सेमीकंडक्टर उत्पादन उद्योगातील प्रदूषण स्रोत आणि प्रतिबंध

सेमीकंडक्टर उपकरणांच्या उत्पादनामध्ये मुख्यतः स्वतंत्र उपकरणे, एकात्मिक सर्किट्स आणि त्यांच्या पॅकेजिंग प्रक्रियांचा समावेश होतो.
सेमीकंडक्टर उत्पादन तीन टप्प्यात विभागले जाऊ शकते: उत्पादन शरीर सामग्री उत्पादन, उत्पादनवेफरउत्पादन आणि डिव्हाइस असेंब्ली. त्यापैकी, सर्वात गंभीर प्रदूषण उत्पादन वेफर उत्पादन स्टेज आहे.
प्रदूषकांची प्रामुख्याने सांडपाणी, कचरा वायू आणि घनकचरा अशी विभागणी केली जाते.

चिप उत्पादन प्रक्रिया:

सिलिकॉन वेफरबाह्य ग्राइंडिंगनंतर - साफसफाई - ऑक्सिडेशन - एकसमान प्रतिकार - फोटोलिथोग्राफी - विकास - एचिंग - प्रसार, आयन रोपण - रासायनिक वाफ जमा करणे - रासायनिक यांत्रिक पॉलिशिंग - मेटालायझेशन इ.

 

सांडपाणी

सेमीकंडक्टर उत्पादन आणि पॅकेजिंग चाचणीच्या प्रत्येक प्रक्रियेमध्ये मोठ्या प्रमाणात सांडपाणी तयार होते, मुख्यतः आम्ल-बेस सांडपाणी, अमोनियायुक्त सांडपाणी आणि सेंद्रिय सांडपाणी.

 

1. फ्लोरिनयुक्त सांडपाणी:

हायड्रोफ्लोरिक ऍसिड त्याच्या ऑक्सिडायझिंग आणि संक्षारक गुणधर्मांमुळे ऑक्सिडेशन आणि एचिंग प्रक्रियेत वापरले जाणारे मुख्य सॉल्व्हेंट बनते. प्रक्रियेतील फ्लोरिनयुक्त सांडपाणी हे प्रामुख्याने चिप उत्पादन प्रक्रियेतील प्रसार प्रक्रियेतून आणि रासायनिक यांत्रिक पॉलिशिंग प्रक्रियेतून येते. सिलिकॉन वेफर्स आणि संबंधित भांडीच्या साफसफाईच्या प्रक्रियेत, हायड्रोक्लोरिक ऍसिड देखील अनेक वेळा वापरले जाते. या सर्व प्रक्रिया समर्पित एचिंग टाक्या किंवा साफसफाईच्या उपकरणांमध्ये पूर्ण केल्या जातात, त्यामुळे फ्लोरिनयुक्त सांडपाणी स्वतंत्रपणे सोडले जाऊ शकते. एकाग्रतेनुसार, ते उच्च-सांद्रता फ्लोरिन-युक्त सांडपाणी आणि कमी-सांद्रता अमोनिया-युक्त सांडपाणीमध्ये विभागले जाऊ शकते. सामान्यतः, उच्च-सांद्रता अमोनिया-युक्त सांडपाणी 100-1200 mg/L पर्यंत पोहोचू शकते. बऱ्याच कंपन्या सांडपाण्याचा हा भाग अशा प्रक्रियेसाठी रिसायकल करतात ज्यांना उच्च दर्जाची पाण्याची आवश्यकता नसते.

