GB/T34971-2017
半导体制造用气体处理指南
Guideforgaseouseffluenthandlinginsemiconductorindustry
- 中国标准分类号（CCS）G86
- 国际标准分类号（ICS）71.040.40
- 实施日期2018-02-01
- 文件格式PDF
- 文本页数20页
- 文件大小1.60M
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半导体制造用气体处理指南
国家标准 GB/T34971一2017 半导体制造用气体处理指南 Gudetorgseossetnuenthanadlinginsemicondctorindustry 2017-11-01发布 2018-02-01实施 国家质量监督检验检疫总局 发布 国家标准化管理委员会国家标准
GB/34971一2017 半导体制造用气体处理指南 范围 本标准规定了半导体制造用气体排放系统的原理及技术
本标准适用于半导体制造用气体的处理 2 术语和定义 下列术语和定义适用于本文件
2.1 效率efieieney 去除的化学物类与其投放量的比率(分数或比例
2.2 管道末端减排endofpipe eabatement 可在废气处理系统的排放点使用的减排技术
2.3 使用点减排pume -of-useabatement 可在半导体工艺设备气体排放装置的排放点使用的减排技术
2.4 去除能力 capaeity rem0Val -种物质可被去除的量
缩略语 下列缩略语适用于本文件
cVD化学气相沉积(ChemiealVaporDeposition) EPI,外延沉积(EpitaxialDepositon) LEL;爆炸下限(Lo ExplosiveLimit 0wer Deposition LPCVD:低压化学气相沉积(LowPressureChemicalVan aporDepos OEL职业接触限值(Oeupational lExpoureLimit PECVD:等离子体增强化学气相沉积(Pla lasmaEnhaneedChemiealVaporDeposittion PFC:全氟化合物(Perlud uorocompounds POU;使用点(PointOfUse) RTP:快速热处理(RapidThermalPro oceSs voc;挥发性有机化合物(VvalatileOrganieCompound) 总则 4.1众多工艺过程可能排放的气体混合物也可能在废气管中产生有害物质
GB/T34971一2017 4.2应详细了解制造工程中排放的气体特性及其排放条件
4.3应认真设计减排系统以实现高效且最经济的减排
4.4选择废气处理系统以及减排技术时应考虑所有可能存在于废气中的物质
4.5应考虑晶片上的物质可能带来的影响,这些物质可能引起连锁排放
4.6产生特殊有害副产物的工艺在向废气系统排放前应进行评估以确定使用适当的POU减排技术
5 排放的分类与要求 5.1分类 5.1.1 酸 易水解的酸(如,氧化氢水解产生盐酸)
5.1.2酸雾 本组污染物包括会产生酸雾或者不易通过简单水洗清除的酸(如王水、硫酸以及硝酸)
高浓度的 易溶解酸也应归人“难清洗酸”之列
5.1.3 氨 含有氨的废气流
5.1.4挥发性有机化合物 含有挥发性有机化合物蒸气或易燃气体,排放前需要进行处理的废气
5.1.5 自燃气体 含有自燃性气体的废气
5.1.6 紧急排放气 钢瓶等封闭系统突然发生不可预见气体排放而形成的额外废气
5.1.7特殊排放气 经分离回收有用特种气体(如从EPI设备回收氢或从CVD设备回收PFC)后的尾气,或直接排放 的氮氧化合物废气
5.1.8 -般废气 未进行管道末端减排系统处理的废气,如热处理废气,或POU减排系统的后处理废气
5.1.9高毒性废气 高毒性气体,特别是预警特性差的气体,如呻化氢、磷化氢、乙棚和错炕等
5.2废气的排放要求 5.2.1每一类都应有单独的排放系统
5.2.2单独使用废气排放系统的同时,在特定的排放源处可安装POU减排装置
5.2.3当工艺设备连续使用并排放不相容的气体时,应在设备出口处采取措施,避免发生不相容气体
GB/34971一2017 间的有害反应
管道末端减排处理技术 6.1酸 6.1.1 处理技术 通常使用"湿式洗谋"技术实施酸诚排
