DE19610322A1 - Verfahren zur Passivierungsbehandlung eines Rohrleitungssystems für hochreines Gas - Google Patents

Description

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur Passivierungsbehandlung eines Rohrleitungssystems, wie einer Rohr­ leitung für ultrahochreines Gas zur Verwendung in einer Apparatur zur Herstellung von Halbleitern und dergleichen, und von Metall­ bestandteilen oder dergleichen zur Verwendung in einer Ultra­ hochvakuumapparatur.

In letzter Zeit haben die Technik zur Herstellung eines Ultra­ hochvakuums und die Technik zur Gewinnung einer ultrahochreinen druckverminderten Atmosphäre durch Einströmenlassen einer kleinen Menge eines bestimmten Gases in eine Vakuumkammer große Bedeutung erlangt. Diese Technologien werden weit verbreitet auf die Unter­ suchung von Materialeigenschaften, die Bildung verschiedener Arten von Dünnschichten, die Herstellung von Halbleiterbausteinen usw. angewendet. Als Ergebnis wurde zwar ein höherer Grad von Vakuum erreicht; es ist jedoch erforderlich, eine druckverminderte Atmo­ sphäre herzustellen, in der die Kontamination durch Elementverun­ reinigungen und Molekülverunreinigungen auf das Äußerste reduziert ist.

Bei Halbleiterbausteinen zum Beispiel wurde die Größe der Einheits­ elemente von Jahr zu Jahr reduziert, um die Integrationsdichte in­ tegrierter Schaltkreise zu erhöhen, so daß eingehende Untersuchun­ gen und Entwicklungen durchgeführt wurden, um Halbleiterbausteine mit einer Größe von 1 µm bis zum Submikronbereich, insbesondere mit Größen von nicht mehr als 0,5 µm, einer praktischen Verwendung zuzuführen. Bei der Herstellung solcher Halbleiterbausteine werden ein Verfahren zur Bildung von Dünnschichten und ein Verfahren zum Ätzen der Dünnschichten in vorbestimmten Schaltungsmustern wieder­ holt durchgeführt. Im allgemeinen werden solche Verfahren in einem Ultrahochvakuum oder in einer druckverminderten Atmosphäre, in die nach dem Einbringen von Siliciummikroplättchen (Wafer) in eine Vakuumkammer ein vorbestimmtes Gas eingeführt wurde, durchgeführt. Wenn während dieser Vorgänge Verunreinigungen in die Kammer gelan­ gen, tritt zum Beispiel das Problem auf, daß die Qualität der Dünn­ schichten verringert wird oder daß bei der Mikrobehandlung keine befriedigende Genauigkeit erreicht werden kann. Deshalb benötigt man eine ultrahochreine druckverminderte Atmosphäre, die aus einem Ultrahochvakuum hergestellt wird.

Als einer der wichtigsten Gründe, die bisher die Herstellung des Ultrahochvakuums und der ultrahochreinen druckverminderten Atmo­ sphäre verhindert haben, wird ein Gas genannt, das aus der Ober­ fläche von rostfreien Stählen austritt, die verbreitet für eine Kammer, eine Gasrohrleitung usw. verwendet werden. Um das Austreten des Gases zu verhindern, wurde daher herkömmlicherweise eine Tech­ nik zur Oberflächenbehandlung des rostfreien Stahls vorgeschlagen, und zwar hauptsächlich eine sogenannte Naßbehandlung, bei der eine dünne Schicht (Passivierungsschicht) auf der Oberfläche gebildet wird, indem man ein zu behandelndes Material, das elektrolytisch poliert wurde, in eine heiße Salpetersäurelösung eintauchte. In diesem Fall bleiben jedoch viel Feuchtigkeit oder viele Lösungs­ bestandteile auf der Oberfläche der Schicht und/oder innerhalb der Schicht oder in einem Grenzbereich zwischen dem rostfreien Stahl und der Schicht, so daß diese verbleibende Feuchtigkeit und die verbleibenden Lösungsbestandteile, insbesondere die an der Ober­ fläche adsorbierte Feuchtigkeit, sich ablösen und in das Vakuum oder die druckverminderte Atmosphäre übertreten. Diese abgelöste Feuchtigkeit wurde daher zur wichtigsten Verunreinigungsquelle.

