KR102116748B1

KR102116748B1 - 가열기화 시스템 및 가열기화 방법

Info

Publication number: KR102116748B1
Application number: KR1020130159227A
Authority: KR
Inventors: 마사노리 데라사카
Original assignee: 가부시키가이샤 호리바 에스텍
Priority date: 2013-05-30
Filing date: 2013-12-19
Publication date: 2020-06-01
Also published as: KR20140141417A; US10240233B2; JP5548292B1; CN104213100B; TW201448047A; US20140356796A1; CN104213100A; TWI628717B; JP2014236018A

Abstract

가스유량계나 재료가스에 발생하는 문제점을 방지함과 아울러, 가스도출배관 내에서의 결로를 방지한 가열기화 시스템 및 가열기화 방법을 제공하기 위해, 재료를 수용하고, 이 재료를 가열 및 기화하여 재료가스를 생성하는 용기(2)와, 용기(2)에 접속되고, 용기(2) 내에서 생성된 상기 재료가스를 도출하는 배관(3)과, 배관(3)에 마련된 센서용 유로(3a)와, 센서용 유로(3a)에 마련된 열식 유량센서(6)를 구비하며, 이 열식 유량센서(6)를 이용하여 배관(3)을 흐르는 재료가스의 유량을 측정하는 유량검출부(4a)와, 유량검출부(4a)의 상류에서의 배관(3)을 흐르는 상기 재료가스의 유량을 조정하는 유량조정부(4b)와, 유량검출부(4a)의 검출결과를 이용하여, 유량조정부(4b)를 제어하는 제어부(4c)를 구비하는 가열기화 시스템(1).

Description

가열기화 시스템 및 가열기화 방법 {HEATING EVAPORATION SYSTEM AND HEATING EVAPORATION METHOD}

본 발명은, 예를 들면 반도체 제조 등에 이용되는 재료를 가열·기화하는 가열기화 시스템 및 가열기화 방법에 관한 것이다.

이 가열기화 시스템 및 가열기화 방법으로서 예를 들면 특허문헌 1에 기재된 것이 있다.

특허문헌 1에 기재된 가열기화 시스템 및 가열기화 방법은, 액체재료를 수용함과 아울러, 이 액체재료를 가열·기화하여 재료가스를 발생시키는 재료탱크와, 재료탱크에서 발생한 재료가스를 도출하는 가스도출배관과, 가스도출배관을 흐르는 재료가스의 유량을 측정하는 가스유량계와, 가스유량계보다도 하류에 배치되어 가스도출배관을 흐르는 재료가스의 유량을 조정하는 가스유량 제어밸브를 구비한다.

[특허문헌 1] 일본국 특개2003-273026호 공보

그러나, 특허문헌 1의 기재와 같은 종래의 가열기화 시스템에서는, 재료가스의 유량을 조정하기 위해서 가스유량 조정밸브를 개폐하면, 압력 손실이 발생하여, 가스유량 조정밸브의 상류의 압력이 하류의 압력보다도 높아지고, 가스유량 조정밸브의 상류를 흐르는 재료가스가 기체상태로부터 액체상태가 되어 결로(結露)하기 쉬워진다고 하는 문제가 발생한다.

이 문제를 해결하기 위해서는, 가스유량 조정밸브의 압력 손실을 예측하여, 재료가스가 결로하지 않도록, 재료탱크, 가스도출배관, 가스유량계 및 가스유량 조정밸브의 온도를 올리는 방법이 고려된다. 그러나, 재료가스의 비열(比熱)을 이용하여 유량을 계측하는 열식(熱式)의 가스유량계를 이용하는 경우, 재료가스와 가스유량계의 온도를 올리면, 가스유량계에 내장되는 센서의 온도를 필요 이상으로 올릴 필요가 발생한다. 그러면, 가스유량계의 센서가 측정 가능한 내열 온도의 범위를 넘어 버려, 정확하게 유량을 측정할 수 없게 된다고 하는 문제가 발생한다. 또, 가스유량계에 내장되는 전자회로나 센서 등이 열화(劣化)하여, 가스유량계 자체의 수명이 짧아져 버린다고 하는 문제도 있다.

