JP4863022B2 - Infrared spectrometer - Google Patents
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本発明は、赤外吸収分光器を用いた温室効果ガス測定方法に関する。特に、フーリエ変換赤外分光器（ＦＴ−ＩＲ）を用いて温室効果ガスを測定する方法に関する。 The present invention relates to a method for measuring greenhouse gases using an infrared absorption spectrometer. In particular, the present invention relates to a method for measuring greenhouse gases using a Fourier transform infrared spectrometer (FT-IR).
近年、環境問題への関心が高まる中、地球温暖化の問題が注目されるようになってきている。地球温暖化は、ＣＯ２、ＮＯｘ、メタン、ＰＦＣ( perfluoro carbon)等の温室効果ガス( greenhouse gas)の大気中の濃度増加に伴って進行する。これらの温室効果ガスは赤外線領域に強い吸収をもち、大気中に放出されると、地表から放射されるエネルギーを吸収する。この吸収されたエネルギーは上空の宇宙空間と下層の地表に向かって放出される。この場合、地表から放出されたエネルギーの一部が温室効果ガスによって再び地表に戻されるため、地表の温度が上昇する。このような機構により、温室効果ガスは地球温暖化効果をもたらすと考えられている。 In recent years, as the interest in environmental issues has increased, the issue of global warming has been attracting attention. Global warming proceeds with an increase in the atmospheric concentration of greenhouse gases such as CO 2 , NOx, methane, and PFC (perfluorocarbon). These greenhouse gases have strong absorption in the infrared region, and when released into the atmosphere, they absorb energy emitted from the surface. This absorbed energy is released toward the upper space and the lower surface. In this case, since a part of the energy released from the surface is returned to the surface again by the greenhouse gas, the temperature of the surface increases. Due to this mechanism, greenhouse gases are believed to have a global warming effect.
温室効果ガスによる温暖化の影響の程度を比較する指標として、地球温暖化係数（global warming potential;ＧＷＰ）がある。このＧＷＰは、ＣＯ２１単位重量に比べてそれぞれのガス１単位重量がどれだけの温暖化効果を持つかを表したものである。温室効果ガスの中でも温暖化効果が高いガスとしてＰＦＣが挙げられる。ＰＦＣはＧＷＰ値がきわめて高く、たとえばＣＦ４のＧＷＰ値はＣＯ２の約６５００倍である。また、ＰＦＣは他のガスと比較して安定であり、大気中の寿命が非常に長く、たとえばＣＦ４では大気寿命が約５０，０００年である。したがって、ＰＦＣは一度大気中に放出されると長年にわたって地球を暖めることになる。 There is a global warming potential (GWP) as an index for comparing the degree of the effect of warming due to greenhouse gases. This GWP represents how much warming effect each unit weight of each gas has compared to one unit weight of CO 2 . Among the greenhouse gases, PFC is mentioned as a gas having a high warming effect. PFC has a very high GWP value, for example, the CF 4 GWP value is about 6500 times that of CO 2 . In addition, PFC is stable compared to other gases and has a very long life in the atmosphere. For example, CF 4 has an atmospheric life of about 50,000 years. Therefore, once PFC is released into the atmosphere, it will warm the earth for many years.
このＰＦＣは、半導体デバイスの製造工程において通常用いられるものであり、特に低圧プラズマを利用した装置で多く用いられている。例えばドライエッチング装置では、ＳｉＯ２やＳｉ３Ｎ４のエッチングにＣＦ４、Ｃ４Ｆ８等のＰＦＣが使用されている。また、ＣＶＤ装置では、装置に付着したシリコン化合物等の膜をクリーニングするために、Ｃ２Ｆ６等のガスプラズマが多く用いられる。さらに、ウエハを冷却する溶媒として液体ＰＦＣが用いられている。しかしながら、前述したように、ＰＦＣは高い温暖化効果を有するため、ＰＦＣの排出量の削減が国際的に求められている。１９９７年１２月に行なわれたＣＯＰ３京都会議では、日本におけるＰＦＣ等の排出を、１９９５年を基準として２０１０年までに６％削減することで合意がなされた。その後、１９９９年のＷＳＣ（世界半導体会議）のＥＳＨ（環境・安全・健康）タスクフォースでは、１９９５年の総排出量を基準として２０１０年までに１０％の削減を達成しようという案が合意された。 This PFC is usually used in the manufacturing process of a semiconductor device, and is often used particularly in an apparatus using low-pressure plasma. For example, in a dry etching apparatus, PFC such as CF 4 or C 4 F 8 is used for etching SiO 2 or Si 3 N 4 . In the CVD apparatus, gas plasma such as C 2 F 6 is often used to clean a film made of silicon compound or the like attached to the apparatus. Furthermore, liquid PFC is used as a solvent for cooling the wafer. However, as described above, since PFC has a high warming effect, reduction of PFC emissions is internationally required. At the COP3 Kyoto Conference held in December 1997, it was agreed to reduce PFC emissions in Japan by 6% by 2010 from the 1995 level. Later, the 1999 WSC (World Semiconductor Council) ESH (Environment, Safety, Health) Task Force agreed to achieve a 10% reduction by 2010 based on total emissions in 1995. .
ここで、ＰＦＣの排出量の削減を実証するためには、工場から排出されるＰＦＣガスを測定する必要がある。現状では、工場から排出されるＰＦＣガスを実際に測定することは難しいため、ＰＦＣを使用する半導体製造装置から排出されるＰＦＣガスを測定して、投入ガスあたりの排出ガス量の比（エミッションファクター）と、工場で消費するガス量とから、ＰＦＣの排出量を規定することとなっている。エミッションファクターは、半導体製造装置から実際に排出されるＰＦＣガスを測定して算出されるものである。半導体製造装置から実際に排出されるＰＦＣガスの測定は、１９９８年４月にアメリカ合衆国カリフォルニア州のモントレーにて開催されたGlobal Semiconductor Industry Conference on Perfluorocompound Emissions Controlにおいて配布された、Intel社のJ.Mayersらによる「Emissions Characterization Package Rev.２.４（通称「インテルプロトコル」）」というガイドライン（現在は、「Equipment Environmental Characterization Guidelines Rev.３.0」）に従って行なわれている。このインテルプロトコルでは、四重極質量分析装置（ＱＭＡＳ）とフーリエ変換赤外分光器（ＦＴ−ＩＲ）等を用いて、排出されるＰＦＣガスを測定する方法が記載されている。しかしながら、ＦＴ−ＩＲを用いた測定については、詳細な記載がないため、測定の方法によって結果が大きくばらつく場合がある。したがって、このインテルプロトコルを補完するために、より簡便な方法で排ガス中のＰＦＣを再現性良く測定できる方法の開発が求められていた。
本発明の目的は、赤外吸収分光器を用いて、排ガス中の各成分をより簡便でかつ再現性良く測定する方法を提供することにある。 An object of the present invention is to provide a method for measuring each component in exhaust gas more easily and with good reproducibility using an infrared absorption spectrometer.
本発明の赤外分光装置は、
フーリエ変換赤外分光器と、を含み、
前記フーリエ変換赤外分光器は、
第１ライブラリ及び第２ライブラリを有するライブラリ部と、
前記分光器導入ラインを介して前記フーリエ変換赤外分光器に導入されたガスを、前記第１ライブラリ及び前記第２ライブラリを用いて解析する解析部と、を有し、
前記第１ライブラリは、プロセス化学物質の予想濃度範囲に対応する選択ピーク領域を含む検量線データであり、
前記第２ライブラリは、定量ターゲット化学物質の予想濃度範囲に対応する選択ピーク領域を含む検量線データであり、
前記プロセス化学物質は、前記ガスに含まれる化学物質であり、
前記定量ターゲット化学物質は、前記ガス中に前記プロセス化学物質がふくまれていることにより、前記ガス中に含まれている可能性がある化学物質であり、
前記解析部は、
選択された前記プロセス化学物質に対応する前記定量ターゲット化学物質を選択し、
選択された前記プロセス化学物質の予想濃度範囲に対応する前記第１ライブラリを指定し、
選択された前記定量ターゲット化学物質の予想濃度範囲に対応する前記第２ライブラリを指定し、
前記第１ライブラリおよび前記第２ライブラリに基づいて、前記ガスの赤外吸収分光測定により得られたデータの解析を行なう。
本発明の赤外分光装置は、
前記第２ライブラリは、主ピーク領域及び副ピーク領域を備えることができる。
本発明の赤外分光装置は、
排気ラインと、
除害装置と、を更に含むことができる。
本発明の赤外分光装置は、
更に、コンピュータを含み、
前記ライブラリ部及び前記解析部は、前記コンピュータに設けられていることができる。
本発明の赤外分光装置は、
前記分光器導入ラインは、チャンバから前記ガスを導入するものであることができる。
本発明の赤外分光装置は、
前記プロセス化学物質は、ＣＦ ４ 、ＣＨＦ ３ 、Ｃ ２ Ｆ ４ 、Ｃ ２ Ｆ ６ 、Ｃ ３ Ｆ ８ 、Ｃ ４ Ｆ ８ 、Ｃ ５ Ｆ ８ 、ＣＯＦ ２ 、ＨＦ、ＳｉＦ ４ 、ＯＦ ２ 、ＮＦ ３ 、ＳＯ ２ 、ＳＦ ６ 、ＳＯ ２ Ｆ ２ 、ＳＯＦ ２ 、ＮＯ、Ｎ ２ Ｏ、ＮＯ ２ 、ＣＯ、およびＣＯ ２ のうち少なくとも１つを含むことができる。
本発明の赤外分光装置は、
前記ガスは、ＰＦＣを使用する処理で排出されたものであることができる。
（Ａ）本発明の赤外吸収分光器を用いた温室効果ガス測定方法は、
プロセス化学物質を選択する手順と、
前記プロセス化学物質に対応する定量ターゲット化学物質を選択する手順と、
前記プロセス化学物質および前記定量ターゲット化学物質の予想濃度範囲を指定する手順と、
前記プロセス化学物質および前記定量ターゲット化学物質の予想濃度範囲に対応するライブラリをそれぞれ選択する手順と、
前記ライブラリに基づいて、ガスの赤外吸収分光測定により得られたデータの解析を行なう手順と、を含む。
The infrared spectrometer of the present invention is
A Fourier transform infrared spectrometer, and
The Fourier transform infrared spectrometer is
A library section having a first library and a second library;
An analysis unit that analyzes the gas introduced into the Fourier transform infrared spectrometer through the spectrometer introduction line using the first library and the second library;
The first library is calibration curve data including a selected peak region corresponding to an expected concentration range of a process chemical substance,
The second library is calibration curve data including a selected peak region corresponding to the expected concentration range of the quantitative target chemical substance,
The process chemical is a chemical contained in the gas,
The quantitative target chemical substance is a chemical substance that may be contained in the gas because the process chemical substance is included in the gas,
The analysis unit
Selecting the quantitative target chemical corresponding to the selected process chemical,
Designating the first library corresponding to the expected concentration range of the selected process chemical;
Designating the second library corresponding to the expected concentration range of the selected quantitative target chemical,
Based on the first library and the second library, data obtained by infrared absorption spectroscopy measurement of the gas is analyzed.
The infrared spectrometer of the present invention is
The second library may include a main peak region and a sub peak region.
The infrared spectrometer of the present invention is
An exhaust line;
An abatement device.
The infrared spectrometer of the present invention is
A computer,
The library unit and the analysis unit may be provided in the computer.
The infrared spectrometer of the present invention is
The spectrometer introduction line may introduce the gas from a chamber.
