KR20180050212A - 불순물 제거 장치 및 그 불순물 제거 장치를 구비하는 리사이클 가스 회수 정제 시스템 - Google Patents

불순물 제거 장치 및 그 불순물 제거 장치를 구비하는 리사이클 가스 회수 정제 시스템 Download PDF

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유스케 시노하라
데루마사 고우라
후미카즈 노자와
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레르 리키드 쏘시에떼 아노님 뿌르 레？드 에렉스뿔라따시옹 데 프로세데 조르즈 클로드
레르 리키드 쏘시에떼 아노님 뿌르 레드 에렉스뿔라따시옹 데 프로세데 조르즈 클로드
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Abstract

(과제) 엑시머 레이저 장치로부터 배출되는 제 1 희가스 및 네온을 함유하는 배기 가스를 후단의 프로세스로 보낼 때에, 배기 가스 중의 불순물 농도에 기초하여 제거 처리의 유무 및 외기 배출의 유무를 제어할 수 있는 불순물 제거 장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.
(해결 수단) 불순물 제거 장치는, 배기 가스가 흐르는 배출 라인의 배기 가스 중의 불순물의 농도를 측정하는 불순물 농도 검지부와, 불순물 농도 검지부에서 측정된 결과에 기초하여, 배기 가스 중의 불순물을 플라즈마 분해에 의해 다른 물질로 변환하는 변환부와, 변환부에 의해서 변환된 물질을 소정의 반응제와 반응시켜 배기 가스로부터 제거하는 제거부를 구비한다. 불순물 제거 장치는, 불순물 농도 검지부에서 측정된 결과에 기초하여, 배기 가스를 외기로 방출하기 위한 방출 라인을 구비하고 있어도 된다.

Description

불순물 제거 장치 및 그 불순물 제거 장치를 구비하는 리사이클 가스 회수 정제 시스템{IMPURITY REMOVING APPARATUS AND RECYCLE GAS COLLECTING/PURIFYING SYSTEM WITH THE IMPURITY REMOVING APPARATUS}
본 발명은, 예를 들어 희가스 및 네온을 함유한 혼합 가스를 사용하는 엑시머 레이저 장치로부터 배출되는 배기 가스로부터 불순물을 제거 가능한 불순물 제거 장치, 및 그 불순물 제거 장치를 구비하는 리사이클 가스 회수 정제 시스템에 관한 것이다.
엑시머 레이저 발진기로부터 배출되는 가스를 재이용하는 공정에 있어서 불소 화합물을 제거하는 방법의 일례로서 특허문헌 1 이 있다.
또한, 배기 가스 중의 CF4 를 분해하는 방법으로서 무성 방전을 사용하는 방법이 특허문헌 2 에, 코로나 방전에 의한 방법이 비특허문헌 1 에 기재되어 있다.
일본 공개특허공보 2010-92920호 일본 공개특허공보 2006-110461호
T. IEEE Japan, Vol.117-A, No.10 (1997) 「코로나 방전에 의한 엑시머 가스 중의 가스상 불순물의 제거」
특허문헌 1 의 불순물 제거 장치에서는, CF4 를 함유하는 불순물을 제올라이트 등에 의해 제거하는 공정을 갖지만, CF4 를 고농도로 함유하는 배기 가스가 도입된 경우에는 CF4 를 완전히 분해할 수 없다는 문제가 있다. 이 때문에, 엑시머 레이저 장치에서 발생한 CF4 는, 회수 정제 공정을 되풀이하면 서서히 CF4 농도가 상승하여, 엑시머 레이저 장치에 있어서 레이저 펄스 출력 에너지의 저하 등의 문제의 요인으로 되어 있다. 또한, CF4 분해시에 새로운 불순물인 산소를 발생시킨다고 하는 문제가 있다.
특허문헌 2 의 배기 가스 중의 CF4 를 무성 방전에 의해 분해하는 방법은, 비교적 고농도의 CF4 를 분해 처리할 수 있는 것이지만, 일정량의 CF4 가 분해 후에도 잔류한다고 하는 문제가 있다.
비특허문헌 1 의 배기 가스 중의 CF4 를 코로나 방전에 의해 분해하는 방법은, 전극이 불화되어 열화되기 쉽다는 문제가 있다.
본 발명은 상기 현상을 감안하여 이루어진 것으로, 예를 들어, 엑시머 레이저 장치로부터 배출되는 제 1 희가스 및 네온을 함유하는 배기 가스를 후단의 프로세스로 보낼 때에, 배기 가스 중의 불순물 (예를 들어, CF4, N2, He 등) 농도에 기초하여 제거 처리의 유무 및 외기 배출의 유무를 제어할 수 있는 불순물 제거 장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.
또한, 상기 불순물 제거 장치를 구비하여, 예를 들어, 필요한 희가스를 남긴 채로 배기 가스로부터 불순물을 제거하고, 리사이클 가스 (예를 들어, 희가스 및 네온) 를 제조 시스템에 공급 가능한, 리사이클 가스 회수 정제 시스템을 제공하는 것을 목적으로 한다.
본 발명의 불순물 제거 장치는,
엑시머 레이저 장치로부터 배출되는, 네온 및 제 1 희가스를 적어도 함유하는 배기 가스로부터 불순물을 제거하는 불순물 제거 장치로서,
상기 배기 가스가 흐르는 배출 라인의 상기 배기 가스 중의 상기 불순물의 농도를 측정하는 불순물 농도 검지부와,
상기 불순물 농도 검지부에서 측정된 결과에 기초하여, 상기 배기 가스 중의 상기 불순물을 플라즈마 분해에 의해 다른 물질로 변환하는 변환부와,
상기 변환부에 의해서 변환된 물질을 소정의 반응제와 반응시켜 상기 배기 가스로부터 제거하는 제거부를 구비한다.
상기 불순물 제거 장치는, 상기 불순물 농도 검지부에서 측정된 결과에 기초하여, 상기 배기 가스를 외기로 방출하기 위한 방출 라인을 구비하고 있어도 된다.
상기 불순물 제거 장치는, 상기 불순물 농도 검지부에서 측정된 결과에 기초하여, 불순물 제거 장치의 후단에 접속되는 리사이클 가스 회수 정제 시스템으로 상기 배기 가스를 보내는 바이패스 라인을 구비하고 있어도 된다.
상기 불순물 제거 장치는,
상기 불순물 농도 검지부에서 측정된 결과에 기초하여, 외기로 배출하는 제 1 처리와, 제거 처리를 실행하는 제 2 처리와, 불순물 제거 장치의 후단에 접속되는 리사이클 가스 회수 정제 시스템으로 상기 배기 가스를 이송하는 제 3 처리 중 어느 것을 선택하는 처리 선택부를 구비하고 있어도 된다.
상기 불순물 제거 장치는,
상기 처리 선택부에서 상기 제 1 처리가 선택된 경우에, 상기 방출 라인에 의해, 상기 배기 가스를 외기로 방출하고,
상기 처리 선택부에서 상기 제 2 처리가 선택된 경우에, 불순물 제거 장치의 후단에 접속되는 리사이클 가스 회수 정제 시스템으로 상기 배기 가스를 보내기 위한 제거 처리 라인에 형성되는 상기 변환부 및 상기 제거부에 의해, 상기 배기 가스로부터 불순물을 제거하고,
상기 처리 선택부에서 상기 제 3 처리가 선택된 경우에, 상기 바이패스 라인에 의해, 불순물 제거 장치의 후단에 접속되는 리사이클 가스 회수 정제 시스템으로 상기 배기 가스를 보내도 된다.
상기 불순물 제거 장치는,
상기 제 1 처리가 선택된 경우에 상기 방출 라인으로 상기 배기 가스를 방출하고, 상기 제 2 처리가 선택된 경우에 상기 제거 처리 라인으로 상기 배기 가스를 보내고, 상기 제 3 처리가 선택된 경우에 상기 바이패스 라인으로 상기 배기 가스를 보내도록, 밸브의 개폐를 제어하는 밸브 제어부를 구비하고 있어도 된다.
상기 발명에 있어서, 불순물 농도 검지부는, 배출 라인의 배관에 배치되어 있어도 되고, 농도 측정을 실시할 수 있는 공간에 배치되어 있어도 되고, 배출 라인에 설치된 버퍼 탱크에 배치되어 있어도 된다.
상기 발명에 있어서, 방출 라인은, 예를 들어, 배관, 외기 배출용의 벤트 장치, 자동 개폐 밸브 등을 갖고 구성되어 있어도 된다.
상기 발명에 있어서, 변환부는, 무성 방전 장치가 바람직하다.
상기 발명에 있어서, 소정의 반응제는, 예를 들어, 금속계 반응제 또는 가스 흡수계 반응제 등이다. 금속계 반응제로는, 예를 들어, Ag 계, Cu 계의 반응제를 들 수 있다. 가스 흡수계 반응제로서, 예를 들어 산성 가스 흡수 반응제를 들 수 있고, 예를 들어, 소다 라임으로 대표되는 산소 함유 물질을 반응제에 사용하는 것을 들 수 있다.
상기 발명에 있어서, 제거 처리 라인은, 예를 들어, 배관, 자동 개폐 밸브, 무성 방전 장치, 게터 (제거 장치) 등을 갖고 구성되어 있어도 된다.
상기 발명에 있어서, 바이패스 라인은, 배관과 자동 개폐 밸브를 갖고 구성되어 있어도 된다.
상기 발명에 있어서, 리사이클 가스는, 예를 들어, 주성분이 네온이고, 또한 제 1 희가스 (예를 들어, Ar, Kr) 를 함유하는 주성분이 네온인 가스 등이다.
이 구성에 의하면, 엑시머 레이저 장치로부터 보내진 배기 가스 중의 불순물 (예를 들어, CF4) 농도를 측정하고, 측정 결과에 따라서 배기 가스에 대하여 3 종류의 처리를 선택하여 실시할 수 있다. 본 발명에서는, 외기로 배출하는 제 1 처리와, 불순물의 제거 처리를 실행하는 제 2 처리와, 불순물 제거 장치의 후단에 접속되는 리사이클 가스 회수 정제 시스템으로 배기 가스를 이송하는 제 3 처리를 선택적으로 실행할 수 있다. 예를 들어, 불순물 농도가 소정 농도 범위 (예를 들어, 10 ppm ∼ 120 ppm) 보다 높은 고농도인 경우에 외기로 방출하고, 불순물 농도가 소정 농도 범위 (예를 들어, 10 ppm ∼ 120 ppm) 이면 불순물을 제거하고, 불순물 농도가 소정 농도 범위 (예를 들어, 10 ppm ∼ 120 ppm) 미만이면 그대로 후단의 리사이클 가스 회수 정제 시스템으로 배기 가스를 이송하도록 구성할 수 있다.
즉, 후단의 리사이클 가스 회수 정제 시스템에는, 소정 농도의 불순물을 함유하는 배기 가스만을 이송할 수 있기 때문에, 리사이클 가스 회수 정제 시스템에 있어서 불순물 제거를 확실하게 실행할 수 있다. 또한, 불순물 제거 장치의 제거부 또는 리사이클 가스 회수 정제 시스템 내의 불순물 제거 수단이 조기에 성능 열화되는 현상을 억제하여, 메인터넌스 횟수를 줄이는 것이 가능해진다.
그리고, 반도체 제조 장치 (예를 들어 엑시머 레이저 장치) 로부터 배출되는 배기 가스의 리사이클 처리에 있어서, 불순물 제거 장치와, 리사이클 가스 회수 정제 시스템을 설치함으로써, 불순물이 제거된 리사이클 가스를 반도체 제조 장치 (예를 들어 엑시머 레이저 장치) 로 공급할 수 있다.
상기 발명에 있어서, 상기 제거 처리 라인에 도입되는 상기 배기 가스의 유량을 측정하는 유량 측정부를 가지고 있어도 된다. 상기 유량 측정부가, 상기 불순물 농도 검지부의 측정 위치보다 하류측의 상기 배출 라인 (L2) 또는 상기 제거 처리 라인에 형성되어 있어도 된다.
상기 유량 측정부의 측정치와 상기 불순물 농도 검지부의 측정치에 기초하여, 상기 불순물의 양을 산출하고, 상기 제거부의 상기 소정의 반응제의 교환 시기를 구하는 교환 시기 판단부를 가지고 있어도 된다.
이 구성에 의하면, 엑시머 레이저 장치로부터의 배기 가스의 유량과, 배기 가스 중의 불순물 농도로부터, 불순물 제거부에 도입된 불순물량을 얻을 수 있기 때문에, 상기 제거부에 충전된 소정의 반응제의 양에 따라서 교환 시기를 구할 수 있다. 이로써 상기 금속계 반응제가 상기 변환부에서 변환된 물질을 제거하는 능력이 초과되기 전에 금속계 반응제의 교환을 실시할 수 있는 게 되어, 완전하게 제거하지 못한 물질이 회수된 정제 가스 중에 잔류하는 현상을 억제할 수 있다.
상기 발명에 있어서, 상기 밸브는, 상기 밸브 제어부에 의해서 제어되는 자동 개폐 밸브여도 된다. 상기 밸브로서, 예를 들어, 사방 밸브, 사방 전환 밸브여도 된다. 상기 밸브는, 상기 방출 라인, 상기 제거 처리 라인 및 상기 바이패스 라인의 각각에 형성되는 슬루스 밸브여도 된다.
이 구성에 의하면, 상기 밸브 제어부의 제어에 따라서, 엑시머 레이저 장치로부터의 배기 가스를 방출 라인, 제거 처리 라인, 또는 바이패스 라인으로 각각 나누어 도출할 수 있다.
상기 발명에 있어서, 상기 불순물은, 예를 들어, CF4, N2, He, CH4 중 어느 1 종 또는 복수 종을 함유한다. 제 1 희가스 및 네온은, 특별히 불순물이라고 명시하지 않는 한 불순물이 아니다.
상기 발명에 있어서, 상기 불순물 농도 검지부가 상기 배기 가스 중의 CF4 의 농도를 측정하는 경우에,
CF4 의 농도가 제 1 임계치 이상인 경우에, 상기 처리 선택부가 상기 제 1 처리를 선택하고,
CF4 의 농도가 상기 제 1 임계치보다 작은 제 2 임계치보다 크며, 또한 상기 제 1 임계치 미만인 경우에, 상기 처리 선택부가 상기 제 2 처리를 선택하고,
CF4 의 농도가 상기 제 2 임계치 미만인 경우에, 상기 처리 선택부가 상기 제 3 처리를 선택하는 제어를 실시해도 된다.
상기 발명에 있어서, 「제 1 임계치」는, 예를 들어, 80 ppm ∼ 110 ppm 사이의 임의의 수치, 바람직하게는 90 ppm ∼ 100 ppm 사이의 임의의 수치이고, 보다 바람직하게는 100 ppm 이다.
