CN107847858A - 用于排空来自处理室的腐蚀性流出气体流的装置 - Google Patents

Abstract

使用干式泵来泵送来自半导体行业的多种气体混合物。本发明提供一种液环泵，其定位在所述干式泵与减排设备之间以在废气进入所述减排设备之前去除可溶性腐蚀性物质，从所述液环泵排出的工作流体在进入所述减排设备之前与所述气体分离。

Description

用于排空来自处理室的腐蚀性流出气体流的装置

技术领域

本发明涉及一种用于排空来自处理室的腐蚀性流出气体流的装置，其包括真空泵送结构和减排系统。

背景技术

在图13中显示现有技术的处理系统100，其用于使用处理气体处理处理室102中的物体，并且用于借助泵送装置104从处理室抽吸流出废气。处理室102设置有用于从在图13中在108处大致指示的气体源接收一种或多种处理气体的至少一个入口106。在室102内进行的处理期间，仅将消耗供应到室的处理气体的一部分，并且因此，从处理室102的出口110排出的废气体流将包含供应到室102的未使用处理气体与来自在室102内进行的处理的副产物的混合物。

泵送系统104包括至少一个干式泵112（在图13中显示单个泵，但是可以根据在室100中执行的处理的要求提供任何合适数量的泵）。每一泵（或泵送级）112是干式泵以确保润滑剂并不在泵的上游迁移并污染处理室。而且，一般来说，干式泵并不提供大量水分来源，流出气体可以与该水分来源起反应并形成腐蚀性产物以损坏该泵。干式泵112可以包括多级干式泵，其中每一泵送级可以根据处理室102的泵送要求由罗茨式或诺斯式泵送机构、涡轮分子泵和/或分子拖曳机构提供。

根据在处理室102内进行的沉积步骤或清洁步骤，从干式泵排出的废气体流可以包含一种或多种含硅或含卤素气体，其在半导体设备的制造中用作前体。此类气体的实例包括氟化氢、四氯化碳、三氟化氮、硅烷、乙硅烷、二氯硅烷、三氯硅烷、原硅酸四乙酯(TEOS)、硅氧烷（例如八甲基环四硅氧烷，OMCTS）和有机硅烷。例如，硅烷在化学气相沉积(CVD)工艺中在多晶硅或二氧化硅层的沉积中通常用作处理气体。含有氟或氯的气体通常用于处理室清洁步骤。

在常规装置中，流出气体从干式泵112输送到减排（abatement）结构114，减排结构114可以包含燃烧器和/或湿式洗涤器。燃烧器可以包括等离子体喷枪或另一基于火焰的设备，例如向内燃烧的有小孔燃烧炉，其分解流出气体流中的一些气体。湿式洗涤器可以包括流出气体流通过其的水塔或液环泵。流出气体流的组分可以与水起反应或可溶于水中。经处理气体116从减排装置114排出。

存在许多与上述现有技术系统相关联的问题，下文描述其中一些。

氟与水的反应动力学取决于洗涤液体的温度、pH、化学组成。反应产物也受这些因素的影响。在低温和高pH值下，可以产生大量OF₂。这是非常不期望的，因为OF₂比氟毒性更大。为在较低温度下实现高效率的氟洗涤、而无显著OF₂形成，洗涤液体必须与例如硫代硫酸盐等化学品一起配剂，并且这增加洗涤系统的成本和复杂性。

在半导体、太阳能电池板和平板显示器的制造中使用的一些工艺中，废气包含夹带的粉末和高反应性气体，这可能导致减排结构中的堵塞。

半导体工艺干式泵还必须设计成应付和/或消除颗粒在泵内的积聚。最容易出现此问题的区域是泵的排出口或LV端，在该处，压力最高并且间隙最紧密。如果无法处理这些问题，则可能导致卡住，例如：可冷凝材料截留在紧密轴向间隙中、工艺颗粒在灰尘吸入之后截留在紧密轴向间隙中、颗粒积聚在紧密延伸的间隙之间以及由于当泵冷却下来时泵定子到转子上的热收缩而不能重新起动。

用于克服这些问题的当前方法包括最大化马达起动转矩、引入灰尘处理特征并且在升高或优化的泵排出温度下运行以抑制处理气体冷凝。然而，由于新一代逆变器驱动的泵运行更快、起动转矩更低、并且间隙更紧密，并且由于处理步骤使用更多前驱气体，因此这些措施证明不太有效。

所有干式真空泵都是潜在点火源。虽然在泵送室中不存在故意的金属-金属接触，但是转子正时可滑动并允许接触。此外，并不通过泵的工艺副产物可以收集或冷凝，从而导致泵内的接触和因此热点。一种极端情况是泵何时被卡住，这一个常见但随机发生的事件。在半导体领域内对可以泵送易燃混合物的泵有越来越多的要求。

通常，在真空系统中，通过维持低压（通常小于60毫巴 – 但是将取决于具体处理气体）而保护将干式泵连接到处理工具的上游前级管道免受火焰朝向室传回。然而，到泵排出管线中并且沿着泵排出管线的火焰传送仍有问题。

虽然用于稀释任何易燃流体的额外吹扫气体可以有效减少或消除燃烧，但是由于气体的成本和对下游处理的影响，高吹扫气体流在半导体行业中并不流行。废气减排通常由流出物的燃烧实现。然而，如果气体流已经被大量稀释以使其不易燃，则燃烧更难实现。

