TW201601820A - 半導體廢氣之處理設備 - Google Patents

Abstract

一種半導體廢氣之處理設備，包含一連接於一半導體加工設備的入口洗滌單元、一與該入口洗滌單元連通的反應單元、一與該反應單元連通的出口洗滌單元，及一水槽單元。該入口洗滌單元用以洗滌該半導體加工設備所排出的廢氣，該反應單元是對廢氣進行加熱分解處理，該出口洗滌單元是用以洗滌廢氣並將廢氣排出。該水槽單元包括一與該入口、出口洗滌單元連通的水槽、一用以排水的排水管，及一設置於該排水管中的排水比例閥，該排水比例閥能在一開啟過程中使排水量漸漸增加至一定值，而在一關閉過程中，能使排水量自該定值漸漸降低至零而關閉。

Description

半導體廢氣之處理設備

本發明是有關於一種廢氣之處理設備，特別是指一種處理半導體製程中所產生之廢氣的半導體廢氣之處理設備。

半導體製程中所排出的廢氣，不但對人體以及環境有害，且具有可燃性、爆炸性，及腐蝕性，站在保護生活環境以及永續經營的立場而言，必須使所述廢氣經過特殊處理，消除廢氣的有害性，才得以排放至環境中。

參閱圖1，為一習知的廢氣處理設備1，包含一與前端製造設備(圖未示)連通的入口洗滌單元11、一與該入口洗滌單元11連通的反應單元12、一與該反應單元12連通的出口洗滌單元13，及一用以盛接洗滌廢水的水槽單元14。

該入口洗滌單元11包括一第一洗滌本體111、一設置於該第一洗滌本體111中的第一噴嘴112，及一連接於該第一噴嘴111，並用以引入外界水源且自該第一噴嘴111噴出的第一入水管113。該第一噴嘴112能以灑水的方式，對導入該第一洗滌本體111中的廢氣進行洗滌動作。

該反應單元12包括一反應爐121、一分別連通 該第一洗滌本體111及該反應爐121的輸入管122，及一用以輸出反應後之氣體的輸出管123。該輸入管122用以將由該入口洗滌單元11洗滌後的氣體輸入該反應爐121。

該出口洗滌單元13包括一藉由該輸出管123與該反應爐121連通的第二洗滌本體131、一設置於該第二洗滌本體131中的第二噴嘴132、一連接於該第二噴嘴132並用以引入外界水源且自該第二噴嘴132噴出的第二入水管133、一用以將外界空氣引入該第二洗滌本體131的閥門134，及一用以將該第二洗滌本體131內的氣體排至外界的風扇135。

該水槽單元14包括一水槽141、一與該輸入管122及該水槽141連通的第一廢液管142、一與該輸出管123及該水槽141連通的第二廢液管143、一用以將該水槽141中的水排除的排水管144，及一設置於該排水管144中，並用以控制排水與否的排水閥145。

廢氣導入該入口洗滌單元11後，在該第一洗滌本體111中洗滌的氣體會經過該輸入管122而進入該反應爐121，而洗滌氣體的廢液則經由該第一廢液管142流入該水槽141。接著在該反應爐121中反應的氣體會經由該輸出管123而進入該出口洗滌單元13，在該第二洗滌本體131中洗滌，並與自該閥門134導入之外界空氣混合的氣體，會藉由該風扇135排至外界，而洗滌氣體的廢液則經由該第二廢液管142流入該水槽141。

當該廢氣處理設備1處理定量的廢氣後，該水 槽141中會儲存許多洗滌廢氣後產生的廢液，因此必須排除該水槽141中所盛裝的廢液，通常的做法是在該水槽141中設置一液面高度計(圖未示)，在液面高度超過一第一設定值時即自動開啟該排水閥145而進行廢液排除。而由於排除廢液的同時，洗滌廢氣的動作亦持續，仍然會繼續產生流入該水槽141中的廢液，故通常並非直接將所有廢液完全排除，而是在液面低於一低於該第一設定值的第二設定值時，則自動關閉該排水閥145。

然而，由於該水槽141所盛裝的廢液量相當多，該排水管144也相當長，若是在廢液量的液面低於該第二設定值的同時，瞬間關閉該排水閥145，會因為水流慣性而產生使水互相推擠的動量，此情況會造成該排水管144內的水壓急速提升，也就是所謂的水錘效應(Water Hammer)，該排水管144容易因此破裂損壞，甚至發生管路爆裂的危險。

