(57)【要約】  真空ポンプ排出システムが、第１のガス、例えばキセノンを真空チャンバに供給する第１のガス供給源を有する。ポンプが、チャンバからのガス出力を受け入れる。第２のガス供給源が、第１のガスと共にポンプ排出のためのパージガス、例えば窒素又はヘリウムを供給する。ガスセパレータが、ポンプにより排出されたポンプ排出ガスを受け入れて流れから第１のガス及びパージガスを回収する。回収した第１のガスを真空チャンバ経由で再循環させ、回収した第２のガスを少なくともポンプ経由で再循環させる。
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
真空ポンプ排出システムであって、真空チャンバからポンプ排出されるべき少なくとも第１のガスを受け入れる入口を備えたポンプと、前記第１のガスと一緒にポンプ排出されるべき第２のパージガスを供給する供給手段とを有し、前記ポンプは、前記第１のガス及び前記パージガスを含むガス流を排出する出口を有し、前記システムは、前記ガス流を受け入れ、前記パージガスを前記ガス流から回収するガス分離手段を更に有し、前記供給手段は、前記ガス分離手段から前記回収されたパージガスを受け入れるよう配置されている、システム。
【請求項２】
前記供給手段は、前記パージガスを直接前記ポンプに供給するよう構成されている、請求項１記載のシステム。
【請求項３】
前記供給手段は、前記パージガスを前記真空チャンバに供給するよう構成されている、請求項１記載のシステム。
【請求項４】
さらに、前記ガス流を前記第１のポンプから受け入れる入口及び前記ガス流を前記ガス分離手段に排出する出口を備えた第２のポンプを有する、請求項１〜３のうちいずれか一に記載のシステム。
【請求項５】
さらに、前記回収したパージガスを受け入れる入口及び前記回収したパージガスを前記供給手段に排出する出口を備えた第２のポンプを有する、請求項１〜３のうちいずれか一に記載のシステム。
【請求項６】
さらに、前記第２のポンプから排出された前記ガスを浄化する手段を有する、請求項４又は５記載のシステム。
【請求項７】
さらに、第１のガスを前記分離手段から前記真空チャンバに再循環させる第１のガス再循環手段を有する、請求項１〜６のうちいずれか一に記載のシステム。
【請求項８】
前記再循環手段は、前記受け入れた第１のガスを浄化する手段を含む、請求項７記載のシステム。
【請求項９】
前記再循環手段は、前記受け入れた第１のガスを加圧する手段を含む、請求項７又は８記載のシステム。
【請求項１０】
前記分離手段は、前記第１のガスを前記ガス流から極低温分離して前記第１のガスと前記第２のガスの両方を回収する極低温分離手段を含む、請求項１〜９のうちいずれか一に記載のシステム。
【請求項１１】
前記極低温分離手段は、前記第２のガスを凝縮させないで前記第１のガスを凝縮させるよう構成されている、請求項１０記載のシステム。
【請求項１２】
前記第１のポンプは、ターボ分子ポンプから成る、請求項１〜１１のうちいずれか一に記載のシステム。
【請求項１３】
前記第１のガスは、熱伝導率の低いガス、例えばキセノン又はアルゴンから成る、請求項１〜１２のうちいずれか一に記載のシステム。
【請求項１４】
前記パージガスは、前記第１のガスよりも軽い、請求項１〜１３のうちいずれか一に記載のシステム。
【請求項１５】
前記パージガスは、ヘリウム及び窒素のうち一方から成る、請求項１〜１４のうちいずれか一に記載のシステム。
【請求項１６】
真空ポンプ排出システムであって、第１のガスを真空チャンバに供給する第１のガス供給手段と、少なくとも第１のガスを前記真空チャンバから受け入れるよう配置されたポンプと、第２のガスを前記第１のガスと一緒にポンプ排出可能に供給する第２のガス供給手段と、前記ポンプから出力されたガス流を受け入れ、前記第１のガス及び前記第２のガスを前記ガス流から回収し、前記回収した第１のガスを少なくとも前記真空チャンバ経由で再循環可能に前記第１のガス供給手段に出力すると共に前記回収した第２のガスを少なくとも前記真空ポンプ経由で再循環可能に前記第２のガス供給手段に出力するガス分離手段とを有する、システム。
