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CN115427132A - 排出气体处理装置 - Google Patents

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CN115427132A CN202180026442.1A CN202180026442A CN115427132A CN 115427132 A CN115427132 A CN 115427132A CN 202180026442 A CN202180026442 A CN 202180026442A CN 115427132 A CN115427132 A CN 115427132A
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Abstract

公开了装置和方法。该装置包括：减排装置的减排腔室，所述减排装置处理来自半导体加工工具的排出流以提供具有排出颗粒的经燃烧的排出流；以及位于所述减排腔室下游的第一雾化器，所述第一雾化器被构造成产生液滴，所述液滴具有基于待从所述经燃烧的排出流中去除的所述排出颗粒的颗粒尺寸的液滴尺寸。这样，雾化器可以产生与排出颗粒结合或附着到排出颗粒的液滴，这有助于从燃烧的排出流中去除排出颗粒。

Description

排出气体处理装置
技术领域
本发明涉及装置和方法。实施例涉及用于处理含有诸如例如SiO2的固体颗粒和诸如HCl的酸性气体的排出流的装置。
背景技术
减排处理装置是已知的。这种装置用于处理例如由外延沉积或其他半导体制造工艺产生的排出气体。外延沉积工艺越来越多地用于高速半导体器件，用于硅和化合物半导体应用。外延层是仔细生长的单晶硅膜。外延沉积在氢气气氛中在高温下（典型地约800-1100℃）和在真空条件下利用硅源气体，典型地为硅烷或氯硅烷化合物之一，诸如三氯硅烷或二氯硅烷。外延沉积工艺通常根据被制造的器件的需要而掺杂少量的硼、磷、砷、锗或碳。供应至工艺室的蚀刻气体可包括卤化合物，诸如HCl、HBr、BCl3、Cl2和Br2及其组合。氯化氢(HCl)或另一种卤代化合物，诸如SF6或NF3，可以用于在工艺运行之间清洁腔室。
在这种工艺中，仅有小部分供给到工艺室的气体在工艺室内被消耗，因此，大部分供给到工艺室的气体与来自腔室内发生的工艺的固体和气体副产物一起从工艺室排出。处理工具通常具有多个工艺室，每个工艺室可以分别处于沉积、蚀刻或清洁工艺中的不同阶段。因此，在处理期间，由从腔室排出的气体的组合形成的废排出流可具有各种不同的组成。
在将废物流排放到大气中之前，使用减排装置对其进行处理以从其中去除选定的气体和固体颗粒。通常使用填料塔洗涤器从气流中去除酸性气体，诸如HF和HCl，在所述填料塔洗涤器中，酸性气体被流经洗涤器的洗涤液带入溶液中。硅烷是自燃的，并且因此在将废物流传送通过洗涤器之前，通常的做法是将废物流传送通过热焚烧炉或减排腔室，以使存在于废物流内的硅烷或其它自燃气体与空气反应。任何诸如NF3的全氟化物也可在减排腔室内转化成HF。
当硅烷燃烧时，产生大量的二氧化硅(SiO2)颗粒。其他化合物在暴露于热时也产生颗粒。虽然这些颗粒中的许多颗粒可以通过堰和骤冷喷嘴而被带入悬浮液中，但是已经观察到，洗涤液对相对较小的颗粒(例如，具有小于1微米的尺寸)的捕获相对较差。
尽管这种装置提供了对排出气体流的处理，但它们具有许多缺点。因此，期望提供一种改进的减排装置。
发明内容
根据第一方面，提供了一种装置，包括：减排装置的减排腔室，所述减排装置处理来自半导体加工工具的排出流以提供具有排出颗粒的经燃烧的排出流；以及位于所述减排腔室下游的第一雾化器，所述第一雾化器被构造成产生液滴，所述液滴具有基于待从所述经燃烧的排出流中去除的所述排出颗粒的颗粒尺寸的液滴尺寸。
第一方面认识到，现有装置的问题在于，可从排出流去除的排出颗粒的量受到限制。这可能是因为颗粒保持悬浮在经燃烧的排出流中，因此难以去除。因此，提供了一种装置。该装置可包括减排腔室。减排腔室可作为减排装置的一部分提供。该减排装置可被构造成处理、加工或减排由半导体加工工具提供的排出流。减排腔室可提供或产生经燃烧的排出流。经燃烧的排出流可具有悬浮于其中的排出颗粒。所述装置可包括雾化器，其可接收来自减排腔室的经燃烧的排出流。雾化器可以被构造或布置成产生液滴。液滴可以具有液滴尺寸，其可以基于待从经燃烧的排出流中去除的排出颗粒的颗粒尺寸、与所述颗粒尺寸相关、取决于所述颗粒尺寸或与所述颗粒尺寸成比例。这样，雾化器可以产生与排出颗粒结合或附着到排出颗粒的液滴，这有助于从经燃烧的排出流中去除排出颗粒。
所述装置可包括位于所述第一雾化器下游的第二雾化器。提供第二雾化器能够产生更多的液滴，其可以与排出颗粒和/或已经结合的排出颗粒和由第一雾化器产生的液滴结合，这有助于从经燃烧的排出流中去除这些排出颗粒。
该装置可以包括在第一雾化器上游的骤冷喷洒部分和在第二雾化器上游的用于洗涤水溶性气体的喷洒喷嘴。通常，骤冷喷洒部分可位于减排腔室下游的骤冷级中。通常，喷洒喷嘴可位于第一雾化器下游和第二雾化器上游的填料塔中。
第一雾化器可位于骤冷级的下游。
第二雾化器可以朝向填料塔的入口定位。
第二雾化器可朝向填料塔的排出口定位。将第一雾化器朝向填料塔的一端定位且将第二雾化器朝向填料塔的另一端定位提供了用于排出颗粒和液滴粘附或结合且团聚以变得更大的空间，这有助于将其从经燃烧的排出流中去除。
第二雾化器可位于旋风分离器（cyclone）或雾过滤器的上游。同样，这有助于产生可更有效地去除的较大颗粒。旋风分离器或雾过滤器主要从排出流中去除水分。旋风分离器/雾过滤器可以与顶部雾化器结合去除颗粒。
第一雾化器和/或第二雾化器可被构造成产生液滴，所述液滴具有基于待从经燃烧的排出流中去除的排出颗粒的颗粒尺寸分布的液滴尺寸分布。因此，液滴的尺寸分布也可以构造成适合颗粒尺寸分布，以帮助确保基于不同尺寸的液滴、与不同尺寸的液滴相关地、取决于不同尺寸的液滴或与不同尺寸的颗粒成比例地获得合适数量的不同尺寸的液滴。
第一雾化器和/或第二雾化器可被构造成产生液滴，所述液滴的液滴尺寸分布与待从经燃烧的排出流中去除的燃烧颗粒的颗粒尺寸分布重叠。因此，尺寸分布可能不是精确匹配的，而是可能简单地重叠或具有共同的尺寸，以便促进液滴和燃烧颗粒之间的结合或粘附。同样地，尽管液滴尺寸可以是颗粒尺寸的倍数(例如液滴尺寸可以是颗粒尺寸的大小的高达200倍)，但是与颗粒相比液滴的尺寸分布曲线可以重叠或共享共同部分。
