సెమీకండక్టర్ తయారీ పరిశ్రమలో కాలుష్య మూలాలు మరియు నివారణ

సెమీకండక్టర్ పరికరాల ఉత్పత్తిలో ప్రధానంగా డిస్క్రీట్ పరికరాలు, ఇంటిగ్రేటెడ్ సర్క్యూట్లు మరియు వాటి ప్యాకేజింగ్ ప్రక్రియలు ఉంటాయి.
సెమీకండక్టర్ ఉత్పత్తిని మూడు దశలుగా విభజించవచ్చు: ఉత్పత్తి బాడీ మెటీరియల్ ఉత్పత్తి, ఉత్పత్తివేఫర్తయారీ మరియు పరికరాల అసెంబ్లీ. వాటిలో, ఉత్పత్తి వేఫర్ తయారీ దశలో అత్యంత తీవ్రమైన కాలుష్యం ఉంటుంది.
కాలుష్య కారకాలను ప్రధానంగా మురుగునీరు, వ్యర్థ వాయువు మరియు ఘన వ్యర్థాలుగా విభజిస్తారు.

చిప్ తయారీ ప్రక్రియ:

సిలికాన్ వేఫర్బాహ్య గ్రైండింగ్ తర్వాత - శుభ్రపరచడం - ఆక్సీకరణ - ఏకరీతి రెసిస్ట్ - ఫోటోలిథోగ్రఫీ - డెవలప్‌మెంట్ - ఎచింగ్ - డిఫ్యూజన్, అయాన్ ఇంప్లాంటేషన్ - కెమికల్ వేపర్ డిపోజిషన్ - కెమికల్ మెకానికల్ పాలిషింగ్ - మెటలైజేషన్, మొదలైనవి.

 

మురుగునీరు

సెమీకండక్టర్ తయారీ మరియు ప్యాకేజింగ్ పరీక్షల యొక్క ప్రతి ప్రక్రియ దశలోనూ పెద్ద మొత్తంలో మురుగునీరు ఉత్పత్తి అవుతుంది, ప్రధానంగా ఆమ్ల-క్షార మురుగునీరు, అమ్మోనియా కలిగిన మురుగునీరు మరియు సేంద్రీయ మురుగునీరు.

 

1. ఫ్లోరిన్ కలిగిన మురుగునీరు:

హైడ్రోఫ్లోరిక్ ఆమ్లం దాని ఆక్సీకరణ మరియు క్షయకారక లక్షణాల కారణంగా ఆక్సీకరణ మరియు ఎచింగ్ ప్రక్రియలలో ఉపయోగించే ప్రధాన ద్రావణిగా మారుతుంది. ఈ ప్రక్రియలో ఫ్లోరిన్-కలిగిన వ్యర్థ జలం ప్రధానంగా చిప్ తయారీ ప్రక్రియలోని వ్యాపన ప్రక్రియ మరియు రసాయన యాంత్రిక పాలిషింగ్ ప్రక్రియ నుండి వస్తుంది. సిలికాన్ వేఫర్లు మరియు సంబంధిత పాత్రల శుభ్రపరిచే ప్రక్రియలో, హైడ్రోక్లోరిక్ ఆమ్లాన్ని కూడా చాలాసార్లు ఉపయోగిస్తారు. ఈ ప్రక్రియలన్నీ ప్రత్యేక ఎచింగ్ ట్యాంకులు లేదా శుభ్రపరిచే పరికరాలలో పూర్తవుతాయి, కాబట్టి ఫ్లోరిన్-కలిగిన వ్యర్థ జలాన్ని విడిగా విడుదల చేయవచ్చు. గాఢతను బట్టి, దీనిని అధిక-గాఢత గల ఫ్లోరిన్-కలిగిన వ్యర్థ జలం మరియు తక్కువ-గాఢత గల అమ్మోనియా-కలిగిన వ్యర్థ జలంగా విభజించవచ్చు. సాధారణంగా, అధిక-గాఢత గల అమ్మోనియా-కలిగిన వ్యర్థ జలం యొక్క గాఢత 100-1200 mg/L వరకు ఉంటుంది. చాలా కంపెనీలు అధిక నీటి నాణ్యత అవసరం లేని ప్రక్రియల కోసం ఈ వ్యర్థ జల భాగాన్ని పునర్వినియోగం చేస్తాయి.

