JP2814380B2 - 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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JP2814380B2
JP2814380B2 JP8206489A JP8206489A JP2814380B2 JP 2814380 B2 JP2814380 B2 JP 2814380B2 JP 8206489 A JP8206489 A JP 8206489A JP 8206489 A JP8206489 A JP 8206489A JP 2814380 B2 JP2814380 B2 JP 2814380B2
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茂 岡田
透 山岡
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【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、恒温槽内に、液体材料を収容しこれを気化
させる液体材料タンクと、この液体材料タンクからの気
化ガスの流量を制御するマスフローコントローラとを設
けた液体材料気合供給装置に関する。
〔従来の技術〕
上記液体材料気化供給装置においては、恒温槽内を加
熱する手段および液体材料タンクを加熱する手段をそれ
ぞれ設け、これらの加熱手段によって恒温槽内および液
体材料タンクをそれぞれ加熱し、マスフローコントロー
ラは恒温槽内の雰囲気によって加熱されるようにし、マ
スフローコントローラを通過する気化ガスが凝縮されな
いようにしていた。
〔発明が解決しようとする課題〕
ところで、液体材料タンクで発生した気化ガスをマス
フローコントローラを介してその下流側に送出する場
合、その送出途中において気化ガスが凝縮しないように
することが肝要であり、特に、マスフローコントローラ
の温度を、気化ガスが通過してもこれを凝縮させない温
度、すなわち、使用可能温度以上に維持しておく必要が
ある。
しかしながら、上記従来技術によれば、熱容量の大き
いマスフローコントローラの昇温に多大の時間がかかる
とともに、恒温槽内の急激な変化に対応しきれないとい
った欠点があった。
本発明は、上述の事柄に留意してなされたもので、、
その目的とするところは、マスフローコントローラを所
定の使用可能温度にまでできるだけ早く加熱することが
できるとともに、気化ガスがマスフローコントローラ内
で凝縮しないようにして所定量の気化ガスを安定して供
給することができる液体材料気化供給装置を提供するこ
とにある。
〔課題を解決するための手段〕
上述の目的を達成するため、本発明に係る液体材料気
化供給装置は、マスフローコントローラの金属製の本体
ボディに加熱手段を設けてこの加熱手段によって前記マ
スフローコントローラを直接加熱し得るように構成する
とともに、このマスフローコントローラの温度が所定値
以上のときにのみこれを介して気化ガスを下流側に送出
するようにしてなるものである。
〔作用〕
マスフローコントローラは加熱手段によって直接加熱
されるから、所定の使用可能温度に早く到達するととも
に、恒温槽内の急激な変化にも対応することができる。
そして、マスフローコントローラの温度が所定値以上の
ときにのみこれを介して気化ガスを下流側に送出するよ
うにしているので、気化ガスがマスフローコントローラ
内で凝縮することがなくなり、従って、所定量の気化ガ
スを安定して供給することができる。
〔実施例〕
以下、本発明の実施例を、図面を参照しながら説明す
る。
第1図は本発明に係る液体材料気化供給装置の構成の
一例を示し、この図において、1は恒温槽2とその上に
設けられる制御ボックス3とからなる液体材料気化供給
装置である。
先ず、恒温槽2の構成について説明すると、この恒温
槽2の天井壁や側壁には恒温槽内部を加熱する手段とし
てのヒータ4…が設けてあるとともに、内部上方には攪
拌用のファン5,5′が設けてある。6はヒータ4…の温
度を検出する温度センサである。そして、恒温槽2の内
部空間の下方には、例えば(C2H5O)4Si,SiCl4,GeCl4,P
OCl3などの液体材料7を収容し、これを気化させて気化
ガスを発生させる液体材料タンク(以下、タンクと云
う)8が設けてある。このタンク8は例えばステンレス
よりなり、その底部外壁にはタンク8を直接加熱する手
段としてのプレートヒータ9が密着するようにして取り
付けてある。10はプレートヒータ9付近の温度を検出す
る温度センサである。また、11は後述するフロートスイ
ッチ16A,16Bの信号に基づいて開閉制御されるストップ
バルブ12を備えた内部供給管、13は液体材料導入口、14
はその一端が液体材料導入口13に着脱自在に接続され、
他端が図外の液体材料源に接続された外部供給管であ
る。
15…はタンク8内の液体材料7中に設けられる多数
(例えば100本程度)の毛細管で、そのそれぞれは例え
ば外径が1.5mm、内径が1.0mm、長さが10mm程度に形成さ
れ、ステンレスあるいは石英ガラスなどよりなる。これ
らの毛細管15…は、液体材料7がプレートヒータ9など
によって加熱されて気化する際、その気化が急激に起こ
るのを防止し、気液平衡状態を良好に維持し促進するた
めに設けてある。
16A,16Bはタンク8内の液体材料7の液面を検出し所
定の信号を発するフロートスイッチで、液体材料7の液
