KR20030091956A - 높은 유속으로 기체를 수송하는 방법 - Google Patents

높은 유속으로 기체를 수송하는 방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 액화된 고순도의 반도체용 압축 기체를 저장 용기에 전달하고; 온도 측정 수단을 압축 기체 저장 용기의 벽상에 장착하고; 하나 이상의 가열 수단을 저장 용기에 인접하게 장착하고; 온도를 온도 측정 수단으로 모니터링하고; 압력 측정 수단을 저장 용기의 배출구에 위치시켜 용기 압력을 모니터링하고; 저장 용기내의 액화된 압축 기체를 가열하기 위한 가열 수단의 열 배출량을 조절하여 저장 용기내의 액화된 압축 기체의 증발을 조절하고; 저장 용기로부터 기체의 흐름을 조절하는 것을 포함하여, 높은 유속으로 액화된 압축 기체를 수송하는 방법에 관한 것이다.

Description

높은 유속으로 기체를 수송하는 방법 {GAS DELIVERY AT HIGH FLOW RATES}
반도체 제작시 높은 유속으로 특수 기체를 사용 지점으로 수송하는 것에 대한 필요성이 증가하고 있다. 통상적인 압축 기체 저장용기(즉, 실린더 및 톤 컨테이너)는 주위 온도 및 이들 자신의 증기압하에서 기체를 액화시켰다. 증기가 용기로부터 배출에 따라, 액체가 동일한 속도로 증발되어 압력 감소의 원인이 된다. 이는 탱크내에 잔존하는 액체로부터 에너지를 소비하는 것이다. 용기로의 열 전달이 없기 때문에, 액체 온도가 저하되고, 이에 상응하게 증기압이 저하된다. 추가의 증기 배출은 결국 액체를 부가냉각(subcool)시키고, 증기의 흐름을 감소시킨다.
액체의 부가냉각과 함께, 빠른 증기 배출 및 저장 용기로의 비조정된 열 전달 또한, 용기 벽에서 격렬한 비등을 초래한다. 이는 준안정적인 액체 소적의 증기상으로의 이월을 초래한다. 또한, 압축된 저장 기체의 통상적인 공급원은 포화된 증기를 수송한다. 공정 라인에서 온도 또는 흐름 제한의 저하는 응축을 유도한다. 증기 스트림중의 액체 소적의 존재는 대부분의 기계에 해로우며, 따라서 최소화되어야 한다.
따라서, 문제는 최소로 액체를 이월시키며, 액체의 부가냉각 없이 통상적인 공급원으로부터 높은 유속으로 증기를 수송하는 것이다.
종래에는 통상적인 공급원으로부터 높은 유속으로 증기를 수송하는 일부 방법이 공지되어 있으나, 어디에도 외부 공급원을 사용하여 저장 용기 벽으로부터 액체로의 열 전달을 최적화시키고, 공정 라인에서 액체 소적 형성을 최소화시키는, 높은 유속의 이러한 수송 방법 및 시스템은 교시되거나 암시되지 않았다.
미국 특허 제 6,122,931호에는 저장 용기로부터 증류 칼럼으로 액화 기체를 수송하고, 증류물을 사용하여 초고순도의 증기를 사용 지점으로 수송하는 시스템이 기재되어 있다. 액화 기체를 사용하는 추가적인 처리 단계가 포함된다.
미국 특허 제 6,076,359호에는 기체 캐비넷에 위치한 기체 실린더와 대기 사이의 열 전달을 증가시키는 방법이 기재되어 있다. 이러한 증가는 캐비넷내의 공기 유속을 변화시키고, 캐비넷 내부에 핀을 부가하므로써 달성된다. 이는 대기로부터 실린더로의 열 전달을 향상시킨다. 유도된 유속은 상대적으로 낮다. 그러나, 수송 유속의 증가는 현재의 요구를 충족시키기에는 여전히 충분하지 못하다.
미국 특허 제 5,894,742호에는 기체를 사용지점으로 수송하기 전에 액체를 증기상으로 전환시키는 증발기로 펌핑된 액화된 압축 기체가 기재되어 있다. 많은 이러한 증발기를 사용하므로써, 사용 지점에 상응하는 각각의 증발기는 수송 시스템을 통해 작업 처리량을 향상시킨다.
미국 특허 제 5,673,562호에는 액체-기체 경계면의 온도를 유지시키는 내부열 교환기가 구비된 저장 용기의 용도가 기재되어 있다. 열은 기체상을 통해 방사 또는 전도에 의해 경계면으로 전달된다.
미국 특허 제 5,644,921호에는 가열된 액화된 압축 기체를 함유하는 저장용기로부터 배출된 증기를 외부 열교환기를 사용하여 과열시키는 방법이 기재되어 있다. 그 후, 이렇게 과열된 증기는, 액체상에 침지된 가열 튜브를 통해 통과되어 액체상과 열교환시키는데 사용된다. 이는 증기를 냉각시키고, 액체 비등을 유도하여 용기내에 최소 증기압이 유지되도록 한다. 그 후, 냉각된 증기는 사용 지점으로 수송된다.
상기 설명된 특허에 제시된 모든 방법은 외부 공급원을 통해 액체에 추가적인 에너지를 공급하기 위한 수단을 제공한다. 그러나, 이러한 방법들은 압축된 저장 기체의 공급원을 배출시키는데 적합하지 않으며, 추가적인 장치가 요구된다. 이는 이러한 발명은 자본 집약적으로 만든다. 게다가, 이러한 발명은 단지 시스템으로 추가적인 에너지를 공급하는 것만 언급하고 있다. 어디에도 다양한 열전달 제한을 감소시켜 수송 시스템의 최적의 작동을 유도하는 방법에 대해서는 교시되거나 암시되어 있지 않다.
워크샵[Gas Distribution Systems, SEMICON West 2000]에서 우디차스 알.(Udischas R.) 등은 압축 기체에 대한 다양한 수송 시스템의 경제적 이점을 비교하였다("Performance and Cost Comparison for Various Bulk Electronic Specialty Gas Delivery Solutions"). 비교를 위해 사용된 최대 수송 유속은 암모니아에 있어서는, 2시간 동안 흐르는 분당 400 표준 리터(slpm)이며, HCl에 있어서는 1시간 동안 흐르는 1000 slpm이다.
워크샵[Gas Distribution Systems, SEMICON West 2000]에서 유셀렌 비.(Yucelen B.) 등은 톤 컨테이너의 외부적 가열로 높은 유속(1500slpm 이하)으로 수송시킬 수 있음을 발표하였다. 요점은 높은 유속으로 증기중의 수분 이월을 분석하는 것이다.
