KR20130009546A - 기화기 및 상기 기화기를 구비한 액체 원료 기화 공급 장치 - Google Patents

기화기 및 상기 기화기를 구비한 액체 원료 기화 공급 장치 Download PDF

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Abstract

(과제) 기화 효율이 우수한 기화기를 제공한다.
(해결 수단)액체 원료(L) 또는 액체 원료(L)와 캐리어 가스(G)의 혼합 가스(LG)를 가열하기 위한 히터(50)가 매립된 원형의 기화실 형성용 구멍(38)을 갖는 아우터 블록(14a)과, 액체 원료(L) 또는 액체 원료(L)와 캐리어 가스(G)의 혼합 가스(LG)를 가열하기 위한 히터(42)가 매립되고, 기화실 형성용 구멍(38)보다 약간 직경이 작은 원통형의 이너 블록(40)과, 기화실 형성용 구멍(38)과 이너 블록(40)으로 구성되는 기화 유로(44)에 액체 원료(L) 또는 액체 원료(L)와 캐리어 가스(G)의 혼합 가스(LG)를 도입하는 도입 구멍(14c)과, 상기 기화 유로(44)로부터 기화된 액체 원료 가스(V) 또는 기화된 액체 원료 가스(V)와 캐리어 가스(G)의 혼합 가스(VG)를 배출하는 도출 구멍(14e)이 아우터 블록(14a)에 형성되어 있다.

Description

기화기 및 상기 기화기를 구비한 액체 원료 기화 공급 장치{VAPORIZER AND LIQUID RAW MATERIAL VAPORIZING-FEEDING DEVICE HAVING THE SAME}
본 발명은 기화 효율이 우수한 기화기 및 상기 기화기를 구비한 액체 원료 기화 공급 장치에 관한 것이다.
CVD 등의 성막 장치에 액체 원료를 공급하기 위한 장치로서 기화기가 널리 이용되고 있다. 종래의 기화기는 가열된 기화실 내에 액체 원료를 공급하고, 이 공급된 액체 원료를 기화실 내에서 기화시키고, 기화후의 액체 원료를, 후공정인 성막 장치에 공급한다고 하는 것이다.
액체 원료의 기화실 내로의 공급 방법으로서는, 예를 들면 특허문헌 1에 나타내는 바와 같이, 미세한 액적으로 한 액체 원료를 캐리어 가스 등으로 무화(霧化)하여(애토마이저(분무기)), 이것을 기화실 내로 공급하는 방법이 일반적으로 알려져 있다.
일본 공개특허공보 2005-026599호(도 2)
이 경우, 이하와 같은 문제가 생기는 것이 알려져 있다. 즉, 액체 원료를 무화할 때는, 액체 원료를 캐리어 가스와 함께 기화실 내에 원추상으로 분무함으로써 행해지는 것이지만, 기화실의 측벽을 향하는 안개상의 액체 원료는, 기화실 측벽과 바로 접촉하여 기화실 측벽으로부터 기화하기에 충분한 열량을 받아서 기화할 수 있지만, 기화실의 중심으로 향하는 안개상의 액체 원료는, 기화실 저면과 접촉할 때까지는 기화하기에 충분한 열 에너지를 얻을 수 없고, 그 중의 일부는 기화하는 것도 기화할 수 없고, 그대로 기화실 내를 기화실 저면을 향하여 낙하하는 것도 있다. 그러면, 이 기화할 수 없는 것은 그대로 열을 받아 기화실의 저면에 쌓이고, 열분해나 중합 반응이 진행되어 원하지 않은 반응 생성물을 생성시켜 버린다고 하는 우려가 있었다.
본 발명은 이러한 종래의 문제점을 감안하여 이루어진 것이며, 그 목적은 종래예에 비해 기화 효율이 훨씬 우수한 기화기를 제공함에 있어서, 추가적으로는, 상기 기화기에 공급되는 액체 원료를, 보다 기화되기 쉽도록 연구한 액체 원료 기화 공급 장치를 제공하는 것에 있다.
