Produkcja urządzeń półprzewodnikowych obejmuje głównie urządzenia dyskretne, układy scalone i procesy ich pakowania.
Produkcję półprzewodników można podzielić na trzy etapy: produkcja materiału korpusu produktu, produktopłatekprodukcja i montaż urządzeń. Wśród nich najpoważniejszym zanieczyszczeniem jest etap produkcji wafli.
Zanieczyszczenia dzielą się głównie na ścieki, gazy odlotowe i odpady stałe.
Proces produkcji chipów:
Wafel silikonowypo szlifowaniu zewnętrznym - czyszczeniu - utlenianiu - jednorodności - fotolitografii - wywoływaniu - trawieniu - dyfuzji, implantacji jonów - chemicznym osadzaniu z fazy gazowej - polerowaniu chemiczno-mechanicznym - metalizacji itp.
Ścieki
Na każdym etapie procesu produkcji półprzewodników i testowania opakowań powstają duże ilości ścieków, głównie ścieków kwasowo-zasadowych, ścieków zawierających amoniak i ścieków organicznych.
1. Ścieki zawierające fluor:
Kwas fluorowodorowy staje się głównym rozpuszczalnikiem stosowanym w procesach utleniania i trawienia ze względu na swoje właściwości utleniające i korozyjne. Ścieki zawierające fluor w tym procesie pochodzą głównie z procesu dyfuzji i procesu polerowania chemiczno-mechanicznego w procesie produkcji chipów. W procesie czyszczenia płytek krzemowych i związanych z nimi przyborów wielokrotnie stosuje się kwas solny. Wszystkie te procesy przeprowadzane są w dedykowanych zbiornikach do trawienia lub sprzęcie czyszczącym, dzięki czemu ścieki zawierające fluor mogą być odprowadzane niezależnie. Ze względu na stężenie można je podzielić na ścieki zawierające fluor o wysokim stężeniu i ścieki zawierające amoniak o niskim stężeniu. Ogólnie rzecz biorąc, stężenie ścieków zawierających amoniak o wysokim stężeniu może osiągnąć 100-1200 mg/l. Większość firm poddaje tej części ścieków recyklingowi do procesów niewymagających wysokiej jakości wody.
2. Ścieki kwasowo-zasadowe:
Prawie każdy proces w procesie produkcji układów scalonych wymaga oczyszczenia chipa. Obecnie najczęściej stosowanymi płynami czyszczącymi w procesie produkcji układów scalonych są kwas siarkowy i nadtlenek wodoru. Jednocześnie stosuje się również odczynniki kwasowo-zasadowe, takie jak kwas azotowy, kwas solny i woda amoniakalna.
Ścieki kwasowo-zasadowe powstające w procesie produkcyjnym pochodzą głównie z procesu czyszczenia w procesie produkcji chipów. W procesie pakowania chip poddaje się działaniu roztworu kwasowo-zasadowego podczas galwanizacji i analizy chemicznej. Po oczyszczeniu należy go przemyć czystą wodą, aby wytworzyć ścieki z mycia kwasowo-zasadowego. Ponadto odczynniki kwasowo-zasadowe, takie jak wodorotlenek sodu i kwas solny, są również stosowane w stacji czystej wody do regeneracji żywic anionowych i kationowych w celu wytworzenia ścieków regeneracyjnych kwasowo-zasadowych. Woda resztkowa z przemywania powstaje także podczas procesu płukania gazów odlotowych kwasowo-zasadowych. W zakładach produkujących układy scalone ilość ścieków kwasowo-zasadowych jest szczególnie duża.
3. Ścieki organiczne:
Ze względu na różne procesy produkcyjne ilość rozpuszczalników organicznych stosowanych w przemyśle półprzewodników jest bardzo zróżnicowana. Jednakże rozpuszczalniki organiczne jako środki czyszczące są nadal szeroko stosowane w różnych ogniwach produkcji opakowań. Niektóre rozpuszczalniki stają się ściekami organicznymi.
4. Inne ścieki:
W procesie wytrawiania w procesie produkcji półprzewodników do odkażania wykorzystywane będą duże ilości amoniaku, fluoru i wody o wysokiej czystości, powodując w ten sposób odprowadzanie ścieków zawierających amoniak o wysokim stężeniu.