상기 발명에 있어서, 「제 2 임계치」는, 예를 들어, 5 ppm ∼ 15 ppm 사이의 임의의 수치, 바람직하게는 8 ppm ∼ 12 ppm 사이의 임의의 수치이고, 보다 바람직하게는 10 ppm 이다.
본 발명에 있어서, 특히 질량 또는 중량을 명시하고 있는 경우를 제외하고, 농도는 체적 농도를 의미한다.
상기 배기 가스는, 주성분이 네온이고, 제 1 희가스가 총량에 대하여 1 ∼ 10 ％, 바람직하게는 1 ∼ 8 ％ 이다. 배기 가스 중의 불순물로서, 예를 들어 CF4, N2, He, CH4 를 들 수 있다. 배기 가스 중의 CF4 농도는 1 ppm ∼ 500 ppm 의 범위가 상정된다.
CF4 농도가 제 1 임계치 (예를 들어 100 ppm) 이상인 경우에는 상기 처리 선택부가 제 1 처리를 선택한다. 상기 제 1 처리는, 배기 가스를 상기 방출 라인에 의해 계외로 배출한다.
일정량 (예를 들어 100 ppm) 이상의 CF4 가 변환부에 도입되면, 배기 가스 중에 함유되는 CF4 의 일부가 변환되지 않아, 완전하게 제거할 수 없게 되지만, 이러한 구성으로 하면, CF4 제거가 불충분해질 가능성이 있는 배기 가스를 미리 계외로 내보냄으로써 완전한 제거를 실시할 수 있다.
또한, 고농도의 CF4 가 불순물 제거 장치에 도입되면, 상기 변환부로부터 배출되는 다른 물질의 양이 증가하여, 소정의 반응제 (예를 들어, 금속계 반응제, 가스 흡수계 반응제) 의 교환 빈도가 높아지고, 배관, 밸브 등의 부식이 진행되는 등의 문제가 발생하기 때문에, 제 1 임계치 이상의 농도의 CF4 가 불순물 제거 장치에 도입되지 않도록 하여 이러한 문제들을 저감한다. 제 1 임계치의 값은 변환부의 능력에 따라서 설정해도 된다.
CF4 농도가 제 1 임계치보다 작은 제 2 임계치 (예를 들어 10 ppm) 보다 크며, 또한 상기 제 1 임계치 미만인 경우에는 상기 제 2 처리를 선택한다. 제 2 처리는, 상기 변환부에 상기 제거 처리 라인으로부터 배기 가스를 도입한다. 변환부에서는 CF4 는 플라즈마 분해에 의해 다른 물질 (F2, 그 밖의 불소 화합물) 로 변환되고, 상기 다른 물질은 소정의 반응제 (예를 들어, 금속계 반응제, 가스 흡수계 반응제) 와의 반응에 의해 제거된다.
CF4 농도가 제 2 임계치 미만인 경우에는 상기 제 3 처리를 선택하고, 제 3 처리는 상기 변환부를 바이패스하여, 상기 불순물 제거 장치의 후단에 접속되는 리사이클 가스 회수 정제 시스템으로 배기 가스를 그대로 도입한다. 제 2 임계치 미만의 농도의 CF4 이면, 상기 불순물 제거 장치 후단에 설치된 상기 리사이클 가스 회수 정제 시스템 내의 불순물 제거부에서 제거할 수 있기 때문이다.
CF4 의 플라즈마 분해법으로서 무성 방전을 선택하는 것이 바람직하다. 또한, CF4 분해 방식으로서 무성 방전을 채용함으로써, 전극의 불화에 의한 열화가 있는 코로나 방전의 경우와 비교하여 메인터넌스가 용이하고, 안정적인 운전을 장기간 계속할 수 있는 이점이 있다.
플라즈마 분해에 의해 발생한 물질, 예를 들어 불소계 불순물의 제거 방법으로는, 본 발명에서는 소정의 반응제 (예를 들어, 금속계 반응제, 가스 흡수계 반응제) 를 채용한다. 본 발명에 있어서, 금속계 반응제가 가스 흡수계 반응제보다 바람직하다. 가스 흡수계 반응제를 사용한 경우, 그것과 불소계 불순물의 반응에 의해 산소 (또는 산화물) 가 발생할 가능성이 있고, 그 경우, 리사이클 가스 회수 정제 시스템에 있어서 산소 (또는 산화물) 을 제거하는 제거부 (탈산소 제거 장치) 를 형성하는 것이 바람직하다. 일반적으로 배기 가스 중의 불순물로서 산소가 많이 함유되어 있기 때문에, 산소 제거부는 일반적으로는 이미 형성되어 있으므로, 이를 위해서 새롭게 설치하는 경우는 적다.
상기 불순물 농도 검지부가, 상기 배기 가스 중의 CF4, N2 및 He 의 농도를 측정하는 경우에 있어서,
(a) He 농도가 제 3 임계치 이상이고,
(b) CF4 혹은 N2 중 어느 것이 상기 제 1 임계치 (예를 들어, 80 ppm ∼ 110 ppm 사이의 임의의 수치, 바람직하게는 90 ppm ∼ 100 ppm) 이상이거나, 또는,
(c) He 농도가 제 3 임계치 미만으로서, CF4 혹은 N2 중 어느 것이 상기 제 2 임계치 (예를 들어, 5 ppm ∼ 15 ppm 사이의 임의의 수치, 바람직하게는 8 ppm ∼ 12 ppm) 이상 상기 제 1 임계치 미만이며, 또한 농도의 대소 관계가 N2 ＞ (1/2)×CF4 인 경우에, 상기 처리 선택부가 상기 제 1 처리를 선택하고,
(d) He 농도가 제 3 임계치 미만인 경우로서, N2 혹은 CF4 의 농도가 상기 제 2 임계치 이상 상기 제 1 임계치 미만, 또한 농도의 대소 관계가 N2 ＜ (1/2)×CF4 인 경우에, 상기 처리 선택부가 상기 제 2 처리를 선택하고,
(e) He 농도가 제 3 임계치 미만인 경우로서, N2 혹은 CF4 의 농도가 상기 제 2 임계치 미만인 경우에, 상기 처리 선택부가 상기 제 3 처리를 선택하는 제어를 실시해도 된다.
상기 발명에 있어서, 「제 3 임계치」는, 예를 들어, 0.5 ％ ∼ 1.5 ％ 사이의 임의의 값, 바람직하게는 0.8 ％ ∼ 1.2 ％ 사이의 임의의 값, 보다 바람직하게는 1.0 ％ 이다.
상기 배기 가스 중의 불순물로서, CF4, N2 및 He 의 농도를 측정할 수도 있다. 상기 배기 가스 중의 CF4 및 N2 농도는 1 ppm ∼ 500 ppm 의 범위, He 농도는 0.01 ∼ 5.0 ％ 의 범위가 상정된다.
CF4 또는 N2 농도가, 예를 들어 100 ppm 이상이 되거나, 또는 He 농도가, 예를 들어 1 ％ 이상인 경우에는, 레이저 강도가 떨어지기 때문에, CF4 또는 N2 농도가 제 1 임계치 (예를 들어 100 ppm) 이상인 경우 또는 He 농도가 제 3 임계치 (예를 들어 1 ％) 이상인 경우에는, 상기 처리 선택부가 제 1 처리를 선택하고, 상기 제 1 처리는 배기 가스를 상기 방출 라인에 의해 계외로 배출한다.
He 농도가 제 3 임계치 미만으로서, CF4 및 N2 농도가 제 1 임계치보다 작은 제 2 임계치 (예를 들어 10 ppm) 보다 크고, 또한 상기 제 1 임계치 미만인 경우 라도, N2 농도가 CF4 농도의 2 배 이상이 되는 경우에는, 상기 변환부의 플라즈마 방전의 과정에 있어서 발생하는 이온량이 탄소 이온량에 대하여 질소 이온량이 유리해진다. 이 경우, 상기 변환부에서 변환된 질소 이온이 탄소 이온보다 배기 가스 중에 함유되는 산소 또는 산소 이온과 우선적으로 반응하여, 질소 산화물을 생성한다. 이 때문에, N2 농도가 CF4 농도의 2 배 이상이 되는 경우에는, 상기 처리 선택부가 제 1 처리를 선택하고, 상기 제 1 처리는 배기 가스를 상기 방출 라인에 의해 계외로 배출한다.
한편, He 농도가 제 3 임계치 미만으로서, CF4 및 N2 농도가 제 2 임계치 이상 제 1 임계치 미만, 또한, N2 농도가 CF4 농도의 2 배 미만인 경우에는, 플라즈마 방전에 의해 변환이 가능하고, 이 변환에 의한 질소 산화물 발생량도 적기 때문에, 상기 제 2 처리를 선택하고, 제 2 처리는 상기 변환부에 상기 제거 처리 라인으로부터 배기 가스를 도입한다.
He 농도가 제 3 임계치 미만으로서, CF4 및 N2 농도가 제 2 임계치 미만인 경우에는, 상기 제 3 처리를 선택하고, 제 3 처리는 상기 변환부를 바이패스하여, 상기 불순물 제거 장치의 후단에 접속되는 리사이클 가스 회수 정제 시스템으로 배기 가스를 그대로 도입한다. 제 2 임계치 미만의 농도의 CF4, N2 이면, 상기 불순물 제거 장치의 후단에 설치된 상기 리사이클 가스 회수 정제 시스템 내의 불순물 제거부에서 제거할 수 있기 때문이다.
상기 불순물 제거 장치의 후단에 설치되는 리사이클 가스 회수 정제 시스템은,
적어도 네온과 제 1 희가스를 함유하는 혼합 희가스를 제 1 압력으로 공급하는 공급 라인과, 당해 혼합 희가스를 이용하는 엑시머 레이저 장치와, 적어도 당해 엑시머 레이저 장치로부터 배출되는 배기 가스를 배출하는 배출 라인을 갖는 제조 시스템으로부터 배출되어, 상기 불순물 제거 장치를 통해서 보내진 배기 가스로부터 리사이클 가스를 회수 정제한다.
엑시머 레이저 장치로는, 예를 들어, ArF 엑시머 레이저 장치, KrF 엑시머 레이저 장치, XeF 엑시머 레이저 장치를 들 수 있다. 엑시머 레이저 장치에 따라서, 불순물 제거 장치에 있어서의 변환부와 제거부의 사양 및 그 성능을 설정하고, 또한 리사이클 가스 회수 정제 시스템에 있어서의 불순물 제거 수단의 사양 및 그 성능을 설정한다.
제 1 발명의 리사이클 가스 회수 정제 시스템은,
적어도 네온과 제 1 희가스를 함유하는 혼합 희가스를 제 1 압력으로 공급하는 공급 라인과, 당해 혼합 희가스를 이용하는 엑시머 레이저 장치와, 적어도 당해 엑시머 레이저 장치로부터 배출되는 배기 가스를 배출하는 배출 라인을 갖는 제조 시스템으로부터 배출되는 배기 가스로부터 리사이클 가스 (예를 들어 제 1 희가스 및 네온) 를 회수 정제하는 리사이클 가스 회수 정제 시스템으로서, 적어도,
상기 배기 가스로부터 제 1 불순물을 제거하는 제 1 불순물 제거부와,
상기 제 1 불순물 제거부보다 배기 가스 경로 하류측에 배치되고, 상기 제 1 불순물의 제거 후의 배기 가스로부터 제 2 불순물을 제거하는 제 2 불순물 제거부를 구비한다.
상기 배출 라인은, 적어도 엑시머 레이저 장치로부터 배출되는 배기 가스를 대기압 이상이며 상기 제 1 압력 이하인 제 2 압력으로 배출하는 배출 라인이어도 된다.
상기 리사이클 가스 회수 정제 시스템은,
상기 불순물 제거 장치를 구비하고,
상기 불순물 제거 장치는,
상기 배기 가스가 흐르는 상기 배출 라인의 상기 배기 가스 중의 상기 불순물의 농도를 측정하는 불순물 농도 검지부와,
상기 불순물 농도 검지부에서 측정된 결과에 기초하여, 외기로 배출하는 제 1 처리와, 제거 처리를 실행하는 제 2 처리와, 불순물 제거 장치의 후단에 접속되는 리사이클 가스 회수 정제 시스템으로 상기 배기 가스를 이송하는 제 3 처리 중 어느 것을 선택하는 처리 선택부와,
상기 처리 선택부에서 상기 제 1 처리가 선택된 경우에, 상기 배기 가스를 외기로 방출하기 위한 방출 라인과,
상기 처리 선택부에서 상기 제 2 처리가 선택된 경우에, 상기 배기 가스로부터 불순물을 제거하며, 또한 불순물 제거 장치의 후단에 접속되는 리사이클 가스 회수 정제 시스템으로 상기 배기 가스를 보내기 위한 제거 처리 라인과, 상기 제거 처리 라인에 형성되며, 또한 상기 배기 가스 중의 상기 불순물을 플라즈마 분해에 의해 다른 물질로 변환하는 변환부와, 상기 제거 처리 라인에 형성되며, 또한 상기 변환부에 의해서 변환된 물질을 소정의 반응제 (예를 들어 금속계 반응제 또는 가스 흡수계 반응제) 와 반응시켜 상기 배기 가스로부터 제거하는 제거부와,
상기 처리 선택부에서 상기 제 3 처리가 선택된 경우에, 불순물 제거 장치의 후단에 접속되는 리사이클 가스 회수 정제 시스템으로 상기 배기 가스를 보내는 바이패스 라인과,
상기 제 1 처리가 선택된 경우에 상기 방출 라인으로 상기 배기 가스를 방출하고, 상기 제 2 처리가 선택된 경우에 상기 제거 처리 라인으로 상기 배기 가스를 보내고, 상기 제 3 처리가 선택된 경우에 상기 바이패스 라인으로 상기 배기 가스를 보내도록, 밸브의 개폐를 제어하는 밸브 제어부의 복수의 구성 중, 하나 또는 둘 이상의 구성을 가지고 있어도 된다.
상기 리사이클 가스 회수 정제 시스템은,
상기 불순물 제거 장치의 제거 처리 라인 및 바이패스 라인과 접속되는 배출 라인 (상기 제거 처리 라인 및 상기 바이패스 라인이 합류한 후의 배출 라인을 말한다) 으로부터 분기되어 연장되는 배기 가스 경로 (L3) 에 배치되는, 상기 배기 가스를 저류하는 회수 용기와,
상기 회수 용기보다 배기 가스 경로 하류측에 배치되고, 상기 회수 용기로부터 내보내지는 상기 배기 가스의 압력을 제 3 압력으로 승압하는 콤프레서를 구비하고 있어도 된다.
