JP2016192515A - 気化システム - Google Patents

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Abstract

【課題】狭い設置面積で液体ソースから大流量のガスを得ることができる気化システムを提供すること。【解決手段】実施形態の気化システムは、液体ソースが溜められる第１のタンクと、前記液体ソースが溜められる第２のタンクと、を備えている。また、前記気化システムは、第１の配管と、第２の配管と、第３の配管と、を備えている。前記第１の配管は、前記液体ソースが前記第１のタンク内で気化することによって発生した第１のガスを前記第１のタンクから送り出す。前記第２の配管は、前記液体ソースが前記第２のタンク内で気化することによって発生した第２のガスを前記第２のタンクから送り出す。前記第３の配管は、前記第１および第２の配管に接続されて、前記第１および第２のガスを外部装置に送り出す。そして、前記第１のタンクは、前記第２のタンクの上側に積層配置されている。【選択図】図１

Description

本発明の実施形態は、気化システムに関する。
半導体装置を製造する工程の中には、液体ソースを気化して基板上に成膜処理を行う工程がある。液体ソースの気化を行う気化システムでは、１つのタンクに液体ソースが充填され、この１つのタンク内で液体ソースが気化させられる。そして、気化したガスがタンクから取り出されて、成膜装置などの外部装置に送られる。
しかしながら、従来の気化システムでは、気化システムを小型化するためにタンクの容量を小さくすると、所望のガス流量を得ることができない場合があった。また、使用する液体ソースの貯蔵指定数量により制限がある場合、気化システムの設置台数が制約される。
特開２０１３−２２２７６８号公報
本発明が解決しようとする課題は、狭い設置面積で液体ソースから大流量のガスを得ることができる気化システムを提供することである。
実施形態によれば、気化システムが提供される。前記気化システムは、液体ソースが溜められる第１のタンクと、前記液体ソースが溜められる第２のタンクと、を備えている。また、前記気化システムは、第１の配管と、第２の配管と、第３の配管と、を備えている。前記第１の配管は、前記液体ソースが前記第１のタンク内で気化することによって発生した第１のガスを前記第１のタンクから送り出す。前記第２の配管は、前記液体ソースが前記第２のタンク内で気化することによって発生した第２のガスを前記第２のタンクから送り出す。前記第３の配管は、前記第１および第２の配管に接続されて、前記第１および第２のガスを外部装置に送り出す。そして、前記第１のタンクは、前記第２のタンクの上側に積層配置されている。
図１は、第１の実施形態に係る気化システムの構成を示す図である。 図２は、第１の実施形態に係る気化システムでの気化処理手順を説明するための図である。 図３は、第２の実施形態に係る気化システムでの気化処理手順を説明するための図である。 図４は、第３の実施形態に係る気化システムの構成を示す図である。 図５は、第３の実施形態に係る逆止弁の構成例を示す図である。
以下に添付図面を参照して、実施形態に係る気化システムを詳細に説明する。なお、これらの実施形態により本発明が限定されるものではない。
（第１の実施形態）
図１は、第１の実施形態に係る気化システムの構成を示す図である。図１では、気化システム１０Ａの断面構成を模式的に示している。気化システム１０Ａは、複数のタンクを有しており、複数のタンクで液体ソース２５を気化させるシステムである。
気化システム１０Ａは、タンク１１〜１３を備えている。また、気化システム１０Ａは、ガス流量計の一例であるＭＦＣ（Mass Flow Controller）（質量流量計）５１、圧力計５２、バルブ４１〜４５、配管６１〜６４，７１〜７４を備えている。タンク１１〜１３は、液体ソースを気化に適した温度に加温するヒーター８４を備えている。
タンク１１〜１３は、液体ソース２５を溜めて気化させる。タンク１１〜１３は、液体ソース２５の保管に適した部材で形成されている。気化システム１０Ａでは、液体ソース２５が充填されるタンク１１〜１３が鉛直方向に並ぶよう積層配置されている。
