JP2009154505A - 樹脂配管 - Google Patents

Abstract

【課題】外層にナイロンを含む３層構造の樹脂チューブは、フッ酸等、薬液雰囲気では使用できない。フッ酸等薬液雰囲気で使用でる樹脂配管を提供する。
【解決手段】フッ素樹脂によって形成された内層１２とナイロンによって形成された中間層１４を備え、ナイロン層１４を、フッ素樹脂によって形成された最外層１８により被覆した樹脂配管１０を得る。さらに内層１２と前記中間層とは、接着剤層１６によって接着されている樹脂配管１０とする。
【選択図】図１

Description

本発明は、超純水（ＵＰＷ）、薬液等の液体輸送ラインだけでなく、フッ酸等の過酷な雰囲気中においても使用できる樹脂配管に関する。

一般に、半導体装置、液晶表示装置等を製造する場合、各種薬液等のほか、超純水（ＵＰＷ）（水素またはオゾンを含む超純水、所謂、水素水・オゾン水を含む）が、樹脂配管を通して輸送、供給されることが多い。このように、半導体装置等の製造の際に超純水が用いられる理由は、洗浄工程等に使用される水中に酸素が溶存酸素の形で多量に含まれていると、当該溶存酸素により自然酸化膜が形成されるためである。また、最近では、超純水を用いた場合にも、同様に自然酸化膜が形成されることが指摘されており、超純水中の酸素、パーティクル、金属成分を徹底的に除去することが行われている。

例えば、シリコン結晶を用いて半導体装置を形成する場合、酸素と水が共存していると、シリコン表面に自然酸化膜(SiOx)が形成される。特に、水溶液中に酸素が含まれると表面が酸化されるとともにシリコン表面がエッチングされ、表面マイクロラフネスが増加することも指摘されている。

近年、Si(100)結晶表面より、PMOSFETの電流駆動能力が大きいSi(110)結晶表面が注目されているが、この表面は、Si(100)表面に比べても水溶液中でのエッチングが激しい。このため、通常、Si表面の洗浄は、水溶液を用いたウェット洗浄が行われるが、その場合、水溶液中に酸素を混入させないことが必要である。

特願２００４-２９９８０８（特許文献１）は、半導体製造装置、液晶製造装置等に使用される配管として、フッ素樹脂を２層に積層したフッ素樹脂２重チューブを開示している。特許文献１で開示されたフッ素樹脂２重チューブは、内側層チューブと外側層チューブとを備え、内側層チューブは、耐食性、耐薬品性に優れたフッ素樹脂（例えば、テトラフルオロエチレン-パーフルオロアルキルビニルエーテル共重合体（ＰＦＡ）、テトラフルオロエチレン-ヘキサフルオロプロピレン共重合体（ＦＥＰ）、または、テトラフルオロエチレン-エチレン共重合体（ＥＴＦＥ）)によって構成され、他方、外側層チューブは、ガスの透過を抑制できるフッ素樹脂（例えば、ポリフッ化ビニリデン（ＰＶＤＦ）)によって構成されており、内側層チューブと外側層チューブとは溶着された構成を有している。

特許文献１に示されたフッ素樹脂２重チューブは、優れた耐食性、耐薬品性、及び、ガス非透過性を有すると共に、内側層チューブと外側層チューブとを強固に接合できると云う利点を備えている。

本発明者等は、先に特願２００７−３５７７９号（特許文献２）において、ＰＦＡによって形成された内層と、ナイロンによって形成された外層とを備えた樹脂配管を提案した。

特願２００４−２９９８０８号 特願２００７−３５７７９号

特許文献１は、内側層チューブと外側層チューブとの間の剥離強度が３．０Ｎ／ｃｍ以上であるフッ素樹脂２重チューブを開示している。更に、特許文献１は、酸素透過量及び酸素透過係数を規定し、これら酸素透過量及び酸素透過係数を低下できることも指摘している。

特許文献１によれば、内側層チューブと外側層チューブとして、それぞれ、ＰＦＡ層及びＰＶＤＦ層を備えたフッ素２重チューブは、両層間に親水化処理を施さない場合、０．１３５(grams・mil/100in²・24hr・atm)の酸素透過係数を示し、他方、両層間に親水化処理を施した場合、０．０２５(grams・mil/100in²・24hr・atm)の酸素透過係数を示すことが開示されている。

しかしながら、特許文献１に示されたように、外側層チューブとしてＰＶＤＦを使用した場合、ＰＶＤＦは柔軟性を有していないため、直線的な配管には適していても、種々の形状に曲折して配管する場合には、不向きであると云う欠点がある。

