CN114427685A - 一种氧气补充法兰及液冷式半导体尾气清除燃烧筒 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种氧气补充法兰及液冷式半导体尾气清除燃烧筒，旨在解决现在的燃烧室消耗的CDA量过大的不足。该发明包括第一腔和第二腔，第二腔从内到外依次包括第一内腔、第一保温层以及第一水冷层，第一腔由内到外依次包括第二内腔、第二保温层和第二水冷层，第一腔和第二腔可拆卸连接并形成上部开放的容器，第一水冷层和第二水冷层经管路连接，第二水冷层上设有进液口，第一水冷层上设有出液口，第一腔设有氧气补充法兰。装置减少了输入的气体，通过纯氧和尾气的反应，减少了燃爆现象，装置以更静态的姿态运行，避免干扰前序装置。

Description

一种氧气补充法兰及液冷式半导体尾气清除燃烧筒

技术领域

本发明及半导体生产领域，更具体地说，它涉及一种氧气补充法兰及液冷式半导体尾气清除燃烧筒。

背景技术

在集成电路的生产制造过程中，其中的一些工艺流程模块如：化学气相沉积、刻蚀、离子注入和扩散，以及非晶硅薄膜太阳能、液晶及薄膜的PECVD工艺等都会用到大量的特殊工艺气体。这些工艺气体一般都是以氢气作为载气，参与工艺反应之后，以废气的形式被排放,其种类可分为：有毒、酸性、碱性、自燃、易燃、腐蚀性以及PFCS与VOC类气体等。

这些原来作为工艺原料或者反应副产物的有毒有害气体，其中一些有腐蚀各类管线的危险，有的在与其它危害物相遇或累积较高浓度时会有火灾爆炸的危险，还有的会造成作业人员中毒、破坏大气环境等危害。为避免这些危害的发生，这些气体都必须经过无害化处理，使之符合国家大气排放标准后，方可排入大气中。目前的半导体、光伏行业等工厂大都会在工艺设备后端安装尾气处理装置用于处理这些危害性的特殊气体。

现在的燃烧室采用注入CDA（cleandryair）即干燥空气的方式作为助燃剂和冷却方式，从燃烧室的保温层外注入CDA，并通过气压的作用，逐层的渗入，并最终进入到燃烧室内参与燃烧。为此，保温层和第一内腔需要设置成多孔材料，所述结构集冷却和注入助燃剂为一体，有约化空间的效果，但是所述方式也具有负面影响：多孔的保温层导致保温层可以承受的温度较低，无法到达最高效的燃烧温度；需要维持一个较大的气压差避免尾气外泄，使得CDA的消耗量巨量，风冷的冷却形式也并不够高效，外壁的温度容易造成人身伤害。

因此，本申请旨在实现一种改变助燃气构成并修改冷却形式的新型液冷式半导体尾气清除燃烧筒。

发明内容

本发明克服了现在的燃烧室消耗的CDA量过大的不足，提供了一种氧气补充法兰及液冷式半导体尾气清除燃烧筒，它能实现高效燃烧、外壳高效冷却，减少CDA的消耗。

所述申请达到的另一技术效果是，减少了燃烧室内的气压，使得尾气更易导入。

申请达到的第三技术效果是，通过纯氧和尾气的燃烧，减少了燃爆现象，为燃烧室前序生产步骤减少了振动，提高了半导体产品的品质。

为了解决上述技术问题，本发明采用以下技术方案：

一种氧气补充法兰，包括沿径向布置的通气流道和设置在靠近法兰内壁位置的缓存流道，通气流道向缓存流道注入纯氧，缓存流道的内壁等间距设有若干输出注气口。通气流道分布在氧气补充法兰径向方向的两端。所述结构用于传递纯氧，集束性的传递纯氧至缓存流道中，再通过缓存流道将氧气均匀的向法兰内部的空间传递。

作为优选，缓存流道呈环形，氧气补充法兰设有至少两个通气流道，缓存流道上设有若干与通气流道对应的导向板，导向板倾斜设置以引导纯氧沿缓存流道同一方向流动。所述结构使得纯氧沿单一方向在缓存流道上周向转动，提高各处输出注气口输出的气体流量，提高燃烧的稳定性，减少振动。

