JP2008525176A - 液体薬品を分配するためのシステム及び方法 - Google Patents

Abstract

本発明は、フラットスクリーンのための半導体又はエレクトロルミネッセンスダイオードを製造する工場において薬品を分配するためのシステムであって、液体製品を貯蔵するための手段と、これを分配及び使用するための手段とを具備し、液体製品は貯蔵手段から使用手段まで分配手段によって分配可能なシステムに関する。
【選択図】 図１

Description

本発明は、特には半導体を製造するための工場において、液体薬品を分配するためのシステム及びそのようなシステムを実行するためのプロセスに関する。

より詳細には、本発明は、前記液体製品を貯蔵するための手段と、前記液体製品を分配するための手段と、前記液体製品を使用するための手段とを具備し、液体が貯蔵手段から使用手段へと向けて分配手段を介して分配される、特には半導体を製造するための工場において液体薬品を分配するためのシステムに関する。

上述したような製造ユニットにおいて、多くのガス（気体の形態の）、多くのガス（液化された形態の）及び多くの液体薬品は、貯蔵タンクから使用位置へと、一般には３１６Ｌ又は３０４Ｌタイプステンレス鋼からなる配管、バルブ及び流量計などを介して分配される。これらガス及び液体の全ては、一般には、非常に厳格な基準に従って精製され、この精製の間に、全ての種類の不純物、特には金属不純物が除去される。使用される製品の特に厳しい不純物管理にも拘らず、異常な濃度のクロムの存在が、種々の使用位置で認められている。使用される製品及びそれらの（例えば、相互の及び／又は脱イオン水との）混合物の多数は、この異常な濃度の源泉を特定するアプリオリを、特には単一の汚染源又は複数の汚染源の存在を特定するアプリオリを困難にする。

多くの仮説を構築し、多くの方向で調査を実行した後に、このように提起された問題への解決法が最終的に見つけられている。

本発明に係るシステムは、アルコール及び／又は酸性タイプの液体を貯蔵するための手段を、これら製品を使用するための手段に接続するための分配手段を具備し、その少なくとも一部は、置換された又は未置換のポリエチレン、ポリプロピレン、ポリ弗化ビニリデン（ＰＶＤＦ）及びポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）、並びに、ＰＦＡ（パーフルオロアルコキシ）又はＭＦＡの一般名で知られており、酸素原子を介してパーフルオロアルキルタイプの側鎖を備えたポリテトラフルオロエチレンに特有の炭素−フッ素鎖を備えたテトラフルオロエチレンＣ₂Ｆ₂とパーフルオロアルキルビニルエーテル［Ｆ（ＣＦ₂）_mＣＦ₂ＯＣＦ＝ＣＦ₂］とのコポリマーからなる群より選択される無添加ポリマーからなるたことを特徴としている。

好ましくは、液体と直接に接触する液体分配手段は、その液体がアルコール又は酸であるときにはパーフルオロアルコキシタイプのポリマーからなるか、又は、特には３１６Ｌ又は３０４Ｌタイプのクロム鋼からなる。

或る代わりの形態によると、管タイプの液体分配手段は、ＰＦＡ管の周りに及び外側に設置される鋼管によって外装されるであろう。

提起された問題への更に良好な解答を得るために、本発明に係るシステムは、使用位置までの全ての貯蔵及び分配手段はＰＦＡからなることを特徴とする。

或る代わりの形態によると、これら種々のポリマーの機械的特性に依存し得るが、特には、貯蔵手段を無添加ポリプロピレン及び／又は無添加ポリエチレン製とし、分配手段をＰＦＡ及び／又はＭＦＡ製とし、栓及びバルブなどをＰＴＦＥ製とすることにより、これら種々のポリマーを組み合わせることが可能である。

用語「無添加ポリマー」は、着色剤又は他の添加剤（充填材）の添加なしに製造されたポリマーを意味すると理解されるべきである。勿論、他のポリマーも、本発明によると好適であるかも知れず、その適用範囲内にある。

