Η παραγωγή ημιαγωγών περιλαμβάνει κυρίως διακριτές συσκευές, ολοκληρωμένα κυκλώματα και τις διαδικασίες συσκευασίας τους.
Η παραγωγή ημιαγωγών μπορεί να χωριστεί σε τρία στάδια: παραγωγή υλικού σώματος προϊόντος, παραγωγή προϊόντοςόστιακατασκευή και συναρμολόγηση συσκευών. Μεταξύ αυτών, η πιο σοβαρή ρύπανση είναι το στάδιο κατασκευής πλακιδίων προϊόντος.
Οι ρύποι διακρίνονται κυρίως σε λύματα, απαέρια και στερεά απόβλητα.
Διαδικασία κατασκευής τσιπ:
Δισκίο πυριτίουμετά από εξωτερική λείανση - καθαρισμό - οξείδωση - ομοιόμορφη αντοχή - φωτολιθογραφία - εμφάνιση - χάραξη - διάχυση, εμφύτευση ιόντων - χημική εναπόθεση ατμών - χημική μηχανική στίλβωση - μεταλλοποίηση, κ.λπ.
Λύματα
Σε κάθε στάδιο της διαδικασίας κατασκευής ημιαγωγών και δοκιμών συσκευασίας παράγεται μεγάλη ποσότητα λυμάτων, κυρίως λύματα με βάση την οξύτητα, λύματα που περιέχουν αμμωνία και οργανικά λύματα.
1. Λύματα που περιέχουν φθόριο:
Το υδροφθορικό οξύ γίνεται ο κύριος διαλύτης που χρησιμοποιείται στις διεργασίες οξείδωσης και χάραξης λόγω των οξειδωτικών και διαβρωτικών ιδιοτήτων του. Τα λύματα που περιέχουν φθόριο στη διεργασία προέρχονται κυρίως από τη διεργασία διάχυσης και τη χημική μηχανική στίλβωση στη διεργασία κατασκευής τσιπ. Στη διεργασία καθαρισμού πλακιδίων πυριτίου και συναφών σκευών, το υδροχλωρικό οξύ χρησιμοποιείται επίσης πολλές φορές. Όλες αυτές οι διεργασίες ολοκληρώνονται σε ειδικές δεξαμενές χάραξης ή σε εξοπλισμό καθαρισμού, επομένως τα λύματα που περιέχουν φθόριο μπορούν να απορριφθούν ανεξάρτητα. Ανάλογα με τη συγκέντρωση, μπορούν να χωριστούν σε λύματα υψηλής συγκέντρωσης που περιέχουν φθόριο και σε λύματα χαμηλής συγκέντρωσης που περιέχουν αμμωνία. Γενικά, η συγκέντρωση λυμάτων υψηλής συγκέντρωσης που περιέχουν αμμωνία μπορεί να φτάσει τα 100-1200 mg/L. Οι περισσότερες εταιρείες ανακυκλώνουν αυτό το μέρος των λυμάτων για διεργασίες που δεν απαιτούν υψηλή ποιότητα νερού.
2. Λύματα με βάση την οξύτητα:
Σχεδόν κάθε διαδικασία στην κατασκευή ολοκληρωμένων κυκλωμάτων απαιτεί καθαρισμό του τσιπ. Προς το παρόν, το θειικό οξύ και το υπεροξείδιο του υδρογόνου είναι τα πιο συχνά χρησιμοποιούμενα υγρά καθαρισμού στην κατασκευή ολοκληρωμένων κυκλωμάτων. Ταυτόχρονα, χρησιμοποιούνται επίσης αντιδραστήρια όξινης βάσης όπως νιτρικό οξύ, υδροχλωρικό οξύ και αμμωνιακό νερό.
Τα λύματα όξινης βάσης της παραγωγικής διαδικασίας προέρχονται κυρίως από τη διαδικασία καθαρισμού κατά την κατασκευή του τσιπ. Στη διαδικασία συσκευασίας, το τσιπ υποβάλλεται σε επεξεργασία με διάλυμα όξινης βάσης κατά την ηλεκτρολυτική επιμετάλλωση και τη χημική ανάλυση. Μετά την επεξεργασία, πρέπει να πλυθεί με καθαρό νερό για την παραγωγή λυμάτων πλύσης με όξινη βάση. Επιπλέον, αντιδραστήρια όξινης βάσης όπως το υδροξείδιο του νατρίου και το υδροχλωρικό οξύ χρησιμοποιούνται επίσης στον σταθμό καθαρού νερού για την αναγέννηση ρητινών ανιόντων και κατιόντων για την παραγωγή λυμάτων αναγέννησης όξινης βάσης. Νερό πλύσης παράγεται επίσης κατά τη διάρκεια της διαδικασίας πλύσης με όξινη βάση. Στις εταιρείες κατασκευής ολοκληρωμένων κυκλωμάτων, η ποσότητα λυμάτων όξινης βάσης είναι ιδιαίτερα μεγάλη.