종래의 관점에서, 1) 외부적 열원을 사용하여 높은 유속으로 압축된 저장 기체(실린더 및 톤 컨테이너)의 존재하는 공급원으로부터 증기의 배출을 촉진하고; 2) 저장 용기 벽으로부터 액체로의 최적의 열전달을 허용하는 제어 방법을 제안하고, 3) 공정 라인에서 액체 소적 형성을 최소화시키면서 높은 유속으로 증기를 수송하는 방법을 개발시키는 시스템 및 방법이 요구된다.
본 발명의 요약
본 발명의 한 양태는 액화된 압축 기체를 저장 용기에 전달하고; 온도 측정 수단을 압축 기체 저장 용기의 벽상에 장착하고; 하나 이상의 가열 수단을 저장 용기에 인접하게 장착하고; 저장 용기내의 압축 기체의 온도를 온도 측정 수단으로 모니터링하고; 가열 수단의 출력을 조절하여 저장 용기내의 액화된 압축 기체를 가열시키는 것을 포함하여, 저장 용기내의 액화된 압축 기체의 온도를 조절하는 방법에 관한 것이다.
또 다른 구체예에서, 본 발명은 액화된 고순도의 반도체용 압축 기체를 저장 용기로 전달하고; 온도 측정 수단을 저장 용기의 벽상에 장착하고; 하나 이상의 가열 수단을 저장 용기에 인접하게 장착하고; 저장 용기내의 압축 기체의 온도를 온도 측정 수단으로 모니터링하고; 압력 측정 수단을 저장 용기의 배출구에 장착하고; 저장 용기내의 압축 기체의 압력을 압력 측정 수단으로 모니터링하고; 기체의 일부를 저장 용기로부터 배출시키고; 가열 수단의 열 배출량을 조절하여 원하는 압력을 유지시키는 것을 포함하여, 증기 수송 동안 저장 용기내의 액화된 압축 기체의 증발을 유지시키는 방법에 관한 것이다.
또 다른 구체예에서, 본 발명은 액화된 고순도의 반도체용 압축 기체를 저장 용기에 전달하고; 온도 측정 수단을 압축 기체 저장 용기의 벽상에 장착하고; 하나 이상의 가열 수단을 저장 용기에 인접하게 장착하고; 온도를 온도 측정 수단으로 모니터링하고; 압력 측정 수단을 저장 용기의 배출구에 위치시켜 용기 압력을 모니터링하고; 저장 용기내의 액화된 압축 기체를 가열하기 위한 가열 수단의 열 배출량을 조절하여 저장 용기내의 액화된 압축 기체의 증발을 조절하고; 저장 용기로부터 배출되는 기체의 유속을 조정하는 것을 포함하여, 높은 유속으로 액화된 압축 기체를 수송하는 방법에 관한 것이다.
또 다른 구체예에서, 본 발명은 고순도의 액화된 암모니아 압축 기체를 톤 컨테이너로 전달하고; 열전쌍을 톤 컨테이너의 벽상에 장착하고; 하나 이상의 가열 수단을 톤 컨테이너에 인접하게 장착하고; 열전쌍을 모니터링하고; 압력 변환기를 톤 컨테이너의 배출구에 위치시켜 용기 압력을 모니터링하고; 톤 컨테이너내의 액화된 압축 암모니아의 평균 손실중량을 모니터링하고; 가열 수단의 배출구로부터의 온도를 조절하여 톤 컨테이너내의 액화 암모니아를 가열시키고; 대류 및 핵형성 비등하에 액화된 압축 암모니아를 비등시키고; 대류 및 핵형성 비등하에 톤 컨테이너내의 액화된 압축 암모니아의 증발을 조절하고; 톤 컨테이너로부터 배출되는 암모니아의 유속을 조정하는 것을 포함하여, 높은 유속으로 암모니아를 수송하는 방법에 관한 것이다.
본 발명은 높은 유속으로 반도체 공정 기체를 전달하는 시스템으로서, 액화된 반도체 공정용 압축 기체를 함유하는 저장 용기; 저장 용기의 벽에 장착된 온도 측정 수단; 저장 용기의 배출구에 장착된 압력 프로브; 저장 용기에 인접하여 장착된 가열 수단으로서, 온도 프로브와 압력 프로브로 가열기의 출력을 조절하여, 압축 기체 저장 용기내의 액화된 반도체 공정용 압축 기체를 가열하고, 반도체 기체가 압축 기체 저장 용기로부터 높은 흐름으로 배출될 수 있게 하는 가열 수단; 및 저장 용기로부터 배출되는 반도체 기체의 유속을 조정하는 밸브 수단을 포함하는 시스템에 관한 것이다.
저장 용기는 실린더 또는 톤 컨테이너이다. 액화 기체는 암모니아, 염화수소, 및 브롬화수소, 염소 또는 퍼플루오로프로판일 수 있다. 일반적으로, 온도 측정 수단은 열전쌍이다. 가열 수단은 세라믹 가열기, 가열 자켓 또는 고온 유체 열전달 장치이다.
본원에서 사용된 용어 높은 유속은 기체가 본 발명에서 저장 용기로부터 흐르는 속도를 의미한다. 본 발명의 목적을 위해서, 용어 높은 유속은 약 500 slpm까지의 유속을 나타낸다.
본원에서 사용된 용어 저장 용기는 본 발명에서의 액화 기체를 수용하는 임의의 용기이다. 본 발명의 목적을 위해서, 저장 용기는 실린더 또는 톤 컨테이너이다. 액화 기체를 저장할 수 있는 그 밖의 형태의 저장 용기가 또한 본 발명에서 고려될 수 있다.
본원에서 사용된 용어 "인접하여"는 아주 인접함을 나타내는 위치를 의미한다. 적어도 하나의 양태에서, "인접하여"는 용기에 밀착되는 가열 수단의 위치를 나타낸다.
도면의 간단한 설명
본 발명의 그 밖의 목적, 특징 및 잇점이 본 기술 분야의 전문가에게는 이하 설명되는 바람직한 양태 및 첨부된 도면으로부터 자명할 것이다.
도 1은 본 발명에서 용기 벽을 가로 지르는 열전달을 도시하는 도면이다.
도 2는 전형적인 액체 비등 곡선이다.
도 3은 본 발명에서 높은 유속으로 증기를 수송하는 실험 장치에 대한 도면이다.
도 4는 시간에 따른 암모니아 유속 및 표면온도의 변화에 대한 도면이다.
도 5는 수송 시스템에 대한 도면이다.
도 6은 수송 시스템에 대한 흐름도이다.
