KR20200140389A

KR20200140389A - 기화기

Info

Publication number: KR20200140389A
Application number: KR1020207034727A
Authority: KR
Inventors: 히로후미 오노; 시게오 야기; 켄타 야마모토
Original assignee: 가부시키가이샤 린텍쿠
Priority date: 2018-07-24
Filing date: 2019-04-22
Publication date: 2020-12-15
Also published as: TWI699495B; TW202007896A; KR102292156B1; CN112585298B; JP2020020036A; CN112585298A; JP6694093B2

Abstract

분무기를 사용하지 않는 방법에 있어서, 돌비를 억제하여 기화 공간의 압력 변동이 매우 적은 기화기를 제공한다. 기화기(1)는 용기 본체(10)와, 기화기(1) 내에 설치되어, 가열되고 있는 다공질 부재(30)와, 액체 원료(L)를 다공질 부재(30)에 공급하는 도입관(40)과, 기화된 원료 가스(G)를 외부로 배출하는 가스 배출로(7)로 구성되어 있다. 도입관(40)의 출구(41)는 다공질 부재(30)에 접촉 또는 근접하여 배치되어 있다. 출구(41)가 다공질 부재(30)에 근접하여 배치되어 있는 경우의 상기 출구(41)로부터 다공질 부재(30)까지의 이간 거리(H)는, 상기 출구(41)에서, 표면 장력에 의해서 상기 출구(41)로부터 방울이 되어 아래로 늘어져 있는 액체 원료(L)의 하단까지의 크기를 초과하지 않는 범위이다.

Description

기화기

본 발명은 기화에 앞서 액체 원료를 무화(霧化)시키기 위한 분무용 캐리어 가스를 사용하지 않는 기화기에 관한 것이고, 더욱 상세하게는, 액체 원료의 기화기로의 도입관(모세관)을 다공질 부재(소결 필터)에 접촉 또는 근접시킴으로써, 기화 과정에서의 압력 변동이 매우 작은 기화기에 관한 것이다.

반도체 디바이스의 제조 공정에는, 제막 공정, 에칭 공정, 확산 공정 등이 있지만, 그러한 과정에서는, 대부분 원료로서 가스가 사용되고 있다. 그러나, 최근, 원료 가스 대신에 액체 원료가 다용되게 되었다.

이 액체 원료는, 기화기에 의해서 가스로 변환되어 반응 공정에 제공된다. 원료가 가스인 경우는, 매스 플로우 컨트롤러에 의해, 유량 제어되기 때문에 유량의 안정성은 양호하다.

한편, 액체 원료이면, 유량 제어된 액체 원료를 기화기에 도입하고, 기화기 내부에서 분무 가스에 의해서 이것을 무화한 후, 이것을 가열에 의해서 기화시키게 되지만, 원료가 가스인 경우에 비해서 압력 변동이 크다. 균일한 막을 안정적으로 작성하기 위해서는, 이러한 압력 변동을 가능한 한 억제할 필요가 있다.

이러한 반도체 성막 공정으로, 최신의 반도체 성막 공정에서는, 캐리어 가스를 사용하지 않는 경우가 늘고 있다. 이러한 분무 가스나 캐리어 가스를 사용하지 않는 기화 공정에서는, 후술하는 이유로 분무 가스나 캐리어 가스를 사용하는 경우보다 압력 변동은 현저하게 커진다.

특허문헌 1: 일본 특허공보 제3650543호 특허문헌 2: 일본 특허공보 제4601535호

액체 원료를 효율적, 또한 안정적으로 기화시키기 위해서, 상기와 같이 액체 원료를 분무기에 의해서 분무하고, 기화실 내에 도입하는 방법이 채용되고 있다. 이에 따라 안정적인 기화가 행하여져 기화실 내부의 압력 변동은 억제된다.

