JP4785418B2 - ガス管およびガス管の配管方法 - Google Patents

Description

本発明はガス管およびガス管の配管方法に関し、特に高純度の原料ガスを供給することができるとともに工期を短縮することができるガス管およびそのガス管を用いたガス管の配管方法に関する。

近年、エレクトロニクスの分野においては、デバイスの信頼性および歩留りの向上などのために、高純度の原料ガスを供給することが要求されている。たとえば、エレクトロニクスの分野における半導体デバイスの製造において、高純度の原料ガスはガス管が連結されたガス配管を通って成膜装置に供給され、成膜装置内で基板上に様々な種類の半導体膜が形成されることに利用される。したがって、成膜装置に高純度の原料ガスを供給するためには、ガス管の処理およびガス管の配管方法が非常に重要となってくる。

高純度の原料ガスを供給するため、ガス管は一般にベーキング処理される。従来、ガス管をベーキング処理する方法としては、ガス管を配管するごとにガス管をベーキングする方法またはガス管をすべて配管してからガス配管全体をベーキングする方法が知られている。

しかしながら、ガス管を配管するごとにガス管をベーキングする方法を用いた場合には、ガス管を配管するごとに数本ずつ小刻みにガス管をベーキングしなければならないため、工期が長期化する傾向にあった。さらに、この方法においては、ガス配管現場においてガス管のベーキングをするため、ガス管の開口部から埃や塵などの不純物が入り込み、高純度の原料ガスの供給の妨げになることがあった。また、ガス管をすべて配管してからガス配管全体をベーキングする方法を用いた場合には、ガス管の接続部に耐熱温度が約６０℃程度と低いＰＣＴＦＥ（ポリクロロトリフルオロエチレン）樹脂からなる弁が用いられるためベーキング時の加熱温度を上昇させることができないことからベーキングが不十分になりやすく、所定の期日までに高純度の原料ガスを供給することができないという問題があった。
特開平６−１０９２００号公報

本発明の目的は、高純度の原料ガスを供給することができるとともに工期を短縮することができるガス管およびそのガス管を用いたガス管の配管方法を提供することにある。

本発明は、中空部を有する本体部を含み、本体部の両端部にはそれぞれ本体部の両端の開口部を閉塞する閉塞手段が設置されており、本体部は予めベーキングされており、ベーキング後に開口部が閉塞手段により閉塞されてなるガス管の配管方法であって、ガス管の本体部の両端部に設置されている閉塞手段のうちいずれか一方を取り除くことによって本体部の一方の端部を開放する工程と、開放された端部から中空部に高純度不活性ガスを導入しながら残りの閉塞手段を取り除くことによって本体部の他方の端部を開放する工程と、中空部に高純度不活性ガスを導入しながら本体部の上流側の端部を被連結体に連結する工程と、を含む、ガス管の配管方法である。

ここで、本発明のガス管の配管方法は、高純度ガス輸送用のガス配管に用いることができる。また、本発明のガス管の配管方法において、本体部は金属からなっていてもよい。

また、本発明のガス管の配管方法において、閉塞手段は金属製蓋体からなり、金属製蓋体は本体部の端部に連結されていてもよい。

また、本発明のガス管の配管方法において、閉塞手段は金属製板状体と被覆体とを含み、金属製板状体は開口部を閉塞する位置に設置されており、被覆体は本体部の端部に嵌め込まれて金属製板状体を押さえ付けていてもよい。