燃烧型减排系统也是上游易燃混合物的潜在点火源 – 该点火源一直存在，但是火焰将必须逆流返回。

当停止液环泵时，必须减少在泵的上游的前级管道中产生的真空以防止服务液体（通常是水）被抽吸到前级管道中。对于半导体和相关行业中的许多泵应用，例如平板显示器和太阳能电池板制造，由于被泵送气体的反应性质，泵前级管道被保持清洁和干燥。可以实现其的一种已知方式是通过在前级管道中使用阀，其可以使前级管道通向大气。然而，此结构具有大气水分和逸出到大气的危险处理气体对前级管道的潜在污染的风险。另一选择为，可以将干净的干吹扫气体（例如氮气）注入到前级管道中以减轻真空，然而，所需氮气的量可能相当大，因此进一步增加系统的成本。

发明内容

如下文更详细描述的本发明的实施例试图至少减轻与现有技术相关联的问题中的一者或多者。

本发明提供一种用于排空从处理室排出的包括腐蚀性流体的气体流的装置，其包括：干式泵送结构，其用于排空来自所述处理室的包括腐蚀性流体的所述气体流；液环泵，其被布置成用于排空来自所述干式泵的包括腐蚀性流体的所述气体流并且通过使所述腐蚀性流体溶解到所述液环泵的服务液体中来至少部分减少所述气体流中的腐蚀性流体含量；分离器，其用于从于所述液环泵排出的所述服务液体和剩余气体流混合物分离出所述剩余气体流；以及减排结构，其用于处理从所述分离器排出的所述经分离剩余气体流。

在所附权利要求中限定本发明的其它优选和/或任选方面。

附图说明

为了可以很好地理解本发明，现将参照附图描述本发明的仅以实例方式给出的若干实施例，其中：

图1示意性地示出用于排空处理室的系统；

图2示出穿过已知液环泵的径向横截面；

图3示意性地示出根据本发明的用于排空腐蚀性流出气体流的装置；

图4示意性地示出根据本发明的用于排空腐蚀性流出气体流的另一装置；

图5示出根据本发明的堰设备；

图6示意性地示出根据本发明的用于泵送易燃流出气体流的装置；

图7示出根据本发明的用于阻火器的扩散器；

图8示出根据本发明的用于阻火器的另一扩散器；

图9示意性地示出根据本发明的用于泵送易燃流出气体流的另一装置；

图10示出根据本发明的组合的干式泵和液环泵；

图11示出根据本发明的另一组合的干式泵和液环泵；

图12示意性地示出根据本发明的用于选择性地泵送易燃流出气体流的另一装置；

图13示意性地示出用于泵送流出气体流的现有技术装置；

图14示意性地示出根据本发明的用于快速停止液环泵并防止服务液体吸回的另一装置。

具体实施方式

参考图1，显示用于使用处理气体处理处理室12中的物体的系统10和用于抽吸从处理室排出的流出气体流的泵送装置14。处理室12设置有用于从在图1中在18处大致指示的气体源接收一种或多种处理气体的至少一个入口16。处理室12可以是半导体或平板显示器设备的处理在其内发生的室。

在室12内进行的处理期间，仅将消耗供应到室的处理气体的一部分，并且因此，从处理室12的出口20排出的废气体流将包含供应到室12的处理气体与来自在室12内进行的处理的副产物的混合物。

泵送系统104包括至少一个干式泵22（在图1中显示一个，但是可以根据在室10中执行的处理的要求提供任何合适数量的干式泵和干式泵的组合）。每一泵或泵送级22是干燥的以确保润滑剂并不迁移到处理室并污染处理室。干式泵22可以包括多级干式泵送系统，其中每一泵送级可以根据在室12中执行的处理的泵送要求由罗茨式或诺斯式泵送机构、涡轮分子泵和/或分子拖曳机构中的至少一者提供。

在本结构中，（多个）泵22（例如多级干式泵）被布置成从处理室12抽吸废气体流并且将气体流从其排出口24排出到液环泵26。借助此结构，干式泵22在亚大气压下（通常在从50至500毫巴的范围内）排出流出气体流。因此，由于不需要在大气压力下排出气体流，因此与正常使用相比，干式泵22的功率要求得以降低。与较高真空级相比，干式泵的低真空级通常消耗更大功率；泵送装置14因此包括液环前级泵26，其具有连接到（多个）干式泵22的排出口24的第一入口28，以用于将废物流输送到液环前级泵26。虽然在初始检查时，可以考虑到另一泵（液环前级泵26）的添加将消除与在亚大气压下排出的干式泵22相关联的任何功率减小优点，但是在本结构中，前级泵提供许多其它优点。

在本结构中，前级泵是液环泵，其插入（多个）常规干式泵22与减排结构之间。液环泵26在流出气体流进入减排装置之前预先处理流出气体流，并且还提供气体流到大气压力的压缩。

然而，不像并不包含任何大量水分的干式泵，液环泵包含服务液体（通常是水）用于形成液环，在使用中，其与流出气体相互作用。因此，液环泵由一种或多种耐腐蚀产物的材料构造而成，这些腐蚀产物由流出气体在泵的服务液体中的反应或溶解而产生。例如，如果流出气体包含氟，并且服务液体是水，则腐蚀产物包括氢氟酸。合适液环泵显示在申请人的同在申请中的申请第GB1512897.8号中。

