<html>
  <head>
    <meta content="text/html; charset=ISO-8859-1"
      http-equiv="Content-Type">
  </head>
  <body bgcolor="#FFFFFF" text="#000000">
    Lab Network Colleagues,<br>
    <br>
    The thread about HCl corrosion comes at a timely time for the
    Berkeley NanoLab as we are about to commission an epi system. <br>
    <br>
    As noted by others the issue with chlorine corrosion of ferrous
    metals and nickel involves water vapor as a contaminant. The
    combination results in incipient chlorine corrosion, an endless
    cycle of corrosion because of the chemistry involved. Iron reacts
    with chlorine to form a chloride which in turn reacts with water to
    form an oxide thus releasing the Cl- to continue the corrosion of
    new metal. Once this cycle begins the only way to stop it is to
    remove the surfaces involved. I have heard some metallurgist use the
    term "cancering" to describe this corrosion.<br>
    <br>
    At Berkeley we had good luck with our acid gas plumbing which was
    typically done in 316 and 321 SS components and tubing. I attribute
    our success to a policy of never intervening in an acid gas line
    without a 24 hour N2 purge before when possible and a 24 hours purge
    after intervention. We also took steps to flow N2 through pigtails
    to our CGA and later our DISS cylinder connections when changing gas
    cylinders. DISS crush gaskets were inspected at every cylinder
    change. Perhaps a quirk, it was my policy to deliver the DISS crush
    gaskets to the lab director for inspection, good third-party
    verification; perhaps like a cat delivering the dead mouse. We also
    coupon, i.e. saw open, fittings and valves when we modify a gas
    delivery line to see if we have issues.<br>
    <br>
    Now, with more modern purge panels we've obviated the 24 hour
    policy. It's worth the time and effort to do extensive purge cycles
    when dealing with the acid gases. We currently use 50 pump/purges
    which take about an hour to complete. Still, one cannot completely
    replace time by purge.<br>
    <br>
    Some years ago I heard a presentation which noted the use of 317L SS
    tubing for chlorine and HCl delivery. This is a
    molybdenum-containing SS alloy. We experimented with oribtially
    welding 317 to 316 and 321. A third-party verified weld integrity.
    Regrettably, fittings for purge panels and connections are not made
    in 317 so this has to be considered before using 317.<br>
    <br>
    I suspect there is some variance in experience with Cl2 and HCl
    delivery because gas purity varies by grade and supplier. I have no
    experience with using cartridge purifiers to clean up an acid gas
    (we do use N2 and H2 purifiers in selected applications). One would
    guess these would reduce corrosion and may prove cost effective by
    permitting a slightly lower grade of gas. Perhaps someone on "the
    list” can share experience about their experience with purifiers?<br>
    <br>
    Regards,<br>
    Bob Hamilton<br>
    <br>
    <pre class="moz-signature" cols="72">-- 
Robert Hamilton
University of California at Berkeley
Marvell NanoLab
Equipment Eng. Mgr.
Room 520 Sutardja Dai Hall
Berkeley, CA 94720-1754
<a class="moz-txt-link-abbreviated" href="mailto:bob@eecs.berkeley.edu">bob@eecs.berkeley.edu</a>
Phone: 510-809-8600
Mobile: 510-325-7557 (Emergencies only)
e-mail preferred
</pre>
    <br>
    <br>
    <div class="moz-cite-prefix">On 6/8/2014 1:35 PM, Tom Britton wrote:<br>
    </div>
    <blockquote
cite="mid:9820889A26AAC34EBEB01D62DFCEEB2E0115867D@P3PWEX2MB006.ex2.secureserver.net"
      type="cite">
      <meta http-equiv="Context-Type" content="text/html;
        charset=us-ascii">
      <meta name="Generator" content="Microsoft Word 14 (filtered
        medium)">
      <div class="WordSection1">
        <p class="MsoNormal"><span>Hi John,</span></p>
        <p class="MsoNormal"><span> </span></p>
        <p class="MsoNormal"><span>Based on what you wrote below, we
            would recommend changing the pre and post purge cycles to 60
            from a safety standpoint; 30 is not enough. 50 is
            recommended on all HPM’s for safety reasons, and from a
            quality standpoint on post cylinder change purge cycles you
            want to make sure any residual atmosphere is gone, therefore
            60 is the standard Troy used at ON Semi for the post purge
            on all corrosives. He also recommend you look at the heel
            weights (what's left in the cylinder) as sometimes running
            the bottles too low can cause issues. If you're unsure of
            what the heel weight should be, ask the gas supplier.
