반도체 장치 생산에는 주로 개별 장치, 집적 회로 및 패키징 공정이 포함됩니다.
반도체 생산은 제품 본체 소재 생산, 제품의 세 단계로 나눌 수 있습니다.웨이퍼제조 및 장치 조립. 그중 가장 심각한 오염은 제품 웨이퍼 제조 단계이다.
오염물질은 크게 폐수, 폐가스, 고형폐기물로 구분됩니다.
칩 제조 공정:
실리콘 웨이퍼외부 연삭 후 - 세척 - 산화 - 균일한 레지스트 - 포토리소그래피 - 현상 - 에칭 - 확산, 이온 주입 - 화학 기상 증착 - 화학 기계적 연마 - 금속화 등
폐수
반도체 제조 및 패키징 테스트의 각 공정 단계에서 다량의 폐수가 발생하는데, 주로 산성 폐수, 암모니아 함유 폐수, 유기 폐수가 발생합니다.
1. 불소 함유 폐수:
불산은 산화 및 부식 특성으로 인해 산화 및 에칭 공정에 사용되는 주요 용매가 됩니다. 공정 중 불소 함유 폐수는 주로 칩 제조 공정의 확산 공정과 화학 기계적 연마 공정에서 발생합니다. 실리콘 웨이퍼 및 관련 기구의 세척 공정에서도 염산이 많이 사용됩니다. 이 모든 공정은 전용 에칭 탱크나 세척 장비에서 완료되므로 불소 함유 폐수를 독립적으로 배출할 수 있습니다. 농도에 따라 고농도 불소 함유 폐수와 저농도 암모니아 함유 폐수로 나눌 수 있습니다. 일반적으로 고농도 암모니아 함유 폐수의 농도는 100-1200 mg/L에 도달할 수 있습니다. 대부분의 회사는 높은 수질을 요구하지 않는 공정을 위해 폐수의 이 부분을 재활용합니다.
2. 산성 폐수:
집적 회로 제조 공정의 거의 모든 공정에서는 칩 청소가 필요합니다. 현재 황산과 과산화수소는 집적 회로 제조 공정에서 가장 일반적으로 사용되는 세척액입니다. 동시에 질산, 염산, 암모니아수와 같은 산-염기 시약도 사용됩니다.
제조 공정의 산성 폐수는 주로 칩 제조 공정의 세정 공정에서 발생합니다. 패키징 공정에서는 전기 도금 및 화학 분석 중에 칩을 산성 용액으로 처리합니다. 처리 후에는 순수한 물로 세척하여 산성 세척 폐수를 생성해야 합니다. 또한, 순수 스테이션에서는 수산화나트륨, 염산과 같은 산-염기 시약을 사용하여 음이온 및 양이온 수지를 재생하여 산-염기 재생 폐수를 생성합니다. 산-염기 폐가스 세척 공정에서도 세척수(washing tail water)가 생성됩니다. 집적 회로 제조 회사에서는 산성 폐수의 양이 특히 많습니다.
3. 유기 폐수:
다양한 생산 공정으로 인해 반도체 산업에서 사용되는 유기 용매의 양은 매우 다릅니다. 그러나 세척제로서 유기용제는 여전히 포장 제조의 다양한 링크에서 널리 사용되고 있습니다. 일부 용매는 유기 폐수 배출이 됩니다.
4. 기타 폐수:
반도체 생산 공정의 에칭 공정에서는 오염 제거를 위해 다량의 암모니아, 불소 및 고순도 물을 사용하므로 고농도 암모니아 함유 폐수 배출이 발생합니다.
반도체 패키징 공정에는 전기도금 공정이 필요합니다. 전기도금 후 칩을 세척해야 하며 이 과정에서 전기도금 세척 폐수가 생성됩니다. 일부 금속은 전기도금에 사용되기 때문에 납, 주석, 디스크, 아연, 알루미늄 등과 같은 전기도금 세척 폐수에서 금속 이온이 방출됩니다.
폐가스
반도체 공정은 수술실의 청결도에 대한 요구사항이 매우 높기 때문에 공정 중에 휘발되는 다양한 종류의 폐가스를 추출하기 위해 일반적으로 팬을 사용합니다. 따라서 반도체 산업의 폐가스 배출은 배기량이 많고 배출 농도가 낮은 것이 특징입니다. 폐가스 배출도 주로 휘발됩니다.
이러한 폐가스 배출은 주로 산성가스, 알칼리성 가스, 유기성 폐가스, 독성가스 등 4가지 범주로 나눌 수 있습니다.
1. 산-염기 폐가스:
산성 폐가스는 주로 확산에서 발생하며,CVD, CMP 및 에칭 공정은 산성 세척 용액을 사용하여 웨이퍼를 세척합니다.
현재 반도체 제조공정에서 가장 일반적으로 사용되는 세정용제는 과산화수소와 황산의 혼합액이다.
이들 공정에서 발생하는 폐가스는 황산, 불화수소산, 염산, 질산, 인산 등의 산성가스를 포함하며, 알칼리성 가스는 주로 암모니아이다.
2. 유기성 폐가스:
유기성 폐가스는 주로 포토리소그래피, 현상, 에칭, 확산 등의 공정에서 발생합니다. 이러한 공정에서는 유기 용액(예: 이소프로필 알코올)을 사용하여 웨이퍼 표면을 청소하며, 휘발로 인해 생성된 폐가스는 유기 폐가스의 원인 중 하나입니다.
