JP2814062B2 - 窒素ガス供給設備 - Google Patents

窒素ガス供給設備

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JP2814062B2 JP7001125A JP112595A JP2814062B2 JP 2814062 B2 JP2814062 B2 JP 2814062B2 JP 7001125 A JP7001125 A JP 7001125A JP 112595 A JP112595 A JP 112595A JP 2814062 B2 JP2814062 B2 JP 2814062B2
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Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、窒素ガス供給設備に関
し、詳しくは、半導体製造工程におけるプロセス装置及
び搬送装置に窒素ガスを供給する設備に関する。
【０００２】
【従来の技術】半導体製造分野では、多量の窒素ガスを
消費するため、近年は、製造設備の近くに深冷分離装置
等の窒素ガス発生手段を設置し、該窒素ガス発生手段で
発生した窒素ガスを各部に供給するようにしている。
【０００３】図２は、プロセス装置１と窒素ガストンネ
ル式ウエハ搬送装置（以下、単に搬送装置という）２と
に窒素ガスを供給する従来の窒素ガス供給設備の一例を
示すものであって、窒素ガス発生手段には、半導体用窒
素ガスとして好適な高純度窒素ガスを比較的容易に得る
ことができる深冷分離装置３が用いられている。
【０００４】圧縮・精製されて経路４から深冷分離装置
３に導入された原料空気は、熱交換器５で冷却されて精
留塔６に導入され、周知の液化精留操作により窒素ガス
を発生する。この窒素ガスは、熱交換器５で常温程度に
なった後、経路７から経路７ａ，７ｂを介して前記プロ
セス装置１及び搬送装置２に供給される。
【０００５】前記プロセス装置１は、半導体製品を製造
するための装置であり、通常は、真空ポンプ８に連設さ
れており、大気圧より低い状態でウエハを処理してい
る。このプロセス装置１における窒素ガスの消費量は、
装置の稼働状態により変動するが、一方、深冷分離装置
３は、装置の安定運転のため、窒素ガス発生量を一定に
して運転することが好ましい。このため、深冷分離装置
３からプロセス装置１に供給される窒素ガスは、プロセ
ス装置１の稼働状態によって供給過剰になったり、供給
不足になったりする。そこで、供給過剰のときには、窒
素ガスを液化して液化窒素貯槽９に貯留し、供給不足時
には、液化窒素貯槽９内の液化窒素をガス化して経路７
ａに導入し、プロセス装置１に供給するようにしてい
る。
【０００６】一方、前記搬送装置２は、箱型のトンネル
内を上下に区画するように多孔板を設置し、多孔板の下
方に窒素ガスを供給して多孔板の各孔から所定方向に窒
素ガスを噴出させることにより、多孔板上に置かれるウ
エハを浮遊させながら搬送するように構成したものであ
る。
【０００７】搬送装置２のトンネル内に供給された窒素
ガスは、ウエハの搬送に用いられるだけでなく、前記多
孔板から噴出した際にウエハに接触し、ウエハの清浄度
を保持する作用も行う。すなわち、ウエハに接触した窒
素ガスは、ウエハ表面を水分，ハイドロカーボンから保
護する。なお、搬送装置２を構成するトンネル部材から
脱ガスがある場合には、脱ガスはウエハを汚染する原因
となるが、脱ガスも前記窒素ガスに同伴されて除去され
る。
【０００８】前記プロセス装置１と搬送装置２とは、ウ
エハ受け渡しのため、ゲート弁１０を介して連設してお
り、必要なときにゲート弁１０を開いて搬送装置２のト
ンネル内を搬送されるウエハを、真空チャック装置等の
適宜な取出し手段によりプロセス装置１内に取り込む。
なお、プロセス装置１で処理されたウエハを搬送装置２
内に戻すこともある。また、ウエハ受け渡し時以外は、
ゲート弁１０は閉じられている。
【０００９】搬送装置２には、前述のように、深冷分離
装置３から窒素ガスが供給されるが、搬送装置２のトン
ネル入口側から供給された窒素ガスは、トンネル内の前
記多孔板から吹き出した後、トンネル出口側から経路１
