KR20070086017A - 프로세스 저감 동안 입자 침착을 감소시키는 반응 장치 - Google Patents

프로세스 저감 동안 입자 침착을 감소시키는 반응 장치 Download PDF

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호-만 로드니 치우
다니엘 오. 클락
샤운 더블유. 크래포드
제이 제이. 정
레오나르드 비. 토드
로베르트 버메울렌
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어플라이드 머티어리얼스, 인코포레이티드
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Abstract

본 발명은 처리 시스템 내부로부터의 원치않는 반응 생성물의 침착을 감소시키는 한편 가스상 오염 물질의 제어된 연소 및 분해를 제공하는 시스템 및 방법에 관한 것이다. 예시적인 시스템은 적층된 다공성 세라믹 링을 갖는 신규한 열 반응 챔버 구성을 포함하며, 이 다공성 세라믹 링을 통해 예컨대 가스와 같은 유체가 인도될 수 있어서 열 반응 챔버의 내벽을 따라 경계층을 형성함으로써, 위에 형성된 입상 물질을 감소시킨다. 이 시스템은 열 반응 챔버의 내부의 공기 역학을 변경시키기 위해 중심 파일럿으로부터 유체의 도입을 추가로 포함한다.

Description

프로세스 저감 동안 입자 침착을 감소시키는 반응 장치 {REACTOR DESIGN TO REDUCE PARTICLE DEPOSITION DURING PROCESS ABATEMENT}
본 출원은 그 전체가 여기에 참조된 2004년 11월 12일자로 출원된 미국특허 출원 번호 제 10/987,921호를 우선권으로 주장한다.
본 발명은 반도체 프로세스에서 발생되는 방출 가스와 같은 산업 방출 유체의 저감과 처리 시스템 내의 반응 생성물의 침착의 감소를 위한 개선된 시스템 및 방법에 관한 것이다.
반도체 물질, 장치, 제조물 및 메모리 장치의 제조에서 발생되는 가스상 방출물은 프로세스 설비에 사용되며 여기서 생성되는 광범위한 화학적 화합물을 수반한다. 이들 화합물은 무기 및 유기 화합물, 포토-레지스트의 침전물 및 다른 반응 물질, 및 프로세스 설비로부터 대기로 방출되기 전에 폐가스로부터 제거되어야 하는 다양한 다른 가스들을 포함한다.
반도체 제조 프로세스는 다양한 화학물질을 이용하며, 이들 대다수는 인간 허용치 수준의 상당히 아래에 있다. 이러한 물질들은 안티몬, 비소, 붕소, 게르마늄, 질소, 인, 실리콘, 셀레늄, 실란, 인화수소, 아르곤 수소, 유기실란, 할로겐 실란, 할로겐, 유기 금속물과의 실란 혼합물 및 다른 유기 화합물을 포함하는 가스 상 수소화물을 포함한다.
예컨대, 불소(F2) 및 다른 불소화 화합물과 같은 할로겐은 저감이 요구되는 여러 성분들 가운데 특히 문제가 된다. 전자 산업에서는 증착 단계로부터의 잔류물을 제거하고 얇은 막을 에칭하기 위해 웨이퍼 프로세싱 툴 내에서 불소화 화합물(perfluorinated compound; PFCs)을 사용한다. 이 PFCs는 환경 위기의 주요인으로 인식되고 있으며 전자 산업에서는 이들 가스들의 방출량을 줄이기 위해 노력하고 있다. 가장 최근에 사용되는 PFCs는, 제한된 것은 아니지만, CF4, C2F6, SF6, C3F8, C4H8, C4H8O, NF3를 포함한다. 실제로, 이들 PFCs는 플라즈마로 분리되어 상당히 반응성이 높은 불화물 이온 및 불소기를 발생시키며, 이것이 실제 세정 및/또는 에칭을 실시한다. 이들 프로세싱 작업에서의 방출물은 대개 불소, 실리콘 테트라불화물(SiF4), 수소 불화물(HF), 카보닐 불화물(COF2), CF4 및 C2F6이다.
반도체 산업의 중요한 문제는 방출 가스 스트림에서 이들 물질들을 제거하는 것이었다. 실제로 모든 미국 반도체 제조 설비는 스크러버(scrubber) 또는 이들 방출 가스의 처리를 위한 다른 유사 수단을 사용하였지만, 이들 설비에 채용되는 기술은 모든 유독성 또는 유독성이 없다면 허용되지 않는 불순물을 제거할 수 없다.
이러한 문제점의 하나의 해결 방안은 프로세스 가스를 소각하여 유독성 물질을 산화시키고, 이들을 보다 적은 유독성 형태로 변환시키는 것이다. 이러한 시스템은 거의 항상 처리 용량면에서 과도하게 구성되며, 전형적으로 복합 반응성 화학 작용 위험을 노출하지 않고 다수의 혼합된 화학물질 스트림을 안전하게 처리할 수 있는 능력을 갖고 있지 않다. 또한, 종래의 소각기는 통상 완전한 연소를 달성하지 못하여, 일산화탄소(CO) 및 탄화수소(HC)와 같은 오염 물질을 대기에 방출할 수 있다. 또한, 방출물 처리에 있어 중요한 사안의 문제점들 중 하나는 배출하기 전의 산성 분무, 산성 증기, 산성 가스 및 NOx(NO, NO2)의 형성이다. 종래의 소각기의 다른 제한은 생성된 혼합물이 점화되고 완전히 연소될 수 있게 하기 위해 불염성 프로세스 스트림과 충분한 가연성 연료를 혼합하는 성능을 갖고 있지 않다.
연소 온도를 높이기 위해 폐가스와 혼합시키기 위해 산소 또는 산소-다함량 공기를 연소실에 직접 첨가할 수 있지만, 산화물, 특히 실리콘 산화물이 형성될 수 있고 이들 산화물이 연소실의 벽에 침착되는 경향이 있다. 형성된 실리콘 산화물의 질량은 비교적 크고, 연소실 내부의 점진적인 침착은 효율이 떨어지는 연소를 야기시킬 수 있고 또는 연소실을 막히게 함으로써, 장비의 증가된 수리를 필수적으로 야기한다. 이러한 환경에 따라, 저감 장치의 세정 작업은 일주일에 한 번 또는 두 번 실행될 필요가 있을 수 있다.
할로겐 가스의 멸실이 높은 온도 조건을 요구한다는 것은 종래에 알려져 있다. 고온을 처리하기 위해, 일부의 종래 기술의 연소실은 연소실 내부에서 방출물을 산화시키도록 세라믹 물질로 이루어진 둘레로 연속적인 연소실을 포함하였다(예컨대, 2002년 12월 17일자로 특허결정된, Takemura 등의 미국특허 제 6,494,711호 참조). 그러나, 할로겐 가스를 저감시키는데 필요한 극한 온도에서, 이들 둘레로 연속적인 세라믹 연소실은 열 충격으로 인해 균열이 발생되며, 따라서, 연소실의 단열 기능이 고장난다. 대안예는 종래의 제어된 분해/산화(CDO) 시스템을 포함하는데, 여기서, 방출 가스들은 금속 입구 튜브 내에서 연소를 경험하지만, CDO의 금속 입구 튜브는 CF4와 같은 할로겐 화합물을 효율적으로 분해하는데 필요한, 예컨대 ≒1260℃-1600℃의 고온에서 물리적으로 그리고 부식성 면에서 손상된다.
따라서, 열 반응 유닛 내부의 원치않는 반응 생성물의 침착을 감소시키면서 동시에, 폐가스 스트림의 실질적으로 완전한 분해를 보장하기 위해, 가염성(flammable)이 상당히 높은 가스들의 도입을 통해, 고온을 제공하는 폐가스 내의 상당한 내열성의 오염물질의 분해를 위한 개선된 열 반응 장치를 제공하는 것이 유리하다.
본 발명은 열 반응 장치 내에서 가스상 액정 디스플레이(LCD) 및 반도체 폐기물의 제어된 분해를 제공하는 한편 이 장치 내에서의 분해 시 발생되는 입상 생성물의 축적을 감소시키기 위한 방법 및 시스템에 관한 것이다. 본 발명은 또한 가스상 폐가스를 분해하는 동안 반응기 챔버 균열을 감소시키기 위한 개선된 열 반응기 구성에 관한 것이다.
