燃烧监测的制作方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种辐射燃烧器和方法。
【背景技术】
[0002]辐射燃烧器是已知的并且通常被用于处理来自使用在例如半导体或平板显示器制造业中的制造加工工具的废气流。在这样的制造期间，残留全氟化合物(PFC)和其它化合物存在于从加工工具抽出的废气流中。PFC难以从废气去除并且将它们释放到环境中是不希望的，原因在于与二氧化碳相比，它们已知具有相对高的温室效应。
[0003]应当理解的是各种半导体或平板显示器制造工艺都已被应用。例如，可以使用例如化学气相沉积、外延工艺和蚀刻工艺的工艺并且各个工艺将具有相关的废气流。为处理那些废气流提供了各种辐射燃烧器。应当理解的是，基于制造工艺的要求可以选择适当的气体燃烧器。
[0004]例如，在化学气相沉积制造技术的情况中可以使用简单的辐射燃烧器，而用于处理来自外延制造工艺的废气的辐射燃烧器可以包括高流量氢气燃烧器，用于处理由蚀刻工艺产生的废气的合适的辐射燃烧器可以包括辐射燃烧器和在喷嘴末端处提供的高强度火焰，所述喷嘴将流出物引入燃烧室内。
[0005]已知的辐射燃烧器利用燃烧从废气流去除PFC和其它化合物。这样的辐射燃烧器通常包括燃烧室，所述燃烧室在侧面由小孔气体燃烧器的排出表面环绕。燃料气体和空气同时被供给至小孔燃烧器以实现在排出表面处的无焰燃烧，并且穿过多孔燃烧器的空气的量基于应用被选取为足够消耗被供给至燃烧器的燃料气体和根据需要的任何可能被喷射入燃烧室内的可燃物。
[0006]废气被引入燃烧室内，并且基于应用，燃烧室内的条件可使得由燃烧过程产生的热气体可以作用在废气上并且反应以便形成安全的或是可以经由湿法洗涤去除的物质。通常地，废气流是含有PFC的氮气流。
[0007]随着被生产的半导体的表面面积增大，废气的流速也增大。
[0008]尽管存在用于处理废气流的技术，但它们各自有其自身缺点。因此，希望提供一种用于监测和控制辐射燃烧器运行的改进的技术。
【发明内容】
[0009]第一方面提供了一种用于处理来自制造加工工具的废气流的辐射燃烧器，所述辐射燃烧器包括:具有多孔套筒的燃烧室，燃烧材料从多孔套筒穿过以便贴近多孔套筒的燃烧表面燃烧；燃烧特性监测器，所述燃烧特性监测器可操作为通过监测从燃烧表面发射的红外辐射确定辐射燃烧器的燃烧性能；以及，辐射燃烧器控制器，所述辐射燃烧器控制器可操作为基于由燃烧特性监测器确定的燃烧性能控制辐射燃烧器的运行。
[0010]如上所述，提供了各种辐射燃烧器来处理由例如化学气相沉积、外延工艺和蚀刻工艺的制造工艺产生的废气。
[0011]化学气相沉积工艺是通常的，使得它们的废气在简单辐射燃烧器中被处理。在这样的情况中，废气可以在90度被引至燃烧表面。提供的辐射燃烧器用于在无废气时在其燃烧表面处燃烧燃料和空气。产生的含有氮、氩、氧、水和二氧化碳的热气作用于来自CVD加工的任何废气并且发生反应以形成安全或者可以经由湿法洗涤技术去除的物质。例如:
SiH4 (g) + 202 (g) +热一S12 (g) + 2H20 (g)
外延制造工艺可以产生将由高流量氢气燃烧器处理的废气。在这样的情况中，大量的氢气流被接入和切断，这改变了在被提供来处理废气流的任何辐射燃烧器的燃烧表面处的燃烧所需要的氧气的量。应当理解的是，在外延工艺中被使用的氢气流能够引起对废气处理的中断，并且被提供来处理废气的任何辐射燃烧器可以包括补偿这样的氢气流的装置。
[0012]最后，在蚀刻制造工艺的情况中，废气可由包括高强度火焰的辐射燃烧器处理。换言之，燃烧系统包括明焰引燃燃烧器、辐射燃烧器和在工艺喷嘴末端处产生的一系列高强度明焰。例如:
CF4+ 2H 20 + 热—CO2+ 4HF
保持辐射燃烧器的有效运行是复杂的。以对于制造工艺不适当或不合适的方式运行辐射燃烧器可以导致不良燃烧，从而引起高排放和废气的低效率处理。应当理解的是，氢气和一氧化碳排放是环境问题，并且确保辐射燃烧器的有效运行可以帮助控制这样的排放。
