JP4673449B1 - 液体気化システム - Google Patents

Abstract

液体材料の残留の問題を解消しつつ、液体材料の気化の促進を図ることができる液体気化システムを提供する。
液体気化システム１０には、液体気化装置２０が設けられている。本装置２０は、ポンプ１１と、気化器１２とを備えている。気化器１２は、ケース２１と、ケース２１の内部に設けられたヒータと、ヒータにより加熱される蓄熱板２３と、蓄熱板２３上に設けられたメッシュ２４とを備えている。メッシュ２４は、線材２４ａが編み込まれることにより形成され、全体としては平板状をなしている。蓄熱板２３の上面にメッシュ２４が重ねられることで蓄熱板２３上にはメッシュ２４により微細な凹凸が設けられている。メッシュ２４の上方にはノズル２７が設けられ、ノズル２７から液体材料が蓄熱板２３（メッシュ２４）上に滴下される。液体材料は蓄熱板２３上を薄膜状に拡がり蓄熱板２３の上面で加熱され気化される。
【選択図】図２

Description

本発明は、液体気化システムに関する。

一般に半導体装置の製造においては、ウェハに対するレジスト液の付着性向上を図るために、親水性のある表面を疎水性に変えるための液体材料を気化器により気化させて、その気化させた液体材料によりウェハの表面処理が行われる。この種の気化器としては、例えばヒータにより液体材料を加熱することで当該液体材料を気化させるものが用いられている。

気化器により気化された液体材料は、通常キャリアガスによってチャンバ内に収容されたウェハに供給される。この場合、気化された液体材料とキャリアガスとの混合気がウェハに供給されることとなるが、混合気中の液体材料の濃度が処理時において変動すると処理の均一性が損なわれる等の不具合が生じうる。そのため、安定した表面処理を行うためには混合気中の液体材料の濃度を処理時において一定に保つ必要がある。

かかる不具合を回避するものとして、例えば特許文献１には、気化器の内部に粒状体を充填することにより気化器内に多孔質体を形成するとともに、多孔質体の外側には液体材料を加熱するためのヒータを設ける構成が開示されている。これによれば、多孔質体の隙間に液体材料を入り込ませ、その隙間に入り込ませた液体材料をヒータにより多孔質体を介して加熱することで気化させることができる。この場合、多孔質体と液体材料との接触面積を大きくすることができるため液体材料の気化を促進させることができ、その結果処理時における混合気中の液体材料の濃度を一定に保つことが期待できる。

特開２００１−２９５０５０号公報

しかしながら、上記特許文献１の技術では、気化器内が多孔質体により形成されているため、微細な隙間を有する多孔質体等、多孔質体の構造によってはキャリアガスが多孔質体の内部まで入り込めない場合が想定される。この場合、多孔質体の内部で気化された液体材料についてはキャリアガスによりチャンバ側へ送り出すことができないため、多孔質体の内部において残留するおそれがある。

本発明は、上記事情に鑑みてなされたものであり、液体材料の残留の問題を解消しつつ、液体材料の気化の促進を図ることができる液体気化システムを提供することを主たる目的とするものである。

上記課題を解決すべく、第１の発明の液体気化システムは、液体材料を加熱して気化させる気化器を備えた液体気化システムであって、前記気化器は、略平坦に形成され液体材料を付着させる液体付着面と、前記液体付着面に付着した液体材料を薄膜化させる薄膜化手段と、前記液体付着面を加熱する加熱手段と、を備えることを特徴とする。

本発明によれば、液体付着面に付着した液体材料を薄膜化手段により薄膜化させる（薄く拡げる）ことができる。そして、加熱手段により液体付着面を加熱することにより、その薄膜化された液体材料を加熱することができる。この場合、液体材料と液体付着面との接触面積（すなわち伝熱面積）を大きくして液体材料を加熱することができるため液体材料の気化の促進を図ることができる。特に気化させる液体材料が滴状になり易いものである場合には、その効果が大きい。

また、液体材料を加熱するための液体付着面が略平坦に形成されているため、気化された液体材料を液体付着面（ひいては気化器内）に残留させることなくキャリアガスにより下流側（例えばチャンバ）へ送り出すことができる。よって、以上より、液体材料の残留の問題を解消しつつ、液体材料の気化の促進を図ることができる。

なお、本液体気化システムは、例えば半導体装置の製造において、ウェハ等の被処理物を気化させた液体材料により表面処理する場合に用いることができる。具体的には、気化器の下流側にウェハ等の被処理物が収容されるチャンバを接続し、気化器により気化された液体材料をチャンバ内の被処理物に供給することで被処理物を表面処理するシステムが考えられる。また、本液体気化システムにおいて気化させる液体材料としては、例えば疎水化処理液等、気化させた状態で被処理物に対し塗布される表面処理剤等が考えられる。

第２の発明の液体気化システムは、第１の発明において、前記薄膜化手段は、前記液体付着面に対する液体材料の濡れを促進させる濡れ促進手段であり、前記濡れ促進手段により前記液体付着面に対する液体材料の濡れを促進させることで、前記液体付着面に付着した液体材料を薄膜化させることを特徴とする。

本発明によれば、液体付着面に対する液体材料の濡れを促進させることにより液体付着面に付着した液体材料を薄膜化させることができる。これにより、液体付着面に付着した液体材料を薄膜化させるための駆動装置（例えば液体材料を圧縮させる加圧装置）等を別途設けることなく、上記第１の発明の効果を得ることができる。

第３の発明の液体気化システムは、第２の発明において、前記濡れ促進手段は、液体材料に対する濡れ性を高めるべく前記液体付着面に設けられた微細な凹凸部であることを特徴とする。

本発明によれば、液体付着面との接触角が９０°未満となる（つまり液体付着面に対して濡れ易い）液体材料を用いる場合には、液体付着面に設けられた微細な凹凸部により液体材料に対する液体付着面の濡れ性を高めることができる。これにより、液体付着面に対する液体材料の濡れを促進させることができる。

第４の発明の液体気化システムは、第３の発明において、前記液体付着面には、線材を網目状に編むことにより全体として平板状に形成されたメッシュが載せられて（重ねられて）いるとともに、前記線材を凸部として前記線材により囲まれた部分を凹部として前記凹凸部が設けられていることを特徴とする。

本発明によれば、液体付着面に平板状のメッシュを重ねるだけで凹凸部を形成することができるため、簡素な構成で上記第３の発明の効果を得ることができる。また、メッシュを金属製（例えばステンレス製）の線材により形成すれば、メッシュを液体付着面を介して加熱手段により加熱することができるため、薄膜化された液体材料を液体付着面のみならずメッシュによっても加熱することができる。これにより、液体材料の気化をより一層促進させることができる。

さらに、この場合、メッシュを液体付着面に対して脱着可能に構成すれば、気化させる液体材料の濡れ性に応じて適切な粗さ（網目の細かさ）のメッシュに交換することができる。そのため、濡れ性の異なる複数種の液体材料を気化させる場合には都合がよい。

第５の発明の液体気化システムは、第４の発明において、前記液体付着面には、前記液体付着面と前記メッシュとの間に前記液体材料を供給する供給口が形成されていることを特徴とする。

本発明によれば、液体付着面とメッシュとの間に液体付着面に形成されている供給口が形成されているので、供給された液体材料が界面張力によってメッシュと液体付着面との間の隙間を流れることができる。これにより、液体材料の飛散（霧散化）を生じさせること無くメッシュの広い面積に液体材料を円滑に供給することができる。なお、供給口は、必ずしも単一である必要は無く、複数の供給口が形成されていても良い。

第６の発明の液体気化システムは、第５の発明において、前記液体付着面と前記メッシュの積層方向の相対的な位置関係を決定する位置決め部材を備えることを特徴とする。

本発明によれば、メッシュを液体付着面に対して、たとえば接着剤等で貼り付けた場合のようにメッシュの隙間を埋めてしまうといった問題、あるいは締結部材で締結した場合のように締結部の近傍に液体材料が凝集して固形物が発生する可能性といった問題を回避することができる。位置決め部材は、たとえば液体付着面の端部に固定されているネット（網）や紐で液体付着面に押し付けるようにしても良い。位置決め部材は、たとえば液体付着面とメッシュとの間に隙間を形成するためのスペーサを部分的に挿入するような構成としても良い。

第７の発明の液体気化システムは、第６の発明において、前記位置決め部材は、前記位置決め部材は、所定の間隔で配置されている複数の位置で前記液体付着面に対して前記メッシュを押圧する押圧部材を備えることを特徴とする。

本発明によれば、メッシュが所定の間隔で配置されている複数の位置で液体付着面に対して押圧されているので、その所定の間隔においてメッシュと液体付着面との間の隙間における界面張力を利用した流れである隙間流れを簡易な構成で実現することができる。隙間流れは複数の押圧位置の間に形成されるので、メッシュの粗さや複数の押圧位置の位置関係といった設計自由度を提供することができる。これにより、要求される仕様に応じた適切な隙間流れを実現するための設計ツールを提供することができる。押圧部材は、メッシュを押圧する複数の位置毎に配置されている複数の部材として構成されていても良いし、あるいは押圧するための複数の凸部を有する共通部材を含むものとしてもよい。

第８の発明の液体気化システムは、第５乃至第７の発明において、前記液体付着面は、前記加熱手段によって加熱される加熱板の表面として形成されており、
前記加熱板には、前記液体付着面と反対側の面である裏面に形成されている裏面開口部と、前記供給口とを接続しているオリフィスが形成され、
前記裏面開口部を開閉する遮断弁を備え、
前記裏面開口部は、前記オリフィスを挟んで前記供給口と対向する位置に形成されていることを特徴とする。

本発明によれば、遮断弁で開閉されるオリフィスが液体付着面に形成されているので、液体材料の遮断を液体付着面の近傍で実現することができる。これにより、遮断弁と液体付着面との間に残存する液体材料の気化に起因する気化量の変動を抑制することができる。

第９の発明の液体気化システムは、第８の発明において、前記加熱板の裏面には、凹部が形成され、
前記裏面開口部は、前記凹部に形成され、
前記遮断弁は、前記裏面開口部を閉鎖する弁体を備えていることを特徴とする。

本発明によれば、裏面開口部は、加熱板の裏面に形成されている凹部に形成されている弁座を含み、その弁座が弁体によって閉鎖されるので、加熱板の厚みに拘わらず供給口と裏面開口部との間の流路の長さを短くすることができる。さらに、凹部の深さを調整することによって、その流路の長さを自由に設定することができる。

第１０の発明の液体気化システムは、第９の発明において、前記弁体は、前記裏面開口部が閉鎖された状態において前記裏面開口部を囲む環状の突起部である封止部を有することを特徴とする。

本発明によれば、弁体側が封止部を有するので、弁座の盛り上がりに起因する気泡の滞留を抑制しつつシール性を向上させることができる。

第１１の発明の液体気化システムは、第９の発明において、前記裏面開口部は、前記凹部に形成されている弁座を有することを特徴とする。このように、裏面開口部が凹部に形成されている弁座を有するように構成しても良い。

第１２の発明の液体気化システムは、第９の発明において、前記裏面開口部は、前記裏面開口部を囲む環状の領域に前記弁体に対向する平面を有することを特徴とする。このように、弁座や突起部を設けて面圧を高める構成でなく、弁体に対向する平面を有するようにしてもよい。本発明では、遮断時に背圧が印加されないからである。ただし、シール性を向上させるために、裏面開口部を囲む環状の領域の面粗さを小さくすることが好ましい。

第１３の発明の液体気化システムは、第９乃至第１２の発明において、前記弁体は、前記裏面開口部を開閉するダイアフラムを有することを特徴とする。

本発明によれば、ダイアフラムが流路側に摺動部を有していないので、液体材料が摺動部分への液体材料の蓄積に起因する固形物の発生を防止することができる。これにより、固形物の発生を抑制して、窒素ガスへの固形物の混入に起因するプロセス対象の品質劣化を予防することができる。

第１４の発明の液体気化システムは、第１乃至第１３の発明において、前記液体付着面は、前記加熱手段によって加熱される加熱板の表面として形成され、
前記加熱板には、前記液体付着面の温度を計測するための温度センサが備えられていることを特徴とする。

本発明によれば、液体付着面での気化状態を気化熱に起因する加熱板の温度変化として観測することができる。この温度センサは、気化プロセスの監視や故障探知といった様々な用途に利用可能である。

