CN218924184U - 半导体废气处理系统及其水气分离器 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种半导体废气处理系统及其水气分离器，此系统包含水气分离器连通于湿式洗涤器及抽气装置之间。水气分离器包含连通之进气管、分离管及排气管，水气分离器还包含导流斜隔板斜向式设于分离管中以及滤材层填充于分离管中。湿式洗涤器洗涤制程废气源之制程废气且排放出洗涤废气，抽气装置提供吸力使得洗涤废气先经由进气管进入分离管中，并分离出水雾及粉尘后，再经由排气管排出干燥废气。本实用新型不仅可维持水雾及粉尘的分离与过滤功效，还能进一步提供透明可视化、可拆卸化及可加热化设计，借此可观察压力变化、快速拆换及延长保养周期。

Description

半导体废气处理系统及其水气分离器

技术领域

本实用新型是有关于一种废气处理系统及其组件，特别是有关于一种半导体废气处理系统及其水气分离器(Moisture-Gas Separator)。

背景技术

半导体的生产过程会使用大量的易燃性、腐蚀性或高毒性的反应气体，但是在许多半导体制程中反应气体的利用率非常低，因此在制程中未完全反应的残余气体及反应生成物必须排出反应制程室。这些混合气体一般称为制程废气或是尾气，且都必须经由转化为无害或可处理的物质才能排出。

现行废气系统主要由和反应制程室相接的涡轮真空帮浦(Turbo Pump)、机械帮浦及局部废气处理系统(Local Scrubber System)所构成。制程废气经由涡轮真空帮浦、排气管道及机械帮浦依序抽出反应制程室，再送入局部废气处理系统进行处理后送到中央废气处理系统(Central Scrubber System)排出。

为了妥善处理制程废气，目前有许多种技术被提出及使用。举例而言，目前有一种现有技术在排放制程废气之前，会使用抽气帮浦将制程废气排放至燃烧洗涤塔进行废气处理。然而，燃烧洗涤塔对于含氟化合物处理效果不佳，而且须随时保持运作并提供大量燃料气体，因此成本大幅增加且耗费能源，且燃料气体为易燃爆炸性气体，会增加公安危险。又，目前虽然有另一种现有技术采用触媒热裂解法，惟触媒会有老化及毒化问题，且触媒更换及回收处理成本相当高。惟，触媒热裂解法同样须随时保持运作且同样会耗费大量能源。

再者，目前虽有技术在进行上述制程废气燃烧或裂解处理之前，先以湿式废气处理装置从制程废气中洗涤出有毒气体及粉尘等固体颗粒，再排放洗涤后的洗涤废气。但是，传统洒水式湿式废气处理装置的洗涤效率不高，且排放出的洗涤废气所含湿度高，且仍然有一些有毒气体及固体颗粒存在于洗涤废气中。所以，反而容易导致固体颗粒附着于湿式废气处理装置的排放管路的管壁，最终造成排放管路的出口或上述制程废气燃烧或裂解处理设备的输送管路的入口被粉尘所堵塞。而且，纵使在湿式废气处理装置的槽体内设置气液分离组件，此气液分离组件也相当容易被上述的粉尘堵塞而失去过滤效果，并且会降低气导或增加压差。再者，传统上将气液分离组件设置于湿式废气处理装置的槽体内之设计，无法有效使气液分离，因此保养维修周期相当短且槽体内拆换较耗时间，造成成本增加，而且仍无法解决上述排放管路出口或输送管路入口被粉尘所堵塞之问题。

实用新型内容

有鉴于此，本实用新型之一或多个目的就是在提供一种半导体废气处理系统及其水气分离器，以解决上述习知技术之问题。

为达前述目的，本实用新型提出一种水气分离器，适于纵向连通于一湿式洗涤器及一抽气装置之间，其特征在于，该水气分离器至少包含：一进气管、一分离管及一排气管，该分离管纵向设置以连通于该进气管及该排气管之间，其中该进气管纵向设置以连通至该湿式洗涤器之一排气口，该排气管纵向设置以连通至该抽气装置之一抽气口；至少一导流斜隔板，该至少一导流斜隔板斜向式设于该分离管中；以及至少一滤材层，填充于该分离管中且位于该至少一导流斜隔板上，用以形成复数个过滤区段，其中该湿式洗涤器洗涤一制程废气源所排放之一制程废气且排放出一洗涤废气，该抽气装置提供一吸力使得该湿式洗涤器所排放之该洗涤废气先经由该进气管进入该分离管中，并借由该分离管中之该滤材层及该至少一导流斜隔板分离出该洗涤废气中所含之水雾及粉尘后，使其成为一干燥废气，再经由该排气管排出该干燥废气。

其中，该分离管之口径大于该进气管之一进气口之口径。

其中，该至少一导流斜隔板可拆卸式设于该分离管之一管壁上。

其中，该分离管具有至少一穿槽斜向式沿着该管壁之表面分布，该至少一导流斜隔板气密式插设于该至少一穿槽上。

其中，该至少一导流斜隔板之投影区域部分或全部重迭于该分离管之一进气口。

其中，该水气分离器之该分离管与该湿式洗涤器之间还以具有一安全泄压阀之一泄压旁通管相连接。

其中，该水气分离器与该抽气装置之间还设有一燃烧处理器，该排气管纵向设置且该排气管之一排气口连接该燃烧处理器之一进气口，其中该湿式洗涤器所排放之该洗涤废气先借由该水气分离器分离出该洗涤废气中所含之水雾及粉尘以形成该干燥废气，再将该干燥废气排放至该燃烧处理器中进行燃烧处理。

