JP6660371B2 - 遠心除去装置 - Google Patents
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Description
本発明は、除去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有する廃物流れを処理するための除去装置に関する。
ガス処理装置は公知である。そのような装置は、エピタキシャル堆積処理から生じる廃物ガスの処理のために使用される。エピタキシャル堆積処理は、シリコン及び複合半導体用途の両方のための高速半導体デバイスに益々使用されている。エピタキシャル層は、注意深く成長させた単一結晶シリコン膜である。エピタキシャル堆積は、シリコンソースガス、典型的には、シラン又はトリクロロシラン又はジクロロシランのようなクロロシラン化合物を高温、典型的には約８００〜１１００℃の水素雰囲気で、かつ真空状態の下で利用する。エピタキシャル堆積処理は、多くの場合に、製作されているデバイスに対して要求される少量のホウ素、リン、ヒ素、ゲルマニウム、又は炭素でドープされる。処理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、並びにそれらの組合せのようなハロゲン化物を含むことができる。塩化水素（ＨＣｌ）又はＳＦ6又はＮＦ3のような別のハロゲン化物は、処理実行間にチャンバを洗浄するのに使用することができる。
そのような処理において、処理チャンバに供給されるガスの小さい割合のみがチャンバ内で消費されるので、チャンバに供給されるガスの高い割合は、チャンバ内で行われる処理から固体及び気体副産物と共にチャンバから排出される。処理ツールは、典型的には、複数の処理チャンバを有し、その各々は、堆積、エッチング、又は洗浄処理においてそれぞれの異なる段でのものとすることができる。従って、処理中に、チャンバから排出されるガスの組合せから形成される無駄な廃物流れは、様々な異なる組成を有する場合がある。
廃棄流れを雰囲気の中に放出する前に、それを処理してそこから選択された気体及び固体粒子が除去される。ＨＦ及びＨＣｌのような酸性ガスは、一般的に、酸性ガスが洗浄機を通過する洗浄液によって溶液中に取り込まれる充填式塔洗浄機を使用してガス流れから除去される。シランは自然発火性であるので、廃棄流れが洗浄機を通じて搬送される前に、廃棄流れは、熱焼却炉を通して搬送されて廃棄流れに存在するシラン又は他の自然発火性ガスを空気と反応させるのが一般的実施法である。ＮＦ3のようなあらゆるペルフルオロ化合物も、焼却炉内でＨＦに変換することができる。
シランが燃える時に、大量のシリカ（ＳｉＯ2）粒子が生成される。それらの粒子の多くは、充填式塔洗浄機内で液体を洗浄することによって懸濁液に取り込むことができるが、洗浄液によって比較的小さい粒子（例えば、１ミクロン未満のサイズを有する）の捕捉は、比較的不十分であることが観察されている。この点から見て、洗浄機から下流に電気集塵装置を設けてそれらのより小さい粒子を廃棄流れから除去することが公知である。
そのような装置は、廃物ガス流れの処理を提供するが、それらは、いくつかの欠点を有する。従って、改良されたガス処理装置を提供することが望ましい。
第１の態様により、廃物流れを燃焼させて燃焼廃物流れを提供し、かつ燃焼廃物流れを水で処理して燃焼粒子及び水と共に処理流体を含む第１段処理廃物流れを提供するように作動可能な第１の処理段と、入口で第１段処理廃物流れを受け入れ、かつ第２段処理廃物流れとして処理流体出口で提供される処理流体から燃焼粒子及び水の少なくとも一部を遠心分離するように作動可能な第２の処理段とを含む半導体処理ツールからの廃物流れを処理するための除去装置を提供する。
第１の態様は、粒子を捕捉して除去するために電気集塵装置を使用することが、有効であるためにはそれらが大きくて高電圧（典型的には２５ｋＶ）で作動する必要があるので不便であることを認識している。従って、除去装置を提供する。装置は、例えば、半導体処理ツールからの廃物流れを処理することができる。装置は、第１の処理段を含むことができる。第１の処理段は、廃物流れを燃焼させて燃焼廃物流れを生成することができる。第１の処理段はまた、水で燃焼廃物流れを処理して第１段廃物処理流れを生成することができる。第１段処理廃物流れは、燃焼粒子及び水と共に処理流体を含むことができる。装置はまた、第２の処理段を含むことができる。第２の処理段は、入口で第１段処理廃物流れを受け入れることができる。第２の処理段は、処理流体から燃焼粒子及び水を遠心分離することができる。除去された燃焼粒子及び水がない処理流体は、第２段処理廃物流れとして処理流体出口で提供することができる。このようにして、粒子及び水は、不便な電気集塵装置の必要なく燃焼廃物流れから効果的に除去することができる。代わりに、第２の処理段は、より小さいフットプリント内の改良された粒子捕捉を提供する。同じく、水を利用することで、粒子を処理流体から別々に保持するのを補助する。
