TW201506325A - 燃燒監測 - Google Patents

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Abstract

本發明揭示一種輻射燃燒器及方法。該輻射燃燒器用於處理來自一製造程序工具之一廢氣流且包括：一燃燒室，其具有一多孔套筒，燃燒材料通過該多孔套筒用於接近於該多孔套筒之一燃燒表面之燃燒；一燃燒特性監測器，其可操作以藉由監測自該燃燒表面發射之紅外線輻射來判定該輻射燃燒器之燃燒效能；及一輻射燃燒器控制器，其可操作以取決於由該燃燒特性監測器判定之燃燒效能來控制該輻射燃燒器之操作。因此，態樣認識到，若一燃燒器正經受一過量空氣流，則燃燒器襯墊或燃燒表面通常將冷卻，此造成由一輻射燃燒器生產之廢氣中之非期望排放物之一增加。該冷卻亦造成由該燃燒表面判定之紅外線輻射之一減少。該輻射燃燒器之氫火焰及燃燒器引燃器之烴火焰通常不發射紅外線輻射且因此由該輻射燃燒器之該燃燒表面發射之紅外線輻射之一改變(舉例而言，強度、量或頻率)可用於診斷饋送至系統(舉例而言，該燃燒室)中之燃燒混合物中之冷氣體(通常係空氣)之一「溢流」。一旦經診斷，便可採取適當改善性步驟且舉例而言，燃燒器控制邏輯可係可操作以藉由減少至該燃燒器中之空氣流來補償。

Description

燃燒監測
本發明係關於一種輻射燃燒器及方法。
輻射燃燒器係已知的且通常用於處理來自用於(舉例而言)半導體或平板顯示器製造工業中之一製造程序工具之一廢氣流。在此製造期間，剩餘全氟化合物(PFC)及其他化合物存在於自程序工具泵送之廢氣流中。PFC難以自廢氣移除且其釋放至環境中係非所要的，此乃因其與二氧化碳相比具有相對高溫室活動性。
將瞭解，利用各種半導體或平板顯示器製造程序。舉例而言，可使用諸如化學汽相沈積、磊晶程序及蝕刻程序之程序且其各自將具有一相關聯廢氣流。提供各種輻射燃燒器用於處理彼等廢氣流。將瞭解，可取決於製造程序之要求來選擇一適當氣體燃燒器。
舉例而言，在化學汽相沈積製造技術之情形中，可使用一簡單輻射燃燒器，而用於處理來自磊晶製造程序之廢氣之一輻射燃燒器可包括一高流量氫燃燒器，且用於處理由蝕刻程序產生之廢氣之一適用輻射燃燒器可包括一輻射燃燒器及提供於將廢氣引入至一燃燒室中之一噴嘴之末端處之一高強度火焰。
已知輻射燃燒器使用燃燒來移除來自廢氣流之PFC及其他化合物。此等輻射燃燒器通常包括由一有孔氣體燃燒器之一出口表面橫向圍繞之一燃燒室。將燃料氣體及空氣同時供應至有孔燃燒器以在出口 表面處實現無焰燃燒，其中取決於應用來選擇通過有孔燃燒器之空氣之量以對消耗供應至燃燒器之燃料氣體且亦(視需要)消耗可注入至燃燒室中之任何可燃物而言係充足的。
將廢氣引入至燃燒室中且取決於應用，燃燒室內之條件可使得自燃燒程序所得之熱氣體可作用於廢氣且起反應以形成係安全的或可經由濕法洗滌移除之一物種。通常，該廢氣流係含有PFC之一個氮流。
隨著正在生產之半導體之表面積增加，廢氣之流動速率亦增加。
雖然存在用於處理廢氣流之技術，但其各自具有其自身之短處。因此，需要提供用於監測並控制一輻射燃燒器之操作之一經改良技術。
一第一態樣提供一種用於處理來自一製造程序工具之一廢氣流之輻射燃燒器，該輻射燃燒器包括：一燃燒室，其具有一多孔套筒，燃燒材料通過該多孔套筒用於接近於該多孔套筒之一燃燒表面之燃燒；一燃燒特性監測器，其可操作以藉由監測自該燃燒表面發射之紅外線輻射來判定該輻射燃燒器之燃燒效能；及一輻射燃燒器控制器，其可操作以取決於由該燃燒特性監測器判定之燃燒效能來控制該輻射燃燒器之操作。
如上所闡述，提供各種輻射燃燒器來處理自諸如化學汽相沈積、磊晶程序及蝕刻程序之製造程序所得之廢氣。
化學汽相沈積程序通常使得用一簡單輻射燃燒器處理其廢氣。在此一情景中，可在90度下將廢氣引入至一燃燒表面。提供之該輻射燃燒器用於在不存在廢氣之情況下在其燃燒表面處燃燒燃料及空氣。所得之含有氮、氬、氧、水及二氧化碳之熱氣體作用於來自CVD處理 之任何廢氣並起反應以形成係安全的或可經由濕法洗滌技術移除之物種。舉例而言：SiH4(g)+2O2(g)+熱量 → SiO2(g)+2H2O(g)
