JP2023519972A - 装置 - Google Patents

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Abstract

装置及び方法が開示される。装置は、半導体処理ツールからの排出流れを処理して、排出粒子を有する燃焼排出流れを提供する除害装置の除害チャンバと、除害チャンバの下流に位置する第１のアトマイザーとを備え、第１のアトマイザーは、燃焼排出流れから除去される排出粒子の粒子サイズに基づく液滴サイズを有する液滴を生成するように構成される。このようにして、アトマイザーは、燃焼排出流れからの排出粒子の除去を助ける、排出粒子と結合する又は排出粒子に付着する液滴を生成することができる。【選択図】 図１

Description

本発明は、装置及び方法に関する。実施形態は、例えばＳｉＯ2のような固体粒子及びＨＣｌのような酸性ガスを含む排出流れを処理するための装置に関する。
除害装置が知られている。このような装置は、例えば、エピタキシャル成長又は他の半導体製造プロセスから生じる排出ガスの処理に使用される。エピタキシャル成長プロセスは、シリコン及び化合物半導体の両方の用途で、高速半導体デバイスにますます使用されている。エピタキシャル層は、慎重に成長させた単結晶シリコン膜である。エピタキシャル成長は、シラン、又はトリクロロシラン又はジクロロシランなどのクロロシラン化合物のうちの１つをシリコン原料ガスとして、８００－１１００℃程度の高温の水素雰囲気中で、真空下で行われる。エピタキシャル成長プロセスでは、作製するデバイスに関して、必要に応じて少量のホウ素、リン、ヒ素、ゲルマニウム又は炭素がドープされることが多い。プロセスチャンバに供給されるエッチングガスは、ＨＣｌ、ＨＢｒ、ＢＣｌ3、Ｃｌ2及びＢｒ2などのハロゲン化合物、及びそれらの組み合わせを含む場合がある。塩化水素（ＨＣｌ）、もしくはＳＦ6又はＮＦ3などの他のハロゲン化合物は、プロセス実行中にチャンバを洗浄するために使用される場合がある。
このようなプロセスでは、プロセスチャンバに供給されたガスのうち、プロセスチャンバ内で消費されるのはごく一部であるため、プロセスチャンバに供給されたガスの高い割合が、チャンバ内で生じるプロセスからの固体及び気体の副産物とともにプロセスチャンバから排出される。プロセスツールは、通常、複数のプロセスチャンバを有し、各チャンバは、成膜、エッチング又は洗浄プロセスにおいてそれぞれ異なるステージにある可能性がある。従って、処理中にチャンバから排出されるガスの組み合わせから形成される排出流れは、様々な異なる組成を有する可能性がある。
排出流れが大気に放出される前に、除害装置を用いて特定のガス又は固体粒子を除去する処理が行われる。ＨＦ及びＨＣｌなどの酸性ガスは、一般に充填塔スクラバーを用いてガス流から除去され、この場合、酸性ガスは、スクラバー内を流れるスクラビング液によって溶液化される。シランは発火性であるため、排出流れをスクラバーに送る前に、排出流れを熱焼却炉又は除害チャンバに送って、排出流れに含まれるシラン又は他の発火性ガスを空気と反応させることが一般的である。また、ＮＦ3などの何らかのペルフルオロ化合物は、除害チャンバでＨＦに変換することもできる。
シランが燃焼すると、大量のシリカ（ＳｉＯ2）粒子が生成される。また、他の化合物は、熱にさらされると粒子を生成する。これらの粒子の多くはダム及びクエンチノズルによって浮遊物（suspension）に取り込まれるが、比較的小さな粒子（例えば、１ミクロン未満のサイズ）は、スクラビング液による取り込みが比較的不十分であることが観察されている。
このような装置は、排出ガス流れの処理を可能にするが多くの欠点がある。従って、改良された除害装置を提供することが望まれている。
第１の態様によれば、装置が提供され、装置は、半導体処理ツールからの排出流れを処理して排出粒子を有する燃焼排出流れを提供する除害装置の除害チャンバと、除害チャンバの下流に位置する第１のアトマイザーであって、燃焼排出流れから除去される排出粒子の粒子サイズに基づく液滴サイズを有する液滴を生成するように構成されている前記第１のアトマイザーと、を備える。
第１の態様は、既存の構成の問題が排出流れから除去できる排出粒子の量が制限されることであることを認識している。これは、粒子が燃焼排出流れの中に浮遊したままであるため、除去することが困難であるためであると考えられる。従って、装置が提供される。装置は、除害チャンバを備えることができる。除害チャンバは、除害装置の一部として提供することができる。除害装置は、半導体処理ツールによって提供される排出流れを処置、処理、又は除害するように構成することができる。除害チャンバは、燃焼排出流れを提供又は生成することができる。燃焼排出流れは、その中に浮遊する排出粒子を有することができる。装置は、燃焼排出流れを除害チャンバから受け取ることができるアトマイザーを備えることができる。アトマイザーは、液滴を生成するように構成又は配置することができる。液滴は、燃焼排出流れから除去される排出粒子の粒子サイズに基づく、関連する、依存する、又は比例する、液滴サイズを有することができる。このようにして、アトマイザーは、燃焼排出流れからの排出粒子の除去を助ける、排出粒子と結合する又は付着する液滴を生成することができる。
装置は、第１のアトマイザーの下流に位置する第２のアトマイザーを備えることができる。第２のアトマイザーを設けることにより、第１のアトマイザーから生成された排出粒子及び／又は既に結合した排出粒子及び液滴と結合することができるさらなる液滴を生成することができ、これは、燃焼排出流れからこれらを除去するのを助ける。
装置は、第１のアトマイザーの上流のクエンチスプレーセクションと、第２のアトマイザーの上流の水溶性ガスをスクラビングするためのスプレーノズルとを備えることができる。典型的には、クエンチスプレーセクションは、除害チャンバの下流のクエンチングステージに配置することができる。典型的には、スプレーノズルは、第１のアトマイザーの下流で第２のアトマイザーの上流にある充填塔内に配置することができる。
第１のアトマイザーは、クエンチングステージの下流に配置することができる。
第２のアトマイザーは、充填塔の入口に向かって配置することができる。
第２のアトマイザーは、充填塔の排気口に向かって配置することができる。第１のアトマイザーを充填塔の一端に向かって配置し、第２のアトマイザーを充填塔の他端に向かって配置することにより、排出粒子及び液滴が付着して又は結合して凝集して大きくなるための空間が得られ、これは、燃焼排出流れからそれらを除去するのを助ける。
第２のアトマイザーは、サイクロン又はミストフィルタの上流に配置することができる。同様に、これはより効果的に除去できる大きな粒子を生成するのを助ける。サイクロン又はミストフィルタは、主に排出流れから水分を除去する。サイクロン／ミストフィルタは、上側アトマイザーと一緒に微粒子を除去することができる。
第１のアトマイザー及び／又は第２のアトマイザーは、燃焼排出流れから除去される排出粒子の粒子サイズ分布に基づく液滴サイズ分布を有する液滴を生成するように構成することができる。従って、液滴のサイズ分布は、粒子の異なるサイズに基づいて、関連して、依存して、又は比例して、適切な数の異なるサイズの液滴を利用できることを保証するのを助けるために、粒子サイズ分布に一致するように構成することもできる。
第１のアトマイザー及び／又は第２のアトマイザーは、燃焼排出流れから除去される燃焼粒子の粒子サイズ分布と重なる液滴サイズ分布を有する液滴を生成するように構成することができる。従って、サイズ分布は完全に一致しなくてもよいが、液滴と燃焼粒子の間の結合又は付着を促進するために、単に重なり合うか、又は共通のサイズを有することができる。同様に、液滴サイズは粒子サイズの倍数とすることができるが（例えば、液滴サイズは粒子サイズの最大２００倍とすることができる）、粒子と比較した液滴のサイズ分布プロファイルは、重なり合うか又は共通部分を共有することができる。
第１のアトマイザー及び／又は第２のアトマイザーは、燃焼排出流れから除去される燃焼粒子の粒子サイズ分布に一致する液滴サイズ分布を有する液滴を生成するように構成することができる。液滴サイズは粒子サイズの倍数とすることができるが（例えば、液滴サイズは粒子サイズの最大２００倍とすることができる）、粒子と比較した液滴のサイズ分布プロファイルは、一致するか又は類似のプロファイルを有することができる。
第１のアトマイザー及び／又は第２のアトマイザーは、燃焼排出流れから除去される排出粒子の粒子サイズの最大２００倍、好ましくは最大２０倍である液滴サイズを有する液滴を生成するように構成することができる。従って、相対的サイズは正確に一致する必要はない。相対的サイズは、倍数だけ異なることができる。最大２００倍の相対的サイズの差は、依然として、燃焼排出流れからの除去を引き起こすために、燃焼粒子及び液滴の適切な付着又は結合を促進することが分かっている。