그러나, 분무기를 사용하지 않는 최신의 방법에서는, 액체 원료는 가는 도입관으로부터 적하되어, 크기가 큰 액적 그대로 기화실에 도입된다. 도입된 액적은, 가열된 기화실의 내벽에 잇달아 접촉하고 순간적으로 기화된다. 그 때문에, 기화실의 내벽에 돌비(突沸)가 잇달아 발생하여, 기화기의 내부압(기화실의 내압)은 큰 폭으로 변동한다. 이 변동은 성막 장치에 공급되는 원료 가스의 소밀(粗密)이 되어 나타난다. 이것은 성막 장치에 대하여 치명적이며, 균일한 성막이 방해받는다. 이것이 분무기를 사용하지 않는 경우의 기화 공정에서의 큰 문제가 되고 있다.

본 발명은 이러한 종래의 문제점을 감안하여 이루어진 것으로, 그 과제는, 분무기를 사용하지 않는 방법에 있어서, 액체 원료가 가열면에 접촉했을 때에 발생하는 돌비를 억제하여 기화기 내부의 압력 변동이 매우 적은 기화기를 제공하는 것에 있다.

청구항 1에 기재한 발명은,

내부에 기화 공간(5)을 갖는 용기 본체(10)와,

상기 기화 공간(5) 내에 설치되어, 가열되고 있는 다공질 부재(30)와,

외부로부터 기화 공간(5)에 삽통(揷通)되어, 액체 원료(L)를 다공질 부재(30)에 공급하는 도입관(40)과,

다공질 부재(30)에서 기화되어서 생성된 원료 가스(G)를 기화 공간(5)으로부터 외부로 배출하는 가스 배출로(7)로 구성된 기화기(1)로서,

도입관(40)의 출구(41)가 다공질 부재(30)에 접촉 또는 근접하여 배치되고,

상기 출구(41)가 다공질 부재(30)에 근접하여 배치되어 있는 경우의 상기 출구(41)로부터 다공질 부재(30)까지의 이간 거리(H)는, 상기 출구(41)에서, 표면 장력에 의해서 상기 출구(41)로부터 방울이 되어 아래로 늘어져 있는 액체 원료(L)의 하단까지의 크기를 초과하지 않는 범위인 것을 특징으로 한다.

청구항 2에 기재한 발명은, 청구항 1의 기화기(1)에 있어서,

도입관(40)의 출구(41)의 근방의 측면에 미소 관통 구멍(45)이 제공되어 있는 것을 특징으로 한다.

청구항 3에 기재한 발명은, 청구항 1 또는 2의 기화기(1)에 있어서,

다공질 부재(30)의 표면에 도입관(40)의 출구(41)가 삽입되는 오목부(34)가 형성되어 있는 것을 특징으로 한다.

청구항 4에 기재한 발명은, 청구항 1 내지 3 중 어느 하나에 기재된 기화기(1)에 있어서,

다공질 부재(30)가, 금속 소결체, 세라믹스, 금속 철망(金網) 적층체 또는 금속 섬유 부직포의 소결체로 구성되어 있는 것을 특징으로 한다.

청구항 5에 기재한 발명은, 청구항 1 또는 2에 기재된 기화기(1)에 있어서,

다공질 부재(30)가, 복수의 다공질판(30a·30b)의 적층체로 구성되어 있는 것을 특징으로 한다.

청구항 6에 기재한 발명은, 청구항 3에 기재된 기화기(1)에 있어서,

다공질 부재(30)가, 복수의 다공질판(30a·30b)의 적층체로 구성되고, 도입관(40)의 출구(41)측의 다공질판(30a)에 오목부(34)를 형성하기 위한 관통 구멍(34a)이 마련되고, 상기 출구(41)로부터 먼 쪽의 다공질판(30b)은 평판상으로 구성되어 있는 것을 특징으로 한다.

청구항 7에 기재한 발명은, 청구항 1의 기화기(1)에 있어서,

도입관(40)의 출구(41)의 단면(42)에 이르는 노치(48)가 상기 출구(41)의 근방에 설치되어 있는 것을 특징으로 한다.

