DE19849217A1 - Cleaner for gas outlets and/or supply lines - Google Patents
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Abstract
Description
Die Erfindung betrifft eine Anordnung zur Reinigung von Gasaustrittsöffnungen und/oder deren Zuleitungen.The invention relates to an arrangement for cleaning Gas outlet openings and / or their feed lines.
Bei vielen Prozessen entstehen Prozeßabgase, die entweder von vorn herein Staubpartikel enthalten, oder bei denen durch chemische Reaktionen Staubpartikel entstehen. Die Entfernung der Partikel aus diesen Abgasen, die durch eine Abgasanlage strömen, ist mit einer Filteranlage beliebiger Art relativ einfach möglich. Problematisch ist hingegen die Tatsache, daß sich bestimmte Partikel in den Rohrleitungen der Abgasanlage, oder auch in einer Rohrmündung absetzen können. Dieser Vorgang geschieht um so schneller, je geringer die Strömungsgeschwin digkeit der Abgase in der Abgasanlage ist. Durch das Absetzen der Partikel in der Rohrmündung kommt es zu einer Quer schnittsverengung, welche zumindest die Gasführung und auch die Druckverhältnisse ungünstig beeinflußt. Im ungünstigsten Fall kann es nach kurzer Zeit zum Verschluß der Rohrleitung kommen.In many processes, process emissions occur, which are either from contain dust particles in the first place, or by which chemical reactions dust particles arise. The distance the particles from these exhaust gases through an exhaust system flow is relative with a filter system of any kind simply possible. The problem is, however, that there are certain particles in the pipes of the exhaust system, or can settle in a pipe mouth. This process happens the faster the lower the flow rate exhaust gases in the exhaust system. By weaning the particle in the pipe mouth leads to a cross cut narrowing, which at least the gas flow and also the pressure conditions adversely affected. In the worst Fall can after a short time to close the pipeline come.
Wenn es sich um lose Ablagerungen handelt, können diese durch einfaches Durchblasen der Rohrleitungen, oder auch durch kurz zeitige Druckerhöhungen des Abgases oder eines gesondert ein geleiteten Spülgases oder durch Druckstöße beseitigt werden. If there are loose deposits, this can be caused by simply blowing through the pipes, or by short timely pressure increases of the exhaust gas or one separately conducted purge gas or by pressure surges.
Derartige Maßnahmen können jedoch dann nicht realisiert wer den, wenn beispielsweise Prozeßabgase aus Halbleiterprozessen, oder anderen Prozessen mit genau definierten Strömungs- und Druckverhältnissen einer Abgasreinigungsvorrichtung mit einer Brennkammer zugeführt und dort in einer Flamme verbrannt oder thermisch behandelt werden sollen. Diese Maßnahmen können hier nur bei Unterbrechung des vorgelagerten Prozesses durchgeführt werden.However, such measures cannot then be implemented by anyone if, for example, process exhaust gases from semiconductor processes, or other processes with precisely defined flow and Pressure ratios of an exhaust gas purification device with a Combustion chamber fed and burned there in a flame or are to be treated thermally. These measures can be found here only carried out when the upstream process is interrupted become.
Wenn die Prozeßabgase Silan enthalten, entsteht spätestens während des Verbrennungsvorganges SiO2 in Form von Staub partikeln, das sich am Brenner, oder innerhalb der Mündung der Zuführleitung für das Prozeßabgas im Brenner absetzt. Da das Silan bereits vor dem Verbrennungsvorgang in der Brennkammer darüberhinaus bereits bei Raumtemperatur mit Sauerstoff rea giert, der im Prozeßabgas enthalten sein kann, kann sich SiO2 schon vor dem eigentlichen Verbrennungsvorgang bilden. Dieses SiO2 kann sich bei genügend niedriger Strömungsgeschwindigkeit bereits in der Zuführleitung absetzen.If the process exhaust gases contain silane, SiO 2 is formed in the form of dust particles at the latest during the combustion process, which settles on the burner or within the mouth of the feed line for the process exhaust gas in the burner. Since the silane also reacts with oxygen at room temperature before the combustion process, which may be contained in the process exhaust gas, SiO 2 can form even before the actual combustion process. This SiO 2 can already settle in the feed line at a sufficiently low flow rate.