3. Οργανικά λύματα:
Λόγω των διαφορετικών διαδικασιών παραγωγής, η ποσότητα των οργανικών διαλυτών που χρησιμοποιούνται στη βιομηχανία ημιαγωγών είναι πολύ διαφορετική. Ωστόσο, ως καθαριστικά, οι οργανικοί διαλύτες εξακολουθούν να χρησιμοποιούνται ευρέως σε διάφορους κλάδους της παραγωγής συσκευασιών. Ορισμένοι διαλύτες χρησιμοποιούνται ως οργανικά λύματα στην απόρριψη.
4. Άλλα λύματα:
Η διαδικασία χάραξης της διαδικασίας παραγωγής ημιαγωγών θα χρησιμοποιεί μεγάλη ποσότητα αμμωνίας, φθορίου και νερού υψηλής καθαρότητας για απολύμανση, δημιουργώντας έτσι απόρριψη λυμάτων υψηλής συγκέντρωσης που περιέχει αμμωνία.
Η διαδικασία ηλεκτρολυτικής επιμετάλλωσης απαιτείται στη διαδικασία συσκευασίας ημιαγωγών. Το τσιπ πρέπει να καθαριστεί μετά την ηλεκτρολυτική επιμετάλλωση και κατά τη διάρκεια αυτής της διαδικασίας θα παραχθούν λύματα καθαρισμού ηλεκτρολυτικής επιμετάλλωσης. Δεδομένου ότι ορισμένα μέταλλα χρησιμοποιούνται στην ηλεκτρολυτική επιμετάλλωση, θα υπάρχουν εκπομπές μεταλλικών ιόντων στα λύματα καθαρισμού ηλεκτρολυτικής επιμετάλλωσης, όπως μόλυβδος, κασσίτερος, δίσκος, ψευδάργυρος, αλουμίνιο κ.λπ.
Αέρια αποβλήτων
Δεδομένου ότι η διεργασία ημιαγωγών έχει εξαιρετικά υψηλές απαιτήσεις για την καθαριότητα του χειρουργείου, οι ανεμιστήρες χρησιμοποιούνται συνήθως για την εξαγωγή διαφόρων τύπων αερίων αποβλήτων που εξατμίζονται κατά τη διάρκεια της διεργασίας. Επομένως, οι εκπομπές αερίων αποβλήτων στη βιομηχανία ημιαγωγών χαρακτηρίζονται από μεγάλο όγκο καυσαερίων και χαμηλή συγκέντρωση εκπομπών. Οι εκπομπές αερίων αποβλήτων είναι επίσης κυρίως εξατμιζόμενες.
Αυτές οι εκπομπές αερίων αποβλήτων μπορούν να χωριστούν κυρίως σε τέσσερις κατηγορίες: όξινο αέριο, αλκαλικό αέριο, οργανικό αέριο και τοξικό αέριο.
1. Αέρια απόβλητα όξινης βάσης:
Τα όξινα-βασικά απόβλητα προέρχονται κυρίως από τη διάχυση,Καρδιαγγειακά νοσήματα, διαδικασίες CMP και χάραξης, οι οποίες χρησιμοποιούν διάλυμα καθαρισμού με βάση το οξύ για τον καθαρισμό της γκοφρέτας.
Προς το παρόν, ο πιο συχνά χρησιμοποιούμενος διαλύτης καθαρισμού στη διαδικασία κατασκευής ημιαγωγών είναι ένα μείγμα υπεροξειδίου του υδρογόνου και θειικού οξέος.
Τα αέρια απόβλητα που παράγονται σε αυτές τις διεργασίες περιλαμβάνουν όξινα αέρια όπως θειικό οξύ, υδροφθορικό οξύ, υδροχλωρικό οξύ, νιτρικό οξύ και φωσφορικό οξύ, και το αλκαλικό αέριο είναι κυρίως αμμωνία.
2. Οργανικά αέρια απόβλητα:
Τα οργανικά απόβλητα προέρχονται κυρίως από διεργασίες όπως η φωτολιθογραφία, η εμφάνιση, η χάραξη και η διάχυση. Σε αυτές τις διεργασίες, χρησιμοποιείται οργανικό διάλυμα (όπως ισοπροπυλική αλκοόλη) για τον καθαρισμό της επιφάνειας του πλακιδίου και τα απόβλητα που παράγονται από την εξάτμιση είναι μία από τις πηγές οργανικών απόβλητων αερίων.
