JP3277340B2 - 半導体製造工場向け各種ガスの製造方法及び装置 - Google Patents

半導体製造工場向け各種ガスの製造方法及び装置

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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、半導体製造工場向け各
種ガスの製造方法及び装置に関し、詳しくは、半導体製
造工場で大量に使用される高純度窒素や、該工場で有効
に利用することができる精製された空気（高純度空気）
及び酸素富化空気を製造供給する方法及び装置に関す
る。
【０００２】
【従来の技術】従来から、半導体産業においては、大量
の高純度窒素が各種用途に使用されているが、これらの
高純度窒素の用途の内訳を調べてみると、必ずしも高純
度窒素を必要としていない個所にも高純度窒素が大量に
使用されているのが現状である。例えば、半導体の洗浄
に用いる純水のタンクのシールガスには、現在、高純度
窒素ガスが使用されているが、溶存酸素量を制御してい
ない場合には、所定の純度を有する高純度空気で十分で
ある。同様に、超純水製造用イオン交換樹脂の再生用バ
ブリングガスにも高純度窒素が用いられているが、所定
純度の高純度空気が得られれば、これを使用することが
できる。
【０００３】さらに、半導体の各製造工程で使用される
エアーガンやウェハー保管箱には、半導体基板（ウェハ
ー）への各種不純物、例えば油分等のハイドロカーボン
や、硫黄酸化物（ＳＯX ）等の硫黄分の付着を避けるた
めに高純度窒素を使用しているが、これらの不純物が除
去されている高純度空気であれば、高純度窒素に代えて
高純度空気を使用することができる。また、半導体製造
設備におけるベルヌーイチャックやエアー浮上コンベア
等の基板搬送系で搬送ガスとして使用されている高純度
窒素も、高純度空気に代えることが可能である。
【０００４】同様に、半導体材料ガスとして現在使用さ
れている高純度窒素あるいは高純度酸素に代えて高純度
空気を使用することが可能な工程もいくつか考えられ
る。例えば、エッチング工程における四フッ化炭素等の
材料ガスの希釈ガスとして使用されている高純度酸素
は、高純度空気に代えることができ、半導体製造工程で
使用される塩素，塩化水素，臭化水素等の非還元性ガス
のパージ工程で用いられている高純度窒素，高純度酸素
についても、所定純度の空気が得られれば、これを用い
ることが可能である。
【０００５】このようなことから、種々の用途において
高価な高純度窒素や高純度酸素を用いずに、高純度空気
を使用することにより、コストダウンを図る試みが検討
されている。そして、このような用途に使用する際の高
純度空気の仕様としては、水素（Ｈ2 ），一酸化炭素
（ＣＯ），メタン（ＣＨ4 ；トータル炭化水素（ＴＨ
Ｃ）をメタンとして），水分（Ｈ2 Ｏ），二酸化炭素
（ＣＯ2 ），窒素化合物（ＮＯX ），硫黄化合物（ＳＯ
X ）等が、いずれも１ｐｐｍ以下であることが要求され
る。
【０００６】また、半導体製造工程には、恒温恒湿に維
持されている工程が数多くあり、例えば、空調用，純水
温度保持用等の恒温恒湿を得るための設備，ユーティリ
ティーは、そのコストが相当額になるため、コストダウ
ンの検討対象になっている。一般に、加熱源としては、
ボイラーからスチームを供給しているが、このボイラー
用加熱炉は、通常、重油／空気バーナーで加熱を行って
いる。したがって、この重油／空気バーナーの空気を酸
素富化空気に代えることにより、加熱炉の燃焼効率を大
幅に上昇させることが可能である。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】従来から、水分や二酸
化炭素を除去した精製空気は、種々の計装用又はシール
用として用いるが、比較的少量の需要に対応して小型圧
縮機等により圧縮され、精製装置で精製されて供給され
てきた。また、空気液化分離装置の計装用空気は、通
常、前処理工程の吸着器を導出した精製空気を少量分岐
