KR101967495B1 - 듀얼 페이즈 세정 챔버 및 어셈블리 - Google Patents
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Abstract
일 실시예에서, 듀얼 페이즈 세정 챔버는 난류 혼합 챔버, 유체 확산기, 등방 압력 챔버 및 파열 완화 노즐을 포함할 수도 있다. 난류 혼합 챔버는 제1 유체 유입구 및 제2 유체 유입구와 유체 연통할 수도 있다. 유체 확산기는 난류 혼합 챔버와 유체 연통할 수도 있다. 파열 완화 노즐은 제1 유체 수집 오프셋, 제2 유체 수집 오프셋 및 변위 완충 돌출부를 포함할 수도 있다. 변위 완충 돌출부는 제1 유체 수집 오프셋 및 제2 유체 수집 오프셋 사이에 배치될 수도 있고, 제1 유체 수집 오프셋 및 제2 유체 수집 오프셋 각각으로부터 멀어지게 그리고 유체 확산기를 향해 오프셋 될 수도 있다. 제1 유체 유입구, 제2 유체 유입구 또는 제1 유체 유입구 및 제2 유체 유입구로부터 도입되는 가압 세정 유체는 제1 유체 수집 오프셋 및 제2 유체 수집 오프셋의 유출구 통로를 통해 흐른다.
Description
본 명세서는 전반적으로 듀얼 페이즈 (dual phase) 세정 챔버 및, 특히, 플라즈마 처리 시스템 내의 여기 (excitation) 전극으로서 이용되는 실리콘 기반 전극의 가스 통로를 세정하기 위한 듀얼 페이즈 세정 챔버와 관련한다.
다수의 공개된 미국 특허출원, 예를 들어, 미국 공개 번호 2007/0068629, 2007/0235660, 2007/0284246 및 2005/0241765, 및 등록된 미국 특허, 예를 들어, 미국 특허 번호 6,073,577, 6,148,765, 6,194,322, 6,245,192 및 6,376,385 는 전극 어셈블리 (assembly) 및 실리콘 기반 (silicon-based) 전극의 구조체와 관련한 교시 (teaching) 를 포함한다.
그러나, 본 발명자는 이 참고문헌의 교시가 신규한 디바이스의 개발 및 명세서에 개시된 일종의 전극 및 전극 어셈블리를 재생 (refurbishing) 하거나 세정 (cleaning) 하기 위한 신규한 방법론의 여지를 남기고 있다는 것을 인식했다.
본 명세서의 내용은 폴리싱 (polishing) 된 전극이 이용된 내용 또는 전극의 특정한 타입으로 제한되지 않지만, 설명의 목적을 위해, 듀얼 페이즈 세정 챔버는 본 명세서에서 동심원으로 배열된 가스 통로와 디스크 형태 (disc-shape) 를 갖는 모노 (mono) 실리콘 기반 전극에 관하여 도시된다. 본 명세서에 개시된 실시예를 실시하는 것은 본 명세서에 제안된 듀얼 페이즈 세정 챔버의 몇몇이 무전극 (non-electrode) 및 다양한 전극의 타입의 내용 내에서 유리한 유용성을 향유할 것임을 발견할 것이다. 또한, 전극의 실리콘 기반된 부분으로 부착된 백킹 플레이트 (backing plate) 와 함께 전극은 본 명세서에 설명된 것과 같이 재생되거나 세정될 수도 있다.
도 1은 디스크 형태를 갖는 실리콘 기반 전극 (100) 과 커플링 (coupling) 된 듀얼 페이즈 세정 챔버 (10) 를 도시한다. 도 4는 실리콘 기반 전극을 도시한다. 나아가, 도 1 및 도 4에 도시된 그것과 유사한 전극 어셈블리 및 실리콘 기반 전극의 구조에 관하여 교시된 것은 참조로써 본 명세서에 통합된 미국 공개 번호 2007/0068629, 2007/0235660, 및 2007/0284246 의 관련 부분에서 발견될 수 있다. 추가적으로 관련된 교시는 미국 특허 번호 6,073,577, 6,148,765, 6,194,322, 6,245,192, 및 6,376,385 와 미국 공개 번호 2005/0241765 에서 발견될 수 있다.
일 실시예에서, 듀얼 페이즈 세정 챔버는 난류 혼합 챔버 (turbulent mixing chamber), 유체 확산기 (fluid diffuser), 등방 압력 챔버 (isostatic pressure chamber) 및 파열 완화 노즐 (rupture mitigating nozzle) 을 포함할 수도 있다. 난류 혼합 챔버는 제1 페이즈를 제공하기 위한 제1 유체 유입구 및 제2 페이즈를 제공하기 위한 제2 유체 유입구와 유체 연통할 수도 있다. 유체 확산기는 난류 대향면, 등방 대향면 및 난류 대향면과 등방 대향면 사이의 다수의 확산 흐름 경로를 포함할 수도 있다. 유체 확산기는 유체 확산기의 난류 대향면이 난류 혼합 챔버에 대향하도록 난류 혼합 챔버와 유체 연통할 수도 있다. 파열 완화 노즐은 제1 유체 수집 오프셋 (fluid collecting offset), 제2 유체 수집 오프셋 및 변위 완충 돌출부 (displacement damping projection) 를 포함할 수도 있다. 등방 압력 챔버는 유체 확산기의 등방 대향면이 등방 압력 챔버에 대향하도록 유체 확산기와 유체 연통할 수도 있다. 변위 완충 돌출부는 제1 유체 수집 오프셋 및 제2 유체 수집 오프셋 사이에 배치될 수도 있다. 변위 완충 돌출부는 제1 유체 수집 오프셋 및 제2 유체 수집 오프셋의 각각으로부터 멀어지게 그리고 유체 확산기를 향해 오프셋될 수도 있다. 제1 유체 수집 오프셋 및 제2 유체 수집 오프셋의 각각은 주변 압력과 유체 연통하는 유출구 통로를 포함할 수도 있다. 파열 완화 노즐은 제1 유체 유입구, 제2 유체 유입구 또는 제1 유체 유입구 및 제2 유체 유입구로부터 도입되는 가압 세정 유체가 제1 유체 수집 오프셋 및 제2 유체 수집 오프셋의 유출구 통로를 통해 흐르도록 유체 확산기와 유체 연통할 수도 있다.
