JP2003146397A - 液体輸送装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 所定の容器内への液体材料の輸送において気
泡の発生や液面の波立ち等を防止し、容器での正確な液
面検知等を可能とする液体輸送装置を提供する。 【解決手段】 本発明に係る液体輸送装置１０は、所定
の最低液位Ｌと所定の最高液位Ｈとの間の液位で液体材
料が貯蔵される、液体供給装置１２が有するリチャージ
タンク４内に一端が開口し、当該開口端２８が最高液位
Ｈよりも高くなるよう配置される輸送管２６と、下端３
２が最低液位Ｌよりも低くなるよう配置され、輸送管２
６内を輸送されてきた液体材料を受けて下端３２に案内
する液体ガイド３０とを備えることを特徴とする。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、半導体製造プロセ
ス等で用いられる液体材料を所定の容器内に輸送するた
めの液体輸送装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】半導体集積デバイスや液晶パネル等のマ
イクロ・エレクトロニクス・デバイスを製造する際に
は、基板上に様々な材料の膜がＣＶＤ（化学的気相堆
積）法により成膜されることがある。このような成膜プ
ロセスでは、ＰＯＣｌ₃（三塩化リン酸）、ＴｉＣｌ
₄（四塩化チタン）、Ｓｉ（ＯＣ₂Ｈ₅）₄（ＴＥＯＳ）、
Ｔａ（ＯＣ₂Ｈ₅）₅（ＰＥＴ）等の液体材料が用いら
れ、これらの液体材料は、マザータンクと称される小型
の交換式貯蔵容器に貯蔵された状態で購入され使用され
る。

【０００３】図３は、上述したマザータンクに貯蔵され
た液体材料を所定の使用先、例えば液体材料をプロセス
ガスにガス化するためのガス化装置に供給するための、
従来の液体供給装置１の構成図である。液体供給装置１
は、マザータンク２からガス化装置３への液体材料の輸
送路の中間位置にリチャージタンク４を有している。マ
ザータンク２から輸送されてきた液体材料は一時的にリ
チャージタンク４内に貯蔵され、圧送ガス供給源５から
配管６を介してリチャージタンク４内に圧送ガスが供給
されることにより、貯蔵されている液体材料が配管７を
介してガス化装置３に供給される。なお、ガス化装置３
への液体材料の供給断防止等のために、リチャージタン
ク４内の液量は、光ファイバセンサ等を用いた検知部８
による液面検知により、図示するように最低液位Ｌと最
高液位Ｈとの間の液位となるよう制御されている。

【０００４】ところで、マザータンク２からリチャージ
タンク４への液体材料の輸送は、サイホン方式や落し込
み方式といった技術によって行われるのが一般的であ
る。両者ともに、一端がマザータンク２に接続された配
管９の他端がリチャージタンク内に開口しており、圧送
ガスによって液体材料を輸送する点では共通している
が、配管９の開口端の位置が異なる。すなわち、図３で
一点鎖線で示すように、サイホン方式では開口端９ａが
最低液位Ｌよりも低くなるよう配置され、また、落し込
み方式では、図３で実線で示すように、開口端９ｂが最
高液位Ｈよりも高くなるよう配置される。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上述し
たようなリチャージタンク４への液体材料の輸送にあっ
ては、以下のような問題がある。

【０００６】サイホン方式では、配管９の開口端９ａ
が、貯蔵されている液体材料内に常に位置するため、マ
ザータンク２が空となり圧送ガスが輸送されてきた際
に、貯蔵されている液体材料がバブリングされる。これ
により、液体材料に溶解するガス量が増加してしまい、
ガス化装置３への液体材料のみの供給の妨げとなるばか
りでなく、液体材料の液面が波立ってしまい、最低液位
Ｌや最高液位Ｈにおける液面を検知するための検知部８
を誤作動させてしまうことになる。

【０００７】また、落し込み方式では、配管９の開口端
９ｂが、貯蔵されている液体材料の液面上方に常に位置
するため、輸送されてきた液体材料の滴下により、リチ
ャージタンク４内に貯蔵されている液体材料に気泡が発
生するとともにその液面が波立ってしまう。これによ
り、上述したサイホン方式と同様の問題が生ずる。

【０００８】そこで、本発明は、このような事情に鑑み
てなされたものであり、所定の容器内への液体材料の輸
送において気泡の発生や液面の波立ち等を防止し、容器
での正確な液面検知等を可能とする液体輸送装置を提供
することを目的とする。