第１５の発明の液体気化システムは、第１乃至第１４の発明において、前記液体材料を前記気化器に供給するポンプを備え、
前記ポンプは、第１のダイアフラム駆動部と、第２のダイアフラム駆動部と、前記第１のダイアフラム駆動部と前記第２のダイアフラム駆動部とを相互に対向させる方向で連結する連結部と、を備え、
前記連結部は、前記液体材料を吸入する吸入通路と、前記液体材料を吐出する吐出通路とが接続されたポンプ室を有し、
前記第１のダイアフラム駆動部は、前記ポンプ室の一部を構成する第１のダイアフラムを有し、
前記第２のダイアフラム駆動部は、前記ポンプ室の一部を構成する第２のダイアフラムを有し、
前記第１のダイアフラムと前記第２のダイアフラムとは、前記ポンプ室において相互に対向する面を形成し、
前記第１のダイアフラム駆動部は、前記第１のダイアフラムが機械的に変位可能な第１の変位量を制限し、前記第１の変位量が調整可能である第１の変位制限部を有し、
前記第２のダイアフラム駆動部は、前記第２のダイアフラムが機械的に変位可能な第２の変位量を制限し、前記第２の変位量が調整可能である第２の変位制限部を有することを特徴とする。

本発明によれば、第１のダイアフラムと第２のダイアフラムが機械的に変位可能な変位量を調整可能に制限することができるので、その制限一杯の作動を行わせて単位時間当たりの作動回数を操作することによって液体材料の供給速度を簡易かつ正確に制御することができる。本発明では、ダイアフラムの変位量を計測するセンサを省略することができるという利点もある。

第１６の発明の液体気化システムは、第１５の発明において、前記第１の変位制限部は、前記第１のダイアフラムの変位方向を軸線とし、前記ポンプに対する回転である第１の回転を行うことによって前記第１の変位量が調整可能であり、
前記第２の変位制限部は、前記第２のダイアフラムの変位方向を軸線とし、前記ポンプに対する回転である第２の回転を行うことによって前記第２の変位量が調整可能であり、
前記ポンプには、前記第１の回転の角度と前記第２の回転の角度に応じて計測された吐出量に関係する値を示す計測部が設けられていることを特徴とする。

本発明によれば、吐出量を実測することなく、吐出量（１回の行程毎の量）を正確かつ簡易に設定することができる。吐出量に関係する値は、たとえば第１の回転や第２の回転に起因する第１の変位制限部や第２の変位制限部の送り量といった吐出量に関係する値を含む広い意味を有している。

第１７の発明の液体気化システムは、第３又は第４の発明において、前記凹凸部は、前記凹凸部は、多数の凹部と多数の凸部とからなり、前記各凹部と前記各凸部とは前記液体付着面と平行な異なる二方向に沿ってそれぞれ交互に配置されていることを特徴とする。

本発明によれば、凹部と凸部とが液体付着面と平行な異なる二方向に沿って交互に配置されているため、液体材料に対する液体付着面の濡れ性（つまり濡れ易さ）を上記二方向に高めることができる。つまり、液体付着面に対する液体材料の濡れを上記二方向に促進させることができるため、液体材料と液体付着面との接触面積をより一層大きくすることができる。これにより、液体材料の気化をより一層促進させることができる。

第１８の発明の液体気化システムは、第２の発明において、前記気化器は、前記液体付着面を一対備えるとともに、これら各液体付着面が所定の隙間をあけて対向配置されており、前記濡れ促進手段は、前記隙間内における液体材料の前記各液体付着面に対する濡れを毛細管現象により促進させるものであることを特徴とする。

本発明によれば、液体付着面との接触角が９０°未満となる（つまり液体付着面に対して濡れ易い）液体材料を気化させる場合には、対向する液体付着面同士の隙間内に液体材料を供給することで、液体材料を毛細管現象により（換言すれば表面張力を利用して）各液体付着面に対して薄膜状に付着させることができる。この場合、一対の各液体付着面を加熱手段により加熱するようにすれば、液体材料の気化をより一層促進させることができる。

第１９の発明の液体気化システムは、第１乃至第１８のいずれかの発明において、前記気化器に供給通路を介して液体材料を供給するポンプと、前記ポンプによる前記気化器への液体材料の供給量を調整する供給量調整手段と、を備えることを特徴とする。

本発明によれば、ポンプにより気化器に供給する液体材料の供給量を供給量調整手段により調整することができる。したがって、例えば気化器により気化させた液体材料をウェハが収容されたチャンバに供給するシステムにおいては、ポンプによる気化器への液体材料の供給量を調整することで、気化器において気化された液体材料のチャンバへの供給量を調整できる。つまり、この場合、所定量の気化された液体材料をチャンバに供給する際には、液体材料が蓄えられた液体タンクからその所定量分の液体材料をポンプにより気化器に供給すればよいため、液体タンク内の液体材料を気化させることなく新鮮な状態で保存することができる。

また、この場合、供給通路の途中に該供給通路を開閉する開閉弁を設け、ポンプにより液体材料を気化器へ供給していない場合には開閉弁を閉状態とするようにしてもよい。そうすれば、開閉弁よりも上流側にある液体材料が大気に触れるのを回避することができるため、気化器へ供給される直前の供給通路内（開閉弁よりも上流側の供給通路内）の液体材料についても新鮮な状態に保つことができる。

第２０の発明の液体気化システムは、第１９の発明において、前記ポンプが液体材料を前記供給通路を介して前記気化器に供給した後、前記供給通路内に残った液体材料を吸引するよう制御するサックバック制御手段を備えることを特徴とする。

本発明によれば、液体材料をポンプにより供給通路を介して気化器に供給した後、仮に液体材料の一部が供給通路内に残った場合でも、その残った液体材料をポンプにより吸引する（すなわちサックバックさせる）ことができる。これにより、供給通路内（例えば気化器側の通路端）に残った液体材料が気化することで、液体材料の気化量が変動するといった不都合を回避することができる。

第２１の発明の液体気化システムは、第１９又は第２０の発明において、前記ポンプと、前記気化器と、前記供給通路とを含んでユニット化された液体気化装置を備えることを特徴とする。

本発明によれば、液体気化装置がポンプと気化器とを含んでユニット化されている。そのため、例えば気化器により気化させた液体材料をウェハが収容されたチャンバに供給するシステムにおいては、チャンバの上流側に設けられる同装置をコンパクトに構成することができ、その結果同装置をチャンバ近傍に配置することが可能となる。この場合、液体気化装置（気化器）とチャンバとを接続する配管の長さを比較的短くすることができるため、気化器において気化された液体材料がチャンバに供給される前に配管内で再液化されるのを抑制することができる。

第１の実施形態の液体気化システムの全体構成を示す回路図。 （ａ）が液体気化装置の側面図、（ｂ）が液体気化装置の構成を示す縦断面図。 気化器の構成を示す斜視図。 蓄熱板上のメッシュを拡大して示す平面図。 第２の実施形態の液体気化装置１２０の構成を示す平面図。 ポンプの内部構成を示す断面図。 連結ボディの内部構造を示す拡大断面図。 気化器の外観を示す斜視図。 気化器の断面を示す断面図。 気化器の蓄熱板を示す斜視図。 気化器の内部を下方（装備状態における重力基準）から見た内部構造図。 気化器のヒータを下方から見た状態を示す底面図。 気化器の裏蓋を下方から見た状態を示す底面図。 気化器の断面を示す断面図。 遮断弁がオリフィスを閉鎖した状態を示す拡大断面図。 遮断弁がオリフィスを開放した状態を示す拡大断面図。 遮断弁の開閉状態と熱電対による計測温度の関係を示すグラフ。 別例における気化器の構成を示す縦断面図。 別例におえる遮断弁がオリフィスを閉鎖した状態を示す拡大断面図。 他の別例における遮断弁がオリフィスを閉鎖した状態を示す拡大断面図。

（第１の実施形態）
以下、本発明を具体化した第１の実施形態を図面に従って説明する。本実施形態は、半導体装置等の製造ラインにて使用される薬液供給システムについて具体化しており、まずは本システムの基本構成を図１の概略図に基づいて説明する。

本実施形態では、液体材料としての疎水化処理液を気化させるために液体気化システムを用いている。本システムでは、気化された液体材料を半導体ウェハ（以下、略してウェハという）の表面に塗布することで、ウェハへのレジスト液の付着性を向上させることとしている。

図１に示すように、本液体気化システム１０には、液体材料を気化させるための液体気化装置２０が設けられている。液体気化装置２０は、ポンプ１１と、気化器１２と、吸入側バルブ１３と、吐出側バルブ１４とを備えている。ポンプ１１は、液体材料の吸引及び吐出を行うものであり、ダイアフラム式ポンプにより構成されている。ポンプ１１は、当該ポンプ１１に供給されるエアの圧力を調整する電空レギュレータ３４と接続されており、この電空レギュレータ３４によるエア圧力の調整により液体材料の吸引及び吐出を行う。

ポンプ１１は、液体タンクＸに貯留された液体材料を吸入通路１５を介して吸引するとともに、吸引した液体材料を吐出通路１６を介して気化器１２に供給（吐出）する。吸入通路１５には、液体材料の流通を許可又は禁止する吸入側バルブ１３が設けられ、吐出通路１６には、同じく液体材料の流通を許可又は禁止する吐出側バルブ１４が設けられている。これら各バルブ１３，１４は電気的な操作により開閉動作を行う。

気化器１２は、液体材料を気化させるものであり、後述するヒータ２２等を有して構成されている。ポンプ１１により気化器１２に供給された液体材料は当該気化器１２において気化される。気化器１２には、ガス導入配管２８とガス排出配管２９とが接続されている。気化器１２には、キャリアガスとしての窒素ガスが窒素ガス源からガス導入配管２８を通じて供給され、その供給された窒素ガスが気化器１２において気化された液体材料と混合される。そして、その混合された混合気がガス排出配管２９を通じて気化器１２から排出される。

本液体気化システム１０は、ウェハ３０を収容するチャンバ１８を備えている。チャンバ１８は、ガス排出配管２９を介して気化器１２と接続されており、気化器１２から排出された混合気がガス排出配管２９を介してチャンバ１８に供給される。具体的には、ガス排出配管２９の下流側（チャンバ１８側）端部は吐出ノズル２９ａとなっており、吐出ノズル２９ａから混合気がウェハ３０に向けて吐出される。また、チャンバ１８には、チャンバ１８内の混合気を排出するための排気ダクト１９が接続されている。チャンバ１８内における使用済みの混合気は、排気ブロア等により吸引されることで排気ダクト１９を介して外部に排出される。

また、本液体気化システム１０は、さらに制御手段としてのコントローラ４０を備えている。コントローラ４０は、電空レギュレータ３４を駆動制御することでポンプ１１の吸引吐出動作を制御するとともに、各バルブ１３，１４を動作制御する。なお、コントローラ４０を中心とする本システム１０の電気的構成の詳細については後述することとする。

次に、液体気化装置２０の構成について図２に基づいて説明する。なお、図２は、（ａ）が液体気化装置２０の側面図であり、（ｂ）が液体気化装置２０の構成を示す縦断面図である。

図２に示すように、液体気化装置２０は、ボディ３１、シリンダ本体３２及びカバー３３を有しており、それら各部材３１〜３３が上記の順で略水平方向（図２（ｂ）の左右方向）に重ねられた状態で、ボルト等の締結部材により一体的に組み付けられている。ボディ３１は例えばフッ素樹脂よりなり、シリンダ本体３２及びカバー３３は例えばポリプロピレン樹脂よりなる。ボディ３１、シリンダ本体３２及びカバー３３は、その積層方向に延びる中空部を有しており、その中空部に弁部材４７が往復移動可能に設けられている。

ボディ３１には、シリンダ本体３２側に開口する略円柱状の円柱凹部３５が形成されているとともに、その円柱凹部３５に連通する２つの通路１６，３７が形成されている。これら２つの通路１６，３７のうち、一方の通路３７は液体材料を吸入するための吸入ポート３６に通じており、他方の通路１６は気化器１２に通じている。吸入ポート３６には、液体タンクＸに通じる吸入配管（図示略）が接続されており、この吸入配管と通路３７とにより図１の吸入通路１５が構成されている。

