CN113426240A - 一种电加热式半导体废气处理设备及其降温的方法 - Google Patents

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Abstract

本申请提供一种电加热式半导体废气处理设备及其降温的方法，电加热式半导体废气处理设备包括：反应腔，用于使半导体废气在其内反应；第一冷却器，所述第一冷却器环绕设置于所述反应腔的外壁上，且连通于所述反应腔内部；第二冷却器，所述第二冷却器环绕设置于所述第一冷却器的外壁上。本申请的技术方案实现了电加热式半导体废气处理设备快速降温，从而缩短了设备的维护时间。

Description

一种电加热式半导体废气处理设备及其降温的方法
技术领域
本申请涉及半导体废气处理技术领域，具体涉及一种电加热式半导体废气处理设备及其降温的方法。
背景技术
半导体行业中使用的清洗剂、显影剂、光刻胶、蚀刻液等溶剂中含有大量有机物成分。在工艺过程中，这些有机溶剂大部分通过挥发成为废气排放。
针对废气处理方面，半导体行业酸、碱废气一般采用相应的碱液吸收和酸液吸收进行处理，工艺方法已非常成熟，只要适当优化相关工艺参数，能够满足本标准的要求，需要关注的有机废气的处理。目前处理有机废气的工艺有吸附法、吸收法、直接燃烧法、催化燃烧法、冷凝法等，吸附法采用活性炭直接吸附，净化效果好，但是运营成本会很高；吸收法适合于温度低、中高浓度的废气；直接燃烧法适合于高浓度、小风量废气治理；冷凝法适用于成分相对单一、浓度高、且有一定回收价值的有机废气。对于半导体行业低浓度、大风量、成分复杂的有机废气，吸附法、吸收法、燃烧法、冷凝法均不适用，比较适用的是吸附——催化燃烧法。
在半导体科学技术的发展中，电加热式废气处理设备在半导体废气处理中应用广泛，电加热式废气处理设备需要周期性的进行维护，所以在其维护前必须进行将设备降温到室温。因为其反应腔室为金属材质，发热采用金属加热丝等，所以其从工作温度(800℃～900℃)降低到室温的过程中需要经过1h～2h不等，降温慢，使设备的维护时间加长，大大降低了设备的工作效率。
背景技术部分的内容仅仅是公开人所知晓的技术，并不当然代表本领域的现有技术。
发明内容
本申请旨在提供一种电加热式半导体废气处理设备及其降温的方法，解决了电加热式半导体废气处理设备快速降温和缩短设备维护时间，以及降温过程中反应腔的腔体变形的问题。
根据本申请的一方面，提出一种电加热式半导体废气处理设备，包括：反应腔，用于使半导体废气在其内反应；第一冷却器，所述第一冷却器环绕设置于所述反应腔的外壁上，且连通于所述反应腔内部；第二冷却器，所述第二冷却器环绕设置于所述第一冷却器的外壁上。
根据一些实施例，所述的电加热式半导体废气处理设备还包括：隔热腔，环绕设置于所述第一冷却器和所述反应腔的外壁之间。
根据一些实施例，所述第一冷却器包括：
气冷腔，所述气冷腔环绕设置于所述隔热腔的外壁上；
进气管，所述进气管连通所述气冷腔，且设置于靠近所述电加热式半导体废气处理设备的底壁；
连通管，所述连通管的一端连通所述气冷腔，且设置于靠近所述电加热式半导体废气处理设备的顶壁，所述连通管的另一端设置于所述电加热式半导体废气处理设备的顶壁，且连通于所述电加热式半导体废气处理设备的内部。
根据一些实施例，所述的电加热式半导体废气处理设备还包括：回收装置，所述回收装置连通所述反应腔内部。
根据一些实施例，所述回收装置包括：密闭箱体，所述密闭箱体连通所述反应腔内部；气体处理组件，所述气体处理组件设置于所述密闭箱体上，用于回收处理所述第一冷却器的气体。
根据一些实施例，所述第二冷却器包括：
水冷腔，所述水冷腔环绕设置于所述气冷腔的外壁上；
进水管，所述进水管连通所述水冷腔，且设置于靠近所述电加热式半导体废气处理设备的底壁；
第一出水管，所述第一出水管的一端连通所述水冷腔，且设置于靠近所述电加热式半导体废气处理设备的底壁，所述第一出水管的另一端连通所述回收装置；
第二出水管，所述第二出水管的一端连通所述水冷腔，且设置于靠近所述电加热式半导体废气处理设备的顶壁，所述第二出水管的另一端连通所述回收装置。
根据一些实施例，所述反应腔内部和反应腔外壁上设置温度传感器，所述进水管包括进水调节阀，所述第一出水管包括出水调节阀，所述进气管包括进气调节阀。
根据本申请的一方面，提出一种用于控制电加热式半导体废气处理设备降温的方法，包括：
