半导体蚀刻和CVD清洗

液晶显示，和太阳能光电板

排放量根据制造不同类型的电子设备所使用的气体、所使用的工艺(或更粗略地说，工艺类型(例如，CVD或蚀刻)、所使用的工艺工具的品牌以及减排技术的实施而有所不同。

方法的选择将取决于数据的可用性，并在决策树中概述，参见图6.1，估算电子制造业FC排放的决策树。液体fc的排放采用第1、2和3级方法进行估计，并在本节中分别进行描述

持续的(原位)排放监测目前被认为是估计该行业排放的技术和经济上都不可行的手段。然而，在开发新工艺和工具期间，以及在建立可用于商业的工艺条件(也称为中心线工艺条件)之后，定期测量FC排放在引入大批量生产之前，该行业寻求将FC排放降至最低的中心线工艺设计。然而，必须注意的是，FC排放会受到工艺变量(如压力、温度、等离子体功率、FC气体流量、加工时间)变化的影响。因此，用于估计排放量的方法的准确性将受到生产中使用的工艺和参考中心线工艺之间的最终差异的影响。此外，FC排放控制设备的效果取决于根据制造商的规格操作和维护设备:增加的气体流量，不恰当的温度设置，以及未能执行所需的维护将单独和共同对性能产生负面影响。

估计排放量的准确性取决于所使用的方法。Tier 1方法对所有参数使用默认值，不考虑排放控制技术的使用。Tier 2a方法使用公司特定的数据，在有排放控制技术和没有排放控制技术的过程中使用的气体比例，但不区分蚀刻和清洗，并对其他参数使用默认值。Tier 2b方法使用蚀刻与清洗所用气体比例的公司特定数据，以及使用排放控制技术的工艺所用气体比例，但依赖于部分或所有其他参数的默认值。最严格的方法，Tier 3方法，需要一组完整的特定于流程的值，而不是默认值。

表6.1总结了电子制造业分级排放估算方法的数据要求。

7在使用商业混合物时，库存编译器需要确保将混合物的质量转换为二氧化碳当量时使用适当的转换系数。

图6.1中所描述的逻辑并没有显示出通过合并各层级来改善排放估算的可能性。例如，通过对特定气体和工艺使用Tier 3，对其他气体和工艺使用Tier 2b，而不是仅使用Tier 2b方法，可以改进排放估计。类似地，与仅使用Tier 2a相比，Tier 2a和Tier 2b方法可以结合使用以产生更好的估计。但是，Tier 1方法不应该与任何其他方法结合使用。

中心线条件是指设备制造商为其销售的设备制定标准的条件。这些是气体流量、腔室压力、处理时间、等离子体功率等的标称规格。半导体制造商通常会修改这些条件以优化特定需求。

表6.1 完成分层排放估计方法所必需的信息源 电子产品制造
	数据	一级	2层	层2 b	3级
工艺气体进入工具	FCip =投入特定工艺p或小套常用工艺工具(如氮化硅蚀刻)的气体i千克。				米
	FCip =进入广义工艺类别(如蚀刻或CVD室清洗)的气体kg。		米	M(蚀刻)& M(CVD)
	h =剩余气体的分数集装箱使用后(后跟)。		D	D	米
加工工具中的气体反应和破坏	Uip =每种气体i和过程p的使用率(破坏或转化的分数)。		D	D(蚀刻)& D(CVD) a	米
	BCF4,y»BC2F6,i,p, BCHF3,i,p和BC3F8,i,p = 每道工艺气体i分别为CF4、C2F6、CHF3和C3F8的副产物排放的排放因子。		D	D(蚀刻)& D(CVD) a	米
下游FC排放控制	aip =进入经过认证的FC排放控制技术的过程的气体i体积的百分比。		米	米	米
	dip =被排放控制技术破坏的气体i的百分比。		D	维一	米
	b . dCF4,p, dC2F6,p, dCHF3,p和dC3F8,p =排放控制技术分别破坏的CF4, C2F6, CHF3和C3F8副产物的分数				米
年产能	Cd =按所加工基材表面积计算的年制造设计能力(如硅、玻璃)。	米
	Cu =年产能利用率的百分比	D /米
M =测量或获取这些值。D =使用指导中的默认因子。 a在可用和支持的情况下，Tier 2a和Tier 2b的M值可以替换为D值。如表6.6所示。b Tier 2a和Tier 2b没有默认值，因为副产物的影响已经包含在气体i的倾角d值中。

图6.1电子制造FC排放估算决策树

图6.1电子制造FC排放估算决策树

注意:

1.关于关键类别的讨论和决策树的使用，请参见卷1第4章，关键类别的方法选择和识别(注意关于有限资源的第4.1.2节)。

注意:

1.关于关键类别的讨论和决策树的使用，请参见卷1第4章，关键类别的方法选择和识别(注意关于有限资源的第4.1.2节)。

Tier 1方式- default

Tier 1方法是最不准确的估计方法，只能在无法获得公司特定数据的情况下使用。第1层方法与第2层或第3层方法不同，其目的是对氟化碳排放进行汇总估计，尽管其方法似乎产生了特定气体的排放。表6.2所列的所有气体的估计数是同时作出的，只有在作为一整套报告时才能使用。

排放量的计算依赖于一个固定的通用集排放的因素．该集合的成员取决于正在制造的电子产品的部门(或类别)(半导体，tft - fdd或pv -cell)。一个集合的每个成员，这是一个特定气体排放因子，表示在制造过程中消耗的每单位基板面积(例如，硅，TFT-FPD面板或pv电池)的平均排放量。对于任何一类电子产品，因子(集合的成员)乘以基板工艺的年产能利用率(Cu，一个分数)和年制造设计能力(Cd，以千平方米为单位(Gm2))。产品(C•Cd)是电子制造过程中消耗的基板数量的估计值。结果是一套每年排放的气体，以公斤表示，每类电子产品的一套。由于在光伏制造过程中FC的使用差异很大，因此需要考虑使用FC的光伏制造比例的第三个因素来估计光伏电池制造过程中的FC排放。Tier 1公式如公式6.1所示。

方程6.1

估算FC排放集的Tier 1方法

[fc，} = {ef， .]Ca。Cd [CPV .]S + (1 - S)} (i = 1，…，n)

地点:

{FCi}n = FC气体i的排放量，气体i的质量

注:{}n表示每一类产品(半导体，TFT-FPD或pv -cell)的集合，n表示每组中包含的气体数量(半导体为6个，TFT-FPD制造为3个，pv -cell为2个。见表6.2.)。只有使用第1层方法对集合的所有成员进行估计和报告时，估计才有效。

EFi =气体i的FC排放因子，表示为该产品类别每平方米基质表面积的年排放质量(气体i的质量)/m2

Cu =工厂年生产能力利用率的分数，分数

Cd =年制造设计能力，所加工衬底的gm2，除光伏制造为Mm2外

CPV =使用fc的PV制造的比例，分数

公式6.1应用于光伏行业时S = 1，应用于半导体或TFT-FPD行业时S = 0，无量纲

此方法不考虑工艺类型(蚀刻与清洗)、单个工艺或工具之间的差异。它也没有考虑到的可能使用大气排放阀门设备。

在使用Tier 1时，库存编译器不应以任何方式修改表6.2中假设的fc集。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。库存编纂者也不能使用，例如，CF4的Tier 1因子来估计来自半导体的CF4排放，并将其与来自Tier 2或Tier 3方法的其他FC气体的结果结合起来。(参见6.2.2.1节)

TIER 2a方法-工艺气体特定参数

该方法根据公司特定的气体消耗数据和排放控制技术计算每个FC的排放量。它使用全行业默认值，用于购买的气体在使用(h)后留在运输集装箱中的“后跟”或分数，在半导体或TFT-FPD制造过程中“使用”(破坏或转化)的气体分数，以及在该过程中转化为CF4或C2F6的气体分数。要使用Tier 2a方法，清单编纂者必须与行业直接沟通(例如，年度排放报告)，以收集数据并确保排放控制技术的安装和使用。

总排放量等于生产过程中使用的气体FCi的排放量加上使用气体FCi产生的副产物CF4、C2F6、CHF3和C3F8的排放量的总和。，如式6.2、6.3、6.4、6.5、6.6所示。与在本节后面解释的Tier 3和2b方法不同，Tier 2a方法不区分工艺或工艺类型(蚀刻与清洗)、单个工艺或工具。默认的排放系数表示加权平均值(基于专家对权重的判断)，在所有蚀刻和CVD过程中分别为每种气体形成。

正如下面关于排放因子的部分所讨论的那样，Tier 2a方法使用工艺类型(CVD或蚀刻)的排放因子，其中单个FC在特定的电子部门中最常使用。这种方法反映了当前的趋势，在每个行业中，单个fc往往主要用于特定的工艺类型(CVD或蚀刻)。然而，在一些国家的公司或雷竞技手机版app工厂明显偏离了整个行业的使用模式(例如，主要在蚀刻中使用一种气体，而其他主要在CVD中使用它)，库存编译器应该使用Tier 2a方法而不是Tier 2b方法来评估引入错误的可能性。

公式6.2 FC排放估算的Tier 2a方法

地点:

FCi =消耗气体i，(例如:， CF4, C2F6, C3F8, c-C4F8, c-C4F8O, C4F6, CsF8, CHF3, CH2F2, NF3, SF6)， kg h =使用后在集装箱(鞋跟)中剩余的气体分数，分数Ui =气体i的使用率(过程中破坏或转化的分数)，分数ai =使用排放控制技术(公司或工厂特定)的过程中使用的气体i体积的分数，分数di =排放控制技术破坏的气体i体积的分数，分数

