Աղտոտման աղբյուրները և կանխարգելումը կիսահաղորդիչների արտադրության արդյունաբերության մեջ

Կիսահաղորդչային սարքերի արտադրությունը հիմնականում ներառում է դիսկրետ սարքեր, ինտեգրալ սխեմաներ և դրանց փաթեթավորման գործընթացներ:
Կիսահաղորդիչների արտադրությունը կարելի է բաժանել երեք փուլի՝ արտադրանքի մարմնի նյութի արտադրություն, արտադրանքվաֆլիարտադրություն և սարքի հավաքում. Դրանցից ամենալուրջ աղտոտումը արտադրանքի վաֆլի արտադրության փուլն է։
Աղտոտիչները հիմնականում բաժանվում են կեղտաջրերի, թափոնների գազի և պինդ թափոնների:

Չիպերի արտադրության գործընթացը.

Սիլիկոնային վաֆլիարտաքին հղկումից հետո - մաքրում - օքսիդացում - միասնական դիմադրություն - ֆոտոլիտոգրաֆիա - մշակում - փորագրում - դիֆուզիոն, իոնային իմպլանտացիա - քիմիական գոլորշի նստվածք - քիմիական մեխանիկական փայլեցում - մետաղացում և այլն:

 

Կեղտաջրեր

Կիսահաղորդիչների արտադրության և փաթեթավորման փորձարկման յուրաքանչյուր գործընթացում առաջանում է մեծ քանակությամբ կեղտաջրեր, հիմնականում թթու-բազային կեղտաջրեր, ամոնիակ պարունակող կեղտաջրեր և օրգանական կեղտաջրեր:

 

1. Ֆտոր պարունակող կեղտաջրեր.

Հիդրոֆտորաթթուն դառնում է հիմնական լուծիչը, որն օգտագործվում է օքսիդացման և փորագրման գործընթացներում՝ շնորհիվ իր օքսիդացնող և քայքայիչ հատկությունների: Գործընթացում ֆտոր պարունակող կեղտաջրերը հիմնականում առաջանում են դիֆուզիոն գործընթացից և քիմիական մեխանիկական փայլեցման գործընթացից՝ չիպերի արտադրության գործընթացում: Սիլիկոնային վաֆլիների և հարակից պարագաների մաքրման գործընթացում բազմիցս օգտագործվում է նաև աղաթթու։ Այս բոլոր գործընթացներն ավարտվում են հատուկ փորագրման տանկերում կամ մաքրման սարքավորումներում, այնպես որ ֆտոր պարունակող կեղտաջրերը կարող են ինքնուրույն արտանետվել: Ըստ կոնցենտրացիայի՝ այն կարելի է բաժանել բարձր խտությամբ ֆտոր պարունակող կեղտաջրերի և ցածր խտության ամոնիակ պարունակող կեղտաջրերի։ Ընդհանուր առմամբ, բարձր կոնցենտրացիայի ամոնիակ պարունակող կեղտաջրերի կոնցենտրացիան կարող է հասնել 100-1200 մգ/լ: Ընկերությունների մեծ մասը վերամշակում է կեղտաջրերի այս հատվածը այնպիսի գործընթացների համար, որոնք չեն պահանջում ջրի բարձր որակ:

2. Թթու-բազային կեղտաջրեր.

Ինտեգրալ շղթայի արտադրության գործընթացում գրեթե յուրաքանչյուր գործընթաց պահանջում է չիպը մաքրել: Ներկայումս ծծմբաթթուն և ջրածնի պերօքսիդը ինտեգրալային սխեմաների արտադրության գործընթացում ամենատարածված մաքրող հեղուկներն են: Միաժամանակ օգտագործվում են նաև թթու-բազային ռեակտիվներ, ինչպիսիք են ազոտաթթուն, աղաթթուն և ամոնիակ ջուրը։
Արտադրական գործընթացի թթու-բազային կեղտաջրերը հիմնականում գալիս են չիպերի արտադրության գործընթացում մաքրման գործընթացից: Փաթեթավորման գործընթացում չիպը մշակվում է թթու-բազային լուծույթով էլեկտրապատման և քիմիական վերլուծության ժամանակ: Բուժումից հետո այն պետք է լվանալ մաքուր ջրով, որպեսզի ստացվի թթու-բազային լվացման կեղտաջրեր: Բացի այդ, թթու-բազային ռեակտիվները, ինչպիսիք են նատրիումի հիդրօքսիդը և հիդրոքլորային թթուն, նույնպես օգտագործվում են մաքուր ջրակայանում՝ անիոնային և կատիոնային խեժերը վերականգնելու համար՝ թթու-բազային վերածնող կեղտաջրեր արտադրելու համար: Լվացքի պոչի ջուրը նույնպես արտադրվում է թթու-բազային թափոնների գազերի լվացման գործընթացում: Ինտեգրալ միացումներ արտադրող ընկերություններում թթու-բազային կեղտաջրերի քանակը հատկապես մեծ է:

3. Օրգանական կեղտաջրեր.