【請求項１７】
請求項１〜１６のうちいずれか一に記載の真空ポンプ排出システムを有する極紫外線リソグラフィー装置。
【請求項１８】
請求項１〜１６のうちいずれか一に記載の真空ポンプ排出システムを有する半導体処理装置。
【請求項１９】
請求項１〜１６のうちいずれか一に記載の真空ポンプ排出システムを有するフラットパネルディスプレイ製造装置。
【請求項２０】
真空ポンプ排出方法であって、少なくとも真空チャンバからの第１のガス及び前記第１のガスと一緒にポンプ排出可能に第２のパージガスをポンプのところで受け入れる段階と、前記ポンプから前記第１のガス及び前記第２のガスを含むガス流を排出する段階と、前記第２のガスを前記ガス流から回収する段階と、前記第２のガスを少なくとも前記ポンプ経由で再循環させる段階とを有する、方法。
【請求項２１】
前記第２のガスを、前記真空チャンバと前記ポンプの両方を経由して再循環させる、請求項２０記載の方法。
【請求項２２】
前記ポンプから排出された前記ガス流の圧力を、前記ガス流からの前記第２のガスの回収に先立って増大させる、請求項２０又は２１記載の方法。
【請求項２３】
前記加圧されたガス流を、前記ガス流からの前記第２のガスの回収に先立って浄化する、請求項２２記載の方法。
【請求項２４】
前記回収した第２のガスの圧力を、その再循環に先立って増大させる、請求項２０又は２１記載の方法。
【請求項２５】
前記加圧されて回収された第２のガスを、その再循環に先立って浄化する、請求項２４記載の方法。
【請求項２６】
前記第１のガスをガス流から回収し、そして前記真空チャンバに再循環させる、請求項２０〜２５のうちいずれか一に記載の方法。
【請求項２７】
前記回収した第１のガスを、前記真空チャンバへのその戻しに先立って浄化する、請求項２６記載の方法。
【請求項２８】
前記回収した第１のガスを、前記真空チャンバへのその戻しに先立って加圧する、請求項２６又は２７記載の方法。
【請求項２９】
前記第１のガスを前記ガス流から極低温分離して前記第１のガス及び前記第２のガスを回収する、請求項２０〜２８のうちいずれか一に記載の方法。
【請求項３０】
前記第１のガスを、前記第２のガスを凝縮させずに凝縮して前記第１のガスと前記第２のガスを分離する、請求項２９記載の方法。
【請求項３１】
前記第１のガスは、熱伝導率の低いガス、例えばキセノン又はアルゴンから成る、請求項２０〜３０のうちいずれか一に記載の方法。
【請求項３２】
前記パージガスは、前記第１のガスよりも軽い、請求項２０〜３１のうちいずれか一に記載の方法。
【請求項３３】
前記第２のガスは、ヘリウム及び窒素のうち一方から成る、請求項２０〜３２のうちいずれか一に記載のシステム。
【請求項３４】
真空ポンプ排出方法であって、少なくとも真空チャンバからの第１のガス及び前記第１のガスと一緒にポンプ排出可能に第２のガスをポンプのところで受け入れる段階と、前記ポンプから排出されたガス流から前記第１のガス及び前記第２のガスを回収する段階と、前記回収した第１のガスを少なくとも前記真空チャンバ経由で再循環させる段階、前記回収した第２のガスを少なくとも前記ポンプ経由で再循環させる段階とを有する、方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、熱伝導率の低いガス、例えばアルゴンやキセノンをポンプで排出するのに適した真空ポンプ排出システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
極紫外線リソグラフィー（ＥＵＶＬ）は、集積回路の製造における印刷可能な特徴部のサイズを減少させるために、１１〜１４ｎｍの波長を用いることにより光リソグラフィーの現在の技術を拡張する。このような波長では、全ての物質は、吸収性が強く、従ってこの種のリソグラフィーは、真空下で実施されなければならない。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
