KR20230069985A - 기화기 및 기화 공급 장치 - Google Patents
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Abstract
기화기(10)는 액체를 저류하는 기화실(12)과, 기화실(12)에 설치되고, 기화실에 저류된 액체와 접하여 열원으로서 작용하는 권회부(141) 및 권회부로부터 기립 설치되어 단부에 히터 단자(143)를 구비한 기립 설치부(142)를 포함하는 저부 히터(14B)와, 기화실(12)에 접속된 릴리프 밸브(16)를 구비하고, 초순수를 기화시켜서 적절하게 공급할 수 있도록 구성되어 있다.
Description
본 발명은 기화기 및 기화 공급 장치에 관한 것이고, 특히 반도체 제조 장치에 설치되는 애싱 장치 등에 기화시킨 초순수를 공급하기 위해 적절하게 사용되는 기화기 및 이것을 구비하는 기화 공급 장치에 관한 것이다.
반도체 제조 분야에 있어서 기판 상에 형성된 포토레지스트막을 패터닝 후에 제거하기 위해 애싱 장치 또는 애셔가 널리 이용되어 있다. 최근에는 초순수를 원료로서 사용해서 플라스마를 생성하고, 이것을 포토레지스트막과 반응시킴으로써 애싱를 행하는 장치의 개발도 진행되어 있다. 이와 같은 초순수에 의한 드라이 프로세스의 애싱를 행함으로써 제작되는 반도체 디바이스로의 악영향을 저감할 수 있음과 아울러, 환경 부하의 저감을 도모할 수 있다.
초순수를 사용하는 애싱 장치로서는 마이크로파 여기에 의해 생성한 수증기 플라스마에 의해 애싱를 행하는 것이 알려져 있다. 원료 가스가 되는 수증기는, 예를 들면 처리실 내에 도입한 초순수를 감압에 의해 기화시켜서 발생시킬 수 있다.
또한, 다른 양태의 애싱 장치에서는 미리 가열기나 기화기를 사용해서 초순수를 기화시켜 두고, 이것을 원료 가스로서 처리실에 도입함으로써 수증기 플라스마를 발생시킬 수 있다(예를 들면, 특허문헌 1).
기화기 등을 사용해서 초순수를 미리 기화시키고 나서 공급하는 방식에서는 소정 온도의 초순수 가스를 제어된 유량으로 처리실 내에 도입할 수 있고, 이것에 의해 플라스마 방전에 필요한 전력을 저감할 수 있다는 이점이 얻어진다. 또한, 특허문헌 2에 기재되는 바와 같이 적절한 온도로 제어된 초순수 가스는 이것을 기판 표면에 직접 블로잉함으로써 포토레지스트 등의 유기물의 제거를 행하기 위해 사용할 수 있다.
그러나, 기화기를 사용해서 초순수를 가스화해서 공급하는 경우에 있어서, 가스 공급계의 구성에 따라서는 공급 개시 시부터 정지 시까지의 전체 기간에 걸쳐 소망 유량으로 적절하게 가스를 공급할 수 없는 경우가 있는 것이 본 발명자에 의해 알 수 있었다.
본 발명은 상기 과제를 해결하기 위해 이루어진 것이며, 기화시킨 초순수를 애싱 장치 등에 공급하기 위해 적합하게 사용되는 기화기 및 이것을 구비하는 기화 공급 장치를 제공하는 것을 그 주된 목적으로 한다.
본 발명의 일실시형태에 의한 기화기는 액체를 저류하는 기화실과, 상기 기화실에 설치되고, 상기 기화실에 저류된 액체와 접하고, 열원으로서 작용하는 권회부 및 권회부로부터 기립 설치되어 단부에 히터 단자를 구비한 기립 설치부를 포함하는 저부 히터와, 상기 기화실에 접속된 릴리프 밸브를 구비한다.
어떤 실시형태에 있어서 상기 기화기는 상기 기화실의 측면을 상기 기화실의 외측으로부터 가열하는 측면 히터를 더 구비한다.
어떤 실시형태에 있어서 상기 기화기는 상기 기화실에 보내지는 액체를 미리 가열해두기 위한 히터를 갖는 프리 탱크를 더 구비한다.