磊晶製造程序可生產將由一高流量氫燃燒器處理之廢氣。在此等情形中，接通及斷開相當大氫流，此改變提供用於處理廢氣流之任何輻射燃燒器之該燃燒表面處之燃燒所需之氧的量。將理解，用於該等磊晶程序中之該等氫流可致使處理該等廢氣中斷，且提供用於處理該等廢氣之任何輻射燃燒器可包含補償此等氫流之構件。
最後，在蝕刻製造程序之情形中，可由包含一高強度火焰之一輻射燃燒器處理廢氣。亦即，該燃燒系統包括一明火引燃燃燒器、一輻射燃燒器及在一程序噴嘴之末端處產生之一系列高強度明火。舉例而言：CF4+2H2O+熱量 → CO2+4HF
維持一輻射燃燒器之有效操作係複雜的。以對一製造程序係不適當或不適合之一方式運行一輻射燃燒器可造成不良燃燒，引起一廢氣流之高排放及低效處理。將瞭解，氫及一氧化碳排放係一環境問題且確保一輻射燃燒器之有效操作可有助於控制此等排放。
本文闡述之態樣認識到，根據一組「標準」或「正常」操作參數操作一輻射燃燒器之一問題可引起低效燃燒器操作且有可能提供一輻射燃燒器，該輻射燃燒器可操作以藉助於作為監測自該輻射燃燒器之該燃燒表面發射之紅外線輻射之一結果而監測並判定(亦即，表徵)燃燒效能(燃燒性質)來調整操作參數以解決(舉例而言)穿過該輻射燃燒器之廢氣之流動速率之一增加或減小、有孔燃燒器出口表面處之燃燒之一明顯缺乏，以及對引起輻射燃燒器操作之一總體改良之化學程序之分析。
因此，提供一種氣體減排設備或輻射燃燒器。該輻射燃燒器可 處理來自一製造程序工具之一廢氣流。該輻射燃燒器可包括一燃燒室。該燃燒室可具有燃燒材料所通過之一多孔或滲透性套筒。該等燃燒材料可接近於、在附近或毗鄰該多孔套筒之一燃燒表面而燃燒。可提供將該廢氣流噴射至該燃燒室中之一或多個排氣噴嘴。根據本文闡述之態樣，該輻射燃燒器可進一步包括一燃燒特性監測器，該燃燒特性監測器可操作以藉由監測自該燃燒表面發射之紅外線輻射來判定該輻射燃燒器之燃燒效能。該輻射燃燒器亦可包括一輻射燃燒器控制器，該輻射燃燒器控制器可操作以取決於由該燃燒特性監測器判定之燃燒效能控制該輻射燃燒器之操作。
態樣認識到，雖然具有產生將由一輻射燃燒器處理之廢氣之製造程序之準確細節使得可因此該調整輻射燃燒器之操作參數可係有益的，但彼資訊當組態及試運行一輻射燃燒器時可能並非總是可得的且(舉例而言)可隨時間而改變。一輻射燃燒器與一製造程序之間之介面信號可通常難以達成或代價昂貴且態樣允許產生處理與該輻射燃燒器之間之一介面信號。
通常，作為確保一輻射燃燒器安全操作之部分來監測該輻射燃燒器。舉例而言，可存在對監測一輻射燃燒器之一法定要求。在已知輻射燃燒器中，有可能使用一火焰離子化偵測器監測一引燃火焰之操作以及使用一熱電偶來監測主輻射燃燒器或燃燒區之操作。
將瞭解，此等監測技術並非沒有問題。舉例而言，一熱電偶不可操作以在由主輻射燃燒器產生之熱量與由燃燒區內之任何其他源產生之熱量之間做出區分。通常，一熱電偶放置在燃燒區內且因而需要能夠耐腐蝕。結果，通常使在燃燒區中提供之熱電偶尤其堅固且因此，該熱電偶在加熱及冷卻時通常具有一滯後度或「遲延時間」。可藉由排出反應產物(諸如，矽)沈積在熱電偶之表面上而使彼滯後更糟。來自一熱電偶之讀數可因而係非所要的或在可採取改變輻射燃燒 器之操作之動作之後不旋即提供一即時信號。
本文闡述之態樣認識到，依據一輻射燃燒器之操作產生紅外光。靠近於燃燒表面之燃燒區加熱燃燒表面襯墊材料。燃燒表面又充當一熱交換器，將至燃燒室中之傳入氣體加熱至高於其自燃溫度。藉由(舉例而言)傳入氣體之速度及饋送至輻射燃燒器之一燃料氣體混合物之點燃延遲管理燃燒區之準確位置。
態樣認識到，藉由監測自燃燒表面發射之紅外線輻射，可判定可能在燃燒室內發生之各種特性以指示燃燒器如何執行。
將瞭解，一紅外線偵測器通常將比一熱電偶及引燃監測配置更快速地回應於燃燒器接通。
此外，紅外線監測不可能經受與使用一熱電偶進行監測相同程度之滯後。結果，使用一紅外線偵測器可改良在輻射燃燒器用作一備用系統之情況下可係重要的之一系統之回復或回應時間。舉例而言，可有可能藉由使用一紅外線偵測器而非一熱電偶及離子化偵測器將一系統之回復時間在自10秒(自冷)或約60秒(自熱)之區域中改良為小於5秒。