또한, 가스유량계 및 가스유량 제어밸브의 온도를 올리면 가스도출배관을 흐르는 재료가스의 온도도 상승하고, 재료가스가 열분해를 일으켜 열화하는 문제도 생길 수 있다.

본 발명은 상기 문제를 감안하여, 가스유량계나 재료가스에 발생하는 문제점을 방지함과 아울러, 가스도출배관 내에서의 결로를 방지한 가열기화 시스템 및 가열기화 방법을 제공하는 것을 그 주된 소기 과제로 하는 것이다.

본 발명의 가열기화 시스템은, 재료를 수용하고, 이 재료를 가열 및 기화하여 재료가스를 생성하는 용기와, 상기 용기에 접속되고, 상기 용기 내에서 생성된 상기 재료가스를 도출하는 배관과, 상기 배관에 마련된 센서용 유로와, 상기 센서용 유로에 마련된 열식 유량센서를 구비하며, 이 열식 유량센서를 이용하여 상기 배관을 흐르는 상기 재료가스의 유량을 측정하는 유량검출부와, 상기 용기의 하류이면서 상기 유량검출부의 상류에 마련됨과 아울러, 상기 배관을 흐르는 상기 재료가스의 유량을 조정하는 유량조정부와, 상기 유량검출부의 측정결과를 이용하여, 상기 유량조정부를 제어하는 제어부를 구비한다.

이와 같은 구성이면, 유량검출부를 유량조정부의 하류 측에 마련함으로써, 압력 손실을 고려하여 유량조정부의 온도를 미리 올려 두는 경우에, 유량검출부의 온도를 유량조정부의 온도 이상으로 올릴 필요가 없다. 이 때문에, 유량검출부의 온도를 올리는 것에 의한 유량검출부의 열화나 재료가스의 열화 등의 악영향을 방지함과 아울러, 유량조정부의 압력 손실에 기인하는 배관 내의 결로를 막고, 반도체 제조 챔버 등에 재료가스를 안정공급 할 수 있다.

또한, 본 발명의 유량제어장치는, 수용한 재료를 가열 및 기화하여 재료가스를 생성하는 용기에 연결되어 상기 용기 내에서 생성된 상기 재료가스가 흐르는 배관에 접속되는 접속부와, 상기 배관에 설치된 센서용 유로와, 상기 센서용 유로에 마련된 열식 유량센서를 구비하며, 이 열식 유량센서를 이용하여 상기 배관을 흐르는 상기 재료가스의 유량을 측정하는 유량검출부와, 상기 유량검출부의 상류에 마련되어, 상기 배관을 흐르는 상기 재료가스의 유량을 조정하는 유량조정부와, 상기 유량검출부의 측정결과를 이용하여, 상기 유량조정부를 제어하는 제어부를 구비하는 것을 들 수 있다.

또, 유량검출부 또는 유량조정부의 적어도 어느 하나에 있어서, 상기 배관을 흐르는 재료가스를 가열하기 위한 가열수단을 더 구비하면, 유량조정부의 온도를 결로가 생기지 않도록 미리 올려 두는 것이나, 유량검출부의 온도를 재료가스가 재차 액화하지 않는 온도로 유지하는 것이 가능하며, 배관 내에서 결로가 발생하는 것을 확실히 막을 수 있다.

또한 상기 유량조정부의 상류 측 또는 하류 측에 위치하는 상기 배관의 내부에 배치되어, 재료가스를 가열하는 내부 가열수단을 구비하면, 가열수단이 배관의 외부에 배치되는 경우와 비교하여 효율적으로 가열수단의 열을 재료가스에 전달할 수 있다. 이 때문에, 재료가스를 균일하게 가열할 수 있어, 가열 불균일에 기인하는 유량검출부의 검출 정밀도의 저하를 막을 수 있다.

이와 같이 구성한 본 발명의 가열기화 시스템 및 가열기화 방법에 의하면, 가스유량계나 재료가스에 발생하는 문제점을 방지함과 아울러, 가스도출배관 내에서의 결로를 방지할 수 있다.

