JPS5881300A - 超高純度ガス輸送方法 - Google Patents

超高純度ガス輸送方法

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JPS5881300A
JPS5881300A JP18006581A JP18006581A JPS5881300A JP S5881300 A JPS5881300 A JP S5881300A JP 18006581 A JP18006581 A JP 18006581A JP 18006581 A JP18006581 A JP 18006581A JP S5881300 A JPS5881300 A JP S5881300A
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gas
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ultra
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Akira Yoshino
明 吉野
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Daido Sanso Co Ltd
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    • F17STORING OR DISTRIBUTING GASES OR LIQUIDS
    • F17DPIPE-LINE SYSTEMS; PIPE-LINES
    • F17D1/00Pipe-line systems
    • F17D1/02Pipe-line systems for gases or vapours

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  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
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Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 この発明は、精製により超高純度化された水素。
窒素、酸素、アルゴン、ヘリウム等のガス体を超高純度
状態を保持させたまま輸送する超高純度ガス輸送方法に
関するものである。
超高純度ガス(気体)は、各方面に広く用いられている
が、特に半導体工業においては、その使用超高純度ガス
の純度が高くなるほど不良率が低減することが知られて
いる。したがって、半導体工業においては、超高純度ガ
スの純度を一層高め、それを超高純度状態を保持させた
まま製造現場まで輸送することに腐心している。この種
超高純度ガスの調製およびその輸送は、これまでm1図
のような装置により行われている。すなわち、低温容器
1より液化ガスを蒸発器2に送って気化させ。
調圧ユニット3で調圧したのちN製器4に入れて超高純
度化し、これを高度に清浄化された配管人によって半導
体製造設[5まで輸送することが行われている。この場
合、気化ガス、例えば窒素ガスの精製は、精製器4とし
て、活性炭およびモレキュラーシーブス等の吸着剤を内
蔵したものを用いて行うことが一般化している。これま
では、このような精製超高純度ガス(気体)を扱いやす
いように常温もしくは加熱された状態で高度清浄化配管
によって半導体製造設備にまで輸送していた。
この輸送の際、何らかの手違いで、不純ガスが高度清浄
化配管内に送られると、その配管が汚染されその回復(
清浄化)に非常な労力を要するため。
清浄化配管の入口にセンナを設け、不純ガスの流入を阻
止する体制が採られている。ところが、このように超高
純度ガスの輸送に細心の注意を払っても半導体製造設備
に到達す名ガスは、配管入口での純度を保持しておらず
、したがって、半導体製造の不良率が当初の見こみより
大幅に上まわるという事態が発生している。これまで、
この輸送過程におけるガスの純度低下の原因を究明し改
善を図るべく各種の試みがなされたが、いまだ満足しう
るような方法が見いだされてりないのが実情である。
本発明者は、を記ガスの純度低下の原因をつきとめるた
め一連の研究を重ねた結果、その原因は、高度清浄化配
管の管体内の吸蔵ガス(金属に吸着1した0zeHz*
Nz+R素化合物、水分)によることを見いだした。す
なわち、上記精製超高純度ガス(気体)は、常温もしく
は加熱された状態で高度清浄化配管によって輸送される
ため、輸送配管の管体内部の吸蔵ガスの分子運動(吸蔵
ガスがイオン化して存在する場合のイオンの振動運動も
含む)はその輸送によシ何ら阻害されない。そのため、
吸蔵ガスは、それ自身の分子運動によって徐々に管体の