Daher wurde vor kurzem eine Trockenbehandlungstechnik vorgeschla­ gen, bei der ein Gas, das eine Oxidschicht bilden kann, in Kontakt mit der Oberfläche des zu behandelnden Materials gebracht wird, um eine Chromoxidschicht zur Passivierung der Oberfläche darauf zu bilden. Was diese herkömmliche Trockenbehandlungstechnik betrifft, so wurde eine vorgeschlagen (offenbart in der Japanischen Offen­ legungsschrift Nr. Hei 2-43353), bei der ein zu behandelndes Mate­ rial (zum Beispiel ein Rohr aus rostfreiem Stahl) bis fast zur Oxi­ dationstemperatur (400 bis 550°C) erhitzt und dann der Einwirkung eines bis zur Oxidationsbehandlungstemperatur erhitzten Sauerstoff­ gases ausgesetzt wird, so daß sich auf der Oberfläche des Materials zur Passivierung die Chromoxidschicht bildet; eine andere (offen­ bart in der Japanischen Offenlegungsschrift Nr. Hei 6-116632), bei der ein rostfreies Material 1 Stunde bei etwa 500°C in einer Argon­ atmosphäre behandelt wird, die durch Beimischen von 10% Wasserstoff und 1% Feuchtigkeit gebildet wurde, so daß sich auf der Oberfläche die Chromoxidschicht bildet; und eine weitere (offenbart in der Ja­ panischen Offenlegungsschrift Nr. Hei 5-287496), bei der das rost­ freie Material etwa 3 Stunden bei 200°C in einer Sauerstoffatmo­ sphäre, die 5-10% Ozon enthält, behandelt wird.

Bei allen herkömmlichen Trockenbehandlungstechniken zur Bildung der Chromoxidschicht auf der Oberfläche des rostfreien Materials wird ein Ofen benötigt, der eine hohe Temperatur liefert, da die Oxidschicht in einer erhitzten Atmosphäre gebildet wird, so daß das Problem auftritt, daß die Größe des rostfreien Materials bis zu einem gewissem Grade durch die Abmessung des Heizofens beschränkt ist. Da das die Oxidschicht bildende Gas weiterhin in heißem Zustand mit dem zu behandelnden Material in Kontakt gebracht wird, tritt noch das weitere Problem auf, daß aufgrund des Verbrauchs von Gasbestandteilen während des Strömens des Gases die Konzentration des die Oxidschicht bildenden Gases auf der stromaufwärts gelegenen Seite und auf der stromabwärts gelegenen Seite unterschiedlich ist, was zu einer ungleichmäßigen Dicke der Oxidschicht führt.

Außerdem sind in einem in der Praxis zu verwendenden Rohrleitungs­ system viele Rohre und Rohrverbindungsstücke so angeordnet, daß sie eine Quelle, die hochreines Gas liefert, mit einer Apparatur ver­ binden, in der das hochreine Gas verwendet wird, und die Verbindun­ gen sollten geschweißt sein. Daher tritt beim Schweißen der Rohre und Rohrverbindungsstücke, auf deren inneren Oberflächen zuvor die Chromoxidschichten gebildet wurden, das Problem auf, daß die Metallzusammensetzungen in den geschweißten Teilen durch die Schweißarbeiten verändert werden, was dazu führt, daß die ge­ schweißten Teile nicht mit der Chromoxidschicht überzogen sind.

Die vorliegende Erfindung betrifft die Lösung dieser Probleme. Ihr Ziel ist es, eine Technik anzugeben, mit der sich bei Raumtempera­ tur zuverlässig eine Chromoxidschicht auf einer mit Gas in Kontakt kommenden inneren Oberfläche einer Rohrleitung bilden läßt, und zwar nicht nur bei einzelnen Rohren und den Teilen, die zu einer Rohrleitung zusammengesetzt werden sollen, sondern auch nach der Fertigstellung des Rohrleitungssystems.

Ein erster Aspekt der Erfindung zur Erreichung des genannten Ziels ist dadurch gekennzeichnet, daß eine Oxidpassivierungsschicht auf einer Metalloberfläche gebildet wird, indem man hochkonzentriertes Ozongas, das im Ozon/Sauerstoff-System wenigstens 50 Vol.-% Ozon enthält, bei Raumtemperatur auf eine elektrolytisch polierte Me­ talloberfläche oder eine kombiniert elektrolytisch polierte Metall­ oberfläche (d. h. die gleichzeitig mit Hilfe eines Poliermaterials und eines Elektrolyten poliert wurde, indem man das Poliermaterial in den Elektrolyten einbringt und die Elektroden rotieren läßt) einwirken läßt.