公式6.3 CF4的副产物排放

BPECF4,i = (1 - h)•BCF4,i•FC，•(1 - ai•dCF4)

地点:

BPECF4,i = i使用的气体CF4的副产物排放量，kg BCF4 i =排放因子，kg CF4产生/kg i使用的气体dCF4 =排放控制技术破坏的CF4副产物的分数，分数

式6.4 C2F6副产物排放

BPEC2F6i = (1 - h)•BC2F6,i•FCi•(1 - ai•dC2F6)

地点:

BPEC2F6,i =我使用的气体中C2F6的副产物排放量，kg BC2F6,i =排放因子，kg C2F6产生/kg我使用的气体dC2F6 =排放控制技术破坏的C2F6副产物的分数，分数

式6.5 chf3的副产物排放

BPECHF3i = (1 - h)•BCHF3,i•FCi•(1 - ai•dCHF3)

地点:

BCHF3 i =从i使用的气体中产生的CHF3的副产物排放量，kg BCHF3 i =排放因子，kg产生的CHF3 /kg i使用的气体dCHF3 =排放控制技术破坏的CHF3副产物的分数，分数

式6.6 C3F8的副产物排放

BPEc3f8,i =(1 - *)•Bc3f8,i•FCt•(1 - a，•d(

地点:

BPEC3F8 i =我使用的气体中C3F8的副产物排放量，kg BC3F8,i =排放因子，kg C3F8产生/kg我使用的气体dC3F8 =排放控制技术破坏的C3F8副产物的分数，分数

在估算气体i (Ei)的排放量和每种气体的CF4、C2F6、CHF3和C3F8的副产物排放量(BPECF4i、BPEC2F6i、bpecf3i和BPEC3F8i)后，库存编写者或公司应将所有气体的排放量相加，以估算FC的总排放量。

第2b层方法-进程类型特定的参数

Tier 2b方法需要所有蚀刻过程和所有清洗过程中每种气体的总数量的数据(FCi,p)。因此，它只区分了广泛的工艺类型(蚀刻和CVD室清洗)，但它没有区分许多可能的单个工艺或小组工艺。行业范围内的默认值可用于以下任何或全部:

•使用后留在运输集装箱内的气体比例称为“后跟”(h);

每种工艺类型(Uip)“使用”(破坏或转化)的气体比例;

•工艺类型中CF4副产物排放的排放因子(BCF4ip);

•工艺类型中C2F6副产物排放的排放因子(BC2F6ip);

•工艺类型中CHF3副产物排放的排放因子(BCHF3ip));而且

•工艺类型中C3F8副产物排放的排放因子(BC3F8ip)。

按工艺类型(di,p, dCF4,p, dC2F6,p, dCHF3p和dC3F8,p)，还列出了由排放控制技术破坏的气体比例的缺省值(见表6.6)。除非安装了排放控制技术，否则ai,p的默认值，即进入排放控制技术的工艺的气体体积的比例为零。Ui,p, BCF4ip, BC2F6ip, BCHF3ip和BC3F8 ip的默认值表示简单的未加权平均值，分别为每种气体，在所有蚀刻工艺和所有CVD工艺中形成。公司或工厂特定的排放因子可用来代替默认值。这些方程说明了工厂对排放控制装置的具体使用情况，但没有说明各个工艺或工具之间的差异，也没有说明制造工厂在工艺和工具组合方面的差异。因此，第2b层的估计将不如第3层的估计准确。此外，请注意Tier 2b方法适用于半导体和TFT-FPD制造。

使用特定FC (FCi)产生的排放包括FCi本身的排放以及使用FCi时产生的副产品CF4、C2F6、CHF3和C3F8的排放。对于每种工艺类型的每种气体应重复以下计算:

公式6.7 FC排放估计的Tier 2b方法

E =(1 -h)^z[FChp•(-Uhp)•(-a,p•dhp)]

地点:

Ei =气体排放量i, kg p =工艺类型(蚀刻vs. CVD室清洗)

FCip =进料工艺类型p(例如CF4, C2F6, C3F8, c-C4F8, c-C4F8O, C4F6, C5F8, CHF3， ' CH2F2, NF3, SF6)的气体i的质量，kg h =使用后留在集装箱(鞋跟)的气体的分数，分数

Uip=每种气体i和工艺类型p的使用率(破坏或转化的分数)，分数ai,p =通过排放控制技术(公司或工厂特定)进入工艺类型p的气体i体积的分数，分数di,p =工艺类型p中使用的排放控制技术破坏的气体i的分数(如果工艺类型p中使用了多种排放控制技术，这是这些排放控制技术破坏的分数的平均值，其中，每个分数都是通过使用该技术注入工具的气体量来加权的)，分数

