منابع آلودگی و پیشگیری در صنعت ساخت نیمه هادی ها

تولید دستگاه های نیمه هادی عمدتاً شامل دستگاه های مجزا، مدارهای مجتمع و فرآیندهای بسته بندی آنها می شود.
تولید نیمه هادی را می توان به سه مرحله تقسیم کرد: تولید مواد بدنه محصول، محصولویفرساخت و مونتاژ دستگاه در این میان جدی ترین آلودگی مرحله تولید ویفر محصول است.
آلاینده ها عمدتاً به فاضلاب، گازهای زائد و زباله های جامد تقسیم می شوند.
فرآیند تولید تراشه:
ویفر سیلیکونیپس از سنگ زنی خارجی - تمیز کردن - اکسیداسیون - مقاومت یکنواخت - فتولیتوگرافی - توسعه - اچینگ - انتشار، کاشت یون - رسوب بخار شیمیایی - پرداخت مکانیکی شیمیایی - متالیزاسیون و غیره.

فاضلاب
مقدار زیادی فاضلاب در هر مرحله از فرآیند تولید نیمه هادی و آزمایش بسته بندی، عمدتاً فاضلاب اسیدی، فاضلاب حاوی آمونیاک و فاضلاب آلی تولید می شود.

1. فاضلاب حاوی فلوئور:
اسید هیدروفلوئوریک به دلیل خاصیت اکسید کننده و خورنده خود به حلال اصلی مورد استفاده در فرآیندهای اکسیداسیون و اچ تبدیل می شود. فاضلاب حاوی فلوئور در فرآیند عمدتاً از فرآیند انتشار و فرآیند پرداخت مکانیکی شیمیایی در فرآیند تولید تراشه می آید. در فرآیند تمیز کردن ویفرهای سیلیکونی و ظروف مربوطه از اسید کلریدریک نیز بارها استفاده می شود. تمام این فرآیندها در مخازن اچینگ اختصاصی یا تجهیزات نظافتی کامل می شوند، بنابراین فاضلاب حاوی فلوئور می تواند به طور مستقل تخلیه شود. با توجه به غلظت، می توان آن را به فاضلاب حاوی فلوئور با غلظت بالا و فاضلاب حاوی آمونیاک با غلظت پایین تقسیم کرد. به طور کلی، غلظت فاضلاب حاوی آمونیاک با غلظت بالا می تواند به 100-1200 میلی گرم در لیتر برسد. اکثر شرکت ها این قسمت از فاضلاب را برای فرآیندهایی که نیازی به کیفیت بالای آب ندارند، بازیافت می کنند.
2. فاضلاب اسیدی:
تقریباً هر فرآیند در فرآیند تولید مدار مجتمع نیاز به تمیز کردن تراشه دارد. در حال حاضر، اسید سولفوریک و پراکسید هیدروژن متداول ترین مایعات پاک کننده در فرآیند تولید مدار مجتمع هستند. در عین حال از معرف های اسید-باز مانند اسید نیتریک، اسید هیدروکلریک و آب آمونیاک نیز استفاده می شود.
فاضلاب اسیدی فرآیند تولید عمدتاً از فرآیند تمیز کردن در فرآیند تولید تراشه حاصل می شود. در فرآیند بسته بندی، تراشه در طول آبکاری و تجزیه شیمیایی با محلول اسید-باز درمان می شود. پس از تصفیه، باید با آب خالص شسته شود تا پساب شستشوی اسید-باز تولید شود. علاوه بر این، معرف‌های اسید-باز مانند هیدروکسید سدیم و اسید هیدروکلریک نیز در ایستگاه آب خالص برای بازسازی رزین‌های آنیونی و کاتیونی برای تولید فاضلاب بازسازی‌شده اسید-باز استفاده می‌شوند. آب دم شستشو نیز در طی فرآیند شستشوی گازهای پسماند اسید-باز تولید می شود. در شرکت های تولید مدار یکپارچه، میزان فاضلاب اسید و باز به ویژه زیاد است.
3. فاضلاب آلی:
با توجه به فرآیندهای مختلف تولید، میزان حلال های آلی مورد استفاده در صنعت نیمه هادی ها بسیار متفاوت است. با این حال، حلال‌های آلی به‌عنوان عوامل پاک‌کننده، هنوز به طور گسترده در پیوندهای مختلف بسته‌بندی استفاده می‌شوند. برخی از حلال ها به تخلیه فاضلاب آلی تبدیل می شوند.
4. سایر فاضلاب ها:
در فرآیند اچینگ فرآیند تولید نیمه هادی، از مقدار زیادی آمونیاک، فلوئور و آب با خلوص بالا برای آلودگی زدایی استفاده می شود، در نتیجه تخلیه فاضلاب حاوی آمونیاک با غلظت بالا ایجاد می شود.
فرآیند آبکاری الکتریکی در فرآیند بسته بندی نیمه هادی مورد نیاز است. تراشه پس از آبکاری باید تمیز شود و پساب تمیزکاری آبکاری در این فرآیند تولید می شود. از آنجایی که برخی از فلزات در آبکاری استفاده می‌شوند، انتشار یون‌های فلزی در فاضلاب تمیزکننده آبکاری وجود خواهد داشت، مانند سرب، قلع، دیسک، روی، آلومینیوم و غیره.