일 양상에서, 본 발명은 폐가스로부터 오염 물질을 제거하기 위한 열 반응 장치에 관한 것이며, 이러한 열 반응 장치는,
열 반응 유닛, 및
수중 급냉 유닛을 포함하며,
상기 열 반응 유닛이,
ⅰ) 유체가 통과하기 위한 복수의 천공을 구비하며 전체적으로 관형 형상을 가지며 그 길이를 따라 2개 이상의 섹션들을 포함하고 인접하는 섹션들이 커플링에 의해 서로 연결되는 외벽,
ⅱ) 열 반응 챔버를 형성하며 전체적으로 관형 형상을 갖고 있고 상기 외벽과 동심을 가지며 적층식 배열의 2개 이상의 링 섹션을 포함하는 망상 세라믹 내벽,
ⅲ) 폐가스를 내부에 도입하기 위해 상기 열 반응 챔버와 유체 소통 상태인 하나 이상의 폐가스 입구,
ⅳ) 상기 열 반응 챔버 내에서 상기 폐가스를 분해하는 온도를 연소 시에 발생시키는 연료를 도입하기 위해 상기 열 반응 챔버와 유체 소통 상태인 하나 이상의 연료 입구, 및
ⅴ) 위에 입상 물질의 침착 및 축적을 감소시키도록 상기 다공성 세라믹 내벽 및 상기 외벽의 하나 이상의 천공을 통해 유체를 인도하기 위한 유체 인도 수단을 포함하는
다른 양상에서, 본 발명은 폐가스로부터 오염 물질을 제거하기 위한 열 반응 장치에 관한 것이며, 이러한 열 반응 장치는,
열 반응 유닛, 및
수중 급냉 유닛을 포함하며,
상기 열 반응 유닛이,
ⅰ) 전체적으로 관형 형상을 갖는 외벽,
ⅱ) 전체적으로 관형 형상을 가지며 상기 외벽과 동심을 갖고 열 반응 챔버를 형성하는 내벽,
ⅲ) 상기 열 반응 유닛의 내벽에 또는 그 내부에 위치되며 상기 열 반응 챔버의 일단부를 둘러싸는 다공성 세라믹 판,
ⅳ) 폐가스를 내부에 도입하기 위해 상기 열 반응 챔버와 유체 소통 상태인 하나 이상의 폐가스 입구, 및
ⅴ) 상기 열 반응 챔버 내에서 상기 폐가스를 분해하는 온도를 연소 시에 발생시키는 연료를 도입하기 위해 상기 열 반응 챔버와 유체 소통 상태인 하나 이상의 연료 입구를 포함한다.
또 다른 양상에서, 본 발명은 열 반응 장치 내에서 폐가스 내의 가스상 오염물질을 제어가능하게 분해하기 위한 방법에 관한 것이며, 이 방법은,
ⅰ) 하나 이상의 폐가스 입구를 통해, 망상 세라믹 벽으로 형성된 열 반응 챔버에 폐가스를 도입시키는 단계,
ⅱ) 열 반응 챔버에 하나 이상의 연소가능한 연료를 도입시키는 단계,
ⅲ) 반응 생성물의 형성과 열의 전개를 실시하도록 열 반응 챔버 내의 연소성 연료를 점화시키는 단계로서, 상기 열이 폐가스의 분해를 전개하는 단계,
ⅳ) 연소성 연료의 연소와 동시에 망상 세라믹 벽을 통해 열 반응 챔버 안으로 추가의 유체를 분사시키는 단계로서, 열 반응 챔버의 망상 세라믹 벽에 접근하는 반응 생성물의 힘을 초과하는 힘으로 연속 모드에서 추가의 연료를 분사시켜서 반응 생성물이 위에 침착되는 것을 방지하는 단계, 및
ⅴ) 내부에 반응 생성물을 포획하기 위해 반응 생성물의 스트림이 수중 급냉 챔버 안으로 유동하는 단계를 포함한다.
본 발명의 다른 양상들과 장점들은 다음의 개시와 첨부된 청구의 범위로부터 보다 완전히 명확해질 것이다.
도 1은 본 발명에 따른 열 반응 유닛, 입구 어댑터 및 하부 담금질 챔버의 단면도이다.
도 2는 본 발명에 따른 입구 어댑터의 내부 판의 정면도이다.
도 3은 본 발명에 따른 입구 어댑터의 부분 단면도이다.
도 4는 열 반응 챔버 안으로 고속 에어 스트림을 도입하기 위한 본 발명에 따른 중심 제트를 나타내는 도면이다.
도 5는 본 발명에 따른 열 반응 유닛 및 입구 어댑터의 단면도이다.
도 6A는 본 발명에 따른 열 반응 유닛의 세라믹 링의 정면도이다.
도 6B는 세라믹 링의 부분 단면도이다.
도 7은 본 발명에 따른 천공된 금속 셸의 섹션들의 도면이다.
도 8은 본 발명에 따른 열 반응 유닛의 외부도이다.
도 9는 본 발명에 따른 입구 어댑터/열 반응 유닛 조인트의 부분 단면도이다.
도 10A는 종래 기술의 입구 어댑터의 내부 판 상의 잔류물의 침착을 나타내 는 도면이다.
도 10B는 본 발명에 따른 입구 어댑터의 내부 판 상의 잔류물의 침착을 나타내는 도면이다.
도 11A는 종래 기술의 열 반응 유닛의 내벽 상의 잔류물의 침착을 나타내는 도면이다.
도 11B는 본 발명에 따른 열 반응 유닛의 내벽 상의 잔류물의 침착을 나타내는 도면이다.
도 12는 본 발명에 따라 열 반응 유닛과 하부 담금질 챔버 사이에 위치한 차폐물의 부분 단면도이다.
본 발명은 열 반응기 내의 방출 가스의 제어된 분해를 제공하는 한편 시스템 내부에 침착물의 축적을 감소시키기 위한 방법 및 시스템에 관한 것이다. 본 발명은 또한 방출 가스의 고온 열 분해 동안 열 반응 유닛 균열을 감소시키기 위한 향상된 열 반응기 구성에 관한 것이다.
저감되어야 하는 폐가스는 반도체 프로세스에 의해 발생되는 종(species) 및/또는 화학적 변경없이 반도체 프로세스로 전달되며 반도체 프로세스로부터 배출되는 종을 포함할 수 있다. 본 명세서에 사용되는 바와 같은, "반도체 프로세스"는 반도체 제조물 및/또는 LCD 제조물의 제조에 있어서 임의의 또는 모든 프로세싱 및 단위 작업들, 반도체 및/또는 LCD 제조 설비에 사용되거나 이에 의해 제조되는 물질의 처리 또는 프로세싱을 수반하는 모든 작업, 활성 제조(실례로 프로세스 장비 의 컨디셔닝, 작업 준비 중에 화학적 전달 라인의 퍼징, 프로세스 툴 챔버의 에칭 클리닝, 반도체 및/또는 LCD 제조 설비에 의해 생성되는 방출물로부터의 독성 또는 유해 가스의 저감 등을 포함함)를 수반하지 않는 반도체 및/또는 LCD 제조 설비와 연관되어 실행되는 모든 작업을 포함하는 것으로 광범위하게 해석되어야 한다.
여기에 개시된 개선된 열 반응 시스템은 도 1에 도시된 바와 같은 열 반응 유닛(30) 및 하부 담금질 챔버(150)를 구비한다. 열 반응 유닛(30)은 열 반응 챔버(32), 상부판(18)을 포함하는 입구 어댑터(10), 하나 이상의 폐가스 입구(14), 하나 이상의 연료 입구(17), 선택적으로 하나 이상의 산화제 입구(11), 버너 제트(15), 중심 제트(16), 및 열 반응 챔버(32)에 또는 그 내부에 위치되는 내부판(12)을 포함한다(열 반응 유닛과 독립적인 입구 어댑터의 개략도에 대해 도 3을 참조한다). 입구 어댑터는 연료 및 산화제 가스 입구를 포함하여, 오염 물질의 멸실(destruction)을 위해 시스템에 연료 다함량 가스 혼합물을 제공한다. 산화제가 사용되는 경우, 열 반응 챔버 안으로 도입하기 전에 연료 및 산화제가 예비-혼합될 수 있다. 여기에서 고려되는 연료는, 제한적이지는 않지만, 수소, 메탄, 천연 가스, 프로판, LPG 및 도시 가스, 바람직하게 천연 가스를 포함한다. 여기에서 고려되는 산화제는, 제한적이지는 않지만, 산소, 오존, 공기, 청정 건조 공기(CDA) 및 산소-다함량 공기를 포함한다. 저감되어야 하는 폐가스는 CF4, C2F6, SF6, C3F8, C4H8, C4H8O, SiF4, BF3, NF3, BH3, B2H6, B5H9, NH3, PH3, SiH4, SeH2, F2, Cl2, HCl, HF, HBr, WF6, H2, Al(CH3)3, 1차 및 2차 아민, 유기실란 화합물, 유기금속 화합물, 및 할로겐화 실란으로 이루어진 그룹에서 선택되는 종을 포함한다.
