潔凈室外氣空調(diào)箱水洗加濕器對(duì)系統(tǒng)加濕及氣體污染物去除效率之技課件

1、27 九月 2022潔凈室外氣空調(diào)箱水洗加濕器對(duì)系統(tǒng)加濕及氣體污染物去除效率之技24 九月 2022潔凈室外氣空調(diào)箱水洗加濕器對(duì)系統(tǒng)加濕及氣 大綱 一、摘要二、前言三、研究背景動(dòng)機(jī)四、探討氣態(tài)分子污染物(AMC)之影響五、實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)六、實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目與內(nèi)容七、量測(cè)結(jié)果分析八、結(jié)論與建議九、未來(lái)研究?jī)?nèi)容 2國(guó)立臺(tái)北科技大學(xué) 大綱 一、摘要2國(guó)立臺(tái)北科技大學(xué) 一、摘要近年來(lái)因半導(dǎo)體工業(yè)製程的進(jìn)步，對(duì)於製程環(huán)境污染的關(guān)切已由原有的粒狀固體 污染物變?yōu)闅鈶B(tài)分子污染物(Airborne Molecular Contaminants, AMCs)，無(wú)塵室本身產(chǎn)生的AMC可由風(fēng)機(jī)過(guò)濾器(FFU)上的化學(xué)過(guò)濾器去除，

2、但外氣部份則必需靠MAU化學(xué)過(guò)濾器或水洗加濕器加以清除。由於化學(xué)過(guò)濾器價(jià)格昂貴，作為良好氣體吸收液且廉價(jià)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(diào)濕度調(diào)節(jié)，對(duì)於空氣AMC去除之能力則有待提升。 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(zhì)傳行為，故本研究將著手建立研究及測(cè)試水洗加濕器的設(shè)施，並透過(guò)具體的實(shí)驗(yàn)如調(diào)整霧化粒徑、液氣比、風(fēng)速及調(diào)整水洗液AMC離子濃度來(lái)取得各種水洗器構(gòu)型與AMC去除能力之關(guān)係並作成相關(guān)設(shè)計(jì)圖表與公式，可作為日後提供工業(yè)界水洗加濕器設(shè)計(jì)的參考依據(jù)。3國(guó)立臺(tái)北科技大學(xué) 一、摘要近年來(lái)因半導(dǎo)體工業(yè)製程的進(jìn)步，對(duì)於製程環(huán)境污染的關(guān)二、前

3、言 近年來(lái)隨著半導(dǎo)體工業(yè)電路製程之線寬不斷的縮小達(dá)到奈米的等級(jí)，並由於區(qū)域建廠密度極高所導(dǎo)致各廠間尾端排氣交叉汙染效應(yīng)，為避免對(duì)製程良率的衝擊，對(duì)外氣中氣膠污染物的控制重點(diǎn)，也由原有的粒狀固態(tài)污染粒狀固態(tài)污染物演變?yōu)闅鈶B(tài)分子污染物(Airborne Molecular Contaminants, AMCs)，例如SOX、NOX、CO、NH3、HCl及其它的有機(jī)污染物都會(huì)影響製程良率。去除AMC常見(jiàn)的方式如採(cǎi)用化學(xué)過(guò)濾及空氣洗滌等方式處理。前者效率雖高但成本價(jià)格昂貴，且與外氣處理量成正比。此外，當(dāng)外氣含微粒濃度高或濕度較大時(shí)會(huì)減短其使用壽命。從另一方面來(lái)看，無(wú)塵室內(nèi)針對(duì)此問(wèn)題，一般直接在外氣空調(diào)

4、箱(MAU)及風(fēng)機(jī)過(guò)濾器(FFU)上加裝化學(xué)過(guò)濾器來(lái)因應(yīng)，但目前仍未被臺(tái)灣地區(qū)電子產(chǎn)業(yè)廣為採(cǎi)用；故潔淨(jìng)室外氣空調(diào)箱水洗加濕器變成為目前電子工業(yè)去除化學(xué)污染物處理的主流。4國(guó)立臺(tái)北科技大學(xué) 二、前 言 近年來(lái)隨著半導(dǎo)體工業(yè)電路製程之線寬不斷的縮小達(dá)有關(guān)水洗加濕器除氣性能之分析，根據(jù)飯嶋和明等人利用水洗加濕器針對(duì)NH3、SO2、NO做去除效率的測(cè)試與分析，風(fēng)量9000CMH，氣水比為0.6，其結(jié)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(yīng)用在噴霧水對(duì)於SO2除氣效率較使用DI wat

