本發(fā)明涉及用于處理氣體的設(shè)備，且在包含固體微粒（例如sio2）和酸性氣體（例如hcl）的氣體的處理中發(fā)現(xiàn)特別的用途。更具體地，本發(fā)明涉及改進(jìn)的靜電除塵器。

例如，在外延堆積過程中，從氣體流移除固體微粒是必需的，外延堆積過程對于高速半導(dǎo)體裝置（對于硅和化合物半導(dǎo)體應(yīng)用兩者）越來越多地使用。外延層是精心培育的單晶硅膜。外延堆積在高溫（通常約800°至1100℃）的氫氣氛中且在真空條件下利用硅源氣體（前體），通常為硅烷或氯硅烷化合物中的一種（例如三氯硅烷或二氯硅烷）。對于所制造的裝置，外延堆積過程通常根據(jù)需要摻雜少量的硼、磷、砷、鍺或碳。供應(yīng)給過程室的浸蝕氣體可包括鹵代化合物，例如hcl、hbr、bcl3、cl2和br2，以及它們的組合?？墒褂寐然瘹洌╤cl）或其他鹵代化合物（例如sf6或nf3）以在過程運行之間清潔室。

在這種過程中，供應(yīng)給過程室的過程氣體的僅小部分在室內(nèi)消耗，因此供應(yīng)給室的大部分氣體與室內(nèi)發(fā)生的過程的固體和氣體副產(chǎn)物一起從室排出。

在廢物流排放到大氣中之前，將對其處理以從其中移除選擇的氣體和固體微粒。通常使用填充塔洗滌器從氣體流移除酸性氣體（例如hf和hcl），其中通過流過洗滌器的洗滌液體使酸性氣體成為溶液。硅烷是自燃的，因此在將廢物流傳送通過洗滌器之前，一般慣例是將包括硅烷的廢物流傳送通過熱焚燒爐，以使廢物流內(nèi)存在的硅烷或其它自燃?xì)怏w與氧化劑（例如空氣）反應(yīng)。任何全氟化合物（例如nf3）也可在焚燒爐內(nèi)轉(zhuǎn)化成hf。

當(dāng)硅烷燃燒時，產(chǎn)生大量的二氧化硅（sio2）微粒。雖然這些微粒中的許多可通過填充塔洗滌器內(nèi)的洗滌液體成為懸浮液，但已經(jīng)觀察到，通過洗滌液體對相對較小的微粒（例如，具有小于1微米的尺寸）的捕獲相對較差。由于此，已知在洗滌器下游提供靜電除塵器以從廢物流移除這些較小的微粒。

圖7示出了用于從氣體流移除固體微粒的已知濕式靜電除塵器100。靜電除塵器包含具有居中定位的內(nèi)電極104和外電極106的靜電室102，外電極106與內(nèi)電極同心并圍繞內(nèi)電極，并且可由室102的導(dǎo)電壁提供。靜電室102還具有水入口108，水流110供應(yīng)至水入口以產(chǎn)生圍繞外電極106的內(nèi)表面向下流動的水“簾”112。待處理的氣體流114通過入口116傳送到靜電室中，且處理過的氣體流118從室傳送。

在使用期間，將高電壓施于內(nèi)電極104以在靜電室102的內(nèi)電極和外電極之間產(chǎn)生帶靜電場或電暈。當(dāng)氣體通過電暈時，氣體中包含的任何微粒變得帶電并且朝外電極106吸引，微粒在那里進(jìn)入水簾112并從氣體流移除。

