TW201841672A - 噴嘴 - Google Patents

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TW201841672A
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flow
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安德魯 詹姆士 希利
當肯 麥可 普萊斯
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英商愛德華有限公司
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Abstract

本發明揭示一種用於一減量設備之噴嘴及一種方法。該噴嘴係用於可操作以處理來自一處理工具之一廢氣流之減量設備，該噴嘴包括：一噴嘴本體，其界定：一噴嘴入口，其可操作以接收該廢氣流，一噴嘴出口，及一導管，其延伸於該噴嘴入口與該噴嘴出口之間並可操作以在自該噴嘴入口至該噴嘴出口之一流動方向上輸送該廢氣流；及一廢氣流旋轉器，其經構形以將一旋轉分量賦予至該廢氣流，以使該廢氣流圍繞該流動方向旋轉。以此方式，使該廢氣流在其通過該噴嘴本體時旋轉。與非旋轉廢氣流相比，已發現當接收此等旋轉廢氣流時，藉由一減量設備達成之破壞去除效率顯著改良。

Description

噴嘴
本發明係關於一種用於一減量設備之噴嘴及一種方法。
減量設備為人所知且通常用於處理來自用於(例如)半導體或平板顯示器製造產業中之一製造處理工具之一廢氣流。在此製造期間，自程序工具泵送之廢氣流中存在殘留全氟化合物(PFC)及其他化合物。PFC難以自廢氣移除且不希望其等釋放至環境中，此係因為已知其等具有相對高的溫室活性。 已知減量設備使用燃燒以自廢氣流移除PFC及其他化合物。通常，廢氣流係含有PFC及其他化合物之氮氣流。使燃料氣體與廢氣流混合且將該氣流混合物輸送至由一多孔氣體燃燒器之出口表面橫向包圍之一燃燒室中。將燃料氣體及空氣同時供應給多孔燃燒器以實現出口表面處之無焰燃燒，其中通過多孔燃燒器之空氣量足以不僅消耗至燃燒器之燃料氣體供應而且消耗注入於燃燒室中之氣流混合物中之所有可燃物。 雖然存在用於處理廢氣流之技術，但是該等技術各自具有其等本身缺點。因此，期望提供一種用於處理一廢氣流之改良技術。
根據一第一態樣，提供一種用於可操作以處理來自一處理工具之一廢氣流之減量設備之噴嘴，該噴嘴包括：一噴嘴本體，其界定：一噴嘴入口，其可操作以接收該廢氣流，一噴嘴出口，及一導管，其延伸於該噴嘴入口與該噴嘴出口之間並可操作以在自該噴嘴入口至該噴嘴出口之一流動方向上輸送該廢氣流；及一廢氣流旋轉器，其經構形以將一旋轉分量賦予至該廢氣流，以使該廢氣流圍繞流動方向旋轉。該第一態樣認識到，一些入口噴嘴之一問題在於，使用此等噴嘴達成之該廢氣流之破壞去除效率可低於所需。 因此，可提供一種減量設備噴嘴。該減量設備可為處理由一處理工具提供之一廢氣流之一者。該噴嘴可包括一噴嘴本體或外殼。該噴嘴本體可提供或界定一噴嘴入口或孔徑。該噴嘴入口可接收或具備該廢氣流。該噴嘴本體亦可界定或具備一噴嘴出口或孔徑。該噴嘴本體可界定或具備延伸於該噴嘴入口與該噴嘴出口之間或將該噴嘴入口與該噴嘴出口耦合之一導管或管。該導管可將該廢氣流自該噴嘴入口輸送或傳送至該噴嘴出口。該廢氣流自該噴嘴入口至該噴嘴出口之移動可界定通過該噴嘴本體之該廢氣流之一流動方向。該噴嘴亦可包括一廢氣流旋轉器或自旋器。該旋轉器可經構形或配置以將一旋轉或自旋分量賦予、實現或引入至該廢氣流。該旋轉分量可使該廢氣流圍繞該流動方向旋轉。以此方式，該廢氣流在其通過該噴嘴本體時旋轉。與非旋轉廢氣流相比，已發現當接收此等旋轉廢氣流時，藉由一減量設備達成之破壞去除效率顯著改良。 