Ein zweiter Aspekt der Erfindung zur Erreichung des genannten Ziels ist dadurch gekennzeichnet, daß eine Quelle, die hochreines Gas liefern soll, und eine Apparatur, in der das hochreine Gas verwendet werden soll, durch eine Rohrleitung miteinander verbunden werden und dann eine mit Gas in Kontakt kommende innere Oberfläche der Rohrleitung für das hochreine Gas passiviert wird, indem man das hochkonzentrierte Ozongas hermetisch in die Rohrleitung einfüllt.

Bei dem ersten Aspekt wird es durch Verwendung des hochkonzentrier­ ten Ozongases, das im Ozon/Sauerstoff-System wenigstens 50 Vol.-% Ozon enthält, möglich, die Passivierungsschicht bei Raumtemperatur zu bilden.

Bei dem zweiten Aspekt wird es möglich, auch die geschweißten Teile zu passivieren, da die mit Gas in Kontakt kommende Oberfläche des Rohrleitungssystems passiviert wird, indem man eine Leitung zum Zuführen von hochreinem Gas, die die Quelle, die das hochreine Gas liefern soll, und die Apparatur, in der das hochreine Gas verwendet werden soll, miteinander verbindet, vollständig zusammensetzt und dann das hochkonzentrierte Ozongas hermetisch in die Rohrleitung einfüllt. Da eine Oberfläche der Rohrleitung mit überlegenen Entgasungseigenschaften und Trocknungseigenschaften erhalten werden kann, kann dadurch das durch die Rohrleitung strömende hochreine Gas der Apparatur, in der das hochreine Gas verwendet werden soll, zugeführt werden, ohne daß es verunreinigt wird.

Da die durch die Passivierungsbehandlung der vorliegenden Erfindung gebildete Oxidschicht hauptsächlich aus Chromoxid besteht, hat die Schicht eine überlegene Korrosionsbeständigkeit, so daß es möglich wird, eine korrosive Zersetzung der Rohrleitung, die durch ein hochkorrosives Gas verursacht werden könnte, zu verhindern. Da eine katalytische Wirkung der Rohrleitungsoberfläche weiterhin durch die Passivierungsbehandlung eingeschränkt oder reduziert werden kann, so daß die Autolyse des hochreaktiven Gases eingeschränkt wird, wird es möglich, das Gas der Apparatur, in der das hochreine Gas verwendet wird, zuzuführen, ohne daß die Qualität des zugeführten Gases verringert wird.

Da die Passivierungsbehandlung bei dem zweiten Aspekt außerdem auf die gesamte Rohrleitung angewendet wird, indem das hochkonzentrier­ te Gas hermetisch in die Rohrleitung eingefüllt wird, nachdem die Anordnung der Rohre fertiggestellt wurde, kann die Apparatur für die Passivierungsbehandlung vereinfacht werden, und eine befriedi­ gende Passivierungsschicht kann auch dann gebildet werden, wenn die billigen elektrolytisch polierten Rohre für das Rohrleitungssystem verwendet werden, so daß es möglich wird, das Rohrleitungssystem für die Zuführung des hochreinen Gases billig herzustellen.

Da das hochkonzentrierte Ozongas weiterhin hermetisch in das Rohr­ leitungssystem eingefüllt wird, kann die Konzentration des in die Rohrleitung eingefüllten Gases im Unterschied zur Gasstrombehand­ lung insgesamt gleichmäßig gehalten werden, so daß eine ungleich­ mäßige Dicke der Oxidschicht vermieden werden kann.

Fig. 1 zeigt Profile von Elementzusammensetzungen eines unbehan­ delten, elektrolytisch polierten SUS-316L-Rohres in Richtung der Tiefe von der Oberfläche aus.

Fig. 2 zeigt die Profile der Elementzusammensetzungen in Richtung der Tiefe von der Oberfläche aus, wenn das Rohr 40 Stunden bei 40°C unter Verwendung von reinem Sauerstoff behandelt wurde.

