KR20190132350A

KR20190132350A - 기화 장치 및 기화 시스템

Info

Publication number: KR20190132350A
Application number: KR1020197023471A
Authority: KR
Inventors: 아키히로 타구치; 료이치 쿄야마
Original assignee: 가부시키가이샤 호리바 에스텍
Priority date: 2017-04-13
Filing date: 2018-03-16
Publication date: 2019-11-27
Also published as: CN110337326A; US20200018476A1; JP7148497B2; JPWO2018190074A1; WO2018190074A1

Abstract

용기 내의 액체 재료의 액면을 정밀도 좋게 검출할 수 있도록 하기 위하여, 액체 재료(X)를 수용하는 용기(10)와, 용기(10) 내의 액체 재료(X)를 가열하는 히터(30)와, 용기(10) 내의 액체 재료의 액면을 검출하는 액면 센서(20)를 구비하고, 용기(10) 내를 위쪽에서 보아, 액체 재료(X)가 기화되는 기화 영역(S1)과, 기화 영역(S1)과는 다른 액면 안정 영역(S2)이 형성되도록 구성되어 있고, 액면 센서(20)가, 액면 안정 영역(S2)에 있어서의 액체 재료(X)의 액면을 검출하도록 했다.

Description

기화 장치 및 기화 시스템

본 발명은, 액체 재료를 기화하는 기화 장치 및 이 기화 장치를 이용한 기화 시스템에 관한 것이다.

이런 종류의 기화 장치로서는, 특허문헌 1에 나타내는 바와 같이, 액체 재료가 도입되는 용기와, 용기 내의 액체 재료를 가열하는 히터를 구비하고, 액체 재료를 가열해서 기화시키고, 그 기화한 가스를 용기로부터 도출하여 여러 가지 기기에 인도하도록 구성된 것이 있다.

이 기화 장치는, 용기 내의 액체 재료의 잔량을 체크할 수 있도록 하기 위하여, 용기 내에 삽입관통(揷通)시킨 액면 센서를 더 구비하고 있다.

그러나 용기 내에는 액체 재료를 기화시키는 것에 의한 버블링이 발생하므로, 액면(液面)이 흔들리거나, 액면으로부터 비산한 액체 재료가 액면 센서에 부착하는 등 해서, 액면을 정확하게 검출할 수 없다는 문제가 있다. 이러한 문제는, 기화 장치의 소형화에 수반하여 보다 현저하게 된다.

일본공개특허공보 특개평7－194961호

따라서 본 발명은, 상기 문제점을 해결하기 위하여 이루어진 것으로서, 용기 내의 액체 재료의 액면을 정밀도 좋게 검출할 수 있는 기화 장치를 제공하는 것을 그 주된 과제로 하는 것이다.

즉, 본 발명의 기화 장치는, 액체 재료를 수용하는 용기와, 상기 용기 내의 상기 액체 재료를 가열하는 히터와, 상기 용기 내의 상기 액체 재료의 액면을 검출하는 액면 센서를 구비하고, 상기 용기 내를 위쪽에서 보아, 상기 액체 재료가 기화되는 기화 영역과, 액면 안정 영역이 형성되어 있고, 상기 액면 센서가, 상기 액면 안정 영역에 있어서의 상기 액체 재료의 액면을 검출하는 것을 특징으로 하는 것이다.

이와 같이 구성된 기화 장치라면, 용기 내를 위쪽에서 보아, 기화 영역과 액면 안정 영역이 형성되어 있고, 액면 센서에 의해서 액면 안정 영역에 있어서의 액면을 검출하고 있으므로, 용기 내의 액체 재료의 액면을 정밀도 좋게 검출할 수가 있다.

또한, 여기서 말하는 액면 안정 영역은, 액면이 전혀 흔들리고 있지 않은 영역에는 한정되지 않고, 액면 센서에 의한 검출 정밀도를 종래보다도 향상할 수 있는 정도이면 액면이 흔들리고 있어도 상관없다.

보다 구체적인 실시양태로서는, 상기 히터가, 상기 용기의 측벽의 일부 또는 그 근방에 설치되어 있는 구성을 들 수 있다.

이와 같은 구성이라면, 용기 내에 있어서 히터가 배치되어 있는 측을 적극적으로 가열할 수 있고, 히터 측에 기화 영역을 형성함과 동시에, 히터의 반대측에 액면 안정 영역을 형성할 수가 있다. 그 결과, 기화 영역의 액면에서 생긴 흔들림을 액면 안정 영역에 도달할 때까지 저감시킬 수 있거나, 기화 영역의 액면으로부터 비산한 액체 재료를 액면 센서에 도달시키지 않도록 할 수 있기 때문에, 액체 재료의 액면을 정밀도 좋게 검출하는 것이 가능하게 된다.