タンク１１の下方側には、タンク１２が配置され、タンク１２の下方側には、タンク１３が配置されている。タンク１１の上方側には、配管６１が配置されている。また、タンク１１とタンク１２とは、配管６２によって接続されている。また、タンク１２とタンク１３とは、配管６３によって接続されている。
液体ソース２５は、液体ソース２５の供給装置（図示せず）（以下、液体供給装置という）からタンク１１〜１３に供給される。液体ソース２５は、例えば、ヘキサクロロジシラン、テトラエトキシシラン、ＴＭＢ（トリメトキシボラン）などである。
配管６１は、液体供給装置とタンク１１とを接続している。配管６１は、タンク１１の上部を貫通している。配管６１の一方の端部は、液体供給装置に接続され、他方の端部は、タンク１１内に配置されている。この構成により、液体供給装置からの液体ソース２５が、配管６１を介してタンク１１に送られる。そして、タンク１１の上部側から配管６１によってタンク１１内に液体ソース２５が滴下される。
配管６２は、タンク１１の底部を貫通するとともに、タンク１２の上部を貫通している。配管６２の一方の端部は、タンク１１の底部近傍に配置され、配管６２の他方の端部は、タンク１２内に配置されている。配管６２の一方の端部は、タンク１１内の液体ソース２５を取液し、配管６２の他方の端部は、タンク１２内に液体ソース２５を滴下する。この構成により、タンク１１の底部にある液体ソース２５が、配管６２を介してタンク１２に送られる。そして、配管６２によって、タンク１２の上部側からタンク１２内に液体ソース２５が滴下される。
配管６３は、タンク１２の底部を貫通するとともに、タンク１３の上部を貫通している。配管６３の一方の端部は、タンク１２の底部近傍に配置され、配管６３の他方の端部は、タンク１３内に配置されている。配管６３の一方の端部は、タンク１２内の液体ソース２５を取液し、配管６３の他方の端部は、タンク１３内に液体ソース２５を滴下する。この構成により、タンク１２の底部にある液体ソース２５が、配管６３を介してタンク１３に送られる。そして、配管６３によって、タンク１３の上部側からタンク１３内に液体ソース２５が滴下される。
バルブ（リチャージバルブ）４１は、配管６１の途中に配置されている。バルブ４１が開けられると、配管６１を介して液体供給装置からタンク１１へ液体ソース２５が流れる。また、バルブ４１が閉じられると、配管６１を介した液体供給装置からタンク１１への液体ソース２５の供給が停止する。バルブ４１は、タンク１１内に液体ソースが所定の高さまで充填され、それを液面センサが検知するのを受けて閉じる。
バルブ４２は、配管６２の途中に配置されている。バルブ４２が開けられると、配管６２を介してタンク１１からタンク１２へ液体ソース２５が流れる。また、バルブ４２が閉じられると、配管６２を介したタンク１１からタンク１２への液体ソース２５の供給が停止する。バルブ４２は、タンク１２内に液体ソースが所定の高さまで充填され、それを液面センサが検知するのを受けて閉じる。
バルブ４３は、配管６３の途中に配置されている。バルブ４３が開けられると、配管６３を介してタンク１２からタンク１３へ液体ソース２５が流れる。また、バルブ４３が閉じられると、配管６３を介したタンク１２からタンク１３への液体ソース２５の供給が停止する。バルブ４３は、タンク１３内に液体ソースが所定の高さまで充填され、それを液面センサが検知するのを受けて閉じる。
タンク１１の上部側には、配管７１が接続されている。また、タンク１２の上部側には、配管７２が接続されている。また、タンク１３の上部側には、配管７３が接続されている。
配管７１は、タンク１１の上部を貫通するとともに、配管７４に接続されている。また、配管７２は、タンク１２の上部を貫通するとともに、配管７４に接続されている。また、配管７３は、タンク１３の上部を貫通するとともに、配管７４に接続されている。
配管７１の一方の端部は、タンク１１内の上部側に配置され、タンク１１内のガスを流入させる。配管７１の一方の端部は、タンク１１内で、液体ソース２５（液体）に接触しない高さに配置されている。
