JP6422953B2 - Process gas abatement apparatus and abatement method - Google Patents

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Description

本発明は、プロセスガス除害装置および除害方法に関する。   The present invention relates to a process gas removal apparatus and a removal method.

例えば、半導体またはフラットパネルディスプレイ製造工業で使用される準大気圧で作動する製造プロセスツールから排ガス流を処理する装置は知られている。このような製造中にプロセスツールからポンピングされる排ガス流中には残留過フッ化化合物（perfluorinated compounds：ＰＦＣ）が存在する。ＰＦＣは排ガスから除害または除去することが困難であり、環境中に放出されると比較的高い温室効果活性を有することが知られているため好ましくない。   For example, devices for treating exhaust gas streams from manufacturing process tools operating at sub-atmospheric pressure used in the semiconductor or flat panel display manufacturing industry are known. Residual perfluorinated compounds (PFC) are present in the exhaust gas stream pumped from the process tool during such production. PFC is not preferred because it is difficult to remove or remove from exhaust gas and is known to have relatively high greenhouse activity when released into the environment.

排ガス除害を行う１つの方法は、プロセスツールからの排ガスを、放射バーナに供給する前に、より高い準大気圧にポンピングすることである。放射バーナは、燃焼を用いてＰＦＣおよび他の化合物をプロセスガス流から除去する。一般に、排ガス流(effluent gas flow)は、ＰＦＣおよび他の化合物を含有する窒素流である。燃料ガスは排ガス流と混合され、このガス流混合物は、多孔ガスバーナの出口面により側面が包囲された燃焼チャンバ内に搬送される。燃料ガスおよび空気は多孔バーナに同時に供給されて、その出口面で無炎燃焼を行う。多孔バーナを通る空気の量は、バーナに供給される燃料ガスだけでなく、燃焼チャンバ内に噴射されるガス流混合物中の全ての可燃物をも燃焼させるのに充分な量である。この結果として処理されたガス流は放射バーナから排出される。その後、処理されたガス流は、通気される前に、大気圧までポンピングされる。   One way to perform exhaust gas abatement is to pump the exhaust gas from the process tool to a higher sub-atmospheric pressure before feeding it to the radiant burner. Radiant burners use combustion to remove PFC and other compounds from the process gas stream. In general, an effluent gas flow is a nitrogen stream containing PFC and other compounds. The fuel gas is mixed with the exhaust gas stream and this gas stream mixture is conveyed into a combustion chamber surrounded on its side by the exit face of the porous gas burner. Fuel gas and air are simultaneously supplied to the porous burner, and flameless combustion is performed at the exit surface. The amount of air passing through the porous burner is sufficient to burn not only the fuel gas supplied to the burner, but also all combustibles in the gas stream mixture injected into the combustion chamber. As a result of this, the treated gas stream is discharged from the radiant burner. The treated gas stream is then pumped to atmospheric pressure before being vented.

排ガス流を処理する技術は存在するが、各技術はそれぞれの欠点を有している。したがって、排ガス流を処理する改善された技術を提供することが望まれている。   Although there are technologies for treating exhaust gas streams, each technology has its own drawbacks. Accordingly, it would be desirable to provide improved techniques for treating exhaust gas streams.

第１態様によれば、バーナを有し、該バーナが燃焼チャンバを備え、該燃焼チャンバは、製造プロセスツールからの排ガス流を受入れて燃焼チャンバ内で、準大気圧で処理すべく作動でき、燃焼チャンバは更に、燃料、酸化剤および希釈剤を受入れるべく作動でき、燃料、酸化剤および希釈剤は燃焼チャンバ内の燃焼を制御して排ガス流を処理し、処理された排出流（exhaust stream）を生成し、希釈剤は処理された排出流中で凝縮できるプロセスガス除害装置が提供される。   According to a first aspect, comprising a burner, the burner comprising a combustion chamber, the combustion chamber being operable to receive an exhaust gas stream from a manufacturing process tool and to process it at sub-atmospheric pressure in the combustion chamber; The combustion chamber is further operable to receive fuel, oxidant, and diluent, which controls combustion within the combustion chamber to treat the exhaust gas stream and to process the treated exhaust stream. And a process gas abatement device is provided that allows the diluent to condense in the treated exhaust stream.

第１態様は、前述のように、既存のアプローチではバーナがプロセスツールの圧力と大気圧以下の圧力との間で作動することを認識したものである。例えばバーナは一般に約２００ミリバールで作動され、プロセスガスは多段ドライポンピング機構によりこの圧力まで上昇され、燃焼副生物は、例えば液体リングポンプのような第２ポンプにより第２圧力（例えば大気圧）まで上昇される。   The first aspect, as described above, recognizes that in existing approaches, the burner operates between the pressure of the process tool and below atmospheric pressure. For example, the burner is generally operated at about 200 mbar, the process gas is raised to this pressure by a multistage dry pumping mechanism, and the combustion by-products are brought to a second pressure (eg atmospheric pressure) by a second pump, for example a liquid ring pump. Be raised.