Zur Reinigung von Prozeßabgasen aus Niederdruckprozessen der Halbleiterfertigung durch Verbrennung oder thermische Zerset zung, z. B. aus Niederdruck-CVD-Prozessen, werden die Prozeß abgase vorher mit Vakuumpumpen auf Normaldruck verdichtet. Wird nun der Strömungsquerschnitt an irgend einer Stelle der Zuführleitung zum Brenner oder an deren Mündung im Brenner eingeengt, so kann das bereits zu einer unzulässigen Störung des vorgelagerten Prozesses führen.For cleaning process exhaust gases from low pressure processes Semiconductor manufacturing by combustion or thermal decomposition tongue, e.g. B. from low pressure CVD processes, the process exhaust gases previously compressed to normal pressure with vacuum pumps. If the flow cross section is now at any point of the Supply line to the burner or at its mouth in the burner restricted, this can already lead to an impermissible disturbance of the upstream process.
Aus diesem Grund muß in regelmäßigen Abständen eine Reinigung der Abgasreinigungsanlage durchgeführt werden. Allerdings führt die üblicherweise angewandte Praxis des Hindurchleitens von Stickstoff mit kurzzeitig erhöhtem Druck, oder der Erzeu gung einer Druckwelle, nicht immer zum gewünschten Erfolg. Deshalb wird auch die Tatsache ausgenutzt, daß sich bei der Herstellung von Halbleiterschaltkreisen Beschichtungs- und Ätzprozesse einander ablösen. Durch die Prozeßabgase aus Ätz prozessen erfolgt auch ein Ätzvorgang innerhalb der Zuleitun gen, so daß dort befindliche Ablagerungen zumindest teilweise entfernt werden.For this reason, cleaning must be carried out at regular intervals the exhaust gas cleaning system. Indeed leads the usual practice of passing through of nitrogen with briefly increased pressure, or the ore pressure wave, not always to the desired success. Therefore, the fact is taken advantage of that in the Manufacture of semiconductor circuits coating and Etching processes replace each other. Through the process fumes from etching processes, there is also an etching process within the supply line gene, so that there are deposits at least partially be removed.
Der Erfindung liegt nunmehr die Aufgabe zugrunde, eine An ordnung zur Reinigung von Gasaustrittsöffnungen und/oder deren Zuleitungen zu schaffen, mit der es jederzeit möglich ist, bei ständiger Zuführung von Prozeßabgasen einen Reinigungsvorgang in-situ auszuführen.The invention is based on the object, an regulation for cleaning gas outlet openings and / or their To create supply lines with which it is possible at any time at constant supply of process exhaust gases a cleaning process to be carried out in situ.
Die der Erfindung zugrundeliegende Aufgabenstellung wird auf besonders einfache Weise dadurch gelöst, daß an der Gasaus trittsöffnung und/oder deren Zuleitung wenigstens ein Schwin gungserzeuger angeordnet wird. Dieser Schwingungserzeuger ist bevorzugt elektrisch ansteuerbar und ist als Ultraschall- Schwingungserzeuger aus einem piezokeramischen Material ausge führt.The problem underlying the invention is based on solved in a particularly simple manner that at the Gasaus at least one opening and / or its feed line generator is arranged. This vibrator is preferably electrically controllable and is an ultrasound Vibration generator made of a piezoceramic material leads.
Durch die Einleitung der Ultraschallschwingungen werden lose und auch festere Ablagerungen und Staubpartikel sicher gelöst und gemeinsam mit dem Prozeßabgas aus der Zuleitung und der Gasaustrittsöffnung herausbefördert. Dieser Schwingungserzeu ger kann bei Bedarf ständig, oder auch in Intervallen, betrie ben werden.The ultrasonic vibrations are released and also solid deposits and dust particles can be safely removed and together with the process exhaust gas from the supply line and the Conveyed gas outlet opening. This vibrator If necessary, ger can be operated continuously or at intervals be.
Der besondere Vorteil der Erfindung ist darin zu sehen, daß der Reinigungsvorgang, d. h. das Ablösen von Staubpartikeln in der Zuleitung für das Prozeßabgas und auch an der Gasaus trittsöffnung, jederzeit ohne Störung des vorgelagerten Prozesses erfolgen kann.The particular advantage of the invention is that the cleaning process, d. H. the detachment of dust particles in the supply line for the process exhaust gas and also at the gas outlet step opening, at any time without disturbing the upstream Process can take place.
Wird der Schwingungserzeuger unmittelbar im Bereich der Gas austrittsöffnung angeordnet, so läßt sich die Bildung von Ablagerungen in diesem Bereich wirkungsvoll verhindern, ohne daß der Verbrennungsprozeß oder auch vorgelagerte Prozeß schritte beeinflußt werden.The vibrator is immediately in the gas area arranged outlet opening, so the formation of Effectively prevent deposits in this area without that the combustion process or upstream process steps are influenced.
