CN100509115C - 处理排出气体流的设备及方法和对处理室抽真空的系统 - Google Patents

Abstract

描述了一种对来自工艺设备的排出流体流进行处理的低成本设备。在一个实施例中，所述设备包括减排装置(12)和用于对所述减排装置(12)至少部分地抽真空的液体环式泵(14)。在使用过程中，所述减排装置(12)将所述排出流的一种或多种组分如F₂或PFC转化成对环境不那么有害的一种或多种可溶于液体内的化合物组分，例如HF。所述液体环式泵(14)接收所述排出流和液体，且排放出所述液体和所述排出流中的所述可溶于液体的组分的溶液。所述液体环式泵(14)因此作为湿式洗涤器和大气真空泵吸级进行操作。

Description

处理排出气体流的设备及方法和对处理室抽真空的系统

技术领域

本发明涉及气体减排。本发明尤其适用于减少来自工艺设备的气体排放物，例如来自半导体或平板显示器制造工业中所使用的工艺设备的气体排放物。

背景技术

CF₄、C₂F₆、NF₃和SF₆通常用于半导体和平板显示器制造工业中，例如用于进行介电层蚀刻和室清洗。在进行制造或清洗工艺之后，在从工艺设备中泵送出的排出气体流中通常存在残余的PFC含量。PFCs难以从排出流中去除，且由于它们已公知具有相对较高的温室效应，因此不希望将它们排入环境中。

如图1所示，提供减排装置以处理来自工艺设备的这种气体排放物是已公知的。在所示实施例中，减排装置200位于一个或多个抽真空系统的下游，所述抽真空系统分别用于对工艺设备的相应的处理室202进行抽真空。在本实例中，每个抽真空系统包括罗茨型(Roots)鼓风机204或其它次级泵以从处理室202中抽出排出流，罗茨型鼓风机204受到多级干燥泵206的支持，所述多级干燥泵在大气压力下或约在大气压力下将排出流排放至减排装置200。适当的前级泵206包括罗茨型(Roots)和Northey型(“爪式”)泵吸机构的组合。

减排的目的是将排出流的相对有害的组分转化成对环境不那么有害的化合物和/或转化成更加便于进行处置，例如通过位于减排装置200下游的湿式洗涤器(未示出)进行处置，的化合物。常规的减排装置包括焚化、等离子体减排和热分解设备。

半导体制造工艺通常会产生颗粒或粉末的副产物，通过抽真空系统从处理室202中抽出所述副产物。由于前级泵206的泵吸机构需要在使用过程中保持泵吸级的转子与定子部件之间的紧密公差，因此惯例是将惰性吹扫气体如氮气注入泵吸机构内。该吹扫气体用于降低前级泵206的副产物污染水平。然而，考虑到与排出流排放物流出每个工艺设备202的流速(通常约5升/分钟)相比，吹扫气体流入每个前级泵206的流速相对较高(通常约40至50升/分钟)，因此将吹扫气体注入一个或多个前级泵206内大大增加了减排装置200的功率需求，这是因为对包含70至90％的吹扫气体的排出流进行减排需要的功率比对不包含吹扫气体的排出流进行减排的功率大得多。

发明内容

本发明的优选实施例的目的至少在于设法提供一种相对简单、具有效率且成本较低的技术以对来自工艺设备的排出气体流进行处理。

在第一个方面中，本发明提供了一种对来自工艺设备的排出气体流进行处理的设备，所述设备包括用于在次大气压力下将所述排出流的组分转化成可溶于液体的组分的减排装置、用于对所述减排装置至少部分地抽真空的泵和用于将液体输送至所述泵的装置，所述泵包括泵吸机构、用于接收来自所述减排装置的所述排出流和来自所述液体输送装置的所述液体的装置以及用于排放出包括所述液体和所述气体流的所述可溶于液体的组分的溶液的出口。

在一个实施例中，所述泵包括液体环式泵。液体环式泵包括可转动地安装在环形壳体中以使得所述转子轴线相对于所述壳体的中心轴线偏心的转子。所述转子具有叶片，所述叶片从所述转子向外径向延伸且围绕所述转子呈等距隔开。一定量的泵吸液体如水被保持在所述壳体中。正如本文所使用地，术语“不可溶于液体的组分”意味着不可溶解在所述泵的所述液体内的所述排出流的组分，该液体通常为水，且术语“可溶于液体的组分”意味着可溶解在该液体内的所述排出流的组分。这些不可溶于液体的组分的实例为全氟或氢氟碳(hydrofluorocarbon)化合物，如CF₄、C2F6、CHF₃、O3F₃₁和C₄F₈，所述化合物可被转化成CO₂和HF，所述CO₂和HF可被纳入泵中的溶液内。其它实例为可被转化成N₂和HF的NF₃和可被转化成SO₂和HF的SF₆。