一般に、ハイドロカーボン燃料は、燃焼チャンバ内の燃焼除害を行うエネルギ源となり、この燃料はしばしばメタンである。この燃料はプロセスガス「Ｐ」を燃焼し、下記反応式（１）にしたがって、処理されたプロセスガスＰ´を生成する。
１０Ｐ＋ＣＨ4＋２Ｏ2＝ＣＯ2＋２Ｈ2Ｏ＋１０Ｐ´ （１） In general, hydrocarbon fuel provides an energy source for combustion abatement in the combustion chamber, and this fuel is often methane. This fuel burns the process gas “P” and generates a processed process gas P ′ according to the following reaction formula (1).
10P + CH 4 + 2O 2 = CO 2 + 2H 2 O + 10P ′ (1)

大気圧燃焼特性が準大気圧燃焼についても生じると考えるならば、１分間当たりの１標準リットル（standard litre per minute：ＳＬＭ）のメタンは、約１０ＳＬＭのプロセスガス排出物を除害できることになる。同様にＣＨ4および純粋酸素についても、燃焼チャンバに入力されるガスの体積と燃焼チャンバにより出力されるガスの体積との間の体積ゲインは１０％に過ぎない（すなわち、１０ＳＬＭのプロセス排出物が燃焼チャンバ内に入力されかつ１１ＳＬＭが燃焼チャンバから出力される）。 Given that atmospheric pressure combustion characteristics also occur for sub-atmospheric combustion, one standard liter per minute (SLM) of methane would be able to abolish about 10 SLM of process gas emissions. Similarly for CH 4 and pure oxygen, the volume gain between the volume of gas input to the combustion chamber and the volume of gas output by the combustion chamber is only 10% (ie, 10 SLM process emissions are And 11 SLM is output from the combustion chamber).

しかしながら、通常、空気中には２０．９体積％のＯ2が存在し、したがって大部分の体積はＮ2で占められている。空気を使用すれば、Ｏ2の便利な供給源となるだけでなく、Ｎ2が燃焼チャンバ内の炎速度および温度の緩和を補助するため燃焼チャンバ内でも有効である。 However, typically there is 20.9% O 2 in the air, so the majority of the volume is occupied by N 2 . The use of air not only provides a convenient source of O 2 , but is also effective in the combustion chamber because N 2 helps to mitigate flame speed and temperature in the combustion chamber.

空気を用いた燃焼は下記反応式（２）で表わされる。
１０Ｐ＋ＣＨ4＋２Ｏ2＋８Ｎ2＝ＣＯ2＋８Ｎ2＋２Ｈ2Ｏ＋１０Ｐ´ （２） Combustion using air is represented by the following reaction formula (2).
10P + CH 4 + 2O 2 + 8N 2 = CO 2 + 8N 2 + 2H 2 O + 10P ′ (2)

しかしながら、第1態様は、燃焼チャンバに入力されるガスの体積と燃焼チャンバにより出力されるガスの体積との間の体積ゲインはほぼ2倍である（すなわち、１０ＳＬＭのプロセスガスが燃焼チャンバ内に入力されかつ１９ＳＬＭが燃焼チャンバから出力される）。   However, the first aspect is that the volume gain between the volume of gas input to the combustion chamber and the volume of gas output by the combustion chamber is approximately double (ie, 10 SLM process gas is in the combustion chamber). And 19 SLM is output from the combustion chamber).

したがって、プロセスガス除害装置が提供され、この除害装置はバーナを有している。バーナは燃焼チャンバを備え、該燃焼チャンバは、プロセスガスすなわち製造プロセスツールからの排ガス流を受入れる。排ガス流は、燃焼チャンバ内で、準大気圧で処理される。燃焼チャンバは、燃料、酸化剤および希釈剤を受入れる。燃料、酸化剤および希釈剤は燃焼チャンバ内の燃焼を制御して排ガス流を処理し、処理された排出流を生成する。希釈剤は処理された排出流中で凝縮可能である。   Therefore, a process gas abatement device is provided, which has a burner. The burner includes a combustion chamber that receives a process gas, ie, an exhaust gas stream from a manufacturing process tool. The exhaust gas stream is processed at sub-atmospheric pressure in the combustion chamber. The combustion chamber receives fuel, oxidant and diluent. The fuel, oxidant and diluent control combustion in the combustion chamber to treat the exhaust gas stream and produce a treated exhaust stream. The diluent can be condensed in the treated effluent stream.

第１態様は、既存のアプローチでのＮ2の目的が燃焼チャンバ内の炎速度および温度を緩和することにあるので、空気中に普通に存在するＮ2を使用するのは便宜上の理由に過ぎない。このＮを例えば不活性凝縮物の形態をなす希釈剤と置換するならば、燃焼チャンバ内の体積ゲインが低下し、このため排出流の体積が縮小しかつ第２ポンプに作用する体積負荷が低下する。排出流中で希釈剤が相変化するので、体制ゲインが低下し、このため排出流の体積に対する希釈剤の寄与を有効に除去する。これによりかなりの動力が節約される。なぜならば、第２ポンプにより第２圧力（例えば大気圧）まで上昇させる必要がある、より小さい体積のガスが燃焼チャンバから出力されるからである。 The first aspect is that the purpose of N 2 in existing approaches is to mitigate the flame speed and temperature in the combustion chamber, so using N 2 that is normally present in the air is for convenience only. Absent. If this N is replaced by a diluent, for example in the form of an inert condensate, the volume gain in the combustion chamber is reduced, so that the volume of the exhaust stream is reduced and the volume load acting on the second pump is reduced. To do. Since the diluent changes phase in the discharge stream, the system gain is reduced, thus effectively removing the diluent contribution to the volume of the discharge stream. This saves considerable power. This is because a smaller volume of gas that needs to be raised to a second pressure (eg, atmospheric pressure) by the second pump is output from the combustion chamber.

