(57)【要約】【課題】  気化部に供給される液体材料を、経時変化や変動の少ない安定した気液２層流状態とすることができる液体材料液化装置の提供。【解決手段】  ２重管構造のインサート９０５と空洞９００との間には螺旋状管路９０９が形成される。各管路９０１〜９０４から螺旋状管路９０９に流入した液体材料４Ａ〜４Ｃおよび溶剤４Ｄは螺旋状管路９０９内を図示右方向に移送され、インサート９０５と空洞壁との隙間から空洞壁に沿って空洞９００の混合領域９００ａに流出される。一方、キャリアガスは、インサート９０５の貫通孔９０５ａから混合領域９００ａへと流出される。その結果、混合領域９００ａでは、液体材料４Ａ〜４Ｃおよび溶剤４Ｄが空洞９００の壁面に沿って流れ、かつ、キャリアガスが空洞９００の中心部を流れる気液２層流が形成される。【選択図】        図６
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
液体材料をキャリアガスの流れる流路の壁面に沿うように流入させて、前記液体材料と前記キャリアガスとの気液２層流状態を生成する気液混合部と、
前記気液混合部で生成された気液２層流状態の液体材料を噴霧して、噴霧された液体材料を気化する気化部とを備えることを特徴とする液体材料気化装置。
【請求項２】
請求項１に記載の液体材料気化装置において、
前記気液混合部は、キャリアガスが流れる内側管路および前記内側管路の周囲に形成されて前記液体材料が前記キャリアガスと同一方向に流れる外側管路を有する２重管構造体を備え、前記壁面を前記２重管構造体の流出口から流出下流方向に沿って設けたことを特徴とする液体材料気化装置。
【請求項３】
請求項２に記載の液体材料気化装置において、
前記液体材料を前記２重管構造体の流出口へと導く螺旋構造体を、前記外側管路に形成したことを特徴とする液体材料気化装置。
【請求項４】
請求項２または３に記載の液体材料気化装置において、
前記壁面は断面積が連続的に減少するテーパ状にすぼまった管路を形成し、その管路の管路出口の断面形状が前記気液２層流状態の液体材料を前記気化部へと導く管路の断面形状と同一形状であること特徴とする液体材料気化装置。
【請求項５】
請求項１に記載の液体材料気化装置において、
前記気液混合部は、前記キャリアガスが流れる第１の管路と、前記第１の管路に対して前記キャリアガスの流れ方向に斜めに接続されて前記液体材料が流れる第２の管路とを備えることを特徴とする液体材料気化装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、半導体製造や超伝導材料製造において、液体材料を用いたＭＯＣＶＤ法による成膜プロセスに使用される液体材料気化装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
半導体デバイス製造工程における薄膜形成方法の一つとしてＭＯＣＶＤ（Metal Organic Chemical Vapor Deposition）法があるが、スパッタ法等に比べて膜質，成膜速度，ステップカバレッジなどが優れていることから近年盛んに利用されている。ＭＯＣＶＤ装置に用いられているＣＶＤガス供給法としては、制御性および安定性の面でより優れたものとして、液体有機金属若しくは有機金属を有機溶剤に溶かした液体材料をＣＶＤリアクタ直前で気化して供給する方法が知られている（例えば、特許文献１参照）。
【０００３】
上述した気化方法を用いた液体材料気化装置では、キャリアガスの流れている配管内に液体材料を供給してキャリアガスと液体材料との気液２層流を形成し、その気液２層流状態の液体材料を気化器内に噴霧して気化を行っている。
【０００４】
【特許文献１】特開２００２−９５９５５号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