これらポリマーが好適であるかを決定するためには、例えば、無添加ポリマーを用いて製造された容器内に分配されるべき液体（酸及びアルコールなど）を少なくとも３０時間の期間に亘って貯蔵することによって、この液体をポリマーに接触させるだけで十分である。液体中の金属、特には、クロム、鉄、ニッケル、モリブデン及び／又はコバルトなどの金属は、この貯蔵の前及びこの貯蔵の後に分析される。この材料は、これら金属の少なくとも１つの濃度の増加が１０体積％、好ましくは５体積％未満に留まっている場合には、満足の行くものであると見なされる。

また、ステンレス鋼からなる構成部品との接触時間が重要であるかも知れないことが見出されている。

このような理由で、本発明によると、パーフルオロアルコキシタイプのポリマーからなる配管におけるアルコール又は酸の平均流量は、所望の値未満の液体薬品中のクロム濃度を得るのに十分なままとすべきである。

特には、これは、分配回路がステンレス鋼からなる部品を備え、それと液体薬品とが長時間接触したままとなるかも知れない場合に特に重要である。

また、本発明によると、プラントの始動（又は再始動）の際にこのシステムを使用するためのプロセスを提供することが望ましいことが分かっている。

本発明によると、液体製品は、まず、配管の表面に存在していると想定されるどのような金属残留物（一般には、その製造プロセスに由来している）、特には、クロム、ニッケル、鉄、モリブデン又は鉄も一掃するように配管内で循環され、この液体製品は、ＰＦＡからなる分配手段の最初の始動の際に又はその少なくとも１つの部品を交換する際であって、汚染されていない液体製品をその使用位置まで流す前に廃棄される。

本発明は、図面を参照しながら与えられる以下の実施形態を用いてより良好に理解され、そこで、
図１は、３１６Ｌ鋼からなる管と２４時間接触させた後において分析された水（ＥＤＩ１及びＥＤＩ２など）及びイソプロピルアルコール（ＩＰＡ３及びＩＰＡ４など）の各種サンプルにおける鉄、マンガン及びクロムの濃度（ｐｐｔ）を示し、
図２は、図１のＩＰＡサンプルのクロムのみが有意な濃度を有している他のスケールでの表現を示し、
図３は、イソプロピルアルコールを各種管（滑らかな、溶接部を有している又は湾曲部を有しているＰＦＡ又はクロム鋼）と２４時間、４８時間又は７２時間接触させたサンプル中のクロム濃度の測定を示し、
図４は、３０４Ｌステンレス鋼からなる滑らかな管及び曲り管を用いたイソプロピルアルコール中のクロム濃度の時間の関数としての測定を示している。

比較例
以下の例が、各々が異なる複数の管からなる３つの系列について実行された。

第１の管の系列は、
− ＰＦＡからなる１つの管と、
− ３１６Ｌステンレス鋼からなり、１つは滑らかな直管であり、１つは曲り管であり、１つは１つの溶接部を有している管であり、１つは２つの溶接部を有している管であり、１つは保護ガスなしで生成された２つの溶接部（オービタル溶接）を有している管である５つの管と
で構成されている。

第２の管の系列は、３０４Ｌステンレス鋼からなり、１つは直管（２１ｃｍ）であり、１つは曲り管であり、１つは２つの溶接部を有している直管である４つの管で構成されている。

第３の管の系列は、３１６ステンレス鋼からなり、１つは直管であり、１つは１つの溶接部を有している直管であり、１つは２つの溶接部を有している直管であり、１つは保護ガスなしの２つの溶接部を有している直管である４つの管で構成されている。

それらパイプは、２．５４ｃｍの呼び径（内径：２２．１ｍｍ）と３００ｍｍの有効長とを有している。

それら管の溶接部及び湾曲部は、ＡＬＥＳによって生成された。

それら金属管には、それらの底部に、ステンレス鋼からなる栓が取り付けられている（２つの環を介した取り付け）。それら管は、上部で非気密性のプラスチック栓によって塞がれている（この栓は、管内に存在している液体とは接触していない）。

ＰＦＡ管は、その底部にＰＦＡシールを有している。その上部は、鋼管と同様に塞がれている。

標本から汚染物質を除去するために、それら管は以下の方法：
− 脱イオン水（ＥＤＩ）流のもとでの２４時間に亘るすすぎ、
− イソプロピルアルコール（スタティックモード）を用いた２４時間に亘るすすぎ、
− 脱イオン水を用いた再度のすすぎ
で清浄化される。