어떤 실시형태에 있어서 상기 기화기는 상기 액체의 액면 레벨을 측정하기 위한 플로트 센서를 더 구비하고, 상기 저부 히터의 권회부는 상기 플로트 센서의 액면 하한 위치보다 낮은 위치에 형성되어 있다.
어떤 실시형태에 있어서 상기 기화기는 상기 기화실 내에 저류된 액체의 움직임을 촉진시키기 위한 교반 장치 또는 요동 장치를 더 구비한다.
어떤 실시형태에 있어서 상기 액체는 초순수이며, 기화시킨 초순수를 애싱 장치에 공급하기 위해 사용된다.
본 발명의 실시형태에 의한 기화 공급 장치는 상기 어느 기화기와, 상기 기화기의 하류측에 설치된 압력식 유량 제어 장치이며, 스로틀부와, 상기 스로틀부의 상류측에 설치된 컨트롤 밸브와, 상기 스로틀부와 상기 컨트롤 밸브 사이의 압력을 측정하는 상류 압력 센서를 구비하고, 상기 상류 압력 센서의 출력에 의거하여 상기 컨트롤 밸브의 개방도를 조정함으로써 상기 스로틀부의 하류에 흐르는 가스의 유량을 제어하도록 구성되어 있는 압력식 유량 제어 장치를 구비한다.
본 발명의 실시형태에 의한 기화기 및 기화 공급 장치를 사용하면 초순수를 기화시켜고, 보다 대유량으로 가스로서 적절하게 공급하는 것이 가능해진다.
도 1은 본 발명의 실시형태에 의한 기화기 및 기화 공급 장치를 구비하는 초순수 가스 공급계를 나타내는 모식도이다.
도 2는 도 1에 나타낸 기화기가 구비하는 메인 탱크의 예시적인 구성을 나타내는 모식도이다.
도 3은 메인 탱크에 설치되는 저부 히터를 나타내는 사시도이다.
도 4는 메인 탱크의 보다 구체적인 설계예를 나타내는 사시도이다.
도 5는 하류측에 접속되는 유량 제어 장치의 근방의 구성을 나타내는 사시도이다.
도 2는 도 1에 나타낸 기화기가 구비하는 메인 탱크의 예시적인 구성을 나타내는 모식도이다.
도 3은 메인 탱크에 설치되는 저부 히터를 나타내는 사시도이다.
도 4는 메인 탱크의 보다 구체적인 설계예를 나타내는 사시도이다.
도 5는 하류측에 접속되는 유량 제어 장치의 근방의 구성을 나타내는 사시도이다.
본 출원인은 기화기를 사용해서 초순수를 가스의 상태로 하고 나서 애싱 장치에 공급하는 장치의 개발을 진행하고 있다. 기화기로 생성한 가스는, 예를 들면 하류측에 설치된 압력식 유량 제어 장치에 의해 유량을 제어한 후에 애싱 장치에 공급된다.
여기에서, 압력식 유량 제어 장치는 오리피스 플레이트나 경계 노즐 등의 스로틀부를 구비하고 있으며, 스로틀부의 상류측의 압력(이하, 상류 압력(P1)이라고 부르는 경우가 있다)을 제어함으로써 하류측의 유량을 제어하는 장치이다(예를 들면, 특허문헌 3). 상류 압력(P1)은 압력 센서를 사용해서 측정되어 있으며, 스로틀부 상류측의 컨트롤 밸브의 개방도를 압력 센서의 출력에 의거하여 피드백 제어함으로써 제어된다.
압력식 유량 제어 장치는 컨트롤 밸브와 스로틀부를 조합한 비교적 간단한 기구에 의해 각종 유체의 질량 유량을 고정밀도로 제어할 수 있으므로 널리 이용되어 있다. 또한, 압력식 유량 제어 장치는 컨트롤 밸브의 상류측의 압력(이하, 공급 압력(P0)이라고 부르는 경우가 있다)이 변동되어도 상류 압력(P1)을 적절하게 제어할 수 있는 한 유량의 변동이 발생하기 어렵고, 유량 제어의 안정성이 우수하다는 특장을 갖고 있다.
