具有多级冷却的装置.pdf

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1、(19)中华人民共和国国家知识产权局 (12)发明专利申请 (10)申请公布号 (43)申请公布日 (21)申请号 201910701040.1 (22)申请日 2019.07.31 (30)优先权数据 62/712,585 2018.07.31 US (71)申请人 应用材料公司 地址 美国加利福尼亚州 (72)发明人 诺吉A贾金德拉 阿鲁尔瓦桑萨布拉曼尼亚 (74)专利代理机构 北京律诚同业知识产权代理 有限公司 11006 代理人 徐金国赵静 (51)Int.Cl. F28D 7/08(2006.01) F28F 21/08(2006.01) H01J 37/32(2006.01) (5。

2、4)发明名称 具有多级冷却的装置 (57)摘要 本文描述的实施方式涉及用于消除半导体 工艺中产生的化合物的热交换器。 当热流出物流 动至热交换器中时， 可使冷却剂流动至热交换器 之内的热交换表面的壁。 热交换表面可以是产生 多级交叉流动路径的弯曲形状， 以便热流出物从 热交换器流下。 此流动路径迫使热流出物撞击热 交换表面的冷壁， 从而显著冷却流出物并且防止 流出物直接流入真空泵中并造成热损坏。 本文所 述的实施方式还涉及形成热交换器的方法。 热交 换器可通过使用3D打印在表面上顺序地沉积导 热材料层来建立， 产生小得多的占地面积并且减 少成本。 权利要求书3页 说明书9页 附图12页 CN 。

3、110779357 A 2020.02.11 CN 110779357 A 1.一种被配置以与流动流体交换热量的热交换器， 包含： 第一安装凸缘， 具有通过所述第一安装凸缘的连接表面延伸的中央开口， 其中所述连 接表面平行于第一平面； 第二安装凸缘， 具有通过所述第二安装凸缘的连接表面延伸的中央开口， 其中所述第 二安装凸缘与所述第一安装凸缘在第一方向上以一距离设置； 外壁， 被配置以包围所述热交换器的内部区域， 其中所述外壁和内部区域设置在所述 第一安装凸缘和所述第二安装凸缘之间； 内壁， 设置在所述内部区域之内， 其中所述内壁定位以将所述内部区域的所述热交换 区域与所述内部区域的外侧区域隔。

4、离， 所述外侧区域由形成在所述内壁和所述外壁之间的 空间限定； 热交换流体入口和热交换流体出口， 其中所述热交换流体入口和所述热交换流体出口 各自与所述外侧区域流体连通； 和 锥形托盘， 设置在所述内壁之内， 其中所述锥形托盘被配置以收集通过所述第一安装 凸缘的所述中央开口的颗粒。 2.如权利要求1所述的热交换器， 其中所述热交换流体入口具有与所述外侧区域流体 连通的开口， 并且所述热交换流体入口设置在比所述第二安装凸缘更接近所述第一安装凸 缘的位置处。 3.如权利要求1所述的热交换器， 其中所述热交换流体出口具有与所述外侧区域流体 连通的开口， 并且所述热交换流体出口设置在比所述第二安装凸缘。

5、更接近所述第一安装凸 缘的位置。 4.如权利要求1所述的热交换器， 其中所述热交换流体入口的开口的面积大体上等于 进水口的面积。 5.如权利要求1所述的热交换器， 进一步包含观察口， 所述观察口具有通过所述外壁延 伸的开口， 其中所述开口被定向以允许位于所述外壁之外的使用者经由所述开口查看所述 锥形托盘的至少一部分。 6.如权利要求1所述的热交换器， 进一步包含偏转器， 所述偏转器被配置以偏转通过所 述中央开口的气体。 7.如权利要求6所述的热交换器， 其中所述偏转器包含集成唇部。 8.一种被配置以与流动流体交换热量的热交换器， 包含： 第一安装凸缘， 具有与第一平面平行的连接表面； 第二安装。

6、凸缘， 具有连接表面， 其中所述第二安装凸缘与所述第一安装凸缘在第一方 向上以一距离设置； 和 热交换主体， 设置在所述第一安装凸缘与所述第二安装凸缘之间并且与所述第一安装 凸缘和所述第二安装凸缘耦接， 其中所述热交换主体包含： 外壁， 被配置以包围所述热交换主体的内部区域， 且所述内部区域具有大体上垂直于 所述第一平面的中心轴； 内壁， 设置在所述内部区域之内， 其中所述内壁定位以将所述内部区域的所述热交换 区域与所述内部区域的外侧区域隔离， 其中 所述内壁具有相邻于所述热交换区域的热交换表面， 权利要求书 1/3 页 2 CN 110779357 A 2 所述热交换表面的至少一部分具有在平。