第一雾化器和/或第二雾化器可被构造成产生液滴，所述液滴具有与待从经燃烧的排出流中去除的燃烧颗粒的颗粒尺寸分布相匹配的液滴尺寸分布。虽然液滴尺寸可以是颗粒尺寸的倍数(例如液滴尺寸可以是颗粒尺寸的大小的高达200倍)，但是与颗粒相比液滴的尺寸分布曲线可以匹配或具有类似的曲线。
第一雾化器和/或第二雾化器可被构造成产生液滴，所述液滴的液滴尺寸为待从经燃烧的排出流中去除的排出颗粒的颗粒尺寸的高达200倍，且优选至高达20倍。因此，相对尺寸不需要精确匹配。相对尺寸可以是数倍不同的。已经发现，高达200倍的相对尺寸差仍然促进燃烧颗粒和液滴的适当粘附或结合，以引起从经燃烧的排出流中的去除。
第一雾化器和/或第二雾化器可被构造成产生液滴，所述液滴的液滴尺寸为待从经燃烧的排出流中去除的排出颗粒的颗粒尺寸的20至50倍之间。
第一雾化器和/或第二雾化器可被构造成产生在液滴尺寸分布内的液滴，所述液滴具有与待从经燃烧的排出流中去除的燃烧颗粒的颗粒尺寸分布内的颗粒匹配的尺寸。
第一雾化器和/或第二雾化器可以包括被构造成产生液滴的多个喷嘴。这允许增加液滴的数量和空间分布。
多个喷嘴可以被供给有雾化液体和雾化气体以产生液滴。调节雾化液体和雾化气体有助于调节液滴的尺寸和尺寸分布。
多个喷嘴可以与雾化液体源和雾化气体源并联布置，以从每个喷嘴产生具有匹配液滴尺寸分布的液滴。
多个喷嘴可以被构造成从每个喷嘴产生具有不同液滴尺寸分布的液滴。因此，每个喷嘴可以产生不同的液滴尺寸分布，它们一起产生所需的液滴尺寸分布以适合经燃烧的排出流。
多个喷嘴可以成组布置，每组与雾化液体源和雾化气体源并联布置，以从每组喷嘴产生具有匹配液滴尺寸分布的液滴。
每组中的喷嘴可以与雾化液体源和雾化气体源串联布置，以从该组中的每个喷嘴产生具有不同液滴尺寸分布的液滴。
多个喷嘴可以与雾化液体源和雾化气体源串联布置，以从每个喷嘴产生具有不同液滴尺寸分布的液滴。喷嘴之间的压降可有助于在不同喷嘴处产生不同的尺寸分布。
雾化液体源可供应到所述串联的一端，并且雾化气体源供应到所述串联的另一端，以从每个喷嘴产生具有不同液滴尺寸分布的液滴。
多个喷嘴可以定位成在排出流中的不同位置处产生具有不同尺寸的液滴。不同尺寸可以适用于在不同位置发现的不同尺寸的颗粒。例如，较小的颗粒可以存在于装置的较快流动的区域中，诸如朝向填料塔入口的中心，并且较大的颗粒可以存在于较慢的移动区域中，例如朝向填料塔入口的边缘。因此，如果是这样的示例，则构造成产生较小液滴的喷嘴可朝向填料塔入口的中心定位，并且构造成产生较大液滴的喷嘴可朝向填料塔入口的边缘定位。
喷嘴可以被定向成产生在雾化器的上游、下游和/或横向于雾化器的方向上行进的液滴。
喷嘴可以被定向成产生在雾化器的上游和下游的方向上行进的液滴。
喷嘴可以被定向以产生在与经燃烧的排出流的流动方向相反的方向上行进的液滴。
第一雾化器和/或第二雾化器可以供应有高达300升/分钟的雾化气体，优选高达250升/分钟(用设定为0℃的流量装置测量)。
第一雾化器和/或第二雾化器可以在高达10巴，优选高达6巴的压力下供应雾化气体。
第一雾化器和/或第二雾化器可以供应有高达30升/小时的雾化液体，优选高达22升/小时。
第一雾化器和/或第二雾化器可以在高达2巴，优选高达1.5巴的压力下供应有雾化液体。
雾化气体可以包含氮气和/或压缩干燥空气，并且雾化液体可以包含水。
第一雾化器可以包括至少1个喷嘴，并且第二雾化器可以包括至少1个喷嘴。
第一雾化器可以包括至少6个喷嘴，它们与雾化液体源和雾化气体源布置成3个并联组，每个组2个喷嘴。
第一雾化器可以包括至少7个喷嘴，它们与雾化液体源和雾化气体源并联布置。
根据第二方面，提供了一种装置，包括：减排装置的减排腔室，所述减排装置处理来自半导体加工工具的排出流以提供具有燃烧颗粒的经燃烧的排出流；位于所述减排腔室下游的第一雾化器，所述第一雾化器被构造成产生夹带至少一些所述燃烧颗粒的液滴；以及位于第一雾化器下游的第二雾化器，该第二雾化器被构造成产生夹带至少一些燃烧颗粒的液滴。
第二方面认识到，现有装置的问题在于，可从排出流去除的排出颗粒的量受到限制。这可能是因为颗粒保持悬浮在燃烧的排出流中，因此难以去除。
因此，提供了一种装置。该装置可包括减排腔室。减排腔室可作为减排装置的一部分提供。该减排装置被构造成处理、加工或减排由半导体加工工具提供的排出流。减排腔室可提供或产生经燃烧的排出流。经燃烧的排出流可具有悬浮于其中的排出颗粒。所述装置可包括第一雾化器，其可接收来自减排腔室的经燃烧的排出流。第一雾化器可以被构造或布置成产生液滴。液滴可以夹带、捕获、粘附或结合至少一些燃烧颗粒。所述装置可包括第二雾化器。第二雾化器可以定位在第一雾化器的下游或远离第一雾化器。第二雾化器可以接收来自第一雾化器的经燃烧的排出流。第二雾化器可经构造或布置以产生液滴。液滴可以夹带、捕获、粘附或结合至少一些燃烧颗粒。这样，雾化器可以产生液滴，该液滴与排出颗粒结合或附着到排出颗粒上，这有助于从经燃烧的排出流中去除排出颗粒。提供第二雾化器能够产生更多的液滴，其可以与排出颗粒和/或已经结合的排出颗粒和由第一雾化器产生的液滴结合，这有助于从经燃烧的排出流中去除这些。
该装置可以包括在第一雾化器上游的骤冷喷洒部分和在第二雾化器上游的用于洗涤水溶性气体的喷洒喷嘴。通常，骤冷喷洒部分可位于减排腔室下游的骤冷级中。通常，喷洒喷嘴可位于第一雾化器下游和第二雾化器上游的填料塔中。
第一雾化器可以位于骤冷级的下游。
第一雾化器可以朝向填料塔的入口定位。
第二雾化器可以朝向填料塔的排出口定位。
第二雾化器可以位于旋风分离级和雾过滤器中的一者的上游。
第一雾化器和/或第二雾化器可以被构造成产生液滴，该液滴具有基于要从燃烧的排出流中去除的排出颗粒的颗粒尺寸分布的液滴尺寸分布。
第一雾化器和/或第二雾化器可以被构造成产生液滴，该液滴的液滴尺寸分布与要从经燃烧的排出流中去除的燃烧颗粒的颗粒尺寸分布重叠。同样地，尽管液滴尺寸可以是颗粒尺寸的倍数(例如液滴尺寸可以是颗粒尺寸的大小的高达200倍)，但是与颗粒相比液滴的尺寸分布曲线可以重叠或共享共同部分。
第一雾化器和/或第二雾化器可以被构造成产生液滴，该液滴的液滴尺寸分布与要从经燃烧的排出流中去除的燃烧颗粒的颗粒尺寸分布相匹配。虽然液滴尺寸可以是颗粒尺寸的倍数(例如液滴尺寸可以是颗粒尺寸的大小的高达200倍)，但是与颗粒相比液滴的尺寸分布曲线可以匹配或具有类似的曲线。