一実施形態では、希釈剤は、燃焼チャンバ内に導入されると蒸気になる。したがって、蒸気の形態の希釈剤は燃料および酸化剤と混合されて、排ガス流の処理に必要な特性を有する燃焼が行われる。例えば、凝縮可能な不活性蒸気から排出流中の液体への遷移は、燃焼特性に寄与すると同時に体積ゲインの低減にも寄与する。希釈剤は排出流中で相変化し、このため、排出流の体積への希釈剤の寄与を有効に除去する。   In one embodiment, the diluent becomes vapor when introduced into the combustion chamber. Thus, the diluent in the form of steam is mixed with fuel and oxidant to produce combustion having the characteristics necessary for the treatment of the exhaust gas stream. For example, the transition from condensable inert vapor to liquid in the exhaust stream contributes to combustion characteristics and at the same time reduces volume gain. The diluent undergoes a phase change in the discharge stream, thus effectively removing the diluent contribution to the volume of the discharge stream.

一実施形態では、希釈剤は、気化される前は、燃焼チャンバに導入される液体からなる。これにより、希釈剤の貯蔵を大幅に簡単化できることは理解されよう。   In one embodiment, the diluent consists of a liquid that is introduced into the combustion chamber before being vaporized. It will be appreciated that this can greatly simplify the storage of the diluent.

一実施形態では、希釈剤は、処理された排出流中で液体に凝縮する。蒸気から液体への相変化により、体積が大幅に縮小することは理解されよう。   In one embodiment, the diluent condenses to a liquid in the treated effluent stream. It will be appreciated that the phase change from vapor to liquid significantly reduces the volume.

一実施形態では、希釈剤は、第１体積流量で燃焼チャンバ内に導入されて、処理された排出流が第２体積流量を占めるようにし、第２体積流量は第１体積流量より小さい。   In one embodiment, the diluent is introduced into the combustion chamber at a first volume flow rate so that the treated exhaust stream occupies the second volume flow rate, the second volume flow rate being less than the first volume flow rate.

一実施形態では、希釈剤は、燃焼チャンバ内の燃焼条件を制御して排ガス流を処理すべく特定体積比に調整される。   In one embodiment, the diluent is adjusted to a specific volume ratio to control the combustion conditions in the combustion chamber to treat the exhaust gas stream.

一実施形態では、希釈剤は、燃焼チャンバ内に導入される前に、燃料および酸化剤の少なくとも一方と組合わされる。希釈剤および／または燃料および酸化剤の貯蔵を大幅に簡単化できることは理解されよう。   In one embodiment, the diluent is combined with at least one of fuel and oxidant before being introduced into the combustion chamber. It will be appreciated that storage of diluents and / or fuels and oxidants can be greatly simplified.

一実施形態では、燃料および酸化剤の少なくとも一方が、燃焼チャンバ内に導入される前に希釈剤により溶解される。   In one embodiment, at least one of the fuel and oxidant is dissolved by the diluent before being introduced into the combustion chamber.

一実施形態では、燃料および酸化剤の両方が、燃焼チャンバ内に導入される前に希釈剤により溶解される。   In one embodiment, both fuel and oxidant are dissolved by the diluent before being introduced into the combustion chamber.

一実施形態では、希釈剤により溶解された燃料および酸化剤の少なくとも一方が、燃焼チャンバ内に導入される前に気化される。   In one embodiment, at least one of fuel and oxidant dissolved by the diluent is vaporized before being introduced into the combustion chamber.

一実施形態では、希釈剤により溶解された燃料および酸化剤の少なくとも一方および希釈剤が、燃焼チャンバ内に導入される前に共気化（co-vaporised）される。   In one embodiment, the fuel and / or oxidant dissolved by the diluent and the diluent are co-vaporised before being introduced into the combustion chamber.

一実施形態では、希釈剤は、水、ぺルフルオロカーボンおよびハイドロカーボンの少なくとも１つからなる。   In one embodiment, the diluent consists of at least one of water, perfluorocarbon and hydrocarbon.

一実施形態では、バーナは放射バーナからなり、燃焼チャンバは多孔スリーブを有し、燃料、酸化剤および希釈剤が多孔スリーブを通り、該多孔スリーブの燃焼面に近接して燃焼する。   In one embodiment, the burner comprises a radiant burner and the combustion chamber has a perforated sleeve, and fuel, oxidant and diluent pass through the perforated sleeve and burn near the combustion surface of the perforated sleeve.

