સેમિકન્ડક્ટર ઉત્પાદન ઉદ્યોગમાં પ્રદૂષણના સ્ત્રોતો અને નિવારણ

સેમિકન્ડક્ટર ડિવાઇસના ઉત્પાદનમાં મુખ્યત્વે ડિસ્ક્રીટ ડિવાઇસ, ઇન્ટિગ્રેટેડ સર્કિટ અને તેમની પેકેજિંગ પ્રક્રિયાઓનો સમાવેશ થાય છે.
સેમિકન્ડક્ટર ઉત્પાદનને ત્રણ તબક્કામાં વિભાજિત કરી શકાય છે: ઉત્પાદન શરીર સામગ્રી ઉત્પાદન, ઉત્પાદનવેફરઉત્પાદન અને ઉપકરણ એસેમ્બલી. તેમાંથી, સૌથી ગંભીર પ્રદૂષણ ઉત્પાદન વેફર ઉત્પાદન તબક્કો છે.
પ્રદૂષકો મુખ્યત્વે ગંદા પાણી, કચરો ગેસ અને ઘન કચરામાં વિભાજિત થાય છે.

ચિપ ઉત્પાદન પ્રક્રિયા:

સિલિકોન વેફરબાહ્ય ગ્રાઇન્ડીંગ પછી - સફાઈ - ઓક્સિડેશન - એકસમાન પ્રતિકાર - ફોટોલિથોગ્રાફી - વિકાસ - એચિંગ - પ્રસરણ, આયન ઇમ્પ્લાન્ટેશન - રાસાયણિક વરાળ નિક્ષેપ - રાસાયણિક યાંત્રિક પોલિશિંગ - ધાતુકરણ, વગેરે.

 

ગંદુ પાણી

સેમિકન્ડક્ટર ઉત્પાદન અને પેકેજિંગ પરીક્ષણના દરેક પ્રક્રિયા તબક્કામાં મોટા પ્રમાણમાં ગંદુ પાણી ઉત્પન્ન થાય છે, મુખ્યત્વે એસિડ-બેઝ ગંદુ પાણી, એમોનિયા ધરાવતું ગંદુ પાણી અને કાર્બનિક ગંદુ પાણી.

 

૧. ફ્લોરિન ધરાવતું ગંદુ પાણી:

હાઇડ્રોફ્લોરિક એસિડ તેના ઓક્સિડાઇઝિંગ અને કાટ લાગવાના ગુણધર્મોને કારણે ઓક્સિડેશન અને એચિંગ પ્રક્રિયાઓમાં ઉપયોગમાં લેવાતું મુખ્ય દ્રાવક બને છે. પ્રક્રિયામાં ફ્લોરિન ધરાવતું ગંદુ પાણી મુખ્યત્વે ચિપ ઉત્પાદન પ્રક્રિયામાં પ્રસરણ પ્રક્રિયા અને રાસાયણિક યાંત્રિક પોલિશિંગ પ્રક્રિયામાંથી આવે છે. સિલિકોન વેફર્સ અને સંબંધિત વાસણોની સફાઈ પ્રક્રિયામાં, હાઇડ્રોક્લોરિક એસિડનો પણ ઘણી વખત ઉપયોગ થાય છે. આ બધી પ્રક્રિયાઓ સમર્પિત એચિંગ ટાંકીઓ અથવા સફાઈ સાધનોમાં પૂર્ણ થાય છે, તેથી ફ્લોરિન ધરાવતું ગંદુ પાણી સ્વતંત્ર રીતે છોડવામાં આવી શકે છે. સાંદ્રતા અનુસાર, તેને ઉચ્ચ-સાંદ્રતા ફ્લોરિન ધરાવતું ગંદુ પાણી અને ઓછી સાંદ્રતા એમોનિયા ધરાવતું ગંદા પાણી વિભાજિત કરી શકાય છે. સામાન્ય રીતે, ઉચ્ચ-સાંદ્રતા એમોનિયા ધરાવતા ગંદા પાણીનું પ્રમાણ 100-1200 મિલિગ્રામ/લિટર સુધી પહોંચી શકે છે. મોટાભાગની કંપનીઓ ગંદા પાણીના આ ભાગને એવી પ્રક્રિયાઓ માટે રિસાયકલ કરે છે જેને ઉચ્ચ પાણીની ગુણવત્તાની જરૂર નથી.

