JP2020119934A - 希ガス回収システムおよび希ガス回収方法 - Google Patents

Abstract

【課題】プロセスチャンバに供給された希ガスを回収して、再利用することができる希ガス回収システムを提供する。【解決手段】希ガス回収システムは、基板を処理するために希ガスおよびプロセスガスが供給されるプロセスチャンバ１を排気し、かつパージガスとして不活性ガスが供給される真空ポンプユニット３と、真空ポンプユニット３から排出された排ガスから、希ガスおよび不活性ガス以外の成分を除去する排ガス処理装置５と、排ガス処理装置５から排出された希ガスと不活性ガスを互いに分離するガス分離ユニット７と、ガス分離ユニット７で分離された希ガスを、プロセスチャンバ１に戻す希ガスリターンライン３０と、を備える。【選択図】図１

Description

本発明は、半導体デバイス、液晶パネル、ＬＥＤ、太陽電池等を製造する製造装置のプロセスチャンバに供給された希ガスを回収して再利用する希ガス回収システムおよび希ガス回収方法に関する。

半導体デバイス、液晶パネル、ＬＥＤ、太陽電池等を製造する製造装置では、真空に排気されたプロセスチャンバにプロセスガスを導入してエッチング処理やＣＶＤ処理等の製造処理を行っている。より具体的には、真空ポンプによって真空排気されたプロセスチャンバにプロセスガスを導入し、さらに該プロセスチャンバ内にプラズマを発生させることにより、ウェハなどの基板に対してエッチング処理やＣＶＤ処理等の製造処理を行っている。

プロセスガスが導入されたプロセスチャンバにプラズマを発生させて、基板を処理すると、複数の副生成物がプロセスチャンバ内に生成される。これら副生成物および未反応のプロセスガスは、真空ポンプによりプロセスチャンバから排ガスとして排出される。排ガスは、シラン系ガス（ＳｉＨ_４，ＴＥＯＳ等）、ハロゲン系ガス（ＮＦ_３，ＣｌＦ_３，ＳＦ_６，ＣＨＦ_３等）、ＰＦＣｓガス（ＣＦ_４，Ｃ_２Ｆ_６等）などを含み、人体に悪影響を及ぼしたり、地球温暖化の原因になる等の地球環境に悪影響を及ぼすので、大気にそのまま放出することは好ましくない。そこで、この排ガスに含まれる有害なガスを真空ポンプの下流側に設置された排ガス処理装置（例えば、特許文献１参照）によって無害化処理を行った後に大気に放出している。

エッチング処理やＣＶＤ処理のような製造処理で、キセノン（Ｘｅ）、アルゴン（Ａｒ）、ヘリウム（Ｈｅ）などの希ガスがプロセスチャンバに供給されることがある。例えば、プロセスチャンバ内に載置された基板を冷却するために、希ガスがプロセスチャンバに供給されることがある。さらに、エッチング処理が行われるプロセスチャンバに、プロセスガスのエッチング能力を向上させるためのアシストガスとして希ガスが供給されることがある。プロセスチャンバに供給された希ガスは、エッチング処理などの製造処理における反応には消費されず、真空ポンプによってプロセスチャンバから排出される。

特開２０１０−２８１４８２号公報

一般に、希ガス（特に、キセノン）は、非常に高価なガスである。さらに、希ガスの産出国の社会情勢に対応して、希ガスの供給が不安定になり、その価格が高騰することがある。しかしながら、真空ポンプと排ガス処理装置とを含む従来の排気システムでは、プロセスチャンバに供給された希ガスは、排ガス処理装置を通過した後でそのまま大気に放出される。したがって、製造装置のランニングコストが大きく上昇してしまうので、製造処理における希ガスの使用が妨げられていた。

そこで、本発明は、プロセスチャンバに供給された希ガスを回収して、再利用することができる希ガス回収システムおよび希ガス回収方法を提供することを目的とする。

本発明の一態様によれば、基板を処理するために希ガスおよびプロセスガスが供給されるプロセスチャンバを排気し、かつパージガスとして不活性ガスが供給される真空ポンプユニットと、前記真空ポンプユニットから排出された排ガスから、前記希ガスおよび前記不活性ガス以外の成分を除去する排ガス処理装置と、前記排ガス処理装置から排出された前記希ガスと前記不活性ガスを互いに分離するガス分離ユニットと、前記ガス分離ユニットで分離された前記希ガスを、前記プロセスチャンバに戻す希ガスリターンラインと、を備えることを特徴とする希ガス回収システムが提供される。

一実施形態では、前記希ガスリターンラインに配置される希ガスタンクをさらに備え、前記希ガスタンクに、前記ガス分離ユニットで分離された前記希ガスが貯蔵されることを特徴とする。
一実施形態では、前記ガス分離ユニットで分離された不活性ガスを、前記真空ポンプユニットに戻す不活性ガスリターンラインをさらに備えることを特徴とする。
一実施形態では、前記不活性ガスリターンラインに配置される不活性ガスタンクをさらに備え、前記不活性ガスタンクに、前記ガス分離ユニットで分離された前記不活性ガスが貯蔵されることを特徴とする。
一実施形態では、前記不活性ガスがヘリウムまたはアルゴンであることを特徴とする。

本発明の一態様によれば、プロセスガスおよび希ガスが供給されるプロセスチャンバを、パージガスとして不活性ガスが供給される真空ポンプユニットで排気し、前記真空ポンプユニットから排出された排ガスから、前記希ガスおよび前記不活性ガス以外の成分を除去し、前記希ガスと前記不活性ガスを互いに分離し、前記分離された希ガスを、前記プロセスチャンバに戻すことを特徴とする希ガス回収方法が提供される。

一実施形態では、前記分離された希ガスを希ガスタンクに貯蔵することを特徴とする。
一実施形態では、前記分離された不活性ガスを前記真空ポンプユニットに戻すことを特徴とする。
一実施形態では、前記分離された不活性ガスを不活性ガスタンクに貯蔵することを特徴とする。
一実施形態では、前記不活性ガスがヘリウムまたはアルゴンであることを特徴とする。

本発明によれば、プロセスチャンバから排出された排ガスに含まれる希ガスおよび不活性ガス以外の成分は、排ガス処理装置によって除去され、排ガス処理装置から排出された希ガスおよび不活性ガスは、ガス分離ユニットによって互いに分離される。さらに、ガス分離ユニットによって分離された希ガスは希ガスリターンラインを介してプロセスチャンバに戻される。したがって、プロセスチャンバに供給された希ガスを回収して、製造処理に再利用することができる。

一実施形態に係る希ガス回収システムを示す図である。 図１に示されるガス分離ユニットの変形例を示す模式図である。 別の実施形態に係る希ガス回収システムを示す図である。 さらに別の実施形態に係る希ガス回収システムを示す図である。 さらに別の実施形態に係る希ガス回収システムを示す図である。

以下、本発明の実施形態について図面を参照して説明する。
図１は、一実施形態に係る希ガス回収システムを示す図である。この希ガス回収システムは、基板（例えば、ウェハ）に対してエッチング処理が行われる製造装置（例えば、半導体製造装置）のプロセスチャンバに供給された希ガスを回収して、再利用するために使用される。

図１に示すように、希ガス回収システムは、半導体製造装置のプロセスチャンバ１に連結される真空ポンプユニット３と、該真空ポンプユニット３の下流側に配置され、真空ポンプユニット３に連結される排ガス処理装置５と、排ガス処理装置５の下流側に配置され、排ガス処理装置５に連結されるガス分離ユニット７と、を備える。