도 1은 제1 실시형태에서의 가열기화 시스템을 나타내는 개략도.
도 2는 제2 실시형태에서의 가열기화 시스템을 나타내는 개략도.
도 3은 제3 실시형태에서의 가열기화 시스템을 나타내는 개략 단면도.
도 4는 내부 가열수단을 나타내는 참고 사시도.

<제1 실시형태>

본 발명의 제1 실시형태에 관한 가열기화 시스템(1)에 대해서, 이하 도면을 참조하면서 설명한다.

제1 실시형태의 가열기화 시스템(1)은, 예를 들면 반도체 제조에 이용되는 액체재료를 가열·기화하여 재료가스를 생성하고, 이 재료가스를 반도체 제조 챔버 등에 공급하기 위한 것이다. 그리고, 도 1에 나타내는 바와 같이, 액체재료를 수용함과 아울러, 이 액체재료를 가열 및 기화하여 재료가스를 생성하는 용기(2)와, 이 용기(2)에서 생성된 재료가스를 반도체 제조 챔버 등으로 공급하기 위한 배관(3)과, 배관(3)을 흐르는 재료가스의 유량을 제어하는 유량제어장치(4)를 구비한다.

용기(2)는 액체재료를 수용하는 중공(中空)의 탱크(2a)와, 탱크(2a)를 가열하는 가열기(2b)와, 탱크(2a)의 상벽(上壁)을 관통하도록 마련한 도입 배관(2c)과, 탱크(2a) 상벽으로부터 돌출시킨 도출 배관(2d)을 가지는 것이다.

가열기(2b)는, 예를 들면 히터 등이며 탱크(2a)의 외주 측면 및 저면을 둘러싸도록 배치되어 있다. 이 가열기(2b)에 의해서 가열된 탱크(2a) 내에서는 액체재료가 포화 증기압에 이르러 기화하여, 재료가스가 생성된다.

도입 배관(2c)은 탱크(2a)에 액체재료를 공급하기 위한 것으로서, 그 하단을 탱크(2a)의 저면 근방까지 연장한 것이다.

도출 배관(2d)은 탱크(2a)의 내부 공간에 연통하는 것으로, 탱크(2a) 내에서 생성된 재료가스가 이 도출 배관(2d)을 지나 탱크(2a)로부터 도출하도록 구성되어 있다.

또한, 도입 배관(2c) 및 도출 배관(2d)에는 이들 배관을 흐르는 유체의 유량을 조정하기 위한 밸브가 각각 마련되어 있다.

배관(3)은 그 상류 측의 일단이 도출 배관(2d)에 접속됨과 아울러, 그 하류 측의 타단이 반도체 제조 챔버 등에 접속되는 것이다. 그리고, 탱크(2a)로부터 도출 배관(2d)을 통하여 도출된 재료가스가 이 배관(3)을 지나, 반도체 제조 챔버 등에 공급된다.

또 배관(3)의 일부에는 배관(3)으로부터 분기(分岐)하여 재차 배관(3)으로 합류하는 개략 'コ'자 형상의 센서용 배관(3a)이 마련되어 있다. 이 센서용 배관(3a)은 배관(3)을 흐르는 재료가스의 유량을 조정하는 센서용 유로가 된다. 또, 센서용 배관(3a)의 관 직경은 배관(3)의 관 직경에 대해서 충분히 작은 것이다.

또, 센서용 배관(3a)이 배관(3)으로부터 분기하는 분기점으로부터 센서용 배관(3a)이 배관(3)에 합류하는 합류점까지는 바이패스 유로(3b)가 되고, 이 바이패스 유로(3b)에는 에칭으로 구멍이 마련된 평판을 적층한 도시하지 않은 바이패스가 배치되어 있다. 이 바이패스를 통과하는 재료가스에 발생하는 압력 손실은 센서용 배관(3a)을 통과하는 재료가스에 발생하는 압력 손실과 같게 된다.

