JPH06327924A - ガス回収循環装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 ラジカル反応を用いた加工装置を用いて被加
工物を加工する際、この加工装置から排出される排出ガ
ス中の反応性ガスとキャリアガスとを回収再利用し、高
価なガスの消費を低減するためのガス回収循環装置の提
供。 【構成】 このガス回収循環装置１２では、加工装置１
１から排出された排出ガスは、上記吸着槽１７で反応生
成物が分離除去され、脱水槽１８で水分が除去され、脱
酸素槽１９で酸素が除去され、フィルタ２１で浮遊性微
粒子が除去され、これにより、未反応性ガスとキャリア
ガスのみよりなる回収ガスを、ガス吸引・昇圧駆動源２
０により供給槽１５に送って反応性ガスとキャリアガス
を不足分だけ補充して所定反応ガス濃度に調整し、その
後再度加工装置１１内に導入する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、プラズマあるいはレー
ザによるラジカル（遊離基）反応を利用した加工装置に
接続され、この加工装置より排出される排出ガス中から
反応性ガスとキャリアガスとを回収再利用するガス回収
循環装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来より、プラズマあるいはレーザによ
るラジカル反応を用いて被加工物に加工を施す加工装置
が知られている。例えば、半導体シリコン基板に、エッ
チングを施す加工装置では、図６に示すように塩素・フ
ッ素等の反応性ガスと、ヘリウム等のキャリアガスを加
工装置１内に供給し、反応性ガスのラジカルをシリコン
に反応させて揮発性のハロゲン化シリコンを生成させ、
シリコン基板をエッチング加工する。

【０００３】上記加工装置１内で行われるエッチング加
工では、反応性ガスのラジカルが、被加工物表面に接触
して反応するものであるから、上記加工装置１内に供給
された反応ガスのうち実質的に使われる反応性ガス量は
小さく、このため該加工装置１から排出される排出ガス
中には、上記した未反応の反応性ガスが相当量残存して
いる。また、上記排出ガス中には、この未反応の反応性
ガス（以下、未反応ガスという。）に加え、キャリアガ
ス、さらには上記加工反応によって発生した反応生成
物、水分、酸素、浮遊性微粒子等の不要物質も存在して
いる。

【０００４】上記排出ガスは、不要物質除去装置３で不
要物質を分離除去した後、順次上記加工装置１から反応
系２外へ廃棄される。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記従
来の加工方法にあっては、上記排出ガス中に残存した多
量の未反応のガスや不活性ガスを反応系外に排出しこれ
を廃棄処分していたため、反応性ガス及びキャリアガス
の有効利用の観点から極めて非効率的であり、加工コス
トの増大につながっている。

【０００６】本発明は上記事情に鑑みなされたもので、
ラジカル反応を用いた加工装置を用いて被加工物を加工
する際、この加工装置から排出される排出ガス中の反応
性ガスとキャリアガスとを回収再利用することにより、
高価なガスの消費を低減するためのガス回収循環装置の
提供を目的としている。

【０００７】

【課題を解決するための手段】上記課題は、反応性ガス
とキャリアガスとを含有する気体雰囲気中に配した被加
工物近傍で、放電またはレーザ光励起により選択的に該
反応性ガスを活性化せしめ、生じた化合物を気化させて
該被加工物を切断加工する加工装置に接続され、該加工
装置からの排出ガス中から上記反応ガスと上記キャリア
ガスを回収し、該加工装置に反応性ガスとキャリアガス
を供給するガス供給系に返送するガス回収循環装置であ
って、上記加工装置の排気系と上記ガス供給系との間に
設けられたガス循環管路と、該ガス循環管路に介在さ
れ、少なくとも該排出ガス中の反応生成物を吸着除去す
る吸着槽と、該排出ガス中の水分を除去する脱水槽と、
該排出ガス中の酸素を除去する脱酸素槽と、該排出ガス
中に浮遊する微粒子を除去するフィルタとを具備し、該
排出ガス中から上記反応性ガス及び上記キャリアガス以
外の不要成分を分離除去する排出ガス精製手段と、該加
工装置からの排出ガスを該精製手段に導くとともに、該
精製手段で精製された回収ガスを上記加工装置のガス供
給系に返送するガス循環手段とを備えて構成されたガス
回収循環装置によって解決される。