ボディ３１の上方には、吸入側バルブ１３と吐出側バルブ１４とが若干上下に位置をずらした状態で横並びに設けられている。吸入側バルブ１３は、吸入通路３７を開閉する弁体３８を備え、その弁体３８を開閉方向に移動させることにより液体材料の流通を許可又は禁止する。一方、吐出側バルブ１４は、吐出通路１６を開閉する弁体３９を備え、弁体３９を開閉方向に移動させることにより液体材料の流通を許可又は禁止する。

ボディ３１におけるシリンダ本体３２側とは反対側には、同側及び下側に連続的に開放された略直方体状の気化器スペースＳが形成されている。この気化器スペースＳは、気化器１２を設置するための設置スペースとなっている。

シリンダ本体３２には、ボディ３１側に開口する略円板状の円板凹部４１が形成されている。円板凹部４１は、ボディ３１の円柱凹部３５ととともに連続した円柱状の空間を形成している。また、シリンダ本体３２には、カバー３３側に開口する略円柱状のシリンダ部４２と、シリンダ部４２を円板凹部４１と連通させる弁支持孔４３とが形成されている。弁支持孔４３は、シリンダ部４２と同軸（中心位置が同一）でかつシリンダ径よりも小さい径で形成されている。

カバー３３には、弁支持孔４５ａを有するガイド４５が組み付けられている。その弁支持孔４５ａは、上述したシリンダ本体３２の弁支持孔４３と同軸の貫通孔となっている。

弁部材４７は、ロッド４８とダイアフラム弁体４９とが一体化されることにより構成されており、ロッド４８の一端にダイアフラム弁体４９が連結されている。ロッド４８には、シリンダ部４２の内径と同一の外径寸法を有する略円板状のピストン部５１が形成されている。ピストン部５１は、その外周部がシリンダ部４２の内面に接触しており、シリンダ部４２に摺動可能に収容されている。ロッド４８は、カバー３３に設けられたガイド４５の弁支持孔４５ａに挿通されているとともに、シリンダ本体３２に設けられた弁支持孔４３に挿通されている。

シリンダ本体３２のシリンダ部４２は、ロッド４８のピストン部５１により二つの空間に区画されている。これら二つの空間のうちピストン部５１よりもボディ３１側の空間は圧力制御室５４となっている。圧力制御室５４には、シリンダ本体３２に形成されたエア導入通路３２ａを介して外部から操作エアが導入され、それにより圧力制御室５４内のエア圧力が調整される。一方、上記二つの空間のうちピストン部５１よりもカバー３３側の空間はスプリング室５５となっており、そのスプリング室５５内には渦巻きコイル状のスプリング５６が配設されている。したがって、ロッド４８には、圧力制御室５４内のエア圧力とスプリング５６の付勢力とが相反する方向に作用し、それらの力のバランスによってロッド４８の位置が調整される。

ダイアフラム弁体４９は、ロッド４８のボディ３１側の端部に連結されており、例えばフッ素樹脂により形成されている。ダイアフラム弁体４９は、ボディ３１とシリンダ本体３２との間に挟み込まれた外縁部４９ａと、ボディ３１の円柱凹部３５とシリンダ本体３２の円板凹部４１との連続空間を二つの空間に区画するダイアフラム膜４９ｂとを有している。上記区画された二つの空間のうちダイアフラム膜４９ｂよりもボディ３１側の空間はポンプ室５８となっており、上述した吸入通路３７及び吐出通路１６はこのポンプ室５８に連通している。

かかる構成において、弁部材４７が軸方向に動作すると、それに伴いダイアフラム弁体４９のダイアフラム膜４９ｂが同方向に変位し、その結果ポンプ室５８の容積が大小変化する。これにより、吸入通路３７を介してポンプ室５８内に液体材料を吸引したり、ポンプ室５８内の液体材料を吐出通路１６を介して排出したりすることが可能となっている。つまり、本液体気化装置２０では、このようにしてダイアフラム式のポンプ１１が構成されている。

ボディ３１及びシリンダ本体３２の上方には、弁部材４７の移動量を検出するための位置検出器６１が設けられている。位置検出器６１は、シリンダ本体３２の上面に固定されたケース６２と、そのケース６２内に収容された位置センサ６３とを備えている。位置センサ６３は、センサ本体６３ａと、このセンサ本体６３ａに対して突出方向又は没入方向に移動可能な可動ロッド６３ｂとを有している。可動ロッド６３ｂは、図示しない付勢手段（スプリング等）によりセンサ本体６３ａから突出する方向に付勢されており、先端部が押圧されることにより軸方向における位置が変更される。

弁部材４７の移動量検出に関する構成として詳しくは、弁部材４７においてダイアフラム弁体４９と逆側の端部がカバー３３から突出しており、その突出部分に、ネジ６５によりアーム６６が連結されている。アーム６６は、弁部材４７の軸方向に直交する方向に延びるよう設けられ、弁部材４７との接続側とは反対側の先端部に位置調整ネジ６７が設けられている。

位置調整ネジ６７と位置センサ６３の可動ロッド６３ｂとは先端部同士が当接しており、弁部材４７が移動すると、それに伴いアーム６６が同方向に移動するとともに可動ロッド６３ｂの軸方向における位置が変更される。これにより、位置センサ６３によって弁部材４７の移動量が検出できる。

ケース６２にはエア通路６２ａが形成されており、そのエア通路６２ａがシリンダ本体３２のエア導入通路３２ａに連通されている。エア通路６２ａには、図示しない外部装置（例えば電空レギュレータ）から操作エアが供給され、その操作エアがエア通路６２ａ及びエア導入通路３２ａを通じて圧力制御室５４に供給される。この操作エアの供給により、圧力制御室５４内のエア圧力が調整され、ひいては弁部材４７の移動量が制御される。そして、弁部材４７の移動量が制御されることによりポンプ室５８の容積が制御され、その結果ポンプ１１による液体材料の吸引及び吐出が制御される。

なお、本装置２０には、位置検出器６１と弁部材４７との連結構成（アーム６６等）を覆うためのカバー６８，６９が設けられており、連結構成の露出が防止されている。

ボディ３１に形成された気化器スペースＳには、気化器１２が設けられている。本実施形態では、この気化器１２の構成に特徴的な点を有しており、以下その詳細について図２に加えて図３及び図４を参照しつつ説明する。なお、図３は気化器１２の構成を示す斜視図であり、図４は蓄熱板上のメッシュを拡大して示す平面図である。

図２及び図３に示すように、気化器１２は、気化室を形成するケース２１と、ケース２１の内部に設けられた加熱手段としてのヒータ２２と、ヒータ２２により加熱される蓄熱板２３と、蓄熱板２３上に設けられたメッシュ２４とを備えている。ケース２１は、耐腐食性に優れたステンレス鋼により形成されており、円筒状に形成された円筒部２１ａと、円筒部２１ａの下端部に設けられた底板部２１ｂと、円筒部２１ａの上端部に設けられたフランジ部２１ｃとを有している。ケース２１のフランジ部２１ｃはボディ３１における気化器スペースＳの上面に当接されている。フランジ部２１ｃの四隅には貫通孔部２１ｄが設けられ、その貫通孔部２１ｄに挿通されたボルトによりフランジ部２１ｃはボディ３１に固定されている。なお、蓄熱板は、加熱板とも呼ばれる。

ケース２１の底板部２１ｂには、ガス導入口２５とガス排出口２６とが形成されている。ガス導入口２５とガス排出口２６とは、平面視においてヒータ２２を挟んだ両側に配置されている。ガス導入口２５にはガス導入配管２８が接続されており、ガス排出口２６にはガス排出配管２９が接続されている。これら各配管２８，２９は例えばステンレス製のパイプからなる。

ケース２１には、ヒータ２２を収容するためのヒータ収容部４４が設けられている。ヒータ収容部４４は、例えば熱伝導性に優れたアルミニウムにより形成されている。ヒータ収容部４４は、気化器１２の気密性を確保しつつ円筒部２１ａをケース２１の内外に貫通して設けられている。詳細には、ヒータ収容部４４は、水平板状に形成されるとともに対向する上板部及び下板部と、それら各板部の幅方向両端部を短く繋ぐ端部とを有し、全体としては薄型四角筒状をなしている。なお、ヒータ収容部４４は、ケース２１の底板部２１ｂから上方に離間されて設けられている。

ヒータ２２は、矩形平板状に形成されたセラミックヒータにより構成されている。ヒータ２２は、前記ヒータ収容部４４に収容されており、その収容状態においてヒータ収容部４４の各板部と密着している。ヒータ２２は、ヒータ収容部４４に収容されることにより気化室から隔離されつつ、ケース２１の内部に配置される。つまり、ヒータ２２は、気化室にて気化された液体材料に晒されることがないよう配慮されている。

蓄熱板２３は、熱伝導性に優れた炭化ケイ素により形成された矩形形状の板材からなる。蓄熱板２３は、ヒータ収容部４４の上面に重ねられた状態でヒータ収容部４４に対しビス等で固定されている。蓄熱板２３の上面２３ａは液体材料を付着させるための液体付着面となっており、蓄熱板２３がヒータ収容部４４を介してヒータ２２により加熱されることでその上面２３ａ全域が一定温度に保たれるようになっている。なお、本実施形態で気化させる液体材料は蓄熱板２３の上面２３ａとの接触角が９０°未満となっている。

メッシュ２４は、図４に示すように、縦横に複数配列されたステンレス製の線材２４ａが網目状に織られることにより形成されたものであり、全体としては平板状をなしている。本実施形態では、メッシュ２４として、線径（線材２４ａの径）０．１ｍｍ、線間距離０．１５ｍｍのもの（いわゆる１００メッシュ）が使用されている。メッシュ２４は、蓄熱板２３の上面２３ａに重ねられており、その重ねられた状態で蓄熱板２３にビス等で脱着可能に固定されている。

また、蓄熱板２３の上面２３ａにメッシュ２４が重ねられることで、蓄熱板２３上にはメッシュ２４により微細な凹凸が設けられている。具体的には、蓄熱板２３上には、メッシュ２４の線材２４ａを凸部５２として線材２４ａにより囲まれた内側領域を凹部５３として凹凸が設けられており、これら凸部５２と凹部５３とが直交する二方向に沿って交互に配置されている。なお、本実施形態では、凹部５３が平面視において正方形状をなしている。

メッシュ２４の上方には、液体材料を蓄熱板２３（メッシュ２４）上に吐出（滴下）するためのノズル２７が設けられている。具体的には、ノズル２７は、メッシュ２４の略中央部における上方位置に配置されている。ノズル２７は、吐出通路１６の気化器１２側端部に接続されており、例えばボディ３１における気化器スペースＳの上面に固定されている。

以上が、液体気化装置２０の構成についての説明である。

図１の説明に戻り、コントローラ４０は、ＣＰＵや各種メモリ等からなるマイクロコンピュータを主体として構成される電子制御装置である。コントローラ４０には、表面処理の際にウェハ３０に塗布される液体材料の量が、すなわちポンプ１１により気化器１２に供給される液体材料の量（以下、設定供給量という。）が本システムを統括管理する管理コンピュータ等から予め入力されメモリ（図示略）に記憶（設定）されている。また、コントローラ４０には、位置センサ６３により検知される弁部材４７の移動量が逐次入力される。コントローラ４０は、それら各入力に基づいて、設定供給量分の液体材料をポンプ１１により気化器１２に供給すべく電空レギュレータ３４を駆動制御するとともに各バルブ１３，１４を動作制御する。

なお、本実施形態では、液体材料を、ポンプ１１による１回の吸引動作と１回の吐出動作と（つまり１サイクルの動作）により気化器１２に供給する構成となっている。すなわち、液体材料を気化器１２に供給する分だけ液体タンクＸからポンプ１１により吸引し、気化器１２に供給する構成となっている。

次に、本液体気化システム１０により液体材料を気化させる場合の作用について説明する。なお、ここでは、液体材料としての疎水化処理液としてヘキサメチルジシラザン液（ＨＭＤＳ液）を想定している。

まず、液体材料を気化させる際に、コントローラ４０により実行される制御の内容について説明する。

まず、コントローラ４０は、管理コンピュータ等から気化器１２への液体材料の供給を開始すべく開始信号が入力されると、吸入側バルブ１３を開状態とするとともに吐出側バルブ１４を閉状態とする。そして、コントローラ４０は、メモリに記憶されている設定供給量と位置センサ６３からの検知信号とに基づいて電空レギュレータ３４を駆動させ、ポンプ１１を吸引動作させる。これにより、ポンプ室５８内には液体タンクＸから吸入通路１５を通じて液体材料が吸入される。