            Typically 10% is a good number, so on a 60 lb cylinder most
            manufacturers would recommend changing the cylinder at 6 lbs
            remaining in the cylinder, but it's common to increase the
            heel if contamination occurs at the pigtail connection. For
            HCl, HBR and DCS it is not uncommon to increase the heel
            from 10% to 15% just to alleviate contamination issues.</span></p>
        <p class="MsoNormal"><span> </span></p>
        <p class="MsoNormal"><span>Hope this helps. Feel free to call us
            if you want to discuss this further in depth.
          </span></p>
        <p class="MsoNormal"><span><br>
            Enjoy the day.</span></p>
        <p class="MsoNormal"><span> </span></p>
        <p class="MsoNormal"><span>Thank you!</span></p>
        <p class="MsoNormal"><span> </span></p>
        <p class="MsoNormal"><span>Tom Britton</span><span></span></p>
        <p class="MsoNormal"><span>Director of Sales</span><span></span></p>
        <p class="MsoNormal"><i><span>Critical Systems, Inc.</span></i><span></span></p>
        <p class="MsoNormal"><span>Direct: 208-890-1417</span></p>
        <p class="MsoNormal"><span>Office: 877-572-5515</span></p>
        <p class="MsoNormal"><span><a moz-do-not-send="true"
              href="http://www.criticalsystemsinc.com/"><i><span>www.CriticalSystemsInc.com</span></i></a></span><i><u><span></span></u></i></p>
        <p class="MsoNormal"><i><u><span><span> </span></span></u></i></p>
        <p class="MsoNormal"><span><img moz-do-not-send="true"
              id="_x0000_i1026"
src="imap://roberthamilton%40berkeley%2Eedu@imap.gmail.com:993/fetch%3EUID%3E/INBOX%3E34335?header=quotebody/;section=1.2?part=1.1.2&filename=image001.png"
              alt="logo for email signature png" height="38" width="196"></span><span></span></p>
        <p class="MsoNormal"><span> </span></p>
        <p class="MsoNormal"><span> </span></p>
        <p class="MsoNormal"><span> </span></p>
        <div>
          <div>
            <p class="MsoNormal"><b><span>From:</span></b><span> John
                Shott [<a class="moz-txt-link-freetext" href="mailto:shott@stanford.edu">mailto:shott@stanford.edu</a>]
                <br>
                <b>Sent:</b> Friday, June 06, 2014 2:55 PM<br>
                <b>To:</b> Tom Britton; <a class="moz-txt-link-abbreviated" href="mailto:labnetwork@mtl.mit.edu">labnetwork@mtl.mit.edu</a><br>
                <b>Subject:</b> Re: [labnetwork] Anhydrous HCl after it
                escapes ...</span></p>
          </div>
        </div>
        <p class="MsoNormal"> </p>
        <p class="MsoNormal">Tom, Craig, and Dennis:<br>
          <br>
          Thanks for each of your comments.  I should have thought to
          mention more about the details of our gases:<br>
          <br>
          We are using electronic grade HCl specified to be 99.995%
          pure.  While I think that there is one grade higher, at $1200
          a cylinder it should be pretty good ...<br>
          Note: this is also set up with a DISS fitting (CGA 634 for
          HCl).<br>
          <br>
          For our purge gas we use 10% He in a balance of nitrogen,
          again with a DISS fitting.  Each of the component gases is of
          UH grade that, I believe translates in to:<br>
          <br>
          <span>Nitrogen:</span> <br>