真空ポンプユニット３は、プロセスチャンバ１を真空排気するために設けられる。本実施形態では、真空ポンプユニット３は、プロセスチャンバ１内に高真空を形成するためのターボ分子ポンプ１０と、該ターボ分子ポンプ１０に連結されるドライポンプ１１とを備えている。ドライポンプ１１は、例えば、容積式真空ポンプである。ターボ分子ポンプ１０とドライポンプ１１は直列に配列されている。ターボ分子ポンプ１０の吸込管４７は、プロセスチャンバ１に連結されており、ターボ分子ポンプ１０の吐出管４８は、ドライポンプ１１の吸込口に連結される。ドライポンプ１１の吐出管４９は、後述する排ガス処理装置５に連結される。本実施形態では、ターボ分子ポンプ１０の吸込管４７は真空ポンプユニット３の吸込管として機能し、ドライポンプ１１の吐出管４９は真空ポンプユニット３の吐出管として機能する。

図１に示される真空ポンプユニット３のドライポンプ１１は、大気圧下で動作することが可能に構成されており、ドライポンプ１１は、プロセスチャンバ１から大気を排出するための粗引きポンプとしても機能する。ドライポンプ１１には、プロセスチャンバ１から延びる粗引きライン２８が接続されており、大気放出管２９がドライポンプ１１の吐出管４９から分岐している。プロセスチャンバ１から大気を排出すべきとき（例えば、プロセスチャンバ１のメンテナンス後）は、真空ポンプユニット３のドライポンプ１１が駆動され、プロセスチャンバ１内の大気が粗引きライン２８を通してドライポンプ１１に吸い込まれる。ドライポンプ１１に吸い込まれた大気は、吐出管４９および大気放出管２９を通って、希ガス回収システムから排出される。

プロセスチャンバ１内に載置された基板（図示せず）に対してエッチング処理を行うときは、真空ポンプユニット３によってプロセスチャンバ１を真空排気し、このプロセスチャンバ１にプロセスガス、不活性ガス、および希ガスが供給される。図１に示される希ガス回収システムは、後述する希ガスタンク３２を備えており、プロセスチャンバ１に供給される希ガスは、希ガスタンク３２に貯蔵されている。同様に、希ガス回収システムは、後述する不活性ガスタンク５２を備えており、プロセスチャンバ１および真空ポンプユニット３に供給される不活性ガスは、不活性ガスタンク５２に貯蔵されている。

本実施形態では、プロセスチャンバ１には、四フッ化炭素（ＣＦ_４）、酸素（Ｏ_２）、不活性ガスである窒素（Ｎ_２）、および希ガスであるキセノン（Ｘｅ）が供給される。四フッ化炭素および酸素は、プロセスチャンバ１に接続されたプロセスガスライン２を介して該プロセスチャンバ１に供給される。キセノンは、プロセスガス（四フッ化炭素、酸素）のエッチング能力を向上させるアシストガスとして希ガスタンク３２からプロセスチャンバ１に供給される。プロセスガス、希ガス、および不活性ガスが供給されたプロセスチャンバ１内にプラズマを発生させることにより、基板がエッチングされる。エッチング処理中の基板を冷却するために、希ガスタンク３２からプロセスチャンバ１にキセノン（希ガス）を供給してもよい。

プロセスガスが導入されたプロセスチャンバ１で基板のエッチング処理を実行すると、プロセスチャンバ１内には複数の副生成物が生成される。図１に示されるプロセスチャンバ１内に生成される副生成物は、四フッ化珪素（ＳｉＦ_４）、フッ素（Ｆ_２）、フッ化カルボニル（ＣＯＦ_２）、および二酸化珪素（ＳｉＯ_２）が想定される。プロセスチャンバ１に供給された窒素（不活性ガス）およびキセノン（希ガス）は、エッチング処理における反応で消費されない。真空ポンプユニット３は、上記副生成物だけでなく、未反応のプロセスガス、窒素およびキセノンもプロセスチャンバ１から排出して、プロセスチャンバ１内を低圧に維持する。

真空ポンプユニット３のターボ分子ポンプ１０とドライポンプ１１には、軸シールのためのパージガスとして不活性ガスが供給される。本実施形態では、ターボ分子ポンプ１０およびドライポンプ１１に供給される不活性ガスは、後述する不活性ガスタンク５２に貯蔵されている。本実施形態では、ターボ分子ポンプ１０およびドライポンプ１１に供給される不活性ガスは、窒素であり、プロセスチャンバ１に供給される不活性ガスと同一である。

プロセスチャンバ１および真空ポンプユニット３から排出される排出流は、真空ポンプユニット３に供給されたパージガス、およびプロセスチャンバ１で生成された副生成物も含んでいる。したがって、この排出流は固体成分（例えば、二酸化珪素）を含んでいるが、本明細書では、この排出流を排ガスと称する。

図１に示されるように、排ガス処理装置５は、真空ポンプユニット３の下流側に配置されており、ドライポンプ１１の吐出管４９（すなわち、真空ポンプユニット３の吐出管）に連結される。排ガス処理装置５は、真空ポンプユニット３から排出された排ガスから、希ガスおよび不活性ガス以外の成分を除去するために用いられる。より具体的には、排ガス処理装置５は、排ガスに含まれる希ガスおよび不活性ガス以外のガス成分を除去するためのガス処理部５Ａと、排ガスに含まれる固体成分（例えば、二酸化珪素）を除去するフィルタ部５Ｂを有している。排ガスに含まれる有害ガスおよび固体成分は、排ガス処理装置５によって除去される。フィルタ部５Ｂはガス処理部５Ａの下流側に配置されているが、フィルタ部５Ｂをガス処理部５Ａの上流側に配置してもよい。

排ガス処理装置５のガス処理部５Ａは、排ガスに含まれる希ガスおよび不活性ガス以外のガス成分を除去するための少なくとも一つのガス処理ユニットを備える。ガス処理ユニットは、例えば、排ガスに含まれるガス成分を燃焼して酸化分解する燃焼式除害ユニット、排ガスに含まれるガス成分をヒータにより加熱して分解するヒータ式除害ユニット、触媒により排ガスに含まれるＰＦＣｓ（パーフルオロコンパウンズ）ガスなどのフッ素化合物を分解する触媒式除害ユニット、およびアルカリ剤、合成ゼオライト、金属酸化物などの吸着剤に排ガスに含まれるガス成分を化学吸着または物理吸着する乾式除害ユニットである。真空ポンプユニット３から排出される排ガスに含まれるガス成分に応じて、複数のガス処理ユニットをガス処理部５Ａに配置することができる。

図１に示される排ガス処理装置５のガス処理部５Ａは、フッ素化合物を排ガスから除去する触媒式除害ユニット１４、一酸化炭素および二酸化炭素を排ガスから除去する第１乾式除害ユニット１５、および酸素を排ガスから除去する第２乾式除害ユニット１６を備えている。触媒式除害ユニット１４、第１乾式除害ユニット１５、および第２乾式除害ユニット１６は、この順に直列に配列されている。

