CN102912319A - 液体材料气化装置 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种液体材料气化装置，包括：气液混合部，其混合液体材料和运载气体生成气液混合体；加热型气化部，其对来自所述气液混合部的气液混合体进行气化、利用所述运载气体将该气化生成的气体导出到外部，所述气化部构成为在其通道内配置有一个或多个扭转成螺旋形状的平板。

Description

液体材料气化装置

本申请为下述申请的分案申请：

原申请的申请日：2007年4月4日

原申请的申请号：2007800109411

原申请的发明名称：液体材料气化装置

技术领域

本发明涉及对半导体制造中所使用的各种液体材料进行气化用的液体材料气化装置。

背景技术

以往，已知有一种即使是容易引起热分解的液体材料也能在使其不热分解的状态下可靠地进行气化的液体材料气化装置。

具体来讲，这种液体材料气化装置包括：由具备流量控制功能的控制阀构成的气液混合部，该控制阀被供给液体材料和运载气体，控制液体材料的流量并使液体材料与运载气体混合；以及与该气液混合部分开独立设置的气化部，该气化部通过将经由管道导入的来自气液混合部的气液混合体从喷嘴部放出后进行减压而使液体材料气化并利用所述运载气体将该气化生成的气体导出；以及连接这些气液混合部和气化部的管道等（例如、参照专利文献1）。

专利文献1：日本专利特开2003－163168号公报

发明的公开

发明所要解决的技术问题

然而，在以往的结构中，存在的问题是若对将高沸点溶质溶解于低沸点材料溶剂而成的液体材料进行气化，则会发生在管道中仅低沸点材料溶剂气化、高沸点溶质成为残渣而将管道堵塞等现象。

本发明就是为了解决上述那样的技术问题，其主要目的在于提供一种优质的液体材料气化装置，即使是对将高沸点溶质溶解于低沸点材料溶剂而成的液体材料进行气化，也不会发生在管道中仅低沸点材料溶剂气化、高沸点溶质成为残渣而将管道堵塞那样的不良情况。

用于解决技术问题的方案

本发明的液体材料气化装置，其特征在于，包括：将液体材料与运载气体混合而生成气液混合体的气液混合部；对来自所述气液混合部的气液混合体进行气化、利用所述运载气体将该气化生成的气体导出到外部的加热型的气化部；以及连接所述气液混合部和所述气化部、内部具有所述气液混合体的流道的连接部；以及将所述连接部冷却的连接部冷却部。

其中，作为特别能确认本发明的液体材料气化装置的效果的“液体材料”，是将具有不同沸点的多种材料混合而成的液体状材料，例如可以列举有将高沸点溶质溶解于低沸点材料溶剂而成的液体材料。当然，使用该液体材料气化装置也能气化其他液体材料（例如，由单一成份构成的液体材料、将具有相同沸点的多种材料混合而成的液体材料等）。另外，液体材料的生成方法可以是任意的方法，例如将固体溶解于液体而成的方法、将液体相互间混合而成的方法等。

采用这种装置，由于连接部冷却部将连接部冷却，能减少气化部的热向气液混合部传热，能使通过连接部内的流道的气液混合体受到该热能的影响变小。因此，例如即使是对将高沸点溶质溶解于低沸点材料溶剂而成的液体材料进行气化，也能防止在管道和气液混合部内的液体流量控制用的隔膜中，仅低沸点材料溶剂气化、高沸点溶质成为残渣而将连接部的内部流道和隔膜堵塞那样的不良现象。

即，可提供优质的液体材料气化装置，即使在对由具有不同沸点的多种材料构成的液体材料进行气化的场合也能防止产生残渣并能良好地进行气化。

为了获取更高的防止残渣发生效果，最好是所述连接部冷却部对所述连接部的大致整体进行冷却。

即使所述气化部加热保温到约300度左右，也能通过连接部冷却部的作用将气液混合部保持在约60度左右，因此，不仅能确保高温型气化部的功能，而且能良好地防止产生残渣。

作为本发明的连接部冷却部的具体形态，可列举有所述连接部冷却部具有接受冷却气体的供给并安装于所述连接部的一个或多个连接部冷却翼片的结构。采用这种结构，不仅结构简单，而且能获得高冷却效果，能良好地防止产生残渣那样的不良现象。

