JP3352751B2 - 液流を気流に変換する方法及び装置 - Google Patents

液流を気流に変換する方法及び装置

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Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は液流を気流に変換する方
法及びそのための装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】かかる変換において、液流は流体が気化
する空間に導かれ、そこで生ずる蒸気は搬送気体（carr
ier gas）と混合されて搬送される。
【０００３】この方法は公知であり、例えば化学蒸着の
工程を行うためにこの種のガスあるいは蒸気が必要な部
位に用いられる。この方法は例えば半導体チップを作る
ときに行われる。
【０００４】かかる変換を行うための方法として、いわ
ゆるバブラー法（bubbler method）という方法が知られ
ている。ここの方法によると、搬送気体、例えば酸素が
気化されるべき液体、例えばテトラ エチル オルト
シリケート（Tetra Ethyl Orto Silicate,TEOS）の中に
導かれる。搬送気体は液体中で気泡を生ずる。もし、液
体が所定高温に保たれていると、液面上の閉空間にて搬
送気体と蒸気との混合が行われる。この混合気体は搬出
されて、例えば上記化学蒸着のために使用される。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、この公
知の方法には問題がある。搬出された気体、すなわち混
合気体の流れは連続的ではなく安定しない。安定性そし
て連続性に関し変動が大きく、かかる流れは気泡により
しばしば完全に停止してしまうことさえある。かかる問
題は、特に、１０〜５００グラム／時程度の弱い流れの
ときに顕著である。
【０００６】不安定性そして不連続性は、規模に関して
温度が決定的なパラメータであるということの結果とし
て生ずるが、他のパラメータ、例えば圧力、気泡のサイ
ズそして液面の高さ等もかなりの程度影響する。また、
このバブラー法は、必要に応じ、搬送気体なしでも実施
できることに注意せねばならない。しかし、その場合、
例えばTEOSを１１０℃という比較的高い温度とすること
が必要である。
【０００７】本発明はかかる問題を解決することを目的
とする。
【０００８】
【課題を解決するための手段、作用及び発明の効果】本
発明によれば、上記問題はその方法に関し、液流を気流
に変換する方法であって、液体の気化のための気化空間
に該液流を導き、生じた蒸気が搬送気体に混合される方
法において、液体は注入孔を経て混合空間にもたらさ
れ、該混合空間にて上記注入孔の出口開口に近接して勢
いをもって、上記注入孔から出る液体の方向に対して直
角方向に通過するように搬送気体が直接導かれ、液体が
上記出口開口を通過直後に該液体が搬送気体と混合さ
れ、搬送気体と蒸気の混合気体が、加熱可能な気化空間
に導かれ、最後に該気化空間から搬出されることを特徴
とする液流を気流に変換することにより達成される。
【０００９】ここで、混合と気化の工程が完全にそして
制御されつつおこなわれることが重要である。そのため
には、液体は搬送気体とすぐに、すなわち長い距離を移
動する前に混合されること、そしてその後に気化がすぐ
になされることである。気化されるべき液体が搬送気体
との混合のための混合空間に達したならばすぐに、搬送
気体と大いに接触せねばならない。したがって、搬送気
体は液体が混合空間に入る場所にまで導かれねばならな
いし、また、その後に、混合気体は速やかに、したがっ
て例えば短距離のもとに、気化空間にもたらされねばな
らない。
【００１０】熱は気化に必要である。気化されるべき液
体及びその量によっては、好ましくない影響を回避し
て、熱が加えられたり、あるいは周囲から吸収されたり
せねばならない。
【００１１】本発明によると気体流の変動は１％以下と
なる。
【００１２】本発明の一形態によると、液体を調整弁を
