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真空 泵送和减排系统

阅读：374发布：2020-05-17

专利汇可以提供真空泵送和减排系统专利检索，专利查询，专利分析的服务。并且本发明涉及用于从加工室排空加工气体和从加工气体去除有害物质的真空泵送和减排系统。本发明也涉及净化真空泵送装置的方法。本发明旨在通过提供用于从加工室排空加工气体和从加工气体去除有害物质的真空泵送和减排系统来减少这种系统的购置和操作成本以及碳足迹，所述系统包括：用于从加工室排空加工气体的真空泵送装置；用于在排空期间净化真空泵送装置的压缩空气源；以及用于从真空泵送装置接收加工气体和压缩空气并且通过在氧气中燃烧所述加工气体以从其去除有害物质的燃烧器，其中支持燃烧的氧气中的至少一些来源于压缩空气。，下面是真空泵送和减排系统专利的具体信息内容。

权利要求

1.一种用于从加工室排空加工气体并且从所述加工气体去除有害物质的真空泵送和减排系统，所述系统包括：
用于从加工室排空加工气体的真空泵送装置；
用于在排空期间净化所述真空泵送装置的压缩空气源；以及
用于从真空泵送装置接收加工气体和压缩空气并且通过在氧气中燃烧加工气体以从其去除有害物质的燃烧器，其中支持燃烧的氧气中的至少一些来源于所述压缩空气，所述系统包括用于在压缩气体引入泵内以便净化之前感测压缩气体的特性的感测构件。
2.根据权利要求1所述的系统，其中所述特性是压缩空气中的油量或湿气量中的一者或两者并且当油量或湿气量超过预定限度时所述感测构件输出信号至控制单元。
3.根据权利要求2所述的系统，其中所述控制单元被操作性地连接至压缩空气源并且被设置为如果从感测构件接收到所述信号则中断对泵的压缩空气供给。
4.根据权利要求2所述的系统，其中所述控制单元被操作性地连接至附加氧气源并且被设置为当对泵的压缩空气供给被中断或减少时启用从所述附加源对燃烧器的氧气供给。
5.根据权利要求1至4中任一项所述的系统，包括用于在压缩气体引入真空泵送装置之前从压缩气体去除油和湿气中的一者或两者的构件。
6.根据权利要求1至4中任一项所述的系统，包括用于净化真空泵送装置而被连接的氮气源。
7.根据权利要求6所述的系统，其中当对真空泵送装置的压缩空气供给被中断或减少时控制单元输送氮气至真空泵送装置内以便净化。
8.根据权利要求7所述的系统，具有：用于从加工室接收作为氧化剂或以其它方式在氧气中实质上惰性的有害物质的第一状态，其中真空泵送装置被来自压缩空气源的压缩空气净化；以及用于从加工室接收作为氧化剂或以其它方式在氧气中实质上非惰性的有害物质的第二状态，其中真空泵送装置被来自氮气源的氮气净化。
9.根据权利要求7所述的系统，具有用于从加工室接收在氧气中呈弱反应性的有害物质的状态，并且输送到真空泵送装置内的压缩空气有部分氧气在压缩空气被引入之前被去除，或来自氮气源的氮气与压缩空气一起被输送至真空泵送装置内，形成包括空气和氮气的混合物的净化气体。
10.根据权利要求1至4中任一项所述的系统，其中所述压缩空气源适用于以大于大气压的压力供给压缩空气。
11.一种净化真空泵送和减排系统的真空泵送装置的方法，所述系统包括用于从加工室排空加工气体的真空泵送装置，以及用于从真空泵送装置接收加工气体并且通过在氧气中燃烧加工气体而从其去除有害物质的燃烧器，所述方法包括：
在从加工室排空加工气体期间向真空泵送装置中输送压缩空气以便净化真空泵送装置和向燃烧器供给氧气以便支持燃烧,
其中压缩气体的特性在压缩气体被引入泵内以便净化之前被感测。
12.根据权利要求11所述的方法，其中所述特性是压缩空气中的油量或湿气量的一者或两者。
13.根据权利要求11所述的方法，其中如果所述感测到的特性超出预定限度则对泵的压缩空气供给被中断。
14.根据权利要求13所述的方法，其中当对泵的压缩空气供给被中断时从附加源对燃烧器的氧气供给被启用。
15.根据权利要求13所述的方法，其中当对真空泵送装置内的压缩空气供给被中断或减少时氮气被输送至真空泵送装置内。
16.根据权利要求11至15中任一项所述的方法，油和湿气中的一者或两者在压缩气体被引入真空泵送装置之前从压缩气体被去除。
17.根据权利要求14或15所述的方法，包括当从加工室接收作为氧化剂或以其它方式在氧气中实质上惰性的有害物质时用压缩空气净化真空泵送装置，并且当从加工室接收作为氧化剂或者以其它方式在氧气中实质上非惰性的有害物质时用氮气净化真空泵送装置。
18.根据权利要求14或15所述的方法，包括从加工室接收在氧气中呈弱反应性的加工气体并且使用有部分氧气被去除的压缩空气净化真空泵送装置，或使用包括来自实质上纯氮气源的氮气和压缩空气的净化混合物来净化真空泵送装置。
19.根据权利要求11至15中任一项所述的方法，其中压缩空气以大于大气压的压力被供给。

