CN113048493B - 一种半导体废气处理装置及处理方法 - Google Patents

一种半导体废气处理装置及处理方法 Download PDF

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Abstract

本发明提供一种半导体废气处理装置及处理方法，半导体废气处理装置包括废气处理装置、可燃气体输送管线、氧气输送管线和制程废气输送管线，可燃气体输送管线与燃烧器连通，可燃气体输送管线上设置有第一质量流量控制器；氧气输送管线与燃烧器连通，氧气输送管线设置有第二质量流量控制器；制程废气输送管线与废气处理装置的进气口连通，制程废气输送管线设置有第一气体分析仪。通过第一气体分析仪分析制程废气的成分，并根据流量和初始温度计算处理制程废气所需可燃气体和氧气的使用量，通过第一质量流量控制器和第二质量流量控制器分别精准控制可燃气体和氧气的流量，确保制程废气充分燃烧，提高废气处理装置的处理效率。

Description

一种半导体废气处理装置及处理方法
技术领域
本发明涉及废气处理技术领域，尤其涉及一种半导体废气处理装 置及处理方法。
背景技术
在半导体制造、液晶面板制造、LED、太阳能等行业生产原物料 中，含有多种易燃易爆、有毒有害等气体，对环境或人体皆具有一定 的危害性，必须防止其直接排放大气中。因此一般产线都会加装大型 中央废气处理系统。但此系统仅以水洗涤废气，故其应用范围仅限于 处理水溶性气体，无法适应日新月异且分工细微的产线工业废气。而 且由于工作区域远离中央废气处理系统，常因气体特性导致管路堵塞 或腐蚀，以致气体泄漏，甚至引起爆炸。因此必须依据各工艺所衍生 出的气体特性种类，配置适合工艺气体特性的小型废气处理装置，才 能有效解决废气问题，以减少在工作区域滞留的废气，确保人员、产 线和环境安全。
现有的废气处理装置大多数为定量燃烧，或者需要接收外部信号 去切换燃烧模式。燃烧模式单一，如果制程废气的种类总是发生变化， 不能及时切换，会影响处理效率。
发明内容
本发明提供一种半导体废气处理装置及处理方法，用以解决现有 技术中废气处理装置存在燃烧模式单一和废气处理效率低的问题。
本发明提供一种半导体废气处理装置，包括：
废气处理装置，内部形成有燃烧腔，所述废气处理装置设置有与 所述燃烧腔连通的燃烧器；
可燃气体输送管线，与所述燃烧器连通，所述可燃气体输送管线 上设置有第一质量流量控制器；
氧气输送管线，与所述燃烧器连通，所述氧气输送管线设置有第 二质量流量控制器；
制程废气输送管线，与所述废气处理装置的进气口连通，所述制 程废气输送管线设置有第一气体分析仪。
根据本发明提供一种的半导体废气处理装置，所述废气处理装置 的出气口设置有第二气体分析仪。
根据本发明提供一种的半导体废气处理装置，所述可燃气体输送 管线还设置有第一减压阀，所述氧气输送管线还设置有第二减压阀。
根据本发明提供一种的半导体废气处理装置，所述可燃气体输送 管线还设置有第一电磁阀和第二电磁阀，所述第一电磁阀与所述第二 电磁阀位于所述第一减压阀与所述第一质量流量控制器之间；所述氧 气输送管线还设置有第三电磁阀，所述第三电磁阀位于所述第二减压 阀与所述第二质量流量控制器之间。
根据本发明提供一种的半导体废气处理装置，所述可燃气体输送 管线还设置有第一手阀，所述第一手阀位于所述第一减压阀背离所述 第一电磁阀的一侧；所述氧气输送管线还设置有第二手阀，所述第二 手阀位于所述第二减压阀背离所述第三电磁阀的一侧。
根据本发明提供一种的半导体废气处理装置，所述制程废气输送 管线还设置有三通阀，所述三通阀与排气管连通。
根据本发明提供一种的半导体废气处理装置，所述制程废气输送 管线还设置有气体流量计。
根据本发明提供一种的半导体废气处理装置，所述制程废气输送 管线还设置有温度传感器。
本发明还提供一种半导体废气处理方法，包括以下步骤：
步骤a10根据计算的可燃气体和氧气的使用量对制程废气进行 燃烧处理；
步骤a20检测废气处理装置出气口的CO含量是否超标；
步骤a30若超标则调节氧气的供给流量，若不超标则返回所述步 骤a10。
根据本发明提供一种的半导体废气处理方法，所述根据计算的可 燃气体和氧气的使用量对制程废气进行燃烧处理包括：
获取制程废气的成分、流量和初始温度；
根据制程废气的成分、流量和初始温度计算处理制程废气所需可 燃气体和氧气的使用量；
将计算好的可燃气体和氧气输入燃烧器对制程废气进行燃烧处 理。