상기 기화 영역 및 상기 액면 안정 영역을, 이들 영역 사이에서 상기 액체 재료를 유통 가능하게 칸막이(仕切)하는 칸막이 부재를 더 구비하는 것이 바람직하다.

이와 같은 구성이라면, 기화 영역의 액면의 흔들림이나 기화 영역의 액면으로부터 비산한 액체 재료가 액면 안정 영역에 도달하는 것을 칸막이 부재에 의해서 보다 확실하게 방지할 수가 있다.

기화 영역 및 액면 안정 영역의 액면을 동일한 높이로 유지하기 위해서는, 상기 칸막이 부재가, 상기 기화 영역 및 상기 액면 안정 영역을, 이들 영역 사이에서 상기 액체 재료가 기화되어 이루어지는 재료 가스를 유통 가능하게 칸막이하는 것이 바람직하다.

용기 내에 기화 영역과 액면 안정 영역을 형성하기 위한 구체적인 실시양태로서는, 단위체적당의 단위시간당 주어지는 열량이, 상기 기화 영역보다도 상기 액면 안정 영역 쪽이 적도록 구성된 것을 들 수 있다.

그러나 액체 재료가 기화되어 이루어지는 재료 가스가 용기 내에서 응축하여 액화하면, 액체 재료가 재료 가스와 함께 용기로부터 도출되어 버리고, 예를 들어 재료 가스의 유량 등을 정밀도 좋게 제어할 수 없게 될 우려가 있다.

따라서 재료 가스의 액화를 억제하기 위해서는, 상기 용기의 상부에 설치되어, 상기 액체 재료가 기화되어 이루어지는 재료 가스를 가열하는 히터를 구비하는 것이 바람직하다.

만일 재료 가스가 용기 내에서 액화했다고 해도, 그 액화한 액체 재료가 재료 가스와 함께 용기로부터 도출되는 것을 방지하기 위해서는, 상기 액체 재료가 기화되어 이루어지는 재료 가스를 상기 용기로부터 도출하는 도출구가, 상기 용기의 상기 기화 영역측에 설치되어 있는 것이 바람직하다.

기화 영역에 액체 재료를 도입하는 구성이면, 도입된 액체 재료가 한꺼번에 기화되어 용기 내의 압력이 급격하게 상승해 버리고, 예를 들어 재료 가스의 유량을 정밀도 좋게 제어할 수 없게 될 우려가 있다.

따라서 용기 내의 급격한 압력 상승을 회피하기 위해서는, 상기 액체 재료를 상기 용기 내에 도입하는 도입구가, 상기 용기의 상기 액면 안정 영역측에 형성되어 있는 것이 바람직하다.

또한, 본 발명에 관계된 기화 시스템은, 상술한 기화 장치와, 상기 기화 장치에 상기 액체 재료를 공급하는 액체 재료 공급 장치와, 상기 액면 센서의 검출 신호에 기초하여, 상기 액체 재료의 공급량을 제어하는 제어장치를 구비하는 것을 특징으로 하는 것이다.

이와 같은 기화 시스템이면, 액면 센서에 의해서 액체 재료의 액면을 정밀도 좋게 검출할 수 있으므로, 제어장치에 의한 액체 재료의 공급량의 제어를 향상시킬 수가 있다.

이와 같이 구성한 본 발명에 의하면, 만일 소형인 장치라고 해도, 용기 내의 액체 재료의 액면을 정밀도 좋게 검출할 수가 있다.

도 1은 본 발명의 일 실시형태의 기화 시스템의 구성을 모식적으로 도시하는 도면.
도 2는 동(同) 실시형태의 기화 장치의 구성을 모식적으로 도시하는 도면.
도 3은 동 실시형태의 기화 장치를 액면의 면방향에서 본 도면.
도 4는 그 밖의 실시형태의 기화 장치를 액면의 면방향에서 본 도면.
도 5는 그 밖의 실시형태에 있어서의 기화 장치의 구성을 모식적으로 도시하는 도면.
도 6은 그 밖의 실시형태에 있어서의 기화 장치의 구성을 모식적으로 도시하는 도면.
도 7은 그 밖의 실시형태에 있어서의 기화 장치의 구성을 모식적으로 도시하는 도면.

이하에, 본 발명에 관계된 기화 장치의 일 실시형태에 대해서, 도면을 참조해서 설명한다.

