减排设备

技术领域

本发明的领域涉及一种减排设备和一种方法。

背景技术

减排设备(诸如，辐射燃烧器)是已知的并且通常用于处理来自用在例如半导体或平板显示器制造工业中的制造加工工具的废气流。在这样的制造期间，在从加工工具泵送的废气流中存在残留的全氟化合物(PFC)和其他化合物。PFC难以从废气中去除并且它们释放到环境中是不期望的，因为已知它们具有相对高的温室效应。

已知的辐射燃烧器使用燃烧来从废气流中去除PFC和其他化合物，诸如在EP 0694 735中描述的辐射燃烧器。通常，废气流是含有PFC和其他化合物的氮气流。排出物流输送到被有小孔的气体燃烧器的出口表面侧向包围的燃烧室中。在一些情况下，处理材料(诸如，燃料气体)在进入燃烧室之前能够与废气流混合。燃料气体和空气同时被供应到有小孔的燃烧器以影响在出口表面处的燃烧。来自有小孔的燃烧器的燃烧产物与排出物流混合物反应以燃烧排出物流中的化合物。

尽管存在减排设备，但它们各自具有它们自身的缺点。因此，期望提供一种改善的减排设备。

发明内容

根据第一方面，提供了一种冷却减排设备的方法，该减排设备用于对来自半导体加工工具的排出物流进行减排，该方法包括：提供具有冷却容量的至少一个模块化冷却组件；确定减排设备的冷却要求；以及将一数量的模块化冷却组件结合到减排设备中，所述数量的模块化冷却组件的累计冷却容量至少与减排设备的冷却要求相匹配。

第一方面认识到，现有减排设备构型的问题在于：用于那些减排设备的冷却部件通常被设计成适合减排设备内预期的条件。那种冷却设计然后通过测试进行验证。如果需要改变减排设备的构型，则通常需要新的冷却设计，该冷却设计然后也需要进行验证。因此，每种冷却设计本质上都是独特的，需要不同的零件，并且现有布置的底层架构具有可扩展性限制。

因此，提供了一种冷却减排设备的方法。该减排设备可用于对排出物流进行减排。排出物流可来自于半导体加工工具。该方法可包括：提供至少一个模块化冷却组件。模块化冷却组件可具有冷却容量或能力。该方法可包括：确定减排设备的冷却要求。该方法可包括：将一数量的模块化冷却组件结合到减排设备中。模块化冷却组件的数量可以是其累计或集体冷却容量至少匹配或达到减排设备的冷却要求的数量。以这种方式，多个模块化冷却组件可结合到减排设备中，每个模块化冷却组件均提供冷却容量。能够选择模块化冷却组件的数量以适合减排设备的冷却要求。这提供了一种架构，该架构易于扩展以适合不同减排设备的不同冷却需求，同时保留公共冷却组件，其已进行验证并且有助于减少所需的不同零件的库存计数。

