废气处理效率调整方法及废气处理设备与流程

1.本发明涉及废气处理技术领域，尤其涉及一种废气处理效率调整方法及废气处理设备。


背景技术：

2.工业生产过程中，会产生废气，废气需要通过废气处理设备进行处理，以满足气体排放要求。
3.其中，泛半导体行业的生产过程中，大量使用化学品和特殊气体，生产环节持续产生大量有毒有害气体的工艺废气。工艺废气需要与生产工艺同步进行收集、治理和排放，废气处理系统及设备是生产工艺不可分割的组成部分，其安全稳定性直接关系到产能利用率、产品良率、工人职业健康及生态环境。故在生产线上(如8英寸、12英寸晶圆生产线)都已经用废气处理设备来处理产线各个工艺产生的废气。
4.当前，为满足废气处理设备的废气处理效率的要求，需要对废气处理设备的参数进行调节，但通过采样分析直接得出的废气处理效率与实际处理效率有差距，废气处理效果难以满足实际处理效果的要求。


技术实现要素：

5.本发明提供一种废气处理效率调整方法，用以解决现有技术中废气处理效果难以满足实际处理效果的要求的缺陷，通过引入调节系数来调整废气处理的计算处理效率的计算，使得计算得到的计算处理效率更接近实际处理效率，以使废气处理效果满足实际处理效果的要求。
6.本发明提供一种废气处理效率调整方法，包括：
7.获取废气处理设备的进气口气体流量、出气口气体流量、目标物质的进气浓度、目标物质的出气浓度以及所述目标物质的出气浓度和所述目标物质的进气浓度的浓度比值；
8.确定调节系数，其中，所述调节系数为所述出气口气体流量与所述进气口气体流量的比值；
9.根据所述浓度比值与所述调节系数之积，确定目标物质的计算处理效率；
10.获取目标物质的目标处理效率，确定所述目标物质的计算处理效率低于所述目标物质的目标处理效率；
11.控制所述目标物质的出气浓度减小和/或控制所述调节系数变小。
12.根据本发明提供的一种废气处理效率调整方法，所述获取废气处理设备的出气口气体流量的步骤包括，
13.获取进气口与出气口之间增加的辅助气体的进气气体流量，确定所述出气口气体流量为所述辅助气体的进气气体流量与所述进气口气体流量之和。
14.根据本发明提供的一种废气处理效率调整方法，所述获取进气口与出气口之间增加的辅助气体的进气气体流量的步骤包括，
15.获取通入所述废气处理设备的所述辅助气体的进气流量以及所述辅助气体中参与反应后减少的反应气体流量，获取所述辅助气体的进气流量与所述反应气体流量的差值，所述辅助气体的进气气体流量为所述差值。
16.根据本发明提供的一种废气处理效率调整方法，所述控制所述调节系数变小的步骤中，
17.控制所述辅助气体的进气气体流量减小，和/或，控制进气口气体流量增大。
18.根据本发明提供的一种废气处理效率调整方法，所述废气为半导体制程废气，控制进气口通入的氮气气体流量增大。
19.根据本发明提供的一种废气处理效率调整方法，所述废气为半导体制程废气，控制进气口与出气口之间加入的用于清洁的气体的进气气体流量减小，和/或，控制进气口与出气口之间加入的用于提供热量的气体的气体流量减小。
20.根据本发明提供的一种废气处理效率调整方法，所述用于提供热量的气体包括可燃气体和助燃气体。
21.根据本发明提供的一种废气处理效率调整方法，所述进气口气体流量为所述目标物质的进气浓度采样点前通入所述废气处理设备的各个管路的流量之和。
22.根据本发明提供的一种废气处理效率调整方法，所述出气口气体流量为所述目标物质的出气浓度采样点前通入所述废气处理设备的各个管路的流量之和。
23.本发明提供一种废气处理设备，用于执行如上所述的废气处理效率调整方法，所述废气处理设备设置有进气口样品采集装置和出气口气体采集装置。
24.根据本发明提供的一种废气处理设备，包括位于所述进气口样品采集装置上游的第一进气管路和位于所述进气口样品采集装置与所述出气口样品采集装置之间的第二进气管路，所述第二进气管路用于提供辅助气体，所述第一进气管路与所述第二进气管路均设置有流量计。
25.本发明还提供一种电子设备，包括存储器、处理器及存储在存储器上并可在处理器上运行的计算机程序，所述处理器执行所述程序时实现如上述任一种所述废气处理效率调整方法的步骤。
26.本发明还提供一种非暂态计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，该计算机程序被处理器执行时实现如上述任一种所述废气处理效率调整方法的步骤。
27.本发明还提供一种计算机程序产品，包括计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时实现如上述任一种所述废气处理效率调整方法的步骤。
