KR0140012B1

KR0140012B1 - 액체재료기화공급장치

Info

Publication number: KR0140012B1
Application number: KR1019950003218A
Authority: KR
Inventors: 히데아키 미야모토; 고이치 이시카와; 다케시 기와노
Original assignee: 호리바 마사오; 가부시키가이샤 에스텍
Priority date: 1994-02-20
Filing date: 1995-02-20
Publication date: 1998-06-01
Also published as: KR950024989A; US5630878A

Abstract

액체유량계와 기화기능과 유량조정기능을 구비하고, 액체유량계를 통하여 공급되는 액체 재료를 기화하는 기화기를 직렬로 접속하고, 액체유량계에 의해 검출되는 검출유량을 설정치와 비교하며, 이 비교결과에 의거하여 기화기에 설치된 기화실에 대한 액체재료의 유입량을 제어함으로써, 항상 안정적으로, 더구나 고속응답성을 가지고 기화가스를 유량제어하 수 있도록 하였다.

Description

액체재료기화공급장치.

제1도는 제1 발명의 액체재료기화공급장치의 1예를 개략적으로 예시한 도면,

제2도는 상기 액체재료기화공급장치에 있어서 사용하는 기화기의 1예를 예시한 종단면도,

제3도는 상기 기화기에 있어서의 본체 블록의 평면 구성을 도시한 도면,

제4도는 상기 본체 블록의 상부 구성을 도시하는 확대 종단면도,

제5도는 상기 기화기의 동작 설명도,

제6도는 다른 실시예에 관한 본체 블록의 평면 구성을 개략적으로 예시한 도면,

제7도는 또다른 실시예에 관한 본체 블록의 평면 구성을 개략적으로 예시한 도면,

제8도는 제2 발명의 액체재료기화공급장치의 1예를 개략적으로 예시한 도면,

제9도는 제3 발명의 제1 실시예에 관한 액체재료기화공급장치를 개략적으로 예시한 도면,

제10도는 제3 발명의 제2 실시예에 관한 액체재료기화공급장치를 개략적으로 예시한 도면,

제11도는 제3 발명의 제3 실시예의 구성 설명도,

제12도는 제4 발명의 제1 실시예에 관한 액체재료기화공급장치를 개략적으로 예시한 도면,

제13도는 상기 액체기화공급장치에 있어서 사용하는 기화기의 1예를 예시한 종단면도,

제14도는 제4 발명의 제2 실시예에 관한 액체재료기화공급장치를 개략적으로 예시한 도면,

제15도는 종래의 액체재료기화공급장치를 설명하기 위한 도면,

제16도는 종래의 다른 액체재료기화공급장치를 설명하기 위한 도면,

[발명의 배경]

본 발명은 액체재료기화공급장치에 관한 것으로, 예컨대, 반도체 제조에 있어서 사용되는 테트라에톡실란 등의 액체재료를 정량기화할 수 있는 기화기를 구비하고, 이 기화기에서 발생한 기화가스를 반도체 제조장치의 챔버 등의 각종 사용포인트에 공급하는 액체재료 기화공급장치에 관한 것이다.

[종래의 기술]

종래의 액체재료기화공급장치의 1예로서, 제15도에 도시한 바와 같이, 항온조(101)내에 액체재료(LM)를 수용하고 히터(102)에 의해 가열되는 기화기로서의 액체 재료탱크(103)를 설치하는 동시에, 이 액체재료탱크(103)에 스톱밸브(104)를 통하여 제어밸브와 유량계를 일체로 구성한 가스유량 컨트롤러(105)를 접속하는 한편, 상기 스톱밸브(104)의 상류측에 스톱밸브(106)를 통하여 가스유량계(107)를 접속하고, 스톱밸브(106)를 닫은 상태에서 히터(102)에 의해 액체재료(LM)를 가열하고, 그 때 발생하는 가스(G)의 유량을 가스유량 컨트롤러(105)로 제어하도록 한 것이 있다.

또, 종래의 액체재료기화공급장치의 다른 예로서 제16도에 도시한 바와 같이, 히터(111)에 의해 가열된 기화기(112)에 액체유량 컨트롤러(113) 및 스톱밸브(114)를 통하여 액체재료(LM)를 도입하는 동시에, 상기 기화기(112)에 가스유량 컨트롤러(115) 및 스톱밸브(116)를 통하여 캐리어가스(CG)를 도입하고, 그 때 기화기(112)에 있어서 발생하는 가스(G)의 유량을 기화기(112)의 하류측의 가열배관(117)에 끼워 장착된 가스유량계(118)에 의해 측정하도록 한 것이 있다.

그러나, 제15도에 도시한 액체재료기화공급장치에 있어서는 액체재료 수용탱크(103)를 히터(102)에 의해 가열할 필요가 있고, 액체재료(LM)가 항상 열의 영향하에 있기 때문에 열에 의한 분해나, 조성변하(변질)를 야기시킬 수 있는 동시에 액체재료탱크(103)로부터 불순물이 용출하여 이것이 액체재료(LM)에 혼입된다고 하는 결함이 있다. 그리고, 가스유량을 직접 제어하기 위하여 가스발생 개시로부터 가스유량이 안정되기 까지의 시간이 가스유량 컨트롤러(105)의 성능에 의존하는 바가크고, 그만큼 고성능의 가스유량 컨트롤러(105)를 사용하지 않으면 안되며, 따라서 코스트가 증가된다고 하는 결함이 있었다. 또, 가스유량 컨트롤러(105)의 컨트롤 밸브의 압력손실이 문제가 되고, 압력손실을 낮게 억제하기 위하여 높은 CV치를 가진 컨트롤 밸브를 사용할 필요가 있으나, 그것에 의해 가스유량 컨트롤러(105)가 대형화되고, 코스트가 증가된다고 하는 문제점이 있었다.

또, 제16도에 도시한 액체재료기화공급장치에 있어서는 고온부는 기화기(12)만이며, 실온상태에서 액체재료(LM)의 공급계가 구성될 수 있으므로, 액체재료탱크내에 보존된 액체재료(LM)가 열분해되거나 조성변화를 일으킨다고 하는 문제를 피할 수 있으나, 가스유량은 액체유량 컨트롤러(113)의 성능이나 기화기(112)의 성능 혹은 온도조건에 의한 안정성·재현성 좌우되기 쉬우므로, 가스유량을 모니터할 경우에는 액체재료기화공급장치에 고온용의 가스유량계(118)를 별도 구비하고, 캐리어가스(CG)와 기화기스(G)를 통하게 할 필요가 있다.

그런데, 상기 어떤 액체재료기화공급장치에 있어서도, 기화가스(G)의 발생량의 측정은 가스유량 컨트롤러(105) 또는 가스유량계(118)에 의해 행해지고 있고, 따라서, 이들 가스유량 컨트롤러(105) 및 가스유량계(118)의 성능을 정기적으로 체크할 필요가 있다.

가령, 제15도에 도시한 액체재료기화공급장치에 있어서는 스톱밸브(104)를 닫고, 스톱밸브(106)를 연상태로 불활성가스를 모니터가스(MG)로서 도입하고, 그때의 가스유량 컨트롤러(105)에 의한 검출유량장치를 가스유량 컨트롤러(105)보다도 상류측에 설치된 가스유량계(107)에 의한 검출유량치와 비교하고 있었다.

또, 제16도에 도시한 액체재료기화공급장치에 있어서는 액체재료(LM)를 액체유량 컨트롤러(113)로 제어하면서 기화기(112)에 도입하고, 그때, 발생된 가스(G)를 기화기(112)의 하류측에 설치한 가스유량 컨트롤러(118)에 의해 모니터하고 있었다.

그러나, 제15도에 도시한 액체재료기화공급장치에 있어서는 유량관리를 위하여 액체재료(LM)의 기화를 정지시키지 않으면 안되고, 소위 연속관리를 행할 수 없다고 하는 결함이 있었다.

