დაბინძურების წყაროები და პრევენცია ნახევარგამტარების წარმოების ინდუსტრიაში

ნახევარგამტარული მოწყობილობების წარმოება ძირითადად მოიცავს დისკრეტულ მოწყობილობებს, ინტეგრირებულ სქემებს და მათი შეფუთვის პროცესებს.
ნახევარგამტარების წარმოება შეიძლება დაიყოს სამ ეტაპად: პროდუქტის სხეულის მასალის წარმოება, პროდუქტივაფლიწარმოება და მოწყობილობის აწყობა. მათ შორის ყველაზე სერიოზული დაბინძურებაა პროდუქტის ვაფლის დამზადების ეტაპი.
დამაბინძურებლები ძირითადად იყოფა ჩამდინარე წყლებად, ნარჩენ გაზად და მყარ ნარჩენებად.

ჩიპის წარმოების პროცესი:

სილიკონის ვაფლიგარე დაფქვის შემდეგ - გაწმენდა - დაჟანგვა - ერთგვაროვანი რეზისტენტობა - ფოტოლითოგრაფია - განვითარება - აკრავი - დიფუზია, იონების იმპლანტაცია - ქიმიური ორთქლის დეპონირება - ქიმიური მექანიკური გაპრიალება - მეტალიზაცია და ა.შ.

 

ჩამდინარე წყლები

დიდი რაოდენობით ჩამდინარე წყლები წარმოიქმნება ნახევარგამტარების წარმოების და შეფუთვის ტესტირების თითოეულ პროცესში, ძირითადად მჟავა-ტუტოვანი ჩამდინარე წყლები, ამიაკის შემცველი ჩამდინარე წყლები და ორგანული ჩამდინარე წყლები.

 

1. ფტორის შემცველი ჩამდინარე წყლები:

ჰიდროფთორმჟავა ხდება მთავარი გამხსნელი, რომელიც გამოიყენება ჟანგვისა და ჭედვის პროცესებში მისი ჟანგვითი და კოროზიული თვისებების გამო. პროცესში ფტორის შემცველი ჩამდინარე წყლები ძირითადად მოდის დიფუზიის პროცესიდან და ქიმიური მექანიკური გაპრიალების პროცესიდან ჩიპების წარმოების პროცესში. სილიკონის ვაფლის და მასთან დაკავშირებული ჭურჭლის გაწმენდის პროცესში მარილმჟავა ასევე ბევრჯერ გამოიყენება. ყველა ეს პროცესი სრულდება გამოყოფილ ჭურჭელში ან დასუფთავების მოწყობილობებში, ამიტომ ფტორის შემცველი ჩამდინარე წყლები შეიძლება დამოუკიდებლად გამოიყოს. კონცენტრაციის მიხედვით შეიძლება დაიყოს მაღალი კონცენტრაციის ფტორის შემცველ ჩამდინარე წყლებად და დაბალი კონცენტრაციის ამიაკის შემცველ ჩამდინარე წყლებად. ზოგადად, მაღალი კონცენტრაციის ამიაკის შემცველი ჩამდინარე წყლების კონცენტრაციამ შეიძლება მიაღწიოს 100-1200 მგ/ლ. კომპანიების უმეტესობა ამუშავებს ჩამდინარე წყლების ამ ნაწილს იმ პროცესებისთვის, რომლებიც არ საჭიროებს წყლის მაღალ ხარისხს.

2. მჟავა-ტუტოვანი ჩამდინარე წყლები:

ინტეგრირებული მიკროსქემის წარმოების პროცესში თითქმის ყველა პროცესი მოითხოვს ჩიპის გაწმენდას. დღეისათვის გოგირდის მჟავა და წყალბადის ზეჟანგი ყველაზე ხშირად გამოყენებული გამწმენდი სითხეებია ინტეგრირებული მიკროსქემის წარმოების პროცესში. ამავდროულად, ასევე გამოიყენება მჟავა-ტუტოვანი რეაგენტები, როგორიცაა აზოტის მჟავა, მარილმჟავა და ამიაკის წყალი.
წარმოების პროცესის მჟავა-ტუტოვანი ჩამდინარე წყლები ძირითადად მოდის ჩიპების წარმოების პროცესში გაწმენდის პროცესიდან. შეფუთვის პროცესში ჩიპს ამუშავებენ მჟავა-ტუტოვანი ხსნარით ელექტრული დამუშავებისა და ქიმიური ანალიზის დროს. დამუშავების შემდეგ საჭიროა სუფთა წყლით გარეცხვა მჟავატუტოვანი სარეცხი ჩამდინარე წყლების წარმოებისთვის. გარდა ამისა, მჟავა-ტუტოვანი რეაგენტები, როგორიცაა ნატრიუმის ჰიდროქსიდი და მარილმჟავა, ასევე გამოიყენება სუფთა წყლის სადგურში ანიონებისა და კათიონური ფისების რეგენერაციისთვის მჟავა-ტუტოვანი რეგენერაციული ჩამდინარე წყლების წარმოებისთვის. სარეცხი კუდის წყალი ასევე იწარმოება მჟავა-ტუტოვანი ნარჩენი აირის რეცხვის პროცესში. ინტეგრირებული მიკროსქემის მწარმოებელ კომპანიებში მჟავა-ტუტოვანი ჩამდინარე წყლების რაოდენობა განსაკუთრებით დიდია.

