湿法半导体工艺中有害气体现场处理新方案

半导体制造业普遍采用集中式湿式洗涤器处理湿法化学工艺产生的废气。当废气中含有挥发性有机物（VOCs）时，则使用集中式热氧化装置进行处理。

以往的解决方案是将各工艺腔室废气分别导入碱性、酸性或有机废气管道（如图1所示）。湿式清洗设备通过切换箱实现多腔室废气分类，该装置连接各腔室排气管，利用内部大尺寸阀门根据实时工艺状态，将废气定向输送至对应的中央排气管（酸性、碱性或有机废气）。每根排气管均经过专用中央洗涤器处理。

尽管切换箱性能可靠，但仍存在若干关键缺陷促使芯片制造商寻求改进：为维持排气管压力稳定，切换箱需将空气导入未使用的盲端管路，导致每根排气管必须按所有工艺腔室的最大可能流量设计。由于这些箱体必须靠近工具放置于洁净环境内部，会损失大量珍贵的洁净空气，因此必须更换。在每根中央排气管的下游，中央洗涤系统始终承载着最大流量的空气，所以洗涤器的设计处理能力必须是工艺设备实际排放量的数倍。辅助设备安装区域通常与洁净室面积相当，因此空间有限，设备密集放置在一起。由于管道和阀门直径较大，切换箱占地面积较大。必须生成信号以引导各工序废气进入相应的中央排气管。不过，采用现场湿式洗涤器便可有效克服这些弊端。

湿式洗涤器能高效去除气流中的可溶性气体。针对酸性（如HF）和碱性（如NH3）气体，通过碱性或酸性洗涤液的化学吸收作用，可将其浓度降至极低水平（参见公式2和3）。对于符合亨利定律的溶剂，废气最终浓度取决于末级洗涤阶段洗涤液的有效浓度（参见公式4），这是系统处理的理论下限。

为满足严格的占地面积和高度限制要求，SALIX洗涤器采用创新的紧凑型层级设计，突破传统多级柱状叠加结构的局限。系统将两个矩形填料逆流式洗涤级并排集成于单一框架内。由于气体向液相传递依赖于接触的液体表面积，因此两级均设计为填料塔结构。密封填料的选择是设计中的关键环节，因为填料越小，接触表面积越大，但同时也会导致填料层压降升高。由于洗涤器高度固定，填料的比表面积需尽可能大；同时填料单元间需保留足够空隙，确保排风机能持续补偿填料层压差。气流路径中的狭窄区域和弯道以及除雾器会导致系统沿程压降。由于两级均为逆流塔结构，气体需通过复杂路径：从洗涤器侧面的入口进入，经由第一级底部，再自第一级顶部流向第二级底部，最终从洗涤器侧面排出。为满足SALIX紧凑型设计需求，还需降低系统压降风险。