TW201641891A - 輻射燃燒器 - Google Patents

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Abstract

本發明揭示一種輻射燃燒器及方法。該輻射燃燒器係用於處理來自一製造程序工具之一廢氣流，且包括：複數個處理室，各處理室具有用於將該廢氣流之一各自部分供應至用於在其內處理之該處理室之一廢流入口。以此方式，可提供多個處理室，處理室之各者處理該廢流之部分。據此，可選定一定數量的處理室以與來自任何特定程序工具之該廢氣流的流動速率匹配。此提供可可靠地擴充以適應任何廢氣流流動速率之需要之一構造。

Description

輻射燃燒器
本發明係關於一種輻射燃燒器及方法。
輻射燃燒器為已知且通常用於處理來自用於(例如)半導體或平板顯示器製造產業中之一製造程序工具之一廢氣流。在此製造期間，殘餘全氟化合物(PFC)及其他化合物存在於自該程序工具泵送之廢氣流中。PFC難以自廢氣移除且將其等釋放到環境中係非所要的，此係因為已知其等具有相對高的溫室效應。
已知的輻射燃燒器使用燃燒以自廢氣流移除PFC及其他化合物，諸如描述於EP0694735中。通常，廢氣流為含有PFC及其他化合物之一氮氣流。一燃料氣體與廢氣流混合且該氣流混合物被輸送至由一多孔氣體燃燒器之出口表面橫向環繞之一燃燒室中。燃料氣體與空氣同時被供應至多孔燃燒器以影響出口表面處之無焰燃燒，其中通過多孔燃燒器之空氣量不僅足以消耗供應至該燃燒器之燃料氣體且亦消耗注射至該燃燒室中之氣流混合物中之全部可燃物。
儘管存在用於處理廢氣流之技術，但其等各者具有其等自身之缺點。因此，期望提供一種用於處理一廢氣流之改良的技術。
根據一第一態樣，提供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，該輻射燃燒器包括：複數個處理室，各處理室具 有用於將該廢氣流之一各自部分供應至用於在其內處理之該處理室之一廢氣流入口。第一態樣認識到，既有輻射燃燒器構形存在的一問題在於，其等不可輕易擴充以處理不同廢流速率。即，通常設計各輻射燃燒器構形以處理一具體的廢流流動速率且隨後通過測試驗證該設計。假若需要處理一不同的廢流流動速率，則通常需要一新設計，隨後需要驗證該新設計。儘管可以再使用一些標準的部件，但是因此各輻射燃燒器設計本質上係獨特的且既有配置之潛在構造具有可擴充性限制。
據此，提供一種燃燒器。該燃燒器可處理可能來自一製造程序工具之一廢氣流。燃燒器可具有複數個處理室。該等處理室之各者可具有接納待於該處理室內處理之一部分或一定量的廢流。以此方式，可提供多個處理室，處理室之各者處理部分的廢流。據此，可選定一定數量的處理室以與來自任何特定程序工具之廢氣流之流動速率匹配。此提供可可靠地擴充以適應任何廢氣流流動速率之一構造。
在一項實施例中，該複數個處理室之各者與該複數個處理室之另一者相鄰。據此，可緊靠或貼近彼此定位處理室以便提供一精巧配置。由於相鄰室可共用共同的結構，所以相鄰彼此定位室亦可減少部件數。額外地，相鄰彼此定位處理室可使在一個室內之燃燒能夠擴散至相鄰室，藉此自一單個點火源提供所有室內之可靠燃燒。
在一項實施例中，該複數個處理室配置成一列處理室，及一處理室陣列之一者。據此，可取決於約束輻射燃燒器之尺寸之實體需求而將處理室提供為一單列或提供為處理室之列及行之一矩陣。
在一項實施例中，燃燒器包括分隔一對相鄰處理室之一分隔結構，該分隔結構至少部分地界定各對相鄰的處理室。據此，可定位一分隔或分割結構以分隔相鄰處理室。以此方式，相鄰處理室可共用分隔結構，藉此提供改良的簡單構造及減少的部件數。應瞭解，分隔結 構可有助於提供分隔的或分離的相鄰處理室，處理室之各者可單獨地處理其等部分的廢氣流。
在一項實施例中，該複數個處理室配置成一列處理室，且在該列內之各對相鄰處理室之間定位各分隔結構。據此，當處理室形成一列時，可在該列內之相鄰處理室之間提供一分隔結構。
在一項實施例中，周向地配置該列。據此，列未必需要係一線性列，而可經非線性地配置，例如，周向地。當周向地配置時，該列處理室可提供一完整或部分的環形。
在一項實施例中，該複數個處理室配置成包括複數列處理室之一矩陣，且在各列內之各對相鄰處理室之間定位各分隔結構。據此，處理室可提供為一陣列。亦可在該陣列之各列內之相鄰處理室之間定位分隔結構。
在一項實施例中，該複數個處理室配置成包括複數列處理室之一矩陣，且既在各列內之各對相鄰處理室之間又在不同列中之各對相鄰處理室之間定位分隔結構。據此，可將處理室提供為列及行之一陣列且可在各列內之相鄰處理室之間，亦可在各行內之相鄰處理室之間定位分隔結構。
在一項實施例中，垂直定向各列內之該等分隔結構及各列之間之該等分隔結構。據此，可垂直於列之間之分隔結構定位行之間之分隔結構。
