JPH05337357A - 液体材料供給システムにおける気化器 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 気化器周辺の構造を簡素化し、よりコンパク
トな気化器を提供すること。 【構成】 気化室８内に導入された液体材料Ｌを加熱に
より気化し、この気化により発生したガスＧを気化室８
内に導入されたキャリアガスＣＧによって気化室８の外
部に導出するようにした液体材料供給システムにおける
気化器において、キャリアガス導入部９より下流側に液
体材料導入部13を形成した。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、例えば半導体製造にお
いて用いる四塩化ケイ素（ＳｉＣｌ₄ ）などのガスを、
液体材料を気化することによって供給する液体材料供給
システムにおける気化器（以下、単に気化器と云う）に
関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、前記気化器として、図３（Ａ）に
示すように、内部に液体材料Ｌが流れる金属製の細管41
を、ヒータ42を内蔵したヒータブロック43に対してその
一端側から挿入し、ヒータ42によって加熱することによ
り細管41内において液体材料Ｌを気化し、ヒータブロッ
ク43の他端側から気化ガスＧを導出するようにしてい
た。

【０００３】しかしながら、上記従来技術においては、
細管41内において気化ガスＧが、図３（Ｂ）に示すよう
に、液体材料Ｌの間に挟まれるようになることがある
が、細管41内がこのような状態にあるときは圧力変動が
大きくなり、突沸が生じるなどして配管41が破壊される
ことがあるほか、配管41が破壊されるに至らないまで
も、上流側の液体材料供給ラインにおける液体供給が大
きく乱されたり、また、下流側のガス供給ラインや半導
体製造などにおいて不測の事態を招来することがあっ
た。

【０００４】そこで、本願発明者は、上述のような問題
点を解決するものとして、一定流量で供給される液体の
気化に基づく圧力変動が極めて少なく、液体材料を安定
に気化してこれを安定に供給することができる気化器を
提案している〔特願平２−151270号（特開平４− 45838
号）〕。

【０００５】図２は、上記出願に係る気化器を示すもの
で、この図において、21は熱伝導性並びに耐腐食性の良
好な金属よりなるパイプで、熱伝導性の良好なヒータブ
ロック22に開設された貫通孔23内を挿通するように設け
られている。ヒータブロック22内には、ヒータブロック
22およびパイプ21を加熱するためのヒータ24が内蔵され
ている。パイプ21のヒータブロック22内の部分には、熱
伝導性並びに耐腐食性の良好な粉体25が充填されている
と共に、その上流側の入口側には、先端に細径部26を備
えた液体材料Ｌの導入管27がパイプ21と同心的に挿入し
てあって、気化室28に形成してある。29, 30は気化室28
の両端部近傍に設けられるメッシュ体である。

【０００６】31は図外の液体材料源に接続された液体材
料供給管で、継手部材32を介して前記液体材料導入管27
の上流側に接続されている。33はパイプ21の下流端に設
けられる気化ガスＧとキャリアガスＣＧとの混合ガスの
導出口で、その下流側には、例えば半導体製造装置（図
外）が接続される。34はキャリアガスＣＧの導入管で、
その上流側は図外のキャリアガス源に接続されており、
また、下流側は熱伝導性並びに耐腐食性の良好な金属よ
りなるブロック状の管継手35を介して前記パイプ21の上
流側に接続されている。36はヒータブロック22、キャリ
アガス導入管34および管継手35を収容するための断熱構
造のハウジングである。

【０００７】上記構成の気化器を用いて液体材料Ｌを気
化するには、まず、ヒータ24を発熱させて気化室28内に
充填された粉体25を所定の温度に加熱する。この状態に
おいて、キャリアガスＣＧをキャリアガス導入管34を経
てパイプ21内に導入しながら液体材料導入管27を介して
液体材料Ｌを気化室28内に導入する。このとき、液体材
料Ｌは、細径部26を経て加熱された粉体25内に導入され
てこれと接触し、その接触面積が大きいため、液体材料
Ｌは、短時間のうちに気化して所望の気化ガスＧにな
る。

【０００８】この場合、液体材料導入管27内を流れてき
た液体材料Ｌは、これよりも小径の細径部26を経て粉体
25側に流れ出るので、突沸することがなくスムーズに気
化が行われると共に、気化によって圧力上昇が生じて
も、その圧力は細径部26によって緩和されるので、上流
側には圧力上昇圧が急激に伝わることがなく、従って、
液体材料Ｌを供給するラインへの悪影響がなくなる。そ
して、前記気化により発生したガスＧは、パイプ21およ
びメッシュ体29を経て気化室28内に導入されているキャ
リアガスＣＧによって速やかに下流側に導出され、下流
側の半導体製造装置（図外）に気化ガスＧを供給するこ
とができる。