態樣亦認識到，若一燃燒器正經受過量空氣流，則燃燒器襯墊或燃燒表面通常將冷卻，此造成非期望燃燒器排放物之一增加及由燃燒表面判定之紅外線輻射之一減少。若存在，則一輻射燃燒器之一噴嘴火焰及一燃燒器引燃器之烴火焰通常不發射紅外線輻射且因此由輻射燃燒器之燃燒表面發射之紅外線輻射之一改變(舉例而言，強度、量或頻率)可用於診斷饋送至該系統(舉例而言，燃燒室)中之燃燒混合物中之冷氣體(通常係空氣)之一「溢流」。一旦經診斷，便可採取適當改善性步驟且舉例而言，燃燒器控制邏輯可係可操作以藉由減少至燃燒器中之空氣流來補償。
將瞭解，所闡述之態樣及實施例在某些實施方案中可提供與其 中判定了過量空氣饋送至燃燒室之輻射燃燒器之操作之一模式有關之一簡單「斷開」。
此外，藉由監測由燃燒襯墊發射之紅外線輻射，可提供監測燃燒器操作之一非侵入性構件，意味著可經由(舉例而言)提供於一輻射燃燒器處之一現有視鏡來執行監測程序。態樣可允許燃燒器監測而無需與一程序氣體流直接互動。藉由不提供於或位於燃燒室或燃燒區內，一紅外線偵測器不可能以與一熱電偶相同之方式遭受廢氣反應產物之沈積。因此有可能一紅外線偵測器較不可能給出誤否定信號(false negative signal)或誤肯定信號(false positive signal)，致使一燃燒系統之非必要停機。
燃燒特性監測器可包括一偵測器及一分析單元。該分析單元可形成一燃燒器控制單元之部分。
根據一項實施例，該燃燒特性監測器可操作以判定由該燃燒表面發射之該紅外線輻射是否處於可接受之操作參數內。彼等參數可包括指示最佳燃燒器操作之可接受值之一範圍。
根據一項實施例，若由該燃燒特性監測器判定之該燃燒效能被判定為處於可接受之操作參數之外，則該輻射燃燒器控制器可操作以起始一或多個改善性動作。
根據一項實施例，該等改善性動作包括：起始輻射燃燒器停機或啟動一使用者警報。此外，根據某些實施例，該輻射燃燒器之可操作效能特性可經調適以改變來自該燃燒表面之該等紅外線發射並嘗試使其更接近於指示最佳燃燒器操作之彼等紅外線發射。
根據一項實施例，該輻射燃燒器控制器可操作以取決於由該燃燒特性監測器判定之該燃燒效能來控制饋送至該輻射燃燒器燃燒表面之該等燃燒材料。該等燃燒材料可包括燃料(舉例而言，燃料氣體(諸如，甲烷、天然氣、氫))與空氣之一混合物。
根據一項實施例，該輻射燃燒器控制器可操作以取決於由該燃燒特性監測器判定之該燃燒效能來增加或減小饋送至該輻射燃燒器燃燒表面之該等燃燒材料中之至少一者之一饋送速率。因此可取決於由該燃燒表面發射之所監測紅外線輻射調整將燃料或空氣供應至該燃燒器之該速率。
根據一項實施例，該輻射燃燒器控制器可操作以取決於由該燃燒特性監測器判定之該燃燒效能來控制饋送至該輻射燃燒器燃燒表面之該等燃燒材料之一組合物。
根據一項實施例，該輻射燃燒器控制器可操作以取決於由該燃燒特性監測器判定之該燃燒效能來增加或減小饋送至該輻射燃燒器燃燒表面之該等燃燒材料中之燃料與空氣之一比率。
根據一項實施例，該燃燒特性監測器可操作以藉由監測指示該輻射燃燒器之所要操作參數之一或多個紅外線輻射波長來判定該輻射燃燒器之燃燒效能。
根據一項實施例，該燃燒特性監測器可操作以藉由監測指示該輻射燃燒器之所要操作參數之在400nm與1100nm之間之一或多個紅外線輻射波長來判定該輻射燃燒器之燃燒效能。
根據一項實施例，該燃燒特性監測器可操作以藉由監測在指示該輻射燃燒器在一或多個紅外線輻射波長處之所要操作參數之彼波長處接收之輻射強度來判定該輻射燃燒器之燃燒效能。
根據一項實施例，該燃燒特性監測器可操作以藉由監測在指示該輻射燃燒器在400nm與1100nm之間(特定而言，約800nm)之一或多個紅外線輻射波長處之所要操作參數之彼波長處接收之輻射強度來判定該輻射燃燒器之燃燒效能。
根據一項實施例，該燃燒特性監測器可操作以藉由監測在指示該輻射燃燒器在一或多個紅外線輻射波長處之所要操作參數之彼波長 處接收之輻射強度之間之一比率來判定該輻射燃燒器之燃燒效能。
