CN110461437A - 用于改善废气消减的系统和方法 - Google Patents
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Abstract
本公开总体上涉及用于在半导体晶片的制造期间形成的废气的燃烧消减的系统和方法。特别地,本文描述的系统能够以比现有的消减系统更高的效率和更低的能量使用燃烧污染空气的全氟化碳,包括具有高温室气体指数的全氟化碳,例如六氟乙烷(C2F6)和四氟甲烷(CF4),以及形成颗粒物的二氧化硅前体,例如硅烷(SiH4)和四乙氧基硅烷(Si(OC2H5)4,缩写为TEOS)。更具体地,并且在一个优选实施方案中,本公开针对于一种废气消减系统,其利用不可燃和可燃气体(或气体混合物)的组合进行热燃烧,所述气体被引导通过反应室的多个可渗透内表面,从而有效地燃烧废气并防止固体颗粒物质在腔室表面上的不希望的积聚。
Description
技术领域
本公开的各方面总体上涉及用于在半导体晶片的制造期间形成的废气的燃烧消减的系统和方法。特别地,本文描述的系统的实施方案能够以比现有的消减系统更高的效率和更低的能量燃烧污染空气的全氟化碳,包括那些具有高温室气体指数的全氟化碳,例如六氟乙烷(C2F6)和四氟甲烷(CF4),以及形成颗粒物的气体,例如硅烷(SiH4)和四乙氧基硅烷(Si(OC2H5)4,缩写为TEOS)。更具体地,并且在一个优选实施方案中,本公开针对于一种废气消减系统,其利用不可燃和可燃气体的组合(或气体混合物)进行热燃烧,所述气体被引导通过反应室的多个可渗透的内表面。
背景技术
氟碳气体如六氟乙烷和四氟甲烷是全球变暖的化合物,当释放到大气中时,其具有极长的寿命。这些气体以及其它氟化气体如三氟化氮(NF3)和六氟化硫(SF6)在制造半导体时在硅晶片的蚀刻、改性和构造过程中使用,并且在机器的清洁期间用于制造过程中。当暴露于空气或燃烧时形成二氧化硅(SiO2;也称为氧化硅)和其它固体的二氧化硅前体如硅烷和TEOS也用于制造硅晶片的工艺中。除了颗粒物质之外,这些氟化气体和氢化物通常用氮气从生产机器中清除,并且可以一起包括废物流。由于这些气体由废气消减系统处理以减轻对环境的影响,含硅气相分子反应而形成固体沉积物,其例如可能阻止废物流的流动,从而可能限制消减系统的性能。
设计成消减半导体制造工艺废气的系统已投入商用,并采用多种方式接收废气,氧化全氟化碳和二氧化硅前体,并最终处理排放气体以防止有害气体释放到环境中。这些现有系统通常利用来自在反应室中提供的燃料气体(例如甲烷)的热能将废物流加热到足以引起碳氟化合物反应生成CO2和HF的水平,随后经由湿式洗涤器从废物流中除去HF并用碱处理中和。已知含有硅的气体——包括硅烷和四氟化硅(SiF4)等——产生形成固体的化合物,其产生可能积聚在反应室中并阻止废气进入腔室的颗粒物质。这种颗粒物质的积聚可能破坏废气和燃料气体的适当混合和反应,从而导致消减系统无法处理全氟化碳气体,从而使废气未经处理地通过系统。因此,固体颗粒物质的管理对于正确的废气消减至关重要。
管理固体颗粒物质积聚的一种方法是提供消减系统的频繁停机以进入内部并手动消除固体形成物的积聚。然而,这种方法是一高成本的解决方案,其既中断半导体产品的制造,又需要繁琐的安全协议以防止人员暴露于危险的废气。
在美国专利No.5,832,843中描述了另一种方法,该方法设想使用机械刮刀来从消减系统的内部去除固体。这种方法需要将机械部件暴露于高温腐蚀性气体中,从而既降低了机械强度,又减小了材料厚度,从而导致设备的早期故障。
在美国专利No.7,569,193中描述了另一种方法,该方法设想使用围绕反应室的多孔表面。该方法提供了反应室的使用,其中非反应性冷气体流过多孔表面以机械地排斥固体并防止反应室壁上的积聚。虽然这种方法可用于防止固体沉积,但是有效防止固体积聚所需的相对大量的冷气体会对废气的反应速率产生负面影响,因此需要使用额外的燃料气体来完成所需的反应。
在美国专利No.5,603,905中描述了另一种方法,该专利描述了一种具有围绕反应室的多孔或有小孔的表面的系统。该专利中描述的反应室使用预混合的燃料和空气,据说这些燃料和空气穿过表面并点燃以在反应室的内表面上建立无焰燃烧。反应热产生反应产物,其排斥固体颗粒物质并防止其沉积在表面上。与前一段中描述的方法一样,该方法可以有效地减少甚至防止固体积聚。然而,可能出现的问题是,由于例如提供具有合适的预混合物的燃料到内表面和/或监测燃烧参数所需的系统和控制的复杂性,维持足以用于内表面的足够表面区域上的无焰燃烧的条件可能是昂贵和/或困难的。某些消减系统试图通过利用固体(即无孔)隔热壁作为反应室的顶面来克服这些困难,但是这种设计仍然易于沉积由于室中发生的燃烧反应而产生的固体颗粒物质。
因此,提供这样一种改进的废气消减系统将是有利的,该废气消减系统降低了燃料需求,维持用于废气反应的充分热环境,并且减少了固体颗粒物质在反应室内表面上的积聚。
发明内容
在本公开的各个方面中,提供了用于在热反应器中提供气态半导体废物的有效和受控燃烧同时减少系统内的沉积产物的积聚的系统和方法。
因此,简言之,本公开的一个方面是一种用于废气的燃烧消减的系统,该系统包括废气入口、构造成从废气入口接收废气的入口歧管、热反应室和控制器,该控制器配置成维持气体的流量并控制入口歧管和/或热反应室的内表面处的燃烧。入口歧管包括具有第一外壁和第一可渗透内壁的第一气室、构造成将第一气体经第一气室供应到第一可渗透内壁的第一气室入口、以及与废气入口流体连通的至少一个孔洞,该至少一个孔洞延伸穿过第一外壁和第一可渗透内壁。热反应室包括:中央室;至少部分地围绕中央室的第二气室,其具有构造成接收第二气体的供应的第二气室入口;在中央室与第二气室之间的第二可渗透内壁;和至少部分地限定第二气室的第二外壁。在一个实施方案中,第一可渗透内壁的表面的至少一部分包括燃烧器表面,该燃烧器表面构造成用于渗透包含可燃气体的混合物,并且第二可渗透内壁的表面的至少一部分构造成用于渗透包含不可燃气体的混合物。在一替代实施方案中,第二可渗透内壁的表面的至少一部分包括燃烧器表面,该燃烧器表面构造成用于渗透包含可燃气体的混合物,并且第一可渗透内壁的表面的至少一部分构造成用于渗透包含不可燃气体的混合物。
本公开的其它方面和特征将部分地显而易见,并且部分地在下文中详细描述。
附图说明
根据以下详细描述、附后权利要求和附图,本公开的这些和其它特征、方面和优点将变得更加明显,其中附图示出了根据本公开的示例性实施方案的特征,并且其中:
图1是根据本公开的一个方面的废气消减系统的示例性实施方案的示意性截面图。
图2是根据本公开的多个方面使用的燃烧器模块的一个实施方案的示意性截面图,该燃烧器模块具有构造成用于渗透包含可燃气体的混合物的燃烧器表面。
图3是根据本公开的多个方面使用的非燃烧器可渗透壁模块的一个实施方案的示意性截面图,该非燃烧器可渗透壁模块具有构造成用于渗透包含不可燃气体的混合物的表面。
图4是根据本公开的多个方面的废气消减系统的自下而上看的热反应室的一个实施方案的示意性截面图,反应室的内表面构造成用于渗透包含可燃气体的混合物。
图5是示出如实施例1中进一步描述的本公开的废气消减系统的反应室的内表面上的固体颗粒物质的最低限度的积聚的图片的示意图。
图6是示出如实施例2中进一步描述的现有技术废气消减系统的反应室的内表面上的固体颗粒物质的显著积聚的图片的示意图。
具体实施方式
本公开的多个方面涉及用于在热反应器中提供能量有效、受控的废气消减同时减少系统内分解产物的积聚的系统和方法。
图1示出了根据本公开的第一实施方案的废气消减系统1(也称为炉)的截面结构图。废气消减系统1包括一个或多个废气入口10,其用于将在制造过程(例如半导体晶片的制造)中产生的废气输送到热反应室30以进行破坏。半导体制造工艺的废气通常包括卤化化合物、颗粒形成物质或卤化化合物和颗粒形成物质的组合。在一些实施方案中,一个或多个废气入口10可包括一个或多个喷嘴或管,所述喷嘴或管插入到入口歧管20中的一个或多个开口中,或构造成穿过入口歧管20的一个或多个孔洞,其中入口歧管20可如图1所示位于热反应室30的末端/端部部分,或者可以位于另一区域中。在一个实施方案中,废气消减系统1包括一个废气入口10,其构造成通过入口歧管20将一种废气或废气的组合输送到反应室30。在另一实施方案中,废气消减系统1包括多于一个废气入口10,废气入口构造成将一种或多于一种废气经入口歧管20输送到反应室30。举例来说,在包括多于一个废气入口的废气消减系统中,每个废气气体入口可以输送相同的废气或独立地起作用以将不同的废气经入口歧管20输送到反应室30(例如,在包括多个废气入口的系统中,多个废气入口中的每一个可以将相同的气体或不同的气体输送到反应室中)。
在任何上述实施方案中,入口歧管20可以以废气入口10经由孔洞25与热反应室30流体连通(如图1所示)的配置在孔洞25处联接到废气入口10。在某些实施方案中,废气入口10可进一步配置成经由补充气体入口14与氧化剂、燃料(例如甲烷、乙烷、丙烷、丁烷或天然气)和/或惰性气体组合地供应废气,其中废气可以在穿过孔洞25以通入热反应室30之前或同时与这种氧化剂、燃料和/或惰性气体混合,从而改善例如全氟化碳废气的破坏。
通常,入口歧管20包括如图1所示的盘形部件,但是入口歧管20可包括与废气从废气入口10传送到如下面更充分地描述的热反应室30相容的任何形状。更具体地,再次参考图1,入口歧管20包括第一外壁21和第一可渗透内壁23,从而形成第一气室22的边界。第一可渗透内壁23包括尺寸确定为允许气体通过的细孔,并且可以基本跨将入口歧管20与热反应室30分隔开的内壁的整个表面延伸。第一气室22还包括气室入口24,其构造成将第一气体(例如空气、氮气、惰性气体、氧化剂、燃料等或其组合)经第一气室22供给到第一可渗透内壁23。在某些实施方案中,第一气体可包括氧化剂、不可燃气体或可燃气体;更具体地,第一气体可包括氮气、氧气、空气、氢气、气态烃或其混合物。
如本文所用的气室是指用于收集或限制气体或气体的组合以便以期望的方式分配所述气体的封闭或部分封闭的室。因此,根据本公开的某些方面使用的气室用于以基本均匀的方式将气体(即吹扫/净化气体)分配到可渗透的内壁并提供防止这种气体流向可渗透内壁以外的位置的密封容积。用于这种目的的气体优选既廉价又化学稳定/不反应,并且可选自例如空气、氮气、惰性气体(氮气除外)或其组合。然而,空气或空气与另一种气体的组合通常是优选的,因为与单独使用氮气相比,氧气的加入允许改善反应室中废气(包括全氟化碳)的破坏。在某些实施方案中,吹扫气体(例如空气、氮气、惰性气体或其组合)可以在常温下分配到相关的气室。在另一些实施方案中,可以在分配到相关的气室之前将吹扫气体(例如空气、氮气、惰性气体或其组合)冷却至常温以下。在另一些实施方案中,可以在分配到相关的气室之前将吹扫气体(例如空气、氮气、惰性气体或其组合)加热到常温以上。在另一些实施方案中,吹扫气体(例如空气、氮气、惰性气体或其组合)可以在常温至反应室中燃烧所需的温度范围内分配到相关的气室。在另一些实施方案中,吹扫气体(例如空气、氮气、惰性气体或其组合)可以在低于反应室中的燃烧所需温度的温度下分配到相关的气室。虽然吹扫气体可以在多种温度下使用,但通常优选吹扫气体在相对冷的温度(例如环境温度)下分配,这有利地允许使用可以增加耐用性并降低成本的更多种类的建筑材料。
再次参照图1,与气室入口24分开的至少一个孔洞25联接到废气入口10并延伸穿过第一外壁21,轴向穿过入口歧管20(即跨越其宽度)并延伸到中央室31,从而允许废气基本上无阻碍地从废气入口10流过孔洞25并进入热反应室30。在一些实施方案中,废气入口10(经孔洞25)完全跨越入口歧管20的宽度延伸到中央室31,即终止于第一内部可渗透表面23处或紧邻第一内部可渗透表面23。在另一些实施方案中,废气入口10(经孔洞25)向中央室31延伸入口歧管20的宽度的至少约90%。在另一些实施方案中,废气入口10向中央室31延伸入口歧管20的宽度的至少约85%、80%、75%、70%、65%、60%、55%、50%、40%、30%或25%。在另一些实施方案中,废气入口10和至少一个孔洞25包括单独的同心管,所述同心管具有在内部可渗透表面23处或紧邻内部可渗透表面23的终止点。在一优选实施方案中,内部可渗透表面23不覆盖、涂覆或以其它方式阻碍废气从废气入口10经孔洞25流到中央室31。
如图1所示,气室入口24位于第一气室22的外周,而孔洞25在例如气室的中心区域轴向延伸穿过气室。入口歧管20可包括一个、两个、三个、四个、五个、六个或更多个孔洞,所述孔洞构造成允许废气从废气入口10经入口歧管20通入热反应室30。所述一个或多个孔洞可以相对于彼此以及相对于入口歧管的任何其它部件以任何几何构型和/或位置布置,只要该几何构型和/或位置允许废气从废气入口基本无阻碍地流到热反应室。