介して混合空間に供給すると有利であり、混合気体は圧
力下で気化空間へ搬送される。勿論、複数種の液体が混
合空間にもたらされるときには、各液体について一箇と
して複数の調整弁が用いられる。混合気体が気化空間に
もたらされる際の圧力は、混合空間の出口を形成するノ
ズルにより達成される。
【００１３】本発明の方法に適用される液体は、例えば
トリメチルフォスフェイト（trimethylphosphate:TM
P）:（CH3O）3P、トリメチルボレイト（trimethylborat
e:TMB）:（CH3O）3Ｂ、テトラエチルオルトシリケート
（tetra-ethylorthosilicate:TEOS）:（CH3-CH2O)4-Si
である。酸素は気体の状態でこれら三つの液体のすべて
について搬送気体として用いられ、これらは半導体の製
造のために使われる。
【００１４】本発明の実施の一つの形態においては、TE
OSが液体として使用した場合、６リットル／分の酸素を
搬送気体として３０グラム／時の流量の液体について実
施できた。良好な気化を行うために、１０ジュール／秒
の熱を加える必要があった（TMP及びTMBの場合にさらな
る熱を加える必要はなかった）。
【００１５】他の種類の液としてTiCl4を本発明に適用
してみた。この場合水素を搬送気体として用いた。これ
で得られる物質は、例えば切削工具等の金属の焼戻しに
使用した。
【００１６】上記本発明方法を実施するための装置は、
気化及び搬送気体との混合を行い、搬送気体と蒸気との
混合体のための出口を備える空間へ液を供給する供給手
段を備えるものにおいて、供給手段は混合空間への調整
自在な出口開口をもつ一つもしくは複数の弁をもつ液体
の供給手段と、液体と搬送気体との混合を完全に行うに
十分な量の搬送気体を、上記出口開口の前を通るよう
に、上記混合空間に導く手段と、混合空間から必要に応
じ加熱される気化のための気化空間へ搬送気体を導く手
段とを備え、上記混合空間は出口開口に対して直角な方
向に延びる狭隘な流路を形成し、上記気化空間から搬送
気体と蒸気との混合気体が搬出されるようになってお
り、上記弁と、必要に応じ混合空間そして気化空間が一
つのユニットを形成していることにより得られる。
【００１７】かかる特徴は、混合空間の経路とここから
気化空間までの経路を短くするという点で重要である。
【００１８】さらに、本発明装置の好ましい形態として
は、第一通路、第二通路そして管状部をもつ槽を備え、
第一通路は槽の一つの壁面に弁のために形成され、第二
通路は搬送気体を導くために上記第一通路に近接して形
成され、管状部は混合空間として機能し、ノズルを介し
て気化閉空間に通じる上記第一通路の延長に位置し、上
記気化閉区間の一つの壁面に搬送気体と蒸気の混合気体
のための出口が形成されているように構成できる。
【００１９】
【実施例】以下、添付図面にもとづき、本発明の実施例
を説明する。
【００２０】図１に示すいわゆるバブラー装置と呼ばれ
る公知装置にあっては、搬送気体はドージング機構（do
sing mechanism）１を経て管３中を矢印２の方向に流
れ、気化されるべき液体５が収められている槽４に達す
る。槽４内では、液５と搬送気体の混合が行われ、気化
がなされる。槽４内に配された熱調整装置７により、気
化に必要な熱量が加えられる。搬送気体と生じた上記の
混合気体は液体５の液面に上昇し排気管９とドージング
機構９を経て、必要な部位に導かれる。
【００２１】かかる公知の方法で装置から得られた混合
気体は安定せずまた連続しない。
【００２２】図２は本発明による装置の主要部を示して
いる。該部分では、搬送気体は混合のための空間内の弁
の出口側に供給されている。搬送気体１０は、図示のご
とく弁の出口に対して直角方向に延びる狭隘な混合空間
１１を勢い良く矢印の方向に流れる。気化されるべき液
体は弁口１２を経て混合空間１１に入る。弁口１２に精
度よく搬送気体を導くことによって、弁口を通って混合
空間１１に液体が落ちるとすぐに、滴状となる前に液体
は搬送気体により連続的に捕捉され完全に混合される。
かくして得られた混合気体は気化空間に向け矢印１３の
