સેમિકન્ડક્ટર મેન્યુફેક્ચરિંગ ઉદ્યોગમાં પ્રદૂષણના સ્ત્રોત અને નિવારણ

સેમિકન્ડક્ટર ઉપકરણ ઉત્પાદનમાં મુખ્યત્વે અલગ ઉપકરણો, સંકલિત સર્કિટ અને તેમની પેકેજિંગ પ્રક્રિયાઓનો સમાવેશ થાય છે.
સેમિકન્ડક્ટર ઉત્પાદન ત્રણ તબક્કામાં વિભાજિત કરી શકાય છે: ઉત્પાદન શરીર સામગ્રી ઉત્પાદન, ઉત્પાદનવેફરઉત્પાદન અને ઉપકરણ એસેમ્બલી. તેમાંથી, સૌથી ગંભીર પ્રદૂષણ ઉત્પાદન વેફર ઉત્પાદન સ્ટેજ છે.
પ્રદૂષકો મુખ્યત્વે ગંદાપાણી, કચરો ગેસ અને ઘન કચરામાં વિભાજિત થાય છે.

ચિપ ઉત્પાદન પ્રક્રિયા:

સિલિકોન વેફરબાહ્ય ગ્રાઇન્ડીંગ પછી - સફાઈ - ઓક્સિડેશન - સમાન પ્રતિકાર - ફોટોલિથોગ્રાફી - વિકાસ - એચીંગ - પ્રસરણ, આયન ઇમ્પ્લાન્ટેશન - રાસાયણિક વરાળ ડિપોઝિશન - રાસાયણિક યાંત્રિક પોલિશિંગ - મેટલાઇઝેશન, વગેરે.

 

ગંદુ પાણી

સેમિકન્ડક્ટર મેન્યુફેક્ચરિંગ અને પેકેજિંગ ટેસ્ટિંગના દરેક તબક્કામાં મોટા પ્રમાણમાં ગંદુ પાણી ઉત્પન્ન થાય છે, મુખ્યત્વે એસિડ-બેઝ ગંદુપાણી, એમોનિયા ધરાવતા ગંદાપાણી અને કાર્બનિક ગંદાપાણી.

 

1. ફ્લોરિન ધરાવતું ગંદુ પાણી:

હાઇડ્રોફ્લોરિક એસિડ તેના ઓક્સિડાઇઝિંગ અને કાટરોધક ગુણધર્મોને કારણે ઓક્સિડેશન અને એચિંગ પ્રક્રિયાઓમાં વપરાતો મુખ્ય દ્રાવક બની જાય છે. પ્રક્રિયામાં ફ્લોરિન ધરાવતું ગંદુ પાણી મુખ્યત્વે પ્રસરણ પ્રક્રિયા અને ચિપ ઉત્પાદન પ્રક્રિયામાં રાસાયણિક યાંત્રિક પોલિશિંગ પ્રક્રિયામાંથી આવે છે. સિલિકોન વેફર્સ અને સંબંધિત વાસણોની સફાઈની પ્રક્રિયામાં, હાઇડ્રોક્લોરિક એસિડનો પણ ઘણી વખત ઉપયોગ થાય છે. આ બધી પ્રક્રિયાઓ સમર્પિત એચીંગ ટાંકીઓ અથવા સફાઈ સાધનોમાં પૂર્ણ થાય છે, તેથી ફ્લોરિન ધરાવતા ગંદાપાણીને સ્વતંત્ર રીતે નિકાલ કરી શકાય છે. સાંદ્રતા અનુસાર, તેને ઉચ્ચ સાંદ્રતાવાળા ફ્લોરિન ધરાવતા ગંદાપાણી અને ઓછી સાંદ્રતાવાળા એમોનિયા ધરાવતા ગંદાપાણીમાં વિભાજિત કરી શકાય છે. સામાન્ય રીતે, ઉચ્ચ સાંદ્રતા ધરાવતા એમોનિયા ધરાવતા ગંદાપાણીની સાંદ્રતા 100-1200 mg/L સુધી પહોંચી શકે છે. મોટાભાગની કંપનીઓ ગંદાપાણીના આ ભાગને એવી પ્રક્રિયાઓ માટે રિસાયકલ કરે છે જેને પાણીની ઉચ્ચ ગુણવત્તાની જરૂર હોતી નથી.