根据本公开的一个或多个孔洞可以包括与从废气入口到反应室的废气输送一致的多种形状和尺寸。在某些实施方案中,至少一个孔洞的直径在约1/4英寸至约4英寸的范围内。在另一些实施方案中,至少一个孔洞的直径在约1/2英寸至约2英寸的范围内。在另一些实施方案中,至少一个孔洞的直径在约3/4英寸至约1.25英寸的范围内。在又一实施方案中,至少一个孔洞的直径约为1英寸。在包括多于一个孔洞的本公开的实施方案中,这些实施方案的孔洞可具有彼此相同或不同的直径。
另外,为了进一步防止固体颗粒物质沉积在废气入口经其将废气送入热反应室中的孔洞内和附近,一个或多个孔洞可进一步包括一个或多个微孔。这种微孔可以与第一或第二气室流体连通,从而允许废气以外的少量气体(例如空气、氮气或惰性气体)从气室流过微孔,沿着孔洞的侧壁在孔洞壁与废气入口壁之间流动,并流入热反应室。在某些实施方案中,微孔的直径尺寸范围可为约0.01英寸至约0.25英寸。在另一些实施方案中,微孔的直径尺寸范围可以是约0.031英寸至约0.063英寸(或约1/32英寸至约1/16英寸)。在具有多于一个微孔的实施方案中,这些微孔可以具有相同尺寸或不同尺寸。
再次参照图1,热反应室30构造成通过提供穿过入口歧管20的通路的至少一个孔洞25接收来自废气入口10的废气。热反应室30还构造成通过第一可渗透内壁23接收来自第一气室22的第一气体(例如空气、氮气或惰性气体)。热反应室30包括中央室31,在中央室中发生燃烧并且燃烧产物与废气相互作用,从而导致废气几乎完全转化成在排出到环境中之前可以容易地处理和去除的产物。中央室31可以邻近第二气室32,至少部分地被第二气室32围绕,或者基本上完全被第二气室32围绕。中央室31和第二气室32由第二可渗透内壁33隔开。第二气室32还包括气室入口34,其构造成接收通过第二气室32供应到第二可渗透内壁33的第二气体(例如空气、氮气、惰性气体、氧化剂、燃料等)。第二气室32由第二外壁35限定或至少部分地由第二外壁35限定。在某些实施方案中,第二气体可包括氧化剂、不可燃气体或可燃气体;更具体地,第二气体可包括氮气、氧气、空气、氢气、气态烃或其混合物。
控制器配置成维持经气室入口24、34分别进入气室22、32的第一气体的、第二气体的或第一气体和第二气体两者的流速。控制器还配置成控制例如燃料气体或可燃气体混合物在第一可渗透内壁23和/或第二可渗透内壁33的至少一部分的表面处的燃烧。
在图1中示出的实施方案中,第一可渗透内壁23的表面的至少一部分构造成用于渗透包含不可燃气体的混合物,并且第二可渗透内壁33的至少一部分包括构造成用于渗透包含可燃气体的混合物的燃烧器表面40。
根据本公开的燃烧器表面可以定义为可渗透表面的一个区域,该区域稳定气体或液体燃料或其组合的燃烧反应。图2示出了具有燃烧器表面的示例性燃烧器模块,该燃烧器表面构造成用于渗透包含可燃气体的混合物。更具体地,图2示出了横向于其长度的盘式多孔纤维层燃烧器4的截面。金属盘41具有侧壁43,其中筛件45焊接到侧壁43的端部46。陶瓷和/或金属纤维的多孔层40可以沉积并附着在筛件45上。多孔层40提供出口表面,包含例如燃料气体(例如甲烷、乙烷、丙烷、丁烷或天然气)与空气的混合物的可燃气体的混合物将在该出口表面处没有可见火焰地燃烧并放出热量。可燃气体可通过穿过燃烧器气室42的进料管线44供给到燃烧器4,其中进料管线44可连接到金属盘41。在某些实施方案中,根据本公开使用的燃烧器模块可构造成用于渗透基本上由可燃气体或可燃气体的混合物组成的混合物。根据本发明可以使用的其它示例性燃烧器模块描述于美国专利No.8,215,951、5,439,372和5,326,631中,将各专利并入本文。
图3示出了示例性的非燃烧器可渗透壁模块,其构造成用于渗透包含不可燃气体的混合物。所述非燃烧器可渗透壁模块5具有外壁51和侧壁53,筛55焊接到侧壁53的端部56上。高温金属纤维多孔层50可沉积并附着在筛55上。非燃烧器可渗透壁表面50提供不可燃气体的出口表面,所述不可燃气体包括例如惰性气体、氮气、空气或其组合。不可燃气体通过气室入口54供应到模块。用于将废气输送到反应区(即热反应室)的一个或多个管(即进料管线)57可以穿透外壁51,并且如图3所示部分或完全穿过模块延伸到非燃烧器可渗透壁表面50或延伸穿过非燃烧器可渗透壁表面50。在某些实施方案中,根据本公开使用的非燃烧器可渗透壁模块可构造成用于渗透基本上由不可燃气体或不可燃气体的混合物组成的混合物。
在本公开的废物消减系统的一个实施方案中,再次参照图1,第二可渗透内壁33的表面的至少一部分包括燃烧器表面,该燃烧器表面构造成用于渗透包含可燃气体的混合物,并且第二可渗透内壁33的表面的至少一部分构造成渗透用于包含不可燃气体的混合物。更具体地,在某些实施方案中,第二可渗透内壁33的表面的100%包括燃烧器表面,该燃烧器表面构造成用于渗透包含可燃气体的混合物。在另一实施方案中,第二可渗透内壁33的表面的至少90%包括燃烧器表面,该燃烧器表面构造成用于渗透包含可燃气体的混合物。在又一实施方案中,第二可渗透内壁33的表面的至少80%包括燃烧器表面,该燃烧器表面构造成用于渗透包含可燃气体的混合物。在又一实施方案中,第二可渗透内壁33的表面的至少75%包括燃烧器表面,该燃烧器表面构造成用于渗透包含可燃气体的混合物。在又一实施方案中,第二可渗透内壁33的表面的至少70%包括燃烧器表面,该燃烧器表面构造成用于渗透包含可燃气体的混合物。在又一实施方案中,第二可渗透内壁33的表面的至少60%包括燃烧器表面,该燃烧器表面构造成用于渗透包含可燃气体的混合物。在又一实施方案中,第二可渗透内壁33的表面的至少50%包括燃烧器表面,该燃烧器表面构造成用于渗透包含可燃气体的混合物。在又一实施方案中,第二可渗透内壁33的表面的至少40%包括燃烧器表面,该燃烧器表面构造成用于渗透包含可燃气体的混合物。在又一实施方案中,第二可渗透内壁33的表面的至少30%包括燃烧器表面,该燃烧器表面构造成用于渗透包含可燃气体的混合物。在又一实施方案中,第二可渗透内壁33的表面的至少25%包括燃烧器表面,该燃烧器表面构造成用于渗透包含可燃气体的混合物。在又一实施方案中,第二可渗透内壁33的表面的至少20%包括燃烧器表面,该燃烧器表面构造成用于渗透包含可燃气体的混合物。在又一实施方案中,第二可渗透的内壁33的表面的至少10%包括燃烧器表面,该燃烧器表面构造成用于渗透包含可燃气体的混合物。在又一实施方案中,第二可渗透内壁33的表面的至少5%包括燃烧器表面,该燃烧器表面构造成用于渗透包含可燃气体的混合物。相反,在任何上述实施方案中,第一可渗透内壁23的至少5%、10%、20%、25%、30%、40%、50%、60%、70%、75%、80%、90%或99%以及高达100%构造成用于渗透包含不可燃气体的混合物(即非燃烧器表面)。在一示例性实施方案中,第二可渗透内壁33的表面的100%包括燃烧器表面,该燃烧器表面构造成用于渗透包含可燃气体的混合物,并且第一可渗透内壁23的表面的100%构造成用于渗透包含不可燃气体的混合物。
