(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
液体原料を気化させて生成した原料ガスをＣＶＤ装置に供給するための気化装置において、液体原料を気化させるための気化室と、液体原料を粒子化して気化室内に噴射するノズルと、ノズルの周囲に配置した複数本のヒータを含んで構成され、液体原料とノズルを原料が変化しない範囲の最高の温度に加熱して、液体原料が気化室内に噴射されるまでの間に温度が低下して気化しにくくなるのを防止することを特徴とする気化装置。
【請求項２】
上記気化室は、ノズルに対向して配置された高周波振動板を有し、液体原料粒子の微粒化を高周波振動により行うことを特徴とする請求項１記載の気化装置。
【請求項３】
上記気化室の底部に超音波振動板を配置し、気化室の底部に溜まった未気化の液体原料に超音波振動を加え、再度微粒化して気化させることを特徴とする請求項１記載の気化装置。
【請求項４】
上記気化室の底部に加熱板を配置し、気化室の底部に溜まった未気化の液体原料を、原料が変化しない範囲で最高の温度に加熱して気化させることを特徴とする請求項１記載の気化装置。
【請求項５】
上記気化室の底部に、超音波振動板と加熱板とを平面内に複数交互に配置し、超音波振動板を用いた再微粒化による気化と、加熱板の加熱による気化との２つを併用したことを特徴とする請求項１記載の気化装置。
【請求項６】
上記気化室を複数段に配置してそれぞれを導管で接続し、液体原料の気化量を段階的に飽和蒸気圧で決まる最大値にすることを特徴とする請求項３乃至５のいずれかに記載の気化装置。
【請求項７】
上記複数段に配置した気化室全体を原料が変化しない範囲の最高の温度にヒータで加熱し、液体原料が気化する際に気化熱が奪われることによる気化量の減少、ならびに壁面への結露や液化を防止することを特徴とする請求項６記載の気化装置。
【請求項８】
上記複数段に配置した気化室の各ノズルおよび液体原料を、それぞれ原料が変化しない範囲の最高の温度にヒータで加熱し、各気化室内に噴射されるまでの間に液体原料の温度が低下して気化しにくくなるのを防止することを特徴とする請求項６記載の気化装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、化学気相成長（ＣＶＤ）法により半導体ウエハ上に種々の薄膜を形成する成膜装置に用いられる気化装置に関し、特に、液体原料を気化して成膜装置に供給する気化装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、半導体デバイスの製造においては、半導体膜、絶縁膜、金属膜等の成膜をウエハ上に施す必要があり、成膜方法としてＣＶＤ法が一般的に用いられている。このＣＶＤ法は、処理対象であるウエハを、膜となる材質を含む原料ガスの雰囲気中に置き、熱や光などのエネルギーを与えて原料ガスを分解し、ウエハ上に各種の膜を形成する方法である。このＣＶＤ法による成膜に用いられる原料には液体状態のものがあり、この場合、液体原料を気化装置により気化させて原料ガスとしている。
【０００３】
近年、半導体デバイスのコストの低減を図るために、ＣＶＤ法による成膜装置には高スループットが要求されており、気化装置にも液体原料を気化した原料ガスの供給量を増大することが要求されている。
【０００４】
このような気化装置の従来例としては、例えば、特開平１１−１１１６４４号公報に示されるような気化装置がある。図７はこの従来の気化装置の一例を示す構成図である。
【０００５】