5、er為好，風(fēng)量為1000CMH，氣水比為2.4。發(fā)現(xiàn)水質(zhì)的選用將對(duì)於SO2除氣效率產(chǎn)生影響。 本次研究主要探討氣水比、噴管配置與應(yīng)用Hydrophilic Eliminator時(shí)對(duì)NH3、SO2去除效率之影響，本次所採(cǎi)用的氣水比為0.060.08，較以往業(yè)界所採(cǎi)用的水氣比0.21來(lái)的小，若以較節(jié)省的水量而得到相同的除氣效率，可以減少外氣空調(diào)箱的運(yùn)轉(zhuǎn)成本。本次實(shí)驗(yàn)入口端引進(jìn)外氣進(jìn)行採(cǎi)樣，較接近實(shí)際無(wú)塵室中AMC的濃度，我們可由實(shí)驗(yàn)分析結(jié)果，掌握潔淨(jìng)室外氣品質(zhì)的控制方式，降低化學(xué)濾網(wǎng)運(yùn)轉(zhuǎn)成本，進(jìn)而增加產(chǎn)業(yè)未來(lái)之競(jìng)爭(zhēng)能力。5國(guó)立臺(tái)北科技大學(xué) 有關(guān)水洗加濕器除氣性能之分析，根據(jù)飯嶋和明等人利用水洗加濕

6、器三、研究背景動(dòng)機(jī) 本次研究結(jié)合各種最可行分析方法，為重新探討潔淨(jìng)室外氣空調(diào)箱水洗加濕器的構(gòu)型與去除外氣化學(xué)污染物及加濕飽和效率之定量分析，以尋求其合理的設(shè)計(jì)方式，由實(shí)驗(yàn)分析結(jié)果，可以掌握潔淨(jìng)室外氣品質(zhì)的控制方式，快速提升產(chǎn)品之良率並降低化學(xué)濾網(wǎng)運(yùn)轉(zhuǎn)成本，進(jìn)而增加產(chǎn)業(yè)未來(lái)之競(jìng)爭(zhēng)能力。 6國(guó)立臺(tái)北科技大學(xué) 三、研究背景動(dòng)機(jī) 本次研究結(jié)合各種最可行分析方法，為重新探討四、探討氣態(tài)分子污染物(AMC)之影響圖 1 近十年半導(dǎo)體製程間距的演進(jìn) 7國(guó)立臺(tái)北科技大學(xué) 四、探討氣態(tài)分子污染物(AMC)之影響圖 1 近十年半導(dǎo)體製製程曝光波長(zhǎng)AMC影響控制方法分析技術(shù)250 nm到180 nm248 nm(K

7、rF)NH3,胺光阻分解T-topping,CD shift化學(xué)過(guò)濾採(cǎi)樣實(shí)驗(yàn)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(jié)性有機(jī)物光阻分解;光學(xué)污染化學(xué)過(guò)濾採(cǎi)樣實(shí)驗(yàn)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(jié)性有機(jī)物酸性物質(zhì)光阻分解;光學(xué)污染;晶圓腐蝕光學(xué)腐蝕化學(xué)過(guò)濾採(cǎi)樣實(shí)驗(yàn)室分析;濾材分析;總胺分析製程演進(jìn)與汙染控制的方向 8國(guó)立臺(tái)北科技大學(xué) 製程曝光波長(zhǎng)AMC影響控制方法分析技術(shù)250 nm248 n五、實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)與方法單元設(shè)備排列順序1. Combine Filte

8、r 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(guó)立臺(tái)北科技大學(xué) 五、實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)與方法單元設(shè)備排列順序9國(guó)立臺(tái)北科技大學(xué) 本研究為探討潔淨(jìng)室外氣空調(diào)箱水洗加濕器，對(duì)於氣態(tài)分子污染物(AMC) 去除效率以及水洗加濕器對(duì)濕度控制設(shè)計(jì)最佳化應(yīng)用，以大氣中氨(NH3) 、二氧化硫(SO2)污染物質(zhì)為主要量測(cè)氣體，量測(cè)各點(diǎn)狀態(tài)，並分析各參數(shù)影響機(jī)