在一項實施例中，該分隔結構包括一對多孔壁，處理材料穿過多孔壁以用於引入至該對相鄰處理室兩者中，各多孔壁至少部分地界定該對相鄰處理室之一者。據此，分隔結構可係多孔的以使處理材料能夠被引入至處理室兩者中。
在一項實施例中，該對多孔壁包括一對相對多孔壁。據此，壁之一者可界定處理室之一者之部分，同時另一壁可界定相鄰處理室之 部分。
在一項實施例中，該對多孔壁係互補形的。因此，該對壁可具有匹配的形狀。
在一項實施例中，該對多孔壁係平坦的。
在一項實施例中，該對多孔壁係四邊形的。
在一項實施例中，該對多孔壁經定向以具有彼此相對平行的一組件。因此，該對壁之至少一個組件的定向可係平行的。
在一項實施例中，該分隔結構在該廢流之該部分之一流動方向上錐形化。藉由使分隔結構錐形化，由於錐度在廢氣流在處理室內被加熱時減小使廢氣流膨脹的力，所以可最小化分隔結構上之殘餘沈積物。
在一項實施例中，定向該對多孔壁使得由該對多孔壁之各者界定之平面相交。據此，當定向收斂壁時，該對多孔壁可界定錐形化分隔結構。
在一項實施例中，該分隔結構包括沿著一邊緣連接該對多孔壁之一多孔連接部分。沿著可遠離廢流入口定位之一邊緣提供一多孔連接部分有助於藉由清潔該區域而減少殘餘沈積物。
在一項實施例中，該連接部分係曲面的。提供一曲面部分有助於提供沒有間斷點之一表面且可透過該表面擴散處理室之間之點火。
在一項實施例中，該分隔結構包括用於將該等處理材料供應至由該分隔結構界定之一空隙中之一處理材料入口。據此，處理材料可泵送至分隔結構內之一空隙中以便流過多孔壁。
在一項實施例中，該分隔結構包括用於將該等處理材料供應至由該分隔結構界定之一空隙中之複數個處理材料入口。
在一項實施例中，各處理材料入口係圓形、細長形、四邊形及長圓形之至少一者。
在一項實施例中，燃燒器包括至少部分地界定一末端處理室之一末端結構，該末端結構包括一多孔壁及一無孔壁，處理材料穿過多孔壁以用於引入至該末端處理室中，該多孔壁至少部分地界定該末端處理室。據此，可提供僅具有一單個多孔壁之一末端結構。可在無其他處理室與該末端結構相鄰之情況下定位此一末端結構。此確保處理材料僅提供至末端處理室中。
在一項實施例中，相對於該末端處理室之各分隔結構定位該末端結構。
在一項實施例中，該多孔壁及該無孔壁包括一對相對壁。
在一項實施例中，該對相對壁係互補形的。
在一項實施例中，該對相對壁係平坦的。
在一項實施例中，該對相對壁係四邊形的。
在一項實施例中，該對相對壁經定向以具有彼此相對平行的一組件。
在一項實施例中，該末端結構在該廢流之該部分之一流動方向上錐形化。
在一項實施例中，該對相對壁經定向使得由該對相對壁之各者界定之平面相交。
在一項實施例中，該分隔結構包括沿著一邊緣連接該對相對壁之一多孔連接部分。
在一項實施例中，該連接部件係曲面的。
在一項實施例中，該末端結構包括用於將該等處理材料供應至由該末端結構界定之一空隙中之一處理材料入口。
在一項實施例中，該末端結構包括用於將該等處理材料供應至由該末端結構界定之一空隙中之複數個處理材料入口。
在一項實施例中，各處理材料入口係圓形、細長形、四邊形及 長圓形之至少一者。
在一項實施例中，該等處理材料包括空氣及燃料之至少一者。
在一項實施例中，各處理室包括一天花板，該天花板界定用於將該廢氣流之該各自部分供應至該處理室之該廢流入口。據此，將界定入口或透過其提供入口之一天花板提供給處理室之一上部以將廢流供應至該處理室。
在一項實施例中，該天花板界定用於將該廢氣流之該各自部分供應至該處理室之複數個廢流入口。
在一項實施例中，各廢流入口係圓形、細長形、四邊形及長圓形之至少一者。
在一項實施例中，各處理室包括透過其排出該處理過的廢氣流之一敞開表面。據此，處理室在一表面上可係敞開的，以便處理過的廢氣流可自其排出。
在一項實施例中，該複數個處理室之各者排出該處理過的廢流至一共同的冷卻室。據此，處理室之各者將處理過的廢流提供至冷卻所有處理過的廢流之一單個、共同的冷卻室。因此，單個冷卻室冷卻來自多個處理室之廢流。
在一項實施例中，燃燒器包括經構形以接納各分隔結構之一外殼，該外殼至少部分地界定各處理室。據此，外殼亦可提供各處理室之部分。
在一項實施例中，該外殼經構形以接納各末端結構。
在一項實施例中，至少部分地界定各處理室之該外殼之部分係多孔的以用於將一清潔氣流供應至該處理室。據此，外殼自身之部分亦可係多孔的。該等部分可係界定且因此貼近各處理室者。可透過外殼提供一清潔氣流，以便清潔由外殼界定之各處理室之部分，以便減少處理室之該部分上之殘餘沈積物。
在一項實施例中，該外殼界定一充氣室以將該清潔氣流供應至該外殼之該部分。提供一充氣室係一種便捷的方式，用以將清潔氣體提供至外殼之諸多部分。
在一項實施例中，該清潔氣體包括該等處理材料。
