Local-Scrubber-Introduction-10.27

LocalScrubberIntroductionHazardsofProcessExhaustGasesScrubber全氟化物（PFCs）为京都议定书管制溫室气体燃烧性气体处理不当，酿成工安意外，财产损失粉尘去除效率差造成管路堵塞，需停工维修造成人体健康及环境的危害烟囱白烟，居民投诉制程尾气处理不佳后果半导体工艺尾气类型半导体生产过程中产生的废气有：碱性气体：氨气（NH3）等，酸性气体：盐酸（HCl），HF；挥发性有机物（VOC）：异丙醇（30%），丙酮（20%），HMDS易燃气体：硅甲烷、氢气高毒性气体：AsH3，PH3，二硼乙酸（B2H6）；PFC（全氟化物）气体：CH3F，CHF3，CH2F2，C4F6，C5F8一般排气：一般热排气、车间的换气等Example:DryEtch原物料1.腐蚀性气体：HBr2.毒性气体：Cl23.PFCs：CF4,C2F6,SF6,CHF3,NF3副产物1.腐蚀性气体：HF,HCl,SiF4,WF62.PFCs：CF4,C2F6,SF6,CHF3,NF3,CxClyFz1.Wetscrubber2.Dryscrubber1.高溫触媒2.燃烧水洗3.电热水洗（NF3）4.Others制程危害尾气的来源分为：解决方案：LocalScrubber类型各类型LS机理电热水洗式（Thermaltype）：处理可燃气体且燃烧产物可溶于水的气体，如H2；由于其加热温度在800~1100度间，故无法处理燃点过高的PFC燃烧水洗式（BurnType）：通入甲烷（CH4）、丙烷（C3H8）和O2等气体进行高温燃烧处理可燃气体，其最高温度可达1600度，可有效处理各种可燃气体（包括PFC）；但使用CH4或C3H8本身会有很高的火灾风险，故有些公司没有使用，以保险公司之财产保护的立场亦不建议使用；填充水洗式（WETtype）：即水洗吸收，处理易溶于水的气体LocalScrubber类型各类型LS机理干式吸附式（Drytype）：使用吸附剂，通过物理或化学吸附法去除尾气，对于化学性质较稳定的气体，其处理效率较低燃烧室（BurnBox或Burntube）：在半导体使用的原料气体中，硅烷类的气体因具有自燃性而备受关注，早期的处理方法是采用简易的进行前处理，SiH4与氧气充分混合后立即燃烧氧化成SiO2，再由管线末端的洗涤塔或是滤网去除。电浆分解式（Plasma）：采用高压电离子束的较高能量破环目标气体分子间的化学键，从而对目标气体进行分解。主要处理一些性质比较稳定的废气。各类型LS机理本地处理系统处理原理处理废气类型废气种类常用处理设备电热水洗系统（Thermaltype）电加热废气至800至1100度，热氧化处理废弃物处理可燃、自燃气体且其燃烧产物可溶于水的气体H2、SiF4，PH3、AsH3燃烧水洗系统（BurnType）通入O2（空气）高温燃烧处理可燃气体，其最高温度可达1600度各种可燃气体（包括全氟化物）PFC管道式燃烧器填充水洗式（Wettype）（三级）逆流水淋洗废气吸收污染物易溶于水的气体HCl、HBr逆流水淋洗填料塔干式吸附系统（DryType）采用吸附剂物理和化学吸附去除废气污染物；催化氧化CO为CO2毒性气体，且不能燃烧，也不能湿洗的气体CO、HCl、HF、HBr、SiCl、SiF4、ClF3、PFCZ-7C吸附器、CO催化氧化器冷却收集系统沸点较接近常温的物质TEOSBurn-WetTypeWetting1stBurningZoneN2FlushProcessgasinProcessgasoutThermal-WetType各类型LS比较优势弊端电热水洗式1.可同时处理可燃性气体及酸性气体，其处理效率皆高于95％。2.机台设备与运转成本低3.客戶接受度高，市场占有率70%。1.处理PFCs气体不易，需创新改良技术。2.