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技術專文

造成大量熱能與氣體產生，可能 為Exhaust負壓監控、流量異常監 防護，建議其餘4個廠區可評估增
表 1、節點對照表
導致桶槽蓄壓破裂。台南C廠處 控、pH讀值異常監控及導電度異常 加此安全機制。
理前雙氧水濃度為2.5~3%，試 監控。
項次 節點 製程／操作程序名稱 研討節點描述 管線／設備編號 設計目的 圖號 顏色
車時以3%雙氧水濃度(baseline) HCl加藥方式的安全性探討
台南E廠運轉經驗，Local Scrub-
進行HCl加藥量測試，並設定雙
1 A1 以HCL處理廢硫酸中 含H 2 O 2 之廢硫酸 W - H 2 S O 4 t a n k 、 M V 、 M V 、 配合pump將含H 2 O 2 之廢 W-H 2 SO 4 ber循環水pH>10時，易產生皂化 13個廠區有6個廠區為管中加藥，
H 2 O 2 系統 注入MT-02管線 pump、MV、PT、CV、MV、AV、 硫酸注入MT-02，並以HCL De H 2 O 2 氧水濃度>3.5%時會停止系統， 現象造成水槽內產生大量泡沫，阻 7個廠區為桶槽加藥。HAZOP評估
MT-02 tank (reactor) 進行廢硫酸中H 2 O 2 處理 預防高濃度雙氧水進入系統反
塞廢氣通路，導致抽氣不足。為 發現，管中HCl加藥系統有蓄壓風
2 A2 以HCL處理廢硫酸中 HCL注入buffer 32% HCL source tank、MV、MV、 配合pump將含HCL注入 W-H 2 SO 4 應。 避免皂化現象發生，建議應控制 險，可能因過量加藥或H 2 O 2 濃度偏
H 2 O 2 系統 tank 管線 pump、MV、PT、CV、MV、AV、 buffer tank De H 2 O 2
MV、AV、buffer tank – 金屬離子與H 2 O 2 反應，造成失控 pH<10。主要原因可能因濕式蝕刻 高異常，劇烈反應造成管線破裂，
反應 製程利用SPM (硫酸+雙氧水)去除 導致氯氣洩漏。故建議未來新設置
3 A3 以HCL處理廢硫酸中 含HCL注入MT-02 32% HCL buffer tank、AV、MV、 配合 pump 將含 HCL 自 W-H 2 SO 4
H 2 O 2 系統 tank 管線 pump、MV、AV、CV、MT-02 tank buffer tank注入MT-02 tank De H 2 O 2 有機光阻，造成SPM廢液含有有 應採取桶槽加藥，因桶槽緩空間較
[1]
國內研究文獻 指出，在固定濃
4 A4 以HCL處理廢硫酸中 5% H 2 O 2 /60%H 2 SO 4 / 5%H 2 O 2 /60% H 2 SO 4 反應槽(MT-02) 以HCL進行廢硫酸中H 2 O 2 W-H 2 SO 4 度的雙氧水溶液中，當銅離子濃 機酯類物質，當循環水中NaOH濃 大且設有安全防護(如：Exhaust抽
H 2 O 2 系統 HCL 反應槽(MT-02) 處理 De H 2 O 2 度足夠時，便與酯類反應產生皂化 氣及破裂片)，相較管中加藥可避
度增加，會有利於放熱反應的進
5 A5 以HCL處理廢硫酸中 含H 2 O 2 / H 2 SO 4 /HCL MT-02 tank、MV、TH、MV、AV、 配合pump進行含H 2 O 2 / W-H 2 SO 4 行，進而降低反應起始溫度。反 現象，於循環水流動時產生大量泡 免過壓造成管路破裂造成氯氣外
