一种外延工艺的尾气处理器的制作方法

本实用新型涉及尾气处理设备技术领域，特别是涉及一种外延工艺的尾气处理器。

背景技术：

半导体硅片制造的外延工艺外延炉EPI中会使用到大量TCS(化学式为SiHCl₃)、HCl、H₂和ppm浓度级别的PH₃或B₂H₆等气体，工艺实际反应率<20％，大量的TCS气体会被作为工艺尾气排出外延炉反应腔，这些有毒有害气体必须经过合适的尾气处理器处理达标后才能排入大气。由于TCS与水反应生成SiO₂颗粒结晶物和HCl气体等，而HCl能溶于水被有效吸收处理；加上H₂可以不做任何处理直接放空，而极微量的PH₃或B₂H₆等经过尾气处理器内H₂稀释后低于TLV值，可以直接放空，而无需专门处理。

现有技术中，采用普通的水洗式尾气洗涤塔，废气通过被水淋洗的鲍尔环等填料时被水反应吸收。

但是，在此过程中产生大量SiO₂白色结晶物，需要1-3天停机清理一次，把SiO₂白色结晶物去除干净，否则就会使填料粘结堵塞，造成尾气处理器无法工作；进气口容易被堵塞，由于水汽原因，使得在尾气进气口因为TCS与水汽反应生成的SiO₂没有被水冲洗，直接粘附在进气口内壁；耗水量大，为了把设备水箱内水面漂浮的白色结晶物去除，需要使用大量的补水和排水，把白色结晶物随排水排至排出设备；负压调节不稳定且不能随着气流变化而快速响应，常压型EPI外延炉，需要使用尾气处理系统来精确控制负压，同时满足当尾气量变化时，需要快速调节至设定负压值；目前常规的是尾气处理器后端安装一个离心风机抽负压方式，离心风机由于抽风量大，随进气量的变化而调节稳定负压的能力弱；

综上所述，如何有效地解决普通水洗式尾气洗涤塔不能较好地处理尾气的问题，是目前本领域技术人员急需解决的问题。

技术实现要素：

本实用新型的目的是提供一种外延工艺的尾气处理器，该外延工艺的尾气处理器有效地解决普通水洗式尾气洗涤塔不能较好地处理尾气的问题。

为解决上述技术问题，本实用新型提供如下技术方案：

一种外延工艺的尾气处理器，包括储水箱、与所述储水箱连通用于吸收废气的射流喷淋塔，以及与所述射流喷淋塔的排气口连接的负压发生器，所述负压发生器之前相通的区域形成负压腔，所述负压发生器之后相通的区域形成常压腔，所述储水箱上设置有通入持续水流的进水口，所述负压腔与所述常压腔的液体连通；还包括处于常压状态且补液口与所述负压腔的液体连通的溢流箱，所述溢流箱内的浑浊液体从溢流口排出。

优选地，所述负压发生器内包括用于喷出液体并使所述喷出液体与所述排气口的尾气汇合后喷入所述常压腔的射流器，所述常压腔开设有将气液分离后的净化气体排出的净化气体排出口。