2. ఆమ్ల-క్షార మురుగునీరు:

ఇంటిగ్రేటెడ్ సర్క్యూట్ తయారీ ప్రక్రియలోని దాదాపు ప్రతి దశలోనూ చిప్‌ను శుభ్రపరచడం అవసరం. ప్రస్తుతం, ఇంటిగ్రేటెడ్ సర్క్యూట్ తయారీ ప్రక్రియలో సల్ఫ్యూరిక్ ఆమ్లం మరియు హైడ్రోజన్ పెరాక్సైడ్ అత్యంత సాధారణంగా ఉపయోగించే శుభ్రపరిచే ద్రవాలు. అదే సమయంలో, నైట్రిక్ ఆమ్లం, హైడ్రోక్లోరిక్ ఆమ్లం మరియు అమ్మోనియా నీరు వంటి ఆమ్ల-క్షార కారకాలను కూడా ఉపయోగిస్తారు.
తయారీ ప్రక్రియలోని ఆమ్ల-క్షార వ్యర్థ జలాలు ప్రధానంగా చిప్ తయారీ ప్రక్రియలోని శుభ్రపరిచే విధానం నుండి వస్తాయి. ప్యాకేజింగ్ ప్రక్రియలో, ఎలక్ట్రోప్లేటింగ్ మరియు రసాయన విశ్లేషణ సమయంలో చిప్‌ను ఆమ్ల-క్షార ద్రావణంతో శుద్ధి చేస్తారు. శుద్ధి చేసిన తర్వాత, ఆమ్ల-క్షార వాషింగ్ వ్యర్థ జలాలను ఉత్పత్తి చేయడానికి దానిని స్వచ్ఛమైన నీటితో కడగవలసి ఉంటుంది. అదనంగా, స్వచ్ఛమైన నీటి స్టేషన్‌లో యానయాన్ మరియు కాటయాన్ రెసిన్‌లను పునరుత్పత్తి చేయడానికి సోడియం హైడ్రాక్సైడ్ మరియు హైడ్రోక్లోరిక్ ఆమ్లం వంటి ఆమ్ల-క్షార కారకాలను కూడా ఉపయోగిస్తారు, ఇవి ఆమ్ల-క్షార పునరుత్పత్తి వ్యర్థ జలాలను ఉత్పత్తి చేస్తాయి. ఆమ్ల-క్షార వ్యర్థ వాయువు వాషింగ్ ప్రక్రియ సమయంలో వాషింగ్ టెయిల్ వాటర్ కూడా ఉత్పత్తి అవుతుంది. ఇంటిగ్రేటెడ్ సర్క్యూట్ తయారీ కంపెనీలలో, ఆమ్ల-క్షార వ్యర్థ జలాల పరిమాణం ప్రత్యేకంగా ఎక్కువగా ఉంటుంది.

3. సేంద్రీయ వ్యర్థ జలాలు:

విభిన్న ఉత్పత్తి ప్రక్రియల కారణంగా, సెమీకండక్టర్ పరిశ్రమలో ఉపయోగించే సేంద్రీయ ద్రావకాల పరిమాణం చాలా భిన్నంగా ఉంటుంది. అయినప్పటికీ, శుభ్రపరిచే కారకాలుగా, తయారీ మరియు ప్యాకేజింగ్‌లోని వివిధ దశలలో సేంద్రీయ ద్రావకాలను ఇప్పటికీ విస్తృతంగా ఉపయోగిస్తున్నారు. కొన్ని ద్రావకాలు సేంద్రీయ వ్యర్థ జలాలుగా విడుదలవుతాయి.