S1：将电加热式半导体废气处理设备停止工作进入冷却运行模式；
S2：将低温气体输送至所述电加热式半导体废气处理设备的气冷腔内，使得所述低温气体由所述电加热式半导体废气处理设备的底部输入，所述气冷腔内的低温气体从所述电加热式半导体废气处理设备的顶部陆续流入所述电加热式半导体废气处理设备的反应腔内部，进行降温，低温气体最终由所述反应腔内部流入回收装置中，经处理后排入大气中；
S3：将低温液体输送至所述电加热式半导体废气处理设备的水冷腔内，使得所述低温液体由所述电加热式半导体废气处理设备的底部输入，直至低温液体充满所述水冷腔，从而加快降温；
S4：当所述反应腔内部和外壁的温度同时小于35℃时，将所述水冷腔内的低温液体排出，降温完成。
根据一些实施例，在S2中进行测量所述反应腔外壁的温度，当所述气冷腔内通入低温气体后，所述反应腔外壁的温度小于95℃时，继续S3和S4。
根据一些实施例，在S2中进行测量所述反应腔外壁的温度，当所述气冷腔内通入低温气体后，所述反应腔外壁的温度大于95℃时，终止S3，继续S2，直至所述反应腔外壁的温度小于95℃时，继续S3和S4。
基于上述的一种电加热式半导体废气处理设备及其降温的方法，当设备正常运行时，保证水冷腔不存低温液体，气冷腔不通低温气体。此时，可以减少电加热式半导体废气处理能量的消耗。当设备停止运行时，通过水冷方式和气冷方式可以加快电加热式半导体废气处理设备降温，从而缩短电加热式半导体废气处理设备的维护时间。
为能更进一步了解本申请的特征及技术内容，请参阅以下有关本申请的详细说明与附图，但是此说明和附图仅用来说明本申请，而非对本申请的保护范围作任何的限制。
附图说明
下面结合附图详细说明本公开的实施方式。这里，构成本公开一部分的附图用来提供对本公开的进一步理解。本公开的示意性实施例及其说明用于解释本公开，并不构成对本公开的不当限定。附图中：
图1示出根据本申请示例实施例的电加热式半导体废气处理设备的结构示意图。
图2示出根据本申请示例实施例的电加热式半导体废气处理设备降温的方法的控制原理示意图。
具体实施方式
在下文中，仅简单地描述了某些示例性实施例。正如本领域技术人员可认识到的那样，在不脱离本申请的精神或范围的情况下，可通过各种不同方式修改所描述的实施例。因此，附图和描述被认为本质上是示例性的而非限制性的。
在本申请的描述中，需要理解的是，术语"中心"、"纵向"、"横向"、"长度"、"宽度"、"厚度"、"上"、"下"、"前"、"后"、"左"、"右"、"竖直"、"水平"、"顶"、"底"、"内"、"外"、"顺时针"、"逆时针"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申请和简化描述，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申请的限制。此外，术语"第一"、"第二"仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有"第一"、"第二"的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个所述特征。在本申请的描述中，"多个"的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。
在本申请的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语"安装"、"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，或一体地连接:可以是机械连接，也可以是电连接或可以相互通讯；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本申请中的具体含义。
在本申请中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征之"上"或之"下"可以包括第一和第二特征直接接触，也可以包括第一和第二特征不是直接接触而是通过它们之间的另外的特征接触。而且，第一特征在第二特征"之上"、"上方"和"上面"包括第一特征在第二特征正上方和斜上方，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"包括第一特征在第二特征正上方和斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。