The infrared spectrometer of the present invention is
The process chemicals are CF 4 , CHF 3 , C 2 F 4 , C 2 F 6 , C 3 F 8 , C 4 F 8 , C 5 F 8 , COF 2 , HF, SiF 4 , OF 2 , NF 3 , SO 2 , SF 6 , SO 2 F 2 , SOF 2 , NO, N 2 O, NO 2 , CO, and CO 2 .
The infrared spectrometer of the present invention is
The gas may be exhausted in a process using PFC.
(A) A greenhouse gas measurement method using the infrared absorption spectrometer of the present invention is:
Procedures for selecting process chemicals;
Selecting a quantitative target chemical corresponding to the process chemical;
A procedure for specifying an expected concentration range of the process chemical and the quantitative target chemical;
Selecting each library corresponding to the expected concentration range of the process chemical and the quantitative target chemical;
And a procedure for analyzing data obtained by infrared absorption spectroscopy measurement of gas based on the library.
ここで、プロセス化学物質とは、プロセスで使用される化学物質をいう。また、定量ターゲット化学物質とは、ガス中に前記プロセス化学物質が含まれていることにより、ガス中に含まれている可能性がある化学物質をいう。 Here, the process chemical substance means a chemical substance used in the process. The quantitative target chemical substance refers to a chemical substance that may be contained in the gas because the process chemical substance is contained in the gas.
また、ライブラリとは、前記化学物質の赤外吸収分光測定により得られたデータの解析を行なう際に、正確な濃度測定を行なうために、前記化学物質の既知の濃度に対応してあらかじめ測定された吸光度データをいう。 The library is measured in advance corresponding to the known concentration of the chemical substance in order to perform accurate concentration measurement when analyzing the data obtained by infrared absorption spectroscopy measurement of the chemical substance. Absorbance data.
本発明の温室効果ガス測定方法によれば、混合ガス中の各成分の濃度を、より簡便な方法でかつ精度良く測定することができる。 According to the greenhouse gas measuring method of the present invention, the concentration of each component in the mixed gas can be measured with a simpler method and with high accuracy.
本発明の温室効果ガス測定方法としては、以下の（１）〜（３）に示す態様が例示できる。 Examples of the greenhouse gas measurement method of the present invention include the following modes (1) to (3).
（１）前記ガス中の各化学物質毎に、複数の既知濃度における吸光度データからなるライブラリを作成し、
このライブラリに基づいて、前記ガス中の各化学物質毎に、主ピーク領域および副ピーク領域に関する濃度−吸光面積についての検量線データを作成し、
そして、前記検量線データに基づいて、前記ガスの赤外吸収分光測定により得られたデータの解析を行なう手順において、
前記ガス中の各成分の予想濃度範囲が、前記主ピーク領域に関する検量線データのリニアリティが小さい領域に含まれる場合、前記副ピーク領域に関する検量線データを用いて前記濃度を決定することができる。
(1) Create a library of absorbance data at a plurality of known concentrations for each chemical substance in the gas,
Based on this library, for each chemical substance in the gas, create calibration curve data on the concentration-absorption area for the main peak region and the sub-peak region,
And, based on the calibration curve data, in the procedure of analyzing the data obtained by infrared absorption spectroscopy measurement of the gas,
When the expected concentration range of each component in the gas is included in a region where the linearity of the calibration curve data related to the main peak region is small, the concentration can be determined using the calibration curve data related to the sub-peak region.
ここで、主ピーク領域とは、ガスの赤外吸収波形中、最も高いピークを含む領域をいう。また、副ピーク領域とは、ガスの赤外吸収波形中、主ピーク領域とは異なる領域に位置するピークを含む領域をいい、成分によっては２以上存在する。 Here, the main peak region refers to a region including the highest peak in the infrared absorption waveform of gas. The sub-peak region refers to a region including a peak located in a region different from the main peak region in the infrared absorption waveform of gas, and there are two or more depending on the component.
また、検量線データとは、ガス中の各成分の濃度と吸光面積との関係を示すデータであり、赤外線吸収測定の際には、前記予想濃度範囲に対応してライブラリが選択され、選択されたライブラリに対応する検量線データに基づいてデータ解析が行なわれる。 The calibration curve data is data indicating the relationship between the concentration of each component in the gas and the light absorption area. In the infrared absorption measurement, a library is selected and selected corresponding to the expected concentration range. Data analysis is performed based on calibration curve data corresponding to the library.
また、前記主ピーク領域に関する検量線データのリニアリティが小さい領域とは、前記主ピーク領域に関する検量線データにおいて、濃度と吸光面積との関係が、前記副ピーク領域に関する検量線データと比較して、リニアリティが小さい領域をいう。この方法によれば、前記副ピーク領域に関する検量線データを用いて前記濃度を決定することにより、ガス中の各成分の濃度を精度良く測定することができる。 Further, the calibration curve data relating to the main peak region is a region where the linearity of the calibration curve data relating to the main peak region is small, and the relationship between the concentration and the light absorption area is compared with the calibration curve data relating to the sub peak region, An area with low linearity. According to this method, the concentration of each component in the gas can be accurately measured by determining the concentration using calibration curve data relating to the sub-peak region.
あるいは、前記ガス中の各成分の予想濃度範囲が、前記副ピーク領域に関する検量線データのリニアリティが小さい領域に含まれる場合、前記主ピーク領域に関する検量線データを用いて前記濃度を決定することができる。ここで、前記副ピーク領域に関する検量線データのリニアリティが小さい領域とは、前記副ピーク領域に関する検量線データにおいて、濃度と吸光面積との関係が、前記主ピーク領域に関する検量線データと比較して、リニアリティが小さい領域をいう。 Alternatively, when the expected concentration range of each component in the gas is included in a region where the linearity of the calibration curve data regarding the sub-peak region is small, the concentration may be determined using the calibration curve data regarding the main peak region. it can. Here, the region where the linearity of the calibration curve data related to the sub-peak region is small means that, in the calibration curve data related to the sub-peak region, the relationship between the concentration and the absorption area is compared with the calibration curve data related to the main peak region. An area with low linearity.
この方法によれば、前記主ピーク領域に関する検量線データを用いて前記濃度を決定することにより、ガス中の各成分の濃度を精度良く測定することができる。 According to this method, the concentration of each component in the gas can be accurately measured by determining the concentration using calibration curve data relating to the main peak region.
また、この場合、前記主ピーク領域に関する検量線データ、および前記副ピーク領域に関する検量線データの両方を用いて前記濃度を決定することもできる。 In this case, the concentration can also be determined using both calibration curve data relating to the main peak region and calibration curve data relating to the sub-peak region.
（２）前記プロセス化学物質は、ＣＦ４、ＣＨＦ３、Ｃ２Ｆ４、Ｃ２Ｆ６、Ｃ３Ｆ８、Ｃ４Ｆ８、Ｃ５Ｆ８、ＨＦ、ＳｉＦ４、ＮＦ３、ＳＦ６、およびＮ２Ｏのうち少なくとも１つを含むことができる。 (2) The process chemicals are CF 4 , CHF 3 , C 2 F 4 , C 2 F 6 , C 3 F 8 , C 4 F 8 , C 5 F 8 , HF, SiF 4 , NF 3 , SF 6. And at least one of N 2 O.
（３）前記定量ターゲット化学物質は、ＣＦ４、ＣＨＦ３、Ｃ２Ｆ４、Ｃ２Ｆ６、Ｃ３Ｆ８、Ｃ４Ｆ８、Ｃ５Ｆ８、ＣＯＦ２、ＨＦ、ＳｉＦ４、ＯＦ２、ＮＦ３、ＳＯ２、ＳＦ６、ＳＯ２Ｆ２、ＳＯＦ２、ＮＯ、Ｎ２Ｏ、ＮＯ２、ＣＯ、およびＣＯ２のうち少なくとも１つを含むことができる。 (3) The quantitative target chemical substances are CF 4 , CHF 3 , C 2 F 4 , C 2 F 6 , C 3 F 8 , C 4 F 8 , C 5 F 8 , COF 2 , HF, SiF 4 , OF. 2 , NF 3 , SO 2 , SF 6 , SO 2 F 2 , SOF 2 , NO, N 2 O, NO 2 , CO, and CO 2 can be included.
（Ｂ）本発明の赤外吸収分光器を用いた温室効果ガス測定方法は、
ガスに対する赤外吸収分光測定により得られたデータの解析を行なう際に、
ガス中の各成分について、主ピーク領域および副ピーク領域にそれぞれに関して、濃度に対する吸光面積を示す検量線を作成し、
前記ガス中の各成分の濃度が、主ピーク領域に関する検量線のリニアリティが小さい領域に含まれると想定される場合、副ピーク領域に関する検量線を用いて前記濃度を決定する方法である。この方法によれば、前述した効果を奏することができる。
(B) A greenhouse gas measurement method using the infrared absorption spectrometer of the present invention is:
When analyzing the data obtained by infrared absorption spectroscopy for gas,
For each component in the gas, for each of the main peak region and the sub-peak region, create a calibration curve indicating the absorption area with respect to the concentration,
When it is assumed that the concentration of each component in the gas is included in a region where the linearity of the calibration curve related to the main peak region is small, the concentration is determined using the calibration curve related to the sub-peak region. According to this method, the above-described effects can be achieved.
（Ｃ）本発明の赤外吸収分光器を用いた温室効果ガス測定方法は、
ガスに対する赤外吸収分光測定により得られたデータの解析を行なう際に、
ガス中の各成分について、主ピーク領域および副ピーク領域にそれぞれに関して、濃度に対する吸光面積を示す検量線を作成し、
前記ガス中の各成分の濃度が、副ピーク領域に関する検量線のリニアリティが小さい領域に含まれると想定される場合、主ピーク領域に関する検量線を用いて前記濃度を決定する方法である。この方法によれば、前述した効果を奏することができる。
(C) The greenhouse gas measurement method using the infrared absorption spectrometer of the present invention is:
When analyzing the data obtained by infrared absorption spectroscopy for gas,
For each component in the gas, for each of the main peak region and the sub-peak region, create a calibration curve indicating the absorption area with respect to the concentration,
When it is assumed that the concentration of each component in the gas is included in a region where the linearity of the calibration curve related to the sub-peak region is small, the concentration is determined using the calibration curve related to the main peak region. According to this method, the above-described effects can be achieved.
（Ｂ）または（Ｃ）の方法のいずれにおいても、主ピーク領域に関する検量線および副ピーク領域に関する検量線の両方を用いて前記濃度を決定することができる。 In either of the methods (B) or (C), the concentration can be determined using both a calibration curve relating to the main peak region and a calibration curve relating to the sub-peak region.
また、前記検量線中でリニアリティが低い部分について、該部分の近傍に検量ポイントを増やす補正を該検量線について行なうことができる。 Further, for a portion having low linearity in the calibration curve, correction for increasing the calibration point in the vicinity of the portion can be performed on the calibration curve.
ここで、検量ポイントとは、ガス中の各成分について、所定の濃度に対する吸光面積の値を示すデータをいう。また、前記検量線中でリニアリティが低い部分とは、ガス中の各成分について、濃度と吸光面積との間に成立する一定の関係を示す式からずれている部分のことをいう。このように補正を行なうことにより、前記検量線のリニアリティを高めることができる。その結果、補正後の検量線に関するデータ（検量線データ）に基づいてデータの解析を行なうことにより、前記ガスに含まれる成分の濃度を正確に算出することができる。 Here, the calibration point refers to data indicating the value of the light absorption area with respect to a predetermined concentration for each component in the gas. Further, the portion having a low linearity in the calibration curve refers to a portion deviating from an equation showing a certain relationship established between the concentration and the light absorption area for each component in the gas. By performing correction in this way, the linearity of the calibration curve can be increased. As a result, by analyzing the data based on the corrected calibration curve data (calibration curve data), the concentration of the component contained in the gas can be accurately calculated.