在包括图1的所有元件并且仅在这方面不同的替代实施方案中,第一可渗透内壁23的表面的100%包括燃烧器表面40,该燃烧器表面40构造成用于渗透包含可燃气体的混合物。在另一实施方案中,第一可渗透内壁23的表面的至少90%包括燃烧器表面40,该燃烧器表面40构造成用于渗透包含可燃气体的混合物。在又一实施方案中,第一可渗透内壁23的表面的至少80%包括燃烧器表面40,该燃烧器表面40构造成用于渗透包含可燃气体的混合物。在又一实施方案中,第一可渗透内壁23的表面的至少75%包括燃烧器表面40,该燃烧器表面40构造成用于渗透包含可燃气体的混合物。在又一实施方案中,第一可渗透内壁23的表面的至少70%包括燃烧器表面40,该燃烧器表面40构造成用于渗透包含可燃气体的混合物。在又一实施方案中,第一可渗透内壁23的表面的至少60%包括燃烧器表面40,该燃烧器表面40构造成用于渗透包含可燃气体的混合物。在又一实施方案中,第一可渗透内壁23的表面的至少50%包括燃烧器表面40,该燃烧器表面40构造成用于渗透包含可燃气体的混合物。在又一实施方案中,第一可渗透内壁23的表面的至少40%包括燃烧器表面40,该燃烧器表面40构造成用于渗透包含可燃气体的混合物。在又一实施方案中,第一可渗透内壁23的表面的至少30%包括燃烧器表面40,该燃烧器表面40构造成用于渗透包含可燃气体的混合物。在又一实施方案中,第一可渗透内壁23的表面的至少25%包括燃烧器表面40,该燃烧器表面40构造成用于渗透包含可燃气体的混合物。在又一实施方案中,第一可渗透内壁23的表面的至少20%包括燃烧器表面40,该燃烧器表面40构造成用于渗透包含可燃气体的混合物。在又一实施方案中,第一可渗透内壁23的表面的至少10%包括燃烧器表面40,该燃烧器表面40构造成用于渗透包含可燃气体的混合物。在又一实施方案中,第一可渗透内壁23的表面的至少5%包括燃烧器表面40,该燃烧器表面40构造成用于渗透包含可燃气体的混合物。相反,在任何上述实施方案中,第二可渗透内壁33的至少5%、10%、20%、25%、30%、40%、50%、60%、70%、75%、80%、90%或99%以及高达100%构造成用于渗透包含不可燃气体的混合物(即非燃烧器可渗透壁表面,图1的附图标记50)在一示例性实施方案中,第一可渗透内壁23的表面的100%包括燃烧器表面40,该燃烧器表面构造成用于渗透包含可燃气体的混合物,并且第二可渗透内壁33的表面的100%构造成用于渗透包含不可燃气体的混合物。
图4示出了根据本公开的方面的自下而上看的废气消减系统的热反应室内部的一个实施方案。参照图4,热反应室的第二可渗透内壁33(包括出口表面40)构造成用于渗透包含可燃气体的混合物,并且顶面15构造成用于渗透包含不可燃气体的混合物。图4所示的热反应室具有四个燃烧器模块4(例如图2所示的燃烧器模块),其布置成形成中央反应室31。燃烧器模块4可以彼此成直角交汇,其中耐火柱47粘接到连续燃烧器模块4的侧壁43上,使得气体不会沿着连续的燃烧器模块4的垂直接合线48泄漏。非燃烧器可渗透壁模块(例如,如图3所示的非燃烧器可渗透壁模块5)可以附接到燃烧器模块4的边缘上,从而整体或部分地形成顶面15并用作中央室31的第五面(即顶部或天花板/顶板)。通过这种布置,四个燃烧器模块4充当向内燃烧的炉,其具有由燃烧器模块4和非燃烧器可渗透壁模块5的出口表面包围的中央室31。废气可以经废气入口在垂直于页面的路径中通过孔洞25行进到中央室31中。在进入中央室31后,废气可以通过垂直于页面行进通过可渗透壁模块表面15的气流从非燃烧器可渗透壁模块表面15排出。来自第二可渗透内壁33的燃烧产物垂直于废气路径行进,从而有助于废气的破坏,证明了根据本发明适用的炉可包括一个或多个燃烧器模块和一个或多个非燃烧器可渗透壁模块。
在包括图1的所有元件并且仅在这方面不同的替代实施方案中,第一可渗透内壁23的表面的至少一部分是环形燃烧器,其具有构造成用于渗透包含可燃气体的混合物的表面。在另一实施方案中,第二可渗透内壁33的表面的至少一部分是环形燃烧器,其具有构造成用于渗透包含可燃气体的混合物的表面。在又一实施方案中,第一可渗透内壁23的一部分和第二可渗透内壁33的一部分包括环形燃烧器,每个环形燃烧器具有构造成用于渗透包含可燃气体的混合物的表面。在又一实施方案中,第一可渗透内壁23包括同心环形燃烧器,环形燃烧器之间具有间隙,所述间隙由可渗透内壁表面构成,所述可渗透内壁表面构造成用于渗透包含不可燃气体的混合物。在又一实施方案中,第二可渗透内壁33包括竖直交替的燃烧器表面和构造成用于渗透不可燃气体的表面的环。在包括环形燃烧器的某些示例性实施方案中,环宽度可以是入口歧管和/或热反应室的半径的约15%至约50%。
在包括图1的实施方案的某些实施方案中,第一可渗透内壁23包括热反应室30的上表面(例如基本水平的顶板)的至少一部分或基本上全部,并且第二可渗透内壁33包括热反应室30的侧壁(例如基本竖直的立柱)的至少一部分或基本上全部。在另一实施方案中,第一可渗透内壁23包括热反应室的侧壁(例如基本竖直的立柱)的至少一部分或全部,并且第二可渗透内壁33包括热反应室30的上表面(例如基本水平的顶板)的至少一部分。在一个实施方案中,可渗透内壁可以从靠近顶板的侧壁顶部延伸到靠近热反应室的基部/底部的侧壁底部。在又一实施方案中,可渗透内壁可以延伸侧壁长度的至少10%但小于100%,例如侧壁长度的至少20%但小于80%,甚至侧壁长度的至少30%但小于50%。可渗透内壁也可以至少部分地围绕反应室的中心轴线周向延伸,并且甚至可以围绕反应室的中心轴线延伸完整的360度。例如,可渗透内壁可以围绕反应室的中心轴线延伸至少90度且高达360度。在又一实施方案中,可以围绕中心轴线设置多个可渗透的内部部分,其中各个可渗透的内部部分的宽度在10度或更小到90度或更大的范围内。