また、配管７２の一方の端部は、タンク１２内の上部側に配置され、タンク１２内のガスを流入させる。配管７２の一方の端部は、タンク１２内で、液体ソース２５に接触しない高さに配置されている。
また、配管７３の一方の端部は、タンク１３内の上部側に配置され、タンク１３内のガスを流入させる。配管７３の一方の端部は、タンク１３内で、液体ソース２５に接触しない高さに配置されている。
配管７１〜７３に流入するガスは、液体ソース２５がタンク１１〜１３内で気化されたものである。配管７１〜７３に流入したガスは、配管７４に送られる。バルブ（１次バルブ）４４は、配管７４の途中に配置されている。バルブ４４は、配管７１〜７３と配管７４との接続位置よりもＭＦＣ５１側（下流側）に配置されている。
ＭＦＣ５１は、配管７４の途中に接続されている。ＭＦＣ５１は、配管７４を流れるガスの流量を測定し、上流側から下流側へ設定量だけガスを流す。圧力計５２は、配管７４の途中に配置され、配管７１〜７３が合流する位置とバルブ４４との間に配置されている。圧力計５２は、配管７４を流れるガスの圧力（気化蒸気圧）を測定する。
また、タンク１３の底部側には、配管６４が接続されている。バルブ（ドレインバルブ）４５は、配管６４の途中に配置されている。配管６４の一方の端部は、タンク１３の底部近傍に配置され、配管６４の他方の端部は、通常封止されている。配管６４は、外部装置（図示せず）に接続が可能である。タンク１１〜１３内の液体ソース２５が不要となった場合、外部装置が配管６４に接続され、バルブ４５が開けられる。これにより、タンク内の液体ソース２５を、配管６４を介して外部装置に排出することができる。
タンク１１〜１３には、それぞれ複数の液面センサ（液面検出部）が設けられている。タンク１１は、液面センサ８１ａ〜８１ｄを有し、タンク１２は、液面センサ８２ａ〜８２ｄを有し、タンク１３は、液面センサ８３ａ〜８３ｄを有している。
液面センサ８１ａ〜８１ｄは、それぞれ、タンク１１に対して第１〜第４の高さに配置され、タンク１１内の第１〜第４の高さに液体ソース２５が到達しているか否かを検出する。液面センサ８１ａ〜８１ｄが配置される高さは、液面センサ８１ａ〜８１ｄの順番で高くなっている。
液面センサ８２ａ〜８２ｄは、それぞれ、タンク１２に対して第１〜第４の高さに配置され、タンク１２内の第１〜第４の高さに液体ソース２５が到達しているか否かを検出する。液面センサ８２ａ〜８２ｄが配置される高さは、液面センサ８２ａ〜８２ｄの順番で高くなっている。
液面センサ８３ａ〜８３ｄは、それぞれ、タンク１３に対して第１〜第４の高さに配置され、タンク１３内の第１〜第４の高さに液体ソース２５が到達しているか否かを検出する。液面センサ８３ａ〜８３ｄが配置される高さは、液面センサ８３ａ〜８３ｄの順番で高くなっている。
タンク１１〜１３は、ヒーター８４によって包囲されており、温められる。これにより、タンク１１〜１３内の液体ソース２５は、温められて気化する。
また、配管７１〜７４は、テープヒーターなどで包囲されており、配管７１〜７４は、テープヒーターなどによって温められる。これにより、配管７１〜７４内を通過するガスが液化されることを防止している。なお、配管６１〜６３は、テープヒーターで包囲されて温められてもよい。
階層式気化システムである気化システム１０Ａは、半導体処理装置の躯体内に設置可能なサイズである。気化システム１０Ａのサイズは、例えば、従来の気化システムのスペースに、容易に置き換え可能なサイズである。
気化システム１０Ａでは、液体ソース２５が、配管６１を介してタンク１１に滴下される。また、タンク１１の液体ソース２５が、配管６２を介してタンク１２に滴下される。また、タンク１２の液体ソース２５が、配管６３を介してタンク１３に滴下される。
そして、タンク１１内で液体ソース２５が気化すると、気化したガスが、配管７１を介して配管７４に送り出される。また、タンク１２内で液体ソース２５が気化すると、気化したガスが、配管７２を介して配管７４に送り出される。また、タンク１３内で液体ソース２５が気化すると、気化したガスが、配管７３を介して配管７４に送り出される。
