特許 7510406 ガス低減装置

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】

(24)【登録日】2024-06-25

(45)【発行日】2024-07-03

(54)【発明の名称】ガス低減装置

(51)【国際特許分類】

   B01J 3/02 20060101AFI20240626BHJP

   B01J 3/03 20060101ALI20240626BHJP

【ＦＩ】

B01J3/02 E

B01J3/03 A

【請求項の数】 19

(21)【出願番号】P 2021505979

(86)(22)【出願日】2019-07-01

(65)【公表番号】

(43)【公表日】2021-12-02

(86)【国際出願番号】 US2019040195

(87)【国際公開番号】W WO2020033081

(87)【国際公開日】2020-02-13

【審査請求日】2022-06-24

(31)【優先権主張番号】16/055,929

(32)【優先日】2018-08-06

(33)【優先権主張国・地域又は機関】US

(73)【特許権者】

【識別番号】390040660

【氏名又は名称】アプライド マテリアルズ インコーポレイテッド

【氏名又は名称原語表記】ＡＰＰＬＩＥＤ ＭＡＴＥＲＩＡＬＳ，ＩＮＣＯＲＰＯＲＡＴＥＤ

【住所又は居所原語表記】３０５０ Ｂｏｗｅｒｓ Ａｖｅｎｕｅ Ｓａｎｔａ Ｃｌａｒａ ＣＡ ９５０５４ Ｕ．Ｓ．Ａ．

(74)【代理人】

【識別番号】110002077

【氏名又は名称】園田・小林弁理士法人

(72)【発明者】

【氏名】カーン， アディーブ

(72)【発明者】

【氏名】リャン， チーウェイ

(72)【発明者】

【氏名】マリク， サルタン

(72)【発明者】

【氏名】ネマニ， シュリーニヴァース

(72)【発明者】

【氏名】スマティ， ラフィカ

(72)【発明者】

【氏名】ウン， ジョセフ

(72)【発明者】

【氏名】オヒール， ジョン

【審査官】塩谷 領大

(56)【参考文献】

【文献】米国特許第０６１６４４１２（ＵＳ，Ａ）

【文献】中国特許出願公開第１０４０４７６７６（ＣＮ，Ａ）

【文献】米国特許第０８６６８８６８（ＵＳ，Ｂ２）

【文献】米国特許出願公開第２００９／００１８６８８（ＵＳ，Ａ１）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｂ０１Ｊ ３／００－ ３／０８

Ｆ０１Ｎ １／００－ １／２４

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

内部に第１の空間を画定する第１のマフラであって、第１の端部に形成された第１のポートと、前記第１のポートの反対側で第２の端部に形成された第２のポートとを有する第１のマフラと、
内部に第２の空間を画定する第２のマフラであって、第３の端部に形成された第３のポートと、前記第３のポートの反対側で前記第２のマフラに形成された第４のポートとを有する第２のマフラと、
内部に第３の空間を画定する第３のマフラであって、内部に形成された第５のポートと、前記第５のポートの反対側で内部に形成された第６のポートとを有する第３のマフラと、
内部に第４の空間を画定する第４のマフラであって、内部に形成された第７のポートと、前記第７のポートの反対側で第４の端部を通って形成された第８のポートとを有する第４のマフラと、
前記第７のポートと前記第５のポートとの間に延在する第１の導管と、
前記第４のポートと前記第６のポートとの間に延在する第２の導管と、
排出導管と、
前記排出導管に連結されたポンプと、
前記第１のマフラから前記排出導管まで延在する第３の導管と、
前記ポンプから前記第４のマフラまで延在する第４の導管と
を含む、マフラアセンブリ装置。

【請求項2】

前記第１のマフラ、前記第２のマフラ、前記第３のマフラ、および前記第４のマフラの各々は、同様の寸法を有する、請求項１に記載の装置。

【請求項3】

前記第１のマフラ、前記第２のマフラ、前記第３のマフラ、および前記第４のマフラの各々の長さは、１５２．４ｃｍ（６０インチ）～２５４ｃｍ（１００インチ）である、請求項２に記載の装置。

【請求項4】

前記第１のマフラ、前記第２のマフラ、前記第３のマフラ、および前記第４のマフラの各々は、円筒形である、請求項２に記載の装置。

【請求項5】

前記第１のマフラ、前記第２のマフラ、前記第３のマフラ、および前記第４のマフラの各々の直径は、５０．８ｃｍ（２０インチ）～１０１．６ｃｍ（４０インチ）である、請求項４に記載の装置。

【請求項6】

前記第２のポートに隣接して前記第１のマフラに形成された第９のポートと、
前記第４のポートに隣接して前記第２のマフラに形成された第１０のポートと、
前記第６のポートに隣接して前記第３のマフラに形成された第１１のポートと、
前記第８のポートに隣接して前記第４のマフラに形成された第１２のポートと、
をさらに備える、請求項１に記載の装置。

【請求項7】

マフラアセンブリであって、
内部に第１の空間を画定する第１のマフラであって、第１の端部に形成された第１のポートと、前記第１のポートの反対側で第２の端部に形成された第２のポートとを有する第１のマフラと、
内部に第２の空間を画定する第２のマフラであって、第３の端部に形成された第３のポートと、前記第３のポートの反対側で前記第２のマフラに形成された第４のポートとを有する第２のマフラと、
内部に第３の空間を画定する第３のマフラであって、内部に形成された第５のポートと、前記第５のポートの反対側で内部に形成された第６のポートとを有する第３のマフラと、
内部に第４の空間を画定する第４のマフラであって、内部に形成された第７のポートと、前記第７のポートの反対側で第４の端部を通って形成された第８のポートとを有する第４のマフラと、
前記第７のポートと前記第５のポートとの間に延在する第１の導管と、
前記第４のポートと前記第６のポートとの間に延在する第２の導管と、
を備える、マフラアセンブリと、
バルブと、
前記第２のマフラと前記バルブとの間に延在する第３の導管と、
前記バルブと流体連通する第１のスクラバと、
第４の導管を介して前記バルブと流体連通する第２のスクラバと、
を備え、流量制限器が、前記バルブと前記第２のスクラバとの間の前記第４の導管上に配置される、流出物管理装置。

