半導體廢氣處理原理與技術解析

一(yi)、半導體廢氣來源(yuan)與特性(xing)

半導體制造涉及薄(bo)膜沉(chen)積、光刻(ke)、刻(ke)蝕、清洗等復雜工藝，過程中(zhong)會(hui)釋放多種廢氣：

酸性氣(qi)體：如HCl、HF、NOx，源(yuan)于(yu)清(qing)洗、蝕刻工(gong)藝，具(ju)有強腐蝕性。

堿性(xing)氣(qi)體：如NH3，來(lai)自(zi)顯影、去膠環節，易溶于水。

有機廢氣（VOCs）：如異丙(bing)醇、丙(bing)酮，來自(zi)光(guang)刻膠揮發，部分(fen)有毒且易(yi)燃。

特殊氣體(ti)：如硅烷（SiH4），具自燃性，處理風(feng)險高。

粉塵(chen)顆粒物(wu)：含(han)重金(jin)屬或硅基化合物(wu)，需預處理去除(chu)。

廢氣特點(dian)：

排氣(qi)量大、濃度低：需高(gao)效(xiao)處理(li)技術(shu)。

危害性(xing)：腐(fu)蝕設(she)備、污染環(huan)境，部(bu)分氣體致癌或爆炸。

二(er)、半導體廢氣處理(li)原(yuan)理(li)與技術

處理(li)需結(jie)合廢氣(qi)特性，采用多級組合工藝(yi)，確保達標排放。

1. 預處理(li)階段

粉塵(chen)去(qu)除：布袋除塵(chen)器或靜電除塵(chen)裝(zhuang)置，防止堵塞(sai)后續設備。

濕度調(diao)節：冷凝(ning)或干燥設備，優化反應條件(jian)。

2. 核(he)心處理技(ji)術

（1）酸性(xing)氣(qi)體處(chu)理

堿液(ye)噴淋(lin)塔：

原理：NaOH或(huo)Ca（OH）?溶液與酸性氣體(ti)中和(he)（如HCl+NaOH→NaCl+H?O）。

優勢：去除效(xiao)率＞95％，適合高風量、低濃度廢氣。

案(an)例：某(mou)企業用三(san)級噴淋塔處理蝕刻廢氣，HF去除率(lv)達99.2％。

（2）堿性氣(qi)體處理

酸液(ye)噴淋塔：

原理：H2SO4溶液與(yu)NH3中(zhong)和（2NH3+H2SO4→（NH4）2SO4）。

應用：處理顯影、去膠(jiao)工序廢氣。

（3）有機廢(fei)氣（VOCs）處(chu)理

低濃(nong)度VOCs：

活性炭吸附(fu)濃縮-催化燃燒：吸附(fu)后脫附(fu)濃縮，催化燃燒轉化為CO?和H?O，無二次污染。

高濃度VOCs：

直接焚燒（RTO）：分解效率＞99％，需控(kong)制溫度避免NOx生成(cheng)。

大風量、低濃度場景：

沸石轉輪吸(xi)附-焚燒：余熱(re)回收，降低運行成本。

（4）特(te)殊氣體處理

燃燒分解(jie)裝(zhuang)置(zhi)：

原理：控制SiH4與O2比例（SiH4+2O2→SiO2+2H2O），防爆設計，配備泄漏監測(ce)與自動滅火(huo)系統。

3. 深度(du)凈化(hua)與排放

干式吸附塔：活性炭或分子(zi)篩去除殘(can)留(liu)污(wu)染(ran)物。

在(zai)線監測（CEMS）：實時檢測排放濃度，確保符合《半(ban)導體行業污染(ran)物排放標(biao)準》（如上(shang)海標(biao)準對(dui)HCl、VOCs限值）。

三、技術挑戰與未來趨勢

挑戰：

效(xiao)率(lv)與(yu)成(cheng)本：需平衡處理(li)效(xiao)率(lv)與(yu)設備(bei)投資、運行費用。

環境適應性：濕度、溫度波動(dong)影響處理效果。

安(an)全(quan)風險：特殊氣體（如(ru)硅烷）需防爆設計。

未來趨(qu)勢：

技術(shu)融合：等離子體協同(tong)催化(hua)技術(shu)提升(sheng)低濃(nong)度VOCs處理效率。

智能化監(jian)控：AI預(yu)測設備故障，動態調整參數，降低(di)運維成本。

綠色環保(bao)：廢(fei)氣洗滌液回收利用，減少二次污染(ran)。

國產(chan)化替代：國內(nei)企業（如盛劍(jian)環境(jing)）逐步突破技術壁壘，提升(sheng)市場份額。

四、典型應(ying)用案例

案例1：某半導體工廠采(cai)用預處理(li)（粉塵去除+濕度調節）+核心處理(li)（堿(jian)液(ye)噴(pen)淋塔(ta)+活性炭吸附-催化(hua)燃燒(shao)+燃燒(shao)分解裝置）+深(shen)度凈化(hua)（干式(shi)吸附塔(ta)），實現(xian)廢(fei)氣高效處理(li)，排(pai)放濃(nong)度遠低于國標。

案例2：芯片(pian)封裝(zhuang)基地(di)通過堿液噴(pen)淋塔處理(li)HF、HCl，去除率＞95％，搭配(pei)濕式電除塵(chen)器(qi)去除微細(xi)顆粒物(wu)，顯著改善周邊空氣質量(liang)。

五、總結

半導體廢氣處理需根據廢氣成分（酸性/堿性/有機/特殊氣體）選擇組合工藝，結合預處理、核心處理、深度凈化環節，確保達標排放。未來，技術將向高效、智能、環保方向發展，助力半導體產業可持續發展。