《半导体厂务项目工程管理》课件-5.排气系统的设计与维护

半导体厂务项目工程管理项目五排气系统的设计与维护任务5-1一般废气处理系统任务5-1一般废气处理系统在半导体器件的制造过程中，需历经诸多复杂的工艺流程。这些流程中使用的药品和气体种类繁多，总数可达数十种，其中包括有毒、有害及具有爆炸危险性的物质。例如，在光刻、蚀刻及清洗环节，会产生酸碱废气；光刻工艺的清洗步骤则会释放有机溶剂废气；而在氧化、扩散和溅镀等工艺过程中，则会产生有毒气体。这些化学材料在密闭空间内使用完毕后，必须通过专业的废气处理排放设施安全地排出室外，并在排放端实施无害化处理，以确保室外环境空气的清洁与安全。因此，废气处理设备在半导体产业制造流程中占据着举足轻重的地位。【任务背景】任务5-1一般废气处理系统半导体厂的废气种类有哪些呢？制程排气系统（EXHAUST）一般废气（GEX）酸/碱废气（SEX/AEX）有机废气（VEX）含毒性废气任务5-1一般废气处理系统1.废气种类一般废气（GEX）：这类废气主要来源于氧化扩散炉的热气、烤箱及干式泵的排气等，它们通常是无毒的。这类废气经过简单处理后，由于其不含有害物质，可以直接排放至大气中。管道材质常选用镀锌螺旋风管。任务5-1一般废气处理系统1.废气种类酸碱性废气（SEX/AEX）：这类废气主要来源于化学清洗站，具有刺激性或对人体有害。在清洗芯片时，会产生挥发性气体，部分含有浓烟，对呼吸系统有刺激性作用，对人体有害。这类废气必须经过中央废气处理系统进行水洗中和处理后才能排入大气。管道材质通常采用不锈钢铁氟龙全焊式内衬全焊管，以确保其耐腐蚀性和安全性。任务5-1一般废气处理系统1.废气种类有机废气（VEX）：这类废气主要来源于有机化学溶剂的使用。在半导体制造业中，这类废气常通过活性碳吸附塔或填充式洗涤塔进行处理，有时也采用沸石浓缩转轮和燃气式焚化炉的组合技术，去除率可达90%以上。管道材质常用SUS304/316L不锈钢全焊管，以保证其耐腐蚀性和密封性。任务5-1一般废气处理系统1.废气种类含毒性废气：这类废气主要来源于化学气相沉积、刻蚀、扩散、离子注入等制程。由于这些制程中大量使用毒性气体，机台上通常会配备吸附式尾气处理设备进行预处理。预处理后的废气还需送入中央废气处理系统，经过水洗中和处理，确保其安全性后，方可排放至大气中。这类废气的处理过程相对复杂且严格，以确保其对环境和人体的影响降到最低。任务5-1一般废气处理系统2.一般废气处理系统一般排气（GEX）系统，也称为热排气系统。任务5-1一般废气处理系统2.一般废气处理系统GEX系统的一个关键特点是，它直接从洁净室内抽取气体，而且排放的含尘浓度很低，因此在总风管处检测的结果仍然达到洁净级别，且温度处于室温范围内。这意味着，GEX系统抽取的气体在排放到大气环境之前不需要进行任何处理，因为它们被认为是无害排放。任务5-2有机废气处理系统任务5-2有机废气处理系统在半导体器件的制造过程中，需历经诸多复杂的工艺流程。这些流程中使用的药品和气体种类繁多，总数可达数十种，其中包括有毒、有害及具有爆炸危险性的物质。例如，在光刻、蚀刻及清洗环节，会产生酸碱废气；光刻工艺的清洗步骤则会释放有机溶剂废气；而在氧化、扩散和溅镀等工艺过程中，则会产生有毒气体。这些化学材料在密闭空间内使用完毕后，必须通过专业的废气处理排放设施安全地排出室外，并在排放端实施无害化处理，以确保室外环境空气的清洁与安全。因此，废气处理设备在半导体产业制造流程中占据着举足轻重的地位。【任务背景】任务5-2有机废气处理系统有机废气处理系统①活性炭吸附法活性炭吸附法是一种直接利用活性炭吸附废气中有机溶剂的方法，其操作简便且成本相对较低。