청구항 1에 기재된 발명에 따르는 기화기(14)는,
「액체 원료(L) 또는 액체 원료(L)와 캐리어 가스(G)의 혼합 가스(LG)를 가열하기 위한 히터(50)가 매립된 원형의 기화실 형성용 구멍(38)을 갖는 아우터 블록(14a)과
액체 원료(L) 또는 액체 원료(L)와 캐리어 가스(G)의 혼합 가스(LG)를 가열하기 위한 히터(42)가 매립되고, 기화실 형성용 구멍(38)보다도 약간 직경이 작은 원통형의 이너 블록(40)과,
기화실 형성용 구멍(38)과 이너 블록(40)으로 구성되는 기화 유로(44)에 액체 원료(L) 또는 액체 원료(L)와 캐리어 가스(G)의 혼합 가스(LG)를 도입하는 도입 구멍(14c)과,
상기 기화 유로(44)로부터 기화된 액체 원료 가스(V) 또는 기화된 액체 원료 가스(V)와 캐리어 가스(G)의 혼합 가스(VG)를 배출하는 도출 구멍(14e)이 아우터 블록(14a)에 형성되어 있는」 것을 특징으로 한다.
도입 구멍(14c)에서부터 도출 구멍(14e)에 이르는 기화 유로(44)가, 원통상의 기화실 형성용 구멍(38)이 형성된 아우터 블록(14a)과, 상기 기화실 형성용 구멍(38)에 끼워 넣어지는 원통상의 이너 블록(40)의 「이중 원통」으로 구성되기 때문에, 양자의 직경을 적절히 선정함으로써 기화 유로(44)의 간극 폭(H)을 극력 좁게 할 수 있고, 이것에 의해 기화 유로(44)를 흐르는 액체 원료(L) 또는 액체 원료(L)와 캐리어 가스(G)의 혼합 가스(VG)의 유속을 향상시켜 아우터 블록(14a)과 이너 블록(40)의 기벽(45)에 접하여 흐르는 온도 경계층(유동하고 있는 유체와 그것에 접하는 물체 사이에 온도차가 있을 때, 유체의 온도는 물체로부터 충분히 떨어진 곳에서는 주류 온도로 되어 있지만, 물체에 가까워짐에 따라서 급격히 변하여 물체 표면 위에서는 물체 온도와 동일해진다. 이러한 온도의 급변 영역을 「온도 경계층」이라고 한다.)을 얇게 하여 기벽(45)으로부터의 수열량(受熱量)을 크게 하여 고효율의 열전달을 행하게 한다. 게다가, 기화 유로(44)가 원호상으로 만곡되어 있기 때문에, 기화 유로(44) 내를 흐르는 액체 원료(L) 또는 액체 원료(L)와 캐리어 가스(G)의 혼합 가스(LG)에는 원심력이 작용하여, 외측의 기벽(45)에 의해 긴밀하게 접촉 또는 근접하게 되며, 이 점에서도 기벽(45)으로부터의 수열량이 증대하게 된다.
청구항 2에 기재된 발명은, 청구항 1에 기재된 기화기(14)에 있어서의 제 2 실시예 14B의 경우에서, 아우터 블록(14a)에 복수의 기화실 형성용 구멍(38a,38b)이 형성되고, 상기 기화실 형성용 구멍(38a,38b) 안에 이너 블록(40a,40b)이 각각 끼워 넣어지는 동시에, 상기 기화실 형성용 구멍(38a,38b)이 유로 연통 구멍(44c)에 의해 연통되어 기화 유로(44)가 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 것으로, 기화 유로(44)를 유로 연통 구멍(44c)에 의해 분할하고, 상류측을 1차, 하류측을 2차로 한 경우에는, 2개의 「이중 원통」으로 구성된 1차, 2차 기화 유로(44a, 44b)가 유로 연통 구멍(44c)을 개재하여 직렬 접속되어 있는 경우에 상당하고, 이 경우는, 가령 1차 기화 유로(44a)에서 전부 기화되지 않았다고 해도 2차 기화 유로(44b)에서 잔류분을 기화시킬 수 있다.