一実施形態において、第２の処理段は、第１段処理廃物流れを受け入れるために第１の処理段と結合された入口と、第２段処理廃物流れを提供するための処理流体出口と、処理流体から分離された燃焼粒子及び水を提供するための粒子出口とを有する遠心分離器を含む。従って、第１段処理廃物流れを受け入れ、かつ処理流体出口と同様に、処理流体から分離された除去された燃焼粒子及び水を提供する粒子出口を有する遠心分離器を提供することができる。
一実施形態において、遠心分離器は、底板とリムによって結合された対向する板とによって定められた円筒形チャンバを含む。相対する板の間の距離は、それらの相対する板の直径よりも有意に小さい場合があり、これは特に小型の配置を提供することは認められるであろう。
一実施形態において、遠心分離器は、対向する板内の中心に位置付けられた入口で第１段処理廃物流れを受け入れるように作動可能である。入口を板内の中心に設けることで、遠心分離を最大にするのを補助し、複雑なフィードを回避する。
一実施形態において、底板の粒子出口は、粒子及び水を汚水槽の中に排出するように作動可能である。従って、流体及び水は、重力の下で除去することができる。
一実施形態において、対向する板内の処理流体出口は、処理流体を放出するように作動可能である。従って、処理流体は、圧力の下で遠心分離器から放出又は排出することができる。
一実施形態において、粒子出口及び処理流体出口は、入口から半径方向に離れて位置付けられる。
一実施形態において、第２の処理段は、ラジアルファン及び遠心粒子分離器のうちの少なくとも一方を含む。従って、ラジアルファン、遠心粒子分離器、又は両方は、処理流体からの粒子及び／又は水の遠心分離を行うように提供することができる。
一実施形態において、ラジアルファンは、回転可能であり、かつリムに向けて入口から延びる複数のベーンを含む。
一実施形態において、ベーンは、リムに向けて先細である。リムに向けた先細を提供することは、リムの近くの乱流を低減する。
一実施形態において、ベーンは、リムの前で終端して螺旋を形成し、その内部にベーンによって加速された廃物流れを受け入れる。従って、ベーンの端部及びリムの間に定められた螺旋内に廃物流れを受け入れることができる。
一実施形態において、螺旋の壁は、燃焼粒子及び水を同伴して処理流体から燃焼粒子及び水を分離するように作動可能である。従って、燃焼粒子及び水は、処理流体からそれらを分離するために壁によって受け入れられて保持することができる。
一実施形態において、粒子出口は、リムとベーンの端部とのうちの少なくとも一方の近くに設けられる。従って、粒子出口は、粒子が集まる位置の近くに設けられる。
一実施形態において、処理流体出口は、リムとベーンの端部とのうちの少なくとも一方の近くに設けられる。
一実施形態において、遠心粒子分離器は、回転可能であり、かつリムの近くに軸線方向に延びて第１段処理廃物流れを受け入れる複数の導管を含む。従って、遠心粒子分離器は、遠心粒子分離器の回転軸に沿ってそのリムの近くに延びて第１段処理廃物流れを受け入れる導管によって形成することができる。従って、導管は、遠心粒子分離器の回転軸に位置合わせすることができる。
一実施形態において、導管の壁は、燃焼粒子及び水を同伴し、かつ導管の回転中にそれを通して第１段処理廃物流れを搬送する時に燃焼粒子及び水を処理流体から分離するように作動可能である。従って、導管の壁は、第１段処理廃物流れがそれらの導管を通過する時に燃焼粒子及び水を受け入れて保持する。
一実施形態において、各導管は、第１段処理廃物流れを受け入れるための導管入口と、壁によって同伴された処理流体、燃焼粒子、及び水を放出して入口を通じて排出して戻すための出口としての導管入口とを含む。従って、分離された燃焼粒子及び水は、各導管からその入口を通じて排出されて戻る。
一実施形態において、導管は、リムに沿って延びる環状体内に形成される。従って、導管は、リムから延びるリング内に形成される。
一実施形態において、第２の処理段は、ラジアルファン及び遠心粒子分離器の両方を含む。ラジアルファン及び遠心粒子分離器の両方を提供することで、第２の処理段の分離性能を高める。