优选地，还包括底端与所述储水箱连通用于对废气进行第一次水洗溶解的进气塔；

还包括连通于所述进气塔和所述射流喷淋塔之间用于通过分散水对酸气吸收的中间喷淋塔，所述中间喷淋塔的底端与所述储水箱连通；

所述射流喷淋塔的筒体浸入所述储水箱内水面下。

优选地，所述中间喷淋塔和所述射流喷淋塔内具有至少两层喷嘴喷淋装置，每层所述喷嘴喷淋装置下方设置有填料层；

所述中间喷淋塔与所述中间喷淋塔之间的连通管和所述中间喷淋塔与所述射流喷淋塔之间的连通管上均设置有水流喷嘴；

所述中间喷淋塔和所述射流喷淋塔的侧壁安装有观察检修口。

优选地，所述进气塔的顶端设置有进气筒，所述进气筒开设有尾气进气口和保护气体进气口；

所述进气筒的顶端安装有与其轴向相同的转动轴，所述转动轴上固定有能够去除所述进气筒内壁粘附结晶物的刮板，所述刮板与所述进气筒的内壁之间具有缝隙。

优选地，所述进气筒的下部连接有法兰盘，所述法兰盘的边缘与所述进气塔的内壁之间具有环状间隙，所述进气塔的进液口设置于所述法兰盘的上方。

优选地，所述进气塔的进液口、所述喷嘴喷淋装置、所述水流喷嘴均与喷淋泵连通，所述喷淋泵的进口与所述负压腔的液体连通。

优选地，所述负压腔水面位置安装有用于将水面上形成的结晶漂浮物打散与水充分混合均匀的文丘里混流喷嘴。

优选地，所述进水口设置于所述常压腔处的所述储水箱上，所述溢流箱内设置有溢流管，所述溢流箱内的浑浊液体从所述溢流管的溢流口排出；

所述溢流箱的顶部设置有冲洗喷淋头，所述冲洗喷淋头与所述常压腔的液体连通；

所述溢流箱的上部设置有与大气连通的常压口。

优选地，所述负压腔内安装有压力传感器，所述压力传感器与变频控制箱连接，所述变频控制箱与变频泵连接，所述变频泵与所述射流器连接；

所述变频控制箱还与液位开关连接，所述液位开关位于所述负压腔内且能够测量所述负压腔内液体高度。

本实用新型所提供的外延工艺的尾气处理器，包括储水箱、射流喷淋塔、负压发生器以及溢流箱，储水箱内具有水，射流喷淋塔筒体浸入储水箱内水面下，用于通过高速旋转水流吸收废气，大量分散水对废气充分吸收。负压发生器与射流喷淋塔的排气口连接，用于产生负压，外延工艺的尾气处理器有两个腔体，负压腔和常压腔，负压发生器之前相通的区域形成负压腔，负压发生器之后相通的区域形成常压腔。储水箱上设置有进水口，进水口通入持续水流，负压腔与常压腔的液体连通。溢流箱处于常压状态，且其补液口与负压腔的液体连通，溢流箱内的浑浊液体从溢流口排出，浑浊液体主要为SiO₂白色结晶物。

本实用新型所提供的外延工艺的尾气处理器为稳定负压装置，有利于稳定生产，以城市自来水为水溶剂，尾气通过气液两相的接触，实现气液两相间的混合、溶解等过程，以满足气体净化吸收要求。产生的SiO₂白色结晶物与水有效混合均匀，随溢流箱的溢流口排出，停机清理频率降低，不易使填料粘结堵塞，延长至60天以上停机清理一次，把SiO₂白色结晶物去除干净，尾气处理器的工作效率提高；SiO₂白色结晶物与水有效混合均匀，去除水面漂浮的白色结晶物时不需要大量的补水和排水，耗水量小，节水性好；结构简单，易于维护保养，造价低。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施例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简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的一些实施例，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为本实用新型中一种具体实施方式所提供的外延工艺的尾气处理器的结构示意图；

图2为图1的工作原理示意图。

附图中标记如下：

1-射流喷淋塔、2-进气塔、3-刮板、4-尾气进气口、5-中间喷淋塔、6-喷嘴喷淋装置、7-压力传感器、8-溢流箱、9-溢流口、10-储水箱、11-过滤器、12-排水口、13-排水阀、14-变频泵、15-喷淋泵、16-文丘里混流喷嘴、17-液位开关、18-变频泵流量计、19-进水口、20-进水阀、21-净化气体排出口、22-进水流量计、23-负压发生器、24-保护气体进气口、25-负压腔、26-常压腔、27-控制箱、28-冲洗喷淋头。

具体实施方式

本实用新型的核心是提供一种外延工艺的尾气处理器，该外延工艺的尾气处理器有效地解决普通水洗式尾气洗涤塔不能较好地处理尾气的问题。

下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。

请参考图1和图2，图1为本实用新型中一种具体实施方式所提供的外延工艺的尾气处理器的结构示意图；图2为图1的工作原理示意图。

在一种具体实施方式中，本实用新型所提供的外延工艺的尾气处理器，包括储水箱10、射流喷淋塔1、负压发生器23以及溢流箱8，储水箱10内具有水，射流喷淋塔1与储水箱10连通，用于通过高速旋转水流吸收废气，大量分散水对废气充分吸收。负压发生器23与射流喷淋塔1的排气口连接，用于产生负压，外延工艺的尾气处理器有两个腔体，负压腔25和常压腔26，负压发生器23之前相通的区域形成负压腔25，负压发生器23之后相通的区域形成常压腔26。储水箱10上设置有进水口19，进水口19处设置有进水阀20，控制进水口19的通断，还设置有进水流量计22，获取进水量。进水口19通入持续水流，负压腔25与常压腔26的液体连通。溢流箱8处于常压状态，且其补液口与负压腔25的液体连通，溢流箱8内的浑浊液体从溢流口9排出，浑浊液体主要为SiO₂白色结晶物。