第１のアトマイザー及び／又は第２のアトマイザーは、燃焼排出流れから除去される排出粒子の粒子サイズの２０から５０倍の間の液滴サイズを有する液滴を生成するように構成することができる。
第１のアトマイザー及び／又は第２のアトマイザーは、燃焼排出流れから除去される燃焼粒子の粒子サイズ分布内の粒子と一致するサイズを有する、液滴サイズ分布内の液滴を生成するように構成することができる。
第１のアトマイザー及び／又は第２のアトマイザーは、液滴を生成するように構成された複数のノズルを備えることができる。これにより、液滴の数を増やすこと及び空間分布を向上させることができる。
複数のノズルには、液滴を生成するための噴霧液及び噴霧ガスを供給することができる。噴霧液及び噴霧ガスを調整することで、液滴のサイズ及びサイズ分布を調整することができる。
複数のノズルは、噴霧液の供給源及び噴霧ガスの供給源に並列に配置され、各ノズルから一致した液滴のサイズ分布を有する液滴を生成することができる。
複数のノズルは、各ノズルから異なる液滴サイズ分布を有する液滴を生成するように構成することができる。従って、各ノズルは、燃焼排出流れに適合するための所要の液滴サイズ分布を一緒に生成する、異なる液滴サイズ分布を生成することができる。
複数のノズルは、グループに配置することができ、各グループは、ノズルの各グループから一致する液滴サイズ分布を有する液滴を生成するために、噴霧液の供給源及び噴霧ガスの供給源と並列に配置される。
各グループのノズルは、噴霧液の供給源及び噴霧ガスの供給源と直列に配置され、そのグループ内の各ノズルから異なる液滴サイズ分布を有する液滴を生成することができる。
複数のノズルは、各ノズルから異なる液滴サイズ分布を有する液滴を生成するために、噴霧液の供給源及び噴霧ガスの供給源と直列に配置することができる。ノズル間の圧力損失は、異なるノズルで異なるサイズ分布を生成するのを助けることができる。
噴霧液の供給源は、系列の一端に供給され、噴霧ガスの供給源は、系列の他端に供給され、各ノズルから異なる液滴サイズ分布を有する液滴を生成することができる。
複数のノズルは、排出流れの異なる位置で異なるサイズの液滴を生成するように配置することができる。異なるサイズは、異なる場所に見出される異なるサイズの粒子に適合することができる。例えば、より小さい粒子は、充填塔入口の中心に向かうような装置のより速い流れの領域に存在し、より大きい粒子は、充填塔入口の端部に向かうようなより遅い流れの領域に存在することができる。従って、この例の場合、より小さい液滴を生成するように構成されたノズルは、充填塔入口の中心に向かって配置することができ、より大きい液滴を生成するように構成されたノズルは、充填塔入口の端部に向かって配置することができる。
ノズルは、そのアトマイザーの上流、下流及び／又は横切る方向に進む液滴を生成するように配向することができる。
ノズルは、そのアトマイザーの上流及び下流の両方向に進む液滴を生成するように配向することができる。
ノズルは、燃焼排出流れの方向と反対方向に液滴を生成するように配向することができる。
第１のアトマイザー及び／又は第２のアトマイザーには、毎分３００リットルまで、好ましくは毎分２５０リットルまでの噴霧ガスを供給することができる（流量装置を０℃に設定して測定）。
第１のアトマイザー及び／又は第２のアトマイザーには、最大１０バール、好ましくは最大６バールの圧力で噴霧ガスを供給することができる。
第１のアトマイザー及び／又は第２のアトマイザーには、毎時３０リットルまで、好ましくは毎時２２リットルまでの噴霧液を供給することができる。
第１のアトマイザー及び／又は第２のアトマイザーには、２バールまで、好ましくは１．５バールまでの圧力で噴霧液を供給することができる。
噴霧ガスは、窒素及び／又は圧縮乾燥空気から成ることができ、噴霧液は、水から成ることができる。
第１のアトマイザーは、少なくとも１つのノズルを備えることができ、第２のアトマイザーは、少なくとも１つのノズルを備えることができる。
第１のアトマイザーは、噴霧液の供給源及び噴霧ガスの供給源の２つのノズルを有する３つの並列グループに配置された少なくとも６つのノズルを備えることができる。
第１のアトマイザーは、噴霧液の供給源及び噴霧ガスの供給源が並列に配置された少なくとも７つのノズルを備えることができる。
第２の態様によれば、装置が提供され、装置は、半導体処理ツールからの排出流れを処理して、燃焼粒子を有する燃焼排出流れを提供する除害装置の除害チャンバと、燃焼粒子の少なくとも一部を取り込む液滴を生成するよう構成された、除害チャンバの下流に位置する第１のアトマイザーと、燃焼粒子の少なくとも一部を取り込む液滴を生成するよう構成された、第１のアトマイザーの下流に位置する第２のアトマイザーとを備える。
第２の態様は、既存の配置の問題が、排出流から除去することができる排出粒子の量が制限されることであることを認識している。これは、粒子が燃焼排出流れの中に浮遊したままであるため、除去することが困難であるためであると考えられる。
従って、装置が提供される。装置は、除害チャンバを備えることができる。除害チャンバは、除害装置の一部として提供することができる。除害装置は、半導体処理ツールによって提供される排出流れを処置、処理又は除害するように構成される。除害チャンバは、燃焼排ガス流れを提供又は生成することができる。燃焼排出流れは、その中に浮遊する排出粒子を有することができる。装置は、除害チャンバから燃焼排出流れを受け取ることができる第１のアトマイザーを備えることができる。第１のアトマイザーは、液滴を生成するように構成又は配置することができる。液滴は、燃焼粒子の少なくとも一部を取り込む、捕捉する、付着させる、又は結合させることができる。装置は、第２のアトマイザーを備えることができる。第２のアトマイザーは、第１のアトマイザーの下流に配置すること又は第１のアトマイザーから離れた位置に配置することができる。第２のアトマイザーは、第１のアトマイザーから燃焼排出流れを受け取ることができる。第２のアトマイザーは、液滴を生成するように構成又は配置することができる。液滴は、燃焼粒子の少なくとも一部を取り込む、捕捉する、付着させる、又は結合させることができる。このように、アトマイザーは、燃焼排出流れからの排出粒子の除去を助ける、排出粒子と結合する又は付着する液滴を生成することができる。第２のアトマイザーを設けることにより、第１のアトマイザーから生成された排出粒子及び／又は既に結合した排出粒子及び液滴と結合することができるさらなる液滴を生成することができ、これは、燃焼排出流れからこれらを除去するのを助ける。
装置は、第１のアトマイザーの上流のクエンチスプレーセクションと、第２のアトマイザーの上流の水溶性ガスをスクラビングするためのスプレーノズルとを備えることができる。典型的には、クエンチスプレーセクションは、除害チャンバの下流のクエンチングステージに配置することができる。典型的には、スプレーノズルは、第１のアトマイザーの下流で第２のアトマイザーの上流にある充填塔内に配置することができる。
第１のアトマイザーは、クエンチングステージの下流に配置することができる。
第１のアトマイザーは、充填塔の入口に向かって配置することができる。
第２のアトマイザーは、充填塔の排気口に向かって配置することができる。
第２のアトマイザーは、サイクロンステージ及びミストフィルタのうちの一方の上流に配置することができる。
第１のアトマイザー及び／又は第２のアトマイザーは、燃焼排出流れから除去される排出粒子の粒子サイズ分布に基づく液滴サイズ分布を有する液滴を生成するように構成することができる。
第１のアトマイザー及び／又は第２のアトマイザーは、燃焼排出流れから除去される燃焼粒子の粒子サイズ分布と重なる液滴サイズ分布を有する液滴を生成するように構成することができる。同様に、液滴サイズは粒子サイズの倍数とすることができるが（例えば、液滴サイズは粒子サイズの最大２００倍とすることができ）、粒子と比較した液滴のサイズ分布プロファイルは、重なり合うか又は共通部分を共有することができる。
第１のアトマイザー及び／又は第２のアトマイザーは、燃焼排出流れから除去される燃焼粒子の粒子サイズ分布に一致する液滴サイズ分布を有する液滴を生成するように構成することができる。液滴サイズは粒子サイズの倍数とすることができるが（例えば、液滴サイズは粒子サイズの最大２００倍とすることができる）、粒子と比較した液滴のサイズ分布プロファイルは、一致するか又は類似のプロファイルを有することができる。