在一項實施例中，該廢氣流旋轉器經構形以使該廢氣流圍繞由該流動方向界定之一流動軸旋轉。因此，該廢氣流旋轉器可使該廢氣流圓周地圍繞延伸通過該導管之一軸旋轉。換言之，該旋轉可發生於橫向於沿著該導管延伸之該軸之一平面內。 在一項實施例中，該廢氣流旋轉器經構形以使該廢氣流旋轉成一渦流。因此，該旋轉器導致該廢氣流形成自該噴嘴出口延伸之一渦流。該渦流之該軸可與沿著該導管延伸之該流動軸大致對準。 在一項實施例中，該廢氣流旋轉器包括自該導管之一表面立起之一突出結構。因此，一突部或元件可自與該廢氣流相互作用並在該廢氣流流動通過該導管時賦予旋轉之該導管之一表面延伸。 在一項實施例中，該突出結構係細長的並沿著該導管之該表面延伸。 在一項實施例中，該突出結構係螺旋形的。形成諸如一螺紋之一螺旋形結構係用於使該廢氣流旋轉之一方便及有效配置。此一結構亦通常阻止可以其他方式導致該導管內之堵塞之殘渣或粉末之聚集。 在一項實施例中，該導管具有一半徑R，且該突出結構具有至該導管中之在約1/16 R與3/16 R之間、且通常1/8 R之一直立高度。 在一項實施例中，該突出結構至少部分沿著該導管延伸。因此，該突出結構可經提供於該導管之任何部分上。 在一項實施例中，該噴嘴包括複數個該等突出結構。因此，該結構可具有不連續性及/或可提供多個結構。將瞭解，突出結構之數目及其等佔據該導管之程度將影響該廢氣流之流動受影響之量。 在一項實施例中，該複數個該等突出結構界定一多頭螺紋配置。 在一項實施例中，該廢氣流旋轉器包括經定位以輸送一流體以將該旋轉分量賦予至該廢氣流之至少一個次級入口。因此，可提供一入口或孔徑，一流體通過該入口或孔徑並與該廢氣流相互作用。特定言之，該流體之動量可導致該廢氣流之該流動方向之一部分改變以導致其旋轉。 在一項實施例中，該次級入口經定向在該導管內為該流體引入一切向分量。 在一項實施例中，該次級入口經定向以相對於該導管切向地引入該流體。 在一項實施例中，該次級入口經定向以在該導管內為該流體引入一流動分量方向。 在一項實施例中，該噴嘴包括複數個該等次級入口。 在一項實施例中，該複數個該等次級入口圍繞該導管圓周地定位。 在一項實施例中，該流體包括該廢氣流及一次級流之至少一者。 根據一第二態樣，提供一種方法，其包括：提供用於可操作以處理來自一處理工具之一廢氣流之一減量設備之一噴嘴，該噴嘴包括：一噴嘴本體，其界定：一噴嘴入口，其可操作以接收該廢氣流，一噴嘴出口，及一導管，其延伸於該噴嘴入口與該噴嘴出口之間並可操作以在自該噴嘴入口至該噴嘴出口之一流動方向上輸送該廢氣流；及將一旋轉分量賦予至該廢氣流，以使用一廢氣流旋轉器來使該廢氣流圍繞該流動方向旋轉。 在一項實施例中，該賦予包括使該廢氣流圍繞由該流動方向界定之一流動軸旋轉。 在一項實施例中，該賦予包括使該廢氣流旋轉成一渦流。 在一項實施例中，該方法包括提供自該導管之一表面立起之一突出結構作為該廢氣流旋轉器。 在一項實施例中，該突出結構係細長的並沿著該導管之該表面延伸。 在一項實施例中，該突出結構係螺旋形的。 在一項實施中，該導管具有一半徑R，且該突出結構具有至該導管中之在約1/16 R與3/16 R之間、且通常1/8 R之一直立高度。 在一項實施例中，該方法包括使該突出結構至少部分沿著該導管延伸。 在一項實施例中，該方法包括提供複數個該等突出結構。 在一項實施例中，該方法包括提供一多頭螺紋配置作為該複數個該等突出結構。 在一項實施例中，該方法包括提供至少一個次級入口作為該廢氣流旋轉器及定位該至少一個次級入口以輸送一流體以將該旋轉分量賦予至該廢氣流。 在一項實施例中，該方法包括定向該次級入口以在該導管內為該流體引入一切向分量。 在一項實施例中，該方法包括定向該次級入口以相對於該導管切向地引入該流體。 在一項實施例中，該方法包括定向該次級入口以在該導管內為該流體引入一流動分量方向。 在一項實施例中，該方法包括提供複數個該等次級入口。 在一項實施例中，該方法包括圓周地圍繞該導管定位該複數個該等次級入口。 在一項實施例中，該流體包括該廢氣流及一次級流之至少一者。 隨附獨立及附屬技術方案中闡述進一步特別及較佳態樣。該等附屬技術方案之特徵可視需要且以不同於技術方案中明確陳述之組合與該等獨立技術方案之特徵組合。 在將一設備特徵描述為可操作以提供一功能之情況下，將瞭解此包含提供該功能或經調適或經組態以提供該功能之一設備特徵。