第一雾化器和/或第二雾化器可以被构造成产生液滴，所述液滴的液滴尺寸为从经燃烧的排出流中去除的排出颗粒的颗粒尺寸的高达200倍，并且优选地高达20倍。
第一雾化器和/或第二雾化器可被构造成产生液滴，所述液滴的液滴尺寸为待从经燃烧的排出流中去除的排出颗粒的颗粒尺寸的20和50倍之间。
第一雾化器和/或第二雾化器可以被构造成产生液滴尺寸分布内的液滴，该液滴的尺寸与要从经燃烧的排出流中去除的燃烧颗粒的颗粒尺寸分布内的颗粒相匹配。
第一雾化器和/或第二雾化器可以包括被构造成产生液滴的多个喷嘴。
多个喷嘴可以被供给有雾化液体和雾化气体以产生液滴。
多个喷嘴可以与雾化液体源和雾化气体源并联布置，以从每个喷嘴产生具有匹配液滴尺寸分布的液滴。
多个喷嘴可以被构造成从每个喷嘴产生具有不同液滴尺寸分布的液滴。
多个喷嘴可以布置成喷嘴组，每个组与雾化液体源和雾化气体源并联布置，以从每组喷嘴产生具有匹配液滴尺寸分布的液滴。
每组中的喷嘴可以与雾化液体源和雾化气体源串联布置，以从该组中的每个喷嘴产生具有不同液滴尺寸分布的液滴。
多个喷嘴可以与雾化液体源和雾化气体源串联布置，以从每个喷嘴产生具有不同液滴尺寸分布的液滴。
雾化液体源可供应到所述串联的一端，并且雾化气体源可供应到所述串联的另一端，以从每个喷嘴产生具有不同液滴尺寸分布的液滴。
多个喷嘴可以定位成在排出流中的不同位置处产生具有不同尺寸的液滴。
喷嘴可以被定向成产生在雾化器的上游、下游和/或横向于雾化器的方向上行进的液滴。
喷嘴可以被定向成产生在该雾化器的上游和下游两者的方向上行进的液滴。
喷嘴可以被定向以产生在与经燃烧的排出流的流动方向相反的方向上行进的液滴。
第一雾化器和/或第二雾化器可以供应有高达300升/分钟的雾化气体，优选高达250升/分钟(使用设定为0℃的流量装置测量)。
第一雾化器和/或第二雾化器可以在高达10巴，优选高达6巴的压力下供应有雾化气体。
第一雾化器和/或第二雾化器可以供应有高达30升/小时的雾化液体，优选高达22升/小时。
第一雾化器和/或第二雾化器可以在高达2巴，优选高达1.5巴的压力下供应有雾化液体。
雾化气体可以包含氮气和/或压缩干燥空气，并且雾化液体可以包含水。
第一雾化器可以包括至少1个喷嘴，并且第二雾化器包括至少1个喷嘴。
第一雾化器可以包括至少6个喷嘴，它们与雾化液体源和雾化气体源布置成3个并联组，每个组2个喷嘴组。
第一雾化器可以包括至少7个喷嘴，它们与雾化液体源和雾化气体源并联布置。
根据第三方面，提供了一种方法，包括：从减排装置的减排腔室接收具有燃烧颗粒的经燃烧的排出流，所述减排装置处理来自半导体加工工具的排出流；以及使用位于所述减排腔室下游的第一雾化器从所述经燃烧的排出流中去除燃烧颗粒，所述第一雾化器经构造以产生液滴，所述液滴具有基于待从所述经燃烧的排出流中去除的所述燃烧颗粒的颗粒尺寸的液滴尺寸。
该方法可以包括将第二雾化器定位成位于第一雾化器的下游。
该方法可以包括将骤冷喷洒部分定位在第一雾化器的上游，并将用于洗涤水溶性气体的喷洒喷嘴定位在第二雾化器的上游。通常，该方法可包括将骤冷喷洒部分定位在减排腔室下游的骤冷级中。通常，所述方法可包括将所述喷洒喷嘴定位在所述第一雾化器下游和所述第二雾化器上游的填料塔中。
该方法可以包括将第一雾化器定位在骤冷级的下游。
该方法可以包括将第一雾化器朝向填料塔的入口定位。
该方法可以包括将第二雾化器朝向填料塔的排出口定位。
该方法可以包括将第二雾化器定位在旋风分离级和雾过滤器中的一者的上游。
该方法可以包括构造第一雾化器和/或第二雾化器以产生液滴，该液滴具有基于要从经燃烧的排出流中去除的排出颗粒的颗粒尺寸分布的液滴尺寸分布。
该方法可以包括构造第一雾化器和/或第二雾化器以产生液滴，所述液滴的液滴尺寸分布与要从经燃烧的排出流中去除的燃烧颗粒的颗粒尺寸分布重叠。
该方法可以包括构造第一雾化器和/或第二雾化器以产生液滴，该液滴的液滴尺寸分布与要从经燃烧的排出流中去除的燃烧颗粒的颗粒尺寸分布相匹配。
该方法可以包括构造第一雾化器和/或第二雾化器以产生液滴，该液滴的液滴尺寸是要从经燃烧的排出流中去除的排出颗粒的颗粒尺寸的高达200倍，并且优选高达20倍。
所述方法可包括构造所述第一雾化器和/或所述第二雾化器以产生液滴尺寸为待从所述经燃烧的排出流中去除的所述排出颗粒的颗粒尺寸的20和50倍之间的液滴。
该方法可以包括构造第一雾化器和/或第二雾化器以产生液滴尺寸分布内的液滴，该液滴的尺寸与待从经燃烧的排出流中去除的燃烧颗粒的颗粒尺寸分布内的颗粒相匹配。
第一雾化器和/或第二雾化器可以包括被构造成产生液滴的多个喷嘴。
该方法可以包括向多个喷嘴供应雾化液体和雾化气体以产生液滴。
该方法可包括将多个喷嘴与雾化液体源和雾化气体源并联布置，以从每个喷嘴产生具有匹配液滴尺寸分布的液滴。
该方法可以包括构造多个喷嘴以从每个喷嘴产生具有不同液滴尺寸分布的液滴。
该方法可包括将多个喷嘴布置成喷嘴组，每组与雾化液体源和雾化气体源并联布置，以从每组喷嘴产生具有匹配液滴尺寸分布的液滴。
该方法可包括在每组中布置喷嘴，喷嘴与雾化液体源和雾化气体源串联布置，以从该组中的每个喷嘴产生具有不同液滴尺寸分布的液滴。
该方法可包括将多个喷嘴与雾化液体源和雾化气体源串联布置，以从每个喷嘴产生具有不同液滴尺寸分布的液滴。
该方法可包括将雾化液体源供应到所述串联的一端，并且将雾化气体供应到所述串联的另一端，以从每个喷嘴产生具有不同液滴尺寸分布的液滴。
该方法可包括定位多个喷嘴以在排出流中的不同位置处产生具有不同尺寸的液滴。
该方法可包括对喷嘴进行定向，以产生沿该雾化器的上游、下游和/或横向于雾化器的方向行进的液滴。
该方法可以包括对喷嘴进行定向，以产生在该雾化器的上游和下游的方向上行进的液滴。
该方法可包括使喷嘴定向以产生在与经燃烧的排出流的流动方向相反的方向上行进的液滴。
该方法可以包括向第一雾化器和/或第二雾化器供应高达300升/分钟的雾化气体，优选高达250升/分钟(从设定为0℃的流量装置测量)。
该方法可以包括在高达10巴，优选地高达6巴的压力下向第一雾化器和/或第二雾化器供应雾化气体。
该方法可以包括向第一雾化器和/或第二雾化器供应高达30升/小时的雾化液体，优选地高达22升/小时。
该方法可以包括在高达2巴，优选高达1.5巴的压力下向第一雾化器和/或第二雾化器供应雾化液体。
雾化气体可以包含氮气和/或压缩干燥空气，并且雾化液包含水。
第一雾化器可以包括至少1个喷嘴，并且第二雾化器包括至少1个喷嘴。
第一雾化器可以包括至少6个喷嘴，它们与雾化液体源和雾化气体源布置成3个并联组，每个组2个喷嘴。