다른 실시예에서, 듀얼 페이즈 세정 챔버는 난류 혼합 챔버, 유체 확산기, 등방 압력 챔버 및 파열 완화 노즐을 포함할 수도 있다. 난류 혼합 챔버는 제1 유체 유입구 및 제2 유체 유입구와 유체 연통할 수도 있다. 유체 확산기는 난류 대향면으로부터 등방 대향면으로 유체 확산기를 통과하는 다수의 확산 흐름 경로, 난류 대향면 및 등방 대향면을 포함할 수도 있다. 유체 확산기는 유체 확산기의 난류 대향면이 유체 혼합 챔버에 대향하도록 난류 혼합 챔버와 유체 연통할 수도 있고 제1 유체 유입구 및 제2 유체 유입구 각각은 유체 확산기의 확산 흐름 경로와 직접적으로 정렬되지 않는다. 등방 압력 챔버는 유체 확산기의 등방 대향면이 등방 압력 챔버에 대향하도록 유체 확산기와 유체 연통할 수도 있다. 파열 완화 노즐은 실리콘 기반 전극을 수용하도록 성형될 수도 있고 주변 압력과 유체 연통하는 적어도 하나의 유출구 통로를 포함할 수도 있다. 파열 완화 노즐은 제1 유체 유입구 및/또는 제2 유체 유입구로부터 도입된 가압 세정 유체가 적어도 하나의 유출구 통로를 통해 흐르도록 등방 압력 챔버와 유체 연통할 수도 있다.
또 다른 실시예에서, 듀얼 페이즈 세정 어셈블리는 난류 혼합 챔버, 유체 확산기, 실리콘 기반 전극 및 파열 완화 노즐을 포함할 수도 있다. 난류 혼합 챔버는 유체 확산기와 유체 연통할 수도 있다. 유체 확산기는 실리콘 기반 전극과 유체 연통할 수도 있다. 실리콘 기반 전극은 다수의 가스 통로를 포함할 수도 있다. 파열 완화 노즐은 적어도 하나의 유체 수집 오프셋 및 적어도 하나의 변위 완충 돌출부를 포함할 수도 있다. 가압 세정 유체가 난류 혼합 챔버로 주입되는 경우, 가압 세정 유체는 유체 확산기를 통해 흐를 수도 있고, 실리콘 기반 전극을 실질적으로 등방으로 침범할 수도 있고, 실리콘 기반 전극의 가스 통로를 통해 흐를 수도 있다. 유체 수집 오프셋은 가압 세정 유체를 그것이 실리콘 기반 전극을 통해 통과한 후 수용할 수도 있다. 변위 완충 돌출부는 실리콘 기반 전극과 접촉하고 있을 수도 있다.
본 명세서의 특정한 실시예의 이하의 상세한 설명은 이하의 도면과 함께 읽는 경우 가장 잘 이해될 수 있고, 도면에서 유사한 구조는 유사한 도면 부호로 표시되고 도면에서:
도 1은 본 명세서에서 설명되고 도시되는 일 이상의 실시예에 따른 듀얼 페이즈 세정 쳄버의 단면을 도식적으로 묘사한다.
도 2는 본 명세서에서 설명되고 도시되는 일 이상의 실시예에에 따른 유체 확산기를 도식적으로 묘사한다.
도 3은 본 명세서에서 설명되고 도시되는 일 이상의 실시예에 따른 파열 완화 노즐을 도식적으로 묘사한다.
도 4는 본 명세서에서 설명되고 도시되는 일 이상의 실시예에 따른 실리콘 기판 전극을 도식적으로 묘사한다.
도 1은 본 명세서에서 설명되고 도시되는 일 이상의 실시예에 따른 듀얼 페이즈 세정 쳄버의 단면을 도식적으로 묘사한다.
도 2는 본 명세서에서 설명되고 도시되는 일 이상의 실시예에에 따른 유체 확산기를 도식적으로 묘사한다.
도 3은 본 명세서에서 설명되고 도시되는 일 이상의 실시예에 따른 파열 완화 노즐을 도식적으로 묘사한다.
도 4는 본 명세서에서 설명되고 도시되는 일 이상의 실시예에 따른 실리콘 기판 전극을 도식적으로 묘사한다.
위에서 언급된 것과 같이, 본 명세서는 플라즈마 처리 챔버 내에서 이용 후 실리콘 기반 전극과 같은 전극을 세정 및 재생하도록 활용될 수도 있는 듀얼 페이즈 세정 챔버와 관련한다. 본 명세서의 개념은 특정한 전극 또는 전극 어셈블리 구성 (configuration) 으로 제한되지 않아야 한다. 따라서, 전극, 복수의 컴포넌트 전극 어셈블리의 내부 및 외부의 전극은 본 명세서에서 설명된 실시예로 세정되거나 재생될 수도 있다. 또한, 전극의 실리콘 기반된 부분으로 부착된 백킹 플레이트와 함께 전극은 본 명세서에 설명된 것과 같이 재생되거나 세정될 수도 있다.
실리콘 기반 전극 (100) 과 관련하여, 본 명세서에서 실리콘 기반 전극 또는 실리콘을 포함하는 전극에 대한 기재는 전극의 구조물 내에, 예를 들어, 단결정 실리콘 또는 폴리실리콘과 같은 임의의 다양한 실리콘의 형태를 활용하는 임의의 다양한 전극을 포함하도록 이해되어야 한다는 것이 유의된다. 몇몇의 실시예에서, 실리콘 기반 전극은 실질적으로 순수한 실리콘 (예컨대, n-타입 또는 p-타입 실리콘을 제조하기 위한 도펀트와 같은 불순물을 포함하는 실리콘) 일 수도 있다. 추가의 실시예에서, 전극은 실리콘나이트라이드, 실리콘카바이드, 알루미늄나이트라이드, 알루미늄옥사이드 또는 그것들의 조합을 선택적으로 또는 추가적으로 포함할 수도 있다.
