Կիսահաղորդչային արդյունաբերության աղտոտման աղբյուրները և կանխարգելումը

Կիսահաղորդչային սարքերի արտադրությունը հիմնականում ներառում է դիսկրետ սարքեր, ինտեգրալ սխեմաներ և դրանց փաթեթավորման գործընթացներ։
Կիսահաղորդիչների արտադրությունը կարելի է բաժանել երեք փուլի՝ արտադրանքի, մարմնի, նյութի արտադրություն, արտադրանքիվաֆլիարտադրություն և սարքերի հավաքում: Դրանց թվում ամենալուրջ աղտոտումը արտադրանքի վաֆլի արտադրության փուլն է:
Աղտոտիչները հիմնականում բաժանվում են կեղտաջրերի, թափոնային գազերի և պինդ թափոնների։

Չիպերի արտադրության գործընթաց.

Սիլիկոնային վաֆլիարտաքին հղկումից - մաքրումից - օքսիդացումից - միատարր դիմադրությունից - ֆոտոլիտոգրաֆիայից - մշակումից - փորագրումից - դիֆուզիայից, իոնային իմպլանտացիայից - քիմիական գոլորշու նստեցումից - քիմիական մեխանիկական հղկումից - մետաղացումից և այլն։

 

Կեղտաջրեր

Կիսահաղորդիչների արտադրության և փաթեթավորման փորձարկման յուրաքանչյուր գործընթացային փուլում առաջանում է մեծ քանակությամբ կեղտաջրեր, հիմնականում՝ թթվահիմնային կեղտաջրեր, ամոնիակ պարունակող կեղտաջրեր և օրգանական կեղտաջրեր։

 

1. Ֆտոր պարունակող կեղտաջրեր.

Ֆտորաջրածնային թթուն դառնում է օքսիդացման և փորագրման գործընթացներում օգտագործվող հիմնական լուծիչը՝ իր օքսիդացնող և կոռոզիոն հատկությունների շնորհիվ: Ֆտոր պարունակող կեղտաջրերը հիմնականում առաջանում են չիպերի արտադրության գործընթացում դիֆուզիոն գործընթացից և քիմիական-մեխանիկական հղկման գործընթացից: Սիլիկոնային վաֆլիների և դրանց հետ կապված պարագաների մաքրման գործընթացում աղաթթուն նույնպես բազմիցս օգտագործվում է: Այս բոլոր գործընթացներն իրականացվում են հատուկ փորագրման բաքերում կամ մաքրող սարքավորումներում, ուստի ֆտոր պարունակող կեղտաջրերը կարող են ինքնուրույն հեռացվել: Կոնցենտրացիայի համաձայն՝ դրանք կարելի է բաժանել բարձր կոնցենտրացիայի ֆտոր պարունակող կեղտաջրերի և ցածր կոնցենտրացիայի ամոնիակ պարունակող կեղտաջրերի: Ընդհանուր առմամբ, բարձր կոնցենտրացիայի ամոնիակ պարունակող կեղտաջրերի կոնցենտրացիան կարող է հասնել 100-1200 մգ/լ-ի: Ընկերությունների մեծ մասը վերամշակում է կեղտաջրերի այս մասը այնպիսի գործընթացների համար, որոնք չեն պահանջում ջրի բարձր որակ:

2. Թթվահիմնային կեղտաջրեր.

Ինտեգրալ սխեմաների արտադրության գրեթե յուրաքանչյուր գործընթաց պահանջում է չիպի մաքրում: Ներկայումս ինտեգրալ սխեմաների արտադրության գործընթացում ամենատարածված մաքրող հեղուկներն են ծծմբական թթուն և ջրածնի պերօքսիդը: Միևնույն ժամանակ, օգտագործվում են նաև թթվահիմնային ռեակտիվներ, ինչպիսիք են ազոտական ​​թթուն, աղաթթուն և ամոնիակային ջուրը:
Արտադրական գործընթացի թթվահիմնային կեղտաջրերը հիմնականում առաջանում են չիպերի արտադրության գործընթացի մաքրման գործընթացից: Փաթեթավորման գործընթացում չիպը մշակվում է թթվահիմնային լուծույթով՝ էլեկտրոլիտիկ ծածկույթի և քիմիական վերլուծության ընթացքում: Մշակումից հետո այն պետք է լվացվի մաքուր ջրով՝ թթվահիմնային լվացման կեղտաջուր ստանալու համար: Բացի այդ, մաքուր ջրամատակարարման կայանում օգտագործվում են նաև թթվահիմնային ռեակտիվներ, ինչպիսիք են նատրիումի հիդրօքսիդը և աղաթթուն՝ անիոնային և կատիոնային խեժերը վերականգնելու համար՝ թթվահիմնային վերականգնման կեղտաջուր ստանալու համար: Լվացքի պոչային ջուրը նույնպես արտադրվում է թթվահիմնային թափոնային գազի լվացման գործընթացի ընթացքում: Ինտեգրալ սխեմաներ արտադրող ընկերություններում թթվահիմնային կեղտաջրերի քանակը հատկապես մեծ է:

3. Օրգանական կեղտաջրեր.