본 실시형태의 기화 장치(100)는, 예를 들어 반도체 등의 제조 공정에 이용되는 기화 시스템(Z)의 일부를 구성하는 것이며, 도 1에 도시하는 바와 같이, 액체 재료 공급 장치(200)로부터의 액체 재료(X)가 도입로(L1)를 거쳐 공급되고, 그 액체 재료(X)를 기화해서 재료 가스를 생성한다. 기화 장치(100)에 의해서 생성된 재료 가스는, 도 1에 도시하는 바와 같이, 도출로(L2)를 거쳐 대상 기기로 보내진다.

도입로(L1) 및 도출로(L2)에는, 각각 개폐 밸브(V1, V2)가 설치되어 있고, 이들 개폐 밸브(V1, V2)를 적당히 상황에 맞추어 개폐함으로써, 예를 들어 기화 장치(100)에 액체 재료(X)를 도입하거나, 또는, 기화 장치(100)로부터 재료 가스를 도출하는 것의 어느 한쪽으로 전환되도록 되어 있다. 또한, 개폐 밸브(V1, V2)의 양쪽을 열 수도 있고, 양쪽을 닫을 수도 있다.

구체적으로는, 기화 장치(100) 내의 액체 재료(X)의 액면을 후술하는 액면 센서(20)가 검출하고, 그 검출 신호에 기초하여 도시하지 않는 제어장치가 도입로(L1)에 설치된 개폐 밸브(V1)의 개방도(開度)를 조정함으로써, 액체 재료(X)의 공급량을 제어할 수 있도록 하고 있다.

또한, 도출로(L2)에는, 예를 들어 차압식(差壓式) 또는 열식(熱式)의 매스 플로우 컨트롤러 등의 유량 제어장치(MFC)가 설치되어 있고, 도출로(L2)를 흐르는 재료 가스의 유량을, 예를 들어 미리 설정한 목표 유량으로 제어할 수 있도록 하고 있다. 또한, 유량 제어장치(MFC)를 구성하는 제어 밸브에 상술한 개폐 밸브(V2)로서의 기능을 갖추게 할 수 있고, 그 경우는 반드시 개폐 밸브(V2)를 설치할 필요는 없다.

본 실시형태의 기화 장치(100)는, 도 2에 도시하는 바와 같이, 액체 재료(X)를 수용하는 용기(10)와, 용기(10) 내의 액체 재료(X)의 액면을 검출하는 액면 센서(20)와, 용기(10) 내의 액체 재료(X)를 가열하는 히터(30)를 구비하고 있다.

용기(10)는, 내부가 액체 재료(X)를 기화하는 기화실(S)로서 형성된 예를 들어 하우징(筐體) 형상을 이루는 것이다. 여기서의 용기(10)는, 세로로 긴 세로배치(縱置) 타입의 것이며, 상술한 도입로(L1)가 접속되는 도입구(P1)와, 상술한 도출로(L2)가 접속되는 도출구(P2)가 형성되어 있다.

도입구(P1)는, 용기(10)의 하부에 위치되어 있고, 구체적으로는 용기(10)의 측벽(11)의 하단부에 형성되어 있다. 또한, 도입구(P1)는 용기(10)의 바닥벽(底壁)(12)에 형성되어 있어도 좋고, 용기(10)의 상부에 설치되어 있어도 좋다.

도출구(P2)는, 용기(10)의 상부에 위치되어 있고, 구체적으로는 용기(10)의 측벽(11)의 상단부에 형성되어 있다. 또한, 도출구(P2)는 용기(10)의 상벽(13)에 형성되어 있어도 좋다.

액면 센서(20)는, 센서부(도시하지 않음)가 액체 재료(X)와 접촉한 상태에서 액면을 검출하는 접촉식의 것이나, 센서부가 액체 재료(X)와 비접촉인 상태에서 액면을 검출하는 비접촉식의 것, 혹은, 플로트식과 같이 가동부를 가지는 것이나, 전극식과 같이 가동부를 갖고 있지 않은 것 등, 여러 가지의 것을 이용할 수가 있다. 단, 가동부를 갖고 있으면, 용기(10) 내에서 파티클이 생길 우려가 있기 때문에, 여기에서는 가동부를 갖고 있지 않은 액면 센서(20)를 이용하고 있다.

구체적으로, 이 액면 센서(20)는 용기(10)의 상벽(13)에 설치된 삽입관통구멍으로부터 용기(10) 내에 삽입관통된 접촉식의 것이며, 서미스트 등의 측온(測溫) 저항체(도시하지 않음)를 구비하고, 액상과 기상에서 열 방산 정수(定數)가 다른 것을 이용해서 액면을 검출할 수 있도록 구성되어 있다.

