JPH08259206A - 三ふっ化窒素ガスの精製方法 - Google Patents

三ふっ化窒素ガスの精製方法

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JPH08259206A
JPH08259206A JP7093076A JP9307695A JPH08259206A JP H08259206 A JPH08259206 A JP H08259206A JP 7093076 A JP7093076 A JP 7093076A JP 9307695 A JP9307695 A JP 9307695A JP H08259206 A JPH08259206 A JP H08259206A
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尚史 笠谷
Takashi Shimada
孝 島田
Naoki Muranaga
直樹 村永
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  • Separation Of Gases By Adsorption (AREA)

Abstract

(57)【要約】 【目的】 三ふっ化窒素ガス中に含まれる不純物である
水分を効率よく除去するとともに、精製筒出口ガス中の
三ふっ化窒素ガスが短時間で入口ガスと同じ濃度に回復
しうる精製方法を確立する。 【構成】 三ふっ化窒素ガスを細孔径が3Å相当の合成
ゼオライトと接触させて水分を除去する。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は三ふっ化窒素ガスの精製
方法に関し、更に詳細には三ふっ化窒素ガス中に不純物
として含有される水分を極低濃度まで除去する三ふっ化
窒素ガスの精製方法に関する。三ふっ化窒素ガスは化合
物半導体などを製造するためのドライエッチングまたは
プロセスのクリーニングガスなどとして重要なものであ
り、その使用量が年々増加しつつあると同時に半導体の
高度集積化に伴い、不純物の含有量の極めて低いものが
要求されている。半導体の製造時に使用される三ふっ化
窒素ガスは一般的には純三ふっ化窒素の状態、または窒
素、ヘリウムなどの不活性ガスで希釈された状態でボン
ベに充填され市販されている。また半導体製造工程で使
用する際には、通常は窒素、アルゴン、ヘリウムなどの
ガスで希釈された状態で供給される。これらの三ふっ化
窒素ガス中には、一般的に不純物として酸素および水分
などが含有されており、使用に先立ってこれらの不純物
を確実に除去しておくことが必要である。
【0002】
【従来の技術】従来ガス中に含まれる水分を除去する方
法としては、ガスを活性アルミナ、シリカゲル、ゼオラ
イト及び塩化カルシウムなどの脱湿剤と接触させる方法
が知られており、取扱および再生が容易なことなどから
合成ゼオライトが多く用いられている。また、合成ゼオ
ライトの中でも吸着力の強さから、特にモレキュラーシ
ーブ4A,5A(米、ユニオンカーバイト社)、あるい
はハイシリカゼオライトTSZ−600HOE(東ソー
(株))など細孔径の大きめの物が主流であり、これら
の吸着剤により一般的なガスについては露点が−80
℃、さらにそれ以下のような低い露点になるまで水分を
除去することが可能である。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、これら
の吸着剤は水分を効率よく吸着除去する反面、精製の対
象物である三ふっ化窒素ガスも同時に相当量吸着する。
このため精製の開始時には、精製筒出口ガス中の三ふっ
化窒素ガス濃度が一時的に低下し、本来の濃度(精製筒
入口と同じ濃度)に回復するにはかなりの時間を要する
と言う問題点がある。そして精製筒入口ガス中の三ふっ
化窒素ガス濃度が低いほど回復には長時間を要する。こ
のほか、精製筒に圧力変動があった場合には、吸着剤に
吸着される三ふっ化窒素ガス量が変化するために、一時
的にガス濃度が変化するという不都合がある。また、多
量の三ふっ化窒素ガスを吸着した吸着剤は、交換時など
の取扱に対する安全上の問題点もある。
【0004】
【課題を解決するための手段】本発明者らは、三ふっ化
窒素ガス中に含有される水分を極低濃度まで効率よく除
去するとともに精製を始めてから短時間で本来の濃度に
到達する精製方法を開発すべく鋭意研究を重ねた結果、
特定の細孔径の合成ゼオライトを用いた場合には、水分
は吸着するが、三ふっ化窒素ガスを吸着し難いことを見
いだし本発明を完成した。すなわち、本発明は、三ふっ
