天域半導(dǎo)體碳化硅基地廢氣治理
碳化硅外延片在生產(chǎn)過程中外延檢修、清洗、供應(yīng)間廢氣，廢氣成分主要為非甲烷總烴、多種酸霧、氨氣等，采用預(yù)處理+兩級活性炭深度吸附和酸堿塔吸收治理工藝。
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泛半導(dǎo)體行業(yè)廢氣治理解決方案
泛半導(dǎo)體制造業(yè)廢氣治理難在氣體種類繁雜且危險，系統(tǒng)密封性、防爆性要求嚴(yán)苛，需多種工藝精密協(xié)同。
方案概述
泛半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)鏈具體包括上游半導(dǎo)體原材料與設(shè)備供應(yīng)、中游半導(dǎo)體產(chǎn)品制造和下游應(yīng)用，主要的產(chǎn)品包括：照明、顯示、光伏、芯片等。泛半導(dǎo)體行業(yè)廢氣產(chǎn)污工序主要有電子化學(xué)品生產(chǎn)、CVD、外延檢修、刻蝕、顯影、清洗等，廢氣的主要成分為酮類、醇類、烴類等VOCs；氟化物、氯化氫、硫酸霧、氨等酸堿；SiH4、PH3、B2H6、AsH3、PFCs等特氣；以及氫氣、氬氣、氮氣等。廢氣呈“高毒有害、濃度多變、高處理要求、成分復(fù)雜”的特征，泛半導(dǎo)體廢氣的處理本質(zhì)上是將極高危的工藝廢氣，通過高度精密、可靠且協(xié)同的系統(tǒng)，安全轉(zhuǎn)化為穩(wěn)定無害物質(zhì)的復(fù)雜工程，是泛半導(dǎo)體制造業(yè)環(huán)境安全的核心環(huán)節(jié)。
其廢氣治理難點在于因氣體種類極多，包括硅烷、磷化氫、砷化氫等自燃、劇毒、腐蝕性的特氣，以及氟化物、氯化物等強腐蝕性酸廢氣，和多種揮發(fā)性有機物，處理難度大；因涉及大量危險氣體，治理系統(tǒng)的密封性、防爆性、可靠性要求遠(yuǎn)高于普通工業(yè)廢氣處理，安全是首要考量；并且需焚燒、洗滌、吸附、回收等多種高效技術(shù)工藝精密協(xié)同，設(shè)計容錯率低。
干式吸附設(shè)備（Dry Scrubber）
在泛半導(dǎo)體生產(chǎn)的IMP（離子注入）、Etch（刻蝕）、MOCVD（金屬有機化學(xué)氣相沉積）、CVD（化學(xué)氣相沉積）等關(guān)鍵工序中，會產(chǎn)生大量具有毒性、腐蝕性且濃度波動大的工藝廢氣，如Cl?、HCl、HF、PH?、SiF?、NH?、AsH?等。針對此類廢氣，可采用我司自研的干式吸附設(shè)備（Dry Scrubber），內(nèi)裝自研生產(chǎn)的高效吸附劑，吸附劑的種類根據(jù)廢氣的成分進行定制化設(shè)計，該設(shè)備對廢氣的凈化效率可高達(dá)99.9%。干式吸附設(shè)備（Dry Scrubber）通過專研的吸附劑凈化廢氣中的有害成分，生成穩(wěn)定的固態(tài)化合物并被牢牢固定在吸附劑內(nèi)部，處理后的尾氣經(jīng)過匯總進入中央處理系統(tǒng)，中央處理系統(tǒng)常采用多級酸堿塔、吸附工藝。
干式吸附設(shè)備（Dry Scrubber）安全性高，全干式、無廢水、無明火工藝，從根本上杜絕了危險氣體與水接觸或燃燒的風(fēng)險；程序安全性高，采用自動化控制，進行溫度、出入口壓力、濃度監(jiān)測，聯(lián)動擴撒、降溫、報警、停機等多重安全聯(lián)鎖，確保全程受控；定制化高效凈化，針對不同特氣定制化設(shè)計吸附劑，凈化效率可高達(dá)99.9%；節(jié)能低碳運行，設(shè)備運行不消耗水，且電耗極低，符合綠色低碳的運營目標(biāo)；耐腐蝕，采用強化防腐設(shè)計，具有優(yōu)良的耐腐蝕性能；智控孿生賦能，融合數(shù)字孿生與集中智制優(yōu)勢，通過感知矩陣、多維交互、場景化智控等技術(shù)，實現(xiàn)設(shè)備全生命周期深度賦能；全生命周期成本最優(yōu)，采用我司研制的吸附劑，高效、使用壽命長，在保證性能的同時顯著降低耗材更換頻率與綜合成本。
水洗設(shè)備（Wet Scrubber）
在半導(dǎo)體與光伏電池生產(chǎn)的擴散（Diffusion）、低壓化學(xué)氣相沉積（LPCVD）、等離子增強型化學(xué)氣相沉積（PECVD）、金屬有機化學(xué)氣相沉積（MOCVD）、刻蝕（Etch）、外延（EPI）等關(guān)鍵工序中，會產(chǎn)生Cl?、HCl、HF、NH?等多種強腐蝕性酸堿廢氣，必須進行高效處理。
