JP4937455B2

JP4937455B2 - Ｐｆｃ除害装置の状態モニタ

Info

Publication number: JP4937455B2
Application number: JP2001023309A
Authority: JP
Inventors: 司佐竹
Original assignee: Horiba Ltd
Current assignee: Horiba Ltd
Priority date: 2001-01-31
Filing date: 2001-01-31
Publication date: 2012-05-23
Anticipated expiration: 2021-01-31
Also published as: JP2002228583A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明はＰＦＣ除害装置の状態モニタに関する。
【０００２】
【従来技術】
従来より、各種プロセスの排出ガスを無毒化する除害装置が用いられている。また、一般的に除害装置の出力側に、定電位電界法を用いたガス分析計や非分散形赤外線ガス分析計（ＮＤＩＲ）を取り付けて、除害装置からの排出ガスの濃度監視を行うことがある。また、除害装置の入口側においても排出ガスの濃度監視を行って、出力側の濃度監視値と併せて、効率を求めることがある。
【０００３】
また、前記ガス分析計によって測定される排出ガスの濃度値が所定濃度以上になった場合や、除害装置の効率が所定値以下になった場合にはアラーム警告を発生することも考えられる。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、従来の定電位電界法を用いたガス分析計やＮＤＩＲなどのガス分析計では測定対象成分の数だけガス分析部が必要であり、測定対象成分が多くなればなるほど装置が大型化するという問題があった。また、製造プロセスの進歩に伴ってプロセスに使用される原材料や排出ガスの種類も変わることがあるが、従来のガス分析計を用いたモニタではこの変化に伴って使用するガス分析計の種類を変える必要があるので、プロセスの更新に十分に対応できない場合があった。
【０００５】
とりわけ、半導体の生産プロセスでは近年ドライエッチングの反応ガスおよびプラズマＣＶＤのクリーニングなどにＰＦＣガス(Perfluorocompounds:ふっ素化合物の気体であり、以下単にＰＦＣという）が用いられるようになっている一方、このＰＦＣが地球温暖化の促進物質として注目されて、大気中への排出量を削減しようとする活動が世界的に取り組まれている。すなわち、除害装置によって排出ガスからＰＦＣを取り除くことや、除害装置によってＰＦＣの除去が確実に行われていることを確認する必要が生じている。ところが、ＰＦＣはその種類が豊富であるため、使用するＰＦＣの種類に合わせた複数のガス分析部を用いて除害装置のモニタを形成することは現実的ではなかった。
【０００６】
さらに、地球温暖化を抑制するために現在も温暖化の影響の少ないＰＦＣを開発しており、ＰＦＣは今後ますます多様化することが見込まれている。このようなＰＦＣの濃度測定を、測定対象成分が定められてしまう従来のガス分析計を用いて行うためには、ＰＦＣの開発に伴ってガス分析計の構成を変更する必要があり、対応がますます困難となる。また、プロセスに複数のＰＦＣを用いる場合には各ＰＦＣに合わせた複数のガス分析計を組み合わせる必要があり、その構成がさらに複雑になることは避けられなかった。
【０００７】
本発明はこのような実情を考慮に入れてなされたものであって、日々開発されているＰＦＣの除害装置に搭載してその除害装置の状態を正確に監視することができるＰＦＣ除害装置の状態モニタを提供することを目的としている。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
本発明は上述の課題を解決するための手段を以下のように構成している。すなわち、第１発明のＰＦＣ除害装置の状態モニタは、プロセスからの排出ガスに含まれる有害物質を取り除く除害装置の入口側または出口側に切換え自在に連通連結されて、除害装置の入口側および出口側を流れる排出ガスによる赤外光の吸収スペクトルに基づいてＰＦＣの前記入口側における濃度と前記出口側における濃度を定量分析するＦＴＩＲを用いたガス分析計と、ＰＦＣの前記入口側における濃度と前記出口側における濃度の比較によって除害装置の除害効率を求めて除害装置の状態を監視する演算処理部とを有することを特徴としている。
