JPH1154851A - エキシマレーザーガスの回収装置 - Google Patents

エキシマレーザーガスの回収装置

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JPH1154851A
JPH1154851A JP21317697A JP21317697A JPH1154851A JP H1154851 A JPH1154851 A JP H1154851A JP 21317697 A JP21317697 A JP 21317697A JP 21317697 A JP21317697 A JP 21317697A JP H1154851 A JPH1154851 A JP H1154851A
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 劣化したエキシマレーザーガスの全量を回収
し、ガス回収用のドライ真空ポンプにシールガスとして
使用する窒素ガスの除去も効率よく行うことができ、高
価な希ガスを無駄に排出せずに有効に再利用する。 【解決手段】 エキシマレーザー発生装置1から抜出し
たエキシマレーザーガス中のハロゲンを除去するハロゲ
ン除去筒2と、エキシマレーザーガスを吸引するドライ
真空ポンプ4及びシール用窒素ガスを供給する窒素供給
手段5と、ドライ真空ポンプ4から吐出される回収ガス
中の窒素ガスを分離する精製設備12と、窒素ガスを分
離したガスにエキシマレーザーガスの成分ガスを補充す
る成分ガス補充部22とを備えている。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、エキシマレーザー
ガスの回収装置に関し、詳しくは、エキシマレーザー発
生装置で使用されるエキシマレーザーガス中の希ガスを
再利用するために回収して精製する装置に関する。
【0002】
【従来の技術】エキシマレーザーは、高出力の紫外光源
として半導体製造工程等で広く用いられている。このエ
キシマレーザーでは、エキシマレーザーガスとして高価
な希ガスを使用するため、例えば、特公平7−6091
4号公報に記載されているように、レーザー発生装置か
らエキシマレーザーガスを抜出して希ガスを精製した
後、再利用することが提案されている。
【0003】上記公報記載に記載された方法では、レー
ザー発生装置から抜出したエキシマレーザーガスを、フ
ッ素系ガス(F,NF,ClF,ClF等)との
反応性に富む金属に接触させることによって反応活性の
高いフッ素等のハロゲンガスを除去した後、アルカリ金
属やアルカリ土類金属化合物、ゼオライト、金属アルカ
リ類に順次接触させることによってエキシマレーザーガ
ス中の希ガス(Kr,Xe,He,Ne等)を精製し、
精製後の希ガスをレーザー発生装置に循環させるように
している。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】一方、レーザー発生装
置で使用したエキシマレーザーガスの全量を回収する場
合は、真空ポンプを用いてレーザー発生装置内のガスを
吸引する必要があるが、通常の真空ポンプでは、オイル
コンタミ等が発生し、また、外気を吸込んで回収ガス中
に酸素や水分、その他の微量成分が不純物として混入
し、回収ガスの精製処理に悪影響を与えることがある。
【0005】このため、真空ポンプとして、オイルコン
タミ等の心配がないドライ真空ポンプを使用するととも
に、窒素ガスをシールガスとして使用し、外気を吸込ま
ないようにしている。しかしながら、このドライ真空ポ
ンプから吐出される回収ガス中には、シールガスとして
使用した窒素ガスが混入するため、希ガスを精製して再
利用するためには、回収ガス中から窒素ガスを分離除去
する必要が生じる。
【0006】そこで本発明は、劣化したエキシマレーザ
ーガスの全量を回収することができ、ガス回収用のドラ
イ真空ポンプにシールガスとして使用する窒素ガスの除
去も効率よく行うことができ、高価な希ガスを無駄に排
出することなく、有効に再利用することができるエキシ
マレーザーガスの回収装置を提供することを目的として
いる。
【0007】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するた
め、本発明のエキシマレーザーガスの回収装置は、エキ
シマレーザー発生装置から抜出した希ガス及びハロゲン
ガスを含むエキシマレーザーガスを回収して精製する装