一実施形態において、ラジアルファンの螺旋の壁によって同伴された燃焼粒子及び水から分離された処理流体は、遠心粒子分離器の導管まで搬送される。従って、ラジアルファンは、初期分離を行うことができ、遠心粒子分離器は、その後の分離を行うことができる。
一実施形態において、ベーン及び導管は、螺旋内の流体速度を導管内の流体速度に合わせるように寸法決めされる。これは、乱流を低減するのを補助する。
一実施形態において、装置は、遠心分離器を回転させるように作動可能なドライブを含む。
一実施形態において、処理流体出口は、第２段処理廃物流れを処理するための第３の処理段に結合される。
一実施形態において、第１の処理段、第２の処理段、及び第３の処理段は、同軸的に位置付けられる。これは、小型の配置を提供するのを補助する。
一実施形態において、第３の処理段は、第１の処理段を同軸的に取り囲む。これは、特に小型の配置を提供するのを補助する。
一実施形態において、第１の処理段、第２の処理段、及び第３の処理段は、共通ハウジング内に受け入れられる。
一実施形態において、入口と第１の処理段の間の公差は、水で充填して回転シールを与えるように寸法決めされる。従って、水は、回転シールを与えるために利用することもできる。
一実施形態において、第１の処理段は、燃焼器及び冷水器を含む。
一実施形態において、第３の処理段は、酸洗浄チャンバを含む。
一実施形態において、処理流体出口は、第２段の処理廃物ガス流れを酸洗浄チャンバの底部に供給する。
一実施形態において、対向する板は、第３の処理段から第２の処理段の中に水を排出するように作動可能な排出孔を含む。従って、第３の処理段から排出された水は、次に、それとあらゆる同伴燃焼粒子とを除去するために第２の処理段に流入して戻る。
一実施形態において、除去装置は、第１の処理段から第２の処理段を通して圧力の下で第１の処理廃物ガス流れを搬送するように作動可能である。
一実施形態において、装置は、粒子出口から受け入れた水を第１の処理段と、第３の処理段と、第２の処理段を支持する軸受とのうちの少なくとも一方までポンピングするように作動可能なポンプを含む。従って、同じドライブ及び水は、多目的のために使用することができる。
第２の態様により、第１の処理段で、燃焼廃物流れを提供するように廃物流れを燃焼させる段階と、燃焼廃物流れを水で処理して燃焼粒子及び水と共に処理流体を含む第１段処理廃物流れを提供する段階と、第２の処理段で、入口で第１段処理廃物流れを受け入れる段階と、処理流体から燃焼粒子及び水の少なくとも一部を遠心分離する段階と、第２段処理廃物流れとして処理流体出口で処理流体を提供する段階とを含む半導体処理ツールからの廃物流れを処理する方法を提供する。
一実施形態において、第２の処理段は、第１段処理廃物流れを受け入れるために第１の処理段と結合された入口と、第２段処理廃物流れを提供するための処理流体出口と、処理流体から分離された燃焼粒子及び水を提供するための粒子出口とを有する遠心分離器を含む。
一実施形態において、遠心分離器は、底板とリムによって結合された対向する板とによって定められた円筒形チャンバを含む。
一実施形態において、受け入れる段階は、遠心分離器の対向する板内の中心に位置付けられた入口で第１段処理廃物流れを受け入れる段階を含む。
一実施形態において、提供する段階は、底板の粒子出口を通して汚水槽の中に粒子及び水を排出する段階を含む。
一実施形態において、提供する段階は、対向する板内の処理流体出口から放出する段階を含む。
一実施形態において、本方法は、入口から半径方向に離して粒子出口及び処理流体出口を位置付ける段階を含む。
一実施形態において、第２の処理段は、ラジアルファン及び遠心粒子分離器のうちの少なくとも一方を含む。
一実施形態において、本方法は、リムに向けて入口から延びる複数のベーンを含むラジアルファンを回転させる段階を含む。
一実施形態において、ベーンは、リムに向けて先細である。
一実施形態において、ベーンは、リムの前で終端して螺旋を形成し、かつ螺旋によって受け入れられる第１段処理廃物流れを加速する。
一実施形態において、本方法は、螺旋の壁で燃焼粒子及び水を同伴して処理流体から燃焼粒子及び水を分離する段階を含む。
一実施形態において、本方法は、粒子出口をリムとベーンの端部とのうちの少なくとも一方の近くに設ける段階を含む。
一実施形態において、本方法は、処理流体出口をリムとベーンの端部とのうちの少なくとも一方の近くに設ける段階を含む。