청구항 3에 기재된 발명은, 청구항 2에 기재된 기화기(14)에 있어서, 유로 연통 구멍(44c)이 도입 구멍(14c) 및 도출구(14e)의 개구 면적에 비해 소구경의 오리피스로 되어 있고, 유로 연통 구멍(44c)의 근방에 히터(50)가 설치되어 있는 것을 특징으로 하는 것으로, 오리피스(두께가 얇은 구멍이 뚫린 원반)로 되어 있는 소구경의 유로 연통 구멍(44c)의 입구측에서는, 액체 원료(L) 또는 액체 원료(L)와 캐리어 가스(G)의 혼합 가스(LG)는 단열 압축되어 온도 상승이 일어나는 것에 대해, 유로 연통 구멍(44c)의 출구측에서는, 단열 팽창에 의한 대폭적인 온도 저하를 일으킨다. 단열 압축측인 1차 기화 유로(44a)에서는 이 온도 상승에 의해 1차 기화 유로(44a) 안을 흐르는 액체 원료(L)의 대부분은 기화되게 된다. 그리고, 단열 팽창측인 2차 기화 유로(44b)에서는 온도 저하가 일어나지만 상기 부분에 히터(50)가 설치되어 있기 때문에, 잔류한 미기화 액체 원료(L)와 단열 팽창한 기화 액체 원료 가스(V)의 혼합 가스 또는 잔류한 미기화 액체 원료(L)와 캐리어 가스(G)의 혼합 가스(LG)에 급속히 열이 공급되어 이 영역에서 잔류하고 있던 액체 원료(L)의 기화가 급속히 행해진다.
청구항 4에 기재된 발명은, 청구항 1 내지 3 중의 어느 하나에 기재된 기화기(14)에 질량 유량 제어된 액체 원료(L)를 무화하여 공급하는 무화기(60)를 구비한 액체 원료 기화 공급 장치(10)이며, 무화기(60)는 기화기(14)의 도입 구멍(14c)의 상류측에 배치된 연속 기공의 다공질반(66)과, 도입 구멍(14c)과 다공질반(66) 사이에 설치되고, 다공질반(66)에 액체 원료(L)를 공급하는 액체 원료 공급관(62)과, 다공질반(66)을 향하여 도입 구멍(14c) 방향으로 캐리어 가스(G)를 분출하는 캐리어 가스 도입부(32)를 구비하고 있는 것을 특징으로 하는 액체 원료 기화 공급 장치(10)이다.
이와 같이 기화기(14)의 도입 구멍(14c) 앞에 무화기(60)를 구비하고 있으면, 기화기(14)의 부담이 경감되어 보다 급속하게 액체 원료(L)의 기화가 이루어지게 된다.
본 발명에 따르는 기화기(14)는, 기화실 형성용 구멍(38)과 이너 블록(40)으로 형성된 간극 폭(H)이 좁은 슬릿상의 기화 유로(44)에 의한 온도 경계층 효과와 원호에 의한 원심력 효과로, 기벽(45)으로부터의 혼합 가스(LG)로의 효율적인 급열이 가능해지고, 또한 단열 팽창과 상기 단열 팽창 영역으로의 히터(50)에 의한 급속한 급열 등의 상승 효과에 의해, 액체 원료(L)의 완전한 기화를 실현할 수 있다. 또한 이러한 기화기(14)를 구비한 액체 원료 기화 공급 장치(10)에 있어서, 또한 기화기(60)를 구비한 경우, 기화기(14)에 공급되는 액체 원료(L)의 기화가 더욱 용이해진다.
도 1은 본 발명의 일 실시예 및 다른 액체 원료 기화 공급 장치를 나타내는 일부를 단면한 정면도이다.
도 2는 본 발명의 제 1 실시예에 따르는 기화기의 평단면도이다.
도 3은 도 2의 세로 단면도이다.
도 4는 본 발명의 제 2 실시예에 따르는 기화기의 평단면도이다.
도 5는 도 4의 세로 단면도이다.
