林一星 / 工研院產科國際所
半導體產業廢棄物量體大且未來快速成長
全球永續趨勢下，Apple等終端電子品牌業者持續要求上游供應鏈業者實行減碳、廢棄物管理等環境措施，而我國上游電子零組件產業在全球電子供應鏈中扮演重要角色，多項零組件皆名列全球前三大製造國，相關產業也對臺灣經濟成長具一定程度影響力，故協助電子業妥善處理廢棄物，將有利於我國產業在淨零趨勢下持續站穩領導地位。
我國半導體產業在全球具舉足輕重地位，近年全球經濟雖受Covid-19疫情、地緣政治衝突等負面因素拖累，仍在5G、AI等新興應用商機加持下，產值逆勢成長，創下歷史新高。但，伴隨而來的廢棄物產出規模也同步成長。根據環保署統計，2021年我國半導體產業廢棄物總申報量已近100萬公噸，且連年創新高 (圖一) 。除了晶圓產量推升廢棄物產出增加，另外則是先進奈米製程單位面積晶圓化學品使用量較成熟製程倍數增長。根據台積電估算，一片最先進製程晶圓(代號NX，2奈米的下世代製程)將較28奈米(N28)成熟製程晶圓廢棄物產出量高13倍，因此，隨著我國半導體產業蓬勃發展，可預期未來廢棄物產出規模將持續擴大，且可能呈指數型成長。
圖一、2017~2021年我國主要電子產業廢棄物總申報量
半導體產業廢棄物主要來自於IC製造
半導體產業鏈上下游依序為IC設計、IC製造及IC封測，IC設計業者因無硬體產品製造，廢棄物年產出量落在百噸等級規模，主要為一般生活垃圾及少量廢電子零組件；IC製造與IC封測業者產品製造使用眾多化學品，且絕大多數於製程後成為廢棄物，各家業者廢棄物年產出量大多落在千噸~數十萬噸等級規模。其中，又以IC製造業者產出規模最為可觀，包含晶圓代工業者台積電、聯電以及記憶體製造業者美光皆位居臺灣半導體產業前三大廢棄物產源業者。(圖二)
圖二、2021年國內主要半導體業者廢棄物總申報量
既有IC製造廢棄物資源化模式多面臨市場去化問題
IC製程使用多達數十至數百種化學品，其中約95%為液體化學品，如硫酸、TMAH顯影劑、氨水、氫氟酸、光阻稀釋劑、異丙醇等，5%為N2O、二氧化碳、NF3等氣體化學品，小於0.1%為矽晶圓等固體原物料。(圖三)IC製造使用的原物料大多僅作為輔助原料，意即該物質最終不會出現在IC元件產品中，製程後全數成為廢棄物。根據環保署數據統計分析，IC製造業產出之大宗廢棄物類型如下：
– C-0202廢液pH值小(等)於2.0：主要為製程直接產出之廢硫酸、高濃度含氟廢水(包含氫氟酸單/混酸及氟化銨)，以及經IC製造業者廠內廢棄物前處理產生的廢顯影劑(TMAX)等物質。
– C-0301廢液閃火點小於60℃：主要為製程直接產出之廢光阻稀釋劑及廢異丙醇等物質。
– D-1599非有害性混合廢液：主要為製程直接產出或含氮廢棄物前處理產生之氨氮廢水經IC製造業者廠內廢水處理產生的硫酸銨廢液。
– D-0902無機性污泥：主要為高濃度氟化鈣污泥、低濃度氟化鈣污泥與研磨污泥，氟化鈣污泥為製程產出含氟廢氣，經廢棄物前處理產生之低濃度含氟廢水，再經IC製造業者廠內廢水處理所產生，研磨污泥來自化學機械研磨製程產出之含矽研磨廢水，經IC製造業者廠內廢水處理所產生。老舊晶圓廠含氟廢水與研磨廢水大多未分管分流，兩者混合處理，最終產生低濃度氟化鈣污泥；新設晶圓廠則大多有分管分流，含氟廢水與研磨廢水可分別產生高濃度氟化鈣污泥與氟含量小於10%的研磨污泥。
– D-1504非有害有機廢液或廢溶劑：主要為製程直接產出之廢NMP(光阻剝離劑)，以及經IC製造業者廠內廢棄物前處理產生的廢顯影劑(TMAC)等物質。
– R-0910氟化鈣污泥：不含高濃度氟化鈣污泥，主要為低濃度氟化鈣污泥與低氟含量的研磨污泥，兩者來源與D-0902無機性污泥相同。(圖四) ---以上為部分節錄資料，完整內容請見下方附檔。