一実施形態において、本方法は、遠心粒子分離器を回転させる段階を含み、遠心粒子分離器は、リムの近くに軸線方向に延びて第１段処理廃物流れを受け入れる複数の導管を含む。
一実施形態において、本方法は、回転中に導管を通して第１段処理廃物流れを搬送し、導管の壁上に燃焼粒子及び水を同伴して処理流体から燃焼粒子及び水を分離する段階を含む。
一実施形態において、本方法は、導管入口で第１段処理廃物流れを受け入れる段階と、導管出口で処理流体を放出する段階と、入口を通して壁によって同伴された燃焼粒子及び水を排出する段階とを含む。
一実施形態において、導管は、リムに沿って延びる環状体内に形成される。
一実施形態において、第２の処理段は、ラジアルファン及び遠心粒子分離器の両方を含む。
一実施形態において、本方法は、ラジアルファンの螺旋の壁によって同伴された燃焼粒子及び水から分離された処理流体を遠心粒子分離器の導管まで搬送する段階を含む。
一実施形態において、本方法は、螺旋内の流体速度を導管内の流体速度と合わせるようにベーン及び導管を寸法決めする段階を含む。
一実施形態において、本方法は、ドライブを用いて遠心分離器を回転させる段階を含む。
一実施形態において、本方法は、第２段処理廃物流れを処理するための第３の処理段に処理流体出口を結合する段階を含む。
一実施形態において、本方法は、第１の処理段、第２の処理段、及び第３の処理段を同軸的に位置付ける段階を含む。
一実施形態において、本方法は、第１の処理段を第３の処理段によって同軸的に取り囲む段階を含む。
一実施形態において、本方法は、共通ハウジング内に第１の処理段、第２の処理段、及び第３の処理段を受け入れる段階を含む。
一実施形態において、本方法は、水で充填して回転シールを与えるように入口と第１の処理段の間の公差を寸法決めする段階を含む。
一実施形態において、第１の処理段は、燃焼器及び冷水器を含む。
一実施形態において、第３の処理段は、酸洗浄チャンバを含む。
一実施形態において、本方法は、第２段の処理廃物ガス流れを酸洗浄チャンバの底部に供給する段階を含む。
一実施形態において、本方法は、対向する板内の排出孔を通して第３の処理段から第２の処理段の中に水を排出する段階を含む。
一実施形態において、本方法は、第１の処理段から第２の処理段を通して圧力の下で第１段の処理廃物ガス流れを搬送する段階を含む。
一実施形態において、本方法は、粒子出口から受け入れた水を第１の処理段、第３の処理段、及び第２の処理段を支持する軸受のうちの少なくとも１つまでポンピングする段階を含む。
更に別の特定のかつ好ましい態様は、添付の独立及び従属クレームに説明されている。従属クレームの特徴は、適切な場合にかつクレームに明確に説明されたもの以外の組合せで独立クレームの特徴と組み合わせることができる。
装置特徴が機能を提供するように作動可能であると説明される場合に、これは、その機能を提供するか又はその機能を提供するように適応又は構成された装置特徴を含むことは認められるであろう。
本発明の実施形態を添付の図面を参照してここで以下に更に説明する。
実施形態の説明
実施形態を議論する前に、最初に概観を提供する。実施形態は、除去装置のための遠心分離器を提供する。遠心分離器は、除去装置によって処理された廃物流れに存在する粒子状物質（いわゆる「粉体」及び／又は液体）の抽出を助ける。
実施形態を議論する前に、最初に概観を提供する。実施形態は、除去装置のための遠心分離器を提供する。遠心分離器は、除去装置によって処理された廃物流れに存在する粒子状物質（いわゆる「粉体」及び／又は液体）の抽出を助ける。
遠心分離器は、ガス点火式燃焼タイプ除去システムの第１段主冷却チャンバ（典型的には、堰）と第３段酸洗浄チャンバ（典型的には、充填式塔）の間に置かれた除去装置の第２段である。
主冷却チャンバは、燃焼チャンバから燃焼粒子と共に処理流体を含む燃焼廃物流れを受け入れる。処理流体及び燃焼粒子が主冷却チャンバを通過すると、燃焼粒子の一部は、燃焼廃物流れを冷却する液体（典型的には、水）によって除去される。主冷却チャンバは、処理流体及び残りの燃焼粒子、並びに水を含む第１段処理廃物流れとして冷却燃焼廃物流れを出力する。
燃焼粒子及び水を冷却燃焼廃物流れから更に除去するために、冷却燃焼廃物流れは、遠心分離器に提供される。典型的には、遠心分離器は、回転要素を含む。次に、遠心分離器は、更に別の燃焼粒子及び水を除去し、除去された燃焼粒子及び水なしで第２段処理廃物流れとして処理流体を排出する。従って、第２段処理廃物流れは、大部分の燃焼粒子及び水が除去されていることになる。次に、この第２段処理廃物流れは、更に別の処理のために第３段酸洗浄チャンバに提供される。