说明书全文

真空 泵送和减排系统

技术领域

[0001] 本发明涉及用于从加工室排空加工气体和从加工气体去除有害物质的真空泵送和减排系统。本发明也涉及净化真空泵送装置的方法。

背景技术

[0002] 到目前为止已知的真空泵送和减排系统被用于从加工室排空加工气体和从加工气体去除有害物质。这样的系统包括用于从加工室排空加工气体的真空泵；和用于接收来自真空泵的加工气体并且通过在被引入真空泵下游的燃烧器的燃料和氧气混合物中燃烧加工气体来从其去除有害物质的燃烧器。

[0003] 由真空泵排空的一些加工气体可能是腐蚀性的，尤其是在有湿气存在的情况下。泵的腐蚀必需被避免，因为否则腐蚀将减小泵的寿命或导致泵失效。在已知的系统中，干燥的氮气被用于净化泵和稀释潜在的腐蚀性气体。使用氮气是因为它通常不与腐蚀性气体反应。

[0004] 该已知系统遭受氮气和氧气必需由系统的操作者购买从而增加购置和操作成本的缺陷。此外，纯氮气和氧气必需使用需要能量的低温蒸馏分别生成，因此促成了增加的碳足迹。第三，将氧气加入到氮气净化气体的固定气流导致升高的总气流；由于燃烧器中的燃料使用与总气流成比例，这将导致更高的燃料使用。

发明内容

[0005] 本发明旨在减少这样的系统的购置和操作成本以及碳足迹。

[0006] 本发明提供用于从加工室排空加工气体和从加工气体去除有害物质的真空泵送和减排系统，包括：用于从加工室排空加工气体的真空泵送装置；用于在排空期间净化真空泵送装置的压缩空气源；以及用于从真空泵送装置接收加工气体和压缩空气并且通过在氧气中燃烧加工气体来从其去除有害物质的燃烧器，其中支持燃烧的氧气中的至少一些来自于所述压缩空气。

[0007] 本发明也提供净化真空泵送和减排系统的真空泵送装置的方法，所述系统包括用于从加工室排空加工气体的真空泵送装置；和用于从真空泵送装置接收加工气体并且通过在氧气和燃料中燃烧加工气体来从其去除有害物质的燃烧器，所述方法包括：在从加工室排空加工气体期间向真空泵送装置内输送压缩空气以便净化真空泵送装置和向燃烧器供给氧气以便支持燃烧。

[0008] 本发明的其它优选的和/或任选的方面定义在所附权利要求中。附图说明

[0009] 为使本发明可以被很好地理解，将参考图1描述仅作为示例给出的本发明的实施例，图1是真空泵送和减排系统以及加工室的示意图。

具体实施方式

[0010] 参考图1，用于从加工室12排空加工气体和从加工气体去除有害物质的真空泵送和减排系统10被示出。产物的加工在加工室12中有加工气体存在的情况下进行，例如，加工硅片，比如通过介电蚀刻或平板蚀刻的方法。通常，有害物质在加工期间或加工之后从加工室被排出，包括PFC，O2，HBr，Cl2，SiF4，SiCl4，或CF4。这些有害物质是有毒的和/或有害环境的并且因此必需在它们被释放到大气中之前从排出气流中被洗净或去除。

[0011] 在已知系统中，干燥的氮气被用于净化泵并且稀释潜在的腐蚀性气体。但是，如果加工气体是氧化剂，或以其它方式在有氧气存在的情况下是惰性的，则因为空气中的氧气不与加工气体反应，空气可以被用于净化泵。使用空气作为净化气体具有许多优点。