Fig. 3 zeigt die Profile der Elementzusammensetzungen in Richtung der Tiefe von der Oberfläche aus, wenn das Rohr 40 Stunden bei 40°C unter Verwendung von Ozongas, das im Ozon/Sauerstoff-System eine Konzentration von 5 Vol.-% Ozon aufweist, behandelt wurde.

Fig. 4 zeigt den Fall einer Behandlung mit einem Ozongas mit 100 Vol.-% Ozon bei 20°C während 20 Stunden, Fig. 4(a) zeigt die entsprechenden Profile der Elementzusammensetzungen in Richtung der Tiefe von der Oberfläche aus, und Fig. 4(b) ist ein Diagramm, das die Veränderung der Ozonkonzentration während der Behandlung zeigt.

Fig. 5 zeigt den Fall einer Behandlung mit einem Ozongas mit 100 Vol.-% Ozon bei 20°C während 40 Stunden, Fig. 5(a) zeigt die entsprechenden Profile der Elementzusammensetzungen in Richtung der Tiefe von der Oberfläche aus, und Fig. 5(b) ist ein Diagramm, das die Veränderung der Ozonkonzentration während der Behandlung zeigt.

Fig. 6 zeigt den Fall einer Behandlung mit einem Ozongas mit 100 Vol.-% Ozon bei 40°C während 20 Stunden, Fig. 6(a) zeigt die entsprechenden Profile der Elementzusammensetzungen in Richtung der Tiefe von der Oberfläche aus, und Fig. 6(b) ist ein Diagramm, das die Veränderung der Ozonkonzentration während der Behandlung zeigt.

Fig. 7 zeigt den Fall einer Behandlung mit einem Ozongas mit 100 Vol.-% Ozon bei 40°C während 40 Stunden, Fig. 7(a) zeigt die entsprechenden Profile der Elementzusammensetzungen in Richtung der Tiefe von der Oberfläche aus, und Fig. 7(b) ist ein Diagramm, das die Veränderung der Ozonkonzentration während der Behandlung zeigt.

Fig. 8 zeigt den Fall einer Behandlung mit einem Ozongas mit 100 Vol.-% Ozon bei 60°C während 20 Stunden, Fig. 8(a) zeigt die entsprechenden Profile der Elementzusammensetzungen in Richtung der Tiefe von der Oberfläche aus, und Fig. 8(b) ist ein Diagramm, das die Veränderung der Ozonkonzentration während der Behandlung zeigt.

Fig. 9 zeigt den Fall einer Behandlung mit einem Ozongas mit 100 Vol.-% Ozon bei 60°C während 40 Stunden, Fig. 9(a) zeigt die entsprechenden Profile der Elementzusammensetzungen in Richtung der Tiefe von der Oberfläche aus, und Fig. 9(b) ist ein Diagramm, das die Veränderung der Ozonkonzentration während der Behandlung zeigt.

Fig. 10 zeigt die Profile der Elementzusammensetzungen in Richtung der Tiefe von der Oberfläche aus, wenn das Rohr 40 Stunden bei 20°C mit einem Ozongas, das im Ozon/Sauerstoff-System eine Konzentration von 50 Vol.-% Ozon aufweist, behandelt wurde.

Und Fig. 11 zeigt die Profile der Elementzusammensetzungen in Richtung der Tiefe von der Oberfläche aus für den Fall, daß ein geschweißter Teil 40 Stunden bei 40°C unter Verwendung von Ozongas mit einer Konzentration von 100 Vol.-% Ozon behandelt wurde.

Eine experimentelle Apparatur für eine Vorrichtung zur Herstellung von Halbleitern umfaßt eine Kammer und eine Rohrleitung, die beide aus rostfreiem Stahl (SUS 316L) bestehen und deren innere Ober­ flächen elektrolytisch poliert und hochglanzpoliert wurden. Nachdem die experimentelle Apparatur für die Vorrichtung zur Herstellung von Halbleitern in luftdicht verschlossenem Zustand evakuiert wurde, wird ein Ozongas mit einer Reinheit von 100 Vol.-% bei Raum­ temperatur (23°C) und einem Überdruck von 0,63 kg/cm² hermetisch in die experimentelle Apparatur eingefüllt und 48 Stunden unter diesen Bedingungen darin gelassen.

