CN209279170U - 电浆炬激发装置的水分子供应装置 - Google Patents
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Abstract
本实用新型提供一种电浆炬激发装置的水分子供应装置，包括一火焰出口端形成于电浆炬激发装置的底端，该电浆炬激发装置内具有一水腔室，该火焰出口端固置有一罩体，该罩体具有一提供电浆炬通过的火焰通道，且该罩体内并开设有多个围绕于火焰通道周围的导水孔，所述多个导水孔各自连通于该水腔室与该火焰通道之间，用以供应水分子由该火焰通道喷出，令水分子接触该火焰通道内的电浆炬火焰，以利捕捉F2气体成为较容易接受水洗过滤的氟化氢(HF)。
Description
技术领域
本实用新型涉及半导体制程废气以电浆炬(Plasma Torch)进行烧结反应后的生成物的捕捉技术，特别是有关于一种电浆炬激发装置的水分子供应装置。
背景技术
周知，半导体制程所生成的废气包含有SiH4、H2SiCl2(DCS)、WF6、BF3、NF3、SF6、CF4、C2F6C3F8等，其中NF3、SF6、CF4、C2F6及C3F8等归属有害的氟化物(Per FluorinatedCompounds,PFC)，倘若排放至大气中，会造成环境污染，甚至于温室效应，对地球暖化造成严重的影响，因此必须将所述的这些废气处理成无害的气体。
坊间所泛用的半导体废气处理设备，就是用于将上述废气处理成无害的气体。一般而言，已知的半导体废气处理设备都设有废气的反应腔室，半导体制程所生成的废气导入反应腔室内，并且在反应腔室内以燃气火焰、热棒或电浆炬火焰所提供的高温，对所述废气进行烧结(即烧结反应)；特别的，通过高温的烧结反应，可将例如是有害的NF3、SF6、CF4、C2F6及C3F8等氟化物气体分解成无害的氟离子(F-)，进而达到净化废气的目的。
上述的电浆炬(Plasma torch)是一种能够生成一束定向电浆喷流的高温火焰，电浆炬火焰的温度能够高达3000℃～10000℃，因此常见用于材料加工、熔接、废物处理、陶瓷切割、金属切割及半导体废气烧结等用途上。
且知，所述废气经过燃气火焰、热棒或电浆炬火焰高温烧结处理之后，会于反应腔室内生成F2气体及其他生成物，这些生成物通常需经后段的水洗程序(scrubber)的捕捉及刷洗，使上述生成物能沉积于水中而被过滤筛离。
但是，由于F2气体的分子极小，在已知半导体废气处理设备中所用的水洗程序，其提供的水柱或水滴并无法充分捕捉上述的F2气体，造成半导体制程废气的净化效率不彰，因此有业者刻意供水(H2O)进入该反应腔室内，并凭借上述燃气火焰、热棒或电浆炬火焰的高温将水(H2O)所含带的水分子解离为氢离子(H+)与氢氧离子(OH-)，利用其中的氢离子(H+)与F2气体结合而形成易溶于水中的氟化氢(HF)，以利于后段水洗程序的捕捉及刷洗。然而，现有半导体废气处理设备的反应腔室中，供应水分子与上述燃气火焰、热棒或电浆炬火焰相互接触的腔室暨空间结构并不理想，乃至于水分子难以瞬间捕捉电浆炬火焰烧结废气后生成F2气体成为氟化氢(HF)，甚而影响废气中有害物质的净化效率，故亟待加以改善。
实用新型内容
有鉴于此，本实用新型的主要目的在于改善传统电浆炬火焰周围欠缺供应充足水分子而影响F2气体的捕捉效率的问题，进而提供一种电浆炬激发装置的水分子供应装置。
