特許 7507042 水素希釈装置および水素希釈方法

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】

(24)【登録日】2024-06-19

(45)【発行日】2024-06-27

(54)【発明の名称】水素希釈装置および水素希釈方法

(51)【国際特許分類】

   B01F 23/10 20220101AFI20240620BHJP

   G03F 7/20 20060101ALI20240620BHJP

【ＦＩ】

B01F23/10

G03F7/20 503

【請求項の数】 12

(21)【出願番号】P 2020148053

(22)【出願日】2020-09-03

(65)【公開番号】P2022042602

(43)【公開日】2022-03-15

【審査請求日】2023-10-06

(73)【特許権者】

【識別番号】000000239

【氏名又は名称】株式会社荏原製作所

(74)【代理人】

【識別番号】100118500

【弁理士】

【氏名又は名称】廣澤 哲也

(74)【代理人】

【氏名又は名称】渡邉 勇

(74)【代理人】

【識別番号】100174089

【弁理士】

【氏名又は名称】郷戸 学

(74)【代理人】

【識別番号】100186749

【弁理士】

【氏名又は名称】金沢 充博

(72)【発明者】

【氏名】荒井 秀夫

(72)【発明者】

【氏名】宮崎 一知

(72)【発明者】

【氏名】石川 敬一

(72)【発明者】

【氏名】松島 圭亮

(72)【発明者】

【氏名】関口 信一

【審査官】加藤 幹

(56)【参考文献】

【文献】特表２０２０－５１７４３２（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０２１－６２３１６（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｂ０１Ｆ ２３／１０

Ｇ０３Ｆ ７／２０

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

極端紫外線露光装置から排出される水素を希釈するための水素希釈装置であって、
前記極端紫外線露光装置から排出された水素を吸い込むための真空ポンプと、
前記真空ポンプの排出口に連結された第１エジェクタと、
前記第１エジェクタの排気ポートに連結されたポンプ排気管と、
前記第１エジェクタの駆動流体ポートに連結された不活性ガス供給ラインと、
前記真空ポンプおよび前記第１エジェクタを覆う筐体と、
前記筐体に連結された筐体排気管と、
前記筐体排気管に取り付けられ、前記筐体内の空気を吸い込むための第２エジェクタと、
前記第２エジェクタの駆動流体ポートに連結された駆動ガス供給ラインを備え、
前記ポンプ排気管は前記筐体排気管に接続されている、水素希釈装置。

【請求項2】

前記ポンプ排気管と前記筐体排気管との接続点よりも下流側の位置において、前記筐体排気管に取り付けられた気体混合器をさらに備えている、請求項１に記載の水素希釈装置。

【請求項3】

前記第２エジェクタの上流側の位置において、前記筐体排気管に接続された圧縮空気注入ラインをさらに備えている、請求項２に記載の水素希釈装置。

【請求項4】

前記ポンプ排気管に取り付けられた酸素検出器と、
前記酸素検出器によって測定された酸素の濃度がしきい値よりも高いときに警報信号を生成する酸素濃度監視装置をさらに備えている、請求項１乃至３のいずれか一項に記載の水素希釈装置。

【請求項5】

前記筐体は、その長手方向に沿って分布する複数の空気取り入れ口を有する、請求項１乃至４のいずれか一項に記載の水素希釈装置。

【請求項6】

前記真空ポンプは、複数の真空ポンプであり、
前記第１エジェクタは、前記複数の真空ポンプの排出口にそれぞれ連結された複数の第１エジェクタであり、
前記ポンプ排気管は、前記複数の第１エジェクタの排気ポートに連結された集合管である、請求項１乃至５のいずれか一項に記載の水素希釈装置。

