(57)【要約】【課題】故障原因と思われる対象範囲を容易に絞り込めるようにすることで迅速な復旧を可能とした燃焼式排ガス処理装置を提供する。【解決手段】ケーブル１６の途中には故障箇所特定ツール１４が配設されている。故障箇所の特定に当たっては、まず、スイッチ４１を閉じる。このとき、種火制御ユニット２６から供給された電流はダイオード４３を介して抵抗４５を流れる。即ち、抵抗４５に流れる擬似電流が種火制御ユニット２６に入力されることになる。そして、このとき、種火制御ユニット２６側から見れば、あたかも種火が点いていることを確認できたかのように判定されることになる。従って、種火の異常により燃焼・除害のシステムが停止しているかもしれない場合であっても、擬似電流により種火は正常に存在するという認識の元に次のメイン燃料の供給等のステップに進むことになる。故障範囲を絞り込めるようにしたことで迅速な復旧が可能である。【選択図】図１
2013015232.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
燃焼炉の炎の状況を導電現象を利用して検出する炎検出手段と、
該炎検出手段で検出された電流が入力される炎制御ユニットと、
前記炎検出手段で検出される前記電流に代えて前記炎の擬似電流を前記炎制御ユニットに入力する故障箇所特定ツールとを備えたことを特徴とする燃焼式排ガス処理装置。
【請求項２】
前記擬似電流により、前記炎の状況を確認する機能が正常であることを確認することで、次の処理ステップに進む統括制御ユニットとを備えたことを特徴とする請求項１記載の燃焼式排ガス処理装置。
【請求項３】
前記故障箇所特定ツールが抵抗と該抵抗に対して直列に接続されたスイッチとを備えたことを特徴とする請求項１又は請求項２記載の燃焼式排ガス処理装置。
【請求項４】
前記故障箇所特定ツールが前記抵抗に対して直列に接続された整流素子を備えたことを特徴とする請求項３記載の燃焼式排ガス処理装置。
【請求項５】
前記抵抗に流れる電流が０．１μＡ以上であることを特徴とする請求項３又は請求項４記載の燃焼式排ガス処理装置。
【請求項６】
前記抵抗に流れる前記電流が、０．１μＡ以上１Ａ以下であることを特徴とする請求項３〜５のいずれか１項に記載の燃焼式排ガス処理装置。
【請求項７】
前記炎はパイロットバーナで生成された種火であり、
該種火を基にメインバーナから供給された燃料及び空気を燃焼させることで排ガスを燃焼分解する前記燃焼炉と、
該燃焼炉で生成された生成物を水に溶解させる有害物質除去装置とを備えたことを特徴とする請求項１〜６のいずれか１項に記載の燃焼式排ガス処理装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は燃焼式排ガス処理装置に係わり、特に故障原因と思われる対象範囲を容易に絞り込めるようにすることで迅速な復旧を可能とした燃焼式排ガス処理装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
半導体素子の製造工程では、化学気相反応を利用して成膜するＣＶＤ（Chemical Vapor Deposition）処理やエッチング処理等が行われ、プロセスチャンバにおいて各種のガスが使用されている。
【０００３】
このガスとしては、例えば、半導体材料ガスであるシラン（ＳｉＨ4）や、プラズマＣＶＤ装置等の密閉チャンバ内を例えばプラズマでクリーニングする際のクリーニングガスとして使用するＮＦ3、ＣＦ4、Ｃ2Ｆ6、ＳＦ6、ＣＨＦ3、ＣＦ6等、ガス状フッ化物がある。
【０００４】
そして、図４の燃焼式排ガス処理システムの全体構成図に示すように、プロセスチャンバ１には、これらの排ガスを除去するべく真空引きのためにターボ分子ポンプ３及びドライポンプ５が直列に接続されている。そして、ドライポンプ５で運転開始時にある程度真空引きした後に、更にターボ分子ポンプ３で必要な低圧にまで真空引きするように構成されている。但し、ＣＶＤ処理等の場合にターボ分子ポンプ３が省略された形で構成されることもある。
【０００５】
ドライポンプ５から出力された有害な排ガスは、燃焼式排ガス処理装置６を通りセントラルスクラバー１１に至るようになっている。
燃焼式排ガス処理装置６は、通常、ガスを燃焼分解する燃焼装置７と、分解によって出来た生成物を取り除く、有害物質除去装置９で構成されている。
このとき、排ガスは、セントラルスクラバー１１により多少の減圧をされつつ燃焼装置７、有害物質除去装置９内に誘導される。
【０００６】
そして、例えば、シランや３フッ化窒素を無害化する場合は、燃焼分解による生成物としてシリカ(ＳｉＯ2)粉末やフッ酸（ＨＦ）が発生する。これらの生成物は水に溶解させた形でドレインタンクに集めるようになっている。