置であって、前記エキシマレーザーガス中のハロゲンを
除去するハロゲン除去手段と、エキシマレーザー発生装
置から前記ハロゲン除去手段を介してエキシマレーザー
ガスを吸引するドライ真空ポンプ及び該ドライ真空ポン
プにシール用窒素ガスを供給する窒素供給手段と、ドラ
イ真空ポンプから吐出される回収ガス中の窒素ガスを分
離する窒素ガス分離手段と、窒素ガスを分離した精製ガ
スにエキシマレーザーガスの成分ガスを補充する成分ガ
ス補充部とを備えていることを特徴としている。
【0008】また、本発明のエキシマレーザーガスの回
収装置は、前記窒素ガス分離手段が、低温吸着法あるい
は低温液化精留法により窒素ガスを分離するものである
こと、前記ドライ真空ポンプの吐出側にガス放出用切換
弁を設けるとともに、ドライ真空ポンプの運転時間が所
定時間に達したときに、前記ガス放出用切換弁のガスの
流れ方向を、前記窒素ガス分離手段側から放出側に切換
えるタイマーを設けたこと、さらに、前記成分ガス補充
部は、前記精製ガスにエキシマレーザーガス中の希ガス
を補充する希ガス供給経路と、該希ガス供給経路の下流
に設けられた補助タンクと、該補助タンク内のガス組成
を測定する分析器と、該分析器の測定結果に応じて希ガ
スの補充量を調節する流量調節手段と、補助タンクの下
流に弁を介して設けられたバッファータンクと、該バッ
ファータンク内にエキシマレーザーガス中の希ガス以外
の成分を補充する成分ガス供給経路と、バッファータン
ク内のガス組成に応じて前記成分ガス供給経路からのガ
ス補充量を制御するガス補充量制御手段とを備えている
ことを特徴としている。
【0009】
【発明の実施の形態】図1は本発明のエキシマレーザー
ガスの回収装置の一形態例を示す系統図である。以下、
レーザー発振媒質であるKrFを、ベースガスであるネ
オン(Ne)で希釈したエキシマレーザーガスを回収し
てネオンの精製を行い、再びレーザー発生装置1に導入
するまで手順に従って装置構成を説明する。
【0010】レーザー発生装置1内のエキシマレーザー
ガスは、回収弁1a,ハロゲン除去筒2,フィルター3
を介してドライ真空ポンプ4に吸引される。レーザー発
生装置1では、前述のように、ベースガスであるネオン
に媒質ガスであるKrFを添加したエキシマレーザーガ
スがチャンバー内に充填されており、その充填圧力は、
一般に0.4MPa程度である。すなわち、チャンバー
容積が25リットルの場合、エキシマレーザーガスの使
用量は、約100リットルとなる。
【0011】ハロゲン除去筒2は、エキシマレーザーガ
ス中のハロゲンガスを除去するためのものであって、ハ
ロゲンガス専用の吸着剤、例えば銅や亜鉛を主成分とす
る金属を活性炭に担持させた吸着剤を、ステンレス鋼製
のカラム内に充填したものを使用することができる。こ
のハロゲン除去筒2を通過することにより、エキシマレ
ーザーガス中のフッ素が除去され、ガス中のフッ素濃度
は、1ppm以下となる。また、フッ素のようなハロゲ
ンガスは、人体に有害であるだけでなく、反応性に富
み、強い腐食性を有しているため、フィルター3やドラ
イ真空ポンプ4がハロゲンガスに侵されることがないよ
うに、ハロゲン除去筒2は、回収経路の最初に設けるこ
とが望ましい。
【0012】フィルター3は、レーザー発生装置1内で
のフッ素(ハロゲンガス)との反応により生成した粉塵
等を除去するためのものであって、任意の構造のものを
使用することができる。
【0013】ドライ真空ポンプ4には、シールガス及び
パージガスとして用いられる窒素ガスを供給するための
窒素供給手段5が付設されている。このドライ真空ポン
プ4は、ガス通路となるポンプ室内に潤滑オイルを全く
使用しないため、オイルコンタミを発生させずにレーザ
ー発生装置1内のエキシマレーザーガスを全量吸引排気
することができる。また、シールガスとして窒素ガスを
供給することにより、レーザー発生装置1内を高真空に
まで吸引排気しても、酸素や水分等の不純物を含む外気
を吸込むことがない。
【0014】さらに、ドライ真空ポンプ4には、該ドラ
イ真空ポンプ4の運転時間を計測するタイマー6が設け
られるとともに、ドライ真空ポンプ4の下流側には、ガ
ス放出用切換弁7を介して放出経路8と回収ガス貯留タ
ンク9とが設けられている。
【0015】タイマー6は、ドライ真空ポンプ4の運転
時間が所定時間に達したときに、前記ガス放出用切換弁
7のガスの流れ方向を、回収ガス貯留タンク9側から放