结合可包括结合其累计冷却容量超过减排设备的冷却要求的数量的模块化冷却组件。因此，通常，可在减排设备中结合比所需的冷却容量更多的冷却容量。

结合可包括结合多个模块化冷却组件。

该提供可包括：向每个模块化冷却组件提供至少一个泵以使冷却剂在减排设备内再循环，从而冷却减排设备。

该提供可包括：向每个模块化冷却组件提供第一泵，该第一泵被构造成从排放罐输送冷却剂以冷却减排设备，该排放罐位于减排设备的第一塔内的减排室下游。

该提供可包括：向每个模块化冷却组件提供分离器以分离冷却剂内的颗粒，从而提供颗粒流和冷却剂流来冷却减排设备。

该提供可包括：将分离器构造成将颗粒流输送到排放罐。

该提供可包括：向每个模块化冷却组件提供热交换器以冷却流入的冷却剂并提供流出的冷却剂来冷却减排设备。

该提供可包括：将第一泵、分离器和热交换器串联构造成提供流出的冷却剂来冷却减排设备。

该提供可包括：向每个模块化冷却组件提供位于第一泵、分离器和热交换器下游的第二泵，以提供流出的冷却剂来冷却减排设备。

该提供可包括：向每个模块化冷却组件提供位于减排室下游的骤冷喷淋器，并且将流出的冷却剂输送到骤冷喷淋器以冷却减排设备的第一塔。

该提供可包括：向每个模块化冷却组件提供位于减排设备的第二塔内的筛网上游的筛网进料导管，并且将流出的冷却剂输送到筛网进料导管以冷却减排设备的第二塔。

该提供可包括：与输送到筛网进料导管相比，将更大量的流出的冷却剂输送到骤冷喷淋器。

该提供可包括：向每个模块化冷却组件提供另外的泵组件，该另外的泵组件被构造成从减排设备的第二塔内的储槽罐接收冷却剂以冷却减排设备。

该提供可包括：将该另外的泵组件构造成将冷却剂输送到第一塔的第一堰以冷却减排设备。

该提供可包括：将该另外的泵组件构造成将冷却剂输送到第二塔的第二堰以冷却减排设备。

该提供可包括：与输送到第一堰相比，将更大量的冷却剂输送到第二堰。

该另外的泵组件可包括并联布置的第三泵和第四泵。

模块化冷却组件的每个泵可以是完全相同的、匹配的、相同的和/或镜像的。

该方法可包括：向筛网提供溢流部，该溢流部被构造成将过量的冷却剂水头从筛网输送到储槽罐。

该方法可包括：向减排设备提供排出物流导管，该排出物流导管将排放罐的冷却剂上方区域与储槽罐的冷却剂上方区域流体联接。

该方法可包括：向减排设备提供冷却剂平衡导管，该冷却剂平衡导管将排放罐的冷却剂区域与储槽罐的冷却剂区域流体联接。

该提供可包括：与输送到第一塔相比，将更大量的冷却剂输送到第二塔以提供冷却剂通过冷却剂平衡导管从第二塔到第一塔的净流动。

根据第二方面，提供了一种用于对来自半导体加工工具的排出物流进行减排的减排设备，该减排设备具有冷却要求并且包括：一数量的模块化冷却组件，所述数量的模块化冷却组件的累计冷却容量至少与减排设备的冷却要求相匹配。

