مصادر التلوث والوقاية منه في صناعة أشباه الموصلات

يشمل إنتاج أجهزة أشباه الموصلات بشكل أساسي الأجهزة المنفصلة والدوائر المتكاملة وعمليات التعبئة والتغليف الخاصة بها.
يمكن تقسيم إنتاج أشباه الموصلات إلى ثلاث مراحل: إنتاج مادة جسم المنتج، المنتجرقاقةالتصنيع وتجميع الجهاز. من بينها، أخطر التلوث هو مرحلة تصنيع رقائق المنتج.
وتنقسم الملوثات بشكل رئيسي إلى مياه الصرف الصحي والغاز العادم والنفايات الصلبة.

عملية تصنيع الشريحة:

رقاقة السيليكونبعد الطحن الخارجي - التنظيف - الأكسدة - المقاومة الموحدة - الطباعة الحجرية الضوئية - التطوير - النقش - الانتشار، زرع الأيونات - ترسيب البخار الكيميائي - التلميع الميكانيكي الكيميائي - المعدنة، إلخ.

 

مياه الصرف الصحي

يتم توليد كمية كبيرة من مياه الصرف الصحي في كل خطوة من خطوات عملية تصنيع أشباه الموصلات واختبار التعبئة والتغليف، وخاصة مياه الصرف الصحي ذات القاعدة الحمضية ومياه الصرف الصحي المحتوية على الأمونيا ومياه الصرف الصحي العضوية.

 

1. مياه الصرف الصحي المحتوية على الفلور:

يصبح حمض الهيدروفلوريك المذيب الرئيسي المستخدم في عمليات الأكسدة والحفر بسبب خصائصه المؤكسدة والتآكل. تأتي مياه الصرف الصحي المحتوية على الفلور في العملية بشكل أساسي من عملية الانتشار وعملية التلميع الميكانيكية الكيميائية في عملية تصنيع الرقائق. في عملية تنظيف رقائق السيليكون والأدوات ذات الصلة، يتم استخدام حمض الهيدروكلوريك أيضًا عدة مرات. يتم إكمال جميع هذه العمليات في خزانات الحفر المخصصة أو معدات التنظيف، لذلك يمكن تصريف مياه الصرف الصحي المحتوية على الفلور بشكل مستقل. وفقًا للتركيز، يمكن تقسيمها إلى مياه صرف صحي عالية التركيز تحتوي على الفلور ومياه صرف منخفضة التركيز تحتوي على الأمونيا. بشكل عام، يمكن أن يصل تركيز مياه الصرف الصحي عالية التركيز المحتوية على الأمونيا إلى 100-1200 ملجم/لتر. تقوم معظم الشركات بإعادة تدوير هذا الجزء من مياه الصرف الصحي لعمليات لا تتطلب جودة مياه عالية.

2. مياه الصرف الصحي الحمضية القاعدية:

تتطلب كل عملية تقريبًا في عملية تصنيع الدوائر المتكاملة تنظيف الشريحة. في الوقت الحاضر، يعد حمض الكبريتيك وبيروكسيد الهيدروجين أكثر سوائل التنظيف استخدامًا في عملية تصنيع الدوائر المتكاملة. وفي الوقت نفسه، يتم أيضًا استخدام الكواشف الحمضية القاعدية مثل حمض النيتريك وحمض الهيدروكلوريك وماء الأمونيا.
تأتي مياه الصرف الصحي الحمضية القاعدية لعملية التصنيع بشكل أساسي من عملية التنظيف في عملية تصنيع الرقائق. في عملية التعبئة والتغليف، تتم معالجة الرقاقة بمحلول حمضي-قاعدي أثناء الطلاء الكهربائي والتحليل الكيميائي. بعد المعالجة، يجب غسلها بالماء النقي لإنتاج مياه الصرف الصحي الحمضية القاعدية. بالإضافة إلى ذلك، يتم أيضًا استخدام الكواشف الحمضية القاعدية مثل هيدروكسيد الصوديوم وحمض الهيدروكلوريك في محطة المياه النقية لتجديد راتنجات الأنيونات والكاتيونات لإنتاج مياه الصرف الصحي المتجددة الحمضية والقاعدية. يتم أيضًا إنتاج مياه الغسيل الخلفية أثناء عملية غسل الغازات العادمة الحمضية القاعدية. في شركات تصنيع الدوائر المتكاملة، تكون كمية مياه الصرف الصحي الحمضية كبيرة بشكل خاص.