2. એસિડ-બેઝ ગંદુ પાણી:

ઇન્ટિગ્રેટેડ સર્કિટ ઉત્પાદન પ્રક્રિયામાં લગભગ દરેક પ્રક્રિયામાં ચિપને સાફ કરવી જરૂરી છે. હાલમાં, ઇન્ટિગ્રેટેડ સર્કિટ ઉત્પાદન પ્રક્રિયામાં સલ્ફ્યુરિક એસિડ અને હાઇડ્રોજન પેરોક્સાઇડ સૌથી વધુ ઉપયોગમાં લેવાતા સફાઈ પ્રવાહી છે. તે જ સમયે, નાઈટ્રિક એસિડ, હાઇડ્રોક્લોરિક એસિડ અને એમોનિયા પાણી જેવા એસિડ-બેઝ રીએજન્ટનો પણ ઉપયોગ થાય છે.
ઉત્પાદન પ્રક્રિયાનું એસિડ-બેઝ ગંદુ પાણી મુખ્યત્વે ચિપ ઉત્પાદન પ્રક્રિયામાં સફાઈ પ્રક્રિયામાંથી આવે છે. પેકેજિંગ પ્રક્રિયામાં, ઇલેક્ટ્રોપ્લેટિંગ અને રાસાયણિક વિશ્લેષણ દરમિયાન ચિપને એસિડ-બેઝ દ્રાવણથી ટ્રીટ કરવામાં આવે છે. ટ્રીટમેન્ટ પછી, એસિડ-બેઝ વોશિંગ ગંદા પાણીનું ઉત્પાદન કરવા માટે તેને શુદ્ધ પાણીથી ધોવાની જરૂર છે. આ ઉપરાંત, શુદ્ધ પાણી સ્ટેશનમાં સોડિયમ હાઇડ્રોક્સાઇડ અને હાઇડ્રોક્લોરિક એસિડ જેવા એસિડ-બેઝ રીએજન્ટનો ઉપયોગ એસિડ-બેઝ પુનર્જીવન ગંદા પાણીનું ઉત્પાદન કરવા માટે આયન અને કેશન રેઝિનનું પુનર્જીવન કરવા માટે થાય છે. એસિડ-બેઝ વેસ્ટ ગેસ વોશિંગ પ્રક્રિયા દરમિયાન વોશિંગ ટેઇલ વોટર પણ ઉત્પન્ન થાય છે. ઇન્ટિગ્રેટેડ સર્કિટ મેન્યુફેક્ચરિંગ કંપનીઓમાં, એસિડ-બેઝ ગંદા પાણીનું પ્રમાણ ખાસ કરીને મોટું હોય છે.

૩. કાર્બનિક ગંદુ પાણી:

વિવિધ ઉત્પાદન પ્રક્રિયાઓને કારણે, સેમિકન્ડક્ટર ઉદ્યોગમાં વપરાતા કાર્બનિક દ્રાવકોનું પ્રમાણ ખૂબ જ અલગ છે. જો કે, સફાઈ એજન્ટ તરીકે, કાર્બનિક દ્રાવકો હજુ પણ ઉત્પાદન પેકેજિંગની વિવિધ લિંક્સમાં વ્યાપકપણે ઉપયોગમાં લેવાય છે. કેટલાક દ્રાવકો કાર્બનિક ગંદાપાણીના વિસર્જનમાં ફેરવાય છે.