在本文描述的每个实施方案中,将入口歧管和热反应室构造成使得第一和第二可渗透内壁具有指定的表面积比可能是有利的。参照图1,在一示例性实施方案中,第一可渗透内壁23和第二可渗透内壁33的表面积比在约1:1至约1:10的范围内。在另一实施方案中,第一可渗透内壁23和第二可渗透内壁33的表面积比在约1:2至约1:5的范围内。在某些优选的实施方案中,第一可渗透内壁23和第二可渗透内壁33的表面积比为约1:2、1:3、1:4或1:5。
入口歧管和包括废气消减系统1的热反应室可以形成任何期望的三维形状。在某些实施方案中,入口歧管和热反应室可以单独或组合形成立方体、长方柱或圆柱体。在一优选实施方案中,参照图1,入口歧管20和热反应室30基本是圆柱形的。第一和第二可渗透内壁可以类似地形成任何期望形状,其与它们所属的入口歧管和/或热反应室相同或不同。更具体地,第一可渗透内壁和第二可渗透内壁中的一者或两者可以是基本平坦的(例如,基本上二维矩形或圆盘)、立方形、圆柱形或允许保持其功能(包括透气性)的任何其它形状。在一优选实施方案中,参照图1,第一可渗透内壁23基本上是平的和圆盘形的,而第二可渗透的内壁33是圆柱形的。
在一个实施方案中,入口歧管基本上是圆柱形的,长度与直径比在约1:1与约1:6之间。在另一实施方案中,入口歧管基本上是圆柱形的,长度与直径比在约1:2与约1:5之间。在又一实施方案中,入口歧管基本上是圆柱形的,长度与直径比在约1:2与约1:6之间。在又一实施方案中,入口歧管基本上是圆柱形的,长度与直径比在约1:2与约1:4之间。在又一实施方案中,入口歧管基本上是圆柱形的,长度与直径比为约1:1、1:2、1:3、1:4、1:5或1:6。
在一个实施方案中,热反应室基本上是圆柱形的,长度与直径比在约1:4与约10:1之间。在另一实施方案中,热反应室基本上是圆柱形的,长度与直径比在约1:2与约8:1之间。
根据本公开的可渗透内壁可以由多种材料制成,包括具有适合用作热反应室环境中的可渗透壁的特性的任何材料。在一些实施方案中,一个或两个可渗透内壁由陶瓷泡沫、金属泡沫、陶瓷纤维或陶瓷纤维的可渗透基质、金属纤维或金属纤维的可渗透基质、或其组合制成。在包含金属纤维的实施方案中,金属纤维可以是烧结的或非烧结的。在某些实施方案中,可渗透内壁是耐用的,使得它们可以经受在固体沉积在其表面上的情况下进行的清洁,能够经受高温(例如,大于1800°F),耐腐蚀,并且由不易开裂的材料构成。在一优选实施方案中,一个或两个可渗透内壁包含高温金属合金,所述高温金属合金包含铁、铬、镍、铝或其组合或合金。一个或两个可渗透内壁的流动阻力可足以维持与相关的可渗透内壁流体连通的气室内的相对较冷的温度(例如常温),并且这种流动阻力优选足以分配吹扫气体(例如空气、氮气、惰性气体或其组合)到可渗透内壁的表面。可选地,一个或两个可渗透内壁可以形成在基板上,其中在一示例性实施方案中,基板是多孔钢板。在某些实施方案中,一个或两个可渗透壁可以构造成使在约0.05英尺/秒至约10英尺/秒的范围内或更具体地在约0.1英尺/秒至约0.4英尺/秒的范围内的吹扫气体的流速(速度)。在另一些实施方案中,一个或两个可渗透壁可具有约50%至约99.9%的孔隙率/空隙体积分数。在另一些实施方案中,一个或两个可渗透壁可具有至少约50%、55%、60%、65%、70%、75%、80%、85%、90%或95%的孔隙率/空隙体积分数。本公开的实施方案的一个或多个可渗透壁的相对高的孔隙率/空隙体积分数有利地使反应室内可用于沉积不需要的固体副产物的表面积最小化,从而改善本文所述系统的性能。
可渗透内壁23、33的厚度和组成显著地帮助或约束气体从气室22、32流过可渗透内壁23、33。可渗透内壁23、33的平均厚度可以在约0.125英寸至约2英寸的范围内。在某些实施方案中,可渗透内壁23、33的平均厚度可以在约0.25英寸至约2英寸的范围内。在某些实施方案中,可渗透内壁23、33的平均厚度可以在约0.25英寸至约0.75英寸的范围内。在某些实施方案中,可渗透内壁23、33的平均厚度可以在约0.25英寸至约1英寸的范围内。在一个实施方案中,可渗透内壁23、33可具有0.125英寸的平均厚度。在另一实施方案中,可渗透内壁23、33可具有0.25英寸的平均厚度。在又一实施方案中,可渗透内壁23、33可具有0.4英寸的平均厚度。在又一实施方案中,可渗透内壁23、33可具有0.5英寸的平均厚度。在又一实施方案中,可渗透内壁23、33可具有0.6英寸的平均厚度。在又一实施方案中,可渗透内壁23、33可具有0.75英寸的平均厚度。在又一实施方案中,可渗透内壁23、33可具有1英寸的平均厚度。在又一实施方案中,可渗透内壁23、33可具有1.25英寸的平均厚度。在又一实施方案中,可渗透内壁23、33可具有1.5英寸的平均厚度。在又一实施方案中,可渗透内壁23、33可具有1.75英寸的平均厚度。在又一实施方案中,可渗透内壁23、33可具有2英寸的平均厚度。可渗透内壁23、33的平均厚度可以相同或不同,这取决于应用和其它因素,包括待消减的废气、所使用的可燃和不可燃气体、可用的可渗透内壁材料等。
在某些实施方案中,根据本公开的废气消减系统可选地包括用于快速冷却离开热反应室的反应区的气体的冷却塔。该冷却塔可包括例如如美国专利No.5,603,905中所述的湿式淬火和洗涤器,或利用气流与离开的气体混合并将其冷却的干式淬火。这种湿式冷却塔可以在其顶端周围具有环形槽,该环形槽与热反应室的开口端(例如,底部开口端)对齐。水可以通过进料管供应到环形槽,溢出冷却塔以使水沿着塔的内表面连续向下流动,从而冷却离开反应室的反应产物流并防止该流中的颗粒附着在冷却塔的内表面上。气流和水从冷却塔的底端排出到具有排水管的分离器中,以用于提取含有固体颗粒物质和可溶性化合物如HF、HCl和SO2的水。冷却的气流通过管道从分离器离开,并以任何许多已知形式通过洗涤器,以捕获离开分离器的气流中残留的可溶性化合物。经洗涤的气体作为环境安全的排气排放到大气中。
设计并测试本公开的废气消减系统以用于显著破坏具有高温室气体指数的废气如六氟乙烷(C2F6)和四氟甲烷(CF4)以及颗粒形成气体如硅烷(SiH4)。具体地,在一个实施方案中,本公开的废气消减系统对于全氟化碳具有大于85%的破坏去除效率(DRE,通过EPA测试协议430-R-10-003或类似协议测量)。在另一实施方案中,本公开的废气消减系统对于全氟化碳具有大于90%的DRE。在另一实施方案中,本公开的废气消减系统对于全氟化碳具有大于95%的DRE。在另一实施方案中,本公开的废气消减系统对于全氟化碳具有大于97.5%的DRE。在另一实施方案中,本公开的废气消减系统对于全氟化碳具有大于99%的DRE。在优选的实施方案中,本公开的废气消减系统对于四氟甲烷具有大于95%的DRE。除了其破坏全氟化碳的高容量之外,本公开的废气消减系统有效地破坏了硅烷。在一个实施方案中,例如,本公开的废气消减系统对于硅烷具有大于90%的DRE。在另一实施方案中,本公开的废气消减系统对于硅烷具有大于95%的DRE。在又一实施方案中,本公开的废气消减系统对于硅烷具有大于99%的DRE。