一実施形態では、処理された排出流は、液体リングポンプに供給されて大気圧に圧縮される。   In one embodiment, the treated exhaust stream is fed to a liquid ring pump and compressed to atmospheric pressure.

一実施形態では、希釈剤は液体リングポンプ内で凝縮する。したがって、液体リングポンプは、効率的な凝縮器としても作用する。   In one embodiment, the diluent condenses in the liquid ring pump. Accordingly, the liquid ring pump also acts as an efficient condenser.

一実施形態では、液体リングポンプは、処理された排出流をスクラビングすべく作動できる。   In one embodiment, the liquid ring pump is operable to scrub the treated exhaust stream.

第２態様によれば、製造プロセスツールからの処理すべき排ガス流を燃焼チャンバ内に準大気圧で受入れる段階と、燃料、酸化剤および希釈剤を燃焼チャンバ内に受入れる段階とを有し、燃料、酸化剤および希釈剤は燃焼チャンバ内の燃焼を制御して排ガス流を処理し、処理された排出流を生成し、処理された排出流中で希釈剤を凝縮させる段階を更に有するプロセスガス除害方法が提供される。   According to a second aspect, the method comprises the steps of receiving an exhaust gas stream to be treated from a manufacturing process tool into the combustion chamber at sub-atmospheric pressure, and receiving fuel, oxidant and diluent into the combustion chamber. The oxidant and diluent further control the combustion in the combustion chamber to treat the exhaust gas stream, produce a treated exhaust stream, and further condense the diluent in the treated exhaust stream. Harmful methods are provided.

一実施形態では、受入れる段階は、希釈剤を蒸気として燃焼チャンバに導入することからなる。   In one embodiment, the receiving step consists of introducing the diluent as a vapor into the combustion chamber.

一実施形態では、希釈剤は、燃焼チャンバに導入するための、気化される前の液体からなる。   In one embodiment, the diluent comprises a pre-vaporized liquid for introduction into the combustion chamber.

一実施形態では、凝縮させる段階は、処理された排出流中で希釈剤を液体に凝縮させることからなる。   In one embodiment, the condensing step comprises condensing the diluent into a liquid in the treated effluent stream.

一実施形態では、受入れる段階は希釈剤を第１体積流量で燃焼チャンバ内に導入することからなり、凝縮させる段階は処理された排出流を第２体積流量で占拠させることからなり、第２体積流量は第１体積流量より小さい。   In one embodiment, the receiving step comprises introducing a diluent into the combustion chamber at a first volume flow rate, and the condensing step comprises occupying the treated exhaust stream at a second volume flow rate, and the second volume. The flow rate is smaller than the first volume flow rate.

一実施形態では、受入れる段階は、燃焼チャンバ内の燃焼条件を制御して排ガス流を処理すべく、特定体積流量で希釈剤を供給することからなる。   In one embodiment, the receiving step comprises supplying a diluent at a specific volume flow rate to control the combustion conditions in the combustion chamber to treat the exhaust gas stream.

一実施形態では、本発明の方法は、燃焼チャンバ内に導入する前に、希釈剤を、燃料および酸化剤の少なくとも一方と組み合わせる段階を有している。   In one embodiment, the method of the present invention includes combining a diluent with at least one of a fuel and an oxidant prior to introduction into the combustion chamber.

一実施形態では、本発明の方法は、燃焼チャンバ内に導入する前に、燃料および酸化剤の少なくとも一方を希釈剤で溶解する段階を有している。   In one embodiment, the method of the present invention includes dissolving at least one of fuel and oxidant with a diluent prior to introduction into the combustion chamber.

一実施形態では、本発明の方法は、燃焼チャンバ内に導入する前に、燃料および酸化剤の両方を希釈剤で溶解する段階を有している。   In one embodiment, the method of the present invention includes dissolving both fuel and oxidant with a diluent prior to introduction into the combustion chamber.

一実施形態では、受入れる段階は、燃焼チャンバ内に導入する前に、希釈剤で溶解された燃料および酸化剤の少なくとも一方を気化させる段階を有している。   In one embodiment, the receiving step comprises vaporizing at least one of the fuel and oxidizer dissolved in the diluent prior to introduction into the combustion chamber.

一実施形態では、受入れる段階は、希釈剤で溶解された燃料および酸化剤の少なくとも一方と、燃焼チャンバ内に導入する前の希釈剤とを共気化させる段階を有している。   In one embodiment, the receiving step includes co-evaporating at least one of fuel and oxidant dissolved in the diluent and the diluent prior to introduction into the combustion chamber.

一実施形態では、希釈剤は、水、ぺルフルオロカーボンおよびハイドロカーボンの少なくとも１つからなる。   In one embodiment, the diluent consists of at least one of water, perfluorocarbon and hydrocarbon.

一実施形態では、バーナは放射バーナからなり、燃焼チャンバは多孔スリーブを有し、該多孔スリーブを燃料、酸化剤および希釈剤が通って、多孔スリーブの燃焼面に近接して燃焼する。   In one embodiment, the burner comprises a radiant burner and the combustion chamber has a porous sleeve through which fuel, oxidant and diluent pass and burns in close proximity to the combustion surface of the porous sleeve.