触媒式除害ユニット１４は、真空ポンプユニット３のドライポンプ１１に連結されており、ドライポンプ１１から吐出された（すなわち、真空ポンプユニット３から排出された）排ガスは、触媒式除害ユニット１４に導入される。真空ポンプユニット３から排出された排ガスに含まれるフッ素化合物は、四フッ化炭素、四フッ化珪素、フッ素、およびフッ化カルボニルである。四フッ化炭素は、未反応のプロセスガスであり、四フッ化珪素、フッ素、およびフッ化カルボニルは、プロセスチャンバ１で基板をエッチングしたときに生成される副生成物である。

触媒式除害ユニット１４は、フッ素化合物を除去するための処理剤が充填される処理槽１４ａを有している。処理槽１４ａに充填された処理剤は、カルシウム化合物などを含んでおり、高温（例えば、７００℃以上）に加熱される。触媒式除害ユニット１４は、高温に加熱された処理剤にフッ素化合物を接触させることにより、フッ素化合物からフッ化カルシウム（ＣａＦ_２）を生成して、このフッ化カルシウムを処理剤に固定する。排ガスがこの触媒式除害ユニット１４の処理槽１４ａを通過すると、排ガスからフッ素化合物が除去される一方で、副生成物として一酸化炭素（ＣＯ）および二酸化炭素（ＣＯ_２）が生成される。したがって、触媒式除害ユニット１４を通過した後の排ガスは、酸素（未反応のプロセスガス）、キセノン（希ガス）、窒素（不活性ガス）、一酸化炭素、および二酸化炭素を含んでいる。

触媒式除害ユニット１４から排出された排ガスに含まれる一酸化炭素および二酸化炭素を除去するために、第１乾式除害ユニット１５が設けられている。第１乾式除害ユニット１５は、触媒式除害ユニット１４に連結されており、触媒式除害ユニット１４から排出された排ガスは、第１乾式除害ユニット１５に導入される。第１乾式除害ユニット１５は、一酸化炭素および二酸化炭素を除去するための吸着剤が充填される吸着槽１５ａを有している。吸着槽１５ａに充填された吸着剤は、アルカリ剤および合成ゼオライトを含んでいる。排ガスがこの第１乾式除害ユニット１５の吸着槽１５ａを通過すると、排ガスに含まれる一酸化炭素および二酸化炭素が吸着剤に化学吸着および物理吸着される。したがって、一酸化炭素および二酸化炭素が排ガスから除去されるので、第１乾式除害ユニット１５を通過した後の排ガスは、酸素（未反応のプロセスガス）、キセノン（希ガス）、および窒素（不活性ガス）を含んでいる。

本実施形態では、排ガス処理装置５は、触媒式除害ユニット１４と第１乾式除害ユニット１５との間に配置された熱交換器１７を有している。熱交換器１７には、冷却液（例えば、冷却水）が供給され、この熱交換器１７によって、触媒式除害ユニット１４から排出された排ガスの温度を低下させることができる。図示した例では、熱交換器１７は、触媒式除害ユニット１４から第１乾式除害ユニット１５まで延びる配管を流れる排ガスの温度を低下させる。

上述したように、触媒式除害ユニット１４の処理槽１４ａに充填された処理剤は高温に加熱されるため、触媒式除害ユニット１４から排出される排ガスの温度が上昇する。第１乾式除害ユニット１５に、高温の排ガスが供給されると、第１乾式除害ユニット１５の吸着槽１５ａで除去された一酸化炭素および二酸化炭素が吸着剤から脱離するおそれがある。さらに、高温の排ガスが後述する昇圧ポンプ２７，５１に到達する場合は、該昇圧ポンプ２７，５１が破損するおそれがある。そのため、熱交換器１７を用いて、触媒式除害ユニット１４から排出された排ガスの温度を低下させることが好ましい。

第１乾式除害ユニット１５から排出された排ガスに含まれる酸素を除去するために、第２乾式除害ユニット１６が設けられている。第２乾式除害ユニット１６は、第１乾式除害ユニット１５に連結されており、第１乾式除害ユニット１５から排出された排ガスは、第２乾式除害ユニット１６に導入される。第２乾式除害ユニット１６は、酸素を除去するための脱酸素剤が充填された吸着槽１６ａを有している。脱酸素剤は、金属酸化物を還元処理することにより製造することができる。脱酸素剤として、ニッケル触媒（Ｎｉ触媒）を使用してもよい。排ガスがこの第２乾式除害ユニット１６の吸着槽１６ａを通過すると、排ガスに含まれる酸素が脱酸素剤に吸着される。したがって、酸素が排ガスから除去されるので、第２乾式除害ユニットを通過した後の排ガスは、キセノン（希ガス）および窒素（不活性ガス）を含んでいる。このように、ガス処理部５Ａを排ガスが通過すると、キセノン（希ガス）および窒素（不活性ガス）以外のガス成分が排ガスから除去される。

希ガス回収システムの通常運転時には、冷却液が上記熱交換器１７に供給され、触媒式除害装置１４から排出される排ガスの温度を低下させる。一方で、希ガス回収システムの始動時には、熱交換器１７への冷却液の供給を停止するのが好ましい。これにより、触媒式除害ユニット１４で加熱された排ガスが第１乾式除害ユニット１５および第２乾式除害ユニット１６に流れ、第１乾式除害ユニット１５の吸着槽１５ａおよび第２乾式除害ユニット１６の吸着槽１６ａに含まれる水分および大気を効率良く排ガス処理装置５から排出することができる。その結果、希ガス回収システムの立ち上げ時間を短縮することができる。

図示はしないが、上記触媒式除害ユニット１４から排出される排ガスの温度を低下させるために、触媒式除害ユニット１４に冷却水を供給してもよい。触媒式除害ユニット１４に供給された冷却水は、処理槽１４ａから排出された排ガスに直接接触して、該排ガスの温度を低下させる。この場合、触媒式除害ユニット１４から排出される排ガスには、水分が含まれるが、この水分を、第１乾式除害ユニット１５の吸着槽１５ａに充填された吸着剤および／または第２乾式除害ユニット１６の吸着槽１６ａに充填された吸着剤に吸着させることができる。

ガス処理部５Ａで希ガスおよび不活性ガス以外のガス成分を排ガスから除去することができれば、ガス処理部５Ａの構成は、上述した実施形態の構成に限定されない。例えば、触媒式除害ユニット１４の代わりに、燃焼式除害ユニットまたはヒータ式除害ユニットをガス処理部５Ａに配置してもよい。ガス処理部５Ａが燃焼式除害ユニットを有する場合は、燃焼式除害ユニットで、フッ化水素（ＨＦ）、一酸化炭素、二酸化炭素、および窒素酸化物（ＮＯｘ）が副生成物として生成される。フッ化水素、一酸化炭素、二酸化炭素、および窒素酸化物は、燃焼式除害ユニットの下流側に配置された第１乾式除害ユニット１５の吸着剤および／または第２乾式除害ユニット１６の吸着剤に化学吸着および／または物理吸着される。したがって、フッ化水素、一酸化炭素、二酸化炭素、および窒素酸化物を排ガスから除去することができる。

燃焼式除害ユニットから排出される排ガスの温度を低下させるために、排ガス処理装置５は、燃焼式除害ユニットと第１乾式除害ユニット１５との間に配置される上記熱交換器１７を有していてもよいし、冷却水を燃焼式除害ユニットに供給してもよい。燃焼式除害ユニットに冷却水が供給される場合は、燃焼式除害ユニットから排出される排ガスには、水分が含まれるが、この水分を、第１乾式除害ユニット１５の吸着剤および／または第２乾式除害ユニット１６の吸着剤に吸着させることができる。

