(57)【要約】【課題】広い濃度範囲で高い測定精度を得ることができる排気ガス分析装置を提供する。【解決手段】本発明に係る排気ガス分析装置は、排気ガスの一部が流れる第１の配管１２と、第１の配管１２に希釈ガスを導入して前記排気ガスを希釈する希釈ガス導入手段１５ｂと、第１の配管１２を流れる希釈後の排気ガスに含まれる特定物質の濃度を測定する濃度測定手段３と、第１の配管１２を流れる希釈前の排気ガスの流量を測定する第１の流量測定手段１２ｂと、濃度測定手段３及び第１の流量測定手段１２ｂそれぞれの測定結果に基づいて、希釈後の排気ガスに含まれる特定成分の濃度が一定範囲内に収まるように希釈ガス導入手段１５ｂを介して希釈ガスの導入量を制御し、かつ濃度測定手段３による測定結果、第１の流量測定手段１２ｂによる測定結果、及び希釈ガス導入量に基づいて、希釈前の排気ガスにおける特定物質の濃度を算出する演算制御部４とを具備する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
半導体製造装置から排出される排気ガスを外気へ排気する排気管に接続し、前記排気ガスの一部が流れる第１の配管と、
前記第１の配管に希釈ガスを導入して前記排気ガスを希釈する希釈ガス導入手段と、
前記第１の配管を流れる希釈後の前記排気ガスに含まれる特定物質の濃度を測定する濃度測定手段と、
前記第１の配管を流れる希釈前の前記排気ガスの流量を測定する第１の流量測定手段と、
前記濃度測定手段及び前記第１の流量測定手段それぞれの測定結果に基づいて、前記希釈後の排気ガスに含まれる特定成分の濃度が一定範囲内に収まるように前記希釈ガス導入手段を介して希釈ガスの導入量を制御し、かつ前記濃度測定手段による測定結果、前記第１の流量測定手段による測定結果、及び前記希釈ガス導入量に基づいて、前記希釈前の排気ガスにおける前記特定物質の濃度を算出する演算制御部と、
を具備する排気ガス分析装置。
【請求項２】
前記濃度測定手段はＦＴＩＲである請求項１に記載の排気ガス分析装置。
【請求項３】
前記第１の流量測定手段は、前記第１の配管を流れる前記希釈前の排気ガスの流量を制御し、
前記演算制御部は、前記希釈ガス導入手段を解して希釈ガスの導入量を制御するとともに、前記第１の流量測定手段を介して前記第１の配管を流れる前記希釈前の排気ガスの流量を制御することにより、前記希釈後の排気ガスに含まれる特定成分の濃度が一定範囲内に収まるようにする請求項１又は２に記載の排気ガス分析装置。
【請求項４】
半導体製造装置から排出される排気ガスを外気へ排気する排気管に接続し、前記排気ガスの一部が流れる第１の配管と、
前記第１の配管に希釈ガスを導入する希釈ガス導入手段と、
前記第１の配管を流れる希釈後の前記排気ガスに含まれる特定物質の濃度を測定する濃度測定手段と、
前記第１の配管を流れる希釈前の前記排気ガスの流量を制御する流量制御手段と、
前記希釈ガス導入手段による希釈ガス導入量及び前記濃度測定手段の測定結果に基づいて、前記希釈後の排気ガスに含まれる特定成分の濃度が一定範囲内に収まるように前記流量制御手段を介して前記第１の配管を流れる前記希釈前の排気ガスの流量を制御し、かつ前記濃度測定手段による測定結果、前記第１の配管を流れる前記希釈前の排気ガスの流量、及び前記希釈ガス導入量に基づいて、前記排気ガスに含まれる前記特定物質の濃度を算出する演算制御部と、
を具備する排気ガス分析装置。
【請求項５】
前記排気管を流れる前記排気ガスの流量を測定する第２の流量測定手段を更に具備し、
前記演算制御部は、前記希釈前の排気ガスにおける前記特定物質の濃度、及び前記第２の流量測定手段の測定結果に基づいて、前記半導体製造装置から排出される前記特定物質の量を算出する請求項１〜４のいずれか一項に記載の排気ガス分析装置。
【請求項６】
