CN102466231B - 处理半导体制程废气的旋风式合氧燃烧装置 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种处理半导体制程废气的旋风式合氧燃烧装置，在一废气处理槽顶部设一入口头座，该入口头座内设一废气通道，连通于外界一废气供应端与废气处理槽之间，导引废气进入废气处理槽，且废气通道外围间隔设置二隔板，所述隔板之间形成一点火腔室，且所述隔板上分别形成连通外界一燃气供应端、点火腔室与废气处理槽的复数斜孔，导引燃气经由点火腔室漩涡进入废气处理槽，期间接受点火腔室内一点火器点燃而生成漩涡火焰，燃烧进入废气处理槽的废气，并引动废气漩涡至废气处理槽的水幕上。
Description
技术领域
本发明涉及一种旋风式合氧燃烧装置，用于处理半导体制程产生的废气，特别是关于一种处理半导体制程废气的废气处理槽及其入口头座，并涉及该入口头座内部的废气通道、点火腔室和导引废气用的斜孔。
背景技术
在半导体的产制过程中，会产生许多具有毒性、腐蚀性及易燃性的制程废气，为了避免该废气污染环境而造成公害的可能性，必须先将该废气内的有害物质予以过滤去除之后，才能将无害的废气排放至外界大气。
且知，传统的半导体制程废气的处理方式，是将该制程废气注入废气处理槽内，先接受废气处理槽内的高温火焰燃烧，而形成高温废气，迫使高温废气中有害物质接受高温催化，而分解成无害的物质，随后凭借废气处理槽内部的洗涤水将高温废气中可溶于水的有害物质加以融解，而使高温废气转换成为无害的气体，同时冷却该高温废气，以利于排放至外界大气中，而不会造成环境的污染。
上述传统的废气处理槽的顶部一般都具有一入口头座(inlet head)，该入口头座通常能够同时输入废气及含氧的燃气，以混合该废气与含氧燃气，并经由点燃该含氧燃气而生成高温火焰，用以燃烧该废气。
目前市面上已存在有多款上述利用高温火焰及洗涤水处理半导体制程废气的方法，举如中国台湾第482038号及第570146号专利案，主要是利用废气处理槽顶部的入口头座产生高温火焰，对外界废气供应端输送进入该入口头座内部的制程废气先行燃烧，并将洗涤水以喷洒成水滴或溢流成水幕的方式散布于入口头座下方的废气处理槽内，以融解废气中的有害物质。
然而，上述中国台湾第482038号及第570146号专利案中的制程废气是以直线路径通过该入口头座及废气处理槽；换言之，该废气是以直线路径通过高温火焰及洗涤水，导致该废气与高温火焰及洗涤水相互反应的时间难以提增的问题，如此容易造成废气中有害物质未完全燃烧殆尽的状况，也容易造成废气中有害物质未完全融解于洗涤水的状况，亟需加以改善。
发明内容
本发明的目的在于克服现有技术中，有关半导体制程废气以直线路径通过高温火焰及洗涤水，而导致该废气与高温火焰及洗涤水相互反应的时间难以提增的问题。
为实现上述目的，本发明采用的技术方案是：
一种处理半导体制程废气的旋风式合氧燃烧装置，在一废气供应端及一燃气供应端之间设一入口头座，且该入口头座位于一废气处理槽顶部，该废气处理槽内壁形成一外层水幕，其特征在于，该入口头座内配置包含有：
一废气通道，连通于该废气供应端与该废气处理槽之间，以导引废气进入该废气处理槽；
一上层隔板与一下层隔板，分别间隔于该废气通道外围与入口头座内壁之间，该废气通道外围、入口头座内壁、上层与下层隔板之间形成一点火腔室；
复数上层斜孔，呈漩涡状分布形成于该上层隔板上，而围绕于该废气通道外围，且所述上层斜孔连通于该燃气供应端与点火腔室之间，以导引燃气漩涡进入该点火腔室；
