有害物质的燃烧式消除制造技术

一种用于有害物质的燃烧式消除的装置，其包括被向内发火的有小孔的燃烧器（Ｃ３２）的出射面所包围并包围着向外发火的有小孔的燃烧器（Ｃ４２）的出射面的环形的燃烧区（Ｃ１４），用于将包含至少一种有害物质的气流喷射到燃烧区中的器件（Ｃ１２），以及用于将燃料气和氧化剂供应给有小孔的燃烧器以便在出射面处实现燃烧的器件。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】有害物质的燃烧式消除本专利技术涉及包含在气流(gas stream)内的有害物质(尤其使全球变暖的气体)的燃烧式消除(combustive destruction),并且在从半导体或平板显示器制造业中所用的加工工具中排放出的气体的处理中被使用。诸如CF4, C2F6， NF3和SF6等的全氟化(PFC)气体(Perfluorinatedgases)普遍地被供应至在半导体和平板显示器制造业中使用的处理室以(例如)用于介电层的蚀刻和/或室的清洗等目的。在制造或清洗过程之后，通常有残余量的供应至处理室的气体被包含在从处理室中排放出的气体中。以上所提到的全氟化的化合物众所周知地为温室气体，因此，在将气体排放到大气中之前有必要将这些物质从废气中去除。文件EP-A-0 694 735描述了用于处理气流以便将有害物质从气流中去除的气体消减(abatement)装置，在该气体消减装置中，在气流经由喷嘴喷射到燃烧区中之前，燃料气与气流预混合，该燃烧区在侧向上被筒形的、向内发火的(inwardly-fired)、有小孔的(foraminous)气体燃烧器的出射面(exit surface)所包围。燃料气与空气同时地供应给包围着有小孔的燃烧器的风室(plenum)以便在出射面处实现无焰式燃烧，其中，穿过有小孔的燃烧器的空气的量不仅足够消耗供应给燃烧器的燃料，并且还足够消耗喷射到燃烧区的混合物中所有的可燃物。燃烧区的底部开口端(open end)连接至具有这样的内表面的冷却塔，该内表面覆有水流以便冷却离开燃烧区的气流。气流随后与冷却水分离并在被排放到大气中之前穿过洗涤器。已经发现，在气流进入燃烧区之前使气流与燃料气预混合可提高装置的PFC消减效率。尽管对于C2F6, SF6和NF3获得了较好的结果，然而该技术不适用于CF4的消减，原因在于燃烧区内可达到的最高温度。在文件EP-A-0 802 370中描述了以上^t支术的变型，在该变型中，预混合的燃料和气流经由与喷枪(lance)同心的喷嘴喷射到燃烧区中，该喷枪在混合物进入燃烧区之前将氧气引入混合物中。使用该技术对所有PFC气体(包括CF4)均取得了较好的结果。另一项变型在文件WO-A-2006/013355中作了描述，在该变型中，喷嘴同样被套筒(sleeve)包围，该套筒用于使燃料气可与气流一起喷射到燃烧区中，这一点相反于使气流与燃料预混合。通过改变供应给喷枪和套筒两者的气体的特性，可使用单个喷射化学计量(stoichiometry)对一定范围内的有害物质进行处理。已经发现，这种构型在处理含氟(F2)的气流时特別有效，并且不产生作为燃烧副产物的CF4。除了其它因素之外，这种装置的所有权成本(cost of ownership)依赖于供应给有小孔的气体燃烧器的燃料气的量。曾经用来降低燃料消耗的一种技术为缩小有小孔的燃烧器的长度并由此减小包围燃烧器的风室的容积以及为了在燃烧器的出射面处实现无焰式燃烧所需被供应给风室的燃料气和空气的量。有小孔的燃烧器的出射面发出红外辐射，该红外辐射有助于在燃烧区中保持高温。然而，由于降低的辐射交换，朝着有小孔的燃烧器的底部相对较冷的状况占优势。随着燃烧器的长度缩短，在其中相对较冷的状况占优势的燃烧器的比例增大。已经观察到，如果燃烧器的长径比(长度/内直径)降低到数值1之下，则从装置中排放出的气流中的CO和未燃烧燃料气的量开始增加，并且装置的消减性能开始下降。这种较差的性能归咎于有所增大的在相对较低的温度下运行的燃烧器的比例，从而，在实际上限制了有小孔的燃烧器的长径比可降低到的程度。影响气体消减装置的所有权成本的另一个因素为半导体及平板处理室的尺寸的增加。