【０００８】また、上記ガス循環管路に介在する上記排
出ガス精製手段は、少なくとも請求項１と同一の構成要
素に排出ガスを凝縮し、凝縮成分と非凝縮成分とを分離
する凝縮手段を加えた構成であってもよい。

【０００９】また、上記請求項１または２記載のガス回
収循環装置に、ガス供給系の供給ガス組成を分析するガ
ス分析手段と、該供給ガス圧を測定するガス圧力検出手
段と、該ガス分析手段および該ガス圧力検出手段の測定
結果に基づいて、該ガス供給系への反応性ガス及びキャ
リアガスの供給量を制御する制御手段とを具備した構成
としてもよい。

【００１０】

【作用】本発明によるガス回収循環装置は、上記構成と
したことにより、加工装置から排出される排出ガス中の
反応生成物は吸着槽で除去され、水分は脱水槽で除去さ
れ、酸素は脱酸素槽で除去され、浮遊する微粒子はフィ
ルタで除去される。これにより、上記排出ガス中の反応
性ガス及びキャリアガス以外の不要成分が除去され、そ
こで分離された反応性ガスとキャリアガスが供給系に返
送される。

【００１１】また、本発明による請求項２記載のガス回
収循環装置は、ガス循環管路に介在する請求項１と同一
構成の排出ガス精製手段に、排出ガスを凝縮し、凝縮成
分と非凝縮成分とを分離する凝縮手段を加えた構成とし
たので、反応生成物等の不要物質は液体状に封入され
る。

【００１２】また、本発明によるガス回収循環装置は、
ガス供給系の供給ガス組成を分析するガス分析手段と、
該供給ガス圧を測定するガス圧力検出手段と、該ガス分
析手段および該ガス圧力検出手段の測定結果に基づい
て、該ガス供給系への反応性ガス及びキャリアガスの供
給量を制御する制御手段とを設けたので、回収ガスを供
給系に返送しても供給ガス中の反応性ガスとキャリアガ
スの組成と圧力が一定に保持される。

【００１３】

【実施例】図１は、本発明に係るガス回収循環装置の第
１実施例を示す図で、図中符号１１はプラズマによるラ
ジカル反応を用いて被切断物を切断する加工装置であ
り、１２はガス回収循環装置である。上記加工装置１１
の内部には、ワイヤ電極とシリコンなどの被切断物が配
されており、この加工装置１１のガス供給口１１ａに
は、塩素・フッ素等の反応性ガスを供給する反応性ガス
ボンベ１２、ヘリウム等のキャリアガスを供給するキャ
リアガスボンベ１３、ガス供給管路１４、供給槽１５よ
りなる供給系が接続されている。

【００１４】上記反応ガスボンベ１２内の反応性ガス
は、上記キャリアガスボンベ１３内のキャリアガスとと
もにガス供給管路１４を通じて上記供給槽１５内に導入
されて混合される。この後、供給槽１５内の反応性ガス
とキャリアガスは、ガス供給管路１４を介して加工装置
１１に導入され、これにより、加工装置１１内は反応性
ガスとキャリアガスの混合雰囲気となる。

【００１５】例えば、反応性ガス（Ｃｌ₂）とキャリア
ガス（Ｈｅ）の混合雰囲気である加工装置１１内のワイ
ヤ電極に電圧を印加すると、このワイヤ電極と、上記被
切断物（シリコン）との間に放電が発生し、この放電に
より反応性ガスが活性化してラジカルを生成する。さら
にこのラジカルは、被切断物に接触して反応し、揮発性
のハロゲン化シリコン（塩化シリコン）を生成させ、こ
れにより被切断物を切断加工することができる。また、
上記加工装置１１内で、切断加工が終了すると、この加
工装置１１内ガスはガス排出口１１ｂから排出される構
成となっている。