7、行于所述中心轴的方向上变化的弯曲部分， 并 且 在所述热交换表面上的任何点处的所述弯曲部分的切线具有相对于中心轴的小于或 等于60度的角度。 9.如权利要求8所述的热交换器， 进一步包含热交换流体入口， 所述热交换流体入口具 有与所述外侧区域流体连通的开口， 并且设置在比所述第一安装凸缘更接近所述第二安装 凸缘的位置。 10.如权利要求9所述的热交换器， 进一步包含热交换流体出口， 所述热交换流体出口 具有与所述外侧区域流体连通的开口， 并且设置在比所述第二安装凸缘更接近所述第一安 装凸缘的位置。 11.如权利要求8所述的热交换器， 其中所述热交换主体具有150mm与200mm之间的直 径。 。

8、12.如权利要求11所述的热交换器， 其中所述第一安装凸缘与所述第二安装凸缘之间 的距离在200mm与250mm之间。 13.如权利要求8所述的热交换器， 其中在所述热交换表面上的任何点处的所述弯曲部 分的所述切线具有相对于所述中心轴的小于或等于45度的角度。 14.如权利要求8所述的热交换器， 其中在所述热交换表面上的任何点处的所述弯曲部 分的所述切线具有相对于所述中心轴的小于或等于30度的角度。 15.一种形成被配置以与流动流体交换热量的热交换器的方法， 包含： 形成具有中央开口的第一安装凸缘， 其中形成所述第一安装凸缘包含在第一表面上顺 序地沉积导热材料层； 在所述第一安装凸缘上形成热交。

9、换主体， 其中 所述热交换主体具有热交换区段， 所述热交换区段包围在垂直于所述第一表面的方向 上延伸的热交换区域； 并且 形成所述热交换主体包含在形成的所述第一安装凸缘的表面上顺序地沉积导热材料 层， 在所述热交换区段之内设置的顺序沉积的层各自包括外壁的至少一部分和内壁的至 少一部分， 所述外壁被配置以包围所述热交换主体的内部区域， 且所述内部区域具有大体上垂直 于所述第一表面的中心轴， 所述内壁设置在所述内部区域之内， 并且被定位以将所述热交换区域与所述内部区域 的外侧区域隔离， 其中所述外侧区域由形成在所述内壁和所述外壁之间的空间限定， 所述内壁具有相邻于所述热交换区域的热交换表面， 并且。

10、 所述热交换表面具有在平行于所述中心轴的方向上变化的弯曲部分， 并且 在所述热交换表面上的任何点处的所述弯曲部分的切线具有相对于中心轴的小于或 等于45度的角度； 和 在所述热交换主体上形成第二安装凸缘， 其中所述第二安装凸缘包含在所述热交换主 体上顺序地沉积导热材料层。 16.如权利要求15所述的方法， 其中所述热交换主体具有150mm与200mm之间的直径。 权利要求书 2/3 页 3 CN 110779357 A 3 17.如权利要求15所述的方法， 其中所述第一安装凸缘与所述第二安装凸缘之间的距 离在200mm与250mm之间。 18.如权利要求17所述的方法， 进一步包含朝向所述第二。

11、安装凸缘定位的热交换流体 入口和朝向所述第一安装凸缘定位的热交换流体出口。 19.如权利要求18所述的方法， 其中所述热交换流体入口的开口面积大体上等于进水 口的面积。 20.如权利要求15所述的方法， 其中所述热交换器是使用不锈钢材料通过3D打印工艺 形成的。 权利要求书 3/3 页 4 CN 110779357 A 4 具有多级冷却的装置 技术领域 0001 本文所述的实施方式通常涉及半导体处理设备并且， 更具体地说， 涉及用于消除 (abate)半导体工艺中产生的化合物的消除系统和热交换器。 背景技术 0002 由半导体处理设施使用的工艺气体包括诸如全氟化碳(perfluorocarbo。

12、n； PFC)的 许多化合物， 出于管理要求和环境与安全考虑， 所述化合物必须在处置之前进行消除和处 理。 通常， 远程等离子体源可耦接至处理系统以消除出自处理腔室的化合物。 反应物可被注 入至等离子体源中以辅助消除化合物。 0003 用于消除全氟化碳的常规消除技术利用水蒸气作为反应物， 水蒸气提供良好的破 坏去除效率(destruction removal efficiency； DRE)。 然而， 在远程等离子体源中使用水 蒸气的消除某些化合物可导致在远程等离子体源中形成固体颗粒， 这是由于较低的可用化 合反应(combination reaction)时间和远程等离子体源下游的设备， 诸。

