Page 23 - Vol_51
P. 23
TSMC/ Facility Published
前言 文獻探討
隨著溫室效應之日益嚴重，2015 年之巴黎協定 2.1 N O & NOx 之使用與對環境之危害
2
(Paris Agreement) 及 2021 年之格拉斯哥氣候協議
(Glasgow Climate Pact) 等國際公約分別訂定了全球 一氧化二氮(N 2 O)為《京都議定書》訂定之溫室氣體，
平均升溫目標 2℃以內，並以限制升溫 1.5℃為預定 其全球暖化潛勢 (GWP) 為 298(vs. CO 2 )。此外 2009
目標以及於 2030 年前加速潔淨科技與永續解決方案 時美國之研究顯示，這種無色有甜味的氣體已經成為
的開發與布建之目標。2022 年台積公司 ESG 也宣布 人類排放的首要消耗臭氧層物質。該年向大氣排放
2050 年達到淨零排放 ( 碳排放 =0) 之目標。因製程 400kt 的 N 2 O，且以每年 0.2%~0.3% 的速度增長，
需求半導體廠使用了大量的特殊氣體 (special gas)， 若不採取措施限制其排放，將成為對臭氧層破壞性最
因此需要在製程主機台後段以現址式處理設備 (Local 大的物質。在 NOx 的形成部分，N 2 O 容易被氧化成
scrubber, LSC) 來處理這些特氣，避免這些氣體直接 NOx，最後形成酸雨並污染環境。
排放至大氣中，其中用來評估 LSC 處理製程尾氣效能
NOx 為一氧化氮 (NO) 和二氧化氮 (NO 2 ) 的總稱，其
的關鍵因子為破壞處理效率 (DRE)。然而，隨著製程
形成需要在高溫的環境進行氧化反應，特別是在燃燒
演進及產能擴大，特氣的使用量也日益遽增，這些特
過程中容易產生自由基，而加劇 NOx 之形成。氮氧化
氣中有部分屬於溫室氣體，公司 OI 中也明確規範 LSC
物在燃燒器的火焰區形成為 NO，並在燃燒腔的下游
對這些氣體的 DRE 需達一定的水準之上。除了溫室氣
部分氧化成 NO 2 。
體外，因空污法加嚴及新建廠之環評等因素，公司也
致力於與協力商合作開發相關技術，如 De-NOx，De-
根據統計，2018 年台灣 N 2 O 的使用量高達 12,922
PM2.5 等。而這些 CIT 目前幾乎是在 LSC 上進行改造，
公噸。台灣做為半導體製造大國，半導體業製作晶圓
因此如何確保 LSC 對特氣、PM2.5、NOx 的 DRE 在
積體電路板大量運用此氣體。其中電子業和半導體使
測試時能夠具有一定的準確性成為了一大課題。
用N 2 O 量佔全台灣使用 N 2 O 量的 70%。隨著半導體
產業的發展，N 2 O 的使用量逐漸加大，且目前尚未有
有鑑於此，如何得到一個有效且準確的 DRE 檢測手
N 2 O 的替代氣體。也就是說在未來很長的一段時間內，
法並將其訂定為標準驗證方式為本文之重點之一，同
N 2 O 的使用量只會上升，當前端使用量沒有辦法控制
時與新廠設計部及第三方驗證單位取得共識。另外
時，作為半導體產業的社會責任，後端 N 2 O 的排放消
也針對 CVD-N 2 O 製程導入具有 De-NOx 功能的新型
減變得尤為關鍵。
plasma-wet type LSC 來處理 N 2 O 氣體。一般來說，
N 2 O 的 DRE 越高其副產物 NOx(NO & NO 2 ) 也越多，
兩者往往無法兼得，因此需要加入還原劑或氧化劑來
2.2 N O 之處理 & NOx 之形成
去除 NOx。本研究即在 LSC 入口加入 CH 4 氣體，其 2
不僅能夠提高 LSC 對 N 2 O 的處理效率也能作為還原 回顧過去的相關文獻，N 2 O 的熱解離在不同實驗條件
劑與 NOx 反應以降低其出口濃度。 下，反應出的結果也不同。，但文獻均顯示如果要達
到 90% 的處理效能，N 2 O 的處理溫度要操作在 1000
度以上(李壽男，2016，半導體研討會)。然而在處理
N 2 O 時其副產物 NOx 的生成也是另一個需要關注之
議題。而 NOx 的生成又可依反應機制細分為 thermal
NOx、Prompt NOx，以及 Fuel NOx。
Thermal NOx 又稱為熱氮氧化物。Thermal NOx 的
形與溫度高度相關，當燃燒溫度越高時，形成的氮氧
化物越多。Prompt NOx，主要與燃燒早期產生的自
由基並經反應後而成。因為這種機制與溫度的關係較
低，所以當藉由溫度控制抑制了其他氮氧化物形成機
制時，Prompt NOx 則會成為主要的生成機制。Fuel
��
��
