Řešení pro úpravu odpadních vod z CMP suspenze

1. Zdroje odpadních vod, typické kontaminanty a vlastnosti vody

Odpadní voda z CMP (chemicko-mechanické planarizace) je kritickou procesní odpadní vodou vznikající při výrobě polovodičových waferů. Vzniká především při chemicko-mechanickém broušení (CMP), čištění waferů po CMP, vyprázdnění použité suspenze a mytí podlah čistých místností.

Ve srovnání s konvenční průmyslovou odpadní vodou má odpadní voda z CMP suspenze vysoce specializované vlastnosti. Hlavní kontaminanty tvoří nanočástice křemičitanu (SiO₂) a ceria (CeO₂), spolu s stopovými ionty kovů, jako jsou měď (Cu) a hliník (Al), dispergenty pro leštící suspenzi, inhibitory koroze benzotriazol (BTA) a zbytkové kyseliny a zásady.

Odpadní voda je charakterizována extrémně vysokou turbiditou a výjimečně stabilními koloidními částicemi. Vzhledem k ultrajemné velikosti částic jsou suspendované látky obtížně sedimentovatelné a nelze je efektivně oddělit pomocí konvenčních technologií úpravy. Ačkoli je celkový COD relativně nízký, odpadní voda vykazuje vysokou viskozitu, významný potenciál tvorby usazenin a časté kolísání kvality vody, což způsobuje běžné provozní výzvy, jako je ucpávání potrubí a znečištění membrán.

Výroba polovodičů navíc vyžaduje ultracíznou regenerovanou vodu, která splňuje extrémně přísné specifikace technologické vody; požadavky na kvalitu vody jsou mnohem přísnější než u běžného průmyslového opětovného využití odpadních vod.

2. Běžné výzvy zákazníků

Úprava odpadní vody z procesu chemicko-mechanického leštění (CMP) představuje několik vysoce specializovaných technických výzev, které jsou pro výrobu polovodičů typické.

Stabilní nanoškálové koloidy křemičitanu je obtížné odstranit pomocí běžných sedimentačních procesů, což vede ke hromadění kalu, závažnému foulingu membrán, časté výměně membrán a neplánovaným výpadkům systému, které přímo ovlivňují nepřetržitost výroby polovodičových destiček (waferů).

Zbytky leštících chemikálií a stopové množství těžkých kovů mohou představovat rizika pro dodržení environmentálních předpisů, pokud nejsou úplně odstraněny.

Protože výrobní zařízení polovodičů vyžadují vodu zpětně získanou mimořádně vysoké čistoty, konvenční systémy úpravy vody často nedokážou trvale dosáhnout požadované kvality vody, což vede ke sníženému podílu opakovaného využití vody a zvyšuje provozní náklady.

Standardní zařízení pro úpravu odpadních vod obecně není navrženo pro viskózní a ultrajemné částice charakteristické pro odpadní vody z CMP pasty, a proto nabízí nedostatečnou odolnost proti ucpaní a korozí.

Kromě toho se výrobní kapacity polovodičových závodů často rozšiřují, zatímco konvenční systémy úpravy vod zabírají velkou plochu a nabízejí omezenou flexibilitu pro zvýšení kapacity. V důsledku toho je stále více vyžadováno integrované a přizpůsobené řešení úpravy odpadních vod speciálně navržené pro pokročilou výrobu polovodičů.

3. Technologický proces a konfigurace základního zařízení

Abychom řešili hlavní výzvy spojené s odpadními vodami z procesu CMP – včetně stabilních koloidů, ultrajemných částic a zanesení membrán – používáme specializovaný proces úpravy, který se skládá z následujících kroků:

Oddělený sběr → Přesné upravování vody a koagulace → Vysokorychlostní flokulace a usazování → Přesné filtrace → Pokročilá membránová úprava → Opětovné využití ultracílé vody

Odpadní vody z procesu CMP jsou sbírány odděleně a vyrovnávány, aby byly zachovány stabilní podmínky pro jejich úpravu.

Přesné nastavení pH destabilizuje koloidní částice, zatímco vysokovýkonný systém koagulace a flokulace rychle shlukuje a usazuje nanošupinové abrazivní částice.

Po sedimentaci je většina suspendovaných látek a koloidních kontaminantů odstraněna, než voda projde přes přesnou filtraci a adsorpci na aktivačním uhlí, čímž se odstraňují zbytkové organické sloučeniny a stopové kovové nečistoty.

Nakonec systém ultrafiltrace (UF) kombinovaný s protiznečistivým membránovým systémem reverzní osmózy (RO) poskytuje pokročilé odsolování a úpravu, čímž vyrábí vysoce kvalitní recyklovanou vodu vhodnou pro leštění a čisticí procesy waferů.

