JP6925322B2 - 除害装置 - Google Patents

Description

本発明は、除害装置及び方法に関連する。

除害装置は、公知であり、例えば半導体やフラットパネルディスプレイの製造産業に使用される製造処理ツールからの排ガス流を処理するのに典型的に使用される。そのような製造中には、残留過フッ素化化合物（ＰＦＣ）及び他の化合物が、処理ツールからポンピングされた排ガス流に存在する。ＰＦＣは、排ガスから除去し難く、環境内へのそれらの放出は、それらが比較的高い温室効果活量を有することが知られているので望ましくない。

公知の除害装置は、燃焼を使用してＰＦＣ及び他の化合物を排ガス流から除去する。典型的に、排ガス流は、ＰＦＣ及び他の化合物を含有する窒素流である。燃料ガスが排ガス流と混合され、そのガス流混合物は、小孔ガスバーナーの出口面によって横方向に取り囲まれた燃焼チャンバ内に搬送される。燃料ガス及び空気は、出口面で無炎燃焼に作用するように小孔バーナーに同時に供給され、小孔バーナーを通過する空気の量は、バーナーへの燃料ガス供給量だけでなく、燃焼チャンバ内に注入されたガス流混合物中の全ての可燃物も消費するのに十分である。

排ガス流を処理するための技術は存在するが、それらは、各々特有の欠点を有する。従って、排ガス流を処理するための改良された技術を提供することが望ましい。

第１の態様により、処理チャンバを少なくとも部分的に定め、排ガス流の処理のために処理物質が処理チャンバ内への導入のために通過する多孔質要素と、処理物質が多孔質要素を通過して処理チャンバに入る時に処理物質を加熱する多孔質要素を加熱する赤外線エネルギを放出するように作動可能な赤外線加熱デバイスとを含む、製造処理ツールからの排ガス流を処理するための除害装置を提供する。

第１の態様は、公知の除害装置が、化合物を排ガス流から除去するために処理チャンバ内の温度を十分に上げるための燃焼を処理チャンバ内に与えるために燃料ガス及び空気を典型的に利用することを認識している。これは、燃料ガスの供給を要求し、それは、容易には利用可能でない場合があり、又は一部の処理環境において望ましくない場合がある。従って、除害又は処理装置が設けられる場合がある。装置は、製造処理ツールからの排ガス又は処理ガス流を処理することができる。装置は、多孔質又は小孔要素を含むことができる。この要素は、排ガス流を処理することができる処理チャンバを少なくとも部分的に定めることができる。処理物質は、要素を通過し、それを通って搬送され、又はそれを通って進行して処理チャンバに入ることができる。装置はまた、赤外線エネルギ又は放射線を放出して多孔質要素を加熱することができる赤外線加熱デバイス又は要素を含むことができる。加熱された多孔質要素は、次に、処理物質が多孔質要素を通過して処理チャンバに入る時に処理物質を加熱することができる。このようにして、燃焼よりもむしろ赤外線エネルギを使用して、排ガス流を処理するために処理チャンバ内の温度を上げることができる。これは、装置を燃料ガスが存在しないか又は燃料ガスの供給が望ましくないと考えられる環境に使用することができるので、そのような装置の使用により大きい柔軟性を与える。また、処理チャンバを加熱するのに放射熱を単に使用するのではなく、処理物質が多孔質スリーブを通過する時に処理物質を加熱することは、処理物質が多孔質スリーブを通って進行する時に有意により多くのエネルギが処理物質内に付与されることを可能にする。

一実施形態では、赤外線加熱デバイスは、多孔質要素の面を加熱するために多孔質要素の面の近くに位置決めされる。従って、赤外線加熱デバイスは、多孔質要素の近くにそれを加熱するために位置付けることができる。

一実施形態では、装置は、プレナムを多孔質要素の面の近くに定める外壁を含み、処理物質は、プレナムから多孔質要素に与えられ、赤外線加熱デバイスは、プレナム内に位置付けられる。従って、プレナム容積は、赤外線加熱デバイスを受け入れるために再利用することができる。

一実施形態では、外壁は、入射赤外線エネルギを多孔質要素に向けて反射するために反射性である。反射壁を設けると、多孔質要素に向けられる放射線の量が増大する。

一実施形態では、外壁は、処理物質をプレナムに与えられる前に使用して外壁を冷却するように作動可能な冷却器を含む。これは、外壁が過度に高温になるのを防止し、処理物質を予熱する。

一実施形態では、外壁は、湾曲及び平坦のうちの一方である。

一実施形態では、多孔質要素は、プレナムを多孔質要素の面の近くに定め、処理物質は、プレナムから多孔質要素に与えられ、赤外線加熱デバイスは、プレナム内に位置付けられる。従って、多孔質要素自体が、外向き放射配置によって起こると考えられるようなプレナムを提供することができる。

一実施形態では、装置は、赤外線加熱デバイスを取り囲むパージガスを供給するように作動可能なパージガス入口を含む。赤外線加熱デバイスをパージガス（処理物質を含有することができる）で取り囲む又は包み込むと、赤外線加熱デバイスを損傷から保護するのを助ける。