して用いていた。
【０００８】しかしながら、従来の空気液化分離装置
は，上述のように、計装用として少量の乾燥空気を分岐
して取出していたに過ぎず、前記仕様を満足する高純度
の精製空気（高純度空気）を製品として大量に製出する
装置は無かった。すなわち、大気中には、通常、前記各
種不純物ガスが微量存在し、空気液化分離の各工程中
で、あるものは除去され、あるものは濃縮されて導出さ
れるガス中に含まれることになるが、従来は、高純度窒
素については、その純度仕様が厳しく要求されているた
め、これに対応してプロセスを種々工夫して満足する純
度を得るようにしていた。また、製品高純度窒素を採取
した残りの排ガスは、前記吸着器の再生用ガスとして使
用される以外は、大気に放出されているのが実情であ
る。
【０００９】そこで本発明は、半導体製造工場で使用す
る高純度窒素を製造するとともに、前記要求を満たす高
純度空気を製出し、同時に酸素富化空気も製品として供
給することができる半導体工場向け各種ガスの製造方法
及び装置を提供することを目的としている。
【００１０】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するた
め、本発明の半導体工場向け各種ガスの製造方法は、所
定圧力、例えば３〜１０ｋｇ／ｃｍ2 Ｇに圧縮した原料
空気を触媒塔に導入して含有する一酸化炭素及び水素を
触媒反応により二酸化炭素及び水分に変換し、該触媒反
応後の昇温空気を５〜１０℃に冷却後、吸着塔に導入し
て二酸化炭素，水分及びその他の微量不純物を吸着除去
して精製し、得られた精製空気の一部を製品高純度空気
として採取し、残部の精製空気を主熱交換器に導入して
帰還ガスとの熱交換により略液化温度にまで冷却し、冷
却後の精製空気を単精留塔に導入して液化精留を行い、
該単精留塔の頂部から高純度窒素を導出して前記主熱交
換器で寒冷を回収後に製品高純度窒素ガスとして採取す
るとともに、前記単精留塔の底部から酸素富化液化空気
を導出し、膨張させて前記単精留塔の凝縮蒸発器に導入
し、該凝縮蒸発器で気化して導出した酸素富化空気を前
記主熱交換器に導入して中間温度まで昇温し、該中間温
度の酸素富化空気を膨張タービンに導入して膨張降温さ
せて寒冷を発生させた後、再度前記主熱交換器に導入し
て寒冷を回収し、製品酸素富化空気として採取すること
を特徴としている。
【００１１】さらに、本発明方法では、上記構成におい
て得た製品酸素富化空気を、半導体製造工場の恒温設備
用等の熱源を供給する加熱炉の燃焼用助燃ガスとして供
給することを特徴としている。
【００１２】また、本発明の半導体製造工場向け各種ガ
スの製造装置は、原料空気を所定圧に圧縮する圧縮機
と、該圧縮機で昇圧した圧縮空気を導入して含有する極
微量の一酸化炭素及び水素を触媒反応により二酸化炭素
及び水分に変換する触媒塔と、触媒反応後の昇温空気を
冷却する冷却器と、原料空気中の二酸化炭素，水分及び
その他の微量不純物を吸着除去する吸着塔と、該吸着塔
を導出した精製空気の一部を製品高純度空気として導出
する導管と、精製空気の残部を帰還ガスと熱交換させて
略液化温度にまで冷却する主熱交換器と、該主熱交換器
で冷却後の冷却精製空気を導入して液化精留を行い、塔
頂部から高純度窒素を、塔底部から酸素富化液化空気を
それぞれ導出する単精留塔と、該単精留塔の上部から導
出した高純度窒素と前記単精留塔の底部から導出した酸
素富化液化空気とを熱交換させて液化窒素を生成すると
ともに酸素富化液化空気を気化させる凝縮蒸発器と、該
凝縮蒸発器で気化した酸素富化空気を膨張降温させる膨
張タービンと、膨張タービンにて膨張降温した酸素富化
空気を前記主熱交換器にて熱交換した後製品酸素富化空
気として採取する導管とを備えたことを特徴としてい
る。
【００１３】
【作 用】上記構成によれば、大量需要に対応して大量
の高純度空気の製造が可能になり、従来の高純度窒素と
共に高純度空気を所用量製出することができる。また、
精製酸素富化空気をボイラー燃焼助燃ガスとして供給す