第一雾化器可以包括至少7个喷嘴，它们与雾化液体源和雾化气体源并联布置。
该方法可以包括将经燃烧的排出流与液滴一起从第一雾化器输送到第二雾化器，以使至少一些液滴和至少一些排出颗粒团聚。
根据第四方面，提供了一种方法，包括：从减排装置的减排腔室接收具有燃烧颗粒的经燃烧的排出流，所述减排装置处理来自半导体加工工具的排出流；以及使用位于减排腔室下游的第一雾化器和位于第一雾化器下游的第二雾化器从燃烧的排出流中去除燃烧颗粒，所述第一雾化器被构造成产生夹带至少一些燃烧颗粒的液滴，所述第二雾化器被构造成产生夹带至少一些燃烧颗粒的液滴。
该方法可以包括将骤冷喷洒部分定位在第一雾化器的上游，并将用于洗涤水溶性气体的喷洒喷嘴定位在第二雾化器的上游。通常，该方法可包括将骤冷喷洒部分定位在减排腔室下游的骤冷级中。通常，所述方法可包括将所述喷洒喷嘴定位在所述第一雾化器下游和所述第二雾化器上游的填料塔中。
该方法可以包括将第一雾化器定位在骤冷级的下游。
该方法可以包括将第一雾化器朝向填料塔的入口定位。
该方法可以包括将第二雾化器朝向填料塔的排出口定位。
该方法可以包括将第二雾化器设置在旋风分离级和雾过滤器中的一者的上游。
该方法可以包括构造第一雾化器和/或第二雾化器以产生液滴，该液滴具有基于要从经燃烧的排出流中去除的排出颗粒的颗粒尺寸分布的液滴尺寸分布。
该方法可以包括构造第一雾化器和/或第二雾化器以产生液滴，所述液滴的液滴尺寸分布与要从经燃烧的排出流中去除的燃烧颗粒的颗粒尺寸分布重叠。
该方法可以包括构造第一雾化器和/或第二雾化器以产生液滴，该液滴的液滴尺寸分布与要从经燃烧的排出流中去除的燃烧颗粒的颗粒尺寸分布相匹配。
该方法可以包括构造第一雾化器和/或第二雾化器以产生液滴，该液滴的液滴尺寸是要从燃烧的排出流中去除的排出颗粒的颗粒尺寸的高达200倍，并且优选地高达20倍。
所述方法可包括构造所述第一雾化器和/或所述第二雾化器以产生液滴尺寸为待从所述经燃烧的排出流中去除的所述排出颗粒的颗粒尺寸的20至50倍之间的液滴。
该方法可以包括构造第一雾化器和/或第二雾化器以产生液滴尺寸分布内的液滴，该液滴的尺寸与待从经燃烧的排出流中去除的燃烧颗粒的颗粒尺寸分布内的颗粒相匹配。
第一雾化器和/或第二雾化器可以包括被构造成产生液滴的多个喷嘴。
该方法可以包括向多个喷嘴供应雾化液体和雾化气体以产生液滴。
该方法可包括将多个喷嘴与雾化液体源和雾化气体源并联布置，以从每个喷嘴产生具有匹配液滴尺寸分布的液滴。
该方法可以包括构造多个喷嘴以从每个喷嘴产生具有不同液滴尺寸分布的液滴。
该方法可包括将多个喷嘴布置成喷嘴组，每组与雾化液体源和雾化气体源并联布置，以从每组喷嘴产生具有匹配液滴尺寸分布的液滴。
该方法可包括将每组中的喷嘴与雾化液体源和雾化气体源串联布置，以从该组中的每个喷嘴产生具有不同液滴尺寸分布的液滴。
该方法可包括将多个喷嘴与雾化液体源和雾化气体源串联布置，以从每个喷嘴产生具有不同液滴尺寸分布的液滴。
该方法可包括将雾化液体源供应到所述串联的一端，并且将雾化气体源供应到所述串联的另一端，以从每个喷嘴产生具有不同液滴尺寸分布的液滴。
该方法可包括定位多个喷嘴以在排出流中的不同位置处产生具有不同尺寸的液滴。
该方法可包括对喷嘴进行定向，以产生沿该雾化器的上游、下游和/或横向于该雾化器的方向行进的液滴。
该方法可以包括对喷嘴进行定向，以产生在雾化器的上游和下游的方向上行进的液滴。
该方法可包括使喷嘴定向以产生在与经燃烧的排出流的流动方向相反的方向上行进的液滴。
该方法可以包括向第一雾化器和/或第二雾化器供应高达300升/分钟的雾化气体，优选高达250升/分钟(使用设定为0℃的流量装置测量)。
该方法可以包括在高达10巴，优选高达6巴的压力下向第一雾化器和/或第二雾化器供应雾化气体。
该方法可以包括向第一雾化器和/或第二雾化器供应高达30升/小时的雾化液体，优选高达22升/小时。
该方法可以包括在高达2巴，优选高达1.5巴的压力下向第一雾化器和/或第二雾化器供应雾化液体。
雾化气体可以包含氮气和/或压缩干燥空气，并且雾化液包含水。
第一雾化器可以包括至少1个喷嘴，并且第二雾化器包括至少1个喷嘴。
第一雾化器可以包括至少6个喷嘴，它们与雾化液体源和雾化气体源布置成3个并联的组，每个组2个喷嘴。
第一雾化器可以包括至少7个喷嘴，它们与雾化液体源和雾化气体源并联布置。
该方法可以包括将经燃烧的排出流与液滴一起从第一雾化器输送到第二雾化器，以使至少一些液滴和至少一些排出颗粒团聚。
根据第五方面，提供了一种方法，包括：确定燃烧颗粒的颗粒尺寸，所述燃烧颗粒将从来自减排装置的减排腔室的经燃烧排出流中去除，所述减排装置处理来自半导体加工工具的排出流；以及构造位于所述减排腔室下游的第一雾化器以产生液滴，所述液滴具有基于待从所述经燃烧的排出流中去除的所述燃烧颗粒的颗粒尺寸的液滴尺寸。
该方法可以包括构造位于第一雾化器下游的第二雾化器，以产生液滴，该液滴的液滴尺寸基于要从经燃烧的排出流中去除的燃烧颗粒的颗粒尺寸。
该方法可以包括将骤冷喷洒部分定位在第一雾化器的上游，并将用于洗涤水溶性气体的喷洒喷嘴定位在第二雾化器的上游。通常，该方法可包括将骤冷喷洒部分定位在减排腔室下游的骤冷级中。通常，所述方法可包括将所述喷洒喷嘴定位在所述第一雾化器下游和所述第二雾化器上游的填料塔中。
该方法可以包括将第一雾化器定位在骤冷级的下游。
该方法可以包括将第一雾化器朝向填料塔的入口定位。
该方法可以包括将第二雾化器朝向填料塔的排出口定位。
该方法可以包括将第二雾化器定位在旋风分离级和雾过滤器中的一者的上游。
该方法可以包括构造第一雾化器和/或第二雾化器以产生液滴，该液滴具有基于要从经燃烧的排出流中去除的排出颗粒的颗粒尺寸分布的液滴尺寸分布。
该方法可以包括构造第一雾化器和/或第二雾化器以产生液滴，该液滴的液滴尺寸分布与要从经燃烧的排出流中去除的燃烧颗粒的颗粒尺寸分布重叠。
该方法可以包括构造第一雾化器和第二雾化器以产生液滴，该液滴的液滴尺寸分布与要从经燃烧的排出流中去除的燃烧颗粒的颗粒尺寸分布相匹配。
该方法可以包括构造第一雾化器和/或第二雾化器以产生液滴，该液滴的液滴尺寸是要从经燃烧的排出流中去除的排出颗粒的颗粒尺寸的高达200倍，并且优选高达20倍。
所述方法可包括构造所述第一雾化器和/或所述第二雾化器以产生液滴尺寸为待从所述经燃烧的排出流中去除的所述排出颗粒的颗粒尺寸的20至50倍之间的液滴。
该方法可以包括构造第一雾化器和/或第二雾化器以产生液滴尺寸分布内的液滴，该液滴的尺寸与待从经燃烧的排出流中去除的燃烧颗粒的颗粒尺寸分布内的颗粒相匹配。
