JPH06294566A - 半導体製造用のガスシリンダ冷却装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】冷却装置のコストを著しく抑制し、しかも、繁
雑なメンテナンス作業を軽減し得る半導体製造用のガス
シリンダ冷却装置を提供する。 【構成】液化ガスを貯えるシリンダ２に、冷却ジャケッ
ト５Ａを囲繞状態で嵌入する。そして、冷却ジャケット
５Ａに冷却用の圧縮空気を噴射するとともに、冷却ジャ
ケット５Ａの内部における螺旋状の流通パイプに該空気
を流通させてシリンダ２を下部から上部へと冷却し、そ
の後、該空気を外部に排出し、シリンダ２の温度＜供給
ラインの周囲温度の関係にする。こうすれば、シリンダ
２、半導体製造装置、又は、供給ラインの周囲の温度の
相違に伴い、供給ライン内で半導体製造用ガスが渋滞す
るのを防止でき、冷却装置のコストを大幅に抑制できる
とともに、繁雑なメンテナンス作業の作業負担を軽減し
得る。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、室温では殆ど蒸気圧値
が大気圧値に近似する半導体製造用のガスを貯えたガス
シリンダを空気で冷却する半導体製造用のガスシリンダ
冷却装置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】半導体製造用のガス供給システムは、図
４に示す如く、シリンダキャビネット１から半導体製造
用ガスを半導体製造装置３に供給ライン４を介して供給
するようにしている。

【０００３】供給設備である上記シリンダキャビネット
１は、図示しない供給施設内に設置され、その内部に
は、ボンベであるシリンダ２が１本、或いは、予備を含
めた複数本が収納されており、このシリンダ２には、シ
ランや窒素等の半導体製造用ガス（図示せず）が充填さ
れている。

【０００４】また、上記半導体製造装置３は、該供給施
設とは別の図示しない半導体製造施設内に設置され、供
給ライン４を介して離隔したシリンダキャビネット１の
シリンダ２と接続されており、通常は不規則に停止・始
動して半導体を製造する機能を有している。

【０００５】さらに、上記供給ライン４は、半導体製造
用ガスを供給する作用を営むが、設置場所やスペース等
の関係から、図４に示す如く、低位部４ａを備えた高低
の付いた状態で配管されるとともに、屋内の他、野外に
も複雑な配管状態等で配管されるのが一般的である。

【０００６】然して、シリンダキャビネット１、半導体
製造装置３及び供給ライン４は、それぞれ別の施設内に
設置、又は、配管されるので、部分的に温まったり、冷
えたりする等、ガス供給システム全体に亘る温度分布が
一定化しないのが通常である。

【０００７】ところで、半導体の製造に際しては、上記
シランや窒素等のガスの他に、室温では殆ど蒸気圧値が
大気圧値に近似する液化ガス、換言すれば、２０゜近辺
の室温では殆ど０気圧の液化ガス（例えば、ＳｉＨ₂ Ｃ
ｌ₂ ガス、ＷＦ₆ ガス、ＢＣｌ₃ ガス、ＣｌＦ₃ ガス、
Ｆ１２３ガス等）の使用されることが少なくない。

【０００８】この液化ガスを上記半導体製造用のガス供
給システムに使用した場合、半導体製造装置３の運転中
には問題をそれほど生じさせないが、半導体製造装置３
の停止後には、以下に述べる大きな問題を生じさせるこ
とがあった。

【０００９】即ち、液化ガスからなる半導体製造用ガス
は、その特徴からレギュレータ無しで半導体製造装置３
側のポンプにより吸引状態で半導体製造装置３に供給さ
れるが、不規則な停止と始動を繰り返す半導体製造装置
３の停止に伴い、その一部が供給ライン４に残留するこ
ととなる（図４参照）。

【００１０】半導体製造装置３が停止しても、シリンダ
キャビネット１の側は供給状態、即ち、シリンダキャビ
ネット１内のバルブは開のままであるため、残留した半
導体製造用ガスは、時間の経過に伴い飽和蒸気になる
が、供給ライン４がシリンダ２の周囲温度に比べ冷える
場所に設置されている場合には、液化し、液化したガス
が管内に溜まることとなる。

