特殊ガスとは
特殊ガスとは、半導体などの製造で少量ずつ使われる一方、毒性や可燃性、腐食性といった性質を持つため、専用の容器と設備で運ぶガスの総称です。 名前は、使う量よりも供給に必要な手当ての大きさから来ています。
窒素や酸素は配管でまとめて届き、特殊ガスは少量でも個別の手当てが要る
Section titled “窒素や酸素は配管でまとめて届き、特殊ガスは少量でも個別の手当てが要る”半導体工場が使うガスは、大きく2種類あります。日本酸素ホールディングスのエレクトロニクス事業でも、バルクガスと電子材料ガスは別の製品群です1。バルクガスには窒素、酸素、アルゴン、ヘリウム、水素、炭酸ガスなどが入り、キャリアガス、安全性と空気圧操作のための窒素、酸化プロセスのための酸素として使われます。大容量を必要とする顧客には、同社はガス発生装置による配管供給も行うとしています。
電子材料ガスは、単体ガス、混合ガス、液体、固体材料や、高純度、厳しい公差などの特殊特性を持つ半導体製造材料で、これが特殊ガスと呼ばれる領域です。日本酸素は同じ領域を半導体材料ガスと呼び、IC、メモリ、液晶ディスプレイ、太陽電池、LEDの製造など幅広い用途に使われるとしています2。用途区分はEpi、CVD、ALD、リソグラフィー、エッチング、イオン注入、High-K、クリーニングです。
燃える、有害、金属を侵すと危険性が分かれ、容器と弁を中身ごとに作り分ける
Section titled “燃える、有害、金属を侵すと危険性が分かれ、容器と弁を中身ごとに作り分ける”日本酸素ホールディングスは、高圧ガス、可燃性ガス、毒性ガス、腐食性ガスを安全に使うための装置を提供してきたとしています。特殊ガスと一口に言っても、燃えるもの、人体に有害なもの、金属を侵すものと、危険性の中身が製品ごとに異なります。1種類の設備では足りず、ガスごとに容器や配管の材質を選びます。
日本酸素は、毒性・可燃性・腐食性などの性質を持つ特殊ガスを高品質かつ安全に供給するため、マンガン鋼製の継目なし容器やアルミニウム合金製容器などを用途に応じて使い分けています3。これらの容器は高圧ガス保安法とJIS B8241規格の適用を受けるとされています。容器弁も、充填される成分に応じて材質、口金部の外径、ネジ方向などが製品ごとに異なり、つなぐにはサイズの合った専用工具が必要です。ネジの向きまで中身に合わせて作り分けるのは、取り違えを防ぐためです。
容器から排ガス処理まで、供給の仕組みがガスより大きな構造物になる
Section titled “容器から排ガス処理まで、供給の仕組みがガスより大きな構造物になる”日本酸素は、半導体や液晶などの顧客工場の隣接地に超高純度窒素製造装置と電子材料ガス供給設備を備えたガスセンターを設け、パイプラインで24時間体制の供給を行うとしています。高純度仕様の特殊配管施工、高純度ガス精製装置、排ガス処理装置、シリンダーキャビネットなどの関連機器も同社が提供するとしています。ガスそのものより、供給の仕組みのほうが大きな構造物になります。
純度の桁が、そのまま性能になる
Section titled “純度の桁が、そのまま性能になる”特殊ガスの多くは、純度が製品名の一部のようになります。セントラル硝子の半導体成膜工程用プロセスガスでは、メタル配線形成に使う六フッ化タングステン（WF6）の純度が99.9995%以上4、低誘電率層間絶縁膜に使うトリメチルシラン（3MS）が99.995%以上です。日本酸素は高純度ガスを、特定の不純物が一定濃度以下で保証された固有の性質を持つ単成分の圧縮ガスおよび液化ガスと定義しています5。不純物が残れば膜の出来に響くため、純度は性能そのものです。
半導体のほか、光ファイバーと変電設備にも使われる