此时，若将所述连接部冷却翼片配置在冷却箱内，该冷却箱具有将所述冷却气体导入内部的导入口和将冷却使用后的冷却气体向外部导出的导出口，则能向连接部冷却翼片有效地供给冷却气体，因此，不仅能有效地使连接部冷却翼片冷却，而且还能防止所需的冷却气体的冷气泄漏到冷却箱外部而造成浪费，有助于节能。

如果具备有预先对所述冷却气体进行冷却的冷却气体冷却部，则可获得连接部的更高的冷却效果，能有效地防止上述不良现象。

其中，作为所述冷却气体冷却部的最佳形态，可以列举有：该冷却气体冷却部具有一个或多个冷却气体冷却翼片、以及冷却气体冷却用珀耳帖元件，所述冷却气体冷却用珀耳帖元件的冷却侧安装于冷却气体的流道而其发热侧安装在所述冷却气体冷却翼片上。

作为本发明的连接部冷却部的另一具体形态，可以列举有：该连接部冷却部具有将冷却侧安装在所述连接部的连接部冷却用珀耳帖元件、以及安装在该连接部冷却用珀耳帖元件发热侧的一个或多个珀耳帖元件冷却翼片。

发明效果

这样，本发明的液体材料气化装置，由于连接部冷却部将连接部冷却，能减少气化部的热向气液混合部传热，能使通过连接部内的流道的气液混合体受到该热能的影响变小。因此，例如即使是对将高沸点溶质溶解于低沸点材料溶剂而成的液体材料进行气化，也能防止在管道和气液混合部内的液体流量控制用的隔膜中，仅低沸点材料溶剂气化、高沸点溶质成为残渣而将连接部的内部流道和隔膜堵塞那样的不良现象。

即，可提供优质的液体材料气化装置，即使在对由具有不同沸点的多种材料构成的液体材料进行气化的场合也能防止产生残渣并能良好地进行气化。

附图的简单说明

图1为示意性表示本发明一实施例的液体材料气化装置构造剖面的构造剖面图。

图2为同一实施例的主要部分的立体图。

图3为同一实施例的气液混合室部分的构造剖面图（使气液混合室的容积减小时）。

图4为同一实施例的气液混合室部分的构造剖面图（气液混合室的容积为通常时）。

图5为示意性表示本发明的另一实施例的液体材料气化装置构造剖面的构造剖面图。

图6为示意性表示本发明的又一实施例的液体材料气化装置构造剖面的构造剖面图。

图7为示意性表示本发明的又一实施例的液体材料气化装置构造剖面的构造剖面图。

实现本发明的最佳方式

下面参照附图说明本发明的一实施例。

本实施例的液体材料气化装置A如图1、图2所示，包括：将液体材料LM与运载气体CG混合而生成气液混合体GL的气液混合部1；对来自所述气液混合部1的气液混合体GL进行气化、利用所述运载气体CG将该气化了的气体导出到外部的加热型的气化部2；连接所述气液混合部1和所述气化部2、内部具有所述气液混合体GL等流道的连接部3；以及使所述连接部3冷却的连接部冷却部4。以下，具体说明各部分。

气液混合部1包括：内部具有不同的三个流道1a～1c的大致长方体形状的本体块11；设置在该本体块11的上面侧的流量控制部12；以及形成于由这些本体块11和流量控制部12相夹而成的空间的气液混合室13。

本体块11由不锈钢等之类的、富有耐热性和耐腐蚀性的金属材料所构成，由设在所述三个流道1a～1c下端侧的加热器11H进行加热。

三个流道1a～1c包括：将液体材料LM导入所述气液混合室13的液体材料导入通道1a；将运载气体CG导入所述气液混合室13的运载气体导入通道1b；以及将由所述气液混合室13生成的气液混合体GL导出的气液混合体导出通道1c。