2. એસિડ-બેઝ ગંદુ પાણી:

ઇન્ટિગ્રેટેડ સર્કિટ મેન્યુફેક્ચરિંગ પ્રક્રિયામાં લગભગ દરેક પ્રક્રિયામાં ચિપને સાફ કરવાની જરૂર પડે છે. હાલમાં, એકીકૃત સર્કિટ ઉત્પાદન પ્રક્રિયામાં સલ્ફ્યુરિક એસિડ અને હાઇડ્રોજન પેરોક્સાઇડ સૌથી વધુ ઉપયોગમાં લેવાતા સફાઈ પ્રવાહી છે. તે જ સમયે, એસિડ-બેઝ રીએજન્ટ્સ જેમ કે નાઈટ્રિક એસિડ, હાઇડ્રોક્લોરિક એસિડ અને એમોનિયા પાણીનો પણ ઉપયોગ થાય છે.
ઉત્પાદન પ્રક્રિયાનું એસિડ-બેઝ ગંદુ પાણી મુખ્યત્વે ચિપ ઉત્પાદન પ્રક્રિયામાં સફાઈ પ્રક્રિયામાંથી આવે છે. પેકેજીંગ પ્રક્રિયામાં, ઇલેક્ટ્રોપ્લેટિંગ અને રાસાયણિક વિશ્લેષણ દરમિયાન ચિપને એસિડ-બેઝ સોલ્યુશન સાથે સારવાર આપવામાં આવે છે. સારવાર કર્યા પછી, એસિડ-બેઝ વૉશિંગ ગંદાપાણી ઉત્પન્ન કરવા માટે તેને શુદ્ધ પાણીથી ધોવાની જરૂર છે. વધુમાં, એસિડ-બેઝ રીએજન્ટ જેમ કે સોડિયમ હાઇડ્રોક્સાઇડ અને હાઇડ્રોક્લોરિક એસિડનો ઉપયોગ શુદ્ધ પાણીના સ્ટેશનમાં એસિડ-બેઝ રિજનરેશન ગંદાપાણીના ઉત્પાદન માટે આયન અને કેશન રેઝિનને પુનર્જીવિત કરવા માટે થાય છે. એસિડ-બેઝ કચરો ગેસ ધોવાની પ્રક્રિયા દરમિયાન ધોવાનું પૂંછડીનું પાણી પણ ઉત્પન્ન થાય છે. ઇન્ટિગ્રેટેડ સર્કિટ મેન્યુફેક્ચરિંગ કંપનીઓમાં, એસિડ-બેઝ ગંદાપાણીની માત્રા ખાસ કરીને મોટી છે.

3. કાર્બનિક ગંદુ પાણી:

વિવિધ ઉત્પાદન પ્રક્રિયાઓને લીધે, સેમિકન્ડક્ટર ઉદ્યોગમાં ઉપયોગમાં લેવાતા કાર્બનિક દ્રાવકોની માત્રા ખૂબ જ અલગ છે. જો કે, સફાઈ એજન્ટો તરીકે, કાર્બનિક દ્રાવક હજુ પણ ઉત્પાદન પેકેજીંગની વિવિધ લિંક્સમાં વ્યાપકપણે ઉપયોગમાં લેવાય છે. કેટલાક દ્રાવક કાર્બનિક ગંદાપાણીનું સ્રાવ બની જાય છે.