一実施形態では、本発明の方法は、処理された排出流を液体リングポンプに供給して大気圧に圧縮する段階を有している。   In one embodiment, the method of the present invention includes supplying the treated exhaust stream to a liquid ring pump to compress to atmospheric pressure.

一実施形態では、凝縮段階は、液体リングポンプ内で希釈剤を凝縮することからなる。   In one embodiment, the condensing stage consists of condensing the diluent in a liquid ring pump.

一実施形態では、本発明の方法は、処理された排出流を液体リングポンプを用いてスクラビングする段階を有している。   In one embodiment, the method of the present invention comprises scrubbing the treated exhaust stream using a liquid ring pump.

本発明の他の特別な態様および好ましい態様は、特許請求の範囲の独立項および従属項に記載されている。従属項に記載の特徴は独立項に記載の特徴と適宜組合わされて、特許請求の範囲に明記されたもの以外の組合せとすることができる。   Other special and preferred embodiments of the invention are set out in the independent and dependent claims. The features described in the dependent claims can be combined with the features described in the independent claims as appropriate, and combinations other than those specified in the claims can be made.

装置の特徴は機能を発揮すべく作動するものとして説明されているが、この説明は、前記機能を呈する装置の特徴または該機能を呈するべく構成された装置の特徴を含むものであると理解すべきである。   Although device features are described as operating to perform a function, it should be understood that this description includes features of a device that exhibits the function or features of a device that is configured to perform the function. is there.

以下、添付図面を参照して本発明の実施形態を詳細に説明する。   Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.

本発明の一実施形態によるプロセスガス除害装置を示す図面である。1 is a diagram illustrating a process gas abatement apparatus according to an embodiment of the present invention.

概要
実施形態についてより詳細に説明する前に、最初に概要を説明する。実施形態では、放出される排出ガスの体積を縮小させるため、準大気圧燃焼システムは、排出ガス流中に凝縮している希釈剤と一緒に作動される。これにより、大気に通気する前に大気圧に圧縮する必要がある排出ガスの体積が縮小される。 Before describing the summary embodiment in more detail, the summary will first be described. In an embodiment, the sub-atmospheric combustion system is operated with a diluent that is condensed in the exhaust gas stream to reduce the volume of exhaust gas emitted. This reduces the volume of exhaust gas that needs to be compressed to atmospheric pressure before venting to the atmosphere.

プロセスガス除害
図１は、一実施形態によるプロセスガス除害装置の全体を参照番号１００で示すものである。第１ポンプ段は、半導体のプロセスチャンバのようなプロセスチャンバを真空引きして、プロセスガス流すなわち排ガス流Ｐが１ミリバール程度の第１圧力で供給されるようにし、かつ排ガス流Ｐを１００〜２００ミリバール程度の中間圧力に圧縮する。第１ポンプ段１０は、一般にドライポンプからなる。 Process Gas Detoxification FIG. 1 shows an overall process gas abatement apparatus according to one embodiment by reference numeral 100. The first pump stage evacuates a process chamber, such as a semiconductor process chamber, so that the process gas stream, ie, the exhaust gas stream P, is supplied at a first pressure on the order of 1 millibar, and the exhaust gas stream P is Compress to an intermediate pressure of about 200 mbar. The first pump stage 10 generally comprises a dry pump.

放射バーナ２０または他の燃焼装置が、排ガス流Ｐを中間圧力で受入れる。また、放射バーナ２０は、希釈剤Ｄに加えて燃料／酸化剤混合物を受入れる。排ガス流Ｐは、多孔ガスバーナの出口面により側面が包囲された燃焼チャンバ内に供給される。希釈剤Ｄと同時に、燃料／酸化剤混合物が多孔バーナに供給され、出口面で無炎燃焼を行う。多孔バーナを通る酸化剤の量は、バーナに供給される燃料だけでなく、燃焼チャンバ内に噴射される排ガス流中の全ての可燃物をも燃焼するのに充分な量である。希釈剤Ｄは、多孔バーナの出口面の炎速度を制御しかつ燃焼チャンバ内の温度および他の燃焼特性を制御するのに充分な量が供給される。処理された排ガス流Ｐ´は、燃焼チャンバ内の燃焼の他の副生物と一緒に放射バーナから排出される。希釈剤Ｄは、処理された排ガス流中で凝縮する。   A radiant burner 20 or other combustion device receives the exhaust gas stream P at an intermediate pressure. The radiant burner 20 also receives a fuel / oxidant mixture in addition to diluent D. The exhaust gas flow P is supplied into a combustion chamber whose side is surrounded by the outlet face of the porous gas burner. Simultaneously with diluent D, a fuel / oxidant mixture is supplied to the perforated burner for flameless combustion at the exit face. The amount of oxidant that passes through the porous burner is sufficient to burn not only the fuel supplied to the burner, but also all combustibles in the exhaust gas stream injected into the combustion chamber. Diluent D is supplied in an amount sufficient to control the flame speed at the exit face of the porous burner and to control the temperature and other combustion characteristics within the combustion chamber. The treated exhaust gas stream P ′ is discharged from the radiant burner together with other by-products of combustion in the combustion chamber. Diluent D condenses in the treated exhaust gas stream.