第一雾化器和/或第二雾化器可以包括被构造成产生液滴的多个喷嘴。
该方法可以包括向多个喷嘴供应雾化液体和雾化气体以产生液滴。
该方法可包括将多个喷嘴与雾化液体源和雾化气体源并联布置，以从每个喷嘴产生具有匹配液滴尺寸分布的液滴。
该方法可以包括构造多个喷嘴以从每个喷嘴产生具有不同液滴尺寸分布的液滴。
该方法可包括将多个喷嘴布置成喷嘴组，每组与雾化液体源和雾化气体源并联布置，以从每组喷嘴产生具有匹配液滴尺寸分布的液滴。
该方法可包括在每组中布置喷嘴，喷嘴与雾化液体源和雾化气体源串联布置，以从该组中的每个喷嘴产生具有不同液滴尺寸分布的液滴。
该方法可包括将多个喷嘴与雾化液体源和雾化气体源串联布置，以从每个喷嘴产生具有不同液滴尺寸分布的液滴。
该方法可包括将雾化液体源供应到所述串联的一端，并且将雾化气体源供应到所述串联的另一端，以从每个喷嘴产生具有不同液滴尺寸分布的液滴。
该方法可包括定位多个喷嘴以在排出流中的不同位置处产生具有不同尺寸的液滴。
该方法可包括对喷嘴进行定向，以产生沿该雾化器的上游、下游和/或横向于该雾化器的方向行进的液滴。
该方法可以包括对喷嘴进行定向，以产生在该雾化器的上游和下游的方向上行进的液滴。
该方法可包括使喷嘴定向以产生在与经燃烧的排出流的流动方向相反的方向上行进的液滴。
该方法可以包括向第一雾化器和/或第二雾化器供应高达300升/分钟的雾化气体，优选高达250升/分钟(使用设定为0℃的流量装置测量)。
该方法可以包括在高达10巴，优选高达6巴的压力下向第一雾化器和/或第二雾化器供应雾化气体。
该方法可以包括向第一雾化器和/或第二雾化器供应高达30升/小时的雾化液体，优选高达22升/小时。
该方法可以包括在高达2巴，优选高达1.5巴的压力下向第一雾化器和/或第二雾化器供应雾化液体。
雾化气体可以包含氮气和/或压缩干燥空气，并且雾化液包含水。
第一雾化器可以包括至少1个喷嘴，并且第二雾化器包括至少1个喷嘴。
第一雾化器可以包括至少6个喷嘴，它们与雾化液体源和雾化气体源布置成3个并联的组，每个组2个喷嘴。
第一雾化器可以包括至少7个喷嘴，它们与雾化液体源和雾化气体源并联布置。
该方法可以包括构造该装置，以将经燃烧的排出流与液滴一起从第一雾化器输送到第二雾化器，以使至少一些液滴和至少一些排出颗粒团聚。
在所附独立和从属权利要求中阐述了进一步的特定和优选方面。从属权利要求的特征可以与独立权利要求的特征适当地组合，并且可以与除了在权利要求中明确阐述的那些组合之外的组合进行组合。
在装置特征被描述为可操作以提供功能的情况下，将理解，这包括提供该功能或者被适配或构造成提供该功能的装置特征。
附图说明
现在将参考附图进一步描述本发明的实施例，在附图中：
图1示出了根据一个实施例的减排装置；
图2示出了示例性雾化器装置；
图3是通过雾化器的总氮气流量(以升/分钟为单位) (使用设定为0℃的流量装置测量)与总粉末去除的关系图；
图4是示出了在50%冲击器切点（impactor cutpoint）的颗粒的空气动力学直径（以μm为单位）与从排气收集的归一化样品粉末的关系图；
图5是时间(以小时为单位)与颗粒去除效率百分比的关系图；
图6示出了图5中提到的各种雾化器构造；
图7示出了来自重量测试装置的结果的比较；以及
图8是示出在50%冲击器切点的颗粒的空气动力学直径(以μm为单位)与从排气装置收集的平均样品粉末的关系图。
具体实施方式
在任何更详细地讨论实施例之前，首先将提供概述。实施例提供了一种装置，其中液滴被产生并被引入到减排腔室下游的排出流的流中。这些液滴与排出流中的典型固体颗粒结合或附着到排出流中的典型固体颗粒，这有助于将那些颗粒捕获或夹带在减排装置内的流体中。液滴对颗粒的粘附随着液滴和颗粒之间的相对尺寸差的减小而增强。而且，增加颗粒在排出流中在颗粒和液滴可相互作用的环境中的停留时间有助于增加液滴和颗粒之间的粘附的可能性，以及增加其它液滴和颗粒之间发生团聚的可能性，这有助于增加它们的质量并增加颗粒将被夹带在减排装置的流体内的可能性。因此，提供适当尺寸的液滴以与排出流内的颗粒粘附有助于将颗粒夹带在减排装置内(并从离开减排系统的排出流中去除颗粒)。这导致排出流中的颗粒更少和环境更清洁。类似地，提供颗粒和液滴团聚的机会也有助于将颗粒夹带在减排装置内。
减排装置
图1示出了根据一个实施例的减排装置10。提供减排腔室20，其接收来自半导体加工工具（未示出）的排出流30。如上所述，排出流30可包含气体和颗粒物质。减排腔室20通常由多孔燃烧器、明火燃烧器、电加热的热处理单元或等离子体腔室组成，根据需要执行排出流30的热和化学减排并产生经燃烧的排出流30'。燃烧后的排出流30'含有需要除去的颗粒。通常，目的是去除90%的颗粒直径小于2.5微米的颗粒。减排腔室20的下游是堰级50，其中燃烧后的排出流30'穿过由流动水的堰围绕的导管。堰级50的下游是骤冷级60，在骤冷级60中，水以横向于经燃烧的排出流30'的流动的方向喷射。骤冷级60的下游是罐70，其用作减排装置10内的水的贮槽，且燃烧后的排出流30'流过该罐70。罐70的下游是下部雾化器80，其产生燃烧后的排出流30'流过的液滴，以帮助去除悬浮在燃烧后的排出流30'内的特定尺寸的颗粒。液滴粘附到具有相似尺寸的颗粒上，导致颗粒由于质量增加而落入贮槽中。其它较小的颗粒在排出流30''中团聚，这将在下面更详细地解释。下部雾化器80的下游是填料塔90。填料塔90通常包含鲍尔环（pall ring），该鲍尔环填充填料塔90，并且被从填料塔90的顶部向下流动的水再次润湿，与团聚的排出流30''的流动相反，该水流过下部雾化器80，然后进入罐70以便再循环。罐70中的水被再循环至填料塔90、堰级50和骤冷级60。填料塔90的下游是产生液滴的上部雾化器100，团聚的排出流30''流过该上部雾化器以帮助去除悬浮在团聚的排出流30''中的、主要是团聚和生长的颗粒，如将在下面更详细地解释的。上部雾化器100的下游是旋风分离级110，其包含一个或多个旋风分离器或雾垫，其接收团聚的排出流30''并帮助去除悬浮在团聚的排出流30''内的颗粒/水/水分并产生处理过的排出流30'''。在旋风分离级110的下游是填料塔盖120，其具有排放系统，处理过的排出流30'''通过该排放系统排放到提取设备中。