૪. અન્ય ગંદુ પાણી:

સેમિકન્ડક્ટર ઉત્પાદન પ્રક્રિયાની એચિંગ પ્રક્રિયામાં ડિસઓન્ટામિનેશન માટે મોટી માત્રામાં એમોનિયા, ફ્લોરિન અને ઉચ્ચ શુદ્ધતાવાળા પાણીનો ઉપયોગ કરવામાં આવશે, જેનાથી ઉચ્ચ સાંદ્રતાવાળા એમોનિયા ધરાવતા ગંદા પાણીનો નિકાલ થશે.
સેમિકન્ડક્ટર પેકેજિંગ પ્રક્રિયામાં ઇલેક્ટ્રોપ્લેટિંગ પ્રક્રિયા જરૂરી છે. ઇલેક્ટ્રોપ્લેટિંગ પછી ચિપને સાફ કરવાની જરૂર છે, અને આ પ્રક્રિયામાં ઇલેક્ટ્રોપ્લેટિંગ સફાઈ ગંદા પાણી ઉત્પન્ન થશે. ઇલેક્ટ્રોપ્લેટિંગમાં કેટલીક ધાતુઓનો ઉપયોગ થતો હોવાથી, ઇલેક્ટ્રોપ્લેટિંગ સફાઈ ગંદા પાણીમાં ધાતુ આયન ઉત્સર્જન થશે, જેમ કે સીસું, ટીન, ડિસ્ક, ઝીંક, એલ્યુમિનિયમ, વગેરે.

 

કચરો ગેસ

સેમિકન્ડક્ટર પ્રક્રિયામાં ઓપરેટિંગ રૂમની સ્વચ્છતા માટે ખૂબ જ ઊંચી આવશ્યકતાઓ હોવાથી, પ્રક્રિયા દરમિયાન વિવિધ પ્રકારના વાયુયુક્ત કચરો કાઢવા માટે પંખાનો ઉપયોગ સામાન્ય રીતે કરવામાં આવે છે. તેથી, સેમિકન્ડક્ટર ઉદ્યોગમાં કચરો વાયુ ઉત્સર્જન મોટા એક્ઝોસ્ટ વોલ્યુમ અને ઓછી ઉત્સર્જન સાંદ્રતા દ્વારા વર્ગીકૃત થયેલ છે. કચરો વાયુ ઉત્સર્જન પણ મુખ્યત્વે વાયુયુક્ત હોય છે.
આ કચરો ગેસ ઉત્સર્જનને મુખ્યત્વે ચાર શ્રેણીઓમાં વિભાજિત કરી શકાય છે: એસિડિક ગેસ, આલ્કલાઇન ગેસ, કાર્બનિક કચરો ગેસ અને ઝેરી ગેસ.

1. એસિડ-બેઝ કચરો વાયુ:

એસિડ-બેઝ કચરો વાયુ મુખ્યત્વે પ્રસરણમાંથી આવે છે,સીવીડી, CMP અને એચિંગ પ્રક્રિયાઓ, જે વેફર સાફ કરવા માટે એસિડ-બેઝ ક્લિનિંગ સોલ્યુશનનો ઉપયોગ કરે છે.
હાલમાં, સેમિકન્ડક્ટર ઉત્પાદન પ્રક્રિયામાં સૌથી વધુ ઉપયોગમાં લેવાતું સફાઈ દ્રાવક હાઇડ્રોજન પેરોક્સાઇડ અને સલ્ફ્યુરિક એસિડનું મિશ્રણ છે.
આ પ્રક્રિયાઓમાં ઉત્પન્ન થતા કચરાના ગેસમાં સલ્ફ્યુરિક એસિડ, હાઇડ્રોફ્લોરિક એસિડ, હાઇડ્રોક્લોરિક એસિડ, નાઈટ્રિક એસિડ અને ફોસ્ફોરિક એસિડ જેવા એસિડિક વાયુઓનો સમાવેશ થાય છે, અને આલ્કલાઇન ગેસ મુખ્યત્વે એમોનિયા છે.