在一较佳实施中，本实用新型的技术手段包括：一火焰出口端，形成于电浆炬激发装置的底端，该电浆炬激发装置包含一极棒与一极芯，该极芯具有一作为带电离子的电场使用的圆锥形芯孔，该极棒投射带电离子于芯孔内生成电浆炬火焰，该电浆炬火焰并由该火焰出口端喷出；一水腔室，形成于该极芯外围，该极芯的外壁制成鳍片状接触该水腔室内的循环水；及一罩体，固置于该火焰出口端，该罩体具有一提供电浆炬通过的火焰通道，且该罩体内并开设有多个围绕于火焰通道周围的导水孔，所述多个导水孔各自连通于该水腔室与该火焰通道之间，用以供应水分子由该火焰通道喷出，令水分子接触该火焰通道内的电浆炬火焰。
在进一步实施中，该火焰通道的四周形成为一圆锥形孔壁，所述多个导水孔由该圆锥形孔壁供应水分子至该火焰通道喷出。其中所述多个导水孔分别连通一形成于圆锥形孔壁上的出水孔，所述多个导水孔分别经由各该出水孔而供应水分子至该火焰通道喷出。所述各该出水孔分别具有一孔心线，且该火焰通道具有一轴心线，该孔心线与该轴心线之间具有一夹角，且0<该夹角<90°。
在进一步实施中，该罩体具有一顶面及一底面，该火焰通道的圆锥形孔壁由该顶面逐渐扩张至该底面而形成。
在进一步实施中，该极芯的外围罩设有一极芯座，该水腔室形成于该极芯与该极芯座之间。
在进一步实施中，该电浆炬激发装置还包含一极芯架，该极芯架具有一中空的舱室，该极棒固置于该极芯架的顶部，该极棒之一用以投射带电离子的电离子投射端植入于该舱室内而形成一围绕于极棒与舱室壁面之间的集气槽，该极芯固置于该极芯架的底部，该芯孔连通该集气槽，且该电离子投射端邻近于该芯孔。
在进一步实施中，该电浆炬激发装置配置于一半导体废气处理槽上，该半导体废气处理槽内形成有一反应腔室，该电浆炬激发装置的火焰出口端植入于该反应腔室内。
根据上述技术，本实用新型所能产生的技术效果在于：
1.凭借出水孔开设于火焰通道周围，使导水孔或出水孔所喷出的水分子能集中到电浆炬火焰的周围，促使水分子能够立即地接触电浆炬火焰，并且接受电浆炬火焰解离成氢离子(H+)与氢氧离子(OH-)，让氢离子(H+)能够与废气烧结后生成的F2气体迅速地结合成为易溶于水中的氟化氢(HF)，以促进废气中有害物质的净化效率。
2.由于出水孔所喷出的水分子是由水腔室中用来冷却极芯的水所供应，因此无需额外增设供水用的管路，使得水分子供应装置的结构较为简化。
3.凭借火焰通道的圆锥形孔壁的构造设计，以及供应水分子的导水孔或出水孔是连通或形成于圆锥形孔壁上，使得火焰出口端所喷出的电浆炬火焰，能于圆锥形孔壁进行保焰的过程中迅速地与水分子接触。
以上所述技术手段及其产生效能的具体实施细节，请参照下列实施例及图式加以说明。
附图说明
图1是本实用新型电浆炬激发装置的水分子供应装置的剖示图；
图2是图1的A-A剖示图；
图3是图1的动作示意图；
图4是本实用新型电浆炬激发装置的水分子供应装置配置于废气处理槽的剖示图。
附图标记说明：1-电浆炬激发装置；10-极棒；101-电离子投射端；102-接电端；11-绝缘套；20-极芯；21-芯孔；211-内端；212-外端；213-孔壁；22-环部；221-固定孔；222-导引孔；223-导引沟；23-螺丝；24-火焰出口端；30-罩体；301-顶面；302-底面；31-火焰通道；311-圆锥形孔壁；32-导水孔；33-出水孔；40-极芯座；41-水腔室；42-螺孔；43-入水管；44-出水管；50-极芯架；501-顶部；502-底部；51-舱室；52-集气槽；53-承套；54-承座；55-环状导气槽；56-导气孔；57-进气管；60-半导体废气处理槽；61-反应腔室；62-头盖；63-废气导入管；631-出口；632-进气压力侦测口；64-紫外线侦测口；L1-孔心线；L2-轴心线；θ-夹角。
具体实施方式
首先，请参阅图1，揭示本实用新型所提供一种电浆炬激发装置的水分子供应装置的较佳实施形态，说明该水分子供应装置包括一火焰出口端24、一水腔室41及一罩体30，其中：