또, 제16도에 도시한 액체재료기화공급장치에 있어서는 제15도의 것과 같은 결합은 없으나, 캐리어가스(CG)를 필요로 하는 외에 발생된 가스(G)가 캐리어가스(CG)와 혼합되고, 특히 가스유량계(118)로서 열식(熱式) 질량 유량계를 사용한 경우, 캐리어가스(CD)와 발생가스(G)와의 혼합상태에 있어서의 밀도나 비열이 상이하기 때문에, 각종의 팩터를 사용하여 환산을 행하고 발생가스량을 구하지 않으면 안된다고 하는 결함이 있었다.

[발명의 개요]

본 발명은 상기한 사항에 유의하여 이루어진 것으로 그 제1의 목적은 항상 안정적으로 더구나 고속응답성으로 기화가스를 유량제어할 수 있는 콤팩트하여 염가인 액체재료기화공급장치를 제공하는 것이다. 제2의 목적은 기화기에 있어서의 기화량을 액체유량, 가스유량의 어느 것에 의해서도 모니터할 수 있고, 번거로운 환산을 행하기 않아도 연속적으로 유량관리를 행할 수 있는 액체재료기화공급장치를 제공하는 것이다. 제3의 목적은 기화해야 할 액체재료가 열적 영향을 받는 것을 될 수 있는 한 적게 하고, 항상 안정적으로 가스유량을 제어할 수 있는 액체재료기화공급장치를 제공하는 것이다. 제4의 목적은 제3의 목적에 더하여 다시 보다 콤팩트한 액체재료기화공급장치를 제공하는 것에 있다.

상기 제1의 목적을 달성하기 위하여, 제1 발명의 액체재료기화공급장치는 액체유량계와 기화기능 및 유량조정기능을 구비하고, 액체유량계를 통하여 공급되는 액체재료를 기화하는 기화기를 직렬로 접속하고, 액체유량계에 의해 검출되는 검출유량을 설정치와 비교하여, 이 비교결과에 의거하여 기화기에 설치된 기화실에 대한 액체재료의 유입량을 제어하도록 하고 있다.

본 제1 발명의 액체재료기화공급장치에 있어서는 기화기가 기화기능과 유량조정기능을 구비하고 있는 동시에 쓸데없는 공간이 극히 작다. 따라서, 향상 안정된 상태로 재빨리 응답할 수 있다. 그리고, 고속응답이 가능하게 됨에 따라, 기화가스의 짧은 시간의 반복발생이 가능하게 되며, 하류측에서 압력변동이 발생되어도, 이것을 짧은 시간에 수습할 수 있다. 또, 기화기가 기화기능과 유량조정기능을 구비하고 있으므로 장치의 소형화 및 코스트다운을 도모할 수있다.

그리고, 상기 제2의 목적을 달성하기 위하여, 제2 발명의 액체재료기화공급장치는 액체유량계와 기화기능과 유량조정기능을 구비하고, 액체유량계를 통하여 공급되는 액체재료를 기화하는 기화기와, 기화기로부터 도출되는 가스의 유량을 측정하는 가스유량계를 이 순서로 직렬로 접속하고, 액체유량계에 의해 검출되는 액체유량검출치를 액체유량설정치와 비교하며, 이 비교결과에 의거하여 기화기에 유입되는 액체재료의 양을 제어하는 경우에는 가스유량계를 모니터로서 사용하고, 가스유량계에 의해 검출되는 가스유량검출치를 가스유량 설정치와 비교하며, 이 비교결과에 의거하여 기화기에 있어서의 가스발생량을 제어하는 경우에는 액체유량을 모니터로 하여 사용하도록 하고 있다.

본 제2 발명의 액체재료기화 공급장치에 있어서의 상기 제1 발명의 작용효과를 대부분 나타내는 동시에, 이하의 작용효과도 나타낸다. 즉, 제2 발명의 액체재료기화공급장치에 있어서는 액체유량계에 의해 기화량을 제어하는 경우에는 그 기화량의 모니터링에 가스유량계를 사용하고, 가스유량계에 의해 기화량을 제어하는 경우에는 그 기화량의 모니터링에 액체유량계를 사용하고 있다. 따라서, 기화량을 액체유량, 가스유량의 어떤 방식에 있어서도 제어할 수 있고, 기화량을 액체유량으로 제어하는 경우는 가스유량으로 모니터링할 수 있고, 또, 기화량을 가스유량으로 제어하는 경우는 액유량으로 모니터링할 수 있는 것과 같이 제어방식과는 상이한 방식으로 기화량을 모니터링할 수 있다. 따라서, 종래와 같이 번거로운 환산을 행할 필요가 없다. 또, 기화량의 연속관리를 행할 수 있다.

또, 상기 제3의 목적을 달성하기 위하여, 제3 발명의 액체재료기화공급장치는 기화기능과 유량조정기능을 구비하고, 액체재료탱크로부터 공급되는 액체재료를 기화하는 기화기와, 기화기를 통하여 공급되는 기화가스의 유량을 측정하는 가스유량계를 직렬로 접속하고, 가스유량계에 의해 검출되는 가스검출유량을 설정치와 비교하며, 이 비교결과에 의거하며 상기 가스유량계에 대한 기화기스의 유입량을 제어하는 비교제어부를 구비하고, 다시 상기 기화기 및 가스유량계가 각각 히터를 구비하며, 액체재료를 상기 기화기에 설치된 기화실내에 있어서 기화하고, 그 기화가스를 상기 가유량계를 통하여 출력하도록 하고 있다.

또한, 이 제3 발명에 있어서, 상기 기화기와 기스유량계에 각각 히터를 구비시키는 것에 대신하여, 이들을 항온조에 수용하도록 해도 무방하다.

본 제3 발명의 액체재료기화공급장치에 있어서는 상기 제1 발명의 작용효과를 대부분 나타내는 동시에 이하의 작용효과를 나타낸다. 즉, 제3 발명의 액체재료기화공급장치에 있어서는 가스유량계를 기화기의 후단(2차측)에 설치하는 구성과, 가스 유량을 제어하기 위하여 기하기의 유량조정기능부분을 상기 가스유량계에 의해 검출되는 가스검출유량의 검출신호로부터 피드백하는 구성을 구비하고 있으므로, 가스유량을 직접 기화가스상태로 모니터하는 것이 가능하게 된다.

더구나, 본 제3 발명의 액체재료기화공급장치에서는 기화기와 가스유량계 각각에 히터를 배치하여 개별적으로 열을 공급하는 구성이나, 기화기가 가스유량계를 수용하는 1개의 항온조를 사용하여 동시에 열을 공급하는 구성이 취해져 있으므로, 각 종 액체재료가 기화기의 기화기능부분에서 각각 안정적으로 기화하는데 필요한 어떤 조건 이상의 열량을 액체재료에 공급하여 용이하게 기화가스를 얻을 수 있으며, 따라서, 가스유량 컨트롤 밸브의 압력손실이 문제가 되는 일은 없고, 그 때문에, 극히 압력손실을 낮게 억제하기 위하여 높은 CV치를 갖는 대형의 가스유량 컨트롤밸브를 사용할 필요가 없어지는 이점을 가지는 동시에 가스유량계내에서의 결로(結露)를 방할 수 있다.

또한, 상기 제4의 목적을 달성하기 위하여, 제4 발명의 액체재료기화공급장치는 기화기능과 유량조정기능을 구비하고 액체재료탱크로부터 공급되는 액체재료를 기화하는 기화기와, 기화기를 통하여 공급되는 기화가스의 유량을 측정하는 가스유량계를 일체화시킨 상태에서 직렬로 접속하고, 다시, 가스유량계에 의해 검출되는 가스검출유량을 설정치와 비교하고, 이 비교결과에 의거하여 상기 가스유량계에 대한 기화가스의 유입량을 제어하는 비교제어부를 구비하고, 액체재료를 상기 기화기에 설치된 기화실내에 있어서 기화하여, 그 기화가스를 상기 가스유량계를 통하여 출력하도록 하고 있다.

또한, 이 제4 발명에 있어서, 기화기와 가스유량계와의 접속개소에 퍼지가스를 사용하여 가스도출유로를 퍼지하기 위한 가스퍼지라인을 설정하도록 해도 무방하다.