在更詳細論述實施例之前，首先將提供一概述。實施例提供一減量設備噴嘴。噴嘴具有一入口、一出口及一導管。入口接收一廢氣流，該廢氣流自該入口流動通過導管至該出口。噴嘴具有使廢氣流在橫向於流動方向之一平面內旋轉之一旋轉器。特定言之，廢氣流通常經旋轉成一渦流，其中廢氣流沿著導管圍繞延伸於入口與出口之間之一軸線旋轉。因此，旋轉器在廢氣流通過噴嘴時使廢氣流旋轉，其將一旋轉廢氣流遞送至處理腔室中。在一些實施例中，旋轉器包括經放置於導管內之一結構，該結構通常藉由提供延伸至導管中之與廢氣流之流動相互作用並導致其旋轉之一表面而在廢氣流流動通過導管時與廢氣流相互作用。實施例亦提供經注入於導管中之一流體，且該流體與廢氣流之間之相互作用導致廢氣流旋轉。減量設備 圖1係根據一項實施例之通過一減量設備總成(通常8)之一截面示意圖。減量設備總成8處理通常憑藉一真空泵送系統自諸如一半導體或平板顯示器程序工具之一製程工具泵送之一廢氣流。在一噴嘴12之一入口70處接收廢氣流。廢氣流自噴嘴12之入口70輸送至噴嘴12之一出口80並注入至一圓柱形處理腔室14中。在此實施例中，減量設備總成8包括圓周地配置之四個噴嘴12，其等各自輸送藉由一各別真空泵送系統自一各別工具泵送之一廢氣流。或者，可將來自一單個程序工具之廢氣流分割為複數個流，該複數個流之各者被輸送至一各別噴嘴12。各噴嘴12經定位於一各別孔16內，該各別孔16形成於界定處理腔室14之一上表面或入口表面之一陶瓷頂板18中。 處理腔室14具有由以一圓柱形管之形式之一多孔套筒20之一出口表面21界定之側壁。在多孔套筒20之一入口表面23與一圓柱形外殼24之間界定一充氣部容積22。圓柱形外殼24經同心地圍封於一外絕緣套筒60內，以在圓柱形外殼24之溫度歸因於例如雜散加熱而升高的情況下，將外表面溫度降低至安全位準。另外或替代地，一冷卻器可經定位於外殼內或抵著外殼，以便提供冷卻。 氣體經由一入口噴嘴(未展示)被引入至充氣部容積22中。氣體可為空氣及一可燃氣體混合物(諸如烴(例如甲烷))，或空氣及可燃氣體混合物連同其它物質(諸如水蒸氣、CO2 )一起之一摻合物。氣體被引入並自入口表面23通過至多孔套筒20之出口表面21，在此處氣體燃燒以加熱處理腔室14。噴嘴 圖2A至圖2C係繪示根據實施例之噴嘴之截面圖。在此等實施例中，各噴嘴12A至12C具有16毫米之一內徑及76毫米之一軸向長度。 如圖2A中可見，在噴嘴12A之一內部表面110A上提供一單頭螺紋100A。在操作中，廢氣流通過入口70A引入並朝向出口80A行進。當廢氣通過噴嘴12A時，螺紋100A之存在導致廢氣流開始圍繞噴嘴12A之伸長軸在方向R上於噴嘴12A內圓周地旋轉。換言之，廢氣流與螺紋100A之上游表面相互作用。此相互作用賦予圍繞噴嘴12A之一中心軸之一旋轉分量R。接著，一旋轉廢氣流(通常以一渦流之形式)進入處理腔室14。 如圖2B中可見，在噴嘴12B之一內部表面110B上提供一單頭螺紋100B。噴嘴12B具有一螺紋100B，該螺紋100B在截面上與螺紋100A類似，但具有一更精細節距。即，與噴嘴12A相比，噴嘴12B之每軸向長度存在更多匝圈。特定言之，與具有五個匝圈之噴嘴12A相比，噴嘴12B具有九個匝圈。在操作中，廢氣流通過入口70B引入並朝向出口80B行進。