ることも可能になる。
【００１４】
【実施例】図１は本発明の一実施例を示す系統図であっ
て、導管１から導入された原料空気１２０００Ｎｍ3 ／
ｈは、原料空気圧縮機２で３〜１０ｋｇ／ｃｍ2 Ｇ、例
えば約５ｋｇ／ｃｍ2 Ｇに圧縮されて導出する。この原
料空気中には、装置の立地条件にもよるが、通常の空気
成分の他、水素（Ｈ2 ）約１〜５ｐｐｍ，一酸化炭素
（ＣＯ）約１〜５ｐｐｍ，メタン（トータル炭化水素
（ＴＨＣ）をメタン（ＣＨ4 ）として）約２ｐｐｍ，硫
黄酸化物（ＳＯX ）約０. １ｐｐｂ，窒素酸化物（ＮＯ
X ）約０. ０５ｐｐｂ等が含まれている。
【００１５】原料空気圧縮機２を約１２０℃で導出した
圧縮空気は、後述の再生ガス加熱用熱交換器３及びアフ
タークーラー（図示せず）で約４０℃まで冷却され、ド
レーンセパレーター４で飽和水分が分離された後、熱交
換器５に導入され、向流する触媒塔導出空気と熱交換し
て約３００℃まで昇温し、さらに昇温器６に入り、後述
の加熱炉４０で加熱された熱媒体による熱媒体ヒーター
７で３５０℃に昇温して触媒塔８に導入される。なお、
このとき、熱交換器５で十分に昇温できれば、前記昇温
器６をバイパスさせてバイパス経路５ａを経由させても
良い。
【００１６】上記触媒塔８には、白金（Ｐｔ）及び／又
はパラジウム（Ｐｄ）が充填されており、前記原料空気
中に存在する微量の水素、一酸化炭素及び炭化水素を酸
素と反応させて水及び二酸化炭素に変換する。この触媒
塔８における触媒反応においては、触媒として白金やパ
ラジウムを用い、反応温度を３５０℃以上にすることに
より、微量の水素及び一酸化炭素を空気中の酸素と反応
させて略完全に水及び二酸化炭素にすることができる。
同時に、メタン等の炭化水素も、大部分を水及び二酸化
炭素にすることができる。ここで用いる触媒としては、
前記白金やパラジウムが反応促進性及び耐久性の双方の
面から最も優れているが、価格面，寿命等を考慮して、
他の触媒、例えばマンガン（Ｍｎ），ニッケル（Ｎ
ｉ），クロム（Ｃｒ），コバルト（Ｃｏ）等を選択し、
それぞれを単独又は前記貴金属を含めて複合触媒として
使用しても良いことは当然である。
【００１７】上記触媒塔８を導出した高温圧縮原料空気
は、熱交換器５で向流する前記圧縮原料空気と熱交換を
行って約４５℃まで降温し、さらに冷却器９に導入され
てフレオン冷凍機１０からの循環冷媒により５〜１０℃
まで冷却される。冷却後の圧縮原料空気は、切換え使用
される一対の吸着塔１２ａ，１２ｂの一方に導入され、
ここで含有する前記水分，二酸化炭素，未反応のメタン
（各種炭化水素），窒素化合物，硫黄化合物等の不純物
の一部が吸着除去される。
【００１８】上記微量不純物を吸着除去するために上記
吸着塔１２ａ，１２ｂに充填する吸着剤としては、モレ
キュラーシーブ１３Ｘが最も適しており、通過空気量に
対して充填量を最適に設定することにより、原料空気中
の微量不純物を１ｐｐｍ以下にまで、確実に除去するこ
とができる。またモレキュラーシーブ１３Ｘに限らず、
同じゼオライト系吸着剤のモレキュラーシーブ４Ａ，５
Ａでも、略同様の効果が得られる。
【００１９】さらに、上記吸着塔１２ａ、１２ｂにおい
て、前記ゼオライト系吸着剤の入口付近にアルミナゲル
又はシリカゲル等の水分吸着剤を積層充填し、圧縮空気
中の水分を水分吸着剤で先ず除去し、次いで他の前記微
量不純物をゼオライト系吸着剤で除去することにより、
一層効率的に原料空気の精製を行うことができる。な
お、このときのアルミナゲル又はシリカゲル等の水分吸
着剤とゼオライト系吸着剤との充填割合は、重量比で
１：９乃至３：７が適当である。
【００２０】また、上記吸着塔１２ａ、１２ｂは、切換
え使用されるもので、一方が吸着工程の時、他方は再生
工程である。再生工程は、さらに加熱段階と冷却段階と
に分けられる。加熱段階では、後述する精製酸素富化空
気の一部を、前記原料空気の圧縮熱を回収して昇温する
前記再生ガス加熱用熱交換器３及び後述する熱媒体ヒー
ター１３で約１３０℃に加温し、導管１４から加熱段階
