CN112933861A - 半导体制程废气处理的控制方法及设备 - Google Patents

Abstract

本发明涉及泛半导体技术领域，提供一种半导体制程废气处理的控制方法及设备。半导体制程废气处理的控制方法，应用于半导体制程废气处理设备，废气处理设备包括依次连通的处理容器、第一冷却容器、水箱、第二冷却容器和排气管，所述控制方法包括：获取所述处理容器内气体的第一气体温度，以及所述水箱内气体的第二气体温度；获取所述第一气体温度与所述第二气体温度的第一温度差；根据所述第一温度差、所述第一气体温度和所述第二气体温度调节所述第一冷却容器的第一冷却液的流量。本发明提出的半导体制程废气处理的控制方法，可根据气体温度变化自动调节第一冷却液的流量，实现冷却效果的实时调控，提升废气处理设备的运行的自动化、智能化。

Description

半导体制程废气处理的控制方法及设备

技术领域

本发明涉及泛半导体技术领域，尤其涉及半导体制程废气处理的控制方法及设备。

背景技术

泛半导体行业生产过程中，大量使用化学品和特殊气体，生产环节持续产生大量有毒有害气体的工艺废气。工艺废气需要与生产工艺同步进行收集、治理和排放，废气处理系统及设备是生产工艺中不可分割的组成部分，其安全稳定性直接关系到客户的产能利用率、产品良率、员工职业健康及生态环境。故在生产线上(尤其8英寸、12英寸晶圆)都已经用电子废气处理设备(local scrubber)来处理产线各个工艺产生的废气。

废气处理设备的结构各不相同，控制方式单一，并没有完整的在线控制系统，设备内部实际状态以及处理效果无在线反馈实时控制，影响调控准确性和及时性。

发明内容

本发明旨在至少解决现有技术中存在的技术问题之一。为此，本发明提出一种半导体制程废气处理的控制方法，可根据两个气体温度变化自动调节第一冷却液的流量，实现冷却效果的实时调控，使得废气处理设备的运行实现自动化、智能化，提升废气处理设备参数调节的及时性和以及运行的准确性。

本发明还提出一种半导体制程废气处理设备。

根据本发明第一方面实施例的半导体制程废气处理的控制方法，应用于半导体制程废气处理设备，所述半导体制程废气处理设备包括依次连通的处理容器、第一冷却容器、水箱、第二冷却容器和排气管，所述控制方法包括：

获取所述处理容器内气体的第一气体温度，以及所述水箱内气体的第二气体温度；

获取所述第一气体温度与所述第二气体温度的第一温度差；

根据所述第一温度差、所述第一气体温度和所述第二气体温度调节所述第一冷却容器的第一冷却液的流量。

根据本发明的一个实施例，所述根据所述第一温度差、所述第一气体温度和所述第二气体温度确定所述第一冷却容器的冷却液流量的步骤中，

确定所述第一温度差与所述第一气体温度的比值小于或等于第一预设值，所述第二气体温度大于或等于第一预设温度，则增加所述第一冷却液流量。

根据本发明的一个实施例，还包括：

获取所述排气管内气体的第三气体温度；

获取所述第二气体温度与所述第三气体温度的第二温度差；

根据所述第二温度差、所述第二气体温度和第三气体温度确定所述第二冷却容器的第二冷却液流量。

根据本发明的一个实施例，所述根据所述第二温度差、所述第二气体温度和第三气体温度确定所述第二冷却容器的第二冷却液流量的步骤中，

确定所述第二温度差与所述第二气体温度的比值小于或等于第二预设值，所述第三气体温度大于或等于第二预设温度，则增加所述第二冷却液流量。

根据本发明的一个实施例，还包括：

根据所述第一气体温度，确定所述处理容器通入燃料的质量流量。

根据本发明的一个实施例，所述第二冷却容器包括在所述水箱与所述排气管之间依次连通的一级冷却容器、二级冷却容器和三级冷却容器；

根据所述排气管内气体的湿度，确定所述第二冷却容器内冷却介质的流量，其中，所述冷却介质在所述三级冷却容器内与气体非接触式换热；

和/或，根据所述水箱内溶液的酸碱度，确定所述第二冷却容器内冷却水的流量，其中，所述冷却水在所述二级冷却容器内与气体接触式换热。

根据本发明的一个实施例，还包括：

获取进入所述处理容器的制程气体的第一气体压力、所述第一冷却容器内的第二气体压力以及所述第一气体压力与所述第二气体压力的第一压力差；

根据所述第一气体压力、所述第二气体压力以及所述第一压力差，确定所述处理容器的堵塞程度。

根据本发明的一个实施例，还包括：

获取所述排气管内气体的第三气体压力以及所述第三气体压力与所述第二气体压力的第二压力差；

根据所述第三气体压力以及所述第二压力差，确定所述第一冷却容器与所述第二冷却容器的粉尘清洁程度。

根据本发明的一个实施例，还包括：

获取所述排气管内气体中杂质含量，确定气体处理效率。

根据本发明第二方面实施例的半导体制程废气处理设备，包括依次连通的处理容器、第一冷却容器、水箱、第二冷却容器、排气管以及控制器，所述控制器用于如上所述的半导体制程废气处理的控制方法；

所述处理容器限制出处理腔，所述处理容器上连接有第一进气管，所述第一进气管与所述处理腔连通，所述第一进气管的外侧套设有第二进气管，所述第二进气管设置气体进口，所述第二进气管与所述第一进气管之间形成进气夹层，所述进气夹层与所述处理腔连通以用于向处理腔通入第一辅助气体，所述第一辅助气体的温度与流速中的至少一个高于所述待处理气体。

