TWI690362B - 半導體製程廢氣處理方法 - Google Patents

Abstract

本發明提供一種半導體製程廢氣處理方法，其包含步驟：提供一處理槽及一注水管，處理槽內盛水，注水管的一端形成一沉水端，沉水端沉水配置於處理槽中；將一製程廢氣引入注水管，且製程廢氣中包含有複數粉塵；通過注水管注水入處理槽，藉由注水管內的水流將製程廢氣沖入處理槽內所盛水中使製程廢氣在處理槽內分散形成複數微氣泡，微氣泡通過處理槽內盛水過濾後排出處理槽，且粉塵撞擊處理槽內盛水被留滯在處理槽內所盛水中，因此能夠有效地過濾氣體及粉塵。

Description

半導體製程廢氣處理方法

本發明係有關於製程廢氣處理方法，特別是一種用於處理半導體製程產生的含粉塵廢氣的製程廢氣處理方法。

現今的半導體製程中常產生大量的有毒廢氣且有毒廢氣混雜了微小粉塵。廢氣及粉塵皆需要收集經處理後才能排放。一般而言，有毒廢氣中混合了大量粉塵，需去除粉塵後才能排出。一般常見的去除粉塵手段係將氣體導經濕式滌塵器(wet scrubber)，藉由噴霧中的水珠撞擊塵粒藉此消減塵粒的動能而使其落下。同時，藉由噴霧中的水珠與氣體接觸而過濾氣體中的毒物。

一般的濕式滌塵器噴灑的液滴之直徑在100μm以下。相較於一常見的自然液滴，「雨」的液滴直徑約在1mm以上，「細雨」的液滴直徑約在300~1000μm，「霧雨」的液滴直徑約在100~300μm，「霧」的液滴直徑約在10~100μm，「靄」的液滴直徑約在10~100μm。

後列的Kleinschmidt衝擊係數之方程式常用於現有的濕式滌塵器之設計， η_c=1-exp

(-(3η_t(Ql/Qg)．X)/(2．D_p))

其中Ql/Qg為液氣流率比，Dp為液滴直徑，可以得知液滴直徑對於衝擊粉塵效果的影響。液滴直徑越大對於衝擊粉塵削減動能的效果越佳。

但噴霧藉以接觸氣體之方式過濾氣體，因此液滴與氣體的接觸面積(即液滴表面積)與過濾氣體的效率成正相關。液滴直徑越大時，與氣體的接觸面積則越小，過濾氣體的效率越差。一般而言，1公升直徑1~5mm的懸浮液滴數量約1.5~200萬，其形成約1~6平方米的表面積；1公升直徑0.2~1mm的懸浮液滴數量約200萬~2.5億，其形成約6~30平方米的表面積；1公升直徑25~200μm的懸浮液滴數量約2.5億~1.5兆，其形成約30~250平方米的表面積。因此現有廢氣處理裝置難以有效地同時過濾有毒廢氣中的氣體及粉塵。

有鑑於此，本發明人遂針對上述現有技術，特潛心研究並配合學理的運用，盡力解決上述之問題點，即成為本發明人改良之目標。

本發明提供一種用於處理半導體製程產生的半導體製程廢氣處理方法，特別用於處理含有粉塵的製程廢氣。

本發明提供一種半導體製程廢氣處理方法，其包含步驟：提供一處理槽及一注水管，處理槽內盛水，注水管的一端形成一沉水端，沉水端沉水配置於處理槽中；將一製程廢氣引入注水管，且製程廢氣中包含有複數粉塵；通過注水管注水入處理槽，藉由注水管內的水流將製程廢氣沖入處理槽內所盛水中使製程廢氣在處理槽內分散形成複數微氣泡，些微氣泡通過處理槽內盛水過濾後排出處理槽，且些粉塵撞擊處理槽內盛水被留滯在處理槽內所盛水中。

本發明的半導體製程廢氣處理方法，其藉由注水管內的水流將製程廢氣沖入處理槽內所盛水中使微氣泡分別帶有電荷。注水管內穿設有一廢氣輸送管，且通過廢氣輸送管將製程廢氣引入注水管。

本發明的半導體製程廢氣處理方法，可以加熱製程廢氣以增加粉塵的能量而驅使粉塵在廢氣輸送管內浮動。廢氣輸送管在注水管內呈離水配置，且藉由注水管內的水流將廢氣輸送管排出的製程廢氣沖入處理槽內所盛水中。