一方、特許文献２は半導体製造装置、液晶製造装置等で要求される酸素透過量、酸素透過係数、及び、可撓性を備えた樹脂配管を開示している。この樹脂配管は超純水（ＵＰＷ）、薬液等を液体輸送するラインに適している。ここで、半導体製造装置、液晶製造装置等では、単に、液体輸送ラインを樹脂配管によって構成するだけでなく、フッ酸等の薬液に晒される部分にも配管される場合がある。このような部分に、特許文献２に開示された樹脂配管を使用した場合、外層を構成するナイロンはフッ酸等の薬品に弱く、薬品によっては溶け出してしまうと云う欠点がある。

本発明の目的は、各種の薬品に晒される雰囲気でも使用できる樹脂配管を提供することである。

本発明の他の目的は、半導体製造装置、液晶製造装置等で要求される酸素透過量、酸素透過係数、及び、可撓性を備えると共に、耐薬品性をも備えた樹脂配管を提供することである。

本発明の更に他の目的は、１０ｐｐｂ以下の溶存酸素量を達成できるように５×１０^６（個・ｃｍ／ｃｍ^２ｓｅｃＰａ）以下の酸素透過係数を維持できる樹脂配管を提供することである。

本発明の第１の態様によれば、フッ素樹脂によって形成された内層と、当該内層上に配置され、ナイロンによって形成された中間層とを備え、前記中間層上に、更に、フッ素樹脂によって形成された最外層とを含むことを特徴とする樹脂配管が得られる。

本発明の第２の態様によれば、第１の態様において、前記内層と前記最外層のフッ素樹脂は同一のフッ素樹脂であることを特徴とする樹脂配管が得られる。

本発明の第３の態様によれば、第２の態様において、前記内層と前記最外層のフッ素樹脂は、四フッ化エチレン・パーフルオロアルコキシエチレン共重合体樹脂（ＰＦＡ）であることを特徴とする樹脂配管が得られる。

本発明の第４の態様によれば、第１〜３の態様のいずれかにおいて、前記ナイロンはナイロン６又はナイロン６とナイロン１２の共重合体であることを特徴とする樹脂配管が得られる。

本発明の第５の態様によれば、第１〜４の態様のいずれかにおいて、前記内層と前記中間層とは、接着剤層によって接着されていることを特徴とする樹脂配管が得られる。

本発明の第６の態様によれば、第５の態様において、前記接着剤層はフッ素系接着剤層であることを特徴とする樹脂配管が得られる。

本発明の第７の態様によれば、第１〜６の態様のいずれかにおいて、前記最外層を形成するフッ素樹脂は前記中間層のナイロン上に接着剤を介することなく被覆されていることを特徴とする樹脂配管が得られる。

本発明によれば、フッ酸等に晒されるような過酷な雰囲気においても外部的に溶け出すことなく、且つ、輸送される内部の超純水等にも影響を与えない樹脂配管が得られる。即ち、雰囲気中に含まれるフッ酸等の薬液が透過するのを抑制できるだけでなく、配管内の液体が配管外へ透過するのを抑制できる樹脂配管が得られる。

また、図１を参照すると、本発明の第１の実施形態に係る樹脂配管は、４層構造を有する樹脂配管１０であり、図示された樹脂配管１０は、フッ素樹脂によって形成された内層１２、ナイロンによって形成された中間層１４、内層１２と中間層１４との間に設けられた接着剤層１６、及び、フッ素樹脂によって形成された最外層１８とによって構成されている。

図示された樹脂配管の内層１２を形成するフッ素樹脂は、ＰＦＡ（テトラフルオロエチレン-パーフルオロアルキルビニルエーテル共重合体）であり、また、最外層１８を形成するフッ素樹脂もＰＦＡであることが望ましい。更に中間層１４を形成するナイロンはナイロン６、又は、ナイロン６とナイロン１２との共重合体であることが望ましく、且つ、接着剤層１６はフッ素系接着剤によって形成することが好ましい。

具体的な樹脂配管１０の例としては、ＰＦＡによって形成された厚さ０．２ｍｍの内層１２、フッ素系接着剤によって形成された厚さ０．１ｍｍの接着剤層１６、ナイロンによって形成された厚さ０．７ｍｍの中間層１４、及び、ＰＦＡ層によって形成された厚さ０．１ｍｍの最外層１８を備えた樹脂配管を上げることができる。

このように、内層１２は、超純水、その他の薬液、気体に対して不活性で耐久性に優れたフッ素樹脂であるＰＦＡによって形成され、他方、最外層１８もＰＦＡによって形成されている。この構成によれば、当該樹脂配管がフッ酸等の薬液に晒されるような過酷な雰囲気内に配置されても、最外層１８が薬液によって侵食されることはないし、且つ、内層１２が薬液によって侵食されることもない。

また、ナイロンによって形成された中間層１４をＰＦＡの内層１２上に接着剤層１６により接着することによって、外部からの酸素透過量及び酸素の透過係数を低減させることができた。