본 발명의 일 실시예에서, 폐가스 입구(14)의 내벽은 입구의 내벽에 대한 입자의 친화력을 감소시키도록 변경될 수 있다. 예컨대, 표면은 30 미만, 보다 바람직하게는 17 미만, 가장 바람직하게로는 4 미만의 값으로 기계적 조도(mechanical roughness; Ra)를 감소시키도록 전자연마될 수 있다. 기계적 조도를 감소시킴으로써 표면에 달라붙는 입상 물질을 감소시키고 표면의 내식성을 향상시킨다. 대안으로, 입구의 내벽을 예컨대 Teflon® 또는 Halar®과 같은 플로로폴리머 코팅으로 도포하며, 이들은 내벽에 고착되는 입상 물질의 양을 감소시키고 세척을 용이하게 한다. 순수한 Teflon® 또는 Halar® 층이 바람직하지만, 이들 물질들은 쉽게 긁히거나 마모된다. 이러한 상황에서, 실제로, 플로로폴리머 코팅은 다음과 같이 도포된다. 먼저, 도포하고자 하는 표면을 솔벤트로 세척하여 오일 등을 제거한다. 그리고나서, 이 표면을 비드-블라스팅(bead-blasting)하여 이 표면에 텍스처(texture)를 제공한다. 텍스처화 이후, 예컨대 Teflon®와 같은 플로로폴리머의 순수 층, 플로로폴리머로 채워진 세라믹의 층, 다른 플로로폴리머의 순수 층이 그 순서대로 표면에 침착된다. 생성된 플로로폴리머-함유 층은 긁힘 방지 성능을 갖는다.
본 발명의 다른 실시예에서, 폐가스 입구(14)의 관은 열영동(thermophoresis)을 받게 되며, 여기서 입구의 내벽이 가열되어 이 내벽으로의 입자 고착을 감소시킨다. 열영동은 실제로 온-라인 가열기에 의해 내벽의 표면을 가열시킴으로써 실시되거나, 또는 대안으로 뜨거운 질소 가스 분사가 사용될 수 있 어서, 분 당 50-100 L의 뜨거운 질소 가스가 입구를 통해 유동한다. 후자의 추가의 장점은 질소 가스 유동이 입구 내의 폐가스 잔류물의 양을 최소화시켜서 내부에 핵 형성(nucleation)이 발생할 가능성을 최소화시킨다.
종래의 입구 어댑터는 입구 어댑터의 내부 판으로서 제한된 다공성 세라믹 판을 포함하였다. 이들 제한된 다공성 내부판의 단점은 상기 표면 상에의 입자의 축적을 포함하며, 종국에는 입구 포트 막힘 및 불꽃 검출 에러에 이르게 된다. 본 발명은 내부 판(12)으로서 망상 세라믹 폼(reticulated ceramic foam)을 사용함으로써 상기한 단점을 극복한다. 도 2는 내부 판(12)의 정면도를 도시하는데, 이러한 내부 판(12)은 입구 포트(14), 버너 제트(15), 중심 제트 포트(16)(이하에서 설명함), 및 내부 판의 망상 세라믹 폼(20)을 포함한다. 중요한 것은, 망상 세라믹 폼(20)은 관통하여 배치되는 복수의 통공을 구비한다. 이러한 상황에서, 본 발명은 내부 판(12)에 근접한 열 반응 유닛(30)의 벽과 내부 판(12)의 표면에 입상 물질의 침착을 감소시키도록 내부 판(12)의 통공을 통해 열 반응 챔버(32)로의 유체의 통과를 고려한다. 이 유체는 적합한 압력으로 바람직하게 가압되는 임의의 가스를 포함하는데, 이 압력은 이 물질을 통한 확산 시에 내부 판 상의 침착을 감소시키기에 충분한 반면 열 반응 챔버에서의 저감 처리에 유해하게 작용하지 않는다. 내부 판(12)의 통공을 통한 통과를 위해 여기서 고려되는 가스들은 공기, CDA, 산소-다함량 공기, 산소, 오존 및 불활성 가스 즉 아르곤, 질소 등을 포함하며 연료가 결여되어야 한다. 또한, 유체는 연속 모드 또는 맥동 모드, 바람직하게는 연속 모드에서 도입될 수 있다.
이론적으로 경계를 정하기를 원치 않지만, 망상 세라믹 폼의 내부 판은 내부 판 상의 일부분에 입자가 형성되는 것을 방지하는 것을 돕는데, 이러한 이유는 노출된 평면 영역이 감소되어 입자 형성에 이용가능한 표면의 양을 감소시키기 때문이며, 임계 질량의 획득 시에 내부 판을 벗어날 입상 물질을 성장시키기 위해 내부 판의 망상 조직이 보다 작은 부착 지점들을 제공하기 때문이며, 그리고 내부 판의 통공을 통과하는 공기가 그 위에 침착하기 위해 표면으로 입자들이 이동하는 것을 방지하는 "방지층"을 형성하기 때문이다.
세라믹 폼 바디는 세라믹 구조물의 웨브에 의해 둘러싸인 복수의 상호연결된 공극(void)을 특징으로 하는 개방 셀 구조물을 구비한다. 이들 세라믹 폼 바디는 고강도, 저온 질량, 고온 내충격성, 및 상승된 온도에서의 높은 내식성과 같은 우수한 물리적 물성을 나타낸다. 바람직하게, 공극들은 물질 전체에 걸쳐 균일하게 분포되며, 또한 이들 공극은 물질을 통해 유체가 용이하게 확산될 수 있는 크기를 갖는다. 세라믹 폼 바디는 높은 휘발성 할로겐 종을 형성하도록 방출물 내에 PFC's와 쉽게 반응하지 않는다. 이 세라믹 폼 바디는 알루미나 물질, 산화 마그네슘, ZrO2, 탄화규소 및 질화규소와 같은 불용성 금속 산화물, 바람직하게 예컨대 스피넬(spinel)과 같은 보다 높은 순도의 알루미나 물질, 및 산화이트륨-도핑된 알루미나 물질을 포함한다. 가장 바람직하게, 세라믹 폼 바디는 산화이트륨-도핑된 알루미나 물질 및 산화이트륨-안정화된 지르코니아-알루미나(YZA)로 형성된 세라믹 바디이다. 세라믹 폼 바디의 제조법은 당업자의 지식의 범위에서 널리 알려져 있 다.
내부 판(12) 상의 입자 형성을 더 감소시키기 위해, 유체 입구 통로가 입구 어댑터(10)의 중심 제트 포트(16) 내에 병합될 수 있다(입구 어댑터 내의 중심 제트 포트의 배치를 위한 3 및 5, 예컨대 도 1을 참조한다). 도 4에 중심 제트 포트(16)의 실시예가 도시되며, 이러한 중심 제트 포트는 파일럿 분사 매니폴드 튜브(24), 파일럿 포트(26), 파일럿 불꽃 보호판(22), 및 내부 어댑터 상의 나선(threading)에 상보적인 나선과 같은 고정 수단(28)을 포함하여, 중심 제트와 입구 어댑터는 기밀식으로 서로 상보적으로 결합될 수 있다. 중심 제트 포트(16)의 파일럿 불꽃은 입구 어댑터의 버너 제트(15)를 점화시키는데 사용된다. 중심 제트 포트(16)의 중심을 통해 보어-홀(25)이 통과되며, 열 반응 챔버(32) 안으로 분사시키기 위해 이 보어-홀(25)을 통해 고속 스트림의 유체가 인도된다(도 5 참조). 이론으로 경계를 정하고 싶지는 않지만, 고속의 공기는 공기 역학을 변경시키며 열 반응 챔버(32)의 중심을 향해 열 반응 챔버의 가스상 및/또는 입상 성분을 잡아 당겨서, 입상 물질이 상부판과 이 상부판에 근접한 챔버 벽에 가까워지는 것을 방지한다. 고속의 유체는 열 반응 유닛의 내벽 상에의 침착을 감소시키기에 충분한 반면 열 반응 챔버에서의 저감 처리에 유해한 영향을 주지 않는 임의의 가스를 포함할 수도 있다. 또한, 이 유체는 연속 모드 또는 맥동 모드로, 바람직하게는 연속 모드로 도입될 수 있다. 여기서 고려되는 가스들은 공기, CDA, 산소-다함량 공기, 산소, 오존, 및 예컨대 아르곤, N2 등과 같은 불활성 가스를 포함한다. 바람직하 게, 이 가스는 CDA이며 산소가 다량 함유될 수 있다. 다른 실시예에서, 고속의 유체는 열 반응 챔버 안으로 도입되기에 앞서 가열된다.
