JP4002060B2 - 液体材料供給装置 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、ＣＶＤ成膜に用いられる気化器に、液体有機金属や有機金属溶液から成る液体材料を供給する液体材料供給装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
半導体デバイス製造工程における薄膜形成方法の一つとしてＭＯＣＶＤ（Metal Organic Chemical Vapor Deposition）法があるが、スパッタ等に比べて膜質，成膜速度，ステップカバレッジなどが優れていることから近年盛んに利用されている。ＭＯＣＶＤ装置に用いられているＣＶＤガス供給法としてはバブリング法や昇華法などがあるが、液体有機金属若しくは有機金属を有機溶剤に溶かした液体材料をＣＶＤリアクタ直前で気化して供給する方法が、制御性および安定性の面でより優れた方法として注目されている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上述したＭＯＣＶＤで使用される液体材料は加水分解反応を起こしやすく、液中に析出物が生じたりするなどして材料が変質するおそれがあった。析出物が発生すると、送液ラインに設けられたバルブの動作不良や、気化器内での残渣の発生や、それによる詰まりなどを招き易くなる。その結果、流量の安定性や再現性が悪くなったり、残渣がパーティクルとなってＣＶＤリアクタに達して成膜の再現性を悪化させるという問題があった。また、有機溶剤にはＴＨＦ（tetrahydrofuran）等が使用されるが、この有機溶剤は腐食性が高いという欠点がある。さらに、液体材料中に溶け込んだガスがライン中で再び気泡として発生することによって、液体材料の流量制御不良を招きやすかった。
【０００４】
従来、液体材料の流量制御にはマスフローメータと流量制御バルブとが一体となったマスフローコントローラが用いられているが、熱式質量流量計であるマスフローメータは周辺温度に影響されやすいという性質を有している。そのため、高温状態となっている気化器の近くにマスフローコントローラを設置するのは好ましくない。一方、流量制御の応答性を考慮すると、マスフローコントローラは気化器の直前に設置するのが好ましい。その結果、マスフローコントローラの設置位置により、流量制御精度および応答性のいずれかが犠牲になったり、いずれもが不十分な設置条件となったりするという問題点があった。
【０００５】
本発明の目的は、残渣や気泡の発生を抑え、液体材料供給に関して安定性および制御性の良い液体材料供給装置を提供することにある。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
発明の実施の形態を示す図１〜図４，図７，図９，図１５，図１７および図１８に対応付けて説明する。
（１）図２および図７に対応付けて説明すると、請求項１の発明は、材料容器３Ａ〜３Ｃに収容された液体有機金属若しくは有機金属溶液から成る液体材料４Ａ〜４Ｃを、液体材料移送ライン６Ａ〜６Ｃを介して気化器２へと供給する液体材料供給装置１に適用され、第１の管路Ｐ２と第２の管路Ｐ１との間に設けられて、第１の管路Ｐ２と第２の管路Ｐ１との間の流体の移送をオン・オフする第１の弁体１５２Ａと、第２の管路Ｐ１と第３の管路Ｐ３との間に設けられて、第２の管路Ｐ１と第３の管路Ｐ３との間の流体の移送をオン・オフする第２の弁体１５２Ｂとを備えるとともに、第１の弁体１５２Ａと第２の弁体１５２Ｂとの間に第２の管路Ｐ１が設けられた一体構造の２弁３方切換バルブ１５Ａ〜１５Ｃを、液体材料移送ライン６Ａ〜６Ｃが３方に分岐する分岐点に配設したことにより上述の目的を達成する。
（２）図２および図９に対応付けて説明すると、請求項２の発明は、ガス供給ライン５を介して液体有機金属若しくは有機金属溶液から成る液体材料４Ａ〜４Ｃを収容する材料容器３Ａ〜３Ｃにガスを供給して、ガス圧により液体材料４Ａ〜４Ｃを液体材料移送ライン６Ａ〜６Ｃに送出し、液体材料移送ライン６Ａ〜６Ｃを介して液体材料４Ａ〜４Ｃを気化器２へと供給する液体材料供給装置１に適用され、第１のポートＰ１２と第１の管路１１５との間に設けられて、第１のポートＰ１２と第１の管路１１５との間の流体の移送をオン・オフする第１の弁体１１２Ａと、第１の管路１１５と第２の管路１１６との間に設けられて、第１の管路１１５と第２の管路１１６との間の流体の移送をオン・オフする第２の弁体１１２Ｂと、第２の管路１１６と第２のポートＰ１４との間に設けられて、第２の管路１１６と第２のポートＰ１４との間の流体の移送をオン・オフする第３の弁体１１２Ｃとを備えるとともに、第１の管路１１５と連通する第３のポートＰ１１と、第２の管路１１６と連通する第４のポートＰ１３と、を備えた一体構造の３弁４方切換バルブを、液体材料移送ラインおよびガス供給ラインと材料容器との間に設け、第３のポートＰ１１とガス供給ラインとを接続し、第１のポートＰ１２と材料容器のガス領域とを接続し、第４のポートＰ１３と液体材料移送ラインとを接続し、第２のポートＰ１４と材料容器の液領域とを接続するとともに、ガス供給ラインおよび液体材料移送ラインに対して材料容器と切換バルブとを一体で着脱可能としたことにより上述の目的を達成する。
（３）図２および図１７に対応付けて説明すると、請求項３の発明は、請求項２に記載の液体材料供給装置において、材料容器３Ａ〜３Ｃは、ガス供給ライン５からのガスが供給されるケーシング３０３と、ケーシング３０３内に収納されて液体材料４Ａ〜４Ｃが収容されるベローズ状袋３１１とを備え、ケーシング３０３内に前記ガスが供給されると、袋３０４，３１１内の液体材料４Ａ〜４Ｃが材料容器３Ａ〜３Ｃから液体材料移送ライン６Ａ〜６Ｃへと送出されるようにしたものである。
（４）請求項４の発明は、請求項３に記載の液体材料供給装置１において、ケーシング３０３内に供給される前記ガスの圧力変化に基づいて袋３０４，３１１内の液体材料４Ａ〜４Ｃの液量を計測する計測手段３０１，３０２を設けたものである。
（５）図２および図１８に対応付けて説明すると、請求項５の発明は、請求項２に記載の液体材料供給装置において、液体材料４Ａ〜４Ｃが充填される第１のベローズ状袋３２１と、第１のベローズ状袋３２１の伸縮方向に直列接続されて、ガス供給ライン５からのガス供給により第１のベローズ３２１を収縮させる第２のベローズ状袋３２２と、第１のベローズ状袋３２１と第２のベローズ状袋３２２との接続部に設けられ、前記接続部の位置を示す指示部材３２３Ｂとを備え、第２のベローズ状袋３２２により第１のベローズ状袋３２１を収縮させて、第１のベローズ状袋３２１内の液体材料４Ａ〜４Ｃを液体材料移送ラインへ６Ａ〜６Ｃと送出するようにしたものである。
（６）図２に対応付けて説明すると、請求項６の発明は、請求項１〜請求項５のいずれかに記載の液体材料供給装置１において、内部が減圧状態とされ、液体材料移送ライン６Ａの液置換を行った際や管路洗浄の際に排出される廃液が収容されるドレンタンク１３を、液体材料移送ライン６Ａの直前にバルブ１５Ａを介して接続したものである。
（７）図２および図１５に対応付けて説明すると、請求項７の発明は、請求項１〜請求項６のいずれかに記載の液体材料供給装置１において、液体材料移送ライン６Ａ〜６Ｃ中の液体材料４Ａ〜４Ｃの有無または液体材料４Ａ〜４Ｃから発生する気泡の有無を光電センサ１６３を用いて検出する検出手段１６，１６４を、液体材料移送ライン６Ａ〜６Ｃに設けたものである。
（８）請求項８の発明は、請求項１〜請求項７のいずれかに記載の液体材料供給装置１において、液体材料移送ライン６Ａ〜６Ｃ中に設けられて液体材料４Ａ〜４Ｃと接触する樹脂部材に、ＰＥＥＫ（ polyetherether ketone ），ＰＴＦＥ（ polytetrafluoroethylene ），ＰＩ（ polyimide ）およびＰＢＩ（ polybenzimidazole ）のいずれかを用いたものである。
（９）図２および図４に対応付けて説明すると、請求項９の発明は、請求項１〜請求項８のいずれかに記載の液体材料供給装置において、液体材料移送ライン６Ａ〜６Ｃに設けられるフィルタ２１として、線径の細い第１のＳＵＳ製メッシュと線径の太い第２のＳＵＳ製メッシュとをそれぞれ複数積層したものを用いた。
（１０）請求項１０の発明は、請求項９に記載の液体材料供給装置１において、ＳＵＳ製メッシュに代えて、ＰＴＦＥのメッシュを積層したものを用いたものである。
【０００７】
なお、本発明の構成を説明する上記課題を解決するための手段の項では、本発明を分かり易くするために発明の実施の形態の図を用いたが、これにより本発明が発明の実施の形態に限定されるものではない。
【０００８】
【発明の実施の形態】
以下、図１〜図１８を参照して本発明の実施の形態を説明する。図１は気化装置全体の概略構成を示す図である。１は気化器２に液体有機金属や有機金属溶液等（以下では、これらを液体材料と呼ぶ）を供給する液体材料供給装置であり、供給された液体材料は気化器２で気化されてＣＤＶ装置に設けられたＣＶＤリアクタに供給される。例えば、液体有機金属としてはＣｕやＴａなどの有機金属があり、有機金属溶液としてはＢａ，Ｓｒ，Ｔｉ，Ｐｂ，Ｚｒなどの有機金属を有機溶剤に溶かしたもがある。
【０００９】
液体材料供給装置１に設けられた材料容器３Ａ，３Ｂ，３Ｃには、ＭＯＣＶＤに用いられる液体材料４Ａ，４Ｂ，４Ｃが充填されている。例えば、ＢＳＴ系誘電体膜を成膜する場合には、原料であるＢａ、Ｓｒ、Ｔｉを有機溶剤ＴＨＦで溶解したものが液体材料４Ａ，４Ｂ，４Ｃとして用いられる。また、溶剤容器３ＤにはＴＨＦが溶剤４Ｄとして充填されている。なお、容器３Ａ〜３Ｄは原料の数に応じて設けられ、必ずしも４個とは限らない。
【００１０】
各容器３Ａ〜３Ｄには、チャージガスライン５と移送ライン６Ａ〜６Ｄとが接続されている。各容器３Ａ〜３Ｄ内にチャージガスライン５を介してチャージガスが供給されると、各容器３Ａ〜３Ｄに充填されている液体材料４Ａ〜４Ｃおよび溶剤４Ｄの液面にガス圧が加わり、液体材料４Ａ〜４Ｃおよび溶剤４Ｄが各移送ライン６Ａ〜６Ｄへとそれぞれ押し出される。移送ライン６Ａ〜６Ｄに押し出された各液体材料４Ａ〜４Ｃおよび溶剤４Ｄは、ガス圧によってさらに移送ライン６Ｅへと移送され、この移送ライン６Ｅ内で混合状態となる。移送ライン６Ｅにはキャリアガスライン７からキャリアガスが供給されるようになっており、キャリアガス、液体材料４Ａ〜４Ｃおよび溶剤４Ｄは気液２相流状態となって気化器２へと供給される。
【００１１】
なお、チャージガスおよびキャリアガスには窒素ガスやアルゴンガス等の不活性ガスが用いられる。また、移送ライン６Ａ〜６Ｅにおける液体材料４Ａ〜４Ｃや溶剤４Ｄの滞留量はできるだけ低減するのが好ましく、本実施の形態では、移送ライン６Ａ〜６Ｃには１／８インチの配管を用いている。
【００１２】
各移送ライン６Ａ〜６Ｄには、マスフローメータ８Ａ〜８Ｄおよび遮断機能付き流量制御バルブ９Ａ〜９Ｄが設けられている。マスフローメータ８Ａ〜８Ｄで液体材料４Ａ〜４Ｃおよび溶剤４Ｄの流量を各々監視しつつ流量制御バルブ９Ａ〜９Ｄを制御して、液体材料４Ａ〜４Ｃおよび溶剤４Ｄの流量が適切となるようにしている。なお、流量制御バルブ９Ａ〜９Ｄに代えてプランジャポンプ等のポンプを用いても良い。
【００１３】
図２は液体材料供給装置１を詳細に示す図であり、図２を参照しつつ液体材料供給装置１について詳細に説明する。なお、図２では、材料容器３Ｂ，３Ｃに関する移送ラインの構成は材料容器３Ａの移送ラインと同様なので図示を省略した。まず、マスフローメータ８Ａ〜８Ｄおよび流量制御バルブ９Ａ〜９Ｄの設置位置について説明する。前述したように、従来の装置ではマスフローメータと流量制御バルブとが一体となったマスフローコントローラが用いられていたが、本実施の形態の液体材料供給装置１では、各移送ライン６Ａ〜６Ｄに独立したマスフローメータ８Ａ〜８Ｄおよび流量制御バルブ９Ａ〜９Ｄを設けるようにした。
【００１４】
マスフローメータ８Ａ〜８Ｄは熱式質量流量計であり、流体を加熱したときに、ある一定の温度上昇に必要なエネルギーが質量流量に比例することを利用している。マスフローメータ８Ａ〜８Ｄには流体を加熱するためのヒータと、流体の流れ方向の温度差を計測するための一対の温度計とが設けられており、質量流量を計測する際には流れ方向の温度差ΔＴが一定になるようにヒータの熱量ｑがコントロールされる。このようにヒータをコントロールすると、質量流量はそのときに与えられた熱量ｑに比例するので、そのときの熱量ｑから質量流量が求められる。