본 발명의 기화기(1)는, 그 도입관(40)의 출구(41)가 다공질 부재(30)에 접촉 또는 상기와 같은 범위의 이간 거리(H)로 근접하여 배치되어 있으므로, 출구(41)로부터 나온 액체 원료(L)는, 다공질 부재(30)에 접촉하는 동시에 기화되기 전에 다공질 부재(30) 내에 침투하여, 출구(41)에 일치하는 점을 중심으로 그 주위에 급속하게 확산된다.

그리고, 도입관(40)의 출구(41)에 일치하는 점의 주위에 있어서, 다공질 부재(30)의 표면에서 액체 원료(L)가 서서히 연속적으로 증발한다. 이로써 기화기(1) 내에서의 압력 변동이 큰 폭으로 억제된다.

도 1은 본 발명의 기화기와 이에 접속된 액체 유량 제어 밸브의 종단면도이다.
도 2는 본 발명의 다공질 부재에 도입관을 접촉시킨 상태의 종단면도이다.
도 3은 도 2의 X-X선 단면 화살표 방향에서 본 도면이다.
도 4는 도 2의 경우에 있어서, 출구가 폐색되고, 미소 관통 구멍으로부터 액체 원료가 유출되고 있는 경우의 종단면도이다.
도 5는 본 발명의 다공질 부재에 도입관을 이간시킨 상태의 종단면도이다.
도 6는 본 발명의 다공질 부재의 오목부에 도입관을 삽입시킨 상태의 종단면도이다.
도 7은 본 발명의 다공질 부재가 금속 철망 적층체의 소결체인 경우의 종단면도이다.
도 8은 본 발명의 다공질 부재가 금속 섬유 부직포 소결체인 경우의 종단면도이다.
도 9는 본 발명의 다공질 부재가 복수매로 구성되어 있는 상태의 종단면도이다.
도 10은 본 발명의 다공질 부재가 복수매로 구성되고, 최상부의 다공질판에 관통 구멍이 형성되어 있는 상태의 종단면도이다.
도 11은 본 발명의 도입관의 출구 단부에 노치를 형성한 상태의 종단면도이다.

이하, 본 발명을 도면에 따라서 설명한다. 도 1은 본 발명에 따른 기화기(1)의 종단면도로, 용기 본체(10)와, 다공질 부재(30)와, 도입관(40)과, 히터(50a·50b) 및 열전대(60a·60b)로 구성되어 있다.

용기 본체(10)는, 외부 블록(11)과 내부 블록(21)으로 구성되고, 이들은 액체 원료(L)가 침투하지 못하는 내식성 재료로 구성되어 있다. 외부 블록(11)에는 하면 개구의 수납 구멍(12)이 형성되어 있고, 또한 외부 블록(11)의 상면에서 수납 구멍(12)의 천장면에 이르는 삽통 구멍(13)이 제공되어 있다. 그리고, 수납 구멍(12)을 둘러싼 외부 블록(11)의 측벽(14)에는, 1 내지 복수의 히터(50a)가 끼워 넣어져, 외부 블록(11)을 설정 온도로 가열하도록 되어 있다. 외부 블록(11)의 천장 부분에는 외부 블록(11)의 온도를 측정하는 열전대(60a)가 장착되어 있다. 그 선단은 천장 부분에 접하는 기화 공간(5)의 온도를 정확하게 측정하기 위해서, 천장 부분에 근접하는 부분까지 삽입되어 있다.

내부 블록(21)은, 베이스대(22)와, 상기 베이스대(22)의 상면 중앙에 돌설(突設)된 스탠드부(23)로 구성되고, 내부 블록(21)의 바닥부에서 스탠드부(23)의 상면 근방에 이르는 부분에 내부 블록(21)용의 히터(50b)가 1 내지 복수개 장착되어 있다.

스탠드부(23)의 상면과 외부 블록(11)의 수납 구멍(12)의 천장면과의 사이에는 공간이 형성되어 있고, 이 공간을 기화 공간(5)으로 한다. 또한, 수납 구멍(12)의 내주면과 스탠드부(23)의 외주면과의 사이에 전체 둘레에 걸쳐서 틈이 형성되어 있고, 이 틈을 가스 배출로(7)의 일부를 구성하는 가스 배출틈(17)으로 한다.