그런데, 압력식 유량 제어 장치를 하류에 설치하는 경우에 있어서, 특히 대유량(예를 들면, 10g/min 이상 또는 8000s㏄m 이상)의 초순수 가스의 공급을 행할 때에는 기화기로부터 비교적 고압력의 가스를 송출하는 것이 요구되고, 기화실 내를, 예를 들면 300㎪ 이상의 압력으로 유지할 필요가 있다. 그리고 고압하에서 초순수를 기화시키기 위해서는 초순수는, 예를 들면 130℃ 이상의 온도로까지 가열하는 것이 필요해진다.
이 때문에 본 출원인이 제작하고 있었던 기화기에서는 메인 탱크에 형성된 기화실에 보내기 전에, 미리 프리 탱크에 있어서 초순수를 프리히팅하고, 비교적 고온의 초순수를 기화실에서 히터에 의해 기화시키고 있었다.
그러나, 본 발명자의 실험에 의하면 보다 대유량으로의 초순수 가스의 공급을 행하는 경우에는 기화실의 대용량화의 영향도 있으며, 메인 탱크에 있어서 이전보다 고효율로의 히터 가열을 행하지 않으면 가스 공급의 개시 시에 초순수의 기화(잠열)에 의한 수온의 저하가 발생함과 아울러, 가스 압력의 저하도 발생할 수 있다는 것을 알 수 있었다. 그리고 가스 압력의 저하에 의해 압력식 유량 제어 장치를 사용한 유량 제어가 기능하지 않게 될 우려가 있다는 것을 알 수 있었다.
또한, 대유량화에 대응하기 위해 가스 공급 전에 있어서의 히터의 가열 시간을 증가시켜서 보다 고압 및 고온의 환경을 구축해 두는 것이 생각된다. 그러나, 기화실 내가 초순수의 공급압(예를 들면, 400㎪) 이상의 압력이 되었을 때에는 역류가 발생하기 때문에 과잉한 고압으로 설정하는 것은 곤란하다. 또한, 가스 소비 중의 수온 저하는 온도 센서에 의해 검지할 수 있고, 온도 조절기에 의한 히터 제어에 의해 소정 온도로 되돌리도록 동작 제어할 수 있지만, 히터의 가열 효율이 낮은 경우에는 금방 온도를 되돌릴 수 없고, 그 결과 가스 압력의 저하, 나아가서는 압력식 유량 제어 장치의 동작 불량을 초래하게 된다.
또한, 상기 가스 공급 개시 시의 문제에 추가하여, 가스 공급의 정지 시에는 압력식 유량 제어 장치의 컨트롤 밸브나 하류의 차단 밸브가 폐쇄되기 때문에 기화실 내부의 가스 압력의 상승이 발생한다. 그리고, 특히 대유량 가스의 공급에 대응하기 위해서는, 안전성을 고려해서 대용량화한 기화실이 과잉한 고압이 되지 않는 것이 요구되고, 따라서 공급 정지 시의 가스 압력의 상승을 방지할 수 있는 기능을 구비하는 것이 바람직하다는 것도 알 수 있었다.
이상의 지견에 의거하여 본 발명자는 메인 탱크 내의 기화실에 있어서, 보다 고효율로 히터 가열을 행하도록 함과 아울러, 안전 대책도 실시된 기화기 및 기화 공급 장치에 대해서 예의 검토하여 본 발명을 완성시키는 것에 도달했다. 이것에 의해, 예를 들면 10g/min 이상, 특히 20g/min 이상에서의 초순수의 기화 공급을 개시 시부터 종료 시까지 안정되게 행할 수 있도록 되었다.
이하, 도면을 참조하면서 본 발명의 실시형태를 설명하지만 본 발명은 이하의 실시형태에 한정되는 것은 아니다.