또 다른 실시예에서, 열 반응 유닛은 열 반응 챔버(32)를 형성하는 다공성 세라믹 실린더 구성을 포함한다. 고속의 공기는 열 반응 유닛의 내벽 상에의 입자 형성을 적어도 부분적으로 감소시키도록 열 반응 유닛(30)의 천공을 통해 인도될 수 있다. 본 발명의 세라믹 실린더는 예컨대 도 6C에 도시된 바와 같이 서로의 위에 적층되는 2개 이상의 세라믹 링을 포함한다. 보다 바람직하게, 세라믹 실린더는 서로의 위에 적층되는 적어도 약 2개 내지 약 20개의 링을 포함한다. 용어 "링"은 원형 링 그 자체에 한정되지 않고 다각형 또는 타원형 형상의 링을 포함할 수도 있음을 이해한다. 바람직하게, 링은 대체로 관의 형상을 갖는다.
도 6C는 상보적인 쉽-랩 조인트(ship-lap joint) 구성을 갖는 개별의 세라믹 링(36)의 적층을 보여주는 본 발명의 세라믹 실린더 구성의 부분 단면도를 도시하며, 여기서, 적층된 세라믹 링들은 열 반응 챔버(32)를 형성한다. 최상부 세라믹 링(40)은 입구 어댑터를 수용하도록 구성된다. 조인트 구성은 겹치기 조인트(lap joint)에 한정되지 않고 베벨 조인트(belved joint), 맞댐 조인트(butt joint), 겹치기 조인트 및 설형(tongue) 및 홈형(groove) 조인트를 포함할 수 있음을 주지한다. 적층되는 세라믹 링이 맞댐 조인트로 형성된다면, 적층되는 링 사이에 위치되는, 예컨대 GRAFOIL® 또는 다른 고온 물질과 같은 가스킷 수단 또는 밀봉 수단이 여기서 고려된다. 바람직하게, 적층되는 세라믹 링 사이의 조인트는 예컨대 쉽-랩 과 같이 중첩되어, 적외선이 열 반응 챔버로부터 누출되는 것을 방지한다.
각각의 세라믹 링은 둘레로 연속적인 세라믹 링일 수 있으며, 대안으로, 세라믹 링을 제조하기 위해 함께 결합될 수 있는 적어도 2개의 섹션일 수 있다. 도 6A는 후자의 실시예를 도시하는데, 여기서, 세라믹 링(36)은 제1 아치형 섹션(38) 및 제2 아치형 섹션(40)을 포함하며, 제1 및 제2 아치형 섹션이 함께 결합되면, 열 반응 챔버(32)의 일부분을 형성하는 링이 형성된다. 세라믹 링은 바람직하게 예컨대 YZA와 같이 상기한 세라믹 폼 바디와 같은 동일한 물질로 형성된다.
개별의 적층형 세라믹 링에 의해 형성되는 열 반응 챔버가 갖는 장점은 열 충격으로 인한 챔버의 세라믹 링의 균열의 감소와 동시적인 장비 비용의 감소를 포함한다. 예컨대, 하나의 세라믹 링이 균열된다면, 손상된 링은 적은 비용으로 용이하게 교체될 수 있으며, 열 반응기는 즉시 온라인으로 뒤로 위치된다.
본 발명의 세라믹 링은 열 반응 유닛(30)을 형성하도록 서로에 대해 고정되어, 고속의 공기가 열 반응 유닛의 세라믹 링의 통공을 통해 인도될 수 있어서 열 반응 유닛의 내벽에서 적어도 부분적으로 입자 형성을 감소시킨다. 이를 위해, 천공된 금속 셸은 열 반응 유닛의 적층된 세라믹 링을 내장하고 열 반응 유닛의 다공성 내벽을 통한 축방향으로 인도되는 공기의 유동을 제어하는데 사용될 수 있다. 도 7은 본 발명의 천공된 금속 셸(110)의 실시예를 도시하는데, 여기서, 금속 셸은 예컨대, 원형 실린더 또는 다각형 실린더와 같은 적층된 세라믹 링의 동일한 전체 형상을 가지며, 이 금속 셸은 세라믹 실린더의 전체적인 형상을 형성하기 위해 함께 결합될 수 있는 2개 이상의 부착가능한 섹션(112)을 포함할 수 있다. 2개의 부 착가능한 섹션(11)은 예컨대 조임가능한 연장부(114)와 같은 리브(114)를 포함하며, 이 리브(114)는 결합 시 세라믹 링 상에 압력을 가하여 서로에 대해 링들을 유지시킨다.
금속 셸(110)은 천공된 패턴을 구비하여, 바람직하게, 예컨대 하부 챔버와 같은 열 반응 유닛의 바닥 보다는, 예컨대 입구 어댑터(10)에 보다 근접한 열 반응 유닛의 상부를 향해 추가의 공기가 인도된다(도 7 및 도 8 참조). 대안예에서, 천공된 패턴은 금속 셸 전체에 걸쳐 동일하다. 여기에 형성되듯이, "천공(perforations)"은 다공성 내벽을 통한 축방향으로 인도되는 공기의 유동이 제어될 수 있음을 보장하면서 금속 셸의 완전성 및 강도를 손상시키지 않는 금속 셸을 통한 개구부의 임의의 배열을 나타낼 수 있다. 예컨대, 천공은 원형, 다각형 또는 타원형 형상을 갖는 구멍일 수도 있으며, 대안으로, 이들 천공은 다양한 길이와 폭을 갖는 슬릿일 수도 있다. 일 실시예에서, 천공은 1/16"의 직경을 갖는 구멍이며, 열 반응 유닛의 바닥을 향한 천공 패턴은 1 in2 당 0.5개의 구멍을 갖는다(즉, 4 in2 당 2개의 구멍). 바람직하게, 천공 영역은 금속 셸의 약 0.1% 내지 1%이다. 이 금속 셸은, 제한된 것은 아니지만, 스테인레스 강; Inconel® 600, 601, 617, 625, 625 LCF, 706, 718, 718 SPF, X-750, MA754, 783, 792, 및 HX와 같은 오스테나이트계 니켈-크롬-철 합금; 및 하스텔로이(Hastelloy) B, B2, C, C22, C276, C2000, G, G2, G3 및 G30과 같은 다른 니켈계 합금;을 포함한다.
도 8을 참조하면, 본 발명의 열 반응 유닛이 도시된다. 세라믹 링(36)은 서 로의 위에 적층되며, 이러한 적층된 세라믹 링의 외부 둘레에 1층 이상의 섬유 덮개가 둘러싸이며, 이후, 금속 셸(110)의 섹션(112)이 섬유 덮개 둘레에 위치되며, 리브(114)를 결합시킴으로써 함께 밀착되게 부착된다. 이 섬유 덮개는 낮은 열 전도성, 고온 용량, 및 금속 셸과 세라믹 링의 열 팽창 계수 불일치를 처리하는 성능을 갖는 임의의 섬유 무기 물질일 수 있다. 여기서 고려되는 섬유 덮개 물질은, 제한된 것은 아니지만, 스피넬 섬유(spinel fiber), 유리 울(glass wool), 및 알루미늄 실리케이트를 포함하는 다른 물질을 포함한다. 대안예에서, 섬유 덮개는 연질 세라믹 슬리브일 수도 있다.
실제로, 유체 유동은 금속 셸의 천공, 섬유 덮개 및 망상 세라믹 링의 실린더를 통해 축방향으로 그리고 제어가능하게 도입된다. 유체는 열 반응 유닛으로부터 열 반응 유닛의 내부까지 약 0.05 psi 내지 약 0.30 psi, 바람직하게 약 0.1 psi 내지 0.2 psi 범위로 압력 강하를 경험한다. 이 유체는 연속 모드 또는 맥동 모드, 바람직하게는 연속 모드로 도입될 수 있어서, 열 반응 챔버 내부의 유체의 재순환을 감소시킨다. 가스가 재순환되는 열 반응 챔버 내에서의 증가된 체류 시간으로 인해, 열 반응기 내부에서의 증가된 침착의 가능성과 보다 큰 입상 물질의 형성이 발생함을 이해해야 한다. 아 유체는 열 반응 유닛 내에서의 저감 처리에 유해한 영향을 미치지 않으면서 세라믹 링의 내벽 상에의 침착을 감소시키기에 충분한 임의의 가스를 포함한다. 여기서 고려되는 가스들은 공기, CDA, 산소-다함량 공기, 산소, 오존, 및 예컨대 아르곤, N2 등과 같은 불활성 가스를 포함한다.
열 반응 챔버(32)를 통해 열 반응 유닛의 내벽으로 유체를 통과시키기 위해, 전체 열 반응 유닛(30)은 외부 스테인레스 강 반응기 셸(60) 내부에 내장되며(예컨대, 도 1 참조), 이에 의해, 외부 반응기 셸(60)의 내벽과 열 반응 유닛(30)의 외벽 사이에 환형 공간(62)이 생성된다. 열 반응 유닛의 벽을 통해 도입되어야 하는 유체는 외부 반응기 셸(60) 상에 위치되는 포트(64)에 도입될 수 있다.