이 바이패스 유로(3b)가 마련된 배관(3)의 주위를 둘러싸도록, 제1 블록체(5)가 마련되어 있다. 이 제1 블록체(5)는 개략 직방체 형상을 이루는 열전도성이 뛰어난 금속으로 구성되는 것으로서, 그 내부에 바이패스 유로(3b)가 마련된 배관을 배치하기 위한 관통구멍이 마련되어 있다.

유량제어장치(4)는 배관(3)을 흐르는 재료가스의 유량을 측정하는 유량검출부(4a)와, 배관(3)을 흐르는 재료가스의 유량을 조정하는 유량조정부(4b)와, 유량검출부(4a)의 검출결과를 이용하여 유량조정부(4b)를 제어하는 제어부(4c)를 구비한다.

유량검출부(4a)는 센서용 배관(3a)의 적어도 일부를 가열함과 아울러 온도에 관련하는 물리량을 검지하는 열식 유량센서(6)와, 열식 유량센서(6)가 검지한 검지신호를 받아 배관(3)을 흐르는 재료가스의 유량을 산출하는 유량 산출부(7)를 가진다.

열식 유량센서(6)는 센서용 배관(3a)을 가열하여, 센서용 배관(3a)의 상류 측 및 하류 측의 온도에 관련하는 물리량(예를 들면, 전류, 전압, 저항 등)을 검지하는 것이다. 구체적으로는, 온도 변화에 수반하여 전기 저항값이 증감하는 감열(感熱) 저항체를 이용한 것으로서, 센서용 배관(3a)의 상류 측에 코일 모양으로 감겨지는 상류 측 센서(6a)와, 센서용 배관(3a)의 하류 측에 코일 모양으로 감겨지는 하류 측 센서(6b)를 구비한다. 그리고, 상류 측 센서(6a) 및 하류 측 센서(6b)에 전류가 흐르는 것에 의해서, 상류 측 센서(6a) 및 하류 측 센서(6b)가 발열하고, 센서용 배관(3a)을 가열하는 것이다.

유량 산출부(7)는, 구체적으로는 전기회로로 구성되는 것으로서, 상류 측 센서(6a)와 하류 측 센서(6b)의 온도가 항상 동일하게 일정하게 되도록 제어하는 제어회로와, 제어회로가 출력한 전기신호를 증폭하는 증폭회로와, 이 증폭회로에서 증폭된 전기신호를 유량에 보정하는 보정회로를 가진다.

또한, 이 유량 산출부(7)는 열식 유량센서(6)의 열이 전달하지 않도록, 예를 들면 열식 유량센서(6)와 케이블을 통하여 접속되어 있거나, 열식 유량센서(6)와는 다른 케이싱에 수용되는 등, 열식 유량센서(6)와는 격리해서 배치되어 있다.

배관(3)으로부터 분기한 센서용 배관(3a)에 재료가스가 흐르고 있지 않은 경우, 상류 측 센서(6a) 및 하류 측 센서(6b)를 각각 제어하는 제어회로로부터 흐르는 전류값과, 상류 측 센서(6a)와 하류 측 센서(6b)의 저항값은 동일하므로, 상류 측 센서(6a) 및 하류 측 센서(6b)의 온도는 동일하게 일정하게 된다.

또, 상류 측 센서(6a)가 검지한 전기신호(전압값)와, 하류 측 센서(6b)가 검지한 전기신호(전압값)는 같게 된다.

한편, 배관(3)으로부터 분기한 센서용 배관(3a)에 재료가스가 흐르면, 이 재료가스에 의해서 상류 측 센서(6a)의 열량이 빼앗기므로 상류 측 센서(6a)의 저항값이 내려간다. 이 때문에, 상류 측 센서(6a)를 제어하는 제어회로는 상류 측 센서(6a)와 하류 측 센서(6b)의 온도를 일정하게 유지하기 위해서, 상류 측 센서(6a)에 흐르는 전류값을 크게 한다.