本发明提供的半导体废气处理装置通过第一气体分析仪分析制 程废气的成分，并根据流量和初始温度计算处理制程废气所需可燃气 体和氧气的使用量，通过第一质量流量控制器和第二质量流量控制器 分别精准控制可燃气体和氧气的流量，确保制程废气充分燃烧，提高 废气处理装置的处理效率。
附图说明
为了更清楚地说明本发明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一简单地介绍，显而易见 地，下面描述中的附图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是本发明提供的半导体废气处理装置的结构示意图；
图2是本发明提供的半导体废气处理方法的流程图；
图3是本发明提供的半导体废气处理方法的逻辑示意图。
附图标记：10、废气处理装置；11、燃烧器；12、第二气体分析 仪；20、可燃气体输送管线；21、第一质量流量控制器；22、第一减 压阀；23、第一电磁阀；24、第二电磁阀；25、第一手阀；30、氧气 输送管线；31、第二质量流量控制器；32、第二减压阀；33、第三电 磁阀；34、第二手阀；40、制程废气输送管线；41、第一气体分析仪； 42、三通阀；43、气体流量计；44、温度传感器。
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“中心”、“纵向”、 “横向”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、 “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。
下面结合图1-图3描述本发明的半导体废气处理装置及处理方 法。
图1示例了一种半导体废气处理装置的结构示意图，如图1所示， 半导体废气处理装置包括废气处理装置10、可燃气体输送管线20、 氧气输送管线30和制程废气输送管线40，废气处理装置10内部形 成有燃烧腔，废气处理装置10设置有与燃烧腔连通的燃烧器11，废 气处理装置10的燃烧腔用于为制程废气的燃烧提供封闭的场所。可 燃气体输送管线20与燃烧器11连通，可燃气体输送管线20设置有 第一质量流量控制器21，可燃气体输送管线20的输入端与可燃气体 存储设备连通。氧气输送管线30与燃烧器11连通，氧气输送管线 30设置有第二质量流量控制器31，氧气输送管线30的输入端与氧气 存储设备连通。制程废气输送管线40与废气处理装置10的进气口连 通，制程废气输送管线40设置有第一气体分析仪41，工作区域产生 的制程废气通过制程废气输送管线40输入废气处理装置10。
本发明提供的半导体废气处理装置通过第一气体分析仪41分析 制程废气的成分，并根据流量和初始温度计算处理制程废气所需可燃 气体和氧气的使用量，通过第一质量流量控制器21和第二质量流量 控制器31分别精准控制可燃气体和氧气的流量，确保制程废气充分 燃烧，提高废气处理装置10的处理效率。
根据本发明的实施例，废气处理装置10的出气口设置有第二气 体分析仪12，第二气体分析仪12适于检测废气处理装置10出气口 的CO流量，燃烧制程废气的过程中通过根据CO的流量调节氧气的 流量，可保证可燃气体的完全燃烧，避免资源浪费，进一步提高废气 处理装置10的处理效率。
这里需要说明的是，可燃气体为CH4，当然可燃气体的类型并不 限定于此，也可是其他类型的可燃气体。
根据本发明的实施例，可燃气体输送管线20还设置有第一减压 阀22，第一减压阀22用于减小可燃气体的压力，使可燃气体在适合 的压力下输入燃烧器11。氧气输送管线30还设置有第二减压阀32， 第二减压阀32用于减小氧气的压力，使氧气在适合的压力下输入燃 烧器11。
根据本发明的实施例，可燃气体输送管线20还设置有第一电磁 阀23和第二电磁阀24，第一电磁阀23与第二电磁阀24位于第一减 压阀22与第一质量流量控制器21之间。在可燃气体输送管线20上 设置两个电磁阀可防止可燃气体发生泄漏，提高可燃气体输送管线 20的安全性。氧气输送管线30还设置有第三电磁阀33，第三电磁阀 33位于第二减压阀32与第二质量流量控制器31之间。
根据本发明的实施例，可燃气体输送管线20还设置有第一手阀 25，第一手阀25位于第一减压阀22背离第一电磁阀23的一侧。氧 气输送管线30还设置有第二手阀34，第二手阀34位于第二减压阀 32背离第三电磁阀33的一侧。
根据本发明的实施例，制程废气输送管线40还设置有三通阀42， 三通阀42与排气管连通。
根据本发明的实施例，制程废气输送管线40还设置有气体流量 计43和温度传感器44，气体流量计43用于检测制程废气输送管线 40中制程废气的流量，温度传感器44用于检测制程废气输送管线40 中制程废气的初始温度，通过检测制程废气的流量和初始温度为计算 的可燃气体和氧气的使用量提供依据。