히터(30)는, 카트리지 히터나 전열선 히터를 이용한 것 등, 여러 가지의 것을 이용할 수 있고, 여기에서는 예를 들어 실리콘 등으로 구성된 러버(rubber) 히터이다. 또한, 히터(30)의 상세한 배치에 대해서는, 후술한다.

그리고 본 실시형태의 기화 장치(100)는, 도 3에 도시하는 바와 같이, 용기(10) 내를 위쪽(도 2의 화살표 R 방향)에서 보아(즉, 용기(10) 내에서 안정되어 있는 액면의 면방향에서 보아), 용기(10) 내에 액체 재료(X)가 기화하는 기화 영역(S1)과, 상기 기화 영역(S1)과는 달리 액면이 안정적인 액면 안정 영역(S2)이 형성되도록 구성되어 있고, 상술한 액면 센서(20)가 액면 안정 영역(S2)에 있어서의 액면을 검출하도록 배치되어 있다. 또한, 기화 영역(S1) 및 액면 안정 영역(S2)은, 엄밀하게 구별되는 영역일 필요는 없고, 이들 영역(S1, S2)이 연속해서 형성되어 있는 경우 등, 경계 부분에 있어서 기화 영역(S1)과 액면 안정 영역(S2)의 일부가 서로 겹쳐 있어도 상관없다.

기화 영역(S1)은, 용기(10) 내에 있어서 상술한 히터(30)가 설치되어 있는 측의 영역이며, 액체 재료(X)를 적극적으로 가열하는 영역이다. 여기서의 기화 영역(S1)은, 액면 안정 영역(S2)보다도 단위체적당의 단위시간당 주어지는 열량이 많은 영역이고, 크고 작은(大小) 다양한 기포가 발생하고 있다.

한편, 액면 안정 영역(S2)은, 용기(10) 내에 있어서 상술한 액면 센서(20)가 설치되어 있는 측의 영역이고, 기화 영역(S1)보다도 액면의 변동이 작은 영역이다. 여기서의 액면 안정 영역(S2)은, 기화 영역(S1)보다도 저온인 영역이지만, 용기(10)가 소형인 경우 등은 액면 안정 영역(S2)과 기화 영역(S1)과의 온도가 거의 동일하게 되는 일도 있다. 또한, 액면 안정 영역(S2)은, 액면이 전혀 흔들리고 있지 않은 영역일 필요는 없고, 액면 센서(20)의 검출 정밀도를 종래보다도 향상시킬 수 있는 정도이면, 액면이 흔들리고 있어도 좋고, 기포가 발생하고 있어도 좋고, 액체 재료(X)가 기화되어 있어도 좋다.

본 실시형태의 기화 영역(S1) 및 액면 안정 영역(S2)은, 도 2 및 도 3에 도시하는 바와 같이, 상술한 히터(30)의 배치에 의해서 형성되어 있고, 여기에서는 또 기화 영역(S1) 및 액면 안정 영역(S2)을 칸막이하는 칸막이 부재(40)를 기화 장치(100)에 구비시키고 있다.

보다 구체적으로 설명하면, 히터(30)는, 기화실(S) 전체를 둘러싸는 경우 없이, 기화실(S)의 일부 주위에 설치되어 있다. 이에 의해, 기화실(S)에 있어서 히터(30)로부터 가깝고 전열량이 많은 영역이 기화 영역(S1)으로 되고, 히터(30)로부터 멀고 전열량이 적은 영역이 액면 안정 영역(S2)으로 된다.

여기서의 히터(30)는, 용기(10)의 측벽(11)의 일부에 설치되어 있고, 액체 재료(X)를 부분적으로 가열하도록 배치되어 있다. 또한 히터(30)는, 반드시 측벽(11)에 설치되어 있을 필요는 없고, 측벽(11) 근방에 설치되어 있어도 상관없고, 액체 재료(X)를 기화할 수 있는 정도이면 측벽(11)으로부터 떨어져 있어도 상관없다. 즉, 히터(30)는, 측벽(11)과 일체적으로 설치되어 있어도 좋고, 측벽(11)과는 별체로서 형성되어 측벽(11)으로부터 떨어져서 설치되어 있어도 좋다.

본 실시형태의 용기(10)는, 직방체 형상을 이루고, 도 3에 도시하는 바와 같이, 서로 대향하는 제1 측벽(111) 및 제2 측벽(112)과, 이들 사이에 개재해서 서로 대향하는 제3 측벽(113)과 제4 측벽(114)을 갖고 있다. 따라서 본 실시형태에서는, 히터(30)를 제1 측벽(111)에 설치하는 경우 없이, 제2 측벽(112)에 설치하고 있다. 히터(30)를 제3 측벽(113)이나 제4 측벽(114)에 설치할지 여부는 적당히 선택해도 상관없지만, 설치하는 경우에는, 제3 측벽(113)이나 제4 측벽(114)의 적어도 제1 측벽(111) 측에는 설치하는 경우 없이, 제2 측벽(112) 측에 설치해 두는 것이 바람직하다.