其中，该排气管还包覆有一加热带，用以加热经由该排气管之该排气口所排放之该干燥废气。

其中，该进气管之一进气口可拆卸式连接该湿式洗涤器之该排气口，该排气管之该排气口可拆卸式连接该燃烧处理器之该进气口。

其中，该分离管可拆卸式连接于该进气管及该排气管之间。

其中，该至少一导流斜隔板之数量为复数个，且该复数个导流斜隔板分别斜向式设于该分离管中，进而分层地交错式分布于该分离管之一内部。

其中，该复数个导流斜隔板之投影区域分别部分重迭于该分离管之一进气口，进而共同全部重迭于该分离管之该进气口。

其中，该分离管及其上之该至少一导流斜隔板及该滤材层转动式设于该进气管及该排气管之间。

其中，该水气分离器还包含一外套管，该外套管之两端分别气密式连接该进气管及该排气管，且该分离管转动式位于该外套管之一内部。

其中，该分离管借由该湿式洗涤器所排放之该洗涤废气而转动。

其中，该分离管为中空圆筒或多边形筒，该导流斜隔板为弧形板、多边形板或螺旋板。

其中，该至少一导流斜隔板具有复数个透气孔纵向或斜向贯穿该至少一导流斜隔板之上表面及下表面。

其中，该分离管为透明材质。

其中，该滤材层为由至少一塑料条交错堆迭组成之过滤结构。

其中，该滤材层为耐酸、耐碱、耐油气或耐有机溶剂之耐侵蚀滤材。

其中，该进气管、该分离管及该排气管为氯化聚氯乙烯管。

本实用新型提出一种半导体废气处理系统，用以处理一制程废气源所排放之一制程废气，其特征在于，该半导体废气处理系统至少包含：一湿式洗涤器，该湿式洗涤器洗涤该制程废气且排放出一洗涤废气；如前述之该水气分离器设于该湿式洗涤器之槽体外部上；以及一抽气装置，其中该水气分离器连通于该湿式洗涤器及该抽气装置之间，该抽气装置提供一吸力使得该湿式洗涤器所排放之该洗涤废气先经由该水气分离器分离出该洗涤废气中所含之水雾及粉尘以形成一干燥废气后，再排出该干燥废气。

其中，该湿式洗涤器利用一负压射流管高速喷射出一洗涤液，借以产生一低压环境吸入该制程废气源所排放之该制程废气，且借由高速喷射之该洗涤液将该制程废气切割成微气泡，借以捕捉与吸收该微气泡及其所携带的粉尘，并借由该抽气装置所提供之该吸力使得该湿式洗涤器排放出该洗涤废气，以令该洗涤废气进入连通至该湿式洗涤器之该水气分离器中以便进行一分离过滤程序使得该洗涤废气形成该干燥废气。

承上所述，依本实用新型之半导体废气处理系统及其水气分离器，具有以下优点：

(1)水气分离器于湿式洗涤器之槽体外部进行分离过滤程序，因此不会局限于仅能在湿式洗涤器之槽体内部进行分离过滤程序，而且能省略湿式洗涤器之槽体内部所设置之气液分离组件。

(2)水气分离器不仅可维持水雾及粉尘的分离与过滤功效，还能进一步提供透明可视化、可拆卸化及可加热化设计，借此可达成观察压力变化、快速拆换及延长保养周期等改良效果。