Eine Erhöhung des Wirkungsgrades kann erreicht werden, wenn mehrere Schwingungserzeuger um die Gasaustrittsöffnung ver teilt angeordnet werden.An increase in efficiency can be achieved if ver several vibrators around the gas outlet shares to be arranged.
In einer Variante der Erfindung ist der Schwingungserzeuger in der Weise an der Zuleitung zur Gasaustrittsöffnung angeordnet, daß die erzeugten Schwingungen zur Gasaustrittsöffnung über tragen werden.In a variant of the invention, the vibration generator is in arranged on the feed line to the gas outlet opening, that the vibrations generated to the gas outlet opening will wear.
In einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist die Gasaustrittsöffnung innerhalb eines Brenners zur Verbrennung von Prozeßabgasen angeordnet, wobei der Ultraschall-Schwin gungserzeuger unmittelbar am Brenner befestigt ist.In a preferred embodiment of the invention Gas outlet opening inside a burner for combustion arranged from process exhaust gases, the ultrasonic Schwin generator is attached directly to the burner.
Bei ungünstigen Einbauverhältnissen kann der Ultraschall- Schwingungserzeuger auch gegenüber der Gasaustrittsöffnung oder auch seitlich am Brenner befestigt werden.If the installation conditions are unfavorable, the ultrasonic Vibration generator also opposite the gas outlet opening or attached to the side of the burner.
Es ist auch möglich, den Ultraschall-Schwingungserzeuger an einem Widerlager zur Fixierung des Brenners innerhalb einer Brennkammer zu befestigen.It is also possible to attach the ultrasonic vibrator an abutment to fix the burner within one Attach the combustion chamber.
In einer weiteren Variante der Erfindung stützt sich der Ultraschall-Schwingungserzeuger seitlich über ein Widerlager an der Innenwand einer Brennkammer ab, wobei es zweckmäßig ist, zwischen dem Widerlager und dem Ultraschall-Schwingungs erzeuger einen Schwingungsdämpfer einzufügen. Dadurch wird eine unerwünschte Schwingungsübertragung auf andere Teile, insbesondere die Innenwandung der Brennkammer vermieden.In a further variant of the invention, the Ultrasonic vibration generator laterally via an abutment on the inner wall of a combustion chamber, it being useful is between the abutment and the ultrasonic vibration insert a vibration damper. This will unwanted vibration transmission to other parts, especially the inner wall of the combustion chamber avoided.
Die Gasaustrittsöffnung für das Prozeßabgas ist bevorzugt innerhalb eines Brenners zur Verbrennung von Prozeßabgasen angeordnet, wobei der Ultraschall-Schwingungserzeuger an der Zuleitung zur Gasaustrittsöffnung befestigt ist.The gas outlet opening for the process exhaust gas is preferred within a burner for the combustion of process exhaust gases arranged, the ultrasonic vibration generator on the Supply line to the gas outlet opening is attached.
Zur vertikalen Stabilisierung des Brenners in der Brennkammer ist die Zuleitung zur Gasaustrittsöffnung für das Prozeßabgas zwischen dem Ultraschall-Schwinger und dem Brenner in einem Lager abgestützt. For vertical stabilization of the burner in the combustion chamber is the supply line to the gas outlet for the process exhaust gas between the ultrasonic transducer and the burner in one Bearing supported.
Der Ultraschall-Schwingungserzeuger ist durch eine Klebverbin dung am Brenner bzw. an der Zuleitung befestigt.The ultrasonic vibration generator is by an adhesive connection attached to the burner or the supply line.
Die Erfindung soll nachfolgend an einem Ausführungsbeispiel näher erläutert werden.The invention will be based on an embodiment are explained in more detail.
Die zugehörigen Zeichnungen zeigen inThe associated drawings show in
Fig. 1 einen schematisch dargestellten Brenner, an dem gegen über der Gasaustrittsöffnung ein Ultraschallschwinger befestigt ist; Fig. 1 a burner illustrated schematically at which opposite the gas outlet opening, an ultrasonic vibrator is fixed;
Fig. 2 eine Variante der Erfindung, bei der der Ultraschall- Schwingungserzeuger seitlich am Brenner befestigt ist; Fig. 2 shows a variant of the invention in which the ultrasonic vibration generator is attached to the side of the burner;
Fig. 3 eine Ausführung der Erfindung, bei welcher der Ul traschall-Schwinger an der Zuführleitung für Prozeß abgas befestigt ist; und Fig. 3 shows an embodiment of the invention in which the ultrasonic vibrator is attached to the feed line for process exhaust gas; and
Fig. 4 eine Draufsicht auf eine Anordnung mit seitlich an der Zuführleitung angeordnetem Ultraschallschwinger. Fig. 4 is a plan view of an arrangement with an ultrasonic vibrator arranged laterally on the feed line.