28.本发明提供的废气处理效率调整方法，在废气处理的计算处理效率的计算过程中引入调节系数，考虑到废气处理设备中废气被辅助气体稀释的影响，来调整废气处理的计算处理效率的计算，使得计算得到的计算处理效率更接近实际处理效率，以使废气处理效果满足实际处理效果的要求。
附图说明
29.为了更清楚地说明本发明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一简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施例，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。
30.图1是本发明提供的废气处理效率调整方法的流程示意图；
31.图2是本发明提供的废气处理设备的结构示意简图；
32.图3是本发明提供的电子设备的结构示意图。
33.附图标记：
34.1、采样泵；2、采样袋；3、进气口样品采集装置；4、出气口样品采集装置。
具体实施方式
35.为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明中的附图，对本发明中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
36.此外，在本发明的描述中，除非另有说明，“多个”、“多根”、“多组”的含义是两个或两个以上。
37.本发明的第一方面实施例，如图1所示，提供一种废气处理效率调整方法，包括：
38.步骤110，获取废气处理设备的进气口气体流量q1、出气口气体流量q2、目标物质的进气浓度c1、目标物质的出气浓度c2以及目标物质的出气浓度c2和目标物质的进气浓度c1的浓度比值a；
39.废气处理设备可用于处理多种废气，废气中携带不能直接排放的成分，废气在废气处理设备中进行处理，以去除不能直接排放的组分，满足排放要求再进行排放。目标物质可以为废气中一种或多种物质，目标物质还可以为一类或多类物质，目标物质的具体成分此处不作限定。目标物质的状态可以为气态、液态或固态。一些情况下，目标物质为气态。当废气处理设备用于半导体废气处理，目标物质可以为sih4。
40.进气口气体流量q1、出气口气体流量q2可选用质量流量。
41.目标物质的进气浓度c1、目标物质的出气浓度c2通过浓度分析仪检测得出，a＝c2/c1。
42.步骤120，确定调节系数b，其中，调节系数b为出气口气体流量q2与进气口气体流量q1的比值；
43.调节系数b＝q2/q1，用于表征废气处理设备的出气端相对于进气端增加的气体流量的比例，也可以理解为出气端相对于进气端废气被稀释的程度，调节系数也可称之为稀释系数。稀释可以理解为，在废气处理过程中，向废气中添加的气体，使废气在总气体中的占比减小。
44.步骤130，根据浓度比值a与调节系数b之积，确定目标物质的计算处理效率y1；
45.计算处理效率y1为1减去浓度比值a与调节系数b之积，也就是计算处理效率y1＝1-a*b＝1-b*c2/c1＝1-(q2*c2)/(c1*q1)。
46.步骤140，获取目标物质的目标处理效率y2，确定目标物质的计算处理效率y1低于目标物质的目标处理效率y2；
47.目标处理效率y2一般为设定值，如设定目标处理效率y2为99.5％。确定计算处理效率y1低于目标处理效率y2，则处理效果不能满足需求，需要对废气处理过程进行调整，以
使计算处理效率y1大于或等于目标处理效率y2，满足排放要求。
48.步骤150，控制目标物质的出气浓度c2减小和/或控制调节系数b变小。
49.根据计算处理效率y1＝1-a*b＝1-b*c2/c1，控制浓度比值a与调节系数b中的至少一个减小，则计算处理效率y1，直至计算处理效率y1大于或等于目标处理效率y2。目标物质的进气浓度c1，与废气的组成相关，一般不进行调控。目标物质的出气浓度c2和调节系数b，均与废气处理过程相关，可通过废气处理过程进行调整，则可控制目标物质的出气浓度c2减小和/或控制调节系数b变小，以增大计算处理效率y1，使计算处理效率y1大于或等于目标处理效率y2，处理后的废气满足排放要求。
50.本发明实施例的废气处理效率调整方法，计算处理效率y1的计算过程加入调节系数b，相对于直接采用1减去浓度比值a的计算方式得出的处理效率(也就是没有考虑废气被其他气体稀释的情况对处理效率带来的影响)，本实施例中得到的计算处理效率y1更接近实际处理效率，以解决采样分析计算出的废气处理效率不满足实际处理效率的问题。本发明实施例的废气处理效率调整方法适用于多种废气的处理过程，如对半导体生产过程中产生的废气进行处理。
