JP2003273026A - 液体材料気化供給装置 - Google Patents

液体材料気化供給装置

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Abstract

(57)【要約】 【課題】 連続的に気化ガスを発生させることができる
とともに、発生した気化ガスを精度よく安定して流量制
御することができる、信頼性の高い小型コンパクトな液
体材料気化供給装置を提供すること。 【解決手段】 液体材料LMを収容し、この液体材料L
Mを加熱して所定のガスGを発生させる材料タンク1
と、この材料タンク1に液体材料LMを供給するための
液体材料供給管3と、前記材料タンク1において発生し
たガスGを導出するガス導出管7を備えてなる液体材料
気化供給装置において、前記材料タンク1にこれを専用
的に加熱する加熱装置2を設けるとともに、前記液体材
料供給管3に、前記材料タンク1に供給される液体材料
LMを予熱するための予熱装置4および材料タンク1に
供給される液体材料LMの流量調整を行うための液体流
量調整装置5を設けた。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】この発明は、例えば半導体製
造において用いられる各種のガスを、液体材料を気化す
ることによって供給するための液体材料気化供給装置に
関する。
【0002】
【従来の技術】従来の液体材料気化供給装置として、恒
温槽内に液体材料を加熱し気化させるためのするための
材料タンクと、この材料タンクにおいて生じたガスの流
量を制御するマスフローコントローラとを設けたものが
ある。図3はこのような液体材料気化供給装置を概略的
に示すもので、この図において、31は適宜の温度に設
定された恒温槽で、その内部には、液体材料LMを収容
し、この液体材料LMを加熱するためのヒータ32を備
えた材料タンク33が設けられている。この材料タンク
33には、液体材料LMを供給する液体材料供給管34
と、材料タンク33において発生したガスを導出するガ
ス導出管35が接続されている。そして、液体材料供給
管34には開閉弁36が設けられ、ガス導出管35の恒
温槽31内の部分には高温用マスフローコントローラ3
7が設けられている。
【0003】上記構成の液体材料気化供給装置において
は、液体材料LMを収容した材料タンク33がヒータ3
2によって加熱されると、その内部の温度が上昇し、液
体材料LMの蒸気圧が高められ、これによって液体材料
LMが気化されて所定のガスになる。この発生ガスは、
材料タンク33とガス導出管35との圧力差を得ること
で、高温用マスフローコントローラ37で直接流量制御
して外部に取り出され、図示していないユースポイント
(例えば半導体製造装置)方向に送られる。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】ところで、前記図3に
示した液体材料気化供給装置においては、材料タンク3
3内の液体材料LMの液量は、図示していないが、フロ
ートを利用した液面計によって検出され、前記液体材料
LMが所定の量以下になったときには、液体材料供給管
34に設けられた開閉弁36を開いて材料タンク33内
に液体材料LMが供給される。この場合、供給される液
体材料LMによって材料タンク33内の液体材料LMの
温度が低下し、所望のガス発生が行われにくくなるとこ
ろから、前記液体材料LMの供給の都度、ガス発生が中
断されることになり、したがって、気化ガスの連続発生
および連続供給を行うことができないといった不都合が
あった。
【0005】また、高温用マスフローコントローラ37
でガスの流量制御を行う場合、制御弁部での断熱膨張に
よる熱を供給する必要があるところから、高温用マスフ
ローコントローラ37の温度を材料タンク33における
温度よりも10℃程度高く設定する必要があった。この
ため、高温用マスフローコントローラ37に組み込まれ
ている流量センサ部の温度がこれに伴って高くならざる
を得ず、その結果、高温用マスフローコントローラ37
