潔凈室化學過濾器的選型及使用效果研究

黃秀琴 李亞東*

（1、蘇州大學材料科學與化學化工學部，江蘇 蘇州215000 2、美埃（中國）環境凈化科技有限公司）

1 AMC 定義和分類

在國際半導體設備與材料協會公布的SEMI F2l-95 標準和SEMI F21-1102 標準中，對氣態分子污染物的定義如下[1]：

酸（Acid）：腐蝕性物質，在化學反應中為電子接受者；簡稱為MA。

堿（Base）：腐蝕性物質，在化學反應中為電子提供者；簡稱為MB。

可凝結物質（Condensable）：在一般大氣壓下，沸點高于室溫，能夠凝結在清潔表面的物質（水除外）；簡稱為MC。

摻雜物（Dopants）：能夠改變半導體材料導電特性的化學物質，簡稱為MD。

2 化學過濾器的評價及客戶要求

化學過濾器的評價可以按照3C2E 五個方面來評價，即吸附容量（Capacity），適用性（Compatibility），潔凈度（Cleanliness），過濾效率（Efficiency），阻力能耗（Energy-Loss）五個指標[2]：

現有某半導體廠家需要去除潔凈室內AMC 污染，需根據客戶指定條件進行相應化學過濾器選型, 客戶安裝化學過濾器要求：

（1）在4*4 尺FFU 頂部配置化學過濾段，整體化濾高度需小于200mm。

（2）重點控制硫酸根，氨氣及TVOC（揮發性有機物）。

（3）化學過濾段整體最大阻力需小于80pa。

3 化學過濾器濾芯的選型

針對新風中污染物以上AMC 種類，我們配置了三種濾芯，第一種，針對酸性氣體，選用KOH 浸漬除酸濾料；第二種，針對堿性氣體，選用H3PO4浸漬除堿濾料；第三種，針對TVOC 氣體，選用活性炭濾料。濾料有兩種形式，一種為顆粒狀濾料，需要灌裝在特定容器中后再安裝使用。另外一種是夾碳布式三明治狀濾料，即將顆粒狀濾料碾碎后撒在兩層無紡布之間。

該案由于是在FFU 上端加裝化學過濾器，根據經驗，顆粒狀活性炭過濾器由于會有些許產塵，會影響FFU 后端高效過濾器的使用壽命，故本案選用產塵較少的夾碳布式三明治狀濾料。濾布具體參數如表1。

4 化學過濾器外框的選型

為了配合4*4 尺（1175*1175mm）的FFU，過濾器長寬配置1170*1170mm。由于整體厚度需小于200mm，這里故選用板式過濾器。由于長寬尺寸較大，故為了過濾器更加穩固，做成二合一形式。即將寬度方向1170mm 分配成兩片同寬度585mm 過濾器，長度1170mm 方向尺寸保持不變，中間用加強筋進行固定。根據經驗，在相同濃度下，酸性物質及有機物消耗濾材更多，故分別選用70mm 及70mm 兩種厚度，堿性物質在相同濃度下消耗物質較少，故選用50mm 的厚度。型號及參數見表2，外形結構見圖1。

表1 濾料參數表

表2 化學過濾器參數

圖1 過濾器外觀

5 化學過濾器性能檢測

安裝前，我們對客戶FFU 上游進行了氣體成分分析，利用超純水洗氣的方式對現場大氣進行溶解采集，以分析MA 及MB 氣體。采樣裝置類似下圖2。Impinger 有兩根與外氣接觸的軟管，長的一端管子用于進氣，短的一端管子用于出氣，后端有動力泵控制流量。采集一定時間后，記錄流量及采集總量。后將采集氣體的溶液帶回實驗室用離子色譜進行分析，分析結果如表3[3]。

圖2 MA/MB 氣體采樣裝置

利用TENAX 管吸附的方式進行大氣中TVOC 的富集，采樣裝置類似圖3。采集一定時間后，記錄流量及采集總量。后將已富集氣體的TENAX 管帶回實驗室用氣質聯用儀進行分析，分析結果如表3[3]。

圖3 TVOC 氣體采樣裝置

表3 化學過濾器安裝前AMC 濃度

"Non-Condensable" 表示C9（2，2，5-trimethylhexane）之前出峰的物質。"Condensable" 表示C9（2，2，5-trimethylhexane）-C30（Squalane）之間出峰的物質。

在客戶處安裝化學過濾器后，再次進行AMC 氣體采集及分析工作，分析得到以下結果。

表4 化學過濾器安裝后AMC 濃度

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圖4 百級區FFU 上下游安裝化學過濾器前后濃度示意圖

圖5 十級區FFU 上下游安裝化學過濾器前后濃度示意圖

6 討論

由數據可以看到，安裝化學過濾器之后，SO42-，NO2-，NH4+及TVOC 濃度均有顯著下降。SO42-，NO2-，NH4+污染物去除效率達到90%以上。TVOC 部分，其中N0n-Condensable 不可凝結化合物都是低沸點小分子化合物，活性炭對其吸附效果不如Condensable 高沸點高分子量化合物。