下文的公开提供了许多不同的实施方式或例子用来实现本申请的不同结构。为了简化本申请的公开，下文中对特定例子的部件和设置进行描述。当然，它们仅仅为示例，并且目的不在于限制本申请。此外，本申请可以在不同例子中重复参考数字和/或参考字母，这种重复是为了简化和清楚的目的，其本身不指示所讨论各种实施方式和/或设置之间的关系。此外，本申请提供了的各种特定的工艺和材料的例子，但是本领域普通技术人员可以意识到其他工艺的应用和/或其他材料的使用。
目前，电加热式半导体废气处理设备使用的降温方式有，停止设备加热，并向电加热式半导体废气处理设备的反应腔体内通入大量的氮气(N2)，氮气直接流过反应腔，此时，氮气对于反应腔的金属腔体的外壁冷却效果差。
另外，电加热式半导体废气处理设备的反应腔的外壁为金属材质，如果外壁直接采用冷水降温，由于金属材料的属性，在高温突然遇到低温的水后，会产生大量的蒸汽，产生高压，存在安全隐患。同时反应腔的金属腔体的外壁突然遇冷也会产生形变。
目前，在判定电加热式半导体废气处理设备的温度是否降低到室温，如果只在反应腔的腔体内部设置一个温度传感器，因为反应腔的侧壁上设置有一个保温隔热层，所以反应腔的腔体内部的温度传感器并不能真实的反应腔体外壁的温度。
以下结合附图对本申请的优选实施例进行说明，应当理解，此处所描述的优选实施例仅用于说明和解释本申请，并不用于限定本申请。
图1示出根据本申请示例实施例的电加热式半导体废气处理设备的结构示意图。
如图1所示，根据本申请示例实施例，本申请公开一种电加热式半导体废气处理设备10包括反应腔100、第一冷却器200和第二冷却器300。
反应腔100用于使半导体废气在其内反应，第一冷却器200环绕设置于反应腔100的外壁上，且连通于反应腔100内部。第二冷却器300环绕设置于第一冷却器200的外壁上。
根据本申请实施例，电加热式半导体废气处理设备10还包括隔热腔400，环绕设置于第一冷却器200和反应腔100的外壁之间。隔热腔400可以为电加热式半导体废气处理保温，可以减少电加热式半导体废气处理能量的消耗。
根据本申请实施例，第一冷却器200包括：气冷腔、进气管210和连通管230。
气冷腔环绕设置于隔热腔400的外壁上。进气管210连通气冷腔，且设置于靠近电加热式半导体废气处理设备10的底壁。连通管230的一端连通气冷腔，且设置于靠近电加热式半导体废气处理设备10的顶壁，连通管230的另一端设置于电加热式半导体废气处理设备10的顶壁，且连通于电加热式半导体废气处理设备10的内部。
本申请中进气管210以及连通管230可以采用DN15管。进气管210包括进气调节阀220，进气调节阀220设置于连通于气冷腔的进气管210上，用于控制进入气冷腔的气体的流速，从而实现更快地使电加热式半导体废气处理设备10的外壁进行降温。本申请中的进气调节阀220的开关可以采用自动控制，也可以采用手动控制，本申请不做具体限定。
气冷腔内可以通入低温气体，本申请中低温气体可以包括惰性气体，例如氮气(N2)或氦气(He)。当然，本申请并不限定具体的低温气体，凡是可以达到本申请的相同的效果即可。
根据本申请实施例，电加热式半导体废气处理设备10还包括回收装置500，回收装置500连通反应腔100内部。回收装置500通过管道经反应腔100的底壁与反应腔100体内部连通，低温气体通过气冷腔及连通管230进入反应腔100内部，再从反应腔100的底部流入到回收装置500中，经回收装置500处理后排入大气中。
回收装置500包括密闭箱体和气体处理组件510。密闭箱体通过管道经反应腔100的底壁与反应腔100体内部连通。气体处理组件510设置于密闭箱体上，用于回收处理第一冷却器200的低温气体。
根据本申请实施例，第二冷却器300包括：水冷腔、进水管310、第一出水管340和第二出水管350。
水冷腔环绕设置于气冷腔的外壁上。进水管310连通水冷腔，且设置于靠近电加热式半导体废气处理设备10的底壁。第一出水管340的一端连通水冷腔，且设置于靠近电加热式半导体废气处理设备10的底壁，第一出水管340的另一端连通回收装置500。第二出水管350的一端连通水冷腔，且设置于靠近电加热式半导体废气处理设备10的顶壁，第二出水管350的另一端连通回收装置500。