当所述转子进行转动时，所述转子叶片与所述液体接合且使所述液体在所述壳体内部形成环形环。这意味着在所述泵的入口侧，在位于相邻的转子叶片之间的压缩区域中存在的气体向外径向移动远离所述转子轮轴，而在所述泵的出口侧上，所述气体朝向所述转子轮轴向内径向移动。这导致在通过所述泵的所述气体上产生活塞型泵吸作用。

在该优选实施例中，气体入口被设置在所述泵的所述入口侧处以使得包含所述不可溶于液体的物质的所述排出流被拉入位于相邻的转子叶片之间的所述空间内，在所述空间中所述液体向外径向移动。用于同时将液体输送至所述壳体以在所述壳体内形成所述液体环的另一个入口被典型地设置在所述壳体的底部处，且位于所述泵的所述入口侧与所述出口侧之间。当所述排出气体流被导致与所述泵吸液体接触时，所述排出流的任何可溶于液体的组分被冲入所述泵吸液体内且因此在所述气体流与所述液体和所述排出流的所述可溶于液体的组分的溶液一起在大气压力下或约在大气压力下从所述泵中被排出之前从所述排出流中去除所述组分。泵出口允许从所述泵中排出所述溶液和任何气体。

正如上面提到地，所述泵可设有独立的入口以接收所述液体。另一种可选方式是，所述液体可通过所述气体入口与所述排出流一起进入所述泵，且所述液体被从其来源输送进入位于所述气体入口上游的所述排出流内。

在另一个实施例中，所述泵包括螺杆泵吸机构，优选为多转子螺杆机构。多转子螺杆机构泵能够泵吸气体和液体的混合物，且可因此用作本发明的液体环式泵的另一种可选方式。多转子螺杆泵吸机构包括位于固定定子内的两个或多个转动螺杆，在所述固定定子中，流体在由所述螺杆转子的所述啮合齿部形成的腔体中被轴向传输。流体移动通过所述机构所沿的方向取决于所述螺杆转子的转动方向。并非在所述泵本身内而是通过对出口的限制提供压缩，所述压缩通常为简单大气压力。

在该实施例中，气体入口被设置在所述泵的所述入口端处，所述排出气体流也是如此。可设置与所述排出气体流同时地将液体流引入所述泵内的第二入口。另一种可选方式是，所述液体可被输送入位于所述气体入口上游的所述排出流内且所述液体与所述气体流同时进入所述泵内。与所述液体环式泵相似地，所述排出流的任何可溶于液体的组分由所述液体流携带。泵出口允许从所述泵中排出所述液体流。

液体环式泵或螺杆机构泵因此作为所述排出气体流的湿式洗涤器和大气真空泵吸级进行操作。在所述泵位于所述减排装置下游的情况下，不再需要常规的湿式洗涤器，由此降低了成本。此外，与罗茨或Northey型泵吸机构不同，来自所述器具的任何颗粒或粉末副产物排放物对所述液体环式泵的所述泵吸机构没有有害影响，且因此不再需要为所述大气泵吸级提供任何吹扫气体。因此，无论所述液体环式泵位于所述减排装置的上游或下游，与图1所述的已公知的实例相比，进入所述减排装置的气体量大大减少。

减排装置优选被构造以将所述排出流的组分转化成不同化合物。例如，所述减排装置可被构造以将所述排出流的一种或多种组分，如SiH₄和/或NH₃，转化成一种或多种化合物，与所述组分相比，所述化合物与所述排出流的另一种组分如F₂的反应性更低。这种气体可存在于所述减排装置被构造以对来自不同工艺设备的所述排出流排放物进行处理，或不同加工气体在不同时间被供应至工艺设备的情况下。对SiH₄和NH₃气体进行预处理可防止在所述排出流内形成反应性气体混合物。例如，对SiH₄进行预处理可形成SiO₂。

在优选实施例中，所述泵位于所述减排装置的下游，以使得在使用过程中，所述排出流在次大气压力下通过所述减排装置。通过这种构型，所述减排装置可将所述排出流的组分转化成化合物，与所述组分相比，所述化合物与所述泵的所述液体的反应性更低。例如，虽然F2可溶于水内，但其可与水进行反应以形成不可溶的化合物，如OF₂。将F₂转化成HF可抑制这种化合物的形成。因此，通过这种构型，所述减排装置可将所述排出流的一种或多种组分转化成可溶于所述泵的所述液体内的组分。