除去装置
図１Ａは、明確化を高めるために上側上板及び燃焼チャンバを除去した一実施形態による全体が符号１０の除去装置を示している。除去装置１０は、典型的には、真空ポンプシステム（図示せず）を使用して半導体又はフラットパネル表示処理ツールのような処理ツールの製造からポンピングされる廃物ガス流れを処理する放射燃焼器（図示せず）を含む。廃物流れは、入口（図示せず）で受け入れられる。廃物流れは、廃物流れを円筒形燃焼チャンバの中に注入するノズル（図示せず）に入口から搬送される。各ノズルは、燃焼チャンバの上側又は入口面を定めるセラミック上板（図示せず）に形成されたそれぞれのボア（図示せず）内に位置付けられる。
図１Ａは、明確化を高めるために上側上板及び燃焼チャンバを除去した一実施形態による全体が符号１０の除去装置を示している。除去装置１０は、典型的には、真空ポンプシステム（図示せず）を使用して半導体又はフラットパネル表示処理ツールのような処理ツールの製造からポンピングされる廃物ガス流れを処理する放射燃焼器（図示せず）を含む。廃物流れは、入口（図示せず）で受け入れられる。廃物流れは、廃物流れを円筒形燃焼チャンバの中に注入するノズル（図示せず）に入口から搬送される。各ノズルは、燃焼チャンバの上側又は入口面を定めるセラミック上板（図示せず）に形成されたそれぞれのボア（図示せず）内に位置付けられる。
燃焼チャンバ
燃焼チャンバは、ＥＰ ０ ６９４ ７３５に説明するような孔あき燃焼器要素の出口面によって定められた側壁を有する。燃焼器要素は、円筒形であり、円筒形外側シェル内に保持される。プレナム容積は、燃焼器要素の入射面と円筒形外側シェルの間に定められる。天然ガス又は炭化水素及び空気のような燃料ガスの混合気は、１又は２以上の入口ノズル（全て図示せず）を通してプレナム容積の中に導入される。燃料ガス及び空気の混合気は、燃焼器要素の入射面から燃焼チャンバ内で燃焼するために燃焼器要素の出口面に移動する。
燃焼チャンバは、ＥＰ ０ ６９４ ７３５に説明するような孔あき燃焼器要素の出口面によって定められた側壁を有する。燃焼器要素は、円筒形であり、円筒形外側シェル内に保持される。プレナム容積は、燃焼器要素の入射面と円筒形外側シェルの間に定められる。天然ガス又は炭化水素及び空気のような燃料ガスの混合気は、１又は２以上の入口ノズル（全て図示せず）を通してプレナム容積の中に導入される。燃料ガス及び空気の混合気は、燃焼器要素の入射面から燃焼チャンバ内で燃焼するために燃焼器要素の出口面に移動する。
燃焼チャンバ内の温度を処理すべき廃物流れに対して適切な温度に変えるように、燃料ガス及び空気の混合気の割合を変える。同様に、燃料ガス及び空気の混合気をプレナム容積の中に導入する割合は、混合気が燃焼器要素の出口面で可視炎なしに燃えるように調節される。燃焼室からの排気ガスは、主冷却チャンバの中に放出される。
従って、入口を通して受け入れられてノズルによって燃焼チャンバに提供される廃物流れは、燃焼器要素の出口面の近くで燃焼する燃料ガス及び空気の混合気によって加熱された燃焼チャンバ内で燃焼する。そのような燃焼は、燃焼チャンバの加熱を引き起こし、燃焼チャンバに提供される空気／燃料混合気［ＣＨ4、Ｃ3Ｈ8、Ｃ4Ｈ10］に応じて典型的には７．５％〜１０．５％の範囲で酸素のような燃焼生成物を提供する。この熱及び燃焼生成物は、燃焼チャンバ内で廃物流れと反応して廃物流れを洗浄する。例えば、ＳｉＨ4及びＮＨ3は、ＳｉＯ2、Ｎ2、Ｈ2Ｏ、ＮＯｘを生成するように燃焼チャンバ内でＯ2と反応する廃物流れ内に提供することができる。同様に、Ｎ2、ＣＨ4、Ｃ2Ｆ6は、ＣＯ2、ＨＦ、Ｈ2Ｏを生成するように燃焼チャンバ内でＯ2と反応する廃物流れ内に提供することができる。燃焼廃物流れは、放射燃焼器から排出され、かつ燃焼粒子と共に処理流れを含む。
主冷却チャンバ
燃焼廃物流れは、放射燃焼器から主冷却チャンバ３０までＡ方向に通過する。堰３５は、主冷却チャンバ３０の内面の下に方向Ｗに進む水カーテンを提供する。典型的には、堰３５内の水は、水カーテンもそれが方向Ｗに進む時に主冷却チャンバ３０の内面の周りで接線方向に流れるか又は周方向に回転するように接線方向に流れるように構成される。水カーテンは、それが方向Ａに進む時に燃焼廃物流れを冷却するのを補助する。燃焼廃物流れを冷却するように水を更に噴出するスプレーノズル３６も設けられる。一部の燃焼粒子は、水カーテン及び／又はスプレーノズル３６から水によって同伴又は捕捉される。しかし、主冷却チャンバ３０から排出される冷却燃焼廃物流れは、この時点で水及び水滴も含有する。