6.1.1.1 6.1.1.2这种技术主要用于处理CVD法、干刻蚀和湿化学作业等排放的酸性气体、酸蒸气、酸雾和酸 烟尘
6.1.2洗涤装置 6.1.2.1设计和选择酸性气体排放系统的洗涤设备时,应考虑到所排放气体的物理和化学特性
6.1.2.2通常将大部分或全部腐蚀性排放源连接到中央废气处理系统,再将混合气流排放到一个或多 个大型湿式洗涤装置
可使用多种类型的湿式洗涤装置
6.1.2.3洗涤装置包括采用对流,并流,水平错流的填充床洗涤器,水平喷雾室,垂直喷淋塔以及如文氏 管洗涤器一样的气体雾化设备等
6.1.2.4吸收装置的设计参见附录A
6.2酸雾 6.2.1处理技术 6.2.1.1部分酸性物质排放可能是气雾(细小的液滴或气溶胶)的形式
这些物质可能包括相对不易挥 发的酸,如磷酸和硫酸等
6.2.1.2收集过程的决定性因素在于气雾颗粒的大小
如果气雾颗粒相对较粗,大多数情况下气体吸 收所用的洗涤装置即可以对气雾进行充分的收集
6.2.1.3如果气雾中含有微米级或亚微米级的微粒,则可能需要使用高能洗涤装置或高压降、带有亚微 米级过滤器的洗涤装置才能对微粒进行充分的收集
6.2.1.4只要遇到这种微小的颗粒或其他气溶胶,就应在气流源头以POU减排技术进行处理或与装 置其他废气流分开单独处理以尽量降低能耗成本
6.2.1.5半导体制造工业的减排装置常使用高压降、带有亚微米级过滤器的洗涤器以降低王水工艺、热 硝酸洗工艺以及硝酸喷淋蚀刻工艺的排放
6.2.2洗涤装置 6.2.2.1洗涤装置对指定气雾或浮尘的收集效率是洗涤过程中该颗粒与洗涤液体接触时能耗的函数 6.2.2.2能耗与收集效率的关系基本不受洗涤装置大小或几何形状以及令气液接触的能量消耗方式的 影响
6.2.2.3实现指定效率所需的能耗随着酸雾颗粒大小的减小而增加
在半导体行业使用的洗涤装置 中,能耗主要由气流的压降决定
6.2.2.4能耗与效率是洗涤装置设计的主要依据
6.3 6.3.1处理技术 氨气的处理采用湿式洗涤技术,洗涤液pH值应保持在35之间
GB/T34971一2017 6.3.2洗涤装置 对于同时排放氨气及酸性气体的工艺过程(如氮化物沉积),应在酸性气体排放处理装置前安装使 用点氨气洗涤装置
6.4挥发性有机化合物 6.4.1处理方法 6.4.1.1对于此类污染物主要有三种管道末端减排处理方法;吸附法、回收法及氧化反应法
6.4.1.2吸附法通常使用疏水性沸石分子筛或活性炭作吸附剂
6.4.1.3液态vOc的回收可以采用吸附一解吸一冷凝工艺
6.4.1.4氧化反应法通常采用热化学处理或催化反应工艺
6.4.2处理装置 挥发性有机化合物减排处理装置的设计和选择参见附录A 6.5自燃性气体 6.5.1处理技术 安装单独的自燃性气体排放系统时通常应在管道木端安装- 一个大型空气稀释室
通过稀释确保安 全并使残留的自燃性气体发生氧化
6.5.2处理装置 6.5.2.1 由于在工厂内用管道输送自燃性气体存在风险,应用POU减排装置对这类气体就地进行 处理
6.5.2.2自燃性气体POU减排装置参见附录B 6.6紧急排放气 按第8章的规定执行
特殊排放气 6.7 6.7.1排放大量易燃气体时可能需要对特殊气体如氢气进行回收以降低管道起火的风险 6.7.2某些环境下可能要求回收PFC 6.7.3可能需要去除氮的氧化物以达到某些环保法规的要求
6.8 一般废气 适用于处理含有废热和过量氮气流的废气
6.8.1 一个不会因高温和缺氧而造成人员伤害的地方
6.8.2 应排放到一 6.9高毒性气体 6.9.1处理技术 6.9.1.1高毒性气体(呻化氢、磷化氢、乙碉炕和错炕等)可根据其浓度及其副产物的不同情况,采用化 学反应或物理吸附等不同的方法进行处理
GB/34971一2017 6.9.1.2高毒性气体可能在燃烧系统进气口释放氢化物,因此,即便此类气体大多数都会自燃,也不宜 采用燃烧法进行处理
6.9.2注意事项 6.9.2.1用热氧化法处理高毒性气体会在热氧化系统中留下残留物且需要人员进行定期清洗
6.9.2.2选择高毒性气体排放系统时应确保该系统满足全部法规要求,同时应随时掌控排放地残留物 的变化情况
使用点减排处理技术 7.1使用前提 7.1.1阻塞管道 气体或蒸气冷凝物之间的反应可能产生固体和半固体(如晶体、泥浆或凝胶)而阻塞管道