동시에, 포토리소그래피 및 에칭 공정에 사용되는 포토레지스트(감광액)에는 부틸아세테이트 등의 휘발성 유기용제가 함유되어 있는데, 이는 웨이퍼 가공 과정에서 대기 중으로 휘발되며, 이는 또 다른 유기폐가스 발생원이다.
3. 유독성 폐가스:
유독성 폐가스는 주로 결정 에피택시, 건식 에칭, CVD와 같은 공정에서 발생합니다. 이러한 공정에서는 실리콘(SiHj), 인(PH3), 사염화탄소(CFJ), 보란, 삼산화붕소 등과 같은 다양한 고순도 특수 가스가 웨이퍼를 처리하는 데 사용됩니다. 일부 특수 가스는 독성이 있으며, 질식하고 부식성이 있습니다.
동시에, 반도체 제조 시 화학 기상 증착 후 건식 식각 및 세정 공정에서는 NFS, C2F&CR, C3FS, CHF3, SF6 등과 같은 다량의 PFCS(Full Oxide) 가스가 필요합니다. 이러한 과불화 화합물 적외선 영역에서 강한 흡수력을 가지며 오랫동안 대기 중에 머물러 있습니다. 그들은 일반적으로 지구 온실 효과의 주요 원인으로 간주됩니다.
4. 포장 공정 폐가스:
반도체 제조공정에 비해 반도체 패키징 공정에서 발생하는 폐가스는 비교적 단순하며 주로 산성가스, 에폭시수지, 분진 등이다.
산성 폐가스는 주로 전기도금 등의 공정에서 발생합니다.
제품을 붙여서 밀봉한 후 굽는 과정에서 굽는 폐가스가 발생합니다.
다이싱 머신은 웨이퍼 절단 과정에서 미량의 실리콘 먼지가 포함된 폐가스를 발생시킵니다.
환경오염 문제
반도체 산업의 환경오염 문제에 대해 해결해야 할 주요 문제는 다음과 같습니다.
· 포토리소그래피 공정에서 대기 오염 물질과 휘발성 유기 화합물(VOC)이 대규모로 배출됩니다.
· 플라즈마 에칭 및 화학 기상 증착 공정에서 과불화 화합물(PFCS) 방출;
· 생산에 있어 에너지와 물의 대규모 소비 및 근로자의 안전 보호;
· 부산물의 재활용 및 오염 모니터링;
· 포장 과정에서 유해 화학 물질을 사용하는 문제.
청정생산
반도체 소자 청정생산 기술은 원자재, 공정, 공정관리 측면에서 향상될 수 있습니다.
원자재 및 에너지 개선
첫째, 불순물과 입자의 유입을 줄이기 위해 재료의 순도를 엄격하게 제어해야 합니다.
둘째, 입고되는 부품이나 반제품을 생산하기 전에 다양한 온도, 누출 감지, 진동, 고전압 감전 및 기타 테스트를 수행해야 합니다.
또한, 부자재의 순도도 엄격하게 관리되어야 한다. 청정 에너지 생산에 사용할 수 있는 기술은 상대적으로 많습니다.
생산 공정 최적화
반도체 산업 자체는 공정 기술 개선을 통해 환경에 미치는 영향을 줄이기 위해 노력하고 있습니다.
예를 들어, 1970년대에는 집적회로 세정 기술에서 웨이퍼 세정에 유기용제가 주로 사용되었습니다. 1980년대에는 웨이퍼 세척에 황산 등의 산, 알칼리 용액을 사용했다. 1990년대까지는 플라즈마 산소 세정 기술이 개발됐다.
포장 측면에서 현재 대부분의 회사는 전기 도금 기술을 사용하고 있으며 이는 환경에 중금속 오염을 유발합니다.
그러나 상하이의 포장 공장에서는 더 이상 전기도금 기술을 사용하지 않기 때문에 중금속이 환경에 미치는 영향은 없습니다. 반도체 산업은 환경에 기반한 공정과 제품 설계를 옹호하는 최근의 글로벌 개발 추세에 맞춰 자체 개발 프로세스에서 공정 개선과 화학물질 대체를 통해 환경에 미치는 영향을 점차 줄여가고 있음을 알 수 있습니다.
현재 다음을 포함하여 더 많은 로컬 프로세스 개선이 수행되고 있습니다.
·온실 효과가 낮은 PFC 가스를 사용하여 공정 흐름을 개선하고 공정에 사용되는 PFCS 가스의 양을 줄이는 등 온실 효과가 높은 가스를 대체하는 등 전체 암모늄 PFCS 가스의 대체 및 감소;
·멀티 웨이퍼 세정을 단일 웨이퍼 세정으로 개선하여 세정 공정에 사용되는 화학 세정제의 양을 줄입니다.
·엄격한 공정 관리:
에이. 정밀 가공 및 배치 생산을 실현할 수 있는 제조 공정의 자동화를 실현하고 수동 작업의 높은 오류율을 줄입니다.
비. 초청정 공정의 환경적 요인으로 수율 손실의 약 5% 이하가 사람과 환경에 의해 발생합니다. 초청정 공정 환경 요인에는 주로 공기 청정도, 고순도 물, 압축 공기, CO2, N2, 온도, 습도 등이 포함됩니다. 청정 작업장의 청정도 수준은 종종 단위 부피당 허용되는 최대 입자 수로 측정됩니다. 공기, 즉 입자 수 농도;
기음. 생산과정에서 폐기물이 다량 발생하는 작업장에서는 감지를 강화하고, 감지에 적합한 핵심 포인트를 선정합니다.
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게시 시간: 2024년 8월 13일