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半导体行业VOCs如何实现减排

2022-10-18  

半导体行业随着汽车互联网等行业的兴起逐渐兴起,在产业中也占据着至关重要的部分,尤其是国际关系中,作为国家软实力的标志之一。众所周知。由于半导体工艺对操作室清洁度要求极高,通常使用风机抽取工艺过程中挥发的各类废气,因此半导体行业废气排放具有排气量大、排放浓度小的特点。废气排放也以挥发为主。
 

来源及成分如下表:
 

同时,芯片制程先进度提升,对产品精度的要求更高,负压要求更大。为满足高端制程芯片的产品精度要求,确保芯片表面洁净度,增加部分集气量及对应的废气处理设施。下面我们来看看此行业有机废气/VOCs方面的治理概述,如下:


半导体行业VOCs废气主要来源于光刻显影刻蚀扩散等工序,在这些工序中要用有机溶液(如异丙醇)对晶片表面进行清洗,其挥发产生的废气是有机废气的来源之一;同时,在光刻、刻蚀等过程中使用的光阻剂(光刻胶)中含有易挥发的有机溶剂,如醋酸丁酯等,在晶片处理过程中也要挥发到大气中,是有机废气产生的又一来源。

半导体行业中使用的清洗剂、显影剂、光刻胶、蚀刻液等溶剂中含有大量有机物成分。在工艺过程中,这些有机溶剂大部分通过挥发成为废气排放。目前,针对这种气体排放,一般采用吸附、焚烧或两者相结合的处理方法。

吸附是利用多孔性固体吸附剂处理混合气体,使其中所含的一种或多种组分吸附于固体表面上,达到分离的目的。吸附剂选择性高,能分开其他过程难以分开的混合物,有效地清除(或回收)浓度很低的有害物质,净化效率高,设备简单,操作方便,且能实现自动控制。但固体吸附剂的吸附容量小,需要大量的吸附剂,设备庞大,且吸附后吸附剂需要再生处理,是吸附处理的主要缺点。半导体生产场所挥发出来的有机废气通过局部排风罩收集,经管道送至吸附净化系统。一般采用活性炭作为吸附剂。因为活性炭是非极性吸附剂,对废气中水蒸气的灵敏度不高,且价格便宜。

焚烧的方法也广泛用于半导体行业,处理各种有机废气,通过热氧化将有机物转化为CO2和水。同时,焚烧对处理稳定流量和浓度的废气也是一种很好的方法。在热氧化中,有机废气流经过加热,气相中的有机物被氧化。为节省燃料使用,通常还使用热交换器,回收焚烧产生的热量对进口气体进行预热。对于处理大流量、低浓度的气体,通常都要采用这种方法。由于半导体行业废气焚烧会产生SiO2,且SiO2会使催化剂钝化,因此半导体行业中很少采用接触氧化的方法。

一些半导体生产厂也使用旋转浓缩系统富集有机废气,如沸石浓缩转轮。因为半导体工艺过程中有机废气具有排放流量大(通常大于11000m3/h)和浓度低(通常小于25ppmv)的特点,使用其它的处理技术难以达到令人满意的处理效率。沸石浓缩转轮使用内带吸收物质的旋转轮,其中的吸收物质部分曝露于废气流中。转轮吸收废气中的挥发性污染物,并使用蒸汽或热将其脱吸。脱吸的气流中富集了较高浓度的挥发物,这种低流量、高浓度的气流就能很好地被氧化。旋转浓缩系统用于半导体行业的一个缺点是它对甲醇亲和力较差,去除率仅为40-60%。

 
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