第１のアトマイザー及び／又は第２のアトマイザーは、燃焼排出流れから除去される排出粒子の粒子サイズの最大２００倍、好ましくは最大２０倍である液滴サイズを有する液滴を生成するように構成することができる。
第１のアトマイザー及び／又は第２のアトマイザーは、燃焼排出流れから除去される排出粒子の粒子サイズの２０倍から５０倍の間の液滴サイズを有する液滴を生成するように構成することができる。
第１のアトマイザー及び／又は第２のアトマイザーは、燃焼排出流れから除去される燃焼粒子の粒子サイズ布内の粒子と一致するサイズを有する、液滴サイズ分布内の液滴を生成するように構成することができる。
第１のアトマイザー及び／又は第２のアトマイザーは、液滴を生成するように構成された複数のノズルを備えることができる。
複数のノズルには、液滴を生成するための噴霧液及び噴霧ガスを供給することができる。
複数のノズルは、噴霧液の供給源及び噴霧ガスの供給源に並列に配置され、各ノズルから一致した液滴サイズ分布を有する液滴を生成することができる。
複数のノズルは、各ノズルから異なる液滴サイズ分布を有する液滴を生成するように構成することができる。
複数のノズルは、ノズルのグループに配置することができ、各グループは、ノズルの各グループから一致する液滴サイズ分布を有する液滴を生成するために、噴霧液の供給源及び噴霧ガスの供給源と並列に配置される。
各グループ内のノズルは、噴霧液の供給源及び噴霧ガスの供給源と直列に配置され、そのグループ内の各ノズルから異なる液滴サイズ分布を有する液滴を生成することができる。
複数のノズルは、各ノズルから異なる液滴サイズ分布を有する液滴を生成するために、噴霧液の供給源及び噴霧ガスの供給源と直列に配置することができる。
噴霧液の供給源は、系列の一端に供給され、噴霧ガスの供給源は、系列の他端に供給され、各ノズルから異なる液滴サイズ分布を有する液滴を生成することができる。
複数のノズルは、排出流れの異なる位置で異なるサイズの液滴を生成するように配置することができる。
ノズルは、そのアトマイザーの上流、下流及び／又は横切る方向に進む液滴を生成するように配向することができる。
ノズルは、そのアトマイザーの上流及び下流の両方に進む液滴を生成するように配向することができる。
ノズルは、燃焼排出流れの方向と反対方向に液滴を生成するように配向することができる。
第１のアトマイザー及び／又は第２のアトマイザーには、毎分３００リットルまで、好ましくは毎分２５０リットルまでの噴霧ガスを供給することができる（流量装置を０℃に設定して測定）。
第１のアトマイザー及び／又は第２のアトマイザーには、最大１０バール、好ましくは最大６バールの圧力で噴霧ガスを供給することができる。
第１のアトマイザー及び／又は第２のアトマイザーには、毎時３０リットルまで、好ましくは毎時２２リットルまでの噴霧液を供給することができる。
第１のアトマイザー及び／又は第２のアトマイザーには、２バールまで、好ましくは１．５バールまでの圧力で噴霧液を供給することができる。
噴霧ガスは、窒素及び／又は圧縮乾燥空気から成ることができ、噴霧液は、水から成ることができる。
第１のアトマイザーは、少なくとも１つのノズルを備えることができ、第２のアトマイザーは、少なくとも１つのノズルを備えることができる。
第１のアトマイザーは、噴霧液の供給源及び噴霧ガスの供給源の２つのノズルを有する３つの並列グループに配置された少なくとも６つのノズルを備えることができる。
第１のアトマイザーは、噴霧液の供給源及び噴霧ガスの供給源が並列に配置された少なくとも７つのノズルを備えることができる。
第３の態様によれば、方法が提供され、本方法は、半導体処理ツールからの排出流れを処理する除害装置の除害チャンバから燃焼粒子を有する燃焼排ガス流れを受け取るステップと、燃焼排ガス流から除去される燃焼粒子の粒子サイズに基づく液滴サイズを有する液滴を生成するように構成された、除害チャンバの下流に位置する第１のアトマイザーを用いて燃焼排ガス流れから燃焼粒子を除去するステップとを含む。
本方法は、第１のアトマイザーの下流に位置する第２のアトマイザーを配置することを含むことができる。
本方法は、第１のアトマイザーの上流にクエンチスプレーセクションを配置し、第２のアトマイザーの上流に水溶性ガスをスクラビングするためのスプレーノズルを配置することを含むことができる。典型的には、本方法は、クエンチスプレーセクションを除害チャンバの下流のクエンチングステージに配置することを含むことができる。典型的には、本方法は、スプレーノズルを、第１のアトマイザーの下流及び第２のアトマイザーの上流の充填塔に配置することを含むことができる。
本方法は、第１のアトマイザーをクエンチングステージの下流に配置することを含むことができる。
本方法は、第１のアトマイザーを充填塔の入口に向かって配置することを含むことができる。
本方法は、第２のアトマイザーを充填塔の排気口に向かって配置することを含むことができる。
本方法は、第２のアトマイザーをサイクロンステージ及びミストフィルタのうちの一方の上流に配置することを含むことができる。
本方法は、第１のアトマイザー及び／又は第２のアトマイザーを、燃焼排出流れから除去される排出粒子の粒子サイズ分布に基づく液滴サイズ分布を有する液滴を生成するように構成することを含むことができる。
本方法は、第１のアトマイザー及び／又は第２のアトマイザーを、燃焼排出流れから除去される燃焼粒子の粒子サイズ分布と重なる液滴サイズ分布を有する液滴を生成するように構成することを含むことができる。
本方法は、第１のアトマイザー及び／又は第２のアトマイザーを、燃焼排出流れから除去される燃焼粒子の粒子サイズ分布と一致する液滴サイズ分布を有する液滴を生成するように構成することを含むことができる。
本方法は、第１のアトマイザー及び／又は第２のアトマイザーを、燃焼排出流れから除去される排出粒子の粒子サイズの最大２００倍、好ましくは最大２０倍である液滴サイズを有する液滴を生成するように構成することを含むことができる。
本方法は、第１のアトマイザー及び／又は第２のアトマイザーを、燃焼排出流れから除去される排出粒子の粒子サイズの２０倍から５０倍の間である液滴サイズを有する液滴を生成するように構成することを含むことができる。
本方法は、第１のアトマイザー及び／又は第２のアトマイザーを、燃焼排出流れから除去される燃焼粒子の粒子サイズ分布内の粒子と一致するサイズを有する液滴サイズ分布内の液滴を生成するように構成することを含むことができる。
第１のアトマイザー及び／又は第２のアトマイザーは、液滴を生成するように構成された複数のノズルを備えることができる。
本方法は、液滴を生成するために、複数のノズルに噴霧液及び噴霧ガスを供給することを含むことができる。
本方法は、複数のノズルを噴霧液の供給源及び噴霧ガスの供給源と並列に配置して、各ノズルから一致する液滴サイズ分布で液滴を生成することを含むことができる。
本方法は、各ノズルから異なる液滴サイズ分布で液滴を生成するように複数のノズルを構成することを含むことができる。
本方法は、複数のノズルをノズルグループに配置し、各ノズルグループから一致する液滴サイズ分布を有する液滴を生成するために、各ノズルグループを噴霧液の供給源及び噴霧ガスの供給源と並列に配置することを含むことができる。
本方法は、噴霧液の供給源及び噴霧ガスの供給源と直列に配置された各グループのノズルを配置して、そのグループ内の各ノズルから異なる液滴サイズ分布を有する液滴を生成することを含むことができる。
本方法は、複数のノズルを、噴霧液の供給源及び噴霧ガスの供給源と直列に配置して、各ノズルから異なる液滴サイズ分布を有する液滴を生成することを含むことができる。
本方法は、噴霧液の供給源を系列の一端に供給し、噴霧ガスの供給源を系列の他端に供給して、各ノズルから異なる液滴サイズ分布を有する液滴を生成することを含むことができる。
本方法は、排出流れの異なる位置に異なるサイズの液滴を生成するために、複数のノズルを配置することを含むことができる。
本方法は、そのアトマイザーの上流、下流及び／又は横切る方向に進む液滴を生成するようにノズルを配向させることを含むことができる。
本方法は、そのアトマイザーの上流及び下流の両方向に進む液滴を生成するようにノズルを配向させることを含むことができる。
本方法は、燃焼排出流れの方向と反対方向に進む液滴を生成するようにノズルを配向させることを含むことができる。
本方法は、第１のアトマイザー及び／又は第２のアトマイザーに、毎分３００リットルまで、好ましくは毎分２５０リットルまでの噴霧ガスを供給することを含むことができる（０℃に設定された流量装置から測定）。
本方法は、第１のアトマイザー及び／又は第２のアトマイザーに、１０バールまで、好ましくは６バールまでの圧力で噴霧ガスを供給することを含むことができる。
本方法は、第１のアトマイザー及び／又は第２のアトマイザーに、毎時３０リットルまで、好ましくは毎時２２リットルまでの噴霧液を供給することを含むことができる。
