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06 七月 2024洁净室外气空调箱水洗洁净室外气空调箱水洗加湿器對系統加濕及氣加湿器對系統加濕及氣體污染物去除效率之技體污染物去除效率之技30 七月 2023洁净室外气空调箱水洗加湿器對系統加濕及氣1 大綱 一、摘要二、前言三、研究背景動機四、探討氣態分子污染物(AMC)之影響五、實驗設計六、實驗項目與內容七、量測結果分析八、結論與建議九、未來研究內容 2國立台北科技大學 大綱 一、摘要2國立台北科技大學 一、摘要o近年來因半導體工業製程的進步，對於製程環境污染的關切已由原有的粒狀固體 污染物變為氣態分子污染物(Airborne Molecular Contaminants,AMCs)，無塵室本身產生的AMC可由風機過濾器(FFU)上的化學過濾器去除，但外氣部份則必需靠MAU化學過濾器或水洗加濕器加以清除。由於化學過濾器價格昂貴，作為良好氣體吸收液且廉價的水便成為去除AMC之最佳方式。但目前水洗加濕器一般僅作為去除塵埃及空調濕度調節，對於空氣AMC去除之能力則有待提升。o 由於氣體與吸收液在水洗加濕器中其混合方式直接左右其質傳行為，故本研究將著手建立研究及測試水洗加濕器的設施，並透過具體的實驗如調整霧化粒徑、液氣比、風速及調整水洗液AMC離子濃度來取得各種水洗器構型與AMC去除能力之關係並作成相關設計圖表與公式，可作為日後提供工業界水洗加濕器設計的參考依據。3國立台北科技大學 一、摘要近年來因半導體工業製程的進步，對於製程環境污染的關二、前 言 o 近年來隨著半導體工業電路製程之線寬不斷的縮小達到奈米的等級，並由於區域建廠密度極高所導致各廠間尾端排氣交叉汙染效應，為避免對製程良率的衝擊，對外氣中氣膠污染物的控制重點，也由原有的粒狀固態污染粒狀固態污染物演變為氣態分子污染物(Airborne Molecular Contaminants,AMCs)，例如SOX、NOX、CO、NH3、HCl及其它的有機污染物都會影響製程良率。去除AMC常見的方式如採用化學過濾及空氣洗滌等方式處理。前者效率雖高但成本價格昂貴，且與外氣處理量成正比。此外，當外氣含微粒濃度高或濕度較大時會減短其使用壽命。o從另一方面來看，無塵室內針對此問題，一般直接在外氣空調箱(MAU)及風機過濾器(FFU)上加裝化學過濾器來因應，但目前仍未被台灣地區電子產業廣為採用；故潔淨室外氣空調箱水洗加濕器變成為目前電子工業去除化學污染物處理的主流。4國立台北科技大學 二、前 言 近年來隨著半導體工業電路製程之線寬不斷的縮小達o有關水洗加濕器除氣性能之分析，根據飯嶋和明等人利用水洗加濕器針對NH3、SO2、NO做去除效率的測試與分析，風量9000CMH，氣水比為0.6，其結果SO2去除效率約在94%，NH3去除效率約80%以上。NOx為非常難溶於水的氣體，去除效率約在31%41%之間。其後飯嶋和明等人提出使用city water應用在噴霧水對於SO2除氣效率較使用DI water為好，風量為1000CMH，氣水比為2.4。發現水質的選用將對於SO2除氣效率產生影響。o本次研究主要探討氣水比、噴管配置與應用Hydrophilic Eliminator時對NH3、SO2去除效率之影響，本次所採用的氣水比為0.060.08，較以往業界所採用的水氣比0.21來的小，若以較節省的水量而得到相同的除氣效率，可以減少外氣空調箱的運轉成本。o本次實驗入口端引進外氣進行採樣，較接近實際無塵室中AMC的濃度，我們可由實驗分析結果，掌握潔淨室外氣品質的控制方式，降低化學濾網運轉成本，進而增加產業未來之競爭能力。5國立台北科技大學 有關水洗加濕器除氣性能之分析，根據飯嶋和明等人利用水洗加濕器三、研究背景動機 本次研究結合各種最可行分析方法，為重新探討潔淨室外氣空調箱水洗加濕器的構型與去除外氣化學污染物及加濕飽和效率之定量分析，以尋求其合理的設計方式，由實驗分析結果，可以掌握潔淨室外氣品質的控制方式，快速提升產品之良率並降低化學濾網運轉成本，進而增加產業未來之競爭能力。