ヒータ式除害ユニットが触媒式除害ユニット１４の代わりにガス処理部５Ａに配置される場合も、ヒータ式除害ユニットで生成された副生成物を、ヒータ式除害ユニットの下流側に配置された第１乾式除害ユニット１５の吸着剤および／または第２乾式除害ユニット１６の吸着剤に化学吸着および／または物理吸着させることができる。ヒータ式除害ユニットから排出される排ガスの温度を低下させるために、排ガス処理装置５は、ヒータ式除害ユニットと第１乾式除害ユニット１５との間に配置される上記熱交換器１７を有していてもよいし、冷却水を燃焼式除害ユニットに供給してもよい。冷却水がヒータ式除害ユニットに供給される場合は、排ガスに含まれる水分をヒータ式除害ユニットの下流側に配置された第１乾式除害ユニット１５の吸着剤および／または第２乾式除害ユニット１６の吸着剤に吸着させることができる。

本実施形態では、排ガス処理装置５は、排ガスに含まれる固体成分を除去するフィルタ部５Ｂを有しており、フィルタ部５Ｂはガス処理部５Ａの下流側に配置されている。フィルタ部５Ｂは、フィルタユニット１８を有しており、フィルタユニット１８はガス処理部５Ａの第２乾式除害ユニット１６に連結されている。第２乾式除害ユニット１６（すなわち、ガス処理部５Ａ）から排出された排ガスは、フィルタ部５Ｂのフィルタユニット１８に導入される。排ガスがフィルタユニット１８を通過すると、排ガスに含まれる固体成分である二酸化珪素が排ガスから除去される。したがって、排ガス処理装置５は、真空ポンプユニット３から排出された排ガスからキセノン（希ガス）および窒素（不活性ガス）以外の成分を除去することができる。

上記フィルタ部５Ｂは、ガス処理部５Ａの下流側で、かつ後述する昇圧ポンプ２７の上流側に配置されるのが好ましい。フィルタ部５Ｂがガス処理部５Ａを通過した排ガスに含まれる固体成分を除去することにより、昇圧ポンプ２７の破損を防止することができる。

図示はしないが、排ガスから希ガスおよび不活性ガス以外のガス成分を確実に除去するために、フィルタ部５Ｂにガス処理ユニットを設けてもよい。このガス処理ユニットは、好ましくは、フィルタユニット１８の上流側に配置される。ガス処理ユニットは、ガス処理部５Ａのバックアップ用に設けられる。すなわち、ガス処理部５Ａが希ガスおよび不活性ガス以外のガス成分を完全に除去できなかった場合に、フィルタ部５Ｂに配置されたガス処理ユニットがガス処理部５Ａを通過した希ガスおよび不活性ガス以外のガス成分を除去する。ガス処理ユニットは、例えば、合成ゼオライトなどを含む吸着剤が充填された吸着槽を有している。この吸着槽に充填された吸着剤によって、ガス処理部５Ａを通過した希ガスおよび不活性ガス以外のガス成分（例えば、未反応のプロセスガス、一酸化炭素、二酸化炭素、および酸素）が吸着される。

このように、排ガス処理装置５から排出された排ガスには、希ガスであるキセノンと不活性ガスである窒素のみが含まれる。この排ガスは、排ガス処理装置５の下流側に配置されたガス分離ユニット７に導入される。ガス分離ユニット７は、希ガス導入ライン２５を介して排ガス処理装置５に連結される。希ガス導入ライン２５は、排ガス処理装置５からガス分離ユニット７まで延びる。

ガス分離ユニット７は、排ガス処理装置５から排出された排ガスに含まれる希ガス（キセノン）と不活性ガス（窒素）とを互いに分離するために設けられる。本実施形態では、ガス分離ユニット７はガス分離膜２２を有しており、このガス分離膜２２は、希ガスの分子の大きさと不活性ガスの分子の大きさとの違いを利用して、排ガスから希ガスと不活性ガスとを互いに分離する。例えば、不活性ガスの分子の大きさが希ガス分子の大きさよりも小さい場合は、不活性ガスはガス分離膜２２を透過できるが、希ガスはガス分離膜２２を透過できない。

このガス分離膜２２を用いて、排ガスから希ガスと不活性ガスとを互いに分離させるためには、ガス分離膜２２に加圧された排ガスを供給する必要がある。そのため、希ガス導入ライン２５には、排ガスの圧力を増加させるための昇圧ポンプ２７が配置されている。昇圧ポンプ２７は、高いシール性能を有するポンプであることが好ましい。このようなポンプの例としては、金属製の密閉式ダイヤフラムを有するベローズポンプが挙げられる。

本実施形態では、排ガス処理装置５から排出された排ガスは、キセノン（希ガス）および窒素（不活性ガス）のみを含んでいる。窒素分子の大きさは、キセノン分子の大きさよりも小さいので、排ガスに含まれる窒素は、ガス分離膜２２を透過できる一方で、排ガスに含まれるキセノンは、ガス分離膜２２を通過できない。したがって、昇圧ポンプ２７によって圧力を増加させた排ガスをガス分離膜２２に接触させると、ガス分離膜２２を透過した透過ガスとして窒素が排ガスから分離される。キセノンは、ガス分離膜２２を透過しない残留ガスとしてガス分離ユニット７から排出される。

ガス分離膜２２を用いて、排ガスからキセノンと窒素とを互いに分離させると、ガス分離膜２２を透過した透過ガスである窒素の圧力が大気圧まで減少する。一方で、ガス分離膜２２を透過しないでガス分離ユニット７から排出された残留ガスであるキセノンの圧力は、ガス分離膜２２に供給された排ガスの圧力（すなわち、昇圧ポンプ２７によって上昇した排ガスの圧力）とほぼ同じである。ガス分離膜２２に供給される排ガスの圧力とガス分離膜２２の透過ガスの圧力の差が大きくなるにつれて、排ガスからキセノン（希ガス）と窒素（不活性ガス）とを互いに分離する効率が上昇する。ガス分離膜２２に供給される排ガスの圧力を上昇させるために、高い圧縮能力を有する昇圧ポンプ２７を用いると、昇圧ポンプ２７が大型化するので希ガス回収システムの設置スペースが増大してしまう。

そこで、本実施形態では、ガス分離ユニット７は、残留ガスの流量を調整可能な流量調整器２３を有している。この流量調整器２３は、例えば、流量調整弁である。流量調整器２３によって残留ガスの流量を調整することにより、ガス分離膜２２で分離される排ガスの圧力を上昇させることができる。その結果、排ガスからキセノンと窒素とを互いに分離する効率を向上させることができる。

排ガスからキセノンと窒素とを互いに分離する効率を向上させるために、複数のガス分離膜をガス分離ユニット７に配置してもよい。図２は、図１に示されるガス分離ユニット７の変形例を示す模式図である。図２に示されるガス分離ユニット７は、並列に配列された２つのガス分離膜２２ａ，２２ｂを有している点で図１に示したガス分離ユニット７とは異なっている。排ガス処理装置５から排出された排ガスは、ガス分離ユニット７内で２つの排ガス流に分割され、これら排ガス流はガス分離膜２２ａ，２２ｂにそれぞれ供給される。