13、如排放管线和泵。 此外， 离开远程等离子体源的排放物可能处于升高的温度， 这可在远程等离子体源下游的 泵处产生问题。 尝试重组(recombine)和冷却流出物的本领域中的现有解决方案非常庞杂 和低效， 包括具有其他维护问题。 0004 因此， 存在对具有用于消除半导体工艺中产生的化合物的有效热交换器的改进消 除系统的需要。 发明内容 0005 本文描述的一个或多个实施方式通常提供一种用于消除半导体工艺中产生的化 合物的热交换器。 0006 在一个实施方式中， 一种被配置以与流动流体交换热量的热交换器包括： 第一安 装凸缘， 具有通过第一安装凸缘的连接表面延伸的中央开口， 其中所述连接表面平行。

14、于第 一平面； 第二安装凸缘， 具有通过第二安装凸缘的连接表面延伸的中央开口， 其中所述第二 安装凸缘与所述第一安装凸缘在第一方向上以一距离设置； 外壁， 被配置以包围热交换器 的内部区域， 其中外壁和内部区域设置在第一安装凸缘和第二安装凸缘之间； 内壁， 设置在 内部区域之内， 其中所述内壁定位以将内部区域的热交换区域与内部区域的外侧区域隔 离， 外侧区域由形成在内壁和外壁之间的空间限定； 热交换流体入口和热交换流体出口， 其 中热交换流体入口和热交换出口各自与外侧区域流体连通； 和锥形托盘， 设置在内壁之内， 其中所述锥形托盘被配置以收集通过第一安装凸缘的中央开口的颗粒。 0007 在另一。

15、实施方式中， 一种被配置以与流动流体交换热量的热交换器包括： 第一安 装凸缘， 具有通过第一安装凸缘的连接表面延伸的中央开口， 其中所述连接表面平行于第 一平面； 第二安装凸缘， 具有通过第二安装凸缘的连接表面延伸的中央开口， 其中所述第二 安装凸缘与所述第一安装凸缘在第一方向上以一距离设置； 外壁， 被配置以包围热交换器 的内部区域， 其中外壁和内部区域设置在第一安装凸缘和第二安装凸缘之间； 内壁， 设置在 说明书 1/9 页 5 CN 110779357 A 5 内部区域之内， 其中所述内壁定位以将内部区域的热交换区域与内部区域的外侧区域隔 离； 锥形托盘， 被包围在内壁之内， 其中所述锥。

16、形托盘被配置以收集通过中央开口的颗粒； 其中： 外侧区域由形成在内壁和外壁之间的空间限定； 并且内壁具有相邻于热交换区域的 热交换表面； 和热交换流体入口与热交换流体出口， 其中所述热交换流体入口与热交换流 体出口各自与外侧区域流体连通。 0008 本文所述的一个或多个实施方式还通常涉及形成热交换器的方法。 0009 在一个实施方式中， 一种形成热交换器的方法包括： 形成具有中央开口的第一安 装凸缘， 其中形成第一安装凸缘包含在第一表面上顺序地沉积导热材料层； 在第一安装凸 缘上形成热交换主体， 其中热交换主体具有热交换区段， 所述热交换区段包围在垂直于第 一表面的方向上延伸的热交换区域， 并。

17、且形成热交换主体包含在所形成的第一安装凸缘的 表面上顺序地沉积导热材料层， 其中在热交换区段之内设置的顺序沉积的层各自包括外壁 的至少一部分和内壁的至少一部分， 外壁被配置以包围热交换主体的内部区域， 并且内部 区域具有基本上垂直于第一表面的中心轴， 内壁设置在内部区域之内， 并且被定位以将热 交换区域与内部区域的外侧区域隔离， 其中外侧区域由形成在内壁与外壁之间的空间限 定， 内壁具有相邻于热交换区域的热交换表面， 并且热交换表面具有在平行于中心轴的方 向上变化的弯曲部分(curvature)， 并且在热交换表面上的任何点处的弯曲部分的切线具 有相对于中心轴的小于或等于45度的角度； 在热交。

18、换主体上形成第二安装凸缘， 所述第二 安装凸缘包含在热交换主体上顺序沉积的导热材料层。 0010 附图描述 0011 以可以详细理解本公开内容的上述特征的方式， 可通过参考实施方式获得简要概 述于上的本公开内容的更具体描述， 所述实施方式的一些实施方式在附图中图示。 然而， 应 注意， 附图仅图示本公开内容的典型实施方式， 因此不视为限制本公开内容的范围， 因为本 公开内容可允许其他同等有效的实施方式。 0012 图1是根据本文所述的至少一个实施方式的包括远程等离子体源和热交换器的处 理系统和消除系统的示意图； 0013 图2A是图1的热交换器的至少一个实施方式的示意立体图； 0014 图2B。