【０００９】
また、第２発明のＰＦＣ除害装置の状態モニタは、プロセスからの排出ガスに含まれる有害物質を取り除く除害装置の入口側および出口側にそれぞれ連通連結されたセルと、両セルのうちの一方に選択的に赤外光を照射して得られる除害装置の入口側および出口側における排出ガスによる吸収スペクトルに基づいてＰＦＣの前記入口側における濃度と前記出口側における濃度を定量分析するＦＴＩＲを用いたガス分析計と、ＰＦＣの前記入口側における濃度と前記出口側における濃度の比較によって除害装置の除害効率を求めて除害装置の状態を監視する演算処理部とを有することを特徴としている。
【００１０】
前記発明のＰＦＣ除害装置の状態モニタに用いられるガス分析計はＦＴＩＲを用いたものである。したがって、日々新たに開発されているＰＦＣの各成分を、ガス分析計の装置構成を変えることなく測定することができ、現行値情報による除害装置の運転を的確に監視することができる。また、ＦＴＩＲを用いたガス分析計は複数種類のＰＦＣが混合された場合であっても、その濃度測定を一つのガス分析計によって行うことができるので、装置構成が簡素になり、それだけコストを抑えることができる。
【００１１】
前記ガス分析計を用いて除害装置の出口側の濃度監視を行うことにより、使用者は除害装置からの排出ガスが規定値以内であることを確認することができる。さらに、前記ガス分析計により除害装置の入口側および出口側のガスの濃度を切換えて計測することにより、この濃度の比較によって除害装置の効率を求めて装置の状態監視を正確に行うことができる。いずれの場合も監視モニタとしての機能を有し、不適切な状態が生じている場合には何らかの警告を発する。
【００１２】
とりわけ、第２発明のように除害装置の入口側および出口側にそれぞれ連通連結されたセルを設けた場合には、除害装置の入口側に流れるガスと出口側に流れるガスが混ざることがなく、その安全性をさらに向上することができる。
【００１３】
前記演算処理部が過去の除害装置の状態の推移を基にして、除害装置の将来の状態予測情報を出力する機能を有する場合には、除害装置のメンテナンスタイミングに指針を与えることができる。つまり、ＰＦＣ除害装置の状態モニタが過去の状態データを基にして、現在値から将来の予測を行い、除害装置のメンテナンスタイミングや寿命を予測するような状態予測情報を出力するので、使用者は除害装置が異常を来す前に的確な装置状態指標を得ることができ、メンテナンスの準備をする余地を得ることができる。
【００１４】
前記演算処理部によって監視した除害装置の状態に応じてアラーム音を発生させるアラーム発生部を有する場合には、使用者は除害装置に異常が発生していることに容易に気づくことができ、早急な対応をとることができる。また、このアラーム音は除害装置の寿命を通知するものを含む必要があるが、とりわけ、測定対象となるＰＦＣが有毒物質である場合にはメンテナンスタイミングを通知するプリアラームを有することが望ましい。つまり、本発明のＰＦＣ除害装置の状態モニタを用いることによりＦＴＩＲを用いたガス分析計の計測値に高い付加価値を付けることができる。
【００１５】
【発明の実施の形態】
図１は、本発明のＰＦＣ除害装置の状態モニタ１の一例を示す図である。図１において、２は例えばドライエッチングやプラズマＣＶＤのクリーニングなどのＬＳＩ製造工程を行なう半導体生産プロセス、３はこのプロセス２からの排出ガスを無毒化する除害装置、４はこの除害装置３の入口側または出口側の流路を流れる排出ガスの何れか一方を選択して流すための流路切換機、５は選択された排出ガスに含まれる測定対象成分の濃度をほゞリアルタイムに測定するＦＴＩＲを用いたガス分析計（濃度モニタ）、６はポンプ、７は濃度測定を行った排出ガスを選択的に元の流路に戻すための流路切換機である。
【００１６】
また、８は前記濃度モニタ５に接続されてその測定値を用いて除害装置の状態を監視する演算処理部、９は演算処理部８から出力された状態予測情報に基づいてアラーム警告を発生するアラーム発生部である。なお、９ａはアラーム音を出力する例えばスピーカ等の発音部である。