도 1은 본 발명의 실시형태에 의한 기화 공급 장치(100)가 설치된 초순수 가스의 공급계를 나타낸다. 기화 공급 장치(100)의 상류측은 초순수(H2O)원(2)에 접속되고, 하류측은 차단 밸브(4)를 통해 프로세스 체임버(6)에 접속되어 있다. 프로세스 체임버(6)에는 진공 펌프(8)가 접속되어 있으며, 체임버 내 및 가스 유로를 감압할 수 있다.
본 실시형태의 기화 공급 장치(100)는 기화기(10)와, 그 하류측에 접속된 압력식 유량 제어 장치(20)에 의해 구성되어 있다. 기화기(10)는 초순수원(2)으로부터 압송된 초순수를 액체(L)의 상태로 받고, 이것을 히터에 의해 가열해서 기화시킨다. 그리고 기화기(10)에 있어서 생성된 초순수 가스(G)는 압력식 유량 제어 장치(20)에 의해 유량이 제어되고, 소망 유량으로 프로세스 체임버(6)에 공급된다.
압력식 유량 제어 장치(20)는 컨트롤 밸브(22)와, 스로틀부(24)와, 이들 사이에 설치된 상류 압력 센서(26)를 구비하고 있으며, 상류 압력 센서(26)의 출력에 의거하여 컨트롤 밸브(22)를 피드백 제어함으로써 상류 압력(P1)을 소망 유량에 대응하는 압력으로 유지할 수 있다. 컨트롤 밸브(22)로서는, 예를 들면 피에조 소자 구동형 밸브가 사용되고, 스로틀부(24)로서는, 예를 들면 작은 구멍을 천공한 오리피스 플레이트가 사용된다.
압력식 유량 제어 장치(20)는 경계 팽창 조건 P1/P2≥약 2(아르곤 가스의 경우)를 만족할 때, 유량 Q가 스로틀부(24)의 하류측의 압력인 하류 압력 P2에 의하지 않고, 상류 압력(P1)에 의해 결정된다는 원리를 이용해서 유량 제어를 행한다. 경계 팽창 조건을 만족할 때, 스로틀부(24)의 하류측의 유량 Q는 Q=K1·P1(K1은 유체의 종류와 유체 온도에 의존하는 정수)에 의해 부여되고, 유량 Q는 상류 압력(P1)에 비례한다. 또한, 압력식 유량 제어 장치(20)는 하류 압력 P2를 측정하는 하류 압력 센서(도시하지 않음)를 구비하고 있어도 좋고, 이 경우 경계 팽창 조건을 만족하지 않는 경우이어도 유량을 산출할 수 있고, Q=K2·P2m(P1-P2)n(여기에서 K2는 유체의 종류와 유체 온도에 의존하는 정수, m, n은 실제의 유량을 바탕으로 도출되는 지수)으로부터 유량 Q를 산출할 수 있다.
압력식 유량 제어 장치(20)는 경계 팽창 조건 또는 비경계 팽창 조건에 있어서의 유량 계산식을 사용해서 Q=K1·P1 또는 Q=K2·P2m(P1-P2)n으로부터 연산 유량을 수시 산출하고, 스로틀부(24)를 통과하는 가스의 유량이 설정 유량에 근접하도록(즉, 연산 유량과 설정 유량의 차가 0에 근접하도록) 컨트롤 밸브(22)를 피드백 제어한다. 이것에 의해 스로틀부(24)의 하류측에 소망의 설정 유량으로 가스를 흘릴 수 있다.
또한, 본 실시형태에 있어서의 기화기(10)는 프리 탱크(10P)와, 그 하류측의 메인 탱크(10M)를 구비하고 있다. 프리 탱크(10P)에는 액체 공급 밸브(11)를 통해 초순수원(2)으로부터 초순수가 공급되고, 여기에서 도시하지 않은 히터 및 온도 센서를 사용해서 기화되지 않을 정도의 소정 온도로까지 프리히팅된다. 프리 탱크(10P)를 설치함으로써 메인 탱크(10M)에서의 기화를 보다 용이하게 행하는 것이 가능해진다. 또한, 프리 탱크(10P)로의 초순수의 공급량은 액체 공급 밸브(11)의 개폐 타이밍 및 개방 시간을 제어함으로써 임의로 조정할 수 있다.