による発生ガスの流量制御の安定性および信頼性の低下
を来すといった不都合があった。
【0006】さらに、上記従来の液体材料気化供給装置
においては、恒温槽31内に材料タンク33や高温用マ
スフローコントローラ37を収容していたため、装置全
体が大型にならざるを得ないといった構成上の不都合も
あった。
【0007】この発明は、上述の事柄に留意してなされ
たもので、その目的は、連続的に気化ガスを発生させる
ことができるとともに、発生した気化ガスを精度よく安
定して流量制御することができる、信頼性の高い小型コ
ンパクトな液体材料気化供給装置を提供することであ
る。
【0008】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するた
め、請求項1に記載の発明では、液体材料を収容し、こ
の液体材料を加熱して所定のガスを発生させる材料タン
クと、この材料タンクに液体材料を供給するための液体
材料供給管と、前記材料タンクにおいて発生したガスを
導出するガス導出管を備えてなる液体材料気化供給装置
において、前記材料タンクにこれを専用的に加熱する加
熱装置を設けるとともに、前記液体材料供給管に、前記
材料タンクに供給される液体材料を予熱するための予熱
装置および材料タンクに供給される液体材料の流量調整
を行うための液体流量調整装置を設けている。
【0009】上記請求項1に記載の発明によれば、材料
タンクに供給される液体材料がその供給前に予熱される
とともに、その供給量が制限されるので、材料タンク内
における気化に悪影響が及ぼされることがなく、気化ガ
ス発生中においても液体材料の供給を行うことができ
る。材料タンクに専用の加熱装置を設けているので、大
きな恒温槽が不要になる。
【0010】そして、請求項2に記載の発明では、液体
材料を収容し、この液体材料を加熱して所定のガスを発
生させる材料タンクと、この材料タンクに液体材料を供
給するための液体材料供給管と、前記材料タンクにおい
て発生したガスを導出するガス導出管を備えてなる液体
材料気化供給装置において、前記材料タンクにこれを専
用的に加熱する加熱装置を設けるとともに、前記ガス導
出管にガス流量計およびガス流量制御弁を互いに独立し
た状態で設け、前記ガス流量計およびガス流量制御弁を
個別に温度制御するようにしている。
【0011】上記請求項2に記載の発明によれば、ガス
流量制御弁については、断熱膨張による熱を補うため、
材料タンクよりも例えば10℃程度高い温度に設定する
ことができる。この場合、ガス流量計は、前記ガス流量
制御弁より5〜8℃程度低い温度に設定することができ
る。したがって、気化ガスを精度よく測定しこれを精度
よく流量制御することができる。そして、材料タンクに
専用の加熱装置を設けているので、大きな恒温槽が不要
になる。
【0012】さらに、請求項3に記載の発明では、液体
材料を収容し、この液体材料を加熱して所定のガスを発
生させる材料タンクと、この材料タンクに液体材料を供
給するための液体材料供給管と、前記材料タンクにおい
て発生したガスを導出するガス導出管を備えてなる液体
材料気化供給装置において、前記材料タンクにこれを専
用的に加熱する加熱装置を設けるとともに、前記液体材
料供給管に、前記材料タンクに供給される液体材料を予
熱するための予熱装置および材料タンクに供給される液
体材料の流量調整を行うための液体流量調整装置を設け
るとともに、前記ガス導出管にガス流量計およびガス流
量制御弁を互いに独立した状態で設け、前記ガス流量計
およびガス流量制御弁を個別に温度制御するようにして
いる。
【0013】上記請求項3に記載の発明によれば、上記
請求項1および2に記載の発明の効果の全てが得られ
る。
【0014】
【発明の実施の形態】以下、この発明の詳細を、図を参
照しながら説明する。図1は、この発明の液体材料気化
供給装置の構成の一例を概略的に示すもので、この図に
おいて、1は材料タンクで、液体材料LMを収容すると
ともに、例えばその上面を除く周囲全体に加熱装置とし
てのヒータ2が設けられて専用的に加熱保温され、内部