また、本発明のガス管の配管方法においては、中空部の圧力がガス管の外部の圧力よりも高いことが好ましい。

また、本発明のガス管の配管方法においては、ガス管は、ベーキング後に中空部に高純度不活性ガスが封入されて開口部が閉塞手段により閉塞されてなることが好ましい。

また、本発明は、中空部を有する本体部を含み、本体部の両端部にはそれぞれ本体部の両端の開口部を閉塞する閉塞手段が設置されており、本体部は予めベーキングされており、ベーキング後に開口部が閉塞手段により閉塞されてなり、閉塞手段は金属製蓋体からなり、金属製蓋体は本体部の端部に連結されており、中空部の圧力がガス管の外部の圧力よりも高いガス管である。さらに、本発明は、中空部を有する本体部を含み、本体部の両端部にはそれぞれ本体部の両端の開口部を閉塞する閉塞手段が設置されており、本体部は予めベーキングされており、ベーキング後に開口部が閉塞手段により閉塞されてなり、閉塞手段は金属製板状体と被覆体とを含み、金属製板状体は開口部を閉塞する位置に設置されており、被覆体は本体部の端部に嵌め込まれて金属製板状体を押さえ付けており、中空部の圧力がガス管の外部の圧力よりも高いガス管である。

ここで、本発明のガス管は、高純度ガス輸送用のガス配管に用いられることが好ましい。また、本発明のガス管において、本体部は金属からなることが好ましい。さらに、本発明のガス管においては、ベーキング後に中空部に高純度不活性ガスが封入されてなることが好ましい。

本発明によれば、高純度の原料ガスを供給することができるとともに工期を短縮することができるガス管およびそのガス管を用いたガス管の配管方法を提供することが可能となる。

以下、本発明の実施の形態について説明する。なお、本発明の図面において、同一の参照符号は、同一部分または相当部分を表わすものとする。

（ガス管）
本発明のガス管は、中空部を有する本体部を含み、本体部の両端部にはそれぞれ本体部の両端の開口部を閉塞する閉塞手段が設置されており、本体部は予めベーキングされており、ベーキング後に開口部が閉塞手段により閉塞されてなることを特徴としている。

このように、ガス管の中空部を有する本体部を予めベーキングして、本体部からアウトガスを放出した後に本体部の両端の開口部を閉塞手段により閉塞することによって、ガス管の本体部の不純物量を減少した状態にすることができる。そして、この状態で、本発明のガス管をガス配管現場に持ち込み、配管することによって、従来のようにガス配管現場においてベーキングをする必要がなくなる。したがって、本発明によれば、ベーキングされて不純物量が減少した本体部を有するガス管を予め用意することができ、そのガス管をガス配管現場において連結するのみでよいため、ガス配管の工期を大幅に短縮することができる。また、埃や塵が舞っているガス配管現場においてベーキングをする必要がないため、より高純度の原料ガスを安定して供給することが可能になる。さらに、ＰＣＴＦＥ（ポリクロロトリフルオロエチレン）樹脂からなる弁を加熱することなくガス管のみをベーキングすることができるため、高温でのベーキングが可能となる。

図１に、本発明のガス管の好ましい一例の模式的な断面図を示す。図１において、ガス管１の本体部２は中空部３と両端の開口部４とを有しており、ステンレスから形成されている。ここで、本体部２は予めベーキングされている。そして、ガス管１には、本体部２の両端の開口部４を閉塞するステンレス製の蓋体からなる閉塞手段５が設置されている。閉塞手段５にはそれぞれ、本体部２の外部から内部へのガスの導入および本体部２の内部から外部へのガスの排出を可能とするガス流路管１１と、ガス流路管１１に設置されておりガス流路管１１におけるガスの導入および排出の実行および停止を制御可能な弁１２とが備えられている。また、本体部２の両端部と閉塞手段５とは溶接によって連結されている。さらに、中空部３には、高純度不活性ガスが封入されている。

なお、本発明において、高純度不活性ガスの材質としては窒素、アルゴンおよびヘリウムからなる群から選択された少なくとも１種が用いられる。また、本発明において、高純度不活性ガスの純度（体積％）は９９．９９９９体積％以上１００体積％以下である。

