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1、結合水洗/活性炭法處半導體製程含氟氣 尾氣之研究成果報告(簡版) 專題老師：崑池 老師 學生：楊心宇 日期：104.12.03 摘要 由於近因應製程需要，進蝕刻及清潔時解逐漸提高，進而 導致製程尾氣中氟氣所佔比偏高，如果氟氣未經有效處，將會造 成處設備後段管因氟氣腐蝕破，導致氟氣外洩進而危害人體。 因此本研究結合水洗法及活性炭法進氟氣處，探討系統氟 氣濃、活性碳添加及種氟氣反應為之影響，以提供業者高效 且低成本處氟氣的處設備。結果顯示以目前商業化處系統配 合調整及活性碳選擇，結合水洗式/活性碳法可以有效處製程氟 氣尾氣，其效可高達 100%。另外以單獨水洗式亦可以有效處製 程氟氣尾氣 目前本系
2、統效可高達 90%，活性碳的選擇對於結合水 洗式/活性碳法處氟氣之去除效有顯著之影響。 1-1.以水洗法處F2 以水洗式濕式除塵器處 F2，目前被部分應用於IC等的製程， 以下 僅就學者的相關研究進明： a.由 Appelman and Thompson 位學者的研究顯示，F2 會與 水進以下反應，研究中並提及 F2 無法快速有效地與水進反 應。 F2 + H2O HF + HOF -(1) HOF + H2O H2O2 + HF -(2) F2 +H2O2 O2 + HF -(3) HOF+H2O2 O2 + HF+ H2O -(4) b.另外由 Appelman and Hache 位學者
3、的研究顯示， F2會與 水進以下反應，產生 HOF 及 OF2，加上此反應為放熱反應， 導致以水洗法處並被廣泛採用。但問題是目前以水洗式 、加 熱/水洗式 local scrubber 及電漿/水洗式 local scrubber 處 製程機台尾氣均會面對以上問題。 F2 + HOF HF + OF2 -(5) 濕式除塵器受限於無塵室空間限制，因此 F2 於濕式除塵器的停 時間介於 0.51秒，以目前濕式除塵器後段 管線受 F2 腐蝕，導 致管線破進而造成 F2 及 HF 外洩的現象顯示， F2 無法於此停 時間下，與水有效進反應。 1-2.以水洗/添加劑法處F2 由於多筆資顯示，F2 與 水
4、反應過程中會產生 OF2，因此設備廠商於 F2與 水的反應過程添加化學品，以低 OF2 之濃，實驗結果也顯示 添加化學品於 F2/水 系統中，可以有效低 OF2 的濃，但因為 (1).技術報告中並未載明使用何種化學品以低系統中OF2，是藉由 化學品與水競爭F2，或是化學品與 OF2進反應。 (2).技術報告未載明F2 於濕式除塵器中的停時間因此無法有效判 斷 local scrubber 之功能性。 (3).目前於產業上，尚未到公司商業化的產品，因此其效能仍須仔 細評估。 1-3.以活性碳法處F2 在多以前，台大環工所蔣本基教授嘗試結合活性炭及O3 進 有機物處，結果發現當通入O3 氣體進入活
5、性炭時，管柱內發 生起火現象，此顯示活性炭與O3 之反應劇且為放熱反應。 Hallway 與Nakajima 的研究中明，F2 與活性炭之反應為放 熱反應，且反應激並進一步導致燃燒，此也同時明可能由 於O3 與F2 均具有強氧化，因此均會與活性炭進劇反 應。Watanable 等作者的文章提及，F2 與活性炭反應，會進一 步燃燒。Del Cul 等作者的研究中也提及， F2 與活性炭反應， 會於固體表面生成的產物以氟化碳為主，因此直接以活性炭處 F2，由於會產生燃燒問題，因此商業化local scrubber 會 直接採用活性炭進F2 處。 總結 本研究採用水洗/活性碳法處F2 氣體，因為結合
6、水洗法及 活性炭法可以避免水洗法之反應速慢及活性炭法可能導致 系統燃燒起火的問題，進而兼具反應速快且成本適中之優 點。以水洗/活性炭法處F2 氣體之副產物中OF2 之濃推 測應 低於水洗法之濃，因此水洗/活性炭法與水洗法相較 兼具效及安全之點。 計畫成果自評 1.本研究探討以水洗式/活性碳法處製程F2 尾氣，早期由於F2 為 具毒性氣體因此遇到多困難。非常感謝台禹公司的大協助(包含 廠地提供、儀器及人協助等)，讓本實驗得以順進。 2.本研究的成果將可及應用於元太及台積電製程F2 尾氣的改善專 案中。 3.本研究關於以活性碳添加對於系統出口溼及副產物之影響目前結 果明顯，有待進一步深入研究。 秘
7、笈 尾氣：機動車輛或其他設備在工作過程中所排放出的廢氣。 HF : 氫氟酸一般俗名包括氟酸、化骨水、除鏽劑等。氫氟酸在我們的環境 中並非常的化學物質，一般清潔公司和家庭主婦常用的除鏽劑也含有 氫氟酸成分，半導體製程中也會使用到氫氟酸。氫氟酸可經由皮膚、呼吸 道、黏膜、胃腸道等接觸產生嚴重皮膚灼傷及中毒。 HOF : 次氟酸 它可由水/冰以氟氣氧化得到，是唯一可分離出固態的次 氟酸 ，具爆炸性，會分解為氫氟酸和氧氣。 OF2 : 是二氟化氧，結構與水分子相似，但化學性質非常不同，是強氧化 劑。 local scrubber : 洗滌器 濕式除塵器 : 俗稱“水除塵器”，它是使含塵氣體與液體（一般爲水 ）密切接觸，利用水滴和顆粒的慣性碰撞及其他作用捕集顆粒或使 顆粒增大的裝置 參考文獻 政院國家科學委員會專題研究計畫 成果報告 結合水洗/ 活性炭法處半導體製程含氟氣尾氣之研究 研究成果報 告(簡版) http:/tcpa.taiwan-pharma.org.tw/ 新北市藥師公會 感謝聆聽 知识回顾知识回顾 Knowledge Knowledge ReviewReview
