生产气体减少的制作方法
【技术领域】
[0001 ]本发明涉及一种生产气体减少装置和方法。
【背景技术】
[0002]用于处理来自制造工艺工具中排放气体流流的装置在低于大气压的压力下运行，已知的这些工业工艺例如半导体和平板显示器制造工业。在这些制造中，残余的排放气体流中的含氟组分(PFCs)和其他组分从过程设备中栗送出流。PFCs难以控制或从排放气体中移除，并且将它们释放到环境中是不期望的，因为已经知道它们具有相当高的温室作用。
[0003]—种用于执行排放气体控制的方法是将来自工艺工具中的排放气在送入辐射式燃烧器前栗送到更高的亚大气压下。该辐射式燃烧器采用燃烧的方法来移除PFCs和生产气体流流中的其它组分。典型的，该排出气体流流是包括PFCs和其它组分的氮气流流。燃料气与该排放气混合并且上述气体流流混合物送入被孔状气体燃烧器的排放口表面水平环绕的燃烧室中。燃料气和空气同时供应到孔状燃烧器以影响在排放表面的无焰燃烧，且通过孔状燃烧器的空气数量足够多到不仅消耗供入燃烧器的燃料气，还能够完全燃烧喷射入燃烧室的气体流流混合物。处理后的气体流流产物从辐射式燃烧器中排出。此后，将处理后的气体流流在被排出前栗送至大气压。
[0004]虽然现在已有处理排出气体流流的技术，但是它们每个都有它们的缺点。因此，其非常期望能够提供一种用于处理排出气体流流的改进技术。
【发明内容】
[0005]根据第一个方面，在此提供一种生产气体减少设备，其包括:燃烧器，该燃烧器包括燃烧室，该燃烧室可操作来接收待在燃烧室中在低于大气压的压力下被处理的来自制造工艺工具的排出气体流，该燃烧室进一步可操作来接收控制燃烧室内的燃烧的燃料、氧化剂和稀释剂来处理排出气体流来生成处理后的排出气流，该稀释剂可在处理后的排出气流中可冷凝。
[0006]第一个方面认识到，如上面所述，在现有的方法下，该燃烧器在工艺工具的压力之间，但在大气压之下的压力下操作。例如，该燃烧器典型地在接近200mbar下运行，其中，生产气体借助于多级干式栗送机构使生产气体升高到该压力，其中，借助于第二栗，例如液体环式栗使燃烧副产物升高到第二压力，例如，大气压力。
[0007]典型地，碳化氢燃料为在燃烧室内的燃烧减少提供能源，并且通常该燃料是甲烷。根据下列反应式(I)，其与生产气体“P”一起燃烧以产生处理后的生产气体P’:
[0008]10P+CH4+202 = C02+2H20+10P' (I)
[0009]假定大气压燃烧特性也适用于亚大气压燃烧，然后每个标准升每分钟(slm)的甲烷能够处理大约10标准升每分钟的工艺尾气。因为在CH4和纯氧的情况下，输入至燃烧室的气体的体积与由燃烧室输出的气体的体积之间的体积增加仅为10% (例如1slm的生产尾气被输入燃烧室并且11 s Im从燃烧室输出)。
[0010]然而，通常，O2将在空气中按体积含有20.9 %，并且因而将伴随随后体积的N2。使用空气既是02的便利来源又对燃烧室内有利，因为N2有利于调节燃烧室内的火焰速度和温度。
[0011]与空气一起，根据下面的等式(2)燃烧:
[0012]1P+CH4+2O2+8N2 = CO2+8N2+2H2O+1OP' (2)
[0013]但是，第一方面认识到在输入燃烧室的气体体积与由燃烧室输出的气体体积的体积增加几乎是翻倍的(即，1slm的输入燃烧室的生产气体和19slm的从燃烧室输出)。
[0014]由此，可提供生产气体减少装置。该装置包括燃烧器。该燃烧器可包括燃烧室，其从制造工艺工具接收生产或排出气体流。排出气体流可在燃烧室内在亚大气压下处理。该燃烧室可接收燃料、氧化剂和稀释剂。燃料、氧化剂和稀释剂可控制在燃烧室内的燃烧以处理排出气体流并产生处理后的排出气流。稀释剂可在处理后的排出气流中可冷凝。
[0015]第一方面认知到，由于在现有的方法中提供的N2的目的是用于调节燃烧室内的火焰速度和温度，因此使用N2的唯一便利之处在于其通常出现在空气中。如果可以使用其他形式的稀释剂比如可压缩的惰性气体来替代所述N2，该燃烧室内的体积差将会减小。这将减小排出气流的体积并减小所述二次栗的体积负载。所述体积差的减小是由于排出气流中的稀释剂变相获得的，该变相有效地从排出气流中移除稀释剂的组分。由于从燃烧室中产生的气体体积变小，而由于需要通过所述二次栗的方式将这些气体带至第二压力例如大气压，因此这导致可见的电力节约。