【００１６】上記ガス回収循環装置１２は、上記ガス供
給管路１４に介設されている供給槽１５と、一端が上記
加工装置１１のガス排出口１１ｂに接続し、他端が供給
槽１５に接続したガス循環管路１６と、このガス循環管
路１６に図中矢印Ａで示されるガス流れ方向に対し順次
介設されている吸着槽１７、脱水槽１８、脱酸素槽１
９、ガス吸引・昇圧駆動源２０およびフィルタ２１とか
ら構成されている。

【００１７】上記吸着槽１７は、上記加工装置１１より
排出された排出ガス中の反応生成物、例えばＳｉＦ₄，
Ｆ₂，ＳＯ_x，ＨＦ等を吸着するための槽で、この槽の中
には、アルカリ薬剤あるいは金属酸化物等の吸着剤が封
入されている。

【００１８】上記脱水槽１８は、上記加工装置１１より
排出された排出ガス中の水分を除去するための槽で、こ
の槽の中には、活性炭、モレキュラーシーブ、活性アル
ミナ、シリカゲル等の吸着剤が封入されている。

【００１９】上記脱酸素槽１９は、上記加工装置１１よ
り排出された排出ガス中の酸素を除去するための槽で、
この槽の中には、還元剤となるＭｇ，Ｃａ，Ｂａ等の金
属あるいは合成ゼオライト等の吸着剤が封入されてい
る。

【００２０】上記ガス吸引・昇圧駆動源２０は、加工装
置１１からの排出ガスを上述した吸着槽１７、脱水槽１
８、脱酸素槽１９、およびフィルタ２１等のガス精製手
段に導くとともに、このガス精製手段で精製された回収
ガスを上述した供給槽１５に返送する装置であり、この
ガス吸引・昇圧駆動源２０としては、例えば、真空ポン
プ、メカニカルブースター、ドライポンプ、ブロアー、
コンプレッサー等の装置、あるいはこれらの装置を組み
合わせたものを用いるのが好ましい。

【００２１】上記フィルター２１は、上記加工装置１１
より排出された排出ガス中の微粒子（吸着剤、金属微粒
子）を捕捉することのできる構造を有するものである。

【００２２】次に、上記構成の本実施例のガス回収循環
装置１２の作用を説明する。上記ガス回収循環装置１２
が設けられている加工装置１１内は、上述した放電によ
るラジカル反応を用いた加工操作により上記加工装置１
１内に配されている被加工物の切断加工を行うため、予
め上記反応ガスボンベ１２内の反応ガスが、上記キャリ
アガスボンベ１３内のキャリアガスとともにガス供給管
路１４を通じて送り込まれ、反応ガスとキャリアガスと
の混合ガス雰囲気となっている。

【００２３】上記混合ガス雰囲気の加工装置１１内で上
述した加工操作が行われると、まず、加工装置１１内部
には、被加工物分子と反応性ガスとの反応によって生成
した反応生成物、未反応性ガス、キャリアガス、酸素、
水分、浮遊性微粒子等の種々のガス状若しくは微粒子状
組成物の混合物（以下、排出ガスと略記する。）が存在
する。

【００２４】上記排出ガスは、ガス回収循環装置１２の
ガス吸引・昇圧駆動源２０により、加工装置１１のガス
供給口１１ａからガス循環管路１６内に排出され、この
ガス循環管路１６に介設されている吸着槽１７、脱水槽
１８、脱酸素槽１９、およびフィルタ２１等の装置に順
次送られ精製される。

【００２５】すなわち、このガス回収循環装置１２で
は、排出ガスの構成成分の内、上記吸着槽１７でまず反
応生成物が分離除去され、次に、脱水槽１８で水分が分
離除去され、次に、脱酸素槽１９で酸素が分離除去さ
れ、最後にフィルタ２１で浮遊性微粒子が除去される。
これにより、上記排出ガスを、最終的に未反応性ガスと
キャリアガスの混合ガス（以下、回収ガスという。）に
精製することができる。

【００２６】また、上記回収ガスは、ガス吸引・昇圧駆
動源２０により供給槽１５に返送され、さらにこの供給
槽１５内の回収ガスに上記反応ガスボンベ１２から反応
性ガスが、上記キャリアガスボンベ１３からキャリアガ
スがそれぞれ不足分だけ補充されて所定反応ガス濃度に
調整され、その後ガス吸引・昇圧駆動源２０により再度
加工装置１１内に導入される。

