半導體行業(yè)作為高新技術(shù)產(chǎn)業(yè)往往被人誤解為 “清潔”產(chǎn)業(yè),,但事實上,,半導體生產(chǎn)過 程中使用了大量有機和無機物,包括許多有毒有害物質(zhì),,對環(huán)境危害較為嚴重,,如不加以控制,,將會產(chǎn)生較大的環(huán)境污染。
一些半導體產(chǎn)業(yè)發(fā)達的國家和地區(qū),,如美國,、德國和臺灣等,都針對半導體行業(yè)制訂了相應(yīng)的排放標準,。
上海早于2006年就頒 布了《半導體行業(yè)污染物排放標準》(DB31/ 374-2006),,對于督促企業(yè)采用國際先進生產(chǎn) 技術(shù)和治理措施,推行清潔生產(chǎn)技術(shù),,提高污染控制水平,起到了積極作用,。 旁邊的江蘇省環(huán)境保護廳于 2015 年正式下達了《江蘇省半導體行業(yè)污染物排放標準》制定任務(wù),,目前正在征求意見中。
半導體行業(yè)中使用的清洗劑,、顯影劑,、光刻膠、蝕刻液等溶劑中含有大量有機物成分,。 在工藝過程中,,這些有機溶劑大部分通過揮發(fā)成為廢氣排放。目前,,針對這種氣體排放,,一 般采用吸附、焚燒或兩者相結(jié)合的處理方法,。 吸附是利用多孔性固體吸附劑處理混合氣體,,使其中所含的一種或多種組分吸附于固體 表面上,達到分離的目的,。吸附劑選擇性高,,能分開其他過程難以分開的混合物,有效地清 除(或回收)濃度很低的有害物質(zhì),,凈化效率高,,設(shè)備簡單,,操作方便,且能實現(xiàn)自動控制,。?
但固體吸附劑的吸附容量小,,需要大量的吸附劑,設(shè)備龐大,,且吸附后吸附劑需要再生處理,,是吸附處理的主要缺點。半導體生產(chǎn)場所揮發(fā)出來的有機廢氣通過局部排風罩收集,,經(jīng)管道送至吸附凈化系統(tǒng),。一般采用活性炭作為吸附劑。因為活性炭是非極性吸附劑,,對廢氣中水蒸氣的靈敏度不高,,且價格便宜。 焚燒的方法也廣泛用于半導體行業(yè)處理各種有機廢氣,,通過熱氧化將有機物轉(zhuǎn)化為 CO2 和水,。同時,焚燒對處理穩(wěn)定流量和濃度的廢氣也是一種很好的方法,。在熱氧化中,,有機廢氣流經(jīng)過加熱,氣相中的有機物被氧化,。為節(jié)省燃料使用,,通常還使用熱交換器,回收焚燒產(chǎn)生的熱量對進口氣體進行預(yù)熱,。對于處理大流量,、低濃度的氣體,通常都要采用這種方法,。 由于半導體行業(yè)廢氣焚燒會產(chǎn)生SiO2,,且SiO2會使催化劑鈍化,因此半導體行業(yè)中很少采用接觸氧化的方法,。
一些半導體生產(chǎn)廠也使用旋轉(zhuǎn)濃縮系統(tǒng)富集有機廢氣,,如沸石濃縮轉(zhuǎn)輪。因為半導體工藝過程中有機廢氣具有排放流量大(通常大于 11039 m3 /小時)和濃度低(通常小于 25ppmv) 的特點,,使用其它的處理技術(shù)難以達到令人滿意的處理效率,。沸石濃縮轉(zhuǎn)輪使用內(nèi)帶吸收物質(zhì)的旋轉(zhuǎn)輪,其中的吸收物質(zhì)部分曝露于廢氣流中,。轉(zhuǎn)輪吸收廢氣中的揮發(fā)性污染物,,并使用蒸汽或熱將其脫附。脫附的氣流中富集了較高濃度的揮發(fā)物,,這種低流量,、高濃度的氣流能很好地被氧化,。旋轉(zhuǎn)濃縮系統(tǒng)用于半導體行業(yè)的一個缺點是它對甲醇親和力較差,去除率僅為 40-60%,。
總而言之,,廢氣治理方面,半導體行業(yè)酸,、堿廢氣一般采用相應(yīng)的堿液吸收和酸液吸收進行處理,,工藝方法已非常成熟,只要適當優(yōu)化相關(guān)工藝參數(shù),,能夠滿足本標準的要求,,需要關(guān)注的有機廢氣的處理。目前處理有機廢氣的工藝有吸附法,、吸收法,、直接燃燒法、催化燃燒法,、冷凝法等,,吸附法采用活性炭直接吸附,凈化效果好,,但是運營成本會很高,;吸收法適合于溫度低、中高濃度的廢氣,;直接燃燒法適合于高濃度,、小風量廢氣治理;冷凝法適用于成分相對單一,、濃度高,、且有一定回收價值的有機廢氣,。對于半導體行業(yè)低濃度,、大風量、成分復雜的有機廢氣,,吸附法,、吸收法、燃燒法,、冷凝法均不適用,,比較適用的是吸附——催化燃燒法。目前省內(nèi)一些大型半導體企業(yè)已采用沸石轉(zhuǎn)輪濃縮后燃燒,,該方法適用于大風量,、低濃度、常溫的有機廢氣處理,,凈化效率達到90%以上,,濃縮比達20﹕1,,運行費用較低,設(shè)備處理風量大,,占地面積小,,不產(chǎn)生二次污染,可持續(xù)脫附并處理污染物,。根據(jù)企業(yè)實際運行情況,,有機廢氣進氣濃度在200mg/m3以上時,處理效率達到95%,;200mg/m3以下時處理 后濃度控制在20mg/m3,,可保證廢氣達標排放。
內(nèi)容參考江蘇省生態(tài)環(huán)境廳相關(guān)文件