JP2022549640A - 除害装置での運転条件の最適化 - Google Patents

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Abstract

処理ツールからの流出流を処理するように構成された除害装置における動作条件を最適化する方法及び除害装置が開示される。処理ツールからのＰＦＣを含む流出流を処理するように構成された除害装置における動作条件を最適化する方法は、除害装置の動作条件を制御する動作パラメータを変更するステップと、除害装置の排出流に存在するＰＦＣ濃度の変化を決定するステップと、ＰＦＣ濃度の変化に基づいて動作パラメータを保持するか否かを決定するステップとを含む。このように、排気中のＰＦＣ濃度を用いて、除害装置が正しい動作条件で動作しているか否かを決定することができる。【選択図】 図４

Description

本発明の分野は、処理ツールからの流出流を処理するように構成された除害装置での動作条件を最適化する方法、及び除害装置に関する。
除害装置は公知であり、一般的には、例えば、半導体又はフラットパネルディスプレイの製造産業で使用される製造処理ツールからの流出ガス流を処理するために使用されている。このような製造の間、処理ツールからポンプ送給される流出ガス流には、残留パーフルオロ化合物（ＰＦＣ）及び他の化合物が存在する。ＰＦＣは、排出ガスから除去するのが難しく、温室効果作用が比較的高いことが知られているため、環境中に放出されることは好ましくない。
放射バーナーのような公知の除害装置は、燃焼を利用して排出ガスからＰＦＣ及び他の化合物を除去し、特定の破壊率効率（ＤＲＥ）を満たすようになっている。一般的に、流出ガス流は、ＰＦＣ及び他の化合物を含む窒素流である。燃料ガス及び酸化剤ガスは、流出ガス流と混合され、そのガス流は、有孔ガスバーナーの出口面によって横方向に囲まれた燃焼室へ運ばれる。燃料ガス及び空気は、有孔ガスバーナーに同時に供給されて出口面での無炎燃焼に影響を及ぼすようになっており、有孔ガスバーナーを通過する空気量は、バーナーに供給される燃料ガスだけでなく、燃焼室に注入される混合ガス流内のすべての可燃物を消費するのに十分な量である。
流出ガス流を処理するための技術は複数存在するが、それぞれ欠点がある。従って、流出ガス流を処理するための改良された技術を提供することが望まれている。
第１の態様によれば、処理ツールからのＰＦＣを含む排気流を処理するように構成された除害装置における動作条件を最適化する方法が提供され、この方法は、除害装置の動作条件を制御する動作パラメータを変更するステップと、除害装置の排気流内のＰＦＣ濃度の変化を決定するステップと、ＰＦＣ濃度の変化に基づいて動作パラメータを保持するか否かを決定するステップとを含む。
第１の態様は、ＰＦＣガスの熱除害が、例えばＣＦ４を除害するために高温、一般的には１５００℃以上を必要とすることを認識している。空気は、一般的に、燃焼を助けるために（ガス燃焼器の場合）、又はＰＦＣガスの除害を助けるための（プラズマなどの電気加熱式除害装置の場合）試薬として、除害装置に供給される。除害装置は、一般的に、除害されるガスと一緒にポンプパージからの窒素を、及び空気中から窒素及び酸素を受け取る。ＰＦＣ除害に必要な温度では、窒素及び酸素からＮＯｘが熱的に生成される。温度を上げるとＰＦＣの除害効果は向上するが、図１に示すようにＮＯｘの発生量も増加する。
従って、ある方法が提供される。本方法は、処理ツールからの排出流を処理する除害装置内の動作条件を最適化又は調整することができる。この流出流は、パーフルオロ化合物を含むことができる。本方法は、除害装置の動作条件を制御するために動作パラメータを変更又は調整するステップを含むことができる。本方法は、動作条件の変更に応答して、除害装置から流出する排気流内のＰＦＣの濃度又は量の変化また変更を決定又は特定するステップを含むことができる。本方法は、ＰＦＣの濃度の変化に基づいて調整された動作パラメータを保持するか否かを決める又は決定するステップを含むことができる。このように、排気中に存在するＰＦＣの濃度を用いて、排ガス浄化装置が正しい動作条件で動作しているか否かを決定することができる。この濃度の変化は、その動作パラメータで除害装置によって目標ＤＲＥが達成されているか否かの指標をもたらすことができる。
１つの実施形態では、変更するステップは、動作パラメータを初期動作パラメータから調整された動作パラメータに調整するステップを含む。
１つの実施形態では、変化を決定するステップは、排気流中に存在する初期ＰＦＣ濃度と、調整された動作パラメータに応答して排気流中に存在する結果としてのＰＦＣ濃度とを決定するステップを含む。
１つの実施形態では、動作条件は、除害装置の動作温度及び酸化／還元環境のうちの１つを含む。従って、動作条件は、除害装置内の動作温度及び／又は酸化／還元環境を含むことができる。
１つの実施形態では、結果としてのＰＦＣ濃度が初期ＰＦＣ濃度未満である場合、決定するステップは、調整された動作パラメータを保持するステップを含む。従って、排気中のＰＦＣ濃度が減少した場合（ＤＲＥが増加したことを意味する）、変更された動作パラメータを引き続き適用して、変更された動作条件下で除害装置を引き続き動作させることができる。
１つの実施形態では、結果としてのＰＦＣ濃度が初期ＰＦＣ濃度未満であるが閾値濃度以上である場合、決定するステップは、調整された動作パラメータを保持するステップを含む。従って、排気中のＰＦＣ濃度が減少しても、依然として閾値目標濃度に一致するか、又はそれを超え（所要のＤＲＥが達成されていないことを意味する）、従って、大量のＰＦＣが依然として除害装置から排出されている場合、変更した動作パラメータを適用し続けて、変更した動作条件で除害装置の動作を継続させることができる。
１つの実施形態では、調整された動作パラメータが動作温度を増加させ、結果としてのＰＦＣ濃度が初期ＰＦＣ濃度未満であるが、結果としてのるＰＦＣ濃度が閾値濃度以上でアルある場合、決定するステップは、調整された動作パラメータを保持するステップを含む。従って、排気中のＰＦＣ濃度が減少するが、排気中のＰＦＣ濃度が閾値目標濃度に一致するか又は超過し（所要のＤＲＥが達成されていないことを意味する）、除害装置から依然として大量のＰＦＣが排気されている間に、動作パラメータの変更が除害装置内の温度を増加させる場合、変更した動作パラメータを引き続き適用して除害装置を増加した動作温度で引き続き動作させることができる。
１つの実施形態では、調整された動作パラメータが動作温度を減少させ、結果としてのＰＦＣ濃度が初期ＰＦＣ濃度以上であるが、結果としてのＰＦＣ濃度が閾値濃度以上である場合、決定するステップは、調整された動作パラメータを拒否するステップ及び動作温度を減少させるための動作パラメータをさらに変更を防止するステップのうちの１つのステップを含む。
１つの実施形態では、調整された動作パラメータが動作温度を増加させ、結果としてのＰＦＣ濃度が閾値濃度以上であり、結果としてのＰＦＣ濃度が初期ＰＦＣ濃度未満である場合、決定するステップは、調整された動作パラメータを保持するステップを含む。従って、動作パラメータの変更が除害装置の温度を増加させ、排気中のＰＦＣ濃度が閾値目標濃度と一致するか又はそれを超過し（所要のＤＲＥが達成されていないことを意味する）、大量のＰＦＣが依然として除害装置から排気されているが、除害装置から排気されているＰＦＣの濃度が減少している場合、増加した動作温度での除害装置の動作を継続させるために、変更された動作パラメータを引き続き適用することができる。
１つの実施形態では、結果としてのＰＦＣ濃度が初期ＰＦＣ濃度未満であるが閾値濃度未満である場合、決定するステップは、調整された動作パラメータを拒否するステップ及び動作温度を増加させるための動作パラメータのさらなる変更を防止するステップのうちの一方のステップを含む。従って、排気中のＰＦＣ濃度が低下しても、目標の閾値濃度を超えないか下回る場合（ＤＲＥが達成されているか又はこれを超えることを意味する）、動作パラメータの変更を取り消すことができる。もしくは、動作パラメータの変更は維持できるが、除害装置の動作温度を増加させるためのその動作パラメータのさらなる変更を防止又は拒否することができる。