도 6은 본 발명의 제 2 실시예에 따르는 기화기의 분해 사시도이다.
도 7은 유로 연통 구멍의 변형예이다.
도 8은 무화기를 구비한 액체 원료 기화 공급 장치의 일부를 단면한 정면도이다.
이하, 본 발명을 도면에 따라서 설명한다. 도 1에 도시하는 바와 같이, 본 발명의 액체 원료 기화 공급 장치(10)는, 액체 원료 공급기(12)와 기화기(14)로 대략 구성되어 있다.
액체 원료 공급기(12)는, 도 1b에 도시하는 바와 같이 액체 원료(L)를 후술하는 기화기(14)에 미세한 액적으로서, 또는 도 1a에 도시하는 바와 같이 미세한 액적상의 액체 원료(L)와 캐리어 가스(G)의 혼합 가스(LG)로서 공급하는 부분이며, 유량 제어 블록(16)과 그 위에 입설(立設)된 액추에이터(18)를 가진다.
유량 제어 블록(16)은 블록상의 아우터 블록(16a)을 가지며, 이 아우터 블록(16a)의 내부에는 밸브실(20)이 형성되어 있고, 밸브실(20)의 상면에 형성된 통공(通孔, 20a)은 유량 제어 블록(16)의 상면에 개구하고, 후술하는 액추에이터(18)의 질량 유량 제어 소자(36)가 진퇴하도록 되어 있다.
밸브실(20)의 하면에 형성된 개구에는 밸브좌(22)가 설치되고, 밸브실(20) 안에 배치된 다이어프램(24)이 질량 유량 제어 소자(36)의 진퇴 변화에 추수(追隨)함으로써 밸브좌(22)와 접리(接離)하여 개방도 제어가 이루어지도록 되어 있다.
유량 제어 블록(16)에는, 액체 원료 도입부(26), 상기 액체 원료 도입부(26)로부터 신장하여 밸브실(20)의 저부로 액체 원료(L)를 도입하는 액체 원료 도입로(28), 일단이 밸브좌(22)를 통과하여 밸브실(20)의 저부에 연통되고, 타단이 후술하는 기화기(14)에 접속되는 액체 원료 유로(30), 캐리어 가스 도입부(32) 및 캐리어 가스 도입부(32)로부터 신장하여 상기 액체 원료 유로(30)로 캐리어 가스(G)를 도입하는 캐리어 가스 도입로(34)가 설치되어 있다. 또한, 캐리어 가스 도입부(32) 및 캐리어 가스 도입로(34)는, 액체 원료(L)와 캐리어 가스(G)의 혼합 가스(LG)를 기화기(14)에 공급하는 경우에 필요에 따라 설치되는 것이며, 액체 원료(L) 단독으로 기화기(14)에 공급하는 경우에는, 이들을 생략하는 것도 가능하다. 본 명세서에서는, 혼합 가스(LG)에 의한 경우(도 1a)를 중심으로 설명하지만, 액체 원료(L)만이 공급되는 경우(도 1b)도 포함한다.
유량 제어 블록(16)의 상면에는 액추에이터(18)가 설치되어 있다. 액추에이터(18)는 유량 제어 블록(16)의 상면에 입설되어 있는 통 형상의 아우터 블록(18a)을 가지며, 질량 유량 제어 소자(36)가 내부에 수납된 구조로 되어 있다.
기화기(14)는 액체 원료 공급기(12)로부터 보내어져 온 혼합 가스(LG) 내의 액체 원료(L)를 기화시키는 부분이며, 도 2 내지 도 3에 도시하는 제 1 실시예 14A, 도 4 내지 도 5에 도시하는 제 2 실시예 14B가 있으며, 우선, 제 1 실시예 14A를 설명하고, 이어서 제 2 실시예 14B를 설명한다. 제 2 실시예 14B의 설명에서는, 제 1 실시예 14A의 설명을 원용하여, 번잡함을 피하기 위해서 원칙적으로 중복 부분의 설명은 생략한다. 동일 기능 부분은 동일 번호를 붙인다.