如上文所指示，液环泵提供预先处理步骤以提高减排装置的可靠性和性能。在这方面，泵从气体流去除大量粉末和其它颗粒，从而减少减排结构的堵塞频率。另外，流出气体可以与液环泵的服务液体起反应或可溶于液环泵的服务液体中，从而减少减排结构上的负载。还应注意，液环泵可以放置在干式泵22的下游而不显著增加功率要求。

根据在处理室10内进行的沉积步骤或清洁步骤，进入液环泵26的废物流可以包含一种或多种含硅或含卤素气体，其在半导体设备的制造中用作前体。此类气体的实例包括氟化氢、四氯化碳、三氟甲烷、硅烷、乙硅烷、二氯硅烷、三氯硅烷、原硅酸四乙酯(TEOS)、硅氧烷（例如八甲基环四硅氧烷(OMCTS)）和有机硅烷。例如，硅烷通常在化学气相沉积(CVD)工艺中在多晶硅或二氧化硅层的沉积中用作处理气体。在清洁步骤中使用的包含氟或氯的气体还可以伴有分子氟或氯。

液环泵26的排出口30连接到分离器34的入口32。分离器34分离从液环泵26排出的服务液体以及气体流，如下文更详细描述。该分离器包括包含腐蚀性产物的服务液体可以从其排放以便进行处置的排放口36和连接到减排结构40的气体流可以通过其的排出口38。

减排装置40可以包含燃烧设备和/或湿式洗涤器。燃烧设备可以包括火焰或等离子体喷枪以分解流出气体流的不期望成分。湿式洗涤器可以包括填充塔水洗涤器，其是包括填充有填充材料、由洗涤液体灌注的柱的设备，并且流出气体流通过该设备。流出气体流与洗涤液体起反应或可溶于洗涤液体中。

参考图2，废气体流通过入口28进入液环泵26（本文中现在称为LRP 26）。第二入口44输送来自液体源的服务液体，以用于在LRP 26内形成液环48。在此实施例中，服务液体是水，但是可以使用任何其它含水溶液（只要其与所泵送的流出气体起反应）或用于所泵送的流出气体的合适溶剂。

液环泵26包括转子54，其以可旋转方式安装在环形壳体56中，以使转子轴线58相对于壳体56的中心轴线60偏心。转子54具有从其径向向外延伸并且围绕转子54等距隔开的叶片62（还已知具有不等距隔开的叶片的液环泵）。在转子54旋转时，叶片62接合服务液体并且使其在壳体56内部形成为环形环48。

这意味，在LRP 26的入口侧上，存在于定位在相邻转子叶片62之间的压缩区域中的气体正远离转子毂径向向外移动，而在泵的出口侧上，气体正朝向转子毂径向向内移动。这导致对通过泵的气体的活塞式泵送作用。

通过第一入口28进入液环泵26的流出气体流被拉入相邻叶片62之间的空间63中。气体流由活塞式泵送作用压缩并通过排出口30排出。从LRP 26排出的气体流主要包括经处理气体，但也包括来自液环48的一些服务液体。该服务液体变得被由气体流的处理产生的腐蚀产物污染，并且随着时间的推移，该液体在处理气体时可能变得较不有效，或者可能变得太具有腐蚀性。因此，必需定期去除和补充LRP 26中的服务液体。补充服务液体的速率取决于许多因素，例如，流出气体流与服务液体的反应性或溶解度以及服务液体的所期望温度。在使用中，LRP 26中的服务液体的温度将随时间增加，并且因此，可以通过控制新鲜的冷液体引入到泵中的速率来控制服务液体的所期望温度。随后可以处理经由排放端口96从泵排放的液体，以去除腐蚀产物并且将其重新使用或简单处置。

图3更详细地显示分离器34和图2的液环泵26的一种结构，其可以例如用于预先处理包含氟的流出气体流。在此实例中，流出气体流最初通过入口28进入液环泵26，在该处，其接触LRP 26内的环48中的热服务液体并且起反应以形成氢氟酸。现在包含氢氟酸的剩余气体流和服务液体的一部分从泵排出口30被排出到分离器罐34中，在该处，服务液体62落到罐的底部并通过排放口38排放。气体流/液体流中的气体64被向上输送到湿式洗涤器66中。由于服务液体的高温，传递到分离器34的所得氢氟酸溶液具有相当大的蒸气压力，这导致经分离气体流包含相当大浓度的HF。湿式洗涤器66被供给有清洁工艺用水68，该工艺用水冷却和洗涤来自气体流的大部分剩余HF，并且相对无酸的气体流离开分离器34以便输送到减排装置40。浓酸废物62可以从分离器泵送到合适存储装置或处理流。在通过湿式洗涤器之后，液体68通过出口70输送到LRP 26，在该处，其用于产生液环48。在抛光液体、并且然后随后液环泵中使用相同液体减少水消耗并且并不显著减小LRP 26中的流出气体流的处理的有效性。还应注意，在这方面，并且如图2中所示，在泵中产生泡沫区130，这增加可用于与流出气体流的反应的液体的表面积。