処理された排ガス流Ｐ´は、液体リングポンプのような第２ポンプ段３０供給され、第２ポンプ段３０は、処理された排ガス流Ｐ´を、大気に通気する前に、燃焼チャンバ内の燃焼の他の副生物と一緒に大気圧のような第２圧力に圧縮する。   The treated exhaust gas stream P ′ is fed to a second pump stage 30 such as a liquid ring pump, which in the combustion chamber before venting the treated exhaust gas stream P ′ to the atmosphere. Compresses to a second pressure, such as atmospheric pressure, along with other by-products of combustion.

作動例
この例では、排ガス流Ｐは、１０ＳＬＭ（１分間当たりの標準リットル：standard litres per minute）の流量で、第１ポンプ段１０から放射バーナ２０に供給される。排ガス流Ｐを処理するため、燃料／酸化剤混合物が、８ＳＬＭの流量の希釈剤Ｄと一緒に３ＳＬＭの流量で供給され、下記反応（３）にしたがって燃焼チャンバ内の炎速度、温度および他の燃焼特性を充分に制御して、排ガス流Ｐを正確に処理する。
１０Ｐ＋ＣＨ4＋２Ｏ2＋８Ｄ（ｇ）＝ＣＯ2＋８Ｄ（ｌ）＋２Ｈ2Ｏ＋１０Ｐ´ （３） Example of operation In this example, the exhaust gas stream P is supplied from the first pump stage 10 to the radiant burner 20 at a flow rate of 10 SLM (standard liters per minute). To treat the exhaust gas stream P, a fuel / oxidant mixture is supplied at a flow rate of 3 SLM along with diluent D at a flow rate of 8 SLM, and the flame velocity, temperature and other in the combustion chamber according to reaction (3) below The exhaust gas flow P is accurately processed by sufficiently controlling the combustion characteristics.
10P + CH 4 + 2O 2 + 8D (g) = CO 2 + 8D (l) + 2H 2 O + 10P ′ (3)

例えば、約２００ミリバールで作動するこのような放射バーナ２０の燃料は、例えばメタンのようなハイドロカーボンおよび酸素である。この燃料は、希釈剤Ｄで適当な濃度に希釈される。   For example, the fuel of such a radiant burner 20 operating at about 200 mbar is, for example, a hydrocarbon such as methane and oxygen. This fuel is diluted with diluent D to an appropriate concentration.

希釈剤Ｄは排ガス流Ｐ´中で凝縮するので、大気中の条件下では一般に液体であり、したがって燃焼チャンバに供給される前に気化させるべく加熱する。したがって、液体希釈剤Ｄは燃料および／または酸化剤と混合して、これらが燃焼チャンバ内に導入される前に便利な方法で貯蔵できる。   Diluent D condenses in exhaust gas stream P ′ and is therefore generally liquid under atmospheric conditions and is therefore heated to vaporize before being supplied to the combustion chamber. Thus, the liquid diluent D can be mixed with fuel and / or oxidant and stored in a convenient manner before they are introduced into the combustion chamber.

希釈剤
一例では、希釈剤Ｄは水が便利である。燃焼チャンバ内の炎温度で多量の水蒸気が得られることの他の長所は、これにより、下記式（４）にしたがって排ガス流Ｐ中のＦ2除害のための付加反応力（additional reagent）が得られることにある。
Ｆ2＋Ｈ2Ｏ＝２ＨＦ＋１／２Ｏ2 （４） In one example of diluent, water is useful as diluent D. Another advantage that a large amount of water vapor is obtained at the flame temperature in the combustion chamber is that an additional reagent for F 2 detoxification in the exhaust gas stream P according to the following equation (4): It is to be obtained.
F 2 + H 2 O = 2HF + 1 / 2O 2 (4)

発生した過剰Ｏ2も、例えばＳｉＨ4のような沈着ガスと反応するので有効である。
燃料は、水中に溶解すると貯蔵に便利である。例えば、アルコールは水中に溶解して水溶液となり、次に、この水溶液は燃焼チャンバ内に導入される前に気化される。同様に、酸化剤も水中に溶解できれば貯蔵に便利である。例えば、過酸化水素は水中に溶解されて水溶液を形成し、該水溶液は次に、燃焼チャンバ内に導入される前に気化される。同様に、燃料および酸化剤の両方が水中に溶解できれば、貯蔵に便利である。これが７０℃／３００ミリバールの源から得られるならば、作るのに約２６００Ｊ／ｇが必要となる。これを行う動力は、
（８／２２．４）×１８×２６００／６０＝約２８０ワット
となる。 The generated excess O 2 is also effective because it reacts with a deposition gas such as SiH 4 .
Fuel is convenient for storage when dissolved in water. For example, alcohol dissolves in water to form an aqueous solution that is then vaporized before being introduced into the combustion chamber. Similarly, if the oxidizing agent can be dissolved in water, it is convenient for storage. For example, hydrogen peroxide is dissolved in water to form an aqueous solution that is then vaporized before being introduced into the combustion chamber. Similarly, if both fuel and oxidizer can be dissolved in water, it is convenient for storage. If this is obtained from a source of 70 ° C./300 mbar, about 2600 J / g is required to make. The power to do this is
(8 / 22.4) × 18 × 2600/60 = about 280 watts.