【０００９】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、本発明に係る液体輸送装置は、所定の最低液位と所
定の最高液位との間の液位で液体材料が貯蔵される容器
内に開口する開口部を有し、前記開口部が最高液位より
も高くなるよう配置される輸送管と、下端が最低液位よ
りも低くなるよう配置され、輸送管内を輸送されてきた
液体材料を受けて下端に案内する液体ガイドとを備える
ことを特徴とする。

【００１０】輸送管の開口部が容器の最高液位よりも高
い位置に配置されるため、液体材料が最高液位まで貯蔵
された状態で、液体材料の他に、例えば圧送ガスが輸送
されてきても、そのガスが開口部から容器の上部空間に
抜けるため、貯蔵されている液体材料に対するバブリン
グを防止することができる。また、液体ガイドの下端が
容器の最低液位よりも低い位置に配置されるため、液体
材料が最低液位までしか貯蔵されていない状態でも、輸
送され案内された液体材料が、貯蔵されている液体材料
の液面に滴下することがない。したがって、気泡の発生
や液面の波立ち等を防止することができ、容器内の液体
材料の液面検知等を正確に行うことが可能となる。

【００１１】液体ガイドは、樋状部材であることが好ま
しい。輸送されてきた液体材料が滴下することなく確実
に受け止められ、案内されるからである。ここで、樋状
部材とは、Ｖ字状、Ｕ字状、溝状等の一部が開放されて
いる長尺の液体輸送部材をいう。

【００１２】なお、本発明に係る液体輸送装置は、半導
体集積デバイスや液晶パネル等のマイクロ・エレクトロ
ニクス・デバイスを製造するためのプロセスにおいて用
いられる液体材料等、液体材料の種類によらず用いるこ
とができる。

【００１３】

【発明の実施の形態】以下、図面と共に本発明の好適な
実施形態について詳細に説明する。なお、図面の説明に
おいて同一又は相当部分には同一符号を付す。

【００１４】図１は、本発明の一実施形態に係る液体輸
送装置１０の説明図である。液体輸送装置１０の説明に
先立ち、液体輸送装置１０が用いられる液体供給装置１
２について説明する。

【００１５】液体供給装置１２は、従来技術として説明
した図１の液体供給装置１におけるマザータンク２から
リチャージタンク４への液体材料の輸送に液体輸送装置
１０を用いたものであり、他の構成については液体供給
装置１と同様である。

【００１６】すなわち、液体供給装置１２は、三塩化リ
ン酸等の液体材料をマザータンク２からガス化装置３に
供給するためのものであり、その輸送路の中間位置にリ
チャージタンク４を有している。これは、液体材料を一
時的にリチャージタンク４に貯蔵することにより、液体
材料に混入しているガスを分離し、ガス化装置３に液体
材料のみを供給することが可能となるからである。さら
に、マザータンク２内の液体材料が空になった場合に、
リチャージタンク４からガス化装置３への液体材料の供
給中にマザータンク２を交換することが可能となるから
である。

【００１７】リチャージタンク４は、上方に開口した円
筒形の容器であり、円筒形の支持台１４上に設置されて
いる。また、リチャージタンク４は金属製であり、三塩
化リン酸等の液体材料によるリチャージタンク４の腐
食、及び液体材料自体の金属汚染を防止するために、フ
ッ素樹脂等により表面処理が施されている。

【００１８】リチャージタンク４の外周には、例えば光
透過性窓（図示しない）が設けられており、光ファイバ
センサ等を用いた検知部８により、図示するように最低
液位Ｌ及び最高液位Ｈにおけるリチャージタンク４内の
液体材料の液面がそれぞれ検知される。なお、検知部８
として、静電容量式センサや超音波センサ等の他の非接
触型センサも適用可能である。

【００１９】リチャージタンク４の上端には、ボルト１
６及びナット１８により天板部材２０が気密に取り付け
られている。天板部材２０には、一端が圧送ガス供給源
５に接続された配管６の他端と、一端がガス化装置３に
接続された配管７の他端とがそれぞれ貫通しており、配
管６の他端はリチャージタンク４内の天板部材２０近傍
に配置され、配管７の他端はリチャージタンク４内の底
部近傍に配置されている。

【００２０】なお、リチャージタンク４の底部には液抜
き用の配管２２が設けられており、リチャージタンク４
内を空にする必要がある場合等に用いられる。また、各
配管６、７及び２２には開閉バルブ２４が設けられてい
る。

