JP2002110659A - 脱気機能を具えた気化器 - Google Patents

脱気機能を具えた気化器

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JP2002110659A
JP2002110659A JP2000295480A JP2000295480A JP2002110659A JP 2002110659 A JP2002110659 A JP 2002110659A JP 2000295480 A JP2000295480 A JP 2000295480A JP 2000295480 A JP2000295480 A JP 2000295480A JP 2002110659 A JP2002110659 A JP 2002110659A
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健児 清水
Ikuo Toki
育男 土岐
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 圧送用ガスが使用される液体材料気化供給装
置の気化器において、液体材料中に発生する気泡の脱気
機能を具えさせること。 【解決手段】 気化器10は、液体材料導入路22とガ
ス流出路24を具えたベース20と、ダイアフラム32
を具えた気化ブロック30からなる。気化ブロック30
内部には、カップ状で上面及び側面に複数の脱気孔52
が形成された弁体50があり、弁座26と対向してい
る。弁体50の中空内部に脱気室80が形成され、断面
コ字形のメッシュ部材60と断面コ字形の脱気膜70が
設けられている。気化ブロック30内面と弁体50外面
の間に気化室90が形成されている。液体材料は気泡溜
め室を兼ねる脱気室80に供給され、液体材料中で発生
した気泡は脱気室80に溜る。脱気室80に溜った気泡
は脱気膜70を透過し、メッシュ部材60及び弁体50
の脱気孔52を通って気化室90へ排出される。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、半導体製造ライン
等に液体から気化された特殊ガスを供給するための液体
材料気化供給装置に使用される気化器の技術分野に属す
る。
【0002】
【従来の技術】半導体デバイス等の製造工程では、化学
気相成長法(CVD法)等によって、気化したテトラエ
トキシシラン(TEOS)等の成膜材料を基板上に堆積
させて、薄膜を形成している。取扱い時の安全性等の観
点から、上記の成膜材料は液体の状態で液体材料気化供
給装置に供給され、装置に設けられた気化器において必
要量だけ気化された後、半導体製造ライン等に供給され
るようになっている。
【0003】このような液体材料気化供給装置の気化器
の具体例としては、特開平10−89532号や、特開
2000−212748号公報に記載されたものがあ
る。図4は、特開平10−89532号公報に記載され
た、液体材料気化供給装置によってCVD装置に気化し
た成膜材料を供給するための概念図であり、図5は図4
の液体材料気化供給装置に使用される気化器の要部縦断
面拡大図である。
【0004】図4に示すように、液体材料気化供給装置
は、液体状の成膜材料等の液体材料を貯蔵する液体容器
Cと気化器100を具えたものであり、液体容器C内の
液体材料は配管Pa,Pbを通って気化器100に送ら
れ、気化された後、配管Pcを通ってCVD装置Dに供
給されるようになっている。なお、気化器100に送ら
れる液体材料の流量は、配管Pa,Pbの途中に設けら
れた液体流量計FMで検知される。通常、CVD装置D
は真空ポンプVが接続され減圧された状態になっている
ので、気化器100で気化された気体は、配管Pcを通
って自動的にCVD装置Dに流過する。
【0005】上記の液体材料気化供給装置に使用される
気化器100は、図5に示すように、液体材料導入路2
20とガス流出路240が設けられたベース200と、
ダイアフラム320を具えた気化ブロック300からな
る。気化ブロック300の内部には、ダイアフラム32
0を介してアクチュエータ40によって上下動する弁体
500が設けられ、この弁体500は、ベース200上
面に設けられた弁座260とともに弁部材を構成してい