在这种元件的制造中存在有这样的趋势，即，在曰益增大的基底上进行处理以便实现规模经济，其中，在处理步骤完成时将基底切块，以便产生多种所需尺寸的单独的元件。结果，处理室的尺寸和供应给处理室的气体的流速(flow rate)及随后从处理室 中排放出的气体的流速同样增大，以便于适应较大的基底并产生可接 受的处理速率。进入气体消减装置的气体量的增加可通过增加进口(废气经由这 些进口喷射到燃烧区中)的数目及燃烧区的容量(volumn capacity)来适 应。由于以上所讨论的原因，燃烧区的容量的增加无法单独通过增大 有小孔的燃烧器的内直径(以便适应增加的废气流量所要求的增加的 进口数目)来实现而不损害消减装置的性能。因此，当燃烧器的内直径 增大时，燃烧区的长度以及由此有小孔的燃烧器的长度及包围着燃烧 器的风室的容积也都增大，由此增加了装置的燃料气的消耗。该气体消减装置包括有小孔的气体燃烧器且能够仅以相对较低的燃 料气的消耗来处理具有相对较高流速的气流。本专利技术提供了 一种用于有害物质的燃烧式消除的装置，该装置包 括被向内发火的有小孔的燃烧器的出射面包围的燃烧区，有小孔的燃 烧器具有开口端，燃烧产物经由该开口端从燃烧区中排出，该装置还 包括用于将包含至少 一种有害物质的气流喷射到燃烧区中的器件 (means)以及用于将燃料气和氧化剂供应至有小孔的燃烧器以便在出 射面处实现燃烧(effect combustion)的器件，并且，其特征在于用于加 热有小孔的燃烧器的至少开口端的第二燃烧器。提供用于加热有小孔的燃烧器的至少开口端的第二燃烧器可在 使用期间显著地降低有小孔的燃烧器的开口端与该燃烧器的其余部 分的温差。这使得有小孔的燃烧器的长径比可降低到为1的值以下， 例如在0.4与1之间，而不会显著降低装置的消减性能。结果，装置 的燃料气的消耗可降低而不会损害装置的性能。另外，装置的直径可 增大以便于适应进口或其它的器件(气流经由其而喷射到燃烧区中)的有所增加的数目并由此增大装置的容量而不会损害装置的性能。第二燃烧器可至少部分地被该有小孔的燃烧器包围且可与该有 小孔的燃烧器大致上同轴。在优选的实施例中，第二燃烧器包括，被向 内发火的有小孔的燃烧器和燃烧区两者所包围的向外发火的有小孔 的燃烧器，装置包括用于将燃料气和氧化剂供应给向外发火的有小孔 的燃烧器的器件。本专利技术还提供一种用于有害物质的燃烧式消除的装置，该装置包 括被向内发火的有小孔的燃烧器的出射面包围并包围着向外发火的 有小孔的燃烧器的出射面的环形的燃烧区，用于将包含至少 一种有害 物质的气流喷射到燃烧区中的器件，以及用于将燃料气和氧化剂供应 给有小孔的燃烧器以便在出射面处实现燃烧的器件。用于将燃料气和氧化剂供应给有小孔的燃烧器的器件可布置成 向两个有小孔的燃烧器供应相同的燃料气与氧化剂的混合物。备选 地，用于将燃料气和氧化剂供应给有小孔的燃烧器的器件可布置成将 燃料气与氧化剂的第一混合物供应给外部的、向内发火的有小孔的燃 烧器，并将不同于第 一混合物的燃料气与氧化剂的第二混合物供应给 内部的、向外发火的有小孔的燃烧器。例如，如果所需的消减性能可以内燃烧器的出射面处的较低的表面燃烧速率(以kg-cal/小时/平方厘 米燃烧器表面为单位进行测量)来获得，则供应给内燃烧器的混合物中 所包含的燃料气的比例可低于供应给外燃烧器的混合物中的燃料气 的比例，由此降低了成本。有小孔的燃烧器可各具有陶瓷的和/或金属纤维的多孔层(porous layer)。外燃烧器可具有本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于有害物质的燃烧式消除的装置，该装置包括被向内发火的有小孔的燃烧器的出射面所包围的燃烧区，用于将包含至少一种有害物质的气流喷射到所述燃烧区中的器件，以及用于将燃料气和氧化剂供应至所述有小孔的燃烧器以便在所述出射面处实现燃烧的器件，所述有小孔的燃烧器具有开口端，燃烧产物经由该开口端从所述燃烧区中排出，并且，其特征在于用于加热所述有小孔的燃烧器的至少所述开口端的第二燃烧器。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】...

【专利技术属性】
技术研发人员：AJ西利，
申请(专利权)人：爱德华兹有限公司，
类型：发明
国别省市：GB[]