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VOL.52 廠務季刊 高濃廢硫酸再利用創新改良_廢硫酸稀釋法實務應用

本公司所採用之鹽酸催化反應去除雙氧水依照文獻定
表 1：RCW 標準清洗液種類、成份及目的
義為一觸即發反應方式 [05] ，依 Lu, 2006 以 RSST 動
清洗混合液種類 成份 目的 [02] 態軌跡模擬溫度起火 - 消滅曲線 (Critical ignition,
extinction temperature curve) 結 果， 隨 著 溫 度
NH 3
APM H 2 O 2 去除微塵粒(Particle) 增加廠內使用之鹽酸催化過程為由穩定區域 (Stable
UPW
area) 進 入 非 穩 定 區 域 (Unstable temperature
HF area，即溫度起火及消滅曲線間 )，但若雙氧水濃度
DHF 去移除二氧化矽薄膜層(SiO 2 )
UPW
過低，穩定區域面積愈大 ( 詳圖2 示意圖 )，反應愈
不容易，需藉由添加大量鹽酸方能提高反應溫度，與
HCl
去除無機殘餘物(Heavy metals,
HPM H 2 O 2
alkalis, and metal hydroxides) 友廠試俥結果一致 ( 如表2)。
UPW
H 2 SO 4
SPM H 2 O 2 去除有機物(Organic impurity)
UPW

2.2 廢硫酸反應溫升探討

2.2.1 鹽酸溫升機制
在半導體製程中，過氧化氫普遍用於晶圓清洗製程程
序中，清洗後產生之廢硫酸憑藉添加鹽酸作為催化劑
與過氧化氫反應。
圖 2：起火消滅曲線簡易示意圖
H 2 O 2 + HCl → H 2 O + HOCl

HOCl + HCl ↔ H 2 O + Cl 2
表 2：低濃度雙氧水添加鹽酸試俥結果 ( 友廠提供 )
HOCl + H 2 O 2 → H 2 O + HCl + O 2
來源酸 反應條件
H 2 O 2 + Cl 2 → 2HCl + O 2 Tank D 反應溫度 (℃ ) 43.5

反應量 (L) 5,131 一次鹽酸秒數 (s) 5,100
根據上述化學反應式，反應過程中產生之氯氣會再與
硫酸中之過氧化氫持續反應，反應過程因雙氧水分解
來源 H 2 O 2 (%) 0.81 二次鹽酸秒數 (s) 15
產生放熱反應。過氧化氫反應劇烈主要原因為含過氧
反應 + 產酸時間 (hr) 55
酸官能基 (Peroxy function group)，被視為極不穩
定且具活性，尤其溫度改變影響更為顯著。

劇烈反應 (Runaway reaction) 通常可依一觸即發反
應與否 (tempered or non-tempered system) 作為
[03][04]
分類 ，非一觸即發反應系統 (non-tempered)
定 義 係 反 應 熱 可 藉 由 汽 化 潛 熱 (Latent heat of
vaporization) 相互抵消，因此反應環境具高蒸氣壓
或可控制之溫度 ; 相反地，一觸即發反應系統因反應
熱會大量保留在反應系統中，通常反應環境為低蒸氣
壓或瞬間溫度飆升之狀況產生。

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