に供給される真空処理装置である。
本発明は、前記真空槽内に放出された前記混合ガスに含有される前記第一ガスと前記第二ガスの化学反応により、前記真空槽の内部に配置された処理対象物表面に薄膜が形成される真空処理装置である。
本発明は、前記混合器から供給された前記混合ガスをプラズマ化するプラズマ装置が設けられた真空処理装置である。
本発明は、前記流出口は、前記第一筒本体が伸びる方向に前記第一筒本体の外周側面を仮想的に延長させた仮想筒と前記混合容器の壁面とが交叉した部分の壁面である交叉部分の外側の前記壁面に設けられた真空処理装置である。
本発明は、前記流出口は、前記第一筒本体が伸びる方向に前記第一筒本体の外周側面を仮想的に延長させた仮想筒と前記混合容器の壁面とが交叉した部分の壁面である交叉部分と少なくとも一部が重なるように配置され、前記第一筒開口と前記流出口との間には邪魔板部材が設けられた真空処理装置である。
本発明は、前記混合容器は直方体であり、前記混合容器の六個の壁のうち四個の壁の壁面は前記第一筒本体の外周と平行に配置されて前記第一筒本体の外周側面と対面された真空処理装置である。
さらに、本発明は、前記第一筒本体と前記第二筒本体とは内周側面の断面形状が円形である真空処理装置である。
【手続補正２】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
内部の空間が外部の雰囲気から分離された混合容器と、
根元側に導入された第一ガスが先端側の第一筒開口から流出する筒形状の第一筒本体と、
根元側に導入された第二ガスが先端側の第二筒開口から流出する筒形状の第二筒本体と、
前記混合容器の壁に設けられた流出口と、
を有し、
前記第一筒開口は、前記第一筒開口が対面する前記混合容器の壁面から離間して前記混合容器の内部に配置され、
前記第二筒本体の少なくとも一部は、前記第二筒本体の外周側面が前記第一筒本体の内周側面とは非接触にされた状態で前記第一筒本体の内部に配置され、
前記第一筒本体の内周側面と前記第二筒本体の外周側面との間の隙間を前記第一ガスが流れるようにされ、
前記第二筒開口は、前記第一筒本体の内部に配置され、
前記第一筒開口は、前記第一筒開口が対面する前記混合容器の壁面から、前記第二筒開口よりも近い位置に配置され、
前記第一筒本体と前記第二筒本体とは、互いに平行な直線に沿ってそれぞれ伸ばされており、
前記第一筒開口から前記混合容器内に流出して直進している前記第一ガスと、前記第二筒開口から前記混合容器内に流出して直進している前記第二ガスとが前記流出口に入射しないように、前記流出口が配置され、
前記第一、第二ガスは、前記第一筒開口から前記混合容器の内部に放出されて前記混合容器の内部であって前記第一筒本体が伸びる方向に前記第一筒本体の外周側面を仮想的に延長させた仮想筒と前記第一筒本体とを中心とするドーナツ状の混合空間で形成された前記第一、第二ガスの渦で混合され、前記第一、第二ガスが混合されて生成された混合ガスは、前記流出口から前記混合容器の外部に流出する混合器。
【請求項２】
前記流出口は、前記第一筒本体が伸びる方向に前記第一筒本体の外周側面を仮想的に延長させた仮想筒と前記混合容器の壁面とが交叉した部分の壁面である交叉部分の外側の前記壁面に設けられた請求項１記載の混合器。
【請求項３】
前記流出口は、前記第一筒本体が伸びる方向に前記第一筒本体の外周側面を仮想的に延長させた仮想筒と前記混合容器の壁面とが交叉する位置に少なくとも一部が配置され、
前記第一筒開口と前記流出口との間には邪魔板部材が設けられた請求項１記載の混合器。
【請求項４】
前記混合容器は直方体であり、前記混合容器の六個の壁のうち四個の壁の壁面は前記第一筒本体の外周と平行に配置されて前記第一筒本体の外周側面と対面された請求項１記載の混合器。
【請求項５】
前記第一筒本体と前記第二筒本体とは内周側面の断面形状が円形である請求項１記載の混合器。
【請求項６】
ガス供給装置と、
混合器と、
ガス移送管と、
真空槽と、
ガス放出装置と、
を有し、