3. ორგანული ჩამდინარე წყლები:

სხვადასხვა წარმოების პროცესის გამო, ნახევარგამტარების ინდუსტრიაში გამოყენებული ორგანული გამხსნელების რაოდენობა ძალიან განსხვავებულია. თუმცა, როგორც დასუფთავების აგენტები, ორგანული გამხსნელები კვლავ ფართოდ გამოიყენება შეფუთვის წარმოების სხვადასხვა რგოლში. ზოგიერთი გამხსნელი ხდება ორგანული ჩამდინარე წყლების გამონადენი.

4. სხვა ჩამდინარე წყლები:

ნახევარგამტარების წარმოების პროცესის ამოღების პროცესში გამოყენებული იქნება დიდი რაოდენობით ამიაკი, ფტორი და მაღალი სისუფთავის წყალი დეკონტამინაციისთვის, რითაც წარმოიქმნება მაღალი კონცენტრაციის ამიაკის შემცველი ჩამდინარე წყლების გამონადენი.
ელექტრული შეფუთვის პროცესი საჭიროა ნახევარგამტარული შეფუთვის პროცესში. ჩიპი უნდა გაიწმინდოს დალუქვის შემდეგ და ამ პროცესში წარმოიქმნება ელექტრული გამწმენდი ჩამდინარე წყლები. იმის გამო, რომ ზოგიერთი ლითონი გამოიყენება ელექტრომოლევაში, იქნება ლითონის იონების ემისიები ელექტრული გაწმენდის ჩამდინარე წყლებში, როგორიცაა ტყვია, კალა, დისკი, თუთია, ალუმინი და ა.შ.

 

ნარჩენი გაზი

იმის გამო, რომ ნახევარგამტარულ პროცესს აქვს უკიდურესად მაღალი მოთხოვნები საოპერაციო ოთახის სისუფთავეზე, ვენტილატორები ჩვეულებრივ გამოიყენება პროცესის დროს აორთქლებული სხვადასხვა სახის ნარჩენი აირების გამოსატანად. აქედან გამომდინარე, ნარჩენი აირის ემისია ნახევარგამტარულ ინდუსტრიაში ხასიათდება გამონაბოლქვის დიდი მოცულობით და დაბალი ემისიის კონცენტრაციით. ნარჩენი გაზების გამონაბოლქვი ასევე ძირითადად აორთქლდება.
ეს ნარჩენი აირის გამონაბოლქვი ძირითადად შეიძლება დაიყოს ოთხ კატეგორიად: მჟავე აირი, ტუტე გაზი, ორგანული ნარჩენი გაზი და ტოქსიკური აირი.

1. მჟავა-ტუტოვანი ნარჩენი გაზი:

მჟავა-ტუტოვანი ნარჩენი გაზი ძირითადად მოდის დიფუზიიდან,CVD, CMP და აკრავის პროცესები, რომლებიც იყენებენ მჟავა-ტუტოვანი გამწმენდი ხსნარს ვაფლის გასაწმენდად.
დღეისათვის ნახევარგამტარების წარმოების პროცესში ყველაზე ხშირად გამოყენებული გამწმენდი არის წყალბადის ზეჟანგისა და გოგირდმჟავას ნარევი.
ამ პროცესებში წარმოქმნილი ნარჩენი აირები მოიცავს მჟავე გაზებს, როგორიცაა გოგირდის მჟავა, ჰიდროქლორინის მჟავა, მარილმჟავა, აზოტის მჟავა და ფოსფორის მჟავა, ხოლო ტუტე აირი ძირითადად ამიაკია.