る。なお、図中の符号Hは気化器100を加熱するため
のヒータ、符号Sは弁体500を図の上方向に付勢する
スプリングである。また、図中の符号900で示す空間
は気化室である。液体材料導入路220からの液体材料
は、弁体500底面の凹所800に供給され、ヒータH
による加熱と気化室900内に拡散する際の急激な圧力
低下によって、瞬時に気化される。この気化器100で
は、図4の符号280で示す通路から気化室900内に
キャリアガスが供給されているので、気化室900内の
気体は効率良くCVD装置に送られるようになってい
る。
【0006】
【発明が解決しようとする課題】この液体材料気化供給
装置では、液体容器Cにヘリウム等の圧送用ガスGを供
給して液面を押圧することによって、液体容器C内の液
体材料を液体流量計FM、及び気化器100へ圧送する
ようになっているため(図4参照。)、圧送用ガスGの
一部が液体材料中に溶解してしまうことがある。液体材
料中に溶解したガスは、液体圧力の低下や液体温度の変
化、配管の高低差、配管径の変化等によって気泡となっ
て現れ、その結果、液体材料の流量制御が不安定になる
という問題を有する。特に、気化器100の凹所800
に気泡が溜ると、凹所800内の液体材料の量が一定に
ならず、気化量の制御が不正確になるという問題を有す
る。
【0007】そこで、気化器100とは別に脱気装置を
設けることも提案されているが、装置が大型化するとと
もに、半透膜を使用することに伴うシステムからのガス
洩れの危険という問題がある。
【0008】また、図4に示す液体材料気化供給装置で
は、液体容器Cと気化器100との間に流路を開閉する
止め弁(図示せず。)が設けられることがあり、このよ
うな止め弁としてダイアフラム式のものを使用すること
が多い。しかし、ダイアフラム式の止め弁は開閉により
内容積が変化するため、このような止め弁を液体容器と
気化器の間に設けて開閉すると、配管内の圧力上昇を惹
き起こす(ウォータハンマー)。さらに、実際の半導体
製造工程では、液体容器に接続された配管が複数に分岐
してそれぞれのラインを構成し、分岐した各配管に止め
弁が設けられているので、1つのラインにおいて止め弁
を開閉すると、前述のウォータハンマーにより、配管を
介して他のラインの止め弁や気化器に悪影響を与える恐
れがある。
【0009】
【課題を解決するための手段】本発明は、液体材料導入
路とガス流出路を具えたベースと、ダイアフラムが一体
形成された気化ブロックと、前記気化ブロック内に設け
られた弁体及び弁座を有する気化器であって、前記弁体
の外面と気化ブロックの内面との間に気化室が形成さ
れ、前記弁体は、カップ状で上面及び側面に脱気孔が形
成され、前記弁体内に、断面がコ字形で、液体を透過さ
せず気体を透過させる脱気膜が具えられ、前記脱気膜と
弁座との間に気泡溜め室を兼ねる脱気室が形成されてい
る気化器によって、前記の課題を解決した。
【0010】
【作用】脱気室内に供給される液体材料から発生した気
泡は脱気室内に溜り、脱気膜及び弁体の脱気孔を通って
気化室へ排気され、システム中の真空系によって脱気さ
れる。この脱気機能は、気化器の停止中も作動させるこ
とができる。
【0011】
【発明の実施の形態】図1は、本発明の脱気機能を具え
た気化器10の要部の縦断面拡大図である。この気化器
10は、液体材料導入路22とガス流出路24が設けら
れたベース20と、ダイアフラム32が一体に形成され
た気化ブロック30からなる。ベース20の液体材料導
入路22の周囲にはヒータHが設けられている。気化ブ
ロック30の内部には、ダイアフラム32を介してアク
チュエータ40によって上下動するカップ状の弁体50
が設けられ、この弁体50は、ベース20上面に設けら
れた弁座26とともに弁部材を構成している。図中の符
号90で示す空間は気化室であり、この気化室90はベ
ース20のガス流出路24に接続されている。ベース2
0と気化ブロック30の間にはメタルシールMとメタル
シールMの圧縮量を設定するためのスペーサSPとが配
置されており、このメタルシールMによって気化室90
内は気密性が保持され、気化したガスが外部に漏洩する
ことがないようになっている。
【0012】弁体50の上面及び側面には複数の脱気孔
52が設けられ、弁体50の中空内部には断面コ字形の