도 7은 기본형 암모니아 전달 시스템에 대한 도면이다.
본 발명은 높은 유속으로 기체를 수송하는 방법에 관한 것이며, 특히 본 발명은 높은 유속으로 고순도의 반도체 기체를 수송하는 방법 및 시스템에 관한 것이다.
본 발명은 자유 대류 및 핵형성 비등하에서 비등하는 액체를 억제함으로써 저장 용기내의 액화 기체에 최적으로 열을 전달한다. 본 발명은 액체의 온도를 주위온도와 아주 가깝게 유지시키면서 약 180kWm-2이하로 전달열 플럭스(flux)를 제공하여 암모니아로 약 1000slpm 이하로 전달한다. 한 구체예는 전달열 플럭스가 약 93.5kWm-2인 경우, 약 500slpm의 암모니아를 수송하는 것으로 나타났다. 유사한 전달열 플럭스 및 유속은 다른 유사한 반도체 기체에 적용될 수 있으며, 이러한 기체의 특징에 의해서 결정된다.
본 발명은 비교적 낮은 표면 온도하에 높은 유속으로 증기를 전달할 수 있는데, 이러한 표면 온도는 벌크 액체 또는 주위 온도 보다 20℃이상 높지 않은 것으로 예측된다. 비교적 낮은 가열기 온도에서 높은 유속으로 증기를 수송하는 것은 가열기로부터 용기까지의 열전달을 증진시킴으로써 수행될 수 있다.
본 발명은 외부 열원 예컨대, 고온 유체조(fluid bath)에 의해 액체상으로 열을 전달하는데 있어서 모든 이용가능한 표면을 이용을 가능하게 한다. 조절 기술은 액체에 열전달을 증진시킬 뿐만 아니라 낮은 표면 온도에서 높은 증기 유속을 달성하고 유지되게 한다. 또한 본 발명의 시스템 및 방법은 용기내의 증기상을 과열함으로써 어떠한 추가의 장치 없이 증기상에서의 액체 소적을 감소시키는데 효과적이다. 열전달에 대한 내외 저항 둘 모두를 감소시키는 수단이 또한 제공된다.
본 발명에서 제안된 시스템에서, 시스템 외부의 열원은 에너지를 공급하여 액체를 기화시키는데 사용된다. 열원은 용기와 직접 접촉하고 있는 고온 유체 또는 가열 자켓일 수 있다. 고온 유체(물 또는 오일)의 경우에, 유체조에 용기를 침지시켜 열전달에 대한 저항을 최소화시킬 수 있다(참조 표 1). 가열 자켓인 경우에, 가열기는 가열기와 용기 사이의 불량한 접촉이 상쇄되도록 보다 고온으로 설정된다. 이러한 방법은 가열기-용기 접촉의 효과가 시간이 지남에 따라서 불량해지는 경우에도 액체에 충분한 에너지가 전달되게 한다. 높은 유속의 유체에서 필연적인 압축 기체 용기의 빈번한 교환은 접촉 효과를 감소시킬 수 있다. 또한, 실린더 교환 후에 매번 접촉을 정확하게 이중으로 하는 것은 어렵다. 가열 자켓과 용기 사이에 전도성 그리스(grease) 또는 러버(rubber)를 사용하면 외부 접촉 저항이 추가로 감소된다.
조절 기술은 용기-액체 접촉에서 열전달에 대한 내부 저항을 최소화하도록 제안된다. 이러한 기술은 대류 및 핵형성 비등하에서 액체 증발을 유지시킨다. 이러한 목적은 액체와 접촉하는 용기표면의 온도 및 용기의 압력을 모니터링함으로써 달성된다. 표면 온도의 감소는 열원으로부터 용기로의 열 플럭스가 소정의 유속에서 액체 증발에 요구되는 에너지 보다 적음을 나타낸다. 이는 높은 외부 열전달 저항을 나타낸다. 열원(고온의 유체 또는 가열 자켓)의 온도를 상승시키면, 이러한 계획대로 열 플럭스를 증가시킨다. 압력을 감소시켜 표면온도를 상승시키는 것은 용기로부터 액체로의 열 플럭스가 액체 증발에 요구되는 에너지 보다 적음을 나타낸다. 이러한 사항은 증기막 비등의 개시를 나타내는데, 이는 열전달에 대한 내부 저항을 증가시킨다. 가열기의 온도를 감소시키면 계획대로 열 플럭스가 증진된다.
동일한 열원이 또한 증기상에 열을 전달하는데 사용되어서, 과열된 증기를 수송한다. 이러한 기술은 기체상에서의 액체 소적의 수를 최소화시키고, 공정 라인에서의 증기 응축을 방지하기 위한 장치의 사용을 줄일 수 있다. 과열된 증기는 증기상내에 존재하는 액체 소적을 증발시키는데 요구되는 에너지를 제공한다. 과열된 증기는 또한 증기 응축을 최소화하는 흐름 제한부에 걸쳐 냉각을 상쇄한다.
본 발명은 새로운 저장 용기의 사용을 요구하지 않으며, 통상의 압축 기체 저장 용기로부터 큰 범위의 유속으로 증기를 수송하여, 자본 투자를 줄이고 고객의 요구를 충족시킬 수 있다. 본 발명에서 제안된 기술은 대류 및 핵형성 비등하에서의 액체 증발을 제어하여, 열전달율을 증가시킨다. 소정의 온도에서 증가된 열 플럭스는 높은 유속의 수송에 최적인 방법을 유도한다.
본 발명의 기본은 방정식(1)로 나타낸 바와 같은 유속 F로 증기를 수송하는 압축 기체 용기내의 액체 주위의 에너지 균형에 관한 것이다.
(1)
증발에 요구되는 에너지(F△H 증발 (P 포화 ))는 감지 가능한 열손실(액체 온도, TL의 저하) 또는 열원으로부터의 열전달(Q)로서 계산된다.△H 증발 (P 포화 )는 포화압력(P 포화 )에서의 잠재 증발열이다. 기호m은 액체의 질량을 나타내고Cp L 은 이의 열용량이다.
일정한 액체 온도(dT L /dt=0)를 유지시키기 위해서, 액체에 대한 열전달은 소정의 유속에서의 증발에 요구되는 에너지와 동일해야 한다. 열전달원은 외부 가열기 또는 주변중 하나일 수 있다. 열원으로부터의 열전달 속도는 방정식(2)에 나타낸 바와 같이, 이용 가능한 표면적(A), 전체 열전달 효율(U) 및 열원과 액체 사이의 온도차(T 0 -T L )에 좌우된다.