该火焰出口端24是形成于电浆炬激发装置1的底端。该电浆炬激发装置1在实施上包含一极棒10与一极芯20。该极棒10是由导电金属制成条棒状，而使得极棒10具有一电离子投射端101及一接电端102。该极芯20是由导电金属制成，该极芯具有一作为带电离子的电场使用的圆锥形芯孔21，该极棒10的电离子投射端101投射带电离子于芯孔21内生成电浆炬火焰。进一步的说，该芯孔21具有一内端211及一外端212，该芯孔21由该内端211逐渐扩张至该外端212而呈现圆锥形，该极棒10的电离子投射端101在实施上是邻近的坐落于该芯孔21的内端211，该电浆炬火焰是由该芯孔21的外端212喷出，换言之，上述的火焰出口端24在实施上是指该芯孔21的外端212。
该水腔室41是形成于该极芯20外围，该水腔室41分别经由一入水管43及一出水管44导引水流于该水腔室41内循环来冷却极芯20的温度。该极芯20的外壁在实施上是制成鳍片状，该鳍片状的外壁能增加极芯20与该水腔室41内的循环水的接触面积，进而提高水在冷却极芯20时的热交换效果。
该罩体30是固置于该火焰出口端24，使电浆炬火焰通过该罩体30喷出。该罩体30是由耐热金属制成环状，该罩体30具有呈环面形状的一顶面301及一底面302，该罩体30具有一由顶面301延伸至底面302的火焰通道31，该电浆炬火焰是经由火焰通道31通过罩体30喷出。该罩体30内开设有多个围绕于火焰通道31周围的导水孔32，所述多个导水孔32的一端延伸至该罩体30的顶面301，所述多个导水孔32各自连通于该水腔室41与该火焰通道31之间，使该水腔室41内的水通过导水孔32后以气雾状的水分子的形态由该火焰通道31中喷出，且该气雾状的水分子经由导水孔32的导引而在火焰通道31内接触到电浆炬火焰，以利于电浆炬火焰将气雾状的水分子分解为氢离子(H+)与氢氧离子(OH-)。
进一步的说，该罩体30内火焰通道31的四周形成为一圆锥形孔壁311，该圆锥形孔壁311在实施上是形成于环面状的该顶面301与底面302的中心位置之间，且该圆锥形孔壁311由该顶面301逐渐扩张至该底面302而形成。该圆锥形孔壁311上形成有与所述多个导水孔32分别连通的一出水孔33，该水腔室41内的水是依序通过导水孔32及出水孔33后以气雾状的水分子的形态由该火焰通道31中喷出。在具体实施上，各该出水孔33的总出水量是小于该出水管44的出水量，且该出水管44的出水量是大于该入水管43的进水量，使该水腔室41内的水具有压力，令该水腔室41内的水通过出水孔33后是以气雾状的水分子的形态喷出。更进一步的说，所述各该出水孔33分别具有一孔心线L1，且该火焰通道31具有一轴心线L2，该孔心线L1与该轴心线L2之间具有一夹角θ，该夹角θ是大于0度且小于90度，也就是0<θ<90°，使气雾状的水分子能由各该出水孔33朝火焰通道31内的电浆炬火焰的方向喷出，进而有利于该气雾状的水分子接触到电浆炬火焰。此外，该火焰通道31的圆锥形孔壁311能对由该芯孔21(也就是火焰出口端24)所喷出的电浆炬火焰形成保焰效果。
请合并参阅图1及图2，说明该极芯20的外围罩设有一极芯座40，该水腔室41是形成极芯20与极芯座40之间，该入水管43及出水管44是分别配置于极芯座40上而与该水腔室41相连通，使水能由入水管43流入水腔室41内，再由出水管44流出，进而形成水循环来冷却极芯20的温度。进一步的说，该极芯座40在实施上形成有多个螺孔42，该极芯20的外壁形成有一环部22，且该环部22上开设有与上述多个螺孔42相对应的固定孔221，凭借螺丝23通过固定孔221螺组于螺孔42而使极芯20与极芯座40相互固定结合。