9、組的效率。首先建立一實(shí)驗(yàn)?zāi)Ｐ蜋C(jī)，採(cǎi)用一組風(fēng)量10,000 m3/h的全外氣空調(diào)箱，如上圖所示。實(shí)驗(yàn)?zāi)Ｐ蜋C(jī)上將有一套可調(diào)整的水洗加濕器模組，能夠隨時(shí)變換各種形狀及尺寸的噴嘴，並能調(diào)整其數(shù)量及排列方式，而後安裝各電子感知器Sensor，配合控制器PLC監(jiān)測(cè)各點(diǎn)狀態(tài)，即時(shí)記錄分析。本次實(shí)驗(yàn)同時(shí)採(cǎi)用4組採(cǎi)樣吸收瓶(Impinger)，對(duì)於水洗加濕器前後濃度進(jìn)行採(cǎi)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(guān)參數(shù)，得到氣態(tài)分子污染物AMC 去除效率之影響。本研究最終目的為預(yù)測(cè)各種水洗加濕器模式組合與氣態(tài)化學(xué)污染物去除效率之物理模式

10、的建立。10國(guó)立臺(tái)北科技大學(xué) 本研究為探討潔淨(jìng)室外氣空調(diào)箱水洗加濕器，對(duì)於氣態(tài)分子污染物外氣空調(diào)箱相關(guān)構(gòu)造圖示外氣空調(diào)箱外觀覽圖11國(guó)立臺(tái)北科技大學(xué) 外氣空調(diào)箱相關(guān)構(gòu)造圖示外氣空調(diào)箱外觀覽圖11國(guó)立臺(tái)北科技大電子加熱器進(jìn)風(fēng)口與袋式濾網(wǎng)12國(guó)立臺(tái)北科技大學(xué) 電子加熱器進(jìn)風(fēng)口與袋式濾網(wǎng)12國(guó)立臺(tái)北科技大學(xué) Hydrophilic Eliminator離水片13國(guó)立臺(tái)北科技大學(xué) Hydrophilic Eliminator離水片13國(guó)立臺(tái)離子層析儀PLC電盤(pán)14國(guó)立臺(tái)北科技大學(xué) 離子層析儀PLC電盤(pán)14國(guó)立臺(tái)北科技大學(xué) 六、實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目與內(nèi)容實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目實(shí)驗(yàn)內(nèi)容實(shí)驗(yàn) 1探討對(duì)於空氣飽和度及氣態(tài)分子污染物之影

11、響實(shí)驗(yàn) 2噴嘴配置探討對(duì)於空氣飽和度及氣態(tài)分子污染物之影響實(shí)驗(yàn) 3Hydrophilic Eliminator應(yīng)用,探討對(duì)於於空氣飽和度及氣態(tài)分子污染物之影響實(shí)驗(yàn) 4風(fēng)車(chē)段再熱之影響噴嘴配置雙排逆噴雙排對(duì)噴雙排逆噴雙排對(duì)噴氣水比0.060.060.060.06氣水比0.080.080.080.08Hydrophilic Eliminator enableenable15國(guó)立臺(tái)北科技大學(xué) 六、實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目與內(nèi)容實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目實(shí)驗(yàn)內(nèi)容實(shí)驗(yàn) 1探討對(duì)於空氣飽和度實(shí)驗(yàn)現(xiàn)場(chǎng)錄影狀態(tài) 16國(guó)立臺(tái)北科技大學(xué) 實(shí)驗(yàn)現(xiàn)場(chǎng)錄影狀態(tài) 16國(guó)立臺(tái)北科技大學(xué) 七、量測(cè)結(jié)果分析 氣水比0.08、雙排逆噴、Hydrophilic-E

12、liminator(disable) )氣水比0.08、雙排逆噴、Hydrophilic-Eliminator(enable )Hydrophilic Eliminator對(duì)系統(tǒng)加濕影響分析 17國(guó)立臺(tái)北科技大學(xué) 七、量測(cè)結(jié)果分析 氣水比0.08、雙排逆噴、Hydrophi1. 由上兩圖中，發(fā)現(xiàn)到在氣水比0.08、雙排 逆噴、Hydrophilic-Eliminator(disable) 應(yīng)用時(shí)，經(jīng)過(guò)8小時(shí)量測(cè)分析，得知進(jìn)風(fēng)相對(duì)濕度RH%值由67.5%至80.5%變化，平均值為71.9%，出風(fēng)相對(duì)濕度RH%值由93%至95%變化，平均值為94.8%，可穩(wěn)定保持出風(fēng)相對(duì)濕度在93%。2. 在氣水