그러면, 상류 측 센서(6a)가 검지한 전기신호(전압값)와, 하류 측 센서(6b)가 검지한 전기신호(전압값)는 각각 다른 것이 된다. 증폭회로는 이들 전기신호의 편차를 증폭한다. 그리고, 보정회로는 이 증폭된 편차 및 센서용 유로와 바이패스 유로(3b)를 흐르는 재료가스의 분류비(分流比)를 이용하여 배관(3)을 흐르는 재료가스의 유량을 산출한다.

제어부(4c)는, 구조적으로는, CPU, 내부 메모리, I/O버퍼(buffer)회로, AD컨버터 등을 가진 소위 컴퓨터 회로이다. 그리고, 내부 메모리의 소정 영역에 격납한 프로그램에 따라서 동작함으로써 정보처리를 행하고, 유량조정부(4b)를 제어하는 것이다.

구체적으로는, 유량검출부(4a)가 검출한 재료가스의 유량을 수신하고, 이 검출유량과 미리 정한 설정 유량을 비교하여, 검출유량을 측정유량에 근접하도록 유량조정부(4b)에 제어신호를 송신하는 것이다.

유량조정부(4b)는 본 실시형태에서 유량검출부(4a)의 상류에 배치되는 것으로서, 배관(3) 외부에 부착되는 제2 블록체(9)와, 배관(3)을 흐르는 재료가스의 유량을 조정하는 조정밸브(10)와, 제어부(4c)로부터 송신된 제어신호를 소정의 구동신호로 변환하고, 이 구동신호를 조정밸브(10)로 보내는 구동회로(11)를 구비한다.

제2 블록체(9)는 제1 블록체(5)와 마찬가지로 개략 직방체 형상을 이루는 열전도성이 뛰어난 금속으로 구성되는 것으로서, 그 내부에 배관(3)을 통과하기 위한 관통구멍이 마련되어 있다.

이 제2 블록체(9)의 배관(3)이 삽입되는 상류 측 단부가 배관(3)에 접속되는 접속부(15)가 된다.

조정밸브(10)는 제2 블록체(9)의 내부에 배치된 배관(3)의 관 내를 폐색하도록 배치되는 밸브본체(10a)와, 이 밸브본체(10a)를 기계적으로 구동시키는 구동수단(10b)을 가진다. 이 구동수단(10b)으로서는, 예를 들면 피에조(piezo) 액추에이터 등의 압전소자가 이용된다.

구동회로(11)는 제어부(4c)로부터 송신된 제어신호를 소정의 구동신호로 변환하여, 이 구동신호에 의해 구동수단(10b)을 구동시키는 것이다. 예를 들면 구동수단(10b)에 압전소자가 이용되는 경우, 제어신호는 소정의 전압값(구동신호)으로 변환된다. 이 구동회로(11)로부터 구동신호를 받은 구동수단(10b)은 밸브본체(10a)의 개도를 변동시켜, 유량검출부(4a)보다도 상류의 배관(3)을 흐르는 재료가스의 유량을 조정한다.

또한, 이 구동회로(11)는, 예를 들면 조정밸브(10)와 케이블을 통하여 접속되어 있거나, 조정밸브(10)와는 다른 케이싱에 수용되는 등, 조정밸브(10)와는 격리해서 배치되어 있다.

상술한 같이 구성한 본 실시형태의 가열기화 시스템(1)의 가열기화 방법에 대해서 설명한다.

유저(user)는 액체재료를 기화한 재료가스를 반도체 제조 챔버 등에 사용하는 경우, 도입 배관(2c)으로부터 탱크(2a)에 액체재료를 도입하고, 가열기(2b)로 탱크(2a)를 가열한다. 그러면, 탱크(2a) 내의 온도가 상승하여 액체재료가 포화 증기압에 이르러 기화하여, 재료가스가 생성된다.

이 재료가스는 도출 배관(2d)을 통하여 배관(3)을 흘러 반도체 제조 챔버 등에 공급된다. 이 때, 배관(3)을 흐르는 재료가스의 일부는 센서용 배관(3a)을 흐른다.