【００１１】然して、この液量は時間の経過に従い増加
して最悪の場合液封となり、この液封を除去しないまま
で半導体製造用ガスの供給を再開すると、半導体製造用
ガスの供給が著しく困難化するという問題が生じる。ま
た、液封にまで至らない場合でも、管内に液が形成され
ることにより、ガス供給が不安定になるという問題が生
じる。

【００１２】この問題の解消には、シリンダキャビネッ
ト１、半導体製造装置３及び供給ライン４を一箇所に配
設して相互間の距離を狭め、システム全体の温度分布を
一定化するという方法が考えられる。

【００１３】しかしながら、この方法は、設置スペース
等の関係から供給ライン４を高低の付いた状態や野外に
複雑な配管状態で配管せざるを得ない場合には、採用し
得ず、又、温度制御のための高価な制御機器を必要不可
欠にするという欠点がある。

【００１４】そこで、上記問題の解消に際しては、従
来、図５や図６に示す如く、シリンダ２の周囲に冷却ジ
ャケット５を設置し、この冷却ジャケット５には、水や
アルコール等の冷却水を流入させるとともに、シリンダ
２を冷却した冷却水を外部に流出させ、シリンダ２の温
度＜供給ライン４の周囲温度の関係にするようにしてい
る。

【００１５】上記冷却ジャケット５は、同図に示す如
く、２つに分割可能な平面ほぼＣ字形に構成され、その
内部には、均一に冷却する観点からほぼ波形に蛇行した
流通パイプ６が通常内蔵されており、シリンダ２に囲繞
状態で嵌入されている。

【００１６】そして、冷却ジャケット５の上部には、冷
却水を図示しない恒温槽から流通パイプ６に流入させる
流入パイプ７が接続されるとともに、冷却水を流通パイ
プ６から外部に排出する流出パイプ８が接続されてい
る。

【００１７】従って、冷却水は、恒温槽から流入パイプ
７を経由して冷却ジャケット５内の流通パイプ６に順次
流入し、この波形に蛇行した流通パイプ６内を流通して
シリンダ２を効率良く冷却し、その後、流通パイプ６か
ら流出パイプ８を経由して外部に順次排出され、シリン
ダ２の温度をその周囲の温度に比べ、約−３゜Ｃ〜−５
゜Ｃほど冷却する。

【００１８】

【発明が解決しようとする課題】従来における半導体製
造用のガスシリンダ冷却装置は、以上のように構成さ
れ、シリンダ２を囲繞する冷却ジャケット５に、冷却水
を流入させ、この冷却水を外部に排出しているので、冷
却装置が非常に大型化・複雑化して極めて高価（具体的
には５０万〜１００万）になってしまうとともに、頻繁
に繁雑なメンテナンスを強いられると言う問題点があっ
た。

【００１９】本発明は上記に鑑みなされたもので、シリ
ンダを冷却する冷却装置のコストを著しく抑制し、しか
も、繁雑なメンテナンス作業を軽減することのできる半
導体製造用のガスシリンダ冷却装置を提供することを目
的としている。

【００２０】

【課題を解決するための手段】本発明においては上述の
目的を達成するため、半導体の製造に使用され室温では
殆ど蒸気圧値が大気圧値に近似する半導体製造用ガス
と、この半導体製造用ガスを充填したシリンダと、この
シリンダから半導体製造設備に該半導体製造用ガスを供
給する供給ラインと、少なくとも該シリンダの一部を囲
む周壁と、この周壁を流通して該シリンダ内の半導体製
造用ガスを冷却する冷却用圧縮空気とを備え、シリン
ダ、半導体製造設備、又は、供給ラインの周囲の温度の
相違に伴う供給ライン内における半導体製造用ガスの供
給の渋滞を防止するようにしている。

