プロセスガス供給系とは
プロセスガス供給系（Process Gas Distribution）とは、ガス源から配管と制御機器を通し、製造装置へ所定の品質と圧力のガスを送る仕組みです。 大量に使うガスと特殊ガスでは、供給源も管理方法も異なります。純度の高いガスを仕入れても、配管や交換作業で水分と粒子が入れば工程へ影響するので、供給系の出来は源から使用点まで純度を落とさずに運べるかで決まります。必要な圧力と流量は装置の使用量によって変わり、共通化で効率を取るほど、止まったときの影響が広がります。
供給源で圧力を整え、分配配管と供給箱を経て装置へ送る
Section titled “供給源で圧力を整え、分配配管と供給箱を経て装置へ送る”供給源で圧力を調整し、分配配管と装置近傍の供給箱を経てガスを送ります。1特殊ガスでは、容器交換やパージ、漏れ監視をガスの特性に合わせて行います。装置から出た排気は別の系統で除害装置へ渡します。
特殊ガスは材料としてのガス、供給系はそのガスを工程へ届ける設備です。設備側の品ぞろえをAir Liquideで見ると、供給システム、ガスキャビネット、バルブマニホールドボックス、薬液とスラリーの調合・供給システム、排ガス処理システムまでを手がけ、同社は顧客のプロセスを安全で清浄かつ効率的に保つための構成としています1。新しい工場向けにはガスと薬液の供給機器を納めて据え付け、超高純度のガスと薬液の分配網をターンキーで立ち上げる支援も行い、中央の制御・監視システムも提供しています。
大量のガスはバルク、特殊ガスは容器で送り分ける
Section titled “大量のガスはバルク、特殊ガスは容器で送り分ける”大容量のバルクガス供給と、容器を使う特殊ガス供給は区別して設計します。Air Liquideのバルク供給システムFabStreamは、塩化水素（HCl）、シラン、亜酸化窒素（N₂O）のような電子材料を非常に高い流量で、完全自動かつ完全冗長に分配する1構成です。ボンベで扱う特殊材料には、同じく完全自動で完全冗長に供給するFabStreamのガスキャビネットを用意しています。
Air Liquideは、液化した特殊材料向けのFabStream All Vapor Phaseについて、特許技術によって液化した電子用特殊材料を狙った流量で100%気相のまま届けるとしています1。
ガスの反応性や毒性に応じて、配管や機器の適合材料と監視の仕方を選ぶ必要があります。必要な圧力と流量は装置の使用量によって変わるので、同じガスでも、多くの装置が同時に使う時間帯に供給条件が工程の許容範囲に収まるかを確かめます。
純度は、源から排気までの全区間で守る
Section titled “純度は、源から排気までの全区間で守る”純度の高いガスでも、配管や交換作業で水分とパーティクルが入れば工程へ影響します。Swagelokは、原材料の選定から据え付けた部品の最終検査まで、供給者のすべての工程を、源から排気まで汚染なく最大の清浄度で届けるように設計するとしています2。同社は清浄度の出発点を超高純度の材料に置き、その後に製造工程、洗浄仕様、品質管理の手順が続くと位置づけています。
ガスそのものの純度を上げる設備もあります。Air Liquideは窒素、水素、ヘリウム、アルゴンのバルク用深冷精製器ULTRALを持ち、キャリアガスの純度をオンラインで連続監視する、遠隔監視型の連続品質管理（CQC）システム1も提供しています。
管理する項目は、圧力、流量、純度、水分、漏れ、容器と供給先の履歴です。
パージを経て、圧力と清浄状態を確かめてから供給を再開する
Section titled “パージを経て、圧力と清浄状態を確かめてから供給を再開する”運用は、供給源の準備と接続、系統の確認、パージ、供給開始、使用量の監視、交換1の順に回ります。交換作業でも水分と粒子が入るので、供給を再開する前に圧力と清浄状態を確認します。
異常は、中央の圧力と装置のマスフロー制御を分けて切り分ける
Section titled “異常は、中央の圧力と装置のマスフロー制御を分けて切り分ける”装置内のマスフローコントローラによる流量制御と、中央供給の圧力は分けて観測します。分けておけば、上流の圧力変動と、下流の特定の系統で起きた閉塞や汚染を区別して調べられます。
共通化は効率を上げ、止まったときの影響を広げる
Section titled “共通化は効率を上げ、止まったときの影響を広げる”供給を共通化すると効率は上がりますが、停止の影響が広がります。Air Liquideは、バルク供給システムとガスキャビネットの両方を完全冗長の構成として示しています。どこまで共通化するかは、系統の冗長性、保守と交換の手間、ガスごとの適合性を合わせて決めます。
よくある質問（FAQ）
Section titled “よくある質問（FAQ）”プロセスガス供給系は何をする工程ですか？
ガス源から配管と制御機器を通し、製造装置へ所定の品質と圧力のガスを送る仕組みです。大量に使うガスは大容量のバルク供給、特殊ガスはボンベを収めたガスキャビネットからの容器供給と、供給源も管理方法も異なります。
どの段階で行いますか？
供給源の準備と接続、系統の確認、パージ、供給開始、使用量の監視、交換を行います。供給再開前には圧力と清浄状態を確認します。
何を管理しますか？
圧力、流量、純度、水分、漏れ、容器と供給先の履歴を管理します。キャリアガスの純度をオンラインで連続監視し、遠隔で見る仕組みもあります。
比較・違いを学ぶ
Section titled “比較・違いを学ぶ”2件を表示
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- 2Swagelok：半導体製造のクリーンネスチェーン解説ページswagelok.com ↩