Տարբեր արտադրական գործընթացների պատճառով կիսահաղորդչային արդյունաբերության մեջ օգտագործվող օրգանական լուծիչների քանակը շատ տարբեր է։ Այնուամենայնիվ, որպես մաքրող միջոցներ, օրգանական լուծիչները դեռևս լայնորեն օգտագործվում են արտադրական փաթեթավորման տարբեր օղակներում։ Որոշ լուծիչներ դառնում են օրգանական կեղտաջրերի արտանետում։

4. Այլ կեղտաջրեր՝

Կիսահաղորդիչների արտադրության գործընթացի փորագրման գործընթացում կօգտագործվի մեծ քանակությամբ ամոնիակ, ֆտոր և բարձր մաքրության ջուր՝ ախտահանման համար, որի արդյունքում կառաջանա բարձր կոնցենտրացիայի ամոնիակ պարունակող կեղտաջրերի արտանետում։
Կիսահաղորդիչների փաթեթավորման գործընթացում անհրաժեշտ է էլեկտրոլիզացման գործընթացը։ Էլեկտրալիզացումից հետո չիպը պետք է մաքրվի, և այս գործընթացում կառաջանան էլեկտրոլիզացման մաքրման կեղտաջուր։ Քանի որ էլեկտրոլիզացման մեջ օգտագործվում են որոշ մետաղներ, էլեկտրոլիզացման մաքրման կեղտաջրերում կլինեն մետաղական իոնների արտանետումներ, ինչպիսիք են կապարը, անագը, սկավառակը, ցինկը, ալյումինը և այլն։

 

թափոնային գազ

Քանի որ կիսահաղորդչային գործընթացը չափազանց բարձր պահանջներ ունի օպերացիոն սենյակի մաքրության նկատմամբ, օդափոխիչները սովորաբար օգտագործվում են գործընթացի ընթացքում գոլորշիացող տարբեր տեսակի թափոնային գազեր հեռացնելու համար: Հետևաբար, կիսահաղորդչային արդյունաբերության մեջ թափոնային գազերի արտանետումները բնութագրվում են մեծ ծավալով և ցածր կոնցենտրացիայով: Թափոնային գազերի արտանետումները նույնպես հիմնականում գոլորշիանում են:
Այս թափոնային գազերի արտանետումները կարելի է հիմնականում բաժանել չորս կատեգորիայի՝ թթվային գազ, ալկալային գազ, օրգանական թափոնային գազ և թունավոր գազ։

1. Թթվահիմնային թափոնային գազ.

Թթվահիմնային թափոնային գազը հիմնականում առաջանում է դիֆուզիայից,Սրտանոթային հիվանդություն, CMP և փորագրման գործընթացներ, որոնցում թիթեղյա հիմքով մաքրող լուծույթ է օգտագործվում վեֆերը մաքրելու համար։
Ներկայումս կիսահաղորդիչների արտադրության գործընթացում ամենատարածված օգտագործվող մաքրող լուծիչը ջրածնի պերօքսիդի և ծծմբական թթվի խառնուրդն է։
Այս գործընթացներում առաջացող թափոնային գազը ներառում է թթվային գազեր, ինչպիսիք են ծծմբական թթուն, ֆտորաջրածին թթուն, աղաթթուն, ազոտական ​​թթուն և ֆոսֆորական թթուն, իսկ ալկալային գազը հիմնականում ամոնիակն է։

2. Օրգանական թափոնային գազ.