[0012] 第一，空气是容易充足的并且与使用纯氮气不同，其不需要例如预先从空气分离的生产。因此，使用空气作为净化气体包含更少的能量密集工艺和因此减少的碳足迹。

[0013] 此外，在已知系统中，因为需要氧气（和燃料）来燃烧加工气体，纯氧气被引入到真空泵下游的燃烧器。但是，从真空装置输送的气体包括大量的已被用于净化真空装置的氮气。该氮气减小了有害气体的燃烧效率并且为了补偿附加纯氧气（和附加燃料）而必需被注入燃烧器中。如果使用空气作为净化气体，则空气中氧气的部分（大约五分之一）取代通常被用于净化真空泵的氮气。因此，从真空装置输送的气体中存在较少抑制燃烧器中有害气体的燃烧的氮气（总气体）。

[0014] 此外，从真空泵输送到燃烧器的气体混合物已包含用于支持燃烧的氧气。该氧气含量可以是足以使燃烧在没有进一步添加纯氧气时发生，或者至少足以减少必需被注入燃烧器内的纯氧气的量。

[0015] 系统10包括用于从加工室12排空加工气体的真空泵14。所示真空泵是干式真空泵，该真空泵在没有沿着穿过泵的流动路径的润滑剂或油的情况下运行，否则润滑剂或油可能与泵中的有害物质反应。尽管在图1中示出单一真空泵，真空泵送装置可以包括多个真空泵，例如主泵和副泵或压缩泵和增压器。

[0016] 在从加工室12排空加工气体的期间，压缩空气源16供给压缩空气以便净化真空泵14。压缩空气源适用于在大于大气压的压力下供给压缩空气，并且优选地在30 kPa至100 kPa的压力之间，从而有效地在排空期间净化泵。

[0017] 构件18、20被提供以用于在压缩空气被引入真空泵之前从其去除油和湿气中的一者或两者。就这一点，压缩空气被清洁单元18清洁以便从压缩空气去除例如油的物质，否则这些物质可以与加工气体中的有害物质反应。清洁单元18可以是油去除器，例如燃烧催化床或吸收器。压缩空气也被干燥单元20干燥以去除湿气，否则该湿气也可以与有害物质反应。干燥单元20可以包括产生干燥空气的干燥管，或者可以包括干燥器对从而干燥器对中的第二干燥器可以在第一干燥器运行的时候恢复。尽管未示出，压缩空气可以穿过例如网式过滤器的粗略清洁单元以去除多余的油或水雾。

[0018] 压缩空气的源16可以使用合适的压缩机（未示出）在原位产生压缩空气。替代地，压缩空气可以被远距离生产并在容器中或通过管道供给。可以有多个加工工具所共用的压缩空气源，该压缩空气源接着被管道输送至多个各自的真空泵送装置。清洁和干燥加工可以如图1所示在原位执行，或替代地可以被远距离执行并且清洁干燥的压缩空气在容器中或通过管道被供给。如果压缩机被用于在原位压缩空气，则用于润滑压缩机的润滑剂可以进入压缩的气流并且该润滑剂应当如上文所述被去除。如果压缩机压缩环境空气则湿气也应当被去除，原因在于环境空气含有小部分的水蒸汽。

[0019] 如果加工气体不含有将与真空泵中的空气的一般成分即氮气、氧气和二氧化碳反应的有害物质，则系统10适用于从加工气体去除有害物质。

[0020] 燃烧器22用于从真空泵接收加工气体和压缩空气并且通过在燃料和氧气混合物中燃烧加工气体来去除有害物质。由于不同于现有技术中的氮气，压缩空气在本发明中被用于净化真空泵，并且压缩空气包括21％的氧气（以体积计），当气体流进入燃烧器时，氧气已经和加工气体一起存在于气体流中。因此，至少一些，并且通常全部的燃烧所需的氧气来源于压缩空气。因此，系统10具有减小的对来自独立氧气源的氧气的需求从而减少成本和碳足迹。

[0021] 尽管燃烧过程可以在无附加氧气供给的情形下完成，然而如果燃烧过程需要更大的按体积的化学计量的氧气量以使完整的反应发生，则可能需要附加氧气，但是应当注意的是与现有技术相比，在任何情形中从独立源供给的氧气量是减少的。

[0022] 感测构件24被提供以便在将压缩气体引入泵内以便净化之前感测压缩气体的特性。在本例中该特性是压缩空气中的油量或湿气量中的一者或优选地两者。就这一点，感测构件可以包括湿度传感器或用于感测CH或OH的红外元件。如图1中虚线所示，如果油量和湿气量超过预定限度，则感测构件24输出“不清洁/干燥”信号至控制单元26。控制单元26被操作性地连接到压缩空气源16，并且被设置为如果从感测构件24接收到信号则中断压缩空气对泵的供给，从而如果压缩空气包含湿气或油，则可以避免由与有害物质反应所引起的反应。