図７に示す従来の気化装置は、液体原料１を気化させる空間としての球形をした球形気化室１３と、液体原料１を球形気化室１３内に供給する液体原料供給管１４と、球形気化室１３内にあって液体原料供給管１４から供給された液体原料１に超音波振動を加えて霧化させる超音波霧化素子１５と、球形気化室１３に接続され、霧化された液体原料１を旋回流による加熱によって気化させるための所定温度のキャリアガス１６を供給するキャリアガス供給管１７と、同じく球形気化室１３に接続され、液体原料１を気化した原料ガス２０のバッファとなるバッファタンク１８と、このバッファタンク１８に接続され、原料ガス２０をＣＶＤ装置に輸送するための原料ガス輸送管７とで構成されている。
【０００６】
この図７に示す従来の気化装置によれば、液体原料供給管１４によって球形気化室１３に供給された液体原料１は、超音波霧化素子１５に接触して超音波振動によって霧化される。そして、キャリアガス供給管１７によって球形気化室１３内に供給された所定温度のキャリアガス１６は、球形気化室１３が球形をしているため球形気化室１３内で旋回流となる。このキャリアガス１６の旋回流によって、超音波霧化素子１５により霧化された液体原料１は加熱され気化される。
【０００７】
また、従来の気化装置における他の例として、例えば、特開平７−９４４２６号公報に示されるような気化装置も提案されている。図８は、この従来の気化装置における他の例を示す構成図である。
【０００８】
図８に示す従来の気化装置は、液体原料１を気化させる空間としての第４の気化室４８と、液体原料１を第４の気化室４８内に噴射する第４のノズル４９と、この第４のノズル４９の外周に設けられ、希釈ガス５０を第４の気化室４８に導入するための流路となるテーパ状細管であって、希釈ガス５０の流速が最大となる個所に第４のノズル４９の先端が位置するように配置された希釈ガス供給管５１と、第４の気化室４８で生成された原料ガス３４をＣＶＤ装置に輸送する輸送管４１とで構成されている。
【０００９】
この図８に示す従来の気化装置によれば、液体原料１は第４のノズル４９によって第４の気化室４８内に噴射される。このとき、同時に希釈ガス供給管５１から希釈ガス５０を導入すると、希釈ガス５０の流れによって液体原料１が微粒化され、気化が行われる。
【００１０】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、図７に示した従来の気化装置は、液体原料１を超音波霧化素子１５に供給してそのまま霧化しているだけなので、原料ガス供給量を大きくすることができないという問題がある。
【００１１】
すなわち、液体原料１は超音波霧化素子１５によって加えられた超音波振動により霧化するが、超音波振動による原料液体の霧化は液体の表面から行われる。そこで、原料ガス供給量を大きくしようとする場合、液体原料１の供給量も大きくする必要があるが、図７の従来の気化装置では液体原料１をそのまま超音波霧化装置１５に供給しており、供給量の増加に対して表面積の増加は少ないため霧化量はそれほど増加せず、従って原料ガス供給量もそれほど増加しない。
【００１２】
そのため、原料ガス供給量を大きくするには、液体原料１の供給量の増加に応じて超音波霧化素子１５の出力も大きくするしかないが、この出力増大には当然のことながら装置上の制限があるので、図７に示した従来の気化装置では、所定以上に原料ガス供給量を大きくすることはできない。
【００１３】
また、図７に示した従来の気化装置は、液体原料１の気化を所定温度のキャリアガス１６の旋回流による加熱によって行なっているので、キャリアガス１６を所定量以上に供給する必要がある。しかし、液体原料１の気化量は飽和蒸気圧によって制限を受けるため、キャリアガスを用いることで原料ガスの分圧が小さくなり、原料ガス供給量は小さくなるという問題がある。
【００１４】
一方、図８に示した従来の気化装置においても、図７に示したのと同様、原料ガス供給量を大きくできないという問題がある。これは、液体原料１の気化量が気化室内の飽和蒸気圧によって制限を受けるためであり、そこで原料ガス供給量を最大にするには、原料ガス３４の濃度を飽和蒸気圧で決まる最大値にする必要がある。