상기 리사이클 가스 회수 정제 시스템은,
상기 콤프레서보다 배기 가스 경로 하류측에 배치되고, 배기 가스 경로 하류로 보내지는, 콤프레서에 의해 승압된 상기 배기 가스의 유량을 조정하는 배기 가스 유량 조정부 또는 상기 배기 가스의 유량을 측정하는 배기 가스 유량계를 구비하고 있어도 된다.
상기 리사이클 가스 회수 정제 시스템은,
상기 제 2 불순물 제거부보다 정제 가스 경로 하류측에 배치되고, 상기 제 1 불순물의 제거 처리 및 상기 제 2 불순물의 제거 처리가 실시된 정제 가스를 저류하는 승압 용기를 구비하고 있어도 된다.
상기 리사이클 가스 회수 정제 시스템은,
상기 승압 용기보다 정제 가스 경로 하류측에 배치되고, 상기 승압 용기로부터 내보내지는 상기 정제 가스의 압력을 상기 제 1 압력 (과 동일한 압력, 실질적으로 동일한 압력, 혹은, 보다 높은 압력) 으로 조정하는 정제 가스 압력 조정부를 구비하고 있어도 된다. 또, 승압 용기가 없는 경우에는, 상기 제 2 불순물의 제거 처리가 실시된 정제 가스가 흐르는 정제 가스 경로에 있어서, 상기 정제 가스 압력 조정부가 배치되어 있어도 된다.
상기 리사이클 가스 회수 정제 시스템은,
상기 제 2 불순물의 제거 처리가 실시된 정제 가스가 흐르는 정제 가스 경로에 있어서, 정제 가스의 압력을 측정하는 압력계를 가지고 있어도 되고, 소정압으로 규제하기 위한 압력 조정 밸브를 가지고 있어도 된다.
상기 리사이클 가스 회수 정제 시스템은,
상기 정제 가스 압력 조정부 또는 상기 압력 조정 밸브보다 정제 가스 경로 하류측 또는 정제 가스 경로 상류측에 배치되고, 상기 제조 시스템의 상기 공급 라인으로 공급되는 상기 정제 가스의 유량을 조정하는 정제 가스 유량 조정부 또는 정제 가스의 유량을 측정하는 유량계를 구비하고 있어도 된다.
상기 리사이클 가스 회수 정제 시스템은,
상기 제 2 불순물의 제거 처리가 실시된 정제 가스가 흐르는 정제 가스 경로에 있어서, 상기 정제 가스의 유량을 조정하는 정제 가스 유량 조정부 또는 정제 가스의 유량을 측정하는 유량계를 구비하고 있어도 된다.
상기 구성의 바람직한 실시형태에 의하면, 회수 용기를 구비함으로써 배기 가스를 저류하여 일정량에 도달하면, 콤프레서에 의해 제 1 압력 이상의 일정압으로 승압시키며, 또한 배기 가스 유량 조정부에 의해서 일정 유량의 배기 가스를 후단의 제 1 불순물 제거부, 제 2 불순물 제거부로 연속적으로 이송할 수 있기 때문에 제 1, 제 2 불순물의 제거 처리 성능을 확보할 수 있어, 제 1 희가스 및 네온 가스의 정제 가스 (「리사이클 가스」라고도 한다) 를 바람직하게 얻을 수 있다.
그리고, 승압 용기에서 정제 가스를 저류하여 일정량에 도달하면, 정제 가스 압력 조정부 (또는 압력 조정 밸브) 에 의해 제 1 압력 (과 동일한 압력, 실질적으로 동일한 압력, 혹은, 보다 높은 압력) 으로 조정한 정제 가스 및/또는 정제 가스 유량 조정부에서 일정 유량으로 한 정제 가스를 공급 라인으로 이송할 수 있기 때문에, 혼합 희가스와 정제 가스의 혼합을 정밀하게 제어할 수 있다. 따라서, 종래보다 간단한 구성으로 반도체 제조 장치 등의 제조 시스템에 접속하여, 배기 가스로부터 제 1, 제 2 불순물을 분리하고, 리사이클 가스 (예를 들어 제 1 희가스 및 네온) 을 회수하여, 다시 제조 시스템에 공급할 수 있다.
제 2 발명의 리사이클 가스 회수 정제 시스템은,
적어도 네온과 제 1 희가스를 함유하는 혼합 희가스를 제 1 압력으로 공급하는 공급 라인과, 당해 혼합 희가스를 이용하는 엑시머 레이저 장치와, 적어도 당해 엑시머 레이저 장치로부터 배출되는 배기 가스를 배출하는 배출 라인을 갖는 제조 시스템으로부터 배출되는 배기 가스로부터 리사이클 가스 (예를 들어 제 1 희가스 및 네온) 를 회수 정제하는 리사이클 가스 회수 정제 시스템으로서, 적어도,
상기 배기 가스로부터 제 1 불순물을 제거하는 제 1 불순물 제거부와,
상기 제 1 불순물 제거부보다 배기 가스 경로 하류측에 배치되고, 상기 제 1 불순물의 제거 후의 배기 가스로부터 제 2 불순물을 제거하는 제 2 불순물 제거부를 구비한다.
상기 배출 라인은, 적어도 엑시머 레이저 장치로부터 배출되는 배기 가스를 대기압 이상이며 상기 제 1 압력 이하인 제 2 압력으로 배출하는 배출 라인이어도 된다.
상기 리사이클 가스 회수 정제 시스템은,
상기 불순물 제거 장치를 구비하고,
상기 불순물 제거 장치는,
상기 배기 가스가 흐르는 상기 배출 라인의 상기 배기 가스 중의 상기 불순물의 농도를 측정하는 불순물 농도 검지부와,
상기 불순물 농도 검지부에서 측정된 결과에 기초하여, 외기로 배출하는 제 1 처리와, 제거 처리를 실행하는 제 2 처리와, 불순물 제거 장치의 후단에 접속되는 리사이클 가스 회수 정제 시스템으로 상기 배기 가스를 이송하는 제 3 처리 중 어느 것을 선택하는 처리 선택부와,
상기 처리 선택부에서 상기 제 1 처리가 선택된 경우에, 상기 배기 가스를 외기로 방출하기 위한 방출 라인과,
상기 처리 선택부에서 상기 제 2 처리가 선택된 경우에, 상기 배기 가스로부터 불순물을 제거하며, 또한 불순물 제거 장치의 후단에 접속되는 리사이클 가스 회수 정제 시스템으로 상기 배기 가스를 보내기 위한 제거 처리 라인과, 상기 제거 처리 라인에 형성되며, 또한 상기 배기 가스 중의 상기 불순물을 플라즈마 분해에 의해 다른 물질로 변환하는 변환부와, 상기 제거 처리 라인에 형성되며, 또한 상기 변환부에 의해서 변환된 물질을 소정의 반응제 (예를 들어 금속계 반응제 또는 가스 흡수계 반응제) 와 반응시켜 상기 배기 가스로부터 제거하는 제거부와,
상기 처리 선택부에서 상기 제 3 처리가 선택된 경우에, 불순물 제거 장치의 후단에 접속되는 리사이클 가스 회수 정제 시스템으로 상기 배기 가스를 보내는 바이패스 라인과,
상기 제 1 처리가 선택된 경우에 상기 방출 라인으로 상기 배기 가스를 방출하고, 상기 제 2 처리가 선택된 경우에 상기 제거 처리 라인으로 상기 배기 가스를 보내고, 상기 제 3 처리가 선택된 경우에 상기 바이패스 라인으로 상기 배기 가스를 보내도록, 밸브의 개폐를 제어하는 밸브 제어부의 복수의 구성 중, 하나 또는 둘 이상의 구성을 가지고 있어도 된다.
상기 리사이클 가스 회수 정제 시스템은,
상기 불순물 제거 장치의 제거 처리 라인 및 바이패스 라인과 접속되는 상기 배출 라인 (상기 제거 처리 라인 및 상기 바이패스 라인이 합류한 후의 배출 라인을 말한다) 으로부터 분기되어 연장되는 배기 가스 경로 (L3) 에 배치되는, 상기 배기 가스를 저류하는 회수 용기와,
상기 회수 용기보다 배기 가스 경로 하류측에 배치되고, 상기 회수 용기로부터 내보내지는 상기 배기 가스의 압력을 제 3 압력으로 승압하는 콤프레서를 구비하고 있어도 된다.
상기 리사이클 가스 회수 정제 시스템은,
상기 콤프레서보다 배기 가스 경로 하류측에 배치되고, 상기 콤프레서에 의해 승압된 상기 배기 가스를 저류하는 승압 용기와,
상기 승압 용기보다 배기 가스 경로 하류측에 배치되고, 배기 가스 경로 하류에 보내지는 상기 배기 가스의 유량을 조정하는 배기 가스 유량 조정부 또는 상기 배기 가스의 유량을 측정하는 배기 가스 유량계를 구비하고 있어도 된다.
상기 리사이클 가스 회수 정제 시스템은,
상기 제 2 불순물 제거부보다 정제 가스 경로 하류측에 배치되고, 상기 제 2 불순물 제거부로부터 내보내지는 정제 가스의 압력을 상기 제 1 압력 (과 동일한 압력, 실질적으로 동일한 압력, 혹은, 보다 높은 압력) 으로 조정하는 정제 가스 압력 조정부를 구비하고 있어도 된다.
상기 리사이클 가스 회수 정제 시스템은,
상기 제 2 불순물의 제거 처리가 실시된 정제 가스가 흐르는 정제 가스 경로에 있어서, 정제 가스의 압력을 측정하는 압력계를 가지고 있어도 되고, 소정압으로 규제하기 위한 압력 조정 밸브를 가지고 있어도 된다.
상기 리사이클 가스 회수 정제 시스템은,
상기 정제 가스 압력 조정부 또는 상기 압력 조정 밸브보다 정제 가스 경로 하류측 또는 정제 가스 경로 상류측에 배치되고, 상기 제조 시스템의 상기 공급 라인으로 공급되는 상기 정제 가스의 유량을 조정하는 정제 가스 유량 조정부 또는 정제 가스의 유량을 측정하는 유량계를 구비하고 있어도 된다.
상기 리사이클 가스 회수 정제 시스템은,
상기 제 2 불순물의 제거 처리가 실시된 정제 가스가 흐르는 정제 가스 경로에 있어서, 상기 정제 가스의 유량을 조정하는 정제 가스 유량 조정부 또는 정제 가스의 유량을 측정하는 유량계를 구비하고 있어도 된다.
상기 구성의 바람직한 실시형태에 의하면, 회수 용기를 구비함으로써 배기 가스를 저류하여 일정량에 도달하면, 콤프레서에 의해 제 1 압력 이상의 일정압으로 승압시킨 후에 승압 용기에 저류시켜 두고, 배기 가스 유량 조정부에 의해서 일정 유량의 배기 가스를 후단의 제 1 불순물 제거부, 제 2 불순물 제거부로 연속적으로 이송할 수 있기 때문에 제 1, 제 2 불순물의 제거 처리 성능을 확보할 수 있어, 제 1 희가스 및 네온 가스의 정제 가스 (「리사이클 가스」라고도 한다) 를 바람직하게 얻을 수 있다.
그리고, 제 2 불순물 제거부의 후단에 배치된 정제 가스 압력 조정부 (또는 압력 조정 밸브) 에 의해 제 1 압력 (과 동일한 압력, 실질적으로 동일한 압력, 혹은, 보다 높은 압력) 으로 조정한 정제 가스 및/또는 정제 가스 유량 조정부에서 일정 유량으로 한 정제 가스를 공급 라인으로 이송할 수 있기 때문에, 혼합 희가스와 정제 가스의 혼합을 정밀하게 제어할 수 있다. 따라서, 종래보다 간단한 구성으로 반도체 제조 장치 등의 제조 시스템에 접속하여, 배기 가스로부터 제 1, 제 2 불순물을 분리하고, 리사이클 가스 (예를 들어 제 1 희가스 및 네온) 을 회수하여, 다시 제조 시스템에 공급할 수 있다.
상기 제 2 발명의 리사이클 가스 회수 정제 시스템에 있어서, 상기 승압 용기는, 상기 콤프레서보다 배기 가스 경로 하류측의 직근 (直近) 에 배치되는 것이 바람직하다. 「직근」은, 예를 들어, 콤프레서와 승압 용기를 연결하는 배관의 길이가 50 m 이내, 바람직하게는 30 m 이내, 보다 바람직하게는 20 m 이내이다.
상기 제 1, 제 2 발명의 리사이클 가스 회수 정제 시스템에 있어서, 상기 정제 가스 압력 조정부로서, 예를 들어, 감압 밸브, 배압 (背壓) 밸브를 들 수 있다.
상기 제 1, 제 2 발명의 리사이클 가스 회수 정제 시스템에 있어서, 이하의 구성이 예시된다.
상기 혼합 희가스는, 주성분이 네온이고, 제 1 희가스가 총량에 대하여 1 ∼ 10 ％, 바람직하게는 1 ∼ 8 ％ 이다. 혼합 희가스에는, 불순물이 함유되어 있어도 된다. 혼합 희가스 중의 불순물로는, 예를 들어, 질소, 산소, 일산화탄소, 이산화탄소, 물 등을 들 수 있다.
상기 제 1 희가스는, 예를 들어, 아르곤 (Ar), 크세논 (Xe), 크립톤 (Kr) 중어느 1 종 또는 복수 종을 함유한다.
리사이클 가스에는, 주성분인 네온 가스 및 제 1 희가스가 함유된다. 제 1 희가스는 특별히 명시하지 않는 한, 배기 가스 중에서 실질적으로 제거되지 않고, 그대로 정제 가스 (리사이클 가스) 의 일부로서 회수된다.
제 1 희가스의 배합비는, 예를 들어, 혼합 희가스 총량에 대하여 아르곤이 1 ∼ 5 ％, 혼합 희가스 총량에 대하여 크세논이 1 ∼ 15 ％, 크세논이 1 ppm ∼ 100 ppm 을 들 수 있다.
상기 제조 시스템은, 예를 들어, 반도체 노광 장치 등의 반도체 제조 장치, 정밀 가공 장치, 외과적 의료 장치 등을 들 수 있다.
상기 레이저 장치는, 예를 들어, 크립톤ㆍ불소 (KrF) 엑시머 레이저 발진기를 구비하는 장치, 아르곤ㆍ불소 (ArF) 엑시머 레이저 발진기를 구비하는 장치를 들 수 있다.
상기 배기 가스 경로 상에 있어서의 상기 배압 밸브의 전후에 슬루스 밸브가 배치되는 것이 바람직하다. 제어부가 배압 밸브를 제어해도 된다.
상기 제 1 압력은, 제조 시스템의 사양에 대응하여 설정되지만, 통상 대기압보다 높은 압력이고, 예를 들어, 게이지압으로 300 KPa 이상 ∼ 700 KPa 의 범위, 바람직하게는 400 KPa 이상 ∼ 700 KPa 의 범위, 보다 바람직하게는 500 KPa 이상 ∼ 700 KPa 의 범위가 예시된다.