出経路8側に切換える機能を有している。例えば、ドラ
イ真空ポンプ4は、レーザー発生装置1内を十分に排気
できるように、排気能力が毎分1500リットル以上の
ものを使用するので、チャンバー容積が25リットル
(使用ガス量100リットル)のレーザー発生装置1の
場合は、排気開始から10秒後には、エキシマレーザー
ガスは全量排気され、これ以後の排気運転は、レーザー
発生装置1内の真空引きに費やされることになる。
【0016】したがって、ある程度の時間が経過した後
は、ドライ真空ポンプ4から吐出されるガスは、そのほ
とんどがシールガスとして用いた窒素ガスとなってしま
う。そこで、前記タイマー6によるガス放出用切換弁7
の切換時間を、例えば、排気開始から10秒に設定し、
排気開始から10秒間は、ドライ真空ポンプ4から吐出
される回収ガスが前記回収ガス貯留タンク9に流れ、1
0秒経過以後は、放出経路8にガスが流れるようにす
る。これにより、不要な窒素ガスが回収ガス貯留タンク
9に流入することを防止できる。また、ドライ真空ポン
プ4を所定時間運転してレーザー発生装置1内が十分な
真空度に達した時点で、タイマー6からの信号により回
収弁1aを閉じるとともにドライ真空ポンプ4を停止さ
せることができる。
【0017】回収ガス貯留タンク9は、回収ガス量によ
り必要に応じて設けられるもので、前述のように、1回
当たりの回収ガス量が100リットル程度の場合は、後
段の精製設備の精製方式によっては精製効率が低下する
ため、精製方式に見合った量の回収ガスが貯留された時
点で後段の精製設備に回収ガスを導入するようにする。
この回収ガス貯留タンク9に貯留されるガスの組成は、
媒質ガスの組成や使用量、ドライ真空ポンプ4の能力等
によって異なるが、窒素が8%程度混入した状態となっ
ている。
【0018】回収ガス貯留タンク9の下流側には、昇圧
機10と、二酸化炭素・水分除去筒11とを介して精製
設備12が設けられている。昇圧機10は、精製後のガ
スをレーザー発生装置1に再導入するために必要な圧力
まで回収ガスを昇圧するためのものであって、精製設備
12の精製方式によっては、必要な操作圧力にまで回収
ガスを昇圧する。この昇圧機10においても、潤滑油等
がガス中に混入しない形式のもの、例えば、ダイヤフラ
ム式やベローズ式等の圧縮機を用いることが好ましい。
【0019】二酸化炭素・水分除去筒11は、精製設備
12における希ガスの精製を低温で行うため、管路内で
凍結する二酸化炭素や水分を回収ガス中からあらかじめ
除去しておくために設けられるもので、モレキュラシー
ブス等の吸着剤が充填されている。
【0020】窒素ガス分離手段である精製設備12は、
低温での窒素ガスと希ガスとの吸着力の差を利用した低
温吸着法や、沸点の差を利用した低温液化精留法等を、
回収ガスの組成,回収量、精製後の希ガスの純度,ユー
ザーの要望に応じて適宜に選択使用することができる。
【0021】本形態例は、低温吸着法によって窒素を分
離する例を示している。この低温吸着法による精製設備
12は、活性炭等の窒素吸着剤を充填した吸着筒13を
収納した断熱槽14と、吸着筒13を冷却するための寒
冷源、例えば液化窒素を断熱槽14内に導入するための
液化窒素供給手段15と、吸着筒13から流出したガス
成分を分析するための分析計16と、分析計16の分析
結果によってガス流路を切換える切換弁17とを備えて
おり、精製設備12の前後には、回収ガス導入弁18及
び精製ガス導出弁19がそれぞれ設けられている。
【0022】精製設備12による窒素ガスの分離は、次
のようにして行うことができる。まず、液化窒素供給手
段15から断熱槽14内に液化窒素を注入し、吸着筒1
3を所定温度に冷却する。次に、昇圧機10の運転を開
始するとともに回収ガス導入弁18及び精製ガス導出弁
19を開き、回収ガス貯留タンク9内の回収ガスを、二
酸化炭素・水分除去筒11を介して吸着筒13に導入す
る。
【0023】分析計16は、熱伝導度等によって吸着筒
13から導出されるガスの成分を分析し、該ガスがネオ
ンの場合は、切換弁17のガス流路を精製ガス導出弁1
9側に切換える。また、吸着筒13から導出されるガス
の状態が変化したら、すなわち、ネオンの純度が所定純
度以下になったら、切換弁17のガス流路を窒素放出経
路20側に切換えてガスを排出する。同時に、回収ガス
導入弁18及び精製ガス導出弁19を閉じ、昇圧機10
を停止させて精製操作を終了する。
【0024】精製操作終了後は、断熱槽14内の液化窒
