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CCGA

中國工業(yè)氣體工業(yè)協(xié)會團(tuán)體標(biāo)準(zhǔn)

T/CCGA90004—XXXX

泛半導(dǎo)體用尾氣處理設(shè)備分解移除效率的

測試方法

Measuringmethodforremovalefficiencyofpoint-of-useabatementequipmentin

pan-electronicsconductor

（征求意見稿）

XXXX-XX-XX發(fā)布XXXX-XX-XX實(shí)施

中國工業(yè)氣體工業(yè)協(xié)會發(fā)布

T/CCGA90004—XXXX

泛半導(dǎo)體用尾氣處理設(shè)備分解移除效率的測試方法

1范圍

本標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定了泛半導(dǎo)體用尾氣處理設(shè)備分解移除效率的測試方法。

本標(biāo)準(zhǔn)適用于使用傅里葉變換紅外光譜儀和手持式氣體檢測儀評估尾氣處理設(shè)備的分解移除效率。

2規(guī)范性引用文件

下列文件中的內(nèi)容通過文中的規(guī)范性引用而構(gòu)成本文件必不可少的條款。其中，注日期的引用文件，

僅該日期對應(yīng)的版本適用于本文件；不注日期的引用文件，其最新版本（包括所有的修改單）適用于本

文件。

GB/T8979純氮、高純氮和超純氮

GB51401-2019電子工業(yè)廢氣處理工程設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)