(3)水气分离器之导流斜隔板斜向式设于分离管中，而非水平式设置，因此可同时提供水雾分离及导引气流之效果，故可分离水雾，又能避免影响气导。

(4)加热带可加热管件及加热水气分离器所排放之干燥废气，以防止水雾或粉尘残留所导致之堵塞现象。

兹为使钧审对本实用新型的技术特征及所能达到的技术功效有更进一步的了解与认识，谨佐以较佳的实施例及配合详细的说明如后。

附图说明

图1为本实用新型之半导体废气处理系统及其水气分离器之运作示意图。

图2为本实用新型之水气分离器装设于湿式洗涤器之槽体外部与抽气装置之间之侧视透视示意图。

图3为本实用新型之水气分离器之分离管之立体透视示意图。

图4为本实用新型之水气分离器之分离管沿第一方向之透视示意图。

图5为本实用新型之水气分离器之分离管沿第二方向之透视示意图，其中第二方向垂直于第一方向。

图6为沿图5之剖面线I-I所得之剖面示意图。

图7为本实用新型之水气分离器之分离管之上视示意图。

图8为本实用新型之水气分离器之导流斜隔板增设有透气孔之剖面示意图。

图9为本实用新型之水气分离器之导流斜隔板可拆卸式设于分离管之透视示意图。

图10为本实用新型之半导体废气处理系统之湿式洗涤器之结构示意图。

图11为本实用新型之水气分离器具有转动式分离管之示意图。

图12为本实用新型之半导体废气处理系统增设有燃烧处理器之示意图。

图13为本实用新型之水气分离器之分离管与湿式洗涤器之间增设具安全泄压阀之泄压旁通管之示意图。

附图标记说明：

10：水气分离器

20：进气管

21：法兰

22：进气口

24：排气口

30：分离管

31：管壁

32：进气口

33：转动组件

34：排气口

36：穿槽

40：排气管

42：进气口

44：排气口

46：加热带

50：导流斜隔板

52：透气孔

60：滤材层

70：外套管

100：湿式洗涤器

102：进气口

104：排气口

110：负压射流管

112：洗涤液

114：内槽

116：外槽

118：过滤组件

120：水泵

200：抽气装置

210：抽气口

300：制程废气源

304：排气端

400：制程废气

500：洗涤废气

510：干燥废气

600：燃烧处理器

602：进气口

700：泄压旁通管

710：安全泄压阀

I-I：剖面线

具体实施方式

为利了解本实用新型之技术特征、内容与优点及其所能达成之功效，兹将本实用新型配合图式，并以实施例之表达形式详细说明如下，而其中所使用之图式，其主旨仅为示意及辅助说明书之用，未必为本实用新型实施后之真实比例与精准配置，故不应就所附之图式的比例与配置关系解读、局限本实用新型于实际实施上的权利范围。此外，为使便于理解，下述实施例中的相同组件以相同的符号标示来说明。

另外，在全篇说明书与权利要求书所使用的用词，除有特别注明外，通常具有每个用词使用在此领域中、在此揭露的内容中与特殊内容中的平常意义。某些用以描述本实用新型的用词将于下或在此说明书的别处讨论，以提供本领域技术人员在有关本实用新型的描述上额外的引导。

关于本文中如使用“第一”、“第二”、“第三”等，并非特别指称次序或顺位的意思，亦非用以限定本实用新型，其仅仅是为了区别以相同技术用语描述的组件或操作而已。

其次，在本文中如使用用词“包含”、“包括”、“具有”、“含有”等，其均为开放性的用语，即意指包含但不限于。

本实用新型提供一种半导体废气处理系统及其水气分离器。请参阅图1，图1为本实用新型之半导体废气处理系统及其水气分离器之运作示意图。半导体废气处理系统用以处理制程废气源300所排放之制程废气400。半导体废气处理系统至少包含湿式洗涤器100、水气分离器10及抽气装置200。本实用新型之水气分离器10适用于纵向连通于湿式洗涤器100及抽气装置200之间。上述之湿式洗涤器100进行洗涤程序，用以洗涤半导体废气处理系统之制程废气源300所排放之制程废气400，使其成为洗涤废气500。抽气装置200提供吸力以于湿式洗涤器100与抽气装置200之间产生一负压环境(低压环境)，用以借由此吸力将湿式洗涤器100洗涤制程废气400后所形成之洗涤废气500，由水气分离器10之底部吸入至水气分离器10中，且令水气分离器10对洗涤废气500进行分离过滤程序，再从水气分离器10之顶部吸出分离处理后之干燥废气510。其中，本实用新型之水气分离器10进行分离过滤程序后所排放出之干燥废气510为已被去除大部分水雾及粉尘(固体颗粒)且较干燥之废气。

本实用新型之半导体废气处理系统之水气分离器10之一特色在于水气分离器10装设于湿式洗涤器100之槽体外部，因此可于湿式洗涤器100之槽体外部进行分离过滤程序，而不是只能局限于湿式洗涤器100之槽体内部进行分离过滤程序。而且，分离后之水雾还能借由重力自动回收至湿式洗涤器100中重复利用。本实用新型之水气分离器10不仅可维持水雾及粉尘的分离与过滤功效，还能进一步提供透明可视化、可拆卸化及可加热化设计，借此可达成观察压力变化、快速拆换及延长保养周期等改良效果。本实用新型所适用之湿式洗涤器100之类型及结构并无特别限定，只要能够洗涤制程废气400，即可适用于本实用新型中。此外，借由设置水气分离器10，本实用新型之半导体废气处理系统所适用之湿式洗涤器100还可选择性省略湿式洗涤器100之槽体内部所设置之气液分离组件，如纤维床除雾器等，借此可对应地改善维修保养速度及成本与周期。本实用新型之水气分离器10即使位于湿式洗涤器100之槽体外部，仍能够发挥阻挡水气分离器10中相当大部分水雾及粉尘的效果，分离过滤后之水雾仍可自动回流至湿式洗涤器100之槽体中重复利用。以约0.2m/s至约3.8m/s的气体流速为例，本实用新型之水气分离器10可提供至少约90％以上的过滤效率。以约1.5m/s的气体流速为例，本实用新型之水气分离器10之过滤效率甚至可高达约98％。