기화기(14A)의 하우징이 되는 아우터 블록(14a)에는, 그 상하 양면에 관통하는 원형의 기화실 형성용 구멍(38)이 천설되어 있고, 아우터 블록(14a)의 상류측에는, 액체 원료 도입부(14b)가 형성되어 있으며, 그 입구단으로부터 내부를 향하여 형성한 도입 구멍(14c)의 타단이 기화실 형성용 구멍(38)에 연통하고 있다.
아우터 블록(14a)의 하류측에는 기화 원료 배출부(14d)가 형성되어 있고, 이 기화 원료 배출부(14d)의 출구단으로부터 내측에 형성한 도출 구멍(14e)의 일단이 상기 도입 구멍(14c)측의 내부 개구의 반대측에서 기화실 형성용 구멍(38)에 연통하고 있다.
그리고, 기화실 형성용 구멍(38) 안에는 기화실 형성용 구멍(38)의 내부 직경보다 약간 좁은 원통상의 이너 블록(40)이 소정의 간극 폭(H)(0.1 내지 1mm)으로 수납되어 있고, 이 간극의 상하 양단 부분에 아우터 블록(14a)이나 이너 블록(40)과 동재질의 간극 씰부(46)가 끼워 넣어져 용접되어 있으며, 이 간극이 혼합 가스(LG) 중의 액체 원료(L)를 기화하기 위한 기화 유로(44)로서 기능하게 된다. 이 경우, 기화 유로(44)는 도 2에 도시하는 바와 같이 평면시 원형이 된다. 또한, 도시하지 않지만, 상기 간극 씰부(46)를 별체로 하지 않고, 이너 블록(40)을 깎아 내어 양단에 외플랜지상의 간극 씰부(46)를 일체적으로 형성하도록 해도 좋다. 기화 유로(44)는 가로 폭(W)(W1)에 대해 세로 방향의 간극 폭(H)(H1)이 좁은 슬릿상이며 또한 세로 방향으로 원호상으로 만곡된 형상의 것으로서 구성되어 있다.
또한, 이너 블록(40)의 중심에 천설된 히터 설치용 구멍(40c)에는 히터(42)가 삽입되어, 이너 블록(40)의 온도 조절을 담당한다. 아우터 블록(14a)에도 히터(50)가 설치되어 있으며, 이 경우는 도입 구멍(14c)과 도출 구멍(14e)을 각각 양측에서 사이에 개재하듯이 설치되어 있다. 물론, 히터(50)를 입구측에만 또는 출구측에만 설치하도록 해도 좋다.
이상과 같이 구성되어 있는 액체 원료 기화 공급 장치(10)를 사용할 때는, 액체 원료 공급기(12)의 액체 원료 도입부(26)에 도시하지 않은 원료 탱크가 접속되고, 캐리어 가스 도입부(32)에 도시하지 않은 캐리어 가스 공급 마개가 접속된다. 원료 탱크에는 성막용의 액체 원료(L) 「예를 들면, TEOS(테트라에톡시실란), TEB(트리에톡시보론) 또는 TEPO(트리에틸포스페이트) 등」이 저류되어 있으며, 캐리어 가스용 탱크에는, 캐리어 가스(G)(예를 들면, 질소 가스나 헬륨 가스와 같은 불활성 가스)가 저류되어 있다. 또한, 기화기(14)의 기화 원료 배출부(14d)에는, 도시하지 않은 성막 장치가 접속된다.
원료 탱크로부터 보내어진 액체 원료(L)는, 액체 원료 공급기(12)의 액체 원료 도입로(28)를 통과하여 밸브실(20)로 주어진다. 그리고, 질량 유량 제어 소자(36)의 신장도가 조정됨으로써, 밸브좌(22)와 다이어프램(24) 사이의 거리(개구도)가 조정되어, 질량 유량 제어된 액체 원료(L)가 캐리어 가스(G)로 반송되어 액체 원료 유로(30)를 통과하여 기화기(14)로 보내어진다. 또한, 액체 원료 유로(30)에는, 미세한 액적으로 된 액체 원료(L) 외에 캐리어 가스 도입로(34)로부터 보내어진 캐리어 가스(G)가 함께 흐르게 된다(바꾸어 말하면 이 경우, 액체 원료 유로(30)에는, 미세한 액적으로 된 액체 원료(L)와, 캐리어 가스(G)의 혼합 가스(LG)가 흐르게 된다).