도 1을 참조하면, 듀얼 페이즈 세정 챔버 (10) 는 난류 혼합 챔버 (20), 유체 확산기 (30), 등방 압력 챔버 (50) 및 파열 완화 노즐 (60) 을 포함한다. 난류 혼합 챔버 (20) 는 목표된 흐름 경로를 따라 유체를 향하게 하도록 그리고 수용하도록 구성되고, 이는 도 1에서 양의 Y-방향을 따라 향해지는 것으로서 묘사된다. 난류 혼합 챔버 (20) 는 제1 페이즈를 제공하도록 유체 소스와 유체 연통하는 제1 유체 유입구 (22) 및 제2 페이즈를 제공하도록 유체 소스와 유체 연통하는 제2 유체 유입구 (24) 를 포함한다. 본 명세서를 설명하고 정의할 목적을 위해, 본 명세서에서 이용된 것으로서 용어 "유체"는 예를 들어, 청정 건조 공기 (CDA; clean dry air), 산소, 물 (예컨대, 탈이온수) 등과 같이 그것의 형태를 변화시키는 성향이 있는 힘에 의해 작용된 경우 정상 (steady) 속도에서 액체 또는 가스와 같이 그것의 형태를 변화시키고 흐를 수 있는 물질을 의미한다. 뿐만 아니라, 본 명세서에서 이용되는 것으로서 용어 "유체 연통"은 하나의 오브젝트 (object) 로부터 다른 오브젝트로 유체의 교환을 의미하고, 이는, 예를 들어, 압축성 유체 및 비압축성 유체의 흐름을 포함할 수도 있다.
따라서, CDA 의 제1 페이즈는 제1 유체 유입구 (22) 에 의해 난류 혼합 챔버 (20) 로 제공될 수 있고 물의 제2 페이즈는 동시에 또는 비동기로 제2 유체 유입구 (24) 에 의해 난류 혼합 챔버 (20) 로 제공될 수 있다. 또한, 제1 유체 유입구 (22) 및 제2 유체 유입구 (24) 는 유체 소스가 단일 세정 동작 동안 난류 혼합 챔버 (20) 로 유체를 한 기간 동안 동시에 공급하는 것과 다른 기간 동안 비동기로 공급하는 것을 번갈아 하도록 제어기와 동작을 위해 커플링 (coupling) 될 수도 있다. 제1 유체 유입구 (22) 및 제2 유체 유입구 (24) 의 각각을 경유하여 전달된 유체는 유체의 흐름을 촉진하도록 가압된다.
따라서, 제1 유체 유입구 (22) 및 제2 유체 유입구 (24) 는 약 0% CDA 내지 약 100% CDA와 약 0% 물 내지 약 100% 물을 포함할 수도 있는 세정 유체의 레시피를 전달하도록 구성될 수도 있다. 제1 유체 유입구 (22) 및 제2 유체 유입구 (24) 는, 예를 들어, 약 30 psi (약 206.8 kPa) 내지 약 50 psi (약 344.7 kPa) 또는 약 35 psi (약 241.3 kPa) 내지 약 45 psi (약 310.3 kPa) 또는 약 40 psi (약 275.8 kPa) 와 같이 약 0 psi (약 0 kPa) 에서 약 50 psi (약 344.7 kPa) 의 게이지 (gauge) 압력을 가지는 유체를 전달할 수도 있다.
일 실시예에서, 난류 혼합 챔버 (20) 는 난류 혼합 챔버 (20) 로 도입되는 유체의 흐름을 강제하는 내부 대향면 (28) 및 확산기 대향면 (26) 을 포함한다. 난류 혼합 챔버 (20) 는 흐름 경로가 확산기 대향면 (26) 에 나타나도록 듀얼 페이즈 세정 챔버 (10) 의 하우징 (12) 내에 형성될 수도 있다. 구체적으로, 제1 유체 유입구 (22) 및 제2 유체 유입구 (24)는 난류 혼합 챔버 (20) 의 확산기 대향면 (26) 을 통해 형성될 수도 있다. 그렇지 않으면, 제1 유체 유입구 (22), 제2 유체 유입구 (22), 또는 제1 유체 유입구 (22) 및 제2 유체 유입구 (22) 는 난류 혼합 챔버 (20) 의 임의의 표면을 통해 형성될 수도 있다. 예를 들어, 제1 유체 유입구 (22), 제2 유체 유입구 (24) 또는 제1 유체 유입구 (22) 및 제2 유체 유입구 (24) 는 난류 혼합 챔버 (20) 의 내부 대향면 (28) 을 통해 도입될 수도 있다.
또한 도 1을 참조하면, 듀얼 페이즈 세정 챔버 (10) 는 난류 혼합 챔버 (20) 로부터 유체를 확산시키기 위해 유체 확산기 (30) 를 포함한다. 유체 확산기 (30) 는 난류 대향면 (32), 등방 대향면 (34) 및 난류 대향면 (32) 과 등방 대향면 (34) 사이의 다수의 확산 흐름 경로 (36) 를 포함한다. 따라서, 난류 대향면 (32) 로 도입되는 가압 세정 유체는 등방 대향면 (34) 을 향해 확산 흐름 경로 (36) 를 통해 흐른다. 가압 세정 유체는 가압 세정 유체가 유체 확산기 (30) 의 등방 대향면 (34) 으로부터 멀어지게 확산 흐름 경로 (36) 를 통해 유체 확산기에 의해 확산된다.