に収容された液体材料LMを所定の温度で加熱して気化
ガスGを発生させるように構成されている。なお、図示
は省略しているが、材料タンク1には、適宜の液面検出
センサが設けられており、液体材料LMの液面が所定の
液面レベルまで低下するとこれを検出し、材料補給信号
を出力するように構成されている。
【0015】3は材料タンク1に液体材料LMを供給す
るための液体材料供給管で、材料タンク1に供給される
液体材料LMを予熱するための予熱装置4と前記液体材
料LMの流量調整を行うための液体流量調整装置5が例
えばこの順で直列に設けられており、予熱装置4の上流
側の液体材料供給管3は、適宜の配管を介して液体材料
LMを収容した液体材料供給源(図示していない)に接
続されている。そして、予熱装置4は、例えばヒータよ
りなり、これが液体材料供給管3の外周に巻設されてい
る。また、液体流量調整装置5は、例えば液体用マスフ
ローコントローラよりなり、ヒータなどの加熱装置6に
よって所定の温度に加熱保温されるように構成されてい
る。
【0016】7は材料タンク1内において発生した気化
ガスGを導出するガス導出管で、ガス流量計8、ガス流
量制御弁9および開閉弁10が例えばこの順で互いに独
立した状態で設けられており、開閉弁10の下流側のガ
ス導出管7は、適宜の配管を介してユースポイント(図
示していない)に接続されている。そして、ガス流量計
8は、例えばガス用マスフローメータよりなり、ヒータ
などの加熱装置11によって所定の温度に加熱保温され
るように構成されている。また、ガス流量制御弁9は、
例えばピエゾアクチュエータ9aによってバルブの開度
が制御されるピエゾバルブなどガス用制御バルブよりな
り、ヒータなどの加熱装置12によって所定の温度に加
熱保温されるように構成されている。
【0017】そして、13は材料タンク1の加熱装置
2、液体材料供給管3に設けられる液体材料LMの予熱
装置4、液体流量調整装置5の加熱装置6、ガス流量計
8の加熱装置11およびガス流量制御弁9の加熱装置1
2を、それぞれ、個別に温度制御する温度コントローラ
で、液体材料気化供給装置全体を制御する制御装置とし
てのパソコン14からの指令に基づいて、前記各加熱装
置2,4,6,11,12を温度制御する。そして、パ
ソコン14は、液体流量調整装置5およびガス流量計8
からの検出出力が入力され、これに基づいて所定の演算
を行って液体流量やガス流量を求めたり、また、これら
の演算結果に基づいて液体流量調整装置5およびガス流
量制御弁9に所定の制御信号を出力する機能や、材料タ
ンク1に設けられた液面検出センサからの検出信号に基
づいて液体流量調整装置5に所定の開度信号を出力する
機能などを備えている。
【0018】次に、上記構成の液体材料気化供給装置の
動作について説明すると、材料タンク1内の液体材料L
Mを加熱して気化ガスGを発生させるに際して、所望の
ガスGを連続的かつ安定に発生させるために、液体材料
LMの種類に応じた最適の状態で気化が行われるよう
に、材料タンク1の加熱温度T℃を設定する。このと
き、液体材料供給管4に設けられる予熱装置4の温度
は、これによって予熱される液体材料LMが材料タンク
1内に供給しても、材料タンク1内における液体材料L
Mの気化を妨げない程度のに設定される。そして、液体
材料供給管4に設けられる液体流量調整装置としての液
体用マスフローコントローラ5は、加熱装置6によって
前記液体材料LMの温度を低下させない程度の温度に加
熱保温される。一方、ガス導出管7に設けられるガス流
量制御弁としてのガス用ピエゾバルブ9の温度は、断熱
膨張による熱を補うため、材料タンク1の設定温度T℃
よりも10℃程度高い温度に加熱保温される。そして、
ガス導出管7に設けられるガス流量計8としてガス用マ
スフローメータは、ガス流量制御弁9の設定温度より5
〜8℃程度低い温度になるように加熱保温される。
【0019】上記の液体材料気化供給装置においては、
通常、液体流量調整装置5は閉じられている。この状態
で、液体材料LMを収容した材料タンク1を加熱装置2
によって加熱することにより、その内部の温度が上昇