【請求項8】

排出導管と、
前記排出導管に連結されたポンプと、
前記第２のポートから前記排出導管まで延在する第５の導管と、
前記ポンプから前記第８のポートまで延在する第６の導管と、
をさらに備える、請求項７に記載の装置。

【請求項9】

第１のチャンバと、
内部に処理空間を画定する第２のチャンバであって、前記第１のチャンバ内に配置された、第２のチャンバと、
マフラアセンブリであって、
内部に第１の空間を画定する第１のマフラであって、第１の端部に形成された第１のポートと、前記第１のポートの反対側で第２の端部に形成された第２のポートとを有する、第１のマフラ、
内部に第２の空間を画定する第２のマフラであって、第３の端部に形成された第３のポートと、前記第３のポートの反対側で前記第２のマフラに形成された第４のポートとを有する、第２のマフラ、
内部に第３の空間を画定する第３のマフラであって、内部に形成された第５のポートと、前記第５のポートの反対側で内部に形成された第６のポートとを有する、第３のマフラ、
内部に第４の空間を画定する第４のマフラであって、内部に形成された第７のポートと、前記第７のポートの反対側で第４の端部を通って形成された第８のポートとを有する、第４のマフラ、
前記第７のポートと前記第５のポートとの間に延在する第１の導管、および
前記第４のポートと前記第６のポートとの間に延在する第２の導管、
を備える、マフラアセンブリと、
バルブと、
前記第２のマフラと前記バルブとの間に延在する第３の導管と、
前記バルブと流体連通する第１のスクラバと、
前記第１のチャンバから延在する排出導管と、
前記排出導管に連結されたポンプと、
前記第１のマフラから前記排出導管まで延在する第４の導管を介して前記バルブと流体連通している第２のスクラバと、
前記処理空間と前記第１のマフラの前記第１のポートとの間に配置されるとともに、前記ポンプから前記第４のマフラまで延在する第５の導管と、
を備える、高圧処理装置。

【請求項10】

前記第２のポートから前記排出導管まで延在する第６の導管と、
前記ポンプから前記第８のポートまで延在する第７の導管と、
をさらに備える、請求項９に記載の装置。

【請求項11】

前記第１のマフラ、前記第２のマフラ、前記第３のマフラ、および前記第４のマフラの各々は、円筒形である、請求項９に記載の装置。

【請求項12】

前記第２のポートに隣接して前記第１のマフラに形成された第９のポートと、
前記第４のポートに隣接して前記第２のマフラに形成された第１０のポートと、
前記第６のポートに隣接して前記第３のマフラに形成された第１１のポートと、
前記第８のポートに隣接して前記第４のマフラに形成された第１２のポートと、
をさらに備える、請求項９に記載の装置。

【請求項13】

前記第２のチャンバに形成された第１のスリットバルブと、
前記第２のチャンバの内面に連結された第１のスリットバルブドアと、
をさらに備える、請求項９に記載の装置。

【請求項14】

前記第１のチャンバに形成された第２のスリットバルブと、
前記第１のチャンバの外面に連結された第２のスリットバルブドアと、
をさらに備える、請求項１３に記載の装置。

【請求項15】

前記第１のマフラ、前記第２のマフラ、前記第３のマフラ、および前記第４のマフラの各々は、円筒形である、請求項７に記載の装置。

【請求項16】

前記第１のマフラ、前記第２のマフラ、前記第３のマフラ、および前記第４のマフラの各々の長さは、１５２．４ｃｍ（６０インチ）～２５４ｃｍ（１００インチ）である、請求項１５に記載の装置。

【請求項17】

前記第１のマフラ、前記第２のマフラ、前記第３のマフラ、および前記第４のマフラの各々の直径は、５０．８ｃｍ（２０インチ）～１０１．６ｃｍ（４０インチ）である、請求項１６に記載の装置。

【請求項18】

前記第１のマフラ、前記第２のマフラ、前記第３のマフラ、および前記第４のマフラの各々の長さは、１５２．４ｃｍ（６０インチ）～２５４ｃｍ（１００インチ）である、請求項１１に記載の装置。

【請求項19】

前記第１のマフラ、前記第２のマフラ、前記第３のマフラ、および前記第４のマフラの各々の直径は、５０．８ｃｍ（２０インチ）～１０１．６ｃｍ（４０インチ）である、請求項１８に記載の装置。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

［０００１］ 本開示の実施形態は、一般的に、半導体処理のための装置に関する。より具体的には、本開示の実施形態は、高圧処理システムのためのガス低減装置に関する。

【背景技術】

【0002】

関連技術の説明
［０００２］ 半導体製造の分野は、集積回路に組み込まれるデバイスを製造するために様々なプロセスを利用する。デバイスが複雑になるにつれて、集積回路製造業者は、高度なノードデバイスを製造するため、技法の改善を探求している。例えば、高度なプロセス特性には、高度なデバイス製造を可能にするための、より極端なプロセス変数の利用が含まれることがある。

【0003】

［０００３］ 半導体製造で利用するため、ますます研究されているプロセス変数の一例が、高圧処理である。大気圧を超える圧力での高圧処理は、有望な材料調整特性（ｍａｔｅｒｉａｌ ｍｏｄｕｌａｔｉｏｎ ｃｈａｒａｃｔｅｒｉｓｔｉｃｓ）を示している。しかしながら、高度なノードデバイス製造プロセスを実行する際に望まれる必要不可欠な制御レベルを考慮すると、高圧処理を安全かつ効率的に実行するのに適した装置は不十分であることが多い。より具体的には、従来の処理装置には、有毒ガス等のような流出物の高圧管理のための適切な排出モジュールが不足している。

