超越產業基準：CF4 的 DRE >99.9%
為何 >99.9% 的 DRE 對半導體產業至關重要——彌合產業基準與技術現實之間的差距。
執行摘要
半導體產業正面臨日益增大的壓力，必須減少其直接溫室氣體排放。四氟甲烷（CF₄）的情況尤為嚴峻，因其全球暖化潛勢極高且在大氣中的存留時間很長，這意味著即使微量四氟甲烷也對氣候產生顯著影響。
因此，銷毀與去除效率（DRE）正逐漸成為一項戰略性因素：雖然業界標準介於 95% 至 99% 之間，但若能達到 >99.9%，即可將殘餘排放量減少十倍，使其成為實現脫碳與符合法規的關鍵槓桿。
技術上的挑戰在於 CF₄ 的穩定性，該物質僅能在精確控制的熱條件下才得以有效分解。在此背景下，經優化的「燃燒/水洗式」系統被視為一種成熟的解決方案。
高效率的減排措施不僅能降低排放量與長期成本，更將其從單純的合規措施轉變為戰略性的競爭優勢。
為何 CF₄ 是半導體產業面臨的最大氣候挑戰之一？
半導體產業正面臨日益增大的壓力，必須減少製造製程中的直接溫室氣體排放。儘管晶片生產使許多對能源轉型至關重要的技術得以實現，但半導體廠房本身卻仰賴具有極高全球暖化潛勢（GWP）的製程氣體。其中，四氟甲烷（CF₄）仍是其中最關鍵的物質之一。
CF₄ 屬於氟化溫室氣體（F-GHGs）類別，廣泛應用於蝕刻及腔室清洗等領域。由於其碳氟鍵極為穩定，CF₄ 極難分解，在大氣中的存留時間長達數千年。 根據半導體氣候聯盟（SCC）的資料，CF₄ 的 GWP-100 值為 7,390[1].
[1] 資料來源： IPCC 第六次評估報告（2021年），表 7.SM.7，溫室氣體排放指標
這意味著，即使是極微量的 CF₄，也可能對全球暖化產生不成比例的巨大影響。 舉例來說，僅排放一公噸的 CF₄，其影響就相當於釋放 7,390 公噸的 CO₂。這種極其巨大的氣候影響，加上 CF₄ 較長的大氣壽命，使得有效削減該氣體排放成為降低半導體產業溫室氣體足跡的關鍵。
與此同時，全球各地的監管框架正日益收緊。《SCC 白皮書》 F-GHG 與一氧化二氮半導體減排技術概述 (2024) 突顯了高效溫室氣體減排日益重要的地位，並強調必須仰賴下一代技術，才能支持半導體產業邁向「淨零」製造的目標。
為何銷毀與清除效率已成為一項戰略因素
多年來，半導體製造業的溫室氣體申報一直依賴於針對減排效能所作的保守預設假設。如今，該產業正朝著更精確評估實際銷毀與去除效率（DRE）的方向發展。
SCC 白皮書將 DRE 定義為衡量減排系統摧毀或去除污染物及溫室氣體之有效性的指標。該報告進一步說明，現代的「使用端」（POU）系統若專為特定目標氣體設計，便能針對 F-GHGs 達到較高的 DRE 值。
當前業界的討論往往聚焦於高於 95%（業界最低標準）或高達 99% DRE（最高目標）的閾值。然而，99% 與 >99.9% 效率之間的差異，遠比乍看之下更為顯著。
換言之，將 DRE 從 99% 提升至 99.9%，可使殘餘排放量再減少十倍。對於 CF₄ 等氣體而言，這項差異將直接轉化為晶圓廠在營運壽命期間內二氧化碳當量排放量的顯著減少。
隨著半導體製造商日益將「範疇一」排放納入永續發展策略與碳核算體系，減排表現已不再僅僅是環境指標，更成為營運與經濟層面的考量因素。 第一類排放（Scope 1）指企業所擁有或控制之排放源所釋放的所有直接溫室氣體排放，例如製程氣體、燃料燃燒及現場化學反應。這些排放屬於企業的直接責任範圍，因此會直接影響法規遵循、報告準確性及脫碳目標。