し、液体材料LMの蒸気圧が高められ、これによって液
体材料LMが気化されて所定の気化ガスGが発生する。
この気化ガスGは、材料タンク1とガス導出管7との圧
力差を得ることで、ガス導出管7に導出される。このガ
ス導出管7には、ガス流量計8およびガス流量制御弁9
が互いに独立した状態で設けられているが、ガス流量制
御弁9は、材料タンク1の設定温度T℃よりも10℃程
度高い温度に加熱保温されているので、断熱膨張による
熱を十分補うことができ、前記気化ガスGを精度よく流
量調整することができる。また、ガス流量計8は、ガス
流量制御弁9よりも5〜8℃程度低い温度に加熱保温さ
れているので、前記気化ガスGの流量を精度よく測定す
ることができ、したがって、ガス導出管7に導出された
気化ガスGは、開閉弁10を経て、ユースポイント方向
に所定の流量で流れていく。
【0020】そして、前記材料タンク1内の液体材料L
Mがある一定量以下になると、液面検出センサから所定
の信号がパソコン14に送られる。この信号入力によ
り、パソコン14から所定の信号が予熱装置4および加
熱装置6に送られて、これらが所望の加熱動作に入る。
そして、所定の時間経過後、液体流量調整装置5が開く
ことにより、新しい液体材料LMが材料タンク1に補給
される。この場合、補給される液体材料LMは、予熱装
置4によって所定の温度に加熱(予熱)されるととも
に、その供給される量が液体流量調整装置5によって制
限(調整)されるので、この液体材料LMの補給によっ
て、材料タンク1内の液体材料LMの気化が妨げられる
ことはない。つまり、液体材料LMの補給中においても
材料タンク1内の液体材料LMは温度が低下したりせ
ず、加熱によって気化し、気化ガスGの発生を維持す
る。
【0021】上述のように、上記構成の液体材料気化供
給装置においては、液体材料供給管3に、材料タンク1
に供給される液体材料LM予熱するための予熱装置4お
よび前記液体材料LMの流量調整を行うための液体流量
調整装置5を設けているので、材料タンク1内の液体材
料LMが少なくなったときに補充のために供給される液
体材料LMがその供給前に予熱されるとともに、その供
給量が所望の流量となるように制限されるので、材料タ
ンク1内における気化に悪影響が及ぼされることがな
く、気化ガス発生中においても液体材料LMの供給を行
うことができる。そして、気化ガスGを導出するガス導
出管7に設けられるガス流量計8およびガス流量制御弁
9をそれぞれの機能が最も発揮されるように、それぞれ
独立して温度制御されるので、気化ガスGを精度よく測
定しこれを精度よく流量制御することができる。さら
に、材料タンク1を専用の加熱装置2によって加熱する
ようにしているので、液体材料LMの気化を最良の条件
で行わせるための温度になるように自在に温度調整する
ことができる。
【0022】さらに、材料タンク1に加熱装置2を設
け、液体材料供給管3に予熱装置4を設け、液体流量調
整装置5に加熱装置6を設け、ガス流量計8に加熱装置
11を設け、ガス流量制御弁9に加熱装置12を設ける
とともに、これらをそれぞれ最適の温度になるように加
熱保温しているので、図3に示したような恒温槽31を
設ける必要がなく、全体として小型コンパクトな液体材
料気化供給装置を構成することができる。
【0023】この発明は、上述の実施の形態に限られる
ものではなく、例えば、図2に示すように、ガス流量制
御弁9として、シャットオフ可能な空圧弁9Bを一体的
に設けたものを用いてもよい。
【0024】そして、上記図1および図2のいずれの液
体材料気化供給装置においても、ガス流量計8として高
温用マスフローメータを用い、かつそのセンサ部として
太径のキャピラリを使用した場合、センサ部における圧
損を低減することができ、より小型化が促進され、しか
も、低温度化によってより信頼度を高めることができ
る。
【0025】なお、液体流量調整装置5としては、制限
オリフィスを用いることもできる。
【0026】また、液体材料供給管3における予熱装置
4と液体流量調整装置5の配置関係を図示例のものと逆