【請求項7】

極端紫外線露光装置から排出される水素を希釈するための水素希釈方法であって、
前記極端紫外線露光装置から排出された水素を真空ポンプにより吸い込み、
前記真空ポンプの排出口に連結された第１エジェクタの駆動流体ポートに不活性ガスを供給することで、前記真空ポンプから排出された水素を前記第１エジェクタ内に吸引させて、前記水素と前記不活性ガスとの第１混合体を形成する第１希釈工程を実行し、
前記真空ポンプおよび前記第１エジェクタを覆う筐体の内部に連通する第２エジェクタの駆動流体ポートに駆動ガスを供給することで、前記筐体内の空気を前記第２エジェクタ内に吸引させて、前記空気と前記駆動ガスとの第２混合体を形成し、
前記第１混合体と前記第２混合体を混合させることで、前記第１混合体中の前記水素を前記第２混合体でさらに希釈する第２希釈工程を実行する、水素希釈方法。

【請求項8】

前記第１混合体と前記第２混合体を気体混合器により混合させる、請求項７に記載の水素希釈方法。

【請求項9】

前記第２エジェクタの上流側の位置において、前記第２混合体に圧縮空気を注入する工程をさらに含む、請求項８に記載の水素希釈方法。

【請求項10】

前記第１混合体内の酸素の濃度がしきい値よりも高いときに警報信号を生成する工程をさらに含む、請求項７乃至９のいずれか一項に記載の水素希釈方法。

【請求項11】

前記駆動ガスは、不活性ガスおよび圧縮空気のいずれか１つである、請求項７乃至１０のいずれか一項に記載の水素希釈方法。

【請求項12】

前記第１混合体と前記第２混合体との混合体である希釈水素含有ガス中の水素の濃度は４％以下である、請求項７乃至１１のいずれか一項に記載の水素希釈方法。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、水素ガスを爆発下限界以下の濃度になるまで希釈する水素希釈装置および水素希釈方法に関し、特に、ＥＵＶ（Extreme Ultra Violet）露光装置から排出される大量の水素ガスを希釈するための水素希釈装置および水素希釈方法に関する。

【背景技術】

【0002】

近年、極めて短い波長でウェーハなどの基板の露光処理を実行するＥＵＶ（Extreme Ultra Violet：極端紫外線）露光装置が実用化されようとしている。ＥＵＶ露光装置は超精密機器であり、特に光学系への異物の進入によって性能が急激に低下する。ＥＵＶ露光装置は、ＥＵＶを発生させる光源部と、光源部で発生させたＥＵＶで基板の露光を行う露光部から構成されている。光源部ではターゲットへのレーザー照射によって生成するスズ（Ｓｎ）の酸化物が、露光部では感光性物質（レジスト）から脱離する有機物質が、それぞれ代表的な汚染源として知られている。

【0003】

これらへの汚染対策として、水素ガスを用いる方法がある。光源部では水素ガスを数百Ｌ／分使用してスズの酸化物をガス状の水素化物として除去し、また露光部では同じく水素ガスを数十Ｌ／分使用して有機物質をガス化させて除去する。使用された水素ガスは大半が未反応ではあるが、除去された汚染物質のキャリアとして装置から排出される。したがって、ＥＵＶ露光装置からは数百Ｌ／分という大量の水素ガスを含む排ガスが排出される。

【0004】

ＥＵＶ露光装置から排出される水素ガスを処理するための装置として、水素ガスを火炎に接触させて燃焼処理する燃焼式排ガス処理装置がある。ＥＵＶ露光装置からは大量の水素ガスが排出されるため、別途燃料を供給することなく、支燃性ガス（例えば、空気などの酸素含有ガス）を供給するだけで水素ガスを燃焼処理できる。そのため、ＥＵＶ露光装置の下流側に、燃焼式排ガス処理装置を配置して、水素ガスを低コストで燃焼処理することが期待されている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0005】