【００２１】

【作用】本発明によれば、冷却用圧縮空気は、外部から
周壁内に冷却用噴射ノズルを介して噴射送給される。こ
の時ノズルから断熱膨脹することにより、空気は冷却さ
れる。このようにして冷却された空気は、周壁内を順次
流通してシリンダを下部から上部へと効率良く冷却し、
然る後、周壁から外部に順次排出され、シリンダの温度
をその周囲の温度に比べ、−３゜Ｃ〜−５゜Ｃ冷却す
る。

【００２２】

【実施例】以下、図１乃至図４に示す一実施例に基づき
本発明を詳説する。

【００２３】本発明に係る半導体製造用のガスシリンダ
冷却装置は、シリンダ２の周囲に冷却ジャケット５Ａを
設置し、この冷却ジャケット５Ａには、冷却用の圧縮空
気を噴射するとともに、シリンダ２を冷却した空気を外
部に排出し、シリンダ２の温度＜供給ライン４の周囲温
度の関係にするようにしている。

【００２４】ボンベである上記シリンダ２は、その内部
に室温では殆ど蒸気圧値が大気圧値に近似する液化ガ
ス、換言すれば、２０゜近辺の室温では殆ど０気圧の液
化ガス（例えば、ＳｉＨ₂ Ｃｌ₂ ガス、ＷＦ₆ ガス、Ｂ
Ｃｌ₃ ガス、ＣｌＦ₃ ガス、Ｆ１２３ガス等）が充填さ
れ、供給設備であるシリンダキャビネット１の内部に収
納されている。

【００２５】また、上記冷却ジャケット５Ａは、同図に
示す如く、ステンレス等の材質から２つに分割可能な円
筒形に構成され、その内部には、冷却用の圧縮空気（図
示せず）を下部から上部に順次流通させる螺旋状の流通
パイプ６Ａが内蔵されており、シリンダ２に囲繞状態で
嵌入されている。

【００２６】さらに、冷却ジャケット５Ａの外周面下部
には、冷却用の圧縮空気を流通パイプ６Ａに噴射・送給
させる流入パイプ７が接続されている。然して、空気
は、流入パイプ７から流通パイプ６Ａを経由して冷却ジ
ャケット５Ａの上部から排出され、シリンダキャビネッ
ト１の内部に排出されるようになっている。

【００２７】詳言すると、冷却用の空気は、外部から流
入パイプ７を経由して冷却ジャケット５Ａ内の流通パイ
プ６Ａに順次噴射され、この螺旋状の流通パイプ６Ａ内
を流通してシリンダ２を下部から上部へと効率良く冷却
し、然る後、流通パイプ６Ａからシリンダキャビネット
１の内部に順次排出され、シリンダ２の温度をその周囲
の温度に比べ、約−３゜Ｃ〜−５゜Ｃほど冷却する。

【００２８】上記構成によれば、シリンダ２を囲繞する
冷却ジャケット５Ａに、冷却水の代わりに断熱膨脹によ
り冷却された空気を送給するとともに、シリンダ２を冷
却した空気を外部に排出し、シリンダ２の温度＜供給ラ
イン４の周囲温度の関係にするので、シリンダ２、半導
体製造装置３、又は、供給ライン４の周囲の温度の相違
に伴う供給ライン４内における半導体製造用ガスの渋滞
を防止することができるとともに、冷却装置のコストの
大幅な抑制（具体的には数万円程度）が期待できる。

【００２９】具体的には、水冷の場合には、冷却ジャケ
ット５Ａを厚く構成し、水漏れ対策や錆対策等を施さな
ければならず、しかも、冷却装置の付属設備を設置する
スペースを大きく確保せざるを得ない。

【００３０】これに対し、本発明に係る空冷の場合に
は、冷却ジャケット５Ａを薄く構成でき、水漏れ対策や
錆対策等を施す必要が全くなく、しかも、半導体製造施
設内の圧縮空気を簡単に利用することができるので、冷
却装置の付属設備の設置スペースを大幅に縮小すること
が可能となる。また、水の場合のように高価な循環装置
は不要で、ただシリンダキャビネット１の内部に放出す
るだけで良く、構造が極めてシンプルである。

