[发明专利]半导体工艺废水之处理方法

说明书

技术领域

本发明系关于一种半导体工艺废水之处理方法，提供一种含有氧化剂、有机物、无机物、及氨氮等杂质并由数股半导体工艺废水汇集而成的综合废水的处理方法，并可包含NH₄OH淋洗废水处理、TMAH(四甲基氢氧化铵)黄光工艺废水处理、或NH₄F/F^-废水处理等个别处理。

背景技术

水的回收再利用在目前气候异常变迁的时代对高耗水工业成为必须的方案；工厂对外来的水源依赖必须大幅度的降低，以降低生产上不确定的因素。水回收率高解决了生产上不确定因素的问题，但也产生另一个议题：环保排放超标问题。工厂使用的化学药品量是固定的，一旦水的回收率高，导致排放的水量减少；相同的化学药品用量造成了废水排放浓度过高的问题，因而超标。针对环境的议题，国家环保的单位也针对一些因最新研究结果而发现对环境有不好影响的物质加以严格管制，诸如氨氮、总氮(TN)、总磷(TP)。还有一些放流水质标准虽已有管制，但在未来仍可能需要更严格的管制，诸如生化需氧量(BOD)、化学需氧量(COD)、及悬浮固体(SS)。因此水资源的回收再利用，也牵动了环保的议题；该回收与兼顾环保的议题是国家发展的重要课题。

半导体工业废水所含污染物的种类复杂(含有机、无机、氧化物、氨氮及氟化物等)，目前的半导体厂对于水处理的策略是先将经工艺使用过的水进行精准的分类，目前最极端的作法是将其分作22类废水。含杂质浓度较低的直接收集回收作水源；有的杂质高一点的经RO、离子交换或混凝沉淀处理后再回收用作为水源；其余的水就直接作废水排放。现行半导体厂的废水排放是半导体厂内部不同工艺废水逐步汇集成为一至三股大量复杂性废水，再汇集成一股排出工厂。这几股大量废水或上游小量体系的废水名称众多纷扰，但大都依其水质内容物被命名如下，诸如综合废水、NH₄F/F^-废水、F^-废水、高浓度氨气淋洗废水、中央淋洗废水、TMAH黄光废水、臭氧洗净水、纯水系统反洗水等。由于各家电子产品工艺不同、所使用之药品不同，加上在建厂时规划前段废水回收情况和工艺废水水质分类不同，故各厂各大量及小量体系废水的组成、水质的变化相当大。表1是举例说明综合废水之水质范围。此综合废水为一般习惯上认知汇集后排出工厂的那一股。回收水按其水质可以用作为超纯水的水源或次级用水的水源。如此对经工艺使用过的废水细心的分类安排，大部分工厂的回收率实质上仍然难以达到法律上规定之85％的回收率，原因是根据这样的分类并无这么多的水量可被收集作回收，也因此无法达到85％的回收率。同时全厂的用水量也并未实质的降低，原因是目前的作法为将回收水多用为次级用水之用。这是因为目前尚无有效处理技术，为担心回收水回收作为超纯水水源而影响超纯水的水质，进而影响晶片的制造优良率，因此仅少数百分比的回收水用于超纯水系统之水源；而超纯水的用水量是达全厂用水量的70～80％，因此回收水若不移作此用，整厂的用水量难以降低。同时为了处理和环保排放之故，有必要了解废水中含有之工艺用的化学药品诸如：有机物(异丙醇(isopropyl alcohol，IPA)、丙酮(acetone)、醋酸(acetic acid)、EKC、NMP、TMAH、表面活性剂)、酸碱(HCl、H₂SO₄、HNO₃、NH₄OH、NH₃气体、H₃PO₄、HF、NH₄F)、强氧化剂(H₂O₂、臭氧水)，及硅晶片与化学药品反应后的SiO₂。另外超纯水系统的反洗水(含Ca和Mg硬度离子及反洗药剂如NaOH、HCl)，及尾气处理设备(Scrubber)的排水也被排入废水而排出工厂。其中异丙醇又与强氧化剂反应产生环保法规有限制的丙酮(浓度必须小于3ppm(mg/L))，产生新的问题。除了目前环保法规规定异丙醇和丙酮的排放要小于3ppm，硝酸盐氮(NO₃^--N)小于50ppm；新的环保法规趋势是预计废水排放的浓度要氨氮＜10～30ppm，总氮要小于50ppm，总磷小于10ppm，COD小于60ppm。虽然新法规草案仍在探询工业的接受度，但是这些物质对环境是有害的，且这是世界的潮流，最终势不可挡。因此在确实执行回收率，确实降底整厂用水量，同时兼顾环保排放，兼顾工厂用水自主，从废水作安全排放及作回收是必然的趋势。

表1 举例说明综合废水之水质范围