針對此類廢氣，可采用我司自主研發(fā)的水洗設(shè)備（Wet Scrubber），該設(shè)備通過專業(yè)設(shè)計使廢氣與水充分接觸，采用多級（六級及以上）水洗室進行綜合吸收，凈化效率可達(dá)99%以上。該設(shè)備在泛半導(dǎo)體行業(yè)中，常用于單獨處理酸堿廢氣，或作為后端處理單元，高效去除燃燒式設(shè)備處理廢氣后產(chǎn)生的SiO?、HF等二次污染物，處理后的尾氣經(jīng)過匯總進入中央處理系統(tǒng)，中央處理系統(tǒng)常采用多級酸堿塔、吸附工藝。
水洗設(shè)備（Wet Scrubber）的凈化效率可高達(dá)99%，采用六級噴淋水洗室+一級綜合除霧室，設(shè)備配置西門子PLC人機界面，自動/手動兩種運行模式，且設(shè)備運行電耗低、廢水量少，符合綠色低碳的運營目標(biāo)，材質(zhì)采用強化防腐設(shè)計，具有優(yōu)良的耐腐蝕性能，并且融合數(shù)字孿生與集中智制優(yōu)勢，通過感知矩陣、多維交互、場景化智控等技術(shù)，實現(xiàn)設(shè)備全生命周期深度賦能。
電熱水洗設(shè)備（Heat Wet Scrubber）
在半導(dǎo)體與光伏生產(chǎn)的擴散（Diffusion）、化學(xué)氣相沉積（PECVD/MOCVD）、刻蝕（Etch）、外延（EPI）等關(guān)鍵工序中，會產(chǎn)生H2、SIH4、HCL、TEOS、CO、CH4、C2H6、SiCl?等多種易燃易爆廢氣，必須進行高效、穩(wěn)定的處理。針對此類廢氣，我司研發(fā)電熱水洗設(shè)備（Heat Wet Scrubber）進行廢氣處理，電熱水洗設(shè)備是傳統(tǒng)濕式洗滌技術(shù)的一種高級演進，專為處理常溫下難溶、易結(jié)晶或需要特定溫度條件才能高效反應(yīng)的半導(dǎo)體特氣而設(shè)計。該設(shè)備核心原理是先通過電加熱高溫裂解燃燒廢氣，然后再通過高效水洗的方式對燃燒產(chǎn)生的尾氣進行深度處理，使其達(dá)到國家排放標(biāo)準(zhǔn)。電熱水洗設(shè)備常用于去除1000℃溫度內(nèi)可分解特氣成分，對廢氣的凈化效率可高達(dá)99.9%。處理后的尾氣經(jīng)過匯總進入中央處理系統(tǒng)，中央處理系統(tǒng)常采用多級酸堿塔、吸附工藝。
電熱水洗設(shè)備（Heat Wet Scrubber）采用自動化控制，進行溫度、壓力、流量、液位等監(jiān)測，聯(lián)動擴撒、調(diào)溫、降溫、報警、停機等多重安全聯(lián)鎖，確保全程受控；針對不同特氣定制化設(shè)計，凈化效率可高達(dá)99.9%；設(shè)備增加旋流緩沖，過渡溫降，防止粉塵堆積；材質(zhì)采用強化防腐設(shè)計，具有優(yōu)良的耐腐蝕性能；并且融合數(shù)字孿生與集中智制優(yōu)勢，通過感知矩陣、多維交互、場景化智控等技術(shù)，實現(xiàn)設(shè)備全生命周期深度賦能。
電熱水冷設(shè)備（HC Scrubber）
在芯片、光伏、LED等生產(chǎn)過程中，氫氣的使用量逐漸增加，涉及到的制程主要有GaN、MOCVD（金屬有機化學(xué)氣相沉積）等，產(chǎn)生的高濃度氫氣和氨氣，存在安全風(fēng)險和臭氣超標(biāo)風(fēng)險。針對此類廢氣，可采用我司自研的電熱水冷設(shè)備（HC Scrubber），本設(shè)備專門針對氫氣、氨氣處理設(shè)計，核心原理是先通過電加熱高溫裂解氨氣，然后再進入燃燒區(qū)域進行高溫燃燒，產(chǎn)生的高溫尾氣經(jīng)過多級冷凝后達(dá)標(biāo)排放，對廢氣的凈化效率可高達(dá)99.9%。處理后的尾氣經(jīng)過匯總進入中央處理系統(tǒng)，中央處理系統(tǒng)常采用多級酸堿塔、吸附工藝。