メッシュ部材60と、断面がコ字形で下端にフランジ部
を有する脱気膜70が具えられている。すなわち、弁体
50の内壁は、例えば、SUSからなるメッシュ部材6
0を介して脱気膜70で隙間なくライニングされてい
る。なお、図1では、便宜上、脱気膜70の厚さを誇張
して描いてある。脱気膜70でライニングされた弁体5
0内側と弁座26との間の空間は、後述する、気泡溜め
室を兼ねる脱気室80である。
【0013】脱気膜70は、ポリテトラフルオロエチレ
ン(テフロン(登録商標):PTFE)からなってい
る。PTFEは微細孔を具えたフッ素樹脂の一種であ
り、微細孔の大きさは、一般的な気体の分子径より大き
く、且つ、一般的な液体の分子径より小さい。そのた
め、PTFEを膜状に形成したものは、液体と気体とを
分離する、いわゆる、「半透膜」として機能する。
【0014】従来の気化器と同様に、本発明の気化器1
0の上流側には液体容器が、下流側にはCVD装置等
が、それぞれ配管を介して接続される(図4参照)。ヘ
リウム等の圧送用ガスによって液体容器から圧送された
液体材料は、気化器10の弁体50内部に設けられた脱
気室80に加圧された状態で供給され、ヒータHによる
加熱と、気化室90内に拡散する際の急激な圧力低下に
よって、瞬時に気化され、CVD装置等に供給される。
【0015】図2は、本発明の脱気機能を具えた気化器
10によって、液体材料中の気体がどのように脱気され
るかを説明するための図であり、図2(a)は気化器1
0が作動している状態、図2(b)は気化器が作動して
いない停止中の状態をそれぞれ示す部分断面拡大図であ
る。なお、この図では、気化ブロックやアクチュエータ
等の図示を省略した。図2(a)に示すように、気化器
100の作動中は、弁体50の開閉によって脱気室80
内の液体材料の圧力が低下するため、脱気室80内の液
体材料に溶け込んでいた気体が気泡となって現れやす
い。また、気化器10の上流側において配管内を流過す
る液体材料にも気泡が発生しやすく、発生した気泡は、
液体材料とともに気化器10の脱気室80へ移動する。
CVD装置は真空ポンプ等によって常に減圧されている
ので、ベース20のガス流出路24を介してCVD装置
に接続された気化室90内も減圧された状態になってい
る。そのため、脱気室80内の気泡は脱気膜70を透過
し、メッシュ部材60及び弁体50の脱気孔52を通っ
て減圧された気化室90側へ移動し、さらにガス流出路
24を通って気化器10の外部に排出される。このと
き、前述したように、脱気室80内の液体材料が脱気膜
70を透過することはない。
【0016】図2(b)に示すように、気化器10が作
動していない状態でも、脱気室80内に溜った気泡は脱
気膜70を透過し、メッシュ部材60、及び弁体50の
脱気孔52を通って気化室90側へ移動するようになっ
ているが、気化器10が作動していない状態では弁体5
0は常に閉じており、脱気室80内にある液体材料の液
体圧力が低下することがないので、気化器作動中と比較
して気泡の発生は少ない。また、配管内にある液体材料
も移動しないので気泡の発生は少ない。
【0017】気化器10が作動し、配管内を液体材料が
流過していても、配管内で発生した微小な気泡(図2
(a)の符号Bs)は小さいままでは配管内を移動せ
ず、液体材料の滞留箇所(デッドスペース)や配管の壁
面に留まっている。そして、発生した気泡同士がまとま
って次第に成長し、配管を塞ぐ大きさになると(図2
(a)の符号Bl)、液体材料に押されて液体材料とと
もに脱気室80へ移動する。従って、配管内で発生した
気泡は、配管径と同じ大きさに成長した状態(図2
(a)の符号Blで示す大きさの気泡)で脱気室80へ
移動してくる。そのため、本発明の気化器10では、脱
気室80の内径は液体材料導入路22の内径より大きく
設定されており、配管径と同じ大きさに成長した大きな
気泡が脱気室80へ移動してきても、脱気室80が気泡
で一杯にならないようになっている。なお、液体材料導
入路22の先端は漏斗状をなして脱気室80につながっ
ており、気泡の移動を容易にしている。
【0018】本発明の気化器10では、弁体50内壁と
脱気膜70の間にメッシュ部材60が設けられ、脱気室
80内の気泡が効率良く弁体50の外側に排出されるよ
うになっている。図2に示す気化器10と比較するた