そして、配管７４に送り込まれてきたガスのうち、所望のガス量がＭＦＣ５１を介して成膜装置に送り出される。気化システム１０Ａが液体ソース２５を気化させる際には、圧力計５２が配管７４を流れるガスの圧力を測定し、ＭＦＣ５１が成膜装置に送り出されるガス流量を測定する。そして、圧力計５２による測定結果およびＭＦＣ５１による測定結果に基づいて、液体ソース２５の滴下および成膜装置へのガス送出が制御される。またタンク内の液体ソースの量は各タンクの液面センサにて検知され、減少に伴ってバルブ４１〜４３が開き、適宜液体ソース２５が配管６１〜６３を介して供給される。
つぎに、気化システム１０Ａにおける気化処理手順について説明する。図２は、第１の実施形態に係る気化システムでの気化処理手順を説明するための図である。なお、図２の気化システム１０Ａでは、圧力計５２、バルブ４２，４３、液面センサ８１ａ〜８１ｄ，８２ａ〜８２ｄ，８３ａ〜８３ｄ、ヒーター８４、ドレインバルブ４５、配管６４などの図示を省略している。
気化システム１０Ａでは、タンク１１〜１３内に液体ソース２５を充填させるため、バルブ４１が開けられる。これにより、液体供給装置からの液体ソース２５が配管６１を介してタンク１１に送り込まれる。このとき、バルブ４４，４５は、閉じられている。
この後、液面センサ８１ａ〜８１ｄが、タンク１１内の所定の高さまで液体ソース２５が充填されたことを検知すると、バルブ４１は、閉じられる。この時点での、タンク１１内の圧力は、例えば、圧力Ｐ１である。
また、タンク１１，１２の間に配置されているバルブ４２が開けられ、タンク１２，１３の間に配置されているバルブ４３が開けられる。これにより、気化システム１０Ａの第２，３層であるタンク１２，１３内に液体ソース２５が滴下される（Ｓ１）。具体的には、タンク１１からタンク１２に液体ソース２５が滴下され、タンク１２からタンク１３に液体ソース２５が滴下される。
そして、液面センサ８３ａ〜８３ｄが、タンク１３内の所定の高さまで液体ソース２５が充填されたことを検知すると、タンク１２，１３間のバルブ４３は、閉じられる。これにより、タンク１１からタンク１２内への液体ソース２５の滴下が継続され、タンク１２からタンク１３内への液体ソース２５の滴下が停止する（Ｓ２）。この時点での、タンク１３内の圧力は、例えば、圧力Ｐ３である。
タンク１１からタンク１２へ液体ソース２５が滴下されることにより、タンク１１では、液体ソース２５の液面が下がってくる。液面センサ８１ａ〜８１ｄが、タンク１１内の所定の高さまで液体ソース２５の液面が下がったことを検知すると、バルブ４１は、開けられる。これにより、液体供給装置からの液体ソース２５が配管６１を介してタンク１１に送り込まれる（Ｓ３）。
そして、液面センサ８２ａ〜８２ｄが、タンク１２内の所定の高さまで液体ソース２５が充填されたことを検知すると、タンク１１，１２間のバルブ４２は、閉じられる。これにより、タンク１１からタンク１２内への液体ソース２５の滴下が停止する。この時点での、タンク１２内の圧力は、例えば、圧力Ｐ２である。液面センサ８１ａ〜８１ｄが、タンク１１内の所定の高さまで液体ソース２５が充填されたことを検知すると、バルブ４１は、閉じられる。
なお、バルブ４１〜４３を開けた状態で、タンク１１〜１３内に液体ソース２５を充填させてもよい。この場合、タンク１３内の所定の高さまで液体ソース２５が充填されると、バルブ４３が閉じられる。そして、タンク１２内の所定の高さまで液体ソース２５が充填されると、バルブ４２が閉じられる。そして、タンク１１内の所定の高さまで液体ソース２５が充填されると、バルブ４１が閉じられる。
この後、バルブ４１〜４３，４５が閉じられた状態で、バルブ４４が開けられる。これにより、タンク１１からは、圧力Ｐ１のガスが、配管７１を介してＭＦＣ５１に送られる。また、タンク１２からは、圧力Ｐ２のガスが、配管７２を介してＭＦＣ５１に送られる。また、タンク１３からは、圧力Ｐ３のガスが、配管７３を介してＭＦＣ５１に送られる（Ｓ４）。
気化システム１０Ａは、バルブ４４を開けることによって、配管７４内のガスを成膜装置などの外部装置に送出する。このときの、タンク１１における液面面積Ｓ１、タンク１２における液面面積Ｓ２、タンク１３における液面面積Ｓ３の関係は、例えば、Ｓ１＝Ｓ２＝Ｓ３である。また、タンク１１における圧力Ｐ１、タンク１２における圧力Ｐ２、タンク１３における圧力Ｐ３の関係は、例えば、Ｐ１＝Ｐ２＝Ｐ３である。