【００１５】
そこで、本実施の形態では、マスフローメータ８Ａ〜８Ｄと流量制御バルブ９Ａ〜９Ｄとを別個に独立して設け、マスフローメータ８Ａ〜８Ｄは各移送ライン６Ａ〜６Ｄの容器３Ａ〜３Ｄに近い位置に設置し、流量制御バルブ９Ａ〜９Ｄは各移送ライン６Ａ〜６Ｄの気化器２に近い位置に設置した。このように構成することによって、マスフローメータ８Ａ〜８Ｄに対する気化器２の熱影響を防止することができるとともに、応答性の向上を図ることができた。
【００１６】
図３は気化器２に近接して設けられた流量制御バルブ９Ａ〜９Ｄの外観を示す図である。各流量制御バルブ９Ａ〜９Ｄはブロック９０に設けられたポート９１，９２，９３，９４に接続されている。ブロック９０の内部には移送ライン６Ａ〜６Ｅに対応する管路９６Ａ〜９６Ｅがそれぞれ形成されており、各管路９６Ａ〜９６Ｅには上述したポート９１〜９４およびポート９５，９６が接続されている。管路９６Ｅに接続されたポート９５，９６には図２に示す開閉バルブＶ９，Ｖ６が設けられている。
【００１７】
各管路９６Ａ〜９６Ｄには流量制御バルブ９Ａ〜９Ｄを介して液体材料４Ａ〜４Ｃおよび溶剤４Ｄが導入され、管路９６Ｅ内で混合される。管路９６Ｅにはポート９５からキャリアガスが供給され、管路９６Ｅ内では液体材料４Ａ〜４Ｃの混合液とキャリアガスとが気液２相流状態となっている。この気液２相流状態の液体材料は、開閉バルブＶ６を介して図２の気化器２へと送り込まれる。
【００１８】
ブロック９０には、マスフローメータ８Ａ〜８Ｄから分離して設けられた流量制御バルブ９Ａ〜９Ｄだけが接続されるので、ブロック９０の大きさをコンパクトにすることができる。また、ブロック９０を気化器２に近接して設けるとともに、遮断機能付きの流量制御バルブ９Ａ〜９Ｄを利用しているので、流量制御バルブ９Ａ〜９Ｄと気化器２との間の配管容積を小さくすることができ、流量制御の応答性を向上させることができる。また、液混合後の配管容積が小さいので、混合液の滞留により変質等も低減することができる。
【００１９】
図２に戻って、材料容器３Ａおよび溶剤容器３Ｄは、チャージガスライン５および移送ライン６Ａ，６Ｄに対してコネクタＣを介してそれぞれ着脱可能に接続されている。これらのコネクタＣと各容器３Ａ、３Ｄとの間には一体構造の３弁４方切換バルブ１０Ａ，１０Ｄがそれぞれ設けられており、各容器３Ａ、３Ｄは３弁４方切換バルブ１０Ａ，１０Ｄと一体で着脱される。
【００２０】
図２において、１１，１２は移送ライン６Ａ，６Ｄの真空引き、ガスパージ、溶剤洗浄および液置換等を行うための補助ラインであって、溶剤洗浄や液置換時の廃液を収容するドレンタンク１３に接続されている。ＬＳ１，ＬＳ２はドレンタンク１３内の廃液の液面高さを検出するためのセンサである。ドレンタンク１３には真空排気ライン１４が接続されており、ドレンタンク１３内は減圧状態とされる。補助ライン１１は、一体構造の２弁３方切換バルブ１５Ａ，１５Ｄを介して移送ライン６Ａ，６Ｄに接続されている。また、補助ライン１１には監視装置１６が設けられており、この監視装置１６により配管内を流れている流体の状態、例えば、流体が液体であるか気体であるかを判別することができる。なお、３弁４方切換バルブ１０Ａ，１０Ｄ、２弁３方切換バルブ１５Ａ，１５Ｄおよび監視装置１６の詳細については後述する。
【００２１】
図２のチャージガスライン５、移送ライン６Ａ，６Ｄ，６Ｅ、キャリアガスライン７、補助ライン１１，１２および真空排気ライン１４には開閉バルブＶ１〜Ｖ１０がそれぞれ設けられており、各開閉バルブＶ１〜Ｖ１０の開閉および２弁３方切換バルブ１５の切換を適宜切り換えることによって後述する真空引き、ガスパージおよび溶剤洗浄が行われる。チャージガスライン５には逆止弁１７Ａ，１７Ｄが、移送ライン６Ａ，６Ｄにはフィルタ１８Ａ，１８Ｄがそれぞれ設けられている。
【００２２】
本実施の形態の液体材料供給装置１では、送液の安定性を図るために気泡の生じにくいフィルタ１８Ａ，１８Ｄを移送ライン６Ａ，６Ｄに設けるとともに、液体材料中に析出物が生じないように配管中のデッドボリュームを極力低減するようにした。図４はフィルタ１８Ａの詳細を説明する図であり、（ａ）はフィルタの断面図であり、（ｂ）は流量安定性を定性的に示した図である。図４（ａ）に示すように、移送ライン６Ａに設けられたフィルタ１８Ａのボディ２０内には、シート状のフィルタエレメント２１が送液方向に対してほぼ直角に配設されている。なお、フィルタ１８Ｄも、フィルタ１８Ａと全く同一の構造を有している。
【００２３】
このフィルタエレメント２１にはステンレス鋼（ＳＵＳ）線材のメッシュを積層したものが用いられるが、本実施の形態では、線径の細いメッシュと線径の太いメッシュの２種類のメッシュを積層した。その結果、フィルタ１８Ａは従来の焼結フィルタに比べて圧力損失が低く、かつ、良好な整流作用を有しており、気泡の発生が抑えられて流量が安定する。また、線径の細いメッシュだけではなく線径の太いメッシュも用いることにより、フィルタエレメント２１の強度の向上を図った。また、フィルタエレメント２１としては、ＰＴＦＥのメッシュを積層したものを用いても良く、ＳＵＳのものに比べて耐食性が向上する。
【００２４】
図４（ｂ）は、フィルタエレメント２１を使用した場合のフィルタ１８Ａの性能を、従来の焼結フィルタの場合と比較したものであり、φ１．６×０．５の配管にフィルタ１８Ａとマスフローコントローラとを２（ｍ）の間隔で配設し、溶剤ＴＨＦを流量０．８（ｍｌ／ｍｉｎ）で流したときのマスフローコントローラの出力を示したものである。図４（ｂ）の上段は従来の焼結フィルタの場合を示したものであり、気泡の発生により出力が上下にふらついている。一方、下段は本実施の形態のフィルタ１８Ａの場合を示したもので、従来のような出力のふらつきは見られず、流量が安定していることがわかる。
【００２５】
特に、マスフローコントローラを用いて流量制御を行う場合には、マスフローコントローラでの差圧が最低でも０．５（ｋｇ／ｃｍ2）以上必要となり、フィルタ部分で気泡が発生しやすくなるので上述したフィルタ１８Ａはより効果的に作用する。
【００２６】
気化器２に液体材料４Ａ〜４Ｃを供給する場合には、図５に示すように各バルブの開閉を制御する。なお、図５では、バルブの開閉状態が分かり易いように、バルブが閉じている場合にはバルブ記号を黒く塗りつぶして示し、チャージガスの流れは破線の矢印で、液体材料４Ａ〜４Ｃおよび溶剤４Ｄの流れは実線の矢印で示した。図５に示すように、液体材料供給時には、開閉バルブＶ１，Ｖ３，Ｖ５〜Ｖ１０、２弁３方切換バルブ１５Ａ，１５Ｄの各バルブユニットＶ２２、３弁４方切換バルブ１０Ａ，１０Ｄの各バルブユニットＶ３１，３３をそれぞれ開状態とする。一方、開閉バルブＶ２，Ｖ４，Ｖ５、２弁３方切換バルブ１５Ａ，１５Ｄの各バルブユニットＶ２１、３弁４方切換バルブ１０Ａ，１５Ｄの各バルブユニットＶ３２をそれぞれ閉状態とする。なお、２弁３方切換バルブ１５Ａ，１５Ｄおよび３弁４方切換バルブ１０Ａ，１０Ｄの詳細は後述する。
【００２７】
図５のように各バルブの開閉状態を制御すると、材料容器３Ａ〜３Ｃおよび溶剤容器３Ｄ内にチャージガスが導入されて、液体材料４Ａ〜４Ｃおよび溶剤４Ｄが各容器３Ａ〜３Ｄから移送ライン６Ａ〜６Ｄにそれぞれ送出される。移送ライン６Ａ〜６Ｄに送出された液体材料４Ａ〜４Ｃおよび溶剤４Ｄは、移送ライン６Ｅで混合状態となるとともに、導入されたキャリアガスにより気液２相流状態となって気化器２へと送り込まれる。
【００２８】
《２弁３方切換バルブの説明》
次に、図６，７を参照して２弁３方切換バルブ１５（１５Ａ，１５Ｄ）について説明する。図６は２弁３方切換バルブ１５の一例を示す図であり、（ａ）は正面図、（ｂ）は（ａ）のＡ矢視図、（ｃ）はフローダイアグラムである。また、図７において、（ａ）は図６（ｂ）のＢ−Ｂ断面図であり、（ｂ）は（ａ）のＣ−Ｃ断面図である。２弁３方切換バルブ１５は、図６（ｃ）のフローダイアグラムに示すように２つの開閉バルブＶ２１，Ｖ２２を一体構造としたものであり、３つのポートＰ１，Ｐ２，Ｐ３を有している。本実施の形態では、開閉バルブＶ２１，Ｖ２２をバルブユニットＶ２１，Ｖ２２と呼ぶことにする。
【００２９】
１５０Ａ，１５０Ｂはバルブ駆動部であり、外部から供給される圧搾空気により駆動される。図７に示すようにボディ１５１内にはバルブユニットＶ２２，Ｖ２１に関する二つのダイアフラム１５２Ａ，１５２Ｂが設けられており、それぞれ図示上下方向に駆動されるピストン１５３Ａ，１５３Ｂによってバルブ開閉動作が行われる。
【００３０】
図７では、ピストン１５３Ａがバネ１５５Ａの付勢力によって図示上方に駆動されて、ダイアフラム１５２Ａがバルブシート１５４Ａに押圧されている。一方、ピストン１５３Ｂがバネ１５５Ｂの付勢力によって図示下方に駆動されて、ダイアフラム１５２Ｂがバルブシート１５４Ｂに押圧されている。その結果、ポートＰ１とポートＰ２との間およびポートＰ１とポートＰ３との間はそれぞれ遮断されている。
【００３１】
図７の状態において、エアインレット１５６Ａに圧搾空気を供給すると、ガス圧によりピストン１５３Ａが下方に駆動され、当接していたダイアフラム１５２Ａがバルブシート１５４Ａから離れる。その結果、ポートＰ１とポートＰ２とが連通される。一方、エアインレット１５６Ｂに圧搾ガスを供給すると、ガス圧によりピストン１５３Ｂが上方に駆動されてダイアフラム１５２Ｂがバルブシート１５４Ｂから離れる。この場合、ポートＰ１とポートＰ３とが連通される。
【００３２】
図２に示す例では、ポートＰ１，Ｐ２が移送ライン６（６Ａ，６Ｄ）に接続され、ポートＰ３が補助ライン１１に接続されている。例えば、材料容器３Ａから移送ライン６Ａへと液体材料４Ａを送出する際には、バルブユニットＶ２２を開くとともにバルブユニットＶ２１を閉じて、図６（ｃ）のＲ１のようにポートＰ１からポートＰ２へと液体材料４Ａを導く。一方、後述するように材料容器３Ａの着脱を行う際の配管洗浄の場合には、バルブユニットＶ２２を閉じるとともにバルブユニットＶ２１を開いて、図６（ｃ）のＲ２のようにポートＰ１からポートＰ３へと洗浄廃液を導く。
【００３３】
そのため、矢印Ｒ１のように液体材料４Ａを移送ライン６Ａへと送出する場合には管路２１の部分がデッドボリュームとなり、矢印Ｒ２のように洗浄廃液を流す場合には、管路２０の部分がデッドボリュームとなる。図７（ａ）に示すように、ポートＰ１はダイアフラム１５２Ａとダイアフラム１５２Ｂとの間に設けられているので、管路２０はポートＰ１とダイアフラム１５２Ａとの間の空間であり、管路２１はポートＰ１とダイアフラム１５２Ｂとの間の空間となる。一方、従来のようにバルブユニットＶ２１，Ｖ２２の部分に独立した開閉バルブをそれぞれ用いる場合には、２０，２１の部分は配管部分となる。そのため、本実施の形態では、配管が３方に分岐している部分のデッドボリュームを従来より小さくすることができる。
【００３４】
《３弁４方切換バルブの説明》
次いで、３弁４方切換バルブ１０（１０Ａ，１０Ｄ）について説明する。図８は３弁４方切換バルブ１０の一例を示す外観図であり、（ａ）は平面図、（ｂ）は（ａ）のＤ矢視図である。ボディ１０１には４つのポートＰ１１〜Ｐ１４が設けられており、１００Ａ〜１００Ｃは駆動部である。３弁４方切換バルブ１０のフローダイアグラムは図９（ａ）のようになっており、３つのバルブユニットＶ３１，Ｖ３２，Ｖ３３を一体構造としたものである。
【００３５】
図９（ｂ）はボディ１０１内の構造を模式的に示したものであり、図９（ａ）のフローダイアグラムに対応させて図示した。各バルブユニットＶ３１〜Ｖ３３は同一構造を有しており、ボディ１０１内にはダイアフラム１１２Ａ，１１２Ｂ，１１２Ｃ、ピストン１１３Ａ，１１３Ｂ，１１３Ｃ、バルブシート１１４Ａ，１１４Ｂ，１１４Ｃがそれぞれ設けられている。なお、図９（ｂ）では、ピストン１１３Ａ〜１１３Ｃの駆動機構は図７（ａ）に示した２弁３方切換バルブ１５の場合と同一構造なので、図示を省略した。図９（ｂ）に示した状態では、各ダイアフラム１１２Ａ〜１１２Ｃはピストン１１３Ａ〜１１３Ｃによってバルブシート１１４Ａ〜１１４Ｃに押圧されており、バルブユニットＶ３１〜Ｖ３３は全て閉状態となっている。
【００３６】