本发明实施例中的上述一个或多个技术方案，至少具有如下技术效果之一：

本发明实施例提供的半导体制程废气处理的控制方法，可根据处理容器内的第一气体温度，以及水箱的第二气体温度，调节第一冷却容器的第一冷却液的流量，以使第一冷却容器的冷却效率满足要求，进而使得排气管排出的气体温度满足要求，可根据两个气体温度变化自动调节第一冷却液的流量，实现冷却效果的实时调控，使得废气处理设备的运行实现自动化、智能化，提升废气处理设备参数调节的及时性和以及运行的准确性。

本发明的附加方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本发明的实践了解到。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是本发明实施例提供的适用于执行半导体制程废气处理的控制方法的设备的结构示意图；图中箭头指示设备中气体流动路径；

图2是本发明实施例提供的半导体制程废气处理的控制方法的结构示意图；

图3是本发明实施例提供的半导体制程废气处理设备的立体结构示意图；

图4是本发明实施例提供的半导体制程废气处理设备的正视结构示意图；

图5是本发明实施例提供的半导体制程废气处理设备的侧视结构示意图；

图6是图5中A-A的剖视结构示意图；图中实线实心箭头表示待处理气体流动方向；虚线实心箭头表示第一辅助气体的流动方向；实线空心箭头表示第二辅助气体的流动方向；双线划线实心箭头表示溢流液体流动方向；

图7是图6中B部位的局部放大结构示意图；图中实线实心箭头表示待处理气体流动方向；虚线实心箭头表示第一辅助气体的流动方向；实线空心箭头表示第二辅助气体的流动方向；双线划线实心箭头表示溢流液体流动方向；

图8是本发明实施例提供的半导体制程废气处理设备的俯视结构示意图；

图9是本发明实施例提供的半导体制程废气处理设备的刮刀在第一容器内的立体结构示意图；

图10是本发明实施例提供的半导体制程废气处理设备的刮刀在第一容器内的剖视结构示意图；

附图标记：

1：处理容器；11：第一容器；111：第一腔体；12：第二容器；121：溢流进口；122：第二腔体；13：盖体；131：第一法兰；132：第二法兰；133：气壁夹层；134：第一连通口；135：第二连通口；14：第一温度传感器；15：负压区；

2：第一进气管；21：第一压力传感器；

3：第二进气管；31：进气夹层；32：气体进口；

4：第三进气管；

5：刮刀；51：内刀部；52：外刀部；53：连接部；

6：燃烧部件；61：燃料管；62：助燃管；

7：第一冷却容器；71：第二压力传感器；72：第一进水管；8：水箱；81：第二温度传感器；82：PH传感器；9：第二冷却容器；91：一级冷却容器；911：第二进水管；92：二级冷却容器；921：填料；922：第三进水管；93：三级冷却容器；

10：排气管；101：第三温度传感器；102：湿度传感器；103：第三压力传感器；104：杂质检测传感器。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明的实施方式作进一步详细描述。以下实施例用于说明本发明，但不能用来限制本发明的范围。

在本发明实施例的描述中，需要说明的是，术语“上”、“下”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明实施例和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明实施例的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

在本发明实施例的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明实施例中的具体含义。

在本发明实施例中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征“上”或“下”可以是第一和第二特征直接接触，或第一和第二特征通过中间媒介间接接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”可是第一特征在第二特征正上方或斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”可以是第一特征在第二特征正下方或斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。

在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明实施例的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不必须针对的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。此外，在不相互矛盾的情况下，本领域的技术人员可以将本说明书中描述的不同实施例或示例以及不同实施例或示例的特征进行结合和组合。

本发明第一方面实施例，参考图1所示，提供一种半导体制程废气处理的控制方法，应用于半导体制程废气处理设备，半导体制程废气处理设备包括依次连通的处理容器1、第一冷却容器7、水箱8、第二冷却容器9和排气管10，制程废气进入处理容器1的处理腔，处理腔提供高温环境，制程废气发生裂解反应或其他反应，处理腔排出的反应物进入第一冷却容器7，反应物可在第一冷却容器7内降温(降温方式可以为：经过瀑布桶喷淋降温)，溶于水的物质以液态进入水箱8并存储在水箱8中，不溶于水的气体经过水箱8流入第二冷却容器9，经过第二冷却容器9再次降温、粉尘吸附等处理后，通过排气管10排出废气处理设备，进入厂务端进行其他处理。

参考图1和图2所示，半导体制程废气处理的控制方法包括：

步骤110，获取处理容器1内气体的第一气体温度，以及水箱8内气体的第二气体温度；

可以理解为，第一气体温度为处理容器1内的平均温度；第一气体温度可以通过测量：处理容器1的气体出口处的气体温度、处理容器1高度方向中心位置的气体温度或其他位置的温度。第二气体温度为从第一冷却容器7排出的不溶于水的气体温度。

其中，第一气体温度通过处理容器1上安装的第一温度传感器14测得；第二气体温度通过水箱8上安装的第二温度传感器81测得，第一温度传感器14和第二温度传感器81可通过有线或无线的方式连接到控制器，以便控制器对第一气体温度和第二气体温度进行监控。需要说明的是，第一气体温度一般比较高，第一温度传感器14需要选用适于高温环境的传感器。