图4显示图3中所示结构的修改。在图3中，两个液环泵26和26'被连接用于泵送来自干式泵的流出气体，从而增加气体流的处理的效率，并且还任选地增加可用压缩比。针对图3中所示的相似特征给出相似参考编号。流出气体流如图所示通过入口28输送到第一液环泵26，在该处，其由泵中的服务液体处理。气体和液体通过第一泵的出口30排出并且输送到第二液环泵26'的入口，在该处，其再次由该泵中的服务液体处理。气体和液体通过第二泵的出口30'排出到分离器34。新鲜液体68通过湿式洗涤器66并通过出口70排出。所排出出口液体被输送到第一和第二液环泵26, 26'的入口44, 44'用于流出气体流的处理。在替代性结构中，新鲜服务液体可以通过液环泵26, 26'中的一者或两者的入口44, 44'引入。如图所示，两个液环泵26, 26'串联布置，但是在替代性结构中，其可以并行布置以便处理来自干式泵22的流出气体流。

在图3或图4中所示的任一结构的进一步改进中，图5中的堰（weir）区段72插入在干式泵22与图3中所示的液环泵26或图4中所示的第一液环泵26之间。针对图3和图4中所示的相似特征给出相似参考编号。堰区段72被供给有来自分离器34的出口70的热服务液体74。热服务液体74在入口管的内侧上的下落壁或帘幕为流出气体流提供显著较长的接触面积以与服务液体混合，并且因此提高液环泵洗涤器的效率。另外，该水堰可以从气体流去除颗粒，因此防止或减少到LRP 26的入口堵塞的机会。

氟是常用处理气体。通常，氟的湿式洗涤应在相对高的温度下发生，因为在相对低的湿式洗涤温度（例如室温左右）下可能产生二氟化氧(OF₂)。二氟化氧的毒性远大于氟。因此，在湿式洗涤器中用于氟的液体应该被加热，优选地加热到高于60℃以促进氢氟酸(HF)优先于OF₂的形成。先前，湿式洗涤器使用高流动的水来消除对加热酸化再循环液体的需要，并且因此产生显著较高的废物量（和较低浓度的OF₂），或者其利用昂贵的化学配剂递送系统。

在本结构中，液环泵26由于气体流的压缩而在使用期间产生热，从而加热服务液体。由于泵的泵送效率由服务液体的蒸气压力确定，并且蒸气压力随着服务液体的温度升高而增加，因此在液环泵中通常期望将相对大量的新鲜和冷却服务液体供给到泵中，以使蒸气压力维持相对低。在本结构中，当使用液环泵来洗涤氟时，有意限制供给到泵中的服务液体的量以使服务液体的温度增加到高于其正常操作温度。虽然由于入口处的入口压力的增加，此增加的温度将似乎是不期望的，但是此系统中的液环泵主要用于洗涤气体，并且程度小于用于泵送。因此，泵的经提高洗涤能力在重要性上超过泵送效率因服务液体的加热而导致的任何降低。另外，水堰在LRP 26的入口处的存在将部分降低局部入口压力。

如图1中所示并且如上文所述，液环泵送机构26排出到分离器34，分离器34使服务液体与离开LRP 26的剩余气体流分离。气体随后被输送到减排装置或结构40。如上所述，分离器34可以另外设置有湿式洗涤功能，该湿式洗涤功能继续湿式洗涤已经由液环泵送机构洗涤的气体。

当从处理室泵送易燃气体时，这些气体可以在干式泵送机构22中被由金属到金属接触（例如在转子变得不对准并且相互接触时）产生的火花点燃。由于干式泵22的上游的低压，火焰并不在上游行进或传播，而是将在着火点的下游行进。虽然，可以考虑到下游液环泵将使火焰熄灭，但是已经发现，火焰可以通过液环泵的下游并继续。然而，液环泵送机构能够将包含火焰的气体流泵送到分离器34，然而，无法并且可能点燃并导致大量损坏。如果未设置分离器34，而是仅在液环的下游放置湿式洗涤器，则类似问题可能存在，因为湿式洗涤器通常也无法处理包含火焰的气体流。

如图6中示意性地所示，液压阻火器或火焰捕获器190设置在液环泵送机构22的下游以便阻止火焰的通过。阻火器的入口192连接到液环泵26的出口30，而阻火器的出口194连接到分离器的入口32。阻火器190如图所示通常由包含水196或其它合适液体的U形通路形成。气体流被输送通过入口192，并且所述气体流中的任何火焰通过经过液体196而被熄灭。因此，通过出口194排出的气体实质上无火焰。通过阻火器190的气体流的作用导致入口192与出口194之间的所示出液位差。

在阻火器190的使用期间，液体196将通过与气体流接触而被加热。另外，液体196可以与气体流的成分起反应或溶解气体流的成分，从而生成腐蚀性溶液（例如，酸性溶液）。因此，必需管理液体196的状态以实现最佳操作性能。在这方面，通过液体196的气体路径使得停留时间（气体流与液体196接触的时间）足以冷却足以使任何火焰熄灭的气体流。在火焰进入湿式洗涤器的主室之前使任何火焰熄灭非常重要，以避免点燃包含在其内部的气体混合物并且因此防止潜在爆炸。需要考虑以确保此得以实现的一些操作参数是阻火器路径长度、停留时间和在阻火器中产生的气体的气泡的尺寸。

如图7和图8中所示，可以使用扩散器来控制迁移通过阻火器的气体的气泡尺寸。在图7中，阻火器包括用于液体196的容器206和扩散器210，该扩散器210用于从通过入口192进入阻火器的气体流生成小气泡208。这些小气泡具有较大表面积体积比，并且因此通过阻火器的更多气体与液体196接触，从而降低火焰在下游输送到湿式洗涤器/分离器的可能性。

