专利名称：一种局部废气处理系统及其控制方法
技术领域：
本发明涉及集成电路制作工艺中的空气净化技术，尤其是涉及一种局部废气处理系统及其控制方法。
背景技术：
由于半导体制造业属于高度精密化的工业，一些细微的环境或操作变动都有可能影响其制造成品的品质，因此要求半导体制程在严格控制下的无尘室中进行。也就是说，半导体制造的生产设备皆在严格控制下的无尘室中操作，主要有氧化炉、扩散炉、清洗槽、显影剂、离子植入机及金属溅镀机等。这些生产设备在操作时均可能产生污染物。而由于无尘室的密闭性，相对而言无尘室之中的污染物质浓度是相当高的。
其中的空气污染物包括多种危害性气体，如果依照处理性质来区分的话，空气污染物可区分为酸碱性气体、有机性气体与特殊毒性气体三类，各有不同的处理方式。这些危害物中，有些有腐蚀管线的危险，有些与其他危害物相遇或累积大量浓度时有火灾爆炸的危险，并且对长期暴露在具有高浓度污染气体的作业环境之中的作业人员产生较大的危害。
因此，半导体制造作业必须依照相关规定设置各项污染源的收集和处理系统。半导体制程所产生的空气污染物经集气系统收集之后，需要再经过妥善的处理，使空气中污染物含量不致危害自然的情况下，才能够予以排放。半导体制造作业产生的废气包括酸/毒、碱性、有机及一般排气。排气中占最大比例的酸/毒、碱性废气都是以洗涤塔作为处理设备(参考中国发明专利申请第02156011.0号和中国发明专利申请第200140033252.0号)。
半导体制造作业因排放气体种类复杂，加上制程同时需要使用不同特性的化学品，造成洗涤塔在运转上会出现许多状况，使处理效率降低。
因此目前空气污染物的处理原则是，先依照不同性质，在制程设备之后就地加以处理一次之后，再进入位于厂房之外的中央废气处理系统(中央废气处理系统以洗涤塔为主)进行二次处理，然后排放。也就是说，目前半导体厂大都会在机台近端装设Local Scrubber(局部废气处理设备)以处理危害性气体。因此，机台的排气在排放到厂务中央洗涤塔之前，会先经过机台端的废气处理设备处理。
请参阅图1，是一种现有技术的局部废气处理系统的示意图。
其中，机台110通常具备两个腔室，腔室内的污染物首先经过收集盒(CatchBox)120去除较大的颗粒后，再由机台后方的真空泵浦(Pump)130抽气后进入局部废气处理设备(Local Scrubber)140，经局部废气处理设备(LocalScrubber)140处理过的尾气再排到厂务风管(图未示)。其中，还利用冷却阀(Cold Trap)150来保护昂贵的真空泵。
其中，局部废气处理设备140中设置有若干检测器(图未示)，一旦检测到局部废气处理设备140的某些参数或者内部环境出现异常情况，则会控制该局部废气处理设备140停止运行，以便排除故障，确保安全。
但是，该现有技术的局部废气处理系统存在一些缺陷由于机台近端仅存在一台局部废气处理设备，因此一旦该局部废气处理设备在运行上出现问题，即检测器检测到异常情况时，局部废气处理设备暂停运作，则与该局部废气处理设备相关联的机台也不得不暂停运行。这会导致机台正常运行时间(Uptime)的减少，从而增加厂商的成本。
有鉴于此，需要对局部废气处理系统及其控制方法进行改进。
发明内容
针对上述缺陷，本发明要解决的问题是提供一种局部废气处理系统及其控制方法，可以增加机台的正常运行时间，减小成本。
为了解决上述问题，本发明采用的技术方案是提供一种局部废气处理系统，邻近机台设置；包括用于对相应机台产生的污染物进行处理的主废气处理设备和备份废气处理设备；其中，所述主废气处理设备包括第一进气口，连接于机台以接收污染物；通路切换单元，其第一端连接于该第一进气口，第二端连通主废气处理设备的内部处理空间；备份排气口，连接于该通路切换单元的第三端和该备份废气处理设备；控制单元，用于根据主废气处理设备的状态来控制主废气处理设备和备份废气处理设备，并且控制该通路切换单元以选择性地使该第一进气口连通主废气处理设备的内部处理空间或者通过备份排气口连通备份废气处理设备；
气体排放通道，用于排放经处理后的气体。
优选地，所述通路切换单元是电动三通阀。