【文献】特開２０１９－２７７７６号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0006】

しかしながら、水素は燃焼速度が速く、燃焼範囲が広い（高濃度でも低濃度でも燃焼する）特徴を持つ。そのため、水素が燃焼室内に流入した直後急速に燃焼して局所的な高温部が形成され、燃焼室が熱損傷する可能性がある。熱損傷の可能性は水素の流入量が多いほど高くなるため、従来の燃焼式排ガス処理装置では、ＥＵＶ露光装置から大量に排出される水素を処理できないおそれがある。また、水素の燃焼のために、燃料と酸化用ガス、燃焼後のガス等の冷却、それらを供給するシステムのコストは、処理すべき水素が増えるにつれて増大する。それに加え、燃焼させることによりＣＯ_２等の温室効果ガスを発生させる。

【0007】

そこで、本発明は、従来の燃焼式に代えて、水素を爆発下限界以下の濃度になるまで希釈して大気放出することを可能とする水素希釈装置および水素希釈方法を提供する。

【課題を解決するための手段】

【0008】

一態様では、極端紫外線露光装置から排出される水素を希釈するための水素希釈装置であって、前記極端紫外線露光装置から排出された水素を吸い込むための真空ポンプと、前記真空ポンプの排出口に連結された第１エジェクタと、前記第１エジェクタの排気ポートに連結されたポンプ排気管と、前記第１エジェクタの駆動流体ポートに連結された不活性ガス供給ラインと、前記真空ポンプおよび前記第１エジェクタを覆う筐体と、前記筐体に連結された筐体排気管と、前記筐体排気管に取り付けられ、前記筐体内の空気を吸い込むための第２エジェクタと、前記第２エジェクタの駆動流体ポートに連結された駆動ガス供給ラインを備え、前記ポンプ排気管は前記筐体排気管に接続されている、水素希釈装置が提供される。

【0009】

一態様では、前記水素希釈装置は、前記ポンプ排気管と前記筐体排気管との接続点よりも下流側の位置において、前記筐体排気管に取り付けられた気体混合器をさらに備えている。
一態様では、前記水素希釈装置は、前記第２エジェクタの上流側の位置において、前記筐体排気管に接続された圧縮空気注入ラインをさらに備えている。
一態様では、前記水素希釈装置は、前記ポンプ排気管に取り付けられた酸素検出器と、前記酸素検出器によって測定された酸素の濃度がしきい値よりも高いときに警報信号を生成する酸素濃度監視装置をさらに備えている。
一態様では、前記筐体は、その長手方向に沿って分布する複数の空気取り入れ口を有する。
一態様では、前記真空ポンプは、複数の真空ポンプであり、前記第１エジェクタは、前記複数の真空ポンプの排出口にそれぞれ連結された複数の第１エジェクタであり、前記ポンプ排気管は、前記複数の第１エジェクタの排気ポートに連結された集合管である。

【0010】

一態様では、極端紫外線露光装置から排出される水素を希釈するための水素希釈方法であって、前記極端紫外線露光装置から排出された水素を真空ポンプにより吸い込み、前記真空ポンプの排出口に連結された第１エジェクタの駆動流体ポートに不活性ガスを供給することで、前記真空ポンプから排出された水素を前記第１エジェクタ内に吸引させて、前記水素と前記不活性ガスとの第１混合体を形成する第１希釈工程を実行し、前記真空ポンプおよび前記第１エジェクタを覆う筐体の内部に連通する第２エジェクタの駆動流体ポートに駆動ガスを供給することで、前記筐体内の空気を前記第２エジェクタ内に吸引させて、前記空気と前記駆動ガスとの第２混合体を形成し、前記第１混合体と前記第２混合体を混合させることで、前記第１混合体中の前記水素を前記第２混合体でさらに希釈する第２希釈工程を実行する、水素希釈方法が提供される。

【0011】

一態様では、前記第１混合体と前記第２混合体を気体混合器により混合させる。
一態様では、前記水素希釈方法は、前記第２エジェクタの上流側の位置において、前記第２混合体に圧縮空気を注入する工程をさらに含む。
一態様では、前記水素希釈方法は、前記第１混合体内の酸素の濃度がしきい値よりも高いときに警報信号を生成する工程をさらに含む。
一態様では、前記駆動ガスは、不活性ガスおよび圧縮空気のいずれか１つである。
一態様では、前記第１混合体と前記第２混合体との混合体である希釈水素含有ガス中の水素の濃度は４％以下である。