EPA430-R-10-003電子制造中氟化溫室氣體消除設(shè)備分解移除效率（DRE）的協(xié)議（Protocolfor

MeasuringDestructionorRemovalEfficiency(DRE)ofFluorinatedGreenhouseGasAbatement

EquipmentinElectronicsManufacturing）

3術(shù)語和定義

GB51401-2019與EPA430-R-10-003界定的及以下術(shù)語和定義適用于本標(biāo)準(zhǔn)。

3.1

泛半導(dǎo)體pan-semiconductor

集成電路、液晶光電和太陽能板的統(tǒng)稱。

3.2

尾氣處理設(shè)備point-of-useabatement（POU）

安裝在工藝生產(chǎn)設(shè)備附近，并對其排出的尾氣進(jìn)行處理的設(shè)備。

3.3

分解移除效率destructionorremovalefficiency

評價(jià)工藝尾氣是否達(dá)到預(yù)期處理效果的指標(biāo)。

3.4

中央廢氣處理系統(tǒng)centralizedabatementsystem

位于廢氣系統(tǒng)的末端，在廢氣排入大氣前對其所含的特定污染因子做最終的消減處理，并達(dá)到規(guī)定

排放濃度或標(biāo)準(zhǔn)的處理系統(tǒng)。

3.5

工藝尾氣processoffgas

泛半導(dǎo)體制程工藝產(chǎn)生的廢氣。

3.6

全氟化合物perfluorinatedcompounds（PFCs）

泛半導(dǎo)體制程工藝使用的具有高全球變暖潛能（GWP）的氟化物，包括全氟化合物和氫氟碳化

物（HFCs）。

1

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3.7

揮發(fā)性有機(jī)物volatileorganiccompounds（VOCs）

沸點(diǎn)在50～250℃之間，溫度298.15K時(shí)蒸汽壓大于等于0.01kPa，或者能夠以氣態(tài)分子的形態(tài)排放

到空氣中的所有有機(jī)化合物，但不包括甲烷。

3.8

特種廢氣specialcontaminatedwastegas

泛半導(dǎo)體制程工藝中的含有毒性、腐蝕性、氧化性、自燃性、可燃性、惰性等物質(zhì)的廢氣。

3.9

示蹤氣體tracergas

能與工藝尾氣混合，經(jīng)過尾氣處理設(shè)備不發(fā)生任何改變，并在很低的濃度時(shí)就能被測出的氣體。

4試劑和材料

4.1工藝尾氣

常見泛半導(dǎo)體的工藝尾氣類型見表1。

表1泛半導(dǎo)體的工藝尾氣類型

氣體類型舉例

酸性廢氣SO2，H2S，Cl2，HCl，NO，NO2

堿性廢氣NH3，NaOH

特種廢氣SiH4，B2H6，AsH3，NF3，CF4，BCl3

揮發(fā)性有機(jī)物廢氣異丙醇（IPA），丙酮

4.2氮?dú)?/p>

純度≥99.99%，其技術(shù)指標(biāo)符合GB/T8979的要求。

4.3示蹤氣體

常用的示蹤氣體為SF6。

5設(shè)備與儀器

5.1尾氣處理設(shè)備

主要包括燃燒水洗式、干式吸附式和等離子體式三類。

5.2檢測儀器的系統(tǒng)配置

為準(zhǔn)確評定尾氣處理設(shè)備的分解移除效率，使用2臺傅里葉變換紅外光譜儀（FTIR）和1臺手持式氣

體檢測儀，檢測尾氣處理設(shè)備進(jìn)出口的氣體體積濃度。工藝尾氣處理系統(tǒng)流程見圖1。

2

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圖1工藝尾氣處理系統(tǒng)流程圖

系統(tǒng)保持氮?dú)獯祾?。用真空泵抽取工藝尾氣，加入示蹤氣體，用質(zhì)量流量計(jì)和閥門控制氣體流量，

再用采樣泵抽取處理設(shè)備進(jìn)出口的氣體，經(jīng)過濾器去除顆粒物后，流向檢測儀器。

用傅里葉變換紅外光譜儀檢測化合物氣體和臭氧，手持式氣體檢測儀檢測單質(zhì)（非惰性）氣體。檢

測后，進(jìn)口的高濃度氣體流入尾氣處理設(shè)備，出口的低濃度氣體流經(jīng)酸排管道，排到中央處理廢氣系統(tǒng)。

所需的檢測儀器及輔助設(shè)備見表2。

表2檢測儀器及輔助設(shè)備

名稱數(shù)量

傅里葉變換紅外光譜儀2

手持式氣體檢測儀1

質(zhì)量流量控制器3

可調(diào)節(jié)流量閥3

采樣泵3

采樣過濾器3

電容式壓力計(jì)2

恒溫加熱套2

截止閥1

5.3檢測儀器

5.3.1傅里葉變換紅外光譜儀

配置兩臺傅里葉變換紅外光譜儀，分別位于尾氣處理設(shè)備進(jìn)口和出口管道。

進(jìn)口端流入的高濃度工藝氣體，選用短光路氣室（10cm~40cm）的傅里葉變換紅外光譜儀。

出口端流出的低濃度工藝尾氣，選用長光路氣室（5m~10m）的傅里葉變換紅外光譜儀。

3

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表3傅里葉變換紅外光譜儀的主要性能指標(biāo)和要求

性能指標(biāo)要求

要求

光譜分辨率

0.5cm-1或1.0cm-1

紅外光波長范圍校準(zhǔn)符合采樣期間使用的分辨率

采樣頻率450cm-1～4500cm-1

吸光度小于3秒

至少有三個(gè)非零校準(zhǔn)點(diǎn)

校準(zhǔn)曲線校準(zhǔn)濃度點(diǎn)需覆蓋待測樣氣濃度范圍

相關(guān)系數(shù)＞0.98

5.3.2手持式氣體檢測儀

手持式氣體檢測儀位于尾氣處理設(shè)備出口管道，檢測單質(zhì)（非惰性）氣體（如Cl2，F(xiàn)2）的出口體

積濃度。

5.3.3其他檢測儀器

除傅里葉變換紅外光譜儀和手持式氣體檢測儀外，可選的檢測儀器有氣相色譜儀（GC）、非色散紅

外光譜儀（NDIR）、磁質(zhì)譜儀和四極桿質(zhì)譜儀（QMS）等。

5.4輔助設(shè)備

5.4.1流量控制器和流量調(diào)節(jié)閥

安裝質(zhì)量流量控制器（MFC）和可調(diào)節(jié)流量閥以控制氣體流量，保持氣體流量穩(wěn)定。

5.4.2采樣泵

在采樣進(jìn)口安裝采樣泵，以收集流出物。采樣泵需要有足夠的抽氣能力，避免氣體回流。

5.4.3采樣過濾器

在取樣管道中安裝采樣過濾器，以防止顆粒排放物污染和損壞檢測儀器。

5.4.4電容式壓力計(jì)

