硅基芯片生产废气处理方案

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半导体制造行业

硅基芯片生产废气处理方案

硅基芯片（12 英寸晶圆）制造需经过光刻、蚀刻、沉积等 200 余道工序，其中光刻工序使用含丙二醇甲醚醋酸酯（PGMEA）的光刻胶，蚀刻工序使用四氯化硅、氟化氢等试剂，调阻工序使用硅烷气体。废气来源于光刻胶涂覆挥发（含 PGMEA 200-500mg/m³、苯乙烯 50-100mg/m³）、干法蚀刻尾气（含氟化氢 300-600mg/m³、四氯化硅 100-200mg/m³）、调阻工序排气（含硅烷 50-100mg/m³），具有 “高纯度要求（粒子浓度≤100 个 /m³）+ 易燃易爆（硅烷爆炸极限 1.

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行业现状1

腐蚀性气体对设备的损害加剧：干法蚀刻尾气中氟化氢浓度常达 300-600mg/m³，与四氯化硅（遇水生成盐酸和硅酸）混合后，形成强酸性气体混合物。常规吸附脱附系统中，沸石转轮的氧化铝粘结剂会被氟化氢腐蚀，3 个月内转轮效率从 90% 降至

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行业现状2

工序切换导致的成分波动适配难：12 英寸晶圆生产线采用连续生产模式，但工序每 8 小时切换一次（如从逻辑芯片光刻工序切换至存储芯片蚀刻工序），废气成分从 “PGMEA + 苯乙烯” 骤变为 “氟化氢 + 四氯化硅 + 硅烷”，成分复杂度高且变化频繁。现有处理系统多为固定工艺，无法实时调整参数，如蚀刻工序废气进入光刻废气处理系统，会导致吸附剂中毒，

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行业现状3

洁净度要求与处理系统兼容性差：半导体车间要求废气处理系统出口气体粒子浓度≤100 个 /m³（≥0.5μm），但常规处理系统（如喷淋塔）会产生水雾，导致出口气体湿度超 60%，需额外加装除湿设备，增加投资成本；部分吸附剂（如活性炭）会产生粉尘脱落，若进入车间回风系统，会污染晶圆，影响芯片良率（每降低 1% 良率，年损失超 1000 万元），处理系统与车间洁净环境的兼容性成为关键难题。

废气处理专属方案
全套工艺按需定

01 吸附脱附

预处理与洁净防护：增设 “氟化氢吸收塔 + 气液分离器 + 高效过滤器（HEPA）” 三级预处理，采用 20% 氢氧化钾溶液吸收氟化氢（去除率≥99%），生成的氟化钾溶液经纯化后可回用于蚀刻工序（年回收量约 5 吨，节约试剂成本 30 万元）；气液分离器去除废气中 95% 以上的液滴，HEPA 过滤器（效率 99.97%@0.3μm）去除颗粒物，确保进入吸附系统的气体洁净度符合车间要求。

02 RTO 定制方案

防爆型 RTO 与安全控制：选用三室蓄热式 RTO，燃烧室采用碳化硅耐火材料（耐氟化氢腐蚀寿命 3 年以上），配备防爆风机（Ex d IIB T4 Ga 级）、阻火器（阻火等级 BS 6324）及硅烷浓度报警系统（报警阈值设为爆炸极限的 8%），当硅烷浓度超阈值时，自动开启氮气吹扫系统，防止自燃；RTO 出口安装在线监测设备（监测 VOCs、氟化物、粒子浓度），数据实时上传至生态环境部门与企业 MES 系统，实现合规监控。

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