2. કાર્બનિક કચરો ગેસ:

ઓર્ગેનિક કચરો ગેસ મુખ્યત્વે ફોટોલિથોગ્રાફી, વિકાસ, એચિંગ અને પ્રસરણ જેવી પ્રક્રિયાઓમાંથી આવે છે. આ પ્રક્રિયાઓમાં, વેફરની સપાટીને સાફ કરવા માટે ઓર્ગેનિક દ્રાવણ (જેમ કે આઇસોપ્રોપીલ આલ્કોહોલ) નો ઉપયોગ કરવામાં આવે છે, અને વાયુમિશ્રણ દ્વારા ઉત્પન્ન થતો કચરો ગેસ ઓર્ગેનિક કચરો ગેસના સ્ત્રોતોમાંનો એક છે;
તે જ સમયે, ફોટોલિથોગ્રાફી અને એચિંગની પ્રક્રિયામાં ઉપયોગમાં લેવાતા ફોટોરેઝિસ્ટ (ફોટોરેઝિસ્ટ) માં બ્યુટાઇલ એસિટેટ જેવા અસ્થિર કાર્બનિક દ્રાવકો હોય છે, જે વેફર પ્રક્રિયા દરમિયાન વાતાવરણમાં વાયુયુક્ત થાય છે, જે કાર્બનિક કચરાના ગેસનો બીજો સ્ત્રોત છે.

3. ઝેરી કચરો વાયુ:

ઝેરી કચરો વાયુ મુખ્યત્વે ક્રિસ્ટલ એપિટાક્સી, ડ્રાય એચિંગ અને સીવીડી જેવી પ્રક્રિયાઓમાંથી આવે છે. આ પ્રક્રિયાઓમાં, વેફર પર પ્રક્રિયા કરવા માટે વિવિધ પ્રકારના ઉચ્ચ-શુદ્ધતાવાળા ખાસ વાયુઓનો ઉપયોગ કરવામાં આવે છે, જેમ કે સિલિકોન (SiHj), ફોસ્ફરસ (PH3), કાર્બન ટેટ્રાક્લોરાઇડ (CFJ), બોરેન, બોરોન ટ્રાયઓક્સાઇડ, વગેરે. કેટલાક ખાસ વાયુઓ ઝેરી, ગૂંગળામણ અને કાટ લાગનારા હોય છે.
તે જ સમયે, સેમિકન્ડક્ટર ઉત્પાદનમાં રાસાયણિક વરાળ જમા થયા પછી ડ્રાય એચિંગ અને સફાઈ પ્રક્રિયામાં, NFS, C2F&CR, C3FS, CHF3, SF6, વગેરે જેવા સંપૂર્ણ ઓક્સાઇડ (PFCS) ગેસની મોટી માત્રાની જરૂર પડે છે. આ પરફ્લોરિનેટેડ સંયોજનો ઇન્ફ્રારેડ પ્રકાશ ક્ષેત્રમાં મજબૂત શોષણ ધરાવે છે અને લાંબા સમય સુધી વાતાવરણમાં રહે છે. તેમને સામાન્ય રીતે વૈશ્વિક ગ્રીનહાઉસ અસરનો મુખ્ય સ્ત્રોત માનવામાં આવે છે.

4. પેકેજિંગ પ્રક્રિયા કચરો ગેસ:

સેમિકન્ડક્ટર ઉત્પાદન પ્રક્રિયાની તુલનામાં, સેમિકન્ડક્ટર પેકેજિંગ પ્રક્રિયા દ્વારા ઉત્પન્ન થતો કચરો ગેસ પ્રમાણમાં સરળ છે, મુખ્યત્વે એસિડિક ગેસ, ઇપોક્સી રેઝિન અને ધૂળ.
એસિડિક કચરો ગેસ મુખ્યત્વે ઇલેક્ટ્રોપ્લેટિંગ જેવી પ્રક્રિયાઓમાં ઉત્પન્ન થાય છે;
પ્રોડક્ટ પેસ્ટ અને સીલ કર્યા પછી બેકિંગની પ્રક્રિયામાં બેકિંગ વેસ્ટ ગેસ ઉત્પન્ન થાય છે;
વેફર કટીંગ પ્રક્રિયા દરમિયાન ડાયસિંગ મશીન ટ્રેસ સિલિકોન ડસ્ટ ધરાવતો કચરો ગેસ ઉત્પન્ન કરે છે.