１つの実施形態では、調整された動作パラメータが動作温度を増加させ、結果としてのＰＦＣ濃度が初期ＰＦＣ濃度未満であるが閾値濃度未満である場合、決定するステップは、調整された動作パラメータを拒絶するステップ及び動作温度を増加させるための動作パラメータのさらなる変更を防止するステップのうちの一方のステップを含む。従って、動作パラメータの変更により動作温度が増加し、排気中のＰＦＣ濃度が低下しても、目標閾値濃度を超えないか下回る場合（ＤＲＥが達成されているか又はこれを超えることを意味する）、動作パラメータの変更を逆転させて動作温度を低下させることができる。
もしくは、動作パラメータへの変更は維持することができるが、その動作パラメータへのさらなる変更により除害装置の動作温度を装化させることは防止又は拒否することができる。
１つの実施形態では、調整された動作パラメータが動作温度を減少させ、結果としてのＰＦＣ濃度が初期ＰＦＣ濃度以上であるが閾値濃度未満である場合、決定するステップは、調整された動作パラメータを保持するステップを含む。
１つの実施形態では、調整された動作パラメータが動作温度を増加させ、結果としてのＰＦＣ濃度が閾値濃度未満であり、結果としてのＰＦＣ濃度が初期ＰＦＣ濃度未満である場合、決定するステップは、調整された動作パラメータを拒否するステップ及び動作温度を増加させる動作パラメータのさらなる変更を防止するステップのうちの一方のステップを含む。従って、動作パラメータの変更が排気中に存在するＰＦＣの濃度を減少させ、動作パラメータの変更が動作温度を増加させ、排気中に存在するＰＦＣ濃度が目標閾値を超えないか又は下回る場合（ＤＲＥが達成されていること又はこれを超えることを意味する）、動作パラメータの変更を逆転させて動作温度を減少させることができる。もしくは、動作パラメータの変更は維持することができるが、除害装置の動作温度を増加させるためのその動作パラメータのさらなる変更は防止又は拒否することができる。
１つの実施形態では、拒否するステップは、動作パラメータを初期の動作パラメータに戻して変更するステップを含む。従って、動作パラメータは、前の値に戻すことができる。
１つの実施形態では、拒否するステップは、動作パラメータを初期動作パラメータと調整された動作パラメータとの間の値に変更するステップを含む。
１つの実施形態では、結果としてのＰＦＣ濃度が初期ＰＦＣ濃度以上である場合、決定するステップは、調整された動作パラメータを拒絶するステップ及び動作パラメータのさらなる変更を防止するステップのうちの一方のステップを含む。従って、排気中のＰＦＣ濃度が増加した場合（ＤＲＥが減少したことを意味する）、変更された動作パラメータを元に戻すことができる。もしくは、動作パラメータの変更は維持することができるが、その動作パラメータのさらなる変更は防止又は拒否することができる。
１つの実施形態では、除害装置は除害室を備え、動作パラメータは、除害室を加熱するために供給される電力、除害室に供給されるプラズマ、及び除害室に供給される酸化剤／燃料量のうちの少なくとも１つを含む。従って、除害室を加熱するために供給される電力、及び／又は除害室に供給されるプラズマ、及び／又は除害室に供給される酸化剤／燃料の混合量を調整することができる。例えば、電力式除害装置に供給される電力量を変更すると、その除害装置の動作温度が変化することになる。同様に、除害装置に供給されるプラズマ量、場合によってはその除害装置内の酸化／還元条件を変更すると、除害装置の動作温度が変化することになる。同様に、特定の酸化剤／燃料混合比及び／又はその混合内の燃料に対する酸化剤の量を変えることは、動作温度を変えるだけでなく、除害装置内の酸化／還元環境を変えることもできる。
１つの実施形態では、動作パラメータが酸化剤／燃料量を含み、変更するステップが酸化剤／燃料量を増加させるステップを含み、結果としてのＰＦＣ濃度が初期ＰＦＣ濃度以上である場合、決定するステップは、結果としてのＰＦＣ濃度が最小値を通過する間に酸化剤／燃料量を減少させるステップを含む。
１つの実施形態では、動作パラメータが酸化剤／燃料量を含み、変更するステップが酸化剤／燃料量を増加させるステップを含み、結果としてのＰＦＣ濃度が初期ＰＦＣ濃度以上であるが、結果としてのＰＦＣ濃度が閾値未満の場合、決定するステップは、結果としてのＰＦＣ濃度が最小値を通過する間に酸化剤／燃料量を減少させるステップを含む。この実施形態は、例えば内部燃焼器の燃料燃焼式除害装置において、燃料及び酸素は、より強い燃焼を発生させ、従ってＰＦＣガスを除害するのに必要な温度を達成するために、除害されるガス流と共に注入されることを認識している。燃料は、メタン又はプロパン、又は他のガス状炭化水素とすることができる。注入される特定の燃料ガス流量に対して、注入される酸素流量が増加すると、燃焼効率、結果的に動作温度が変化する。酸素流量が少ないと、完全燃焼に必要な酸素が不十分であり、温度が低く、ＮＯｘの発生が少なく、ＰＦＣ除害が不十分で、部分燃焼した燃料から高レベルＣＯが排出される。酸素流量が燃料との理論混合比（最適な燃焼効率）に近づくと、温度が上昇し、ＮＯｘの発生が増加し、ＰＦＣ除害が改善され、ＣＯが減少する。さらに酸素流量を増加させると，最初は過剰な酸素が燃料を完全燃焼させるためＣＯ排出量が減少し，ＰＦＣ除害にはほとんど影響がないが，その後、燃焼混合気が希薄になり、図３のように温度が低下してＰＦＣ除害の減少に至る。従って、動作温度を増加させるために酸化剤／燃料混合比を増加させ、排気中に存在するＰＦＣが目標閾値濃度にあるか又はそれを超えることができない（ＤＲＥが達成されている又はこれを超えたことを意味する）場合、酸化剤／燃料混合比は、動作温度の減少及び排気中に存在するＰＦＣの不必要な増加（及び関連するＤＲＥの不必要な減少）を引き起こす過剰酸素による燃焼混合物の希薄化を避けるために、かかる低減によって排気中に存在するＰＦＣが最小値を達成し増加が始まる期間に、低減又は減少させることができる。
１つの実施形態では、動作パラメータが酸化剤／燃料量を含み、変更するステップが、酸化剤／燃料量を減少させるステップを含み、結果としてのＰＦＣ濃度が初期ＰＦＣ濃度未満である場合、決定するステップは、結果としてのＰＦＣ濃度が最小値を通過する間に酸化剤／燃料量を減少させるステップを含む。
１つの実施形態では、動作パラメータが酸化剤／燃料量を含み、変更するステップが酸化剤／燃料量を減少させるステップであり、結果としてのＰＦＣ濃度が閾値濃度未満であり、結果としてのＰＦＣ濃度が初期ＰＦＣ濃度未満である場合、決定するステップは、結果としてのＰＦＣ濃度が最小値を通過する間に酸化剤／燃料量を減少させるステップを含む。従って、酸化剤／燃料混合比の変更が、排気中に存在するＰＦＣを減少させ、排気中に存在するＰＦＣが目標閾値濃度にあるか又はそれを上回ることができない（ＤＲＥが達成されていること又はこれを超えることを意味する）場合、酸化剤／燃料混合比は、動作温度の減少及び排気中に存在するＰＦＣの不必要な増加（及び関連するＤＲＥの不必要な減少）を引き起こす過剰酸素による燃焼混合物の希薄化を避けるために、かかる低減により排気中に存在するＰＦＣが最低値を達成し増加が始まる期間に、減少又は低減させることができる。
１つの実施形態では、拒否するステップは、動作パラメータを初期動作パラメータに戻すステップを含む。
１つの実施形態では、拒否するステップは、動作パラメータを初期動作パラメータと調整された動作パラメータとの間の値に変更するステップを含む。
１つの実施形態では、動作パラメータが酸化剤／燃料量を含み、除害装置が酸素源及び窒素源の少なくとも一方によって増強された富化空気源によって供給される場合、変更するステップは、酸素源及び窒素源のうちの少なくとも一方を調整して酸化剤／燃料量を調整するステップを含む。従って、富化空気源を設けることができ（これは、一般的には、純酸素源から同じ量の酸素を供給するよりもコスト効率のよい方法で、周囲空気よりも高い酸素濃度を有する空気を供給する）、存在する酸素の量は、所望の酸化剤／燃料混合量に到達するように、酸素源を用いて追加すること及び／又は窒素源を用いて希薄化することができる。
１つの実施形態では、本方法は、変更するステップ及び決定するステップを反復的に繰り返すことを含む。従って、動作パラメータを調整し、供給源の中に存在するＰＦＣの量を特定するステップは、動作パラメータのさらなる変更の出発点としてこの動作パラメータの以前の変更を用いて繰り返すことができる。
１つの実施形態では、決定するステップは、ＰＦＣが流出流に存在することを示す指示を受け取ることに応答して、初期ＰＦＣ濃度を決定するステップを含む。従って、信号は、例えば、処理ツールから、又はＰＦＣの存在又は存在可能性を検出するセンサから供給することができる。