【００２７】以上述べたように、本実施例のガス回収循
環装置１２にあっては、加工装置１１の排気系と、ガス
供給系との間にガス循環管路１６を設け、上記加工装置
１１より排出された排出ガス中の未反応性ガスとキャリ
アガスとを再利用する構成としたので、反応性ガス及び
キャリアガスの有効利用を図ることができ、これにより
加工装置１１の加工コストの低減化が可能となる。

【００２８】また、本実施例のガス回収循環装置１２に
あっては、上記ガス循環管路１６に吸着槽１７、脱水槽
１８、脱酸素槽１９、フィルタ２１等の排出ガス精製手
段を設けたので、排出ガス中から被加工物分子と反応性
ガスとの反応によって生成した反応生成物、酸素、水
分、浮遊性微粒子等の不要成分を除去することができ
る。これにより不要成分を含まない回収ガスが供給槽１
５内に返送され、加工装置１１内への供給ガスとして再
使用される。

【００２９】（実験例１）上記第１実施例のガス回収循
環装置１２を実際に製作し、このガス回収循環装置１２
の性能実験を行った。加工装置１１内で放電によるラジ
カル反応により切断加工される被加工物としてシリコ
ン、反応性ガスとしてＳＦ₆（純度９９.９９vol％以
上）、キャリアガスとしてＨｅ（純度９９.９９vol％以
上）を用い、加工装置１１の始動時、反応性ガスボンベ
１２から反応性ガスを５vol％となるように、キャリア
ガスボンベ１３からキャリアガスを９５vol％となるよ
うにそれぞれガスボンベからの流量を調整し系内に投入
した。また、上記運転条件におけるガス回収循環装置１
２の運転中に、図１中符号ａないしｅで示されている部
位を流れるガスを捕集し、その捕集ガスの組成を経時的
に測定した。その結果を表１に示す。 （以下余白）

【００３０】

【表１】 （上記表１中の数値の前の符号<は、該数値以下である
ことを示し、符号>は、該数値以上であることを示す。
また、表１中反応生成ガスとは、ＳｉＦ₄等を示す。）

【００３１】上記表１からも明らかなように、ガス循環
管路１６のｅ部位のガス（回収ガス）組成は、Ｈｅおよ
びＳＦ₆以外の成分が殆ど含有されていない。従って、
上記回収ガスを加工装置１１内に返送し、再利用しても
被加工物の品質に影響を与えないことが確認された。

【００３２】図２は、本実施例のガス回収循環装置１２
の第２実施例を示す図である。本実施例のガス回収循環
装置１２ａの相違点は、ガス循環管路１６を加工装置１
１の近傍の分岐点Ｐで、吸着槽１７が介設された管路１
６ａと、排出ガスの流れ方向に対して順に脱水槽１８、
脱酸素槽１９が介設された管路１６ｂの２つの管路に分
岐させ、ガス吸引・昇圧駆動源２０の上流側の合流点Ｑ
で上記２つの管路１６ａと１６ｂとを再度合流させた点
で、他の構成は、上記ガス回収循環装置１２と全く同様
である。

【００３３】次に、本実施例のガス回収循環装置１２ａ
の操作手順を説明する。本実施例のガス回収循環装置１
２ａは、まず加工装置１１運転前に、ガス回収循環装置
１２ａのガス吸引・昇圧駆動源２０によって、キャリア
ガスのみをガス循環装置１２ａのガス循環経路に導入す
る。この時、キャリアガスは上記２つの管路１６ａ，１
６ｂのうち、脱水槽１８および脱酸素槽１９が介設され
た管路１６ｂ側だけを通過するようになっているので、
加工装置１１運転前の本操作によりガス循環経路内の水
分並びに酸素は予め除去される。

【００３４】また、加工装置１１の運転が開始される
と、加工装置１１から排出される排出ガスは、２つの管
路１６ａ，１６ｂのうち、吸着槽１７が介設された管路
１６ａ側だけを通過する。