因此，本發明之目的，即在提供一種防止排水時發生水錘效應而使排水管路損壞的半導體廢氣之處理設備。

於是，本發明半導體廢氣之處理設備，適用於配合一半導體加工設備，並包含：一連接於該半導體加工設備的入口洗滌單元、一與該入口洗滌單元連通的反應單元、一與該反應單元連通的出口洗滌單元，及一用以盛接並排除洗滌廢氣所產生之廢液的水槽單元。

該入口洗滌單元是用以洗滌該半導體加工設備所排出的廢氣，經過該入口洗滌單元進行初步洗滌後的廢氣，是輸送至該反應單元中進行加熱分解處理，經過加熱分解處理後的廢氣，再輸送至該出口洗滌單元再次洗滌，並且將廢氣排出。

該水槽單元包括一與該入口洗滌單元及該出口洗滌單元連通的水槽、一與該水槽連通並用以排水的排水管，及一設置於該排水管中的排水比例閥。該水槽是用以盛接該入口洗滌單元及該出口洗滌單元進行洗滌所產生的廢液。在排除該水槽所儲存之廢液時，該排水比例閥是在一開啟過程中使排水量呈一定值而排水，並在一關閉過程中，使排水量自該定值漸漸降低至零而關閉，避免在排水時因所採用的排水閥瞬間關閉而產生的水錘效應，藉此防止該排水管因水錘效應而破裂損壞。

本發明之功效在於：該水槽單元之水槽中所儲存的大量廢液，藉由在該排水管中所設置的排水比例閥，能在排除預定水量而關閉該排水比例閥的過程中，使排水量自呈一定值的排水量漸漸降低至零而關閉，避免因瞬間關閉該排水比例閥而產生水錘效應，防止該排水管因水錘效應而破裂損壞。

2‧‧‧半導體廢氣之處理設備

21‧‧‧入口洗滌單元

211‧‧‧第一洗滌本體

212‧‧‧加熱帶

213‧‧‧溫度偵測器

214‧‧‧灑水器

22‧‧‧反應單元

221‧‧‧反應爐

2211‧‧‧內壁面

2212‧‧‧外壁面

222‧‧‧刮刀機構

223‧‧‧內刮除件

224‧‧‧外刮除件

225‧‧‧帶動件

23‧‧‧出口洗滌單元

231‧‧‧第二洗滌本體

232‧‧‧灑水機構

233‧‧‧過濾環

234‧‧‧進氣閥

235‧‧‧排氣機構

236‧‧‧主管

237‧‧‧噴頭

238‧‧‧抽風馬達

239‧‧‧變頻控制件

24‧‧‧水槽單元

241‧‧‧水槽

242‧‧‧排水管

243‧‧‧排水比例閥

244‧‧‧液面計

245‧‧‧流量計

x‧‧‧定值

t1‧‧‧時間

t2‧‧‧時間

t3‧‧‧時間

本發明之其他的特徵及功效，將於參照圖式的實施方式中清楚地呈現，其中：圖1是一系統配置圖，說明一習知的廢氣處理設備； 圖2是一系統配置圖，說明本發明半導體廢氣之處理設備的一實施例；圖3是一剖視圖；說明該實施例之一反應單元；圖4是一局部放大圖，說明該實施例之一出口洗滌單元的一灑水機構；圖5是一立體圖，說明該灑水機構的元件組成；及圖6是一折線圖，說明該實施例之一排水比例閥的排水過程。

參閱圖2，本發明半導體廢氣之處理設備2的實施例，適用於配合一半導體加工設備(圖未示)，並包含：一連接於該半導體加工設備的入口洗滌單元21、一與該入口洗滌單元21連通的反應單元22、一與該反應單元22連通的出口洗滌單元23，及一用以盛接並排除洗滌廢氣所產生之廢液的水槽單元24。

該實施例是以濕式洗滌，及加熱分解的方式處理該半導體加工設備所產生的廢氣。該入口洗滌單元21是用以洗滌該半導體加工設備所排出的廢氣，目的主要是為了以清水沖洗的方式去除廢氣中的粉塵，或者水溶性氣體等等的成分。經過該入口洗滌單元21進行初步洗滌後的廢氣，是輸送至該反應單元22中進行加熱分解處理，使廢氣分解為無害的氣體。經過加熱分解處理後的廢氣，再輸送至該出口洗滌單元23再次洗滌。再次進行洗滌的目的除了去除熱分解反應所產生的粉塵或者水溶性氣體外，還有降 低經熱分解處理後之廢氣溫度的功能。經過上述的濕式洗滌以及加熱分解後的廢氣，才能符合所規定的排放標準而排出。