在图8中，阻火器190包括用于液体196的大致U形管212和扩散器214，该扩散器214用于从通过入口192进入阻火器的气体流生成小气泡208。

此外，液体196的温度应使得从阻火器排出的气体流仍然处于足够温度以实现阻火器下游的分离器或湿式洗涤器的操作要求。在此情况下，最佳温度将是足够低以使火焰熄灭并且足够高以满足分离器/湿式洗涤器中的溶解度要求的温度。将需要针对每一前体或目标过程副产物确定操作温度范围（窗口）。

阻火器190中的液体196的状态可以由液体控制器或与阻火器液体连接的液体管理系统198控制。液体196可以在液体控制器中通过例如使其酸性含量减少和/或使其温度受控而重新处理，并且再循环回到阻火器。液体196可以排出到废物处置单元，并且从液体源供应新鲜液体。

液体控制器198可以另外与液环泵送机构26和/或分离器34和/或下游湿式洗涤器（未显示）液体连通。来自这些单元中的每一者的液体可以相互隔离，或者另一选择为，来自一个单元的液体可以为其它单元中的一者或多者所共用。例如，可能有利的是，来自分离器的液体首先传递到分离器，并且然后传递到阻火器，并且然后传递到液环泵。这些单元中的每一者中的液体的温度可以用热交换器控制。

如果分离器34并不包含集成湿式洗涤器，则如图3中更特定所示，阻火器190可以放置在分离器的下游，因为分离器可以被配置成（不像湿式洗涤器）抵抗包含气体流的火焰。

液压阻火器190可以并入到该装置中作为液环泵的集成部件、湿式洗涤器/排放分离器的集成部件、组合的液环泵和湿式洗涤器的集成部件或者作为该系统中的分立部件。

阻火器中应保持足够液体以实施其所需功能。由于蒸发的影响、并且可能地在室排空期间吹出捕获物的结果或者由于任何其它高气体流情况，可以预期液体量随着时间的推移而减少。室排空效应可以通过将泵送系统的排出口切换到旁路管线（未显示）来减轻，从而允许气体流选择性地绕过阻火器，但是此结构可能是不期望的，因为在选择旁路管线时可能潜在产生火焰。

可以通过对管道的质量的测量和机械或光学测量来监视阻火器中的液体196的量。可以在阻火器中设置预定液位196，在该液位以下，系统被配置成将额外液体输送到阻火器。

在图9中所示的结构中，阻火器由平衡管200连接到湿式洗涤器/分离器34。平衡管的位置被设置成使得在使用中其低于湿式洗涤器/分离器中的最小操作液位。分离器34中的液体集液槽204通过返回管线202连接液环泵26。以此方式，来自LRP 26的液体的持续流出循环通过阻火器190、通过分离器34的集液槽并且回到LRP 26。返回到LRP 26的液体在分离器34的集液槽中被冷却和稀释。

图10显示根据本发明的另一实施例的泵送结构。在图10中，多级干式泵的低真空排出级由液环级取代。在所示出结构中，泵76包括罗茨（和/或诺斯（爪））泵送级78和液环泵级80。在本说明书中，术语高真空泵送级是指处于比一个或多个低真空液环泵送级高的真空的级。

在高真空泵送级78中，两个转子被支撑成用于通过相应驱动轴82, 84的旋转，相应驱动轴82, 84又由轴承86支撑并且通过齿轮组件90由马达88驱动。顶板92设置在泵送级的每一轴向端部处。

在罗茨泵送级中的每一者中，两个转子94, 96被支撑成用于通过相应驱动轴82,84的旋转并且在泵送室98中共同合作以便将气体从该级的入口泵送到出口。如图示出，设置两个液环泵送级160, 162，并且其可以相互串联或并联连接。液环泵送级80包括转子164, 166，其被支撑成用于通过相应驱动轴82, 84的旋转。转子164, 166在相应泵送级168, 170内旋转以便将气体从每一级的入口泵送到出口。在这方面，应注意，驱动轴82, 84为至少一个高真空级并且为液环泵送级中的一者所共用。

在其它结构中，单个液环泵送级可以设置在高真空泵送级的下游。另一选择为，可以并联或串联设置多于一组的液环泵送级80。

在使用中，如由图10中的箭头所指示，气体通过入口172进入泵并且通过高真空级1至4。气体随后连续进入液环级，从而首先传递到液环级160中并且随后传递到液环级162中。气体通常在大气压力左右通过泵出口174从泵排出。

本结构特别适于泵送具有夹带颗粒的气体流。在现有技术的泵中，一个或多个低真空级特别容易发生由颗粒的聚集而引起的问题。在本发明中，下游液环泵送级80使用服务液体（例如水）作为密封流体，这意味着泵表面被冲洗干净，并且不需要紧密径向间隙。因此，大颗粒尺寸可以自由通过该级。这大大提高泵的排出级处理这类污染物的能力。

在一个实例中，一个或多个液环泵送级排出到大气压力，并且可以在液环级的入口处实现大约100毫巴的可持续操作压力。

液环泵送级的服务液体洗涤气体流中的冷凝物、颗粒或其它沉积物。然后再循环并处理/管理此服务液体以便维持其有效性，这可以消除对某些工艺的下游气体流减排设备的要求。

干湿机构之间的压力分界可能发生在大约100毫巴（零流动）下，这对于一些亚大气压减排设备来说很方便。图11中所示的结构显示真空泵，其在结构上类似于图10中所示真空泵，并且相似特征将由相似参考编号指代。