도 2를 참조하면, 일 실시예에서, 유체 확산기 (30) 는 유체 확산기 (30) 의 중심 영역 (40) 을 통해 통과하는 확산 흐름 경로 (36) 를 포함한다. 증가된 다수의 확산 흐름 경로 (36) 는 유체 확산기 (30) 의 중심 영역 (40) 을 둘러싸는 동심원 어레이 (42) 내에 배열될 수 있다. 몇몇의 실시예에서, 각각의 동심원 어레이 (42) 내에 확산 흐름 경로 (36) 의 수는 동심원 어레이 (42) 의 원주가 증가할수록 증가한다. 즉, 확산 흐름 경로 (36) 의 수는 어레이가 X-Z 평면 내에서 유체 확산기 (30) 의 중심 영역 (40) 으로부터 더 멀리 떨어질수록 각각의 동심원 어레이 (42) 내에서 증가한다.
몇몇의 실시예에서, 확산 흐름 경로 (36) 는 실질적으로 직선이다 (예컨대, 각각의 흐름 경로의 중심은 실질적으로 Y-축과 나란히 배열된다). 확산 흐름 경로 (36) 가 실질적으로 원형의 단면을 갖는 것과 같이 도 2에서 묘사되는 데 반하여, 확산 흐름 경로 (36) 는, 예를 들어, 타원형, 다각형, 또는 그것들의 조합과 같이 임의의 단면의 형태를 가질 수도 있다는 것이 유의된다. 추가의 실시예에서, 확산 흐름 경로 (36) 는 가압 세정 유체 흐름이 Y-축을 따르는 방향과 다른 방향에 향해지도록 Y-축에 대하여 회전될 수도 있다. 또한, 확산 흐름 경로 (36) 의 각각은 확산 흐름 경로 (36) 가 그것이 유체 확산기 (30) 를 통해 통과할 때 방향을 변화시키도록 비틀려 있을 수도 있다.
유체 확산기 (30) 의 난류 대향면 (32) 는 유체 확산기를 통해 유체의 흐름을 완화하기 위해 혼합 영역 (38) 을 포함한다. 따라서, 혼합 영역 (38) 은 임의의 확산 흐름 경로 (36) 를 포함하지 않는 난류 대향면의 부분이다. 혼합 영역 (38) 은 확산 흐름 경로 (36) 의 두 개의 동심원 어레이 사이에 묘사된 동심원 영역일 수도 있다. 도 2가 원형의 오브젝트와 같이 유체 확산기 (30) 를 묘사한 데 반하여, 유체 확산기 (30) 는 이하 더 자세히 설명된 것과 같이 임의의 형태일 수도 있고 샤워헤드 전극과 이용되기 적합한 임의의 형태의 혼합 영역 (38) 및 확산 흐름 경로 (36) 를 포함할 수도 있다는 것이 유의된다.
다시 도 1을 참조하면, 듀얼 페이즈 세정 챔버 (10) 는 가압 세정 유체를 유체 흐름 경로를 따라 유체 확산기 (30) 의 등방 대향면 (34) 으로부터 향하게 하기 위해 등방 압력 챔버 (50) 를 포함한다. 가압 세정 유체는 실질적으로 등방 방식에서 등방 압력 챔버 (50) 를 빠져나간다. 즉, 가압 세정 유체는 가압 세정 유체의 단면을 통해 실질적으로 일정한 압력 (constant pressure) 을 가하거나 (예컨대, X-Z 평면을 따라), 가압 세정 유체는 가압 세정 유체의 흐름 경로 내에 놓여진 오브젝트의 단면을 따라 (예컨대, X-Z 평면을 따라) 실질적으로 일정한 압력을 가한다.
등방 압력 챔버 (50) 는 실질적으로 등방 방식에서 가압 세정 유체를 배출하도록 구성되는 챔버 유출구 (54) 및 가압 세정 유체를 받아 들이도록 구성되는 챔버 유입구 (52) 를 포함한다. 챔버 유입구 (52) 는 챔버 유출구 (54) 로부터 챔버 높이 (56) 만큼 떨어진다. 등방 압력 챔버는 실질적으로 등방 방식에서 형성하도록 유체 확산기의 등방 대향면 (34) 으로부터 빠져나가는 가압 세정 유체를 위해 충분한 챔버 높이 (56) 를 가질 수도 있다. 일 실시예에서, 챔버 유출구 (54) 는 챔버 유입구 (52) 보다 더 큰 (예컨대, X-Z 평면을 따라 측정된) 단면 영역을 갖도록 성형될 수도 있다.
또한 도 1을 참조하면, 듀얼 페이즈 세정 챔버 (10) 는 가압 세정 유체의 흐름 경로 내에 실리콘 기반 전극 (110) 을 안전하게 하도록 구성되는 파열 완화 노즐 (60) 을 포함한다. 따라서, 파열 완화 노즐 (60) 은 실리콘 기반 전극 (100) 을 수용하도록 성형되고, 주변 압력과 유체 연통하는 적어도 하나의 유출구 통로 (70) 를 포함한다. 구체적으로, 파열 완화 노즐 (60) 은 실리콘 기반 전극 (100) 이 주변 압력에 대하여 비교적 높은 압력 및 주변 압력 사이의 인터페이스 (interface) 가 되도록 가압 세정 유체의 흐름을 제어할 수도 있다.
도 1 및 도 2 모두를 참조하면, 파열 완화 노즐 (60) 은 적어도 하나의 유체 수집 오프셋 (68) 및 적어도 하나의 변위 완충 돌출부 (62) 를 포함한다. 유체 수집 오프셋 (68) 은 변위 완충 돌출부로부터 떨어지게 가압 세정 유체를 향하게 하고 수용하도록 구성될 수도 있다. 유체 수집 오프셋 (68) 의 각각은 주변 압력과 유체 연통하는 적어도 하나의 유출구 통로 (70) 를 포함한다.