一点火器，植设于该点火腔室中，点燃该点火腔室内的燃气形成漩涡火焰，以加温该废气通道内的废气；及
复数下层斜孔，呈漩涡状分布形成于该下层隔板上，而围绕于该废气通道外围，且所述下层斜孔连通于该点火腔室与该废气处理槽之间，以导引该漩涡火焰进入该废气处理槽，燃烧自该废气通道进入该废气处理槽的废气，并引动该废气至该水幕上。
此外，本发明更加包含：
所述废气通道外围、上层隔板顶部与入口头座内壁之间形成一连通该燃气供应端与所述上层斜孔的燃气腔室，能够平均供应燃气至所述上层斜孔。
所述燃气腔室内设有一连通该点火腔室的容置管，该点火器设于该容置管内，且该容置管上形成有复数气孔，连通于该容置管内部与该燃气腔室之间，以导引燃气进入该容置管内，接受点火器点燃而形成一母火。
所述废气通道及所述下层斜孔下方相对端设有一燃烧腔槽，连通该废气通道及所述下层斜孔，且该燃烧腔槽底部形成一连通该废气处理槽的槽口。
所述点火腔室外围与该入口头座内壁之间形成一能够导入外界洗涤水的环状上层水槽，且该上层水槽与该废气处理槽内部之间连通一上溢流口，以导引洗涤水溢流至该废气处理槽内，而形成一位于该外层水幕内侧的内层水幕，以接受废气吹袭，进而融解废气中的有害物质。
所述点火腔室外围与该入口头座内壁之间形成一连通该上层水槽的环状集水槽，位于该上层水槽顶部，且外界洗涤水经由该集水槽导入该上层水槽。
所述废气处理槽内壁形成一能够导入外界洗涤水的环状下层水槽，且该下层水槽与该废气处理槽内部之间连通一下溢流口，以导引洗涤水溢流至该废气处理槽内形成该外层水幕。
与现有技术相比较，本发明具有的有益效果是：所述上、下层斜孔的漩涡方向相等，而使经由所述上层斜孔漩涡进入点火腔室内的燃气于点燃生成火焰后，接续经由所述下层斜孔漩涡进入废气处理槽内，而形成以漩涡状态由上而下流动的火焰，进而引动该废气处理槽内的废气以漩涡状态由上而下流动；据此，利用漩涡火焰引动半导体制程废气，致使该废气以由上而下的漩涡路径通过漩涡的高温火焰及洗涤水，以延长该废气与漩涡火焰及洗涤水相互反应的时间；同时，凭借所述上、下层斜孔加压该燃气，而使漩涡火焰形成高密度旋风火网，以提升火焰净化废气中有害物质的效率；此外，凭借水幕融解废气中有害物质，能够进一步防止废气处理槽内壁发生卡垢及侵蚀的现象。
附图说明
图1是本发明较佳实施例的一剖示图；
图2是本发明较佳实施例的另一剖示图；
图3是图2的A-A断面图；
图3a是图3的局部放大图；
图4是图2的B-B断面图；
图4a是图4的局部放大图；
图5是本发明的导管与隔板的立体图；
图6是本发明的隔板的立体图；
图7是图1的使用状态图；
图8是图2的使用状态图。
附图标记说明：11-废气供应端；12-燃气供应端；13-洗涤水供应端；2-废气处理槽；20-反应腔室；21-下层水槽；22-第二给水口；23-下溢流口；3-入口头座；31-燃气腔室；311-燃气入口；32-点火腔室；33-容置管；331-气孔；34-环套；341-燃烧腔槽；342-槽口；35-上层水槽；351-上溢流口；36-集水槽；361-通孔；362-第一给水口；4-废气通道；40-导管；41-废气入口；42-废气出口；5-上层隔板；51-上层斜孔；6-下层隔板；61-下层斜孔；7-点火器；81-外层水幕；82-内层水幕；91、92-火焰。
具体实施方式