Nach Ablauf dieser Zeit wird das Ozongas aus der experimentellen Apparatur herausgelassen, und die Bildung einer Passivierungs­ schicht auf der inneren Oberfläche der experimentellen Apparatur wird durch Analysieren und Untersuchen der Verteilung von Element­ zusammensetzungen und deren Oxidation in Richtung der Tiefe von der Oberfläche aus unter Verwendung des Röntgen-Photoelektronen- Spektralanalyse-Verfahrens (XPS) bestätigt.

Wenn dieselbe Behandlung wie oben unter Verwendung eines Ozongases, das im Ozon/Sauerstoff-System eine Konzentration von 50 Vol.-% Ozon aufweist, durchgeführt wird, kann die Bildung einer Passivierungs­ schicht ebenfalls bestätigt werden. Wenn ähnliche Behandlungen unter Verwendung von Ozongas, das im Ozon/Sauerstoff-System eine Konzentration von 5 bzw. 45 Vol.-% Ozon aufweist, durchgeführt werden, wird bei Raumtemperatur keine befriedigende Passivie­ rungsschicht gebildet.

Bei einem praktisch durchführbaren Verfahren zur Herstellung von Halbleitern wird eine Leitung zum Zuführen von hochreinem Gas aufgebaut, indem man einen Behälter, in dem das zu verwendende hochreine Gas aufbewahrt wird, über elektrolytisch polierte Gaszuleitungsrohre und Rohrverbindungsstücke aus rostfreiem Stahl derselben Qualität mit einer Apparatur für eine Vorrichtung zur Herstellung von Halbleitern, in der das hochreine Gas verwendet werden soll, usw. verbindet. Diese Leitung zum Zuführen von hoch­ reinem Gas umfaßt mehrere Gaszuleitungsrohre, die durch Schweißen oder dergleichen miteinander verbunden sind, sowie verschiedene Arten von Vorrichtungen, wie ein Stromventil und ein Druckregel­ ventil, die dazwischen angeordnet sind. Nach der Fertigstellung der gesamten Rohrleitungsverbindungen werden an der Verbindung zu dem Behälter zum Aufbewahren des hochreinen Gases und an der Verbindung zu der Apparatur, in der das hochreine Gas verwendet werden soll, Blindflansche dazwischengesetzt oder Ventile angebracht, so daß das hochkonzentrierte Ozongas, das im Ozon/Sauerstoff-System eine Konzentration von wenigstens 50 Vol.-% Ozon aufweist, hermetisch in die Leitung zum Zuführen des hochreinen Gases, die sich zwischen den beiden Blindflanschen oder zwischen den beiden Ventilen befin­ det, eingefüllt wird, um die innere Oberfläche der Gaszufuhrlei­ tung, die Teile der inneren Oberfläche an den Schweißverbindungen zwischen den Gaszufuhrleitungen und/oder die inneren Oberflächen (Gaskontaktoberflächen) der Vorrichtungen zu passivieren. Danach werden die Ventile geöffnet, oder die beiden Blindflansche werden entfernt, um die Gaszufuhrrohre mit dem Behälter zum Aufbewahren des hochreinen Gases und der Apparatur, in der das hochreine Gas verwendet werden soll, zu verbinden.

Das Einfüllen/Entleeren des hochkonzentrierten Ozongases für die Passivierungsbehandlung unter Verwendung des Ozongases nach dem Aufbau der Rohrleitungen wird durchgeführt, indem man einen von verschiedenen Arten von Anschlüssen verwendet, wie einen Druckmes­ seranschluß oder einen Gasanalysatoranschluß, die in dem Rohr zum Zuführen des hochreinen Gases angeordnet sind. Das heißt, die Gaszufuhrrohrleitung wird nach dem Aufbau der Rohrleitungen evakuiert, dann wird das hochkonzentrierte Ozongas in die Leitung eingefüllt und während einer vorbestimmten Zeit daringelassen, und anschließend wird das Ozongas abgesaugt. Je nach Bedarf werden weiteres Einfüllen von neuem hochkonzentriertem Ozongas und Entleeren nach Ablauf der vorbestimmten Zeit mehrmals wiederholt, um das Innere der Rohrleitung zu passivieren.