気液２層流を形成するにあたっては、キャリアガス流量、液体材料の流量、粘性、圧力などが複雑に絡み合っている。通常は、気液２層流となる条件を実験的に求め、その条件で装置を構成している。しかしながら、上述した従来の構成では、気液２層流を経時的に安定して形成するのが難しく、最適な条件から外れると気体部分と液体部分とが交互に流れるような状態になってしまう場合がある。そのような場合にはパルス状の霧化となって気化圧力に脈動が生じ、成膜プロセスに悪影響を与えてしまうことになる。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
請求項１の発明による液体材料気化装置は、液体材料をキャリアガスの流れる流路の壁面に沿うように流入させて、液体材料とキャリアガスとの気液２層流状態を生成する気液混合部と、気液混合部で生成された気液２層流状態の液体材料を噴霧して、噴霧された液体材料を気化する気化部とを備えることを特徴とする。
請求項２の発明は、請求項１に記載の液体材料気化装置において、気液混合部は、キャリアガスが流れる内側管路および内側管路の周囲に形成されて液体材料がキャリアガスと同一方向に流れる外側管路を有する２重管構造体を備え、壁面を２重管構造体の流出口から流出下流方向に沿って設けたものである。
請求項３の発明は、請求項２に記載の液体材料気化装置において、液体材料を２重管構造体の流出口へと導く螺旋構造体を、外側管路に形成したものである。
請求項４の発明は、請求項２または３に記載の液体材料気化装置において、壁面は断面積が連続的に減少するテーパ状にすぼまった管路を形成し、その管路の管路出口の断面形状が気液２層流状態の液体材料を気化部へと導く管路の断面形状と同一形状であること特徴とする。
請求項５の発明は、請求項１に記載の液体材料気化装置において、気液混合部は、キャリアガスが流れる第１の管路と、第１の管路に対してキャリアガスの流れ方向に斜めに接続されて液体材料が流れる第２の管路とを備える。
【発明の効果】
【０００７】
本発明によれば、気化部に供給される液体材料の気液２層流状態が安定するので、経時変化や変動の少ない安定した霧化が可能となり、液体材料の安定した気化を行うことができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００８】
以下、図を参照して本発明を実施するための最良の形態について説明する。図１は液体材料気化装置の概略構成を示すブロック図である。１は気化器２に液体有機金属や有機金属溶液等（以下では、これらを液体材料と呼ぶ）を供給する液体材料供給装置であり、供給された液体材料は気化器２で気化されてＣＤＶ装置に設けられたＣＶＤリアクタに供給される。例えば、液体有機金属としてはＣｕやＴａなどの有機金属があり、有機金属溶液としてはＢａ，Ｓｒ，Ｔｉ，Ｐｂ，Ｚｒなどの有機金属を有機溶剤に溶かしたもがある。
【０００９】
液体材料供給装置１に設けられた材料容器３Ａ，３Ｂ，３Ｃには、ＭＯＣＶＤに用いられる液体材料４Ａ，４Ｂ，４Ｃが充填されている。例えば、ＢＳＴ膜（BaSrTi酸化膜）を成膜する場合には、原料であるＢａ、Ｓｒ、Ｔｉを有機溶剤ＴＨＦ（tetrahydrofuran）で溶解したものが液体材料４Ａ，４Ｂ，４Ｃとして用いられる。また、溶剤容器３ＤにはＴＨＦが溶剤４Ｄとして充填されている。なお、容器３Ａ〜３Ｄは原料の数に応じて設けられ、必ずしも４個とは限らない。
【００１０】
各容器３Ａ〜３Ｄには、チャージガスライン５と移送ライン６Ａ〜６Ｄとが接続されている。各容器３Ａ〜３Ｄ内にチャージガスライン５を介してチャージガスが供給されると、各容器３Ａ〜３Ｄに充填されている液体材料４Ａ〜４Ｃおよび溶剤４Ｄの液面にガス圧が加わり、液体材料４Ａ〜４Ｃおよび溶剤４Ｄが各移送ライン６Ａ〜６Ｄへとそれぞれ押し出される。
【００１１】
各移送ライン６Ａ〜６Ｄには、マスフローメータ８Ａ〜８Ｄおよび遮断機能付き流量制御バルブ９Ａ〜９Ｄが設けられている。マスフローメータ８Ａ〜８Ｄで液体材料４Ａ〜４Ｃおよび溶剤４Ｄの流量を各々監視しつつ流量制御バルブ９Ａ〜９Ｄを制御して、液体材料４Ａ〜４Ｃおよび溶剤４Ｄの流量が適切となるようにしている。なお、流量制御バルブ９Ａ〜９Ｄに代えてプランジャポンプ等のポンプを用いても良い。
【００１２】