Օրգանական թափոնային գազը հիմնականում առաջանում է այնպիսի գործընթացներից, ինչպիսիք են ֆոտոլիտոգրաֆիան, մշակումը, փորագրումը և դիֆուզիան: Այս գործընթացներում օրգանական լուծույթը (օրինակ՝ իզոպրոպիլային սպիրտ) օգտագործվում է վաֆլիի մակերեսը մաքրելու համար, և գոլորշիացման արդյունքում առաջացած թափոնային գազը օրգանական թափոնային գազի աղբյուրներից մեկն է։
Միևնույն ժամանակ, ֆոտոլիտոգրաֆիայի և փորագրության գործընթացում օգտագործվող լուսառեզիստը (ֆոտոռեզիստ) պարունակում է ցնդող օրգանական լուծիչներ, ինչպիսին է բուտիլացետատը, որը վաֆլիի մշակման գործընթացում ցնդում է մթնոլորտ, ինչը օրգանական թափոնային գազի մեկ այլ աղբյուր է:

3. Թունավոր թափոնային գազ.

Թունավոր թափոնային գազը հիմնականում առաջանում է այնպիսի գործընթացներից, ինչպիսիք են բյուրեղային էպիտաքսիան, չոր փորագրումը և CVD-ն: Այս գործընթացներում թիթեղների մշակման համար օգտագործվում են տարբեր բարձր մաքրության հատուկ գազեր, ինչպիսիք են սիլիցիումը (SiHj), ֆոսֆորը (PH3), ածխածնի տետրաքլորիդը (CFJ), բորանը, բորի եռօքսիդը և այլն: Որոշ հատուկ գազեր թունավոր են, խեղդող և քայքայիչ:
Միևնույն ժամանակ, կիսահաղորդիչների արտադրության մեջ քիմիական գոլորշիների նստեցումից հետո չոր փորագրման և մաքրման գործընթացում անհրաժեշտ է մեծ քանակությամբ լիարժեք օքսիդային (PFCS) գազ, ինչպիսիք են NFS, C2F&CR, C3FS, CHF3, SF6 և այլն: Այս պերֆտորացված միացությունները ուժեղ կլանում ունեն ինֆրակարմիր լույսի տիրույթում և երկար ժամանակ մնում են մթնոլորտում: Դրանք ընդհանուր առմամբ համարվում են գլոբալ ջերմոցային էֆեկտի հիմնական աղբյուրը:

4. Փաթեթավորման գործընթացի արտանետվող գազ.

Կիսահաղորդիչների արտադրության գործընթացի համեմատ, կիսահաղորդիչների փաթեթավորման գործընթացի արդյունքում առաջացող թափոնային գազը համեմատաբար պարզ է, հիմնականում՝ թթվային գազ, էպօքսիդային խեժ և փոշի։
Թթվային թափոնային գազը հիմնականում առաջանում է այնպիսի գործընթացներում, ինչպիսին է էլեկտրոլիտիկ ծածկույթը։
Թխման գործընթացում արտադրանքի կպցնելուց և կնքելուց հետո առաջանում է թխման թափոնային գազ։
Վաֆլի կտրելու գործընթացում կտրատող մեքենան առաջացնում է թափոնային գազ, որը պարունակում է սիլիցիումի փոշիի հետքեր։

 

Շրջակա միջավայրի աղտոտման խնդիրներ

Կիսահաղորդչային արդյունաբերության մեջ շրջակա միջավայրի աղտոտման խնդիրների լուծման հիմնական խնդիրներն են՝
· Լուսավիտոգրաֆիայի գործընթացում օդի աղտոտիչների և ցնդող օրգանական միացությունների (VOC) մեծածավալ արտանետումներ;
· Պերֆտորացված միացությունների (ՊՖՄ) արտանետում պլազմային փորագրման և քիմիական գոլորշու նստեցման գործընթացներում;
· Արտադրության մեջ էներգիայի և ջրի մեծածավալ սպառում և աշխատողների անվտանգության պաշտպանություն;
· Ենթամթերքների վերամշակում և աղտոտվածության մոնիթորինգ;
· Փաթեթավորման գործընթացներում վտանգավոր քիմիական նյութերի օգտագործման խնդիրները։

 

Մաքուր արտադրություն

Կիսահաղորդչային սարքերի մաքուր արտադրության տեխնոլոգիան կարող է բարելավվել հումքի, գործընթացների և գործընթացների կառավարման ասպեկտներով։

 

Հումքի և էներգիայի բարելավում

Նախ, նյութերի մաքրությունը պետք է խստորեն վերահսկվի՝ խառնուրդների և մասնիկների ներմուծումը նվազեցնելու համար։
Երկրորդ, արտադրության մեջ դրվելուց առաջ մուտքային բաղադրիչների կամ կիսաֆաբրիկատների վրա պետք է իրականացվեն տարբեր ջերմաստիճանային, արտահոսքի հայտնաբերման, թրթռման, բարձր լարման էլեկտրական ցնցումների և այլ փորձարկումներ:
Բացի այդ, օժանդակ նյութերի մաքրությունը պետք է խստորեն վերահսկվի։ Կան համեմատաբար շատ տեխնոլոգիաներ, որոնք կարող են օգտագործվել էներգիայի մաքուր արտադրության համար։