2. ऍसिड-बेस सांडपाणी:

इंटिग्रेटेड सर्किट मॅन्युफॅक्चरिंग प्रक्रियेतील जवळजवळ प्रत्येक प्रक्रियेसाठी चिप साफ करणे आवश्यक आहे. सध्या, सल्फ्यूरिक ऍसिड आणि हायड्रोजन पेरोक्साइड हे एकात्मिक सर्किट उत्पादन प्रक्रियेत सर्वात जास्त वापरले जाणारे साफसफाईचे द्रव आहेत. त्याच वेळी, ऍसिड-बेस अभिकर्मक जसे की नायट्रिक ऍसिड, हायड्रोक्लोरिक ऍसिड आणि अमोनियाचे पाणी देखील वापरले जाते.
मॅन्युफॅक्चरिंग प्रक्रियेतील आम्ल-बेस सांडपाणी मुख्यतः चिप उत्पादन प्रक्रियेतील साफसफाईच्या प्रक्रियेतून येते. पॅकेजिंग प्रक्रियेत, इलेक्ट्रोप्लेटिंग आणि रासायनिक विश्लेषणादरम्यान चिपला ऍसिड-बेस सोल्यूशनसह उपचार केले जाते. उपचारानंतर, ऍसिड-बेस वॉशिंग सांडपाणी तयार करण्यासाठी ते शुद्ध पाण्याने धुवावे लागेल. याव्यतिरिक्त, सोडियम हायड्रॉक्साईड आणि हायड्रोक्लोरिक ऍसिड सारख्या ऍसिड-बेस अभिकर्मकांचा वापर ऍसिड-बेस रीजनरेशन सांडपाणी तयार करण्यासाठी आयन आणि कॅशन रेजिन पुन्हा निर्माण करण्यासाठी शुद्ध जल स्टेशनमध्ये केला जातो. ऍसिड-बेस कचरा गॅस वॉशिंग प्रक्रियेदरम्यान वॉशिंग टेल वॉटर देखील तयार केले जाते. इंटिग्रेटेड सर्किट मॅन्युफॅक्चरिंग कंपन्यांमध्ये आम्ल-बेस सांडपाण्याचे प्रमाण विशेषतः मोठे आहे.

3. सेंद्रिय सांडपाणी:

वेगवेगळ्या उत्पादन प्रक्रियेमुळे, सेमीकंडक्टर उद्योगात वापरल्या जाणाऱ्या सेंद्रिय सॉल्व्हेंट्सचे प्रमाण खूप वेगळे आहे. तथापि, क्लिनिंग एजंट म्हणून, सेंद्रिय सॉल्व्हेंट्स अजूनही उत्पादन पॅकेजिंगच्या विविध लिंक्समध्ये मोठ्या प्रमाणावर वापरले जातात. काही सॉल्व्हेंट्स सेंद्रिय सांडपाणी डिस्चार्ज बनतात.

4. इतर सांडपाणी:

सेमीकंडक्टर उत्पादन प्रक्रियेच्या एचिंग प्रक्रियेमध्ये अमोनिया, फ्लोरिन आणि उच्च-शुद्धतेचे पाणी निर्जंतुकीकरणासाठी मोठ्या प्रमाणात वापरले जाईल, ज्यामुळे उच्च-सांद्रता अमोनिया-युक्त सांडपाणी विसर्जन होईल.
सेमीकंडक्टर पॅकेजिंग प्रक्रियेमध्ये इलेक्ट्रोप्लेटिंग प्रक्रिया आवश्यक आहे. इलेक्ट्रोप्लेटिंगनंतर चिप साफ करणे आवश्यक आहे आणि या प्रक्रियेत इलेक्ट्रोप्लेटिंग साफ करणारे सांडपाणी तयार केले जाईल. इलेक्ट्रोप्लेटिंगमध्ये काही धातू वापरल्या जात असल्याने, इलेक्ट्रोप्लेटिंग साफ करणारे सांडपाणी, जसे की शिसे, कथील, डिस्क, जस्त, ॲल्युमिनियम इत्यादींमध्ये धातूचे आयन उत्सर्जन होते.