ＥＵＶ（極紫外線）源は、錫、リチウム又はキセノンの励起を利用している場合がある。金属材料、例えば錫及びリチウムの使用により、これら材料が蒸発して敏感な光学部品に被着するようになるという問題が提起されている。キセノンを用いる場合、キセノンを静電放電か強烈なレーザ照明かのどちらかで刺激することによって光をキセノンプラズマ状態で生じさせる。キセノンに対するＥＵＶの透過性は極めて低いので、真空ポンプ排出システムを用いてプラズマ周りの領域の圧力を減少させることが必要である。しかしながら、従来型ターボ分子ポンプによりプラズマの発生のために必要な量のキセノン（最高、１×１０-2ミリバールにおいて１０ｓｌｐｍ）をポンプ排出するのは、可能なことはない。
【０００４】
熱力学の第１法則から、ガスを圧縮し又は膨張させると仕事が行われる。このプロセスは、十分に断熱が施されたシステム又はプロセスが迅速なので相当な熱伝達が起こるのに足るほどの時間がない場合、断熱であると考えることができる。ガスを圧縮すると、その温度はこれに対して仕事が行われている間、増大し、その内部エネルギが減少する。膨張の場合、断熱プロセスは、逆になり、温度が減少する。
【０００５】
理想ガスの場合、一定圧力における比熱容量は、Ｃｐ＝Ｃｖ＋Ｒによって与えられ、この式において、Ｃｖは、一定容積におけるモル比熱容量であり、Ｒは、比ガス定数である。１価のガスの比熱（又はモル比熱容量）の比は、γ＝Ｃｐ／Ｃｖ＝（５Ｒ／２）／（３Ｒ／２）＝５／３によって与えられる。
【０００６】
機械式真空ポンプ及びポンプ排出されるガスは、閉じられた熱力学系と見なすことができる。ポンプは、ひとかたまりのガスを受け取り、これを圧縮し、これを膨張させることができ、これを大気に排出する。断熱圧縮であると仮定した最も単純な場合、入口と出口の容積比は、次式で与えられる。
【数１】
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【０００７】
出口温度Ｔ2は、次式で与えられる。
【数２】
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又は、
【数３】
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【０００８】
キセノンは、モル比熱が高く（γ＝１．６６７）、熱伝導率は低い（それにより、キセノンは良好な断熱体となる）。ガスのモル比熱容量及び熱伝導率は、その分子構造と関連している。キセノンの原子質量（１３１．２９ａｍｕ）及び半径（１０８ｐｍ）は、アルゴンの原子質量及び半径（それぞれ、３９．９５ａｍｕ及び９８ｐｍ）よりも大きい。キセノン、アルゴン、ヘリウム及び窒素の幾つかの特性が、比較のために以下の表１に記載されている。
【０００９】
【表１】
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【００１０】
上記の式（３）から、適度の真空（０．１ミリバール）の場合であっても、ガスの出口温度は、かなり高い。通常、２価のガス又は熱伝導率が高く且つ原子質量が小さい２価のガスの場合、ガスがポンプから排出される前に膨張するということの結果として、相当な温度減少が生じる。しかしながら、キセノンは、その新たに得た熱エネルギを捨てようとはしない。
【００１１】
ターボ分子ポンプによるキセノンのポンプ排出の問題は、主として、ポンプの入口で生じる。第１の段は、回転翼の間に静翼を設けて構成される軸方向圧縮機から成る。これら回転翼は、分子流れ条件下で動作し、回転翼の入射形態は、分子を種々の段を通って軸方向にポンプの排出端又は高圧端へ流下させるよう設計されている。ターボ分子ポンプの高速で回転する回転翼は、チャンバ内のガスの分子に当たる。この衝突により、幾分かの運動量が粒子に伝達される。この運動量伝達プロセスは、分子の平均線速度が回転翼先端部の線速度よりも低い場合に効率的である。キセノン分子の場合、２７℃における平均線速度は、３１８ｍ／ｓである。