公式6.8 CF4的副产物排放

BPECF 4,i = (l - E [- bcf 4,i, p•FCi, p•- ai, p•dCF 4, p J p

地点:

BPECF4 l =从i使用的气体转换为CF4的副产物排放量，kg

BCF4,i,p =工艺类型p中由气体i转化为CF4副产物排放的排放因子，产生的kg CF4 /使用的kg气体i dCF4,p =工艺类型p中使用的排放控制技术(例如，表6.6中列出的控制技术类型)破坏的CF4副产物的分数，分数

地点:

BPEC2F6 l = C2F6从i使用的气体转换而来的副产物排放量，kg

BC2F6l,p =工艺类型p中由气体i转化为C2F6的副产物排放的排放因子，产生的kg C2F6 /使用dC2F6的kg气体，p =工艺类型p中使用的排放控制技术(如表6.6所列控制技术类型)破坏的C2F6副产物的分数，分数

式6.10 CHF3的副产物排放

bpecf3,i = (l - h)E lBCHF3,i, p•FCi, p•(l - ai, p•dCHF3, p J p

地点:

BPECHF3,i =从i使用的气体转换而来的CHF3的副产物排放量，kg

BCHF3,i,p =工艺类型p中由气体i转化为CHF3的副产物排放的排放因子，产生的CHF3千克/使用dCHF3的气体千克，p =工艺类型p中使用的排放控制技术(例如，表6.6中列出的控制技术类型)破坏的CHF3副产物的分数，分数

式6.11 C3F8的副产物排放

BPEC 3f8,i = (l - h)^l\BC 3f8,i, p•FCr, p•(- ür, p•dc3f8, p J p

地点:

BPEC3F8 i = i使用的气体中C3F8的副产物排放量，kg

BC3F8,i,p =工艺类型p中由气体i转化为C3F8的副产物排放的排放因子，产生的kg C3F8 /使用dC3F8的kg气体，p =工艺类型p中使用的排放控制技术(例如，表6.6中列出的控制技术类型)破坏的C3F8副产物的分数，分数

请注意，在某些蚀蚀或清洗配方中，可以同时使用多种FC前驱体，并且CF4、C2F6、CHF3或C3F8作为副产物的排放可能来自每种单独的FC前驱体分解。在这种情况下，应报告CF4、C2F6、CHF3或C3F8副产物的排放源自质量流量最大的FC气体。

Tier 3方法-特定于过程的参数

第三层方法还使用了公式6.7、6.8、6.9、6.10和6.11。然而，该方法要求这些方程中针对每个单独工艺或每个小工艺组(例如，氮化硅蚀刻或等离子体增强化学气相沉积(PECVD)工具室清洗)使用的所有参数都具有公司特定或工厂特定的值。因此，当使用公式6.7、6.8、6.9、6.10和6.11时，库存编译器需要将这些方程中的“p”解释为特定的“工艺”(例如，氮化硅蚀刻或等离子体增强化学气相沉积(PECVD)工具室清洗)，而不是“工艺类型”。

为了透明度和可比性，这些排放参数所使用的值应充分记录(见第6.2.2节)。

半导体制造过程中含碳薄膜形成的CF4

Tier 2a, Tier 2b和Tier 3方法用于在半导体制造过程中通过蚀刻含碳低介电常数(k)材料或清洗含有低k或碳化物薄膜的CVD反应器去除过程中形成的CF4排放。即使FC前体不含碳或FC前体不是温室气体，也可能形成CF4。

例如，用NF3清洗低k CVD反应器将产生CF4作为副产物。在这些情况下，应使用公式6.7来报告NF3排放，而应使用公式6.8的结果来反映工艺过程中的CF4排放。在使用F2、COF2或ClF3清洗腔室的情况下，也可能形成CF4。在这种情况下，使用公式6.8估算CF4排放量，并将结果与公式6.7得出的CF4总排放量相加。在这两种情况下，BCF4ip应测量为产生的CF4质量除以反应器中引入的清洁或蚀刻气体质量的分数。

在估算每种氟化碳气体的排放量以及副产品CF4、C2F6、CHF3和C3F8的排放量后，库存编码器或公司应将所有气体的排放量相加，以估算特定工艺的氟化碳总排放量。

盒6.1

半导体制造的例子

例如，如果一个源使用NF3(用于室清洗和蚀刻)、CHF3(蚀刻)和CF4(蚀刻)，如果使用低k薄膜，则总排放量可以使用公式6.7(用于NF3、CHF3和CF4)和公式6.8(用于用NF3去除低k薄膜时形成的CF4)进行估计。用公式表示，总数为:

FC总排放量= Enf3 + Eqhf3 + Ecf4 + BPEcf4,nf3

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