WO2012098730A1 - 液体気化器 - Google Patents

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WO2012098730A1
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vaporization
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mixed gas
liquid
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雅之 纐纈
板藤 寛
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シーケーディ株式会社
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    • C23C14/22Coating by vacuum evaporation, by sputtering or by ion implantation of the coating forming material characterised by the process of coating
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    • C23C16/44Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes characterised by the method of coating
    • C23C16/448Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes characterised by the method of coating characterised by the method used for generating reactive gas streams, e.g. by evaporation or sublimation of precursor materials
    • C23C16/4481Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes characterised by the method of coating characterised by the method used for generating reactive gas streams, e.g. by evaporation or sublimation of precursor materials by evaporation using carrier gas in contact with the source material
    • C23C16/4482Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes characterised by the method of coating characterised by the method used for generating reactive gas streams, e.g. by evaporation or sublimation of precursor materials by evaporation using carrier gas in contact with the source material by bubbling of carrier gas through liquid source material
    • HELECTRICITY
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    • H01L21/00Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
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    • H01L21/67005Apparatus not specifically provided for elsewhere
    • H01L21/67011Apparatus for manufacture or treatment
    • H01L21/67017Apparatus for fluid treatment

Definitions

  • the present invention relates to a liquid vaporizer that vaporizes a chemical solution.
  • wafer surface treatment is performed in order to improve the adhesion of the resist solution to the wafer.
  • the surface treatment of the wafer is performed by vaporizing a chemical solution for changing a hydrophilic surface to hydrophobicity and applying the chemical solution to the wafer in the chamber.
  • a chemical solution for changing a hydrophilic surface to hydrophobicity As this kind of vaporizer, what vaporizes the chemical
  • the vapor of the chemical solution vaporized at room temperature is transported from the storage tank to the chamber together with nitrogen gas using, for example, a resin tube.
  • Such a storage tank generally has to be enlarged, it cannot be placed in the vicinity of the chamber, and is placed in a place far away (for example, 5 m or more). Since the chemical vapor easily causes condensation within the resin tube, heating of the resin tube for long-distance transportation is required. On the other hand, the bubbling of the chemical solution by nitrogen gas evaporates at room temperature, so that the problem of dew condensation is significant and the chemical solution is deteriorated by exposure to nitrogen gas.
  • Patent Document 2 As a method for vaporizing a chemical solution, there is a method in which the chemical solution is vaporized with high efficiency by increasing the surface area of the chemical solution by mist.
  • Patent Document 3 a method of utilizing the separation function of the mesh, in zero gravity (or under microgravity), the liquid layer and the gas phase are separated by a mesh that allows only gas to pass through, and vaporization is performed by vapor pressure by heating from the separation surface.
  • Patent Document 3 The method of making it also has been proposed.
  • JP-A-6-132209 JP 2008-263244 A Japanese Patent Laid-Open No. 05-156448
  • the vaporizer in any of the methods, the vaporizer must be enlarged and cannot be disposed in the vicinity of the chamber. Therefore, it is common in that heating to a long resin tube for conveying the mixed gas is required.
  • the present invention was created in order to solve at least a part of the above-described conventional problems, and an object thereof is to provide a small vaporizer.
  • a liquid vaporizer that vaporizes a chemical solution supplied from a chemical solution supply port and mixes it with a medium gas, A gas inlet for introducing the medium gas, a mixed gas generation space for generating a mixed gas by mixing the chemical solution vaporized into the medium gas introduced from the gas inlet, and discharging the mixed gas
  • a vaporizer body having a gas outlet;
  • a vaporization unit that is disposed inside the mixed gas generation space and vaporizes the supplied chemical liquid;
  • the vaporization part has a vaporization part main body in which a vaporization surface is formed, and a mesh body formed into a planar shape by knitting a wire rod regularly in a mesh shape,
  • the mesh body is a space surrounded by the wire, and forms a plurality of mesh spaces regularly arranged in an in-plane direction of the mesh body,
  • the vaporization portion is a space surrounded by the wire and the vaporization surface by the mesh body and the vaporization surface coming into contact with each other, and is regularly
  • Means 1 has a net-like body formed into a planar shape by regularly knitting a wire rod into a net-like shape. Since the mesh body forms a plurality of mesh spaces regularly arranged in the in-plane direction, the capillary action of the mesh body is realized so as to realize a uniform thin film state of the chemical solution in the surface of the mesh body. Can work. This is because the plurality of mesh spaces form a film of the chemical solution by causing capillary action by the intermolecular force between the chemical solution and the wire. Thus, if a uniform thin film state of the chemical solution can be formed by a plurality of mesh spaces, the surface area of the chemical solution can be remarkably increased, thereby realizing a large amount of vaporization.
  • the chemical solution supply space is formed as a space surrounded by the wire and the vaporized surface by the mesh body and the vaporized surface coming into contact with each other. Since the chemical solution supply space is regularly arranged in the in-plane direction of the mesh body, the chemical solution is mainly distributed in the in-plane direction (two-dimensional direction) of the mesh body along the wire and the vaporized surface by the following two mechanisms. It can be supplied uniformly.
  • the first reason is that at the position where the vertical wire extending in one direction intersects the horizontal wire extending in the other direction, either the vertical wire or the horizontal wire is separated from the vaporization surface. This is because the space where the water flows is secured. Thereby, a chemical
  • the second reason is that the flow of the chemical solution can be smoothly branched into the flow along the vertical wire and the flow along the horizontal wire at each crossing position of the vertical wire and the horizontal wire. This is because the chemical solution is supplied to. Thereby, a chemical
  • the vaporization part of the means 1 has a synergistic action of a plurality of mesh spaces (thin film forming function) and chemical solution supply space (chemical solution supply function) regularly arranged in the in-plane direction of the network.
  • a uniform thin film state of the chemical solution can be maintained under transpiration.
  • This configuration is realized by the regularity of the outer shape of the net-like body formed into a planar shape by knitting a wire rod in a regular manner.
  • the mesh space and the chemical solution supply space are regularly arranged in the in-plane direction of the mesh body, so that uniform flow due to capillary inflow Formation of a thin film and uniform supply of a chemical solution are realized.
  • Such a configuration is essentially different from a method in which a tube portion is randomly formed in three dimensions by using a collection of foams and granular materials, thereby expanding the vaporization surface of the chemical solution. Furthermore, this means does not exist in the prior art such as solving the problem of deterioration of chemicals due to the remaining of chemicals inside the aggregate of foams and granular materials, remarkable efficiency of vaporization, and miniaturization accompanying the efficiency of vaporization. An advantageous effect can be produced.
  • the chemical solution supply space has a broad meaning and does not necessarily need to form a closed space completely surrounded by the wire and the vaporized surface, and may be partially cut off.
  • a space in which the wire is regularly close to the vaporization surface and partially cut is included in the chemical supply space. This is because the space surrounded by a part cut off also allows the chemical solution to pass through and causes capillary action.
  • the cross-sectional shape of the wire does not necessarily have to be a perfect circle, and may be an ellipse or a polygon (such as a quadrangle or a hexagon).
  • the contact may be realized by a method such as a magnetic force, an adhesive force, or pressure application by a structural member having a coarse structure, or may be generated as follows.
  • the vaporization surface is formed as a part of the outer peripheral surface of the columnar body,
  • the vaporization surface is formed as a part of the outer peripheral surface of the columnar body, and the net-like body is wound along the outer peripheral direction of the columnar body.
  • the mesh body can be smoothly wound around the outer peripheral surface without a gap. Thereby, contact
  • Means 3 The liquid vaporizer according to claim 2, wherein the vaporizing section includes a tension generating section that generates tension in the mesh body along an outer peripheral direction of the columnar body.
  • the vaporizing section has a tension generating section that generates tension in the mesh body along the outer peripheral direction of the columnar body, the network structure is caused by changes in the thermal environment or aging (for example, plastic deformation or creep of the mesh body). Looseness can be suppressed. Thereby, the mutual contact
  • the vaporizing surface includes a continuous curved surface formed by connecting convex surfaces protruding in an out-of-plane direction on the mesh body side,
  • the said vaporization part produces
  • the mesh body and the vaporized surface are brought into contact with each other by generating a tension on the mesh body along the convex continuous curved surface protruding in the out-of-plane direction on the mesh body side. Uniform contact can be achieved by suppressing the loosening and wrinkling of the mesh.
  • a shape of the continuous curved surface for example, a three-dimensional shape such as a hemisphere or a columnar shape can be used.
  • the vaporization surface includes a chemical solution supply surface that is a plane to which the chemical solution is supplied, and a pair of continuous curved surfaces that are continuous with the plane at a position sandwiching the chemical solution supply surface,
  • the vaporizing unit generates a tension with respect to the mesh body along the pair of continuous curved surfaces, thereby bringing the mesh body into contact with a plane sandwiched between the pair of continuous curved surfaces.
  • the chemical solution supply surface sandwiched between the continuous curved surfaces and the mesh body are brought into contact with each other.
  • a wide vaporization surface can be formed.
  • Means 6 A chemical solution outlet for supplying the chemical solution to the vaporization surface;
  • the liquid vaporizer according to any one of means 1 to 5, wherein the chemical liquid discharge port is formed on a vaporization surface in contact with the mesh body.
  • the chemical solution supply port is formed on the vaporized surface in contact with the mesh body, the chemical solution can be supplied to the gap between the vaporized surface and the mesh body. Since the gap between the vaporization surface and the mesh body is surrounded by the chemical solution holding space and formed as a collection of chemical solution supply spaces, in a state where the scattering of the chemical solution is suppressed by the surface tension in the chemical solution holding space, The chemical liquid can be smoothly supplied to the chemical liquid supply space.
  • Mean 7 A chemical solution outlet for supplying the chemical solution to the vaporization surface;
  • the chemical solution outlet is disposed at a position away from the mesh body by a predetermined distance in the out-of-plane direction of the mesh body.
  • the liquid vaporizer according to any one of means 1 to 5, wherein the predetermined distance is a distance shorter than a diameter of a chemical liquid droplet formed at the chemical liquid discharge port by surface tension.
  • the chemical liquid discharge port is arranged at a distance closer to the network than the diameter of the liquid droplet of the chemical liquid formed at the chemical liquid discharge port by the surface tension, the liquid droplets formed at the tip of the chemical liquid discharge port It is possible to suppress the generation of particles due to the adhesion of the chemical liquid around the chemical liquid discharge port. This is because the net-like body can suppress the generation of excessive droplets by sucking the chemical solution by capillary action.
  • Means 8 The liquid vaporizer according to means 6 or 7, wherein the vaporizing unit main body has a heating unit inside the vaporizing unit main body.
  • the heating part since the heating part is provided inside the vaporization part main body, heat can be efficiently supplied to the region where the vaporization surface formed in the vaporization part main body and the mesh body are in contact with each other. .
  • the vaporizing unit main body is A control valve for controlling the supply of the chemical liquid to the chemical liquid discharge port; A chemical solution discharge passage connecting the chemical solution discharge port and the control valve; A plurality of heating units arranged at positions sandwiching the chemical liquid discharge flow path;
  • the liquid vaporizer according to claim 6, comprising:
  • the supply of the chemical solution can be shut off in the vicinity of the chemical solution discharge port, the supply of the chemical solution is caused by the problem that the chemical solution is delayed after the supply of the chemical solution is stopped or the generation of bubbles in the chemical solution supply path. Variation in the amount can be suppressed. Since this means further includes a pair of heating units arranged at positions sandwiching the chemical solution discharge flow path, the chemical solution inside the flow channel in the range leading to the chemical solution discharge port after the chemical solution is blocked can be vaporized almost without delay. Can do. Thereby, accurate supply of the chemical solution can be realized.
  • the vaporizer main body has an outer tube portion forming the mixed gas generation space as a columnar space having a first columnar shape
  • the vaporization unit main body is a tube part that is disposed inside the mixed gas generation space and has a second columnar shape with an axis parallel to the axis of the first columnar shape, and the second columnar shape It has an inner tube part in which a chemical liquid supply channel in the axial direction of the shape is formed,
  • a valve actuator that is attached to the inner pipe portion through the outer pipe portion in a direction perpendicular to the axis of the first columnar shape;
  • the valve actuator includes a valve body that controls a communication state between the chemical solution supply channel and the chemical solution discharge channel.
  • the means 10 has a double tube structure consisting of a vaporizer body having an outer tube portion for conveying a medium gas and a vaporizer portion body having an inner tube portion for conveying a chemical solution, so that it is mounted with high volumetric efficiency. Is possible.
  • the inner pipe portion is mounted with a shutoff valve that is integrally formed by using a valve actuator to further increase the volumetric efficiency. Since the valve actuator is mounted in a direction perpendicular to the axis of the double pipe structure, the valve actuator can be mounted without increasing the total length in the axis direction of the double pipe structure.
  • Means 11 The liquid vaporizer according to claim 10, wherein the chemical liquid discharge port is disposed between the gas inlet and the gas outlet in the axial direction of the first columnar shape.
  • the chemical solution discharge port is disposed between the gas supply port and the gas discharge port in the axial direction of the first columnar shape, the vaporized chemical solution is efficiently removed at the time of supplying the chemical solution.
  • the mixed gas can be mixed with the medium gas, and the mixed gas in the mixed gas generation space can be purged after the supply of the chemical liquid is stopped.
  • the gas discharge port is a space formed in a gap between the bottom surface of the mixed gas generation space of the columnar space of the first columnar shape and the bottom surface of the vaporization unit main body in the axial direction of the first columnar shape.
  • At least a part of the gas discharge port communicates with a space formed in a gap between the bottom surface of the mixed gas generation space and the bottom surface of the vaporization unit main body in the axial direction of the first columnar shape. Therefore, it is possible to further improve the efficiency of purging in the downstream region where stagnation is likely to occur in the mixed gas generation space.
  • the direction perpendicular to the axial direction may be used. This makes it possible to improve the efficiency of purging while ensuring the degree of freedom of mounting.
  • a liquid vaporizer that vaporizes a chemical solution supplied from a chemical solution supply port and mixes it with a medium gas
  • a vaporizer body having a mixed gas generation space for mixing the vaporized chemical liquid with a medium gas to generate a mixed gas
  • a vaporization unit that is disposed inside the mixed gas generation space and vaporizes the supplied chemical liquid
  • the vaporization part has a vaporization part main body in which a vaporization surface is formed, and a mesh body formed into a planar shape by knitting a wire rod regularly in a mesh shape,
  • the vaporization unit main body includes a heating unit that heats the vaporization surface from the inside of the vaporization unit main body, a medium gas channel that circulates the medium gas, and the medium gas that circulates through the medium gas channel.
  • a gas introduction port for introducing into the generation space, a gas discharge port for discharging the mixed gas from the mixed gas generation space, and a mixed gas flow path for circulating the mixed gas discharged from the discharge port
  • the mesh body is a space surrounded by the wire, and forms a plurality of mesh spaces regularly arranged in an in-plane direction of the mesh body
  • the vaporization portion is a space surrounded by the wire and the vaporization surface by the mesh body and the vaporization surface coming into contact with each other, and is regularly arranged in the in-plane direction of the mesh body.