ガス分離膜２２ａの下流側には、流量調整器（例えば、流量調整弁）２３ａが配置され、この流量調整器２３ａによって、ガス分離膜２２ａを透過しない残留ガスの流量が調整される。同様に、ガス分離膜２２ｂの下流側には、流量調整器（例えば、流量調整弁）２３ｂが配置され、この流量調整器２３ｂによって、ガス分離膜２２ｂを透過しない残留ガスの流量が調整される。

図２に示されるガス分離ユニット７を用いることにより、図１に示されるガス分離ユニット７と比較して、排ガス処理装置５から排出された排ガスが接触するガス分離膜の面積を増加させることができる。その結果、キセノン（希ガス）と窒素（不活性ガス）とを互いに分離する効率を向上させることができる。ガス分離ユニット７に、３つ以上のガス分離膜を配置してもよい。

ガス分離ユニット７は、上述したガス分離膜２２（またはガス分離膜２２ａ，２２ｂ）を用いた実施形態に限定されない。例えば、ガス分離ユニット７は、圧力スイング吸着（ＰＳＡ）法を用いて、希ガスと不活性ガスとを互いに分離するガス分離ユニットであってもよい。あるいは、ガス分離ユニット７は、希ガスと不活性ガスの沸点の差を利用する深冷分離法を用いて、希ガスと不活性ガスとを互いに分離するガス分離ユニットであってもよい。

図１に示されるように、希ガス回収システムは、さらに、ガス分離ユニット７によって排ガスから分離された希ガスをプロセスチャンバ１に戻す希ガスリターンライン３０を備える。希ガスリターンライン３０は、ガス分離ユニット７からプロセスチャンバ１まで延びる。希ガスリターンライン３０には、ガス分離ユニット７によって排ガスから分離された希ガスを貯蔵する希ガスタンク３２が配置されている。

希ガスタンク３２には、排気ライン３３が連結されており、該排気ライン３３には、開閉弁３４が配置される。排気ライン３３には、真空ポンプ（図示せず）が連結されており、排気ライン３３を通じて希ガスタンク３２を真空排気することができる。開閉弁３４は、通常は閉じられている。希ガスタンク３２から大気を排気すべきときは、開閉弁３４が開かれる。例えば、希ガスタンク３２のメンテナンスが終了した後で、開閉弁３４を開き、排気ライン３３を通じて希ガスタンク３２から大気を排出する。希ガスタンク３２が真空排気されると、開閉弁３４は閉じられる。

希ガスタンク３２には、希ガス供給ライン３６が連結されており、該希ガス供給ライン３６の末端には、希ガス供給源３７が接続されている。希ガス供給源３７は、例えば、希ガス（本実施形態では、キセノン）が充填されたガスボンベである。さらに、希ガス供給ライン３６には、開閉弁３８が配置されている。希ガス供給ライン３６に配置された開閉弁３８を開くことにより、希ガスが希ガス供給源３７から希ガスタンク３２に供給される。開閉弁３８は、通常は閉じられている。希ガスタンク３２に希ガスを充填すべきときは、開閉弁３８が開かれる。例えば、排気ライン３３を通じて希ガスタンク３２を真空排気し、開閉弁３４を閉じた後で、開閉弁３８を開く。これにより、希ガスと大気とが混合されることなく、希ガスを希ガスタンク３２に充填することができる。希ガスが所定の圧力まで希ガスタンク３２に充填されると、開閉弁３８が閉じられる。

希ガスタンク３２に充填されたキセノンは、基板のエッチング処理時にプロセスチャンバ１に供給される。図１に示されるように、ガスボックス４０を希ガスリターンライン３０に配置してもよい。ガスボックス４０は、希ガスタンク３２の下流側に配置される。このガスボックス４０は、例えば、プロセスチャンバ１に供給されるキセノン（希ガス）の流量を調整する流量調整ユニットとして用いられる。この場合、ガスボックス４０は、例えば、減圧弁、流量調整器（例えば、マスフローコントローラ）などを備える。プロセスチャンバ１で基板をエッチングするときは、ガスボックス４０内で流量が調整されたキセノンをプロセスチャンバ１に供給する。

プロセスチャンバ１に供給された希ガスは、真空ポンプユニット３によりプロセスチャンバ１から排出され、さらに、排ガス処理装置５を通ってガス分離ユニット７に供給される。ガス分離ユニット７で排ガスから分離された希ガスは、希ガスリターンライン３０を通って、希ガスタンク３２に貯蔵される。希ガスタンク３２に貯蔵された希ガスは、ガスボックス４０を介してプロセスチャンバ１に戻され、基板のエッチング処理に再利用される。

一実施形態では、酸素検知器（図示せず）を、希ガス導入ライン２５または希ガスリターンライン３０に（すなわち、排ガス処理装置５とプロセスチャンバ１との間に）配置してもよい。酸素検知器は、排ガス処理装置５から排出される排ガスに含まれる酸素の濃度をモニタする装置として機能する。この酸素検知器で、希ガス導入ライン２５または希ガスリターンライン３０を流れる排ガス中の酸素濃度をモニタすることにより、プロセスチャンバ１に所定濃度以上の酸素が混入することを防止することができる。

このように、本実施形態に係る希ガス回収システムは、プロセスチャンバ１から排出された排ガスに含まれる希ガスを該排ガスから分離し、この分離された希ガスを再度プロセスチャンバ１に戻す希ガス循環システムとして構成される。したがって、プロセスチャンバ１に供給された希ガスを回収して、製造処理に再利用することができるので、製造装置のランニングコストの上昇を防止することができる。

本実施形態では、希ガス回収システムは、さらに、ガス分離ユニット７によって排ガスから分離された不活性ガスをプロセスチャンバ１および真空ポンプユニット３に戻す不活性ガスリターンライン５０を備えている。不活性ガスリターンライン５０は、ガス分離ユニット７から延びる主管５０ａと、主管５０ａからそれぞれ分岐する３つの分岐管５０ｂ，５０ｃ，５０ｄを備えている。以下、これらの分岐管５０ｂ，５０ｃ，５０ｄを第１分岐管５０ｂ、第２分岐管５０ｃ、および第３分岐管５０ｄとそれぞれ称する。

第１分岐管５０ｂは、主管５０ａから分岐してプロセスチャンバ１に連結される。第２分岐管５０ｃは、主管５０ａから分岐してターボ分子ポンプ１０に連結される。第３分岐管５０ｄは、主管５０ａから分岐してドライポンプ１１に連結される。不活性ガスリターンライン５０の主管５０ａには、ガス分離ユニット７によって排ガスから分離された不活性ガスを貯蔵する不活性ガスタンク５２が配置されている。第１分岐管５０ｂ、第２分岐管５０ｃ、および第３分岐管５０ｄは、それぞれ、不活性ガスタンク５２の下流側で主管５０ａから分岐される。

上述したように、ガス分離ユニット７で排ガスから分離された窒素の圧力は、大気圧まで減少している。そこで、不活性ガスリターンライン５０の主管５０ａには、昇圧ポンプ５１が配置されている。昇圧ポンプ５１は、ガス分離ユニット７と不活性ガスタンク５２との間に配置されている。昇圧ポンプ５１によって圧力が上昇された不活性ガス（窒素）が不活性ガスタンク５２に送られ、該不活性ガスタンク５２に貯蔵される。昇圧ポンプ５１は、高いシール性能を有するポンプであることが好ましい。このようなポンプの例としては、金属製の密閉式ダイヤフラムを有するベローズポンプが挙げられる。