一実施形態では、多孔質要素の面は、入射赤外線エネルギの不均一吸収を与えるように構成される。従って、多孔質要素にわたって付与されるエネルギは、処理チャンバ内に必要な条件に適合するように変化させることができる。

一実施形態では、多孔質要素は、面から処理チャンバへの不均一な熱伝達を与えるように構成される。従って、多孔質要素を通して付与されるエネルギは、処理チャンバ内に必要な条件に適合するように変化させることができる。

一実施形態では、多孔質要素は、湾曲しているか又は平坦である。

一実施形態では、多孔質要素は、円筒形であり、外壁は、多孔質要素と同心の円筒形である。従って、多孔質要素は、外壁によって同心的に取り囲むことができる。

一実施形態では、赤外線加熱デバイスは、不均一な赤外線エネルギ放出を与えるように構成される。従って、赤外線加熱デバイスによって放出されるエネルギは、処理チャンバ内に必要な条件に適合するように変化させることができる。

一実施形態では、赤外線加熱デバイスは、細長要素、蛇行要素、及びコイル要素のうちの１つを含む。装置を様々な形態で与えることができることが理解されるであろう。

一実施形態では、装置は、多孔質要素の面にわたって加熱する赤外線エネルギを放出するように位置決めされた複数の赤外線加熱デバイスを含む。従って、いくつかの赤外線加熱デバイスを与えることができ、各々が多孔質要素の一部分を加熱する。

一実施形態では、装置は、排ガス流を処理チャンバまで搬送するための少なくとも１つの入口を含み、少なくとも１つの赤外線加熱デバイスは、各入口の付近に位置付けられる。これは、熱を増大させる又は入口の近くのより高い熱損失を補償するのを助ける。

一実施形態では、装置は、放出赤外線エネルギを変化させるように赤外線加熱デバイスを制御するように作動可能なコントローラを含む。従って、赤外線加熱デバイスによって放出されるエネルギは、処理チャンバ内に必要な条件に適合するように変化させることができる。

一実施形態では、コントローラは、処理チャンバを出る処理された排ガス流の温度に基づいて放出赤外線エネルギを変化させるように作動可能である。

一実施形態では、コントローラは、低減された排ガス流が流れる間は放出赤外線エネルギを低減するように作動可能である。これは、エネルギを低減するのを助ける。

一実施形態では、コントローラは、製造処理ツールの処理が行われない間は放出赤外線エネルギを停止するように作動可能である。これは、処理が行われていない期間中にエネルギを低減するのを助ける。

一実施形態では、コントローラは、排ガス流の組成に基づいて放出赤外線エネルギを変化させるように作動可能である。

第２の態様により、排ガス流の処理のための処理チャンバを少なくとも部分的に定める多孔質要素に処理物質を通す段階と、赤外線加熱デバイスを使用して赤外線エネルギを放出し、処理物質が多孔質要素を通過して処理チャンバに入る時に処理物質を加熱する多孔質要素を加熱する段階とを含む方法を提供する。

一実施形態では、本方法は、赤外線加熱デバイスを多孔質要素の面の付近に位置決めして多孔質要素の面を加熱する段階を含む。

一実施形態では、本方法は、外壁を使用してプレナムを多孔質要素の面の付近に定める段階と、プレナムから多孔質要素に処理物質を与える段階と、赤外線加熱デバイスをプレナム内に位置付ける段階とを含む。

一実施形態では、本方法は、外壁を使用して入射赤外線エネルギを多孔質要素に向けて反射する段階を含む。

一実施形態では、本方法は、プレナムに与えられる前の処理物質を使用する冷却器で外壁を冷却する段階を含む。

一実施形態では、外壁は、湾曲しているか又は平坦である。

一実施形態では、本方法は、多孔質要素を使用してプレナムを多孔質要素の面の付近に定める段階と、プレナムから多孔質要素に処理物質を与える段階と、赤外線加熱デバイスをプレナム内に位置付ける段階とを含む。

一実施形態では、本方法は、パージガスをパージガス入口から供給して赤外線加熱デバイスを取り囲む段階を含む。

一実施形態では、本方法は、入射赤外線エネルギの不均一吸収を与えるように多孔質要素の面を構成する段階を含む。

一実施形態では、本方法は、面から処理チャンバへの不均一な熱伝達を与えるように多孔質要素を構成する段階を含む。

一実施形態では、多孔質要素は、湾曲しているか又は平坦である。

一実施形態では、多孔質要素は、円筒形であり、外壁は、多孔質要素と同心の円筒形である。

一実施形態では、本方法は、不均一な赤外線エネルギ放出を与えるように赤外線加熱デバイスを構成する段階を含む。

一実施形態では、赤外線加熱デバイスは、細長要素、蛇行要素、及びコイル要素のうちの１つを含む。

一実施形態では、本方法は、多孔質要素の面にわたって加熱する赤外線エネルギを放出するように複数の赤外線加熱デバイスを位置決めする段階を含む。

一実施形態では、本方法は、少なくとも１つの入口を使用して排ガス流を処理チャンバまで搬送する段階と、少なくとも１つの赤外線加熱デバイスを各入口の付近に位置付ける段階とを含む。