그리고 내부 블록(21) 내에는 하면에서 스탠드부(23)의 상면을 향해서 하면 개구의 센터 구멍(24)이 마련되어 있다. 센터 구멍(24)의 하면은 덮개 부재(27)로 폐색되어 있다. 이 센터 구멍(24)의 상단부의 측면에서 가스 배출틈(17)에 연통하는 가스 도입 구멍(25)이 마련되고, 센터 구멍(24)의 바닥부 근방의 측면에서 베이스대(22)의 측면에 마련된 가스 배출 노즐(29)의 선단에 통하는 가스 배출 구멍(26)이 마련되어 있다. 이러한 가스 배출틈(17), 가스 도입 구멍(25), 센터 구멍(24) 및 가스 배출 구멍(26)으로 가스 배출로(7)가 형성된다. 그리고, 이 경우에도 기화 공간(5) 내의 온도를 검지하기 위해서, 스탠드부(23)의 상면 근처의 온도를 측정하기 위해서, 내부 블록(21)의 바닥부로부터 스탠드부(23)의 상면 근처까지 열전대(60b)가 장착되어 있다.

또한, 외부 블록(11)의 히터(50a)로 기화 공간(5) 내의 온도를 기화 가능한 온도로 충분히 유지할 수 있는 경우에는, 내부 블록(21)의 히터(50b)는 생략된다. 반대로, 내부 블록(21)의 히터(50b)로 기화 공간(5) 내의 온도를 기화 가능한 온도로 충분히 유지할 수 있는 경우에는, 외부 블록(11)의 히터(50a)는 생략된다.

다공질 부재(30)는 두꺼운 원판 형상의 부재로, 내식성이 뛰어난 스테인레스강, 하스텔로이, 퍼멀로이 등의 합금 입자(31)의 소결체, 액체 원료(L)의 종류에 따라서는 기타 금속, 예를 들면, 구리나 알루미늄, 철 등의 소결체, 나아가서는, 세라믹스의 소결체 등도 이용 가능하다.

이들 다공질 부재(30)의 입자(31)의 사이에 마련된 틈새(38)는 서로 연통하고(이른바, 연속 기포형), 또한 다공질 부재(30)의 표면(나아가서는 후술하는 오목부(34)의 내주면과 바닥면)에 무수히 개구하고 있다. 두께는 기화 공간(5)의 높이(스탠드부(23)에서 수납 구멍(12)의 천장면까지의 높이)보다 얇고, 최대 크기는 스탠드부(23)의 상면 전체를 덮는 크기이다. 물론, 침투한 액체 원료(L)의 기화를 방해하지 않는다면, 스탠드부(23)의 상면보다 작아도 좋다.

다공질 부재(30)의 다른 예로서는, 도 7에 나타내는 바와 같은 내식성, 내약품성이 뛰어난 철망 적층체의 소결체(32), 도 8에 나타내는 바와 같은 내식성, 내약품성이 뛰어난 금속 섬유의 두꺼운 부직포상 소결체(33)를 들 수 있다. 이들의 높이 및 면적은, 상기의 입자(31)의 소결체과 동일하다. 이들 철망이나 섬유의 틈이 틈새(38)가 되어, 액체 원료(L)가 침투해 간다.

이들 다공질 부재(30)의 형상적인 변형예로서, 도 6에 나타내는 바와 같이 다공질 부재(30)의 상면 중심부에 오목부(34)를 형성한 것이 있다. 이 오목부(34)에는 후술하는 도입관(40)의 하단인 출구(41)가 삽입된다. 상기와 같이 이 오목부(34)의 내주면 및 바닥면에는 무수한 틈새(38)가 개구하고 있다. 이 오목부(34)는 금속 철망 적층체의 소결체(32), 금속 섬유의 두꺼운 부직포상 소결체(33)에도 형성된다. 이 다공질 부재(30)는 내부 블록(21)의 스탠드부(23)의 상면에 고정된다.