4. અન્ય ગંદુ પાણી:

સેમિકન્ડક્ટર ઉત્પાદન પ્રક્રિયાની એચીંગ પ્રક્રિયા વિશુદ્ધીકરણ માટે મોટી માત્રામાં એમોનિયા, ફ્લોરિન અને ઉચ્ચ-શુદ્ધતાના પાણીનો ઉપયોગ કરશે, જેનાથી ઉચ્ચ સાંદ્રતાવાળા એમોનિયા-સમાવતી ગંદાપાણીનું વિસર્જન થશે.
સેમિકન્ડક્ટર પેકેજિંગ પ્રક્રિયામાં ઇલેક્ટ્રોપ્લેટિંગ પ્રક્રિયા જરૂરી છે. ઇલેક્ટ્રોપ્લેટિંગ પછી ચિપને સાફ કરવાની જરૂર છે, અને આ પ્રક્રિયામાં ઇલેક્ટ્રોપ્લેટિંગ ક્લિનિંગ ગંદુ પાણી ઉત્પન્ન થશે. ઇલેક્ટ્રોપ્લેટિંગમાં કેટલીક ધાતુઓનો ઉપયોગ થતો હોવાથી, ઇલેક્ટ્રોપ્લેટિંગ સફાઈના ગંદાપાણીમાં ધાતુના આયનનું ઉત્સર્જન થશે, જેમ કે લીડ, ટીન, ડિસ્ક, ઝીંક, એલ્યુમિનિયમ વગેરે.

 

કચરો ગેસ

સેમિકન્ડક્ટર પ્રક્રિયામાં ઓપરેટિંગ રૂમની સ્વચ્છતા માટે અત્યંત ઉચ્ચ આવશ્યકતાઓ હોવાથી, પંખાનો ઉપયોગ સામાન્ય રીતે પ્રક્રિયા દરમિયાન અસ્થિર થતા વિવિધ પ્રકારના કચરો વાયુઓ કાઢવા માટે થાય છે. તેથી, સેમિકન્ડક્ટર ઉદ્યોગમાં કચરો ગેસ ઉત્સર્જન મોટા એક્ઝોસ્ટ વોલ્યુમ અને ઓછી ઉત્સર્જન સાંદ્રતા દ્વારા વર્ગીકૃત થયેલ છે. કચરો ગેસ ઉત્સર્જન પણ મુખ્યત્વે અસ્થિર છે.
આ કચરો ગેસ ઉત્સર્જન મુખ્યત્વે ચાર વર્ગોમાં વિભાજિત કરી શકાય છે: એસિડિક ગેસ, આલ્કલાઇન ગેસ, કાર્બનિક કચરો ગેસ અને ઝેરી ગેસ.

1. એસિડ-બેઝ વેસ્ટ ગેસ:

એસિડ-બેઝ વેસ્ટ ગેસ મુખ્યત્વે પ્રસરણમાંથી આવે છે,સીવીડી, CMP અને એચિંગ પ્રક્રિયાઓ, જે વેફરને સાફ કરવા માટે એસિડ-બેઝ ક્લિનિંગ સોલ્યુશનનો ઉપયોગ કરે છે.
હાલમાં, સેમિકન્ડક્ટર ઉત્પાદન પ્રક્રિયામાં સૌથી વધુ ઉપયોગમાં લેવાતું સફાઈ દ્રાવક હાઇડ્રોજન પેરોક્સાઇડ અને સલ્ફ્યુરિક એસિડનું મિશ્રણ છે.
આ પ્રક્રિયાઓમાં ઉત્પન્ન થતા કચરાના વાયુમાં સલ્ફ્યુરિક એસિડ, હાઇડ્રોફ્લોરિક એસિડ, હાઇડ્રોક્લોરિક એસિડ, નાઇટ્રિક એસિડ અને ફોસ્ફોરિક એસિડ જેવા એસિડિક વાયુઓનો સમાવેશ થાય છે અને આલ્કલાઇન ગેસ મુખ્યત્વે એમોનિયા છે.