  • a liquid vaporizer forming a plurality of chemical solution supply spaces.
  • the vaporizing unit main body since the vaporizing unit main body has a heating unit that heats the vaporizing surface from the inside of the vaporizing unit main body, the temperature of the vaporizing unit main body is increased by heating the vaporizing surface by the heating unit. And the vaporization part main body has the medium gas flow path which distribute
  • the vaporization part main body has the gas exhaust port which discharges mixed gas from mixed gas production
  • Means 14. The liquid vaporizer according to means 13, wherein the medium gas channel and the mixed gas channel are provided along the heating unit.
  • the temperature of the medium gas channel and the mixed gas channel can be increased efficiently. Therefore, the heating of the medium gas when passing through the medium gas flow path and the heating of the mixed gas when passing through the mixed gas flow path can be further promoted.
  • Means 15 A chemical solution outlet for supplying the chemical solution to the vaporization surface;
  • the chemical solution discharge port for supplying the chemical solution to the vaporization surface is disposed between the gas introduction port and the gas discharge port, the vaporized chemical solution is efficiently converted into the medium gas when supplying the chemical solution.
  • the gas mixture can be mixed, and after the chemical liquid supply is stopped, the mixed gas in the mixed gas generation space can be efficiently purged.
  • the tension generator includes a recess formed on the outer peripheral surface of the columnar body so as to extend linearly in the axial direction of the columnar body, and the carburetor body and the mesh body so as to engage with the recess.
  • the means 16 it is possible to generate tension in the mesh body along the outer peripheral surface of the columnar body with a simple configuration, and it is possible to suppress the displacement of the insertion member by the recess.
  • FIG. 2 is an exploded perspective view showing a schematic configuration of a liquid vaporizer 100.
  • FIG. 3 is an enlarged cross-sectional view showing the internal configuration of the liquid vaporizer 100.
  • FIG. 3 is an enlarged cross-sectional view showing the internal configuration of the liquid vaporizer 100.
  • Sectional drawing which shows the mounting state of heater 131,132 and temperature sensor 133,134.
  • FIG. 3 is an exploded cross-sectional view showing the internal configuration of the liquid vaporizer 100.
  • the top view which shows the external appearance of the vaporization part 120.
  • FIG. The front view which shows the external appearance of the vaporization part 120.
  • FIG. 3 is a component diagram showing a vaporizing unit main body 121, a cylindrical mesh 60, and a tension generating member 141 constituting the vaporizing unit 120.
  • the external appearance perspective view which shows the state in the middle of the vaporization part 120 being assembled.
  • FIG. 3 is an enlarged plan view showing a configuration of a net-like body 69 that forms a cylindrical mesh 60.
  • Sectional drawing which shows the structure of the contact state of the cylindrical mesh 60 and the vaporization surface 87.
  • FIG. Sectional drawing which shows the structure of the contact state of the cylindrical mesh 60 and the vaporization surface 87.
  • FIG. The figure which shows the structure of the liquid vaporizer 200.
  • the enlarged view which shows the fixed state of the mesh 260.
  • FIG. 1 is a diagram illustrating a configuration of a liquid vaporization system 10 and a hydrophobization processing chamber 30 according to an embodiment.
  • the liquid vaporization system 10 is a system that vaporizes a chemical solution to generate a mixed gas with nitrogen gas and supplies the mixed gas to the hydrophobic treatment chamber 30.
  • the hydrophobization processing chamber 30 is a device that applies (spreads) a mixed gas supplied as a pretreatment for applying a resist solution onto the surface of a semiconductor wafer W (hereinafter referred to as a wafer for short) in a photolithography process.
  • a hydrophobizing treatment solution (hexamethyldisilazane: HMDS) that improves the adhesion of the resist solution is used.
  • the mixed gas does not necessarily need to use nitrogen gas, and may be another medium gas.
  • the liquid vaporization system 10 includes a liquid tank X that stores a chemical solution, an intake flow path 15, a discharge flow path 17, a nitrogen gas supply path 18, a liquid vaporizer 20, and a controller 40 that controls the liquid vaporizer 20. And an electro-pneumatic regulator 41.
  • the liquid vaporizer 20 vaporizes the chemical liquid from the liquid tank X via the suction flow path 15 and then vaporizes it, mixes it with the nitrogen gas supplied from the nitrogen gas supply path 18, and mixes it with the nitrogen gas supplied from the nitrogen gas supply path 18. 30.
  • the liquid vaporizer 20 includes a suction side valve 13 provided in the suction flow path 15, a pump 11, a liquid vaporizer 100, and a discharge flow path 16 that discharges a chemical from the pump 11 to the liquid vaporizer 100.
  • the pump 11 is a pump that sucks the chemical liquid from the liquid tank X through the suction flow path 15 and supplies the chemical liquid to the liquid vaporizer 100 from the discharge flow path 16.
  • the pump 11 is a diaphragm pump that is driven by the working air supplied from the working air supply source 42 via the electropneumatic regulator 41.
  • the electropneumatic regulator 41 is controlled by the controller 40 in cooperation with the suction side valve 13 and the discharge side valve (described later) of the liquid vaporizer 100.
  • the electropneumatic regulator 41 is also used to shut off the chemical solution inside the liquid vaporizer 100.
  • FIG. 2 is an exploded perspective view showing a schematic configuration of the liquid vaporizer 100.
  • FIG. 3 is a longitudinal sectional view showing the internal configuration of the liquid vaporizer 100.
  • FIG. 4 is a bottom view showing the appearance of the liquid vaporizer 100.
  • the liquid vaporizer 100 includes a vaporizer main body 110, a vaporization unit 120, a chemical solution introduction member 125, two heaters 131 and 132, a valve actuator 150, and temperature sensors 133 and 134.
  • the vaporizer main body 110 includes a concave member 111 in which a columnar concave portion 119 and a valve actuator mounting hole 118 communicating with the columnar concave portion 119 are formed, and a lid member 112 that seals the columnar concave portion 119 from the outside of the vaporizer main body 110. It has.
  • the valve actuator mounting hole 118 is formed as a cylindrical through hole for mounting the valve actuator 150 that communicates perpendicularly to the axial direction of the columnar shape of the columnar recess 119.
  • the liquid vaporizer 100 is assembled by the following method. (1) The lid member 112 is attached to the vaporization unit 120. (2) The lid member 112 is temporarily fixed to the concave member 111. (3) The valve actuator 150 is attached to the vaporization unit 120 and the concave member 111. (4) The lid member 112 is fastened to the concave member 111. (5) Two temperature sensors 133 and 134 are attached to the vaporization unit 120. (6) Two heaters 131 and 132 are attached to the vaporization unit 120. (7) The chemical solution introduction member 125 is attached to the lid member 112.
  • the attachment of the lid member 112 to the vaporization unit 120 is performed as follows.
  • the lid member 112 and the vaporizing section 120 are mounted by positioning using a pair of pins 51 and 52 and fastening using a pair of through bolts 53 and 54.
  • the pin 51 is inserted into the positioning hole P1 of the lid member 112 and the positioning hole P3 of the vaporizing portion 120
  • the pin 52 is inserted into the positioning hole P2 of the lid member 112 and the positioning hole P4 of the vaporizing portion 120. Is done by.
  • Fastening is performed by passing a pair of through-bolts 53 and 54 through the burr holes B3 and B4 of the vaporizing section 120 and screwing them into the screw holes B1 and B2 of the lid member 112, respectively.
  • Temporary fixing of the lid member 112 to the concave member 111 is performed as follows.
  • the concave member 111 is placed so that the opening of the columnar concave portion 119 faces upward in the vertical direction.
  • the lid member 112 is brought into contact with the contact surface 111 s of the concave member 111 while inserting the vaporizing portion 120 into the columnar concave portion 119 from above in the vertical direction.
  • Four bolts 55 are inserted into the holes B5 to B8 of the lid member 112 and screwed into the four screw holes h5 to h8 formed in the concave member 111. However, the four bolts B55 are loosely attached as temporarily fixed.
  • the attachment of the valve actuator 150 to the vaporization part 120 and the concave member 111 is performed as follows.
  • the valve actuator 150 passes through the valve actuator mounting hole 118 of the concave member 111 and is mounted on the vaporization unit 120 (see FIGS. 3 and 4).
  • the vaporizing portion 120 is already assembled to the concave member 111 through the lid member 112. However, since it is in a temporarily fixed state, the assembly tolerance is absorbed to facilitate the insertion and fastening of the valve actuator 150 into the vaporizing portion 120. be able to. As a result, the valve actuator 150 is attached to the concave member 111 and the vaporizing unit 120.
  • the lid member 112 is fastened to the concave member 111 by fastening four bolts 55 (see FIG. 2).
  • the valve actuator 150 slightly moves with respect to the valve actuator mounting hole 118 due to an assembly error.
  • the seal between the valve actuator 150 and the valve actuator mounting hole 118 is maintained by elastic deformation of the O-ring.
  • the diameter of the valve actuator mounting hole 118 is set to be slightly larger than the diameter of the valve actuator 150 in consideration of assembly tolerances.
  • FIG. 5 is a cross-sectional view showing how the heaters 131 and 132 and the temperature sensors 133 and 134 are attached to the liquid vaporizer 100.
  • the two heaters 131 and 132 are attached to the vaporizing unit 120 through the through holes h1 and h2 (see FIG. 2) of the lid member 112 and attached to the mounting holes h3 and h4 of the vaporizing unit 120.
  • the temperature sensors 133 and 134 are connected to the controller 40, pass through the through holes h 9 and h 10 of the valve actuator 150, and are mounted in the mounting holes h 11 and h 12 of the vaporization unit 120.
  • the temperature sensors 133 and 134 have heat sensitive parts 135 and 136 at the innermost part of the mounting holes h11 and h12 in the mounted state.
  • the heat sensitive part 135 is arranged closer to the vaporization surface 87 than the heater 131.
  • the heat sensitive part 136 is arranged closer to the vaporization surface 87 than the heater 132.
  • the controller 40 can monitor a vaporization state by detecting a minute temperature change resulting from the start or end of vaporization.
  • the controller 40 energizes the heaters 131 and 132 so that the temperature of the vaporization surface 87 is stabilized at a temperature of about 70 to 100 degrees.
  • the mixed gas generation space 116 is formed as described below as a space surrounded by the inner wall of the columnar recess 119, the outer surface of the vaporization unit 120, and the outer surface of the valve actuator 150.
  • the inner wall of the columnar recess 119 includes a pair of semicircles 71 and 72 disposed at positions facing each other, and a pair of parallel lines 75 and 76 connecting the pair of semicircles 71 and 72.
  • a valve actuator mounting hole 118 is formed in the bottom surface 78 and communicates with the columnar recess 119. Note that the inner wall of the columnar recess 119 is also referred to as a columnar space having a first columnar shape.
  • the outer surface of the vaporizing unit 120 has a pair of semicircles 81 and 82 disposed at positions facing each other, and an upper straight line 85 and a lower curve 86 that connect the pair of semicircles 81 and 82. It is formed as a columnar body having a bottom surface S2 (see FIG. 2) surrounded by.
  • the pair of semicircles 81 and 82 is configured as a semicircle having a radius smaller than the pair of semicircles 71 and 72 by a clearance C (coaxial line).
  • the outer surface of the vaporization part 120 is also expressed as having a second columnar shape.
  • the upper straight line 85 is disposed at a position closer to the parallel line 76 by the clearance C than the parallel line 75 (vertically below), and shifted from the parallel line 75 to the lid member 112 side. It is a straight line.
  • the lower curve 86 is a position (vertically upward) that is closer to the parallel line 75 by the clearance C than the parallel line 76, and is a straight line 86a, 86c that is shifted from the parallel line 76 to the lid member 112 side. (See FIG. 2) and a curved line 86b formed in a concave shape on the upper straight line 85 side.
  • the vaporization unit 120 includes a pair of outer peripheral surfaces 83 and 84 (see FIG. 5) corresponding to the pair of semicircles 81 and 82 on the bottom surface S2 (see FIG. 2), a vaporization surface 87 corresponding to the upper straight line 85, and a lower side. It is formed as a columnar body having a bottom surface 88 corresponding to the curve 86 as an outer periphery. The bottom surface 88 is formed with recesses 122, 123, and 95 (see FIG. 6 described later) that communicate with the valve actuator mounting hole 118 and into which the valve actuator 150 is mounted.
  • the vaporization surface 87 is a surface that plays a central role in the vaporization of the chemical solution.
  • the outer peripheral surfaces 83 and 84 of the vaporizing portion 120 are configured as curved surfaces that are offset inward by the clearance C with respect to the outer peripheral surfaces 73 and 74 of the columnar recess 119.
  • the vaporization surface 87 of the vaporization unit 120 is configured as a plane that is offset inward by the clearance C with respect to the ceiling surface 77 of the columnar recess 119.
  • the bottom surface 88 is configured as a curved surface having a plane that is offset inward by the clearance C with respect to the bottom surface 78 of the columnar recess 119.
  • the mixed gas generation space 116 is formed as a substantially cylindrical space having a thickness of the clearance C by the columnar concave portion 119 and the vaporization portion 120.
  • a nitrogen gas introduction channel 114 for introducing nitrogen gas, a mixed gas discharge channel 117 for discharging the mixed gas, and a chemical solution are supplied.
  • the chemical solution introduction flow path 91 is connected as described below.
  • the nitrogen gas introduction channel 114 is formed in the chemical solution introduction member 125.
  • a lid member 112 is connected to the chemical solution introduction member 125, and the nitrogen gas flow channel 115 communicates with the nitrogen gas introduction flow channel 114. 2 and 3, the nitrogen gas flow path 115 is formed in the lid member 112, and communicates with the mixed gas generation space 116 at the nitrogen gas supply port 115a.
  • the nitrogen gas supply port 115 a is formed on the outer surface of the lid member 112 facing the mixed gas generation space 116 and in the center of the region sandwiched between the vaporization surface 87 of the vaporization unit 120 and the ceiling surface 77 of the columnar recess 119. Has been.
  • the nitrogen gas supply ports 115a are also called gas introduction ports, and are not necessarily single, and a plurality of the outer surfaces of the lid member 112 are provided along an annular surface in contact with the mixed gas generation space 116. May be.
  • the mixed gas discharge channel 117 is formed in the concave member 111 of the vaporizer main body 110, and communicates with the mixed gas generation space 116 at a mixed gas discharge port 117a disposed at the centroid position of the bottom surface S1.
  • the mixed gas discharge port 117 a is the most downstream position of the mixed gas generation space 116.
  • the mixed gas discharge port 117a is also called a gas discharge port.
  • the vaporizer body 110 includes the nitrogen gas introduction channel 114, the nitrogen gas channel 115 and the nitrogen gas supply port 115 a for introducing nitrogen gas into the mixed gas generation space 116, and the mixed gas generation space 116.
  • a mixed gas discharge port 117a and a mixed gas discharge channel 117 for discharging a mixed gas of nitrogen gas and vaporized chemical liquid are formed.
