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TSMC/ Facility Published
前言 文獻探討
2005 年 2 月 16 日正式生效的京都議定書 (Kyoto 2.1 NOx 對環境以及人體的危害
Protocol) 管制六種溫室氣體的排放，台灣同樣在「溫
室氣體減量及管理法」第 4 條明定國家溫室氣體長期 氮氧化物是一種氮氣和氧氣所組成的氣體混合物。在
減量目標為在民國 139 年(西元 2050 年)使溫室氣體 NOx 的燃燒排放組成中大約 95% 都是一氧化氮 (NO)
排放量降為民國 94 年(西元 2005 年)溫室氣體排放量 而二氧化氮 (NO 2 ) 的比例大約占 5%。且處於空氣中
[09] 的 NO 很快會被氧氣氧化生成 NO 2 ，也因此這兩種化
50% 以下 。其中列入管制名單之全氟碳化物 (PFCs)
是一極穩定且難以裂解去除的人造溫室氣體，半導體 合物的排放對環境的影響十分的相似。NO 2 吸入後除
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產業中的蝕刻製程更是使用 PFCs 的大宗使用者。在全 了會對人體肺組織有腐蝕性之外 ，與氫氧基組合成
球溫室氣體減量的要求下，針對半導體製程所排放之 的硝酸更是大氣酸雨的主要成分。此外，海洋中的氮
PFCs 廢氣減量壓力日益增加，因此 PFCs 的有效去除 氧化物沉積為浮游植物提供了營養，加劇了赤潮和其
就顯得格外重要。 他有害藻類繁殖的問題。
廠內現行處理 PFCs 的方式是透過燃燒或電漿現址式洗
滌器 (Local Scrubber, LSC) 來處理，兩者透過瓦斯燃 2.2 NOx 生成機制
燒或電漿破壞技術產生局部高溫，並利用高溫能量來打
燃燒後產生的氮氧化物中根據其化學反應機制又可概
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斷 PFCs 鍵結，有效的將 PFCs 氧化去除 ，兩者去除
括分類為三種。分別是熱氮氧化物 (Thermal NOx)、
效率皆可達到 90% 以上。但隨著半導體製程演進，製
迅生氮氧化物 (Prompt NOx) 以及燃料氮氧化物 (Fuel
程特氣的使用量不斷增加，為維持 PFCs 的去除效率，
[11]
NOx) 。以下詳細說明各機構生成機制說明：
LSC 必須提高反應溫度提供更多能量來裂解更多的污
染物。相反的更多的能量也會使得氮氣與氧氣反應生
2.2.1 熱氮氧化物 (Thermal NOx)
成更多的氮氧化物 (NOx)，根據文獻顯示當工作溫度達
1100℃以上，氮氣會開始與氧氣結合，且隨著溫度拉 熱氮氧化物的生成可以依據 Zeldovich Mechanism
高氮氧化物會呈指數上升，這些氮氧化物隨著煙道排 來進行闡述，該理論描述了氮氧化物的生成化學反應
放至大氣中，對人類健康與環境造成嚴重的負面影響。 機構，化學反應關係式的物理表述如下：
氮氧化物被人體吸入後除了會對肺組織有腐蝕性之外，
O + N 2 → NO + O - 75 kcal/mol 式⑴
其與氫氧基組合成的硝酸更是大氣酸雨的主要成分。
因此氮氧化物不僅作為環評的評估項目之，在環保署
N + O 2 → NO + O + 35.8 kcal/mol 式⑵
公告的 2025 年半導體空污法規草案中也將氮氧化物列
入未來控管項目之一。
N + OH → NO + H + 39.4 kcal/mol 式⑶
由於式⑴具有較大的活化能，因此被視為生成熱氮氧
化物的速率決定式。由此可知產生大量熱氮氧化物的
關鍵因素取決於氧原子的濃度，而氧原子的濃度與溫
度呈現高度正相關係。由此可知為了抑制熱氮氧化物
的生成，可以利用以下四種方式：
❶降低最高溫度。
❷降低最高溫度區局部氧原子濃度。
❸降低最高溫度區局部氮原子濃度。
❹減少最高溫度區中滯留時間。
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