详言之，请续参阅图1以及图2至图7，图2为本实用新型之水气分离器10装设于湿式洗涤器100之槽体外部与抽气装置200之间之侧视透视示意图。图3至图7分别为本实用新型之水气分离器之分离管之示意图，且为简化图示以方便阅读，故省略绘示滤材层。本实用新型之水气分离器10至少包含连通之进气管20、分离管30及排气管40，以及包含至少一导流斜隔板50与滤材层60位于分离管30中。分离管30纵向设置以连通于进气管20及排气管40之间。分离管30之进气口32及排气口34分别连接进气管20之排气口24及排气管40之进气口42。进气管20纵向设置以经由进气口22连通至上述之湿式洗涤器100之排气口104，排气管40纵向设置以经由排气口44连通至抽气装置200之抽气口210。其中，分离管30可例如为固定式设于进气管20及排气管40之间。或者是，分离管30亦可例如为可拆卸式设于进气管20及排气管40之间，且借由可拆换式套件设计，如果工程人员有维修水气分离器10之需求时，也可直接将分离管30从进气管20及排气管40之间拆换掉，无须在现场假组立焊接，因此可大幅缩短维修保养工时。举例而言，分离管30可例如为借由螺接、套接、卡接或法兰21(如图2所示)等组接方式可拆卸式连接进气管20及排气管40，但本实用新型不限于此，任何可行之技术只要能够使得分离管30可拆卸式连接进气管20及/或排气管40均可适用于本实用新型中。

本实用新型借由抽气装置200所提供之吸力使得湿式洗涤器100排放出经过洗涤程序处理后之洗涤废气500，因此洗涤废气500会被吸入水气分离器10中以便借由分离管30中之滤材层60及导流斜隔板50对洗涤废气500进行分离过滤程序，借以从洗涤废气500中分离出其所含之大部分水雾及粉尘以形成干燥废气510后，再经由排气管40排出较干燥之干燥废气510，以便进行后续之中央废气处理或是排放至外部。上述之进气管20、分离管30及排气管40例如为氯化聚氯乙烯(CPVC)管或其他管件材质，且分离管30选择性为透明材质，借由透明可视化设计，可让工程人员观察洗涤废气500所含之水雾及粉尘之过滤效果及程度，并且方便观察进气管20之进气口22与排气管40之排气口44之压力变化，以便建立适当维修保养周期。此外，导流斜隔板50之材质可选择性相同于分离管30，且可选择性为透明材质，以便工程人员观察洗涤废气500所含之水雾及粉尘之过滤效果及程度。

如图2至图7所示，本实用新型之另一特色在于导流斜隔板5斜向式设于分离管30中，且例如斜向式设于分离管30之管壁31上，而非水平式设于分离管30之管壁31上。滤材层60则填充于分离管30中且位于导流斜隔板50上，例如位于导流斜隔板50之上方及/或下方，用以形成复数个过滤区段。以图3所示3块导流斜隔板50为例，滤材层60约可构成4个过滤区段。导流斜隔板50之倾斜方向例如由分离管30之下方(即进气口32侧)往上方(即排气口34侧)倾斜，借此可同时提供水雾分离及导引气流之效果，且可减轻对水气分离器10之气导之影响。由于，本实用新型之水气分离器10应用于半导体制程之废气处理系统中，因此滤材层60可选择性为耐酸、耐碱、耐油气或耐有机溶剂之耐侵蚀滤材。滤材层60具有清洗容易，并可重复使用，且具有难燃性、压损极低及重量轻等效果。举例而言，滤材层60为由数个塑料条或至少一塑料条交错堆迭组成之过滤结构。滤材层60可例如为聚酯塑料，且每条塑料条之直径约为从0.01mm至3mm之任意数值，例如为约0.1mm，交错堆迭后之目数约为从100(目/英吋)至1,000(目/英吋)之任意数值，例如约为500(目/英吋)。或者是，本实用新型亦可先将滤材层60制作成具有滤材条块，其宽度约等于或略大于分离管30之直径，厚度则约为从10mm至100mm之任意数值，例如从25mm至50mm之任意数值，且例如于上述之导流斜隔板50之上方及/或下方之过滤区段中各塞一块滤材条块。滤材层60与分离管30之体积比为约从1/10至1/1之任意数值，例如为约从1/2至1/1之任意数值。本实用新型之进气管20、分离管30及排气管40虽以圆筒为例，但不限于此。本实用新型之进气管20、分离管30及排气管40之外型并无特别限定，其可例如为多边筒或其他造型之中空结构。

本实用新型之导流斜隔板50还可选择性设有复数个透气孔52纵向或斜向贯穿导流斜隔板50之上表面及下表面，如图8所示。透气孔52之设置目的在于可让干燥废气510穿过其中，但阻挡并过滤水雾及粉尘。因此，透气孔52之孔径尺寸例如为大于气体分子的直径，但小于水雾及粉尘的直径。然而，本实用新型不限于此。而且，由于水雾及粉尘在碰触导流斜隔板50之前，通常就已经逐渐被滤材层60阻挡及拦截，因此透气孔52之孔径尺寸亦可选择性例如大于水雾及粉尘的直径，以进一步避免降低气导或增加压差。此外，导流斜隔板50之下表面为平整面，或者于下表面上选择性增设凸肋条或凹槽等拦截结构。借此，若水雾及粉尘接触导流斜隔板50，则凸肋条或凹槽等拦截结构能够使其聚集在此处，进而增加重量并受重力坠落，因此也能提升过滤及分离水雾及粉尘的效果。