また、前記検量線中でリニアリティが高い部分の検量線については、リニアリティが高い部分の１個又は２個の検量ポイントを用いて前記検量線を作成することができる。この方法によれば、少ない検量ポイントでも精度の高い検量線を作成することができる。 In addition, with respect to a calibration curve having a high linearity in the calibration curve, the calibration curve can be created using one or two calibration points of the high linearity portion. According to this method, a calibration curve with high accuracy can be created even with a small number of calibration points.
（Ｄ）本発明の赤外吸収分光器を用いた温室効果ガス測定方法は、
ガスに対する赤外吸収分光測定により得られた吸収波形に基づいてデータの解析を行なう際に、
前記ガス中の成分のうち、他の成分のピークと重複しないピークを有する成分から優先的に定量し、該成分のピークを前記吸収波形から順次差し引く手順を含む。
(D) A greenhouse gas measurement method using the infrared absorption spectrometer of the present invention is:
When analyzing data based on the absorption waveform obtained by infrared absorption spectroscopy measurement for gas,
It includes a procedure of preferentially quantifying the component in the gas having a peak that does not overlap with the peak of other components and sequentially subtracting the peak of the component from the absorption waveform.
この方法によれば、各成分についてピークが一致または重複する場合であっても、各成分の濃度を精度良く測定することができる。 According to this method, the concentration of each component can be measured with high accuracy even when the peaks of each component match or overlap.
この場合、以下の手順（ａ）〜（ｊ）を含むことができる。 In this case, the following procedures (a) to (j) can be included.
（ａ）前記ガスの吸収波形からＮＯおよびＳＯ２Ｆ２のピークをそれぞれ差し引いて、ＮＯおよびＳＯ２Ｆ２を定量する手順、
（ｂ）前記手順（ａ）により得られた吸収波形からＣＯＦ２のピークを差し引いて、ＣＯＦ２を定量する手順、
（ｃ）前記手順（ｂ）により得られた吸収波形からＳＯＦ２のピークを差し引いて、ＳＯＦ２を定量する手順、
（ｄ）前記手順（ｃ）により得られた吸収波形からＯＦ２のピークを差し引いて、ＯＦ２を定量する手順、
（ｅ）前記手順（ｄ）により得られた吸収波形からＳＦ６、ＮＦ３、およびＣ４Ｆ８のピークをそれぞれ差し引いて、ＳＦ６、ＮＦ３、およびＣ４Ｆ８を定量する手順、
（ｆ）前記手順（ｅ）により得られた吸収波形からＣ３Ｆ８およびＳｉＦ４のピークをそれぞれ差し引いて、Ｃ３Ｆ８およびＳｉＦ４を定量する手順、
（ｇ）前記手順（ｆ）により得られた吸収波形からＮ２Ｏ、Ｃ２Ｆ６、およびＣ２Ｆ４のピークをそれぞれ差し引いて、Ｎ２Ｏ、Ｃ２Ｆ６、およびＣ２Ｆ４を定量する手順、
（ｈ）前記手順（ｇ）により得られた吸収波形からＣＦ４、ＳＯ２、およびＣＯのピークをそれぞれ差し引いて、ＣＦ４、ＳＯ２、およびＣＯを定量する手順、
（ｉ）前記手順（ａ）〜（ｈ）より得られた前記ガスの吸収波形からＣＨＦ３を定量する手順、および
（ｊ）前記ガスの吸収波形，および前記手順（ａ）〜（ｉ）より得られた前記ガスの吸収波形のうちのいずれかから、ＨＦ、ＣＯ２、およびＮＯ２のピークを差し引く手順。
(A) a procedure for subtracting NO and SO 2 F 2 peaks from the gas absorption waveform to quantify NO and SO 2 F 2 ;
(B) a procedure for quantifying COF 2 by subtracting the peak of COF 2 from the absorption waveform obtained by the procedure (a);
(C) a procedure for subtracting the SOF 2 peak from the absorption waveform obtained by the procedure (b) to quantify SOF 2 ;
(D) a procedure for subtracting the peak of OF 2 from the absorption waveform obtained by the procedure (c) to quantify OF 2 ;
(E) a procedure for subtracting SF 6 , NF 3 , and C 4 F 8 peaks from the absorption waveform obtained by the procedure (d) to quantify SF 6 , NF 3 , and C 4 F 8 ;
(F) from the absorption waveforms obtained by the procedure (e) by subtracting the peak of C 3 F 8 and SiF 4, respectively, a procedure for quantifying the C 3 F 8 and SiF 4,
(G) The N 2 O, C 2 F 6 , and C 2 F 4 peaks are subtracted from the absorption waveform obtained by the procedure (f), respectively, to obtain N 2 O, C 2 F 6 , and C 2 F 4. Procedure for quantifying,
(H) a procedure for subtracting CF 4 , SO 2 , and CO peaks from the absorption waveform obtained by the procedure (g) to quantify CF 4 , SO 2 , and CO,
(I) a procedure for quantifying CHF 3 from the absorption waveform of the gas obtained from the procedures (a) to (h); and (j) an absorption waveform of the gas and the procedures (a) to (i). A procedure for subtracting peaks of HF, CO 2 , and NO 2 from any of the obtained absorption waveforms of the gas.
さらに、この場合、前記手順（ａ）〜（ｊ）に加えて、以下の特徴（１）〜（８）のうち１または２以上を有することができる。 Furthermore, in this case, in addition to the procedures (a) to (j), one or more of the following features (1) to (8) can be included.
（１）ＨＦ、ＣＯ２、およびＮＯ２については、前記手順（ｊ）で定量するかわりに、前記手順（ａ）〜前記手順（ｉ）のいずれかの手順で定量するか、あるいは前記手順（ａ）〜前記手順（ｉ）と異なるが前記手順（ｊ）より前に行なう手順で定量すること。 (1) HF, for CO 2, and NO 2, instead of being measured in the step (j), or quantified in any step of the procedure (a) ~ the procedure (i), or the procedure ( a) to quantifying by a procedure different from the procedure (i) but performed before the procedure (j).
（２）ＳＦ６については、前記手順（ｅ）で定量するかわりに、前記手順（ｆ）〜前記手順（ｊ）のいずれかの手順で定量するか、あるいは前記手順（ｆ）〜前記手順（ｊ）と異なるが前記手順（ｅ）より後に行なう手順で定量すること。 (2) SF 6 may be quantified by any one of the procedures (f) to (j) instead of quantifying in the procedure (e), or the procedures (f) to (procedure ( Quantify by a procedure different from j) but after step (e).
（３）ＣＦ４については、前記手順（ｈ）で定量するかわりに、前記手順（ｉ）または前記手順（ｊ）で定量するか、あるいは前記手順（ｉ）および前記手順（ｊ）と異なるが前記手順（ｈ）より後に行なう手順で定量すること。 (3) CF 4 is quantified in the procedure (i) or the procedure (j) instead of quantifying in the procedure (h), or different from the procedure (i) and the procedure (j). Quantify by the procedure performed after the procedure (h).
（４）ＳｉＦ４については、前記手順（ｆ）で定量するかわりに、前記手順（ｇ）〜前記手順（ｊ）のいずれかの手順で定量するか、あるいは前記手順（ｇ）〜前記手順（ｊ）と異なるが前記手順（ｆ）より後に行なう手順で定量すること。 (4) For SiF 4 , instead of quantifying in the procedure (f), the quantification is performed by any one of the procedure (g) to the procedure (j), or the procedure (g) to the procedure ( Quantify by a procedure different from j) but after step (f).
（５）ＣＯについては、前記手順（ｈ）で定量するかわりに、前記手順（ｉ）または前記手順（ｊ）で定量するか、あるいは前記手順（ｉ）および前記手順（ｊ）と異なるが前記手順（ｈ）より後に行なう手順で定量すること。 (5) Instead of quantifying CO in the procedure (h), CO is quantified in the procedure (i) or the procedure (j), or different from the procedure (i) and the procedure (j). Quantify by the procedure performed after step (h).
（６）Ｃ２Ｆ６については、前記手順（ｇ）で定量するかわりに、前記手順（ｈ）〜前記手順（ｊ）のいずれかの手順で定量するか、あるいは前記手順（ｈ）〜前記手順（ｊ）と異なるが前記手順（ｇ）より後に行なう手順で定量すること。 (6) C 2 F 6 may be quantified by any one of the procedures (h) to (j) instead of quantifying by the procedure (g), or the procedures (h) to Although it is different from the procedure (j), quantification is performed by the procedure performed after the procedure (g).
（７）Ｃ２Ｆ４については、前記手順（ｇ）で定量するかわりに、前記手順（ｈ）〜前記手順（ｊ）のいずれかの手順で定量するか、あるいは前記手順（ｈ）〜前記手順（ｊ）と異なるが前記手順（ｇ）より後に行なう手順で定量すること。 (7) For C 2 F 4 , instead of quantifying in the step (g), the C 2 F 4 may be quantified by any one of the procedures (h) to (j), or the procedures (h) to Although it is different from the procedure (j), quantification is performed by the procedure performed after the procedure (g).
（８）Ｃ４Ｆ８については、前記手順（ｅ）で定量するかわりに、前記手順（ｆ）で定量するか、あるいは前記手順（ｆ）と異なるが前記手順（ｄ）より後で前記手順（ｇ）より前に行なう手順で定量すること。 (8) C 4 F 8 is quantified in the procedure (f) instead of quantifying in the procedure (e), or different from the procedure (f), but after the procedure (d) Quantify by the procedure performed before (g).
（Ｅ）本発明の赤外吸収分光器を用いた温室効果ガス測定方法は、
ガスに対する赤外吸収分光測定を行なう際に、ガス中の１成分以上を校正ガスとすることができる。
(E) A greenhouse gas measurement method using the infrared absorption spectrometer of the present invention is as follows:
When performing infrared absorption spectroscopy measurement on a gas, one or more components in the gas can be used as a calibration gas.
この方法において、校正に用いる校正ガスの濃度を、濃度の対数値でみて等間隔となるように複数の値設定する。この方法によれば、検量ポイントが対数で見て等間隔に配置できるので、少ない検量ポイントで精度の高い検量線を作成することができる。 In this method, the concentration of the calibration gas used for calibration is set to a plurality of values so as to be equidistant from the logarithmic value of the concentration. According to this method, the calibration points can be arranged at regular intervals in a logarithmic manner, so that a highly accurate calibration curve can be created with a small number of calibration points.
また、この方法において、前記校正ガスとしてＣＦ４またはＳＦ６を選択する場合、
前記校正ガスについて、主ピーク領域に関して濃度に対する吸光面積を示す検量線を作成し、
前記主ピーク領域に関する検量線のうちリニアリティに優れた部分にて校正を行なうことができる。この方法によれば、精度の高い校正を行なうことができる。
In this method, when CF 4 or SF 6 is selected as the calibration gas,
For the calibration gas, create a calibration curve showing the absorption area with respect to the concentration with respect to the main peak region,
Calibration can be performed at a portion having excellent linearity in the calibration curve related to the main peak region. According to this method, highly accurate calibration can be performed.