  • the chemical flow path for introducing the chemical into the mixed gas generation space 116 is configured as follows.
  • 3 and 5 show a state where the diaphragm valve body 151 of the valve actuator 150 closes the chemical liquid flow path.
  • the chemical liquid flow path is configured by each flow path formed in the chemical liquid introducing member 125, the lid member 112, and the vaporization unit main body 121 of the vaporization unit 120 and the valve actuator 150.
  • a chemical solution introduction channel 91 (see FIG. 3) is formed in the chemical solution introduction member 125.
  • the lid member 112 is formed with a chemical solution introduction channel 92 that communicates with the chemical solution introduction channel 91.
  • the vaporizer main body 121 is formed with a chemical solution supply channel 93 that is connected to the chemical solution introduction channel 92 by being fastened to the lid member 112.
  • the chemical liquid supply channel 93 is connected to the valve chamber 96 via a chemical liquid inflow port 94.
  • a valve seat 97 is formed in the valve chamber 96.
  • FIG. 6 is an enlarged exploded cross-sectional view showing the internal configuration of the vaporizing unit main body 121 and the valve actuator 150.
  • the valve chamber 96 is configured by assembling the diaphragm valve body 151 of the valve actuator 150 with respect to the recess 95. That is, the vaporization unit 120 is integrally formed with a shutoff valve having the valve chamber 96 by mounting the valve actuator 150.
  • the shut-off valve is also called a control valve.
  • the vaporizing unit main body 121 functions in a state where the vaporizing surface 87 is installed in a posture in which the vaporizing surface 87 is a horizontal plane facing vertically upward.
  • a chemical solution discharge port 99 is connected to the valve chamber 96 via a chemical solution discharge channel 98.
  • the chemical solution discharge port 99 communicates with the mixed gas generation space 116.
  • the position of the chemical solution discharge port 99 is arranged on the vaporization surface 87 of the vaporization unit 120 at a position where the formation position of the nitrogen gas supply port 115a is shifted in a predetermined axial direction.
  • the predetermined axial direction means an axial direction of the mixed gas generation space 116 formed as a cylindrical columnar space and a direction in which nitrogen gas flows.
  • the vaporization surface 87 is also called a chemical solution supply surface.
  • the chemical solution discharge channel 98 can be closed by the valve valve 97 near the chemical solution discharge port 99 by the diaphragm valve body 151, the chemical solution discharge channel 98 is shortened. Thereby, the chemical
  • the valve chamber 96 since the valve chamber 96 communicates with the chemical liquid discharge flow path 98 at a position vertically above, the valve chamber 96 has a shape in which bubbles remaining before introducing the chemical liquid are difficult to stay. Since such leakage and ejection of bubbles cause an error in the supply amount of the chemical solution, this embodiment effectively suppresses such an error and significantly improves the accuracy of the supply amount of the chemical solution. Has the advantage of being able to
  • the chemical solution discharge channel 98 since the chemical solution discharge channel 98 is sandwiched between the two heaters 131 and 132, it can be maintained at a high temperature during heating and immediately after heating. Thereby, since the chemical solution discharge channel 98 is maintained in a high temperature state, the chemical solution inside the chemical solution discharge channel 98 can be immediately vaporized after the supply of the chemical solution is stopped. As a result, the variation in the amount of the chemical solution vaporized due to the vaporization delay is suppressed, and the supply amount of the chemical solution can be increased.
  • the valve actuator 150 is configured as follows as shown in FIG.
  • the valve actuator 150 includes a diaphragm valve body 151, a piston rod 152, a spring 157, a shut-off valve body 155, and a back cover 156.
  • a piston rod 152 is connected to the diaphragm valve body 151.
  • a sliding portion 154 and a piston 153 are formed on the piston rod 152.
  • the sliding portion 154 is a member that slides inside a guide portion 159 that is a cylindrical recess formed in the shut-off valve body 155.
  • the piston 153 is a member that slides inside a cylinder portion 158 formed in communication with the guide portion 159 inside the shut-off valve body 155 and partitions the pressure control chamber 153a (see FIGS. 3 and 5). .
  • Working air is supplied from the working air port 58 to the pressure control chamber 153 a via the working air flow path 59.
  • the working air port 58 is connected to the electropneumatic regulator 41 as shown in FIG.
  • the piston rod 152 is urged by a spiral coil-shaped spring 157 in a direction to close the chemical solution discharge channel 98 by the diaphragm valve body 151, and is operated in a direction to open the chemical solution discharge channel 98 by pressurization of the pressure control chamber 153a. can do.
  • the spring 157 is fixed by a back cover 156.
  • the back cover 156 is fixed by an elastic ring 156R fitted in a groove 158g formed inside the shut-off valve body 155.
  • this embodiment has a double tube structure including the vaporizer main body 110 that functions as an outer tube portion that conveys a medium gas, and the vaporizer main body 121 that functions as an inner tube portion that conveys a chemical solution. Therefore, mounting with high volumetric efficiency is possible.
  • the inner pipe portion is mounted with a shutoff valve that is integrally formed by using a valve actuator to further increase the volumetric efficiency. Since the valve actuator is mounted in a direction perpendicular to the axis of the double pipe structure, the valve actuator can be mounted without increasing the total length in the axis direction of the double pipe structure.
  • This configuration also has the advantage that the mixed gas flow path can be purged (scavenged) simply by stopping the supply of the chemical solution. That is, the nitrogen gas supply port 115a stops all the flow from the mixed gas generation space 116 to the hydrophobization processing chamber 30 only by stopping the supply of the chemical solution and continuing the supply of the nitrogen gas from the most upstream position of the mixed gas. Can be purged.
  • the vaporization is stopped by switching the mixed gas piping and the nitrogen gas piping to each other. Therefore, when switching off, the switching valve is switched from the vaporization position such as the bubbling position.
  • the mixed gas stayed in the pipes up to (not shown). Since this pipe used a long pipe that supplies a long distance from the vaporization position to the chamber, if the switching position is close to the chamber, the pipe stays at a long distance from the vaporization position to the switching position. If the position is near the vaporization position, there is a trade-off problem that the time lag until the mixed gas reaches the chamber when vaporization is resumed increases.
  • FIG. 7 to 10 show the configuration of the vaporization unit 120.
  • FIG. FIG. 7 is a bottom view showing the appearance of the vaporizing unit 120.
  • FIG. 8 is a front view showing the appearance of the vaporization unit 120.
  • FIG. 9 is a component diagram illustrating the vaporization unit main body 121, the cylindrical mesh 60, and the tension generating member 141 constituting the vaporization unit 120.
  • FIG. 10 is an external perspective view showing a state where the vaporizing unit 120 is being assembled.
  • the vaporization unit 120 includes a vaporization unit main body 121, a valve actuator 150, a cylindrical mesh 60, and two tension generating members 141 and 142 as shown in FIG.
  • the vaporizing unit main body 121 is an aluminum part having wettability with respect to a chemical solution, for example, and has a columnar outer shape except for the recesses 122, 123, and 95 (see FIG. 6) in which the valve actuator 150 is mounted as described above. It has a shape.
  • the columnar outer shape of the vaporizing unit main body 121 includes a vaporizing surface 87 in which the chemical solution discharge port 99 is formed at the centroid position and a pair of outer peripheral surfaces 83 and 84 sandwiching the vaporizing surface 87 as a part of the outer peripheral surface. .
  • This outer peripheral surface is covered with a cylindrical mesh 60.
  • the cylindrical mesh 60 is a member that is wound around a connecting portion 60s by winding a mesh body 69 formed into a planar shape by regularly knitting a wire rod made of stainless steel into a mesh shape, for example.
  • the vaporization unit 120 is assembled as follows prior to mounting on the lid member 112 as shown in FIG. (1)
  • the cylindrical mesh 60 is attached to the vaporizing unit main body 121.
  • the position of the cylindrical mesh 60 is adjusted so that all of the concave portions 122 of the vaporizing unit main body 121 enter the square cutout portion (hole portion or missing portion) 60h formed in the cylindrical mesh 60.
  • Two tension generating members 141 and 142 are attached to the vaporizing unit main body 121 (see FIG. 8).
  • Each of the tension generating members 141 and 142 includes four screws 145 that pass through the holes 146 of the tension generating members 141 and 142 and are screwed into the eight screw holes 147 of the vaporizing unit main body 121. It is attached to. The tension can be adjusted by the screwing amount of the four screws 145.
  • the tension generating members 141 and 142 are members that generate a circumferential tension on the cylindrical mesh 60.
  • the circumferential tension is generated along outer peripheral surfaces 83 and 84 (see FIG. 9) which are a pair of continuous curved surfaces. Since the outer peripheral surfaces 83 and 84 are continuous with the vaporization surface 87 at a position sandwiching the vaporization surface 87 where the chemical solution discharge port 99 is formed, the vaporization surface 87 and the cylindrical mesh 60 are brought into contact with each other. become.
  • the cylindrical mesh 60 can be wound without a gap.
  • the contact between the vaporized surface 87 and the cylindrical mesh 60 is easily realized, and the loosening of the mesh body due to changes in the thermal environment and aging (for example, plastic deformation and creep of the mesh body) is suppressed. Can do. As a result, mutual contact between the mesh body and the vaporized surface is reliably maintained.
  • a pair of metal reinforcing members 60 ⁇ / b> R ⁇ b> 1 and 60 ⁇ / b> R ⁇ b> 2 are attached to the cylindrical mesh 60.
  • the reinforcing members 60R1 and 60R2 are members for uniformly transmitting the tension generated by the tension generating members 141 and 142 to the cylindrical mesh 60 in the axial direction.
  • the reinforcing member 60R1 is fixed to the cylindrical mesh 60 by a pair of members sandwiching the cylindrical mesh 60 from the inside and the outside.
  • a pair of members may be bonded to each other with the cylindrical mesh 60 interposed therebetween, or may be welded to each other.
  • the tension generating members 141 and 142 can generate the tension uniformly on the vaporization surface 87 even if the cylindrical mesh 60 has elasticity.
  • FIG. 11 is an enlarged plan view showing the configuration of the net 69 that forms the cylindrical mesh 60.
  • the cylindrical mesh 60 is formed using a net 69 formed in a planar shape (a flat plate shape) as a material.
  • the net-like body 69 is formed by knitting (weaving) the vertical wire rods 61, 63, 65, 67 and the horizontal wire rods 62, 64, 66, 68, which have wettability to the chemical solution, to each other. Yes.
  • the vertical wire members 61, 63, 65, and 67 and the horizontal wire members 62, 64, 66, and 68 are all formed of a material having wettability with respect to a chemical solution.
  • the mesh body 69 (mesh), one having a wire diameter (diameter of the vertical wire 61, horizontal wire 62, etc.) of 0.1 mm and a distance between wires of 0.15 mm (so-called 100 mesh) is used.
  • the net 69 is placed in contact with the vaporization surface 87.
  • the wire diameter and the distance between the wires are preferably set to appropriate values according to the chemical solution.
  • the mesh body 69 is formed with a mesh space (for example, mesh spaces T1, T3) regularly arranged in the in-plane direction.
  • the mesh space T1 is a square (planar) fine (0.15 mm ⁇ 0.15 mm) space surrounded by two vertical wire members 63 and 65 and two horizontal wire members 64 and 66.
  • the mesh space T3 is a fine planar space surrounded by two vertical wire members 63 and 65 and two horizontal wire members 62 and 64. Since the mesh space T1 is a fine space, the chemical solution can be sucked by the intermolecular force between the chemical solution and the wires 63, 64, 65, 66 to form a film of the chemical solution (capillary phenomenon).
  • the structure for circulating the chemical solution by capillary action is not formed between the mesh spaces adjacent to each other (for example, the mesh space T1 and the mesh space T3), the function of spreading the chemical solution and forming a thin film is sufficient. It has been found by the present inventors not. This is because the chemical solution cannot be sufficiently propagated in the plane of the net 69. That is, even if the chemical solution is supplied to a part of the net 69, the propagation speed of the chemical solution is slow, and therefore, a portion where the supply of the chemical solution is not in time during evaporation occurs. As a result, it was found that the network 69 alone cannot stabilize the area of the film of the chemical solution (for example, the thin film does not spread widely, or the thin film is caused by transpiration).
  • FIG. 12 is a cross-sectional view showing the configuration of the cylindrical mesh 60 and the vaporized surface 87 in contact with each other.
  • the contact between the cylindrical mesh 60 and the vaporization surface 87 is a chemical solution supply space (for example, chemical solution supply spaces T2, T4) regularly arranged in the in-plane direction of the cylindrical mesh 60 (the in-plane direction of the vaporization surface 87). Is forming.
  • the chemical solution supply space T2 is a space surrounded by the vaporization surface 87, the vertical wire 65, and the horizontal wire 64.
  • the chemical solution supply space T2 is formed as a closed space by the contact between the vaporization surface 87 and the vertical wire 65, the contact between the vertical wire 65 and the horizontal wire 64, and the contact C1 between the horizontal wire 64 and the vaporization surface 87. Yes.
  • the chemical solution supply space T ⁇ b> 4 is a space surrounded by the vaporization surface 87, the vertical wire 61, and the horizontal wire 64.
  • the chemical solution supply space T4 is formed as a space closed by the contact between the vaporization surface 87 and the vertical wire 61, the contact between the vertical wire 61 and the horizontal wire 64, and the contact C1 between the horizontal wire 64 and the vaporization surface 87. Yes.
  • the contact between the vaporized surface 87 and the vertical wire 61 and the contact force between the vaporized surface 87 and the vertical wire 65 are generated by the tension applied to the horizontal wire 64. This is because the tension applied to the horizontal wire 64 tries to straighten by moving (pressing) the vertical wire 65 toward the vaporization surface 87. It can be seen that the contact between the vaporized surface 87 and each wire (both horizontal wire and vertical wire) works by the same mechanism at any position.
  • the chemical solution supply spaces T2 and T4 are formed by being surrounded by the wire rods 61 and 65 and the vaporization surface 87 and are regularly arranged in the in-plane direction of the mesh body 69.
  • a uniform thin film state of the chemical solution can be realized by supplying the chemical solution uniformly in the in-plane direction of the mesh body.
  • a uniform thin film state of the chemical solution is realized by supplying the chemical solution uniformly in the in-plane direction (two-dimensional direction) of the mesh body along each wire and the vaporization surface 87 mainly for the following two reasons.
  • the first reason is that the horizontal wires 62, 64, 66, and 68 are separated from the vaporization surface 87 at the positions where the vertical wires 61, 63, 65, and 67 are in contact with the vaporization surface 87 (intersection positions of the wires).
  • the vertical wires 61, 63, 65, and 67 are separated from the vaporized surface 87 at positions where the horizontal wires 62, 64, 66, and 68 abut against the vaporized surface 87, and the chemical solution flows along the longitudinal direction of each wire. This is because space is secured.
  • each wire is realized by a capillary phenomenon that occurs along the gap between each wire and the vaporized surface 87 because both the wire and the vaporized surface 87 have wettability. Yes.