이하, 기화기(10)가 구비하는 메인 탱크(10M)의 상세 구성에 대해서 설명한다. 도 2에 나타내는 바와 같이 메인 탱크(10M)는 프리히팅된 초순수를 저류해서 기화시키기 위한 기화실(12)과, 기화실(12)의 저부에 설치된 저부 히터(14B)와, 기화실(12)의 측면에 설치된 측면 히터(14S)를 구비하고 있다. 기화실(12)은, 예를 들면 1500㏄~2000㏄의 비교적 대용량의 스테인리스강제 용기에 의해 형성된다. 또한, 본 실시형태에서는 기화실(12)의 용량은 프리 탱크(10P)의 용량(예를 들면, 1000㏄~1500㏄)보다 크게 설정되어 있다.
또한, 기화실(12)에는 릴리프 밸브(16)가 접속되어 있다. 릴리프 밸브(16)는 과대 압력이 발생했을 때에 자동적으로 압력을 개방하는 밸브이며, 설정 압력 이상이 되었을 때에만 개방된다. 이것에 의해 가스 공급 정지 시 등에 있어서 기화실(12) 내가 과잉 압력이 되는 것을 방지할 수 있다. 또한, 기화실(12)의 내부 압력은 가스 배출로에 설치된 공급 압력 센서(19)에 의해 측정되도록 해도 좋지만 공급 압력 센서(19)는 반드시 설치되어 있지 않아도 좋다.
또한, 기화실(12)의 내부에는 레벨 센서(18)가 설치되어 있으며, 액면 레벨을 측정할 수 있다. 본 실시형태에서는 레벨 센서(18)로서 플로트 센서(예를 들면, 1플로트 2접점 경보형)가 사용되어 있다. 플로트 센서에는 액면 하한 위치가 설정되어 있으며, 플로트 센서는 플로트가 하한 위치까지 저하된 것을 검지하여 경보 신호를 출력할 수 있다.
레벨 센서(18)로부터 경보 신호를 받았을 때, 기화기(10)는 액체 공급 밸브(11)를 개방하고, 프리 탱크(10P)를 통해 기화실(12)에 초순수를 보충할 수 있다. 이것에 의해 기화실(12)에 일정량 이상의 초순수를 항상 저류시켜 둘 수 있다.
이어서, 저부 히터(14B) 및 측면 히터(14S)의 상세 구성을 설명한다. 저부 히터(14B) 및 측면 히터(14S)는 기화실(12) 내의 초순수를 기화시키기 위해 사용된다. 본 실시형태에 있어서 측면 히터(14S)로서는 기화실(12)의 측면을 기화실(12)의 외측으로부터 가열하도록 배치된 스페이스 히터가 사용되어 있다. 한편, 저부 히터(14B)로서는 기화실(12)의 내부에 설치되고, 초순수와 접하도록 배치된 시스 히터가 사용되어 있다. 또한, 액체 저류 탱크의 내부에 히터를 갖는 기화기 자체는 특허문헌 4 또는 특허문헌 5에 있어서 개시되어 있다.
여기에서, 스페이스 히터는 평판상으로 금속면을 가열하도록 구성된 면상 히터이다. 또한, 시스 히터는 MgO 등의 절연 분말로 채워진 히터 파이프(시스) 내를 연장하는 니크롬선을 갖고 있으며, 단자를 통해 전기를 흘림으로써 니크롬선이 발열하도록 구성되어 있다.
도 3은 본 실시형태의 저부 히터(14B)로서 사용되는 시스 히터를 나타낸다. 도시하는 바와 같이 저부 히터(14B)는 외부 전원(도시 생략)과 접속되는 히터 단자(143, 143)를 양단에 갖는 1개의 시스 파이프를, 히터 단자(143, 143)가 이웃하도록 기립 설치부(142, 142)를 형성하고, 또한 중앙부가 열원으로서 기능하는 권회부(141)(즉, 니크롬선 배치부)가 되도록 절곡 가공을 실시해서 형성된다. 권회부(141)는 도시하는 양태에서는 2회반 감긴 것이지만, 그 이상의 횟수 감긴 것이어도 좋은 것은 말할 필요도 없다. 또한, 사행해서 면내 접촉 면적을 증가시키는 형상을 갖고 있어도 좋다. 그리고 저부 히터(14B)는 히터 단자(143, 143)가 탱크의 천장면으로부터 외부로 돌출되도록, 또한 권회부(141)가 탱크 내의 저면 근방에 위치하도록 설치된다. 또한, 히터 단자(143, 143)는 1개로 합친 형상이어도 좋다.