１つの実施形態では、本方法は、変更するステップの前に、処理サイクルのＰＦＣ濃度プロファイルを特定するステップを含む。従って、処理サイクル中に排出流中に存在するＰＦＣの一般的に変化する濃度は、各処理サイクル内で動作パラメータを調整することが適切であるか（処理サイクルが比較的長く、排気中に存在するＰＦＣの量が比較的一定である場合）、又は処理サイクルの間で動作パラメータを変更することがより適切であるかどうかを理解するために、最初に決定することができる。
１つの実施形態では、本方法は、ＰＦＣ濃度プロファイルが最大偏差量から大きく逸脱する場合、変更するステップは後続の処理サイクルで生じる。
１つの実施形態では、本方法は、ＰＦＣ濃度プロファイルが最大偏差量から大きく逸脱する場合、各処理サイクル内の時間を選択して、排気流中に存在するＰＦＣ濃度の変化を決定するステップを含む。
第２の態様によれば、処理ツールからのＰＦＣを含む排気流を処理するように構成された除害装置が提供され、除害装置は、除害装置の動作条件を制御する動作パラメータを変更するように動作可能な制御装置と、除害装置の排気流中に存在するＰＦＣ量の変化を決定するように動作可能なセンサと、を備え、制御装置は、センサによって決定された排気流中に存在するＰＦＣ量の変化に基づいて、動作パラメータを保持するか否かを決定するように動作可能である。
１つの実施形態では、制御装置は、動作パラメータを初期動作パラメータから調整された動作パラメータに調整するように動作可能である。
１つの実施形態では、制御装置は、排気流中に存在する初期ＰＦＣ濃度、及び調整された動作パラメータに応答して排気流中に存在する結果としてのＰＦＣ濃度を決定するように動作可能である。
１つの実施形態では、動作条件は、除害装置の動作温度及び酸化／還元環境のうちの１つを含む。
１つの実施形態では、制御装置は、結果としてのＰＦＣ濃度が初期ＰＦＣ濃度未満である場合、調整された動作パラメータを保持するように動作可能である。
１つの実施形態では、制御装置は、結果としてのＰＦＣ濃度が初期８ＰＦＣ濃度未満であるが閾値濃度以上である場合、調整された動作パラメータを保持するように動作可能である。
１つの実施形態では、制御装置は、調整された動作パラメータが動作温度を増加させ、結果としてのＰＦＣ濃度が初期ＰＦＣ濃度未満であるが、結果としてのＰＦＣ濃度が閾値濃度以上である場合、調整された動作パラメータを保持するように動作可能である。
１つの実施形態では、制御装置は、調整された動作パラメータが動作温度を減少させ、結果としてのＰＦＣ濃度が初期ＰＦＣ濃度以上であるが、結果としてのＰＦＣ濃度が閾値濃度以上である場合、調整された動作パラメータを拒否する及び動作温度を減少させる動作パラメータのさらなる変更を防止することのうちの一方を実行するように動作可能である。
１つの実施形態では、制御装置は、調整された動作パラメータが動作温度を増加させ、結果としてのＰＦＣ濃度が閾値濃度以上であり、結果としてのＰＦＣ濃度が初期ＰＦＣ濃度未満である場合、調整された動作パラメータを保持するように動作可能である。
１つの実施形態では、制御装置は、結果としてのＰＦＣ濃度が初期ＰＦＣ濃度未満であるが閾値濃度未満である場合、調整された動作パラメータを拒否すること及び動作温度を増加させるための動作パラメータのさらなる変更を防止することのうちの一方を実行するように動作可能である。
１つの実施形態では、制御装置は、調整された動作パラメータが動作温度を増加させ、結果としてのＰＦＣ濃度が初期ＰＦＣ濃度未満であるが閾値濃度未満である場合、調整された動作パラメータを拒否すること及び動作温度を増加させるために動作パラメータのさらに変更を防止することのうちの一方を実行するように動作可能である。
１つの実施形態では、制御装置は、調整された動作パラメータが動作温度を減少させ、結果としてのＰＦＣ濃度が初期ＰＦＣ濃度以上であるが閾値濃度未満である場合、調整された動作パラメータを保持するように動作可能である。
１つの実施形態では、制御装置は、調整された動作パラメータが動作温度を増加させ、結果としてのＰＦＣ濃度が閾値濃度未満であり、結果としてのＰＦＣ濃度が初期ＰＦＣ濃度未満である場合、調整された動作パラメータを拒否すること及び動作温度を増加させる動作パラメータのさらなる変更を防止することのうちの一方を実行するように動作可能である。
１つの実施形態では、制御装置は、動作パラメータを初期動作パラメータに戻して変更することによって拒否するように動作可能である。
１つの実施形態では、制御装置は、動作パラメータを初期動作パラメータと調整された動作パラメータとの間の値に変更することによって拒否するように動作可能である。
１つの実施形態では、制御装置は、結果としてのＰＦＣ濃度が初期ＰＦＣ濃度以上である場合、調整された動作パラメータを拒否すること及び動作パラメータのさらなる変更を防止することのうちの一方を実行するように動作可能である。
１つの実施形態では、除害装置は除害室を備え、動作パラメータは、除害室を加熱するために供給される電力、除害室に供給されるプラズマ、及び除害室に供給される酸化剤／燃料量のうちの少なくとも１つを含む。
１つの実施形態では、制御装置は、動作パラメータが酸化剤／燃料量を含み、変更することが酸化剤／燃料量を増加させることを含み、結果として生じるＰＦＣ濃度が初期ＰＦＣ濃度以上である場合、結果として生じるＰＦＣ濃度が最小値を通過する間に酸化剤／燃料量を減少させるように動作可能である。
１つの実施形態では、制御装置は、動作パラメータが酸化剤／燃料量を含み、変更することが酸化剤／燃料量を増加させることを含み、結果としてのＰＦＣ濃度が初期ＰＦＣ濃度以上であるが結果としてのＰＦＣ濃度が閾値濃度未満である場合、結果としてのＰＦＣ濃度が最小値を通過する間に酸化剤／燃料量を減少させるように動作可能である。
１つの実施形態では、制御装置は、動作パラメータが酸化剤／燃料量を含み、変更することが酸化剤／燃料量を減少させることを含み、結果としてのＰＦＣ濃度が初期ＰＦＣ濃度未満である場合、結果としてのＰＦＣ濃度が最小値を通過する間に酸化剤／燃料量を減少させるように動作可能である。
１つの実施形態では、制御装置は、動作パラメータが酸化剤／燃料量を含み、変更することが酸化剤／燃料量を減少させることを含み、結果としてのＰＦＣ濃度が初期ＰＦＣ濃度未満である場合、結果としてのＰＦＣ濃度が最小値を通過する間に酸化剤／燃料量を減少させるように動作可能である。
１つの実施形態では、制御装置は、動作パラメータが酸化剤／燃料量を含み、変化が酸化剤／燃料量を減少させることを含み、結果としてのＰＦＣ濃度が閾値濃度未満であり、結果としてのＰＦＣ濃度が初期ＰＦＣ濃度未満である場合、結果としてのＰＦＣ量が最小値を通過する間に酸化剤／燃料量を減少させるように動作可能である。
１つの実施形態では、制御装置は、動作パラメータを初期動作パラメータに戻して変更することによって拒否するように動作可能である。
１つの実施形態では、制御装置は、動作パラメータを初期動作パラメータと調整された動作パラメータとの間の値に変更することによって拒否するように動作可能である。
１つの実施形態では、制御装置は、動作パラメータが酸化剤／燃料量を含み、除害装置が酸素源及び窒素源のうちの少なくとも一方によって増強された富化空気源によって供給される場合、酸素源及び窒素源のうちの少なくとも一方を調整して酸化剤／燃料量を調整するように動作可能である。
１つの実施形態では、制御装置は、動作パラメータの変更と、動作パラメータを保持するかどうかの決定とを反復的に繰り返すように動作可能である。
１つの実施形態では、センサは、ＰＦＣが流出流中に存在することを示す指示を受け取ることに応答して、初期ＰＦＣ濃度を決定するように動作可能である。
１つの実施形態では、制御装置は、動作パラメータを変更する前に、処理サイクルのＰＦＣ濃度プロファイルを特定するように動作可能である。
１つの実施形態では、制御装置は、ＰＦＣ濃度プロファイルが最大偏差量から大きく逸脱する場合、後続の処理サイクルにおいて動作パラメータに変更を加えるように動作可能である。
１つの実施形態では、制御装置は、ＰＦＣ濃度プロファイルが最大偏差量から大きく逸脱する場合、排気流中のＰＦＣ量濃度の変化を決定するために、各処理サイクル内の時間を選択するように動作可能である。
第３の態様によれば、コンピュータによって実行されると、第１の態様及びその実施形態の方法を実行するために除害装置を制御するように動作可能なコンピュータプログラム製品が提供される。