在一項實施例中，至少部分地界定各處理室之該外殼之該部分經琢面化以延伸至該處理室中。琢面化或角度化外殼的部分再次有助於減少該等部分上的殘餘沈積物。
在一項實施例中，該外殼界定一六面體及一圓柱體之一者。據此，當處理室係配置成一線性列或係配置成一矩陣時，外殼通常可係一六面體。當周向地配置處理室之列時，外殼通常可係圓柱形的。
在一項實施例中，該複數個處理室透過該外殼之一敞開表面排出該處理過的廢流至該共同的冷卻室。據此，外殼可具有一敞開表面，處理過的廢流透過該敞開表面自處理室排出，且被提供至一共同的冷卻室。
在一項實施中，燃燒器包括一電能器件，該電能器件係與各分隔結構及/或末端結構耦合，且係可操作以提供電能以加熱分隔結構及/或末端結構，分隔結構及/或末端結構在處理材料穿過分隔材料及/或末端結構進入至處理室中時加熱處理材料。以此方式，可使用電能而非燃燒來升高處理室內之溫度，以便處理廢氣流。由於燃燒器可被使用於不存在燃料氣體或燃料氣體之供應被視為非所要的環境中，所以此在此燃燒器的使用中提供更大的靈活性。再者，在處理材料穿過分隔結構及/或末端結構時加熱處理材料，而非僅使用輻射熱來加熱處理室，使在處理材料通過時，能夠有更多的能量被給予至處理材料中。
在一項實施例中，分隔結構及/或末端結構具有在80%至90%之間之一孔隙率。
在一項實施例中，分隔結構及/末端結構具有在200μm與800μm之間之一孔隙尺寸。
在一項實施例中，分隔結構及/或末端結構包括一導電材料、一陶瓷材料及一介電質材料中之至少一者。用於分隔結構及/或末端結構之材料可取決於用於加熱分隔結構及/或末端結構之機構而改變。
在一項實施例中，分隔結構及/或末端結構包括一燒結的金屬。
在一項實施例中，燒結的金屬包括纖維、粉末、顆粒中之至少一者。
在一項實施例中，分隔結構及/或末端結構包括一編織金屬性織物。
在一項實施例中，電能器件包括一射頻電力供應器、一電力供應器及一微波發生器中之至少一者。據此，電能器件可取決於用於加熱選定用於分隔結構及/或末端結構之材料的機構而改變。
在一項實施例中，電能器件包括與分隔結構及/或末端結構耦合之一耦合件，耦合件包括一射頻導體、一導電體及一波導管中之至少一者。據此，耦合電能器件與分隔結構及/或末端結構的耦合件可取決於自該電能器件輸送至分隔結構及/或末端結構之能量的形態而改變。
在一項實施例中，在處理材料穿過其中之一空隙內定位射頻導體、導電體及波導管之至少一者，在分隔結構及/或末端結構內提供空隙。據此，可在分隔結構及/或末端結構內之空隙內定位耦合件且自空隙提供處理材料。此方便地再使用一既有空隙來相鄰於分隔結構及/或末端結構定位耦合件，以便最大化傳遞至分隔結構及/或末端結構之能量。
在一項實施例中，射頻導體、導電體及波導管之至少一者延伸遍及在分隔結構及/或末端結構上以加熱橫跨其之區域。據此，耦合 件可覆蓋或伸展在分隔結構及/或末端結構上以加熱其之區域之整體或所要部分。
在一項實施例中，射頻電力供應器使用射頻導體提供射頻電能以感應加熱導電材料。據此，可使用感應加熱來加熱分隔結構及/或末端結構。
在一項實施例中，射頻電能具有在500Hz與500KHz之間、在20KHz與50KHz之間及大約30KHz之一者之一頻率。
在一項實施例中，貼近導電材料定位射頻導體。因此，可鄰近導電材料定位導體，以便利於感應加熱。
在一項實施例中，射頻導體係中空的以接納一冷卻流體以冷卻射頻導體。利用一中空導體使冷卻流體能夠被接納於該導體內，以便控制其之溫度且因此減小損耗，此改良感應加熱之效率。
在一項實施例中，冷卻流體具有不大於100μS之一導電率。
在一項實施例中，燃燒器包括可操作以將增濕空氣提供為處理材料之一增濕器且其中冷卻流體循環穿過增濕器以加熱提供至增濕器之水。據此，由冷卻流體抽取之熱可再用於加熱提供至增濕器之水，以便減少增濕器之能量消耗。
在一項實施例中，提供至增濕器之水至少包括一些冷卻流體。將冷卻流體再用作為水進一步改良加熱效率且減少增濕器之功率消耗。
在一項實施例中，維持冷卻流體之溫度高於周遭溫度。維持冷卻流體之溫度高於周遭溫度有助於最小化空隙內之冷凝之可能性。
在一項實施例中，電力供應器使用導電體提供電能以加熱陶瓷材料。據此，可使用電阻加熱來加熱分隔結構及/或末端結構。
在一項實施例中，微波發生器使用波導管提供微波能量以加熱介電質材料。據此，可使用微波能量來加熱分隔結構及/或末端結 構。
在一項實施例中，介電質材料包括碳化矽。
在一項實施例中，微波能量具有915MHz及2.45GHz之一者之一頻率。儘管操作在大約2.45GHz範圍處比操作在915MHz範圍處之能量效率更低，但是其提供一更小的配置。
在一項實施例中，分隔結構包括處理材料穿過其中之一多孔熱絕緣體，在多孔套管與電能器件之間之空隙中提供多孔熱絕緣體。提供一熱絕緣體有助於絕緣分隔結構及/或末端結構，此降低空隙內之周遭溫度，有助於保護耦合件且增加處理室內之溫度。