該入口洗滌單元21包括一與該半導體加工設備連通的第一洗滌本體211、一用以提高該第一洗滌本體211之溫度的加熱帶212、一設置於該第一洗滌本體211上的溫度偵測器213，及多個設置於該第一洗滌本體211內並位於該溫度偵測器213之後的灑水器214。其中，該加熱帶212是包覆於該第一洗滌本體211外表，目的是提高該第一洗滌本體211的溫度，避免廢氣接觸到溫度較低的第一洗滌本體211之內壁面時產生冷凝，而使粉塵大量附著於該第一洗滌本體211之內壁面。

然而，由於該入口洗滌單元21的組成元件中，有部分是以塑料製成，在過高的溫度下會影響到正常的運作。設置於該第一洗滌本體211上的溫度偵測器213，會依據所偵測的溫度發出提示，避免因該加熱帶212故障或者人為控制不當，發生塑料元件在高溫下損毀的情況。該溫度偵測器213的提示方式，能依據溫度的高低進行不同的設定。例如可設定一第一溫度，使得該溫度偵測器213在所偵測的溫度達到該第一溫度時以燈號或者警告聲進行提示，若是溫度低於該第一溫度則自動熄滅燈號或者停止警告聲。亦可再另外設定一高於該第一溫度的第二溫度，使得溫度偵測器213在所偵測的溫度達到該第二溫度時發出特別的警報，而此警報則必須在進行過人工維護或者人為 處理後才能手動解除。該溫度偵測器213是分階段地偵測溫度並且發出提示，藉此保護該入口洗滌單元21。要特別說明的是，該溫度偵測器213可自行設定多個溫度之設定值，配合所設定的設定值發出不同類型的提示或者警報，並依據溫度的高低所必須配合的處理，而設定解除提示或者警報的方法，實施的方式不以上述所舉的方式為限。

參閱圖3並配合圖2，該反應單元22包括一與該入口洗滌單元21及該出口洗滌單元23連通的反應爐221，及一配合該反應爐221設置，並用以刮除因廢氣的加熱分解反應而附著於該反應爐221之結晶的刮刀機構222。要說明的是，附著於該反應爐221之結晶的形成原因，是因為廢氣在該反應爐221所進行的加熱分解反應中，除了生成無害的氣體外，還會產生固體的結晶鹽，而結晶鹽則通常附著於該反應爐221上。其中，該反應爐221具有一內壁面2211及一外壁面2212，而該刮刀機構222具有一貼附於該內壁面2211的內刮除件223、一貼附於該外壁面2212的外刮除件224，及一連接該內刮除件223及該外刮除件224，並能帶動該內刮除件223及該外刮除件224一同旋轉的帶動件225。該帶動件225是以螺旋驅動的方式轉動，並帶動該內刮除件223及該外刮除件224旋轉，以該內刮除件223刮除該反應爐221之內壁面2211所附著的結晶，且以該外刮除件224刮除該反應爐221之外壁面2212所附著的結晶。

參閱圖2與圖4，該出口洗滌單元23包括一與 該反應單元22連通的第二洗滌本體231、二設置於該第二洗滌本體231內的灑水機構232、二分別對應該灑水機構232而設置於該第二洗滌本體231內的過濾環233、一設置於該第二洗滌本體231上且用以導入外界空氣的進氣閥234，及一設置於該第二洗滌本體231之一端，並用以將經洗滌之廢氣排出至外界的排氣機構235。要特別說明的是，為了便於說明每一灑水機構232的元件，並且描述與對應之過濾環233的相互關係，圖4僅繪示一個灑水機構232及其對應之過濾環233。