さらなる特定の態様及び好ましい態様は、添付の独立請求項及び従属請求項に記載されている。従属請求項の特徴は、適宜、独立請求項の特徴と組み合わせることができ、請求項に明示的に規定されたもの以外の組み合わせで組み合わせることができる。
装置特徴部が、ある機能を提供するために動作可能であると説明される場合、これは、その機能を提供する装置特徴部、又はその機能を提供するように適合又は構成される装置特徴部を含むことを理解されたい。
本発明の実施形態は、以下に添付の図面を参照して説明される。
温度に対するＮＯｘ発生量及びＣＦ4破壊量を説明するグラフである。 １つの実施形態による内部燃焼式除害装置を示す。 酸素注入流量に対するＮＯｘ生成量及びＣＦ4破壊量を示すグラフである。 １つの実施形態による制御装置によって実行される主たる処理ステップを示すフローチャートである。 単一ノズル除害装置からの注入Ｏ2の関数としての典型的なＤＲＥ及びＮＯｘ排出量を示す。 図１のデータからの排気中のＣＦ4の濃度をＯ2注入流量の関数として示す図（実線）であり、補助Ｙ軸はＯ2注入流量に対するＣＦ4濃度の変化率（破線）である。 希釈係数１０００で１ＳＬＭのＣＦ4に関して９５％のＤＲＥでの最適な注入流量の解を求めるための、Ｏ2注入流量対コンピュータアルゴリズム反復回数を異なる開始点で示すプロットである。 アルゴリズム（１０００倍希釈、純Ｏ2）によるツールからのＣＦ4流量（実線）及びＯ2注入流量のトラッキング（破線）のプロットである。 図８と同様であるが、ＤＲＥ（実線）及びＮＯｘエミッション（破線）を示す。 希釈係数１０００で１ＳＬＭのＣＦ４に関する９５％ＤＲＥでの最適な注入流量を求めるための、Ｏ2注入流量対コンピュータアルゴリズム反復回数を異なるＯ2純度で示すプロットである。
実施形態を詳細に説明する前に概要を提示する。実施形態は、除害装置内で発生する不要な副産物の生成を制御しながら及び／又は除害装置により消費される資源を制御しながら、排気流中のＰＦＣの存在を低減するために除害装置内の動作条件を制御する装置を提供する。例えば、除害装置内の動作温度及び／又は酸化／還元環境は、目標動作条件を達成するように制御することができ、その目標動作条件は、ＰＦＣ低減のために必要な目標を達成しながら、生成される反応副産物の量を制御する及び／又は除害装置によって消費される資源を制御する、既知の適切なトレードオフ条件として選択されている。例えば、排出規制は、ＣＦ4のＤＲＥ＞９５％など、ＰＦＣガスの特定の最小ＤＲＥを要求する場合がある。また、排出規制は、ＮＯｘなどの燃焼副生成物の排出量の限界を規定する場合がある。
除害装置
図２は、１つの実施形態による内部燃焼式除害装置１０を示す。除害装置１０は、内部燃焼式有孔バーナー２０を備え、バーナー２０には、ノズル５０で終端する入口配管４０を用いてバーナーの中心部の燃焼室３０に導入される流出流内の目標化合物の化学的破壊のためのホットゾーン及び点火源を提供する、炭化水素燃料（一般的にはメタン又はプロパン）／空気混合物が供給される。一般的に、燃料は、制御装置１２０の制御下で有孔バーナー２０に供給するために、燃料入口１００からプレナム９０に供給される。
ノズル５０は、処理されることになる化合物の破壊を助けるために制御装置１２０の制御下で供給される、燃料ガス又は酸化剤の導入のために使用される、中央ランス６０又は同軸アニュラス７０（共有プレナム８０から供給される）として配置される補助ポートを備える。一般的に、酸化剤／燃料混合物は、中央ランス６０及び酸化剤／燃料入口１１０を介してプレナム９０に供給され、制御装置１２０の制御下で同軸アニュラス７０に供給される。
燃焼室３０からの排気中のＰＦＣの濃度を測定するセンサ１３０が設けられている。除害排気中のＰＦＣ濃度は、対象となるＰＦＣガスの特性周波数での赤外線吸収により測定することができる。フーリエ変換赤外分光（ＦＴＩＲ）光度計又は質量分析計が知られており、これらを用いることができるが、高価であり、排気流中の酸及び粉体に長時間さらされることで損傷を受ける可能性がある。安価な非分散型赤外線（ＮＤＩＲ）センサを使用することもできるが、周波数応答が広いため、他のガスに交差感度を示す可能性がある。光音響ＩＲセンサは、周波数応答が狭く、高感度で、腐食に強いため、より適している場合がある。
燃焼室３０の下流には、排気の冷却のための水堰及び冷却セクション（図示せず）、並びに水溶性ガスの吸収のための充填塔（図示せず）が設けられている。
動作例
動作特性の決定
すべての実施形態において必須ではないが、除害装置１０の性能を向上させるために、最初に動作温度、ＰＦＣ ＤＲＥ、及びＮＯｘ発生量の関係を決定する。具体的には、注入酸素の変化に対する除害排気中のＰＦＣ濃度の変化を測定することにより、図３に示すように、酸素流量、結果としてのＮＯｘ発生量、及びＰＦＣ ＤＲＥの関係を記述したグラフ上の動作領域を決定することができ、酸素注入流量を最適化することができる。次に、この関係を用いて、制御装置１２０によって選択される初期動作条件（この例では、初期酸素流量）を設定し、動作条件が変化する場合に排気中に存在するＰＦＣ量の変化に対して制御装置１２０がどのように応答すべきかを設定することができる。上述したように、制御装置１２０は、代替的に、図１に例示されるような、動作温度の増加によりＰＦＣ量が低減しかつＮＯｘ量が増加すること及びその逆を仮定する、より単純な関係を実装することができるので、この関係を詳細に理解する必要はない。
制御装置の動作
以下に制御装置１２０が実行する主たるステップを説明する。制御装置１２０は、燃焼室３０内の動作条件を制御するように作動し、この例では、要求されるＰＦＣ ＤＲＥレベルをまさに達成するように注入される酸素（又は燃料）の流れを調節することによって、燃焼室３０内の運転温度を制御することによってＮＯｘの生成及び排出を最小限に抑えることができる。
センサ１３０によって測定されたＰＦＣに対応する制御装置の主な検討事項は、以下の通りである。酸素流量の増加に応じてＤＲＥが増加し（排気中のＰＦＣの濃度が減少することを意味する）、ＤＲＥが要求レベル以下であれば、現在、除害装置１０は図３に示す領域ＡでＰＦＣを過剰に排出しＮＯｘを過小に生成するように動作しているので、ＤＲＥが要求レベルまで増加（ＰＦＣ量が減少することを意味する）するまで酸素流量を増加させる必要がある。
供給される酸素流量の増加に応じてＤＲＥが増加し（ＰＦＣ量が減少することを意味する）、ＤＲＥが要求レベル以上であれば、除害装置は図３に示す領域ＢでＰＦＣを過小に排出しＮＯｘを過剰に生成するように動作しているので、ＤＲＥが要求レベルまで減少（ＰＦＣ量が増加することを意味する）するまで供給酸素流量を減少させる必要がある。
供給される酸素量の増加に応じてＤＲＥが減少する（ＰＦＣ量が増加することを意味する）場合、除害装置１０は図３に示す領域Ｃで動作し、酸素の過剰供給により除害装置の動作温度が低下し、結果的にＤＲＥの減少（ＰＦＣ量の増加）及びＮＯｘの過剰な発生となるので、ＤＲＥが最大値を通過する（ＰＦＣ量が最小値を通過する－ＤＲＥが最大値を通過するので、９５％のＤＲＥが得られる点は２箇所あり、酸素利用率が最も低い点が最もＮＯｘを発生しない点である）ように供給酸素流量を減少させ、ＤＲＥを要求レベルまで減少（ＰＦＣ濃度が要求レベルに増加）させる必要がある。
実施形態は、電気加熱式又はプラズマ供給式除害装置などの他のタイプの除害装置を想定していることを理解されたい。それらの実施形態は、一般的に、特に領域Ａ及びＢとの関係において、図３に示されるのと同様の特性を示すことになる。
図５は、１つの実施形態における、除害装置からの入口への予混合酸素注入流量の関数としてのＤＲＥ及びＮＯｘ排出量のプロットである。この実施形態では、ＤＲＥは、Ｏ2が２０から２５ＳＬＭの間で最大値に達する。曲線は２点（２０ＳＬＭと４０ＳＬＭ）で９５％ＤＲＥを通過することに留意されたい。ＮＯｘ排出量は、初期プラトーの後、直線的に上昇する。一般的に、環境基準を満たすためには９５％のＤＲＥが必要であり、これ以上の改善はＮＯｘ排出量の増加につながり、資源の浪費になる。従って、この基準を満たす最小酸素流量を使用することが望まれる。
図６（左プロット）は，図５に示すＤＲＥの性能曲線から、ＣＦ4流量を１ＳＬＭ、希釈係数を１０００と仮定して算出した排気中の残留ＣＦ4を示す（この条件は、以下の検討で様々な例を説明するために用いる）。また、図６（右プロット）は、Ｏ2注入流量の変化に対する定常ＣＦ4濃度の変化率を示す。ＣＦ4の最小値（すなわち最大ＤＲＥ時）以上では、Ｏ2注入流量が増加すると除害が悪化する。この特性は、例えば９５％のＤＲＥを達成するための２つの可能な解の最適なものを確立するために使用することができる。