3. مياه الصرف الصحي العضوية:

نظرًا لاختلاف عمليات الإنتاج، تختلف كمية المذيبات العضوية المستخدمة في صناعة أشباه الموصلات اختلافًا كبيرًا. ومع ذلك، كعوامل تنظيف، لا تزال المذيبات العضوية تستخدم على نطاق واسع في مختلف وصلات تصنيع العبوات. تتحول بعض المذيبات إلى تصريف مياه الصرف الصحي العضوية.

4. مياه الصرف الصحي الأخرى:

ستستخدم عملية النقش في عملية إنتاج أشباه الموصلات كمية كبيرة من الأمونيا والفلور والمياه عالية النقاء لإزالة التلوث، وبالتالي توليد تصريف مياه الصرف الصحي عالية التركيز المحتوية على الأمونيا.
عملية الطلاء الكهربائي مطلوبة في عملية تعبئة أشباه الموصلات. تحتاج الشريحة إلى التنظيف بعد الطلاء الكهربائي، وسيتم إنشاء مياه الصرف الصحي لتنظيف الطلاء الكهربائي في هذه العملية. نظرًا لاستخدام بعض المعادن في الطلاء الكهربائي، سيكون هناك انبعاثات أيونية معدنية في مياه الصرف الصحي لتنظيف الطلاء الكهربائي، مثل الرصاص والقصدير والأقراص والزنك والألمنيوم وما إلى ذلك.

 

غاز النفايات

نظرًا لأن عملية أشباه الموصلات تتطلب متطلبات عالية للغاية فيما يتعلق بنظافة غرفة العمليات، فعادةً ما يتم استخدام المراوح لاستخلاص أنواع مختلفة من غازات النفايات المتطايرة أثناء العملية. ولذلك، تتميز انبعاثات الغازات العادمة في صناعة أشباه الموصلات بحجم عادم كبير وتركيز منخفض للانبعاثات. كما أن انبعاثات الغازات العادمة تتطاير بشكل رئيسي.
يمكن تقسيم انبعاثات غازات النفايات بشكل أساسي إلى أربع فئات: الغاز الحمضي والغاز القلوي وغاز النفايات العضوية والغاز السام.

1. الغازات العادمة الحمضية القاعدية:

يأتي غاز النفايات الحمضية القاعدية بشكل رئيسي من الانتشار،الأمراض القلبية الوعائيةوعمليات CMP والحفر، والتي تستخدم محلول التنظيف الحمضي القاعدي لتنظيف الرقاقة.
في الوقت الحاضر، مذيب التنظيف الأكثر استخدامًا في عملية تصنيع أشباه الموصلات هو خليط من بيروكسيد الهيدروجين وحمض الكبريتيك.
وتشمل الغازات العادمة المتولدة في هذه العمليات الغازات الحمضية مثل حمض الكبريتيك، وحمض الهيدروفلوريك، وحمض الهيدروكلوريك، وحمض النيتريك، وحمض الفوسفوريك، والغاز القلوي يتكون بشكل رئيسي من الأمونيا.