根據一項實施例，該燃燒特性監測器可操作以監測由該燃燒表面發射之電磁輻射並藉由執行與彼所監測電磁光譜有關之光譜分析來判定該輻射燃燒器之燃燒效能。因此，在某些實施例中，可監測紅外線區域之外或之內之電磁光譜之一區域。在某些實施例中，可有可能分析發生在一燃燒室內之程序。舉例而言，可有可能識別可正在燃燒室中形成之產物。因此，在某些實施例中，可有可能控制至回應於該燃燒室內之材料之一光譜分析將由該輻射燃燒器處理之一廢氣流之添加物。舉例而言，可回應於跨由該燃燒表面發射之電磁光譜之一所監測區域執行之原位非侵入性分析藉由引入至該廢氣流來添加燃料及/或氧化劑。
根據一項實施例，該燃燒特性監測器及該輻射燃燒器控制器可操作以持續監測並控制該輻射燃燒器之操作，從而操作以形成操作之一回饋環路。
一第二態樣提供一種監測並控制用於處理來自一製造程序工具之一廢氣流之一輻射燃燒器之操作的方法，該輻射燃燒器包括：一燃燒室，其具有一多孔套筒，燃燒材料通過該多孔套筒用於接近於該多孔套筒之一燃燒表面之燃燒；該方法包括：監測自該燃燒表面發射之紅外線輻射以判定該輻射燃燒器之燃燒效能；及取決於由該監測判定之燃燒效能控制該輻射燃燒器之操作。
根據一項實施例，該方法進一步包括判定由該燃燒表面發射之該紅外線輻射是否處於可接受之操作參數內。
根據一項實施例，若該燃燒效能被判定為處於可接受之操作參數之外，則起始一或多個改善性動作。
根據一項實施例，該等改善性動作包括：起始輻射燃燒器停機或啟動一使用者警報。
根據一項實施例，該方法進一步包括取決於判定之該燃燒效能來控制饋送至該輻射燃燒器燃燒表面之該等燃燒材料。
根據一項實施例，該方法包括取決於判定之該燃燒效能來增加或減小饋送至該輻射燃燒器燃燒表面之該等燃燒材料之一饋送速率。
根據一項實施例，該方法包括取決於判定之該燃燒效能來控制饋送至該輻射燃燒器燃燒表面之該等燃燒材料之一組合物。
根據一項實施例，該方法包括取決於判定之該燃燒效能來增加或減小饋送至該輻射燃燒器燃燒表面之該等燃燒材料中之燃料與空氣之一比率。
根據一項實施例，該方法包括監測指示該輻射燃燒器之所要操作參數之一或多個紅外線輻射波長。
根據一項實施例，該方法包括監測在指示該輻射燃燒器在一或多個紅外線輻射波長處之所要操作參數之彼波長處接收之輻射強度。
根據一項實施例，該方法包括監測在指示該輻射燃燒器在一或多個紅外線輻射波長處之所要操作參數之彼波長處接收之輻射強度之間的一比率。
根據一項實施例，該方法包括監測由該燃燒表面發射之電磁輻射並藉由執行與彼所監測電磁光譜有關之光譜分析來判定該輻射燃燒器之燃燒效能。
根據一項實施例，該方法包括持續監測並控制該輻射燃燒器之操作，從而操作以形成操作之一回饋環路。
一第三態樣提供一種供與處理來自一製造程序工具之一廢氣流之一輻射燃燒器一起使用之輻射燃燒器燃燒監測器，該輻射燃燒器包括：一燃燒室，其具有一多孔套筒，燃燒材料通過該多孔套筒用於接近於該多孔套筒之一燃燒表面之燃燒；該燃燒監測器包括：一紅外線輻射監測器，其經配置以監測自該輻射燃燒器之一燃燒表面發射之紅 外線輻射並基於彼等發射判定該輻射燃燒器之燃燒效能；該紅外線輻射監測器可耦合至一輻射燃燒器控制器，該輻射燃燒器控制器可操作以取決於由該紅外線輻射監測器判定之燃燒效能來控制該輻射燃燒器之操作。
在所附獨立及附屬請求項中陳述進一步特定及較佳態樣。可視情況而定地且以除申請專利範圍中明確陳述之彼等組合之外之組合形式組合附屬請求項之特徵與獨立請求項之特徵。
在將一設備特徵描述為可操作以提供一功能之情況下，將瞭解，此包含提供彼功能或經調適或組態以提供彼功能之一設備特徵。
8‧‧‧輻射燃燒器
10‧‧‧進口
12‧‧‧噴嘴
14‧‧‧圓筒形燃燒室/燃燒室/室
16‧‧‧各別孔眼
18‧‧‧陶瓷頂板
20‧‧‧有孔燃燒器元件/燃燒器元件
21‧‧‧出口表面/燃燒器燃燒表面
22‧‧‧充氣部容積
23‧‧‧入口表面
24‧‧‧圓筒形外殼
25‧‧‧進口噴嘴
200‧‧‧紅外線偵測器/偵測器/紅外線偵測器或感測器/紅外線感測器
210‧‧‧分析單元
220‧‧‧燃燒器控制單元/控制單元
230‧‧‧空氣閥/閥/空氣控制閥/額外空氣鼓風機
240‧‧‧氣體閥/閥
現在將參照所附圖式進一步闡述本發明之實施例，所附圖式中：圖1圖解說明一典型輻射燃燒器；及圖2示意性地圖解說明根據一項實施例之一輻射燃燒器中之某些組件。
輻射燃燒器--一般組態及操作