本方法は、第１のアトマイザー及び／又は第２のアトマイザーに、２バールまで、好ましくは１．５バールまでの圧力で噴霧液を供給することを含むことができる。
噴霧ガスは、窒素及び／又は圧縮乾燥空気から成ることができ、噴霧液は、水から成ることができる。
第１のアトマイザーは、少なくとも１つのノズルを含むことができ、第２のアトマイザーは、少なくとも１つのノズルを含むことができる。
第１のアトマイザーは、噴霧液の供給源及び噴霧ガスの供給源の２つのノズルを有する３つの並列グループに配置された少なくとも６つのノズルを備えることができる。
第１のアトマイザーは、噴霧液の供給源及び噴霧ガスの供給源と並列に配置された少なくとも７つのノズルを含むことができる。
本方法は、液滴の少なくとも一部と排出粒子の少なくとも一部とを凝集させるために、第１のアトマイザーから第２のアトマイザーに向かって液滴と共に燃焼排出流れを搬送することを含むことができる。
第４の態様によれば、方法が提供され、本方法は、半導体処理ツールからの排出流れを処理する除害装置の除害チャンバから燃焼粒子を有する燃焼排出流れを受け取るステップと、燃焼粒子の少なくとも一部を取り込む液滴を生成するように構成された、除害チャンバの下流に位置する第１のアトマイザーと、燃焼粒子の少なくとも一部を取り込む液滴を生成するように構成された、第１のアトマイザーの下流に位置する第２のアトマイザーとを使用して燃焼排出流れから燃焼粒子を除去するステップと、を含む。
本方法は、第１のアトマイザーの上流にクエンチスプレーセクションを配置し、第２のアトマイザーの上流に水溶性ガスをスクラビングするためのスプレーノズルを配置することを含むことができる。典型的には、本方法は、クエンチスプレーセクションを除害チャンバの下流のクエンチングステージに配置することを含むことができる。典型的には、本方法は、スプレーノズルを、第１のアトマイザーの下流及び第２のアトマイザーの上流の充填塔に配置することを含むことができる。
本方法は、第１のアトマイザーをクエンチングステージの下流に配置することを含むことができる。
本方法は、第１のアトマイザーを充填塔の入口に向かって配置することを含むことができる。
本方法は、第２のアトマイザーを充填塔の排気口に向かって配置することを含むことができる。
本方法は、第２のアトマイザーをサイクロンステージ及びミストフィルタのうちの一方の上流に配置することを含むことができる。
本方法は、第１のアトマイザー及び／又は第２のアトマイザーを、燃焼排出流れから除去される排出粒子の粒子サイズ分布に基づく液滴サイズ分布を有する液滴を生成するように構成することを含むことができる。
本方法は、第１のアトマイザー及び／又は第２のアトマイザーを、燃焼排出流れから除去される燃焼粒子の粒子サイズ分布と重なる液滴サイズ分布を有する液滴を生成するように構成することを含むことができる。
本方法は、第１のアトマイザー及び／又は第２のアトマイザーを、燃焼排出流れから除去される燃焼粒子の粒子サイズ分布と一致する液滴サイズ分布を有する液滴を生成するように構成することを含むことができる。
本方法は、第１のアトマイザー及び／又は第２のアトマイザーを、燃焼排出流れから除去される排出粒子の粒子サイズの最大２００倍、好ましくは最大２０倍である液滴サイズを有する液滴を生成するように構成することを含むことができる。
本方法は、第１のアトマイザー及び／又は第２のアトマイザーを、燃焼排出流れから除去される排出粒子の粒子サイズの２０倍から５０倍の間である液滴サイズを有する液滴を生成するように構成することを含むことができる。
本方法は、第１のアトマイザー及び／又は第２のアトマイザーを、燃焼排出流れから除去される燃焼粒子の粒子サイズ分布内の粒子と一致するサイズを有する液滴サイズ分布内の液滴を生成するように構成することを含むことができる。
第１のアトマイザー及び／又は第２のアトマイザーは、液滴を生成するように構成された複数のノズルを備えることができる。
本方法は、液滴を生成するために、複数のノズルに噴霧液及び噴霧ガスを供給することを含むことができる。
本方法は、複数のノズルを噴霧液の供給源及び噴霧ガスの供給源と並列に配置して、各ノズルから一致する液滴サイズ分布で液滴を生成することを含むことができる。
本方法は、各ノズルから異なる液滴サイズ分布で液滴を生成するように複数のノズルを構成することを含むことができる。
本方法は、複数のノズルをノズルグループに配置し、各ノズルグループから一致する液滴サイズ分布を有する液滴を生成するために、各ノズルグループを噴霧液の供給源及び噴霧ガスの供給源と並列に配置することを含むことができる。
本方法は、噴霧液の供給源及び噴霧ガスの供給源と直列に配置された各グループのノズルを配置して、そのグループ内の各ノズルから異なる液滴サイズ分布を有する液滴を生成することを含むことができる。
本方法は、複数のノズルを、噴霧液の供給源及び噴霧ガスの供給源と直列に配置して、各ノズルから異なる液滴サイズ分布を有する液滴を生成することを含むことができる。
本方法は、噴霧液の供給源を系列の一端に供給し、噴霧ガスの供給源を系列の他端に供給して、各ノズルから異なる液滴サイズ分布を有する液滴を生成することを含むことができる。
本方法は、排出流れの異なる位置に異なるサイズの液滴を生成するために、複数のノズルを配置することを含むことができる。
本方法は、そのアトマイザーの上流、下流及び／又は横切る方向に進む液滴を生成するようにノズルを配向させることを含むことができる。
本方法は、そのアトマイザーの上流及び下流の両方向に進む液滴を生成するようにノズルを配向させることを含むことができる。
本方法は、燃焼排出流れの方向と反対方向に進む液滴を生成するようにノズルを配向させることを含むことができる。
本方法は、第１のアトマイザー及び／又は第２のアトマイザーに、毎分３００リットルまで、好ましくは毎分２５０リットルまでの噴霧ガスを供給することを含むことができる（０℃に設定された流量装置から測定）。
本方法は、第１のアトマイザー及び／又は第２のアトマイザーに、１０バールまで、好ましくは６バールまでの圧力で噴霧ガスを供給することを含むことができる。
本方法は、第１のアトマイザー及び／又は第２のアトマイザーに、毎時３０リットルまで、好ましくは毎時２２リットルまでの噴霧液を供給することを含むことができる。
本方法は、第１のアトマイザー及び／又は第２のアトマイザーに、２バールまで、好ましくは１．５バールまでの圧力で噴霧液を供給することを含むことができる。
噴霧ガスは、窒素及び／又は圧縮乾燥空気から成ることができ、噴霧液は、水から成ることができる。
第１のアトマイザーは、少なくとも１つのノズルを含むことができ、第２のアトマイザーは、少なくとも１つのノズルを含むことができる。
第１のアトマイザーは、噴霧液の供給源及び噴霧ガスの供給源の２つのノズルを有する３つの並列グループに配置された少なくとも６つのノズルを備えることができる。
第１のアトマイザーは、噴霧液の供給源及び噴霧ガスの供給源と並列に配置された少なくとも７つのノズルを含むことができる。
本方法は、液滴の少なくとも一部と排出粒子の少なくとも一部とを凝集させるために、第１のアトマイザーから第２のアトマイザーに向かって液滴と共に燃焼排出流れを搬送することを含むことができる。
第５の態様によれば、方法が提供され、本方法は、半導体処理ツールからの排出流れを処理する除害装置の除害チャンバからの燃焼排出流れから除去される燃焼粒子の粒子径を決定するステップと、燃焼排出流れから除去される燃焼粒子の粒子サイズに基づく液滴サイズを有する液滴を生成するように、除害チャンバの下流に位置する第１のアトマイザーを構成するステップと、を含む。
本方法は、燃焼排出流れから除去される燃焼粒子の粒子サイズに基づく液滴サイズを有する液滴を生成するように、第１のアトマイザーの下流に位置する第２のアトマイザーを構成することを含むことができる。
本方法は、第１のアトマイザーの上流にクエンチスプレーセクションを配置し、第２のアトマイザーの上流に水溶性ガスをスクラビングするためのスプレーノズルを配置することを含むことができる。典型的には、本方法は、クエンチスプレーセクションを除害チャンバの下流のクエンチングステージに配置することを含むことができる。典型的には、本方法は、スプレーノズルを、第１のアトマイザーの下流及び第２のアトマイザーの上流の充填塔に配置することを含むことができる。
本方法は、第１のアトマイザーをクエンチングステージの下流に配置することを含むことができる。
本方法は、第１のアトマイザーを充填塔の入口に向かって配置することを含むことができる。
本方法は、第２のアトマイザーを充填塔の排気口に向かって配置することを含むことができる。