化窒素ガスを細孔径が3Å相当の合成ゼオライト系の吸
着剤と接触させて、該三ふっ化窒素ガス中に含有される
水分を除去することを特徴とする三ふっ化窒素ガスの精
製方法である。本発明は三ふっ化窒素ガス単独、あるい
は、窒素、アルゴン、ヘリウム、ネオンのような不活性
ガスで希釈された三ふっ化窒素ガス中に含有される水分
の除去に適用される。
【0005】本発明において使用される吸着剤は化学的
には合成結晶アルミノ・シリケート含水ナトリウム塩の
ナトリウムの一部をカリウムで置換した合成ゼオライト
であり、その細孔径が3Åにほぼ揃っていることが特徴
である。このため、三ふっ化窒素ガスをごく少量しか吸
着せず、水分のみを選択的に、かつ、低濃度まで吸着除
去することができる。この条件に適合する、合成ゼオラ
イトとしては、モレキュラーシーブ3A(米、ユニオン
カーバイド社、またはユニオン昭和(株))、ゼオラム
3A(東ソー(株))などが上げられる。本発明におい
ては、通常はこれらの合成ゼオライトを球状、円柱状な
どに成形されたもの、あるいは破砕状などのものが用い
られる。
【0006】三ふっ化窒素ガスの精製は、通常は、合成
ゼオライトが充填された精製筒に三ふっ化窒素ガスを流
すことによっておこなわれ、三ふっ化窒素ガス中に不純
物として含有する水分が吸着除去される。精製筒に充填
される合成ゼオライトの充填長は、通常は50〜150
0mmである。充填長が50mmよりも短くなると水分
除去率が低下する虞れがあり、一方1500mmよりも
長くなると圧力損失が大きくなる虞れがある。
【0007】精製時の三ふっ化窒素ガスの空筒線速度
(LV)は供給される三ふっ化窒素ガスの水分濃度、圧
力、などの操作条件によって異なり一概に特定はできな
いが、通常は100cm/sec以下、好ましくは30
cm/sec以下である。精製温度は常温でよく、特に
加熱や冷却は必要とせず、また、また圧力として特に制
限はないが、通常は20kg/cm2 abs以下、好ま
しく0.1〜10kg/cm2 abs程度でおこなわれ
る。本発明を、以下の実施例で具体的に説明する。
【0008】
【実施例】
実施例1 吸着剤として市販のモレキュラーシーブ3A(ユニオン
昭和(株)、1/16インチペレット品、細孔径3Å)
を使用した。この吸着剤84.4mlを内径16.4m
m、長さ500mmのSUS316製の精製筒に400
mm(充填密度0.7g/ml)充填し、これに、乾燥
アルゴンガスを温度150℃、流量633ml/min
(LV=5cm/sec)の条件で3時間流して活性化
処理をおこない、吸着されている水分を除去した後、常
温に冷却した。
【0009】この精製筒にヘリウム中に三ふっ化窒素を
10vol%含み不純物として水分を含有するガスを6
33ml/min(LV=5cm/sec)で流して出
口ガス中の三ふっ化窒素濃度を熱伝導度型ガスクロマト
グラフ(島津、GC−8A)で測定したところ、約9分
で本来の濃度(10vol%)に達した。またこの時、
精製筒の入口ガス及び出口ガスの露点を静電容量式露点
計(米、PANAMETRICS社製、SYSTEM
3A)で測定したところ、入口ガスの露点は−76℃で
あり、出口ガスの露点は−93℃であった。この状態で
さらに100分間精製を続けたが、出口ガスの露点は変
化しなかった。結果を第1表に示す。
【0010】実施例2 吸着剤として市販のモレキュラーシーブ3A(ユニオン
昭和(株)、1/16インチペレット品、細孔径3Å)
を使用し、実施例1と同様にして精製筒を調製した。こ
の精製筒にヘリウム中に三ふっ化窒素を1vol%含み
不純物として水分を含有するガスを633ml/min
で流して出口ガス中の三ふっ化窒素濃度を測定したとこ
ろ、約18分で本来の濃度(1vol%)に達した。ま
たこの時、精製筒の入口ガス及び出口ガスの露点を実施
例1と同様に測定したところ、入口ガスの露点は−86
℃であり、出口ガスの露点は−93℃であった。さらに
この状態で100分間精製を続けたが出口ガスの露点は
変化しなかった。結果を第1表に示す。
【0011】実施例3 吸着剤として市販のゼオラム3A(東ソー(株)、1.
5mmφペレット品、細孔径3Å)を使用し実施例1と
同様にして精製筒を調製した。この精製筒にヘリウム中
に三ふっ化窒素を10vol%含み不純物として水分を
含有するガスを633ml/minで流して出口ガス中
の三ふっ化窒素濃度を測定したところ、約8分で本来の
濃度(10vol%)に達した。またこの時、精製筒の
入口ガス及び出口ガスの露点を実施例1と同様に測定し
たところ、入口ガスの露点は−76℃であり、出口ガス