制御装置の処理ステップ
図４は、図３を参照して説明した１つの例示的な実施構成において制御装置１２０によって実行される主なステップをより詳細に示すフローチャートである。この実施構成では、排気中の目標濃度はＰ0である（これは、例えば９５％のＤＲＥを達成することに基づいて設定することができる）。この目標濃度では、ＮＯｘの発生量は約０．００６５ｌｂｓ／ｈｒとなるであろう。
ステップＳ１では、ＰＦＣガスが排気流に入り、これは、処理ツールから制御装置１２０に信号伝達することができ、又は除害装置１０への入口で質量流量制御装置（図示せず）により検出すること、又はセンサ１３０により検出することができる。次に、処理はＳ２に進む。
ステップＳ２では、酸素注入流量を、要求ＤＲＥを達成するために期待される初期流量設定値として、Ｆ1標準リットル／分（ＳＬＭ）の流量に設定する。例えば、図３に示すように、流量Ｆ1は、１７．６ＳＬＭに設定することができる。次に、処理はステップＳ３に進む。
ステップＳ３では、センサ１３０は、排気中の初期ＰＦＣ濃度Ｐ1を測定する。次に、処理はステップＳ４に進む。
ステップＳ４では、ＦＮ ＳＬＭへの酸素注入流量をΔＦだけ増加させる。典型的には、流量は、例えば、５％だけ増加される。次に、処理はステップＳ５に進む。
ステップＳ５では、センサ１３０を用いて結果として得られたＰＦＣ濃度ＰＮを測定する。次に、処理はステップＳ６に進む。
ステップＳ６では、ＤＲＥが増加したか（ＰＮがＰ1より小さいことを意味する）否かを判定する。ＤＲＥが増加していない場合、処理はステップＳ７に進む。ＤＲＥが増加している場合、処理はステップＳ８に進む。
ステップＳ７では、酸素流量が過剰であり、除害装置が図３に示す領域Ｃで動作していると判定される。従って、酸素注入流量は所定のパーセント量（例えば、３３％）だけ減少され、処理はステップＳ３に戻される。
ステップＳ８では、結果として得られた濃度ＰNが目標濃度Ｐ0より大きい場合、除害装置は図３に示す領域Ａで動作しており、ＤＲＥが低すぎることを意味するので、処理はステップＳ４に戻される。結果として得られた濃度ＰNが目標濃度Ｐ0より小さい場合、これは除害装置が図３に示す領域Ｂで動作していることを意味し、ＤＲＥが高すぎることを意味し、酸素注入流量はΔＦだけ低減され、処理はステップＳ５に戻る。濃度が目標濃度と一致する場合、ＤＲＥが達成されていることを意味し、この時点では酸素注入流量のさらなる変更は必要ない。
将来の時点で、除害装置１０が最適に動作しているか否かを再評価することが望ましい場合、処理をステップＳ３に戻して繰り返すことができる。
図５及び図６に示す特性に対する代替的なアプローチでは、検索戦略は以下の通りである。
（１）提供されたパラメータ（要求ＤＲＥ、除害装置へのＣＦ4流入量、装置及びポンプパージの希釈係数）を使用して、排気中の所望のＣＦ4濃度を確定する。
（２）注入開始時の排気中のＣＦ4濃度を測定する。
（３）注入流量を所定のステップサイズで増加させ、ＣＦ4濃度を再測定し、これが目標値以下であり、Ｏ2注入量の増加によりＣＦ4濃度が減少する場合は、新しい条件を受け入れてこれを繰り返す。
（４）新しい濃度が目標値より低い場合は、目標値を超えるまで注入流量を減少させ、（３）のステップサイズを小さくして、（３）を繰り返す。
（５）新しい濃度が目標値より高く、注入流量の増加に伴ってＣＦ4濃度が増加している場合は、注入量を減少させ、ＣＦ4濃度が目標値より低くなるまで（５）を繰り返し、目標値より高くなるまで（４）を行い、（３）に進む。
（６）（３）の実行時に目標値に達するか又はステップサイズが下限に達するまで続ける（これは目標ＤＲＥに到達できない場合に対応し、見出すことができる最良の解決策で終わる）。
（７）解が見つかると、最適な履歴値が注入開始の出発点として使用されるため、今後の検索でより速く解を見つけることができる。
排気中のＣＦ4の測定値の代用としてモデルデータを使用してこの検索を実行するＢＡＳＩＣコンピュータプログラム（すなわち、図５のＤＲＥ性能への曲線適合）は、付録に記載されている。
異なる初期条件から出発して最適な注入流量の検索例を図７に示す。これは，アルゴリズムが極端な開始点でも安定しており、目標ＤＲＥ ９５％及び最小の可能なＮＯｘを組み合わせた所望の解を見出すことに上手く対応していることを示す。
処理サイクルの最適化
除害装置１０へＰＦＣガスが常に流れていることは考えられない。実際には、ＰＦＣ流は、各ウェハーの１又は２上の処理ステップに対応して間欠的であろう。除害装置１０へ流れるＰＦＣガスは、処理ステップ内で変化する場合もあり、例えば、ウェハー上の材料の層をエッチングする際のガスの消費によって生成され、その後、層がエッチングされると増加する（オーバーエッチングとして知られている）。従って、実施形態は、同じ処理を受ける一連のウェハーに対する最適な注入流量を学習することによって、この変動を考慮する。ＰＦＣガスが存在することが検出されると、次に、この期間中にセンサ１３０を監視し、経時的に発生したＰＦＣ量を示すプロファイルを評価のために特定することができる。ＰＦＣ量が比較的一定であれば、処理ステップは各処理期間内で実行することができる、換言すると、処理期間内（ｉｎｔｒａ－ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ ｐｅｒｉｏｄ）の最適化が典型的に生じることになる。しかしながら、ＰＦＣ量が特定の量よりも大きく変化する場合、各処理ステップに関する平均ＰＦＣ量を計算し、上記の処理ステップは、ＰＦＣ量がその平均量に最も厳密に一致する時間に実行することができる、換言すると、処理期間間（ｉｎｔｅｒ－ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ ｐｅｒｉｏｄ）の最適化が典型的に生じることになる。
このような流量の変動を考慮する方法は、同じ処理を受ける一連のウェハーに対する最適な注入流量を「学習」することである。ＰＦＣガスが流れているとき示すデジタル信号が利用できると、この期間中にセンサ１３０の測定値を監視して平均値を計算することができる。酸素注入流量は次のウェハー処理のために増加され、センサ１３０の測定値はこの次のウェハーのために平均化される。その後、前述と同じ方法は、最適な設定値が得られるまで、後続の各ウェハーに対して注入流量をさらに増加又は減少させる必要があるか否かを決定するために用いられる。
図８は、一連のエッチング処理からの吸入ＣＦ4の典型的な時間プロファイルと、制御アルゴリズムを使用するＯ2注入流量の対応するトラッキングを示す（解を見出すのを早めるのに使用することができる最後の最良履歴値を記憶することで）。最初のエッチングサイクルで解を見出した後，後続のステップの注入流量はその最適流量に迅速に設定され、図９に示すように，結果としての９５％ＣＦ4 ＤＲＥ及び低ＮＯｘを適時に得ることができる。
多くの半導体製造装置は、その酸素供給を空気分離装置（通常は圧力スイング吸着装置）から得ている。酸素の純度は通常９０～９５％であり、品質が不明で変動しやすい。除害装置に常に一定の純度の酸素が供給される場合、システムは、所望の性能を得るためにＣＦ4が流れるたびに同じ量の酸素を注入するように構成することができ、最適な流量を得るための排気監視は必要ないことになる。実際にはこのようなことはほとんど起こらず、この方法は、排気中のＣＦ4濃度に対応してＯ2注入流量（不純物）を調整してこの問題を解決するのを助ける。例示的に、図１０には、初期流量ゼロからシステム希釈１０００倍でのＣＦ4 １ＳＬＭに関してＤＲＥ９５％を達成するための、Ｏ2純度の検索への様々な入力レベルに起因する結果が示されている。
また、別の実施形態では、一定の燃料注入流量に対する酸素注入流量を調整するのではなく、酸素注入流量を一定として、燃料注入流量を調整することも可能である。
また、同様の方法は、プラズマ除害装置に適用することも可能である。燃焼条件を調整するために酸素又は燃料注入流量を調整する代わりに、空気などの試薬の注入流量、及び／又はプラズマへの電力は、ＰＦＣ排気センサの測定値に応答して調整することができる。
ＰＦＣ流量「オン」のデジタル信号が利用できない場合、一連のウェハーに対して学習を行うために、ＰＦＣ排気ガスセンサの信号（何らかの背景雑音レベル以上）の存在は、ＰＦＣガスが流れている場合を検出して、結果的にＰＦＣ放出レベルの測定をいつ開始及び停止するかを決定するために用いることができる。