次に、コントローラ４０は、吐出側バルブ１４を開状態とするとともに吸入側バルブ１３を閉状態とする。そして、コントローラ４０は、メモリに記憶されている設定供給量と位置センサ６３からの検知信号とに基づいて電空レギュレータ３４を駆動させポンプ１１を吐出動作させる。これにより、ポンプ室５８から設定供給量分の液体材料が吐出通路１６を通じてノズル２７に供給され、ノズル２７から気化器１２内の蓄熱板２３（メッシュ２４）上に滴下される。なお、ここでは、液体材料の設定供給量が９０μＬに設定されている。

その後、コントローラ４０は、各バルブ１３，１４の開閉状態を維持したまま電空レギュレータ３４を駆動させてポンプ１１を吸引動作させる。これにより、吐出通路１６内に液体材料が滞留している場合には、その滞留している液体材料がポンプ室５８側に吸引される。より詳しくは、滞留している液体材料は、少なくとも吐出側バルブ１４よりも上流側まで吸引される。これにより、液体材料を滴下した後に液体材料の一部が吐出通路１６のノズル２７側の通路端等に残った場合でも、その残った液体材料が気化して液体材料の気化量が変動するといった不都合を回避することができる。なお、コントローラ４０は、ポンプ１１による吸引動作を行った後、吐出側バルブ１４を閉状態とする。

次に、蓄熱板２３（メッシュ２４）上に滴下された液体材料が気化する際の様子について説明する。

ノズル２７より蓄熱板２３上に滴下された液体材料は、滴下された箇所を中心として蓄熱板２３の上面２３ａを平面視略正方形状に速やかに拡がる。具体的には、液体材料は、直交する二辺がそれぞれメッシュ２４の縦横の線材２４ａと平行である正方形状に拡がる。これにより、液体材料は蓄熱板２３の上面２３ａに対して平面視略正方形状をなす薄膜状に付着される。詳しくは、この薄膜状の状態では、メッシュ２４により蓄熱板２３上に設けられた凹部５３の内側に液体材料が入り込んでおり、その凹部５３内の液体材料が蓄熱板２３の上面２３ａに付着されている。

薄膜状に拡がった液体材料は、ヒータ２２により加熱された蓄熱板２３の上面２３ａと、蓄熱板２３の上面２３ａを介して同じくヒータ２２により加熱されたメッシュ２４との両方に接触されている。したがって、この場合、液体材料はこれら両者２３ａ，２４により加熱され速やかに気化される。なお、液体材料が気化された後、液体材料が入り込んでいた凹部５３の内側は空の状態となる。

以上、詳述した本実施形態の構成によれば、以下の優れた効果が得られる。

蓄熱板２３の上面２３ａにメッシュ２４を重ねることで蓄熱板２３上に凹凸を設け、この凹凸により蓄熱板２３の上面２３ａに対する液体材料の濡れを促進させることで、蓄熱板２３の上面２３ａに付着した液体材料を薄膜化させることとした。そして、ヒータ２２により蓄熱板２３の上面２３ａを加熱することで、薄膜状とされた液体材料を加熱することとした。この場合、液体材料と蓄熱板２３の上面２３ａとの接触面積（すなわち伝熱面積）を大きくして液体材料を加熱することができるため液体材料の気化の促進を図ることができる。また、液体材料を加熱するための蓄熱板２３の上面２３ａが略平坦に形成されているため、気化された液体材料を蓄熱板２３の上面２３ａに残留させることなく窒素ガスによりチャンバ１８に送り出すことができる。よって、液体材料の残留の問題を解消しつつ、液体材料の気化の促進を図ることができる。

また、本実施形態のように気化させる液体材料が微量（例えば９０μＬ）である場合には、凹凸のない蓄熱板２３上に液体材料を付着させ加熱する構成とすると、液体材料が蓄熱板２３上にて同上面２３ａから盛り上がった形状となるため液体材料と蓄熱板２３の上面２３ａとの接触面積を大きく確保できない場合が想定される。そのため、この場合には液体材料を速やかに気化させるのが困難となることが考えられる。その点、蓄熱板２３上に凹凸を設けた上記構成によれば、液体材料が微量であっても液体材料を蓄熱板２３上にて薄膜化させることができるため液体材料と蓄熱板２３の上面２３ａとの接触面積を大きくすることができ、その結果液体材料を速やかに気化させることが可能となる。

蓄熱板２３の上面２３ａに対する液体材料の濡れを促進させることにより蓄熱板２３の上面２３ａに付着した液体材料を薄膜化させることとした。そのため、蓄熱板２３の上面２３ａに付着した液体材料を薄膜化させるための駆動装置（例えば液体材料を圧縮させる加圧装置）等を別途設けることなく、上記の効果を得ることができる。

蓄熱板２３の上面２３ａにメッシュ２４を重ねることで蓄熱板２３上に凹凸を設ける構成としたため、簡素な構成で上記の効果を得ることができる。また、メッシュ２４は蓄熱板２３に対し脱着可能に固定されているため、気化させる液体材料の濡れ性に応じて適切な粗さ（網目の細かさ）のメッシュ２４に交換することができる。そのため、濡れ性の異なる複数種の液体材料を気化させるに際しては都合がよい。

熱伝導性に優れたステンレス製の線材によりメッシュ２４を形成したため、メッシュ２４を蓄熱板２３の上面２３ａを介してヒータ２２により加熱することができる。この場合、液体材料を蓄熱板２３の上面２３ａのみならずメッシュ２４によっても加熱することができるため、より一層液体材料の気化の促進を図ることができる。

縦横に配列された複数の線材２４ａが網目状に織られることにより形成された平板状のメッシュ２４が蓄熱板２３の上面２３ａに設けられることで、蓄熱板２３上には凸部５２と凹部５３とが蓄熱板２３の上面２３ａと平行な直交する二方向に沿って交互に配置されている。これにより、液体材料に対する蓄熱板２３の上面２３ａの濡れ性（つまり濡れ易さ）を上記二方向に高めることが、つまりは蓄熱板２３の上面２３ａに対する液体材料の濡れを上記二方向に促進させることができるため、液体材料と蓄熱板２３の上面２３ａとの接触面積をより一層大きくすることができる。これにより、液体材料の気化をより一層促進させることができる。

入力された設定供給量と位置センサ６３の検知結果とに基づいて、設定供給量分の液体材料をポンプ１１により気化器１２に供給すべく電空レギュレータ３４を駆動させる構成とした。この場合、表面処理に必要な量の液体材料を液体タンクＸからポンプ１１により気化器１２に供給することができるため、液体タンクＸ内の液体材料を気化させることなく新鮮な状態に保つことができる。

本液体気化システム１０には、ポンプ１１と、気化器１２と、吸入側バルブ１３と、吐出側バルブ１４と、吐出通路１６とを備える液体気化装置２０を設けた。この場合、チャンバ１８の上流側に設けられる本装置２０をコンパクトに構成することができるため、本装置２０をチャンバ１８の近傍に配置することが可能となる。そのため、本装置２０（詳細には気化器１２）とチャンバ１８とを接続するガス排出配管２９の長さを比較的短くすることができるため、気化器１２において気化された液体材料がチャンバ１８に供給される前に同配管２９内で再液化されるのを抑制することができる。

液体材料を加熱するために付着させる液体付着面（蓄熱板２３の上面２３ａ）を平坦状に形成したため、液体材料の気化に伴って蓄熱板２３の上面２３ａから気化熱が奪われ同上面２３ａが局所的に低温となっても、その低温となった部位に速やかに熱を供給することができる。これにより、液体材料を加熱するための加熱面（液体付着面）の温度を均一に保つことが可能となる。

（第２の実施形態）
次に、本発明の第２の実施形態について、図５を参照して第１の実施形態との相違点を中心に説明する。本実施形態の液体気化システム１０は、液体気化装置１２０の構成とコントローラ４０の制御内容とが第１の実施形態と相違し、その他の構成を共通にする。図５は、第２の実施形態の液体気化装置１２０の構成を示す平面図である。本実施形態の液体気化装置１２０は、メッシュ１２４を使用して液体材料を気化させる点で第１の実施形態と共通するが、本実施形態では、液体材料がメッシュ１２４と液体付着面（後述）との間に供給される点で相違する。

液体気化装置１２０は、ポンプ１１１と、気化器１１２と、吸入側バルブ１１３と、吐出側バルブ１１４とを有し、相互に液体材料を供給する流路１６で接続されている。ポンプ１１１は、吸入側バルブ１１３と吸入通路１５とを介して液体タンクＸに接続されているとともに、吐出側バルブ１１４と吐出通路１６とを介して気化器１１２に接続されている。ポンプ１１１は、第１の実施形態と同様に、吸入側バルブ１１３及び吐出側バルブ１１４とともにコントローラ４０によって操作され、気化器１１２に液体材料を供給する。気化器１１２は、ヒータ１２２とメッシュ１２４とによって液体材料を気化させて、その気化ガスをガス導入配管１２８から供給された窒素ガスに混合し、その混合ガスをガス導入配管１２９から排出する。

図６は、ポンプ１１１の内部構成を示す断面図である。ポンプ１１１は、ツインダイアフラム式ポンプであり、弁部材１４７Ｌを有する第１の弁ユニット１１１Ｌと、弁部材１４７Ｒを有する第２の弁ユニット１１１Ｒと、連結ボディ１３１とを有している。連結ボディ１３１は、その両端で第１の弁ユニット１１１Ｌと第２の弁ユニット１１１Ｒとを対向させて螺合によって連結している。ポンプ１１１は、装備配置の効率化（後述）によって厚みＬ１が抑制された薄型直方体の外形形状をなしている。連結ボディ１３１は例えばフッ素樹脂よりなり、連結部とも呼ばれる。

第１の弁ユニット１１１Ｌ及び第２の弁ユニット１１１Ｒは、同一の構成（あるいは対称の構成）を有し、連結ボディ１３１に対して相互に対向する方向に締結（螺合）されている。弁部材１４７Ｌは、ダイアフラム弁体１４９Ｌとロッド１４８Ｌとが一体化されることにより構成されており、ロッド１４８Ｌの一端にダイアフラム弁体１４９Ｌが連結されている。弁部材１４７Ｒは、ダイアフラム弁体１４９Ｒとロッド１４８Ｒとが一体化されることにより構成されており、ロッド１４８Ｒの一端にダイアフラム弁体１４９Ｒが連結されている。ダイアフラム弁体１４９Ｌ及びダイアフラム弁体１４９Ｒは、例えばフッ素樹脂により形成されている。

連結ボディ１３１では、ダイアフラム弁体１４９Ｌとダイアフラム弁体１４９Ｒとは、ポンプ室１５８において相互に対向する面を形成している。これにより、ポンプ室の容積変化量を確保しつつダイアフラム弁体１４９Ｌとダイアフラム弁体１４９Ｒの直径を抑制することができる。このような直径の抑制は、ポンプ室１５８のサイズを小さくすることによって厚みＬ１を抑制するための設計自由度を提供することができる。

なお、第１の弁ユニット１１１Ｌ及び第２の弁ユニット１１１Ｒは、それぞれ第１のダイアフラム駆動部及び第２のダイアフラム駆動部とも呼ばれる。ダイアフラム弁体１４９Ｌ及びダイアフラム弁体１４９Ｒは、それぞれ第１のダイアフラム及び第２のダイアフラムとも呼ばれる。

連結ボディ１３１は、ダイアフラム弁体１４９Ｌ及びダイアフラム弁体１４９Ｒとともにポンプ室１５８を形成し、そのポンプ室１５８には吸入通路１３７と吐出通路１３８とが接続されている。連結ボディ１３１は、図５及び図６に示されるように、上面１３１ｔと底面１３１ｂとを有する直方体の外形形状を有している。ポンプ１１１は、装備状態における重力方向を基準として上面１３１ｔが上側に配置され、底面１３１ｂが下側に配置され、水平面に平行な面となるように構成されている。