【００２１】次に、液体輸送装置１０の構成について説
明する。

【００２２】液体輸送装置１０は、三塩化リン酸等の液
体材料を圧送ガスによってマザータンク２からリチャー
ジタンク４に輸送するためのものであり、一端が天板部
２０を貫通してリチャージタンク４内に開口しており、
他端がマザータンク２に接続された輸送管２６と、輸送
管２６の開口端（開口部）２８から延びている液体ガイ
ド３０を備えている。なお、輸送管２６及び液体ガイド
３０の材料は、液体材料による腐食を防止できるもので
あればよく、本実施形態ではステンレス鋼が用いられて
いる。また、輸送管２６のリチャージタンク４外の部分
には開閉バルブ２４が設けられている。

【００２３】輸送管２６は円管状のものであり、その開
口端２８はリチャージタンク４の最高液位Ｈよりも高い
位置に配置されている。

【００２４】液体ガイド３０は、例えば断面がＵ字状の
樋状部材であり、その内面が輸送管２６の内面と連続す
るよう接続されている。また、液体ガイド３０は、開口
面が上方に向くよう湾曲しており、液体ガイド３０の下
端３２は、リチャージタンク４の最低液位Ｌよりも低い
位置に配置されている。

【００２５】次に、マザータンク２からガス化装置３に
液体材料を供給する際の液体輸送装置１０及び液体供給
装置１２の動作について説明する。

【００２６】液体供給装置１２の検知部８により、リチ
ャージタンク４内の液体材料が最低液位Ｌを切ったこと
が検知されると、液体輸送装置１０により、マザータン
ク２からリチャージタンク４に輸送管２６を介して液体
材料が輸送される。輸送管２６の開口端２８まで輸送さ
れてきた液体材料は、液体ガイド３０の内面に受け止め
られ、当該内面に沿って液体ガイド３０の下端３２に向
かって案内される。

【００２７】このとき、液体ガイド３０が樋状であり、
輸送管２６の開口端２８の鉛直方向の直下を横切るよう
湾曲されているので、輸送されてきた液体材料の受け止
めが確実に行われ、液体材料が輸送管２６の開口端２８
から滴下することはない。また、液体ガイド３０の下端
３２が最低液位Ｌよりも低い位置に配置されているた
め、すなわち、貯蔵されている液体材料内に下端３２が
位置しているため、案内されてきた液体材料が、貯蔵さ
れている液体材料の液面に滴下することもない。したが
って、気泡の発生や液面の波立ちを防止することができ
る。

【００２８】そして、検知部８により、リチャージタン
ク４内の液体材料が最高液位Ｈに達したことが検知され
ると、液体輸送装置１０によるマザータンク２からリチ
ャージタンク４への液体材料の輸送が停止される。この
際、前述したように、液面の波立ちや気泡の発生が防止
されているので、液面検知は正確に行われる。

【００２９】なお、液体輸送装置１０による液体材料の
輸送中にマザータンク２が空となり圧送ガスが輸送され
てきても、輸送管２６の開口端２８がリチャージタンク
４の最高液位Ｈよりも高い位置に配置されているため、
開口端２８からガス抜きされて、貯蔵されている液体材
料のバブリング、及びそれに伴う液面の波立ちが防止さ
れる。したがって、最低液位Ｌや最高液位Ｈ近傍の液位
で圧送ガスが輸送されてきても、液面の波立ちにより検
知部８が誤作動して最低液位Ｌや最高液位Ｈが検知され
るのを防止することができる。

【００３０】ガス化装置３にリチャージタンク４内の液
体材料を供給する場合は、マザータンク２からリチャー
ジタンク４への液体材料の供給が停止された状態で行わ
れ、圧送ガス供給源５からリチャージタンク４に配管６
を介して圧送ガスを供給する。これにより、リチャージ
タンク４内の上部空間のガス圧力が高まり、貯留されて
いる液体材料が配管７を介してガス化装置３に供給され
る。

【００３１】ガス化装置３への液体材料の供給中、検知
部８により、リチャージタンク４内の液体材料が最低液
位Ｌを切ったことが検知されると、圧送ガス供給源５か
らリチャージタンク４への圧送ガスの供給が停止され、
すなわち、リチャージタンク４からガス化装置３への液
体材料の供給が停止され、再び液体輸送装置１０によ
り、マザータンク２からリチャージタンク４への液体材
料の輸送が開始される。

【００３２】以上、本発明の好適な一実施形態について
詳細に説明したが、本発明は上記実施形態に限定されな
いことはいうまでもない。

【００３３】例えば、上記実施形態では、樋状の液体ガ
イドが輸送管の開口端にそれぞれの内面が連続するよう
接続されている場合について説明したが、本発明はこれ
に限られない。例えば、液体ガイドを輸送管の開口端に
接続せずに、その上端をリチャージタンクの内壁面等に
固定してもよい。このような場合であっても、輸送管の
開口端から滴下する液体材料の流路を液体ガイドの内面
が横切るよう、液体ガイドを当該開口端近傍に配置すれ
ば、輸送管の開口端まで輸送されてきた液体材料を、貯
蔵されている液体材料の液面に滴下させることなく確実
に受け止めることができる。