In Fig. 1 ist ein üblicher Brenner 1 zur Verbrennung bzw. thermischen Zersetzung von Prozeßabgasen in einer Flamme dar gestellt. Dieser Brenner 1 ist mit Brenngasdüsen 2 versehen, die um eine zentral angeordnete Gasaustrittsöffnung 3 für das Prozeßabgas angeordnet sind. Die Brenngasdüsen 2 sind inner halb des Brenners 1 über eine ringförmige Mischkammer 5 mit einander und mit einer Brenngaszuleitung 6 zur Zuführung von Brenngas/Sauerstoff verbunden. Die Zuleitung der Prozeßabgase zur Gasaustrittsöffnung 3 erfolgt über eine separate Zulei tung 7. In Fig. 1, a conventional burner 1 for the combustion or thermal decomposition of process gases in a flame is provided. This burner 1 is provided with fuel gas nozzles 2 , which are arranged around a centrally arranged gas outlet opening 3 for the process exhaust gas. The fuel gas nozzles 2 are connected within half of the burner 1 via an annular mixing chamber 5 with each other and with a fuel gas supply line 6 for supplying fuel gas / oxygen. The process gases are supplied to the gas outlet opening 3 via a separate supply line 7.
Weiterhin ist gegenüber der Gasaustrittsöffnung 3 ein Ultra schallschwinger 4 an der Außenseite des Brenners 1 befestigt. Als Ultraschallschwinger 4 können handelsübliche piezokera mische Schwinger mit ausreichender Schwingungsleistung einge setzt werden. Furthermore, an ultra sound transducer 4 is attached to the outside of the burner 1 opposite the gas outlet opening 3 . As an ultrasonic oscillator 4 , commercially available piezoceramic oscillators with sufficient vibration power can be used.
Die räumliche Fixierung des Brenners 1 innerhalb einer nicht dargestellten Brennkammer erfolgt durch ein Widerlager 8, welches sowohl mit dem Ultraschall-Schwinger 4, als auch mit der Innenwandung der Brennkammer verbunden ist.The spatial fixation of the burner 1 within a combustion chamber, not shown, takes place by means of an abutment 8 , which is connected both to the ultrasonic oscillator 4 and to the inner wall of the combustion chamber.
Zur weitgehenden Vermeidung einer Schwingungsübertragung auf die Wandung der Brennkammer und damit des Entstehens von stö renden Geräuschen durch Resonanzerscheinungen kann zwischen dem Ultraschall-Schwinger 4 und dem Widerlager 8 ein Schwin gungsdämpfer eingefügt werden.To largely avoid vibration transmission to the wall of the combustion chamber and thus the occurrence of disturbing noises due to resonance phenomena, a vibration damper can be inserted between the ultrasonic vibrator 4 and the abutment 8 .
Bei der in Fig. 2 dargestellten Ausführung des Brenners 1 erfolgt die räumliche Fixierung durch ein seitlich am Brenner 1 angreifendes Widerlager 9, das sich an der Innenwand 10 der Brennkammer abstützt. Der Ultraschall-Schwinger 4 befindet sich hier bevorzugt zwischen dem Widerlager 9 und dem Brenner 1. Es ist jedoch auch möglich, den Ultraschall-Schwinger 4 ähnlich wie bei der Ausführung nach Fig. 1 gegenüber der Gas austrittsöffnung 3 anzuordnen. Die im Einzelfall zu wählende Anordnung des Ultraschall-Schwingers 4 hängt davon ab, welche Schwingungsrichtung der Ultraschall-Schwingungen bevorzugt wird. Auch ist es möglich, zwei oder mehr Ultraschall-Schwin ger 4 am Brenner zu befestigen. Beispielsweise in einer Kombi nation der Anordnungen nach Fig. 1 und 2.In the embodiment of the burner 1 shown in FIG. 2, the spatial fixation takes place by means of an abutment 9 which acts laterally on the burner 1 and is supported on the inner wall 10 of the combustion chamber. The ultrasonic vibrator 4 is here preferably between the support element 9 and the burner 1. However, it is also possible for the ultrasonic vibrator 4, similarly to the embodiment of FIG. 1 in relation to the gas outlet to arrange. 3 The arrangement of the ultrasonic vibrator 4 to be selected in the individual case depends on which direction of vibration of the ultrasonic vibrations is preferred. It is also possible to attach two or more ultrasonic vibrators 4 to the burner. For example, in a combination of the arrangements according to FIGS. 1 and 2.