本实用新型之水气分离器之分离管30之口径例如大于进气管20之进气口22之口径，亦即分离管30之口径例如大于湿式洗涤器100的排气口104之口径，借此达到对洗涤废气500进行分离过滤程序之效果，又能避免对气导或压差造成不良影响。举例而言，分离管30之口径与排气口104之口径比约介于1：1至10：1之间，例如约2：1，但本实用新型不限于此，分离管30之口径与排气口104之口径比亦可例如大于10：1。此外，进气管20例如为变径管，即进气管20之口径由进气口22往排气口24增加，且例如为渐进式或分段式增加，直至排气口24之口径实质相同于分离管30之进气口32之口径。分离管30则可例如为等径管或变径管。

如同前述，本实用新型之特色在于导流斜隔板50斜向式设于分离管30中。导流斜隔板50例如固定式或可拆卸式设于分离管30之管壁31上。如图9所示，以可拆卸式设计为例，分离管30例如具有至少一穿槽36斜向式沿着管壁31之表面分布，导流斜隔板50则例如由外向内气密式插设于穿槽36上，借以于进行上述之分离过滤程序时维持负压环境。导流斜隔板50与穿槽36之数目及尺寸彼此对应。由于导流斜隔板50可拆卸式设于分离管30之管壁31上，因此工程人员还能依据实际制程需求选择性更改导流斜隔板50之样式或尺寸。在本实用新型中，导流斜隔板50之数目不限于一个或复数个，例如图2至图9所示之3个。而且，导流斜隔板50例如为弧形板，如半圆形板(如图7所示)，或多边形板，如方形板等矩形板。惟，导流斜隔板50之外形不限于此，导流斜隔板50亦可例如为扇形或其他形式，例如螺旋状之板状结构。以单一导流斜隔板50为例，导流斜隔板50斜向式设于分离管30中，且导流斜隔板50之投影区域是依据其外型而定，不限于部分或全部重迭于分离管30之进气口32，只要能够进行上述之分离过滤程序，即可适用于本实用新型中。以复数个导流斜隔板50为例，这些导流斜隔板50分别斜向式设于分离管30中，进而分层地交错式分布于分离管30之内部。其中，这些导流斜隔板50之投影区域分别部分重迭于分离管30之进气口32，进而共同全部重迭于分离管30之进气口32。本实用新型之导流斜隔板50虽以图2至图9所示之平板结构举例，但非用以限定本实用新型之范围。

续言之，如图1所示，上述之制程废气源300例如为用以进行半导体制程之半导体制程室，制程废气400则例如为进行上述之半导体制程所排放之废气，例如有毒废气或温室气体等携带有微粒之废气，其中本实用新型并不局限于特定之半导体制程室及其所实施之半导体制程之类型，只要会产生制程废气400即可适合以本实用新型所应用之半导体废气处理系统进行废气处理。举例而言，依据实际进行之半导体制程而定，本实用新型之制程废气源300除了可例如为半导体制程室，也可例如为半导体制程室搭配有涡轮帮浦(TurboPump)以排放制程废气之半导体制程系统。换言之，本实用新型所应用之半导体废气处理系统所适用之制程废气源300不限于上述举例，任何会排放半导体制程废气之废气来源均可适用于本实用新型。其中，制程废气400为半导体制程中所产生的制程废气例如为，但不限于，全氟碳化物(PFCs)、氮氧化物(NOx)、六氟化硫(SF₆)、三氟化氮(NF₃)、氨气(NH₃)、硼乙烷(B₂H₆)、氢氟碳化物(HFCs)及/或碳氢化合物(C_xH_y)等有毒气体或温室气体。若上述之半导体制程为原子层沉积(Atomic layer deposition，ALD)制程，则制程废气例如为，但不限于，三甲基铝(TMA)、四(乙基甲基氨基)锆(TEMAZ)及/或四(乙基甲基氨基)铪(TEMAH)。

上述半导体废气处理系统之抽气装置200例如为真空帮浦。如图1所示，湿式洗涤器100经由进气口102连通至制程废气源300之排气端304，用以利用洗涤液对制程废气源300所排放的制程废气400进行洗涤程序，使得制程废气400经过洗涤后成为洗涤废气500，再例如借由抽气装置200所提供之吸力，使洗涤废气500从湿式洗涤器100的排气口104排放至水气分离器10，以便进行分离过滤程序。其中，抽气装置200之真空度依据实际半导体制程需求而对应调整，例如介于约400torr至约600torr之间，甚至例如介于约760torr至约10^-3torr之间。

如同前述，本实用新型所适用之湿式洗涤器100之类型及结构并无特别限定，只要能够洗涤制程废气400，即可适用于本实用新型中。举例而言，在本实用新型之一种实施态样中，湿式洗涤器100例如为利用负压射流管高速喷射出洗涤液，借以产生低压环境吸入制程废气源300所排放之制程废气400，且借由高速洗涤液将制程废气400切割成浮力相当小且整体表面积增加相当多的微气泡。所以，在微气泡由洗涤液深处缓慢往上漂浮的长时间滞留过程中，洗涤液就可充分捕捉与吸收微气泡及其所携带的粉尘等固体颗粒。接着，本实用新型可借由抽气装置200所提供之吸力使得湿式洗涤器100排放出经过洗涤程序处理后之洗涤废气500，因此洗涤废气500可进入连通至湿式洗涤器100之水气分离器10中以便进行分离过滤程序。