Տարբեր արտադրական գործընթացների պատճառով կիսահաղորդչային արդյունաբերության մեջ օգտագործվող օրգանական լուծիչների քանակը շատ տարբեր է: Այնուամենայնիվ, որպես մաքրող նյութեր, օրգանական լուծիչները դեռ լայնորեն օգտագործվում են արտադրական փաթեթավորման տարբեր օղակներում: Որոշ լուծիչներ դառնում են օրգանական կեղտաջրերի արտահոսք:

4. Այլ կեղտաջրեր.

Կիսահաղորդիչների արտադրության գործընթացի փորագրման գործընթացում կօգտագործվի մեծ քանակությամբ ամոնիակ, ֆտոր և բարձր մաքրության ջուր աղտոտման համար՝ դրանով իսկ առաջացնելով բարձր խտության ամոնիակ պարունակող կեղտաջրերի արտահոսք:
Էլեկտրապատման գործընթացը պահանջվում է կիսահաղորդչային փաթեթավորման գործընթացում: Էլեկտրապատումից հետո չիպը պետք է մաքրվի, և այս գործընթացում կստեղծվի էլեկտրալվացման մաքրման կեղտաջրեր: Քանի որ որոշ մետաղներ օգտագործվում են էլեկտրապատման մեջ, էլեկտրապատման մաքրման կեղտաջրերում կլինեն մետաղական իոնների արտանետումներ, ինչպիսիք են կապարը, անագը, սկավառակը, ցինկը, ալյումինը և այլն:

 

Թափոն գազ

Քանի որ կիսահաղորդչային գործընթացը չափազանց բարձր պահանջներ ունի վիրահատարանի մաքրության համար, օդափոխիչները սովորաբար օգտագործվում են գործընթացի ընթացքում ցնդող տարբեր տեսակի թափոնների գազեր հանելու համար: Հետևաբար, կիսահաղորդչային արդյունաբերության մեջ թափոնների գազերի արտանետումները բնութագրվում են արտանետումների մեծ ծավալով և արտանետումների ցածր կոնցենտրացիայով: Թափոնների գազերի արտանետումները նույնպես հիմնականում ցնդող են:
Այս թափոնների գազերի արտանետումները հիմնականում կարելի է բաժանել չորս կատեգորիաների՝ թթվային գազ, ալկալային գազ, օրգանական թափոն գազ և թունավոր գազ:

1. Թթու-բազային թափոն գազ.

Թթու-բազային թափոնների գազը հիմնականում առաջանում է դիֆուզիայից,CVD, CMP և փորագրման գործընթացներ, որոնք օգտագործում են թթու-բազային մաքրող լուծույթ վաֆլի մաքրման համար:
Ներկայումս կիսահաղորդիչների արտադրության գործընթացում ամենատարածված մաքրող լուծիչը ջրածնի պերօքսիդի և ծծմբաթթվի խառնուրդն է:
Այս գործընթացներում առաջացած թափոն գազը ներառում է թթվային գազեր, ինչպիսիք են ծծմբաթթուն, հիդրոֆտորաթթուն, աղաթթուն, ազոտական ​​թթուն և ֆոսֆորական թթուն, իսկ ալկալային գազը հիմնականում ամոնիակ է:

2. Օրգանական թափոն գազ.

Օրգանական թափոնների գազը հիմնականում առաջանում է այնպիսի գործընթացներից, ինչպիսիք են ֆոտոլիտոգրաֆիան, մշակումը, փորագրումը և դիֆուզիան: Այս գործընթացներում օրգանական լուծույթը (օրինակ՝ իզոպրոպիլային սպիրտ) օգտագործվում է վաֆլի մակերեսը մաքրելու համար, իսկ ցնդելու արդյունքում առաջացած թափոն գազը օրգանական թափոն գազի աղբյուրներից մեկն է։
Միևնույն ժամանակ, ֆոտոլիտոգրաֆիայի և փորագրման գործընթացում օգտագործվող ֆոտոռեզիստը (photoresist) պարունակում է ցնդող օրգանական լուծիչներ, ինչպիսիք են բուտիլացետատը, որը վաֆլի մշակման գործընթացում օդափոխվում է մթնոլորտ, որը օրգանական թափոնների գազի ևս մեկ աղբյուր է:

3. Թունավոր թափոն գազ.

