半导体蚀刻和CVD清洗

最后更新于2022年12月21日星期三|排放的因素

一级

Tier 1方法的默认排放因子如下表6.2所示。

在使用第1层时，以任何方式修改表6.2所假设的fc组或排放因子值，均属不良做法。清单编制者不应将使用第1层方法估计的排放量与使用第2或第3层方法估计的排放量结合起来。例如，库存编码器可能不会使用CF4的Tier 1因子来估计来自半导体的CF4排放，而是将其与来自Tier 2或Tier 3方法的其他FC气体的结果结合起来。还应注意的是，表6.2中列出的Tier 1 FC排放因子不应用于其他任何目的，除非是为了编制国家温室气体清单而估算半导体、TFT-FPD或光伏制造业的FC年度总排放量。

开发的来源和方法排放的因素，如果在第6章中没有明确提供，可以在Burton(2006)中找到。

表6.2 第1层气体-电子制造业FC排放的特定排放因子
电子工业	发射因子(被加工衬底单位面积的质量)
电子工业	cf4	C2F6	CHF3	C3F8	NF3	SF6气体	C6F14
半导体,kg / m2	0.9	1.	0.04	0.05	0.04	0.2	NA
TFT-FPDs, g / m2	0．5	NA	NA	NA	0.9	4.	NA
PV-cellsa, g / m2	5	0.2	NA	NA	NA	NA	NA
换热液, kg / m2	NA	NA	NA	NA	NA	NA	0.3
a EFs改编自Fthenakis, Alsema和Agostinelli未发表的作品。(Fthenakis,2005)请注意，因子仅适用于特定于硅的技术，并用于减排。 b EF假设HTFs具有相同的全球变暖潜能值，C6Fi4代表一个合适的代理。这个因素的起源在Burton, 2004中有描述，部分是基于Tuma和Tousignant(2001)的工作。

层2

如上所述，基于简单电子产品生产变量的排放因子不足以解释所有的影响因素排放。要作出可靠的估计，必须有下列各项参数的数据:

所使用的加工工具的品牌;

•减排技术。

在直接测量、文献和数据的基础上，为Tier 2a和2b方法中使用的参数制定了默认值(见图6.1)专家判断(参见表6.3、表6.4和表6.5，分别为半导体12、TFT-FPD13和PV12制造的fc排放的二级默认排放因子)。鉴于在电子工业中难以表示不同的生产条件，默认的发射参数本质上是不确定的。虽然可以使用更大的测量数据集来提高准确性，并且使用相似或相同的化学配方将因子应用于类似的过程，但开发默认因子必然涉及对所有数据进行某种形式的平均。

电子行业专家预计，化学品和设备供应商以及电子制造商的快速技术创新将在未来(即2006年起)大幅减少排放。因此，这些类别的排放因子应逐步演变以反映这些变化。半导体和TFT-FPD产业分别通过世界半导体理事会和世界LCD产业合作委员会建立了评估全球排放因子的机制。光伏行业可能正在考虑建立一个机制来跟踪光伏制造过程中的PFC排放。(Fthenakis, 2006)

在光伏制造过程中fc的使用可能会增加，也可能不会增加。现有证据表明，如果fc在该行业的使用增加，将努力控制其排放(Agostinelli et al, 2004;Rentsch等人，2005)。清单编纂者不妨定期与业界协商，以便更好地了解全球和各国的情况。

表6.3和表6.4包含两个NF3条目:Remote-NF3和NF3。第一种是指一种清洗方法，其中由NF3 (f原子)形成的薄膜清洗剂在被清洗的腔室上游(远程)的等离子体中产生。最后一种，简称为NF3，指的是一种原位NF3清洗过程，类似于C2F6和C3F8等其他清洗气体的过程。

中剩余气体的百分比的默认值集装箱(鞋跟)为0.10。

TFT-FPD制造的排放因子(EFs)是由Nishida等人(2005)发布的气体和工艺特定值开发的简单(未加权)平均值。

第六章:电子工业排放

表6.3

Tier 2半导体制造FC排放的默认排放因子

温室气体与焦油GWP

无焦油GWP的温室气体

产生FC副产物的非温室气体*

工艺气体(i)

cf4

c2f6

chfj

CH2F2

CjFs

远程

nf3

sf6气体

c4f6

c5f8

c4f8o

cof2

2层

1-Ui

0.9

0.6

0.4

0．1

0.4

0．1

0.02

0.2

0．1

Bcf4

0.2

0.07

0.08

0．1

0.02吨

0.09

0.3

0．1

0.02吨

Bc2f6

0．1

0.2

0.04

Bc3f8

0.04

层2 b

腐蚀1-Ui

0.7 *

0.4 *

0.06 *

0.2 *

0.2

0．1

0.2

CVD 1-Ui

0.9

0.6

0.4

0．1

0.02

0.2

0．1

腐蚀BCF4

0.4 *

0.07 *

0.08 *

0.2

0.3 *

0.2

腐蚀BC2F6

0.2

0.2 *

0.2

CVD BCF4

0．1

0.02度

o.it

0．1

0.02度

CVD BC2F6

CVD BC3F8

0.04

注:NA表示根据现有信息不适用

F2和COF2的默认排放因子可以应用于使用CIF3清洗低k CVD反应器。

估计包括多气体蚀刻工艺估计反映存在低k，碳化物和多气体蚀刻工艺，可能含有含c的FC添加剂

表6.4

Tier 2: LCD制造过程中FC排放的默认排放因子

温室气体与焦油GWP

无焦油GWP的温室气体

产生FC副产品的非温室气体

工艺气体(i)