本発明において、赤外吸収分光器を用いた測定の対象となるガスは、ＣＦ４、ＣＨＦ３、Ｃ２Ｆ４、Ｃ２Ｆ６、Ｃ３Ｆ８、Ｃ４Ｆ８、Ｃ５Ｆ８、ＣＯＦ２、ＨＦ、ＳｉＦ４、ＯＦ２、ＮＦ３、ＳＯ２、ＳＦ６、ＳＯ２Ｆ２、ＳＯＦ２、ＮＯ、Ｎ２Ｏ、ＮＯ２、ＣＯ、およびＣＯ２のうち少なくとも１つを含むことができる。 In the present invention, gases to be measured using an infrared absorption spectrometer are CF 4 , CHF 3 , C 2 F 4 , C 2 F 6 , C 3 F 8 , C 4 F 8 , and C 5 F 8. , COF 2 , HF, SiF 4 , OF 2 , NF 3 , SO 2 , SF 6 , SO 2 F 2 , SOF 2 , NO, N 2 O, NO 2 , CO, and CO 2 be able to.
以下、本発明の好適な実施の形態について、図面を参照しながら説明する。 Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.
（測定システムの概要）
本実施の形態においては、Ｃ４Ｆ８を用いるドライエッチング装置から排出されるガスの成分を、ＦＴ−ＩＲにて測定する方法を例に取り説明する。図１は、本実施の形態で用いるガス測定システムを模式的に示す図である。
(Outline of measurement system)
In the present embodiment, a description will be given by taking as an example a method of measuring a gas component discharged from a dry etching apparatus using C 4 F 8 by FT-IR. FIG. 1 is a diagram schematically showing a gas measurement system used in the present embodiment.
用いるガスがＰＦＣの場合、排ガス中には、ＣＦ４、ＣＨＦ３、Ｃ２Ｆ４、Ｃ２Ｆ６、Ｃ３Ｆ８、Ｃ４Ｆ８、Ｃ５Ｆ８、ＣＯＦ２、ＨＦ、ＳｉＦ４、ＯＦ２、ＮＦ３、ＳＯ２、ＳＦ６、ＳＯ２Ｆ２、ＳＯＦ２、ＮＯ、Ｎ２Ｏ、ＮＯ２、ＣＯ、およびＣＯ２等が含まれている可能性がある。 When the gas used is PFC, CF 4 , CHF 3 , C 2 F 4 , C 2 F 6 , C 3 F 8 , C 4 F 8 , C 5 F 8 , COF 2 , HF, SiF 4 are included in the exhaust gas. , OF 2 , NF 3 , SO 2 , SF 6 , SO 2 F 2 , SOF 2 , NO, N 2 O, NO 2 , CO, and CO 2 may be included.
たとえば、ドライエッチング装置のチェンバ１２内でＣ４Ｆ８のガスプラズマを発生させる場合、ポンプを用いてドライエッチング装置のチェンバ１２内をほぼ真空状態にした後、所定量のＣ４Ｆ８を導入し高電圧を印加する。これにより、Ｃ４Ｆ８のガスプラズマが発生する。このガスプラズマがＣＶＤに用いられる。この場合、ＣＶＤに用いられたＣ４Ｆ８のうち所定の割合のものはＣＦ４等へと分解されるが、残りはそのままＣ４Ｆ８の形でチェンバ１２から排出される。この排ガスをポンプ１４を用いて吸引し、Ｎ２ボンベ２０から供給されるＮ２ガスで排ガスを希釈した後、ＦＴ−ＩＲ１０に導入して、排ガス中の各成分について赤外吸収を測定する。測定後は、排ガスはＦＴ−ＩＲ１０から排気ライン２６を経て除害装置１６へと導入され、除害装置１６にて排ガス中の有害物質が除去された後、大気へと放出される。
For example, when C 4 F 8 gas plasma is generated in the
本実施の形態においては、ＦＴ−ＩＲ１０としてＭＩＤＡＣ社製ＩＧＡ２０００を使用した。また、測定においては１ｃｍ長のセルを使用し、温度および圧力の補正を行なった。なお、測定に用いる装置およびセルはこれに限定されるわけではない。 In the present embodiment, IGA2000 manufactured by MIDAC is used as FT-IR10. In the measurement, a 1 cm long cell was used and temperature and pressure were corrected. In addition, the apparatus and cell used for a measurement are not necessarily limited to this.
（測定方法）
＜測定手順＞
図１に示すＦＴ−ＩＲ１０に導入された排ガスの赤外吸収を測定する際には、主に以下の（１）〜（５）に示す手順にしたがって行なう。
(Measuring method)
<Measurement procedure>
When measuring the infrared absorption of the exhaust gas introduced into the FT-
（１）プロセス化学物質を選択する手順。 (1) Procedure for selecting process chemicals.
（２）前記プロセス化学物質に対応する定量ターゲット化学物質を選択する手順。 (2) A procedure for selecting a quantitative target chemical substance corresponding to the process chemical substance.
（３）前記プロセス化学物質および前記定量ターゲット化学物質の予想濃度範囲を指定する手順。 (3) A procedure for designating an expected concentration range of the process chemical substance and the quantitative target chemical substance.
（４）前記プロセス化学物質および前記定量ターゲット化学物質の予想濃度範囲に対応するライブラリをそれぞれ選択する手順。 (4) A procedure for selecting libraries corresponding to the expected concentration ranges of the process chemical substance and the quantitative target chemical substance, respectively.
（５）前記ライブラリに基づいて、前記ガスの赤外吸収分光測定により得られたデータの解析を行なう手順。 (5) A procedure for analyzing data obtained by infrared absorption spectroscopy measurement of the gas based on the library.
手順（１）〜（５）を実行するために、図２を用いて、排ガス中のプロセス化学物質および定量ターゲット化学物質について、予想濃度範囲、および予想濃度範囲に対応する検量線を作成するためのライブラリを選択する。図２は、選択された排ガス中のプロセス化学物質に基づいて、コンピュータを用いた処理によって定量ターゲット化学物質等を選択するための表計算シートを模式的に示す図である。この表計算シートは、たとえばディスプレイ上に表示される。この場合、ディスプレイは、コンピュータによる処理の内容を表示するために設置されたものである。あるいは、測定機中のアルゴリズム中にあってもよい。 In order to execute steps (1) to (5), using FIG. 2, to create an expected concentration range and a calibration curve corresponding to the expected concentration range for the process chemical substance and the quantitative target chemical substance in the exhaust gas. Select a library. FIG. 2 is a diagram schematically showing a spreadsheet sheet for selecting a quantitative target chemical substance or the like by processing using a computer based on the selected process chemical substance in the exhaust gas. This spreadsheet sheet is displayed on a display, for example. In this case, the display is installed to display the contents of processing by the computer. Alternatively, it may be in an algorithm in the measuring machine.
なお、前述したインテルプロトコルでは、ＰＦＣを含む排ガス中の成分を測定する場合、前記プロセス化学物質として、ＣＦ４、ＣＨＦ３、Ｃ２Ｆ４、Ｃ２Ｆ６、Ｃ３Ｆ８、Ｃ４Ｆ８、Ｃ５Ｆ８、ＨＦ、ＳｉＦ４、ＮＦ３、ＳＦ６、およびＮ２Ｏ等が例示されている。また、前記定量ターゲット化学物質として、ＣＦ４、ＣＨＦ３、Ｃ２Ｆ４、Ｃ２Ｆ６、Ｃ３Ｆ８、Ｃ４Ｆ８、Ｃ５Ｆ８、ＣＯＦ２、ＨＦ、ＳｉＦ４、ＯＦ２、ＮＦ３、ＳＯ２、ＳＦ６、ＳＯ２Ｆ２、ＳＯＦ２、ＮＯ、Ｎ２Ｏ、ＮＯ２、ＣＯ、およびＣＯ２等が例示されている。 In the above-described Intel protocol, when measuring components in exhaust gas including PFC, CF 4 , CHF 3 , C 2 F 4 , C 2 F 6 , C 3 F 8 , C 4 F are used as the process chemical substances. 8 , C 5 F 8 , HF, SiF 4 , NF 3 , SF 6 , N 2 O and the like are exemplified. Further, as the measurement target chemical substance, CF 4, CHF 3, C 2 F 4, C 2 F 6, C 3 F 8, C 4 F 8, C 5 F 8, COF 2, HF, SiF 4, OF 2 , NF 3 , SO 2 , SF 6 , SO 2 F 2 , SOF 2 , NO, N 2 O, NO 2 , CO, and CO 2 are exemplified.
以下、測定手順について順に説明する。 Hereinafter, the measurement procedure will be described in order.
（１）まず、プロセス化学物質を選択する。本実施の形態においては、ドライエッチング装置でガスプラズマ発生に用いたＣ４Ｆ８がプロセス化学物質に該当する。図２に示す画面には、排ガス中に含まれると想定される物質を列挙させておき、この中からプロセス化学物質を選択する。 (1) First, a process chemical substance is selected. In the present embodiment, C 4 F 8 used for generating gas plasma in the dry etching apparatus corresponds to the process chemical substance. In the screen shown in FIG. 2, substances assumed to be contained in the exhaust gas are listed, and a process chemical substance is selected from these substances.
（２）次に、プロセス化学物質に対応する定量ターゲット化学物質を選択する。表計算シートでは、プロセス化学物質に対応する定量ターゲット化学物質をあらかじめリンクさせておく。これにより、図２に示す画面においてプロセス化学物質（図２ではＣ４Ｆ８）を選択すると、図３に示すように、定量ターゲット化学物質が自動的に選択され、画面に表示される。 (2) Next, a quantitative target chemical substance corresponding to the process chemical substance is selected. In the spreadsheet, the quantitative target chemical substances corresponding to the process chemical substances are linked in advance. Accordingly, when a process chemical substance (C 4 F 8 in FIG. 2) is selected on the screen shown in FIG. 2, a quantitative target chemical substance is automatically selected and displayed on the screen as shown in FIG.
（３）つづいて、プロセス化学物質および定量ターゲット化学物質の予想濃度範囲を各成分毎に指定する。また、プロセス化学物質および定量ターゲット化学物質以外に、排ガス中に含まれていると想定される成分（図３においては、ＮＯ、ＮＯ２等）についても同様に、予想濃度範囲を指定する。 (3) Subsequently, the expected concentration range of the process chemical substance and the quantitative target chemical substance is designated for each component. Further, in addition to the process chemical substance and the quantitative target chemical substance, the expected concentration range is similarly designated for components assumed to be contained in the exhaust gas (NO, NO 2, etc. in FIG. 3).
（４）この表計算シートは、画面上に表示された各成分の予想濃度範囲に対応するライブラリとリンクしている。すなわち、各成分の予想濃度範囲とライブラリとがリンクしており、各成分の予想濃度範囲を選択すると、この予想濃度範囲に対応するライブラリが選択され、画面上に表示される。 (4) This spreadsheet sheet is linked to a library corresponding to the expected concentration range of each component displayed on the screen. That is, the expected concentration range of each component is linked to the library, and when the expected concentration range of each component is selected, the library corresponding to this expected concentration range is selected and displayed on the screen.
ところで、排ガスに含まれる各成分は、表１に示すように、赤外吸収スペクトル中に主ピーク領域と副ピーク領域を有する。表１においては、各成分において、主ピーク領域を示す範囲を◎で、副ピーク領域を示す範囲を○でそれぞれ示す。なお、表１において、ＣＦ４、ＣＨＦ３、Ｃ２Ｆ６以外の成分については、主ピーク領域のみ示す。 By the way, as shown in Table 1, each component contained in the exhaust gas has a main peak region and a sub-peak region in the infrared absorption spectrum. In Table 1, in each component, the range indicating the main peak region is indicated by ◎, and the range indicating the sub-peak region is indicated by ◯. In Table 1, only the main peak region is shown for components other than CF 4 , CHF 3 , and C 2 F 6 .