该数量的模块化冷却组件可具有超过减排设备的冷却要求的累计冷却容量。

该数量的模块化冷却组件可包括多个模块化冷却组件。

每个模块化冷却组件可包括第一泵，该第一泵被构造成从排放罐输送冷却剂以冷却减排设备，该排放罐位于减排设备的第一塔内的减排室下游。

每个模块化冷却组件可包括分离器以分离冷却剂内的颗粒，从而提供颗粒流和冷却剂流来冷却减排设备。

分离器可被构造成将颗粒流输送到排放罐。

每个模块化冷却组件可包括热交换器以冷却流入的冷却剂并提供流出的冷却剂来冷却减排设备。

第一泵、分离器和热交换器可被串联构造成提供流出的冷却剂来冷却减排设备。

每个模块化冷却组件可包括位于第一泵、分离器和热交换器下游的第二泵，以提供流出的冷却剂来冷却减排设备。

每个模块化冷却组件可包括位于减排室下游的骤冷喷淋器，该骤冷喷淋器被构造成输送流出的冷却剂以冷却减排设备的第一塔。

每个模块化冷却组件可包括位于减排设备的第二塔内的筛网上游的筛网进料导管，该筛网进料导管被构造成输送流出的冷却剂以冷却减排设备的第二塔。

每个模块化冷却组件可被构造成与输送到筛网进料导管相比，将更大量的流出的冷却剂输送到骤冷喷淋器。

每个模块化冷却组件可包括另外的泵组件，该另外的泵组件被构造成从减排设备的第二塔内的储槽罐接收冷却剂以冷却减排设备。

该另外的泵组件可被构造成将冷却剂输送到第一塔的第一堰以冷却减排设备。

该另外的泵组件可被构造成将冷却剂输送到第二塔的第二堰以冷却减排设备。

每个模块化冷却组件可被构造成与输送到第一堰相比，将更大量的冷却剂输送到第二堰。

该另外的泵组件可包括并联布置的第三泵和第四泵。

模块化冷却组件的每个泵可以是完全相同的、匹配的、相同的和/或镜像的。

设备可包括溢流部，该溢流部被构造成将过量的冷却剂水头从筛网输送到储槽罐。

设备可包括排出物流导管，该排出物流导管将排放罐的冷却剂上方区域与储槽罐的冷却剂上方区域流体联接。

设备可包括冷却剂平衡导管，该冷却剂平衡导管将排放罐的冷却剂区域与储槽罐的冷却剂区域流体联接。

每个模块化冷却组件可被构造成与输送到第一塔相比，将更大量的冷却剂输送到第二塔以提供冷却剂通过冷却剂平衡导管从第二塔到第一塔的净流动。

在所附独立权利要求和从属权利要求中阐述了另外的特定和优选方面。从属权利要求的特征可与独立权利要求的特征适当地组合，并且可以与除了在权利要求中明确阐述的那些组合之外的组合进行组合。

在设备特征被描述为可操作以提供功能的情况下，将了解，这包括提供该功能或者被适配或构造成提供该功能的设备特征。

附图说明

现在将参考附图进一步描述本发明的实施例，在附图中：

图1示意性地图示了根据一个实施例的减排设备的主要部件；

图2示出了具有不同冷却要求的替代性减排设备；以及

图3是图示组合的排放室和储槽室模块的剖视图。

具体实施方式

在任何更详细地讨论实施例之前，首先将提供概述。一些实施例提供了一种模块化冷却组件，其使用公共部件来为减排设备提供预定量的冷却。对于任何特定尺寸的减排设备和任何特定的冷却要求，能够确定模块化冷却组件的所需数量以使用相同的公共部件来递送适当的冷却，而不是需要为每个不同的减排设备提供定制的冷却组件。这提供了冷却的可扩展性以及有助于减少针对不同冷却要求所需要提供的部件的库存计数，并简化了维护。

在一些实施例中，模块化冷却组件含有一个或多个泵，所述一个或多个泵使冷却剂再循环以将该冷却剂提供到减排设备的不同部分。通常，提供一个或多个热交换器，其在使经冷却的冷却剂再循环到减排设备内的不同位置之前冷却从减排设备提供的冷却剂。通常，提供一个或多个分离器，其有助于在使冷却剂再循环到减排设备中之前减少冷却剂内的颗粒量。尽管模块化冷却组件可具有多于一个泵和/或热交换器和/或分离器，但通常那些泵和/或热交换器和/或分离器中的每一个都是完全相同的，以便减少库存。

减排设备

图1示意性地图示了根据一个实施例的减排设备10的主要部件。减排设备10包括第一塔20和第二塔30。尽管该实施例描述了使用两个塔20、30，但是将了解，可提供单个塔或更多个塔。

第一塔20具有减排室40，该减排室从半导体加工工具接收待减排的排出物流连同其他减排试剂并提供经减排的排出物流。在减排室40下游的是骤冷室50，该骤冷室从减排室40接收经减排的排出物流和任何燃烧副产物并产生经冷却的处理过的排出物流。在骤冷室50下游的是排放室60，该排放室接收经冷却的处理过的排出物流以及冷却剂，如下文将更详细地解释的。排放室60与位于排放室60的冷却剂液位上方的气体导管70以及位于排放室60内的冷却剂液位下方的冷却剂平衡导管80联接。

气体导管70在冷却剂液位上方与位于第二塔30的基部中的储槽室90联接。冷却剂平衡导管80在冷却剂液位下方与储槽室90联接。气体导管70将经冷却的处理过的排出物流从排放室60输送到储槽室90。冷却剂平衡导管80允许排放室60和储槽室90中的冷却剂液位均衡，从而防止第一塔20和第二塔30之间的冷却剂液位不平衡。如下文将更详细地解释的，通常减排设备10被构造成将过量的冷却剂输送到储槽室90，以引起冷却剂经由冷却剂平衡导管80从储槽室90到排放室60的净流动，如下文将更详细地解释的。