根據一第二態樣，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方法，該方法包括：提供複數個處理室，各處理室具有用於將該廢氣流之一各自部分供應至用於在其內處理之該處理室之一廢流入口。
在一項實施例中，方法包括相鄰於該複數個處理室之另一者配置該複數個處理室之各者。
在一項實施例中，方法包括將該複數個處理室配置成一列處理室或一處理室陣列之一者。
在一項實施例中，方法包括用一分隔結構分隔一對相鄰處理室，該分隔結構至少部分地界定各對相鄰處理室。
在一項實施例中，方法包括將該複數個處理室配置成一列處理室，且在該列內之各對相鄰處理室之間定位各分隔結構。
在一項實施例中，方法包括周向地配置該列。
在一項實施例中，方法包括將該複數個處理室配置成包括複數列處理室之一矩陣，且在各列內之各對相鄰處理室之間定位各分隔結構。
在一項實施例中，方法包括將該複數個處理室配置成包括複數 列處理室之一矩陣，且既在各列內之各對相鄰處理室之間又在不同列中之各對相鄰處理室之間定位分隔結構。
在一項實施例中，方法包括彼此相對垂直地定向各列內之該等分隔結構及各列之間之該等分隔結構。
在一項實施例中，該分隔結構包括一對多孔壁，處理材料穿過多孔壁以用於引入至該對相鄰處理室兩者中，各多孔壁至少部分地界定該對相鄰處理室之一者。
在一項實施例中，該對多孔壁包括一對相對多孔壁。
在一項實施例中，該對多孔壁係互補形的。
在一項實施例中，該對多孔壁係平坦的。
在一項實施例中，該對多孔壁係四邊形的。
在一項實施例中，方法包括定向該對多孔壁以具有彼此相對平行的一組件。
在一項實施例中，該分隔結構在該廢流之該部分之流動方向上錐形化。
在一項實施例中，方法包括定向該對多孔壁使得由該對多孔壁之各者界定之平面相交。
在一項實施例中，該分隔結構包括沿著一邊緣連接該對多孔壁之一多孔連接部分。
在一項實施例中，該連接部分係曲面的。
在一項實施例中，該分隔結構包括用於將該等處理材料供應至由該分隔結構界定之一空隙中之一處理材料入口。
在一項實施例中，該分隔結構包括用於將該等處理材料供應至由該分隔結構界定之一空隙中之複數個處理材料入口。
在一項實施例中，各處理材料入口係圓形、細長形、四邊形及長圓形之至少一者。
在一項實施例中，方法包括提供至少部分地界定一末端處理室之一末端結構，該末端結構包括一多孔壁及一無孔壁，處理材料穿過多孔壁以用於引入至該末端處理室中，該多孔壁至少部分地界定該末端處理室。
在一項實施例中，方法包括相對於該末端處理室之各分隔結構定位該末端結構。
在一項實施例中，該多孔壁及該無孔壁包括一對相對壁。
在一項實施例中，該對相對壁係互補形的。
在一項實施例中，該對相對壁係平坦的。
在一項實施例中，該對相對壁係四邊形的。
在一項實施例中，方法包括定向該對相對壁以具有彼此相對平行的一組件。
在一項實施例中，該末端結構在該廢流之該部分之一流動方向上錐形化。
在一項實施例中，方法包括定向該對相對壁使得由該對相對壁之各者界定之平面相交。
在一項實施例中，該分隔結構包括沿著一邊緣連接該對相對壁之一多孔連接部分。
在一項實施例中，該連接部分係曲面的。
在一項實施例中，該末端結構包括用於將該等處理材料供應至由該末端結構界定之一空隙中之一處理材料入口。
在一項實施例中，該末端結構包括用於將該等處理材料供應至由該末端結構界定之一空隙中之複數個處理材料入口。
在一項實施例中，各處理材料入口係圓形、細長形、四邊形及長圓形之至少一者。
在一項實施例中，該等處理材料包括空氣及燃料之至少一者。
在一項實施例中，各處理室包括一天花板，該天花板界定用於將該廢氣流之該各自部分供應至該處理室之該廢流入口。
在一項實施例中，該天花板界定用於將該廢氣流之該各自部分供應至該處理室之複數個廢流入口。
在一項實施例中，各廢流入口係圓形、細長形、四邊形及長圓形之至少一者。
在一項實施例中，各處理室包括該處理過的廢氣流透過其排出之一敞開表面。
在一項實施例中，該複數個處理室之各者排出該處理過的廢流至一共同的冷卻室。
在一項實施例中，方法包括提供經構形以接納各分隔結構之一外殼，該外殼至少部分地界定各處理室。
在一項實施例中，該外殼經構形以接納各末端結構。
在一項實施例中，至少部分地界定各處理室之該外殼之部分係多孔的以用於將一清潔氣流供應至該處理室。
在一項實施例中，該外殼界定一充氣室以將該清潔氣流供應至該外殼之該部分。
在一項實施例中，該清潔氣體包括該等處理材料。
在一項實施例中，至少部分地界定各處理室之該外殼之該部分經琢面化以延伸至該處理室中。
在一項實施例中，該外殼界定一六面體及一圓柱體之一者。
在一項實施例中，該複數個處理室透過該外殼之一敞開表面排出該處理過的廢流至該共同的冷卻室。