步骤120，获取第一气体温度与第二气体温度的第一温度差；

可以理解为，通过测量第一气体温度和第二气体温度，相当于获得了第一冷却容器7的进口端的气体温度与出口端的气体温度；第一温度差相当于第一冷却容器7的进口端与出口端的温度差，通过第一温度差可获得第一冷却容器7的冷却效果。第一温度差可通过控制器中的程序或减法器计算得出。

通过第一气体温度与第二气体温度获得第一温度差，获得第一冷却容器7的冷却效果，无需测量第一冷却容器7中气体温度变化，解决了第一冷却容器7中环境复杂，不方便对气体温度进行测量的问题，还能准确指示第一冷却容器7的冷却效果。

步骤130，根据第一温度差、第一气体温度和第二气体温度调节第一冷却容器7的第一冷却液的流量。

可以理解为，当第一温度差减小，第二气体温度增大，此时第一气体温度不变或增大，则第一冷却容器7的冷却效果下降，可通过增加第一冷却液的方式提升冷却效果；当第一温度差增大，第二气体温度减小，此时第一气体温度不变或增大，则第一冷却容器7的冷却效果提升，可保持此冷却效果，或者，通过减少第一冷却液的方式降低冷却效果。

另外，还可以通过第一温度差与第一气体温度的比值范围来调节第一冷却液的流量，通过限定第二气体温度来调节第一冷却液的流量。

第一冷却容器7的冷却效果会影响排气管10中排出的气体温度，影响排气效果。通过控制第一冷却容器7的冷却效果，可初步保证排气管10排出的气体温度。

本实施例的半导体制程废气处理的控制方法，结合第一气体温度、第二气体温度和第一温度差，可自动调节第一冷却液的流量，实现冷却效果的实时调控，以使第一冷却容器7的冷却效果保持在可控范围内。

其中，第一冷却容器7内的第一冷却液可以为循环水，循环水为水箱8中的水经过冷却降温后，导入到第一冷却容器7进行喷淋降温。其中，循环水冷却降温的方式可以为与厂务端的冷却水进行换热降温。废气处理设备中的水循环利用，可减少用水量，节省运行成本。

在一个实施例中，步骤130中，也就是，根据第一温度差、第一气体温度和第二气体温度确定第一冷却容器7的第一冷却液流量的步骤中，

确定第一温度差与第一气体温度的比值小于或等于第一预设值，第二气体温度大于或等于第一预设温度，则增加第一冷却液流量。

通过第一温度差与第一气体温度的比值限定，以及第二气体温度的最大值限定，以及准确限定第二气体温度的温度范围，可准确限定第一冷却容器7的冷却效果。

参考图1所示，通过第一温度传感器14测得第一气体温度T1、第二温度传感器81测得第二气体温度T2，根据第一气体温度T1、第二气体温度T2与第一冷却液的流量L1之间的关系：L1∝T1-T2，控制第一冷却液的流量L1。其中，第一温度差与第一气体温度的比值小于或等于第一预设值，可表达为(T1-T2)/T1≤a，第二气体温度大于或等于第一预设温度，可表达为T2≥b，a、b的数值可根据实际需要设定或调节。

在一个具体应用实例中，(T1-T2)/T1＜80％，且T2＞80℃，则增加第一冷却液的流量L1，若不满足前述要求，则不需要调节第一冷却液的流量L1。

参考图1所示，第一冷却容器7上安装第一进水管72，第一进水管72用于向第一冷却容器7内通入循环水。

在一个实施例中，半导体制程废气处理的控制方法还包括：

步骤210，获取排气管10内气体的第三气体温度；

可以理解的是，第三气体温度为废气在废气处理设备内处理完成后的温度，通过排气管10排出的气体通入到厂务端进行进一步处理，厂务端的处理一般不包括温度调节，因此，第三气体温度要尽量接近排放温度(也就是环境温度)。

其中，第三气体温度可通过安装在排气管10上的第三温度传感器101测得。

步骤220，获取第二气体温度与第三气体温度的第二温度差；

第二温度差会影响第二冷却容器9的冷却效率以及第二冷却容器9中的冷却流体的流量。

步骤230，根据第二温度差、第二气体温度和第三气体温度确定第二冷却容器9的第二冷却液流量。

第二冷却容器9的冷却效果会直接影响排气管10中排出的气体温度，影响排气效果。通过控制第二冷却容器9的冷却效果，可保证排气管10排气温度满足工艺要求。

结合第二气体温度、第三气体温度和第二温度差，可自动调节第二冷却液的流量，实现冷却效果的实时调控，以使第二冷却容器9的冷却效果保持在可控范围内，排气管10的排气温度满足工艺需求。

通过逐级控制第一冷却容器7与第二冷却容器9的冷却效果，有助于提升冷却降温的控制效果，保证第三气体温度的稳定性，还有助于提升第三气体温度的准确性。

在一个实施例中，步骤230，也就是，根据第二温度差、第二气体温度和第三气体温度确定第二冷却容器9的第二冷却液流量的步骤中，

确定第二温度差与第二气体温度的比值小于或等于第二预设值，第三气体温度大于或等于第二预设温度，则增加第二冷却液流量。

通过第二温度差与第二气体温度的比值限定，以及第三气体温度的最大值限定，以准确限定第三气体温度的温度范围，可准确限定第二冷却容器9的冷却效果，保证排气管10的排气温度满足工艺需求。