【０００９】

【発明が解決しようとする課題】上述のように、前記出
願に係る気化器は、極めて優れた性能を備えているので
あるが、その後の本発明者の研究により、次のような欠
点が見出されるに至った。すなわち、前記気化器におい
ては、断熱構造のハウジング36内にキャリアガス導入管
34を設け、キャリアガス導入管34がヒータブロック22か
らの輻射熱によって加熱され、キャリアガスＣＧをある
程度の温度に保温することができ、気化ガスＧとの温度
差がほとんどなく、従って、気化ガスＧが冷却されて液
化されるのを防止できると云った利点があるが、ハウジ
ング36内にキャリアガス導入管34を設けるため、それだ
け、気化器が大型化すると云った問題点があった。

【００１０】これに対して、ハウジング36を省略するこ
とが考えられる。しかしながら、この場合は次のような
問題点がある。すなわち、ハウジング36を省略する場合
は、キャリアガス導入管34を他のヒータなどによって予
め加熱する必要があるが、このための施工が煩わしく、
また、キャリアガスＣＧの流量によっては、キャリアガ
ス導入管34の加熱部分を長くする必要があり、気化器お
よびその周辺の構成が大掛かりになると云った問題点が
生じてくるのである。

【００１１】本発明は、上述の事柄に留意してなされた
もので、その目的とするところは、気化器周辺の構造を
簡素化し、よりコンパクトな気化器を提供することにあ
る。

【００１２】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するた
め、本発明においては、気化室内に導入された液体材料
を加熱により気化し、この気化により発生したガスを気
化室内に導入されたキャリアガスによって気化室の外部
に導出するようにした液体材料供給システムにおける気
化器において、キャリアガス導入部より下流側に液体材
料導入部を形成している。

【００１３】

【作用】上記構成の気化器においては、気化室内に導入
されたキャリアガスは、液体材料が気化される部位に到
達するまでの間に十分に熱交換されて所定の温度を維持
している。従って、キャリアガスの導入によって前記気
化部位の温度低下を最小限に止めることができるので、
液体材料の気化が妨げられることはなく、従って、気化
ガスをスムーズに発生させることができる。

【００１４】そして、キャリアガスを予熱するヒータな
どを別途設ける必要がないので、気化器周辺の構造が極
めてシンプルになる。

【００１５】

【実施例】以下、本発明の実施例を、図面を参照しなが
ら説明する。図１は、本発明に係る気化器の一例を示
し、この図において、１は例えばステンレス鋼など熱伝
導性並びに耐腐食性の良好な金属よりなるパイプで、例
えばアルミニウムなど熱伝導性の良好なヒータブロック
２に開設された貫通孔３内を挿通するように設けられて
いる。ヒータブロック２内には、パイプ１およびヒータ
ブロック２を加熱するためのヒータ４が内蔵されてい
る。

【００１６】そして、パイプ１のヒータブロック２内の
部分には、熱伝導性並びに耐腐食性の良好な粉体５がフ
ィルタとしても機能するメッシュ体６，７に封止される
ようにして充填され、気化室８に形成してある。前記粉
体５としては、例えばステンレス鋼やチタンなどの金属
またはＳｉＣなどのセラミックスを、直径が 100μｍ以
上、好ましくは 120μｍ程度の粉体に形成したものが用
いられる。また、メッシュ体６，７は、粉体５が気化室
８から出ないようにするため、その網目の大きさは例え
ば20μｍ程度にしてある。なお、気化室８の長さ（この
例では、メッシュ体６，７間の長さ）は例えば 100ｍ
ｍ、また、気化室８の内径は約 9.5ｍｍである。

【００１７】９は前記気化室８の一端側に形成されたキ
ャリアガスＣＧの導入部で、熱伝導性並びに耐腐食性の
良好な金属（例えばステンレス鋼）よりなり、その接続
部10には、図外のキャリアガス源に接続されたキャリア
ガス供給管（図外）が接続される。ここで用いられるキ
ャリアガスＣＧとしては、Ｈ₂ ，Ｈｅ，Ｎ₂ などがあ
る。また、11は気化室８の他端側に形成されたガス導出
部で、ステンレス鋼のような熱伝導性並びに耐腐食性の
良好な金属よりなり、その下流側には、例えば半導体製
造装置（図外）が接続される。