燃焼廃物流れは、放射燃焼器から主冷却チャンバ３０までＡ方向に通過する。堰３５は、主冷却チャンバ３０の内面の下に方向Ｗに進む水カーテンを提供する。典型的には、堰３５内の水は、水カーテンもそれが方向Ｗに進む時に主冷却チャンバ３０の内面の周りで接線方向に流れるか又は周方向に回転するように接線方向に流れるように構成される。水カーテンは、それが方向Ａに進む時に燃焼廃物流れを冷却するのを補助する。燃焼廃物流れを冷却するように水を更に噴出するスプレーノズル３６も設けられる。一部の燃焼粒子は、水カーテン及び／又はスプレーノズル３６から水によって同伴又は捕捉される。しかし、主冷却チャンバ３０から排出される冷却燃焼廃物流れは、この時点で水及び水滴も含有する。
遠心分離器
冷却された燃焼廃物流れは、図２Ａ〜２Ｃにより詳細に示されている遠心分離器４０によって受け入れられる。特に、入口４５が設けられ、それを通して水カーテンからの水、スプレーノズル３６からのスプレー、及び冷却燃焼流体流れ及び水内に既に同伴されたあらゆる燃焼粒子を含む冷却燃焼廃物流れが遠心分離器４０によって受け入れられる。
冷却された燃焼廃物流れは、図２Ａ〜２Ｃにより詳細に示されている遠心分離器４０によって受け入れられる。特に、入口４５が設けられ、それを通して水カーテンからの水、スプレーノズル３６からのスプレー、及び冷却燃焼流体流れ及び水内に既に同伴されたあらゆる燃焼粒子を含む冷却燃焼廃物流れが遠心分離器４０によって受け入れられる。
遠心分離器４０は、共通ハウジング２００内の除去装置１０の他の部分に対して回転するように作動可能である。遠心分離器４０の寸法は、共通ハウジング２００内に妥当な適合を提供し、排出孔を通って遠心分離器４０をバイパスする流体を抑制するように選択される。主冷却チャンバ３０の端部と対向する板１４０の上部の間のクリアランスは、そうでなければ遠心分離器４０により発生する吸引力を台なしにする再循環を最小にするほど十分に小さくするような寸法にされる。水は、このクリアランスを充填して漏出を更に低減する。
遠心分離器４０は、モータカプリング５０に結合されたドライブ（図示せず）によって回転し、１対の対向する板１２０、１４０を有し、その間に対向する板のうちの１つから直立した遠心粒子分離器に給送するラジアルファン構成要素がある。概観において、入口４５で受け入れられる流れは、２相分離処理を受け、燃焼粒子及び水が冷却燃焼流体流れから除去されてその後の処理のために処理流れを離れる。冷却燃焼廃物流れに存在する水は、燃焼粒子の除去を助ける。従って、遠心分離器４０を出る廃物は、ほとんどの水及び燃焼粒子が除去されていることになる。
特に、第１の相として、冷却燃焼廃物流れは、リム１００に向けて入口４５からラジアルファン構成要素のベーン（翼）１２５によって加速される。この初期アクションは、初期分離を行い、その理由は、多くの燃焼粒子及び多くの水が、次に、遠心分離器４０の底板１２０に設けられた排出孔１１０を通ってリム１００面によって同伴され、汚水槽６０の中に排出されるからである。従って、主冷却チャンバ３０を遠心分離器４０の上流に置くことにより、主冷却チャンバにおける急冷からの水滴は、遠心分離器４０における粒子捕捉を助ける。
遠心分離器４０は、底板１２０と、底板１２０から離間して、廃物流れが流れる板１２０、１４０の間にチャンバ、空隙、又は空間を生成する対向する板１４０とを含む。対向する板１４０には、冷却チャンバ３０から廃物流れを受け入れるその中心に入口４５が備わっている。底板１２０及び対向する板１４０は、周縁又はリム１００で互いに融合される。板１２０、１４０の間に中心から周縁に廃物流れを押圧するベーン１２５があり、それによって入口４５において圧力の低下を生じる。この例では、ベーンは、入口４５に対して接線方向に配置されて湾曲し、リム１００に向けて先細である。しかし、ベーン１２５の他の配置も利用することができることは認められるであろう。図２Ｃに最もよく示すように、ベーン１２５は、部分的にのみリム１００に向けて延び、燃焼粒子及び水が集まることができる明確な通路又は螺旋を残す。
ラジアルファン構成要素による廃物流れの加速と共に主冷却チャンバ３０からの廃物流れの正圧は、廃物流れの流れをそれがリム１００の内面に隣接する螺旋内に受け入れられた状態で引き起こし、遠心粒子分離器の中に方向Ｂに流れる。ラジアルファン要素を追加することで、大気圧よりも低い入口を提供し、遠心分離器４０に給送する螺旋ハウジングの要件を回避する。