액체 원료 유로(30)를 흐르는 혼합 가스(LG)는, 그 후, 액체 원료 도입부(14b)의 도입 구멍(14c)을 통과하고, 두 갈래로 나누어진 기화 유로(44)로 주어진다. 기화 유로(44)는 그 단면 형상이 슬릿상이기 때문에, 이미 서술한 바와 같이 「온도 경계층 효과」와 「원심력 효과」에 의해 기벽(45)으로부터의 수열량이 증대하게 되고, 혼합 가스(LG) 중의 액체 원료(L)의 기화가 촉진되어 도출 구멍(14e)에서는 액체 원료(L) 전부가 기화된 상태의 혼합 가스(VG)가 되어 다음 공정으로 보내어진다.
다음에, 제 2 실시예의 기화기(14B)에 관해서 설명한다. 이 경우는, 아우터 블록(14a)에 격벽(14f)을 거리를 두고 2개(물론, 3개 이상이라도 좋고, 그 경우에는 이너 블록도 포함하며 관련 부분은 적절히 변경된다.)의 기화실 형성용 구멍(38a,38b)이 병설되어 있고, 기화실 형성용 구멍(38a,38b)에 원통상의 이너 블록(40a,40b)이 각각 삽입되어 있으며, 각 이너 블록(40a,40b) 중심의 히터 설치용 구멍(40c,40d)에는 히터(42a,42b)가 각각 삽입되어 있다. 또한, 본 명세서에서는, 상기 실시예와 같이 혼합 가스(LG)에 의한 경우를 중심으로 설명하지만, 액체 원료(L)만을 공급하도록 해도 좋은 것은 말할 필요도 없다.
각 이너 블록(40a,40b)은 제 1 실시예 14A와 같으며, 기화실 형성용 구멍(38a,38b)으로 구성되는 슬릿상의 기화 유로(44)는, 간극 폭(H)이 좁으며 0.5 내지 2.0mm가 되도록 설정되어 있다. 그리고, 이 격벽(14f)에는, 후술하는 1차 기화 유로(44a)와 2차 기화 유로(44b)를 연결하는 유로 연통 구멍(44c)이 형성되어 있고, 기화실 형성용 구멍(38a,38b), 이너 블록(40a,40b) 및 간극 씰부(46a,46b)에 의해 닫혀진 공간이 상기한 바와 같이 기화 유로(44)로서 기능하고, 격벽(14f)을 중심으로 그 전후에 위치하는 상류측의 기화 유로(44)가 1차 기화 유로(44a)이며, 하류측의 기화 유로(44)가 2차 기화 유로(44b)이다. 바꾸어 말하면, 복수의 「이중 원통」이 직렬 접속된 상태가 된다. 기화 유로(44)는 가로 폭(W1)(W2)에 대해 세로 방향의 간극 폭(Hl)(H2)이 좁은 슬릿상이며 또한 세로 방향으로 원호상으로 만곡된 형상의 것으로서 구성되어 있고, 기벽(45a,45b)으로부터, 그 「온도 경계층 효과」에 의해 1차, 2차 기화 유로(44a,44b)를 흐르는 혼합 가스(LG)에 대량의 열량을 효율적으로 공급한다. 가로 폭(W1)(W2), 간극 폭(H1)(H2)은 동일한 치수라도 좋고, 한쪽을 다른쪽에 대해 다르게 해도 좋다.
