[发明专利]一种氢气退火炉尾气处理系统及其处理方法

说明书

本发明涉及一种氢气退火炉尾气处理系统，包括：尾气出气管路、氢气尾气燃烧装置，所述尾气出气管路的一端与反应管连接，另一端与所述氢气尾气燃烧装置连接，还包括用于测量尾气出气管路中的尾气流量和氢气浓度的氢气测量组件、用于测量充入氢气尾气燃烧装置中的氧气流量的氧气流量测量组件、用于接收所述氢气测量组件传输的数据，并根据接收的数据控制所述氧气流量测量组件的氧气流量的智能控制运算端。本发明还公开了一种尾气处理方法，通过测定氢气浓度和尾气气体流量、根据氢气的浓度和流量通适量的氧气，使氢气在燃烧装置内部充分安全燃烧后，排放到大气环境中。本发明具有控制精度高、安全性能好、可靠性能高、结构简单等优点。

技术领域

本发明涉及半导体生产设备，尤其涉及一种高温氢气退火炉氢气尾气处理系统及其处理方法。

背景技术

在半导体行业，随着单晶硅尺寸的不断增加，晶体内部的缺陷也将不断的增加，采用氢气退火工艺，在高温环境下，可以有效的避免上述缺陷。氢气退火炉使用过程中的安全性至关重要，这主要是由于在工艺过程中采用了易燃、易爆的氢气作为工艺气体，稍有不慎即有可能发生着火或爆炸事故。空气中氢气的爆炸极限为4%-72%，且着火点低，随着工艺的要求不断的提升，保护氢气的浓度也不断的增加，目前行业内部逐步采用99.999%的氢气作为生产工艺过程中的保护气体，但氢气属于易燃易爆性气体，如果反应工艺中所排出的尾气不能有效的处理，将会造成一定的安全隐患。目前行业内部通俗的做法是把氢气尾气直接通入到空气中的加热丝进行燃烧，仅利用空气中的氧气燃烧氢气，或将含氢气的废气与空气导入废气燃烧室内进行燃烧。但是这些方法都存在不能准确地控制燃烧时所需的氧气量的缺陷，容易导致当氧气量不足或氢气浓度达到一定时发生爆炸的危险。如何安全有效的处理氢气尾气问题，一直是行业内关注的焦点和研究的重点。

发明内容

本发明要解决的技术问题就在于：针对现有技术存在的技术问题，本发明提供一种控制精度高、安全可靠性能高、结构简单的高温氢气退火炉氢气尾气处理系统。

为解决上述技术问题，本发明采用以下技术方案：

一种高温氢气退火炉尾气处理系统包括氢气测量组件、反应管、智能控制运算端、氧气流量测量组件、氢气尾气燃烧装置。根据氢气退火炉的工艺要求，氢气质量流量计通入定量的氢气至所述密闭的反应管内部，作为工艺过程中的保护气体。由于所述氢气质量流量计不断的通入保护氢气，则所述反应管内部的压力将不断的增加，此时氢气将会从所述反应管的炉口处的出气口排除，在氢气出气口的管路上串联所述氢气测量组件，并把所述氢气测量组件检测的尾气气体流量和尾气中氢气的浓度反馈给所述的智能控制运算端，智能控制运算端根据内置的算法计算出尾气中氢气的流量，并根据尾气流量及氢气流量，计算得到安全燃烧尾气中的氢气所需氧气流量的大小，通过信号传输，控制所述氧气流量测量组件通过适量的氧气流量，所述的尾气和氧气在氢气尾气燃烧装置内燃烧，燃烧后不含氢气的安全废气通过设备的外围系统排出。

所述氢气测量组件可以包括氢气质量流量计、氢气浓度检测传感器，所述氧气流量测量组件可以为氧气质量流量计。

作为本发明的进一步改进：

所述尾气出气管路上设置尾气冷却组件，由于从反应管排出的尾气温度很高，所述尾气冷却组件能够让尾气迅速降温，避免对管路后的氢气测量组件造成伤害；

所述尾气冷却组件为一个或多个尾气冷却元件，所述的尾气冷却元件包括冷却介质入口、冷却介质出口和冷却腔体，冷却介质通过所述冷却介质入口进入到所述冷却腔体内，并带走尾气中的热量，通过所述冷却介质出口排出。

所述尾气冷却元件与所述尾气出气管路材质均为不锈钢材料或石英材料，且所述尾气冷却元件与所述尾气出气管路固定为一体，所述冷却腔体内的冷却介质和尾气出气管路相互隔绝。

所述冷却介质首选纯净水，也可为压缩空气或其它能达到所需冷却目的的冷却介质。