一実施形態では、本方法は、放出赤外線エネルギを変化させるように赤外線加熱デバイスを制御する段階を含む。

一実施形態では、本方法は、処理チャンバを出る処理された排ガス流の温度に基づいて放出赤外線エネルギを変化させる段階を含む。

一実施形態では、本方法は、低減された排ガス流が流れる間は放出赤外線エネルギを低減する段階を含む。

一実施形態では、本方法は、製造処理ツールの処理が行われない間は放出赤外線エネルギを停止する段階を含む。

一実施形態では、本方法は、排ガス流の組成に基づいて放出赤外線エネルギを変化させる段階を含む。

更に別の特定の及び好ましい態様は、添付の独立及び従属請求項に示されている。従属請求項の特徴は、適切な時にかつ特許請求の範囲に明示的に示すもの以外の組合せで独立請求項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して説明される場合に、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された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。

一実施形態による除害装置アセンブリの概略断面図である。 図１の除害装置アセンブリ内の平面にわたる温度プロファイルを示す温度プロファイルシミュレーション概略図である。 一実施形態による除害装置アセンブリを概略的に示す図である。 一実施形態による除害装置アセンブリを概略的に示す図である。 一実施形態による除害装置を示す図である。 一実施形態による除害装置を示す図である。 一実施形態による除害装置を示す図である。 一実施形態による除害装置を示す図である。 一実施形態による分離構造を通した断面を示す図である。

ここで添付図面を参照して本発明の実施形態を以下に更に説明する。

実施形態をより詳細に議論する前に、最初に概要を以下に与える。実施形態は、処理チャンバの温度を上げる燃料ガスの供給が望ましくないか又は単に可能ではない状況において製造処理ツールからの排ガス流を処理することを可能にする電動の放射装置を提供する。電気エネルギが、赤外線加熱デバイスに供給され、赤外線加熱デバイスは、赤外線エネルギを放出し、処理物質が多孔質スリーブを通過して処理チャンバに入る時に多孔質スリーブを加熱することによって処理物質を加熱し、多孔質スリーブは、処理チャンバ内の電力密度及び達成可能な温度を大幅に増大させる。

内向き加熱配置
図１は、一実施形態による除害装置アセンブリ、全体的に８の概略断面図である。除害装置アセンブリ８は、典型的に真空ポンピングシステムによって半導体やフラットパネルディスプレイの処理ツールのような製造処理ツールからポンピングされる排ガス流を処理する。排ガス流は、入口１０に受け入れられる。排ガス流は、入口１０からノズル１２まで搬送され、ノズル１２は、排ガス流を円筒形処理チャンバ１４内に注入する。この実施形態では、放射装置アセンブリ８は、周方向に配置された４つの入口１０を含み、４つの入口１０の各々は、それぞれの真空ポンピングシステムによってそれぞれのツールからポンピングされた排ガス流を搬送する。これに代えて、単一処理ツールからの排ガス流は、複数の流れに分割することができ、その各々は、それぞれの入口に搬送される。各ノズル１２は、処理チャンバ１４の上側面又は入口面を定めるセラミック上板１８に形成されたそれぞれのボア１６に位置付けられる。

処理チャンバ１４は、円筒チューブの形態の小孔スリーブ２０の出口面２１によって定められた側壁を有する。小孔スリーブ２０は、加熱されるために赤外線を吸収するのに適する物質で製造される。小孔スリーブ２０は、小孔スリーブ２０の一部（複数含む）が他の部分よりも高温になるように不均一な赤外線吸収特性を有する面を有することができる。また、小孔スリーブ２０は、出口面の一部（複数含む）が他の部分よりも高温になるように不均一な熱伝達特性を有することができる。小孔スリーブ２０は、円筒形であり、典型的に８０％〜９０％多孔性であり、孔径は、２００μｍ〜８００μｍである。

プレナム容積２２は、小孔スリーブ２０の入口面２３と円筒形外側シェル２４との間に定められる。円筒形外側シェル２４は、円筒形外側シェル２４の温度が例えば迷走加熱に起因して上がった場合に外面温度を安全レベルまで低減するために外側絶縁スリーブ６０内に同心的に囲まれている。これに加えて又はこれに代えて、冷却器は、冷却を与えるためにシェル内に又はシェルに対して位置付けることができる。円筒形外側シェル２４の内面は、入射赤外線を小孔スリーブ２０に向けて反射するように反射性である。

ガスは、入口ノズル（図示せず）を通してプレナム容積２２内に導入される。ガスは、空気であるか、又は空気と水蒸気、ＣＯ₂のような他の種との配合物とすることができる。この例では、加湿空気が導入され、加湿空気は、小孔スリーブ２０の入口面２３から出口面２１まで通過し、小孔スリーブ２０を通過する時に加熱される。