【0004】

［０００４］ したがって、当技術分野で必要とされているのは、高圧流出物を管理するための改善されたガス低減装置および方法である。

【発明の概要】

【0005】

［０００５］ 一実施形態では、マフラアセンブリ装置が提供される。装置は、内部に第１の空間を画定する第１のマフラを含み、第１のマフラは、第１の端部に形成された第１のポートと、第１のポートの反対側で第２の端部に形成された第２のポートとを有する。第２のマフラは、内部に第２の空間を画定する。第２のマフラは、第３の端部に形成された第３のポートと、第３のポートと実質的に反対側で第２のマフラに形成された第４のポートとを有する。第３のマフラは、内部に第３の空間を画定する。第３のマフラは、内部に形成された第５のポートと、第５のポートと実質的に反対側で内部に形成された第６のポートとを有する。第４のマフラは、内部に第４の空間を画定する。第４のマフラは、内部に形成された第７のポートと、第７のポートと実質的に反対側で、第４の端部を通って形成された第８のポートとを有する。第１の導管は、第７のポートと第５のポートとの間に延在し、第２の導管は、第４のポートと第６のポートとの間に延在する。

【0006】

［０００６］ 別の実施形態では、流出物管理装置が提供される。この装置は、第１の空間を画定する第１のマフラを含むマフラアセンブリを含み、第１のマフラは、第１の端部に形成された第１のポートと、第１のポートの反対側で第２の端部に形成された第２のポートとを有する。第２のマフラは、内部に第２の空間を画定する。第２のマフラは、第３の端部に形成された第３のポートと、第３のポートと実質的に反対側で第２のマフラに形成された第４のポートとを有する。第３のマフラは、内部に第３の空間を画定する。第３のマフラは、内部に形成された第５のポートと、第５のポートと実質的に反対側で内部に形成された第６のポートとを有する。第４のマフラは、内部に第４の空間を画定する。第４のマフラは、内部に形成された第７のポートと、第７のポートと実質的に反対側で第４の端部を通って形成された第８のポートとを有する。第１の導管は、第７のポートと第５のポートとの間に延在し、第２の導管は、第４のポートと第６のポートとの間に延在する。第３の導管は、第３のポートからバルブまで延在し、第１のスクラバがバルブと流体連通し、第２のスクラバが第４の導管を介してバルブと流体連通している。

【0007】

［０００７］ さらに別の実施形態では、高圧処理装置が提供される。この装置は、内部に処理空間を画定する第１のチャンバおよび第２のチャンバを含む。第２のチャンバは、第１のチャンバ内に配置される。マフラアセンブリは、内部に第１の空間を画定する第１のマフラを含み、第１のマフラは、第１の端部に形成された第１のポートと、第１のポートの反対側で第２の端部に形成された第２のポートとを有する。第２のマフラは、内部に第２の空間を画定する。第２のマフラは、第３の端部に形成された第３のポートと、第３のポートと実質的に反対側で第２のマフラに形成された第４のポートとを有する。第３のマフラは、内部に第３の空間を画定する。第３のマフラは、内部に形成された第５のポートと、第５のポートと実質的に反対側で内部に形成された第６のポートとを有する。第４のマフラは、内部に第４の空間を画定する。第４のマフラは、内部に形成された第７のポートと、第７のポートと実質的に反対側で第４の端部を通って形成された第８のポートとを有する。第１の導管は、第７のポートと第５のポートとの間に延在し、第２の導管は、第４のポートと第６のポートとの間に延在する。第３の導管は、第３のポートからバルブまで延在し、第１のスクラバがバルブと流体連通し、第２のスクラバが第４の導管を介してバルブと流体連通している。第５の導管は、処理空間と第１のマフラの第１のポートとの間に配置される。

【0008】

［０００８］ 本開示の上記の特徴を詳細に理解することができるように、上記で簡単に要約した本開示のより具体的な説明は、実施形態を参照することによって行うことができるが、そのいくつかを添付の図面に示す。しかし、添付図面は例示的な実施形態のみを示すものであり、したがって、本開示の範囲を限定すると見なすべきではなく、その他の等しく有効な実施形態も許容され得ることに留意されたい。

【図面の簡単な説明】

【0009】

【図1】本明細書に記載の実施形態による高圧処理装置の概略図である。

【図2】本明細書に記載の実施形態による流出物管理モジュールの概略図である。

【図3】本明細書に記載の実施形態によるマフラアセンブリの概略断面図である。

【発明を実施するための形態】

【0010】

［００１２］ 理解を容易にするため、可能な場合には、図に共通する同一の要素を指し示すのに同一の参照番号を使用した。一実施形態の要素および特徴は、さらなる記述がなくても、他の実施形態に有益に組み込むことができると企図される。

【0011】

［００１３］ 本開示の実施形態は、半導体処理のための高圧処理装置に関する。本明細書に記載の装置は、高圧処理チャンバと、処理チャンバを取り囲む格納チャンバとを含む。高圧流体送達モジュールは、高圧処理チャンバと流体連通しており、高圧流体を処理チャンバに送達するように構成される。

【0012】

［００１４］ 図１は、本明細書に記載の実施形態による高圧処理装置１００の概略図である。装置１００は、内部に第１の空間１１８を画定する第１のチャンバ１１６を含む。一実施形態では、第１の空間１１８の容積は、約８０リットル～約１５０リットルで、例えば、約１００リットル～約１２０リットルになる。第１のチャンバ１１６は、アルミニウム、ステンレス鋼、これらの合金、およびこれらの組合せなどの処理適合性材料（ｐｒｏｃｅｓｓ ｃｏｍｐａｔｉｂｌｅ ｍａｔｅｒｉａｌ）から製造される。第１のチャンバ１１６の製造のために選択された材料は、大気圧より低い圧力、例えば、６５０Ｔｏｒｒ以下など、約７００Ｔｏｒｒ未満の圧力での動作に適している。