 

Արտադրության գործընթացի օպտիմալացում

Կիսահաղորդչային արդյունաբերությունն ինքնին ձգտում է նվազեցնել իր ազդեցությունը շրջակա միջավայրի վրա՝ գործընթացային տեխնոլոգիաների կատարելագործման միջոցով։
Օրինակ՝ 1970-ականներին ինտեգրալ սխեմաների մաքրման տեխնոլոգիայում վեֆլիները մաքրելու համար հիմնականում օգտագործվում էին օրգանական լուծիչներ։ 1980-ականներին վեֆլիները մաքրելու համար օգտագործվում էին թթվային և ալկալային լուծույթներ, ինչպիսիք են ծծմբական թթուն։ Մինչև 1990-ական թվականները մշակվել էր պլազմային թթվածնային մաքրման տեխնոլոգիան։
Փաթեթավորման առումով, ընկերությունների մեծ մասն այժմ օգտագործում է էլեկտրոլիտիկ ծածկույթի տեխնոլոգիա, որը ծանր մետաղներով աղտոտում է շրջակա միջավայրը։
Սակայն Շանհայի փաթեթավորման գործարանները այլևս չեն օգտագործում էլեկտրոլիտիկ ծածկույթի տեխնոլոգիա, ուստի ծանր մետաղները շրջակա միջավայրի վրա ազդեցություն չունեն: Կարելի է նկատել, որ կիսահաղորդչային արդյունաբերությունը աստիճանաբար նվազեցնում է իր ազդեցությունը շրջակա միջավայրի վրա՝ գործընթացների կատարելագործման և քիմիական փոխարինման միջոցով իր սեփական զարգացման գործընթացում, որը նույնպես հետևում է շրջակա միջավայրի վրա հիմնված գործընթացների և արտադրանքի նախագծման պաշտպանության ներկայիս համաշխարհային զարգացման միտմանը:

 

Ներկայումս իրականացվում են տեղական գործընթացների ավելի շատ բարելավումներ, այդ թվում՝

· Ամբողջությամբ ամոնիում պարունակող PFCS գազի փոխարինում և նվազեցում, օրինակ՝ ցածր ջերմոցային էֆեկտ ունեցող PFCs գազի օգտագործում՝ բարձր ջերմոցային էֆեկտ ունեցող գազի փոխարինման համար, օրինակ՝ գործընթացի հոսքի բարելավում և գործընթացում օգտագործվող PFCS գազի քանակի նվազեցում։
· Բազմաթիթեղային մաքրման անցումը մեկաթիթեղային մաքրման՝ մաքրման գործընթացում օգտագործվող քիմիական մաքրող միջոցների քանակը նվազեցնելու համար։
· Խիստ գործընթացային վերահսկողություն.
ա. Արտադրական գործընթացի ավտոմատացում, որը կարող է իրականացնել ճշգրիտ մշակում և խմբաքանակային արտադրություն, ինչպես նաև նվազեցնել ձեռքով աշխատանքի բարձր սխալների մակարդակը։
բ. Գերմաքուր գործընթացային միջավայրի գործոններ, բերքատվության կորստի մոտ 5%-ը կամ պակասը պայմանավորված է մարդկանց և շրջակա միջավայրի ազդեցությամբ: Գերմաքուր գործընթացային միջավայրի գործոնները հիմնականում ներառում են օդի մաքրությունը, բարձր մաքրության ջուրը, սեղմված օդը, CO2-ը, N2-ը, ջերմաստիճանը, խոնավությունը և այլն: Մաքուր արհեստանոցի մաքրության մակարդակը հաճախ չափվում է օդի մեկ միավոր ծավալի մեջ թույլատրելի մասնիկների առավելագույն քանակով, այսինքն՝ մասնիկների քանակի կոնցենտրացիայով:
գ. Ուժեղացնել հայտնաբերումը և ընտրել հայտնաբերման համար համապատասխան հիմնական կետեր արտադրական գործընթացի ընթացքում մեծ քանակությամբ թափոններ ունեցող աշխատակայաններում:

 

Բարի գալուստ աշխարհի տարբեր ծայրերից ցանկացած հաճախորդի՝ մեզ մոտ հետագա քննարկման համար։

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