CN102230571A

CN102230571A - 液态源汽化装置及其汽化方法

Info

Publication number: CN102230571A
Application number: CN 201110130462
Authority: CN
Inventors: 李东升; 龚小雷; 张敏
Original assignee: SHANGHAI ZHENGFAN SEMICONDUCTOR EQUIPMENT CO Ltd; SHANGHAI ZHENGFAN SUPERCLEAN TECHNOLOGY Co Ltd; SHANGHAI ZHENGFAN TECHNOLOGY Co Ltd
Current assignee: JIANGSU ZHENGFAN SEMICONDUCTOR EQUIPMENT CO.,LTD.
Priority date: 2011-05-19
Filing date: 2011-05-19
Publication date: 2011-11-02
Anticipated expiration: 2031-05-19
Also published as: CN102230571B

Abstract

本发明公开了一种液态源汽化装置及其汽化方法，所述方法包括如下步骤：a)采用内部电加热或外部加热的方式，使液态源在汽化容器中实现蒸发汽化；b)使用外部加热使载气进入步骤a)中的汽化容器携带气体鼓泡，鼓出的气体中掺杂少量液态源蒸气，从而实现鼓泡携带汽化；c)使用流量控制模块、压力控制装置和温度控制装置共同调节汽化容器输出的气体量，并根据用气量切换步骤a)中的蒸发汽化和步骤b)中的鼓泡携带汽化。本发明提供的液态源汽化装置及其汽化方法，根据用气量切换蒸发和鼓泡模式，使系统同时适用于不同用量的液态源汽化系统，大大改善了可操作性和灵活性。

Description

液态源汽化装置及其汽化方法

技术领域

本发明涉及一种汽化装置及其汽化方法，尤其涉及一种液态源汽化装置及其汽化方法。

背景技术

液态源和特种气体一样，是电子行业的重要原料。液态源常温下蒸汽压很低，以液态存在。但必须转化为气态，才能参与工艺反应。如光纤预制棒的制造工艺需要用到SiCl4、GeCl4、POCl3等液态源，用于芯层和包层的沉积工艺。硅基太阳能电池生产中用到的POCl3，需要经过氮气携带进入扩散炉，生成PN结。薄膜太阳能电池成产用到的DEZn，蒸发后参与反应，生成TCO玻璃。半导体芯片制造用到的TEOS，经过蒸发进入反应腔，生成SiO2绝缘层。芯片制造中用到的TCS，汽化后用于制造硅外延片。

工艺中化学品输送需要使用的输送设备是整个工业系统的关键，而汽化装置又是整个输送设备的核心部分。对于光纤行业，汽化装置将直接影响到预制棒的光学性能，决定了整个系统能否生产出合格预制棒。

液态源传统的汽化通常有蒸发或者气体鼓泡携带两种方式实现。两种方式通常是由终端用气量的多少来划分并选择，通常用气量多时采用蒸发方式，用气量少时采用鼓泡携带方式，两种方式单独使用。其中蒸发方式通常采用内部电加热或外部加热的方式，使汽化装置中的液态源完成汽化。气体鼓泡携带方式伴随外部加热使携带气体鼓泡，鼓出的气体中掺杂少量液态源蒸汽输送到终端。此种方式需严格控制载气的品质和流量。

对于同一工艺而言，终端需求的液态源用量并不是始终不变的，这就需要汽化装置能根据实际需求输出不同流量的化学品，但传统汽化装置无法实现两种方式的转化，应用上缺乏灵活性。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种液态源汽化装置及其汽化方法，实现蒸发和鼓泡两种功能切换，使系统同时适用于不同用量的液态源汽化系统，大大改善可操作性和灵活性。

本发明为解决上述技术问题而采用的技术方案是提供一种液态源汽化方法，依次包括如下步骤：a) 采用内部电加热或外部加热的方式，使液态源在汽化容器中实现蒸发汽化；b) 使用外部加热使载气进入步骤a)中的汽化容器携带气体鼓泡，鼓出的气体中掺杂少量液态源蒸气，从而实现鼓泡携带汽化；c) 使用流量控制模块、压力控制装置和温度控制装置共同调节汽化容器输出的气体量，并根据用气量切换步骤a)中的蒸发汽化和步骤b)中的鼓泡携带汽化，当终端用气量超过阈值时，所述流量控制模块选择步骤a)中的蒸发汽化，否则，选用步骤b)中的鼓泡携带汽化。