Section titled “半導体のほか、光ファイバーと変電設備にも使われる”関東電化工業の特殊ガスは、半導体の製造プロセスでは成膜・エッチング・クリーニング等の各工程で使われ6、FPD、光ファイバー、大容量変電設備も用途に入ります。光ファイバーの製造用原料には四フッ化ケイ素が、大容量変電設備には絶縁性能の高い六フッ化硫黄が使われます。
同社製品の沸点は、四フッ化炭素がマイナス128.06度、三フッ化塩素が11.5度、六フッ化タングステンが17.3度で7、常温で気体のものと液体に近いものが同じ一覧に並びます。沸点が離れていれば、容器の中での姿も送り出し方も入れ替わります。
よくある質問（FAQ）
Section titled “よくある質問（FAQ）”特殊ガスとは何ですか？
半導体などの製造で少量ずつ使われる一方、毒性や可燃性、腐食性といった性質を持つため、専用の容器と設備で運ぶガスの総称です。日本酸素は、こうした特殊ガスを高品質かつ安全に供給する容器を用意しています。
バルクガスとは何が異なりますか？
量と供給の手間が逆になります。窒素や酸素、アルゴン、ヘリウム、水素、炭酸ガスなどのバルクガスは、大容量を必要とする顧客にはガス発生装置から配管で供給されます。特殊ガスは使う量がわずかでも、容器や供給設備が個別に要ります。
電子材料ガスや半導体材料ガスとは同じものですか？
おおむね重なります。日本酸素ホールディングスは電子材料ガスを、単体ガス、混合ガス、液体、固体材料や、高純度、厳しい公差などの特殊特性を持つ半導体製造材料として扱い、日本酸素の事業部サイトは同じ領域を半導体材料ガスと呼びます。
どの工程で使いますか？
成膜、エッチング、イオン注入などです。日本酸素の用途区分はEpi、CVD、ALD、リソグラフィー、エッチング、イオン注入、High-K、クリーニングで、関東電化工業の特殊ガスも成膜・エッチング・クリーニング等の各工程で使われます。
どのくらいの純度が要りますか？
製品によって桁が異なります。セントラル硝子の半導体成膜工程用プロセスガスでは、六フッ化タングステン（WF6）が99.9995%以上、トリメチルシラン（3MS）が99.995%以上です。日本酸素は高純度ガスを、特定の不純物が一定濃度以下で保証された単成分のガスと定義しています。
容器はふつうのボンベと異なりますか？
異なります。マンガン鋼製の継目なし容器やアルミニウム合金製容器などを用途に応じて使い分け、これらは高圧ガス保安法とJIS B8241規格の適用を受けます。容器弁も、充填される成分に応じて材質、口金部の外径、ネジ方向などが製品ごとに異なります。
半導体以外にも使いますか？
使います。関東電化工業の特殊ガス製品は半導体とFPDに加え、光ファイバーの製造用原料（四フッ化ケイ素）や大容量変電設備の絶縁（六フッ化硫黄）にも使われます。
比較・違いを学ぶ
Section titled “比較・違いを学ぶ”- エッチングガスとは── 特殊ガスのうち、削る工程を受け持つもの
- 高純度材料（イレブンナイン）とは── 純度を9の個数で語る考え方
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- 1日本酸素ホールディングス：エレクトロニクス事業 取扱い製品・サービスnipponsanso-hd.co.jp ↩
- 2日本酸素：半導体材料ガスnsc.jp.nipponsanso.com ↩
- 3日本酸素：特殊ガスについて 容器と容器弁nsc.jp.nipponsanso.com ↩
- 4セントラル硝子：半導体成膜工程用プロセスガスcgco.co.jp ↩
- 5日本酸素：高純度ガスnsc.jp.nipponsanso.com ↩
- 6関東電化工業：特殊ガス製品kantodenka.co.jp ↩
- 7関東電化工業：製品別データkantodenka.co.jp ↩
- 8日本酸素：エレクトロニクスtn-sanso.co.jp