在一項實施例中，該廢氣流具有一流動速率「R」且各處理室可操作以處理定義的流動速率為「N」的該廢氣流且該提供步驟包括提供至少「R」/「N」個處理室。
在一項實施例中，方法包括藉由使用來自與分隔結構或末端結構耦合之一電能器件之電能來加熱多孔套管而在處理材料穿過分隔結構及/或末端結構進入至處理室中時加熱處理材料。
在一項實施例中，分隔結構及/或末端結構具有在80%至90%之間之一孔隙率及在200μm與800μm之間之一孔隙尺寸之至少一者。
在一項實施例中，分隔結構及/或末端結構包括在其內界定一圓柱形處理室之一環形套管。
在一項實施例中，分隔結構及/或末端結構包括一導電材料、一陶瓷材料及一介電質材料之至少一者。
在一項實施例中，分隔結構及/或末端結構包括一燒結的金屬。
在一項實施例中，燒結的金屬包括纖維、粉末、顆粒之至少一者。
在一項實施例中，分隔結構及/或末端結構包括一編織金屬性織物。
在一項實施例中，電能器件包括一射頻電力供應器、一電力供應器及一微波發生器之至少一者。
在一項實施例中，方法包括使用一射頻導體、一導電體及一波導管之至少一者來耦合電能器件與分隔結構及/或末端結構。
在一項實施例中，方法包括在處理材料穿過其中之一空隙內定位射頻導體、導電體及波導管之至少一者，在分隔結構及/或末端結構內提供空隙。
在一項實施例中，射頻導體、導電體及波導管之至少一者延伸遍及在分隔結構及/或末端結構上以加熱橫跨其之區域。
在一項實施例中，加熱包括使用射頻導體提供來自射頻電力供應器之射頻電能以感應加熱導電材料。
在一項實施例中，射頻電能具有在500Hz至500KHz之間、在20 KHz至50KHz之間及大約30KHz之一者之一頻率。
在一項實施例中，方法包括貼近導電材料定位射頻導體。
在一項實施例中，射頻導體係中空的且方法包括在射頻導體內接納一冷卻流體以冷卻射頻導體。
在一項實施例中，冷卻流體具有不大於100μS之一導電率。
在一項實施例中，方法包括自一增濕器提供增濕空氣作為處理材料且使冷卻流體循環穿過增濕器以加熱提供至增濕器之水。
在一項實施例中，方法包括將至增濕器之至少一些冷卻流體提供為水。
在一項實施例中，方法包括維持冷卻流體之溫度高於周遭溫度。
在一項實施例中，加熱包括使用導電體提供來自電力供應器之電能以加熱陶瓷材料。
在一項實施例中，加熱包括使用波導管提供來自微波發生器之微波能量以加熱介電質材料。
在一項實施例中，介電質材料包括碳化矽。
在一項實施例中，微波能量具有915MHz及2.45GHz之一者之一頻率。
在一項實施例中，方法包括使處理材料穿過一多孔熱絕緣體，在分隔結構及/或末端結構與電能器件之間之空隙中提供多孔熱絕緣體。
在隨附獨立請求項及附屬請求項中進一步陳述特定且較佳態樣。附屬請求項之特徵可適當地與獨立請求項之特徵組合，且除明確陳述於請求項中之組合之組合。
當一裝置特徵經描述為可操作以提供一功能時，應瞭解，此包含提供該功能或經調適或構形以提供該功能之一裝置特徵。
10‧‧‧輻射燃燒器
20‧‧‧上部
21‧‧‧出口表面
23‧‧‧入口表面
25‧‧‧部分
30‧‧‧廢流入口
40‧‧‧孔
50‧‧‧工作線圈
50A‧‧‧末端結構
50B‧‧‧分隔結構
50B'‧‧‧改進的分隔結構
60‧‧‧先導孔
70‧‧‧側壁
75‧‧‧部分
80‧‧‧末端壁
90‧‧‧處理室
100B‧‧‧上表面
110A‧‧‧處理材料入口孔
110B‧‧‧處理材料入口孔
120B‧‧‧末端板
130A‧‧‧薄板
130B‧‧‧薄板
150‧‧‧間隔板
160‧‧‧中介壁
200‧‧‧絕緣薄板
210‧‧‧空隙
A‧‧‧廢流流動
現將參考隨附圖式，進一步描述本發明之實施例，其中：圖1A及圖1B繪示根據一項實施例之一輻射燃燒器；圖2A及圖2B繪示根據一項實施例之一輻射燃燒器；且圖3展示穿過一改進之分隔結構50B'之一剖面。
在更詳細地論述實施例之前，首先提供一綜述。實施例提供具有複數個分隔之處理室之一燃燒器配置，將待處理之一廢氣流之一部分供應給處理室之各者。因為可判定一個別處理室之操作效能，且基於此，針對任何特定廢氣流流動速率，可藉由提供針對該流動速率之所需數量之此等處理室來判定所需數量的處理室。可相鄰於另一者來定位各處理室以提供一精巧配置，且因此其等可共用共同的結構，以減少部件數。通常，處理室可取決於空間約束條件而被配置成一列處理室或一處理室陣列。處理室之間的分隔結構可提供處理材料用於引入至該等處理室中。
實施例亦提供一以電為動力的輻射燃燒器，輻射燃燒器使廢氣流能夠在提供一燃料氣體以升高處理室之溫度係非所要或根本不可能的情況下予以處理。與不能獲得所需功率密度之傳統輻射加熱器不一樣，提供電能以藉由加熱多孔套管而在處理材料穿過多孔套管進入至處理室中時加熱處理材料，此顯著地增加功率密度及處理室內之可達成溫度。
單列配置
