JP3240169B2 - 超高純度ガス供給配管系用溶接システム - Google Patents

超高純度ガス供給配管系用溶接システム

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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、超高純度ガス供給配管
系用溶接システムに係わり、特に高性能な半導体デバイ
ス等の製造装置に要求される超高純度ガス供給系等の施
工費を低減し、施工後のい高性能な立ち上がりを可能
とする超高純度ガス供給配管系用1溶接システムに関す
る。
【0002】
【従来の技術】ガス供給配管系に用いられる配管並びに
バルブ、レギュレータ等のガス部品の接合方法として、
タングステン・イナートガス溶接、アークガス溶接、電
子ビ−ム溶接等が広く用いられている。しかし、これら
従来の溶接技術においては、溶接部の表面粗度、溶融部
から発生する金属ヒュ−ムの供給系配管内表面への金属
付着について考慮が払われていないのが現状である。特
に、従来のガス供給配管並び溶接部を有する部品では、
溶接により生じた金属ヒュームの供給系配管内表面への
金属付着について何等処理がなされていないため、極め
て活性な特殊材料ガスに接触すると、これら付着金属は
腐食、剥離する。その結果、ガスを使用する半導体製造
装置等のユースポイントで金属汚染が起こり、半導体デ
バイスの高性能化を妨げる要因となることが判明した。
また、不活性な一般ガスに対しては、短期間では如実な
問題は発生しないものの、長期的な信頼性においては、
多分の問題を有するが本発明者により見いだされてい
る。
【0003】従来のガス供給配管系溶接による金属ヒュ
−ムの付着、溶接部の表面荒れについて、図4を用いて
より詳しく述べる。図4は配管材料のタングステンイナ
−トガス溶接による溶接部を示す。図において、401
はタングステン電極であり、402は溶接を行う配管材
料ある。403は溶接部を示し、404はこの溶融部で
発生する金属ヒュ−ムである。この金属ヒューム404
はアークガスやバックシールガスの流れにより溶接部4
03の下流側の配管材料402の表面に付着し付着金属
405となる。この付着金属405は、不活性ガスに対
しては剥離という問題は生じないが腐食性ガス、例えば
塩化水素ガスを流すと材料表面に結合ではなく単に付着
しているだけの付着金属405は剥離する。剥離する金
属としては、金属材料に主として含まれるFe,Ni,
Cr,Mnであり、これら金属はLSIの特性に大きく
影響するため、これら金属の除去は半導体製造において
極めて重大な問題である。
【0004】しかしながら、現状の半導体製造装置のガ
ス供給配管系施工方法においては、以上の金属汚染を効
果的に除去するものはなく、特に高清浄な雰囲気を要求
される装置に適用可能な溶接システムが強く望まれてい
る。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】本発明は以上の点に鑑
みなされたものであり、超高純度ガス供給配管系施工時
に、溶接部表面近傍ならびガス供給系内部に付着した金
属を容易にしかも完全に除去することが可能で、短時間
で超高純度ガス供給系を立ち上げることが可能な超高純
度ガス供給配管系用溶接システムを提供することを目的
とする。
【0006】
【課題を解決するための手段】本発明は、複数の被溶接
部材を溶接にて接続するガス供給配管系用溶接システム
において、第1の被溶接部材に不活性ガスまたは溶接用
のバックシールガス供給手段と超純水供給手段とを設
け、第2の被溶接部材に前記不活性ガスまたはバックシ
一ルガスの排出手段と超純水排出手段とを設け、前記不
活性ガスまたはバックシールガスを流しながら前記第1
及び第2の被溶接部材を溶接し、溶接後に超純水を流し
て、溶接により前記被溶接部材内表面に付着した金属ヒ
ュームを洗浄除去できる構造とした超高純度ガス供給配
管系用溶接システムに存在する。
【0007】
【作用】不活性ガス供給手段またはバックシールガス供
給手段を介し、不活性ガスあるいはバックシールガスを
溶接部に流すことにより、パーティクル汚染源となる溶
接部表面の焼けを防止することができる。溶接時に溶融
部より金属ヒューム発生し、溶接部の下流側に再付着す
る。
【0008】次に超純水供給手段から超純水を導入し、
溶接部を通して排出手段から排出することにより、溶接
により配管系内表面に付着した金属を洗浄除去すること
ができる。この洗浄は、付着金属洗浄除去後の残さ物を
極めて低減し、2次汚染を防ぐためにも、超純水を使用
し、特に比抵抗18MΩ・cm以上、金属成分含有量1
00ppt以下のものが望ましい。また、水温は、洗浄
効果を高めるために20〜100℃が好ましく、40〜
80℃がより好ましい。洗浄時間は、水温により異なる
が、40℃の場合、1時間程度である。
【0009】洗浄後は、窒素ガスやArガス等の不活性
ガスを流し、内表面を乾燥して常時清浄な雰囲気に保っ
ておくのが好ましい。
