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TPSA溫室氣體減排最佳控制技術實施指引

刊登日期：2023-05-05 資料來源：TPSA
TPSA溫室氣體減排最佳控制技術實施指引
(2023年5月)

一、前言

台灣顯示器暨應用產業協會（TPSA），為有效地執行製程溫室氣體減量排放計畫，參與了世界顯示器產業合作委員會(World Display Industry Cooperation Committee, WDICC)會議2010年自願性減排協議，並積極達成2050淨零/碳中和排放目標。參考行政院環境保護署公告之平面顯示器產業SF6破壞去除設備排放減量方法(TM001)之FTIR監測技術規範、IPCC 2019年排放指南及最新在國內外公開發表之文獻資訊，由TPSA會員公司及工業技術研究院撰寫此指引，做為TPSA環安委員會會員公司，在生產製程中溫室氣體減量及檢測之參考準則。另依據世界面板產業協會(WDICC) 2023年4月13日會議決議，將購買與發展使用再生能源納入溫室氣體減量排放措施之一，以利達成未來的減碳目標。本協會會員公司，可依照國內或WDICC相關會議活動，將各區域取得之再生能源，排放係數視為0 kgCO2e/kWh，合併計算整體溫室氣體排放量。
 

二、未來減量目標

  • 執行面板廠的製程溫室氣體減排最佳控制技術，WDICC已達成2020年的標準排放率（NER）為32.07 kgCO2e / m2，相當於從2010年的總基準中減少30％的NER。2050年淨零/碳中和排放目標，TPSA亦將配合WDICC決議執行相關減量工作。
  • 在環境報告中新設工廠亦實施製程溫室氣體減排最佳控制技術，並增加了“本國以外其他世界地區”之工廠範疇。
  • 基於WDICC取NER為度量單位，定義為每玻璃基板投入使用面積的千克碳當量（KgCO2e / m2），這將是全球面板產業的一項目標值。此目標不應應用於單一各別地區，公司或設施在2010年之後破土動工的面板製造廠被認為是新廠，必須採用WDICC最佳執行程序。本TPSA面板業製程溫室氣體減排最佳控制技術實施原則，亦將配合WDICC審查和更新製程溫室氣體減排最佳控制技術，達成2030年目標。
  • 為配合世界面板協會對溫室氣體排放及再生能源購買與發展使用的績效統計，各協會可收集「實際溫室氣體排放量」及「REC憑證購買量之溫室氣體減量」，其中「實際溫室氣體排放量」扣除「REC憑證購買量之溫室氣體減量」做為申報WDICC的對外溫室氣體淨排放量所需。
  • 為利於整合各區域的再生能源貢獻溫室氣體減量，將「REC憑證購買量之溫室氣體減量」是以排放係數為0 kgCO2e/kWh進行計算。惟販售REC的種類或公司，需在各協會進行正面表列統計，以利查證公司遵循。其販售REC的種類或公司名單，可參考附件一，並逐年更新之。
 
 

三、排放計算指引與參數採用

3.1溫室氣體排放估算：

  • 提供WDICC目標與需求：依據“ 2019IPCC國家溫室氣體清單指南，第3卷，第6章”（IPCC GL）和第五次評估報告（AR5）GWP值的估算方法。
  • 提供環保署目標與需求：依據“ 2006IPCC國家溫室氣體清單指南，第3卷，第6章”（IPCC GL）和第四次評估報告（AR4）GWP值的估算方法。若含氟溫室氣體係數計算在IPCC 2006無提供時，可引用IPCC 2019相關係數。.
  • 購買再生能源對溫室氣體減量排放估算，是以計畫範疇內的用電量扣除再生能源購買之電量，做為其計畫範疇內之間接排放量。

3.2. 製程溫室氣體最佳執行程序

針對特定情況選擇最佳執行程序。執行程序將參考相關廠區環境因素與工程技術。例如可執行的能力，效率和其他考慮因素。
 
3.2.1 製程優化
優化製程以減少溫室氣體的消耗是減少含氟溫室氣體排放的一項基本程序。有關詳細資訊，請參見第4.1和4.2節。
3.2.2 溫室氣體替代
用更低的GWP或無GWP的氣體代替高全球暖化潛勢（GWP）的氣體或在電漿製程中更有效地使用氣體，進一步減少淨含氟溫室氣體排放的另一種解決方案。有關詳細資訊，請參見第4.2節。
3.2.3使用 POU(Point of use,使用點)處理設備減少排放
減排系統用於通過破壞製程溫室氣體來減少溫室氣體排放，並能減少能夠同時處理製程溫室氣體和有害氣體。相關詳細資訊，請參見第3.3節。
製程溫室氣體減排可應用於：
  • 新設面板廠：所有新的面板廠建設
  • 既存面板廠：所有減排設備並包含下列情況的設備
  • 維護或更換現有的減排設備
  • 搬遷到不同地區的現有設備時，應包括減排設備
  • 升級現有減排設備，在既存工廠中安裝新設備，並在基礎架構空間允許且技術可行的情況下進行安裝改造。