【０００７】
ここに、燃焼装置７では種火を点けた後メインバルブを開き、メインのガス燃料をメインバーナに供給する必要がある。
種火の点いた状態であるか否かは自動判別される（特許文献１参照）等、この間の処理はシーケンサーによる自動処理で行われる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００８】
【特許文献１】特開２００８−８９１９５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
ところで、この自動処理は、例えば、種火を形成するパイロットバーナ部分に生成物が付着し種火が点かない場合や、メインのガス燃料が配管の詰まり等により供給されなかったり等の様々な要因でエラー停止され、シーケンサーが次の処理に進めない状況の生ずることがあった。
【００１０】
かかる場合、種火系統で障害を生じているのか、あるいは、種火以外の他の系統で障害を生じているのか区別がつきにくく、現場で種火が点いているか否か目視により確認したり、圧力や流量が正常か否かを全系統について確認する等、故障箇所や故障原因を特定するのに時間と手間がかかっていた。
【００１１】
本発明はこのような従来の課題に鑑みてなされたもので、故障原因と思われる対象範囲を容易に絞り込めるようにすることで迅速な復旧を可能とした燃焼式排ガス処理装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
このため本発明（請求項１）は、燃焼炉の炎の状況を導電現象を利用して検出する炎検出手段と、該炎検出手段で検出された電流が入力される炎制御ユニットと、前記炎検出手段で検出される前記電流に代えて前記炎の擬似電流を前記炎制御ユニットに入力する故障箇所特定ツールとを備えて構成した。
【００１３】
擬似電流が炎制御ユニットに入力される。そして、このとき、炎制御ユニット側から見れば、あたかも炎が点いていることを確認できたかのように判定されることになる。従って、本当は炎装置に何らかの障害があって炎が点かないことによりシステムが停止しているかもしれない場合であっても、擬似電流により炎は正常に存在するという仮想認識の元に次の処理ステップに進むことになる。従って、炎処理も含め、一通り全体のステップについて動作を確認できる。
【００１４】
また、本発明（請求項２）は、前記擬似電流により、前記炎の状況を確認する機能が正常であることを確認することで、次の処理ステップに進む統括制御ユニットとを備えて構成した。
【００１５】
炎処理以外の箇所で故障があった場合にはその箇所で停止することになるので炎設備とそれ以外の設備との故障範囲の区別が容易に行える。一方、全体のステップについて問題なくシーケンスを進めることができた場合には、炎処理に故障原因があることが疑われる。このように故障範囲を容易に絞り込めるようにしたことで迅速な復旧が可能である。
【００１６】
更に、本発明（請求項３）は、前記故障箇所特定ツールが抵抗と該抵抗に対して直列に接続されたスイッチとを備えて構成した。
【００１７】
故障箇所特定ツールは簡素に構成可能である。
【００１８】
更に、本発明（請求項４）は、前記故障箇所特定ツールが前記抵抗に対して直列に接続された整流素子を備えて構成した。
【００１９】
整流素子を備えることでより実際の炎に近い疑似電流を得ることができる。
【００２０】
更に、本発明（請求項５）は、前記抵抗に流れる電流が０．１μＡ以上であることを特徴とする。
【００２１】
更に、本発明（請求項６）は、前記抵抗に流れる前記電流が、０．１μＡ以上１Ａ以下であることを特徴とする。
【００２２】
０．１μＡ以上１Ａ以下とすることで感度のよい炎検出が行える。
【００２３】
更に、本発明（請求項７）は、前記炎はパイロットバーナで生成された種火であり、該種火を基にメインバーナから供給された燃料及び空気を燃焼させることで排ガスを燃焼分解する前記燃焼炉と、該燃焼炉で生成された生成物を水に溶解させる有害物質除去装置とを備えて構成した。
【００２４】
燃焼式排ガス処理システムのように複雑なシステムであっても故障箇所の対象範囲を絞り込むことで保守が容易に行える。
【発明の効果】
【００２５】
以上説明したように本発明によれば、炎の擬似電流により炎の存在を確認することで、炎について異常無しとして自動的に次の処理ステップに進むように構成したので、炎処理も含め、一通り全体のステップについて動作を確認できる。
【００２６】