센서용 배관(3a)에 재료가스가 흐르면, 센서용 배관(3a)에 마련된 상류 측 센서(6a)의 온도가 내려가고, 상류 측 센서(6a) 및 하류 측 센서(6b)를 동일한 온도로 유지하려면, 상류 측 센서(6a)의 전기 저항값을 크게 할 필요가 생기며, 상류 측 센서(6a)와 하류 측 센서(6b)의 전기 저항값에 차이가 발생한다. 유량 산출부(7)는 이 전기 저항값의 차이에 근거하는 전기신호(전압값)로부터 증폭회로 및 보정회로를 이용하여 유량을 산출한다. 이것에 의해, 유량검출부(4a)는 배관(3)을 흐르는 재료가스의 유량을 검출하여, 이 검출유량을 제어부(4c)로 송신한다.

제어부(4c)는 검출유량을 받아, 이 검출유량과 미리 정한 설정 유량을 비교하여, 검출유량을 측정유량에 근접하도록 유량조정부(4b)에 제어신호를 송신한다.

유량조정부(4b)는 제어부(4c)로부터 송신된 제어신호를 소정의 구동신호로 변환하여, 이 구동신호에 의해 구동수단(10b)을 구동시켜 밸브본체(10a)의 개폐를 행하고, 유량검출부(4a)보다도 상류의 배관(3)을 흐르는 재료가스의 유량을 조정한다.

<제1 실시형태의 효과>

이상과 같이 구성한 제1 실시형태의 가열기화 시스템(1)에 의하면, 유량검출부(4a)를 유량조정부(4b)의 하류 측에 마련하였기 때문에, 압력 손실을 고려하여 유량조정부(4b)의 온도를 미리 올려 두는 경우에, 유량검출부(4a)의 온도를 유량조정부(4b)의 온도 이상으로 올릴 필요가 없다. 이 때문에, 유량검출부(4a)의 온도를 올리는 것에 의한 유량검출부(4a)의 열화나 재료가스의 열화 등의 악영향을 방지함과 아울러, 유량조정부(4b)의 압력 손실에 기인하는 배관(3) 내의 결로를 막고, 반도체 제조 챔버 등에 재료가스를 안정공급 할 수 있다.

<제2 실시형태>

다음으로 본 발명에 관한 가열기화 시스템의 제2 실시형태에 대해서 설명한다. 제2 실시형태에 관한 가열기화 시스템(20)에서는 유량검출부(4a) 및 유량조정부(4b)에 가열수단이 마련되어 있는 점이 제1 실시형태와는 다르다.

또한, 제1 실시형태와 동일한 구성에 대해서는 동일한 부호를 부여하고, 설명을 생략한다.

제2 실시형태에 관한 가열기화 시스템(20)은, 도 2에 나타내는 바와 같이, 제1 블록체(5)에 내장됨과 아울러, 센서용 배관(3a)의 상류 및 하류에 위치하는 배관(3)의 외측 둘레면에 배치되어, 제1 블록체(5)를 관통하는 배관(3) 내를 흐르는 재료가스를 가열하기 위한 제1 가열수단(12)(12a, 12b)을 구비한다.

또한, 제2 실시형태에 관한 가열기화 시스템(20)은 제2 블록체(9)에 내장됨과 아울러, 밸브본체(10a)의 상류 및 하류에 위치하는 배관(3)의 외측 둘레면에 배치되어, 제2 블록체(9)를 관통하는 배관(3) 내를 흐르는 재료가스를 가열하기 위한 제2 가열수단(13)(13a, 13b)을 구비한다.

이 제1 가열수단(12) 또는 제2 가열수단(13)으로서는, 예를 들면 히터 등이 이용된다. 제1 블록체(5) 또는 제2 블록체(9)는 모두 열전도성이 좋은 금속으로 구성되어 있으므로, 히터의 열은 효율적으로 배관(3)에 전달하여, 배관(3)을 흐르는 재료가스를 가열한다.