复请参阅图1，说明该极芯20的环部22上还开设有多个围绕于该顶面301的外围的导引孔222，且该环部22上还形成有多个连通该导引孔222的导引沟223，使水腔室41内的水能经由导引沟223流入导引孔222中。所述导引孔222在实施上是分别对应该罩体30上的导水孔32，当该罩体30固置于该火焰出口端24时，令所述导引孔222分别与相对应的导水孔32相连通，使水腔室41内的水能依序经由导引沟223、导引孔222、导水孔32、出水孔33由火焰通道31中喷出。使水腔室41内的水除了能用来冷却极芯20之外，还能流入导水孔32，再由出水孔33喷出，因此无需额外增设供水用的管路，进而简化本实用新型水分子供应装置的结构。
请参阅图1，说明该电浆炬激发装置1在实施上还包含一极芯架50，该极芯架50概略制成座管形态，而使极芯架50具有一中空的舱室51。该极棒10经由一绝缘套11的居中束持而固定于极芯架50的顶部501，并且使得该极棒10的电离子投射端101能植入于舱室51内，进而形成一围绕于极棒10与舱室51的四周壁面之间的一集气槽52，且该极棒10的接电端102突伸至极芯架50外连接电源。进一步的说，该极芯20是固置于极芯架50的底部502，该芯孔21的内端211连通集气槽52。该极芯座40在实施上是经由一承座54而固定在极芯架50的底部502，进而罩设于极芯20的外围。
请参阅图2，说明该极芯架50外围罩设有一承套53，而使极芯架50与承套53之间形成一环状导气槽55，该极芯架50的舱室51壁面上还形成有多个连通集气槽52与环状导气槽55的导气孔56，换言之，该环状导气槽55、导气孔56与集气槽52之间形成一气流通道。该环状导气槽55与一进气管57相连通，该进气管57用来导入例如是He、Ar、N2或O2等气体，使上述气体沿环状导气槽55、导气孔56与集气槽52之间所形成的气流通道流向芯孔21，再通过芯孔21向外流出。
请参阅图3，说明将电源的正极与负极分别连接极棒10的接电端102与极芯20进行通电，而于极棒10与芯孔21的孔壁213之间激发暨生成电离子(e-)的碰撞及跳动，使芯孔21内成为生成电离子(e-)的电场，在此同时，并在该集气槽52内导入所述的He、Ar、N2或O2等气体集压，而经由所述气体将电离子(e-)由芯孔21的外端212推出，进而形成对外喷流的电浆炬火焰，该电浆炬火焰在通过火焰通道31时，该火焰通道31的圆锥形孔壁311构造能对由芯孔21所喷出的电浆炬火焰形成保焰效果。在此状态下，可通过由入水管43流入水腔室41内而后再由出水管44流出的循环水，来降低极芯20的温度，避免极芯20受到电浆炬火焰的加热作用而降低耐久的使用寿命；其中特别的是，制成鳍片状的极芯20外壁提供了较大的热交换面积，有助于和水腔室41内的水进行热交换，能有效避免极芯20的温度过高。并且，由入水管43流入水腔室41内的循环水部分会通过导引沟223流入导引孔222内，再经由导水孔32与出水孔33向外喷出，由出水孔33所喷出的气雾状的水分子受到由芯孔21所喷出电浆炬火焰的高温分解为氢离子(H+)与氢氧离子(OH-)。
请参阅图4，说明本实用新型的电浆炬激发装置1是配置于一半导体废气处理槽60上，该半导体废气处理槽60内形成有一反应腔室61，所述半导体制程废气先导入反应腔室61内，接着，以电浆炬所提供的高温进行烧结处理。进一步的说，该半导体废气处理槽60的顶部罩设有一头盖62，该极芯座40是配置于头盖62上而使该电浆炬激发装置1的火焰出口端24植入反应腔室61内，令该极芯20的芯孔21所喷流形成的电浆炬火焰进入反应腔室61内对所述半导体制程废气进行烧结处理，通过高温的烧结反应，可将所述半导体制程废气中例如是有害的NF3、SF6、CF4、C2F6及C3F8等氟化物(Per Fluorinated Compounds,PFC)气体分解成无害的氟离子，氟离子再与气雾状的水分子受到电浆炬火焰的高温所分解的氢离子(H+)结合，进而生成氟化氢，由于氟化氢易溶于水中，因此有利于后段水洗程序的捕捉及刷洗，以达到净化废气的目的。