W procesie pakowania półprzewodników wymagany jest proces galwanizacji. Po galwanizacji chip należy oczyścić, w procesie tym powstaną ścieki z czyszczenia galwanicznego. Ponieważ w galwanizacji wykorzystuje się niektóre metale, w ściekach z czyszczenia galwanicznego będą wydzielane jony metali, takie jak ołów, cyna, dysk, cynk, aluminium itp.
Gaz odpadowy
Ponieważ proces półprzewodnikowy wiąże się z niezwykle wysokimi wymaganiami dotyczącymi czystości sali operacyjnej, zwykle stosuje się wentylatory do odsysania różnego rodzaju gazów odlotowych ulatniających się podczas procesu. Dlatego emisje gazów odlotowych w przemyśle półprzewodników charakteryzują się dużą objętością spalin i niskim stężeniem emisji. Emisje gazów odlotowych są również głównie ulatniane.
Emisje gazów odlotowych można głównie podzielić na cztery kategorie: gazy kwaśne, gazy zasadowe, organiczne gazy odlotowe i gazy toksyczne.
1. Gazy odlotowe kwasowo-zasadowe:
Kwaśno-zasadowy gaz odlotowy pochodzi głównie z dyfuzji,CVD, CMP i procesy trawienia, w których do czyszczenia płytki wykorzystuje się kwasowo-zasadowy roztwór czyszczący.
Obecnie najczęściej stosowanym rozpuszczalnikiem czyszczącym w procesie produkcji półprzewodników jest mieszanina nadtlenku wodoru i kwasu siarkowego.
Do gazów odlotowych wytwarzanych w tych procesach zaliczają się gazy kwaśne, takie jak kwas siarkowy, kwas fluorowodorowy, kwas solny, kwas azotowy i kwas fosforowy, a gazem alkalicznym jest głównie amoniak.
2. Organiczne gazy odlotowe:
Organiczne gazy odlotowe pochodzą głównie z procesów takich jak fotolitografia, wywoływanie, trawienie i dyfuzja. W tych procesach do czyszczenia powierzchni płytki stosuje się roztwór organiczny (taki jak alkohol izopropylowy), a gaz odlotowy powstający w wyniku ulatniania jest jednym ze źródeł organicznych gazów odlotowych;
Jednocześnie fotomaska (fotomaska) stosowana w procesie fotolitografii i trawienia zawiera lotne rozpuszczalniki organiczne, takie jak octan butylu, który w procesie przetwarzania płytek ulatnia się do atmosfery, co jest kolejnym źródłem organicznych gazów odlotowych.
3. Toksyczny gaz odlotowy:
Toksyczne gazy odlotowe powstają głównie w procesach takich jak epitaksja kryształów, trawienie na sucho i CVD. W procesach tych do przetwarzania płytki wykorzystuje się różne gazy specjalne o wysokiej czystości, takie jak krzem (SiHj), fosfor (PH3), czterochlorek węgla (CFJ), boran, trójtlenek boru itp. Niektóre gazy specjalne są toksyczne, duszący i żrący.
Jednocześnie w procesie suchego trawienia i czyszczenia po chemicznym osadzaniu z fazy gazowej w produkcji półprzewodników wymagana jest duża ilość gazu pełnego tlenku (PFCS), takiego jak NFS, C2F i CR, C3FS, CHF3, SF6 itp. Te związki perfluorowane mają silną absorpcję w obszarze światła podczerwonego i pozostają w atmosferze przez długi czas. Powszechnie uważa się je za główne źródło globalnego efektu cieplarnianego.
4. Gazy odlotowe z procesu pakowania:
W porównaniu z procesem produkcji półprzewodników, gaz odlotowy powstający w procesie pakowania półprzewodników jest stosunkowo prosty i składa się głównie z gazu kwaśnego, żywicy epoksydowej i pyłu.
Kwaśne gazy odlotowe powstają głównie w procesach takich jak galwanizacja;
Gazy odpadowe z pieczenia powstają w procesie wypieku po sklejeniu i uszczelnieniu produktu;
Podczas procesu cięcia wafli maszyna do krojenia w kostkę generuje gazy odlotowe zawierające śladowe ilości pyłu krzemowego.