【0010】本発明の溶接システムは、特にその配管施
工時の際に、ブロック毎に溶接・超純水洗浄・乾燥を行
うことができ、溶接を終了したブロックから、洗浄乾燥
を行えるため、超高純度ガス供給系施工スピードを損ね
ることなく、超高純度ガス供給配管系の施工が可能とな
る。
【0011】
【実施例】以下本発明の超高純度ガス供給配管系用溶接
システムを実施例を挙げて説明するが、本発明がこれら
実施例に限定されないことはいうまでもない。
【0012】(実施例1)本発明の第1の実施例を図1
に示す。図lは、半導体ガス供給装置117からガスの
ユースポイントである半導体処理装置118へのガス供
給系を本発明の溶接システムで施工するための一構成例
を示したものである。
【0013】101二連三方弁の開閉により配管102
に接続されているガス供給システムより、ArガスをS
US316L製配管113、114に供給し、二連三方
弁116を介して系外に放出する。この状態で配管11
3と114をタングステンイナートガス溶接により溶接
した。115は、溶接に用いるタングステン電極であ
る。
【0014】次に、二連三方弁101及び116を切り
替え、超純水を溶接の終了した配管内に流し、配管内部
に付着した金属ヒューム等の不純物を洗い流し、排水ラ
イン106に放出した。
【0015】30℃の超純水を5時間流した後、三方弁
101、116を再び切り替え、配管113及び114
中に窒素ガスを導入して水を排出し、水分が完全にパー
ジされるまで流し続けた。
【0016】以上のガス供給系の清浄度を評価するため
に、従来法で施工した同一形状のガス供給系と共に以下
の試験を行った。
【0017】半導体ガス供給装置117から1.4pp
mの水分を含む塩化水素ガスをガス供給系に導入し,
2.5Kg/cm2で12時間放置した。その後,Ar
ガスを250cc/minで流して、半導体処理装置1
18のガス導入口でシリコンウエハ上にガス中の金属元
素を補収し、TR−XFS(Total Reflection X-ray
fluorescence Specroscopy)で、金属元素の定量を行
った。従来例のガス供給系からは,Fe,Cr,Ni,
Mn等の金属が検出されたが、本実施例のガス供給系か
らは金属は全く検出されなかった。
【0018】尚、図1に示した超純水供給システムにお
いては、超純水を使用していないときには原水タンク1
05ヘ超純水をリターンすることで水質並びに純水供給
システムの汚染を防ぐことが可能である。洗浄済みの超
純水の排水回収ライン106はパ−ティクル測定装置並
びに比抵抗測定装置等等の水質検査装置107が備え付
けられ排水品質をモニターし二連三方弁108の開閉に
より比較的清浄度の高い排水は配管109を介して原水
タンク105へ戻し、比較的清浄度の低い排水は配管1
10を介し系外に排出する。特に二連三方弁101は自
動弁とすることで洗浄時間設定で溶接部の自動洗浄・乾
燥が可能である。また上記例では洗浄済みの超純水の排
水回収ライン106は原水タンク105ヘ接続されてい
るが、活性炭塔111とイオン交換樹脂塔112の間に
接続されてもよい。また活性炭塔111とイオン交換樹
脂塔112の間に殺菌並びに水中の有機物除去のための
紫外線照射装置を用いてもよい。 (実施例2)本発明の第2の実施例を図2に示す。図2
は、ガス供給配管系をブロックに分け、溶接・超純水洗
浄後の窒素パージと超純水洗浄とを同時に行い、ガス供
給系の施工スピードを高めた溶接システムである。
【0019】ガス供給系のブロック201は、溶接と超
純水洗浄が終了し、窒素ガスパージを行っている段階で
ある。ガス供給系ブロック201の一端からは超高純度
ガス供給源から窒素ガスが導入され、純水洗浄済み配管
供給系201をパージ乾燥を行っている。分流弁203
は、溶接時の排ガス弁及び超純水洗浄時の排水弁として
使われたものであり、図では開の状態であり、パージガ
スはこの弁を介し系外に放出される。204二連三方弁
は閉の状態にある。また、分流弁203は、最も下流の
ものだけを開とし残りは閉としてもよい。
【0020】一方、ブロック206は、バルブによりブ
ロック201と遮断され、超純水洗浄が行われている段
階を示している。このブロック206は、二連三方弁2
04を介して純水供給システムと接続されており、超純
水が配管207に供給され洗浄を行う。洗浄済みの超純
水の排水は分流弁203’を介して回収される。
【0021】以上述べたように、ガス供給配管系のブロ
ック毎で、溶接、超純水洗浄、及び乾燥を行うことで、
施工スピードを速めることが可能となる。
【0022】(実施例3)本発明の第3の実施例を図3
に示す。
【0023】図3に溶接施工の終了した配管系を洗浄し
ながら、次の溶接施工が継続可能な溶接システムを示
す。配管301は不活性ガス供給源またはバックシ−ル
ガス供給源に接続されており、これらガスは分流弁30
2を介してパージすることができる。配管301に導入
された不活性ガスまたはバックシ−ルガスは三連四方弁
303、304及びバイパス配管309を介して溶接施