以下、図１に示す本発明のガス管１の製造方法について説明する。まず、たとえば図２の模式的側面透視図に示すように、本体部２のベーキングが行なわれる。ここで、ベーキングは、本体部２の一方の端部にステンレス製のキャップ６を嵌め込み、アルミテープ７によってステンレス製のキャップ６を本体部２の端部に留めた状態で、ステンレス製のキャップ６に設置されているガス導入口８から、たとえば１２０℃以上１５０℃以下に加熱された高純度不活性ガスを本体部２の中空部３に流すことによって行なわれる。ここで、高純度不活性ガスとしては、たとえば、それぞれ１２０℃以上１５０℃以下に加熱された、窒素、アルゴンおよびヘリウムをこの順序で流すことができる。なお、本発明において、本体部２のベーキング方法はこの方法に限定されないことは言うまでもない。

次に、中空部３に上記の高純度のアルゴンを流しながらアルゴンの温度を低下することなどによって、中空部３に不純物が入り込まない雰囲気下において本体部２を冷却する。

次いで、中空部３に不純物が入り込まない雰囲気下において、アルミテープ７を外し、続いてガス導入口８が設置されているキャップ６を外した後に、本体部２の両端部にそれぞれ図１に示すステンレス製の蓋体からなる閉塞手段５を溶接により連結する。

その後、閉塞手段５に設けられたいずれか一方の弁１２のみを開いて、ガス流路管１１から中空部３に高純度不活性ガスを導入し、中空部３の圧力をガス管１の外部の圧力よりも高い圧力にする。ここで、他方の弁１２は閉じられたままである。最後に、この開かれた弁１２を閉じることによって中空部３に高純度不活性ガスを封入し、図１に示す本発明のガス管１が作製される。ここで、中空部３に封入された高純度不活性ガスの圧力をガス管１の外部の圧力よりも高い圧力にすることが好ましい。この場合には、中空部３におけるアウトガスの発生およびガス管１の外部からの不純物の混入を抑止した状態での保管が可能になる。中空部３における高純度不活性ガスの圧力は、たとえばガス管１の外部から中空部３に空気が入り込まないようにするため、少なくとも０．１Ｐａ以上であることが好ましい。

図３に、本発明のガス管の他の好ましい一例の模式的な断面図を示す。図３において、ガス管１の本体部２は、上記と同様にステンレスから形成されており、予めベーキングされている。ここで、本体部２は中空部３と両端の開口部４とを有しており、本体部２の両端部には、開口部４を閉塞するステンレス製の板状体５ａと本体部２の端部に嵌め込まれ板状体５ａを被覆して押さえ付けているゴムキャップまたは樹脂キャップなどからなる被覆体５ｂとからなる閉塞手段５が設置されている。そして、中空部３には、上記と同様に高純度不活性ガスが封入されている。

以下、図３に示す本発明のガス管１の製造方法について説明する。まず、上記と同様に、本体部２のベーキングを行なった後、本体部２を冷却する。次に、中空部３に不純物が入り込まない雰囲気下で、本体部２の両端部にそれぞれ図３に示す板状体５ａを設置し、さらに被覆体５ｂを本体部２の両端部にそれぞれ嵌め込んで固定する。その後、上記と同様にして、被覆体５ｂに備えられたガス流路管（図示せず）などから中空部３に高純度不活性ガスを導入し、中空部３の圧力をガス管１の外部の圧力よりも高い圧力にする。最後に、このガス流路管に備えられた弁を閉じることによって中空部３に高純度不活性ガスを封入する。このようにして、図３に示す本発明のガス管１が作製される。

なお、上記において、本体部２、ステンレス製の蓋体からなる閉塞手段５、キャップ６および板状体５ａを形成するステンレスとしては、たとえばＳＵＳ３１６、ＳＵＳ３１６Ｌ、ＳＵＳ３０４またはＳＵＳ３０４Ｌなどを用いることができる。

（ガス管の配管方法）
本発明のガス管の配管方法は、上記の本発明のガス管を用いることを特徴としている。図４（Ａ）〜図４（Ｈ）の模式的側面図を参照して、本発明のガス管の配管方法の好ましい一例について説明する。

