[发明专利]一种红外辐射加湿装置及其加湿方法

说明书

本发明公开了一种红外辐射加湿装置及其加湿方法，包括红外波装置、蒸发腔室、液相水供给装置和载气流道。其中主腔体为蒸发腔室；红外波装置由螺旋线形状的异形红外发生器和红外控制器组成，用于提供一定波谱及功率的红外波；液相水供给装置由供液控制隔膜阀、雾化喷嘴组成，载气流道包含干气供气流道与湿气出口流道，蒸发式腔体内部设有温度传感器及液位传感器用于保证蒸发腔室内部温度与控制内部残留液量；液滴去除装置用于过滤去除湿气体中夹带的未气化的小液滴；采用红外辐射方式加速水雾蒸发，具有加湿量可调、载气进出口温差小、工作状况不影响周围环境温度等优点，加湿效率高，提高环境气体高洁净度。

技术领域

本发明涉及一种气体加湿装备，尤其是涉及一种使用于半导体工业生产中等具有高洁净度环境气体要求的加湿装置及其加湿方法。

背景技术

半导体工业生产中很多场合需要使用高洁净度的气体，对气体的湿度进行调节控制也是常见的气体处理流程之一。例如，申请人在申请号为201711395951.3的中国发明专利中提到，浸没式光刻机将高相对湿度的空气供给到硅片上方，以减弱硅片上浸没液体蒸发，防止硅片受冷却而发生变形。而现有传统气体加湿技术主要采用有：超声波雾化加湿、填料塔鼓泡加湿和喷雾冷却加湿；虽然新型的气体加湿技术有中空纤维膜加湿和传质膜加湿等。上述加湿技术中加湿过程通过水蒸气传质膜加湿传质过程的，其传质动力为气液界面水蒸气浓度差；而加湿过程中气液接触比表面积、气液两相界面水蒸气浓度梯度则是决定加湿效率的主要因素；上述传统的气体加湿技术存在着一定的局限性：例如存在着加湿效率低、受周围环境温度影响大、加湿不可控或控制效率低等；而中空纤维膜与传质膜加湿虽然效率高，洁净度高，但却存在着温度适用范围窄、加湿湿度不可控缺陷；并且，传统的气体传质加湿方法所使用的装置和材料也有可能难以满足半导体工业的气体洁净度要求，从而降低了环境气体的高洁净度性。

发明内容

本发明为解决现有使用于半导体工业生产中等具有高洁净度环境气体要求的加湿装置存在着加湿效率低、受周围环境温度影响大、加湿不可控或控制效率低或温度适用范围窄、加湿湿度不可控等现状而提供的一种可提高加湿效率，受周围环境温度影响低，提高温度适用范围，提高环境气体高洁净度的红外辐射加湿装置及其加湿方法。

本发明为解决上述技术问题所采用的具体技术方案为：一种红外辐射加湿装置，包括蒸发腔室、液相水供给装置、载气流道和控制器，液相水供给装置包括供液控制阀和雾化喷嘴，其特征在于：还包括红外加热器，红外加热器位于蒸发腔室内部，红外加热器用于提供红外波使液相水气化；载气流道包含干气体入口与湿气体出口，湿气体出口后级与气体输出流路连接，湿气体出口后级气体输出流路的下游管路上设有液滴去除装置，液滴去除装置用于去除湿气体中夹带的未气化的小液滴，进行二次过滤去除液滴；气体经过载气流道在蒸发腔室内大致呈自上而下的方向流动，湿气体出口位于蒸发腔室的下部位置且处于内底部上方位置处；蒸发腔室内部设有用于监测蒸发腔室内部温度的温度传感器及用于监测蒸发腔室内部残留液液位的液位传感器；蒸发腔室底部设有排液孔及排液控制阀门；液相水供给装置位于红外辐射加湿装置的上部，雾化喷嘴位于蒸发腔室的顶部。使用雾化液体和红外加热的技术组合实现气体加湿功能。利用红外辐射具有穿透强、响应快且不同红外谱段、材料的红外吸收具有选择性等特点，使喷嘴出口微米级液滴表面迅速发生相变挥发至载气中。加湿装置的气体输出流路中设置液滴去除装置的气液分离结构，避免气体中夹带小水滴。使用螺线形的红外加热管，增大红外线覆盖面积。可提高加湿效率，受周围环境温度影响低，提高温度适用范围，提高环境气体高洁净度。

作为优选，所述的红外加热器具有螺旋线形状，所述的螺旋线形状采用具有圆柱螺旋线形状、上大下小的倒锥形螺旋线形状、上小下大的锥形螺旋线形状或者是上下两端小中部大的双锥螺旋线形状。提高加热效率，在达到同等气化效率的条件下可以使用较低的加热温度，有利于抑制温度变化导致气体湿度波动的情况。

作为优选，所述的蒸发腔室呈柱状多边形筒体腔室结构或大致呈圆筒形腔室结构。提高蒸发腔室内对气体加湿加热处理的均匀稳定有效性。