电子洁净室经过精心设计，旨在为敏感产品和精密工艺提供超洁净环境。这是通过严格控制环境参数（包括空气中的颗粒物、温度、湿度和大气压力）来实现的[1]、[2]。例如，在半导体行业中，这些设施通常需要符合ISO 5级甚至4级标准，以确保亚100纳米工艺节点的制造产量[3]。目前，洁净室内保持的超洁净环境对于确保产品可靠性和工艺稳定性至关重要[2]。随着工艺节点的不断小型化，一直被忽视的空气中的分子污染物（AMC）问题正逐渐成为下一代微电子产品的潜在致命瓶颈[3]。
AMC包括气态、蒸汽态或气溶胶态的微量（ppb级别）有机和无机物质，它们是严重降低产品产量的关键环境因素[3]、[4]。根据SEMI国际标准（SEMI F21-0706）[5]，AMC可分为四类：酸（MA）、碱（MB）、缩合物（MC）和添加剂（MD）。为应对这些挑战，相关法规和标准（如国际设备和系统路线图（IRDS）以及中国国家标准GB/T 36306-2024[6]、[7]）已制定，以规定不同制造阶段的严格AMC控制阈值。在所有AMC类型中，VOCs是一个重要的类别，因其广泛的来源和高反应性而备受关注[3]。特别是对于3纳米逻辑节点，总有机浓度（TVOC）必须严格控制在10–100 ppb的范围内[6]。
VOCs是指在标准大气压下沸点介于50°C至260°C之间的有机物质，或在室温下饱和蒸汽压超过70帕的环境中的物质[8]、[9]。洁净室环境中的VOCs主要来源于两种途径：外部大气渗透和内部内源性生成。外部来源主要包括工业排放物、车辆尾气以及农业排放[3]、[10]。例如，位于沿海地区的洁净室中氯和硼的浓度往往较高，而靠近农业区的设施则更容易受到氨污染[3]。内部VOCs来源主要分为三类[11]：（i）特定工艺化学品（如丙酮、乙酸丁酯和IPA）的挥发；（ii）洁净室基础设施和维护材料（如涂层、胶粘剂、密封剂和增塑剂）的持续释放；（iii）个人护理产品和合成纤维的人为排放。表1汇总了洁净室环境中常见的VOCs来源。
洁净室环境中微量VOCs的存在对其精密制造产生了负面影响。这些污染物容易凝结在关键光学组件（如光刻镜头）上，形成“化学雾”，或无意中沉积在晶圆表面上，从而导致薄膜异常、电气短路和表面性质恶化。因此，这些现象严重威胁了设备性能和运行可靠性[3]、[11]。例如，丙酮和IPA等溶剂容易在紫外线作用下发生变化，形成残留膜，影响光刻精确度[3]、[4]。图1阐明了VOCs引发的光刻缺陷机制[12]：VOCs分子通过疏水作用在光刻胶表面上聚集并形成微滴，这些微滴会引发光刻胶基体中光酸生成剂（PAG）的局部浸出和消耗。随着水分蒸发，被捕获的溶质在干燥“水印”区域浓缩，最终形成化学性质不均匀的缺陷。
化学过滤是现代洁净室设施中控制AMC最广泛采用且最有效的方法[3]。目前，用于空气化学污染的过滤器主要依靠活性炭作为吸附剂。然而，基于活性炭的系统存在固有局限性，尤其是再生能力有限和对复杂VOC混合物的吸附选择性不足。虽然硅胶和分子筛[13]等成熟工业吸附剂，以及金属有机框架（MOFs）和共价有机框架（COFs）等先进多孔材料引起了广泛研究兴趣，但它们在电子洁净室净化这一专业领域的规模化应用尚未实现。
MOFs和COFs在捕获VOCs方面展现了巨大潜力。例如，Zhu等人合成了新型的疏水性增强型MIL(Cr)-Z1，其比表面积为2080 m2/g，总孔体积为1.23 cm3/g。在20°C和60%相对湿度条件下，该材料在2 ppm的入口浓度下实现了205.4 mg/g的苯吸附容量[14]。然而，它们向大规模工程应用的转化面临几个关键瓶颈。主要问题是这些材料通常以微晶体粉末形式存在[15]，这导致了分离困难、粉尘磨损和固定床系统中的压力降过大等问题。此外，结构稳定性也是一个主要问题[15]，因为这些材料在不受严格控制的情况下容易降解或失活。由于合成成本高昂和大规模制造工艺不成熟[16]，这些材料仍处于实验室或早期开发阶段，限制了其在工业上的广泛应用。
与新兴的多孔材料不同，分子筛在工业领域已得到广泛应用且商业化程度较高。作为具有高度有序孔结构的晶体材料，分子筛通过精确调整的分子筛分效应提供了比传统活性炭更优越的选择性。此外，其出色的热稳定性确保了长期的再生能力，带来了显著的经济效益。这些优势使分子筛成为大规模VOC净化中优于传统吸附剂的替代品。
本综述系统总结了分子筛材料在电子洁净室中去除典型VOCs的研究进展，重点评估了它们的吸附能力和再生特性，并比较了分子筛与活性炭在不同浓度条件下的净化效果，同时阐明了框架拓扑结构对VOC去除性能的影响。
