随着半导体工艺制程的进步，大规模集成电路的制程精度已经全面进入纳米时代，随着对气流组织以及微环境控制的研究，固体颗粒污染物对于洁净室环境的影响越来越容易控制，而空气分子污染AMC ( Airborne Molecular Contamination )逐渐成为影响洁净室环境和工艺制程良率的重要影响因素，而如何有效地去除AMC污染则成为近年来暖通空调行业研究的重点问题。
1 AMC污染的危害与防护
一般而言AMC污染中有几个主要污染物为碱类NH3、酸类SOx、NOx、HCl及有机类的TVOC等，而主要污染区域有以下几个：一是NH，会和光阻剂发生中和反应，形成T-Topping缺陷；二是各类有机污染物会附着在晶圆表面，导致组件氧化膜特性恶化；三是NH、各类酸类会发生反应形成(NH4) 2SO4盐雾等在光刻机镜头上结晶，造成镜头雾化。光刻机是整个半导体工艺的核心，光刻机镜头又是光刻机的心脏，对于这样一个成本达到千万甚至上亿美元的设备，采取切实有效的防护措施是非常必要的。
目前对AMC污染的防护措施有两种，一种是采取吸附型化学过滤器，这类材料会针对不同的污染成分进行处理，但是此种产品价格高，无法反复利用，同时针对不同污染物需要多层过滤，增加系统阻力。第二种就是利用水对空气进行清洗，将空气中分子污染成分通过水进行良好的吸收，而水又是相对廉价的介质，清洗后的废水通过一定的处理还可以回收再利用，但是水除了对SO2、NH3等 几种污染物去除效率较高，对于其他污染物，尤其是NOx和TVOC基本无效，而水洗还容易形成等焓加湿过程，造成空气温度降低，湿度增加，因此水洗一般用 于新风系统，以去除室外大气中的AMC污染为主，同时还要辅助增加化学过滤器，去除水洗无法吸收的污染物，而室内污染一般通过化学过滤器消除。因此本文主要对新风机组中的水洗喷淋加湿段进行探讨，其他化学过滤器的设置不在本文范围内。
2水洗喷淋加湿段的选型
水洗段的所用水质会影响水洗段去除空气分子污染物的效率，同时也是水洗段日常成本的重要部分，自来水的价格低廉，但是本身杂质较多，对去除AMC效率影响较大，而纯水的成本相对较高，对于去除AMC效率可以做到一定保障，经过实验测算，纯水水洗段可以将大气中SO2成分去除90%以上，NH3成分去除80%以上，即使较难溶于水的NOx、成分亦可去除30%~40%。而一般半导体工厂均会设置纯水站提供高纯度纯水，水洗加湿段用水采用去离子水( DI Water)即可，来源稳定方便。
新风机组水洗喷淋加湿段同时具备两种功能，一个是去除AMC污染，一个是冬季加湿，其中第一个功能是全年使用，而第二个功能仅在冬季室外大气绝对湿度低于室内控制的湿度时才开启，因此建议将水洗段放置在预热段、表冷段之后，与表冷段相邻，这样的好处是夏季无须加湿的时候，室外湿热空气通过表冷段后达到机器露点送风，此时的风通过水洗段时，仅会将空气中的尘埃、分子污染物等被水去除，而不会发生等焓加湿状态，夏季室外新风经过水洗段后，温湿度参数不发生变化。而冬季当室外大气绝对含湿量低于室内绝对含湿量要求的时候，通过预热段将空气加热至合适的温度，通过不工作的表冷段后在水洗段清洗的同时，通过等焓加湿状态将空气湿度提升至送风状态点，同时满足清洁和加湿的需求。
水洗喷淋加湿段的主要参数有两个，一个是冬季加湿量，一个是去除空气分子污染物所需水量，这两个水量计算方式不一样，需要同时考虑，比较后选择较大的水量，冬季加湿量根据室内外空气计算参数计算即可。在进风温度达到设定温度后即可通过等焓加湿过程完成，并且通过实验测试，处于加湿状态对于空气分子污染物去除效率并没有太大的影响，可以忽略。而去除空气分子污染物的水量计算需要考虑因素比较多，如外气污染物浓度、混合段长度、液滴粒径、水喷淋段的段数、水洗段的水汽比等，而其中影响最大的就是水喷淋段的段数和水气比。现在对于室外大气AMC污染的一个重要指标就是NH3和SO2的去除率，一般要求最少达到90%以上，可以有效节省化学过滤器成本。因此在这个前提下，一般水喷淋段需要设置两道喷水段，喷出水雾颗粒直径一般不大于400μm，确保能满足清洗和加湿的双重功能，同时水气比越大则去除效率越好，水洗段的水气比是一个重要参数，是指单位体积下，水与空气比值，一般作为经验值供设备选型参考，如常见的两道水喷淋段一般水气比为1.2左右，此时的清洗水量是远大于加湿水量，所以一般水洗段循环水量选型按照清洗水量来考虑，但是同时水气比越高则代表循环水量越大，日常耗电耗水也会越高，所以也会增加使用成本。
3水洗喷淋加湿段的节能措施
虽然水洗喷淋段相比化学过滤段，使用成本已经很低，但是适当采取一些节能措施是可以在不影响清洗和加湿效果的前提下尽量降低日常能耗成本。
(1)利用表冷段凝结水，水洗段一般会有一个底部水箱，让水不停地循环喷淋，对空气进行清洗，而表冷段会产生大量的凝结水，凝结水是比较清洁的水，在夏季可以作为水洗段用水的补充。所以合理设置底部水箱的尺寸可以收集表冷段凝结水，节约用水。
(2)增加湿膜，一般两道水喷淋间为了保证水雾扩散和空气接触的充分性，都会空出一定的空间，而在空段的上增加湿膜，可以在湿膜表面形成水膜，只要能够保证水膜的湿润度，可以确保所有空气都与水膜接触，从而清洗其中的空气分子污染物，而因为水膜以较少水量即可充分保持，有效降低水气比，可以节约用水，同时循环水量降低可以让循环水泵选型变小，节约用电。但是湿膜材料本身要求较高，需采用亲水性材料，能达到足够的吸水率，同时要防腐抗菌耐火，所以一定要综合考虑设置。
(3)根据室外污染情况合理开启循环水泵及水喷淋段，在我国南方地区大气污染轻度污染的情况更为常见，但是为了防止重度污染造成的危害，设计上往往按照重度污染天气的入口污染物浓度来计算水洗段，而常规水洗段都有两道，所以在轻度污染的天气仅开启一道 水洗段即可满足污染物去除效率的要求，这样用水用电可以直接节约一半，但目前预报大气污染物浓度一般都是以全市范围来考虑，为了更加准确，可以考虑在新风入口处设置空气污染物在线监测系统，根据系统测量结果选择开启不同等级的水洗段来达到最佳性价比的效果。
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