이와 같은 구성을 갖는 저부 히터(14B)를 사용하면, 특히 기화실(12)의 하부에 있어서 초순수를 직접적으로 보다 효율적으로 가열할 수 있다. 이 때문에 대유량의 초순수 가스를 흘릴 때에도 기화실 내에서의 초순수의 온도 저하를 방지할 수 있고, 따라서 가스 압력의 저하에 의한 압력식 유량 제어 장치(20)의 동작 불량의 발생을 방지할 수 있다. 또한, 기화실 내에서의 초순수의 온도의 저하는 도시하지 않은 온도 센서에 의해 측정되어 있으며, 온도 조절기를 사용해서 저부 히터(14B) 및 측면 히터(14S)를 작동시킴으로써 온도 유지를 도모할 수 있다.
저부 히터(14B)는 그 열원부(여기에서는 시스 히터의 권회부(141))가 기화실(12)의 저부 근방에 배치되어 있는 한 임의의 구성을 갖고 있어도 좋다. 여기에서, 기화실(12)의 저부 근방이란 기화실(12)의 높이 방향에 있어서 전형적으로는 기화실(12)의 전체 높이의 반분 이하의 높이 위치를 의미하고, 보다 구체적으로는 전체 높이의 1/3 이하의 높이 위치를 의미하는 것으로 한다. 이와 같은 위치에 열원부를 배치하기 위해 상기 시스 히터의 기립 설치부(142)의 길이는, 전형적으로는 기화실(12)의 전체 높이의 반분 이상의 길이로 설계되고, 보다 구체적으로는 전체 높이의 2/3 이상의 길이로 설정된다.
또한, 저부 히터(14B)의 열원부(여기에서는 시스 히터의 권회부(141))는 플로트 센서의 액면 하한 위치보다 낮은 위치에 형성되어 있다. 이 때문에 초순수의 보급에 의해 항상 열원부가 액 중에 잠기도록 되어 있으며, 노워터 버닝에 의한 기기의 손상도 방지된다.
측면 히터(14S)를 구성하는 스페이스 히터는 메인 탱크(10M)의 외측에 설치되기 때문에 탱크 조립 후에도 설치 가능하지만, 저부 히터(14B)는 기화실(12)의 내부에 배치되기 때문에 탱크 조립 시에 내부에 집어넣는 것이 필요하다. 저부 히터(14B)는, 예를 들면 기화실 상면을 구성하는 덮개 부재에, 그 단자부를 용접함으로써 고정할 수 있다. 이와 같이 항상 초순수와 접하는 저부 히터(14B)만을 기화실(12)의 내부에 배치함으로써 구성이나 조립 공정의 복잡화를 될 수 있는 한 억제하면서 초순수를 효율적으로 가열하는 것이 가능하다.
이상에 설명한 기화기(10)에서는 저부 히터(14B)에 의해 보다 고효율로 가열을 행할 수 있고, 압력식 유량 제어 장치(20)를 사용하는 경우에 있어서도 공급 개시 시부터 대유량으로 계속적으로 초순수 가스를 소망 유량으로 계속해서 공급할 수 있다. 또한, 릴리프 밸브(16)가 설치되어 있으므로 가스 공급 정지 시 등에 기화실 내부의 압력이 과잉되는 것을 방지할 수 있고, 내부의 플로트 센서나 밸브의 파손을 방지해서 안전 대책도 도모할 수 있다.
도 4는 메인 탱크(10M)의 보다 구체적인 구성예를 나타내고, 도 5는 메인 탱크(10M)의 하류측에 접속되는 압력식 유량 제어 장치(20)의 근방의 구성예를 나타낸다.