素を経路21から抜取り、所定温度に加熱した窒素ガス
を断熱槽14内に導入して吸着筒13を加熱し、あるい
は、ヒーター等により加熱し、さらに、必要に応じて窒
素放出経路20に設けた真空ポンプで吸着筒13内を真
空排気することにより、吸着剤に吸着している窒素やク
リプトン(Kr)等を脱着させて吸着剤を活性化させ
る。
【0025】精製設備12から切換弁17及び精製ガス
導出弁19を経て導出した精製ガスは、レーザー発生装
置1や回収精製経路での消費分,損失分,除去分に応じ
て各成分ガスを補充する成分ガス補充部22を通ってバ
ッファータンク23に導入される。成分ガス補充部22
は、エキシマレーザーガス中の希ガス成分であるネオン
及びクリプトンを補充するためのネオン供給経路24及
びクリプトン供給経路25と、希ガス以外の成分である
フッ素を補充するためのフッ素供給経路26とを有する
もので、ネオン供給経路24及びクリプトン供給経路2
5の下流側には、質量分析計27を備えた補助タンク2
8が設けられ、前記バッファータンク23には、圧力計
29と制御器30とが設けられている。
【0026】前記質量分析計27は、補助タンク28内
のガス組成を分析し、分析結果に応じてネオン供給経路
24及びクリプトン供給経路25にそれぞれ設けられた
流量調節器24a,25aを制御するもので、ベースガ
スであるネオンと媒質ガスであるクリプトンとは、所定
の組成で補助タンク28内に貯留され、弁31を開くこ
とによりバッファータンク23に導入される。このと
き、ネオン供給経路24からのネオンの補充量は、精製
設備12から導出される精製されたネオンの流量や圧力
に応じて設定し、クリプトン供給経路25から補充する
クリプトンの量のみを、前記質量分析計27の測定値に
よって制御するようにしてもよい。
【0027】また、前記圧力計29は、補助タンク28
から弁31を介してバッファータンク23に導入される
ガス量を圧力に置換えて測定するものであって、圧力計
29で測定したバッファータンク23内の圧力上昇に基
づいて制御器30がフッ素の補充量を算出し、これによ
って流量調節器26aを制御してフッ素供給経路26か
ら所定量のフッ素を補充することにより、バッファータ
ンク23内に所定のガス組成のエキシマレーザーガスが
貯留される。なお、各供給経路は、配管に接続せず、各
タンクに接続することもできる。
【0028】このようにしてバッファータンク23に貯
留されたエキシマレーザーガスは、充填弁1bを介して
レーザー発生装置1内に所定圧力で充填される。
【0029】このように、窒素ガスでシールしたドライ
真空ポンプ4を用いてレーザー発生装置1内から劣化し
たエキシマレーザーガスを回収し、混入した窒素を低温
吸着等の方法で除去することにより、エキシマレーザー
ガス中のネオン(希ガス)を効率よく回収して再利用す
ることができる。
【0030】なお、本発明は、上記形態例に限定される
ものではなく、種々の変形例が考えられる。例えば、精
製設備12として、前述のように低温液化精留法を採用
することもできる。この低温液化精留法は、精留筒内に
所定圧力に昇圧した回収ガスを導入し、液化窒素等を寒
冷源として還流液を発生させ、この還流液と回収ガスか
らなる上昇ガスとを気液接触させて精留操作を行うもの
で、精留筒頂部から沸点が低いネオンが得られ、塔底部
から沸点の高い窒素やクリプトンが得られる。また、精
留筒を複数設けて圧力等の条件を適当に設定することに
より、クリプトンを精留分離することも可能であり、圧
力等の精留条件は、回収ガスの組成や処理量、採取する
希ガスに望まれる純度等に応じて設定することができ
る。
【0031】また、バッファータンク23を、精製設備
12と成分ガス補充部22との間に設けることもでき
る。この場合、バッファータンク23内に貯留されるガ
スは、精製処理されたネオンであるから、レーザー発生
装置1内にエキシマレーザーガスを充填する際には、バ
ッファータンク23からの導出量に対応させて各供給経
路からの各ガスの補充量を設定すればよい。各供給経路
から補充するガスは、エキシマレーザーガスの組成、例
えばArF,KrF,XeF,NeF,XeCl等の媒
質ガスの種類により異なることは当然であり、経路数も
ガス種に応じて増減できる。
【0032】さらに、レーザー発生装置1のエキシマレ
ーザーガスの回収及び充填や、回収ガスの精製処理を、
それぞれバッチ方式で行うようにしているため、例え