方向に導かれる。
【００２３】図３は本発明装置をさらに詳細に示してい
る。槽１４は壁面に開口１５を有し、該開口１５を経て
搬送気体１６が混合空間１７に向け矢印の方向に流れ
る。搬送気体１６は直ぐに弁（通常電磁弁）１９の出口
開口１８の下方位置に導かれる。該出口開口１８は槽１
４の壁に形成された開口で混合空間に連通している。図
では一箇の弁が示されているが、本発明装置では複数の
弁を用いて、種々の液体が混合室にもたらされるように
することができる。
【００２４】混合空間１７では、完全な混合が行われ
る。それから混合気体は矢印２１に示すごとく管状部２
０に流入する。しかる後、矢印２３のごとく気化空間２
４に向け噴射部２２を経て噴射される。該気化空間では
気化がなされ、搬送気体と蒸気は所定の目的部位にまで
搬送される。
【図面の簡単な説明】
【図１】液流を気流に変換する公知装置の概要構成図で
ある。
【図２】本発明の一実施例装置の主要部の断面図で、液
体と搬送気体の混合が行われる部分を示している。
【図３】本実施例の詳細な断面図である。
【符号の説明】
１０ 搬送気体 １１ 混合空間 １２ 弁口 １６ 搬送気体 １７ 混合空間 １８ 出口開口
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名) B01J 7/00 - 7/02

Claims (4)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 液流を気流に変換する方法であって、液
    体の気化のための気化空間に該液流を導き、生じた蒸気
    が搬送気体に混合される方法において、液体は注入孔を
    経て混合空間にもたらされ、該混合空間にて上記注入孔
    の出口開口に近接して勢いをもって、上記注入孔から出
    る液体の方向に対して直角方向に通過するように搬送気
    体が直接導かれ、液体が上記出口開口を通過直後に該液
    体が搬送気体と混合され、搬送気体と蒸気の混合気体
    が、加熱可能な気化空間に導かれ、最後に該気化空間か
    ら搬出されることを特徴とする液流を気流に変換する方
    法。
  2. 【請求項２】 混合空間への液体の流入は一つもしくは
    複数の弁をもって行われ、混合気体が比較的高い圧力の
    もとで気化空間にもたらされることとする請求項１に記
    載の液流を気流に変換する方法及び装置。
  3. 【請求項３】 請求項１また請求項２の方法を実施する
    ための装置であって、蒸気と搬送気体との混合を行い、
    搬送気体と蒸気との混合体のための出口を備える空間へ
    液を供給する供給手段を備えるものにおいて、供給手段
    は混合空間への調整自在な出口開口をもつ一つもしくは
    複数の弁をもつ液体の供給手段と、液体と搬送気体との
    混合を完全に行うに十分な量の搬送気体を、上記出口開
    口の前を通るように、上記混合空間に導く手段と、混合
    空間から必要に応じ加熱される気化のための気化空間へ
    搬送気体を導く手段とを備え、上記混合空間は出口開口
    に対して直角な方向に延びる狭隘な流路を形成し、上記
    気化空間から搬送気体と蒸気との混合気体が搬出される
    ようになっており、上記弁と、必要に応じ混合空間そし
    て気化空間が一つのユニットを形成していることを特徴
    とする液流を気流に変換する装置。
  4. 【請求項４】 第一通路、第二通路そして管状部をもつ
    槽を備え、第一通路は槽の一つの壁面に弁のために形成
    され、第二通路は搬送気体を導くために上記第一通路に
    近接して形成され、管状部は混合空間として機能し、ノ
    ズルを介して気化閉空間に通じる上記第一通路の延長に
    位置し、上記気化閉空間の一つの壁面に搬送気体と蒸気
    の混合気体のための出口が形成されていることとする請
    求項３に記載の液流を気流に変換する装置。
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