  • medical solution can flow smoothly along the longitudinal direction of each of a vertical wire and a horizontal wire.
  • the second reason is that a chemical solution supply space is formed at each crossing position between the vertical wire and the horizontal wire, so that the flow of the chemical smoothly branches into a flow along the vertical wire and a flow along the horizontal wire. be able to.
  • medical solution can be uniformly supplied to the two-dimensional direction of the surface direction of the mesh body 69.
  • FIG. As a result, the chemical solution can be smoothly supplied according to the decrease of the chemical solution held in the chemical solution holding space by the evaporation of the chemical solution, so that a uniform thin film state of the chemical solution is maintained.
  • the vaporization unit 120 of this embodiment is based on the synergistic action of the chemical solution supply space (chemical solution supply function) and the mesh space (thin film maintenance function) regularly arranged in the in-plane direction of the mesh body 69.
  • the chemical solution supply space chemical solution supply function
  • the mesh space thin film maintenance function
  • capillarity can be applied to maintain the thin film state of the chemical solution against the transpiration of the chemical solution.
  • This configuration is realized by the regularity of the outer shape of the mesh body 69 formed into a planar shape by knitting a wire rod in a mesh shape.
  • the mesh space is regularly arranged in the in-plane direction of the mesh body 69, and the chemical solution supply path is formed in the chemical solution supply space regularly formed with respect to the regularly arranged mesh space. Therefore, the formation of a uniform thin film by the capillary inflow and the uniform supply of the chemical solution are realized. Conversely, for example, even if a mesh-like hole is formed in a film-like member, the chemical solution supply space is not formed, so that the effect of the present invention cannot be achieved.
  • Such a structure formed by the mesh 69 and the vaporized surface 87 is contrary to the technical common sense of those skilled in the art at the time of filing. It is common technical knowledge of those skilled in the art at the time of filing that the mesh body 69 as a so-called mesh is used as a filter by utilizing the size of the mesh in the plane of the mesh. However, the inventor pays attention to the structure (shape, etc.) in the out-of-plane direction of the filter, creates a new structure by abutting the structure with the vaporization surface 87, and is a thin film of chemical solution required for vaporization of the chemical solution. And stable and large-scale supply of chemicals to thin films.
  • FIG. 13 is a cross-sectional view showing the configuration of the cylindrical mesh 60 and the vaporized surface 87 in contact with each other.
  • spaces T2a and T4a formed in a state where the wire rod regularly approaches the vaporization surface 87 and a gap G is generated and a part thereof is cut off are also included in the chemical solution supply space. This is because a space surrounded by a part cut off also causes capillary action.
  • the chemical solution supply space has a broad meaning, and does not necessarily need to form a closed space completely surrounded by the wire and the vaporization surface 87, and may be partially cut off.
  • a uniform thinning state of the chemical solution can be realized by the plurality of mesh spaces, and the chemical solution can be uniformly supplied in the two-dimensional direction by the chemical solution supply space. Thereby, a smooth and large amount of vaporization can be realized with a small vaporizer.
  • the chemical solution is supplied and vaporized by the planar structure of the vaporization surface and the net-like body, it is different from the method of increasing the surface area of the chemical solution by, for example, a three-dimensional structure (for example, foam). It does not cause the problem of deterioration of the chemical solution staying inside the three-dimensional structure.
  • FIG. 14 is a diagram illustrating a configuration of the liquid vaporizer 200.
  • (A) is a top view of the liquid vaporizer 200
  • (b) is a cross-sectional view taken along the line BB of (a).
  • the vaporizer main body 110 is provided with the nitrogen gas supply port 115a (gas introduction port) and the mixed gas discharge port 117a (gas discharge port), but the liquid of the second embodiment
  • the vaporizer main body 221 is provided with a nitrogen gas supply port 215a (gas introduction port) and a mixed gas discharge port 217a (gas discharge port).
  • a first block 271 and a second block 273 are attached to the lid member 212.
  • a nitrogen gas introduction channel 272 is provided inside the first block 271, and a mixed gas discharge channel 274 is provided inside the second block 273. Then, nitrogen gas is introduced from the nitrogen gas introduction flow path 272 and the mixed gas is discharged from the mixed gas discharge flow path 274.
  • a nitrogen gas passage 214 is provided inside the lid member 212, and the nitrogen gas introduction passage 272 is connected to the nitrogen gas passage 214.
  • the nitrogen gas flow path 214 bends and extends in the axial direction from the direction perpendicular to the axial direction of the vaporization section 220 and opens at the end surface of the lid member 212 on the concave member 111 side.
  • a mixed gas channel 213 is provided inside the lid member 212, and the mixed gas discharge channel 274 is connected to the mixed gas channel 213.
  • the mixed gas flow path 213 is bent and extended in the axial direction from the direction perpendicular to the axial direction of the vaporizing section 220, and is opened at the end surface of the lid member 212 on the concave member 111 side.
  • a nitrogen gas flow path 215 (medium gas flow path) for circulating nitrogen gas is provided inside the vaporizing unit main body 221, and the nitrogen gas flow path 214 is connected to the nitrogen gas flow path 215.
  • the nitrogen gas flow path 215 extends in the axial direction of the vaporizing unit main body 221 and is provided along a heater 132 (heating unit) that heats the vaporizing surface 87 from the inside of the vaporizing unit main body 221.
  • the nitrogen gas flow path 215 is provided in parallel to the heater 132 on the side of the heater 132.
  • a mixed gas flow path 217 (mixed gas flow path) through which a mixed gas flows is provided inside the vaporizing unit main body 221, and the mixed gas flow path 213 is connected to the mixed gas flow path 217.
  • the mixed gas flow path 217 extends in the axial direction of the vaporization unit main body 221 and is provided along a heater 131 (heating unit) that heats the vaporization surface 87 from the inside of the vaporization unit main body 221.
  • the mixed gas flow path 217 is provided in parallel to the heater 131 on the side of the heater 131.
  • the nitrogen gas flow path 215 and the mixed gas flow path 217 extend to the vicinity of the center of the vaporization unit main body 221 in the axial direction of the vaporization unit main body 221, respectively, and the nitrogen gas supply port 115a and the mixed gas discharge port extend to the vaporization surface 87 side. 117a opens to the vaporization surface 87, respectively.
  • the chemical solution discharge port 99 is disposed between the nitrogen gas supply port 115a and the mixed gas discharge port 117a.
  • the cross-sectional shapes of the nitrogen gas supply port 115a and the mixed gas discharge port 117a are oblong with the axial direction of the vaporizing unit main body 221 as the longitudinal direction.
  • the nitrogen gas flowing from the nitrogen gas supply port 115a to the mixed gas discharge port 117a in the direction perpendicular to the axial direction of the vaporizing unit main body 221 is easily diffused in the axial direction of the vaporizing unit main body 221. Further, it becomes easy to collect the nitrogen gas and the mixed gas diffused in the axial direction of the vaporizing unit main body 221 to the mixed gas discharge port 117a.
  • the temperature of the vaporization unit main body 221 increases.
  • the nitrogen gas is heated while passing through the nitrogen gas flow path 215 and introduced into the mixed gas generation space 116 from the nitrogen gas supply port 115a. Further, the mixed gas discharged from the mixed gas discharge port 117a is heated while flowing through the mixed gas flow path 217.
  • the nitrogen gas channel 215 and the mixed gas channel 217 are provided along the heaters 132 and 131, respectively, the temperature of the nitrogen gas channel 215 and the mixed gas channel 217 can be increased efficiently. it can.
  • the outer peripheral surfaces 83 and 84 (only the outer peripheral surface 84 is shown in FIG. 15) of the outer peripheral surface of the vaporizing unit main body 221 are curved, and the axis of the vaporizing unit main body 221 is shown. Recesses 243 are formed so as to extend linearly in the direction.
  • the mesh 260 is wound around the vaporizing unit main body 221, and its end is sandwiched between the pressing member 244 and the vaporizing unit main body 221.
  • the pressing member 244 is fixed to the vaporizing unit main body 221 by a fixing member 245.
  • the end portion of the mesh 260 is guided outward from between the pressing member 244 and the fixing member 245.
  • the configuration of the mesh 260 can be simplified.
  • the mesh 260 is wound around the vaporizing unit main body 221, the mesh 260 is pulled by the pressing member 244 so as not to be loosened. Then, the pressing member 244 is fixed to the vaporizing unit main body 221 by the fixing member 245. As a result, the mesh 260 is in a state of being substantially in close contact with the vaporizing unit main body 221.
  • FIG. 15B shows a state where only the mesh 260 is taken out.
  • the insertion member 242 is inserted between the concave member 111 and the mesh 260 from the axial direction of the vaporizing unit main body 221 so as to engage with the concave portion 243.
  • the insertion member 242 is formed in a round bar shape, and the radius of the cross section thereof is substantially equal to the radius of curvature of the recess 243.
  • the distal end portion of the insertion member 242 is slightly thinner than other portions, and the mesh 260 is inserted from the distal end portion while pressing the mesh 260 against the concave portion 243.
  • Nitrogen gas is heated while passing through the nitrogen gas flow path 215 and is introduced into the mixed gas generation space 116 from the nitrogen gas supply port 115a, so that vaporization of the chemical liquid can be promoted.
  • the mixed gas discharged from the mixed gas discharge port 117a is heated while flowing through the mixed gas flow path 217, condensation of the mixed gas can be suppressed.
  • the nitrogen gas channel 215 and the mixed gas channel 217 are provided along the heaters 132 and 131, respectively, heating of the nitrogen gas when passing through the nitrogen gas channel 215, and the mixed gas channel Heating of the mixed gas when passing through 217 can be further promoted.
  • the cross sections of the nitrogen gas supply port 115a and the mixed gas discharge port 117a are oblong with the axial direction of the vaporizing unit main body 221 as the longitudinal direction. This facilitates the diffusion of the nitrogen gas in the axial direction of the vaporizing unit main body 221 and facilitates the collection of the nitrogen gas and the mixed gas to the mixed gas discharge port 117a.
  • the cross-sectional shape of the wire is a perfect circle, but it is not necessarily a perfect circle, and may be an ellipse or a polygon (such as a quadrangle or a hexagon).
  • a stainless mesh body (mesh) 69 having a roughness of 100 mesh is used, but other roughness mesh bodies may be used, and the mesh body is not necessarily made of stainless steel. There is no need, and a mesh made of other metal may be used.
  • the mesh body does not necessarily need to be a metal, and a resin mesh made of a fluororesin or the like may be used.
  • the material and roughness of the net-like body can be appropriately set according to the properties of the chemical solution such as the wettability and viscosity of the chemical solution to be vaporized.
  • the shape of the mesh space is a square, but may be a hexagon or a rhombus, for example.
  • the knitting method of the net-like body is a plain weave (hiraori) in which the wires are crossed one by one, but may be another weaving method (knitting method) such as twill weave.
  • the present invention can utilize a net-like body formed into a planar shape by regularly knitting a wire rod into a net-like shape.
  • the pitch of the vertical wire and the horizontal wire is the same pitch in the above-described embodiment, for example, the pitch of the horizontal wire may be made smaller than the pitch of the vertical wire. In this way, the speed of capillary inflow can be changed (adjusted) depending on the direction.
  • the contact between the mesh body and the vaporized surface is realized by applying a tension to the mesh body.
  • a tension for example, magnetic force (use of magnetic mesh), adhesive force, pressure by a structural member with a coarse mesh It may be generated by a method such as application.
  • the chemical solution discharge port is formed on the vaporization surface, but may be supplied from the columnar recess 119 side (opposite the vaporization surface), for example.
  • the distance in the out-of-plane direction of the mesh body is shorter than the diameter of the droplet of the chemical solution formed by the surface tension at the chemical solution discharge port with respect to the mesh body. It is preferable to arrange
  • the present liquid vaporization system 10 is used in a semiconductor production line, but it can also be used in other production lines. Moreover, in the said embodiment, although this liquid vaporization system 10 was used in order to vaporize the hexamethyldisilazane liquid (HMDS liquid) as a liquid material, other liquid materials, such as tetramethylcyclotetrasiloxane (TMCTS), are vaporized. It may be used to
  • SYMBOLS 10 Liquid vaporization system, 11 ... Pump, 13 ... Suction side valve, 15 ... Suction flow path, 16 ... Discharge flow path, 17 ... Mixed gas supply flow path, 18 ... Nitrogen gas supply path, 20 ... Liquid vaporization apparatus, 30 DESCRIPTION OF SYMBOLS ... Spin coater, 40 ... Controller, 41 ... Electropneumatic regulator, 42 ... Working air supply source, 60 ... Cylindrical mesh, 69 ... Reticulated body, 87 ... Vaporization surface, 99 ... Chemical liquid discharge port, 100 ... Liquid vaporizer, 110 ... Vapor body, 111 ... concave member, 112 ...
  • lid member 116 ... mixed gas generation space, 118 ... valve actuator mounting hole, 119 ... columnar recess, 120 ... vaporizer, 121 ... vaporizer main body, 131, 132 ... heater, 133, 134 ... temperature sensors, 141, 142 ... tension generating members, 150 ... valve actuators.