13、比0.08、雙排逆噴、有Hydrophilic-Eliminator(enable)應(yīng)用時(shí)，得知進(jìn)風(fēng)相對(duì)濕度RH%值由59.4%至90.7%變化，平均值為78.4%，出風(fēng)相對(duì)濕度RH%值由97%至98.6%變化，平均值為98.3%，可穩(wěn)定保持出風(fēng)相對(duì)濕度在98%，經(jīng)8小時(shí)運(yùn)轉(zhuǎn)測(cè)試，平均值增加幅度為3.6%。Hydrophilic Eliminator對(duì)系統(tǒng)加濕影響分析 18國(guó)立臺(tái)北科技大學(xué) 1. 由上兩圖中，發(fā)現(xiàn)到在氣水比0.08、雙排 逆噴、Hyd氣水比對(duì)系統(tǒng)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、H

14、ydrophilic-Eliminator( disable )19國(guó)立臺(tái)北科技大學(xué) 氣水比對(duì)系統(tǒng)加濕影響分析 氣水比0.0.6、雙排逆噴、Hyd氣水比對(duì)系統(tǒng)加濕影響分析 由上兩圖中，發(fā)現(xiàn)到在氣水比0.06 、雙排逆噴、Hydrophilic-Eliminator(disable)應(yīng)用時(shí)，經(jīng)過(guò)8小時(shí)量測(cè)分析，得知進(jìn)風(fēng)相對(duì)濕度RH%值由77.6%至85.9%變化，平均值為82.4%，出風(fēng)相對(duì)濕度RH%值由88.1%至88.5%變化，平均值為88.4%，可穩(wěn)定保持出風(fēng)相對(duì)濕度在88%。2. 氣水比0.08、雙排逆噴、Hydrophilic-Eliminator(disable)應(yīng)用時(shí)，經(jīng)過(guò)8小時(shí)量

15、測(cè)分析，得知進(jìn)風(fēng)相對(duì)濕度RH%值由67.5%至80.5%變化，平均值為71.9%，出風(fēng)相對(duì)濕度RH%值由93%至95%變化，平均值為94.8%，可穩(wěn)定保持出風(fēng)相對(duì)濕度在93%，平均值增加幅度為6.8%。20國(guó)立臺(tái)北科技大學(xué) 氣水比對(duì)系統(tǒng)加濕影響分析 由上兩圖中，發(fā)現(xiàn)到在氣水比0.06風(fēng)車(chē)段再熱性能分析 氣水比0.08、雙排逆噴、Hydrophilic-Eliminator(enable)風(fēng)車(chē)段再熱分析 氣水比0.08、雙排逆噴、Hydrophilic-Eliminator(disable)風(fēng)車(chē)段再熱分析21國(guó)立臺(tái)北科技大學(xué) 風(fēng)車(chē)段再熱性能分析 氣水比0.08、雙排逆噴、Hydroph風(fēng)車(chē)段再熱

16、性能分析 由圖(5.4)及表(5.4)中，發(fā)現(xiàn)到氣水比0.08、雙排逆、Hydrophilic-Eliminator(disable)，MAU運(yùn)轉(zhuǎn)經(jīng)過(guò)8小時(shí)量測(cè)分析，得知再熱值由0.5至1變化，平均值為0.65，可穩(wěn)定保持再熱值0.6以上。2.由圖(5.5)及表(5.5)中，氣水比0.08、雙排逆噴、Hydrophilic-Eliminator(enable)，MAU運(yùn)轉(zhuǎn)經(jīng)過(guò)8小時(shí)量測(cè)分析，得知再熱值由0.5至1變化，平均值為0.66，可穩(wěn)定保持再熱值0.65以上。22國(guó)立臺(tái)北科技大學(xué) 風(fēng)車(chē)段再熱性能分析 由圖(5.4)及表(5.4)中，發(fā)現(xiàn)到氣Hydrophilic Eliminator對(duì)A

17、MC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(guó)立臺(tái)北科技大學(xué) Hydrophilic Eliminator對(duì)AMC影響分析Hydrophilic Eliminator對(duì)AMC影響分析 由上圖中，發(fā)現(xiàn)到在氣水比0.08 、雙排逆噴、Hydrophilic-Eliminator (disable)應(yīng)用時(shí)，經(jīng)過(guò)8小時(shí)量測(cè)分析，得知NH3進(jìn)風(fēng)濃度值為19.14ppb，NH3出風(fēng)濃度值為3.28ppb，去除效率值為82.84%。SO2進(jìn)風(fēng)濃度值為1.77ppb，SO2出風(fēng)濃度值為0.17ppb，去除效率值為90.5

