JP2011080564A - 金属配管及びその金属配管を用いてなる半導体製造ライン - Google Patents

Abstract

【課題】高温・低温処理の変換処理の効率性を向上させることのできる金属配管及びその金属配管を用いてなる半導体製造ラインを得る。
【構成】金属配管１は、本体部２が可及的に薄肉厚とされてなるので極めて軽量で熱容量が小さく、熱し易く冷めやすい配管となる。したがって金属配管１に高温媒体を通じて高温処理を行った後に低温媒体を通じて低温処理を行う場合に、高温から低温、若しくは低温から高温への変換効率が極めて良好となり、生産効率を向上することができる。同時に、金属配管１自体が軽量になるため、金属配管１の固定・支持に必要なサポート部材の数量を低減することができ、サポート部材を固定する部分の強度も大幅に低減することができる。
【選択図】 図１

Description

本発明は例えば真空を使用する製造装置ライン及び半導体製造ラインにおいて、各種の溶液や純水等を搬送するための金属配管に関するものである。

半導体製造ラインや液晶製造ライン等では強酸性や強アルカリ性の各種の溶液が使用されることから、耐腐食性に優れたステンレス鋼等の金属材料が配管材料として使用されている。
例えば特許文献１には、ステンレスからなる構成部材の表面に堆積膜を形成することにより、当該構成部材の耐久性や、前記腐食性ガスに対する耐食性を向上させた半導体製造装置の構成部材及び半導体製造装置が開示された。

特許文献２には耐食性に特に優れ、かつ耐水分放出性にも優れた半導体製造装置用ステンレス鋼部材が開示された。
特許文献３には耐水分放出特性に優れた半導体製造装置用ステンレス鋼部材が開示された。

図７（ａ）は半導体製造ライン等の温度調整システム９を示す。
温度調整システム９は高温媒体収納容器１０及び低温媒体収納容器１１、切換バルブ１２ａ及び切換バルブ１２ｂ、温度調整器１３を備える。
高温媒体収納容器１０からは高温媒体供給ライン１４ａ、切換バルブ１２ａ、媒体供給ライン１５を介して温度調整器１３に高温媒体が供給される。また低温媒体収納容器１１からは低温媒体供給ライン１４ｂ、切換バルブ１２ａ、媒体供給ライン１５を介して温度調整器１３に低温媒体が供給される。

一方、温度調整器１３からは、媒体還流ライン１６、切換バルブ１２ｂ、高温媒体還流ライン１７ａ若しくは低温媒体還流ライン１７ｂを介して高温媒体収納容器１０若しくは低温媒体収納容器１１に高温若しくは低温媒体が還流される。

以上の温度調整システム９において、媒体供給ライン１５及び媒体還流ライン１６、またさらには高温媒体供給ライン１４ａ、低温媒体供給ライン１４ｂ、高温媒体還流ライン１７ａ及び低温媒体還流ライン１７ｂには上述した耐腐食性に優れたステンレス鋼等の金属材料が配管材料として使用されている。

図７（ｂ）は半導体製造ライン等の排気ライン１８を示す。
図７（ｂ）に示す排気ライン１８は、例えば一のプロセスチャンバ１９から真空ポンプ２０によって吸引された排出ガスが排出管２１を通じて処理装置２２に送給される。排出管２１には他のチャンバ２３、２４からの排出ガスも合流するためその全長は数十ｍに達する。

以上の排気ライン１８において、排出管２１には通常スケジュール管が使用され、このスケジュール管は、１００Ａ（φ１１４．３ｍｍ）サイズでは長さ１ｍ当たり約８ｋｇの重量となる。

