製造流程改善措施

3.6.1 離子交換樹脂再生用水

離子交換樹脂之應用是吸附溶解水中之金屬離子，製造出乾淨水質供製程使 用，當樹脂吸附飽和時即將進行離子交換樹脂再生過程，而再生步驟各家雖有巧 妙不同之設計，但終究是將離子交換樹脂還原成初始狀態繼續使用，由於離子交 換樹脂有陰離子、陽離子與中性離子，相對再生須使用 NaOH、HCl 來還原陰陽離 子樹脂，進而產生酸鹼廢水須進行處理，可做為水資源回收再利用之來源。如圖 3-6-1。

以 NDL 來說超純水製造設備 2B3T，當需再生時，所需之 NaOH（7.33m³/cycle）、 HCl（5.5m³/cycle）經過再生步驟注酸、注鹼、慢洗、快洗至再生完成後，總用水 量約為 41m³/cycle 水質成分為酸鹼之廢水，總再生時間約為 110 分鐘。因實驗室 之廢水處理廠設置於地下室，受限於地形及空間，由於 2B3T 瞬間排放酸鹼水量 過大，是對實驗室造成了廢水來不及處理及浪費化學藥品的原因，所以利用現有 之剩餘空間進行改善施作，另設桶槽將超純水製造設備 2B3T 再生廢液蒐集進行 酸鹼混合再進行處理及利用，如此可以避免上述之缺失再次發生。

圖 3-6-1 離子交換樹脂再生用水改善成果 3.6.2 研磨廢液處理

化學機械研磨（CMP）其目的主要是爲了晶圓之平坦化，能獲的最佳電性與 線徑，而所產生之廢液其主要成分為 SiO2及 AL2O3，大致可以區分成研磨廢液及 清洗廢液兩類，而此兩類廢液其主要成份大致相同，而其污染物成分有研磨液成 份、研磨後晶圓顆粒、研磨墊材顆粒等。現今之處理方式有混凝沉澱、薄膜處理、

注槽室空氣浮除法、混凝/電透析法等方法，均可以去除研磨廢液，因實驗室之 特殊性非量產之單位，製程研究所產生之研磨廢液並不像科學園區半導體廠，排 放廢水佔超純水 40％。

原設計將化學機械研磨廢液與潔淨室之氫氟酸一同處理，但由於其二者廢液 之特殊性，將無法分開蒐集再混合共同處理，對二者均會產生反效果，無法達到 去除氟離子與研磨廢液之結果，故重新進行製程改善方案。如圖 3-6-2。

研磨廢液與氫氟酸廢水不能同時處理原因說明如下：

（1） HF 與 SiO2會形成液態塩類（離子態）並溶解於水中，所以無法將 F -分離出來或是沉澱，如採用光譜分析儀器分析廢水水質，則溶解於水 中之 SiF6

2-均會計算成氟離子濃度，影響廢水排放水質之真實性。同 時二者將反應生成酸（H⁺），使廢水成為酸性添加 NOH 改善 pH 值效益 不佳且不利 HF 之處理，其化學反應式如下：

SiO2 + 6HF SiF6

+ 2H2O +2H⁺

（2） HF 是以 CaCl2來進行化學反應，捕捉 F^-形成 CaF2沉澱，再進行最終處 理，且其 pH 值在 9.5 時進行去除氟離子，對 CaF2亦最容易沉澱下來，

達到去除效果。SiO2依經驗 pH 值在 7.5 時，添加混凝劑（PAC）及絮 凝劑（Polymer）可使其形成膠羽而沉澱，但若加入 Ca(OH)2由於 SiO2

為中性不帶電荷，此時石灰水將迅速凝結成顆粒。

（3） 若是 HF 與 SiO2有足夠之反應熱時，化學式如下：

SiO2 + 4HF SiF4 + 2H2O

圖 3-6-2 研磨製程廢液處理改善成果 3.6.3 真空脫氣塔泵冷卻水

超純水製造過程中，爲配合製程線徑愈來愈小相對超純水要求愈來愈嚴格，

如何將超純水中溶解之空氣去除，以達最佳水質供製程研發所需，ㄧ般使用方法 有真空脫氣塔及脫氧模組等，不論二者方法均須使用到真空泵進行其特性比較如 表 3-6-1。以實驗室來說真空泵之冷卻方式為水冷式，可以將泵之冷卻水循環利 用或是回收再利用，亦是水資源回收再利用之最佳實例之一。