参考图1所示，通过第二温度传感器81测得第二气体温度T2、第三温度传感器101测得第三气体温度T3，根据第二气体温度T2、第三气体温度T3与第二冷却液的流量L2之间的关系：L2∝T2-T3，控制第二冷却液的流量L2。其中，第二温度差与第二气体温度的比值小于或等于第二预设值，可表达为(T2-T3)/T2≤c，第三气体温度大于或等于第二预设温度，可表达为T3≥d，c、d的数值可根据实际需要设定或调节。

在一个具体应用实例中，(T2-T3)/T2＜60％，且T3＞30℃，则增加第二冷却液的流量L2，若不满足前述要求，则不需要调节第一冷却液的流量L2。

其中，第二冷却容器9也可以通过循环水进行冷却降温，循环水也通过水箱8中的溶液冷却处理获得，循环水冷却降温的方式也可以通过与厂务端的冷却水换热降温。

参考图1所示，当第二冷却容器9包括在水箱8与排气管10之间依次连通的一级冷却容器91、二级冷却容器92和三级冷却容器93。上述的第二冷却液可以理解为通入一级冷却容器91中的循环水，通过增加或减小循环水的供给量，来调控第三气体温度，使得排气温度满足工艺需求。此时，二级冷却容器92和三级冷却容器93中供给的冷却液流量是否调节此处不做限定。

在一个实施例中，半导体制程废气处理的控制方法还包括：

根据第一气体温度，确定处理容器1通入燃料的质量流量。

处理腔为制程废气发生反应提供环境，第一气体温度为处理腔内的环境温度，控制第一气体温度稳定在预设温度范围，有助于制程废气充分反应，保证设备对制程废气的处理效率和处理效果。

参考图1所示，处理容器1上连接燃烧部件6，燃烧部件6包括用于通入燃料气的燃料管61和用于通入助燃气的助燃管62。当第一气体温度高于预设温度范围或预设温度值，则减少通入燃料管61内的燃料，减小燃烧产生的热量，同时助燃管62内的助燃气体根据反应条件进行适应性调整；当第一气体温度低于预设温度范围或预设温度值，则增加通入燃料管61内的燃料，增加燃烧产生的热量，同时助燃管62内的助燃气体根据反应条件进行适应性调整。燃料管61通入处理容器1内的燃料量可根据第一气体温度实时调节，以保证第一气体温度在预设温度范围内，调控方式简单，应用效果好。

相较于，采用设定高、中、低三档的燃料量，来满足处理容器1内的温度条件的方式，如燃料的质量流量为q，q＝15slm，800℃＜T1＜1000℃，q＝20slm，1000℃＜T1＜1200℃，q＝25slm，1200℃＜T1＜1600℃，对于第一气体温度T1的控制精度不高，会造成燃料浪费的问题，并且只有三档调节，调节的灵活性差，难以满足实时调温以及精确调温的需求。本实施例可对第一气体温度进行实时监控并根据第一气体温度调节燃料的供给，以准确控制处理容器1内的第一气体温度，充分利用燃料燃烧的热量，有助于节省燃料，还能保证制程废气的处理效率。

结合上述，第一气体温度可以用于参与第一冷却液的流量调节，还可以用于调控燃料的质量流量，一个温度参数能用于两个参数的调节过程，可减少参数数量以及简化设备结构。

在一个实施例中，参考图1所示，第二冷却容器9包括在水箱8与排气管10之间依次连通的一级冷却容器91、二级冷却容器92和三级冷却容器93。一级冷却容器91进行一级冷却降温，二级冷却容器92进行二级冷却降温，三级冷却容器93进行冷却降温，还可以进行除湿。

在一个实施例中，半导体制程废气处理的控制方法还包括：

步骤300，根据排气管10内气体的湿度，确定第二冷却容器9内冷却介质的流量，其中，冷却介质在三级冷却容器93内与气体非接触式换热。

一般情况下，第一冷却容器7内的冷却方式为喷淋降温，第二冷却容器9的一级冷却容器91和二级冷却容器92也为喷淋降温，喷淋降温的方式换热效果好，还能去除气体中携带的粉尘。一级冷却容器91和第二冷却容器9可以为塔式结构，一级冷却容器91和二级冷却容器92内填充有填料921，以增大接触面积。其中，参考图1所示，二级冷却容器92内填充有鲍尔环。

三级冷却容器93可为换热器，通过换热器的管程和壳程分隔冷却介质与气体，实现非接触式换热，满足冷却降温需求，还能降低气体的湿度，促进气体中水分析出。

当排气管10内的气体湿度大于预设范围或预设值，则增加冷却介质流量，提升气体在三级冷却容器93内的冷却效果，促进气体中水分析出以降低其湿度，使得排气管10内的气体湿度在预设范围内或小于预设值。当排气管10内的气体湿度小于预设范围或预设值，可减小冷却介质流量，或不做处理。

参考图1所示，排气管10上安装有湿度传感器102，用于检测排气管10内的气体湿度。实时监测湿度H，根据控制器内置的焓湿图算法，控制冷却介质流量，达到除湿效果。

在另一个实施例中，半导体制程废气处理的控制方法还包括：

步骤400，根据水箱8内溶液的酸碱度，确定第二冷却容器9内冷却水的流量，其中，冷却水在二级冷却容器92内与气体接触式换热。

水箱8中溶液的酸碱度过大，如酸性过强或碱性过强，均会对设备造成损坏，并且泄漏后的腐蚀性太强，不利于工作人员的安全。

当水箱8中溶液的酸碱度小于第三预设值或第一预设范围(呈酸性)，则通过增加冷却水的流量，来增大水箱8中溶液的PH值；当水箱8中溶液的酸碱度大于第四预设值或第二预设范围(呈碱性)，则通过增加冷却水的流量，来降低水箱8中溶液的PH值；当水箱8中溶液的酸碱度在预设范围内，则冷却水流量可不变。