본 제4 발명의 액체재료기화공급장치에 있어서는 상기 제3 발명의 작용효과를 대부분 나타내는 동시에 이하의 효과를 나타낸다. 즉, 기화기출구와 가스유량계 입구를 가열배관을 통한 상태로 접속한 구성의 것에 비하여, 상기 가열배관을 불필요하게 할 수 있고, 기화기로부터 가스유량계까지에 있어서의 유체유로의 용적을 대폭 경감할 수 있으며, 가스유량으로서 극히 미소한 유량을 발생시켜도, 가스유량계에의 도달속도가 빨라 응답성이 향상하게 된다. 따라서, 기하기에 있어서 발생된 기화가스의 흐름을 안정시킬 수 있고, 비교제어부에서 일정하게 유량제어된 기화가스를 가스유량계를 통하여 각송 사용포인트에 항상 안정적으로 공급할 수 있다.

이와 같이, 상기한 고속응답성을 더욱 향상시킬 수 있으므로, 기화가스의 상승시에 있어서의 가스유량의 오버슈트등을 개선할 수 있어 각종 사용포인트에 공급되는 가스유량이 미소량으로 설정되는 경우라도, 가스유량을 가스유량계와 비교제어부에서 극히 고정밀도로 측정·제어할 수 있다.

더구나, 기화기의 히터에 의해 열을 상기 가스유량계에 공급하는 구성이 가능하므로, 각종 액체재료가 기화기의 기화기능부분에서 각각 안정적으로 기화되는데 필요한 어떤 조건 이상의 열량을 액체재료에 공급하여 용이하게 기화가스를 얻을 수가 있으며, 따라서, 가스유량 컨트롤 밸브의 압력손실이 문제가 되는 일은 없고, 그 때문에 극히 압력손실을 낮게 억제하기 위해 높은 CV치를 가진 대형의 가스유량 컨트롤 밸브를 사용할 필요가 없어지는 이점을 가지는 동시에, 가스유량기 내에서의 결로를 방지할 수 있고, 다시 장치의 소형화에 기여할 수 있으며 대폭적으로 코스트다운을 실현할 수 있다.

또한, 이 일체화된 액체재료기화공급장치에 있어서, 기화기와 가스유량계와의 접속개소에 퍼지가스를 사용하여 가스도출유로를 퍼지하기 위한 가스퍼지라인을 설정하도록한 경우, 상기 작용효과에 더하여 다음과 같은 작용효과를 나타낸다. 즉, 액체재료가 극히 반응성이 높은 경우 예컨대 산소와 수분이 기화기 이후의 라인에 잔존되어 있으면, 순간적으로 반응하여 고형물이나 축합제를 형성할 가능성이 있다. 이 경우, 기화기의 2차측에 위치하는 가스유량계의 막힘이나 출력변화가 생긴다고 하는 문제가 있다. 따라서, 이 문제를 해소하는 뜻에서, 액체재료를 흐르게 하기 전에 사전에 가스퍼지라인에 의해 기화기 이후의 라인을 충분히 퍼지하는 것은 효과적이며, 따라서, 이 퍼지를 실시함으로써, 기화기스의 발생후, 예컨대, 반도체 제조장치의 챔버를 개방하는 등 하여 대기가 기화기 이후의 라인에 혼힙되는 경우에 있어서도 반도체 제조장치에 기화가스를 공급하는 라인으로서 하등 결함이 생기는 일은 없다.

[바람식한 실시예의 설명]

제1도는 제1 발명의 액체재료기화공급장치의 1예를 개략적으로 예시하며, 이 도면에 있어서, 1은 액체재료(LM)를 수용한 액체재료탱크로, 각각 스톱밸브(2, 3)를 구비한 불활성가스공급관(4)과 액체재료도출관(5)이 접속되어 있다. 불활성가스공급관(4)의 다른쪽측(상류측)은 도시하지 않은 불활성가스공급원에 접속되고, 또, 액체재료도출관(5)의 다른쪽측(하류측)은 액체재료공급관(6)에 접속되어 있다. 그리고 불활성가스공급관(4)과 액체재료도출관(5)은 스톱밸브(7)에 의해 접속되어 있다.

8은 상기 액체재료공급관(6)에 설치되는 스톱밸브로, 그 하류측에는 액체유량계(9)가 접속되어 있다. 이 액체유량계(9)는 후술하는 기화기(12)와 함께 액체재료기화공급장치의 주요부를 구성하는 것으로 이 액체유량계(9)로서는 예컨대 일반적으로 시판되고 있는 것을 사용할 수 있다. 10은 액체재료도출관(5)과 액체재료공급관(6)과의 접속부분에 있어서 분기접속되는 바이패스로 스톱밸브(11)를 통하여 도시하지 않은 배출부에 접속되어 있다.

12는 상기 액체유량계(9)이 할측에 접속되는 기화기로서, 예컨대 제2도에 도시한 바와 같이 구성된다. 즉, 제2도에 있어서, 13은 본체 블록으로 열전도성, 내열성, 내부식성이 우수한 금속재료, 가령 스테인레스강으로 이루어진다. 이 본체 블록(13)에는 상세하게는 도시하고 있지 않으나, 본체 블록(13) 전체를 가열하는 예컨대 카트리지히터(14) 및 열전대등의 온도센서(도시않음)가 내장되어 있다.

15, 16은 서로 교차됨이 없이 상기 본체 블록(13)내에 갈고리형으로 형성된 액체 재료도입로, 가스도출로이다. 즉, 액체재료도입로(15)는 그 한쪽의 개구(액체재료도입구)(17)가 본체 블록(13)의 하나의 측면(18)에 형성되고, 다른쪽의 개구(19)가 측면(18)에 직교되는 상부면(20)에 형성되고, 후술하는 기화실(32)에 액체재료(LM)를 도입하도록 구성되어 있다. 또, 가스도출로(16)는 한쪽의 개구(21)가 상기 상부면(20)에 형성되고, 다른쪽의 개구(가스도출구)(22)가 상기 측면(18)과 대향하는 측면(23)에 형성되며, 기화실(32)에 있어서 발생된 가스(G)를 본체 블록(13)밖에 도출하도록 구성되어 있다. 24, 25는 액체재료도입구(17), 가스도출구(22)에 각각 접속되는 이음매이다.

상기 본체 블록(13)의 상부면(20)에 있어서의 구성을 본체 블록(13)의 평면구성을 나타내는 제3도 및 본체 블록(13)의 상부 구성을 나타내는 제4도에 참조하면서 상세하게 설명하면, 상기 액체재료도입로(15)의 상기 상부면(20)에 있어서의 개구(19)는 상부면(20)의 예컨대 중앙부분(26)에 개구되어 있다. 이 중앙부분(26)의 주위에는 개구(19)와 동심형상으로 홈(27)이 형성되고, 이 홈(27)에 임하도록하여 가스도출로(16)의 개구(21)가 개설되어 있다. 그리고, 개구(19)의 내겨은 예컨대 0.5∼1.5㎜ 정도이며, 개구(21)의 내경은 예컨대 2∼4㎜ 정도로, 개구(19)와 동심형상으로 형성된 홈(27)가지의 거리는 3∼6㎜ 정도이다. 이들의 치수는 액체재료 도입구(17)로부터 도입되는 액체재료(LM)의 양에 따라 적절히 정해짐은 말할 것도 없다.

그리고, 상기 홈(27)의 바깥쪽에는 제4도에 도시한 바와 같이, 예컨대 20∼80㎛ 정도의 두께를 가지는 스테인레스강으로 이루어지는 고리형상의 스페이서(28)가 주설(周設)되어 있다. 이 스페이서(28)는 후술하는 다이어프램(34)의 하부주면을 접촉지지한다. 29는 스페이서(28)의 외부측에 주설된 홈(30)에 끼워설치된 시일부재로 이 시일부재(29)에는 후술하는 밸브블록(31)의 아래면이 맞닿는다.

다시 제2도로 돌아와, 31은 본체 블록(13)의 상부면(20)에 얹어진 밸브 블록으로, 예컨대 스테인레스강 등과 같이 열도전성 및 내부식성이 양호한 소재로 형성된다. 이 밸브블록(31)과 상기 상부면(20)과의 사이에 기화실(32)이 형성되어 있다. 즉, 밸브 블록(31)의 내부공간(33)에 다이어프램(34)이 그 하부 주변을 스페이서(28)에 맞닿게 하고, 스프링(35)에 의해 항상 윗쪽으로 가압되도록 하여 설치되고, 이 다이어프램(34)과 스페이서(28)에 의해 기화실(32)이 구성된다.