6國立台北科技大學 三、研究背景動機 本次研究結合各種最可行分析方法，為重新探討四、探討氣態分子污染物(AMC)之影響圖 1 近十年半導體製程間距的演進 7國立台北科技大學 四、探討氣態分子污染物(AMC)之影響圖 1 近十年半導體製製程曝光波長AMC影響控制方法分析技術250 nm到180 nm248 nm(KrF)NH3,胺光阻分解T-topping,CD shift化學過濾採樣實驗室分析;濾材分析;總胺分析180 nm到130 nm248 nm(KrF)193 nm(ArF)NH3,胺凝結性有機物光阻分解;光學污染化學過濾採樣實驗室分析;濾材分析;總胺分析130 nm到90 nm193 nm(ArF)157 nm(F2)NH3,胺凝結性有機物酸性物質光阻分解;光學污染;晶圓腐蝕光學腐蝕化學過濾採樣實驗室分析;濾材分析;總胺分析製程演進與汙染控制的方向 8國立台北科技大學 製程曝光波長AMC影響控制方法分析技術250 nm248 n五、實驗設計與方法單元設備排列順序1.Combine Filter 2.Electric Heater3.Cooling Coil 1 st 4.Air Washer+Hydrophilic Eliminator5.Cooling Coil 2 nd 6.Eliminator7.Round a Round Coil8.Fan&Motor Section9國立台北科技大學 五、實驗設計與方法單元設備排列順序9國立台北科技大學 o 本研究為探討潔淨室外氣空調箱水洗加濕器，對於氣態分子污染物(AMC)去除效率以及水洗加濕器對濕度控制設計最佳化應用，以大氣中氨(NH3)、二氧化硫(SO2)污染物質為主要量測氣體，量測各點狀態，並分析各參數影響機組的效率。首先建立一實驗模型機，採用一組風量10,000 m3/h的全外氣空調箱，如上圖所示。實驗模型機上將有一套可調整的水洗加濕器模組，能夠隨時變換各種形狀及尺寸的噴嘴，並能調整其數量及排列方式，而後安裝各電子感知器Sensor，配合控制器PLC監測各點狀態，即時記錄分析。o本次實驗同時採用4組採樣吸收瓶(Impinger)，對於水洗加濕器前後濃度進行採樣分析工作，本次所使用的分析儀器為離子層析儀(Ion chromatography)，。最後利用各種不同排列方式、等相關參數，得到氣態分子污染物AMC 去除效率之影響。本研究最終目的為預測各種水洗加濕器模式組合與氣態化學污染物去除效率之物理模式的建立。10國立台北科技大學 本研究為探討潔淨室外氣空調箱水洗加濕器，對於氣態分子污染物外氣空調箱相關構造圖示外氣空調箱外觀覽圖11國立台北科技大學 外氣空調箱相關構造圖示外氣空調箱外觀覽圖11國立台北科技大電子加熱器進風口與袋式濾網12國立台北科技大學 電子加熱器進風口與袋式濾網12國立台北科技大學 Hydrophilic Eliminator離水片13國立台北科技大學 Hydrophilic Eliminator離水片13國立台離子層析儀PLC電盤14國立台北科技大學 離子層析儀PLC電盤14國立台北科技大學 六、實驗項目與內容實驗項目實驗內容實驗 1探討對於空氣飽和度及氣態分子污染物之影響實驗 2噴嘴配置探討對於空氣飽和度及氣態分子污染物之影響實驗 3Hydrophilic Eliminator應用,探討對於於空氣飽和度及氣態分子污染物之影響實驗 4風車段再熱之影響噴嘴配置雙排逆噴雙排對噴雙排逆噴雙排對噴氣水比0.060.060.060.06氣水比0.080.080.080.08Hydrophilic Eliminator enableenable15國立台北科技大學 六、實驗項目與內容實驗項目實驗內容實驗 1探討對於空氣飽和度實驗現場錄影狀態 16國立台北科技大學 實驗現場錄影狀態 16國立台北科技大學 七、量測結果分析 氣水比0.08、雙排逆噴、Hydrophilic-Eliminator(disable)氣水比0.08、雙排逆噴、Hydrophilic-Eliminator(enable)Hydrophilic Eliminator對系統加濕影響分析 17國立台北科技大學 七、量測結果分析 氣水比0.08、雙排逆噴、Hydrophi1.由上兩圖中，發現到在氣水比0.08、雙排 逆噴、Hydrophilic-Eliminator(disable)應用時，經過8小時量測分析，得知進風相對濕度RH%值由67.5%至80.5%變化，平均值為71.9%，出風相對濕度RH%值由93%至95%變化，平均值為94.8%，可穩定保持出風相對濕度在93%。2.在氣水比0.08、雙排逆噴、有Hydrophilic-Eliminator(enable)應用時，得知進風相對濕度RH%值由59.4%至90.7%變化，平均值為78.4%，出風相對濕度RH%值由97%至98.6%變化，平均值為98.3%，可穩定保持出風相對濕度在98%，經8小時運轉測試，平均值增加幅度為3.6%。