도 9는, 다공질 부재(30)가 복수의 다공질판(30a·30b)의 적층체로 구성되어 있는 예이다. 도면에서는 상하 2매이지만, 물론, 이에 한정되지 않고, 3매 이상이라도 좋다. 이들 다공질판(30a·30b)의 공극률은 동일하게 해도 좋지만, 최상층(도입관(40)에 근접해 있는 다공질판(30a))의 공극률을 크게(즉, 성기게), 그 이하의 다공질판(30b)의 공극률을, 최상층의 다공질판(30a)의 공극률보다 작게(즉, 조밀하게) 해도 좋다. 그러기 위해서는, 다공질판(30a·30b)을 구성하는 소재(상기에 나타내는)를 변경해도 좋다.

최상층의 다공질판(30a)은 그 이하의 다공질판(30b)에 비해 눈 막힘이 쉬우므로, 눈 막힘이 발생한 경우에는 최상층의 다공질판(30a)만을 교환하도록 하면 좋다.

도 10은 도 6의 변형예로, 복수의 다공질판(30a·30b) 중, 위의 층(도입관(40)의 출구(41)측)의 다공질판(30a)에 오목부(34)를 형성하기 위한 관통 구멍(34a)을 마련하고, 하측(출구(41)에서 먼 쪽)의 다공질판(30b)을 평판상으로 구성하여, 도 6에 나타내는 바와 같은 오목부(34)를 도입관(40)의 출구(41)의 바로 아래에 위치하도록 해도 좋다.

도입관(40)은, 기화기(1)의 위쪽에 설치되고, 설정된 질량 유량의 액체 원료(L)를 하류인 기화기(1)에 공급하는, 예를 들어 액체 유량 제어 밸브(9)와 같은 장치로부터 도출된 모세관이다. 도 1에서는 도입관(40)은, 1개의 부재로 나타내어지고 있지만, 복수의 부재를 접합해도 좋다. 이 도입관(40)도, 다공질 부재(30)와 마찬가지로, 내식성, 내약품성이 뛰어난 소재로 구성되어 있다.

이 도입관(40)은, 전체를 1개의 모세관으로 구성해도 좋고, 도 2, 도 3과 같이 선단 부분의 측면에 미소 관통 구멍(45)을 형성해도 좋다. 도면에서는 4개의 미소 관통 구멍(45)이 형성되어 있다.

그리고 이 도입관(40)은, 도 2와 같이, 다공질 부재(30)의 표면에 그 선단의 출구(41)를 접촉시켜 설치되는 경우와, 도 5와 같이, 다공질 부재(30)의 표면과 출구(41)와의 사이에 약간의 이간 거리(H)를 두고 설치되는 경우의 2가지가 있다. 이 사용의 구분은, 원칙적으로는 액체 원료(L)가 열분해하기 쉬워 반응 생성물의 퇴적물(70)이 생기기 쉬운 것에 대해서는, 약간의 이간 거리(H)를 두고 설치하고, 그렇지 않은 것은 접촉시켜서 사용한다.

상기 이간 거리(H)는 통상 0.5mm 내지 1.0mm 정도이지만, 이간 거리(H)의 최대는, 도입관(40)의 출구(41)로부터 액체 원료(L)를 적하시켰을 때, 출구(41)로부터 그 방울의 하단까지의 크기로 한다. 이것은, 이 이간 거리(H)가 너무 크면 액체 원료(L)를 도입관(40)으로부터 적하시켰을 때, 그 방울이 출구로부터 멀어져, 구상이 되어서 다공질 부재(30)의 상면에 충돌하게 되고, 그 충돌의 순간에 돌비가 발생하여 기화 공간(5) 내에 큰 기압 변동을 발생시키므로, 이를 방지하기 위한 것이다. 즉, 이간 거리(H)를 액체 원료(L)의 방울의 크기로 한 경우, 출구(41)로부터 적하한 액체 원료(L)의 방울은, 출구(41)로부터 멀어지기 전에 다공질 부재(30)의 표면에 접촉하고, 그 순간에 다공질 부재(30) 내에 침투하여 상기와 같은 돌비을 발생시키지 않는다.