도 1을 참조하면, 입구 어댑터(10)의 내부 판(12)은 열 반응 유닛(30)의 열 반응 챔버(32)에 또는 그 내부에 위치된다. 열 반응 유닛 내부의 가스들이 열 반응 유닛과 입구 어댑터가 접촉하는 영역으로부터 누출되지 않도록 보장하기 위해, 바람직하게 상부 세라믹 링(40)과 상부판(18) 사이에 가스킷 또는 시일(42)이 위치될 수 있다(예컨대, 도 9 참조). 이 가스킷 또는 시일(42)은 GRAFOIL®, 또는 상부판/열 반응 유닛의 결합부를 통한 분출되는 공기의 누출을 방지하는, 즉 가스 분배를 위해 세라믹 링 뒤에 배압을 유지하기 위한 다른 고온 물질일 수 있다.
도 10A 및 도 10B는 종래의 내부판과 본 발명에 따른 내부판 상의 입상 물질의 형성을 각각 나타내는 도면이다. (천공으로부터 유체가 발산되는 망상 폼 판, 천공으로부터 유체가 발산되고 중심 제트로부터 고속 유체가 퇴출되는 망상 세라믹 실린더를 갖는) 본 발명의 내부 판 상에서의 입상 물질의 형성이 여기에 개시되는 신규한 개선점이 없는 종래 기술의 내부 판에 비해 실질적으로 감소됨을 볼 수 있다.
도 11A 및 도 11B는 종래 기술의 열 반응 유닛과 본 발명에 따른 열 반응 유닛 각각을 나타내는 도면이다. 본 발명의 열 반응 유닛의 내벽 상에의 입상 물질 의 형성이 종래 기술의 열 반응 유닛 벽에 비해 실질적으로 감소됨을 확인할 수 있다. 여기에 설명하는 장치 및 방법을 이용하면, 열 반응 유닛의 내벽에서의 입자 생성량은 균등한 양의 방출 가스를 산화시키는 종래의 유닛에 비해, 적어도 50%, 바람직하게 적어도 70%, 보다 바람직하게 적어도 80% 만큼 감소된다.
열 반응 챔버의 하류에는 열 반응 챔버로부터 퇴출되는 입상 물질을 포획하기 위해 하부 담금질 챔버(150) 내에 수중 급냉 수단이 위치된다. 수중 급냉 수단은 여기에 그 전체를 참조한, 공동 계류 중인 미국특허 출원 번호 제 10/249,703호(출원인: 글렌 톰 등, 발명의 명칭: 그 내벽 상에 고체 침착을 방지하기 위한 물 커튼을 포함하는 가스 프로세싱 시스템")에 개시된 바와 같은 물 커튼을 포함할 수 있다. 도 1을 다시 참조하면, 물 커튼의 물은 입구(152)에 도입되며 물 커튼(156)이 형성되어, 물 커튼은 열 반응 유닛(30) 내에서 발생되는 연소 및 분해 반응의 열을 흡수하며, 하부 담금질 챔버(150)의 벽 상의 입상 물질의 형성을 제거하며, 그리고 예컨대 CO2, HF 등과 같은 분해 및 연소 반응의 용해성 가스 생성물을 흡수한다.
최하부 세라믹 링이 습윤화되지 않도록 보장하기 위해, 하부 챔버(150) 내에 물 커튼과 최하부 세라믹 링(198) 사이에 차폐물(202)(예컨대, 도 12 참조)이 위치될 수도 있다. 바람직하게, 이 차폐물은 L자형이며 예컨대 원형 링과 같이 3차원 형태의 최하부 세라믹 링을 형성하여, 물이 최하부 세라믹 링과 접촉 상태가 되지 않는다. 이 차폐물은 방수성과 내식성을 가지며 열적으로 안정된 임의의 물질로 구성될 수 있는데, 이 물질은, 제한된 것은 아니지만, 스테인레스 강; Inconel® 600, 601, 617, 625, 625 LCF, 706, 718, 718 SPF, X-750, MA754, 783, 792 및 HX와 같은 오스테아니트계 니켈-크롬-철 합금; 및 하스텔로이(Hastelloy) B, B2, C, C22, C276, C2000, G, G2, G3 및 G30과 같은 다른 니켈계 합금을 포함할 수 있다.
실제로, 방출 가스는 입구 어댑터(10) 내에 제공되는 하나 이상의 입구로부터 열 반응 챔버(32)로 유입되며, 연료/산화제 혼합물은 하나 이상의 버너 제트(15)로부터 열 반응 챔버(32)로 유입된다. 중심 제트(16)의 파일럿 불꽃은 입구 어댑터의 버너 제트(15)를 점화시키는데 사용되며, 약 500 ℃ 내지 약 2000 ℃ 범위의 열 반응 유닛 온도를 생성시킨다. 이들 고온은 열 반응 챔버 내부에 존재하는 방출 가스의 분해를 용이하게 한다. 일부의 방출 가스들은 연료/산화제 혼합물의 존재로 인해 연소/산화를 경험한다. 열 반응 챔버 내부의 압력은 약 0.5 atm 내지 약 5 atm, 바람직하게 예컨대 0.98 atm 내지 약 0.98 atm과 같이 대기압 보다 약간 낮은 기압의 범위에 있다.
분해/연소 후에, 방출 가스들은 하부 챔버(150)로 통과되는데, 여기서, 물 커튼(156)은 하부 챔버의 벽을 냉각시키고 벽 상의 입상 물질의 분해를 방지하는데 사용될 수 있다. 일부의 입상 물질과 수용성 가스들은 물 커튼(156)을 사용하여 가스 스트림으로부터 제거될 수 있다. 또한, 물 커튼의 하류에는, 입상 물질과 수용성 가스를 제거하고 가스 스트림을 냉각시키기 위해 하부 담금질 챔버(150) 내부에 물 분무 수단(154)이 위치될 수 있다. 가스 스트림의 냉각은 물 분무 수단의 하류의 보다 낮은 온도의 물질의 사용을 허용하여 재료 비용을 감소시킨다. 하부 담금질 챔버를 통과하는 가스들은 대기로 방출되거나, 또는 대안으로 추가의 처리 유닛으로 인도될 수 있는데, 이들 추가의 처리 유닛은, 제한된 것은 아니지만, 액체/액체 스크러빙(scrubbing), 물리적 및/또는 화학적 흡수, 숯 트랩, 정기 집진기 및 사이클론을 포함한다. 열 반응 유닛 및 하부 담금질 챔버를 통과한 후에, 방출 가스의 농도는 바람직하게 예컨대 1 ppm 미만와 같은 검출 제한값 아래이다. 구체적으로, 여기에 개시된 장치 및 방법은 저감 장치에 유입되는 유독성 방출 성분의 90% 이상, 바람직하게는 98% 이상, 가장 바람직하게는 99% 이상을 제거한다.
대안의 실시예에서, 열 반응 유닛 내부에 "공기 나이프(air knife)"가 위치된다. 도 12를 참조하면, 공기 나이프 입구(206) 안으로 유체가 간헐적으로 분사되며, 이 공기 나이프 입구(206)는 하부 담금질 챔버(150) 내의 수중 급냉 수단과 최하부 세라믹 링(198) 사이에 위치된다. 공기 나이프 입구(206)는 상기한 바와 같이 수분이 최하부 세라믹 링(198)을 습윤화시키는 것을 방지하는 차폐물(202) 내에 병합될 수 있다. 공기 나이프 유체는 열 반응 유닛 내에서의 분해 처리에 유해한 영향을 미치지 않으면서 열 반응 유닛의 내벽 상에의 침착을 감소시키기에 충분한 임의의 가스를 포함한다. 여기서 고려되는 가스들은 공기, CDA, 산소-다함량 공기, 산소, 오존, 및 예컨대 아르곤, N2 등과 같은 불활성 가스를 포함한다. 작동에 있어서, 가스는 공기 나이프 입구(206)을 통해 간헐적으로 분사되며, 열 반응 챔버(32)의 내벽과 평행하게 위치되는 상당히 얇은 슬릿(204)에서 유출된다. 따라서, 가스들은 (도 12의 화살표의 방향으로) 벽을 따라 상방으로 인도되어, 내벽의 표면으로부터 임의의 침착된 입상 물질을 강제한다.
실례
상기한 향상된 열 반응기의 저감 효과를 증명하기 위해, 상기 열 반응기을 사용하여 저감의 효율을 정량하도록 일련의 실험을 실시하였다. 표 1에 도시된 바와 같이, 향상된 열 반응기를 사용하여 시험 가스의 99% 이상이 저감되었음을 알 수 있다.