め、メッシュ部材を使用しない気化器の部分拡大断面図
を図3に示す。図3のように、弁体50内壁に直接脱気
膜70を設けると、脱気膜70は弁体50内壁で塞がれ
た状態となり、脱気に関与するのは弁体50の脱気孔5
2と対向する部分だけである。これに対して、本発明の
気化器10では、図2に示すようにメッシュ部材60中
を気体が移動できるので、脱気膜70の全面で脱気する
ことが可能になる。
【0019】本発明の気化器10によると、液体容器と
気化器10との間にダイアフラム式の止め弁を使用した
場合、止め弁の開閉により液体材料に圧力がかかって
も、脱気膜70が変形することによって液体材料にかけ
られた圧力が吸収されるので、ウォータハンマーによる
圧力上昇が発生することがないという利点がある。ま
た、システムからのガス洩れは、メタルシールMによっ
て、確実に防止される。
【0020】
【発明の効果】本発明の気化器によると、液体材料中で
発生した気泡は脱気室に溜り、脱気膜を透過して気化室
内へ自動的に排出されるという効果を奏する。また、脱
気室を弁体内部に設けたため、気化器と別に脱気装置を
設ける必要がなく、構成が簡素化される。
【0021】なお、請求項2のように、弁体内壁と脱気
膜の間にメッシュ部材が設けられていると、脱気膜の全
面が脱気に関与するので、効率良く脱気することができ
る。
【0022】さらに、本発明の気化器を使用すると、配
管にダイアフラム式の止め弁を設けた場合でも、ウォー
タハンマーによる影響がなく、システムからのガス洩れ
も確実に防止できるという付随的効果がある。
【図面の簡単な説明】
【図1】 本発明の脱気機能を具えた気化器の要部の縦
断面拡大図。
【図2】 液体材料中の気体がどのように脱気されるか
を説明するための図であり、図2(a)は気化器が作動
している状態、図2(b)は気化器が停止して作動して
いない状態をそれぞれ示す部分断面拡大図。
【図3】 メッシュ部材の効果について説明するための
図であり、メッシュ部材を使用しない気化器について、
気化ブロックやアクチュエータ等の図示を省略した部分
断面図。
【図4】 従来の気化器を使用した液体材料気化供給装
置によって、CVD装置に気化した成膜材料を供給する
ための構成の概念図。
【図5】 図4の液体材料気化供給装置に使用される気
化器の要部縦断面拡大図。
【符号の説明】
10:脱気機能を具えた気化器 20:ベース 22:液体材料導入路 24:ガス流出路 26:弁座 30:気化ブロック 32:ダイアフラム 50:弁体 52:脱気孔 60:メッシュ部材 70:脱気膜 80:脱気室 90:気化室
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き Fターム(参考) 4D006 GA32 HA41 MB03 MC30 PB13 PB70 PC01 4D011 AA01 AA17 AC04 AC05 AD03 4K030 AA06 AA09 EA01 LA15 5F045 AB32 AC09 EE02

Claims (4)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 液体材料導入路とガス流出路を具えたベ
    ースと、ダイアフラムが一体形成された気化ブロック
    と、前記気化ブロック内に設けられた弁体及び弁座を有
    する気化器であって、 前記弁体の外面と気化ブロックの内面との間に気化室が
    形成され、 前記弁体は、カップ状で上面及び側面に脱気孔が形成さ
    れ、 前記弁体内に、断面がコ字形で、液体を透過させず気体
    を透過させる脱気膜が具えられ、 前記脱気膜と弁座との間に気泡溜め室を兼ねる脱気室が
    形成されていることを特徴とする、 気化器。
  2. 【請求項2】 前記弁体内壁と脱気膜との間に、メッシ
    ュ部材が設けられている、請求項1の気化器。
  3. 【請求項3】 前記脱気室の径が前記液体材料導入路の
    径より大きい、請求項1又は2の気化器。
  4. 【請求項4】 前記液体材料導入路の先端が漏斗状をな
    して前記脱気室につながっている、請求項1から3のい
    ずれかの気化器。
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