にある吸着塔１２ａ，１２ｂのいずれかに出口側から送
入することにより、前工程で吸着した前記不純物を吸着
剤から脱着して排出する。この加熱段階を終了後に冷却
段階に入り、前記再生ガス加熱用熱交換器３及び熱媒体
ヒーター１３をバイパスした精製酸素富化空気を、同様
に導管１４から冷却段階にある吸着塔１２ａ，１２ｂの
出口側から継続送入し、該吸着塔１２ａ，１２ｂ内を略
５℃まで降温する。降温した吸着塔１２ａ，１２ｂは、
次工程の吸着工程に入り、前記圧縮原料空気が入口側か
ら導入され、他方の吸着塔が再生工程に入る。
【００２１】このようにして吸着塔１２ａ，１２ｂの出
口から導出される圧力約５ｋｇ／ｃｍ2 Ｇの精製空気
は、前記大気中の不純物、即ち水素，一酸化炭素，炭化
水素，水分，二酸化炭素，窒素化合物，硫黄化合物等
を、いずれも１ｐｐｍ以下まで（窒素化合物及び硫黄化
合物については、原料空気中の存在量以下に）除去され
た清浄空気である。この吸着塔１２ａ，１２ｂを導出し
た約５ｋｇ／ｃｍ2 Ｇの精製空気（ＰＧＡ）の一部約２
４００〜６０００Ｎｍ3 ／ｈは、導管１５から導管１６
へ分岐し、前述の半導体製造工場における各工程や純水
タンクのシール、イオン交換樹脂のバブリング等に供給
される。
【００２２】導管１６へ分岐した残りの精製空気６００
０〜９６００Ｎｍ3 ／ｈは、導管１７からコールドボッ
クス４６内の主熱交換器１８に導入され、略液化温度ま
で冷却されて導出し、単精留塔１９の下部に導入され
る。精製原料空気は、単精留塔１９内での精留により、
塔頂部に窒素ガスが分離し、塔底部に酸素富化液化空気
が分離する。
【００２３】塔頂部に分離した前記不純物濃度をクリヤ
する高純度の窒素ガスは、導管２０に導出して二分し、
その一方は、前記主熱交換器１８に入り、前記精製空気
と熱交換を行い、３℃程度まで昇温して導管２１へ導出
し、製品高純度窒素（ＰＧＮ）として２２００〜３５０
０Ｎｍ3 ／ｈが半導体製造工場の各工程へ供給される。
【００２４】二分した他方の高純度窒素ガスは、導管２
２から凝縮蒸発器２４の熱交換流路２５に入り、流路２
６の酸素富化液体空気と熱交換して凝縮し、液化窒素と
なって導管２８に導出し、二分して大部分は単精留塔１
９の還流液となり、一部は製品液体窒素として０〜２５
０Ｎｍ3 ／ｈが導管２９を介して高純度液体窒素貯槽３
０に導入され、貯留される。この高純度液体窒素貯槽３
０は、前記精製空気及び高純度窒素の需要量に応じて、
これらのガスの生産量を調節し、その余剰分を液体窒素
として貯留しておき、高純度窒素の需要増大時や起動時
等に使用する。なお、符号２３は、水素，ヘリウム（Ｈ
ｅ），ネオン（Ｎｅ）等の低沸点成分を放出する分岐管
である。
【００２５】一方、塔底部に溜出した酸素富化液化空気
３８００〜６１００Ｎｍ3 ／ｈは、導管３１及び膨張弁
３２を経て前記凝縮蒸発器２４に導入され、前記熱交換
流路２６に入り、流路２５の高純度窒素と熱交換して気
化し、酸素富化空気となる。この酸素富化空気（ＲＧ
Ａ）は、導管３３から主熱交換器１８へ導入されて中間
温度まで昇温し、導管３４から膨張タービン３５に導入
されて膨張降温した後、導管３６から再度主熱交換器１
８に入って前記精製空気と熱交換を行い、約３℃に昇温
して導管３７から導出される。
【００２６】上記導管３７の酸素富化空気の大部分は、
製品酸素富化空気として採取されて加熱炉（ボイラー）
４０のバーナー３９，３９に導入され、導管３８からの
重油又はＬＰＧ等の燃料と混合して燃焼に供される。導
管４１から加熱炉４０に供給される水は、加熱炉４０内
でスチームとなり、前記半導体製造工場の各昇温装置や
恒温装置の熱源として用いられる。
【００２７】また、導管４２は、水以外の高温熱媒体を
供給する管であり、加熱炉４０内で昇温して前記熱媒体
ヒーター１３で吸着塔再生ガスを約１３０℃に加温して
帰還し、加熱炉４０で再度昇温して循環する。さらに、
導管４３は、導管４２と同様に、他の高温熱媒体を導入
する管であって、前記触媒塔入口の昇温器６で圧縮原料