遠心粒子分離器は、対向する板１４０から延びる細長い環状体又はリム１６０によって形成され、その中に複数の導管１３０が設けられる。導管１３０は、廃物流れから燃焼粒子及び水を更に除去する遠心粒子分離器を互いに形成する。図示のように、それらの導管１３０は、長くて狭いアスペクト比を有する。燃焼粒子、水、及び流体が、遠心分離器として作用する導管１３０通って移動すると、流れ内の同伴粒子の遠心加速度は、それらを導管１３０の壁に投げ付けるようになる。同伴水滴も、導管１３０の壁に投げ付けられて燃焼粒子を洗い流すのを補助する。次に、同伴物質は、重力の下で導管１３０を流れて戻り、それが次にリム１００の内面に隣接する螺旋に向けて戻り、そこでそれは、次に、排出孔１１０を通って汚水槽６０の中に排出することができる。実質的に燃焼粒子及び水滴のない流体は、複数の導管１３０の上部を出て酸洗浄チャンバ７０の中に渡される。
図１Ｂにより詳細に示すように、底板１２０はまた、中心ハブ１２７を含み、それによって遠心分離器４０は、ドライブシャフト６７を収容する支柱６９上に回転可能に装着される。ドライブシャフト６７は、モータカプリング５０を通してモータ（図示せず）によって駆動される。支柱６９は、ハブ１２７に取りつけられたロータカプリング１２８を通して遠心分離器を駆動するように作用するドライブシャフト６７を収容する。この配置において、モータカプリング５０は、磁気駆動のためのものである。
酸洗浄チャンバ
遠心分離器４０を出た廃物流れは、次に、穿孔支持板７５を通じて酸洗浄チャンバ７０内に渡される。酸洗浄チャンバ７０は、穿孔支持板７５によって支持された充填材料（図示せず）で充填される。水は、汚水槽６０からライザーを通して篩板７８に供給され、篩板７８の複数の小さい孔を通して充填材料に水を注ぐ。水は、充填材料にわたって穿孔支持板７５に向けて重力の下で流れる。次に、処理廃物流れは、導管７７を通して放出されて排出出口８０を通して除去装置１０から排出される。
遠心分離器４０を出た廃物流れは、次に、穿孔支持板７５を通じて酸洗浄チャンバ７０内に渡される。酸洗浄チャンバ７０は、穿孔支持板７５によって支持された充填材料（図示せず）で充填される。水は、汚水槽６０からライザーを通して篩板７８に供給され、篩板７８の複数の小さい孔を通して充填材料に水を注ぐ。水は、充填材料にわたって穿孔支持板７５に向けて重力の下で流れる。次に、処理廃物流れは、導管７７を通して放出されて排出出口８０を通して除去装置１０から排出される。
充填式塔７０は、穿孔支持板７５を通して水で洗い出されて遠心分離器４０の上板１４０によって受け入れられるあらゆる残留粒子を同伴する。ラジアルファン構成要素が内部に位置するチャンバの中に排出して戻すための排出孔１５０が設けられる。水も、導管１３０の壁上に同伴されたあらゆる物質を除去するのを補助するために導管１３０の中に排出される。
汚水槽
汚水槽６０は、水及び燃焼粒子を受け入れ、かつ同じくモータカプリング５０Ａによって給電されて水を堰３５、ノズル３６に供給し、並びに遠心分離器４０のための軸受を円滑にする遠心水ポンプ６５を利用する。
汚水槽６０は、水及び燃焼粒子を受け入れ、かつ同じくモータカプリング５０Ａによって給電されて水を堰３５、ノズル３６に供給し、並びに遠心分離器４０のための軸受を円滑にする遠心水ポンプ６５を利用する。
特に、支柱６９はまた、汚水槽６０の下部に装着された遠心水ポンプ６５の入口を形成する。このポンプ６５は、作動流体、例えば、水を汚水槽６０から取って、流体供給を必要とする除去装置１０の様々な部分にそれを分配する。例えば、それは、燃焼チャンバと遠心分離器４０の入口４５の間に水カーテンを提供し、それは、酸洗浄チャンバ７０のパッキングに水を注ぎ、それは、遠心分離器４０を支持する軸受を滑らかにし、同じく主冷却チャンバ３０内の燃焼チャンバからの流れを冷却するための１又は２以上のスプレーノズル３６に給水することができる。それはまた、排出のために作動流体の一部分を定期的に放出するように機能することができる。遠心水ポンプ６５は、回転シール（これは、場所６３に位置付けられるであろう）が装着されたドライブシャフトから直接に駆動されて流体漏出を防止することができる。これに代えてかつ図に示すように、遠心水ポンプ６５は、回転シールの必要なく磁気的に結合することができる。両方の実施形態において、１つの駆動システム、例えば、電気モータが、水ポンプ６５及び遠心分離器４０の両方を駆動する。従って、燃焼チャンバ圧力の低下、粒子洗浄、及び作動流体循環は、単一除去装置１０内で好都合に達成される。
放射燃焼器、主冷却チャンバ３０、遠心分離器４０及び充填式塔７０、及び汚水槽６０は、共通ハウジング２００内に同軸的に同じ場所に位置付けられる。