优选地，该控制单元包括检测信号输入端，用于接收针对主废气处理系统进行检测所产生的检测信号；处理单元，用于对所述检测信号进行分析，根据主废气处理系统所处的状态生成相应的控制信号并输出；控制信号输出端，用于将所述控制信号输出至通路切换单元、主废气处理设备和备份废气处理设备的相应部件。
优选地，当主废气处理设备状态正常时，控制单元控制该通路切换单元的第一端和第二端连通，而切断其第一端和第三端之间的通路；当主废气处理设备状态异常时，控制单元控制该通路切换单元的第一端和第三端连通，而切断其第一端和第二端之间的通路，且通知该备份废气处理设备。
优选地，该主废气处理设备还包括备份进气口，连接于该备份废气处理设备，用于在该备份废气处理设备出现异常时接收与该备份废气处理设备连接的机台产生的污染物。
优选地，该备份废气处理设备包括第二进气口，连接于第二机台以接收污染物；第二备份进气口，连接于该主废气处理设备的备份排气口；第二通路切换单元，其第一端连接于该第二进气口，第二端连通备份废气处理设备的内部处理空间；第二备份排气口，连接于该第二通路切换单元的第三端和该主废气处理设备；第二控制单元，用于根据备份废气处理设备的状态来控制备份废气处理设备和主废气处理设备，并且控制该第二通路切换单元以选择性地使该第二进气口连通备份废气处理设备的内部处理空间或者通过第二备份排气口连通主废气处理设备；第二气体排放通道，用于排放经处理后的气体。
优选地，所述第二通路切换单元是电动三通阀。
优选地，该第二控制单元包括第二检测信号输入端，用于接收针对备份废气处理系统进行检测所产生的检测信号；第二处理单元，用于对所述检测信号进行分析，根据备份废气处理系统所处的状态生成相应的控制信号并输出；第二控制信号输出端，用于将所述控制信号输出至第二通路切换单元、备份废气处理设备和主废气处理设备的相应部件。
优选地，当备份废气处理设备状态正常时，第二控制单元控制该第二通路切换单元的第一端和第二端连通，而切断其第一端和第三端之间的通路；当备份废气处理设备状态异常时，第二控制单元控制该第二通路切换单元的第一端和第三端连通，而切断其第一端和第二端之间的通路，且通知该主废气处理设备。
本发明还提供一种局部废气处理系统的控制方法，该局部废气处理系统包括主废气处理设备和备份废气处理设备；包括步骤接收对主废气处理设备进行检测产生的检测信号；对该检测信号进行分析，根据主废气处理设备的状态生成相应的控制信号；根据该控制信号对来自与主废气处理设备连接的机台的污染物进行处理当主废气处理设备状态正常时，该污染物经由主废气处理设备进行处理；当主废气处理设备状态异常时，该污染物经由备份废气处理设备进行处理。
优选地，还包括检测备份废气处理设备的状态，并且根据其状态对来自与备份废气处理设备连接的机台的污染物进行处理当备份废气处理设备状态正常时，该污染物经由备份废气处理设备进行处理；当备份废气处理设备状态异常时，该污染物经由主废气处理设备进行处理。
与现有技术相比，本发明的有益效果是由于本发明针对机台提供主废气处理设备和备份废气处理设备，从而在某废气处理设备出现故障时，可以使用备份废气处理设备，使得相应的机台可以继续运行，从而增加机台的正常运行时间，降低成本。
优选方案中，不同机台的废气处理设备互为备份，可以进一步利用已有的资源，在确保机台的正常运行时间的前提下来降低成本。
图1是一种现有技术的局部废气处理系统的示意图；图2是本发明的局部废气处理系统的一个实施方式的示意图；
图3是本发明的局部废气处理系统中的第一废气处理设备的框图；图4是本发明的第一废气处理设备内部的三通阀的设置示意图；图5是本发明中的第一废气处理设备中的控制单元的示意图；图6是本发明中采用的三通阀实施例的示意图；图7是本发明的局部废气处理系统的控制方法的流程图。
具体实施例方式
本发明的基本思路在于为机台提供备份的局部废气处理设备(BackupLocal Scrubber)，因此在某一局部废气处理设备暂停运行时，可以控制该备份的局部废气处理设备启动，从而使得机台可以正常运行，以增加机台正常运行时间，且降低成本。
请参阅图2，是本发明的局部废气处理系统的一个实施方式的示意图。
该废气处理系统包括第一局部废气处理设备210和第二废气处理设备220。该第一局部废气处理设备210和第二废气处理设备220互为备份。
第一废气处理设备210通过第一进气管211连接第一机台800，通过第一排气管212将处理后的气体排到中央废气处理系统(图未示)或大气中。