不活性ガスタンク５２には、該不活性ガスタンク５２を真空排気するための排気ライン５３が連結されており、該排気ライン５３には、開閉弁５４が配置される。排気ライン５３には、真空ポンプ（図示せず）が連結されており、この真空ポンプによって、排気ライン５３を通じて不活性ガスタンク５２を真空排気することができる。開閉弁５４は、通常は閉じられている。不活性ガスタンク５２から大気を排気すべきときは、開閉弁５４が開かれる。例えば、不活性ガスタンク５２のメンテナンスが終了した後で、開閉弁５４を開き、排気ライン５３を通じて不活性ガスタンク５２から大気を排出する。不活性ガスタンク５２が真空排気されると、開閉弁５４は閉じられる。

不活性ガスタンク５２には、不活性ガス供給ライン５６が連結されており、該不活性ガス供給ライン５６の末端には、不活性ガス供給源５７が接続されている。不活性ガス供給源５７は、例えば、不活性ガス（本実施形態では、窒素）が充填されたガスボンベである。さらに、不活性ガス供給ライン５６には、開閉弁５８が配置されている。不活性ガス供給ライン５６に配置された開閉弁５８を開くことにより、不活性ガスが不活性ガス供給源５７から不活性ガス供給ライン５６を通じて不活性ガスタンク５２に供給される。開閉弁５８は、通常は閉じられている。不活性ガスタンク５２に不活性ガスを充填すべきときは、開閉弁５８が開かれる。例えば、排気ライン５３を通じて不活性ガスタンク５２を真空排気し、開閉弁５４を閉じた後で、開閉弁５８を開く。これにより、不活性ガスと大気とが混合されることなく、不活性ガスを不活性ガスタンク５２に充填することができる。不活性ガスが所定の圧力まで不活性ガスタンク５２に充填されると、開閉弁５８が閉じられる。

本実施形態では、窒素が不活性ガス供給源５７から不活性ガス供給ライン５６を通じて、真空排気された不活性ガスタンク５２に充填される。不活性ガスタンク５２に充填された窒素は、基板のエッチング処理時に不活性ガスリターンライン５０の主管５０ａおよび第１分岐管５０ｂを介してプロセスチャンバ１に供給される。さらに、不活性ガスタンク５２に充填された窒素は、真空ポンプユニット３の運転時に不活性ガスリターンライン５０の主管５０ａおよび分岐管５０ｃを介してターボ分子ポンプ１０に供給され、不活性ガスリターンライン５０の主管５０ａおよび分岐管５０ｄを介してドライポンプ１１に供給される。ターボ分子ポンプ１０およびドライポンプ１１に供給される各窒素は、軸シールのためのパージガスとして用いられる。

図示はしないが、不活性ガスリターンライン５０の分岐管５０ｂに流量調整器（例えば、マスフローコントローラ）を配置してもよい。同様に、不活性ガスリターンライン５０の分岐管５０ｃ，５０ｄに流量調整器（例えば、マスフローコントローラ）をそれぞれ配置してもよい。これら流量調整器は、プロセスチャンバ１に供給される窒素の流量、ターボ分子ポンプ１０に供給される窒素の流量、およびドライポンプ１１に供給される窒素の流量をそれぞれ調整する。

プロセスチャンバ１に供給された不活性ガス、並びにターボ分子ポンプ１０およびドライポンプ１１にパージガスとして供給された不活性ガスは、真空ポンプユニット３から排出される。真空ポンプユニット３から排出された排ガスに含まれる不活性ガスは、排ガス処理装置５を通ってガス分離ユニット７に供給され、ガス分離ユニット７で排ガスから分離される。ガス分離ユニット７から排出された不活性ガスは、不活性ガスリターンライン５０に配置された不活性ガスタンク５２に貯蔵され、不活性ガスタンク５２からプロセスチャンバ１および真空ポンプユニット３に戻される。

このように、本実施形態に係る希ガス回収システムは、プロセスチャンバ１および真空ポンプユニット３から排出された排ガスに含まれる不活性ガスを排ガスから分離し、この分離された不活性ガスを再度プロセスチャンバ１および真空ポンプユニット３に戻す不活性ガス循環システムとして構成される。したがって、プロセスチャンバ１および真空ポンプユニット３に供給された不活性ガスを回収して、製造処理およびパージガスに再利用することができるので、製造装置のランニングコストの上昇を防止することができる。

一般に、プロセスチャンバ１に供給される希ガス分子の大きさがプロセスチャンバ１および真空ポンプユニット３に供給される不活性ガス分子の大きさに近い場合は、ガス分離膜２２で希ガスと不活性ガスとを互いに効率的に分離できないおそれがある。より具体的には、不活性ガスがガス分離ユニット７から排出される希ガスに比較的高い濃度で含まれるおそれがある。上述した実施形態では、プロセスチャンバ１に供給される希ガスはキセノンであり、真空ポンプユニット３に供給される不活性ガスは、ポンプのパージガスとして一般的に用いられる窒素ガスである。この場合、窒素分子の大きさ（３．７９８［１０^−１０ｍ］）がキセノン分子の大きさ（４．０４７［１０^−１０ｍ］）に近いために、ガス分離ユニット７から排出されるキセノンに窒素が比較的高い濃度で含まれてしまうおそれがある。

ガス分離ユニット７から排出される希ガスに含まれる不活性ガスの濃度を低下させるためには、高い圧縮能力を有する昇圧ポンプ２７を用いるか、または複数のガス分離膜２２を直列に配置する必要がある。この場合、希ガス回収システムの設置スペースが増加してしまう。

したがって、プロセスチャンバ１および真空ポンプユニット３に供給される不活性ガスの分子の大きさは、プロセスチャンバ１に供給される希ガスの分子の大きさとできるだけ異なっていることが好ましい。この観点から、アルゴン（Ａｒ）またはヘリウム（Ｈｅ）を、プロセスチャンバ１および／または真空ポンプユニット３に供給される不活性ガスとして用いてもよい。アルゴン分子の大きさは、３．５４７［１０^−１０ｍ］であり、ヘリウム分子の大きさは、２．５５１［１０^−１０ｍ］であり、これらは、キセノン分子の大きさ（４．０４７［１０^−１０ｍ］）よりも小さい。特に、ヘリウム分子の大きさは、キセノン分子の大きさとは大きく異なるため、ガス分離膜２２を用いて、キセノンとヘリウムを互いに効率的に分離することができる。

アルゴンおよびヘリウムは、窒素よりも高価なガスである。しかしながら、上述した実施形態では、プロセスチャンバ１および真空ポンプユニット３に供給された不活性ガスを再利用することができる。その結果、アルゴンまたはヘリウムを不活性ガスとして使用する場合でも、製造装置のランニングコストの上昇を防止することができる。

図３は、別の実施形態に係る希ガス回収システムを示す図である。特に説明しない本実施形態の構成は、図１および図２を参照して説明された実施形態の構成と同様であるので、その重複する説明を省略する。図３に示される希ガス回収システムは、複数のプロセスチャンバに供給された希ガスを回収して、再利用するために使用される。

図３に示される希ガス回収システムでは、真空ポンプユニット３は、複数の（図３では２つの）プロセスチャンバ１ａ，１ｂにそれぞれ連結された複数の（図３では２つの）ターボ分子ポンプ１０ａ，１０ｂと、一つのドライポンプ１１とを備えている。２つのターボ分子ポンプ１０ａ，１０ｂは、それらの下流側に配置されたドライポンプ１１に連結される。一方のプロセスチャンバ１ａには、プロセスガスライン２ａを介してプロセスガスが導入され、他方のプロセスチャンバ１ｂには、プロセスガスライン２ｂを介してプロセスガスが導入される。

