一种缩短外延尾气处理器维护时间的方法及装置

摘要

一种缩短外延尾气处理器维护时间的方法及装置。方法是在水洗法的基础上，通过氮气的吹扫，进气口的絮状硅化物脱落到水槽内，利用水泵抽取水槽内的水，同时由于水泵的抽力，漂浮在水面上的絮状硅化物被聚集在漏斗内，打开化学液阀门，启动化学泵，将浓碱加入漏斗内，在浓碱的作用下，硅化物被溶解，通过反复的加水、抽水达到将水槽内絮状硅化物排空。本发明优点是：引入自动加碱和氮气吹扫管路，在不拆开尾气处理器的基础上，通过对尾气处理系统的改进，可以减少系统的维护时间、延长维护周期，整体上提高外延工艺的生产效率，在整个维护过程避免了相关管路的拆卸，从而避免的管路中残余气体的泄漏。

说明书

技术领域

本发明涉及一种缩短外延尾气处理器维护时间的方法及装置。

背景技术

外延工艺中需要大量的HCL，三氯氢硅(TCS)，B₂H₆，PH₃，H₂等特殊气体，其中，TCS，B₂H₆，PH₃都为剧毒气体，这些气体会影响厂房周边的人生和环境安全，需要避免直接排入空气中，尾气处理器是外延工艺过程中必须的尾气处理装置。外延用尾气处理器是专门设计处理外延尾气废气的装置。通过外延炉的排气管和尾气处理器的进气口连接，外延废气进入尾气处理内发生反应，然后排出无污染的气体。

一般的尾气处理装置包括燃烧式、水洗式、沉积式三种。水洗式通过尾气处理器的排气口和一个特制的文氏管连接，依靠文氏管提供的负压，使得外延炉内的工艺气体被抽入尾气处理器内。在尾气处理器内，外延废气中的HCL，TCS，B₂H₆，PH₃经过不断的水洗，充分和水发生反应而被去除。剩余的H₂、N₂被排到空气中。其中TCS(三氯氢硅)和水的反应为：

2SiHCl3+3H2O→O＝SiH-O-SiH＝O+6HCl

生成的Si₂H₂O₂为粉末状固体，而且随着时间的延长，这些粉末会聚集，生成白色絮状物，堵塞进气口。

在常压外延工艺中尾气处理器主要有两个作用：

1、处理外延沉积过程中产生的有毒废气

2、尾气处理器文丘里产生的负压，在外延炉沉积腔内形成稳定的负压，保证外延层的正常生长。

由于尾气处理器内的水被雾化，形成大量水汽，所以在尾气的进气口，TCS和水汽会发生反应，并附着在进气口处。随着处理时间的延长，这些附着的硅化物不断的长大，逐渐堵塞进气口，导致外延炉内负压降低，正常生产不能进行。这时需要清理进气口的絮状硅化物，尾气处理系统需要停机，进行维护。

目前尾气处理器的维护主要有以下问题：

1、维护工作的安全性，由于TCS、B2H6、PH3等为剧毒气体，为保证工作人员的安全，尾气处理器的维护工作必须等待外延工艺停止1小时左右，才能打开尾气管道。在打捞絮状硅化物的过程中，也很有可能会有一些没有反应的毒气泄漏出来。

2、进气口积累的絮状硅化物，在进入底部水槽内缺乏有效的方法将其粉碎。理论上这些絮状的化合物会在机器运行的过程中，经过水流的冲击被破碎。但是实际使用中发现，大部分硅化物很难被粉碎，而是在蓄水槽壁，水位传感器上聚集，会导致水位传感器失灵，尾气处理器发生错误报警后，外延炉也会被迫关机。由于尾气处理器报警导致的外延炉自动关机的直接损失大约5万美元。所以每次维护完成后，必须将水槽内的絮状化合物清理干净。

在实际生产中，缩短单次尾气处理器的维护时间、延长尾气处理器整体维护周期，消除尾气处理过程中形成的絮状硅化物，是保证外延工艺正常运行的必要条件。

发明内容

本发明的目的就是提供一种缩短外延尾气处理器维护时间的方法及装置，使用本发明可以减少系统的维护时间、延长维护周期，整体上提高外延工艺的生产效率，保证外延工艺正常运行。

为达到上述目的，本发明采用以下技术方案：这种缩短外延尾气处理器维护时间的方法是在水洗法的基础上，通过氮气的吹扫，进气口的絮状硅化物脱落到水槽内，利用水泵抽取水槽内的水，同时由于水泵的抽力，漂浮在水面上的絮状硅化物被聚集在漏斗内，打开化学液阀门，启动化学泵，将浓碱加入漏斗内，在浓碱的作用下，硅化物被溶解，通过反复的加水、抽水达到将水槽内絮状硅化物排空。

本发明使用的碱可以是氢氧化钠或氢氧化钾溶液。

本发明优点是：引入自动加碱和氮气吹扫管路，在不拆开尾气处理器的基础上，通过对尾气处理系统的改进，可以减少系统的维护时间、延长维护周期，整体上提高外延工艺的生产效率，在整个维护过程避免了相关管路的拆卸，从而避免的管路中残余气体的泄漏。