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Abstract

 本発明は、薬液供給口から供給された薬液を気化させて媒体ガスに混合させる液体気化器100を提供する。液体気化器100は、混合ガス生成空間116を有する気化器本体110と、混合ガス生成空間116の内部に配置された気化部120と、を備える。気化部120は、気化面87が形成されている気化部120本体と、線材を網目状に規則的に編むことによって面状に形成されている網状体69とを有する。網状体69は、線材によって囲まれている空間であって、網状体69の面内方向に規則的に配列されている複数の網目空間を形成し、気化部120は、網状体69と気化面87とが相互に当接することによって線材と気化面87とによって囲まれている空間であって、網状体69の面内方向に規則的に配列されている複数の薬液供給空間を形成している。

Description

液体気化器
 本発明は、薬液を気化する液体気化器に関する。
 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ウェハの表面処理が行われる。ウェハの表面処理は、親水性のある表面を疎水性に変えるための薬液を気化器により気化させてチャンバ内のウェハに塗布することによって行われる。この種の気化器としては、貯留タンクに貯留された疎水化処理用の薬液を、窒素ガスでバブリングすることによって常温気化させるものが用いられている(特許文献1)。常温気化した薬液の蒸気は、たとえば樹脂チューブを利用して窒素ガスとともに貯留タンクからチャンバへ輸送されることになる。
 このような貯留タンクは、一般に大型化せざるを得ないのでチャンバの近傍に配置することができず、遠くに離れた場所(たとえば5m以上)に配置されることになる。薬液の蒸気は、樹脂チューブの内部で結露し易くパーティクルの原因となるので、遠距離輸送のための樹脂チューブへの加熱が要請されることになる。一方、窒素ガスによる薬液のバブリングは、常温気化なので結露の問題が顕著であるとともに窒素ガスへの露出によって薬液の劣化の原因ともなる。
 一方、薬液の気化方法には、薬液をミスト化することによって薬液の表面積を大きくして高い効率で気化させる方法もある。ただし、ミスト化する方法では、残留ミストがパーティクルの原因となるので、メッシュ等のフィルタ部材で残留ミストを異物として除去する方法も提案されている(特許文献2)。さらに、メッシュの分離機能を利用する方法としては、無重力化(あるいは微小重力下)において、気体だけを通過させるメッシュで液層と気相とを分離し、その分離面から加熱による蒸気圧によって気化させる方法も提案されている(特許文献3)。
特開平6-132209号公報 特開2008-263244号公報 特開平05-156448号公報
 しかし、いずれの方法においても気化装置が大型化せざるを得ずチャンバの近傍に配置することができないので、混合ガスを搬送する長い樹脂チューブへの加熱が要請される点で共通している。
 本発明は、上述の従来の課題の少なくとも一部を解決するために創作されたものであり、小型の気化器を提供することを目的とする。
 以下、上記課題を解決するのに有効な手段等につき、必要に応じて効果等を示しつつ説明する。
 手段1.薬液供給口から供給された薬液を気化させて媒体ガスに混合させる液体気化器であって、
 前記媒体ガスを導入するガス導入口と、前記ガス導入口から導入された媒体ガスに気化された前記薬液を混合して混合ガスを生成するための混合ガス生成空間と、前記混合ガスを排出するガス排出口とを有する気化器本体と、
 前記混合ガス生成空間の内部に配置され、前記供給された薬液を気化させる気化部と、を備え、
 前記気化部は、気化面が形成されている気化部本体と、線材を網目状に規則的に編むことによって面状に形成されている網状体とを有し、
 前記網状体は、前記線材によって囲まれている空間であって、前記網状体の面内方向に規則的に配列されている複数の網目空間を形成し、
 前記気化部は、前記網状体と前記気化面とが相互に当接することによって前記線材と前記気化面とによって囲まれている空間であって、前記網状体の面内方向に規則的に配列されている複数の薬液供給空間を形成している液体気化器。
 手段1は、線材を網目状に規則的に編むことによって面状に形成されている網状体を有している。網状体は、その面内方向に規則的に配列されている複数の網目空間を形成しているので、網状体の面内において薬液の均一な薄膜化状態を実現するように網状体の毛細管現象を働かせることができる。複数の網目空間は、薬液と線材との間の分子間力によって毛細管現象を生じさせて薬液の膜を形成しているからである。このように、複数の網目空間によって薬液の均一な薄膜化状態を形成することができれば、薬液の表面積を顕著に拡大し、これにより大量の気化量を実現することができる。
 薬液の均一な薄膜化状態の形成と維持は、薬液供給空間から薬液を供給することによって実現されている。薬液供給空間は、網状体と気化面とが相互に当接することによって線材と気化面とによって囲まれる空間として形成されている。薬液供給空間は、網状体の面内方向に規則的に配列されているので、主として以下の2つのメカニズムによって線材と気化面とに沿って網状体の面内方向(2次元方向)に薬液を均一に供給することができる。
 第1の理由は、一の方向に伸びている縦線材が他の方向に伸びている横線材と交差する位置では、縦線材と横線材のいずれか一方が気化面から分離されるので、薬液が流れる空間が確保されているからである。これにより、各線材の長手方向に沿って円滑に薬液が流れることができる。第2の理由は、縦線材と横線材の各交差位置では、縦線材に沿った流れと横線材に沿った流れとに薬液の流れが円滑に分岐することができるので、2次元方向に均一に薬液が供給されるからである。これにより、薬液の蒸散によって薬液保持空間に保持されている薬液の減少に応じて円滑に薬液を供給することができる。これらの2つの効果の相乗的機能によって薬液の均一な薄膜化状態が維持されることになる。
 このように、手段1の気化部は、網状体の面内方向に規則的に配列されている複数の網目空間(薄膜形成機能)と薬液供給空間(薬液供給機能)の相乗的な働きによって、薬液の均一な薄膜状態を蒸散下で維持することができる。本構成は、線材を網目状に規則性に編むことによって面状に形成されている網状体の外形形状の規則性によって実現されている。すなわち、網状体は、線材を網目状に規則性に編むことによって形成されているので、網状体の面内方向に網目空間と薬液供給空間が規則的に配列されているので、毛管流入による均一な薄膜の形成と均一な薬液の供給とが実現されていることになる。
 このような構成は、発泡体や粒状物の集合を利用して3次元的にランダムに管部を形成し、これにより薬液の気化面を広げる方法とは本質的に相違するものである。さらに、本手段は、発泡体や粒状物の集合の内部への薬液の残留による薬液の劣化の問題の解決、気化の顕著な効率化、および気化の効率化に伴う小型化といった従来技術にない有利な効果を奏することができる。
 なお、薬液供給空間は、広い意味を有し、必ずしも線材と気化面とによって完全に囲まれて閉じた空間を形成する必要は無く、一部が切れていても良い。具体的には、たとえば線材が気化面に規則的に近接して、一部が切れた状態で形成されている空間も薬液供給空間に含まれる。一部が切れた状態で囲まれた空間も薬液を通過させるとともに毛細管現象を生じさせるからである。
 また、線材の断面形状は、必ずしも真円である必要はなく、楕円形や多角形(4角形や6角形等)であってもよい。また、当接は、磁力や粘着力、目の粗い構造部材による圧力印加といった方法によって実現させてもよいし、あるいは以下のように発生させてもよい。
 手段2.前記気化面は、柱状体の外周面の一部として形成され、
 前記網状体は、前記柱状体の外周方向に沿って巻きつけられている手段1記載の液体気化器。
 手段2では、気化面が柱状体の外周面の一部として形成され、網状体が柱状体の外周方向に沿って巻きつけられているので、線材を網目状に編むことによって面状に形成されている網状体を外周面に沿って円滑に隙間なく巻きつけることができる。これにより、気化面と網状体との当接を簡易に実現することができる。
 手段3.前記気化部は、前記柱状体の外周方向に沿って前記網状体に張力を発生させる張力発生部を有している手段2記載の液体気化器。
 手段3では、気化部が柱状体の外周方向に沿って網状体に張力を発生させる張力発生部を有するので、温熱環境の変化や経年変化(たとえば網状体の塑性変形やクリープ)による網状体の緩みを抑制することができる。これにより、網状体と気化面との間の相互の当接を確実に維持することができる。
 手段4.前記気化面は、前記網状体の側の面外方向に突出する凸状の面が連なって形成されている連続曲面を含み、
 前記気化部は、前記連続曲面に沿って前記網状体に対して張力を発生させることによって、前記網状体と前記気化面とを当接させている手段1乃至3のいずれか1項に記載の液体気化器。
 手段4では、網状体の側の面外方向に突出する凸状の連続曲面に沿って網状体に対して張力を発生させることによって、網状体と気化面とが当接させられているので、網状体の緩みやしわの発生を抑制して均一な当接を実現することができる。なお、連続曲面の形状としては、たとえば半球体のような3次元形状や柱状形状が利用可能である。
 手段5.前記気化面は、前記薬液が供給される平面である薬液供給面と、前記薬液供給面を挟む位置において前記平面と連続している一対の前記連続曲面とを含み、
 前記気化部は、前記一対の連続曲面に沿って前記網状体に対して張力を発生させることによって、前記一対の連続曲面に挟まれている平面と前記網状体とを当接させている手段4記載の液体気化器。
 手段5では、一対の連続曲面に沿って網状体に対して張力を発生させることによって、それらの連続曲面に挟まれている薬液供給面と網状体とが当接させられているので、簡易に広い気化面を形成することができる。
 手段6.薬液を前記気化面に供給する薬液吐出口を備え、
 前記薬液吐出口は、前記網状体に当接している気化面に形成されている手段1乃至5のいずれか一つに記載の液体気化器。
 手段6では、薬液供給口が網状体に当接している気化面に形成されているので、気化面と網状体との間の隙間に薬液を供給することができる。気化面と網状体との間の隙間は、薬液保持空間によって囲まれているとともに、薬液供給空間の集合として形成されているので、薬液保持空間における表面張力で薬液の飛散を抑制した状態において、薬液供給空間に対して薬液を円滑に供給することができる。
 手段7.薬液を前記気化面に供給する薬液吐出口を備え、
 前記薬液吐出口は、前記網状体の面外方向において、前記網状体から所定の距離だけ離れた位置に配置され、
 前記所定の距離は、表面張力によって前記薬液吐出口に形成される薬液の液滴の直径よりも短い距離である手段1乃至5のいずれか一つに記載の液体気化器。
 手段7では、表面張力によって薬液吐出口に形成される薬液の液滴の直径よりも網状体から近い距離に薬液吐出口が配置されているので、薬液吐出口の先端に形成される液滴に起因する薬液吐出口の周囲への薬液の付着に起因するパーティクルの発生を抑制することができる。網状体は、毛細管現象によって薬液を吸引して過大な液滴の発生を抑制することができるからである。
 手段8.前記気化部本体は、前記気化部本体の内部に加熱部を有している手段6又は7に記載の液体気化器。
 手段8では、気化部本体の内部に加熱部が備えられているので、気化部本体に形成されている気化面と網状体とが当接された領域に効率的に熱を供給することができる。
 手段9.前記気化部本体は、
 前記薬液吐出口への薬液の供給を制御する制御バルブと、
 前記薬液吐出口と前記制御バルブとを接続する薬液吐出流路と、
 前記薬液吐出流路を挟む位置に配置された複数の加熱部と、
を有している手段6記載の液体気化器。
 手段9では、薬液吐出口の近傍において薬液の供給を遮断することができるので、薬液の供給停止後において遅延して薬液が供給される問題や薬液供給路内の泡の発生に起因する薬液供給量のばらつきを抑制することができる。本手段では、さらに薬液吐出流路を挟む位置に配置された一対の加熱部を備えているので、薬液遮断後に薬液吐出口に通じている範囲の流路内部の薬液を殆ど遅延なく気化させることができる。これにより、正確な薬液の供給を実現することができる。
 手段10.前記気化器本体は、第1の柱状形状の柱状空間として前記混合ガス生成空間を形成している外側管部を有し、
 前記気化部本体は、前記混合ガス生成空間の内部に配置され、前記第1の柱状形状の軸線と平行な軸線の第2の柱状形状の外形を有する管部であって、前記第2の柱状形状の軸線方向の薬液供給流路が形成されている内側管部を有し、
 前記第1の柱状形状の軸線と垂直な方向に前記外側管部を貫通して前記内側管部に装着されている弁アクチュエータを備え、
 前記弁アクチュエータは、前記薬液供給流路と前記薬液吐出流路の連通状態を制御する弁体を有する手段9記載の液体気化器。
 手段10では、媒体ガスを搬送する外側管部を有する気化器本体と、薬液を搬送する内側管部を有する気化部本体とからなる二重管構造を有しているので、容積効率の高い実装を可能としている。一方、内側管部は、弁アクチュエータの使用によって一体的に構成された遮断弁を実装して容積効率をさらに高めている。弁アクチュエータは、二重管構造の軸線と垂直な方向に装着されているので、二重管構造の軸線方向の全長を長くすること無く実装することができる。
 手段11.前記薬液吐出口は、前記第1の柱状形状の軸線方向において、前記ガス導入口と前記ガス排出口との間に配置されている手段10記載の液体気化器。
 手段11では、前記第1の柱状形状の軸線方向において、ガス供給口とガス排出口との間に前記薬液吐出口が配置されているので、薬液供給時においては気化された薬液を効率的に媒体ガスに混合させることができ、薬液供給停止後においては混合ガス生成空間の混合ガスをパージすることができる。
 手段12.前記ガス排出口は、前記第1の柱状形状の軸線方向において、前記第1の柱状形状の柱状空間の混合ガス生成空間の底面と前記気化部本体の底面との間の隙間に形成される空間に対して少なくとも一部が連通する位置に配置されている手段11記載の液体気化器。
 手段12では、ガス排出口は、第1の柱状形状の軸線方向において、混合ガス生成空間の底面と気化部本体の底面との間の隙間に形成される空間に対して少なくとも一部が連通しているので、混合ガス生成空間で滞留が生じ易い下流領域のパージをさらに効率化することができる。一方、混合ガス生成空間の底面と気化部本体の底面との間の隙間に形成される空間に対して少なくとも一部が連通する位置に配置されていればよいので、軸線方向に垂直な方向からの連通をも可能とし、実装の自由度を確保しつつパージの効率化を図ることができる。
 手段13.薬液供給口から供給された薬液を気化させて媒体ガスに混合させる液体気化器であって、
 媒体ガスに、気化された前記薬液を混合して混合ガスを生成するための混合ガス生成空間を有する気化器本体と、
 前記混合ガス生成空間の内部に配置され、前記供給された薬液を気化させる気化部と、を備え、
 前記気化部は、気化面が形成されている気化部本体と、線材を網目状に規則的に編むことによって面状に形成されている網状体とを有し、
 前記気化部本体は、前記気化部本体の内部から前記気化面を加熱する加熱部と、前記媒体ガスを流通させる媒体ガス流路と、前記媒体ガス流路を流通する前記媒体ガスを前記混合ガス生成空間へ導入するガス導入口と、前記混合ガス生成空間から前記混合ガスを排出するガス排出口と、前記排出口から排出される前記混合ガスを流通させる混合ガス流路とを有し、
 前記網状体は、前記線材によって囲まれている空間であって、前記網状体の面内方向に規則的に配列されている複数の網目空間を形成し、
 前記気化部は、前記網状体と前記気化面とが相互に当接することによって前記線材と前記気化面とによって囲まれている空間であって、前記網状体の面内方向に規則的に配列されている複数の薬液供給空間を形成している液体気化器。
 手段13では、気化部本体は、気化部本体の内部から気化面を加熱する加熱部を有しているため、加熱部により気化面を加熱することにより、気化部本体の温度が上昇する。そして、気化部本体は、媒体ガスを流通させる媒体ガス流路と、媒体ガス流路を流通する媒体ガスを混合ガス生成空間へ導入するガス導入口とを有している。このため、媒体ガスは媒体ガス流路を通過する間に加熱されて、ガス導入口から混合ガス生成空間へ導入されることとなり、液体の気化を促進することができる。また、気化部本体は、混合ガス生成空間から混合ガスを排出するガス排出口と、排出口から排出される混合ガスを流通させる混合ガス流路とを有している。このため、排出口から排出される混合ガスは、混合ガス流路を流通する間加熱されることとなり、混合ガスの結露を抑制することができる。