Թունավոր թափոն գազը հիմնականում առաջանում է այնպիսի գործընթացներից, ինչպիսիք են բյուրեղյա էպիտաքսիան, չոր փորագրումը և CVD-ը: Այս գործընթացներում վաֆլի մշակման համար օգտագործվում են մի շարք բարձր մաքրության հատուկ գազեր, ինչպիսիք են սիլիցիումը (SiHj), ֆոսֆորը (PH3), ածխածնի քառաքլորիդը (CFJ), բորը, բորի եռօքսիդը և այլն: Որոշ հատուկ գազեր թունավոր են, շնչահեղձ և քայքայիչ.
Միևնույն ժամանակ, կիսահաղորդիչների արտադրության մեջ քիմիական գոլորշիների նստեցումից հետո չոր փորագրման և մաքրման գործընթացում պահանջվում է մեծ քանակությամբ լրիվ օքսիդ (PFCS) գազ, ինչպիսիք են NFS, C2F&CR, C3FS, CHF3, SF6 և այլն: Այս պերֆտորացված միացությունները: ունեն ուժեղ կլանում ինֆրակարմիր լույսի շրջանում և երկար ժամանակ մնում մթնոլորտում: Դրանք ընդհանուր առմամբ համարվում են գլոբալ ջերմոցային էֆեկտի հիմնական աղբյուրը։

4. Փաթեթավորման գործընթացի թափոն գազ.

Կիսահաղորդիչների արտադրության գործընթացի համեմատ, կիսահաղորդչային փաթեթավորման գործընթացի արդյունքում առաջացած թափոն գազը համեմատաբար պարզ է, հիմնականում թթվային գազ, էպոքսիդային խեժ և փոշի:
Թթվային թափոնների գազը հիմնականում առաջանում է այնպիսի գործընթացներում, ինչպիսին է էլեկտրալվացումը.
Թխում թափոնների գազը առաջանում է թխման գործընթացում արտադրանքը կպցնելուց և կնքելուց հետո.
The dicing մեքենան առաջացնում է թափոնների գազ, որը պարունակում է հետք սիլիցիումի փոշին վաֆլի կտրման գործընթացում:

 

Շրջակա միջավայրի աղտոտման խնդիրներ

Կիսահաղորդչային արդյունաբերության շրջակա միջավայրի աղտոտման խնդիրների համար լուծման կարիք ունեցող հիմնական խնդիրներն են.
· Օդի աղտոտիչների և ցնդող օրգանական միացությունների (VOCs) լայնածավալ արտանետումներ ֆոտոլիտոգրաֆիայի գործընթացում;
· Պերֆտորացված միացությունների (PFCS) արտանետում պլազմայի փորագրման և քիմիական գոլորշիների նստեցման գործընթացներում;
· Էներգիայի և ջրի լայնածավալ սպառում արտադրության և աշխատողների անվտանգության պաշտպանության մեջ.
· Ենթամթերքների վերամշակում և աղտոտվածության մոնիտորինգ;
· Փաթեթավորման գործընթացներում վտանգավոր քիմիական նյութերի օգտագործման խնդիրներ.

 

Մաքուր արտադրություն

Կիսահաղորդչային սարքի մաքուր արտադրության տեխնոլոգիան կարող է բարելավվել հումքի, գործընթացների և գործընթացի վերահսկման տեսանկյունից:

 

Հումքի և էներգիայի բարելավում

Նախ՝ նյութերի մաքրությունը պետք է խստորեն վերահսկվի՝ կեղտերի և մասնիկների ներմուծումը նվազեցնելու համար:
Երկրորդ, տարբեր ջերմաստիճանի, արտահոսքի հայտնաբերման, թրթռումների, բարձր լարման էլեկտրական ցնցումների և այլ փորձարկումներ պետք է կատարվեն մուտքային բաղադրիչների կամ կիսաֆաբրիկատների վրա, նախքան դրանք արտադրության մեջ դնելը:
Բացի այդ, օժանդակ նյութերի մաքրությունը պետք է խստորեն վերահսկվի: Կան համեմատաբար շատ տեխնոլոգիաներ, որոնք կարող են օգտագործվել էներգիայի մաքուր արտադրության համար։