변위 완충 돌출부 (62) 는 예를 들어 Y-방향을 따라서 꺾임 (deflection) 을 견디도록 구성될 수도 있다. 변위 완충 돌출부 (62) 의 각각은 성형된 부분 (64) 및 전극 접촉 부분 (66)을 포함할 수도 있다. 일 실시예에서, 성형된 부분 (64) 은 유체 수집 오프셋 (68) 으로부터 전극 접촉 부분 (66) 으로 확장한다. 성형된 부분 (64) 은 전극 접촉 부분 (66) 으로부터 유체 수집 오프셋 (68) 을 분리하기 위해 (예컨데, Y-축에 대하여 오프셋) 적합한 임의의 형태일 수도 있다. 따라서, 성형된 부분 (64) 은, 예를 들어, 패시팅 (faceting) 되거나, 구부려지거나 (curved), 챔퍼링 (chamfering) 되거나, 전극 접촉 부분 (66) 으로부터 유체 수집 오프셋 (68) 을 분리시키도록 구성되는 그 밖의 다른 윤곽을 포함할 수도 있다. 추가적으로, 전극 접촉 부분 (66) 이 실질적으로 평탄한 것과 같이 도 1 및 도 2에서 묘사되는데 반하여, 전극 접촉 부분 (66) 은 오브젝트가 가압 세정 유체로 종속되는 경우 전극 접촉 부분 (66) 에 의해 지지되는 오브젝트의 변위를 제어하도록 적합한 임의의 형태일 수도 있다.
일 실시예에서, 파열 완화 노즐 (60) 은 제1 유체 수집 오프셋 (68), 제2 유체 수집 오프셋 (68) 및 변위 완충 돌출부 (62) 를 포함한다. 변위 완충 돌출부 (62) 는 제1 유체 수집 오프셋 (68) 및 제2 유체 수집 오프셋 (68) 사이에 배치될 수도 있고 제1 유체 수집 오프셋 (68) 및 제2 유체 수집 오프셋 (68) 의 각각으로부터 멀어지게 오프셋될 수도 있다. 몇몇의 실시예에서, 파열 완화 노즐 (60) 은 주변 압력과 유체 연통하는 중심 유출구 통로 (72) 를 포함한다. 추가적인 실시예에서, 다수의 변위 완충 돌출부 (62), 다수의 유체 수집 오프셋 또는 다수의 변위 완충 돌출부 (62) 및 다수의 유체 수집 오프셋은 중심 유출구 통로 (72) 에 대하여 실질적으로 동심원으로 배열될 수도 있다.
파열 완화 노즐 (60) 은 전극 접촉 부재 (74) 및 구조 부재 (76) 를 더 포함할 수도 있다. 전극 접촉 부재 (74) 는, 예를 들어, 플라스틱과 같이 실리콘 기반 전극 (100) 에 비해 상대적으로 연성인 임의의 재료로 구성될 수도 있다. 구조 부재 (76) 는, 예를 들어, 스테인리스강과 같이 실리콘 기반 전극 (100) 에 비해 상대적으로 경질인 임의의 재료로 구성될 수도 있다. 본 명세서에 설명된 실시예에 따르면, 접촉하게 놓여지도록 구성되는 파열 완화 노즐 (60) 의 임의의 부분 (예컨데, 변위 완충 돌출부 (62)) 은 전극 접촉 부재 (74) 옆에 형성될 수도 있다. 또한, 파열 완화 노즐의 그 밖에 다른 부분은 전극 접촉 부재 (74) 옆에 형성될 수도 있다. 따라서, 전극 접촉 부재 (74) 는 변위 완충 돌출부 (62), 유체 수집 오프셋 (68) 및 유출구 통로의 부분 및 중심 유출구 통로 (72) 를 형성하는 것과 같이 도 1에서 묘사된 데 반하여, 파열 완화 노즐 (60) 의 임의의 부분은 전극 접촉 부재 (74) 또는 구조 부재 (76) 옆에 형성될 수도 있다. 추가적으로, 전극 접촉 부재 (74) 및 구조 부재 (78) 가 클램핑 (clamping) 부재 (90) 를 경유하여 서로 커플링 (coupling) 되는 플레이트와 같이 도 1에서 묘사되는 데 반하여, 전극 접촉 부재 (74) 및 구조 부재 (76) 는 통합적일 수도 있고 또는 구조 부재 (76) 는 전극 접촉 부재 (74) 로 코팅 (coating) 될 수도 있다는 것이 유의된다.
다시 도 1을 참조하면, 일 실시예에서, 듀얼 페이즈 세정 챔버 (10) 는 각각 유체 연통하는 난류 혼합 챔버 (20), 유체 확산기 (30), 등방 압력 챔버 (50) 및 파열 완화 노즐 (60) 을 포함한다. 구체적으로, 유체 확산기 (30) 는 유체 확산기 (30) 의 난류 대향면 (32) 이 난류 혼합 챔버 (20) 에 대향하도록 난류 혼합 챔버 (20) 와 유체 연통한다. 등방 압력 챔버는 유체 확산기 (30) 의 등방 대향면 (34) 이 등방 압력 챔버 (50) 에 대향하도록 유체 확산기 (30) 와 유체 연통한다. 파열 완화 노즐 (60) 은 제1 유체 유입구 (22), 제2 유체 유입구 (24) 또는 제1 유체 유입구 (22) 및 제2 유체 유입구 (24) 로부터 도입되는 가압 세정 유체가 유체 수집 오프셋 (68) 의 유출구 통로 (70) 를 통해 흐르도록 등방 압력 챔버 (50) 와 유체 연통한다.
듀얼 페이즈 세정 챔버 (10) 는 평평한 표면 상에 듀얼 페이즈 세정 챔버 (10) 를 지지하기 위해, 즉 "테이블 탑 (table top)" 유닛 (unit) 을 제조하기 위해, 베이스 (base) 부재 (80) 를 더 포함한다. 베이스 부재 (80) 는 파열 완화 노즐 (60) 과 유체 연통할 수도 있다. 베이스 부재 (80) 는 유체 방출 피처 (fluid draining feature) (84) 와 유체 연통하는 주변 압력 유입구 (82) 를 포함할 수도 있다. 일 실시예에서, 베이스 부재 (80) 의 유체 방출 피처 (80) 는 파열 완화 노즐 (60) 의 유출구 통로 (70) 과 유체 연통하고, 주변 압력 유입구는 주변 압력과 유체 연통한다. 파열 완화 노즐 (60) 로 흐르는 가압 세정 유체는 유체 방출 피처 (84) 로 그리고 주변 압력 유입구 (82) 를 통해 주변 압력으로 연통될 수도 있다.