固体累积可能造成部分管段堵死,这些堵死的管段里容纳着反应副产物或未使用的原料
这些被 封堵的物质一旦发生灾难性释放可能产生重大危害
较长的停机时间也可能造成管道阻塞
被阻塞的管道有可能使有毒工艺气体或副产品泄漏到工作区内
7.1.2管道腐蚀 刻蚀和一些腔室清洗过程的排放物具有腐蚀性
金属包括不锈钢)和塑料管道都可能受到这些排 放物的破坏,造成有害气体或浓缩液体泄漏进人工作场所
7.1.3管道起火或爆炸 易燃以及自燃气体可能点燃管道系统
如果管道是可燃的或装有易燃可燃的沉积物(例如胫类化 合物,真空泵润滑油等),则有可能引发设备燃烧或爆炸
7.1.4铵盐类化合物的形成 氨气被排人含有酸性化合物的管道时,可能会生成亚微米级铵盐类化合物烟雾,这种烟雾很难被管 道末端减排系统清除掉
铵盐类化合物在管道内会形成固态沉积物
7.2处理技术的使用 7.2.1工艺废气中可能发生上述任何反应时都应考虑采用POU减排技术
7.2.2POU减排装置应设在工艺设备或泵的出口端,应使其能在有害气体进人排气管道前对其进行 清除
7.2.3在管道内的任何位置,只要有发生废气反应的可能性,均适合安装POU减排装置
7.2.4POU减排系统运作不当时可能造成背压进而提高泄漏的风险
7.2.5用油润滑的真空泵的废气排放系统应安装油雾分离器/过滤器,并进行良好维护
7.2.6 在分离回收装置(用于回收诸如氢、PFC等气体)的上游,也应安装POU减排装置 7.3处理装置 7.3.1使用点减排处理装置的选择取决于需要处理的工艺废气
GB/T34971一2017 7.3.2为确定有效减排方法和选择适合的减排工艺,应确定输人工艺气体及工艺排放废气的组成
7.3.3使用点减排装置的选择还取决于其他因素(如是否要求去除PFC气体等). 7.3.4设置使用点减排装置在工艺废气处理程序中的具体位置,应从压降、废气浓度、微粒特性,是否 造成湿气回流等诸多因素综合考虑
7.4装置分类 常见使用点减排装置分为以下6类: -湿洗系统; 氧化系统; -冷床系统(吸附和化学吸附); 热化学床系统; 反应器系统(如等离子体反应器,微波反应器》 冷阱一过滤器一旋风分离器一静电除尘器等
注:有关各种技术的解释参见附录B. 7.5注意事项 当POU减排装置使用耗材型处理罐时,对耗材使用情况应实时监测,及时更换
8 紧急排放 8.1处理技术 8.1.1来自使用中的气瓶的紧急排放或事故排放可通过机械方法进行管控,以此来降低排放频率、气 流流速并缩短排放时间
8.1.2将气瓶以及非焊接机械装置封闭在为保护系统免受破坏而设置的废气气柜内,可以最大程度降 低事故排放的频率
8.1.3对气体输送及吹洗系统进行恰当设计和合理安装,可降低出现严重泄漏的可能性
8.1.4在气瓶出口端安装具有限流孔的装置,可降低事故排放的气流流速
8.1.5通过启动故障关闭阀或通过监测-报警系统启动气瓶关闭装置可缩短事故排放的时间
8.2处理系统 8.2.1废气气柜的设计容积应能容纳来自气瓶和管道的突发性不可预见的气体释放
典型废气排放系统通常用于管理废气气柜或其他偶尔存在排放物的大容量废气流系统
8.2.2 8.2.3选择处理系统时,应在研究有关法律法规后,再确定排放和处理紧急排放的适当路线和方法
8.2.4来自使用中的气瓶的事故排放可通过机械方法进行管控,以此来降低排放人环境的废气浓度
8.2.5可使用远过量于气柜排放要求量的稀释空气,以降低因事故释放人废气排放系统的气体的 浓度
也可对气柜废气实施减排处理技术,以此来代替空气稀释法或与空气稀释法结合使用
8.2.6 排放系统选择一览表 针对不同类型工艺、材料和废气排放系统,建议选用的POU减排和管道末端减排如表1所示
GB/34971一2017 表1排放系统选择表 管道末端碱排 使用PoUu 是否有PoU 工艺 气体/化学品 减排使用 装置类型 减排的理由 挥发性有机化合物 是 通用 溶剂/汽提 挥发性有机化合物 蒸气 六甲基二硅胶 酸或氨 否 酸浴 酸 盐酸/氢氟酸/醋酸 王水/热硝酸 否 酸雾 酸浴 是 酸 氨 否 氨 氨浴 酸 香 酸 腐蚀性物质 酸 气瓶吹洗 氨 酸 氢化物/自燃物质 是 通用 氨 否 氨 化学分散 否 VOC VOC 腐蚀性物质 酸 HNO./No. 粗加工晶片的 酸 化学切湖 否 氮的氧化物/酸洗 消防与安全 是 酸,氢气回收或通用 EP1 氢/氢化物/HC 固体堵塞 是 干法刻蚀 金属 氯和澳化学品 堵塞/腐蚀 酸 F法刻蚀 氧化物、 氟化物 否 酸 聚合物等 消防与安全 LPCVD siH.Cl/NH 是 酸 氮化物 固体堵塞 LPCVD聚合物/ 消防与安全 sH/氧化物 是 酸 氧化物 固体堵塞 PECV聚合物/ 消防与安全 siH/氟化物 是 酸 氧化物 固体堵塞 消防与安全 是 酸 SiH/wF/H 固体堵塞 PBcv氮化物和鹤 消防与安全 siH/NH 是 酸 固体堵塞 是 酸 嵌人 氢化物,BF 有害沉淀