상기 다이어프램(34)은 내열성 및 내부식성이 양호한 소재로 이루어지며, 제4도에 도시한 바와 같이, 축부(36)의 아래측에 본체 블록(13)의 상부면(20)의 중앙부분(26)과 접촉 또는 이간되고, 액체재료도입로(15)의 개구(19)를 개폐하기 위한 밸브부(37)가 형성되는 동시에 이 주위에 얇은 부분(38)을 구비하고, 다시, 이 얇은 부분(38)의 주위에 두꺼운 부분(39)을 구비하여 이루어지는 것으로, 평상시는 스프링(35)에 의해 윗쪽으로 가압됨으로서, 밸브부(37)가 상기 중앙부분(26)으로부터 이간되어 있으나, 축부(36)에 아래방향의 가압력이 작용하면, 밸브부(37)가 중앙부분(26)가 접촉밀착하고, 상기 개구(19)를 닫도록 구성되어 있다.

이 실시예는 있어서는 상기 다이어프램(34)을 액체재료(LM)의 유량조정 및 셧오프를 위한 밸브 및 액체재료도입구(17)를 통하여 본체 블록(13)내에 공급되는 액체재료(LM)의 기화실(32)을 구성하는 부재로서 사용하고 있다. 따라서, 상기 셧오프를 보다 확실하게 행하기 위하여 다이어프램(34)의 플랫한 아래면에는 불소계 수지를 코팅하거나, 라이닝이 행해져 있다. 또한, 이 코팅등에 대신하여 다이어프램(34) 그 자체를 수지로 형성하여도 무방하다.

그리고, 상기 다이어프램(34)은 그 축부(36)가 위로 되도록 하고 그 아래면 주변부가 스페이서(28)에 맞닿고, 그 아래면측에 형성되어 기화실(32)내에는 본체 블록(13)의 상부면(20)에 형성된 개구(19, 21) 및 홈(27)이 모두 포함되도록 설치된다. 즉, 액체재료도입로(15) 및 가스도출로(16)의 개구(19, 21)는 기화실(32)내에 있어서 연통되어 있다. 그리고, 이 다이어프램(34)이 후술하는 액츄에이터(40)에 의해 가압되고 , 액체재료(LM)를 기화실(32)내에 도입하기 위한 개구(19)의 개도를 조절하거나, 닫음으로써 액체재료(LM)의 기화실(32)내에의 도입량을 제어한다.

40은 상기 다이어프램(34)을 아래쪽으로 가압하여 이것을 왜곡시키는 액츄에이터로 이 실시에에 있어서는 밸브 블록(31)의 상부에 세워 설치된 하우징(41)내에 복수의 압전소자를 적층하여 이루어지는 피에조스택(42)을 설치하고, 이 피에조스택(42)의 가압부(43)를 다이어프램(34)의 축부(36)에 맞닿게한 피에조 액츄에이터로 구성되어 있다.

이와 같이 구성된 기화기(12)의 동작에 대해서, 제5도를 참조하면서 설정하면, 상기한 바와 같이 다이어프램(34)은 스프링(35)의 가압력에 의해 항상 윗쪽의 가압되어 있고, 다이어프램(34)의 밸브부(37)는 제4도에 도시한 바와 같이, 본체 블록(13)의 상부면(20)과 근소한 틈새를 가지고 이간된 상태에 있다. 따라서, 액체재료도입로(15) 및 가스도출로(16)의 상부측의 개구(19, 20)는 개방되어 있다.

그리고, 히터(14)에 통전을 행하고, 본체 블록(13)을 가열해 둔 상태에 있어서, 피에조스택(42)에 소정의 직류전압을 인가하면, 다이어프램(34)이 아래쪽으로 입하되고, 그 밸브부(37)는 제5도에 도시한 바와 같이, 본체 블록(13)의 상부면(20)의 중앙부분(26)과 맞닿는 것처럼 왜곡되고, 액체재료도입로(15)의 개구(19)가 폐쇄되어, 액체셧오프의 상태로 된다. 따라서, 액체재료(LM)을 예컨대 3kg/㎠ 정도의 압력으로 기화기(12)에 공급하여도, 기화실(32)내에 액체재료(LM)가 유입되는 일은없다.

다음에, 피에조스택(42)에 인가하는 전압을 상기 인가전압보다 야간 작게 하여, 다이어프램(34)에의 가압력을 작게 하면, 다이어프램(34)에 의한 개구(19)의 폐쇄가 해제되고, 밸브부(37)와 상기 중앙부분(26)과의 사이에 약간의 틈새가 생기며, 이 틈새를 통하여 액체재료(LM)가 기화실(32)에 도입되도록 된다. 그리고, 액체재료(LM)는 기화실(32)에의 유입에 따르는 압력강하와 히터(14)에 의한 가열(예컨대 100℃ 정도)에 의해 빠르게 기화되고, 이 기화에 의해 가스(G)는 가스도출로 (16)를 경우하는 가스도출구(22)측에 흘러간다.

상기한 설명으로 이해되는 바와 같이, 상기 기화기(12)에 있어서는 액체재료(LM)가 기화실(32)에의 유입에 따르는 압력강하와 히터(14)에 의한 가열에 의해 빠르게 기화되는 동시에, 기화실(32)의 볼륨이 극히 작으므로 기화에 의해 생긴 가스(G)를 빠르게 효율좋게 도출할 수 있다. 그리고, 다이어프램(34)이 액체재료(LM)의 유량을 조정하는 밸브와, 액체재료(LM)를 기화시키는 기화실(32)의 구성부재를 겸하고 있기 때문에 종래의 기화기가 다르며, 유량조정밸브와 기화실과의 사이에 액체잔류부를 형성하는 일은 없고, 따라서, 기포가 축적되거나 성장된다고 하는 일은 없이 원하는 유량의 가스(G)를 안정적으로 공급할 수 있다.

이와 같이, 기화기(12)가 기화기능가 유량조정기능을 구비하고 있으므로, 고속응답이 가능하게 되고 기화가스의 짧은 시간의 반복 발생이 가능하게 된다. 또, 기화기(12)가 콤팩트하게 되며 코스트다운을 도모할 수 있다.

다시, 제1도로 돌아와, 44는 상기 기화기(12)에 있어서의 본체 블록(13)의 온도를 검출하는 센서로, 그 출력은 온도조정기(45)에 입력된다. 그리고, 이 온도조정기(45)로부터의 출력신호에 의거하여 본체 블록(13)을 가열하는 히터(14)가 제어되도록 구성되어 있다.

그리고, 46은 비교제어부로 상기 액체유량계(9)에 의해 검출되는 액체재료(LM)의 유량치(검출유량)(a)와 설정치(설정유량)(b)에 의거하여, 상기 기화기(12)에 있어서의 액츄에이터(40)에 제어신호(c)를 출력하는 것으로, 액츄에이터(40)는 비교제어부(46)로부터의 제어신호(c)에 의거하여 구동되고, 이것에 의해 기화실(32)의 개구(19)의 개도조정이 행해진다.

47은 상기 기화기(12)에 있어서 발생된 가스(G)를 예컨대 반도체 제조에 사용되는 감압 CVD 장치의 챔버(48)에 공급하기 위한 가스공급로로, 그 외주에는 가스(G)의 응축을 방지하기 위한 히터(49)가 감겨 설치되어 있다. 50은 챔버(48)의 하류측에 설치되는 흡인펌프이다.

다음에 상기 액체재료기화공급장치의 동작에 대하여 설명한다. 스톱밸브(7, 11)를 닫고, 스톱밸브(2, 3, 8)를 연상태로 예컨대 질소 또는 헬륨등의 불활성가스(IG)를 소정압력으로 액체재료탱크(1)에 공급한다. 이 불활성가스(IG)의 압입에 의해 액체재료(LM)가 액체유량계(9) 방향으로 이송된다.