2. غاز النفايات العضوية:

يأتي غاز النفايات العضوية بشكل أساسي من عمليات مثل الطباعة الحجرية الضوئية والتطوير والحفر والانتشار. في هذه العمليات، يتم استخدام المحلول العضوي (مثل كحول الأيزوبروبيل) لتنظيف سطح الرقاقة، ويعتبر غاز النفايات الناتج عن التطاير أحد مصادر غاز النفايات العضوية؛
وفي الوقت نفسه، يحتوي مقاوم الضوء (مقاوم الضوء) المستخدم في عملية الطباعة الحجرية الضوئية والنقش على مذيبات عضوية متطايرة، مثل أسيتات البوتيل، التي تتطاير في الغلاف الجوي أثناء عملية معالجة الرقائق، وهو مصدر آخر لغاز النفايات العضوية.

3. الغازات السامة:

يأتي غاز النفايات السامة بشكل أساسي من عمليات مثل التنضيد البلوري والحفر الجاف والأمراض القلبية الوعائية. في هذه العمليات، يتم استخدام مجموعة متنوعة من الغازات الخاصة عالية النقاء لمعالجة الرقاقة، مثل السيليكون (SiHj)، والفوسفور (PH3)، ورابع كلوريد الكربون (CFJ)، والبوران، وثالث أكسيد البورون، وما إلى ذلك. بعض الغازات الخاصة سامة، خانقة ومسببة للتآكل.
في الوقت نفسه، في عملية الحفر الجاف والتنظيف بعد ترسيب البخار الكيميائي في تصنيع أشباه الموصلات، يلزم وجود كمية كبيرة من غاز الأكسيد الكامل (PFCS)، مثل NFS، وC2F&CR، وC3FS، وCHF3، وSF6، وما إلى ذلك. هذه المركبات المشبعة بالفلور تتمتع بامتصاص قوي في منطقة ضوء الأشعة تحت الحمراء وتبقى في الغلاف الجوي لفترة طويلة. وتعتبر بشكل عام المصدر الرئيسي لظاهرة الاحتباس الحراري العالمية.

4. عملية التعبئة والتغليف لنفايات الغاز:

بالمقارنة مع عملية تصنيع أشباه الموصلات، فإن غاز النفايات الناتج عن عملية تعبئة أشباه الموصلات بسيط نسبيًا، وخاصة الغاز الحمضي وراتنجات الإيبوكسي والغبار.
يتم توليد غاز النفايات الحمضية بشكل رئيسي في عمليات مثل الطلاء الكهربائي؛
يتم توليد غاز نفايات الخبز أثناء عملية الخبز بعد لصق المنتج وختمه؛
تقوم آلة التقطيع بتوليد غاز مهدر يحتوي على بقايا غبار السيليكون أثناء عملية قطع الويفر.

 

مشاكل التلوث البيئي

بالنسبة لمشاكل التلوث البيئي في صناعة أشباه الموصلات، فإن المشاكل الرئيسية التي تحتاج إلى حل هي:
· انبعاث ملوثات الهواء والمركبات العضوية المتطايرة على نطاق واسع في عملية الطباعة الحجرية الضوئية.
· انبعاث المركبات المشبعة بالفلور (PFCS) في عمليات حفر البلازما وترسيب البخار الكيميائي؛
· استهلاك الطاقة والمياه على نطاق واسع في الإنتاج وحماية سلامة العمال؛
· إعادة التدوير ومراقبة تلوث المنتجات الثانوية.
· مشاكل استخدام المواد الكيميائية الخطرة في عمليات التعبئة والتغليف.

 

الإنتاج النظيف

يمكن تحسين تكنولوجيا الإنتاج النظيف لأجهزة أشباه الموصلات من جوانب المواد الخام والعمليات والتحكم في العمليات.

 

تحسين المواد الخام والطاقة

أولاً، يجب التحكم بدقة في نقاء المواد لتقليل إدخال الشوائب والجسيمات.
ثانياً، يجب إجراء اختبارات مختلفة لدرجة الحرارة، واكتشاف التسرب، والاهتزاز، والصدمات الكهربائية ذات الجهد العالي وغيرها من الاختبارات على المكونات الواردة أو المنتجات شبه المصنعة قبل وضعها في الإنتاج.
وبالإضافة إلى ذلك، يجب مراقبة نقاء المواد المساعدة بشكل صارم. هناك العديد من التقنيات نسبيًا التي يمكن استخدامها لإنتاج الطاقة النظيفة.

