JP4937455B2 - Pfc除害装置の状態モニタ - Google Patents
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Description
【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C2 F6 、三フッ化窒素NF3 、六フッ化硫黄SF6 、三フッ化メタンC3 F8 、フッ化ブテンC4 F8 、オクタフロロシクロペンテンC5 F8 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RL 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 (4)
- 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。
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