特開２００７−３６１９７号公報 特開平６−１７２９３４号公報 特開平６−２６３６００号公報

上記従来の各種配管若しくは配管材料では専ら耐久性や、耐食性若しくは耐水分放出特性に関する検討が行われていた。
一方、半導体製造ラインや液晶製造ライン等では図７（ａ）の温度調整システム９等の様に、ステンレス配管等の金属配管に高温媒体を通じて高温処理を行った後に低温媒体を通じて低温処理を行うという必要が多く生じる。しかし従来のステンレス配管等の金属配管では、強度及び耐久性向上のために厚肉にされる結果、熱容量が大きく、高温から低温、若しくは低温から高温への変換効率が悪く、これが生産効率の悪化の原因となっていた。

また、図７（ｂ）に示す排気ライン１８の全長数十ｍに達する排出管２１に用いられるスケジュール管等の厚肉配管は重量が大きく、配管を固定・支持するためのサポート部材の量も多くなると同時に、サポート部材を固定する部分も十分な強度が必要なため、配管ライン構築のコスト上昇要因となっていた。
本発明は以上の従来技術における問題に鑑み、配管ラインの構築コストを削減でき、高温・低温処理の変換処理の効率性を向上させることのできる金属配管及びその金属配管を用いてなる半導体製造ラインを提供することを目的とする。

本発明の金属配管は、金属製本体部と一体に前記本体部から外側に突出し、前記本体部の径よりも径が大である複数の環状リングが間隔を置いて節状に形成されてなることを特徴とする。

前記本体部を直管状にすることもでき、又は湾曲管状としてもよい。

一の前記環状リングと他の環状リングとの間隔が前記本体部の軸方向における前記環状リングの幅Ｗ以上に設定されて前記環状リングが節状に形成されるようにしてもよい。

前記本体部にベローズを直列接続してもよい。この場合にベローズ及び本体部を各々必要に応じて複数箇所に設け、且つ前記ベローズと前記本体部の少なくとも一方は長さ寸法の異なるものが混在しているようにすることができる。

少なくとも金属製の本体部にステンレスを用いることができる。また本発明の金属配管を用いて真空を使用する製造装置ラインを構築することができる。

また本発明の金属配管を用いて半導体製造ライン若しくは液晶製造ラインを構成することができる。すなわち本発明の金属配管は、半導体製造ライン、液晶製造ラインあるいは化学薬品や食品等の製造ラインに適用される各種の溶液あるいは純水等を搬送する配管経路に使用することができる。

［作用］
本発明の金属配管は、金属製本体部と一体に前記本体部から外側に突出する複数の環状リングが形成されてなるので、金属製本体部を可及的に薄肉とすることによって、例えば高温媒体を通じて高温処理を行った後に低温媒体を通じて低温処理を行う場合でも、薄肉の本体部と外側に突出する複数の環状リングから速やかに放熱して、媒体の変換を速やかに行うことができる。しかも複数の環状リングが間隔を置いて節状に形成されてなるので、本体部が薄肉とされても環状リングによって剛性を補完し、本体部の直管状態又は湾曲状態等の形状保持性が損なわれることはない。

本発明の金属配管及びその金属配管を用いてなる半導体製造ラインは、高温・低温処理の変換処理の効率性を向上させることができる。

本発明の一実施の形態の金属配管の斜視図である。 図１に示す実施の形態の金属配管の断面図である。 本発明の他の実施の形態の金属配管の斜視図である。 図３に示す実施の形態の金属配管の断面図である。 本発明のさらに他の実施の形態の金属配管の段面図である。 図６本発明の実施の形態に係る金属配管を半導体製造ラインや液晶製造ライン等の薬液等の供給ラインに適用した場合の斜視図である。 本発明の実施の形態に係る金属配管を（ａ）温度調整器への媒体供給、（ｂ）廃棄供給ラインそれぞれに適用した場合の模式図である。

以下、本発明の実施の形態について説明する。
図１、図２に示すように金属配管１は、金属製で円形断面の本体部２を有している。この金属配管１には、ステンレス、チタン合金を用いることができる。
また、ニッケル基のモリブデンやクロム、鉄などを成分とし、硫酸や塩酸の腐食に強い耐熱・耐食合金であり、ヘインズ社（Haynes International）の合金であり、ハステロイ（HASTELLOY）の登録商標によって一般に指称されるニッケル基耐熱・耐食合金を適用することができる。