本發(fā)明尋求提供一種改進(jìn)的濕式靜電除塵器。

本發(fā)明提供了一種用于處理氣體流的濕式靜電除塵器，包括：具有入口和出口的靜電室，待處理的氣體流通過該入口傳送到室中，處理過的氣體流通過該出口從室傳送，內(nèi)電極和外電極，其布置成當(dāng)高電勢施于所述內(nèi)電極和外電極之間時在其間產(chǎn)生帶靜電場，液體入口，該液體入口用于將液體傳送到室中以用于在外電極的內(nèi)表面之上提供液體簾，使得氣體流中的微粒在通過場時變得帶電并朝外電極吸引，在那里微粒由液體簾夾帶并從氣體流移除，其中內(nèi)電極包括導(dǎo)管，吹掃氣體可通過該導(dǎo)管傳送，并且所述內(nèi)電極進(jìn)一步包括至少一個朝室入口定位的開口，其布置為使吹掃氣體大致橫向于通過室的氣體流的流動從導(dǎo)管傳送到室中。

通過本發(fā)明，在濕式靜電除塵器裝置所需的較短的維護(hù)周期的情況下達(dá)到氣體流處理的改進(jìn)水平。

其余的發(fā)明如下面所陳述以及如權(quán)利要求中限定。

為了可完全地理解本發(fā)明，現(xiàn)在將參考附圖描述僅作為示例給出的其一些實施例，其中：

圖1示意性地示出了根據(jù)本發(fā)明的濕式靜電除塵器；

圖2示出了根據(jù)本發(fā)明的除塵器的放大區(qū)段；

圖3示出了根據(jù)本發(fā)明的包括除塵器和等離子體燃燒器的消除系統(tǒng)；

圖4至圖6示出了根據(jù)本發(fā)明的另一濕式靜電除塵器；

圖7圖示了已知（現(xiàn)有技術(shù)）濕式靜電除塵器。

參考圖1，濕式靜電除塵器10示出為用于處理氣體流12。除塵器包括靜電室14，其具有入口16（待處理的氣體流通過其傳送到室中）和出口18（處理過的氣體流20通過其從室傳送）。本示例中的處理涉及從氣體流移除微粒。當(dāng)高電勢施于內(nèi)電極時，內(nèi)電極22和外電極24布置成在其之間產(chǎn)生靜電場。高電勢可為大約1kv，但其它電勢取決于氣體流以及微粒的特性（特別是微粒尺寸）可為適合的。外電極提供靜電室14的大致圓柱形的內(nèi)表面。內(nèi)電極也大致是圓柱形和中空的，并會在下面更詳細(xì)描述。突起26從中空圓柱體大致橫向延伸。電荷集中在突起的末端周圍，且因此突起增加了用于施于電極的給定電勢的局部靜電場。內(nèi)電極和外電極由通常為金屬或金屬合金的導(dǎo)電材料制成。外電極也有可能包括與傳導(dǎo)環(huán)接觸的液膜，其中液膜沿非傳導(dǎo)管向下延伸并且圍繞內(nèi)電極提供外電極。

液體入口28將液體（通常為水）30傳送到室14中，以用于在外電極24的內(nèi)表面之上提供液體簾或堰32。氣體流中的微粒當(dāng)通過靜電場時變得帶電并且朝向外電極吸引，在那里其由液體簾夾帶并從氣體流移除。

如上所述，內(nèi)電極是中空的并且可由金屬管形成。管形成管道或?qū)Ч?4，沿著其，吹掃氣體36可通過入口38傳送。吹掃氣體可為例如氮氣或干凈的干燥空氣。在所示的布置中，管的相對的端部是封閉的。室14包括從氣體流12的主流路大致橫向延伸的側(cè)通道40。側(cè)通道在其遠(yuǎn)離主流路的端部處具有開口42。內(nèi)電極22沿著側(cè)通道延伸通過開口，并且大致通過直角轉(zhuǎn)向以沿室14的主要部分延伸。側(cè)通道40大致保持干燥，且因此即使在使用中，其處于高電勢，避免了潮濕環(huán)境中的電擊穿和表面放電。側(cè)通道40還包括第二開口44，其形成用于吹掃氣體46的入口，以用于向側(cè)通道傳送相對小流率的吹掃氣體。這種小流率使側(cè)通道接觸保持清潔和干燥，從而進(jìn)一步降低了寄生表面放電的可能性。