实施例
提供以下非限制性实施例以进一步说明本发明。本领域技术人员应该理解,以下实施例中公开的技术代表发明人已经发现在本发明的方面的实践中很好地起作用的方法,因此可以认为是构成其实践模式的实例。然而,根据本公开,本领域技术人员应当理解,在不脱离本发明的精神和范围的情况下,可以对所公开的具体实施方案做出许多变更并仍然获得相同或相似的结果。
实施例1-在具有示例性实施方案的6×7和3×7燃烧器上的二氧化硅积聚
为了研究对特别是二氧化硅或其它含硅固体的抗固体沉积性而在具有与图1类似的配置的炉中进行测试。第二可渗透内壁(对应于图1中的33)被测定为内径为7英寸,高6英寸。第一可渗透内壁(对应于图1中的23)为7英寸的圆盘,以形成具有六个孔洞25的顶板,从而将废气输送到反应室30中。每个废气管被供应含有50升/分钟氮气的气流。将额外的2升/分钟的硅烷供应到一个废气管。通过第二可渗透壁供应天然气和过量空气以帮助破坏废气,并且向第一可渗透壁供应50升/分钟的清洁干空气以排出在反应区中产生的二氧化硅。在消耗6480升硅烷之后,检查多孔表面的二氧化硅沉积。第一可渗透壁在表面上沉积了小于0.15立方英寸的二氧化硅,并且从废气喷嘴的流动不受阻碍,如图5所示。
实施例2-不具有示例性实施方案的6×7燃烧器上的二氧化硅积聚
使用与实施例1中所述相同的反应室进行对比试验,用非渗透性耐火表面代替第一可渗透壁除外。在以2升/分钟的流速消耗2160升硅烷后,超过0.75立方英寸的二氧化硅沉积在非渗透性耐火表面和废气喷嘴上。观察到大部分二氧化硅沉积在废气喷嘴的基部,从而形成如图6所示的延伸到反应区中的二氧化硅的管状结构。这种二氧化硅沉积量会对全氟化碳的破坏效率产生负面影响。从这些测试中可以断言,本公开将二氧化硅积聚减少超过90%。
实施例3-具有示例性实施方案的6×7燃烧器上的CF4和NF3测试
进行另外的测试以确保由第一可渗透壁提供的增强的抗固体沉积性(如实施例1中所述)不会妨碍对麻烦物质如CF4和NF3的破坏。选择CF4和NF3作为基准气体是因为这些气体难以通过热燃烧破坏。在实验开始时,预计通过第一可渗透壁提供的相对冷的、清洁的干空气使反应区骤冷并降低破坏效率。然而,出乎意料的是,本文所述的测试表明,利用不可燃和可燃气体(或气体混合物)的组合进行热燃烧——所述气体被引导通过反应室的多个可渗透的内表面——有效地防止了不希望有的固体颗粒物质在腔室表面上的积聚。
在与前文在实施例1和2中描述的相同的系统配置下进行对比测试。通过废气管为每个系统配置供应包含50升/分钟氮气的气流。在实施例1的系统配置中,通过第一可渗透壁供应50升/分钟的清洁干空气。在实施例1和2的各系统配置中,将NF3从0.25升/分钟开始以0.25升/分钟的增量一直到3升/分钟供应给一个废气管。在每个流速增量下测量NF3的破坏效率。发现实施例1的系统配置(具有第一可渗透壁)与实施例2的系统配置(具有不可渗透的耐火表面)之间的破坏效率的差异小于1%。
用CF4代替NF3重复测试,结果特别出乎意料。通过废气管给每个系统(再次如实施例1和2中所述)供应包含CF4的气流,该供应从0.1升/分钟开始以0.1升/分钟的增量一直到1升/分钟。通过补充气体入口(例如图1中的14所示)将额外的燃料和氧化剂供应给该废气管,以协助按标准实践进行反应。发现,与使用实施例2的系统配置(具有不可渗透的耐火表面)相比,在使用通过实施例1的系统配置(具有第一可渗透壁)供应的清洁干空气的情况下对CF4的破坏更高并且更一致。使用多孔表面的CF4破坏效率在97%与97.3%之间。不使用多孔表面的CF4的破坏效率在95.2%与96.5%之间。行业标准大于95%。
通过一次性将CF4和NF3供应给更多的废气管来重复测试。结果与上述结果相同或更好。当由于反应区中升高的温度和增加的均匀性而利用更多的废气管来破坏麻烦气体时,更容易实现破坏效率。
通过将流速从50升/分钟改变为150升/分钟来进一步测试通过第一可渗透壁的空气流速的影响。发现抗固体的能力随着流速升高而提高。NF3的破坏效率随着流量增加而降低,使得50升/分钟成为这种特定几何形状的理想流速。随着流向多孔表面的流量增加,CF4的破坏效率提高。
进行进一步的测试以验证使用不同反应区几何形状的上述结果。测试直径为6英寸、长6英寸、具有4个废气入口而不是6个的反应区。结果与之前描述的结果紧密匹配
实施例4和5-使用示例性实施方案的6×6燃烧器的现场测试
在成功进行实验室测试后,在两个以商业半导体工艺运行的现场设备中进行了进一步的测试。现场地点由第三方运营并产生大量的二氧化硅。在测试开始之前,这些地点安装了包括与实施例2中描述的配置类似的反应室的系统;不存在第一可渗透壁,而是存在不可渗透的耐火表面。在这种配置中,机器操作员由于反应室内的固体沉积而经历了频繁的维修停机,从而需要他们打开装置并除去固体。可渗透表面被安装并运行六个月的时间。在此期间,反应室内的二氧化硅沉积显著减少。
在实施例4的现场地点,在安装多孔表面之后,所需维修之间的晶片的吞吐量平均增加了3.4倍。在实施例5的现场地点,在安装多孔表面之后,维修间隔时间增加了2倍,而晶片沉积量(总沉积厚度)也增加了2倍。
鉴于以上,可以看出,实现了本公开的若干目标并取得其它有利结果。然而,对本领域的技术人员来说将显而易见的是,主题系统和方法的许多变更、变型、改型以及其它用途和应用是可以的。不脱离本公开的精神和范围的所有这些变更、变型、改型以及其它用途和应用被视为由本公开所涵盖,本公开仅通过以下权利要求来限制。
Claims (81)
1.一种用于燃烧消减废气的系统,包括:
a)废气入口;
b)构造成接纳所述废气入口的入口歧管,所述入口歧管包括:
第一气室,其具有第一外壁和第一可渗透内壁,
第一气室入口,其构造成将第一气体经所述第一气室供应到所述第一可渗透内壁,和
至少一个孔洞,其联接到所述废气入口并且延伸穿过所述第一外壁和所述第一可渗透内壁;