19、是沿着与图2A中所示的线2B-2B重合的水平平面(X-Y平面)截取的图1的热交 换器的至少一个实施方式的俯视截面图； 0015 图2C是图1的热交换器的至少一个实施方式的示意横截面图； 0016 图2D是沿着与图2B中所示的线2D-2D重合的竖直平面(Y-Z平面)截取的图1的热交 换器的至少一个实施方式的另一示意横截面图； 0017 图2E是图2A至图2D的热交换表面的至少一个实施方式的示意横截面图； 0018 图2F是图2E中所示的热交换表面的一部分的近视示意横截面图； 0019 图3A是图1的热交换器的至少一个实施方式的示意侧视图； 0020 图3B是沿着与图3A中所示的线3B-3B重合的。

20、水平平面(X-Y平面)截取的图1的热交 换器的至少一个实施方式的俯视截面图； 0021 图3C是图1的热交换器的至少一个实施方式的示意横截面图； 0022 图3D是沿着与图3B中所示的线3D-3D重合的竖直平面(Y-Z平面)截取的图1的热交 换器的至少一个实施方式的示意横截面图； 说明书 2/9 页 6 CN 110779357 A 6 0023 图3E是图3A至图3D的热交换表面的至少一个实施方式的示意横截面图； 0024 图3F是图3E中所示的热交换表面的一部分的近视示意横截面图； 和 0025 图4是根据本文所述的至少一个实施方式的用于形成热交换器的方法的流程图。 0026 为了促进理解。

21、， 已尽可能使用相同的元件符号以指示附图共有的相同元件。 可以 预期的是， 一个实施方式的元件和特征可有益的并入其他实施方式中， 而无需进一步叙述。 具体实施方式 0027 在以下描述中， 阐述了许多具体细节以提供对本公开内容的实施方式的更透彻的 理解。 然而， 将对本领域技术人员显而易见的是， 本公开内容的一或多个实施方式可在没有 这些具体细节的情况下实践。 在其他情况下， 没有描述众所周知的特征以避免模糊本公开 内容的一个或多个实施方式。 0028 本文所述的实施方式通常涉及用于从流出物流中去除半导体工艺中产生的不想 要的化合物的消除系统和热交换器。 在离开等离子体区并且进入热交换器之后，。

22、 流体和固 体流出物重组并且释放大量能量， 导致已热的流出物的温度升高。 为了抵消温度升高， 设计 一种在热交换器中的冷却机构。 冷却机构可包括具有热交换表面的多个鳍片结构。 冷却剂 可在热交换器的一部分中流动以冷却热交换表面的壁。 热交换表面具有产生多级交叉流动 路径的弯曲形状， 以便热流出物从热交换器流下。 此流动路径增加热流出物与热交换表面 的冷壁接触的滞留时间， 从而提高了热交换器的冷却效率。 另外， 流动路径确保大部分流出 物与热交换表面的壁接触， 从而显著冷却流出物并且防止流出物直接流入真空泵中并造成 热损坏。 0029 本文所述的实施方式还通常涉及形成热交换器的方法。 热交换器可。

23、通过在表面上 顺序地沉积导热材料层以形成热交换器的一个或多个壁而产生。 顺序沉积包括形成在第一 表面上的第一安装凸缘和形成在所形成的第一安装凸缘的表面上的热交换主体。 第二安装 凸缘可形成在热交换主体的表面上。 可通过使用增材制造工艺(诸如3D打印和诸如此类)沉 积层。 这提供了允许以小得多的占地面积和高得多的效率重组和分段冷却的优点， 降低了 成本。 0030 图1示出根据本文所述的至少一个实施方式的包括等离子体源104和热交换器106 的处理系统100和消除系统102的示意图。 处理系统100包括至少处理腔室101和消除系统 102。 消除系统102包括至少等离子体源104、 热交换器10。

24、6和处理真空泵108。 处理腔室101通 常被配置以执行至少一个集成电路制造工艺， 诸如沉积工艺、 蚀刻工艺、 等离子体处理工 艺、 预清洁工艺、 离子注入工艺， 或另一类似的集成电路制造工艺。 在一些实施方式中， 处理 腔室101被配置以处理用于显示器或太阳能应用的基板。 在处理腔室101中执行的工艺可以 是等离子体辅助的。 例如， 在处理腔室101中执行的工艺可以是用于沉积硅基材料的等离子 体沉积工艺或者用于去除硅基材料的等离子体蚀刻工艺。 0031 处理腔室101具有经由排放前级管道114耦接至消除系统102的热交换器106的腔 室排放口112。 热交换器106耦接至处理腔室101以冷却。

