下一代可持续性变得更具挑战性

半导体行业已经取得了重大进展在减少能源使用和水的消耗,有效减少其排放量,作为公司可持续发展的核心需求设计新的流程和工具。但它会变得相当困难。这意味着更多的机会与创新技术增加价值,也更需要合作。

下一代技术将需要处理和治疗更多的材料,和更多不同的和更有挑战性的材料,指出专家聚集在为期四天的可持续制造半导体西2014论坛。EUV光刻技术将使用4-5X更多能源的高功率,和大量的氢,不能回收,指出ASML伯特种植,产品安全管理器,在“下一代EcoFab”会议论坛。即使没有450毫米,公司也开始看megafabs, 100000年代的晶圆开始一个月,这意味着一个全新的材料数量和规模化学流,将尽可能多的挑战450毫米,指出基因Karwacki主任战略协作和集成,空气产品电子部门。

更多的流程步骤,更好的特性,和热紧缩预算都将需要更高的气体流动,最终450 mm晶圆。III-Vs使用频率的增加,纳米材料和许多新的和更少的研究材料为排放和废物管理提出了新挑战。晶圆厂也使用更罕见的氙和氦等材料,需要重用的经济。虽然改进最容易可以在设计新的工具和新的晶圆厂,改进实践也必须被移植回安装基础,许多设备的物联网。

监管要求也越来越复杂,地区引入更多新的和不同的规则,有时基于广泛的类别,如机床和熔炉,对半导体设备可能是没有意义的。其他人指出,分析师现在询问可持续发展,利益相关者期望公司量化,责任的全面影响,和客户仍然可以要求减少30%的能源使用的工具。“就像它没有意义7纳米设备成本的两倍,也没有意义,如果需要两倍的水和能源,”评论史蒂夫·莫法,首席技术官的前端产品应用材料。

解决高价值问题的机会
第一个关键问题是如何测量,模型和基准消耗和排放。“我们只能管理我们可以测量的,“莫说。“EHS一直非常定性区域,但我们将不得不改变。”

在可持续制造论坛上另一个人的说话,Hans Lebon副总裁在imec R&D&M工厂和过程步骤,列举了一长串的进一步智能晶圆厂和设备供应商开发技术策略来区分他们的流程,其中大部分还需要新的监视和测量技术:

• 更好的热空气处理和再利用可以节约能源,可以减少热负荷的工具。subfab提出了另一个机会减少能源使用和氮消耗通过引入睡眠或空闲模式subfab工具不活跃时使用。
• 越来越多的水可以回收和重复使用,使用水从de-humidifiers和处理废水用于其他用途。这将需要新的传感器来监测水质。添加单独的排水渠道流程工具不同的液体分离处理也会有所帮助。例如,脏水从第一冲洗和清洁水从最后冲洗可以区别对待。更好的做法是,湿处理设备在一个封闭的循环过程。
• 处理室,使用较少的气体,或者使用气体需要更有效地减少化学废物。良性化学反应将会更好,但是当那是不可能的,那么我们需要更好的方法来回收,修理和重用他们,或者至少更好摧毁他们,所以他们没有释放到环境中。尽管大多数使用H2是几乎没有污染,我们还没有经过验证的技术回收和监测在一个可接受的拥有成本。

它需要一个村庄
没有一家公司可以有效地做到这一切的。“我们必须考虑到的需要不同的工具,当我们设计一个过程,需要协调的球员,”Lebon指出。任何现实的可持续性评价也要看整个画面——一个先进的过程可以使用更多的能量,但这可能使其他进程使用较少,或减少总能量消耗的完成电子产品在它的生命周期,为整体净减少。

通常是接口的问题。SEMATECH最近的合作如何处理精力充沛的材料(如有机金属化合物现在变得越来越普遍在fab -发现大多数泄漏,化学反应,火灾,爆炸发生在流程步骤。用户没有足够的信息材料和他们应该如何处理,而材料供应商通常不知道应用程序和与这些材料相互作用的范围或他们将如何被处理。“我们需要大家一起讨论新材料所需的风险和控制流程的早期室和真空泵的设计,”史蒂夫•特拉梅尔报道SEMATECH EHS经理。

合作项目调查最近的70事件的根源在芯片制造商。这些事件很严重不仅对亚微米烟尘产生的直接危险还可能需要几周甚至几个月的时间才能清除从洁净室。集团开发的最佳实践文档将这些材料,基于合作各方的意见。现在该组织正在与半国际标准从利益相关者获得更广泛的行业共识,然后计划在半形式化的最佳实践标准。“这当然是一个优先级为IBM和天然气供应商,“特拉梅尔指出。SEMATECH的网站上发表了一篇“最佳实践包括大多数主要签署信一,这些需求将被包括在他们的采购订单。”

虽然采用450毫米是延迟,五大芯片制造商的全球450强的财团可能建立450 mm晶圆厂继续一起工作在这个过渡所需的技术,包括测量和监测液体进出所有流程步骤演示工具CNSE奥尔巴尼纳米技术。“这是一次史无前例的协作在前5大容量晶圆厂,”阿德里安mayne说,M + W集团,目前项目经理可持续性的设施450毫米财团,注意的是,他们也一直在追踪过去的标准技术。目标是跟踪实际使用能够正确大小的公用事业提供足够的水和能源,因为每个减少10%的能源使用量可以节省大约2%的总资本费用工厂,他说。但这些数据也有助于减轻诸如匹配实际的污水流的能力。“从过去更多的基准,我们知道比以往任何时候都更有助于减少风险。这是一次史无前例的协作的数据对于一个可持续的未来,”他补充道。

行业也需要教育的政府官员一起工作。“这真的睁开眼睛前参议员最近当我跟告诉我,国会议员真的需要学习他们规定的含义,“Karwacki说。“我们不能指望政府来理解我们工作的复杂性,因此我们的工作来解释它。我们需要更好地教育我们的代表。我们必须与各国政府合作的规定是必要的。半是一个很好的工作。”

“工作是一个协作的方法,比如PFC的减少排放,研究财团和供应商一起致力于减少排放,”注意到狮子座肯尼,高级材料开发工程师,英特尔,世卫组织目前正在监督公司的项目发展绿色化学和替代评估。“带走是协作的方法在过去,我们需要现在就开始思考早期使用它们(在设计下一代的工具和晶圆厂)。”

“持续进步在半导体制造技术提供一个广泛的进一步挑战,实现行业的可持续发展目标。这些可持续制造论坛半导体西方球员召集在一起,对解决方案的路径,”高级半EHS经理Sanjay Baliga说。

在半的更多信息,请访问http://www.semi.org。即将到来的半导体博览会信息:http://www.semi.org/en/EventsTradeshows/ExpositionsTradeshows。有关EHS的信息,访问http://www.semi.org/ehsSanjay Baliga或联系(电子邮件保护)