상기 제 2 압력은, 대기압 이상이면서 상기 제 1 압력 이하이고, 예를 들어, 게이지압으로 50 KPa ∼ 200 KPa 의 범위를 들 수 있다.
상기 제 3 압력은 상기 제 1 압력보다 큰 값이고, 예를 들어, 제 1 압력과 제 3 압력의 차가 게이지압으로 50 KPa ∼ 150 KPa 의 범위이다.
상기 콤프레서는, 그 배기 가스 경로 하류측에 배치되는 압력계의 측정치에 기초하여 배기 가스의 압력을 제어하는 구성인 것이 바람직하다. 제어부가 콤프레서를 제어해도 된다.
상기 배기 가스 유량 조정부는, 가스 유량계와, 가스 유량 조정 밸브를 갖고, 가스 유량계의 측정치에 따라서 밸브를 조정하여 가스 유량을 제어하는 것이 바람직하다. 제어부가, 배기 가스 유량 조정부를 제어해도 된다.
상기 제 1 불순물은, 배기 가스 성분 중에서 가장 많이 함유되는 불순물이고, 예를 들어 산소를 들 수 있다.
상기 제 1 불순물 제거부는, 제 1 불순물이 산소인 경우, 탈산소 장치로서, 산화망간 반응제나 산화구리 반응제가 충전된 구성이 예시된다. 산화망간 반응제로는, 일산화망간 MnO 등의 반응제, 이산화망간 MnO2 의 반응제, 흡착제를 베이스로 한 산화망간 반응제를 들 수 있다. 산화구리 반응제로는, 예를 들어, 산화구리 CuO 등의 반응제, 흡착제를 베이스로 한 산화구리 반응제를 들 수 있다.
상기 제 2 불순물은, 배기 가스 성분 중에서 가장 많이 함유되는 불순물을 제외한 성분이고, 예를 들어, 질소, 일산화탄소, 이산화탄소, 물, CF4, CH4, He 등을 들 수 있다.
상기 제 2 불순물 제거부는, 제 2 불순물이 산소 이외의 성분 (질소, 일산화탄소, 이산화탄소, 물, CF4, CH4, He) 인 경우, 화학 흡착제가 충전된 게터를 들 수 있다.
제 1, 제 2 불순물 제거부의 배치는, 배기 가스 함유량 (또는 제거부에서 제거 가능한 양) 에 대응하여 배치되고, 함유량이 많은 불순물을 제거하기 위한 제거부를 전단 (前段) 에 배치하는 것이 바람직하다.
상기 감압 밸브는, 그 정제 가스 경로 하류측에 배치되는 압력계의 측정치에 기초하여 정제 가스의 압력을 제어하는 구성인 것이 바람직하다. 리사이클 가스 회수 정제 시스템이 갖는 제어부가 감압 밸브를 제어해도 된다.
상기 정제 가스 유량 조정부는, 가스 유량계와, 가스 유량 조정 밸브를 갖고, 가스 유량계의 측정치에 따라서 밸브를 조정하여 가스 유량을 제어하는 것이 바람직하다. 리사이클 가스 회수 정제 시스템이 갖는 제어부가, 정제 가스 유량 조정부를 제어해도 된다.
상기 배기 가스 경로는, 상기 배출 라인 또는 배출 라인으로부터 분기된 위치에서부터 상기 불순물 제거부까지의 배기 가스의 유통 경로 (배관) 를 말한다.
상기 정제 가스 경로는, 상기 불순물 제거부에서부터 상기 공급 라인과 합류하는 위치까지의 정제 가스의 유통 경로 (배관) 를 말한다.
상기 공급 라인은, 할로겐 (F2) 가스를 제 1 압력으로 공급하는 할로겐 공급 라인을 추가로 가져도 된다.
상기 제 1, 제 2 발명의 리사이클 가스 회수 정제 시스템의 일 실시형태로서,
상기 제 2 불순물 제거부로부터 내보내는 정제 가스를 대기 중으로 배출하는 경로인 벤트 경로를, 추가로 갖는다. 벤트 경로는, 정제 가스 경로로부터 분기되어 형성되고, 벤트 경로에 자동 슬루스 밸브 또는 수동 슬루스 밸브가 배치된다. 제 1 발명에 있어서, 예를 들어, 상기 승압 용기의 저류 용량을 초과하는 경우, 자동 슬루스 밸브 또는 수동 슬루스 밸브를 열어, 대기 중으로 정제 가스를 배출하도록 조정할 수 있다. 승압 용기에 저류 용량을 검출하는 검지부를 배치하고, 제어부가 검지부의 검지에 기초하여 자동 슬루스 밸브를 여는 제어를 실시할 수 있다.
상기 제 1, 제 2 발명의 리사이클 가스 회수 정제 시스템의 일 실시형태로서, 상기 제 1 희가스가 크립톤 (Kr) 인 경우, 혼합 희가스는, 크립톤과 네온을 함유하고, 리사이클 가스 (정제 가스) 도 크립톤과 네온을 함유한다.
상기 제 1, 제 2 발명의 리사이클 가스 회수 정제 시스템의 일 실시형태로서,
상기 배기 가스 중에, 상기 제 1 희가스인 아르곤 (Ar), 제 2 희가스로서의 크세논 (Xe) 을 함유하고,
상기 제 1 불순물 제거부와 상기 제 2 불순물 제거부 사이에, 상기 크세논을 제거하는 크세논 제거부와,
네온과 크세논의 보조 희가스를, 상기 정제 가스 유량 조정부보다 정제 가스 경로 하류의 위치에서 정제 가스 경로에 공급하는 보조 희가스 공급 경로를 추가로 갖는다.
상기 제 1, 제 2 발명의 리사이클 가스 회수 정제 시스템의 일 실시형태로서,
상기 보조 희가스 공급 경로가 상기 정제 가스 경로에 합류하는 위치보다 하류의 상기 정제 가스 경로에 있어서, 상기 공급 라인으로 이송되는, 정제 가스 및 보조 희가스로 이루어지는 리사이클 가스를 저류하는 리사이클 가스 탱크를 가지고 있어도 된다. 리사이클 가스 탱크에 있어서, 일시적으로 저류함으로써, 가스 농도를 일정하게 할 수 있고, 리사이클 가스의 도입량을 컨트롤할 수 있다.
상기 리사이클 가스 탱크의 입구 및 출구에는 컨트롤 밸브 (자동 개폐 슬루스 밸브) 가 설치되어, 리사이클 가스를 저류 처리 및 도입 처리할 때에, 컨트롤 밸브의 개폐가 제어부에 의해서 제어된다.
이 구성에 의하면, 혼합 희가스에 크세논이 함유되어 있는 경우에, 크세논 제거부를 추가로 배치시키는 구성이다. 제 1 불순물이 산소이고, 나머지 불순물이 제 2 불순물인 경우에는, 배기 가스 중의 크세논 함유량이 산소의 그것보다 적고, 제 2 불순물의 그것보다 많이 함유되어 있을 가능성이 높기 때문에, 제 1 불순물 제거부와 상기 제 2 불순물 제거부의 사이에 크세논 제거부를 배치하는 것이 바람직하다. 크세논 제거부는, 예를 들어, 활성탄이나 제올라이트계의 흡착제가 충전된 구성을 들 수 있다.
상기 제 1, 제 2 발명의 리사이클 가스 회수 정제 시스템의 일 실시형태로서,
상기 보조 희가스 공급 경로에 배치되고, 네온과 크세논의 보조 희가스를 저류하는 보조 용기와,
상기 보조 희가스 공급 경로에 배치되고, 상기 보조 용기로부터 내보내지는 보조 희가스의 압력을 상기 제 1 압력으로 보조 희가스를 조정하는 보조 희가스 압력 조정부와,
상기 보조 희가스 공급 경로에 배치되고, 상기 보조 희가스의 유량을 조정하는 보조 희가스 유량 조정부를 추가로 갖는다.
이 구성에 의하면, 보조 희가스는, 주성분이 네온이고, 크세논 함유량이 총량에 대하여 일정비 (예를 들어 10 ％) 이다. 단, 보조 희가스에는 미량의 불순물이 함유되어 있어도 된다. 이로써, 크세논 함유량이 많은 보조 희가스를, 크세논이 제거된 정제 가스 (제 1 희가스가 함유하는 주성분 네온 가스) 에 혼합시켜, 공급 라인측의 혼합 희가스 중의 크세논 함유량이 되도록 조정할 수 있다.
상기 보조 희가스 압력 조정부 (예를 들어 보조 희가스 감압 밸브) 는, 그것보다 보조 희가스 공급 경로 하류측에 배치되는 압력계의 측정치에 기초하여 보조 희가스의 압력을 제어하는 구성인 것이 바람직하다. 리사이클 가스 회수 정제 시스템이 갖는 제어부가 보조 희가스 압력 조정부 (예를 들어 보조 희가스 감압 밸브) 를 제어해도 된다.
상기 보조 희가스 유량 조정부는, 가스 유량계와, 가스 유량 조정 밸브를 갖고, 가스 유량계의 측정치에 따라서 밸브를 조정하여 가스 유량을 조정하는 것이 바람직하다. 리사이클 가스 회수 정제 시스템이 갖는 제어부가, 보조 희가스 유량 조정부를 제어해도 된다.
상기 제 1, 제 2 발명의 리사이클 가스 회수 정제 시스템의 일 실시형태로서,
상기 배출 라인에 배치되고, 또한 상기 제조 시스템으로부터 제 2 압력으로 배출되는 적어도 산소를 함유하는 배기 가스를 저류하는 버퍼 용기와,
상기 버퍼 용기로부터 내보내지는 상기 배기 가스를 대기 중으로 배출하는 경로인 예비 벤트 경로를 추가로 갖는다. 예비 벤트 경로는, 배출 라인으로부터 분기되어 형성되고, 예비 벤트 경로에 자동 슬루스 밸브 또는 수동 슬루스 밸브가 배치된다. 이로써, 예를 들어, 상기 회수 용기의 저류 용량을 초과하는 경우, 자동 슬루스 밸브 또는 수동 슬루스 밸브를 열어, 배기 가스를 대기 중으로 배출하도록 조정할 수 있다. 회수 용기에 저류 용량을 검출하는 검지부를 배치하고, 제어부가 검지부의 검지에 기초하여 자동 슬루스 밸브를 여는 제어를 실시할 수 있다. 또는, 배압 밸브가 열려 있지 않은 경우에 있어서, 버퍼 용기의 저류 용량을 초과하는 경우, 자동 슬루스 밸브 또는 수동 슬루스 밸브를 열어, 대기 중으로 배출하도록 조정할 수 있다. 버퍼 용기에 저류 용량을 검출하는 검지부를 배치하고, 제어부가 검지부의 검지에 기초하여 자동 슬루스 밸브를 열도록 제어를 실시할 수 있다.
상기 제 1, 제 2 발명의 리사이클 가스 회수 정제 시스템의 일 실시형태로서,
상기 공급 라인에 배치되며, 또한 상기 혼합 희가스를 저류하는 공급 용기와,
상기 공급 라인에 배치되며, 또한 상기 공급 용기로부터 내보내지는 혼합 희가스의 압력을 상기 제 1 압력으로 감압하는 혼합 희가스 감압 수단과,
상기 공급 라인에 배치되며, 또한 상기 공급 용기로부터 내보내지는 상기 혼합 희가스의 공급량을 제어하는 혼합 희가스 유량 조정부를 갖는다.
상기 혼합 희가스 감압 수단이, 상기 공급 용기와 상기 혼합 희가스 유량 조정부의 사이에 배치되는 것이 바람직하다.
상기 혼합 희가스 감압 수단은, 그것보다 공급 라인 하류측에 배치되는 압력계의 측정치에 기초하여 혼합 희가스의 압력을 제어하는 구성인 것이 바람직하다. 제조 시스템의 제어부 또는 리사이클 가스 회수 정제 시스템이 갖는 제어부가 혼합 희가스 감압 수단을 제어해도 된다.
상기 혼합 희가스 감압 수단으로는, 예를 들어, 감압 밸브를 들 수 있다.
상기 혼합 희가스 유량 조정부는, 가스 유량계와, 가스 유량 조정 밸브를 갖고, 가스 유량계의 측정치에 따라서 밸브를 조정하여 가스 유량을 조정하는 것이 바람직하다.
상기 정제 가스 경로는, 상기 혼합 희가스 유량 조정부보다 공급 라인 하류측에 접속되는 것이 바람직하다.
상기 제 1, 제 2 발명의 리사이클 가스 회수 정제 시스템의 일 실시형태로서 이하의 구성을 들 수 있다.
상기 제 1 불순물 제거부에 대한 제 1 바이패스 라인을 가지고 있어도 된다.
상기 제 2 불순물 제거부에 대한 제 2 바이패스 라인을 가지고 있어도 된다.
상기 크세논 제거부에 대한 제 3 바이패스 라인을 가지고 있어도 된다.
제 1 ∼ 제 3 바이패스 라인에는 각각, 슬루스 밸브가 배치되어 있다. 바이패스 처리시에 슬루스 밸브가 개방되는 구성이다.
상기 제 1 불순물 제거부는, 적어도 그 상류측에 슬루스 밸브를 가지고 있어도 된다.
상기 제 2 불순물 제거부는, 적어도 그 상류측에 슬루스 밸브를 가지고 있어도 된다.
상기 크세논 제거부는, 적어도 그 상류측에 슬루스 밸브를 가지고 있어도 된다.
상기 제 1, 제 2 발명의 리사이클 가스 회수 정제 시스템의 일 실시형태로서, 공급 가스와 정제 가스를 동시에 제조 시스템에 공급하는 구성이어도 되고, 정제 가스만을 공급하는 구성이어도 된다.
상기 제 1, 제 2 발명의 리사이클 가스 회수 정제 시스템의 일 실시형태로서, 제조 시스템의 제어부로부터의 명령 신호에 기초하여, 리사이클 가스 회수 정제 시스템의 제어부가 각 요소를 제어하는 구성이어도 된다.
상기 제 1, 제 2 발명의 리사이클 가스 회수 정제 시스템의 일 실시형태로서, 크세논 제거부는, 2 개의 크세논 제거부가 병렬로 배치되어, 일방에서 흡착 처리를 실시하고, 타방에서 재생 처리를 실시하는 구성이어도 된다.
상기 제 1, 제 2 발명의 리사이클 가스 회수 정제 시스템의 일 실시형태로서, 상기 배기 가스 유량 조정부보다 배기 가스 경로 상류측 또는 배기 가스 경로 하류측에, 상기 배기 가스의 온도를 조정하는 온도 조정부를 추가로 갖는다. 온도 조정부로서, 예를 들어, 열교환기를 들 수 있다.