この動力は、真空ポンプ内で発生された廃熱から得られる。一体システムでは、水（およびポンプ）は電気的に予熱され、温度は気化と発熱とのバランスにより維持される。   This power is derived from the waste heat generated in the vacuum pump. In an integrated system, the water (and pump) is electrically preheated and the temperature is maintained by a balance between vaporization and heat generation.

約１０ＳＬＭの処理すべきプロセスガスＰが存在する上記例を考察すると、約１ＳＬＭのＣＨ4および２ＳＬＭのＯ2が必要である。これを希釈しかつ空気により達成される燃焼特性と同様な燃焼特性を得るには、希釈剤Ｄとして約８ＳＬＭのＨ2Ｏも必要である。 Considering the above example where there is about 10 SLM of process gas P to be processed, about 1 SLM of CH 4 and 2 SLM of O 2 are required. To dilute this and obtain combustion characteristics similar to those achieved with air, approximately 8 SLM of H 2 O is also required as diluent D.

処理された排ガス流中で水が凝縮されるため、１ＳＬＭのＣＯ2と一緒に約１０ＳＬＭの処理された排ガス流Ｐ´が得られる。このことは、第２ポンプ段３０には１９ＳＬＭが供給されるのではなく、僅かに約１１ＳＬＭが供給されることを意味し、これにより、圧縮すべき量がかなり減少されかつこれを達成するための動力消費も低減される。 Since water is condensed in the treated exhaust gas stream, a treated exhaust gas stream P ′ of about 10 SLM along with 1 SLM of CO 2 is obtained. This means that the second pump stage 30 is not fed with 19 SLM, but only about 11 SLM, so that the amount to be compressed is significantly reduced and achieved. Power consumption is also reduced.

第２ポンプ段３０は液体リングポンプで構成できる。液体リングポンプを用いることは、希釈剤の凝縮を補助できかつ得られるガス流のスクラビングに使用できることから特に有利である。   The second pump stage 30 can be constituted by a liquid ring pump. The use of a liquid ring pump is particularly advantageous because it can assist in the condensation of the diluent and can be used for scrubbing the resulting gas stream.

上記例は希釈剤として水を使用したが、希釈剤として、排ガス流中で凝縮する任意の適当な化合物、例えばぺルフルオロカーボンまたはハイドロカーボンを使用できる。   While the above example used water as the diluent, any suitable compound that condenses in the exhaust gas stream, such as perfluorocarbon or hydrocarbon, can be used as the diluent.

以上、添付図面を参照して本発明の例示実施形態を詳細に説明したが、本発明は正確な実施形態に限定されるものではないこと、および当業者ならば特許請求の範囲に定められた本発明の範囲およびこれらの均等物から逸脱することなく種々の変更をなし得るものであることは理解されよう。   The exemplary embodiments of the present invention have been described in detail with reference to the accompanying drawings, but the present invention is not limited to the exact embodiments and those skilled in the art are defined in the claims. It will be understood that various modifications can be made without departing from the scope of the invention and their equivalents.

１０ 第１ポンプ段
２０ 放射バーナ
３０ 第２ポンプ段
１００ プロセスガス除害装置
Ｐ 排ガス流
Ｐ´ 処理された排ガス流 DESCRIPTION OF SYMBOLS 10 1st pump stage 20 Radiation burner 30 2nd pump stage 100 Process gas abatement device P Exhaust gas stream P 'Treated exhaust gas stream

Claims (14)