도 11은 도입관(40)의 다른 예로, 도입관(40)의 출구(41)의 단면(42)에 이르는 노치(48)가 상기 출구(41)의 근방(단면(42)으로부터 1mm 내지 5mm 범위 내)에 1 내지 복수 설치되어 있다. 상기 노치(48)는, 도면과 같이 출구(41)의 단면(42)을 향해서 노치 폭이 확대되는 정면시 삼각형상이라도 좋고, 노치 폭이 변하지 않는 선상이라도 좋다.

다음으로, 본 발명에 따른 기화기(1)의 사용예에 대하여 설명한다. 기화기(1)의 외부 블록(11)용의 히터(50a)에 통전하면 외부 블록(11)이 설정 온도까지 가열된다. 온도 관리는 외부 블록(11)에 설치되어 있는 열전대(60a)에서 피드백 제어로 행해진다. 이로써 기화 공간(5) 내는, 기화에 적합한 온도로 유지되고, 이에 따라 다공질 부재(30)도 그 온도로 유지되게 된다.

도 2의 경우에서는, 도입관(40)은, 그 선단 부분에 미소 관통 구멍(45)이 형성되어 있고, 도 11의 경우는 노치(48)가 형성되어 있고, 그 출구(41)는 다공질 부재(30)의 상면에 접하도록 설치되어 있다. 액체 원료(L)는 가열에 의해 반응 생성물이 발생하기 어려운 것이 선택된다.

이러한 상태에서, 다공질 부재(30)를 향해서, 예를 들어, 액체 유량 제어 밸브(9)로부터 질량 유량 제어된 액체 원료(L)가 도입관(40)으로부터 공급되면, 도입관(40)의 출구(41)에 도달한 액체 원료(L)는, 기화하지 않고, 즉시 다공질 부재(30)의 표면에서 틈새(38)에 침투하여, 주위로 급속히 확산되어 간다.

다공질 부재(30)는 내부 블록(21)의 스탠드부(23)의 상면에 고정되고, 상기와 같이 설정 온도로 유지되어 있으므로, 다공질 부재(30)에 침투한 액체 원료(L)는 다공질 부재(30)에서 가열된다. 가열된 액체 원료(L)는, 도입관(40)의 주위에서 다공질 부재(30)의 표면에 노출되어 있는 틈새(38)에서 돌비없이 순차 정적(順次靜的)으로 기화해 간다. 그 결과, 기화 공간(5) 내의 압력 변동은 매우 작아져, 안정적인 기화가 행해진다. 기화한 원료 가스(G)는, 외부 블록(11)과 내부 블록(21)과의 사이의 가스 배출틈(17), 가스 도입 구멍(25), 센터 구멍(24), 및 가스 배출 구멍(26)으로 구성되는 가스 배출로(7)를 통해서 다음 공정으로 보내진다. 이로써 정밀도 높은 성막이 가능해진다.

상기에서는 외부 블록(11)에 히터(50a)만을 사용했지만, 이 히터(50a)의 능력을 초과하여 액체 원료(L)가 공급된 경우, 혹은 액체 원료(L)의 특성상, 기화가 용이하지 않은 경우, 내부 블록(21)의 히터(50b)를 겸용하게 된다. 다공질 부재(30)는 내부 블록(21)의 스탠드부(23)의 상면에 고정되어 있으므로, 내부 블록(21)의 히터(50b)에 급전되면, 그 열이 다공질 부재(30)에 전해진다.

물론, 두 히터(50a·50b)는, 열전대(60a·60b)에 의해, 열 관리되고 있으므로, 최초의 경우에서도 두 히터(50a·50b)를 병용해도 좋다.