도 1 및 도 4 모두를 참조하면, 듀얼 페이즈 세정 챔버 (10) 는 등방 압력 챔버 (50) 및 파열 완화 노즐 (60) 사이에 위치된 실리콘 기반 전극 (100) 의 가스 통로 (102) 를 통해 가압 세정 유체를 향하게 하는 압력 용기로서 동작할 수도 있다. 따라서, 듀얼 페이즈 세정 챔버 (10) 의 컴포넌트는 클램핑 부재 (90) 에 의해 제공된 클램핑 압력을 통해 실링 (sealing) 된 오링 (O-ring) (92) 을 통해 다른 컴포넌트 상으로 실링될 수도 있다. 예를 들어, 주변 압력은 (제1 유체 유입구 또는 제2 유체 유입구에 의해 제공되지 않는 한) 오직 주변 압력 유입구 (82) 를 경유하여 듀얼 페이즈 세정 챔버 (10) 로 제공될 수도 있다. 또한, 듀얼 페이즈 세정 챔버 (10) 내의 게이지 압력은 난류 혼합 챔버 (10) 와 유체 연통하는 압력 경감 밸브 (pressure relief valve) (94) 에 의해 조정될 수도 있다.
따라서, 실리콘 기반 전극 (100) 이 등방 압력 챔버 (50) 및 파열 완화 노즐 (60) 사이에 위치되어 있고 가압 세정 유체가 난류 혼합 챔버 (20) 로 주입되는 경우, 실리콘 기반 전극 (100) 의 가스 통로 (102) 는 가압 세정 유체에 의해 세정될 수도 있다. 구체적으로, 가압 세정 유체는 그것이 실질적으로 등방으로 실리콘 기반 전극을 침범하고 (impinge) 실리콘 기반 전극 (100) 의 가스 통로 (102) 를 통해 흐르도록 유체 확산기 (30) 를 통해 흐를 수도 있다.
일 실시예에서, 제1 유체 유입구 (22) 및 제2 유체 유입구 (24) 는 난류 혼합 챔버 (20) 로 주입된 임의의 가압 세정 유체가 유체 확산기 (30) 의 혼합 영역 (38) 과 상호 작용하는 것 없이 확산 흐름 경로 (36) 를 통해 흐를 수 없도록 유체 확산기 (30) 의 혼합 영역 (38) 과 각각 정렬될 수도 있다. 따라서, 어떤 특정 이론으로 결합되는 것 없이, 이러한 가압 세정 유체 및 혼합 영역 (38) 사이의 상호작용은 가압 세정 유체가 유체 확산기 (30) 의 확산 흐름 경로 (36) 를 통해 확산하는 것에 앞서 난류 혼합 챔버와 난류로 교반 (churn) 하는 것을 야기할 수도 있다고 믿어진다.
가압 세정 유체가 실리콘 기반 전극 (100) 을 통해 흐른 후, 유체 수집 오프셋 (68) 은 가압 세정 유체를 수용한다. 세정 처리를 통해, 변위 완충 돌출부 (62) 는 실리콘 기반 전극 (100) 과 접촉한다. 파열 완화 노즐 (60) 의 변위 완충 돌출부 (62) 는 실리콘 기반 전극 (100) 의 제한된 부분과 접촉하도록 구성될 수도 있다. 일 실시예에서, 변위 완충 돌출부 (62) 는 실리콘 기반 전극 (100) 의 비다공성 (nonporous) 부분 (104) 과 접촉한다. 즉, 변위 완충 돌출부 (62) 는 유체가 가스 통로 (102) 를 통해 흐르는 것을 예방하는 것 없이 실리콘 기반 전극 (100) 과 접촉한다. 구체적으로, 변위 완충 돌출부 (62) 의 전극 접촉 부분 (66) 은 실리콘 기반 전극 (100) 의 측방향 홀 간격 (lateral hole spacing) (106) 과 작거나 같은 폭을 갖는다. 따라서, 변위 완충 돌출부 (62) 는 가압 세정 유체에 의해 유도될 수도 있는 실리콘 기반 전극 (100) 의 왜곡을 제한함으로써 실리콘 기반 전극 (100) 내의 인장 응력 (tensile stress) 을 감소시키거나 예방한다.
본 발명을 설명하고 정의할 목적을 위해, 용어 "실질적으로" 및 "약"은 본 명세서에서 어떤 정량적 비교, 값, 측정 또는 다른 표현에 기인할 수도 있는 내재하는 불확정성의 정도를 표현하도록 활용된다는 것이 유의된다. 또한, 용어 "실질적으로" 및 "약"은 본 명세서에서 정량적 표현이 등록시 대상의 기본적 기능에 변화를 초래하는 것 없이 기재로부터 변경할 수도 있는 정도를 표현하도록 활용된다.
본 명세서에서 활용된 경우 용어 "전반적으로"는 청구된 발명의 범위를 제한하거나 어떠한 특성이 청구된 발명의 구조 또는 기능에 결정적, 필수적 또는 매우 중요하다는 것을 시사하도록 활용되지 않는다. 반대로, 이 용어는 단지 본 명세서의 특정한 실시예에서 활용될 수도 활용되지 않을 수도 있는 대체 또는 추가적 기능을 강조하거나 본 명세서의 실시예의 특정한 측면을 확인하도록 의도된다. 유사하게, 본 명세서의 몇몇의 측면이 바람직하거나 특별히 유리한 것처럼 본 명세서에서 확인되지만, 본 명세서는 발명의 이 바람직한 측면으로 반드시 제한하는 것은 아님이 고려되어야 한다.