在操作中，排出流30 (其包含气体，并可包含固体组分或颗粒)在入口处被减排腔室20接收，并在出口处作为经燃烧的排出流30' (其还包含气体和固体组分或颗粒)排出到堰级50中。经燃烧的排出流30'行进通过堰级50和骤冷级60，在这里其被冷却。骤冷喷嘴去除由工艺化学减排产生的一部分颗粒。冷却的燃烧排出流30'离开骤冷级60，并通过罐70行进到下部雾化器80。
下部雾化器80产生水滴。这些液滴粘附到经燃烧的排出流30'内的颗粒上，以产生团聚的排出流30''。团聚排出流30''现在包含气态和固态组分或颗粒、混合的颗粒和液滴、以及团聚的颗粒和液滴。如果它们增加到足够的质量，则它们从团聚排出流30''中脱离悬浮液。
当团聚的排出流30''通过填料塔90时，一些气体组分溶解到流过填料塔90的水中。此外，团聚的排出流30''中的一些颗粒、组合的颗粒和液滴以及团聚的颗粒粘附到填料塔90中的润湿表面上，其被填料塔喷洒冲走。此外，当它们在从下部雾化器80到上部雾化器100行进通过填料塔90时结合时，聚集的排出流30''中的聚集颗粒的尺寸增加。如果它们增加到足够的质量，则它们从团聚排出流30''中脱离悬浮液。
团聚的排出流30''穿过也产生液滴的上部雾化器100。当它们通过上部雾化器100时，这些液滴中的一些与颗粒中的一些组合，组合的颗粒和液滴以及团聚的颗粒仍然在团聚的排出流30''内。如果它们增加到足够的质量，则它们从团聚排出流30''中脱离悬浮液。此外，由上部雾化器100产生的一些液滴落入填料塔90中，以与穿过填料塔90的团聚排出流30''相互作用。
这样，下部雾化器80有助于通过如下步骤来去除经燃烧的排出流30''内的一部分颗粒：产生粘附到这些颗粒的液滴，并且作为直接结果或通过与其他颗粒的团聚而增加了它们的质量，使得它们逆着流动行进并向后落回到罐70。同样，一些剩余的颗粒、组合的颗粒和液滴以及团聚的颗粒可以直接被填料塔90内的润湿表面捕获。当液滴和颗粒行进通过填料塔90时，由于它们的组合和团聚增加，所以出现这种粘附或从悬浮液中脱离的可能性随着液滴和颗粒行进通过填料塔90而增加。然后留下的任何剩余的颗粒、组合的颗粒和液滴以及团聚的颗粒经受来自上部雾化器100的液滴的进一步流入，其再次与仍在团聚排出流30''中的一部分剩余的颗粒和/或团聚的颗粒组合。其中一些或者落回到填料塔90中或者行进到旋风分离器110。同样，当剩余的颗粒、组合的颗粒和液滴以及团聚的颗粒朝向旋风分离级110行进时，团聚的颗粒的比例增加，这些聚集的颗粒的质量也增加。这提高了上部雾化器100的性能，因为下部雾化器80未去除的颗粒现在被上部雾化器100分离。旋风分离级110去除由排出流30''携带的颗粒/水/水分。结果，从填料塔盖120排出的处理过的排出流30'''具有非常少的颗粒含量。
在一个实验中，在1巴下，向四入口减排装置10供应每分钟0.25升的硅烷。然后使用提供颗粒尺寸光谱测定法用于实时颗粒测量的电低压冲击器(ELPI + (注册商标))测量由硅烷燃烧产生的二氧化硅粉末。雾化器中的喷嘴使用氮气或空气将水分散成较小的液滴。N2/空气供应到雾化喷嘴的流量和压力越高，产生的水滴越小。在本文所述的实验中，所用的喷嘴是来自Spraying Systems Company (注册商标)的雾化喷洒装置SU26。SU26装置由装配到标准空气雾化器喷嘴主体的流体封盖60100和空气封盖140-6-37-70°组成。上部雾化器100装配在填料塔90上方，并具有线轴，该线轴将水和氮的单一供应分配给指向填料塔90的两个SU26喷嘴和指向旋风分离级110的一个SU26喷嘴，以允许润湿旋风分离级110，从而提高其效率，如图2中所示。下部雾化器80装配在填料塔90下方，并具有线轴，该线轴将水和氮分配给定向为指向罐70的三个SU26喷嘴。
喷嘴的详细布置和操作可以适合于装置内的条件。例如，可对减排装置进行预期颗粒尺寸、尺寸分布和数量或速率的评估或确定。另外，可确定预期这些如何分布在减排装置内的不同位置。然后，可以定位、构造和操作雾化器，以产生用于那些预期颗粒的适当尺寸、适当尺寸分布和适当量的液滴。
图3是通过雾化器的总氮气流量(以升/分钟为单位)与从系统中去除的总粉末百分比的关系的曲线图，并且示出了当单独操作并且氮气流量在150和250升/分钟之间变化时上部雾化器100和下部雾化器80的性能。点1是上部雾化器100中的不锈钢喷嘴，点2是下部雾化器80中的不锈钢喷嘴，并且点3是下部雾化器80中的塑料喷嘴。改变到雾化线轴的总氮气供应(以6巴的压力供给)以研究水滴大小的变化。该曲线图示出了独立操作时上部雾化器100和下部雾化器80的测试。如可以看出的，随着进入三个喷嘴的氮气流量的增加(和水流量的减少)，上部雾化器100的性能相当稳定(增加进入顶部雾化器的氮气流量对颗粒去除效率没有显著的改善)。在6巴压力的氮气以100升/分钟的速率供给到上部雾化器100的情况下，与在250升/分钟的速率下70%的粉末去除率相比，粉末去除率为66%。因此，向上部雾化器100提供在6巴的氮气下每分钟180升和在1.5巴的氮气下每分钟1升的水可能是足够的。试验已经表明，将上部雾化器100定向成具有三个喷嘴，这三个喷嘴往回指向填料塔90并与团聚的排出流30"的流动方向相反，这增加了粉末去除量。如还可以看出的，除了每分钟250升的氮气流量之外，下部雾化器80具有比上部雾化器100低的粉末去除量。如还可以看出的，塑料喷嘴表现出与不锈钢喷嘴相当的性能，并且因此喷嘴材料似乎不会影响粉末的去除。
Figure DEST_PATH_IMAGE001
表1
表1显示了不同雾化器位置(双ATSP是两个雾化器都操作，顶部ATSP是上部雾化器100操作，并且底部ATSP是下部雾化器80操作)的二氧化硅粉末去除百分比。如可以看出的，最佳的构造实现了76%的粉末去除。这通过上部雾化器100和下部雾化器80两种都被操作来实现的，其中上部雾化器100在6巴下供应有每分钟250升的氮气，以及在1.5巴下供应有每小时大约22升的水，其中下部雾化器80在6巴下供应有每分钟250升的氮气，并且在1.5巴下供应有每小时大约25升的水。
然而，当重量分析(重复两次)测试时，最佳的构造提供了82.1%粉末去除的平均性能，而不是表1中所示的76%去除。