 

कचरा वायू

सेमीकंडक्टर प्रक्रियेत ऑपरेटिंग रूमच्या स्वच्छतेसाठी अत्यंत उच्च आवश्यकता असल्याने, प्रक्रियेदरम्यान वाष्पशील झालेल्या विविध प्रकारचे कचरा वायू काढण्यासाठी पंखे वापरतात. म्हणून, सेमीकंडक्टर उद्योगातील कचरा वायू उत्सर्जन मोठ्या प्रमाणात एक्झॉस्ट व्हॉल्यूम आणि कमी उत्सर्जन एकाग्रता द्वारे दर्शविले जाते. कचरा वायू उत्सर्जन देखील प्रामुख्याने अस्थिर आहे.
या कचरा वायूचे उत्सर्जन प्रामुख्याने चार प्रकारांमध्ये विभागले जाऊ शकते: आम्लयुक्त वायू, अल्कधर्मी वायू, सेंद्रिय कचरा वायू आणि विषारी वायू.

1. ऍसिड-बेस कचरा वायू:

ऍसिड-बेस कचरा वायू प्रामुख्याने प्रसारातून येतो,CVD, सीएमपी आणि एचिंग प्रक्रिया, जे वेफर साफ करण्यासाठी ऍसिड-बेस क्लिनिंग सोल्यूशन वापरतात.
सध्या, सेमीकंडक्टर उत्पादन प्रक्रियेत सर्वाधिक वापरले जाणारे क्लिनिंग सॉल्व्हेंट हे हायड्रोजन पेरॉक्साइड आणि सल्फ्यूरिक ऍसिडचे मिश्रण आहे.
या प्रक्रियांमध्ये निर्माण होणाऱ्या कचऱ्याच्या वायूमध्ये सल्फ्यूरिक ॲसिड, हायड्रोफ्लोरिक ॲसिड, हायड्रोक्लोरिक ॲसिड, नायट्रिक ॲसिड आणि फॉस्फोरिक ॲसिड यांसारख्या अम्लीय वायूंचा समावेश होतो आणि क्षारीय वायू मुख्यतः अमोनिया असतो.

2. सेंद्रिय कचरा वायू:

सेंद्रिय कचरा वायू प्रामुख्याने फोटोलिथोग्राफी, विकास, कोरीव काम आणि प्रसार यासारख्या प्रक्रियांमधून येतो. या प्रक्रियांमध्ये, सेंद्रिय द्रावण (जसे की आयसोप्रोपाइल अल्कोहोल) वेफरची पृष्ठभाग साफ करण्यासाठी वापरली जाते आणि अस्थिरीकरणामुळे निर्माण होणारा कचरा वायू सेंद्रिय कचरा वायूच्या स्त्रोतांपैकी एक आहे;
त्याच वेळी, फोटोलिथोग्राफी आणि एचिंगच्या प्रक्रियेत वापरल्या जाणाऱ्या फोटोरेसिस्ट (फोटोरेसिस्ट) मध्ये ब्यूटाइल एसीटेट सारखे अस्थिर सेंद्रिय सॉल्व्हेंट्स असतात, जे वेफर प्रक्रियेदरम्यान वातावरणात वाष्पशील होतात, जो सेंद्रिय कचरा वायूचा आणखी एक स्रोत आहे.

3. विषारी कचरा वायू:

विषारी कचरा वायू प्रामुख्याने क्रिस्टल एपिटॅक्सी, ड्राय एचिंग आणि सीव्हीडी सारख्या प्रक्रियांमधून येतो. या प्रक्रियांमध्ये, वेफरवर प्रक्रिया करण्यासाठी विविध उच्च-शुद्धता विशेष वायूंचा वापर केला जातो, जसे की सिलिकॉन (SiHj), फॉस्फरस (PH3), कार्बन टेट्राक्लोराईड (CFJ), बोरेन, बोरॉन ट्रायऑक्साइड इ. काही विशेष वायू विषारी असतात, श्वासरोधक आणि संक्षारक.
त्याच वेळी, सेमीकंडक्टर उत्पादनात रासायनिक बाष्प जमा झाल्यानंतर कोरड्या खोदकाम आणि साफसफाईच्या प्रक्रियेत, मोठ्या प्रमाणात पूर्ण ऑक्साईड (पीएफसीएस) वायू आवश्यक असतो, जसे की NFS, C2F&CR, C3FS, CHF3, SF6, इ. ही परफ्लोरिनेटेड संयुगे इन्फ्रारेड प्रकाश क्षेत्रामध्ये मजबूत शोषण होते आणि दीर्घकाळ वातावरणात राहते. ते सामान्यतः जागतिक हरितगृह परिणामाचे मुख्य स्त्रोत मानले जातात.