详言之，请参阅图10，上述之半导体废气处理系统之湿式洗涤器100例如利用文丘里管(Venturi throat)原理使负压射流管110喷射出洗涤液112，且于制程废气源300(如图1所示)与湿式洗涤器100之间产生低压环境，以吸入制程废气源300所排放之制程废气400，并且高速的洗涤液112将制程废气400切割成微气泡，借由大幅度增加接触面积及接触时间，可使得洗涤液112充分溶解反应制程废气400以及捕捉粉尘等微粒，借以令洗涤后之制程废气400成为洗涤废气500。详言之，如图10所示，本实用新型所使用的湿式洗涤器100以采用文丘里管原理之射流式微气泡湿式废气洗涤器为例。其中，湿式洗涤器100利用负压射流管110高速纵向喷出洗涤液112且产生低压环境(约介于760torr至10^-3torr之间之任意数值，例如约400torr至600torr之负压)，以吸入制程废气400。洗涤液112的体积例如约占处理槽之内槽114体积的50％至90％，较佳为约占60％至80％，更佳为约占70％。而且，当洗涤液112由负压射流管110高速向下冲击处理槽之内槽114中的洗涤液112时，制程废气400将会被切割而在洗涤液112中形成复数个微气泡(平均直径小于约1.0毫米，更例如小于0.1毫米)，其尺寸远小于传统气泡，故表面积远大于传统气泡，且在微气泡由处理槽之内槽114之洗涤液112之深处向上移动的过程中，由于接触面积及接触时间大幅度增加，使得微气泡可充分接触洗涤液112。因为制程废气400会溶解于洗涤液中，所以微气泡在上升的过程中会逐渐缩小体积，进而消失于洗涤液112中。内槽114之槽壁具有孔洞，内槽114中之洗涤液可借由孔洞与处理槽之外槽116中之洗涤液维持连通。洗涤液112包含处理对应之制程废气400之化学品。化学品例如但不限于选自于由盐水溶液、氢氧化钠、氢氧化钙、碳酸钙及碳酸氢钠所组成之族群。亦即，洗涤液之组成可由需要被处理的制程废气400来决定，合适的碱可用于中和以降低酸性溶液的形成，例如由淡水和氢氧化钠或其他中和剂(如石灰)组成的溶液则可以有效地提取及中和制程废气400中大量的HCl、SO₂或的其他含酸成分。例如氢氧化钙(Ca(OH)₂)，碳酸钙(CaCO₃)和/或碳酸氢钠(NaHCO₃)也可与洗涤液混合，以帮助吸收各种生产来源中的其他酸性的制程废气400。因此，在微气泡接触洗涤液的过程中，制程废气400将可充分地溶解于洗涤液112中，且洗涤液112可充分地捕捉微粒。

后续，制程废气400经过洗涤后所形成之洗涤废气500则伴随洗涤液112扩散至内槽114之液面上，而形成水雾，并且借由抽气装置200所提供之吸力，使洗涤废气500从湿式洗涤器100的排气口104排放至水气分离器10，以便进行水雾的分离过滤程序。因此，水气分离器10可扮演过滤及捕捉水雾及粉尘之角色，使得洗涤废气500形成干燥废气510，且例如将此干燥废气510例如排放至中央废气处理系统。此外，被本实用新型之水气分离器10阻挡与分离之洗涤废气500之水雾及粉尘则会掉落至湿式洗涤器100之外槽116或内槽114中。随后，可例如利用过滤组件118过滤处理槽之外槽116或内槽114中的洗涤液，再利用水泵120将已过滤之洗涤液，重新经由负压射流管110注入处理槽之内槽114中，借以循环地产生负压以及切割制程废气400而在洗涤液112中形成复数个微气泡，以达到节省水资源之效果。换言之，如同前述，本实用新型所适用之湿式洗涤器100无须在湿式洗涤器100之槽体内部额外设置气液分离组件，亦即可选择性省略湿式洗涤器100之槽体内部所设置之气液分离组件，借此可对应地改善维修保养速度及成本与周期。

此外，图11为本实用新型之水气分离器具有转动式分离管之示意图。如图11所示，在一可行之实施态样中，本实用新型之水气分离器10之分离管30及其上之导流斜隔板50及滤材层60转动式设于进气管20及排气管40之间，借由转动可进一步提升分离过滤程序之分离与过滤效果。其中，分离管30可例如，但不限于，借由转动组件33，如环状轴承，以转动式设于进气管20及排气管40之间。本实用新型之分离管30虽可例如借由电力及组件转动分离管30及其上之导流斜隔板50及滤材层60，然而本实用新型之另一特色在于本实用新型还可例如仅利用湿式洗涤器100所排放之洗涤废气500之气流转动分离管30，因此分离管30上设置之导流斜隔板50及滤材层60亦可被同步转动，故本实用新型能够在省略上述转动所需之额外电力及组件成本之情况下，达到提升分离与过滤效果之功效。此外，本实用新型之水气分离器10更选择性增设外套管70，用以包覆上述可转动之分离管30之，且维持上述之抽气装置200所产生之吸力。举例而言，外套管70之两端分别气密式连接进气管20及排气管40，且分离管30转动式位于外套管70之内部，借以在维持上述之负压环境之条件下进行分离过滤程序。外套管70之两端可例如为固定式或可拆卸式连接进气管20及排气管40。外套管70之材质可选择性相同于分离管30，且可选择性同样为透明材质。

