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機能水技術讓製程變綠 信紘科,研發新材料取代汙染溶劑

2020-06-23
作者: 林宏達

▲信紘科從半導體廠務系統開始發展,逐步跨入半導體用機能水研發,靠半導體綠色製程賺錢。(圖/彭世杰攝)

信紘科原本靠半導體廠務設備起家,他們和台積電合作,把處理廢液的廠務能力,變成綠色製程商機,用無毒機能水取代有毒溶劑,在他們手上成真!(延伸閱讀:半導體龍頭赴美投資不能沒有的化工台灣隊 揭密!台積電背後的隱形冠軍

買一瓶氣泡水,含在嘴裡,無數二氧化碳氣體形成的小球,會像按摩珠一樣,不斷刺激味蕾。但應該很少人知道,二氧化碳加水,不只能做汽水,還能用來取代有毒溶劑,清洗晶圓,甚至發展出其他機能水,用在台積電最新的5奈米製程上。

這幾年,台灣信紘科技就大力研發機能水技術,「我們的二氧化碳水技術,已經在台積電12吋廠被普遍採用了。」董事長簡士堡說,這種機能水用完之後,二氧化碳會揮發,只留下純水,不但無毒,成本更便宜。

信紘科接著研發出阿摩尼亞水,打進台積電5奈米EUV製程。「5奈米製程現在一定要用上這一道,」簡士堡神祕地說,「我們還有2到3項機能水產品正在研發。」

取代異丙醇 符合歐盟要求

「劉德音(台積電董事長)上任之後,力推綠色製程。」一位業界人士觀察,目標之一就是讓晶圓廠可以用無毒的加工材料,取代毒性高,或難以分解的材料,「這也符合歐盟減少使用有毒電子材料的要求」。台積電研發5奈米新製程時,已經把「減毒」列入考慮,信紘科才有機會,與台積電的研發部門一起研發半導體使用的新材料。(延伸閱讀:台灣最大電子級硫酸廠 廣明實業,台積電美國廠也要靠他

以二氧化碳水為例,簡士堡解釋,一開始是台積電希望換掉製造過程裡使用的異丙醇,「異丙醇是一種萬用溶劑,很好用,但是有毒」,更麻煩的是,低濃度的異丙醇很難回收,「我們就跟台積電的RDPC(台積電尖端研發單位)一起合作開發」。

簡士堡說,二氧化碳水過去2、30年前就用在製造上,但卻沒人能做到極精確的控制。原本使用異丙醇的環境,充滿強酸強鹼,若是用一般水清洗,「在酸鹼中和過程裡,材料會攻擊導線,讓晶圓上的線路受損」。他解釋,要取代異丙醇,必需用精確控制的酸性水才不會傷到晶圓,而關鍵在導電度,這些機能水裡的金屬離子含量經過精確控制,才因此能取代有毒溶劑。

▲(圖/彭世杰攝)

廢溶劑回收重生 又是商機

要換掉台積電供應鏈裡的一項材料並不容易,因為每項材料的特性都與前一項、後一項製程緊緊扣連;替換之前,更要長時間測試大量生產時的表現。此外,台積電還必須發信詢問客戶,是否同意更換材料。2014年,信紘科二氧化碳水成功打進台積電。

前幾年,信紘科又開發出阿摩尼亞水。以前,台積電是用阿摩尼亞加雙氧水,清洗晶圓,但台積電研發5奈米製程時發現,5奈米的世界裡,所有效應都會放大,水中帶有太多的氧,會導致線路氧化受損。「在20奈米沒有問題,在5奈米就有差了。」簡士堡說。

阿摩尼亞水是用在EUV(極紫外線)加工後的清洗,簡士堡解釋,EUV加工前,必須要用一種光阻固化劑,讓光阻可以穩穩地固定在矽晶圓上,才能像洗底片一樣把精細的電路印上去,但是這種光阻固化劑有劇毒。透過信紘科的機能水,不但能取代原有的配方,還能改變加工過程裡的酸鹼條件,減少光阻固化劑的用量。「以前這種阿摩尼亞水是偏酸性,現在要做到偏鹼性,而且要剛剛好,太過,就會傷害到5奈米晶圓。」再往下追問,簡士堡連連說:「細節不能再多說了!」(延伸閱讀:靠回收力搶食綠色製造商機 三福化工,降低7成有毒顯影劑

現在,信紘科持續與台積電推動綠色製程,許多新作法,除了降低成本,也能降低汙染。簡士堡透露,他們要和先進客戶合作廢棄資源活化利用,「這座廠能把製程中的有毒溶劑變成工業用的材料,再賣出去」,很多廢液,如果只是當成廢棄物,連焚化爐都無法處理。

這座廠能把廢溶劑從廢棄物變成原料,「加工後變成油漆的原材料,這個很有商機」。例如,台積電3奈米製程用的部分化學材料,要處理這些溶劑,就要用到信紘科的設備和專利,這又將為公司帶來新收入來源。

簡士堡更透露:「3年前,我們開始研發奈米碳管、石墨烯,可以應用在高頻材料上。」信紘科已經開發出可以反射熱能的奈米輻射漆,或是用來做電池、電容的石墨烯紙。

廠務起家 砸錢研發求轉型

信紘科原本是做廠務業務起家,這家公司歷經多次升級,才有機會打進高端材料的世界。簡士堡說,剛開始時,信紘科是做半導體廠務設備的代工,後來切入半導體廠的廠務工程服務;8年前,信紘科下決心投資化學實驗室,幾乎花光公司大部分現金,「我們每年投資5千萬到8千萬元在研發上」。

現在,信紘科的核心能力是「氣液混合、特殊廢液的降解技術」。他說:「其實,願意長期投資,與台積電一起研發的廠務公司,並不多。」

如今信紘科的業務有好幾隻腳支撐,代工業務占比已小於10%,材料設備等新服務,則正在快速成長。他們開發的機能水,也已打入台積電之外的半導體大廠。未來,這家台灣公司有機會在半導體綠色製程裡,扮演重要的角色。

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