4. ఇతర మురుగునీరు:

సెమీకండక్టర్ ఉత్పత్తి ప్రక్రియలోని ఎచింగ్ పద్ధతిలో కాలుష్య నిర్మూలన కోసం అధిక మొత్తంలో అమ్మోనియా, ఫ్లోరిన్ మరియు అధిక స్వచ్ఛత గల నీటిని ఉపయోగిస్తారు, తద్వారా అధిక గాఢత గల అమ్మోనియాతో కూడిన వ్యర్థ జలాలు విడుదలవుతాయి.
సెమీకండక్టర్ ప్యాకేజింగ్ ప్రక్రియలో ఎలక్ట్రోప్లేటింగ్ ప్రక్రియ అవసరం. ఎలక్ట్రోప్లేటింగ్ తర్వాత చిప్‌ను శుభ్రపరచాలి, మరియు ఈ ప్రక్రియలో ఎలక్ట్రోప్లేటింగ్ శుభ్రపరిచే మురుగునీరు ఉత్పత్తి అవుతుంది. ఎలక్ట్రోప్లేటింగ్‌లో కొన్ని లోహాలను ఉపయోగిస్తారు కాబట్టి, ఎలక్ట్రోప్లేటింగ్ శుభ్రపరిచే మురుగునీటిలో సీసం, తగరం, జింక్, అల్యూమినియం మొదలైన లోహ అయాన్ల ఉద్గారాలు ఉంటాయి.

 

వ్యర్థ వాయువు

సెమీకండక్టర్ ప్రక్రియలో ఆపరేటింగ్ రూమ్ పరిశుభ్రతకు అత్యంత కఠినమైన ప్రమాణాలు ఉన్నందున, ప్రక్రియ సమయంలో ఆవిరయ్యే వివిధ రకాల వ్యర్థ వాయువులను బయటకు పంపడానికి సాధారణంగా ఫ్యాన్‌లను ఉపయోగిస్తారు. అందువల్ల, సెమీకండక్టర్ పరిశ్రమలో వ్యర్థ వాయు ఉద్గారాలు అధిక పరిమాణంలో వెలువడటం మరియు తక్కువ ఉద్గార సాంద్రత కలిగి ఉండటం వంటి లక్షణాలను కలిగి ఉంటాయి. వ్యర్థ వాయు ఉద్గారాలు కూడా ప్రధానంగా ఆవిరైపోతాయి.
ఈ వ్యర్థ వాయు ఉద్గారాలను ప్రధానంగా నాలుగు వర్గాలుగా విభజించవచ్చు: ఆమ్ల వాయువు, క్షార వాయువు, సేంద్రీయ వ్యర్థ వాయువు మరియు విష వాయువు.

1. ఆమ్ల-క్షార వ్యర్థ వాయువు:

ఆమ్ల-క్షార వ్యర్థ వాయువు ప్రధానంగా వ్యాపనం నుండి వస్తుంది,సివిడి, CMP మరియు ఎచింగ్ ప్రక్రియలు, ఇవి వేఫర్‌ను శుభ్రపరచడానికి ఆమ్ల-క్షార శుభ్రపరిచే ద్రావణాన్ని ఉపయోగిస్తాయి.
ప్రస్తుతం, సెమీకండక్టర్ తయారీ ప్రక్రియలో అత్యంత సాధారణంగా ఉపయోగించే శుభ్రపరిచే ద్రావకం హైడ్రోజన్ పెరాక్సైడ్ మరియు సల్ఫ్యూరిక్ ఆమ్లం మిశ్రమం.
ఈ ప్రక్రియలలో వెలువడే వ్యర్థ వాయువులలో సల్ఫ్యూరిక్ ఆమ్లం, హైడ్రోఫ్లోరిక్ ఆమ్లం, హైడ్రోక్లోరిక్ ఆమ్లం, నైట్రిక్ ఆమ్లం మరియు ఫాస్ఫారిక్ ఆమ్లం వంటి ఆమ్ల వాయువులు ఉంటాయి, మరియు క్షార వాయువు ప్రధానంగా అమ్మోనియా.

