不仅仅是二氧化碳

讨论了在第二部分本系列的,生命周期分析的同时考虑直接和间接温室气体排放源。间接有限公司₂排放,由于电力和其他形式的能源工厂购买,是半导体工业的最大环境的影响。的排放,很大一部分是由于plasma-based腐蚀和沉积步骤,工厂的大多数能源密集型的过程。

相同的沉积和蚀刻过程也主要贡献者直接,范围1、工厂排放。直到1999年,全氟化碳(全氟化物)如CF₄和C₂F₆经常用于干蚀刻和post-deposition室清洗步骤。具有良好的稳定性和相对较低的毒性,他们给工厂经理一个多才多艺的图书馆潜在的腐蚀和化学清洗。

微量,产生重大影响

不幸的是,全氟化物也大大全球变暖潜力比有限公司₂。顾名思义,上层大气中温室气体吸收红外辐射,捕捉它在地球表面附近,而不是让它逃离到太空。气体的全球变暖的潜力——以100年有限公司₂等价物——既反映了其红外吸收和速率会分解通过大气过程或在地球表面被重吸收。全氟化合物有很广的问题在这两方面。他们吸收红外光谱范围和强烈,被稳定分子几乎完全由人类活动产生的,很少有流程,分解或从大气中提取它们。(相比之下,有限公司₂自然是由植物从大气中吸收)。

资料来源:联合国政府间气候变化专门委员会良好的实践指导和管理国家温室气体清单的不确定性,

因为他们的稳定性,全氟化物经常在工厂流程利用率相对较低。在台湾嘉南大学的研究人员估计高达60%到70%的CF₄和C₂F₆用于CVD反应器清洗未能打破,通过室排气。出于同样的原因,减轻热极具挑战性,需要温度超过1000ºC。

1999年,世界半导体协会自愿PFC减排目标,设置它的目标在1995年排放量的90%,到2010年,和一个额外的2020年相对于2010年减少30%。其他大型全球PFC源、铝冶炼行业,同样设置自愿减排目标的支持下铝行业协会。这两个行业都似乎努力工作来满足这些目标。

在铝行业,氟是用来帮助减少氧气从铝土矿矿石,CF₄作为一个副产品。根据迈克Czerniak,环境解决方案业务发展经理爱德华兹CF的专家证人₄相关联合国政府间气候变化专门委员会工作小组,工程师们正在研究的每一步电解过程,识别故障条件可以增加排放。就其本身而言,半导体行业替代腐蚀检查和清洁化学,仍然可以满足工艺要求。2010年的WSC目标主要由取代了NF₃在CVD室清洁全氟化物。

更换或减弱?

然而,Czerniak指出,CF₄更难以取代在腐蚀过程中,碳“聚合物”有助于控制腐蚀概要文件。如表所示,NF₃灵丹妙药。虽然不是PFC,它也有高红外吸收和大气的持久性,给100年的公司₂相当于8000年全球变暖的影响。从积极的一面来看,NF₃工艺条件下更容易分解,提高利用率,提高治理效率。

“简单”温室气体减排完成,努力满足WSC的2020年目标是专注于减轻。根据Czerniak,爱德华兹减排系统供给能源打破强氟结合,并添加碳和氧和氢给氟离子,分别替代反应物。高级工程管理主管Vijay Venugopal应用材料,观察到一些遗留晶圆厂很少或根本没有PFC减排。安装使用热量和水蒸气pre-pump洗涤器可以大大减少PFC排放的晶圆厂。

林德电子市场开发主管保罗•仓库管理员,说,一些公司已经使用F₂作为一个替代NF₃。两个分解分子氟,所以都有类似的工艺特点。F₂不是一种温室气体,可以生成无水氟化氢的现场。(下一篇文章将讨论现场F₂生成详细。)

增加全球库存

与NF一个更大的问题₃PFC排放的,一般来说,是,在全球范围内,大量排放是下落不明。自上而下的测量这些气体在大气中发现浓度高于可以解释为自下而上的总和排放报告的铝和半导体行业。目前还不清楚这些“失踪”排放来自哪里,使监管机构很难解决这些问题。例如,这些化合物也用于蚀刻和室清洁显示器行业,大型过程室所需的大型表的玻璃增加天然气的大量需要。世界液晶行业合作委员会,WSC的同行,也集自愿减排目标为其成员。

2014年的一篇论文Jooil金和他的同事们作出了宝贵的贡献的争论失踪的全氟化物。在澳大利亚他们测量了排放滚滚,有几个炼铝厂,没有半导体制造商,并在韩国。这第二个位置可以检测排放来自韩国,日本,台湾,占全球半导体生产和全球大部份显示生产,但很少或根本没有铝冶炼企业。从这些结果,他们能够估计C的分数₂F₆和CF₄应由两个行业,因此各自贡献失踪PFC排放。

在这种不确定性的研究必然是相当高的。在铝行业,大多数排放计算是基于“阳极事件”,铝土矿矿石的电解室级别低,碳基阳极接触,但其他冶炼过程的阶段也可能做出贡献。不同的冶炼厂有不同的排放特性,这可能取决于冶炼过程和减轻系统被使用。在半导体行业,具体的过程气体混合使用特定的晶圆厂是商业机密,也是气体利用率、减轻效率,和其他相关的参数。排放气体制造商设施,例如在装瓶,本质上是未知的。本文的作者也不清楚认识到,显示行业排放并不包含在世界半导体协会报告。尽管如此,这项研究表明,铝行业的贡献失踪PFC排放在2001年后开始上升,这正好与铝冶炼的发展在中国。半导体产业的贡献多余PFC排放似乎在2002年达到顶峰,表明制造业的改进,包括增加使用NF3,已发挥了重要的作用。

结论
在本系列文章中已经进行的主题需要考虑可持续性从全过程的角度。与气体,特别是全氟化物一样也很难去除的过程或减少工厂排放的流。一旦实现了简单的解决办法,继续减少排放需要相同级别的创新减少废物和废物管理,工程师们一直在申请过程改进了几十年。

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