圖1圖解說明一輻射燃燒器，大體係8。輻射燃燒器8處理通常藉助於一真空泵送系統自一製造程序工具(諸如，一半導體或平板顯示器程序工具)泵送之一廢氣流。在圖1及圖2中展示之輻射燃燒器具有通常用於處理來自一化學汽相沈積製造程序之廢氣之類型。在進口10處接收排出流。將排出流自進口10運送至一噴嘴12，噴嘴12將排出流注入至一圓筒形燃燒室14中。在此實施例中，輻射燃燒器8包括環繞配置之四個進口10，四個進口10各自運送藉由一各別真空泵送系統自一各別工具泵送之一排出流。另一選擇係，可將來自一單個程序工具之排出流分成複數個流，將該複數個流中之每一者運送至一各別進口 10。每一噴嘴12位於形成於一陶瓷頂板18中之一各別孔眼16內，陶瓷頂板18界定燃燒室14之一上部或進口表面。
燃燒室14具有由一有孔燃燒器元件20(諸如，在EP 0 694 735中所闡述之有孔燃燒器元件)之一出口表面21界定之側壁。燃燒器元件20係圓筒形的並保持在一圓筒形外殼24內。一充氣部容積22界定在燃燒器元件20之一入口表面23與圓筒形外殼24之間。將燃料氣體(諸如，天然氣或碳氫化合物)與空氣之一混合物經由一或多個進口噴嘴25引入至充氣部容積22中。燃料氣體與空氣之混合物自燃燒器元件20之入口表面23傳遞至燃燒器元件20之出口表面21用於燃燒室14內之燃燒。
可使燃料氣體與空氣之混合物之比率變化，以使燃燒室14內之溫度變化至對處理廢氣流係適當的之溫度。此外，可調整將燃料氣體與空氣之混合物引入至充氣部容積22中之速率使得該混合物將在燃燒器元件20之出口表面21處無可見火焰之情況下燃燒。燃燒室14之排氣口可係敞開的以使得能夠自輻射燃燒器8輸出燃燒產物。
因此，可看見在燃燒室14內燃燒經由進口10接收且由噴嘴12提供至燃燒室14之廢氣，由在燃燒器元件20之出口表面21附近燃燒之燃料氣體與空氣之混合物加熱燃燒室14。
此燃燒致使加熱室14並提供燃燒產物，諸如氧，其取決於提供至燃燒室14之空氣/燃料混合物[CH4、C3H8、C4H10]通常在7.5%至10.5%之一範圍內。此熱量及燃燒產物與燃燒室14內之廢氣流反應以清潔廢氣流。舉例而言，SiH4及NH3可提供於廢氣流內，SiH4及NH3與燃燒室14內之O2反應以產生SiO2、N2、H2O、NOx。類似地，N2、CH4、C2F6可提供於廢氣流內，N2、CH4、C2F6與燃燒室14內之O2反應以產生CO2、HF、H2O。
概述
在以任何更多細節論述實施例之前，首先將提供一概述。
如前文已闡述，提供輻射燃燒器來處理來自各種製造程序之廢氣產物。可提供一簡單輻射燃燒器用於化學汽相沈積製造程序之廢氣處理。可提供包含在一輸入噴嘴之末端處之一高強度火焰之一輻射燃燒器作為一適用輻射燃燒器來處理蝕刻程序廢氣且舉例而言，磊晶製造程序可需要提供能夠處理高流量氫之一輻射燃燒器。
在每一情形中，可使輻射燃燒器之操作參數最佳化以處理由一製造程序生產之廢氣。
一燃燒器通常需要監測以便確保其安全操作。在已知燃燒器中，其可係提供一火焰離子化偵測器以監測一引燃火焰之操作並提供一熱電偶以監測燃燒室14及主輻射燃燒器。
一熱電偶通常不可操作以在由一主輻射燃燒器判定之熱量與該燃燒區內之任何其他能量源之間做出區分。
可跨所有輻射燃燒器類型使用監測輻射燃燒器本身是否可操作。
在可操作以處理來自磊晶製造程序之廢氣之一燃燒器中，將理解，可變使用率及半導體處理可引起可變量之需要處理之廢氣。維持一輻射燃燒器之有效操作係複雜的且雖然在操作之某些模式中，一輻射燃燒器可必須處理大量之氫，需要一大流量之額外空氣，但在操作之其他模式中，一輻射燃燒器可必須處理具有以經減小量存在之氫之材料，需要一低流量之空氣。在所有情況下運行大流量之空氣可造成不良燃燒且因此CH4、CO及H2之高排放。此外，在此等情況中，無一對應高氫濃度之一高流量之空氣可由於低溫度而造成燃燒器停機。流動一低流量之空氣亦可造成不良燃燒，引起高排放及低效燃燒器操作。將瞭解，氫及一氧化碳排放係一環境問題且確保一輻射燃燒器之有效操作可有助於控制此等排放。
在一輻射燃燒器經配置以處理來自蝕刻程序之廢氣之情形中，在已知監測技術中，在噴嘴之末端處存在一高強度火焰可致使混淆或誤肯定。