それら管は、その例の期間に亘り、層流フードのもと（クラス１００）、２１℃（±２℃）の温度で貯蔵される。

抜き取りの際、管の内容物は、液体を均質化するためにフラスコ中へとデカントされ、このフラスコから分析に必要な量が抜き取られ、残りは処分される。

各抜き取り時に、管は、脱イオン水又はイソプロピルアルコールを用いて１回すすがれ、次いで、対応の液体で再度満たされる。

金属の分析は、実体がアルゴンプラズマ中でイオン化されるＩＣＰ−ＭＳ（誘導結合プラズマ質量分析）型の質量分析器で実行され、次いで、質量の関数としての元素の検出が実行された。検出限界は、平均で、脱イオン水中では１０ｐｐｔであり、イソプロピルアルコール中では５０ｐｐｔである。結果の精度は、脱イオン水の場合には１０％であり、イソプロピルアルコールの場合には３０％である。以下の結果は、各抜き取りで採取した３つのサンプルの平均である。

系列１に関して得られた結果：
第１の管の系列は、研究の基礎であって、多数の測定点が実行された。第２の系列は、３０４Ｌ鋼に関する脱イオン水中での２点とイソプロピルアルコール中での３点とを含んでいる。第３の系列は、３１６Ｌ鋼に関する脱イオン水中での２点とイソプロピルアルコール中での３点とを含んでおり、第１の系列の結果を裏付けている。

それら結果は、
液体／管の２４時間に亘る接触について報告された各元素の濃度（ｐｐｔ＝ナノグラム／キログラム又は脱イオン水の場合はｎｇ／リットル）として表現されている。管の容積は、第２系列の直管（＃８３ｍｌ±５ｍｌ）を除き、１２５ｍｌ（±５ｍｌ）のオーダである。

脱イオン水中での最初の結果は、図１に示されている（３１６Ｌ鋼管）。それらは、清浄化フェーズ後における管／液体接触の最初の日に相当している。最も重要な汚染物質は、鉄、マンガン及びニッケルである。濃度レベルは管の性質（溶接及び湾曲など）に応じて変化し、この濃度は時間の関数として低下し、クロムは脱イオン水中では有意な程度で現れないことが分かった。図１において、ＥＤＩは脱イオン水を意味しており、ＥＤＩ１は２４時間後の脱イオン水のサンプル、ＥＤＩ２は、ＥＤＩ１を廃棄後、洗浄等を行い、清浄な脱イオン水で満たし、２４時間（２４時間乃至４８時間）に亘って接触させたサンプル、・・・等である。

イソプロピルアルコールのサンプルの同様の表記ＩＰＡ（ＩＰＡ３及びＩＰＡ４など）が、同じ意味で用いられている。

図２では、脱イオン水のイソプロピルアルコールによる置換は、クロムによる汚染における強力なすすぎを明らかにしている。クロム濃度は、時間が経つにつれて、ほぼ１００ｐｐｔで安定化している。クロムのみが、目立った濃度を示している。

図３のヒストグラム（これは、２４時間、４８時間及び７２時間後におけるイソプロピルアルコール中のクロム濃度を表している）は、ＰＦＡ管を用いるとイソプロピルアルコール中に放出されるクロムの濃度は無視でき、結局は、ステンレス鋼間では、湾曲している場合にはクロム濃度が最も高いものの、滑らかであるか、溶接部を有しているか、湾曲しているかに拘らず、違いは殆どないことを示している。

図４のダイアグラムは、３０４Ｌステンレス鋼からなる管を用いて液体と接触させた後におけるイソプロピルアルコール中のクロム濃度の経時変化を示している。２５日間の暴露後の滑らかな管についてのクロムの上昇は、説明できないままである。ステンレス管のサンプルによって行われる処理は汚染に小さな影響しか与えないことが分かった。