51.可以理解的是，步骤110中，获取废气处理设备的出气口气体流量q2的步骤包括，
52.步骤210，获取进气口与出气口之间增加的辅助气体的进气气体流量q3，确定出气口气体流量q2为辅助气体的进气气体流量q3与进气口气体流量q1之和。
53.出气口气体流量q2通过计算得出，也就是将通入废气处理设备的气体进行加和，则得到出气口气体流量q2，无需额外测量出气口气体流量q2，则无需在出气端进行气体流量检测工作。
54.需要说明的是，在一些情况下，通入废气处理设备的气体进行加和之前，需要对数据进行整理，以避开外界因素对各个管路中流量的干扰，以保证计算结果的准确性。
55.当然，废气处理设备的出气端可以设置流量计，对出气口的气体流量q2进行检测，出气口的气体流量q2通过检测得出。检测得到的与计算得出的出气口的气体流量q2，可以相互验证。
56.可以理解的是，步骤210中，获取进气口与出气口之间增加的辅助气体的进气气体流量的步骤包括，
57.获取通入废气处理设备的辅助气体的进气流量以及辅助气体中参与反应后减少的反应气体流量，获取辅助气体的进气流量与反应气体流量的差值，辅助气体的进气气体流量为差值。
58.通过将通入进气口与出气口之间的辅助气体的进气流量中减去反应后减少的反应气体流量，使得辅助气体的进气气体流量的计算更加准确，提升计算处理效率的计算精度。
59.一些情况下，可将参与反应的气体流量作为反应后减少的反应气体流量，如氧气与氢气参与反应，则去除通入进气口与出气口之间的氧气的流量与天然气的流量，将在进气口与出气口之间加入的其他气体流量之和作为辅助气体的进气气体流量。
60.一些情况下，当反应气体发生反应后转换为液态或固态，则减小的反应气体流量可根据参与反应气体的占比进行计算，如氢气与氧气参与反应后变成水，则计算出压缩空气中氧气所占的比例，则得出氧气的流量，压缩空气的流量减去氧气的流量，则得到辅助气
体的进气流量与反应气体流量的差值。
61.当反应气体发生反应后得到的物质，一部分成分为气态，另一部分成分为液态或固态，可根据具体的反应式计算出所减少的气体比例，得到辅助气体的进气流量与反应气体流量的差值。如氧气与甲烷发生反应，则生成二氧化碳和水，减少的反应气体流量等于参与的气体流量减去新生成的气体流量，使得辅助气体的进气气体流量的计算更加准确，提升计算处理效率的计算精度。
62.可以理解的是，步骤150中，控制调节系数b变小的步骤中，
63.控制辅助气体的进气气体流量q3减小。
64.由于调节系数b为出气口气体流量q2与进气口气体流量q1的比值，也就是，调节系数b＝q2/q1。基于出气口气体流量q2等于进气口气体流量q1与辅助气体的进气气体流量q3之和，则可通过减小辅助气体的进气气体流量q3，来减小调节系数b，进而增大计算处理效率y1，以使废气处理效率满足实际处理效率的要求。
65.当废气为半导体制程废气，控制进气口与出气口之间加入的氮气的进气气体流量减小，氮气性能稳定，且排放后对环境影响小。
66.在进气口与出气口之间加入的氮气，一般用于吹扫或加热，减小氮气的进气气体流量，对废气处理设备对废气的处理工艺影响小，还能保证废气处理设备稳定运行。
67.可以理解的是，步骤150中，控制调节系数b变小的步骤中，
68.控制进气口气体流量q1增大。
69.基于出气口气体流量q2等于进气口气体流量q1与辅助气体的进气气体流量q3之和，且调节系数b为出气口气体流量q2与进气口气体流量q1的比值，也就是，调节系数b＝(q1+q3)/q1，可通过增大辅助气体的进气口气体流量q1，来减小调节系数b，进而增大计算处理效率y1，以使废气处理效率满足实际处理效率的要求。
70.当废气为半导体制程废气，控制进气口与出气口之间加入的用于清洁的气体的进气气体流量减小，在不影响设备运行的情况下，用于清洁的气体可适当减少。
71.其中，用于清洁的气体一般为吹扫气体，吹扫设备内的粉尘。
72.当废气为半导体制程废气，控制进气口处通入的氮气的进气气体流量增大，氮气用于加热废气或用于吹扫设备内的粉尘，氮气性能稳定，且排放后对环境影响小。
73.当废气为半导体制程废气，控制进气口与出气口之间加入的用于提供热量的气体的气体流量减小，对于废气处理设备内温度要求不高的情况下，减少用于提供热量的气体的气体流量，不影响废气处理效果或影响较小。