正如上面提到地，所述排出流的所述组分起初可以是可溶于液体的，或所述排出流的所述组分起初可以是不可溶于液体的。不可溶于液体的化合物的实例为CF₄、C₂F₆、CHF₃、C₃F₈、C₄F₈、NF₃和SF₆。

多种设备的任一种设备可用于对所述排出流的所述组分进行分解。例如，可提供燃烧器或类似装置以对这些组分进行热分解。在我们的欧洲专利申请no.1,205,707中描述了一个适当的实例，所述专利申请的内容在此作为参考被引用。另一种可选方式是，可利用等离子体发生器对这些组分进行分解。在一种已公知的等离子体减排技术中，利用微波辐射以便由组分如PFCs产生微波等离子体，从而将所述排出气体流转化成共振腔。另一种已公知的技术是将所述排出流输送入介体管道内，利用高频表面波激发器产生表面波，所述表面波在所述管道内产生等离子体以离解所述PFCs。可利用在约580kHz、13.56MHz、27MHz、915MHz或2.45GHz频率下的辐射产生所述等离子体。另一种可选方式是，可产生辉光放电对这些组分进行分解。正如已公知地，辉光放电是通过将大于气体破坏电压的电压施加到气体上而形成的发光热等离子体。可通过除辉光放电以外的放电，例如通过电晕放电或电弧放电，对所述组分进行分解。这种放电可利用等离子体枪产生，其中在水冷喷嘴(阳极)与位于中心的阴极之间产生电弧。流体流通过所述电弧且由此产生离解。从所述喷嘴流出的离子化流体的等离子体与氧乙炔明焰相似。

在另一种可选的减排技术中，使所述排出废物流与包含用于与所述废物流内的所述组分进行反应的反应剂的流接触。例如，在这些组分为PFCs的情况下，可利用过热水蒸气流将PFCs转化成可被纳入所述泵中的溶液内的组分如HF。通过提供一种方法，其中由反应性流体形成反应性物质以便随后与所述排出流的这种组分进行反应，已经发现可从根本上改进导致所述排出流中的所述组分受到破坏所需的能量和这种破坏的效率。例如，由水的离解形成的H⁺和OH^-离子能够在室温下例如与所述排出流中包含的PFC进行反应，且因此在如果水被引入所述排出流内之前没有进行预电离而导致需要低得多的温度的情况下，所述反应可在所述低得多的温度下进行。其它优点在于可利用相对便宜且易于获得的流体例如水蒸气或燃料如甲醇或乙醇产生H⁺和/或OH^-离子作为反应性物质，且反应可在次大气压力或大气压力下进行。

可采用多种技术以利用等离子体枪形成离子。在第一种技术中，形成等离子体流且在将所述等离子体流注入所述室内之前，水(作为这些离子的适当来源的实例)被输送至所述流以使得包含这些离子的火焰被注入所述室内以对所述室内的所述排出气体流进行减排。所述水可与所述源气体独立地或在包括水蒸气和所述元气体的流体混合物内被输送至所述等离子体流。在第二种技术中，水和所述排出气体流被独立地输送入所述室内。所述火焰使所述水产生离解以在所述室内形成加热的离子，所述离子随后与所述废物流的PFC组分进行反应。在第三种技术中，所述排出气体流在被注入所述反应室内之前被输送至所述等离子体流，以使得所述等离子体流和可包括所述PFC和/或由所述PFC产生的基团的所述气体流被注入所述反应室内。水可被输送至位于所述孔口上游的所述等离子体流，即所述水与一种源气体或所述排出气体流一起或与所述源气体或排出气体流相互独立地被输送，或所述水可被输送至位于所述喷嘴下游的所述等离子体流，例如被直接输送至所述反应室。在这种情况下，所述水可冲击在所述等离子体流上以在所述室内形成加热的离子从而与所述PFC和/或所述PFC基团进行反应，和/或可与所述室内的所述PFC基团直接反应以对其进行减排。

在优选实施例中，利用单个等离子体枪将所述等离子体流注入所述反应室内。然而，可设置多个这种枪以将多条等离子体流注入该室内，所述等离子体流分别用于对共用或相应的气体流进行减排。另一种可选方式是，多条气体流可被输送至单个室，单条等离子体流被注入所述室内。这可进一步提高所述废物流的处理效率。这些枪可被连接至共用的电源或相应的电源。