뿐만 아니라, 예를 들어, 흐름 경로, X-방향, Y-방향, X-축, Y-축, X-Z 평면 등과 같은 방향 레퍼런스는 제한 없이 그리고 명확성을 위해 제공됐다는 것이 유의된다. 구체적으로, 그러한 방향 레퍼런스는 도 1내지 도 4에서 묘사된 좌표계에 대하여 만들어진다는 것이 유의된다. 따라서, 방향은 반전될 수도 있고 또는 본 명세서에서 설명된 실시예를 확장하도록 구조에 대해 제공된 좌표계로 대응하는 변화를 만드는 것에 의해 임의의 방향에 지향될 수도 있다.
발명을 상세하게 그리고 그것의 특정한 실시예와 관련함으로써 설명했으나, 변경 및 변화가 첨부된 청구항에서 정의된 발명의 범위로부터 벗어남 없이 가능하다는 것은 명백하다
이하 청구항의 일 이상은 연결구로서 용어 "wherein"를 활용한다는 것이 유의된다. 본 발명을 정의할 목적을 위해, 이 용어는 일련의 구조의 특징의 설명을 도입하도록 이용되는 개방형의 연결구로서 청구항 내에 도입되고 더 일반적으로 이용되는 개방형의 서두 용어 "포함하는"과 같이 마찬가지로 해석되어야 한다는 것이 유의된다.
Claims (22)
- 난류 혼합 챔버, 유체 확산기, 등방 압력 챔버 및 파열 완화 노즐을 포함하는 듀얼 페이즈 (dual phase) 세정 챔버로서,
상기 난류 혼합 챔버는 제1 페이즈를 제공하기 위한 제1 유체 유입구 및 제2 페이즈를 제공하기 위한 제2 유체 유입구와 유체 연통하고;
상기 유체 확산기는 난류 대향면, 등방 대향면 및 상기 난류 대향면과 상기 등방 대향면 사이의 복수의 확산 흐름 경로를 포함하고;
상기 유체 확산기는 상기 유체 확산기의 상기 난류 대향면이 상기 난류 혼합 챔버에 대향하도록 상기 난류 혼합 챔버와 유체 연통하고;
상기 파열 완화 노즐은 제1 유체 수집 오프셋 (offset), 제2 유체 수집 오프셋 및 변위 완충 돌출부를 포함하고;
상기 등방 압력 챔버는 상기 유체 확산기의 상기 등방 대향면이 상기 등방 압력 챔버에 대향하도록 상기 유체 확산기와 유체 연통하고;
상기 변위 완충 돌출부는 상기 제1 유체 수집 오프셋 및 상기 제2 유체 수집 오프셋 사이에 배치되고;
상기 변위 완충 돌출부는 상기 제1 유체 수집 오프셋 및 상기 제2 유체 수집 오프셋 각각으로부터 멀어지게 그리고 상기 유체 확산기를 향해 오프셋되고;
상기 제1 유체 수집 오프셋 및 상기 제2 유체 수집 오프셋 각각은 주변 압력과 유체 연통하는 유출구 통로를 포함하고; 그리고
상기 파열 완화 노즐은 상기 제1 유체 유입구, 상기 제2 유체 유입구 또는 상기 제1 유체 유입구 및 상기 제2 유체 유입구로부터 도입된 가압 세정 유체가 상기 제1 유체 수집 오프셋 및 상기 제2 유체 수집 오프셋의 상기 유출구 통로를 통해 흐르도록 상기 유체 확산기와 유체 연통하는, 듀얼 페이즈 세정 챔버. - 제 1 항에 있어서,
상기 제1 페이즈는 CDA (clean dry air) 를 포함하고, 상기 제2 페이즈는 탈이온수를 포함하는, 듀얼 페이즈 세정 챔버. - 제 1 항에 있어서,
상기 제1 페이즈 및 상기 제2 페이즈는 동시에 제공되는, 듀얼 페이즈 세정 챔버. - 제 1 항에 있어서,
상기 제1 페이즈 및 상기 제2 페이즈는 비동기로 제공되는, 듀얼 페이즈 세정 챔버. - 제 1 항에 있어서,
상기 등방 압력 챔버는 챔버 유출구로부터 챔버 높이만큼 떨어진 챔버 유입구를 포함하고;
상기 챔버 유출구는 상기 챔버 유입구보다 더 큰 단면 영역을 갖는, 듀얼 페이즈 세정 챔버. - 제 1 항에 있어서,
상기 파열 완화 노즐의 상기 변위 완충 돌출부는 성형된 부분 및 전극 접촉 부분을 포함하고,
상기 성형된 부분은 상기 제1 유체 수집 오프셋으로부터 상기 전극 접촉 부분으로 확장하는, 듀얼 페이즈 세정 챔버. - 제 6 항에 있어서,
상기 변위 완충 돌출부의 상기 성형된 부분은 챔퍼링된 (chamfered), 듀얼 페이즈 세정 챔버. - 제 6 항에 있어서,
상기 변위 완충 돌출부의 상기 전극 접촉 부분은 평탄한, 듀얼 페이즈 세정 챔버. - 제 1 항에 있어서,
상기 파열 완화 노즐은 중심 유출구 통로를 포함하고; 그리고
상기 제1 유체 수집 오프셋 및 상기 제2 유체 수집 오프셋은 상기 중심 유출구 통로에 대해 동심원으로 배열된, 듀얼 페이즈 세정 챔버. - 제 1 항에 있어서,
상기 듀얼 페이즈 세정 챔버는 베이스 부재를 더 포함하고,
상기 베이스 부재는 유체 방출 피처 (draining feature) 및 주변 압력 유입구를 포함하고;
상기 베이스 부재의 상기 유체 방출 피처는 상기 유출구 통로 및 상기 주변 압력 유입구와 유체 연통하고; 그리고