Ταυτόχρονα, το φωτοευαίσθητο υλικό (photoresist) που χρησιμοποιείται στη διαδικασία της φωτολιθογραφίας και της χάραξης περιέχει πτητικούς οργανικούς διαλύτες, όπως οξικό βουτύλιο, το οποίο εξατμίζεται στην ατμόσφαιρα κατά τη διάρκεια της διαδικασίας επεξεργασίας πλακιδίων, η οποία αποτελεί μια άλλη πηγή οργανικών αποβλήτων.
3. Τοξικά αέρια απόβλητα:
Τα τοξικά αέρια απόβλητα προέρχονται κυρίως από διεργασίες όπως η επιταξία κρυστάλλων, η ξηρή χάραξη και η καρδιαγγειακή απεικόνιση (CVD). Σε αυτές τις διεργασίες, χρησιμοποιείται μια ποικιλία ειδικών αερίων υψηλής καθαρότητας για την επεξεργασία του πλακιδίου, όπως πυρίτιο (SiHj), φώσφορος (PH3), τετραχλωράνθρακας (CFJ), βοράνιο, τριοξείδιο του βορίου κ.λπ. Ορισμένα ειδικά αέρια είναι τοξικά, ασφυξιογόνα και διαβρωτικά.
Ταυτόχρονα, κατά τη διαδικασία ξηρής χάραξης και καθαρισμού μετά την εναπόθεση χημικών ατμών στην κατασκευή ημιαγωγών, απαιτείται μεγάλη ποσότητα αερίου πλήρους οξειδίου (PFCS), όπως NFS, C2F&CR, C3FS, CHF3, SF6, κ.λπ. Αυτές οι υπερφθοριωμένες ενώσεις έχουν ισχυρή απορρόφηση στην περιοχή του υπέρυθρου φωτός και παραμένουν στην ατμόσφαιρα για μεγάλο χρονικό διάστημα. Γενικά θεωρούνται η κύρια πηγή του παγκόσμιου φαινομένου του θερμοκηπίου.
4. Αέρια αποβλήτων διεργασίας συσκευασίας:
Σε σύγκριση με τη διαδικασία κατασκευής ημιαγωγών, τα απαέρια που παράγονται από τη διαδικασία συσκευασίας ημιαγωγών είναι σχετικά απλά, κυρίως όξινο αέριο, εποξειδική ρητίνη και σκόνη.
Τα όξινα αέρια απόβλητα παράγονται κυρίως σε διεργασίες όπως η ηλεκτρολυτική επιμετάλλωση.
Τα απαέρια ψησίματος παράγονται κατά τη διαδικασία ψησίματος μετά την επικόλληση και τη σφράγιση του προϊόντος.
Η μηχανή κοπής σε κύβους παράγει απαέρια που περιέχουν ίχνη σκόνης πυριτίου κατά τη διαδικασία κοπής πλακιδίων.
Προβλήματα περιβαλλοντικής ρύπανσης
Για τα προβλήματα περιβαλλοντικής ρύπανσης στη βιομηχανία ημιαγωγών, τα κύρια προβλήματα που πρέπει να επιλυθούν είναι:
· Εκπομπή μεγάλης κλίμακας ατμοσφαιρικών ρύπων και πτητικών οργανικών ενώσεων (VOC) κατά τη φωτολιθογραφική διαδικασία·
· Εκπομπή υπερφθοριωμένων ενώσεων (PFCS) σε διεργασίες χάραξης με πλάσμα και χημικής εναπόθεσης ατμών.
· Μεγάλης κλίμακας κατανάλωση ενέργειας και νερού στην παραγωγή και προστασία της ασφάλειας των εργαζομένων·
· Ανακύκλωση και παρακολούθηση της ρύπανσης των υποπροϊόντων·
· Προβλήματα χρήσης επικίνδυνων χημικών ουσιών στις διαδικασίες συσκευασίας.
Καθαρή παραγωγή
Η τεχνολογία καθαρής παραγωγής ημιαγωγών μπορεί να βελτιωθεί από την άποψη των πρώτων υλών, των διεργασιών και του ελέγχου των διεργασιών.
Βελτίωση των πρώτων υλών και της ενέργειας
Καταρχάς, η καθαρότητα των υλικών θα πρέπει να ελέγχεται αυστηρά για να μειωθεί η εισαγωγή ακαθαρσιών και σωματιδίων.
Δεύτερον, θα πρέπει να διεξάγονται διάφορες δοκιμές θερμοκρασίας, ανίχνευσης διαρροών, κραδασμών, ηλεκτροπληξίας υψηλής τάσης και άλλων δοκιμών στα εισερχόμενα εξαρτήματα ή ημιτελή προϊόντα πριν τεθούν σε παραγωγή.