请参阅图1所示，揭示出本发明较佳实施例的剖示图，并配合图2说明本发明处理半导体制程废气的旋风式合氧燃烧装置，在一半导体制程的废气供应端11及一燃气供应端12之间介设一入口头座3(inlet head)，且该入口头座3位于一废气处理槽2顶部，该废气处理槽2内壁形成一外层水幕81（如图7所示），该入口头座3内并配置包含一呈垂直状的废气通道4、一上层隔板5、一下层隔板6、复数上层斜孔51、一点火器7及复数下层斜孔61。其中，该燃气供应端12供应的燃气包含5﹪～15﹪的瓦斯及95﹪～85﹪的空气，利用外界一文式管预混器（未绘制）将瓦斯及外界空气预先混合成可供燃烧的含氧燃气，如此能够省去单独供应氧气的必要性；该废气处理槽2内部中央形成一反应腔室20，且废气处理槽2内壁形成一呈环状的下层水槽21，并于废气处理槽2外壁设有一连通该下层水槽21的第二给水口22，该第二给水口22能够与外界一洗涤水供应端13相连通，以供应洗涤水至下层水槽21，且下层水槽21顶端与废气处理槽2内部反应腔室20之间连通一呈环状的下溢流口23，该下层水槽21内的洗涤水能够经由该下溢流口23导引而溢流至废气处理槽2的反应腔室20内，并沿着反应腔室20内壁由上而下流动形成该外层水幕81。
该废气通道4形成于该入口头座3中央的一垂直配置的圆形导管40内（如图1及图3所示），而于入口头座3顶部形成一连通废气供应端11的废气入口41，并于入口头座3底部形成一连通废气处理槽2的反应腔室20的废气出口42，致使废气通道4连通于废气供应端11与废气处理槽2的反应腔室20之间，能够导引废气由上而下进入废气处理槽2的反应腔室20内。该上层隔板5与下层隔板6均呈圆环状（如图6所示），分别套置于该导管40外周壁上（配合图4及图5所示），而间隔于含藏该废气通道4的导管40外围与入口头座3内壁之间；该下层隔板6位于上层隔板5下方，且含藏废气通道4的导管40外围、入口头座3内壁、上层与下层隔板5、6之间形成一点火腔室32。
所述上层斜孔51呈漩涡状分布形成于该上层隔板5上（如图2及图3所示），而围绕于含藏该废气通道4的导管40外围（配合图3a及图6所示）；该入口头座3内壁、含藏废气通道4的导管40外围与上层隔板5顶部之间形成一连通所述上层斜孔51顶端的燃气腔室31，该入口头座3外壁设有一连通该燃气腔室31与燃气供应端12的燃气入口311，且所述上层斜孔51底端连通该点火腔室32，致使所述上层斜孔51连通于燃气供应端12与点火腔室32之间；该燃气供应端12能够供应该含氧燃气至入口头座3的燃气腔室31内，该燃气腔室31能够平均供应燃气至各个上层斜孔51，且所述上层斜孔51能够导引燃气腔室31内的燃气由上而下漩涡进入该点火腔室32内，而使燃气于点火腔室32内以漩涡状态由上而下流动。该燃气腔室31内设有一连通该点火腔室32的容置管33，该点火器7植设于容置管33内，并延伸至点火腔室32中，且容置管33上形成有复数气孔331，连通于容置管33内部与燃气腔室31之间，以导引燃气腔室31的燃气进入容置管33内，接受点火器7点燃而生成一母火火焰91（如图7所示），以触燃该点火腔室32内的燃气，而生成以漩涡状态由上而下流动的火焰92，能够经由导管40外壁加温废气通道4内的废气。
所述下层斜孔61呈漩涡状分布形成于该下层隔板6上（如图2及图4所示），而围绕于含藏该废气通道4的导管40外围（配合图4a及图6所示）；所述上、下层斜孔51、61的漩涡方向相等，且所述下层斜孔61连通于点火腔室32与废气处理槽2的反应腔室20之间，能够导引点火腔室32内的漩涡状火焰92由上而下漩涡进入废气处理槽2的反应腔室20内，驱使该火焰92于反应腔室20内持续以漩涡状态由上而下流动。该入口头座3底部周边设有一向下方延伸至废气处理槽2内的环套34，且环套34内形成一位于该废气通道4及所述下层斜孔61下方相对端的燃烧腔槽341，该燃烧腔槽341连通废气通道4及所述下层斜孔61，且燃烧腔槽341底部形成一连通废气处理槽2的反应腔室20的槽口342；上述下溢流口23实际上可形成于下层水槽21顶端与环套34外壁之间。