在储槽室90上游的是组合的湿式静电除尘器和填料塔100。填料塔100包括筛网110，该筛网用于对填料塔100进行浇灌。可提供第二塔30的另外的上游部件，但是这些被省略以改善清晰性。

筛网110在其基部中设置有孔口，冷却剂在重力作用下通过这些孔口离开填料塔100并进入储槽室90中。孔口的尺寸和数量连同筛网100内冷却剂的高度限制了冷却剂进入填料塔100中的流速。另外，筛网110具有溢流部120，该溢流部具有定位在筛网110的穿孔基部上方选定高度处的入口。溢流部120为过量冷却剂提供从筛网110到储槽室90的直接路径。

模块化冷却组件

减排设备10还包括模块化冷却组件130A、130B。尽管模块化冷却组件130A、130B的部件示意性地被图示为分离的，但是将了解，情况不必如此并且它们可位于同一位置。模块化冷却组件130A包括第一泵140，该第一泵在冷却剂液位下方与排放室60联接。第一泵140向分离器(在该示例中为水力旋流器150)进料。水力旋流器150经由浆料导管160联接到排放室60。水力旋流器还利用冷却剂导管170联接到热交换器180。热交换器180经由冷却剂导管190与第二泵200联接。第二泵200经由冷却剂导管210并经由向筛网110进料的筛网进料导管235来泵送冷却剂，该冷却剂导管210分叉到骤冷导管220中，该骤冷导管与骤冷喷淋组件230联接。尽管示出了单个骤冷喷淋组件230，但是将了解，可提供多个骤冷喷淋组件230，它们通常围绕骤冷室50周向布置并由骤冷导管220进料。骤冷导管220被构造成向骤冷喷淋组件230递送冷却剂，该递送的冷却剂的量大于筛网进料导管240向筛网110提供的冷却剂的量。

模块化冷却组件130B包括第三泵250和第四泵260。第三泵250和第四泵260并联布置。第三泵250和第四泵260两者都与储槽室90联接并经由进料导管270接收冷却剂。第三泵250和第四泵260两者都向冷却剂出口导管275进料，该冷却剂出口导管与第一填料塔堰进料导管280和第二填料塔堰进料导管290联接。第一填料塔堰进料导管280将冷却剂输送到骤冷室50内的第一堰300，该第一堰通常围绕骤冷室50的圆周提供冷却剂帘幕。第二填料塔堰进料导管290向组合的湿式静电除尘器和填料塔100中的第二堰310进料，该第二堰通常围绕组合的湿式静电除尘器和填料塔100的圆周提供冷却剂帘幕。第二填料塔堰进料导管290被构造成比第一填料塔堰进料导管280输送更大量的冷却剂。

在操作中，排出物流与任何燃烧试剂一起被提供到减排室40并经历减排。加热后的经减排的排出物流离开减排室40并进入骤冷室50，在该骤冷室中，该加热后的经减排的排出物流由骤冷喷淋组件230进行冷却。骤冷室50由第一堰300进行冷却。与来自骤冷喷淋组件230和第一堰300的冷却剂一样，排出物流进入排放室60中。经冷却的排出物流穿过气体导管70到达储槽室90。然后，排出物流向上穿过组合的湿式静电除尘器和填料塔100。经冷却的排出物流内的另外的颗粒通过湿式静电除尘器而去除，并且可溶解的化合物通过填料塔从经冷却的排出物流中去除。然后，排出物流在被排放到大气之前传递到更下游的部件(未示出)。