【0013】

［００１５］ 流出物管理モジュール１１５は、第１のチャンバ１１６に連結され、流体連通している。第１のチャンバ１１６は、内部に形成された排出ポート１２８を有する。排出導管１０３が第１の空間１１８と流体連通するように、排出導管１０３は、排気ポート１２８で第１のチャンバ１１６に連結される。遮断バルブ１０５とスロットルバルブ１０７は、排出導管１０３上に配置される。遮断バルブ１０５は、スロットルバルブ１０７と排出ポート１２８との間の排出導管１０３上に配置される。遮断バルブ１０５は、第１の空間１１８と排出口１１３との間の流体連通の開始と遮断を行うように動作可能である。スロットルバルブ１０７は、第１の空間１１８から排出導管１０３を通って流れる流出物の流量を制御する。

【0014】

［００１６］ ポンプ１０９も排出導管１０３に連結され、ポンプ１０９は動作して、第１の空間１１８から排出口１１３まで流体を引き込む。ポンプ１０９は、スロットルバルブ１０７と排出口１１３との間の排出導管１０３上に配置される。一実施形態では、ポンプ１０９は、約７００Ｔｏｒｒ未満の圧力など、第１の空間１１８内に大気圧未満の圧力を生成する。また、ポンプ１０９と排出口１１３との間の排出導管１０３上にスクラバ１１１も配置される。スクラバ１１１は、排出導管１０３を介して第１の空間１１８と流体連通しており、スクラバ１１１は、流出物が排出導管１０３を出て排出口１１３に至る前に、第１の空間１１８からの流出物を処理するように構成されている。

【0015】

［００１７］ 第１のチャンバ１１６は、第１の空間１１８に露出されていない外面１２４を有する。基板の出入りを可能にするため、チャンバ１１６内に第１のスリットバルブ１２０が形成される。第１のスリットバルブドア１２２は、第１のスリットバルブ１２０に隣接する外面１２４に連結される。動作時には、第１のスリットバルブドア１２２は、内部を通る基板の通過を可能にするために開放され、基板の処理前に閉鎖される。

【0016】

［００１８］ 第２のチャンバ１０２は、第１のチャンバ１１６によって画定される第１の空間１１８内に配置される。第２のチャンバ１０２は、内部に第２の空間１０４を画定する。第１のチャンバ１１６と同様に、第２のチャンバ１０２は、アルミニウム、ステンレス鋼、これらの合金、およびこれらの組み合わせなどの処理適合性材料から製造される。一実施形態では、第２のチャンバ１０２は、例えば、ニッケルモリブデン含有鋼合金、またはニッケルクロムモリブデン含有鋼合金など、ニッケル含有鋼合金から製造される。第２のチャンバ１０２の製造のために選択される材料は、約３０バールを超える、例えば、約５０バール以上の高圧での第２の空間１０４の動作に適している。

【0017】

［００１９］ 第２のチャンバ１０２にはペデスタル１０６が配置され、ペデスタル１０６は、処理中にその上に基板を支持するための基板支持面１０８を有する。一実施形態では、ペデスタル１０６は、基板支持面１０８上に配置された基板の温度を約５５０℃までの温度に維持するように動作可能な抵抗ヒータを含む。図示されていないが、ペデスタル１０６のステムは、第２のチャンバ１０２および第１のチャンバ１１６を通って延在する。ペデスタル１０６のステムは、第１の空間１１８からペデスタル１０６を分離するように動作可能なベローズアセンブリによって第１の空間１１８から分離されてもよい。

【0018】

［００２０］ 基板の出入りを可能にするため、第２のスリットバルブ１１０は、第２のチャンバ１０２を通って形成される。第２のスリットバルブ１１０は、第１のスリットバルブ１２０と実質的に同じ平面内に位置合わせされる。第２のスリットバルブドア１１２は、第２のスリットバルブ１１０に隣接する第２のチャンバ１０２の内面１１４に連結される。第２のスリットバルブドア１１２を内面１１４上に位置決めすることにより、第２の空間１０４内に維持される高圧が、内面１１４に対して第２のスリットバルブドア１１２を付勢し、実質的に気密な密封を形成するため、高圧処理中に第２の空間１０４をより確実に密封することが可能になる。動作時には、第１のスリットバルブ１２０からの基板の通過を可能にするため、第２のスリットバルブドア１１２が開放される。基板がペデスタル１０６の基板支持面１０８上に位置決めされた後、第２のスリットバルブドア１１２は、基板の処理前に閉鎖される。

【0019】

［００２１］ 流体管理装置１４０は、１つまたは複数の流体を第２のチャンバ１０２の第２の空間１０４に送達するように構成される。流体管理装置１４０は、第１の流体送達モジュール１４４、第２の流体送達モジュール１４２、および第３の流体送達モジュール１４６を含む。第１の流体送達モジュール１４４は、スチームを生成し、第２の空間１０４にスチームを送達するように動作可能である。第１の流体送達モジュール１４４は、第１の流体源１５０と流体連通している。一実施形態では、第１の流体源１５０は、水源であり、より具体的には、脱イオン水源である。第２の流体送達モジュール１４２は、第２の流体源１５２と流体連通している。一実施形態では、第２の流体源１５２は、水素源であり、より具体的には、Ｈ_２源である。第３の流体送達モジュール１４６は、第３の流体源１４８と流体連通している。一実施形態では、第３の流体源１４８は、窒素ガス源、例えばアンモニア源である。