25、离开等离子体源104的排放物并收集 诸如二氧化硅颗粒的颗粒， 所述颗粒形成在离开处理腔室101的排放前级管道114中。 热交 换器106耦接至排放管道116并且耦接至处理真空泵108。 排放管道118将处理真空泵108耦 接至设施排放装置110。 处理真空泵108通常用于排空处理腔室101， 而设施排放装置110通 说明书 3/9 页 7 CN 110779357 A 7 常包括用于为处理腔室101的流出物进入大气做准备的洗涤器或其他排放清洁装置。 0032 热交换器106耦接在处理腔室101和处理真空泵108之间用于降低排放前级管道 114中的排放物的温度， 并且用于收集排放前级管道114中。

26、的颗粒。 在一个实例中， 热交换器 106是消除系统102的一部分。 离开处理腔室101的排放物可沉积在热交换器106内部的冷表 面(具有大体上低于排放物的温度的温度的表面)上。 可在热交换器106中收集的材料实例 是二氧化硅， 所述材料可以粒状或颗粒形式形成。 0033 在一些实施方式中， 处理腔室101包括用于产生诸如氟自由基的清洁自由基的远 程等离子体源120， 所述氟自由基流入处理腔室101的处理区域122中以清洁处理腔室101。 未反应的清洁自由基可离开处理腔室101并且进入排放前级管道114和热交换器106， 以去 除在集成电路制造工艺期间在排放前级管道114和热交换器106中先前。

27、沉积的材料。 在一些 实施方式中， 在处理腔室101中执行的清洁工艺被有效地执行， 这样造成最小量的未反应清 洁自由基离开处理腔室101并且进入排放前级管道114。 在正常使用期间， 有效清洁处理腔 室101的清洁工艺通常将不提供足够的清洁自由基以有效地清洁热交换器106。 0034 因此， 为了保证足够的未反应清洁自由基到达并且有效地清洁热交换器106， 消除 系统102包括等离子体源104， 所述等离子体源可用于提供用以清洁热交换器106的清洁等 离子体。 等离子体源104用于对离开处理腔室101的气体和/或其他材料执行消除工艺， 以便 这样的气体和/或其他材料可随后被捕集并且转变为更加环。

28、境友好和/或工艺设备友好的 成分。 等离子体源104可以是例如电感耦合等离子体源、 电容耦合等离子体源、 直流等离子 体源或微波等离子体源。 等离子体源104可耦接至消除系统102， 以离子化清洁气体、 净化气 体、 载气或其他工艺气体； 以向消除系统102提供离子化气体； 并且以产生清洁自由基以清 洁表面和在热交换器106中发现的被捕集的材料。 例如， 第一气体供应源124可耦接至等离 子体源104以经由所述等离子体源提供诸如氩(Ar)的惰性气体或非反应气体至消除系统 102。 第二气体供应源126可耦接至等离子体源104以经由所述等离子体源提供诸如NF3的清 洁气体至消除系统102。 其他。

29、预期的清洁气体包括NF2H、 CHF3、 CF4和诸如此类。 另外， 第三气 体供应源128可耦接至等离子体源104以经由所述等离子体源提供诸如O2的反应剂至消除 系统102。 0035 如图1所示， 等离子体源104可经由导管117耦接至排放前级管道114。 反应气体促 进从消除系统102内部去除累积的沉积物， 从而减少或消除为了清洁而分解消除系统102的 需求。 在一个实施方式中， 在等离子体源104中产生的清洁自由基(诸如NF3等离子体)可流 入排放前级管道114中并且流入热交换器106中以去除在热交换器106中形成或收集的固体 副产物材料或颗粒。 0036 在一个实施方式中， 在等离子。

30、体源104中产生的诸如O2等离子体的氧化剂可从等 离子体源104传递至排放前级管道114中， 以与在沉积处理期间从处理腔室101流动至处理 真空泵108的前驱物产物反应。 氧化剂与来自沉积工艺的前驱物副产物反应并且促进前驱 物气体副产物转变为固体副产物或颗粒， 以提高热交换器106中捕集的固体副产物或颗粒 的量。 增加在热交换器106中捕集的固体副产物的量减少流过热交换器106并且流入处理真 空泵108、 排放管道118并且流至设施排放装置110的反应物副产物气体的量， 从而增加处理 真空泵108和排放管道118的预期寿命， 并且还减少用于处理真空泵108和排放管道118的维 护之间的时间而有。

31、助于增加工具可用时间。 说明书 4/9 页 8 CN 110779357 A 8 0037 热交换器106可在制造设施的子厂房(subfab)位置中位于距处理腔室101的距离 DF处， 所述距离诸如至少10至40英尺或更大； 并且热交换器106可与处理腔室101由壁130分 离。 消除系统102的远程等离子体源104的出口可在排放前级管道114中的位置132处流入排 放前级管道114， 所述排放前级管道114大体上相邻于热交换器106的入口。 在一个实例中， 位置132定位在排放前级管道114进入热交换器106之前的距离DR处， 所述距离DR诸如在6英 寸与18英寸之间， 或者约12英寸的距离。