同时，模块化冷却组件130A、130B使冷却剂再循环以促进对减排设备10的冷却。特别地，通过第一泵140将通常载满颗粒物质的冷却剂输送到水力旋流器150。水力旋流器150将颗粒与冷却剂分离并将这作为浆料经由浆料导管160提供回到排放室60。水力旋流器150还将颗粒贫化的(清洁后的)冷却剂提供到热交换器180。热交换器180降低接收到的冷却剂的温度并将经冷却的冷却剂提供到第二泵200。第二泵200将经冷却的冷却剂泵送到骤冷喷淋组件230，该骤冷喷淋组件将经冷却的冷却剂喷淋到骤冷室50中以冷却加热后的排出物流。第二泵200还将经冷却的冷却剂输送到筛网110。经冷却的冷却剂被筛网110接收并流过筛网110中的穿孔基部以及流过组合的湿式静电除尘器和填料塔100并流到储槽室90上。筛网100内的任何过量的经冷却的冷却剂流过溢流部120并进入储槽室90中。溢流部120的存在有助于防止冷却剂过度浇灌或大量涌入到填料塔100中，从而引起阻碍排出物流通过减排设备10流动的不可接受的背压。

模块化冷却组件130B的第三泵250和第四泵260一起输送来自储槽室90的冷却剂。第三泵250和第四泵260一起将冷却剂提供到第一堰300和第二堰310。

通常，第一泵140将在1巴下以每分钟大约66升将冷却剂泵送到水力旋流器150，该水力旋流器以每分钟6升将浆料提供到热交换器180且以每分钟60升的速度将冷却剂提供到热交换器180。热交换器180提供25℃的温差，从而给出大约100kW的冷却。经冷却的冷却剂通常由第二泵200在1巴下以每分钟大约40升的速率供应到骤冷喷淋组件230且以每分钟大约20升供应到筛网110。第一泵140和第二泵200的存在有助于适应水力旋流器150和热交换器180两端的压降。第三泵250和第四泵260的并联布置提供了在1巴下每分钟大约120升的流速。供应到第一堰300的冷却剂的流速通常为每分钟大约20升，且供应到第二堰310的冷却剂通常为每分钟大约100升。

在一些实施例中，减排室40接收产生二氧化硅的含硅气体(诸如，硅烷)和/或产生氟化氢的含氟气体(诸如，三氟化氮)。氟化氢在组合的湿式静电除尘器和填料塔100中通过冷却剂被去除，并且这在储槽室90中产生氟化氢的水溶液。冷却剂的再循环使得氟化氢的水溶液能够与排放室60中的浆料中的悬浮二氧化硅混合，并且这进行反应以形成六氟硅酸，六氟硅酸在溶液上方具有较低的蒸气压，这意味着组合的湿式静电除尘器和填料塔100能够洗涤至较低的氟化氢水平。

不同的冷却要求

图2示出了替代性减排设备10’。对该减排设备10’的冷却要求高于对减排设备10的冷却要求。在这种情况下，冷却要求不超过减排设备10的两倍，且因此在这种情况下，提供两个模块化冷却组件130A、130B、130A’、130B’。将了解，如果需要更多的冷却，则能够提供附加的整数个模块化冷却组件130A、130B来满足那些冷却需求。例如，如果模块化冷却组件130A、130B被构造成提供XkW的冷却并且减排设备10’需要Y kW的冷却，则能够根据N＝向上舍入(Y/X)来确定模块化冷却组件的整数数量N。它们一起向它们自己的骤冷组件、筛网和堰进料。然而，这些模块化冷却组件中的每一个都是完全相同的，这减少了生产具有不同冷却需求的减排设备所需的库存。

此外，在一些实施例中，单个完全相同的、匹配的和/或镜像的泵用于第一泵140、第二泵200、第三泵250和第四泵260中的每一个，从而再次减少库存计数。

组合的排放室和储槽室模块

图3是图示根据一个实施例的组合的排放室和储槽室模块320’的剖视图，该组合的排放室和储槽室模块能够被结合以代替上文提到的排放室60和储槽室90。组合的排放室和储槽室模块320’具有排放室60’和相邻的储槽室90’，它们通过分离壁330’而部分地分离，该分离壁将冷却剂平衡导管80’限定在预期的冷却剂液位下方并将气体导管70’限定在预期的冷却剂液位上方。

