摘要：研究集成电路制造行业主要的挥发性有机物VOCs排放源及VOCs主要成分，并针对VOCs源头、过程控制与末端治理，提出切实有效的减排措施建议，为集成电路生产企业VOCs治理研究提供参考。

 

挥发性有机物(V o la tile O rganic C om pounds),指20时蒸汽压不小于10Pa 或101. 325K Pa标准大气压下，沸点不高260度的有机化合物或者实际生产条件下具有以上相应挥发性的有机化合物(甲烷除外)的统称。大多数VOCs具有大气化学反应活性，其作为形成臭氧和PM2.5的关键前体物，也是灰霾和光化学烟雾污染的重要来源。

 

2016年12月20日，国务院发布《“十三五”节能减排综合工作方案》，提出VOC s减排目标:全国挥发性有机物排放总量比2015年下降10%以上。环保部将VOC纳入主要污染物总量控制范围，目前已出台VOC的系列标准、监测技术规范、分析方法等。

 

集成电路芯片生产过程中使用大量的有机溶剂如清洗剂、光刻胶、剥离液、稀释液等，从而产生一定量的VOC废气，不仅造成大气污染，还可能会导致厂区环境异味，因此进行VOC 排放控制十分必要。

 

1 集成电路制造行业VOC主要排放源及成分研究

 

1.1 集成电路制造行业VOCs主要排放源

 

VOC 排放源主要集中在挥发性有机溶剂的使用、载运、储存及废气治理过程。

 

载运过程包括有机溶剂的原料载入及废有机溶剂的载出过程，溶剂储罐与槽车之间的接口等处有机溶剂挥发。有机溶剂的储存主要包括储罐储存，化学品桶装储存及瓶装储存。有机溶剂储罐的排气、储存过程中的不密封或意外泄露也是VOCs的来源。

 

集成电路行业的制程排气通常有四种类型：一般排气(GEX) ，酸性排气(SEX) ，碱性排气(AEX)及有机排气(VEX) 。无尘室使用有机溶剂后，通过有机排气管路(VEX ) ，汇总至有机废气处理系统处理后排放至外界大气。有机排气是集成电路行业VOC 的主要排放源。

 

1 . 2集成电路行业VOCs主要成分

 

徐婕及裴蓓等人的研究显示，集成电路行业有机废气VOC 的主要成分为异丙醇和丙酮，此两项物质占比达VOCs主要成分80% -100 %，其中异丙醇占比55%以上，丙酮占比5% -34% 。

 

我们对国4家大型集成电路制造企业的有机排气VOCs成分进行调研，发现这4家企业的VOCs亦以异丙醇和丙酮为主。

 

4 家集成电路制造企业VOC的主要成分占比表

图1 4家集成电路制造企业VOC的主要成分占比图

 

同时，企业A 对其厂区内的环境空气VOC进行监测的结果显示，异丙醇浓度居首位(占34% ) ，丙酮浓度居第二位(占18% ) 。

 

因此有针对性的减少异丙醇和丙酮的排放，对集成电路生产企业减少VOC s能起到最直接的效果。

 

2 芯片制造行业VOCs减排控制措施

 

2 .1 原辅材料控制措施

 

原辅材料控制方面，主要遵循替代或减少用量的原则，考虑使用不含VOC的替代产品或低VOCs含量的产品来替代，或通过制程方面改善，有意识减少VOC原辅料的使用，尤宜针对VOCs气体主要成分异丙醇及丙酮制定源头减量措施。

 

集成电路制造行业异丙醇和丙酮主要用途是芯片及零部件的清洗，异丙醇及丙酮化学特性极易挥发，这亦是其作为VOC s气体主要成分的原因。异丙醇源头减量措施如:尽量减少使用量，在制程条件允许的情况下，能用纯水替代清洗的步骤或操作，使用纯水替代，不能替代的，研究减少用量的方案。丙酮源头减量措施如:使用N M P ，O K 7 3 等挥发性较小的有机溶剂替代丙酮清洗，或使用干冰替代丙酮清洗等。

 

2.2 生产过程控制措施

 

过程控制主要包括使用过程控制、储存过程控制及运输过程控制。

 

2.2.1使用过程控制措施

 

含VOC的原辅料使用过程中，应采取废气收集措施，提高废气收集效率，减少废气的无组织排放与逸散，并对收集后的废气进行处理后达标排放。产生VOCs的工艺，应当在密闭空间或者设备中进行，经废气经收集系统和处理设施后排放。如不能密闭，则应采取局部气体收集处理措施或其他有效污染控制措施。

 

集成电路制造业无尘室含VOC的原辅料主要用于机台及日常的预防性保养(PM) 。

 

使用有机溶剂的机台，应接入有机排气系统(VEX ) ，系统末端设置VOC 废气处理系统，经处理后达标排放。为防止有机排气管路接错至其它类型废气系统的情况出现，可对全厂酸性、碱性、一般等其它类型排气筒进VOB监测摸底排查，对VOB监测结果较高的排气筒，从末端往前排查至机台端，查找出接错的管路及机台，予以改正。

 

本行业某些类型的机台，同时使用几种不同类型的化学品，机台的排气类型不便于直接判定的，可单独对此机台端的排气进行成分检测，以确定其排气类型。下图例中某机台，SCI槽使用氨水，接碱性排气% A E X ) ，R D 2 槽使用有机溶剂，接有机排气% V E X ) ，这2 个槽的排气类型可以明确确定。F R 槽使用水清洗沾有氨水的芯片，按常规应接A E X ，考虑到右边R D 2槽的有机溶剂挥发气体可能会有部分泄漏至F R 槽，故对FR槽的排气成分实施监测后发现，VOC 浓度远大于氨气，故FR槽排气应接至V E X。