4. पॅकेजिंग प्रक्रिया कचरा वायू:

सेमीकंडक्टर उत्पादन प्रक्रियेच्या तुलनेत, सेमीकंडक्टर पॅकेजिंग प्रक्रियेद्वारे तयार होणारा कचरा वायू तुलनेने सोपा आहे, मुख्यतः आम्लयुक्त वायू, इपॉक्सी राळ आणि धूळ.
आम्लयुक्त कचरा वायू प्रामुख्याने इलेक्ट्रोप्लेटिंगसारख्या प्रक्रियांमध्ये तयार होतो;
उत्पादन पेस्ट आणि सील केल्यानंतर बेकिंग प्रक्रियेत बेकिंग कचरा वायू तयार होतो;
डायसिंग मशीन वेफर कटिंग प्रक्रियेदरम्यान ट्रेस सिलिकॉन धूळ असलेला कचरा वायू तयार करते.

 

पर्यावरण प्रदूषण समस्या

सेमीकंडक्टर उद्योगातील पर्यावरणीय प्रदूषणाच्या समस्यांसाठी, ज्या मुख्य समस्यांचे निराकरण करणे आवश्यक आहे:
· फोटोलिथोग्राफी प्रक्रियेत वायू प्रदूषक आणि वाष्पशील सेंद्रिय संयुगे (VOCs) यांचे मोठ्या प्रमाणात उत्सर्जन;
· प्लाझ्मा एचिंग आणि रासायनिक वाष्प जमा प्रक्रियेत परफ्लोरिनेटेड संयुगे (PFCS) उत्सर्जन;
· उत्पादनात ऊर्जा आणि पाण्याचा मोठ्या प्रमाणात वापर आणि कामगारांच्या सुरक्षा संरक्षण;
· उप-उत्पादनांचे पुनर्वापर आणि प्रदूषण निरीक्षण;
· पॅकेजिंग प्रक्रियेत घातक रसायने वापरण्याच्या समस्या.

 

स्वच्छ उत्पादन

सेमीकंडक्टर उपकरण स्वच्छ उत्पादन तंत्रज्ञान कच्चा माल, प्रक्रिया आणि प्रक्रिया नियंत्रण या पैलूंमधून सुधारित केले जाऊ शकते.

 

कच्चा माल आणि ऊर्जा सुधारणे

प्रथम, अशुद्धता आणि कणांचा परिचय कमी करण्यासाठी सामग्रीची शुद्धता कठोरपणे नियंत्रित केली पाहिजे.
दुसरे म्हणजे, विविध तापमान, गळती शोधणे, कंपन, उच्च-व्होल्टेज इलेक्ट्रिक शॉक आणि इतर चाचण्या येणाऱ्या घटकांवर किंवा अर्ध-तयार उत्पादनांवर उत्पादनात ठेवण्यापूर्वी केल्या पाहिजेत.
याव्यतिरिक्त, सहाय्यक सामग्रीची शुद्धता कठोरपणे नियंत्रित केली पाहिजे. तुलनेने अनेक तंत्रज्ञाने आहेत ज्यांचा वापर ऊर्जेच्या स्वच्छ उत्पादनासाठी केला जाऊ शकतो.