上述的液态源汽化方法，其中，所述步骤b)中的载气为纯度在99.999%以上的氮气。

本发明为解决上述技术问题还提供一种液态源汽化装置，包括汽化容器，其中，所述汽化容器顶部开孔插有鼓泡管路、压力表和液位计，所述汽化容器设有内部电加热棒和外部加热器，所述汽化容器出口处设置有质量流量计和蒸汽出口阀门。

上述的液态源汽化装置，其中，所述汽化容器和补液装置相连，所述汽化容器底部开孔和补液装置相连。

上述的液态源汽化装置，其中，所述汽化装置设置保温箱，所述保温箱内部设置循环风机、电热翅片和温控装置，所述汽化容器出口、质量流量计和蒸汽出口阀门放置于保温箱中。

本发明对比现有技术有如下的有益效果：本发明提供的液态源汽化装置及其汽化方法，使用流量控制模块、压力控制装置和温度控制装置共同调节汽化容器输出的气体量，并根据汽化的用气量切换蒸发和鼓泡模式，从而实现液态源的汽化，使系统同时适用于不同用量的液态源汽化系统，大大改善了可操作性和灵活性。

附图说明

图1为本发明液态源汽化装置结构示意图。

图中：

1 汽化容器 2 循环风机 3 电热翅片

4 质量流量计 5 蒸汽出口阀门 6 补液装置

7 控制箱 8 抽风柜 9 保温箱

10 鼓泡管路 11 压力表 12液位计

13 内部加热棒 14 外部加热器

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明作进一步的描述。

图1为本发明液态源汽化装置结构示意图。

请参见图1，本发明提供的液态源汽化装置包括汽化容器1，所述汽化容器1设置有温度控制装置、压力控制装置、液位控制装置，其中温度控制装置包括设置汽化容器1内部的内部加热加热棒13和设置在汽化容器1外面底部的外部加热器14，所述汽化容器出口处设置有质量流量计4和蒸汽出口阀门5组成流量控制模块，通过使用流量控制模块、压力控制装置和温度控制装置共同调节汽化容器输出的气体量，并根据汽化的用气量切换蒸发和鼓泡模式，从而实现液态源的汽化。

具体来说，汽化装置由汽化容器1、流量控制模块、温度控制装置、压力表11、液位计12、保温箱9、抽风柜8、控制箱7等部分组成，可实现蒸发、鼓泡两种汽化模式间的切换。汽化过程在汽化容器1中完成，根据终端用量需求切换使用蒸发系统或鼓泡系统，来实现汽化过程的控制。汽化容器1所用部件均采用SS316L不锈钢材料，经过电解抛光，适用于高纯介质；汽化容器1内部设有内部加热棒13，内部加热棒13可以采用电加热棒，蒸发模式下系统采用内部电加热的方式使液体蒸发，反应速度快、传热效率高、能量利用率好；鼓泡模式下系统使用高纯携带气体，如纯度在99.999%以上的氮气，向液态源中鼓泡，同时采用设置在外面底部的外部加热器14加热，外部加热器14可以采用电加热带，使汽化容器内的液态源随携带气体进入下游。系统设置由容器底部进液的补液装置6，不仅可在需要时向汽化容器中补入液态源，以确保正常的液位，还可定期排出汽化容器底部液相杂质，确保高纯介质纯度。系统设置温度控制装置、压力控制装置、液位控制装置等，便于温度、液位、压力等工艺参数的精确联动监控，保证系统安全性和可操作性。其中，在低于70-80摄氏度的情况下，装置通过外部加热器14实现加热功能，此时系统在鼓泡模式下实现汽化。在高于80摄氏度时，装置通过压力控制加热功率，随着终端用气量增大，系统压力降低，这时增加加热的功率，使装置压力增高，这时系统切换到蒸发模式，从而满足大流量的汽化需求。系统同时配置蒸汽出口阀门5和质量流量计4组成流量控制模组，由蒸汽出口阀门5控制调节输出气体的开度，由质量流量计4控制输出气体的流量。为了满足电子行业工艺需求，系统维护前后，还可利用流量控制模组实现对系统的吹扫。系统可进一步设置保温箱9，由箱体、循环风机2、电热翅片3、温控装置等部分组成，用于实时监测并维持流量控制模组的温度，汽化容器出口和流量控制模块放置于保温箱9中，以避免已汽化的介质冷凝。系统设置抽风柜8，蒸发器、流量控制模组等置于抽风柜内部，可防止危险化学品泄漏造成对人员、设备和环境的危害。系统还设置了控制箱7，采用可编程控制器和触摸屏实现系统自动控制。