 手段14.前記媒体ガス流路及び前記混合ガス流路は、前記加熱部に沿って設けられている手段13記載の液体気化器。
 手段14では、媒体ガス流路及び混合ガス流路は、加熱部に沿って設けられているため、媒体ガス流路及び混合ガス流路の温度を効率的に上昇させることができる。したがって、媒体ガス流路を通過する際の媒体ガスの加熱と、混合ガス流路を通過する際の混合ガスの加熱とを、更に促進することができる。
 手段15.薬液を前記気化面に供給する薬液吐出口を備え、
 前記薬液吐出口は、前記ガス導入口と前記ガス排出口との間に配置されている手段13又は14に記載の液体気化器。
 手段15では、薬液を前記気化面に供給する薬液吐出口は、ガス導入口とガス排出口との間に配置されているため、薬液供給時においては気化された薬液を効率的に媒体ガスに混合させることができ、薬液供給停止後においては混合ガス生成空間の混合ガスを効率的にパージすることができる。
 手段16.前記張力発生部は、前記柱状体の外周面おいて前記柱状体の軸線方向に直線状に延びるように形成された凹部と、前記凹部に係合するように前記気化器本体及び前記網状体の間に挿入された挿入部材とを有する請求項3記載の液体気化器。
 手段16によれば、簡易な構成により柱状体の外周面に沿って網状体に張力を発生させることができるとともに、凹部により挿入部材のずれを抑制することができる。
実施形態の液体気化システム10と疎水化処理チャンバ30の構成を示すダイアグラム。 液体気化器100の概略構成を示す分解斜視図。 液体気化器100の内部構成を示す拡大断面図。 液体気化器100の内部構成を示す拡大断面図。 ヒータ131,132と温度センサ133,134の装着状態を示す断面図。 液体気化器100の内部構成を示す分解断面図。 気化部120の外観を示す平面図。 気化部120の外観を示す正面図。 気化部120を構成している気化部本体121と筒状メッシュ60と張力発生部材141とを示す部品図。 気化部120が組立てられている途中の状態を示す外観斜視図。 筒状メッシュ60を形成する網状体69の構成を示す拡大平面図。 筒状メッシュ60と気化面87の当接状態の構成を示す断面図。 筒状メッシュ60と気化面87の当接状態の構成を示す断面図。 液体気化器200の構成を示す図。 メッシュ260の固定状態を示す拡大図。
 以下、本発明を具現化した実施形態について、図面を参照しつつ説明する。本実施の形態では、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、それを図1乃至図13に基づいて説明する。
 (実施形態の薬液供給システムの構成)
 図1は、実施形態の液体気化システム10と疎水化処理チャンバ30の構成を示すダイアグラムである。液体気化システム10は、薬液を気化して窒素ガスとの混合ガスを生成して疎水化処理チャンバ30に供給するシステムである。疎水化処理チャンバ30は、フォトリソグラフィープロセスにおいて、レジスト液の塗布の前処理として供給された混合ガスを半導体ウェハW(以下、略してウェハという)の表面に塗布(散布)する装置である。
 薬液には、レジスト液の付着性を向上させる疎水化処理液(ヘキサメチルジシラザン:HMDS)が利用されている。混合ガスは、必ずしも窒素ガスを使用する必要は無く、他の媒体ガスであっても良い。
 液体気化システム10は、薬液を貯蔵する液体タンクXと、吸入流路15と、吐出流路17と、窒素ガス供給路18と、液体気化装置20と、液体気化装置20を制御するコントローラ40と、電空レギュレータ41と、を備えている。液体気化装置20は、液体タンクXから吸入流路15を介して薬液を吸引後に気化し、窒素ガス供給路18から供給された窒素ガスに混合して吐出流路17を介して疎水化処理チャンバ30に供給する。
 液体気化装置20は、吸入流路15に装備された吸入側バルブ13と、ポンプ11と、液体気化器100と、ポンプ11から液体気化器100に薬液を吐出する吐出流路16と、を備えている。ポンプ11は、吸入流路15を介して液体タンクXから薬液を吸引して吐出流路16から液体気化器100に供給するポンプである。ポンプ11は、作動エア供給源42から電空レギュレータ41を介して供給される作動エアによって駆動されるダイアフラムポンプである。電空レギュレータ41は、コントローラ40によって吸入側バルブ13や液体気化器100が有する吐出側バルブ(後述)と連携して制御される。電空レギュレータ41は、液体気化器100の内部における薬液の遮断にも利用される。
 (第1実施形態の液体気化器の構成)
 図2は、液体気化器100の概略構成を示す分解斜視図である。図3は、液体気化器100の内部構成を示す縦断面図である。図4は、液体気化器100の外観を示す下面図である。液体気化器100は、気化器本体110と、気化部120と、薬液導入部材125と、2個のヒータ131,132と、弁アクチュエータ150と、温度センサ133,134とを備えている。気化器本体110は、柱状凹部119と柱状凹部119に連通する弁アクチュエータ装着孔118とが形成されている凹状部材111と、柱状凹部119を気化器本体110の外部から封止する蓋部材112とを備えている。弁アクチュエータ装着孔118は、柱状凹部119の柱状形状の軸方向に垂直に連通する弁アクチュエータ150を装着するための円柱状の貫通孔として形成されている。
 液体気化器100は以下の方法で組立てられる。(1)気化部120に蓋部材112が装着される。(2)凹状部材111に蓋部材112が仮止めされる。(3)気化部120と凹状部材111とに弁アクチュエータ150が装着される。(4)凹状部材111に蓋部材112が締結される。(5)気化部120に2個の温度センサ133,134が装着される。(6)気化部120に2個のヒータ131,132が装着される。(7)蓋部材112に薬液導入部材125が装着される。
 気化部120への蓋部材112の装着は以下のようにして行なわれる。蓋部材112と気化部120とは、一対のピン51,52を使用した位置決めと、一対の通しボルト53,54を使用した締結とによって装着される。位置決めは、蓋部材112の位置決め孔P1と気化部120の位置決め孔P3とにピン51を挿入するとともに、蓋部材112の位置決め孔P2と気化部120の位置決め孔P4とにピン52を挿入することによって行なわれる。締結は、一対の通しボルト53,54を気化部120のバカ穴B3,B4のそれぞれに貫通させて、蓋部材112のネジ孔B1,B2のそれぞれに螺合させることによって行なわれる。
 凹状部材111への蓋部材112の仮止めは以下のようにして行なわれる。凹状部材111は、その向きが柱状凹部119の開口部が鉛直方向の上方に向くように置かれる。蓋部材112は、鉛直方向の上方から気化部120を柱状凹部119に挿入しつつ凹状部材111の当接面111sに当接させられる。蓋部材112のバカ穴B5~B8には、4本のボルト55が挿入され、凹状部材111に形成されている4個のネジ孔h5~h8に螺合される。ただし、4本のボルトB55は、仮止めの状態として緩く装着されている。
 気化部120と凹状部材111とへの弁アクチュエータ150の装着は以下のようにして行なわれる。弁アクチュエータ150は、凹状部材111の弁アクチュエータ装着孔118を貫通し、気化部120に装着される(図3,図4参照)。凹状部材111には、蓋部材112を通じて気化部120が既に組みつけられているが、仮止めの状態なので組み付け公差を吸収して気化部120への弁アクチュエータ150の挿入と締結とを円滑化することができる。これにより、弁アクチュエータ150は、凹状部材111と気化部120とに装着されることになる。
 凹状部材111への蓋部材112の締結は4本のボルト55(図2参照)を締め付けることによって行なわれる。気化器本体110への蓋部材112の締結の際には、組み付け誤差によって弁アクチュエータ150が弁アクチュエータ装着孔118に対してわずかに動くことになる。ただし、弁アクチュエータ150と弁アクチュエータ装着孔118との間の封止は、Oリングの弾性変形によって維持されることになる。弁アクチュエータ装着孔118の直径は、組み付け公差を考慮して弁アクチュエータ150の直径よりもわずかに大きく設定されることになる。
 図5は、液体気化器100へのヒータ131,132と温度センサ133,134の装着状態を示す断面図である。気化部120への2個のヒータ131,132の装着は蓋部材112の貫通孔h1,h2(図2参照)を貫通して、気化部120の装着孔h3,h4に装着される。温度センサ133,134は、コントローラ40に接続され、弁アクチュエータ150の貫通孔h9,h10を貫通して、気化部120の装着孔h11,h12に装着される。温度センサ133,134は、装着状態において装着孔h11,h12の最奥部に感熱部135,136を有している。感熱部135は、ヒータ131よりも気化面87の近傍に配置されていることになる。感熱部136は、ヒータ132よりも気化面87の近傍に配置されていることになる。
 このように、感熱部135,136がそれぞれヒータ131,132よりも気化面87の近傍に配置されているので、気化面としての気化面87の温度変化を直接的に検知することができる。感熱部135,136には、高い応答性を有する熱電対が使用されている。これにより、コントローラ40は、気化の開始や終了に起因する微量な温度変化を検出して気化状態を監視することができる。コントローラ40は、気化面87の温度が70度乃至100度程度の温度で安定するようにヒータ131,132に通電させる。
 混合ガス生成空間116は、柱状凹部119の内壁と気化部120の外面と弁アクチュエータ150の外面とによって囲まれる空間として以下に説明するように形成されている。
 柱状凹部119の内壁は、図2に示されるように相互に対向する位置に配置された一対の半円71,72と、一対の半円71,72を接続する一対の平行線75,76とを底面S1とする柱状の空間(孔)として形成されている。すなわち、柱状凹部119は、底面S1の一対の半円71,72に対応する一対の外周面73,74(図3,4)と、底面S1の一対の平行線75,76に対応する一対の平行面として形成されている天井面77、底面78(図3,4)とに囲まれる空間(孔)として構成されている。対応とは、柱状形状の軸線方向に延びていることを意味している。底面78には、弁アクチュエータ装着孔118が形成され、柱状凹部119に連通している。なお、柱状凹部119の内壁は、第1の柱状形状の柱状空間とも呼ばれる。
 気化部120の外面は、図5に示されるように相互に対向する位置に配置された一対の半円81,82と、一対の半円81,82を接続する上側直線85と下側曲線86とによって囲まれた底面S2(図2参照)を有する柱状体として形成されている。一対の半円81,82は、一対の半円71,72よりもクリアランスCだけ小さな半径の半円(同軸線)として構成されている。なお、気化部120の外面は、第2の柱状形状の外形を有しているとも表現される。
 上側直線85は、図5に示されるように平行線75よりもクリアランスCだけ平行線76に近い位置(鉛直下方)であって、平行線75から蓋部材112側にシフトした位置に配置されている直線である。一方、下側曲線86は、平行線76よりもクリアランスCだけ平行線75に近い位置(鉛直上方)であって、平行線76から蓋部材112側にシフトしたに配置されている直線86a,86c(図2参照)と、上側直線85側に凹状に形成されている曲線86bと、を含む曲線として構成されている。
 気化部120は、底面S2(図2参照)の一対の半円81,82に対応する一対の外周面83,84(図5参照)と、上側直線85に対応する気化面87と、下側曲線86に対応する底面88とを外周としている柱状体として形成されている。底面88には、弁アクチュエータ装着孔118に連通し、弁アクチュエータ150が装着されるための凹部122,123,95(後述、図6参照)が形成されている。気化面87は、薬液の気化において中心的な役割を果たす面となる。
 このように、気化部120の外周面83,84は、柱状凹部119の外周面73,74に対してクリアランスCだけ内側にオフセットした曲面として構成されていることになる。気化部120の気化面87は、柱状凹部119の天井面77に対してクリアランスCだけ内側にオフセットした平面として構成されていることになる。底面88は、柱状凹部119の底面78に対してクリアランスCだけ内側にオフセットした平面を有する曲面として構成されていることになる。
 このような構成によって、混合ガス生成空間116は、柱状凹部119と気化部120とによってクリアランスCの肉厚を有する略筒状の空間として形成されていることになる。
 混合ガス生成空間116には、図3に示されるように窒素ガスを導入するための窒素ガス導入流路114と、混合ガスを吐出するための混合ガス吐出流路117と、薬液を供給するための薬液導入流路91とが以下に説明するように接続されている。
 窒素ガス導入流路114は、薬液導入部材125に形成されている。薬液導入部材125には、蓋部材112が接続され、窒素ガス導入流路114に窒素ガス流路115が連通している。窒素ガス流路115は、図2及び図3に示されるように、蓋部材112に形成され、窒素ガス供給口115aにおいて混合ガス生成空間116に連通している。窒素ガス供給口115aは、混合ガス生成空間116に面する蓋部材112の外表面であって、気化部120の気化面87と柱状凹部119の天井面77とによって挟まれた領域の中心に形成されている。
 なお、窒素ガス供給口115aは、ガス導入口とも呼ばれ、必ずしも単一である必要は無く、蓋部材112の外表面が混合ガス生成空間116に接する環状の面に沿って複数個設けられていても良い。
 混合ガス吐出流路117は、気化器本体110の凹状部材111に形成され、底面S1の図心位置に配置されている混合ガス吐出口117aで混合ガス生成空間116に連通している。混合ガス吐出口117aは、混合ガス生成空間116の最下流位置となる。なお、混合ガス吐出口117aは、ガス排出口とも呼ばれる。
 このように、気化器本体110には、混合ガス生成空間116に窒素ガスを導入するための窒素ガス導入流路114、窒素ガス流路115及び窒素ガス供給口115aと、混合ガス生成空間116から窒素ガスと気化した薬液の混合ガスを吐出するための混合ガス吐出口117a及び混合ガス吐出流路117とが形成されている。
 一方、混合ガス生成空間116に薬液を導入するための薬液流路は、以下のように構成されている。
 図3及び図5には、弁アクチュエータ150のダイアフラム弁体151が薬液流路を閉鎖した状態が示されている。薬液流路は、薬液導入部材125と蓋部材112と気化部120の気化部本体121とに形成されている各流路と弁アクチュエータ150とによって構成されている。
 薬液の各流路は以下のように連通している。薬液導入部材125には、薬液導入流路91(図3参照)が形成されている。蓋部材112には、薬液導入流路91と連通している薬液導入流路92が形成されている。気化部本体121には、蓋部材112に締結されることによって薬液導入流路92に連通している薬液供給流路93が形成されている。薬液供給流路93は、薬液流入ポート94を介して弁室96に接続されている。弁室96には、弁座97が形成されている。
 図6は、気化部本体121と弁アクチュエータ150の内部構成を示す拡大分解断面図である。弁室96は、弁アクチュエータ150のダイアフラム弁体151が凹部95に対して組みつけられることによって構成されている。すなわち、気化部120には、弁アクチュエータ150が装着されることによって弁室96を有する遮断弁が一体的に形成されていることになる。遮断弁は、制御バルブとも呼ばれる。なお、気化部本体121は、気化面87が鉛直上方を向く水平面となる姿勢で設置された状態で機能する。
 弁室96には、薬液吐出流路98を介して薬液吐出口99が接続されている。薬液吐出口99は、混合ガス生成空間116に連通している。薬液吐出口99の位置は、気化部120の気化面87において、窒素ガス供給口115aの形成位置を所定の軸方向にシフトさせた位置に配置されている。所定の軸方向とは、筒状の柱状空間として形成されている混合ガス生成空間116の軸方向であって窒素ガスの流れる方向を意味している。なお、気化面87は、薬液供給面とも呼ばれる。