Επιπλέον, η καθαρότητα των βοηθητικών υλικών θα πρέπει να ελέγχεται αυστηρά. Υπάρχουν σχετικά πολλές τεχνολογίες που μπορούν να χρησιμοποιηθούν για την καθαρή παραγωγή ενέργειας.
Βελτιστοποίηση της παραγωγικής διαδικασίας
Η ίδια η βιομηχανία ημιαγωγών προσπαθεί να μειώσει τον αντίκτυπό της στο περιβάλλον μέσω βελτιώσεων στην τεχνολογία διεργασιών.
Για παράδειγμα, τη δεκαετία του 1970, οι οργανικοί διαλύτες χρησιμοποιούνταν κυρίως για τον καθαρισμό πλακιδίων στην τεχνολογία καθαρισμού ολοκληρωμένων κυκλωμάτων. Τη δεκαετία του 1980, όξινα και αλκαλικά διαλύματα όπως το θειικό οξύ χρησιμοποιούνταν για τον καθαρισμό πλακιδίων. Μέχρι τη δεκαετία του 1990, αναπτύχθηκε η τεχνολογία καθαρισμού με πλάσμα οξυγόνου.
Όσον αφορά τη συσκευασία, οι περισσότερες εταιρείες χρησιμοποιούν επί του παρόντος τεχνολογία ηλεκτρολυτικής επιμετάλλωσης, η οποία προκαλεί ρύπανση από βαρέα μέταλλα στο περιβάλλον.
Ωστόσο, τα εργοστάσια συσκευασίας στη Σαγκάη δεν χρησιμοποιούν πλέον τεχνολογία ηλεκτρολυτικής επιμετάλλωσης, επομένως δεν υπάρχει καμία επίδραση των βαρέων μετάλλων στο περιβάλλον. Διαπιστώνεται ότι η βιομηχανία ημιαγωγών μειώνει σταδιακά την επίδρασή της στο περιβάλλον μέσω βελτιώσεων στις διαδικασίες και χημικής υποκατάστασης στη δική της διαδικασία ανάπτυξης, η οποία ακολουθεί επίσης την τρέχουσα παγκόσμια τάση ανάπτυξης που υποστηρίζει τον σχεδιασμό διαδικασιών και προϊόντων με βάση το περιβάλλον.
Προς το παρόν, πραγματοποιούνται περισσότερες βελτιώσεις στις τοπικές διαδικασίες, όπως:
·Αντικατάσταση και μείωση του αερίου PFCS που αποτελείται αποκλειστικά από αμμώνιο, όπως η χρήση αερίου PFCs με χαμηλό φαινόμενο θερμοκηπίου για την αντικατάσταση αερίου με υψηλό φαινόμενο θερμοκηπίου, όπως η βελτίωση της ροής της διεργασίας και η μείωση της ποσότητας αερίου PFCS που χρησιμοποιείται στη διεργασία·
·Βελτίωση του καθαρισμού πολλαπλών πλακιδίων σε καθαρισμό ενός πλακιδίου για τη μείωση της ποσότητας των χημικών καθαριστικών που χρησιμοποιούνται στη διαδικασία καθαρισμού.
·Αυστηρός έλεγχος διεργασίας:
α. Πραγματοποιήστε αυτοματοποίηση της διαδικασίας παραγωγής, η οποία μπορεί να πραγματοποιήσει ακριβή επεξεργασία και μαζική παραγωγή, και να μειώσει το υψηλό ποσοστό σφάλματος της χειροκίνητης λειτουργίας.
β. Περιβαλλοντικοί παράγοντες εξαιρετικά καθαρής διεργασίας, περίπου το 5% ή λιγότερο της απώλειας απόδοσης προκαλείται από ανθρώπους και περιβάλλον. Οι περιβαλλοντικοί παράγοντες εξαιρετικά καθαρής διεργασίας περιλαμβάνουν κυρίως την καθαρότητα του αέρα, το νερό υψηλής καθαρότητας, τον πεπιεσμένο αέρα, το CO2, το N2, τη θερμοκρασία, την υγρασία κ.λπ. Το επίπεδο καθαριότητας ενός καθαρού εργαστηρίου μετριέται συχνά με τον μέγιστο επιτρεπόμενο αριθμό σωματιδίων ανά μονάδα όγκου αέρα, δηλαδή τη συγκέντρωση αριθμού σωματιδίων.
γ. Ενίσχυση της ανίχνευσης και επιλογή κατάλληλων βασικών σημείων ανίχνευσης σε σταθμούς εργασίας με μεγάλες ποσότητες αποβλήτων κατά τη διάρκεια της παραγωγικής διαδικασίας.
Καλωσορίζουμε πελάτες από όλο τον κόσμο να μας επισκεφτούν για περαιτέρω συζήτηση!
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
Ώρα δημοσίευσης: 13 Αυγούστου 2024