[0023] 控制单元26也被操作性地连接到附加氧气源28，并且被设置为当压缩空气对泵14的供给被中断时或如果需要除气体流中已经存在的氧气之外的附加纯氧气以便燃烧，则启用从附加源至燃烧器22的氧气供给。这样，当压缩空气的供给被切断时，燃烧加工气体所需要的氧气从附加源28被引入到燃烧器22。由源28供给的氧气应当含有足够的按体积计的氧气以支持燃烧。

[0024] 在设备的正常使用期间，压缩空气被输送至真空泵送装置内以便净化。然而，如果由于上文所描述的原因或者其它原因，那么压缩空气的供给被停止或减少。控制单元被操作性地连接至氮气源30来引发氮气被输送至真空泵送装置内以便净化。

[0025] 加工室12可以被用于多个不同加工或清洁步骤。一个加工步骤可以在有有害气体存在的情形下被执行，该有害气体是氧化剂或者以其它方式在有被传输至真空泵送装置内的压缩空气中的氧气存在的条件下是惰性的。然而其它加工或清洁步骤可以使用非氧化剂或与空气中的氧气反应的气体来实施。系统10具有：第一条件或状态，其中压缩空气被输送真空泵送装置内以便净化；以及第二条件或状态，其中氮气代替压缩空气被输送至真空泵送装置内以便净化。当使用氮气而不是压缩空气时，纯氧气从源28被输送至燃烧器内以便支持燃烧。控制单元26被操作性地连接到氧气源28和氮气源30以便在基于加工室中执行的加工或清洁步骤的第一条件或第二条件中控制操作。系统条件的控制可以是手动的，并且当加工工具从一个步骤变换到另一步骤时由技术工人执行，或者替代地，控制26可以与加工工具的控制通信并且基于从加工工具的控制接收到的信号而改变系统条件。

[0026] 在系统10的改型中，被输送至真空泵送装置内的空气可以在其被引入之前有一部分氧气被去除，或被输送至泵内的净化混合物可以包括空气和纯氮气这两者以便减少净化混合物中化学计量的氧气量。该改型在加工气体含有与真空泵送装置中的氧气微弱反应的物质的情形下可以是有用的。去除的氧气量或其在净化混合物中的稀释基于物质与氧气的反应率而选择。该改型仍然提供成本和碳足迹的减少，原因在于与生产纯氧气和纯氮气相比，从空气中去除氧气是更简单的并且消耗更少能量。

[0027] 此外，控制单元26可以在燃烧器的入口处被连接至传感器（未示出）以便感测在气体流中的氧气和有害物质的量。控制单元26控制源28、30并且如果需要燃烧，则向燃烧器供给附加氧气或氮气。

[0028] 图1中示出的燃烧器22可以是任何合适的用于在有氧气和通常也有燃料存在的条件下燃烧有害物质的燃烧装置。这样的燃烧器的例子在申请人较早的专利EP 0 802 370中示出，该已公布的专利的内容在本说明书中通过引用加入。

[0029] 现在将描述净化真空泵送和减排系统的真空泵的方法。当加工气体从加工室12被排出时，气体中含有的任何有害物质可能不合需要地侵蚀、腐蚀真空泵14的部件或以其它方式与其反应。为了避免或减少这样的反应，在从加工室12排空加工气体期间，真空泵14采用压缩空气被净化。压缩空气与加工气体一起被引到燃烧器22，并且压缩空气中的氧气在燃烧器中被用于燃烧加工气体以便去除有害物质。

[0030] 压缩空气的特性在其被引入泵14内以便净化之前被感测。在本例中该特性是压缩空气中的油量或湿气量。如果感测到的特性超过预定限度，则对泵的压缩空气供给被中断以便避免与有害物质反应，并且氮气代替压缩空气从源30被输送至真空泵送装置内。从附加源28对燃烧器的氧气供给在对泵的压缩空气供给被中断时被启用。为了减少泵中可能的反应，油和湿气在压缩空气被引入真空泵之前从其被去除。当加工气体被燃烧时，有害物质，包括PFC（如果存在），由燃烧器从加工气体被去除，并且产物气体可以被释放到大气或另外地被处理而没有毒性或环境危险。

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