본 실시형태에서는, 도 2에 도시하는 바와 같이, 상술한 히터(30)(이하, 제1 히터(31)라고도 한다)에 더하여, 액체 재료(X)가 기화한 재료 가스를 가열하는 제2 히터(32)를 용기(10)의 상부에 설치하고 있고, 액체 재료(X)의 기화의 고효율화를 도모하기 위한 제3 히터(33)를 용기(10)의 하부에 설치하고 있다.

또한, 제1 히터(31), 제2 히터(32) 및 제3 히터(33)는, 각각 별체의 것이라도 좋고, 일부 또는 전부가 일체로 형성된 것이라도 좋다.

제2 히터(32)는, 재료 가스의 액화를 억제하는 것이며, 용기(10)의 상벽(13)에 있어서의 적어도 기화 영역(S1) 측에 설치되어 있다. 또한, 제2 히터(32)는, 상벽(13)에 있어서의 기화 영역(S1) 측으로부터 액면 안정 영역(S2) 측에 걸쳐 설치되어 있어도 좋고, 상벽(13)으로부터 제1 측벽(111)의 상부에 걸쳐 설치되어 있어도 좋다. 또한, 제2 히터(32)는, 반드시 상벽(13)에 설치되어 있을 필요는 없고, 상벽(13) 근방에 설치되어 있어도 상관없고, 재료 가스의 액화를 억제할 수 있는 정도이면 상벽(13)으로부터 떨어져 있어도 상관없다.

제3 히터(33)는, 액체 재료(X)를 가열하는 것이며, 용기(10)의 바닥벽(12)에 있어서의 기화 영역(S1) 측에 설치되어 있다. 또한 제3 히터(33)는, 반드시 바닥벽(12)에 설치되어 있을 필요는 없고, 바닥벽(12) 근방에 설치되어 있어도 상관없고, 액체 재료(X)를 가열할 수 있는 정도이면 바닥벽(12)으로부터 떨어져 있어도 상관없다.

칸막이 부재(40)는, 도 2 및 도 3에 도시하는 바와 같이, 용기(10) 내에 있어서 기화 영역(S1) 및 액면 안정 영역(S2) 사이에 개재하는 것이며, 기화 영역(S1) 및 액면 안정 영역(S2) 사이에서 액체 재료(X)를 유통 가능하게 함과 동시에, 여기에서는 재료 가스도 기화 영역(S1) 및 액면 안정 영역(S2) 사이에서 유통 가능하게 하고 있다.

구체적으로 칸막이 부재(40)는, 제1 측벽(111)이나 제2 측벽(112)과 대략 평행하게 설치된 것이며, 여기에서는 제3 측벽(113)과 제4 측벽(114) 사이에 걸쳐 설치된 예를 들어 직사각형모양(矩形狀)의 평판이다. 이 칸막이 부재(40)는, 기화 영역(S1) 및 액면 안정 영역(S2)의 용적이 서로 대략 동일하게 되도록 이들 영역(S1, S2)을 칸막이하고 있다. 또한, 칸막이 부재(40)의 형상이나 배치, 칸막이 부재(40)에 의해서 칸막이되는 기화 영역(S1) 및 액면 안정 영역(S2)의 용적비 등은 적당히 변경해도 상관없다.

본 실시형태에서는, 칸막이 부재(40)의 하단을 바닥벽(12)으로부터 이간시키고, 이 틈새(隙間)를 거쳐 액체 재료(X)를 유통 가능하게 함과 동시에, 칸막이 부재(40)의 상단을 상벽(13)으로부터 이간시키고, 이 틈새를 거쳐 재료 가스를 연통가능하게 하고 있다. 바꾸어 말하면, 칸막이 부재(40)의 하단 및 바닥벽(12)의 틈새에 의해서 기화 영역(S1)의 액상 및 액면 안정 영역(S2)의 액상이 연통함과 동시에, 칸막이 부재(40)의 상단 및 상벽(13)의 틈새에 의해서 기화 영역(S1)의 기상 및 액면 안정 영역(S2)의 기상이 연통하고 있다. 또한, 여기서 말하는 액상이란 액체가 존재하는 영역을 말하며, 기상이란 기체가 존재하는 영역을 말한다.