32、。 已经发现， 当由等离子体源104产生的O2等离子体 在距热交换器106的入口的距离DR处被引入排放前级管道114时， 热交换器106捕获更多的 固体副产物材料， 所述距离DR诸如在6英寸与18英寸之间。 0038 排放前级管道118允许气体从处理真空泵108流至设施排放装置110。 例如， 排放前 级管道114、 排放管道116、 处理真空泵108、 排放管道118和相关联的硬件可由一种或多种工 艺相容的材料形成， 所述材料诸如铝、 阳极化铝、 镀镍铝、 不锈钢和上述项的组合与合金。 例 如， 热交换器106可由类似的工艺相容的材料形成， 或由有助于排放气体的冷凝的材料制 成。 例如， 设。

33、施排放装置110可以是如半导体制造工业中已知的燃烧/湿式消除子系统。 0039 消除系统102可在制造设施之内以与处理腔室101分离的位置提供， 并且由壁130 与处理腔室101分离。 消除系统102与处理腔室101的分离允许消除系统的维护在不要求严 格的清洁室空气纯度等级要求的环境中进行。 0040 图2A至图2D示出图1的热交换器106的至少一个实施方式的示意图、 俯视图和横截 面图。 如图2A中所示， 热交换器106包括热交换主体200、 第一端202、 与第一端202相对的第 二端204、 进口206和与进口206相对的出口208。 图2B是沿着与图2A中所示的线2B-2B重合的 水平。

34、平面(X-Y平面)截取的热交换器106的俯视截面图。 图2C是图1的热交换器106的示意横 截面图。 图2D是由与图2B中所示的线2D-2D重合的竖直平面(Y-Z平面)截取的图1的热交换 器106的示意横截面图。 0041 热交换主体200具有配置以将入口206与出口208流体连接的内部体积(下文进一 步描述)。 热交换主体200可以是圆柱形， 如图2A中所示； 或是任何其他适当形状。 热交换主 体200可具有在150mm与200mm之间的直径， 尽管其他直径也是可能的。 第一端202包括第一 安装凸缘210并且第二端204包括第二安装凸缘222。 第一安装凸缘210和第二安装凸缘222 经由。

35、连接表面耦接至热交换主体200， 所述连接表面平行于中心轴224。 热交换主体200从第 一安装凸缘210延伸至第二安装凸缘222， 以使得第二安装凸缘222与第一安装凸缘210以一 距离设置。 此距离可以在200mm与250mm之间， 而其他距离也是可能的。 热交换主体200包含 外壁216， 所述外壁被配置以包围热交换器106的内部区域218， 并且外壁216和内部区域218 的每一个从第一安装凸缘210延伸至第二安装凸缘222。 作为参考， 平面226(例如， X-Y平面) 被定义为大体上垂直于中心轴224定向。 0042 内部区域218包括热交换区域213和由内壁214分离的外侧区域2。

36、20。 内壁214限定 多个鳍片结构233。 在一个实例中， 如图2B中所示， 多个鳍片结构233包括六个鳍片结构。 通 常， 鳍片结构233每个都具有径向地和在轴向方向上延伸的形状， 并且还具有在至少两个非 平行方向上变化的弯曲热交换表面， 这是对于包括轴向方向(Z方向)、 径向方向和/或 方向 的径向对称设计而言。 0043 内壁214被定位在热交换主体200之内以将热交换区域213与内部区域218的外侧 区域220流体隔离。 外侧区域220由在内壁214与外壁216之间形成的空间限定。 热交换区域 说明书 5/9 页 9 CN 110779357 A 9 213可被设计以收集离开等离子体。

37、源104的流出物(如图1中所示)。 如上所述， 流出物将在离 开等离子体源104之后重组(recombine)， 所述重组发生在热交换区域213中。 此重组反应释 放大量的能量， 导致已热的流出物的温度升高。 因此， 热交换区域213被配置以在热的流出 物的温度下操作， 所述温度的范围可从400摄氏度至800摄氏度。 冷却剂(例如， 图2E中的冷 却剂P)可流动通过外侧区域220， 并且抵靠内壁214的热交换表面212流动。 冷却剂可经由进 水口228通过管或通道流动。 进水口228朝向热交换主体200的底部定位， 并且出水口230朝 向热交换主体200的顶部定位。 照此， 使冷却剂从热交换主。