상기 주변 압력 유입구는 상기 주변 압력과 유체 연통하는, 듀얼 페이즈 세정 챔버. - 난류 혼합 챔버, 유체 확산기, 등방 압력 챔버 및 파열 완화 노즐을 포함하는 듀얼 페이즈 세정 챔버로서,
상기 난류 혼합 챔버는 제1 유체 유입구 및 제2 유체 유입구와 유체 연통하고;
상기 유체 확산기는 난류 대향면, 등방 대향면 및 상기 난류 대향면으로부터 상기 유체 확산기를 통해 상기 등방 대향면으로 통과하는 복수의 확산 흐름 경로를 포함하고;
상기 유체 확산기는 상기 유체 확산기의 상기 난류 대향면이 상기 난류 혼합 챔버에 대향하도록 상기 난류 혼합 챔버와 유체 연통하고, 상기 제1 유체 유입구 및 상기 제2 유체 유입구는 각각 상기 유체 확산기의 상기 확산 흐름 경로와 직접적으로 정렬되지 않고;
상기 등방 압력 챔버는 상기 유체 확산기의 상기 등방 대향면이 상기 등방 압력 챔버에 대향하도록 상기 유체 확산기와 유체 연통하고;
상기 파열 완화 노즐은 실리콘 기반 전극을 수용하도록 성형되고 주변 압력과 유체 연통하는 적어도 하나의 유출구 통로를 포함하고; 그리고
상기 파열 완화 노즐은, 상기 제1 유체 유입구, 상기 제2 유체 유입구 또는 상기 제1 유체 유입구 및 상기 제2 유체 유입구로부터 도입된 가압 세정 유체가 상기 적어도 하나의 유출구 통로를 통해 흐르도록 상기 등방 압력 챔버와 유체 연통하는, 듀얼 페이즈 세정 챔버. - 제 11 항에 있어서,
상기 난류 혼합 챔버는 상기 유체 확산기에 대향하는 확산기 대향면을 포함하고; 그리고
상기 제1 유체 유입구 및 상기 제2 유체 유입구는 상기 확산기 대향면을 관통하여 형성되는, 듀얼 페이즈 세정 챔버. - 제 11 항에 있어서,
상기 유체 확산기의 상기 확산 흐름 경로는 상기 유체 확산기의 중심 영역 주위에 동심원 어레이 내에 배열되는, 듀얼 페이즈 세정 챔버. - 제 13 항에 있어서,
상기 유체 확산기는 상기 확산 흐름 경로의 두 개의 동심원 어레이 사이에 배치된 혼합 영역을 포함하고; 그리고
상기 제1 유체 유입구, 상기 제2 유체 유입구 또는 상기 제1 유체 유입구 및 상기 제2 유체 유입구는 상기 유체 확산기의 상기 혼합 영역과 정렬되는, 듀얼 페이즈 세정 챔버. - 난류 혼합 챔버, 유체 확산기, 실리콘 기반 전극 및 파열 완화 노즐을 포함하는 듀얼 페이즈 세정 어셈블리에 있어서,
상기 난류 혼합 챔버는 상기 유체 확산기와 유체 연통하고;
상기 유체 확산기는 상기 실리콘 기반 전극과 유체 연통하고;
상기 실리콘 기반 전극은 다수의 가스 통로를 포함하고; 그리고
가압 세정 유체가 상기 난류 혼합 챔버로 주입된 경우:
상기 가압 세정 유체는 상기 유체 확산기를 통해 흐르고, 상기 실리콘 기반 전극을 등방으로 침범하고 (impinge), 상기 실리콘 기반 전극의 상기 가스 통로를 통해 흐르고;
유체 수집 오프셋이 상기 가압 세정 유체가 상기 실리콘 기반 전극을 통과한 후 상기 가압 세정 유체를 수용하고; 그리고
변위 완충 돌출부가 상기 실리콘 기반 전극과 접촉하도록, 상기 파열 완화 노즐은 적어도 하나의 상기 유체 수집 오프셋 및 적어도 하나의 상기 변위 완충 돌출부를 포함하는, 듀얼 페이즈 세정 어셈블리. - 제 15 항에 있어서,
상기 파열 완화 노즐은 전극 접촉 부재 및 구조 부재를 포함하고;
상기 전극 접촉 부재는 상기 실리콘 기반 전극에 비해 상대적으로 연성이고; 그리고
상기 구조 부재는 상기 실리콘 기반 전극에 비해 상대적으로 경질인, 듀얼 페이즈 세정 어셈블리. - 제 16 항에 있어서,
상기 파열 완화 노즐의 상기 전극 접촉 부재는 상기 변위 완충 돌출부를 포함하는, 듀얼 페이즈 세정 어셈블리. - 제 15 항에 있어서,
상기 실리콘 기반 전극은 순수한 실리콘으로부터 형성되는, 듀얼 페이즈 세정 어셈블리. - 제 15 항에 있어서,
가압 세정 유체는 0 psi (0 kPa) 내지 50 psi (344.7 kPa) 의 게이지 압력을 갖는, 듀얼 페이즈 세정 어셈블리. - 제 15 항에 있어서,
상기 가압 세정 유체가 상기 난류 혼합 챔버로 주입되는 경우, 상기 가압 세정 유체는 상기 난류 혼합 챔버 내에서 난류로 교반하는, 듀얼 페이즈 세정 어셈블리. - 제 15 항에 있어서,
상기 파열 완화 노즐의 상기 변위 완충 돌출부는 상기 실리콘 기반 전극의 비다공성 부분과 접촉하는, 듀얼 페이즈 세정 어셈블리. - 제 15 항에 있어서,
상기 파열 완화 노즐의 상기 변위 완충 돌출부는 전극 접촉 부분을 포함하고; 그리고
상기 전극 접촉 부분은 상기 실리콘 기반 전극의 측방향 홀 간격 이하의 폭을 갖는, 듀얼 페이즈 세정 어셈블리.
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