GB/T34971一2017 表1续 是青有oU 使用PoUu 管道末端减排 工艺 气体/化学品 减排使用 装置类型 减排的理由 否 氨 RTP 通用 彩 可用PoU减排技术回收PFC和工艺副产物 10其他方法 10.1本标准主要涉及半导体加工产生的气体排放物的处置
应尽可能避免使用有害物质
10.2可采用以下方法避免使用有害物质: -用无害或危害较轻的物质替代有害物质; -如果无法进行替代,则应减少有害物质的使用 在可能的情况下,对系统进行完全封闭从而使全部物料都得到回收和再利用 -如果上述方法都不能实现,则应安装有效的减排装置
GB/34971一2017 附录 A 资料性附录) 管道末端减排装置的设计 A.1原理 A.1.1洗涤装置的设计 A.1.1.1设计应基于在尽可能接近洗涤装置实际运行条件下根据实验确定的传质系数
A.1.1.2因为现有的实证数据基础的典型浓度与半导体加工装置(在管道末端洗涤装置前)排出的腐 蚀性物质浓度相比要高出几个数量级,所以以这些数据为基础得出的效率不一定能代表低浓度时的 效率 A.1.1.3洗涤装置的实际减排效率低于大多数洗涤器设计资料预估的效率
A.1.1.4洗涤装置可能需要进行额外的填充以确保实现理论上的消除效率
A.1.2关注的事项 A.1.2.1针对特定的用途,定制设计洗涤装置时应充分了解该洗涤装置的运行条件以及需要达到的 性能
A.1.2.2气体流量通常应是准确已知的
A.1.2.3需要估计酸性和碱性气体的浓度 A.1.2.4洗涤设备应满足的运行条件在其使用寿命内可能随着半导体加工工艺的变化导致排放气体 组成的改变而多次变化
A.1.2.5由于用气设备的增加,工厂的废气流量也可能增加,从而提高了洗涤设备超负荷运行的可 能性
A.1.3洗涤装置 A.1.3.1用于腐蚀性污染物的洗涤装置应可处理指定范围内的气体流量
A.1.3.2为预先确保洗涤装置具有足够的去除效率,可对洗涤装置进行性能测试
洗涤装置的性能试 验应在半导体工厂的废气排放之前进行
性能测试应确定洗涤装置的关键操作变量并优化设置,使装 置以最低的成本达到最优的去除率
A.1.3.3可简化洗涤装置的设计与施工的因素;废气流基本上是室温且基本不含有不溶性固体 A.1.3.4常见的洗涤装置类型;对流填料洗涤塔和水平错流洗涤器
在某些情况下,这两者之间的选 择取决于工厂的布局
通常情况下,这两种洗涤装置气体压降低,主要适用于吸收指定气体组分以及收 集较粗的气雾和喷雾,但不适用于收集细微的气雾和含有2Am~3m以下微粒的烟雾
原则上,对流洗涤塔吸收效率最高,吸收液的消费最低
但是,如果未经处理的水循环通过洗涤塔， 则对流塔的优势就将丢失
如果需要吸收的气体组分与水中适当的试剂发生反应,则对流洗涤器和直 流洗涤器基本上会达到相同的性能
直流式洗涤装置可以采用较高的气体流速以获得更高的物质传送 率,这样洗涤器的体积可能比较小 A.1.3.5有安装高度限制或其他类似的布局问题时,水平错流填料床洗涤器也许有其优势,但在其他 方面,其优势仍然不能和填料塔洗涤器相比
A.1.3.6在特殊情况下,其他类型的洗涤器可能适用于浮质的收集,例如文丘里式高能洗涤器,或高压
GB/T34971一2017 降且带有亚微米过滤器(如纤维床)的洗涤器
应采取措施避免形成这种浮质,但当这类浮质不可避免 地产生时,应该通过一个设计适当的单独的洗涤系统对浮质源进行洗涤
A.1.3.7洗涤塔中的填料提供了一个液体和气体之间的大界面并引起流体湍流以促进物质转移
填 料通常应密集散堆于洗涤塔中,其目的是提高传质效率同时降低气体压降
A.1.3.8安装和操作填充床洗涤器应考虑预防措施
液体在填料上均匀分布是非常重要的,气-液流分 布不均匀可能造成洗涤效率下降
最主要的液体分配系统是喷嘴式
-类型的系统成本较低但难维 这 护,并且和围堰式相比可能要携带更多的水