 

પર્યાવરણીય પ્રદૂષણ સમસ્યાઓ

સેમિકન્ડક્ટર ઉદ્યોગમાં પર્યાવરણીય પ્રદૂષણની સમસ્યાઓ માટે, મુખ્ય સમસ્યાઓ જેને ઉકેલવાની જરૂર છે તે છે:
· ફોટોલિથોગ્રાફી પ્રક્રિયામાં વાયુ પ્રદૂષકો અને અસ્થિર કાર્બનિક સંયોજનો (VOCs) નું મોટા પાયે ઉત્સર્જન;
પ્લાઝ્મા એચિંગ અને રાસાયણિક વરાળ નિક્ષેપ પ્રક્રિયાઓમાં પરફ્લોરિનેટેડ સંયોજનો (PFCS) નું ઉત્સર્જન;
· ઉત્પાદનમાં મોટા પાયે ઊર્જા અને પાણીનો વપરાશ અને કામદારોની સલામતીનું રક્ષણ;
· બાય-પ્રોડક્ટ્સના રિસાયક્લિંગ અને પ્રદૂષણનું નિરીક્ષણ;
· પેકેજિંગ પ્રક્રિયાઓમાં જોખમી રસાયણોના ઉપયોગની સમસ્યાઓ.

 

સ્વચ્છ ઉત્પાદન

સેમિકન્ડક્ટર ડિવાઇસ ક્લીન પ્રોડક્શન ટેકનોલોજીને કાચા માલ, પ્રક્રિયાઓ અને પ્રક્રિયા નિયંત્રણના પાસાઓથી સુધારી શકાય છે.

 

કાચા માલ અને ઊર્જામાં સુધારો

પ્રથમ, અશુદ્ધિઓ અને કણોના પ્રવેશને ઘટાડવા માટે સામગ્રીની શુદ્ધતા પર કડક નિયંત્રણ રાખવું જોઈએ.
બીજું, ઉત્પાદનમાં મૂકતા પહેલા આવતા ઘટકો અથવા અર્ધ-તૈયાર ઉત્પાદનો પર વિવિધ તાપમાન, લીક શોધ, કંપન, ઉચ્ચ-વોલ્ટેજ ઇલેક્ટ્રિક શોક અને અન્ય પરીક્ષણો હાથ ધરવા જોઈએ.
વધુમાં, સહાયક સામગ્રીની શુદ્ધતા પર કડક નિયંત્રણ રાખવું જોઈએ. ઊર્જાના સ્વચ્છ ઉત્પાદન માટે પ્રમાણમાં ઘણી તકનીકોનો ઉપયોગ કરી શકાય છે.

 

ઉત્પાદન પ્રક્રિયાને ઑપ્ટિમાઇઝ કરો

સેમિકન્ડક્ટર ઉદ્યોગ પોતે પ્રક્રિયા ટેકનોલોજી સુધારણા દ્વારા પર્યાવરણ પર તેની અસર ઘટાડવાનો પ્રયાસ કરે છે.
ઉદાહરણ તરીકે, 1970 ના દાયકામાં, ઇન્ટિગ્રેટેડ સર્કિટ ક્લિનિંગ ટેકનોલોજીમાં વેફર સાફ કરવા માટે મુખ્યત્વે ઓર્ગેનિક સોલવન્ટનો ઉપયોગ થતો હતો. 1980 ના દાયકામાં, વેફર સાફ કરવા માટે સલ્ફ્યુરિક એસિડ જેવા એસિડ અને આલ્કલી સોલ્યુશનનો ઉપયોગ થતો હતો. 1990 ના દાયકા સુધી, પ્લાઝ્મા ઓક્સિજન ક્લિનિંગ ટેકનોલોજી વિકસાવવામાં આવી હતી.
પેકેજિંગની વાત કરીએ તો, મોટાભાગની કંપનીઓ હાલમાં ઇલેક્ટ્રોપ્લેટિંગ ટેકનોલોજીનો ઉપયોગ કરે છે, જે પર્યાવરણમાં ભારે ધાતુઓનું પ્રદૂષણ લાવશે.
જોકે, શાંઘાઈમાં પેકેજિંગ પ્લાન્ટ્સ હવે ઇલેક્ટ્રોપ્લેટિંગ ટેકનોલોજીનો ઉપયોગ કરતા નથી, તેથી ભારે ધાતુઓની પર્યાવરણ પર કોઈ અસર થતી નથી. એવું જોવા મળે છે કે સેમિકન્ડક્ટર ઉદ્યોગ તેની પોતાની વિકાસ પ્રક્રિયામાં પ્રક્રિયા સુધારણા અને રાસાયણિક અવેજી દ્વારા પર્યાવરણ પર તેની અસર ધીમે ધીમે ઘટાડી રહ્યો છે, જે પર્યાવરણ પર આધારિત પ્રક્રિયા અને ઉત્પાદન ડિઝાઇનની હિમાયત કરવાના વર્તમાન વૈશ્વિક વિકાસ વલણને પણ અનુસરે છે.