在另一个方面中，本发明提供了一种对工艺设备进行抽真空的系统，所述系统包括用于从所述器具中抽出排出流体流的真空泵和上面提到的用于接收和处理来自所述真空泵的所述排出流排放物的系统。这种泵可包括任何适宜的泵以在10至200毫巴(mbar)范围内的压力下排放所述排出流。例如，所述真空泵可包括涡轮分子泵、分子拖曳泵或多级干燥泵。这种泵优选包括多个罗茨型泵吸级，由于这种泵吸机构具有比Northey型机构更大的公差，且因此更不易于出现因为固体副产物的积聚而在所述泵吸机构的运转间隙内卡住的现象。

在又一个方面中，本发明提供了一种对来自工艺设备的排出气体流进行处理的方法，所述方法包括将所述排出流输送至减排装置以在次大气压力下将所述排出流的组分转化成可溶于液体的组分、将来自所述减排装置的所述排出流输送至泵以对所述减排装置至少部分地抽真空、同时将液体输送至所述泵并且从所述泵中排放出包含所述气体流的所述可溶于液体的组分的液体的步骤。

与本发明的设备方面相关的上述特征同样适用于方法方面，且反之亦然。

附图说明

下面，将结合附图对本发明的优选特征进行描述，其中：

图1示出了用于对多个处理室进行抽真空的系统；

图2示出了用于对排出废物流进行处理的设备的第一个实施例；

图3示出了图2所示的设备中的等离子体减排装置的一个实例的流体供应；

图4更详细地示出了图3所示的等离子体减排装置；

图5示出了适用于图4所示的装置中的等离子体喷枪的一个实施例；

图6示出了图5所示的喷枪与进入减排装置的多条气体流一起使用的情况；

图7示出了适用于图4所示的装置中的等离子体喷枪的第二个实施例；

图8示意性地示出了适用于图2所示的设备中的液体环式泵的一个实例；

图9示出了用于对排出废物流进行处理的设备的第二个实施例；

图10示意性地示出了适用于图9所示的设备中的螺杆真空泵的一个实例；和

图11示出了适用于图2或图9所示的设备中的等离子体减排装置的另一个实例。

具体实施方式

参见图2，用于对来自相应的工艺设备的一个或多个处理室10的排出气体流排放物进行处理的设备的第一个实施例包括减排装置12和液体环式泵14。减排装置12位于一个或多个大容量次级泵16(图2中示出了三个，但可设置任何适当数量的次级泵)的下游。在所示的实施例中，每个次级泵16包括多级干燥泵，其中由罗茨型泵吸机构提供每个泵吸级。另一种可选方式是，一个或多个次级泵16可包括涡轮分子泵和/或分子拖曳机构，这取决于相应的处理室10的泵吸需求。

次级泵16从处理室10中抽出排出气体流，且在通常处于50至200mbar范围内的次大气压力下且以约5升/分钟(slm)的速度将泵吸气体流排放至减排装置12。减排装置12接收泵吸气体流且将气体流的组分例如SiH₄和NH₃转化成与接收气体流的其它组分如F₂的反应性更低的物质，且将这种组分和其它组分如PFCs和F₂转化成可易于通过液体环式泵14内的泵吸液体去除的物质。

减排装置12可利用适用于对次大气压排出流进行减排的任何技术，如焚化、等离子体减排、热分解、利用气体添加剂或包含被选择以导致排出气体进行反应且形成上面提到的物质的离子的气体流进行分解。现在将结合图3至图7对这种减排装置12的实例进行描述。

图3示出了减排装置12的气体供应情况。排出流通过导管20被输送至减排装置12的第一入口18，且通过导管24被输送离开减排装置12的出口22。OH^-和/或H⁺离子源，在本实例中为水，通过导管30从其来源26被供应至减排装置12的第二入口28，且可离子化的等离子体源气体，在本实例中为氮，通过导管36从其来源32被供应至减排装置的第三入口34。

参见图4，减排装置12包括反应室40，在所述反应室中形成了用于接收排出流的第一入口18、用于接收离子源的第二入口28和从室40中排放出流体流的出口22，所述流体流包含来自减排工艺的副产物以及进入减排装置12内的排出流内包含的其它未减排气体。减排装置12进一步包括用于从导管36接收氮气流且产生等离子体流的直流等离子体喷枪42，所述等离子体流以从等离子体喷枪42的孔口或喷嘴44发射出的火焰的形式被注入室40内。如图4所示，等离子体喷枪42还接收水冷却剂流，所述水冷却剂流通过图8中典型地示作46的导管系统进入且离开喷枪。

