ガス精製装置 — 半導体グレード超高純度精製システム

Gas Purifiers

14製品

ガス精製装置は、工業グレードのガスを半導体プロセスに必要な超高純度まで引き上げる装置です。5N(99.999%)表示の窒素・水素・アルゴン・酸素であっても ppm レベルの H₂O、O₂、CO、CO₂、CH₄、NMHC が残留し、エピタキシャル成長・エッチング・成膜工程で膜欠陥、界面酸化、歩留まり低下を引き起こします。使用点または工場供給ヘッダーに設置し、吸着・触媒変換・ゲッター技術により ppb ないし ppt レベルまで低減します。

製品は三種類:常温 POU インライン型(5~4000 SLPM、加熱・再生ガス不要、18/24 MPa の高圧仕様あり)、小流量加熱ゲッター型(0.2~150 LPM、CH₄ と N₂ も除去可能、ゲッター筒は現場交換可)、大流量全自動型(10~50000 Nm³/h、複数吸着塔の並列構成で常温精製と高温再生を交互運転、PLC 制御により 24 時間連続供給)。

ガス種ごとに対応機種をご用意しています。窒素(CH₄ 除去用の触媒型を含む)、水素(吸着式・ゲッター式・複合式の 3 方式に加え、CH₄・N₂・Ar を深度除去できる液体窒素深冷型)、酸素、希ガス(Ar、He、Kr、Ne、Xe)、アンモニア、二酸化炭素(超臨界 CO₂ 専用型を含む)、XCDA クリーンドライエア、最高使用圧力 240 Bar の高圧型、臨時供給・予備機に適した大流量常温型。POU シリーズは HCl、Cl₂、BF₃、SiHCl₃、GeH₄、H₂S、AsH₃、PH₃ など三十種類以上の特殊ガスにも対応します。

代表的な用途:300 mm ウェーハファブのプロセスガス供給、ディスプレイ・LED エピタキシャル用ガス、リチウム電池ドライルームの不活性ガス、光ファイバー母材プロセス、分析装置のキャリアガス。選定にあたってはガス種、最大流量と平均流量、ガス源品質、精製後の品質要件、使用環境と用ガス特性をご確認ください。

よくあるご質問

すでに 5N の高純度ガスなのに、なぜ精製装置が必要なのですか?
5N(99.999%)は不純物総量が 10 ppm 以下という意味ですが、先端半導体プロセスが要求するのは ppb ないし ppt レベルであり、3~6 桁の開きがあります。残留する水分、酸素、一酸化炭素、二酸化炭素、炭化水素はエピタキシャル界面に酸化層を形成し、薄膜に欠陥を生じさせます。さらにボンベやタンクから配管を経て使用点に至る過程で、配管壁からの脱ガスや継手の微小漏れにより不純物が再混入します。このため精製装置はガス源側ではなく使用点側に設置するのが一般的です。
常温 POU 型・加熱型・全自動型はどのように選べばよいですか?
判断基準は流量と、CH₄・N₂ の除去が必要かどうかです。流量 5~4000 SLPM で自動再生も CH₄ 除去も不要 → 常温 POU 型(BSP)。小型で加熱も再生ガスも不要、設置コストが最も低く抑えられます。流量 0.2~150 LPM だが CH₄ または N₂ の除去が必要 → 加熱型(BSH)。合金ゲッターを高温で作動させ除去効率が高くなります。流量 10~50000 Nm³/h で 24 時間連続供給が必要 → 全自動型(BSS シリーズ)。複数の吸着塔を並列に配し交互に再生します。
吸着式(ADS)・ゲッター式(GET)・触媒式(CAT)の違いは何ですか?
吸着式は物理/化学吸着により不純物を吸着剤上に保持します。高温再生が可能で寿命 20 年以上、大流量に適します。ゲッター式は高温下の不可逆的な化学反応により除去し、除去深度が最も高く N₂ と CH₄ にも対応できますが再生は不可で、飽和後はゲッター筒を交換します(寿命 3~5 年)。触媒式は高温下で CH₄、CO などを吸着しやすい形態に転換するもので、それ自体は再生も交換も不要、通常は吸着塔の前段に直列配置します。実務では CAT+ADS、ADS+GET といった複合構成が一般的です。
吸着剤が飽和したらどう処理しますか?頻度はどのくらいですか?
機種により異なります。常温 POU 型は返送再生方式で、間隔は 1~2 年程度、装置本体の寿命は 20 年以上です。加熱型は返送不要で、寿命到達時に現場でゲッター筒を交換します。ガス源品質 5N 以上であればゲッター筒は 3~5 年以上使用できます。全自動型(BSS シリーズ)は複数塔並列でその場で高温再生し、一方が供給、他方が再生を行うため、正常運転下では吸着剤の交換は不要で装置寿命は 20 年以上です。大流量常温型(BSS14)は工場返送またはサービス員による現場再生に対応します。
なぜ N₂ は不活性ガス精製で最も処理が難しい不純物なのですか?
窒素分子は双極子モーメントを持たず分極率も低いため、一般的な吸着剤との相互作用が極めて弱く、常温では安定して吸着されません。また分子径がアルゴンと近いため、モレキュラーシーブの細孔径による分別だけでは分離できません。したがって純吸着式の機種(BSS5-A など)では N₂ にほとんど対応できません。有効な手段は 2 つに限られます。ひとつは高温ゲッターにより不可逆的な化学反応に参加させる方法(BSS5-G/BSS5-H)、もうひとつは吸着塔を液体窒素温度域まで冷却して吸着容量を大幅に高める方法(BSS7-C などの深冷型)です。
精製装置の選定にはどのような情報が必要ですか?
6 項目をご確認ください。ガス種(混合ガスの場合は組成も)、流量(最大流量と平均流量を分けてご提示)、ガス源品質(入口における各不純物の濃度上限)、精製後の品質要件(各不純物の出口目標値)、使用環境と用ガス特性(連続か間欠か、使用圧力、周囲温度、防爆仕様の要否)、およびその他の特殊要件(設置面積の制約、工場監視システムへの組込み要否、認証要件など)。情報が揃っているほど選定と見積の精度が高まります。

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