安裝電容式壓力計(jì)以監(jiān)測樣品氣體的壓力，避免損壞檢測儀器的氣體腔。

5.4.5采樣管道和恒溫加熱套

部分工藝尾氣具有強(qiáng)腐蝕性，建議采用聚四氟乙烯材質(zhì)的管道。

為避免干擾，采樣管道需配備恒溫加熱套，保證尾氣處理設(shè)備的流入物和流出物以氣態(tài)形式存在。

5.4.6截止閥

在采樣出口安裝截止閥，以防止氣體回流。

6分析步驟

6.1采樣前準(zhǔn)備

6.1.1搭建采樣管道

按圖1連接管道，并檢查所有管道連接是否正確。

6.1.2管道測漏和儀器保壓測試

確認(rèn)氣動閥全部關(guān)閉，與特氣供應(yīng)系統(tǒng)隔離，特氣排風(fēng)開啟。打開氮?dú)獯祾?，充入氮?dú)庵?15kPa。

30分鐘后，關(guān)閉氮?dú)獯祾吡髁块y，監(jiān)測系統(tǒng)并等待5分鐘以獲得穩(wěn)定的壓力讀數(shù)并記錄。再等待10分鐘

并記錄第二次壓力讀數(shù)，若此時(shí)壓降小于2.5kPa，則保壓完成；若壓降大于等于2.5kPa，檢查管道和連

接并重復(fù)測試。

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6.1.3背景采集和開啟設(shè)備

打開氮?dú)獯祾?，開啟傅里葉變換紅外光譜儀和手持式氣體檢測儀，進(jìn)行背景采集。隨后開啟尾氣處

理設(shè)備。

6.2分析過程

6.2.1檢測示蹤氣體

打開示蹤氣體供氣閥門，使用質(zhì)量流量器，控制示蹤氣體的流速。監(jiān)測進(jìn)口端和出口端的示蹤氣體

濃度。當(dāng)流量及壓力穩(wěn)定后，連續(xù)測定5分鐘，取平均值作為一次測定值。

6.2.2檢測工藝尾氣

關(guān)閉示蹤氣體的供氣閥門。機(jī)臺控制工藝尾氣的流速，當(dāng)工藝尾氣流經(jīng)尾氣處理設(shè)備時(shí)，監(jiān)測進(jìn)口

端和出口端工藝尾氣濃度。當(dāng)流量及壓力穩(wěn)定后，連續(xù)測定5分鐘，取平均值作為一次測定值。

6.2.3結(jié)束分析

測試完成后，保持氮?dú)獯祾?，直至殘留氣體的濃度示數(shù)為零。關(guān)閉所有氣動閥，關(guān)閉儀器。

7結(jié)果計(jì)算與表示

尾氣處理設(shè)備的分解移除效率（DRE），結(jié)果以百分比形式表示，取四位有效數(shù)字。

若待測氣體為化合物氣體或臭氧，計(jì)算公式如下：

……（1）

式中：

——稀釋系數(shù)，無單位；

——尾氣處理設(shè)備出口的待測氣體體積濃度，μL/L；

——尾氣處理設(shè)備進(jìn)口的待測氣體體積濃度，μL/L。

公式（1）中的稀釋系數(shù)（DF）可以轉(zhuǎn)換為：

………………（2）

式中：

——尾氣處理設(shè)備出口的示蹤氣體體積濃度，μL/L；

——尾氣處理設(shè)備出口的示蹤氣體體積濃度，μL/L。

若待測氣體為單質(zhì)（非惰性）氣體，計(jì)算公式如下：

……（3）

式中：

——尾氣處理設(shè)備出口的待測氣體體積濃度，μL/L；

——尾氣處理設(shè)備出口的總氣體體積流量，L/min；

——尾氣處理設(shè)備的待測氣體體積流量，L/min。

詳細(xì)推導(dǎo)和計(jì)算方法見附錄A。

8質(zhì)量保證和質(zhì)量控制

8.1零點(diǎn)校準(zhǔn)