一方、前述したライブラリは、ガス中の各成分について、主ピーク領域および副ピーク領域にそれぞれに関する検量線データを含む。この検量線データは濃度と吸光面積との関係を示すデータであり、本発明の赤外線吸収測定の際には、予想濃度範囲に対応してライブラリが選択され、ライブラリに対応する検量線データに基づいてデータ解析が行なわれる。すなわち、ライブラリが選択されると、測定すべきピーク領域が選択され、このピーク領域に対応する検量線データに基づいてデータ解析が行なわれる。このライブラリについては後述する。 On the other hand, the library described above includes calibration curve data relating to the main peak region and the sub peak region for each component in the gas. The calibration curve data is data indicating the relationship between the concentration and the light absorption area. In the infrared absorption measurement of the present invention, a library is selected corresponding to the expected concentration range, and based on the calibration curve data corresponding to the library. Data analysis is performed. That is, when a library is selected, a peak region to be measured is selected, and data analysis is performed based on calibration curve data corresponding to the peak region. This library will be described later.
図３には、各成分の予想濃度範囲に対応して選択されたライブラリが表示されている。たとえばＣＦ４の予想濃度範囲が〜１０ｐｐｍ−ｍである場合、この予想濃度範囲に対応して選択されたライブラリは「ＣＦ４＿１０Ａ」である。このライブラリは、ＣＦ４について、波数が１２３０−１３０５ｃｍ−１の範囲のピーク領域の検量線データを用いてデータ解析を行なうために設置されたものである。また、ＣＨＦ３の予想濃度範囲が〜１０ｐｐｍ−ｍである場合、この予想濃度範囲に対応して選択されたライブラリは「ＴＦＭ＿１０Ａ」である。このライブラリは、ＣＨＦ３について、波数が１０９０−１２４７ｃｍ−１の範囲のピーク領域の検量線データを用いてデータ解析を行なうために設置されたものである。 In FIG. 3, a library selected corresponding to the expected concentration range of each component is displayed. For example, when the expected concentration range of CF 4 is −10 ppm-m, the library selected corresponding to this expected concentration range is “CF4 — 10A”. This library is set up for CF 4 to perform data analysis using calibration curve data in the peak region having a wave number in the range of 1230 to 1305 cm −1 . When the expected concentration range of CHF 3 is −10 ppm-m, the library selected corresponding to this expected concentration range is “TFM — 10A”. This library is installed for CHF 3 in order to perform data analysis using calibration curve data in the peak region in the wave number range of 1090-1247 cm −1 .
図３において、ＣＨＦ３の予想濃度範囲が〜１０ｐｐｍ−ｍと選択されている場合、選択されたライブラリは「ＴＦＭ＿１０Ａ」である。ここで、図４に示すように、このＣＨＦ３の予想濃度範囲を６０〜ｐｐｍ−ｍに変えると、この予想濃度範囲に対応してライブラリも変更され、「ＴＦＭ＿６０Ａ」というライブラリが新たに選択される。 In FIG. 3, when the expected concentration range of CHF 3 is selected to be −10 ppm-m, the selected library is “TFM — 10A”. Here, as shown in FIG. 4, when the expected concentration range of CHF 3 is changed to 60 to ppm-m, the library is also changed corresponding to the expected concentration range, and a library called “TFM — 60A” is newly selected. The
なお、１の予想濃度範囲に対して２以上のライブラリを選択することも可能である。たとえば、図５に示すように、ＣＨＦ３の予想濃度範囲として１０〜６０ｐｐｍ−ｍを選択すると、この予想濃度範囲に対応して、「ＴＦＭ＿１０Ａ」、「１６Ａ」、「６０Ａ」という３つのライブラリが選択される。この「ＴＦＭ＿１０Ａ」、「１６Ａ」、「６０Ａ」というライブラリは、ＣＨＦ３について、それぞれ波数が１０９０−１２４７ｃｍ−１、１３１６−１４３７ｃｍ−１、２９８０−３０８０ｃｍ−１の範囲のピーク領域の検量線データを用いてデータ解析を行なうために設置されたものである。 It is possible to select two or more libraries for one expected concentration range. For example, as shown in FIG. 5, when 10 to 60 ppm-m is selected as the expected CHF 3 concentration range, three libraries “TFM — 10A”, “16A”, and “60A” correspond to this expected concentration range. Selected. The "TFM_10A", "16A", the library of "60A", for CHF 3, wavenumber respectively 1090-1247cm -1, 1316-1437cm -1, calibration curve data of the peak area in the range of 2980-3080Cm -1 It was set up for use in data analysis.
（５）このようにして選択されたライブラリに基づいて、排ガスについて赤外吸収分光測定を行なう。このライブラリを基づいてデータ解析を行なうことにより、各成分の吸光面積から濃度を算出することができる。 (5) Infrared absorption spectroscopy measurement is performed on the exhaust gas based on the library thus selected. By performing data analysis based on this library, the concentration can be calculated from the light absorption area of each component.
＜ライブラリの最適化＞
前述した手順にしたがって、ＣＨＦ３、ＣＦ４、Ｃ４Ｆ８の混合ガスを、これらのガスの混合比を１２０秒ごとに変えて流し、この混合ガスについて経時的に赤外線吸収測定を行なった。測定にあたっては、表４に示すように、ＣＨＦ３、ＣＦ４、Ｃ４Ｆ８それぞれについて、ライブラリ中の主ピーク領域の検量線データに基づいてデータの解析を行なった。データ解析により得られた各ガスの濃度の経時変化を図６に示す。なお、ＣＨＦ３、ＣＦ４、Ｃ４Ｆ８の混合ガスは、表２に示すように、１２０秒ごとに９段階に濃度を変えて流した。また、測定に際しては、混合ガスはＡｒ中に混合させた後、さらに一定量のＮ２で希釈したものを測定した。このため、図６において、縦軸はＡｒおよびＮ２を含むガス中の各ガスの濃度を示している。また、図６では、ＣＨＦ３、ＣＦ４、Ｃ４Ｆ８をそれぞれ５、１０、２５、５０、または１００［ｃｃ／ｍｉｎ］で流した場合における、ＡｒおよびＮ２を含むガス中における流量から概算される濃度を横線で示している。
<Library optimization>
In accordance with the procedure described above, a mixed gas of CHF 3 , CF 4 , and C 4 F 8 was allowed to flow while changing the mixing ratio of these gases every 120 seconds, and infrared absorption measurement was performed over time for this mixed gas. In the measurement, as shown in Table 4, for each of CHF 3 , CF 4 , and C 4 F 8 , data analysis was performed based on the calibration curve data of the main peak region in the library. FIG. 6 shows changes with time in the concentration of each gas obtained by data analysis. In addition, as shown in Table 2, the mixed gas of CHF 3 , CF 4 , and C 4 F 8 was allowed to flow in nine stages every 120 seconds. In the measurement, the mixed gas was mixed with Ar and further diluted with a certain amount of N 2 . Therefore, in FIG. 6, the vertical axis indicates the concentration of each gas in the gas containing Ar and N 2 . Moreover, in FIG. 6, from the flow rate in the gas containing Ar and N 2 when CHF 3 , CF 4 , and C 4 F 8 are flowed at 5, 10, 25, 50, or 100 [cc / min], respectively. The approximate concentration is indicated by a horizontal line.
図６を参照すると、ＣＨＦ３およびＣ４Ｆ８については、実際に流したガスの濃度と測定により得られたガスの濃度との間に大きな差はなかった。これに対し、ＣＦ４では、濃度が大きい場合（１００ｃｃ／ｍｉｎ）に、実際に流した濃度と測定により得られた濃度との間にずれが生じた。このずれの原因として、以下に示す（１）および（２）が考えられる。 Referring to FIG. 6, for CHF 3 and C 4 F 8, there was no significant difference between the concentration of the gas actually flowed and the concentration of the gas obtained by the measurement. On the other hand, in the case of CF 4 , when the concentration was high (100 cc / min), a deviation occurred between the actually flowed concentration and the concentration obtained by measurement. The following (1) and (2) can be considered as a cause of this deviation.
（１）前述したように、排ガス中の各成分は、表１に示すように、赤外吸収波形中に主ピーク領域と副ピーク領域を有する。たとえば、ＣＦ４においては、表１および図７に示すように、１２３０−１３０５ｃｍ−１に主ピーク領域を、２１６０−２２００ｃｍ−１に副ピーク領域をそれぞれ有する。さらに、図８（ａ），（ｂ）に、ＣＦ４の主ピーク領域（１２３０−１３０５ｃｍ−１）の拡大図を示す。なお、図８（ｂ）は図８（ａ）よりも分解能を高くして測定した結果を示している。図７では、ＣＦ４の主ピーク領域に存在するピークはシングルピークにみえるが、拡大すると図８（ａ），（ｂ）に示すように、ＣＦ４の主ピーク領域には複数のピークが存在する。したがって、この場合、濃度を算出するために吸光度を測定する場合に、これらの複数のピークの存在を無視して検量線を作成した場合、誤差が大きくなることがある。 (1) As described above, as shown in Table 1, each component in the exhaust gas has a main peak region and a sub-peak region in the infrared absorption waveform. For example, CF 4 has a main peak region at 1230-1305 cm −1 and a sub-peak region at 2160-2200 cm −1 as shown in Table 1 and FIG. Further, FIGS. 8A and 8B are enlarged views of the main peak region (1230-1305 cm −1 ) of CF 4 . FIG. 8B shows the result of measurement with a higher resolution than that of FIG. In FIG. 7, the peak existing in the main peak region of CF 4 appears to be a single peak, but when enlarged, as shown in FIGS. 8A and 8B, a plurality of peaks exist in the main peak region of CF 4. To do. Therefore, in this case, when the absorbance is measured to calculate the concentration, if a calibration curve is created ignoring the presence of these multiple peaks, the error may increase.
（２）図８（ａ），（ｂ）は、ＣＦ４が異なる濃度を有する場合における、主ピーク領域（１２３０−１３０５ｃｍ−１）の赤外吸収波形を示しており、ＣＦ４の濃度が、ピークが高い順から１０３．５ｐｐｍ−ｍ，１０．３ｐｐｍ−ｍ，３．６３ｐｐｍ−ｍ，０．４１ｐｐｍ−ｍである場合の赤外吸収波形を示す。図８（ａ），（ｂ）において、波形と横軸（波数）で囲まれた面積（吸光面積）は、ＣＦ４の濃度に比例する。このことから、図８（ａ），（ｂ）を参照して、吸光面積からＣＦ４の濃度を算出することができる。 (2) FIGS. 8A and 8B show the infrared absorption waveform of the main peak region (1230-1305 cm −1 ) when CF 4 has different concentrations, and the concentration of CF 4 is Infrared absorption waveforms when the peaks are 103.5 ppm-m, 10.3 ppm-m, 3.63 ppm-m, and 0.41 ppm-m from the highest order are shown. 8A and 8B, the area (absorption area) surrounded by the waveform and the horizontal axis (wave number) is proportional to the concentration of CF 4 . From this, the concentration of CF 4 can be calculated from the light absorption area with reference to FIGS. 8 (a) and 8 (b).
ＣＦ４の主ピーク領域においては、図８（ｂ）に示すように、ＣＦ４の濃度が０．４１ｐｐｍ−ｍ，３．６３ｐｐｍ−ｍ，１０．３ｐｐｍ−ｍと順に大きくなるにつれて、波形に含まれるピークが高くなる。しかしながら、ＣＦ４の濃度がさらに１０３．５ｐｐｍ−ｍとなった場合、一番高いピークは、濃度に比例して高くならず、ある吸光度のところで飽和してしまう。したがって、主ピーク領域に基づく検量線データを用いる場合、ＣＦ４の濃度が比較的大きいところでは、吸光面積がＣＦ４の濃度に比例しないため、吸光面積に基づいて正確な濃度を算出することができないことがある。 In the main peak region of CF 4 , as shown in FIG. 8 (b), as the concentration of CF 4 increases in order of 0.41 ppm-m, 3.63 ppm-m, and 10.3 ppm-m, it is included in the waveform. The peak that becomes higher. However, when the concentration of CF 4 is further 103.5 ppm-m, the highest peak does not increase in proportion to the concentration, and saturates at a certain absorbance. Therefore, when using the calibration curve data based on the main peak region, where the CF 4 concentration is relatively large, the light absorption area is not proportional to the CF 4 concentration. Therefore, an accurate concentration can be calculated based on the light absorption area. There are things that cannot be done.