１に排出され、精製器１２で精製された後、前記熱交換
器５で冷却されて前記精留塔６に直接導入される。前記
精製器１２では、搬送装置２からの排出窒素ガス中に含
まれる水分やハイドロカーボンが除去される。
【００１０】このように、搬送装置２で使用した窒素ガ
スを再び深冷分離装置３に戻して精製後に再使用するよ
うにしているため、搬送装置２では、窒素ガスはほとん
ど消費されることはなく、ただ、搬送装置２とプロセス
装置１との間でウエハの受け渡しのためにゲート弁１０
を開いた際に、低圧で運転されているプロセス装置１側
に流出する分の窒素ガスが消費されるだけである。
【００１１】したがって、深冷分離装置３では、プロセ
ス装置１で消費される分の窒素ガスと、ゲート弁１０を
開いたときに搬送装置２からプロセス装置１に流出する
分の窒素ガスとを、新たに発生させればよいことにな
る。
【００１２】
【発明が解決しようとする課題】ところが、上記従来の
窒素ガス供給設備では、深冷分離装置３で発生した窒素
ガスをプロセス装置１と搬送装置２との両方に供給する
とともに、搬送装置２に供給した窒素ガスの排ガスを、
精製器１２を介して深冷分離装置３の精留塔６に戻すよ
うにしているため、精留塔６は、上記新たに発生させる
窒素ガス量に加えて、搬送装置２から戻ってきた窒素ガ
スも処理しなければならないことになる。そして、プロ
セス装置１で消費する窒素ガス量に比べて搬送装置２で
循環使用する窒素ガス量が大量である場合が多い。
【００１３】例えば、具体的な例では、プロセス装置１
での窒素ガス消費量を６０００ｍ3／ｈ，搬送装置２を
流れる窒素ガス量を２４０００ｍ3 ／ｈ，ゲート弁１０
からの流出量を１ｍ3 ／ｈとした場合、実際に消費され
る窒素ガス量は６００１ｍ3／ｈであり、深冷分離装置
３では６００１ｍ3 ／ｈの窒素ガスを新たに発生させれ
ばよいにも拘らず、搬送装置２を流れる２４０００ｍ3
／ｈの窒素ガスのほとんどが精留塔６に戻ってくるた
め、精留塔６の大きさとしては、約３００００ｍ3 ／ｈ
の窒素ガスを発生させるのに必要なサイズにしなければ
ならなかった。
【００１４】また、プロセス装置１においては、全ての
不純物を０．１ｐｐｂ以下にすることが要求されている
のに対して、搬送系では、厳しくても水分及びハイドロ
カーボンが１ｐｐｂ程度含まれていてもよいが、上記従
来設備では、一つの深冷分離装置３からプロセス装置１
と搬送装置２との両方に供給しているので、供給する窒
素ガスの純度は、プロセス装置１に対応するレベルにす
る必要があった。深冷分離装置３で上記のような極めて
高純度の窒素を発生させるためには、排ガスの量が多く
なり、深冷分離装置３は、益々大型化することになる。
これに対し、搬送装置２には過剰純度の窒素ガスが供給
されることになる。
【００１５】そこで本発明は、プロセス装置及び搬送装
置に必要十分な量と純度の窒素ガスを効率良く供給する
ことができる窒素ガス供給設備を提供することを目的と
している。
【００１６】
【課題を解決するための手段】上記した目的を達成する
ため、本発明の窒素ガス供給設備は、ウエハに所定の処
理を行うプロセス装置と、該プロセス装置にウエハを搬
送する窒素ガストンネル式ウエハ搬送装置とがゲート弁
を介して連設された窒素ガス使用装置に窒素ガスを供給
する設備であって、窒素ガス発生手段で得た窒素ガスを
前記プロセス装置に供給する経路と、前記窒素ガストン
ネル式ウエハ搬送装置の出口部と入口部とを精製器を介
して連通させた窒素ガスの循環経路とを設けるととも
に、窒素貯槽から前記循環経路に窒素ガスを補給する経
路を設けたことを特徴としている。
【００１７】さらに、本発明は、上記構成において、前
記循環経路に窒素ガスを補給する経路は、前記精製器出
口側の循環経路の圧力に応じて窒素ガス補給量を調節す
る調節弁を備えていること、また、前記精製器が深冷分
離式精製器であることを特徴としている。
【００１８】
【作 用】上記構成によれば、窒素ガス発生手段は、プ
ロセス装置に供給する窒素ガスの量に応じたサイズにす
ることができるので、従来よりも小形化できる。また、
搬送装置に過剰品質の窒素ガスを供給する無駄もなくな
る。なお、窒素ガス発生手段としては、プロセス装置に
必要な高純度の窒素ガスを比較的容易に得られる深冷分
