新竹科学园区半导体及光电制造业空气污染防制设施绩效提升辅导

高科技工業空氣污染防制設施效能提升研析白曛綾 國立交通大學環境工程研究所 教授民 國 九 十一 年十 月三十日 目 次一、前言二、研究目的三、高科技工業常見之空氣污染防制設施四、高科技工業常見之空氣污染防制問題 分析及建議五、實地輔導成果 六、結論與建議一、 前言一、前言 行政院環保署已於民國 88年 1月發布，當年 7月正式施行 半導體製造業空氣污染管制及排放標準 此外環保署亦已著手規劃其他電子產業之空氣污染管制及排放標準，來規範所有與電子產業相關行業之空氣 污染物排放。一、前言（續） 新竹科學園區管理局已連續三年委託國立交通大學環境工程研究所執行半導體及光電產業之現場訪查與深入輔導工作。 累計完成近 60廠次之現場訪查，以及五家工廠之實地深入輔導工作， 藉以了解各廠之空氣污染防制現況， 並提供改進建議。一、 前言（續）半導體產業常見之空氣污染來源：n 酸鹼性氣體：於氧化、光罩、顯影、蝕刻等製程中使用強酸（硫酸、氫氟酸、鹽酸、硝酸、磷酸），及於 蝕刻、擴散等區 使用氨氣 及 氨水等。n VOCs: 在光罩、顯影後光阻劑、顯影液、蝕刻液的清洗及後續晶元清洗等過程，使用丙酮、異丙醇、乙二醇等有機溶劑。n 毒性氣體及溫室效應氣體：氧化、光罩、蝕刻、擴散、離子植入及 CVD等製程中使用 PH3、SiH4、 B2H4等毒性氣體及三氟甲烷、四氟化碳、六氟乙烷等溫室效應氣體。 一、 前言（續）光電產業常見之空氣污染來源：n 酸鹼性氣體：光蝕刻與顯影製造技術與半導體製程相近，其製程中使用高濃度之 氫氟酸、 硫酸、鹽酸等強酸來進行蝕刻。n VOCs:於清洗與化學處理程序使用丙酮、異丙醇， 黃光區之 曝光 顯影 程序時使用 光阻劑、HMDS、 異丙醇、 二甲苯、醋酸丁酯等。n 毒性氣體： 在磊晶成長程序中使用砷化氫(STN-LCD磊晶製程除外 )、矽甲烷、磷化氫等毒性物質。 二、 研究目的二、 研究目的n提供業界高科技產業空氣污染防制常見之問題及效能提升建議。n提供相關之執行經驗給學界參考，以求拋磚引玉之效果。 三、高科技工業常見之空氣污染防制設施三、高科技工業常見之空氣污染防制設施n 由累計完成之 58廠次之工廠現場訪查資料，來整理常見之空氣污染防制設施。36廠次半導體業之晶片製造、晶圓製品等製造廠。20廠次光電產業之光電材料元件系統、平面顯示器及光儲存媒體製造廠。2廠次之通信產業無線通訊設備廠。三、高科技工業常見之空氣污染防制設施n 無機性酸鹼氣體：填充式洗滌塔n 毒性氣體： local scrubbers，包括焚化+水洗、乾式吸附、濕式洗滌、自燃式等，目標污染物包括 SiH4, Cl2, NF3, PH3, AsH3, 。n 揮發性有機氣體：固定床活性碳、沸石轉輪濃縮焚化、臭氧氧化處理、流體化活性碳床、生物濾床、洗滌塔。三、高科技工業常見之空氣污染防制設施 -VOCs防制設施之設置比例四、高科技工業常見之空氣污染防制問題分析及建議 -無機酸鹼性氣體洗滌塔之操作維護情形不理想：n 普遍存在之問題，尤其 光電產業 尚無正式之法規可加以規範，而未注意洗滌塔之操作狀況 ， 有部份廠家甚至無 pH sensor等基本裝置 。n光電產業環保相關人力不足亦為操作不佳之原因之一。