Fab厂Local Scrubber尾气处理装置的压力与流量监控：威卡压力开关与华丞MFC的协同选型

半导体工艺中PECVD腔体排出的未反应SiH₄、刻蚀机排出的CF₄/CHF₃、离子注入排出的AsH₃/PH₃——这些尾气如果直接排入大气或厂务主排风管道，不仅违反环保法规，更可能在管路中积聚到爆炸极限。每一台工艺机台后方都需要配置Local Scrubber（本地尾气处理装置），在排放源头就将有害气体转化为无害物质。

Scrubber的核心是一个高温燃烧室或等离子体反应腔，将尾气中的有毒组分热分解或氧化。这个过程中，燃烧室的压力监控和辅助气体（N₂稀释/吹扫、燃料气/助燃气）的流量控制，直接决定了处理效率和运行安全。

一、Local Scrubber的典型结构及监测点

以最常见的电加热+水洗式Scrubber为例，气体流路和监测需求如下：

位置	监测参数	推荐仪表	功能说明
工艺机台排出口	压力	威卡压力开关 PSD-4	排气管负压/正压监测，防止尾气倒灌入机台
Scrubber入口	压力	威卡压力变送器 A-10	入口压力连续监测，判断管路是否堵塞
N₂稀释管路	流量	华丞MFC CS200A	精确控制N₂稀释比，将可燃气体稀释至LEL以下
燃烧室	压力	威卡压力开关 PSD-4（负压型）	燃烧室负压监控，正压即停机联锁
燃料气/助燃气	流量	华丞MFC CS200A	CH₄/H₂燃料气与O₂/空气的配比控制
洗涤塔出口	压力	威卡压力变送器 A-10	出口背压监测，判断水洗塔液位/堵塞

二、燃烧室压力监控：Scrubber安全的"底线"

Scrubber燃烧室的工作压力是设备运行最重要的安全参数：

• 正常工况：燃烧室处于微负压状态（约 -50~-200 Pa），靠排风机抽吸维持。负压保证尾气不会从设备缝隙外泄
• 异常工况：一旦排风机故障、洗涤塔液位过高堵住排气、或尾气量瞬间激增超过处理能力，燃烧室可能从负压变为正压——这会导致有毒气体从设备密封处外泄
• 联锁逻辑：威卡 PSD-4 电子式压力开关设定在 -20 Pa 动作，当燃烧室压力升至 -20 Pa 以上（趋近正压），压力开关的干接点信号直接触发Scrubber急停和上游机台联锁停机

选型要点：

• 量程：-500~+500 Pa（微压量程），PSD-4 可选配微压模块
• 接液材质：316L不锈钢，耐受酸性气体腐蚀
• 输出：PNP/NPN开关量 + 4-20mA模拟量同步输出，既用于联锁也用于趋势记录
• 响应速度：PSD-4 响应时间 <5ms，满足急停联锁的实时性要求

三、N₂稀释与燃料气流量控制：华丞MFC的选型

Scrubber中MFC承担两类流量控制任务：

3.1 N₂稀释

工艺尾气中可能含H₂、SiH₄等可燃气体。在进入燃烧室前，需通入足量N₂将可燃气体浓度稀释至爆炸下限（LEL）的25%以下。这要求MFC的流量控制精确且响应快：

• 建议量程：根据Scrubber处理能力和尾气最大流量折算，通常 10-50 SLM N₂量程
• 密封材质：常规FKM橡胶密封即可，N₂为惰性气体
• 推荐型号：华丞 CS200A（橡胶密封型），支持0-5V/4-20mA模拟控制

3.2 燃料气与助燃气配比

电加热型Scrubber有时需要辅助燃烧（CH₄或H₂作为燃料气，O₂或压缩空气作为助燃气），精确的燃料/氧化剂配比直接影响燃烧效率和排放达标：

• 燃料气（CH₄/H₂）：建议用金属密封型MFC（华丞CS200C/D），防止氢气渗透
• 助燃气（Air/O₂）：O₂管路需禁油处理，Air管路常规FKM即可
• 配比精度：±1% S.P.，确保完全燃烧，避免产生CO或未燃烧碳氢化合物

四、腐蚀性环境的仪表防护

Scrubber内部的酸性气体环境（HF、HCl、SO₂等）对仪表是严峻考验：

• 外壳防护：压力变送器/压力开关的电气外壳建议IP65以上，防止水洗塔喷淋水雾侵入
• 接液材质：与尾气直接接触的压力接口，推荐哈氏合金C-276膜片（优于316L），在含HCl/HF环境中寿命更长
• 安装位置：压力变送器尽量安装在管路上方或侧面，避免冷凝酸液积聚在传感器膜片处。如必须底部安装，建议加装冷凝缓冲弯管

五、Scrubber仪表配置检查清单

检查项	要求	推荐
燃烧室压力监测	微负压监控+正压急停联锁	威卡PSD-4（-500~+500 Pa）
N₂稀释流量	稀释至LEL 25%以下	华丞CS200A（10-50 SLM）
燃料气流量	精确配比，防渗透	华丞CS200C（金属密封）
助燃气流量	O₂禁油处理	华丞CS200A（禁油版）
入口压力监测	管路堵塞预警	威卡A-10（0-0.25 MPa）
出口背压监测	洗涤塔状态判断	威卡A-10（0-0.1 MPa）

总结：Local Scrubber的压力监控和流量控制，一端连着工艺安全（燃烧室正压=有毒气体泄漏风险），一端连着环保合规（燃烧不充分=排放超标）。威卡PSD-4压力开关负责安全联锁的"最后一道闸"，华丞MFC负责气体配比的"精准控制"——两者缺一不可。