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12.22
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【生堯大小事】水資源處理:半導體晶圓廠機械研磨(CMP)廢水的處理(上)

根據統計,台灣年平均用水量為200億噸以上,但只有181.2億噸的供水量,水資源長期供不應求。若能夠達到「一滴水使用數次」的目標,將減緩供水壓力,也減低環境負擔。




根據統計,台灣年平均用水量為200億噸以上,但只有181.2億噸的供水量,水資源長期供不應求。2015年立法院通過「再生水資源發展條例」,代表台灣往水回收再利用的發展方向十分明確。若能夠達到「一滴水使用數次」的目標,將減緩供水壓力,也減低環境負擔。

 


以半導體產業的機械研磨(CMP)廢水為例,研磨廢水成份複雜、處理困難,傳統處理方式大多經過化學法混凝調勻,並加入高分子絮凝劑使顆粒形成大膠羽,待其沉降分層。但傳統處理不僅耗時繁瑣,且必須添加大量的混凝劑,因而導致污泥體積大增,治標不治本,並大幅提高廢水處理成本;加上水質變異大,導致排放容易超出規範。雖已有廠商導入薄膜分離技術來處理研磨廢水,改善化學藥品投藥量,但因膜材及過濾模式限制,最終仍需排放不少廢水。總觀而言,研磨廢水處理仍是產業鏈中面臨一大挑戰。

先讓生堯磨編帶大家來了解一下為什麼會產生機械研磨(CMP)廢水?

 



CMP研磨程序於研磨時會添加研磨液磨光,研磨後,再以純水混和清洗劑洗淨。而其中成份包含:有機污染物(金屬錯合劑、分散劑、介面活性劑、腐蝕抑制劑和酸性物質等。),與無機污染物(金屬連接線、奈米研磨砥粒、氧化劑、強鹼、強酸和弱酸緩衝液等。)

因此,其廢水水質特性如下:

 



■金屬層pH偏酸性(氧化劑)、氧化層pH偏鹼性(pH緩衝劑)。
■有機物、界達電位偏高,水質穩定(分散劑、界面活性劑)。
■總固體物、濁度偏高,粒徑分佈狹窄(100~1000nm),外觀呈白色混濁狀(奈米研磨砥粒、研磨碎屑)。
■含有少量鋁、銅、鎢、鉀,及微量鈣、鎂、鐵等金屬離子(金屬錯合劑、鋁導線、鎢栓塞、鹼性清洗液)。
■含有Cl-、SO42-等陰離子(HCl及H2SO4清洗液)。

國內半導體廠機械研磨廢水排放量約在50~500噸/日左右不等,其隨著工廠規模或產能變化所差異。而用水量約占製程總用水量的5 ~ 25 %,可見得CMP製程相當耗水,故應妥善處理並設法予以回收,方能達到節約用水之效益。
既然機械研磨(CMP)廢水量這麼龐大,但水資源短缺,那目前可採用什麼方式改善呢?持續追蹤、關注我們生堯SEYA,下期磨編將帶大家進一步來了解各種廢水處理法!

 

 

※資料引用來源:
■弘光科技大學環境工程研究所 蘇弘毅 教授
■何永隆 弘光科技大學環境工程研究所 碩士論文
■陳佳欣  國立交通大學環境工程系所 碩士論文
■張健桂 老師 環境科技實驗室  http://member.che.kuas.edu.tw/isaac/index.htm
■公隆化學股份有限公司

※以上是SEYA生堯砥研的分享,若對砂輪、調整輪的選擇與搭配,或研磨相關技術有任何問題,歡迎與我們聯絡與諮詢!
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