此外，如图12所示，本实用新型之半导体废气处理系统可选择性包含燃烧处理器600设于水气分离器10与抽气装置200之间。水气分离器10之排气管40纵向设置且排气管40之排气口44连接燃烧处理器600之进气口602，其中湿式洗涤器100所排放之洗涤废气500先借由水气分离器10分离出洗涤废气500中所含之水雾及粉尘而形成干燥废气510之后，再将干燥废气510排放至燃烧处理器600中进行燃烧处理。其中，由于燃烧处理器600设于水气分离器10与抽气装置200之间的低压环境中，因此本实用新型之燃烧处理器600可为低压电浆处理器，借以对干燥废气510进行低压电浆燃烧处理。同理，本实用新型之燃烧处理器600之种类并无特别限定，其亦可为大气压电浆燃烧处理器或是其他可行之燃烧处理器，只要能够对干燥废气510进行燃烧处理，即可适用于本实用新型中。

其中，如图12所示，水气分离器10可选择性具有加热带46，且此加热带46例如包覆排气管40及/或连接排气管40之任何管件。本实用新型之又一特色在于利用加热带46加热水气分离器10之排气管40及/或连接排气管40之任何管件，可借此避免管道间之温差过大而导致干燥废气510中可能残留的水雾或粉尘产生沉积堵塞现象，还可加热经由排气管40之排气口44排放之干燥废气510，使其更加干燥，有助于后续进行之废气处理。换言之，本实用新型之加热带46可为任何能够升高水气分离器10所排放出之干燥空气510、排气管40或连接排气管40之任何管件之温度之加热组件。加热带46例如为，但不限于，具有加热丝及/或保温棉之包覆结构。上述之连接排气管40之任何管件例如连通于排气管40之排气口44、燃烧处理器600之进气口602或用以连通至中央废气处理系统之管路。举例而言，若本实用新型之半导体废气处理系统选择性包含燃烧处理器600，则上述之加热带46可加热水气分离器10之排气管40及连接于排气管40与燃烧处理器600之间之管件，以避免燃烧处理器600之进气口602产生堵塞现象。

此外，本实用新型之水气分离器10之分离管30与湿式洗涤器100之间还可选择以具有安全泄压阀710之泄压旁通管700相连接。如图13所示，泄压旁通管700连接分离管30之管壁31上之任何合适位置，例如上半部、中央或下半部，且上述之合适位置也可例如对应至不同高度之导流斜隔板50或滤材层60。安全泄压阀710于湿式洗涤器100所排放之洗涤废气500之排气压力超过临界值(默认值)时启动运作，因此借由此安全防爆设计，纵使制程废气源300突然排放大量的制程废气400，或水气分离器10捕捉过多的粉尘而堵塞或过滤效果降低时，也不会导致湿式洗涤器100与抽气装置200之间形成堵塞状态，故可避免气爆或其他问题产生。

综上所述，本实用新型之半导体废气处理系统及其水气分离器，具有以下优点：

(1)水气分离器于湿式洗涤器之槽体外部进行分离过滤程序，因此不会局限于仅能在湿式洗涤器之槽体内部进行分离过滤程序，而且能省略湿式洗涤器之槽体内部所设置之气液分离组件。

(2)水气分离器不仅可维持水雾及粉尘的分离与过滤功效，还能进一步提供透明可视化、可拆卸化及可加热化设计，借此可达成观察压力变化、快速拆换及延长保养周期等改良效果。

(3)水气分离器之导流斜隔板斜向式设于分离管中，而非水平式设置，因此可同时提供水雾分离及导引气流之效果，故可分离水雾，又能避免影响气导。

(4)加热带可加热管件及加热水气分离器所排放之干燥废气，以防止水雾或粉尘残留所导致之堵塞现象。

以上所述仅为举例性，而非为限制性者。任何未脱离本实用新型之精神与范畴，而对其进行之等效修改或变更，均应包含于后附之权利要求书中。

Claims (23)

1.一种水气分离器，适于纵向连通于一湿式洗涤器及一抽气装置之间，其特征在于，该水气分离器至少包含：

一进气管、一分离管及一排气管，该分离管纵向设置以连通于该进气管及该排气管之间，其中该进气管纵向设置以连通至该湿式洗涤器之一排气口，该排气管纵向设置以连通至该抽气装置之一抽气口；

至少一导流斜隔板，该至少一导流斜隔板斜向式设于该分离管中；以及

至少一滤材层，填充于该分离管中且位于该至少一导流斜隔板上，用以形成复数个过滤区段，其中该湿式洗涤器洗涤一制程废气源所排放之一制程废气且排放出一洗涤废气，该抽气装置提供一吸力使得该湿式洗涤器所排放之该洗涤废气先经由该进气管进入该分离管中，并借由该分离管中之该滤材层及该至少一导流斜隔板分离出该洗涤废气中所含之水雾及粉尘后，使其成为一干燥废气，再经由该排气管排出该干燥废气。