【００１５】
しかし、第４のノズル４９から噴射する液体原料１の供給量と得られる粒子の大きさとはトレードオフの関係にあり、供給量を大きくしようとするとノズル径を大きくする必要があるため、得られる粒子の大きさが大きくなる。液体の気化は液体の表面から行われ、気化の際には気化熱により液体の温度が下がるため、粒子の大きさが大きくなると表面だけが気化されて一部は気化されずに残ってしまう。従って、第４のノズル４９から噴射する液体原料１の供給量を増加させても、原料ガス３４の濃度は飽和蒸気圧で決まる最大値にまで達することはできない。
【００１６】
そこで、図８に示す従来の気化装置においては、第４のノズル４９から噴射される液体原料１を完全に気化させるために、希釈ガス５０の流れによって粒子径を小さくしている。液体原料１の気化量は飽和蒸気圧によって制限を受けることは先に述べたが、希釈ガス５０を導入すると原料ガス３４の分圧は小さくなるため、原料ガス供給量は小さくなってしまう。
【００１７】
本発明の目的は、以上の問題点を解決し、原料ガス供給量を大きくすることができる気化装置を提供することにある。
【００１８】
【課題を解決するための手段】
本発明の気化装置は、液体原料を気化させて生成した原料ガスをＣＶＤ装置に供給するための気化装置であって、液体原料を気化させるための気化室と、液体原料を粒子化して気化室内に噴射するノズルと、ノズルから噴射された液体原料粒子に所定のエネルギーを加えてさらに小さい微粒子に分割して気化させる微粒化部とで構成されていることを特徴とする。
【００１９】
また上記微粒化部は、ノズルに対向して配置された高周波振動板を含んで構成され、液体原料粒子の微粒化を高周波振動により行なうことを特徴とし、また、上記微粒化部は、それぞれ対向して配置された液体原料を粒子化して気化室内に噴射する２つのノズルを含んで構成され、液体原料粒子の微粒化を液体原料粒子どうしの衝突により行なうことを特徴とし、また、上記気化装置は、装置の周囲に配置した複数本のヒータを含んで構成され、装置全体を原料が変化しない範囲の最高の温度に加熱して、液体原料が気化する際に気化熱が奪われることによる気化量の減少、ならびに装置壁面への結露や液化を防止することを特徴とし、さらに、上記気化装置は、ノズルの周囲に配置した複数本のヒータを含んで構成され、液体原料とノズルを原料が変化しない範囲の最高の温度に加熱して、液体原料が気化室内に噴射されるまでの間に温度が低下して気化しにくくなるのを防止することを特徴とする。
【００２０】
また、本発明の気化装置は、液体原料を気化させて生成した原料ガスをＣＶＤ装置に供給するための気化装置であって、液体原料を微粒化して気化室内に噴射するノズルをそれぞれ備えた前記気化室を複数段に配置してそれぞれを導管で接続し、液体原料の気化量を段階的に飽和蒸気圧で決まる最大値にすることを特徴とする。
【００２１】
また、上記気化装置における複数の気化室の底部にそれぞれ超音波振動板を配置し、各気化室の底部に溜まった未気化の液体原料に超音波振動を加え、再度微粒化して気化させることを特徴とし、また、上記気化装置における複数の気化室の底部にそれぞれ加熱板を配置し、各気化室の底部に溜まった未気化の液体原料を、原料が変化しない範囲で最高の温度に加熱して気化させることを特徴とし、また、上記気化装置における複数の気化室の各底部に、超音波振動板と加熱板とを平面内に複数交互に配置し、超音波振動板を用いた再微粒化による気化と、加熱板の加熱による気化との２つを併用したことを特徴とし、また、上記気化装置において、複数段の装置全体を原料が変化しない範囲の最高の温度にヒータで加熱し、液体原料が気化する際に気化熱が奪われることによる気化量の減少、ならびに装置壁面への結露や液化を防止することを特徴とし、さらに、上記気化装置において、液体原料および複数段の各ノズルを、それぞれ原料が変化しない範囲の最高の温度にヒータで加熱し、各気化室内に噴射されるまでの間に液体原料の温度が低下して気化しにくくなるのを防止することを特徴とする。