内部から配管内面に移行し、そこから精製超高純度ガス
に混じり込むのである。そして、この配管内部の吸蔵ガ
スは配管の清浄化作業(酸洗い、真空吸引)では除去で
きず、また分子運動によって輸送中の高純度ガスに混じ
り込んでも、第2図に示すように、配管6の外面611
に接触している大気中より、混じり込んだ分の一部のガ
ス分の補給が矢印のようになされるため、吸蔵ガスによ
る汚染は配管6の清浄化にかかわらず生じそれが継続さ
れると考えられるのである。7は金属粒子である。′そ
こで本発明者は、さらに研究を重ねた結果、精製超高純
度ガスは、気体状態において、常温もしくは加熱状態で
輸送されるものというこれまでの技術常識を打破し、精
製超高純度ガスを超低温状(−50℃以下)で輸送する
ようにすると、配管の吸蔵ガスによる汚染が殆どなくな
ることを見いだし、この発明に到達した。
すなわち、この発明は、超高純度ガスを高度に清浄化さ
れた配管によって輸送する超高純度ガス輸送方法であっ
て、超高純度ガスを超低温状で輸送することをその要旨
とするものである。
つぎに、この発明をその一例にもとづいて説明する。
第3図はこの発明の一例の概略図である。すなわち、こ
の例は、容器、l/1から液化窒素ガス(超低il)を
精製器12に送)込んで液状の1まで精製し、得られる
超高純度液化窒素ガス(超高純度液体窒素)を高度$こ
清浄化された配管Bで輸送し、半導体製造設備13の手
前に設けられている蒸発器14で蒸発させて超高純度液
化窒素ガスを気化させ、半導体製造設備13&c窒素を
ガス状で供給するようにしている。ここで液化窒素ガス
の精製は、活性炭、モレキュラーシープス勢を用いる吸
着式精製器12内に液化窒素ガスを通すことによって行
われる。また、精製後の超高純度液化窒素ガスの輸送は
、酸洗い、真空吸引によ〕高度に清浄化された二重管B
を用いて行われ、外管内を真空にし、内管内に超高純度
液化窒素ガスを流すことにより行われる。このようζζ
、高度に清浄化された真空二重管を用いて超高純度液化
窒素ガスを輸送すると、かりに大気が外管を透過して内
部に侵入しても真空部に設けられている吸着剤の存在に
より透過ガスが吸着され、そのうえ内管が存在するため
、内管内まで到達しない。したがって、大気による超高
純度液化窒素ガスの汚染がtlぼ完全に阻止されるよう
になる。特に、真空二重管として、管の継合を第4図に
示すようなバイオネット継手方式で行っているものを用
いることが好ましい。すなわち、この継手方式は、一方
の真空二重管21の端部を、外管22を細径にすること
によりおす形部23にし、その細径外管22の根本部か
ら継手部24を立上がらせるとともにおす形部23の外
管22の先端に段部25を設け、その段部25に断面コ
字状のリング状弾性パツキン(一体物で切れ目がない)
26を、コ字状の開、放部を前方に向けて装着し、また
他方の真空二重管27の端部を、内管28を太径にする
ことによりめす形部29にし、その太径内管28の入口
部から継平部30を立上がらせるとともに、めす形部2
9の内管28の内奥部を先すげtr状のテーパー面31
にしている。そして、上記一方の真空二重管21のおす
形部23を他方の真空二重管27のめす形部29内に嵌
装し、継手部24.3’0どうしをO−リング32を介
して当接させるとともに、めす形部29のテーパー面3
1でリング状弾性パツキン26を押圧させ、おす形部2
!′c外管22とめす形部29の内管28との間の空隙
33内を気密状態にし、その状態で継手部24.30を
締付具(図示せず)で締付秒、−万および他方の真空二
重管21.27を継合するようになっている。
34はリング状弾性パツキン26の固定ねじ、35は一
方の真空二重管21の内管、36は他方の真空二重管2
7の外管である。
この継手方式は、めす形部29の内管28の先すほまり
状のテーパー面31″で1゛パおす形部23の外管22
の先端段部25のリング状弾性パツキン26を押圧して
上記空隙33をシールするため、空隙33の高さ勢の寸
法が正確k・出ていなくても、リング状弾性パツキン2
6に対するテーパー1ffillの抑圧状態があまり影
響を受けずシール状態が変わらない。そのうえ、□リン
グ状弾性パツキン26が一体物であり切れ目がないため
、高シール状態が実現される。したがって、この継手方
式は、施工精度にあまり影響されることなく、高シール
状態を保持しうるため、大気からの汚染を嫌う超高i度
ガスの輸送に用いると最適である。
なお、超高純度液化窒素ガスの蒸発器14による蒸発は
、熱交換式蒸発器を用いて行われる。この蒸発器として
は、■脱気処理され内部に金めつきが施されているもの
、もしくは、■二重殻になっており、内殻内を超高純度
低温磁化窒素ガスを通し、外殻にこの超高純度低温液化
窒素ガスと同種のガスであって気体状になっている窒素
ガスを封入し、このガスをヒータもしくは外気により加
熱して内殻を通る”超高純度低温液化窒素ガスを間接加