该半导体废气处理槽60在实施上配置有至少一半导体制程废气的废气导入管63，该废气导入管63植入反应腔室61的一端形成有一出口631，该废气导入管63经由其出口631而与反应腔室61相连通，该废气导入管63导引半导体制程废气进入反应腔室61内。进一步的说，该废气导入管63与极芯座50是间隔配置于头盖62上，使该废气导入管63能由半导体废气处理槽60的顶部导引废气进入反应腔室61内。此外，该废气导入管63上设有一进气压力侦测口632，凭借该进气压力侦测口632能以仪器侦测废气导入管63内半导体制程废气流入反应腔室61内时的压力及流量；该头盖62上还设有一紫外线侦测口64，凭借该紫外线侦测口64能以紫外线侦测器侦测电浆炬的运作状况。
以上说明对本实用新型而言只是说明性的，而非限制性的，本领域普通技术人员理解，在不脱离权利要求所限定的精神和范围的情况下，可作出许多修改、变化或等效，但都将落入本实用新型的保护范围之内。
Claims (8)
1.一种电浆炬激发装置的水分子供应装置，其特征是包括：
一火焰出口端，形成于电浆炬激发装置的底端，该电浆炬激发装置包含一极棒与一极芯，该极芯具有一作为带电离子的电场使用的圆锥形芯孔，该极棒投射带电离子在芯孔内生成电浆炬火焰，该电浆炬火焰并由该火焰出口端喷出；
一水腔室，形成于该极芯外围，该极芯的外壁制成鳍片状而接触该水腔室内的循环水；及
一罩体，固置于该火焰出口端，该罩体具有一提供电浆炬通过的火焰通道，且该罩体内开设有多个围绕于火焰通道周围的导水孔，多个导水孔各自连通于该水腔室与该火焰通道之间，用以供应水分子由该火焰通道喷出，令水分子接触该火焰通道内的电浆炬火焰。
2.如权利要求1所述电浆炬激发装置的水分子供应装置，其特征在于：该火焰通道的四周形成为一圆锥形孔壁，所述多个导水孔由该圆锥形孔壁供应水分子至该火焰通道喷出。
3.如权利要求2所述电浆炬激发装置的水分子供应装置，其特征在于：所述多个导水孔分别连通一形成于圆锥形孔壁上的出水孔，所述多个导水孔分别经由各该出水孔而供应水分子至该火焰通道喷出。
4.如权利要求3所述电浆炬激发装置的水分子供应装置，其特征在于：各该出水孔分别具有一孔心线，且该火焰通道具有一轴心线，该孔心线与该轴心线之间具有一夹角，且0<该夹角<90°。
5.如权利要求2所述电浆炬激发装置的水分子供应装置，其特征在于：该罩体具有一顶面及一底面，该火焰通道的圆锥形孔壁由该顶面逐渐扩张至该底面而形成。
6.如权利要求1所述电浆炬激发装置的水分子供应装置，其特征在于：该极芯的外围罩设有一极芯座，该水腔室形成于该极芯与该极芯座之间。
7.如权利要求1所述电浆炬激发装置的水分子供应装置，其特征在于：该电浆炬激发装置还包含一极芯架，该极芯架具有一中空的舱室，该极棒固置于该极芯架的顶部，该极棒之一用以投射带电离子的电离子投射端植入于该舱室内而形成一围绕于极棒与舱室壁面之间的集气槽，该极芯固置于该极芯架的底部，该芯孔连通该集气槽，且该电离子投射端邻近于该芯孔。
8.如权利要求1所述电浆炬激发装置的水分子供应装置，其特征在于：该电浆炬激发装置配置于一半导体废气处理槽上，该半导体废气处理槽内形成有一反应腔室，该电浆炬激发装置的火焰出口端植入于该反应腔室内。
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