시험 가스 유량/slm 연료/slm DRE,%
C2F6 2.00 50 >99.9%
C3F8 2.00 45 >99.9%
NF3 2.00 33 >99.9%
SF6 5.00 40 99.6%
CF4 0.25 86 99.5%
CF4 0.25 83 99.5%
표 1: 상기한 실시예들을 이용한 저감 실험의 결과
도해적인 실시예 및 특징을 참조하여 다양하게 본 발명을 기술하였지만, 상기한 실시예들 및 특징들이 본 발명을 제한하고자 함이 아니며, 여기의 개시에 근거해서 다른 변형, 변경 및 다른 실시예들이 당업자에게 용이하게 제안될 것이다. 따라서, 본 발명은 후술되는 청구의 범위와 일치되게 광범위게 해석되어야 한다.

Claims (71)

  1. 폐가스로부터 오염 물질을 제거하기 위한 열 반응 장치로서,
    열 반응 유닛, 및
    상기 열 반응 유닛에 연결되며 상기 열 반응 유닛으로부터 가스 스트림을 수용하도록 구성되는 수중 급냉 유닛을 포함하며,
    상기 열 반응 유닛이,
    ⅰ) 유체가 통과하기 위한 복수의 천공을 갖는 외벽,
    ⅱ) 열 반응 챔버를 형성하며 적층식 배열의 2개 이상의 링 섹션을 포함하는 다공성 세라믹 내벽,
    ⅲ) 폐가스를 내부에 도입하기 위해 상기 열 반응 챔버와 유체 소통 상태인 하나 이상의 폐가스 입구,
    ⅳ) 상기 열 반응 챔버 내에서 상기 폐가스를 분해하는 동안 사용하기 위한 연료를 도입하기 위해 상기 열 반응 챔버와 유체 소통 상태인 하나 이상의 연료 입구, 및
    ⅴ) 입상 물질의 침착 및 축적을 감소시키도록 상기 다공성 세라믹 내벽 및 상기 외벽의 하나 이상의 천공을 통해 유체를 인도하기 위한 유체 인도 수단을 포함하는
    열 반응 장치.
  2. 제 1 항에 있어서,
    CF4, C2F6, SF6, C3F8, SiF4, BF3, NF3, BH3, B2H6, B5H9, NH3, PH3, SiH4, SeH2, F2, Cl2, HCl, HF, HBr, WF6, H2, Al(CH3)3, 1차 및 2차 아민, 유기실란 화합물, 유기금속 화합물, 및 할로겐화 실란으로 이루어진 그룹에서 선택되는 하나 이상의 오염 물질 종을 제거하는
    열 반응 장치.
  3. 제 1 항에 있어서,
    반도체 제조 프로세스 설비 및 액정 디스플레이(LCD) 프로세스 설비로 이루어진 그룹에서 선택되는 프로세스 설비에 폐가스 수용 관계로 결합되는
    열 반응 장치.
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 다공성 세라믹 내벽이 전체적으로 관 형상을 갖는
    열 반응 장치.
  5. 제 4 항에 있어서,
    상기 전체적으로 관 형상이 원형, 다각형 및 타원형 형상으로 이루어진 그룹으로부터 선택되는 형상을 포함하는
    열 반응 장치.
  6. 제 4 항에 있어서,
    상기 전체적으로 관 형상이 원통 형상을 포함하는
    열 반응 장치.
  7. 제 4 항에 있어서,
    2개 이상의 링 섹션 각각이 아치 형상을 갖는
    열 반응 장치.
  8. 제 1 항에 있어서,
    상기 외벽이 내식성 및 열 안정성 금속을 포함하는
    열 반응 장치.
  9. 제 1 항에 있어서,
    상기 금속성의 외벽이 스테인레스 강, 오스테이나트계 니켈-크롬-합금 및 다른 니켈계 합금으로 이루어진 그룹에서 선택되는 물질을 포함하는
    열 반응 장치.
  10. 제 1 항에 있어서,
    금속성의 상기 외벽이 상기 열 반응 유닛을 가로질러 약 0.1 psi 초과의 압력 강하를 제공하는 천공을 구비하는
    열 반응 장치.
  11. 제 1 항에 있어서,
    상기 폐가스 입구 및 상기 연료 입구에 근접해 있는 상기 천공의 총 개수가 상기 수중 급냉 유닛에 근접해 있는 천공의 총 개수 보다 많은
    열 반응 장치.
  12. 제 1 항에 있어서,
    상기 열 반응 유닛이, 상기 수중 급냉 유닛에 근접해 있는 상기 다공성 세라믹 내벽 보다 상기 폐가스 입구 및 상기 연료 입구에 근접해 있는 상기 다공성 세라믹 내벽을 통해 보다 많은 유체가 유동하도록 구성되는
    열 반응 장치.
  13. 제 1 항에 있어서,
    상기 외벽이 2개 이상의 결합 섹션을 포함하는
    열 반응 장치.
  14. 제 1 항에 있어서,
    상기 외벽과 상기 다공성 세라믹 내벽 사이에 배치되는 섬유 물질을 더 포함하는
    열 반응 장치.
  15. 제 14 항에 있어서,
    상기 섬유 물질이 스피넬 섬유, 유리 울 및 규산 알루미늄으로 이루어진 그 룹에서 선택되는 물질을 포함하는
    열 반응 장치.
  16. 제 1 항에 있어서,
    상기 다공성 세라믹 내벽이 알루미나 물질, 산화마그네슘, 불용성 금속 산화물, 탄화규소, 질화규소, 및 산화이트륨-도핑된 알루미나 물질로 이루어진 그룹에서 선택되는 물질을 포함하는
    열 반응 장치.
  17. 제 16 항에 있어서,
    상기 산화이트륨-도핑된 알루미나 물질이산화이트륨-안정화된 지르코니아 알루미나를 포함하는
    열 반응 장치.
  18. 제 1 항에 있어서,
    상기 내벽이 약 20개 이상의 링 섹션을 포함하는
    열 반응 장치.
  19. 제 1 항에 있어서,
    상기 2개 이상의 링 섹션이 인접하는 적층된 링 섹션들의 연결을 위해 상보적으로 접합되는
    열 반응 장치.
  20. 제 19 항에 있어서,
    상기 링 섹션들이 쉽-랩 조인트, 베벨 조인트, 맞댐 조인트, 겹치기-조인트 및 설형-및-홈형 조인트로 이루어지는 그룹에서 선택되는 하나 이상의 조인트에 의해 상보적으로 접합되는
    열 반응 장치.
  21. 제 1 항에 있어서,
    상기 하나 이상의 연료 입구에 연료를 전달하기 위한 연료 공급부를 더 포함하며, 상기 연료 공급부가 메탄, 수소, 천연 가스, 프로판, LPG 및 도시 가스로 이루어지는 그룹으로부터 선택되는 유체를 포함하는
    열 반응 장치.
  22. 제 1 항에 있어서,
    상기 연료와 혼합하도록 산화제를 도입시키기 위해 상기 열 반응 챔버와 유체 소통 상태인 하나 이상의 산화제 입구를 더 포함하는
    열 반응 장치.
  23. 제 22 항에 있어서,
    상기 하나 이상의 산화제 입구에 산화제를 전달하기 위한 산화제 공급부를 더 포함하며, 상기 산화제 공급부가 공기, 산소, 오존, 산소-다함량 공기 및 청정 건조 공기(CDA)로 이루어지는 그룹으로부터 선택되는 산화제를 포함하는
    열 반응 장치.
  24. 제 1 항에 있어서,
    상기 다공성 세라믹 내벽 및 상기 외벽의 상기 하나 이상의 천공을 통해 유체를 인도하기 위한 상기 유체 인도 수단이 불활성 가스, 공기, 청정 건조 공기(CDA), 산소-다함량 공기, 산소, 오존, 아르곤 및 질소로 이루어지는 그룹에서 선택되는 종을 포함하는 유체를 공급하도록 구성되는
    열 반응 장치.
  25. 제 1 항에 있어서,
    상기 수중 급냉 유닛이 물 커튼 및 물 분무 중 하나 이상을 포함하는
    열 반응 장치.
  26. 제 1 항에 있어서,
    상기 열 반응 유닛이 상기 열 반응 챔버의 내벽에 또는 그 내부에 위치되는 다공성 세라믹 판을 더 포함하며, 상기 다공성 세라믹 판이 상기 열 반응 챔버의 일단부를 둘러싸는
    열 반응 장치.
  27. 제 26 항에 있어서,
    위에 상기 입상 물질이 침착 및 축적되는 것을 감소시키도록 상기 다공성 세라믹 판을 통해 유체를 인도하기 위한 유체 인도 수단을 더 포함하는
    열 반응 장치.