参考图1所示，水箱8安装有PH传感器82，PH传感器82伸入溶液中，通过PH传感器82测得溶液的PH值，一般情况下，水箱8中的水呈酸性。

二级冷却容器92内通入的冷却水为新水，并非系统中的循环水，冷却水一般为接近中性的纯水，或冷却水为添加了碱性成分的弱碱性水。根据PH传感器82，控制新水流量以及酸碱中和剂量。

一级冷却容器91上安装第二进水管911，第二进水管911用于通入循环水，二级冷却容器92上安装第三进水管922，第三进水管922用于通入新水。

结合上述，通过增加冷却水的流量来调节酸碱度，还可以通过冷却水对气体进行冷却降温，冷却水起到双重作用，有助于减小设备运行成本。

在一个实施例中，半导体制程废气处理的控制方法还包括：

步骤510，获取进入处理容器1的制程气体的第一气体压力、第一冷却容器7内的第二气体压力以及第一气体压力与第二气体压力的第一压力差；

可以理解为，第一气体压力相当于处理容器1进口的压力，第二气体压力相当于处理容器1的出口压力，第一压力差为处理容器1的进口端与出口端的压力差。

参考图1所示，处理容器1上连接有第一进气管2，第一进气管2上安装有第一压力传感器21，用于测量制程废气的第一气体压力P1；第一冷却容器7的进口端安装有第二压力传感器71，并位于其内的喷淋头上方。需要说明的是，为了保证第一进气管2内的制程废气能够稳定进入处理容器1，处理容器1内形成负压区15。

通过第一压力传感器21和第二压力传感器71测量的气体压力，可减小处理容器1高温环境对压力的影响，提升气体压力测量的准确性。

步骤520，根据第一气体压力、第二气体压力以及第一压力差，确定处理容器1的堵塞程度。

当第一气体压力P1不变或增大、第一压力差增大、第二气体压力P2减小，则可确定处理容器1发生堵塞，则可根据此条件制定售后维护计划，以便及时维护。

还可以根据第一气体压力P1的增大范围，第一压力差的增大范围以及第二气体压力P2的减小范围，确定处理容器1的堵塞程度，以便提供不同的维护计划。其中，数据范围可通过设备运行前试验得出。

在一个实施例中，半导体制程废气处理的控制方法还包括：

步骤610，获取排气管10内气体的第三气体压力以及第三气体压力与第二气体压力的第二压力差；

参考图1所示，排气管10上安装第三压力传感器103，以测得其内气体压力。第三气体压力相当于废气处理设备的排气压力。

步骤620，根据第二气体压力、第三气体压力以及第二压力差，确定第一冷却容器7与第二冷却容器9的粉尘清洁程度。

当第二气体压力P2不变或增大，第二压力差增大，第三气体压力P3减小，排气减少，则第一冷却容器7与第二冷却容器9发生堵塞，其粉尘清洁效果受到影响，可根据粉尘清洁程度第一冷却容器7与第二冷却容器9的制定售后维护计划。

进一步的，还可以根据第三气体压力的增大范围以及第二压力差的增大范围，确定第一冷却容器7与第二冷却容器9的堵塞程度，以便提供不同的维护计划。其中，数据范围可通过设备运行前试验得出。

当然，粉尘清洁程度还可以通过传感器直接测出气体中携带的颗粒含量。

在一个实施例中，半导体制程废气处理的控制方法还包括：

步骤700，获取排气管10内气体中杂质含量，确定气体处理效率。

通过测量排气管10内气体中杂质含量，来监测废气处理设备的处理效果；若排气管10内气体的杂质含量超过预设范围，则进行报警或调整第一气体温度、第一冷却液流量、第二冷却液流量等，以使排气满足要求；若排气管10内气体的杂质含量在预设范围内，则可确定废气处理设备处于正常状态，达到了无害化处理。

参考图1所示，排气管10上安装有杂质检测传感器104，可通过杂质检测传感器104测得的杂质含量与气体流量核算得出气体处理效率。杂质检测传感器104可以为颗粒物传感器。

本发明第二方面的实施例，提供一种半导体制程废气处理设备，包括依次连通的处理容器1、第一冷却容器7、水箱8、第二冷却容器9、排气管10以及控制器，控制器用于执行上述实施例中的半导体制程废气处理的控制方法，则具有上述实施例的全部有益效果，此处不再赘述。

其中，控制器可以为可编程芯片或PLC电路板，具体可根据需要选择。上述实施例中的各个传感器，均与控制器通信连接。

在一个实施例中，结合图3至图10所示，提供一种半导体制程废气处理设备，包括：处理容器1、第一进气管2和第二进气管3，处理容器1限制出处理腔；第一进气管2与处理腔连通并用于向处理腔内通入待处理气体；第二进气管3套设于第一进气管2的外侧并连接于处理容器1，第二进气管3设置气体进口32，第二进气管3与第一进气管2之间形成进气夹层31，进气夹层31与处理腔连通以用于向处理腔通入第一辅助气体，第一辅助气体的温度与流速中的至少一个高于待处理气体。