【００１７】
つまり、本発明のＰＦＣ除害装置の状態モニタ１は前記流路切換機４，７、濃度モニタ５、ポンプ６、演算処理部８、アラーム発生部９からなる。
【００１８】
前記プロセス２では現在、ＰＦＣのうち例えば四フッ化メタンＣＦ₄、六フッ化エタンＣ₂Ｆ₆、三フッ化窒素ＮＦ₃、六フッ化硫黄ＳＦ₆、三フッ化メタンＣ₃Ｆ₈、フッ化ブテンＣ₄Ｆ₈、オクタフロロシクロペンテンＣ₅Ｆ₈などを用いているとする。
【００１９】
したがって、前記除害装置３はプロセス２からの排出ガス中の前記各種類のＰＦＣの成分を、本例では燃料（例えば水素ガス）や大気Ａｉｒを用いて化学反応を起こして取り除くことにより、排出ガスを無毒化する。なお、除害装置３の方式には、湿式、吸着式、燃焼式などがある。
【００２０】
前記流路切換機４，７は例えば演算処理部８からの制御信号によって切り換えられるように構成されており、前記濃度モニタ５が除害装置３の入口側または出口側に切換え自在に連通連結されるように構成している。すなわち、演算処理部８からの指示によって流路切換機４，７を適宜切り換えて除害装置３の入口側または出口側に流れる排出ガスに含まれる測定対象成分の濃度を測定可能としている。
【００２１】
なお、前記流路切換機４，７の切り換えに伴って除害装置３の入口側に流れる排出ガスの幾らかでも除害装置３の出口側に流れるのを防止するためには、流路切換機７を除害装置３の入口側から出口側に切り換える切り換えタイミングを、流路切換機４の切り換えタイミングよりも遅らせることが望ましい。このようにして、前記演算処理部８が流路切換機４，７を適宜切り換えると共に、濃度モニタ５からの濃度出力を比較することにより、除害装置３の入口側と出口側の排出ガスの濃度を比較して、除害装置３による除害効率を測定することができる。
【００２２】
また、本発明の濃度モニタ５はＦＴＩＲを用いたガス分析計であるから、濃度モニタ５の測定対象成分は上述したＰＦＣのうちプロセス２からの排出ガスに含まれる全てを選択して、複数成分の濃度分析を一つの濃度モニタ５によって行うことができる。
【００２３】
さらに、将来的に前述したＰＦＣに含まれていないような新しく開発されたＰＦＣが開発されて、これがプロセス２に用いられるなどして、排出ガスに新たなＰＦＣが含まれるようになった場合においても、濃度モニタ５から得られる赤外光の吸収スペクトルを、新しいＰＦＣの赤外光の吸光度特性を示すデータと比較するだけで、この成分の濃度値を求めることが可能となる。つまり、ハード的な構成を一切変えることなく、赤外光の吸収スペクトルを入力するだけのソフト的な要素によって測定対象成分を容易に追加することが可能となり、それだけ新しい技術の進歩に追従させることができる。
【００２４】
また、使用者は前記演算処理部８を介することにより、前記濃度モニタ５からの濃度出力を用いた各種測定結果を出力することができる。演算処理部８から出力可能である測定結果は例えば、排出されているＰＦＣ各成分濃度値、リアルタイムに表示される除害装置３の除害効率、ＰＦＣの排出濃度オーバーや除害装置３の効率限界オーバーなどの警告を示す除害装置異常アラーム、軽度の除害装置異常を知らせるプリアラーム、および、次期メンテナンスまでの時間情報を出力することができる。なお、プリアラームを含めたアラーム警告の発生基準は使用者によってあらかじめ設定可能とすることが望ましい。
【００２５】
図２は前記ＰＦＣ除害装置の状態モニタ１を用いて測定された結果およびアラームの発生タイミングを示す図である。図２において、Ｒ₁〜Ｒ₂₉は、例えば演算処理部８によってリアルタイムに算出されたＰＦＣ除害装置３の効率の測定値を示している。また、Ｌ₀は正常時における除害装置３の効率レベル、Ｌ₁は除害装置３の軽度の劣化を示すプリアラーム警告を出力する効率レベル、Ｌ₂は除害装置３の使用限界を示すアラーム警告を出力する効率レベルを示している。
【００２６】
Ａは演算処理部８からアラーム発生部９に出力されるアラーム信号の一例を示しており、アラーム発生部９はこのアラーム信号Ａによって発音部９ａを介してアラーム音を発生させる。加えて、このアラーム発生部９には図外の上位情報処理装置との接続を行って上位情報処理装置に対してアラーム信号Ａや後述する状態予測情報Ｂなどを通信する機能を設けてもよい。