移送ライン６Ａ〜６Ｄに押し出された各液体材料４Ａ〜４Ｃおよび溶剤４Ｄは、マスフローメータ８Ａ〜８Ｄおよび流量制御バルブ９Ａ〜９Ｄを通ってそれぞれ気液混合部９０に設けられた移送ライン６Ｅへと移送され、移送ライン６Ｅ内で混合状態となる。移送ライン６Ｅにはキャリアガスライン７からキャリアガスが供給されるようになっており、キャリアガス、液体材料４Ａ〜４Ｃおよび溶剤４Ｄは気液２層流状態となって気化器２へと供給される。気液２層流状態では、配管内の管壁に沿って液体材料が流れ、配管中央部分はほぼキャリアガスの流れによって占められている。気液混合部９０とキャリアガスライン７および気化器２との間には、それぞれ開閉バルブＶ９，Ｖ６が設けられている。
【００１３】
気化器２には、気液混合部９０をバイパスするキャリアガスライン７Ａを介してキャリアガスが供給されており、気化された材料はキャリアガスによってＣＶＤリアクタ（不図示）へと送られる。なお、チャージガスおよびキャリアガスには窒素ガスやアルゴンガス等の不活性ガスが用いられる。また、移送ライン６Ａ〜６Ｅにおける液体材料４Ａ〜４Ｃや溶剤４Ｄの滞留量はできるだけ低減するのが好ましく、例えば、移送ライン６Ａ〜６Ｃには１／８インチの配管が用いられる。
【００１４】
図２は気化器２の概略構成を示す断面図である。気化器２は液体材料４Ａ〜４Ｃを噴霧して霧状とするノズル部２０と、ノズル部２０から噴霧された液体材料をさらに気化する気化チャンバ２１とを備えている。ノズル部２０には二重管２００が設けられており、移送ライン６Ｅから導入された気液２層流状態の液体材料４Ａ〜４Ｃおよびキャリアガスライン７から導入されたキャリアガスは、この二重管２００に導かれる。なお、このキャリアガスは液体材料４Ａ〜４Ｃを霧化するために用いられるものであり、以下では霧化用ガスと呼ぶことにする。
【００１５】
気化チャンバ２１には加熱用のヒータｈ１〜ｈ６が設けられており、気化チャンバ２１は液体材料４Ａ〜４Ｃの気化温度より高い温度に保持されている。ノズル部２０から二点鎖線２３で示すように鉛直下向きに噴霧された液体材料４Ａ〜４Ｃは、気化チャンバ２１内で気化された後に、排出口２４を介して不図示のＣＶＤリアクタへと送られる。２２は移送ライン６Ｅを気化器のノズル部２０に接続するための継手である。
【００１６】
図３は図２のＡ部拡大図であり、上述した二重管２００は内側配管２００ａと外側配管２００ｂとから成る。内側配管２００ａには液体材料４Ａ〜４Ｃとキャリアガスとの気液２層流が流れ、内側配管２００ａと外側配管２００ｂとの間の環状空間には霧化用ガス（キャリアガス）が流れる。二重配管２００の外側配管２００ｂは溶接等により水冷ブロック２０１に固設され、二重配管２００の周囲には外側配管２００ｂに接して冷却ロッド２０２が設けられており、図２に示すように冷却ロッド２０２は二重配管２００の下端部分まで延在している。
【００１７】
冷却ロッド２０２の外周上部には雄ねじ部２０３が形成されており、水冷ブロック２０１の凹部２０４に形成された雌ねじ部２０５に前記雄ねじ部２０３をねじ込むようにして、冷却ロッド２０２を水冷ブロック２０１に固定する。図２に示すように、水冷ブロック２０１には冷却水路２０６が形成されており、冷却水パイプ２０７を介して外部から供給された冷却水がこの冷却水路２０６を循環することにより水冷ブロック２０１が冷却される。冷却ロッド２０２は水冷ブロック２０１により冷却され、さらに、冷却ロッド２０２は二重配管２００を冷却する。
【００１８】
図２の水冷ブロック２０１の図示下側には冷却ブロック２０２の周囲を覆うケーシング２０８が設けられており、ケーシング下部には固定用フランジ２０８ａが形成されている。このフランジ２０８ａを気化チャンバ２１に固定することにより、ノズル部２０が気化チャンバ２１に取り付けられる。なお、本実施の形態では、水冷ブロック２０１と冷却ロッド２０２とを別個に形成してネジ締結する構造としたが、これらを一体に形成しても良い。また、冷却ロッド２０２には銅のように熱伝導性に優れた材料が用いられる。
【００１９】