18、0%。氣水比0.08、雙排逆噴、Hydrophilic-Eliminator (enable)應(yīng)用時(shí)，經(jīng)過(guò)8小時(shí)量測(cè)分析，得知NH3進(jìn)風(fēng)濃度值為18.96ppb，NH3出風(fēng)濃度值為2.58ppb，去除效率值為86.40%。SO2進(jìn)風(fēng)濃度值為1.66ppb，SO2出風(fēng)濃度值為0.09ppb，去除效率值為94.79%。 所以在經(jīng)過(guò)8小時(shí)量測(cè)分析後，可以得到當(dāng)Hydrophilic Eliminator (enable)應(yīng)用時(shí)，對(duì)NH3去除效率值上升4.12%，對(duì)SO2去除效率值上升4.53%。24國(guó)立臺(tái)北科技大學(xué) Hydrophilic Eliminator對(duì)AMC影響分析氣水比對(duì)AMC去除效率影

19、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(guó)立臺(tái)北科技大學(xué) 氣水比對(duì)AMC去除效率影響分析 雙排逆噴、Hydrophil氣水比對(duì)AMC去除效率影響分析 由上圖中，發(fā)現(xiàn)到在氣水比0.06 、雙排對(duì)噴、Hydrophilic-Eliminator (disable)應(yīng)用時(shí)，經(jīng)過(guò)8小時(shí)量測(cè)分析，得知NH3進(jìn)風(fēng)濃度值為12.98ppb，NH3出風(fēng)濃度值為3.37ppb，去除效率值為74.01%。SO2進(jìn)風(fēng)濃度值為1.43ppb，SO2出風(fēng)濃度值為0.21ppb，去除效率值為85.66%。氣水比0.08、雙排對(duì)噴、Hydr

20、ophilic-Eliminator (disable)應(yīng)用時(shí)，經(jīng)過(guò)8小時(shí)量測(cè)分析，得知NH3進(jìn)風(fēng)濃度值為19.82ppb，NH3出風(fēng)濃度值為4.41ppb，去除效率值為77.73%。SO2進(jìn)風(fēng)濃度值為1.53ppb，SO2出風(fēng)濃度值為0.15ppb，去除效率值為89.91%。所以在經(jīng)過(guò)8小時(shí)量測(cè)分析後，可以得到當(dāng)氣水比0.06至0.08應(yīng)用時(shí)，對(duì)NH3去除效率值上升4.78%，對(duì)SO2去除效率值上升4.73%。26國(guó)立臺(tái)北科技大學(xué) 氣水比對(duì)AMC去除效率影響分析 由上圖中，發(fā)現(xiàn)到在氣水比0.噴管佈置對(duì)系統(tǒng)加濕影響分析 氣水比0.08、Hydrophilic-Eliminator (enabl

21、e)、雙排逆噴與對(duì)噴去除效率分析27國(guó)立臺(tái)北科技大學(xué) 噴管佈置對(duì)系統(tǒng)加濕影響分析 氣水比0.08、Hydrophi噴管佈置對(duì)系統(tǒng)加濕影響分析 由上圖中，發(fā)現(xiàn)到在氣水比0.08、雙排對(duì)噴、Hydrophilic-Eliminator (enable)應(yīng)用時(shí)，經(jīng)過(guò)8小時(shí)量測(cè)分析，得知NH3進(jìn)風(fēng)濃度值為18.51ppb，NH3出風(fēng)濃度值為3.10ppb，去除效率值為83.23%。SO2進(jìn)風(fēng)濃度值為1.79ppb，SO2出風(fēng)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(yīng)用時(shí)，經(jīng)過(guò)8小時(shí)量測(cè)分析，得知NH3進(jìn)風(fēng)

22、濃度值為18.96ppb，NH3出風(fēng)濃度值為2.58ppb，去除效率值為86.40%。SO2進(jìn)風(fēng)濃度值為1.66ppb，SO2出風(fēng)濃度值為0.09ppb，去除效率值為94.79%。所以在經(jīng)過(guò)8小時(shí)量測(cè)分析後，可以得到當(dāng)噴管配置由對(duì)噴至逆噴應(yīng)用時(shí)，對(duì)NH3去除效率值上升3.67%，對(duì)SO2去除效率值上升3.94%。28國(guó)立臺(tái)北科技大學(xué) 噴管佈置對(duì)系統(tǒng)加濕影響分析 由上圖中，發(fā)現(xiàn)到在氣水比0.08八、討論與建議 當(dāng)氣水比0.08、雙排逆噴、Hydrophilic-Eliminator (enable)應(yīng)用時(shí)，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(fēng)端無(wú)機(jī)酸鹼汙染物NH3與SO2濃度值。當(dāng)氣水比0.08、雙排逆噴、Hydrophilic-Eliminator (disable至enable)應(yīng)用時(shí)，對(duì)NH3去除效率值上升4.12