半导体晶圆制造是精密化、高污染的生产工序,涵盖光刻、蚀刻、清洗、沉积、掺杂、晶圆切割六大核心工艺,全流程持续产生多组分、高危害混合废气,废气成分复杂且理化特性差异极大,对治理工艺的专业性、稳定性、安全性有着极高要求。生产过程中,清洗、蚀刻工序会持续释放氟化氢、盐酸、硫酸雾等强腐蚀性酸性废气,掺杂工艺会产生大量氨气碱性废气,光刻工艺中光刻胶挥发会生成高浓度VOCs有机废气,而沉积、气相生长工序还会产出硅烷易燃易爆废气,以及磷烷、砷烷等剧毒特种电子废气,多类型废气叠加,给厂区环保治理和安全生产带来双重压力。

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目前国内多数半导体晶圆厂区普遍采用二级喷淋+活性炭组合工艺处理产线废气,该工艺凭借结构简单、运维便捷、成本可控的优势,成为行业基础主流治理方案。但杰通环境长期深耕半导体废气治理领域,通过数百项现场项目验证发现,原生传统工艺存在诸多结构性缺陷,未经优化的基础系统普遍存在治理效率不稳定、设备易损耗、安全隐患突出、特种废气处理不达标等问题。核心痛点集中在四大维度:一是废气收集无分类,酸碱废气混路输送,管道内发生中和反应生成盐类结晶,长期堵塞管道、喷淋填料与喷嘴,大幅降低废气处理效率;二是传统二级喷淋塔除雾能力薄弱,废气携带大量饱和水汽进入后端活性炭单元,造成活性炭受潮板结、微孔堵塞,吸附性能快速衰减,VOCs处理效果断崖式下跌,耗材更换成本剧增;三是无针对性工艺适配设计,无法匹配硅烷、磷烷、砷烷等高危特种废气的治理需求,直接混风处理极易引发尾气超标、燃爆、中毒风险;四是系统自动化程度低,无法适配晶圆产线间歇性生产、废气浓度波动大的工况特点,负荷变化时治理效果极易失控。

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为彻底解决传统工艺治理短板,杰通环境依托半导体行业废气治理专项技术经验,结合多次工艺模拟测试、现场工况验证、达标数据复盘,对二级喷淋+活性炭整套系统进行全方位、体系化优化升级,所有优化方案均经过多轮工艺验证、工况适配验证、安全合规验证,确保工艺精准适配半导体晶圆制造复杂工况。

在前端收集环节,杰通环境摒弃传统混风收集模式,搭建精细化分类负压收集系统,严格划分酸性废气管路、碱性废气管路、VOCs有机废气管路以及特种废气管路,实现不同理化特性废气独立收集、单独输送,从源头杜绝酸碱废气交叉反应结盐、高危废气混流污染的问题,同时根据各工序产风量、废气浓度差异,精准调配负压风量,避免废气逃逸。

在核心二级喷淋单元,杰通环境完成设备结构与运行参数双重优化。针对氟化氢强腐蚀特性,升级塔体防腐材质,提升设备耐腐蚀性与使用寿命;优化双层喷淋填料布局与喷嘴排布,调整气液接触角度、喷淋密度与循环液配比,精准控制气液比,大幅提升氟化氢、盐酸、硫酸雾、氨气等酸碱废气的中和反应效率;同时在两级喷淋后端增设多级高效纤维除雾模块,替代传统简易除雾装置,精准拦截微米级水雾颗粒,将废气含水率控制在标准范围内,彻底解决活性炭受潮失效的核心难题。系统搭载全自动pH在线监测与药剂智能投加模块,可根据废气实时浓度、风量波动,动态调节中和药剂用量与循环液pH值,保障酸碱废气处理效果持续稳定。

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在末端活性炭吸附单元,杰通环境针对性适配半导体工况,选用疏水改性专用活性炭材质,规避高湿废气对吸附性能的影响;优化活性炭箱体结构、气流分布方式与空塔流速,延长VOCs吸附停留时间,提升有机废气净化效率;配套压差在线监测、温度实时传感、超温自动报警、应急排风联锁系统,实时监控炭层运行状态,精准预判活性炭饱和周期,及时提醒运维更换,杜绝吸附失效、高温自燃等安全隐患。

针对硅烷易燃易爆废气、磷烷砷烷剧毒特种废气,杰通环境严格遵循半导体废气治理安全规范,不采用传统混流处理模式,设计源头独立预处理工艺,通过专项特种废气处理装置完成分解、净化、稳压处理后,达标尾气再汇入主废气治理系统,彻底规避高危废气带来的安全与环保风险。

经过多轮工艺验证与现场落地实践,杰通环境优化后的二级喷淋+活性炭系统,可稳定适配晶圆制造全工序废气治理需求,实现酸性废气、碱性废气、VOCs有机废气高效达标治理,同时有效化解特种废气处理隐患,大幅降低设备故障率与运维成本,为半导体晶圆企业搭建安全、合规、长效稳定的废气治理体系。