本体部２は可及的に薄肉厚とされ、具体的には０．０５ｍｍ〜１．０ｍｍ程度にされる。その薄肉厚の程度は定性的には管の内径寸法、管の長さ、管内を流通する媒体からの内圧、排気配管のように管内が減圧された時に生じる外圧、ポンプの脈動等に耐えられる構造部材としての耐圧性及び形状保持性を維持できる程度とされる。また本体部２は全長にわたりその肉厚はほぼ均一とされる。本実施の形態では、本体部２は湾曲のない直管部とされる。

例えば、管の内径がφ１７、管長さが１ｍ程度の場合、管の板厚を０．１ｍｍ、環状リング３の外径をφ２０，環状リングの間隔Ｓを３０ｍｍとすると、内側を減圧した時の外圧０．１MPa 、内側に液体を流した時の内圧１MPa以上に耐えることができる。
通常のBA管（外径φ１９．０５）で構築した場合、管の板厚は１．２４ｍｍ以上になるため、本発明の配管を使用することにより、重量が１／１０以下になる。その結果、熱容量も概略１／１０以下になる。

また金属配管１は本体部２と一体に本体部２から外側に突出する複数の環状リング３が間隔を置いて節状に形成される。可及的に薄肉厚とされた本体部２は、この様に環状リング３を間隔を置いて節状に形成した形状的効果によって剛性が補完され、管内を流通する媒体からの内圧、ポンプの脈動等に耐えられる形状保持性を備えた直管部となる。

複数の環状リング３の直径ｄは本体部２の直径Ｄよりも大とされる。また隣接する一の環状リング３外側面中心と他の環状リング３外側面中心との間隔をＳとし、本体部２の軸方向における各環状リング３の幅をＷとした場合、Ｓが２Ｗ以上となるように設定される。

この様に設定することによって、金属配管１の形状保持性を確実にすることができる。すなわち一の環状リング３と他の環状リング３との間隔Ｓを大きくしすぎると内圧、及び外圧に弱くなる。逆に間隔Ｓを小さくしすぎると配管の製造コストが上昇し、配管自体の剛性も低下して配管の形状保持性が低下する。換言すると、間隔Sを小さくしすぎると，金属配管１がフレキシブルになり形状保持性が低下する結果、金属配管１の両端のみを保持した場合，両端間の中央部が重力方向に垂れ下がる挙動を示す。これに対して間隔Sを適切に設定した場合には、充分な形状保持性を備える結果金属配管１の両端のみを保持した場合でも両端間の中央部が重力方向に垂れ下がる挙動を示すことはない。

以上の実施の形態の金属配管１は、本体部２が可及的に薄肉厚とされてなるので極めて軽量で熱容量が小さく、熱し易く冷めやすい配管となる。したがって金属配管１に高温媒体を通じて高温処理を行った後に低温媒体を通じて低温処理を行う場合に、高温から低温、若しくは低温から高温への変換効率が極めて良好となり、生産効率を向上することができる。同時に、金属配管１自体が軽量になるため、金属配管１の固定・支持に必要なサポート部材の数量を低減することができ、サポート部材を固定する部分の強度も大幅に低減することができる。

図３及び図４に示す実施の形態の金属配管１では、複数の環状リング３が間隔を置いて節状に形成されて本体部２の剛性を補完し、その様に形状保持性の高い（湾曲しない）本体部２の間にフレキシビリティの高いベローズ４が形成される。このベローズ４は金属配管１を湾曲させる部位として、金属配管１の本体部２に直列に一体に形成される。ベローズ４の肉厚は本体部２の肉厚とほぼ同一に設定されており、全長を通してその肉厚はほぼ均一になっている。従って、ベローズ４と本体部２は、ほぼ同じ耐圧性能を有する。