          <br>
          <span>02           < 1ppm</span>
          <br>
          <span>H20       < 3ppm</span>
          <br>
          <span>THC      < 0.5ppm</span>
          <br>
          <br>
          <span>Helium</span>:<br>
          <br>
          <span>02           < 1ppm</span>
          <br>
          <span>H20       < 2ppm</span>
          <br>
          <span>THC      < 0.5ppm</span>
          <br>
          <br>
          <span>After a cylinder change, we do a He leak check of the
            purge gas following each cylinder change.  I think that we
            are currently using 30 purge cycles both pre- and post-purge
            ... it sounds as if that should be bumped up.  While I
            believe that we have hastelloy running between cabinet and
            tool, I believe that the components in the panel are all SS
            ... but I believe are electopolished to
            <br>
            <br>
            We have a manifolded two-cylinder (plus purge) cabinet that
            supplies an epi reactor.  It is not uncommon to use a 60
            pound cylinder of HCl in a period of 1-2 weeks ... so, we
            unfortunately, have a number of chances for problems each
            year.<br>
            <br>
            Thanks again for all of your input,<br>
            <br>
            John<br>
            <br>
          </span></p>
        <div>
          <p class="MsoNormal">On 6/6/2014 1:07 PM, Tom Britton wrote:</p>
        </div>
        <blockquote>
          <p class="MsoPlainText">Hi John,</p>
          <p class="MsoPlainText"> </p>
          <p class="MsoPlainText">Sorry to hear about your HCl issue. As
            we all know, HCl is very difficult to manage once it
            escapes. Neutralizing is seldom effective in a clean room
            environment, and replacement of metal components that have
            come in contact with the HCL is the proper way to keep it
            from spreading.  If the proper leak test procedures are in
            place, one thing that could be causing the leaks is residual
            moisture that may be present due to either  low quality
            purge gas or inadequate purging.
          </p>
          <p class="MsoPlainText"> </p>
          <p class="MsoPlainText">To solve the problem of how to prevent
            leaks with HCl and other corrosives these are the questions
            I would start with.
          </p>
          <p class="MsoPlainText">
            <span><span>·<span>        
                </span></span></span>What is the quality of the purge
            gas? </p>
          <p class="MsoPlainText">
            <span><span>·<span>        
                </span></span></span>Are you using a purifier on the
            purge gas?  </p>
          <p class="MsoPlainText">
            <span><span>·<span>        
                </span></span></span>Is H2O or O2  analysis done on the
            gas system prior to gas introduction?
          </p>
          <p class="MsoPlainText">
            <span><span>·<span>        
                </span></span></span>How many purge cycles on gas line
            prior to gas introduction?
          </p>
          <p class="MsoPlainText">
            <span><span>·<span>        
                </span></span></span>How many purge cycles post cylinder
            change are being done?