도 4에 나타내는 바와 같이 메인 탱크(10M)는 대략 입방체상의 외관을 갖는 기화실(12)을 구비하고 있으며, 기화실(12)의 상면에는 프리 탱크(10P)에 접속되는 초순수 입구(12L)와, 압력식 유량 제어 장치(20)에 접속되는 초순수 가스 출구(12G)가 형성되어 있다.
측면 히터(14S)를 구성하는 스페이스 히터는 기화실(12)을 둘러싸도록 주위 4측면에 설치되어 있다. 한편, 저부 히터(14B)의 단자부는 기화실(12)의 상면에 배치되는 덮개 부재(12T)에 용접에 의해 고정되어 있으며, 저부 히터(14B)의 발열부는 기화실(12)의 내부에 있어서 바닥 쪽에 배치된다. 메인 탱크(10M)의 조립 공정에 있어서는 저부 히터(14B)를 고정해 둔 덮개 부재(12T)를 기화실(12)의 상부 개구를 폐쇄하도록 고정함으로써 저부 히터(14B)를 내장하면서 밀봉 공간을 이루는 기화실(12)이 형성된다.
또한, 덮개 부재(12T)에는 상술한 릴리프 밸브(16), 레벨 센서(18)의 단자부, 공급 압력 센서(19)도 고정되어 있다. 또한, 도시하는 본 실시형태에서는 하류측의 가스 차단 밸브로서 사용되는 공기 구동 밸브(AOV)(21)도 고정되고, 또한 출구 히터(14E)를 구성하는 카트리지 히터가 초순수 가스 출구(12G)의 근방에 있어서 고정되어 있다. 이 카트리지 히터는 열전도성이 좋은 금속 부재에 매설되어 있으며, 초순수 가스 출구(12G)에 도달하는 가스 유로를 가열해서 초순수 가스의 재액화를 방지하기 위해 사용된다.
또한, 도 5에 나타내는 바와 같이 하류측의 압력식 유량 제어 장치(20)에도 재킷 히터 등의 보온용 히터(28)가 설치되어 있어도 좋다. 압력식 유량 제어 장치(20)의 온도는 온도 센서(27)(여기에서는 열전쌍)를 사용해서 측정되고, 압력식 유량 제어 장치(20)의 근방에서의 가스의 재액화를 방지할 수 있는 온도(예를 들면, 150℃ 정도)로 조절된다. 이것에 의해 가스 출구(29)로부터는 고온으로 유지되고, 유량 제어된 가스가 프로세스 체임버에 공급된다. 또한, 메인 탱크(10M)와 압력식 유량 제어 장치(20)를 접속하는 배관 및 압력식 유량 제어 장치(20)의 하류측의 배관도 히터 등을 사용해서 재액화가 방지되는 온도로 유지하는 것이 적합하다. 단, 프리 탱크(10P)와 메인 탱크(10M) 사이의 배관은 소용량(예를 들면, 5㏄ 이하)이기 때문에 단열재로 덮는 등 해서 보온성이 확보되어 있으면 충분하며, 예를 들면 약 20~30초마다 온수의 공급을 행함으로써 기화실(12)에서의 온도 저하는 문제가 되지 않는 것이 확인되어 있다.
이상과 같이 해서 메인 탱크(10M)에서의 기화를 위한 가열 효율을 높임과 아울러, 압력식 유량 제어 장치(20)를 포함하는 가스 유로도 가열함으로써 고온, 고압의 초순수 가스를 프로세스 체임버까지 제어된 대유량으로 공급할 수 있다.
이상, 본 발명의 일양태에 대해서 설명했지만 다른 양태에 있어서 기화기(10)의 메인 탱크(10M)에는 기화실 내에 저류된 초순수의 움직임이나 흐름을 촉진시키기 위한 교반 장치 또는 요동 장치가 부가적으로 설치되어 있어도 좋다.