该点火腔室32外围与入口头座3内壁之间形成一呈环状的上层水槽35（如图1所示），以及一呈环状的集水槽36（配合图3所示），该集水槽36位于上层水槽35顶部，且集水槽36与上层水槽35之间连通复数排水通孔361，该入口头座3外壁设有一连通集水槽36与外界的洗涤水供应端13的第一给水口362，能够供应洗涤水经由集水槽36及所述通孔361导入上层水槽35；该上层水槽35顶端与废气处理槽2内部的燃烧腔槽341之间连通一呈环状的上溢流口351，能够导引上层水槽35内的洗涤水溢流至燃烧腔槽341内壁（如图7所示），并沿着邻近废气处理槽2的反应腔室20内壁的区域洒落，而形成一位于该外层水幕81内侧的内层水幕82。
依据上述构件组成，可供据以实施本发明，包括下列步骤：
（1）令洗涤水供应端13同时对第一及第二给水口362、22持续供应洗涤水（如图7所示），而使反应腔室20和燃烧腔槽341内壁分别形成外层水幕81与内层水幕82。
（2）同时令燃气供应端12经由该燃气入口311持续供应含氧的燃气至燃气腔室31内（如图7所示），迫使该燃气接受所述上层斜孔51导引，而由上而下漩涡进入该点火腔室32内（配合图8所示），进而形成以漩涡状态由上而下流动的燃气；同时，一部分燃气经由所述气孔331进入容置管33内，而充斥于该点火器7四周。
（3）利用点火器7产生电弧火花（如图7所示），以点燃容置管33内燃气，而生成母火火焰91，进而触燃点火腔室32内的燃气，而生成以漩涡状态由上而下流动的火焰92（如图8所示），致使点火腔室32内持续保持燃烧状态，且该火焰92接受所述下层斜孔61导引，而由上而下漩涡进入燃烧腔槽341内，迫使该火焰92于燃烧腔槽341及反应腔室20内保持以漩涡状态由上而下流动，并于燃烧腔槽341内形成高密度的旋风火网。该燃气供应端12供应至入口头座3的含氧燃气的多寡，能够控制所述以漩涡状态由上而下流动的火焰92的漩涡速度，增加该燃气的供应量能够提升火焰92的漩涡速度，减少该燃气的供应量能够降低火焰92的漩涡速度。
（4）开放废气供应端11经由废气入口41持续供应半导体制程废气进入废气通道4（如图7所示），而使废气依序通过废气入口41、废气通道4、废气出口42、燃烧腔槽341及反应腔室20。
期间，通过废气通道4的废气接受燃气腔室31内火焰92通过导管40外壁预先加温，以利于缩减废气中有害物质接受高温催化而分解成无害物质的时间，经由废气通道4的废气出口42进入废气处理槽2的燃烧腔槽341及反应腔室20的废气，接受所述以漩涡状态由上而下流动的火焰92燃烧（配合图8所示），迫使废气中有害物质接受该火焰92的高温催化而分解成无害的物质，该火焰92形成的高密度旋风火网并引动该废气以漩涡状态抛甩至该内层与外层水幕82、水幕81上，迫使废气中包含粉尘及氟离子等能够接受水洗的有害物质撞击在所述水幕82、81上，且融解于所述水幕82、81中，并随着所述水幕82、81排出，致使废气转换成为无害的气体，同时凭借所述水幕82、81冷却该废气。