상기 유로 연통 구멍(44c)은, 단열 팽창 효과의 관점에서, 두께가 얇고 구경(口徑)이 작은 것(오리피스 등)이 바람직하지만, 어느 정도 두께가 두껍고 구경이 큰 것이라도 좋다. 도 7에 도시하는 바와 같이, 격벽(14f) 사이의 간격을 보다 좁게 하는 동시에, 격벽(14f)의 선단을 날카롭게 하면, 오리피스에 의한 효과를 보다 효과적으로 얻을 수 있다. 여기에서, 유로 연통 구멍(44c)을 오리피스상으로 한 경우, 1차 기화 유로(44a)측에서는 좁은 유로 연통 구멍(44c)의 존재로 인해, 유로 연통 구멍(44c)의 직전에서 단열 압축되어 승온된다. 이 온도 상승으로 유로 연통 구멍(44c) 직전의 액체 원료(L)는 승온되고 그 대부분은 기화된다. 그리고, 오리피스상의 유로 연통 구멍(44c)을 통과하면, 유로 연통 구멍(44c) 직후에서 단열 팽창하여, 온도 저하와 감압 상태를 나타낸다. 감압하에서는 액체 원료(L)의 비점이 저하되어 증발되기 쉬워진다. 이 상태에서 유로 연통 구멍(44c) 직후의 액체 원료(L)에 대해 내외로부터 히터(42b, 50)에 의해 대량의 열이 주어져 유로 연통 구멍(44c) 직후 영역의 액체 원료(L)를 급속히 가열하여 잔류하고 있던 액체 원료(L)의 완전 기화를 실현한다. 특히, 오리피스상의 유로 연통 구멍(44c)의 근방에 배치되어 있는 히터(50)가 상기 급열에 효과적이다.
또한, 상기는 캐리어 가스(G)에 의한 액체 원료(L)의 반송예를 설명하였지만, 도 1b와 같이 액체 원료(L)만을 공급하고, 기화기(14)에서 기화시키는 경우도 포함된다. 이 경우, 도 2에 도시하는 기화기(14)에서는 액체 원료(L)가 기화 유로(44)에 유입되어 기벽(45)에 접촉하고, 흘러감에 따라 점차 기화되어 간다. 따라서, 기화 유로(44) 안에서는 흘러감에 따라 액체 원료(L)의 양이 점차 감소하는 동시에 기화된 액체 원료 가스(V)가 점차 증가한다. 그리고, 기화된 액체 원료 가스(V) 부분에 있어서는, 상기의 「원심력 효과」와 「온도 경계층 효과」에 의해 기화가 촉진된다.
도 4, 도 5의 경우도 마찬가지이며, 캐리어 가스(G) 대신에 액체 원료 가스(V)가 오리피스상의 유로 연통 구멍(44c)의 존재에 수반되는 「단열 압축」이나 「단열 팽창」등의 작용을 한다.
이상과 같이 이루어진 액체 원료(L)가 완전히 또는 거의 기화된 상태의 혼합 가스(VG)는, 2차 기화 유로(44b)를 통과하여 후공정인 성막 장치로 보내어진다. 오리피스상의 유로 연통 구멍(44c)은, 제 2 실시예도에서는 1개로 하고 있지만, 복수개로 해도 좋다.
도 8은 액체 원료 기화 공급 장치(10)의 유량 제어 블록(16)의 내부에 무화기(60)를 장비한 예이며, 액체 원료 공급기(12)와 기화기(14) 사이(기화기(14)의 도입 구멍(14c)의 상류측)에 무화기(60)의 무화실(61)이 형성되어 있고, 그 일단이 기화기(14)의 도입 구멍(14c)에 접속되고, 타단에는 캐리어 가스 도입부(32)가 설치되고, 캐리어 가스 도입부(32)에는, 일단이 무화실(61)에 연통하는 캐리어 가스 도입로(34)가 설치되어 있다. 또한, 무화실(61)의 내부에는, 다공질반(66)이 배치되어 있다. 그리고 다공질반(66)과 유로 입구로서의 도입 구멍(14c) 사이에서, 이 무화실(61)에 액체 원료 유로(30)가 접속되고, 액체 원료 유로(30)로부터 신장된 액체 원료 공급관(62)이 다공질반(66)을 향하여 액체 원료(L)를 적하 공급하도록 되어 있다. 다공질반(66)은, 예를 들면 세라믹스나 금속 섬유, 금속 입상물 등을 소결한 다공질 부재로 이루어지는 원반상의 것이다.