如图2等所示，液体材料导入通道1a具有沿水平方向延伸的液体材料导入通道水平部1a1、以及大致直角状地立起在该液体材料导入通道水平部1a1的气液混合室13侧的液体材料导入通道立起部1a2，侧面看大致呈L字形状。本实施例中，使该液体材料导入通道水平部1a1的直径与液体材料导入通道立起部1a2的直径大体一致。

如图2等所示，运载气体导入通道1b具有沿水平方向延伸的运载气体导入通道水平部1b1、以及大致直角状地立起在该运载气体导入通道水平部1b1的气液混合室13侧的运载气体导入通道立起部1b2，侧面看大致呈L字形状。本实施例中，使该运载气体导入通道水平部1b1的直径大于运载气体导入通道立起部1b2的直径。

如图2等所示，气液混合体导出通道1c具有沿水平方向延伸的气液混合体导出通道水平部1c1、以及大致直角状地立起在该气液混合体导出通道水平部1c1的气液混合室13侧的气液混合体导出通道立起部1c2，侧面看大致呈L字形状。本实施例中，使该气液混合体导出通道水平部1c1的直径与气液混合体导出通道立起部1c2的直径大体一致。

如图3、图4等所示，流量控制部12包括：配置在覆盖本体块11的凹部131的位置上的薄型圆板状的隔膜121；设在该隔膜121中心部的大致圆柱状的轴部120；通过圆球12x与该轴部120的上端部抵接的压电驱动器122；以及常态时向上方对所述轴部120施力的施力构件123，将这些各部分收容在阀体124a的内部以及立设于该阀体124a上部的大致筒状的套壳124b的内部。另外，本实施例中，阀体124a通过衬垫SP和O形环OR安装在本体块11上。

并且，在本实施例中，当隔膜121通过轴部120受到压电驱动器122向下方的按压力（大于施力构件123的施力的按压力）时，隔膜121向下方变位而突出，从而减小形成于隔膜121与阀座132之间的气液混合室13内的容积，同时，轴部120的下端面120x将液体材料导入通道立起部1a2的开口封闭（参照图3），反之，当没有受到按压力时，则隔膜121和轴部120的下端面120x被保持在与阀座132分离的位置（相隔有衬垫SP的厚度），能适当地确保所述气液混合室13内的容积（参照图4）。

气液混合室13形成于凹部131以及阀座132与后述的流量控制部12的隔膜121的下端面120x相夹的空间中，所述凹部131由本体块11的上表面呈大致盘状凹陷而成，所述阀座132配置于该凹部131的中心并设置在比所述凹部131的底面位置高的位置上，俯视大致呈圆形（参照图4）。

并且，凹部131设有液体材料导入通道立起部1a2的开口。

在该阀座132上设置有俯视大致呈椭圆形的混合槽132m。又，在该混合槽132m内，不仅具有运载气体导入通道立起部1b2的开口，而且还有气液混合体导出通道立起部1c2的开口。

气化部2包括：预热块21、设于该预热块21的与气液混合部1相反侧的气化块22、设于所述预热块21的大致中央且贯通该预热块21厚度方向的气体导入通道23、设于所述气化块22的大致中央且贯通该气化块22厚度方向的气体导出通道24、以及设于这些气体导入通道23与气体导出通道24的连接部分上的喷嘴部25。

预热块21由铝等之类的、富有热传导性的金属材料而形成。

气化块22由不锈钢等之类的、富有耐热性和耐腐蚀性的金属材料所构成。并且，在该气化块22中内装有加热器（未图示）。利用该加热器对包含喷嘴部25在内的气化块22整体进行加热保温，使得其温度比所述本体块11的加热保温温度高得多（例如300度左右）。

气体导入通道23利用后述的管构件P的内部流道而形成。

气体导出通道24是将喷嘴部25侧的端部侧作成圆锥状的大致直管形状的构件。本实施例中，该气体导出通道24的外径设定成大于气体导入通道23的外径。又，该气体导出通道24的下游侧与通向半导体制造装置的管路（未图示）相连。

喷嘴部25的直径和长度比所述气体导入通道23及所述气体导出通道24的直径和长度小得多，例如，直径为1.0mm以下，长度为1.0mm左右。在该喷嘴部25中，虽然流动有经由气体导入通道23而被导入的气液混合体GL，但此时，包含在气液混合体GL中的液体材料LM经减压而被气化，该气化所生成的气体与运载气体CG混合后成为了混合气体KG。