離装置が好適であるが、他の窒素発生手段、例えばＰＳ
Ａ式，膜分離式等を用いることもできる。
【００１９】また、窒素ガスの循環経路に設ける精製器
は、搬送装置に必要な窒素ガス純度を得られる能力を有
していればよく、プロセス装置に供給するような高純度
窒素ガスを得るための精製器に比べて簡略化することが
できる。さらに、搬送装置からゲート弁を通して消費さ
れる窒素ガスの補給は、上記窒素ガス発生手段で発生し
た窒素の一部を窒素貯槽に貯留し、これを利用すること
により容易に行うことができる。
【００２０】しかも、窒素ガスを補給する経路に調節弁
を設けることにより、所要量の窒素ガスを無駄無く循環
経路に導入することができる。また、精製器に深冷分離
式精製器を用いることにより、水分やハイドロカーボン
を十分に、かつ、容易に除去することができる。
【００２１】
【実施例】以下、本発明を、図１に示す一実施例に基づ
いてさらに詳細に説明する。本実施例に示す窒素ガス供
給設備は、前記同様に、ゲート弁１０を介して連設した
プロセス装置１と搬送装置（窒素ガストンネル式ウエハ
搬送装置）２とに窒素ガスを供給するものである。な
お、図では搬送装置２には、プロセス装置１が１つだけ
接続されているが、実際の装置では、通常、複数のプロ
セス装置１が接続されている。
【００２２】プロセス装置１及びゲート弁１０を通して
消費される窒素ガスを新たに発生するための手段として
は、プロセス装置１に必要な高純度の窒素ガスを比較的
容易に得られる深冷分離装置２１が設けられており、該
深冷分離装置２１で発生した高純度の窒素ガスは、その
大部分が経路２２を通ってプロセス装置１に供給され、
一部の窒素ガスは、液化されて液化窒素貯槽２３内に貯
留される。
【００２３】一方、搬送装置２には、出口部２４と入口
部２５とを精製器２６を介して連通させた窒素ガスの循
環経路２７が設けられており、トンネルの出口部２４か
ら排出された排窒素ガスは、精製器２６により精製され
て搬送装置２に循環するよう構成されている。
【００２４】上記精製器２６は、熱交換器２８，精留塔
２９等を備えた深冷分離式精製器であって、液化精留操
作により窒素ガスと不純物とを分離し、搬送装置２に必
要な純度に窒素ガスを精製する。なお、他の吸着精製器
や膜式精製器等を用いることも可能であるが、排窒素ガ
ス中に含まれる水分，ハイドロカーボン等を効率良く除
去するためには、深冷分離式精製器が好適である。
【００２５】また、前記液化窒素貯槽２３には、プロセ
ス装置１の稼働状態によって深冷分離装置２１からプロ
セス装置１に供給する窒素ガス量が不足するときに、該
液化窒素貯槽２３内の液化窒素をガス化してプロセス装
置１に供給する経路３０が設けられるとともに、ゲート
弁１０を開いた際に搬送装置２からプロセス装置１側に
流出する窒素ガス等、循環経路２７から流出する窒素ガ
ス量に応じて液化窒素貯槽２３内の液化窒素をガス化し
て循環経路２７に窒素ガスを補給する経路３１が設けら
れている。
【００２６】さらに、上記経路３１には、精製器２６の
出口側の循環経路２７の圧力に応じて窒素ガス補給量を
調節する流量調節弁３２と、循環経路２７の圧力を検出
して前記流量調節弁３２の開度を調節するための圧力指
示調節計３３とが設けられており、ゲート弁１０が開い
て窒素ガスが流出したときの圧力低下を検出して自動的
に所定量の窒素ガスを補給するように構成している。
【００２７】このように、自動的に窒素ガスを補給して
循環経路２７の圧力を略一定に保つことにより、精製器
２６である深冷分離式精製器における窒素ガスの流量変
動を最小限にすることができ、深冷分離式精製器を安定
した状態で運転することができる。なお、前記調節弁を
設けずに、一定量の窒素ガスを連続的に液化窒素貯槽２
３から循環経路２７に供給するようにしてもよく、ま
た、ゲート弁１０に連動して開閉する弁を前記経路３１
に設置するようにしてもよい。
【００２８】上記構成の窒素ガス供給設備は、プロセス
装置１で消費する分の窒素ガスと搬送装置２から流出す
る分の窒素ガスとに見合う量の窒素ガスを深冷分離装置
２１で発生させればよいので、例えば、前述の例の場合
は、６００１ｍ3 ／ｈの窒素ガスを新たに発生させるこ
とができる規模の深冷分離装置２１を設置すればよく、
該深冷分離装置２１を従来の３００００ｍ3 ／ｈ規模の