前記特定物質はＣＦ４又はＣ２Ｆ６である請求項１〜５のいずれか一項に記載の排気ガス分析装置。
【請求項７】
半導体製造装置から排出される排気ガスの一部を、流量を測定しつつ第１の配管に流し、
前記第１の配管に希釈ガスを導入することにより前記排気ガスを希釈した後、該希釈後の排気ガスに含まれる特定物質の濃度を測定し、
前記第１の配管における前記希釈前の排気ガスの流量、及び前記希釈後の排気ガスに含まれる特定物質の濃度それぞれに基づいて、前記希釈前の排気ガスに含まれる特定成分の濃度が一定範囲内に収まるように前記希釈ガスの導入量を制御し、
前記希釈後の排気ガスに含まれる特定物質の濃度、前記希釈ガスの導入量、及び前記第１の配管における前記希釈前の排気ガスの流量に基づいて、前記排気ガスに含まれる前記特定物質の濃度を算出する、排気ガス分析方法。
【請求項８】
半導体製造装置から排出される排気ガスの一部を、流量を制御しつつ第１の配管に流し、
前記第１の配管に希釈ガスを、量を測定しつつ導入することにより前記排気ガスを希釈した後、該希釈後の排気ガスに含まれる特定物質の濃度を測定し、
前記希釈ガスの導入量、及び前記濃度測定手段による前記特定物質の濃度それぞれに基づいて、前記希釈前の排気ガスに含まれる特定成分の濃度が一定範囲内に収まるように前記第１の配管を流れる前記希釈前の排気ガスの流量を制御し、
前記希釈後の排気ガスに含まれる特定物質の濃度、前記希釈ガスの導入量、及び前記第１の配管における前記希釈前の排気ガスの流量に基づいて、前記排気ガスに含まれる前記特定物質の濃度を算出する、排気ガス分析方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、排気ガス分析装置及び排気ガス分析方法に関する。特に本発明は、広い濃度範囲で高い測定精度を得ることができる排気ガス分析装置及び排気ガス分析方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
図３は、従来の排気ガス分析装置の構成を説明する為の概略図である。この排気ガス分析装置は、半導体製造装置１００から排出される排気ガスに含まれるＣＦ４及びＣ２Ｆ６等の濃度を測定する装置である。排気ガスは、半導体製造装置１００から配管１１０を介して除害装置１０２に送られる。除害装置１０２では、特定物質の分解が行われる。除害装置１０２で処理された排気ガスは、排気管１１１を介して外気に放出される。排気管１１１を流れる排気ガスの流量は流量測定手段１１１ａによって測定される。また、排気管１１１を流れる排気ガスの一部は配管１１２を介してセル１１３に導入され、その後配管１１４を介して排気管１１１に戻される。セル１１３では、排気ガス中に残留している特定物質の濃度がＦＴＩＲ１０３によって測定される。そして、演算部１０４が、ＦＴＩＲ１０３及び流量測定手段１１１ａそれぞれの測定結果に基づいて、除害装置１０２から外部に放出される特定物質の量を算出する。図３に類似する技術が特許文献１に開示されている。
【０００３】
【特許文献１】特開２００２−２７７３９５号公報（図１、第１１段落〜第３０段落）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ＦＴＩＲ等の分析装置において、精度よく濃度を測定できる濃度範囲には上限と下限がある。これに対して半導体製造装置から排出される排気ガスに含まれる特定物質の濃度は、非常に広い範囲で変動する。分析装置がＦＴＩＲの場合、長さが異なるセルに変更することにより、精度よく濃度を測定できる濃度範囲を変更することができるが、半導体の製造ラインにおいて適宜セルを選択して変更することは実質的に困難である。このように、上記した従来の排気ガス分析装置では、広い濃度範囲で高い測定精度を得ることは困難だった。