本發明的半導體製程廢氣處理方法可以更包含一步驟，將處理槽的底部連通一排水管，留滯在處理槽內的粉塵下沉後通過排水管伴隨排水而排出。處理槽連通一供水管，在排水的同時通過供水管對處理槽內補充淨水。

本發明的半導體製程廢氣處理方法，其注水管通過一循環管路連通處理槽，且通過循環管路將處理槽內盛水循環注入處理槽。

本發明的半導體製程廢氣處理方法，其在注水管內穿設一供氣管且供氣管離水配置，且更包含一步驟e，通過供氣管輸出一助燃氣體至注水管內與製程廢氣混合燃燒。廢氣輸送管及供氣管皆為金屬管。注水管為金屬管。廢氣輸送管穿設在供氣管內。

本發明的半導體製程廢氣處理方法，其微氣泡的直徑不大於1微米。

本發明的半導體製程廢氣處理方法，其藉由注水管拖曳製程廢氣令製程廢氣撞擊處理槽內盛水而使製程廢氣分散為微氣泡，而易於份佈至水中，且增加製程廢氣與水的接觸面積，因此能夠有效地過濾氣體及粉塵。

10:液面

30:助燃氣體

40:製程廢氣

100:處理槽

110:排水管

120:供水管

130:循環管路

131:循環泵

200:注水管

201:沉水端

300:供氣管

301:輸出端

310:預熱器

400:廢氣輸送管

410:預熱器

a~e:步驟

圖1係本發明之半導體製程廢氣處理方法之流程圖。

圖2係本發明第一實施例之半導體製程廢氣處理方法之示意圖。

圖3係本發明第二實施例之半導體製程廢氣處理方法之示意圖。

參閱圖1及圖2，本發明之第一實施例藉由本發明的半導體製程廢氣處理方法處理半導體製程產生的製程廢氣40。於本實施例中，本發明的半導體製程廢氣處理方法包含後述的步驟。

於步驟a中，提供一處理槽100及一注水管200，於本實施例中，處理槽100用以盛水，注水管200可以選擇性地採用金屬管或塑膠管。注水管200的一端形成一沉水端201，沉水端201直立配置於處理槽100中以注水入處理槽100，且沉水端201的端緣沉水配置而浸入液面10以下。注水管200的另一端可以選擇性地通過一循環管路130連通處理槽100，但本發明不以此為限，注水管200也可以不連接循環管路130改以另連通水源。循環管路130設置有一循環泵131以將處理槽100內所盛之水泵送至注水管200的沉水端201而循環注入處理槽100。但本發明不以此為限，注水管200也可以不連接循環管路130改以另連通水源將淨水注入處理槽100。

於步驟b中，接續步驟a，將一製程廢氣40引入注水管200，且製程廢氣40中包含有複數粉塵。於本實施例中，廢氣輸送管400可以為金屬管或是塑膠管，廢氣輸送管400穿設在供氣管300內且連通至一半導體製程設備(圖未示)，且廢氣輸送管400可以選擇性地設置有一預熱器410。

於步驟c中，接續步驟b，半導體製程設備製程中產生的製程廢氣40通過廢氣輸送管400輸送至輸出至注水管200內。廢氣輸送管400上的預熱器410加熱廢氣輸送管400內輸送的製程廢氣40以增加製程廢氣40中挾帶粉塵的能量以驅使粉塵移動，進而避免粉塵沉積在廢氣輸送管400內而阻塞廢氣輸送管400。

注水管200的沉水端201延伸超出廢氣輸送管400的端緣，廢氣輸送管400則離水配置。因此藉由注水管200內的水流將製程廢氣40沖入處理槽100，使製程廢氣40在處理槽100內分散形成複數微氣泡，且藉由注水管內的水流將製程廢氣沖入處理槽的衝擊過程使該些微氣泡分別帶有電荷。在此對微氣泡作進一步定義，微氣泡的直徑在微米(μm=10^-6m)以下。