Wenn diese Passivierungsbehandlung unter Verwendung des hochkonzen­ trierten Ozongases bei einer hohen Temperatur, die 60°C überschrei­ tet, durchgeführt wird, wird die durch Erwärmen des Ozongases selbst verursachte Autolysereaktion gefördert; daher wird das Ein­ füllen/Einwirkenlassen vorzugsweise bei Raumtemperatur oder in einem Temperaturbereich, der nicht höher als 60°C liegt, durch­ geführt. Das hochkonzentrierte Ozongas, das nach der Passivierungs­ behandlung entleert werden soll, wird zersetzt, indem man es durch eine bekannte Ozonzersetzungsapparatur leitet, und dann in die Atmosphäre entlassen.

Unter dem hochkonzentrierten Ozongas, das für diese Passivierungs­ behandlung verwendet werden soll, wird ein Ozongas verstanden, das im Ozon/Sauerstoff-System eine Konzentration von wenigstens 50 Vol.-% Ozon aufweist. Wenn ein Gas verwendet wird, das durch Konzentrieren mit Hilfe eines Adsorbens oder durch Vergasung von verflüssigtem Ozon hergestellt wird, ist es möglich, eine Ozonkon­ zentration in der Nähe von 100 Vol.-% zu erreichen.

Die Dicke der Oxidschichten, die bei Änderung der Temperaturbedin­ gung, der Ozonkonzentration im Ozon/Sauerstoff-System und der Behandlungszeit auf der Oberfläche des elektrolytisch polierten SUS-316L-Rohrs gebildet werden, wurde gemessen.

Fig. 1 zeigt Profile von Elementzusammensetzungen eines unbehan­ delten, elektrolytisch po1ierten SUS-316L-Rohres in Richtung der Tiefe von der Oberfläche aus, und anhand dieser Profile ist zu erkennen, daß sich auch auf der unbehandelten Oberfläche eine natürliche Oxidschicht von etwa 1 nm gebildet hat.

Auch wenn reiner Sauerstoff hermetisch in das elektrolytisch polierte Rohr eingefüllt wird und man ihn zur Behandlung 40 Stunden bei 40°C auf das Rohr einwirken 1äßt, wird die Schicht, wie in Fig. 2 gezeigt, nicht dicker als die natürliche Oxidschicht. Wenn Ozongas, das im Ozon/Sauerstoff-System eine Konzentration von 5 Vol.-% Ozon aufweist, hermetisch in das elektrolytisch polierte Rohr eingefüllt wird und man es 40 Stunden bei 40°C auf das Rohr einwirken läßt, findet man, wie in Fig. 3 gezeigt, daß eine Oxidschicht mit einer Dicke von etwa 2,5 nm gebildet wird. Dies ist jedoch für eine Passivierungsschicht nicht dick genug.

In den Fig. 4 bis 9 sind Profile von Elementzusammensetzungen in Richtung der Tiefe von der Oberfläche aus für den Fall gezeigt, daß das elektrolytisch polierte Rohr mit Ozongas behandelt wurde, das 100 Vol.-% Ozon enthält und durch Vergasung von verflüssigtem Ozon erhalten wurde.

Fig. 4(a) zeigt die Profile für den Fall der Behandlung bei 20°C während 20 Stunden, und Fig. 4(b) zeigt eine durch die Autolyse verursachte Veränderung der Ozonkonzentration für dieselbe Behandlungszeit. In diesem Fall kann bestätigt werden, daß eine Oxidschicht von etwa 3 nm gebildet wurde.

Fig. 5(a) zeigt die Profile für den Fall der Behandlung bei 20°C während 40 Stunden, und Fig. 5(b) zeigt eine durch die Autolyse verursachte Veränderung der Ozonkonzentration für dieselbe Behandlungszeit. In diesem Fall kann bestätigt werden, daß eine Oxidschicht von etwa 4 bis 5 nm gebildet wurde.

Fig. 6(a) zeigt die Profile für den Fall der Behandlung bei 40°C während 20 Stunden, und Fig. 6(b) zeigt eine durch die Autolyse verursachte Veränderung der Ozonkonzentration für dieselbe Behandlungszeit. In diesem Fall kann bestätigt werden, daß eine Oxidschicht von etwa 4 bis 5 nm gebildet wurde.