電熱水冷設(shè)備（HC Scrubber）采用自動化控制，進行溫度、壓力、流量等監(jiān)測，聯(lián)動擴撒、調(diào)溫、降溫、報警、停機等多重安全聯(lián)鎖，確保全程受控；針對氫氣和氨氣定制化設(shè)計，凈化效率可高達(dá)99.9%；設(shè)備無水洗單元，僅使用循環(huán)冷卻水，不產(chǎn)生廢水；材質(zhì)采用強化防腐設(shè)計，具有優(yōu)良的耐腐蝕性能；并且融合數(shù)字孿生與集中智制優(yōu)勢，通過感知矩陣、多維交互、場景化智控等技術(shù)，實現(xiàn)設(shè)備全生命周期深度賦能。
等離子水洗設(shè)備（Plasma Wet Scrubber）
在半導(dǎo)體與顯示面板制造的擴散、刻蝕、化學(xué)氣相沉積等核心工序中，會產(chǎn)生CF?、NF?等全氟化合物（PFCs），這類氣體化學(xué)結(jié)構(gòu)異常穩(wěn)定，傳統(tǒng)方法難以高效降解，是行業(yè)面臨的嚴(yán)峻環(huán)保挑戰(zhàn)。針對此類廢氣，我司研發(fā)了等離子水洗設(shè)備（Plasma Wet Scrubber），該設(shè)備采用“先徹底分解，后高效吸收”的兩段式工藝，專門攻克PFCs處理難關(guān)。在反應(yīng)器中，通過介質(zhì)阻擋放電(DBD)或電弧放電等方式產(chǎn)生低溫等離子體，等離子體中富含的高能電子 足以直接轟擊并斷裂PFCs等氣體的強化學(xué)鍵（如C-F鍵）。同時，氣體分子被電離、激發(fā)，生成大量自由基，協(xié)同氧化反應(yīng)進一步降解污染物，分解后生成的酸性氣態(tài)產(chǎn)物及粉塵，立即進入配套的濕式洗滌塔深度凈化，最終實現(xiàn)達(dá)標(biāo)排放。等離子水洗設(shè)備的反應(yīng)溫度可高達(dá)1500-3000℃，廢氣凈化效率可99.9%以上，適用于電熱水洗處理的廢氣也可采用等離子水洗設(shè)備來處理，處理后的尾氣經(jīng)過匯總進入中央處理系統(tǒng)，中央處理系統(tǒng)常采用多級酸堿塔、吸附工藝。
等離子水洗設(shè)備（Plasma Wet Scrubber）采用自動化控制，進行溫度、壓力、流量、液位等監(jiān)測，聯(lián)動擴撒、調(diào)溫、降溫、報警、停機等多重安全聯(lián)鎖，確保全程受控；高能電子轟擊結(jié)合自由基氧化，徹底破壞分子結(jié)構(gòu)，凈化效率可高達(dá)99.9%以上；可處理電熱水洗設(shè)備無法有效處理的極高穩(wěn)定性氣體（如PFCs）；材質(zhì)采用強化防腐設(shè)計，具有優(yōu)良的耐腐蝕性能；并且融合數(shù)字孿生與集中智制優(yōu)勢，通過感知矩陣、多維交互、場景化智控等技術(shù)，實現(xiàn)設(shè)備全生命周期深度賦能。
硅烷燃燒水洗塔
在太陽能電池、集成電路等高端制造中，PECVD（等離子增強化學(xué)氣相沉積）等關(guān)鍵工序會產(chǎn)生硅烷（SiH?）和氨氣（NH?） 等廢氣，其中，硅烷在空氣中會自燃甚至爆炸，氨氣則具有強刺激性和毒性，存在嚴(yán)重的安全與污染風(fēng)險，必須采用高效、定制的方案進行徹底處理。
針對此類廢氣，我司研發(fā)了新型的硅烷燃燒水洗塔，設(shè)備主要包括：燃燒系統(tǒng)、吸收系統(tǒng)、清灰系統(tǒng)等部分，核心原理是高效燃燒+多級吸收，該設(shè)備對廢氣的凈化效率可高達(dá)99.99%。
第一階段：高效燃燒分解
將含有硅烷等可燃成分的廢氣導(dǎo)入燃燒室，硅烷接觸氧氣發(fā)生自然反應(yīng)，生成穩(wěn)定的固態(tài)二氧化硅粉末。同時，廢氣中可能共存的氫氣、磷烷等也一并被氧化。
第二階段：多級洗滌吸收
燃燒后的高溫氣體（含SiO?粉塵、氨氣等）立即進入多級水洗洗滌塔。廢氣與循環(huán)液充分逆流接觸，實現(xiàn)冷卻、除塵、中和、吸收四重深度凈化。
硅烷燃燒水洗塔采用自動化控制，進行溫度、壓力監(jiān)控，采用氮氣保護和泄爆裝置，確保設(shè)備安全穩(wěn)定運行；根據(jù)廢氣特性定制設(shè)備功能，采用高效燃燒+多級吸收的協(xié)同設(shè)計，凈化效率可高達(dá)99.99%；流程化布局燃燒室、均壓室、氮氣保護室及多級洗滌室，結(jié)構(gòu)緊湊，氣流通暢，實現(xiàn)處理效率最大化；利用硅烷自燃熱值，不需要外加燃料，且電耗極低，符合綠色低碳的運營目標(biāo)；并且融合數(shù)字孿生與集中智制優(yōu)勢，通過感知矩陣、多維交互、場景化智控等技術(shù)，實現(xiàn)設(shè)備全生命周期深度賦能。