本实用新型所提供的外延工艺的尾气处理器为稳定负压装置，有利于稳定生产，以城市自来水为水溶剂，尾气通过气液两相的接触，实现气液两相间的混合、溶解等过程，以满足气体净化吸收要求。通过持续稳定的补水，不仅满足一定的水溶解和吸收能力，保证设备一直处于稳定处理状态，同时通过水流持续排出溶解SiO₂颗粒的浑浊液体，产生的SiO₂白色结晶物与水有效混合均匀，随溢流箱8的溢流口9排出，停机清理频率降低，不易使填料粘结堵塞，延长至60天以上停机清理一次，把SiO₂白色结晶物去除干净，尾气处理器的工作效率提高；SiO₂白色结晶物与水有效混合均匀，去除水面漂浮的白色结晶物时不需要大量的补水和排水，耗水量小，节水性好；结构简单，易于维护保养，造价低。

在上述具体实施方式的基础上，本领域技术人员可以根据具体场合的不同，对外延工艺的尾气处理器进行若干改变，负压发生器23内包括射流器，射流器用于喷出液体并使喷出液体与排气口的尾气汇合后喷入常压腔26，射流器的进水管路处也设置有进水流量计22，获取进水量。常压腔26开设有净化气体排出口21，通过净化气体排出口21将气液分离后的净化气体排出。具体地说，在泵叶轮高速旋转下，液体以高的速度从喷嘴喷出，高速流动的液体通过混气室时，会在混气室形成真空，由导气管吸入大量气体，气体进入混气室后，在喉管处与液体剧烈混合，形成气液混合体，由扩散管排出，在整个过程中形成高效的物质传递，也可以对气体进行净化。外延工艺的尾气处理器实现负压控制，利用射流器负压原理形成稳定负压，有利于稳定生产。

上述外延工艺的尾气处理器仅是一种优选方案，具体并不局限于此，在此基础上可根据实际需要做出具有针对性的调整，从而得到不同的实施方式，还包括进气塔2，进气塔2底端与储水箱10连通用于对废气进行第一次水洗溶解，含酸性废气进入进气塔2，进气塔2为第一级喷淋塔，对废气进行第一次水洗溶解。还包括中间喷淋塔5，中间喷淋塔5为第二级喷淋塔，中间喷淋塔5连通于进气塔2和射流喷淋塔1之间，中间喷淋塔5的底端与储水箱10连通，通过大量分散水对酸气充分吸收。射流喷淋塔1为第三级喷淋塔，通过高速旋转水流吸收残余酸气。经过三级处理的酸气可使酸浓度从10％降到0.5％以下，使其排放浓度低于国家标准规定的大气污染物最高允许排放浓度值。

具体地说，酸性废气由尾气进气口4进入进气塔2，优选地，在上半部进水，水流下，从上而下进入下部储水箱10，尾气中TCS在储水箱10上部空间穿过水帘时与水反应，生成的SiO₂颗粒被水帘冲入储水箱10。废气从底部进入中间喷淋塔5，中间喷淋塔5具有喷嘴，中间喷淋塔5可以去除废气中95％以上的TCS，喷嘴喷出的大量伞形分散水，不是水雾状，对酸废气充分吸收反应，下落覆盖冲刷整个鲍尔环填料区域，使反应生成的SiO₂无法粘附在填料表面，防止填料空间被结晶物粘附板结堵塞。废气经过连通管进入射流喷淋塔1，内部同中间喷淋塔5结构相同，具有喷嘴，使流经的工艺尾气和水充分接触溶解，有效去除尾气中溶于水的有害气体。射流喷淋塔1筒体要浸入储水箱10内的液面下，形成水封，防止气体从进气塔2直接进入射流喷淋塔1。被洗涤净化的尾气从射流喷淋塔1顶部出气口，被射流器形成的负压发生装置抽吸，形成气液混合进入常压腔26，净化的气体从常压腔26排出，接入车间总管排出室外。

在上述具体实施方式的基础上，本领域技术人员可以根据具体场合的不同，对外延工艺的尾气处理器进行若干改变，中间喷淋塔5和射流喷淋塔1内具有至少两层喷嘴喷淋装置6，喷嘴喷淋装置6喷出的大量伞形分散水，不是水雾状，对酸废气充分吸收反应，下落覆盖冲刷整个鲍尔环填料区域，使反应生成的SiO₂无法粘附在填料表面，防止填料空间被结晶物粘附板结堵塞。每层喷嘴喷淋装置6下方设置有填料层，填料层可以增大废气与水的接触面积，充分润湿，使废气与水充分反应，溶解在水中，比如两层填料层和两层大流量喷嘴喷淋装置6，具体层数不受限制，可以根据具体使用情况而定。

中间喷淋塔5与中间喷淋塔5之间的连通管和中间喷淋塔5与射流喷淋塔1之间的连通管上均设置有水流喷嘴，此水流喷嘴要求有分散水喷入管道，对中间喷淋塔5和射流喷淋塔1的连通管冲刷，但水柱不能封住管口，否则会造成气流不畅和负压不稳。