상기 제 1 발명의 일 실시형태로서, 온도 조정부는, 상기 콤프레서보다 배기 가스 경로 하류측에 배치되고, 바람직하게는 상기 콤프레서와 상기 배기 가스 유량 조정부의 사이에 배치된다.
상기 제 2 발명의 일 실시형태로서, 온도 조정부는, 상기 승압 용기보다 배기 가스 경로 하류측에 배치되고, 바람직하게는 상기 승압 용기와 상기 배기 가스 유량 조정부의 사이에 배치된다.
이 구성에 의하면, 배기 가스 온도를 소정 온도로 조정할 수 있다. 예를 들어, 콤프레서에 의해 승압됨과 동시에 상승한 배기 가스 온도 (예를 들어, 60 ∼ 80 ℃) 를 소정 온도 (예를 들어 15 ∼ 35 ℃) 로 조정할 수 있다. 또한, 후단의 각종 제거부에 있어서의 제거 작용에 적합한 온도 범위로 배기 가스 온도를 조정할 수 있다.
제 3 발명의 리사이클 가스 회수 정제 방법은, 적어도 네온과 제 1 희가스를 함유하는 혼합 희가스가 제 1 압력으로 공급되는 공급 라인과, 당해 혼합 희가스를 이용하는 레이저 장치와, 적어도 당해 레이저 장치로부터 배출된 배출 가스가 배출되는 배출 라인을 갖는 제조 시스템으로부터 배출되는 배기 가스로부터 리사이클 가스를 회수 정제하는 리사이클 가스 회수 정제 방법이다.
상기 배출 라인은, 배출 가스를 대기압 이상이며 제 1 압력 이하인 제 2 압력으로 배출하는 배출 라인이어도 된다.
상기 리사이클 가스 회수 정제 방법은,
상기 배기 가스가 흐르는 배출 라인의 상기 배기 가스 중의 상기 불순물의 농도를 측정하는 불순물 농도 검지 공정과,
상기 불순물 농도 검지 공정에서 측정된 결과에 기초하여, 외기로 배출하는 제 1 처리와, 제거 처리를 실행하는 제 2 처리와, 불순물 제거 장치의 후단에 접속되는 리사이클 가스 회수 정제 시스템으로 상기 배기 가스를 이송하는 제 3 처리 중 어느 것을 선택하는 처리 선택 공정과,
상기 제 1 처리가 선택된 경우에 방출 라인으로 상기 배기 가스를 방출하고, 상기 제 2 처리가 선택된 경우에 제거 처리 라인으로 상기 배기 가스를 보내고, 상기 제 3 처리가 선택된 경우에 바이패스 라인으로 상기 배기 가스를 보내도록, 밸브의 개폐를 제어하는 밸브 제어 공정과,
상기 배기 가스로부터 제 1 불순물을 제거하는 제 1 불순물 제거 공정과,
상기 제 1 불순물 제거 공정에 있어서의 상기 제 1 불순물 제거 후의 배기 가스로부터 제 2 불순물을 제거하는 제 2 불순물 제거 공정의 복수의 공정 중, 하나 또는 둘 이상의 공정을 포함하고 있어도 된다.
상기 리사이클 가스 회수 정제 방법은,
상기 배출 라인으로부터 분기되어 연장되는 배기 가스 경로에 배치되는 상기 배기 가스를 회수 용기에 저류하는 제 1 회수 공정과,
상기 회수 용기로부터 내보내지는 상기 배기 가스의 압력을 제 3 압력으로 승압하는 승압 공정과,
상기 승압 공정에서 승압된 상기 배기 가스의 유량을 조정하는 배기 가스 유량 조정 공정을 포함하고 있어도 된다.
상기 리사이클 가스 회수 정제 방법은,
상기 제 1 불순물 제거 공정 및 제 2 불순물 제거 공정의 각 처리가 실시된 정제 가스를 승압 용기에 저류하는 제 2 회수 공정을 포함하고 있어도 된다.
상기 리사이클 가스 회수 정제 방법은,
상기 승압 용기로부터 내보내지는 상기 정제 가스의 압력을 상기 제 1 압력 (과 동일한 압력, 실질적으로 동일한 압력, 혹은, 보다 높은 압력) 으로 조정하는 정제 가스 압력 조정 공정을 포함하고 있어도 된다. 또, 상기 정제 가스 압력 조정 공정 전에, 상기 승압 용기로부터 내보내지는 상기 정제 가스의 유량을 측정하는 정제 가스 유량 측정 공정 또는 상기 정제 가스의 유량을 조정하는 정제 가스 유량 조정 공정을 포함하고 있어도 된다.
상기 리사이클 가스 회수 정제 방법은,
상기 정제 가스 압력 조정 공정에서 압력 조정된 상기 정제 가스로서, 상기 제조 시스템의 상기 공급 라인으로 공급되는 상기 정제 가스의 유량을 조정하는 정제 가스 유량 조정 공정, 또는 상기 정제 가스의 유량을 측정하는 정제 가스 유량 측정 공정을 포함하고 있어도 된다.
이 구성에 의하면, 회수 용기를 구비함으로써 배기 가스를 저류하여 일정량에 도달하면, 제 1 압력 이상 (바람직하게는 제 1 압력을 초과하는) 의 일정압으로 승압시키고, 또한 배기 가스 유량 조정 공정에 의해서 일정 유량의 배기 가스를 후단의 제 1 불순물 제거 공정, 제 2 불순물 제거 공정으로 연속적으로 처리시킬 수 있기 때문에 제 1, 제 2 불순물의 제거 처리 성능을 확보할 수 있어, 제 1 희가스 및 네온 가스의 정제 가스 (리사이클 가스) 를 바람직하게 얻을 수 있다.
그리고, 승압 용기에 정제 가스를 저류하여 일정량에 도달하면, 정제 가스 압력 조정 공정에서 제 1 압력 (과 동일한 압력, 실질적으로 동일한 압력, 혹은, 보다 높은 압력) 으로 조정시키고, 또한 정제 가스 유량 조정 공정에 의해서 일정 유량의 정제 가스를 공급 라인으로 이송할 수 있기 때문에, 혼합 희가스와 정제 가스의 혼합을 정밀하게 제어할 수 있다. 따라서, 종래보다 간단한 구성으로 반도체 제조 장치 등의 제조 시스템에 있어서, 배기 가스로부터 제 1, 제 2 불순물을 분리하여, 리사이클 가스 (예를 들어 제 1 희가스 및 네온) 을 회수하고, 다시 제조 시스템에 공급할 수 있다.
제 4 발명의 리사이클 가스 회수 정제 방법은, 적어도 네온과 제 1 희가스를 함유하는 혼합 희가스가 제 1 압력으로 공급되는 공급 라인과, 당해 혼합 희가스를 이용하는 레이저 장치와, 적어도 당해 레이저 장치로부터 배출된 배출 가스가 배출되는 배출 라인을 갖는 제조 시스템으로부터 배출되는 배기 가스로부터 리사이클 가스를 회수 정제하는 리사이클 가스 회수 정제 방법이다.
상기 배출 라인은, 배출 가스를 대기압 이상이며 제 1 압력 이하인 제 2 압력으로 배출하는 배출 라인이어도 된다.
상기 리사이클 가스 회수 정제 방법은,
상기 배기 가스가 흐르는 배출 라인의 상기 배기 가스 중의 상기 불순물의 농도를 측정하는 불순물 농도 검지 공정과,
상기 불순물 농도 검지 공정에서 측정된 결과에 기초하여, 외기로 배출하는 제 1 처리와, 제거 처리를 실행하는 제 2 처리와, 불순물 제거 장치의 후단에 접속되는 리사이클 가스 회수 정제 시스템으로 상기 배기 가스를 이송하는 제 3 처리 중 어느 것을 선택하는 처리 선택 공정과,
상기 제 1 처리가 선택된 경우에 방출 라인으로 상기 배기 가스를 방출하고, 상기 제 2 처리가 선택된 경우에 제거 처리 라인으로 상기 배기 가스를 보내고, 상기 제 3 처리가 선택된 경우에 바이패스 라인으로 상기 배기 가스를 보내도록, 밸브의 개폐를 제어하는 밸브 제어 공정과,
상기 배기 가스로부터 제 1 불순물을 제거하는 제 1 불순물 제거 공정과,
상기 제 1 불순물 제거 공정에 있어서의 상기 제 1 불순물 제거 후의 배기 가스로부터 제 2 불순물을 제거하는 제 2 불순물 제거 공정의 복수의 공정 중, 하나 또는 둘 이상의 공정을 포함하고 있어도 된다.
상기 리사이클 가스 회수 정제 방법은,
상기 배출 라인으로부터 분기되어 연장되는 배기 가스 경로에 배치되는 상기 배기 가스를 회수 용기에 저류하는 제 1 회수 공정과,
상기 회수 용기로부터 내보내지는 상기 배기 가스의 압력을 제 3 압력으로 승압하는 승압 공정을 포함하고 있어도 된다.
상기 리사이클 가스 회수 정제 방법은,
상기 승압 공정에서 승압된 상기 배기 가스를 승압 용기에 저류하는 제 2 회수 공정과,
상기 승압 용기로부터 내보내지는 상기 배기 가스의 유량을 조정하는 배기 가스 유량 조정 공정을 포함하고 있어도 된다.
상기 리사이클 가스 회수 정제 방법은,
상기 제 2 불순물 제거 공정의 처리가 실시된 정제 가스의 압력을 상기 제 1 압력 (과 동일한 압력, 실질적으로 동일한 압력, 혹은, 보다 높은 압력) 으로 조정하는 정제 가스 압력 조정 공정을 포함하고 있어도 된다. 또, 상기 정제 가스 압력 조정 공정 전에, 상기 승압 용기로부터 내보내지는 상기 정제 가스의 유량을 측정하는 정제 가스 유량 측정 공정 또는 상기 정제 가스의 유량을 조정하는 정제 가스 유량 조정 공정을 포함하고 있어도 된다.
상기 리사이클 가스 회수 정제 방법은,
상기 정제 가스 압력 조정 공정에서 압력 조정된 상기 정제 가스로서, 상기 제조 시스템의 상기 공급 라인으로 공급되는 상기 정제 가스의 유량을 조정하는 정제 가스 유량 조정 공정, 또는 상기 정제 가스의 유량을 측정하는 정제 가스 유량 측정 공정을 포함하고 있어도 된다.
이 구성에 의하면, 회수 용기를 구비함으로써 배기 가스를 저류하여 일정량에 도달하면, 콤프레서에 의해 제 1 압력 이상 (바람직하게는 제 1 압력을 초과하는) 의 일정압으로 승압시킨 후에 승압 용기에 저류시켜 두고, 배기 가스 유량 조정 공정에 의해서 일정 유량의 배기 가스를 후단의 제 1 불순물 제거 공정, 제 2 불순물 제거 공정으로 연속적으로 처리시킬 수 있기 때문에 제 1, 제 2 불순물의 제거 처리 성능을 확보할 수 있어, 제 1 희가스 및 네온 가스의 정제 가스 (리사이클 가스) 를 바람직하게 얻을 수 있다.
그리고, 제 2 불순물 제거 공정의 후단에서 제 1 압력 (과 동일한 압력, 실질적으로 동일한 압력, 혹은, 보다 높은 압력) 으로 조정시키고, 또한 정제 가스 유량 조정 공정에 의해서 일정 유량의 정제 가스를 공급 라인으로 이송할 수 있기 때문에, 혼합 희가스와 정제 가스의 혼합을 정밀하게 제어할 수 있다. 따라서, 종래보다 간단한 구성으로 반도체 제조 장치 등의 제조 시스템에 접속하고, 배기 가스로부터 제 1, 제 2 불순물을 분리하여, 리사이클 가스 (예를 들어 제 1 희가스 및 네온) 를 회수하고, 다시 제조 시스템에 공급할 수 있다.
상기 제 4 발명의 리사이클 가스 회수 정제 방법에 있어서, 상기 제 2 회수 공정은, 상기 승압 공정의 승압 처리의 직후에 승압된 상기 배기 가스를 승압 용기에 저류하는 것이 바람직하다. 승압 처리된 배기 가스가 승압 용기에 저류되기까지의 시간이 5 분 이내, 바람직하게는 3 분 이내, 보다 바람직하게는 1 분 이내이다.
상기 제 3, 제 4 발명의 리사이클 가스 회수 정제 방법의 일 실시형태로서, 상기 제 2 불순물 제거 공정을 거친 정제 가스를 벤트 경로로부터 대기 중으로 배출하는 배출 공정을 추가로 포함한다.
상기 제 3, 제 4 발명의 리사이클 가스 회수 정제 방법의 일 실시형태로서, 상기 제 1 희가스가 아르곤 (Ar) 이고, 또한 제 2 희가스로서 크세논 (Xe) 을 함유하고,
상기 제 1 불순물 제거 공정과 상기 제 2 불순물 제거 공정의 사이에, 상기 크세논을 제거하는 크세논 제거 공정과,
상기 정제 가스 유량 조정 공정 후의 정제 가스 경로에, 네온과 크세논의 보조 희가스를 공급하는 보조 희가스 공급 공정을 추가로 포함한다.
상기 제 3, 제 4 발명의 리사이클 가스 회수 정제 방법의 일 실시형태로서, 네온과 크세논을 함유하는 보조 희가스의 압력을 상기 제 1 압력 (과 동일한 압력, 실질적으로 동일한 압력, 혹은, 보다 높은 압력) 으로 조정하는 보조 희가스 압력 조정 공정과,
상기 보조 희가스의 공급량을 제어하는 보조 희가스 유량 조정 공정을 추가로 포함한다.
상기 제 3, 제 4 발명의 리사이클 가스 회수 정제 방법의 일 실시형태로서, 상기 승압 공정과 상기 배기 가스 유량 조정 공정의 사이에서, 상기 배기 가스의 온도를 저하시키는 열교환 공정을 추가로 포함한다.
도 1 은 실시형태 1 의 제조 시스템 및 리사이클 가스 회수 정제 시스템의 구성예를 나타내는 도면이다.
도 2 는 실시형태 2 의 제조 시스템 및 리사이클 가스 회수 정제 시스템의 구성예를 나타내는 도면이다.
