10.2 工艺排风

10.2.1 硅集成电路芯片厂房在生产过程中使用酸、碱、溶剂等化学品和特种气体，一些气体和化学品属于易燃、易爆、有毒、有害物质，因此，必须设置工艺排风系统，排出这些有害物，保证洁净室内的设备、环境、人员安全。工艺排风根据排风性质一般可分为酸排风、碱排风、溶剂排风、热排风，以便按照排风性质分别设置排风系统，进行分类处理。
    当工艺排风中有害物含量超出国家排放标准时，应采取相应处理措施达标后，才能排放至室外。当工艺排风中含有剧毒、易燃、易爆等危险物质时，应设置备用排风机和处理设备，并配置应急电源，以维持排风系统连续可靠运行，消除中毒、爆炸、火灾危险，保证洁净室内设备、环境、人员安全。排风管道内可能集聚爆炸危险气体和粉尘而引起爆炸危险。美国防火协会标准《净化间防护标准》NFPA 318第3.4条规定，洁净室排风系统应设计成保证风管内气流被稀释，而不形成可燃蒸汽。
    NFPA定义的HPM气态化学品（参考美国防火协会标准《危险品紧急处理系统鉴别标准》NFPA704）如排放浓度大于TLV值或20%LEL，需经过局部处理设备的处理。局部处理设备的选择从安全、卫生和环保方面考量，基本要求如下：
    1 可燃性气体，如H₂（氢气），较低浓度的PH₃（磷烷），较低浓度的AsH₃（砷烷）等，一般采用电热/燃烧水洗式的局部处理设备；
    2 自燃性的气体，如SiH₄（硅烷），一般采用电热/燃烧式的局部处理设备；
    3 易溶于水的气体，如HCl（氯化氢），HBr（溴化氢）等，一般采用填充水洗式的局部处理设备；
    4 PFC（全氟化物）气体，如CHF₃（三氟甲烷）、C₄F₆（六氟丁二烯）、C₅F₈（八氟戊烷）等，一般采用干式吸附式、燃烧式的局部处理设备；
    5 毒性气体，且不能燃烧，也不能湿洗的，如ClF₃（三氟化氯）等，采用干式吸附式的局部处理设备；
    6 沸点较接近常温的物质，如TEOS（正硅酸乙酯），采用简单的冷却就可以处理，采用冷凝收集器。
10.2.2 排风系统划分原则。
    1 防止不同种类和性质的有害物质混合后引起燃烧或爆炸事故；
    2 避免形成毒性更大的混合物或化合物，对人体造成危害或对设备和管道的腐蚀；
    3 防止在风管中积聚粉尘，从而增加风管阻力或造成风管堵塞，影响通风系统的正常运行。
10.2.4 使用有毒有害物质的房间应通风良好。根据国际规范委员会(ICC)发布的《国际建筑规范》ICC－IBC－2009第415.9.2.6条规定，半导体生产厂房和相当的研发区域应设置机械通风，应按整个生产区面积计算，每平方英尺面积的通风量应不小于1立方英尺/min（折合每平方米面积18.3m³/h），据此，本条作出了使用有毒有害物质的房间排风量应满足最小通风量每小时6次的规定。
10.2.5 硅集成电路芯片厂房在生产过程中使用酸碱、溶剂等化学品和特种气体，一些气体和化学品属于易燃、易爆、有毒有害物质，设置备用排风机目的是提高排风系统的可靠性，当一台排风机发生故障时，其余排风机仍能够提供足够的排风量，满足工艺设备正常排风需求。工艺排风系统设置不间断电源的意图是保持工艺排风系统运行，当芯片厂房发生电源故障时，大多数工艺设备停止运行，有害物释放量减少，为保证工艺设备和人员安全，排除工艺设备内残余有害物质，建议至少维持正常排风量的50%。美国防火协会标准《净化间防护标准》NFPA 318第3.5.2条也规定应急电源应维持不小于50%容量的排风系统运行，排风浓度可维持在安全范围内。
10.2.6 集成电路产品种类很多，产品不同，生产工艺也不同，加工设备的利用率也不同，不同种类的工艺排风量也是变化的。同时，随着加工技术的进步和设备升级，不同种类的工艺排风量也会变化，因此，芯片厂房工艺排风系统宜设置变频调节系统，根据工艺设备对排风的要求调节工艺排风系统的运行状态，也起到了节能效果。
10.2.7、10.2.8 芯片厂房在生产过程中使用酸、碱、溶剂等化学品和特种气体，属于具有腐蚀性、易燃、易爆、毒性物质，工艺排风系统起到了有效捕集有害物，阻止有害物向厂房内扩散，通过排风管道输送到处理设备，处理达标后排放至室外。如果在工艺排风管道上安装防火阀，防火阀关闭，将会造成排风中断，工艺设备释放的有害物就会扩散到室内，造成洁净室内环境污染和人员伤害，因此，芯片厂房工艺排风管道上不应安装防火阀。由于工艺排风中含有腐蚀性、易燃、易爆、毒性物质，防火分区是被动式防火措施，如果工艺排风管道穿越防火分区的防火墙，容易造成火灾穿过防火墙扩散到另一个防火分区，因此，工艺排风管道不应穿越防火分区的防火墙。工艺排风管道穿越有耐火时限要求的建筑构件处，采用必要的防火构造可以阻止火灾从一个房间蔓延到另一个房间。
10.2.9 工艺排风中含有腐蚀性、易燃、易爆、毒性物质，发生火灾的潜在危险大。因此，工艺排风管道应采用不燃材料。
10.2.11 即使在火灾时，工艺排风系统仍有必要保持运行，不可能切断各排风管路。如果采用工艺排风系统兼作排烟系统，工艺设备排风量将会减少，增加了有害物扩散到室内的可能性，同时，也无法保证所需要的排烟量，影响到排烟效果。高温排烟与工艺排风混合，也增加了产生火灾、爆炸危险性。因此，芯片厂房洁净区的工艺排风系统不应兼作排炯系统使用。