여기에서는 액면 안정 영역(S2)에 상술한 액면 센서(20)가 설치되어 있고, 구체적으로는 액면 센서(20)의 하단이 칸막이 부재(40)의 상단보다도 아래쪽에 위치하도록 배치되어 있다. 또한, 액면 안정 영역(S2)에는, 상술한 도입구(P1)가 설치되어 있고, 여기에서는 제1 히터(31)와 대향한 위치, 즉 제1 측벽(111)에 도입구(P1)를 형성하고 있다.

한편, 기화 영역(S1)에는, 상술한 도출구(P2)가 설치되어 있고, 여기에서는 제2 측벽(112)에 있어서의 제1 히터(31)의 위쪽에 형성되어 있다.

이와 같이 구성된 본 실시형태에 관계된 기화 장치(100)에 의하면, 히터(30)의 배치나 칸막이 부재(40)에 의해서, 기화실(S)을 기화 영역(S1)과 액면 안정 영역(S2)으로 칸막이함과 동시에, 액면 센서(20)가 액면 안정 영역(S2)에 있어서의 액면을 검출하도록 구성되어 있으므로, 기화 영역(S1)에서 생긴 버블링에 의한 액면의 흔들림이 액면 안정 영역(S2)에 도달하는 것이나, 기화 영역(S1)에 있어서의 액면으로부터 비산한 액체 재료(X)가 액면 센서(20)에 부착되는 것을 방지할 수가 있다.

그 결과, 액면 센서(20)에 의해서 액체 재료(X)의 액면을 정밀도 좋게 검출하는 것이 가능해지고, 검출된 액면 높이에 기초하여 예를 들어 액체 재료(X)의 공급량을 정밀도 좋게 제어할 수 있거나, 용기(10) 내의 액체 재료(X)의 잔량을 정밀도 좋게 파악할 수 있거나 하게 된다. 이러한 작용 효과는, 기화 장치(100)가 소형화할수록 보다 현저하게 발휘되지만, 대형의 기화 장치(100)이더라도 마찬가지 작용 효과가 얻어지는 것은 물론이다.

또한, 재료 가스가 기화 영역(S1) 및 액면 안정 영역(S2) 사이에서 통과 가능하므로, 기화 영역(S1)에 있어서의 기상과 액면 안정 영역(S2)에 있어서의 기상의 압력은 거의 동일하게 되고, 기화 영역(S1) 및 액면 안정 영역(S2)의 액면을 거의 동일한 높이로 유지할 수가 있다.

또한, 제2 히터(32)에 의해서 재료 가스를 가열하고 있으므로, 재료 가스의 액화를 억제할 수가 있다. 게다가, 도출구(P2)를 기화 영역(S1)에 형성하고 있으므로, 만일 재료 가스가 액화했다고 해도, 액화한 액체 재료(X)가 용기(10)로부터 도출되는 것을 방지할 수 있고, 예를 들어 매스 플로우 컨트롤러 등에 의한 유량 제어의 정밀도를 담보(擔保)할 수 있다.

이에 더하여, 도입구(P1)가 액면 안정 영역(S2)에 형성되어 있으므로, 도입구(P1)로부터 용기(10) 내에 도입된 액체 재료(X)가 한꺼번에 기화되는 것을 방지할 수 있고, 용기(10) 내의 급격한 압력 상승을 방지할 수가 있다.

또한, 본 발명은 상기 실시형태에 한정되는 것은 아니다.

예를 들어, 상기 실시형태에서는, 제2 측벽(112)에 히터(30)를 설치하고 있었지만, 히터(30)는 제2 측벽(112)에 설치되는 경우 없이, 바닥벽(12)에 있어서의 기화 영역(S1) 측, 즉 바닥벽(12)에 있어서의 칸막이 부재(40)보다도 제1 측벽(111) 측(제1 측벽(111) 근방)에 설치되어 있어도 좋다. 다시 말해, 제1 실시형태에 있어서의 제1 히터(31)를 설치하는 경우 없이, 제3 히터(33)를 설치한 구성이더라도 좋다.

또 기화 장치(100)로서는, 용기(10)의 측벽(11)의 전체 둘레(다시 말해, 제1 측벽(111), 제2 측벽(112), 제3 측벽(113), 및 제4 측벽(114))에 히터(30)를 설치하거나, 혹은, 용기(10)의 바닥벽(12) 전체에 히터(30)를 설치하는 구성이더라도, 기화 영역(S1)보다도 액면 안정 영역(S2)이 저온으로 되도록 구성되어 있으면 좋다.

구체적으로는, 히터(30)가, 기화 영역(S1)에 대한 가열 능력보다도, 액면 안정 영역(S2)에 대한 가열 능력이 낮게 되도록 구성된 것이나, 액면 안정 영역(S2)에 냉각 기구를 설치하는 구성 등을 들 수 있다.