Q = UA(TO-TL) (2)
도 1은 열원으로부터 용기벽의 횡단면을 가로지르는 액체로의 열전달 저항을 나타낸다. 도면에서,T 0 , Tw out , Tw in 및T L 은 각각 열원, 용기 외벽, 용기 내벽 및 액체의 온도를 나타낸다. 열원으로부터 용기로의 열전달효율(h out ) 용기벽의 열전도(k w ), 및 용기벽으로부터 액체로의 열전달계수(h in )에 대한 전체 열효율(U)의 관계는 하기와 같다.
(3)
방정식 (3)은 내경(r i ) 및 외경(r o )을 갖는 길이L의 긴 실린더형 저장 용기를 가정한다. 열전도성(ln(r o /r i )/(2△k w L))에 기인한 저항은 소정의 저장용기에 대해서 고정된다. 그러나, 내부(1/(2△r i Lh in )) 및 외부(1/(2△r o Lh out )) 열전달 저항은 작동 변수 및 열원에 좌우된다. 다양한 조건(이하 기재)에 대한 전형적인 열전달 저항값을 표 1에 기재하였다.
표 1: 도 1을 근거로 한 열전달 저항의 비교
벽 저항 외부 열전달 저항 내부 열전달 저항
주위 공기 온수 자유 대류 핵형성 비등 막 비등
1 1000 15 7 0.7 14
나열된 수치를 외부 직경이 24 in이고 벽의 두께가 0.5 in인 합금강 톤 컨테이너에 대하여 계산하였다. 가열 길이를 5 ft로 가정하였다. 이러한 계산을 위해 21℃의 주위 온도 및 27℃의 온수 온도를 이용하였다. 내부 열전달 저항에 있어서, 주위 온도하의 암모니아의 특성을 이용하였다. 열전달 계수를 산출하기 위한 상호관계는 문헌["Heat and Mass Transfer", Chapter 5, Perry's Chemical Engineers Handbook, 7th Ed., McGraw-Hill, 1999]로부터 얻었다.
표 1은 주위 공기가 외부 열전달에 대한 최대 저항을 제공한다는 것을 설명한다. 이러한 수치를 상기 방정식에 이용하여, 주위 공기로부터의 열전달이 액체의 상당한 부가냉각 없이도 약 7 slpm의 암모니아를 수송하는데 충분함을 알 수 있다. 이 계산은 액체의 온도가 부가냉각으로부터 10℃ 강하하는 것을 가정한 것이다. 외부 열원의 부재하에, 주위로부터의 열전달은 액체의 기화 속도를 제한한다. 액체의 부가냉각 없이 높은 유속의 증기를 얻기 위해, 가열 자켓 또는 고온 유체조 등의 외부 열원을 이용할 수 있고, 이 둘은 모두 당해 분야에 공지되어 있다. 이에 추가하여, 본 발명의 가열 수단은 또한 기타 세라믹 가열기나, 용기에 열을 제공하기 위해 당해 분야에 공지인 그밖의 적절한 장치 및 방법을 포함한다. 표 1에 표시한대로 온수조를 이용하여 외부 열전달 저항을 현저히 감소시킬 수 있다. 가열 자켓의 경우, 열전달에 대한 저항은 자켓과 용기 사이의 접촉에 따라 달라질 것이다. 자켓과 용기 사이에 존재하는 에어갭은 절연체로서 작용하는 공기로 인해 열전달을 감소시킬 것이다. 그러나, 보다 높은 온도의 가열 자켓이 가열기와 용기간의 불충분한 접촉을 보충할 수 있다. 또한, 가열기와 용기 사이에 존재하는 열적으로 전도성인 유체가 열전달을 향상시킬 수 있다.
상기 언급한대로, 총 열전달 계수는 또한 열전달에 대한 내부 저항성에 좌우된다. 내부 열전달 계수는 벽과 액체간 온도차 및 액체의 비등 특성에 따라 달라진다. 일반적으로, 풀-비등(pool-boiling) 특성은 도 2에 대표적인 비등 곡선으로 표시한대로, 크게 네개의 영역으로 구분될 수 있다. 비등 곡선은 벽과 액체간 온도 차(Twin-TL)에 대한 단위 면적 당 열 플럭스(heat flux)(Q/A)의 로그-로그 플롯이다. 네개의 영역은, 자유 대류 비등, 핵형성 비등, 증기막 비등, 및 방사 비등이다. 곡선 상단의 도식은 각 영역의 특성을 나타낸 것이다. 자유 대류 비등에서, 고온의 벽에 접한 가열 액체가 자연적인 대류 흐름에 따라 상승하여 증기-액체 경계면에서 증발된다. 핵형성 비등 영역에서, 용기벽 위에 기포가 형성되어 벌크 액체 중에 응축되지 않고 액체-기체 경계면까지 떠오른다. 온도차가 증가함에 따라, 벽면위에 기포가 유착하여 증기막을 형성한다. 이것을 막 비등이라 한다. 이 영역에서 온도차가 보다 증가하더라도, 열전달 속도는 핵혁성 비등과 비교하여 보다 낮다. 온도차가 더욱 커지면, 벽의 온도가 현저히 증가하여 방사 열전달을 초래한다. 이 영역에서, 액체에 대한 열 플럭스가 온도차의 증가에 따라 다시 증가한다. 그러나, 통상적인 용기 재료의 용융점에 인접한 벽의 온도(약 1000℃보다 높음)로인해, 이 영역에서는 실제적인 가열이 거의 이루어지지 않는다.
상이한 비등 영역에서 암모니아의 열전달 저항성의 통상적인 수치를 표 1에 기재하였다. 액체상에서 열전달에 대한 낮은 저항성으로 인해 상당히 낮은 온도 차(Twin-TL)에서 자유 대류 및 핵형성 비등 영역으로부터 높은 열전달 속도가 얻어진다. 막 비등 영역에서, 증기막이 절연체로서 작용한다. 이것은 증기상에서 보다 높은 열전달 저항성 때문에 액체에 대한 열 플럭스를 감소시킨다. 이것은, 압축 기체 컨테이너로부터 높은 유속으로 증기를 수송하기 위해, 전체 열전달 저항을 감소시킴으로써 기화 속도를 증가시켜야 한다는 것을 설명한다. 기화 에너지는 외부 열원을 사용함으로써 공급될 수 있다. 자유 대류 영역이나 핵형성 비등 영역에서 액체 비등을 조절함으로써 내부 열전달에 대한 낮은 저항성이 얻어질 수 있다.