【００２２】
【発明の実施の形態】
次に、本発明の実施の形態について、図面を参照して詳細に説明する。図１は本発明における第１の実施の形態を示す構成図である。
【００２３】
図１に示す気化装置は、液体原料１を気化させる空間としての気化室２と、液体原料１を粒子化して気化室２内に噴射するノズル３と、ノズル３に対向して配置されノズル３から噴射された液体原料粒子４に高周波振動を加えて微粒化する高周波振動板５と、高周波振動板５を高周波振動させる高周波振動発生器６と、気化室２に接続され液体原料１を気化した原料ガス２０をＣＶＤ装置に輸送するための原料ガス輸送管７と、装置の周囲に配置され装置全体を原料が変化しない範囲で最高の温度に加熱する複数本の第１のヒータ２１と、液体原料１が変化しない範囲の最高の温度に加熱する複数本の第２のヒータ２２と、ノズル３を原料が変化しない範囲の最高の温度に加熱する複数本の第３のヒータ２３とで構成されている。
【００２４】
次に、上述した第１の実施の形態における気化装置の動作について説明する。まず、図１に示すように、液体原料１は、ノズル３により粒子化されて液体原料粒子４として気化室２内に噴射される。次に、ノズル３から噴射された液体原料粒子４は、ノズル３に対向して配置されている高周波振動板５に接触する。このとき、高周波振動板５は高周波振動発生器６により高周波振動をしており、この高周波振動が液体原料粒子４に加えられることにより、液体原料粒子４はさらに小さい微粒子に分割されて気化が行われ、液体原料１を気化した原料ガス２０は原料ガス輸送管７でＣＶＤ装置に輸送される。
【００２５】
ここでいうノズルとは、液体を加圧して微小な絞りから噴射することで液体を粒子化する一流体スプレーノズルであり、例えば、（株）いけうち等から市販されているようなものをいう。以下に述べる実施の形態においても、同様のノズルを用いるものとする。
【００２６】
また、液体の気化は液体の表面から行われるが、気化の際には気化熱により液体の温度が下がるため、所定以上の大きさを持つ液体の場合には一部が気化されなくなる。そこで、気化装置において原料ガス供給量を大きくしようとする場合には、液体原料１の供給量を大きくする必要があるが、液体原料１をそのまま供給したのでは、上記の理由により一部が気化されずに残る。
【００２７】
これを解決するには、供給された液体原料１の総体積に対する総表面積の比を大きくすればよく、具体的には液体原料１をできるだけ小さい径の微粒子にすればよい。これは、液体原料１の微粒化の際に、粒子１個当たりの体積が径の３乗で減少するのに対して表面積は２乗でしか減少しないことによるものである。気化が行われるのは液体の表面であるから、各粒子の表面積を合わせた総表面積の大きさが重要であり、微粒化することで体積に対する表面積を増加させることができる。
【００２８】
一般的に、液体を微粒化するにはノズルによる噴射が用いられる。しかし、ノズルによる微粒化の場合、その供給量と得られる粒子の大きさはトレードオフの関係にある。そこで、供給量を大きくしようとするとノズル径を大きくする必要があるため、得られる粒子径も大きくなってしまい、やはり一部が気化されずに残ることになる。また、ノズルを２つ並列に配置して気化させても、同一の気化室内で行なうと、気化しない粒子どうしの接触で粒子径が大きくなって表面積が減るため、気化量はそれほど増加しない。
【００２９】
液体を微粒化するには、粒子がちぎれて分離するだけのエネルギーを与えてやればよい。しかし、粒子径が小さくなればなるほど粒子を分割するのに必要なエネルギーは大きくなる。そこで本発明では、微粒化を２段階に分け、ノズル３によりある程度の大きさの微粒子を作りだし、その微粒子にさらに所定のエネルギーを加えてさらに小さい微粒子に分割して気化させることを特徴としている。