赤外線加熱機構が使用され、従って、プレナム容積２２はまた、小孔スリーブ２０を赤外線によって加熱するための電源（図示せず）に接続された赤外線デバイス５０を収容する。赤外線デバイス５０は、この例では細長い赤外線エミッタである。しかし、様々な異なる赤外線デバイスを使用することができることは理解されるであろう。赤外線デバイス５０は、シャドーイングを最小にしながら所要の加熱を小孔スリーブ２０の周りに与えるためにプレナム容積２２内に分散される。加熱は、赤外線デバイス５０を入口１０の近くに位置付けることによって局所的に強化することができる。赤外線デバイス５０は、不均一なエネルギ放出を与えて小孔スリーブ２０の加熱を変化させることができる。プレナム容積２２内に導入されるガスは、赤外線デバイス５０を取り囲んで保護するためのシュラウドとして導入することができる。

図２は、除害装置アセンブリ８内の平面にわたる温度プロファイルを示す温度プロファイルシミュレーション概略図である。小孔スリーブ２０に入射する赤外線エネルギは、小孔スリーブ２０を加熱する。これは、次に、加湿空気が小孔スリーブ２０の入口面２３から小孔スリーブ２０の出口面２１まで通る時に加湿空気を加熱する。更に、小孔スリーブ２０によって発生された熱は、処理チャンバ１４内の温度を上げる。小孔スリーブ２０に供給される赤外線エネルギの量は、処理チャンバ１４内の公称温度を排ガス流が処理されるのに適切である温度に変化させるために変えられる。例えば、小孔スリーブ２０（１５０ｍｍの例示的直径及び３００ｍｍの例示的長さを有する）は、８００°Ｃ〜１２００°Ｃまで加熱され、加湿空気は、同様にこの温度まで加熱される。

加熱は、上述の例示的寸法を有する小孔スリーブ２０に印加される電気エネルギを典型的に約１０ｋＷ〜２０ｋＷのレベルで供給することによって達成される。これは、π×０．１５×０．３＝０．１４ｍ²の小孔スリーブ２０表面積及び約７０ｋＷｍ^-2〜１４０ｋＷｍ^-2の等価電力密度を与える。印加される電力は、小孔スリーブ２０を通過する空気の流量に関連する。この例示的シミュレーションにおいて、赤外線デバイスには、合計１３ｋＷの電力になる各々１．６２５ｋＷの電力が供給されている。プレナム容積２２から処理チャンバ１４までのガス流れは、２４５標準リットル／分で流れており、入口１０に入る排ガス流は、標準リットル／分で流れている。

当業者は、電力、空気流れ、及び温度の他の条件が可能であることを認識するであろう。処理される有害物質を含有する排ガス流は、処理チャンバ１４内で公知の方式でこの高温ガスと混合させられる。処理チャンバ１４の排気口１５は、燃焼生成物が放射装置アセンブリ８から出力され、典型的には公知の技術に従って水堰（水やな、water weir）（図示せず）によって受け入れることを可能にするために開いている。

従って、入口１０を通して受け入れられて処理チャンバ１４にノズル１２によって供給された排ガスは、小孔スリーブ２０によって加熱された処理チャンバ１４内で処理されることを見ることができる。加湿空気は、酸素富化が行われるか否か及び空気の湿度に応じて、酸素（典型的に７．５％〜１０．５％の公称範囲）、並びに水（典型的に１０％〜１４％、好ましくは１２％の公称範囲）のような生成物を処理チャンバ１４に供給する。熱が排ガス流を分解し、及び／又は生成物が処理チャンバ１４内で排ガス流と反応して排ガス流を浄化する。例えば、ＳｉＨ₄及びＮＨ₃が排ガス流内に供給される場合があり、これは、処理チャンバ１４内でＯ₂と反応してＳｉＯ₂、Ｎ₂、Ｈ₂Ｏ、ＮＯ_Xを発生させる。同様に、Ｎ₂、ＣＨ₄、Ｃ₂Ｆ₆がガス流内に供給される場合があり、これは、処理チャンバ１４内でＯ₂と反応してＣＯ₂、ＨＦ、Ｈ₂Ｏを発生させる。同様に、Ｆ₂がガス流内に供給される場合があり、これは、処理チャンバ１４内でＨ₂Ｏと反応してＨＦ、Ｈ₂Ｏを発生させる。

外向き加熱配置
図３は、一実施形態による除害装置アセンブリ、全体的に８Ａを概略的に示している。この配置は、図１の配置と類似のものであるが、赤外線デバイス５０Ａは、プレナム容積２２Ａを定める小孔スリーブ２０Ａ内に位置付けられる。赤外線デバイス５０Ａは、シャドーイングを最小にしながら所要の加熱を小孔スリーブ２０Ａの周りに与えるためにプレナム容積２２Ａ内に分散される。加熱は、赤外線デバイス５０Ａを入口の近くに位置付けることによって局所的に強化することができる。赤外線デバイス５０Ａは、不均一なエネルギ放出を与えて小孔スリーブ２０Ａの加熱を変化させることができる。プレナム容積２２Ａ内に導入されるガスは、赤外線デバイス５０Ａを取り囲んで保護するためにシュラウドとして導入することができる。