しかしながら、ポンプの平均回転翼直径が大きくなればなるほどそれだけ一層先端部速度が高くなる。軽いガスをポンプ排出するためには、一般に、小型ターボ分子ポンプ（＜５００ｌ／ｓＮ2）は、非常に高速（＞５００００ｒｐｍ）で動作するよう設計されており、大型ポンプ（＞１０００ｌ／ｓＮ2）は、これよりも低い速度（＜３００００ｒｐｍ）で動作する。というのは、ターボ分子ポンプの効率が、重いガスに関して最も高いからである。キセノン分子は、軽いガスと比較して「重く」、従って、ポンプを通ってこれよりもゆっくりと動く。仕事が重いキセノン分子について行われるので、これらの内部エネルギが増大し、熱が生じる。金属製羽根車は、熱伝導率が高いので、この熱は、羽根車を介して迅速に伝達され、これに対し、静止部品は、低温状態のままである。効率的な分子ポンプ排出を行うには、ロータとステータとの間の隙間は、数ミクロンオーダのものでなければならない。場合によっては、ステータとは異なるロータの熱膨張率により破損が生じる。
【００１２】
ポンプの中には、設計上、ステータ及びロータ着座部（rotor seating）上における排出による「自動冷却」形背部漏洩方式（back leakage）を備えたものもある。これは、既に高温状態にあるガスが今やポンプの背部内で再循環し、これによりポンプが徐々に高温になるので、キセノンの場合、ポンプに対して有害であるように働く。これは、ガスが熱エネルギをしっかりと保持する断熱性のものなので一層悪化する。
【００１３】
典型的には、ポンプ排出プロセスの改良は、ターボ分子ポンプにおいてはキセノンよりも軽いパージガスを用いることによって行われる。Ｎ2やＨｅのような軽いガス分子は、平均して考えると、重いガス（例えば、Ｘｅ）よりも早く移動する。したがって、これらのガスは、チャンバの壁に又はターボ分子ポンプの翼への衝突速度が高いが、これらガスの運動量も又、小さい。
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で決まる。
【数４】
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【００１４】
例えば、室温では、Ｈｅ、Ｎ2及びＸｅの分子の平均速度はそれぞれ、１２４５ｍ／ｓ、４７０ｍ／ｓ及び２１５ｍ／ｓである。温度が高ければ高いほどそれだけ一層平均速度が高くなり、平均速度は、分子が最小質量であるガスについて最も高い。Ｈｅ（ｋ＝０．１４Ｗ／ｍＫ）は、Ｘｅ（０．００５６５Ｗ／ｍＫ）よりも熱伝導率がかなり高いので、Ｈｅ分子は、ポンプ及びＸｅガスからの熱の伝達を助ける。これは、ポンプ内部の温度を、軽いパージガスが存在していない場合に可能な期間よりも非常に長い期間にわたり信頼性のあるポンプ作動を可能にするレベルに維持することができる。
【００１５】
キセノンは非常に低い濃度（約０．０８７ｐｐｍ）で大気中に生じるので、これを利用するにはコストが非常に高くつく。したがって、キセノンを回収して再利用することが非常に望ましい。キセノンの回収に役立つ一方法は、低温（極低温）トラップを用いてキセノンを凍結する一方で非凝縮性の軽いパージガスがトラップを通過して大気中に逃げることができるようにすることである。トラップが十分な量のキセノンをいったん捕捉すると、キセノンを加熱により再生するのがよく、それにより、キセノンが蒸発してこれを別個に収集できるようになる。
【００１６】
しかしながら、ポンプ排出されたキセノン流中のパージガスの存在により、キセノンの浄化及び次の再生処理は、特に複雑且つコスト高になる。例えば、チャンバからポンプ排出されているキセノンの流量は、０．４ｓｌｐｍであるということを考えられたい。また、軽いパージガス、即ち、Ｎ2が３．６ｓｌｐｍという流量でターボ分子ポンプに追加されることも考えられたい。この場合、ポンプ出力は、１０-3バールにおいて４．０ｓｌｐｍであり、かかるポンプ出力においては、９０％Ｎ2及び１０％Ｘｅを含む（ｐXe＝１０-4バール）。