통상의 압축된 기체원으로부터 수송된 증기는 컨테이너 내부에 존재하는 액체와 평형을 이루기 때문에 포화된다. 공정에서 증기의 관수송은 공정 라인의 비교적 낮은 온도, 또는 흐름 제한부를 가로지르는 팽창 동안 온도의 급강하로 인해 냉각될 수 있다. 포화 증기의 온도 강하는 응축을 초래할 것이다. 액체 소적의 존재는 기구 사용에 불리할 수 있다. 냉각 효과를 보충하기 위해 증기로의 공급 에너지가 액체 소적의 형성을 최소화시킬 수 있다.
톤 컨테이너를 사용하여 높은 유속으로 암모니아를 수송할 수 있는 실행 가능성을 평가하는 실험을 수행하였다. 이 실험은 증기의 유속과 표면 온도간 상관관계를 확립하는데 이용되었다.
톤 컨테이너를 시험하는데 사용된 실험적 구성 장치를 도 3에 도시하였다. ~530 lbs의 암모니아로 충전된 4130X 합금강 톤 컨테이너를 실험에 이용하였다. 12개의 세라믹 가열기를 이용하여 톤 컨테이너의 표면 온도를 조절하였다. 연속하는 가열 필라멘트를 덮는 가열기는 크기가 1"x 1"인, 세라믹 스퀘어의 메쉬이다. 각 세라믹 메쉬는 크기가 6"x 19.5"이고, 3.6kW로 사정된다. 이러한 가열기는 ~1"씩 떨어진 간격을 유지하고 메쉬의 길이를 따라 네개의 셋트로 묶인다. 이들 셋트 중 세개가 컨테이너의 길이를 따라 나란히 위치한다. 가열기의 상단에 1 인치 두께의 절연체를 이용하고 철사를 사용하여 톤 컨테이너의 바닥까지 전체 어셈블리를 죄었다. 이 가열 장치가 톤 컨테이너의 총 표면적의 ~25%를 덮었다.
가열되는 표면 위에 지그재그형으로 분포된 열전쌍을 이용하여 6개의 개별적인 위치에서 표면 온도를 감시 및 조절하였다. 정확한 표면 온도를 얻기 위해 톤 컨테이너의 표면에 열전쌍을 태그(tag)-용접하였다. 각 열전쌍은 간단한 온오프 제어기를 사용하여 일련의 가열기를 조절하기 위해 이용되었다. 이러한 구성에 의해 가열 표면 전반에 걸쳐서 균일한 온도를 유지할 수 있었다. 암모니아의 유속은 30분 내지 50분 동안 평균 중량 손실을 기준으로 측정하였다.
도 4는 시간에 따른 암모니아의 유속 (오른쪽, y축) 및 표면 온도 (왼쪽, x축)의 변화를 도시한 것이다. 표면 온도의 증가가 톤 컨테이너에 의해 수송되는 암모니아의 증기 유속을 상응하게 증가시킨다. 또한 이 실험 동안 모니터되는 압력 및 액체 온도를 일정하게 유지하였다. 보다 높은 표면 온도에서 열 플럭스의증가가 더 높은 기화 속도를 초래하고, 이것은 유속을 증가시킨다. 일정한 압력 및 액체 온도는, 가열기에 의해 공급된 에너지가 적절하며 암모니아를 기화시키고 유속을 유지하는데 모든 에너지가 이용되었음을 나타낸다. 액체에 대한 실제적인 열 플럭스와 함께 다양한 유속에서 관찰된 온도차를 표 2에 기재하였다. 암모니아의 유속 및 기화열을 이용하여 열 플럭스를 계산하였다.
표 2: 실험 결과
온도차(Twout-TL)(℃) 평균 암모니아 유속(F)(slpm) 평균 열 플럭스 (Q/A)(kW/m-2)
2.78 150 28.61
3.33 327 62.25
4.22 363 70.60
5.56 492 93.51
핵형성 비등 동안 액체 암모니아에 전달될 수 있는 최대 열 플럭스는 1.5 x 103kWm-2이다. 이 열 플럭스는 도 2에 표시된 비등 곡선에서 핵형성 비등 영역 및 증기막 비등 영역 사이의 최대점에 상응한다. 문헌["Heat and Mass Transfer", Chapter 5, Perry's Chemical Engineers Handbook, 7th Ed., McGraw-Hill, 1999]에서 얻은 상호관계를 이용하여 최대 열 플럭스를 계산하였다. 핵형성 비등에 대한 열전달 상호관계를 이용하여, 암모니아에 있어서 열 플럭스 최대점에서 용기 벽(Twin)과 벌크 액체(TL)간 온도차가 ~20℃임을 추가로 알 수 있었다. 본 실험에서, 외부 용기 표면(Twout)과 벌크 액체(TL) 사이에서 관찰된 온도차가 492 slpm의 유속에서 6℃ 미만이었다. 이것은, 심지어 이렇게 높은 유속에서도 액체가 틀림없이 핵형성 비등을 개시함을 보여준다. 열전달의 상승으로 인해 이 영역에서 보다높은 유속을 용이하게 얻을 수 있다. 개념적으로 상기 실험 구성을 이용하면, 핵형성 영역에서 액체 암모니아가 여전히 끓는 동안 7890 slpm의 암모니아를 수송할 수 있다.
상기 제시된 실험적 수치로부터, 적절한 열원을 이용하고, 표면 온도를 조절하므로써 톤 컨테이너로부터 증기 유속 범위로 증기가 수송될 수 있다는 것이 입증되었다. 또한, 상기 데이터로부터 이러한 높은 유속이 핵형성 비등의 개시시에만 달성될 수 있다는 것을 알 수 있다.
바람직한 시스템이 도 5에 도시되어 있다. 상기 시스템은 하기 성분으로 구성된다: 1) 통상적인 압축 기체원 (즉, 기체 실린더, 톤 컨테이너); 2) 열원; 3) 밸브 수단 (즉, 기체원으로부터 기체의 흐름을 제어하기 위한 밸브); 4) 압력 측정 수단 (즉, 기체원 내의 압력을 모니터하기 위한 압력 변환기); 5) 온도 측정 수단 (즉, 기체원 내의 온도를 측정하기 위한 온도 감지기); 6) 열을 제어하기 위한 가열기 제어 박스; 및 7) 기체 흐름을 제어하기 위한 흐름 스위치. 도 5에서, 도 내의 실선은 기체 흐름을 나타내며, 파선은 제어 루프를 나타낸다.