围堰式液体分配系统成本高,但预防性维护的要求较低 能在较大的流量范围内实现均匀的液体分配,且液体不易被气流带出
A.1.3.9洗涤器设计的关键是夹带物的分离
洗涤器喷雾会产生气雾夹带并在系统内留下需要进行 维护处理的残留物
未能充分分离夹带物一直是洗涤装置安装中最常见的问题之一
洗涤器通常采用 丝网分离器来分离气雾,丝网分离器对来自喷嘴的较小的水滴比较有效,但要求针对生物生长和固态拦 截物进行清污维护 A.1.3.10氯,氟和可能存在的其他可溶性气体也可能被夹带在洗涤废水中并从装置的排水或排气管 排出
氟等物质与许多塑料不相容,可能破坏排水或排气管造成系统泄漏,毒气外泄迫使装置中断 运行
A.2挥发性有机化合物减排设备的设计和选择 A.2.1吸附系统的设计标准 A.2.1.1吸附剂和含挥发性有机化合物的废气流应有足够的接触时间
吸附基质的大小应保证挥发 性有机化合物在介质内停留足够长的时间
此外,废气流应均匀分布在吸附基质上 应最大限度地降低吸附基质上的压降,以降低排放气处理设备的能量消耗 A.2.1.2 A.2.1.3设备材质应能抵御挥发性有机化合物的腐蚀作用,对吸附过程或吸附剂再生过程产生的副产 物也应有抗腐作用
A.2.1.4吸附设备可用固定床,流化床或转轮吸附器
吸附剂通常采用疏水型沸石分子筛或活性炭
A.2.1.5吸附剂对挥发性有机化合物的吸附容量有限,吸附饱和前应对其进行再生
A.2.1.6应在废气流离开吸附床时对其进行监测以决定何时需要再生或更换吸附剂
A.2.1.7为防止吸附单元堵塞,应对含挥发性有机化合物的废气流进行预处理,以去除其中夹带的固 体微粒或液沫 A.2.1.8吸附剂再生通常使用蒸汽热空气或热氮气冲洗吸附床来实现 A.2.1.9解吸出的挥发性有机化合物应予以回收或降解
A.2.1.10挥发性有机化合物的现行回收方法为冷凝法或蒸憎法
A.2.1.11挥发性有机化合物的降解通常采用氧化法
A.2.2氧化系统的设计标准 A.2.2.1氧化法高效降解挥发性有机化合物的必要条件是和空气混合,达到反应必须的温度,且在反 应器内应有足够的停留时间
A.2.2.2为防止吸附单元堵塞,应对含挥发性有机化合物的废气流进行预处理,以去除其中夹带的固 体微粒或液沫
A.2.2.3如果氧化装置排放的废气流中含有腐蚀性燃烧产品(如氯代物蒸气燃烧生成的氧化氢)或微 粒(如由六甲基二硅胺燃烧生成的二氧化硅),应对氧化装置的废气流进行下游减排处理
A.2.2.4应限制进人的挥发性有机化合物的浓度,尤其是使用浓缩装置时
通常进人的挥发性有机化 合物浓度不应该超过LEL值的25%
10
GB/34971一2017 A.2.2.5应充分考虑加热含挥发性有机化合物废气流的能耗成本
对大流量低浓度挥发性有机化合 物废气流使用直热氧化的成本高,经浓缩后进行再生式热氧化分解是一种更具成本效益的解决方案
A.2.2.6催化氧化也可节约成本,但待处理化合物不应含有使催化剂中毒的组分
A.2.2.7混合系统(吸附和氧化系统的组合)通过将吸附床与再生式热氧化分解器结合,可提供一个具 有成本效益的降解废气流中低浓度挥发性有机化合物的方法
A.2.2.8应对氧化副产物如氮氧化物、一氧化碳以及其他不完全燃烧产物的含量进行检测
A.2.3应注意的潜在问题 A.2.3.1卤代物 应确保含氧化合物的氧化装置不会产生新的更多的有害化合物如二恶英等
A.2.3.2硫和六甲基二硅胺 这两种化合物都可能使大部分催化剂中毒
而且六甲基二硅胺会氧化生成二氧化硅,造成换热器 和氧化装置中的微粒累积
A.2.3.3水分含量 水分会对吸附能力产生显著影响
11
GB/T34971一2017 附 录 B 资料性附录) 使用点减排处理技术的类型 B.1使用点减排处理技术类型 使用点减排处理技术包括以下类型 湿式洗涤系统 氧化系统; -冷床系统(吸附和化学吸附) 热化学床系统 反应器系统(等离子体反应器,微波反应器等); 冷阱一过滤器旋风分离器静电除尘器等
B.2湿式洗涤系统 B.2.1水洗涤器 B.2.1.1运行原理 将废气通过一个封闭的空间并在该空间内喷水
要求气体和水之间有很大的接触面积从而使气体 最大限度地溶解于水或与水发生反应
B.2.1.2能力 总气体流量取决于洗涤装置的大小
B.2.1.3效率 洗涤效率取决于气体在水中的溶解性、在洗涤单元中的停留时间以及气液相间的传质效率