本方法は、第２のアトマイザーをサイクロンステージ及びミストフィルタのうちの一方の上流に配置することを含むことができる。
本方法は、第１のアトマイザー及び／又は第２のアトマイザーを、燃焼排出流れから除去される排出粒子の粒子サイズ分布に基づく液滴サイズ分布を有する液滴を生成するように構成することを含むことができる。
本方法は、第１のアトマイザー及び／又は第２のアトマイザーを、燃焼排出流れから除去される燃焼粒子の粒子サイズ分布と重なる液滴サイズ分布を有する液滴を生成するように構成することを含むことができる。
本方法は、第１のアトマイザー及び第２のアトマイザーを、燃焼排出流れから除去される燃焼粒子の粒子サイズ分布と一致する液滴サイズ分布を有する液滴を生成するように構成することを含むことができる。
本方法は、第１のアトマイザー及び／又は第２のアトマイザーを、燃焼排出流れから除去される排出粒子の粒子サイズの最大２００倍、好ましくは最大２０倍である液滴サイズを有する液滴を生成するように構成することを含むことができる。
本方法は、第１のアトマイザー及び／又は第２のアトマイザーを、燃焼排出流れから除去される排出粒子の粒子サイズの２０倍から５０倍の間である液滴サイズを有する液滴を生成するように構成することを含むことができる。
本方法は、第１のアトマイザー及び／又は第２のアトマイザーを、燃焼排出流れから除去される燃焼粒子の粒子サイズ分布内の粒子と一致するサイズを有する液滴サイズ分布内の液滴を生成するように構成することを含むことができる。
第１のアトマイザー及び／又は第２のアトマイザーは、液滴を生成するように構成された複数のノズルを備えることができる。
本方法は、液滴を生成するために、複数のノズルに噴霧液及び噴霧ガスを供給することを含むことができる。
本方法は、複数のノズルを噴霧液の供給源及び噴霧ガスの供給源と並列に配置して、各ノズルから一致する液滴サイズ分布で液滴を生成することを含むことができる。
本方法は、各ノズルから異なる液滴サイズ分布で液滴を生成するように複数のノズルを構成することを含むことができる。
本方法は、複数のノズルをノズルグループに配置し、各ノズルグループから一致する液滴サイズ分布を有する液滴を生成するために、各ノズルグループを噴霧液の供給源及び噴霧ガスの供給源と並列に配置することを含むことができる。
本方法は、噴霧液の供給源及び噴霧ガスの供給源と直列に配置された各グループのノズルを配置して、そのグループ内の各ノズルから異なる液滴サイズ分布を有する液滴を生成することを含むことができる。
本方法は、複数のノズルを、噴霧液の供給源及び噴霧ガスの供給源と直列に配置して、各ノズルから異なる液滴サイズ分布を有する液滴を生成することを含むことができる。
本方法は、噴霧液の供給源を系列の一端に供給し、噴霧ガスの供給源を系列の他端に供給して、各ノズルから異なる液滴サイズ分布を有する液滴を生成することを含むことができる。
本方法は、排出流れの異なる位置に異なるサイズの液滴を生成するために、複数のノズルを配置することを含むことができる。
本方法は、そのアトマイザーの上流、下流及び／又は横切る方向に進む液滴を生成するようにノズルを配向させることを含むことができる。
本方法は、そのアトマイザーの上流及び下流の両方向に進む液滴を生成するようにノズルを配向させることを含むことができる。
本方法は、燃焼排出流れの方向と反対方向に進む液滴を生成するようにノズルを配向させることを含むことができる。
本方法は、第１のアトマイザー及び／又は第２のアトマイザーに、毎分３００リットルまで、好ましくは毎分２５０リットルまでの噴霧ガスを供給することを含むことができる（０℃に設定された流量装置から測定）。
本方法は、第１のアトマイザー及び／又は第２のアトマイザーに、１０バールまで、好ましくは６バールまでの圧力で噴霧ガスを供給することを含むことができる。
本方法は、第１のアトマイザー及び／又は第２のアトマイザーに、毎時３０リットルまで、好ましくは毎時２２リットルまでの噴霧液を供給することを含むことができる。
本方法は、第１のアトマイザー及び／又は第２のアトマイザーに、２バールまで、好ましくは１．５バールまでの圧力で噴霧液を供給することを含むことができる。
噴霧ガスは、窒素及び／又は圧縮乾燥空気から成ることができ、噴霧液は、水から成ることができる。
第１のアトマイザーは、少なくとも１つのノズルを含むことができ、第２のアトマイザーは、少なくとも１つのノズルを含むことができる。
第１のアトマイザーは、噴霧液の供給源及び噴霧ガスの供給源の２つのノズルを有する３つの並列グループに配置された少なくとも６つのノズルを備えることができる。
第１のアトマイザーは、噴霧液の供給源及び噴霧ガスの供給源と並列に配置された少なくとも７つのノズルを含むことができる。
本方法は、液滴の少なくとも一部と排出粒子の少なくとも一部とを凝集させるために、第１のアトマイザーから第２のアトマイザーに向かって液滴と共に燃焼排出流れを搬送することを含むことができる。
さらなる特定の及び好ましい態様は、添付の独立請求項及び従属請求項に記載されている。従属請求項の特徴は、適宜、独立請求項の特徴と組み合わせること、及び請求項に明示的に規定されている以外の組み合わせで組み合わせることができる。
装置の特徴が、ある機能を提供するために動作可能であると説明される場合、これは、その機能を提供する、又はその機能を提供するように適合又は構成される装置の特徴を含むことを理解されたい。
本発明の実施形態は、添付の図面を参照して以下に詳細に説明される。
１つの実施形態による除害装置を示す。 アトマイザー構成の一例を示す。 全粉体除去に対するアトマイザーを通る全窒素流をリットル／分で示すグラフである（０℃に設定された流量装置を使用して測定）。 排気から収集された正規化サンプル粉体に対する５０％インパクタカットポイントでの粒子の空気力学的直径をμｍで示すグラフである。 粒子除去効率のパーセンテージに対する時間単位のグラフである。 図５で言及される様々なアトマイザー構成を示す。 重量測定試験機構からの結果の比較を示す。 排気から収集された平均サンプル粉体に対する５０％インパクタカットポイントでの粒子の空気力学的直径をμｍで示すグラフである。
実施形態をさらに詳細に説明する前に、以下に概要を提示する。実施形態は、除害チャンバの下流にある、液滴が生成されて排出流れに導入される構成を提示する。これらの液滴は、排出流れの中の一般的な固体粒子と結合又は付着して、これらの粒子を除害装置内の流体中に捕捉又は取り込むのを助ける。液滴の粒子への付着は、液滴と粒子の相対的サイズの差が小さくなるにつれて強まる。また、粒子と液滴が相互作用できる環境において、排出流れの中の粒子の滞留時間を増加させることは、液滴と粒子との間の付着確率を増加させるのを助け、さらに、他の液滴と粒子との間の凝集が起こる可能性を増加させることは、それらの質量を増加させて粒子が除害装置の流体内に取り込まれる可能性を増加させるのを助ける。従って、排出流れの粒子と付着する適切なサイズの液滴を提供することで、粒子を除害装置内に取り込むこと（及び、除害装置から出る排出流れから粒子を除去すること）ができる。これは、排出流れの中の粒子の減少及び環境清浄化をもたらす。同様に、粒子及び液滴が凝集する機会を提供することは、粒子を除害装置内に取り込むのを助ける。
除害装置
図１は、１つの実施形態による除害装置１０を示す。半導体処理ツール（図示せず）から排出流れ３０を受け取る除害チャンバ２０が提供される。上述したように、排出流れ３０は、ガス及び粒子状物質を含むことができる。除害チャンバ２０は、典型的には、排出流れ３０の熱的及び化学的除害を行い、燃焼排出流れ３０’を生成するために、必要に応じて、小孔バーナ、直火バーナ、電気加熱熱処理ユニット又はプラズマチャンバで構成される。燃焼排出流れ３０’は、除去されることが望まれる粒子を含む。典型的には、目的は、２．５ミクロン未満の粒子サイズを有する粒子の９０％を除去することである。除害チャンバ２０の下流にはダムステージ５０であり、ここでは燃焼排出流れ３０’は、流水のダムによって囲まれた導管を通過する。ダムステージ５０の下流には、燃焼排出流れ３０’の流れに対して横方向に水を噴射するクエンチステージ６０がある。クエンチステージ６０の下流には、除害装置１０内の水のための水溜めとして機能し、燃焼排出流れ３０’が流れるタンク７０がある。タンク７０の下流には、下側アトマイザー８０があり、このアトマイザーは、その中を燃焼排出流れ３０’が流れる液滴を生成し、燃焼排出流れ３０’の中に浮遊する特定のサイズの粒子の除去を助ける。液滴は、同じサイズ粒子に付着し、粒子が質量の増加により水槽に落下するようにさせる。他の小さい粒子は、以下に詳細に説明するように、排出流れ３０’’の中で凝集する。下側アトマイザー８０の下流には、充填塔９０がある。充填塔９０は、典型的には、ポールリングを含み、ポールリングは、充填塔９０を満たし、充填塔９０の上部から下方に流れ、凝集排出流れ３０’’の流れに逆らい、下側アトマイザー８０を通り、再循環のためにタンク７０に入る水によって再び濡らされる。タンク７０内の水は、充填塔９０、ダムステージ５０及びクエンチステージ６０に再循環される。充填塔９０の下流には、上側アトマイザー１００があり、以下でより詳細に説明するように、上側アトマイザー１００は、凝集排出流れ３０’’内に浮遊する、大部分が凝集し成長した粒子を除去するのを助けるために、その中を凝集排出流れ３０’’が流れる液滴を生成する。上側アトマイザー１００の下流には、サイクロンステージ１１０があり、サイクロンステージ１１０は、凝集排出流れ３０’’を受け入れる１又は２以上のサイクロン又はミストパッドを含み、凝集排出流れ３０’’内に浮遊する粒子／水／水分を除去して処理排出流れ３０’’’を生成するのに助ける。サイクロンステージ１１０の下流には、充填塔リッド１２０があり、充填塔リッド１２０は、処理排出流れ３０’’’が抽出設備に排出される排出システムを有する。