根据本发明的实施例，如图1所示，半导体废气处理装置10包 括废气处理装置10、可燃气体输送管线20、氧气输送管线30和制程 废气输送管线40，废气处理装置10内部形成有燃烧腔，废气处理装 置10设置有与燃烧腔连通的燃烧器11，废气处理装置10的出气口设置有第二气体分析仪12。可燃气体输送管线20与燃烧器11连通， 可燃气体输送管线20的输入端与可燃气体存储设备连通。可燃气体 输送管线上设置有第一质量流量控制器21、第一减压阀22、第一电 磁阀23、第二电磁阀24和第一手阀25，其中，第一电磁阀23与第 二电磁阀24位于第一减压阀22与第一质量流量控制器21之间，第 一手阀25位于第一减压阀22背离第一电磁阀23的一侧。氧气输送 管线30与燃烧器11连通，氧气输送管线30的输入端与氧气存储设 备连通。氧气输送管线30设置有第二质量流量控制器31、第二减压 阀32、第三电磁阀33和第二手阀34，其中，第三电磁阀33位于第 二减压阀32与第二质量流量控制器31之间，第二手阀34位于第二 减压阀32背离第三电磁阀33的一侧。制程废气输送管线40与废气 处理装置10的进气口连通，制程废气输送管线40设置有第一气体分 析仪41、三通阀42、气体流量计43和温度传感器44，其中，气体 流量计43和温度传感器44位于第一气体分析仪41与燃烧器11之间， 三通阀42位于制程废气输送管线40的进气端。
图2示例了半导体废气处理方法的流程图，图3示例了半导体废 气处理方法的逻辑示意图，如图2和3所示，本发明还提供一种半导 体废气处理方法，包括以下步骤：
步骤a10根据计算的可燃气体和氧气的使用量对制程废气进行 燃烧处理；
步骤a20检测废气处理装置10出气口的CO含量是否超标；
步骤a30若超标则调节氧气的供给流量，若不超标则返回步骤 a10。
根据本发明的实施例，根据计算的可燃气体和氧气的使用量对制 程废气进行燃烧处理包括：
步骤a11，获取制程废气的成分、流量和初始温度；
制程废气在通过制程废气输送管线的过程中，第一气体分析仪检 测制程废气的成分，气体流量计检测制程废气的流量，温度传感器检 测制程废气的温度，通过检测制程废气的成分、流量和初始温度为计 算的可燃气体和氧气的使用量提供依据。
步骤a12，根据制程废气的成分、流量和初始温度计算处理制程 废气所需可燃气体和氧气的使用量；
制程废气中每种气体的分解需求的温度不一样，所以通过检测气 体成份、气体流量以及气体的初始温度，就可以计算出处理该种气体 所需要的热量，从而计算出CH4的使用量。计算CH4的使用量方法如 下：
CH4燃烧的化学式如下：
CH4(g)+2O2(g)→CO2(g)+2H2O(l)△H＝-890kJ/mol
设定制程废气的比热容为C1，质量流量为m1，初始温度为t1， 需要达到的处理温度为t2，气体体积流量为v1，气体密度为ρ1。将气 体从t1加热到t2所需要的热量为Q1,每molCH4燃烧产生的热量为 Q2，CH4物质的量为n，气体摩尔体积为Vm，需要CH4的质量流量为 v2。Q1可以由下列公式(1)得出，
Q1＝C1*m1*(t2-t1) (1)
公式(1)中的m1可由下列公式(2)得出，
m1＝v1*ρ1 (2)
通过公式(1)和(2)结合之后再由公式(3)计算出处理该气 体处理的热量，
Q1＝C1*v1*ρ1*(t2-t1) (3)
由公式(4)可得出所需CH4物质的量为
n＝Q1/Q2 (4)
其中，n＝v2/Vm。
通过公式(3)与(4)结合可以计算出需要CH4的质量流量为
Figure BDA0002967819060000091
控制器计算出所需的CH4的流量后，控制第一质量流量控制器输 出流量为v2,第一质量流量控制器输出流量为2*v2。
步骤a13，计算好的可燃气体和氧气输入燃烧器对制程废气进行 燃烧处理。
最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而 非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领 域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技 术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修 改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方 案的精神和范围。