采樣分析前，必須用氮?dú)鈱Ω道锶~變換紅外光譜儀進(jìn)行零點(diǎn)校準(zhǔn)，繪制背景譜圖。

8.2曲線

校準(zhǔn)傅里葉變換紅外光譜儀的校準(zhǔn)曲線，需符合表3的要求。

8.3檢測結(jié)果的準(zhǔn)確性

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檢測前須使用與樣品氣濃度接近的標(biāo)準(zhǔn)氣體對傅里葉變換紅外光譜儀和手持式氣體檢測儀進(jìn)行校

準(zhǔn)，確保儀器的示值誤差不大于5%。

8.4測定結(jié)果的評價(jià)依據(jù)

需符合GB51401-2019中針對尾氣處理設(shè)備的要求。

表4尾氣處理設(shè)備的分解移除效率要求

工藝廢氣分解移除效率要求

氮氧化物≥90%

揮發(fā)性有機(jī)廢氣≥95%

烷類廢氣≥99%

全氟化合物廢氣≥95%（其中NF3≥98%）

其他特種廢氣≥99%

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A

A

附錄A

（資料性）

尾氣處理設(shè)備的分解移除效率（DRE）公式推導(dǎo)和計(jì)算方法

尾氣處理設(shè)備的分解移除效率（DRE），以尾氣處理設(shè)備進(jìn)出口氣體的質(zhì)量流量變化為依據(jù)。

公式如下：

……（4）

式中：

出口——尾氣處理設(shè)備出口的待測氣體的質(zhì)量流量，mg/min；

進(jìn)口——尾氣處理設(shè)備進(jìn)口的待測氣體的質(zhì)量流量，mg/min。

若氣體通過尾氣處理設(shè)備時(shí)，進(jìn)出口兩端的溫度和壓力保持不變，由理想氣體方程和質(zhì)量守恒定律，

公式（4）可以轉(zhuǎn)化為：

……（5）

式中：

——尾氣處理設(shè)備出口的待測氣體體積濃度，μL/L；

——尾氣處理設(shè)備進(jìn)口的待測氣體體積濃度，μL/L；

——尾氣處理設(shè)備出口的總氣體體積流量，L/min；

——尾氣處理設(shè)備進(jìn)口的總氣體體積流量，L/min。

由于示蹤氣體通過尾氣處理設(shè)備時(shí)，其分解移除效率為零，且流速固定。示蹤氣體前后的體積濃度

之比，等價(jià)為體積流量之比，即稀釋系數(shù)：

……（6）

式中：

——尾氣處理設(shè)備出口的待測氣體體積濃度，μL/L；

——尾氣處理設(shè)備進(jìn)口的待測氣體體積濃度，μL/L；

——尾氣處理設(shè)備出口的示蹤氣體體積濃度，μL/L；

——尾氣處理設(shè)備出口的示蹤氣體體積濃度，μL/L。

如公式（6）所示，為檢測尾氣處理設(shè)備的分解移除效率，需實(shí)時(shí)監(jiān)測尾氣處理設(shè)備進(jìn)出口的氣體

組分及相應(yīng)的體積濃度。

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B

B

附錄B

（規(guī)范性）

檢測結(jié)果記錄

表5化合物氣體和臭氧的檢測記錄表格

檢測日期檢測時(shí)間

機(jī)臺工藝方法尾氣處理設(shè)備型號

儀表參數(shù)檢測參數(shù)

氣體進(jìn)口平均濃度出口平均濃度

儀表壓力（kPa）儀表溫度（℃）稀釋比DRE（%）

名稱（μL/L）（μL/L）

示蹤

氣體