또한, 칸막이 부재(40)는, 제3 측벽(113) 및 제4 측벽(114)에 걸쳐 있을 필요는 없고, 도 4에 도시하는 바와 같이, 제3 측벽(113)과 제4 측벽(114)의 한쪽 또는 양쪽으로부터 이간하도록 예를 들어 바닥벽(12)에 장착되어 있어도 좋다.

또한, 상기 실시형태의 칸막이 부재(40)는, 기화 영역(S1) 및 액면 안정 영역(S2) 사이에서 재료 가스를 유통 가능하게 하면서, 기화 영역(S1) 및 액면 안정 영역(S2)을 칸막이하고 있었지만, 예를 들어 액면 안정 영역(S2)의 기상을 대기 개방하는 등으로 하면, 재료 가스가 기화 영역(S1) 및 액면 안정 영역(S2) 사이에서 유통 불능이더라도 좋다.

또한, 도입구(P1)는, 도 4에 도시하는 바와 같이, 기화 영역(S1) 측에 형성되어 있어도 좋고, 예를 들어 제2 측벽(112)이나, 제3 측벽(113) 또는 제4 측벽(114)에 있어서의 기화 영역(S1) 측에 형성되어 있어도 좋다.

이와 같은 구성이라면, 액체 재료(X)가 액면 안정 영역(S2)에 직접 도입되지 않으므로, 액체 재료(X)의 도입에 의해서 액면 안정 영역(S2)의 액면이 흔들리는 것을 억제할 수가 있다.

한편, 도출구(P2)는, 도 4에 도시하는 바와 같이, 액면 안정 영역(S2) 측에 형성되어 있어도 좋고, 예를 들어 제1 측벽(111)의 상단부나, 제3 측벽(113) 또는 제4 측벽(114)에 있어서의 액면 안정 영역(S2) 측의 상단부에 형성되어 있어도 좋다.

이와 같은 구성이라면, 도출구(P2)를 기화 영역(S1)의 액면으로부터 멀어지게 할 수 있고, 기화 영역(S1)에 있어서의 액면에서 액체 재료(X)가 비산했다고 해도, 비산한 액체 재료(X)가 도출구(P2)에 도달하는 것을 억제할 수가 있다.

이에 더하여, 기화 장치(100)로서는, 도 5에 도시하는 바와 같이, 내부에 기화 영역(S1)이 형성된 제1 용기(10A)와, 내부에 액면 안정 영역(S2)이 형성됨과 동시에 제1 용기(10A)와 연통하는 제2 용기(10B)를 구비하고, 제2 용기(10B)에 액면 센서(20)가 설치된 구성이더라도 좋다.

보다 구체적으로 설명하면, 제1 용기(10A) 및 제2 용기(10B)는, 공간(S3)을 거쳐 서로 이간해서 배치되어 있고, 여기에서는 관 축방향이 서로 평행하게 되도록 설치된 관모양(管狀) 부재이다.

제1 용기(10A)는, 그 외주부에 히터(30)(러버 히터나 코일 히터)가 설치되어 있고, 그 상단부가 재료 가스를 도출하는 도출구(P2)와 연통하고 있다.

제2 용기(10B)는, 그 내부에 액면 센서(20)가 삽입관통되어 있고, 그 하단부가 액체 재료(X)를 도입하는 도입구(P1)와 연통하고 있다.

이들 제1 용기(10A) 및 제2 용기(10B)는, 서로의 상단부끼리가 연통함과 동시에, 서로의 하단부끼리가 연통하고 있고, 제1 용기(10A)의 기상 및 제2 용기(10B)의 기상이 연통함과 동시에, 제1 용기(10A)의 액상 및 제2 용기(10B)의 액상이 연통하도록 구성되어 있다.

이와 같은 구성이라면, 제1 용기(10A)와 제2 용기(10B) 사이에 개재하는 공간(S3)이 칸막이 부재(40)로서 기능하므로, 칸막이 부재(40)를 각 용기(10A, 10B)와는 별도로 설치하는 경우 없이, 상기 제1 실시형태와 마찬가지 작용 효과를 얻을 수가 있다.

또 다른 실시양태로서, 도 6에 도시하는 바와 같이, 칸막이 부재(40)가 제1 측벽(111)이나 제2 측벽(112)에 대해서 경사져 있어도 좋다. 구체적으로 이 칸막이 부재(40)는, 액면 센서(20)의 아래쪽에 설치되어 있고, 기화 영역(S1)에서 생긴 기포가 칸막이 부재(40)를 따라 떠오름으로써, 액면 센서(20)로부터 떨어지도록 배치되어 있다. 바꾸어 말하면, 이 기화 장치(100)는, 바닥벽(12)의 제2 측벽(112) 측에 히터(30)가 설치되어 있고, 칸막이 부재(40)가 제1 측벽(111)으로부터 제2 측벽(112)을 향해 서서히 높게 되도록 경사져 있다.