【発明の効果】

【0012】

本発明によれば、極端紫外線露光装置から排出された水素を２段階で希釈することができる。すなわち、第１希釈工程では水素を第１エジェクタ内で不活性ガスにより希釈し、第２希釈工程では水素を空気により希釈する。このように不活性ガスと空気による２段階希釈により、水素を爆発下限界以下の濃度になるまで希釈することができる。したがって、希釈された水素を大気放出することができる。本発明は、従来の燃焼式排ガス処理とは異なり、水素を燃焼させないので、大量の水素を処理することが可能である。

【0013】

さらに、本発明によれば、第１エジェクタは、真空ポンプの背圧を低下させることができる。結果として、第１エジェクタの運転により真空ポンプの電力消費を低減させることができる。
真空ポンプおよび第１エジェクタを覆う筐体内の空気は第２エジェクタにより吸引される。したがって、仮に配管損傷などに起因して水素が筐体内に漏洩したとしても、漏洩した水素は第２エジェクタによって吸引され、筐体外には流出しない。さらに、第１エジェクタおよび第２エジェクタは、電力を必要としないので、着火源とはなりえない。結果として、安全な運用が確保される。

【図面の簡単な説明】

【0014】

【図1】水素希釈装置の一実施形態を説明する模式図である。

【図2】水素、酸素、および窒素を含む混合ガスの可燃領域を示す図である。

【図3】水素、酸素、および窒素を含む混合ガスの可燃領域を示す図である。

【図4】水素希釈装置の他の実施形態を説明する模式図である。

【発明を実施するための形態】

【0015】

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。以下に説明する実施形態に係る水素希釈装置および水素希釈方法は、極端紫外線露光装置（以下、ＥＵＶ（Extreme Ultra Violet）露光装置という）で使用された水素を希釈する用途に使用される。ＥＵＶ露光装置は、一般に、極端紫外線（ＥＵＶ）を発生させる光源部と、光源部で発生させた極端紫外線（ＥＵＶ）で基板、ウェーハ、パネルなどのワークピースの露光を行う露光部を備えている。上述したように、光源部および露光部では大量の水素ガスが使用される。この水素ガスは、以下に説明する水素希釈装置に送られ、ここで希釈される。

【0016】

図１は、水素希釈装置の一実施形態を説明する模式図である。図１に示すように、本実施形態に係る水素希釈装置は、ＥＵＶ露光装置の光源部で使用された水素を希釈するための第１水素希釈部１と、ＥＵＶ露光装置の露光部で使用された水素を希釈するための第２水素希釈部２を備えている。第１水素希釈部１と第２水素希釈部２は、基本的に同じ構成要素を有している。

【0017】

図１に示すように、第１水素希釈部１は、ＥＵＶ露光装置の光源部から排出された水素を吸い込むための複数の真空ポンプＶＰと、これら真空ポンプＶＰの排出口にそれぞれ連結された複数の第１エジェクタ５と、これら第１エジェクタ５の排気ポートに連結されたポンプ排気管７と、複数の第１エジェクタ５の駆動流体ポートにそれぞれ連結された複数の不活性ガス供給ライン９を備えている。

【0018】

本実施形態では、各真空ポンプＶＰには、容積式ドライ真空ポンプが使用されており、その具体的な構成は特に限定されない。複数の真空ポンプＶＰの吸気口は、多岐管（インテークマニホールド）１２に接続されている。この多岐管１２は、ＥＵＶ露光装置の光源部から延びる水素移送管（図示せず）に接続されている。これらの真空ポンプＶＰが運転されると、ＥＵＶ露光装置の光源部で使用された水素（より具体的には水素ガス）は多岐管１２を通って真空ポンプＶＰに吸い込まれる。