気化システム１０Ａでは、タンク１１〜１３内の所定の高さまで液体ソース２５の液面が下がると、タンク１１〜１３内に液体ソース２５が補充される。例えば、タンク１３内の所定の高さまで液体ソース２５の液面が下がると、バルブ４３が開けられてタンク１３内に液体ソース２５が補充される。また、タンク１２内の所定の高さまで液体ソース２５の液面が下がると、バルブ４２が開けられてタンク１２内に液体ソース２５が補充される。また、タンク１１内の所定の高さまで液体ソース２５の液面が下がると、バルブ４１が開けられてタンク１１内に液体ソース２５が補充される。
タンク１１〜１３の何れかにおいて、液体ソース２５の液面（タンク底面からの高さ）が所定の高さよりも低くなると、上述した（Ｓ１）〜（Ｓ４）に準じた処理が再び行われる。例えば、タンク１３の液面が下がると、バルブ４３が開けられ、タンク１３の液面が所定値まで上がると、バルブ４３が閉じられる。また、タンク１２の液面が下がると、バルブ４２が開けられ、タンク１２の液面が所定値まで上がると、バルブ４２が閉じられる。タンク１１の液面が下がると、バルブ４１が開けられ、タンク１１の液面が所定値まで上がると、バルブ４１が閉じられる。
このように、各バルブ４１〜４３は、下部側のタンク１１〜１３の液面センサと連動し、規定液面まで液体ソース２５が溜まるとバルブ４１〜４３が閉まる構成となっている。具体的には、タンク１２，１３間のバルブ４３は、下部側のタンク１３の液面センサ８３ａ〜８３ｄと連動し、タンク１３内の規定液面まで液体ソース２５が溜まるとバルブ４３が閉じられる。また、タンク１１，１２間のバルブ４２は、下部側のタンク１２の液面センサ８２ａ〜８２ｄと連動し、タンク１２内の規定液面まで液体ソース２５が溜まるとバルブ４２が閉じられる。また、バルブ４１は、タンク１１の液面センサ８１ａ〜８１ｄと連動し、タンク１１内の規定液面まで液体ソース２５が溜まるとバルブ４１が閉じられる。そして、成膜装置が成膜処理を完了すると、バルブ４１〜４３が開けられて、液体ソース２５がタンク１１〜１３内にリチャージされる。
ここで、１つのタンクで気化システム１０Ａと同量のガス流量を得る場合の気化システム１０Ｘ（図示せず）の構成について説明する。この気化システム１０Ｘは、タンクとしては１つのタンク１１ｘ（図示せず）のみを有している。そして、タンク１１ｘの液面面積Ｓｍは、Ｓｍ＞Ｓ１である。また、タンク１１ｘの圧力Ｐｘは、Ｐｘ＝Ｐ１＝Ｐ２＝Ｐ３である。気化システム１０Ｘでは、タンク１１ｘを液面面積Ｓｍ＝Ｓ１＋Ｓ２＋Ｓ３とすることによって、気化システム１０Ａと同量のガス流量を得ることが可能となる。
ところが、気化システム１０Ｘは、タンクが１つであるので、設置面積は、気化システム１０Ａの３倍となる。換言すると、気化システム１０Ａは、気化システム１０Ｘの３分の１の設置面積で、気化システム１０Ｘと同量のガス流量を得ることができる。
別言すれば、気化システム１０Ａが、気化システム１０Ｘと同じ設置面積である場合、気化システム１０Ｘの３倍のガス流量を得ることができる。また、気化システム１０Ａが、気化システム１０Ｘと同じ設置面積で且つ同じガス流量を得る場合には、液体ソース２５は気化システム１０Ｘよりも低温の気化（低い圧力）でよい。
このように、気化システム１０Ａは、気化システム１０Ｘと比較して、設置面積の小型化、ガスの大流量化、液体ソース２５の低温化の少なくとも１つを達成することが可能となる。液体ソース２５が指定数量（量の制限対象）に該当する場合は、気化システムの設置台数（１フロアにおける液体ソース２５の総量）に制約がかかる。
本実施形態のようにタンク１１〜１３が小型化されると、１つの気化システム１０Ａが保有する液体ソース２５の量を減らすことができる。したがって、狭い面積に多数の気化システム１０Ａを設置することが可能になる。この結果、１フロアに対して、成膜装置などの設置台数を増やすことが可能となる。