ものに比べて大幅に小型化することができる。
【００２９】また、循環経路２７に設けた循環窒素ガス
専用の精製器２６は、搬送装置２で使用する窒素ガスに
要求される純度に窒素ガスを精製すればよいため、従来
のように、プロセス装置１に供給する窒素ガスを発生す
る深冷分離装置に比べて簡略化した深冷分離装置を使用
することができる。
【００３０】したがって、深冷分離装置を２基設置して
も、従来の高純度窒素発生用の大型装置を１基設置した
場合に比べて全体的に小型化及び簡略化を図ることがで
き、設備コストの低減だけでなく、運転コストの低減等
も図れる。
【００３１】なお、深冷分離装置は、所望の純度の窒素
ガスが得られれば任意の構成のものを使用することがで
き、また、補給用の窒素ガスは、液化窒素貯槽内の液化
窒素をガス化して用いているが、ガス状窒素を貯留して
用いることも可能である。
【００３２】
【発明の効果】以上説明したように、本発明の窒素ガス
供給設備は、略一定量の窒素ガスを消費するプロセス装
置に窒素ガス発生手段で得た高純度窒素ガスを供給する
設備と、大量の窒素ガスを使用する搬送装置に精製器を
有する窒素ガス循環設備とを設けるとともに、搬送装置
から流出する極少量の窒素ガスに見合う分の窒素ガスを
窒素ガス循環設備に補給するようにしたので、搬送装置
に供給する窒素ガスは、精製器を介して循環使用するか
ら、搬送装置にとっては過剰品質の窒素を供給する無駄
がなくなり、かつ、窒素ガス発生手段を小型化できる。
しかも、窒素ガス循環設備の精製器は、搬送装置に必要
な窒素ガス純度が得られる能力を有したものを使用すれ
ばよいから、プロセス装置に供給するような高純度窒素
ガスを得るための精製器に比べて簡略化できる。また、
窒素ガス循環設備への窒素ガスの補給は、窒素ガス発生
手段で得られた窒素ガスの一部を利用するれば容易に行
える。したがって、それぞれに最適な構成の設備を使用
することができ、イニシャルコストやランニングコスト
を大幅に低減することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】 本発明の窒素ガス供給設備の一実施例を示す
系統図である。
【図２】 従来の窒素ガス供給設備の一例を示す系統図
である。
【符号の説明】
１…プロセス装置、２…搬送装置（窒素ガストンネル式
ウエハ搬送装置）、１０…ゲート弁、２１…深冷分離装
置、２３…液化窒素貯槽、２６…精製器、２７…循環経
路、３２…流量調節弁
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.6 識別記号 ＦＩ Ｆ２５Ｊ 3/04 Ｆ２５Ｊ 3/04 Ｚ Ｈ０１Ｌ 21/02 Ｈ０１Ｌ 21/02 Ｚ (56)参考文献 特開 平４−158518（ＪＰ，Ａ) 特開 平６−181249（ＪＰ，Ａ) 特開 平４−177（ＪＰ，Ａ) 特開 平４−156913（ＪＰ，Ａ) 特開 平６−42861（ＪＰ，Ａ)

Claims (3)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 ウエハに所定の処理を行うプロセス装置
    と、該プロセス装置にウエハを搬送する窒素ガストンネ
    ル式ウエハ搬送装置とがゲート弁を介して連設された窒
    素ガス使用装置に窒素ガスを供給する設備であって、窒
    素ガス発生手段で得た窒素ガスを前記プロセス装置に供
    給する経路と、前記窒素ガストンネル式ウエハ搬送装置
    の出口部と入口部とを精製器を介して連通させた窒素ガ
    スの循環経路とを設けるとともに、窒素貯槽から前記循
    環経路に窒素ガスを補給する経路を設けたことを特徴と
    する窒素ガス供給設備。
  2. 【請求項２】 前記循環経路に窒素ガスを補給する経路
    は、前記精製器出口側の循環経路の圧力に応じて窒素ガ
    ス補給量を調節する調節弁を備えていることを特徴とす
    る請求項１記載の窒素ガス供給設備。
  3. 【請求項３】 前記精製器は、深冷分離式精製器である
    ことを特徴とする請求項１記載の窒素ガス供給設備。
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