H 2 O 2 系統 循環管線 pump、MV、AV、MT-02 tank H 2 SO 4 /HCL內部循環 De H 2 O 2 沫。皂化反應化學式如下： 洩，提升運轉安全。
應式如下：
6 A6 以HCL處理廢硫酸中 含H 2 O 2 / H 2 SO 4 /HCL MT-02 tank、MV、TH、MV、AV、 配合pump進行含H 2 O 2 / W-H 2 SO 4 CH 2 OCOR CH 2 OH 各廠現行均採取兩段式且多次少
-
H 2 O 2 系統 緊急冷卻管線 pump、MV、AV、MV、AV、MV、 H 2 SO 4 /HCL緊急冷卻 De H 2 O 2 Cu +H 2 O 2 ← Cu (HO 2 )+H +
2+
2+
→
HE-C01(Heat Exchanger)、MV、AV、 ∣ ∣ 量HCl加藥方式，精準控制HCl加藥
AV、MV、MT-02 tank CHOCOR+3NaOH―→ 3(RCOONa)+ CHOH
+ ∣ ∣ 量、加藥時間及反應時間，避免
Cu +OH˙+1/2 O 2
CH 2 OCOR CH 2 OH HCl加藥過量及加藥追逐過程 (加藥
ΔH=-98.2KJ/mole (放熱反應)
追逐：反覆加HCl及H 2 SO 4 造成系統
表 2、HAZOP 評估系統風險與防護措施對應表
因此，當系統中存在過量的銅離 台積電各廠廢硫酸回收系統的 capacity不足無法負荷且造成反應
子，會與雙氧水反應，放出熱能並 比較及風險分析 時間拖長)。13個廠區有6個廠區設
系統風險 (製程偏離) 原因 既有防護措施 新增防護措施
產生氣體，可能造成桶槽與管線的 有加藥斜率Alarm，避免HCl加藥過
目前台積電共有13個廠區設置廢
蓄壓破裂。 量風險。
桶槽內失控反應 HCl加藥系統失效 HCl為定量加藥，每次16.25公升 加藥方式改為兩段式且多次少量方式加藥 硫酸去除雙氧水系統，依據F14B
HCl加藥過量造成失控反應 人員操作錯誤 桶槽設有exhaust 及破裂片 兩段式加藥： 金屬離子可能來源有兩種：HCl藥
桶槽設有過溫及過壓偵測，異常時會 第一階段H 2 O 2 >1%， HAZOP風險評估結論，分析比較
停止HCl加藥 第二階段H 2 O 2 <1% 液中含金屬離子，及因桶槽內襯破 各廠系統的操作參數 表3及安全防 Local Scrubber安全防護及處理效
環境設有氯氣 detector 多次少量加藥：設定每批次加藥量及反應時間 損造成金屬裸露接觸廢硫酸，導致 能探討
禁止手動加藥 加藥斜率Alarm監控 護 表4 ，包括反應溫度、HCl加藥方
新增溫度斜率Alarm Interlock 鐵離子溶出。台南C廠原始防護設 式、桶槽安全防護、Local Scrub- 目前各廠在Local Scrubber加藥的
計並無針對金屬離子的來源進行管 設定，13個廠區中有6個廠區設定
桶槽內失控反應 HCl含金屬離子 桶槽硬體防護(同HCl加藥過量防護) HCl供應商應提供COA，確保不含金屬離子 ber安全防護、並提出改善建議及
存在金屬離子與H 2 O 2 反應， 控。專案小組評估後，建議HCl藥 各廠經驗傳承(Lessons Learned) pH>10時停止加藥，考量pH> 10
造成失控反應
液供應商應提供 COA報告證明無 (說明如 表6)。 時，可能產生皂化現象，阻塞廢氣
桶槽內失控反應 廢液中雙氧水濃度 H 2 O 2 濃度Alarm設定：Baseline+0.5%， NA 金屬離子。 通道，造成Exhaust抽氣量不足，
廢液中雙氧水濃度異常， 過高(超過baseline 目前設定為3.5%