炎処理以外の箇所で故障があった場合にはその箇所で停止することになるので炎設備とそれ以外の設備との故障範囲の区別が容易に行える。一方、全体のステップについて問題なくシーケンスを進めることができた場合には、炎処理に故障原因があることが疑われる。このように故障範囲を容易に絞り込めるようにしたことで迅速な復旧が可能である。
【図面の簡単な説明】
【００２７】
【図１】本発明の実施形態の構成図
【図２】種火監視の様子を示す図
【図３】種火疑似回路の構成図
【図４】除害処理システムの全体構成図
【発明を実施するための形態】
【００２８】
以下、本発明の実施形態について説明する。本発明の実施形態の構成図を図１に示す。図１において、プロセスチャンバ１で発生した可燃性ガス（ＳｉＨ4等）やクリーニングガス等の被処理ガスが燃料及び空気と共に吸入口２１を通じて燃焼装置７の燃焼炉２３内に導入されるようになっている。燃焼炉２３は円筒状に形成されている。
【００２９】
燃焼炉２３の上部には種火用のパイロットバーナ２２が配設されている。パイロットバーナ２２の火種の監視は炎制御ユニットに相当する種火制御ユニット（Burner Control Unit）２６により行われるようになっている。フレームロッド１８が種火と接触するように配置されている。そして、種火制御ユニット２６からケーブル１６が布設され、このケーブル１６の端部がそれぞれフレームロッド１８とパイロットバーナ２２の金属筐体に対し接続されている。
【００３０】
フレームロッド１８とパイロットバーナ２２との間に種火制御ユニット２６側から交流電圧が印加されることで炎の強度に比例した電流が発生する。この電流を種火制御ユニット２６で検出するようになっている。
【００３１】
また、ケーブル１６の途中には図１中に点線枠で示す故障箇所特定ツール１４が配設されている。この故障箇所特定ツール１４は、ケーブル１６の正極と負極間に接続されており、スイッチ４１、ダイオード４３、抵抗４５が直列に接続されている。
【００３２】
種火の着火された炎は高温燃焼炎である。即ち、通常よりも被処理ガスに対する燃料と酸素の混合比を高めて高温燃焼により無害化効率を高めるように構成されている。種火制御ユニット２６は、また、統括制御ユニットに相当するメインＰＬＣ２８（Programable Logic Controller）により制御されるようになっている。
【００３３】
そして、このパイロットバーナ２２の配設位置より下方にメイン燃料及び空気の混合ガスを供給するためのメイン燃料ノズル２４が配設されている。
燃焼炉２３内において、１０００℃程度の高温で排ガスや微粒子ダストが燃焼されることで化学分解されるようになっている。
例えば、半導体材料ガスであるシランを燃焼分解した場合には、微粒子ダストとしてＳｉＯ2粉体が発生する。
【００３４】
燃焼炉２３の下段には円錐状の冷却部２５が配設されている。この冷却部２５には水２７が供給され、燃焼分解によって生じた高温の排ガスがこの水２７により数十℃程度にまで冷却されるようになっている。そして、水２７は排ガスと共に冷却部２５の底部開口を通じて配管２９に排出されるようになっている。
【００３５】
この配管２９には、また、有害物質除去装置９に相当する円筒状の水スクラバー３１が燃焼装置７と並ぶように立設されている。水スクラバー３１の底部には配管２９に通じる開口が形成されており、この開口を通じて除害処理対象の排ガスや微粒子ダストが導入されるようになっている。
【００３６】
水スクラバー３１内に導入された排ガスや微粒子ダストは、水スクラバー３１内部を上昇するが、このとき水スクラバー３１内の上部空間に設けたシャワーノズル３２から下方に向けて水等の処理水（スクラバ水）が霧状に散布されるようになっている。
【００３７】
シャワーノズル３２から散布された霧状の処理水は、自重で落下しながら水スクラバー３１内の排ガスや微粒子ダストと接触することで、それらを捕集するようになっている。捕集後の処理水は水スクラバー３１の底部から配管２９に流入し、ドレイン管３３の内壁を下ってドレインタンク３５に流れ込むようになっている。シャワーノズルは配管２９内にも設けられ、配管２９内でも処理水３７の散布が行われるようになっている。
【００３８】
水スクラバー３１の上部には排出ポート３９が設けられており、水スクラバー３１で浄化されたガスは、排出ポート３９から図示しない工場内配管を経て大気へ放出されるようになっている。
【００３９】
ドレインタンク３５内の処理水は、図示しない排水口から排出後、ポンプでシャワーノズル３２の給水タンクに圧送され、シャワーノズル３２から散布される処理水として再利用されるようになっている。このように処理水を再利用する処理水循環系では、循環する処理水中の排ガス濃度やダスト濃度を図示しないセンサで監視していて、それらの濃度が所定濃度になるまで処理水は繰り返し利用される。