の露点は−91℃であった。また、この状態で100分
間精製を続けたが出口ガスの露点は変化しなかった。結
果を第1表に示す。
【0012】
【表1】 表 1 実施例 充填剤 ガス濃度 露点( ℃) 所定濃度到達 番号 vol% 入口 出口 時間(min) 1 MS−3A 10 −76 −93 < 9 2 MS−3A 1 −86 −93 <18 3 ゼオラム3A 10 −76 −91 < 8 (MS−3Aは、モレキュラーシーブ3Aの略記)
【0013】比較例1 吸着剤として市販のモレキュラーシーブ5A(ユニオン
昭和(株)、1/16インチペレット品、細孔径5Å)
を使用した。この吸着剤84.4mlを内径16.4m
m、長さ500mmのSUS316製の精製筒に400
mm(充填密度0.7g/ml)充填し、これに、乾燥
アルゴンガスを温度350℃、流量633ml/min
で3時間流して活性化処理をおこない、吸着されている
水分を除去した後、常温に冷却した。この精製筒に実施
例1で用いたと同じく、ヘリウム中に三ふっ化窒素を1
0vol%含み不純物として水分を含有するガスを63
3ml/minで流して出口ガス中の三ふっ化窒素濃度
が本来の濃度(10vol%)に達するまでの時間を測
定したところ54分を要した。また、同時にガスの露点
を測定した。結果を表2に示す。
【0014】比較例2 ハイシリカゼオライト(東ソー(株)、TSZ−600
HOE1.8mmφペレット品、細孔径7Å)84.4
mlを用い、比較例1と同様にして精製筒を調製した。
この精製筒に実施例2と同じく、ヘリウム中に三ふっ化
窒素ガスを10vol%含み不純物として水分を含有す
るガスを633ml/minで流して出口精製ガス中の
三ふっ化窒素が本来の濃度に達するまでの時間を測定し
たところ63分を要した。また同時にガスの露点を測定
した。結果を第2表に示す。
【0015】比較例3 モレキュラーシーブ5A(ユニオン昭和(株)、1/1
6インチペレット品、細孔径5Å)を用い、比較例1と
同様にして精製筒を調製した。この精製筒に実施例2で
用いたと同じく、ヘリウム中に三ふっ化窒素を1vol
%含み不純物として水分を含有するガスを633ml/
minで流して出口ガス中の三ふっ化窒素濃度を測定し
て出口ガス中の三ふっ化窒素ガスが本来の1.0vol
%に達するまでの時間を測定したところ約2時間を要し
た。結果を第2表に示す。
【0016】
【表2】 表 2 比較例 充填剤 ガス濃度 露点( ℃) 所定濃度到達 番号 vol% 入口 出口 時間(min) 1 MS−5A 10 −76 −93 54 2 TSZ−600 10 −76 −93 63 3 MS−5A 1 −86 −91 117 (MS−5Aは、モレキュラーシーブ5Aの略記)
【0017】
【発明の効果】吸着剤として細孔径が3Å相当の合成ゼ
オライトを使用することにより、三ふっ化窒素ガスはほ
とんど吸着されることがなく、精製筒出口の精製三ふっ
化窒素ガスは短時間で所定の濃度に達し、しかも、水分
を効率よく除去することができる。

Claims (3)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 三ふっ化窒素ガスを細孔径が3Å相当の
    合成ゼオライト系の吸着剤と接触させて、該三ふっ化窒
    素ガス中に含有される水分を除去することを特徴とする
    三ふっ化窒素ガスの精製方法。
  2. 【請求項2】 三ふっ化窒素ガスが窒素、アルゴン、ヘ
    リウムまたはネオンで希釈されたガスである請求項1に
    記載の精製方法。
  3. 【請求項3】 吸着剤がモレキュラシーブ3Aまたは同
    等品である請求項1に記載の精製方法。
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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JP2011251281A (ja) * 2010-04-15 2011-12-15 Air Products & Chemicals Inc 吸着操作からのnf3の回収

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KR100788301B1 (ko) * 2004-12-23 2007-12-27 주식회사 효성 제올라이트 3에이를 이용한 삼불화질소 가스의 정제방법
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