【0019】

複数の第１エジェクタ５の吸込みポートは、複数の真空ポンプＶＰの排出口にそれぞれ連結されている。これら第１エジェクタ５は、複数の真空ポンプＶＰの排出口に連結管を通じて連結されてもよく、あるいは複数の真空ポンプＶＰの排出口に直接連結されてもよい。本実施形態では、各第１エジェクタ５は、不活性ガスの一例である窒素ガスからなる駆動流体の供給に伴って作動し、その上流側の真空ポンプＶＰから排出された水素を吸い込む。すなわち、不活性ガス供給ライン９は、窒素ガス供給ラインであり、不活性ガスとしての窒素ガスは、第１エジェクタ５の駆動流体ポートに供給される。一実施形態では、窒素ガス以外の不活性ガスを用いてもよいが、水素希釈装置の運転コストの観点から、安価な窒素ガスが好ましく使用される。

【0020】

真空ポンプＶＰが運転しながら、不活性ガス供給ライン９は窒素ガスを第１エジェクタ５の駆動流体ポートに供給する。第１エジェクタ５は、真空ポンプＶＰから排出された水素を吸い込み、第１エジェクタ５内で水素と窒素が混合されて第１混合体を形成する。水素は窒素によって希釈される（第１希釈工程）。水素と窒素を含む第１混合体は、第１エジェクタ５に接続されたポンプ排気管７を通って移送される。本実施形態では、ポンプ排気管７は、複数の第１エジェクタ５の排気ポートに連結された集合管（エグゾーストマニホールド）から構成されている。

【0021】

第１エジェクタ５は、真空ポンプＶＰの背圧を低下させることができる。結果として、第１エジェクタ５の運転により真空ポンプＶＰの電力消費を低減させることができる。

【0022】

水素希釈装置は、複数の真空ポンプＶＰおよび複数の第１エジェクタ５を覆う筐体２０と、筐体２０に連結された筐体排気管２２と、筐体２０内の空気を吸い込むための第２エジェクタ２５と、第２エジェクタ２５の駆動流体ポートに連結された駆動ガス供給ライン２８をさらに備えている。第２エジェクタ２５は、筐体排気管２２に取り付けられている。

【0023】

筐体２０は、複数の真空ポンプＶＰおよび複数の第１エジェクタ５の全体を囲む箱形状を有しており、上壁２０ａ、側壁２０ｂ、前面壁（図示せず）、背面壁２０ｃ、および底壁２０ｄを有している。筐体排気管２２は、筐体２０の上壁２０ａに接続されており、筐体２０の内部に連通している。筐体排気管２２は、筐体２０の長手方向に沿って分布する複数の入口２２ａを有する集合管（エグゾーストマニホールド）から構成されている。筐体２０は、その長手方向に沿って分布する複数の空気取り入れ口２７を有している。これらの空気取り入れ口２７は、筐体２０の底壁２０ｄに設けられている。一実施形態では、空気取り入れ口２７は、側壁２０ｂの下部に設けられてもよい。さらに一実施形態では、筐体排気管２２の複数の入口２２ａは筐体２０の底壁２０ｄまたは側壁２０ｂに接続され、複数の空気取り入れ口２７は筐体２０の上壁２０ａに設けられてもよい。

【0024】

第２エジェクタ２５の吸込みポートおよび排気ポートは、筐体排気管２２に接続されている。駆動ガス供給ライン２８は、駆動ガスを第２エジェクタ２５の駆動流体ポートに供給する。第２エジェクタ２５は、筐体２０内の空気を吸込み、第２エジェクタ２５内で空気と駆動ガスが混合されて第２混合体を形成する。この第２混合体は、第２エジェクタ２５から排出され、筐体排気管２２をさらに流れる。

【0025】

第２エジェクタ２５の動作に伴い、空気は、空気取り入れ口２７から筐体２０内に流入し、筐体２０内を流れ、そして筐体排気管２２に流入する。結果として、筐体２０内には負圧（大気圧よりも低い圧力）が形成される。仮に配管損傷などに起因して水素が筐体２０内に漏洩したとしても、漏洩した水素は筐体排気管２２を通じて第２エジェクタ２５によって吸引されるので、筐体２０の外には流出しない。