 薬液吐出流路98は、ダイアフラム弁体151によって薬液吐出口99の近傍の弁座97で閉鎖することができるので、薬液吐出流路98の短縮化が実現されている。これにより、薬液の供給停止後において薬液供給流路93の内部で薬液が気化して薬液を押し出すことによる薬液の漏出を効果的に抑制することができる。一方、弁室96は、鉛直上方の位置で薬液吐出流路98に連通しているので、薬液導入前に残留している気泡が滞留しにくい形状を有していることになる。このような漏出や気泡の吐出は、薬液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薬液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。
 一方、薬液吐出流路98は、2個のヒータ131,132によって挟まれているので、加熱中と加熱直後は高温状態に維持することができる。これにより、薬液吐出流路98は、高温状態に維持されていることになるので、薬液の供給停止後において薬液吐出流路98の内部の薬液を直ちに気化することができる。この結果、気化の遅延に起因する薬液の気化量のばらつきが抑制され、薬液の供給量の高精度化を実現することができる。
 弁アクチュエータ150は、図6に示されるように以下のように構成されている。弁アクチュエータ150は、ダイアフラム弁体151と、ピストンロッド152と、スプリング157と、遮断弁本体155と、裏蓋156とを備えている。ダイアフラム弁体151には、ピストンロッド152が接続されている。ピストンロッド152には、摺動部154とピストン153とが形成されている。
 摺動部154は、遮断弁本体155に形成されている円筒状の凹部であるガイド部159の内部で摺動する部材である。ピストン153は、遮断弁本体155の内部においてガイド部159に連通して形成されているシリンダ部158の内部で摺動し、圧力制御室153a(図3,図5参照)を区画する部材である。圧力制御室153aには、作動エア流路59を介して作動エアポート58から作動エアが供給される。作動エアポート58は、図1に示されるように電空レギュレータ41に接続されている。
 ピストンロッド152は、ダイアフラム弁体151で薬液吐出流路98を閉鎖する方向に渦巻きコイル状のスプリング157で付勢され、圧力制御室153aの加圧によって薬液吐出流路98を開放する方向に操作することができる。スプリング157は、裏蓋156で固定されている。裏蓋156は、遮断弁本体155の内部に形成されている溝部158gに嵌合している弾性リング156Rによって固定されている。
 このように、本実施形態は、媒体ガスを搬送する外側管部として機能する気化器本体110と、薬液を搬送する内側管部として機能する気化部本体121とからなる二重管構造を有しているので、容積効率の高い実装を可能としている。一方、内側管部は、弁アクチュエータの使用によって一体的に構成された遮断弁を実装して容積効率をさらに高めている。弁アクチュエータは、二重管構造の軸線と垂直な方向に装着されているので、二重管構造の軸線方向の全長を長くすること無く実装することができる。
 本構成は、薬液の供給を停止するだけで、混合ガスの流路をパージ(掃気)することができるという利点をも有している。すなわち、窒素ガス供給口115aは、薬液の供給を停止し、混合ガスの最上流位置から窒素ガスの供給を継続するだけで、混合ガス生成空間116から疎水化処理チャンバ30までのすべての流路をパージすることができる。
 従来の方法では、気化の停止は、混合ガスの配管と窒素ガスの配管とを相互に切り替えることによって気化の停止と開始とが行われていたので、停止時にはバブリング位置等の気化位置から切り替え弁(図示せず)までの配管に混合ガスの滞留が発生していた。この配管には、気化位置からチャンバまでの長い距離を供給する長い配管が使用されていたので、切り替え位置をチャンバの近くとすれば、気化位置から切り替え位置までの長い距離に滞留し、切り替え位置を気化位置の近くとすれば気化の再開時に混合ガスがチャンバに到達するまでのタイムラグが大きくなるといったトレードオフの問題を生じさせていた。
 しかし、本構成では、配管の切り替えが不要で滞留が発生しないので、このようなトレードオフの問題を解決し、滞留により劣化した混合ガスの供給を排除することができる。これにより、混合ガスの品質の確保を通じてプロセスの品質を向上させることができる。
 図7乃至図10を参照して気化部120の構成を説明する。
 図7乃至図10は、気化部120の構成を示している。図7は、気化部120の外観を示す下面図である。図8は、気化部120の外観を示す正面図である。図9は、気化部120を構成している気化部本体121と筒状メッシュ60と張力発生部材141とを示す部品図である。図10は、気化部120が組立てられている途中の状態を示す外観斜視図である。
 気化部120は、図9に示されるように気化部本体121と、弁アクチュエータ150と、筒状メッシュ60と、2個の張力発生部材141,142とを備えている。気化部本体121は、たとえば薬液に対して濡れ性を有するアルミニウム製の部品であり、前述のように弁アクチュエータ150が装着される凹部122,123,95(図6参照)を除いて柱状の外形形状を有している。
 気化部本体121の柱状の外形形状は、薬液吐出口99が図心位置に形成されている気化面87と、気化面87を挟む一対の外周面83,84とを外周面の一部としている。この外周面は、筒状メッシュ60によって覆われている。筒状メッシュ60は、たとえばステンレス製の線材を網目状に規則的に編むことによって面状に形成されている網状体69を巻いて接続部60sにおいて縫い付けられている部材である。
 気化部120は、図10に示されるように蓋部材112への装着に先立って以下のように組立てられる。(1)気化部本体121に対して筒状メッシュ60が装着される。(2)筒状メッシュ60に形成されている正方形の切り欠き部(孔部あるいは欠落部)60hに、気化部本体121の凹部122が全て入るように筒状メッシュ60の位置が調整される。(3)気化部本体121に対して2個の張力発生部材141,142が装着される(図8参照)。張力発生部材141,142は、それぞれ4個のネジ145を張力発生部材141,142の孔146を貫通させて、気化部本体121の8個のネジ孔147に螺合させることによって気化部本体121に装着される。張力は、4個のネジ145のねじ込み量によって調整することが可能である。
 張力発生部材141,142は、筒状メッシュ60に対して周方向の張力を発生させる部材である。周方向の張力は、一対の連続曲面である外周面83,84(図9参照)に沿って発生させられている。外周面83,84は、薬液吐出口99が形成されている気化面87を挟む位置において気化面87と連続しているので、気化面87と筒状メッシュ60とが当接させられていることになる。
 さらに、気化面87及び外周面83,84は、柱状体の外周面の一部として形成されているので、筒状メッシュ60を隙間なく巻きつけることができる。これにより、気化面87と筒状メッシュ60との当接が簡易に実現されているとともに、温熱環境の変化や経年変化(たとえば網状体の塑性変形やクリープ)による網状体の緩みを抑制することができる。この結果、網状体と気化面との間の相互の当接を確実に維持されることになる。
 筒状メッシュ60には、図10に示されるように金属製の一対の補強部材60R1,60R2が装着されている。補強部材60R1,60R2は、張力発生部材141,142による張力を軸線方向において均一に筒状メッシュ60に伝達するための部材である。補強部材60R1は、一対の部材が筒状メッシュ60を内側と外側から挟むことによって筒状メッシュ60に固定されている。固定は、一対の部材が筒状メッシュ60を挟んだ状態で相互に接着されていてもよいし、相互に溶着されていてもよい。これにより、張力発生部材141,142は、筒状メッシュ60が弾性を有していても気化面87上において均一に張力を発生させることができる。
 図11は、筒状メッシュ60を形成する網状体69の構成を示す拡大平面図である。筒状メッシュ60は、面状(平板状)に形成されている網状体69を材料として形成されている。網状体69は、いずれも薬液に対して濡れ性を有する縦線材61,63,65,67と横線材62,64,66,68とを相互に網目状に編む(織る)ことによって形成されている。縦線材61,63,65,67と横線材62,64,66,68は、いずれも薬液に対して濡れ性を有する材料で形成されている。
 本実施形態では、網状体69(メッシュ)として、線径(縦線材61や横線材62等の径)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。網状体69は、気化面87に当接した状態で載せられている。なお、線径や線間距離は、薬液に応じて適切な値に設定することが好ましい。
 網状体69には、その面内方向に規則的に配列されている網目空間(たとえば網目空間T1,T3)が形成されている。網目空間T1は、2本の縦線材63,65と2本の横線材64,66とによって囲まれている正方形(平面状)の微細(0.15mm×0.15mm)な空間である。網目空間T3は、2本の縦線材63,65と2本の横線材62,64とによって囲まれている平面状の微細な空間である。網目空間T1は、微細な空間なので薬液と線材63,64,65,66との間の分子間力によって薬液を吸引して薬液の膜を形成することができる(毛細管現象)。
 ただし、相互に隣接する網目空間同士(たとえば網目空間T1と網目空間T3)の間には、毛細管現象によって薬液を流通させる構造が形成されていないので、薬液を広げて薄膜を形成する機能が十分でないことが本発明者によって見出された。網状体69の面内に薬液を十分に伝播させることができないからである。すなわち、網状体69の一部に薬液を供給しても薬液の伝播速度が遅いので、蒸散下では薬液の供給が間に合わない部分が生じてしまうからである。この結果、網状体69単体では、薬液の膜の面積を安定させることができない(たとえば薄膜が広く広がらない、蒸散に起因する薄膜の斑化等)ことが見出された。
 図12は、筒状メッシュ60と気化面87の当接状態の構成を示す断面図である。筒状メッシュ60と気化面87の当接は、筒状メッシュ60の面内方向(気化面87の面内方向)に規則的に配列されている薬液供給空間(たとえば薬液供給空間T2,T4)を形成している。
 薬液供給空間T2は、気化面87と縦線材65と横線材64とによって囲まれている空間である。薬液供給空間T2は、気化面87と縦線材65の当接と、縦線材65と横線材64の当接と、横線材64と気化面87の当接C1とによって閉じた空間として形成されている。薬液供給空間T4は、気化面87と縦線材61と横線材64とによって囲まれている空間である。薬液供給空間T4は、気化面87と縦線材61の当接と、縦線材61と横線材64の当接と、横線材64と気化面87の当接C1とによって閉じた空間として形成されている。
 気化面87と縦線材61の当接並びに気化面87と縦線材65の当接力は、横線材64に印加される張力によって発生する。横線材64に印加される張力は、縦線材65を気化面87側に移動させて(押し付けて)直線化しようとするからである。気化面87と各線材(横線材と縦線材の双方)との当接は、いずれの位置でも同様のメカニズムで働くことが分る。
 薬液供給空間T2,T4は、線材61、65と気化面87とによって囲まれることによって形成されて網状体69の面内方向に規則的に配列されているので、各線材と気化面87とに沿って網状体の面内方向に薬液を均一に供給して薬液の均一な薄膜化状態を実現することができる。薬液の均一な薄膜化状態は、主として以下の2つの理由によって各線材と気化面87とに沿って網状体の面内方向(2次元方向)に薬液を均一に供給することによって実現される。
 第1の理由は、縦線材61,63,65,67が気化面87に当接する位置(線材の交差位置)では、横線材62,64,66,68が気化面87から分離され、逆に、横線材62,64,66,68が気化面87に当接する位置では、縦線材61,63,65,67が気化面87から分離され、各線材の長手方向に沿って薬液が流れるための空間が確保されているからである。一方、各線材の長手方向に沿った流れは、各線材と気化面87の双方が濡れ性を有しているので、各線材と気化面87の隙間に沿って発生する毛細管現象によって実現されている。これにより、縦線材や横線材の各々の長手方向に沿って円滑に薬液が流れることができるのである。
 第2の理由は、縦線材と横線材の各交差位置では、薬液供給空間が形成されているので、縦線材に沿った流れと横線材に沿った流れとに薬液の流れが円滑に分岐することができる。これにより、網状体69の面方向の2次元方向に均一に薬液を供給することができる。この結果、薬液の蒸散によって薬液保持空間に保持されている薬液の減少に応じて円滑に薬液を供給することが可能となるので、薬液の均一な薄膜化状態が維持されることになる。
 このように、本実施形態の気化部120は、網状体69の面内方向に規則的に配列されている薬液供給空間(薬液供給機能)と網目空間(薄膜維持機能)の相乗的な働きによって薬液の薄膜化を実現するとともに、薬液の蒸散に対しても薬液の薄膜状態を維持するように毛細管現象を働かせることができる。本構成は、線材を網目状に編むことによって面状に形成されている網状体69の外形形状の規則性によって実現されている。
 すなわち、網状体69では、網状体69の面内方向に網目空間が規則的に配列され、規則的に配列された網目空間に対して規則的に形成されている薬液供給空間において薬液の供給路の確保と分岐とが実現されているので、毛管流入による均一な薄膜の形成と均一な薬液の供給とが実現されていることになる。逆に、たとえばフィルム状の部材に網目状の孔を形成しても薬液供給空間が形成されないので、本発明の効果は奏し得ないことになる。
 このような網状体69と気化面87とによって形成される構造は、出願時の当業者の技術常識に反するものである。いわゆるメッシュとしての網状体69は、網目の面内における網目の大きさ利用してフィルタに利用することが出願時の当業者の技術常識である。しかしながら、本発明者は、フィルタの面外方向の構造(形状等)に着目し、その構造と気化面87との当接によって新規な構造を創作し、薬液の気化に要請される薬液の薄膜化と薄膜への薬液の安定的かつ大量の供給を実現しているのである。
 図13は、筒状メッシュ60と気化面87の当接状態の構成を示す断面図である。具体的には、たとえば線材が気化面87に規則的に近接して、ギャップGが発生して一部が切れた状態で形成されている空間T2a,T4aも薬液供給空間に含まれる。一部が切れた状態で囲まれた空間も毛細管現象を生じさせるからである。このように、薬液供給空間は、広い意味を有し、必ずしも線材と気化面87とによって完全に囲まれて閉じた空間を形成する必要はなく一部が切れていても良い。
 本実施形態の効果は以下の通りである。
 (1)複数の網目空間によって薬液の均一な薄膜化状態を実現し、薬液供給空間によって2次元方向に均一に薬液を供給することができる。これにより、円滑かつ大量の気化量を小型の気化器で実現することができる。
(2)気化面と網状体の平面的な構造によって薬液の供給と気化とが実現されているので、たとえば3次元的な構造体(たとえば発泡体)によって薬液の表面積を大きくする方法と相違し、3次元的な構造体の内部に滞留する薬液の劣化の問題を生じさせない。
(3)気化面と網状体の平面的な構造を有するので、薄膜の形成において無駄な部分が存在せず容積効率が高い。これにより、小型化が実現可能となるので、ウェハを格納するチャンバの近傍に気化器を配置することができる。
(4)薬液が媒体ガス(窒素ガス)に晒され続ける状態(たとえばバブリング)に起因する薬液の劣化を防止することができる。本実施形態では、気化の直前まで媒体ガスと接触しないからである。
(5)気化面と網状体とによって簡易に構成することができる。
 (第2実施形態の液体気化器の構成)