小孔スリーブ２０Ａに入射する赤外線エネルギは、小孔スリーブ２０Ａを加熱する。これは、次に、加湿空気が小孔スリーブ２０Ａの入口面２３Ａから小孔スリーブ２０Ａの出口面２１Ａまで通る時に加湿空気を加熱する。これに加えて、小孔スリーブ２０Ａによって発生された熱は、処理チャンバ１４Ａ内の温度を上げる。小孔スリーブ２０Ａに供給される赤外線エネルギの量は、処理チャンバ１４Ａ内の公称温度を排ガス流が処理されるのに適切である温度に変化させるために変えられる。

内向き及び外向き加熱配置
図４は、一実施形態による除害装置アセンブリ、全体的に８Ｂを概略的に示している。この配置は、図１及び図３の配置と類似のものであるが、赤外線デバイス５０Ｂ１、５０Ｂ２は、両方ともプレナム容積２２Ｂ１を部分的に定める小孔スリーブ２０Ｂ１の周りに、かつプレナム容積２２Ｂ２を定める小孔スリーブ２０Ｂ２内に位置付けられる。赤外線デバイス５０Ｂ１、５０Ｂ２は、シャドーイングを最小にしながら所要の加熱を小孔スリーブ２０Ｂ１、２０Ｂ２の周りで供給するためにプレナム容積２２Ｂ１、２２Ｂ２内に分散される。加熱は、赤外線デバイス５０Ｂ１、５０Ｂ２を入口の近くに位置付けることによって局所的に強化することができる。赤外線デバイス５０Ｂ１、５０Ｂ２は、不均一なエネルギ放出を与えて小孔スリーブ２０Ｂ１、２０Ｂ２の加熱を変化させることができる。プレナム容積２２Ｂ１、２２Ｂ２内に導入されるガスは、赤外線デバイス５０Ｂ１、５０Ｂ２を取り囲んで保護するためにシュラウドとして導入することができる。

小孔スリーブ２０Ｂ１、２０Ｂ２に入射した赤外線エネルギは、小孔スリーブ２０Ｂ１、２０Ｂ２を加熱する。これは、次に、加湿空気をそれが小孔スリーブ２０Ｂ１、２０Ｂ２、の入口面２３Ｂ１、２３Ｂ２から小孔スリーブ２０Ｂ１、２０Ｂ２の出口面２１Ｂ１、２１Ｂ２まで通過する時に加熱する。これに加えて、小孔スリーブ２０Ｂ１、２０Ｂ２によって発生された熱は、処理チャンバ１４Ｂ内の温度を上げる。小孔スリーブ２０Ｂ１、２０Ｂ２に供給される赤外線エネルギの量は、処理チャンバ１４Ｂ内の公称温度を排ガス流が処理されるのに適切である温度まで変化させるために変えられる。

平面配置−単一列
図５Ａ及び図５Ｂは、一実施形態による除害装置、全体的に８Ｃを示している。明瞭さを改善するために、側壁及び端壁は省略されている。除害装置８Ｃは、ハウジングの上側部分１０２０を含む。上側部分１０２０は、処理される排ガス流を受け入れる複数の排ガス流入口１０３０を含む。上側部分１０２０はまた、分離構造又は端部構造のいずれかを受け入れるように成形された複数の開口１０４０を含む。この例では、上側部分１０２０は、２つの端部構造１０５０Ａ及び１つの分離構造１０５０Ｂを受け入れる。除害装置８Ｃは、１対の対向する側壁１０７０（その一方のみを図５Ａ及び図５Ｂに図示）を１対の端壁１０８０（ここでもまた単一の端壁１０８０のみを図５Ａ及び図５Ｂに図示）と共に含む。

上側部分１０２０は、側壁１０７０及び端壁１０８０と共に、分離構造１０５０Ｂ及び端部構造１０５０Ａがその中に延びる開口面を有する箱状ハウジングを作成する。分離構造１０５０Ｂ及び端部構造１０５０Ａは、ハウジング内の空間を仕切って個々の処理チャンバ１０９０を定める。この実施形態では、各処理チャンバ１０９０は、従って、分離構造１０５０Ｂ及び端部構造１０５０Ａにより、並びに側壁１０７０の各部分１０７５及び上側部分１０２０の各部分１０２５によって境界付けられる。構成を簡素化するために、分離構造１０５０Ｂ及び端部構造１０５０Ａは、同じ寸法構成を有する。

