[发明专利]一种液化气气化方法、气化装置和一种使用该气化方法和装置的液化气供应装置

说明书

技术领域

本发明涉及一种液化气气化方法、气化装置和一种使用该气化方法和 装置的液化气供应装置，并且涉及，例如一种在使用时或送气时需要气化 处理的液化气(例如用于半导体生产的特殊材料气体)的气化处理中用到 的用于液化气的气化方法和气化装置，以及一种供应通过这些气化方法和 装置处理过的液化气的液化气供应装置。

背景技术

具有等于或低于大气压的蒸气压的极低蒸气压液化气，例如BCL₃、 SiH₂CL₂、HF、CLF₃以及WF₆的气体，通常在半导体生产工艺和各种其 它工艺中用作特殊材料气体和各种加工气体。这种低蒸气压液化气通常与 其它材料气体一样以液态填充在高压气体容器中，传送到例如半导体生产 工厂以及其它消耗所述液化气的各种加工机构中，从被传送的高压容器或 所述高压容器转移到装配在所述工厂和工艺中的隔离的容器(此后称作“填 充容器”或简称“容器”)，然后在气化之后供应到该气体消耗设备。在 这种情况下，作为该液化气消耗设备的半导体生产装置和其它各种加工装 置(此后称作“加工装置”)，以气态而非液态吸入这些液化气，并且以 气态来使用。因此，填充有液化气的所述容器安装在称作气柜的气体供应 设备中，并且该气体在该容器内气化以成为气态，并且通过连接到加工装 置的管道系统来供应。

通常，在将该液化气气化后再供应液化气时，当来自气相部的气体释 放到容器的外部时，该气相部的压力下降，并且实际上来自该液相部的液 化气立即气化以抑制该气相部的压降并且调整气相部中的压力下降的趋 势。然而，由于该气化所必需的热能以消耗液相部的能量的方式进行传导， 液相温度逐渐降低，导致气相蒸气压随液相温度的下降而下降，并且因此 液化气的供应压力逐渐降低到最终引起不能以要求的流速供应液化气的问 题。也就是说，当容器内外存在温度差，或更具体地，容器内的温度低于 外部的温度时从容器外面自然进入的热量仅在第一时间有用，因此，该背 景技术问题是从外面自然进入的热量不足以消除由于压力不足而产生的供 应不足的问题。

为了解决此问题，通常，传统上有时使用带有附图12(A)和(B) 所示的结构的液化气供应设备100。更具体地，附图12(A)是一种在现 场安装的容器101的侧壁和底部周围形成空间102的方法，附图12(B) 是一种在输送到该位置的容器103周围形成空间104并且将温度高于环境 温度的热媒从热媒供应部105持续循环到每一个空间的方法。由于这些方 法仅具有这样的作用——通过把液化气的温度预升高到高于环境温度来升 高液相部L具有的内能，因此，在由于从液相部L带走的气化热而逐渐降 低液相部L的温度的这一事实上没有什么不同。在此，仅在由于消耗来自 液相部L的能量而气化导致液相温度降低到一定程度以在容器内部和外部 之间形成温度差、使得外部温度高于内部温度之后，热量开始从容器101 和103的外围附近循环的热媒进入，有助于抑制液相温度的降低，因此， 使用开始具有低蒸气压的低蒸气压液化气的供应设备，由于供应速率不足 的问题终会出现，如附图12(A)和(B)所示仅提高液相部L的温度的 措施是不够的。

此外，如果这些施加热量的方法用于在环境温度下具有等于或低于大 气压的蒸气压的低蒸气压液化气，在供应管道系统中的流动气体将在高于 管道系统周围的环境温度的温度下具有饱和蒸气压，并且该饱和蒸气将通 过在供应管道系统中冷却而再次液化。大部分用在例如半导体工艺中的低 蒸气压液化气，例如HF和CLF₃，是腐蚀性气体，并且由于它们具有高度 腐蚀性，当它们在管道系统中再次液化时，可能由于该气体夹带的腐蚀性 产物而引起管道系统的腐蚀、金属污染——这在半导体工艺中是最需要避 免的，还有由于在诸如阀门这样的部件的窄截面处再次液化冷凝液体而引 起的液体堵塞，以及由于破裂引起的供应压力的变化。为了解决该问题， 需要非常困难地进行温度控制以便维持供应管道系统和气体消耗设备中与 气体接触的所有部分的温度高于液化气填充容器的经加热的温度，并且实 现该控制将是很大的负担。迄今为止所公开的，使用低蒸气压液化气，存 在艰难的任务：必须解决如何增加流速和实现稳定供应的问题，同时避免 由于在比管道系统和气体消耗设备所处位置的环境温度低的温度下气化和 蒸发气体而带来的上述再次液化的问题时。