2. કાર્બનિક કચરો ગેસ:

ઓર્ગેનિક વેસ્ટ ગેસ મુખ્યત્વે ફોટોલિથોગ્રાફી, ડેવલપમેન્ટ, ઇચિંગ અને પ્રસરણ જેવી પ્રક્રિયાઓમાંથી આવે છે. આ પ્રક્રિયાઓમાં, વેફરની સપાટીને સાફ કરવા માટે ઓર્ગેનિક સોલ્યુશન (જેમ કે આઇસોપ્રોપીલ આલ્કોહોલ) નો ઉપયોગ કરવામાં આવે છે, અને વોલેટિલાઇઝેશન દ્વારા ઉત્પન્ન થતો કચરો ગેસ કાર્બનિક કચરાના વાયુના સ્ત્રોતોમાંનો એક છે;
તે જ સમયે, ફોટોલિથોગ્રાફી અને એચિંગની પ્રક્રિયામાં ઉપયોગમાં લેવાતા ફોટોરેસિસ્ટ (ફોટોરેસિસ્ટ)માં અસ્થિર કાર્બનિક દ્રાવક હોય છે, જેમ કે બ્યુટાઇલ એસિટેટ, જે વેફર પ્રક્રિયા દરમિયાન વાતાવરણમાં અસ્થિર થાય છે, જે કાર્બનિક કચરો ગેસનો બીજો સ્ત્રોત છે.

3. ઝેરી કચરો ગેસ:

ઝેરી કચરો ગેસ મુખ્યત્વે ક્રિસ્ટલ એપિટેક્સી, ડ્રાય એચિંગ અને સીવીડી જેવી પ્રક્રિયાઓમાંથી આવે છે. આ પ્રક્રિયાઓમાં, વેફરની પ્રક્રિયા કરવા માટે વિવિધ પ્રકારના ઉચ્ચ-શુદ્ધતા વિશેષ વાયુઓનો ઉપયોગ કરવામાં આવે છે, જેમ કે સિલિકોન (SiHj), ફોસ્ફરસ (PH3), કાર્બન ટેટ્રાક્લોરાઇડ (CFJ), બોરેન, બોરોન ટ્રાયઓક્સાઇડ વગેરે. કેટલાક ખાસ વાયુઓ ઝેરી હોય છે. ગૂંગળામણ અને ક્ષતિગ્રસ્ત.
તે જ સમયે, સેમિકન્ડક્ટર મેન્યુફેક્ચરિંગમાં રાસાયણિક વરાળ જમા થયા પછી ડ્રાય ઇચિંગ અને ક્લિનિંગ પ્રક્રિયામાં, સંપૂર્ણ ઓક્સાઇડ (PFCS) ગેસની મોટી માત્રાની જરૂર પડે છે, જેમ કે NFS, C2F&CR, C3FS, CHF3, SF6, વગેરે. આ પરફ્લોરિનેટેડ સંયોજનો. ઇન્ફ્રારેડ પ્રકાશ પ્રદેશમાં મજબૂત શોષણ હોય છે અને લાંબા સમય સુધી વાતાવરણમાં રહે છે. તેઓ સામાન્ય રીતે વૈશ્વિક ગ્રીનહાઉસ અસરના મુખ્ય સ્ત્રોત તરીકે ગણવામાં આવે છે.

4. પેકેજીંગ પ્રક્રિયા કચરો ગેસ:

સેમિકન્ડક્ટર ઉત્પાદન પ્રક્રિયાની તુલનામાં, સેમિકન્ડક્ટર પેકેજિંગ પ્રક્રિયા દ્વારા ઉત્પન્ન થતો કચરો ગેસ પ્રમાણમાં સરળ છે, મુખ્યત્વે એસિડિક ગેસ, ઇપોક્સી રેઝિન અને ધૂળ.
એસિડિક કચરો ગેસ મુખ્યત્વે ઇલેક્ટ્રોપ્લેટિંગ જેવી પ્રક્રિયાઓમાં ઉત્પન્ન થાય છે;
ઉત્પાદન પેસ્ટ અને સીલ કર્યા પછી પકવવાની પ્રક્રિયામાં બેકિંગ વેસ્ટ ગેસ ઉત્પન્ન થાય છે;
ડાઇસિંગ મશીન વેફર કટીંગ પ્રક્રિયા દરમિયાન ટ્રેસ સિલિકોન ડસ્ટ ધરાવતો કચરો ગેસ ઉત્પન્ન કરે છે.