Základní zařízení zahrnuje:

• Inteligentní systémy úpravy pH a chemického kondicionování
• Reaktory pro vysokou účinnost koagulace a flokulace
• Jednotky přesné filtrace
• Membránové filtrační systémy odolné proti zanesení
• Systémy čištění aktivním uhlím
• Plně automatické systémy dávkování chemikálií
• Systémy online monitorování kvality vody s vysokou přesností

4. Výhody řešení

Toto řešení je speciálně navrženo pro odpadní vody z CMP pasty používané v polovodičovém průmyslu a účinně překonává nejnáročnější průmyslové výzvy, jako jsou obtížné oddělení koloidů a závažné zanesení membrán.

Vlastní technologický proces efektivně odstraňuje ultrajemné částice křemene, stopové množství těžkých kovů a zbytkové organické kontaminanty, přičemž trvale vyrábí rekuperovalní vodu splňující normy pro opakované použití v polovodičových výrobních procesech.

Nabízíme plně přizpůsobitelná řešení vybavení, která jsou optimalizována pro prostředí čistých místností v polovodičovém průmyslu, uspořádání výrobního závodu a charakteristiky odpadních vod. Přizpůsobené protibouchací průtokové kanály, korozivzdorné skříně zařízení a přesné filtrační struktury zajišťují optimální výkon za náročných provozních podmínek odpadních vod z procesu CMP.

Všechny základní elektrické řídicí systémy, mechanická zařízení a komponenty pro úpravu vody jsou certifikovány podle norem CE, UL a ISO a splňují mezinárodní požadavky na bezpečnost pro pokročilá výrobní zařízení v Evropě a Severní Americe.

Systém vykazuje vynikající odolnost vůči hydraulickým i kvalitativním kolísáním vody, což výrazně snižuje zanesení membrán, frekvenci údržby a výpadky zařízení.

Míra recyklace vody přesahuje 95 %, čímž se výrazně snižuje spotřeba pitné vody a provozní náklady.

Jeho modulární integrovaný design minimalizuje montážní prostor a zároveň umožňuje flexibilní budoucí rozšíření. Plně automatický inteligentní provoz podporuje požadavky moderních zařízení pro výrobu polovodičových waferů na nepřetržitou výrobu s vysokou přesností.

5. Reference projektů a podporující dokumentace

Úspěšně jsme dokončili několik projektů čištění odpadních vod z procesu CMP pro továrny na výrobu polovodičových waferů.

Příkladem reprezentativního projektu je projekt recyklace odpadních vod z chemicko-mechanického leštění (CMP) pro výrobu polovodičových waferů o průměru 12 palců s kapacitou úpravy 1 000 m³/den.

Systém prokázal dlouhodobě stabilní provoz a úplně vyřešil problémy související s hromaděním koloidů, znečištěním membrán a nestabilní kvalitou odtoku. Recyklovaná voda průběžně splňuje standardy pro opakované použití ultracílé vody v polovodičovém průmyslu a úspěšně absolvovala jak inspekce dodržování environmentálních předpisů, tak zkoušky přijetí zákazníkem.

Podporující dokumentace zahrnuje:

• Vlastní patenty na proces čištění odpadních vod z procesu CMP
• Certifikáty CE, UL a ISO
• Zprávy o vodní kvalitě z vysoce přesných testů provedených nezávislou třetí stranou
• Dokumentace dokončení a přijetí projektu
• Referenční projekty v polovodičovém průmyslu

6. Rozsah služeb a proces spolupráce

Poskytujeme komplexní EPC kompletní řešení pro úpravu odpadních vod z CMP suspenzí, včetně průzkumu místa, odběru a analýzy odpadních vod, přizpůsobeného procesního inženýrství, návrhu nestandardního zařízení, výroby zařízení, instalace, uvedení do provozu, provozu a údržby, modernizace systémů a dodávek spotřebních materiálů po celou dobu životnosti.

Standardní postup spolupráce

• Průzkum místa a odběr vody – provedení terénního průzkumu, odběr vzorků odpadních vod a vyhotovení komplexní zprávy o analýze kvality vody.
• Přizpůsobený inženýrský návrh – Vypracování specializovaného postupu úpravy, přizpůsobeného řešení zařízení a komerční nabídky na základě skutečných provozních podmínek výrobního závodu.
• Výroba zařízení a stavba – Zahájení výroby přizpůsobeného zařízení a stavebních prací na místě po potvrzení smlouvy.
• Instalace a uvedení do provozu – Dokončení instalace, integrovaného uvedení do provozu a zkušebního provozu, dokud nebude dosaženo stabilního splnění požadavků na kvalitu vody.
• Přijetí projektu a školení – Podpora při postupech přijetí projektu a poskytnutí profesionálního školení provozních pracovníků.
• Dlouhodobá technická podpora – Poskytování pravidelných kontrol, preventivní údržby, optimalizace systému, modernizace zařízení a 24/7 technické podpory.