图5更详细地示出了等离子体喷枪42的一个实施例的构型。等离子体喷枪42包括具有端壁50的细长管形阴极或电子发射器48。水冷却剂在等离子体喷枪42的使用过程中被输送通过电子发射器48的孔52。电子发射器48的孔52与在围绕电子发射器48的端壁50的启动阳极或电极54中形成的喷嘴44对齐。启动电极54被安装在围绕电子发射器48的绝缘块体56中。在绝缘块体56中形成的孔提供了减排装置的第三入口34，且将等离子体源气体流输送进入位于电子发射器48的端壁50与启动电极54之间的腔体58内。

在等离子体喷枪42的操作过程中，首先在电子发射器48与启动电极54之间产生引导电弧。通过高频高电压信号产生电弧，通常通过与喷枪的电源相关联的发生器提供所述高频高电压信号。该信号在腔体58中流动的等离子体源气体中诱发火花放电且该放电提供了电流路径。由此在电子发射器48与启动电极54之间形成的引导电弧对通过喷嘴44的等离子体源气体进行离子化从而由喷嘴44的尖端产生离子化源气体的高动力等离子体火焰。火焰从喷嘴朝向围绕喷嘴44以限定出等离子体区域62的次级阳极60移动。次级阳极60可由室40的部分壁部提供，或可以是插入是40内的独立构件，在这种情况下次级阳极60可设有孔口64、66，所述孔口64、66与室40的入口18、28对齐以使得离子源和排出流能够被输送至等离子体区域62。次级阳极60的下部(如图所示)可如图5所示被成形以使得能够利用次级阳极代替启动电极54从而由等离子体源气体产生等离子体流。

在使用过程中，通过由等离子体喷枪42的喷嘴44发射出的等离子体火焰使离子源离解以在等离子体区域62内形成H⁺和OH^-离子，在本实例中所述离子源为水。这些离子随后在室40内与进入室40的排出流的PFC组分进行反应。来自反应的副产物和进入室40内的排出流内包含的任何未减排惰性气体通过出口22被排放出室40，且随后被输送至液体环式泵14。

下面，将对在室40内发生的反应的一些实例进行描述。

实例1

反应性流体是H⁺和OH^-离子源，例如水蒸汽，且排出流包含全氟化物，例如CF₄。等离子体火焰使水蒸汽离解成H⁺和OH^-离子：

H₂O→H⁺+OH^-                   (1)

所述H⁺和OH^-离子与CF₄进行反应以生成副产物二氧化碳和HF：

CF₄+2OH^-+2H⁺→CO₂+4HF               (2)

在工艺设备中实施介电蚀刻的典型气体混合物可包含不同比例的气体CHF₃、C₃F₈、C₄F₈或其它全氟或氢氟碳气体，虽然H⁺和OH^-离子与废物气体流的这些组分进行的化学反应在细节上有所不同，但一般形式将如上面的模式所述。

实例2

反应性气体仍为H⁺和OH^-离子源，例如水蒸汽，且废物流包含NF₃。工艺设备制造商越来越多地采用NF₃作为PECVD(等离子体增强化学气相沉积)反应器的室清洗气体的选择。鉴于清洗工艺所采用的NF₃远高于CF₄或C₂F₆，因此产生的副产物具有高得多的反应性且其不受控制的释放可能更具危险性。在等离子体内，NF₃离解形成N₂、F₂和N₂F₄：

4NF₃→N₂+4F₂+N₂F₄                     (3)

且排出流的N₂F₄组分随后与由于水蒸汽冲击在等离子体光焰上而产生的H⁺和OH^-离子进行反应：

N₂F₄+2H⁺+2OH^-→N₂+4HF+O₂               (4)

正如上面的实例所示，可利用相同的离子从气体流中去除多种不同组分。因此，减排装置适于接收来自相似或不同工艺设备的多条气体流，且将那些气体流的相似或不同的组分转化成可溶于液体环式泵14的液体内的物质。例如，如图6所示，减排装置可设有用于通过导管20a接收附加气体流的附加入口，且附加的孔口64a被设置在次级阳极60中以使得附加气体流能够被输送至等离子体区域62。