 図14は、液体気化器200の構成を示す図である。(a)は、液体気化器200の上面図であり、(b)は、(a)のB-B線断面図である。第1実施形態の液体気化器100では、気化器本体110に窒素ガス供給口115a(ガス導入口)及び混合ガス排出口117a(ガス排出口)が設けられていたが、第2実施形態の液体気化器200では、気化部本体221に窒素ガス供給口215a(ガス導入口)及び混合ガス排出口217a(ガス排出口)が設けられている。そして、窒素ガス供給口115aから混合ガス生成空間116へ窒素ガスが導入され、混合ガス排出口217aから混合ガスが排出される。なお、第1実施形態と同一の部材については、同一の符号を付すことにより説明を省略する。
 蓋部材212には、第1ブロック271及び第2ブロック273が取り付けられている。第1ブロック271の内部には、窒素ガス導入流路272が設けられており、第2ブロック273の内部には、混合ガス吐出流路274が設けられている。そして、窒素ガス導入流路272から窒素ガスが導入され、混合ガス吐出流路274から混合ガスが吐出される。
 蓋部材212の内部には、窒素ガス流路214が設けられており、上記窒素ガス導入流路272が窒素ガス流路214に接続されている。窒素ガス流路214は、気化部220の軸線方向に垂直な方向から軸線方向へと屈曲して延び、蓋部材212における凹状部材111側の端面で開口している。また、蓋部材212の内部には、混合ガス流路213が設けられており、上記混合ガス吐出流路274が混合ガス流路213に接続されている。混合ガス流路213は、気化部220の軸線方向に垂直な方向から軸線方向へと屈曲して延び、蓋部材212における凹状部材111側の端面で開口している。
 気化部本体221の内部には、窒素ガスを流通させる窒素ガス流路215(媒体ガス流路)が設けられており、上記窒素ガス流路214が窒素ガス流路215に接続されている。窒素ガス流路215は、気化部本体221の軸線方向へ延びており、気化部本体221の内部から気化面87を加熱するヒータ132(加熱部)に沿って設けられている。詳しくは、窒素ガス流路215は、ヒータ132の側方において、ヒータ132に平行に設けられている。また、気化部本体221の内部には、混合ガスを流通させる混合ガス流路217(混合ガス流路)が設けられており、上記混合ガス流路213が混合ガス流路217に接続されている。混合ガス流路217は、気化部本体221の軸線方向へ延びており、気化部本体221の内部から気化面87を加熱するヒータ131(加熱部)に沿って設けられている。詳しくは、混合ガス流路217は、ヒータ131の側方において、ヒータ131に平行に設けられている。
 窒素ガス流路215及び混合ガス流路217は、それぞれ気化部本体221の軸線方向において気化部本体221の中央付近まで延びており、気化面87側へ延びる窒素ガス供給口115a及び混合ガス排出口117aによってそれぞれ気化面87に開口している。薬液吐出口99は、窒素ガス供給口115aと混合ガス排出口117aとの間に配置されている。窒素ガス供給口115a及び混合ガス排出口117aの断面形状は、気化部本体221の軸線方向を長手方向とする長円形となっている。このため、気化部本体221の軸線方向に垂直な方向において、窒素ガス供給口115aから混合ガス排出口117aへ流れる窒素ガスを、気化部本体221の軸線方向へ拡散させ易くなる。また、気化部本体221の軸線方向へ拡散した窒素ガス及び混合ガスを、混合ガス排出口117aへ収集し易くなる。
 こうした構成によれば、ヒータ131,132により気化面87を加熱することにより、気化部本体221の温度が上昇する。そして、窒素ガスは、窒素ガス流路215を通過する間に加熱されて、窒素ガス供給口115aから混合ガス生成空間116へ導入される。また、混合ガス排出口117aから排出される混合ガスは、混合ガス流路217を流通する間加熱されることとなる。さらに、窒素ガス流路215及び混合ガス流路217は、それぞれヒータ132,131に沿って設けられているため、窒素ガス流路215及び混合ガス流路217の温度を効率的に上昇させることができる。
 また、図15(a)に示すように、気化部本体221の外周面のうち曲面で形成される外周面83,84(図15では外周面84のみ表示)には、気化部本体221の軸線方向に直線状に延びるように凹部243がそれぞれ形成されている。メッシュ260は、気化部本体221に巻き付けられて、その端部が押さえ部材244と気化部本体221との間に挟まれている。押さえ部材244は、固定部材245によって、気化部本体221に固定されている。メッシュ260の端部は、押さえ部材244と固定部材245との間から、外側へと導かれている。こうした固定構造によれば、メッシュ260に取り付け用の孔を形成する必要がなく、メッシュ260の構成を簡素化することができる。メッシュ260を気化部本体221に巻き付ける際には、メッシュ260を押さえ部材244により押さえながら弛みのないように引っ張る。そして、固定部材245によって、押さえ部材244を気化部本体221に固定する。これにより、メッシュ260は、気化部本体221に略密着させられた状態となる。なお、図15(b)は、メッシュ260のみを取り出した状態を表示している。
 このようにメッシュ260が気化部本体221の外周面に巻き付けられて固定された状体では、メッシュ260と上記凹部243との間に隙間が生じることとなる。そこで、凹部243に係合するように、凹状部材111とメッシュ260との間に、気化部本体221の軸線方向から挿入部材242が挿入されている。挿入部材242は、丸棒状に形成されており、その断面の半径は凹部243の曲率半径と略等しくなっている。挿入部材242の先端部は、他の部分よりも若干細くなっており、その先端部からメッシュ260を凹部243へ押し付けつつ挿入されている。これにより、凹部243とメッシュ260との間の隙間が縮められ、気化部本体221の外周方向に沿ってメッシュ260に張力を発生させることができる。その結果、メッシュ260の皺が伸ばされ、メッシュ260は気化部本体221に、より強く密着させられた状態となる。
 本実施形態の効果は以下の通りである。なお、ここでは、第1実施形態と異なる効果のみを述べる。
 (1)窒素ガスは、窒素ガス流路215を通過する間に加熱されて、窒素ガス供給口115aから混合ガス生成空間116へ導入されるため、薬液の気化を促進することができる。
(2)混合ガス排出口117aから排出される混合ガスは、混合ガス流路217を流通する間加熱されるため、混合ガスの結露を抑制することができる。
(3)窒素ガス流路215及び混合ガス流路217は、それぞれヒータ132,131に沿って設けられているため、窒素ガス流路215を通過する際の窒素ガスの加熱と、混合ガス流路217を通過する際の混合ガスの加熱とを、更に促進することができる。
(4)窒素ガス供給口115a及び混合ガス排出口117aの断面は、気化部本体221の軸線方向を長手方向とする長円形となっている。これにより、窒素ガスを気化部本体221の軸線方向へ拡散させ易くなるとともに、窒素ガス及び混合ガスを混合ガス排出口117aへ収集し易くなる。
(5)簡易な構成により気化部本体221の外周面に沿ってメッシュ260に張力を発生させることができるととともに、凹部243により挿入部材242のずれを抑制することができる。
 (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、線材の断面形状は真円であるが、必ずしも真円である必要はなく、楕円形や多角形(4角形や6角形等)であってもよい。
 (2)上記実施形態では、100メッシュの粗さのステンレス製の網状体(メッシュ)69を使用したが、他の粗さの網状体を使用してもよく、網状体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。網状体は、必ずしも金属である必要は無く、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。網状体の材質や粗さは、気化させる薬液の濡れ性や粘性といった薬液の性質に応じて適宜設定することができる。
 (3)上記実施形態では、網目空間の形状は、正方形であるが、たとえば六角形やひし形であっても良い。
 (4)上記実施形態では、網状体の編み方は、線材を1本ずつ交差させる平織(ひらおり)であるが、たとえば綾織(あやおり)のような他の織り方(編み方)でもよい。本発明は、一般に線材を網目状に規則的に編むことによって面状に形成されている網状体を利用可能である。
 さらに、縦線材と横線材のピッチは、上述の実施形態では同一ピッチであるが、たとえば横線材のピッチを縦線材のピッチよりも小さくするようにしてもよい。こうすれば、毛管流入の速度を方向に応じて変える(調整する)ことができる。
 (5)上記実施形態では、網状体と気化面の当接が網状体への張力の印加によって実現されているが、たとえば磁力(磁性メッシュの利用)や粘着力、目の粗い構造部材による圧力印加といった方法によって発生させてもよい。
 (6)上記実施形態では、薬液吐出口は、気化面に形成されているが、たとえば柱状凹部119の側(気化面の反対側)から供給しても良い。ただし、気化面の反対側から薬液を供給する場合には、網状体の面外方向において、その網状体に対して薬液吐出口に表面張力によって形成される薬液の液滴の直径よりも短い距離に配置されていることが好ましい。
 こうすれば、薬液供給口の先端に形成される液滴に起因する薬液供給口の周囲への薬液の付着に起因するパーティクルの発生を抑制することができる。網状体は、毛細管現象によって薬液を吸引して過大な液滴の発生を抑制することができるからである。
 (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液体気化システム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。
 10…液体気化システム、11…ポンプ、13…吸入側バルブ、15…吸入流路、16…吐出流路、17…混合ガス供給流路、18…窒素ガス供給路、20…液体気化装置、30…スピンコータ、40…コントローラ、41…電空レギュレータ、42…作動エア供給源、60…筒状メッシュ、69…網状体、87…気化面、99…薬液吐出口、100…液体気化器、110…気化器本体、111…凹状部材、112…蓋部材、116…混合ガス生成空間、118…弁アクチュエータ装着孔、119…柱状凹部、120…気化部、121…気化部本体、131,132…ヒータ、133,134…温度センサ、141,142…張力発生部材、150…弁アクチュエータ。

Claims (16)

  1.  薬液供給口から供給された薬液を気化させて媒体ガスに混合させる液体気化器であって、
     前記媒体ガスを導入するガス導入口と、前記ガス導入口から導入された媒体ガスに気化された前記薬液を混合して混合ガスを生成するための混合ガス生成空間と、前記混合ガスを排出するガス排出口とを有する気化器本体と、
     前記混合ガス生成空間の内部に配置され、前記供給された薬液を気化させる気化部と、を備え、
     前記気化部は、気化面が形成されている気化部本体と、線材を網目状に規則的に編むことによって面状に形成されている網状体とを有し、
     前記網状体は、前記線材によって囲まれている空間であって、前記網状体の面内方向に規則的に配列されている複数の網目空間を形成し、
     前記気化部は、前記網状体と前記気化面とが相互に当接することによって前記線材と前記気化面とによって囲まれている空間であって、前記網状体の面内方向に規則的に配列されている複数の薬液供給空間を形成している液体気化器。
  2.  前記気化面は、柱状体の外周面の一部として形成され、
     前記網状体は、前記柱状体の外周方向に沿って巻きつけられている請求項1記載の液体気化器。
  3.  前記気化部は、前記柱状体の外周方向に沿って前記網状体に張力を発生させる張力発生部を有している請求項2記載の液体気化器。
  4.  前記気化面は、前記網状体の側の面外方向に突出する凸状の面が連なって形成されている連続曲面を含み、
     前記気化部は、前記連続曲面に沿って前記網状体に対して張力を発生させることによって、前記網状体と前記気化面とを当接させている請求項1乃至3のいずれか1項に記載の液体気化器。
  5.  前記気化面は、前記薬液が供給される平面である薬液供給面と、前記薬液供給面を挟む位置において前記平面と連続している一対の前記連続曲面とを含み、
     前記気化部は、前記一対の連続曲面に沿って前記網状体に対して張力を発生させることによって、前記一対の連続曲面に挟まれている平面と前記網状体とを当接させている請求項4記載の液体気化器。
  6.  薬液を前記気化面に供給する薬液吐出口を備え、
     前記薬液吐出口は、前記網状体に当接している気化面に形成されている請求項1乃至5のいずれか1項に記載の液体気化器。
  7.  薬液を前記気化面に供給する薬液吐出口を備え、
     前記薬液吐出口は、前記網状体の面外方向において、前記網状体から所定の距離だけ離れた位置に配置され、
     前記所定の距離は、表面張力によって前記薬液吐出口に形成される薬液の液滴の直径よりも短い距離である請求項1乃至5のいずれか1項に記載の液体気化器。
  8.  前記気化部本体は、前記気化部本体の内部に加熱部を有している請求項6又は7に記載の液体気化器。
  9.  前記気化部本体は、
     前記薬液吐出口への薬液の供給を制御する制御バルブと、
     前記薬液吐出口と前記制御バルブとを接続する薬液吐出流路と、
     前記薬液吐出流路を挟む位置に配置された複数の加熱部と、
    を有している請求項6記載の液体気化器。
  10.  前記気化器本体は、第1の柱状形状の柱状空間として前記混合ガス生成空間を形成している外側管部を有し、
     前記気化部本体は、前記混合ガス生成空間の内部に配置され、前記第1の柱状形状の軸線と平行な軸線の第2の柱状形状の外形を有する管部であって、前記第2の柱状形状の軸線方向の薬液供給流路が形成されている内側管部を有し、
     前記外側管部を貫通して前記内側管部に装着されている弁アクチュエータを備え、
     前記弁アクチュエータは、前記薬液供給流路と前記薬液吐出流路の連通状態を制御する弁体を有する請求項9記載の液体気化器。
  11.  前記薬液吐出口は、前記第1の柱状形状の軸線方向において、前記ガス導入口と前記ガス排出口との間に配置されている請求項10記載の液体気化器。
  12.  前記ガス排出口は、前記第1の柱状形状の軸線方向において、前記第1の柱状形状の柱状空間の混合ガス生成空間の底面と前記気化部本体の底面との間の隙間に形成される空間に対して少なくとも一部が連通する位置に配置されている請求項11記載の液体気化器。
  13.  薬液供給口から供給された薬液を気化させて媒体ガスに混合させる液体気化器であって、
     媒体ガスに、気化された前記薬液を混合して混合ガスを生成するための混合ガス生成空間を有する気化器本体と、
     前記混合ガス生成空間の内部に配置され、前記供給された薬液を気化させる気化部と、を備え、
     前記気化部は、気化面が形成されている気化部本体と、線材を網目状に規則的に編むことによって面状に形成されている網状体とを有し、
     前記気化部本体は、前記気化部本体の内部から前記気化面を加熱する加熱部と、前記媒体ガスを流通させる媒体ガス流路と、前記媒体ガス流路を流通する前記媒体ガスを前記生成空間へ導入するガス導入口と、前記生成空間から前記混合ガスを排出するガス排出口と、前記排出口から排出される前記混合ガスを流通させる混合ガス流路とを有し、
     前記網状体は、前記線材によって囲まれている空間であって、前記網状体の面内方向に規則的に配列されている複数の網目空間を形成し、
     前記気化部は、前記網状体と前記気化面とが相互に当接することによって前記線材と前記気化面とによって囲まれている空間であって、前記網状体の面内方向に規則的に配列されている複数の薬液供給空間を形成している液体気化器。
  14.  前記媒体ガス流路及び前記混合ガス流路は、前記加熱部に沿って設けられている請求項13記載の液体気化器。
  15.  薬液を前記気化面に供給する薬液吐出口を備え、
     前記薬液吐出口は、前記ガス導入口と前記ガス排出口との間に配置されている請求項13又は14に記載の液体気化器。
  16.  前記張力発生部は、前記柱状体の外周面おいて前記柱状体の軸線方向に直線状に延びるように形成された凹部と、前記凹部に係合するように前記気化器本体及び前記網状体の間に挿入された挿入部材とを有する請求項3記載の液体気化器。
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