製程排氣系統目的,製程排氣系統分類,製程排氣風管選用,製程排氣環保全全,製程排氣施工準備,製程排氣工藝流程,
製程排氣系統目的
半導體產業在製造過程中,無可避免地必須使用不同種類的化學物質,為了提高產品的良率,必須精密控制產品所接觸環境的空氣品質。而製程排氣系統(Exhaust System),雖非製程生產所需設備,但卻是為生產區域營造一個可供生產人員在安全情況下的工作環境,因此製程排氣系統,從廢氣物質兼容性至排放氣體輸送,以至於各種污染處理設備,皆需經嚴格且縝密選擇,這些均是環環相扣缺一不可。
半導體工業,雖已有四十年的發展,卻是在近十年內快速發展,成長之速非常驚人,且電子產品已成為人們生活中不可缺少的必需品,各個先進國家無不努力於研究發展,以期在工業能力及市場占有方面能取得優勢。但在半導體製程生產既可符合製程生產需求,又能兼顧工業安全,同時更可為環保盡一份心力時,所排放之廢氣,除了對人體會有安全性之威脅外,更會造成環保空氣污染。有鑒於此,在投入半導體工業建廠的同時,希望能對製程排氣處理原理,環保相關法規甚至各個系統處理所使用的管材,做全面的了解。
製程排氣系統分類
半導體製程流程中,使用機台種類相當煩多,各種排放物質種類更是不勝枚舉,若要針對單一種類設定單獨排放處理設施,不僅有其設定上的因難,而且施工上及日後維修保養更屬不易,因而,目前半導體廠房中,依據排放之特性大致上區分為酸、毒性(Acid Exhaust)、鹼性(Alkali Exhaust)、有機溶劑(Solvent Exhaust)及一般排氣(General Exhaust)四個系統:
(1) 酸、鹼性廢氣:其主要來源為化學清洗工作站,清洗晶片時所產生之揮發性氣體,此氣體部分含有濃煙,部分則對呼吸系統有刺激性作用有害人體,故必須經過Central Scrubber做水洗中和處理後,再排入大氣。
(2) 毒 性 廢 氣:其主要來源為化學氣相沈積(CVD)乾蝕刻機、擴散、離子植入機及磊晶等製程時所產生,由於以上之製程均使用大量的毒性氣體,因此在其機台本身即設定有Local Scrubber 作先行處理,再送至Central Scrubber 做水洗中和處理後,再排入大氣。
(3) 有機溶劑廢氣:目前半導體製造業大多以活性碳吸附塔或填充式洗滌塔處理廠內排之VOC氣體,一般採用沸石濃縮轉輪+燃氣式焚化爐,去除率可達90﹪以上,為目前較佳之空氣污染控制技術。
(4) 一 般 廢 氣:其來源為機器運轉發熱產生不含有害物質,故可經由排氣設備直接排入大氣。
製程排氣風管選用
半導體廠房中,依據排放的特性大致上區分為酸、毒性( Acid Exhaust)、鹼性( AlkaliExhaust)、有機溶劑(Solvent Exhaust)及一般排氣(General Exhaust)四個系統。除一般氣體排放系統,因其排放氣體並無危險性及污染考量,其管材使用並不須特別考慮,其他三種系統排放物質皆有酸、鹼、腐蝕或高溫燃燒等因素,在使用管材上皆須特別考慮,避免產生危險及空氣污染。在四種排氣系統中,General Exhaust 因無特殊考慮,在經濟原則下,鍍鋅及不鏽鋼風管都有使用,而Solvent Exhaust 因其排放物質特質,皆採用SUS304 全焊風管或不鏽鋼內襯鐵氟龍(ETFE)即可合乎要求,至於Acid/Toxic/Alkali Exhaust 因其考慮性較多,故使用管材也較多樣化。在各種排氣系統常用管材選擇上,除考慮安全性及環保污染外,更須考慮設定成本,對整體成本影響最大,故而特殊管材選用。
製程排氣環保全全
在半導體廠除了一般空調、通風換氣系統外還有製程排氣系統,因許多製程廢氣多屬危險性、有害性物質,容易造成人員健康、毒害或火災爆炸、環境公害等問題,所以在排氣系統中安全性考量是很重要的,故在設定排氣系統時應注意下列以下幾點:
(1)腐蝕性排氣風管應採用不可燃材料,其必須考慮風管材料耐火、煙及腐蝕。
(2) 除非管內輸送之易燃性或易爆性之氣體或煙燻濃度低於25%LFL,輸送爆炸性或可燃性氣體、煙燻、粉塵之管線要直接穿出建築物且不能進入其他空間,管線亦不可插入其他管線或氣室(Plenum),對於不兼容物質之風管要分離或區別。腐蝕性排氣管通常用玻璃鋼風管,但此材質不適用於溶劑排氣。