2. ორგანული ნარჩენი გაზი:

ორგანული ნარჩენი გაზი ძირითადად წარმოიქმნება ისეთი პროცესებიდან, როგორიცაა ფოტოლითოგრაფია, განვითარება, ატრაქცია და დიფუზია. ამ პროცესებში ორგანული ხსნარი (როგორიცაა იზოპროპილის სპირტი) გამოიყენება ვაფლის ზედაპირის გასაწმენდად, ხოლო აორთქლების შედეგად წარმოქმნილი ნარჩენი აირი ორგანული ნარჩენი აირის ერთ-ერთი წყაროა;
ამავდროულად, ფოტორეზისტი (ფოტორეზისტი), რომელიც გამოიყენება ფოტოლითოგრაფიისა და აკრავის პროცესში, შეიცავს აქროლად ორგანულ გამხსნელებს, როგორიცაა ბუტილის აცეტატი, რომელიც ატმოსფეროში აორთქლდება ვაფლის დამუშავების პროცესში, რაც ორგანული ნარჩენი გაზის კიდევ ერთი წყაროა.

3. ტოქსიკური ნარჩენი გაზი:

ტოქსიკური ნარჩენი აირები ძირითადად წარმოიქმნება ისეთი პროცესებიდან, როგორიცაა კრისტალური ეპიტაქსია, მშრალი გრავირება და CVD. ამ პროცესებში ვაფლის დასამუშავებლად გამოიყენება სხვადასხვა მაღალი სისუფთავის სპეციალური აირები, როგორიცაა სილიციუმი (SiHj), ფოსფორი (PH3), ნახშირბადის ტეტრაქლორიდი (CFJ), ბორანი, ბორის ტრიოქსიდი და ა.შ. ზოგიერთი სპეციალური აირი ტოქსიკურია. ასფიქსიური და კოროზიული.
ამავდროულად, ნახევარგამტარების წარმოებაში ქიმიური ორთქლის დეპონირების შემდეგ მშრალი აკრავისა და გაწმენდის პროცესში საჭიროა დიდი რაოდენობით სრული ოქსიდი (PFCS) აირი, როგორიცაა NFS, C2F&CR, C3FS, CHF3, SF6 და ა.შ. ეს პერფტორირებული ნაერთები. აქვს ძლიერი შთანთქმა ინფრაწითელი სინათლის რეგიონში და რჩება ატმოსფეროში დიდი ხნის განმავლობაში. ისინი ზოგადად განიხილება გლობალური სათბურის ეფექტის მთავარ წყაროდ.

4. შეფუთვის პროცესის ნარჩენი აირი:

ნახევარგამტარების წარმოების პროცესთან შედარებით, ნახევარგამტარული შეფუთვის პროცესის შედეგად წარმოქმნილი ნარჩენი გაზი შედარებით მარტივია, ძირითადად მჟავე აირი, ეპოქსიდური ფისი და მტვერი.
მჟავე ნარჩენი გაზი ძირითადად წარმოიქმნება ისეთ პროცესებში, როგორიცაა ელექტრომოლევა;
საცხობი ნარჩენი გაზი წარმოიქმნება გამოცხობის პროცესში პროდუქტის შეფუთვისა და დალუქვის შემდეგ;
ვაფლის ჭრის პროცესში წარმოქმნის ნარჩენ გაზს, რომელიც შეიცავს სილიკონის მტვრის კვალს.

 

გარემოს დაბინძურების პრობლემები

ნახევარგამტარების ინდუსტრიაში გარემოს დაბინძურების პრობლემების გადასაჭრელად ძირითადი პრობლემებია:
· ჰაერის დამაბინძურებლების და აქროლადი ორგანული ნაერთების (VOCs) ფართომასშტაბიანი ემისია ფოტოლითოგრაფიის პროცესში;
· პერფტორირებული ნაერთების (PFCS) ემისია პლაზმური ჭურვის და ქიმიური ორთქლის დეპონირების პროცესებში;
· ენერგიისა და წყლის ფართომასშტაბიანი მოხმარება წარმოებაში და მუშათა უსაფრთხოების დაცვა;
· ქვეპროდუქტების გადამუშავება და დაბინძურების მონიტორინგი;
· შეფუთვის პროცესებში საშიში ქიმიკატების გამოყენების პრობლემები.

 

სუფთა წარმოება

ნახევარგამტარული მოწყობილობის სუფთა წარმოების ტექნოლოგია შეიძლება გაუმჯობესდეს ნედლეულის, პროცესების და პროცესის კონტროლის ასპექტებიდან.

