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(guò)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(jí)活性炭深度吸附和酸堿塔吸收治理工藝。
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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(lèi)、醇類(lèi)、烴類(lèi)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?dú)獾取U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(guò)高度精密、可靠且協(xié)同的系統(tǒng),安全轉(zhuǎn)化為穩(wěn)定無(wú)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(diǎn)在于因氣體種類(lèi)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(qiáng)腐蝕性酸廢氣,和多種揮發(fā)性有機(jī)物,處理難度大;因涉及大量危險(xiǎn)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(jì)容錯(cuò)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(jī)化學(xué)氣相沉積)、CVD(化學(xué)氣相沉積)等關(guān)鍵工序中,會(huì)產(chǎn)生大量具有毒性、腐蝕性且濃度波動(dòng)大的工藝廢氣,如Cl?、HCl、HF、PH?、SiF?、NH?、AsH?等。針對(duì)此類(lèi)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(lèi)根據(jù)廢氣的成分進(jìn)行定制化設(shè)計(jì),該設(shè)備對(duì)廢氣的凈化效率可高達(dá)99.9%。干式吸附設(shè)備(Dry Scrubber)通過(guò)專(zhuān)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(guò)匯總進(jìn)入中央處理系統(tǒng),中央處理系統(tǒng)常采用多級(jí)酸堿塔、吸附工藝。
干式吸附設(shè)備(Dry Scrubber)安全性高,全干式、無(wú)廢水、無(wú)明火工藝,從根本上杜絕了危險(xiǎn)氣體與水接觸或燃燒的風(fēng)險(xiǎn);程序安全性高,采用自動(dòng)化控制,進(jìn)行溫度、出入口壓力、濃度監(jiān)測(cè),聯(lián)動(dòng)擴(kuò)撒、降溫、報(bào)警、停機(jī)等多重安全聯(lián)鎖,確保全程受控;定制化高效凈化,針對(duì)不同特氣定制化設(shè)計(jì)吸附劑,凈化效率可高達(dá)99.9%;節(jié)能低碳運(yùn)行,設(shè)備運(yùn)行不消耗水,且電耗極低,符合綠色低碳的運(yùn)營(yíng)目標(biāo);耐腐蝕,采用強(qiáng)化防腐設(shè)計(jì),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(shì),通過(guò)感知矩陣、多維交互、場(chǎng)景化智控等技術(shù),實(shí)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(zhǎng),在保證性能的同時(shí)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(kuò)散(Diffusion)、低壓化學(xué)氣相沉積(LPCVD)、等離子增強(qiáng)型化學(xué)氣相沉積(PECVD)、金屬有機(jī)化學(xué)氣相沉積(MOCVD)、刻蝕(Etch)、外延(EPI)等關(guān)鍵工序中,會(huì)產(chǎn)生Cl?、HCl、HF、NH?等多種強(qiáng)腐蝕性酸堿廢氣,必須進(jìn)行高效處理。
針對(duì)此類(lèi)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(guò)專(zhuān)業(yè)設(shè)計(jì)使廢氣與水充分接觸,采用多級(jí)(六級(jí)及以上)水洗室進(jìn)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(dú)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(guò)匯總進(jìn)入中央處理系統(tǒng),中央處理系統(tǒng)常采用多級(jí)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(jí)噴淋水洗室+一級(jí)綜合除霧室,設(shè)備配置西門(mén)子PLC人機(jī)界面,自動(dòng)/手動(dòng)兩種運(yùn)行模式,且設(shè)備運(yùn)行電耗低、廢水量少,符合綠色低碳的運(yùn)營(yíng)目標(biāo),材質(zhì)采用強(qiáng)化防腐設(shè)計(jì),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(shì),通過(guò)感知矩陣、多維交互、場(chǎng)景化智控等技術(shù),實(shí)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(kuò)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(huì)產(chǎn)生H2、SIH4、HCL、TEOS、CO、CH4、C2H6、SiCl?等多種易燃易爆廢氣,必須進(jìn)行高效、穩(wěn)定的處理。針對(duì)此類(lèi)廢氣,我司研發(fā)電熱水洗設(shè)備(Heat Wet Scrubber)進(jìn)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(jí)演進(jìn),專(zhuān)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(jì)。該設(shè)備核心原理是先通過(guò)電加熱高溫裂解燃燒廢氣,然后再通過(guò)高效水洗的方式對(duì)燃燒產(chǎn)生的尾氣進(jìn)行深度處理,使其達(dá)到國(guó)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(duì)廢氣的凈化效率可高達(dá)99.9%。處理后的尾氣經(jīng)過(guò)匯總進(jìn)入中央處理系統(tǒng),中央處理系統(tǒng)常采用多級(jí)酸堿塔、吸附工藝。