このように、ポンプ１１１では、ダイアフラム弁体１４９Ｌとダイアフラム弁体１４９Ｒとがポンプ室１５８を両側から挟む位置（対向位置）に配置されている。このような装備配置によれば、第１の弁ユニット１１１Ｌ及び第２の弁ユニット１１１Ｒの対向方向に延びる方向おいて、これらの弁ユニット１１１Ｌ，１１１Ｒの構成要素を配置するための空間を有効に利用することができる。これにより、上面１３１ｔと底面１３１ｂとの間の距離を小さくして、重力方向におけるポンプ１１１の高さＬ１を小さくすることができる。

さらに、水平面内において、ダイアフラム弁体１４９Ｌとダイアフラム弁体１４９Ｒとが作動する方向（対向方向）に垂直な方向に吸入通路１３７と吐出通路１３８とが配置され、図５に示されるように、それぞれ吸入側バルブ１１３と吐出側バルブ１１４とが接続されている。こうすれば、ダイアフラムを駆動するための構成要素が配置される空間と垂直な方向において、吸入通路及び吐出通路に接続されるバルブ類等の構成要素を配置するための空間を有効利用することができるからである。水平面内とは、重力方向を基準として水平な平面を意味する。

このように、本発明者は、ダイアフラム弁体１４９Ｌとダイアフラム弁体１４９Ｒの対向作動によるポンプ室１５８のサイズの抑制と、水平面内における殆ど無駄のない効率的な装備配置を実現することによって、ポンプ１１１の厚みＬ１を薄くすることに成功している。

なお、上述の実施形態では、ダイアフラム弁体１４９Ｌとダイアフラム弁体１４９Ｒとが作動する方向（対向方向）に垂直な方向に吸入通路１３７と吐出通路１３８とが配置されているが、必ずしも垂直である必要は無く交差する方向であれば良い。ただし、垂直に近づくほど装備効率が良くなる。

図７は、連結ボディ１３１の内部構造を示す拡大断面図である。連結ボディ１３１には、内径が相互に相違する複数の貫通孔がロッド１４８Ｌ及びロッド１４８Ｒの移動方向（対向方向）に連通している。複数の貫通孔は、連結ボディ１３１の外側から順に一対の外側貫通孔１３５ａ，１３５ｅと、一対の内側貫通孔１３５ｂ，１３５ｄと、中心貫通孔１３５ｃとが同軸（中心軸線が共通）の貫通孔として連通している。この連通は、本実施形態では、中心軸線を共通とする同軸の連通状態として構成されている。

外側貫通孔１３５ａ，１３５ｅ及び内側貫通孔１３５ｂ，１３５ｄは、それぞれ内径が一定の円筒状の形状を有している。一方、中心貫通孔１３５ｃは、中央部（最奥部）に近づくほど内径が大きくなる形状を有している。中心貫通孔１３５ｃの中央部においては、重力方向において最頂部に吐出通路１３８が接続され、最低部に吸入通路１３７が接続されている。このような中心貫通孔１３５ｃの内部形状と接続状態により、ポンプ室１５８の内部に泡が発生しても、吸入通路１３７から吸入された液体材料によって円滑に吐出通路１３８から排出されることになる。

外側貫通孔１３５ａには、第１の弁ユニット１１１Ｌが有するステム１３２Ｌが螺合されている。ステム１３２Ｌには、ロッド１４８Ｌを挿通させる弁支持孔１４３Ｌが形成されている。ロッド１４８Ｌには、ダイアフラム弁体１４９Ｌの中央部側が接続されている。ダイアフラム弁体１４９Ｌの端部側の外縁部１５０Ｌは、ステム１３２Ｌと連結ボディ１３１の支持部１３５ｆとによって挟持されている。ダイアフラム弁体１４９Ｌの中央部側と端部側との間のドーナツ状の領域（膜領域）は、ロッド１４８Ｌ側に凸となる凸状の形状を有し、ロッド１４８Ｌの往復移動に伴う円滑な弾性変形が可能となるように構成されている。

一方、連結ボディ１３１の外側貫通孔１３５ｅには、第２の弁ユニット１１１Ｒのステム１３２Ｒが螺合されている。ダイアフラム弁体１４９Ｒの端部側の外縁部１５０Ｒは、ステム１３２Ｒと連結ボディ１３１の支持部１３５ｇとによって挟持されている。第２の弁ユニット１１１Ｒの各構成要素、すなわち、ステム１３２Ｒ、ロッド１４８Ｒ、及び外縁部１５０Ｒは、第１の弁ユニット１１１Ｌの各構成要素と対称の構成を有している。第２の弁ユニット１１１Ｒは、第１の弁ユニット１１１Ｌの各構成要素と対称の構成を有しているので、第２の弁ユニット１１１Ｒの構成の詳細については、以下では第２の弁ユニット１１１Ｒの説明を第１の弁ユニット１１１Ｌの説明に代える。

ステム１３２Ｌのネジ部には、第１の弁ユニット本体１３１Ｌが螺合されている。第１の弁ユニット本体１３１Ｌには、図６に示されるように、連結ボディ１３１側に開口する略円柱状のシリンダ部１４２Ｌと、シリンダ部１４２Ｌと連通しているステム支持孔１４４Ｌとが形成されている。ステム支持孔１４４Ｌのネジ部には、ステム１３２Ｌが螺合している。第１の弁ユニット本体１３１Ｌは、例えばポリプロピレン樹脂やアルミニウムといった軽量材料よりなる。

ステム１３２Ｌには、図６に示されるように、ガイド支持部１４６Ｌが連結ボディ１３１の反対側に形成されている。ガイド支持部１４６Ｌは、ガイド１４５Ｌを支持する筒状の形状を有する凸部として構成されている。ガイド１４５Ｌは、ガイド支持部１４６Ｌの内部に配設された筒状の形状を有する部材で、その内部においてロッド１４８Ｌの移動方向に摺動可能にロッド１４８Ｌを支持している。ロッド１４８Ｌには、シリンダ部１４２Ｌの内径と同一の外径寸法を有する略円板状のピストン部１５１Ｌが形成されている。ピストン部１５１Ｌは、その外周部がシリンダ部１４２Ｌの内面に接触しており、シリンダ部１４２Ｌに摺動可能に収容されている。

シリンダ部１４２Ｌは、ロッド１４８Ｌのピストン部１５１Ｌにより、二つの空間に区画されている。これら二つの空間のうちピストン部１５１Ｌの行程制限部材１５７Ｌ側の空間は圧力制御室１４１Ｌとなっている。圧力制御室１４１Ｌには、第１の弁ユニット本体１３１Ｌに形成されたエア導入通路１３４Ｌを介して外部から操作エアが導入され、それにより圧力制御室１４１Ｌ内を加圧することによって弁部材１４７Ｌを連結ボディ１３１側に移動させることができる。一方、ステム１３２Ｌは、ピストン部１５１Ｌを介して渦巻きコイル状のスプリング１５６Ｌによって連結ボディ１３１と反対側の方向にロッド１４８Ｌを付勢している。これにより、ロッド１４８Ｌの往復移動が実現されている。

ロッド１４８Ｌは、行程制限部材１５７Ｌによって連結ボディ１３１と反対側の方向への移動が制限されている。行程制限部材１５７Ｌは、螺子部１５５Ｌを有し、その螺子部１５５Ｌによって第１の弁ユニット本体１３１Ｌに螺合されている。螺子部１５５Ｌは、行程制限部材１５７Ｌと第１の弁ユニット本体１３１Ｌとの間の相対的な回転によって、行程制限部材１５７Ｌを第１の弁ユニット本体１３１Ｌに対して相対的に移動（調整）させることができる。行程制限部材１５７Ｌは、この相対移動によってロッド１４８Ｌの移動範囲を連結ボディ１３１と反対側において調整可能に制限することができる。ロッド１４８Ｌの移動範囲は、連結ボディ１３１側においては、ガイド支持部１４６Ｌによって固定的に制限されている。ロッド１４８Ｌ及びロッド１４８Ｒの移動範囲は、それぞれ第１の変位量及び第２の変位量とも呼ばれる。

行程制限部材１５７Ｌは、上ナット１５９Ｌと下ナット１６０Ｌとを使用したダブルナットによって固定されている。上ナット１５９Ｌは、さらにスタッド１６４Ｌを使用して行程制限部材１５７Ｌとの相対的な回転を抑制している。行程制限部材１５７Ｌは、スタッド１６４Ｌを緩めた状態において上ナット１５９Ｌを緩めた後に、下ナット１６０Ｌを緩めた状態において調整することができる。

行程制限部材１５７Ｌ及び行程制限部材１５７Ｒの回転角度は、それぞれ第１の弁ユニット本体１３１Ｌ及び第１の弁ユニット本体１３１Ｒに形成されている目盛り（図示省略）によって確認することができる。この目盛りは、行程制限部材１５７Ｌ及び行程制限部材１５７Ｒの移動量の範囲をミクロン単位で計測することができるマイクロメータと同様の構成（角度計測部）で実現されている。行程制限部材１５７Ｌ及び行程制限部材１５７Ｒは、それぞれ第１の変位制限部及び第２の変位制限部とも呼ばれる。行程制限部材１５７Ｌ及び行程制限部材１５７Ｒの回転は、それぞれ第１の回転及び第２の回転とも呼ばれる。

これにより、気化量の仕様に応じて様々な量に設定された吐出量を実測することなく簡易に設定することができる。この吐出量は１回の行程毎の量を意味している。なお、このような構成は、ダイヤルゲージやデジタルマイクロメータといった回転角度に応じて計測された吐出量に関係する値を示す種々の形態で実現することもでき、計測部とも呼ばれる。なお、吐出量に関係する値は、たとえば回転角度に起因する行程制限部材１５７Ｌ及び行程制限部材１５７Ｒの送り量といった吐出量に関係する値を含む広い意味を有している。

本実施形態では、ロッド１４８Ｌ及びロッド１４８Ｒの行程は、一回の往復作動で液体材料が１００μＬだけ吐出されるように設定されている。この設定においては、たとえば１分間に６回の周期で往復作動させるようにすれば、一分間に６００μＬのレート（速度）で気化させることができることになる。

次に、図８乃至図１３を参照して第２実施形態の気化器１１２について第１実施形態の気化器１２との相違点を中心に説明する。図８は、第２実施形態の気化器１１２の外観を示す斜視図である。図９は、第２実施形態の気化器１１２の断面を示す断面図である。図１０は、気化器１１２の蓄熱板１２３を示す斜視図である。図１１は、第２実施形態の気化器１１２の内部を下方から見た内部構造図である。図１２は、気化器１１２のヒータ１２２を下方から見た状態を示す底面図である。図１３は、気化器１１２の裏蓋１３６を下方から見た状態を示す底面図である。下方とは、気化器１１２の装備状態において重力を基準とする向きであって、カバー１２１の反対側を意味する。

第２実施形態の気化器１１２は、図８に示されるように、カバー１２１と蓄熱板１２３と気化器本体１３３とが順に重ねられた構造を有し、ポンプ１１１と同様に厚みＬ２が抑制された薄型直方体の形状をなしている。カバー１２１は、本実施形態では、透明な樹脂で構成されているが、不透明な材料で構成しても良い。蓄熱板１２３は、第１実施形態と同様に熱伝導性に優れた炭化ケイ素やアルミニウム材料により形成された矩形形状の板材からなる。ただし、透明な材料で構成すれば、気化の状態を目視で確認することができるという利点がある。気化器１１２は、ポンプ１１１と同一平面内に配置すれば、液体気化装置１２０の全体を薄型のシステムとして構成することもできる。

第２実施形態の気化器１１２では、液体材料は、蓄熱板１２３に形成されているオリフィス１２７を介して液体付着面１２３ａとメッシュ１２４との間に供給される点で、液体付着面２３ａの反対側（上側）からメッシュ２４に上に滴下される第１実施形態（図２参照）と相違する。液体材料は、以下に説明する構成において、界面張力によってメッシュ１２４と液体付着面１２３ａとの間の隙間を流れることができるので、メッシュ１２４の広い面積に液体材料を供給することができる。

蓄熱板１２３には、図９に示されるように、その略中央部にオリフィス１２７が形成され、液体付着面１２３ａの略中央部から液体材料を供給することができる。オリフィス１２７には、遮断弁１８０が接続されており、液体材料の流れをオリフィス１２７において遮断することができる。遮断弁１８０には、図１１に示されるように、液体材料を供給する内部流路１１５が形成されている流路ユニット１１６と、液体材料の供給を制御するために使用される作動エアを供給する配管１９１とが遮断弁１８０を挟む方向で接続されている。この方向は、ガス導入配管１２８とガス導入配管１２９で蓄熱板１２３を挟む方向と略垂直に向けられている。