【００３４】また、液体ガイドは棒状のものやチェーン
であってもよい。この場合にも、上記同様液体ガイド
を、輸送管の開口端の鉛直方向下方を横切るよう当該開
口端近傍に配置すれば、輸送されてきた液体材料を確実
に受け止め、下端に案内することが可能となる。特に、
輸送する液体材料の粘度が高い場合には有効である。な
お、棒状体のものを用いる場合には、直線状のもののみ
でなく湾曲しているものであってもよいし、また、可撓
性を有するものであってもよい。

【００３５】また、液体ガイドは管状のものであっても
よい。図２に示すように、輸送管２６と液体ガイド３０
とは、ともに円管状であり、それぞれの内面が連続する
よう接続されている。リチャージタンク４内に配置され
た輸送管２６の最高液位Ｈよりも高い位置には、少なく
とも１つの開孔（開口部）３４が設けられており、液体
ガイド３０にも、開孔３４が複数設けられている。この
ような構成を採っても、輸送されてきた液体材料を液体
ガイド３０の下端に確実に案内することができる。ま
た、圧送ガスが輸送されてきた際にも、開孔３４がガス
抜き孔となって、貯蔵されている液体材料がバブリング
されるのを防止することができる。なお、開孔３４を最
高液位Ｈよりも高い位置に１つのみ設けたものも、同様
な効果が得られる。また、図２は、輸送管２６と液体ガ
イド３０とを接合したものであるが、輸送管２６と液体
ガイド３０とが一体的ないしは連続的なものでもよいこ
とは勿論である。

【００３６】さらに、本発明の液体輸送装置は、上記実
施形態のような液体供給装置におけるリチャージタンク
に限られず、種々の容器に液体材料を輸送する場合に適
用可能である。

【００３７】

【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
輸送管の開口部が容器の最高液位よりも高い位置に配置
されるため、液体材料が最高液位まで貯蔵された状態
で、液体材料の他に、例えば圧送ガスが輸送されてきて
も、開口部からガス抜きされ、貯蔵されている液体材料
に対するバブリングを防止することができる。また、液
体ガイドの下端が容器の最低液位よりも低い位置に配置
されるため、液体材料が最低液位までしか貯蔵されてい
ない状態でも、輸送され案内された液体材料が、貯蔵さ
れている液体材料の液面に滴下することがない。したが
って、気泡の発生や液面の波立ちを防止することができ
る。ひいては、容器内に貯蔵されている液体材料の液面
を非接触型センサ等により正確に検知することができ、
液体材料の補充等を適正なタイミングで行うことが可能
となる。また、貯蔵されている液体材料のガス溶解量が
バブリングにより増加するのを防止することも可能とな
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】本実施形態の液体輸送装置の説明図である。

【図２】本実施形態の液体輸送装置の液体ガイドが管状
である場合の説明図である。

【図３】従来の液体供給装置の構成図である。

【符号の説明】

４…リチャージタンク、８…検知部、１０…液体輸送装
置、１２…液体供給装置、２４…天板部材、２６…輸送
管、２８…開口端（開口部）、３０…液体ガイド、３２
…下端、Ｌ…最低液位、Ｈ…最高液位。

フロントページの続き (72)発明者 中川 利幸 兵庫県加古郡播磨町新島16番 日本エア・ リキード株式会社播磨テクニカルセンター 内 Ｆターム(参考） 3E083 AA11 AB30

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 所定の最低液位と所定の最高液位との間
   の液位で液体材料が貯蔵される容器内に開口する開口部
   を有し、前記開口部が前記最高液位よりも高くなるよう
   配置される輸送管と、 下端が前記最低液位よりも低くなるよう配置され、前記
   輸送管内を輸送されてきた液体材料を受けて前記下端に
   案内する液体ガイドと、を備える液体輸送装置。
2. 【請求項２】 前記液体ガイドは、樋状部材であること
   を特徴とする請求項１に記載の液体輸送装置。
3. 【請求項３】 前記液体材料は、半導体集積デバイスや
   液晶パネル等のマイクロ・エレクトロニクス・デバイス
   を製造するためのプロセスにおいて用いられる液体材料
   であることを特徴とする請求項１又は２に記載の液体輸
   送装置。