<제2 실시형태의 효과>

이상과 같이 구성한 제2 실시형태의 가열기화 시스템(20)에 의하면, 유량검출부(4a) 및 유량조정부(4b)에 있어서, 제1 가열수단(12) 및 제2 가열수단(13)을 각각 마련하였기 때문에, 압력 손실을 예측하여 결로가 생기지 않도록 유량조정부(4b)의 온도를 미리 올려 두는 것이나, 유량검출부(4a)의 온도를 재료가스가 재차 액화하지 않는 온도로 유지하는 것이 가능하며, 배관(3) 내에서 결로가 발생하는 것을 확실히 막을 수 있다.

또, 제1 블록체(5)를 제1 가열수단(12)에 의해 가열하여, 제1 블록체(5)를 관통하는 배관(3) 내를 흐르는 재료가스의 온도를, 가열부(8)에 의해 가열된 센서용 배관(3a)의 온도에 근접시키면, 이 센서용 배관(3a)의 온도와 재료가스의 온도와의 온도차이에 근거하는 열식 유량센서(6)의 검출 오차를 방지하여, 유량검출부(4a)의 검출 정밀도를 높일 수 있다.

<제3 실시형태>

다음으로 본 발명에 관한 가열기화 시스템의 제3 실시형태에 대해서 설명한다. 제3 실시형태에 관한 가열기화 시스템(30)에서는, 유량검출부(4a) 및 유량조정부(4b)에 가열수단을 구비하는 점에 더하여, 유량검출부(4a)와 유량조정부(4b)와의 사이에 내부 가열수단을 더 구비하는 점이 제1 실시형태와는 다르다.

또한, 제1 실시형태 및 제2 실시형태와 동일한 구성에 대해서는 동일한 부호를 부여하여, 설명을 생략한다.

제3 실시형태에 관한 가열기화 시스템(30)은, 도 3에 나타내는 바와 같이, 밸브본체(10a)보다도 하류로서, 유량검출부(4a)보다도 상류에 위치하는 배관(3)의 내부에 마련되고, 이 배관(3)을 흐르는 재료가스의 온도를 균일하게 하기 위한 내부 가열수단(14)을 더 구비한다.

내부 가열수단(14)은, 배관(3)의 내부에 배치되는 가열부재와, 이 금속부재에 열을 공급하는 열공급장치(도시생략)로 구성되고, 가열부재는, 도 4에 나타내는 바와 같이, 그 외측 둘레면이 배관(3)의 내측 둘레면을 따르도록 구성된 중공의 금속 원통 안에 복수의 금속 세선(細線)이 메쉬 형상으로 둘러쳐져 있다. 그리고, 열공급장치가 배관(3)의 내부에 배치되는 가열부재에 열을 공급하면, 이 가열부재를 통과한 재료가스는 금속 원통이나 금속 세선에 접촉함으로써 균일하게 가열된다.

<제3 실시형태의 효과>

이상과 같이 구성한 제3 실시형태의 가열기화 시스템(30)에 의하면, 내부 가열수단(14)은 배관(3)의 내부에 마련되므로, 배관(3)의 외부에 마련된 제1 가열수단(12) 및 제2 가열수단(13)보다 효율적으로 열을 재료가스에 전달할 수 있다. 이 때문에, 내부 가열수단(14)을 통과한 재료가스는 균일하게 가열되고, 가열 불균일에 기인하는 유량검출부(4a)의 검출 정밀도의 저하를 막을 수 있다.

또, 내부 가열수단(14)을 메쉬 형상으로 구성함으로써, 내부 가열수단(14)의 상류 측과 하류 측과의 사이에 압력 손실이 발생하는 것을 방지할 수 있다.

또한, 본 발명은 상기 실시형태에 한정된 것은 아니다.

상기 실시형태에서는, 재료로서 액체재료를 이용했지만, 예를 들면 고체 재료를 기화해도 된다.

상기 실시형태에서는, 유량제어장치에 있어서, 유량조정부와 유량검출부를 별체로 하고 있지만, 예를 들면 유량조정부의 밸브본체가 배치된 배관 및 우회 배관이 마련된 배관을 동일한 블록체로 덮어, 유량조정부와 유량검출부를 일체로 구성한 것이라도 된다.