於本實施例中，製程廢氣40形成的微氣泡懸浮在通過處理槽100內的水中隨機移動，因此能夠延長製程廢氣40通過處理槽100的時間，即延長過濾時間，增加過濾效果，製程廢氣40通過處理槽100內的水過濾後排出。製程廢氣40挾帶粉塵則留滯於水中。於本實施例中，製程廢氣40挾帶粉塵經處理槽100內的水衝擊後大輻消減其所帶能量。因此損失能量的粉塵失去動能則被留滯於水中且下沉至處理槽100底部。

依據後列的Kleinschmidt衝擊係數之方程式

其中為液氣流率比，Dp為液滴直徑，可以得知液滴直徑越大對於衝擊粉塵削減動能的效果越佳。本發明將製程廢氣40沖入處理槽100而不使用噴霧，故得Dp趨近無限大，得到ηc趨近1的極佳衝擊效果。再者改以分散氣體的方式(將氣體分散為小體積氣泡)取代現有的噴霧方式(將水分散為小體積液滴)，藉此增加氣體與水之間的接觸面積。

本發明可以選擇性地更包含接續步驟c的步驟d。於步驟d中，將處理槽的底部連通一排水管，於本實施例中，處理槽100的底部可以選擇性地連通一排水管110用以排除處理槽100內的汙水及處理槽100內底部的沉積物。步驟c中留滯在處理槽內的該些粉塵下沉後通過排水管伴隨排水而排出。處理槽100 的頂部則連通一供水管120，在步驟d中排水的同時通過供水管120供應淨水至處理槽100內以補充排水，處理槽100內盛水之液面10較佳地低於供水管120與處理槽100的連接處以避免處理槽100內汙水回流至供水管120內，也可以減少供水管120供水擾動處理槽100內水流。

參閱圖1及圖3，本發明之第二實施例藉由本發明的半導體製程廢氣處理方法處理半導體製程產生的易燃製程廢氣40。於本實施例中，本發明的半導體製程廢氣處理方法包含後述的步驟。

於步驟a中，提供一處理槽100以及相互穿套的一注水管200、一供氣管300及一廢氣輸送管400。

於本實施例中，處理槽100如同前述第一實施例；注水管200可以選擇性地採用金屬管或塑膠管，注水管200沉水配置如同前述第一實施例，本實施例與第一實施例相同之處不再贅述。

於本實施例中，供氣管300為金屬管，供氣管300的一端形成一輸出端301且供氣管300的另一端連通一助燃氣源(圖未示)，輸出端301穿設在注水管200內。廢氣輸送管400為金屬管，廢氣輸送管400穿設在供氣管300內且連通至一半導體製程設備(圖未示)，且廢氣輸送管400可以選擇性地設置有一預熱器410。

於步驟b中，接續步驟a，將一製程廢氣40引入注水管200，且製程廢氣40中包含有複數粉塵。半導體製程設備製程中產生的製程廢氣40通過廢氣輸送管400輸送至供氣管300的輸出端301。

於步驟e中，接續步驟b，通過供氣管輸出一助燃氣體至注水管內與製程廢氣混合燃燒。助燃氣源供應助燃氣體30，其助燃氣體30可以是空氣或 是氧氣，助燃氣體30自助燃氣源通過供氣管300的輸出端301輸出至注水管200內。廢氣輸送管400上的預熱器410依據製程廢氣40的自燃溫度加熱廢氣輸送管400內輸送的製程廢氣40，加熱廢氣輸送管400內輸送的製程廢氣40同時可以增加製程廢氣40中挾帶粉塵的能量以驅使粉塵移動，進而避免粉塵沉積在廢氣輸送管400內而阻塞廢氣輸送管400。因此，製程廢氣40在供氣管300的輸出端301內接觸助燃氣體30後能夠自燃而與助燃氣體30混合燃燒。供氣管300的輸出端301延伸超出廢氣輸送管400的端緣，因此確保製程廢氣40能夠完全通過助燃氣體30而被燃燒氧化。較佳地，藉由配置供氣管300的輸出端301超出廢氣輸送管400的端緣適當長度即能夠控制燃燒範圍不超出供氣管300的輸出端301。

因燃燒範圍自廢氣輸送管400延伸至供氣管300內，故供氣管300及廢氣輸送管400皆採用可耐高溫的金屬管。視燃燒範圍選擇注水管200的材質，燃燒範圍延伸至注水管200內採用金屬管，燃燒範圍未延伸至注水管200內可採用塑膠管。