圖2更詳細(xì)地示出了設(shè)備的放大區(qū)段，內(nèi)電極22的管道34包括至少一個開口48，該開口48布置成使吹掃氣體36大致橫向于通過室的氣體流的流動從管道傳送到室14中，以用于將氣體流朝外電極引導(dǎo)。在所示的實施例中，示出了兩個開口48，并且可提供額外的開口以將吹掃氣體從管道沿進(jìn)入和離開圖的平面的方向傳送。通過開口48的吹掃氣體的流動干擾待處理的氣體流12，并且產(chǎn)生所述氣體流的朝外電極的流動。流動的這種干擾允許待處理的氣體流中的微粒與靜電場之間的更大的相互作用，從而增加將在水堰32中夾帶的微粒的量。另外，吹掃氣體將待處理的氣體流中的微粒朝水堰物理地引導(dǎo)以用于夾帶。

在該實施例中，開口是管中的孔，并且如由從開口延伸的兩個箭頭所示，管中的吹掃氣體的壓力導(dǎo)致吹掃氣體以與氣體流的主流呈大約90°的角度通過開口逸出。開口可通過在管中或另一布置中鉆孔形成，開口可通過管中的中斷形成。

提供具有大致橫向進(jìn)入靜電室的吹掃氣體的額外流動的氣體動力wesp增加了可從氣體流移除的微粒的量，而因此提高了設(shè)備??效率。效率的提高允許了設(shè)備尺寸的減小。例如，靜電室可大約在直徑方面100mm至長度方面900mm。wesp通常與其他消除設(shè)備（例如等離子體燃燒器）一起使用，但是由于已知的wesp的低效率，與數(shù)個其它消除設(shè)備相關(guān)聯(lián)的單個大型低效wesp是常見的。如圖3中所示，當(dāng)前的氣體動力wesp允許單個wesp在一個緊湊的設(shè)計中與單個等離子體燃燒器相關(guān)聯(lián)，且因此，根據(jù)本發(fā)明，多個等離子體焰炬中的每個等離子體焰炬可各自與單獨相應(yīng)高效率的濕式靜電除塵器相關(guān)聯(lián)。

參考圖3，示出了包括等離子體燃燒器52和之前描述的氣體動力濕式靜電除塵器10的消除設(shè)備50。

燃燒器52包括用于產(chǎn)生等離子體火焰56的等離子體發(fā)生器或焰炬54。入口58將氣體流60傳送到燃燒器中，以用于在位于焰炬下游的反應(yīng)室62中與火焰的熱和/或化學(xué)反應(yīng)。反應(yīng)室大致是圓柱形的并且可設(shè)有水堰（未示出），以防止沉積物積聚在反應(yīng)室的內(nèi)表面上。

可提供一個或多個噴嘴64以用于在等離子體火焰下游將水或其它液體噴射到反應(yīng)室62中，以用于使氣體流在暴露于高等離子體溫度之后冷卻。

等離子體燃燒器的出口66通過導(dǎo)管或管道68連接到wesp的入口16，導(dǎo)管或管道68大致正交地延伸到燃燒器和wesp中的氣體流的流路。管道66還形成液體容器，以用于在再循環(huán)或處理之前至少臨時儲存噴射到反應(yīng)室62中的液體和來自一個或兩個水堰的液體。在這點上，等離子體燃燒器定向成使得氣體流大致向下流動通過燃燒器，并且除塵器定向成使得氣體流大致向上流動通過除塵器。這些定向允許在導(dǎo)管68中收集液體。

