第四章 結果與討論
4.3 實廠調查結果
4.3.1 各產業化合物採樣分析結果
4.3.1.2 光電產業化合物調查結果
光電製造業的部分，因為產品尺寸相對較大，因此製程上化學原 物料用量大，相對所產生的廢氣濃度也高，主要進行測試的製程種類 為光阻塗佈製程與光阻製程兩種。此產業普遍常用的去光阻產品為 TOK 106、N 300 與 N 321 等系列產品，這些產品所含主要原物料為 二 甲 亞 碸 (Dimethylsulfoxide, DMSO) 、 二 乙 二 醇 單 丁 醚 (Butyldiglycol ,BDG) 以及乙醇胺(Monoethanolamine, MEA)等化學物 質。至於光阻稀釋劑常見的為 OK73 或 EBR7030 等產品，其中主要 成份分別為丙二醇單甲基醚(PGME)與丙二醇單甲基醚酯(PGMEA)這 兩種化學物質。其中 MEA 的調查濃度由 7.9 mg/m3至 69024.1 mg/m3 之間，至於 DMSO 濃度範圍則落在 12.4 mg/m3至252.7 mg/m3之間，
BDG 的調查濃度則由 28.0 mg/m3至2347.7 mg/m3之間，至於光阻稀 釋劑成份中之PGME 濃度範圍為 16.1 mg/m3至32.3 mg/m3，PGMEA 的調查濃度則由5848.3 mg/m3至 18322.6 mg/m3之間。
由圖 4-14 濃度比較可以瞭解在光電業這些相對高沸點的製程廢 氣濃度高低之差異性，如果進一步將製程類別進行區分後，圖 4-15 為光阻塗佈製程所產生的廢氣濃度比較圖，測得的結果以PGMEA 濃 度相對較高，圖 4-16 則為去光阻製程廢氣經過本研究所建立之採樣 分析模式所得到之濃度比較圖，圖中的異丙醇(IPA)基本上為去光阻
後所使用的清洗溶劑，由於此製程會重覆好幾次，因此造成廢氣中會 發現上一個流程中所使用的製程原物料。
1 100 10000 1000000
inlet outlet inlet outlet inlet outlet inlet outlet inlet outlet inlet outlet inlet outlet inlet outlet inlet outlet inlet outlet inlet outlet inlet outlet
S12 S14 S17 S1 S10 S11 S13 S15 S16 S5 S7 S8
COATING STRIPPING
光電 Concentration(mg/m3)
圖 4-14、光電業高沸點製程廢氣濃度比較
1 10 100 1000 10000 100000
inlet outlet inlet outlet inlet outlet
S12 S14 S17
PGMEA PGME
Concentration
圖 4-15、光電業光阻塗佈製程廢氣濃度比較
1 10 100 1000 10000 100000
inlet outlet inlet outlet inlet outlet inlet outlet inlet outlet inlet outlet inlet outlet inlet outlet inlet outlet
S1 S10 S11 S13 S15 S16 S5 S7 S8
MEA IPA DMSO BDG
Concentration
圖 4-16、光電業去光阻製程廢氣濃度比較
各處理設備對於去光阻製程廢氣濃度削減率，其中圖 4-17 為乙 醇胺(MEA)廢氣濃度削減率之比較，削減率範圍落在 32 %至 97 %之 間， 圖 4-18 則為二甲亞碸(DMSO) 廢氣濃度削減率之比較，削減率 範圍則落在61 %至高於 95 %之間，光電業常用的去光阻液成份二乙 二醇單丁醚(BDG)其削減率之比較則如圖 4-19 所示，削減率範圍則 落在49 %至高於 85 %之間。
1.0
inlet outlet inlet outlet inlet outlet inlet outlet inlet outlet inlet outlet inlet outlet
S1 S10 S15 S16 S5 S7 S8
光電 Concentration(mg/m3)
Efficiency 75 %
Efficiency 76 %
Efficiency 85 %
Efficiency 86 %
Efficiency =32 %
Efficiency =47 %
Efficiency 97 %
圖 4-17、光電業乙醇胺廢氣濃度削減率比較
inlet outlet inlet outlet
S16 S7
光電 Concentration(mg/m3) Efficiency =95 %
Efficiency =61 %
圖 4-18、光電業二甲亞碸廢氣濃度削減率比較
inlet outlet inlet outlet inlet outlet inlet outlet