空気を約３００℃から約３５０℃に昇温して帰還し、再
度昇温して循環する。
【００２８】これらの各導管４１，４２，４３以外に
も、必要温度に応じて各種熱媒体を昇温するコイルを加
熱炉４０内に設け、熱媒体を昇温してヒーター熱源とし
て用いることが可能なことは言うまでもない。このよう
な熱源供給用加熱炉の燃焼助燃ガスとして、前記導管３
７からの酸素富化空気を用いることにより、著しく燃焼
効率を向上させることができ、エネルギーコストを低減
できる。
【００２９】また、加熱炉４０へ向かう導管３７から分
岐した酸素富化空気の一部は、導管５０から弁５１を経
て前記導管１４から再生工程にある吸着塔１２ａ，１２
ｂへ再生ガスとして導入される。この再生ガスは、周期
により弁５１を閉として、迂回路５２から前記熱交換器
３へ入って圧縮機２の圧縮熱により昇温され、さらに前
記熱媒体ヒーター１３に入って前記加熱炉４０から導管
４２を経て来る高温熱媒体により１３０℃に昇温された
後、加熱段階にある吸着塔１２ａ、１２ｂへ導入され、
吸着されている不純物を脱着して該吸着塔１２ａ、１２
ｂを導出する。この酸素富化空気は、上記用途で余った
場合には、導管５３から系外の他の用途へ供給するか、
あるいは放出する。
【００３０】前記酸素富化空気による加熱炉４０の高効
率燃焼によって、低原単位の加熱エネルギーを、装置の
加熱工程及び半導体工場の各加熱工程に供給することが
できる。さらに、酸素富化空気は、硫黄酸化物，窒素酸
化物を除去した高純度精製空気であるため、加熱炉４０
内における諸部分の腐食の心配が全くない。
【００３１】また、前記高純度窒素ガスを供給するライ
ン（導管２１）には、このラインのガスの需要が増加し
て導管２１の圧が低下した時、これを感知して前記高純
度液体窒素貯槽３０からの貯留液を導出し、ガス化して
供給する系統が設けられている。すなわち、前記高純度
液体窒素貯槽３０に貯留された高純度液体窒素は、導管
５７，５８から、圧力指示調節計６１の信号で作動する
調節弁５９を通り、蒸発器６０で気化して前記導管２１
に合流する。この高純度液体窒素の送出圧力は、導管５
５から導出した少量の液化窒素を、加圧蒸発器５６で気
化して再度貯槽３０に導入することにより得ている。ま
た、導管６４，弁６５，導管６６は、起動時間を短縮す
るために、凝縮蒸発器２４の熱交換流路２７を介して前
記単精留塔１９へ寒冷を供給するための系統である。
【００３２】なお、本発明の系統は、上記実施例に限ら
れるものではなく、通常の空気液化分離による高純度窒
素製造装置において採用されている各種プロセスに適用
し得るものである。
【００３３】
【発明の効果】以上のように、本発明によれば、半導体
製造工場に必要な高純度空気，高純度窒素及び酸素富化
空気を、その必要量に応じて低コストで供給することが
できる。すなわち、本発明によれば、半導体製造工場に
おいて高純度空気の必要な工程には高純度空気を、高純
度窒素を必要とする工程には高純度窒素を、それぞれ供
給できるとともに、酸素富化空気により加熱源としての
燃焼炉の燃焼効率を上昇させることができるので、工場
全体としての半導体製造に要するユーティリティー原単
位の低減に貢献するところが大である。また、これらの
ガスの供給装置としても、圧縮原料空気を全く無駄なく
製品として供給できるばかりでなく、加熱昇温工程には
酸素富化空気燃焼によるエネルギーを利用しているの
で、従来に比して効率的である。
【図面の簡単な説明】
【図１】 本発明の一実施例を示す系統図である。
【符号の説明】
２…原料空気圧縮機、３…再生ガス加熱用熱交換器、４
…ドレーンセパレーター、５…熱交換器、６…昇温器、
７…熱媒体ヒーター、８…触媒塔、９…冷却器、１０…
フレオン冷凍機、１２ａ，１２ｂ…吸着塔、１３…熱媒
体ヒーター、１８…主熱交換器、１９…単精留塔、２４
…凝縮蒸発器、２５，２６，２７…熱交換流路、３０…
液体窒素貯槽、３２…膨張弁、３５…膨張タービン、３
９…バーナー、４０…加熱炉、４６…コールドボック
ス、５６…加圧蒸発器、５９…調節弁、６０…蒸発器、