図４は図２のＢ部拡大図である。ケーシング２０８の先端部分２０８ｂは薄く形成されており、外側配管２００ｂの先端部と溶接等により接合されている。そのため、ケーシング２０８の内部空間２０９と気化チャンバ空間２１０とは隔離されており、冷却ロッド２０２は気化ガスによる腐食から防止されている。内部空間２０９は図２に示すようにパイプ２１４を介して真空排気できる構造となっており、内部空間２０９を真空状態とすることにより、対流によるケーシング２０８から冷却ロッド２０２への熱浸入を防止している。
【００２０】
内側配管２００ａは外側配管２００ｂよりも図示下方に突出し、さらに、オリフィス部材２１２の中心部に形成された孔を貫通して突出している。内側配管２００ａと外側配管２００ｂとの間を図示下方に流れてきた霧化用ガスは、オリフィス部材２１２と外側配管２００ｂとの間に形成された隙間、例えば、１ｍｍ以下の微小隙間を通って気化チャンバ空間２１０へと噴出される。この霧化用ガスによって、液体材料４Ａ〜４Ｃは内側配管２００ａから排出される際に霧化され、霧状の液体材料４Ａ〜４Ｃが気化チャンバ空間２１０に噴霧される。
【００２１】
オリフィス部材２１２は、ノズルリング２１１によってシール材２１３を挟持するようにケーシング先端部２０８ｂに固定される。ケーシング２０８の先端に袋ナット形式で取り付けられるノズルリング２１１には、円錐面状の気化面２１１ａが形成されている。ノズルリング２１１はノズル部２０から噴霧された液体材料４Ａ〜４Ｃがノズル部２０先端部分に再凝縮するのを防止するものであり、気化チャンバ２１に固定されるフランジ２０８ａ（図２参照）を介して流入する熱により高温に保たれている。その結果、霧化された液体材料４Ａ〜４Ｃが気化面２１１ａに付着しても、未気化残渣が生じることはない。
【００２２】
上述したケーシング２０８，ノズルリング２１１，配管２００ａ，２００ｂ等は、腐食等を考慮してＳＵＳ等で形成される。一方、オリフィス部材２１２，シール材２１３は、ノズルリング２１１から冷却ロッド２０２への熱浸入が低減されるように、断熱性の良い樹脂等が用いられる。特に、オリフィス部材２１２やシール材２１３は液体材料４Ａ〜４Ｃに対する耐食性も要求されるので、断熱性、耐熱性，耐薬品性に優れたＰＴＦＥ（polytetrafluoroethylene）で形成するのが望ましい。また、高温環境やノズルリング２１１の締め付けによるオリフィス部材２１２の変形を防止するため、より硬度の高いＰＥＥＫ（polyether ether ketone）で形成するようにしても良い。
【００２３】
なお、本実施の形態の気化器では、内側配管２００ａの先端がオリフィス部材２１２の下方に僅かに突出した状態（ｈ＞０）で使用するのが好ましい。また、オリフィス部材２１２の孔径ｅは外側配管２００ｂの内径よりも小さく設定され、内側配管２００ａとオリフィス部材２１２との間の環状領域から吹き出される霧化ガスの流速VaがVa＝数十〜３００ｍ／ｓとなるようにする。
【００２４】
《気液混合部９０の説明》
図５は気液混合部９０の外観を示す図であり、ポート９１〜９６が設けられている。ポート９１〜９４には、流量制御バルブ９Ａ〜９Ｄがそれぞれ接続されており、ポート９５，９６には開閉バルブＶ９，Ｖ６が接続されている。
【００２５】
図６は気液混合部９０の断面図である。気液混合部９０のボディ内には空洞９００が形成されており、この空洞９００が図１に示した移送ライン６Ｅに対応している。空洞９００の下流側（図示右側）は円錐状にすぼまっており、空洞９００の下流側出口にはポート９６が設けられている。また、空洞９００に直交するように、４つの管路９０１〜９０４が形成されている。これらの管路９０１〜９０４には、図６に示すようにポート９１〜９４が接続されている。
【００２６】
空洞９００内には、貫通孔９０５ａが形成されたパイプ状のインサート９０５が挿入されている。インサート９０５の左側端部にはナット９０６が固設されており、このナット９０６を気液混合部９０の雌ねじ部９０７に固定することにより、インサート９０５が空洞９００内に装着される。９１０はシール部材である。ナット９０６には貫通孔９０８が形成されており、貫通孔９０８の入り口（図示左側開口）にはポート９５が固設され、貫通孔９０８の出口側にインサート９０５が固設される。その結果、貫通孔９０８を介してポート９５とインサート９０５の内側に形成された貫通孔９０５ａとが連通する。
