JP4422521B2

JP4422521B2 - Ｃｏ暴露処理方法

Info

Publication number: JP4422521B2
Application number: JP2004080953A
Authority: JP
Inventors: 康通坂田; 隆一郎伊崎; 久夫中村; 宏吉永; 広行馬場
Original assignee: Taiyo Nippon Sanso Corp
Current assignee: Taiyo Nippon Sanso Corp
Priority date: 2004-03-19
Filing date: 2004-03-19
Publication date: 2010-02-24
Anticipated expiration: 2024-03-19
Also published as: JP2005265116A

Description

本発明は、一酸化炭素ガス（以下、「ＣＯ」と言う。）用の調節弁（以下、「ＣＯ調節弁」と言う。）等をＣＯ暴露処理するためのＣＯ暴露処理方法に関する。ここで、「調節弁」とは、弁体内部に何らかの駆動部を有し、流体の圧力、流量等を制御できる弁、例えば減圧弁を意味する。

半導体工場では、ＣＯを原料として各種処理を行っている。この場合、ＣＯは、ＣＯ容器から配管系を介してＣＯ消費設備に供される。配管系とは、配管と、該配管に取り付けた弁、フィルター、圧力センサー等の部品からなる全体を言う。そして、配管及び各種部品には、耐久性の点でステンレスが使われている。

この場合、配管系にニッケル系ガスケットを用いると、ガスケット中のニッケル（単に「Ｎｉ」と標記することもある。）がＣＯと反応して、半導体製造の際に汚染物質である、ニッケルカルボニル（以下、「Ｎｉ(ＣＯ)4」と表記する。）が生ずることが知られている。
特開平９−６４０２２

そこで、配管系にはニッケル系ガスケットを用いないようにしているが、一部の配管系では、依然としてＮｉ(ＣＯ)4が発生するのである。この場合は、ＣＯパージを行なうしか方法がないが、ＣＯの使用量が莫大になる不都合があった。
そこで、本発明は配管系から生ずるＮｉ(ＣＯ)4を減量することを目的とする。

前記目的を達成する本発明は、
（１）通常のステンレス製調節弁をＣＯ暴露処理するためのＣＯ暴露処理方法であって、前記通常のステンレス製調節弁を収納した密閉空間内にＣＯを封入する工程と、ＣＯを封入した密閉空間内に静置された前記通常のステンレス製調節弁をＣＯ暴露処理する工程と、密閉空間内のＮｉ（ＣＯ）４の濃度を測定する工程と、密閉空間内に封入されたＣＯを放出する工程とを有し、前記密閉空間内のＮｉ（ＣＯ）４の濃度が１０ｐｐｂ以下になるまで、前記ＣＯを封入する工程からＣＯを放出する工程までを繰り返すことを特徴とするＣＯ暴露処理方法、
（２）ＣＯを放出する工程の後、前記通常のステンレス製調節弁を収納した密閉空間内にＣＯを封入する工程と、ＣＯを封入した密閉空間内に静置された前記通常のステンレス製調節弁をＣＯ暴露処理する工程と、密閉空間内のＮｉ（ＣＯ）４の濃度を測定する工程と、密閉空間内に封入されたＣＯを放出する工程とを、少なくとも３回繰り返すことを特徴とする上記（１）記載のＣＯ暴露処理方法、
を要旨とする。
ここで、「通常のステンレス製調節弁」とは、素材としてステンレスを用いた調節弁であって、普通に市場に流通している調整弁を言う。この、通常のステンレス製調節弁は、パーティクルを嫌う場所に使用されるので、相応の清浄化処理は行われているが、それ以上の特別な処理は行われていない。また、「ＣＯ暴露処理」とは、通常のステンレス製調節弁を収納した密閉容器内にＣＯを封入して所定時間静置することを言う。
また、ＣＯ置換工程とは、密閉容器内に封入したＣＯの排出工程、新鮮なＣＯの再封入工程、ＣＯ再封止工程、ＣＯ再排出工程の一連の工程を言う。