교반 장치는, 예를 들면 저부 히터(14B)를 상하동, 좌우동, 또는 진동시키는 기계적 기구에 의해 구성할 수 있다. 물론, 저부 히터(14B)와는 별개로 수중에 가라앉힌 날개 부재를 회전시키는 것이어도 좋다. 또한, 요동 장치를 사용해서 메인 탱크(10M) 그 자체를 요동시킴으로써도 기화실(12) 내의 초순수를 움직일 수 있다. 이와 같이 해서 초순수를 적극적으로 움직이도록 하면, 가열 효율, 가열 속도를 더 향상시킬 수 있고, 소망 온도까지의 승온 시간을 단축할 수 있다.
또한, 이상에는 기화기의 하류측에 접속된 압력식 유량 제어 장치를 사용해서 유량을 제어한 초순수 가스를 공급하는 양태를 설명했지만, 다른 양태의 유량 제어 장치를 사용해서 유량 제어를 행하는 것도 가능하다.
본 발명의 실시형태에 의한 기화기 및 기화 공급 장치는 반도체 제조 설비의 애싱 장치에 초순수를 기화하고 나서 공급하기 위해 적합하게 이용된다.
2: 초순수원
4: 차단 밸브
6: 프로세스 체임버 8: 진공 펌프
10: 기화기 10M: 메인 탱크
10P: 프리 탱크 12: 기화실
14B: 저부 히터 14S: 측면 히터
141: 권회부 142: 기립 설치부
143: 히터 단자 16: 릴리프 밸브
18: 레벨 센서 19: 공급 압력 센서
20: 압력식 유량 제어 장치 22: 컨트롤 밸브
24: 스로틀부 26: 상류 압력 센서
100: 기화 공급 장치
6: 프로세스 체임버 8: 진공 펌프
10: 기화기 10M: 메인 탱크
10P: 프리 탱크 12: 기화실
14B: 저부 히터 14S: 측면 히터
141: 권회부 142: 기립 설치부
143: 히터 단자 16: 릴리프 밸브
18: 레벨 센서 19: 공급 압력 센서
20: 압력식 유량 제어 장치 22: 컨트롤 밸브
24: 스로틀부 26: 상류 압력 센서
100: 기화 공급 장치
Claims (7)
- 액체를 저류하는 기화실과,
상기 기화실에 설치되고, 상기 기화실에 저류된 액체와 접하고, 열원으로서 작용하는 권회부 및 권회부로부터 기립 설치되어 단부에 히터 단자를 구비한 기립 설치부를 포함하는 저부 히터와,
상기 기화실에 접속된 릴리프 밸브를 구비하는 기화기. - 제 1 항에 있어서,
상기 기화실의 측면을 상기 기화실의 외측으로부터 가열하는 측면 히터를 더 구비하는 기화기. - 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
상기 기화실에 보내지는 액체를 미리 가열해두기 위한 히터를 갖는 프리 탱크를 더 구비하는 기화기. - 제 1 항 내지 제 3 항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 액체의 액면 레벨을 측정하기 위한 플로트 센서를 더 구비하고, 상기 저부 히터의 권회부는 상기 플로트 센서의 액면 하한 위치보다 낮은 위치에 형성되어 있는 기화기. - 제 1 항 내지 제 4 항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 기화실 내에 저류된 액체의 움직임을 촉진시키기 위한 교반 장치 또는 요동 장치를 더 구비하는 기화기. - 제 1 항 내지 제 5 항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 액체는 초순수이며, 기화시킨 초순수를 애싱 장치에 공급하기 위해 사용되는 기화기. - 제 1 항 내지 제 6 항 중 어느 한 항에 기재된 기화기와,
상기 기화기의 하류측에 설치된 압력식 유량 제어 장치로서, 스로틀부와, 상기 스로틀부의 상류측에 설치된 컨트롤 밸브와, 상기 스로틀부와 상기 컨트롤 밸브 사이의 압력을 측정하는 상류 압력 센서를 구비하고, 상기 상류 압력 센서의 출력에 의거하여 상기 컨트롤 밸브의 개방도를 조정함으로써 상기 스로틀부의 하류에 흐르는 가스의 유량을 제어하도록 구성되어 있는 압력식 유량 제어 장치를 구비하는 기화 공급 장치.
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| E902 | Notification of reason for refusal |