[0013]本文中描述的方面认识到根据运行参数的“标准”或“正常”设定运行辐射燃烧器的问题可以导致低效率的燃烧器运行，并且可能提供一种辐射燃烧器，所述辐射燃烧器可操作为借助于监测和确定(即表征)作为监测从辐射燃烧器的燃烧表面发射的红外辐射的结果的燃烧性能(燃烧性质)来调节运行参数以便解决例如穿过辐射燃烧器的废气的流速的增加或减小、在小孔燃烧器排出表面处的明显燃烧不足和导致辐射燃烧器运行的整体改进的化学过程分析。
[0014]因此，提供了一种气体消减设备或辐射燃烧器。所述辐射燃烧器可以处理来自制造加工工具的废气流。该辐射燃烧器可以包括燃烧室。燃烧室可以具有燃烧材料穿过的多孔或可渗透套筒。燃烧材料可以贴近、靠近或邻近多孔套筒的燃烧表面燃烧。可以提供将废气流喷入燃烧室内的一个或多个排气喷嘴。根据本文描述的方面，辐射燃烧器可以进一步包括燃烧特性监测器，所述燃烧特性检测器可操作为通过监测从燃烧表面发射的红外辐射来确定辐射燃烧器的燃烧性能。辐射燃烧器也可以包括辐射燃烧器控制器，所述辐射燃烧器控制器可操作为基于由燃烧特性监测器确定的燃烧性能来控制辐射燃烧器的运行。
[0015]本文描述的方面认识到虽然获得产生待由辐射燃烧器处理的废气的制造工艺的精确细节使得可以据此调节辐射燃烧器的运行参数可能是有益的，但是当设置和使用辐射燃烧器时那种信息可能不总是可获取的，以及例如可能随时间变化。得到辐射燃烧器和制造工艺之间的接口信号可能经常是困难或昂贵的，而所述方面允许产生在加工和辐射燃烧器之间的接口信号。
[0016]通常地，作为确保辐射燃烧器安全运行的一部分而监测辐射燃烧器。可能存在对监测辐射燃烧器的例如法律要求。在已知的辐射燃烧器中，可以使用火焰电离探测器来监测引燃火焰的运行和使用热电偶来监测主辐射燃烧器或燃烧区域的运行。
[0017]应当理解的是，这样的监测技术不是没有问题的。例如，热电偶不能被操作为区分由主辐射燃烧器生成的热和由燃烧区域内的任何其它源生成的热。通常地，热电偶被放置在燃烧区域内并且因此需要能够耐受腐蚀。因此，在燃烧区域中提供的热电偶通常被制造得特别坚固并且因此，当加热和冷却时热电偶通常具有一定程度的滞后或“延迟时间”。该滞后可能通过例如二氧化硅的排出反应产物在热电偶的表面上的沉积而恶化。来自热电偶的示数可能因此不可靠或者不提供即时信号，而基于该即时信号可能采取改变辐射燃烧器运行的措施。
[0018]本文中描述的方面认识到红外线随着辐射燃烧器的运行而生成。紧邻燃烧表面的燃烧区域加热燃烧表面垫片材料。燃烧表面进而起到热交换器的作用，将进入燃烧室内的进气加热至超过它们的自燃温度。燃烧区域的精确位置由例如进气的速度和被馈送至辐射燃烧器的燃料气体混合物的点火延时约束。
[0019]本文所述的方面认识到通过监测从燃烧表面发射的红外辐射，可以确定燃烧室内可能发生的事件的各种特性从而表明燃烧器运行得如何。
[0020]应当理解的是，红外探测器对燃烧器开启的响应通常快于热电偶和引燃监测装置。
[0021]此外，红外监测不太可能有与使用热电偶监测的相同程度的滞后。因此，使用红外探测器可以改进系统的恢复时间或响应时间，如果辐射燃烧器被用作备用系统，则系统的恢复时间或响应时间会是重要的。可能实现例如通过使用红外探测器而不是热电偶和电离探测器将系统的恢复时间从大约10秒(从冷态)或接近60秒(从热态)改进到少于5秒。
[0022]本文所述的方面也认识到如果燃烧器遭受过量的空气流，燃烧器垫片或燃烧表面通常将冷却，这导致不希望的燃烧器排放的增加和由燃烧表面确定的红外辐射的减少。如果出现，辐射燃烧器的喷嘴火焰和燃烧器引燃器的碳氢化合物火焰通常不发射红外辐射并且因此由辐射燃烧器的燃烧表面发射的红外辐射的例如强度、数量或频率的变化可以被用于判断被馈送至例如燃烧室的系统内的燃烧混合物中的冷气体(通常是空气)的“溢流”。一旦作出判断则可以采取适当的改进步骤和例如燃烧器控制逻辑可以被操作为通过减少进入燃烧器内的空气流来补偿。
[0023]应当理解的是，本文描述的方面和实施例可以在一些实施方式中提供与辐射燃烧器的运行模式相关的简单“停机开关”，在该运行模式中过量的空气被确定馈送至燃烧室。
[0024]此外，通过监测由燃烧垫片发射的红外辐射，可以提供一种监测燃烧器运行的非侵入性手段，意味着监测过程可以通过例如在辐射燃烧器处提供的已有的窥镜来实施。本文所述方面可以允许燃烧器监测而不需要与工艺气