【００２７】
また、演算処理部８は過去の除害装置３の状態の推移を基にして、除害装置３の効率がほゞ定常的に低下していることを検出した場合には、アラーム信号Ａに加えて、除害装置３の将来の状態予測情報として、次期メンテナンスまでの時間を示す情報Ｂ（図１参照）を出力する。
【００２８】
すなわち、図２に示す測定値Ｒ₈，Ｒ₁₂のように除害装置３の効率が突発的に変動する場合には、演算処理部８が将来の状態予測情報Ｂを出力することはなく、一時的なアラーム信号Ａ₁が出力されてアラーム音が鳴る。そして、使用者はこのアラーム音を聞くことにより、除害装置３に何らかの異常が生じていることを知ることができる。また、効率低下が突発的なものであるからアラーム信号Ａ₁はすぐにオフになる。
【００２９】
一方、測定値Ｒ₁₆〜Ｒ₂₉のように全体的に見ると常に幾らかずつ効率の低下が生じている場合には、演算処理部８はアラーム信号Ａ₂を出力すると共に、除害装置３の次のメンテナンス時期を予測する。つまり、図２に仮想線Ｒ_Lにして示すように、演算処理部８は適宜の数の測定値から全体的な傾きを求めて、この傾きと現在の値Ｒ₂₉から除害装置３の効率が使用限界効率レベルＬ₂に至までの時間Ｔを求め、この時間Ｔを将来の状態予測情報Ｂとして出力する。
【００３０】
したがって、使用者はアラーム音を聞いた時点で、演算処理部８が算出した次期メンテナンス時期までの時間Ｔを確認して、アラーム信号Ａ₂をリセットすると共に、除害装置３の交換などのメンテナンスを行う準備をすることができる。そして、除害装置３の効率が使用限界効率レベルＬ₂に達するともう一度アラーム信号Ａ₃が出力されて除害装置３のメンテナンスが終了するまで使用者に警告を発し続ける。すなわち、本例の場合はアラーム信号Ａ₁，Ａ₂がプリアラームとなり、アラーム信号Ａ₃が最終的な警告アラームとなる。
【００３１】
なお、上述の例では演算処理部８が除害装置３の将来の状態予測情報Ｂを、その効率を示す測定値Ｒ₁₅〜Ｒ₂₉から求める例を挙げているが、本発明はこれに限られるものではないことは言うまでもない。すなわち、除害装置３の出口側における排出ガスに含まれる測定対象成分の濃度が規定値を越える次期メンテナンス時期までの時間や、除害装置３の効率または排出ガス濃度の何れか一方が使用限界に達するまでの時間を、将来の状態予測情報Ｂとして出力するなどの変更も可能である。
【００３２】
また、上述の例では前記演算処理部８が、除害装置３の効率の測定値Ｒ₂₉がプリアラーム警告の効率レベルＬ₁を越えた時点で、次期メンテナンス時期を計算し状態予測情報Ｂを出力する例を挙げているが、本発明はこの点を限定するものではない。すなわち、前記演算処理部８が測定値Ｒ₁〜Ｒ₂₉…を常に監視して、これにほゞ定常的な性能劣化が見られるときに、常時次期メンテナンス時期を計算してこれを状態予測情報Ｂとして出力することも可能である。また、性能劣化の速度が早い場合には、測定値が効率レベルＬ₁以上であっても、前もってアラーム信号Ａ₂を発生するなどの変形も可能である。
【００３３】
なお、状態予測情報Ｂは任意の方法で使用者に示すことができる。すなわち、図外のディスプレイに文字情報として表示したり、音声による案内を行うことなど、任意の方法を用いることができる。
【００３４】
何れにしても、使用者には除害装置３が使用不能になるより十分前に、余裕をもって警告（プリアラーム信号Ａ₁，Ａ₂）が与えられるので、適切なメンテナンスを施すことが可能となる。
【００３５】
また、使用者によっては突発的な性能低下であっても、複数回生じる場合にはこれをもって除害装置３のメンテナンスを行うことを望む場合がある。そこで、前記演算処理部８は使用者による設定に従って、突発的な性能低下であっても所定時間内に複数回アラーム信号Ａ₁が生じた場合には、除害装置３のメンテナンスを促すアラーム信号Ａ₂を出力するようにしてもよい。さらに、前記レベルＬ₀〜Ｌ₂の設定を使用者および測定対象成分によって自在に変更可能とすることが望ましい。
【００３６】
図３は図１に示したＰＦＣ除害装置の状態モニタ１の変形例を示す図である。図３において、図１と同じ符号を付した部分は同一または同等の部分であるから、その詳細な説明を省略する。