ば、回収弁1aと充填弁1bとを複数分岐させて設けて
おくことにより、複数台のレーザー発生装置に対応する
ことができ、回収ガス貯留タンク9部分で回収ガスを合
流させることもでき、精製ガス導出弁19部分で精製ガ
スを分岐させることもできる。
【0033】また、各部で使用する窒素ガスや液化窒素
は、ガス容器に充填されたものを使用することもできる
が、半導体製造工場等に設置されている空気分離装置か
ら供給することができ、精製設備12の放出経路20や
経路21から導出される窒素ガスや液化窒素を空気分離
装置に戻すようにしてもよい。
【0034】
【発明の効果】以上説明したように、本発明のエキシマ
レーザーガスの回収装置によれば、劣化したエキシマレ
ーザーガスをドライ真空ポンプで吸引するので、その全
量を回収することができ、高価な希ガスの廃棄量を大幅
に低減することができ、レーザー発生装置の運転コスト
を削減できる。
【図面の簡単な説明】
【図1】 本発明のエキシマレーザーガスの回収装置の
一形態例を示す系統図である。
【符号の説明】
1…レーザー発生装置、1a…回収弁、1b…充填弁、
2…ハロゲン除去筒、3…フィルター、4…ドライ真空
ポンプ、5…窒素供給手段、6…タイマー、7…ガス放
出用切換弁、8…放出経路、9…回収ガス貯留タンク、
10…昇圧機、11…二酸化炭素・水分除去筒、12…
精製設備、13…吸着筒、14…断熱槽、15…液化窒
素供給手段、16…分析計、17…切換弁、18…回収
ガス導入弁、19…精製ガス導出弁、20…窒素放出経
路、22…成分ガス補充部、23…バッファータンク、
24…ネオン供給経路、25…クリプトン供給経路、2
6…フッ素供給経路、24a,25a,26a…流量調
節器、27…質量分析計、28…補助タンク、29…圧
力計、30…制御器
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 石原 良夫 東京都港区西新橋1−16−7 日本酸素株 式会社内

Claims (4)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 エキシマレーザー発生装置から抜出した
    希ガス及びハロゲンガスを含むエキシマレーザーガスを
    回収して精製する装置であって、前記エキシマレーザー
    ガス中のハロゲンを除去するハロゲン除去手段と、エキ
    シマレーザー発生装置から前記ハロゲン除去手段を介し
    てエキシマレーザーガスを吸引するドライ真空ポンプ及
    び該ドライ真空ポンプにシール用窒素ガスを供給する窒
    素供給手段と、ドライ真空ポンプから吐出される回収ガ
    ス中の窒素ガスを分離する窒素ガス分離手段と、窒素ガ
    スを分離した精製ガスにエキシマレーザーガスの成分ガ
    スを補充する成分ガス補充部とを備えていることを特徴
    とするエキシマレーザーガスの回収装置。
  2. 【請求項2】 前記窒素ガス分離手段は、低温吸着法あ
    るいは低温液化精留法により窒素ガスを分離することを
    特徴とする請求項1記載のエキシマレーザーガスの回収
    装置。
  3. 【請求項3】 前記ドライ真空ポンプの吐出側にガス放
    出用切換弁を設けるとともに、ドライ真空ポンプの運転
    時間が所定時間に達したときに、前記ガス放出用切換弁
    のガスの流れ方向を、前記窒素ガス分離手段側から放出
    側に切換えるタイマーを設けたことを特徴とする請求項
    1記載のエキシマレーザーガスの回収装置。
  4. 【請求項4】 前記成分ガス補充部は、前記精製ガスに
    エキシマレーザーガス中の希ガスを補充する希ガス供給
    経路と、該希ガス供給経路の下流に設けられた補助タン
    クと、該補助タンク内のガス組成を測定する分析器と、
    該分析器の測定結果に応じて希ガスの補充量を調節する
    流量調節手段と、補助タンクの下流に弁を介して設けら
    れたバッファータンクと、該バッファータンク内にエキ
    シマレーザーガス中の希ガス以外の成分を補充する成分
    ガス供給経路と、バッファータンク内のガス組成に応じ
    て前記成分ガス供給経路からのガス補充量を制御するガ
    ス補充量制御手段とを備えていることを特徴とする請求
    項1記載のエキシマレーザーガスの回収装置。
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