상기 액체유량계(9)로부터는 액체재료(LM)의 검출유량을 표시하는 신호(a)가 출력되고, 이것이 비교제어부(46)에 입력된다. 이 비교제어부(46)에는 설정치신호(b)가 압력되어 있으므로, 양자(a), (b)가 비교되고, 그 결과에 의거한 제어신호(c)가 기화기(12)의 액츄에이터(40)에 이송되고, 이것에 의해 액츄에이터(40)가 구동됨으로써, 기화실(32)의 개도조정이 행해진다.

그리고, 기화기(12)의 기화실(32)는 일정 유량의 액체재료(LM)가 유입되고, 이 액체재료(LM)가 압력강하와 히터(14)에 의한 가열에 의해 빠르게 기화되고, 기화에 의해 생긴 가스(G)는 가스도출로(16)를 경유하여 가스도출구(22)에 흘러간다. 그리고, 상기 가스(G)는 가열배관(47)을 경유하여 챔버(48)에 공급된다.

상기한 액체재료기화공급장치에 있어서는 액체재료(LM)를 원활하게 기화시킬 수 있는 동시에 기화에 의해 압력상승이 생겨도, 그 상승된 압력이 액체재료공급측에 급격하게 전달되는 일이 없고, 따라서 액체재료 공급라인에의 악영향이 없다. 그리고, 기화에 의해 발생된 가스(G)는 빠르게 하류측에 도출되어 하류측에 설치되는 챔버(48)에 공급된다.

그리고, 상기 액체재료기화공급장치에 있어서, 액체재료(LM)는 항상 가열되는 것은 아니며, 포인트적으로 가열되기 때문에 열에 의해 분해되거나 변질된다고 하는 일이 없어진다. 그리고, 액체재료(LM)의 유량을 직접 제어하는 것이므로, 절대량의 안정적 공급이 가능하다. 또, 장치 전체의 유지관리를 쉽게 행할 수 있다.

그리고, 액체재료(LM)의 기화조건은 상기 기화기(12) 이후에 있어서의 압력조건, 온도조건, 액체재료(LM)의 물성(증기압, 비열등), 기화기(12)의 온도 및 구조에 의존한다.

또, 액체재료(LM)를 보다 안정적으로 기화시키는 조건은,

(1) 액체재료(LM)의 증기압이 기화기(12)의 온도조건으로 기화기(12) 이후의 압력보다 높을 것.

(2) 기화기(12) 내부의 액체재료도입로(15)가 가열되어 있고, 기화에 충분한 에너지가 기화실(32)에 유입되기 전의 액체재료(LM)에 부여되어 있을 것,

(3) 기화기(12)는 유량조정부분의 구조,

가 최조조건으로서 열거된다.

상기 액체재료기화공급장치에 있어서는 상기(1)∼(3)의 조건이 모두 충족되어 있고, 따라서, 장시간 안정적으로 원하는 유량이 가스(G)를 공급할 수 있으며, 또, 반복하여 재현성이 양호하게 가스를 발생 및 공급할 수 있다.

제1 발명은 상기한 실시예에 한정되는 것은 아니며, 다양하게 변형하여 실시할 수 있다. 즉, 기화실(32)을 본체 블록(13)내에 형성되도록해도 무방하다. 그리고, 히터(14)는 플레이트 히터라도 무방하며, 또, 히터(14)를 반드시 본체 블록(13)내에 설치할 필요는 없고, 외부로부터 본체 블록(13), 특히 기화실(32) 근방을 가열할 수 있도록 되어 있으면 된다.

그리고, 액체재료도입로(15)나 가스도출로(16)는 갈고리형상으로 형성할 필요는 없고, 스트레이트라도 무방하다. 또, 액츄에이터(40)로서 전자식의 것이나 서멀식의 것을 사용하여도 된다.

또한, 액체재료(LM)는 상온 상압에서 액체상태인 것에 한정되는 것은 아니며, 상온상압에서 기체라도 적절히 가압함으로써 상온에서 액체로 되는 것이라도 무방하다.

그리고, 제1도에 있어서, 액체재료공급관(6)에 부호(51)로 도시한 바와 같이 히터를 감아 설치하여 기화기(12)에 공급되는 액체재료(LM)를 예열하고, 기화시에 필요한 열에너지를 액체재료(LM)에 미리 부여하도록 해도 무방하다. 이와 같이 구성된 경우, 기화기(12)에 있어서의 기화를 보다 효율 있게 행할 수 있고, 보다 큰 유량의 가스(G)를 얻을 수 있다.

또, 제6도에 도시한 바와 같이 하나의 본체 블록(13)에 복수의 기화실(32)을 설치하는 동시에, 각각의 기화실(32)에 대하여 서로 다른 액체재료(LM)를 설치하고, 가스도출구(22)의 상류측에 있어서 합류시켜, 혼합가스(KG)로서 끄집어내도록 해도 무방하다. 이 경우, 각 기화실(32)에는 각각 서로 독립적으로 동작하는 액츄에이터를 복수개 설치하는 것이 바람직하다.

또한, 제7도에 도시한 바와 같이, 기화실(32)과 가스도출구(22)까지의 가스도출로(16)를 복수(도시예에서는 2개) 설치해도 무방하다. 이와 같이 한 경우, 가스도출로(16)의 압력손실이 경감되고, 기화실(32)내의 압력이 낮아지므로, 기화효율이 향상되고, 그 만큼 기화실(32)에 대한 액체재료(LM)의 유입량을 증가시킬 수 있다.

그리고, 상기 본체 블록(13)을 세라믹이나 내열성수지로 구성해도 무방하며, 또, 상기 비교제어부(46)를 액체유량계(9)에 내장하고 있어도 무방하다.

이상 설명한 바와 같이, 제1 발명의 액체재료기화공급장치에 있어서는 액체재료는 기화실에 도입될 때까지 액상 또한 실온상태이므로 종래의 액체재료기화공급장치와 상이하며, 열영향에 의한 액체재료의 분해나 조성변화라고 하는 문제가 없어진다. 그리고, 이 액상재료기화공급장치에 있어서는 기화실의 내용적이 극히 작으므로, 액체재료의 기화를 개시하고나서 가스유량이 안정될대까지의 응답시간이 가급적으로 짧게 되며, 따라서, 짧은 시간의 반복의 발생이 가능하게 된다. 또, 이 액체재료기화공급장치에 있어서는 기화기가 기화기능과 유량조정기능을 구비하고 있으므로, 장치의 소형화 및 코스트다운을 도모할 수 있다.

제8도는 제2 발명의 액체재료기화공급장치의 1예를 개략적으로 예시한 것이다. 이 도면에 있어서, 상기 제1도에 도시한 부호와 동일한 부호는 같은 것이므로 그 설명은 생략한다. 또, 이 발명에 있어서의 기화기는 그 세부에 대해서는 상기 제1발명의 기화기(12)와 전혀 다름이 없으므로, 동일부호를 부여하여 그 설명은 생략한다.

제8도에 있어서, 52는 기화기(12)의 하류측의 가스공급로(47)에 끼워 장착되는 가스유량계로서, 예컨대 가스매스플로미터등 시판의 것을 사용할 수 있다.

53은 비교제어부로서, 기화기(12)의 상류측에 설치되는 액체유량계(9)에 의해 검출되는 액체재료(LM)의 유량치(액체유량검출치)(a)와 설정유량치(액체유량설정치)(b)를 비교하거나 또는 기화기(12)의 하류측에 설치되는 가스유량계(52)에 의해 검출되는 가스(G)의 유량치(가스유량검출기)(d)를 설정유량치(가스유량설정치)(e)와 비교하고, 기화기(12)에 있어서의 액츄에이터(40)에 제어신호(c)를 출력하는 것으로서, 액츄에이터(40)는 비교제어부(53)로부터의 제어신호(c)에 의거하여 구동되고, 이것에 의해 기화실(32)의 개구(19)의 개도조정이 행해진다.

그리고, 이 실시예에 있어서는 액체유량계(9)에 의해 검출되는 액체유량검출치(a)를 액체유량설정치(b)와 비교하고, 이 비교결과에 의거하여 기화기(12)에 설치된 기화실(32)에 대한 액체재료(LM)의 유입량을 제어하는 경우에는 가스유량계(52)를 모니터로서 사용하고, 이 가스유량계(52)에 의해 검출되는 가스유량검출치(d)를 가스유량설정치(e)와 비교하고, 이 비교결과에 의거하여 기화기(12)에 있어서의 가스 발생량을 제어하는 경우에는 액체유량계(9)를 모니티로서 사용하도록 구성되어 있다.