압축 기체 저장 용기를 주위 온도에서 이것의 고유 증기압 하에서 액화 기체로 충전시켰다. 이것에 의해 용기 바닥에는 액체상이 존재하게 되고, 용기의 최상부에는 증기상이 존재하게 된다. 밸브를 충분히 개방시킴으로써, 수송하려는 기체를 증기상으로부터 배출시켰다. 이러한 구성에서, 압력 변환기는 용기 내부의 증기압을 판독한다. 온도 감지기는 용기의 바닥에서 표면 온도를 모니터하는데 사용되는데, 이는 항상 액체상 내부와 접촉된다. 온도를 적어도 3곳의 상이한 위치에서 모니터하였다. 이러한 판독값의 평균치를 제어 로직(control logic)에 사용하였다. 온도 감지기는 적외선 감지기 또는 말단부 태그-용접형 열전쌍일 수 있다. 상기 제어 박스는 컴퓨터 또는 실시간 로직 제어기일 수 있다. 열원을 사용하여 저장 용기로 열을 전달하였다.
상기 열원은 자켓형 가열기 또는 재순환형 액체조일 수 있다. 액체조 내의 유체 온도는 외부 가열기를 통해 유지되며, 이것의 유속은 유속기를 사용하여 제어된다. 상기 자켓형 가열기는 (실험 장치중 저항 가열기와 같은) 전기장치 또는 재순환형 고온 유체에 의해 전력화될 수 있다. 상기 용기가 물 또는 오일과 같은 가열된 액체조 중에 잠긴 상태로 유체가 재순환되는 경우에, 최저 열전달 저항이 얻어진다. 상기 가열 자켓(전기장치 또는 고온의 유체)이 사용되는 경우에는, 가열기와 용기 사이에 접촉 영역을 증가시키도록 전도성 글리즈나 고무를 사용하는 것이 바람직하다.
수송 시스템에 대해서 제안된 제어 전략이 도 6에 개략적으로 도시되어 있다. 현재 시간(t)에서의 압력(P)과 표면 온도(T)를 이전 시간에서의 압력과 표면온도의 비교(t-Δt)를 기초로 제어 결정이 이루어진다. 이는 온도에 대한 상한값(Tmax) 및 압력에 대한 상한값(Pmax)을 설정함으로써 상기 수송 시스템의 안전성을 증가시키고, 중단없는 수송을 보장한다. 유속이 증가함에 따라 표면 온도가 감소하는 것은 열이 부적절하게 공급되고 있음을 경고한다. 가열기에 의해 전달된 열이 유속을 유지시키기 위해서 액체를 기화시키는데 필요한 열보다 적다면, 표면온도가 떨어질 것이다. 압력이 감소함에 따라 표면 온도가 증가하는 것은 증기막 영역에서의 비등을 나타낸다. 이 경우에 용기로부터 액체로 전달된 에너지가 기화시키는데 필요한 에너지보다 적다.
어떠한 흐름도 일어나지 않는 조건(기체에 대한 어떠한 공정 요구사항도 존재하지 않는 경우) 하에서, 밸브가 완전히 개방된 채로 남아있으며, 변환기 및 감지기에 의해 판독된 압력 및 온도가 일정하다. 공정 라인은 기체로 충전된다. 소비자가 기체가 필요하면, 흐름 스위치를 개방시키는데 이는 제어 루프를 개시한다. 기체가 흐르기 시작함에 따라 압력이 강하되고, 유속에 따라 표면 온도는 일정하게 유지되거나 감소된다. 이는 제어기가 일정 압력을 유지하도록 가열기 온도를 증가시키게 한다. 재순환형 유체 가열기(액체조 또는 자켓형)의 경우에, 유체 온도 또는 유체 유속 중 하나가 용기에 공급된 열을 제어하는데 효과적으로 사용될 수 있다. 전기 가열기에 의해 공급된 열은 가열기에 인가된 전압에 의해 또는 가열기를 온 및 오프 상태로 사이클링시킴으로써 제어된다. 상기 가열기는 액체 상에 에너지를 공급하여 액체를 기화시키는데, 이것은 용기 내에서 일정 압력을 유지시킨다. 일정하거나 감소하는 표면 온도에서 요구되는 유속의 추가 증가로 인한 압력 강하는 가열기로의 파워를 증가시켜, 보다 많은 양의 액체를 기화시킨다. 증가된 열 공급으로 액체가 일정 온도에서 유지된다.
증기의 증가 때문에 용기내의 압력을 감소시키는데 필요한 유속이 증가됨에 따라, 열 증가로 인한 표면 온도가 또한 증가된다. 이러한 두가지 조건이 만족되는 경우에, 제어기가 가열기 온도를 감소시킨다. 또한, 가열기 온도는 하기 2가지의 시나리오로 감소된다. 첫째, 압력 또는 온도의 상한값에 도달하는 경우. 둘째, 압력이 감소하면서 표면 온도가 증가하는 경우 (증기막 비등). 제어 루프를 다시 체결하기 전에 매번 흐름 스위치를 체크하여 기체가 여전히 필요한 지를 확인한다.
전체 용기를 가열하는 것은 또한 용기내 증기 상으로의 열 전달을 유발한다. 이는 컨테이너에서 증기를 과열시킨다. 과열된 증기의 과잉 에너지는 증기 상으로 이동됐을 수 있는 준안정적인 액체 소적의 증발을 돕는다. 과열된 증기를 압축 기체원으로부터 회수하는 것은, 공정 라인에서 포화 증기를 회수할 때 심각한 문제일 수 있는 증기 응축의 가능성을 최소화시킨다. 온도의 하강 또는 흐름 제한은 포화 기체를 사용하는 동안 라인에서 소적 응축을 야기할 수 있다.
벌크 암모니아 수송 시스템의 예
하기는, 상기에 제안된 제어 방법에 대해 가능한 변형을 사용하는, 사용자 위치에 장착되는 기본형의 벌크 암모니아 수송 시스템에 대한 기술이다.
수송 시스템은 시트 금속 마개에 의해 지지되고, 이에 하우징되는 톤 컨테이너로 구성된다. 톤 컨테이너는 ~450L의 내부 부피 및 ~529kg의 무게를 가지는 수평 압력 용기이다. 톤 하우징은 내부적으로 적용되는 열 절연체를 가진다. 하우징은 대략적인 톤 중심선에서 수평으로 분할된다. 상부 절반은 힌지(hinge)되어 톤 컨테이너의 유지, 장착 및 제거를 위해 접근가능하다. 가장자리는 충분히 단단하여 뒤틀림을 피할 수 있다. 하우징의 바닥에 갖쳐진 3개의 주변 지지체는 톤의 52˝이하의 원통형 단면을 따라 동일한 간격으로 배치된다. 중심 지지체에는, 톤외판 표면 온도를 모니터링하는 2개의 적외선 검출기를 설치하도록 설비된다. 하우징의 각 단부에는, 종축 중신선에 위치한 경사진 유도 레일이 단부 지지체로 삽입되고 연결되어 톤 컨테이너의 배치를 용이하게 한다.
