সেমিকন্ডাক্টর উৎপাদন শিল্পে দূষণের উৎস ও প্রতিরোধ

সেমিকন্ডাক্টর ডিভাইস উৎপাদনের মধ্যে প্রধানত বিচ্ছিন্ন ডিভাইস, ইন্টিগ্রেটেড সার্কিট এবং সেগুলোর প্যাকেজিং প্রক্রিয়া অন্তর্ভুক্ত।
সেমিকন্ডাক্টর উৎপাদনকে তিনটি পর্যায়ে ভাগ করা যায়: পণ্যের মূল উপাদান উৎপাদন, পণ্যওয়েফারউৎপাদন এবং ডিভাইস সংযোজন। এগুলোর মধ্যে, সবচেয়ে গুরুতর দূষণ হলো প্রোডাক্ট ওয়েফার উৎপাদন পর্যায়।
দূষক পদার্থগুলোকে প্রধানত দূষিত পানি, বর্জ্য গ্যাস এবং কঠিন বর্জ্যে ভাগ করা হয়।

চিপ উৎপাদন প্রক্রিয়া:

সিলিকন ওয়েফারবাহ্যিক ঘর্ষণ - পরিষ্করণ - জারণ - অভিন্ন প্রতিরোধ - ফটোলিথোগ্রাফি - উন্নয়ন - এচিং - ব্যাপন, আয়ন ইমপ্লান্টেশন - রাসায়নিক বাষ্প জমা - রাসায়নিক যান্ত্রিক পালিশ - ধাতবীকরণ, ইত্যাদি।

 

বর্জ্য জল

সেমিকন্ডাক্টর উৎপাদন এবং প্যাকেজিং পরীক্ষার প্রতিটি প্রক্রিয়াকরণ ধাপে প্রচুর পরিমাণে বর্জ্য জল উৎপন্ন হয়, যার মধ্যে প্রধানত অম্ল-ক্ষারীয় বর্জ্য জল, অ্যামোনিয়াযুক্ত বর্জ্য জল এবং জৈব বর্জ্য জল অন্তর্ভুক্ত।

 

১. ফ্লোরিনযুক্ত বর্জ্য জল:

এর জারক ও ক্ষয়কারী বৈশিষ্ট্যের কারণে হাইড্রোফ্লুরিক অ্যাসিড জারণ এবং এচিং প্রক্রিয়ায় ব্যবহৃত প্রধান দ্রাবক হয়ে ওঠে। এই প্রক্রিয়ায় ফ্লোরিনযুক্ত বর্জ্য জল প্রধানত চিপ উৎপাদন প্রক্রিয়ার ডিফিউশন প্রক্রিয়া এবং রাসায়নিক যান্ত্রিক পলিশিং প্রক্রিয়া থেকে আসে। সিলিকন ওয়েফার এবং সংশ্লিষ্ট সরঞ্জাম পরিষ্কার করার প্রক্রিয়ায়ও হাইড্রোক্লোরিক অ্যাসিড বহুবার ব্যবহৃত হয়। এই সমস্ত প্রক্রিয়া নির্দিষ্ট এচিং ট্যাঙ্ক বা পরিষ্কার করার সরঞ্জামে সম্পন্ন হয়, তাই ফ্লোরিনযুক্ত বর্জ্য জল আলাদাভাবে নিষ্কাশন করা যায়। ঘনত্বের উপর ভিত্তি করে, একে উচ্চ-ঘনত্বের ফ্লোরিনযুক্ত বর্জ্য জল এবং নিম্ন-ঘনত্বের অ্যামোনিয়াযুক্ত বর্জ্য জলে ভাগ করা যায়। সাধারণত, উচ্চ-ঘনত্বের অ্যামোনিয়াযুক্ত বর্জ্য জলের ঘনত্ব ১০০-১২০০ মিলিগ্রাম/লিটার পর্যন্ত হতে পারে। বেশিরভাগ কোম্পানি বর্জ্য জলের এই অংশটিকে এমন সব প্রক্রিয়ার জন্য পুনর্ব্যবহার করে, যেগুলিতে উচ্চ মানের জলের প্রয়োজন হয় না।

