本發(fā)明涉及廢氣過濾，具體涉及一種半導(dǎo)體制備廢氣體過濾效果評(píng)估方法及系統(tǒng)。

背景技術(shù)：

1、半導(dǎo)體制備廢氣體過濾效果評(píng)估是指在半導(dǎo)體制造過程中，對(duì)所產(chǎn)生的廢氣進(jìn)行過濾處理后，通過一系列方法和指標(biāo)，對(duì)過濾系統(tǒng)的凈化效率和處理效果進(jìn)行系統(tǒng)性的分析與評(píng)價(jià)。這項(xiàng)評(píng)估通常包括對(duì)有害氣體去除率、過濾材料性能、排放氣體濃度變化等方面的檢測(cè)與分析，目的是確保廢氣排放符合環(huán)保標(biāo)準(zhǔn)，保障生產(chǎn)安全并減少對(duì)環(huán)境的影響。

2、現(xiàn)有技術(shù)存在以下不足之處：

3、在半導(dǎo)體制造過程中，對(duì)廢氣過濾效果的評(píng)估至關(guān)重要。然而，現(xiàn)有技術(shù)中，連續(xù)排放監(jiān)測(cè)系統(tǒng)（cems）在檢測(cè)目標(biāo)氣體時(shí)，常因其他組分的干擾而產(chǎn)生交叉干擾誤差，導(dǎo)致讀數(shù)不準(zhǔn)確。例如，ndir或電化學(xué)傳感器可能將誤判為，或因存在而干擾檢測(cè)，導(dǎo)致污染物濃度或凈化效率評(píng)估失真。此類誤差通常出現(xiàn)在多種氣體并存、濃度接近或儀器校準(zhǔn)不嚴(yán)的情況下，對(duì)高精度評(píng)估構(gòu)成挑戰(zhàn)。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、本發(fā)明的目的是提供一種半導(dǎo)體制備廢氣體過濾效果評(píng)估方法及系統(tǒng)，以解決背景技術(shù)中不足。

2、為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供如下技術(shù)方案：一種半導(dǎo)體制備廢氣體過濾效果評(píng)估方法，包括：

3、采集多個(gè)不同類型的氣體傳感器對(duì)同一待測(cè)廢氣進(jìn)行同步檢測(cè)所獲得的響應(yīng)數(shù)據(jù)；

4、從所述不同傳感器的響應(yīng)數(shù)據(jù)中提取氣體干擾特征，所述干擾特征包括傳感器間的異常譜圖形態(tài)特征以及時(shí)間變化梯度特征；

5、基于歷史實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)與已知的干擾氣體影響機(jī)制，采用機(jī)器學(xué)習(xí)算法訓(xùn)練交叉干擾預(yù)測(cè)模型，將實(shí)時(shí)采集的氣體干擾特征輸入所述交叉干擾預(yù)測(cè)模型，以預(yù)測(cè)當(dāng)前監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)中因交叉干擾引起的誤差嚴(yán)重程度；

6、根據(jù)所述誤差嚴(yán)重程度，選擇不同的氣體濃度校正策略，對(duì)目標(biāo)氣體的原始監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)進(jìn)行差異化校正，以獲得經(jīng)交叉干擾修正后的目標(biāo)氣體濃度值；

7、基于所述校正后的目標(biāo)氣體濃度值，對(duì)半導(dǎo)體廢氣過濾系統(tǒng)的凈化效率進(jìn)行評(píng)估。

8、優(yōu)選的，所述不同傳感器包括ndir紅外傳感器、電化學(xué)氣體傳感器、傅里葉變換紅外光譜儀和質(zhì)譜儀。

9、優(yōu)選的，所述干擾特征包括傳感器間的異常譜圖形態(tài)特征，提取方法為：設(shè)有兩個(gè)傳感器a和b，在同一時(shí)間窗口內(nèi)共采樣n個(gè)時(shí)間點(diǎn)，分別得到兩個(gè)響應(yīng)序列：；其中：為傳感器a在第n個(gè)時(shí)間點(diǎn)的原始響應(yīng)值，為傳感器b在第n個(gè)時(shí)間點(diǎn)的原始響應(yīng)值，對(duì)兩個(gè)序列分別進(jìn)行歸一化處理，歸一化后，計(jì)算兩序列的歐幾里得距離，作為異常譜圖形態(tài)特征。