CF4

c2f6

chf3

CH2F2

C3FS

远程

nf3

sf6气体

c4f6

c5f8

c4f8o

cof2

2层

1-Ui

0.6

0.2

0．1

0.03

0.3

0.6

bcf4

0.07

0.009

bchf3

0.02

bc2f6

0.05

Bc3f8

层2 b

腐蚀1-Ui

0.6

0.2

0．1

0.3

CVD 1-Ui

0.03

0.3

0.9

腐蚀BCF4

0.07

0.009

腐蚀BCHf3

0.02

腐蚀BC2F6

0.05

CVD BCF4

CVD BC2F6

CVD BC3F8

注:NA表示根据现有信息不适用

第六章:电子工业排放

表6.5

Tier 2:光伏制造业FC排放的默认排放因子

温室气体与焦油GWP

无焦油GWP的温室气体

产生FC副产品的非温室气体

工艺气体(i)

CF4

c2f6

chf3

CH2F2

C3F8

c-C4F8

远程

nf3

sf6气体

c4f6

c5f8

c4f8o

cof2

2层

1-Ui

0.7

0.6

0.4

0.2

0.4

bcf4

0.2

0．1

0.05

bc2f6

0．1

bc3f8

层2 b

腐蚀1-Ui

0.7

0.4

0.2

0.4

CVD 1-Ui

0.6

0．1

0.3

0.4

腐蚀BCF4

0.2

0．1

腐蚀BC2F6

0．1

CVD BCF4

0.2

0．1

CVD BC2F6

CVD BC3F8

注:NA表示根据现有信息不适用

表6.6

Tier 2a & 2b默认效率参数用于电子行业FC减排

表6.6

Tier 2a & 2b电子行业FC减排默认效率参数

排放控制技术	cf4	C2F6	CHF3	C3F8	c-C4F8	NF3f	SF6气体
Destruction0	0.9	0.9	0.9	0.9	0.9	0.95	0.9
捕获/ Recoveryd	０．７５	0.9	0.9	NT	NT	NT	0.9

a值是所有消减技术破坏效率的简单(未加权)平均值。当CF4作为输入气体或副产品存在时，不能将CF4的破坏或去除效率(DRE) >降低85%，而所有其他FC气体的破坏或去除效率(DRE >)为90%，则排放因素不适用于排放控制技术。如果制造商使用任何其他类型的排放控制技术，当使用第2层方法时，其破坏效率为0%。b第2级排放控制技术因素仅适用于电热、燃料燃烧、等离子体和催化装置

•专门用于减少fc，

•在制造商指定的过程窗口内使用，并按照指定的维护时间表和

•已在实际工艺条件下测量并已确认，使用技术上合理的方案，该方案考虑了已知的测量误差，包括，例如，C2F6期间CF4副产物的形成，以及稀释的影响，在燃烧减少系统中使用氧气或两者都有

c燃料燃烧、等离子体和催化减排技术的平均值。d低温和膜捕获和回收技术的平均值。

e半导体制造商验证的供应商数据。只有在使用排放控制技术并按照减排制造商的规范进行维护时，才应使用因子。f与CVD相比，NF3在蚀刻过程中的使用通常很少。在Tier 2b下，来自蚀刻和CVD的NF3总排放量通常不会大于Tier 2a或Tier 1方法的估计值。NT =未测试。

加工工具排放因子

Tier 2a和Tier 2b方法计算工艺工具排放因子的程序是相同的。工艺工具排放因子定义为温室气体排放量除以工艺中使用的温室气体量。排放因子对应于第2层公式中的“(1 - U)”项。例如，CF4的排放系数为0.9(见上面表6.3,Tier 2a值)意味着该过程中使用的CF4有90%以CF4的形式排放。

还计算了副产物排放因子。重要的副产物排放主要是CF4。虽然人们普遍认为，唯一释放大量CF4作为副产品的气体是C2F6和C3F8，但工具制造商和化学品供应商提供的数据表明，CF4也是由气体混合物(例如，含有CHF3或CH2F2)和c-C4F8形成的。通过讨论，计算了CHF3、CH2F2、C2F6、C3F8、c-C4F8和C4F8O的CF4副产物排放因子。例如，C3F8的值为0.1(取自上面的表6.3,Tier 2a值)意味着使用的C3F8的10%被转换为CF4。然而，C2F6也可以从C4F6等分子的分解中释放出来。如前所述，CF4也可能在蚀刻或清洗含有碳薄膜的腔室时形成。