【００３７】
図３において、５’は本例のＦＴＩＲを用いたガス分析計（濃度モニタ）、５ａ，５ｂは除害装置３の入口側および出口側にそれぞれ連通連結されたセル、６ａ，６ｂは各セル５ａ，５ｂに接続されたポンプである。すなわち、本例の濃度モニタ５’は図１に示す流路切換機４，７を用いて流路を切り換える代わりにそれぞれ除害装置３の入口側および出口側に連通連結されたセル５ａ，５ｂを設けている。
【００３８】
５ｃは前記セル５ａ，５ｂに変調した赤外光を出射する光源部、５ｄ〜５ｇは赤外光をガイドする鏡体、５ｈはセル５ａ，５ｂを透過した光の検出を行なう検出部である。また、鏡体５ｄ，５ｇは演算処理部８からの制御によってその位置が鎖線と実線に示す二つの位置に位置変更可能に構成されており、これによってセル５ａ，５ｂのいずれか一方に選択的に赤外光を透過できるようにしている。
【００３９】
なお、本例に示す赤外光の光路切り換えは単なる一例を示すものであり、本発明はこの光学系の構成を限定するものではないことは言うまでもない。また、各セル５ａ，５ｂにそれぞれ一対の光源部５ｃと検出部５ｈを設けて光路切替えを行わないように構成することも容易に考えられるものである。
【００４０】
本例のように濃度モニタ５’が除害装置３の入口側および出口側にそれぞれ連通連結されたセル５ａ，５ｂを有する場合には、除害装置３の入口側と出口側の排出ガスを別の流路に分けて分析できるので、両方の排出ガスが混合することをなくすことができる。また、除害装置３によって処理されていない排出ガスが排出される可能性を全くなくすことができるので、その安全性を向上できる。その他にも図１，２に挙げた実施例に示すものと同様の効果を得ることができるが、その説明を省略して、重複説明を避ける。
【００４１】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明のＰＦＣ除害装置の状態モニタを用いることにより、日々開発されているＰＦＣの除害装置の運転状態をリアルタイムに測定した現行値情報に基づいて正確に監視することができ、将来の状態予測を行って装置の寿命予測も行なうことができ、装置のメンテナンスタイミングに指針を与えることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明のＰＦＣ除害装置の状態モニタの構成を示す図である。
【図２】前記ＰＦＣ除害装置の状態モニタを用いて除害装置の状態予測を行なう方法の一例を示す図である。
【図３】前記ＰＦＣ除害装置の状態モニタの変形例を示す図である。
【符号の説明】
１…ＰＦＣ除害装置の状態モニタ、２…プロセス、３…ＰＦＣ除害装置、５，５’…ガス分析計、５ａ，５ｂ…セル、８…演算処理部、９…アラーム発生部、Ｂ…状態予測情報。

Claims

プロセスからの排出ガスに含まれる有害物質を取り除く除害装置の入口側または出口側に切換え自在に連通連結されて、除害装置の入口側および出口側を流れる排出ガスによる赤外光の吸収スペクトルに基づいてＰＦＣの前記入口側における濃度と前記出口側における濃度を定量分析するＦＴＩＲを用いたガス分析計と、ＰＦＣの前記入口側における濃度と前記出口側における濃度の比較によって除害装置の除害効率を求めて除害装置の状態を監視する演算処理部とを有することを特徴とするＰＦＣ除害装置の状態モニタ。
プロセスからの排出ガスに含まれる有害物質を取り除く除害装置の入口側および出口側にそれぞれ連通連結されたセルと、両セルのうちの一方に選択的に赤外光を照射して得られる除害装置の入口側および出口側における排出ガスによる吸収スペクトルに基づいてＰＦＣの前記入口側における濃度と前記出口側における濃度を定量分析するＦＴＩＲを用いたガス分析計と、ＰＦＣの前記入口側における濃度と前記出口側における濃度の比較によって除害装置の除害効率を求めて除害装置の状態を監視する演算処理部とを有することを特徴とするＰＦＣ除害装置の状態モニタ。
前記演算処理部が過去の除害装置の状態の推移を基にして、除害装置の将来の状態予測情報を出力する機能を有する請求項１または２に記載のＰＦＣ除害装置の状態モニタ。
前記演算処理部によって監視した除害装置の状態に応じてアラーム音を発生させるアラーム発生部を有する請求項１〜３の何れかに記載のＰＦＣ除害装置の状態モニタ。