즉, 이 제2 발명의 액체재료기화공급장치에 있어서는 기화기(12)에 있어서 기화되는 양을 가스유량, 액유량의 어떤 쪽의 방식에 있어서도 제어할 수 있고, 기화량을 액체유량으로 제어하는 경우는 가스유량으로 모니터링할 수 있으며, 또, 기화량을 가스유량으로 제어하는 경우, 액체유량으로 모니터링할 수 있는 것처럼, 제어방식과는 상이한 방식으로 기화량을 모니터링할 수 있도록 구성되어 있다.

그리고, 액체유량으로 기화량을 측정하는 경우에는 상기 액체유량계(9)로부터는 액체재료(LM)의 검출유량을 나타내는 신호(a)가 출력되고, 이것에 비교제어부(47)에 입력된다. 이 비교제어부(47)에는 설정치신호(b)가 입력되어 있으므로, 양자(a, b)가 비교되고, 그 결과에 의거한 제어신호(c)가 기화기(12)의 액츄에이터(40)에 이송되며, 이것에 의해 액츄에이터(40)가 구동됨으로써 기화실(32)의 개구(19)의 개도조정이 행해진다.

그리고, 기화기(12)의 기화실(32)에는 엘정유량의 액체재료(LM)가 유입되고, 이 액체재료(LM)가 압력강화와 히터(14)에 의한 가열에 빠르게 기화되고, 기화에 의해 생긴 가스(G)는 가스도출로(16)를 경우하여 가스도출구(22)측에 흘러간다.

그리고, 상기 가스(G)는 가열배관(47)을 경유하여 챔버(48)에 공급된다.

이때, 기화기(12)의 하류측에 설치되어 있는 가스유량계(52)는 기화가스(G)의 유량모니터로서 기능한다.

다음에 기화량을 가스유량으로 제어하는 경우는 기화기(12)에 있어서 생긴 가스(G)의 유량이 가스유량계(52)에 있어서 검출되고, 그 검출유량치(d)가 비교제어부(53)에 입력된다. 이 비교제어부(53)에는 설정치신호(e)가 입력되어 있으므로, 양자(d, e)가 비교되고, 그 결과에 의거한 제어신호(c)가 기화기(12)의 액츄에이터(40)에 이송되며, 이것에 의해, 액츄에이터(40)가 구동됨으로써, 기화실(32)의 개구(19)의 개도조정이 행해지며, 기화실(32)에 도입된 액체재료(LM)는 상기한 경우와 동일하게 압력강하와 히터(14)에 의한 가열에 의해 빠르게 기화되고, 기화에 의해 생긴 가스(G)는 가스도출로(16)를 경유하여 가스도출구(22)측에 흘러간다. 그리고, 상기 가스(G)는 가열배관(47)을 경유하여 챔버(48)에 공급된다.

이때, 기화기(12)의 상류측에 설치되어 있는 액체유량계(9)는 액체재료(LM)의 유량모니터로서 기능한다.

이상 설명한 바와 같이, 상기 액체재료기화공급장치에 있어서는 기화량을 액체유량으로 제어하는 경우, 가스유량으로 모니터링할 수 있고, 또, 기화량을 가스유량으로 제어하는 경우는 액체유량으로 모니터링할 수 있는 것처럼, 동일 재료라고 하더라도 물성이 다른 상태(액체와 기체)에 있어서의 유량을 각각 모니터링할 수 있다. 바꾸어 말하면, 상이한 검출방식의 유량계(액체유량계 9, 가스유량계 52)로 유량을 모니터할 수 있기 때문에 액체재료기화공급장치로서도 신뢰성이 향상되는 동시에 이상의 조기발견을 행할 수 있다.

또한, 제2 발명은 상기한 실시예에 한하는 것은 아니며, 상기 제1 발명에 있어서의 각종 변형실시예를 그대로 적용할 수 있다.

이상 설명한 바와 같이, 제2 발명의 액체재료기화공급장치는 제1 발명의 효과에 더하여 다음과 같은 효과를 나타낸다. 즉, 제2 발명의 액체재료기화공급장치에 의하면, 기화기에 있어서의 기화량을 액체유량, 가스유량의 어느 것에 의해서도 항상 모니터할 수 있으므로, 가스발생을 정지하지 않아도 관리를 행할 수 있고, 따라서, 번거로운 환산을 행하지 않아도 연속적으로 유량관리를 행할 수 있다. 그리고, 이 발명에 의하면 신뢰성이 높은 액체재료기화공급를 얻을 수 있고, 특히 감압 CVD에 유효하다.

제9도는 제3 발명의 제1 실시예에 관한 액체재료기화공급장치를 개략적으로 예시한다. 이 도면에 있어서 상기 제1도 및 제8도에 도시하는 부호와 동일한 부호는 동일한 것이므로 그 설명은 생략한다. 또, 이발명에 있어서의 기화기는 그 세부에 대해서는 상기 제1 발명의 기화기(12)와 전혀 다른바가 없으므로, 동일부호를 부여하여 그 설명은 생략한다.

제9도에 있어서, 54는 기화기(12)의 하류측에 설치되는 가스유량계, 55는 이 가스유량계(54)를 가여하기 위한 플레이트히터, 56은 온도조정기이다. 57은 가스유량계(54)에 의해 검출되는 가스검출량(f)을 설정치(g)와 비교하고, 이 비교결과에 의거하여 가스유량계(54)에 대한 기화가스(G)의 유입량을 제어하는 비교제어부이다.

이 제3 발명의 제1 실시예에 있어서는 가스유량계(54)를 기화기(12)의 후단(2차측)에 설치하고, 기화재료(LM)를 액체재료탱크(T)로부터 기화기(12)까지는 액체상태인채료 공급하며, 액체재료(LM)가 기화기(12)를 통과하는 동안에 기화실(32)에서 액체재료(LM)의 기화를 행하고, 그때 생기는 기화가스(G)를 가스유량계(54)에 이송하도록 구성하는 동시에 가스유량을 제어하기 위하여 기화기(12)의 다이어프램(34)과 액츄에이터(40)로 이루어지는 유량조정기능부분을 가승량계(54)에 의해 검출되는 가스검출유량의 검출신호(f)로부터 피드백하는 구성을 구비함으로써, 가스유량을 직접 기화가스상태로 모니터할 수 있게 된다.

더구나, 기화기(12)와 가스유량계(54) 각각에 히터(14, 55)를 배치하여 개별적으로 열을 공급하는 구성이 행해져 있으므로, 액체재료(LM)가 기화기(12)의 기화실(32)에서 각각 안정적으로 기화하는데 필요한 어떤 조건이상의 열량을 액체재료(LM)에 공급하여 용이하게 기화가스(G)를 얻을 수 있으며, 따라서, 가스유량 컨트롤 밸브의 압력손실이 문제가 되는 일은 없고, 그 때문에 극히 압력손실을 낮게 억제하기 위하여 높은 CV치를 가지는 대형의 가스유량 컨트롤 밸브를 사용할 필요가 없어지는 이점을 가지는 동시에 가스유량계(54)내에서의 결로를 방지할 수 있다.

그 결과, 이 실시예의 액체재료기화공급장치에 있어서는 기화기(12)의 하류측에 설치되는 챔버(48)에 일정하게 유량제어된 기화가스(G)를 안정적으로 공급할 수 있다.

제10도는 제3 발명의 제2 실시예에 관한 액체재료기화공급장치를 개략적으로 예시한 것이다. 이 도면에 있어서, 상기 제9도에 도시한 부호와 동일한 부호는 동일한 것이므로 그 설명은 생략한다.

제10도에 도시한 제2 실시예에 있어서는 기화기(12)와 가스유량계(54)는 플레이트 히터 등의 히터(58)를 설치한 항온조(59)내에 설치하는 동시에 기화기(12)의 본체 블록(13) 및 가스유량계(54)내의 온도를 조절하기 위한 온도조절기(60)를 설치하고 있다.