【００１８】13は液体材料Ｌを気化室８に導入するため
の導入部で、前記キャリアガス導入部９よりも下流側
に、図示する例においては、気化室８の長さ方向のほぼ
中間位置に形成されている。この液体材料導入部13は、
例えばキャピラリのような細管（内径が例えば 0.4ｍ
ｍ）よりなり、その上流側は図外の配管を介して液体材
料源（図外）に接続されており、また、その下流側には
粉体５の直径よりも小さい内径（例えば 0.1ｍｍ）を有
する細径部14が形成されている。そして、液体材料導入
部13の先端側は、粉体５が充填された部分に例えば５ｍ
ｍ程度挿入されている。

【００１９】次に、上記構成の気化器の動作について説
明すると、まず、ヒータ４を発熱させて気化室８内に充
填された粉体５を所定の温度に加熱する。この状態にお
いて、キャリアガスＣＧをキャリアガス導入部９を経て
パイプ１内に導入しながら液体材料導入部13を介して液
体材料Ｌを気化室８に導入する。

【００２０】そして、液体材料導入部13を介して導入さ
れる液体材料Ｌは、細径部14を経て加熱された粉体５内
に導入されてこれと接触するが、その接触面積が大きい
ため、液体材料Ｌは、短時間のうちに気化して所望の気
化ガスＧになる。この場合、液体材料導入部13内を流れ
てきた液体材料Ｌは、これよりも小径の細径部14を経て
粉体５側に流れ出るので、突沸することがなくスムーズ
に気化が行われると共に、気化によって圧力上昇が生じ
ても、その圧力は細径部14によって緩和されるので、上
流側には圧力上昇圧が急激に伝わることがなく、従っ
て、液体材料Ｌを供給するラインへの悪影響がなくな
る。

【００２１】一方、気化室８の一端側からその内部に導
入されたキャリアガスＣＧは、液体材料Ｌが気化される
部位、すなわち、液体材料導入部13の先端が粉体５に挿
入されている部分付近に到達するまでの間に十分に熱交
換されて所定の温度を維持している。従って、キャリア
ガスＣＧの導入によって前記気化部位の温度低下を最小
限に止めることができるので、液体材料Ｌの気化が妨げ
られることはなく、従って、気化ガスＧをスムーズに発
生させることができる。

【００２２】上述のようにして発生した気化ガスＧは、
キャリアガスＣＧによって速やかに下流側に導出され、
下流側の半導体製造装置（図外）に気化ガスＧを供給す
ることができる。そして、上記構成の気化器において
は、キャリアガスＣＧを予熱するヒータなどを別途設け
る必要がないので、気化器周辺の構造が極めてシンプル
になる。また、前記図２に例示したものでは、液体材料
導入管27がパイプ21と同心的に設けられていたため、構
造が複雑であったが、上記実施例では、液体材料導入部
13は、気化室８の側部に設けられているため、構造がシ
ンプルであり、保守点検なども容易に行なえる。

【００２３】本発明は、上述の実施例に限られるもので
はなく、例えばキャリアガス導入部９は、必ずしも気化
室８の一端側に設ける必要はない。また、液体材料導入
部13を複数個設けてもよい。その場合、液体材料導入部
13をキャリアガス導入部９より下流側に設けることは云
うまでもない。そして、液体材料導入部13は、キャリア
ガス導入部９より下流側に設けてあればよいが、気化室
８における温度勾配などを考慮して、キャリアガス導入
部９により近く、また、逆に、これより遠くなる位置に
設けてもよい。

【００２４】

【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
液体の気化に基づく圧力変動が極めて少なく、液体材料
を安定に気化してこれを安定に供給することができ、液
体材料を供給するラインに悪影響が及ぼされることがな
いことは勿論のこと、気化器周辺の構造が簡素化され、
この種の気化器をよりコンパクトなものにすることがで
きる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係る液体材料供給システムにおける気
化器の一例を示す図である。

【図２】本発明の先願に係る液体材料供給システムにお
ける気化器を示す図である。

【図３】従来の気化器を示す図である。

【符号の説明】

８…気化室、９…キャリアガス導入部、13…液体材料導
入部、Ｌ…液体材料、ＣＧ…キャリアガス、Ｇ…気化ガ
ス。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 気化室内に導入された液体材料を加熱に
   より気化し、この気化により発生したガスを気化室内に
   導入されたキャリアガスによって気化室の外部に導出す
   るようにした液体材料供給システムにおける気化器にお
   いて、キャリアガス導入部より下流側に液体材料導入部
   を形成したことを特徴とする液体材料供給システムにお
   ける気化器。