在图11中，中间出口和入口端口176, 178被包括在高真空泵级78（罗茨和/或瓜级）与液环泵送级80之间。出口端口176将下游高真空泵送级78连接到亚大气压减排装置184，并且中间入口端口178将亚大气压减排装置连接到液环泵送级80。以此方式，大约100毫巴的入口压力可以用于亚大气压减排，以减少或去除对从泵排出的气体的进一步减排的要求。例如，在装置184中可以实现全氟烷烃在燃烧或等离子体型减排设备中的破坏。然后，可以通过与液环泵级80中的服务液体接触而从气体流去除从减排设备184排出的氟化氢或其它卤化副产物。

另外，在图11中，驱动轴180, 182是悬臂式的并且被支撑成用于通过轴承86的旋转。单个液环泵送级80由驱动轴182驱动。

在半导体设备和太阳能设备的制造中使用的工艺通常由若干沉积和蚀刻步骤组成以在衬底材料上产生所需特征。用于沉积步骤的工具通常具有周期性清洁阶段，其中用于沉积（例如通过CVD）的处理室填充有“清洁气体”（例如F₂, NF₃, SF₆）以及被点燃以生成氟原子和离子的等离子体。正是这些氟原子和离子清洁室表面的沉积物。用于沉积的化学品（通常是硅烷或含硅化合物）通常与上述“清洁气体”不相容，因为其在混合时将经常自发点燃或爆炸。由于此不相容性，使用安全措施来防止这些化学品在工具排出流中的混合，并且用于去除这些化学品的减排技术需要能够破坏沉积和清洁气体两者。

在图12中所示的装置中，该装置被配置成使得废气体流可以在第一处理步骤（其可以是蚀刻步骤）期间选择性地被输送到减排装置的燃烧器、而不通过液环泵送机构，并且废气体流在第二处理步骤（其可以是清洁步骤）期间通过液环泵被输送到燃烧器。更详细地，处理室12由干式泵22泵送并且通过出口24排出气体。出口24连接到三通阀222，在该处，气体流在沉积步骤期间被转向到燃烧器40以便燃烧硅烷或含硅化合物；或者在清洁步骤期间转向到LRP 26以便洗涤含氟气体。

在沉积步骤期间，燃烧器40通过燃烧废气来处理流出气体流。经处理气体流然后离开燃烧器进入到一般工厂/制造设施管道224中。在沉积步骤之间连续启动和停止LRP26不高效。因此，在所述沉积步骤期间，LRP仍被供给连续的清洁水流226，其经由三通阀228传递到燃烧器40中。优选地，减排装置40的液体入口将服务液体从液环泵26输送到减排装置40的排出侧，在该处，从减排设备排出的气体流具有足够余热来蒸发服务液体，并且因此从由减排装置40排出的气体去除热。

在清洁步骤期间，来自室12的流出气体流由三通阀222指引到LRP 26，在该处，其由清洁水洗涤/处理。酸性废物流然后通过三通阀228被指引到密闭器皿230中。

如图所示，在清洁步骤减排过程期间从LRP 26排出的任何气体都被输送到设施管道224。另一选择为，从LRP 26排出的气体在处置之前可能需要燃烧。因此，LRP 26可以与燃烧器串联连接，以便在清洁气体已经被去除/处理之后从处理工具减少流出气体。

在图12中，使用单独的湿式洗涤器单元(LRP 26)和燃烧器40来分别减少清洁和沉积气体。当仅已使用单个减排单元来从处理室减少清洁和沉积气体两者时，液体废物量显著大于如上所述可借助单独的经优化减排系统实现的量。本发明的燃烧型设备将因此较不易受到腐蚀性物质的侵蚀。本发明的湿式洗涤器系统将不产生燃烧高温或不需要经受燃烧高温，并且因此容易由耐腐蚀聚合物和其它材料制作，并且因此允许产生高得多浓度的酸。

为增强液体废物量的减少，当无清洁气体流动时，来自燃烧器排出口的余热蒸发来自湿式洗涤器的废水流。以此方式，仅酸性但不清洁的水被泵送到酸排放口或密闭设施中，并且因此较少量的液体需要密闭或处理。

在考虑到流出的腐蚀性气体流的处理的情况下，液环泵26已得以优化。在这方面，图1至图9和图12的液环泵26还可以适于安装在垂直取向上，其中轴大致垂直延伸。应注意，传统上已经水平安装常规液环泵。垂直安装该泵允许泵入口28既平行于旋转轴线又垂直。因此，载有颗粒的气体流具有进入到泵送室90中的不间断路径，从而最小化堵塞的机会。通过使用专门设计的入口系统减少进一步堵塞的机会，该专门设计的入口系统被供给有在压力下直接从液环端口传输的服务液体以冲洗入口路径。例如，如针对图5中的堰结构所述。液环泵的垂直安装还显著减小其占用面积。

参照图2，该装置的进一步修改显示在图14中。LRP 26具有气体入口和出口端口28, 30以及液体入口和出口端口44, 96。LRP 26还包括排放端口300，其与泵送室56液体连通，以使服务液体可以从泵排放，从而在打开控制阀230时使液环48破坏（参见图2）。为使气体保持在系统内，排放端口300将液体排放到气体/液体分离器34中。