図９（ｂ）に示す状態からピストン１１３Ａを図示左方向に駆動すると、ダイアフラム１１２Ａがバルブシート１１４Ａから離れてポートＰ１１とＰ１２とが連通する。また、ピストン１１３Ｃを図示右方向に駆動すると、ダイアフラム１１２Ｃがバルブシート１１４Ｃから離れてポートＰ１３とＰ１４とが連通する。ボディ１０１内には、ポートＰ１１と連通する管路１１５およびポートＰ１３と連通する管路１１６が形成されており、ピストン１１３Ｂを上方に駆動すると、ダイアフラム１１２Ｂがバルブシート１１４Ｂから離れて管路１１５と管路１１６とが連通する。すなわち、ポートＰ１１とポートＰ１３とが連通される。
【００３７】
図２に示した例では、ポートＰ１１はチャージガスライン５のコネクタＣ側に接続され、ポートＰ１２は材料容器３Ａおよび溶剤容器３Ｄ側に接続されている。また、ポートＰ１３は移送ライン６（６Ａ，６Ｄ）のコネクタ側に接続され、ポートＰ１４は材料容器３Ａ側および溶剤容器３Ｄ側に接続されている。例えば、材料容器３Ａから移送ライン６Ａへと液体材料４Ａを送出する際には、図５に示すようにバルブユニットＶ３２を閉じるとともにバルブユニットＶ３１，Ｖ３３を開く。
【００３８】
このとき、チャージガスは図５，図９（ａ）のＲ３のようにポートＰ１１からポートＰ１２へと流れて材料容器３Ａ内に導入され、材料容器３Ａ（図５参照）内の液体材料４ＡはポートＰ１４からポートＰ１３へと導かれて、移送ライン６Ａへと送出される。また、後述するガスパージや配管洗浄の場合には、図９（ａ）のバルブユニットＶ３１，Ｖ３３を閉じるとともにバルブユニットＶ３２を開いて、Ｒ６のようにポートＰ１１からポートＰ１３へとチャージガスや洗浄用溶剤を流す。
【００３９】
この３弁４方切換バルブ１０の場合も、上述した２弁３方切換バルブ１５と同様にデッドボリュームを低減することができる。すなわち、図９（ａ）に示すような回路を従来のように独立した開閉バルブで構成する場合には、バルブユニットＶ３１〜Ｖ３３を各々開閉バルブで置き換えることになる。この場合、図９（ａ）の符号１２０，１２１で示す部分は配管構成となるため、デッドボリュームが大きくならざるを得ない。一方、本実施の形態では、一体構造の３弁４方切換バルブ１０を使用し、ボディ１０１内に形成された管路１１５，１１６の容積を配管構造の場合より小さくすることによって、従来よりデッドボリュームを小さくすることができた。
【００４０】
前述したように、各３弁４方切換バルブ１０Ａ，１０ＤはコネクタＣに関して材料容器３Ａおよび溶剤容器３Ｄ側に設けられ、材料補充の際には、各３弁４方切換バルブ１０Ａ，１０Ｄと容器３Ａ，３Ｄの各々とが一体となってコネクタＣ部分で着脱される。例えば、材料容器３ＡをコネクタＣの部分でチャージガスライン５および移送ライン６Ａから取り外す場合には、図５の状態から図１０（ａ）に示すように開閉バルブＶ３，Ｖ６、バルブユニットＶ２２，Ｖ３１，Ｖ３３を閉じるとともに、開閉バルブＶ２，Ｖ４、バルブユニットＶ２１，Ｖ３２を開く。
【００４１】
このようにバルブ開閉状態を制御すると、溶剤容器３Ｄから移送ライン６Ｄに送出された溶剤４Ｄは、開閉バルブＶ２→補助ライン１２→開閉バルブＶ４→バルブユニットＶ３２→バルブユニットＶ２１→補助ライン１１の順に流れ、ドレンタンク１３へと排出される。このような経路で溶剤４Ｄを流すことにより、図１０（ａ）の太い実線で示した管路Ｆ１内に滞留していた液体材料４Ａは溶剤４Ｄにより洗浄され、その洗浄廃液は補助ライン１１を介してドレンタンク１３へと排出される。なお、管路Ｆ１は、図９（ｂ）のポートＰ１１，Ｐ１３および管路１１５，１１６に対応している。
【００４２】
管路Ｆ１部分の洗浄が終了したならば、材料容器３Ａおよび３弁４方切換バルブ１０Ａを一体でコネクタＣ部分から取り外す。そして、材料容器３Ａに液体材料４Ａを補充した後に、再びコネクタＣ部分に接続する。なお、管路Ｆ１部分の洗浄終了後、さらに、図１０（ｂ）のようにバルブ開閉を切り換え、管路Ｆ１内をチャージガスでパージして管路Ｆ内の溶剤を除去するようにしても良い。
【００４３】
上述したように材料容器３Ａと３弁４方切換バルブ１０Ａとを一体でライン５，６Ａから取り外せる構造とし、かつ、図１０に示したように管路Ｆ１部分を洗浄した後に材料容器３Ａを取り外すようにすれば、大気に触れる部分である管路Ｆ１内に液体材料が残留することがない。その結果、材料容器３Ａの着脱動作を行っても、液体材料４Ａと大気との反応生成物が管路Ｆ１内に生じることがない。
【００４４】
ところで、上述した２弁３方切換バルブ１５Ａ〜１５Ｄや３弁４方切換バルブ１０Ａ〜１０Ｄにおいて、ダイアフラム１５２Ａ，１５２Ｂ，１１２Ａ〜１１２Ｃやバルブシート１５４Ａ，１５４Ｂ，１１４Ａ〜１１４Ｃに樹脂材を用いる場合には、耐熱性や耐薬品性に優れるＰＥＥＫ（polyether ether ketone），ＰＴＦＥ（polytetrafluoroethylene），ＰＩ（polyimide）およびＰＢＩ（polybenzimidazole）等を使用すると良い。このような材料を用いることにより耐久性の向上を図ることができる。
【００４５】
《洗浄作業の説明》
次に、気化作業開始前の洗浄作業について説明する。本実施の形態では、洗浄作業の際の、真空引き、ガスパージ、溶剤洗浄について説明する。実際の洗浄作業では、効果的なライン内洗浄が行われるように、これらの工程が種々組み合わせて用いられる。例えば、真空引き（またはガスパージ）→溶剤洗浄と行われたり、真空引きおよびガスパージを何回か行った後に溶剤洗浄がおこなわれたりする。また、溶剤洗浄後に、その洗浄液を除去するためのガスパージを行う場合もある。
【００４６】
（１）真空引き
まず、排気ライン１４を用いた、移送ライン６Ａ〜６Ｄ、補助ライン１１，１２の真空引きについて説明する。図１１は真空引きの際のバルブ開閉状態を示す図であり、開閉バルブＶ６，Ｖ９，Ｖ１０、および材料容器３Ａ，３Ｄに設けられたＡ３弁４方切換バルブ１０Ａ，１０Ｄの各バルブユニットＶ３１，Ｖ３３を平状態とし、その他は開状態とする。このようにバルブ開閉を制御すると、チャージガスライン５，移送ライン６Ａ〜６Ｄおよび補助ライン１１，１２は、真空排気ライン１４を介して不図示の真空排気装置により真空引きされる。
【００４７】
（２）ガスパージ
図１２はガスパージの際のバルブ開閉状態を示す図であり、図１１の開閉バルブ１０を閉状態から開状態へと切り換えたものである。チャージガスは破線矢印で示すようにチャージガスライン５，移送ライン６Ａ〜６Ｄおよび補助ライン１１，１２を流れて、真空排気ライン１４が接続されたドレンタンク１３へと排出される。
【００４８】
（３）溶剤洗浄
図１３は溶剤洗浄の際のバルブ開閉状態を示す図であり、本実施の形態では溶剤容器３Ｄ内の溶剤４Ｄを用いて配管洗浄を行う。図１３に示すバルブ開閉状態は、図１２に示す状態から開閉バルブＶ３，２弁３方切換バルブ１５Ａ，１５ＤのバルブユニットＶ２１および３弁４方切換バルブ１０ＤのバルブユニットＶ３２を開状態から閉状態へと切り換え、かつ、３弁４方切換バルブ１０ＤのバルブユニットＶ３１，Ｖ３３を閉状態から開状態へと切り換えたものである。
【００４９】
チャージガスライン５から溶剤容器３Ｄ内に加圧されたチャージガスが供給され、溶剤容器３Ｄ内の溶剤４Ｄが移送ライン６Ｄに送出される。移送ライン６Ｄに送出された溶剤４Ｄは、分岐点Ｐ４０において、移送ライン６Ｄ内を図示上方の流量制御バルブ９Ｄ方向に流れるものと、開閉バルブＶ２を介して補助ライン１２へ流れるものとに分かれる。
【００５０】
分岐点Ｐ４０から補助ライン１２に流れ込んだ溶剤４Ｄは、さらに分岐点Ｐ４１で２つに分かれる。分岐点４１Ｐで図示下方に分岐したものは、開閉バルブＶ４→３弁４方切換バルブ１０ＡのバルブユニットＶ３２→２弁３方切換バルブ１５ＡのバルブユニットＶ２２→移送ライン６Ａの順に流れ、移送ライン６Ａ内を流量制御バルブ９Ａ方向へと導かれる。
【００５１】
一方、分岐点Ｐ４１において図示上方へと分岐した溶剤４Ｄの流れは、補助ライン１２を介して材料容器３Ｂ側に導かれる。なお、図２や図１１では材料容器３Ｂ，３Ｃの配管系の図示が省略されているが、材料容器３Ａに関する配管系、すなわち、開閉バルブＶ２より図示右側に示された補助ライン１２，チャージガスライン５，移送ライン６Ａ，補助ライン１１、およびそれらのラインに配設されているバルブ等と同一のものが材料容器３Ｂ，３Ｃについても設けられている。そして、材料容器３Ａの配管系の場合と同様の経路で溶剤４Ｄが導入され、移送ライン６Ｂ，６Ｃ内を流量制御バルブ９Ｂ，９Ｃ方向へと導かれる。移送ライン６Ａ〜６Ｄ内の溶剤４Ｄは移送ライン６Ｅにおいて合流し、開閉バルブＶ５および補助ライン１１を介してドレンタンク１３に収容される。
【００５２】
《液置換作業の説明》
上述した真空引き、ガスパージ、溶剤洗浄を行って移送ライン６Ａ〜６Ｄの洗浄が終了したならば、移送ライン６Ａ〜６Ｄを液体材料４Ａ〜４Ｃ，溶剤４Ｄで満たす液置換を行う。その場合、洗浄作業終了時に配管内がチャージガスで満たされている場合には「ガス→液」置換が行われ、配管内が溶剤４Ｄで満たされている場合には「液→液」置換が行われる。
【００５３】
図１４は液置換の際のバルブ開閉状態を示す図であり、開閉バルブＶ１，Ｖ３，Ｖ５，Ｖ７，Ｖ８，Ｖ１０、２弁３方切換バルブ１５Ａ，１５Ｄの各バルブユニットＶ２２および３弁４方切換バルブ１０Ａ，１０Ｄの各バルブユニットＶ３１，Ｖ３３が開状態とされ、かつ、開閉バルブＶ２，Ｖ４，Ｖ６，Ｖ９、２弁３方切換バルブ１５Ａ，１５Ｄの各バルブユニットＶ２１および３弁４方切換バルブ１０Ａ，１０Ｄの各バルブユニットＶ３２が閉状態とされる。
【００５４】
このとき、各移送ライン６Ａ〜６Ｃ内はチャージガスまたは洗浄液（溶剤４Ｄ）から液体材料４Ａ〜４Ｃへと置換され、移送ライン６Ｄ内はチャージガスまたは洗浄液から溶剤４Ｄへと置換される。移送ライン６Ａ〜６Ｄを満たした液体材料４Ａ〜４Ｃおよび溶剤４Ｄは、移送ライン６Ｅで混合状態となった後に、開閉バルブＶ５および補助ライン１１を介してドレンタンク１３へと排出される。
【００５５】
この置換作業の最中には、配管内のチャージガスまたは洗浄液が完全に液体材料４Ａ〜４Ｃおよび溶剤４Ｄと置き換わったか否かを監視装置１６により検出する。図１５は監視装置１６の概念図である。監視装置１６内には補助ライン１１が接続される管路１６０が形成されており、図示上側に接続された補助ライン１１から監視装置１６に流入した流体（チャージガス、液体材料４Ａ〜４Ｃ）は、管路１６０を通過した後に下側に接続された補助ライン１１へと導かれる。
【００５６】
管路１６０の途中には、ガラス等の光透過性部材で形成された光透過窓１６１が設けられている。監視装置１６内には、光透過窓１６１を挟んで発光素子１６２と受光素子１６３とが互いに対向するように設けられており、それらは制御部１６４によりコントロールされている。例えば、発光素子１６２にはＬＥＤ等が用いられ、発光素子１６３にはフォトダイオードやフォトトランジスタ等が用いられる。
【００５７】
管路１６０中を液体材料４Ａ〜４Ｃおよび溶剤４Ｄの混合液が流れている場合には、チャージガスや溶剤４Ｄが流れている場合に比べて光透過率が低下するので受光素子１６３の受光量も低下する。そこで、管路１６０に溶剤４Ｄまたはチャージガスが流れているときの受光量をＷ１、管路１６０に混合液が流れているときの受光量をＷ２としたとき、Ｗ１＞Ｗ３＞Ｗ２を満たす適当な基準受光量Ｗ３を設定する。そして、受光量Ｗが「Ｗ≧Ｗ３」から「Ｗ＜Ｗ３」へと変化したならば、制御部１６４は移送ライン６Ａ〜６Ｄの「ガス→液」置換または「液→液」置換が完全に終了したと判定し、置換作業を終了させる。置換作業が終了したならば、バルブ開閉状態を図５のように切り換えて気化作業を開始する。
【００５８】
なお、上述した例では監視装置１６を液置換時の置換状況の確認に使用したが、例えば、移送ライン６Ａ〜６Ｄに監視装置１６を設けて、気泡の発生や液の有無を判定することもできる。また、特開平１１−３４５７７４号公報に開示されているような吸光分析装置２００を、図１４に示すように補助ライン１１に設けて、液の劣化や液の混合状態を判定するようにしても良い。
【００５９】
ところで、材料容器３Ａ〜３Ｃや溶剤容器３Ｄ内の液体材料４Ａ〜４Ｃおよび溶剤４Ｄの残量を計測する際には、耐薬品性との観点から一般的な液面センサを使用することができない。そこで、上述した実施の形態では、マスフローメータ９Ａ〜９Ｄで計測された流量と時間との積を算出することにより残量を算出するようにしている。また、容器３Ａ〜３Ｄ内の加圧ガス（チャージガス）の圧力変化からも液残量を算出することができる。
【００６０】