10、優(yōu)選的，所述干擾特征包括傳感器間的時(shí)間變化梯度特征，提取方法為：設(shè)傳感器響應(yīng)隨時(shí)間變化的離散信號(hào)序列為：；對(duì)應(yīng)的時(shí)間點(diǎn)為：；其中表示第m個(gè)時(shí)間點(diǎn)的傳感器響應(yīng)值，為對(duì)應(yīng)的時(shí)間戳，將時(shí)間戳作為橫軸，將傳感器響應(yīng)值作為縱軸，構(gòu)建直角坐標(biāo)系，生成傳感器響應(yīng)曲線s(t)，并計(jì)算其的一階導(dǎo)數(shù)；選取固定長度的滑動(dòng)時(shí)間窗口w，在每個(gè)窗口，計(jì)算傳感器響應(yīng)的最大變化率與最小變化率的差值，作為時(shí)間變化梯度特征。

11、優(yōu)選的，將異常譜圖形態(tài)特征以及時(shí)間變化梯度特征轉(zhuǎn)換為綜合特征向量，將綜合特征向量作為機(jī)器學(xué)習(xí)模型的輸入，機(jī)器學(xué)習(xí)模型以每組綜合特征向量預(yù)測(cè)當(dāng)前監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)中因交叉干擾引起的誤差嚴(yán)重程度值標(biāo)簽為預(yù)測(cè)目標(biāo)，以最小化對(duì)所有當(dāng)前監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)中因交叉干擾引起的誤差嚴(yán)重程度值標(biāo)簽的預(yù)測(cè)誤差之和作為訓(xùn)練目標(biāo)，對(duì)機(jī)器學(xué)習(xí)模型進(jìn)行訓(xùn)練，直至預(yù)測(cè)誤差之和達(dá)到收斂時(shí)停止模型訓(xùn)練，根據(jù)模型輸出結(jié)果確定當(dāng)前監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)中因交叉干擾引起的誤差嚴(yán)重程度值，其中，機(jī)器學(xué)習(xí)模型為多項(xiàng)式回歸模型。

12、優(yōu)選的，將獲取到的當(dāng)前監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)中因交叉干擾引起的誤差嚴(yán)重程度值與梯度標(biāo)準(zhǔn)閾值進(jìn)行比較，梯度標(biāo)準(zhǔn)閾值包括第一標(biāo)準(zhǔn)閾值和第二標(biāo)準(zhǔn)閾值，且第一標(biāo)準(zhǔn)閾值小于第二標(biāo)準(zhǔn)閾值，將當(dāng)前監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)中因交叉干擾引起的誤差嚴(yán)重程度值分別與第一標(biāo)準(zhǔn)閾值和第二標(biāo)準(zhǔn)閾值進(jìn)行對(duì)比；

13、若誤差嚴(yán)重程度值大于第二標(biāo)準(zhǔn)閾值，則判斷當(dāng)前監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)處于高風(fēng)險(xiǎn)干擾狀態(tài)，需立即觸發(fā)報(bào)警機(jī)制或啟動(dòng)冗余傳感數(shù)據(jù)校正流程；若誤差嚴(yán)重程度值大于等于第一標(biāo)準(zhǔn)閾值且小于等于第二標(biāo)準(zhǔn)閾值，則判斷為中等風(fēng)險(xiǎn)干擾狀態(tài)；若誤差嚴(yán)重程度值小于第一標(biāo)準(zhǔn)閾值，則判斷為低風(fēng)險(xiǎn)干擾狀態(tài)。

14、優(yōu)選的，對(duì)每一時(shí)刻的目標(biāo)氣體原始濃度值craw，根據(jù)所選策略進(jìn)行校正，計(jì)算修正后的濃度值ccorrected：；其中，δc為交叉干擾所引起的濃度誤差值，定義為傳感器輸出與真實(shí)目標(biāo)氣體濃度之間的差值；