本文闡述之態樣認識到，根據一組「標準」或「正常」操作參數操作一輻射燃燒器之一問題可引起低效燃燒器操作且有可能提供一輻射燃燒器，該輻射燃燒器可操作以藉由監測由一燃燒器燃燒表面發射之紅外線輻射調整操作參數來解決穿過該輻射燃燒器之廢氣之流動速率之一增加或減小，引起該輻射燃燒器操作之一總體改良。
因此，提供一氣體減排設備或輻射燃燒器。該輻射燃燒器可處理來自一製造程序工具之一廢氣流。該輻射燃燒器可包括一燃燒室。該燃燒室可具有燃燒材料所通過之一多孔或滲透性套筒。該等燃燒材料可接近於、在附近或毗鄰該多孔套筒之一燃燒表面而燃燒。可提供將廢氣流噴射至燃燒室中之一或多個排氣噴嘴。根據本文闡述之態樣，該輻射燃燒器可進一步包括一燃燒特性監測器，該燃燒特性監測器可操作以藉由監測自該燃燒表面發射之紅外線輻射來判定該輻射燃燒器之燃燒效能。該輻射燃燒器亦可包括一輻射燃燒器控制器，該輻射燃燒器控制器可操作以取決於由該燃燒特性監測器判定之燃燒效能來控制該輻射燃燒器之操作。
依據所有輻射燃燒器之操作判定紅外光。接近於燃燒器襯墊或燃燒器表面20之一表面之燃燒區加熱彼材料，該材料又充當一熱交換器，將傳入之廢氣加熱至高於其自燃溫度。
與一熱電偶不同，該紅外線偵測器可係可操作以在由一主輻射燃燒器產生之熱量與由燃燒區內之其他能量源產生之熱量之間做出區分。
在其最簡單實施方案中，自該燃燒表面發射之紅外線輻射可由該燃燒特性監測器用以判定該輻射燃燒器是否係可操作。
進一步實施例認識到，雖然具有產生將由一輻射燃燒器處理之廢氣之製造程序之準確細節使得可因此調整該輻射燃燒器之操作參數可係有益的，但彼資訊當組態一輻射燃燒器時可能並非總是可得的且可隨時間而改變，而該燃燒特性監測器可提供產生可用於控制操作參數而非停機或啟動之資訊之一構件。取決於輻射燃燒器之特定形式，態樣尤其認識到，若一燃燒器正經受過量空氣流，則燃燒器襯墊或燃燒表面通常將冷卻，此造成非期望燃燒器排放物之一增加及由燃燒表面判定之紅外線輻射之一減少。提供於某些輻射燃燒器之噴嘴處之氫火焰及燃燒器引燃器之烴火焰通常不發射紅外線輻射且因此由輻射燃燒器之燃燒表面發射之紅外線輻射之一改變(舉例而言，強度、量或頻率)可用於診斷饋送至該系統(舉例而言，燃燒室)中之燃燒混合物中之冷氣體(通常係空氣)之一「溢流」。一旦經診斷，便可採取適當改善性步驟且舉例而言，燃燒器控制邏輯可係可操作以藉由減少至燃燒器中之空氣流來補償。
將瞭解，藉由監測由燃燒襯墊發射之紅外線輻射，可提供監測燃燒器操作之一非侵入性構件。亦即，可經由(舉例而言)提供於一輻射燃燒器處之一現有視鏡來執行監測程序。態樣因而可允許在無需與一程序氣體流直接互動之情況下進行燃燒器監測，或在燃燒室14內提供監測感測器。
根據某些實施例，有可能使用由燃燒表面發射之電磁輻射(舉例而言，在紫外線及/或紅外線中發射之輻射及/或電磁光譜之可見部分)來執行原位光譜學。舉例而言，存在於燃燒室中之F2或Cl2通常將吸收由一燃燒器襯墊發射之紫外線輻射；CF4、SiH4、CO、CH4通常將吸收由一燃燒器襯墊發射之紅外線輻射。若提供一適當偵測器且判定了由一輻射燃燒器之一燃燒表面發射之電磁輻射，則一分析單元可有可能對在燃燒室中發生之程序執行一定程度之光譜分析且可由一控制 單元取決於自偵測器及分析單元接收之信號來調整該燃燒器之操作。
將理解，可經由光譜技術監測由於廢氣經由進口10饋送至輻射燃燒器而在燃燒室內發生之程序。舉例而言，可產生適當查找表且彼等表可指示關於來自一處理工具之一特定排出流之最佳燃燒器操作。舉例而言，可有可能調整輻射燃燒器可操作特性(舉例而言，燃料流或者燃料或氧化劑與廢氣之混合)以使在由於光譜學可更詳細監測之燃燒室中發生之程序最佳化。
圖2示意性地圖解說明根據一項實施例之一輻射燃燒器中之某些組件。視情況而定地，參考編號已再用於與在圖1中展示之組件相同之組件。
在圖2中示意性地展示之輻射燃燒器8包括經配置以觀察由燃燒器燃燒表面21發射之紅外線輻射之一紅外線偵測器200。偵測器200耦合至包括分析邏輯之一分析單元210，分析單元210可操作以對由偵測器200作出之量測執行適當計算。取決於由一使用者對監測及控制輻射燃燒器之初始組態作出之實施方案之選擇，由分析單元210執行之計算可變更。