遮断弁１８０の周囲には、蓄熱板１２３の下面の気化器本体１３３の裏面において、蓄熱板１２３に熱を供給する２個のヒータ１２２（図１２参照）が気化器本体１３３の凹部１３９に装備されている。流路ユニット１１６及び配管１９１は、図１１に示されるように、凹部１３９において２個のヒータ１２２の下面に配設されている。遮断弁１８０、流路ユニット１１６、及び配管１９１の周囲であって、各ヒータ１２２の下面には、図９に示されるように、弾性を有する断熱材１９２がそれぞれ配設されている。

気化器１１２の裏面には、断熱材１９２を弾性変形させた状態（荷重を印加した状態）で裏蓋１３６（図１３参照）が固定されている。なお、図１１では、内部構造を示すために一部の部品（裏蓋１３６や断熱材１９２）が省略されている。

ヒータ１２２は、図１２に示されるように、Ｌ字形平板状に形成されたラバーヒータにより構成されている。ラバーヒータとは、発熱線を柔軟性のある薄いシリコンゴムで覆ったヒータで、加熱面に確実にフィットさせることができ、組み付けも容易であるという利点を有している。メッシュ１２４は、図５に示されるように、第１実施形態と同様に縦横に複数配列されたステンレス製の線材２４ａが網目状に織られることにより形成されたものであり、全体としては平板状をなしている。

蓄熱板１２３は、図１０に示されるように、第１の実施形態と比較して顕著に広大な液体付着面１２３ａを有している。液体付着面１２３ａには、その裏面に熱電対１９５が配設されている凹部１９４が形成されている。凹部１９４は、蓄熱板１２３の裏面（液体付着面１２３ａとは反対側の面）に形成されているので、液体付着面１２３ａの側の気密性を確保することができる。凹部１９４は、さらに液体付着面１２３ａの近傍まで深い凹部とすることによって、すなわち液体付着面１２３ａとの間の板厚を薄くすることによって液体付着面１２３ａの温度を正確且つ小さな時間遅れで計測することができる。

熱電対１９５は、コントローラ４０に接続され、本実施形態では、気化の状態監視に使用される。凹部１９４には、熱電対１９５を覆う熱電対カバー１９３が装着される。なお、図１０では、説明を分りやすくするために熱電対カバー１９３が外されている状態が示されている。また、状態監視の方法については後述する。

メッシュ１２４は、図８及び図９に示されるように、液体付着面１２３ａから過度に離れないように、所定のピッチで配置されている複数のピン１２４ｆによって液体付着面１２３ａに押し付けられている。複数のピン１２４ｆは、たとえばフッ素樹脂製であり、カバー１２１に固定されている。このような構成により、液体材料は、界面張力によってメッシュ１２４と液体付着面１２３ａとの間の隙間を流れることができるので、メッシュ１２４の広い面積に液体材料を供給することができる。複数のピン１２４ｆの内の一つは、オリフィス１２７の出口に対向する位置に配置されている。これにより、オリフィス１２７からの液体材料の吐出によるメッシュ１２４の変形に起因するカバー１２１への衝突を防止することができる。オリフィス１２７の出口は、供給口とも呼ばれる。

このように、隙間流れは複数の押圧位置（ピン１２４ｆ）の間に形成されるので、メッシュの粗さや複数のピン１２４ｆの位置関係といった設計自由度を提供することができる。これにより、要求される仕様に応じた適切な隙間流れを実現するための設計ツールを提供することができる。ピン１２４ｆは、メッシュを押圧する複数の位置毎に配置されている複数の部材として構成されていても良いし、あるいは押圧するための複数の凸部を有する共通部材を含むものとしてもよい。

メッシュ１２４には、図９に示されるように、窒素ガスが流れる気化流路１７５が面しており、気化した液体材料が窒素ガスに混合される。気化流路１７５には、ガス導入配管１２８の導入通路１７４と溝部１２３ｂとを順に介して窒素ガスが供給される。溝部１２３ｂは、導入通路１７４から供給された窒素ガスを水平面内において分散してメッシュ１２４に供給できるように形成されている。一方、気化流路１７５からは、溝部１２３ｃとガス導入配管１２９の排出通路１７６とを順に介して液体材料が混合された窒素ガスが排出される。溝部１２３ｃは、メッシュ１２４の広い面から混合ガスを集めて排出通路１７６に排出することができるように形成されている。気化流路１７５は、図５及び図９に示されるように、カバー１２１と蓄熱板１２３との間に装備されているガスケット１２３ｇによって気密状態とされている。

次に、図１４乃至図１６を参照して気化器１１２の液体付着面１２３ａへの液体材料の供給方法について説明する。図１４は、気化器１１２の断面を示す断面図である。図１５は、遮断弁１８０がオリフィス１２７を閉鎖した状態を示す拡大断面図である。図１６は、遮断弁１８０がオリフィス１２７を開放した状態を示す拡大断面図である。

第２実施形態の気化器１１２は、図１４に示されるように、液体材料の供給路に遮断弁１８０を備えている点で第１の実施形態における液体材料の供給方法と相違する。この遮断弁１８０は、液体材料の供給停止後において、供給流路内の液体材料が気化することに起因する液体材料の漏出や供給流路内の気泡の発生を効果的に抑制することができる。このような漏出や気泡の発生は液体材料の供給量の誤差の要因となるので、本実施形態は、このような誤差を効果的に抑制して液体材料の供給量の精度を顕著に向上させることができるという利点を有している。

遮断弁１８０には、流路ユニット１１６に形成された内部流路１１５を介して液体材料が供給されている。遮断弁１８０は、配管１９１を介して供給される操作エアを使用して、オリフィス１２７への液体材料の供給を操作することができる。

オリフィス１２７には、ダイアフラム構造の遮断弁１８０が接続されている。遮断弁１８０は、図１５及び図１６に示されるように、ダイアフラム弁１８１をオリフィス１２７の流路方向に動かすことによってオリフィス１２７を開閉操作することができる。このように、第２実施形態では、蓄熱板１２３の内部に形成されたオリフィス１２７がダイアフラム弁１８１によって直接的に遮断されるので、吐出通路への液体材料の残留に起因する気化量の変動といった不都合を回避することができる。吐出通路への残留量が極めて少なく、しかも熱で直ちに気化するので変動の要因とはならないからである。

オリフィス１２７は、蓄熱板１２３の内部において、メッシュ１２４側の出口と遮断弁１８０側の入口との間の流路として形成されている。メッシュ１２４側の出口は、供給口とも呼ばれる。遮断弁１８０側の入口は、流路室１８１ｒを形成する凹部に形成され、弁座１８１ｖを有している。遮断弁１８０側の入口は、裏面開口部とも呼ばれ、オリフィス１２７において供給口と対向する位置に形成されている。このような凹部を含む構成によって、蓄熱板１２３の厚みに拘わらず供給口と裏面開口部との間の流路の長さを短くすることができる。さらに、凹部の深さを調整することによって、その流路の長さを自由に設定することができる。

一方、本発明者は、ダイアフラム弁１８１の作動が液体材料の吐出量に微量の影響（低減）を与えることを見出した。本発明者は、吐出量への影響がダイアフラム弁１８１の作動による流路室１８１ｒの容積拡大が原因となることを突き止めた。流路室１８１ｒの容積拡大は、遮断弁１８０に供給された液体材料のうちの一部を吸収して、オリフィス１２７への供給量を減殺させるからである。しかしながら、本発明者は、その容積拡大が再現性を有するものであることを見出し、その容積拡大に起因する吐出量低減を見込んだ吐出量の設定で簡易に解決できることも見出した。

ダイアフラム弁１８１には、ロッド１８２が接続されている。ロッド１８２には、摺動部１８４とピストン部１８３とが形成されている。摺動部１８４は、遮断弁本体１８５に形成されている円筒状の凹部であるガイド部１８９の内部で摺動する。ピストン部１８３は、遮断弁本体１８５の内部においてガイド部１８９に連通して形成されているシリンダ部１８８の内部で摺動し、圧力制御室１８３ａを区画している。ロッド１８２は、ダイアフラム弁１８１でオリフィス１２７を閉鎖する方向に渦巻きコイル状のスプリング１８７で付勢され、圧力制御室１８３ａの加圧によってオリフィス１２７を開放する方向に操作することができる。スプリング１８７は、裏蓋１８６で固定されている。

次に、図１７を参照して気化器１１２の液体付着面１２３ａへの液体材料の気化状態の監視について説明する。図１７は、遮断弁１８０の開閉状態と熱電対１９５（図１０参照）による計測温度の関係を示すグラフである。図１７では、横軸は時間を表し、縦軸はバルブの開閉状態と計測温度とを表している。曲線Ｃ１は、遮断弁１８０の開閉状態を示す曲線である。曲線Ｃ２は、熱電対１９５の計測温度を示す曲線である。熱電対１９５によって温度計測を行っているのは、熱電対の応答性が高く、気化の開始や終了に起因する微量な温度変化の検出に対して好ましい特性を有しているからである。

液体材料の気化状態は以下のようにして監視される。時刻ｔ１では、コントローラ４０は、配管１９１から操作エアを供給して、遮断弁１８０を閉状態（図１５参照）から開状態（図１６参照）とする。コントローラ４０は、遮断弁１８０の開状態開始（液体材料の供給開始）に応じて熱電対１９５の計測温度の監視を開始し、気化に起因する温度低下が検出されるまでの経過時間Ｐ１を計測する。このような気化開始までの経過時間Ｐ１と予め設定されている基準範囲とに基づいて、コントローラ４０は、液体材料の供給開始から気化開始の開始までのプロセスが正常であることを確認することができる。

次に、コントローラ４０は、遮断弁１８０の閉状態開始（液体材料の供給終了）に応じて熱電対１９５の計測温度の監視を開始し、気化終了に起因する温度上昇が検出されるまでの経過時間Ｐ２を計測する。この経過時間Ｐ２と予め設定されている基準範囲とに基づいて、コントローラ４０は、液体材料の供給終了から気化の完了までのプロセスが正常であることを確認することができる。さらに、温度上昇の検出は、気化プロセス中の不意の気化終了としても検出することができる（異常検出）。

一方、蓄熱板１２３の温度制御は、本実施形態では、実質的には液体材料の気化状態の観測結果に基づいて行われる。制御対象である液体付着面１２３ａの温度は、液体付着面１２３ａにおける気化熱で変化するが、その変化が緩やかとなるように蓄熱板１２３の蓄熱が利用されている。蓄熱板１２３の温度制御は、液体付着面１２３ａのうちで最も温度変化が激しい領域で計測された温度を使用して、温度フィードバックが行われている。これにより、ヒータ１２２による熱供給量を抑制して温度変化が小さくかつ即応性の高い制御が実現されている。

このような即応性を実現するために、熱電対１９５は、オリフィス１２７の近傍に配置することが好ましい。こうすれば、液体材料の供給開始によって最初に液体材料が供給される位置の気化状態を監視することができるとともに、液体材料の供給停止によって液体材料が最後まで残る位置の気化状態までを監視することができるからである。このような配置には、気化プロセスの最初から最後までを監視することができるという利点もある。

ただし、オリフィス１２７の長さを短くする点を優先し、遮断弁１８０を回避した位置においてオリフィス１２７に最も近い位置、すなわち、遮断弁１８０に隣接する位置に配置することが好ましい。

蓄熱板１２３の温度制御がオンオフ制御である場合には、通電操作（通電オンあるいは通電オフ）に起因する過渡応答の影響が小さい状態において、遮断弁１８０を開閉するようにすることが好ましい。具体的には、遮断弁１８０の開閉操作と通電操作とが予め設定された時間内で重複しないような制御則やインターロックロジックとすることが好ましい。液体材料の供給開始や停止のタイミングと、通電操作とが重なると判別が困難な場合も想定されるからである。

一方、蓄熱板１２３の温度制御が比例制御である場合には、液体材料の供給開始や停止に起因する急激な変化に類似する温度変化が生じにくいので、液体材料の供給開始や停止の観測を高い信頼性で実現することができる。

さらに、液体材料の供給開始や停止に起因する変化の特性（温度変化の波形）が予め分っている場合には、その波形を抽出するフィルタを使用するようにしてもよい。具体的には、たとえば遮断弁１８０を開閉後の一定期間の温度の時系列データを取得し、高速フーリエ変換で特定の波長の波形のピークを検出するような構成としても良い。こうすれば、高い精度で気化状態の監視を実現することができる。