本実施形態では、希ガスリターンライン３０は、ガス分離ユニット７からガスボックス４０まで延びる主管３０ａと、主管３０ａからガスボックス４０内の分岐点で分岐する２つの分岐管３０ｂ，３０ｃとを含んでいる。一方の分岐管３０ｂは、一方のプロセスチャンバ１ａに希ガスを供給するために設けられている。他方の分岐管３０ｃは、他方のプロセスチャンバ１ｂに希ガスを供給するために設けられている。このように、ガスボックス４０を、複数のプロセスチャンバ（本実施形態では、２つのプロセスチャンバ１ａ，１ｂ）に希ガスをそれぞれ供給するためのガス分岐ボックスとして用いてもよい。さらに、ガスボックス４０を、プロセスチャンバ１ａ，１ｂにそれぞれ供給される希ガスの流量を調整する流量調整ユニットとして用いてもよい。この場合、ガスボックス４０は、分岐管３０ｂ，３０ｃのそれぞれに配置された減圧弁、流量調整器（例えば、マスフローコントローラ）などを備えるのが好ましい。一方のプロセスチャンバ１ａで基板をエッチングするときは、ガスボックス４０内で流量が調整された希ガスを一方の分岐管３０ｂを介してプロセスチャンバ１ａに供給する。他方のプロセスチャンバ１ｂで基板をエッチングするときは、ガスボックス４０内で流量が調整された希ガスを他方の分岐管３０ｃを介してプロセスチャンバ１ｂに供給する。

不活性ガスリターンライン５０は、主管５０ａから分岐した分岐管（第４分岐管）５０ｅをさらに有する。第４分岐管５０ｅは、主管５０ａから分岐してプロセスチャンバ１ｂに連結される。不活性ガスタンク５２に貯蔵された不活性ガスは、主管５０ａおよび第４分岐管５０ｅを介してプロセスチャンバ１ｂに供給される。図示はしないが、第４分岐管５０ｅに、流量調整器（例えば、マスフローコントローラ）を配置してもよい。この流量調整器は、プロセスチャンバ１ｂに供給される不活性ガスの流量を調整する。

さらに、不活性ガスリターンライン５０は、主管５０ａから分岐した分岐管（第５分岐管）５０ｆを有する。第５分岐管５０ｆは、主管５０ａから分岐してターボ分子ポンプ１０ｂに連結される。不活性ガスタンク５２に貯蔵された不活性ガスは、主管５０ａおよび第５分岐管５０ｆを介してターボ分子ポンプ１０ｂに供給される。ターボ分子ポンプ１０ｂに供給される不活性ガスは、ターボ分子ポンプ１０ｂのパージガスとして用いられる。図示はしないが、第５分岐管５０ｆに、流量調整器（例えば、マスフローコントローラ）を配置してもよい。この流量調整器は、ターボ分子ポンプ１０ｂに供給される不活性ガスの流量を調整する。

ドライポンプ１１は、他方のプロセスチャンバ１ｂから大気を排出するための粗引きポンプとしても機能する。ドライポンプ１１には、プロセスチャンバ１ｂから延びる粗引きライン２８ｂが接続されている。プロセスチャンバ１ｂから大気を排出すべきとき（例えば、プロセスチャンバ１ｂのメンテナンス後）は、真空ポンプユニット３のドライポンプ１１が駆動され、プロセスチャンバ１ｂ内の大気が粗引きライン２８ｂを通してドライポンプ１１に吸い込まれる。ドライポンプ１１に吸い込まれた大気は、吐出管４９および大気放出管２９を通って、希ガス回収システムから排出される。

本実施形態でも、プロセスチャンバ１ａ，１ｂに供給された希ガスは、真空ポンプユニット３によりプロセスチャンバ１ａ，１ｂから排出され、さらに、排ガス処理装置５を通ってガス分離ユニット７に供給される。ガス分離ユニット７で排ガスから分離された希ガスは、希ガスリターンライン３０を通って、希ガスタンク３２に貯蔵される。希ガスタンク３２に貯蔵された希ガスは、ガスボックス４０を介してプロセスチャンバ１ａ，１ｂにそれぞれ戻されて、各プロセスチャンバ１ａ，１ｂで基板のエッチング処理に再利用される。

プロセスチャンバ１ａ，１ｂ、ターボ分子ポンプ１０ａ，１０ｂ、およびドライポンプ１１に供給された不活性ガスは、真空ポンプユニット３によりプロセスチャンバ１ａ，１ｂ、ターボ分子ポンプ１０ａ，１０ｂ、およびドライポンプ１１から排出され、さらに、排ガス処理装置５を通ってガス分離ユニット７に供給される。ガス分離ユニット７で排ガスから分離された不活性ガスは、不活性ガスリターンライン５０を通って、不活性ガスタンク５２に貯蔵される。不活性ガスタンク５２に貯蔵された不活性ガスは、プロセスチャンバ１ａ，１ｂ、ターボ分子ポンプ１０ａ，１０ｂ、およびドライポンプ１１に戻される。

このように、本実施形態に係る希ガス回収システムは、複数のプロセスチャンバ１ａ，１ｂから排出された排ガスに含まれる希ガスを該排ガスから分離し、この分離された希ガスを再度プロセスチャンバ１に戻す希ガス循環システムとして構成される。したがって、プロセスチャンバ１に供給された希ガスを回収して、製造処理に再利用することができるので、製造装置のランニングコストの上昇を防止することができる。

さらに、本実施形態に係る希ガス回収システムは、複数のプロセスチャンバ１ａ，１ｂ、および複数のターボ分子ポンプ１０ａ，１０ｂを有する真空ポンプユニット３から排出された排ガスに含まれる不活性ガスを排ガスから分離して、この分離された不活性ガスを再利用することができる。したがって、窒素よりも高価なアルゴンまたはヘリウムをポンプのパージガスとして用いても、製造装置のランニングコストが上昇しない。

図４は、さらに別の実施形態に係る希ガス回収システムを示す図である。特に説明しない本実施形態の構成は、図３を参照して説明された実施形態の構成と同様であるので、その重複する説明を省略する。図４に示される希ガス回収システムも、複数のプロセスチャンバに供給された希ガスを回収して、再利用するために使用される。

図４に示される希ガス回収システムでは、真空ポンプユニット３は、複数の（図４では２つの）プロセスチャンバ１ａ，１ｂにそれぞれ連結された複数の（図４では２つの）ターボ分子ポンプ１０ａ，１０ｂと、これらターボ分子ポンプ１０ａ，１０ｂにそれぞれ連結された複数の（図４では２つの）ドライポンプ１１ａ，１１ｂとを備えている。本実施形態では、不活性ガスリターンライン５０は、主管５０ａから分岐した分岐管（第７分岐管）５０ｇをさらに有する。上記第３分岐管５０ｄは、一方のドライポンプ１０ａに連結され、第７分岐管５０ｇは、主管５０ａから分岐して他方のドライポンプ１１ｂに連結される。不活性ガスタンク５２に貯蔵された不活性ガスは、主管５０ａおよび第７分岐管５０ｇを介してドライポンプ１１ｂに供給される。図示はしないが、第７分岐管５０ｇに、流量調整器（例えば、マスフローコントローラ）を配置してもよい。この流量調整器は、ドライポンプ１１ｂに供給される不活性ガスの流量を調整する。