 

Օպտիմալացնել արտադրական գործընթացը

Ինքը՝ կիսահաղորդչային արդյունաբերությունը, ձգտում է նվազեցնել իր ազդեցությունը շրջակա միջավայրի վրա՝ գործընթացի տեխնոլոգիաների բարելավման միջոցով:
Օրինակ, 1970-ականներին օրգանական լուծիչները հիմնականում օգտագործվում էին վաֆլիները մաքրելու համար ինտեգրալ շղթայի մաքրման տեխնոլոգիայի մեջ: 1980-ական թվականներին վաֆլի մաքրման համար օգտագործվում էին թթու և ալկալային լուծույթներ, ինչպիսիք են ծծմբաթթուն: Մինչև 1990-ական թվականները մշակվել էր պլազմայի թթվածնի մաքրման տեխնոլոգիան։
Փաթեթավորման առումով ընկերությունների մեծամասնությունը ներկայումս օգտագործում է էլեկտրալվացման տեխնոլոգիա, որը կհանգեցնի շրջակա միջավայրի ծանր մետաղների աղտոտմանը:
Այնուամենայնիվ, Շանհայի փաթեթավորման գործարաններն այլևս չեն օգտագործում էլեկտրալվացման տեխնոլոգիա, ուստի ծանր մետաղների ազդեցությունը շրջակա միջավայրի վրա չկա: Կարելի է պարզել, որ կիսահաղորդչային արդյունաբերությունը աստիճանաբար նվազեցնում է իր ազդեցությունը շրջակա միջավայրի վրա՝ գործընթացների բարելավման և քիմիական փոխարինման միջոցով սեփական զարգացման գործընթացում, ինչը նաև հետևում է շրջակա միջավայրի վրա հիմնված գործընթացի և արտադրանքի նախագծման գլոբալ զարգացման ներկայիս միտումին:

 

Ներկայումս ավելի շատ տեղական գործընթացների բարելավումներ են իրականացվում, այդ թվում՝

· Ամբողջովին ամոնիումային PFCS գազի փոխարինում և նվազեցում, օրինակ՝ ցածր ջերմոցային էֆեկտով PFC գազի օգտագործումը՝ գազը բարձր ջերմոցային էֆեկտով փոխարինելու համար, օրինակ՝ գործընթացի հոսքի բարելավում և գործընթացում օգտագործվող PFCS գազի քանակի նվազեցում;
·Բազմավաֆլի մաքրման բարելավում մինչև մեկ վաֆլի մաքրում` մաքրման գործընթացում օգտագործվող քիմիական մաքրող նյութերի քանակը նվազեցնելու համար:
· Գործընթացի խիստ վերահսկողություն.
ա. Իրականացնել արտադրական գործընթացի ավտոմատացում, որը կարող է իրականացնել ճշգրիտ վերամշակում և խմբաքանակի արտադրություն և նվազեցնել ձեռքով աշխատանքի սխալների բարձր մակարդակը.
բ. Գերմաքուր գործընթացի շրջակա միջավայրի գործոնները, բերքատվության կորստի մոտ 5%-ը կամ պակասը պայմանավորված է մարդկանց և շրջակա միջավայրի պատճառով: Գերմաքուր գործընթացի շրջակա միջավայրի գործոնները հիմնականում ներառում են օդի մաքրությունը, բարձր մաքրության ջուրը, սեղմված օդը, CO2, N2, ջերմաստիճանը, խոնավությունը և այլն: Մաքուր արտադրամասի մաքրության մակարդակը հաճախ չափվում է մասնիկների առավելագույն քանակով թույլատրելի միավորի ծավալով: օդը, այսինքն՝ մասնիկների քանակի կոնցենտրացիան;
գ. Ուժեղացնել հայտնաբերումը և ընտրել համապատասխան հիմնական կետերը արտադրական գործընթացի ընթացքում մեծ քանակությամբ թափոններ ունեցող աշխատատեղերում հայտնաբերելու համար:

 

Բարի գալուստ ցանկացած հաճախորդի ամբողջ աշխարհից՝ այցելելու մեզ հետագա քննարկման համար:

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