B.2.1.4局限性 水洗仅适用于水溶性气体
许多工艺气体(如硅化合物)与水接触会产生不溶性固体(硅胶),造成 水喷淋系统.,洗涨器填料或进气口的端塞
应考虑洗涤装置排水系统与废液夹带化合物的相容性
B.2.2带有能量输入的水洗涤装置(如文丘里式 B.2.2.1运行原理 与水洗涤器相同,借输人能量迫使废气与水更好混合
通常是让废气和水流通过文丘里管混合
B.2.2.2能力 有能量驱动的水洗涤器与一般的水洗涤器能力相同
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GB/34971一2017 B.2.2.3效率 借输人能量使气液相能更好混合,使去除微粒的效果得以增强,因而可提高水洗涤装置的整体运行 效率
B.2.2.4局限性 与水洗涤装置相同
B.2.3化学洗涤 B.2.3.1运行原理 与水洗涤装置相同,但向水中加人了化学溶液
选择的化学介质应可与已知输人气体反应生成可 溶于水的盐类
B.2.3.2能力 与水洗涤装置相同
B.2.3.3效率 与水洗涤装置相同,但使用化学配料提高了效率
能够清除的气体的种类也将增加. B.2.3.4局限性 仅适用于可水洗的排放
形成二氧化硅固体污垢的可能仍然存在
化学洗涤法可能产生其他有害 物质并且可能会产生需要处理的废液
B.2.4有能量输入的化学洗涤(如文丘里式 与有能量输人的水洗涤器(如文丘里式)相同,同时具有化学洗涤法的优点
B.3氧化系统 B.3.1 燃烧系统 B.3.1.1运行原理 燃烧系统是利用硅炕气体的自燃性对其进行消除而设计的
将含有硅熔的工艺气体注人钢质容 器,将空气流通人该容器,硅炕自动燃烧并氧化生成氧化硅粉末,或者积存在系统中,或者被带人排 气管
B.3.1.2能力 由积聚粉末的多少决定,较小的装置可能每隔数月就需要清理,而较大的装置可提供一年的容量
B.3.1.3效率 燃烧系统安装正确时,只要输人硅婉浓度大于1.5%就会发生几乎完全的氧化反应
B.3.1.4局限性 燃烧系统仅适用于硅婉(或其他自燃性废气)的清除,不适用于涉及混合气的过程
如果硅炕进人 13
GB/T34971一2017 燃烧系统前在氮气中的浓度被稀释至低于1.5%,系统中不会发生任何可测量到的氧化反应,而硅烧会 直接流人排气系统
B.3.2火焰氧化 B.3.2.1运行原理 通过燃烧对氢化物气体进行氧化
该系统使用含有燃气火焰的燃烧室,将气体通人其中,燃烧产生 的氧化物通人废气排放系统并在下游进行减排处理
B.3.2.2流量 计算流量应计人输人减排处理装置的总流量,包括泵的稀释流量和吹扫用气量
B.3.2.3效率 简单的燃烧器设计中,燃烧减排效率随气体流量的变化可以有很大的不同
如果设计了特殊的单 元操作系统,以确保燃料/空气与气体的混合均匀良好,那么装置效率可能高于99.9%
局限性 B.3.2.4 仅适用于输人气体可安全燃烧的工艺过程
装置设计要确保将副产物如光气、二恶英等含氯化合 物以及氮的氧化物等)减至最少
由于会产生工艺气体燃烧的副产物.因此.通常是结合湿式洗涤器以 消除副产物或其他水溶性气体
B.3.3热室氧化 B.3.3.1运行原理 将废气通人电热室(通常温度达到800C),使其在电热室中与空气混合
混合物被加热后发生氧 化的速度比简单的燃烧系统更加迅速,但没有燃料氧化的火焰
B3.3.2流量 计算流量应计人输人减排处理装置的总流量,包括泵的稀释流量和吹扫用气量
B.3.3.3效率 氢化物气体会被氧化并清除至低于OEL水平
B.3.3.4局限性 仅适用于氢化物或其他在热室的高温下易发生氧化的气体
这种方法往往与湿式洗涤器结合使用 以消除氧化副产物或其他水溶性气体
B.3.4非火焰氧化 B.3.4.1运行原理 非火焰系统使用白炽灯多孔壁进行无火焰燃烧
将燃料和空气混合并通过约900C高温的多孔壁 构件
工艺废气通人此区域后会被氧化
B.3.4.2流量 计算流量应计人输人减排处理装置的总流量,包括系泵的稀释流量和吹扫用气量 14
GB/34971一2017 B.3.4.3效率 氢化物气体的氧化可通过一种类似于其他燃烧技术的方法来实施
对较稳定的含氟化合物,则需 要通过高效氧化法来氧化
B.3.4.4局限性 非火焰氧化会产生氧化副产物,因此通常应与湿式洗涤器结合使用以清除微粒物质或水溶性气体