گاز زباله
از آنجایی که فرآیند نیمه هادی نیازمندی های بسیار بالایی برای تمیزی اتاق عمل است، معمولاً از فن ها برای استخراج انواع گازهای زائد که در طول فرآیند تبخیر می شوند استفاده می شود. بنابراین، انتشار گازهای زائد در صنعت نیمه هادی ها با حجم زیاد اگزوز و غلظت انتشار کم مشخص می شود. انتشار گازهای زائد نیز عمدتاً تبخیر می شود.
این انتشار گازهای زائد را می توان به طور عمده به چهار دسته تقسیم کرد: گاز اسیدی، گاز قلیایی، گاز زباله آلی و گاز سمی.
1. گازهای زائد اسید-باز:
گازهای زائد اسید-باز عمدتاً از انتشار حاصل می شود،CVDفرآیندهای CMP و اچینگ که از محلول تمیزکننده اسید-باز برای تمیز کردن ویفر استفاده می‌کنند.
در حال حاضر رایج ترین حلال پاک کننده در فرآیند ساخت نیمه هادی مخلوطی از پراکسید هیدروژن و اسید سولفوریک است.
گاز زائد تولید شده در این فرآیندها شامل گازهای اسیدی مانند اسید سولفوریک، اسید هیدروفلوئوریک، اسید کلریدریک، اسید نیتریک و اسید فسفریک است و گاز قلیایی عمدتاً آمونیاک است.
2. گازهای زائد آلی:
گازهای زائد آلی عمدتاً از فرآیندهایی مانند فتولیتوگرافی، توسعه، حکاکی و انتشار می‌آیند. در این فرآیندها از محلول آلی (مانند ایزوپروپیل الکل) برای تمیز کردن سطح ویفر استفاده می شود و گاز زائد حاصل از تبخیر یکی از منابع گازهای زائد آلی است.
در عین حال، مقاومت نوری (فتوریست) مورد استفاده در فرآیند فتولیتوگرافی و اچینگ حاوی حلال‌های آلی فرار مانند بوتیل استات است که در طی فرآیند پردازش ویفر به اتمسفر تبخیر می‌شود که منبع دیگری از گازهای زائد آلی است.
3. گازهای زائد سمی:
گازهای زائد سمی عمدتاً از فرآیندهایی مانند اپیتاکسی کریستالی، حکاکی خشک و CVD می آیند. در این فرآیندها از انواع گازهای ویژه با خلوص بالا برای پردازش ویفر استفاده می شود، مانند سیلیکون (SiHj)، فسفر (PH3)، تتراکلرید کربن (CFJ)، بوران، تری اکسید بور و غیره. برخی از گازهای خاص سمی هستند. خفه کننده و خورنده
در عین حال، در فرآیند اچ کردن و تمیز کردن خشک پس از رسوب بخار شیمیایی در ساخت نیمه هادی، به مقدار زیادی گاز اکسید کامل (PFCS) مانند NFS، C2F&CR، C3FS، CHF3، SF6 و غیره نیاز است. این ترکیبات پرفلورینه جذب قوی در ناحیه نور مادون قرمز دارند و برای مدت طولانی در جو می مانند. آنها به طور کلی منبع اصلی اثر گلخانه ای جهانی در نظر گرفته می شوند.
4. گاز زباله فرآیند بسته بندی:
در مقایسه با فرآیند تولید نیمه هادی، گاز زباله تولید شده توسط فرآیند بسته بندی نیمه هادی نسبتا ساده است، عمدتاً گاز اسیدی، رزین اپوکسی و گرد و غبار.
گازهای زباله اسیدی عمدتاً در فرآیندهایی مانند آبکاری الکتریکی تولید می شود.
گاز ضایعات پخت در فرآیند پخت پس از چسباندن و آب بندی محصول تولید می شود.
دستگاه دیس در طول فرآیند برش ویفر، گاز زائد حاوی گرد و غبار سیلیکونی تولید می کند.