中间喷淋塔5和射流喷淋塔1的侧壁安装有观察检修口，观察检修口为透明的，可以作为观察窗，同时也是用于取出清理填料时的维修口。

需要特别指出的是，本实用新型所提供的外延工艺的尾气处理器不应被限制于此种情形，进气塔2的顶端设置有进气筒，方便清理。进气筒开设有尾气进气口4和保护气体进气口24，开设于顶部，保护气体可以为氮气，通入适量氮气起到惰性保护的作用，同时稀释尾气浓度，还可以防止水汽上升，将进气塔2的空气置换出来，防止空气与废气发生氧化反应。

进气筒的顶端安装有与其轴向相同的转动轴，转动轴上固定有能够去除进气筒内壁粘附结晶物的刮板3，刮板3与进气筒的内壁之间具有缝隙，每周在通保护气体状态时，旋转进气口刮板3一次去除进气口可能粘附的结晶物，清理进气筒，防止堵塞废气进气口。

显然，在这种思想的指导下，本领域的技术人员可以根据具体场合的不同对上述具体实施方式进行若干改变，进气筒的下部连接有法兰盘，法兰盘的边缘与进气塔2的内壁之间具有环状间隙，比如环状间隙3mm，进气塔2的进液口设置于法兰盘的上方，酸性废气由废气进气口进入进气塔2，从上而下进入下部储水箱10，在上半部进水，水经过筒体内壁3mm环状间隙自流下，冲刷内筒壁上的SiO₂附着物，防止粘附结晶，尾气中TCS在储水箱10上部空间穿过环状水帘时与水反应，生成的SiO₂颗粒被水帘冲入储水箱10，在尾气进气口4一直有水冲洗，TCS与水汽反应生成的SiO₂不会直接粘附在进气口内壁，废气进气口无堵塞。进气塔2不设置喷嘴，防止因喷淋产生的水汽水雾上升进入进气口造成堵塞。

本实用新型所提供的外延工艺的尾气处理器，在其它部件不改变的情况下，进气塔2的进液口、喷嘴喷淋装置6、水流喷嘴均与喷淋泵15连通，连接管路上串联有过滤器11，喷淋泵15的进口与负压腔25的液体连通。喷淋用水全部由大流量的喷淋泵15循环供应，喷淋泵15进水来自于负压腔25。尾气经过循环连续的水洗处理，在整个水洗处理过程中，通过各腔室内润湿的鲍尔环被有效混合溶解于水里，且能减少循环水的使用量。

对于上述各个实施例中的外延工艺的尾气处理器，负压腔25水面位置安装有文丘里混流喷嘴16，文丘里混流喷嘴16用于将水面上形成的SiO₂结晶漂浮物打散与水充分混合均匀。

为了进一步优化上述技术方案，进水口19设置于常压腔26处的储水箱10上，溢流箱8内设置有溢流管，溢流管与排水口12连通，排水口12处设置有排水阀13，控制排水口12的通断。溢流箱8内的浑浊液体从溢流管的溢流口9排出，结构简单，正常运行时，水全部只从溢流口9排出，且溢流管不设置任何阀门，从常压腔26补水，使水流全部流向溢流箱8溢流。通过持续稳定的补水，不仅满足一定的水溶解和吸收能力，保证设备一直处于稳定处理状态，同时通过水流持续排出溶解SiO₂颗粒的浑浊液体。溢流箱8的顶部设置有冲洗喷淋头28，冲洗喷淋头28与常压腔26的液体连通，冲洗溢流箱8中沉积的SiO₂附着物，防止粘附结晶。溢流箱8的上部设置有与大气连通的常压口，保持溢流箱8的常压状态。

本实用新型所提供的另一创造性思想在于，负压腔25内安装有压力传感器7，压力传感器7与变频控制箱27连接，变频控制箱27与变频泵14连接，变频泵14与射流器连接，变频泵14与射流器之间的连接管路上串联有变频泵流量计18，检测进入射流器的流量大小。利用射流器负压原理形成稳定负压，同时通过安装在负压腔25的压力传感器7来调节变频器控制泵电机转速，通过调节泵的输出压力来调节射流器射流速度实现对负压的调节和稳定控制，负压调节稳定且能随着气流变化而快速响应，在尾气流量变化管道部分受到影响的情况下，自动调节负压真空抽速，保证生产设备稳定负压稳定。

变频控制箱27还与液位开关17连接，液位开关17位于负压腔25内且能够测量负压腔25内液体高度，设置有两个预设高度，一个低值，一个高值，当低于低值时，停泵；当高于高值时，发出报警，保证设备正常工作。

在本实用新型的描述中，需要说明的是，术语顶、底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实用新型和简化描述，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实用新型的限制。

本说明书中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似部分互相参见即可。

对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本实用新型。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本实用新型的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本实用新型将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。