2. సేంద్రీయ వ్యర్థ వాయువు:

సేంద్రీయ వ్యర్థ వాయువు ప్రధానంగా ఫోటోలిథోగ్రఫీ, డెవలప్‌మెంట్, ఎచింగ్ మరియు డిఫ్యూజన్ వంటి ప్రక్రియల నుండి వస్తుంది. ఈ ప్రక్రియలలో, వేఫర్ ఉపరితలాన్ని శుభ్రం చేయడానికి సేంద్రీయ ద్రావణాన్ని (ఐసోప్రొపైల్ ఆల్కహాల్ వంటివి) ఉపయోగిస్తారు, మరియు బాష్పీభవనం ద్వారా ఉత్పన్నమయ్యే వ్యర్థ వాయువు సేంద్రీయ వ్యర్థ వాయువు యొక్క మూలాలలో ఒకటి;
అదే సమయంలో, ఫోటోలిథోగ్రఫీ మరియు ఎచింగ్ ప్రక్రియలో ఉపయోగించే ఫోటోరెసిస్ట్ (photoresist)లో బ్యూటైల్ అసిటేట్ వంటి అస్థిర సేంద్రీయ ద్రావకాలు ఉంటాయి, ఇవి వేఫర్ ప్రాసెసింగ్ ప్రక్రియలో వాతావరణంలోకి ఆవిరైపోతాయి, ఇది సేంద్రీయ వ్యర్థ వాయువుకు మరో మూలం.

3. విషపూరిత వ్యర్థ వాయువు:

విషపూరిత వ్యర్థ వాయువు ప్రధానంగా క్రిస్టల్ ఎపిటాక్సీ, డ్రై ఎచింగ్ మరియు CVD వంటి ప్రక్రియల నుండి వస్తుంది. ఈ ప్రక్రియలలో, వేఫర్‌ను ప్రాసెస్ చేయడానికి సిలికాన్ (SiHj), ఫాస్ఫరస్ (PH3), కార్బన్ టెట్రాక్లోరైడ్ (CFJ), బోరేన్, బోరాన్ ట్రైఆక్సైడ్ మొదలైన అనేక రకాల అధిక స్వచ్ఛత గల ప్రత్యేక వాయువులను ఉపయోగిస్తారు. కొన్ని ప్రత్యేక వాయువులు విషపూరితమైనవి, ఊపిరాడకుండా చేసేవి మరియు తినివేసే స్వభావం కలవి.
అదే సమయంలో, సెమీకండక్టర్ తయారీలో కెమికల్ వేపర్ డిపోజిషన్ తర్వాత జరిగే డ్రై ఎచింగ్ మరియు క్లీనింగ్ ప్రక్రియలో, NFS, C2F&CR, C3FS, CHF3, SF6 మొదలైన పెద్ద మొత్తంలో ఫుల్ ఆక్సైడ్ (PFCS) వాయువు అవసరమవుతుంది. ఈ పెర్ఫ్లోరినేటెడ్ సమ్మేళనాలు పరారుణ కాంతి ప్రాంతంలో బలమైన శోషణను కలిగి ఉండి, వాతావరణంలో ఎక్కువ కాలం ఉంటాయి. వీటిని సాధారణంగా ప్రపంచ గ్రీన్‌హౌస్ ప్రభావానికి ప్రధాన కారణంగా పరిగణిస్తారు.

4. ప్యాకేజింగ్ ప్రక్రియ వ్యర్థ వాయువు:

సెమీకండక్టర్ తయారీ ప్రక్రియతో పోలిస్తే, సెమీకండక్టర్ ప్యాకేజింగ్ ప్రక్రియ ద్వారా ఉత్పత్తి అయ్యే వ్యర్థ వాయువు సాపేక్షంగా తక్కువగా ఉంటుంది, ఇందులో ప్రధానంగా ఆమ్ల వాయువు, ఎపాక్సీ రెసిన్ మరియు ధూళి ఉంటాయి.
ఎలక్ట్రోప్లేటింగ్ వంటి ప్రక్రియలలో ప్రధానంగా ఆమ్ల వ్యర్థ వాయువు ఉత్పత్తి అవుతుంది;
ఉత్పత్తిని అతికించి, సీల్ చేసిన తర్వాత బేకింగ్ ప్రక్రియలో బేకింగ్ వ్యర్థ వాయువు ఉత్పత్తి అవుతుంది;
వేఫర్ కటింగ్ ప్రక్రియ సమయంలో డైసింగ్ యంత్రం స్వల్ప సిలికాన్ ధూళిని కలిగి ఉన్న వ్యర్థ వాయువును ఉత్పత్తి చేస్తుంది.

