[發明專利]輸送用于等離子體消減的等離子體流的噴嘴及相關方法

有效

• 申請號: 201880064937.1
• 申請日: 2018-10-01
• 公開（公告）號: CN111149437B
• 公開（公告）日: 2023-08-15
• 發明（設計）人: S.馬尼;崔奫修;高燦奎
• 申請（專利權）人: 愛德華茲有限公司
• 主分類號: H05H1/34
• 分類號: H05H1/34;H05H1/48;B05B1/00
• 代理公司: 中國專利代理(香港)有限公司 72001
• 代理人: 劉楨;劉茜

公開了一種用于輸送等離子體流的噴嘴和方法。該噴嘴用于將等離子體流從等離子體發生器輸送到反應腔室，該噴嘴包括：導管，該導管在入口與出口之間延伸，入口被布置成接收等離子體流，出口被布置成與反應腔室流體聯接，該等離子體流由導管在入口與出口之間沿軸向方向輸送，其中該噴嘴是導熱的并且布置成接收水以由該噴嘴加熱，該噴嘴中具有至少一個孔，該孔被布置成沿軸向方向遞送加熱的水以與等離子體流混合。以這種方式，水被引入噴嘴內的等離子體流中，這產生了氫和氧自由基，氫和氧自由基有助于提高消減裝置的破壞率效率。這提供了一種特別安全和方便的方法來提高破壞率效率，因為不需要向噴嘴提供可燃材料來產生那些自由基。

技術領域

本發明涉及一種用于輸送等離子體流的噴嘴和方法。

背景技術

熱等離子體炬是已知的，并且通常用于處理來自例如半導體或平板顯示器制造工業中使用的制造處理工具的流出氣流。在這種制造過程中，殘留的氟化或全氟化合物(PFC)和其他化合物存在于從處理工具泵出的流出氣流中。這些化合物難以從流出氣流中去除，并且它們釋放到環境中是不希望的，因為已知它們具有相對高的溫室活性。

一種從流出氣流中去除PFC和其他化合物的方案是使用輻射燃燒器，例如在EP1773474中所描述。然而，當通常用于通過燃燒而消減的燃料氣體是不希望的或不容易獲得時，還已知使用等離子體炬消減裝置。

用于消減裝置的等離子體可以以多種方式形成。微波等離子體消減裝置可以連接到若干處理腔室的排氣口。每個裝置都需要自己的微波發生器，這會給系統增加相當大的成本。等離子體炬消減裝置在可擴展性和處理粉末(存在于流出物流中或由消減反應產生)方面優于微波等離子消減裝置。事實上，對于微波等離子體，如果存在粉末，它可以修改反應管的介電特性，使維持放電的微波注入無效。由等離子體消減裝置產生的等離子體用于破壞或消減流出氣流中不想要的化合物。

盡管存在這些用于處理流出氣流的設備，但它們各自都有其缺點。因此，期望提供一種用于處理和流出氣流的改進技術。

發明內容

根據第一方面，提供了一種用于將等離子體流從等離子體發生器輸送到反應腔室的噴嘴，該噴嘴包括：導管，該導管在入口與出口之間延伸，入口被布置成接收等離子體流，出口被布置成與反應腔室流體聯接，該等離子體流由該導管在入口與出口之間沿軸向方向輸送，其中噴嘴是導熱的，并且被布置成接收由噴嘴加熱的水，噴嘴中具有至少一個孔，孔被布置成遞送加熱的水以與等離子體流混合。

第一方面認識到，當試圖從流出氣流中去除化合物時，破壞率效率可能是次優的。具體而言，現有的消減設備采用DC電弧等離子體炬，該等離子體炬與入口組件、限制件、混合(文丘里)錐體和反應管耦合，在反應管中發生消減反應。主要通過在文丘里錐體之前注入壓縮干燥空氣(CDA)作為試劑來實現PFC消減。在這里，試劑在進入“熱”反應區之前與PFC氣體和N₂等離子體羽流混合，該反應區存在于錐體之后，并由反應管(反應管可以由陶瓷水泥制成，但也可以由金屬等其他材料制成)界定。在反應區中，O₂與PFC氣體發生反應，之后在DeNO_x部段中用N₂流降溫，并在淬火中被噴水。例如，在CF₄消減的情況下，可以發生的兩個化學反應是:2CF₄+O₂→2CF₂+2F₂(主要反應)和CF₄?+?O₂→?CO₂?+?2F₂。類似地，在SF6消減SOF₂的情況下，SO₂F₂可以以比更可溶副產物SO₂、F₂、HF更大量形成。