このガス混合物が供給される極低温トラップが、冷媒として周囲圧力状態又はこれより僅かに高い圧力状態の液体窒素を用いて稼働される場合、トラップの動作温度は、−１９２℃という低さである。この温度におけるキセノンの蒸気圧力は、約１０-5バールである。かくして、トラップから１０-3バールで出た非凝縮性Ｎ2ガスは、１０-5バールのキセノンを同伴する（かくして、Ｘｅ含有量は、１％である）。かくして、この出力流は、流量が３．６３６４ｓｌｐｍであり、９９％Ｎ2（モル流量は依然として、３．６ｓｌｐｍである）及び１％Ｘｅを含む。この流れ中のキセノンのモル流量は、約０．０３６４ｓｌｐｍであり、これは、真空チャンバから抽出されたキセノン（０．４ｓｌｐｍ）のうち９％以上を表していることに注目されたい。キセノンのこの損失は、トラップをかかる低い温度で作動させることができない場合、非常に大きい。連続的にキセノンのこの９％以上の損失が許容限度内である場合、従来方式で作動される単純な極低温トラップは、キセノン再生処理にとって十分であり、軽いパージガスは、この中の非捕捉キセノンと共に、システムから廃棄物として捨てられる。しかしながら、ＥＵＶリソグラフィーへのキセノンの利用の際、経済性により、キセノンのかかる大幅な無駄は許容できない。
【００１７】
本発明の目的は、熱伝導率の低いガス、例えばアルゴンやキセノンをポンプ排出する費用効果のよい装置及び方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１８】
本発明は、第１の特徴では、真空ポンプ排出システムであって、真空チャンバからポンプ排出されるべき少なくとも第１のガスを受け入れる入口を備えたポンプと、第１のガスと一緒にポンプ排出されるべき第２のパージガスを供給する手段とを有し、ポンプは、第１のガス及びパージガスを含むガス流を排出する出口を有し、システムは、ガス流を受け入れ、パージガスをガス流から回収するガス分離手段を更に有し、供給手段は、ガス分離手段から回収されたパージガスを受け入れるよう配置されていることを特徴とするシステムを提供する。
【００１９】
大気中への排出によりパージガスを無駄にせず、それどころか、再利用のためにパージガスを再循環させることにより、分離手段から出力されたパージガス中に残存している第１のガスは、失われず、システム内に保持される。さらに、パージガスが無駄にならないので、他のガスよりも比較的高価であるが、優れた伝熱特性を持つ化学種、例えばヘリウムをパージガスとして採用することができる。
【００２０】
一構成例では、供給手段は、パージガスを直接ポンプに供給するよう構成されている。変形構成例では、供給手段は、パージガスを真空チャンバに供給するよう構成されている。
【００２１】
例えば、ターボ分子ポンプを第１のポンプとして採用する場合、ポンプ排出ガスは代表的には、かかるポンプから約１０-3バールの圧力状態で排出される。ポンプがかかる圧力で戻されたパージガスを取り扱うことができれば、ポンプから出力された加圧ガス流をセパレータに供給し、依然として加圧された状態の回収パージガスをポンプに戻すのがよい。もしそうでなければ、パージガスの圧力を例えば周囲よりも僅かに高い圧力まで増大させてポンプに戻すことができるようにするためにバッキングポンプが必要であろう。かくして、一構成例では、ガス流を第１のポンプから受け入れる入口及びガス流をガス分離手段に排出する出口を備えた第２のポンプを有し、変形構成例では、回収したパージガスを受け入れる入口及び回収したパージガスを供給手段に排出する出口を備えた第２のポンプを有する。前者は、第１のガス、例えばキセノンの排出ガス流からの分離を向上させることができる。その目的は、セパレータから出力されてポンプに戻されるパージガス内のキセノンの量を減少させることにある。
【００２２】
バッキングポンプは、パージガス中へ重い不純物を導入することが分かっている場合、第１のガス及びパージガスに悪影響を及ぼさない浄化装置、例えば周囲温度カートリッジ型ガス浄化装置を採用するのがよい。
【００２３】