B,4冷床系统(吸附和化学吸附 B,4.1 吸附 B.4.1.1运行原理 将废气通过充满吸附剂颗粒的容器
吸附剂通常以活性炭为主
有些气体被物理吸附到颗粒上 而未被吸附的气体则通人工厂废气排放系统
B.4.1.2流量和吸附去除能力 流量和吸附去除能力均系容器大小(即吸附剂的装填质量)以及吸附剂表面积的函数
B.4.1.3效率 吸收床达到最大吸附容量前,单一气体的吸附效率可接近100%
不过,由于气体仅被物理吸附， 它也可能被其他化合物置换从而造成吸附去除效率显著下降
B.4.1.4局限性 吸附过程仅捕获有害化合物,并未对其进行化学降解
气体以不同的速率被吸附,而吸附床对于不 同气体的吸附能力又有所不同
一种更容易被吸附的气体在不那么容易被吸附的气体之后进人吸附床 就可能对后者产生吸附置换,并将后者释放到废气排放系统
吸附有气体的废料应存放在密封容器内 并进行风险评估,若将该废料暴露于空气,水或热环境中,可能使吸附在废料中的气体释放出来
B.4.2化学吸附 B.4.2.1运行原理 B.4.2.1.1将废气通过充满吸附剂颗粒的容器
吸附剂颗粒包括 -带有反应化学品涂层的吸附剂颗粒 反应性多孔介质(例如碱石灰); 带有反应化学品涂层的树脂材质 B.4.2.1.2气体被吸附到多孔材质上随即与吸附剂颗粒或与涂层发生化学反应
这些反应会将气体转 换成附着在颗粒上的固体物质(一般是盐类) B.4.2.1.3反应性化学品通常是碱性物质或氧化剂
B.4.2.2流量和去除能力 流量和吸附去除能力均系容器大小(即吸附剂的装填质量)以及吸附剂表面积的函数
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GB/T34971一2017 B4.2.3效率 酸碱反应和氧化还原反应是最易发生的,因此,酸性气体和氢化物气体的去除效率可能很高,被去 除物的最终浓度通常低于OEL值
其他气体如PFC和卤代碳化物的去除效率通常极低或根本就不能 去除
B.4.2.4局限性 有可能同时发生吸附以及化学吸附,由于气体可能从吸附系统解吸出来,因此应对所用材料进行危 害评估
B4.3伴随空气氧化的吸附 B.4.3.1运行原理 该系统主要用于大流量呻化氢和磷化氢的去除
将这些气体吸附到炭床上,再以控制速率注人空 气,将吸附的氢化物氧化成继续附着在颗粒上的氧化物
B.4.3.2流量和去除能力 流量和吸附去除能力均系容器大小(即吸附剂的装填质量)以及吸附剂表面积的函数
B.4.3.3效率 可将氢化物去除至OEL水平
B,43.4局限性 氢化物被吸附到炭床上,随后的氧化反应是放热反应
注人空气氧化氢化物时,应严格控制空气流 速,否则有可能使炭床燃烧
B.5热化学床系统 B.5.1热床反应器 B.5.1.1运行原理 将废气通过充满反应物质的钢制容器
高温(250C一550C)条件下,气体与容器内的反应物质 发生化学反应.被转换成附着在填料基质内的无机盐
B.5.1.2流量和去除能力 流量和去除能力均系容器大小(即反应物的装填质量)以及填料表面积的函数
B.5.1.3效率 该系统效率通常较高,气体可被去除至低于OEL
所有系统都无法去除稳定的PFC气体
B.5.1.4局限性 填料可能也会与氧气或水分发生反应,因此热床系统不一定总是适用于湿处理工艺或使用空气的 工艺
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GB/34971一2017 B.5.2热催化床 B.5.2.1运行原理 将气体通过装有催化剂颗粒的高温钢制容器
输人的目标气体被催化转化成其他气体(如氨气被 转化为氮气和氢气,氮的氧化物被转化为氮气和氧气)
B.5.2.2去除能力 从理论上讲,只要没有中毒,催化剂床应可以持续相当长的时间
B.5.2.3效率 热催化床系统的效率通常很高,可将目标气体去除至OEL水平
B.5.2.4局限性 热催化床装置专用于特定气体
催化剂可能对其他化合物敏感,因此,催化床系统不适用于工艺废 气中的复杂混合气体
B.5.3带有气体输入的热反应器床系统 B.5.3.1运行原理 将废气通人热床反应器上方的热床,并随着工艺气体同时引人另一种气体(如空气或蒸汽)
气体 在热床上相互反应或与热床的材料发生反应,有害气体被转化成熔盐流人床内填料基质,其他气体 co)酒人排气系统