分析單元210耦合至包括控制邏輯之一燃燒器控制單元220，燃燒器控制單元220可操作以取決於由分析單元210完成之分析控制至燃燒器中之可燃材料(舉例而言，燃料或氣體)及/或空氣之一流。在於圖2中示意性地展示之實施例中，燃燒器控制單元220可操作以控制一氣體閥240及一空氣閥230，氣體閥240及空氣閥230分別可操作以控制至燃燒器之氣體及空氣中之每一者之流動速率。在於圖2中展示之實施例中，該等閥可用於在所偵測之紅外線輻射被判定為已降落至低於指示安全燃燒器操作之一預定臨限值之情況下停止至燃燒器之燃料及空氣流。
將瞭解，若燃燒器將用於(舉例而言)處理來自磊晶製造程序之廢 氣，則閥230、240之操作亦可用於改變形成饋送至燃燒器之一燃燒混合物之氣體與空氣之一比率。
監測及控制參數之各種實施方案係可能的。下文更詳細地闡述某些可能之實施方案：紅外線偵測器或感測器200可用於監測由一輻射燃燒器之一燃燒表面發射之紅外線輻射。若分析單元210判定自偵測器200接收之信號指示燃燒器襯墊(燃燒表面)正在冷卻，則可發送或由控制單元220接收一適當信號且根據某些實施例，該控制單元可係可操作以發信號至空氣控制閥230以調整空氣至燃燒器之流動，使得斷開過量空氣。
因此，一紅外線偵測器可用作一開關且自偵測器接收之信號可被解讀為滿足或不滿足指示最佳燃燒器操作之一預選定參數。
在一替代性實施例中，紅外線感測器200可用作一類比裝置，根據該類比裝置，一紅外線發射範圍可指示最佳燃燒器操作且額外空氣鼓風機230可受控制單元220控制並被指導加速或減速以達成所偵測之處於所要紅外線發射範圍內之一紅外線發射。將瞭解，可需要對一輻射燃燒器之適當表徵以便實施適當控制及監測參數以確保經最佳化輻射燃燒器操作。對一輻射燃燒器之此表徵可(舉例而言)計及燃燒表面之滯後特性。
舉例而言，可監測來自自400nm至1100nm之範圍之一或多個波長之信號之強度，其中約800nm處之信號係最強的。
熟習此項技術者將瞭解，可藉由經編程之電腦來執行上文所闡述之各種方法之步驟。本文中，某些實施例亦意欲涵蓋程式儲存裝置(舉例而言，數位資料儲存媒體)，該等程式儲存裝置係機器或電腦可讀的且編碼指令之機器可執行或電腦可執行程式，其中該等指令執行該等上文所闡述方法之某些或所有步驟。程式儲存裝置可係(舉例而言)數位記憶體、磁性儲存媒體(諸如，磁碟及磁帶)、硬碟機或光學可 讀數位資料儲存媒體。該等實施例亦意欲涵蓋經程式化以執行上文所闡述方法之該等步驟之電腦。
可透過使用專用硬體以及能夠結合適當軟體執行軟體之硬體來提供各圖中所展示之各種元件的功能，包括標記為「處理器」或「邏輯」之任何功能區塊。當由一處理器提供時，可由一單個專用處理器、由一單個共用處理器或由複數個個別處理器(其中之某些處理器可共用)提供該等功能。此外，術語「處理器」或「控制器」或「邏輯」之明確使用不應解釋為排他性地指代能夠執行軟體之硬體，且可暗中包括(但不限於)數位信號處理器(DSP)硬體、網路處理器、特殊應用積體電路(ASIC)、場可程式化閘陣列(FPGA)、用於儲存軟體之唯讀記憶體(ROM)、隨機存取記憶體(RAM)及非揮發性儲存器件。亦可包含習用及/或定製之其他硬體。類似地，各圖中所展示之任何切換器僅係概念性的。可透過程式邏輯之運算、透過專用邏輯、透過程式控制與專用邏輯之互動或甚至可由實施者手動選擇之特定技術(如自上下文更具體地理解)來執行其功能。
熟習此項技術者應瞭解，本文中之任一方塊圖表示對體現本發明之原理之說明性電路之概念觀點。類似地，將瞭解，任何流程圖表、流程圖、狀態轉變圖、偽碼等表示可實質上表示於電腦可讀媒體中且因此由一電腦或處理器執行之各種過程，不論此電腦或處理器是否明確展示。
雖然本文已參照隨附圖式來詳細揭示本發明之圖解說明性實施例，但應理解，本發明並不限於此等精確實施例，而是熟習此項技術者可在該等實施例中作出各種改變及修改而不背離如所附申請專利範圍及其等效物所界定之本發明之範疇。
8‧‧‧輻射燃燒器
10‧‧‧進口
12‧‧‧噴嘴
14‧‧‧圓筒形燃燒室/燃燒室/室
16‧‧‧各別孔眼
18‧‧‧陶瓷頂板
20‧‧‧有孔燃燒器元件/燃燒器元件
21‧‧‧出口表面/燃燒器燃燒表面