Claims (7)

1.一种半导体废气处理装置，其特征在于，包括：
废气处理装置，内部形成有燃烧腔，所述废气处理装置设置有与所述燃烧腔连通的燃烧器，所述燃烧器设置于废气处理装置的上部；
可燃气体输送管线，与所述燃烧器连通，所述可燃气体输送管线上设置有第一质量流量控制器；
氧气输送管线，与所述燃烧器连通，所述氧气输送管线设置有第二质量流量控制器；
制程废气输送管线，与所述废气处理装置的进气口连通，所述制程废气输送管线设置有第一气体分析仪、气体流量计、温度传感器，第一气体分析仪用于分析制程废气的成分，并根据流量和初始温度计算处理制程废气所需可燃气体和氧气的使用量，通过第一质量流量控制器和第二质量流量控制器分别精准控制可燃气体和氧气的流量。
2.根据权利要求1所述的半导体废气处理装置，其特征在于，所述废气处理装置的出气口设置有第二气体分析仪。
3.根据权利要求1或2所述的半导体废气处理装置，其特征在于，所述可燃气体输送管线还设置有第一减压阀，所述氧气输送管线还设置有第二减压阀。
4.根据权利要求3所述的半导体废气处理装置，其特征在于，所述可燃气体输送管线还设置有第一电磁阀和第二电磁阀，所述第一电磁阀与所述第二电磁阀位于所述第一减压阀与所述第一质量流量控制器之间；所述氧气输送管线还设置有第三电磁阀，所述第三电磁阀位于所述第二减压阀与所述第二质量流量控制器之间。
5.根据权利要求4所述的半导体废气处理装置，其特征在于，所述可燃气体输送管线还设置有第一手阀，所述第一手阀位于所述第一减压阀背离所述第一电磁阀的一侧；所述氧气输送管线还设置有第二手阀，所述第二手阀位于所述第二减压阀背离所述第三电磁阀的一侧。
6.根据权利要求1所述的半导体废气处理装置，其特征在于，所述制程废气输送管线还设置有三通阀，所述三通阀与排气管连通。
7.一种半导体废气处理方法，其特征在于，包括以下步骤：
步骤a10根据计算的可燃气体和氧气的使用量对制程废气进行燃烧处理；
步骤a20检测废气处理装置出气口的CO含量是否超标；
步骤a30若超标则调节氧气的供给流量，若不超标则返回所述步骤a10；
所述根据计算的可燃气体和氧气的使用量对制程废气进行燃烧处理包括：
获取制程废气的成分、流量和初始温度；
根据制程废气的成分、流量和初始温度计算处理制程废气所需可燃气体和氧气的使用量；
将计算好的可燃气体和氧气输入燃烧器对制程废气进行燃烧处理。
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