【００３０】
本第１の実施の形態では、液体原料粒子４を高周波振動板５に接触させ、液体原料粒子４に高周波振動を加えてさらに小さい微粒子に分割し、総表面積を増大することによって供給された液体原料１の気化量を増大させている。
【００３１】
また、装置全体は、装置の周囲に配置した第１のヒータ２１により加熱し、液体原料１が気化する際に気化熱が奪われることで気化量が少なくなってしまうのと、装置壁面への結露や液化が生ずることを防止している。ただし、液体原料１の種類によっては、低い温度でも材料が析出する等の変化を起こすものがあるため、加熱温度は原料が変化しない範囲の最高の温度にする。
【００３２】
さらに、液体原料１とノズル３も、それぞれ第２のヒータ２２と第３のヒータ２３とで原料が変化しない範囲の最高の温度に加熱しておき、各気化室内に噴射されるまでの間に液体原料１の温度が低下して気化しにくくなるのを防止している。なお、液体原料１の露点や装置の周りの環境温度によっては、第１、第２、第３のヒータ２１，２２，２３を、冷却も可能な温調ユニットに変えて構成してもよい。
【００３３】
また、気化された液体原料１の積極的な輸送を行なうために、いわゆるキャリアガスを用いてもよい。ただし、液体原料１の気化量は飽和蒸気圧によって制限を受け、キャリアガスを用いることで原料ガス２０の分圧が小さくなり原料ガス供給量が小さくなるため、キャリアガスを用いる場合にはキャリアガスの供給量は必要最小限にしておく。
【００３４】
次に、本発明における第２の実施の形態について説明する。図２は第２の実施の形態を示す構成図である。図２に示す気化装置は、液体原料１を気化させる空間としての気化室２と、液体原料１を粒子化して気化室２内に噴射する第１のノズル８と、第１のノズル８に対向して配置され、液体原料１を粒子化して気化室２内に噴射し、第１のノズル８から噴射された液体原料粒子４に衝突させる第２のノズル９と、気化室２に接続され液体原料１を気化した原料ガス２０をＣＶＤ装置に輸送するための原料ガス輸送管７と、装置の周囲に配置され装置全体を原料が変化しない範囲で最高の温度に加熱する複数本の第１のヒータ２１と、液体原料１が変化しない範囲の最高の温度に加熱する複数本の第２のヒータ２２と、第１のノズル８と第２のノズル９を原料が変化しない範囲の最高の温度に加熱する複数本の第３のヒータ２３とで構成されている。
【００３５】
図１に示した第１の実施の形態が、液体原料粒子４の微粒化を高周波振動で行なうのに対して、本第２の実施の形態では、液体原料粒子４の微粒化を液体原料粒子４どうしの衝突により行なうことが特徴であり、この液体原料粒子４を微細化する部分以外は第１の実施の形態と構成、動作とも同一であるため、以下には第２の実施の形態による微粒化する部分についての動作のみ説明する。
【００３６】
まず、図２に示すように第１のノズル８で気化室２内に液体原料１を粒子化して噴射するが、このとき、同時に第１のノズル８と対向して配置した第２のノズル９からも気化室２内に液体原料１を粒子化して噴射する。すると、２つのノズルは対向して配置されているため、それぞれのノズルから噴射された液体原料粒子４どうしが所定の速度をもって衝突し、この衝突によって液体原料粒子４はさらに小さい微粒子に分割される。
【００３７】
次に、本発明における第３の実施の形態について説明する。図３は第３の実施の形態を示す構成図である。図３に示す気化装置は、液体原料１を気化させる空間としての第１の気化室３２と、液体原料１を微粒化して第１の気化室３２内に所定量噴射する第１のノズル３３と、第１の気化室３２で生成された原料ガス３４を次段に導く第１の導管３５と、第１の導管３５に接続された原料ガス３４の濃度を高める空間としての第２の気化室３６と、液体原料１を微粒化して第２の気化室３６内に第１のノズル３３の噴射量よりも少ない所定量を噴射する第２のノズル３７と、第２の気化室３６で濃度を高められた原料ガス３４を次段に導く第２の導管３８と、第２の導管３８に接続された原料ガス３４の濃度を高める空間としての第３の気化室３９と、液体原料１を微粒化して第３の気化室３９内に第２のノズル３７の噴射量よりも少ない所定量を噴射する第３のノズル４０とを有する。