このように、第２の実施形態では、気化熱に起因する蓄熱板１２３の温度変化を利用して気化状態を監視することができる。これにより、気化プロセスを確実に監視することができるとともに、故障探知を実現して半導体プロセスの品質を向上させることができる。

第２実施形態は、第１実施形態の供給方法と比較して、第１実施形態の供給方法によって得られる効果と同一の効果を得ることができるとともに、液体材料の飛散化の抑制、液体材料の気化面積の拡大、及び液体材料の供給量の安定化（高精度化）といった利点をも有している。

液体材料の飛散化の抑制については、第１実施形態では、メッシュ２４の使用によって液体付着面２３ａに対する液体材料の濡れを促進して、従来技術よりも気化面積を拡大することに成功している。これに対して、第２実施形態では、さらに、液体材料がメッシュ１２４の裏側から供給されるので、液体材料を加圧して供給しても吐出された液体材料のメッシュ１２４への衝突に起因する液体材料の液状状態における飛散（霧散化）を抑制することができる。液体材料の加圧供給は、供給口に対向する位置に設けられたピン１２４ｆからの反力でメッシュ１２４の目を緻密として漏れを抑制することができる。このようなメカニズムによって、第２実施形態では、さらに供給速度を増やすことが可能となっている。

液体材料の飛散は、本発明者によってプロセス対象に悪影響を与えることが見出された。液体材料の飛散は、液体材料がメッシュ２４に衝突して飛散し、熱せられていない吐出側（たとえばノズル２７（図２参照）の近傍）に付着することによって、液体材料が蒸発せずに固化する原因となる。液体材料が固化した固形物は、その後に剥離して窒素ガスとともにプロセス対象に供給され、プロセス対象の品質劣化の原因となりえるからである。

液体材料の気化面積の拡大については、第２実施形態では、液体材料の飛散の可能性が殆どないので、液体材料の供給速度を速くすることが可能である。さらに、液体材料は、界面張力によってオリフィス１２７からメッシュ１２４と液体付着面１２３ａとの間の隙間を流れて、メッシュ１２４の広い領域に円滑に供給されるので、液体材料の気化面積を顕著に拡大することができる。さらに、吐出側への付着の心配が殆ど無いので、液体材料の気化面積を拡大しつつ、気化流路１７５を上下方向（重力基準）に薄くすることによって、あるいはカバー１２１と液体付着面１２３ａとの間隔を小さくし、気化器１１２の薄型化を実現することもできる。

液体材料の供給量の安定化については、第２実施形態では、前述のように加熱されている蓄熱板１２３の内部に形成されたオリフィス１２７がダイアフラム弁１８１によって直接遮断されるので、吐出通路に残った液体材料に起因する気化量の変動といった不都合を回避することができる。さらに、ダイアフラム弁１８１は、流路に摺動部分を露出していないので、摺動部分への液体材料の蓄積に起因する固形物の発生を防止することができる。これにより、固形物の発生を抑制して、窒素ガスへの固形物の混入に起因するプロセス対象の品質劣化を予防することができる。

このように、第２実施形態の気化器１１２は、メッシュ１２４と液体付着面１２３ａとの間に供給することによって、液体材料の飛散を抑制しつつ界面張力を有効利用して液体材料の高い供給速度を実現している。さらに、遮断弁１８０は、蓄熱板１２３に形成された凹部に統合化された形態として装備されているので、蓄熱板１２３の蓄熱量を維持しつつ気化器１１２の厚さを薄くすることもできる。

（他の実施形態）
本発明は上記実施形態に限らず、例えば次のように実施されてもよい。

（１）上記実施形態では、メッシュ２４，１２４を用いて液体材料を薄膜状に拡げたが、その他の手段を用いて液体材料を薄膜状に拡げてもよい。例えば、対向する二つの液体付着面を所定の隙間を設けて配置し、その隙間の内部に液体材料を注入することで、液体材料を毛細管現象を利用して薄膜状に拡げてもよい。以下、その具体例について図１８を参照しつつ説明する。

本例では、上記実施形態の気化器１２に代えて、図１８に示す気化器７０を液体気化システムに設ける構成とする。本例における気化器７０は、当該気化器７０のベースを構成する固定部７１と、固定部７１の上側に設けられ上下方向に移動可能な移動部７２とを備えている。

固定部７１は、円板状に形成されたベース部７３と、加熱手段としての下部ヒータ７４と、断熱材７５とを備えている。ベース部７３は、例えば熱伝導性に優れたアルミニウムにより形成されており、略水平状態で設けられている。ベース部７３には、上方に突出する突出部７６が設けられている。突出部７６は、全体として環状に形成されており、この突出部７６により囲まれた内側領域は移動部７２の一部が配設される配設スペース８１となっている。突出部７６には、導入通路７７を介して配設スペース８１に連通される導入ポート７９と、排出通路７８を介して配設スペース８１に連通される排出ポート８０とが形成されている。導入ポート７９には、窒素ガス源に通じる導入配管（図示略）が接続され、排出ポート８０にはチャンバに通じる排出配管（図示略）が接続されている。

また、ベース部７３には、液体材料を供給するための供給配管８３がベース部７３を上下に貫通して設けられている。供給配管８３は、平面視における配設スペース８１の略中央位置において配設スペース８１に通じている。

下部ヒータ７４は、例えばシート状のラバーヒータにより構成されており、配設スペース８１の外径（換言すれば突出部７６の内径）よりも大きい径で円板状に形成されている。下部ヒータ７４は、ベース部７３の下面に重ねられており、具体的には平面視において配設スペース８１全域と重なるように設けられている。

断熱材７５は、円板状に形成されたグラスウールからなる。断熱材７５は、ベース部７３及び下部ヒータ７４の下方においてベース部７３全域に拡がるように設けられている。

一方、移動部７２は、収容部材８６と、収容部材８６に収容された蓄熱板８７及び上部ヒータ８８とを備えている。収容部材８６は、上下が開放された筒状の収容部８６ａと、収容部８６ａの上端部に設けられたフランジ部８６ｂとを有する。蓄熱板８７は、ベース部７３と同じ材料により形成されており、収容部材８６の収容部８６ａの内径寸法とほぼ同じ外径寸法を有する円板からなる。蓄熱板８７は、収容部材８６の収容部８６ａの内側における下端部に配設されており、その側面が収容部８６ａの内側面と対向している。具体的には、蓄熱板８７は、その下面が収容部８６ａの下端部とほぼ同じ高さ位置に又はそれよりも低位に設定されている。

上部ヒータ８８は、下部ヒータ７４と同様、例えばシート状のラバーヒータにより構成されており、蓄熱板８７とほぼ同じ外形寸法で円板状に形成されている。上部ヒータ８８は、収容部材８６の収容部８６ａ内に配設されており、蓄熱板８７の上面に重ねられている。

上部ヒータ８８の上には、上側に開口した凹部９１ａを有する蓋部９１が設けられ、その凹部９１ａには断熱材９２が配設されている。断熱材９２上には板状のカバー９３が設けられ、収容部材８６のフランジ部８６ｂにボルト１０１により固定されている。また、収容部材８６のフランジ部８６ｂの上面には、同フランジ部８６ｂから側方に突出するように平板状のプレート部材９４が設けられている。プレート部材９４は、フランジ部８６ｂの外周方向に沿って所定間隔で複数（例えば４つ）設けられ、それぞれがフランジ部８６ｂに対しボルト１０２により固定されている。

上記のように構成された移動部７２は、その一部が配設スペース８１に落とし込まれた状態で固定部７１上に配設されている。具体的には、この配設状態において、蓄熱板８７の下面がベース部７３の上面と所定の隙間を挟んで対向しており、この隙間（詳細には収容部材８６の収容部８６ａとベース部７３の突出部７６との間の隙間も含む）が液体材料を気化させるための気化室９７となっている。

収容部材８６のフランジ部８６ｂはベース部７３の突出部７６上に配置されており、フランジ部８６ｂと突出部７６との間には両者７６，８６ｂに跨がるベローズ９８が設けられている。ベローズ９８は、気化室９７の内外を仕切るための仕切り部材であり、上下方向に伸縮可能に構成されている。

気化室９７には上記供給配管８３が通じている。気化室９７には、供給配管８３を介して液体材料が供給される。また、気化室９７は、導入通路７７を介して導入ポート７９と連通しており、排出通路７８を介して排出ポート８０と連通している。気化室９７には導入ポート７９を介して窒素ガスが供給され、その供給された窒素ガスと気化された液体材料とが排出ポート８０を介してチャンバに供給される。

各プレート部材９４の下方には、移動部７２を上下移動させる空気圧シリンダ式の昇降装置９９が設けられている。昇降装置９９は、固定部７１のベース部７３上に固定されたシリンダ本体部９９ａと、シリンダ本体部９９ａ内に操作エアが導入されることで昇降するピストンロッド９９ｂとを備えている。各プレート部材９４はピストンロッド９９ｂの上面にボルトで固定されており、これによりピストンロッド９９ｂが上下に移動すると各プレート部材９４が上下移動し、ひいては移動部７２が上下移動する構成となっている。具体的には、移動部７２は、蓄熱板８７の下面がベース部７３の上面と近接する下位置（図１８（ｂ）参照）と、下位置よりも上方の上位置（図１８（ａ）参照）との間で移動可能となっている。本実施形態では、移動部７２が下位置にある場合には蓄熱板８７の下面とベース部７３の上面との間の隙間が２０〜６０μｍとなり、移動部７２が上位置にある場合には上記隙間が２ｍｍとなる。

次に、上記構成の気化器７０により液体材料を気化させる際の作用について説明する。なお、本例では、液体材料として、液体付着面（詳細にはベース部７３及び蓄熱板８７の板面）との接触角が９０°よりも大きいものが用いられることを想定している。

まず、図１８（ｂ）に示すように、昇降装置９９を駆動させて移動部７２を下位置に移動させる。そして、ポンプを吐出動作させて液体材料を供給配管８３を介して気化室９７に供給する。この場合、気化室９７では、液体材料が、蓄熱板８７の下面とベース部７３の上面との間の隙間を通じて供給配管８３の供給口（図示略）から離間する側に毛細管現象によって薄膜状に拡がる。また、平面視では液体材料が供給配管８３の供給口を中心として円形に拡がる。

次に、昇降装置９９を駆動させて移動部７２を上位置に移動させる。この場合、蓄熱板８７の下面及びベース部７３の上面には、液体材料が薄膜状に拡がった状態で付着しており、それら各面に付着した液体材料がそれぞれ各々の面を介してヒータ７４，８８により加熱され気化される。また、移動部７２を上位置に移動させた後、導入ポート７９から窒素ガスを気化室９７に導入する。これにより、気化された液体材料は、気化室９７に導入された窒素ガスとともに排出ポート８０を介してチャンバに供給される。

上記の構成によれば、液体材料を蓄熱板８７の下面とベース部７３の上面との間の隙間において毛細管現象により薄膜状に拡げることができるため、蓄熱板８７の下面及びベース部７３の上面に液体材料を薄膜状に付着させることができる。そして、それら各面に付着した液体材料をそれぞれ各々の面を介してヒータ７４，８８により加熱することができるため、つまり二つの液体付着面を介して液体材料を加熱することができるため、液体材料の気化をより一層促進させることができる。

（２）上記実施形態では、メッシュ２４，１２４を用いることで液体付着面に凹凸部を設ける構成としたが、凹凸部を設ける構成はこれに限定されない。例えば、メッシュ２４を用いないで、液体付着面の表面を凹凸に加工することで凹凸部を設けてもよい。この場合、凹凸部を設けるために別途部材を設ける必要がなくなるため、部品点数を削減できる。

（３）上記実施形態では、蓄熱板２３上に、凸部５２と凹部５３とを蓄熱板２３の上面２３ａと平行な直交する二方向に沿って交互に配置したが、必ずしも直交する二方向である必要はなく異なる二方向であればよい。また、凸部５２と凹部５３とを蓄熱板２３の上面２３ａと平行な一方向のみに沿って配置する構成としてもよい。