 

उत्पादन प्रक्रिया ऑप्टिमाइझ करा

सेमीकंडक्टर उद्योग स्वतः प्रक्रिया तंत्रज्ञान सुधारणांद्वारे पर्यावरणावरील प्रभाव कमी करण्याचा प्रयत्न करतो.
उदाहरणार्थ, 1970 च्या दशकात, सेंद्रिय सॉल्व्हेंट्सचा वापर प्रामुख्याने इंटिग्रेटेड सर्किट क्लिनिंग तंत्रज्ञानामध्ये वेफर्स साफ करण्यासाठी केला जात असे. 1980 च्या दशकात, ऍसिड आणि अल्कली द्रावण जसे की सल्फ्यूरिक ऍसिडचा वापर वेफर्स साफ करण्यासाठी केला जात असे. 1990 पर्यंत, प्लाझ्मा ऑक्सिजन साफ ​​करण्याचे तंत्रज्ञान विकसित केले गेले.
पॅकेजिंगच्या बाबतीत, बहुतेक कंपन्या सध्या इलेक्ट्रोप्लेटिंग तंत्रज्ञान वापरतात, ज्यामुळे पर्यावरणास जड धातूंचे प्रदूषण होईल.
तथापि, शांघायमधील पॅकेजिंग प्लांट्स यापुढे इलेक्ट्रोप्लेटिंग तंत्रज्ञान वापरत नाहीत, त्यामुळे जड धातूंचा पर्यावरणावर कोणताही परिणाम होत नाही. असे आढळून येते की सेमीकंडक्टर उद्योग प्रक्रिया सुधारणा आणि स्वतःच्या विकास प्रक्रियेत रासायनिक प्रतिस्थापनाद्वारे पर्यावरणावरील त्याचा प्रभाव हळूहळू कमी करत आहे, जो पर्यावरणावर आधारित प्रक्रिया आणि उत्पादन डिझाइनची वकिली करण्याच्या सध्याच्या जागतिक विकास प्रवृत्तीचे देखील पालन करतो.

 

सध्या, अधिक स्थानिक प्रक्रिया सुधारणा केल्या जात आहेत, यासह:

· सर्व-अमोनियम पीएफसीएस वायू बदलणे आणि कमी करणे, जसे की कमी ग्रीनहाऊस इफेक्टसह पीएफसी गॅस वापरणे उच्च हरितगृह प्रभावाने गॅस बदलणे, जसे की प्रक्रिया प्रवाह सुधारणे आणि प्रक्रियेत वापरल्या जाणाऱ्या पीएफसीएस वायूचे प्रमाण कमी करणे;
· साफसफाईच्या प्रक्रियेत वापरल्या जाणाऱ्या रासायनिक क्लीनिंग एजंट्सचे प्रमाण कमी करण्यासाठी मल्टी-वेफर क्लीनिंगमध्ये सिंगल-वेफर क्लीनिंगमध्ये सुधारणा करणे.
· कठोर प्रक्रिया नियंत्रण:
a उत्पादन प्रक्रियेचे ऑटोमेशन लक्षात घ्या, जे अचूक प्रक्रिया आणि बॅच उत्पादनाची जाणीव करू शकते आणि मॅन्युअल ऑपरेशनचे उच्च त्रुटी दर कमी करू शकते;
b अल्ट्रा-क्लीन प्रक्रिया पर्यावरणीय घटक, सुमारे 5% किंवा त्याहून कमी उत्पादन नुकसान लोक आणि पर्यावरणामुळे होते. अति-स्वच्छ प्रक्रिया पर्यावरणीय घटकांमध्ये प्रामुख्याने हवा स्वच्छता, उच्च-शुद्धता पाणी, संकुचित हवा, CO2, N2, तापमान, आर्द्रता इत्यादींचा समावेश होतो. स्वच्छ कार्यशाळेची स्वच्छता पातळी बहुतेक वेळा प्रति युनिट व्हॉल्यूमच्या अनुमत कणांच्या कमाल संख्येने मोजली जाते. हवा, म्हणजे, कण संख्या एकाग्रता;
c शोध मजबूत करा आणि उत्पादन प्रक्रियेदरम्यान मोठ्या प्रमाणात कचरा असलेल्या वर्कस्टेशन्सवर शोधण्यासाठी योग्य मुख्य मुद्दे निवडा.

 

पुढील चर्चेसाठी आम्हाला भेट देण्यासाठी जगभरातील कोणत्याही ग्राहकांचे स्वागत आहे!

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