例えば、１フロアにおける液体ソース２５の総量制約が、Ａｔリットルであり、タンク１１ｘの容量がＴｘリットルであるとすると、１フロアに置くことができる気化システム１０Ｘは、（Ａｔ／Ｔｘ）台までである。そして、タンク１１〜１３の総容量が０．５Ｔｘであるとすると、１フロアに置くことができる気化システム１０Ａは、２×（Ａｔ／Ｔｘ）台までである。このように、気化システム１０Ａは、タンク１１ｘに対するタンク１１〜１３の容量比に応じた台数だけ１フロアに設置する台数を増やすことができる。
このように階層式気化システムである気化システム１０Ａでは、タンク１１〜１３が積層されており、各タンク１１〜１３で液体ソース２５を気化させている。そして、タンク１１〜１３が階層式に構成されることにより、気化システム１０Ａでは、ガスの発生容量を保ちつつ、気化システム１０Ａ全体の小型化が可能となる。また、気化システム１０Ａでは、狭い設置面積で大流量のガスを得ることが可能となる。
また、タンク１１〜１３が鉛直方向に積み上げられているので、タンク１１よりも下側に配置されているタンク１２，１３に対して簡易な構成で液体ソース２５を溜めることが可能となる。
なお、本実施形態では、気化システム１０Ａが３段のタンク１１〜１３を有している場合について説明したが、気化システム１０Ａは、２段のタンクを有していてもよいし、４段以上のタンクを有していてもよい。
このように第１の実施形態によれば、タンク１１がタンク１２の上側に積層配置され、タンク１２がタンク１３の上側に積層配置されているので、狭い設置面積で液体ソース２５から大流量のガスを得ることが可能となる。
（第２の実施形態）
つぎに、図３を用いて第２の実施形態について説明する。第２の実施形態では、各タンクを小型化しつつ、複数のタンクによって所望の圧力を有したガスを供給する。
図３は、第２の実施形態に係る気化システムでの気化処理手順を説明するための図である。図３に示す各構成要素のうち図１に示す第１の実施形態の気化システム１０Ａと同一機能を達成する構成要素については同一符号を付しており、重複する説明は省略する。なお、図３の気化システム１０Ｂでは、圧力計５２、バルブ４２，４３、液面センサ８１ａ〜８１ｄ，８２ａ〜８２ｄ，８３ａ〜８３ｄなどの図示を省略している。本実施形態の気化システム１０Ｂは、気化システム１０Ａと比較して、タンク１１Ａ〜１３Ａが、タンク１１〜１３よりも小さく構成されている。
例えば、タンク１１Ａ〜１３Ａは、タンク１１〜１３と同じ深さを有し、タンク１１〜１３よりも狭い底面を有している。タンク１１Ａ〜１３Ａは、タンク１１〜１３よりも狭い底面を有しているので、タンク１１Ａ〜１３Ａに溜められる液体ソース２５の液面は、タンク１１〜１３に溜められる液体ソース２５の液面よりも面積が小さい。
気化システム１０Ｂでは、気化システム１０Ａと同様の処理手順によって、タンク１１Ａ〜１３Ａ内に液体ソース２５が充填される。具体的には、バルブ４１が開けられると、液体ソース２５が配管６１からタンク１１Ａに送り込まれる。
この後、タンク１１Ａ内の所定の高さまで液体ソース２５が充填されると、バルブ４１は、閉じられる。また、バルブ４２，４３が開けられる。これにより、タンク１２Ａ，１３Ａ内に液体ソース２５が滴下される（Ｓ１１）。
そして、タンク１３Ａ内の所定の高さまで液体ソース２５が充填されると、バルブ４３は、閉じられる。これにより、タンク１１Ａからタンク１２Ａ内への液体ソース２５の滴下が継続され、タンク１２Ａからタンク１３Ａ内への液体ソース２５の滴下が停止する（Ｓ１２）。
タンク１１Ａからタンク１２Ａへ液体ソース２５が滴下されることにより、タンク１１Ａでは、液体ソース２５の液面が下がってくる。タンク１１Ａ内の所定の高さまで液体ソース２５の液面が下がると、バルブ４１は、開けられる。これにより、液体供給装置からの液体ソース２５が配管６１を介してタンク１１Ａに送り込まれる。
そして、タンク１２Ａ内の所定の高さまで液体ソース２５が充填されると、バルブ４２は、閉じられる。これにより、タンク１１Ａからタンク１２Ａ内への液体ソース２５の滴下が停止する（Ｓ１３）。タンク１１Ａ内の所定の高さまで液体ソース２５が充填されると、バルブ４１は、閉じられる。