74.其中，用于提供热量的气体可为热氮气或者可燃气体与助燃气体的组合，热氮气自身携带热量，可燃气体与助燃气体配合燃烧产生热量。如减小氮气的气体流量，或，减小可燃气体与助燃气体的气体流量。
75.可以理解的是，步骤110中，进气口气体流量q1为目标物质的进气浓度采样点前通入废气处理设备的各个管路的流量之和。
76.目标物质的进气浓度为混合气体中目标物质的浓度，混合气体为采样点前的各个管路通入的气体混合之后的气体。
77.在进行进气口气体采样前，先记录好所有在进气采样点前的气体流量，如半导体废气处理设备的进气采样点前的真空泵氮气流量、连接管路上的热氮气吹扫流量、进气管
路的氮气吹扫流量等。
78.可以理解的是，步骤110中，出气口气体流量q2为目标物质的出气浓度采样点前通入废气处理设备的各个管路的流量之和。
79.根据质量守恒，出气口之前通入废气处理设备的气体，均需要通过出气口排出。此时，假设通入废气处理设备的气体均以气态排出。
80.在进行出气口气体采样前，先记录好所有在出气采样点前，在进气采样点后的气体流量，如半导体废气处理设备的燃气流量、压缩空气流量、腔体吹扫流量等。
81.可以理解的是，目标物质的出气浓度采样点前通入废气处理设备的各个管路的流量之和中，
82.去除参与反应减少的气体流量。
83.此时，考虑一部分气体经过反应后转变为非气体状态，减去此部分反应气体，则为通过出气口排出的气体总量。
84.下面，以上述的废气处理效率调整方法应用于半导体生产工艺中，对硅烷sih4的处理效率进行调整为例，进行说明。
85.进气口气体流量＝废气流量+真空泵氮气流量+连接管路上的热氮气吹扫流量+进气管路的氮气吹扫流量等
86.出气口气体流量＝废气流量+真空泵氮气流量+连接管路上的热氮气吹扫流量+进气管路的氮气吹扫流量等+燃气流量+压缩空气流量+腔体吹扫流量-天然气与压缩空气参与燃烧反应后减少的气体流量
87.需要说明的是，当废气在进气端的进气比例小到一定程度，计算过程可忽略废气流量。如进气口的废气流量为0.5slm，进气口的其他气体的气流流量为100slm。
88.具体的，进气口气体流量q1为134slm，废气处理设备进气采样口后端、出气采样口前端的辅助气体总的气量＝压缩空气(cda)+天然气(ng)+氮气(n2)＝150+15+40＝205slm，天然气与压缩空气参与燃烧反应的用量＝150*21％(压缩空气中的氧占21％)+15*95％(天然气中95％的纯度为甲烷)-15*95％(反应生产的二氧化碳)＝31.5slm，辅助气体的进气气体流量q3为205-31.5＝173.5slm，出气口气体流量q2为134+173.5＝307.5slm。
89.目标物质的进气浓度c1，sih4的进气浓度为2940ppm，目标物质的出气浓度c2，sih4的出气浓度为11ppm。
90.调节系数b＝q2/q1＝307.5/173.5＝1.772。
91.硅烷sih4的计算处理效率y1＝(1-c2*b/c1)*100％＝(1-11*1.772/2940)*100％＝99.34％。
92.若不考虑调节系数，则硅烷sih4的处理效率＝(1-c2/c1)*100％＝(1-11/2940)*100％＝99.63％，此时，硅烷sih4的处理效率比考虑调节系数的计算处理效率y1高了0.3％，考虑调节系数的处理效率更加符合实际的处理效率。
93.在上述的计算方法中可知，为了让废气处理效率满足排放要求，则需对各变量参数进行调节，以获得符合结果的输出。
94.可以减小天然气与压缩空气的流量，以获得更小的出气口采样浓度，或更小的调节系数，以获得更高的废气处理效率。还可以增大进气口气体流量，以获得更小的调节系数，获得更高的废气处理效率。还可以减小出气口气体流量，以获得更小的调节系数，获得
更高的废气处理效率。
95.在处理易燃、可燃、助燃性废气时，这类型的废气处理对燃烧温度不敏感，对天然气与压缩空气燃烧产生的热量依赖性小，可以使用减小天然气与压缩空气流量的方式；对处理易溶于水的废气或遇水反应的废气，可以使用减小调节系数的方式调节；对于全氟化合物类(pfc)含有碳和氟组成的废气，这类废气的处理对燃烧温度比较敏感，温度低会对这类废气的处理效率影响显著，需通过天然气与压缩空气燃烧提供热量，不能通过减小天然气与压缩空气流量的方式。
96.结合上述，对于半导体工艺中的薄膜工艺和扩散工艺可以适用上述减小天然气与压缩空气流量以及减小调节系数的调节方式进行调节；对于半导体工艺中刻蚀工艺是不完全适用减小天然气与压缩空气流量的方式。