Hydrophilic Eliminator對系統加濕影響分析 18國立台北科技大學 1.由上兩圖中，發現到在氣水比0.08、雙排 逆噴、Hyd氣水比對系統加濕影響分析 氣水比0.0.6、雙排逆噴、Hydrophilic-Eliminator(disable)氣水比0.08、雙排逆噴、Hydrophilic-Eliminator(disable)19國立台北科技大學 氣水比對系統加濕影響分析 氣水比0.0.6、雙排逆噴、Hyd氣水比對系統加濕影響分析 1.由上兩圖中，發現到在氣水比0.06、雙排逆噴、Hydrophilic-Eliminator(disable)應用時，經過8小時量測分析，得知進風相對濕度RH%值由77.6%至85.9%變化，平均值為82.4%，出風相對濕度RH%值由88.1%至88.5%變化，平均值為88.4%，可穩定保持出風相對濕度在88%。2.氣水比0.08、雙排逆噴、Hydrophilic-Eliminator(disable)應用時，經過8小時量測分析，得知進風相對濕度RH%值由67.5%至80.5%變化，平均值為71.9%，出風相對濕度RH%值由93%至95%變化，平均值為94.8%，可穩定保持出風相對濕度在93%，平均值增加幅度為6.8%。20國立台北科技大學 氣水比對系統加濕影響分析 由上兩圖中，發現到在氣水比0.06風車段再熱性能分析 氣水比0.08、雙排逆噴、Hydrophilic-Eliminator(enable)風車段再熱分析 氣水比0.08、雙排逆噴、Hydrophilic-Eliminator(disable)風車段再熱分析21國立台北科技大學 風車段再熱性能分析 氣水比0.08、雙排逆噴、Hydroph風車段再熱性能分析 1.由圖(5.4)及表(5.4)中，發現到氣水比0.08、雙排逆、Hydrophilic-Eliminator(disable)，MAU運轉經過8小時量測分析，得知再熱值由0.5至1變化，平均值為0.65，可穩定保持再熱值0.6以上。2.2.由圖(5.5)及表(5.5)中，氣水比0.08、雙排逆噴、Hydrophilic-Eliminator(enable)，MAU運轉經過8小時量測分析，得知再熱值由0.5至1變化，平均值為0.66，可穩定保持再熱值0.65以上。22國立台北科技大學 風車段再熱性能分析 由圖(5.4)及表(5.4)中，發現到氣Hydrophilic Eliminator對AMC影響分析 氣水比0.08、雙排逆噴、Hydrophilic-Eliminator(enable與disable)去除效率分析23國立台北科技大學 Hydrophilic Eliminator對AMC影響分析Hydrophilic Eliminator對AMC影響分析 o由上圖中，發現到在氣水比0.08、雙排逆噴、Hydrophilic-Eliminator(disable)應用時，經過8小時量測分析，得知NH3進風濃度值為19.14ppb，NH3出風濃度值為3.28ppb，去除效率值為82.84%。SO2進風濃度值為1.77ppb，SO2出風濃度值為0.17ppb，去除效率值為90.50%。氣水比0.08、雙排逆噴、Hydrophilic-Eliminator(enable)應用時，經過8小時量測分析，得知NH3進風濃度值為18.96ppb，NH3出風濃度值為2.58ppb，去除效率值為86.40%。SO2進風濃度值為1.66ppb，SO2出風濃度值為0.09ppb，去除效率值為94.79%。o所以在經過8小時量測分析後，可以得到當Hydrophilic Eliminator(enable)應用時，對NH3去除效率值上升4.12%，對SO2去除效率值上升4.53%。24國立台北科技大學 Hydrophilic Eliminator對AMC影響分析氣水比對AMC去除效率影響分析 雙排逆噴、Hydrophilic-Eliminator(disable)氣水比0.08與0.06去除效率分析25國立台北科技大學 氣水比對AMC去除效率影響分析 雙排逆噴、Hydrophil氣水比對AMC去除效率影響分析 o由上圖中，發現到在氣水比0.06、雙排對噴、Hydrophilic-Eliminator(disable)應用時，經過8小時量測分析，得知NH3進風濃度值為12.98ppb，NH3出風濃度值為3.37ppb，去除效率值為74.01%。