(리사이클 가스 회수 정제 시스템)
실시형태 1 의 리사이클 가스 회수 정제 시스템 (2) 에 관해서 도 1 을 사용하여 설명한다. 리사이클 가스 회수 정제 시스템 (2) 은, 불순물 제거 장치 (200) 를 구비하고, 이 불순물 제거 장치 (200) 를 제조 시스템 (1) 의 후단에 배치시킨다. 본 실시형태에 있어서, 제조 시스템 (1) 은, 엑시머 레이저 발진기를 갖고, 크세논, 아르곤을 함유하는 분위기 가스가 네온 가스인 혼합 희가스를 이용한다. 본 실시형태에 있어서, 혼합 희가스로는, 예를 들어, 네온이 주요 성분으로서, 전량에 대하여 크세논 5 ∼ 50 ppm, 아르곤 3.0 ∼ 4.0 ％ 이다 (불순물이 함유되어 있는 경우도 있다). 본 실시형태에 있어서, 리사이클 가스로서 회수하는 것은, 제 1 희가스 함유의 주성분 네온 가스이다.
공급 용기 (10) 로부터 혼합 희가스가 공급 라인 (L1) 을 통하여 제조 시스템 (1) 의 반도체 제조 장치로 제 1 압력으로 공급된다. 공급 라인 (L1) 에는 공급 밸브 (11), 슬루스 밸브 (11a) (있어도 되고 없어도 된다), 혼합 희가스 유량 조정부 (12), 공급용 슬루스 밸브 (13) 가 이 순서대로 배치된다. 혼합 희가스 유량 조정부 (12) 는, 가스 유량계와, 가스 유량 조정 밸브를 갖고, 가스 유량계의 측정치에 따라서 밸브를 조정하여 가스 유량을 제어한다. 제조 시스템측의 제어부가, 예를 들어, 후술하는 정제 가스 (리사이클 가스) 만을 반도체 제조 장치로 공급할 때에, 공급 밸브 (11) 및/또는 공급용 슬루스 밸브 (11a) 를 닫도록 제어한다. 제 1 압력은, 제조 시스템 (1) 의 사양에 따라서 설정되고, 예를 들어 500 KPa 내지 700 KPa 이다. 후술하는 정제 가스 경로 (L5) 는, 혼합 희가스 유량 조정부 (12) 및 공급용 슬루스 밸브 (13) 보다 공급 라인 상류측, 예를 들어 혼합 희가스 유량 조정부 (12) 와 공급용 슬루스 밸브 (11a) 의 사이에 접속된다.
또한, 할로겐을 공급하기 위한 할로겐 공급 라인 (도시 생략) 이 공급 라인 (L1) 에 접속되도록 형성되어 있다. 또한, 공급 용기 (10) 내의 혼합 희가스의 압력이 제 1 압력보다 큰 경우에, 혼합 희가스 유량 조정부 (12) 보다 상류측에 배치된 혼합 희가스 감압 밸브 (도시 생략) 에 의해 혼합 희가스의 압력을 제 1 압력으로 감압한다.
반도체 제조 장치로부터 배출되는 배기 가스는, 대기압 이상이며 상기 제 1 압력 이하인 제 2 압력으로 배출된다. 이 제 2 압력도 제조 시스템의 사양에 따라서 설정된다. 제 2 압력으로는, 예를 들어 50 ∼ 100 KPa 이다. 배출되는 배기 가스에는, 불순물이 섞여 있다. 불순물로는, 예를 들어, 질소, 산소, 일산화탄소, 이산화탄소, 물, CF4, He, CH4 등을 들 수 있다.
배기 가스는, 반도체 제조 장치와 접속된 배출 라인 (L2) 을 통하여 배출된다. 배출 라인 (L2) 에는, 불순물 제거 장치 (200) 와, 버퍼 용기 (14) 가 배치되고, 버퍼 용기 (14) 에 일정량이 되도록 배기 가스를 저류한다. 버퍼 용기 (14) 를 설치함으로써, 후단의 회수 용기 (22) 로 소정 용량의 배기 가스를 연속적으로 이송할 수 있다.
(불순물 제거 장치)
불순물 제거 장치 (200) 에 대해서 설명한다.
배출 라인 (L2) 에 버퍼 탱크 (210) 가 배치되고, 버퍼 탱크 (210) 에 불순물 농도 검지부 (211) 가 형성되어 있다. 이 버퍼 탱크 (210) 로 배기 가스가 흘러 들어와, 불순물 농도 검지부 (211) 가 배기 가스 중의 불순물의 농도를 측정한다. 배기 가스는 네온을 주성분으로 하고, 아르곤, 크립톤을 함유하며, 불순물로서 5 ％ 이하의 헬륨, CF4, N2, 그 밖의 불순물을 함유하는 경우도 있다. 불순물 농도 검지부 (211) 로는, 예를 들어, 가스 크로마토그래피, 열전도식 농도 센서, 반도체식 농도 센서 등을 사용할 수 있다.
버퍼 탱크 (210) 로부터 배기 가스를 외기로 방출하기 위한 방출 라인 (L20) 이 형성되어 있다. 방출 라인 (L20) 은, 배관, 외기 배출용의 벤트 장치, 자동 개폐 밸브 (221) 로 구성되어 있다.
또한, 버퍼 탱크 (210) 의 하류에 있어서, 배출 라인 (L2) 은 제거 처리 라인 (L30) 과 바이패스 라인 (L40) 으로 분기된다. 제거 처리 라인 (L30) 은, 배기 가스로부터 불순물을 제거하며, 또한 불순물 제거 장치의 후단에 접속되는 리사이클 가스 회수 정제 시스템 (2) 으로 상기 배기 가스를 보내기 위한 라인이다.
제거 처리 라인 (L30) 은, 자동 개폐 밸브 (231) 와, 배기 가스 중의 불순물을 플라즈마 분해에 의해 다른 물질로 변환하는 무성 방전 장치 (232) 와, 무성 방전 장치 (232) 에 의해서 변환된 물질을 금속계 반응제와 반응시켜 배기 가스로부터 제거하는 게터 (233) 와, 배관으로 구성되어 있다.
무성 방전 장치 (232) 는, 배기 가스 중의 CF4 를 F2, 그 밖의 불소 화합물로 분해한다. 그리고, 이들 물질은 게터 (233) 에 도입되어, 게터 (233) 에 충전된 금속계 반응제와 반응하여 흡착됨으로써 제거된다. 게터 (233) 에 의해 흡착 제거되지 않은 불순물의 일부는, 리사이클 가스 회수 정제 시스템 (2) 내의 불순물 제거부에 있어서 제거된다. 별도 실시형태로서, 금속계 반응제 대신에 가스 흡수계 반응제를 사용해도 된다.
바이패스 라인 (L40) 은, 제거 처리를 실시하지 않고, 불순물 제거 장치 (200) 의 후단에 접속되는 리사이클 가스 회수 정제 시스템 (2) 으로 배기 가스를 그대로 보내기 위한 라인이다. 바이패스 라인 (L40) 은, 자동 개폐 밸브 (241) 와 배관으로 구성되어 있다.
처리 선택부 (250) 는, 불순물 농도 검지부 (211) 에서 측정된 결과에 기초하여, 외기로 배출하는 제 1 처리와, 제거 처리를 실행하는 제 2 처리와, 불순물 제거 장치 (200) 의 후단에 접속되는 리사이클 가스 회수 정제 시스템 (2) 으로 배기 가스를 이송하는 제 3 처리 중 어느 것을 선택한다.
밸브 제어부 (251) 는, 처리 선택부 (250) 의 판단에 의해서 제 1 처리가 선택된 경우에, 다른 자동 개폐 밸브 (231, 241) 를 닫고, 자동 개폐 밸브 (221) 를 여는 제어를 실시하여, 방출 라인 (L20) 으로 배기 가스를 방출시킨다. 밸브 제어부 (251) 는, 처리 선택부 (250) 의 판단에 의해서 제 2 처리가 선택된 경우에, 다른 자동 개폐 밸브 (221, 241) 를 닫고, 자동 개폐 밸브 (231) 를 여는 제어를 실시하여, 제거 처리 라인 (L30) 으로 배기 가스를 보낸다. 밸브 제어부 (251) 는, 처리 선택부 (250) 의 판단에 의해서 제 3 처리가 선택된 경우에, 다른 자동 개폐 밸브 (221, 231) 를 닫고, 자동 개폐 밸브 (241) 를 여는 제어를 실시하여, 바이패스 라인 (L40) 으로 배기 가스를 보낸다. 도 1 에 있어서, 처리 선택부 (250) 및 밸브 제어부 (251) 는 불순물 제거 장치 (200) 의 일부를 구성하지만, 이것에 제한되지 않고, 주제어부 (60) 의 일부로서 구성되어 있어도 된다.
제거 처리 라인 (L30) 에 유량 측정부 (212) 가 형성되어 있다. 유량 측정부 (212) 로는, 매스 플로미터를 사용할 수 있다. 교환 시기 판단부 (252) 는, 유량 측정부 (212) 의 측정치와 불순물 농도 검지부 (211) 의 측정치에 기초하여, 불순물의 양을 산출하고, 게터 (233) 의 금속계 반응제의 교환 시기를 구한다. 구해진 교환 시기는, 입출력 인터페이스 등에 출력되어, 오퍼레이터에게 알릴 수 있다.
또한, 별도 실시형태로서, 버퍼 탱크 (210) 의 하류의 배출 라인 (L2) (또한 제거 처리 라인 (L30) 과 바이패스 라인 (L40) 의 분기보다 상류의 배출 라인 (L2)) 에, 유량 측정부 (212) 를 형성해도 된다. 이 경우에는, 제거 처리 라인 (L30) 과 바이패스 라인 (L40) 에 흐르는 배기 가스의 유량을 각각 측정할 수 있다.
본 실시형태에 있어서의 처리 선택의 판단은 이하와 같다.
불순물 농도 검지부 (211) 는 배기 가스 중의 CF4 의 농도를 측정한다. 이 경우에 있어서, CF4 의 농도가 제 1 임계치 (예를 들어 100 ppm) 이상인 경우에 처리 선택부 (250) 가 제 1 처리를 선택하고, CF4 의 농도가 제 1 임계치보다 작은 제 2 임계치 (예를 들어 10 ppm) 보다 크며 또한 제 1 임계치 미만인 경우에 처리 선택부 (250) 가 제 2 처리를 선택하고, CF4 의 농도가 제 2 임계치 미만인 경우에 처리 선택부 (250) 가 제 3 처리를 선택한다.
또한, 별도의 실시형태로서, 불순물 농도 검지부 (211) 가 배기 가스 중의 CF4, N2 및 He 의 농도를 측정한다. 이 경우에 있어서,
(a) He 농도가 제 3 임계치 (예를 들어 1.0 ％) 이상이고,
(b) CF4 혹은 N2 중 어느 것이 상기 제 1 임계치 (예를 들어 100 ppm) 이상이거나, 또는,
(c) He 농도가 제 3 임계치 미만으로서, CF4 혹은 N2 중 어느 것이 상기 제 2 임계치 (예를 들어 10 ppm) 이상 제 1 임계치 미만이며, 또한 농도의 대소 관계가 N2 ＞ (1/2)×CF4 인 경우에, 처리 선택부 (250) 가 제 1 처리를 선택하고,
(d) He 농도가 제 3 임계치 미만인 경우로서, N2 혹은 CF4 의 농도가 상기 제 2 임계치 이상 상기 제 1 임계치 미만, 또한 농도의 대소 관계가 N2 ＜ (1/2)×CF4 인 경우에, 처리 선택부 (250) 가 제 2 처리를 선택하고,
(e) He 농도가 제 3 임계치 미만인 경우로서, N2 혹은 CF4 의 농도가 상기 제 2 임계치 미만인 경우에, 처리 선택부 (250) 가 제 3 처리를 선택한다.
또, 상기 금속계 반응제에 한정되지 않고, 가스 흡수계 반응제를 대신해서 사용할 수도 있다.
처리 선택부 (250), 밸브 제어부 (251), 교환 시기 판단부 (252) 는, CPU (또는 MPU) 등의 하드웨어, 회로, 펌웨어, 소프트웨어 프로그램을 기억하는 메모리 등을 갖고, 소프트웨어와의 협동에 의해 동작하는 구성이어도 된다.
리사이클 가스 회수 정제 시스템 (2) 의 설명으로 되돌아간다.
배출 라인 (L2) 의 버퍼 용기 (14) 로부터 후단의 회수 용기 (22) 로 보내지 않는 경우에, 제 1 슬루스 밸브 (30) 을 닫아 두고, 예비 벤트 경로 (L21) 에 배치된 예비 벤트 밸브 (15) 를 열어 배기 가스를 대기 중으로 배출할 수 있다. 제조 시스템측의 제어부 (141) 가, 버퍼 용기 (14) 에 배치된 저류 용량을 검출하는 검지부의 검지에 기초하여 예비 벤트 밸브 (15) 를 열도록 제어한다.
배기 가스 경로 (L3) 는, 예비 벤트 밸브 (15) 의 상류측에서 배출 라인 (L2) 으로부터 분기된다. 배기 가스 경로 (L3) 에는, 제 1 슬루스 밸브 (30),배압 밸브 (백 프레셔 레귤레이터 ; 21), 제 2 슬루스 밸브 (31), 회수 용기 (22) 가 이 순서대로 배치된다. 예비 벤트 밸브 (15) 를 닫아 두고, 제 1 슬루스 밸브 (30), 배압 밸브 (백 프레셔 레귤레이터 ; 21), 제 2 슬루스 밸브 (31) 를 열어 배기 가스를 회수 용기 (22) 에 저류시킨다. 밸브 제어부 (61) 는, 제 1 슬루스 밸브 (30), 배압 밸브 (백 프레셔 레귤레이터 ; 21), 제 2 슬루스 밸브 (31) 의 밸브의 개폐를 제어한다.
회수 용기 (22) 보다 하류측의 배기 가스 경로 (L3) 에는, 콤프레서 (23), 열교환기 (50), 제 3 슬루스 밸브 (32), 배기 가스 유량 조정부 (24) 가 이 순서대로 배치된다. 콤프레서 (23) 보다 상류측에 안전 밸브 (51) 가 형성되어 있어도 된다. 또, 배기 가스 유량 조정부 (24) 를 대신하여, 배기 가스의 유량을 측정하는 가스 유량계를 형성하고 있어도 된다.
콤프레서 (23) 는, 회수 용기 (22) 로부터 내보내지는 배기 가스의 압력을 제 3 압력으로 승압한다. 제 3 압력은, 예를 들어, 제 1 압력보다 50 KPa ∼ 150 KPa 정도 높은 압력이다. 압력 제어부 (62) 는, 콤프레서 (23) 에 장착된 압력계 또는 콤프레서 (23) 보다 하류에 배치된 압력계의 측정치에 기초하여 배기 가스의 압력을 제어한다.