酸素供給
除害装置１０に供給される酸化剤は、純酸素源から来ることができるが、いつの実施形態では、「酸素富化空気源」が設けられている。具体的には、酸素富化空気は、典型的には、８５％から９５％の酸素と残部の窒素とから構成される。これは、より低いコストで空気から生成することができ、純粋酸素供給源を備えるよりも安全である。この場合、酸素注入流量を調整する代わりに、「酸素富化空気」注入流量を一定にし、窒素による希釈（又は純酸素による富化）により酸素濃度を調整することができる。
１つの実施形態では、ＣＦ4 ＤＲＥ＞９５％及び最小ＮＯｘを得るために、純酸素注入はノズルごとに１７ｓｌｍの最適な流量を有することが分かる。
予混合注入流量がノズルごとに２０ＳＬＭに設定され（標準的な流量調整器を使用）、酸素供給が常に８５％の濃度に希釈される場合、これは最適な状態を達成するであろう。
次に、酸素濃度の測定値を使用し、何回注入する必要があるかを知ることで、単一の２０ＳＬＭ窒素質量流量制御装置（ＭＦＣ）は、所望量の窒素を追加し、６つのノズルのための酸素富化空気をＯ2 ８５％に希釈するために使用することができる（６つのＭＦＣを使用するよりむしろ効果的である）。
例：ノズルごとの所要酸素濃度１７ＳＬＭ、測定酸素濃度９５％、目標濃度８５％、６回の注入動作
この場合、
・ノズルごとの予混合注入流量を１７／０．８５＝２０ＳＬＭに設定する
・６つのノズルが６ｘ１７＝１０２ＳＬＭの酸素を必要とする
・これは濃度９５％の酸素富化空気を１０２／０．９５＝１０７．４ＳＬＭだけ必要とする
・従って、１２０－１０７．４＝１３．６ＳＬＭの窒素を追加する。
一般的；ノズルごとの所要酸素濃度がＡ ＳＬＭ、測定酸素濃度がｙ％、目標濃度がｘ％、ｎ回の注入動作
この場合、
・ノズルごとの予混合注入流量をＡ／ｘ ＳＬＭ（一定）に設定する
・ｎ個のノズルがｎＡ ＳＬＭの酸素を必要とする
・これはｙ％の濃度で酸素富化空気をｎＡ／ｙ ＳＬＭだけ必要とする
・従って、（ｎＡ／ｘ－ｎＡ／ｙ）＝（ｎＡ／ｘ）．（１－ｘ／ｙ） ＳＬＭの窒素を追加する。
ＭＦＣの精度を１％フルスケール（Ｎ２の０．２ＳＬＭ）と仮定する。最悪の場合の誤差は、酸素が０．２ＳＬＭ＝１７ＳＬＭの１．１％だけ流出することができるときの唯一の注入動作の場合である。従って、誤差は、各注入で個別のＭＦＣを使用する場合よりも悪くない（複数の注入がオンになっている場合はより良好である）。
従って、実施形態は、排気ガスセンサを使用してＰＦＣ除害を最適化する方法を提供する。熱除害システムの排気中のセンサは、除害されるＰＦＣガスの濃度を測定すること、及び他の副産物を測定することもできる。センサ信号は除害装置の状態を調整するために用いられ、調整に対するセンサ応答は、ＮＯｘなどの望ましくない副生成物の発生を最小限に抑えながら、十分な除害を達成する最適な設定を決定するために用いられる。
本発明の例示的な実施形態は、添付の図面を参照して本明細書に詳細に開示されているが、本発明は詳細な実施形態に限定されず、添付の請求項及びその均等物によって定義される本発明の範囲から逸脱することなく当業者によってそこに様々な変更及び修正がなされ得ることを理解されたい。
付録 最適な除害条件を見出すためのプログラムリスト
10 REM program to demonstrate optimisation of oxygen inject for CF4 abatement
20 REM using (simulated) measurement of CF4 concentration in exhaust
30 REM with lowest use of resources and emissions of NOx (simulated)
40
50 REM control algorithm requires CF4 flow (from tool) and
60 REM knowledge of the dilution factor of the gas leaving the exhaust
70 REM in order to calculate desired CF4 concentration there
80 REM which achieves specified destruction rate efficiency (DRE)
90
100 REM input conditions
110 REPEAT
120 REM only accept values 0-100%
130 INPUT "Target DRE (%)"; DRE%
140 UNTIL (DRE% >= 0) AND (DRE% <= 100)
150
160 INPUT "Dilution factor"; dilution_factor
170
180 REM initialise historic best value (of inject flow to store for future use
190 LET last_best_inject = 0
200
210 REPEAT
220
230 REM get CF4 flow (this would be from tool)
240 INPUT "CF4 flow (slm)"; CF4_flow
250
260 REM calculate CF4 concentration in ppm at required DRE
270 LET target% = (CF4_flow * (100 - DRE% )/100 / dilution_factor * 1E6)
280
290 REM step size for changing inject
300 LET step_inject = 4
310
320 REM get starting inject
330 INPUT "Initial O2 inject flow (slm)"; old_inject
340
350 REM use last_best_inject if starting point negative
360 REM back it off by the step size to force search to converge after one iteration
370 IF (old_inject < 0) THEN LET old_inject = last_best_inject - step_inject
380
390 REM get O2 purity in range 80-100%
400 REM (this would be unknown in practice -
410 REM ca.90-95% from industrial pressure swing adsorption generators)
420 REPEAT
430 INPUT "O2 purity (80-100%)"; O2_purity
440 UNTIL (O2_purity >=80) AND (O2_purity <=100)
450
460 REM initialise starting CF4 concentration in exhaust
470 LET old_conc% = FNmeasure_CF4(old_inject)
480 PRINT "current inject (slm): ";old_inject;", CF4 (ppm): ";old_conc%;", inject step (slm): ";step_inject;" NOx (g/hr): "+STR$(FNmeasure_NOx(inject))
490
500 REM main loop to find solution
510 REPEAT
520
530 REM done% is Boolean flag to denote that we've already dealt with each case (it avoids GOTO statements)
540 LET done% = FALSE
550
560 IF (CF4_flow = 0) THEN
570 REM turn inject off, no CF4 to treat
580 LET old_inject = 0
590 REM make step_inject zero
600 LET step_inject = 0
610 PRINT "Inject off"