この実施形態では、分離構造１０５０Ｂは、３つの等間隔の処理物質入口開口１１１０Ｂが設けられた矩形上側面１１００Ｂを有する。上側面１１００Ｂは、中心開口１０４０内に受け入れられる。小孔物質のシート１１３０Ｂが、上側面１１００Ｂの２つの長辺に結合されてハウジング内に延びる。シート１１３０Ｂは、面１１００Ｂから最も遠い位置で湾曲している。１対の対向する端板１１２０Ｂが、分離構造１０５０Ｂ内のかつ処理物質が処理物質入口１１１０Ｂを通じてその中に通過する空間を取り囲むためにシート１１３０Ｂの対向する縁部の付近に位置付けられる。この実施形態では、処理物質は、分離構造１０５０Ｂ内の空隙の中にポンピングされ、これらは、次に、シート１１３０Ｂを通過する。

端部構造１０５０Ａは、分離構造１０５０Ｂと実質的に同じ構成のものであるが、小孔物質のシート１１３０Ａは、曲げ部の後で終端し、無孔打抜板１１５０が、対向する端壁１０８０に隣接して設けられる。これは、処理物質入口開口１１１０Ａを通じて供給された処理物質が処理チャンバ１０９０の近傍にのみ供給されることを保証する。

処理される排ガス流は、個々の流れに分割され、１つの流れは、別々の処理チャンバ１０９０の各々において処理されることになる。この実施形態では、排ガス流は、２つの流れに分割され、１つの流れは、排ガス流入口１０３０を通じて２つの異なる処理チャンバ１０９０の各々において処理されることになる。処理物質は、処理物質入口開口１１１０Ａ、１１１０Ｂに供給される。排ガス流の除害は、処理チャンバ１０９０内で行われる。

図５Ａ及び図５Ｂに見ることができるように、端部構造１０５０Ａ及び分離構造１０５０Ｂは、各処理チャンバ１０９０内の均一条件を与えるために互いにほぼ平行であるように配置される。端部構造１０５０Ａ及び分離構造１０５０Ｂは、排ガス流が各処理チャンバ内で加熱される時に排ガス流の膨張を受け入れるように排ガス流の流れＡの方向に内向きに先細である。これは、シート１１３０Ａ、１１３０Ｂ上のあらゆる残留物の影響を低減するのを助ける。

シート１１３０Ａ、１１３０Ｂの湾曲部分の具備は、その領域における残留物堆積を防止するのを助け、かつ高い熱損失を受ける処理チャンバ１０９０の領域に追加の加熱を与える。

側壁１０７０の各部分１０７５は、処理チャンバ１０９０内に先細であるか又はファセット付きであり、これにより副産物をこれらの面から離れるように付勢してその上への残留物堆積を低減する。従って、各処理チャンバ１０９０は、排ガス流の一部分がその中で処理される均一空間を与えることが理解される。

この実施形態においては２つの処理チャンバ１０９０が設けられているが、処理チャンバ１０９０の数は、分離構造１０５０Ｂの数を変化させることによって容易に変化させることができる。それによって排ガス流のあらゆる流量を処理することができる完全に拡張可能な（スケーラブルな）アーキテクチャが得られる。例えば、流量が倍の排ガス流を処理する必要がある場合に、３つの分離構造１０５０Ｂ及び２つの端部構造１０５０Ａを設けることによって２つではなく４つの処理チャンバ１０９０を設けることができる。各個々の処理チャンバ１０９０の性能は確認されるので、より多数のこれらの処理チャンバの性能も保証することができる。

平面配置−アレイ
図６Ａ及び図Ｂは、図５Ａ及び図５Ｂに示す配置によって処理される排ガス流と比較してこの流量の倍を処理する代替配置を示している。この実施形態では、図１Ａ及び図１Ｂの配置は、介在する壁１１６０（ここでもまた側壁１０７０及び端壁１０８０は明瞭さを改善するために省略）によって分離された２列の処理チャンバ１０９０を与えるために再現されている。

従って、放射装置を排ガス流の新しい流量に対して拡張するように構成要素部品の多くを単に再利用することができることが理解される。例えば、１つの処理チャンバ１０９０が１００標準リットルの排ガス流を処理するように構成され、４００標準リットルの排ガス流を処理することを必要とする場合に、図６Ａ及び図６Ｂに示す配置のような配置を利用することができ、これは、４つの処理チャンバ１０９０を有し、その各々は、１００標準リットル／分の排ガス流を処理することができ、総計で４００標準リットル／分になる。

別の実施形態では、介在する壁１１６０を有するのではなく、代わりに分離構造１０５０Ｂと類似の構造が設けられ、これは、１つの処理チャンバ１０９０を別のものから分離する。換言すると、分離構造１０５０Ｂが、介在する壁１１６０の代わりに設けられ、図６Ａ及び図６Ｂに示す分離構造１０５０Ｂに対して直交方向に向けられる。それによって各処理チャンバ１０９０の、２つよりも多くの側で燃焼が得られる。