バーナを有するプロセスガス除害装置において、
バーナが燃焼チャンバを備え、該燃焼チャンバは、製造プロセスツールからの排ガス流を受入れて燃焼チャンバ内で、準大気圧で処理すべく作動でき、燃焼チャンバは更に、燃料、酸化剤および希釈剤を受入れるべく作動でき、燃料、酸化剤および希釈剤は燃焼チャンバ内の燃焼を制御して排ガス流を処理し、処理された排出流を生成し、希釈剤は処理された排出流中で凝縮でき、前記希釈剤は、燃焼チャンバ内に導入される前に、燃料および酸化剤の少なくとも一方と組合わされることを特徴とするプロセスガス除害装置。 In a process gas abatement apparatus having a burner,
The burner includes a combustion chamber that is operable to receive an exhaust gas stream from a manufacturing process tool and process it at sub-atmospheric pressure in the combustion chamber, the combustion chamber further containing fuel, oxidant, and diluent. Operable to receive, fuel, oxidant and diluent control combustion in the combustion chamber to treat the exhaust gas stream to produce a treated exhaust stream, the diluent can condense in the treated exhaust stream ; The process gas abatement apparatus , wherein the diluent is combined with at least one of a fuel and an oxidant before being introduced into the combustion chamber . 前記希釈剤は、燃焼チャンバ内に導入されると蒸気になることを特徴とする請求項１記載のプロセスガス除害装置。   The process gas abatement apparatus according to claim 1, wherein the diluent becomes steam when introduced into the combustion chamber. 前記希釈剤は、気化される前は、燃焼チャンバに導入される液体からなることを特徴とする請求項１または２記載のプロセスガス除害装置。   3. The process gas abatement apparatus according to claim 1, wherein the diluent is made of a liquid introduced into the combustion chamber before being vaporized. 前記希釈剤は、前記処理された排出流中で液体に凝縮することを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項記載のプロセスガス除害装置。   The process gas abatement apparatus according to any one of claims 1 to 3, wherein the diluent condenses into a liquid in the treated exhaust stream. 前記希釈剤は、第１体積流量で燃焼チャンバ内に導入されて、前記処理された排出流が第２体積流量を占めるようにし、第２体積流量は第１体積流量より小さいことを特徴とする請求項１〜４のいずれか１項記載のプロセスガス除害装置。   The diluent is introduced into the combustion chamber at a first volume flow rate such that the treated exhaust stream occupies a second volume flow rate, the second volume flow rate being less than the first volume flow rate. The process gas abatement apparatus of any one of Claims 1-4. 前記燃料および酸化剤の少なくとも一方が、燃焼チャンバ内に導入される前に希釈剤により溶解されることを特徴とする請求項１〜５のいずれか１項記載のプロセスガス除害装置。 The process gas abatement apparatus according to any one of claims 1 to 5 , wherein at least one of the fuel and the oxidant is dissolved by a diluent before being introduced into the combustion chamber. 前記燃料および酸化剤の両方が、燃焼チャンバ内に導入される前に希釈剤により溶解されることを特徴とする請求項１〜６のいずれか１項記載のプロセスガス除害装置。 The process gas abatement apparatus according to any one of claims 1 to 6 , wherein both the fuel and the oxidant are dissolved by a diluent before being introduced into the combustion chamber. 前記希釈剤により溶解された燃料および酸化剤の少なくとも一方が、燃焼チャンバ内に導入される前に気化されることを特徴とする請求項１〜７のいずれか１項記載のプロセスガス除害装置。 The process gas abatement apparatus according to any one of claims 1 to 7 , wherein at least one of the fuel and the oxidant dissolved by the diluent is vaporized before being introduced into the combustion chamber. . 前記希釈剤により溶解された燃料および酸化剤の少なくとも一方および希釈剤が、燃焼チャンバ内に導入される前に共気化されることを特徴とする請求項１〜８のいずれか１項記載のプロセスガス除害装置。 Wherein at least one and a diluent of dissolved fuel and oxidant by diluent any one of claims Process according to claim 1-8, characterized in that is co-vaporized before being introduced into the combustion chamber Gas abatement device. 前記希釈剤は、水、ぺルフルオロカーボンおよびハイドロカーボンの少なくとも１つからなることを特徴とする請求項１〜９のいずれか１項記載のプロセスガス除害装置。 The diluent, water, process gas abatement device of any one of claims 1-9, characterized in that comprises at least one pair Le fluorocarbons and hydrocarbons. 前記処理された排出流は、液体リングポンプに供給されて大気圧に圧縮されることを特徴とする請求項１〜１０のいずれか１項記載のプロセスガス除害装置。 The treated discharge stream, the process gas abatement device of any one of claims 1-10, characterized in that it is supplied to the liquid ring pump is compressed to atmospheric pressure. 前記希釈剤は液体リングポンプ内で凝縮することを特徴とする請求項１１記載のプロセスガス除害装置。 The process gas abatement apparatus according to claim 11, wherein the diluent condenses in a liquid ring pump. 前記液体リングポンプは、前記処理された排出流をスクラビングすべく作動できることを特徴とする請求項１１または１２記載のプロセスガス除害装置。 13. A process gas abatement device according to claim 11 or 12 , wherein the liquid ring pump is operable to scrub the treated exhaust stream. 製造プロセスツールからの処理すべき排ガス流を燃焼チャンバ内に準大気圧で受入れる段階と、
燃料、酸化剤および希釈剤を燃焼チャンバ内に受入れる段階とを有し、燃料、酸化剤および希釈剤は燃焼チャンバ内の燃焼を制御して排ガス流を処理し、処理された排出流を生成し、
処理された排出流中で希釈剤を凝縮させる段階を更に有し、
前記希釈剤は、燃焼チャンバ内に導入される前に、燃料および酸化剤の少なくとも一方と組合わされることを特徴とするプロセスガス除害方法。 Receiving an exhaust gas stream to be treated from a manufacturing process tool into the combustion chamber at sub-atmospheric pressure;
Receiving fuel, oxidant and diluent into the combustion chamber, wherein the fuel, oxidant and diluent control combustion in the combustion chamber to process the exhaust gas stream and produce a processed exhaust stream ,
Further have a step of condensing the diluent-treated exhaust stream,
The process gas abatement method , wherein the diluent is combined with at least one of a fuel and an oxidant before being introduced into the combustion chamber .
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