この後、バルブ４１〜４３，４５が閉じられた状態で、バルブ４４が開けられる。これにより、タンク１１Ａからは、圧力Ｐ１のガスが、配管７１を介してＭＦＣ５１に送られる。また、タンク１２Ａからは、圧力Ｐ２のガスが、配管７２を介してＭＦＣ５１に送られる。また、タンク１３Ａからは、圧力Ｐ３のガスが、配管７３を介してＭＦＣ５１に送られる（Ｓ１４）。
このように第２の実施形態によれば、タンク１１Ａがタンク１２Ａの上側に積層配置され、タンク１２Ａがタンク１３Ａの上側に積層配置されている。したがって、タンク１１Ａ〜１３Ａをタンク１１〜１３よりも小型化した場合であっても、液体ソース２５から上述した気化システム１０Ｘと同量以上の大流量のガスを得ることが可能となる。
（第３の実施形態）
つぎに、図４および図５を用いて第３の実施形態について説明する。第３の実施形態では、液体ソース２５を滴下する配管内にタンク内の液体ソース２５が逆流しないよう、配管の端部に逆止弁を設けておく。
図４は、第３の実施形態に係る気化システムの構成を示す図である。図４では、気化システム１０Ｃの断面構成を模式的に示している。図４に示す各構成要素のうち図１に示す第１の実施形態の気化システム１０Ａと同一機能を達成する構成要素については同一符号を付しており、重複する説明は省略する。
気化システム１０Ｃは、タンク１１〜１３の代わりに、タンク１１Ｂ〜１３Ｂを有している。そして、本実施形態の気化システム１０Ｃは、配管６１〜６３に逆止弁２０が設けられている。
具体的には、配管６１の端部のうち、タンク１１Ｂ側の端部に逆止弁２０が設けられている。また、配管６２の端部のうち、タンク１２Ｂ側の端部に逆止弁２０が設けられている。また、配管６３の端部のうち、タンク１３Ｂ側の端部に逆止弁２０が設けられている。
逆止弁２０は、下側のタンクに溜められた液体ソース２５が配管を逆流することを防止する弁である。例えば、配管６３に設けられた逆止弁２０は、タンク１３Ｂに溜められた液体ソース２５が配管６３を介してタンク１２Ｂに逆流することを防止する。また、配管６２に設けられた逆止弁２０は、タンク１２Ｂに溜められた液体ソース２５が配管６２を介してタンク１１Ｂに逆流することを防止する。また、配管６１に設けられた逆止弁２０は、タンク１１Ｂに溜められた液体ソース２５が配管６１に逆流することを防止する。
また、気化システム１０Ｃでは、タンク１１Ｂに液面センサ８１ａ〜８１ｄが配置され、タンク１２Ｂ，１３Ｂには、液面センサが配置されていない。また、気化システム１０Ｃでは、配管６２，６３にタンク間バルブであるバルブ４２，４３が設けられていない。
図５は、第３の実施形態に係る逆止弁の構成例を示す図である。図５では、逆止弁２０の断面構成例を模式的に示している。なお、配管６１〜６３に設けられた逆止弁２０は、同様の構成を有しているので、ここでは、配管６２に設けられた逆止弁２０の構成について説明する。
逆止弁２０は、例えば、フロート式の逆流防止弁である。逆止弁２０は、フロート２３と、紐部２２を有している。紐部２２は、紐状部材を用いて構成されている。紐部２２の一方の端部には、フロート２３が接合され、他方の端部は、配管６２の内壁面に接合されている。
逆止弁２０は、下部側のタンク１２Ｂの液面が上昇してくると、上部側のタンク１１Ｂからの液導入口（配管６２のうちの液体ソース２５を滴下する箇所）を塞ぐ構成となっている。具体的には、逆止弁２０では、下流側であるタンク１２Ｂの液面が上昇すると、フロート２３の浮力によって、フロート２３が上昇する。これにより、フロート２３が配管６２の吐出口を塞ぐ。この結果、タンク１２Ｂの液体ソース２５が配管６２に逆流することを防止しつつ、タンク１１Ｂの液体ソース２５がタンク１２Ｂに滴下することを停止させる。この構成により、気化システム１０Ｃでは、タンク間バルブであるバルブ４２，４３の配置が不要となる。
バルブ４２，４３が配置されていない場合に、液体ソース２５の供給装置からタンク１１Ｂに液体ソース２５が滴下されると、タンク１１Ｂの液体ソース２５は、タンク１２Ｂ，１３Ｂに滴下される。そして、下段部のタンク１３Ｂにおいて、液面が所定の高さまで上昇すると、逆止弁２０によって配管６３が閉ざされる。これにより、タンク１２Ｂからタンク１３Ｂへの液体ソース２５の滴下が停止する。そして、タンク１２Ｂに対して液体ソース２５が溜められる。