상기 구성의 제2 실시예에 있어서는 기화기(12), 가스유량계(54) 및 배관계를 항온조(59)내에 설치하여 이들을 일정온도로 유지하고, 가스유량을 제어하기 위하여 기화기(12)의 다이어프램(34)과 액츄에이터(40)로 이루어지는 유량조정기능 부분을 가스유량계(54)에 의해 검출되는 가스검출유량의 검출신호(f)로부터 피드백함으로써, 가스유량을 직접 기화가스상태로 모니터할 수 있게 된다.

또, 액체재료(LM)가 기화기(12), 기화실(32)에서 각각 안정적으로 기화하는데 필요한 조건 이상의 열량을 액체재료(LM)에 공급하여 용이하게 기화가스(G)를 얻을 수 있고, 따라서, 가스유량 컨트롤 밸브의 압력손실이 문제가 되는 일은 없으며, 그 때문에, 극히 압력손실을 낮게 억제하기 위하여 높은 CV치를 가진 대형의 가스유량 컨트롤 밸브를 사용할 필요가 없어지는 이점을 가지는 동시에 가스유량계(54)내에서의 결로를 방지할 수 있다.

또한, 상기 각 실시예에서는 비교제어부(57)를 가스유출계(54)와는 별체 구성하였으나, 비교제어부(57)를 가스유량계(54)에 내장하여도 무방하다.

또, 상기 각 실시예에 있어서, 기화기(12) 이후의 배관계에서의 결로를 방지하기 위하여 테이프히터 등을 가스유량계(54)를 포함한 가스배관계에 감아설치하고, 일괄하여 온조조절을 행하도록 구성하여도 무방하다.

그리고, 제11도에 도시한 바와 같이, 기화기(12), 기화기(1)와 가스유량계(54)와의 사이에 가스퍼지라인(61)을 설정하여 기화기(12)의 후단에 퍼지가스(PG)를 도입하도록 해도 무방하다.

또한, 제3 발명은 상기한 실시에에 한정되는 것은 아니며, 상기 제1 발명에 있어서의 각종 변형실시예를 그대로 적용할 수 있다.

이상 설명한 바와 같이 제3 발명의 액체재료기화공급장치는 제1 발명의 효과에 더하여, 다음과 같은 효과를 나타낸다. 즉, 제3 발명의 액체재료기화공급장치에 의하면, 기화기와 가스유량계 각각에 히터를 배설하며 개별적으로 열을 공급하는 구성이나, 기화기나 가스유량계를 수용하는 1개의 항온조를 사용하여 동시에 열을 공급하는 구성이 채용되어 있으므로, 각종 액체재료가 기화기의 기화기능부분에서 각각 안정적으로 기화되는데 필요한 어떤 조건 이상의 열량을 액체재료에 공급하여 용이하게 기화가스를 얻을 수 있고, 따라서, 가스유량 컨트롤 밸브의 압력손실이 문제가 되는 일은 없고, 그 때문에 극히 압력손실을 낮게 억제하기 위해 높은 CV치를 가진 대형의 가스유량 컨트롤 밸브를 사용할 필요가 없어지는 이점을 가지는 동시에 가스유량계내에서의 결로를 방지할 수 있다.

제12도는, 제4 발명의 제1 실시예에 관한 액체재료기화공급장치를 개략적으로 예시한다. 이 도면에 있어서, 상기 제1도, 제8도 및 제9도에 도시한 부호와 동일부호는 동일한 것이므로 그 설명은 생략한다.

제12도에 있어서, 62는 예컨대, 직 4각체형상의 본체 블록으로 열전도성, 내열성, 내부식성이 우수한 금속재료, 예컨대 스테인레스강으로 형성된다. 이 본체 블록(62)에는 제1 발명의 기화기(12)와 같은 구성의 기화기능과 유량조정기능을 구비하고, 액체재료탱크(도시않음)로부터 공급되는 액체재료 기화하는 기화기(63)와, 이 기화기(63)에 의해 발생된 기화가스(G)의 유량을 측정하는 가스유량계(64)가 직렬로 접속된 상태로 설치되어 있다.

상기 기화기(63)는 제13도에 도시한 대로이나, 그 세부에 대해서는 상기 제1 발명의 기화기(12)와 전혀 다른바가 없으므로, 해당하는 개소에 동일부호를 붙여 그 설명은 생략한다.

상기 가스유량계(64)는 다음과 같이 구성되어 있다. 즉, 제12도에 있어서, 65는 기화기(63)의 가스도출로(16)에 하류측으로 연결되는 유로로, 그 하류측은 본체 블록(62)에 형성된 가스도출구(66)에 연통되는 동시에 층류상태를 형성하기 위한 바이패스소자(67)가 설치되어 바이패스유로로 구성되어 있다. 또한, 68은 가스도출구(66)에 접속되는 이음매이다.

그리고, 상기 본체 블록(62)에는 바이패스소자(67)의 상류측, 하류측에 있어서, 바이패스유로(65)와 연통하는 구멍(69)이 본체 블록(62)의 상부면에 개구하도록 형성되어 있고, 그 상부면에 센서고정베이스(70)가 설치되어 있다. 이 센서고정베이스(70)에는 상기 연통구멍(69)과 각각 연통하는 유로(71a)를 가지는 2개의 슬리브(71)가 착탈이 자유롭게 설치되어 있다. 72는 시일부재이다.

73은 유량센서부로 슬리브(71)에 대하여 저항용접등의 수법에 의해 접속되고, 센서고정베이스(70) 및 본체 블록(62)에 수직 또한 역 U자형상으로 세워설치된 측정 유로로서의 세관(細管)(74)과 이 세관(74)의 중앙의 수평부분(74a)의 외주에 감아 설치된 2개의 감열 조항체(75, 76)로 형성된다. 또한, 감열 저항체(75, 76)는 감열 특성 등이 서로 비슷한 것이 선정된다.

77은 센서고정베이스(70)의 상부면에 저항용접등에 의해 설치되는 허매틱단자로 감열저항체(75, 76)는 허매틱단자(77)의 리드핀을 통하여 가스유량연산부(79)의 브리지회로에 접속된다. 즉, 감열저항체(75, 76)가 가스유량연산부(79)의 저항체로 공지의 브리지회로를 형성하고 있다. 80은 유량센서부(73)와 허매틱단자(77)등을 수납하여 이들을 커버하기 위한 센서케이스이다.

또한, 상기 슬리브(71), 세관(74)등은 스테인레스, 니켈, 코발등의 내부식성이 우수한 금속으로 형성된다. 또, 이음매(68)에는 배관을 통하여, 예컨대 반도체 제조장치의 챔버가 접속된다.

81은 비교제어부로, 상기 가스유량연산부(79)로부터의 가스검출유량(f)과 설정치(g)를 비교하고, 이 비교결과에 의거하여 기화기(63)의 액츄에이터(40)에 제어신호(c)가 이송되는 것으로, 이 구성은 상기 제3 발명과 동일하다.

상기한 액체재료기화공급장치에 있어서는 상기 제3 발명의 실시예와 동일한 작용 효과를 나타내는 동시에 다음과 같은 작용효과를 나타낸다. 즉, 이 액체재료기화 공급장치에 있어서는 기화기(63)와 가스유량계(64)를 일체화시킨 상태에서 직렬로 접속하고 있음으로써, 양자를 가열배관을 통한 상태로 접속한 구성의 것에 비하여, 상기 가열배관을 쓰지않고 장치를 소형화할 수 있어, 가스유량으로서 극히 미소한 유량을 발생시켜도, 가스유량계(64)에의 도달속도가 빠르며 응답성이 향상하게 된다. 따라서, 가스도출로(16)를 흐르는 기화가스(G)의 흐름을 안정화시킬 수 있고, 비교제어부(81)의 제어신호(c)에 의거하여 안정하게 유량제어된 기화가스(G)를 유량계(64)를 통하여 반도체 제조장치의 챔버에 항상 안정적으로 공급할 수 있다.

이와 같이, 상기한 고속응답성을 더욱 향상시킬 수 있으므로서, 기화가스(G)의 상승시에 있어서의 가스유량의 오버슈트등을 개선할 수 있어서 챔버에 공급되는 가스 유량이 미소량으로 설정되는 경우라도, 가스유량을 가스유량계(64)와 비교제어부(81)로 극히 고정밀도로 측정·제어할 수 있다. 이 미소량의 가스유량설정은 MOS형 반도체소자의 용량절연막의 박막으로 형성할 때에 많이 사용되므로 극히 유효하다.