【0026】

上述したように、空気取り入れ口２７は、筐体２０の長手方向に沿って分布しているので、空気の流れは、筐体２０の内部全体に形成される。すなわち、筐体２０内の空気の全体は、外部の空気に連続的に置換され、筐体２０内に空気の淀みが形成されない。したがって、万が一、水素が筐体２０内に漏洩したとしても、漏洩した水素は空気の流れとともに速やかに筐体排気管２２内に流入する。

【0027】

駆動ガスは、不活性ガスまたは圧縮空気である。一例では、不活性ガスは窒素ガスであり、圧縮空気は圧縮された乾燥空気である。駆動ガスとして、不活性ガスまたは圧縮空気のどちらを使用するかは、最終的に得られる希釈水素含有ガス中の水素の燃焼リスク、および水素希釈装置のランニングコストに基づいて決められる。すなわち、希釈水素含有ガス中の不活性ガスの濃度が高いほど、水素の燃焼リスクは低下する。したがって、水素の燃焼リスクを低下させる観点から、駆動ガスに不活性ガス（例えば窒素ガス）を使用することができる。その一方で、不活性ガスの使用はある程度のコストを伴う。したがって、処理コスト低下の観点から、駆動ガスに圧縮空気を使用することもある。

【0028】

ポンプ排気管７は、第２エジェクタ２５の下流側の位置において、筐体排気管２２に接続されている。したがって、ポンプ排気管７を流れる第１混合体（水素と窒素を含む）は、筐体排気管２２を流れる第２混合体（空気と駆動ガスを含む）と混合され、希釈水素含有ガスを形成する（第２希釈工程）。この第２希釈工程では、第１混合体中の水素は、空気を含む第２混合体によってさらに希釈される。

【0029】

このように、本実施形態に係る水素希釈装置は、ＥＵＶ露光装置から排出された水素を２段階で希釈することができる。すなわち、第１希釈工程では水素を第１エジェクタ５内で不活性ガスにより希釈し、第２希釈工程では水素を空気により希釈する。このように不活性ガスと空気による２段階希釈により、水素を爆発下限界以下の濃度になるまで希釈することができる。したがって、希釈された水素を大気放出することができる。水素希釈装置は、従来の燃焼式排ガス処理とは異なり、水素を燃焼させないので、大量の水素を処理することが可能である。

【0030】

第２水素希釈部２は、第１水素希釈部１よりも少ない数の真空ポンプＶＰおよび第１エジェクタ５を備えている。第２水素希釈部２の多岐管１２は、ＥＵＶ露光装置の露光部から延びる水素移送管（図示せず）に接続されている。第２水素希釈部２の真空ポンプＶＰが運転されると、ＥＵＶ露光装置の露光部で使用された水素（より具体的には水素ガス）は多岐管１２を通って第２水素希釈部２の真空ポンプＶＰに吸い込まれる。第２水素希釈部２の基本的な構成および動作は第１水素希釈部１と同じであるので、その重複する説明を省略する。

【0031】

図１に示す実施形態では、第１水素希釈部１は５つの真空ポンプＶＰおよび対応する５つの第１エジェクタ５を備えているが、真空ポンプＶＰの数および第１エジェクタ５の数は本実施形態に限定されない。一実施形態では、光源部から排出される水素ガスの流量がある程度低い場合は、第１水素希釈部１は、単一の真空ポンプＶＰおよび対応する単一の第１エジェクタ５を備えてもよい。複数の真空ポンプＶＰのうちの１つ、および複数の第１エジェクタ５のうちの１つは、それぞれスペアポンプおよびスペアエジェクタとして使用してもよい。具体的には、スペアポンプおよびスペアエジェクタは、通常は運転されず、他の真空ポンプＶＰおよび／または他の第１エジェクタ５が故障したときに、スペアポンプおよびスペアエジェクタが運転されてもよい。このような運転によれば、第１水素希釈部１から排出される希釈水素含有ガスの流量を一定に保つことができる。