২. অম্ল-ক্ষারীয় বর্জ্য জল:

ইন্টিগ্রেটেড সার্কিট উৎপাদন প্রক্রিয়ার প্রায় প্রতিটি ধাপেই চিপ পরিষ্কার করার প্রয়োজন হয়। বর্তমানে, ইন্টিগ্রেটেড সার্কিট উৎপাদন প্রক্রিয়ায় সালফিউরিক অ্যাসিড এবং হাইড্রোজেন পারক্সাইড হলো সবচেয়ে বেশি ব্যবহৃত পরিষ্কারক তরল। একই সাথে, নাইট্রিক অ্যাসিড, হাইড্রোক্লোরিক অ্যাসিড এবং অ্যামোনিয়া জলের মতো অ্যাসিড-ক্ষারীয় বিকারকও ব্যবহৃত হয়।
উৎপাদন প্রক্রিয়ার অ্যাসিড-ক্ষারীয় বর্জ্য জল প্রধানত চিপ উৎপাদন প্রক্রিয়ার পরিশোধন প্রক্রিয়া থেকে আসে। প্যাকেজিং প্রক্রিয়ায়, ইলেক্ট্রোপ্লেটিং এবং রাসায়নিক বিশ্লেষণের সময় চিপকে অ্যাসিড-ক্ষারীয় দ্রবণ দিয়ে শোধন করা হয়। শোধনের পর, অ্যাসিড-ক্ষারীয় ধৌতকরণ বর্জ্য জল তৈরি করার জন্য এটিকে বিশুদ্ধ জল দিয়ে ধুতে হয়। এছাড়াও, বিশুদ্ধ জল কেন্দ্রে অ্যানায়ন এবং ক্যাটায়ন রেজিন পুনরুজ্জীবিত করার জন্য সোডিয়াম হাইড্রোক্সাইড এবং হাইড্রোক্লোরিক অ্যাসিডের মতো অ্যাসিড-ক্ষারীয় বিকারক ব্যবহার করা হয়, যা অ্যাসিড-ক্ষারীয় পুনরুজ্জীবন বর্জ্য জল তৈরি করে। অ্যাসিড-ক্ষারীয় বর্জ্য গ্যাস ধৌতকরণ প্রক্রিয়ার সময়ও ধৌতকরণ বর্জ্য জল উৎপন্ন হয়। ইন্টিগ্রেটেড সার্কিট উৎপাদনকারী সংস্থাগুলিতে অ্যাসিড-ক্ষারীয় বর্জ্য জলের পরিমাণ বিশেষভাবে বেশি।

৩. জৈব বর্জ্য জল:

বিভিন্ন উৎপাদন প্রক্রিয়ার কারণে সেমিকন্ডাক্টর শিল্পে ব্যবহৃত জৈব দ্রাবকের পরিমাণে ব্যাপক ভিন্নতা দেখা যায়। তবে, পরিষ্কারক হিসেবে জৈব দ্রাবকগুলো এখনও প্যাকেজিং উৎপাদনের বিভিন্ন পর্যায়ে ব্যাপকভাবে ব্যবহৃত হয়। কিছু দ্রাবক জৈব বর্জ্য জলে পরিণত হয়ে নির্গত হয়।

৪. অন্যান্য বর্জ্য জল:

সেমিকন্ডাক্টর উৎপাদন প্রক্রিয়ার এচিং পদ্ধতিতে দূষণমুক্ত করার জন্য প্রচুর পরিমাণে অ্যামোনিয়া, ফ্লোরিন এবং উচ্চ-বিশুদ্ধ পানি ব্যবহার করা হয়, যার ফলে উচ্চ-ঘনত্বের অ্যামোনিয়াযুক্ত বর্জ্য পানি নির্গত হয়।
সেমিকন্ডাক্টর প্যাকেজিং প্রক্রিয়ায় ইলেকট্রোপ্লেটিং প্রক্রিয়াটির প্রয়োজন হয়। ইলেকট্রোপ্লেটিং-এর পর চিপটি পরিষ্কার করার প্রয়োজন হয় এবং এই প্রক্রিয়ায় ইলেকট্রোপ্লেটিং পরিষ্কার করার বর্জ্য জল উৎপন্ন হয়। যেহেতু ইলেকট্রোপ্লেটিং-এ কিছু ধাতু ব্যবহৃত হয়, তাই এই বর্জ্য জলে ধাতব আয়নের নির্গমন ঘটে, যেমন— সীসা, টিন, দস্তা, অ্যালুমিনিয়াম ইত্যাদি।

 

বর্জ্য গ্যাস

যেহেতু সেমিকন্ডাক্টর প্রক্রিয়ায় কার্যকক্ষের পরিচ্ছন্নতার জন্য অত্যন্ত উচ্চ মানদণ্ড রয়েছে, তাই প্রক্রিয়া চলাকালীন বাষ্পীভূত বিভিন্ন ধরণের বর্জ্য গ্যাস নিষ্কাশনের জন্য সাধারণত ফ্যান ব্যবহার করা হয়। ফলে, সেমিকন্ডাক্টর শিল্পে বর্জ্য গ্যাস নির্গমনের বৈশিষ্ট্য হলো এর বৃহৎ নির্গমন পরিমাণ এবং কম নির্গমন ঘনত্ব। এই বর্জ্য গ্যাস নির্গমনও প্রধানত বাষ্পীভূত হয়ে থাকে।
এই বর্জ্য গ্যাস নির্গমনকে প্রধানত চারটি শ্রেণীতে ভাগ করা যায়: অম্লীয় গ্যাস, ক্ষারীয় গ্যাস, জৈব বর্জ্য গ্যাস এবং বিষাক্ত গ্যাস।

১. অ্যাসিড-ক্ষারীয় বর্জ্য গ্যাস:

অ্যাসিড-ক্ষারীয় বর্জ্য গ্যাস প্রধানত ব্যাপন প্রক্রিয়ার মাধ্যমে উৎপন্ন হয়,সিভিডিসিএমপি এবং এচিং প্রক্রিয়া, যেগুলোতে ওয়েফার পরিষ্কার করার জন্য অ্যাসিড-ক্ষারীয় পরিষ্কারক দ্রবণ ব্যবহার করা হয়।
বর্তমানে সেমিকন্ডাক্টর উৎপাদন প্রক্রিয়ায় সবচেয়ে বেশি ব্যবহৃত পরিষ্কারক দ্রাবক হলো হাইড্রোজেন পারক্সাইড ও সালফিউরিক অ্যাসিডের মিশ্রণ।
এই প্রক্রিয়াগুলিতে উৎপন্ন বর্জ্য গ্যাসের মধ্যে সালফিউরিক অ্যাসিড, হাইড্রোফ্লুরিক অ্যাসিড, হাইড্রোক্লোরিক অ্যাসিড, নাইট্রিক অ্যাসিড এবং ফসফরিক অ্যাসিডের মতো অম্লীয় গ্যাস এবং ক্ষারীয় গ্যাস হিসেবে প্রধানত অ্যামোনিয়া থাকে।

২. জৈব বর্জ্য গ্যাস:

জৈব বর্জ্য গ্যাস প্রধানত ফটোলিথোগ্রাফি, ডেভেলপমেন্ট, এচিং এবং ডিফিউশনের মতো প্রক্রিয়াগুলো থেকে আসে। এই প্রক্রিয়াগুলোতে ওয়েফারের পৃষ্ঠ পরিষ্কার করার জন্য জৈব দ্রবণ (যেমন আইসোপ্রোপাইল অ্যালকোহল) ব্যবহার করা হয়, এবং বাষ্পীভবনের ফলে উৎপন্ন বর্জ্য গ্যাস হলো জৈব বর্জ্য গ্যাসের অন্যতম একটি উৎস;
একই সময়ে, ফটোলিথোগ্রাফি এবং এচিং প্রক্রিয়ায় ব্যবহৃত ফটোরেজিস্টে (photoresist) বিউটাইল অ্যাসিটেটের মতো উদ্বায়ী জৈব দ্রাবক থাকে, যা ওয়েফার প্রক্রিয়াকরণের সময় বায়ুমণ্ডলে বাষ্পীভূত হয় এবং এটি জৈব বর্জ্য গ্যাসের আরেকটি উৎস।

৩. বিষাক্ত বর্জ্য গ্যাস:

বিষাক্ত বর্জ্য গ্যাস প্রধানত ক্রিস্টাল এপিট্যাক্সি, ড্রাই এচিং এবং সিভিডির মতো প্রক্রিয়াগুলো থেকে উৎপন্ন হয়। এই প্রক্রিয়াগুলোতে ওয়েফার প্রক্রিয়াজাত করার জন্য বিভিন্ন ধরনের উচ্চ-বিশুদ্ধ বিশেষ গ্যাস ব্যবহার করা হয়, যেমন সিলিকন (SiHj), ফসফরাস (PH3), কার্বন টেট্রাক্লোরাইড (CFJ), বোরেন, বোরন ট্রাইঅক্সাইড ইত্যাদি। কিছু বিশেষ গ্যাস বিষাক্ত, শ্বাসরোধকারী এবং ক্ষয়কারী।
একই সময়ে, সেমিকন্ডাক্টর উৎপাদনে রাসায়নিক বাষ্প জমার (কেমিক্যাল ভেপার ডিপোজিশন) পরবর্তী ড্রাই এচিং এবং ক্লিনিং প্রক্রিয়ায় প্রচুর পরিমাণে পূর্ণ অক্সাইড (PFCS) গ্যাসের প্রয়োজন হয়, যেমন NFS, C2F&CR, C3FS, CHF3, SF6, ইত্যাদি। এই পারফ্লুরিনেটেড যৌগগুলির ইনফ্রারেড আলো অঞ্চলে শক্তিশালী শোষণ ক্ষমতা রয়েছে এবং এগুলি দীর্ঘ সময় ধরে বায়ুমণ্ডলে থেকে যায়। এগুলিকে সাধারণত বৈশ্বিক গ্রিনহাউস প্রভাবের প্রধান উৎস হিসেবে বিবেচনা করা হয়।

৪. প্যাকেজিং প্রক্রিয়ার বর্জ্য গ্যাস:

সেমিকন্ডাক্টর উৎপাদন প্রক্রিয়ার তুলনায়, সেমিকন্ডাক্টর প্যাকেজিং প্রক্রিয়া থেকে উৎপন্ন বর্জ্য গ্যাস তুলনামূলকভাবে সরল প্রকৃতির, যার মধ্যে প্রধানত অ্যাসিডিক গ্যাস, ইপোক্সি রেজিন এবং ধূলিকণা অন্তর্ভুক্ত।
অম্লীয় বর্জ্য গ্যাস প্রধানত ইলেক্ট্রোপ্লেটিং-এর মতো প্রক্রিয়াগুলিতে উৎপন্ন হয়;
পণ্য পেস্টিং এবং সিল করার পর বেকিং প্রক্রিয়ায় বর্জ্য গ্যাস উৎপন্ন হয়;
ওয়েফার কাটার প্রক্রিয়া চলাকালীন ডাইসিং মেশিনটি সামান্য পরিমাণে সিলিকন ধূলিকণাযুক্ত বর্জ্য গ্যাস উৎপন্ন করে।

 