在上面的实例1中，离子与进入室40内的排出流的CF₄组分进行反应，且因此排出流在与离子进行反应之前并非必须通过等离子体光焰以分解CF₄。相反地，在上面的实例2中，所希望的是将排出流输送通过等离子体流以便将NF₃离解成与由离子源产生的离子的反应性更高的物质。在图4至图6所示的实例中，排出流可被输送进入邻近等离子体区域62的室40内以使PFC通过等离子体区域。图7示出了等离子体喷枪80的实例，其中排出流与等离子体光焰的接触被最大化。在该实例中，排出流被直接输送至等离子体喷枪80，而不是进入反应室40。如图7所示，排出流从减排装置的第一入口18被输送进入电子发射器48的孔52。排出流从电子发射器48的开口端82进入位于等离子体喷枪80的电子发射器48与启动电极54之间的腔体58内。腔体58还接收等离子体源气体流，所述等离子体源气体流通过在围绕电子发射器48和启动电极54的电绝缘块体56中形成的第三入口34进入减排装置内。

在使用过程中，与图5所示的实例相似地，首先通过将高频高电压信号供应至铪插入件84而在电子发射器48与启动电极54之间产生引导电弧。由此在电极发射器48与启动电极54之间形成的引导电弧对从第三入口34进入腔体58内的等离子体源气体进行离子化从而由喷嘴44的尖端产生离子化源气体的高动力等离子体火焰。当排出流从电子发射器48的开口端82进入腔体58内时，其与腔体58内的等离子体源气体混合且与等离子体流一起从喷嘴44被发射进入等离子体区域62内。水从第二入口28被供应至等离子体区域62，在本实例中仍在喷枪42的绝缘块体56中形成所述第二入口。通过等离子体流对水进行分解以形成H⁺和OH^-离子，所述H⁺和OH^-离子在反应室内与PFC和/或由于等离子体流使PFC离解而形成的物质进行反应。

返回图2，液体环式泵14从减排装置12中抽出排出气体。当气体通过液体环式泵14时，可溶于液体环式泵的泵吸液体内的气体流的任何组分被冲入泵吸液体内，所述泵吸液体通常为水或其它水溶液。因此，液体环式泵14作为排出气体流的湿式洗涤器和大气真空泵吸级进行操作。

如图8所示，液体环式泵14包括可转动地安装在环形壳体92中以使得转子轴线94相对于壳体92的中心轴线96偏心的转子90。转子90具有叶片98，所述叶片从所述转子向外径向延伸且围绕转子90呈等距隔开。随着转子90的转动，叶片98与从入口104进入壳体92内的液体接合且使所述液体在壳体92内部形成环形环102。返回图2，液体通过被连接至适当的液体源17例如水槽或其它贮存装置的导管系统15被输送至液体环式泵14。

排出气体流通过气体入口100进入液体环式泵14且被拉入相邻叶片98之间的空间106内。排出气体流的任何可溶于液体的组分，如HF，被携带在由与排出流同时进入泵内的液体在液体环式泵14内形成的环形环102内。液体环式泵14在其出口侧上设有排放口108以从泵14中排放出包括来自环形环102的液体和排出气体流的可溶于液体的组分的液体溶液以及排出气体流中剩余的任何气体物质的液体/气体混合物。当液体从排放口108被输送出来时，通过入口104将新鲜液体供应至壳体92而补充环形环102。来自液体环式泵14的液体/气体混合物流排放物可随后在位于液体环式泵14的排放口108下游的排放物分离器(未示出)中进行分离。气体可被排放到大气中，且收集液体以进行安全处置。另一种可选方式是，可对液体进行处理以返回源17从而进行再利用。

图9示出了用于对来自相应的工艺设备的一个或多个处理室10的排出气体流排放物进行处理的设备的第二个实施例。除了具有螺杆型泵吸机构的泵110代替了第一个实施例的液体环式泵14以外，第二个实施例的设备与第一个实施例的设备相似。图10更详细地示出了该泵110。

第一入口112位于泵的入口侧处，排出流通过所述第一入口进入泵110的壳体114内。泵110包括第二入口116，用于对泵壳体114进行冲刷的液体通过所述第二入口进入泵壳体114内。在本实施例中，液体是水，但可利用任何其它水溶液。泵110包括第一轴118和与所述第一轴隔开且与其平行的第二轴120。提供了用于支承轴118、120的轴承。轴118、120适于在壳体114内沿反向转动方向围绕纵向轴进行转动。第一轴118被连接至驱动马达122，轴通过定时齿轮124被联接在一起以使得在使用过程中轴118、120以相同速度但沿相反方向转动。第一转子126被安装在第一轴118上以在室114内进行旋转运动，且第二转子128被相似地安装在第二轴120上。两个转子126、128中的每个转子具有大体上的圆柱形形状且具有在其外表面上分别形成的螺旋轮叶或螺纹，螺纹如图所示相互啮合。