Fig. 7(a) zeigt die Profile für den Fall der Behandlung bei 40°C während 40 Stunden, und Fig. 7(b) zeigt eine durch die Autolyse verursachte Veränderung der Ozonkonzentration für dieselbe Behandlungszeit. In diesem Fall kann bestätigt werden, daß eine Oxidschicht von etwa 4 bis 5 nm gebildet wurde.

Fig. 8(a) zeigt die Profile für den Fall der Behandlung bei 60°C während 20 Stunden, und Fig. 8(b) zeigt eine durch die Autolyse verursachte Veränderung der Ozonkonzentration für dieselbe Behandlungszeit. In diesem Fall kann bestätigt werden, daß eine Oxidschicht von etwa 4,5 bis 5,5 nm gebildet wurde.

Fig. 9(a) zeigt die Profile für den Fall der Behandlung bei 60°C während 40 Stunden, und Fig. 9(b) zeigt eine durch die Autolyse verursachte Veränderung der Ozonkonzentration für dieselbe Behandlungszeit. In diesem Fall kann bestätigt werden, daß eine Oxidschicht von etwa 4,5 bis 5,5 nm gebildet wurde.

Wenn das elektrolytisch polierte Rohr 40 Stunden bei 20°C mit Ozon­ gas behandelt wurde, das im Ozon/Sauerstoff-System eine Konzentra­ tion von 50 Vol.-% Ozon aufweist, wie es in Fig. 10 gezeigt ist, so kann bestätigt werden, daß eine Oxidschicht von etwa 4 nm gebildet wurde.

Die Profile von Elementzusammensetzungen in Richtung der Tiefe von der Oberfläche aus im Falle, daß die geschweißten Teile 40 Stunden bei 40°C mit Ozongas behandelt wurden, das 100 Vol.-% Ozon enthält, sind in Fig. 11 gezeigt. Es kann bestätigt werden, daß eine Oxid­ schicht von etwa 6 bis 8 nm gebildet wurde.

Aus diesen Ergebnissen geht hervor, daß die Dicke der Oxidschicht bei einer Erhöhung der Behandlungstemperatur von 20°C auf 40°C im Falle einer Behandlungszeit von 20 Stunden erhöht wird, sie wird jedoch nicht mehr sehr erhöht, auch wenn die Temperatur auf 60°C erhöht wird. Im Falle einer Behandlungszeit von 40 Stunden ändert sich die Dicke der Oxidschicht nicht, auch wenn die Behandlungs­ temperatur geändert wird, d. h. es werden Oxidschichten mit im wesentlichen gleicher Dicke gebildet. Wenn die Behandlungstempera­ tur erhöht wird, wird die Autolysereaktion des Ozons merklich heftig, und die Ozonkonzentration nimmt ab. Daher spiegelt sich eine Erhöhung der Behandlungstemperatur über 60°C hinaus nicht in einer Erhöhung der Dicke der Oxidschicht wider.

Claims (3)

1. Verfahren zur Passivierungsbehandlung eines Rohrleitungs­ systems für ein hochreines Gas, dadurch gekennzeichnet, daß eine Oxidpassivierungsschicht auf einer Metalloberfläche gebildet wird, indem man hochkonzentriertes Ozongas, das im Ozon/Sauerstoff-System eine Konzentration von wenigstens 50 Vol.-% Ozon enthält, bei Raumtemperatur auf eine elek­ trolytisch polierte Metalloberfläche oder eine kombiniert elektrolytisch polierte Metalloberfläche einwirken läßt.

2. Verfahren zur Passivierungsbehandlung eines Rohrleitungs­ systems für ein hochreines Gas, dadurch gekennzeichnet, daß eine Quelle, die hochreines Gas liefern soll, und eine Apparatur, in der ein hochreines Gas verwendet werden soll, durch eine Rohrleitung miteinander verbunden werden und dann eine mit Gas in Kontakt kommende innere Oberfläche der Rohrleitung für das hochreine Gas passiviert wird, indem man hochkonzentriertes Ozongas, das im Ozon/Sauerstoff-System eine Konzentration von wenigstens 50 Vol.-% Ozon enthält, hermetisch in die Rohrleitung einfüllt.

3. Verfahren zur Passivierungsbehandlung gemäß Anspruch 2, wobei die Passivierungsbehandlung innerhalb eines Tempera­ turbereichs von Raumtemperatur bis 60°C durchgeführt wird.