本发明提供的液态源汽化依次包括如下步骤：a) 采用内部电加热或外部加热的方式，使液态源在汽化容器中实现蒸发汽化；b) 使用外部加热使载气进入步骤a)中的汽化容器携带气体鼓泡，鼓出的气体中掺杂少量液态源蒸气，从而实现鼓泡携带汽化；c) 使用流量控制模块、温度控制装置、压力控制装置、液位控制装置共同调节汽化容器输出的气体量，切换步骤a)中的蒸发汽化和步骤b)中的鼓泡携带汽化，当终端用气量超过阈值时，所述流量控制模块选择步骤a)中的蒸发汽化，否则，选用步骤b)中的鼓泡携带汽化。该方法采用一种液态源的蒸发和鼓泡方法，主要用于高纯SiCl4、GeCl4、POCl3、DEZn、TEOS、TCS等液态源的蒸发或鼓泡。

综上所述，本发明采用整套液态源的蒸发和鼓泡系统不仅实现蒸发和鼓泡两种功能的切换，使系统同时适用于不同用量的液态源汽化系统，充分满足了工艺需求，同时，通过设置工艺参数控制元件，使系统压力、液位、温度联动控制，保证了液态源在汽化过程中的安全稳定性，大大改善了可操作性和灵活性。具体优点如下：A、蒸发和鼓泡两种功能方便切换，适用于不同流量需求的场合，系统灵活性强；B、工艺参数实时监控，系统运行稳定性得到充分保障；C、配套设计安全可靠，充分考虑排液、吹扫等维护程序；D、同一系统使用不同场合，降低原材料采购成本，减少设备投资；E、提升系统可操作性和安全性能；F、有效降低环境污染可能性。

虽然本发明已以较佳实施例揭示如上，然其并非用以限定本发明，任何本领域技术人员，在不脱离本发明的精神和范围内，当可作些许的修改和完善，因此本发明的保护范围当以权利要求书所界定的为准。

Claims

1.一种液态源汽化方法，其特征在于，所述方法依次包括如下步骤：

a) 采用内部电加热或外部加热的方式，使液态源在汽化容器中实现蒸发汽化；

b) 使用外部加热使载气进入步骤a)中的汽化容器携带气体鼓泡，鼓出的气体中掺杂少量液态源蒸气，从而实现鼓泡携带汽化；

c) 使用流量控制模块、温度控制装置、压力控制装置和液位控制装置共同调节汽化容器输出的气体量，切换步骤a)中的蒸发汽化和步骤b)中的鼓泡携带汽化，当终端用气量超过阈值时，所述流量控制模块选择步骤a)中的蒸发汽化，否则，选用步骤b)中的鼓泡携带汽化。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：所述步骤b)中的载气为纯度在99.999%以上的氮气。

3.一种实现权利要求1所述汽化方法的液态源汽化装置，包括汽化容器（1），其特征在于，所述汽化容器（1）顶部开孔插有鼓泡管路（10）、压力表（11）和液位计（12），所述汽化容器（1）设有内部电加热棒（13）和外部加热器（14），所述汽化容器（1）出口处设置有质量流量计（4）和蒸汽出口阀门（5）。

4.如权利要求3所述的液态源汽化装置，其特征在于，所述汽化容器（1）底部开孔和补液装置（6）相连。

5.如权利要求3所述的液态源汽化装置，其特征在于，所述汽化装置设置有保温箱（9），所述保温箱（9）内部设置循环风机（2）、电热翅片（3）和温控装置，所述汽化容器（1）出口、质量流量计（4）和蒸汽出口阀门（5）放置于保温箱（9）中。