６１…圧力指示調節計
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.7 識別記号 ＦＩ Ｈ０１Ｌ 21/68 Ｈ０１Ｌ 21/68 Ａ Ｔ (72)発明者 河村 守 三重県桑名郡多度町大字御衣野1563 日 本酸素株式会社内 (72)発明者 中村 真喜 神奈川県川崎市中原区上小田中1015番地 富士通株式会社内 (72)発明者 滝 一哉 神奈川県川崎市中原区上小田中1015番地 富士通株式会社内 (72)発明者 岡田 修一 神奈川県川崎市中原区上小田中1015番地 富士通株式会社内 (56)参考文献 特開 昭61−225568（ＪＰ，Ａ) 特開 昭62−158979（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名) B01D 53/04 F25J 3/04 F25J 3/08

Claims (3)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 所定圧力に圧縮した原料空気を触媒塔に
    導入して含有する一酸化炭素及び水素を触媒反応により
    二酸化炭素及び水分に変換し、該触媒反応後の昇温空気
    を５〜１０℃に冷却後、吸着塔に導入して二酸化炭素，
    水分及びその他の微量不純物を吸着除去して精製し、得
    られた精製空気の一部を製品高純度空気として採取し、
    残部の精製空気を主熱交換器に導入して帰還ガスとの熱
    交換により略液化温度にまで冷却し、冷却後の精製空気
    を単精留塔に導入して液化精留を行い、該単精留塔の頂
    部から高純度窒素を導出して前記主熱交換器で寒冷を回
    収後に製品高純度窒素ガスとして採取するとともに、前
    記単精留塔の底部から酸素富化液化空気を導出し、膨張
    させて前記単精留塔の凝縮蒸発器に導入し、該凝縮蒸発
    器で気化して導出した酸素富化空気を前記主熱交換器に
    導入して中間温度まで昇温し、該中間温度の酸素富化空
    気を膨張タービンに導入して膨張降温させて寒冷を発生
    させた後、再度前記主熱交換器に導入して寒冷を回収
    し、製品酸素富化空気として採取することを特徴とする
    半導体製造工場向け各種ガスの製造方法。
  2. 【請求項２】 前記酸素富化空気を、半導体製造工場の
    恒温設備用等の熱源を供給する加熱炉の燃焼用助燃ガス
    として供給することを特徴とする請求項１記載の半導体
    製造工場向け各種ガスの製造方法。
  3. 【請求項３】 原料空気を所定圧に圧縮する圧縮機と、
    該圧縮機で昇圧した圧縮空気を導入して含有する極微量
    の一酸化炭素及び水素を触媒反応により二酸化炭素及び
    水分に変換する触媒塔と、触媒反応後の昇温空気を冷却
    する冷却器と、原料空気中の二酸化炭素，水分及びその
    他の微量不純物を吸着除去する吸着塔と、該吸着塔を導
    出した精製空気の一部を製品高純度空気として導出する
    導管と、精製空気の残部を帰還ガスと熱交換させて略液
    化温度にまで冷却する主熱交換器と、該主熱交換器で冷
    却後の冷却精製空気を導入して液化精留を行い、塔頂部
    から高純度窒素を、塔底部から酸素富化液化空気をそれ
    ぞれ導出する単精留塔と、該単精留塔の上部から導出し
    た高純度窒素と前記単精留塔の底部から導出した酸素富
    化液化空気とを熱交換させて液化窒素を生成するととも
    に酸素富化液化空気を気化させる凝縮蒸発器と、該凝縮
    蒸発器で気化した酸素富化空気を膨張降温させる膨張タ
    ービンと、該膨張タービンにて膨張降温した酸素富化空
    気を前記主熱交換器にて熱交換した後製品酸素富化空気
    として採取する導管とを備えたことを特徴とする半導体
    製造工場向け各種ガスの製造装置。
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