図１６は図２の材料容器３Ａ部分を拡大した図であり、材料容器３Ａは断面で示した。材料容器３Ａのチャージガスライン側には配管３００を介して圧力計３０１が設けられている。３０２は、圧力計３０１で検出された圧力の変化から材料容器３Ａ内の液残量を算出する残量計測装置である。液残量を計測する際には、加圧されたチャージガスを材料容器３Ａ内に供給した後に開閉バルブＶ１を閉じ、液体材料４Ａが一定量送出される間または所定時間の経過する間の圧力変化を圧力計３０１で計測する。このときの送出量は、図１に示すマスフローメータ９Ａにより計測する。
【００６１】
しかし、同一量の液体材料４Ａが送出された場合でも、液面がＬ１からＬ２へと変化する場合と、液面がＬ３からＬ４へと変化する場合とでは、その間の容器３Ａ内の圧力変化が異なる。例えば、液面がＬ１からＬ２へと変化する場合の方が、Ｌ３からＬ４へと変化する場合よりも圧力変化が大きい。残量計測装置３０２には液残量と圧力変化との関係式が予め記憶されており、圧力計３０１により検出される圧力変化をその関係式に代入することによって液残量が算出される。
【００６２】
図１６に示す例では、材料容器３Ａ内に液体材料４Ａを充填し、その容器３Ａ内に加圧されたチャージガスを導入して、ガス圧により液体材料４Ａを移送ライン６Ａに送出している。このとき、加圧されたチャージガスが液面に直接接触しているため、液体材料４Ａにチャージガスが溶け込み易く、溶け込んだガスが移送ライン６Ａ中で再び放出されて気泡が発生しやすくなる。そこで、図１７に示すような容器３０，３１を材料容器３Ａ〜３Ｃや溶剤容器３Ｄとして用いることにより、このような溶存ガス量を低減することができる。さらに、チャージガス中の水分が液体材料に吸収されるのを防止することができる。
【００６３】
図１７において、（ａ）は材料容器の第１の変形例を示す断面図であり、（ｂ）は第２の変形例を示す断面図である。図１７（ａ）に示す容器３０では、ケーシング３０３内にはＰＴＦＥ等の耐薬品性材料からなる気密性袋３０４が収められていて、ケーシング３０３と袋３０４との二重構造となっている。袋３０４内には液体材料４Ａが収容され、袋３０４とケーシング３０３との間の空間Ｓ１にはチャージガスライン５を介して加圧されたチャージガスが導入される。袋３０４の底部はケーシング３０３に固着されており、袋３０４がチャージガスの圧力により図示左右方向に押しつぶされると、袋３０４内の液体材料４Ａが配管３０５および３弁４方切換バルブ１０Ａを介して移送ライン６Ａに送出される。
【００６４】
一方、図１７（ｂ）に示す容器３１では、容器３０の袋３０４の代わりにＳＵＳ等の金属やＰＴＦＥ等により形成されたベローズ３１１がケーシング３０３内に設けられている。ベローズ３１１とケーシング３０３との間の空間Ｓ１にチャージガスが導入されると、ガス圧によりベローズ３１１が図示上方に収縮し、ベローズ３１１内に収容された液体材料４Ａが配管３１２および３弁４方切換バルブ１０Ａを介して移送ライン６Ａに送出される。
【００６５】
図１８は材料容器の第３の変形例を示す断面図である。材料容器３２はベローズ３２１，３２２を有しており、ベローズ３２１の上下両端は上側プレート３２３Ａおよび移動プレート３２３Ｂにそれぞれ固着され、ベローズ３２２の上下両端は移動プレート３２３Ｂおよび下側プレート３２３Ｃにそれぞれ固着されている。上側プレート３２３Ａと下側プレート３２３Ｃとはロッド３２４およびナット３２５とにより連結されており、両プレート３２３Ａ，３２３Ｃ間の間隔は所定間隔に保たれている。
【００６６】
ベローズ３２１内には液体材料が収容され、上側プレート３２３Ａを貫通して設けられた配管３２６により液体材料の充填および排出を行うことができる。一方、ベローズ３２２内には、配管３２７および下側プレート３２３Ｃに形成された管路３２８を介してチャージガスが供給される。配管３２７は上側プレート３２３Ａおよび移動プレート３２３Ｂを貫通し、下側プレート３２３Ｃに固設される。なお、配管３２６，３２７は上述した３弁４方切換バルブ１０Ａに接続されている。
【００６７】
図１８の状態においてベローズ３２２内にチャージガスをさらに供給すると、ベローズ３２２が上下に伸張して移動プレート３２３Ｂが上方に押し上げられる。その結果、ベローズ３２１が上下に収縮されて内部の液体材料が配管３２６および切換バルブ（図１７参照）を介して移送ラインに送出される。このとき、移動プレート３２３Ｂの上下位置によりベローズ３２２内の液体材料の量を表示することができる。
【００６８】
なお、ベローズ３２１の材料としてはＳＵＳのような耐食性に優れた金属や、ＰＴＦＥのような合成樹脂等が用いられる。また、図１８に示す例では、ベローズ３２２内にチャージガスを供給して液体材料用ベローズ３２１を収縮させたが、エアシリンダやパンタグラフ機構を用いてベローズ３２１を上方向に収縮させるようにしても良い。
【００６９】
以上説明した実施の形態と特許請求の範囲の要素との対応において、ポートＰ１〜Ｐ３は請求項１の第１〜第３の管路を、ダイアフラム１５２Ａおよび１５２Ｂは請求項１の第１および第２の弁体を、ポートＰ１２は第１のポートを、ポートＰ１４は第２のポートを、ポートＰ１１は第３のポートを、ポートＰ１３は第４のポートを、管路１１５は第１の管路を、管路１１６は第２の管路を、ダイアフラム１１２Ａ〜１１２Ｃは請求項２の第１〜第３の弁体を、ベローズ３１１はベローズ状袋を、圧力計３０１および残量計測装置３０２は計測手段を、受光素子１６３は光電センサを、監視装置１６および制御部１６４は検出手段を、ベローズ３２１は第１のベローズ状袋を、ベローズ３２２は第２のベローズ状袋を、移動プレート３２３Ｂは指示部材をそれそれ構成する。
【００７０】
【発明の効果】
以上説明したように、請求項１および請求項２の発明によれば、液体材料移送ライン中のデッドボリュームを低減することができ、液体材料の滞留に起因する析出物の発生を低減することができ、バルブの動作不良や気化器内での残渣の発生を防止することができる。また、液体材料移送ラインに関する、ガスパージ，洗浄および液置換等を充分に行うことができる。
特に、請求項２の発明では、材料容器を交換する際に、ライン洗浄を行った後に、材料容器と３弁４方切換バルブとを一体で取り外すことにより、材料容器交換前後における大気接触による金属析出を低減することができる。
請求項３の発明によれば、液体材料は供給ガスと接触することがないので、液体材料中へのガスの溶け込みを防止することができ、液体材料移送ライン中での気泡の発生を抑えて流量制御の安定性が向上する。特に、マスフローコントローラによる送液では、一般的にガス加圧により送液が行われるため有効である。
請求項４の発明によれば、計測手段が直接に液体材料と接触することがないので、腐食等による計測手段の不具合を防止することができる。
請求項５の発明によれば、第１のベローズ状袋内の液体材料は供給ガスと接触することがないので、液体材料中へのガスの溶け込みを防止することができ、液体材料移送ライン中での気泡の発生を抑えて流量制御の安定性が向上する。さらに、第１のベローズ状袋の伸縮に伴って指示部材が移動するので、指示部材の位置によって第１のベローズ状袋内の液体材料の量を確認することができる。
請求項６の発明によれば、ドレンタンク内が減圧状態とされているので、液体材料移送ライン中の流体はドレンタンクに排出されやすくなる。また、ドレンタンクは気化器直前の液体材料移送ラインに接続されるので、液体材料移送ラインの洗浄や液置換をよりスムーズに行うことができるとともに、確実な液置換や管内洗浄を行うことができる。
請求項７の発明によれば、液体材料移送ライン中に生じた気泡を検出することができるので、気泡が発生しないような条件で液体材料を気化器に供給させるようにすることが可能となり、安定した材料供給を行うことができる。
請求項８の発明によれば、液体材料に対する耐腐食性や耐薬品性が向上し、樹脂部材の寿命の向上を図ることができる。
請求項９および請求項１０の発明によれば、フィルタに起因する気泡の発生を低減することができるとともに、線径の太いメッシュを加えることによりフィルタの強度向上を図ることができる。特に、請求項１０の発明では、液体材料に対するフィルタの耐腐食性や耐薬品性が向上する。
【図面の簡単な説明】
【図１】気化装置全体の概略構成図である。
【図２】本発明による液体材料供給装置の一実施の形態を示す図である。
【図３】流量制御バルブ９Ａ〜９Ｄの外観を示す図である。
【図４】フィルタ１８Ａの詳細を説明する図であり、（ａ）はフィルタの断面図、（ｂ）は流量安定性を示す図である。
【図５】気化器２に液体材料を供給する際の各バルブの開閉状態を示す図である。
【図６】２弁３方切換バルブ１５の一例を示す図であり、（ａ）は正面図、（ｂ）は（ａ）のＡ矢視図、（ｃ）はフローダイアグラムである。
【図７】２弁３方切換バルブ１５を説明する図であり、（ａ）は図６（ｂ）のＢ−Ｂ断面図で、（ｂ）は（ａ）のＣ−Ｃ断面図である。
【図８】３弁４方切換バルブ１０の外観図であり、（ａ）は平面図、（ｂ）は（ａ）のＤ矢視図である。
【図９】３弁４方切換バルブ１０を説明する図であり、（ａ）はフローダイアグラム、（ｂ）は内部構造を模式的に示した図である。
【図１０】材料容器交換時の洗浄およびガスパージを説明する図であり、（ａ）は洗浄時のバルブ開閉状態を示し、（ｂ）はガスパージ時のバルブ開閉状態を示す。
【図１１】真空引きの際のバルブ開閉状態を示す図である。
【図１２】ガスパージの際のバルブ開閉状態を示す図である。
【図１３】溶剤洗浄の際のバルブ開閉状態を示す図である。
【図１４】液置換の際のバルブ開閉状態を示す図である。
【図１５】監視装置１６の概念図である。
【図１６】図２の材料容器３Ａ部分を拡大した図であ
【図１７】材料容器の変形例を示す図であり、（ａ）は第１の変形例を示す断面図であり、（ｂ）は第２の変形例を示す断面図である。
【図１８】材料容器の第３の変形例を示す断面図である。
【符号の説明】
１ 液体材料供給装置
２ 気化器
３Ａ〜３Ｃ 材料容器
３Ｄ 溶剤容器
４Ａ〜４Ｃ 液体材料
４Ｄ 溶剤
５ チャージガスライン
６Ａ〜６Ｅ 移送ライン
８Ａ〜８Ｄ マスフローメータ
９Ａ〜９Ｄ 流量制御バルブ
１０，１０Ａ，１０Ｂ ２弁３方切換バルブ
１３ ドレンタンク
１５，１５Ａ，１５Ｄ ３弁４方切換バルブ
１６ 監視装置
１８Ａ，１８Ｄ フィルタ
【発明の属する技術分野】
本発明は、ＣＶＤ成膜に用いられる気化器に、液体有機金属や有機金属溶液から成る液体材料を供給する液体材料供給装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
半導体デバイス製造工程における薄膜形成方法の一つとしてＭＯＣＶＤ（Metal Organic Chemical Vapor Deposition）法があるが、スパッタ等に比べて膜質，成膜速度，ステップカバレッジなどが優れていることから近年盛んに利用されている。ＭＯＣＶＤ装置に用いられているＣＶＤガス供給法としてはバブリング法や昇華法などがあるが、液体有機金属若しくは有機金属を有機溶剤に溶かした液体材料をＣＶＤリアクタ直前で気化して供給する方法が、制御性および安定性の面でより優れた方法として注目されている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上述したＭＯＣＶＤで使用される液体材料は加水分解反応を起こしやすく、液中に析出物が生じたりするなどして材料が変質するおそれがあった。析出物が発生すると、送液ラインに設けられたバルブの動作不良や、気化器内での残渣の発生や、それによる詰まりなどを招き易くなる。その結果、流量の安定性や再現性が悪くなったり、残渣がパーティクルとなってＣＶＤリアクタに達して成膜の再現性を悪化させるという問題があった。また、有機溶剤にはＴＨＦ（tetrahydrofuran）等が使用されるが、この有機溶剤は腐食性が高いという欠点がある。さらに、液体材料中に溶け込んだガスがライン中で再び気泡として発生することによって、液体材料の流量制御不良を招きやすかった。
【０００４】
従来、液体材料の流量制御にはマスフローメータと流量制御バルブとが一体となったマスフローコントローラが用いられているが、熱式質量流量計であるマスフローメータは周辺温度に影響されやすいという性質を有している。そのため、高温状態となっている気化器の近くにマスフローコントローラを設置するのは好ましくない。一方、流量制御の応答性を考慮すると、マスフローコントローラは気化器の直前に設置するのが好ましい。その結果、マスフローコントローラの設置位置により、流量制御精度および応答性のいずれかが犠牲になったり、いずれもが不十分な設置条件となったりするという問題点があった。
【０００５】