 

పర్యావరణ కాలుష్య సమస్యలు

సెమీకండక్టర్ పరిశ్రమలోని పర్యావరణ కాలుష్య సమస్యలకు సంబంధించి, పరిష్కరించాల్సిన ప్రధాన సమస్యలు ఏవనగా:
· ఫోటోలిథోగ్రఫీ ప్రక్రియలో వాయు కాలుష్య కారకాలు మరియు అస్థిర సేంద్రీయ సమ్మేళనాలు (VOCలు) భారీ స్థాయిలో విడుదల కావడం;
· ప్లాస్మా ఎచింగ్ మరియు కెమికల్ వేపర్ డిపోజిషన్ ప్రక్రియలలో పెర్ఫ్లోరినేటెడ్ సమ్మేళనాల (PFCS) ఉద్గారం;
· ఉత్పత్తిలో శక్తి మరియు నీటి భారీ వినియోగం మరియు కార్మికుల భద్రతా రక్షణ;
· ఉప-ఉత్పత్తుల పునరుపయోగం మరియు కాలుష్య పర్యవేక్షణ;
· ప్యాకేజింగ్ ప్రక్రియలలో ప్రమాదకరమైన రసాయనాలను ఉపయోగించడం వల్ల కలిగే సమస్యలు.

 

శుభ్రమైన ఉత్పత్తి

సెమీకండక్టర్ పరికరాల స్వచ్ఛమైన ఉత్పత్తి సాంకేతికతను ముడి పదార్థాలు, ప్రక్రియలు మరియు ప్రక్రియ నియంత్రణ అంశాల పరంగా మెరుగుపరచవచ్చు.

 

ముడి పదార్థాలు మరియు శక్తిని మెరుగుపరచడం

మొదటగా, మలినాలు మరియు కణాలు చేరడాన్ని తగ్గించడానికి పదార్థాల స్వచ్ఛతను కఠినంగా నియంత్రించాలి.
రెండవదిగా, ఉత్పత్తిలోకి ప్రవేశపెట్టే ముందు, వచ్చే భాగాలు లేదా పాక్షికంగా తయారైన ఉత్పత్తులపై వివిధ ఉష్ణోగ్రత, లీక్ గుర్తింపు, కంపనం, అధిక-వోల్టేజ్ విద్యుత్ షాక్ మరియు ఇతర పరీక్షలను నిర్వహించాలి.
అంతేకాకుండా, సహాయక పదార్థాల స్వచ్ఛతను కఠినంగా నియంత్రించాలి. శక్తిని స్వచ్ఛంగా ఉత్పత్తి చేయడానికి ఉపయోగపడే సాంకేతికతలు చాలా ఉన్నాయి.

 

ఉత్పత్తి ప్రక్రియను ఆప్టిమైజ్ చేయండి

సెమీకండక్టర్ పరిశ్రమ స్వయంగా ప్రక్రియ సాంకేతికత మెరుగుదలల ద్వారా పర్యావరణంపై తన ప్రభావాన్ని తగ్గించుకోవడానికి కృషి చేస్తుంది.
ఉదాహరణకు, 1970వ దశకంలో, ఇంటిగ్రేటెడ్ సర్క్యూట్ క్లీనింగ్ టెక్నాలజీలో వేఫర్‌లను శుభ్రపరచడానికి ప్రధానంగా సేంద్రీయ ద్రావకాలను ఉపయోగించారు. 1980వ దశకంలో, వేఫర్‌లను శుభ్రపరచడానికి సల్ఫ్యూరిక్ ఆమ్లం వంటి ఆమ్ల మరియు క్షార ద్రావణాలను ఉపయోగించారు. 1990వ దశకం వరకు, ప్లాస్మా ఆక్సిజన్ క్లీనింగ్ టెక్నాలజీ అభివృద్ధి చేయబడింది.
ప్యాకేజింగ్ విషయంలో, ప్రస్తుతం చాలా కంపెనీలు ఎలక్ట్రోప్లేటింగ్ టెక్నాలజీని ఉపయోగిస్తున్నాయి, దీనివల్ల పర్యావరణంలో భారీ లోహ కాలుష్యం ఏర్పడుతుంది.
అయితే, షాంఘైలోని ప్యాకేజింగ్ ప్లాంట్లు ఇకపై ఎలక్ట్రోప్లేటింగ్ టెక్నాలజీని ఉపయోగించడం లేదు, కాబట్టి పర్యావరణంపై భార లోహాల ప్రభావం ఉండదు. సెమీకండక్టర్ పరిశ్రమ తన సొంత అభివృద్ధి ప్రక్రియలో ప్రక్రియ మెరుగుదలలు మరియు రసాయన ప్రత్యామ్నాయం ద్వారా పర్యావరణంపై తన ప్రభావాన్ని క్రమంగా తగ్గిస్తోందని గమనించవచ్చు. ఇది పర్యావరణం ఆధారంగా ప్రక్రియ మరియు ఉత్పత్తి రూపకల్పనను ప్రోత్సహించే ప్రస్తుత ప్రపంచ అభివృద్ధి ధోరణిని కూడా అనుసరిస్తుంది.