【００４０】
メインＰＬＣ２８は種火制御ユニット２６経由でパイロットバーナ２２をモニタする他、被処理ガス、燃料、空気及び水の流量のモニタ、燃焼炉２３内の圧力、水スクラバー３１の背圧のモニタ、被処理ガス、燃料、空気及び水の流量調整バルブの開閉制御、燃焼炉２３内の温度のモニタを実施するようになっている。
以上、有害物質除去装置９は、湿式集塵機の水スクラバーを例に説明したが、バグフィルタのような乾式集塵方式であっても良い。
【００４１】
次に、本発明の実施形態の動作を説明する。
通常運転時には、故障箇所特定ツール１４のスイッチ４１は開放している。
吸入口２１から導入された被処理ガスは、燃焼炉２３内に導入される。そして、この被処理ガスはパイロットバーナ２２の種火により着火され、メイン燃料ノズル２４から導入されたメイン燃料及び空気の混合ガスにより燃焼分解される。
【００４２】
このとき、図２に示すように、フレームロッド１８とパイロットバーナ２２の筐体との間に流れる電流は種火制御ユニット２６に入力され、種火制御ユニット２６において種火の点いていることが確認される。
【００４３】
燃焼分解の結果生じた排ガスや微粒子ダストは、冷却部２５及び配管２９内で散布された水に溶解された形で配管２９内に捕集されると共に一部は水スクラバー３１内に導入される。そして、排ガスや微粒子ダストが水スクラバー３１内部を上昇する際にも散布された水に溶解された形で配管２９内に捕集される。
【００４４】
次に、メインＰＬＣ２８において何らかのアラームを検出し燃焼・除害のシステムが停止している場合の復旧方法について説明する。
このシステム停止の原因は、例えば、種火に起因、流量に起因、圧力に起因、バルブに起因、温度に起因等様々考えられる。このため、システム停止が起こった場合に、以下の方法により故障原因と思われる対象範囲を絞り込むこととする。
【００４５】
故障箇所の特定に当たっては、まず、図３に示すスイッチ４１を閉じる。このとき、種火制御ユニット２６から供給された電流はダイオード４３を介して抵抗４５を流れる。即ち、抵抗４５に流れる擬似電流が種火制御ユニット２６に入力されることになる。
【００４６】
但し、ダイオード４３を配設したのは、炎の特性である整流作用を擬似的に模倣するために配設したものであり、炎の特性を無視すればダイオード４３は配設しないことも可能である。また、炎の電流は０．１μＡ以上であるが、好ましくは０．１μＡ以上１Ａ以下である。
【００４７】
そして、このとき、種火制御ユニット２６側から見れば、あたかも種火が点いていることを確認できたかのように判定されることになる。従って、本当は種火装置に何らかの障害があって種火が点かないことにより燃焼・除害のシステムが停止しているかもしれない場合であっても、擬似電流により種火は正常に存在するという仮想認識の元に次のメイン燃料の供給等のステップに進むことになる。
【００４８】
従って、種火処理も含め、一通り全体のステップについて動作を確認できる。種火処理以外の箇所で故障があった場合にはその箇所で停止することになるので種火処理とそれ以外の設備との故障範囲の区別が容易に行える。一方、全体のステップについて問題なくシーケンスを進めることができた場合には、種火処理に故障原因があることが疑われる。このように故障範囲を容易に絞り込めるようにしたことで迅速な復旧が可能である。
【００４９】
なお、図１に示すようにスイッチ４１へのオン、オフ信号４７をメインＰＬＣ２８から伝送するようにしてもよい。そして、システムに異常のあったとき、若しくは定期的にオン、オフ信号４７を伝送する。この場合には、人手を介さずに故障範囲を自動判別可能である。このため、種火装置が異常な場合にのみ、種火に精通した作業員を派遣する等効率のよい保守が可能となる。
【符号の説明】
【００５０】
１  プロセスチャンバ
３  ターボ分子ポンプ
５  ドライポンプ
６  燃焼式排ガス処理装置
７  燃焼装置
９  有害物質除去装置
１１  セントラルスクラバー
１４  故障箇所特定ツール
１６  ケーブル
１８  フレームロッド
２１  吸入口
２２  パイロットバーナ
２３  燃焼炉
２４  メイン燃料ノズル
２５  冷却部
２６  種火制御ユニット
２７、３７  水
２８  メインＰＬＣ
２９  配管
３１  水スクラバー
３２  シャワーノズル
３５  ドレインタンク
４１  スイッチ
４３  ダイオード
４５  抵抗
４７  オン、オフ信号
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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