이와 같은 구성이더라도, 수면의 면방향에서 보아, 용기(10) 내에 기화 영역(S1) 및 액면 안정 영역(S2)을 형성할 수 있으므로, 액면 센서(20)에 의해서 액면 안정 영역(S2)에 있어서의 액면을 정밀도 좋게 검출하는 것이 가능해진다.

게다가, 기화 장치(100)로서는, 칸막이 부재(40)를 구비하고 있지 않은 것이라도 좋다.

구체적으로 이와 같은 기화 장치(100)로서는, 도 7에 도시하는 바와 같이, 용기(10)가 가로로 긴 것이며, 그 길이방향 일단부에 히터(30)가 설치됨과 동시에, 길이방향 타단부에 액면 센서(20)가 설치되어 있는 구성을 들 수 있다. 이러한 구성에 의해, 용기(10)의 기화실(S)은, 길이방향 일단부측이 기화 영역(S1)으로서 형성됨과 동시에, 길이방향 타단부측이 액면 안정 영역(S2)으로서 형성되고, 액면 센서(20)가 액면 안정 영역(S2)의 액면을 검출하도록 배치되어 있다.

이와 같은 구성이라면, 기화 영역(S1)에 있어서의 액면으로부터 비산한 액체 재료(X)가, 액면 센서(20)에 도달하는 것을 방지할 수 있고, 액체 재료(X)의 액면을 정밀도 좋게 검출하는 것이 가능하게 된다.

그 밖에, 본 발명은 상기 실시형태에 한정되지 않고, 그 취지를 일탈하지 않는 범위에서 여러 가지 변형이 가능한 것은 물론이다.

산업상 이용 가능성

본 발명에 의하면, 용기 내의 액체 재료의 액면을 정밀도 좋게 검출할 수가 있다.

100: 기화 장치
X: 액체 재료
10: 용기
20: 액면 센서
30: 히터
P1: 도입구
P2: 도출구
11: 측벽
S1: 기화 영역
S2: 액면 안정 영역
40: 칸막이 부재

Claims

액체 재료를 수용하는 용기와,
상기 용기 내의 상기 액체 재료를 가열하는 히터와,
상기 용기 내의 상기 액체 재료의 액면을 검출하는 액면 센서를 구비하고,
상기 용기 내를 위쪽에서 보아, 상기 액체 재료가 기화되는 기화 영역과, 액면 안정 영역이 형성되어 있고,
상기 액면 센서가, 상기 액면 안정 영역에 있어서의 상기 액체 재료의 액면을 검출하는 기화 장치.
제 1 항에 있어서,
상기 히터가, 상기 용기의 상기 기화 영역측의 측벽 또는 그 근방에 설치되어 있는 기화 장치.
제 1 항에 있어서,
상기 기화 영역 및 상기 액면 안정 영역을, 이들 영역 사이에서 상기 액체 재료를 유통 가능하게 칸막이하는 칸막이 부재를 더 구비하는 기화 장치.
제 3 항에 있어서,
상기 칸막이 부재가, 상기 기화 영역 및 상기 액면 안정 영역을, 이들 영역 사이에서 상기 액체 재료가 기화되어 이루어지는 재료 가스를 유통 가능하게 칸막이하는 기화 장치.
제 1 항에 있어서,
단위체적당의 단위시간당 주어지는 열량이, 상기 기화 영역보다도 상기 액면 안정 영역 쪽이 적도록 구성되어 있는 기화 장치.
제 1 항에 있어서,
상기 용기의 상부에 설치되어, 상기 액체 재료가 기화되어 이루어지는 재료 가스를 가열하는 히터를 구비하는 기화 장치.
제 1 항에 있어서,
상기 액체 재료가 기화되어 이루어지는 재료 가스를 상기 용기로부터 도출하는 도출구가, 상기 용기의 상기 기화 영역측에 설치되어 있는 기화 장치.
제 1 항에 있어서,
상기 액체 재료를 상기 용기 내에 도입하는 도입구가, 상기 용기의 상기 액면 안정 영역측에 형성되어 있는 기화 장치.
제 1 항에 기재된 기화 장치와,
상기 기화 장치에 상기 액체 재료를 공급하는 액체 재료 공급 장치와,
상기 액면 센서의 검출 신호에 기초하여, 상기 액체 재료의 공급량을 제어하는 제어장치를 구비하는 기화 시스템.