连接部3具有内部流道31，该内部流道31用于将来自所述气液混合体导出通道1c的气液混合体GL和运载气体CG导入流道内部，再向气化部2的气体导入通道23导出。本实施例中，该连接部3的内部流道31、所述气液混合部1的气液混合体导出通道水平部1c1和所述气化部2的气体导入通道23是利用共同的管构件P的内部流道而形成的。

连接部冷却部4具有接受来自外部的冷却气体CL的供给、并安装在所述连接部3上的多个连接部冷却翼片41，是「强制气冷方式」的冷却部件。各自的连接部冷却翼片41使用相同的薄板状结构。又，将这些连接部冷却翼片41隔开规定的间隔并排配置，以便不妨碍冷却气体CL的流动。并且，将这些多个的连接部冷却翼片41配置在冷却箱42内，该冷却箱42具有将冷却气体CL导入内部的导入口421以及将冷却用的冷却气体CL导出外部的导出口422。

下面说明上述构成的液体材料气化装置A的使用方法。

首先，经由液体材料导入通道1a流过来的液体材料LM其流入混合槽132m的流量受到由压电驱动器122驱动的轴部120的下端面120x的控制而被导入，而运载气体CG经由运载气体导入通道1b而被导入所述混合槽132m内。接着，这些液体材料LM和运载气体CG在混合槽132m内混合后作为气液混合体GL被导出到气液混合体导出通道1c。该气液混合体GL再经由连接部3的内部流道31而到达气化部2。

此时，连接部3被连接部冷却部4冷却。由此可减少气化部2的热向气液混合部1传热，能使通过连接部3的内部流道31等的气液混合体GL受到该热能的影响变小。具体来讲，当气化部2的热达到约300度时，若没有连接部冷却部4，则气液混合部1的温度约为100度左右，而有连接部冷却部4时，温度可控制在约60度左右。因此，例如即使是对将高沸点溶质溶解于低沸点材料溶剂而成的液体材料LM进行气化，也不会发生在气液混合部1的气液混合体导出通道水平部1c1、连接部3的内部流道31、气化部2的气体导入通道23、或者在气液混合部1内的液体流量控制用的隔膜121中，仅低沸点材料溶剂气化、高沸点溶质成为残渣而将连接部3的内部流道和隔膜121堵塞那样的不良现象。

这样，被导入至气化部2的气体导入通道23中的气液混合体GL若进一步导入喷嘴部25，则气液混合体GL中所含有的液体材料LM在该喷嘴部25处受到减压而被气化。然后，该气化所生成的气体与运载气体CG混合后成为混合气体KG而被导出外部。

因此，采用这种液体材料气化装置A，由于连接部冷却部4冷却连接部3，因此能减少气化部2的热向气液混合部1传热，能使通过连接部3内的流道的气液混合体GL受到该热能的影响变小。因此，例如即使是对将高沸点溶质溶解于低沸点材料溶剂而成的液体材料LM进行气化，也能防止在气液混合部1的气液混合体导出通道水平部1c1、连接部3的内部流道31、气化部2的气体导入通道23、或者在气液混合部1内的液体流量控制用的隔膜121中，仅低沸点材料溶剂气化、高沸点溶质成为残渣而将各流道和隔膜121堵塞那样的不良现象。

即，可提供优质的液体材料气化装置A，即使在对由具有不同沸点的多种材料构成的液体材料LM进行气化的场合也能防止产生残渣并能良好地进行气化。

所述连接部冷却部4不仅对所述连接部3的大致整体进行冷却，该连接部冷却部4还接受冷却气体CL的供给并具有安装于所述连接部3的多个连接部冷却翼片41，因此，即使将所述气化部2加热保温到约300度左右，也能通过连接部冷却部4的作用将气液混合部1保持在约60度左右，由此，不仅结构简单，而且能确保高温型气化部2的功能，又能利用连接部冷却部4获得高的冷却效果，可良好地防止产生残渣那样的不良现象。