通常のステンレス製調節弁をＣＯ暴露処理すると、調節弁の接ガス部表面に析出しているＮｉがＣＯと反応してＮｉ(ＣＯ)4となって除去される。従って、ＣＯ暴露処理済みの調節弁からは殆んどＮｉ(ＣＯ)4が発生しない。従って、ＣＯ暴露処理済みの調節弁を用いた配管系では、ＣＯパージを省略することも可能で、例えＣＯパージを行うとしても、パージ時間を従来より大幅に短縮でき、ＣＯ使用量を大幅に低減できるので経済性が高い。なお、ＣＯ暴露処理を行っても、弁を構成するステンレスの内部にはＮｉが残留するが、この残留Ｎｉは配管内を通過するＣＯと反応しないか、反応しても極めて微量であって問題となるようなＮｉ(ＣＯ)4が発生することはない。なお、ステンレスの内部にＮｉが残留するので、ステンレス自体の強度も低下することはない。

本発明は、長時間のＣＯパージを行っても依然としてＮｉ(ＣＯ)4が検出されるのは、減圧弁、流量調節弁等の調節弁は、他の一般の弁に比べて遥かにＮｉ(ＣＯ)4が多量に形成されること、そして、調節弁では、接ガス部表面に析出しているＮｉがＮｉ(ＣＯ)4発生の原因であるとの知見に基づくものである。
調節弁でＮｉ(ＣＯ)4が多量に生ずる理由は明らかではないが、調節弁は弁体内部に駆動部を有するので、摺動に伴う金属同士の摩擦、接ガス部表面の電解研磨処理等が推測される。
ＣＯ暴露処理を実施するに当たっては、調節弁を収納した密閉空間にＣＯを封入して所定の時間静置する他、ＣＯ置換工程を導入して新鮮なＣＯに接触させることにより、より短時間で接ガス部表面のＮｉを除去することができる。

（実施態様）
ＣＯ暴露処理は、例えば、図１に示すように、通常のステンレス製調節弁（弁は開いた状態にしておく）を収納した扉付き密閉容器１内に、供給弁２を介してＣＯ容器３を接続し、密閉容器１に連設する放出弁４を閉じた状態で、ＣＯ容器３内のＣＯを密閉容器１に供給して所定の圧力になったら供給弁２を閉じる。この状態を保持することにより、通常のステンレス製調節弁の弁箱内のＣＯに接触する部分（以下、この部分を「接ガス部」という。）の表面に析出しているＮｉがＣＯと反応してＮｉ(ＣＯ)4となり、これによって、接ガス部表面のＮｉが減少する。
上記暴露処理を所定時間行った後、放出弁４を開いて密閉容器１のＣＯを放出し、放出弁４を閉じてから供給弁２を開き、密閉容器１内にＣＯを所定の圧力に充填してから供給弁２を閉じる。この状態から所定時間後に密閉容器１のＮｉ(ＣＯ)4濃度を測定し、所定の濃度以下になっていればＣＯ暴露処理を終了する。この場合、Ｎｉ(ＣＯ)4の濃度は、ＣＯを消費する設備により異なり、ＣＯの影響を強く受ける消費設備ほど低濃度にする必要があるが、一般には１０ｐｐｂ以下の濃度になっていれば大方問題ない。
上記の説明において、暴露するＣＯの温度は特に制限がなく、例えば室温程度で良い。一方、ＣＯの圧力は、圧力が高いほどＮｉがＣＯと反応し除去されるので暴露時間を短くして良い。また、ＣＯの濃度は、純度が高いほど良いが、９９．９％以上であれば十分である。

（実験例１）
一般に使用される、２社（メーカ１、メーカー２）のステンレス製減圧弁を用いて暴露処理を行った。暴露方法は前記実施態様と同一とした。ＣＯ封止後、９０時間ごとにＮｉ(ＣＯ)4の濃度を測定し、測定後ＣＯ置換を行った。この結果を図２に示す。なお、ＣＯ置換自体は数分で可能なので、ＣＯ置換の時間も含めてある。
メーカー１、２とも、ＣＯの暴露処理の段階に従ってＮｉ(ＣＯ)4濃度が低下した。メーカー１の減圧弁では、９回目のＣＯ置換後の９０時間経過したときの後の濃度（最初からだと９００時間後）の後の濃度は１０ｐｐｂであった。一方、メーカー２の減圧弁では、３回目のＣＯ置換後（３６０時間後）で１０ｐｐｂ以下となった。