作为优选，纯氧通过输出注气口形成环形的气流环，输出注气口的方向与所述气流环相切。燃烧室上接燃烧头，燃烧头沿圆形阵列设置有尾气进口，所述气流环与阵列的尾气进口所处的环形适应，所述结构使得燃烧效率更高。环形的气流环沿气流在缓存流道中的运动方向流动，并形成稳定的旋转气流。气流环的流向与氧气在缓存流道中流动方向同向，所述结构可以增大气流环的流速，形成更稳定的气旋、更稳定的燃烧现象。

作为优选，氧气补充法兰在靠近外缘位置设有进液开槽，氧气补充法兰上设有两个降温腔，进液开槽连通降温腔。由于本装置需要接触热源，设置了降温腔和对应的进液开槽。降温腔呈椭圆或圆形。

一种液冷式半导体尾气清除燃烧筒，包括第一腔和第二腔，第一腔从内到外依次包括第一内腔、第一保温层以及第一水冷层，第二腔由内到外依次包括第二内腔、第二保温层和第二水冷层，第一腔和第二腔可拆卸连接并形成上部开放的容器，第一水冷层和第二水冷层经管路连接，第二水冷层上设有进液口，第一水冷层上设有出液口，第一腔设有氧气补充法兰。

整个燃烧室为上部开放的呈柱状的筒体，上第二内腔为直接承受尾气燃烧产生的高温影响的部件，本申请中采用陶瓷结构，上第二保温层用于隔绝内外温度，水冷层作用于最外层可与人接触的不锈钢材料组成的外壳，避免造成人的烫伤。空气中氧气含量为21%，氮气含量79%，通过替换输入为纯氧，可以减少79%的气体总量，可减少废气在腔室燃烧的燃爆现象减小压力波动。处理此类气体一般都含有大量的氢气及其它废气，氢气燃烧产生大量的热量，因为燃烧室的助燃气体从空气改为氧气后，助燃气体量的减少，从而使燃烧室温度急剧上升，原有多孔陶瓷的燃烧室内壁结构，已承受不住如此高的温度。通过更换为实心的陶瓷材料，大大提高了耐受温度，到达更高的燃烧温度，具有更好的燃烧效率。

作为优选，第一保温层和第一水冷层、第二保温层和第二水冷层之间分别设有空气隔层，所述空气隔层中设有钣金固定件，所述钣金固定件与上第二保温层以及上第二保温层和上第二内腔之间均设有形变间隙。

本申请中具有多层隔热措施，通过设置相对静态的空气隔层，减少了热空气流动，保温层也可以减缓热量传递，减小对水冷层的负担。形变间隙适应各部件高温后产生的形变。

作为优选，氧气补充法兰设置在第一腔的底部，第一内腔和第二内腔的内壁相比输出注气口到轴心的距离更近，第一内腔的下部设有一凸台，防止燃烧火陷直接接触氧气补充法兰内壁。由于所述结构的设置，在燃烧室内氧气丰度最大的地方处于燃烧室的中上部，取所述位置相比直接设置在第一腔顶部可以避免与尾气的混合造成燃爆现象。为了避免火焰向通气流道中反向窜出，设置缓存流道相比上第二内腔凹陷。第一内腔的下部有一凸台，防止燃烧火陷直接接触氧气补充法兰内壁，保护氧气补充法兰输出注气口受高温侵蚀。

作为优选，氧气补充法兰对应第一水冷层的位置设有进液开槽，氧气补充法兰上设有两个降温腔，进液开槽连通降温腔。从第二腔进入的水流经过管路进入到第一腔中，上冷却层通过进液开槽与降温腔连通，设置两个降温腔，是因为完全将氧气补充法兰设置为空心的，强度达不到要求，因此采用所述结构。

作为优选，第一腔和第二腔上均设有保护气体输入管，保护气体输入管将氮气输入至空气隔层内，钣金固定件上设有若干透气孔。通过保护气体输入管输入氮气，维持一个正向的气压，避免尾气外泄。