【００３５】図３は、本発明に係るガス回収循環装置の
第３実施例を示す図で、図中符号３１はガス回収循環装
置である。なお、上記第１実施例のガス回収循環装置と
同一構成要素に対しては同一符号を付し、詳細な説明を
省略する。本実施例のガス回収循環装置３１と、先に述
べた第１実施例のガス回収循環装置１２との相違点は、
加工装置１１と吸着槽１７との間のガス循環管路１６
に、加工装置１１側から順に吸収塔３２と、脱水槽１８
を介設した点である。

【００３６】上記吸収塔３２は、上記加工装置１１より
排出された排出ガス中の反応生成物、例えばＳｉＦ₄，
Ｆ₂，ＳＯ_x，ＨＦ等を吸収するための塔で、この塔内に
は、例えばアルカリ水溶液あるいは有機系溶剤等の吸収
剤が封入されており、この水溶液内に上記排出ガスを通
じることにより該排出ガス中の上記反応生成物を除去す
るものである。

【００３７】上述した本実施例のガス回収循環装置３１
では、上記吸収塔３２で排出ガス中の反応生成物の大部
分を除去した後、脱水槽１８で排出ガス中の水分を除去
し、しかる後、内部にアルカリ薬剤あるいは金属酸化物
等の吸着剤が封入されている吸着槽１７を通じて、再度
排出ガス中に残留する反応生成物を吸着除去するので、
上記吸着槽１７での反応生成物の吸着除去負荷が低減す
ることとなり、これにより吸着槽１７内に収納される吸
着剤の長寿命化を図り、回収装置のランニングコストを
低減することができる。

【００３８】（実験例２）上記第３実施例のガス回収循
環装置３１を実際に製作し、このガス回収循環装置３１
の性能実験を行った。実験例１で用いたのと同じ加工装
置１１内で加工される被加工物としてシリコン、反応性
ガスとしてＳＦ₆（純度９９.９９vol％以上）、キャリ
アガスとしてＨｅ（純度９９.９９vol％以上）を用い、
加工装置１１始動時、反応性ガスボンベ１２から反応性
ガスを５vol％となるように、キャリアガスボンベ１３
からキャリアガスを９５vol％となるようにそれぞれガ
スボンベからの流量を調整し系内に投入した。また、上
記運転条件におけるガス回収循環装置３１の運転中に、
図３中符号ａないしｆで示されている部位を流れるガス
を捕集し、その捕集ガスの組成を経時的に測定した。そ
の結果を表２に示す。 （以下余白）

【００３９】

【表２】 （上記表２中の数値の前の符号<は、該数値以下である
ことを示し、符号>は、該数値以上であることを示す。
また、表２中反応生成ガスとは、ＳｉＦ₄等を示す。）

【００４０】上記表２からも明らかなように、ガス循環
管路１６のｆ部位のガス（回収ガス）組成は、Ｈｅおよ
びＳＦ₆以外の成分が殆ど含有されていない。従って、
上記回収ガスを加工装置１１内に返送し、再利用しても
被加工物の品質に影響を与えないことが確認された。

【００４１】図４は、本発明に係るガス回収循環装置の
第４実施例を示す図で、図中符号４１はガス回収循環装
置である。本実施例のガス回収循環装置４１は、第１実
施例のガス回収循環装置１２のガス循環管路１６におけ
る加工装置１１と吸着槽１７との間に凝縮分離手段４８
を設けたものである。

【００４２】上記凝縮分離手段４８は、３つの凝縮器４
２ａ，４２ｂ，４２ｃと、蒸発槽４９を備えた装置であ
る。上記凝縮器４２ａ，４２ｂ，４２ｃは、これら凝縮
器に流入するガス成分の凝縮温度差を利用した分離装置
で、これら凝縮器内部に流入したガスを冷却あるいは加
温することにより各ガス成分を個別分離する装置であ
る。

【００４３】第１の凝縮器４２ａは、加工装置１１下流
側のガス循環管路１６に介設され、加工装置１１から排
出された排出ガス中からキャリアガスとそれ以外の成分
に分別する装置である。この凝縮器４２ａで分別された
キャリアガス（非凝縮成分）は、管路４３を介してガス
循環管路１６に返送される。また、キャリアガス以外の
排出ガス成分（凝縮成分）は、管路４４を介して凝縮器
４２ｂに送られる。

