燃烧监测的制作方法_3

文档序号:9457460阅读:来源:国知局
的温度。而且,燃料气体和空气的混合物被引入充气空间22内的速率可以被调整使得混合物在燃烧器元件20的排出表面21处无可见火焰地燃烧。燃烧室14的排气装置可以被打开以使得燃烧产物能够从辐射燃烧器8被输出。
[0060]因此,可以看到通过入口10接收且由喷嘴12向燃烧室14提供的废气在燃烧室14内燃烧,燃烧室14被在燃烧器元件20的排出表面21附近燃烧的燃料气体和空气的混合物加热。
[0061]这样的燃烧导致室14的加热并且提供燃烧产物,例如氧气,通常在7.5%至10.5%的范围内,取决于向燃烧室14提供的空气/燃料混合物[CH4X3H8X4H1J。这种热和燃烧产物在燃烧室14内与废气流反应以便清洁废气流。例如SiHjP NH 3可以在废气流内提供,它们在燃烧室14内与O2反应以生成S1 2、N2, H2O, N0X。类似地,N2, CH4, C2F6可以在废气流内提供,在燃烧室14内与02反应生成CO 2、HF、H2O0
[0062]概述
在更具体地讨论实施例之前,将首先提供概述。
[0063]如已在上文中描述的,提供了辐射燃烧器以便处理由各种制造工艺产生的废气。可以提供简单的辐射燃烧器以用于化学气相沉积制造工艺的废气的处理。可以提供包括在输入喷嘴的末端处的高强度火焰的辐射燃烧器作为合适的辐射燃烧器以便处理蚀刻工艺废气,以及例如外延制造工艺可能要求提供能够处理高流量氢气的辐射燃烧器。
[0064]在各个情况中,辐射燃烧器的运行参数可以被优化以便处理由制造工艺产生的废气。
[0065]燃烧器通常要求监测以便确保燃烧器的安全运行。在已知的燃烧器中,可以提供火焰电离探测器来监测引燃火焰的运行和提供热电偶来监测燃烧室14和主辐射燃烧器。
[0066]热电偶通常不能被操作为区分由主辐射燃烧器确定的热和由燃烧区域内的任何其它能量源确定的热。
[0067]监测辐射燃烧器本身是否是运行的对所有辐射燃烧器类型都可以是有用的。
[0068]在可操作为处理来自外延制造工艺的废气的燃烧器中,应当理解的是可变的使用率和半导体加工可以导致可变数量的需要被处理的废气。保持辐射燃烧器的有效运行是复杂的,并且虽然在一些运行模式中辐射燃烧器可能必须处理大量的氢气,需要大流量的额外空气,但在其它运行模式中辐射燃烧器可能必须处理具有减少数量的氢气的材料,需要低流量的空气。在所有情形下使大流量的空气流动可以导致不良燃烧并且因此产生ch4、CO、H2的高排放。此外,在这种情形中,高空气流量而没有相应的高氢气浓度可以导致由低温引起的燃烧器关机。使低流量的空气流动也可以导致产生高排放和低效率的燃烧器运行的不良燃烧。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。
[0069]在辐射燃烧器被布置为处理来自蚀刻工艺的废气的情况中,在喷嘴的末端处出现的高强度火焰可以在已知监测技术中引起混淆或误判。
[0070]本文描述的方面认识到根据“标准”或“正常”的运行参数设定运行辐射燃烧器能够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通过监测由燃烧器燃烧表面发射的红外辐射来调节运行参数以便处理穿过辐射燃烧器的废气的流速的增加或减小,产生辐射燃烧器运行的总体改善。
[0071]因此,提供了一种气体消减装置或辐射燃烧器。辐射燃烧器可以处理来自制造加工工具的废气流。辐射燃烧器可以包括燃烧室。燃烧室可以具有多孔或可渗透套筒,燃烧材料穿过所述套筒。燃烧材料可以在贴近、靠近或邻近多孔套筒的燃烧表面的位置燃烧。可以提供一个或多个废气喷嘴,所述喷嘴将废气流喷射入燃烧室内。根据本文描述的方面,辐射燃烧器还可以包括燃烧特性监测器,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。辐射燃烧器也可以包括辐射燃烧器控制器,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。
[0072]红外线根据所有辐射燃烧器的运行来确定。贴近燃烧器垫片的表面或燃烧器表面20的燃烧区域加热该材料,该材料继而起到热交换器的作用,将进入的废气加热到它们的自燃温度之上。
[0073]与热电偶不同,红外探测器可以被操作为区分由主辐射燃烧器或燃烧区域内的其它能量源生成的热。