3.3. 製程溫室氣體遠端電漿清洗

這是在CVD腔室清洗中提高NF3分解速率的最佳方法。與CVD中使用的其他製程溫室氣體（例如SF6）相比，它可以減少使用的氣體量，並且還可以顯著減少製程溫室氣體排放。有關詳細資訊，請參見第4.4章。

3.4. 製程溫室氣體最佳做法選擇流程圖

下圖提供了TPSA會員公司，對製程溫室氣體減排最佳控制技術實施流程。實施的步驟是先判斷是否為高暖化潛勢的化學品，再依取代化學品，製程優化及安裝破壞去除設備做為評估因子，達到製程溫室氣體最少排放目標。






四、減少排放方法

4.1製程參數優化

  • 技術說明
  • 通過優化製程：可以經由調節製程參數來減少排放，這些參數包括：腔室壓力，溫度，電漿功率，清洗氣體流速，氣體流動時間以及混合氣體的氣體比率。製程優化可適用於化學氣相沉積（CVD）腔室清洗和蝕刻製程。有時可以通過使用端點檢測系統來實現過程優化，該端點檢測系統使用MS(質譜儀)，紅外（infrared IR）光譜，光發射光譜（optical emission spectroscopy ,OES）和射頻（RF）阻抗監測等技術來監測變化並提供電漿。使用端點檢測已廣泛用於CVD腔室清洗，但是該技術也可以應用於蝕刻和其他含氟溫室氣體電漿製程。
  • 適用性：製程優化適用於G3、G3.5、G4、G4.5、G5、G5.5、G6、G7、G7.5、G8和G8.5、G8.6世代廠化學氣相沉積(CVD)腔室清洗和蝕刻以及其他使用含氟溫室氣體的製程工具。

4.2氣體替代化學品

  • 技術說明：替代化學或化學替代方法是使用全球暖化潛勢值較低（GWP）或不含GWP的化學物質替代製程溫室氣體。替代化學方法還包括高GWP氣體，這些氣體可更有效地用於電漿製程，從而總體上減少溫室氣體排放。在考慮替代化學品時，還必須考慮其對晶圓廠運營，員工保護和外部環境影響的潛在安全和健康影響。
  • 適用性：低GWP值化學品的使用和不含GWP的化學藥品取決於特定的製程（例如，某些蝕刻製程為NF3）。在某些情況下，使用高GW值P氣體是合適的，這些氣體在電漿處理中會更有效地使用，從而降低溫室氣體的排放，例如使用三氟化氮（NF3）。

4.3 POU的減少排放與回收

  • 技術說明：全球面板相關產業，已經開發了許多新的含氟溫室氣體減排技術，並使新系統商業化。從過去歷史評估，面板產業一直主張POU優於含氟溫室氣體的集中式EOP（管道末端）減排，因為在廢氣進一步受到污染和稀釋之前，減少源頭附近的排放通常更為有效。儘管一些國家和產業協會已經開發出確定減排破壞/清除效率（DRE）的方法，但是相關面板業界尚未普遍採用確定破壞/清除效率的標準化方法。
  • 適用性：以下列出了正在開發或證明可有效減少含氟溫室氣體排放的技術：
  • POU燃燒濕式洗滌塔
  • POU吸收式濕式洗滌塔
  • POU電漿
  • POU電加熱及濕式洗滌塔
  • 捕集/回收技術（膜分離，低溫回收和變壓吸附/解吸）已被業界評估，但尚未被證明是可行的商業化技術。

4.4遠端離子清洗

  • 一般技術說明：開發了遠端電漿清洗技術，以替代原位CVD腔室清洗技術，以清洗沉積後留在腔室中的殘留物。使用遠端電漿清洗時，將電漿生成單元安裝在CVD室的前端。遠端清洗通常會在電漿中先反應NF3。在遠端電漿單元中生成的氟自由基和離子被引導至處理室，在此與沈積物發生化學反應。然後以氣態形式例如SiF 4帶走沉積副產物。
  • 適用性：該技術可在市場上取得，常用於大約G3~ G8.6的CVD腔室清洗。設備供應商製造或集成遠端電漿系統，以對某些現有的處理工具進行改造，以替換原來製程溫室氣體清洗用途的化學品。
  • 新技術將繼續在WDICC製程溫室氣體 WG中進行評估和共享。最佳控制技術標準程序將進行更新。如果公司要測量排放或要確定新技術的有效性，則必須遵循可靠的測量協議。此類案例可參考（第5章）。