活性炭吸附塔在低浓度VOC条件下，可以理想的去除废气中挥发性有机物(如恶臭、烟气、毒气、O3、SO3、H2S、HF、NOX、苯类、酮类、石油类等)，同时有较佳的经济效益。特别适用处理含低浓度VOC之废气，例如半导体、LCD厂、PCB厂与相关电子厂等。有机废气的处理方法？任务5-2有机废气处理系统有机废气处理系统①活性炭吸附法然而，该方法存在一些局限性。活性炭易粉化导致压损，且易因吸附水汽而性能下降，同时孔隙易被颗粒杂质堵塞。此外，当活性炭达到吸附饱和时，若系统停机且外部环境温度高，存在自燃风险。有机废气的处理方法？任务5-2有机废气处理系统有机废气处理系统②冷凝法冷凝法通过降低气体温度至某溶剂化学成分蒸气压对应的温度以下，使该成分凝结从而实现分离。适用于处理高浓度（大于1%）废气及高沸点、低蒸气压的有机溶剂废气。有机废气的处理方法？任务5-2有机废气处理系统有机废气处理系统有机废气的处理方法？任务5-2有机废气处理系统有机废气处理系统有机废气的处理方法？③直接燃烧法通过高温燃烧将废气中的化学成分分解为二氧化碳和水，操作简便且去除率高，同时可回收热量。然而，该方法操作费用较高，存在回火和爆炸风险，不完全燃烧还会引发二次污染及NOx排放问题。任务5-2有机废气处理系统有机废气处理系统④触媒燃烧法在燃烧过程中加入触媒辅助燃烧，相较于直接燃烧法更安全、费用更低，且不会产生NOx问题。但温度过高会导致触媒劣化，同时触媒易受硫、氯等物质毒化影响。有机废气的处理方法？任务5-2有机废气处理系统有机废气处理系统⑤化学吸收法通过气体与固体间的接触，利用化学吸附或物理吸收原理移除废气中的某些成分。常用吸附剂包括活性炭、沸石、树脂、白土等。该方法优点在于可回收溶剂、制程灵活、系统自动化程度高、维护简便且去除率高。但吸附剂需定期再生，废气温度需低于50℃，再生过程中需使用蒸汽或氮气，这是其不足之处。有机废气的处理方法？任务5-2有机废气处理系统有机废气处理系统现在半导体厂有机废气的主流处理方式是什么？目前大多以活性炭吸附塔和填充式洗涤塔处理有机废气。任务5-2有机废气处理系统有机废气处理系统现在半导体厂有机废气的主流处理方式是什么？部分采用沸石浓缩转轮加燃气式焚化炉，去除率可达90﹪以上，是目前较佳之空气污染控制技术（运行成本高）。任务5-2有机废气处理系统有机废气处理系统现在半导体厂有机废气的主流处理方式是什么？沸石浓缩转轮加焚化处理的系统处理原理，是将大风量低浓度有机废气转换成小风量高浓度气流，再将浓缩后的高浓度有机废气进行焚化处理。其主要优点是系统处理效率高(95％)、操作简单并且易清洗保养。所选用的沸石为新型的疏水性沸石，从而避免水分对吸附材料的侵占，保证良好的吸附效果，而高品质的沸石必须符合严格的硅铝比、纯度、结晶度、孔径常数等要求。沸石转轮对低浓度的VOC有很好的吸附能力，吸附后的干净空气就可自然排放。任务5-2有机废气处理系统有机废气处理系统现在半导体厂有机废气的主流处理方式是什么？任务5-2有机废气处理系统有机废气处理系统现在半导体厂有机废气的主流处理方式是什么？任务5-2有机废气处理系统有机废气处理系统典型有机排气设备参数任务5-3酸碱性废气处理系统任务5-3酸碱性废气处理系统酸/碱废气处理系统对半导体制造中产生的酸性和碱性废气采用分别收集、分别处理的方法。对于含有酸性／碱性物质的废气，半导体厂大都采用大型洗涤式中央废气处理系统进行处理。基于液相化合反应的原理，利用氢氧化钠和稀硫酸分别作为吸收液，对酸碱性废气进行喷淋处理。任务5-3酸碱性废气处理系统酸/碱废气处理系统使用氢氧化钠作为吸收液进行喷淋。具体来说，当酸性废气（如氯化氢气体HCl）与氢氧化钠（NaOH）接触时，会发生酸碱中和反应，其反应方程式为：HCl+NaOH==NaCl+H2O。这一反应原理正是喷淋洗涤法处理酸性废气的核心所在。酸排处理原理？任务5-3酸碱性废气处理系统酸/碱废气处理系统酸排处理原理？洗涤塔（喷淋塔）是酸排系统的核心设备。废气经由填充式洗涤塔和洗涤液进行吸收中和。填充式洗涤塔，采用气液逆向吸收方式处理以雾状喷淋而下产生小水滴。任务5-3酸碱性废气处理系统酸/碱废气处理系统碱排处理原理？使用稀硫酸作为吸收液进行喷淋。具体来说，当碱性废气（如氨气）与稀硫酸（H2SO4