열교환기 (50) 는, 배기 가스의 온도를 소정 온도로 저하시킨다. 콤프레서 (23) 에 의해 승압됨과 동시에 상승한 배기 가스 온도 (예를 들어, 60 ∼ 80 ℃) 를 소정 온도 (예를 들어 15 ∼ 35 ℃) 로 저하시킬 수 있어, 예를 들어, 후단의 각종 제거부에 있어서의 제거 작용에 적합한 온도 범위까지 배기 가스 온도를 저하시킨다. 가스 온도 제어부 (63) 는, 열교환기 (50) 에 장착된 가스 온도 측정기 또는 열교환기 (50) 보다 하류에 배치된 가스 온도 측정기의 측정치에 기초하여 배기 가스의 온도를 제어한다. 밸브 제어부 (61) 는, 제 3 슬루스 밸브 (32) 의 밸브의 개폐를 제어한다.
배기 가스 유량 조정부 (24) 는, 후단의 산소 제거부 (81) 로 이송되는 배기 가스의 유량을 조정한다. 배기 가스 유량 조정부 (24) 는, 가스 유량계와, 가스 유량 조정 밸브를 갖고, 배기 가스 유량 제어부 (64) 가, 가스 유량계의 측정치에 따라서, 가스 유량 조정 밸브를 조정하여, 배기 가스의 유량을 제어한다.
배기 가스 유량 조정부 (24) 보다 하류측의 배기 가스 경로 (L4) 에는, 산소 제거부 (81), 크세논 제거부 (82), 불순물 제거부 (83) 가 이 순서대로 배치된다. 배기 가스 유량 조정부 (24) 는, 배기 가스 유량을 측정하는 유량계의 기능만을 실행해도 된다.
산소 제거부 (81) 는, 배기 가스로부터 산소를 제거하는, 산화망간 반응제가 충전된 탈산소 장치이다. 산화망간 반응제로는, 일산화망간 MnO 등의 반응제, 이산화망간 MnO2 의 반응제를 들 수 있다. 산소 제거부 (81) 의 상류측 및 하류측의 각각에 입구 밸브 (33), 출구 밸브 (34) 가 배치되고, 입구 밸브 (33) 의 상류측에서부터 분기되어 출구 밸브 (34) 의 하류측에서 배기 가스 경로 (L4) 에 합류하는 제 1 바이패스 라인 (B1) 이 형성된다. 제 1 바이패스 라인 (B1) 에 제 1 바이패스 밸브 (35) 가 배치된다. 산소 제거부 (81) 를 사용하지 않는 경우에, 입구 밸브 (33) 및 출구 밸브 (34) 를 닫고, 제 1 바이패스 라인 (B1) 을 연다. 밸브 제어부 (61) 는, 입구 밸브 (33), 출구 밸브 (34), 제 1 바이패스 밸브 (35) 의 밸브의 개폐를 제어한다.
크세논 제거부 (82) 는, 크세논을 제거하는, 활성탄이 충전된 탈크세논 장치이다. 크세논 제거부 (82) 의 상류측 및 하류측의 각각에 입구 밸브 (36), 출구 밸브 (37) 가 배치되고, 입구 밸브 (36) 의 상류측에서부터 분기되어 출구 밸브 (37) 의 하류측에서 배기 가스 경로 (L4) 에 합류하는 제 2 바이패스 라인 (B2) 이 형성된다. 제 2 바이패스 라인 (B2) 에 제 2 바이패스 밸브 (38) 가 배치된다. 크세논 제거부 (82) 를 사용하지 않는 경우에, 입구 밸브 (36) 및 출구 밸브 (37) 를 닫고, 제 2 바이패스 라인 (B2) 을 연다. 밸브 제어부 (61) 는, 입구 밸브 (36), 출구 밸브 (37), 제 2 바이패스 밸브 (38) 의 밸브의 개폐를 제어한다.
불순물 제거부 (83) 는, 산소, 크세논 이외의 불순물 (예를 들어, 질소, 일산화탄소, 이산화탄소, 물, CF4, CH4) 을 제거하는, 화학 흡착제가 충전된 게터이다. 불순물 제거부 (83) 의 상류측 및 하류측의 각각에 입구 밸브 (39), 출구 밸브 (40) 가 배치되고, 입구 밸브 (39) 의 상류측에서부터 분기되어 출구 밸브 (40) 의 하류측에서 정제 가스 경로 (L5) 에 합류하는 제 3 바이패스 라인 (B3) 이 형성된다. 제 3 바이패스 라인 (B3) 에 제 3 바이패스 밸브 (41) 가 배치된다. 불순물 제거부 (83) 를 사용하지 않는 경우에, 입구 밸브 (39) 및 출구 밸브 (40) 를 닫고, 제 3 바이패스 라인 (B3) 을 연다. 밸브 제어부 (61) 는, 입구 밸브 (39), 출구 밸브 (40), 제 3 바이패스 밸브 (41) 의 밸브의 개폐를 제어한다.
불순물 제거부 (83) 를 통과한 가스는, 산소, 크세논, 불순물이 제거된 정제 가스 (제 1 희가스 함유의 주성분 네온 가스) 이다. 정제 가스는 정제 가스 경로 (L5) 를 통하여 공급 라인 (L1) 으로 공급된다. 후술하는 승압 용기 (25) 로 보내지 않는 경우에, 제 4 슬루스 밸브 (42) 를 닫고, 정제 가스 벤트 경로 (L51) 에 배치된 벤트 밸브 (43) 를 열어 정제 가스를 대기 중으로 배출할 수 있다. 예를 들어, 밸브 제어부 (61) 가, 승압 용기 (25) 에 배치된 저류 용량을 검출하는 검지부의 검지에 기초하여, 제 4 슬루스 밸브 (42) 를 닫고, 벤트 밸브 (43) 를 열도록 제어한다.
정제 가스 경로 (L5) 에는, 제 4 슬루스 밸브 (42), 승압 용기 (25), 제 5 슬루스 밸브 (44), 감압 밸브 (52) (정제 가스 압력 조정부에 상당한다), 정제 가스 유량 조정부 (26), 제 6 슬루스 밸브 (45), 제 7 슬루스 밸브 (46), 리사이클 가스 탱크 (28), 제 9 슬루스 밸브 (48) 가 이 순서대로 배치된다.
승압 용기 (25) 는, 정제 가스를 저류한다. 정제 가스를 소정량까지 저류시켜 두고, 소정량의 정제 가스를 일괄하여 공급 라인 (L1) 으로 이송하도록 할 수 있다.
압력 제어부 (65) 는, 정제 가스 경로 (L5) 의 하류측에 배치되는 압력계 또는 감압 밸브 (52) 에 장착된 압력계의 측정치에 기초하여, 감압 밸브 (52) 을 제어하여, 정제 가스의 압력을 제어한다. 승압 용기 (25) 의 정제 가스는 제 3 압력의 가스이기 때문에, 공급 라인 (L1) 의 공급 가스와 동일한 압력 (제 1 압력) 까지 감압할 필요가 있다.
정제 가스 유량 조정부 (26) 는, 가스 유량계와, 가스 유량 조정 밸브를 갖고, 정제 가스 제어부 (66) 가, 가스 유량계의 측정치에 따라서, 가스 유량 조정 밸브를 조정하여, 정제 가스의 유량을 제어한다. 이로써, 공급 라인 (L1) 으로 이송되는 정제 가스의 공급량을 일정하게 제어할 수 있다. 정제 가스 유량 조정부 (26) 는, 가스 유량계의 기능만을 실행해도 된다.
제 6 슬루스 밸브 (45) 의 하류측의 정제 가스 경로 (L5) 에 합류하는 보조 희가스 공급 경로 (L6) 가 형성된다. 보조 희가스 공급 경로 (L6) 에는, 네온과 크세논의 보조 희가스가 충전된 보조 용기 (71), 공급 밸브 (53), 보조 희가스 감압 밸브 (보조 희가스 압력 조정부에 상당한다) (54), 보조 희가스 유량 조정부 (72), 제 8 슬루스 밸브 (47) 가 이 순서대로 배치된다.
보조 희가스는, 주성분이 네온이고, 크세논 함유량이 총량에 대하여 일정비 (예를 들어 10 ％) 이다. 단, 보조 희가스에는 미량의 불순물이 함유되어 있어도 된다.
압력 제어부 (65) 는, 보조 희가스 공급 경로 (L6) 의 하류측에 배치되는 압력계 또는 감압 밸브 (54) 에 장착된 압력계의 측정치에 기초하여, 보조 희가스 감압 밸브 (54) 을 제어하여, 보조 희가스의 압력을 제어한다. 보조 용기 (71) 내의 보조 희가스의 압력이 제 1 압력보다 큰 경우에, 제 1 압력이 되도록 감압된다.
상기 보조 희가스 유량 조정부 (72) 는, 가스 유량계와, 가스 유량 조정 밸브를 갖고, 정제 가스 제어부 (66) 가, 가스 유량계의 측정치에 따라서, 가스 유량 조정 밸브를 조정하여, 보조 희가스의 유량을 제어한다. 정제 가스 제어부 (66) 는, 혼합 희가스 (아르곤, 크세논, 네온) 와 동일 배합량의 크세논 함유 가스 (주성분 네온) 가 되도록, 보조 희가스의 유량과 정제 가스의 유량을 제어한다.
본 실시형태에 있어서, 정제 가스 경로 (L5) 에, 정제 가스 및 보조 희가스로 이루어지는 리사이클 가스를 저류하는 리사이클 가스 탱크 (28) 와, 그 입구측의 제 7 슬루스 밸브 (46) 과, 그 출구측의 제 9 슬루스 밸브 (48) 가 형성되어 있다. 정제 가스와 보조 희가스가 리사이클 가스 탱크 (28) 내에서 혼합되어, 일정 농도로 안정된다. 공급 라인 (L1) 으로 리사이클 가스를 도입함에 있어서, 탱크에 저장해 둠으로써, 도입량을 컨트롤할 수 있다. 밸브 제어부 (61) 는, 제 7 슬루스 밸브 (46) 와, 제 9 슬루스 밸브 (48) 등 (필요에 따라 다른 밸브도) 밸브 개폐를 컨트롤한다.
또, 별도 실시형태로서, 정제 가스와 보조 희가스는, 정제 가스 경로 (L5) 의 배관 내에서 혼합되어 공급 라인 (L1) 로 이송되어도 된다. 밸브 제어부 (61) 는, 공급 밸브 (53), 제 8 슬루스 밸브 (47) 의 밸브의 개폐를 제어한다.
또한, 리사이클 가스 탱크 (28) 를 생략한 구성이어도 된다.
제어부 (60) 는, CPU (또는 MPU) 등의 하드웨어, 회로, 펌웨어, 소프트웨어 프로그램을 기억하는 메모리 등을 갖고, 소프트웨어와의 협동에 의해 동작하는 구성이어도 된다. 제어부 (60) 는, 부호 61 ∼ 66 의 각 제어부의 기능을 갖는다.
(실시형태 2)
실시형태 2 의 리사이클 가스 회수 정제 시스템에 관해서 도 2 를 참조하면서 설명한다. 실시형태 1 과 동일한 부호는 동일한 기능을 갖고 있지만, 실시형태 2 에서는, 승압 용기 (22) 가 콤프레서 (23) 의 후단에 배치되는 구성이다. 실시형태 2 의 불순물 제거 장치 (200) 는 실시형태 1 과 동일한 구성이다.
승압 용기 (25) 는, 콤프레서 (23) 보다 배기 가스 경로 하류측 직근에 배치되고, 콤프레서 (23) 에 의해 승압된 배기 가스를 저류한다. 배기 가스 유량 조정부 (24) 는, 승압 용기 (25) 보다 배기 가스 경로 하류측에 배치되고, 배기 가스 경로 하류로 보내지는 배기 가스의 유량을 조정한다. 감압 밸브 (52) 는, 불순물 제거부 (83) 보다 정제 가스 경로 하류측에 배치되고, 불순물 제거부 (83) 로부터 내보내는 정제 가스의 압력을 제 1 압력으로 감압한다.
(별도 실시형태)
실시형태 1, 2 에 있어서, 크세논 함유 혼합 희가스에 대해서 설명하였지만, 이것에 제한되지 않고, 크세논을 함유하지 않은 혼합 희가스 (예를 들어 ArㆍNe 가스, KrㆍNe 가스) 의 배기 가스인 경우에는, 크세논 제거부 (82), 보조 희가스 경로 (L6), 보조 용기 (71), 공급 밸브 (53), 보조 희가스 감압 밸브 (54), 보조 희가스 유량 조정부 (72), 제 8 슬루스 밸브 (47) 는 불필요하며, 제 2 바이패스 라인 (B2) 를 사용하고, 제 8 슬루스 밸브 (47) 등을 닫음으로써, 정제 처리시에는 기능하지 않도록 구성할 수 있다.
실시형태 1, 2 에 있어서, 크세논 제거부 (82) 는 하나의 구성이지만, 2 개의 크세논 제거부를 갖고, 그들이 병렬로 배치되어, 일방에서 제거 처리를 실시하고, 타방에서 재생 처리를 실시하는 구성이어도 된다.
실시형태 1, 2 에 있어서, 열교환기 (50) 를 구비하고 있었지만, 열교환기 (50) 를 구비하고 있지 않아도 된다.
실시형태 1, 2 에 있어서, 공급 라인 (L1) 에 배치된 혼합 희가스 유량 조정부 (12), 공급용 슬루스 밸브 (13) 는, 제 1 희가스 및 네온 회수 정제 시스템 (2) 의 일부를 구성하고 있어도 된다. 이러한 경우에 있어서, 제어부 (60) 가 혼합 희가스 유량 조정부 (12), 공급용 슬루스 밸브 (13) 를 제어하는 구성이다.
실시형태 1, 2 에 있어서, 배출 라인 (L2) 에 배치된 버퍼 용기 (14), 예비 벤트 밸브 (15) 는, 리사이클 가스 회수 정제 시스템 (2) 의 일부를 구성하고 있어도 된다. 이러한 경우에 있어서, 제어부 (60) 가 버퍼 용기 (14), 예비 벤트 밸브 (15) 를 제어하는 구성이다.
실시형태 1, 2 에 있어서, 감압 밸브 (52) 대신에, 압력계뿐인 구성이어도 된다.
실시형태 1, 2 에 있어서, 정제 가스 유량 조정부 (26) 가, 가스 유량계여도 된다. 감압 밸브 (52) 가, 정제 가스 유량 조정부 (26) 또는 가스 유량계보다 정제 가스 경로의 하류측에 설치되어 있어도 된다.
(리사이클 가스 회수 정제 방법)
본 실시형태는, 적어도 네온과 제 1 희가스를 함유하는 혼합 희가스를 제 1 압력으로 공급하는 공급 라인과, 당해 혼합 희가스를 이용하는 레이저 장치와, 적어도 당해 레이저 장치로부터 배출되는 배출 가스를 대기압 이상이며 당해 제 1 압력 이하인 제 2 압력으로 배출하는 배출 라인을 갖는 제조 시스템으로부터 배출되는 배기 가스로부터 제 1 희가스 및 네온을 회수 정제하는 리사이클 가스 회수 정제 방법이다.
