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技術專文

排放量，本研究於排放源進行改
圖1、Idealized schematic of the distribution of atmospheric aerosol particle [2] 圖2、The respiratory tract and particle deposition in a normal adult mouth breathing male human subject at rest, as a function
善，已知酸槽機台為廠內酸槽區域 of particle size
中懸浮微粒的重點排放機台，目前
Chemical Conversion
以水渦流機作為現址式尾氣處理設 Hot Vapor of Gases to Low 1.0 normal adult mouth breather 1.2m /h B
備，並串聯高效率空氣微粒子過濾 Volatility Vapors 3
0.8 total
網(High Efficiency Particulate Air， Condensation Extrathoracic
Low nose, pharynx, mouth, head
簡稱HEPA)進行微粒的補集，但 Volatility larynx 0.6 bronchi
Primary Vapor alveoli
HEPA濾網因壓損過大而無法有效
Particles deposition
利用，故本研究導入低壓損的深層 0.4
Homogeneous Intrathoracic
式濾網，讓微粒深入濾網層中攔 Coagulation Nucleation extrapulmonary:
trachea & stem 0.2
截，不阻塞在濾材表面，以期將廢
Chain Condensation bronchi
氣完全導入濾材，達更佳的氣膠處 Aggregates Growth of Nuclei Wind Blown Dust intrapulmonary: 0.0
理效率。 + bronchi, bronchioles, 0.001 0.01 0.1 1 10
alveoli
Emissions diameter (µm)
+
Droplets Sea Spray
+
Volcanoes
文獻探討 + [16]
Coagulation Plant Particles 表 1、製程所產生之空氣污染物
氣膠微粒之定義與特性 Coagulation 廢氣種類 污染物成分 污染源

大氣懸浮微粒常指空氣中粒徑 Rainout Sedi-
& 酸鹼廢氣 酸性氣體：HF、HCl、HNO 3 、CH 3 COOH、H 3 PO 4 、H 2 Cr 2 O 7 、H 2 SO 4 氧化、光罩、蝕刻、反應爐(氧化
0.002~100微米之液體或固體， mentation
Washout 鹼性氣體：NH 3 、NaOH 爐、擴散爐)之清洗、CVD
氣膠微粒泛指其中徑介於0.01~10
微米之間的懸浮微粒。本研究之粒 有機溶劑廢氣 二氯甲烷、氯仿、丁酮、甲苯、乙苯、丙酮、苯、二甲苯、4-甲基-2-戊酮、乙酸丁酯 光阻液清洗、顯像液清洗、蝕刻液
0.001 0.01 0.1 1 10 100 清除、晶圓清洗
徑定義引用氣動直徑(Aerodynamic Particle Diameter, µm
毒性氣體 AsH 3 、PH 3 、SiH 4 、B 2 H 6 、B 4 H 10 、P 2 O 5 、SiF 4 、CCl 4 、HBr、BF 3 、AlCl 3 、B 2 O 5 、AsO 3 、BCl 3 、 氧化、光罩、蝕刻、擴散、CVD、
diameter)之定義：以單位密度(1 g/
Transient Nuclei or Accumulation Mechanically Generated POCl 3 、Cl 2 、HCN、SiH 2 Cl 2 離子植入
3
cm )之圓球微粒的氣動特性為參考 Aitken Nuclei Range Range Aerosol Range
燃燒性氣體 SiH 4 、AsH 3 、PH 3 、BF 3 、H 2 、SiH 2 Cl 2 CVD、離子植入、擴散
基準，無論微粒之形狀或密度，只 Fine Particles Coarse Particles
要沉降速度相同，則微粒之氣動直
[1]
徑視為相等 。
粒狀物質(particulate matter, PM)
3
由某些特定氣象條件下，水氣凝結 12μg/m 。 包括：擴散(diffusion)、攔截(in-
其粒徑大小，將其直徑上限以微米
