在2011國際平板顯示產業高峰論壇(FPD International CHINA 2011/Beijing Summit)第二天下午的技術演講中,日本康肯公司(Kanken Techno)技術設計部部長塚田勉以“環保的低成本凈化和除臭系統”為題,介紹了去除液晶面板等副產物和有害物質的凈化裝置的原理、節能性及其應用。
塚田首先介紹了在控制著FPD和半導體產品品質及生產效率的生產工藝中,去除副產物和有害物質的現狀。如果FPD和半導體生產工藝中附帶生成的副產物附著在玻璃基板和晶圓上及制造裝置中的反應室內部,便會導致次品產生和生產效率的降低。另外,工業氣體在元件生成中的使用量不到總消耗量的約10%。其余全被排放到了制造裝置以外。如果直接排放,就會變成有害物質,需要徹底去除。
另外,在CVD中,要想高品質成膜,就需要進行適當的凈化以去除副產物。利用干蝕刻工序高品質形成圖案時也是如此。這種凈化要使凈化用氣體在反應室內與副產物發生反應,再用凈化裝置使氣體變成固體后去除。凈化用氣體是溫室效應系數高且在大氣中壽命長的氣體,因此也必須去除。
高濃度氣體和有爆炸危險的氣體必須充分稀釋后再去除。面向FPD和半導體制造的凈化裝置就是將這些元件生成中不用的工業氣體和副產物用N2氣體稀釋后再去除。
缺點少的電加熱方式
經常使用的去除副產物和有害物質的方法是燃燒式。這種方法是將副產物和氣體與燃料一起燃燒掉的方法。還有一種方法是電加熱方式。就是利用電加熱,使其氧化。此外,還有使用催化劑的方法、化學或物理吸附氣體的方法、使用等離子使其氧化的方法、溶于水的方法等。可根據去除物質和去除量選擇使用最佳方式。
其中,燃燒式和電加熱方式通用性都很高,得到較多使用。燃燒式的優點是能氧化任何氣體,不過也有很多缺點。第一是,需要供應燃料的燃料管。并且使用火,很難確保安全性,難以均衡控制溫度分布,會產生局部溫度非常高的部分。高溫部分有可能誘發有害物質——熱NOx的產生。另外,要燃燒燃料,因此需要大量空氣。因此,排出的氣體量多且必然產生CO2。
而電加熱方式與燃燒式的共同點在于也能夠去除所有氣體。但缺點少,不需要燃料管、不用火,因此比較安全。并且能夠控制溫度分布,可防止NOx產生。另外,廢氣量也在最小范圍,還不產生CO2。從安全、運行成本低、環保等性能來看,可謂是最好的方法。但存在的缺點是因為要用大號加熱爐,升溫和降溫需要時間,電加熱器有壽命等。
根據去除物質和使用情況備有多款機型
日本康肯是專門生產電加熱式凈化裝置的企業。“2010年在所有凈化裝置中所占的份額為30%,并且隨著電氣式的優勢增多,這一比例正在增大”(塚田)。截至2011年5月,全球已有4500臺凈化裝置投入使用。
康肯公司的電氣方式采用的構造是,將通過溶于水等方法去除副產物的洗滌器配置在利用電加熱器將副產物轉換成其他物質的反應裝置前后。為此該公司開發并出廠了適合不同工序和去除物質的多種產品。
比如,用于FPD的PECVD工序的凈化器“KT1000Fi-HA”中配備有能支持大尺寸玻璃基板制造且能承受大氣體流量的高效洗滌器。吸收成膜裝置排出氣體的流入端洗滌器,采用的是使利用大量水高效凈化有害物質的水循環的機構。這樣,能夠去除大量產生的副產物并高效去除通過凈化大量流出的NF3。
用于FPD干蝕刻工序及CVD工序等、采用大氣壓等離子的凈化裝置“KLP-W”,其原理是利用電弧產生的N2等離子在反應裝置中制造高溫部分(火把)從而將有害物質去除。這種方式的特點是容易維持放電,能夠穩定凈化有害物質。另外,由于向純粹的N2中放電,因此在使用中氣體成分不變,N2流動能夠連續控制,因此放電的能量不變等。該裝置有適于蝕刻的E型和適于Bosch工藝的C型。
此外,康肯還介紹了用于多結晶太陽能電池面板制造的“KT1000FA”、用于薄膜太陽能電池面板的“KT1000-PV”、用于LED制造的“KT1000MOC”及大型VOX凈化裝置等。塚田表示:“康肯是凈化裝置的專業制造商,今后將繼續為保護地球環境而盡力”
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