好ましくは、本システムは、第１のガスを分離手段から真空チャンバに再循環させる第１のガス再循環手段を有する。好ましくは、再循環手段は、受け入れた第１のガスを加圧すると共に（或いは）浄化する手段を含む。これにより、高価なガス、例えばキセノンを再生処理して再利用のために真空チャンバに戻すことができ、それにより、著しい費用の節約が得られる。本発明のこの特徴は、ＥＵＶ光源での貴ガス、又は例えばキセノンのようなガスを用いることが必要なプロセス用途、半導体チップ製造における誘電エッチング用途並びにフラットパネルディスプレイ製造に用いられるようなキセノン／ネオン混合物に特に有用である。
【００２４】
供給又は運搬手段は、ポンプへのパージガスの供給量を制御する手段を含むのがよい。例えば、制御手段は、ポンプに戻るパージガスの組成に応じて、例えば、パージガス中の第１のガスの量及び（又は）ポンプの速度に応じて、供給量を調節するよう構成されたものであるのがよい。ポンプへのパージガスの供給量の動的調節により、ポンプ排出中におけるポンプ構成部品の望ましくない発熱が生じないようにすることができる。
【００２５】
分離手段は好ましくは、例えば第１のガスを凝縮するが、第２のガスを凝縮させないようにすることにより第１のガスをガス流から分離して第１のガス及び第２のガスを回収する極低温分離手段、例えば１つ以上の極低温トラップから成るのがよい。変形例として、分離手段は、温度又は圧力スイング吸着システム、メンブレン分離反応器又は第１のガスをガス流から分離する任意他の適当な機構を採用してもよい。第１のポンプは好ましくは、約１０-9バールの圧力を真空チャンバ内に維持できるようにターボ分子ポンプから成る。第１のガスは、熱伝導率の低いガス、例えば、貴ガス、例えばキセノン又はアルゴンから成るのがよい。第２のガスは、第１のガスよりも軽量であるのがよく、ヘリウム及び窒素のうちの一方から成るのがよい。
【００２６】
ターボ分子ポンプ内におけるかかるパージガスと例えばキセノンとの組合せは、キセノンのポンプ排出中におけるポンプの発熱を減少させることができる。これにより、システムは、通常の動作エンベロープ内で動作する標準型真空ポンプを採用することができ、それにより、通常の動作エンベロープの限度で動作する非標準型ポンプと比較して、危険性が最小限に抑えられる。極低温トラップが、受け入れたキセノンの大部分を凍結させ、主としてパージガスから成るが、極低温トラップの動作温度での蒸気圧と関連した濃度のキセノンを含む出口ガス流を発生させることにより、ポンプ排出ガスのキセノン成分とパージガス成分を分離する比較的単純な手段となることができる。セパレータから流出するガス流中のキセノン濃度は、ポンプ排出ガス中のキセノン濃度と比較してかなり低いが、システムから失われるキセノンを補充する費用は、パージガスを再利用の繰返しのためにポンプに送り戻さないで無駄にした場合、かなり高い。
【００２７】
本発明は、第２の特徴では、真空ポンプ排出システムであって、第１のガスを真空チャンバに供給する第１のガス供給手段と、少なくとも第１のガスを真空チャンバから受け入れるよう配置されたポンプと、第２のガスを第１のガスと一緒にポンプ排出可能に供給する第２のガス供給手段と、ポンプから出力されたガス流を受け入れ、第１のガス及び第２のガスをガス流から回収し、回収した第１のガスを少なくとも真空チャンバ経由で再循環可能に第１のガス供給手段に出力すると共に回収した第２のガスを少なくとも真空ポンプ経由で再循環可能に第２のガス供給手段に出力するガス分離手段とを有する、システムを提供する。
【００２８】
本発明は、上述の真空ポンプ排出システムを有する極紫外線リソグラフィー装置、上述の真空ポンプ排出システムを有する半導体処理装置、及び上述真空ポンプ排出システムを有するフラットパネルディスプレイ製造装置に拡張利用できる。
【００２９】
本発明は、第３の特徴では、真空ポンプ排出方法であって、少なくとも真空チャンバからの第１のガス及び第１のガスと一緒にポンプ排出可能に第２のパージガスをポンプのところで受け入れる段階と、ポンプから第１のガス及び第２のガスを含むガス流を排出する段階と、第２のガスをガス流から回収する段階と、第２のガスを少なくともポンプ経由で再循環させる段階とを有する、方法を提供する。