在使用过程中，排出流通过第一入口112进入泵110内，且气体被拉入相互啮合的转子126、128之间的腔体130内。排出流的可溶于液体的组分被携带在通过第二入口116进入泵110内的液体内。泵110在其出口侧上设有排放口132以从泵14中排放出包括被供应至泵110的液体和排出气体流的可溶于液体的组分的液体溶液以及排出气体流中剩余的任何气体物质的液体/气体混合物。当液体从排放口132被输送出来时，可通过入口116将新鲜液体供应至壳体114而补充泵110内的液体。来自泵110的液体/气体混合物流排放物可随后在位于排放口132的下游的排放物分离器(未示出)中进行分离。气体可被排放到大气中，且收集液体以进行安全处置。另一种可选方式是，可对液体进行处理以返回源17从而进行再利用。

在所示出的实施例中，减排装置12位于泵14、110的上游，以使得排出流的任何不可溶于液体的组分，如PFCs可被转化成可溶于液体的组分如HF，所述可溶于液体的组分可被冲入泵14、110的液体内。另一种可选方式是，减排装置12可位于泵14、110的下游。在这种构型中，减排装置12可在大气压力下进行操作，但将需要附加的湿式洗涤器或类似装置以从气体流中去除物质如HF。在任一种构型中，缺少将任何吹扫气体注入抽真空系统内的过程意味着减排装置12用于对以约5升/分钟的流速从每个处理室10中流出的排出气体流进行减排。这需要的功率远低于如图1所示的现有技术实例中那样对包含70至90％的吹扫气体的气体流进行减排所需要的功率。

如上所述，减排装置12可利用适用于对次大气压排出流进行减排的任何技术，如焚化、等离子体减排、热分解、利用气体添加剂进行分解。在我们的欧洲专利申请no.1,205,707中描述了一种适当的燃烧装置，所述专利申请的内容在此作为参考被引用。图11示出了另一种可选的等离子体减排装置12。该装置包括微波共振腔140。在腔体140内设置了由例如PTFE形成的介电插入件142，所述介电插入件对于微波而言是可透过的。插入件142具有圆形内剖面以使得通过气体入口144进入腔体140内的气体以速度的切向分量进入腔体内。插入件142还可用作使腔体140气密的密封件。腔体140被联接至波导(未示出)，所述波导被调整以便被联接至2.45GHz的微波发生器时传送微波能量。安装在腔体140内的是一对相对的场增强电极146、148，所述电极用于限制在腔体140内产生的等离子体。电极146具有通道，通过所述通道冷却水可通过电极146周围。在使用过程中，排出流在进入减排装置内之前是水饱和的。水饱和排出流排放物通过入口114进入腔体140内且在进入电极146、148之间的间隙150内之前围绕电极146、148作螺旋式移动，在所述间隙中，通过介电插入件142进入腔体140内的微波在间隙150内产生的电场而为所述水饱和排出流赋能。通过为间隙150内的排出流赋能，形成了等离子体，其中对于包含CF₄的排出流而言发生上面的反应(2)。来自反应的副产物，即CO2和HF在被泵14、110接收之前通过电极148中的轴向通路152离开腔体140。

Claims (39)

1、对来自工艺设备的排出气体流进行处理的设备，所述设备包括用于在次大气压力下将所述排出流的组分转化成可溶于液体的组分的减排装置、用于对所述减排装置至少部分地抽真空的泵和用于将液体输送至所述泵的装置，所述泵包括泵吸机构、用于接收来自所述减排装置的所述排出流和来自所述液体输送装置的所述液体的装置以及用于排放出包括所述液体和所述气体流的所述可溶于液体的组分的溶液的出口。