本発明の目的は、残渣や気泡の発生を抑え、液体材料供給に関して安定性および制御性の良い液体材料供給装置を提供することにある。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
発明の実施の形態を示す図１〜図４，図７，図９，図１５，図１７および図１８に対応付けて説明する。
（１）図２および図７に対応付けて説明すると、請求項１の発明は、材料容器３Ａ〜３Ｃに収容された液体有機金属若しくは有機金属溶液から成る液体材料４Ａ〜４Ｃを、液体材料移送ライン６Ａ〜６Ｃを介して気化器２へと供給する液体材料供給装置１に適用され、第１の管路Ｐ２と第２の管路Ｐ１との間に設けられて、第１の管路Ｐ２と第２の管路Ｐ１との間の流体の移送をオン・オフする第１の弁体１５２Ａと、第２の管路Ｐ１と第３の管路Ｐ３との間に設けられて、第２の管路Ｐ１と第３の管路Ｐ３との間の流体の移送をオン・オフする第２の弁体１５２Ｂとを備えるとともに、第１の弁体１５２Ａと第２の弁体１５２Ｂとの間に第２の管路Ｐ１が設けられた一体構造の２弁３方切換バルブ１５Ａ〜１５Ｃを、液体材料移送ライン６Ａ〜６Ｃが３方に分岐する分岐点に配設したことにより上述の目的を達成する。
（２）図２および図９に対応付けて説明すると、請求項２の発明は、ガス供給ライン５を介して液体有機金属若しくは有機金属溶液から成る液体材料４Ａ〜４Ｃを収容する材料容器３Ａ〜３Ｃにガスを供給して、ガス圧により液体材料４Ａ〜４Ｃを液体材料移送ライン６Ａ〜６Ｃに送出し、液体材料移送ライン６Ａ〜６Ｃを介して液体材料４Ａ〜４Ｃを気化器２へと供給する液体材料供給装置１に適用され、第１のポートＰ１２と第１の管路１１５との間に設けられて、第１のポートＰ１２と第１の管路１１５との間の流体の移送をオン・オフする第１の弁体１１２Ａと、第１の管路１１５と第２の管路１１６との間に設けられて、第１の管路１１５と第２の管路１１６との間の流体の移送をオン・オフする第２の弁体１１２Ｂと、第２の管路１１６と第２のポートＰ１４との間に設けられて、第２の管路１１６と第２のポートＰ１４との間の流体の移送をオン・オフする第３の弁体１１２Ｃとを備えるとともに、第１の管路１１５と連通する第３のポートＰ１１と、第２の管路１１６と連通する第４のポートＰ１３と、を備えた一体構造の３弁４方切換バルブを、液体材料移送ラインおよびガス供給ラインと材料容器との間に設け、第３のポートＰ１１とガス供給ラインとを接続し、第１のポートＰ１２と材料容器のガス領域とを接続し、第４のポートＰ１３と液体材料移送ラインとを接続し、第２のポートＰ１４と材料容器の液領域とを接続するとともに、ガス供給ラインおよび液体材料移送ラインに対して材料容器と切換バルブとを一体で着脱可能としたことにより上述の目的を達成する。
（３）図２および図１７に対応付けて説明すると、請求項３の発明は、請求項２に記載の液体材料供給装置において、材料容器３Ａ〜３Ｃは、ガス供給ライン５からのガスが供給されるケーシング３０３と、ケーシング３０３内に収納されて液体材料４Ａ〜４Ｃが収容されるベローズ状袋３１１とを備え、ケーシング３０３内に前記ガスが供給されると、袋３０４，３１１内の液体材料４Ａ〜４Ｃが材料容器３Ａ〜３Ｃから液体材料移送ライン６Ａ〜６Ｃへと送出されるようにしたものである。
（４）請求項４の発明は、請求項３に記載の液体材料供給装置１において、ケーシング３０３内に供給される前記ガスの圧力変化に基づいて袋３０４，３１１内の液体材料４Ａ〜４Ｃの液量を計測する計測手段３０１，３０２を設けたものである。
（５）図２および図１８に対応付けて説明すると、請求項５の発明は、請求項２に記載の液体材料供給装置において、液体材料４Ａ〜４Ｃが充填される第１のベローズ状袋３２１と、第１のベローズ状袋３２１の伸縮方向に直列接続されて、ガス供給ライン５からのガス供給により第１のベローズ３２１を収縮させる第２のベローズ状袋３２２と、第１のベローズ状袋３２１と第２のベローズ状袋３２２との接続部に設けられ、前記接続部の位置を示す指示部材３２３Ｂとを備え、第２のベローズ状袋３２２により第１のベローズ状袋３２１を収縮させて、第１のベローズ状袋３２１内の液体材料４Ａ〜４Ｃを液体材料移送ラインへ６Ａ〜６Ｃと送出するようにしたものである。
（６）図２に対応付けて説明すると、請求項６の発明は、請求項１〜請求項５のいずれかに記載の液体材料供給装置１において、内部が減圧状態とされ、液体材料移送ライン６Ａの液置換を行った際や管路洗浄の際に排出される廃液が収容されるドレンタンク１３を、液体材料移送ライン６Ａの直前にバルブ１５Ａを介して接続したものである。
（７）図２および図１５に対応付けて説明すると、請求項７の発明は、請求項１〜請求項６のいずれかに記載の液体材料供給装置１において、液体材料移送ライン６Ａ〜６Ｃ中の液体材料４Ａ〜４Ｃの有無または液体材料４Ａ〜４Ｃから発生する気泡の有無を光電センサ１６３を用いて検出する検出手段１６，１６４を、液体材料移送ライン６Ａ〜６Ｃに設けたものである。
（８）請求項８の発明は、請求項１〜請求項７のいずれかに記載の液体材料供給装置１において、液体材料移送ライン６Ａ〜６Ｃ中に設けられて液体材料４Ａ〜４Ｃと接触する樹脂部材に、ＰＥＥＫ（ polyetherether ketone ），ＰＴＦＥ（ polytetrafluoroethylene ），ＰＩ（ polyimide ）およびＰＢＩ（ polybenzimidazole ）のいずれかを用いたものである。
（９）図２および図４に対応付けて説明すると、請求項９の発明は、請求項１〜請求項８のいずれかに記載の液体材料供給装置において、液体材料移送ライン６Ａ〜６Ｃに設けられるフィルタ２１として、線径の細い第１のＳＵＳ製メッシュと線径の太い第２のＳＵＳ製メッシュとをそれぞれ複数積層したものを用いた。
（１０）請求項１０の発明は、請求項９に記載の液体材料供給装置１において、ＳＵＳ製メッシュに代えて、ＰＴＦＥのメッシュを積層したものを用いたものである。
【０００７】
なお、本発明の構成を説明する上記課題を解決するための手段の項では、本発明を分かり易くするために発明の実施の形態の図を用いたが、これにより本発明が発明の実施の形態に限定されるものではない。
【０００８】
【発明の実施の形態】
以下、図１〜図１８を参照して本発明の実施の形態を説明する。図１は気化装置全体の概略構成を示す図である。１は気化器２に液体有機金属や有機金属溶液等（以下では、これらを液体材料と呼ぶ）を供給する液体材料供給装置であり、供給された液体材料は気化器２で気化されてＣＤＶ装置に設けられたＣＶＤリアクタに供給される。例えば、液体有機金属としてはＣｕやＴａなどの有機金属があり、有機金属溶液としてはＢａ，Ｓｒ，Ｔｉ，Ｐｂ，Ｚｒなどの有機金属を有機溶剤に溶かしたもがある。
【０００９】
液体材料供給装置１に設けられた材料容器３Ａ，３Ｂ，３Ｃには、ＭＯＣＶＤに用いられる液体材料４Ａ，４Ｂ，４Ｃが充填されている。例えば、ＢＳＴ系誘電体膜を成膜する場合には、原料であるＢａ、Ｓｒ、Ｔｉを有機溶剤ＴＨＦで溶解したものが液体材料４Ａ，４Ｂ，４Ｃとして用いられる。また、溶剤容器３ＤにはＴＨＦが溶剤４Ｄとして充填されている。なお、容器３Ａ〜３Ｄは原料の数に応じて設けられ、必ずしも４個とは限らない。
【００１０】
各容器３Ａ〜３Ｄには、チャージガスライン５と移送ライン６Ａ〜６Ｄとが接続されている。各容器３Ａ〜３Ｄ内にチャージガスライン５を介してチャージガスが供給されると、各容器３Ａ〜３Ｄに充填されている液体材料４Ａ〜４Ｃおよび溶剤４Ｄの液面にガス圧が加わり、液体材料４Ａ〜４Ｃおよび溶剤４Ｄが各移送ライン６Ａ〜６Ｄへとそれぞれ押し出される。移送ライン６Ａ〜６Ｄに押し出された各液体材料４Ａ〜４Ｃおよび溶剤４Ｄは、ガス圧によってさらに移送ライン６Ｅへと移送され、この移送ライン６Ｅ内で混合状態となる。移送ライン６Ｅにはキャリアガスライン７からキャリアガスが供給されるようになっており、キャリアガス、液体材料４Ａ〜４Ｃおよび溶剤４Ｄは気液２相流状態となって気化器２へと供給される。
【００１１】
なお、チャージガスおよびキャリアガスには窒素ガスやアルゴンガス等の不活性ガスが用いられる。また、移送ライン６Ａ〜６Ｅにおける液体材料４Ａ〜４Ｃや溶剤４Ｄの滞留量はできるだけ低減するのが好ましく、本実施の形態では、移送ライン６Ａ〜６Ｃには１／８インチの配管を用いている。
【００１２】
各移送ライン６Ａ〜６Ｄには、マスフローメータ８Ａ〜８Ｄおよび遮断機能付き流量制御バルブ９Ａ〜９Ｄが設けられている。マスフローメータ８Ａ〜８Ｄで液体材料４Ａ〜４Ｃおよび溶剤４Ｄの流量を各々監視しつつ流量制御バルブ９Ａ〜９Ｄを制御して、液体材料４Ａ〜４Ｃおよび溶剤４Ｄの流量が適切となるようにしている。なお、流量制御バルブ９Ａ〜９Ｄに代えてプランジャポンプ等のポンプを用いても良い。
【００１３】
図２は液体材料供給装置１を詳細に示す図であり、図２を参照しつつ液体材料供給装置１について詳細に説明する。なお、図２では、材料容器３Ｂ，３Ｃに関する移送ラインの構成は材料容器３Ａの移送ラインと同様なので図示を省略した。まず、マスフローメータ８Ａ〜８Ｄおよび流量制御バルブ９Ａ〜９Ｄの設置位置について説明する。前述したように、従来の装置ではマスフローメータと流量制御バルブとが一体となったマスフローコントローラが用いられていたが、本実施の形態の液体材料供給装置１では、各移送ライン６Ａ〜６Ｄに独立したマスフローメータ８Ａ〜８Ｄおよび流量制御バルブ９Ａ〜９Ｄを設けるようにした。
【００１４】
マスフローメータ８Ａ〜８Ｄは熱式質量流量計であり、流体を加熱したときに、ある一定の温度上昇に必要なエネルギーが質量流量に比例することを利用している。マスフローメータ８Ａ〜８Ｄには流体を加熱するためのヒータと、流体の流れ方向の温度差を計測するための一対の温度計とが設けられており、質量流量を計測する際には流れ方向の温度差ΔＴが一定になるようにヒータの熱量ｑがコントロールされる。このようにヒータをコントロールすると、質量流量はそのときに与えられた熱量ｑに比例するので、そのときの熱量ｑから質量流量が求められる。
【００１５】
そこで、本実施の形態では、マスフローメータ８Ａ〜８Ｄと流量制御バルブ９Ａ〜９Ｄとを別個に独立して設け、マスフローメータ８Ａ〜８Ｄは各移送ライン６Ａ〜６Ｄの容器３Ａ〜３Ｄに近い位置に設置し、流量制御バルブ９Ａ〜９Ｄは各移送ライン６Ａ〜６Ｄの気化器２に近い位置に設置した。このように構成することによって、マスフローメータ８Ａ〜８Ｄに対する気化器２の熱影響を防止することができるとともに、応答性の向上を図ることができた。
【００１６】
図３は気化器２に近接して設けられた流量制御バルブ９Ａ〜９Ｄの外観を示す図である。各流量制御バルブ９Ａ〜９Ｄはブロック９０に設けられたポート９１，９２，９３，９４に接続されている。ブロック９０の内部には移送ライン６Ａ〜６Ｅに対応する管路９６Ａ〜９６Ｅがそれぞれ形成されており、各管路９６Ａ〜９６Ｅには上述したポート９１〜９４およびポート９５，９６が接続されている。管路９６Ｅに接続されたポート９５，９６には図２に示す開閉バルブＶ９，Ｖ６が設けられている。
【００１７】
各管路９６Ａ〜９６Ｄには流量制御バルブ９Ａ〜９Ｄを介して液体材料４Ａ〜４Ｃおよび溶剤４Ｄが導入され、管路９６Ｅ内で混合される。管路９６Ｅにはポート９５からキャリアガスが供給され、管路９６Ｅ内では液体材料４Ａ〜４Ｃの混合液とキャリアガスとが気液２相流状態となっている。この気液２相流状態の液体材料は、開閉バルブＶ６を介して図２の気化器２へと送り込まれる。
【００１８】
ブロック９０には、マスフローメータ８Ａ〜８Ｄから分離して設けられた流量制御バルブ９Ａ〜９Ｄだけが接続されるので、ブロック９０の大きさをコンパクトにすることができる。また、ブロック９０を気化器２に近接して設けるとともに、遮断機能付きの流量制御バルブ９Ａ〜９Ｄを利用しているので、流量制御バルブ９Ａ〜９Ｄと気化器２との間の配管容積を小さくすることができ、流量制御の応答性を向上させることができる。また、液混合後の配管容積が小さいので、混合液の滞留により変質等も低減することができる。
【００１９】
図２に戻って、材料容器３Ａおよび溶剤容器３Ｄは、チャージガスライン５および移送ライン６Ａ，６Ｄに対してコネクタＣを介してそれぞれ着脱可能に接続されている。これらのコネクタＣと各容器３Ａ、３Ｄとの間には一体構造の３弁４方切換バルブ１０Ａ，１０Ｄがそれぞれ設けられており、各容器３Ａ、３Ｄは３弁４方切換バルブ１０Ａ，１０Ｄと一体で着脱される。
【００２０】