 

تحسين عملية الإنتاج

تسعى صناعة أشباه الموصلات نفسها إلى تقليل تأثيرها على البيئة من خلال تحسينات تكنولوجيا العمليات.
على سبيل المثال، في السبعينيات، تم استخدام المذيبات العضوية بشكل أساسي لتنظيف الرقائق في تكنولوجيا تنظيف الدوائر المتكاملة. في الثمانينات، تم استخدام المحاليل الحمضية والقلوية مثل حمض الكبريتيك لتنظيف الرقائق. حتى التسعينيات، تم تطوير تقنية تنظيف الأكسجين بالبلازما.
فيما يتعلق بالتغليف، تستخدم معظم الشركات حاليًا تقنية الطلاء الكهربائي، والتي ستتسبب في تلوث البيئة بالمعادن الثقيلة.
ومع ذلك، لم تعد مصانع التعبئة والتغليف في شنغهاي تستخدم تكنولوجيا الطلاء الكهربائي، لذلك لا يوجد أي تأثير للمعادن الثقيلة على البيئة. يمكن العثور على أن صناعة أشباه الموصلات تعمل تدريجياً على تقليل تأثيرها على البيئة من خلال تحسين العمليات واستبدال المواد الكيميائية في عملية التطوير الخاصة بها، والتي تتبع أيضًا اتجاه التطوير العالمي الحالي المتمثل في الدعوة إلى تصميم العمليات والمنتجات استنادًا إلى البيئة.

 

في الوقت الحاضر، يتم تنفيذ المزيد من التحسينات على العمليات المحلية، بما في ذلك:

· استبدال وتخفيض غازات PFCS الأمونيوم بالكامل، مثل استخدام غاز مركبات الكربون البيروفلورية ذات تأثير الاحتباس الحراري المنخفض لاستبدال الغازات ذات تأثير الاحتباس الحراري العالي، مثل تحسين تدفق العملية وتقليل كمية غاز PFCS المستخدم في العملية؛
· تحسين تنظيف الرقاقات المتعددة إلى تنظيف الرقاقة المفردة لتقليل كمية عوامل التنظيف الكيميائية المستخدمة في عملية التنظيف.
· رقابة صارمة على العملية:
أ. تحقيق أتمتة عملية التصنيع، والتي يمكنها تحقيق المعالجة الدقيقة وإنتاج الدفعات، وتقليل معدل الخطأ المرتفع في التشغيل اليدوي؛
ب. العوامل البيئية للعملية فائقة النظافة، حوالي 5% أو أقل من فقدان العائد ناتج عن الأشخاص والبيئة. تشمل العوامل البيئية للعملية فائقة النظافة بشكل أساسي نظافة الهواء، والمياه عالية النقاء، والهواء المضغوط، وثاني أكسيد الكربون، والنيتروجين، ودرجة الحرارة، والرطوبة، وما إلى ذلك. غالبًا ما يتم قياس مستوى نظافة ورشة العمل النظيفة من خلال الحد الأقصى لعدد الجسيمات المسموح بها لكل وحدة حجم من الهواء، أي تركيز عدد الجسيمات؛
ج. تعزيز الكشف واختيار النقاط الرئيسية المناسبة للكشف في محطات العمل التي تحتوي على كميات كبيرة من النفايات أثناء عملية الإنتاج.

 

نرحب بأي عملاء من جميع أنحاء العالم لزيارتنا لمزيد من المناقشة!

https://www.vet-china.com/

https://www.facebook.com/people/Ningbo-Miami-Advanced-Material-Technology-Co-Ltd/100085673110923/

https://www.linkedin.com/company/100890232/admin/page-posts/published/

https://www.youtube.com/@user-oo9nl2qp6j