2.如权利要求1所述的水气分离器，其特征在于，其中该分离管之口径大于该进气管之一进气口之口径。

3.如权利要求1所述的水气分离器，其特征在于，其中该至少一导流斜隔板可拆卸式设于该分离管之一管壁上。

4.如权利要求3所述的水气分离器，其特征在于，其中该分离管具有至少一穿槽斜向式沿着该管壁之表面分布，该至少一导流斜隔板气密式插设于该至少一穿槽上。

5.如权利要求1所述的水气分离器，其特征在于，其中该至少一导流斜隔板之投影区域部分或全部重迭于该分离管之一进气口。

6.如权利要求1所述的水气分离器，其特征在于，其中该水气分离器之该分离管与该湿式洗涤器之间还以具有一安全泄压阀之一泄压旁通管相连接。

7.如权利要求1所述的水气分离器，其特征在于，其中该水气分离器与该抽气装置之间还设有一燃烧处理器，该排气管纵向设置且该排气管之一排气口连接该燃烧处理器之一进气口，其中该湿式洗涤器所排放之该洗涤废气先借由该水气分离器分离出该洗涤废气中所含之水雾及粉尘以形成该干燥废气，再将该干燥废气排放至该燃烧处理器中进行燃烧处理。

8.如权利要求1或7所述的水气分离器，其特征在于，其中该排气管还包覆有一加热带，用以加热经由该排气管之该排气口所排放之该干燥废气。

9.如权利要求7所述的水气分离器，其特征在于，其中该进气管之一进气口可拆卸式连接该湿式洗涤器之该排气口，该排气管之该排气口可拆卸式连接该燃烧处理器之该进气口。

10.如权利要求1或9所述的水气分离器，其特征在于，其中该分离管可拆卸式连接于该进气管及该排气管之间。

11.如权利要求1所述的水气分离器，其特征在于，其中该至少一导流斜隔板之数量为复数个，且该复数个导流斜隔板分别斜向式设于该分离管中，进而分层地交错式分布于该分离管之一内部。

12.如权利要求11所述的水气分离器，其特征在于，其中该复数个导流斜隔板之投影区域分别部分重迭于该分离管之一进气口，进而共同全部重迭于该分离管之该进气口。

13.如权利要求1所述的水气分离器，其特征在于，其中该分离管及其上之该至少一导流斜隔板及该滤材层转动式设于该进气管及该排气管之间。

14.如权利要求13所述的水气分离器，其特征在于，还包含一外套管，该外套管之两端分别气密式连接该进气管及该排气管，且该分离管转动式位于该外套管之一内部。

15.如权利要求13所述的水气分离器，其特征在于，其中该分离管借由该湿式洗涤器所排放之该洗涤废气而转动。

16.如权利要求1所述的水气分离器，其特征在于，其中该分离管为中空圆筒或多边形筒，该导流斜隔板为弧形板、多边形板或螺旋板。

17.如权利要求1所述的水气分离器，其特征在于，其中该至少一导流斜隔板具有复数个透气孔纵向或斜向贯穿该至少一导流斜隔板之上表面及下表面。

18.如权利要求1所述的水气分离器，其特征在于，其中该分离管为透明材质。

19.如权利要求1或11所述的水气分离器，其特征在于，其中该滤材层为由至少一塑料条交错堆迭组成之过滤结构。

20.如权利要求1所述的水气分离器，其特征在于，其中该滤材层为耐酸、耐碱、耐油气或耐有机溶剂之耐侵蚀滤材。

21.如权利要求1所述的水气分离器，其特征在于，其中该进气管、该分离管及该排气管为氯化聚氯乙烯管。

22.一种半导体废气处理系统，用以处理一制程废气源所排放之一制程废气，其特征在于，该半导体废气处理系统至少包含：

一湿式洗涤器，该湿式洗涤器洗涤该制程废气且排放出一洗涤废气；

如权利要求1至21中任一项所述的该水气分离器设于该湿式洗涤器之槽体外部上；以及

一抽气装置，其中该水气分离器连通于该湿式洗涤器及该抽气装置之间，该抽气装置提供一吸力使得该湿式洗涤器所排放之该洗涤废气先经由该水气分离器分离出该洗涤废气中所含之水雾及粉尘以形成一干燥废气后，再排出该干燥废气。

23.如权利要求22所述的半导体废气处理系统，其特征在于，其中该湿式洗涤器利用一负压射流管高速喷射出一洗涤液，借以产生一低压环境吸入该制程废气源所排放之该制程废气，且借由高速喷射之该洗涤液将该制程废气切割成微气泡，借以捕捉与吸收该微气泡及其所携带的粉尘，并借由该抽气装置所提供之该吸力使得该湿式洗涤器排放出该洗涤废气，以令该洗涤废气进入连通至该湿式洗涤器之该水气分离器中以便进行一分离过滤程序使得该洗涤废气形成该干燥废气。

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