図５に示す実施の形態の金属配管１では、直管部の本体部２ａに加えて、管路が湾曲した本体部２ｂを備える。この管路が湾曲した本体部２ｂは、直管部とされた本体部２ａと同様に可及的に薄肉厚とされ、環状リング３を間隔を置いて節状に形成した形状的効果によってその剛性が補完され、管内を流通する媒体からの内圧、ポンプの脈動等に耐えられる形状保持性を備えた湾曲部となる。

以上の各実施の形態の金属配管１は例えば太陽光発電パネル製造ライン，燃料電池製造ライン等の真空を使用する製造装置のラインに適用することができる。
その他以上の各実施の形態の金属配管１は例えば半導体製造ラインや液晶製造ラインあるいは化学薬品や食品の製造ライン等に適用することができる。

以上の各実施の形態の金属配管１によって供給される媒体は半導体製造ラインや液晶製造ラインあるいは化学薬品や食品の製造ライン等で使用される各種の溶液の他、半導体製造ラインにおけるシリコンウェハの洗浄や液晶製造ラインにおけるガラス基板の洗浄等に使用される純水等である。

図６に示すように、金属配管１は、本体部２の間にベローズ４が形成されており、これらベローズ４で曲げられて配管されている。そして本体部２に固定具５が取り付けられており、この固定具５によってＬ型アングル６に金属配管１が固定される。また、金属配管１の一端の本体部２は継手７に接続され、この継手７を介して金属配管１は他の配管８に連結される。

以上のように本体部２を固定具５によって固定すれば、本体部２は高い剛性を有するので、しっかりと固定でき、ベローズ４は湾曲しやすいので、比較的小さな力で自由に所望の方向及び角度に湾曲させることができる。従って、配管作業を楽に行うことができ、配管敷設作業工数を削減できて、工期を短縮できると共に作業コストを抑えることが可能となる。

また金属配管１はベローズ４で容易に湾曲させることができるので、エルボ継手（図示せず）を使用する必要がなく、資材コストを抑えることもできる。さらに、継手との連結部分からの液漏れの心配が減少する。また、エルボ継手を使用しないので、配管用のスペースが極端に狭い場合においても対応することが可能となる。

以上の本発明の実施の形態に係る金属配管１を図７（ａ）に示す温度調整システム９に適用することができる。
図７（ａ）に示す温度調整システム９において、主として媒体供給ライン１５及び媒体還流ライン１６に本発明の実施の形態に係る金属配管１を適用することによって、温度調整システム９を全体として簡易に構成して、かつ良好な熱効率を得ることができる。またさらには高温媒体供給ライン１４ａ、低温媒体供給ライン１４ｂ、高温媒体還流ライン１７ａ及び低温媒体還流ライン１７ｂにも本発明の実施の形態に係る金属配管１を適用することによって、温度調整システム９全体を軽量化することができる。

また本発明の実施の形態に係る金属配管１を図７（ｂ）に示す排気ライン１８に適用することができる。
図７（ｂ）に示す排気ライン１８において、排出管２１に本発明の実施の形態に係る金属配管１を適用することによって軽量化して、排出管２１を固定・支持するためのサポート部材の量を低減し、排気ライン１８構築のコストを低減することができる。

１・・・金属配管、２・・・本体部、３・・・環状リング、４・・・ベローズ、５・・・固定具。

Claims (6)

1. 金属製の本体部と一体に本体部から外側に突出する複数の金属製の環状リングが間隔を置いて節状に形成されてなることを特徴とする金属配管。
2. 本体部が直管部である請求項１に記載の金属配管。
3. 一の環状リングと他の環状リングとの間隔が本体部の軸方向における環状リングの幅Ｗ以上に設定されて環状リングが節状に形成されてなる請求項１又は請求項２に記載の金属配管。
4. 本体部にベローズを直列接続してなる請求項１〜請求項３のいずれか一に記載の金属配管。
5. 少なくとも金属製の本体部にステンレスを用いてなる請求項１〜請求項４のいずれか一に記載の金属配管。
6. 請求項１から請求項５のいずれかに記載の金属配管を用いてなる半導体製造ライン。
   
   

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