以上の（１）および（２）に示す理由により、たとえばＣＦ４については、各ガスに関するライブラリに基づいてデータの解析を行なう際に、ライブラリ中の主ピーク領域の検量線データをそのまま使用すると、実際の濃度と測定により得られる濃度との間にずれを生じる場合がある。このずれを低減し、正確な濃度を得るために、ライブラリの最適化を行なう必要がある。以下、ライブラリの最適化について説明する。 For the reasons shown in the above (1) and (2), for example, for CF 4 , when analyzing data based on the library for each gas, if the calibration curve data of the main peak region in the library is used as it is, There may be a difference between the actual concentration and the concentration obtained by measurement. In order to reduce this deviation and obtain an accurate concentration, it is necessary to optimize the library. Hereinafter, library optimization will be described.
１．濃度によるライブラリの選択
前述したように、たとえば、ＣＦ４においては、表１および図７に示すように、１２３０−１３０５ｃｍ−１に主ピーク領域を、２１６０−２２００ｃｍ−１に副ピーク領域をそれぞれ有する。ＣＦ４の場合、前述したように、主ピーク領域に基づく検量線データを用いてデータの解析を行なうと、濃度が比較的大きいところでは、吸光面積がＣＦ４の濃度に比例しないため、吸光面積に基づいて正確な濃度を算出することができないことがある。
1. Selection of Library by Concentration As described above, for example, CF 4 has a main peak region at 1230-1305 cm −1 and a sub-peak region at 2160-2200 cm −1 as shown in Table 1 and FIG. . In the case of CF 4 , as described above, when the data is analyzed using the calibration curve data based on the main peak region, the absorption area is not proportional to the concentration of CF 4 at a relatively large concentration. In some cases, it is not possible to calculate an accurate density based on this.
ＣＦ４において、主ピーク領域および副ピーク領域それぞれにおける濃度と吸光面積との関係（検量線）を図９に示す。図９を参照すると、主ピーク領域に関する検量線では、ＣＦ４の濃度が小さい範囲では、吸光面積はＣＦ４の濃度に比例して大きくなるのに対し、ＣＦ４の濃度が大きい範囲（１００ｐｐｍ−ｍ以上の範囲）では、前述したように、吸光面積がＣＦ４の濃度に比例しなくなる。すなわち、主ピーク領域に関する検量線では、ＣＦ４の濃度が小さい範囲ではリニアリティが優れているのに対し、ＣＦ４の濃度が大きい範囲ではリニアリティが小さい。なお、図９において、縦軸（吸光面積）は、主ピーク領域に関する検量線ではグラフの左端の目盛りを、副ピーク領域に関する検量線では右端の目盛りをそれぞれ用いた値で示される。 In CF 4, showing relation between concentrations and absorption areas in each main peak region and the auxiliary peak region (calibration curve) in FIG. Referring to FIG. 9, the calibration curve for the main peak area, the concentration range is small CF 4, whereas absorption area increases in proportion to the concentration of CF 4, the concentration of CF 4 is large range (100Ppm- In the range of m or more), as described above, the light absorption area is not proportional to the concentration of CF 4 . That is, the calibration curve related to the main peak region has excellent linearity in the range where the concentration of CF 4 is small, whereas the linearity is small in the range where the concentration of CF 4 is large. In FIG. 9, the vertical axis (absorption area) is indicated by a value using the scale at the left end of the graph for the calibration curve related to the main peak region, and the scale at the right end for the calibration curve related to the sub peak area.
以上の点を解決するために、ガス中のＣＦ４の濃度が大きいと想定される場合、換言すると、ガス中のＣＦ４の濃度が主ピーク領域に関する検量線のリニアリティが小さい範囲に含まれると想定される場合には、副ピーク領域に関する検量線を用いて濃度を決定する。すなわち、副ピーク領域に関する検量線に関するデータ（検量線データ）に基づいてデータの解析を行なう。これにより、ＣＦ４の濃度を正確に算出することができる。 In order to solve the above points, when it is assumed that the concentration of CF 4 in the gas is large, in other words, the concentration of CF 4 in the gas is included in the range where the linearity of the calibration curve related to the main peak region is small. If assumed, the concentration is determined using a calibration curve for the sub-peak region. That is, data analysis is performed based on data related to the calibration curve related to the sub-peak region (calibration curve data). Thereby, the concentration of CF 4 can be calculated accurately.
一方、副ピーク領域に関する検量線では、ＣＦ４の濃度が大きい範囲では、吸光面積はＣＦ４の濃度に比例して大きくなるのに対し、ＣＦ４の濃度が小さい範囲（１ｐｐｍ−ｍ未満の範囲）では、吸光面積がＣＦ４の濃度に比例しなくなる。すなわち、副ピーク領域に関する検量線では、ＣＦ４の濃度が大きい範囲ではリニアリティが優れているのに対し、ＣＦ４の濃度が小さい範囲ではリニアリティが小さい。この原因の一つとしては、図７に示すように、ＣＦ４においては、副ピーク領域に存在するピークの高さは、主ピーク領域に存在するピークの高さと比較して非常に小さいため、ＣＦ４の濃度が小さい範囲では、ノイズの影響でＣＦ４のピークを正確に読み取ることが難しく、誤差が大きくなることが考えられる。したがって、ＣＦ４の濃度が小さい範囲では、副ピーク領域に基づく検量線は正確なものが得られにくいと考えられる。 On the other hand, in the calibration curve related to the sub-peak region, the absorption area increases in proportion to the concentration of CF 4 in the range where the concentration of CF 4 is large, whereas the concentration of CF 4 is small (the range less than 1 ppm-m). ), The light absorption area is not proportional to the concentration of CF 4 . That is, the calibration curve related to the sub-peak region has excellent linearity in the range where the concentration of CF 4 is large, whereas the linearity is small in the range where the concentration of CF 4 is small. As one of the causes, as shown in FIG. 7, in CF 4 , the peak height existing in the sub-peak region is very small compared to the peak height existing in the main peak region. In the range where the concentration of CF 4 is small, it is considered that it is difficult to accurately read the peak of CF 4 due to the influence of noise, and the error becomes large. Therefore, it is considered that an accurate calibration curve based on the sub-peak region is difficult to obtain in a range where the concentration of CF 4 is small.
以上の点を解決するために、ガス中のＣＦ４の濃度が小さいと想定される場合、換言すると、ガス中のＣＦ４の濃度が副ピーク領域に関する検量線のリニアリティが小さい範囲に含まれると想定される場合には、主ピーク領域に関する検量線を用いて濃度を決定する。すなわち、主ピーク領域に関する検量線に関するデータ（検量線データ）に基づいてデータの解析を行なう。これにより、ＣＦ４の濃度を正確に算出することができる。 In order to solve the above points, when the concentration of CF 4 in the gas is assumed to be small, in other words, the concentration of CF 4 in the gas is included in a range where the linearity of the calibration curve related to the sub-peak region is small. If assumed, the concentration is determined using a calibration curve for the main peak area. That is, data analysis is performed based on data relating to a calibration curve relating to the main peak region (calibration curve data). Thereby, the concentration of CF 4 can be calculated accurately.
ＣＦ４と同様に、ＣＨＦ３およびＣ２Ｆ６について、主ピーク領域および副ピーク領域にそれぞれ関する検量線を図１０および図１１に示す。ＣＨＦ３は、主ピーク領域、副ピーク領域のどちらに関する検量線もリニアリティに優れている。一方、Ｃ２Ｆ６は、ＣＦ４と同様に、濃度が小さい範囲では主ピーク領域に関する検量線のリニアリティが優れており、一方、濃度が大きい範囲では、主ピーク領域に関する検量線よりも、副ピーク領域に関する検量線のリニアリティの方が優れている。したがって、Ｃ２Ｆ６の濃度を正確に算出するために、ガス中の濃度が小さい範囲では、主ピーク領域に関する検量線を用いて濃度を決定し、ガス中の濃度が大きい範囲では、副ピーク領域に関する検量線を用いて濃度を決定することが望ましい。なお、図１０において、縦軸（吸光面積）は、主ピーク領域に関する検量線ではグラフの左端の目盛りを、副ピーク領域に関する２本の検量線では右端の目盛りをそれぞれ用いた値で示される。また、図１１において、縦軸（吸光面積）は、主ピーク領域および副ピーク領域（１０８２−１１６２ｃｍ−１）にそれぞれ関する検量線ではグラフの左端の目盛りを、副ピーク領域（２００５−２０９５ｃｍ−１）に関する検量線では右端の目盛りをそれぞれ用いた値で示される。 Similar to CF 4 , calibration curves relating to the main peak region and the sub peak region for CHF 3 and C 2 F 6 , respectively, are shown in FIGS. 10 and 11. CHF 3 has excellent linearity in the calibration curve for both the main peak region and the sub peak region. On the other hand, C 2 F 6 , like CF 4 , is excellent in the linearity of the calibration curve related to the main peak region in the range where the concentration is small, and on the other hand, in the range where the concentration is large, it is sub The linearity of the calibration curve for the peak area is better. Therefore, in order to accurately calculate the concentration of C 2 F 6 , the concentration is determined using a calibration curve related to the main peak region in the range where the concentration in the gas is small, and the sub-peak is determined in the range where the concentration in the gas is large. It is desirable to determine the concentration using a calibration curve for the region. In FIG. 10, the vertical axis (absorption area) is indicated by a value using the scale at the left end of the graph for the calibration curve relating to the main peak region, and the scale at the right end for the two calibration curves relating to the sub peak area. Further, in FIG. 11, the vertical axis (absorption area) is the scale of the left edge of the graph with a calibration curve concerning respectively the main peak region and the auxiliary peak region (1082-1162Cm -1), the auxiliary peak region (2005-2095Cm -1 The calibration curve for) shows the value using the rightmost scale.
２．検量ポイントの増設
前述したように、たとえばＣＦ４の濃度を測定する際に主ピーク領域に基づく検量線を用いる場合、前述したように、濃度が１００ｐｐｍ−ｍ近傍になると、主ピーク領域に含まれるピークのうち一番高いピークは、ある吸光度付近で飽和してしまい、吸光面積がＣＦ４の濃度に比例せず、濃度と吸光度との関係を示す検量線のリニアリティが低くなる。このため、吸光度に基づいて正確な濃度を算出することができないことがある。
2. As described above, for example, when using a calibration curve based on the main peak region when measuring the concentration of CF 4 , as described above, if the concentration is near 100 ppm-m, it is included in the main peak region. The highest peak among the peaks is saturated in the vicinity of a certain absorbance, the absorption area is not proportional to the CF 4 concentration, and the linearity of the calibration curve indicating the relationship between the concentration and the absorbance is lowered. For this reason, an accurate concentration may not be calculated based on the absorbance.