作動時、排出流れ３０（ガスを含み、固体成分又は粒子を含むことができる）は、入口で除害チャンバ２０によって受け取られ、出口で燃焼排出流れ３０’（これもガス及び固体成分又は粒子を含む）としてダムステージ５０に排出される。燃焼排出流れ３０’は、ダムステージ５０及びクエンチステージ６０を通過し、そこで冷却される。クエンチノズルは、化学的除害プロセスから生成された粒子のある割合を除去する。冷却された燃焼排出流れ３０’は、クエンチステージ６０を出て、タンク７０を通って下側アトマイザー８０に移動する。
下側アトマイザー８０は、水滴を生成する。これらの水滴は、燃焼排出流れ３０’内の粒子に付着して、凝集排出流れ３０’’を生成する。凝集排出流れ３０’’は、現在、気体及び固体成分又は粒子、結合した粒子及び液滴、ならびに凝集した粒子及び液滴を含む。これらが十分な質量まで増加すると、次にこれらは凝集排出流れ３０’’の浮遊物から落下する。
凝集排出流れ３０’’が充填塔９０を通過する際に、ガス状成分の一部は、充填塔９０を流れる水に溶解する。加えて、凝集排出流れ３０’’の中の粒子、粒子及び液滴の組み合わせ、及び凝集粒子の一部は、充填塔９０内の濡れた表面に付着し、充填塔スプレーにより洗い流される。加えて、凝集排出流れ３０’’内の凝集粒子のサイズは、下側アトマイザー８０から上側アトマイザー１００まで充填塔９０を移動する際に結合するので大きくなる。これらが十分な質量まで増加すると、次にこれらは、凝集排出流れ３０’’の浮遊物から落下する。
凝集排出流れ３０’’は、同様に液滴を生成する上側アトマイザー１００を通過する。これらの液滴の一部は、上側アトマイザー１００を通過する際に、凝集排出流れ３０’’内にまだある粒子、結合した粒子及び液滴、凝集した粒子の一部と結合する。これらが十分な質量に増加すると、次に、これらは凝集排出流れ３０’’の浮遊物から落下する。加えて、上側アトマイザー１００によって生成された液滴の一部は、充填塔９０に落下して、充填塔９０を通過する凝集排出流れ３０’’と相互作用する。
このようにして、下側アトマイザー８０は、これらの粒子に付着し、直接的な結果として又は他の粒子との凝集によって、それらが流れに逆らって移動しタンク７０に向かって落下するようにそれらの質量を増加させる液滴を生成することによって、燃焼排出流れ３０’内の粒子の所定の割合を除去するのを助ける。同様に、残りの粒子、結合した粒子及び液滴、並びに凝集した粒子の一部は、充填塔９０内の濡れた表面によって直接捕捉することができる。このような付着又は浮遊物の落下が発生する確率は、液滴及び粒子が充填塔９０内を移動するにつれてそれらの結合及び凝集が大きくなるので、充填塔９０内を移動するにつれて増加する。何らかの残った粒子、結合した粒子及び液滴、並びに凝集した粒子は、次に、上側アトマイザー１００からの液滴のさらなる流入の影響を受けて、再び、凝集排出流れ３０’’内にまだ残っている粒子及び／又は凝集した粒子の所定の割合と結合する。これらの一部は、充填塔９０に戻るか又はサイクロン１１０に移動する。再び、残りの粒子、結合した粒子及び液滴、並びに凝集した粒子がサイクロンステージ１１０に向かって移動すると、凝集粒子の割合が増加し、同様に凝集粒子の質量も増加する。これにより、下側アトマイザー８０によって除去されなかった粒子が直ちに上側アトマイザー１００によって分離されるので、上側アトマイザー１００の性能が向上する。サイクロンステージ１１０は、排出流れ３０’’によって運ばれる粒子／水／水分を除去する。その結果、充填塔リッド１２０から排出される処理排出流れ３０’’’は、微粒子含有量が非常に少なくなる。
１つの実験では、４つの入口の除害装置１０に、１バールで毎分０．２５リットルのシランを供給した。次に、シランの燃焼から生成されたシリカ粉体を、リアルタイムの粒子測定のための粒子サイズ分析を提供する電気式低圧インパクタ（ＥＬＰＩ＋（登録商標））を使用して測定した。アトマイザーのノズルは、窒素又は空気を用いて水をより小さな液滴に分散させる。噴霧ノズルへのＮ２／空気の供給流量及び圧力が高いほど、生成される水滴は小さくなる。本明細書に記載の実験では、使用するノズルは、Ｓｐｒａｙｉｎｇ Ｓｙｓｔｅｍｓ Ｃｏｍｐａｎｙ（登録商標）の噴霧スプレー機構ＳＵ２６である。ＳＵ２６機構は、標準的な空気アトマイザーノズル本体に装着された流体キャップ６０１００及び空気キャップ１４０－６－３７－７０°から構成される。上側アトマイザー１００は、充填塔９０の上方に取り付けられ、図２に示されるように、水及び窒素の単一の供給を、充填塔９０の方を向く２つのＳＵ２６ノズルと、サイクロンステージ１１０の濡れを可能にしてその効率を改善するためのサイクロンステージ１１０の方を向く１つのＳＵ２６ノズルとに分割するスプールを有する。下側アトマイザー８０は、充填塔９０の下方に取り付けられ、水及び窒素を、タンク７０の方に配向された３つのＳＵ２６ノズルに分割するスプールを有する。
ノズルの詳細な構成及び動作は、装置内の条件に適するようにすることができる。例えば、予想される粒子のサイズ、サイズ分布、及び量又は割合の評価又は決定は、除害装置に対して行うことができる。加えて、それらが除害装置内の異なる場所でどのように分布することが予想されるかについて決めることができる。次に、アトマイザーは、それらの予想される粒子に関して、適切なサイズ、適切なサイズ－分布及び適切な量の液滴を生成するように配置する、構成する及び動作させることができる。
図３は、システムからの全体％粉体除去に対するアトマイザーを通る全窒素流のグラフ（リットル／分）であり、個別に、１５０から２５０リットル／分の間で変化させた窒素流で動作させた場合の上側アトマイザー１００及び下側アトマイザー８０の性能を示す。ポイント１は上側アトマイザー１００のステンレス鋼ノズル、ポイント２は下側アトマイザー８０のステンレス鋼ノズル、ポイント３は下側アトマイザー８０のプラスチックノズルに関する。噴霧スプールへの窒素の全供給量（６バールの圧力で供給）を変化させ、水滴サイズの変化を調査した。グラフは、上側アトマイザー１００及び下側アトマイザー８０を独立して動作させた場合の実験を示す。見て分かるように、３つのノズルへの窒素流量を増加させた（及び水流量を減少させた）場合の上側アトマイザー１００の性能はほとんど一定である（上側アトマイザーへの窒素流量の増加は、粒子除去効率に大きな改善をもたらさない）。６ｂａｒの窒素を１００リットル／分で上側アトマイザー１００に供給した場合、６６％の粉体除去率であるのに対し、２５０リットル／分では７０％である。従って、６ｂａｒの窒素を毎分１８０リットル及び１．５ｂａｒの水を毎分１リットルで上側アトマイザー１００に供給することが適切であろう。試験により、３つのノズルが充填塔９０の方を向き、凝集排出流れ３０’’の流れに対向するように上側アトマイザー１００を配向すると粉体除去量が増加することが分かっている。また、下側アトマイザー８０は、毎分２５０リットルの窒素流を除いて、上側アトマイザー１００よりも粉体除去率が低いことが分かる。また、プラスチック製ノズルは、ステンレス製ノズルと同等の性能を示すため、ノズル材料は粉体除去に影響を与えないことが分かる。
Figure 2023519972000002
表１は、アトマイザー位置の違いによるシリカ粉体の除去率を示す（Ｄｕａｌ ＡＴＳＰは両方のアトマイザーが作動し、Ｔｏｐ ＡＴＳＰは上側アトマイザー１００が作動し、Ｂｏｔｔｏｍ ＡＴＳＰは下側アトマイザー８０が作動する）。見て分かるように、最適な構成は、７６％の粉体除去率を達成する。これは、上側アトマイザー１００及び下側アトマイザー８０の両方が作動し、上側アトマイザー１００に６バールで毎分２５０リットルの窒素及び１．５バールで毎時約２２リットルの水を供給し、下側アトマイザー８０に６バールで毎分２５０リットルの窒素及び１．５バールで毎時約２５リットルの水を供給した状態で達成される。