          </p>
          <p class="MsoPlainText"> </p>
          <p class="MsoPlainText">If you want, I can set up a conference
            call with Troy Reese, who was the gas systems manager at ON
            Semi before he came to us, and we can go over these
            questions. Troy is very knowledgeable in these situations
            and we would be happy to help wherever possible. He is also
            presenting with you at the Bootie Camp coming up at the UGIM
            conference, so we can talk about it there as well if
            necessary.</p>
          <p class="MsoPlainText"> </p>
          <p class="MsoPlainText">See you at Harvard.</p>
          <p class="MsoNormal"> </p>
          <p class="MsoNormal">Thank you!</p>
          <p class="MsoNormal"> </p>
          <p class="MsoNormal">Tom Britton</p>
          <p class="MsoNormal">Director of Sales</p>
          <p class="MsoNormal"><i><span>Critical Systems, Inc.</span></i></p>
          <p class="MsoNormal">Direct: 208-890-1417</p>
          <p class="MsoNormal">Office: 877-572-5515</p>
          <p class="MsoNormal"><span><a moz-do-not-send="true"
                href="http://www.criticalsystemsinc.com/"><i>www.CriticalSystemsInc.com</i></a></span></p>
          <p class="MsoNormal"><i><span> </span></i></p>
          <p class="MsoNormal"><span><img moz-do-not-send="true"
                id="Picture_x0020_1"
src="imap://roberthamilton%40berkeley%2Eedu@imap.gmail.com:993/fetch%3EUID%3E/INBOX%3E34335?header=quotebody/;section=1.2?part=1.1.2&filename=image001.png"
                alt="logo for email signature png" height="38"
                width="196"></span></p>
          <p class="MsoNormal"> </p>
          <p class="MsoPlainText"> </p>
          <p class="MsoPlainText"> </p>
          <p class="MsoPlainText">-----Original Message-----<br>
            From: <a moz-do-not-send="true"
              href="mailto:labnetwork-bounces@mtl.mit.edu">labnetwork-bounces@mtl.mit.edu</a>
            [<a moz-do-not-send="true"
              href="mailto:labnetwork-bounces@mtl.mit.edu">mailto:labnetwork-bounces@mtl.mit.edu</a>]
            On Behalf Of John Shott<br>
            Sent: Thursday, June 05, 2014 1:09 PM<br>
            To: <a moz-do-not-send="true"
              href="mailto:labnetwork@mtl.mit.edu">labnetwork@mtl.mit.edu</a><br>
            Subject: [labnetwork] Anhydrous HCl after it escapes ...</p>
          <p class="MsoPlainText"> </p>
          <p class="MsoPlainText">Labnetwork Community:</p>
          <p class="MsoPlainText"> </p>
          <p class="MsoPlainText">Sooner or later, it seems, anhydrous
            hydrogen chloride (or a number of equally corrosive
            materials) is going to escape.  At least that is our
            experience at the Stanford Nanofabrication Facility. 
            Despite our best efforts to use quality components, do
            proper leak checking, etc., it seems as if we end up with a
            leak either in a gas cabinet or in a tool near a mass flow
            controller.  At that point, anything near the site of the
            original leak has been covered with now moisture-laden
            hydrogen chloride ... which, I believe, is far more
            corrosive than the original anhydrous material.</p>
          <p class="MsoPlainText"> </p>
          <p class="MsoPlainText">For those of you who have encountered
            similar situations, how do you recover or what to you
            replace?  Do you have effective means of neutralizing those
            metal surfaces?  Do your replace VCR gaskets with
            thicker-than-normal or grooved "super gaskets"?  Do you
            replace the entire assembly?  Do you leak check, put back in
            service, and pray?</p>
          <p class="MsoPlainText"> </p>
          <p class="MsoPlainText">Thanks for sharing your experience and
            insights,</p>
          <p class="MsoPlainText"> </p>
          <p class="MsoPlainText">John</p>
          <p class="MsoPlainText"> </p>
          <p class="MsoPlainText"> </p>
          <p class="MsoPlainText">_______________________________________________</p>
          <p class="MsoPlainText">labnetwork mailing list</p>
          <p class="MsoPlainText"><a moz-do-not-send="true"
              href="mailto:labnetwork@mtl.mit.edu"><span>labnetwork@mtl.mit.edu</span></a></p>
          <p class="MsoPlainText"><a moz-do-not-send="true"
              href="https://www-mtl.mit.edu/mailman/listinfo.cgi/labnetwork"><span>https://www-mtl.mit.edu/mailman/listinfo.cgi/labnetwork</span></a></p>
        </blockquote>
        <p class="MsoNormal"><span> </span></p>
      </div>
      <br>
      <fieldset class="mimeAttachmentHeader"></fieldset>
      <br>
      <pre wrap="">This body part will be downloaded on demand.</pre>
    </blockquote>
    <br>
    <pre class="moz-signature" cols="72">
</pre>
  </body>
</html>