一、壓縮空氣及其主要污染物

　　【壓縮機網】通常，1bar絕對壓力下，空氣中固體顆粒、水、油的成分濃度含量很低，但是當空氣被壓縮機壓縮至8bar絕對壓力下，氣體體積將縮小至原來的1/8，而在壓縮過程中空氣里固體顆粒、水、油的絕對數量是沒有發生變化的。如果空氣體積縮小8倍，那么空氣中固體顆粒、水、油的濃度也就增大8倍，如此高濃度污染物能否直接用于電子半導體等行業？答案是否定的。因為這三大污染物在精密制造行業及電子半導體生產過程中，對儀器和設備會造成嚴重影響。

　　隨著工業科技發展，尤其是半導體、顯示面板、特種化工精密儀表等行業，對氣體的純凈度要求越來越高，其小污染可能造成整個產品線的質量事故。比如在半導體芯片加工3nm，如果一個0.01um的灰塵就會連通晶體管，導致晶體管失效造成一定的產品質量事故。在液晶面板行業，如果生產過程中氣體帶入一個0.01um的小顆粒進入面板里，當在做面板最終檢測的時候，就會發現有顆粒的地方，就有一個亮斑，導致整個面板失效。所以說壓縮空氣凈化（CDA，潔凈干燥空氣）對電子半導體等行業是非常重要的。

　　表格內容分析：過濾精度0.01um，在行業中不算高，但是過濾效率LRV9的含義：即100個0.01um的顆粒物，只允許有1個能穿透過濾器，這個數據在過濾器行業來說，要求非常高，因為100%無塵是理想狀態。LRV9對壓縮空氣過濾器的過濾特性、過濾結構都有特殊要求。因為過濾效率達到LRV9的話，那么高濃度顆粒物的氣體，在經過空氣過濾器之后，最終剩余的顆粒物不能超過1個。

　　二、壓縮空氣質量等級

　　結合壓縮空氣質量等級ISO8573-1:2010[A:B:C]，分別對壓縮空氣中污染物進行闡述。

　　標準中對污染物定義分為固體、液體和氣體形式存在，它們相互影響（如固體顆粒凝聚在油和水中而形成大顆粒、油和水等乳液或油蒸汽、水蒸氣）。

　　1.固體污染物的來源有許多不同形式，比如周圍空氣中的灰塵顆粒被壓縮機進氣口吸入或金屬件磨損、腐蝕脫落產生，它們可以從非常大的顆粒到極小的亞微米大小的顆粒。此外，固體顆粒也可能是惰性粒子或可行粒子集落形成的單位物質。

　　2.在壓縮空氣中，液體形式的污染物主要是水和壓縮機潤滑劑冷卻劑，其他液體污染物可以通過壓縮機進氣口吸入，它們的濃度取決于溫度和壓力。因此，液體污染物濃度可以從高濃度的液壁流到液滴，以致極小的亞微米級氣溶膠。液體污染物會促進腐蝕，特別是在有水的情況下，壓縮空氣分配系統中產生更多的污染物。液體污染物產生的壓縮機潤滑油/冷卻液應與密封件和有色金屬管道兼容，包括鋁和塑料。

　　3.氣體污染物一般由水蒸氣和壓縮機潤滑劑、冷卻劑蒸汽組成，其濃度取決于氣體的溫度和壓力。氣體污染物可以通過吸入壓縮機周圍空氣中的污染物來呈現。氣態污染物可以溶解在液體中，也可以通過降溫或增加壓力將其濃縮成液態。

　　ISO8573-1:2010中規定了壓縮空氣質量等級。壓縮空氣純度等級的命名應按給定的順序和冒號分隔：A是顆粒的純度等級，參照表1；B是濕度和液態水的純度等級，參照表2，C是油的純度等級，參照表3。