この点を解決するために、主ピーク領域に基づく検量線でリニアリティが低い部分について、この部分近傍に検量ポイントを増やす補正を検量線について行なう。たとえばＣＦ４の場合、図９に示すように、１０−１００ｐｐｍ−ｍの濃度範囲に、少なくとも３つの検量ポイントを増設する。検量ポイントを設置する位置、濃度範囲、数等は、対象となるガスによって適宜調整する。このように補正を行なうことにより、主ピーク領域に基づく精度を高めることができる。以上の測定方法により補正を行なった検量線に関するデータ（検量線データ）に基づいてデータの解析を行なうことにより、ＣＦ４の濃度を正確に算出することができる。 In order to solve this problem, a calibration curve based on the main peak region is corrected for increasing the calibration point in the vicinity of this portion of the calibration curve. For example, in the case of CF 4 , at least three calibration points are added in the concentration range of 10-100 ppm-m as shown in FIG. The position, concentration range, number, etc. where the calibration points are installed are adjusted as appropriate according to the target gas. By performing the correction in this way, the accuracy based on the main peak region can be increased. By analyzing the data based on the data relating to the calibration curve (calibration curve data) corrected by the above measurement method, the concentration of CF 4 can be accurately calculated.
一方、前記検量線中でリニアリティが高い部分の検量線については、リニアリティが高い部分の１個又は２個の検量ポイントを用いて前記検量線を作成することができる。たとえば、図９において、ＣＦ４の主ピーク領域に関する検量線を作成する際に、検量線中でリニアリティが高い部分（濃度が０．１−１０ｐｐｍ−ｍの範囲）については、１又は２個の検量ポイントを用いて検量線を作成することができる。以上のように、リニアリティが高い部分では、少ない検量ポイントでも精度の高い検量線を作成することができる。 On the other hand, with respect to a calibration curve having a high linearity in the calibration curve, the calibration curve can be created using one or two calibration points having a high linearity. For example, in FIG. 9, when creating a calibration curve for the main peak region of CF 4 , one or two of the portions having a high linearity in the calibration curve (a concentration range of 0.1-10 ppm-m) is used. Calibration curves can be created using calibration points. As described above, a highly accurate calibration curve can be created even with a small number of calibration points in a portion where the linearity is high.
以上に示した方法で最適化した検量線を用いて、図６に示す測定結果に対して、データの解析を行なった。このデータ解析により得られた各ガスの濃度の経時変化を図１２に示す。最適化した検量線においては、表３に示すように、ＣＨＦ３については、主ピーク領域とともに副ピーク領域に関する検量線のデータを用いた。さらに、ＣＦ４については、補正後の検量線のデータを用いて解析を行なった。 Data was analyzed for the measurement results shown in FIG. 6 using the calibration curve optimized by the method described above. FIG. 12 shows the change over time in the concentration of each gas obtained by this data analysis. In the optimized calibration curve, as shown in Table 3, for CHF 3 , the calibration curve data related to the sub-peak region was used together with the main peak region. Further, CF 4 was analyzed using the calibration curve data after correction.
ここで、最適化前の検量線を用いたデータ解析により得られた図６のグラフと、最適化された検量線を用いたデータ解析により得られた図１２のグラフとを比較すると、ＣＨＦ３およびＣＦ４の両方について、特に濃度が高い領域（１００ｃｃ／ｍｉｎ）において、実際に流したガスの濃度に近い値が得られた。 Here, when the graph of FIG. 6 obtained by the data analysis using the calibration curve before optimization is compared with the graph of FIG. 12 obtained by the data analysis using the optimized calibration curve, CHF 3 For both CF 4 and CF 4 , values close to the concentration of the gas actually flowed were obtained particularly in the high concentration region (100 cc / min).
以上に示したように、排ガス中の各ガスに関する検量線を最適化することにより、各ガスの濃度をより正確に測定することができる。 As described above, by optimizing the calibration curve for each gas in the exhaust gas, the concentration of each gas can be measured more accurately.
なお、前述したＣＦ４の場合においては、排ガス中の各ＣＦ４の予想濃度範囲が、主ピーク領域に関する検量線データのリニアリティが小さい領域に含まれる場合に、副ピーク領域に関する検量線データ等を用いて前記濃度を決定する方法について示したが、用いる化学物質によっては、化学物質の予想濃度範囲が、副ピーク領域に関する検量線データのリニアリティが小さい領域に含まれる場合、主ピーク領域に関する検量線データを用いて前記濃度を決定することもできる。 In the case of CF 4 described above, when the expected concentration range of each CF 4 in the exhaust gas is included in a region where the linearity of the calibration curve data relating to the main peak region is small, the calibration curve data relating to the sub-peak region, etc. However, depending on the chemical substance used, if the expected concentration range of the chemical substance is included in an area where the linearity of the calibration curve data relating to the sub-peak area is small, the calibration curve relating to the main peak area is used. The concentration can also be determined using data.
＜検量方法＞
次に、排ガスについてＦＴ−ＩＲで測定して得られた吸収波形から、排ガスに含まれる各成分を検量する方法について説明する。
<Calibration method>
Next, a method for calibrating each component contained in the exhaust gas from the absorption waveform obtained by measuring the exhaust gas by FT-IR will be described.
実際の排ガスには複数の成分が含まれているため、測定により得られる吸収波形は、複数の成分についての吸収波形を合成したものである。ＰＦＣを含む排ガスに含まれると想定されるガスの赤外吸収波形を図１３に示す。実際の排ガスの測定により得られる吸収波形は、図１３に示す波形を合成したものである。したがって、排ガス中の各成分の濃度を測定する際、異なる成分同士でピークが一致する場合、濃度の計算が難しく、正確な濃度を測定するのが難しい場合があった。 Since the actual exhaust gas contains a plurality of components, the absorption waveform obtained by measurement is a combination of the absorption waveforms for the plurality of components. FIG. 13 shows an infrared absorption waveform of a gas assumed to be contained in the exhaust gas containing PFC. The absorption waveform obtained by actual measurement of exhaust gas is a composite of the waveforms shown in FIG. Therefore, when measuring the concentration of each component in the exhaust gas, if the peaks of different components coincide, it may be difficult to calculate the concentration and it may be difficult to measure the exact concentration.
本実施の形態においては、ガスに対する赤外吸収分光測定により得られた吸収波形に基づいてデータの解析を行なう際に、ガス中の成分のうち、他の成分のピークと重複しないピークを有する成分から優先的に定量し、該成分のピークを前記吸収波形から順次差し引くことにより、各成分の濃度を決定していく。この検量方法について、図１３および図１４を参照して説明する。図１４は、上述した検量方法の手順を説明するための図である。なお、図１４中、太い実線で示された矢印が横に延びる範囲は、各ガスの定量が可能である範囲を示し、点線で示された矢印は、手順を説明するための矢印であり、細い実線（縦線）は、手順を区分するための線である。 In the present embodiment, when analyzing data based on an absorption waveform obtained by infrared absorption spectroscopy measurement for a gas, a component having a peak that does not overlap with the peak of other components among components in the gas The concentration of each component is determined by preferentially quantifying from the above and sequentially subtracting the peak of the component from the absorption waveform. This calibration method will be described with reference to FIG. 13 and FIG. FIG. 14 is a diagram for explaining the procedure of the calibration method described above. In FIG. 14, a range in which an arrow indicated by a thick solid line extends horizontally indicates a range in which each gas can be quantified, and an arrow indicated by a dotted line is an arrow for explaining the procedure. A thin solid line (vertical line) is a line for dividing the procedure.
（１）まず、排ガス中に含まれていると想定されるすべてのガスの赤外吸収波形（ライブラリ）を用意する。この方法では、想定したガス以外のガスが排ガス中に含まれていた場合、検量が終了した時点で吸収波形にそのガスのピークが残ることに留意する。 (1) First, infrared absorption waveforms (libraries) of all gases assumed to be contained in exhaust gas are prepared. In this method, when a gas other than the assumed gas is included in the exhaust gas, it is noted that the peak of the gas remains in the absorption waveform when the calibration is completed.
各ガスの赤外吸収波形を比較し、想定されるガスのうち、ピークが他のいずれのガスのピークとも重ならないガスを決定し、吸収波形から差し引く。図１３においては、ＨＦ、ＣＯ２、ＮＯ２が、ピークが他のいずれのガスのピークとも重ならないガスに該当する。これらのガスについてそれぞれ吸収波形から差し引くことにより各ガスを定量する。なお、これらのガスは、吸収波形から差し引いても他のガスのピークの形状に影響を及ぼすことはないため、この時点で吸収波形から差し引くかわりに、後の手順にて差し引いてもよい。 The infrared absorption waveform of each gas is compared, and a gas whose peak does not overlap with the peak of any other gas is determined from the assumed gases, and is subtracted from the absorption waveform. In FIG. 13, HF, CO 2 , and NO 2 correspond to gases whose peaks do not overlap with any other gas peaks. Each gas is quantified by subtracting each of these gases from the absorption waveform. Note that even if these gases are subtracted from the absorption waveform, they do not affect the peak shape of other gases, and instead of subtracting from the absorption waveform at this time, they may be subtracted in a later procedure.
（２）次に、ガス中の成分のうち、他の成分のピークと重複しないピークを有する成分を優先的に定量し、この成分のピークを吸収波形から差し引く。図１３においては、ＮＯとＳＯ２Ｆ２がこれに該当するため、ＮＯとＳＯ２Ｆ２のピークをそれぞれ吸収波形から差し引き、それぞれ定量を行なう。ＮＯとＳＯ２Ｆ２のピークを吸収波形から差し引くことにより得られた新たな吸収波形には、他の成分のピークと重複しないピークとして、ＣＯＦ２のピークが含まれる。したがって、次に、ＣＯＦ２のピークを吸収波形から差し引き、定量を行なう。これにより新たな吸収波形が得られる。以下、図１４に示す順にしたがって、吸収波形中にピークがなくなるまで順次この手順を繰り返す。すなわち、前述した手順により得られた吸収波形からさらにＳＯＦ２のピークを差し引き、定量を行なう。つづいて、前述した手順により得られた吸収波形からＯＦ２のピークを差し引き、定量を行なう。つづいて、前述した手順により得られた吸収波形からＳＦ６、ＮＦ３、およびＣ４Ｆ８のピークをそれぞれ差し引き、それぞれ定量を行なう。なお、ＳＦ６については、この手順で定量するかわりに、この手順以降のどの手順で定量してもよい。また、Ｃ４Ｆ８については、この手順で定量するかわりに、この手順以降であって、Ｎ２Ｏ、Ｃ２Ｆ６、およびＣ２Ｆ４を定量する前の手順で定量することができる。つづいて、前述した手順により得られた吸収波形からＣ３Ｆ８およびＳｉＦ４のピークをそれぞれ差し引き、それぞれ定量を行なう。なお、ＳｉＦ４については、この手順で定量するかわりに、この手順以降のどの手順で定量してもよい。つづいて、前述した手順により得られた吸収波形からＮ２Ｏ、Ｃ２Ｆ６、およびＣ２Ｆ４のピークをそれぞれ差し引き、それぞれ定量を行なう。なお、Ｃ２Ｆ６およびＣ２Ｆ４については、この手順で定量するかわりに、この手順以降のどの手順で定量してもよい。つづいて、前述した手順により得られた吸収波形からＣＦ４、ＳＯ２、およびＣＯのピークをそれぞれ差し引き、それぞれ定量を行なう。なお、ＣＦ４およびＣＯについては、この手順で定量するかわりに、この手順以降のどの手順で定量してもよい。つづいて、前述した手順より得られた前記ガスの吸収波形からＣＨＦ３を定量する。 (2) Next, among the components in the gas, components having peaks that do not overlap with the peaks of other components are preferentially quantified, and the peaks of these components are subtracted from the absorption waveform. In FIG. 13, since NO and SO 2 F 2 correspond to this, the peaks of NO and SO 2 F 2 are subtracted from the absorption waveforms, respectively, and quantification is performed. The new absorption waveform obtained by subtracting the NO and SO 2 F 2 peaks from the absorption waveform includes the COF 2 peak as a peak that does not overlap with the peaks of other components. Therefore, the COF 2 peak is then subtracted from the absorption waveform for quantification. Thereby, a new absorption waveform is obtained. Thereafter, this procedure is sequentially repeated until there is no peak in the absorption waveform in the order shown in FIG. That is, the SOF 2 peak is further subtracted from the absorption waveform obtained by the above-described procedure for quantitative determination. Subsequently, the OF 2 peak is subtracted from the absorption waveform obtained by the above-described procedure, and quantitative determination is performed. Subsequently, SF 6 , NF 3 , and C 4 F 8 peaks are subtracted from the absorption waveform obtained by the above-described procedure, and quantification is performed. SF 6 may be quantified by any procedure after this procedure instead of quantifying by this procedure. Further, C 4 F 8 can be quantified in the procedure after this procedure and before quantifying N 2 O, C 2 F 6 and C 2 F 4 instead of quantifying in this procedure. . Subsequently, C 3 F 8 and SiF 4 peaks are subtracted from the absorption waveform obtained by the above-described procedure, respectively, and quantification is performed. SiF 4 may be quantified by any procedure after this procedure instead of quantifying by this procedure. Subsequently, the N 2 O, C 2 F 6 , and C 2 F 4 peaks are subtracted from the absorption waveform obtained by the above-described procedure, and quantification is performed. C 2 F 6 and C 2 F 4 may be quantified by any procedure after this procedure instead of quantifying by this procedure. Subsequently, the CF 4 , SO 2 , and CO peaks are subtracted from the absorption waveform obtained by the above-described procedure, and quantitative determination is performed. Note that CF 4 and CO may be quantified by any procedure after this procedure instead of quantifying by this procedure. Subsequently, CHF 3 is quantified from the absorption waveform of the gas obtained by the procedure described above.