圖1A及圖1B繪示根據一項實施例之一輻射燃燒器，整體以10標示。為了改良清晰度，已省略一側壁及末端壁。輻射燃燒器10包括一外殼之一上部20。上部20包括用於接納一待處理廢流之複數個廢流入口30。上部20亦包括經塑形以接納一分隔結構或一末端結構之複數個 孔40。在此實例中，上部20接納兩個末端結構50A及一個分隔結構50B。亦在上部20中提供一先導孔60，可經由先導孔60提供一先導火焰，以在輻射燃燒器10內開始點火。輻射燃燒器10包括一對相對側壁70(在圖1A及圖1B中僅展示一個)連同一對末端壁80(再次，在圖1A及圖1B中僅展示一單個末端壁80)。
上部20連同側壁70及末端壁80，產生具有一敞開表面之一盒狀外殼，分隔結構50B及末端結構50A延伸至該敞開表面中。分隔結構50B與末端結構50A分隔外殼內之空間，以界定個別處理室90。在此實施例中，各處理室90因此以一分隔結構50B及一末端結構50A，以及側壁70之部分75及上部20之部分25為邊界。為簡化構造，分隔結構50B及末端結構50A具有相同的空間構形。
在此實施例中，分隔結構50B具有在其中提供三個等距隔開之處理材料入口孔110B之一矩形上表面100B。在一中心孔40內接納上表面100B。多孔材料之一薄板130B係與上表面100B之兩個主要側面耦合，且延伸至外殼中。薄板130B在對表面100B相距一最遠位置處係曲面的。貼近薄板130B之相對邊緣定位一對相對末端板120B，以便封圍分隔結構50B內之一空間，且處理材料經由處理材料入口110B傳遞至其中。在此實施例中，處理材料係燃料及空氣，且此等被泵送至分隔結構50B內之空隙中，此等隨後穿過薄板130B(其被點火的地方)以在其上實現無焰燃燒。
末端結構50A與分隔結構50B之構造實質上相同，但是多孔材料之薄板130A在彎曲後終止且相鄰相對末端壁80提供一無孔間隔板150。此確保經由處理材料入口孔110A提供之處理材料僅提供在處理室90附近，且在末端結構50A與末端壁80之間不發生燃燒。
待處理之廢氣流分離成個別流，一廢氣流待於分隔處理室90之各者中處理。在此實施例中，廢氣流分離成兩個流，一廢氣流經由廢 流入口30待於兩個不同的處理室90之各者中處理。將處理材料提供至處理材料入口孔110A、110B。經由延伸自先導孔60之一火焰實現處理材料之點火。無焰燃燒發生遍及薄板130A、130B之表面且廢氣流之消減發生在處理室90內。
如可見於圖1A及圖1B，末端結構50A及分隔結構50B配置成大體上彼此平行，以便在各處理室90內提供均勻條件。末端結構50A及分隔結構50B在廢流流動A之方向上向內錐形化，以便適應廢流在各處理室內被加熱時的膨脹。此有助於減小薄板130A、130B上之任何殘餘物之影響。
薄板130A、130B之曲面部分的供應有助於防止殘餘物沈積在該區域中，且在經歷高熱能損耗之處理室90之一區域處提供額外的加熱。再者，薄板130A、130B之錐形及曲面部分之供應有助於防止任何間斷點使得來自單個點火源60之點火可可靠地擴散至各末端結構50A及分隔結構50B。此避免需要燃燒視窗或溫度探針。
側壁70之部分75錐形化或琢面至處理室90中，以便促使燃燒副產品遠離該等表面且減少其上之殘餘沈積物。因此，可看出，各燃燒室90提供一均勻的燃燒空間，在該空間內處理廢流之一部分。
儘管在此實施例中，提供兩個處理室90，但是可藉由變化分隔結構50B之數量而輕易地變化處理室90之數量。此提供可處理任何流動速率的廢氣流之一完全可擴充構造。例如，假若需要處理雙倍的廢氣流之速率，則可透過三個分隔結構50B及兩個末端結構50A之供應而提供四個而非兩個處理室90。由於各個別處理室90之效能係驗證過的，則亦可保證大量該等處理室之效能。
陣列配置
圖2A及圖2B繪示用於處理流動速率係圖1A及圖1B所示之配置所處理之廢氣流之流動速率雙倍的廢氣流之一替代配置。在此實施例 中，重複圖1及圖1A之配置以提供由一中介壁160(再次，已省略一側壁70及末端壁80以改良清晰度)分隔之兩列處理室90。
因此，可看出，可僅再使用諸多組件部分，以便針對廢氣流之一新流動速率按比例縮放輻射燃燒器。例如，若一個處理室90經構形以處理標準的一百公升廢氣流且需要處理標準的四百公升廢氣流，則可利用諸如繪示於圖2A及圖2B中之一配置，該配置具有四個處理室90，處理室之各者每分鐘能夠處理標準的一百公升的廢氣流，總共每分鐘能夠處理標準的四百公升。
在另一實施例中，不具有分隔結構160，而是提供類似於分隔結構50B之一結構，該結構分隔一個處理室90與另一個。換言之，分隔結構50B經提供代替壁160且經定向垂直於圖2A及圖2B所繪示之分隔結構50B。此提供在各處理室90之兩個以上側面上之燃燒。此一配置之一優勢係由於點火可在處理室90之列之間擴散，所以僅需要一單個先導孔60。