পরিবেশ দূষণ সমস্যা

সেমিকন্ডাক্টর শিল্পের পরিবেশ দূষণ সমস্যার ক্ষেত্রে, যে প্রধান সমস্যাগুলো সমাধান করা প্রয়োজন সেগুলো হলো:
ফটোলিথোগ্রাফি প্রক্রিয়ায় বায়ু দূষক এবং উদ্বায়ী জৈব যৌগ (ভিওসি)-এর ব্যাপক নির্গমন;
প্লাজমা এচিং এবং রাসায়নিক বাষ্প জমা প্রক্রিয়াগুলিতে পারফ্লুরিনেটেড যৌগ (PFCS)-এর নির্গমন;
উৎপাদন এবং শ্রমিকদের নিরাপত্তা সুরক্ষায় ব্যাপক পরিমাণে শক্তি ও পানির ব্যবহার;
উপজাত দ্রব্যের পুনর্ব্যবহার এবং দূষণ পর্যবেক্ষণ;
প্যাকেজিং প্রক্রিয়ায় বিপজ্জনক রাসায়নিক ব্যবহারের সমস্যাসমূহ।

 

পরিচ্ছন্ন উৎপাদন

কাঁচামাল, প্রক্রিয়া এবং প্রক্রিয়া নিয়ন্ত্রণের দিক থেকে সেমিকন্ডাক্টর ডিভাইসের পরিবেশবান্ধব উৎপাদন প্রযুক্তির উন্নতি করা যেতে পারে।

 

কাঁচামাল এবং শক্তির উন্নতি

প্রথমত, অশুদ্ধি ও কণার প্রবেশ কমাতে উপকরণের বিশুদ্ধতা কঠোরভাবে নিয়ন্ত্রণ করা উচিত।
দ্বিতীয়ত, উৎপাদনে ব্যবহারের আগে আগত যন্ত্রাংশ বা আধা-প্রস্তুত পণ্যের উপর বিভিন্ন তাপমাত্রা, ছিদ্র শনাক্তকরণ, কম্পন, উচ্চ-ভোল্টেজ বৈদ্যুতিক শক এবং অন্যান্য পরীক্ষা করা উচিত।
এছাড়াও, সহায়ক উপকরণগুলির বিশুদ্ধতা কঠোরভাবে নিয়ন্ত্রণ করা উচিত। পরিবেশবান্ধব শক্তি উৎপাদনের জন্য ব্যবহার করা যেতে পারে এমন তুলনামূলকভাবে অনেক প্রযুক্তি রয়েছে।

 

উৎপাদন প্রক্রিয়া অপ্টিমাইজ করুন

সেমিকন্ডাক্টর শিল্প নিজেই প্রক্রিয়া প্রযুক্তির উন্নতির মাধ্যমে পরিবেশের উপর এর প্রভাব কমাতে সচেষ্ট থাকে।
উদাহরণস্বরূপ, ১৯৭০-এর দশকে ইন্টিগ্রেটেড সার্কিট ক্লিনিং প্রযুক্তিতে ওয়েফার পরিষ্কার করার জন্য প্রধানত জৈব দ্রাবক ব্যবহার করা হতো। ১৯৮০-এর দশকে ওয়েফার পরিষ্কার করতে সালফিউরিক অ্যাসিডের মতো অ্যাসিড ও ক্ষারীয় দ্রবণ ব্যবহার করা হতো। ১৯৯০-এর দশক নাগাদ প্লাজমা অক্সিজেন ক্লিনিং প্রযুক্তির বিকাশ ঘটে।
প্যাকেজিংয়ের ক্ষেত্রে বর্তমানে অধিকাংশ কোম্পানি ইলেকট্রোপ্লেটিং প্রযুক্তি ব্যবহার করে, যা পরিবেশে ভারী ধাতু দূষণ ঘটাবে।
তবে, সাংহাইয়ের প্যাকেজিং প্ল্যান্টগুলো এখন আর ইলেক্ট্রোপ্লেটিং প্রযুক্তি ব্যবহার করে না, তাই পরিবেশের উপর ভারী ধাতুর কোনো প্রভাব নেই। দেখা যায় যে, সেমিকন্ডাক্টর শিল্প তার নিজস্ব উন্নয়ন প্রক্রিয়ায় প্রক্রিয়াগত উন্নতি এবং রাসায়নিক প্রতিস্থাপনের মাধ্যমে পরিবেশের উপর তার প্রভাব ক্রমান্বয়ে হ্রাস করছে, যা পরিবেশ-ভিত্তিক প্রক্রিয়া ও পণ্য নকশার পক্ষে সমর্থনকারী বর্তমান বৈশ্বিক উন্নয়ন প্রবণতাকেও অনুসরণ করে।