SO2進風濃度值為1.43ppb，SO2出風濃度值為0.21ppb，去除效率值為85.66%。氣水比0.08、雙排對噴、Hydrophilic-Eliminator(disable)應用時，經過8小時量測分析，得知NH3進風濃度值為19.82ppb，NH3出風濃度值為4.41ppb，去除效率值為77.73%。SO2進風濃度值為1.53ppb，SO2出風濃度值為0.15ppb，去除效率值為89.91%。o所以在經過8小時量測分析後，可以得到當氣水比0.06至0.08應用時，對NH3去除效率值上升4.78%，對SO2去除效率值上升4.73%。26國立台北科技大學 氣水比對AMC去除效率影響分析 由上圖中，發現到在氣水比0.噴管佈置對系統加濕影響分析 氣水比0.08、Hydrophilic-Eliminator(enable)、雙排逆噴與對噴去除效率分析27國立台北科技大學 噴管佈置對系統加濕影響分析 氣水比0.08、Hydrophi噴管佈置對系統加濕影響分析 o由上圖中，發現到在氣水比0.08、雙排對噴、Hydrophilic-Eliminator(enable)應用時，經過8小時量測分析，得知NH3進風濃度值為18.51ppb，NH3出風濃度值為3.10ppb，去除效率值為83.23%。SO2進風濃度值為1.79ppb，SO2出風濃度值為0.16ppb，去除效率值為91.06%。氣水比0.08、雙排逆噴、Hydrophilic-Eliminator(enable)應用時，經過8小時量測分析，得知NH3進風濃度值為18.96ppb，NH3出風濃度值為2.58ppb，去除效率值為86.40%。SO2進風濃度值為1.66ppb，SO2出風濃度值為0.09ppb，去除效率值為94.79%。o所以在經過8小時量測分析後，可以得到當噴管配置由對噴至逆噴應用時，對NH3去除效率值上升3.67%，對SO2去除效率值上升3.94%。28國立台北科技大學 噴管佈置對系統加濕影響分析 由上圖中，發現到在氣水比0.08八、討論與建議 o當氣水比0.08、雙排逆噴、Hydrophilic-Eliminator(enable)應用時，NH3去除效率值為86.39%，SO2去除效率值為94.82%，故此模式效率最佳，能有效的控制出風端無機酸鹼汙染物NH3與SO2濃度值。o當氣水比0.08、雙排逆噴、Hydrophilic-Eliminator(disable至enable)應用時，對NH3去除效率值上升4.12%，對SO2去除效率值上升4.53%，所以當應用Hydrophilic-Eliminator為enable時，對於提升NH3與SO2氣體去除效率有很大的幫助。o當氣水比由0.06至0.08、雙排對噴、Hydrophilic-Eliminator(disable)應用時，對NH3去除效率值上升4.78%，對SO2去除效率值上升4.73%，所以當氣水比上升時，去除效率也相對的提高。o當氣水比0.08、Hydrophilic-Eliminator(disable)應用、噴管配置由雙排對噴至雙排逆噴時，對NH3去除效率值上升3.67%，對SO2去除效率值上升3.94%，所以當噴管配置使用雙排逆噴時，去除效率較使用雙排順噴時高。o在氣水比、應用Hydrophilic-Eliminator、噴管配置等三個變因中，我們可以得到氣水比對於NH3與SO2的去除效率影響最大。29國立台北科技大學 八、討論與建議 當氣水比0.08、雙排逆噴、Hydrophi九、未來研究內容o前述實驗以引進外氣來當入口端，但由於無機氣體在大氣濃度較低並且較不易掌握，往後實驗將利用鋼瓶來釋放氣體，達到訂量與定性分析。o往後將利用相關文獻中的經驗公式搭配實驗數據來比對，並整合出一套可帶入各種參數(例如：氣水比、進口濃度、液氣接觸時間、液滴粒徑大小等)之經驗公式，來求得去除效率與各項參數之關係，可供業界設計之參考。o前述實驗可得知Hydrophilic-Eliminator 能有效幫助水洗加濕器去除無機酸鹼污染物，未來將對此設備之性能來做相關實驗與探討。o往後的實驗將會對業界常用之吸收距離、噴管配置、噴水粒徑與氣水比來做相關實驗與分析。30國立台北科技大學 九、未來研究內容前述實驗以引進外氣來當入口端，但由於無機氣體
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