）接触时，会发生酸碱中和反应，其反应方程式为：NH3+H2SO4==(NH4)2SO4这一反应原理正是喷淋洗涤法处理碱性废气的核心所在。任务5-3酸碱性废气处理系统酸/碱废气处理系统任务5-3酸碱性废气处理系统酸/碱废气处理系统酸排/碱排设备洗涤塔塔体风机系统循环水系统任务5-3酸碱性废气处理系统酸/碱废气处理系统酸排/碱排设备加药系统仪控系统任务5-3酸碱性废气处理系统酸/碱废气处理系统使用经验：酸碱液PH值的影响？PH值是越高越好/越低越好吗？？？任务5-3酸碱性废气处理系统酸/碱废气处理系统通过厂务工程师多年的工作经验，调整酸性排气洗涤塔循环水的pH值，当pH低于7时，系统处理效率不超过60%；当pH值高于8时，系统处理效率通常高于90%；当pH值达到10时，系统处理效率甚至超过99%。虽然酸性排气洗涤塔，pH值越高处理效率越好，但实际运行中pH过高会增加运行成本，并会产生结晶等问题，危及生产安全，因此pH值通常控制在10-12。碱性排气洗涤塔，pH值通常控制在3～6运行中要严格控制洗涤塔循环水的电导度减少盐类堵塞喷嘴的情况，定期对喷嘴进行清理，对循环水泵和淋洗塔进行保养，保证充足的循环水量。任务5-4毒性废气处理系统任务5-4毒性废气处理系统含毒性废气处理系统在半导体制造过程中，毒性废气的来源主要包括刻蚀工艺、掺杂工艺和化学气相淀积等关键工序。刻蚀：为了去除硅片上不需要的材料，常使用四氟化碳（CF4）、六氟化硫（SF6）、六氟乙烷（C2F6）、三氟化氮（NF3）以及氯基（Cl2）和溴基（Br2、HBr）等气体。具有强烈的毒性。掺杂：可能会使用砷烷（AsH3）、磷烷（PH3）、三氟化磷（PF3）、三氟化砷（AsF3）、三氟化硼（BF3）以及乙硼烷（B2H6）等有毒气体。一旦处理不当，可能导致火灾、爆炸或中毒事故。化学气相淀积（CVD）：可能会产生包括氯化氢、氢氟酸、甲硅烷、磷化氢、砷烷等在内的多种有毒及腐蚀性气体，以及如四氟化碳、六氟化硫等温室气体。具有强烈的毒性、腐蚀性和自燃性，对环境和人体健康构成潜在威胁。任务5-4毒性废气处理系统含毒性废气处理系统尾气处理设备是通过不同的处理工艺，回收或去除、减少排放尾气中的有害成分，以达到保护环境和周边人员健康的目的。常见的尾气处理工艺包括水洗式、氧化式、吸附式及等离子燃烧式等。任务5-4毒性废气处理系统排气系统运行注意事项A.激活运转前检查填充材高度是否适当；检查电源及清水的供应是否正常；检查风管上之手动阀门，是否在打开或关闭的位置；检查洗涤塔内部是否有清洁用污物；检查循环泵浦出口阀是否开启；检查备用循环泵浦出口阀是否关闭；检查废液排水阀是否通畅及关闭。任务5-4毒性废气处理系统排气系统运行注意事项B.激活运转时开启供水阀，注入清水，并关闭泄水阀，让清水自溢流口，流出约2~3分钟后，再开启泄水阀，排出原注入之清水，可清洁洗涤塔内部水池；开启控制箱的主电源；开启所预定运转的循环泵浦，按顺序开启。任务5-4毒性废气处理系统排气系统运行注意事项C.激活运转后检视循环泵浦是否正常运转；检视循环泵浦出口阀是否在开启位置；检视备用循环泵浦出口阀是否在关闭位置；检视流量计的流量是否为预定的流量值范围检视压力计约0～2.5Kg之压力；检视洗涤塔上方喷嘴。任务5-4毒性废气处理系统排气系统运行注意事项当排气系统出现异常状况时怎么进行排除呢？洗涤塔压降太高？？？可能1：填充