以上に示したようにデータを解析し、各成分について順次定量を行なう。なお、図１４に示す手順は一例であり、ピークを差し引く手順は排ガス中に含まれる成分等によって適宜決定される。 Data is analyzed as described above, and each component is quantified sequentially. The procedure shown in FIG. 14 is an example, and the procedure for subtracting the peak is appropriately determined depending on the components contained in the exhaust gas.
この方法によれば、各成分についてピークが一致または重複する場合であっても、各成分の濃度を精度良く測定することができる。 According to this method, the concentration of each component can be measured with high accuracy even when the peaks of each component match or overlap.
＜校正ガス＞
また、ガスに対する赤外吸収分光測定を行なう際には、ガス中の１成分以上を校正ガスとすることができる。この方法によれば、精度の高い校正を行なうことができる。
<Calibration gas>
In addition, when performing infrared absorption spectrometry for a gas, one or more components in the gas can be used as a calibration gas. According to this method, highly accurate calibration can be performed.
ここで、校正に用いる校正ガスの濃度を、濃度の対数値でみて等間隔となるように複数の値設定することが望ましい。校正に用いる複数の校正ガスのうち最も高い濃度を有する校正ガスを基準（＝１とする）とした場合、濃度が高いものから順に、１、１／ｘ、１／ｘ２、１／ｘ３、１／ｘ４，…１／ｘn（ｘは任意の数）の濃度を有する校正ガスを使用する。たとえば、校正ガスに用いる複数のガスのうち、一番大きい濃度を有するものの濃度をａとすると、他の校正ガスの濃度は、濃度が高いものから順に、ａ／ｘ，ａ／ｘ２、ａ／ｘ３、ａ／ｘ４，…ａ／ｘnの濃度を有することが望ましい。さらに、校正ガスに用いる複数のガスのうち、一番大きい濃度を有するものの濃度をａとしたときに、一番濃度が小さい校正ガスの濃度が約ａ／２０となるような校正ガスを用いるのがより望ましく、この場合、ｎはたとえば４〜５であるのが望ましい。 Here, it is desirable to set a plurality of values so that the concentration of the calibration gas used for the calibration is equidistant from the logarithmic value of the concentration. When a calibration gas having the highest concentration among a plurality of calibration gases used for calibration is set as a reference (= 1), 1, 1 / x, 1 / x 2 , 1 / x 3 in order from the highest concentration , 1 / x 4 ,... 1 / x n (x is an arbitrary number) is used. For example, if the concentration of the gas having the highest concentration among the plurality of gases used as the calibration gas is a, the concentrations of the other calibration gases are a / x, a / x 2 , a in descending order of concentration. It is desirable to have a concentration of / x 3 , a / x 4 ,... A / x n . Further, a calibration gas is used in which the concentration of the calibration gas having the lowest concentration is about a / 20, where a is the concentration of the gas having the highest concentration among the plurality of gases used as the calibration gas. In this case, n is preferably 4 to 5, for example.
この方法によれば、検量ポイントが対数で見て等間隔に配置できるので、少ない検量ポイントで精度の高い検量線を作成することができる。 According to this method, the calibration points can be arranged at regular intervals in a logarithmic manner, so that a highly accurate calibration curve can be created with a small number of calibration points.
特に、校正ガスとしてＣＦ４またはＳＦ６を選択する場合、校正ガスについて、主ピーク領域に関して濃度に対する吸光面積を示す検量線を作成し、主ピーク領域に関する検量線のうちリニアリティに優れた部分にて校正を行なうことが望ましい。 In particular, when CF 4 or SF 6 is selected as the calibration gas, a calibration curve indicating the light absorption area with respect to the concentration for the main peak region is created for the calibration gas, and the portion of the calibration curve for the main peak region with excellent linearity is used. It is desirable to perform calibration.
以上に示したように、本発明の赤外吸収分光器を用いた温室効果ガス測定方法によれば、より簡便な方法で排ガス中の成分の濃度を正確にかつ再現性良く測定することができる。 As described above, according to the greenhouse gas measurement method using the infrared absorption spectrometer of the present invention, the concentration of components in exhaust gas can be measured accurately and with good reproducibility by a simpler method. .
１０ ＦＴ−ＩＲ（フーリエ変換赤外分光器）、 １２ ドライエッチングチェンバ、
１４ ポンプ、 １６ 除害装置、 １８ エッチングガス、 ２０ Ｎ２ボンベ
２２ 圧力センサ、 ２３ 温度センサ、 ２４ 排気ポンプ、 ２６ 排気ライン
２８ 分光器導入ライン
10 FT-IR (Fourier transform infrared spectrometer), 12 Dry etching chamber,
14 pump, 16 abatement device, 18 etching gas, 20 N 2 cylinder 22 pressure sensor, 23 temperature sensor, 24 exhaust pump, 26
Claims (6)
フーリエ変換赤外分光器と、を含み、
前記フーリエ変換赤外分光器は、
第１ライブラリ及び第２ライブラリを有するライブラリ部と、
前記分光器導入ラインを介して前記フーリエ変換赤外分光器に導入されたガスを、前記第１ライブラリ及び前記第２ライブラリを用いて解析する解析部と、を有し、
前記第１ライブラリは、プロセス化学物質の予想濃度範囲に対応する選択ピーク領域を含む検量線データであり、
前記第２ライブラリは、定量ターゲット化学物質の予想濃度範囲に対応する選択ピーク領域を含む検量線データであり、
前記ガスは、ＰＦＣを使用する処理で排出されたものであり、
前記プロセス化学物質は、前記ガスに含まれる化学物質であり、
前記定量ターゲット化学物質は、前記ガス中に前記プロセス化学物質がふくまれていることにより、前記ガス中に含まれている可能性がある化学物質であり、
前記解析部は、
前記ガスに含まれると想定される化学物質を列挙する化学物質列挙処理と、
前記化学物質列挙処理で列挙された前記化学物質の中から選択された前記プロセス化学物質に対応する前記定量ターゲット化学物質を選択する定量ターゲット化学物質選択処理と、
選択された前記プロセス化学物質の予想濃度範囲に対応する前記第１ライブラリを選択する第１ライブラリ選択処理と、
前記定量ターゲット化学物質選択処理で選択した前記定量ターゲット化学物質の予想濃度範囲に対応する前記第２ライブラリを選択する第２ライブラリ選択処理と、
前記第１ライブラリおよび前記第２ライブラリに基づいて、前記ガスの赤外吸収分光測定により得られたデータの解析を行なう解析処理と、
を行なうことを特徴とする赤外分光測定装置。 A spectrometer introduction line;
A Fourier transform infrared spectrometer, and
The Fourier transform infrared spectrometer is
A library section having a first library and a second library;
An analysis unit that analyzes the gas introduced into the Fourier transform infrared spectrometer through the spectrometer introduction line using the first library and the second library;
The first library is calibration curve data including a selected peak region corresponding to an expected concentration range of a process chemical substance,
The second library is calibration curve data including a selected peak region corresponding to the expected concentration range of the quantitative target chemical substance,
The gas is exhausted by a process using PFC,
The process chemical is a chemical contained in the gas,
The quantitative target chemical substance is a chemical substance that may be contained in the gas because the process chemical substance is included in the gas,
The analysis unit
A chemical substance enumeration process for enumerating chemical substances assumed to be contained in the gas;
A quantitative target chemical substance selection process for selecting the quantitative target chemical substance corresponding to the process chemical substance selected from the chemical substances listed in the chemical substance enumeration process ;
A first library selection process for selecting the first library corresponding to the expected concentration range of the selected process chemical substance;
A second library selection process for selecting the second library corresponding to an expected concentration range of the quantitative target chemical substance selected in the quantitative target chemical substance selection process ;
Based on the first library and the second library, an analysis process for analyzing data obtained by infrared absorption spectroscopy measurement of the gas;
Infrared spectroscopic measurement device and performing.
前記第２ライブラリは、主ピーク領域及び副ピーク領域を備えることを特徴とする赤外分光測定装置。 In the infrared spectrometer according to claim 1,
The second library includes a main peak region and a sub-peak region.
排気ラインと、
除害装置と、を更に含むことを特徴とする赤外分光測定装置。 In the infrared spectroscopic measurement device according to claim 1 or 2,
An exhaust line;
An infrared spectroscopic measurement device, further comprising a detoxification device.
更に、コンピュータを含み、
前記ライブラリ部及び前記解析部は、前記コンピュータに設けられていることを特徴とする赤外分光測定装置。 In the infrared spectrometer according to any one of claims 1 to 3,
A computer,
The infrared spectroscopic measurement apparatus, wherein the library unit and the analysis unit are provided in the computer.
前記分光器導入ラインは、チャンバから前記ガスを導入するものであることを特徴とする赤外分光測定装置。 The infrared spectrometer according to any one of claims 1 to 4,
The spectroscope introduction line is for introducing the gas from a chamber.
前記プロセス化学物質は、ＣＦ４、ＣＨＦ３、Ｃ２Ｆ４、Ｃ２Ｆ６、Ｃ３Ｆ８、Ｃ４Ｆ８、Ｃ５Ｆ８、ＣＯＦ２、ＨＦ、ＳｉＦ４、ＯＦ２、ＮＦ３、ＳＯ２、ＳＦ６、ＳＯ２Ｆ２、ＳＯＦ２、ＮＯ、Ｎ２Ｏ、ＮＯ２、ＣＯ、およびＣＯ２のうち少なくとも１つを含む、赤外分光測定装置。 The infrared spectrometer according to any one of claims 1 to 5,
The process chemicals are CF 4 , CHF 3 , C 2 F 4 , C 2 F 6 , C 3 F 8 , C 4 F 8 , C 5 F 8 , COF 2 , HF, SiF 4 , OF 2 , NF 3 , SO 2 , SF 6 , SO 2 F 2 , SOF 2 , NO, N 2 O, NO 2 , CO, and CO 2 .
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