光刻与蚀刻是半导体晶圆制造、芯片生产的核心精密工序,也是厂区废气污染物排放的核心源头,两道工序产线工况复杂、废气排放频次高、污染物浓度波动大,是半导体废气治理的重点与难点。蚀刻工序过程中,会使用大量含氟、含氯腐蚀药液,持续产生氟化氢、盐酸、硫酸雾等强腐蚀性酸性废气,这类废气不仅会污染大气环境,还会腐蚀生产设备与治理设施;清洗配套工序会辅助释放微量酸碱污染物;而光刻工序中,光刻胶的涂布、曝光、显影全过程会挥发大量醇类、苯系类VOCs有机废气,具有挥发性强、异味大、治理难度高的特点,部分配套产线还会伴随工艺氨气排放,多污染物叠加,极易出现治理不彻底、尾气超标问题。
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目前多数半导体企业针对光刻、蚀刻工序废气,均采用经典的二级喷淋+活性炭吸附工艺,但杰通环境通过大量现场勘查、工艺检测、数据验证发现,传统工艺在适配光刻蚀刻专属工况时存在明显短板,未经优化的设备系统长期运行后,会出现治理效率衰减、耗材损耗过快、设备故障频发、排放不稳定等一系列问题,严重影响企业环保合规生产。通过上万组运行数据复盘,总结出传统工艺三大核心缺陷:其一,传统喷淋塔除雾结构简陋,仅能拦截大颗粒水雾,无法去除微米级雾滴,高湿废气直接进入活性炭箱体,导致活性炭微孔被水汽堵塞,吸附活性快速下降,VOCs处理效果持续变差,活性炭更换周期缩短50%以上,大幅增加企业运维成本;其二,传统喷淋系统多采用固定药剂投加模式,无自适应调控功能,而光刻蚀刻产线多为间歇性生产,废气浓度、风量波动极大,低负荷、高负荷工况切换时,极易出现药剂过量或投加不足的情况,导致酸碱废气中和不彻底,尾气排放超标;其三,系统缺乏专业化工况适配设计,未针对光刻VOCs、蚀刻酸性废气的特性优化气流速度与反应时长,废气停留时间不足,治理精度难以满足半导体行业严苛排放标准。
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针对光刻、蚀刻工序专属废气治理痛点,杰通环境聚焦二级喷淋+活性炭核心工艺,开展专项技术迭代与多轮工艺验证,从设备结构、运行逻辑、参数适配、安全防护四个维度完成全方位优化,打造适配半导体光刻蚀刻工况的专属治理方案,所有优化技术均通过实验室模拟、中试测试、现场落地三重验证,确保工艺精准有效、稳定可靠。
在喷淋治理单元优化方面,杰通环境重构二级喷淋塔内部结构,采用逆流喷淋优化设计,增大气液接触面积,延长酸碱废气中和反应时长,针对性提升氟化氢、盐酸酸雾、氨气的去除效率;升级智能运维系统,搭载高精度pH在线传感器、风量流量计、浓度监测模块,实现废气工况实时数据采集,系统可根据工况波动自动调节药剂投加量、循环液流量,解决传统系统工况适配性差、处理效率不稳定的问题。同时,在二级喷淋末端加装多级复合高效除雾组件,通过分级过滤、吸附拦截双重原理,彻底去除废气中夹带的细微雾滴与水汽,将废气相对湿度降至安全范围,从源头保护后端活性炭吸附单元,大幅延长活性炭使用寿命。
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在活性炭吸附单元优化方面,杰通环境结合光刻VOCs废气的组分特点,定制疏水型高比表面积专用活性炭,针对性提升有机废气吸附容量与抗湿性能;优化箱体内部气流导流结构,解决传统设备气流短路、局部流速过快的问题,让废气均匀通过炭层,保障VOCs吸附充分彻底。同时搭建全维度在线监测体系,实时监测炭层压差、温度、废气进出口浓度,通过大数据分析预判活性炭饱和状态,实现精准更换,避免耗材浪费与治理失效问题。针对光刻工序间歇性排放特点,优化设备启停逻辑,实现低负荷待机、高负荷满负荷运行,降低设备能耗与运维损耗。
在高危废气管控方面,杰通环境严格执行废气分类治理原则,将蚀刻、沉积工序伴生的硅烷、磷烷、砷烷等易燃易爆、剧毒特种废气,从常规废气系统中彻底分流,设置独立收集、预处理装置,严禁混入喷淋吸附主线,从根源杜绝燃爆、中毒、尾气超标等安全环保风险,补齐传统工艺的安全短板。
经过多项目落地验证,杰通环境优化后的喷淋吸附工艺,可完美适配半导体光刻、蚀刻工序复杂多变的废气工况,酸碱废气净化率、VOCs去除率均稳定高于行业标准,设备运行故障率大幅降低,有效解决了传统工艺治理不稳定、耗材损耗大、安全隐患多的难题,全方位保障半导体企业光刻蚀刻工序环保合规、安全高效生产。
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