  28. 제 26 항에 있어서,
    상기 열 반응 챔버와 유체 소통 상태인 중심 제트를 더 포함하며, 상기 중심 제트가 상기 하나 이상의 폐가스 입구 및 상기 하나 이상의 연료 입구와 근접해 있고, 상기 중심 제트가, 상기 중심 제트에 근접한 상기 열 반응 챔버의 상기 내벽 및 다공성 세라믹 판 상에 입상 물질이 침착 및 축적되는 것을 방지하기 위해 상기 폐가스를 분해하는 동안 상기 중심 제트를 통해 상기 열 반응 챔버 안으로 고속의 유체를 도입시키도록 구성되는
    열 반응 장치.
  29. 제 28 항에 있어서,
    상기 중심 제트가 불활성 가스, 공기, 청정 건조 공기(CDA), 산소-다함량 공기, 산소, 오존, 아르곤 및 질소로 이루어지는 그룹에서 선택되는 고속의 유체를 도입하도록 구성되는
    열 반응 장치.
  30. 제 1 항에 있어서,
    상기 열 반응 유닛과 상기 수중 급냉 유닛 사이에 방수 차폐물을 더 포함하 는
    열 반응 장치.
  31. 제 1 항에 있어서,
    상기 열 반응 유닛이 약 500 ℃ 내지 약 2000 ℃의 내부 온도에서 작동하도록 구성되는
    열 반응 장치.
  32. 제 1 항에 있어서,
    외부 반응기 셸 내벽을 갖는 외부 반응기 셸을 더 포함하며, 상기 외부 반응기 셸 내벽과 상기 열 반응 유닛의 내벽 사이에 환형 공간이 형성되는
    열 반응 장치.
  33. 제 32 항에 있어서,
    상기 외부 반응기 셸 내부에 형성되며 상기 환형 공간 안으로 상기 다공성 세라믹 내벽을 통해 그리고 상기 열 반응 챔버 안으로 유체가 유동할 수 있도록 구성되는 하나 이상의 포트를 더 포함하는
    열 반응 장치.
  34. 제 1 항에 있어서,
    상기 하나 이상의 폐가스 입구가 내벽을 구비하며, 상기 내벽이 플로로폴리머를 포함하는 코팅 물질의 하나 이상의 층으로 도포되는
    열 반응 장치.
  35. 제 1 항에 있어서,
    상기 다공성 세라믹 내벽이 망상 세라믹 내벽을 포함하는
    열 반응 장치.
  36. 제 35 항에 있어서,
    상기 망상 세라믹 내벽이 알루미나 물질, 산화마그네슘, 불용성 금속 산화물, 탄화규소, 질화규소, 및 산화이트륨-도핑된 알루미나 물질로 이루어진 그룹에서 선택되는 물질을 포함하는
    열 반응 장치.
  37. 폐가스로부터 오염 물질을 제거하기 위한 열 반응 장치로서,
    열 반응 유닛, 및
    상기 열 반응 유닛에 연결되는 수중 급냉 유닛을 포함하며,
    상기 열 반응 유닛이,
    ⅰ) 전체적으로 관형 형상을 갖는 외벽,
    ⅱ) 전체적으로 관형 형상을 가지며 상기 외벽과 동심을 갖고 열 반응 챔버를 형성하는 내벽,
    ⅲ) 상기 열 반응 유닛의 내벽에 또는 그 내부에 위치되며 상기 열 반응 챔버의 일단부를 둘러싸는 다공성 세라믹 판,
    ⅳ) 폐가스를 내부에 도입하기 위해 상기 열 반응 챔버와 유체 소통 상태인 하나 이상의 폐가스 입구, 및
    ⅴ) 상기 열 반응 챔버 내에서 상기 폐가스를 분해하는 동안 사용하기 위한 연료를 도입하기 위해 상기 열 반응 챔버와 유체 소통 상태인 하나 이상의 연료 입구를 포함하는
    열 반응 장치.
  38. 제 37 항에 있어서,
    상기 다공성 세라믹 판이 망상 세라믹 판을 포함하는
    열 반응 장치.
  39. 제 38 항에 있어서,
    상기 망상 세라믹 판이 알루미나 물질, 산화마그네슘, 불용성 금속 산화물, 탄화규소, 질화규소, 및 산화이트륨-도핑된 알루미나 물질로 이루어진 그룹에서 선택되는 물질을 포함하는
    열 반응 장치.
  40. 제 39 항에 있어서,
    상기 산화이트륨-도핑된 알루미나 물질이산화이트륨-안정화된 지르코니아 알루미나를 포함하는
    열 반응 장치.
  41. 제 37 항에 있어서,
    위에 상기 입상 물질이 침착 및 축적되는 것을 감소시키도록 상기 다공성 세라믹 판을 통해 유체를 인도하기 위한 유체 인도 수단을 더 포함하는
    열 반응 장치.
  42. 반도체 제조 프로세스의 저감 동안 사용되는 장치로서,
    열 반응 유닛을 포함하며,
    상기 열 반응 유닛이,
    중심 챔버를 형성하며 복수의 적층된 다공성 섹션으로 형성되는 내부 다공성 벽,
    상기 중심 챔버와 유체 소통 상태이며 상기 중심 챔버에 가스상 폐가스 스트림을 인도하도록 구성되는 하나 이상의 폐가스 입구,
    상기 중심 챔버 내부에 위치되며 상기 중심 챔버 내부에서 상기 가스상 폐가스 스트림을 분해하도록 구성되어 반응 생성물을 형성시키는 열적 메카니즘, 및
    상기 중심 챔버의 상기 내부 다공성 벽의 내부면 상에 반응 생성물의 침착을 감소시키기 위해 상기 내부 다공성 벽을 통해 상기 중심 챔버에 충분한 힘으로 유체를 제공하도록 구성되는 유체 전달 시스템을 포함하는
    반도체 제조 프로세스의 저감 동안 사용되는 장치.
  43. 제 42 항에 있어서,
    상기 내부 다공성 벽이 전체적으로 관 형상을 갖는
    반도체 제조 프로세스의 저감 동안 사용되는 장치.
  44. 제 42 항에 있어서,
    상기 적층된 다공성 섹션 각각이 아치 형상을 갖는
    반도체 제조 프로세스의 저감 동안 사용되는 장치.
  45. 제 42 항에 있어서,
    상기 내부 다공성 벽이 약 20개 이상의 적층된 다공성 섹션을 포함하는
    반도체 제조 프로세스의 저감 동안 사용되는 장치.
  46. 제 42 항에 있어서,
    상기 적층된 다공성 섹션이 인접하는 다공성 섹션들을 연결하기 위해 상보적으로 접합되는
    반도체 제조 프로세스의 저감 동안 사용되는 장치.
  47. 제 46 항에 있어서,
    상기 적층된 다공성 섹션 각각이 쉽-랩 조인트, 베벨 조인트, 맞댐 조인트, 겹치기-조인트 및 설형-및-홈형 조인트로 이루어지는 그룹에서 선택되는 하나 이상의 조인트에 의해 상보적으로 접합되는
    반도체 제조 프로세스의 저감 동안 사용되는 장치.
  48. 제 42 항에 있어서,
    상기 적층된 다공성 섹션 각각이 다공성 세라믹을 포함하는
    반도체 제조 프로세스의 저감 동안 사용되는 장치.
  49. 제 42 항에 있어서,
    상기 적층된 다공성 섹션 각각이 망상 세라믹을 포함하는
    반도체 제조 프로세스의 저감 동안 사용되는 장치.
  50. 제 49 항에 있어서,
    상기 적층된 다공성 섹션 각각이 알루미나 물질, 산화마그네슘, 불용성 금속 산화물, 탄화규소, 질화규소, 및 산화이트륨-도핑된 알루미나 물질로 이루어진 그룹에서 선택되는 물질을 포함하는
    반도체 제조 프로세스의 저감 동안 사용되는 장치.
  51. 제 42 항에 있어서,
    상기 반응 챔버가, 상기 열 반응 유닛의 출구에 근접해 있는 상기 내부 다공성 벽 보다 상기 폐가스 입구에 근접해 있는 상기 내부 다공성 벽을 통해 보다 많은 유체가 유동하도록 구성되는
    반도체 제조 프로세스의 저감 동안 사용되는 장치.
  52. 제 42 항에 있어서,
    상기 내부 다공성 벽을 둘러싸는 제1 외벽을 더 포함하며, 상기 제1 외벽이 상기 제1
    반도체 제조 프로세스의 저감 동안 사용되는 장치.
  53. 제 52 항에 있어서,
    상기 제1 외벽이 내식성 및 열적 안정성 금속을 포함하는
    반도체 제조 프로세스의 저감 동안 사용되는 장치.