どの配置が使用されても、各処理チャンバ１０９０からの処理された排ガス流は、ハウジングの開口面を通じて下流冷却チャンバ（図示せず）の中に排気又は通気される。

図５Ａ、図５Ｂ、図６Ａ、及び図６Ｂに示す両方の配置では、処理チャンバ１０９０の赤外線加熱は、分離構造１０５０Ｂを通した断面である図７に示すように分離構造１０５０Ｂを使用して行われる。端部構造１０５０Ａは、赤外線加熱を容易にするように同様に配置される。この実施形態では、シート１１３０Ｂは、赤外線を吸収するのに適切な物質で製造される。シート１１３０Ｂは、典型的に８０％〜９０％多孔性であり、孔径は、２００μｍ〜８００μｍである。シート１１３０Ｂは、不均一赤外線吸収及び不均一熱伝達を与えるように構成することができる。

この実施形態では、処理ガスは、空気であるか、又は空気と水蒸気、ＣＯ₂のような他の種との配合物である場合がある。この例では、加湿空気が導入され、加湿空気は、シート１１３０Ｂの入口面２３Ｃから出口面２１Ｃまで通過する。空隙２１０はまた、赤外線デバイス５０Ｃ（空隙２１０内の蛇行又は他の曲がりくねった経路を辿る）を収容し、これは、赤外線によってシート１１３０Ｂを加熱するために電源（図示せず）に接続される。

シート１１３０Ｂに供給された赤外線は、シート１１３０Ｂを加熱する。これは、次に、加湿空気がシート１１３０Ｂの入口面２３Ｃから出口面２１Ｃまで通過する時に加湿空気を加熱する。これに加えて、シート１１３０Ｂによって発生された熱は、処理チャンバ１０９０内の温度を上げる。シート１１３０Ｂに供給される赤外線エネルギの量は、処理チャンバ１０９０内の公称温度を排ガス流が処理されるのに適切である温度まで変化させるために変えられる。例えば、シート１１３０Ｂは、８００°Ｃ〜１２００°Ｃまで加熱され、加湿空気も同様にこの温度まで加熱される。これは、シート１１３０Ｂに印加される典型的に約１０ｋＷ〜２０ｋＷのレベルで電気エネルギを供給することによって達成される。それによって約７０ｋＷｍ^-2〜１４０ｋＷｍ^-2の等価電力密度が得られる。印加される電力は、シート１１３０Ａ、１１３０Ｂを通過する空気の流量に関連する。当業者は、電力、空気流れ、及び温度の他の条件が可能であることを認識するであろう。処理される有害物質を含有する排ガス流は、処理チャンバ１０９０内で公知の方式でこの高温ガスと混合させられる。処理チャンバ１０９０の排気口は、燃焼生成物が放射装置から出力され、公知の技術に従って典型的に水堰（水やな、water weir）（図示せず）によって受け入れられることを可能にするように開いている。

従って、これらの実施形態は、ガス透過性壁を有する反応チャンバの赤外線加熱を使用する非燃料ベースの除害を与える赤外線加熱式除害デバイスを提供することが理解される。実施形態は、内向き発火式燃焼器と同等の性能を有する非燃料ベースの除害に関する要件があることを認識している。１つの手法は、酸素／水蒸気／窒素が通過して燃焼器に対するプロキシとして作用することができる誘導加熱式焼結金属スリーブを使用する。そのような手法は、専用の高周波数電源を必要とするが、赤外線加熱要素を使用することにより、設計を簡素化することができる。

実施形態では、１又は２以上のガス処理チャンバは、処理チャンバの外部に置かれる１又は２以上の赤外線源によって加熱される多孔性境界面に入口と出口を有する。多孔性加熱面には、内面の清浄度を維持する役目をし、処理されるガスと相互作用するラジカルの熱発生によって処理チャンバ内に搬送されたガスの破壊をもたらす酸素、水蒸気、又は他の反応種を外来的に含有することができるガスが注入される。

実施形態では、円筒形ハウジングは、赤外線を発生源から多孔性内側円筒の外面上に向ける反射器として作用する。ガスは、加熱器を収容する環状プレナムから内側円筒の壁を通って流れ、従って、図示の入口を通じて入るガス流とそれが反応する点まで加熱される。

実施形態は、誘導加熱式反応チャンバに類似の非燃料式除害の手段を提供するが、壁は、電気を導電性である必要はなく、単に赤外線を吸収して、そこを通って流れるガスに熱を伝達する。このシステムは、無線周波数／磁気干渉が低く、加熱器の配置及び数は、外来的温度プロファイルを反応チャンバの軸線に沿って作成するために変化させることができる。赤外線サセプタチューブの孔隙度／厚みは、温度勾配又はガス流れ、例えば、入口での高温の良好にパージされたゾーンに更に影響を与えるように調整することができる。平面配置におけるモジュール構成のための機会が存在する。

実施形態は、現在使用されている様々なノズル及び注入戦略を反映するように変化させることができる。あらゆる数の放射加熱器又は離散反応チャンバがあると考えられる。これは、離散ゾーンのみを加熱することよって迅速加熱及びモジュール式実施形態におけるコスト低減の可能性を提供する高度に構成可能なシステム及び非燃料ソリューションを提供する。

添付図面を参照して本発明の例示的実施形態を本明細書に詳細に開示したが、本発明は実施形態通りには限定されないこと、及び当業者によってそこに様々な変更及び修正を添付の特許請求の範囲及びそれら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達成することができることは理解される。