面が通常使用時における最低レベルであるローレベル
(Lレベル)になったとき、一方のフロートスイッチ16
Aが動作して前記ストップバルブ12が開き、液体材料7
のタンク8内への導入が開始される。また、万一、Lレ
ベルを検出するフロートスイッチ16Aが何らかの原因で
動作しないとか、液体材料7の液面が使用可能最低レベ
ルL・Lになったときに警報を発するなど必要な動作
(停止)を行う。そして、液体材料7の液面が通常使用
時における最高レベルであるハイレベル(Hレベル)に
達すると、他方のフロートスイッチ16Bが動作して前記
ストップバルブ12が閉じ、液体材料7のタンク7への導
入が停止される。また、万一、Hレベルを検出するフロ
ートスイッチ16Bが何らかの原因で動作しないときは、
フロートスイッチ16Aが前記Hレベルより上位に設定さ
れた使用可能限界レベルであるH・Hレベルにおいて動
作し、これに基づいてストップバルブ12を閉じ、自動警
報を発するなど必要な動作(停止)を行うようにして、
液体材料7の供給におけるバックアップシステムが構成
されている。
17は内部配管18を介して前記タンク8と接続され、タ
ンク8内で発生した気化ガスの流量を制御する例えばノ
ルマルクローズドタイプのマスフローコントローラで、
このマスフローコントローラ17として例えば特開昭62−
13884号公報に開示されるものを用いることができる。
このマスフローコントローラ17にはこれを直接加熱する
ための加熱手段としてのプレートヒータ19とその温度を
検出するための温度センサ20が設けてある。
第2図は上記マスフローコントローラ17の一例を示
し、この図において、41は例えばステンレスなどの金属
よりなる本体ボディで、例えばこの本体ボディ41の両側
部にガス入口42,ガス出口43が形成されるとともに、そ
の内部にはガス入口42とガス出43との間を結ぶガス流路
44が形成してある。そして、前記プレートヒータ19はガ
ス流路44を囲む部分を十分加熱できるように本体ボディ
41に当接するようにして温度センサ20とともに設けてあ
る。
そして、前記ガス流路44の途中には、センサ部45とバ
イパス部46とからなる流量測定部47と、ガス流路44に形
成された弁口48を閉止する方向に常時付勢された弁体49
とこの弁体49を駆動する弁駆動部50とからなる流体制御
部51とが設けられている。前記弁駆動部50は耐熱性のあ
るものであれば何でもよく、図示する例ではピエゾスタ
ックよりなり、このピエゾスタックに所定の電圧を与え
ると、ばね52の付勢力に抗して弁体49が移動して、所定
の開度で開くのである。
再び第1図において、21はマスフローコントローラ17
の下流側と気化ガス供給口22との間を接続する内部配管
である。なお、23は断熱材である。
24は前記気化ガス供給口22に着脱自在に接続される外
部配管で、その外周には例えばリボンヒータのような加
熱手段25が設けてあり、26はこの加熱手段24の温度を検
出する温度センサである。
27は外部配管24の下流側に接続される外部装置で、液
体材料気化供給装置1からの気化ガスの供給を受けて所
定の反応などを行う例えばCVD装置であり、28は真空ポ
ンプである。前記外部装置27は詳細には図示してない
が、内部が適当な真空度と温度になるように制御され
る。
次に、前記制御ボックス3は、内部にマイクロコンピ
ュータなどのコントローラを備え、前記恒温槽2や外部
配管24に設けられた温度センサ6,10,20,26やフロートス
イッチ16A,16Bなどからの検出信号を処理し、恒温槽2
や外部配管24などに設けられた各種機器を制御したり、
演算結果を格納するとともに、必要なデータを表示した
り、警報を発したりするもので、その操作・表示部29に
は例えば恒温槽2内の温度調節を行うダイヤル30、タン
ク8の温度調節を行うダイヤル31、外部配管24の温度調
節を行うダイヤル32などとともに、マスフローコントロ
ーラ17の予熱完了を示す表示灯33が設けてある。
而して、上記構成の液体材料気化供給装置1によって
外部装置27に所定の気化ガスを供給するには、先ず、タ
ンク8内に所定のレベル範囲に液体材料7を収容した状
態で、ヒータ4…、プレートヒータ9,19、リボンヒータ
25に通電して、恒温槽2内、タンク8、マスフローコン
トローラ17、外部配管24を加熱する。そして、液体材料
7の気化が最も円滑に行われるときの温度が例えば70℃
前後であれば、タンク7の温度が70℃前後になるように
加熱するとともに、恒温槽2内の温度が70〜73℃前後
に、そして、マスフローコントローラ17の温度が75℃前
後に、また、外部配管24の温度が75〜90℃前後にそれぞ
れなるように加熱するのである。つまり、外部配管24を
加熱するリボンヒータ25の温度は、恒温槽2またはタン
ク8の温度と関連づけて、例えば恒温槽2内の温度に比
べて5〜25℃程度高くなるように設定してある。この温
度設定は前記制御ボックス3内のコントローラで行うよ
うにしてある。
ところで、前記タンク8内の液体材料7は加熱されな
くても常時、若干は気化して気化ガスとなっているので
あるが、マスフローコントローラ17が閉止されている限
りは再凝縮してタンク8内に戻っている。そして、この
液体材料7は前記タンク8の加熱により気化が盛んにな
るが、マスフローコントローラ17が閉止されているの
で、再凝縮してタンク8内に戻る。
そして、マスフローコントローラ17の温度が所定の値
に達すると、制御ボックス3の操作・表示部29の表示灯