另外，本发明不限定于上述实施例。

例如，也可以作成具有对连接部冷却翼片41冷却用的冷却气体CL预先进行冷却的冷却气体冷却部43那样的形态。具体来讲，可以列举有如图5所示那样的例子，所述冷却气体冷却部43包括：多个冷却气体冷却翼片431；以及将冷却侧安装于冷却气体CL的流道而将发热侧安装在所述冷却气体冷却翼片431上而构成的冷却气体冷却用珀耳帖元件432。

采用这种结构，可获得连接部3的更高的冷却效果，更加有效地防止上述不良现象。

又，也可作成图6所示那样的形态，所述连接部冷却部4包括：将冷却侧安装在连接部3上的连接部冷却用珀耳帖元件47；以及安装在该连接部冷却用珀耳帖元件47的发热侧上的多个珀耳帖元件冷却翼片48。

采用这种结构，能直接、积极且能动地对连接部3进行冷却，能良好地防止产生残渣那样的不良现象。

又，也可采用图7所示那样的实施例，将液体材料气化装置A的结构作成从上方开始按照气液混合部1、安装有连接部冷却部4的连接部3、气化部2的顺序沿垂直方向并排配置的结构。

采用这种结构，即使是气化部2的喷嘴部25中残留液体材料LM的场合，该液体材料LM也因重力而落下，因此可防止该喷嘴部25被堵塞那样的不良现象。

并且，连接部冷却部的冷却方式不限定于本实施例，例如也可根据不同的实施形态采取合适的冷却方式，例如采用使用冷却用液体的水冷方式。

又，为了防止供给到了气液混合室的液体材料向运载气体导入通道倒流，还可以对上述实施例进一步设置“止回喷嘴”。作为这种止回喷嘴的具体形态，例如可以列举有日本专利特开2003－273025所记载的防止倒流用喷嘴部（第3～4页、图2）。

但是，例如当气体导出通道24内是中空的场合，如果通道内的压力低，则混合气体KG的气体密度变薄而分子间距离变大。因而难以传递热量，不能良好地将混合气体KG导出外部，即存在有气化发生障碍的现象。为此，通过在气体导出通道24内配置未图示的填充材料，即使通道内的压力低，也能容易地传递热量，能良好地进行气化。作为这种填充材料的材质，例如可采用热传导性优良的钛等金属。又，填充材料既可以将多个粒状（球状）材料配置在通道内，也可在通道内配置一个或多个将平板扭转成螺旋形状的材料（所谓的静态混合器）。相比于粒状的填充材料，螺旋形状的填充材料配置在通道内时的压力损失少，故能更好地进行气化。

又，在喷嘴部25的后段也可设置未图示的过滤器。通过设置过滤器，即使产生了残渣也能将其捕获。并且，即使气液混合体GL中残留有未完全气化的液体由此而产生了雾气也能将其除去。

又，可以将气液混合部1、气化部2、连接部3和连接部冷却部4作成各自能够分解的结构。由此可容易地进行各部分的维护保养。

除此之外，有关各部分的具体结构也不限定于上述实施例，在不脱离本发明宗旨的范围内可作各种变更。

工业实用性

具有以上这种构成的本发明的液体材料气化装置，即使在对由具有不同沸点的多种材料而构成的液体材料进行气化的场合，也能防止产生残渣，能良好地进行气化，因此，能够适用为例如对半导体制造中所用的各种液体材料进行气化用的液体材料气化装置。

Claims (4)

1.一种液体材料气化装置，其特征在于，包括：

气液混合部，其混合液体材料和运载气体生成气液混合体；

加热型气化部，其对来自所述气液混合部的气液混合体进行气化、利用所述运载气体将该气化生成的气体向外部导出，

所述气化部构成为在其通道内配置有一个或多个扭转成螺旋形状的平板。

2.如权利要求1所述的液体材料气化装置，其特征在于，所述气化部的后段设有过滤器。

3.如权利要求1所述的液体材料气化装置，其特征在于，所述气化部包括：气体导入通道、气体导出通道、设于该气体导入通道和气体导出通道的连接部分的喷嘴部。

4.如权利要求3所述的液体材料气化装置，其特征在于，在比所述喷嘴部更后方设置有过滤器。

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