상기 기화 작업이 장시간에 이르면 반응 생성물이 발생하기 어려운 액체 원료(L)라도 도입관(40)의 출구(41)에 반응 생성물이 퇴적되어, 결국은 출구(41)를 폐색하는 경우가 있다. 이 경우, 출구(41) 근방의 측면에 미소 관통 구멍(45)으로부터 액체 원료(L)가 압출되어, 도입관(40)의 외면을 타고 다공질 부재(30)에 정적으로 흘러내려 즉시 이것에 침투한다. 이처럼 출구 근방에 미소 관통 구멍(45)을 마련해 두면, 비록 출구(41)가 폐색된 경우에도, 기화 작업을 중단없이 진행할 수 있다.

도 11에 나타내는 노치(48)는 미소 관통 구멍(45)과 동일하게, 출구(41)에 반응 생성물이 퇴적해도 노치(48)의, 반응 생성물 퇴적 높이 이상의 부분에서 개구하고 있고, 이 부분에서부터 액체 원료(L)가 정적으로 흘러내려 즉시 이것에 침투한다.

이에 대해 도 5는 다공질 부재(30)의 표면으로부터 도입관(40)의 출구(41)를 이간시켜서 배치한 경우이다. 적용되는 액체 원료(L)는, 반응 생성물이 생성되기 쉬운 것도 적용 가능하다.

이 경우는, 상기와 같이 만일 도입관(40)의 출구(41)에서 다공질 부재(30)의 틈새(38)에 걸친 범위에서 반응 생성물이 점차 퇴적했다고 해도, 퇴적물(70)과 도입관(40)의 출구(41)와의 사이에 액체 원료(L)가 유출되는 만큼의 틈이 확보되므로, 기화 작업을 중단하지 않고 진행된다. 유출된 액체 원료(L)는 기화하기 전에 다공질 부재(30)에 흡수되어, 틈 없는 경우와 마찬가지로, 정정(靜定)한 형상을 유지하면서 기화된다.

여기에서, 도입관(40)의 출구와 다공질 부재(30)와의 이간 거리(H)이지만, 도입관(40)의 출구와 다공질 부재(30)와의 이간 거리(H)가 너무 크면, 출구(41)로부터 유출된 액체 원료(L)가 그 표면 장력에 의해서 구상이 되어, 다공질 부재(30)의 표면에 낙하하고, 그 순간에 즉시 기화하여 돌비가 발생하여, 기화 공간(5)에 큰 압력 변동을 발생시킨다. 그러므로, 이 이간 거리(H)가 정적인 기화 작업을 수행하는 데에 중요한 요소가 된다.

이간 거리(H)는, 통상, 0.5mm 내지 1.0mm의 사이로 설정되지만, 최대로 출구(41)에서, 출구(41)로부터 아래로 늘어진 방울의 하단까지의 거리가 된다. 이 값은 액체 원료(L)의 표면 장력에 의해 일정하지 않지만, 이 값보다 작은 값을 선정하면 좋고, 실제로는 상기와 같은 값이 선정된다. 이런 의미로 하여 상기 수치는 본 발명에 있어서 중요한 의미를 갖는다.

또한, 이 경우에 있어서, 최상층(및 이를 포함하는 상층)의 다공질판(30a)이, 하층의 다공질판(30b)보다 성기게 형성되어 있는 경우, 최상층(및 이를 포함하는 상층)의 다공질판(30a)으로의 액체 원료(L)의 침투 속도가 빨라져, 상기 돌비를 보다 잘 억제할 수 있게 된다.

도 6은, 다공질 부재(30)의 표면 중앙에 오목부(34)를 형성하고, 이 오목부(34)의 바닥에 도입관(40)의 출구(41)를 접촉, 또는 상기 이간 거리(H)의 범위 내에서 이간시켜서 삽입한 경우이다. 이 경우는, 상기의 작용 효과에 더하여, 오목부(34) 내에 액체 원료(L)가 고이게 되므로, 액체 원료(L)가 오목부(34)의 바닥부뿐만 아니라 내측면에서 다공질 부재(30) 내에 침투해 가게 되어, 침투 면적이 증가한다. 이로써 오목부(34)를 형성하지 않은 경우보다도 액체 원료(L)의 다공질 부재(30)로의 침투 속도가 커진다. 그 이외는 상기와 동일하다.

