1.1 研究動機
國內相關半導體與光電廠等高科技產業興起,這些產業所使用的 化學物質種類繁多、製程變化迅速與製程參數常列為機密,因此對於 處理相關問題的挑戰越來越大,各類污染物之去除技術因其特性則互 異,而目前揮發性有機物控制技術[1],主要包括非破壞性(冷凝法、
吸附法、吸收法)與破壞性(直燃式/觸媒式焚化法、生物法)處理技術 等二類[2]。一般而言,低濃度廢氣建議以活性碳吸附進行去除處理,
中低濃度廢氣則適合利用生物法或吸附濃縮/脫附焚化處理,中濃度 廢氣以蓄熱式焚化(RTO)處理,中高濃度廢氣則以觸媒焚化較經濟,
高濃度廢氣則可以火焰焚化、冷凝或活性碳吸附回收處理,至於含有 中/低濃度硫或氮成分臭氣則可以化學洗滌法處理[3],因此處理設備 效率的評估以及其效能提升便成為一項極重要的工作。
過 去 處 理 設 備 主 要 目 標 皆 著 重 在 總 碳 氫 化 合 物 (Total Hydrocarbon, THC)與全氟化物(Perfluorinated Compound, PFC)廢氣之 去除,至於高沸點低蒸氣壓有機廢氣處理,並沒有受到很多的關注,
但這些高沸點的有機化合物若不先去除,除了易造成末端管路冷凝而 有堆積及漏液之虞,進而影響空氣品質與異味抱怨,亦將造成廢水處
理相當大的負擔,所以必須妥善且有效率的處理。
高科技產業於去光阻製程(Stripping process)中,所使用去光阻液 (Strippers)大部分為 ACT690、ACT690C、TOK106、N300 與 SPS-200 等系列產品,而此類產品所含之化學物質皆具有高沸點低蒸氣壓,且 易溶於水之相同特性,其中主要成份包含有乙醇胺(Monoethanolamine, MEA) 、 二 甲 亞 碸 (Dimethylsulfoxide, DMSO) 、 正 - 甲 基 -2-吡 咯 酮 (1-Methyl-2-pyrrolidinone, NMP) 、 二 乙 二 醇 單 丁 醚 (Butyl diglycol ,BDG) 以及氫氧化四甲銨(Tetramethylammonium hydroxide, TMAH)等化學物質。另外光阻塗佈製程(Coating process)中光阻稀釋 劑(Thinners) 所 含 的 成 份 有 丙 二 醇 單 甲 基 醚 (1-Methoxy-2-propanol, PGME)、丙二醇單甲基醚酯(1-Methoxy-2-propyl acetate, PGMEA) 與 環己酮(Cyclohexanone, CHN)等化學物質,這些成份也是屬於沸點相 對較高的製程廢氣。
經長期實際勘查與研究後發現,不論是吸附管、不鏽鋼筒或採樣 袋採集與分析之方式,其主要是針對揮發性有機物質,無法適用於高 沸點有機物去除之冷凝式處理設備的採樣分析。因此針對此類案件尋 求一更佳之採樣分析技術,將冷凝設備 (Condenser)或濕式洗滌塔 (Scrubber)應用於含高沸點有機物之製程廢氣削減率進行全面性調查 評估,以還原冷凝設備濃度削減效率之真實績效,為本研究之動機。
1.2 研究目的
當空氣污染控制設備對於製程廢氣濃度削減效率不彰時,如何針 對廢氣成份中不同物理或化學特性,提供正確相關資訊以利於處理設 備內、外系統性參數的調整,進而達成污染控制設備最佳的處理狀 況,實為設備商與裝設業主之間最首重的要務。參考歷年的污染防制 設備測試之相關資料可以發現,現有的方法中不論是不鏽鋼筒或採樣 袋採集之方式,其主要是針對揮發性有機物質,此方面之相關技術雖 然成熟,但是對於要應用於採集光阻塗佈(Coating)與去光阻(Stripping) 兩個製程中屬於高沸點低蒸氣壓且具有黏稠性的廢氣,卻仍無法確實 採集獲得真實的濃度,更遑論以現有的採樣分析技術,進行評估與釐 清高沸點廢氣之濃度削減效率。
考量到此類的製程廢氣皆屬於高沸點之化學物質,除了因為黏稠 不易揮發造成濃度無法真實且全面性被評估外,亦可能造成設備內部 相關吸附系統阻塞,最後影響其處理效率與設備的壽命,所以對於上 述所提及之化合物建立適合的採樣方法,並合宜的進行定量與定性的 評估,為關鍵之課題。因此本研究擬針對處理乙醇胺(MEA) 、二甲 亞碸(DMSO) 、二乙二醇單丁醚(BDG)、丙二醇單甲基醚(PGME)、
丙二醇單甲基醚酯(PGMEA) 與環己酮(CHN)等去光阻液(Strippers) 以及光阻稀釋劑(Thinners) 中的化合物進行研究。茲將本研究之目的
說明如下:
1. 建立可有效採集與分析高沸點、低蒸氣壓化學物質之方法。
2. 針對高科技產業中高沸點化合物進行採樣分析,以合理評估冷凝 設備(Condenser)或濕式洗滌塔(Scrubber) 對於具高沸點、低蒸氣 壓之化學物質處理效能。
整體而言,希望藉由本研究建立相關處理設備之調查一更佳之採 樣分析技術,以徹底解決早期於去光阻(Stripping)或光阻塗佈(Coating) 製程廢氣採樣上的困難,以及濃度削減效率一直無法確認之問題。