【００２７】
また、インサート９０５の外周には、図７（ａ）の外観図に示すように螺旋状の凸部９０５ｂが形成されており、その凸部９０５ｂ間には螺旋溝９０５ｃが形成される。図６に示すように、空洞９００に挿入されたインサート９０５の凸部９０５ｂの外周は空洞壁と接し、螺旋状の管路９０９が空洞壁とインサート９０５との間に形成される。各管路９０１〜９０４はこの螺旋状管路９０９に連通するように形成されている。
【００２８】
図６の矢印で示すように、各管路９０１〜９０４から螺旋状管路９０９に流入した液体材料４Ａ〜４Ｃおよび溶剤４Ｄは、それぞれ螺旋状管路９０９内を図示右方向に移送される。そして、インサート９０５の先端部まで移送された液体材料４Ａ〜４Ｃおよび溶剤４Ｄは、インサート９０５と空洞壁との隙間から空洞壁に沿って空洞９００の混合領域９００ａに流出される。
【００２９】
一方、キャリアガスは、インサート９０５の貫通孔９０５ａから混合領域９００ａへと軸に沿って流出される。混合領域９００ａの壁面は下流に向かってすぼまるようなテーパー形状になっており、ポート９６の内壁と滑らかに接続されている。その結果、混合領域９００ａでは液体材料４Ａ〜４Ｃおよび溶剤４Ｄが空洞９００の壁面に沿って流れ、かつ、キャリアガスが空洞９００の中心部を流れる気液２層流が効率良く形成される。また、、上述したように混合領域９００ａの内径が徐々に小さくなってポート９６の内壁と連続的に接続されることにより、形成された気液２層流が乱されるのを防止することができる。
【００３０】
このように、本実施の形態では、気液混合部９０を上述したような空洞９００とインサート９０５との２重管構造とし、液体材料４Ａ〜４Ｃおよび溶剤４Ｄおよびキャリアガスを軸方向に沿って平行に流出させることにより安定した気液２層流から成る連続流を形成することができる。また、凸部９０５ｂが空洞９００の壁面に接することにより、隙間寸法を均一に保つことができ、気液２層流の安定性がさらに増す。その結果、気化器２における霧化が安定する。なお、インサート９０５から流出するキャリアガスの流速は、気液２層流が形成されるように約５〜１０（ｍ／ｓ）程度とされ、上述した霧化ガスの流速よりも格段に低く設定されるので、２重管構造の流出部において霧化が発生することは無い。
【００３１】
インサート９０５では螺旋溝９０５ｃは１条であったが、複数状の螺旋溝であっても良い。例えば、溝を４条形成し、各液体材料４Ａ〜４Ｃおよび溶剤４Ｄを各々異なる溝を流入させるようにする。また、図７（ｂ）、図７（ｃ）に示すようなインサート９２０，９３０であっても良い。図７（ｂ）のインサート９２０では、軸方向に沿って複数の直線状凸部９２０ａを形成したものであり、中心軸には貫通孔９２０ｃが形成されている。液体材料４Ａ〜４Ｃおよび溶剤４Ｄは凸部９２０ａの間に形成された溝９２０ｂ内を軸方向に流れる。
【００３２】
一方、図７（ｃ）に示すインサート９３０では、インサート９０５やインサート９２０のように外周面に溝は形成せず、位置決め用の凸部９３０ａ，９３０ｂを形成した。インサート９３０の中心軸には貫通孔９３０ｃが形成されている。インサート９３０の場合には、インサート９３０の外周面と空洞９００（図６参照）の壁面との隙間を各液体材料４Ａ〜４Ｃおよび溶剤４Ｄが流れる。隙間寸法は凸部９３０ａ，９３０ｂの高さ寸法設定により調整することができ、凸部９３０ａ，９３０ｂが空洞９００の壁面に接することにより隙間寸法を均一に保持することができる。なお、インサート９０５，９２０の場合にも、凸部９０５ｂ，９２０ａの高さ寸法によりインサート９０５，９２０と空洞壁面との隙間寸法を調整することができる。
【００３３】
さらに、図８に示すようなハニカム構造体９３１を、インサート９３０の空洞壁との隙間に配設しても良い。ハニカム構造体９３１には多数の貫通孔９３１ａが形成されていて、この貫通孔９３１ａ内を液体材料４Ａ〜４Ｃおよび溶剤４Ｄが軸方向に流れることにより安定な気液２層流が形成される。
【００３４】
［第１変形例］