粉末易堵住腔腔及水洗部分管路，因此维修频繁，降低半导体厂之晶圆产能。燃烧水洗式1.升降温速度快，主腔体可达1300℃以上，对有害气体破坏率高。2.可同时处理燃烧性气体(SiH4、H2)、腐蚀性气体(HCl、SiF4)及PFCs气体，其处理效率皆高于95%。1.操作安全性低，客戶接受度低2.使用甲烷(CH4)当燃料，高耗能3.操作成本较高，客戶接受度低4.易产生NOx、CO、C2H4等副产物5.粉末易堵住腔体及水洗部分之出口管，因此维修频繁，降低晶圆产能。高温触媒水洗式1.操作安全性高。2.可同時处理PFCs氣體气体及酸性气体，其处理效率皆高于99％。3.处理后之气体无有害性副产物。1.机台起始设置成本高。2.除了触媒外还需更换吸附材料，故運运转成本较高，降低客戶使用意愿。3.使用后触媒若不妥善处理，可能造成二次公害。4.不适合使用于有粉尘之制程。LS发展趋势CostEfficiencyHighLowLowHighParticleandShortPMCycleLowCostHighEfficiencyPFCsGasRemoveCostDown废气产生工艺使用原辅材料废气种类主要废气排气类型硅表面清洗硫酸、盐酸、氢氟酸、氨水、H2O2、纯水、N2硫酸清洗废气盐酸清洗废气氢氟酸清洗废气氮气吹干废气硫酸雾HCl、Cl2HFN2SEX氧化高纯度O2氧化废气O2GEX均胶、光刻有机光刻胶、显影液光刻胶有机废气异丙醇VEX刻蚀HF溶液、氨水、盐酸氨水清洗废气HF刻蚀液废气盐酸清洗废气干刻蚀废气NH3HCl、HFHCl、Cl2C4F6、C5F8AEXSEX扩散SiH4、PH3、AsH3酸、有毒排气SiH4、PH3、ClF3SEX离子注入AsH3、PH3酸、有毒排气AsH3、PH3SEX化学气相沉积（CVD）沉积气体：SiH4，W，SiH2Cl2，PH3，AsH3，携带气体：H2、O2、Ar、NO2、NH3氮化硅沉积废气SiH4，W，SiH2Cl2，PH3，AsH3，NH3SEX物理气相沉积H2沉积废气H2SEX化学机械抛光含氨水抛光液氨水挥发气体NH3AEX其它载气、保护气体一般排气N2、Ar、H2等GEX半导体工艺尾气举例根据不同尾气处理设备的特征，其选型可依据对应尾气进行选择，如下：可燃性尾气，如H2，较低浓度的PH3，较低浓度的AsH3等，一般采用电热/燃烧水洗式的Localcrubber;自燃性的气体，如SiH4一般采取电热水洗式的Localcrubber或Burntube;易溶于水的气体，如HCl、HBr等，可采取填充水洗式Localcrubber;PFC（全氟化物）气体，一般采用干式吸附式/燃烧水洗式或电浆式的Localscrubber;毒性气体，且不能燃烧，也不能湿洗的，如ClF3（三氟化氯），采用干式吸附式的Localcrubber;沸点较接近常温的物质，如TEOS等冷却收集充分考虑系统安全性LS选型LocalScrubber的选型-根据制程系统由于制程产生的废气往往是混合气体，因此，最实用的选型方法就是根据制程类别，对所有原料气体可能产生的混合废气性质进行综合分析，整体选型AeraProcessProcessGasLocalScrubberUsedMetalTiNTDMAT,H2ThermalWetW-PlugSiH4\C2F6\WF6BurnTubeWSI-depositDCS\WF6\ClF3BurnTube,DryforClF3CVDSiH4BaseSiH4\SiF4\WF6\DCS\NF3BurnTubeLiquidbaseNF3\C2F6\O3\TEOS\TEB\TEPOColdTrapLS选型举例ScrubberLocalScrubber（LS）类型及对应工艺ScrubberLS处理效率评估Mass-BalanceTheory------质量守恒法注意点：1.前后采样的一致性2.Scrubber自身的性能曲线