供氣管300上的預熱器310依據助燃氣體30及製程廢氣40的燃燒需求條件加熱供氣管300內輸送的助燃氣體30。

注水管200的沉水端201延伸超出供氣管300的輸出端301的端緣，供氣管300的輸出端301則離水配置。

於步驟c中，接續步驟e，將製程廢氣40燃燒後產生的氣體氧化物及粉塵氧化物導入注水管200，藉由注水管200內的水流將燃燒後產生的氣體氧化物及粉塵氧化物沖入處理槽100，使粉塵氧化物留滯於水中而氣體氧化物則通過處理槽100內的水過濾後排出。

本發明可以選擇性地更包含接續步驟c的步驟d，本實施例步驟d如同前述第一實施例，將處理槽的底部連通一排水管，步驟c中留滯在處理槽內的該些粉塵下沉後通過排水管伴隨排水而排出。本實施例與第一實施例相同之處不再贅述。

本發明的半導體製程廢氣處理方法，其藉由注水管200拖曳製程廢氣40令製程廢氣40撞擊處理槽100內盛水而使製程廢氣40分散為微氣泡，而易於份佈至水中，且增加製程廢氣40與水的接觸面積，再者更能有效削減製程廢氣40挾帶粉塵的動能。因此本發明的半導體製程廢氣處理方法能夠有效地過濾氣體及粉塵。

以上所述僅為本發明之較佳實施例，非用以限定本發明之專利範圍，其他運用本發明之專利精神之等效變化，均應俱屬本發明之專利範圍。

a~e:步驟

Claims (11)

1. 一種半導體製程廢氣處理方法，包含：a)提供一處理槽及一注水管，該處理槽內盛水，該注水管的一端形成一沉水端，該沉水端沉水配置於該處理槽中，該注水管內穿設有一廢氣輸送管，該沉水端延伸超出該廢氣輸送管的端緣；b)將一製程廢氣引入該注水管，且該製程廢氣中包含有複數粉塵，通過該廢氣輸送管將該製程廢氣引入該注水管，加熱該製程廢氣以增加該些粉塵的能量而驅使該些粉塵在該廢氣輸送管內浮動；及c)通過該注水管注水入該處理槽，藉由該注水管內的水流拖曳該製程廢氣並將該製程廢氣撞擊該處理槽內所盛水中使該製程廢氣在該處理槽內分散形成複數微氣泡，該些微氣泡通過該處理槽內盛水過濾後排出該處理槽，且該些粉塵撞擊該處理槽內盛水被留滯在該處理槽內所盛水中。
2. 如請求項1所述的半導體製程廢氣處理方法，其中在步驟c中藉由該注水管內的水流將該製程廢氣沖入該處理槽內所盛水中使該些微氣泡分別帶有電荷。
3. 如請求項1所述的半導體製程廢氣處理方法，其中該廢氣輸送管在該注水管內呈離水配置，且在步驟c中藉由該注水管內的水流將該廢氣輸送管排出的該製程廢氣沖入該處理槽內所盛水中。
4. 如請求項3所述的半導體製程廢氣處理方法，更包含一步驟d，將該處理槽的底部連通一排水管，步驟c中留滯在該處理槽內的該些粉塵下沉後通過該排水管伴隨排水而排出。
5. 如請求項4所述的半導體製程廢氣處理方法，其中該處理槽連通一供水管，在步驟d中在排水的同時通過供水管對該處理槽內補充淨水。
6. 如請求項1所述的半導體製程廢氣處理方法，其中該注水管通過一循環管路連通該處理槽，且在步驟c中通過該循環管路將該處理槽內盛水循環注入該處理槽。
7. 如請求項1所述的半導體製程廢氣處理方法，其中於步驟a中，在該注水管內穿設一供氣管且該供氣管離水配置，且更包含一步驟e，通過該供氣管輸出一助燃氣體至該注水管內與該製程廢氣混合燃燒。
8. 如請求項7所述的半導體製程廢氣處理方法，其中該廢氣輸送管及該供氣管皆為金屬管。
9. 如請求項8所述的半導體製程廢氣處理方法，其中該注水管為金屬管。
10. 如請求項8所述的半導體製程廢氣處理方法，其中該廢氣輸送管穿設在該供氣管內。
11. 如請求項1所述的半導體製程廢氣處理方法，其中該微氣泡的直徑不大於1微米。

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