参照符号
除害装置アセンブリ ８、８Ａ、８Ｂ、８Ｃ
入口 １０、１０３０
ノズル １２
処理チャンバ １４、１４Ａ、１４Ｂ、１０９０
ボア １６
上板 １８
スリーブ ２０、２０Ａ、２０Ｂ１、２０Ｂ２
出口面 ２１、２１Ａ、２１Ｂ１、２１Ｂ２、２３Ｃ
プレナム容積 ２２、２２Ａ、２２Ｂ１、２２Ｂ２
入口面 ２３、２３Ａ、２３Ｂ１、２３Ｂ２、２３Ｃ
外側シェル ２４、２４Ａ、２４Ｂ
赤外線デバイス ５０、５０Ａ、５０Ｂ１、５０Ｂ２、５０Ｃ
絶縁スリーブ ６０
空隙 ２１０
上側部分 １０２０
各部分 １０２５
開口 １０４０
端部構造 １０５０Ａ
分離構造 １０５０Ｂ
側壁 １０７０
各部分 １０７５
端壁 １０８０
上側面 １１００Ｂ
開口 １１１０Ａ、１１１０Ｂ
端板 １１２０Ｂ
シート １１３０Ｂ
介在する壁 １１６０

Claims (14)

1. 製造処理ツールからの排ガス流を処理するための除害装置であって、
   処理チャンバを少なくとも部分的に定め、前記排ガス流の処理のために前記処理チャンバ内に導入されるように加湿空気を含む処理物質が通過する多孔質要素と、
   前記処理物質が前記多孔質要素を通過して前記処理チャンバに入る時に前記処理物質を加熱する前記多孔質要素を８００℃〜１２００℃まで加熱する赤外線エネルギを放出するように作動可能な赤外線加熱デバイスと、
   を含むことを特徴とする装置。
2. 前記赤外線加熱デバイスは、前記多孔質要素の面の付近に位置決めされて前記多孔質要素の前記面を加熱することを特徴とする請求項１に記載の除害装置。
3. 前記多孔質要素の前記面の付近にプレナムを定める外壁を含み、
   前記処理物質は、前記プレナムから前記多孔質要素に与えられ、前記赤外線加熱デバイスは、前記プレナム内に位置付けられる、
   ことを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の除害装置。
4. 前記外壁は、入射赤外線エネルギを前記多孔質要素に向けて反射するように反射性であることを特徴とする請求項１から請求項３のいずれか１項に記載の除害装置。
5. 前記多孔質要素は、前記多孔質要素の前記面の付近にプレナムを定め、前記処理物質は、前記プレナムから前記多孔質要素に与えられ、前記赤外線加熱デバイスは、前記プレナム内に位置付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項に記載の除害装置。
6. 前記赤外線加熱デバイスを取り囲むパージガスを供給するように作動可能なパージガス入口を含むことを特徴とする請求項１から請求項５のいずれか１項に記載の除害装置。
7. 前記多孔質要素の前記面は、入射赤外線エネルギの不均一吸収を与えるように構成されることを特徴とする請求項１から請求項６のいずれか１項に記載の除害装置。
8. 前記多孔質要素は、前記面から前記処理チャンバへの不均一な熱伝達を与えるように構成されることを特徴とする請求項１から請求項７のいずれか１項に記載の除害装置。
9. 前記赤外線加熱デバイスは、不均一な赤外線エネルギ放出を与えるように構成されることを特徴とする請求項１から請求項８のいずれか１項に記載の除害装置。
10. 前記多孔質要素の前記面にわたって加熱する赤外線エネルギを放出するように位置決めされた複数の前記赤外線加熱デバイスを含むことを特徴とする請求項１から請求項９のいずれか１項に記載の除害装置。
11. 前記排ガス流を前記処理チャンバまで搬送するための少なくとも１つの入口を含み、
    少なくとも１つの赤外線加熱デバイスが、各入口の付近に位置付けられる、
    ことを特徴とする請求項１から請求項１０のいずれか１項に記載の除害装置。
12. 放出赤外線エネルギを変化させるように前記赤外線加熱デバイスを制御するように作動可能なコントローラ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項に記載の除害装置。
13. 前記コントローラは、低減された排ガス流が流れる間は放出赤外線エネルギを低減すること、前記製造処理ツールの処理が行われない間は放出赤外線エネルギを停止すること、及び前記排ガス流の組成に基づいて放出赤外線エネルギを変化させることのうちの少なくとも１つを実行するように作動可能であることを特徴とする請求項１２に記載の除害装置。
14. 排ガス流の処理のための処理チャンバを少なくとも部分的に定める多孔質要素に加湿空気を含む処理物質を通す段階と、
    前記処理物質が前記多孔質要素を通過して前記処理チャンバに入る時に前記処理物質を加熱する前記多孔質要素を８００℃〜１２００℃まで加熱するために赤外線加熱デバイスを使用して赤外線エネルギを放出する段階と、
    を含むことを特徴とする方法。

Images