【００４４】第２の凝縮器４２ｂは、上記第１の凝縮器
４２ａより送られてきたキャリアガス以外の排出ガス成
分を反応生成ガス（非凝縮成分）と、未反応性ガス凝縮
物（凝縮成分）とに分別する装置である。この第２の凝
縮器４２ｂで分別された未反応性ガス凝縮物は、管路４
６に介設されている蒸発槽４９で凝縮温度以上に加熱さ
れて気化した後、管路４６を介してガス循環管路１６に
返送される。また、反応生成ガスは、反応管路４５を介
して第３の凝縮器４２ｃに送られる。

【００４５】第３の凝縮器４２ｃは、上記第２の凝縮器
４２ｂより送られてきた反応生成ガスを凝縮して液体と
して封入する装置である。

【００４６】また、上記凝縮分離手段４８より、ガス循
環管路１６に返送されたキャリアガスと未反応性ガス
は、実施例１のガス回収循環装置１２と同様に、上記ガ
ス循環管路１６の凝縮分離手段４８下流側に介設されて
いる吸着槽１７、脱水槽１８、脱酸素槽１９、およびフ
ィルタ２１等の装置に順次送られ、残留反応生成ガス、
水分、酸素、浮遊性微粒子等が除去されて精製される。

【００４７】本実施例のガス回収循環装置４１は、上記
したようにガス循環管路１６に介在する実施例１と同一
構成の吸着槽１７、脱水槽１８、脱酸素槽１９およびフ
ィルタ２１よりなるガス精製手段に、排出ガスを凝縮
し、凝縮成分と非凝縮成分とを分離する凝縮手段を加え
た構成としたので、反応生成物等の不要物質を液体状に
封入して分離除去することができる。

【００４８】（実験例３）上記第３実施例のガス回収循
環装置４１を実際に製作し、このガス回収循環装置４１
の性能実験を行った。実験例１と同じ加工装置１１内で
加工される被加工物としてシリコン、反応性ガスとして
ＳＦ₆（純度９９.９９vol％以上）、キャリアガスとし
てＨｅ（純度９９.９９vol％以上）を用い、加工装置１
１始動時、反応性ガスボンベ１２から反応性ガスを５vo
l％となるように、キャリアガスボンベ１３からキャリ
アガスを９５vol％となるようにそれぞれガスボンベか
らの流量を調整し系内に投入した。

【００４９】また、第１の凝縮器４２ａでは、排出ガス
を１atmで−１００℃に深冷し、第２の凝縮器４２ｂで
は、分別ガスを１atmで−８０℃に深冷し、第３の凝縮
器４２ｃでは反応性ガスを３atmで−１００℃に深冷
し、蒸発槽４９では、未反応性ガス凝縮物を１atmで３
０℃に加熱した。また、上記運転条件におけるガス回収
循環装置４１の運転中に、図４中符号ａないしｆで示さ
れている部位を流れるガスを捕集し、その捕集ガスの組
成を経時的に測定した。その結果を以下表３に示す。 （以下余白）

【００５０】

【表３】 （上記表３中の数値の前の符号<は、該数値以下である
ことを示し、符号>は、該数値以上であることを示す。
また、表３中反応生成ガスとは、ＳｉＦ₄等を示す。）

【００５１】上記表３からも明らかなように、ガス循環
管路１６のｆ部位のガス（回収ガス）の組成は、Ｈｅお
よびＳＦ₆以外の成分が殆ど含有されていない。従っ
て、上記回収ガスを加工装置１１内に返送し、再利用し
ても被加工物の品質に影響を与えないことが確認され
た。

【００５２】図５は、本発明に係るガス回収循環装置の
第５実施例を示す図で、図中符号５１はガス回収循環装
置である。本実施例のガス回収循環装置５１と、第１実
施例のガス回収循環装置１２との相違点は、反応性ガス
ボンベ１２およびキャリアガスボンベ１３の各供給口近
傍に設けられている供給弁５３，５４と、供給槽１５内
の圧力を測定する圧力計５５と、供給槽１５内の反応性
ガスおよびキャリアガス成分を定量分析するガス分析装
置５６と、上記圧力計５５およびガス分析装置５６から
の情報に基づいて、上記各供給弁５３，５４を開度を調
節して反応性ガスとキャリアガスの補充量を制御する制
御装置５７を設けた点である。