　　A.在對凈化級別做出判定時，應滿足每種尺寸范圍及尺寸范圍內固體顆粒數量的規定。

　　三、潔凈壓縮空氣在半導體行業的應用

　　1、設備吹掃與清潔

　　壓縮空氣常被用于清潔半導體設備的表面以及內部組件，確保設備運行環境無塵、無濕氣，它可以吹走設備上的微小顆粒，防止這些顆粒污染晶圓或其他關鍵部件。

　　2、壓力系統控制

　　壓縮空氣可作為壓力源，為各種設備和工具提供穩定的氣壓支持，例如真空泵、閥門等。在一些情況下，保護設備免受氧化或其他化學品的影響。

　　3、輸送其它氣體

　　壓縮空氣經常被用來輸送其它高純度工藝氣體（如氨氣、氫氣），通過吹掃管道來保持氣體傳輸系統的清潔和干燥。

　　4、冷卻與熱交換

　　在某些應用中，壓縮空氣可用于設備的冷卻系統，幫助調節溫度。

　　5、應急保護

　　當發生緊急情況時，壓縮空氣可用于吹掃或稀釋有害氣體，確保人員和設備的安全。

　　四、壓縮空氣的制備與輸送

　　通過空氣壓縮機將普通空氣壓縮至所需壓力，一般在6～8bar，以滿足不同設備要求的壓力。壓縮空氣需要經過多級過濾器，去除灰塵、顆粒和其它雜質。接下來通過冷凍式干燥機或吸附式干燥機，降低空氣中的水分含量。凈化后的壓縮空氣通過管道輸送到各個車間和設備，通常采用304L奧氏不銹鋼潔凈管道（從壓縮機到干燥機后置過濾器之前為AP級，干燥機后置過濾器之后為BA級，不銹鋼潔凈管道焊接內壁應避免氧化，內壁焊縫應光滑、明亮、潔凈，不得出現發藍、發黑。焊接完成檢查合格后，按要求進行無損檢測），以保證潔凈度。

　　壓縮空氣后處理流程如下：空壓機——緩沖罐——后冷卻器——前置過濾器——外鼓風零氣耗干燥機——后置過濾器——活性炭過濾器——緩沖罐——終端過濾器。

　　五、半導體行業對壓縮空氣的要求

　　江蘇某封裝基地使用的EUV光刻潔凈室：ASML工廠采用ISO1級環境，配合局部微環境LMC技術，每立方米顆粒≤10個（≥0.1um）通過量子級傳感器追蹤金屬原子遷移。3nm制程晶圓廠，壓縮空氣采用無油螺桿式壓縮機+PTFE膜過濾器（0.01um），實現水、油、顆粒零含量，以配合達到ISO8573-1要求。

　　1、純度要求

　　含油量：通常要求達到0.00ppm,即無油，因為油污會吸附在晶圓表面，影響芯片的性能和良率，還可能腐蝕設備。

　　含塵量：顆粒物粒徑需≤0.01um，以防止顆粒附著在電子元器件表面，導致短路、斷路等問題，影響產品質量。

　　其他雜質：如二氧化碳、一氧化碳、總烴等雜質的含量也嚴格限制，一般要求在ppb級別甚至更低。

　　2、露點要求

　　壓力露點通常需要≤-70℃。過高的露點會使空氣中的水分凝結成水滴，導致設備生銹、腐蝕，還可能影響光刻膠的性能，使芯片表面出現水汽凝結，影響光刻精度。

　　3、壓力要求

　　一般在5～8.5bar之間，具體壓力值根據不同的工藝和設備需求而定。壓力不穩定會導致設備運行異常，影響生產效率和產品質量。

　　4、氣流穩定性要求

　　氣流需要保持穩定，避免波動。氣流波動可能會導致設備振動、位移等，影響工藝的精確性。如在光刻過程中，氣流波動可能會使光刻機的光學元件產生微小的位移，導致光刻圖案的精度下降。

　　5、微生物要求

　　浮游菌≤5cfu/m3，沉降菌≤1cfu/皿，防止微生物在生產環境中滋生，污染產品。

　　六、半導體行業對壓縮空氣檢測方法

　　1、水分檢測

　　重量法：適用于液態水質量濃度CW≥0.1g/m3的情況，通過稱重測量壓縮空氣中的水分含量。

　　氣化法：適用于液態水質量濃度CW≤5g/m3的情況，利用汽化原理測量水分含量。

　　2、油分檢測

　　全流量過濾法：適用于油分污染范圍在1mg/m3～40mg/m3，可檢測全流量范圍內油分含量。

　　全流量膜片法：適用于油分污染范圍在0.001mg/m3～5mg/m3，通過膜片吸附油分進行檢測。

　　部分流量膜片法：適用于油分污染范圍在0.001mg/m3～10mg/m3，可檢測部分流量范圍內的油分含量。

　　3、塵埃粒子檢測

　　激光粒子計數器法：推薦使用該方法，可檢測顆粒濃度范圍為0～105顆粒數/m3，固體顆粒直徑d/um可覆蓋多種范圍，能快速準確地測量壓縮空氣中的塵埃粒子數量和粒徑分布。

　　掃描電遷移率粒徑譜儀法:適用于顆粒濃度范圍為10～108顆粒數/m3，可檢測較大粒徑的塵埃粒子。

　　用顯微鏡觀察膜片表面法：適用于顆粒范圍為0～103顆粒物/m3，通過顯微鏡觀察膜片表面的塵埃粒子進行檢測。

　　4、浮游菌檢測

　　按照ISO8673-4:如果將有機微生物按固體污染物考慮，可采用此標準進行檢測。

　　按照ISO8573-7:如果是細菌真菌或酵母菌，按照此標準進行檢測。