B.5.3.2流量和去除能力 流量和去除能力均系容器大小(即反应物的装填质量)以及填料表面积的函数
B.5.3.3效率 工艺气体通常被移除至低于OEL水平
B.5.3.4局限性 该系统仅适用于最终产品为稳定的固体或惰性气体的工艺过程
B.6反应器系统(等离子体反应器,微波反应器等》 B.6.1运行原理 将气体通过在真空泵之前或之后的线管式等离子体反应室,使硅婉等气体通过反应生成固体物质 而达到减排的目的
对PFC的高效转化,需要加人其他物质如水分,或氢-氧混合气)以抑制其重组反 应
现有两种类型的反应器 -大等离子体/小表面积反应器和等离子体/大表面积反应器,前者需要 在反应器之后设置颗粒捕集阱,而后者的反应生成物直接沉积为固态膜
除离子体反应器外,微波反应 器系统正在开发之中 B.6.2流量和去除能力 反应器系统是专为工艺系统废气的减排而设计的,其能力大小应可处理特定工艺的废气流量
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GB/T34971一2017 B.6.3效率 投人流量为18L/h的硅烧时,可去除率大于99%
流量更高时效率可能会降低
B.6.4局限性 硅烧将在等离子体中形成固体
气态副产物将直接进人排气系统
如果需要清除副产物,则应在 下游增设副产物减排装置
副产物有氢气时应考虑确保氢气的出口浓度低于可燃下限
B.7冷阱一过滤器一旋风分离器一静电除尘器等 B.7.1运行原理 为清除废气中的颗粒物质而设计
一些工艺过程会产生固体粉末如二氧化硅),而其他一些工艺 过程会产生可凝性蒸气,这些蒸气经过泵加压并冷却后会凝结成固态物质
通过冷却凝结室、过滤器、 旋风分离器和静电除尘器等,可将这些固体从废气流中分离出来
B.7.2去除能力 移除能力通常以装置在部分堵塞前能收集的固体质量来衡量
因为装置堵塞后会产生背压,使系 统不能有效地去除目标物质或对工艺过程造成干扰
B.7.3效率 不同类型装置的效率很难进行衡量,通常是以两次废物清理之间间隔的时间长短来评价
B.7.4局限性 应谨慎使用此类分离减排装置,最好是被处理气不含有害气体时使用
通常固体废物会与有害气 体混合,这些气体存在于被捕获的固体中可能导致危险情况的出现
气体和固体混合的情况下,更加安 全的办法是保持物质处于挥发态,并通过上述各节描述的使用点减排治理技术进行清除
如果系统内 只有非有害气体,则为保持管道清洁而使用此类系统,其清除减排的成本效益将会很高
此类装置还可 与其他技术结合使用
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半导体制造用气体处理指南GB/T34971-2017
引言：
半导体是现代电子工业中必不可少的材料，而半导体制造过程中需要用到各种高纯度气体进行处理。因此，在半导体制造行业中，气体处理是一个非常重要的环节。
GB/T34971-2017标准介绍：
GB/T34971-2017《半导体制造用气体处理指南》是由中国国家标准化管理委员会发布的标准，主要用于规范半导体制造中气体处理的相关操作。该标准包含了多个测试项目，如气体质量、流量控制、压力控制等，通过这些测试项目可以全面地评估气体处理的质量。
气体处理基础知识：
1. 气体质量：在半导体制造过程中，要求使用的气体必须具有高纯度和低杂质含量。因此，在选择气源时应该优先考虑气源的纯度和稳定性。
2. 气体流量控制：半导体制造中需要精确地控制气体的流量，以保证制造过程的稳定性和可靠性。在气体处理中，流量控制是非常重要的一环。
3. 气体压力控制：在半导体制造中，气体的压力也需要得到精确的控制。不同的制造过程需要不同的气体压力，因此在气体处理中，压力控制也是非常重要的一环。
操作规范：
1. 设备操作：在进行气体处理时，应该使用专业的设备进行操作，以保证气体的质量和稳定性。
2. 操作流程：在气体处理过程中，应该按照规定的操作流程进行操作，避免出现任何差错或意外。
3. 质量控制：在进行气体处理时，应该对气源、流量控制和压力控制等方面进行质量控制，以保证处理后的气体具有高纯度和稳定性。
结论：
GB/T34971-2017《半导体制造用气体处理指南》是一个非常实用的标准，可以帮助人们更好地了解气体处理的基础知识和操作规范。在半导体制造行业中，如果能够按照该标准进行气体处理，将会大大提高制造效率和产品质量。