図２において、１１，１２は移送ライン６Ａ，６Ｄの真空引き、ガスパージ、溶剤洗浄および液置換等を行うための補助ラインであって、溶剤洗浄や液置換時の廃液を収容するドレンタンク１３に接続されている。ＬＳ１，ＬＳ２はドレンタンク１３内の廃液の液面高さを検出するためのセンサである。ドレンタンク１３には真空排気ライン１４が接続されており、ドレンタンク１３内は減圧状態とされる。補助ライン１１は、一体構造の２弁３方切換バルブ１５Ａ，１５Ｄを介して移送ライン６Ａ，６Ｄに接続されている。また、補助ライン１１には監視装置１６が設けられており、この監視装置１６により配管内を流れている流体の状態、例えば、流体が液体であるか気体であるかを判別することができる。なお、３弁４方切換バルブ１０Ａ，１０Ｄ、２弁３方切換バルブ１５Ａ，１５Ｄおよび監視装置１６の詳細については後述する。
【００２１】
図２のチャージガスライン５、移送ライン６Ａ，６Ｄ，６Ｅ、キャリアガスライン７、補助ライン１１，１２および真空排気ライン１４には開閉バルブＶ１〜Ｖ１０がそれぞれ設けられており、各開閉バルブＶ１〜Ｖ１０の開閉および２弁３方切換バルブ１５の切換を適宜切り換えることによって後述する真空引き、ガスパージおよび溶剤洗浄が行われる。チャージガスライン５には逆止弁１７Ａ，１７Ｄが、移送ライン６Ａ，６Ｄにはフィルタ１８Ａ，１８Ｄがそれぞれ設けられている。
【００２２】
本実施の形態の液体材料供給装置１では、送液の安定性を図るために気泡の生じにくいフィルタ１８Ａ，１８Ｄを移送ライン６Ａ，６Ｄに設けるとともに、液体材料中に析出物が生じないように配管中のデッドボリュームを極力低減するようにした。図４はフィルタ１８Ａの詳細を説明する図であり、（ａ）はフィルタの断面図であり、（ｂ）は流量安定性を定性的に示した図である。図４（ａ）に示すように、移送ライン６Ａに設けられたフィルタ１８Ａのボディ２０内には、シート状のフィルタエレメント２１が送液方向に対してほぼ直角に配設されている。なお、フィルタ１８Ｄも、フィルタ１８Ａと全く同一の構造を有している。
【００２３】
このフィルタエレメント２１にはステンレス鋼（ＳＵＳ）線材のメッシュを積層したものが用いられるが、本実施の形態では、線径の細いメッシュと線径の太いメッシュの２種類のメッシュを積層した。その結果、フィルタ１８Ａは従来の焼結フィルタに比べて圧力損失が低く、かつ、良好な整流作用を有しており、気泡の発生が抑えられて流量が安定する。また、線径の細いメッシュだけではなく線径の太いメッシュも用いることにより、フィルタエレメント２１の強度の向上を図った。また、フィルタエレメント２１としては、ＰＴＦＥのメッシュを積層したものを用いても良く、ＳＵＳのものに比べて耐食性が向上する。
【００２４】
図４（ｂ）は、フィルタエレメント２１を使用した場合のフィルタ１８Ａの性能を、従来の焼結フィルタの場合と比較したものであり、φ１．６×０．５の配管にフィルタ１８Ａとマスフローコントローラとを２（ｍ）の間隔で配設し、溶剤ＴＨＦを流量０．８（ｍｌ／ｍｉｎ）で流したときのマスフローコントローラの出力を示したものである。図４（ｂ）の上段は従来の焼結フィルタの場合を示したものであり、気泡の発生により出力が上下にふらついている。一方、下段は本実施の形態のフィルタ１８Ａの場合を示したもので、従来のような出力のふらつきは見られず、流量が安定していることがわかる。
【００２５】
特に、マスフローコントローラを用いて流量制御を行う場合には、マスフローコントローラでの差圧が最低でも０．５（ｋｇ／ｃｍ2）以上必要となり、フィルタ部分で気泡が発生しやすくなるので上述したフィルタ１８Ａはより効果的に作用する。
【００２６】
気化器２に液体材料４Ａ〜４Ｃを供給する場合には、図５に示すように各バルブの開閉を制御する。なお、図５では、バルブの開閉状態が分かり易いように、バルブが閉じている場合にはバルブ記号を黒く塗りつぶして示し、チャージガスの流れは破線の矢印で、液体材料４Ａ〜４Ｃおよび溶剤４Ｄの流れは実線の矢印で示した。図５に示すように、液体材料供給時には、開閉バルブＶ１，Ｖ３，Ｖ５〜Ｖ１０、２弁３方切換バルブ１５Ａ，１５Ｄの各バルブユニットＶ２２、３弁４方切換バルブ１０Ａ，１０Ｄの各バルブユニットＶ３１，３３をそれぞれ開状態とする。一方、開閉バルブＶ２，Ｖ４，Ｖ５、２弁３方切換バルブ１５Ａ，１５Ｄの各バルブユニットＶ２１、３弁４方切換バルブ１０Ａ，１５Ｄの各バルブユニットＶ３２をそれぞれ閉状態とする。なお、２弁３方切換バルブ１５Ａ，１５Ｄおよび３弁４方切換バルブ１０Ａ，１０Ｄの詳細は後述する。
【００２７】
図５のように各バルブの開閉状態を制御すると、材料容器３Ａ〜３Ｃおよび溶剤容器３Ｄ内にチャージガスが導入されて、液体材料４Ａ〜４Ｃおよび溶剤４Ｄが各容器３Ａ〜３Ｄから移送ライン６Ａ〜６Ｄにそれぞれ送出される。移送ライン６Ａ〜６Ｄに送出された液体材料４Ａ〜４Ｃおよび溶剤４Ｄは、移送ライン６Ｅで混合状態となるとともに、導入されたキャリアガスにより気液２相流状態となって気化器２へと送り込まれる。
【００２８】
《２弁３方切換バルブの説明》
次に、図６，７を参照して２弁３方切換バルブ１５（１５Ａ，１５Ｄ）について説明する。図６は２弁３方切換バルブ１５の一例を示す図であり、（ａ）は正面図、（ｂ）は（ａ）のＡ矢視図、（ｃ）はフローダイアグラムである。また、図７において、（ａ）は図６（ｂ）のＢ−Ｂ断面図であり、（ｂ）は（ａ）のＣ−Ｃ断面図である。２弁３方切換バルブ１５は、図６（ｃ）のフローダイアグラムに示すように２つの開閉バルブＶ２１，Ｖ２２を一体構造としたものであり、３つのポートＰ１，Ｐ２，Ｐ３を有している。本実施の形態では、開閉バルブＶ２１，Ｖ２２をバルブユニットＶ２１，Ｖ２２と呼ぶことにする。
【００２９】
１５０Ａ，１５０Ｂはバルブ駆動部であり、外部から供給される圧搾空気により駆動される。図７に示すようにボディ１５１内にはバルブユニットＶ２２，Ｖ２１に関する二つのダイアフラム１５２Ａ，１５２Ｂが設けられており、それぞれ図示上下方向に駆動されるピストン１５３Ａ，１５３Ｂによってバルブ開閉動作が行われる。
【００３０】
図７では、ピストン１５３Ａがバネ１５５Ａの付勢力によって図示上方に駆動されて、ダイアフラム１５２Ａがバルブシート１５４Ａに押圧されている。一方、ピストン１５３Ｂがバネ１５５Ｂの付勢力によって図示下方に駆動されて、ダイアフラム１５２Ｂがバルブシート１５４Ｂに押圧されている。その結果、ポートＰ１とポートＰ２との間およびポートＰ１とポートＰ３との間はそれぞれ遮断されている。
【００３１】
図７の状態において、エアインレット１５６Ａに圧搾空気を供給すると、ガス圧によりピストン１５３Ａが下方に駆動され、当接していたダイアフラム１５２Ａがバルブシート１５４Ａから離れる。その結果、ポートＰ１とポートＰ２とが連通される。一方、エアインレット１５６Ｂに圧搾ガスを供給すると、ガス圧によりピストン１５３Ｂが上方に駆動されてダイアフラム１５２Ｂがバルブシート１５４Ｂから離れる。この場合、ポートＰ１とポートＰ３とが連通される。
【００３２】
図２に示す例では、ポートＰ１，Ｐ２が移送ライン６（６Ａ，６Ｄ）に接続され、ポートＰ３が補助ライン１１に接続されている。例えば、材料容器３Ａから移送ライン６Ａへと液体材料４Ａを送出する際には、バルブユニットＶ２２を開くとともにバルブユニットＶ２１を閉じて、図６（ｃ）のＲ１のようにポートＰ１からポートＰ２へと液体材料４Ａを導く。一方、後述するように材料容器３Ａの着脱を行う際の配管洗浄の場合には、バルブユニットＶ２２を閉じるとともにバルブユニットＶ２１を開いて、図６（ｃ）のＲ２のようにポートＰ１からポートＰ３へと洗浄廃液を導く。
【００３３】
そのため、矢印Ｒ１のように液体材料４Ａを移送ライン６Ａへと送出する場合には管路２１の部分がデッドボリュームとなり、矢印Ｒ２のように洗浄廃液を流す場合には、管路２０の部分がデッドボリュームとなる。図７（ａ）に示すように、ポートＰ１はダイアフラム１５２Ａとダイアフラム１５２Ｂとの間に設けられているので、管路２０はポートＰ１とダイアフラム１５２Ａとの間の空間であり、管路２１はポートＰ１とダイアフラム１５２Ｂとの間の空間となる。一方、従来のようにバルブユニットＶ２１，Ｖ２２の部分に独立した開閉バルブをそれぞれ用いる場合には、２０，２１の部分は配管部分となる。そのため、本実施の形態では、配管が３方に分岐している部分のデッドボリュームを従来より小さくすることができる。
【００３４】
《３弁４方切換バルブの説明》
次いで、３弁４方切換バルブ１０（１０Ａ，１０Ｄ）について説明する。図８は３弁４方切換バルブ１０の一例を示す外観図であり、（ａ）は平面図、（ｂ）は（ａ）のＤ矢視図である。ボディ１０１には４つのポートＰ１１〜Ｐ１４が設けられており、１００Ａ〜１００Ｃは駆動部である。３弁４方切換バルブ１０のフローダイアグラムは図９（ａ）のようになっており、３つのバルブユニットＶ３１，Ｖ３２，Ｖ３３を一体構造としたものである。
【００３５】
図９（ｂ）はボディ１０１内の構造を模式的に示したものであり、図９（ａ）のフローダイアグラムに対応させて図示した。各バルブユニットＶ３１〜Ｖ３３は同一構造を有しており、ボディ１０１内にはダイアフラム１１２Ａ，１１２Ｂ，１１２Ｃ、ピストン１１３Ａ，１１３Ｂ，１１３Ｃ、バルブシート１１４Ａ，１１４Ｂ，１１４Ｃがそれぞれ設けられている。なお、図９（ｂ）では、ピストン１１３Ａ〜１１３Ｃの駆動機構は図７（ａ）に示した２弁３方切換バルブ１５の場合と同一構造なので、図示を省略した。図９（ｂ）に示した状態では、各ダイアフラム１１２Ａ〜１１２Ｃはピストン１１３Ａ〜１１３Ｃによってバルブシート１１４Ａ〜１１４Ｃに押圧されており、バルブユニットＶ３１〜Ｖ３３は全て閉状態となっている。
【００３６】
図９（ｂ）に示す状態からピストン１１３Ａを図示左方向に駆動すると、ダイアフラム１１２Ａがバルブシート１１４Ａから離れてポートＰ１１とＰ１２とが連通する。また、ピストン１１３Ｃを図示右方向に駆動すると、ダイアフラム１１２Ｃがバルブシート１１４Ｃから離れてポートＰ１３とＰ１４とが連通する。ボディ１０１内には、ポートＰ１１と連通する管路１１５およびポートＰ１３と連通する管路１１６が形成されており、ピストン１１３Ｂを上方に駆動すると、ダイアフラム１１２Ｂがバルブシート１１４Ｂから離れて管路１１５と管路１１６とが連通する。すなわち、ポートＰ１１とポートＰ１３とが連通される。
【００３７】
図２に示した例では、ポートＰ１１はチャージガスライン５のコネクタＣ側に接続され、ポートＰ１２は材料容器３Ａおよび溶剤容器３Ｄ側に接続されている。また、ポートＰ１３は移送ライン６（６Ａ，６Ｄ）のコネクタ側に接続され、ポートＰ１４は材料容器３Ａ側および溶剤容器３Ｄ側に接続されている。例えば、材料容器３Ａから移送ライン６Ａへと液体材料４Ａを送出する際には、図５に示すようにバルブユニットＶ３２を閉じるとともにバルブユニットＶ３１，Ｖ３３を開く。
【００３８】
このとき、チャージガスは図５，図９（ａ）のＲ３のようにポートＰ１１からポートＰ１２へと流れて材料容器３Ａ内に導入され、材料容器３Ａ（図５参照）内の液体材料４ＡはポートＰ１４からポートＰ１３へと導かれて、移送ライン６Ａへと送出される。また、後述するガスパージや配管洗浄の場合には、図９（ａ）のバルブユニットＶ３１，Ｖ３３を閉じるとともにバルブユニットＶ３２を開いて、Ｒ６のようにポートＰ１１からポートＰ１３へとチャージガスや洗浄用溶剤を流す。
【００３９】
この３弁４方切換バルブ１０の場合も、上述した２弁３方切換バルブ１５と同様にデッドボリュームを低減することができる。すなわち、図９（ａ）に示すような回路を従来のように独立した開閉バルブで構成する場合には、バルブユニットＶ３１〜Ｖ３３を各々開閉バルブで置き換えることになる。この場合、図９（ａ）の符号１２０，１２１で示す部分は配管構成となるため、デッドボリュームが大きくならざるを得ない。一方、本実施の形態では、一体構造の３弁４方切換バルブ１０を使用し、ボディ１０１内に形成された管路１１５，１１６の容積を配管構造の場合より小さくすることによって、従来よりデッドボリュームを小さくすることができた。
【００４０】
前述したように、各３弁４方切換バルブ１０Ａ，１０ＤはコネクタＣに関して材料容器３Ａおよび溶剤容器３Ｄ側に設けられ、材料補充の際には、各３弁４方切換バルブ１０Ａ，１０Ｄと容器３Ａ，３Ｄの各々とが一体となってコネクタＣ部分で着脱される。例えば、材料容器３ＡをコネクタＣの部分でチャージガスライン５および移送ライン６Ａから取り外す場合には、図５の状態から図１０（ａ）に示すように開閉バルブＶ３，Ｖ６、バルブユニットＶ２２，Ｖ３１，Ｖ３３を閉じるとともに、開閉バルブＶ２，Ｖ４、バルブユニットＶ２１，Ｖ３２を開く。