表 3-6-1 真空脫氣塔與脫氧模組特性比較

項目 成本 效率 處理量 使用空間 氣體

真空脫氣塔 低 低 低 大 無

脫氧模組 高 高 高 小 有

3.7 水資源回收利用種類

水資源回收涵蓋非常廣泛，不論是半導體、光電業、石化業、畜牧業、染整業、

造紙業等許許多多不同產業，在公司行號登記後皆需使用到許多自來水資源，在製 造、日常生活等依產業之特殊性而產生不同性質的廢水，而如何回收水資源依廢水 之性質及回收用途，進行規劃設計回收系統，而回收後之水資源再利用是依水質的 物理、化學及生物性質而定，其種類大致可以分為三類，說明如下：

3.7.1 水資源回收再利用於工業用水

以半導體業來說，大部分製程回收用水仍用於工業用水上，使用最多的是冷 卻水塔、中央廢氣處理系統、純水製造回收再利用等。因冷卻水塔其使用主要 功能是為散熱，而水中鈣、鎂易造成管路結垢、腐蝕等，故冷卻水塔水質已有 其建議^【33】如表 3-7-1。如是廢水回收至其他工業用途上使用則須符合各項水質 需求標準，避免直接影響設備功能，進而導致產品不良如此就無達到水資源回 收再利用之目的。

表 3-7-1 冷卻水塔水質建議表

單位：ppm

水質項目 建議標準 水質項目 建議標準 SiO² ＜50 硬度 50-200

Fe ＜0.5 鹼度 50-200 SO4 ＜200 pH 6.5-7.8

PO⁴ ＜1 COD ＜20

DS ＜500 細菌（ml） ＜100 SS ＜3 Turbidity（NTU） ＜10 3.7.2 水資源回收再利用於農業用水

農業灌溉用水對於農業經營及所生產之作物具有絕對性的影響，因其水質影 響農作物之品質，進而影響人體健康問題，如是做為景觀用途，則必須考慮花 草之適應性。回收再利用於農業用水，應儘量避免用於可食性或高經濟價值之 農作物灌溉用水，若利用於其他農業上，但依據農田水利會灌溉排水要點第二 十點之規定，須符合我國灌溉用水水質標準^【30】如表 3-7-2。

表 3-7-2 灌溉用水水質一覽表

項 目 限 值 項 目 限 值

水溫 ＜35℃ 汞 ＜0.002

pH 值 6.0-9.0 鉬 ＜0.01

電導度 ＜750 鎳 ＜0.2

懸浮固體物 ＜100 硒 ＜0.02

溶氧量 ＞3 釩 ＜0.1

氯化物 ＜175 鋅 ＜2.0

硫酸鹽 ＜200 鈉吸著率 ＜6.0 總氮量 ＜3.0 殘餘碳酸鈉 ＜2.5 陰離子界面活性劑 ＜5.0 鋁 ＜5.0

油脂 ＜5.0 砷 ＜0.05

鈷 ＜0.05 鈹 ＜0.1

銅 ＜0.2 錋 ＜0.75

鉛 ＜0.1 鎘 ＜0.01

鋰 ＜2.5 鉻 ＜0.1

錳 ＜0.2 鐵 ＜5.0 附註：

1. 本標準適用於農田水利會事業區域內之灌溉用水。

2. 天然水之水質若超過本標準之限值，得不受本標準之限制。

3. 本標準單位除電導度為μs/㎝ 25℃、鈉吸著率為√meq/L、殘餘碳酸鈉 為 meq/L 外，其餘皆為mg/L。

3.7.3 水資源回收再利用於生活用水

在製程回收水資源進行再利用於日常生活用水，其最主要作為廁所沖洗用，

須特別注意是以不影響人體健康為首要目標，而飲用水標準如表 2-1-4，同時 在製程回收規劃時需留意管路設計及施工，避免回收管路與飲用水管路接錯或 是混淆不清，特別注意管路顏色與標示區分。日常生活中若多用一份不必要的 水，同時也產生一份不必要的污水，亦增加一份環境的污染，所以「節約用水」