ドライポンプ１１ａは、一方のプロセスチャンバ１ａから大気を排出するための粗引きポンプとしても機能する。ドライポンプ１１ａには、プロセスチャンバ１ａから延びる粗引きライン２８ａが接続されている。同様に、ドライポンプ１１ｂは、他方のプロセスチャンバ１ｂから大気を排出するための粗引きポンプとしても機能する。ドライポンプ１１ｂには、プロセスチャンバ１ｂから延びる粗引きライン２８ｂが接続されている。

図４に示されるように、各プロセスチャンバに、１台のターボ分子ポンプと１台のドライポンプをそれぞれ連結してもよい。

図５は、さらに別の実施形態に係る希ガス回収システムを示す図である。特に説明しない本実施形態の構成は、図１および図２を参照して説明された実施形態の構成と同様であるので、その重複する説明を省略する。図５に示される希ガス回収システムは、排ガス処理装置５が２つのガス処理部５Ａ，５Ａ’を有している点が図１に示される希ガス回収システムと相違する。

触媒式除害ユニット１４の処理槽１４ａに充填された処理剤は、排ガスが通過するにしたがって劣化する。同様に、第１乾式除害ユニット１５の吸着槽１５ａに充填された吸着剤、および第２乾式除害ユニット１６の吸着槽１６ａに充填された吸着剤は、排ガスが通過するにしたがって劣化する。触媒式除害ユニット１４は、処理剤の破過を検知するセンサ（以下、第１センサと称する）１４ｂを有しており、第１乾式除害ユニット１５は、吸着剤の破過を検知するセンサ（以下、第２センサと称する）１５ｂ有しており、第２乾式除害ユニット１６は、吸着剤の破過を検知するセンサ（以下、第３センサと称する）１６ｂを有している。第１センサ１４は、例えば、処理槽１４ａをフッ素化合物が通過したことを検出可能なセンサであり、第２センサ１５ｂおよび第３センサ１６ｂは、例えば、積算流量計である。

排ガス処理装置５は、一方のガス処理部５Ａの上流側および下流側に配置された開閉弁６５，６６と、他方のガス処理部５Ａ’の上流側および下流側に配置された開閉弁６８，６９を有する。一方のガス処理部５Ａで排ガスを処理しているときは、開閉弁６５，６６が開いており、開閉弁６８，６９は閉じている。一方のガス処理部５Ａに配置された触媒式除害ユニット１４の第１センサ１４ｂ、第１乾式除害ユニット１５の第２センサ１５ｂ、および第２乾式除害ユニット１６の第２センサ１６ｂのいずれか一つが破過を検知すると、開閉弁６５，６６が閉じられて、開閉弁６８，６９が開かれる。開閉弁６５，６６の開閉動作と開閉弁６８，６９の開閉動作は、好ましくは、自動で行われる。これら開閉動作によって、排ガスに含まれる希ガスおよび不活性ガス以外のガス成分の除去処理が、自動で一方のガス処理部５Ａから他方のガス処理部５Ａ’に切り替えられる。その結果、プロセスチャンバ１での基板の処理を中断することなく、希ガスおよび不活性ガスをプロセスチャンバ１に戻すことができる。

上述した実施形態は、基板（例えば、ウェハ）に対してエッチング処理が行われる製造装置（例えば、半導体製造装置）のプロセスチャンバに供給された希ガスを回収して、再利用するために使用される。しかしながら、上述した希ガス回収システムを、基板に対してＣＶＤ処理が行われる製造装置のプロセスチャンバに供給された希ガスを回収して再利用するために使用してもよい。

上述した実施形態は、本発明が属する技術分野における通常の知識を有する者が本発明を実施できることを目的として記載されたものである。上記実施形態の種々の変形例は、当業者であれば当然になしうることであり、本発明の技術的思想は他の実施形態にも適用しうる。したがって、本発明は、記載された実施形態に限定されることはなく、特許請求の範囲によって定義される技術的思想に従った最も広い範囲に解釈されるものである。

１ プロセスチャンバ
２ プロセスガスライン
３ 真空ポンプユニット
５ 排ガス処理装置
７ ガス分離ユニット
１０ ターボ分子ポンプ
１１ ドライポンプ
１４ 触媒式除害ユニット
１５ 第１乾式除害ユニット
１６ 第２乾式除害ユニット
１７ 熱交換器
１８ フィルタユニット
２２ ガス分離膜
２３ 流量調整器
２５ 希ガス導入ライン
２７ 昇圧ポンプ
３０ 希ガスリターンライン
３２ 希ガスタンク
４０ ガスボックス
５０ 不活性ガスリターンライン
５１ 昇圧ポンプ
５２ 不活性ガスタンク

Claims (10)

1. 基板を処理するために希ガスおよびプロセスガスが供給されるプロセスチャンバを排気し、かつパージガスとして不活性ガスが供給される真空ポンプユニットと、
   前記真空ポンプユニットから排出された排ガスから、前記希ガスおよび前記不活性ガス以外の成分を除去する排ガス処理装置と、
   前記排ガス処理装置から排出された前記希ガスと前記不活性ガスを互いに分離するガス分離ユニットと、
   前記ガス分離ユニットで分離された前記希ガスを、前記プロセスチャンバに戻す希ガスリターンラインと、を備えることを特徴とする希ガス回収システム。
2. 前記希ガスリターンラインに配置される希ガスタンクをさらに備え、
   前記希ガスタンクに、前記ガス分離ユニットで分離された前記希ガスが貯蔵されることを特徴とする請求項１に記載の希ガス回収システム。
3. 前記ガス分離ユニットで分離された不活性ガスを、前記真空ポンプユニットに戻す不活性ガスリターンラインをさらに備えることを特徴とする請求項１または２に記載の希ガス回収システム。
4. 前記不活性ガスリターンラインに配置される不活性ガスタンクをさらに備え、
   前記不活性ガスタンクに、前記ガス分離ユニットで分離された前記不活性ガスが貯蔵されることを特徴とする請求項３に記載の希ガス回収システム。
5. 前記不活性ガスがヘリウムまたはアルゴンであることを特徴とする請求項１乃至４のいずれか一項に記載の希ガス回収システム。
6. プロセスガスおよび希ガスが供給されるプロセスチャンバを、パージガスとして不活性ガスが供給される真空ポンプユニットで排気し、
   前記真空ポンプユニットから排出された排ガスから、前記希ガスおよび前記不活性ガス以外の成分を除去し、
   前記希ガスと前記不活性ガスを互いに分離し、
   前記分離された希ガスを、前記プロセスチャンバに戻すことを特徴とする希ガス回収方法。
7. 前記分離された希ガスを希ガスタンクに貯蔵することを特徴とする請求項６に記載の希ガス回収方法。
8. 前記分離された不活性ガスを前記真空ポンプユニットに戻すことを特徴とする請求項６または７に記載の希ガス回収方法。
9. 前記分離された不活性ガスを不活性ガスタンクに貯蔵することを特徴とする請求項６に記載の希ガス回収方法。
10. 前記不活性ガスがヘリウムまたはアルゴンであることを特徴とする請求項６乃至９のいずれか一項に記載の希ガス回収方法。

Images