JPH055941Y2 - - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ 本考案は、半導体素子や光フアイバーを製造す
るために使用される液体または固体原料（例えば
SiCl₄，GeCl₄，WF₆，TEOS等）の気化供給を精
密かつ安定に制御するための原料気化供給制御装
置に関するものである。

［従来の技術］ 従来、半導体素子や光フアイバーを製造するた
めの原料を気化して供給する方法として、キヤリ
アガスを用いないで、フアン及びフイン付ヒータ
による強制対流を利用した恒温槽内に、原料容
器、質量流量計、それらの間の配管、及び必要な
バルブを収容し、それらを高温に保つて流量制御
を行う方法がある。第３図はその構成を示すもの
で、恒温槽１内に、原料容器２、質量流量計３、
流路の切換えに必要なバルブ４，４，…、並びに
それらを接続する配管５を配設し、それらを高温
に保つためのフイン付ヒータ６の熱をフアン７よ
る強制対流により循環させ、恒温槽内を高温に保
つている。

しかしながら、このような装置により原料の気
化制御を行う場合、次のような問題点があつた。

(1) 恒温槽１内の強制対流では、恒温槽内に配管
５及び原料容器２等があるため、風の当り易い
所と当りにくい所ができてしまう。それによつ
て、配管５に温度の低い箇所があると、液体原
料の液化等がおこり、温度の高い部分が質量流
量計３の付近にあれば、流量制御に支障をきた
すおそれがある。

また、配管の設計変更のたびに、風の当り具
合が変化するため、温度測定及び調整が必要と
なり、設計コストが高くなる。

(2) 質量流量計３のガス流路部、バルブのガス流
路部は、SUS316の角材等でできているため、
熱容量が極めて大きく、恒温槽１の強制対流の
みで内部まで均一の温度とするには時間がかか
つた。

(3) フアン７及びフイン付ヒータ６のスペースや
風通しをよくするためのバルブ等の間のスペー
スが必要であり、装置が大がかりとなる。

［考案が解決しようとする問題点］ 上述の原料気化供給装置においては、恒温槽内
の各部が必ずしも高精度に均一な温度である必要
はなく、例えば、原料容器２のように数℃程度の
範囲で温度が低めでよい部分、ガス系のパージラ
イン等のように温度が多少高めで良い部分、質量
流量計３付近や原料の流れる配管５、バルブ４付
近のように、厳密に一定温度でなければならない
部分に分けることができる。

本考案は、このような点を考慮し、簡単な手段
によつて、上述の従来の問題点を解消しながら、
各部を適切な温度範囲に制御できるようにした原
料気化供給制御装置を得ようとするものである。

［問題点を解決するための手段］ 上記目的を達成するため、本考案においては、
原料容器に収容した原料を加熱気化し、気化した
原料を質量流量計及びバルブ、並びにそれらを接
続する原料ガス供給配管を介して送出するように
した原料気化供給制御装置において、恒温槽内を
ヒータ内蔵のヒーテイングプレートにより上下の
室に分割し、上室内において、温度制御されるヒ
ーテイングプレート上に質量流量計及びバルブの
通路形成部材を密着して取付けると共に、それら
を接続する原料ガス供給配管を所要の高さに配設
し、下室内に、内部の原料温度を一定に保持する
ように制御された原料容器を配設する、という技
術的手段を採用している。

［作用］ ヒーテイングプレート上に密着させた質量流量
計やバルブの通路形成部材は、熱容量が大きい
が、ヒーテイングプレートからの直接的な熱伝導
により加熱されるので、一定温度にするための時
間が短縮される。また、ヒーテイングプレートに
より区画した上室に質量流量計、バルブ及びそれ
らを接続する配管を適切に配設しているので、簡
単な手段によつて、各部が適切な温度範囲に制御
される。

［実施例］ 第１図及び第２図は本考案に係る原料気化供給
制御装置の実施例を示している。

この原料気化供給制御装置において、断熱材の
壁によつて囲まれた恒温槽１１内は、ヒータ内蔵
のヒーテイングプレート１２を水平に配置して、
その内部を上室１３と下室１４に分割している。
このヒーテイングプレート１２は、恒温槽１１内
を上下に気密に仕切るものではなく、上室１３と
下室１４との間に大きな空気の流れが生じないよ
うにする程度のものである。

上記ヒーテイングプレート１２は、下層を断熱
層１５とし、その上層にステンレス鋼やアルミニ
ウム等のような熱伝導率の良い材料からなる伝熱
板１６を重設し、さらにその上層の必要部分に薄
板状のヒータ１７を密着させたものである。

ヒーテイングプレート１２により区画された上
室１３内には、質量流量計２０、流路の切換えに
必要なバルブ２１，２１，…、並びにそれらを接
続する原料ガス供給配管２２を配設し、質量流量
計２０及びバルブ２１は、内部に流体の通路が形
成された熱容量の大きい通路形成部材２０ａ，２
１ａを熱伝導により直接加熱するため、ヒーテイ
ングプレート１２上に密着して取付けている。図
示した実施例では、質量流量計２０、バルブ２１
をヒータ１７上に設置しているが、ヒーテイング
プレート１２上に設けた伝熱板１６によりほぼ全
面に良好な伝熱が行われるので、必ずしもそれら
をヒータ１７上に設ける必要はない。