作为优选，上第二内腔均由若干实心陶瓷板从上到下层叠形成。采用分体式的组成也是为了提供第一内腔的形变间隙。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：（1）装置减少了输入的气体；（2）通过纯氧和尾气的反应，减少了燃爆现象，装置以更静态的姿态运行，避免干扰前序装置。

附图说明

图1是本发明的立体图；

图2是本发明的剖面图；

图3是本发明的第一腔移除第一内腔、第一保温层和钣金固定件的主视图；

图4是图3中A-A处的剖面图；

图5是图3中B-B处的剖面图；

图中：

第一腔1、第二腔2、第一内腔3、第一保温层4、第一水冷层5、第二内腔6、第二保温层7、第二水冷层8、管路9、进液口10、出液口11、空气隔层12、钣金固定件13、氧气补充法兰14、通气流道15、缓存流道16、输出注气口17、导向板18、气流环19、进液开槽20、降温腔21、保护气体输入管22、透气孔23、实心陶瓷板24、隔板25。

具体实施方式

下面结合附图与实施例对本公开作进一步说明。

应该指出，以下详细说明都是例示性的，旨在对本申请提供进一步的说明。除非另有指明，本文使用的所有技术和科学术语具有与本申请所属技术领域的普通技术人员通常理解的相同含义。

需要注意的是，这里所使用的术语仅是为了描述具体实施方式，而非意图限制根据本申请的示例性实施方式。如在这里所使用的，除非上下文另外明确指出，否则单数形式也意图包括复数形式，此外，还应当理解的是，当在本说明书中使用术语“包含”和/或“包括”时，其指明存在特征、步骤、操作、器件、组件和/或它们的组合。

在本公开中，术语如“上”、“下”、“左”、“右”、“前”、“后”、“竖直”、“水平”、“侧”、“底”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，只是为了便于叙述本公开各部件或元件结构关系而确定的关系词，并非特指本公开中任一部件或元件，不能理解为对本公开的限制。

本公开中，术语如“固接”、“相连”、“连接”等应做广义理解，表示可以是固定连接，也可以是一体地连接或可拆卸连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连。对于本领域的相关科研或技术人员，可以根据具体情况确定上述术语在本公开中的具体含义，不能理解为对本公开的限制。

实施例1：

一种氧气补充法兰14，如图4、5所示，注氧法兰呈环形，包括沿径向布置的通气流道15和设置在靠近法兰内壁位置的缓存流道16，通气流道15向缓存流道16注入纯氧，缓存流道16的内壁等间距设有若干输出注气口17。通气流道15分布在氧气补充法兰14径向方向的两端。所述结构用于传递纯氧，集束性的传递纯氧至缓存流道16中，再通过缓存流道16将氧气均匀的向法兰内部的空间传递。缓存流道16呈环形，氧气补充法兰14设有至少两个通气流道15，缓存流道16上设有若干与通气流道15对应的导向板18，导向板18倾斜设置以引导纯氧沿缓存流道16同一方向流动。所述结构使得纯氧沿单一方向在缓存流道16上周向转动，提高各处输出注气口17输出的气体流量，提高燃烧的稳定性，减少振动。纯氧通过输出注气口17形成环形的气流环19，输出注气口17的方向与所述气流环19相切。燃烧室上接燃烧头，燃烧头沿圆形阵列设置有尾气进口，所述气流环19与阵列的尾气进口所处的环形适应，所述结构使得燃烧效率更高。环形的气流环19沿气流在缓存流道16中的运动方向流动，并形成稳定的旋转气流。氧气补充法兰在靠近外缘位置设有进液开槽20，氧气补充法兰上设有两个降温腔21，进液开槽20连通降温腔21。由于本装置需要接触热源，设置了降温腔21和对应的进液开槽20。降温腔21呈椭圆或圆形。