مشکلات آلودگی محیط زیست
برای مشکلات آلودگی زیست محیطی در صنعت نیمه هادی، مشکلات اصلی که باید حل شوند عبارتند از:
· انتشار در مقیاس بزرگ آلاینده های هوا و ترکیبات آلی فرار (VOCs) در فرآیند فوتولیتوگرافی.
· انتشار ترکیبات پرفلورینه (PFCS) در فرآیندهای اچ پلاسما و رسوب بخار شیمیایی.
· مصرف در مقیاس بزرگ انرژی و آب در تولید و حفاظت از ایمنی کارگران.
· بازیافت و نظارت بر آلودگی محصولات جانبی.
· مشکلات استفاده از مواد شیمیایی خطرناک در فرآیندهای بسته بندی.

تولید پاک
فناوری تولید تمیز دستگاه نیمه هادی را می توان از جنبه های مواد خام، فرآیندها و کنترل فرآیند بهبود بخشید.

بهبود مواد خام و انرژی
ابتدا، خلوص مواد باید به شدت کنترل شود تا ورود ناخالصی ها و ذرات کاهش یابد.
ثانیاً، آزمایش‌های مختلف دما، تشخیص نشت، لرزش، شوک الکتریکی با ولتاژ بالا و سایر آزمایش‌ها باید روی قطعات ورودی یا محصولات نیمه‌تمام قبل از تولید انجام شود.
علاوه بر این، خلوص مواد کمکی باید به شدت کنترل شود. فن آوری های نسبتا زیادی وجود دارد که می توان از آنها برای تولید پاک انرژی استفاده کرد.

بهینه سازی فرآیند تولید
صنعت نیمه هادی خود تلاش می کند تا از طریق بهبود فناوری فرآیند، تأثیر خود را بر محیط زیست کاهش دهد.
به عنوان مثال، در دهه 1970، حلال های آلی عمدتاً برای تمیز کردن ویفرها در فناوری تمیز کردن مدار مجتمع استفاده می شد. در دهه 1980 از محلول های اسیدی و قلیایی مانند اسید سولفوریک برای تمیز کردن ویفرها استفاده شد. تا دهه 1990، فناوری تمیز کردن اکسیژن پلاسما توسعه یافت.
در زمینه بسته بندی، اکثر شرکت ها در حال حاضر از فناوری آبکاری استفاده می کنند که باعث آلودگی محیط زیست با فلزات سنگین می شود.
با این حال، کارخانه های بسته بندی در شانگهای دیگر از فناوری آبکاری استفاده نمی کنند، بنابراین هیچ تاثیری از فلزات سنگین بر محیط زیست وجود ندارد. می توان دریافت که صنعت نیمه هادی به تدریج از طریق بهبود فرآیند و جایگزینی مواد شیمیایی در فرآیند توسعه خود، تأثیر خود را بر محیط زیست کاهش می دهد، که همچنین از روند توسعه جهانی فعلی حمایت از فرآیند و طراحی محصول بر اساس محیط پیروی می کند.

در حال حاضر، بهبود فرآیندهای محلی بیشتری در حال انجام است، از جمله:
· جایگزینی و کاهش گاز PFCS تمام آمونیوم، مانند استفاده از گاز PFCs با اثر گلخانه ای کم برای جایگزینی گاز با اثر گلخانه ای بالا، مانند بهبود جریان فرآیند و کاهش مقدار گاز PFCS مورد استفاده در فرآیند.
· بهبود تمیز کردن چند ویفر به تمیز کردن تک ویفر برای کاهش مقدار مواد تمیز کننده شیمیایی مورد استفاده در فرآیند تمیز کردن.
· کنترل دقیق فرآیند:
الف تحقق اتوماسیون فرآیند تولید، که می تواند پردازش دقیق و تولید دسته ای را تحقق بخشد و میزان خطای بالای عملیات دستی را کاهش دهد.
ب عوامل محیطی فرآیند فوق العاده تمیز، حدود 5٪ یا کمتر از کاهش عملکرد توسط افراد و محیط ایجاد می شود. عوامل محیطی فرآیند فوق‌العاده تمیز عمدتاً شامل تمیزی هوا، آب با خلوص بالا، هوای فشرده، CO2، N2، دما، رطوبت و غیره است. سطح تمیزی یک کارگاه تمیز اغلب با حداکثر تعداد ذرات مجاز در واحد حجم اندازه‌گیری می‌شود. هوا، یعنی غلظت تعداد ذرات؛
ج. تشخیص را تقویت کنید و نقاط کلیدی مناسب را برای شناسایی در ایستگاه های کاری با مقادیر زیادی زباله در طول فرآیند تولید انتخاب کنید.

 

از هر مشتری از سرتاسر جهان استقبال کنید تا برای بحث بیشتر از ما دیدن کنند!

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