電熱水洗設(shè)備(Heat Wet Scrubber)采用自動(dòng)化控制,進(jìn)行溫度、壓力、流量、液位等監(jiān)測(cè),聯(lián)動(dòng)擴(kuò)撒、調(diào)溫、降溫、報(bào)警、停機(jī)等多重安全聯(lián)鎖,確保全程受控;針對(duì)不同特氣定制化設(shè)計(jì),凈化效率可高達(dá)99.9%;設(shè)備增加旋流緩沖,過(guò)渡溫降,防止粉塵堆積;材質(zhì)采用強(qiáng)化防腐設(shè)計(jì),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(shì),通過(guò)感知矩陣、多維交互、場(chǎng)景化智控等技術(shù),實(shí)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(guò)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(jī)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(xiǎn)和臭氣超標(biāo)風(fēng)險(xiǎn)。針對(duì)此類(lèi)廢氣,可采用我司自研的電熱水冷設(shè)備(HC Scrubber),本設(shè)備專(zhuān)門(mén)針對(duì)氫氣、氨氣處理設(shè)計(jì),核心原理是先通過(guò)電加熱高溫裂解氨氣,然后再進(jìn)入燃燒區(qū)域進(jìn)行高溫燃燒,產(chǎn)生的高溫尾氣經(jīng)過(guò)多級(jí)冷凝后達(dá)標(biāo)排放,對(duì)廢氣的凈化效率可高達(dá)99.9%。處理后的尾氣經(jīng)過(guò)匯總進(jìn)入中央處理系統(tǒng),中央處理系統(tǒng)常采用多級(jí)酸堿塔、吸附工藝。
電熱水冷設(shè)備(HC Scrubber)采用自動(dòng)化控制,進(jìn)行溫度、壓力、流量等監(jiān)測(cè),聯(lián)動(dòng)擴(kuò)撒、調(diào)溫、降溫、報(bào)警、停機(jī)等多重安全聯(lián)鎖,確保全程受控;針對(duì)氫氣和氨氣定制化設(shè)計(jì),凈化效率可高達(dá)99.9%;設(shè)備無(wú)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(qiáng)化防腐設(shè)計(jì),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(shì),通過(guò)感知矩陣、多維交互、場(chǎng)景化智控等技術(shù),實(shí)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(kuò)散、刻蝕、化學(xué)氣相沉積等核心工序中,會(huì)產(chǎn)生CF?、NF?等全氟化合物(PFCs),這類(lèi)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(duì)此類(lèi)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(zhuān)門(mén)攻克PFCs處理難關(guān)。在反應(yīng)器中,通過(guò)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(qiáng)化學(xué)鍵(如C-F鍵)。同時(shí),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(jìn)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(jìn)入配套的濕式洗滌塔深度凈化,最終實(shí)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(lái)處理,處理后的尾氣經(jīng)過(guò)匯總進(jìn)入中央處理系統(tǒng),中央處理系統(tǒng)常采用多級(jí)酸堿塔、吸附工藝。
等離子水洗設(shè)備(Plasma Wet Scrubber)采用自動(dòng)化控制,進(jìn)行溫度、壓力、流量、液位等監(jiān)測(cè),聯(lián)動(dòng)擴(kuò)撒、調(diào)溫、降溫、報(bào)警、停機(jī)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(wú)法有效處理的極高穩(wěn)定性氣體(如PFCs);材質(zhì)采用強(qiáng)化防腐設(shè)計(jì),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(shì),通過(guò)感知矩陣、多維交互、場(chǎng)景化智控等技術(shù),實(shí)現(xiàn)設(shè)備全生命周期深度賦能。

硅烷燃燒水洗塔
在太陽(yáng)能電池、集成電路等高端制造中,PECVD(等離子增強(qiáng)化學(xué)氣相沉積)等關(guān)鍵工序會(huì)產(chǎn)生硅烷(SiH?)和氨氣(NH?) 等廢氣,其中,硅烷在空氣中會(huì)自燃甚至爆炸,氨氣則具有強(qiáng)刺激性和毒性,存在嚴(yán)重的安全與污染風(fēng)險(xiǎn),必須采用高效、定制的方案進(jìn)行徹底處理。
針對(duì)此類(lèi)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(jí)吸收,該設(shè)備對(duì)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(shí),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(jí)洗滌吸收
燃燒后的高溫氣體(含SiO?粉塵、氨氣等)立即進(jìn)入多級(jí)水洗洗滌塔。廢氣與循環(huán)液充分逆流接觸,實(shí)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(dòng)化控制,進(jìn)行溫度、壓力監(jiān)控,采用氮?dú)獗Wo(hù)和泄爆裝置,確保設(shè)備安全穩(wěn)定運(yùn)行;根據(jù)廢氣特性定制設(shè)備功能,采用高效燃燒+多級(jí)吸收的協(xié)同設(shè)計(jì),凈化效率可高達(dá)99.99%;流程化布局燃燒室、均壓室、氮?dú)獗Wo(hù)室及多級(jí)洗滌室,結(jié)構(gòu)緊湊,氣流通暢,實(shí)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(yùn)營(yíng)目標(biāo);并且融合數(shù)字孿生與集中智制優(yōu)勢(shì),通過(guò)感知矩陣、多維交互、場(chǎng)景化智控等技術(shù),實(shí)現(xiàn)設(shè)備全生命周期深度賦能。