當廢氣通過噴嘴12B時，螺紋100B之存在導致廢氣流開始圍繞噴嘴12B之伸長軸在方向R上於噴嘴12B內圓周地旋轉。換言之，廢氣流與螺紋100B之上游表面相互作用。此相互作用賦予圍繞噴嘴12B之一中心軸之一旋轉分量R。接著，一旋轉廢氣流(通常以一渦流之形式)進入處理腔室14。 如圖2C中可見，在噴嘴12C之一內部表面110C上提供一單頭螺紋100C。噴嘴12C具有一螺紋100C，該螺紋100C之截面類似於100A之截面，但在此實施例中，與圖2A之螺紋相比，螺紋係具有一較粗節距之一雙頭螺紋。即，對於兩個螺紋之各者，與噴嘴12A相比，噴嘴12C之每軸向長度存在更少匝圈。在操作中，廢氣流通過入口70C引入並朝向出口80C行進。當廢氣通過噴嘴12C時，螺紋100C之存在導致廢氣流開始圍繞噴嘴12C之伸長軸在方向R上於噴嘴12C內圓周地旋轉。換言之，廢氣流與螺紋100B之上游表面相互作用。此相互作用賦予圍繞噴嘴12B之一中心軸之一旋轉分量R。接著，一旋轉廢氣流(通常以一渦流之形式)進入處理腔室14。螺紋輪廓 圖3A及圖3B繪示根據實施例之螺紋輪廓。如圖3A中所示，螺紋100A之高度H1係2毫米，其寬度T1係2毫米，且其具有螺紋之間之一節距P1。然而，對於此尺寸之噴嘴，高度及寬度通常經選擇於1至3毫米之範圍中。雖然未在圖3A中繪示，但螺紋100A之邊緣係圓形的。此外，如圖3B中所示，將瞭解，螺紋100A之輪廓可反轉，其中螺紋100A'替代地突出至噴嘴壁本身之厚度中。如圖3B中所示，其具有高度H1，其具有一寬度T2，且其具有螺紋之間之節距P1。破壞去除效率 圖4繪示由不同構形噴嘴達成之破壞去除效率(DRE)。 結果(1)展示使用具有一折線形(dog-leg)部分之一現有入口噴嘴配置(諸如EP 2 989 387 A1中所繪示)之廢氣流之不同速率下之破壞去除效率。 結果(2)展示用於一直噴嘴(諸如圖1中所繪示)之破壞去除效率，其省略內部表面上之螺紋。如可見，與現有噴嘴之DRE相比，此一直噴嘴之DRE下降。 結果(12C)展示噴嘴12C之DRE。如可見，與內部表面上無螺紋之一直噴嘴之DRE相比，此一噴嘴之DRE改良。 結果(12A)展示噴嘴12A之DRE。如可見，與噴嘴12C之DRE相比，噴嘴12A之DRE經改良。 結果(12B)展示噴嘴12B之效能。如可見，DRE匹配或超過現有噴嘴之DRE，並避免粉末或殘渣聚集於折線形中之問題。流體旋轉器 圖5A及圖5B繪示根據一項實施例之一噴嘴12D。圖5A係一端視截面圖。圖5B係一側視截面圖。在此實施例中，一或多個圓周定位開口180經提供於噴嘴12D之壁中。開口180經定向以將一流體流引入至噴嘴12D中，以與通過噴嘴12D之廢氣流之流動相互作用。特定言之，開口180經配置以在具有橫向於廢氣流之流動方向之一流動分量之一方向上注入流體。如圖5A中可見，通常，各開口180經定向以在切向於噴嘴12D之內部表面110D之一方向D上注入流體。流體之引入與廢氣流相互作用，以導致廢氣流以類似於上文所描述之一方式圍繞噴嘴12D之中心軸在方向R上旋轉。然而，此配置之一優點在於，免除對螺紋100A至100C之需要，此減少殘渣聚集於噴嘴12D內之可能性。如圖5B中可見，開口180經傾斜以提供在廢氣流之流動方向F上之一流動分量。換言之，開口180經傾斜以至少部分在廢氣流之流動方向上移動流體。此幫助提供一穩定渦流。 因此，實施例提供針對一直通噴嘴配置之一修改，此增強減量效能。實施例尋求將此等噴嘴之可用操作範圍擴展至較低流速。 在實施例中，一噴嘴係由一耐熱及耐化學腐蝕金屬合金(例如ANC16)建構。噴嘴通常係由一鑄造程序(例如脫蠟鑄造)形成。在一項實施例中，自噴嘴之內壁突出之至少一個螺旋形葉片至少部分在流動軸之方向上延伸。發現氣體(諸如NF3 )之減量效能藉由此特徵得到非常大改良。改良顯著大於藉由將噴嘴直徑減小至葉片之最窄尺寸而獲得之改良，其指示一漩渦藉由葉片引入氣體，藉此改良效能。實施例在流入製程氣體中有意地誘發一漩渦。變動包含螺旋之節距及頭數，亦包含深度，即螺旋突出至氣流中。此等噴嘴可與所有輻射燃燒器產物使用，包含感應加熱及燃氣燃燒器。 儘管本文中已參考附圖詳細揭示本發明之繪示性實施例，然應瞭解，本發明不限於精確實施例且可由熟悉此項技術者在不背離如由隨附發明申請專利範圍及其等之等效物所界定之本發明之範疇之情況下於本文中實現各種變化及修改。