図９は気液混合部の第１の変形例を示す図であり、気液混合部の部分は断面とした。図９に示した気液混合部８０には、図５に示した気液混合部９０と同様に、流量制御バルブ９Ａ〜９Ｄおよび開閉バルブＶ９，Ｖ６が取り付けられている。気液混合部８０では、長手方向に形成された管路８１に対して斜めに交差するように、管路８２〜８６が形成されている。管路８１の流入口にはポート９５が設けられ、管路８１の排出口にはポート９６が設けられている。また、斜めの管路８２〜８６に対しては、対応するポート９１〜９４が設けられている。
【００３５】
図１０（ａ）は管路８３の部分の拡大図であり、図１０（ｂ）はＣ−Ｃ断面図である。管路８３はキャリアガスが流入される管路８１に対して角度θ（＜９０度）で斜めに接続している。管路を左から右へと流れるキャリアガスにより、管路８３から管路８１に斜め右下方向に流入した液体材料４Ｂは、管路８１の壁面に沿って右方向へとスムーズに流れる。その結果、従来のように液体材料４Ｂが管路８１に対して垂直（θ＝９０度）に流入する場合に比べて、安定した気液２層流が得られる。また、図１０（ｂ）に示すように管路８３の開口が楕円形状となって管路８３の断面積よりも開口面積の方が大きくなるため、液体材料４Ｂが層状となりやすく気液２層流状態がより安定する。なお、図６に示した気液混合部９０の場合は、流入角度θをほぼ０（度）とした場合に相当する。
【００３６】
ところで、従来の液体材料気化装置では、開閉バルブＶ６（図１参照）にダイアフラムバルブが用いられるが、ボールバルブのように流路が直線的で流路形状が大きく変化しないものを使用すると、気液２層流への悪影響を低減することができる。
【００３７】
［第２変形例］
図１１は気液混合部の第２の変形例を示す図であり、気化器２と気液混合部１００とを示したものである。気化器２に気液２層流状態の液体材料を供給する移送ライン６Ｅは、垂直（図示上下方向）に設けられている。気液混合部１００の底部には気液２層流状態の液体材料を排出するためのポート１０６が垂直に設けられており、このポート１０６はボールバルブで構成される開閉バルブＶ６を介して移送ライン６Ａに接続されている。すなわち、気液混合部１００から気化器２のノズル部２０の先端までの移送ラインは、垂直方向に直線状に構成されている。
【００３８】
気液混合部１００の側面には液体材料４Ａ〜４Ｄが流入するポート１０１〜１０４（図１２参照）が設けられ、上面にはキャリアガスを流入するためのポート１０５が設けられている。図１２は気液混合部１００の斜視図である。図１２ではポート１０２に接続された流量制御バルブ９Ｂだけを図示したが、上述した気液混合部９０と同様に他のポート１０１，１０３，１０４にも流量制御バルブ９Ａ，９Ｃ，９Ｄが接続されている。気液混合部１００はボディ１１０とその上面に固定されるフランジ１１１とを有しており、ポート１０１〜１０４，１０６はボディ１１０に取り付けられ、ポート１０５はフランジ１１１に取り付けられている。
【００３９】
図１３は図１２のポート１０１，１０２に沿ったＤ−Ｄ断面を示したものである。ボディ１１０内には図６に示した空洞９００と同一形状の空洞１１２が垂直に形成されており、その空洞１１２内にはインサート９０５が挿入されている。その結果、気液混合部９０の場合と同様に空洞内壁とインサート９０５との間に螺旋状の管路９０９が形成される。インサート９０５の上端はフランジ１１１に固設されており、インサート９０５の軸中心に形成された貫通孔９０５ａはフランジ１１１に取り付けられたキャリアガス用ポート１０５と連通している。
【００４０】
また、ボディ１１０内には、螺旋状の管路９０９とボディ側面に取り付けられた各ポート１０１〜１０４とを連通するほぼ水平な管路１１３がそれぞれ形成されている。各管路１１３から螺旋状管路９０９に流入した液体材料４Ａ〜４Ｃおよび溶剤４Ｄは螺旋状管路９０９内を図示下方に移動して、インサート９０５と空洞壁との隙間から空洞壁に沿って混合領域１１２ａに流出する。一方、キャリアガスは、インサート９０５の貫通孔９０５ａを下方に流れて、インサート９０５の先端から混合領域１１２ａに流出する。