待处理气体为半导体制程的废气，如工艺气体中的硅烷、乙硅烷、DCS等易燃性气体，待处理气体在第一进气管2的出口端与氧气反应生成SiO₂，沿第一进气管2的进气方向相反的方向形成结晶堆积，造成第一进气管2的出口端堵塞。待处理气体一般可以理解为气态与粉尘的混合物，其流动性与气态物料相近，所以称之为待处理气体。

第一进气管2用于向处理腔内通入待处理气体，第二进气管3通入第一辅助气体，当第一辅助气体的温度高于待处理气体的温度，则第一辅助气体通过进气夹层31对待处理气体起到加热和保温的作用，解决待处理气体进入设备温度降低而形成结晶的问题，减小待处理气体形成的结晶，可解决气体在第一进气管2内逐渐堆积而形成堵塞的问题。其中，第一辅助气体的温度可根据需要设置。

当第一辅助气体的流速高于待处理气体的流速，第一辅助气体相对于待处理气体为高速流动，高速流动的流体可沿进气夹层31的切向进入进气夹层31，第一进气管2与第二进气管3形成文丘里管结构，第一进气管2的出口端附近会产生低压，从而产生吸附作用，也就是利用文丘里原理，促进待处理气体进入处理腔内，解决气体流动不畅、粉尘堆积等情况而造成的堵塞问题。其中，第一辅助气体的流速可根据需要设置。

当第一辅助气体的流速高于待处理气体的流速，且第一辅助气体的温度高于待处理气体的温度，同时解决气体流动不畅而造成堵塞以及待处理气体进入设备温度降低而形成结晶的问题，从两方面提升待处理气体的流动性，解决处理容器1进口处粉尘堆积堵塞的问题。

本实施例中，在第一进气管2的外侧设置第二进气管3，利用第二进气管3提供第一辅助气体，第一辅助气体对待处理气体进行保温，和/或，第一辅助气体通过高速流动而使第一进气管2的出口端附近产生低压，从而产生吸附作用，利用文丘里原理促进待处理气体进入处理腔内，解决第一进气管2的出口端粉尘堆积而易造成堵塞的问题，促使处理腔处于通畅状态，减缓第一进气管2和处理腔堵塞，延长清理保养周期，减小清理的劳动强度，降低设备清洁及维护保养成本，有助于提升生产效率和降低生产成本。本实施例，适用于半导体制程废气处理，还适用于其他多粉尘的废气处理，适用范围广。

在一个实施例中，参考图3至图7所示，处理容器1包括容器本体和盖设于容器本体的盖体13，盖体13限制出气壁夹层133，气壁夹层133位于处理腔内并与处理腔连通，盖体13构造有与气壁夹层133连通并用于向气壁夹层133内通入第二辅助气体的第一连通口134，盖体13构造有连通气壁夹层133与处理腔的第二连通口135。通过盖体13向处理腔内通入用于吹扫容器本体的壁面的第二辅助气体，第二辅助气体阻止粉尘堆积在容器本体的壁面上，并且第二辅助气体起到清洁容器本体的壁面的作用。

其中，第二辅助气体可以为高压气体，如压力大于0.4Mpa的气体，第二辅助气体可以为氮气、二氧化碳等非氧化性的气体。气壁夹层133可以环绕设置在盖体13上，气壁夹层133通入处理腔的第二辅助气体可沿环绕容器本体对其进行吹扫清理，有助于全面清理；或者，气壁夹层133可以设置在盖体13的局部位置，以使气壁夹层133通入处理腔内的气体可针对粉尘容易堆积的局部位置进行清理，可有针对性进行清理；或者，气壁夹层133环绕第一进气管2的出口端，以起到分隔待处理气体与氧气的作用；气壁夹层133的位置和结构可根据需要选择。

参考图3所示，盖体13的外壁上连接有第三进气管4，第三进气管4的进口端形成第一连通口134，第三进气管4与气壁夹层133连通并用于向其内通入第二辅助气体。参考图3所示，第三进气管4在盖体13上设置一个，但第三进气管4不限于设置一个，还可根据需要设置多个。参考图5和图6所示，盖体13包括第一法兰131和第二法兰132，第一法兰131与第二法兰132通过螺栓连接并相互密封，第一法兰131用于安装第一进气管2、第二进气管3和第三进气管4，第二法兰132形成有与处理腔连通的气壁夹层133，气壁夹层133环绕容器本体设置，以保证容器本体各个部位的壁面均能通过第二辅助气体进行吹扫，减少容器本体的壁面上粉尘堆积。

在一个实施例中，参考图5和图6所示，气壁夹层133环绕于多个第一进气管2的外周，也就是在多个第一进气管2的出口端的外周环绕设置一个气壁夹层133，一个气壁夹层133可以同时对多个第一进气管2的外周起到阻隔氧气的作用，有助于简化设备的结构，降低设备成本。通过气壁夹层133起到阻隔氧气向第一进气管2的出口端流动的作用，避免待处理气体在第一进气管2的出口端发生氧化反应而产生结晶。

当第二辅助气体为高压氮气，向容器本体内通入高压氮气，高压氮气顺着气壁夹层133对容器本体的壁面进行吹扫，高压氮气形成一个环绕容器本体的气体隔层，阻止氧气扩散到第一进气管2的出口端附近而造成工艺气体的氧气反应，从而形成气壁保护，减少粉尘堆积。

在一个实施例中，参考图3和图8所示，处理容器1连接多个第一进气管2，每个第一进气管2的外侧均套设有第二进气管3，保证每个第一进气管2均能通过第二辅助气体进行防堵塞保护。