톤 컨테이너로 열을 전달하기 위해, 12˝의 내부 반경, 11˝의 너비 및 28˝의 원주 길이를 가지는 4개의 세라믹 가열기가 사용된다. 가열기는 2개씩 2개의 군으로 지지체 사이의 하우징 내에 장착된다. 톤 컨테이너의 원통형 단면 상의 가열기 배열은 도 7에 도시되어 있다. 각 밴드는 850℉의 최대 작업 온도를 가지고 단일 상 파워 440V에서 ~3.75kW로 사정된다. 각 밴드에는 각 단부에 스프링 부착에 적합한 탑재 플랜지가 장착된다. 스프링은, 톤 컨테이너가 소정 위치로 하강될 때 가열기가 용기에 대하여 클램핑 힘을 가할 수 있도록 하우징의 안쪽에 연결된다. 이러한 밴드/스프링/톤 표면의 구조는 밴드 가열기가 톤 컨테이너의 무게를 결코 지탱하지 않도록 하고, 가열기와 용기의 사이에 최적의 표면 접촉을 제공한다. 이러한 구성은 또한 반복하여 조정할 필요없이 톤 컨테이너의 변화가 가능하게 할 것이다.
각 가열기 밴드는 공정 제어기에 연결되고 2개의 열전쌍이 장착된다. 하나의 열전쌍은 온도 지정 값의 제어를 위하여 사용되고, 다른 하나는 온도 초과를 모니터링하는데 사용된다. 4개의 가열기를 위한 공정 제어기는 공통된 제어 박스에 장착된다. 제어 박스는 파워 접합 박스를 통하여 가열기에 파워를 가하고 시그날 접합 박스를 통하여 온도를 읽는다.
흐름이 개시되기 전에, 압력 지정 값이 범용 제어기에 입력된다. 가열기는압력 지정 값에 도달했을 때 꺼지고, 지정 값 미만으로 압력이 떨어졌을 때 다시 켜진다. 압력은 증기 회수로 인하여 떨어질 것이다. 가열기 온도 지정 값은 각 공정 제어기에 입력되어 가열기 온도가 상한값이 되게한다. 온도 초과 상태는 시그날을 제어 박스를 통하여 범용 제어기에 보내고, 이는 가열기를 끈다. 온도 초과 시그날 외에, 가열기 공정 제어기는 가열기 단선 또는 정지 시에 범용 제어기에 시그날을 제공할 것이고, 이는 알람을 울리고, 가열기로의 파워를 차단하고, 비상용 유닛으로의 자동 전환을 개시한다.
2개의 적외선 표면 온도 감지기는 범용 제어기에 연결되어 톤 컨테이너 벽 온도를 제한함으로써 1차 안정 장치로서 역활한다. 이들은 125℉의 최대 조정 값을 가진다. 조정된 표면 온도 아래서, 감지기는 가열기가 작동되도록 한다. 어느 한 감지기에서 표면 온도 지정 값에 도달하면, 이러한 시그날은 상기 기술된 압력 제어 공정에까지 미친다. 범용 제어기는 가열기로의 파워를 차단하고 비상용 유닛으로의 자동 전환을 개시한다. 온도 감지기는 또한 증기 온도 측정을 위한 공정 튜브에 장착되고 시그날은 범용 제어기에 보내진다. 이러한 발명에서, 온도 측정 수단은 임의의 온도 감지기, 바람직하게는 열전쌍이다. 증기 온도와 두 개의 적외선 감지기의 평균치 사이의 온도차를 제어기에 할당된 설정값과 비교하였다.
설정값 보다 큰 온도차 값을 액체 부가냉각의 경고로서 사용한다. 이는 작동자에게 암모니아 요구량을 줄이거나 다른 톤 컨테이너로 교체하기 위한 기회를 제공해준다.
제어 방법을 요약해보면, 1) 톤 컨테이너 표면 온도가 설정값 미만이고; 2)톤 컨테이너 증기압이 설정값 미만이고; 3) 가열기가 시간을 초과하여 작동하지 않고; 4) 모든 가열기가 작동중이고; 5) 톤 컨테이너 표면/증기 온도차가 설정값 미만이라는 모든 조건이 충족되는 경우, 가열기에 파워가 공급된다. 상기 조건 1), 3) 또는 4) 중 어느 하나가 충족되지 않은 경우, 가열기에 파워공급이 중단되고, 범용 제어기에 의해 제 2 톤으로의 자동-스위치오버가 개시된다.
기본형 수송 시스템의 시험 결과, 600 slpm의 평균 암모니아 유속이 현저한 액체 부가냉각없이 90 psi의 수송 압력에서 ~2.5 시간 동안 유지될 수 있는 것으로 확인되었다. 또한, 이러한 시험 결과, 상기 구성을 이용한 경우, 800 slpm의 최대 암모니아 유속으로 톤 컨테이너에서 현저한 압력 강하없이 30분간 수송될 수 있는 것으로 확인되었다.
본 발명에 사용된 반도체 기체는 임의의 액화된 압축 기체, 바람직하게는 암모니아, 염화수소, 브롬화수소, 염소 및 퍼플루오로프로판일 수 있다.
상기 설명된 본 발명이 충분히 실행될 수 있다고 하더라도, 특정 변화가 고려된다. 변형 중 일부는 저장 용기를 재설계하는 것을 필요로 할 수 있다.
저장 용기는 용기 벽의 일체부로서 설계될 수 있다. 이러한 구성은 고온 액체조를 사용하는 경우에 수득되는 열전달 계수와 유사한 열전달 계수를 제공할 것이다.
저장 용기에 내부 부재(internal)(핀과 같은)를 추가로 사용하여 열전달 면적을 증가시킬 수 있다. 이는 보다 낮은 온도에서도 더 높은 유속으로 수송할 수 있는 잠재성을 지닌다. 용기의 모든 이용가능한 외부면이 가열되고, 액체로 연장되어 있는 고도로 전도성인 내부 핀이 증기 및 액체 공간 모두에 존재하는 경우, 열전달이 향상될 것이다.
또한, 외부 핀이 추가되어 유체조로부터 용기로의 열전달을 향상시킬 수 있다.
저장 용기에 열전쌍 또는 더멀 웰 (thermal well)을 포함시켜서 액체 온도를 직접 측정할 수 있다. 이는 용기 압력이 아니라 액체 온도가 일정하게 유지되는 경우 더욱 확고한 제어를 가능하게 해준다.