【００５３】上記ガス分析装置５６としては、反応性ガ
ス及びキャリアガスの種類に応じてこれらのガスを分析
可能な装置が用いられ、例えばガスクロマトグラフ分析
装置、質量分析装置、あるいはこれらを組み合わせたも
のなどが好適に用いられる。

【００５４】この装置によれば、圧力計５５およびガス
分析装置５６により供給槽１５内の反応性ガスおよびキ
ャリアガスの各濃度と圧力の情報を得、これらの情報に
基づいて制御装置５７が上記各供給弁５３，５４を開閉
してその開度を調節し、供給槽１５内に補充される反応
性ガスとキャリアガスの量を制御する。これにより、上
記供給槽１５内部は、反応性ガスおよびキャリアガスの
各濃度と圧力が常時ほぼ一定の状態に保持される。

【００５５】本実施例の上記ガス回収循環装置５１で
は、回収ガスを供給槽１５に返送しても加工装置１１に
供給する供給ガス中の反応性ガスとキャリアガスの組成
と圧力が一定に保持されので、上記加工装置１１内にお
いて安定した加工条件を得ることができる。

【００５６】なお、本実施例においては、第１実施例の
ガス回収循環装置１２に、反応性ガスボンベ１２および
キャリアガスボンベ１３の各供給口近傍に設けられてい
る供給弁５３，５４と、供給槽１５内の圧力を測定する
圧力計５５と、供給槽１５内の反応性ガスおよびキャリ
アガス成分を定量分析するガス分析装置５６と、上記圧
力計５５およびガス分析装置５６からの情報に基づい
て、上記各供給弁５３，５４を開閉して反応性ガスとキ
ャリアガスの補充量を制御する制御装置５７とを具備す
るガス供給量調節のための手段を設けた構成としたが、
これらガス供給量調節のための手段は、上述した第２実
施例のガス回収循環装置１２ａ、第３実施例のガス回収
循環装置３１、第４実施例のガス回収循環装置４１等と
組み合わせることもでき、本実施例のガス回収循環装置
５１と同様の作用効果を発揮せしめるようにすることも
できる。

【００５７】

【発明の効果】以上説明したように、本発明によるガス
回収循環装置は、加工装置から排出される排出ガス中の
反応生成物を吸着槽で除去し、水分を脱水槽で除去し、
酸素を脱酸素槽で除去し、浮遊する微粒子をフィルタで
除去する。これにより、上記排出ガス中の反応性ガス及
びキャリアガス以外の不要成分が除去され、そこで分離
された反応性ガスとキャリアガスが供給系に返送され
る。従って、上記反応性ガスとキャリアガスの有効利用
を図ることができ、これにより加工装置の運転コストの
低減化が可能となる。

【００５８】また、本発明によるガス回収循環装置は、
ガス循環管路に介在する排出ガス精製手段に、排出ガス
を凝縮し、凝縮成分と非凝縮成分とを分離する凝縮手段
を加えた構成とすることにより、反応生成物等の不要物
質を液体状に封入することができる。

【００５９】また、本発明によるガス回収循環装置は、
ガス供給系の供給ガス組成を分析するガス分析手段と、
該供給ガス圧を測定するガス圧力検出手段と、該ガス分
析手段および該ガス圧力検出手段の測定結果に基づい
て、該ガス供給系への反応性ガス及びキャリアガスの供
給量を制御する制御手段とを設けたことにより、回収ガ
スを供給系に返送しても供給ガス中の反応性ガスとキャ
リアガスの組成と圧力が常時一定に保持される。従っ
て、本発明によるガス回収循環装置を設置した加工装置
内においては、安定した加工条件が得られる。