【００３０】
本発明は、第４の特徴では、真空ポンプ排出方法であって、少なくとも真空チャンバからの第１のガス及び第１のガスと一緒にポンプ排出可能に第２のガスをポンプのところで受け入れる段階と、ポンプから排出されたガス流から第１のガス及び第２のガスを回収する段階と、回収した第１のガスを少なくとも真空チャンバ経由で再循環させる段階、回収した第２のガスを少なくともポンプ経由で再循環させる段階とを有する、方法を提供する。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３１】
次に、本発明の好ましい特徴を添付の図面を参照して説明するが、これらは例示に過ぎない。
【００３２】
図１を参照すると、チャンバ１０２の真空ポンプ排出のためのシステム１００が、チャンバ１０２をポンプ排出するターボ分子ポンプ１０４を有している。ポンプ１０４は、入口１０６を有し、この入口は、チャンバ１０２の出口１１０からのガスをポンプ１０４に運搬する導管１０８に連結されている。チャンバ１０２は、半導体業界における種々のプロセスを実行するために用いられる多くの種々のタイプのチャンバのうちの任意の１つであってよい。この例では、チャンバ１０２は、極紫外線（ＥＵＶ）を極紫外線リソグラフィーでの利用のために発生させる真空チャンバである。この目的で、チャンバ１０２は、気体又は液体の形態のキセノンの流れを受け入れる入口１１２を有し、このキセノンの流れをチャンバ１０２内での静電放電又は強烈なレーザ照明のいずれかにより刺激することによってこのキセノンの流れからＥＵＶをキセノンプラズマの状態で発生させる。変形例として、チャンバ１０２は半導体チップ製造のために誘電エッチング法が行われるチャンバ又はフラットパネルディスプレイ製造が行われるチャンバであってもよい。これら変形例に関し、入口１１２は、気体キセノンの流れ又はキセノンと別の貴ガス、例えばネオンの混合物を受け入れる。
【００３３】
図１を参照すると、標準型ターボ分子ポンプ１０４を用いてキセノンをチャンバからポンプ排出でき、この場合、ポンプ排出されるキセノンによるポンプの加熱に起因してポンプ損傷が生じないようにするために、キセノンよりも軽いパージガス、例えばヘリウム又は窒素が、キセノンと共にポンプ排出可能に導管１１４を経由してポンプ１０４に供給される。出口１１６を通ってポンプ１０４から排出された典型的には約１０-3バールの圧力状態にあるガス流はかくして、チャンバ１０２から受け取ったキセノン、チャンバ１０２内に存在しているパージガス及び汚染要因物、例えば、永久ガス、例えばアルゴン及びチャンバ内でのＥＵＶの発生中に生じたデブリを含む。
【００３４】
キセノンの費用が高いことに鑑みて、チャンバ１０２から出力されたキセノンを再循環させてチャンバ１０２に戻して再利用する。この例では、キセノンをポンプ１０４から排出されたガス流から回収するために、システム１００は、ポンプ１０４から排出されたガス流を受け入れる入口１２０を備えた極低温（クライオジェニック）ガスセパレータ又はトラップ１１８を有している。トラップ１１８は、冷媒として周囲圧力状態又はこれよりも僅かに高い状態の液体窒素を用いて動作し、−１９２℃という低いトラップの動作温度を生じさせる。トラップ１１８に流入するキセノンは代表的には、約１０-3バールの圧力状態にあるので、極低温トラップ１１８内の極低温により、ガス流中に含まれたキセノンは、凍結し、軽いパージガスは、トラップ１１８を通過する。トラップ１１８が十分な量のキセノンをいったん捕捉すると、加熱によりこれを再生させ、それによりキセノンを蒸発させる。このように回収した気体キセノンは、トラップ１１８の第１の出口１２２から出力され、そして導管１２４を経由してキセノン再生処理システム１２６に送られ、このキセノン再生処理システムは、キセノンを気体又は液体の形態で導管１２８を経由してチャンバ入口１１２に戻す前に、キセノンを浄化してこれを加圧する。