【００４１】
このようにバルブ開閉状態を制御すると、溶剤容器３Ｄから移送ライン６Ｄに送出された溶剤４Ｄは、開閉バルブＶ２→補助ライン１２→開閉バルブＶ４→バルブユニットＶ３２→バルブユニットＶ２１→補助ライン１１の順に流れ、ドレンタンク１３へと排出される。このような経路で溶剤４Ｄを流すことにより、図１０（ａ）の太い実線で示した管路Ｆ１内に滞留していた液体材料４Ａは溶剤４Ｄにより洗浄され、その洗浄廃液は補助ライン１１を介してドレンタンク１３へと排出される。なお、管路Ｆ１は、図９（ｂ）のポートＰ１１，Ｐ１３および管路１１５，１１６に対応している。
【００４２】
管路Ｆ１部分の洗浄が終了したならば、材料容器３Ａおよび３弁４方切換バルブ１０Ａを一体でコネクタＣ部分から取り外す。そして、材料容器３Ａに液体材料４Ａを補充した後に、再びコネクタＣ部分に接続する。なお、管路Ｆ１部分の洗浄終了後、さらに、図１０（ｂ）のようにバルブ開閉を切り換え、管路Ｆ１内をチャージガスでパージして管路Ｆ内の溶剤を除去するようにしても良い。
【００４３】
上述したように材料容器３Ａと３弁４方切換バルブ１０Ａとを一体でライン５，６Ａから取り外せる構造とし、かつ、図１０に示したように管路Ｆ１部分を洗浄した後に材料容器３Ａを取り外すようにすれば、大気に触れる部分である管路Ｆ１内に液体材料が残留することがない。その結果、材料容器３Ａの着脱動作を行っても、液体材料４Ａと大気との反応生成物が管路Ｆ１内に生じることがない。
【００４４】
ところで、上述した２弁３方切換バルブ１５Ａ〜１５Ｄや３弁４方切換バルブ１０Ａ〜１０Ｄにおいて、ダイアフラム１５２Ａ，１５２Ｂ，１１２Ａ〜１１２Ｃやバルブシート１５４Ａ，１５４Ｂ，１１４Ａ〜１１４Ｃに樹脂材を用いる場合には、耐熱性や耐薬品性に優れるＰＥＥＫ（polyether ether ketone），ＰＴＦＥ（polytetrafluoroethylene），ＰＩ（polyimide）およびＰＢＩ（polybenzimidazole）等を使用すると良い。このような材料を用いることにより耐久性の向上を図ることができる。
【００４５】
《洗浄作業の説明》
次に、気化作業開始前の洗浄作業について説明する。本実施の形態では、洗浄作業の際の、真空引き、ガスパージ、溶剤洗浄について説明する。実際の洗浄作業では、効果的なライン内洗浄が行われるように、これらの工程が種々組み合わせて用いられる。例えば、真空引き（またはガスパージ）→溶剤洗浄と行われたり、真空引きおよびガスパージを何回か行った後に溶剤洗浄がおこなわれたりする。また、溶剤洗浄後に、その洗浄液を除去するためのガスパージを行う場合もある。
【００４６】
（１）真空引き
まず、排気ライン１４を用いた、移送ライン６Ａ〜６Ｄ、補助ライン１１，１２の真空引きについて説明する。図１１は真空引きの際のバルブ開閉状態を示す図であり、開閉バルブＶ６，Ｖ９，Ｖ１０、および材料容器３Ａ，３Ｄに設けられたＡ３弁４方切換バルブ１０Ａ，１０Ｄの各バルブユニットＶ３１，Ｖ３３を平状態とし、その他は開状態とする。このようにバルブ開閉を制御すると、チャージガスライン５，移送ライン６Ａ〜６Ｄおよび補助ライン１１，１２は、真空排気ライン１４を介して不図示の真空排気装置により真空引きされる。
【００４７】
（２）ガスパージ
図１２はガスパージの際のバルブ開閉状態を示す図であり、図１１の開閉バルブ１０を閉状態から開状態へと切り換えたものである。チャージガスは破線矢印で示すようにチャージガスライン５，移送ライン６Ａ〜６Ｄおよび補助ライン１１，１２を流れて、真空排気ライン１４が接続されたドレンタンク１３へと排出される。
【００４８】
（３）溶剤洗浄
図１３は溶剤洗浄の際のバルブ開閉状態を示す図であり、本実施の形態では溶剤容器３Ｄ内の溶剤４Ｄを用いて配管洗浄を行う。図１３に示すバルブ開閉状態は、図１２に示す状態から開閉バルブＶ３，２弁３方切換バルブ１５Ａ，１５ＤのバルブユニットＶ２１および３弁４方切換バルブ１０ＤのバルブユニットＶ３２を開状態から閉状態へと切り換え、かつ、３弁４方切換バルブ１０ＤのバルブユニットＶ３１，Ｖ３３を閉状態から開状態へと切り換えたものである。
【００４９】
チャージガスライン５から溶剤容器３Ｄ内に加圧されたチャージガスが供給され、溶剤容器３Ｄ内の溶剤４Ｄが移送ライン６Ｄに送出される。移送ライン６Ｄに送出された溶剤４Ｄは、分岐点Ｐ４０において、移送ライン６Ｄ内を図示上方の流量制御バルブ９Ｄ方向に流れるものと、開閉バルブＶ２を介して補助ライン１２へ流れるものとに分かれる。
【００５０】
分岐点Ｐ４０から補助ライン１２に流れ込んだ溶剤４Ｄは、さらに分岐点Ｐ４１で２つに分かれる。分岐点４１Ｐで図示下方に分岐したものは、開閉バルブＶ４→３弁４方切換バルブ１０ＡのバルブユニットＶ３２→２弁３方切換バルブ１５ＡのバルブユニットＶ２２→移送ライン６Ａの順に流れ、移送ライン６Ａ内を流量制御バルブ９Ａ方向へと導かれる。
【００５１】
一方、分岐点Ｐ４１において図示上方へと分岐した溶剤４Ｄの流れは、補助ライン１２を介して材料容器３Ｂ側に導かれる。なお、図２や図１１では材料容器３Ｂ，３Ｃの配管系の図示が省略されているが、材料容器３Ａに関する配管系、すなわち、開閉バルブＶ２より図示右側に示された補助ライン１２，チャージガスライン５，移送ライン６Ａ，補助ライン１１、およびそれらのラインに配設されているバルブ等と同一のものが材料容器３Ｂ，３Ｃについても設けられている。そして、材料容器３Ａの配管系の場合と同様の経路で溶剤４Ｄが導入され、移送ライン６Ｂ，６Ｃ内を流量制御バルブ９Ｂ，９Ｃ方向へと導かれる。移送ライン６Ａ〜６Ｄ内の溶剤４Ｄは移送ライン６Ｅにおいて合流し、開閉バルブＶ５および補助ライン１１を介してドレンタンク１３に収容される。
【００５２】
《液置換作業の説明》
上述した真空引き、ガスパージ、溶剤洗浄を行って移送ライン６Ａ〜６Ｄの洗浄が終了したならば、移送ライン６Ａ〜６Ｄを液体材料４Ａ〜４Ｃ，溶剤４Ｄで満たす液置換を行う。その場合、洗浄作業終了時に配管内がチャージガスで満たされている場合には「ガス→液」置換が行われ、配管内が溶剤４Ｄで満たされている場合には「液→液」置換が行われる。
【００５３】
図１４は液置換の際のバルブ開閉状態を示す図であり、開閉バルブＶ１，Ｖ３，Ｖ５，Ｖ７，Ｖ８，Ｖ１０、２弁３方切換バルブ１５Ａ，１５Ｄの各バルブユニットＶ２２および３弁４方切換バルブ１０Ａ，１０Ｄの各バルブユニットＶ３１，Ｖ３３が開状態とされ、かつ、開閉バルブＶ２，Ｖ４，Ｖ６，Ｖ９、２弁３方切換バルブ１５Ａ，１５Ｄの各バルブユニットＶ２１および３弁４方切換バルブ１０Ａ，１０Ｄの各バルブユニットＶ３２が閉状態とされる。
【００５４】
このとき、各移送ライン６Ａ〜６Ｃ内はチャージガスまたは洗浄液（溶剤４Ｄ）から液体材料４Ａ〜４Ｃへと置換され、移送ライン６Ｄ内はチャージガスまたは洗浄液から溶剤４Ｄへと置換される。移送ライン６Ａ〜６Ｄを満たした液体材料４Ａ〜４Ｃおよび溶剤４Ｄは、移送ライン６Ｅで混合状態となった後に、開閉バルブＶ５および補助ライン１１を介してドレンタンク１３へと排出される。
【００５５】
この置換作業の最中には、配管内のチャージガスまたは洗浄液が完全に液体材料４Ａ〜４Ｃおよび溶剤４Ｄと置き換わったか否かを監視装置１６により検出する。図１５は監視装置１６の概念図である。監視装置１６内には補助ライン１１が接続される管路１６０が形成されており、図示上側に接続された補助ライン１１から監視装置１６に流入した流体（チャージガス、液体材料４Ａ〜４Ｃ）は、管路１６０を通過した後に下側に接続された補助ライン１１へと導かれる。
【００５６】
管路１６０の途中には、ガラス等の光透過性部材で形成された光透過窓１６１が設けられている。監視装置１６内には、光透過窓１６１を挟んで発光素子１６２と受光素子１６３とが互いに対向するように設けられており、それらは制御部１６４によりコントロールされている。例えば、発光素子１６２にはＬＥＤ等が用いられ、発光素子１６３にはフォトダイオードやフォトトランジスタ等が用いられる。
【００５７】
管路１６０中を液体材料４Ａ〜４Ｃおよび溶剤４Ｄの混合液が流れている場合には、チャージガスや溶剤４Ｄが流れている場合に比べて光透過率が低下するので受光素子１６３の受光量も低下する。そこで、管路１６０に溶剤４Ｄまたはチャージガスが流れているときの受光量をＷ１、管路１６０に混合液が流れているときの受光量をＷ２としたとき、Ｗ１＞Ｗ３＞Ｗ２を満たす適当な基準受光量Ｗ３を設定する。そして、受光量Ｗが「Ｗ≧Ｗ３」から「Ｗ＜Ｗ３」へと変化したならば、制御部１６４は移送ライン６Ａ〜６Ｄの「ガス→液」置換または「液→液」置換が完全に終了したと判定し、置換作業を終了させる。置換作業が終了したならば、バルブ開閉状態を図５のように切り換えて気化作業を開始する。
【００５８】
なお、上述した例では監視装置１６を液置換時の置換状況の確認に使用したが、例えば、移送ライン６Ａ〜６Ｄに監視装置１６を設けて、気泡の発生や液の有無を判定することもできる。また、特開平１１−３４５７７４号公報に開示されているような吸光分析装置２００を、図１４に示すように補助ライン１１に設けて、液の劣化や液の混合状態を判定するようにしても良い。
【００５９】
ところで、材料容器３Ａ〜３Ｃや溶剤容器３Ｄ内の液体材料４Ａ〜４Ｃおよび溶剤４Ｄの残量を計測する際には、耐薬品性との観点から一般的な液面センサを使用することができない。そこで、上述した実施の形態では、マスフローメータ９Ａ〜９Ｄで計測された流量と時間との積を算出することにより残量を算出するようにしている。また、容器３Ａ〜３Ｄ内の加圧ガス（チャージガス）の圧力変化からも液残量を算出することができる。
【００６０】
図１６は図２の材料容器３Ａ部分を拡大した図であり、材料容器３Ａは断面で示した。材料容器３Ａのチャージガスライン側には配管３００を介して圧力計３０１が設けられている。３０２は、圧力計３０１で検出された圧力の変化から材料容器３Ａ内の液残量を算出する残量計測装置である。液残量を計測する際には、加圧されたチャージガスを材料容器３Ａ内に供給した後に開閉バルブＶ１を閉じ、液体材料４Ａが一定量送出される間または所定時間の経過する間の圧力変化を圧力計３０１で計測する。このときの送出量は、図１に示すマスフローメータ９Ａにより計測する。
【００６１】
しかし、同一量の液体材料４Ａが送出された場合でも、液面がＬ１からＬ２へと変化する場合と、液面がＬ３からＬ４へと変化する場合とでは、その間の容器３Ａ内の圧力変化が異なる。例えば、液面がＬ１からＬ２へと変化する場合の方が、Ｌ３からＬ４へと変化する場合よりも圧力変化が大きい。残量計測装置３０２には液残量と圧力変化との関係式が予め記憶されており、圧力計３０１により検出される圧力変化をその関係式に代入することによって液残量が算出される。
【００６２】
図１６に示す例では、材料容器３Ａ内に液体材料４Ａを充填し、その容器３Ａ内に加圧されたチャージガスを導入して、ガス圧により液体材料４Ａを移送ライン６Ａに送出している。このとき、加圧されたチャージガスが液面に直接接触しているため、液体材料４Ａにチャージガスが溶け込み易く、溶け込んだガスが移送ライン６Ａ中で再び放出されて気泡が発生しやすくなる。そこで、図１７に示すような容器３０，３１を材料容器３Ａ〜３Ｃや溶剤容器３Ｄとして用いることにより、このような溶存ガス量を低減することができる。さらに、チャージガス中の水分が液体材料に吸収されるのを防止することができる。
【００６３】
図１７において、（ａ）は材料容器の第１の変形例を示す断面図であり、（ｂ）は第２の変形例を示す断面図である。図１７（ａ）に示す容器３０では、ケーシング３０３内にはＰＴＦＥ等の耐薬品性材料からなる気密性袋３０４が収められていて、ケーシング３０３と袋３０４との二重構造となっている。袋３０４内には液体材料４Ａが収容され、袋３０４とケーシング３０３との間の空間Ｓ１にはチャージガスライン５を介して加圧されたチャージガスが導入される。袋３０４の底部はケーシング３０３に固着されており、袋３０４がチャージガスの圧力により図示左右方向に押しつぶされると、袋３０４内の液体材料４Ａが配管３０５および３弁４方切換バルブ１０Ａを介して移送ライン６Ａに送出される。
【００６４】