【図面の簡単な説明】

【図１】 本発明に係るガス回収循環装置の第１実施例
を示す概略図である。

【図２】 本発明に係るガス回収循環装置の第２実施例
を示す概略図である。

【図３】 本発明に係るガス回収循環装置の第３実施例
を示す概略図である。

【図４】 本発明に係るガス回収循環装置の第４実施例
を示す概略図である。

【図５】 本発明に係るガス回収循環装置の第５実施例
を示す概略図である。

【図６】 ラジカル反応を用いた加工装置により被加工
物を加工する際、該加工装置から排出される排出ガスの
従来の処理手順を説明するための図である。

【符号の説明】

１１…加工装置 12,12a,31,41,51…ガス回収循環装置 １５…供給槽 １６…ガス循環管路 １７…吸着槽 １８…脱水槽 １９…脱酸素槽 ２０…ガス吸引・昇圧駆動源 ２１…フィルタ ４２ａ…第１の凝縮器 ４２ｂ…第２の凝縮器 ４３ｃ…第３の凝縮器 ５５…圧力計 ５６…分析装置 ５７…制御装置

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁵ 識別記号 庁内整理番号 ＦＩ 技術表示箇所 Ｈ０１Ｌ 21/302 Ｚ

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 反応性ガスとキャリアガスとを含有する
   気体雰囲気中に配した被加工物近傍で、放電またはレー
   ザ光励起により選択的に該反応性ガスを活性化せしめ、
   生じた化合物を気化させて該被加工物を切断加工する加
   工装置に接続され、該加工装置からの排出ガス中から上
   記反応ガスと上記キャリアガスを回収し、該加工装置に
   反応性ガスとキャリアガスを供給するガス供給系に返送
   するガス回収循環装置であって、 上記加工装置の排気系と上記ガス供給系との間に設けら
   れたガス循環管路と、 該ガス循環管路に介在され、少なくとも該排出ガス中の
   反応生成物を吸着除去する吸着槽と、該排出ガス中の水
   分を除去する脱水槽と、該排出ガス中の酸素を除去する
   脱酸素槽と、該排出ガス中に浮遊する微粒子を除去する
   フィルタとを具備し、該排出ガス中から上記反応性ガス
   及び上記キャリアガス以外の不要成分を分離除去する排
   出ガス精製手段と、 該加工装置からの排出ガスを該精製手段に導くととも
   に、該精製手段で精製された回収ガスを上記加工装置の
   ガス供給系に返送するガス循環手段とを備えたことを特
   徴とするガス回収循環装置。
2. 【請求項２】 反応性ガスとキャリアガスとを含有する
   気体雰囲気中に配した被加工物近傍で、放電またはレー
   ザ光励起により選択的に該反応性ガスを活性化せしめ、
   生じた化合物を気化させて該被加工物を切断加工する加
   工装置に接続され、該加工装置からの排出ガス中から上
   記反応ガスと上記キャリアガスを回収し、該加工装置に
   反応性ガスとキャリアガスを供給するガス供給系に返送
   するガス回収循環装置であって、 上記加工装置の排気系と上記ガス供給系との間に設けら
   れたガス循環管路と、 該ガス循環管路に介在され、少なくとも該排出ガス中の
   反応生成物を吸着除去する吸着槽と、該排出ガス中の水
   分を除去する脱水槽と、該排出ガス中の酸素を除去する
   脱酸素槽と、該排出ガス中に浮遊する微粒子を除去する
   フィルタと、排出ガスを凝縮し、凝縮成分と非凝縮成分
   とに分離する凝縮手段とを具備し、該排出ガス中から上
   記反応性ガス及び上記キャリアガス以外の不要成分を分
   離除去する排出ガス精製手段と、 該加工装置からの排出ガスを該精製手段に導くととも
   に、該精製手段で精製された回収ガスを上記加工装置の
   ガス供給系に返送するガス循環手段とを備えたことを特
   徴とするガス回収循環装置。
3. 【請求項３】前記ガス供給系の供給ガス組成を分析する
   ガス分析手段と、該供給ガス圧を測定するガス圧力検出
   手段と、該ガス分析手段および該ガス圧力検出手段の測
   定結果に基づいて、該ガス供給系への反応性ガス及びキ
   ャリアガスの供給量を制御する制御手段とを具備したこ
   とを特徴とする請求項１または２記載のガス回収循環装
   置。