[0016]在一个实施例中，当输入至燃烧室时，稀释剂包括蒸汽。因此，稀释剂可以蒸汽形式与燃料和氧化剂混合以便与需要的性质一起引起燃烧，以便处理排出气体流。例如在排出气流内的惰性可压缩流变成液相使得稀释剂既有助于燃烧特性同时还可以由于排出气流中的稀释剂的变相而减少体积增加，从而有效地从排出气流体积中移除稀释剂组分。
[0017]在一个实施例中，稀释剂包括在蒸发之前用于输入至燃烧室的液体的组分。将理解的是这显著地简化了稀释剂的储存。
[0018]在一个实施例中，稀释剂在处理后的排出气流中被冷凝至液体。将理解的是从蒸汽至液体的变相导致体积的显著的减小。
[0019]在一个实施例中，将稀释剂以第一体积速率输送到燃烧室并且以第二体积速率占用处理后的排出气流，第二体积速率低于第一体积速率。
[0020]在一个实施例中，以具体的体积速率提供稀释剂以控制燃烧室内的燃烧条件以处理排放气体流。
[0021]在一个实施例中，稀释剂与燃料和氧化剂中的至少一者在输入燃烧室前结合。将理解的是，这显著地简化了稀释剂和/或燃料和氧化剂的储存。
[0022]在一个实施例中，燃料和氧化剂中的其中一者在输入燃烧室前与稀释剂溶解。
[0023]在一个实施例中，燃料和氧化剂均在输入燃烧室前与稀释剂溶解。
[0024]在一个实施例中，被稀释剂溶解的燃料和氧化剂中的其中一者在输入该燃烧室前汽化。
[0025]在一个实施例中，由稀释剂溶解的燃料和氧化剂中的至少一者和稀释剂在输入燃烧室前一起汽化。
[0026]在一个实施例中，稀释剂包括水、全氟化碳和碳化氢中的至少一者。
[0027]在一个实施例中，燃烧器包括辐射式燃烧器和具有多孔套筒的燃烧室，燃料、氧化剂和稀释剂行进穿过该多孔套筒以用于在靠近多孔套筒的燃烧表面处燃烧。
[0028]在一个实施例中，处理后的排出气流被提供到液体环式栗以压缩至大气压。
[0029]在一个实施例中，稀释剂在液体环式栗中压缩。因此，液体环式栗也充当有效的冷凝器。
[0030]在一个实施例中，该液体环式栗可以运行以洗涤处理后的排出气流。因此，该液体环式栗也能充当有效的洗涤器。
[0031]根据第二方面，在此提供了一种生产气体减少方法，包括:在亚大气压下的燃烧室内接收来制造工艺工具的待处理的排出气体流，在燃烧室内接收燃料、氧气和稀释剂，该燃料、氧气和稀释剂在燃烧室内可控燃烧来将排出气体流处理以产生排出气流;和压缩处理后的排出气流中的稀释剂。
[0032]在一个实施例中，接收步骤包括将稀释剂作为蒸汽引入燃烧室。
[0033]在一个实施例中，该稀释剂包括在汽化用于引入燃烧室前的液体。
[0034]在一个实施例中，冷凝的步骤包括在处理后的排出气流中将稀释剂冷凝成液体。
[0035]在一个实施例中，接收步骤包括将稀释剂以第一体积速率输送到燃烧室中并且冷凝步骤包括稀释剂以第二体积速率在处理后的排出气流中占据，其中第二体积速率小于第一体积速率。
[0036]在一个实施例中，接收步骤包括以特定的体积速率供应稀释剂来在燃烧室内控制燃烧情况以处理排出气体流。
[0037]在一个实施例中，该方法包括将稀释剂与燃料和氧化剂中的至少一者在输送入燃烧室前结合。
[0038]在一个实施例中，该方法包括将燃料和氧化剂中的至少一者在输送入燃烧之前被稀释剂溶解的步骤。
[0039]在一个实施例中，该方法包括将燃料和氧化剂二者均在输送到燃烧之前被稀释剂溶解的步骤。
[0040]在一个实施例中，该接收步骤包括将与稀释剂溶解的燃料和氧化剂至少其中之一在输送到燃烧室前蒸发。
[0041 ]在一个实施例中，该接收步骤包括将被稀释剂溶解的燃料和氧化剂中的至少一者在输送入燃烧室之前一起汽化。
[0042]在一个实施例中，稀释剂包括水、全氟化碳和碳化氢中的至少一者。
[0043]在一个实施例中，该燃烧器包括辐射式燃烧器和具有多孔套筒的燃烧室，燃料、氧化剂和稀释剂行进穿过多孔套筒以用于在靠近多孔套筒的燃烧表面处燃烧。
[0044]在一个实施例中，该方法包括将处理后的排出气流提供到液体环式栗以用于压缩到大气压。
[0045]在一个实施例中，冷凝步骤包括在液体环式栗中冷凝稀释剂。
[0046]在一个实施例中，该方法包括使用液体环式栗洗涤处理后的排出气流的步骤。
[0047]更特别的和优选的方面将伴随着独立和从属权利要求进一步指出。从属权利要求的特征可以与优选的独立权