【００３５】
トラップ１１８は、第２の出口１３０を有し、非凝縮性パージガスは、この第２の出口を通ってトラップ１１８から出る。このようにガス流から回収され、トラップ１１８を出たパージガスは、依然として微量（約１％）のキセノンを含んでいる可能性が多分にあるので、単にパージガスを大気中に逃がすのではなく、ポンプ排出システム１００は、パージガスをポンプ１０４経由で再循環させて再利用する。図１に示すように、パージガスをポンプ１０４に送る導管１１４は、トラップ１１８の出口１３０に連結されている。トラップ１１８を出たパージガスも又、約１０-3バールの圧力状態にあるので、バッキングポンプ１３２をトラップ出口１３０とポンプ１０４との間に設けてパージガスの圧力を例えば周囲よりも僅かに高い圧力まで増大させてポンプ１０４に戻すのがよいが、このようにするかどうかは任意である。バッキングポンプ１３２から排出されたパージガスをポンプ１０４に戻す前にこれを浄化する浄化装置１３４をバッキングポンプ１３２の下流側に設けるのがよい。
【００３６】
トラップ１１８から出力されたパージガス中に残存するキセノンが無く、システム１００内に保持されるようにすると共に、システムは、比較的高価であるが、他のガス、例えば窒素に対して優れた伝熱特性を持つ化学種、例えばヘリウムをパージガスとして使用することができる。
【００３７】
上述の例においては、キセノンをトラップ１１８に流入するガス流から分離するために極低温ガスセパレータ又はトラップ１１８を用いたが、任意他の適当な形態のガス分離システム、例えば、温度又は圧力スイング吸着システム又はメンブレン分離反応器を採用してもよい。
【００３８】
図２は、真空ポンプ排出システム２００の第２の実施形態を示している。この第２の実施形態は、バッキングポンプ１３２及び浄化装置１３４が第１の実施形態のようにトラップ１１８の下流側ではなく、ターボ分子ポンプ１０４の下流側に配置されていることを除き、第１の実施形態とほぼ同じである。その結果、浄化装置１３４から排出されたガス流は、トラップ１１８に周囲圧力で又はこれよりも僅かに高い圧力状態で流入する。これにより、チャンバ１０２に再循環されるガス流からのキセノンの大幅な度合いの回収が可能になり、従って、ポンプ１０４に再循環されるパージガスのキセノン含有レベルは、低くなる。
【００３９】
図３は、真空ポンプ排出システム３００の第３の実施形態を示している。この第３の実施形態も又、導管１１４がパージガスをポンプ１０４に直接送るのではなく、パージガスを真空チャンバ１０２に送り、ポンプ１０４がチャンバ１０２からキセノンとパージガスの両方を受け取ってポンプ送りできるようになっている点を除き、第１の実施形態とほぼ同じである。その結果、ポンプ排出システム３００は、キセノンとパージガスの両方を真空チャンバ１０２とポンプ１０４の両方を経由して再循環させる。
【００４０】
以上要約すると、真空ポンプ排出システムが、第１のガス、例えばキセノンを真空チャンバに供給する第１のガス供給源を有する。ポンプが、チャンバからのガス出力を受け入れる。第２のガス供給源が、第１のガスと共にポンプ排出のためのパージガス、例えば窒素又はヘリウムを供給する。ガスセパレータが、ポンプにより排出されたポンプ排出ガスを受け入れて流れから第１のガス及びパージガスを回収する。回収した第１のガスを真空チャンバ経由で再循環させ、回収した第２のガスを少なくともポンプ経由で再循環させる。
【図面の簡単な説明】
【００４１】
【図１】真空ポンプ排出システムの第１の実施形態を概略的に示す図である。
【図２】真空ポンプ排出システムの第２の実施形態を概略的に示す図である。
【図３】真空ポンプ排出システムの第３の実施形態を概略的に示す図である。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【国際調査報告】
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