本発明の例示的実施形態を添付の図面を参照して本明細書で詳細に開示したが、本発明は、正確な実施形態に限定されず、特許請求の範囲及びその均等物によって定められる本発明の範囲から逸脱することなく当業者が様々な変形及び修正をそこに達成することができることは理解される。
１０ 除去装置
３０ 主冷却チャンバ
４０ 遠心分離器
６３ 回転シール
７０ 酸洗浄チャンバ
３０ 主冷却チャンバ
４０ 遠心分離器
６３ 回転シール
７０ 酸洗浄チャンバ
Claims (13)
- 半導体処理ツールからの廃物流れを処理するための除去装置であって、
前記廃物流れを燃焼させて燃焼廃物流れを提供し、かつ該燃焼廃物流れを水で処理して燃焼粒子及び水と共に処理流体を含む第１段処理廃物流れを提供するように作動可能な第１の処理段と、
入口で前記第１段処理廃物流れを受け入れ、かつ第２段処理廃物流れとして処理流体出口で提供される前記処理流体から前記燃焼粒子及び前記水の少なくとも一部を遠心分離するように作動可能な第２の処理段であって、前記第１段処理廃物流れを受け入れるために前記第１の処理段と結合された前記入口と、前記第２段処理廃物流れを提供するための前記処理流体出口と、前記処理流体から分離された前記燃焼粒子及び前記水を提供するための粒子出口とを有する第２の処理段と、を含み、
前記第２の処理段は、遠心分離器を含み、
前記遠心分離器は、
底板と、リムによって結合された対向する板と、によって定められた円筒形チャンバと、
前記リムに向けて前記入口から延びる複数のベーンを備えた回転可能なラジアルファンと、
前記リムの近くに軸線方向に延びて前記第１段処理廃物流れを受け入れる複数の導管を備えた遠心粒子分離器と、を含み、
前記導管の壁が、該導管の回転中にそれを通して前記第１段処理廃物流れが搬送される時に前記燃焼粒子及び前記水を同伴して前記処理流体から該燃焼粒子及び該水を分離するように構成されている、
ことを特徴とする除去装置。 - 前記ベーンは、前記リムに向けて先細であることを特徴とする請求項１に記載の装置。
- 前記ベーンは、前記リムの前で終端して螺旋を定め、該螺旋の内部に該ベーンによって加速された前記第１段処理廃物流れが受け入れられることを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の装置。
- 前記螺旋の壁が、前記燃焼粒子及び前記水を同伴して前記処理流体から該燃焼粒子及び該水を分離するように構成されることを特徴とする請求項３に記載の装置。
- 前記粒子出口は、前記リムと前記ベーンの端部とのうちの少なくとも一方の近くに設けられることを特徴とする請求項１から請求項４のいずれか１項に記載の装置。
- 前記処理流体出口は、前記リムと前記ベーンの端部とのうちの少なくとも一方の近くに設けられることを特徴とする請求項１から請求項５のいずれか１項に記載の装置。
- 各導管が、前記第１段処理廃物流れを受け入れるための導管入口と、前記処理流体を放出するための前記出口としての導管出口とを含み、前記導管の壁によって同伴された前記燃焼粒子、及び前記水は前記導管入口を通して排出して戻されることを特徴とする請求項１に記載の装置。
- 前記導管は、前記リムに沿って延びる環状体内に形成されることを特徴とする請求項１１または請求項７に記載の装置。
- 前記第２の処理段は、前記ラジアルファン及び前記遠心粒子分離器の両方を含むことを特徴とする請求項１から請求項８のいずれか１項に記載の装置。
- 前記ラジアルファンの前記螺旋の前記壁によって同伴された前記燃焼粒子及び前記水から分離された処理流体が、前記遠心粒子分離器の導管まで搬送されることを特徴とする請求項１から請求項９のいずれか１項に記載の装置。
- 前記入口が前記第１の処理段に対して回転し、前記入口と前記第１の処理段の間の公差が、水によって充填されて回転を許容しつつシールがなされることを特徴とする請求項１から請求項１０のいずれか１項に記載の装置。
- 前記対向する板は、水を第３の処理段から前記第２の処理段の中に排出するように作動可能な排出孔を含むことを特徴とする請求項１から請求項１１のいずれか１項に記載の装置。
- 前記粒子出口から受け入れた水を前記第１の処理段、前記第３の処理段、及び前記第２の処理段を支持する軸受のうちの少なくとも１つまでポンピングするように作動可能なポンプを含むことを特徴とする請求項１２に記載の装置。
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