제 1 리사이클 가스 회수 정제 방법은,
상기 배기 가스가 흐르는 배출 라인의 상기 배기 가스 중의 상기 불순물의 농도를 측정하는 불순물 농도 검지 공정과,
상기 불순물 농도 검지 공정에서 측정된 결과에 기초하여, 외기로 배출하는 제 1 처리와, 제거 처리를 실행하는 제 2 처리와, 불순물 제거 장치의 후단에 접속되는 리사이클 가스 회수 정제 시스템으로 상기 배기 가스를 이송하는 제 3 처리 중 어느 것을 선택하는 처리 선택 공정과,
상기 제 1 처리가 선택된 경우에 방출 라인으로 상기 배기 가스를 방출하고, 상기 제 2 처리가 선택된 경우에 제거 처리 라인으로 상기 배기 가스를 보내고, 상기 제 3 처리가 선택된 경우에 바이패스 라인으로 상기 배기 가스를 보내도록, 밸브의 개폐를 제어하는 밸브 제어 공정과,
상기 배기 가스로부터 제 1 불순물을 제거하는 제 1 불순물 제거 공정과,
상기 제 1 불순물 제거 공정에 있어서의 상기 제 1 불순물 제거 후의 배기 가스로부터 제 2 불순물을 제거하는 제 2 불순물 제거 공정을 포함한다.
상기 리사이클 가스 회수 정제 방법은, 추가로,
상기 배출 라인으로부터 분기되어 연장되는 배기 가스 경로에 배치되는 상기 배기 가스를 회수 용기에 저류하는 제 1 회수 공정과,
상기 회수 용기로부터 내보내지는 상기 배기 가스의 압력을 제 3 압력으로 승압하는 승압 공정과,
상기 승압 공정에서 승압된 상기 배기 가스의 유량을 조정하는 배기 가스 유량 조정 공정을 포함하고 있어도 된다.
상기 리사이클 가스 회수 정제 방법은, 추가로,
상기 제 1 불순물 제거 공정 및 제 2 불순물 제거 공정의 각 처리가 실시된 정제 가스를 승압 용기에 저류하는 제 2 회수 공정을 포함하고 있어도 된다.
상기 리사이클 가스 회수 정제 방법은,
상기 승압 용기로부터 내보내지는 상기 정제 가스의 압력을 상기 제 1 압력 (과 동일한 압력, 실질적으로 동일한 압력, 혹은, 보다 높은 압력) 으로 조정하는 정제 가스 압력 조정 공정을 포함하고 있어도 된다. 또, 상기 정제 가스 압력 조정 공정 전에, 상기 승압 용기로부터 내보내지는 상기 정제 가스의 유량을 측정하는 정제 가스 유량 측정 공정 또는 상기 정제 가스의 유량을 조정하는 정제 가스 유량 조정 공정을 포함하고 있어도 된다.
상기 리사이클 가스 회수 정제 방법은,
상기 정제 가스 압력 조정 공정에서 압력 조정된 상기 정제 가스로서, 상기 제조 시스템의 상기 공급 라인으로 공급되는 상기 정제 가스의 유량을 조정하는 정제 가스 유량 조정 공정, 또는 상기 정제 가스의 유량을 측정하는 정제 가스 유량 측정 공정을 포함하고 있어도 된다.
제 2 리사이클 가스 회수 정제 방법은,
상기 배기 가스가 흐르는 배출 라인의 상기 배기 가스 중의 상기 불순물의 농도를 측정하는 불순물 농도 검지 공정과,
상기 불순물 농도 검지 공정에서 측정된 결과에 기초하여, 외기로 배출하는 제 1 처리와, 제거 처리를 실행하는 제 2 처리와, 불순물 제거 장치의 후단에 접속되는 리사이클 가스 회수 정제 시스템으로 상기 배기 가스를 이송하는 제 3 처리 중 어느 것을 선택하는 처리 선택 공정과,
상기 제 1 처리가 선택된 경우에 방출 라인으로 상기 배기 가스를 방출하고, 상기 제 2 처리가 선택된 경우에 제거 처리 라인으로 상기 배기 가스를 보내고, 상기 제 3 처리가 선택된 경우에 바이패스 라인으로 상기 배기 가스를 보내도록, 밸브의 개폐를 제어하는 밸브 제어 공정과,
상기 배기 가스로부터 제 1 불순물을 제거하는 제 1 불순물 제거 공정과,
상기 제 1 불순물 제거 공정에 있어서의 상기 제 1 불순물 제거 후의 배기 가스로부터 제 2 불순물을 제거하는 제 2 불순물 제거 공정을 포함한다.
상기 리사이클 가스 회수 정제 방법은, 추가로,
상기 배출 라인으로부터 분기되어 연장되는 배기 가스 경로에 배치되는 상기 배기 가스를 회수 용기에 저류하는 제 1 회수 공정과,
상기 회수 용기로부터 내보내지는 상기 배기 가스의 압력을 제 3 압력으로 승압하는 승압 공정을 포함하고 있어도 된다.
상기 리사이클 가스 회수 정제 방법은, 추가로,
상기 승압 공정에서 승압된 상기 배기 가스를 승압 용기에 저류하는 제 2 회수 공정과,
상기 승압 용기로부터 내보내지는 상기 배기 가스의 유량을 조정하는 배기 가스 유량 조정 공정을 포함하고 있어도 된다.
상기 리사이클 가스 회수 정제 방법은,
상기 제 2 불순물 제거 공정의 처리가 실시된 정제 가스의 압력을 상기 제 1 압력 (과 동일한 압력, 실질적으로 동일한 압력, 혹은, 보다 높은 압력) 으로 조정하는 정제 가스 압력 조정 공정을 포함하고 있어도 된다. 또, 상기 정제 가스 압력 조정 공정 전에, 상기 승압 용기로부터 내보내지는 상기 정제 가스의 유량을 측정하는 정제 가스 유량 측정 공정 또는 상기 정제 가스의 유량을 조정하는 정제 가스 유량 조정 공정을 포함하고 있어도 된다.
상기 리사이클 가스 회수 정제 방법은,
상기 정제 가스 압력 조정 공정에서 압력 조정된 상기 정제 가스로서, 상기 제조 시스템의 상기 공급 라인으로 공급되는 상기 정제 가스의 유량을 조정하는 정제 가스 유량 조정 공정, 또는 상기 정제 가스의 유량을 측정하는 정제 가스 유량 측정 공정을 포함하고 있어도 된다.
상기 실시형태로서, 상기 승압 공정과 상기 배기 가스 유량 조정 공정의 사이에서, 상기 배기 가스의 온도를 저하시키는 열교환 공정을 추가로 포함해도 된다.
상기 실시형태로서, 상기 제 2 불순물 제거 공정을 거친 정제 가스를 벤트 경로로부터 대기 중으로 배출하는 배출 공정을 추가로 포함해도 된다.
상기 실시형태로서, 상기 제 1 희가스가 아르곤 (Ar) 이고, 또한 제 2 희가스로서 크세논 (Xe) 을 함유하고, 상기 제 1 불순물 제거 공정과 상기 제 2 불순물 제거 공정의 사이에, 상기 크세논을 제거하는 크세논 제거 공정과, 상기 정제 가스 유량 조정 공정 후의 정제 가스 경로에, 네온과 크세논의 보조 희가스를 공급하는 보조 희가스 공급 공정을 추가로 포함해도 된다.
상기 실시형태로서, 상기 배출 라인에 배치되며, 또한 상기 제조 시스템으로부터 제 2 압력으로 배출되는 적어도 산소를 함유하는 배기 가스를 버퍼 용기에 저류하는 버퍼 공정과, 상기 버퍼 용기로부터 내보내지는 상기 배기 가스를 예비 벤트 경로로부터 대기 중으로 배출하는 예비 벤트 공정을, 추가로 포함해도 된다.
상기 실시형태로서, 상기 공급 라인에 배치되며, 또한 상기 혼합 희가스를 공급 용기에 저류하는 저류 공정과, 상기 공급 라인에 배치되며, 또한 상기 공급 용기로부터 내보내지는 혼합 희가스의 압력을 상기 제 1 압력으로 감압하는 감압 공정과, 상기 공급 라인에 배치되며, 또한 상기 공급 용기로부터 내보내지는 상기 혼합 희가스의 유량을 조정하는 혼합 희가스 유량 조정 공정을, 추가로 포함해도 된다.
1 : 반도체 제조 시스템
2 : 리사이클 가스 회수 정제 시스템
10 : 공급 용기
14 : 버퍼 용기
21 : 배압 밸브
22 : 회수 용기
23 : 콤프레서
24 : 배기 가스 유량 조정부
25 : 승압 용기
26 : 정제 가스 유량 조정부
61 : 산소 제거부
62 : 크세논 제거부
63 : 불순물 제거부
200 : 불순물 제거 장치
210 : 버퍼 탱크
211 : 불순물 농도 검지부
L1 : 공급 라인
L2 : 배출 라인
L3, L4 : 배기 가스 경로
L5 : 정제 가스 경로
L20 : 방출 라인
L30 : 제거 처리 라인
L40 : 바이패스 라인

Claims (5)

  1. 엑시머 레이저 장치로부터 배출되는, 네온 및 제 1 희가스를 적어도 함유하는 배기 가스로부터 불순물을 제거하는 불순물 제거 장치로서,
    상기 배기 가스가 흐르는 배출 라인의 상기 배기 가스 중의 상기 불순물의 농도를 측정하는 불순물 농도 검지부와,
    상기 불순물 농도 검지부에서 측정된 결과에 기초하여, 상기 배기 가스 중의 상기 불순물을 플라즈마 분해에 의해 다른 물질로 변환하는 변환부와,
    상기 변환부에 의해서 변환된 물질을 소정의 반응제와 반응시켜 상기 배기 가스로부터 제거하는 제거부와,
    상기 불순물 농도 검지부에서 측정된 결과에 기초하여, 상기 배기 가스를 외기로 방출하기 위한 방출 라인과, 및/또는 상기 불순물 농도 검지부에서 측정된 결과에 기초하여, 불순물 제거 장치의 후단에 접속되는 리사이클 가스 회수 정제 시스템으로 상기 배기 가스를 보내는 바이패스 라인과,
    상기 불순물 농도 검지부에서 측정된 결과에 기초하여, 외기로 배출하는 제 1 처리와, 제거 처리를 실행하는 제 2 처리와, 불순물 제거 장치의 후단에 접속되는 리사이클 가스 회수 정제 시스템으로 상기 배기 가스를 이송하는 제 3 처리 중 어느 것을 선택하는 처리 선택부를 갖고,
    상기 처리 선택부에서 상기 제 1 처리가 선택된 경우에, 상기 방출 라인에 의해, 상기 배기 가스를 외기로 방출하고,
    상기 처리 선택부에서 상기 제 2 처리가 선택된 경우에, 불순물 제거 장치의 후단에 접속되는 리사이클 가스 회수 정제 시스템으로 상기 배기 가스를 보내기 위한 제거 처리 라인에 형성되는 상기 변환부 및 상기 제거부에 의해, 상기 배기 가스로부터 불순물을 제거하고,
    상기 처리 선택부에서 상기 제 3 처리가 선택된 경우에, 상기 바이패스 라인에 의해, 불순물 제거 장치의 후단에 접속되는 리사이클 가스 회수 정제 시스템으로 상기 배기 가스를 보내는, 불순물 제거 장치.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 배기 가스의 유량을 측정하는 유량 측정부와,
    상기 유량 측정부의 측정치와 상기 불순물 농도 검지부의 측정치에 기초하여, 상기 불순물의 양을 산출하고, 상기 제거부의 상기 소정의 반응제의 교환 시기를 구하는 교환 시기 판단부를 추가로 구비하는, 불순물 제거 장치.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 불순물 농도 검지부가 상기 배기 가스 중의 CF4 의 농도를 측정하는 경우에,
    CF4 의 농도가 제 1 임계치 이상인 경우에, 상기 처리 선택부가 상기 제 1 처리를 선택하고,
    CF4 의 농도가 상기 제 1 임계치보다 작은 제 2 임계치보다 크며, 또한 상기 제 1 임계치 미만인 경우에, 상기 처리 선택부가 상기 제 2 처리를 선택하고,
    CF4 의 농도가 상기 제 2 임계치 미만인 경우에, 상기 처리 선택부가 상기 제 3 처리를 선택하는, 불순물 제거 장치.
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 불순물 농도 검지부가, 상기 배기 가스 중의 CF4, N2 및 He 의 농도를 측정하는 경우에 있어서,
    (a) He 농도가 제 3 임계치 이상이고,
    (b) CF4 혹은 N2 중 어느 것이 상기 제 1 임계치 이상이거나, 또는,
    (c) He 농도가 제 3 임계치 미만으로서, CF4 혹은 N2 중 어느 것이 상기 제 2 임계치 이상 상기 제 1 임계치 미만이며, 또한 농도의 대소 관계가 N2 ＞ (1/2)×CF4 인 경우에, 상기 처리 선택부가 상기 제 1 처리를 선택하고,
    (d) He 농도가 제 3 임계치 미만인 경우로서, N2 혹은 CF4 의 농도가 상기 제 2 임계치 이상 상기 제 1 임계치 미만, 또한 농도의 대소 관계가 N2 ＜ (1/2)×CF4 인 경우에, 상기 처리 선택부가 상기 제 2 처리를 선택하고,
    (e) He 농도가 제 3 임계치 미만인 경우로서, N2 혹은 CF4 의 농도가 상기 제 2 임계치 미만인 경우에, 상기 처리 선택부가 상기 제 3 처리를 선택하는, 불순물 제거 장치.
  5. 적어도 네온과 제 1 희가스를 함유하는 혼합 희가스를 제 1 압력으로 공급하는 공급 라인과, 당해 혼합 희가스를 이용하는 엑시머 레이저 장치와, 적어도 당해 엑시머 레이저 장치로부터 배출되는 배기 가스를 배출하는 배출 라인을 갖는 제조 시스템으로부터 배출되는 배기 가스로부터 리사이클 가스를 회수 정제하는 리사이클 가스 회수 정제 시스템으로서,
    제 1 항 내지 제 4 항 중 어느 한 항에 기재된 불순물 제거 장치를 구비하고,
    리사이클 가스 회수 정제 시스템은, 추가로,
    상기 배기 가스로부터 제 1 불순물을 제거하는 제 1 불순물 제거부와,
    상기 제 1 불순물 제거부보다 배기 가스 경로 하류측에 배치되고, 상기 제 1 불순물의 제거 후의 배기 가스로부터 제 2 불순물을 제거하는 제 2 불순물 제거부를 갖는 리사이클 가스 회수 정제 시스템.
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