【０００５】
本発明は上記のような事情を考慮してなされたものであり、その目的は、広い濃度範囲で高い測定精度を得ることができる排気ガス分析装置及び排気ガス分析方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記課題を解決するため、本発明に係る排気ガス分析装置は、半導体製造装置から排出される排気ガスを外気へ排気する排気管に接続し、前記排気ガスの一部が流れる第１の配管と、
前記第１の配管に希釈ガスを導入して前記排気ガスを希釈する希釈ガス導入手段と、
前記第１の配管を流れる希釈後の前記排気ガスに含まれる特定物質の濃度を測定する濃度測定手段と、
前記第１の配管を流れる希釈前の前記排気ガスの流量を測定する第１の流量測定手段と、
前記濃度測定手段及び前記第１の流量測定手段それぞれの測定結果に基づいて、前記希釈後の排気ガスに含まれる特定成分の濃度が一定範囲内に収まるように前記希釈ガス導入手段を介して希釈ガスの導入量を制御し、かつ前記濃度測定手段による測定結果、前記第１の流量測定手段による測定結果、及び前記希釈ガス導入量に基づいて、前記希釈前の排気ガスにおける前記特定物質の濃度を算出する演算制御部と、
を具備する。
前記濃度測定手段は、例えばＦＴＩＲである。
【０００７】
この排気バス分析装置によれば、前記演算制御部が希釈ガスの流量を調節するため、前記濃度測定手段が測定する状態すなわち前記希釈後の排気ガスに含まれる特定物質の濃度が、前記一定範囲を外れる場合が少なくなる。このため、広い濃度範囲で高い測定精度を得ることができる。
【０００８】
前記第１の流量測定手段は、前記第１の配管を流れる前記希釈前の排気ガスの流量を制御してもよい。この場合、前記演算制御部は、前記希釈ガス導入手段を解して希釈ガスの導入量を制御するとともに、前記第１の流量測定手段を介して前記第１の配管を流れる前記希釈前の排気ガスの流量を制御することにより、前記希釈後の排気ガスに含まれる特定成分の濃度が一定範囲内に収まるようにしてもよい。
【０００９】
本発明に係る排気ガス分析装置は、半導体製造装置から排出される排気ガスを外気へ排気する排気管に接続し、前記排気ガスの一部が流れる第１の配管と、
前記第１の配管に希釈ガスを導入する希釈ガス導入手段と、
前記第１の配管を流れる希釈後の前記排気ガスに含まれる特定物質の濃度を測定する濃度測定手段と、
前記第１の配管を流れる希釈前の前記排気ガスの流量を制御する流量制御手段と、
前記希釈ガス導入手段による希釈ガス導入量及び前記濃度測定手段の測定結果に基づいて、前記希釈後の排気ガスに含まれる特定成分の濃度が一定範囲内に収まるように前記流量制御手段を介して前記第１の配管を流れる前記希釈前の排気ガスの流量を制御し、かつ前記濃度測定手段による測定結果、前記第１の配管を流れる前記希釈前の排気ガスの流量、及び前記希釈ガス導入量に基づいて、前記排気ガスに含まれる前記特定物質の濃度を算出する演算制御部とを具備する。
【００１０】
前記排気管を流れる前記排気ガスの流量を測定する第２の流量測定手段を更に具備し、前記演算制御部は、前記希釈前の排気ガスにおける前記特定物質の濃度、及び前記第２の流量測定手段の測定結果に基づいて、前記半導体製造装置から排出される前記特定物質の量を算出してもよい。
前記特定物質は、例えばＣＦ４又はＣ２Ｆ６である。
【００１１】
本発明に係る排気ガス分析方法は、半導体製造装置から排出される排気ガスの一部を、流量を測定しつつ第１の配管に流し、
前記第１の配管に希釈ガスを導入することにより前記排気ガスを希釈した後、該希釈後の排気ガスに含まれる特定物質の濃度を測定し、
前記第１の配管における前記希釈前の排気ガスの流量、及び前記希釈後の排気ガスに含まれる特定物質の濃度それぞれに基づいて、前記希釈前の排気ガスに含まれる特定成分の濃度が一定範囲内に収まるように前記希釈ガスの導入量を制御し、
