歐洲知名半導體研究機構Imec目前正在進行Beta測試的軟件平臺創(chuàng)建了一個虛擬晶圓廠，通過自下而上的方法，利用真實的工藝條件和來自合作伙伴的經過驗證的數(shù)據(jù)及Imec技術量化制造過程的環(huán)境影響，從而幫助IC制造價值鏈實現(xiàn)減碳目標。

隨著工藝制程變得更加先進，與IC制造相關的排放量也有所增加，光刻和蝕刻能耗尤其巨大，例如N3工藝中，光刻工序產生的二氧化碳當量排放量約占45%。Imec的工程師開發(fā)了一個軟件平臺，可以對半導體制造過程中產生的排放進行建模，它可用于優(yōu)先考慮光刻和蝕刻等高排放工藝領域的研究，這就是其可持續(xù)半導體技術和系統(tǒng)計劃（SSTS）的用武之地。

該機構專家Emily Gallagher表示：“建模軟件最終將被公開，因為我們的使命是幫助半導體行業(yè)改善其環(huán)境足跡。它從最底層開始，著眼于制造芯片所需的不同工具：需要哪些工藝，消耗哪些氣體，需要哪些公用設施？”

Gallagher繼續(xù)表示，微軟和蘋果等大公司的管理層了解降低排放的必要性，不僅是他們自己的業(yè)務，還包括他們使用的芯片在內的整個價值鏈?！斑@就是我們提供幫助的地方，因為我們可以創(chuàng)建一個定量工具來識別問題領域并定義開發(fā)項目，以幫助降低半導體工藝排放?！?/span>

除了二氧化碳，許多其他氣體具有更高的全球變暖潛力。對于相同質量的排放氣體，含氟蝕刻氣體和氫氣比二氧化碳在大氣中捕獲更多的熱量，EUV反射光刻中，污染物可能沉積在反射鏡表面上，任何反射率的損失都會影響吞吐量，氫氣可用于保護物鏡系統(tǒng)，使顆粒遠離反射表面，但氫氣也具有很高的全球變暖潛力，約為二氧化碳的13倍。目前，它被稀釋或只是被燒掉，而不是被回收。

目前，Imec在其300毫米晶圓潔凈室中安裝了用于EUV光刻的氫氣回收系統(tǒng)，實現(xiàn)了約70%的再利用和回收。此外，Imec正在更加關注可減少EUV劑量所需的材料和曝光條件。減少劑量和減少每片晶圓的排放量之間存在明顯的相關性。

除了自己采集提取數(shù)據(jù)，Imec也借助于來自合作伙伴提供的信息。例如，在處理模式和空閑模式下，功率和材料消耗可能不同。此外，工藝工程師必須考慮的不僅僅是工藝氣體流量：“您需要考慮氣體的產生、給定類型工藝的工藝氣體體積，以及隨后的氣體減排。創(chuàng)建這個排放計算器需要大量的設備信息。對于光刻，排放主要由產生EUV光子所需的功率決定。對于蝕刻工具，排放是通過CF4、CHF3、NF3和SF6等高全球變暖潛勢 (GWP) 氣體驅動的。”

談到未來工作，Gallagher表示：“如果不進行干預，與IC行業(yè)相關的排放量可能會增加多達12%。隨著晶圓廠部署可再生能源，并且每個晶圓廠都采用最先進的溫室氣體減排措施，排放量可能會大幅減少，但我們仍比《巴黎協(xié)定》的50%減排目標低2.5倍。為了實現(xiàn)進一步的減排，需要對整個價值鏈進行研究，而且現(xiàn)在就需要。”