【００３８】
そして、さらに第３の気化室３９で濃度を高められた原料ガス３４をＣＶＤ装置に輸送する輸送管４１と、装置の周囲に配置され装置全体を原料が変化しない範囲の最高の温度に加熱する複数本の第１のヒータ５２と、液体原料１が変化しない範囲の最高の温度に加熱する複数本の第２のヒータ５３と、第１、第２、第３のノズル３３，３７，４０のそれぞれを原料が変化しない範囲の最高の温度に加熱する複数本の第３のヒータ５４とで構成されている。
【００３９】
次に、上述した本第３の実施の形態における気化装置の動作について、図３で説明する。まず、液体原料１は、第１のノズル３３により微粒化されて第１の気化室３２内に噴射され、気化が行われて原料ガス３４となる。このとき、液体原料１の気化量は第１の気化室３２内の飽和蒸気圧によって制限を受け、原料ガス３４の濃度は飽和蒸気圧で制限される値以上にはならないので、液体原料１が気化した原料ガス３４の供給量を最大にするには、原料ガス３４の濃度を飽和蒸気圧で決まる最大値にすればよい。
【００４０】
そこで、本第３の実施の形態では、気化室を多段にし、原料ガス３４の濃度を飽和蒸気圧で決まる最大値まで段階的に近づけるようにしている。すなわち、第１の気化室３２で生成された原料ガス３４は、第１の導管３５を通って第２の気化室３６に移動する。さらに、第２の気化室３６内には、第２のノズル３７により微粒化された液体原料１が噴射され、気化が行われて原料ガス３４の濃度が高められる。
【００４１】
ただし、第２の気化室３６に移動した原料ガス３４は、飽和蒸気圧までは達していなくても所定の濃度を有しているため、第２の気化室３６における気化量は第１の気化室３２における気化量よりも少ない。そこで、第２の気化室３６の底部に未気化の液体原料１が溜まる速度を小さくするために、第２のノズル３７から噴射する液体原料１の量を第１のノズル３３から噴射する量よりも少なくしておく。
【００４２】
さらに、第２の気化室３６で生成された原料ガス３４は、第２の導管３８を通って第３の気化室３９に移動する。さらに、第３の気化室３９内には、第３のノズル４０により微粒化された液体原料１が噴射され、気化が行われて原料ガス３４の濃度が高められる。ただし、第３の気化室３９に移動した原料ガス３４は、第１の気化室３２で生成された原料ガス３４の濃度よりもさらに高い濃度を有しているため、第３の気化室３９における気化量は第２の気化室３６における気化量よりもさらに少ない。そこで、第３の気化室３９の底部に未気化の液体原料１が溜まる速度を小さくするために、第３のノズル４０から噴射する液体原料１の量は第２のノズル３７から噴射する量よりもさらに少なくしておく。
【００４３】
以上の動作により、原料ガス３４の濃度は飽和蒸気圧で決まる最大値近くまで高められ、この濃度が最大値近くになった原料ガス３４が輸送管４１でＣＶＤ装置に輸送される。
【００４４】
また、装置全体は、装置の周囲に配置した第１のヒータ５２により加熱し、液体原料１が気化する際に気化熱が奪われることで気化量が少なくなってしまうのと、壁面への結露や液化を防止する。ただし、液体原料１の種類によっては、低い温度でも材料が析出する等の変化を起こすものがあるため、加熱温度は原料が変化しない範囲の最高の温度にする。
【００４５】