前記希釈後の排気ガスに含まれる特定物質の濃度、前記希釈ガスの導入量、及び前記第１の配管における前記希釈前の排気ガスの流量に基づいて、前記排気ガスに含まれる前記特定物質の濃度を算出するものである。
【００１２】
本発明に係る他の排気ガス分析方法は、半導体製造装置から排出される排気ガスの一部を、流量を制御しつつ第１の配管に流し、
前記第１の配管に希釈ガスを、量を測定しつつ導入することにより前記排気ガスを希釈した後、該希釈後の排気ガスに含まれる特定物質の濃度を測定し、
前記希釈ガスの導入量、及び前記濃度測定手段による前記特定物質の濃度それぞれに基づいて、前記希釈前の排気ガスに含まれる特定成分の濃度が一定範囲内に収まるように前記第１の配管を流れる前記希釈前の排気ガスの流量を制御し、
前記希釈後の排気ガスに含まれる特定物質の濃度、前記希釈ガスの導入量、及び前記第１の配管における前記希釈前の排気ガスの流量に基づいて、前記排気ガスに含まれる前記特定物質の濃度を算出するものである。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１３】
以下、図面を参照して本発明の実施形態について説明する。図１は、本発明の実施形態に係る排気ガス分析装置の構成を説明する為の概略図である。この排気ガス分析装置は、半導体製造装置１から排出される排気ガスに含まれる特定物質（例えばＣＦ４又はＣ２Ｆ６）の濃度を測定する装置である。排気ガスは、半導体製造装置１から配管１０を介して除害装置２に送られる。除害装置２では特定物質の分解等が行われるため、排気ガス中に含まれる特定物質の濃度が低下する。除害装置２から排出された排気ガスは、排気管１１を介して外気に放出される。
【００１４】
排気管１１を流れる排気ガスの流量は流量測定手段１１ａによって測定される。また排気管１１には、流量測定手段１１ａより下流の部分に配管１２が取り付けられている。配管１２は排気ガスの一部をセル１３に導入する。セル１３では、排気ガス中に残留している特定物質の濃度がＦＴＩＲ３によって測定される。セル１３には、配管１４が接続されている。配管１４にはポンプ１４ａが取り付けられており、セル１３に導入された排気ガスは、配管１４を介して排気管１１に戻される。
【００１５】
配管１２にはバルブ１２ａ及び流量測定手段１２ｂ（例えばマスフローコントローラ）が取り付けられている。流量測定手段１２ｂは配管１２内を流れる排気ガスの流量を制御する機能も有している。また、配管１２には、流量測定手段１２ｂより下流側の部分に配管１５が接続されている。配管１５は、希釈ガス（例えばＮ２）を配管１２に流して排気ガスを希釈する。このため、ＦＴＩＲ３は、希釈後の排気ガスに含まれる特定物質の濃度を測定することになる。配管１５には、バルブ１５ａ及び流量測定手段１５ｂ（例えばマスフローコントローラ）が取り付けられている。流量測定手段１５ｂは配管１５内を流れる希釈ガスの流量を制御する機能も有している。
【００１６】
流量測定手段１１ａ及びＦＴＩＲ３の測定値は演算制御部４に出力され、流量測定手段１２ｂ、１５ｂは演算制御部４によって制御される。演算制御部４は、流量測定手段１２ｂが制御している希釈前の排気ガスの流量と、流量測定手段１２ｂが制御している希釈ガスの流量の比に基づいて、排気ガスの希釈率を算出する。そして演算制御部４は、算出した希釈率とＦＴＩＲ３の測定値に基づいて、排気ガス中に残留している特定物質の濃度を算出する。そして演算制御部４は、算出した特定物質の濃度と流量測定手段１１ａの測定値に基づいて、除害装置２から排出される特定物質の量を算出する。
【００１７】