熱し熱交換させるようにしたものが用いられる。
このようにして、超低温状態で輸送され、蒸発器14で
蒸発されて気化された超高純度窒素ガスは、精製時とほ
ぼ同様の純度を保持しており、輸送中の純度低下が殆ど
みられない。これは、高純度窒素ガスを超低温状態で輸
送するため、輸送配管Bが冷されて配管B内部の吸蔵ガ
スの分子運動が常温時に比較して著しく小さくなり、常
温時のように、配管Bの管体内部より配管内面に移行し
て配管B内の超低温窒素ガスに混じり込むようなことが
なくなるためと考えられる。このように、配管B内部の
吸蔵ガスの移行が行われない結果、大気からの配管B内
部へのガス分の補給も当然なされない。したがって、輸
送を長期間に渡って行っても純度低下は全く生じなくな
るのである。
このような効果は、輸送すべきガス体が超高純度のとき
に極めて有効である。すなわち、超高純度ガス体につい
ては、配管B内の微量の吸蔵ガスが入り込んでも純度が
大きく下がるのであるが、ガス体の純度が低い場合には
微量の吸蔵ガス番とよる純度低下が軽微になるからであ
る。そのため、輸送すべきガス体としては、水分以外の
各不純分の含有量がそれぞれI PP”以下であり、水
分の含有蓋が2 PP”以下の超高純度のものであるこ
とが、効果を充分発揮させるために好ましい。
なお、上記の説明では、ガスとして窒素ガスを用いてい
るが、ガスはこれに限定されるものではない。また、輸
送するガスは液状に限るものではなく、超低温状であれ
ば気体状であってもよい。
さらに、超低温液化ガスの輸送用の配管は、真空二重管
に限定されるものではない。また、上記の説明では、液
化窒素ガスを直接精製しているが、これを一旦気化させ
気化状態で精製器に掛け、それを冷却機で冷却して超低
温液体にして輸送配管で輸送するようにしてもよい。
この発明は、以上のように、従来の概念を打破して超高
純度ガスを超低温状態で輸送するため、純度低下を殆ど
生じさせることなく輸送できる。
したがって、この発明を半導体の製造に応曵すると生産
効率の著しいと昇が期待できるのである。
つぎに、実施例について比較例と併せて説明する。
〔実施例〕
第3図に示すような装置を用い、液化窒素ガスを超低温
状態で高度清浄化配管を用いて輸送した。
この場合、高度清浄化配管として、長さ80mのステン
レス製真空二重管を用いた。この真空二重管は、外管の
内径が56.5■、内管の内径が18.4諷であり、外
管および内管に対して酸洗いを施したのちb  10−
2Torrに真空排気し、内管については窒′素ガスで
真空破壊したものである。そして、液化窒素ガス容器の
液化窒素ガスを精製器で精製し、超高純度液化窒素ガス
化(不純分である02をα1 ppm (容欺基準、以
下閾じ)、水分をl、 Qppm含有)シ、これを真空
二重管の内管内へ、流量1.331/sec 、 圧力
1.2〜1.5 Kf/sjt’ 送り 込+、真空二
重管に接続されている蒸発器で蒸発させた。
ついで、得られた窒素ガー、を1.分析(流体流し後1
00h後)したところ、不純分である02がQ、 l 
ppm 。
水分が1.0Wrnであ夛、輸送前と全く純度が同じで
あった。
〔比較例〕
を気化して精製し、この精製窒素ガスを高度清浄化配管
で輸送した。この高度清浄化配管は、−重管であって内
径18.4■のものを酸洗いしたのち、I Q−2To
rr  に真空排気し窒素ガスで真空破壊したものを用
いた。そして、この高度清浄化配管に、精製器で精製し
た気化状態の超高純度窒素ガス(不純分である02が0
−2 PP” を水分が1.0 ppm )を、常温下
において流量1.33 //sec を圧力1.2〜1
.5Kf/jで送り込み、出口から送り出された窒素ガ
スを分析(流体流し後100h後)したところ、不純分
である02が0.6 ppffjと3倍に増加しており
、水′分が3.4 ppmと3.4倍に増加していた。
【図面の簡単な説明】
第1図および第2図は従来例の説明図、第3図はこの発
明の詳細な説明図、第4図はその真空二重管の継手部の
縦断面図である。

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. (1)超高純度ガスを高度に清浄化された配管によって
    輸送する超高純度ガス輸送方法であって、超高純度ガス
    を超低温状で輸送することを特徴とする超高純度ガス輸
    送方法。
  2. (2)超高純度ガスが、水分以外の各不純分の含有量が
    それぞれ1 ppm以下であり、水分の含有蓋が2 P
    Pm以下のものである特許請求の範囲第1項記載の超高
    純度ガス輸送方法。
JP18006581A 1981-11-09 1981-11-09 超高純度ガス輸送方法 Granted JPS5881300A (ja)

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