また、液体原料１と第１、第２、第３のノズル３３，３７，４０も、それぞれ第２のヒータ５３と第３のヒータ５４とで原料が変化しない範囲の最高の温度に加熱しておき、各気化室内に噴射されるまでの間に液体原料１の温度が低下して気化しにくくなるのを防止する。原料ガス３４の濃度を段階的に高めるための気化室とノズルの段数は、特に３段である必要はない。液体原料１の飽和蒸気圧とノズルの噴射量および噴射粒径により、最適な段数にすればよい。
【００４６】
また、気化された液体原料１の積極的な輸送を行なうために、いわゆるキャリアガスを用いてもよい。ただし、液体原料１の気化量は飽和蒸気圧によって制限を受け、キャリアガスを用いることで原料ガス３４の分圧が小さくなり原料ガス供給量が少なくなるため、キャリアガスを用いる場合にはキャリアガスの供給量を必要最小限にしておく。
【００４７】
次に、本発明における第４の実施の形態について説明する。図４は第４の実施の形態を示す構成図である。図４に示す気化装置は、図３で示した第３の実施の形態における各気化室の底部に、第１、第２、第３の超音波振動板４２，４３，４４をそれぞれ配置し、各気化室の底部に溜まった未気化の液体原料３１に超音波振動を加え、再度微粒化して気化させることを特徴とする気化装置であり、第１〜第３の超音波振動板４２〜４４以外は第３の実施の形態と構成、動作も同一であるため、以下には第１〜第３の超音波振動板４２〜４４についてのみその動作を説明する。
【００４８】
まず、第３の実施の形態で説明したように各ノズルから噴射された液体原料１は、供給量が多くなるとそのすべてが気化されず、気化されなかった未気化液体原料３１は第１，第２、第３の気化室３２，３６，３９の底部に溜まることになる。そこで、本第４の実施の形態では、図４に示すように、各気化室の底部に溜まった未気化液体原料３１にそれぞれ第１〜第３の超音波振動板４２〜４４によって超音波振動を加え、液体原料１を再度微粒化して気化させることで、原料ガス３４の濃度を最大値にする速度を大きくしている。
【００４９】
次に、本発明における第５の実施の形態について説明する。図５は第５の実施の形態を示す構成図である。図５に示す気化装置は、図４に示した第４の実施の形態における第１〜第３の超音波振動板４２〜４４の代わりに、各気化室３２，３６，３９の底部に第１、第２、第３の加熱板４５，４６，４７をそれぞれ配置し、各気化室の底部に溜まった未気化の液体原料３１を、原料が変化しない範囲で最高の温度に加熱して気化させることを特徴とする気化装置であり、第１〜第３の加熱板４５〜４７以外は、第４の実施の形態と構成、動作とも同一であるため、以下には第１〜第３の加熱板４５〜４７についてのみその動作を説明する。
【００５０】
まず、第４の実施の形態では、各気化室の底部に溜まった未気化液体原料３１に超音波振動を加えて再度微粒化し、気化させることで原料ガス３４の濃度を最大値にする速度を大きくしているのにたいし、本第５の実施の形態では、図５に示すように、各気化室の底部に溜まった未気化液体原料３１を第１〜第３の加熱板４５〜４７により加熱して気化させることによって、原料ガス３４の濃度を最大値にする速度を大きくしている。なお、液体原料１の種類によっては、低い温度でも材料が析出する等の変化を起こすものがあるため、第１〜第３の加熱板４５〜４７による加熱温度は、原料が変化しない範囲で最高の温度になるように設定する。
【００５１】
次に、本発明における第６の実施の形態について説明する。図６は第６の実施の形態を示す構成図である。図６に示す気化装置は、図４に示した第４の実施の形態における第１〜第３の超音波振動板４２〜４４と、図５に示した第５の実施の形態における第１〜第３の加熱板４５〜４７とを同時に備え、第４の実施の形態における超音波振動板を用いた再微粒化による気化と、第５の実施の形態における加熱による気化との２つを併用したことを特徴とする気化装置であり、第１〜第３の超音波振動板４２〜４４および第１〜第３の加熱板４５〜４７を短冊状にして底部平面内に複数交互に配置したものである。その動作としては、第４の実施の形態と第５の実施の形態との併用になっているものであるため、特に説明はしない。