【0020】

［００２２］ 第１の流体送達モジュール１４４は、第１の導管１５６を介して第２の空間１０４と流体連通している。バルブ１６４が、第１の流体送達モジュール１４４と第１の導管１５６との間に配置される。バルブ１６４は、第１の流体送達モジュール１４４から第１の導管１５６を通る流体の流れを可能にするように動作可能である。格納容器筐体１６６は、バルブ１６４と、第１の流体送達モジュール１４４と第１の導管１５６との間のバルブ１６４の接続部とを取り囲む。第１の導管１５６は、第１のバルブ１６４から、第１のチャンバ１１６、第１の空間１１８、および第２のチャンバ１０２を通って、第２のチャンバ１０２の内面１１４上に形成されたポート１３２まで延在する。一実施形態では、ヒータジャケット１５７は、第１の導管１５６を取り囲み、バルブ１６４と第１のチャンバ１１６との間の第１の導管１５６の長さに沿って延在する。

【0021】

［００２３］ 第２の流体送達モジュール１４２は、第２の導管１５４を介して第２の空間１０４と流体連通している。バルブ１６０が、第２の流体送達モジュール１４２と第２の導管１５４との間に配置される。バルブ１６０は、第２の流体送達モジュール１４２から第２の導管１５４を通る流体の流れを可能にするように動作可能である。格納容器筐体１６２は、バルブ１６０と、第２の流体送達モジュール１４２と第２の導管１５４との間のバルブ１６０の接続部とを取り囲む。第２の導管１５４は、第２のバルブ１６０から、第１のチャンバ１１６、第１の空間１１８、および第２のチャンバ１０２を通って、第２のチャンバ１０２の内面１１４上に形成されたポート１３０まで延在する。一実施形態では、ヒータジャケット１５５は、第２の導管１５４を取り囲み、バルブ１６０と第１のチャンバ１１６との間の第２の導管１５４の長さに沿って延在する。

【0022】

［００２４］ 第３の流体送達モジュール１４６は、第３の導管１５８を介して第２の空間１０４と流体連通している。バルブ１６８は、第３の流体送達モジュール１４６と第３の導管１５８との間に配置される。バルブ１６８は、第３の流体送達モジュール１４６から第３の導管１５８を通る流体の流れを可能にするように動作可能である。格納容器筐体１７０は、バルブ１６８と、第３の流体送達モジュール１４６と第３の導管１５８との間のバルブ１６８の接続部とを取り囲む。第３の導管１５８は、第３のバルブ１６８から、第１のチャンバ１１６、第１の空間１１８、および第２のチャンバ１０２を通って、第２のチャンバ１０２の内面１１４上に形成されたポート１３４まで延在する。一実施形態では、ヒータジャケット１５９が、第３の導管１５８を取り囲み、バルブ１６８と第１のチャンバ１１６との間の第３の導管１５８の長さに沿って延在する。

【0023】

［００２５］ ヒータジャケット１５５、１５７、１５９の各々は、それぞれの導管１５４、１５６、１５８の温度を約３００℃以上、例えば、３５０℃以上に維持するように動作可能である。一実施形態では、ヒータジャケット１５５、１５７、１５９は抵抗ヒータを備える。別の実施形態では、ヒータジャケット１５５、１５７、１５９は、加熱された流体が通って流れる流体チャネルを含む。導管１５４、１５６、１５８を高温に維持することによって、スチームおよび他の高圧流体は、それぞれの流体送達モジュール１４２、１４４、１４６から第２の空間１０４への移送中に望ましい属性特性を維持する。一実施例では、流体送達モジュール１４４内で生成されたスチームは、スチーム移送中の凝結を防止するため、または凝結の確率を大幅に低減させるために、ヒータジャケット１５７によって高温で導管１５６内に維持される。

【0024】

［００２６］ 装置１００はまた、パージガス源１７２を含む。一実施形態では、パージガス源１７２は、窒素源または希ガス源などの不活性ガス源である。パージガス源１７２は、第１の空間１１８と流体連通している。導管１７４は、パージガス源１７２から第１のチャンバ１１６内に形成されたポート１２６まで延在する。パージガス源１７２と第１の空間１１８との間の流体連通は、第１の空間１１８が不活性ガスでパージされることを可能にする。第１の空間１１８は、第２の空間１０４が計画外の減圧事象を経験した場合にフェイルセーフとして機能する格納空間であることが企図される。膨張空間として機能するのに十分に大きな空間を有することによって、およびパージガス能力を有することによって、第１の空間１１８は、高圧での第２のチャンバ１０２の動作の安全性向上を可能にする。

【0025】

［００２７］ パージガス源１７２はまた、導管１５６、１５４、１５８の各々と流体連通している。導管１７６は、パージガス源１７２からバルブ１６０、１６４、１６８の各々まで延在する。バルブ１６０、１６４、１６８が開放されて導管１７６を通って流れるパージガス源１７２からパージガスを受け取ると、以前に流体送出モジュール１４２、１４４、１４６から送出された導管１５４、１５６、１５８内の流体を除去するため、導管１５４、１５６、１５８はパージされる。パージガス源１７２と導管１５４、１５６、１５８との間の流体連通はまた、第２の空間１０４のパージを可能にする。

【0026】

［００２８］ 第２の空間１０４から流体を除去するために、排出ポート１３６が第２のチャンバ１０２内に形成される。導管１８０は、排出ポート１３６から、レギュレータバルブ１８４にわたって圧力降下を可能にするように構成されたレギュレータバルブ１８４まで延在する。一実施形態では、第２の空間１０４から排出された加圧流体は、排出ポート１３６を通り、導管１８０を通り、さらにバルブ１８２を通り、レギュレータバルブ１８４へ移動する。ここで、流体の圧力は、例えば約５０ｂａｒなど、約３０ｂａｒを超える値から、約０．５ｂａｒから約３ｂａｒの間まで低下する。バルブ１８２は、レギュレータバルブ１８４と直列に配置され、導管１８０から導管１８８へ減圧された流体の移送を可能にする。