图4是示出了在50%冲击器切点以μm为单位的空气动力学颗粒直径相对于从排气收集的样品粉末以%为单位的归一化质量的曲线图，示出了颗粒尺寸分布的归一化质量并比较了来自各种雾化器构造的结果。线1示出了没有操作的雾化器而是具有包括减排腔室20、堰级50、骤冷级60、罐70和填料塔90并且具有向前流动的排出流30的减排装置10的性能。线2示出了当以250升/分钟的氮气操作时，添加了下部雾化器80的减排装置10的性能。线3示出了减排装置10的性能，其中增加了以每分钟250升的氮气操作的上部雾化器100。线4示出了当以250升/分钟的氮气操作时，具有下部雾化器80和上部雾化器100的减排装置10的操作。结果表明，与上部雾化器100不操作的情况相比，在上部雾化器100的情况下，在排气中测量到的大颗粒(0.6微米)较少。存在较大量的直径为0.225微米的颗粒，尽管这可能是捕获(并因此从排气中去除)较大颗粒(其放大了排气中出现的较小颗粒比例)的结果。下部雾化器80显示出通过排气离开的较大颗粒(颗粒尺寸大于0.255微米)的增加的浓度。操作下部雾化器80和上部雾化器100两者似乎使颗粒尺寸分布向更小的颗粒尺寸移动。这里，在排气中观察到0.154和0.255微米颗粒的浓度增加，但是，同样，因为这是归一化分布，所以较小颗粒的绝对数量减少，如表1中和通过重量测试所证明的。
图5是时间(以小时为单位)与颗粒去除效率百分比的关系的曲线图，并且示出了填料塔90对使用下部雾化器80和上部雾化器100的装置的性能影响。在两小时的周期内完成测试。线1表示下部雾化器80和上部雾化器100都操作但罐70中的流体已经包含许多粉末(水是白色的)的结果。线2表示下部雾化器80和上部雾化器100都操作但罐70中有清洁流体的结果。然而，这与线3 (省略鲍尔环和喷洒)和线4 (仅省略鲍尔环)所示的布置具有相同的趋势。然而，去除鲍尔环和/或喷洒的效果是显著地减小填料塔90内的表面积，这影响从团聚的排出流30''中去除水溶性气体。填料塔喷洒是仅有水的喷洒，其产生的水滴的尺寸显著大于团聚的排出流30''中的颗粒的尺寸，因此可以看出，填料塔90内的鲍尔环和喷洒的存在对从团聚的排出流30''中去除颗粒具有边际效应。
图6示出了图5中提到的各种构造。特别地，图6A示出了用于线1、2和4的构造，图6B示出了用于线3的构造，并且图6C示出了用于线5的构造。如图5中可以看到的，当采用图6C中所示的构造时，其中填料塔90定位在下部雾化器80和上部雾化器100的下游，粉末去除减少了大约10%。这表明，将具有空隙(具有或不具有鲍尔环和填料塔喷洒)的雾化器分开有助于去除颗粒。不希望受理论的约束，这表明下部雾化器80去除较小的颗粒或促进较小颗粒的团聚。当团聚的排出流30''通过填料塔90时，颗粒团聚，变得越来越大。这种团聚继续，并且一旦处于特定尺寸(诸如0.25微米或更大)，上部雾化器100在去除这些颗粒方面更有效，并且这种团聚继续，这可以使得旋风分离级110在去除这些颗粒方面也更有效。这使得双雾化器布置更有效，因为在骤冷级60之后有两个颗粒去除级。这也意味着填料塔空间也有助于使双雾化器布置在去除颗粒方面更有效。
实验数据表明，采用如图6所示的填料塔布置(250 mm直径和117 cm的总高度)，当以500 lpm的通过量和0.25 lpm的硅烷流量操作时，粉末去除性能没有提高到高于图6(c)布置(其中下部雾化器80和上部雾化器100相邻)所示的性能，直到下部雾化器80和上部雾化器100之间的距离提高到至少17.5cm。这表明，当颗粒从下部雾化器80移动至上部雾化器100时，颗粒会发生团聚并因此而生长，这有助于提高上部雾化器100的颗粒去除性能。而且，将喷洒喷嘴定向成与通过填料塔的主要流动方向相反有助于减慢通过填料塔的流动，这增加了停留时间，并进一步改善了颗粒去除。
如上所述，使用重量分析法验证使用ELPI+ (注册商标)装置收集的数据，其中该装置用高效微粒空气(HEPA)过滤器运行，该过滤器装配在能够去除采样管线中＞10微米的颗粒的旋风分离器之后，该采样管线取自填料塔盖120上方60 cm。结果示于图7中，其示出了来自重量测试装置的结果的比较。柱A示出了既不用下部雾化器80也不用上部雾化器100去除的粉末(颗粒)(从减排系统去除的粉末)的百分比。柱B示出了用下部雾化器80和上部雾化器100去除的粉末的百分比。柱C示出了使用单个7喷嘴下部雾化器80的替代布置。
单个7喷嘴下部雾化器80捕获77.4%的所产生的粉末，其是通过重量分析测量的。7喷嘴雾化器是由七个SU26喷嘴组成的雾化器线轴，但分别经由七个入口供应装置将处于6巴下的100升/分钟的氮气和处于1.5巴下的2.5升/小时的水供应到每个喷嘴。这种布置是在下列测试中得到的，包括改变到单个喷嘴的气流，以在水供应变得阻塞之前确定氮气与水的最佳比率(通过视觉检查确定)。然后将该比率应用于所有七个喷嘴，以观察产生更多相同尺寸的水滴对粉末去除效率的影响。
Figure 36672DEST_PATH_IMAGE002
表2
表2示出了在距喷嘴0.15米的距离处从喷嘴测量的液滴尺寸(通过喷嘴供应商Spraying Systems(注册商标)。
定义：
-D32-索特中值直径（Sauter median diameter,），该值是最好地表示总喷洒的液滴尺寸，即该尺寸液滴的体积与表面积的比率与总喷洒体积与总喷洒表面积的比率相同。
-D10是直接(算术)平均液滴尺寸
-DV0,5-体积中值直径，喷洒体积的50%比该尺寸小且50%比该值大
-DV0.9-90%的喷洒体积具有小于或等于该值的液滴尺寸
Figure 431881DEST_PATH_IMAGE003
表3
表3示出了当改变操作中的喷嘴数量时的结果。如可以看出的，最佳结果是当使用带7个喷嘴的雾化器时。在索特中值直径为28微米的情况下，去除76.95%的粉末。
图8是示出了以μm为单位的50%冲击器切点的空气动力学直径相对于以%为单位的从排气收集的样品粉末的归一化质量的关系的曲线图，并且示出了该测试的归一化粒子分布，其中线1不具有雾化器，线2具有1个喷嘴，线3具有3个喷嘴，线4具有5个喷嘴，并且线5具有7个喷嘴。如通过比较无雾化器的颗粒尺寸分布和具有雾化器的颗粒尺寸分布可以看出的，随着雾化器数量的增加，颗粒尺寸尺寸分布向左移位。因此，可以看出产生28微米索特中值直径液滴去除了大于0.3819微米的颗粒。另外，似乎与喷嘴的接近有关系，表明将液滴剪切至较小尺寸或团聚至较大液滴尺寸。