五、排放參數與檢測程序

5.1製程溫室氣體排放參數的使用

會員公司提供給環保署排放量時，是以IPCC 2006為主，以2019版為輔，計算排放量時，部份係數有缺少，會員公司可參考下列案例與原則，參採製程溫室氣體係數計算其排放量。提供WDICC數據，則以2019版預設值進行排放計算。
  • 製程氣體之(1-Ui)於Tier2a、Tier2b、Tier2c皆無數據者，以(1-Ui)=1計算。
  • 製程氣體之(Bi)無數據者，以(Bi)=0計算。
  • 相同製程，不同世代者，優先採用相同製程：如製程氣體之(1-Ui)無數據，但於其他Tier2a、Tier2b、Tier2c有數據者，優先引用相同層級之數據(此處Bi值也一併引用，而非以0計算)，。
  • 承上，如相同層級(Tier)皆無數據時，則引用Tier2a層級之數據。
  • NF3或其它氣體的副產品(如CF4)，在部份減量設備無預設值，可參採2006版本數值。2006年沒有參數值時，可參考引用2019年版本(如N2O)。若已經安裝有效的尾氣處理設備(IPCC 2019年版本，TABLE 6.16)時，可參考表一台灣地區面板產業檢測統計值(取中位數)，提供部份氣體有檢測值時，參考採用。若無近期的檢測報告，可引用機台驗收時的報告，做為去除效率的文件證明。
  • 採用煙道檢測(Stack Test)估計排放量時，檢測設備極限值應低於IPCC 2019表6.15規範。若檢測極限值低於該表的一半時，仍無法檢測使用的氣體或其副產物排放。其排放量可以Tier2C 計算排放量或檢測極限濃度的1/2估計相關氣體排放量。
 
表一、台灣地區面板產業檢測統計值(取中位)
各製程及氣體別 Ui DRE
CVD_NF3 0.991 0.997
ETCH_SF6 0.770 0.978
ETCH_NF3 0.913 0.999
CVD_N2O - 0.994
ETCH_CF4 0.551 0.979
 

5.2製程溫室氣體排放檢測程序

在國內環境檢驗所未公告標準方法前，本協會會員公司將依環保署公告 ”平面顯示器產業SF6破壞去除設備排放減量方法”為基準，進行量測或檢測。
所有蒐集的監測資料應於量測結束後至少保存2年。所有的量測應使用依據相關產業標準進行校正後的設備執行。
協會會員公司應對所有新設的處理設備在安裝後，同型破壞去除設備篩選一台(同型標準如下)，進行相關量測工作。既存的公司/廠區應依減量設備之型式進行群組分類，以同型破壞去除設備(篩選一台)進行檢測。
檢視破壞去除率是否高於IPCC Guideline預設值；若高於IPCC Guideline預設值時，該廠之破壞去除率可以檢測值或IPCC Guideline預設值，做為同製程與氣體別的的破壞去除率。未高於IPCC Guideline 2006 table 6.6 CF4>85%預設值時，該設備之破壞去除率為零。
在國家未公告標準的檢測方法與檢測單位前，環安委員會建議會員公司之檢測機構以委託外部單位為優先，以利未來對環保署或外部組織需求時，提出有效的數據與資訊。

5.3再生能源對溫室氣體之減量計算

購買再生能源對溫室氣體減量排放估算，是以計畫範疇內的用電量扣除再生能源購買之電量，做為其計畫範疇內之間接排放量。亦即再生能源購買之電量微量溫室氣體排放係數設為0kgCO2e/kWh，以利WDICC的溫室氣體排放整合計算。
 

六附件

附件一：可納入溫室氣體減量排放之購買再生能源來源

 
序號 國家別 核發單位
1. 台灣 經濟部標準局
2. 中國大陸 國家可再生能源訊息管理中心
 

 

附件二:2019年IPCC參數引用表格

表1.使用效率(IPCC 2019 table 6.12)

  
表2.LS有效性(參考2019 IPCC table6.12)

  


 
表三、DRE效率(參考2019 IPCC  table 6.17)
 

 
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