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                                                    TSMC / FACILITY DIVISION PUBLISHED                          3                         4                                                                                                                                                                                                                                   5                         6
                  VOL.40
                                                         廠務季刊
                                                          URL.http://nfjournal/
                 有機型 於半導體先進製程中水處理的挑戰
                 The wastewater treatment challenge of metal-organic compound in leading-edge
                 semiconductor manufacturing technology
                                              文│      俊   吳 學   德  │ 新廠設計部  中科廠務五部  中科廠務二部  竹科廠務四部│
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                 關鍵詞 / Keywords            摘要
                   / Cobalt                   為延續摩 定 ，導入低電阻金屬材料成為必然，半導體業並於先進製程10/7nm導
                  合劑 / Chelating Agent     入 作為應用， 具毒性，為國內放流水標準今年新增管制項目之一。目前製程 排放
                 高級氧化法 / AOPs              90%以樹脂及電 回收，剩餘10%為Co-CMP排放，暫以ACF+ 棄型樹脂處理，但耗材
                 電容去離子 / CDI               需清運，金屬無法回收，且人員有 露風險，故研究以電容去離子技術處理，試驗結果從
                                           1,600÷30ppb(去除率91%)，但未達公司含 廢水系統排放標準20ppb(納管排放標準2.3
 依照氨氮系統產水測試結果得知，單極膜電透析模組                   ppb)，推測因CMP廢水含 合劑干擾電化學吸附，故第二輪試驗以COD及 為觀測指標
 較雙極膜模組能耗效率較好，因此陰離子樹脂再生廢水也                 ，觀察 合劑對於 去除影響。測試結果 : ①ACF-CDI：Co濃度3,451÷189ppb(去除率
 選用單極膜作為工程化模組。同樣以定電壓5V、 流速度                95.8%) ②UV-CDI： 因前處理UV轉化部分Co，Co濃度由3,451÷2,471÷17ppb(去除率
 6cm/s與固定有效膜面積176cm 的單極膜電透析模組做降            99.3%)。初步推測，UV對於 合劑的破壞實能提升Co去除率。UV-CDI亦有作為未來廢
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 導實驗，實驗結果如 圖14所示，可以發現在進流廢水與酸               水處理中有機型金屬化物的潛力發展處理技術。
 鹼回收液體積比為1 : 1時，薄膜處理即達到提濃極限，因
 產生的回收酸鹼導電度上升斜率已趨緩，若再執行第二個
 批次的處理，所需的處理能耗會增加；另外，降導的成果  1.  前言
 為三小時可降低92%導電度(由23,000us/cm降至2,000
 us/cm)，可 的是所產生的回收酸、鹼濃度僅1.8%與1.1%  1.1   於 進 程 水處理之 要性              變案例後，近年來，也發現接 含 溶液會引起 激性
 ，受限於回收酸鹼的提濃極限，此股廢水的回收酸鹼效益                                         皮  、心衰 、 經損傷等等。國內外的管制整理，如
                     半導體製造於More Moore(深度摩 )的發展下，
 並不如預期。                                                            表1。因此，綜合環境因素及經濟價值，回收處理 離子有
                 2018年全球最大半導體設備商應用材料(Applied Materi-
 另一方面，若以相同實驗條件(廢水降導率70%)比較氨                                        其必要性與急迫性。
                 als) 布，原本作為金屬線材料的 因導電效率不佳，使
 氮系統產水與陰離子樹脂再生廢水用單極膜電透析模組處
                 製程發展受限無法突破。在7 米以下以 金屬的低電阻
 理的結果，可以發現在產生回收酸鹼的效益上是氨氮系統                                                      表1、國內外 於健康風險管制
                 ，取代原本 ，作為與 的阻障層，藉以增進15%晶片效
 產水的結果較好，如 圖15，產生的酸鹼濃度是樹脂再生廢                                         際  研 中心(IARC)  將 及 化合物認定為對人體 可能  物質
                 能。                                                 歐 化學總署公告(REACH)  於2010年將 及 化合物 5項 入高度關 物質
 水的約兩倍，所花費的能耗也較低，若以回收酸鹼為目的
                      (Cobalt, Co)原子序27，為美國商務部發布關鍵35                                (Substances of Very High Concern, SVHC)， 於
 考量，氨氮系統產水的效益就相對較高。因電透析法也屬                                                          2019年提案 止，目前 核中
                 種 產之一，為重要戰略資源，用於 離子電 ( 酸 電
 於薄膜分離的技術，基於質量不滅定 ，當進流水的成分                                          台 -放流水  ：       106年12月25日    業排放廢(污)水於土  地
                  )、製造磁性、耐 、高強度的合金。1960年代 美國                                        面水體所含有   物質之種類 新增管制項目-
 越複雜，則分離的困難度越高，因此樹脂再生廢水利用單                                                           1ppm  於民 109年於南部科學園區 行管制。
                 家，最早添加硫酸 於  中作為泡 穩定劑，導致心
 極膜電透析法處理，雖可使得出流水的導電度降低至
 2000us/cm，但產生回收酸鹼的處理卻也還是另一個待解
                                 Aaron Hsiao        蘇俊   J.H Su         吳 學  Jason Wu                   德   Peter Chiu
 決的問題，因廢液導電度已高達100,000us/cm，建議後續
                            The secret of change is to    準天上的  ，       進入台積轉眼間也邁入第一個十年了，水              記背後，努力面前，
 流程可使用熱處理方式將水與鹽類分離，以達到去除廢水  focus all of your energy,   或許你 遠也射不        處理系統在這十年間有滿大的改變，期待             向著標 直 。
                            not on fighting the old,   到，但卻比你 準         能在下一個十年持續的成長，不僅維持公
 中鹽分的目的。                    but on building the new.  樹 射得更高遠。          司競爭力也創造更多 色製造、循環經濟。
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 而中科廠區於2015年與2019年 請清華大學 色化學質譜分析實驗室與交通大學環境工程研究所，分別對放流廢水與
 製程廢水做生物毒性調查，清華大學依據美國放流水毒性鑑定(Toxicity Identification Evaluation, TIE)程序與毒性減量
 (Toxicity Reduction and Evaluation, TRE)之標準分析流程，其鑑別出影響本廠放流水生物急毒性相關因子與濃度如 表2，
 而有關國外水中餘氯與生物毒性之相關性研究如 表3、表4，相關文獻皆說明氧化性物質-餘氯對於水 之生物急毒性有著
 顯著的影響。
























































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