33が点灯あるいは点滅して、マスフローコントローラ17
の予熱が完了し、このマスフローコントローラ17が、そ
れを通過する気化ガスを凝縮させることがない使用可能
な温度に達したことが表示されるとともに、予熱完了信
号が出力され、この予熱完了信号に基づいて前記マスフ
ローコントローラ17を所定の開状態にする信号が発せら
れ、これによってマスフローコントローラ17は開状態に
なり、気化ガスを下流側に送出できる状態になるが、気
化ガスの送出時、タンク8を加熱するプレートヒータ9
がオフされる。また、このとき、マスフローコントロー
ラ17を加熱するプレートヒータ19もオフされるが、温度
センサ20の働きでマスフローコントローラ17が前記使用
可能な温度より低下すると、プレートヒータ19が再びオ
ンするようにしてある。
そして、このとき、他のヒータ4…,25には所定の通
電を続け、特に、恒温槽2内の温度はヒータ4…によっ
て所定の値になるように温度調節する。つまり、気化ガ
スの供給時にはタンク8の直接加熱を停止するととも
に、恒温槽2に設けたヒータ4…によって恒温槽2内の
温度が所定値になるように温度調節し、この状態の下
に、気化ガスをマスフローコントローラ17を介して外部
装置27に供給するのである。
以上の説明から明らかなように、マスフローコントロ
ーラ17はその予熱時においては、恒温槽2内の雰囲気に
よるのではなく、マスフローコントローラ17に取りつけ
られたプレートヒータ19によって直接加熱されるもので
あるから、所定の使用可能温度に早く到達することがで
きるとともに、恒温槽2内で急激な変化が生じてもこれ
に対応することができる。
そして、マスフローコントローラ17の温度が所定値以
上のときにのみこれを介して気化ガスを下流側に送出す
るようにしているので、気化ガスがマスフローコントロ
ーラ17内で凝縮することがなくなり、従って、所定量の
気化ガスを安定して供給することができる。
なお、液体材料7および外部装置27は、上記実施例に
示すものに限られるものではないことは云うまでもな
い。そして、上記マスフローコントローラ17はノルマル
クローズドタイプのものを用いているが、これに代え
て、ノルマルオープンタイプのものを用いてよい。この
場合、内部配管18に別途ストップバルブを設ける必要が
ある。また、マスフローコントローラ17における弁駆動
部50は、前記ピエゾスタックの他、例えばサーマル方
式、電磁式、手動式など種々用いることができることは
云うまでもない。
〔発明の効果〕
以上説明したように、本発明によれば、マスフローコ
ントローラの金属製の本体ボディに加熱手段を設けてこ
の加熱手段によって前記マスフローコントローラを直接
加熱し得るように構成するとともに、このマスフローコ
ントローラの温度が所定値以上のときにのみこれを介し
て気化ガスを下流側に送出するようにしているので、マ
スフローコントローラを所定の使用可能温度にまででき
るだけ早く加熱することができるとともに、気化ガスが
マスフローコントローラ内で凝縮しないようにして所定
量の気化ガスを安定して供給することができる。
【図面の簡単な説明】
第1図および第2図は本発明の一実施例を示し、第1図
は本発明に係る液体材料気化供給装置の一例を示す一部
を断面した構成図、第2図はマスフローコントローラの
一例を示す縦断面図である。 1……液体材料タンク、2……恒温槽、7……液体材
料、8……液体材料タンク、17……マスフローコントロ
ーラ、19……マスフローコントローラを加熱する手段、
41……本体ボディ。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 山岡 透 京都府京都市南区吉祥院宮の東町2番地 株式会社エステック内 (72)発明者 家城 孝之 京都府京都市南区吉祥院宮の東町2番地 株式会社エステック内 (56)参考文献 特開 昭64−67243(JP,A) (58)調査した分野(Int.Cl.6,DB名) B01J 7/00 C23C 16/44

Claims (1)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】恒温槽内に、液体材料を収容しこれを気化
    させる液体材料タンクと、この液体材料タンクからの気
    化ガスの流量を制御するマスフローコントローラとを設
    けた液体材料気化供給装置において、前記マスフローコ
    ントローラの金属製の本体ボディに加熱手段を設けてこ
    の加熱手段によって前記マスフローコントローラを直接
    加熱し得るように構成するとともに、このマスフローコ
    ントローラの温度が所定値以上のときにのみこれを介し
    て前記気化ガスを下流側に送出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。
JP8206489A 1989-04-01 1989-04-01 液体材料気化供給装置 Expired - Lifetime JP2814380B2 (ja)

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JP5576577B1 (ja) * 2014-02-13 2014-08-20 株式会社大和製作所 ガス取出装置
JP6578125B2 (ja) * 2015-04-30 2019-09-18 株式会社フジキン 気化供給装置

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