一些实施例提供了一种布置，其中水循环(泵送)过滤、冷却和递送(经由喷淋喷嘴)被分解成单位的离散匹配容量，例如100kW。对于一系列模块化减排系统，根据需要来添加倍数的这些元件。循环速率由排放罐中水的最高温度、可用的冷却水温度和热交换器的规格来限定。超过骤冷喷淋所需的水的过量水存储到填料塔的筛板上，过量的水从该筛板溢流到填料塔下方的储槽。该经冷却的水被循环到减排系统内的各个位置。通常，离心水泵用于从排放罐或储槽中取出温暖的、酸性的和载满颗粒的水并对它进行加压，从而引起其流过水力旋流器(用于去除颗粒物质)和热交换器(通常是平行板类型的)且然后返回到减排系统内的各个位置。提出了一系列模块化燃烧器减排系统，包括容纳在安装于矩形堰上的矩形集气室内的2n个离散燃烧器模块。在一些实施例中，用以冷却和水管理的新方法如下：离心泵以大约66l/min从排放罐中取出水并将其传递到水力旋流器，在该水力旋流器处，大约10％的含有大部分颗粒材料的底流返回到储槽，且剩余部分以60l/min传递到平行板热交换器。在工艺侧上ΔT为25℃的情况下，这给出了～100kW的冷却。经冷却的水被呈现给形成含有喷淋喷嘴(理想地为平扇式喷淋喷嘴)的歧管的一个部块或一对部块。这些安装在矩形堰的相对的外面上，通过切入壁中的孔口进行喷淋，并且有利地布置成使得喷淋跨越堰的空隙而交错。带有这些喷嘴的冷却部块也设计成给出100kW的冷却增量。泵所循环的水多于喷淋喷嘴所需的水；过量水存储在向填料塔进料的筛板上。对于设计有200、300、400、n x100kW热容量的系统，这种构型被重复2、3、4、n次。筛板还具有立管，以限定筛板上水的高度并因此限定水从塔中流下的流速。过量水流过立管的边沿并向下到达填料塔下方的储槽，而不穿过填料。在一个实施例中，前述水泵是两级泵，其具有串联的级并且水力旋流器和热交换器用管道连接(plumbed)在这些级之间。注意，填料塔下方的储槽与排放罐不同，因为前者含有经冷却的已过滤水，而后者含有未经冷却的载满颗粒的水。两者之间可能存在平衡管以保持恒定的液位。第二泵从冷储槽中取出水并将其提升到各位置，诸如堰、湿式静电除尘器的水冷壁、以及骤冷塔和填料塔之间的二次冷却喷淋部。第二泵可以是与冷却模块中使用的相同的两级泵，但是具有并联的级。这种模块化方法最大限度地减少了库存并允许以最小的工程开销来构造范围广泛的产品。它还提供了减少的备用零件负担。各个部件的规格可能变化，例如，模块化增量可用于其他冷却量，诸如例如50kW或80kW。

尽管在本文中已参考附图详细公开了本发明的图示性实施例，但应理解，本发明不限于精确的实施例并且能够由本领域技术人员在其中实现各种改变和修改，而不背离如由所附权利要求及其等同物限定的本发明的范围。

附图标记

减排设备 10；10’

第一塔 20

第二塔 30

减排室 40

骤冷室 50

排放室 60；60’

气体导管 70；70’

冷却剂平衡导管 80

储槽室 90；90’

组合的湿式静电除尘器和填料塔 100

筛网 110

溢流部 120

模块化冷却组件 130a、130b；130a’、130b’

第一泵 140

水力旋流器 150

浆料导管 160

冷却剂导管 170、190、210

热交换器 180

第二泵 200

骤冷导管 220

骤冷喷淋组件 230

筛网进料导管 235

第三泵 250

第四泵 260

进料导管 270

冷却剂出口导管 275

第一填料塔堰进料导管 280

第二填料塔堰进料导管 290

第一堰 300

第二堰 310

组合的排放室和储槽室模块 320’

分离壁 330’