まず、図４（Ａ）に示すように、本発明のガス管１の上流側にある被連結体９から図４（Ａ）に示す矢印の方向に高純度不活性ガス（たとえばアルゴン）が流れてくるのを確認する。ここで、高純度不活性ガスとしては、上記のガス管１の中空部に封入されている高純度不活性ガスと同一の材質および純度のものを用いてもよく、異なるものを用いてもよい。すなわち、ここで用いられる高純度不活性ガスの材質は窒素、アルゴンおよびヘリウムからなる群から選択された少なくとも１種であり、高純度不活性ガスの純度は上記と同様に９９．９９９９体積％以上１００体積％以下である。

次に、図４（Ｂ）に示すように、ガス管１の下流側の端部に設置されている閉塞手段５のガス流路管（図示せず）に備えられている弁を開いて、ガス管１の中空部に封入されている高純度不活性ガスを抜き、ガス管１の中空部の圧力をガス管１の外部の圧力と同一にする。そして、すぐに弁を閉じる。

続いて、図４（Ｃ）に示すように、ガス管１の上流側の端部に設置されている閉塞手段５を取り除いて、ガス管１の本体部２の上流側の端部を開放する。このとき、ガス管１の下流側の端部に設置されている閉塞手段５は取り除かれない。

次いで、図４（Ｄ）に示すように、ガス管１の上流側の端部と被連結体９の下流側の端部とを位置ズレがないように接触させる。そして、図４（Ｅ）に示すように、ガス管１の下流側の端部に設置されている閉塞手段５を取り除いて、ガス管１の本体部２の下流側の端部を開放する。

その後、図４（Ｆ）に示すように、ガス管１の下流側の端部に圧力計１０を接続して、ガス管１の中空部の圧力を測定する。これにより、上流側からガス管１の中空部に高純度不活性ガスが十分に流れていることを確認することができる。

次いで、図４（Ｇ）に示すように、ガス管１の上流側の端部と被連結体９の下流側の端部とを点状に溶接する。最後に、図４（Ｈ）に示すように、ガス管１の上流側の端部と被連結体９の下流側の端部とを完全に溶接して、ガス管が配管される。

このように順次ガス管が配管されていき、複数の本発明のガス管が連結されたガス配管が形成される。このようなガス配管は、たとえば窒素、酸素、アルゴン、ヘリウムまたは水素などの高純度の原料ガスの輸送用として用いられ、たとえば半導体デバイスの製造装置中の成膜装置などに高純度の原料ガスを供給することができる。

今回開示された実施の形態はすべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は上記した説明ではなくて特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。

本発明のガス管およびガス管の配管方法によれば、高純度の原料ガスを供給することができるとともに工期を短縮することができるので、本発明はエレクトロニクスの分野における半導体デバイスの製造などに好適に利用することができる。

本発明のガス管の好ましい一例の模式的な断面図である。 本発明において、図１に示すガス管の本体部をベーキングする方法の好ましい一例を図解する模式的な側面透視図である。 本発明のガス管の他の好ましい一例の模式的な断面図である。 本発明のガス管の配管方法の好ましい一例を図解する模式的な側面図であり、（Ａ）はガス管の上流側の被連結体から不活性ガスが流れてくるのを確認する工程を図解する模式的な側面図であり、（Ｂ）はガス管の下流側の端部からガス管の中空部に封入されている高純度不活性ガスを抜く工程を図解する模式的な側面図であり、（Ｃ）はガス管の本体部の上流側の開口部を開放する工程を図解する模式的な側面図であり、（Ｄ）はガス管の上流側の端部と被連結体の下流側の端部とを位置ズレがないように接触させる工程を図解する模式的な側面図であり、（Ｅ）はガス管の本体部の下流側の開口部を開放する工程を図解する模式的な側面図であり、（Ｆ）はガス管の中空部の圧力を測定する工程を図解する模式的な側面図であり、（Ｇ）はガス管の上流側の端部と被連結体の下流側の端部とを点状に溶接する工程を図解する模式的な側面図であり、（Ｈ）はガス管の上流側の端部と被連結体の下流側の端部とを完全に溶接してガス管が配管される工程を図解する模式的な側面図である。