38、体200的底部流动至顶部并且从 热交换器106的顶部排出。 进水口228的开口面积可与入口206的面积相同， 从而最小化从入 口206至出口208的压降。 热交换表面212相邻于热交换区域213， 并且起作用以冷却接触热 交换区域213经过鳍片结构233的下游流出物， 防止对设置在热交换器106下游的处理真空 泵108的热损坏。 0044 图2E示出图2A至图2D的热交换区域213的热交换表面212的一个实施方式的示意 横截面图。 热交换区域213设置在两个鳍片结构233之间。 参考箭头232示出热流出物通过热 交换区域213的流动路径， 所述热流出物冲击并且接触热交换表面212。 热交换表面。

39、212可以 是弯曲表面， 其中弯曲部分在平行于如图2C至图2D中所示的中心轴224的方向上变化。 在热 交换表面212上的任何点处的弯曲部分的切线具有相对于中心轴224的角度A， 所述角度A可 以小于或等于45度， 这再次最佳地在图2C至图2D中示出。 然而， 对于本文提供的公开的范 围， 45度的角度并不旨在限制， 因为相对于中心轴224的角度A可以取决于用于形成热交换 器106的制造方法和材料而变化。 已经发现， 配置热交换器106的内壁的弯曲部分以便内壁 的弯曲部分相对于竖直中心轴在任何点处小于或等于45度将通过使用不锈钢的增材制造 工艺来提高热交换器的可制造性， 并且还改善所形成的热交。

40、换装置的传热特性。 0045 在一个实例中， 如图2F中所示， 当使用不锈钢材料， 诸如316不锈钢时， 热交换表面 212的切线T1、 T2和T3相对于中心轴(即， 平行于Z轴)总是具有小于45度的角度。 在其他实施 方式中， 当不使用不锈钢时， 角度A可取决于制造方法和材料相对于中心轴224小于或等于 60度或70度。 参考箭头232示出多级交叉流动路径， 所述流动路径当热流出物撞击鳍片结构 233的热交换表面212的冷壁时增加热流出物的停留时间， 从而提高冷却效率。 此外， 通过形 成鳍片结构233以便所述结构具有变化的表面弯曲部分， 此配置可用于确保热流出物的任 何部分都不会错过内壁2。

41、14的热交换表面212， 以冷却热流出物而防止热流出物损坏处理真 空泵108和/或下游的其他结构。 热交换表面212的壁温度的范围可在20摄氏度至50摄氏度 之间， 将热流出物冷却至在所述温度范围之内直到热流出物离开进入处理真空泵108的时 候。 0046 图3A至图3D示出图1的热交换器106的至少一个实施方式的示意图、 俯视图和横截 面图。 如图3A中所示， 热交换器106包括热交换主体300、 第一端302、 与第一端302相对的第 二端304、 进口306和与进口306相对的出口308。 图3B是沿着与图3A中所示的线3B-3B重合的 水平平面(X-Y平面)截取的热交换器106的俯视截。

42、面图。 图3C是图1的热交换器106的示意横 截面图。 图3D是由与图3B中所示的线3D-3D重合的竖直平面(Y-Z平面)截取的图1的热交换 器106的示意横截面图。 0047 在此实施方式中， 非常类似于图2A至图2D中所示的实施方式， 热交换主体300具有 经配置以将入口306与出口308流体连接的内部体积(下文进一步描述)。 热交换主体300可 说明书 6/9 页 10 CN 110779357 A 10 以是圆柱形， 如图3A中所示； 或是任何其他适当形状。 热交换主体300可具有在150mm与 200mm之间的直径， 尽管其他直径也是可能的。 第一端302包括第一安装凸缘311并且第。

43、二端 304包括第二安装凸缘323。 第一安装凸缘311和第二安装凸缘323经由连接表面耦接至热交 换主体300， 所述连接表面平行于中心轴326。 热交换主体从第一安装凸缘311延伸至第二安 装凸缘323， 以使得第二安装凸缘323以与第一安装凸缘311的某个距离设置。 此距离可在 200mm与250mm之间， 然而其他距离也是可能的。 热交换主体300包含外壁318， 所述外壁被配 置以包围热交换器106的内部区域320， 并且外壁318和内部区域320的每一个从第一安装凸 缘311延伸至第二安装凸缘323。 作为参考， 平面328被定义为大体上垂直于中心轴326定向。 内部区域320包括。

44、热交换区域313和由内壁316分离的外侧区域322。 内壁316被定位在热交 换主体300之内以将热交换区域313与内部区域320的外侧区域322流体隔离。 外侧区域322 由在内壁316与外壁318之间形成的空间限定。 0048 另外， 热交换器106包含至少一个观察口(示出两个)309、 偏转器310和锥形托盘 (cone tray)312。 观察口309包括夹具309A， 夹具309A用于将视窗309B抵靠外壁318的一部 分密封。 这样可允许位于热交换器106外部的使用者看到热交换主体300内部， 以观察在锥 形托盘312中收集的颗粒。 锥形托盘312被包围在内壁316之内， 并被设计。