15、將修正后的目標(biāo)氣體濃度ccorrected輸出作為當(dāng)前時(shí)間點(diǎn)下的真實(shí)濃度估計(jì)值。

16、優(yōu)選的，半導(dǎo)體廢氣過濾系統(tǒng)的凈化效率計(jì)算公式為：；其中，η為凈化效率，為廢氣進(jìn)入過濾系統(tǒng)前的目標(biāo)氣體濃度，為廢氣經(jīng)過處理后的目標(biāo)氣體濃度；

17、對(duì)每一組采樣數(shù)據(jù)，基于校正后的進(jìn)、出口濃度，計(jì)算凈化效率值；

18、將凈化效率結(jié)果進(jìn)行可視化展示，若效率低于設(shè)定閾值，則觸發(fā)預(yù)警提示，輔助維護(hù)人員進(jìn)行判斷與優(yōu)化調(diào)整。

19、本發(fā)明還提供了一種半導(dǎo)體制備廢氣體過濾效果評(píng)估系統(tǒng)，包括數(shù)據(jù)采集模塊、特征提取模塊、誤差預(yù)測(cè)模塊，校正模塊以及凈化效率評(píng)估模塊；

20、數(shù)據(jù)采集模塊：采集多個(gè)不同類型的氣體傳感器對(duì)同一待測(cè)廢氣進(jìn)行同步檢測(cè)所獲得的響應(yīng)數(shù)據(jù)；

21、特征提取模塊：從所述不同傳感器的響應(yīng)數(shù)據(jù)中提取氣體干擾特征，所述干擾特征包括傳感器間的異常譜圖形態(tài)特征以及時(shí)間變化梯度特征；

22、誤差預(yù)測(cè)模塊：基于歷史實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)與已知的干擾氣體影響機(jī)制，采用機(jī)器學(xué)習(xí)算法訓(xùn)練交叉干擾預(yù)測(cè)模型，將實(shí)時(shí)采集的氣體干擾特征輸入所述交叉干擾預(yù)測(cè)模型，以預(yù)測(cè)當(dāng)前監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)中因交叉干擾引起的誤差嚴(yán)重程度；

23、校正模塊：根據(jù)所述誤差嚴(yán)重程度，選擇不同的氣體濃度校正策略，對(duì)目標(biāo)氣體的原始監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)進(jìn)行差異化校正，以獲得經(jīng)交叉干擾修正后的目標(biāo)氣體濃度值；

24、凈化效率評(píng)估模塊：基于所述校正后的目標(biāo)氣體濃度值，對(duì)半導(dǎo)體廢氣過濾系統(tǒng)的凈化效率進(jìn)行評(píng)估。

25、在上述技術(shù)方案中，本發(fā)明提供的技術(shù)效果和優(yōu)點(diǎn)：

26、1、本發(fā)明通過融合多類型傳感器響應(yīng)數(shù)據(jù)，提取具有代表性的異常譜圖形態(tài)特征和時(shí)間變化梯度特征，利用機(jī)器學(xué)習(xí)模型對(duì)因交叉干擾引起的誤差嚴(yán)重程度進(jìn)行智能預(yù)測(cè)，并依據(jù)不同干擾等級(jí)實(shí)施差異化的濃度校正策略，從而有效提高目標(biāo)氣體濃度數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性。該方法克服了傳統(tǒng)連續(xù)排放監(jiān)測(cè)系統(tǒng)因多氣體共存、傳感器選擇性差等因素帶來的識(shí)別誤差問題，特別適用于半導(dǎo)體制造過程中對(duì)復(fù)雜混合廢氣的高精度動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)。

27、2、本發(fā)明基于校正后的目標(biāo)氣體濃度值，構(gòu)建凈化效率評(píng)估模型，能夠?qū)崿F(xiàn)對(duì)半導(dǎo)體廢氣過濾系統(tǒng)凈化效果的科學(xué)、實(shí)時(shí)和可視化評(píng)估。當(dāng)凈化效率低于設(shè)定閾值時(shí)，系統(tǒng)可及時(shí)觸發(fā)預(yù)警，有助于運(yùn)維人員發(fā)現(xiàn)過濾材料老化或系統(tǒng)異常等問題，實(shí)現(xiàn)全過程閉環(huán)控制。本發(fā)明整體上顯著提升了廢氣處理系統(tǒng)的監(jiān)測(cè)可靠性、評(píng)估精度與智能化水平，具備良好的工程實(shí)用價(jià)值與推廣前景。