【0032】

同様に、第２水素希釈部２は３つの真空ポンプＶＰおよび対応する３つの第１エジェクタ５を備えているが、真空ポンプＶＰの数および第１エジェクタ５の数は本実施形態に限定されない。一実施形態では、露光部から排出される水素ガスの流量がある程度低い場合は、第２水素希釈部２は、単一の真空ポンプＶＰおよび対応する単一の第１エジェクタ５を備えてもよい。複数の真空ポンプＶＰのうちの１つ、および複数の第１エジェクタ５のうちの１つは、それぞれスペアポンプおよびスペアエジェクタとして使用してもよい。通常、ＥＵＶ露光装置の露光部から排出される水素ガスの流量は、光源部から排出される水素ガスの流量よりも低い。したがって、第２水素希釈部２の真空ポンプＶＰの数および第１エジェクタ５の数は、第１水素希釈部１の真空ポンプＶＰの数および第１エジェクタ５の数よりも少ない。

【0033】

筐体排気管２２は、種々の処理装置を経由してスクラバ３０に連通している。スクラバ３０は、水素希釈装置から排出された希釈水素含有ガスを引き込み、希釈水素含有ガスから微小なパーティクルを除去する装置である。スクラバ３０は、その上流側に負圧を形成するように構成されており、結果として筐体排気管２２およびポンプ排気管７内には負圧が形成される。したがって、筐体排気管２２および／またはポンプ排気管７に損傷があっても、筐体排気管２２および／またはポンプ排気管７から水素を含むガスが漏洩することが防止される。

【0034】

水素希釈装置は、ポンプ排気管７に取り付けられた酸素検出器３５と、酸素検出器３５によって測定された酸素の濃度がしきい値よりも高いときに警報信号を生成する酸素濃度監視装置３６をさらに備えている。酸素検出器３５は、真空ポンプＶＰおよび第１エジェクタ５の下流側に配置されている。酸素検出器３５は、例えば、酸素の濃度を測定するセンサである。ポンプ排気管７または多岐管１２の損傷などに起因して空気がポンプ排気管７内に流入すると、酸素検出器３５はポンプ排気管７内に存在する酸素を検出し、その酸素濃度を測定する。酸素濃度の測定値は酸素濃度監視装置３６に送られる。酸素濃度監視装置３６は、測定された酸素の濃度を予め設定されたしきい値と比較し、しきい値よりも高ければ、警報信号を生成する。警報信号は、上流側のＥＵＶ露光装置に送られ、ＥＵＶ露光装置の運転が強制停止される。

【0035】

図２は、水素、酸素、および窒素を含む混合ガスの可燃領域を示す図である。図２における可燃領域は、着火源がある条件下で混合ガスが燃焼しうる領域である。図２から分かるように、水素の濃度［Vol%］が４％以下であるとき、酸素の濃度にかかわらず混合ガスは燃焼しない。同様に、酸素の濃度［Vol%］が５．３％以下であるとき、水素の濃度にかかわらず混合ガスは燃焼しない。

【0036】

水素希釈装置によって生成された希釈水素含有ガスが大気に放出されたときに希釈水素含有ガス中の水素が燃焼しないようにするために、水素希釈装置は、第１希釈工程および第２希釈工程を実施して、希釈水素含有ガス中の水素の濃度を４％以下、好ましくは２％以下、さらに好ましくは１％以下にする。

【0037】

第１希釈工程では、水素は窒素のみによって希釈される。したがって、図２に示すように、第１混合体中の水素と酸素の濃度は可燃領域から外れている。これに対し、第２希釈工程では、水素は空気を含む第２混合体によって希釈される。したがって、水素が空気によって希釈される過程で、希釈水素含有ガス（第１混合体と第２混合体との混合ガス）中の水素と酸素の濃度は可燃領域に入る可能性がある。