22‧‧‧充氣部容積
23‧‧‧入口表面
24‧‧‧圓筒形外殼
25‧‧‧進口噴嘴
200‧‧‧紅外線偵測器/偵測器/紅外線偵測器或感測器/紅外線感測器
210‧‧‧分析單元
220‧‧‧燃燒器控制單元/控制單元
230‧‧‧空氣閥/閥/空氣控制閥/額外空氣鼓風機
240‧‧‧氣體閥/閥

Claims (15)

  1. 一種用於處理來自一製造程序工具之一廢氣流之輻射燃燒器，該輻射燃燒器包括：一燃燒室，其具有一多孔套筒，燃燒材料通過該多孔套筒用於接近於該多孔套筒之一燃燒表面之燃燒；一燃燒特性監測器，其可操作以藉由監測自該燃燒表面發射之紅外線輻射來判定該輻射燃燒器之燃燒效能；及一輻射燃燒器控制器，其可操作以取決於由該燃燒特性監測器判定之燃燒效能來控制該輻射燃燒器之操作。
  2. 如請求項1之輻射燃燒器，其中該燃燒特性監測器可操作以判定由該燃燒表面發射之該紅外線輻射是否處於可接受之操作參數內。
  3. 如請求項2之輻射燃燒器，其中若由該燃燒特性監測器判定之該燃燒效能被判定為處於該等可接受之操作參數之外，則該輻射燃燒器控制器可操作以起始一或多個改善性動作。
  4. 如請求項3之輻射燃燒器，其中該等改善性動作包括：起始輻射燃燒器停機或啟動一使用者警報。
  5. 如請求項1之輻射燃燒器，其中該輻射燃燒器控制器可操作以取決於由該燃燒特性監測器判定之該燃燒效能來控制饋送至該輻射燃燒器燃燒表面之該等燃燒材料。
  6. 如請求項1之輻射燃燒器，其中該輻射燃燒器控制器可操作以取決於由該燃燒特性監測器判定之該燃燒效能來增加或減小饋送至該輻射燃燒器燃燒表面之該等燃燒材料之一饋送速率。
  7. 如請求項1之輻射燃燒器，其中該輻射燃燒器控制器可操作以取決於由該燃燒特性監測器判定之該燃燒效能來控制饋送至該輻 射燃燒器燃燒表面之該等燃燒材料之一組合物。
  8. 如請求項1之輻射燃燒器，其中該輻射燃燒器控制器可操作以取決於由該燃燒特性監測器判定之該燃燒效能來增加或減小饋送至該輻射燃燒器燃燒表面之該等燃燒材料中之燃料與空氣之一比率。
  9. 如請求項1之輻射燃燒器，其中該燃燒特性監測器可操作以藉由監測指示該輻射燃燒器之所要操作參數之一或多個紅外線輻射波長來判定該輻射燃燒器之燃燒效能。
  10. 如請求項1之輻射燃燒器，其中該燃燒特性監測器可操作以藉由監測在指示該輻射燃燒器在一或多個紅外線輻射波長處之所要操作參數之彼波長處接收之輻射強度來判定該輻射燃燒器之燃燒效能。
  11. 如請求項1之輻射燃燒器，其中該燃燒特性監測器可操作以藉由監測在指示該輻射燃燒器在一或多個紅外線輻射波長處之所要操作參數之彼波長處接收之輻射強度之間之一比率來判定該輻射燃燒器之燃燒效能。
  12. 如請求項1之輻射燃燒器，其中該燃燒特性監測器可操作以監測由該燃燒表面發射之電磁輻射並藉由執行與彼所監測電磁光譜有關之光譜分析來判定該輻射燃燒器之燃燒效能。
  13. 如請求項1之輻射燃燒器，其中該燃燒特性監測器及該輻射燃燒器控制器可操作以持續監測並控制該輻射燃燒器之操作，從而操作以形成操作之一回饋環路。
  14. 一種監測並控制用於處理來自一製造程序工具之一廢氣流之一輻射燃燒器之操作的方法，該輻射燃燒器包括：一燃燒室，其具有一多孔套筒，燃燒材料通過該多孔套筒用於接近於該多孔套筒之一燃燒表面之燃燒；該方法包括： 監測自該燃燒表面發射之紅外線輻射以判定該輻射燃燒器之燃燒效能；及取決於由該監測判定之燃燒效能來控制該輻射燃燒器之操作。
  15. 一種供與處理來自一製造程序工具之一廢氣流之一輻射燃燒器一起使用之輻射燃燒器燃燒監測器，該輻射燃燒器包括：一燃燒室，其具有一多孔套筒，燃燒材料通過該多孔套筒用於接近於該多孔套筒之一燃燒表面之燃燒；該燃燒監測器包括：一紅外線輻射監測器，其經配置以監測自該輻射燃燒器之一燃燒表面發射之紅外線輻射並基於彼等發射判定該輻射燃燒器之燃燒效能；該紅外線輻射監測器可耦合至一輻射燃燒器控制器，該輻射燃燒器控制器可操作以取決於由該紅外線輻射監測器判定之燃燒效能來控制該輻射燃燒器之操作。
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