四、高科技工業常見之空氣污染防制問題 - 無機性氣體槽化（ channeling） 現象：n部分廠家洗滌塔因循環水量不足或液體分散器之分散效果不佳 ， 填充物上無法獲得均勻之液體，導致氣體未被有效處理及排放。n建議注意洗滌塔頂層之液體分散器配置是否均勻分佈，以及有無阻塞之情形，以減少氣體槽化現象。 四、高科技工業常見之空氣污染防制問題 - 無機性氣體四、高科技工業常見之空氣污染防制問題 - 無機性氣體白煙問題：可能為 鹼性及酸性氣體未完全分流處理 而產生氨鹽微粒，或因 SiO2顆粒存在 產生核凝作用之結果， 水氣之存在 又增強其白煙效應 。 排放口監測濃度值多低於偵測下限，導致無法評估實際排放量：n可考慮依環檢所公告之檢測方法，延長採樣時間。n或以較精確，經學術驗證過之新型採樣設備（如擴散型採樣器）進行採樣。四、高科技工業常見之空氣污染防制問題 - 無機性氣體四、高科技工業常見之空氣污染防制問題 - 無機性氣體酸氣洗滌塔之原設計往往不能符合法規要求之大於 90%之效率要求n 設計不良所致，新廠需加大洗滌塔之停留時間至 1秒以上。n 舊廠則宜選擇使用高比表面積之填充物。n 此外亦應加強操作改善（如預防槽化），及避免粒狀反應產物生成。四、高科技工業常見之空氣污染防制問題分析及建議 - VOCs廢氣含高沸點 VOCs影響流體化床、沸石轉輪等處理效率：n可將其預先以分流、冷凝濃縮、活性碳吸附、或以較便宜之濾網預先處理，再導入處理設備。n避免加裝洗滌方式之前處理設備，以免降低 VOCs進入焚化爐內之濃度，增加焚化能源之消耗，並增加廢水廠之負荷。n裝設 THCs連續監測設施。n定期維護保養。四、高科技工業常見之空氣污染防制問題 - VOCsTHCs連續監測儀之氣體校正：各廠家多僅實施 高濃度氣體校正，惟目前 VOC處理設備後端濃度值多低於 10ppm以下，為確保出口濃度之監測為正確值，建議 應另實施較低濃度標準氣體 (如 510 ppm as CH4)進行校正 。四、高科技工業常見之空氣污染防制問題 - VOCs活性碳吸附塔之換碳頻率或換碳量不足：無法有效處理 VOCS廢氣，建議進行一次換碳頻率之評估試驗。 四、高科技工業常見之空氣污染防制問題 - VOCs光電產業尚未完全掌握 VOCS污染防制設備效率：建議在光電產業之相關空污法規公告前， 先行檢測前後出口 THCS濃度值 ，以能有較充裕之時間彌補需改進之處。四、高科技工業常見之空氣污染防制問題 - VOCs四、高科技工業常見之空氣污染防制問題分析及建議 -毒性氣體砷化氫之使用 與規範 ：n發光二極體等相關類型之光電廠 半導體廠亦然）在 磊晶製程 使用較多之砷化氫，其為毒性較強之化學物質，建議及早進行 local scrubber 處理效率之評估及排放檢測，以免後續相關管制標準修行後因應困難 。四、高科技工業常見之空氣污染防制問題 -毒性氣體四、高科技工業常見之空氣污染防制問題分析 -他山之石n本計畫進行現場訪查時，部分廠之污染防制設備之規劃方式頗佳，值得其他廠參考： 某光電廠含 VOCS廢氣在進入沸石吸附濃縮焚化系統之前，先以 冷凝方式回收高沸點物質 ，此可避免光電廠常見之高沸點物質所造成降低吸附能力之問題，且可再利用該有機物。 四、高科技工業常見之空氣污染防制問題 -他山之石四、高科技工業常見之空氣污染防制問題 -他山之石某光電廠之 矽甲烷 在 local scrubber 機台僅以燃燒方式處理後， 未再