더구나, 기화기(63)의 히터(14)를 이용하여 열을 가스유량계(64)에 공급하는 구성이 가능하므로, 각종 액체재료가 기화기(63)의 기화기능부분에서 각각 안정적으로 기화하는데 필요한 어떤 조건 이상의 열량을 액체재료에 공급하여 용이하게 기화가스(G)를 얻을 수 있고, 따라서, 가스유량 컨트롤 밸브의 압력손실이 문제가 되는 일은 없고, 그 때문에 극히 압력손실을 낮게 억제하기 위하여 높은 CV치를 가진 대형의 가스유량 컨트롤 밸브를 사용할 필요가 없어지는 이점을 가지는 동시에 가스 유량계(64)내에서의 결로를 방지할 수 있을 뿐더러 장치의 소형화에 기여할 수 있어 대폭적으로 원가 절감을 실현할 수 있다.

이와 같이, 상기 액체재료기화공급장치에 있어서는 기화기(63) 이후의 반도체 제조장치의 챔버에 일정하게 유량제어된 가스를 안정적으로 공급할 수 있다.

제14도는 제4 발명의 제2 실시예에 관한 액체재료기화공급장치를 개략적으로 예시한다. 이 도면에 있어서, 상기 제12도에 도시한 부호와 동일부호는 동일한 것이므로 그 설명은 생략한다.

제14도에 있어서, 82는 본체 블록(62)에 가스도출로(16)와 연통하도록 형성되는 가스퍼지라인으로, 그 끝부분에는 이음매(83)가 설치되어 있다. 예컨대, 관리유지시나 상승시에 퍼지가스(PG)를 가스도출유로(16)에 흐르도록한 것이다.

이 제2 실시예에 의하면, 액체재료(LM)가 극히 반응성이 높은 경우, 예컨대, 산소나 수분이 기화기(63) 이후의 라인에 잔존되어 있으면, 순간적으로 반응하여 고형물이나 축합제를 형성할 가능성이 있다. 이 경우는 기화기(63)의 2차측에 위치하는 가스유량계(64)의 막힘이나 분류비(比) 변화 또는 출력변화가 생긴다고 하는 문제가 있다. 따라서, 이 문제를 해소하는 뜻에 있어서, 액체재료(LM)를 흘리기 전에, 사전에 가스퍼지라인(82)에 퍼지가스(PG)를 흘림으로써, 기화기(63) 이후의 라인을 효과적으로 퍼지할 수 있다. 따라서, 이 퍼지를 행함으로써, 기화가스(G)의 발생후, 예컨대, 반도체장치의 챔버를 개방하는 등하여 대기가 기화기 이후의 라인에 혼힙되는 경우에 있어서도 반도체 제조장치에 기화가스를 공급하는 라인으로서 하등 결함이 생기는 일은 없다.

또한, 제4 발명은 상기한 실시예에 한정되는 것은 아니며, 상기 제1 발명이나 제3 발명에 있어서의 각종 변형실시예를 그대로 적용할 수가 있다.

이상 설명한 바와 같이 제4 발명의 액체재료기화공급장치에 있어서는 상기 제3 발명의 효과에 더하여, 다음과 같은 효과를 나타낸다. 즉 제4 발명의 액체재료기화공급장치에 있어서는 기화기가 가스유량계를 일체화시킨 상태에서 직렬로 접속하고 있으므로, 기화기출구와 가스유량계 입구를 가열배관을 통한 상태에서 접속한 구성의 것에 비교하여 상기 가열배관을 쓰지 않아도 되며, 장치의 소형화에 기여할 수 있고, 그 때문에 상기 기화기출구와 가스유량계 입구를 연결하도록 형성되어 있는 기화가스발생라인내에 있어서, 기화기로부터 가스유량계부까지 용적을 대폭적으로 경감할 수 있으며, 가스유량으로서 극히 미소한 유량을 발생시켜도 가스유량계에의 도달속도가 빨라 응답성이 향상하게 된다.

따라서, 기화가스공급라인을 흐르는 기화가스의 흐름을 안정시킬 수 있고, 비교제어부에서 일정하게 유량제어된 기화가스를 가스유량계를 통하여 각종 사용포인트에 항상 안정적으로 공급할 수 있다. 이와 같이, 상기한 고속응답성을 더욱 향상시킬 수 있으므로, 기화가스의 상승시에 있어서의 가스유량의 오버슈트등을 개선할 수 있어 각종 사용포인트에 공급되는 가스유량이 미소량으로 설정된 경우라도, 가스유량을 가스유량계와 비교제어부로 극히 고정밀도로 측정제어할 수 있다.

더구나, 이 제4 발명의 액체재료기화공급장치에서는 기화기의 히터에 의해 열을 상기 가스유량계에 공급하는 구성이 가능하므로, 각종 액체연료가 기화기의 기화기능부분에서 각각 안정적으로 기화하는데 필요한 어떤 조건 이상의 열량을 액체재료에 공급하여 용이하게 기화가스를 얻을 수 있고, 따라서 가스유량 컨트롤 밸브의 압력손실이 문제가 되는 일은 없고, 그 때문에 극히 압력손실을 낮게 억제하기 위하여 높은 CV치를 가진 대형의 가스유량 컨트롤 밸브를 사용할 필요가 없어지는 이점을 가지는 동시에 가스유량계내에서의 결로를 방지할 수 있고 더욱 장치가 소형화에 기여할 수 있으며, 대폭적인 원가절감을 실현할 수 있다.

또한, 이 일체화된 액체재료기화공급장치에 있어서, 기화기와 가스유량계와의 접속개소에 퍼지가스를 사용하여 가스도출로를 퍼지하기 위한 가스퍼지라인을 설정하도록한 경우, 상기 작용효과레 더하여 다시 다음과 같은 작용효과를 나타낸다. 즉, 액체재료가 극히 반응성이 높은 경우, 예컨대 산소나 수분이 기화기 이후의 라인에 의존하고 있으면 순간적으로 반응하고, 고형물이나 축합제를 형성할 가능성이 있다. 이 경우, 기화기의 2차측에 위치하는 가스유량계의 막힘이나 분류비변화 혹은 출력변화가 발생된다고 하는 문제가 있다. 따라서, 이 문제를 해소하는 의미에 있어서, 액체재료를 흘리기 전에 사전에 가스퍼지라인에 의해 기화기 이후의 라인을 충분히 퍼지하는 것을 효과적이며, 따라서 이 퍼지를 행함으로써 기화가스의 발생후, 예컨대, 반도체 제조장치의 챔버를 개방하거나 하여 대가가 기화가스에 혼힙되는 경우에 있어서도 반도체 제조장치에 공급하는 기화가스로서 하등 결함이 생기는 일은 없다.

Claims

액체유량계와 기화기능과 유량조정기능을 구비하고, 액체유량계를 통하여 공급하되는 액체재료를 기화하는 기화기를 접속하고, 액체유량계에 의해 검출되는 검출유량을 설정치와 비교하며, 이 비교결과에 의거하여 기화기에 설치된 기화실에 대한 액체재료의 유입량을 제어하도록 한 것을 특징으로 하는 액체재료기화 공급장치.
제1항에 있어서, 기화기가 가열가능하게 구성된 본체 블록에 다이어프램에 의해 피복된 기화실을 형성하는 한편, 본체 블록내에 액체재료도입로 및 가스도출로를 각각의 한쪽 끝이 본체 블록의 끝면에 있어서 개구하고, 각각의 다른끝의 기화실에 연통하도록 형성되는 동시에, 본체 블록에 설치된 가압구동부에 의해 다이어프램을 구동함으로써, 액체재료도입로의 기화실에 임하는 개구의 개도를 조정하고, 액체재료도입로를 통하여 도입되는 액체재료를 기화실내에 있어서 기화하고, 기화에 의해 발생된 가스를 가스도출로를 통하여 도출하도록 구성되어서 이루어지는 것을 특징으로 하는 액체재료기화공급장치.