[0074]在其最简单的实施方式中,从燃烧表面发射的红外辐射可以被燃烧特性监测器用来确定辐射燃烧器是否是运行的。
[0075]进一步的实施例认识到,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,但是这种信息在设置辐射燃烧器时可能不总是可获得的,并且可能随时间变化,且燃烧特性监测器可以提供手段以便生成可以被用于控制运行参数而不是关机或重启的信息。基于辐射燃烧器的特定形式,本文所述方面特别地认识到如果燃烧器遭受到过量的空气流,则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增加和由燃烧表面生成的红外辐射减少。在一些辐射燃烧器的喷嘴处提供的氢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,可以被用于判断在馈送到例如燃烧室的系统内的燃烧混合物中通常是空气的冷气体的“溢流”。一旦作出判断则可以采取适当的改进步骤,并且例如燃烧器控制逻辑可操作为通过减少进入燃烧器内的空气流来补偿。
[0076]应当理解的是通过监测由燃烧垫片发射的红外辐射,可以提供监测燃烧器运行的非侵入性手段。也就是说,监测过程可以通过例如在辐射燃烧器处提供的现有窥镜来实施。本文所述方面可以因此允许燃烧器监测而无需与工艺气流直接相互作用或者在燃烧室14内提供监测传感器。
[0077]根据一些实施例,可以使用由燃烧表面发射的电磁福射,例如以UV和/或IR和/或电磁谱的可见部分发射的辐射,来完成原位光谱。例如,在燃烧室中存在的F2S Cl 2通常将吸收由燃烧器垫片发射的UV辐射;CF4、SiH4, CO、CH4通常将吸收由燃烧器垫片发射的IR辐射。如果提供了适当的探测器并且由辐射燃烧器的燃烧表面发射的电磁辐射被确定,分析单元可能可以在发生在燃烧室中的过程上执行一定程度的光谱分析,并且燃烧器的运行可以基于从探测器和分析单元接收的信号而被控制单元调节。
[0078]应当理解的是,由于废气通过入口 10被馈送至辐射燃烧器而在燃烧室内发生的过程可以经由光谱技术被监测。可以例如生成适当的查阅表,并且那些表可以表明关于来自加工工具的特定废气流的最佳燃烧器运行。可能可以例如调节辐射燃烧器运行特性(例如燃料流或燃料或氧化剂与废气的混合)来优化发生在燃烧室中的可以由于光谱学而被更具体监测的过程。
[0079]图2示意地示出了根据一个实施例的辐射燃烧器的一些部件。对于与图1中所示的部件相同的部件在适当位置重复使用了附图标记。
[0080]在图2中示意地示出的辐射燃烧器8包括红外探测器200,红外探测器200被布置为观测由燃烧器燃烧表面21发射的红外辐射。探测器200被联接到分析单元210,分析单元210包括可操作为在探测器200做出的测量上执行适当的计算的分析逻辑。由分析单元210执行的计算可以基于由用户在对辐射燃烧器的监测和控制的初始设置上做出的实施方式的选择而改变。
[0081 ] 分析单元210被联接到燃烧器控制单元220,所述燃烧器控制单元220包括控制逻辑,控制逻辑可操作为基于由分析单元220完成的分析来控制例如燃料或燃气,和/或空气的可燃材料流进入燃烧器内。在图2中示意地示出的实施例中,燃烧器控制单元220可操作为控制燃气阀240和空气阀230,燃气阀和空气阀分别可操作为控制燃气和空气二者中的每一个进入燃烧器的流速。在图2中示出的实施例中,如果探测到的红外辐射被确定为已降低到预定的表征安全燃烧器运行的阈值以下,则阀可以用于停止通向燃烧器的燃料和空气流。
[0082]应当理解的是,如果燃烧器被用于例如处理来自外延制造工艺的废气,则阀230、240的运行也可以用于改变形成向燃烧器馈送的燃烧混合物的燃气和空气之比。
[0083]监测和控制参数的各种实施方式都是可能的。一些可能的实施方式在下文更具体地描述:
红外探测器或传感器200可以被用于监测由辐射燃烧器的燃烧表面发射的红外辐射。如果分析单元210确定从探测器200接收的信号是表明了燃烧器垫片(燃烧表面)冷却,则适当的信号可以由控制单元220发送或接收,并且根据一些实施例,控制单元可操作为向空气控制阀230发信号以便调节通向燃烧器的空气流
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