不僅減少不必要的用水同時節省費用，亦是做好環境保護工作，此觀念應廣泛 推廣及落實。

3.8 放流水之水質

台灣是一個海島國家，水資源就較缺乏，如何利用水資源來從事各種行業研究 開發製造生產，帶動國家經濟成長社會繁榮站穩「亞洲四小龍」的地位，從工業甚 至到民生用用水都需妥善規劃，充分利用每一滴水資源。自來水資源經過工業、農 業、商業、畜牧業、發電廠、染整業、化工業等使用過後成為廢水，此時可以回收 再利用理應回收再利用，其次排放到污水處理廠進行終端處理，最後放流至河川匯 流到浩瀚無際的大海中，因台灣四面環海漁業是不可或缺的行業，如不對放流水之 水質做一規範，將影響大自然環境與生態健康，不但影響本國近海漁業進而影響人 類之身體健康。

行政院環境保護署於 92 年修正放流水標準^【39】如表 3-8-1，該表內容事業、污 水下水道及建築物污水處理設施之廢污水共同適用，其目的就是檢測放流水水質，

當廢水在離開事業單位時，需確保排放水質不能破壞大自然景觀及農漁業，由於各 行業製造特殊性因此針對各產業之放流水亦有其特殊規定，特殊規定內容為生化需 氧量、化學需氧量、懸浮固體物及大腸桿菌群等如表 3-8-2。

表 3-8-1 事業、污水下水道及建築物污水處理設施之放流水標準

項目 最大限值 ppm 項目 最大限值 ppm

銀 0.5

鎳 1

硒 0.5

水溫 一、放流水排放至非海洋之

地面水體者：38℃以下（適 用於五月至九月），35℃以下

（適用於十月至翌年四月） 砷 0.5

氫離子濃度 6-9 硼 1

氟化物 15 硫化物 1

紡織業 30 100 30 550

製糖業 30 100 30 －

印刷電路板製造業 50 120 50 －

廢水代處理業 30 100 30 550 畜牧業（草食性） 80 450 150 －

肉品市場 80 150 80 550

其他經中央主管機關公 告之事業

30 100 30 550

3.9 自來水危機與開源節流 3.9.1 自來水危機

由於台灣四面環海及受到地形之限制，水資源尤顯得特別重要，有東方矽島 之稱的台灣在高科技奈米產業-半導體的溫床下，由晶圓 8 吋至 12 吋及毫米至奈 米的進步中，不斷要求製程水質標準提升且用水量需求更大，如何能滿足產業界 需求就是一大課題。以台灣來說水資源不外是地面水及地下水，而現今受到大自 然環境之影響每年之降雨量愈來愈少如表 3-9-1，不僅政府甚至每個人應體會到 自來水缺乏的危機即將到來，下表 3-9-2 為台灣主要水庫蓄水情形，水庫不僅因 降雨量減少，更因受到大自然環境影響及人為造成淤沙愈來愈嚴重，有效蓄水量 愈來愈少，如何維持水庫之有效蓄水量是另一個課題。

表 3-9-1 92-93 年水資源概況

單位：億立方公尺

項 目 全島降雨量 年蒸發量 年逕流量 年滲透量 92 年 608.04 92 465.47 50.5 93 年 925.92 206.28 668.82 50.82

表 3-9-2 台灣主要水庫蓄水情形

單位：萬立方公尺 水庫名稱 有效容量 95 年 12 月 31 日 94 年 12 月 31 日 與去年同月底比較

計畫有效容量 目前有效容量 蓄水量 蓄水量 增減數 百分比 % 合計 233,169 197,629 149,892 168,314 -17,050 -10.13 石門 25,188 21,888 16,869 23,480 -6,611 -28.16 明德 1,650 1,325 1,030 1,186 -156 -13.15 德基 18,300 17,093 15,789 16,088 -299 -1.86 霧社 14,600 8,712 5,366 6,768 -1,402 -20.72 日月潭 15,112 8,450 6,192 6,888 -696 -10.10 烏山頭 15,416 8,085 5,575 6,591 -1,016 -15.41

曾文 60,893 59,853 41,109 43,297 -2,188 -5.05 量最豐沛的是台灣 2510mm，而最乾旱的是澳洲 460mm，台灣平均降雨量卻是世界

曾文 60,893 59,853 41,109 43,297 -2,188 -5.05 量最豐沛的是台灣 2510mm，而最乾旱的是澳洲 460mm，台灣平均降雨量卻是世界