 

ნედლეულის და ენერგიის გაუმჯობესება

პირველ რიგში, მასალების სისუფთავე მკაცრად უნდა იყოს კონტროლირებადი, რათა შემცირდეს მინარევებისა და ნაწილაკების შეყვანა.
მეორეც, სხვადასხვა ტემპერატურული, გაჟონვის გამოვლენა, ვიბრაცია, მაღალი ძაბვის ელექტროშოკი და სხვა ტესტები უნდა ჩატარდეს შემომავალ კომპონენტებზე ან ნახევარფაბრიკატებზე, სანამ ისინი წარმოებაში შევა.
გარდა ამისა, დამხმარე მასალების სისუფთავე მკაცრად უნდა კონტროლდებოდეს. არსებობს შედარებით ბევრი ტექნოლოგია, რომელიც შეიძლება გამოყენებულ იქნას ენერგიის სუფთა წარმოებისთვის.

 

წარმოების პროცესის ოპტიმიზაცია

თავად ნახევარგამტარული ინდუსტრია ცდილობს შეამციროს მისი გავლენა გარემოზე პროცესის ტექნოლოგიის გაუმჯობესების გზით.
მაგალითად, 1970-იან წლებში ორგანული გამხსნელები ძირითადად გამოიყენებოდა ვაფლის გასაწმენდად ინტეგრირებული მიკროსქემის დასუფთავების ტექნოლოგიაში. 1980-იან წლებში ვაფლის გასაწმენდად გამოიყენებოდა მჟავა და ტუტე ხსნარები, როგორიცაა გოგირდის მჟავა. 1990-იან წლებამდე განვითარებული იყო პლაზმის ჟანგბადის გაწმენდის ტექნოლოგია.
შეფუთვის კუთხით, კომპანიების უმეტესობა ამჟამად იყენებს ელექტრომოლევის ტექნოლოგიას, რაც გამოიწვევს გარემოს მძიმე ლითონის დაბინძურებას.
თუმცა, შანხაიში შესაფუთი ქარხნები აღარ იყენებენ ელექტრომოლევის ტექნოლოგიას, ამიტომ მძიმე ლითონების გავლენა გარემოზე არ არის. შეიძლება აღმოჩნდეს, რომ ნახევარგამტარული ინდუსტრია თანდათან ამცირებს გარემოზე ზემოქმედებას პროცესის გაუმჯობესებისა და ქიმიური ჩანაცვლების გზით საკუთარი განვითარების პროცესში, რაც ასევე მიჰყვება გლობალური განვითარების ტენდენციას ადვოკატირების პროცესისა და გარემოზე დაფუძნებული პროდუქტის დიზაინის შესახებ.

 

ამჟამად მიმდინარეობს უფრო მეტი ადგილობრივი პროცესის გაუმჯობესება, მათ შორის:

· მთლიანად ამონიუმის PFCS გაზის ჩანაცვლება და შემცირება, როგორიცაა PFC გაზის გამოყენება დაბალი სათბურის ეფექტით გაზის ჩანაცვლებისთვის მაღალი სათბურის ეფექტით, როგორიცაა პროცესის ნაკადის გაუმჯობესება და პროცესში გამოყენებული PFCS გაზის რაოდენობის შემცირება;
· მრავალ ვაფლის წმენდის გაუმჯობესება ერთ ვაფლის გაწმენდამდე, რათა შემცირდეს დასუფთავების პროცესში გამოყენებული ქიმიური საწმენდი საშუალებების რაოდენობა.
· პროცესის მკაცრი კონტროლი:
ა. გააცნობიეროს წარმოების პროცესის ავტომატიზაცია, რომელსაც შეუძლია განახორციელოს ზუსტი დამუშავება და სერიული წარმოება და შეამციროს ხელით მუშაობის შეცდომის მაღალი მაჩვენებელი;
ბ. ულტრასუფთა პროცესის გარემო ფაქტორები, მოსავლიანობის დაკარგვის დაახლოებით 5% ან ნაკლები გამოწვეულია ადამიანებით და გარემოთი. ულტრასუფთა პროცესის გარემო ფაქტორები ძირითადად მოიცავს ჰაერის სისუფთავეს, მაღალი სისუფთავის წყალს, შეკუმშულ ჰაერს, CO2, N2, ტემპერატურას, ტენიანობას და ა.შ. სუფთა საამქროს სისუფთავის დონე ხშირად იზომება ნაწილაკების მაქსიმალური რაოდენობით დაშვებული ერთეული მოცულობით. ჰაერი, ანუ ნაწილაკების რაოდენობის კონცენტრაცია;
გ. გააძლიერეთ გამოვლენა და შეარჩიეთ შესაბამისი საკვანძო პუნქტები სამუშაო სადგურებზე დიდი რაოდენობით ნარჩენების აღმოსაჩენად წარმოების პროცესში.

 

მოგესალმებით ნებისმიერ მომხმარებელს მთელი მსოფლიოდან, რომ გვეწვიონ შემდგომი დისკუსიისთვის!

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