2、根据权利要求1所述的设备，其中所述减排装置被构造以将所述排出流的组分转化成与所述组分相比与所述排出流的另一种组分的反应性更低的可溶于液体的组分。

3、根据权利要求1或权利要求2所述的设备，其中所述减排装置被构造以将所述排出流的组分转化成与所述组分相比与所述泵的所述液体的反应性更低的可溶于液体的组分。

4、根据权利要求1所述的设备，其中所述减排装置包括用于对所述排出流的组分进行分解的装置。

5、根据权利要求4所述的设备，其中所述减排装置包括用于产生等离子体以对所述排出流的所述组分进行分解的等离子体减排装置。

6、根据权利要求1所述的设备，其中所述减排装置包括用于接收与所述排出流的组分进行反应的反应性流体的装置。

7、根据权利要求6所述的设备，其中所述减排装置包括用于产生离子化流体流以冲击在所述反应性流体上从而形成与所述排出流的所述组分进行反应的反应性物质的装置。

8、根据权利要求1所述的设备，其中所述减排装置包括反应室和用于将包含与所述排出流的组分进行反应的反应性物质的离子化流体流注入所述反应室内的装置。

9、根据权利要求6所述的设备，其中所述减排装置包括用于对反应性流体进行热分解以形成所述反应性物质的装置。

10、根据权利要求1所述的设备，其中所述减排装置包括用于对所述排出流的组分进行热分解的装置。

11、根据权利要求1所述的设备，其中所述减排装置被构造以将所述排出流的不可溶于液体的组分转化成可溶于液体的组分。

12、根据权利要求11所述的设备，其中所述减排装置被构造以将全氟或氢氟碳化合物转化成可溶于所述泵的所述液体内的物质。

13、根据权利要求12所述的设备，其中所述化合物包括CF₄、C₂F₆、CHF₃、C₃F₈、C₄F₈、NF₃和SF₆中的一种。

14、根据权利要求1所述的设备，其中所述液体包括水。

15、根据权利要求1所述的设备，其中所述泵包括液体环式泵。

16、根据权利要求1所述的设备，其中所述泵吸机构包括相互啮合的转子。

17、根据权利要求16所述的设备，其中所述泵吸机构包括螺杆型泵吸机构。

18、一种对处理室进行抽真空的系统，所述系统包括用于从所述室中抽出排出流体流的真空泵和根据前述权利要求中任一项所述的用于接收和处理来自所述泵的所述排出流排放物的设备。

19、根据权利要求18所述的系统，其中所述真空泵被构造以在10至200毫巴范围内的压力下排放所述排出流。

20、根据权利要求18所述的系统，其中所述真空泵包括多级干燥泵。

21、一种对来自工艺设备的排出气体流进行处理的方法，所述方法包括将所述排出流输送至减排装置以在次大气压力下将所述排出流的组分转化成可溶于液体的组分、将来自所述减排装置的所述排出流输送至泵以对所述减排装置至少部分地抽真空、同时将液体输送至所述泵并且从所述泵中排放出包含所述气体流的所述可溶于液体的组分的液体的步骤。

22、根据权利要求21所述的方法，其中通过所述减排装置将所述排出流的组分转化成与所述组分相比与所述排出流的另一种组分的反应性更低的可溶于液体的组分。

23、根据权利要求21所述的方法，其中通过所述减排装置将所述排出流的组分转化成与所述组分相比与所述泵的所述液体的反应性更低的可溶于液体的组分。

24、根据权利要求21所述的方法，其中通过所述减排装置对所述排出流的组分进行分解。

25、根据权利要求24所述的方法，其中在所述减排装置内产生等离子体以对所述排出流的所述组分进行分解。

26、根据权利要求25所述的方法，其中通过在两个电极之间产生电场且将所述排出流输送至所述电极之间而产生所述等离子体。

27、根据权利要求21所述的方法，其中反应性流体被所述减排装置接收以与所述排出流的组分进行反应。

28、根据权利要求27所述的方法，其中通过所述减排装置产生离子化流体流以冲击在所述反应性流体上从而形成与所述排出流的所述组分进行反应的反应性物质。

29、根据权利要求21所述的方法，其中所述减排装置包括反应室且包含与所述排出流的组分进行反应的反应性物质的流体流被输送进入所述反应室内。

30、根据权利要求29所述的方法，其中所述流体流是离子化流体流。

31、根据权利要求27所述的方法，其中在所述减排装置内对反应性流体进行热分解以形成与所述排出流的组分进行反应的反应性物质。

32、根据权利要求21所述的方法，其中在所述减排装置内对所述排出流的组分进行热分解。

33、根据权利要求21所述的方法，其中通过所述减排装置将所述排出流的不可溶于液体的组分转化成可溶于液体的组分。

34、根据权利要求33所述的方法，其中通过所述减排装置将全氟或氢氟碳化合物转化成可溶于所述泵的所述液体内的物质。

35、根据权利要求34所述的方法，其中所述化合物包括CF₄、C₂F₆、CHF₃、C₃F₈、C₄F₈、NF₃和SF₆中的一种。

36、根据权利要求21所述的方法，其中所述液体包括水。

37、根据权利要求21所述的方法，其中所述泵包括液体环式泵。

38、根据权利要求21所述的方法，其中所述泵吸机构包括相互啮合的转子。

39、根据权利要求38所述的方法，其中所述泵吸机构包括螺杆型泵吸机构。

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