在液环泵26的计划关闭期间，液环排放端口300打开，并且在大约5至15秒之后（取决于服务液体排放和使液环破坏所需的时间），到泵马达（未显示）的功率停止。当服务液体从泵排放并且液环破坏时，液环泵的泵送速度稳定下降，从而降低入口28上游的前级管道中的真空。因此，当液环泵26的泵马达停止时，由于前级管道与现在较高压力泵送室56之间的压力差，来自泵的服务液体不沿着前级管道吸回。

排放端口300和将液体从泵26输送到分离器34的导管的传导性被选择成使得液体从泵足够快速地排放，以使前级管道中的真空可以相对快速地被破坏，并且该泵可以停止。如上文所指示，该传导性被优选地选择成允许到马达的功率在阀230打开之后被切断约5至15秒。

图14中所示的结构具有从泵快速排放服务液体的额外益处，从而减少泵由服务液体中存在的腐蚀性产物的任何潜在腐蚀。

Claims (35)

1.一种用于排空从处理室排出的包括腐蚀性流体的气体流的装置，其包括：

干式泵送结构，其用于排空来自所述处理室的包括腐蚀性流体的所述气体流；

液环泵，其被布置成用于排空来自所述干式泵的包括腐蚀性流体的所述气体流并且通过使所述腐蚀性流体溶解到所述液环泵的服务液体中来至少部分减少所述气体流中的腐蚀性流体含量；

分离器，其用于从于所述液环泵排出的所述服务液体和剩余气体流混合物分离出所述剩余气体流；以及

减排结构，其用于处理从所述分离器排出的所述经分离剩余气体流。

2.根据权利要求1所述的装置，其中，所述分离器包括用于收集与来自所述液环泵的所述剩余气体流一起排出的所述服务液体的集液槽，所述集液槽连接到排放端口，所述排放端口用于将包含腐蚀性产物的服务液体排放到废物处置单元。

3.根据权利要求1或2所述的装置，其中，所述分离器还包括湿式洗涤器，所述湿式洗涤器用于在所述剩余气体流从所述分离器排出之前洗涤与所述分离器中的所述服务液体分离的所述剩余气体流。

4.根据权利要求3所述的装置，其中，所述湿式洗涤器包括用于将服务液体输送到所述湿式洗涤器中的液体入口端口和用于将服务液体从所述湿式洗涤器输送到所述液环泵的液体入口的液体出口端口。

5.根据权利要求4所述的装置，其中，所述湿式洗涤器的所述服务液体入口端口连接到新鲜的服务液体源，所述湿式洗涤器的所述液体出口端口连接到所述液环泵的所述服务液体入口端口，并且所述液环泵的服务液体出口端口连接到用于处置包含腐蚀性产物的服务液体的废物处置单元。

6.根据权利要求4所述的装置，其包括位于所述液环泵的上游的堰区段，通过所述堰区段服务液体能与从所述干式泵的排出口输送到所述液环泵的气体流接触。

7.根据权利要求6所述的装置，其中，所述堰区段的液体入口连接到所述湿式洗涤器的液体出口，以使服务液体能从所述湿式洗涤器输送以便与所述堰区段中的气体接触。

8.根据权利要求6所述的装置，其中，在使用中，在所述液环泵中形成的所述液环在所述液环的周边周围具有压力差，并且所述液环泵包括液体出口，其在所述液环的足够高压力区域处连接到所述堰区段的入口，以使服务液体从所述液环泵输送到所述堰以便与所述堰区段中的气体接触。

9.根据前述权利要求中的任一项所述的装置，其包括串联或并联布置在所述干式泵与所述减排结构之间的至少两个液环泵。

10.根据前述权利要求中的任一项所述的装置，其包括服务液体调节器，所述服务液体调节器用于调节服务液体进入到所述液环泵中的流动以控制所述液环泵中的所述服务液体的温度。

11.根据权利要求10所述的装置，其中，所述调节器限制服务液体进入到所述液环泵中的流动，以便在使用中，所述服务液体的温度增加到根据从所述处理室排出的气体流的成分选择的至少一预定极限。

12. 根据权利要求11所述的装置，其中，所述调节器限制含水服务液体进入到所述液环泵中的流动，以便在使用中，所述服务液体的温度增加到至少60 ℃，以使从所述处理室排出的所述气体流中所含的氟在与所述服务液体接触时并不产生大量二氟化氧。

13.根据前述权利要求中的任一项所述的装置，其包括阻火器，所述阻火器定位在所述液环泵与所述分离器之间，以便阻止火焰从所述液环泵到所述分离器的通过。

14.根据权利要求13所述的装置，其中，所述阻火器被成形为用于包含服务液体，当在所述液环泵的下游输送时所述剩余气体流被限制通过所述服务液体。

15.根据权利要求14所述的装置，其中，所述阻火器包括扩散器，所述扩散器用于增加通过所述阻火器的气体的气泡的表面积体积比，从而减少火焰在所述液环泵的下游的通过。

16.根据权利要求14或15所述的装置，其中，所述阻火器包括液位传感器，所述液位传感器用于感测其中的液位并且被配置成在所述液位低于预定水平时生成信号。

17.根据权利要求14至16中的任一项所述的装置，其包括液体控制器，所述液体控制器被配置成用于通过将液体从到所述阻火器的新鲜液体源输送到所述阻火器中并且将经加热液体或包含腐蚀性产物的液体远离所述阻火器输送到废物处置单元来控制所述阻火器中的液体的酸度和/或温度。