更に、図示された例では、最外層１８を形成するＰＦＡ層は接着剤を介することなく、中間層１４上に被覆されている。

図２を参照して、図１に示された４層構造の樹脂配管１０の製造方法を説明する。ここでは、内層１２、接着剤層１６、及び、中間層１４によって構成される３層構造の樹脂チューブ２０は、通常の手法を用いて既に製作されているものとする。３層構造の樹脂チューブ２０は図２に示されたクロスヘッドダイ２２の後部から送り込まれ、図の矢印方向（即ち、右方向）に引き出されている。

一方、図示されたクロスヘッドダイ２２には、送り方向に対して直角方向から、フッ素樹脂（ここでは、ＰＦＡ）がノズル２４を介して押し出され、押し出されたＰＦＡチューブ２６は樹脂チューブ２０と共に送り方向に引き出され、樹脂チューブ２０上にＰＦＡ層が被着される。この結果、図１に示された最外層１８を備えた４層構造の樹脂配管１０が得られる。

次に、図３を参照して、本発明に係る樹脂配管の透過係数を測定する測定系について説明する。図３に示すように、サンプルチューブ３３としてセットされた４層構造の樹脂配管に、脱気フィルタ（図示せず）を介して超純水（ＵＰＷ）（脱気ＵＰＷ）を供給する。図示された測定系において、サンプルチューブ３０に対するガスの透過は、ガスとサンプルチューブ３０の接触面積、接触時間、圧力、温度に比例して増加し、厚さに反比例する。したがって、単位時間、単位圧力、単位厚さ当たりの透過量（透過係数）は、以下の式（１）により算出した。

透過係数＝
（透過物質の量×サンプルの厚さ）／（サンプルの面積×接触時間×透過物質の圧力差）＝（個・ｃｍ）／（ｃｍ^２・ｓｅｃ・Ｐａ） （１）

図３に示された測定系を用いて測定した結果、４層構造の本発明に係る樹脂配管は、最外層を有しない３層構造の樹脂配管と同等の酸素透過係数（１．３×１０^５（個・ｃｍ）／（ｃｍ^２・ｓｅｃ・Ｐａ））を有することが判明した。更に、２４時間経過後の溶存酸素濃度は０．６ｐｐｂ以下であることも判った。

上に述べた実施形態では、ナイロンとＰＦＡとの組み合わせたチューブについてのみ説明したが、ナイロン又はＰＶＤＦと、他のフッ素樹脂、例えば、ETFE、PTFE、PVDC、FEP等とを組み合わせることができる。この場合、内層として、アルカリ性水溶液、酸性水溶液、中性水溶液、有機溶剤のいずれかに対して耐性を示す材料を用いることが好ましい。

本発明に係るチューブは、容器間の配管に適用できるだけでなく、薬液供給用、超純水輸送用等以外の半導体製造装置、液晶製造装置内の配管等、薬液に晒される雰囲気の配管にも適用できる。

本発明に係る第１の実施形態に係る樹脂配管を説明するための断面図である。 図１に示された樹脂配管を製造する方法を説明する概略図である。 本発明に係る樹脂配管の特性を測定する測定系を説明する図である。

符号の説明

１０ 樹脂配管
１２ 内層
１４ 中間層
１６ 接着剤層
１８ 最外層
２０ ３層構造の樹脂チューブ
２２ クロスヘッドダイ
２４ ノズル
２６ ＰＦＡチューブ
３０ サンプルチューブ

Claims (7)

1. フッ素樹脂によって形成された内層と、当該内層上に配置され、ナイロンによって形成された中間層とを備え、前記中間層上に、更に、フッ素樹脂によって形成された最外層とを含むことを特徴とする樹脂配管。
2. 請求項１において、前記内層と前記最外層のフッ素樹脂は同一のフッ素樹脂であることを特徴とする樹脂配管。
3. 請求項２において、前記内層と前記最外層のフッ素樹脂は、四フッ化エチレン・パーフルオロアルコキシエチレン共重合体樹脂（ＰＦＡ）であることを特徴とする樹脂配管。
4. 請求項１〜３のいずれかにおいて、前記ナイロンはナイロン６又はナイロン６とナイロン１２の共重合体であることを特徴とする樹脂配管。
5. 請求項１〜４のいずれかにおいて、前記内層と前記中間層とは、接着剤層によって接着されていることを特徴とする樹脂配管。
6. 請求項５において、前記接着剤層はフッ素系接着剤層であることを特徴とする樹脂配管。
7. 請求項１〜６のいずれかにおいて、前記最外層を形成するフッ素樹脂は前記中間層のナイロン上に接着剤を介することなく被覆されていることを特徴とする樹脂配管。

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