（４）上記実施形態では、ステンレス製のメッシュ２４，１２４を用いが、メッシュは必ずしもステンレス製である必要はなく、その他の金属からなるメッシュを用いてもよい。また、フッ素樹脂等からなる樹脂製のメッシュを用いてもよい。また、上記実施形態では、メッシュ２４として１００メッシュの粗さのものを用いたが、その他の粗さのメッシュを用いてもよい。要は、気化させる液体材料の種類（詳細には濡れ性）に応じて、適切な粗さのメッシュを用いればよい。

（５）上記実施形態では、ポンプ１１により液体材料を気化器１２に供給する構成としたが、ポンプ１１以外の手段を用いて液体材料を気化器１２に供給してもよい。例えば、液体タンクを密閉化するとともに液体タンクに配管を接続し、その配管を通じて液体タンク内を加圧することで液体材料を気化器１２に圧送することが考えられる。

（６）上記実施形態では、液体材料の濡れ性を高めることで液体材料を薄膜状に拡げる構成としたが、その他の手段により液体材料を薄膜状に拡げてもよい。例えば、離間対向された一対の平板状のプレート部材と、それら各プレート部材のうち少なくともいずれかをその板面に直交する方向に移動させる駆動装置とを備える構成が考えられる。この場合、両プレート部材の間に液体材料を供給し、その後駆動装置を駆動させいずれかのプレート部材を他方のプレート部材に近づければ、液体材料を両プレート部材により圧縮することができるため、液体材料を両プレート部材間において薄膜状に拡げることができる。

（７）上記実施形態では、半導体の製造ラインにおいて本液体気化システム１０を用いたが、その他の製造ラインにおいて用いることも可能である。また、上記実施形態では、液体材料としてのヘキサメチルジシラザン液（ＨＭＤＳ液）を気化させるために本システム１０を用いたが、テトラメチルシクロテトラシロキサン（ＴＭＣＴＳ）等その他の液体材料を気化させるために用いてもよい。

（８）上記実施形態では、液体付着面１２３ａは平面形状を有しているが、必ずしも平面形状でなくてもよい。具体的には、たとえばオリフィス１２７を中心として緩やかな凹状の形状を有するようにしてもよいし、あるいはオリフィス１２７を中心として緩やかな凸状の形状を有するようにしてもよい。

（９）上記実施形態では、液体付着面１２３ａは溝部や部分的な突起部を有していないが、たとえばメッシュ１２４と液体付着面１２３ａとの間における液体材料の流れを制御するための溝（バイパス路）や凸部（迂回要素）を形成するようにしてもよい。溝は、たとえばオリフィス１２７から延びる放射状の形状を含むものでもよい。

（１０）上記実施形態では、液剤材料の供給口（ノズル２７やオリフィス１２７の出口）は、単一であるが、必ずしも単一である必要は無く複数の供給口が形成されていても良い。ただし、供給口の数を単一とすれば、遮断弁を閉止した時に供給口に残存する液体材料の量を抑制することができる。

（１１）上記実施形態では、複数のピン１２４ｆによってメッシュ１２４が液体付着面１２３ａに押し付けられているが、たとえば液体付着面の端部に固定されているネット（網）や紐で液体付着面に押し付ける位置決め部材を使用するようにしても良い。位置決め部材は、たとえば液体付着面とメッシュとの間に隙間を形成するために部分的に挿入されるスペーサを含むような構成としても良い。このような構成でも、たとえば接着剤等で貼り付けた場合のようにメッシュの隙間を埋めてしまうといった問題、あるいは締結部材で締結した場合のように締結部の近傍に液体材料が凝集して固形物が発生する可能性といった問題を回避することができる。

（１２）上記実施形態では、行程制限部材１５７Ｌ及び行程制限部材１５７Ｒの回転角度を目盛り（図示省略）によって確認することによって吐出量を調整しているが、たとえばポンプ１１１を吸入側バルブ１１３と吐出側バルブ１１４ともに作動させて吐出量を監視しつつ、予め設定された吐出量となったことを確認することによって調整しても良い。吐出量の確認は、第１の弁ユニット本体１３１Ｌと第２の弁ユニット１１１Ｒの双方を作動させた場合、一方のみの吐出といった現実の運用で想定された単一あるいは複数の作動状態（作動モード）で行うことができる。

（１３）上記実施形態では、遮断弁１８０は、弁座１８１ｖ（図１６参照）が流路室１８１ｒを形成する凹部に形成されているが、他の構成も可能である。すなわち、図１９に示されるように、たとえば蓄熱板１２３ｄの側に弁座１８１ｖが形成されておらず、裏面開口部を囲む環状の突起部１８１ｐがダイアフラム弁１８１ａの側に設けられていても良い。環状の突起部１８１ｐは、封止部とも呼ばれる。こうすれば、裏面開口部に形成されている弁座１８１ｖの周囲への気泡の滞留を防止することができる。この滞留は、弁座１８１ｖが重力基準において下側に盛り上がっていることに起因して発生するからである。

ダイアフラム弁１８１ａが有する突起部１８１ｐの高さは、たとえば０．５ｍｍ程度として構成することができる。裏面開口部は、オリフィス１２７の遮断弁１８０側の入口である。裏面開口部は、図１９に示されるように環状の突起部１８１ｐがダイアフラム弁１８１ａの側に設けられている場合には、突起部１８１ｐに向かって、重力方向に上昇するような傾斜を設けるようにしてもよい。こうすれば、傾斜に沿って気泡が上昇することができるので、さらに気泡の滞留を抑制することができる。

さらに、図２０に示されるように、弁座や封止部を省略する構成としても良い。すなわち、弁座や突起部を設けて面圧を高める構成ではなく、弁体に対向する平面を有するようにしてもよい。本発明では、遮断時に背圧が印加されないからである。ただし、シール性を向上させるために、裏面開口部を囲む環状の領域の面粗さを小さくすることが好ましい。

１０…液体気化システム、１１、１１１…ポンプ、１２、１１２…気化器、１６…供給通路としての吐出通路、２０、１２０…液体気化装置、２２、１２０…加熱手段としてのヒータ、２３、１２３…蓄熱板、２３ａ、１２３ａ…液体付着面としての蓄熱板の上面、２４、１２４…薄膜化手段及び濡れ促進手段としてのメッシュ、２４ａ…線材、４０…制御手段としてのコントローラ、５３…凸部、５４…凹部。

Claims (17)

1. 液体材料を加熱して気化させる気化器を備えた液体気化システムであって、
   前記気化器は、略平坦に形成され液体材料を付着させる液体付着面と、
   前記液体付着面に付着した液体材料を薄膜化させる薄膜化手段と、
   前記液体付着面を加熱する加熱手段と、
   を備え、
   前記薄膜化手段は、前記液体付着面に対する液体材料の濡れを促進させる濡れ促進手段であり、前記濡れ促進手段により前記液体付着面に対する液体材料の濡れを促進させることで、前記液体付着面に付着した液体材料を薄膜化させ、
   前記濡れ促進手段は、液体材料に対する濡れ性を高めるべく前記液体付着面に設けられた微細な凹凸部であり、
   前記液体付着面には、線材を網目状に編むことにより全体として平板状に形成されたメッシュが載せられているとともに、前記線材を凸部として前記線材により囲まれた部分を凹部として前記凹凸部が設けられており、
   前記液体付着面には、前記液体付着面と前記メッシュとの間に前記液体材料を供給する供給口が形成されていることを特徴とする液体気化システム。
2. 前記液体付着面と前記メッシュの積層方向の相対的な位置関係を決定する位置決め部材を備えることを特徴とする請求項１に記載の液体気化システム。
3. 前記位置決め部材は、前記位置決め部材は、所定の間隔で配置されている複数の位置で前記液体付着面に対して前記メッシュを押圧する押圧部材を備えることを特徴とする請求項２に記載の液体気化システム。
4. 前記液体付着面は、前記加熱手段によって加熱される加熱板の表面として形成されており、
   前記加熱板には、前記液体付着面と反対側の面である裏面に形成されている裏面開口部と、前記供給口とを接続しているオリフィスが形成され、
   前記裏面開口部を開閉する遮断弁を備え、
   前記裏面開口部は、前記オリフィスを挟んで前記供給口と対向する位置に形成されていることを特徴とする請求項１乃至３のいずれか一項に記載の液体気化システム。
5. 前記加熱板の裏面には、凹部が形成され、
   前記裏面開口部は、前記凹部に形成され、
   前記遮断弁は、前記裏面開口部を閉鎖する弁体を備えていることを特徴とする請求項４に記載の液体気化システム。
6. 前記弁体は、前記裏面開口部が閉鎖された状態において前記裏面開口部を囲む環状の突起部である封止部を有することを特徴とする請求項５に記載の液体気化システム。
7. 前記裏面開口部は、前記凹部に形成されている弁座を有することを特徴とする請求項５に記載の液体気化システム。
8. 前記裏面開口部は、前記裏面開口部を囲む環状の領域に前記弁体に対向する平面を有することを特徴とする請求項５に記載の液体気化システム。
9. 前記弁体は、前記裏面開口部を開閉するダイアフラムを有することを特徴とする請求項５乃至８のいずれか一項に記載の液体気化システム。
10. 前記液体付着面は、前記加熱手段によって加熱される加熱板の表面として形成されており、
    前記加熱板には、前記液体付着面の温度を計測するための温度センサが備えられていることを特徴とする請求項１乃至９のいずれか一項に記載の液体気化システム。
11. 前記液体材料を前記気化器に供給するポンプを備え、
    前記ポンプは、第１のダイアフラム駆動部と、第２のダイアフラム駆動部と、前記第１のダイアフラム駆動部と前記第２のダイアフラム駆動部とを相互に対向させる方向で連結する連結部と、を備え、
    前記連結部は、前記液体材料を吸入する吸入通路と、前記液体材料を吐出する吐出通路とが接続されたポンプ室を有し、
    前記第１のダイアフラム駆動部は、前記ポンプ室の一部を構成する第１のダイアフラムを有し、
    前記第２のダイアフラム駆動部は、前記ポンプ室の一部を構成する第２のダイアフラムを有し、
    前記第１のダイアフラムと前記第２のダイアフラムとは、前記ポンプ室において相互に対向する面を形成し、
    前記第１のダイアフラム駆動部は、前記第１のダイアフラムが機械的に変位可能な第１の変位量を制限し、前記第１の変位量が調整可能である第１の変位制限部を有し、
    前記第２のダイアフラム駆動部は、前記第２のダイアフラムが機械的に変位可能な第２の変位量を制限し、前記第２の変位量が調整可能である第２の変位制限部を有することを特徴とする請求項１乃至１０のいずれか一項に記載の液体気化システム。
12. 前記第１の変位制限部は、前記第１のダイアフラムの変位方向を軸線とし、前記ポンプに対する回転である第１の回転を行うことによって前記第１の変位量が調整可能であり、
    前記第２の変位制限部は、前記第２のダイアフラムの変位方向を軸線とし、前記ポンプに対する回転である第２の回転を行うことによって前記第２の変位量が調整可能であり、
    前記ポンプには、前記第１の回転の角度と前記第２の回転の角度に応じて計測された吐出量に関係する値を示す計測部が設けられていることを特徴とする請求項１１に記載の液体気化システム。
13. 前記凹凸部は、多数の凹部と多数の凸部とからなり、
    前記各凹部と前記各凸部とは前記液体付着面と平行な異なる二方向に沿ってそれぞれ交互に配置されていることを特徴とする請求項１に記載の液体気化システム。
14. 前記気化器は、前記液体付着面を一対備えるとともに、これら各液体付着面が所定の隙間をあけて対向配置されており、
    前記濡れ促進手段は、前記隙間内における液体材料の前記各液体付着面に対する濡れを毛細管現象により促進させるものであることを特徴とする請求項１に記載の液体気化システム。
15. 前記気化器に供給通路を介して液体材料を供給するポンプと、
    前記ポンプによる前記気化器への液体材料の供給量を調整する供給量調整手段と、
    を備えることを特徴とする請求項１乃至１４のいずれか一項に記載の液体気化システム。
16. 前記ポンプが液体材料を前記供給通路を介して前記気化器に供給した後、前記供給通路内に残った液体材料を吸引するよう制御するサックバック制御手段を備えることを特徴とする請求項１５に記載の液体気化システム。
17. 前記ポンプと、前記気化器と、前記供給通路とを含んでユニット化された液体気化装置を備えることを特徴とする請求項１５又は１６に記載の液体気化システム。

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