8‧‧‧減量設備總成
12‧‧‧噴嘴
12A-12D‧‧‧噴嘴
14‧‧‧處理腔室
16‧‧‧孔
18‧‧‧頂板
20‧‧‧多孔套筒
21‧‧‧出口表面
22‧‧‧充氣部容積
23‧‧‧入口表面
24‧‧‧外殼
60‧‧‧絕緣套筒
70‧‧‧入口
70A-70C‧‧‧入口
80‧‧‧出口
80A-80C‧‧‧出口
100A-100C‧‧‧螺紋
100A'‧‧‧螺紋
110A-110D‧‧‧內部表面
180‧‧‧開口
D‧‧‧方向
F‧‧‧流動方向
H1‧‧‧高度
P1‧‧‧節距
R‧‧‧方向
T1‧‧‧寬度
T2‧‧‧寬度
現在將參考隨附圖式進一步描述本發明之實施例，其中： 圖1係根據一項實施例之通過一減量設備總成之一截面示意圖； 圖2A至圖2C繪示根據實施例之噴嘴； 圖3A及圖3B繪示根據實施例之螺紋輪廓； 圖4繪示由不同構形噴嘴達成之破壞去除效率(DRE)；及 圖5A及圖5B繪示根據一項實施例之一噴嘴。

Claims (15)

  1. 一種用於可操作以處理來自一處理工具之一廢氣流之減量設備之噴嘴，該噴嘴包括： 一噴嘴本體，其界定： 一噴嘴入口，其可操作以接收該廢氣流， 一噴嘴出口，及 一導管，其延伸於該噴嘴入口與該噴嘴出口之間並可操作以在自該噴嘴入口至該噴嘴出口之一流動方向上輸送該廢氣流；及 一廢氣流旋轉器，其經構形以將一旋轉分量賦予至該廢氣流，以使該廢氣流圍繞該流動方向旋轉。
  2. 如請求項1之噴嘴，其中該廢氣流旋轉器經構形以使該廢氣流圍繞由該流動方向界定之一流動軸旋轉。
  3. 如請求項1之噴嘴，其中該廢氣流旋轉器經構形以使該廢氣流旋轉成一渦流。
  4. 如請求項1之噴嘴，其中該廢氣流旋轉器包括自該導管之一表面立起之一突出結構。
  5. 如請求項4之噴嘴，其中該突出結構係螺旋形的。
  6. 如請求項4之噴嘴，其中該導管具有一半徑R，且該突出結構具有至該導管中之在約1/16 R與3/16 R之間、且通常1/8 R之一直立高度。
  7. 如請求項4之噴嘴，其包括複數個該等突出結構。
  8. 如請求項7之噴嘴，其中該複數個該等突出結構界定一多頭螺紋配置。
  9. 如請求項1之噴嘴，其中該廢氣流旋轉器包括經定位以輸送一流體以將該旋轉分量賦予至該廢氣流之至少一個次級入口。
  10. 如請求項9之噴嘴，其中該次級入口經定向在該導管內為該流體引入一切向分量。
  11. 如請求項9之噴嘴，其中該次級入口經定向相對於該導管切向地引入該流體。
  12. 如請求項9之噴嘴，其中該次級入口經定向以在該導管內為該流體引入一流動分量方向。
  13. 如請求項9之噴嘴，其包括複數個該等次級入口。
  14. 如請求項13之噴嘴，其中該複數個該等次級入口圍繞該導管圓周地定位。
  15. 一種方法，其包括： 提供用於可操作以處理來自一處理工具之一廢氣流之一減量設備之一噴嘴，該噴嘴包括：一噴嘴本體，其界定：一噴嘴入口，其可操作以接收該廢氣流，一噴嘴出口，及一導管，其延伸於該噴嘴入口與該噴嘴出口之間並可操作以在自該噴嘴入口至該噴嘴出口之一流動方向上輸送該廢氣流；及 將一旋轉分量賦予至該廢氣流，以使用一廢氣流旋轉器來使該廢氣流圍繞該流動方向旋轉。
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