【００５２】
なお、第１〜第３の超音波振動板４２〜４４と第１〜第３の加熱板４５〜４７との配置については、本実施の形態のように短冊状として平面内に複数交互に配置するほか、同心円状に複数交互に配置してもよく、さらに格子状に複数交互に配置してもよい。
【００５３】
また、第１〜第３の超音波振動板４２〜４４および第１〜第３の加熱板４５〜４７を積み重ねるように配置して、第１〜第３の超音波振動板４２〜４４を通して加熱したり、第１〜第３の加熱板４５〜４７を通して超音波振動を加えてもよい。要は、各気化室の底部に溜まった未気化液体原料３１に超音波振動を加えて再度微粒化し気化させる動作と、各気化室の底部に溜まった未気化液体原料３１を加熱して気化させる動作とを併用することができる配置であればよい。
【００５４】
【発明の効果】
以上述べてきたように、本発明の気化装置は、液体原料そのものを超音波霧化素子により霧化して所定温度のキャリアガスの旋回流による加熱によって気化を行なう代わりに、ノズルにより液体原料を微粒化した後、所定のエネルギーを加えてさらに小さい微粒子に分割して気化を行なうため、液体原料の総表面積が増大することにより供給された液体原料の気化量を増大させるので、原料ガス供給量を大きくできるという効果がある。
【００５５】
また、本発明の気化装置は、ノズルから噴出された液体原料を希釈ガスの流れにより微粒化して気化を行なう代わりに、気化室とノズルを多段にし、原料ガスの濃度を段階的に飽和蒸気圧で決まる最大値にするため、原料ガス供給量を大きくできるという効果がある。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の気化装置における第１の実施の形態を示す構成図である。
【図２】本発明の気化装置における第２の実施の形態を示す構成図である。
【図３】本発明の気化装置における第３の実施の形態を示す構成図である。
【図４】本発明の気化装置における第４の実施の形態を示す構成図である。
【図５】本発明の気化装置における第５の実施の形態を示す構成図である。
【図６】本発明の気化装置における第６の実施の形態を示す構成図である。
【図７】従来の気化装置の一例を示す構成図である。
【図８】従来の気化装置における他の例を示す構成図である。
【符号の説明】
１    液体原料
２    気化室
３    ノズル
４    液体原料粒子
５    高周波振動板
６    高周波振動発生器
７    原料ガス輸送管
８    第１のノズル
９    第２のノズル
１３    球形気化室
１４    液体原料供給管
１５    超音波霧化素子
１６    キャリアガス
１７    キャリアガス供給管
１８    バッファタンク
２０    原料ガス
２１    第１のヒータ
２２    第２のヒータ
２３    第３のヒータ
３１    未気化液体原料
３２    第１の気化室
３３    第１のノズル
３４    原料ガス
３５    第１の導管
３６    第２の気化室
３７    第２のノズル
３８    第２の導管
３９    第３の気化室
４０    第３のノズル
４１    輸送管
４２    第１の超音波振動板
４３    第２の超音波振動板
４４    第３の超音波振動板
４５    第１の加熱板
４６    第２の加熱板
４７    第３の加熱板
４８    第４の気化室
４９    第４のノズル
５０    希釈ガス
５１    希釈ガス供給管
５２    第１のヒータ
５３    第２のヒータ
５４    第３のヒータ
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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