또한 이 경우에 있어서, 다공질 부재(30)가 복수의 다공질판(30a·30b)으로 구성되어, 오목부(34)용의 관통 구멍(34a)이 형성되어 있는 다공질판(30a)과, 오목부(34)용의 관통 구멍(34a)이 형성되어 있지 않은 평판상의 다공질판(30b) 내의 최상층의 다공질판을 상기와 같이 성기게 형성한 것을 사용하여, 평판상의 다공질판(30b) 내의 최상층의 다공질판보다 아래의 다공질판을 상기와 같이 조밀하게 한 경우, 성긴 부분에 액체 원료(L)의 침투 속도가 빨라져, 상기 마찬가지로 돌비를 보다 잘 억제할 수 있게 된다.

　1: 기화기, 5: 기화 공간, 7: 가스 배출로, 9: 액체 유량 제어 밸브, 10: 용기 본체, 11: 외부 블록, 12: 수납 구멍, 13: 삽통 구멍, 14: 측벽, 17: 가스 배출틈, 21: 내부 블록, 22: 베이스대, 23: 스탠드부, 24: 센터 구멍, 25: 가스 도입 구멍, 26: 가스 배출 구멍, 27: 덮개 부재, 29: 가스 배출 노즐, 30: 다공질 부재, 30a·30b: 다공질판, 31: 입자, 32: 금속 철망 적층체의 소결체, 33: 금속 섬유의 두꺼운 부직포상 소결체, 34: 오목부, 34a: 관통 구멍, 38: 틈새, 40: 도입관, 41: 출구, 42: 단면, 45: 미소 관통 구멍, 48: 노치, 50a·50b: 히터, 60a·60b: 열전대, 70: 퇴적물, G: 원료 가스, H: 이간 거리, L: 액체 원료

Claims

내부에 기화 공간을 갖는 용기 본체와,
상기 기화 공간 내에 설치되어, 가열되고 있는 다공질 부재와,
외부로부터 기화 공간에 삽통되어, 액체 원료를 다공질 부재에 공급하는 도입관과,
다공질 부재에서 기화되어 생성된 원료 가스를 기화 공간으로부터 외부로 배출하는 가스 배출로로 구성된 기화기로서,
도입관의 출구가 다공질 부재에 접촉 또는 근접하여 배치되고,
상기 출구가 다공질 부재에 근접하여 배치되어 있는 경우의 상기 출구로부터 다공질 부재까지의 이간 거리는, 상기 출구에서, 표면 장력에 의해서 상기 출구로부터 방울이 되어 아래로 늘어져 있는 액체 원료의 하단까지의 크기를 초과하지 않는 범위인 것을 특징으로 하는 기화기.
제 1 항에 있어서, 도입관의 출구 근방의 측면에 미소 관통 구멍이 제공되어 있는 것을 특징으로 하는 기화기.
제 1 항 또는 제 2 항에 있어서, 다공질 부재의 표면에 도입관의 출구가 삽입되는 오목부가 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 기화기.
제 1 항 내지 제 3 항 중 어느 한 항에 있어서, 다공질 부재가 금속 소결체, 세라믹스, 금속 철망 적층체 또는 금속 섬유 부직포의 소결체 중 어느 하나로 구성되어 있는 것을 특징으로 하는 기화기.
제 1 항 또는 제 2 항에 있어서, 다공질 부재가 복수의 다공질판의 적층체로 구성되어 있는 것을 특징으로 하는 기화기.
제 3 항에 있어서, 다공질 부재가 복수의 다공질판의 적층체로 구성되고, 도입관의 출구측의 다공질판에 오목부를 형성하기 위한 관통 구멍이 마련되고, 상기 출구로부터 먼 쪽의 다공질판은 평판상으로 구성되어 있는 것을 특징으로 하는 기화기.
제 1 항에 있어서, 도입관의 출구 단면에 이르는 노치가 상기 출구의 근방에 설치되어 있는 것을 특징으로 하는 기화기.