系列２及び３に関して得られた結果：
それらは、系列１に関して得られた結果を裏付けている。そこでは、サンプルの脱イオン水への暴露は、鉄、マンガン及びクロムの順で減少する有意な汚染をもたらすことが観測されている。それらのオーダは、以下のように、
脱イオン水中では、
Ｆｅ：５０００乃至５５０００ｐｐｔ、
Ｍｎ：１０００乃至３５０００ｐｐｔ、
Ｃｒ：１００乃至１０００ｐｐｔ
である。

結論として、これら比較試験は、
− ステンレス鋼（３０４又は３１６Ｌ）からなる全ての管は、それらの処理が何であろうとも、管と接触させると、イソプロピルアルコール中でのクロム濃度の有意な増加をもたらし、
− ＰＦＡ（ポリフルオロアルコキシ）からなる管は、管と接触させても、イソプロピルアルコール中でのクロム濃度の非常に僅かな増加しかもたらさないことを示している。このクロム濃度の増加は、これら管の製造に使用される押出ダイの磨耗によって説明され得る。

３１６Ｌ鋼からなる管と２４時間接触させた後において分析された水（ＥＤＩ１及びＥＤＩ２など）及びイソプロピルアルコール（ＩＰＡ３及びＩＰＡ４など）の各種サンプルにおける鉄、マンガン及びクロムの濃度（ｐｐｔ）を示す図。 図１のＩＰＡサンプルのクロムのみが有意な濃度を有している他のスケールでの表現を示す図。 イソプロピルアルコールを各種管（滑らかな、溶接部を有している又は湾曲部を有しているＰＦＡ又はクロム鋼）と２４時間、４８時間又は７２時間接触させたサンプル中のクロム濃度の測定を示す図。 ３０４Ｌステンレス鋼からなる滑らかな管及び曲り管を用いたイソプロピルアルコール中のクロム濃度の時間の関数としての測定を示す図。

Claims (5)

1. フラットスクリーンのための半導体又はエレクトロルミネッセンスダイオードを製造する工場において薬品を分配するためのシステムであって、前記液体製品を貯蔵するための手段と、前記液体製品を分配するための手段と、前記液体製品を使用するための手段とを具備し、前記液体は前記貯蔵手段から前記使用手段へ向けて前記分配手段を介して分配されるシステムにおいて、アルコール及び／又は酸性タイプの液体を貯蔵するための手段を、これら製品を使用するための手段に接続するための分配手段を具備し、その少なくとも一部は、置換された又は未置換のポリエチレン、ポリプロピレン、ポリ弗化ビニリデン（ＰＶＤＦ）及びポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）、並びに、ＰＦＡ（パーフルオロアルコキシ）又はＭＦＡの一般名で知られており、酸素原子を介してパーフルオロアルキルタイプの側鎖を備えたポリテトラフルオロエチレンに特有の炭素−フッ素鎖を備えたテトラフルオロエチレンＣ₂Ｆ₂とパーフルオロアルキルビニルエーテル［Ｆ（ＣＦ₂）_mＣＦ₂ＯＣＦ＝ＣＦ₂］とのコポリマーからなる群より選択される無添加ポリマーからなることを特徴とするシステム。
2. 請求項１に記載のシステムであって、前記液体と直接に接触する前記液体分配手段は、前記液体がアルコール又は酸である場合にはパーフルオロアルコキシタイプのポリマーからなるか、又は、クロム鋼、特には３１６Ｌ又は３０４Ｌタイプのクロム鋼からなることを特徴とするシステム。
3. 請求項１及び２に記載のシステムであって、使用位置までの全ての貯蔵及び分配手段はＰＦＡからなることを特徴とするシステム。
4. 請求項１乃至３の何れか１項に記載のシステムであって、パーフルオロアルコキシタイプのポリマーからなる配管中におけるアルコール又は酸の平均流量を、所望の値未満の液体薬品中のクロム濃度を得るのに十分なままとすることを特徴とするシステム。
5. 請求項１乃至４のいずれか１項に記載のシステムを実行するための方法であって、前記液体製品が、まず、配管の表面にその製造の際に存在していると想定されるどのような金属残留物、特には、クロム、ニッケル、鉄、モリブデン又は鉄も一掃するように配管内で循環され、この液体製品は、汚染されていない液体製品をその使用位置まで流す前に廃棄されることを特徴とする方法。

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