 

પર્યાવરણીય પ્રદૂષણની સમસ્યાઓ

સેમિકન્ડક્ટર ઉદ્યોગમાં પર્યાવરણીય પ્રદૂષણની સમસ્યાઓ માટે, મુખ્ય સમસ્યાઓ જે હલ કરવાની જરૂર છે તે છે:
· ફોટોલિથોગ્રાફી પ્રક્રિયામાં વાયુ પ્રદૂષકો અને અસ્થિર કાર્બનિક સંયોજનો (VOCs) નું મોટા પાયે ઉત્સર્જન;
પ્લાઝ્મા ઈચિંગ અને રાસાયણિક વરાળ જમા કરવાની પ્રક્રિયામાં પરફ્લોરિનેટેડ સંયોજનો (PFCS) નું ઉત્સર્જન;
· ઉત્પાદન અને કામદારોની સલામતી સુરક્ષામાં ઉર્જા અને પાણીનો મોટા પાયે વપરાશ;
બાય-પ્રોડક્ટ્સનું રિસાયક્લિંગ અને પ્રદૂષણ મોનિટરિંગ;
· પેકેજીંગ પ્રક્રિયાઓમાં જોખમી રસાયણોનો ઉપયોગ કરવાની સમસ્યાઓ.

 

સ્વચ્છ ઉત્પાદન

સેમિકન્ડક્ટર ડિવાઇસ ક્લીન પ્રોડક્શન ટેક્નોલોજીને કાચો માલ, પ્રક્રિયાઓ અને પ્રક્રિયા નિયંત્રણના પાસાઓથી સુધારી શકાય છે.

 

કાચો માલ અને ઉર્જા સુધારવી

પ્રથમ, અશુદ્ધિઓ અને કણોના પ્રવેશને ઘટાડવા માટે સામગ્રીની શુદ્ધતાને સખત રીતે નિયંત્રિત કરવી જોઈએ.
બીજું, આવનારા ઘટકો અથવા અર્ધ-તૈયાર ઉત્પાદનોને ઉત્પાદનમાં મૂકતા પહેલા તેના પર વિવિધ તાપમાન, લીક ડિટેક્શન, વાઇબ્રેશન, હાઇ-વોલ્ટેજ ઇલેક્ટ્રિક શોક અને અન્ય પરીક્ષણો હાથ ધરવા જોઈએ.
વધુમાં, સહાયક સામગ્રીની શુદ્ધતા સખત રીતે નિયંત્રિત થવી જોઈએ. ત્યાં પ્રમાણમાં ઘણી તકનીકો છે જેનો ઉપયોગ ઊર્જાના સ્વચ્છ ઉત્પાદન માટે થઈ શકે છે.

 

ઉત્પાદન પ્રક્રિયાને ઑપ્ટિમાઇઝ કરો

સેમિકન્ડક્ટર ઉદ્યોગ પોતે પ્રક્રિયા તકનીક સુધારણા દ્વારા પર્યાવરણ પર તેની અસર ઘટાડવાનો પ્રયત્ન કરે છે.
ઉદાહરણ તરીકે, 1970 ના દાયકામાં, કાર્બનિક દ્રાવકનો ઉપયોગ મુખ્યત્વે ઇન્ટિગ્રેટેડ સર્કિટ ક્લિનિંગ ટેક્નોલોજીમાં વેફર્સને સાફ કરવા માટે થતો હતો. 1980ના દાયકામાં, વેફરને સાફ કરવા માટે એસિડ અને આલ્કલી સોલ્યુશન જેમ કે સલ્ફ્યુરિક એસિડનો ઉપયોગ કરવામાં આવતો હતો. 1990 ના દાયકા સુધી, પ્લાઝ્મા ઓક્સિજન સફાઈ તકનીક વિકસાવવામાં આવી હતી.
પેકેજિંગના સંદર્ભમાં, મોટાભાગની કંપનીઓ હાલમાં ઇલેક્ટ્રોપ્લેટિંગ તકનીકનો ઉપયોગ કરે છે, જે પર્યાવરણને ભારે ધાતુનું પ્રદૂષણ કરશે.
જો કે, શાંઘાઈમાં પેકેજિંગ પ્લાન્ટ્સ હવે ઇલેક્ટ્રોપ્લેટિંગ ટેકનોલોજીનો ઉપયોગ કરતા નથી, તેથી પર્યાવરણ પર ભારે ધાતુઓની કોઈ અસર થતી નથી. તે શોધી શકાય છે કે સેમિકન્ડક્ટર ઉદ્યોગ તેની પોતાની વિકાસ પ્રક્રિયામાં પ્રક્રિયા સુધારણા અને રાસાયણિક અવેજીકરણ દ્વારા પર્યાવરણ પર તેની અસરને ધીમે ધીમે ઘટાડી રહ્યો છે, જે પર્યાવરણ પર આધારિત પ્રક્રિયા અને ઉત્પાદન ડિઝાઇનની હિમાયતના વર્તમાન વૈશ્વિક વિકાસ વલણને પણ અનુસરે છે.