【0027】

［００２９］ 圧力解放ポート１３８も第２のチャンバ１０２内に形成される。導管１８６は、圧力解放ポート１３８から導管１８８まで延在し、導管１８６は、レギュレータバルブ１８４およびバルブ１８２の下流の導管１８８に連結される。圧力解放ポート１３８および導管１８６は、レギュレータバルブ１８４を迂回し、第２の空間１０４のための二次減圧として機能するように構成される。バルブ１９６は、導管１８６、レギュレータバルブ１８４、およびバルブ１８２から下流の導管１８８上に配置される。バルブ１９６は、レギュレータバルブ１８４を通さずに、圧力解放ポート１３８を介して第２の空間１０４から流体の流れを可能にするように機能する。したがって、第２の空間１０４は、最初に排出ポート１３６、導管１８０、およびレギュレータバルブ１８４を通り、次に圧力解放ポート１３８および導管１８６を通る、分岐型圧力解放アーキテクチャを有する。分岐型圧力解放アーキテクチャは、第２の空間１０４内で発生する圧力のより良い制御を可能にすると考えられている。

【0028】

［００３０］ 導管１９０は、バルブ１８４とバルブ１９６との間の導管１８８に連結され、そこから延在する。より具体的には、導管１９０は、導管１８６が導管１８８に連結される位置の下流で導管１８８に連結される。バルブ１９２は導管１９０の上に配置され、第２の空間１０４とスチームトラップ１９４との間の選択的流体連通を可能にするように動作可能である。スチームトラップ１９４は、第２の空間１０４内で高圧スチーム処理が行われるときに、第２の空間１０４から放出されるスチームを凝結するように構成される。一実施形態では、スチームトラップ１９４は、バルブ１９２が開放され、バルブ１８２が閉鎖されると、導管１９０、１８８、１８６を介して第２の空間１０４と流体連通する。スチームトラップ１９４はまた、第２の空間１０４から放出される高圧スチームの二次減圧装置として機能してもよい。

【0029】

［００３１］ 格納容器筐体１９８は、第１のチャンバ１１６に連結され、レギュレータバルブ１８４、バルブ１８２、バルブ１９６、およびバルブ１９２の各々は、格納容器筐体１９８内に配置される。導管１８８、１９０は格納容器筐体１９８内に配置され、導管１８０、１８６の各々の少なくとも一部は格納容器筐体１９８内に配置される。一実施形態では、スチームトラップ１９４は、格納容器筐体１９８内に配置される。別の実施形態では、スチームトラップ１９４は、格納容器筐体１９８の外側に配置される。

【0030】

［００３２］ センサ１２１は、格納容器筐体１９８に連結され、格納容器筐体１９８内に画定された空間と流体連通している。センサ１２１は、格納容器筐体の空間内のガス漏れを検出するように構成される。一実施形態では、センサ１２１はアンモニア検出器である。別の実施形態では、センサ１２１は水素検出器である。特定の実施形態では、センサ１２１は、複数のセンサ、例えば、アンモニア検出器および水素検出器を含む。格納容器筐体１９８は、第２の空間１０４から排出される流出物の漏れを隔絶し、封じ込めるように構成される。上述のガスなどの流出物の漏れが検出されると、格納容器筐体１９８によって画定された空間は、ガス源１３１からの不活性ガスによってパージされる。一実施形態では、ガス源１３１は、格納容器筐体１９８によって画定される空間に窒素を送達するように構成される。空間内に漏れた流出物は、格納容器筐体１９８から排出される。この実施形態では、格納容器筐体１９８の空間は、スクラバ１１１と流体連通しており、流出物が格納容器筐体１９８から排出されるときに、格納容器筐体１９８内に閉じ込められた流出物の処理を可能にする。

【0031】

［００３３］ バルブ１９６が開かれると、導管１８８からの流体は、流出物管理モジュール１１５と流体連通している導管１０１に移動する。第１の空間１１８および第２の空間１０４の両方からの排出を処理し、管理する流出物管理モジュール１１５は、図２との関連でより詳細に説明される。

【0032】

［００３４］ 図２は、本明細書に記載の実施形態による流出物管理モジュール１１５の概略図である。モジュール１１５は、図１との関連で上述したように、排出導管１０３、遮断バルブ１０５、スロットルバルブ１０７、ポンプ１０９、スクラバ１１１、および排出口１１３を含む。モジュール１１５はまた、マフラアセンブリ２０２を含む。マフラアセンブリ２０２は、導管１０１を介して第２の空間１０４と流体連通している。マフラアセンブリ２０２は、複数のマフラ２０４、２０８、２１２、２１６を含み、これらのマフラは、マフラスタック２０２を通って流れる流出物の圧力を低減するように動作可能である。

【0033】

［００３５］ マフラアセンブリ２０２は、空間２０６を画定する第１のマフラ２０４と、空間２１０を画定する第２のマフラ２０８と、空間２１４を画定する第３のマフラ２１２と、空間２１８を画定する第４のマフラ２１６とを含む。導管１０１は、バルブ１９６と第１のマフラ２０４とに連結されて延在する。導管２２０は、導管１０１に対向する第１のマフラ２０４から排出導管１０３まで延在する。導管２２０は、スロットルバルブ１０７とポンプ１０９との間の排気導管１０３に連結される。

【0034】

［００３６］ 導管２２２は、ポンプ１０９から第４のマフラ２１６まで延在する。導管２２４は、第４のマフラ２１６と第３のマフラ２１２との間に延在する。導管２２６は、第３のマフラ２１２と第２のマフラ２０８との間に延在する。動作中、導管１０１を通って流れる流出物は、第１のマフラ２０４の空間２０６に入り、空間２０６を通って導管２２０へ流れる。導管内の流出物の圧力は、約１５ｐｓｉ～約３０ｐｓｉである。導管２２０において空間２０６を出る流出物の圧力は、約０ｐｓｉ～約５ｐｓｉである。したがって、第１のマフラ２０４は、流出物の圧力を低減させるため、流出物が体積膨張することを可能にする減圧装置として機能する。