Problemy zanieczyszczenia środowiska
W przypadku problemów związanych z zanieczyszczeniem środowiska w przemyśle półprzewodników głównymi problemami, które należy rozwiązać, są:
· Emisja na dużą skalę zanieczyszczeń powietrza i lotnych związków organicznych (LZO) w procesie fotolitografii;
· Emisja związków perfluorowanych (PFCS) w procesach trawienia plazmowego i chemicznego osadzania z fazy gazowej;
· Wielkoskalowe zużycie energii i wody w produkcji oraz ochrona bezpieczeństwa pracowników;
· Recykling i monitoring zanieczyszczeń produktów ubocznych;
· Problemy stosowania niebezpiecznych substancji chemicznych w procesach pakowania.
Czysta produkcja
Technologię czystej produkcji urządzeń półprzewodnikowych można ulepszyć pod kątem surowców, procesów i kontroli procesów.
Udoskonalanie surowców i energii
Po pierwsze, czystość materiałów powinna być ściśle kontrolowana, aby ograniczyć wprowadzanie zanieczyszczeń i cząstek.
Po drugie, na przychodzących komponentach lub półproduktach przed wprowadzeniem ich do produkcji należy przeprowadzić różne testy temperatury, wykrywania nieszczelności, wibracji, porażenia prądem elektrycznym wysokiego napięcia i inne.
Ponadto należy ściśle kontrolować czystość materiałów pomocniczych. Istnieje stosunkowo wiele technologii, które można zastosować do czystej produkcji energii.
Optymalizuj proces produkcyjny
Sam przemysł półprzewodników dąży do ograniczenia swojego wpływu na środowisko poprzez udoskonalanie technologii procesowych.
Na przykład w latach 70. XX w. w technologii czyszczenia układów scalonych do czyszczenia płytek stosowano głównie rozpuszczalniki organiczne. W latach 80. do czyszczenia płytek stosowano roztwory kwasowe i zasadowe, takie jak kwas siarkowy. Do lat 90-tych XX wieku rozwijana była technologia czyszczenia plazmowego tlenem.
Jeśli chodzi o opakowania, większość firm stosuje obecnie technologię galwaniczną, która będzie powodować zanieczyszczenie środowiska metalami ciężkimi.
Jednakże zakłady pakujące w Szanghaju nie stosują już technologii galwanicznej, zatem nie ma wpływu metali ciężkich na środowisko. Można stwierdzić, że przemysł półprzewodników stopniowo zmniejsza swój wpływ na środowisko poprzez udoskonalanie procesów i zastępowanie środków chemicznych we własnym procesie rozwoju, co również jest zgodne z obecnym światowym trendem rozwojowym polegającym na promowaniu projektowania procesów i produktów w oparciu o środowisko.
Obecnie prowadzonych jest więcej usprawnień procesów lokalnych, m.in.:
·Zastąpienie i redukcja całkowicie amonowego gazu PFCS, np. wykorzystanie gazu PFC o niskim efekcie cieplarnianym w celu zastąpienia gazu o wysokim efekcie cieplarnianym, np. usprawnienie przebiegu procesu i zmniejszenie ilości gazu PFCS wykorzystywanego w procesie;
·Ulepszenie czyszczenia wielu płytek do czyszczenia pojedynczych płytek w celu zmniejszenia ilości chemicznych środków czyszczących stosowanych w procesie czyszczenia.
·Ścisła kontrola procesu:
A. Zrealizować automatyzację procesu produkcyjnego, który może realizować precyzyjne przetwarzanie i produkcję seryjną oraz zmniejszyć wysoki poziom błędów w przypadku operacji ręcznych;
B. Ultra czyste czynniki środowiskowe procesu, około 5% lub mniej utraty wydajności jest spowodowane przez ludzi i środowisko. Czynniki środowiskowe ultraczystego procesu obejmują głównie czystość powietrza, wodę o wysokiej czystości, sprężone powietrze, CO2, N2, temperaturę, wilgotność itp. Poziom czystości czystego warsztatu często mierzy się maksymalną liczbą cząstek dozwoloną na jednostkę objętości powietrze, czyli stężenie cząstek;
C. Wzmocnij detekcję i wybierz odpowiednie kluczowe punkty do detekcji na stanowiskach pracy, na których występują duże ilości odpadów w procesie produkcyjnym.
Zapraszamy wszystkich klientów z całego świata do odwiedzenia nas w celu dalszej dyskusji!
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
Czas publikacji: 13 sierpnia 2024 r