大增，在相同質量下，0.1μm之微 越深的肺部中，甚至可深達肺泡，
為單位註記於下標，可概分為總懸 在微粒上使之成長至0.1~1.0μm， terception)、慣性衝擊(inertial
粒其表面積則為1μm之微粒的10 微粒所夾帶的毒性物質更可穿透微 而台灣自82年建置空氣品質監測
浮微粒(Total suspended particles, [3] [12] 由光線高散射作用使微粒成為可視 impaction)、靜電吸引(electrostatic
倍，故可攜帶更多的毒性物質 。 血管至人類的循環系統中 。 4+ 網後，對空氣品質標準不斷更新， attraction)以及重力沈降(gravita-
TSP)、懸浮微粒(Suspen-ded 白煙，其組成主要為Si 、SiO 2 、
Adgate等人以無吸菸史的成人作為 + - 現行規範於中華民國101年5月14 tional settling) [21] ，通常越小的微
particles, PM10)、細微粒(fine par- NH 4 及C l ，而氣狀污染物則以
研究對象，指出懸浮微粒對健康有 + - 日行政院環境保護署環署空字第 粒較容易受擴散及靜電作用而被補
ticles, PM2.5)、超細微粒(ultrafine [4] NH 4 及Cl 所組成。
關鍵性的影響 。當粒徑小於2.5微 半導體製造業排放廢氣特性 1010038913號令修正發布，依空 集，慣性衝擊、攔截作用與重力沈
particles, PM0.1)。Whitby and [5-7]
米時可被吸入肺部 ，且被吸入的 氣污染防制法第五條第三項規定訂 降則常發生在較大直徑之懸浮微粒
Cantrell提出大氣中懸浮微粒之形
細微粒對肺部疾病有決定性的影響 半導體製造業使用各種化學原物 定，各項空氣污染物之空氣品質標 上 圖4 ，因此較大及較小的微粒相
成機制、來源、去除機制及粒徑分 懸浮微粒濃度標準
[8, 9] ，如Schwartz等人在1966年發 料，經由製程所產生的空氣污染物 準規定如 表2。
布如 圖1所示 [2] ，並指出細微粒可 可概分為四類 [16] ，分別為：酸鹼廢 較下容易受到補集，但介於兩者中
表研究美國六大城市的世代研究， 間的粒徑反而相對易穿透，如 圖
由熱蒸氣凝結後，藉冷凝成核發展 1997年，美國通過國家環境空 未來將依國際管制趨勢，依世界衛
3
當PM2.5平均值增加10μm/m ，死 氣、有機溶劑廢氣、毒性氣體及燃 5，此粒徑稱之最易穿透粒徑(the
而來，亦可由低蒸氣壓之化學氣體 氣質量標準(National Ambient Air 生組織提出之空氣品質準則值：連
亡率便增加1.5%，且具有高度相 燒性氣體，如 表1所示。廢氣可能 most penetrating size)或者是最小
勻相成核而來，最後靠雨水沖刷而 Quality Standards)，首次發佈PM 續二十四小時值訂為25μg/m 、年
3
關性 [10] 。而Wilson亦研究流行病學 經排氣系統由煙囪排放至大氣，其 採集(collection minimum)。
去除。而PM1.0-10常見為原生性 2.5之空氣品質標準，訂定出規 平均值訂為10μg/m ，做為空氣品
3
與PM2.5的關聯性，指出當大氣中 中的酸性氣體與鹼性氣體可反應成
排放源產生，如塵土、工廠、汽機 範：PM2.5連續二十四小時平均值 質改善目標。 深度過率裝置的過濾理論(depth-
懸浮微粒的氣動直徑小於2.5微米 鹽類並懸浮在空氣中，在飛行過程 3
車、火山口等，並可藉由自然沉降 不可超過65μg/m ，三年平均值 filtration theory)，由Lee and Liu
時對健康影響更為嚴重 [11] 。 中，毒性物質亦可能累積於懸浮微
移除。 不可超過15μg/m 3[18, 19] 。2006年
粒上。 結合單一纖維理論(single fiber
圖2中Marianne Geiser整合其他學者 及2012年參考諸多醫學研究結論 theory)，整理出氣懸微粒貫穿率的
懸浮微粒去除原理
之研究模型，並繪製不同粒徑之懸 Tsai研究半導體廠製程之廢氣特性 進行修改，而現行公告限值已修 關係式 [22] ：
氣膠微粒與健康危害 [17]
浮微粒在人類肺部的穿透模擬圖， ，指出濕式洗滌塔煙囪排放之 正至：二十四小時平均值不可超 不同直徑的懸浮微粒經各種機
3
由於氣膠微粒直徑小，比表面積 清楚地表示了越小的粒徑可沉積在 懸浮微粒平均粒徑為0.1μm，但經 過35μg/m ，三年平均值不可超過 制被濾材補集，如 圖3所示 [20] ， ............公式(1)
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