【００４１】
その結果、混合領域１１２ａにおいて、液体材料とキャリアガスとの気液２層流が効率よくかつ安定して得られる。そして、第２変形例では、気液２層流が形成されて気化器２のノズル部２０の先端で霧化されるまでの移送経路が直線状に構成されているため、その間で気液２層流が乱されることが無く、霧化および気化を安定的に行うことができる。
【００４２】
なお、上述したインサート９０５に代えてインサート９２０，９３０を用いても良い。さらに、図１４に示すような構成としても良い。図１４において、（ａ）は図１３と同様の気液混合部１００の断面図であり、（ｂ）はＥ−Ｅ断面図である。ボディ１１０には上下に貫通する孔１１５に対して水平な管路１１３が形成されている。孔１１５にはキャリアガス用のパイプ１１４が隙間をあけて挿入されており、これらは二重管構造体を形成している。
【００４３】
各管路１１３に供給された液体材料は、管路１１３からパイプ１１４と孔１１５との隙間に流れ込んで図示下方に移動し、孔１１５の壁面に沿って混合領域１１５ａに流出する。一方、キャリアガスはパイプ１１４内を図示下方に流れ、パイプ１１４の先端から孔１１５の混合領域１１５ａに流出される。その結果、キャリアガスと液体材料との気液２層流が形成される。
【００４４】
以上説明した実施の形態と特許請求の範囲の要素との対応において、インサート９０５，９２０，９３０と空洞９００または１１２とで２重管構造体が形成され、気化器２は気化部を、混合領域９００ａ，１１２ａ，１１５ａは混合管路を、螺旋溝９０５ｃは螺旋構造体をそれぞれ構成する。また、本発明の特徴を損なわない限り、本発明は上記実施の形態に何ら限定されるものではない。
【図面の簡単な説明】
【００４５】
【図１】液体材料気化装置の概略構成を示すブロック図である。
【図２】気化器２の概略構成を示す断面図である。
【図３】図２のＡ部拡大図である。
【図４】図２のＢ部拡大図である。
【図５】気液混合部９０の外観を示す図である。
【図６】気液混合部９０の断面図である。
【図７】インサートを示す図であり（ａ）はインサート９０５の外観図、（ｂ）はインサート９２０の斜視図、（ｃ）はインサート９３０の斜視図である。
【図８】ハニカム構造体９３１を示す図である。
【図９】気液混合部の第１の変形例を示す図である。
【図１０】気液混合部８０を説明する図であり、（ａ）は管路８３の部分の拡大図、（ｂ）はＣ−Ｃ断面図である。
【図１１】気液混合部の第２の変形例を示す図である。
【図１２】気液混合部１００の外観を示す斜視図である。
【図１３】図１２のＤ−Ｄ断面図である。
【図１４】気液混合部１００の変形例を示す図であり、（ａ）は気液混合部１００の断面図、（ｂ）は（ａ）のＥ−Ｅ断面図である。
【符号の説明】
【００４６】
１  液体材料供給装置
２  気化器
３Ａ〜３Ｄ  容器
４Ａ〜４Ｃ  液体材料
４Ｄ  溶剤
６Ａ〜６Ｅ  移送ライン
７，７Ａ  キャリアガスライン
９Ａ〜９Ｄ  流量制御バルブ
８０，９０，１００  気液混合部
８１〜８６，９０１〜９０４  管路
９１〜９６，１０１〜１０６  ポート
１１４  パイプ
９００，１１２  空洞
９００ａ，１１２ａ，１１５ａ  混合領域
９０５，９２０，９３０  インサート
９０５ａ，９２０ｃ，９３０ｃ，９３１ａ  貫通孔
９０５ｂ，９２０ａ，９３０ａ，９３０ｂ  凸部
９０５ｃ  螺旋溝
９０９  螺旋状管路
９２０ｂ  溝
９３１  ハニカム構造体
【図１】
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【図２】
2005268367.tif 000004
【図３】
2005268367.tif 000005
【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】
2005268367.tif 000010
【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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