一方、図１７（ｂ）に示す容器３１では、容器３０の袋３０４の代わりにＳＵＳ等の金属やＰＴＦＥ等により形成されたベローズ３１１がケーシング３０３内に設けられている。ベローズ３１１とケーシング３０３との間の空間Ｓ１にチャージガスが導入されると、ガス圧によりベローズ３１１が図示上方に収縮し、ベローズ３１１内に収容された液体材料４Ａが配管３１２および３弁４方切換バルブ１０Ａを介して移送ライン６Ａに送出される。
【００６５】
図１８は材料容器の第３の変形例を示す断面図である。材料容器３２はベローズ３２１，３２２を有しており、ベローズ３２１の上下両端は上側プレート３２３Ａおよび移動プレート３２３Ｂにそれぞれ固着され、ベローズ３２２の上下両端は移動プレート３２３Ｂおよび下側プレート３２３Ｃにそれぞれ固着されている。上側プレート３２３Ａと下側プレート３２３Ｃとはロッド３２４およびナット３２５とにより連結されており、両プレート３２３Ａ，３２３Ｃ間の間隔は所定間隔に保たれている。
【００６６】
ベローズ３２１内には液体材料が収容され、上側プレート３２３Ａを貫通して設けられた配管３２６により液体材料の充填および排出を行うことができる。一方、ベローズ３２２内には、配管３２７および下側プレート３２３Ｃに形成された管路３２８を介してチャージガスが供給される。配管３２７は上側プレート３２３Ａおよび移動プレート３２３Ｂを貫通し、下側プレート３２３Ｃに固設される。なお、配管３２６，３２７は上述した３弁４方切換バルブ１０Ａに接続されている。
【００６７】
図１８の状態においてベローズ３２２内にチャージガスをさらに供給すると、ベローズ３２２が上下に伸張して移動プレート３２３Ｂが上方に押し上げられる。その結果、ベローズ３２１が上下に収縮されて内部の液体材料が配管３２６および切換バルブ（図１７参照）を介して移送ラインに送出される。このとき、移動プレート３２３Ｂの上下位置によりベローズ３２２内の液体材料の量を表示することができる。
【００６８】
なお、ベローズ３２１の材料としてはＳＵＳのような耐食性に優れた金属や、ＰＴＦＥのような合成樹脂等が用いられる。また、図１８に示す例では、ベローズ３２２内にチャージガスを供給して液体材料用ベローズ３２１を収縮させたが、エアシリンダやパンタグラフ機構を用いてベローズ３２１を上方向に収縮させるようにしても良い。
【００６９】
以上説明した実施の形態と特許請求の範囲の要素との対応において、ポートＰ１〜Ｐ３は請求項１の第１〜第３の管路を、ダイアフラム１５２Ａおよび１５２Ｂは請求項１の第１および第２の弁体を、ポートＰ１２は第１のポートを、ポートＰ１４は第２のポートを、ポートＰ１１は第３のポートを、ポートＰ１３は第４のポートを、管路１１５は第１の管路を、管路１１６は第２の管路を、ダイアフラム１１２Ａ〜１１２Ｃは請求項２の第１〜第３の弁体を、ベローズ３１１はベローズ状袋を、圧力計３０１および残量計測装置３０２は計測手段を、受光素子１６３は光電センサを、監視装置１６および制御部１６４は検出手段を、ベローズ３２１は第１のベローズ状袋を、ベローズ３２２は第２のベローズ状袋を、移動プレート３２３Ｂは指示部材をそれそれ構成する。
【００７０】
【発明の効果】
以上説明したように、請求項１および請求項２の発明によれば、液体材料移送ライン中のデッドボリュームを低減することができ、液体材料の滞留に起因する析出物の発生を低減することができ、バルブの動作不良や気化器内での残渣の発生を防止することができる。また、液体材料移送ラインに関する、ガスパージ，洗浄および液置換等を充分に行うことができる。
特に、請求項２の発明では、材料容器を交換する際に、ライン洗浄を行った後に、材料容器と３弁４方切換バルブとを一体で取り外すことにより、材料容器交換前後における大気接触による金属析出を低減することができる。
請求項３の発明によれば、液体材料は供給ガスと接触することがないので、液体材料中へのガスの溶け込みを防止することができ、液体材料移送ライン中での気泡の発生を抑えて流量制御の安定性が向上する。特に、マスフローコントローラによる送液では、一般的にガス加圧により送液が行われるため有効である。
請求項４の発明によれば、計測手段が直接に液体材料と接触することがないので、腐食等による計測手段の不具合を防止することができる。
請求項５の発明によれば、第１のベローズ状袋内の液体材料は供給ガスと接触することがないので、液体材料中へのガスの溶け込みを防止することができ、液体材料移送ライン中での気泡の発生を抑えて流量制御の安定性が向上する。さらに、第１のベローズ状袋の伸縮に伴って指示部材が移動するので、指示部材の位置によって第１のベローズ状袋内の液体材料の量を確認することができる。
請求項６の発明によれば、ドレンタンク内が減圧状態とされているので、液体材料移送ライン中の流体はドレンタンクに排出されやすくなる。また、ドレンタンクは気化器直前の液体材料移送ラインに接続されるので、液体材料移送ラインの洗浄や液置換をよりスムーズに行うことができるとともに、確実な液置換や管内洗浄を行うことができる。
請求項７の発明によれば、液体材料移送ライン中に生じた気泡を検出することができるので、気泡が発生しないような条件で液体材料を気化器に供給させるようにすることが可能となり、安定した材料供給を行うことができる。
請求項８の発明によれば、液体材料に対する耐腐食性や耐薬品性が向上し、樹脂部材の寿命の向上を図ることができる。
請求項９および請求項１０の発明によれば、フィルタに起因する気泡の発生を低減することができるとともに、線径の太いメッシュを加えることによりフィルタの強度向上を図ることができる。特に、請求項１０の発明では、液体材料に対するフィルタの耐腐食性や耐薬品性が向上する。
【図面の簡単な説明】
【図１】気化装置全体の概略構成図である。
【図２】本発明による液体材料供給装置の一実施の形態を示す図である。
【図３】流量制御バルブ９Ａ〜９Ｄの外観を示す図である。
【図４】フィルタ１８Ａの詳細を説明する図であり、（ａ）はフィルタの断面図、（ｂ）は流量安定性を示す図である。
【図５】気化器２に液体材料を供給する際の各バルブの開閉状態を示す図である。
【図６】２弁３方切換バルブ１５の一例を示す図であり、（ａ）は正面図、（ｂ）は（ａ）のＡ矢視図、（ｃ）はフローダイアグラムである。
【図７】２弁３方切換バルブ１５を説明する図であり、（ａ）は図６（ｂ）のＢ−Ｂ断面図で、（ｂ）は（ａ）のＣ−Ｃ断面図である。
【図８】３弁４方切換バルブ１０の外観図であり、（ａ）は平面図、（ｂ）は（ａ）のＤ矢視図である。
【図９】３弁４方切換バルブ１０を説明する図であり、（ａ）はフローダイアグラム、（ｂ）は内部構造を模式的に示した図である。
【図１０】材料容器交換時の洗浄およびガスパージを説明する図であり、（ａ）は洗浄時のバルブ開閉状態を示し、（ｂ）はガスパージ時のバルブ開閉状態を示す。
【図１１】真空引きの際のバルブ開閉状態を示す図である。
【図１２】ガスパージの際のバルブ開閉状態を示す図である。
【図１３】溶剤洗浄の際のバルブ開閉状態を示す図である。
【図１４】液置換の際のバルブ開閉状態を示す図である。
【図１５】監視装置１６の概念図である。
【図１６】図２の材料容器３Ａ部分を拡大した図であ
【図１７】材料容器の変形例を示す図であり、（ａ）は第１の変形例を示す断面図であり、（ｂ）は第２の変形例を示す断面図である。
【図１８】材料容器の第３の変形例を示す断面図である。
【符号の説明】
１ 液体材料供給装置
２ 気化器
３Ａ〜３Ｃ 材料容器
３Ｄ 溶剤容器
４Ａ〜４Ｃ 液体材料
４Ｄ 溶剤
５ チャージガスライン
６Ａ〜６Ｅ 移送ライン
８Ａ〜８Ｄ マスフローメータ
９Ａ〜９Ｄ 流量制御バルブ
１０，１０Ａ，１０Ｂ ２弁３方切換バルブ
１３ ドレンタンク
１５，１５Ａ，１５Ｄ ３弁４方切換バルブ
１６ 監視装置
１８Ａ，１８Ｄ フィルタ
Claims (10)
- 材料容器に収容された液体有機金属若しくは有機金属溶液から成る液体材料を、液体材料移送ラインを介して気化器へと供給する液体材料供給装置において、
第１の管路と第２の管路との間に設けられて、前記第１の管路と前記第２の管路との間の流体の移送をオン・オフする第１の弁体と、前記第２の管路と第３の管路との間に設けられて、前記第２の管路と前記第３の管路との間の流体の移送をオン・オフする第２の弁体とを備えるとともに、前記第１の弁体と前記第２の弁体との間に前記第２の管路が設けられた一体構造の２弁３方切換バルブを、前記液体材料移送ラインが３方に分岐する分岐点に配設したことを特徴とする液体材料供給装置。 - ガス供給ラインを介して液体有機金属若しくは有機金属溶液から成る液体材料を収容する材料容器にガスを供給して、ガス圧により前記液体材料を液体材料移送ラインに送出し、前記液体材料移送ラインを介して前記液体材料を気化器へと供給する液体材料供給装置において、
第１のポートと第１の管路との間に設けられて、前記第１のポートと前記第１の管路との間の流体の移送をオン・オフする第１の弁体と、前記第１の管路と第２の管路との間に設けられて、前記第１の管路と前記第２の管路との間の流体の移送をオン・オフする第２の弁体と、前記第２の管路と第２のポートとの間に設けられて、前記第２の管路と前記第２のポートとの間の流体の移送をオン・オフする第３の弁体とを備えるとともに、前記第１の管路と連通する第３のポートと、前記第２の管路と連通する第４のポートと、を備えた一体構造の３弁４方切換バルブを、前記液体材料移送ラインおよびガス供給ラインと前記材料容器との間に設け、
前記第３のポートと前記ガス供給ラインとを接続し、前記第１のポートと前記材料容器のガス領域とを接続し、前記第４のポートと前記液体材料移送ラインとを接続し、前記第２のポートと前記材料容器の液領域とを接続するとともに、前記ガス供給ラインおよび液体材料移送ラインに対して前記材料容器と前記切換バルブとを一体で着脱可能としたことを特徴とする液体材料供給装置。 - 請求項２に記載の液体材料供給装置において、
前記材料容器は、前記ガス供給ラインからのガスが供給されるケーシングと、前記ケーシング内に収納されて前記液体材料が収容されるベローズ状袋とを備え、前記ケーシング内に前記ガスが供給されると、前記袋内の前記液体材料が前記材料容器から前記液体材料移送ラインへと送出されることを特徴とする液体材料供給装置。 - 請求項３に記載の液体材料供給装置において、
前記ケーシング内に供給される前記ガスの圧力変化に基づいて前記袋内の液体材料の液量を計測する計測手段を設けたことを特徴とする液体材料供給装置。 - 請求項２に記載の液体材料供給装置において、
前記液体材料が充填される第１のベローズ状袋と、
前記第１のベローズ状袋の伸縮方向に直列接続されて、前記ガス供給ラインからのガス供給により前記第１のベローズ状袋を収縮させる第２のベローズ状袋と、
前記第１のベローズ状袋と前記第２のベローズ状袋との接続部に設けられ、前記接続部の位置を示す指示部材とを備え、前記第２のベローズ状袋により前記第１のベローズ状袋を収縮させて、前記第１のベローズ状袋内の液体材料を前記液体材料移送ラインへと送出することを特徴とする液体材料供給装置。 - 請求項１〜請求項５のいずれかに記載の液体材料供給装置において、
内部が減圧状態とされ、前記液体材料移送ラインの液置換を行った際や管路洗浄の際に排出される廃液が収容されるドレンタンクを、前記液体材料移送ラインの前記気化器の直前にバルブを介して接続したことを特徴とする液体材料供給装置。 - 請求項１〜請求項６のいずれかに記載の液体材料供給装置において、
前記液体材料移送ライン中の前記液体材料の有無または前記液体材料から発生する気泡の有無を光電センサを用いて検出する検出手段を、前記液体材料移送ラインに設けたことを特徴とする液体材料供給装置。 - 請求項１〜請求項７のいずれかに記載の液体材料供給装置において、
前記液体材料移送ライン中に設けられて前記液体材料と接触する樹脂部材に、ＰＥＥＫ（ polyetherether ketone ），ＰＴＦＥ（ polytetrafluoroethylene ），ＰＩ（ polyimide ）およびＰＢＩ（ polybenzimidazole ）のいずれかを用いたことを特徴とする液体材料供給装置。 - 請求項１〜請求項８のいずれかに記載の液体材料供給装置において、
前記液体材料移送ラインに設けられるフィルタとして、線径の細い第１のＳＵＳ製メッシュと線径の太い第２のＳＵＳ製メッシュとをそれぞれ複数積層したものを用いたことを特徴とする液体材料供給装置。 - 請求項９に記載の液体材料供給装置において、
前記ＳＵＳ製メッシュに代えて、ＰＴＦＥのメッシュを用いたことを特徴とする液体材料供給装置。
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