第二废气处理设备220通过第二进气管221连接第二机台900，通过第二排气管222将处理后的气体排到中央废气处理系统或大气中。
第一废气处理设备210和第二废气处理设备220之间具有连通的第一连接管213和第二连接管223。
该局部废气处理系统的运行过程是第一废气处理设备210处理来自第一机台800的污染物，将处理后的产物排到中央废气处理系统；第二废气处理设备220处理来自第二机台900的污染物，将处理后的产物排到中央废气处理系统。
当第一废气处理设备210发生异常时，形成控制信号，第一废气处理设备210停止对废气的处理，将来自第一机台800的污染物经过第一进气管211和第一连接管213送入第二废气处理设备220进行处理。
同样地，当第二废气处理设备220发生异常时，第二废气处理设备220停止对废气的处理，将来自第二机台900的污染物经过第二进气管221和第二连接管223送入第一废气处理设备210进行处理。
也就是说，对于第一机台800来说，该第一废气处理设备210是主处理设备，第二废气处理设备220是备份处理设备；对于第二机台900来说，该第二废气处理设备220是主处理设备，第一废气处理设备210是备份处理设备。
请一并参阅图3，是本发明的局部废气处理系统中的第一废气处理设备的框图。
所述第一废气处理设备210包括控制单元219、四个进气口2141、2142、2143和2144，四个排气口2151、2152、2153和2154以及气体排放通道216。
其中，进气口2141是机台进气口，连接第一进气管211；进气口2144是备份进气口，连接第二连接管223；排气口2151是备份排气口，连接第一连接管213。
机台进气口2141通过三通阀300(参见图4)连接备份排气口2151和第一废气处理设备210内部的处理空间。
具体地说，三通阀300的第一端连接于该机台进气口2141，第二端连接于第一废气处理设备210内部的处理空间，第三端连接于备份排气口2151。
所述第一废气处理设备210的控制单元219根据自身运行状态实现对三通阀300的电动控制。所述控制具体是当第一废气处理设备210处于正常运行的状态时，控制单元219控制三通阀300的第一端和第二端之间的通路打开，而关闭其第一端和第三端之间的通路，使机台进气口2141连通第一废气处理设备210内部的处理空间，而切断机台进气口2141和备份排气口2151之间的通路，因此经第一进气管212传输的来自第一机台800的空气污染物进入第一废气处理设备210内部的处理空间，经由第一废气处理设备210进行处理后排放到中央废气处理系统。
当第一废气处理设备210运行出现异常时，控制单元219控制三通阀300的第一端和第三端之间的通路打开，而关闭其第一端和第二端之间的通路，使机台进气口2141连通备份排气口2151，而切断机台进气口2141和第一废气处理设备210内部的处理空间之间的通路，因此经第一进气管212传输的来自第一机台800的空气污染物通过备份排气口2151和第一连接管213进入第二废气处理设备220内部的处理空间，经由第二废气处理设备220进行处理后排放到中央废气处理系统。也就是说，第二废气处理设备220此时充当第一废气处理设备210的备份，使得第一机台800可以在第一废气处理设备210暂停运行的情况下正常运作。
请一并参阅图5，是本发明中的第一废气处理设备中的控制单元的示意图。本实施方式中，该控制单元219包括检测信号输入端2191、处理单元2192和控制信号输出端2193。
其中，检测信号输入端2191用于接收针对第一废气处理设备210进行检测所产生的检测信号并传送给处理单元2192。
处理单元2192对所述检测信号进行分析，根据第一废气处理设备210所处的状态生成相应的废气处理设备控制信号和三通阀控制信号并输出。例如，当第一废气处理设备210正常运作时，使三通阀300的第一端和第二端连通；而当第一废气处理设备210出现异常时，启动第二废气处理设备220，并且使三通阀300的第一端和第三端连通。
控制信号输出端2193则将所述三通阀控制信号输出至三通阀300以实现对三通阀300的控制，将废气处理设备控制信号输出至第一废气处理设备210或第二废气处理设备220的相应部件。