  54. 제 53 항에 있어서,
    상기 제1 외벽이 스테인레스 강, 오스테나이트계 니켈-클롬-철 합금 및 다른 니켈계 합금으로 이루어진 그룹에서 선택되는 물질을 포함하는
    반도체 제조 프로세스의 저감 동안 사용되는 장치.
  55. 제 52 항에 있어서,
    상기 제1 외벽 및 상기 내부 다공성 벽을 둘러싸며 상기 제1 외벽과의 사이에 내부 공간을 형성하는 제2 외벽을 더 포함하며,
    상기 유체 전달 시스템이, 상기 제2 외벽과 상기 제1 외벽 사이의 상기 내부 공간에 유체를 제공함으로써 상기 내부 다공성 벽을 통해 상기 중심 챔버에 유체를 제공하도록 구성되는
    반도체 제조 프로세스의 저감 동안 사용되는 장치.
  56. 제 42 항에 있어서,
    상기 열 반응 유닛에 연결되는 제2 반응 챔버를 더 포함하며,
    상기 제2 반응 챔버가,
    상기 중심 챔버와 유체 소통 상태이며 상기 가스상 폐가스 스트림 및 반응 생성물을 통과시키기 위한 입구 및 출구를 구비하는 가스 유동 챔버, 및
    상기 가스 유동 챔버의 내부면 상에 입상 고형체가 침착 및 축적되는 것을 감소시키기 위해 상기 가스 유동 챔버의 내부면 상에 유동하는 액상 막을 발생시키도록 구성되는 물 전달 시스템을 포함하는
    반도체 제조 프로세스의 저감 동안 사용되는 장치.
  57. 반도체 제조 프로세스의 저감 동안 사용되는 장치로서,
    상부 반응 챔버, 및
    상기 상부 반응 챔버에 연결되는 하부 반응 챔버를 포함하며,
    상기 상부 반응 챔버가,
    중심 챔버를 형성하며 적층된 교체가능한 복수의 다공성 섹션으로 형성되는 내부 다공성 벽,
    상기 내부 다공성 벽의 적층된 다공성 섹션을 둘러싸고 지지하며, 유체가 상기 내부 다공성 벽으로 자신을 통과할 수 있게 하는 복수의 천공을 포함하는 제1 외벽,
    상기 제1 외벽 및 상기 내부 다공성 벽을 둘러싸며 상기 제2 외벽과 상기 제1 외벽 사이에 내부 공간을 형성하는 제2 외벽,
    상기 중심 챔버와 유체 소통 상태이며 상기 중심 챔버에 가스상 폐기물 스트림을 도입시키도록 구성되는 하나 이상의 폐가스 입구,
    상기 중심 챔버와 유체 소통 상태이며 상기 중심 챔버에 연료를 도입시키도록 구성되는 하나 이상의 연료 입구,
    상기 중심 챔버 내부에 위치되며, 상기 중심 챔버 내부에서 상기 가스상 폐기물 스트림을 분해하도록 구성되어, 반응 생성물을 형성하는 열적 메카니즘, 및
    상기 중심 챔버의 상기 내부 다공성 벽의 내부면 상에의 반응 생성물의 침착을 감소시키도록 상기 내부 다공성 벽을 통해 상기 중심 챔버에 충분한 힘으로 유체를 제공하도록 구성되는 유체 전달 시스템을 포함하며,
    상기 하부 반응 챔버가,
    상기 중심 챔버와 유체 소통 상태이며 상기 가스상 폐기물 스트림 및 반응 생성물을 통과시키기 위한 입구 및 출구를 구비하는 가스 유동 챔버, 및
    상기 가스 유동 챔버의 내부면 상에 입상 고형체가 침착 및 축적되는 것을 감소시키기 위해 상기 가스 유동 챔버의 내부면 상에 유동하는 액상 막을 발생시키도록 구성되는 물 전달 시스템을 포함하는
    반도체 제조 프로세스의 저감 동안 사용되는 장치.
  58. 제 57 항에 있어서,
    상기 중심 챔버의 입구단을 둘러싸는 내부 다공성 판을 더 포함하며, 상기 내부 다공성 판이 상기 내부 다공성 판의 내부면 상에의 입상 물질의 침착을 감소시키기 위해 상기 내부 다공성 판을 통해 상기 중심 챔버에 유체를 통과시키도록 구성되는
    반도체 제조 프로세스의 저감 동안 사용되는 장치.
  59. 제 57 항에 있어서,
    상기 상부 반응 챔버로부터 상기 하부 반응 챔버로 가스 스트림이 이동할 때 상기 가스 스트림에 유체를 도입시키도록 구성되는 하나 이상의 입구를 더 포함하는
    반도체 제조 프로세스의 저감 동안 사용되는 장치.
  60. 제 57 항에 있어서,
    상기 하부 반응 챔버로부터 가스상 폐기물 스트림을 수용하도록 구성되는 헤드 공간을 갖는 하부 반응 챔버에 연결되는 배수 탱크를 더 포함하는
    반도체 제조 프로세스의 저감 동안 사용되는 장치.
  61. 제 60 항에 있어서,
    상기 배수 탱크의 헤드 공간으로부터 상기 가스상 폐기물 스트림을 수용하도록 구성되는 하나 이상의 스크러빙 유닛을 더 포함하는
    반도체 제조 프로세스의 저감 동안 사용되는 장치.
  62. 저감 시스템 내에 사용되는 교체 부재로서,
    적층가능하며 교체가능한 다공성 챔버 섹션을 포함하며,
    상기 다공성 챔버 섹션이,
    반도체 제조 프로세스로부터 가스상 폐기물을 분해하는 동안 사용하기 위한 중심 챔버를 형성하는 다공성 벽을 형성하도록 상기 다공성 챔버 섹션이 다른 다공성 챔버 섹션들과 함께 적층될 수 있게 하는 복수의 구조물을 가지며, 상기 다공성 챔버 섹션이, 상기 다공성 챔버 섹션의 내부면을 향한 반응 생성물의 이동을 감소시키기 위해 상기 중심 챔버 내부에서 실시되는 분해 프로세스 동안 상기 다공성 챔버 섹션의 외부로부터 상기 다공성 챔버 섹션을 통해 상기 중심 챔버 안으로 유체가 전달될 수 있도록 충분한 다공율을 갖는
    저감 시스템 내에 사용되는 교체 부재.
  63. 제 62 항에 있어서,
    상기 다공성 챔버 섹션이 망상 세라믹을 포함하는
    저감 시스템 내에 사용되는 교체 부재.
  64. 제 63 항에 있어서,
    상기 다공성 챔버 섹션이 알루미나 물질, 산화마그네슘, 불용성 금속 산화물, 탄화규소, 질화규소, 및 산화이트륨-도핑된 알루미나 물질로 이루어진 그룹에서 선택되는 물질을 포함하는
    저감 시스템 내에 사용되는 교체 부재.
  65. 제 62 항에 있어서,
    상기 다공성 챔버 섹션이 다른 다공성 챔버 섹션들과의 연결을 위해 상보적으로 접합되는
    저감 시스템 내에 사용되는 교체 부재.
  66. 제 65 항에 있어서,
    상기 다공성 챔버 섹션이 쉽-랩 조인트, 베벨 조인트, 맞댐 조인트, 겹치기-조인트 및 설형-및-홈형 조인트로 이루어지는 그룹에서 선택되는 하나 이상의 조인트에 의해 상보적으로 접합되는
    저감 시스템 내에 사용되는 교체 부재.
  67. 저감 시스템 내에 사용되는 교체 부재로서,
    반도체 제조 프로세스로부터의 가스상 폐기물을 분해하는 동안 사용하기 위한 중심 챔버를 형성하는 다공성 벽과 담금질 유닛 사이에 위치되며,
    상기 담금질 유닛이 작동하는 동안 상기 중심 챔버의 다공성 벽이 젖는 것을 방지하도록 구성되는 차폐물을 포함하는
    저감 시스템 내에 사용되는 교체 부재.
  68. 제 67 항에 있어서,
    상기 차폐물이 L자형인
    저감 시스템 내에 사용되는 교체 부재.
  69. 제 67 항에 있어서,
    상기 차폐물이 상기 다공성 벽의 바닥 부분의 3차원 형상을 형성하도록 구성되는
    저감 시스템 내에 사용되는 교체 부재.
  70. 제 69 항에 있어서,
    상기 다공성 벽이 최하부 세라믹 링을 포함하며, 상기 차폐물이 상기 최하부 세라믹 링과 물이 접촉하는 것을 방지하는 링인
    저감 시스템 내에 사용되는 교체 부재.
  71. 제 67 항에 있어서,
    상기 차폐물이 스테인레스 강, 오스테이나트계 니켈-크롬-합금 및 다른 니켈계 합금으로 이루어진 그룹에서 선택되는 물질을 포함하는
    저감 시스템 내에 사용되는 교체 부재.
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