參閱圖4與圖5並配合圖2，該等過濾環233的用途在於盛接該等灑水機構232所灑出的清水，並且配合其填充的過濾材而過濾氣體。因此，該等灑水機構232能否均勻且完整地分別將清水噴灑至該等過濾環233上，會影響到該等過濾環233過濾氣體的效果。如圖5所示，每一灑水機構232具有一主管236，及四個連接於該主管236上，且分別呈不同角度朝向對應之過濾環233的噴頭237。分別呈不同角度的噴頭237，能彼此配合而分別向對應之過濾環233上的不同範圍進行噴灑，達到均勻且完整地向對應之過濾環233灑水的效果。另外，由於該等灑水機構232是需要定期更換的消耗品，藉由設置呈各個不同角度的噴頭237，還能避免因所連接之既有水源的水壓不足而無法均勻噴灑的問題，且當其中之一噴頭237堵塞或者故障時，也能藉由其他的噴頭237補足噴灑的範圍。因此，裝設有該等灑水機構232的出口洗滌單元23，不需頻繁地 進行人工檢測及維修，能藉由該等噴頭237的彼此配合來補足噴灑的範圍，使得定期檢測維修的時程能拉長，有效節省檢測維修所需要耗費的人工及耗材成本。

重新參閱圖2，經過該等過濾環233過濾並且由該等灑水機構232洗滌的氣體，會與自該進氣閥234所導入的外界空氣混合，藉此降低所述氣體中各種成分的濃度。其中，該排氣機構235具有一抽風馬達238，及一配合該抽風馬達238的變頻控制件239。該抽風馬達238是用以提供排氣動力，將氣體排至外界環境，而該變頻控制件239是配合排氣的需求而控制該抽風馬達238，在不同的時機點改變該抽風馬達238的轉速，避免使該抽風馬達238在待排除氣體較少時仍然維持高轉速，藉此達到節省能源的效果。

該水槽單元24包括一與該入口洗滌單元21及該出口洗滌單元23連通的水槽241、一與該水槽241連通並用以排水的排水管242、一設置於該排水管242中的排水比例閥243、一設置於該水槽241中並用以偵測液面高度的液面計244，及一設置於該排水管242中的流量計245。該水槽241用以盛接該入口洗滌單元21及該出口洗滌單元23進行洗滌所產生的廢液，而以該刮刀機構222刮除附著於該反應爐221的結晶時，所刮除的結晶亦是落入於該水槽241中。在排除該水槽241所儲存之廢液時，該排水比例閥243是在一開啟過程中使排水量呈一定值而排水，並在一關閉過程中，使排水量自該定值漸漸降低至零而關閉。

其中，當該液面計244所偵測的液面高度大於一第一設定值時，該排水比例閥243則開始該開啟過程而排除廢液，當該液面計244所偵測的液面高度小於一小於該第一設定值的第二設定值時，該排水比例閥243則開始該關閉過程。參閱圖6並配合圖2，該排水比例閥243在該開啟過程中(時間0至時間t1)，是以一固定的第一速率使排水量自零增加至該定值(如圖6中所示的x)，而在該關閉過程中(時間t2至時間t3)，是自該定值以一固定的第二速率減少排水量至零。該流量計245能在該開啟過程及該關閉過程中測量流量，提供流量數據供監控並且用於後續設定參考。該排水比例閥243在該關閉過程中，是以該第二速率漸漸減少排水量而關閉，能避免瞬間關閉排水閥門而產生水錘效應，由於該排水管242不需承受因水錘效應所產生的高壓，能有效延長該排水管242的使用壽命，且該排水管242也較不易因水壓過高而發生爆管的情況，能維持現場作業人員的安全。要特別說明的是，該排水比例閥243在該開啟過程及該關閉過程中，是以程式控制的方式控制開關的動作，藉此在該開啟過程中維持以該第一速率增加排水量，並在該關閉過程中維持以該第二速度減少排水量。該第一速率、該第二速率、時間t1、時間t2、時間t3，及該排水量的定值(如圖6中所示的x)，皆能配合需求而更改程式控制的設定，使該排水比例閥243能藉由更改設定而配合各種不同的排水需求。

綜上所述，設置於該排水管242中的排水比例 閥243，能在排除該水槽241中的定量廢液後，以該第二速率自一定值減少排水量，緩慢關閉而防止因瞬間關閉而產生的水錘效應，避免該排水管242因水錘效應而損壞，故確實能達成本發明之目的。

惟以上所述者，僅為本發明之實施例而已，當不能以此限定本發明實施之範圍，即大凡依本發明申請專利範圍及專利說明書內容所作之簡單的等效變化與修飾，皆仍屬本發明專利涵蓋之範圍內。