本申请中进水管310、第一出水管340和第二出水管350可以采用DN15管。进水管310包括进水调节阀320，进水调节阀320设置于连通于水冷腔的进水管310上，用于控制进入水冷腔的液体的流速，实现更快地使电加热式半导体废气处理设备10的外壁降温。当进水调节阀320打开，进水管310内的液体在一定的压力下，低温液体的液位持续上升，液位上升至第二出水管350的管口处，表示水冷腔内的液体的液位已接近反应腔100的顶壁，继续注入的液体经第二出水管350排入回收装置500的密闭箱体内。进水管310内的液体在3MPa以上的压强下进入水冷腔内。本申请中的进水调节阀320的开关可以采用自动控制，也可以采用手动控制，本申请不做具体限定。
第一出水管340包括出水调节阀330，当电加热式半导体废气处理设备10已完成降温工序，水冷腔内的液体需要排出，此时打开出水调节阀330，使水冷腔内的液体流入回收装置500的密闭箱体内进行回收。在水冷腔靠近反应腔100底壁的位置上设置液位检测器130，当水冷腔内的液体排至液位检测器130监测不到低温液体，出水调节阀330将关闭。本申请中的出水调节阀330的开关可以采用自动控制，也可以采用手动控制，本申请不做具体限定。
水冷腔内可以通入低温液体，本申请中低温液体可以包括水或油。当然，本申请并不限定具体的低温液体，凡是可以达到本申请的相同的效果即可。
在反应腔100内部和外壁上分别设置温度传感器，用于分别记录反应腔100内部的温度和反应腔100外壁的温度，通过反应腔100内部的温度传感器110和反应腔100外壁上的温度传感器120所记录的温度共同判定，电加热式半导体废气处理设备10是否已经降温完成。当反应腔100内部的温度传感器110和反应腔100外壁上的温度传感器120所记录的温度均小于35℃时，表示电加热式半导体废气处理设备10已完成降温工序。
图2示出根据本申请示例实施例的电加热式半导体废气处理设备降温的方法的控制原理示意图。
如图2所示，根据本申请的一方面，提出一种用于控制电加热式半导体废气处理设备10降温的方法，包括：
S1：将电加热式半导体废气处理设备10停止工作进入冷却运行模式。
S2：将低温气体输送至电加热式半导体废气处理设备10的气冷腔内，使得低温气体由电加热式半导体废气处理设备10的底部输入，气冷腔内的低温气体从电加热式半导体废气处理设备10的顶部陆续流入电加热式半导体废气处理设备10的反应腔100内部，进行降温，低温气体最终由反应腔100内部流入回收装置500中，经处理后排入大气中。
S3：将低温液体输送至电加热式半导体废气处理设备10的水冷腔内，使得低温液体由电加热式半导体废气处理设备10的底部输入，直至低温液体充满水冷腔，从而加快降温。
S4：当反应腔100内部和外壁的温度同时小于35℃时，将水冷腔内的低温液体排出，降温完成。
根据本申请实施例，在S2中进行测量反应腔100外壁的温度，当气冷腔内通入低温气体后，反应腔100外壁的温度小于95℃时，继续S3和S4。
根据本申请实施例，在S2中进行测量反应腔100外壁的温度，当气冷腔内通入低温气体后，反应腔100外壁的温度大于95℃时，终止S3，继续S2，直至反应腔100外壁的温度小于95℃时，继续S3和S4。
电加热式半导体废气处理设备10结束作业停机后，自动进入冷却运行模式，为避免反应腔100外壁温度高于100℃，防止水气化，产生高压风险。
首先，打开进气调节阀220，使低温气体进入气冷腔，气冷腔使水冷腔与隔热腔400之间用低温气体隔开，进行夹层降温，当反应腔100外壁上的温度传感器120检测到温度小于95℃时，打开进水调节阀320，使低温液体进入水冷腔，使反应腔100外壁温度快速降温。低温液体蓄满整个水冷腔，同时也会对通入的低温气体进行降温，加快了反应腔100内部的温度降低速度。
当控制系统采集到反应腔100内部的温度传感器110和反应腔100外壁上的温度传感器120同时低于35℃时，此时系统认为降温过程完成。为保证设备的运行安全，防止正常工作时，热辐射至反应腔100外壁，将低温液体变成蒸汽，需排空水冷腔内的低温液体。所以关闭进水调节阀320，同时打开出水调节阀330，水冷腔内的低温液体流入回收装置500的密闭箱体内，当反应腔100的水冷腔内的液位检测器130监测不到低温液体时，关闭出水调节阀330，同时关闭进水调节阀320。以此电加热式半导体废气处理设备10的整个降温过程完成。