c)热反应室,其联接到所述入口歧管并且构造成(i)经所述至少一个孔洞接收来自所述废气入口的废气和(ii)经所述第一可渗透内壁接收所述第一气体,所述热反应室包括:
中央室,
第二气室,其至少部分地围绕所述中央室,具有构造成接收第二气体的供应的第二气室入口,
在所述中央室与所述第二气室之间的第二可渗透内壁,和
第二外壁,其至少部分地限定所述第二气室;以及
d)控制器,其配置成保持所述第一气体的流动、所述第二气体的流动或者所述第一气体和所述第二气体两者的流动并且控制所述第一可渗透内壁的至少一部分的表面处的燃烧和所述第二可渗透内壁的至少一部分的表面处的燃烧,
其中
i.所述第一可渗透内壁的表面的至少一部分包括构造成用于渗透包含可燃气体的混合物的燃烧器表面,所述第二可渗透内壁的表面的至少一部分构造成用于渗透包含不可燃气体的混合物;或者
ii.所述第二可渗透内壁的表面的至少一部分包括构造成用于渗透包含可燃气体的混合物的燃烧器表面,所述第一可渗透内壁的表面的至少一部分构造成用于渗透包含不可燃气体的混合物。
2.根据权利要求1所述的系统,其中,所述入口歧管是大体圆柱形的,其长度与直径比在约1:1与约1:6之间。
3.根据权利要求1所述的系统,其中,所述入口歧管基本上是圆柱形的,其长度与直径比约为1:2。
4.根据前述权利要求中任一项所述的系统,其中,所述至少一个孔洞还包括与所述第一气室流体连通的一个或多个微孔。
5.根据前述权利要求中任一项所述的系统,其中,所述至少一个孔洞的直径为约1/4英寸至约4英寸。
6.根据权利要求5所述的系统,其中,所述至少一个孔洞的直径为约1/2英寸至约2英寸。
7.根据权利要求5所述的系统,其中,所述至少一个孔洞的直径为约1英寸。
8.根据前述权利要求中任一项所述的系统,其中,所述热反应室基本上是圆柱形的,其长度与直径比在约1:0.1至约1:10之间。
9.根据权利要求8所述的系统,其中,所述热反应室基本上是圆柱形的,其长度与直径比为约1:0.5至约1:6。
10.根据权利要求8所述的系统,其中,所述热反应室基本上是圆柱形的,其长度与直径比为约1:1。
11.根据权利要求1-7中任一项所述的系统,其中,所述热反应室基本上是圆柱形的,其长度与直径比为约2:1至约10:1。
12.根据前述权利要求中任一项所述的系统,其中,所述第一可渗透内壁的平均厚度在约0.125英寸至约2英寸的范围内。
13.根据前述权利要求中任一项所述的系统,其中,所述第二可渗透内壁的平均厚度在约0.125英寸至约2英寸的范围内。
14.根据前述权利要求中任一项所述的系统,其中,所述第一可渗透内壁的至少一部分包含金属纤维、陶瓷纤维、金属泡沫、陶瓷泡沫或其组合。
15.根据前述权利要求中任一项所述的系统,其中,所述第二可渗透内壁的至少一部分包含金属纤维、陶瓷纤维、金属泡沫、陶瓷泡沫或其组合。
16.根据前述权利要求中任一项所述的系统,其中,所述第一可渗透内壁的至少一部分和所述第二可渗透内壁的至少一部分包含金属纤维、陶瓷纤维、金属泡沫、陶瓷泡沫或其组合。
17.根据前述权利要求中任一项所述的系统,其中,所述第一可渗透内壁的表面的至少一部分包括构造成用于渗透包含可燃气体的混合物的燃烧器表面,所述第二可渗透内壁的表面的至少一部分构造成用于渗透包含不可燃气体的混合物。
18.根据权利要求17所述的系统,其中,所述第一可渗透内壁的所述燃烧器表面包含含有高温金属合金的金属纤维,所述高温金属合金包含铁、铬、镍、铝或其组合或其合金。
19.根据权利要求17或18所述的系统,其中,所述第一可渗透内壁的表面的至少10%包括燃烧器表面。
20.根据权利要求17或18所述的系统,其中,所述第一可渗透内壁的表面的至少25%包括燃烧器表面。
21.根据权利要求17或18所述的系统,其中,所述第一可渗透内壁的表面的至少50%包括燃烧器表面。
22.根据权利要求17或18所述的系统,其中,所述第一可渗透内壁的表面的至少75%包括燃烧器表面。
23.根据权利要求17或18所述的系统,其中,所述第一可渗透内壁的表面的至少90%包括燃烧器表面。
24.根据权利要求17或18所述的系统,其中,所述第一可渗透内壁的表面的至少95%包括燃烧器表面。
25.根据权利要求17或18所述的系统,其中,所述第一可渗透内壁的基本上所有表面包括燃烧器表面。
26.根据权利要求17-25中任一项所述的系统,其中,所述第二可渗透内壁的表面的至少10%构造成用于渗透包含不可燃气体的混合物。
27.根据权利要求17-25中任一项所述的系统,其中,所述第二可渗透内壁的表面的至少25%构造成用于渗透包含不可燃气体的混合物。
28.根据权利要求17-25中任一项所述的系统,其中,所述第二可渗透内壁的表面的至少50%构造成用于渗透包含不可燃气体的混合物。
29.根据权利要求17-25中任一项所述的系统,其中,所述第二可渗透内壁的表面的至少75%构造成用于渗透包含不可燃气体的混合物。
30.根据权利要求17-25中任一项所述的系统,其中,所述第二可渗透内壁的表面的至少90%构造成用于渗透包含不可燃气体的混合物。
31.根据权利要求17-25中任一项所述的系统,其中,所述第二可渗透内壁的基本上所有表面构造成用于渗透包含不可燃气体的混合物。
32.根据权利要求17-31中任一项所述的系统,其中,所述第一可渗透内壁和所述第二可渗透内壁的表面积比在约1:1至约1:10的范围内。
33.根据权利要求17-31中任一项所述的系统,其中,所述第一可渗透内壁和所述第二可渗透内壁的表面积比在约1:2至约1:5的范围内。
34.根据权利要求1-16中任一项所述的系统,其中,所述第二可渗透内壁的表面的至少一部分包括构造成用于渗透包含可燃气体的混合物的燃烧器表面,所述第一可渗透内壁的表面的至少一部分构造成用于渗透包含不可燃气体的混合物。
35.根据权利要求34所述的系统,其中,所述第二可渗透内壁的所述燃烧器表面包含含有高温金属合金的金属纤维,所述高温金属合金包含铁、铬、镍、铝或其组合或其合金。
36.根据权利要求34或35所述的系统,其中,所述第二可渗透内壁的表面的至少10%包括燃烧器表面。
37.根据权利要求34或35中任一项所述的系统,其中,所述第二可渗透内壁的表面的至少25%包括燃烧器表面。
38.根据权利要求34或35所述的系统,其中,所述第二可渗透内壁的表面的至少50%包括燃烧器表面。
39.根据权利要求34或35所述的系统,其中,所述第二可渗透内壁的表面的至少75%包括燃烧器表面。
40.根据权利要求34或35所述的系统,其中,所述第二可渗透内壁的表面的至少90%包括燃烧器表面。