45、以在处理腔室101 的处理顺序期间捕集和隔离进入热交换器106的最大数量的颗粒。 此外， 偏转器310被设计 成使一些清洁气体偏转， 以便气体将与固体沉积物相互作用并与固体沉积物反应， 从而提 高清洁效率。 偏转器310可被设计具有集成唇部310A(图3C)以允许颗粒落在锥形托盘312 上。 0049 外侧区域322由在内壁316与外壁318之间形成的空间限定。 类似于图2A至图2D中 所述的实施方式， 流出物将在离开等离子体源104之后重组。 重组通常将发生在热交换区域 313中。 此重组反应释放大量的能量， 导致已热的流出物温度增加。 因此， 热交换区域313承 受热流出物的温度， 并且可。

46、在400摄氏度至800摄氏度的范围内。 冷却剂(例如， 图2E中的冷 却剂P)可流动通过外侧区域322， 并且抵靠热交换表面314流动。 冷却剂可经由进水口330通 过管或通道流动。 进水口330朝向热交换主体300的底部定位， 并且出水口332朝向热交换主 体300的顶部定位。 照此， 使冷却剂从热交换主体300的底部流动至顶部并且从热交换器106 的顶部排出。 进水口330的开口面积可与入口306的面积相同， 从而最小化从入口306至出口 308的压降。 热交换表面314相邻于热交换区域313， 并且起作用以冷却来自热交换区域313 的下游流出物， 防止对处理真空泵108的热损坏。 005。

47、0 类似于图2E中所示的实施方式， 图3E示出图3A至图3D的热交换区域313的热交换 表面314的一个实施方式的示意横截面图。 类似于上文图2E中所述的实施方式， 热交换区域 313设置在两个鳍片结构333之间。 参考箭头334示出热流出物通过热交换区域313的流动路 径， 所述热流出物冲击并且接触热交换表面314。 热交换表面314可以是弯曲表面， 其中弯曲 部分在平行于如图3C至图3D中所示的中心轴326的方向上变化。 在热交换表面314上的任何 点处的弯曲部分的切线具有相对于中心轴326的角度A， 所述角度A可以小于或等于45度， 这 再次最佳地在图3C至图3D中示出。 在一个实例中，。

48、 如图3F中所示， 使用不锈钢材料的热交换 表面314的切线T1、 T2和T3相对于中心轴(即， 平行于Z轴)总是具有小于45度的角度。 在其他 实施方式中， 当不使用不锈钢时， 角度A可取决于所使用的制造方法和材料相对于中心轴 326小于或等于60度或70度。 参考箭头334示出多级交叉流动路径， 所述流动路径增加当热 说明书 7/9 页 11 CN 110779357 A 11 流出物撞击热交换表面314的冷壁时的热流出物的停留时间， 从而提高冷却效率。 此外， 通 过形成热交换表面314以便热交换表面314具有变化的表面弯曲部分， 此配置可用于确保热 流出物的任何部分都将不会错过内壁31。

49、6的热交换表面314， 以冷却热流出物而防止热流出 物损坏处理真空泵108和/或下游的其他结构。 热交换表面314的壁温度的范围可在20摄氏 度至50摄氏度之间， 将热流出物冷却至在所述温度范围之内直到热流出物离开进入处理真 空泵108的时候。 锥形托盘312上的温度将略低于气体的温度， 使固体和液体流出物能够沉 积。 0051 图4示出根据本文所述的一个实施方式的用于形成热交换器的方法400的流程图。 形成被配置以与流体交换热量的热交换器的方法400。 所述层可通过使用增材制造工艺(诸 如3D打印工艺和诸如此类)沉积。 这样提供了允许以小得多的占地面积和高得多的效率重 组和分段冷却的优点， 。

50、降低了成本。 阶段可取决于所需的冷却而延长。 0052 更具体地， 在一些实施方式中， 热交换器的构造是通过建立热交换器的三维版本 的计算机辅助设计(computer assisted design； CAD)模型来开始。 这可以通过使用现有的 CAD设计软件来完成， 例如Unigraphics或其他类似的软件。 然后将由建模软件生成的输出 文件加载到分析程序以确保热交换器设计满足设计需求(例如， 气密、 热交换表面的弯曲部 分的角度定向、 质量密度)。 然后呈现输出文件， 并且3D模型随后被 “切片” 成一系列2D数据 位图， 或像素图。 2D位图(或像素图)用于限定横跨X和Y平面的位置， 。