しかしながら、最良の構成は、重量的に試験した場合（２回繰り返した）、表１に示された７６％の粉体除去率ではなく、８２．１％の粉体除去率の平均的性能をもたらした。
図４は、排気から収集したサンプル粉体の正規化質量（％）に対する５０％インパクタカットポイントでの空気力学的粒子サイズをμｍで表したグラフであり、粒子サイズ分布の正規化質量を示し、様々なアトマイザー構成による結果を比較したものである。ライン１は、アトマイザーは不作動であるが、除害チャンバ２０、ダムステージ５０、クエンチステージ６０、タンク７０及び充填塔９０を含む除害装置１０がオンであり、かつ排出流れ３０が順流である場合の性能を示す。ライン２は、毎分２５０リットルの窒素で作動する場合の下側アトマイザー８０を追加した除害装置１０の性能を示す。ライン３は、毎分２５０リットルの窒素で作動する上側アトマイザー１００を追加した場合の除害装置１０の性能を示す。ライン４は、毎分２５０リットルの窒素で作動する場合の下側アトマイザー８０及び上側アトマイザー１００の両方を備えた除害装置１０の作動を示す。この結果から、上側アトマイザー１００を使用した場合、上側アトマイザー１００を作動させない場合に比べ、排気中に測定される大きな粒子（０．６ミクロン）が少ないことが分かる。これは、大きな粒子を捕捉する（つまり排気から取り除く）ことにより、排気中に現れる小さな粒子の割合が大きくなった結果である可能性があるが、直径０．２２５ミクロンの粒子がより多く存在する。下側アトマイザー８０は、排気から排出される大きな粒子（粒子サイズ０．２５５ミクロン以上）の濃度が増加することを提示する。下側アトマイザー８０及び上側アトマイザー１００の両方を作動させると、粒子サイズ分布がより小さい粒子サイズの方にシフトするように見える。ここで、０．１５４及び０．２５５ミクロン粒子の濃度の増加が排気中に観察されるが、これも正規化された分布であるためであり、表１及び重量試験を通じて実証されるように、より小さな粒子の絶対数は減少する。
図５は、粒子除去効率に対する時間単位のグラフであり、下側アトマイザー８０及び上側アトマイザー１００の両方を利用する配置に対して、充填塔９０が持つ性能への影響を示す。試験は、２時間にわたって行った。ライン１は、下側アトマイザー８０及び上側アトマイザー１００の両方が作動するが、タンク７０内の流体がすでに多くの粉体を含んでいる（水は白色）場合の結果を表す。ライン２は、下側アトマイザー８０及び上側アトマイザー１００の両方が作動するが、タンク７０内の液体がきれいな状態での結果である。しかしながら、これは、ライン３（ポールリング及びスプレーを省略）及びライン４（ポールリングのみを省略）に関して示された構成と同じ傾向を示している。しかしながら、ポールリング及び／又はスプレーを除去する効果は、凝集排出流れ３０’’からの水溶性ガスの除去に影響を及ぼす充填塔９０内の表面積を劇的に減少させることである。充填塔スプレーは、凝集排出流れ３０’’内の粒子よりもサイズが著しく大きい水滴を生成する水のみのスプレーであり、それゆえ、充填塔９０内のポールリング及びスプレーの存在は、凝集排出流れ３０’’からの粒子の除去にわずかに影響を与えることが分かる。
図６は、図５で言及した様々な構成を示す。詳細には、図６Ａはライン１、２及び４についての構成を示し、図６Ｂはライン３についての構成を示し、図６Ｃはライン５についての構成を示す。図５から分かるように、充填塔９０を下側アトマイザー８０及び上側アトマイザー１００の両方の下流に位置する図６Ｃに示す構成を採用した場合、粉体除去率が１０％程度減少する。このことは、ポールリング及び充填塔スプレーの有無にかかわらず、アトマイザーを空間で分離することが粒子の除去を助けることを示唆する。理論によって制限することを意図するものではないが、このことは、下側アトマイザー８０が、より小さい粒子を除去すること又はより小さい粒子の凝集を促進することを示唆する。凝集排出流れ３０’’が充填塔９０を通過する際に、粒子は凝集してより大きくなる。このような凝集が続いて特定のサイズ（０．２５ミクロン以上など）になると、上側アトマイザー１００はこれらの粒子を除去するのにより効果的であり、このような凝集が続くと、サイクロンステージ１１０は、同様にこれらの粒子を除去するのにより効果的になる。このことは、クエンチステージ６０の後に２つの粒子除去ステージがあるので、二重アトマイザー構成をより効果的にする。また、このことは、充填塔の空間が、粒子除去において二重アトマイザー構成をより効果的にするのを助けることを意味する。
実験データは、５００ ｌｐｍの処理量及び０．２５ ｌｐｍのシラン流れで作動する場合、図６に示すような充填塔構成では（直径２５０ｍｍ、全高１１７ｃｍ）、粉体除去性能は、下側アトマイザー８０と上側アトマイザー１００との間の距離が少なくとも１７．５ｃｍに増加するまで、図６（ｃ）の構成（下側アトマイザー８０及び上側アトマイザー１００が隣接する）に関して示されるようなものを越えて増加しないことを示している。このことは、粒子の凝集があり、その結果として下側アトマイザー８０から上側アトマイザー１００に移動するときの粒子の成長が、上側アトマイザー１００の粒子除去性能の向上を助けることを示している。また、充填塔を通る流れの主方向に対向するようにスプレーノズルを配向することは、充填塔を通過する流れを遅くするのに役立ち、これにより滞留時間が増加し、粒子除去がさらに改善される。
上述のように、ＥＬＰＩ＋（登録商標）装置を用いて収集したデータは、重量測定法を用いて検証したが、ここでは、ＥＬＰＩ＋（登録商標）装置は、充填塔リッド１２０の上６０ｃｍで採取される、サンプリングラインでの１０ミクロンより大きい粒子を除去することができるサイクロンの後に取り付けられた高効率微粒子空気（ＨＥＰＡ）フィルタと共に動作する。その結果は、重量測定試験機構からの結果の比較を示す図７に示されている。コラムＡは、下側アトマイザー８０及び上側アトマイザー１００を用いることなく除去された粉体（粒子）の割合を示す（除害装置からの粉体除去）。コラムＢは、下側アトマイザー８０及び上側アトマイザー１００の両方が存在する場合に除去された粉体の割合を示す。コラムＣは、単一の７ノズル下側アトマイザー８０を使用する別の構成を示す。
単一の７ノズル下側アトマイザー８０は、重量測定で、生成された粉体の７７．４％を捕捉した。７ノズルアトマイザーは、ＳＵ２６ノズル７個からなるアトマイザースプールであるが、６バールで毎分１００リットルの窒素及び１．５バールで毎時２．５リットルの水が、７個の入口供給部から各ノズルに個別に供給される。この構成は、１つのノズルに供給するガスの流量を変化させ、水の供給が妨げられる前に窒素と水の最適な比率を特定することを含む試験（目視による判定）で得られた。次に、この比率を７個のノズルすべてに適用し、同じ大きさの水滴をより多く作ることで粉体除去効率にどのような影響するかを調べた。
Figure 2023519972000003
表２は、ノズルから０．１５メートルの距離でノズルから測定した液滴サイズを示す（ノズル供給者 Ｓｐｒａｙｉｎｇ ｓｙｓｔｅｍｓ（登録商標）による）。
定義
－Ｄ３２－Ｓａｕｔｅｒ中央径、この値はスプレー全体を最もよく表す液滴のサイズであり、すなわちこのサイズの液滴の体積と表面積の比率は、スプレー全体の体積とスプレー全体の表面積の比率と同じである。
－Ｄ１０は、ストレート（算術）平均液滴サイズ
－ＤＶ０．５－体積中央径、スプレーの体積はこのサイズより５０％小さく、この値より５０ ％大きい。
－ＤＶ０．９－スプレー容積の９０％がこの値より小さいか等しい液滴サイズを有する。
Figure 2023519972000004
表３は、作動するノズルの数を変化させた場合の結果を示す。分かるように、最も良い結果は、７ノズルアトマイザーを使用する場合である。２８ミクロンのＳａｕｔｅｒ中央径では、７６．９５％の粉体が除去される。
図８は、排気から採取したサンプル粉体の正規化質量に対する５０％インパクタカットポイントの空力直径をμｍで示したグラフであり、この試験の正規化粒子分布を示しており、ライン１がアトマイザーなし、ライン２が１ノズル、ライン３が３ノズル、ライン４が５ノズル、ライン５が７ノズルである。アトマイザーなしとアトマイザーありの粒子サイズ分布を比較すると分かるように、アトマイザーの数が増えるにつれて粒子サイズ分布が左にシフトしている。従って、２８ミクロンのＳａｕｔｅｒ中央径の液滴を生成することで、０．３８１９ミクロンより大きい粒子を除去することが分かる。加えて、ノズルの近接性との関係もあると考えられ、より小さな液滴サイズへの剪断、又はより大きな液滴サイズへの凝集が示唆されている。