41.根据权利要求34或35所述的系统,其中,所述第二可渗透内壁的表面的至少95%包括燃烧器表面。
42.根据权利要求34或35所述的系统,其中,所述第二可渗透内壁的基本上所有表面包括燃烧器表面。
43.根据权利要求34-42中任一项所述的系统,其中,所述第一可渗透内壁的表面的至少10%构造成用于渗透包含不可燃气体的混合物。
44.根据权利要求34-42中任一项所述的系统,其中,所述第一可渗透内壁的表面的至少25%构造成用于渗透包含不可燃气体的混合物。
45.根据权利要求34-42中任一项所述的系统,其中,所述第一可渗透内壁的表面的至少50%构造成用于渗透包含不可燃气体的混合物。
46.根据权利要求34-42中任一项所述的系统,其中,所述第一可渗透内壁的表面的至少75%构造成用于渗透包含不可燃气体的混合物。
47.根据权利要求34-42中任一项所述的系统,其中,所述第一可渗透内壁的表面的至少90%构造成用于渗透包含不可燃气体的混合物。
48.根据权利要求34-42中任一项所述的系统,其中,所述第一可渗透内壁的基本上所有表面构造成用于渗透包含不可燃气体的混合物。
49.根据权利要求34-48中任一项所述的系统,其中,所述第二可渗透内壁和所述第一可渗透内壁的表面积比在约1:1至约1:10的范围内。
50.根据权利要求34-48中任一项所述的系统,其中,所述第二可渗透内壁和所述第一可渗透内壁的表面积比在约1:2至约1:5的范围内。
51.根据前述权利要求中任一项所述的系统,其中,所述第一可渗透内壁包括所述热反应室的基本水平的顶板,所述第二可渗透内壁包括所述热反应室的基本竖直的立柱。
52.根据权利要求1-50中任一项所述的系统,其中,所述第一可渗透内壁包括所述热反应室的基本竖直的立柱,所述第二可渗透内壁包括所述热反应室的基本水平的顶板。
53.根据前述权利要求中任一项所述的系统,其中,所述废气入口构造成将所述废气与氧化剂、燃料或惰性气体一起经所述第一气室供应到所述第一可渗透内壁。
54.根据权利要求53所述的系统,其中,所述第一可渗透内壁可渗透所述废气。
55.根据前述权利要求中任一项所述的系统,其中,所述可燃气体包括氢气、一种或多种气态烃、或其混合物。
56.根据权利要求55所述的系统,其中,所述可燃气体包括甲烷、乙烷、丙烷、丁烷或天然气。
57.根据前述权利要求中任一项所述的系统,其中,所述不可燃气体包括惰性气体、氮气、空气或其组合。
58.根据前述权利要求中任一项所述的系统,其中,氧化剂被添加到所述第一气体、所述第二气体、所述可燃气体和不可燃气体中的至少一者中。
59.根据权利要求58所述的系统,其中,所述氧化剂是氧气。
60.根据权利要求58或59所述的系统,其中,所述第一气体和第二气体中的至少一者是氧化剂和不可燃气体的混合物。
61.根据权利要求60所述的系统,其中,所述氧化剂和所述不可燃气体的混合物包含氧气和氮气。
62.根据权利要求60或61所述的系统,其中,所述第一气体包含所述氧化剂和所述不可燃气体的混合物。
63.根据权利要求60或61所述的系统,其中,所述第二气体包含所述氧化剂和所述不可燃气体的混合物。
64.根据前述权利要求中任一项所述的系统,其中,所述系统还包括排气设备。
65.根据前述权利要求中任一项所述的系统,其中,所述系统包括高于90%的全氟化碳破坏和去除效率(DRE)。
66.根据前述权利要求中任一项所述的系统,其中,所述系统包括高于95%的全氟化碳破坏和去除效率(DRE)。
67.根据前述权利要求中任一项所述的系统,其中,所述系统包括高于95%的硅烷气体破坏和去除效率(DRE)。
68.根据前述权利要求中任一项所述的系统,其中,所述系统包括高于99%的硅烷气体的破坏和去除效率(DRE)。
69.根据前述权利要求中任一项所述的系统,其中,可燃气体进料管线连接到所述第一气室入口、连接到所述第二气室入口、或者连接到所述第一气室入口和所述第二气室入口。
70.根据前述权利要求中任一项所述的系统,其中,不可燃气体进料管线连接到所述第一气室入口、连接到所述第二气室入口、或者连接到所述第一气室入口和所述第二气室入口。
71.根据前述权利要求中任一项所述的系统,其中,所述系统还包括至少一个点火元件,所述点火元件足以在所述第一可渗透内壁的、所述第二可渗透内壁的、或者所述第一可渗透内壁和所述第二可渗透内壁两者的一个或多个燃烧器表面处点燃所述可燃气体。
72.根据前述权利要求中任一项所述的系统,其中,所述控制器通过控制以下中的至少一者来控制燃烧:(i)所述第一气体和所述第二气体中的至少一者的流速;(ii)所述第一气体和所述第二气体中的至少一者的组分;和(iii)所述第一可渗透内壁和所述第二可渗透内壁中的至少一者的一个或多个燃烧器表面的点火。
73.根据前述权利要求中任一项所述的系统,其中,所述入口歧管的所述至少一个孔洞包括对所述废气、所述第一气体或所述废气和所述第一气体基本上不可渗透的边界。
74.根据前述权利要求中任一项所述的系统,其中,所述第一气室包括对所述废气、所述第一气体或所述废气和所述第一气体基本上不可渗透的边界。
75.根据前述权利要求中任一项所述的系统,其中,所述第一气室入口构造成接纳气体进料管线。
76.根据权利要求75所述的系统,其中,所述气体进料管线输送可燃气体、或者不可燃气体、或者可燃气体和不可燃气体的组合。
77.根据前述权利要求中任一项所述的系统,其中,所述第二气室入口构造成接纳气体进料管线。
78.根据权利要求77所述的系统,其中,所述气体进料管输送可燃气体、或者不可燃气体、或者可燃气体和不可燃气体的组合。
79.根据前述权利要求中任一项所述的系统,其中,所述第一气体是选自氮气、氧气、空气、氢气、气态烃或其混合物的氧化剂、不可燃气体或可燃气体。
80.一种用于使用权利要求1的系统来燃烧消减废气的方法。
81.根据权利要求81所述的方法,其中,该方法包括:
经所述废气入口和所述入口歧管将废气引入所述热反应室;
控制所述第一可渗透内壁和所述第二可渗透内壁中的至少一者的燃烧器表面处的可燃气体的流动;
控制不可燃气体向所述第一可渗透内壁和所述第二可渗透内壁中的一者或多者的至少一部分的流动,
其中
所述可燃气体消减所述废气,以及
所述不可燃气体的流动消除或防止在所述第一可渗透内壁和所述第二可渗透内壁中的至少一者的表面处形成颗粒。
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