凭借上述，由于所述上、下层斜孔51、61的漩涡方向相等，而使经由所述上层斜孔51漩涡进入点火腔室32内的燃气于点燃生成火焰92后，接续经由所述下层斜孔61漩涡进入废气处理槽2内，而形成以漩涡状态由上而下流动的火焰92，进而引动该废气处理槽2的燃烧腔槽341内的废气以漩涡状态由上而下流动；据此，利用漩涡火焰92引动半导体制程废气，致使该废气以由上而下的漩涡路径通过漩涡的高温火焰及洗涤水，以延长该废气与漩涡火焰及洗涤水相互反应的时间，致使废气受热更加均匀，能够避免废气未受热就离开火焰92的旋风火网的状况；同时，凭借所述上、下层斜孔51、61加压该燃气，而使漩涡火焰92形成高密度的旋风火网，以提升火焰净化废气中有害物质的效率；此外，凭借该水幕81、82融解废气中有害物质，能够避免有害物质附着于废气处理槽2内壁，以进一步防止废气处理槽2内壁发生卡垢及侵蚀的现象。
以上说明对本发明而言只是说明性的，而非限制性的，本领域普通技术人员理解，在不脱离权利要求所限定的精神和范围的情况下，可作出许多修改、变化或等效，但都将落入本发明的保护范围之内。
Claims (7)
1.一种处理半导体制程废气的旋风式合氧燃烧装置，在一废气供应端及一燃气供应端之间设一入口头座，且该入口头座位于一废气处理槽顶部，该废气处理槽内壁形成一外层水幕，其特征在于，该入口头座内配置包含有：
一废气通道，连通于该废气供应端与该废气处理槽之间，以导引废气进入该废气处理槽；
一上层隔板与一下层隔板，分别间隔于该废气通道外围与入口头座内壁之间，该废气通道外围、入口头座内壁、上层与下层隔板之间形成一点火腔室；
复数上层斜孔，呈漩涡状分布形成于该上层隔板上，而围绕于该废气通道外围，且所述上层斜孔连通于该燃气供应端与点火腔室之间，以导引燃气漩涡进入该点火腔室；
一点火器，植设于该点火腔室中，点燃该点火腔室内的燃气形成漩涡火焰，以加温该废气通道内的废气；及
复数下层斜孔，呈漩涡状分布形成于该下层隔板上，而围绕于该废气通道外围，且所述下层斜孔连通于该点火腔室与该废气处理槽之间，以导引该漩涡火焰进入该废气处理槽，燃烧自该废气通道进入该废气处理槽的废气，并引动该废气至该水幕上。
2.根据权利要求1所述的处理半导体制程废气的旋风式合氧燃烧装置，其特征在于：所述废气通道外围、上层隔板顶部与入口头座内壁之间形成一连通该燃气供应端与所述上层斜孔的燃气腔室。
3.根据权利要求2所述的处理半导体制程废气的旋风式合氧燃烧装置，其特征在于：所述燃气腔室内设有一连通该点火腔室的容置管，该点火器设于该容置管内，且该容置管上形成有复数气孔，连通于该容置管内部与该燃气腔室之间，以导引燃气进入该容置管内。
4.根据权利要求1所述的处理半导体制程废气的旋风式合氧燃烧装置，其特征在于：所述废气通道及所述下层斜孔下方相对端设有一燃烧腔槽，连通该废气通道及所述下层斜孔，且该燃烧腔槽底部形成一连通该废气处理槽的槽口。
5.根据权利要求1所述的处理半导体制程废气的旋风式合氧燃烧装置，其特征在于：所述点火腔室外围与该入口头座内壁之间形成一能够导入外界洗涤水的环状上层水槽，且该上层水槽与该废气处理槽内部之间连通一上溢流口，以导引洗涤水溢流至该废气处理槽内，而形成一位于该外层水幕内侧的内层水幕，以接受废气吹袭。
6.根据权利要求5所述的处理半导体制程废气的旋风式合氧燃烧装置，其特征在于：所述点火腔室外围与该入口头座内壁之间形成一连通该上层水槽的环状集水槽，位于该上层水槽顶部，且外界洗涤水经由该集水槽导入该上层水槽。
7.根据权利要求1或5所述的处理半导体制程废气的旋风式合氧燃烧装置，其特征在于：所述废气处理槽内壁形成一能够导入外界洗涤水的环状下层水槽，且该下层水槽与该废气处理槽内部之间连通一下溢流口，以导引洗涤水溢流至该废气处理槽内形成该外层水幕。
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