 

હાલમાં, વધુ સ્થાનિક પ્રક્રિયા સુધારણાઓ હાથ ધરવામાં આવી રહી છે, જેમાં નીચેનાનો સમાવેશ થાય છે:

· ઓલ-એમોનિયમ પીએફસીએસ ગેસનું રિપ્લેસમેન્ટ અને ઘટાડો, જેમ કે ઓછી ગ્રીનહાઉસ અસરવાળા પીએફસી ગેસનો ઉપયોગ ઉચ્ચ ગ્રીનહાઉસ અસર સાથે ગેસને બદલવા માટે, જેમ કે પ્રક્રિયાના પ્રવાહમાં સુધારો કરવો અને પ્રક્રિયામાં વપરાતા પીએફસીએસ ગેસની માત્રામાં ઘટાડો કરવો;
· સફાઈ પ્રક્રિયામાં વપરાતા રાસાયણિક સફાઈ એજન્ટોની માત્રા ઘટાડવા માટે સિંગલ-વેફર સફાઈમાં મલ્ટી-વેફર સફાઈમાં સુધારો કરવો.
· સખત પ્રક્રિયા નિયંત્રણ:
a મેન્યુફેક્ચરિંગ પ્રક્રિયાના ઓટોમેશનની અનુભૂતિ કરો, જે ચોક્કસ પ્રક્રિયા અને બેચ ઉત્પાદનને અનુભવી શકે છે અને મેન્યુઅલ ઓપરેશનના ઉચ્ચ ભૂલ દરને ઘટાડી શકે છે;
b અલ્ટ્રા-ક્લીન પ્રક્રિયા પર્યાવરણીય પરિબળો, લગભગ 5% અથવા તેનાથી ઓછું ઉત્પાદન નુકશાન લોકો અને પર્યાવરણને કારણે થાય છે. અતિ-સ્વચ્છ પ્રક્રિયા પર્યાવરણીય પરિબળોમાં મુખ્યત્વે હવાની સ્વચ્છતા, ઉચ્ચ-શુદ્ધતાનું પાણી, સંકુચિત હવા, CO2, N2, તાપમાન, ભેજ વગેરેનો સમાવેશ થાય છે. સ્વચ્છ વર્કશોપનું સ્વચ્છતા સ્તર ઘણીવાર પ્રતિ એકમ જથ્થા દીઠ માન્ય કણોની મહત્તમ સંખ્યા દ્વારા માપવામાં આવે છે. હવા, એટલે કે, કણોની ગણતરીની સાંદ્રતા;
c પ્રોડક્શન પ્રક્રિયા દરમિયાન મોટા પ્રમાણમાં કચરો ધરાવતા વર્કસ્ટેશનો પર તપાસને મજબૂત બનાવો અને યોગ્ય મુખ્ય મુદ્દાઓ પસંદ કરો.

 

વધુ ચર્ચા માટે અમારી મુલાકાત લેવા માટે વિશ્વભરના કોઈપણ ગ્રાહકોનું સ્વાગત છે!

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