（実験例２）
ＣＯ置換を行わずに、暴露開始から３６０時間後のＮｉ(ＣＯ)4濃度を測定した結果、メーカー１の減圧弁では２６００００ｐｐｂ、メーカー２の減圧弁では７８００ｐｐｂであった。また、ＣＯ置換なしで９００時間後の場合は、メーカー１の減圧弁では２８００００ｐｐｂ、メーカー２の減圧弁では８２００ｐｐｂであった。このことから、ＣＯ置換を行うことがＮｉ除去に極めて効果的であることがわかる。

（実験例３）
実際のＣＯ供給設備の実験例として、シリンダーキャビネットでの例を示す。
図３は、ＣＯ容器と配管系とを備えたシリンダーキャビネットにおける配管系の一例で、分り易くするため、一直線状に展開して示したものである。配管系の端部は、ＣＯ消費設備と配管だけで接続される。
図において、１１はＣＯ容器、１２はＣＯ容器１１の容器弁、１３は三方弁、１４は高圧用圧力センサー、１５は高圧用フィルター、１６は高圧側三方弁、１７はＣＯ供給用開閉弁、１８は減圧弁、１９は低圧用圧力センサー、２０は低圧用三方弁、２１は低圧用フィルター、２２は切替弁である。
また、図中、Ａは、容器弁１２の二次側とＣＯ供給用開閉弁１７の一次側との間の配管部分、Ｂは、ＣＯ供給用開閉弁１７の二次側と減圧弁１８の一次側との間の配管部分、Ｃは、減圧弁１８の二次側と切替弁２２の一次側との配管部分である。
この配管系において、切替弁２２を閉じ、これ以外の弁を全て開けてＡ、Ｂの配管部分を８．５ＭＰに、Ｃの配管部分を０．３ＭＰに充圧してから容器弁１２を閉め、その後、ＣＯ供給用開閉弁１７、減圧弁１８を閉じて、Ａ〜Ｃの配管部分におけるＮｉ（ＣＯ）４濃度を測定した。この結果を図４の表１に示す。
最初にＣＯを充圧してから９０時間後、９００時間後の濃度は表１のとおりであり、Ｂの配管部分が他の配管部分に比べてＮｉ（ＣＯ）４濃度が極めて高いことが分る。

次に、減圧弁を実施態様に従って９００時間ＣＯ暴露処理したものを用いて同様な実験を行った。この結果は図４の表２に示す通りで、Ｂの配管部分のＮｉ(ＣＯ)4濃度が急減していることが分る。また、前記のように９００時間のＣＯ暴露を行うと、９０時間でも９００時間でも濃度変化が極めて低く、長期に使用しても問題ないことが分る。

本発明のＣＯ暴露方法の説明図である。本発明のＣＯ暴露方法を行ったときの実験結果（実験例１）を示す図である。本発明のシリンダーキャビネット内配管系への適用例（実験例３）を示す図である。実験例３の結果を示す表である。

符号の説明

１・・・密閉容器（密閉空間）
２・・・ＣＯ供給弁
３・・・ＣＯ容器
４・・・ＣＯ排出弁

Claims

通常のステンレス製調節弁をＣＯ暴露処理するためのＣＯ暴露処理方法であって、
前記通常のステンレス製調節弁を収納した密閉空間内にＣＯを封入する工程と、
ＣＯを封入した密閉空間内に静置された前記通常のステンレス製調節弁をＣＯ暴露処理する工程と、
密閉空間内のＮｉ（ＣＯ）４の濃度を測定する工程と、
密閉空間内に封入されたＣＯを放出する工程とを有し、
前記密閉空間内のＮｉ（ＣＯ）４の濃度が１０ｐｐｂ以下になるまで、前記ＣＯを封入する工程からＣＯを放出する工程までを繰り返すことを特徴とするＣＯ暴露処理方法。
ＣＯを放出する工程の後、
前記通常のステンレス製調節弁を収納した密閉空間内にＣＯを封入する工程と、
ＣＯを封入した密閉空間内に静置された前記通常のステンレス製調節弁をＣＯ暴露処理する工程と、
密閉空間内のＮｉ（ＣＯ）４の濃度を測定する工程と、
密閉空間内に封入されたＣＯを放出する工程とを、
少なくとも３回繰り返すことを特徴とする請求項１記載のＣＯ暴露処理方法。