본 실시예의 경우, 캐리어 가스 도입부(32)에 캐리어 가스(G)를 공급하고, 다공질반(66)의 하면측으로부터 캐리어 가스(G)를 다공질반(66)을 향하여 분출한다. 그리고, 이 상태로부터 액체 원료 공급관(62)에 액체 원료(L)를 공급하고, 이것을 미세한 액적으로 하여 다공질반(66)을 향하여 그 상방으로부터 적하한다.
다공질반(66)을 향하여 공급된 캐리어 가스(G)는, 다공질반(66)을 빠져 나가 상기 다공질반(66)을 향하여 적하된 미세한 액적으로서의 액체 원료(L)를 뿜어 올리고, 이것을 무화한다. 무화후의 액체 원료(M)는, 캐리어 가스(G)와 함께 기화기(14)로 보내어져 상기와 같이 기화기(14) 안에서 기화되어 후공정인 성막 장치로 보내어진다. 이 실시예에 의하면, 액체 원료(L)를 무화하고, 무화후의 액체 원료(M)를 기화기(14)에 공급하도록 하고 있기 때문에, 기화기(14)에서의 부담이 그 분만큼 감소되어 기화 효율이 보다 높아지게 된다.
L…액체 원료
G…캐리어 가스
LG…혼합 가스
V…액체 원료 가스
VG…혼합 가스
14…기화기
14a…아우터 블록
14c…도입 구멍
14e…도출 구멍
38…기화실 형성용 구멍
40…이너 블록
42…히터
44…기화 유로
50…히터

Claims (4)

  1. 액체 원료 또는 액체 원료와 캐리어 가스의 혼합 가스를 가열하기 위한 히터가 매립된 원형의 기화실 형성용 구멍을 갖는 아우터 블록과,
    상기 액체 원료 또는 상기 액체 원료와 상기 캐리어 가스의 혼합 가스를 가열하기 위한 히터가 매립되고, 상기 기화실 형성용 구멍보다도 약간 직경이 작은 원통형의 이너 블록과,
    상기 기화실 형성용 구멍과 상기 이너 블록으로 구성되는 기화 유로에 상기 액체 원료 또는 상기 액체 원료와 상기 캐리어 가스의 혼합 가스를 도입하는 도입 구멍과,
    상기 기화 유로로부터 기화된 액체 원료 가스 또는 기화된 액체 원료 가스와 상기 캐리어 가스의 혼합 가스를 배출하는 도출 구멍이 상기 아우터 블록에 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 기화기.
  2. 제 1 항에 있어서, 상기 아우터 블록에 복수의 기화실 형성용 구멍이 형성되고, 상기 기화실 형성용 구멍 안에 상기 이너 블록이 각각 끼워 넣어지는 동시에, 상기 기화실 형성용 구멍이 유로 연통 구멍에 의해 연통되어 상기 기화 유로가 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 기화기.
  3. 제 2 항에 있어서, 상기 유로 연통 구멍이 상기 도입 구멍 및 도출구의 개구 면적에 비해 소구경의 오리피스로 되어 있고, 상기 유로 연통 구멍의 근방에 히터가 설치되어 있는 것을 특징으로 하는 기화기.
  4. 제 1 항 내지 제 3 항 중의 어느 한 항에 기재된 기화기에 질량 유량 제어된 액체 원료를 무화하여 공급하는 무화기를 구비한 액체 원료 기화 공급 장치로서,
    상기 무화기는 상기 기화기의 도입 구멍의 상류측에 배치된 연속 기공의 다공질반과,
    상기 도입 구멍과 상기 다공질반 사이에 설치되고, 상기 다공질반에 액체 원료를 공급하는 액체 원료 공급관과,
    상기 다공질반을 향하여 상기 도입 구멍 방향으로 캐리어 가스를 분출하는 캐리어 가스 도입부를 구비하고 있는 것을 특징으로 하는 액체 원료 기화 공급 장치.
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