 

ప్రస్తుతం, మరిన్ని స్థానిక ప్రక్రియ మెరుగుదలలు చేపట్టబడుతున్నాయి, వాటిలో ఇవి కూడా ఉన్నాయి:

·అధిక గ్రీన్‌హౌస్ ప్రభావం ఉన్న గ్యాస్‌కు బదులుగా తక్కువ గ్రీన్‌హౌస్ ప్రభావం ఉన్న PFCs గ్యాస్‌ను ఉపయోగించడం, అలాగే ప్రాసెస్ ప్రవాహాన్ని మెరుగుపరచడం మరియు ప్రాసెస్‌లో ఉపయోగించే PFCS గ్యాస్ పరిమాణాన్ని తగ్గించడం వంటి పద్ధతుల ద్వారా ఆల్-అమ్మోనియం PFCS గ్యాస్ వాడకాన్ని తగ్గించడం మరియు భర్తీ చేయడం;
·శుభ్రపరిచే ప్రక్రియలో ఉపయోగించే రసాయన శుభ్రపరిచే ఏజెంట్ల పరిమాణాన్ని తగ్గించడానికి, మల్టీ-వేఫర్ క్లీనింగ్‌ను సింగిల్-వేఫర్ క్లీనింగ్‌గా మెరుగుపరచడం.
·కఠినమైన ప్రక్రియ నియంత్రణ:
a. తయారీ ప్రక్రియ యొక్క ఆటోమేషన్‌ను సాధించడం, దీని ద్వారా కచ్చితమైన ప్రాసెసింగ్ మరియు బ్యాచ్ ఉత్పత్తిని సాధించవచ్చు, అలాగే మానవ కార్యకలాపాల వల్ల కలిగే అధిక దోషాల రేటును తగ్గించవచ్చు;
బి. అతిశుభ్రమైన ప్రక్రియ పర్యావరణ కారకాలు, దిగుబడి నష్టంలో సుమారు 5% లేదా అంతకంటే తక్కువ నష్టం ప్రజలు మరియు పర్యావరణం వల్ల కలుగుతుంది. అతిశుభ్రమైన ప్రక్రియ పర్యావరణ కారకాలలో ప్రధానంగా గాలి శుభ్రత, అధిక-స్వచ్ఛత గల నీరు, సంపీడన గాలి, CO2, N2, ఉష్ణోగ్రత, తేమ మొదలైనవి ఉంటాయి. ఒక శుభ్రమైన వర్క్‌షాప్ యొక్క శుభ్రత స్థాయిని తరచుగా గాలి యొక్క యూనిట్ పరిమాణానికి అనుమతించబడిన గరిష్ట కణాల సంఖ్య ద్వారా, అంటే కణాల గణన సాంద్రత ద్వారా కొలుస్తారు;
సి. ఉత్పత్తి ప్రక్రియలో అధిక మొత్తంలో వ్యర్థాలు ఉండే వర్క్‌స్టేషన్‌ల వద్ద గుర్తింపును బలోపేతం చేయండి మరియు గుర్తింపు కోసం తగిన కీలక పాయింట్‌లను ఎంచుకోండి.

 

తదుపరి చర్చల కోసం ప్రపంచవ్యాప్తంగా ఉన్న వినియోగదారులందరికీ మా సందర్శనకు స్వాగతం!

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