参考图3所示，多个第一进气管2之间设有燃烧部件6，用于进行燃烧反应。

在一个实施例中，参考图5至图7所示，处理容器1包括容器本体和盖设于容器本体的盖体13，容器本体包括第一容器11和套设于第一容器11外侧的第二容器12，第二容器12密封连接于盖体13，第一容器11限制出第一腔体111，第一进气管2的出口端对应于第一腔体111以使待处理气体通入第一腔体111内，第二容器12在第一容器11的外侧限制出第二腔体122，第一容器11与盖体13之间设有连通第一腔体111与第二腔体122的第一间隙，使得第二腔体122内的液体可通过第一间隙溢流进入第一腔体111，对第一腔体111进行冲洗。

当容器本体包括相互固定的第一容器11和第二容器12，可以理解为，处理腔包括第一腔体111与第二腔体122，待处理气体在第一腔体111内进行除尘处理，第二腔体122内的液体向第一腔体111溢流以对第一腔体111的壁面进行清洁处理，避免第一容器11的壁面粉尘堆积。

在一个实施例中，参考图3和图4所示，第二容器12远离盖体13的一端设有溢流进口121。第二容器12的顶部连接于盖体13，第二容器12的底部连接于第一容器11，第二容器12的侧壁设置溢流进口121，溢流进口121靠近第二容器12的底部设置，底部进液有助于液体在第二腔体122内稳定向第一腔体111溢流。溢流进口121设置在第二容器12的侧壁的切向，进液更加稳定。

其中，第二腔体122内的液体一般为水，起到清洁作用。第一容器11的底部设置排液口，以将第一腔体111内的液体排出。

在一个实施例中，当容器本体包括第一容器11和套设于第一容器11外侧的第二容器12，盖体13限制出气壁夹层133，盖体13构造有连通气壁夹层133与第一腔体111的第二连通口135，第二连通口135对应于第一容器11的内壁面。第一容器11内通入待处理气体，第一容器11的壁面容易出现粉尘堆积的问题，通过第二连通口135将第二辅助气体向第一容器11的壁面方向导流，有效清洁第一容器11的壁面。

其中，第一容器11包括内壁面和外壁面，外壁面与第二容器12限制出第二腔体122，内壁面限制出第一腔体111，主要是内壁面需要清洁，因此，第二连通口135朝向第一容器11的内壁面，保证内壁面的清洁效果。

在一个实施例中，参考图5、图6、图7、图9和图10所示，处理容器1内设有刮刀5，刮刀5连接于驱动件，驱动件适于驱动刮刀5沿第一容器11的周向转动。刮刀5沿第一容器11的周向转动的过程中，刮刀5将第一容器11表面沉积的粉尘刮落，通过刮刀5的作用力去除粉尘，使得粉尘的去除效果更好。

其中，刮刀5、气壁夹层133的第二辅助气体、第二腔体122的溢流液体三种方式配合，第二辅助气体和溢流液体可以冲刷掉刮刀5刮下的粉尘，可充分去除第一容器11沉积的粉尘，避免二次沉积，除尘效果好。溢流液体从第二腔体122通过第一间隙向第一腔体111溢流，并在第一容器11的内壁面形成水漫壁，冲刷刮刀5刮落的粉尘。

驱动件为防水电机，防水电机驱动刮刀5转动，或者，驱动件为步进式气缸，步进式气缸推动刮刀5步进以实现周向运动。当然，驱动件的形式不限于上述，其他能够驱动刮刀5周向运动的部件均可。

在一个实施例中，参考图6、图9和图10所示，刮刀5包括内刀部51、外刀部52和连接内刀部51与外刀部52的连接部53，连接部53与第一容器11朝向盖体13的表面相贴合或设有第二间隙，内刀部51与第一容器11的内壁面之间相贴合或设有第三间隙，外刀部52与第一容器11的外壁面之间相贴合或设有第四间隙。内刀部51用于刮除第一容器11内壁面的粉尘，外刀部52用于刮除第一容器11外壁面的粉尘，连接部53用于刮除第一容器11朝向盖体13的表面的粉尘，刮刀5可以充分去除多个表面的粉尘，全面除尘。参考图3至图10所示，第一容器11朝向盖体13的表面可以理解为顶面。

参考图9和图10所示，刮刀5为倒勾型结构，内刀部51沿第一容器11的顶部向下延伸到底部，以充分刮除第一容器11内壁面的粉尘；外刀部52的长度较短，外刀部52仅在靠近盖体13的一端设置，去除第一容器11外壁面顶部的粉尘，减小外刀部52与溢流液体的接触面积，减小刮刀5的运动阻力；连接部53用于去除第一容器11顶面的粉尘。

其中，当内刀部51、外刀部52和连接部53中的至少一个与第一容器11的壁面之间设有间隙，可减小此部位的运动阻力。当内刀部51、外刀部52和连接部53中的至少一个贴合于第一容器11的壁面，有助于充分去除第一容器11表面的粉尘。第二间隙、第三间隙和第四间隙可根据需要调节。

在一个实施例中，第一进气管2为直管，光滑顺畅，减少流动阻力，有助于减少粉尘在第一进气管2内堆积。

在一个实施例中，第一辅助气体为非氧化性气体，第二辅助气体也为非氧化性气体，第一辅助气体与第二辅助气体的组分可以相同，具体可根据需要选择。

在一个实施例中，进气夹层31与氮气管路连接，可利用半导体生产系统中的氮气管路，无需额外设置其他管线，可简化结构。并且，半导体生产系统中多次引入氮气，不会额外增加气体杂质，氮气的稳定性好。其中，氮气的温度和压力可根据待处理气体的需要设置，需要保证氮气的温度高于待处理气体，氮气的流速足以促进待处理气体流动。针对第一进气管2进入的待处理气体温度降低结晶造成堵塞，采取热氮气加热，同时应用文丘里原理，在厂务负压状态下，第一进气管2内的制程废气快速旋转而下，热氮气带动制程废气加速进入第一腔体111，减少堵塞。