需要说明的是，检测信号输入端2191接收的检测信号可以是现有的废气处理设备本身所具有的检测器产生的检测信号。当然，也可以通过在本发明的废气处理设备中增设新的检测单元(图未示)来对废气处理设备进行检测，此不赘述。
请一并参阅图6，本实施例中，该三通阀300是电动三通调节阀，用于根据来自控制单元219的控制信号将进入机台进气口2141的气体引导至备份排气口2151或者第一废气处理设备210内部的处理空间。
三通阀300可以采用多种现有技术来实现。例如，阀体310中可以采用适合的阀芯(图未示)导向，配合电动驱动器320来驱动阀门启闭。该电动驱动器320连接到控制单元219的控制信号输出端2193。
此外，为进一步完善系统的性能，还可以在三通阀300中设置弹簧复位及手动操纵功能。
本领域的技术人员可以理解，第二废气处理设备220的结构与第一废气处理设备210可以相同，此不赘述。
此外，该第一废气处理设备210和第二废气处理设备220在正常运行时，根据从机台进来的空气污染物的不同性质，可以不进行处理而直接排放，也可以在处理后再排放。也就是说，除了用于排放处理后气体的气体排放通道216外，废气处理设备还可以设置气体直接排放通道(图未示)，此不赘述。
此外，在机台和局部废气处理设备(第一废气处理设备和第二废气处理设备)之间设置真空泵浦和冷却阀等器件(图未示)。本发明中使用的局部废气处理设备可以根据具体的情况和实际需求进行选择。
依其原理，局部废气处理设备大概可分成下列几类(1)电热水洗式；(2)燃烧水洗式；(3)填充水洗式和(4)干式吸附式。各类型的局部废气处理设备各有其优缺点，视使用者的需求而决定。选择时一般考虑的重点包含设置成本、使用维护成本、PM频率与难易度、安全性及实厂处理效率等。
请参阅图7，是本发明的局部废气处理系统的控制方法的流程图。
步骤S710，接收对主废气处理设备进行检测产生的检测信号；步骤S720，对该检测信号进行分析，根据主废气处理设备的状态生成相应的控制信号；步骤S730，根据该控制信号对来自机台的污染物进行处理当主废气处理设备正常运行时，该污染物经由主废气处理设备进行处理；当主废气处理设备运行异常时，该污染物经由备份废气处理设备进行处理。
其中，所述步骤S730中，通过电动三通调节阀来实现分流。具体是当主废气处理设备处于正常运行的状态时，三通阀的第一端和第二端之间的通路打开，而关闭其第一端和第三端之间的通路，使主废气处理设备的机台进气口连通主废气处理设备内部的处理空间，因此经第一进气管传输的空气污染物经由主废气处理设备进行处理。
当主废气处理设备运行出现异常时，三通阀的第一端和第三端之间的通路打开，而关闭其第一端和第二端之间的通路，使主废气处理设备的机台进气口连通备份排气口，因此经第一进气管传输的空气污染物通过备份排气口，经由备份废气处理设备进行处理。
综上所述，本发明对局部废气处理系统及其控制方法进行改进，针对机台提供主废气处理设备和备份废气处理设备，可以是不同机台的废气处理设备互为备份，从而在某废气处理设备出现故障时，可以使用备份废气处理设备，从而使得相应的机台可以继续运行，从而增加机台的正常运行时间，降低成本。
以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。
权利要求
1.一种局部废气处理系统，邻近机台设置；其特征在于，包括用于对相应机台产生的污染物进行处理的主废气处理设备和备份废气处理设备；其中，所述主废气处理设备包括第一进气口，连接于机台以接收污染物；通路切换单元，其第一端连接于该第一进气口，第二端连通主废气处理设备的内部处理空间；备份排气口，连接于该通路切换单元的第三端和该备份废气处理设备；控制单元，用于根据主废气处理设备的状态来控制主废气处理设备和备份废气处理设备，并且控制该通路切换单元以选择性地使该第一进气口连通主废气处理设备的内部处理空间或者通过备份排气口连通备份废气处理设备；气体排放通道，用于排放经处理后的气体。
2.如权利要求1所述的局部废气处理系统，其特征在于，所述通路切换单元是电动三通阀。