上室１３の温度制御は、厳密な温度制御を必要
とする質量流量計２０の通路形成部材２０ａ，２
１ａに温度センサ２３を取付け、この温度センサ
２３の出力に応じてヒータ１７による加熱を調整
することにより行つている。ヒーテイングプレー
ト１２上のバルブ２１及び質量流量計２０等の間
を接続している原料ガス供給配管２２は、この上
室１３内において温度制御されるが、その配管２
２中で同一の温度に保持すべき部分をヒーテイン
グプレート１２から同じ高さに位置させ、それに
よつて配管温度を一定に保つようにしている。

原料ガス供給配管は、ヒーテイングプレート１
２からの距離によつて温度傾斜をつけることがで
き、例えば、パージライン等の原料の流れない配
管や、温度を他の配管と異なる温度に設定したい
配管や、ヒーテイングプレート１２からの距離を
変化させることにより、配管温度に適宜傾斜をつ
けることも可能である。

上記上室１３は、質量流量計２０及びバルブ２
１を主体として設置し、その室内の温度を制御す
るので、上室１３自体の高さを、それらの設置に
必要な高さで可及的に低くするのが望ましく、一
般的にその高さは20cm以下に設定される。このよ
うに、上室１３の高さを可及的に低くすること
は、上室１３に強制対流用のフイン付きヒータ及
びフアン等を設置することなく、配管温度を一定
にするために、極めて有効である。

また、上記実施例においては、上室１３を下室
１４より高温に保持するため、ヒーテイングプレ
ート１２の下層に断熱層１５を配しているが、両
室の温度を如何に設定するかにより、この断熱層
１５を省略することもできる。

一方、上記下室１４には原料容器２４を配設し
ている。原料容器２４内は原料の気化熱により温
度が下がるため、別に温度計２５及びヒータ２６
を付け、それらにより原料温度を一定にするため
の制御を行つている。

なお、ヒーテイングプレート１２を複数段と
し、各段により区画される室を別々に温度調節す
ることも可能である。

上記構成を有する原料気化供給装置において
は、ヒーテイングプレート１２上に質量流量計２
０やバルブ２１の通路形成部材２０ａ，２１ａを
密着させ、直接熱伝導により加熱するようにして
いるので、熱容量の大きな通路形成部材を一定温
度にするための時間が短縮される。

また、質量流量計２０の通路形成部材２０ａ，
２１ａに温度センサ２３を取付けて温度制御を行
うようにしているので、特に質量流量計２０を高
精度に温度調節でき、その質量流量計２０と同じ
上室１３に設けたバルブ２１や配管２２も比較的
精度よく、しかもそれらに適した温度調節を行う
ことが可能である。

さらに、この装置の設計変更を行い、あるいは
新しく設計を行う場合にも、各要素を上室１３の
ヒーテイングプレート上及び下室１４に並べ、配
管２２をヒーテイングプレート１２から等距離に
配置するだけで、所期の温度制御を行うことが可
能なため、フアンを用いる場合のように、予め風
の当たり具合により変化する温度の測定等を行う
必要がなくなり、そのため設計コストがかからな
い。

［考案の効果］ 以上に詳述したように、本考案の原料気化供給
制御装置によれば、恒温槽内の各部が必ずしも高
精度に均一な温度になる必要がなく、数℃程度の
範囲で温度が低めまたは高めで良い部分、厳密に
一定温度でなければならない部分等が分かれるこ
とを考慮し、設計コストのかからない簡単な手段
によつて、各部を迅速に適切な温度範囲に制御す
ることができ、また従来の装置のように強制対流
用のフイン付ヒータやフアン等を設ける必要がな
いため、それだけ恒温槽の容積を小さくすること
ができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本考案に係る原料気化供給制御装置の
縦断面図、第２図は同水平断面図、第３図は従来
の原料気化供給制御装置の縦断面図である。 １１……恒温槽、１２……ヒーテイングプレー
ト、１３……上室、１４……下室、１７，２６…
…ヒータ、２０……質量流量計、２０ａ，２１ａ
……通路形成部材、２１……バルブ、２２……原
料ガス供給配管、２４……原料容器。

Claims (1)

1. 【実用新案登録請求の範囲】 原料容器に収容した原料を加熱気化し、気化し
   た原料を質量流量計及びバルブ、並びにそれらを
   接続する原料ガス供給配管を介して送出するよう
   にした原料気化供給制御装置において、 恒温槽内をヒータ内蔵のヒーテイングプレート
   により上下の室に分割し、 上室内において、温度制御されるヒーテイング
   プレート上に質量流量計及びバルブの通路形成部
   材を密着して取付けると共に、それらを接続する
   原料ガス供給配管を所要の高さに配設し、 下室内に、内部の原料温度を一定に保持するよ
   うに制御された原料容器を配設した、 ことを特徴とする原料気化供給制御装置。