其中，盖体13上的第一连通口134也可以与氮气管路连通，将半导体生产系统中的氮气管路的氮气导入到气壁夹层133内，通过第二连通口135对第一容器11的内壁面进行清洁。针对第一进气管2的出口端的废气预氧反应生成SiO₂粉尘而堵塞，在气壁夹层133中通入高压氮气，高压氮气顺着气壁夹层133进行吹扫，第二连通口135排出的氮气形成一个圆形的气体隔层，防止氧气扩散到第一进气管2的出口端附近而造成工艺气体进行氧气反应，从而形成气壁保护，减少粉尘堆积。

上述实施例中的半导体制程废气处理设备，可有效减缓堵塞的速度，延长设备维护保养周期；提高设备运行效率以及设备利用率；降低人力成本。

以上实施方式仅用于说明本发明，而非对本发明的限制。尽管参照实施例对本发明进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，对本发明的技术方案进行各种组合、修改或者等同替换，都不脱离本发明技术方案的精神和范围，均应涵盖在本发明的权利要求范围中。

Claims (10)

1.一种半导体制程废气处理的控制方法，应用于半导体制程废气处理设备，所述半导体制程废气处理设备包括依次连通的处理容器、第一冷却容器、水箱、第二冷却容器和排气管，其特征在于，所述控制方法包括：

获取所述处理容器内气体的第一气体温度，以及所述水箱内气体的第二气体温度；

获取所述第一气体温度与所述第二气体温度的第一温度差；

根据所述第一温度差、所述第一气体温度和所述第二气体温度调节所述第一冷却容器的第一冷却液的流量。

2.根据权利要求1所述的半导体制程废气处理的控制方法，其特征在于，所述根据所述第一温度差、所述第一气体温度和所述第二气体温度确定所述第一冷却容器的冷却液流量的步骤中，

确定所述第一温度差与所述第一气体温度的比值小于或等于第一预设值，所述第二气体温度大于或等于第一预设温度，则增加所述第一冷却液流量。

3.根据权利要求1所述的半导体制程废气处理的控制方法，其特征在于，还包括：

获取所述排气管内气体的第三气体温度；

获取所述第二气体温度与所述第三气体温度的第二温度差；

根据所述第二温度差、所述第二气体温度和第三气体温度确定所述第二冷却容器的第二冷却液流量。

4.根据权利要求3所述的半导体制程废气处理的控制方法，其特征在于，所述根据所述第二温度差、所述第二气体温度和第三气体温度确定所述第二冷却容器的第二冷却液流量的步骤中，

确定所述第二温度差与所述第二气体温度的比值小于或等于第二预设值，所述第三气体温度大于或等于第二预设温度，则增加所述第二冷却液流量。

5.根据权利要求1所述的半导体制程废气处理的控制方法，其特征在于，还包括：

根据所述第一气体温度，确定所述处理容器通入燃料的质量流量。

6.根据权利要求1所述的半导体制程废气处理的控制方法，其特征在于，所述第二冷却容器包括在所述水箱与所述排气管之间依次连通的一级冷却容器、二级冷却容器和三级冷却容器；

根据所述排气管内气体的湿度，确定所述第二冷却容器内冷却介质的流量，其中，所述冷却介质在所述三级冷却容器内与气体非接触式换热；

和/或，根据所述水箱内溶液的酸碱度，确定所述第二冷却容器内冷却水的流量，其中，所述冷却水在所述二级冷却容器内与气体接触式换热。

7.根据权利要求1所述的半导体制程废气处理的控制方法，其特征在于，还包括：

获取进入所述处理容器的制程气体的第一气体压力、所述第一冷却容器内的第二气体压力以及所述第一气体压力与所述第二气体压力的第一压力差；

根据所述第一气体压力、所述第二气体压力以及所述第一压力差，确定所述处理容器的堵塞程度。

8.根据权利要求7所述的半导体制程废气处理的控制方法，其特征在于，还包括：

获取所述排气管内气体的第三气体压力以及所述第三气体压力与所述第二气体压力的第二压力差；

根据所述第三气体压力以及所述第二压力差，确定所述第一冷却容器与所述第二冷却容器的粉尘清洁程度。

9.根据权利要求1所述的半导体制程废气处理的控制方法，其特征在于，还包括：

获取所述排气管内气体中杂质含量，确定气体处理效率。

10.一种半导体制程废气处理设备，其特征在于，包括依次连通的处理容器、第一冷却容器、水箱、第二冷却容器、排气管以及控制器，所述控制器用于执行权利要求1至9中任意一项所述的半导体制程废气处理的控制方法；

所述处理容器限制出处理腔，所述处理容器上连接有第一进气管，所述第一进气管与所述处理腔连通，所述第一进气管的外侧套设有第二进气管，所述第二进气管设置气体进口，所述第二进气管与所述第一进气管之间形成进气夹层，所述进气夹层与所述处理腔连通以用于向处理腔通入第一辅助气体，所述第一辅助气体的温度与流速中的至少一个高于所述待处理气体。

Images