Bei den in Fig. 1 und 2 dargestellten Varianten wirkt die von den Ultraschall-Schwingern 4 erzeugte Ultraschall-Schwingung in der Hauptsache auf den Brenner 1 und insbesondere auf den Bereich der Gasaustrittsöffnung 3, sowie den unmittelbar an den Brenner angrenzenden Bereich der Zuleitung 7 für das Pro zeßabgas.In the variants shown in FIGS. 1 and 2, the ultrasonic vibration generated by the ultrasonic vibrators 4 mainly acts on the burner 1 and in particular on the area of the gas outlet opening 3 and the area of the feed line 7 directly adjacent to the burner for the pro zeßabgas.
Fig. 3 zeigt eine Ausführung der Erfindung, bei welcher der Ultraschall-Schwinger 4 an der Zuleitung 7 zur Zuführung des Prozeßabgases befestigt ist. Bei dieser Ausführung wirkt die vom Ultraschall-Schwinger 4 erzeugte Ultraschall-Schwingung hauptsächlich auf die Zuleitung 7, wird jedoch auch über die Zuleitung 7 auf den Brenner 1 übertragen, so daß Ablagerungen in der Zuleitung 7 und gleichzeitig im Brenner 1 gelöst werden können. Die räumliche Fixierung des Brenners 1 innerhalb der Brennkammer erfolgt hier durch ein Lager 10, in dem die Zulei tung 7 für die Prozeßabgase abgestützt ist. Um möglichst keine Dämpfung der in der Zuleitung 7 weitergeleiteten Ultraschall- Schwingungen zu bewirken, sollte das Lager 10 im Bereich eines Schwingungsknotens angeordnet werden. Fig. 3 shows an embodiment of the invention, in which the ultrasonic vibrator 4 is attached to the feed line 7 for supplying the process exhaust gas. In this embodiment, the ultrasonic vibration generated by the ultrasonic vibrator 4 mainly acts on the feed line 7 , but is also transmitted via the feed line 7 to the burner 1 , so that deposits in the feed line 7 and at the same time in the burner 1 can be released. The spatial fixation of the burner 1 within the combustion chamber is carried out here by a bearing 10 in which the supply device 7 is supported for the process exhaust gases. In order not to dampen the ultrasound vibrations transmitted in the feed line 7 as far as possible, the bearing 10 should be arranged in the region of an oscillation node.
Eine Variante der Ausführung nach Fig. 3 ist in Fig. 4 dar gestellt. Aus der Draufsicht in Fig. 4 ist ersichtlich, daß der Ultraschallschwinger 4 hier um 90° versetzt an der Zulei tung 7 angeordnet ist, wodurch eine andere Schwingungsrichtung erreicht wird. Die Wirkungsweise dieser Anordnung entspricht aber ansonsten der Ausführung nach Fig. 3.A variant of the embodiment according to FIG. 3 is shown in FIG. 4. From the top view in Fig. 4 it can be seen that the ultrasonic vibrator 4 is offset here by 90 ° on the supply device 7 , whereby a different direction of vibration is achieved. The mode of operation of this arrangement otherwise corresponds to the embodiment according to FIG. 3.
Bei den vor stehend beschriebenen Ausführungsformen können die Ultraschall-Schwinger 4 ständig, oder auch in Abhängigkeit von der Menge der Ablagerungen in Intervallen betrieben werden. Eine Störung der vorgelagerten Prozesse erfolgt nicht, so daß insgesamt eine wesentlich größere Verfügbarkeit beispielsweise der Abgasreinigungsvorrichtungen und somit eine erhebliche Verringerung an Wartungsaufwand erreicht wird. In the embodiments described above, the ultrasonic vibrator 4 can be operated continuously or at intervals depending on the amount of deposits. The upstream processes are not disrupted, so that overall a much greater availability of the exhaust gas cleaning devices, for example, and thus a considerable reduction in maintenance expenditure is achieved.
11
Brenner
burner
22nd
Brenngasdüse
Fuel gas nozzle
33rd
Gasaustrittsöffnung
Gas outlet opening
44th
Ultraschall-Schwingungserzeuger
Ultrasonic vibrators
55
Mischkammer
Mixing chamber
66
Brenngaszuleitung
Fuel gas supply
77
Zuleitung für Prozeßabgase
Inlet for process exhaust gases
88th
Widerlager
Abutment
99
Widerlager
Abutment
1010th
Innenwand
Interior wall
1111
Lager
camp
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