3.如权利要求1所述的局部废气处理系统，其特征在于，该控制单元包括检测信号输入端，用于接收针对主废气处理系统进行检测所产生的检测信号；处理单元，用于对所述检测信号进行分析，根据主废气处理系统所处的状态生成相应的控制信号并输出；控制信号输出端，用于将所述控制信号输出至通路切换单元、主废气处理设备和备份废气处理设备的相应部件。
4.如权利要求1至3任一项所述的局部废气处理系统，其特征在于，当主废气处理设备状态正常时，控制单元控制该通路切换单元的第一端和第二端连通，而切断其第一端和第三端之间的通路；当主废气处理设备状态异常时，控制单元控制该通路切换单元的第一端和第三端连通，而切断其第一端和第二端之间的通路，且通知该备份废气处理设备。
5.如权利要求1所述的局部废气处理系统，其特征在于，该主废气处理设备还包括备份进气口，连接于该备份废气处理设备，用于在该备份废气处理设备出现异常时接收与该备份废气处理设备连接的机台产生的污染物。
6.如权利要求1所述的局部废气处理系统，其特征在于，该备份废气处理设备包括第二进气口，连接于第二机台以接收污染物；第二备份进气口，连接于该主废气处理设备的备份排气口；第二通路切换单元，其第一端连接于该第二进气口，第二端连通备份废气处理设备的内部处理空间；第二备份排气口，连接于该第二通路切换单元的第三端和该主废气处理设备；第二控制单元，用于根据备份废气处理设备的状态来控制备份废气处理设备和主废气处理设备，并且控制该第二通路切换单元以选择性地使该第二进气口连通备份废气处理设备的内部处理空间或者通过第二备份排气口连通主废气处理设备；第二气体排放通道，用于排放经处理后的气体。
7.如权利要求6所述的局部废气处理系统，其特征在于，所述第二通路切换单元是电动三通阀。
8.如权利要求6所述的局部废气处理系统，其特征在于，该第二控制单元包括第二检测信号输入端，用于接收针对备份废气处理系统进行检测所产生的检测信号；第二处理单元，用于对所述检测信号进行分析，根据备份废气处理系统所处的状态生成相应的控制信号并输出；第二控制信号输出端，用于将所述控制信号输出至第二通路切换单元、备份废气处理设备和主废气处理设备的相应部件。
9.如权利要求6至8任一项所述的局部废气处理系统，其特征在于，当备份废气处理设备状态正常时，第二控制单元控制该第二通路切换单元的第一端和第二端连通，而切断其第一端和第三端之间的通路；当备份废气处理设备状态异常时，第二控制单元控制该第二通路切换单元的第一端和第三端连通，而切断其第一端和第二端之间的通路，且通知该主废气处理设备。
10.一种局部废气处理系统的控制方法，该局部废气处理系统包括主废气处理设备和备份废气处理设备；其特征在于，包括步骤接收对主废气处理设备进行检测产生的检测信号；对该检测信号进行分析，根据主废气处理设备的状态生成相应的控制信号；根据该控制信号对来自与主废气处理设备连接的机台的污染物进行处理当主废气处理设备状态正常时，该污染物经由主废气处理设备进行处理；当主废气处理设备状态异常时，该污染物经由备份废气处理设备进行处理。
11.如权利要求10所述的局部废气处理系统的控制方法，其特征在于，还包括检测备份废气处理设备的状态，并且根据其状态对来自与备份废气处理设备连接的机台的污染物进行处理当备份废气处理设备状态正常时，该污染物经由备份废气处理设备进行处理；当备份废气处理设备状态异常时，该污染物经由主废气处理设备进行处理。
全文摘要
本发明公开一种局部废气处理系统，邻近机台设置；包括用于对机台产生的污染物进行处理的主废气处理设备和备份废气处理设备；其中，主废气处理设备包括第一进气口，连接于机台以接收污染物；通路切换单元，其第一端连接于该第一进气口，第二端连通主废气处理设备的内部处理空间；备份排气口，连接于该通路切换单元的第三端和该备份废气处理设备；控制单元，用于根据主废气处理设备的状态来控制主废气处理设备和备份废气处理设备，并且控制该通路切换单元以选择性地使该第一进气口连通主废气处理设备的内部处理空间或者通过备份排气口连通备份废气处理设备；气体排放通道，用于排放经处理后的气体。本发明还公开一种局部废气处理系统的控制方法。
文档编号F24F3/14GK101015768SQ200610023750
公开日2007年8月15日 申请日期2006年2月6日 优先权日2006年2月6日
发明者刘国平, 曹少军, 黄启佑, 易义军 申请人:中芯国际集成电路制造(上海)有限公司