为了计算Tier 2b工艺工具排放因子，从工艺设备和气体制造商收集了数据。数据根据工艺类型(化学气相沉积(CVD)或蚀刻)和气体类型(例如C2F6, CF4)收集。用于进行排放测试的方法是实时四极杆质谱(QMS)和傅里叶变换红外光谱(FTIR)，这是最著名的测量工艺工具排放的方法。校准标准(通常是1%的氮气平衡混合物)用于量化结果。测量协议和质量控制在“半导体设备环境表征指南”中概述了所遵循的要求。(Meyers et al, 2001)14 Tier 2b的排放因子(见上面的表6.3和6.4)是为蚀刻和CVD收集的每种气体数据的简单(未加权)平均值，四舍五入为一个显著数字。12、16

为了确定Tier 2a工艺工具排放因子，需要了解典型半导体制造工艺中使用的气体量。Tier 2a排放因子是根据行业专家提供的每种气体在蚀刻和清洗过程中所占比例的权重获得的。例如，C2F6(表6.3)的Tier 2b发射因子为0.5(蚀刻)和0.6 (CVD)。在半导体制造过程中，蚀刻和CVD室清洗过程中C2F6使用量的分布为20:80。将这些权重应用于每个排放因子，C2F6的Tier 2a因子为0.6。

14平板显示器制造商也采用了这些指南来测量平板设备制造过程中的fc排放。

在TFT-FPD制造中，SF6使用的相应分布为50:50，即对应的Tier 2a排放因子为0.6(表6.4)

第三层发射因子，半导体制造商使用公司或工厂特定的值，而不是使用上面表6.1中列出的默认值。为了保证排放因子的质量，应按照认可的方法进行排放检测如果由第三方供应商进行排放测试，半导体制造商应确保第三方供应商能够满足《设备环境表征指南》(SIA, 2000)修订版3.0中概述的所有要求。使用工艺工具设备供应商提供的排放因子的半导体制造商应确保排放因子适用于其特定的制造工艺。工艺参数(如压力、流量)偏离中心线条件的制造方法可能具有与工具制造商提供的不同的排放因子。

第2层方法的排放控制技术因素

随着电子制造技术的发展，排放控制技术也在飞速发展。表6.6中的默认控制技术排放因子是基于针对特定工艺和工具进行优化的控制设备的测试。预计不同工具和气体流量的结果会有所不同。排放因子并不适用于半导体、液晶显示器或光伏制造设施中的所有工具或工艺。表6.6中给出的第2层默认破坏效率参数仅适用于库存编译器通过与设施管理人员的沟通和后续文档证明排放控制技术是按照制造商规范操作和维护的情况。如果公司使用任何其他类型的减排设备，他们应该假设其销毁效率是0在第2级a和b方法。

第2层(a和b)方法的排放控制技术排放因子假设包括:

没有列出具体的排放控制技术;每种化学品的排放因子建立在半导体制造应用排放控制技术测试期间取得的结果的基础上;

(ii)只有当减排措施适用于减排制造商指定的符合或超过表6.6所列因素的操作范围内的排放时，才应使用排放因子;

(iii)排放因素仅适用于通过正常运行和维护的控制装置的那部分排放;当控制装置绕过、未按制造商规范操作或未按规范维护时，不应施加排放因子。

(iv)当CF4作为输入气体或副产物存在时，排放因子不适用于不能以85%的破坏去除效率(DRE)降低CF4，而所有其他FC气体的破坏去除效率(DRE) >为90%的排放控制技术。如果制造商使用任何其他类型的排放控制技术，当使用第2层方法时，其破坏效率为0%。

表6.6《电子工业FC减排技术的默认效率参数》中默认的Tier 2排放控制因子是根据从设备供应商、减排技术供应商和电子设备制造商收到的数据计算得出的。应该指出的是，在计算中只使用了专门设计用于减少fc的消减装置的数据。数据来自燃烧消减装置(所有装置都使用某种类型的燃料)、等离子消减装置、电加热消减装置和催化消减装置。

表6.6“电子工业FC减排技术的默认效率参数”中给出的值是针对优化技术和每种输入气体接收到的所有数据的结果，四舍五入到下一个5%(例如，平均98%将四舍五入到0.95)。平均值被舍入，以反映:(i)排放控制装置的效果取决于它们优化破坏的气体，以及(ii)排放控制装置的效果取决于它们安装在的工具类型(150、200或300毫米晶圆)和通过特定工具的FC气体的量，以及通过排放控制装置的总排气流量。一个排放控制装置，当它被优化用于破坏某种工具上的FC时，可以破坏99%的FC，但当它被优化用于破坏其他东西时，或者当它被用于不是为其设计的工具时，或者如果FC或总排气流量超过一定的限制，则可以破坏不到95%的FC。电子产品制造商和消减工具制造商

SF6的50:50使用率代表了日本、韩国和台湾TFT-FPD主要生产地区的平均水平。这一比例由Nishida(2006)和Kim(2006)提供。

国际认可的测试方法的一个例子是Meyers等人(2001)。

应确保所安装的消减系统的大小和保养适当，而排放控制装置能达到或超过表6.6所列的预设排放系数。

继续阅读:所有臭氧替代品应用的质量保证和质量控制

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层2

加工工具排放因子

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