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研究生: 江世雄
Chiang, Shin-Hsiung
論文名稱: 半導體廠房水回收系統設計
Water Recycling System Design for Semiconductor Plant
指導教授: 張行道
Chang, Shing-Tao
學位類別: 碩士
Master
系所名稱: 工學院 - 工程管理碩士在職專班
Engineering Management Graduate Program(on-the-job class)
論文出版年: 2011
畢業學年度: 99
語文別: 中文
論文頁數: 105
中文關鍵詞: 水資源管理半導體廠房水回收系統設計製程用水廢水回收
外文關鍵詞: water resource management, semiconductor fab, water recycling system design, processing water, waste water recycling
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  • 高科技產業隨製程技術與產品規格要求,用水水質及需求量提高,新廠或擴建的規劃設計需考量不同方案,有效作好水資源回收及管理,以降低對原水的依賴。
    本研究建構半導體廠房水回收系統設計的方案,利用某半導體公司廠房做個案研究,納入相關廠務人員組成研究小組,分析過去資料、經驗。首先找出水回收系統發展四個面向的26個設計因子,在符合成效與專案階段要求下,四面向重要性依序為需求、技術、成本、法規。並得到各個面向因子於回收率達成、建廠時效、操作便利、操作安全等四個成效考量下之重要性排序。再以三個廠房建構經驗,得出搭配設計因子之隱性法則。
    設計因子考量法則在「規劃設計」階段之使用程度最高,其次是「系統運轉」階段,「建造」階段最少,表示對半導體廠房水回收系統設計,在規劃設計時考量各因子,較能達到目標。並歸納設計因子考量法則的重要程度,依系統功能分類,處理系統排序依序為:廢水回收、製程廢水直接回收、廢水處理系統、超純水處理回收,基礎系統排序為:廢水分流收集、水源儲存及分配、次級用水系統。
    利用上述結果,依照個案廠務建構及運轉經驗,以回收比率、投資成本、運轉成本綜合分析,得到廢水回收子系統建構順序。最後依所得結果,提出半導體廠房水回收系統四個策略方案,為「一次到位」、「一次到位兩階段擴充」、「系統逐步建構」、「系統逐步建構併兩階段擴充」,可供不同廠房大小、不同資源狀況或條件的情況參考使用。

    Water quality and demand have raised since the high-tech industry has proposed higher process and product standards. Consequently, for planning and designing new plants or expansion, water recycling and management should be addressed to lower the demand of water.
    The study established water recycling system design for semiconductor plants. The case study was conducted with three fabs of a semiconductor company. The related facility members were formed a team to analyze past information and utilize experiences. First, twenty-six factors for water recycling system design were identified in four dimesions of demand, technique, cost and regulations. The importance of the factors relies on recycling rate achievement, effectiveness of fab construction, operation safety and operation convenience. Moreover, three fab construction experiences offered implicit design principles.
    Design factors are prevalent in the design stage, then the system operation stage, and the least in the construction stage. Therefore, Semiconductor fab water recycling system design can better achieve the goal in the design stage. When considering the significance of design factors, the order for processing function systems would be: waste water recycling, processing waste water direct recycling, waste water treatment system and ultra pure water recycling. The priority of basic systems would be: waste water divergence and collection, water resource storage and distribution, and sub-water system.
    Based on prior facility construction and operation experiences, the sequence of waste water recycling sub-system is developed through analyzing recycling rate, investment cost and operation cost. The results contributed to four strategies of semiconductor fab water recycling system: one-time work, one-time work with two stage expansion, step-by-step system development, and step-by-step system development with two stage expansion. The four strategies can be used on other conditions such as different sizes of fab with different resources.

    摘要 i Abstract ii 誌謝 iii 目錄 iv 圖目錄 vi 表目錄 vii 第一章 緒論 1 1.1研究動機 1 1.2研究目的 2 1.3 研究方法與流程 2 1.4研究範圍與限制 4 第二章 文獻回顧 5 2.1水資源議題及企業的使用 5 2.1.1全球水資源議題 5 2.1.2台灣水資源環境 6 2.1.3企業水資源管理趨勢 7 2.2水足跡發展 9 2.2.1水足跡概念 9 2.2.2水足跡計算 10 2.3水回收定義及指標 11 2.3.1水平衡圖 11 2.3.2用水效率指標 13 2.3.3半導體產業水回收發展 14 第三章 個案水回收系統發展 16 3.1水回收系統 16 3.1.1水回收流程 16 3.1.2水回收系統種類 17 3.1.3水回收要求及標準 19 3.2個案廠房水回收系統發展 21 3.2.1六吋廠 21 3.2.2八吋廠 23 3.2.3十二吋廠 25 3.3水回收系統發展的問題 28 3.3.1內部問題 29 3.3.2外部問題 30 第四章 水回收系統建構考量 33 4.1系統設計因子 33 4.1.1 設計因子導出 33 4.1.2設計因子重要性排序 39 4.2重要設計因子分析 40 4.2.1製程機台排水分流 40 4.2.2回收處理技術 44 4.2.3機台排水連續監測 44 4.2.4投資成本及回收處理運轉成本 45 4.2.5回收率目標達成獎勵機制 45 4.2.6政府政策與法規之修訂 47 4.3回收系統設計因子考量法則 48 4.3.1法則之導出 48 4.3.2設計因子及法則之使用 49 4.4系統與法則之關係 52 4.4.1各面向因子對應的系統 52 4.4.2主系統設計重要度分析 58 第五章 水回收系統設計方案 62 5.1系統重要程度 62 5.1.1系統重要程度分析 62 5.1.2四種設計方案導出 65 5.2四種設計方案 66 5.2.1 一次到位 67 5.2.2一次到位兩階段擴充 68 5.2.3系統逐步建構 69 5.2.4系統逐步建構併兩階段擴充 71 第六章 結論與建議 73 6.1 結論 74 6.2 建議 76 參考文獻 78 附錄一 主系統及子系統技術說明 82 附錄二 因子面向與成效考量重要性 92 附錄三 設計因子在成效考量之重要性 97 附錄四 因子面向與專案階段重要性 102

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