附图说明

图1：本发明的装置结构示意图

图1中，虚线框以内的装置是本发明的增加部份。尾气入口I(AP)、尾气入口II(RP)、水雾过滤器6、水槽7等为原来机器固有装置。新加的设施是通过机器原来用作维护的盲板5处打孔，连接到机器的水槽内。其中由左到右为：1.氮气管道，由阀门V1开闭氮气管道，其作用为吹扫硅化物(硅化物集聚在尾气进口，与氮气出口相对应)；2.自来水管道，通过阀门V2开闭管路；化学泵3，使用防腐蚀的化学泵从化学桶中抽取化学液，由阀门V3控制化学液是否进入水槽。普通水泵4，其作用是将稀释水槽内经过化学液溶解的絮状物抽出，通过阀门V4控制管路的开闭，而且连接水泵的管道通入水槽的另一头为漏斗状。

自来水管道、由泵输送化学液的管道分别接至一个三通管的不同接口上，该三通管的出口接一条管道，管道通入水槽中。化学液的使用和自来水的使用通过V3、V2控制。尾气入口I、尾气入口II可切换使用。

具体实施方式

使用本系统作尾气处理器维护时，首先打开氮气阀V1，通过氮气的吹扫，进气口的絮状硅化物脱落到水槽内。通过简单的氮气吹扫装置的安装使得动作更简单，并避免了接口处卡箍的安装和拆卸以及由于卡箍反复装拆可能导致的管路漏气。

本系统首先在箱体内引入氮气吹扫装置来吹落进气口的絮状硅化物，原来的维护方式是打开系统和外延尾气的接口卡箍，使用水枪(气枪)将絮状硅化物吹落。相对而言，通过简单的氮气吹扫装置的安装使得动作更简单，并避免了接口处卡箍的安装和拆卸以及由于卡箍反复装拆可能导致的管路漏气。

当使用氮气吹扫装置将絮状硅化物吹落后，利用水泵抽取水槽内的水，同时由于水泵的抽力，漂浮在水面上的絮状硅化物被聚集在漏斗内。关闭自来水阀门，同时打开化学液阀门，启动化学泵，将适量的浓碱加入漏斗内。在浓碱的作用下，硅化物约十分钟后就被溶解。关闭化学液阀门，通入自来水将漏斗内的碱液冲出并稀释。当水槽内自来水到达一定液位时候，启动普通水泵，将水槽内的液体抽到液面以下。通过反复的加水、抽水即可以达到将水槽内絮状硅化物排空的目的。

相比而言，机器供应商提供的处理方法更为复杂，在打开入气口的卡箍将絮状硅化物捅下后，需要打开尾气处理器水箱的“盲板”，然后一些工具将废渣打捞出去。但是盲板孔径和水槽体积相差悬殊，加上絮状物漂浮在水面上，所以整个操作过程很困难，且硅化物很容易被破碎，即使花很长时间也很难将漂浮物清理干净。残余的漂浮物在机器运行时，会堵塞机器的过滤网，进而导致系统的负压降低，影响外延工艺的正常运行。

按照原来的维护模式，经常需要预防维护后过滤网的堵塞问题。在打捞絮状物的过程中，易碎的絮状物很难被打捞干净，这些残余的硅化物在尾气处理器后序的运行中会堵塞过滤网，影响外延工艺的正常运行。而使用新的维护方式，通过碱液的溶解以及水泵的反复的把水槽内的水抽干，使得残余硅化物有效被清除。

实施例1：

在实际使用中，我们首先采用氮气吹扫功能通过不断的增加压力，将絮状硅化物吹扫落入水槽内，用时约为1分钟。然后打开水泵，将水位抽到漏斗以下，在水泵抽力的作用下将破碎的絮状硅化物在漏斗处集中。当絮状硅化物在漏斗处集中后，开启化学泵在漏斗内加入适量碱液后关闭化学泵。等待10分钟后加入足量的自来水到水槽，由于自来水直接冲到漏斗内，所以漏斗内的化学液被稀释，同时溶解的硅化物被冲出。停止加自来水后，开启水泵，再次将水位抽到漏斗以下。由于絮状物已经被溶解成小的颗粒，所以很容易被水泵抽走。反复以上动作两次就可以将水槽内的絮状物清理干净。这个维护过程大约用时1小时。

相比原来的方法，由于不能有效清理干净絮状硅化物，所以絮状物的清理加上相关的管路拆卸、安装大约需要2小时。而在安装后，还需要在手动模式下，让水槽内的水循环起来，这时残余的絮状硅化物在过滤网的位置被收集，然后清理干净。如果没有清理干净的话，在机器运行的过程中，因过滤网被堵塞而水流不畅通，机器出现报警，整过程也需要持续1个多小时。考虑到机器的停机时间，这个的维护时间约为4～5小时。