实施例2：

一种液冷式半导体尾气清除燃烧筒，如图1至3所示，包括第一腔1和第二腔2，第一腔从内到外依次包括第一内腔3、第一保温层4以及第一水冷层5，第二腔由内到外依次包括第二内腔6、第二保温层7和第二水冷层8，第一腔1和第二腔2可拆卸连接并形成上部开放的容器，第一水冷层5和第二水冷层8经管路9连接，第二水冷层8上设有进液口10，第一水冷层5上设有出液口11。上第二内腔3&6均由若干实心陶瓷板24从上到下层叠形成。采用分体式的组成也是为了提供第一内腔3的形变间隙。第一腔1和第二腔2之间还压装有密封垫，密封垫可选石墨垫或O圈密封。第一腔1和第二腔2通过双边扣扣紧。进液口10和出液口11设置在燃烧室的同一侧，连通上第二水冷层5&8的管路9设置在燃烧室的另一侧。

第一腔1上具有氧气补充法兰14，第一腔1与氧气补充法兰14为可拆卸或一体成型的连接方式。氧气补充法兰14上设有沿径向布置的通气流道15，第一腔1上设有环形的缓存流道16，通气流道15向缓存流道16注入纯氧，缓存流道16的内壁等间距设有若干输出注气口17，纯氧经输出注气口17进入燃烧室内部。通气流道15分布在氧气补充法兰14径向方向的两端。氧气补充法兰14设置在第一腔1的底部，第一内腔3和第二内腔6的内壁相比输出注气口17到轴心的距离更近。第一内腔的下部有一凸台，防止燃烧火陷直接接触氧气补充法兰内壁，保护氧气补充法兰输出注气口受高温侵蚀。由于所述结构的设置，在燃烧室内氧气丰度最大的地方处于燃烧室的中上部，取所述位置相比直接设置在第一腔1顶部可以避免与尾气的混合造成燃爆现象。为了避免火焰向通气流道15中反向窜出，设置缓存流道16相比上第二内腔3&6凹陷。第一腔1上设有至少两个通气流道15，缓存流道16上设有若干与通气流道15对应的导向板18，导向板18倾斜设置以引导纯氧沿缓存流道16同一方向流动。所述结构使得纯氧沿单一方向在缓存流道16上周向转动，提高各处输出注气口17输出的气体流量，提高燃烧使得稳定性，减少振动。纯氧通过输出注气口17形成环形的气流环19，输出注气口17的方向与所述气流环19相切。燃烧室上接燃烧头，燃烧头沿圆形阵列设置有尾气进口，所述气流环19与阵列的尾气进口所处的环形适应，所述结构使得燃烧效率更高。环形的气流环19沿气流在缓存流道16中的运动方向流动，并形成稳定的旋转气流。氧气补充法兰14对应第一水冷层5的位置设有进液开槽20，氧气补充法兰14上设有两个降温腔21，进液开槽20连通降温腔21。从第二腔2进入的水流经过管路9进入到第一腔1中，上冷却层通过进液开槽20与降温腔21连通，设置两个降温腔21，是因为完全将氧气补充法兰14设置为空心的，强度达不到要求，因此采用所述结构。

第一保温层4和第一水冷层5、第二保温层7和第二水冷层8之间分别设有空气隔层12，所述空气隔层12中设有钣金固定件13，所述钣金固定件13与上第二保温层4&7以及上第二保温层4&7和上第二内腔3&6之间均设有形变间隙。第一腔1和第二腔2上均设有保护气体输入管22，保护气体输入管22将氮气输入至空气隔层12内，钣金固定件13上设有若干透气孔23。通过保护气体输入管22输入氮气，维持一个正向的气压，避免尾气外泄。

本申请中具有多层隔热措施，通过设置相对静态的空气隔层12，减少了热空气流动，保温层也可以减缓热量传递，减小对水冷层的负担。形变间隙适应各部件高温后产生的形变。

整个燃烧室为上部开放的呈柱状的筒体，上第二内腔3&6为直接承受尾气燃烧产生的高温影响的部件，本申请中采用陶瓷结构，上第二保温层4&7用于隔绝内外温度，水冷层作用于最外层可与人接触的不锈钢材料组成的外壳，避免造成人的烫伤。空气中氧气含量为21%，氮气含量79%，通过替换输入为纯氧，可以减少79%的气体总量，可减少废气在腔室燃烧的燃爆现象减小压力波动。处理此类气体一般都含有大量的氢气及其它废气，氢气燃烧产生大量的热量，因为燃烧室的助燃气体从空气改为氧气后，助燃气体量的减少，从而使燃烧室温度急剧上升，原有多孔陶瓷的燃烧室内壁结构，已承受不住如此高的温度。通过更换为实心的陶瓷材料，大大提高了耐受温度，到达更高的燃烧温度，具有更好的燃烧效率。

