[发明专利]具有对半导体制造中的废气流进行氧化处理用途的废气流处理系统

说明书

发明背景

发明领域

本发明涉及一种处理工业废物流的系统，所述废物流如半导体制造业、光电处理技术等过程中产生的废气。所述系统可以包括氧化装置、气体涤气装置、颗粒固体净化装置及其他用于废气处理的操作装置。根据本发明的改进措施，可以用臭氧或其他含氧试剂提高废物处理系统除去可氧化物质的效率，所述可氧化物质如卤化物、卤代烃、NO_x、氢化物、SO_x、NF₃、及其他有机和无机化合物。

相关技术的描述

在处理工业废物流中，各种工作装置和相关的具体处理装置可以结合在一起处理来自上游工作装置的废物流。例如，可以商购的多种一体化热处理系统可以用来处理半导体制造中产生的废物流和光电处理技术中产生的废气。这些一体化系统典型地用于CVD、金属蚀刻、蚀刻和离子注入工具。商购的一体化系统包括Delatech Controlled Decomposition Oxidizer(CDO)、the DunnschichtAnlagen System(DAS)、Escape system及the Edwards ThermalProcessing Unit(TPU)。这些商购的处理系统每一种都是由用于废气氧化分解的热处理装置结合了对来自热氧化段的排放气进行温度控制的湿式骤冷装置、及用于除去在氧化过程中形成的酸性气体和颗粒物的湿式洗涤系统。

在Delatech CDO中，热处理系统包括一个电加热管、该加热管可任选地结合一种对废气流中特别难去除的化合物进行破坏的焰基(flame-based)可嵌入的Hydrogen Injection System(HIS)。在前面所述DAS Escape系统中，热氧化器是焰基，使用氧气作为氧化剂及甲烷或氢作为燃料。在TPU中，热氧化器包括一种使用空气或氧气作为氧化剂及甲烷作为燃料的焰基表面燃烧装置。

除了这些一体化的商购系统，还有各种商购的用于处理废气流的独立的装置操作系统，包括：a)不加热的物理吸附填充层干式涤气器，b)不加热的化学吸附填充层干式涤气器，c)加热的化学反应填充层干式涤气器，d)加热的催化反应填充层干式涤气器，e)湿式涤气器及f)焰基热处理装置。这些装置操作工艺的每一种都与特定用途相适合，这取决于要进行处理的气流的性质。

总的来说，这些工艺中的每一种都是基于一整套用于特定废物流组分的净化装置。当满足如下条件时，这些装置可以提供好的净化效果，a)需要除去的废物流的组分在净化装置通道中十分地相似，是单一地净化技术便可除去的气体，或b)当与特定净化装置不相符合的气流组分物质中的具体成分具有如下特征：气流成分物质可以不需要净化便被排出。

有时，前面所提到的单一装置操作系统的终端使用者可以选择结合两种或两种以上的不同处理装置，从而对通过该系统的各种气体的每一类别进行处理。虽然由于在第一种情况下最初的装置制造厂能在单一的小型处理系统中结合不同的操作处理装置，但是这样一种组合装置的操作相对于原始装置制造厂来说明显地不利于最终使用者。相反，最终使用者必须从根本上修改用于组合装置和工艺的组成部件。

另外，这些结合了原始装置制造厂的废气处理系统在某些应用中相对于单装置操作系统具有一些优点，典型地，这些一体化系统例如在进行氧化操作、骤冷操作和洗涤操作时会产生不同的缺陷，包括：在各自段和氧化段的入口区域颗粒堵塞、在氧化段产生颗粒、在洗涤段酸性气体洗涤不充分、对酸性气体和颗粒物洗涤而大量消耗的水，及来自洗涤段的饱和排出气的浓缩导致含水混合物与酸的收集和浓缩。

入口堵塞可能来自如下几个原因：a)气体段的燃烧产物水蒸气的反迁移会使水与进入的与水具有反应性的气体如BCl₃或WF₆发生异相或同相水解反应；b)进入的热反应性气体的热分解；及c)在系统过渡位置进入的气体的浓缩。这些入口堵塞问题需要结合活塞装置或其他固体净化装置以使入口不会积累固体，然而这些装置不可避免地大大增加了系统的费用和劳动成本。在其它情况下，入口堵塞问题可能是系统固有的并需要定期地维护以保持入口不会出现固体的积累。然而这些维护需要关闭所述系统，从而降低了制造设备中产物的收率。

在工厂装置中所存在的现场使用的一体化气体废物处理系统还有如下问题：难以处理其自身湿式洗涤过程中产生的废水。许多工厂不能处理含氟(F^-)物质的废水，或更一般地处理来自废气处理系统本身的废水中的含氟物质。