2‧‧‧半導體廢氣之處理設備

21‧‧‧入口洗滌單元

211‧‧‧第一洗滌本體

212‧‧‧加熱帶

213‧‧‧溫度偵測器

214‧‧‧灑水器

22‧‧‧反應單元

221‧‧‧反應爐

222‧‧‧刮刀機構

23‧‧‧出口洗滌單元

231‧‧‧第二洗滌本體

232‧‧‧灑水機構

233‧‧‧過濾環

234‧‧‧進氣閥

235‧‧‧排氣機構

24‧‧‧水槽單元

241‧‧‧水槽

242‧‧‧排水管

243‧‧‧排水比例閥

244‧‧‧液面計

245‧‧‧流量計

Claims (10)

1. 一種半導體廢氣之處理設備，適用於配合一半導體加工設備，並包含：一入口洗滌單元，連接於該半導體加工設備，並用以洗滌該半導體加工設備所排出的廢氣；一反應單元，與該入口洗滌單元連通，並對經由該入口洗滌單元洗滌後的廢氣進行加熱分解處理；一出口洗滌單元，與該反應單元連通，用以洗滌經由該反應單元進行加熱分解處理後的廢氣，並將廢氣排出；及一水槽單元，包括一與該入口洗滌單元及該出口洗滌單元連通的水槽、一與該水槽連通並用以排水的排水管，及一設置於該排水管中的排水比例閥，該水槽用以盛接該入口洗滌單元及該出口洗滌單元進行洗滌所產生的廢液，在排除該水槽所儲存之廢液時，該排水比例閥是在一開啟過程中使排水量呈一定值而排水，並在一關閉過程中，使排水量自該定值漸漸降低至零而關閉。
2. 如請求項1所述半導體廢氣之處理設備，其中，該排水比例閥在該開啟過程中，是以一固定的第一速率使排水量自零增加至該定值，而在該關閉過程中，是自該定值以一固定的第二速率減少排水量至零。
3. 如請求項1所述半導體廢氣之處理設備，其中，該入口洗滌單元包括一與該半導體加工設備連通的第一 洗滌本體、一用以提高該第一洗滌本體之溫度的加熱帶、一設置於該第一洗滌本體上的溫度偵測器，及多個設置於該第一洗滌本體內並位於該溫度偵測器之後的灑水器，該溫度偵測器會依據所偵測的溫度發出提示。
4. 如請求項1所述半導體廢氣之處理設備，其中，該反應單元包括一與該入口洗滌單元及該出口洗滌單元連通的反應爐，及一配合該反應爐設置，並用以刮除因廢氣的加熱分解反應而附著於該反應爐之結晶的刮刀機構，該刮刀機構所刮除的結晶是掉落至該水槽中。
5. 如請求項4所述半導體廢氣之處理設備，其中，該反應爐具有一內壁面及一外壁面，而該刮刀機構具有一貼附於該內壁面的內刮除件、一貼附於該外壁面的外刮除件，及一連接該內刮除件及該外刮除件，並能帶動該內刮除件及該外刮除件一同旋轉的帶動件。
6. 如請求項1所述半導體廢氣之處理設備，其中，該出口洗滌單元包括一與該反應單元連通的第二洗滌本體、至少一設置於該第二洗滌本體內的灑水機構、至少一對應該灑水機構而設置於該第二洗滌本體內的過濾環、一設置於該第二洗滌本體上且用以導入外界空氣的進氣閥，及一設置於該第二洗滌本體之一端，並用以將經洗滌之廢氣排出至外界的排氣機構。
7. 如請求項6所述半導體廢氣之處理設備，其中，該灑 水機構具有一主管，及多個連接於該主管上，且分別呈不同角度朝向對應之過濾環的噴頭。
8. 如請求項1所述半導體廢氣之處理設備，其中，該水槽單元還包括一設置於該水槽中，並用以偵測液面高度的液面計。
9. 如請求項8所述半導體廢氣之處理設備，其中，當該液面計所偵測的液面高度大於一第一設定值時，該排水比例閥則開始該開啟過程而排除廢液，當該液面計所偵測的液面高度小於一小於該第一設定值的第二設定值時，該排水比例閥則開始該關閉過程。
10. 如請求項1所述半導體廢氣之處理設備，其中，該水槽單元還包括一設置於該排水管中的流量計。