にしてもよく、さらに、ガス導出管7におけるガス流量
計8とガス流量制御弁9の配置関係を図示例のものと逆
にしてもよい。
【0027】
【発明の効果】以上のように、この発明の液体材料気化
供給装置によれば、材料タンクに対して液体材料を供給
するときにおいても、材料タンク内における液体材料の
気化が中断されることがない。したがって、液体材料を
連続的かつ安定に気化させて所望の気化ガスを発生させ
ることができるとともに、発生した気化ガスを精度よく
安定して流量制御することができる。そして、従来のよ
うに、材料タンクを恒温槽に収容する必要がないので、
装置全体を小型コンパクトに構成することができる。つ
まり、この発明によれば、小型で信頼性の高い液体材料
気化供給装置が得られる。
【図面の簡単な説明】
【図1】この発明の液体材料気化供給装置の構成の一例
を概略的に示す図である。
【図2】前記液体材料気化供給装置の構成の他の例を概
略的に示す図である。
【図3】従来技術を説明するための図である。
【符号の説明】
1…材料タンク、2…加熱装置、3…液体材料供給管、
4…予熱装置、5…液体流量調整装置、7…ガス導出
管、8…ガス流量計、9…ガス流量制御弁、LM…液体
材料、G…気化ガス。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 清水 哲夫 京都府京都市南区上鳥羽鉾立町11番5 株 式会社エステック内 Fターム(参考) 4K030 CA04 EA01 KA25 KA39 KA41 LA15 5F045 BB08 EE02 EE04

Claims (3)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 液体材料を収容し、この液体材料を加熱
    して所定のガスを発生させる材料タンクと、この材料タ
    ンクに液体材料を供給するための液体材料供給管と、前
    記材料タンクにおいて発生したガスを導出するガス導出
    管を備えてなる液体材料気化供給装置において、前記材
    料タンクにこれを専用的に加熱する加熱装置を設けると
    ともに、前記液体材料供給管に、前記材料タンクに供給
    される液体材料を予熱するための予熱装置および材料タ
    ンクに供給される液体材料の流量調整を行うための液体
    流量調整装置を設けたことを特徴とする液体材料気化供
    給装置。
  2. 【請求項2】 液体材料を収容し、この液体材料を加熱
    して所定のガスを発生させる材料タンクと、この材料タ
    ンクに液体材料を供給するための液体材料供給管と、前
    記材料タンクにおいて発生したガスを導出するガス導出
    管を備えてなる液体材料気化供給装置において、前記材
    料タンクにこれを専用的に加熱する加熱装置を設けると
    ともに、前記ガス導出管にガス流量計およびガス流量制
    御弁を互いに独立した状態で設け、前記ガス流量計およ
    びガス流量制御弁を個別に温度制御するようにしたこと
    を特徴とする液体材料気化供給装置。
  3. 【請求項3】 液体材料を収容し、この液体材料を加熱
    して所定のガスを発生させる材料タンクと、この材料タ
    ンクに液体材料を供給するための液体材料供給管と、前
    記材料タンクにおいて発生したガスを導出するガス導出
    管を備えてなる液体材料気化供給装置において、前記材
    料タンクにこれを専用的に加熱する加熱装置を設けると
    ともに、前記液体材料供給管に、前記材料タンクに供給
    される液体材料を予熱するための予熱装置および材料タ
    ンクに供給される液体材料の流量調整を行うための液体
    流量調整装置を設けるとともに、前記ガス導出管にガス
    流量計およびガス流量制御弁を互いに独立した状態で設
    け、前記ガス流量計およびガス流量制御弁を個別に温度
    制御するようにしたことを特徴とする液体材料気化供給
    装置。
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