前記ガス供給装置から前記混合器に第一ガスと第二ガスとが導入され、前記第一ガスと前記第二ガスとは前記混合器で混合されて混合ガスが生成され、生成された混合ガスは、前記ガス移送管によって前記混合器から前記ガス放出装置に移送され、前記ガス放出装置から前記真空槽の内部に放出され、前記真空槽の内部に配置された処理対象物が真空処理される真空処理装置であって、
前記混合器は、
内部の空間が外部の雰囲気から分離された混合容器と、
根元側に導入された前記第一ガスが先端側の第一筒開口から流出する筒形状の第一筒本体と、
根元側に導入された前記第二ガスが先端側の第二筒開口から流出する筒形状の第二筒本体と、
前記混合容器の壁に設けられ、前記ガス移送管が接続される流出口と、
を有し、
前記第一筒開口は、前記第一筒開口が対面する前記混合容器の壁面と離間して前記混合容器の内部に配置され、
前記第二筒本体の少なくとも一部は、前記第二筒本体の外周側面が前記第一筒本体の内周側面と非接触にされた状態で前記第一筒本体の内部に配置され、
前記第一筒本体の内周側面と前記第二筒本体の外周側面との間の隙間を前記第一ガスが流れるようにされ、
前記第二筒開口は、前記第一筒本体の内部に配置され、
前記第一筒開口は、前記第一筒開口が対面する前記混合容器の壁面から、前記第二筒開口よりも近い位置に配置され、
前記第一筒本体と前記第二筒本体とは、互いに平行な直線に沿ってそれぞれ伸ばされており、
前記第一筒開口から前記混合容器内に流出して直進している前記第一ガスと、前記第二筒開口から前記混合容器内に流出して直進している前記第二ガスとが前記流出口に入射しないように、前記流出口が配置され、
前記第一、第二ガスは、前記第一筒開口から前記混合容器の内部に放出されて前記混合容器の内部であって前記第一筒本体が伸びる方向に前記第一筒本体の外周側面を仮想的に延長させた仮想筒と前記第一筒本体とを中心とするドーナツ状の混合空間で形成された前記第一、第二ガスの渦で混合され、前記第一、第二ガスが混合されて生成された混合ガスは、前記流出口から前記ガス移送管の内部に流入する真空処理装置。
【請求項７】
前記ガス供給装置は、
原料物質を配置するガス生成容器と、
前記ガス生成容器内の前記原料物質を加熱する加熱装置と、を有し、
前記第一ガス又は前記第二ガスのいずれか一方のガスとして、前記原料物質が前記加熱装置によって加熱され、昇華又は蒸発によって生成された原料ガスが前記混合容器に供給され、
他方のガスとして、少なくとも常温常圧において気体であるガスが前記混合容器に供給される請求項６記載の真空処理装置。
【請求項８】
前記真空槽内に放出された前記混合ガスに含有される前記第一ガスと前記第二ガスの化学反応により、前記真空槽の内部に配置された処理対象物表面に薄膜が形成される請求項７記載の真空処理装置。
【請求項９】
前記混合器から供給された前記混合ガスをプラズマ化するプラズマ装置が設けられた請求項８記載の真空処理装置。
【請求項１０】
前記流出口は、前記第一筒本体が伸びる方向に前記第一筒本体の外周側面を仮想的に延長させた仮想筒と前記混合容器の壁面とが交叉した部分の壁面である交叉部分の外側の前記壁面に設けられた請求項６記載の真空処理装置。
【請求項１１】
前記流出口は、前記第一筒本体が伸びる方向に前記第一筒本体の外周側面を仮想的に延長させた仮想筒と前記混合容器の壁面とが交叉した部分の壁面である交叉部分と少なくとも一部が重なるように配置され、
前記第一筒開口と前記流出口との間には邪魔板部材が設けられた請求項６記載の真空処理装置。
【請求項１２】
前記混合容器は直方体であり、前記混合容器の六個の壁のうち四個の壁の壁面は前記第一筒本体の外周と平行に配置されて前記第一筒本体の外周側面と対面された請求項６記載の真空処理装置。
【請求項１３】
前記第一筒本体と前記第二筒本体とは内周側面の断面形状が円形である請求項６記載の真空処理装置。
【国際調査報告】
2017061498.tif 000022
2017061498.tif 000023
2017061498.tif 000024
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