 

હાલમાં, વધુ સ્થાનિક પ્રક્રિયા સુધારાઓ હાથ ધરવામાં આવી રહ્યા છે, જેમાં નીચેનાનો સમાવેશ થાય છે:

· ઓલ-એમોનિયમ PFCS ગેસનું રિપ્લેસમેન્ટ અને ઘટાડો, જેમ કે ઓછી ગ્રીનહાઉસ અસરવાળા PFC ગેસનો ઉપયોગ કરીને ઉચ્ચ ગ્રીનહાઉસ અસરવાળા ગેસને બદલવો, જેમ કે પ્રક્રિયા પ્રવાહમાં સુધારો કરવો અને પ્રક્રિયામાં વપરાતા PFCS ગેસનું પ્રમાણ ઘટાડવું;
સફાઈ પ્રક્રિયામાં ઉપયોગમાં લેવાતા રાસાયણિક સફાઈ એજન્ટોની માત્રા ઘટાડવા માટે મલ્ટિ-વેફર સફાઈને સિંગલ-વેફર સફાઈમાં સુધારવી.
·સખત પ્રક્રિયા નિયંત્રણ:
a. ઉત્પાદન પ્રક્રિયાના ઓટોમેશનને સાકાર કરો, જે ચોક્કસ પ્રક્રિયા અને બેચ ઉત્પાદનને સાકાર કરી શકે છે, અને મેન્યુઅલ કામગીરીના ઉચ્ચ ભૂલ દરને ઘટાડી શકે છે;
b. અતિ-સ્વચ્છ પ્રક્રિયા પર્યાવરણીય પરિબળો, લગભગ 5% કે તેથી ઓછું ઉપજ નુકશાન લોકો અને પર્યાવરણ દ્વારા થાય છે. અતિ-સ્વચ્છ પ્રક્રિયા પર્યાવરણીય પરિબળોમાં મુખ્યત્વે હવા સ્વચ્છતા, ઉચ્ચ-શુદ્ધતા પાણી, સંકુચિત હવા, CO2, N2, તાપમાન, ભેજ વગેરેનો સમાવેશ થાય છે. સ્વચ્છ વર્કશોપનું સ્વચ્છતા સ્તર ઘણીવાર હવાના એકમ જથ્થા દીઠ માન્ય કણોની મહત્તમ સંખ્યા, એટલે કે, કણોની ગણતરી સાંદ્રતા દ્વારા માપવામાં આવે છે;
c. ઉત્પાદન પ્રક્રિયા દરમિયાન મોટા પ્રમાણમાં કચરો ધરાવતા વર્કસ્ટેશનો પર શોધને મજબૂત બનાવો અને શોધ માટે યોગ્ય મુખ્ય મુદ્દાઓ પસંદ કરો.

 

વધુ ચર્ચા માટે અમારી મુલાકાત લેવા માટે વિશ્વભરના કોઈપણ ગ્રાહકોનું સ્વાગત છે!

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