또, 상기 실시형태에서는, 유량검출부에 있어서, 상류 측 센서 및 하류 측 센서가 센서용 배관을 가열하는 것이지만, 별도로 센서용 배관을 가열하는 히터 등을 배치하여, 이 히터의 상류 및 하류에 배치되는 한 쌍의 센서로 온도를 검지하도록 구성해도 된다. 이 경우, 유량 산출부는 이들 센서가 검지한 온도차로부터 유량을 산출한다.

이에 더하여, 상기 실시형태에서는 센서용 유로로서 센서용 배관이 마련되어 있지만, 센서용 배관을 마련하지 않고, 배관을 센서용 유로로서 가열하여, 이 배관을 흐르는 재료가스의 유량을 검출해도 된다.

또한, 상기 실시형태에서는, 유량조정부에 있어서, 구동수단이 피에조 액추에이터 등의 압전소자를 이용한 것이었지만, 솔레노이드 액추에이터나 서멀 액추에이터 등, 밸브본체를 물리적으로 구동시키는 것이면 특별히 한정되지 않고 뭐든지 이용할 수 있다.

제1 가열수단이나 제2 가열수단은 어느 하나만이 마련되어 있어도 되고, 상기 실시형태와 같이 둘 다 마련되어 있어도 된다.

또, 상기 실시형태와 같이, 유량검출부의 제1 블록체 및 유량조정부의 제2 블록체에 내장된 것이 아니고, 유량검출부 및 유량조정부의 외부에 부착된 것이라도 된다.

또한 유량검출부 및 유량조정부의 상류 측 또는 하류 측의 어느 하나에 마련된 것이라도 된다.

내부 가열수단은 유량조정부에서의 밸브본체의 상류에 위치하는 배관 내에 마련되어 있어도 된다.

그 외, 본 발명은 상기 실시형태에 한정되지 않고, 그 취지를 일탈하지 않는 범위에서 여러 가지의 변형이 가능하다.

1 … 가열기화 시스템 2 … 용기
3 … 배관 4a … 유량검출부
4b … 유량조정부 4c … 제어부
8 … 가열부 10a … 밸브본체
12, 13 … 가열수단 14 … 내부 가열수단

Claims

재료를 수용하고, 이 재료를 가열 및 기화하여 재료가스를 생성하는 용기와,
상기 용기에 접속되고, 상기 용기 내에서 생성된 상기 재료가스를 도출(導出)하는 배관과,
상기 배관에 마련된 센서용 유로와,
상기 센서용 유로에 마련된 열식(熱式) 유량센서를 구비하고, 이 열식 유량센서를 이용하여 상기 배관을 흐르는 상기 재료가스의 유량을 측정하는 유량검출부와,
상기 용기의 하류이면서 상기 유량검출부의 상류에 마련됨과 아울러, 상기 배관을 흐르는 상기 재료가스의 유량을 조정하는 유량조정부와,
상기 유량검출부의 측정결과를 이용하여, 상기 유량조정부를 제어하는 제어부를 구비하는 가열기화 시스템.
청구항 1에 있어서,
상기 유량검출부 또는 상기 유량조정부 중 적어도 어느 하나에서, 상기 배관을 흐르는 재료가스를 가열하기 위한 가열수단을 더 구비하는 가열기화 시스템.
청구항 1에 있어서,
상기 유량조정부의 상류 측 또는 하류 측에 위치하는 상기 배관의 내부에 배치되어, 재료가스를 가열하는 내부 가열수단을 더 구비하는 가열기화 시스템.
용기 내부에 수용한 액체재료를 가열 및 기화시켜 재료가스를 생성하고, 이 재료가스를 상기 용기에 접속된 배관으로 도출하며,
상기 배관에 센서용 유로를 마련하고, 이 센서용 유로에 마련한 열식 유량센서를 이용하여 상기 배관을 흐르는 재료가스의 유량을 유량검출부가 측정하고,
상기 유량검출부의 측정결과를 이용하여, 상기 용기의 하류이면서 상기 유량검출부의 상류에 마련되는 유량조정부에서 상기 배관을 흐르는 상기 재료가스의 유량을 조정하는 가열기화 방법.