【００３１】さらに、水冷の場合には、シリンダ２の温
度をその周囲の温度に比べ−３゜Ｃ〜−５゜Ｃ冷却すれ
ば十分なのに、オーバースペック（恒温化）の問題が生
じるという欠点があったが、本発明に係る空冷の場合に
は、オーバースペックの問題を確実に解消することがで
きる。

【００３２】さらにまた、本発明に係る空冷の場合に
は、冷却ジャケット５Ａを薄く構成でき、しかも、水漏
れ対策や錆対策等を施す必要が全くないので、繁雑なメ
ンテナンス作業の作業負担を軽減することが可能とな
る。

【００３３】次に、図３は本発明の他の実施例を示すも
ので、この場合には、シリンダ２の外周面の一部に、平
面ほぼ溝形のスタンド支柱５Ｂを複数のバンド９で重合
して立設し、このスタンド支柱５Ｂの立面下部には、流
入パイプ７を接続しており、冷却用の空気を矢印で示す
下部から上部方向に流通させるようにしている。

【００３４】本実施例では上記実施例のようにシリンダ
２の全外周面を囲繞していないが、シリンダ２の温度＜
供給ライン４の周囲温度の関係にできるので、シリンダ
２、半導体製造装置３、又は、供給ライン４の周囲の温
度の相違に伴う供給ライン４内における半導体製造用ガ
スの渋滞を防止することができるとともに、冷却装置の
コストの大幅な抑制が期待できるのは明白である。

【００３５】尚、上記諸実施例では、円筒形の冷却ジャ
ケット５Ａや溝形のスタンド支柱５Ｂを使用するものを
示したが、空冷という要件を満たすものであれば、平面
ほぼ茶碗形等の形状・構造等に構成しても上記諸実施例
と同様の作用効果を奏する。

【００３６】

【発明の効果】以上のように本発明によれば、シリンダ
を囲繞する周壁に、断熱膨脹により冷却された空気を流
入させるとともに、シリンダを冷却した空気を外部に排
出し、シリンダの温度＜供給ラインの周囲温度の関係に
するので、シリンダ、半導体製造設備、又は、供給ライ
ンの周囲の温度の相違に伴う供給ライン内における半導
体製造用ガスの渋滞を確実に防止することができるとと
もに、冷却装置のコストの大幅な抑制が期待できるとい
う顕著な効果がある。

【００３７】さらに、空冷を活用するので、水漏れ対策
や錆対策等を施す必要が全くなく、繁雑なメンテナンス
作業の作業負担度を大幅に軽減することが可能になると
いう格別の効果がある。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係る半導体製造用のガスシリンダ冷却
装置の一実施例を示す斜視図である。

【図２】本発明に係る半導体製造用のガスシリンダ冷却
装置の一実施例を示す断面説明図である。

【図３】本発明に係る半導体製造用のガスシリンダ冷却
装置の他の実施例を示す斜視図である。

【図４】半導体製造用のガス供給システムを示す全体説
明図である。

【図５】従来における半導体製造用のガスシリンダ冷却
装置を示す斜視図である。

【図６】従来における半導体製造用のガスシリンダ冷却
装置を示す断面説明図である。

【符号の説明】

１…シリンダキャビネット ２…シリンダ ３…半導体製造装置（半導体製造設備） ４…供給ライン ５・５Ａ…冷却ジャケット（周壁） ５Ｂ…スタンド支柱（周壁） ６・６Ａ…流通パイプ

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】半導体の製造に使用され室温では殆ど蒸気
   圧値が大気圧値に近似する半導体製造用ガスと、この半
   導体製造用ガスを充填したシリンダと、このシリンダか
   ら半導体製造設備に該半導体製造用ガスを供給する供給
   ラインと、少なくとも該シリンダの一部を囲む冷却壁
   と、この冷却壁を流通して該シリンダ内の半導体製造用
   ガスを冷却する冷却空気とを備え、シリンダ、半導体製
   造設備、又は、供給ラインの周囲の温度の相違に伴う供
   給ライン内における半導体製造用ガスの供給の渋滞を防
   止することを特徴とする半導体製造用のガスシリンダ冷
   却装置。