この後、中段部のタンク１２Ｂにおいて、液面が所定の高さまで上昇すると、逆止弁２０によって配管６２が閉ざされる。これにより、タンク１１Ｂからタンク１２Ｂへの液体ソース２５の滴下が停止する。そして、タンク１１Ｂに対して液体ソース２５が溜められる。
この後、上段部のタンク１１Ｂにおいて、液面が所定の高さまで上昇すると、逆止弁２０によって配管６１が閉ざされる。また、液面センサ８１ａ〜８１ｄは、上段部のタンク１１Ｂにおいて、液面が所定の高さ（配管６１が閉ざされる高さ）まで上昇したことを検出する。これにより、バルブ４１が閉じられ、この結果、配管６１からタンク１１Ｂへの液体ソース２５の滴下が停止する。
このように第３の実施形態によれば、バルブ４２，４３を配置することなく、タンク１１Ｂ〜１３Ｂに液体ソース２５を溜めることが可能となる。したがって、簡易な構成でタンク１１Ｂ〜１３Ｂに液体ソース２５を溜めることが可能となる。
本発明のいくつかの実施形態を説明したが、これらの実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。これら新規な実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。これら実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれるとともに、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれる。
１０Ａ〜１０Ｃ…気化システム、１１〜１３，１１Ａ〜１３Ａ，１１Ｂ〜１３Ｂ…タンク、２０…逆止弁、２５…液体ソース、４１〜４５…バルブ、５２…圧力計、６１〜６４，７１〜７４…配管、８１ａ〜８１ｄ，８２ａ〜８２ｄ，８３ａ〜８３ｄ…液面センサ、８４…ヒーター。

Claims (5)

  1. 液体ソースが溜められる第１のタンクと、
    前記液体ソースが溜められる第２のタンクと、
    前記液体ソースが前記第１のタンク内で気化することによって発生した第１のガスを前記第１のタンクから送り出す第１の配管と、
    前記液体ソースが前記第２のタンク内で気化することによって発生した第２のガスを前記第２のタンクから送り出す第２の配管と、
    前記第１および第２の配管に接続されて、前記第１および第２のガスを外部装置に送り出す第３の配管と、
    を備え、
    前記第１のタンクは、前記第２のタンクの上側に積層配置されていることを特徴とする気化システム。
  2. 前記第１のタンクと前記第２のタンクとの間に配置されて、前記第１のタンク内の前記液体ソースを前記第１のタンクの底面側から前記第２のタンク内に滴下させる第４の配管をさらに備えることを特徴とする請求項１に記載の気化システム。
  3. 前記液体ソースが溜められる第３のタンクと、
    前記液体ソースが前記第３のタンク内で気化することによって発生した第３のガスを前記第３のタンクから送り出す第５の配管と、
    をさらに備え、
    前記第３の配管は、前記第５の配管に接続されて、前記第１〜第３のガスを前記外部装置に送り出し、
    前記第２のタンクは、前記第３のタンクの上側に積層配置されていることを特徴とする請求項１または２に記載の気化システム。
  4. 前記第２のタンク内の前記液体ソースの液面の高さを検知する液面検出部と、
    前記第４の配管に配置されたバルブと、
    をさらに備え、
    前記バルブは、前記液面検出部が前記液体ソースの液面が所定の高さまで到達したことを検出すると、前記第１のタンクから前記第２のタンクへの前記液体ソースの滴下を停止させることを特徴とする請求項２に記載の気化システム。
  5. 前記第２のタンクに配置された逆止弁をさらに備え、
    前記逆止弁は、前記第２のタンク内の前記液体ソースの液面が所定の高さまで到達すると、前記第１のタンクから前記第２のタンクへの前記液体ソースの滴下を停止させるとともに、前記第２のタンクから前記第１のタンクへの前記液体ソースの逆流を防ぐことを特徴とする請求項２に記載の気化システム。
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