無論使用哪個配置，處理過的廢流經由外殼之敞開表面自各處理室90排出至一下游冷卻室(未展示)中。
電加熱
在一項實施例中，使用如圖3中所示之一改進的分隔結構50B'，使處理室90之電加熱，而非燃燒燃料及空氣發生，圖3係穿過改進的分隔結構50B'之一剖面。類似地改進末端結構50A以利於電加熱。在此實施例中，薄板130B由適合用於選定的加熱模式之一材料製成。在此實施例中，使用感應加熱且因此薄板130B包括一多孔金屬，例如，諸如Fecralloy®之一耐熱合金之燒結的金屬纖維。
薄板130B之一內表面加襯有一絕緣薄板200。絕緣薄板係一多孔陶瓷，例如，可藉由燒結已被用於塗覆一網狀聚胺酯發泡體之一鋁泥釉而形成之一鋁薄板。替代地，絕緣薄板200可係一層陶瓷纖維。絕 緣薄板200藉由減少熱損耗而有助於升高處理室90內之溫度且亦有助於降低分隔結構50B內之空隙210內之溫度，此繼而降低用於感應加熱之組件之溫度以改良其等效率。
絕緣薄板200及薄板130B通常係具有在200μm至800μm之間之一孔隙尺寸之80%至90%的多孔。
在此實施例中，處理氣體可係空氣，或空氣與諸如水蒸氣、CO2之其他種類氣體之一摻合物。在實例中，引入增濕空氣且增濕空氣自絕緣薄板200之一入口表面23傳遞至薄板130B之一出口表面21。
在此實施例中，使用一感應加熱機構且因此空隙210亦含有一工作線圈50(其在空隙210內沿著一蜿蜒或其他彎曲路徑)且工作線圈50連接至用於藉由RF感應而加熱薄板130B之一射頻(RF)電力供應器(未展示)。工作線圈50通常係一螺旋銅中空管，具有一低導電率(例如，<100μS)之一冷卻流體例如，水之循環冷卻工作線圈50。若供應的空氣富含水蒸氣，則在一升高的溫度處操作冷卻流體係有益的，以便避免工作線圈50上之冷凝。可藉由一閉環電路之使用而方便地達成此。如上文提及，絕緣薄板200充當一熱絕緣體以保護工作線圈50。
供應至薄板130B之電能加熱薄板130B。此繼而在增濕空氣自絕緣薄板200之一入口表面23傳遞至薄板130B之出口表面21時加熱增濕空氣。此外，由薄板130B產生之熱升高處理室90內之溫度。改變供應至薄板130B之電能的量以將處理室90內之標稱溫度改變成適合用於待處理之廢氣流之溫度。例如，薄板130B加熱至800℃與1200℃之間且同樣地將增濕空氣加熱至此溫度。藉由通常在應用至薄板130B之大約10kW與20kW之間之一位準處供應電能而達成此。此提供在大約70kWm-2與140kWm-2之間之一等效功率密度。所應用的功率與穿過薄板130A、130B之空氣之流動速率相關。熟悉此項技術者將認識到，功率、空氣流及溫度之其他條件係可能的。通常，射頻電能具 有在500Hz與500KHz之間、較佳在20KHz與50KHz之間且更佳大約30KHz之一頻率。以一已知方式在處理室90中使待處理之含有有害物質之廢氣流與此熱氣體混合。敞開處理室90之排氣口以使燃燒產物能夠自輻射燃燒器輸出且通常能夠被根據已知技術之一水堰(未展示)接納。
據此，可看出，在由薄板130B加熱之處理室90內處理廢氣。增濕空氣取決於是否發生氧氣富集且取決於空氣之濕度而將諸如氧氣(通常具有7.5%至10.5%之一標稱範圍)、以及水(通常具有10%至14%，且較佳12%之一標稱範圍)之產物提供至處理室90。熱分解處理室90內之廢氣流及/或產物與處理室90內之廢氣流反應以清除廢氣流。例如，可在廢氣流內提供SiH4及NH3，其等與處理室90內之O2反應以產生SiO2、N2、H2O、NOX。類似地，可在廢氣流內提供N2、CH4、C2F6，其等與處理室90內之O2反應以產生CO2、HF、H2O。類似地，可在廢氣流內提供F2，其與處理室90內之H2O反應以產生HF、H2O。
據此，實施例提供一方法及裝置以利用一RF感應加熱多孔壁燃燒室以燃燒方式除掉來自像半導體程序之廢氣。
藉由感應加熱而使高功率直接加熱係可能的。提供基座作為一多孔金屬管允許藉由允許氣體穿過並加熱至一高溫度而模仿輻射燃燒器燃燒系統之可能性。此用一電子系統開發出給出像燃燒器之效能之一種方式。薄板可係未燒結的陶瓷纖維或有益地，燒結的金屬性纖維。
在一項實施例中，使用微波加熱或電阻加熱以加熱薄板130A、130B。在微波加熱之情況下，提供與定位於空隙210中之一波導管耦合之一微波發生器，空隙210將微波能量輸送至由一介電質材料形成之薄板130B。在電阻加熱之情況下，提供與定位於空隙210中之一導 體耦合之一電力供應器，空隙210將電能輸送至由一陶瓷材料形成之薄板130B。
據此，實施例提供一燃燒器總成，燃燒器總成包括容置在一外殼內之複數個輻射燃燒器元件。元件經配置以在至少兩個表面上給出以輻射燃燒器元件之出口表面為邊界之燃燒空間。入口噴嘴經提供在一頂部表面中，流出至此等燃燒空間中。取決於燃燒器元件是否定位在相鄰燃燒空間之間，燃燒器元件可係單邊的或兩邊的。因此，實施例提供一燃燒器總成。燃燒器總成包括由雙邊燃燒器元件分隔之複數個燃燒空間，複數個燃燒空間由在各末端處之單邊燃燒器元件終止。外殼可用一未點燃的陶瓷熱絕緣材料界定其之短邊之各者上之一像槽燃燒空間。此可係波形的以促使燃燒副產品遠離其之表面且朝向待處理之程序氣體。外殼可額外地包括容置輻射燃燒器元件之末端之返回點。用於點火燃燒器元件之一先導燃燒器可定位在遠離燃燒空間之一容器中，其中發生的火焰自燃燒器元件擴散至燃燒器元件。燃燒器總成之水平剖面可係正方形或矩形。燃燒空間可集體地排出至一下游水堰之一共同入口中，下游水口的入口剖面與處理過的廢流透過其自燃燒器總成排出之孔的剖面匹配。
儘管已參考隨附圖式，在文中詳細地揭示本發明之說明性實施例，但是應理解，本發明不限於精確的實施例且熟悉此項技術者在不脫離如由隨附專利申請範圍及其等等效物界定之本發明之範疇之情況下，可在實施例中實現各種變化及修改。
10‧‧‧輻射燃燒器
20‧‧‧上部
30‧‧‧廢流入口
40‧‧‧孔
50A‧‧‧末端結構
50B‧‧‧分隔結構
60‧‧‧先導孔
70‧‧‧側壁
80‧‧‧末端壁
90‧‧‧處理室
100B‧‧‧上表面
110A‧‧‧處理材料入口孔
110B‧‧‧處理材料入口孔
120B‧‧‧末端板
130A‧‧‧薄板
130B‧‧‧薄板
A‧‧‧廢流流動

Claims (22)

  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，其包括：複數個處理室，各處理室具有用於將該廢氣流之一各自部分供應至用於在其內處理之該處理室之一廢流入口。
  2. 如請求項1之輻射燃燒器，其包括分隔一對相鄰處理室之一分隔結構，該分隔結構至少部分地界定各對相鄰處理室。
  3. 如任何前述請求項之輻射燃燒器，其中該複數個處理室經配置成一列處理室，且在該列內之各對相鄰處理之間定位各分隔結構。
  4. 如任何前述請求項之輻射燃燒器，其中該複數個處理室經配置成包括複數列處理室之一矩陣，且在各列內之各對相鄰處理室之間定位各分隔結構。
  5. 如請求項2至4中任一項之輻射燃燒器，其中該分隔結構包括一對多孔壁，處理材料穿過多孔壁用於引入至該對相鄰處理室兩者中，各多孔壁至少部分地界定該對相鄰處理室中之一者。
  6. 如請求項2至5中任一項之輻射燃燒器，其中該分隔結構在該廢流之該部分之一流動方向上錐形化。
  7. 如請求項2至6中任一項之輻射燃燒器，其中該分隔結構包括沿著一邊緣連接該對多孔壁之一多孔連接部分。
  8. 如請求項7之輻射燃燒器，其中該連接部分係曲面的。
  9. 如請求項2至8中任一項之輻射燃燒器，其中該分隔結構包括用於將該等處理材料供應至由該分隔結構界定之一空隙中之一處理材料入口。
  10. 如任何前述請求項之輻射燃燒器，其包括至少部分地界定一末 端處理室之一末端結構，該末端結構包括一多孔壁及一無孔壁，處理材料穿過多孔壁用於引入至該末端處理室中，該多孔壁至少部分地界定該末端處理室。
  11. 如請求項10之輻射燃燒器，其中該末端結構包括用於將該等處理材料供應至由該末端結構界定之一空隙中之一處理材料入口。
  12. 如任何前述請求項之輻射燃燒器，其中該等處理材料包括空氣及燃料中之至少一者。
  13. 如任何前述請求項之輻射燃燒器，其中各處理室包括一天花板，該天花板界定用於將該廢氣流之該各自部分供應至該處理室之該廢流入口。
  14. 如任何前述請求項之輻射燃燒器，其中各處理室包括該處理過的廢氣流透過其排出之一敞開表面。
  15. 如任何前述請求項之輻射燃燒器，其中該複數個處理室之各者排出該處理過的廢流至一共同的冷卻室。
  16. 如任何前述請求項之輻射燃燒器，其包括經構形以接納各分隔結構之一外殼，該外殼至少部分地界定各處理室。
  17. 如請求項16之輻射燃燒器，其中該外殼經構形以接納各末端結構。
  18. 如請求項16或17之輻射燃燒器，其中至少部分地界定各處理室之該外殼的部分係多孔的，用於將一清潔氣流供應至該處理室。
  19. 如請求項16至18中任一項之輻射燃燒器，其中該外殼界定一充氣室以將該清潔氣流供應至該外殼之該部分。
  20. 如請求項18或19之輻射燃燒器，其中至少部分地界定各處理室之該外殼之該部分經琢面化以延伸至該處理室中。
  21. 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方法，其包括：提供複數個處理室，各處理室具有用於將該廢氣流之一各自部分供應至用於在其內處理之該處理室之一廢流入口。
  22. 一種輻射燃燒器，其如前文中所描述及/或參考隨附圖式。
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