620 REM set flag to show we've accepted new conditions
630 LET done% = TRUE
640 ENDIF
650
660 REM measure CF4 concentration at provisionally better inject
670 LET new_inject = old_inject + step_inject
680 REM trap negative values
690 IF (new_inject < 0) THEN LET new_inject = 0
700 REM measure at new inject setting
710 LET new_conc% = FNmeasure_CF4(new_inject)
720 REM display result
730 PRINT "CF4 new (ppm): ";new_conc%;", target (ppm): ";target%
740
750 IF (done% = FALSE) THEN
760 REM we are too low but going the right way
770 IF (new_conc% >= target%) AND (new_conc% < old_conc%) THEN
780 REM accept new inject
790 REM set flag to show we've accepted new conditions
800 LET done% = TRUE
810 ENDIF
820 ENDIF
830
840 IF (done% = FALSE) THEN
850 REM are too high but going the right way
860 IF (step_inject < 0) AND (new_conc% =< target%) THEN
870 REM accept new inject
880 REM set flag to show we've accepted new conditions
890 LET done% = TRUE
900 ENDIF
910 ENDIF
920
930 REM check to see if either of the above changes have reached the target
940 REM don't make any further changes to the inject in that case
950 IF (done% = TRUE) AND (new_conc% = target%) THEN
960 IF (step_inject > 0) AND (new_conc% < old_conc%) THEN LET step_inject = 0
970 IF (step_inject < 0) AND (new_conc% > old_conc%) THEN LET step_inject = 0
980 ENDIF
990
1000 IF (done% = FALSE) THEN
1010 REM we are much too high but going right way
1020 IF (step_inject < 0) AND (new_conc% < old_conc%) THEN
1030 REM accept new inject
1040 REM set flag to show we've accepted new conditions
1050 LET done% = TRUE
1060 ENDIF
1070 ENDIF
1080
1090 REM if we've accepted the change in inject so far then store new_conc
in old_conc
1100 IF (done% = TRUE) THEN
1110 LET old_conc% = new_conc%
1120 LET old_inject = new_inject
1130 REM print status on screen
1140 PRINT "Change accepted!"
1150 ENDIF
1160
1170 REM now consider cases where we are changing the inject in the wrong d
irection
1180
1190 IF (done% = FALSE) THEN
1200 REM abatement too good, in region DRE better than required
1210 IF (new_conc% < target%) THEN
1220 REM decrease inject by making step_inject negative
1230 LET step_inject = ABS(step_inject) * -1
1240 REM print status on screen
1250 PRINT "Change rejected! Decreasing inject"
1260 REM set flag to show we've accepted new conditions
1270 LET done% = TRUE
1280 ENDIF
1290 ENDIF
1300
1310 IF (done% = FALSE) THEN
1320 REM much too high, abatement getting worse again as inject is increased
1330 IF (step_inject > 0) AND (new_conc% > old_conc%) THEN
1340 REM decrease inject by making step_inject negative
1350 LET step_inject = ABS(step_inject) * -1
1360 REM print status on screen
1370 PRINT "Change rejected! Decreasing inject"
1380 REM set flag to show we've accepted new conditions
1390 LET done% = TRUE
1400 ENDIF
1410 ENDIF
1420
1430 IF (done% = FALSE) THEN
1440 REM we are too low and going the wrong way
1450 IF (step_inject < 0) AND (new_conc% > old_conc%) AND (new_conc% > target%) THEN
1460 REM increase inject more slowly by reducing size of step_inject
1470 LET step_inject = ABS(step_inject / 2)
1480 REM print status on screen
1490 PRINT "Change rejected! Increasing inject more slowly"
1500 REM set flag to show we've accepted new conditions
1510 LET done% = TRUE
1520 ENDIF
1530 ENDIF
1540
1550 IF (done% = FALSE) THEN
1560 REM none of the above apply
1570 REM print status on screen
1580 PRINT "Something amiss! Reducing search window"
1590 REM reduced step size
1600 LET step_inject = step_inject / 2
1610 ENDIF
1620
1630 REM print status of algorithmn on screen and to file
1640 PRINT "current inject: ";old_inject;" slm, CF4: ";old_conc%;" ppm, inject step: ";step_inject;" slm, NOx: ";FNmeasure_NOx(old_inject);" g/hr"