(3) 若同時有易燃性及腐蝕性物質匯入時, 應選用同時具抗腐蝕性與防火性管材。
(4) 因全部使用不鏽鋼全焊管,如有腐蝕性物質或可燃性+腐蝕性物質,則需注意管路受腐蝕狀況,定期作泄漏檢測。
(5) 管路雖採用不鏽鋼全焊管,但因該管路輸送物質多為易燃性,故建議在主管路一次配管部分(管徑大於300,)仍應加裝自動灑水系統。
(6) 若採用PP材質於腐蝕性排氣管路,建議大於(含)150直管段應使用自動灑水設備(NFPA 則規定為250(含)以上),亦即採用灑水系統時,必須考慮初設成本與周期保養及灑水系統因誤動作時(灑水頭損壞)所造成的影響。
(7) 目前半導體產業套用的風管材質通常可分為兩種,一是SUS304或SUS316L不鏽鋼全焊管,另一為SUS304、SUS316L全焊管內襯鐵氟龍(ETFE或ECTFE等)。內襯特氟龍(ECTFE)是氟氯高分子化學品,具有優異的高熱性、耐候性、絕緣性、耐蝕性、低燃性等特性,內襯特氟龍(ETFE)具有更高的附著力,耐高溫度比ECTFE高50度左右,是目前電子行業的主要塗層原料。目前國內唯一一家擁有ETFE FM認證的企業只有上海點奪。不鏽鋼全焊管(SUS 304 或SUS 316L)因其優異的耐蝕性、耐熱性、高強度。主要用於無塵室,半導體業,印刷電路板業,石化業,製藥業,造紙業,食品加工等工業的一般排氣系統,強酸鹼排氣系統,有機溶劑排氣系統。
製程排氣施工準備
風管在安裝前應對其排氣,保證風管內外表面整潔,風管在安裝前應檢查其平整和水平度,經監理或甲方認可並填寫有關驗收資料後方可安裝。風管吊裝前先要核對現場結構預留孔洞的位置、尺寸、標高,並將風管內外擦拭乾淨,嚴防施工中的垃圾遺留風管中,安裝部位的障礙物要清理。
1、工程所使用的主要材料、設備、成品半成品等均應有出廠合格證明書或質量鑑定檔案。2、工程必須按批准的設計圖紙施工。3、管道製作的尺寸應按圖施工,均以內徑為準,連線管應與閥體相吻合。4、圓形彎管的彎曲半徑和最少節數及矩形彎管的彎曲半徑應按《建築安裝工程施工技術操作規程》中有關規定執行。5、風管各管段的連線應採用可拆卸的形式。6、風管厚度按標準。
製程排氣工藝流程
工藝流程:確定標高 → 製作吊架 → 設定吊點 → 安裝吊架預檢 → 風管 → 法蘭氣密膠條(鐵氟龍膠條)→法蘭連線→ 穿螺絲 → 風管排列 → 安裝就位找平找正 → 檢驗 → 評定
1、確定標高:按照設計圖紙並參照土建基準錢找出風管標高。
2、標高確定後,按照風管系統所在的空間位置,確定風管支、吊架形式,支、吊、托架的形式、規格、位置、間距及固定必須符合設計要求和施工規範規定,嚴禁設在風口、閥門及檢視門處。 用於鍍鋅、不鏽鋼支架,抱箍應按設計要求做好防腐絕緣處理,防止電化學腐蝕。
3、為保證法蘭接口的嚴密性,法蘭之間應有耐高溫、防腐蝕四氟膠墊。在無特殊要求情況下,法蘭墊料按標準選用。
4、 風管安裝:根據施工現場情況,可以在地面連成一定的長度,然後採用吊裝的方法就位;也可以把風管一節一節地放在支架上逐節連線。一般安裝順序是先乾管後支管。應及時固定和調整支架,支架位置應準確,安裝應平整牢固,與管子接觸應緊密。
5、對於暫時不安裝的孔洞不要提前打開;暫停施工時,應加蓋板,以防墜人墜物事故發生。
6、 防火閥安裝,方向位置應正確,易熔件應迎氣流方向。排煙閥手動裝置(預埋導管)不得出現死彎及癟管現象,手動密閉閥安裝時閥門上標誌的箭頭方向應與受衝擊波方向一致。
7、安裝必須牢固,位置、標高和走向符合設計要求,部件方向正確,操作方便。防火閥檢查孔的位置必須設在便於操作的部位。
8、潔淨系統風管連線必須嚴密不漏;法蘭墊料及接頭方法必須符合設計要求和施工規範規定。
9、潔淨系統柔性短管所採用的材料,必須不產塵、不透氣,內壁光滑;柔性短管與風管,設備的連線必須嚴密不漏,並做好各項預檢工程檢查記錄表及技術交底。
10、施工與驗收規按:GB50235-97《工業金屬管道工程施工及驗收規範》、HGJ229-91《化工設備及管道防腐蝕工程施工及驗收規範》