【0035】

［００３７］ 流出物は、導管２２０から排出導管１０３を通ってポンプ１０９まで続く。いくつかの実施形態では、流出物が第２の空間１０４から第１の空間１１８へ漏れ出る場合には、第１の空間１１８からの流出物は、排出導管内にも存在する。マフラアセンブリ２０２の残りの部分を通って流出物を移動させるため、ポンプ１０９は、約１６．５ｐｓｉ未満、例えば約５ｐｓｉ～約１５ｐｓｉまで、流出物の圧力を上昇させる。ポンプ加圧された流出物は、導管２２２を通って第４のマフラ２１６に移動し、空間２１８内で膨張する。次いで、流出物は、空間２１８から導管２２４を通って第３のマフラ２１２の空間２１４に流れる。空間２１４は、流出物の圧力をさらに低減させ、流出物は、空間２１４から導管２２６を通って第２のマフラ２０８の空間２１０に移動する。流出物が空間２１０を出るときに、流出物が約１４．５ｐｓｉ未満、例えば約１０ｐｓｉ未満、例えば約０ｐｓｉ～約５ｐｓｉの圧力を有するように、空間２１０は流出物の圧力をさらに低減させる。

【0036】

［００３８］ 流出物は、空間２１０に連結されて流体連通している導管２２８を通って、空間２１０から流出する。導管２２８は、第２のマフラ２０８からバイパスバルブ２３０まで延在する。通常の動作中、バイパスバルブ２３０は、導管２２８からスクラバ１１１および排出口１１３への流体の流れを可能にする。しかしながら、装置の故障が発生し、その結果、加圧の有無にかかわらず、流出物が計画されずに、あるいは抑制されずに放出された場合には、バイパスバルブ２３０が開放され、モジュール１１５を通って流れる流体はスクラバ１１１に流れるのではなく、導管２３２に入ることが可能になる。未処理の流出物が排出口１１３へ放出されるのをスクラバ１１１が防止できないときにも、バイパスバルブ２３０が開放される。

【0037】

［００３９］ 導管２３２は、その上に配置された流量制限器２３４を有し、この流量制限器は、導管２３２を通って移動する流出物の流れを減少させる。一実施形態では、導管２３２を通って流れるＮＨ_３の量は、ＮＨ_３の濃度が約５体積％未満、例えば約２体積％未満になるように、流量制限器２３４によって調節される。ＮＨ_３の濃度低減をさらに促進するために、パージガス源１７２はまた、導管２４２を介して導管２３２とも流体連通している。導管２３２内の流出物が、導管２３６を通って第２のスクラバ２３８に移動する前に、適切な量のパージガスと混合されるように、質量流量コントローラ２４４は、パージガス源１７２から導管２４２を通って流れる窒素などのパージガスの量を制御する。

【0038】

［００４０］ 導管２３６は、導管２３２、２４２の交点からＴ字形につながり、第２のスクラバ２３８まで延在する。第２のスクラバ２３８は、バイパスバルブ２３０が開放され、流出ＮＨ_３濃度が処理のための許容量に調整されると、流出物を処理する。第２のスクラバ２３８での処理後、処理された流出物は、第２のスクラバ２３８と排出口１１３との間で流体連通している導管２４０を通って移動する。

【0039】

［００４１］ 図３は、本明細書に記載の実施形態によるマフラアセンブリ２０２の概略断面図である。上述のように、マフラアセンブリ２０２は、複数のマフラ２０４、２０８、２１２、２１６を含む。一実施形態では、マフラ２０４、２０８、２１２、２１６は、ステンレス鋼材料またはその合金から製造される。別の実施形態では、マフラ２０４、２０８、２１２、２１６は、アルミニウム材料またはその合金から製造される。マフラ２０４、２０８、２１２、２１６の各々は、内部にそれぞれの空間２０６、２１０、１２４、２１８を画定する。一実施形態では、マフラ２０４、２０８、２１２、２１６の各々は、実質的に同様の寸法を有する。

【0040】

［００４２］ 一実施形態では、マフラ２０４、２０８、２１２、２１６は円筒形である。各マフラ２０４、２０８、２１２、２１６の直径３４２は、約２０インチ～約４０インチで、例えば約３０インチである。各マフラ２０４、２０８、２１２、２１６の長さ３４４は、約６０インチ～約１００インチで、例えば約８０インチである。一実施形態では、マフラ２０４、２０８、２１２、２１６は、実質的に垂直な構成で積み重ねられる。一実施形態では、マフラ２０４、２０８、２１２、２１６は、実質的に垂直な構成での配置を容易にするために、フレームアセンブリ（図示せず）によって構造化される。また、マフラ２０４、２０８、２１２、２１６は、水平な構成または他の構成で配置されてもよいことも企図される。

【0041】

［００４３］ 第１のマフラ２０４は、第１の端部３４６を通って形成されたポート３０２を有する。一実施形態では、ポート３０２は、第１の端部３４６の中央領域を通って形成される。導管１０１は、ポート３０２に連結して、導管１０１と空間２０６との間の流体連通を可能にする。ポート３０４は、ポート３０２の反対側で、第１のマフラ２０４の第２の端部３４８を通って形成される。一実施形態では、ポート３０４は、第２の端部３４８の中央領域を通って形成される。動作中、流出物は、ポート３０２を通って空間２０６に入り、ポート３０４を通って空間２０６から出る。導管２２０は、ポート３０４に連結されて、空間２０６と排出導管１０３との間の流体連通を可能にする。