工中の配管305へ供給される。また、溶接施工の終了
したガス供給系306に三連四方弁303を介して超純
水供給システムに接続された配管307から超純水を供
給することで溶接施工の終了したガス供給系306を洗
浄する。その際、洗浄済みの超純水の排水は三連四方弁
304を介しての排水ライン308を通して、実施例1
に示す原水タンクヘ戻すかまたは系外に排出する。
【0024】本実施例の溶接システムは、特に長距離に
渡るガス供給系で、超純水洗浄処理が溶接施工終了の配
管内表面に対して均一に行えない場合は三連四方弁30
3、304をガス供給系内に適度の距離で配置し、部分
的に洗浄を行うことで洗浄効果を高めることができる。
また本実施例では溶接施工時について説明したが、三連
四方弁をガス供給系内に適度の間隔で配置して、超高純
度ガス供給系全系を施工終了した後に、超純水による洗
浄を部分的に追加してもよい。
【0025】
【発明の効果】以上説明したように本発明の溶接システ
ムによれば、溶融部から発生した金属ヒュームによる溶
接部表面近傍ヘの金属付着を除去することが可能であり
また洗浄後は超高純度の不活性ガスにより乾燥させるた
め、活性な特殊材料ガス、特に腐食ガス性を有する塩化
水素ガスを流しても溶接部の腐食、付着金属の剥離の問
題を防ぐことができる。従って、本発明の超高純度ガス
配管用溶接システムを用いることで、長期に渡り信頼性
の高い高純度ガス供給配管系を提供することが可能とな
る。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の第1の実施例を示す概念図。
【図2】本発明の第2の実施例を示す概念図。
【図3】本発明の第3の実施例を示す概念図。
【図4】従来の溶接技術の問題点を示す概念図。
【符号の説明】
101 二連三方弁、 102 ガス供給配管、 103 超純水供給配管、 104 超純水循環配管、 105 原水タンク、 l06 排水回収ライン、 l07 パ−ティクル測定装置及び比抵抗測定装置、 108,116 二連三方弁、 109 配管、 110 排水配管、 111 活性炭塔、 112 イオン交換樹脂塔、 113,114 被溶接配管、 115 タングステン電極、 117 半導体ガス供給装置、 118 半導体処理装置、 201,206 ガス供給系のブロック、 203,203’ 分流弁、 204 二連三方弁、 205 超純水供給ライン、 301 配管、 302 分流弁、 303,304 三連四方弁、 305 配管、 306 超純水洗浄中のブロック、 307 超純水供給ライン、 308 排水ライン、 309 バイパス配管、 401 タングステン電極、 402 溶接を行う配管材料、 403 溶接部、 404 金属ヒュ−ム、 405 付着金属。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 昭63−14866(JP,A) 特開 昭63−101078(JP,A) 特開 平3−52775(JP,A) 特開 昭62−270281(JP,A) 特開 昭62−289370(JP,A) 実開 平3−62684(JP,U) (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) B23K 37/00 B23K 31/00 B23K 9/00 B23K 9/035 B23K 9/16

Claims (4)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 複数の被溶接部材を溶接にて接続するガ
    ス供給配管系用溶接システムにおいて、第1の被溶接部
    材に不活性ガスまたは溶接用のバックシールガス供給手
    段と超純水供給手段とを設け、第2の被溶接部材に前記
    不活性ガスまたはバックシ一ルガスの排出手段と超純水
    排出手段とを設け、前記不活性ガスまたはバックシール
    ガスを流しながら前記第1及び第2の被溶接部材を溶接
    し、溶接後に超純水を流して、溶接により前記被溶接部
    材内表面に付着した金属ヒュームを洗浄除去できる構造
    とした超高純度ガス供給配管系用溶接システム。
  2. 【請求項2】 前記不活性ガスまたはバックシールガス
    供給手段および超純水供給手段と前記不活性ガスまたは
    バックシールガス排出手段および超純水排出手段とは、
    それぞれ超純水と不活性ガスまたはバックシールガスと
    の切り替えが可能なバルブを有することを特徴とする請
    求項1記載の超高純度ガス配管用溶接システム。
  3. 【請求項3】 前記不活性ガスは、Arガスまたは窒素
    ガスであることを特徴とする請求項lまたは2に記載の
    超高純度ガス配管用溶接システム。
  4. 【請求項4】 前記バックシールガスは、Arガスに水
    素ガスを添加したことを特徴とする請求項1または2に
    記載の超高純度ガス配管用溶接システム。
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