不希望受理论的束缚，观察到液滴的尺寸越接近排出流内的颗粒，从排出流中去除那些颗粒就越有效。认为当液滴和颗粒具有相似的尺寸时，它们更可能粘附在一起。液滴和颗粒不需要具有相同的尺寸，并且即使当液滴是颗粒尺寸的倍数时，粘附似乎也会发生。例如，索特中值直径为28微米的颗粒似乎有效地粘附到尺寸大于0.2555微米的颗粒上。因此，是颗粒大约200倍大的液滴仍然看起来粘附到那些颗粒上。因此，结果就是，如果可以产生与颗粒尺寸相似的液滴，则可以提高去除这些颗粒的有效性。还观察到，在燃烧的排出流内，颗粒将具有特定的尺寸分布，因此液滴具有类似的尺寸分布以便使尺寸之间的相关性最大化将是有利的。这可以通过使用不同的喷嘴来产生不同尺寸的液滴和不同尺寸的分布来实现。同样，如带7个喷嘴的雾化器所展示的，通过产生与颗粒数量相比非常大量的液滴，液滴和颗粒之间的粘附也能够增加，这大概是由于两者将碰撞和粘附的统计概率增加。还观察到，即使当极小的颗粒与液滴结合时，其质量仍然太小而不能靠重力逆着排出流的流动下落时，结合的液滴和颗粒更可能粘附到填料塔内的表面上，并且与其它液滴和/或颗粒和/或结合的液滴和颗粒团聚，并且因此当它们行进通过填料塔90时尺寸增大，这增加了它们将被有效地夹带在填料塔90内或与由上部雾化器100提供的另外的液滴结合的可能性，并且获得了这样的质量，所述质量由于重力作用而克服经燃烧的排出流的流动和/或改善了它们通过上部雾化器100从经燃烧的排出流中去除。
在一个实验中，在顶部雾化器(没有双喷嘴)处典型的测量颗粒尺寸为约433 nm。在距离喷洒喷嘴15 cm的距离处测量的所测量的水滴尺寸为约16.2-63.7μm (然而，水滴将略小于该尺寸，因为顶部雾化器和填料塔之间的最大空间为15 cm，并且底部雾化器和罐的水高度之间的最大空间为15 cm；因此，对于它们距离喷嘴＜15 cm来测量是将有用的)。这表明液滴尺寸为颗粒尺寸的20至50倍之间(对于16μm水滴而言为37倍)。
因此，在一些实施例中，基于排出流中颗粒的预期尺寸选择液滴的颗粒尺寸。液滴不需要精确地匹配颗粒的尺寸，但是通常可以高达颗粒尺寸的200倍，并且典型地在20和50倍之间，同时仍然促进液滴和颗粒之间的粘附和团聚。此外，在颗粒的预期尺寸分布已知的情况下，可控制液滴的尺寸分布以匹配该尺寸分布的至少一部分，以确保可获得适当量的适当(通常相对)大小的液滴。
尽管在本文参考附图详细公开了本发明的说明性实施例，但是应当理解，本发明不限于精确的实施例，并且本领域技术人员可以在其中实现各种改变和修改，而不脱离由所附权利要求及其等同物限定的本发明的范围。
附图标记
减排装置10
减排腔室20
排出流30
经燃烧的排出流30'
团聚的排出流30''
经处理的排出流30'''
堰级50
骤冷级60
罐70
下部雾化器80
填料塔90
上部雾化器100
旋风分离级110
填料塔盖120。

Claims (16)

1.一种装置，包括：
减排装置的减排腔室，所述减排装置处理来自半导体加工工具的排出流以提供具有排出颗粒的经燃烧的排出流；以及
位于所述减排腔室下游的第一雾化器，所述第一雾化器被构造以便产生液滴，所述液滴具有基于待从所述经燃烧的排出流中去除的所述排出颗粒的颗粒尺寸的液滴尺寸。
2.根据权利要求1所述的装置，包括位于所述第一雾化器下游的第二雾化器。
3.根据权利要求2的装置，其中所述第一雾化器和所述第二雾化器中的至少一者被设计成产生液滴，所述液滴的液滴尺寸分布基于要从所述经燃烧的排出流中去除的所述排出颗粒的颗粒尺寸分布。
4.根据权利要求2或3所述的装置，其中，所述第一雾化器和所述第二雾化器中的至少一者被构造成产生液滴，所述液滴的所述液滴尺寸分布与要从所述经燃烧的排出流中去除的所述燃烧颗粒的所述颗粒尺寸分布重叠。
5.根据权利要求2至4中任一项所述的装置，其中，所述第一雾化器和所述第二雾化器中的至少一者构造成产生液滴，所述液滴的所述液滴尺寸分布与要从所述经燃烧的排出流中去除的所述燃烧颗粒的所述颗粒尺寸分布相匹配。
6.根据权利要求2至5中任一项所述的装置，其中，所述第一雾化器和所述第二雾化器中的至少一者被构造成产生液滴，所述液滴的液滴尺寸是从所述经燃烧的排出流中去除的所述排出颗粒的所述颗粒尺寸的多达200倍，并且优选地多达20倍。
7.根据权利要求2至6中任一项所述的装置，其中，所述第一雾化器和所述第二雾化器中的至少一者被构造成产生在所述液滴尺寸分布内的液滴，所述液滴的尺寸与待从所述经燃烧的排出流中去除的所述燃烧颗粒的所述颗粒尺寸分布内的颗粒相匹配。
8.根据权利要求2至7中任一项所述的装置，其中，所述第一雾化器和所述第二雾化器中的至少一者包括多个喷嘴，所述多个喷嘴被构造成产生所述液滴。
9.根据权利要求8所述的装置，其中所述多个喷嘴被构造成从每个喷嘴产生具有不同液滴尺寸分布的所述液滴。
10.根据权利要求8或9所述的装置，其中所述多个喷嘴与所述雾化液体源和所述雾化气体源串联布置，以从每个喷嘴产生具有不同液滴尺寸分布的所述液滴。
11.根据权利要求8至10中任一项所述的装置，其中所述多个喷嘴被定位成在所述排出流中的不同位置处产生具有不同尺寸的液滴。
12.根据权利要求8至11中任一项所述的装置，其中所述喷嘴被定向成产生在与所述经燃烧的排出流的流动方向相反的方向上行进的所述液滴。
13.一种装置，包括：
减排装置的减排腔室，所述减排装置处理来自半导体加工工具的排出流以提供具有燃烧颗粒的经燃烧的排出流；
位于所述减排腔室下游的第一雾化器，所述第一雾化器被构造成产生夹带至少一些所述燃烧颗粒的液滴；以及
第二雾化器，其位于所述第一雾化器的下游，所述第二雾化器被构造成产生夹带至少一些所述燃烧颗粒的液滴。
14. 一种方法，包括：
从减排装置的减排腔室接收具有燃烧颗粒的经燃烧的排出流，所述减排装置处理来自半导体加工工具的排出流；以及
使用位于所述减排腔室下游的第一雾化器从所述经燃烧的排出流中去除燃烧颗粒，所述第一雾化器被构造成产生液滴，所述液滴的液滴尺寸基于待从所述经燃烧的排出流中去除的所述燃烧颗粒的颗粒尺寸。
15. 一种方法，包括：
从减排装置的减排腔室接收具有燃烧颗粒的经燃烧的排出流，所述减排装置处理来自半导体加工工具的排出流；以及
使用位于所述减排腔室下游的第一雾化器和位于所述第一雾化器下游的第二雾化器从所述经燃烧的排出流中去除燃烧颗粒，所述第一雾化器被构造成产生夹带至少一些所述燃烧颗粒的液滴，所述第二雾化器被构造成产生夹带至少一些所述燃烧颗粒的液滴。
16. 一种方法，包括：
确定燃烧颗粒的颗粒尺寸，所述燃烧颗粒待从来自减排装置的减排腔室的经燃烧的排出流中去除，所述减排装置处理来自半导体加工工具的排出流；以及
构造位于所述减排腔室下游的第一雾化器以产生液滴，所述液滴具有基于待从所述经燃烧的排出流中去除的所述燃烧颗粒的颗粒尺寸的液滴尺寸。
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