[发明专利]输送用于等离子体消减的等离子体流的喷嘴及相关方法

说明书

公开了一种用于输送等离子体流的喷嘴和方法。该喷嘴用于将等离子体流从等离子体发生器输送到反应腔室，该喷嘴包括：导管，该导管在入口与出口之间延伸，入口被布置成接收等离子体流，出口被布置成与反应腔室流体联接，该等离子体流由导管在入口与出口之间沿轴向方向输送，其中该喷嘴是导热的并且布置成接收水以由该喷嘴加热，该喷嘴中具有至少一个孔，该孔被布置成沿轴向方向递送加热的水以与等离子体流混合。以这种方式，水被引入喷嘴内的等离子体流中，这产生了氢和氧自由基，氢和氧自由基有助于提高消减装置的破坏率效率。这提供了一种特别安全和方便的方法来提高破坏率效率，因为不需要向喷嘴提供可燃材料来产生那些自由基。

技术领域

本发明涉及一种用于输送等离子体流的喷嘴和方法。

背景技术

热等离子体炬是已知的，并且通常用于处理来自例如半导体或平板显示器制造工业中使用的制造处理工具的流出气流。在这种制造过程中，残留的氟化或全氟化合物(PFC)和其他化合物存在于从处理工具泵出的流出气流中。这些化合物难以从流出气流中去除，并且它们释放到环境中是不希望的，因为已知它们具有相对高的温室活性。

一种从流出气流中去除PFC和其他化合物的方案是使用辐射燃烧器，例如在EP1773474中所描述。然而，当通常用于通过燃烧而消减的燃料气体是不希望的或不容易获得时，还已知使用等离子体炬消减装置。

用于消减装置的等离子体可以以多种方式形成。微波等离子体消减装置可以连接到若干处理腔室的排气口。每个装置都需要自己的微波发生器，这会给系统增加相当大的成本。等离子体炬消减装置在可扩展性和处理粉末(存在于流出物流中或由消减反应产生)方面优于微波等离子消减装置。事实上，对于微波等离子体，如果存在粉末，它可以修改反应管的介电特性，使维持放电的微波注入无效。由等离子体消减装置产生的等离子体用于破坏或消减流出气流中不想要的化合物。

尽管存在这些用于处理流出气流的设备，但它们各自都有其缺点。因此，期望提供一种用于处理和流出气流的改进技术。

发明内容

根据第一方面，提供了一种用于将等离子体流从等离子体发生器输送到反应腔室的喷嘴，该喷嘴包括：导管，该导管在入口与出口之间延伸，入口被布置成接收等离子体流，出口被布置成与反应腔室流体联接，该等离子体流由该导管在入口与出口之间沿轴向方向输送，其中喷嘴是导热的，并且被布置成接收由喷嘴加热的水，喷嘴中具有至少一个孔，孔被布置成递送加热的水以与等离子体流混合。

第一方面认识到，当试图从流出气流中去除化合物时，破坏率效率可能是次优的。具体而言，现有的消减设备采用DC电弧等离子体炬，该等离子体炬与入口组件、限制件、混合(文丘里)锥体和反应管耦合，在反应管中发生消减反应。主要通过在文丘里锥体之前注入压缩干燥空气(CDA)作为试剂来实现PFC消减。在这里，试剂在进入“热”反应区之前与PFC气体和N₂等离子体羽流混合，该反应区存在于锥体之后，并由反应管(反应管可以由陶瓷水泥制成，但也可以由金属等其他材料制成)界定。在反应区中，O₂与PFC气体发生反应，之后在DeNO_x部段中用N₂流降温，并在淬火中被喷水。例如，在CF₄消减的情况下，可以发生的两个化学反应是:2CF₄+O₂→2CF₂+2F₂(主要反应)和CF₄ + O₂→ CO₂ + 2F₂。类似地，在SF6消减SOF₂的情况下，SO₂F₂可以以比更可溶副产物SO₂、F₂、HF更大量形成。