97.本发明第二方面的实施例，结合图1和图2所示，提供一种废气处理设备，用于执行上述实施例的废气处理效率调整方法，废气处理设备设置有进气口样品采集装置3和出气口气体采集装置4。
98.进气口样品采集装置3与出气口样品采集装置4的结构可以相同，参考图2所示，样品采集装置包括采样泵1和采样袋2，通过采样泵1将废气处理设备中的废气抽吸到采样袋2中，采样袋2与浓度分析仪连接，得出气体浓度。
99.图2中process gas可理解为废气处理设备的进气口通入的制程废气，inlet n2 purge为进气端通入的氮气，waste gas可理解为废气处理设备的出气口排出的气体。
100.一些情况下，进气口样品采集装置连接第一浓度分析仪，出气口气体采集装置连接第二浓度分析仪，第一浓度分析仪和第二浓度分析仪用于分析目标物质的浓度，采样袋中的废气可直接进行浓度分析。当然，浓度分析仪还可以为独立的设备，操作人员取下采样袋2，并携带采样袋2通过浓度分析仪分析。
101.可以理解的是，废气处理设备包括位于进气口样品采集装置上游的第一进气管路和位于进气口样品采集装置3与出气口样品采集装置4之间的第二进气管路，第二进气管路用于提供辅助气体，第一进气管路与第二进气管路均设置有流量计。
102.通过第一进气管路和第二进气管路上的流量计测得各个管路的进气流量，以便计算进气口气体流量和出气口气体流量。
103.需要说明的是，此处的第一进气管路和第二进气管路的数量不作限定，第一进气管路的数量与进气口处进气管路的数量一致，第二进气管路的数量与提供辅助气体的管路数量一致。
104.图3示例了一种电子设备的实体结构示意图，如图3所示，该电子设备可以包括：处理器(processor)810、通信接口(communications interface)820、存储器(memory)830和通信总线840，其中，处理器810，通信接口820，存储器830通过通信总线840完成相互间的通信。处理器810可以调用存储器830中的逻辑指令，以执行上述的废气处理效率调整方法。
105.此外，上述的存储器830中的逻辑指令可以通过软件功能单元的形式实现并作为独立的产品销售或使用时，可以存储在一个计算机可读取存储介质中。基于这样的理解，本发明的技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分或者该技术方案的部分可以以软件产品的形式体现出来，该计算机软件产品存储在一个存储介质中，包括若干指令用以使得一台计算机设备(可以是个人计算机，服务器，或者网络设备等)执行本发明各个实施
例所述方法的全部或部分步骤。而前述的存储介质包括：u盘、移动硬盘、只读存储器(rom，read-only memory)、随机存取存储器(ram，random access memory)、磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的介质。
106.另一方面，本发明还提供一种计算机程序产品，所述计算机程序产品包括计算机程序，计算机程序可存储在非暂态计算机可读存储介质上，所述计算机程序被处理器执行时，计算机能够执行上述各方法所提供的废气处理效率调整方法。
107.又一方面，本发明还提供一种非暂态计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，该计算机程序被处理器执行时实现以执行上述各方法提供废气处理效率调整方法。
108.以上所描述的装置实施例仅仅是示意性的，其中所述作为分离部件说明的单元可以是或者也可以不是物理上分开的，作为单元显示的部件可以是或者也可以不是物理单元，即可以位于一个地方，或者也可以分布到多个网络单元上。可以根据实际的需要选择其中的部分或者全部模块来实现本实施例方案的目的。本领域普通技术人员在不付出创造性的劳动的情况下，即可以理解并实施。
109.通过以上的实施方式的描述，本领域的技术人员可以清楚地了解到各实施方式可借助软件加必需的通用硬件平台的方式来实现，当然也可以通过硬件。基于这样的理解，上述技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分可以以软件产品的形式体现出来，该计算机软件产品可以存储在计算机可读存储介质中，如rom/ram、磁碟、光盘等，包括若干指令用以使得一台计算机设备(可以是个人计算机，服务器，或者网络设备等)执行各个实施例或者实施例的某些部分所述的方法。
110.最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。