18.根据权利要求14至17中的任一项所述的装置，其中，所述阻火器具有液体入口，所述液体入口被布置成从所述液环泵、所述分离器和/或位于所述液环泵的上游的水堰中的一者从液体出口接收服务液体。

19.根据权利要求18所述的装置，其包括平衡管，所述平衡管被连接成允许分离器罐的集液槽与所述阻火器之间的液体连通，以使液体从所述集液槽传递到所述阻火器以防止所述阻火器中的液位下降到预定水平以下。

20.根据前述权利要求中的任一项所述的装置，其中，所述干式泵送结构包括具有转子的至少一个干式泵送级，所述转子被支撑成用于通过驱动轴相对于定子进行旋转，所述液环泵包括具有被支撑成用于通过所述驱动轴在定子中的旋转的转子的液环泵送级，所述至少一个干式泵送级的出口连接到所述液环泵送级的入口。

21.根据权利要求20所述的装置，其中，所述至少一个干式泵送级包括被支撑成用于通过相应驱动轴在定子中的旋转的两个合作转子，所述液环泵包括第一液环泵送级和第二液环泵送级，所述第一液环泵送级包括被支撑成用于通过所述驱动轴中的第一者在第一定子中进行旋转的第一转子，所述第二液环泵送级包括被支撑成用于通过所述驱动轴中的第二者在第二定子中进行旋转的第二转子，并且其中所述至少一个干式泵送级包括连接到所述液环泵的入口的出口，以用于将气体从所述至少一个干式泵送级泵送到所述液环泵。

22.根据权利要求21所述的装置，其中，所述第一液环泵送级包括连接到所述至少一个干式泵送级的出口的入口和连接到所述第二液环泵送级的入口的出口，以用于连续泵送气体通过所述至少一个干式泵送级、所述第一液环泵送级和所述第二液环泵送级。

23.根据权利要求21所述的装置，其中，所述至少一个干式泵送级的所述出口连接到所述第一和所述第二液环泵送级的相应入口，以使气体能从所述至少一个干式泵送级并行泵送到所述第一和所述第二液环泵送级。

24.根据权利要求20至23中的任一项所述的装置，其包括泵壳，所述泵壳容纳所述至少一个干式泵送级和所述液环泵。

25.根据权利要求20至24中的任一项所述的装置，其中，所述至少一个干式泵送级的出口连接到亚大气压减排装置的入口，并且所述亚大气压减排装置的出口连接到所述液环泵的入口，以使气体能首先泵送通过所述至少一个干式泵送级，然后在所述亚大气压减排装置中进行处理，并且然后由所述液环泵泵送。

26.根据前述权利要求中的任一项所述的装置，其被配置成使得当废气体流在第一步骤期间从所述处理室排出时，废气体流能选择性地从所述干式泵送结构输送到减排装置的燃烧器、而不通过所述液环泵，并且当废气体流在第二处理步骤期间从所述处理室排出时，所述废气体流通过所述液环泵输送到所述燃烧器。

27.根据权利要求26所述的装置，其中，所述第一步骤是沉积处理步骤，并且所述第二步骤是处理室清洁处理步骤。

28.根据权利要求27所述的装置，其中，在所述沉积步骤期间来自所述处理室的所述废气体流包括硅或硅烷。

29.根据权利要求27至28中的任一项所述的装置，其中，在所述处理室清洁步骤期间来自所述处理室的所述废气体流包括氟原子或离子。

30.根据权利要求26至29中的任一项所述的装置，其包括第一阀，所述第一阀连接到所述干式泵送结构的出口和所述减排结构和所述液环泵的相应入口，以用于选择性地将气体从所述干式泵送结构输送到所述减排结构或所述液环泵。

31.根据权利要求26至30中的任一项所述的装置，其包括第二阀，所述第二阀连接到所述液环泵的液体出口、所述减排结构和酸性废物处置单元的液体入口，以用于选择性地将服务液体从所述液环泵输送到所述减排结构或所述酸性废物处置单元。

32.根据权利要求31所述的装置，其中，所述减排装置的所述液体入口被定位成将服务液体从所述液环泵输送到所述减排结构的排出侧处具有足够余热来蒸发所述服务液体的位置。

33.根据前述权利要求中的任一项所述的装置，其中，所述液环泵包括：驱动轴，其被连接成用于驱动所述转子以便在定子中泵送气体，所述驱动轴在大致垂直取向上；以及气体入口，其被配置成接收在大致向下方向上输送的气体，以使所述废气体流中的任何颗粒在重力的方向上输送到所述泵中。

34.根据前述权利要求中的任一项所述的装置，其中，所述液环泵包括：与所述液环泵的泵送室连通的排放端口；阀，所述阀可操作以允许服务液体从所述泵送室的流动，以用于使在使用期间在所述液环泵的所述泵送室中产生的所述液环破坏，并且其中使所述液环破坏减小所述泵的泵送速度，从而增加位于所述泵的上游的前级管道中的压力。

35.根据权利要求34所述的装置，其中，所述阀定位在将所述液环泵的所述泵送室连接到所述分离器罐的导管中，以使当所述阀打开时服务液体从所述液环泵排放到所述分离器中，使得与所述服务液体一起从所述泵输送的任何腐蚀性气体能与所述服务液体分离以供处理。