「減排系統的永續性表現應以其對氣候的整體影響來衡量。對於 CF₄ 等氣體而言，DRE 的每百分點分數都至關重要。透過實現超過 99.9% 的銷毀效率，現代燃燒/水洗式技術能顯著減少殘餘溫室氣體排放，且儘管使用天然氣，仍能對晶圓廠的整體脫碳策略做出積極貢獻。」
CF₄ 減排的技術挑戰
SCC白皮書指出，CF₄是常用含氟溫室氣體中化學鍵最強的物質之一。因此，高效分解需要精確控制的熱條件和最佳化的反應環境。白皮書指出，燃燒/水洗式系統是半導體製程氣體減量領域最成熟的技術之一。這些系統利用燃料和氧化劑產生高溫條件，從而分解含氟氣體。
文件也指出，專門針對含氟溫室氣體處理而設計的燃燒/水洗式系統通常能實現較高的直接排放效率（DRE）。這正是先進系統設計發揮關鍵作用的地方。
TILIA 如何實現 >99.9% 的 DRE
透過 TILIA 平台，DAS Environmental Experts 證明，在工業生產環境中，針對 CF₄ 及其他含氟溫室氣體，實現超過 99.9% 的 DRE 在技術上是可行的。
其關鍵並非基於某種全新的物理原理，而是對經實證有效的「燃燒/水洗式」技術進行了系統性的優化，以適用於高度穩定的半導體製程氣體。
現代化的燃燒/水洗式系統可產生受控的熱反應區，在該區域內，含氟化合物會在最佳化的燃燒條件下被分解，隨後副產物將在後續的水洗式處理階段中被去除。根據 SCC 白皮書的說法，此方法至今仍是半導體產業中高產能廢氣處理應用中最為多功能且有效的解決方案之一。
此類系統的效能在很大程度上取決於特定製程的配置、溫度管理、滯留時間、試劑供應以及穩定的運作控制。即使微小的偏差，也可能顯著影響去除效率，特別是對於 CF₄ 這類化合物而言。
TILIA 透過專為半導體溫室氣體處理而設計的高度優化「燃燒/水洗式」架構，來應對這些挑戰。其結果是在實際晶圓廠運作條件下，能維持高於 99.9% 的穩定高 DRE 值。
隨著晶圓廠逐步採用經驗證的排放監測機制，並制定更詳盡的永續發展報告，此類效率水準的重要性日益凸顯。SCC 白皮書明確強調，實際運作條件會對 DRE 的性能產生重大影響，且在驗證測量過程中，必須重現正常的生產條件。
高效減排措施能同時實現永續發展與成本目標
關於半導體永續性的討論通常集中在能源消耗、水資源再利用或再生電力等方面。然而，直接製程排放仍是降低半導體產業氣候影響的最重要因素之一。
同時，減排效率的經濟意義正在迅速成長。日益嚴格的碳定價機制、更嚴格的排放法規以及日益提高的ESG透明度要求，正在改變晶圓廠評估基礎設施投資的方式。 ESG指的是環境、社會和治理標準，用於評估公司營運的責任性和可持續性，從而影響監管機構的預期和投資者的決策。
更高的直接製程排放效率（DRE）可以直接減少溫室氣體的殘留排放。這既能降低未來與碳相關的營運成本，也能支持長期永續發展目標的實現。
SCC白皮書也強調，先進的減排技術是實現全產業淨零排放目標的關鍵組成部分，並且溫室氣體處理領域的持續創新至關重要。
從合規到技術領導地位
半導體產業已進入一個階段，在此階段中，「足夠好」的減排表現已不再足夠。焦點正從最低合規標準，轉向具備經驗證的運作表現且可量化的排放量削減。針對 CF₄ 實現 >99.9% 的直接回收效率（DRE），證明了先進的溫室氣體減排技術已能超越理論目標，成為產業現實。
對半導體製造商而言，這從根本上改變了廢氣處理系統的角色。廢氣處理不再僅是半導體廠區內的環境保障措施，而是成為一項戰略性技術，能直接促進永續發展表現、減排及長期競爭力。