분자체층 또는 출구에서의 증류와 같은 그 밖의 분리 유닛 조작을 사용하여 증기상에 있는 수분과 같은 불순물을 감소시킴으로써, 초고순도 기체를 사용 지점에 수송할 수 있다.
최초의 증기 헤드스페이스(headspace) 중 일정 비율을 완화 시스템으로 통기시키면 가벼운 불순물을 감소시켜서 초고순도의 기체를 수송할 수 있다.
또한, 본 발명은 연속식으로 실행될 수 있다. 액체 증발기가 제안된 발명을 기초로 하여 설계될 수 있다. 기존의 저장 컨테이너는 액체 생성물을 연속적으로 수용하도록 변형될 수 있다. 액화 기체는 이러한 증발기내로 펌핑되며, 여기서 연속적으로 증기화되어 기체 생성물을 사용 지점으로 수송한다. 펌핑율은 유속 요구치에 따라 달라질 것이다. 유속 요구치 및 필요한 증기 온도는 증발기로의 열 플럭스를 제어할 것이다.
본 발명의 구체적인 특징들을 편의상 도면 중 하나 이상에 도시하였지만, 각각의 특징은 본 발명에 따라 나머지 특징과 결합될 수 있다. 당업자는 대안적인구체예를 인식할 것이며, 이러한 구체예도 청구의 범위내에 포함시키고자 한다.

Claims (10)

  1. 저장 용기내의 액화된 압축 기체의 온도를 조절하는 방법으로서,
    a. 액화된 압축 기체를 저장 용기에 전달하고;
    b. 온도 측정 수단을 압축된 기체 저장 용기의 벽상에 장착하고;
    c. 하나 이상의 가열 수단을 저장 용기에 인접하게 장착하고;
    d. 저장 용기내의 압축된 기체의 온도를 온도 측정 수단으로 모니터링하고;
    e. 가열 수단의 출력을 조절하여 저장 용기내의 액화된 압축 기체를 가열시키는 것을 포함하는 방법 .
  2. 증기 수송 동안 저장 용기내의 액화된 압축 기체의 증발을 유지시키는 방법으로서,
    a. 액화된 고순도의 반도체용 압축 기체를 저장 용기로 전달하고;
    b. 온도 측정 수단을 저장 용기의 벽상에 장착하고;
    c. 하나 이상의 가열 수단을 저장 용기에 인접하게 장착하고;
    d. 저장 용기내의 압축 기체의 온도를 온도 측정 수단으로 모니터링하고;
    e. 압력 측정 수단을 저장 용기의 배출구에 장착하고;
    f. 저장 용기내의 압축 기체의 압력을 압력 측정 수단으로 모니터링하고;
    g. 기체의 일부를 저장 용기로부터 배출시키고;
    h. 가열 수단의 열 배출량을 조절하여 원하는 압력을 유지시키는 것을 포함하는 방법.
  3. 높은 유속으로 액화된 압축 기체를 수송하는 방법으로서,
    a. 액화된 고순도의 반도체용 압축 기체를 저장 용기에 전달하고;
    b. 온도 측정 수단을 압축 기체 저장 용기의 벽상에 장착하고;
    c. 하나 이상의 가열 수단을 저장 용기에 인접하게 장착하고;
    d. 온도를 온도 측정 수단으로 모니터링하고;
    e. 압력 측정 수단을 저장 용기의 배출구에 위치시켜 용기 압력을 모니터링하고;
    f. 저장 용기내의 액화된 압축 기체를 가열하기 위한 가열 수단의 열 배출량을 조절하여 저장 용기내의 액화된 압축 기체의 증발을 조절하고;
    g. 저장 용기로부터 배출되는 기체의 유속을 조정하는 것을 포함하는 방법.
  4. 높은 유속으로 암모니아를 수송하는 방법으로서,
    a. 고순도의 액화된 암모니아 압축 기체를 톤 컨테이너로 전달하고;
    b. 열전쌍을 톤 컨테이너의 벽상에 장착하고;
    c. 하나 이상의 가열 수단을 톤 컨테이너에 인접하게 장착하고;
    d. 열전쌍을 모니터링하고;
    e. 압력 변환기를 톤 컨테이너의 배출구에 위치시켜 용기 압력을 모니터링하고;
    f. 톤 컨테이너내의 액화된 압축 암모니아의 평균 손실중량을 모니터링하고;
    g. 가열 수단의 배출구로부터의 온도를 조절하여 톤 컨테이너내의 액화 암모니아를 가열시키고;
    h. 대류 및 핵형성 비등하에 액화된 압축 암모니아를 비등시키고;
    i. 대류 및 핵형성 비등하에 톤 컨테이너내의 액화된 압축 암모니아의 증발을 조절하고;
    j. 톤 컨테이너로부터 배출되는 암모니아의 유속을 조정하는 것을 포함하는 방법.
  5. 높은 유속으로 반도체 공정 기체를 전달하는 시스템으로서,
    a. 액화된 반도체 공정용 압축 기체를 함유하는 저장 용기;
    b. 저장 용기의 벽에 장착된 온도 측정 수단;
    c. 저장 용기의 배출구에 장착된 압력 프로브;
    d. 저장 용기에 인접하여 장착된 가열 수단으로서, 온도 프로브와 압력 프로브로 가열기의 출력을 조절하여, 압축 기체 저장 용기내의 액화된 반도체 공정용 압축 기체를 가열하고, 반도체 기체가 압축 기체 저장 용기로부터 높은 유속으로 배출될 수 있게 하는 가열 수단; 및
    e. 저장 용기로부터 배출되는 반도체 기체의 유속을 조정하는 밸브 수단을 포함하는 시스템.
  6. 제 1 항 내지 제 5 항중의 어느 한 항에 있어서, 저장 용기가 실린더 또는 톤 컨테이너임을 특징으로 하는 방법.
  7. 제 1 항 내지 제 5 항중의 어느 한 항에 있어서, 가열 수단이 가열 자켓임을 특징으로 하는 방법.
  8. 제 1 항 내지 제 5 항중의 어느 한 항에 있어서, 가열 수단이 세라믹 가열기임을 특징으로 하는 방법.
  9. 제 1 항 내지 제 5 항중의 어느 한 항에 있어서, 유속이 약 500slpm 이하임을 특징으로 하는 방법.
  10. 제 1 항 내지 제 5 항중의 어느 한 항에 있어서, 온도 측정 수단이 열전쌍임을 특징으로 하는 방법.
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