本申请的电加热式半导体废气处理设备10的降温方法大大缩短了设备在停机后的降温时间。并且通过反应腔100内部的温度传感器110和外壁上的温度传感器120共同判定设备是否已经降到安全温度，使维护工作人员避免烫伤情况的发生。在使用低温液体的水冷方式降温的同时，增加了一个低温气体的气冷方式的冷却气体夹层，防止低温液体与高温反应腔100外壁直接接触，从而防止了反应腔100的金属外壁变形。
最后应说明的是：以上所述仅为本公开的示例实施例而已，并不用于限制本公开，尽管参照前述实施例对本公开进行了详细的说明，对于本领域的技术人员来说，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。凡在本公开的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本公开的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种电加热式半导体废气处理设备，其特征在于，包括：
反应腔，用于使半导体废气在其内反应；
第一冷却器，所述第一冷却器环绕设置于所述反应腔的外壁上，且连通于所述反应腔内部；
第二冷却器，所述第二冷却器环绕设置于所述第一冷却器的外壁上。
2.根据权利要求1所述的电加热式半导体废气处理设备，其特征在于，还包括：
隔热腔，环绕设置于所述第一冷却器和所述反应腔的外壁之间。
3.根据权利要求2所述的电加热式半导体废气处理设备，其特征在于，所述第一冷却器包括：
气冷腔，所述气冷腔环绕设置于所述隔热腔的外壁上；
进气管，所述进气管连通所述气冷腔，且设置于靠近所述电加热式半导体废气处理设备的底壁；
连通管，所述连通管的一端连通所述气冷腔，且设置于靠近所述电加热式半导体废气处理设备的顶壁，所述连通管的另一端设置于所述电加热式半导体废气处理设备的顶壁，且连通于所述电加热式半导体废气处理设备的内部。
4.根据权利要求3所述的电加热式半导体废气处理设备，其特征在于，还包括：
回收装置，所述回收装置连通所述反应腔内部。
5.根据权利要求4所述的电加热式半导体废气处理设备，其特征在于，所述回收装置包括：
密闭箱体，所述密闭箱体连通所述反应腔内部；
气体处理组件，所述气体处理组件设置于所述密闭箱体上，用于回收处理所述第一冷却器的气体。
6.根据权利要求4所述的电加热式半导体废气处理设备，其特征在于，所述第二冷却器包括：
水冷腔，所述水冷腔环绕设置于所述气冷腔的外壁上；
进水管，所述进水管连通所述水冷腔，且设置于靠近所述电加热式半导体废气处理设备的底壁；
第一出水管，所述第一出水管的一端连通所述水冷腔，且设置于靠近所述电加热式半导体废气处理设备的底壁，所述第一出水管的另一端连通所述回收装置；
第二出水管，所述第二出水管的一端连通所述水冷腔，且设置于靠近所述电加热式半导体废气处理设备的顶壁，所述第二出水管的另一端连通所述回收装置。
7.根据权利要求6所述的电加热式半导体废气处理设备，其特征在于，所述反应腔内部和反应腔外壁上设置温度传感器，所述进水管包括进水调节阀，所述第一出水管包括出水调节阀，所述进气管包括进气调节阀。
8.一种用于控制电加热式半导体废气处理设备降温的方法，其特征在于，包括：
S1：将电加热式半导体废气处理设备停止工作进入冷却运行模式；
S2：将低温气体输送至所述电加热式半导体废气处理设备的气冷腔内，使得所述低温气体由所述电加热式半导体废气处理设备的底部输入，所述气冷腔内的低温气体从所述电加热式半导体废气处理设备的顶部陆续流入所述电加热式半导体废气处理设备的反应腔内部，进行降温，低温气体最终由所述反应腔内部流入回收装置中，经处理后排入大气中；
S3：将低温液体输送至所述电加热式半导体废气处理设备的水冷腔内，使得所述低温液体由所述电加热式半导体废气处理设备的底部输入，直至低温液体充满所述水冷腔，从而加快降温；
S4：当所述反应腔内部和外壁的温度同时小于35℃时，将所述水冷腔内的低温液体排出，降温完成。
9.根据权利要求8所述的方法，其特征在于，在S2中进行测量所述反应腔外壁的温度，当所述气冷腔内通入低温气体后，所述反应腔外壁的温度小于95℃时，继续S3和S4。
10.根据权利要求8所述的方法，其特征在于，在S2中进行测量所述反应腔外壁的温度，当所述气冷腔内通入低温气体后，所述反应腔外壁的温度大于95℃时，终止S3，继续S2，直至所述反应腔外壁的温度小于95℃时，继续S3和S4。
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