S10 S15 S5 S8
Efficiency =75 %
Efficiency =85 %
Efficiency =49 % Efficiency =60 %
光電
圖 4-19、光電業二乙二醇單丁醚廢氣濃度削減率比較
在光阻塗佈製程中的光阻稀釋劑可以利用手提直讀式光離子化 偵測器（Photoionization Detector, PID）進行濃度趨勢的評估，以確認 在採樣期間收集到的污染物為一具有代表性樣品。由於為了有效的採 集到實際排放之化學物質，所以在採樣的模式上，搭配了攜帶式直讀 式光離子監測器(PID)進行現場濃度變化之趨勢監測，由時間與總揮 發性有機物(TVOC)濃度所做的趨勢圖可清楚看出廢氣排放的循環間 隔，初步的瞭解廢氣排放的趨勢變化後，確認可以收集到具有代表性 樣品的氣態污染物時，再利用衝擊瓶採集樣品，最後將樣品依其特性 分別運用 GC-FID 與 IC 進行濃度的調查。另外應用 PID 在採樣現場 的即時監測，也可以在採樣當下初步瞭解處理設備進出口端濃度差異 程度，不同的採樣點所監測之濃度趨勢圖分別如圖 4-20 與圖 4-21 所示，由圖中除了可看出進出口端 TVOC 濃度高低之區別外，也可 以發現不同機檯廢氣排放的循環間隔模式稍有不同，因此搭配此項線 上直讀之設備可以協助確認樣品之代表性。
Outlet
Inlet
圖 4-20、TVOC 濃度變化趨勢圖-1
圖 4-21、TVOC 濃度變化趨勢圖-2
至於各處理設備對於光阻塗佈製程廢氣濃度削減率之實廠測試 案例則如圖 4-22 所列，削減率範圍落在 28 %至 71 %之間，此類製 程廢氣主要是應用冷凝式之控制設備進行濃度削減，削減效能之差異
可能來自於不同設備設計之條件參數。
1.0 10.0 100.0 1000.0 10000.0 100000.0
inlet outlet inlet outlet inlet outlet
S12 S14 S17
光電 PGMEA PGME Efficiency 71 %
Efficiency 28 %
Efficiency 45 %
Concentration(mg/m3)
圖 4-22、光電業光阻稀釋劑廢氣濃度削減率比較
依據國際半導體設備暨材料協會(Semiconductor Equipment and Materials International, SEMI)對於無塵室空氣品質所建議的標準，
MEA 主要是被歸類為鹼(Bases, Class MB)的範疇，因為此化合物為含 有氮元素的化學物質，所以可能會產生氨氣(NH3)之副產物[68]，至於 相關趨勢圖則如圖 4-23 所示，圖中包括了不同控制設備進口端(Inlet) 與出口端(Outlet)的濃度，由於 NH3 屬於易揮發之氣體，因此濃度似 乎無法被冷凝處理設備去除，所以圖中編號 3 在處理設備前後端，
MEA 濃度具有明顯之削減效率，但是 NH3之濃度卻沒有削減的效果。
1 10 100 1000 10000 100000 1000000
MEA NH3 MEA NH3 MEA NH3 MEA NH3 MEA NH3 MEA NH3 MEA NH3 MEA NH3
1 2 3 4 5 1 2 3
inlet outlet
Concentration(µg/m3)
圖 4-23、MEA&NH3濃度相關性比較
利用迴歸模式來瞭解MEA 與 NH3之間濃度的相關性，當以MEA 濃度為X 軸，NH3濃度為 Y 軸作線性迴歸之關係圖如圖 4-24 所示，
由濃度資料進行線性迴歸所求得之 R2值為 0.35，因此由數據上看起 來相關性並不大，主要影響的原因應該是在出口端(Outlet)所分析到 的高濃度 NH3，由於 NH3易揮發的特性使得冷凝的效果有限，因此 與該出口端的MEA 濃度比例上差異甚大，若將出口端編號 3 之採樣 點數據剔除，再加上數據中有濃度非常高的資料點，因此是應用指數 趨勢線來進行驟增資料值之迴歸作圖，可發現迴歸之關係圖則如圖
4-25 所示，進行指數迴歸所求得之 R
2值為 0.85，因此依據作圖結果 發現MEA 與 NH3之間濃度似乎仍呈現出某些程度上的相關趨勢。y = 0.27 x - 670.29
0.0 20000.0 40000.0 60000.0 80000.0 100000.0 120000.0 140000.0 MEA Concentration(µg/m3)
NH3 Concentration(µg/m3)
圖 4-24、MEA&NH3濃度線性迴歸關係圖
y = 63.376e5E-05x R2= 0.8543
0.0
0.0 20000.0 40000.0 60000.0 80000.0 100000.0 120000.0 140000.0 MEA Concentration(µg/m3)
NH3 Concentration(µg/m3)
圖 4-25、MEA&NH3濃度指數迴歸關係圖