次に図２を用いて、演算制御部４が希釈ガスの流量及び配管１２内の排気ガスの流量を調節する論理を説明する。図２は、排気ガスに含まれる特定物質の濃度とＦＴＩＲ３の検出値の関係を示すグラフである。ＦＴＩＲ３の検出値は、赤外線の吸収波長ピークの面積で示される。本図に示すように、ＦＴＩＲ３の検出値と特定物質の濃度は、特定物質の濃度がＣ１以上Ｃ２以下にあるときに、特定の関数で精度よく近似（例えば直線近似）することができるが、この範囲を外れたときには、この関数による近似の精度は低下する。Ｃ１、Ｃ２の値は、セル１３の長さによって調節することができる。
【００１８】
そこで演算制御部４は、セル１３に流入する希釈後の排気ガスに含まれる特定物質の濃度が、所定の範囲の中心値Ｃ３になるように、流量測定手段１２ｂ、１５ｂをフィードバック制御する。すなわちＦＴＩＲ３の測定値がＣ３超の場合、希釈ガスの流量を増やし、また場合によっては配管１２内を流れる希釈前の排気ガスの流量を減らす。またＦＴＩＲ３の測定値がＣ３未満の場合、希釈ガスの流量を減らし、また場合によっては配管１２内を流れる希釈前の排気ガスの流量を増やす。このため、セル１３に流入する排気ガスに含まれる特定物質の濃度が所定の範囲を外れる場合が少なくなる。
【００１９】
尚、特定物質の種類によってＣ１、Ｃ２、Ｃ３の値は変動する。演算制御部４は、予めＣ１、Ｃ２、Ｃ３の値を特定物質の種類別に保持しており、濃度を測定すべき特定物質が入力されると、対応するＣ１、Ｃ２、Ｃ３の値を読み出して用いる。濃度を測定すべき特定物質が複数種類ある場合、演算制御部４は、それぞれの物質ごとにＣ１、Ｃ２、Ｃ３の値を読み出しておき、測定している特定物質（すなわち定量化すべき波長ピーク）を変更しつつＣ１、Ｃ２、Ｃ３の値を変更する。
【００２０】
以上、本発明の実施形態によれば、演算制御部４が希釈ガスの流量及び配管１２内の排気ガスの流量を調節するため、セル１３に流入する排気ガスに含まれる特定物質の濃度が所定の範囲を外れる場合が少なくなる。このため、Ｃ１、Ｃ２がある程度低い値となるようにセル１３の長さを設定しておくことにより、特定物質の濃度が低い場合から濃い場合まで、ＦＴＩＲ３の測定値の測定精度を高くすることができる。
【００２１】
尚、本発明は上述した実施形態に限定されるものではなく、本発明の主旨を逸脱しない範囲内で種々変更して実施することが可能である。例えば演算制御部４は、流量測定手段１５ｂのみをフィードバック制御することにより、セル１３に流入する排気ガスに含まれる特定物質の濃度が、所定の範囲の中心値Ｃ３になるようにしてもよいし、流量測定手段１２ｂのみをフィードバック制御することにより、セル１３に流入する排気ガスに含まれる特定物質の濃度が、所定の範囲の中心値Ｃ３になるようにしてもよい。
【図面の簡単な説明】
【００２２】
【図１】本発明の実施形態に係る排気ガス分析装置の構成を説明する為の概略図。
【図２】排気ガスに含まれる特定物質の濃度とＦＴＩＲ３の検出値の関係を示すグラフ。
【図３】従来の排気ガス分析装置の構成を説明する為の概略図。
【符号の説明】
【００２３】
１，１００…半導体製造装置、２，１０２…除害装置、３，１０３…ＦＴＩＲ、４…演算制御部、１０，１４，１５，１００，１１２，１１４…配管、１１，１１１…排気管、１１ａ，１２ｂ，１５ｂ，１１１ａ…流量測定手段、１２ａ，１５ａ…バルブ、１３，１１３…セル、１４ａ…ポンプ，１０４…演算部
【図１】
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【図２】
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【図３】
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