【0038】

第２希釈工程中に希釈水素含有ガス中の水素と酸素の濃度が可燃領域を通過する距離は、できるだけ短いことが好ましい。図２には、第２希釈工程中に希釈水素含有ガス中の水素と酸素の濃度が可燃領域を全く通過しない第１例が示されている。この第１例では、第１希釈工程において、水素の流量に対して窒素の流量が高く、第１混合体中の窒素の濃度が約９０％に達している。このため、第２希釈工程では、相対的に低い流量の空気が水素と混合され、水素を希釈する。第１例では、第２希釈工程中に希釈水素含有ガス中の水素と酸素の濃度は可燃領域の外にあるので、燃焼リスクは実質的になく、安全が確保される。

【0039】

一方、図３には、第２希釈工程中に希釈水素含有ガス中の水素と酸素の濃度が可燃領域を一時的に通過する第２例が示されている。この第２例では、第１例に比べて、第１希釈工程で使用される窒素の流量が低い。このため、第２希釈工程中において、希釈水素含有ガス中の水素と酸素の濃度は、可燃領域を一時的に通過する。結果として、燃焼リスクはやや上昇するが、使用される窒素の量は少ないので、処理コストが低減できる。このように、燃焼リスクと処理コストの観点から、第１希釈工程で供給すべき窒素（不活性ガス）の流量が決められる。

【0040】

図４は、水素希釈装置の他の実施形態を示す模式図である。特に説明しない本実施形態の構成および動作は、図１乃至図３を参照して説明した実施形態と同じであるので、その重複する説明を省略する。図４に示す実施形態は、第２エジェクタ２５の下流側に気体混合器５１を備えている点で、図１に示す実施形態と異なっている。

【0041】

気体混合器５１は、ポンプ排気管７と筐体排気管２２との接続点よりも下流側の位置において、筐体排気管２２に取り付けられている。気体混合器５１は、第１混合体（水素と窒素を含む）と第２混合体（空気を含む）とを積極的に混合することで、局所的に高い濃度の水素の存在をなくすために設けられている。本実施形態では、気体混合器５１は、筐体排気管２２に接続されたインラインミキサである。気体混合器５１の構成は特に限定されないが、具体例としてスクリューブレード型、邪魔板型、多孔板型などが挙げられる。

【0042】

気体混合器５１は、その構成上、必然的に圧力損失を生じさせ、結果として水素希釈装置から排出される希釈水素含有ガスの流量を低下させる。そこで、希釈水素含有ガスの流量低下を回復させるために、水素希釈装置は、筐体排気管２２に接続された圧縮空気注入ライン５２を備えている。図４に示すように、圧縮空気注入ライン５２は、第２エジェクタ２５の上流側の位置において筐体排気管２２に接続されている。

【0043】

圧縮空気注入ライン５２は、圧縮空気（例えば、圧縮された乾燥空気）を筐体排気管２２内に注入する。より具体的には、圧縮空気注入ライン５２は、第２エジェクタ２５の上流側（一次側）の圧力が大気圧よりも低い状態に維持される限りにおいて、圧縮空気を筐体排気管２２内に注入する。その結果、第２エジェクタ２５を通過する空気の流量が増加し、希釈水素含有ガスの流量低下が回復される。

【0044】

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。

【符号の説明】

【0045】

１ 第１水素希釈部
２ 第２水素希釈部
５ 第１エジェクタ
７ ポンプ排気管
９ 不活性ガス供給ライン
１２ 多岐管（インテークマニホールド）
２０ 筐体
２２ 筐体排気管
２５ 第２エジェクタ
２７ 空気取り入れ口
２８ 駆動ガス供給ライン
３０ スクラバ
３５ 酸素検出器
３６ 酸素濃度監視装置
５１ 気体混合器
５２ 圧縮空気注入ライン
ＶＰ 真空ポンプ

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】