 

বর্তমানে আরও স্থানীয় প্রক্রিয়াগত উন্নয়ন করা হচ্ছে, যার মধ্যে অন্তর্ভুক্ত রয়েছে:

·সম্পূর্ণ অ্যামোনিয়াম পিএফসিএস গ্যাসের প্রতিস্থাপন ও হ্রাস, যেমন—উচ্চ গ্রিনহাউস প্রভাবযুক্ত গ্যাসের পরিবর্তে নিম্ন গ্রিনহাউস প্রভাবযুক্ত পিএফসিএস গ্যাস ব্যবহার করা, এবং প্রক্রিয়া প্রবাহের উন্নতি সাধন ও প্রক্রিয়ায় ব্যবহৃত পিএফসিএস গ্যাসের পরিমাণ কমানো;
·পরিষ্কারকরণ প্রক্রিয়ায় ব্যবহৃত রাসায়নিক পরিষ্কারক এজেন্টের পরিমাণ কমাতে মাল্টি-ওয়েফার ক্লিনিং পদ্ধতিকে সিঙ্গেল-ওয়েফার ক্লিনিং পদ্ধতিতে উন্নত করা।
কঠোর প্রক্রিয়া নিয়ন্ত্রণ:
ক. উৎপাদন প্রক্রিয়ার স্বয়ংক্রিয়করণ বাস্তবায়ন করা, যার মাধ্যমে নির্ভুল প্রক্রিয়াকরণ ও ব্যাচ উৎপাদন সম্ভব এবং হস্তচালিত কাজের উচ্চ ত্রুটির হার হ্রাস করা যায়;
খ. অতি-পরিষ্কার প্রক্রিয়ার পরিবেশগত উপাদানসমূহ, যার মধ্যে প্রায় ৫% বা তার কম উৎপাদন হ্রাস মানুষ এবং পরিবেশের কারণে ঘটে থাকে। অতি-পরিষ্কার প্রক্রিয়ার পরিবেশগত উপাদানগুলোর মধ্যে প্রধানত অন্তর্ভুক্ত রয়েছে বায়ুর পরিচ্ছন্নতা, উচ্চ-বিশুদ্ধ পানি, সংকুচিত বায়ু, CO2, N2, তাপমাত্রা, আর্দ্রতা ইত্যাদি। একটি পরিষ্কার কর্মশালার পরিচ্ছন্নতার স্তর প্রায়শই প্রতি একক আয়তনের বায়ুতে অনুমোদিত কণার সর্বোচ্চ সংখ্যা, অর্থাৎ কণার ঘনত্ব দ্বারা পরিমাপ করা হয়;
গ. উৎপাদন প্রক্রিয়া চলাকালীন যেসব ওয়ার্কস্টেশনে প্রচুর পরিমাণে বর্জ্য উৎপন্ন হয়, সেখানে শনাক্তকরণ প্রক্রিয়া জোরদার করুন এবং শনাক্তকরণের জন্য উপযুক্ত মূল বিন্দু নির্বাচন করুন।

 

আরও আলোচনার জন্য সারা বিশ্ব থেকে আগত সকল গ্রাহককে আমাদের এখানে আসার জন্য স্বাগত জানাই!

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