圖4至圖6中示出了另一濕式靜電除塵器70，并且對參考圖1和圖2描述的除塵器10提供了額外的改進(jìn)。

如圖4中所示，氣體流中的固體沉積物72可積聚在開口的區(qū)域中。雖然大部分沉積物將在正常使用中朝液體堰吸引，但已經(jīng)發(fā)現(xiàn)一些沉積物積聚在內(nèi)電極22上。這種積聚通常也發(fā)生在已知的wesp中，然而，如果需要，本氣體動力wesp相比于已知的wesp可相對較小，而因此如果允許積聚累積到顯著的程度，其將至少部分地（如果不是完全地）阻塞靜電室14，導(dǎo)致效率的損失或氣體處理的終止。在較大的wesp中，沉積物的積聚是容許的，因為靜電室不會變得阻塞，且效率的損失不那么顯著。在處理之后，當(dāng)設(shè)備離線時，已知的wesp由操作工手動清除積聚物。然而，在本實施例中，期望在使用期間周期性地清潔wesp。

除塵器70包括控制器74，其構(gòu)造成用于控制通過內(nèi)電極22的管道34的吹掃氣體36的流動。在這種布置中，吹掃氣體源76包含處于壓力下的氣體，并且流動控制閥78可由控制器操作以控制通過管道的吹掃氣體的流率。該布置可包括控制吹掃氣體的流動的其它備選方式。在除塵器的正常條件下，吹掃氣體通過帶有6mm的外部直徑的內(nèi)電極的管道和開口以第一流率（例如每分鐘0.1至1標(biāo)準(zhǔn)升之間）傳送，以用于引導(dǎo)或推動待處理的氣體流在每分鐘50至150標(biāo)準(zhǔn)升之間朝外電極（帶有38mm的內(nèi)徑）流動和/或干擾氣體流。在第二清潔條件下，吹掃氣體在第二較高流率（例如每分鐘10至20標(biāo)準(zhǔn)升）下通過管道傳送，以用于移去積聚在開口附近的沉積物。圖5示出了在第二相對高流率下離開開口的吹掃氣體產(chǎn)生吹掃氣體的射流80。射流導(dǎo)致沉積物中的至少一些被移除并由氣體流12朝下游沖走。優(yōu)選地，第二流率足以導(dǎo)致射流擾亂液體簾，導(dǎo)致如圖6中所示的湍流的液體82，使得液體相對于積聚的沉積物推動以用于從內(nèi)電極移除更多的沉積物。維持或重復(fù)脈沖調(diào)制第二流率，直到基本上所有的沉積物被移除。

在第二清潔動作期間，通過用于吹掃氣體的入口（其將吹掃氣體傳送至側(cè)通道40）的流46可增加以防止液體進(jìn)入側(cè)通道40，降低了寄生表面放電的可能性和通過側(cè)通道內(nèi)的傳導(dǎo)水路的靜電場電勢的損失。在第二清潔動作期間，跨過兩個電極的電勢也優(yōu)選地切斷。

如圖4中所示，控制器可操作地連接到傳感器84，以用于感測沉積物的積聚，并且當(dāng)積聚物超過預(yù)定尺寸時，控制器構(gòu)造成啟動清潔條件。傳感器可為微波傳感器或光學(xué)傳感器。備選地，可感測氣體流的流率，以確定其是否因沉積物的部分阻塞而降低。觸發(fā)清潔的積聚物的尺寸可通過測試來確定。

還觀察到，隨著沉積物在中心電極上累積，內(nèi)電極和外電極之間的電壓電勢降低，導(dǎo)致除塵器的效率受損（例如，對于2.35ma的固定電流）。監(jiān)測跨過電極的電勢電壓使得能夠監(jiān)測wesp效率，并允許響應(yīng)于靜電電勢的下降來觸發(fā)清潔。這使得第二清潔動作能夠僅在必要時發(fā)生，并減小了清潔活動期間發(fā)生的wesp效率的暫時損失。通過將清潔動作降低到最小的必要干擾來維持除塵器的效率。

備選地，控制器可構(gòu)造成以周期性間隔（例如30至360秒）啟動第二清潔條件，該周期性間隔是根據(jù)用于給定氣體流和氣體流流率的預(yù)定積聚率選擇的。吹掃氣體爆發(fā)可維持例如5秒的時段。