理論によって制限することを意図するものではないが、液滴サイズが排出流れの中の粒子に近いほど、排出流れかの粒子の除去がより効果的であることが観察される。液滴と粒子の大きさが近いと付着しやすいと考えられる。液滴と粒子は同じ大きさである必要はなく、液滴の大きさが粒子の大きさの何倍であっても付着すると考えられる。例えば、Ｓａｕｔｅｒ中央径が２８ミクロンの粒子は、０．２５５５ミクロンより大きいサイズの粒子と効果的に付着すると考えられる。従って、粒子の２００倍程度の大きさの液滴でも、これらの粒子に付着すると考えられる。従って、粒子と同程度の大きさの液滴を生成することができれば、粒子の除去効果が高まることになる。また、粒子は燃焼排出流れの中で特定のサイズ分布を有することになるので、サイズ間の相関を最大にするために液滴が同様のサイズ分布を有することが好都合になることが観察される。これは、異なるノズルを使用して、異なるサイズ及び異なるサイズ分布の液滴を生成することによって達成することができる。同様に、７ノズルアトマイザーで実証されたように、粒子の数に比べて液滴の量を極端に多くすることで、おそらく液滴と粒子が衝突して付着する統計的確率が高くなることに起因して、液滴と粒子との間の付着を増やすことができる。また、極端に小さい粒子が液滴と結合したとしても排出流れの流れに対して重力で落下するには小さすぎる質量を有する場合であっても、結合した液滴及び粒子は、充填塔内の表面に付着しやすく、他の液滴及び／又は粒子及び／又は結合した液滴及び粒子と凝集しやすく、従って、充填塔９０を移動しながらサイズが成長することが観察され、このことは、それらが、充填塔９０内に効果的に取り込まれる又は上側アトマイザー１００によって提供されるさらなる液滴と結合して、重力の効果に起因して燃焼排出流れに打ち勝つ質量を達成する可能性を高める、及び／又は、上側アトマイザー１００による燃焼排出流れからのそれらの除去を改善する。
１つの実験では、上側アトマイザー（二重アトマイザーなし）での典型的な測定粒子サイズは、約４３３ｎｍである。測定水滴サイズは約１６．２－６３．７μｍであり、スプレーノズルから１５ｃｍの距離で測定した（しかしながら、上側アトマイザーと充填塔との間の最大スペースは１５ｃｍ、下側アトマイザーとタンク水位と間の最大スペースは１５ｃｍであり、水滴はこれよりわずかに小さいことになり、従って、これらをノズルから１５ｃｍ未満だけ離して測定すると有用であろう）。これは、液滴サイズが粒子サイズの２０倍から５０倍（１６μｍの水滴の場合は３７倍）であることを示す。
従って、いくつかの実施形態では、液滴の粒子サイズは、排出流れの中の粒子の予想される大きさに基づいて選択される。液滴は、粒子サイズと正確に一致する必要はないが、液滴と粒子との間の付着及び凝集を依然として促進しながら、多くの場合、粒子のサイズの２００倍まで、典型的には２０から５０倍の間とすることができる。さらに、粒子の予想されるサイズ分布が既知である場合、液滴のサイズ分布は、そのサイズ分布の少なくとも一部に一致するように制御して、適切な量の適切なサイズ（多くの場合相対的な）の液滴を利用できることを保証することができる。
本発明の例示的な実施形態は、添付の図面を参照して本明細書に詳細に開示されているが、本発明は、正確な実施形態に限定されず、添付の請求項及びその均等物によって定義される本発明の範囲から逸脱することなく、当業者によってそこに種々の変更及び修正をもたらすことができることを理解されたい。
１０ 除害装置
２０ 除害チャンバ
３０ 排出流れ
３０’ 燃焼排出流れ
３０’’ 凝集排出流れ
３０’’’ 処理排出流れ
５０ ダムステージ
６０ クエンチステージ
７０ タンク
８０ 下側アトマイザー
９０ 充填塔
１００ 上側アトマイザー
１１０ サイクロンステージ
１２０ 充填塔リッド

Claims (16)

  1. 半導体処理ツールからの排出流れを処理して、排出粒子を有する燃焼排出流を提供する除害装置の除害チャンバと、
    前記除害チャンバの下流に位置する第１のアトマイザーであって、前記燃焼排出流れから除去される前記排出粒子の粒子サイズに基づく液滴サイズを有する液滴を生成するように構成されている前記第１のアトマイザーと、
    を備える装置。
  2. 前記第１のアトマイザーの下流に位置する第２のアトマイザーを備える、請求項１に記載の装置。
  3. 前記第１のアトマイザー及び前記第２のアトマイザーのうちの少なくとも一方は、前記燃焼排出流れから除去される前記排出粒子の粒子サイズ分布に基づく液滴サイズ分布を有する液滴を生成するように構成されている、請求項２に記載の装置。
  4. 前記第１のアトマイザー及び前記第２のアトマイザーのうちの少なくとも一方は、前記燃焼排出流れから除去される前記燃焼粒子の前記粒子サイズ分布と重なる前記液滴サイズ分布を有する液滴を生成するように構成されている、請求項２又は３に記載の装置。
  5. 前記第１のアトマイザー及び前記第２のアトマイザーのうちの少なくとも一方は、前記燃焼排出流れから除去される前記燃焼粒子の前記粒子サイズ分布と一致する前記液滴サイズ分布を有する液滴を生成するように構成されている、請求項２から４のいずれか一項に記載の装置。
  6. 前記第１のアトマイザー及び前記第２のアトマイザーのうちの少なくとも一方は、前記燃焼排出流れから除去される前記排出粒子の前記粒子サイズの最大２００倍、好ましくは最大２０倍である液滴サイズを有する液滴を生成するよう構成されている、請求項２から５のいずれか一項に記載の装置。
  7. 前記第１のアトマイザー及び前記第２のアトマイザーのうちの少なくとも一方は、前記燃焼排出流れから除去される前記燃焼粒子の前記粒子サイズ内の粒子と一致するサイズを有する前記液滴サイズ分布内の液滴を生成するように構成されている、請求項２から６のいずれか一項に記載の装置。
  8. 前記第１のアトマイザー及び前記第２のアトマイザーのうちの少なくとも一方は、前記液滴を生成するように構成された複数のノズルを備える、請求項２から７のいずれか一項に記載の装置。
  9. 前記複数のノズルは、前記ノズルの各々から異なる液滴サイズ分布を有する前記液滴を生成するように構成されている、請求項８に記載の装置。
  10. 前記複数のノズルは、前記噴霧液の供給源及び前記噴霧ガスの供給源と直列に配置され、前記ノズルの各々から異なる液滴サイズ分布を有する前記液滴を生成する、請求項８又は９に記載の装置。
  11. 前記複数のノズルは、前記排出流れ内の異なる位置で異なるサイズの液滴を生成するように配置される、請求項８から１０のいずれか一項に記載の装置。
  12. 前記ノズルは、前記燃焼排出流れの方向と反対方向に進む前記液滴を生成するように配向される、請求項８から１１のいずれか一項に記載の装置。
  13. 半導体処理ツールからの排出流れを処理して、燃焼粒子を有する燃焼排出流れを提供する除害装置の除害チャンバと、
    前記燃焼粒子の少なくとも一部を取り込む液滴を生成するように構成された、前記除害チャンバの下流に位置する第１のアトマイザーと、
    前記燃焼粒子の少なくとも一部を取り込む液滴を生成するように構成された、前記第１のアトマイザーの下流に位置する第２のアトマイザーと、
    を備える装置。
  14. 半導体処理ツールからの排出流れを処理する除害装置の除害チャンバから、燃焼粒子を有する燃焼排出流れを受け取るステップと、
    前記燃焼排出流れから除去される前記燃焼粒子の粒子サイズに基づく液滴サイズを有する液滴を生成するように構成された、前記除害チャンバの下流に位置する第１のアトマイザーを使用して、前記燃焼排出流れから燃焼粒子を除去するステップと、
    を含む方法。
  15. 半導体処理ツールからの排出流れを処理する除害装置の除害チャンバから、燃焼粒子を有する燃焼排出流れを受け取るステップと、
    前記燃焼粒子の少なくとも一部を取り込む液滴を生成するように構成された、前記除害チャンバの下流に位置する第１のアトマイザーと、前記燃焼粒子の少なくとも一部を取り込む液滴を生成するように構成された、前記第１のアトマイザーの下流に位置する第２のアトマイザーとを使用して前記燃焼排出流れから燃焼粒子を除去するステップと、
    を含む、方法。
  16. 半導体処理ツールからの排出流れを処理する除害装置の除害チャンバからの燃焼排出流れから除去される燃焼粒子の粒子サイズを決定するステップと、
    前記燃焼排出流れから除去される前記燃焼粒子の粒子サイズに基づく液滴サイズを有する液滴を生成するように、前記除害チャンバの下流に位置する第１のアトマイザーを構成するステップと、
    を含む方法。
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