1650
1660 REM wait for a second
1670 WAIT(100)
1680
1690 REM stop when either we've found a solution or the step_size is very small
1700 UNTIL (ABS(step_inject) < 0.01)
1710
1720 REM check to see if target achieved
1730 IF (old_conc% = target%) THEN
1740 REM solution found
1750 PRINT"Target DRE achieved!"
1760 REM store this in last_best_inject
1770 LET last_best_inject = old_inject
1780 ENDIF
1790
1800 REM check to see if target not achieved
1810 IF (old_conc% <> target%) THEN
1820 PRINT "Failed to achieve target!"
1830 ENDIF
1840
1850 REM ask if another condition to be tested
1860 REPEAT
1870 INPUT "Do another (Y/N)"; reply$
1880 REM concentate to first character
1890 LET reply$ = LEFT$(reply$,1)
1900 REM only accept Y/y or N/n
1910 UNTIL (reply$ = "N") OR (reply$ = "n") OR (reply$ = "Y") OR (reply$ = "y")
1920
1930 UNTIL (reply$ = "N") OR (reply$ = "n")
1940
1950 END
1960
1970 DEF FNmeasure_CF4(inject)
1980 REM this is a proxy for actual measurement on exhaust
1990 PRINT "Inject: ";inject;
2000 REM accomodate purity of oxygen
2010 LET inject = inject*O2_purity/100
2020 PRINT;" slm, O2 content: ";inject;" slm"
2030 REM calculate DRE from model
2040 LET DRE_actual = -0.000000292*inject^4 + 0.0000525*inject^3 - 0.003520833*inject^2 + 0.09925*inject
2050 REM print DRE rounded up to nearest whole number
2060 PRINT "DRE: ";INT(DRE_actual*100 + 0.5)"% ";
2070 REM calculate amount of CF4 in slm in exhaust
2080 LET CF4_out = CF4_flow * (1 - DRE_actual)
2090 REM return concentration in exhaust in ppm
2100 REM rounded to nearest whole number
2110 = INT((CF4_out / dilution_factor * 1E6) + 0.5)
2120
2130 DEF FNmeasure_NOx(inject)
2140 REM this is a proxy for actual measurement on exhaust
2150 REM accomodate purity of oxygen
2160 LET inject = inject*O2_purity/100
2170 REM calculate NOx from model
2180 IF (inject < 10) THEN LET NOx = 5
2190 IF (inject >= 10) THEN LET NOx = 5*(inject - 10) + 5
2200 REM round to nearest whole number
2210 =INT(NOx + 0.5)
１０ 除害装置
２０ 有孔バーナー
３０ 燃焼室
４０ 入口配管４０
５０ ノズル
６０ 中央ランス
７０ 同軸アニュラス
８０、９０ プレナム
１００ 燃料入口
１１０ 燃料／酸化剤入口
１２０ 制御装置
１３０ センサ

Claims (15)

  1. 処理ツールからのＰＦＣを含む流出流を処理するように構成された除害装置における動作条件を最適化する方法であって、
    前記除害装置の動作条件を制御する動作パラメータを変更するステップと、
    前記除害装置の排気流に存在するＰＦＣ濃度を測定することによって、ＰＦＣ濃度の変化を決定するステップと、
    前記ＰＦＣ濃度の変化に基づいて、前記動作パラメータを保持するか否かを決定するステップと、
    を含む方法。
  2. 前記変更するステップは、前記動作パラメータを初期動作パラメータから調整された動作パラメータに調整するステップを含む、請求項１に記載の方法。
  3. 前記変化を決定するステップは、前記排気流中に存在する初期ＰＦＣ濃度と、前記調整された動作パラメータに応答して前記排気流中に存在する結果としてのＰＦＣ濃度とを決定するステップを含む、請求項２に記載の方法。
  4. 前記動作条件は、前記除害装置の動作温度及び酸化／還元環境のうちの１つを含む、請求項１から３のいずれか一項に記載の方法。
  5. 前記調整された動作パラメータが前記動作温度を増加させ、前記結果としてのＰＦＣ濃度が前記初期ＰＦＣ濃度未満であるが、前記結果としてのＰＦＣ濃度が閾値濃度以上である場合、前記決定するステップは、前記調整された動作パラメータを保持するステップを含む、請求項３又は４に記載の方法。
  6. 前記調整された動作パラメータが前記動作温度を減少させ、前記結果としてのＰＦＣ濃度が前記初期ＰＦＣ濃度以上であるが、前記結果としてのＰＦＣ濃度が前記閾値濃度以上である場合、前記決定するステップは、前記調整された動作パラメータを拒否するステップ及び前記動作温度を減少させるための前記動作パラメータのさらなる変更を防止するステップのうちの一方のステップを含み、好ましくは、前記調整された動作パラメータが前記動作温度を増加させ、前記結果としてのＰＦＣ濃度が前記初期ＰＦＣ濃度未満であるが、前記結果としてのＰＦＣ濃度が前記初期ＰＦＣ濃度未満である場合、前記決定するステップは、前記調整された動作パラメータを拒否するステップ及び前記動作温度を増加させるための前記動作パラメータのさらなる変更を防止するステップのうちの一方のステップを含み、好ましくは、前記調整された動作パラメータが前記動作温度を減少させ、前記結果としてのＰＦＣ濃度が前記初期ＰＦＣ濃度以上であるが前記閾値濃度未満である場合、前記決定するステップは、前記調整された動作パラメータを保持するステップを含む、請求項３から５のいずれか一項に記載の方法。
  7. 前記除害装置が除害室を備え、前記動作パラメータが、前記除害室を加熱するために供給される電力、前記除害室に供給されるプラズマ、及び前記除害室に供給される酸化剤／燃料量の少なくとも１つを含み、好ましくは、前記動作パラメータが前記酸化剤／燃料量を含み、前記変更するステップが前記酸化剤／燃料量を増加させステップを含み、前記結果としてのＰＦＣ濃度が前記初期ＰＦＣ濃度以上である場合、前記決定するステップは、前記結果としてのＰＦＣ濃度が最小値を通過する間に前記酸化剤／燃料量を減少させるステップを含み、又は、前記動作パラメータが前記酸化剤／燃料量を含み、前記変更するステップが前記酸化剤／燃料量を増加させるステップを含み、前記結果としてのＰＦＣ濃度が前記初期ＰＦＣ濃度以上であり、前記結果としてのＰＦＣ濃度が前記閾値以上である場合、前記決定するステップは、前記結果としてのＰＦＣ濃度が最小値を通過する間に前記酸化剤／燃料量を減少させるステップを含み、又は、前記動作パラメータが前記酸化剤／燃料量を含み、前記変更するステップが前記酸化剤／燃料量を減少させるステップを含み、前記結果としてのＰＦＣ濃度が前記初期ＰＦＣ濃度未満である場合、前記決定するステップは、前記結果としてのＰＦＣ濃度が最小値を通過する間に前記酸化剤／燃料量を減少させるステップを含む、請求項１から６のいずれか一項に記載の方法。
  8. 前記動作パラメータが前記酸化剤／燃料量を含み、前記変更するステップが前記酸化剤／燃料量を減少させるステップを含み、前記結果としてのＰＦＣ濃度が前記閾値濃度未満であり、前記結果としてのＰＦＣ濃度が前記初期ＰＦＣ濃度未満の場合、前記決定するステップは、前記結果としてのＰＦＣ濃度が最小値を通過する間に前記酸化剤／燃料量を減少させるステップを含む、請求項７に記載の方法。
  9. 前記拒否するステップは、前記動作パラメータを前記初期動作パラメータに戻すステップを含み、及び／又は前記拒否するステップは、前記動作パラメータを前記初期動作パラメータと前記調整された動作パラメータとの間の値に変更するステップを含み、及び／又は前記動作パラメータが前記酸化剤／燃料量を含み、前記除害装置が酸素源及び窒素源の少なくとも一方によって増強された富化空気源によって供給される場合、前記変更するステップは、前記酸素源及び窒素源のうちの少なくとも一方を調整して前記酸化剤／燃料量を調整するステップを含む、請求項６から８のいずれか一項に記載の方法。
  10. 前記変更するステップ及び前記決定するステップを反復的に繰り返すことを含む、請求項１から９のいずれか一項に記載の方法。
  11. 前記決定するステップは、ＰＦＣが前記流出流中に存在することを示す指示を受け取ることに応答して、前記初期ＰＦＣ濃度を決定するステップを含む、請求項１から１０のいずれか一項に記載の方法。
  12. 記変更するステップの前に、処理サイクルのＰＦＣ濃度プロファイルを特定するステップを含む、請求項１から１１のいずれか一項に記載の方法。
  13. 前記ＰＦＣ濃度プロファイルが最大偏差量から大きく逸脱する場合、前記変更するステップは、後続の処理サイクルで生じる、請求項１２に記載の方法。
  14. 前記ＰＦＣ濃度プロファイルが前記最大偏差量から大きく逸脱する場合、各処理サイクル内の時間を選択して、前記排気流中に存在する前記ＰＦＣ濃度の前記変化を決定するステップを含む、請求項１２又は１３に記載の方法。
  15. 処理ツールからのＰＦＣを含む排気流を処理するように構成された除害装置であって、
    前記除害装置の動作条件を制御する動作パラメータを変更するように動作可能な制御装置と、
    前記除害装置の排気流中に存在するＰＦＣ量の変化を決定するように動作可能なセンサと、
    を備え、
    前記制御装置は、前記センサによって決定された前記排気流中に存在する前記ＰＦＣ量の変化に基づいて、前記動作パラメータを保持するか否かを決定するように動作可能である、除害装置。
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