造成失控反應 雙氧水濃度) 桶槽硬體防護(同HCl加藥過量防護) 反應溫度的安全性探討 建議可評估設定pH>10時停止加藥
或設置消泡裝置，以避免皂化反應
管中HCl加藥系統蓄壓， 氣塞或閥件誤關 HCl混W-H 2 SO 4 管線設置Relief Valve 現場閥件標示 氣塞或閥件誤關，造成管中加藥系 各廠廢硫酸濃度介於47%~70%，
導致管線破裂 應有效強化同仁、廠商紀律(無經許可勿擅自關閉閥 統蓄壓，導致管線破裂 發生。
氣塞或閥件誤關造成管中 件) 沸點介於120℃~170℃ (如 圖４、表
加藥系統蓄壓 落實日常巡檢(建議設置CCTV) 台南C廠加藥設計為管中加藥，當 台南及台中廠區於Local Scrubber
5) 之間。在過溫安全防護部分，各
管路氣塞或閥件誤關時，可能導 outlet量測氯氣濃度均大於15
Exhaust失效 皂化反應產生泡沫 NA pH>10停止加藥 廠均設有溫度監控，當超過設定溫
Local Scrubber廢氣管路阻塞 阻塞廢氣通路 設置兩個並聯L/S，當一個失效時尚有足夠處理能力 致管路蓄壓破裂，造成廢硫酸及 ppm，表示現行Local scrubber設
度時會啟動alarm及 interlock，自動
Exhaust失效 Exhaust低點排水 工程驗收確認Exhaust管路斜率及低點 NA 氯氣外洩。管路氣塞原始防護為設 停止加藥避免失控反應。由彙整資 計無法有效處氯氣至1 TLV (0.5
Exhaust管路積水阻塞 功能Fail，造成管 排水位置是否正確 置洩壓閥(Relief Valve)，過壓時氣 ppm)以下，高濃度氯氣廢氣增加後
路積水阻塞 料中得知，台中B-1、台中B-2、台
體可釋放，避免蓄壓破裂。專案小 端Central scrubber處理負荷並加速
中B-3廢硫酸濃度為47%~50%，
組評估發現，為避免循環管路蓄壓 金屬材質exhaust腐蝕速度，建議
溫度alarm interlock設定為110℃，
風險，除了現場閥件標示外，應強 未來設計時，應將Local scrubber
距離沸點僅有10℃的空間，即使
過量HCl加入反應槽內，造成HCl 批次)、裝設桶槽破裂片，緊 增加加藥斜率Alarm監控，避免 化人員紀律(無經許可勿擅自關閉 interlock切斷HCl加藥，持續的失控 氯氣處理效率列入設計考量。
與H 2 O 2 劇烈反應，釋放大量熱能 急狀況時可將過壓氣體釋放至 過量加藥，及提早預知失控反 閥件)，並落實日常巡檢(建議設置 反應也可能讓桶槽內廢液持續升溫
及生成大量氧氣及氯氣，可能導 Exhaust管路，避免桶槽蓄壓破 應。 CCTV)。 達氣化溫度，造成桶槽蓄壓破裂， 桶槽過壓安全防護完整性
致桶槽蓄壓破裂。 裂，及過溫停止加藥設定。 – 雙氧水濃度異常，造成失控反應 建議可調降最高工作溫度及溫度 在桶槽過壓安全防護部分，各廠均
Local Scrubber失效，導致氯氣自 alarm interlock設定，以提升運轉安 有裝設破裂片防護並設有壓力監
針對過量H C l加藥的原始防護 專案小組評估後，建議加藥方式 上游機台端排放廢硫酸若含雙氧 Exhaust外洩 全。除了過溫防護監控，另13個廠 控，過壓時停止加藥避免桶槽蓄壓
設計，包括定量加藥(16.25L/ 改為兩段式且多次少量方式，並 水濃度過高，與 HCl反應過程中 針對Local Scrubber失效原始防護 區中有9 個廠區設有溫昇斜率監控 破裂，所有13廠區桶槽負壓監控及

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