实施例3：

实施例2在实施例1的基础上还具有以下特征：

如图5所示，降温腔21呈弧形，进液开槽20设置在降温腔21靠近两端位置。进液开槽20的一端设置在靠近管路9位置，另一端设置在靠近出液口11位置。第一水冷层5中设有隔板25，隔板25将降温腔21左右隔开，使从管路9进入的水需要进入降温腔21后从隔板25另一侧的进液开槽20流出后才能从出液口11流出。所述结构避免了水冷层中出现不流动区域，造成局部温度过高，水流通过水冷层各处，到达良好的降温效果。

以上所述的实施例只是本发明的较佳的方案，并非对本发明作任何形式上的限制，在不超出权利要求所记载的技术方案的前提下还有其它的变体及改型。

Claims (10)

1.一种氧气补充法兰，其特征是，包括沿径向布置的通气流道和设置在靠近法兰内壁位置的缓存流道，通气流道向缓存流道注入纯氧，缓存流道的内壁等间距设有若干输出注气口。

2.根据权利要求1所述的一种氧气补充法兰，其特征是，缓存流道呈环形，氧气补充法兰设有至少两个通气流道，缓存流道上设有若干与通气流道对应的导向板，导向板倾斜设置以引导纯氧沿缓存流道同一方向流动。

3.根据权利要求1所述的一种氧气补充法兰，其特征是，纯氧通过输出注气口形成环形的气流环，输出注气口的方向与所述气流环相切。

4.根据权利要求1至3任意一项所述的一种氧气补充法兰，其特征是，氧气补充法兰在靠近外缘位置设有进液开槽，氧气补充法兰上设有两个降温腔，进液开槽连通降温腔。

5.一种液冷式半导体尾气清除燃烧筒，其特征是，包括第一腔和第二腔，第一腔从内到外依次包括第一内腔、第一保温层以及第一水冷层，第二腔由内到外依次包括第二内腔、第二保温层和第二水冷层，第一腔和第二腔可拆卸连接并形成上部开放的容器，第一水冷层和第二水冷层经管路连接，第二水冷层上设有进液口，第一水冷层上设有出液口，第一腔上设有包括如权利要求1至3任意一项所述的氧气补充法兰。

6.根据权利要求5所述的一种液冷式半导体尾气清除燃烧筒，其特征是，第一保温层和第一水冷层、第二保温层和第二水冷层之间分别设有空气隔层，所述空气隔层中设有钣金固定件，所述钣金固定件与上第二保温层以及上第二保温层和上第二内腔之间均设有形变间隙。

7.根据权利要求5所述的一种液冷式半导体尾气清除燃烧筒，其特征是，氧气补充法兰设置在第一腔的底部，第一内腔和第二内腔的内壁相比输出注气口到轴心的距离更近，第一内腔的下部设有一凸台，防止燃烧火陷直接接触氧气补充法兰内壁。

8.根据权利要求6所述的一种液冷式半导体尾气清除燃烧筒，其特征是，第一腔和第二腔上均设有保护气体输入管，保护气体输入管将氮气输入至空气隔层内，钣金固定件上设有若干透气孔。

9.根据权利要求5所述的一种液冷式半导体尾气清除燃烧筒，其特征是，上第二内腔均由若干实心陶瓷板从上到下层叠形成。

10.根据权利要求4所述的一种液冷式半导体尾气清除燃烧筒，其特征是，降温腔呈弧形，进液开槽设置在降温腔靠近两端位置，进液开槽的一端设置在靠近管路位置，另一端设置在靠近出液口位置，第一水冷层中设有隔板，隔板将降温腔左右隔开。

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