符号の説明

１ ガス管、２ 本体部、３ 中空部、４ 開口部、５ 閉塞手段、５ａ 板状体、５ｂ 被覆体、６ キャップ、７ アルミテープ、８ ガス導入口、９ 被連結体、１０ 圧力計、１１ ガス流路管、１２ 弁。

Claims (12)

1. 中空部を有する本体部を含み、前記本体部の両端部にはそれぞれ前記本体部の両端の開口部を閉塞する閉塞手段が設置されており、前記本体部は予めベーキングされており、前記ベーキング後に前記開口部が前記閉塞手段により閉塞されてなるガス管を用いるガス管の配管方法であって、
   前記ガス管の本体部の両端部に設置されている閉塞手段のうちいずれか一方を取り除くことによって前記本体部の一方の端部を開放する工程と、
   前記開放された端部から前記中空部に高純度不活性ガスを導入しながら残りの閉塞手段を取り除くことによって前記本体部の他方の端部を開放する工程と、
   前記中空部に高純度不活性ガスを導入しながら前記本体部の上流側の端部を被連結体に連結する工程と、を含む、ガス管の配管方法。
2. 前記ガス管は、高純度ガス輸送用のガス配管に用いられることを特徴とする、請求項１に記載のガス管の配管方法。
3. 前記本体部は金属からなることを特徴とする、請求項１または２に記載のガス管の配管方法。
4. 前記閉塞手段は金属製蓋体からなり、前記金属製蓋体は前記本体部の端部に連結されていることを特徴とする、請求項１から３のいずれかに記載のガス管の配管方法。
5. 前記閉塞手段は金属製板状体と被覆体とを含み、前記金属製板状体は前記開口部を閉塞する位置に設置されており、前記被覆体は前記本体部の端部に嵌め込まれて前記金属製板状体を押さえ付けていることを特徴とする、請求項１から３のいずれかに記載のガス管の配管方法。
6. 前記中空部の圧力が前記ガス管の外部の圧力よりも高いことを特徴とする、請求項１から５のいずれかに記載のガス管の配管方法。
7. 前記ガス管は、前記ベーキング後に前記中空部に高純度不活性ガスが封入されて前記開口部が前記閉塞手段により閉塞されてなることを特徴とする、請求項１から６のいずれかに記載のガス管の配管方法。
8. 中空部を有する本体部を含み、
   前記本体部の両端部にはそれぞれ前記本体部の両端の開口部を閉塞する閉塞手段が設置されており、
   前記本体部は予めベーキングされており、前記ベーキング後に前記開口部が前記閉塞手段により閉塞されてなり、
   前記閉塞手段は金属製蓋体からなり、
   前記金属製蓋体は前記本体部の端部に連結されており、
   前記中空部の圧力が前記ガス管の外部の圧力よりも高い、ガス管。
9. 中空部を有する本体部を含み、
   前記本体部の両端部にはそれぞれ前記本体部の両端の開口部を閉塞する閉塞手段が設置されており、
   前記本体部は予めベーキングされており、前記ベーキング後に前記開口部が前記閉塞手段により閉塞されてなり、
   前記閉塞手段は金属製板状体と被覆体とを含み、
   前記金属製板状体は前記開口部を閉塞する位置に設置されており、
   前記被覆体は前記本体部の端部に嵌め込まれて前記金属製板状体を押さえ付けており、
   前記中空部の圧力が前記ガス管の外部の圧力よりも高い、ガス管。
10. 高純度ガス輸送用のガス配管に用いられることを特徴とする、請求項８または９に記載のガス管。
11. 前記本体部は金属からなることを特徴とする、請求項８から１０のいずれかに記載のガス管。
12. 前記ベーキング後に前記中空部に高純度不活性ガスが封入されてなることを特徴とする、請求項８から１１のいずれかに記載のガス管。

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