【0042】

［００４４］ 上述のように、第２の空間１０４からの流出物は、第１のマフラ２０４、第４のマフラ２１６、第３のマフラ２１２、および第２のマフラ２０８を順次流れる。第４のマフラ２１６の第２の端部３６０にはポート３１６が形成される。導管２２２は、ポンプ１０９と空間２１８との間の流体連通を可能にするために、ポート３１６に連結される。ポート３１４は、ポート３１６の反対側で、第４のマフラ２１６の第１の端部３５８に隣接して第４のマフラ２１６を通って形成される。動作中、流出物は、ポート３１６を通って空間２１８に入り、ポート３１４を通って空間２１８から出る。

【0043】

［００４５］ 上記実施形態では、流出物の流れは、第１のマフラ２０４から第４のマフラ２１６、第３のマフラ２１２、第２のマフラ２０８へ順次進む。この実施形態では、第４のマフラ２１６の空間２１８は、第３のマフラ２１２の空間２１４と直接流体連通している。同様に、第３のマフラ２１２の空間２１４は、第２のマフラ２０８の空間２１０と直接流体連通している。第１のマフラ２０４の空間２０６は、排出導管１０３を介して第４のマフラ２１６の空間２１８と間接的に流体連通している。代替的な実施形態では、様々な空間２０６、２１０、２１４、２１８の間の直接的および間接的な流体連通は、所望の流出物圧力低減および／または物理的空間要件に応じて変更することができる。

【0044】

［００４６］ 第３マフラ２１２には、第３のマフラ２１２の第１の端部３５４に隣接してポート３１２が形成される。導管２２４は、ポート３１２とポート３１４との間に延在し、空間２１８と空間２１４との間の流体連通を可能にする。第３のマフラ２１２には、ポート３１２の反対側で、第３のマフラ２１２の第２の端部３５６に隣接してポート３１０が形成される。動作中、流出物は、ポート３１２を通って空間２１４に入り、ポート３１０を通って空間２１４から出る。

【0045】

［００４７］ 第２のマフラ２０８には、第２のマフラ２０８の第２の端部３５２に隣接してポート３０８が形成される。導管２２６は、ポート３０８とポート３１０との間に延在し、空間２１４と空間２１０との間の流体連通を可能にする。ポート３０６は、ポート３０８の反対側で、第２のマフラの第１の端部３５０を通って第２のマフラ２０８に形成される。一実施形態では、ポート３０６は、第１の端部３５０の中央領域を通って形成される。動作中、流出物は、ポート３０８を通って空間２１０に入り、ポート３０６を通って空間２１０から出る。導管２２８は、ポート３０６に連結されて、空間２１０から流出物を除去し、この流出物をモジュール１１５の他の装置に移送する。

【0046】

［００４８］ マフラ２０４、２０８、２１２、２１６の各々、およびそれぞれの流体入口ポートおよび出口ポートは、マフラ２０４、２０８、２１２、２１６の長さ３４４に沿って互いに反対側に配置され、流出物が空間２０６、２１０、２１４、２１８を通過するときに流出物の空間膨張を可能にする。流出物がマフラ２０４、２０８、２１２、２１６の各々の実質的に全空間を「見る」ことを可能にすることによって、圧力低減がより効率に達成される。

【0047】

［００４９］ 流出物がマフラ２０４、２０８、２１２、２１６を通って移動するとき、凝結物または他の液体が空間２０６、２１０、２１４、２１８内に蓄積することがある。ポート３１８は、ポート３０４に隣接して、第１のマフラ２０４の第２の端部３４８を通って形成される。一実施形態では、ポート３１８は、第２の端部３４８を通って、ポート３０４の半径方向外側に形成される。導管３２０は、ポート３１８に連結され、ポートからキャップ３３４まで延在する。凝結物または他の流体が空間２０６内に蓄積すると、キャップ３３４が取り外され、流体はポート３１８および導管３２０を介して空間２０６から排出される。

【0048】

［００５０］ ポート３２２は、第２のマフラ２０８の第２の端部３５２を通って形成される。一実施形態では、ポート３２２は、第２の端部３５２を通って、ポート３０６の半径方向外側に形成される。導管３２４は、ポート３２２に連結され、ポートからキャップ３３６まで延在する。凝結物または他の流体が空間２１０内に蓄積すると、キャップ３３６が取り外され、流体はポート３２２および導管３２４を介して空間２１０から排出される。

【0049】

［００５１］ ポート３２６は、第３のマフラ２１２の第２の端部３５６を通って形成される。導管３２８は、ポート３２６に連結され、ポートからキャップ３３８まで延在する。凝結物または他の流体が空間２１４内に蓄積すると、キャップ３３８が取り外され、流体はポート３２６および導管３２８を介して空間２１４から排出される。

【0050】

［００５２］ ポート３３０は、ポート３１６に隣接して、第４のマフラ２１６の第２の端部３６０を通って形成される。一実施形態では、ポート３３０は、第２の端部３６０を通って、ポート３１６の半径方向外側に形成される。導管３３２は、ポート３３０に連結され、ポートからキャップ３４０まで延在する。凝結物または他の流体が空間２１８内に蓄積すると、キャップ３４０が取り外され、流体はポート３３０および導管３３２を介して空間２１８から排出される。

【0051】

［００５３］ 要約すると、流出物の減圧を改善し、流出物を処理するための流出物管理装置が本明細書に記載されている。マフラアセンブリは、一連のマフラを通して流出物を順次流し、流出物の体積膨張（およびそれに伴う減圧）を可能にすることによって、高圧処理動作中に利用される流出物の減圧を可能にする。本明細書に記載される装置はまた、標準運転および高圧処理のための流出物処理装置と、計画されずにあるいは抑制されずに流出物が放出された場合の緊急の流出物制御のための装置とを含む。

【0052】

［００５４］ 上記は、本開示の実施形態を対象としているが、本開示の他のおよびさらなる実施形態は、本開示の基本的な範囲から逸脱することなく考案されてもよく、本開示の範囲は、以下の特許請求の範囲によって決定される。

【図1】

【図2】

【図3】