1. Fuentes de agua cruda, contaminantes típicos y características de calidad del agua
El agua cruda para los sistemas de agua ultrapura (UPW) destinados a semiconductores se obtiene normalmente de suministros municipales o de aguas subterráneas en el lugar. El agua ultrapura producida se utiliza en procesos críticos de fabricación de semiconductores, como grabado de obleas, deposición de películas delgadas, planarización químico-mecánica (CMP), limpieza de obleas, fotolitografía y otros procesos avanzados de fabricación, donde la calidad del agua afecta directamente al rendimiento de los dispositivos y a la fiabilidad del producto.
Los contaminantes típicos en el agua cruda incluyen iones de dureza como calcio y magnesio, sólidos en suspensión, partículas coloidales, cloro residual, sulfatos, silicatos y metales pesados en trazas. Dependiendo de la fuente de agua, también pueden estar presentes microorganismos en trazas y carbono orgánico total (TOC).
Los sistemas de agua ultrapura (UPW) para semiconductores requieren uno de los estándares de calidad del agua más exigentes en la fabricación moderna. Casi todos los iones disueltos, partículas en suspensión, microorganismos y contaminantes orgánicos deben eliminarse. El agua producida debe alcanzar una resistividad eléctrica de 18,25 MΩ·cm, mientras que la contaminación por partículas, el carbono orgánico total (TOC), la sílice y los iones metálicos en trazas deben controlarse a niveles extremadamente bajos.
En comparación con los sistemas de agua ultrapura utilizados en aplicaciones fotovoltaicas, para baterías de litio u otras industrias, los sistemas UPW para semiconductores exigen una pureza del agua significativamente mayor, una estabilidad operativa excepcional y un rendimiento continuo ininterrumpido.
2. Desafíos comunes de los clientes
El principal desafío en la producción de agua ultrapura para semiconductores es mantener de forma constante una calidad del agua estable a niveles de pureza extremadamente altos.
Las fluctuaciones en la calidad del agua cruda pueden afectar directamente la resistividad, la concentración de sílice y los niveles de iones en trazas, lo que podría reducir el rendimiento de obleas y aumentar los defectos de producción.
Los sistemas convencionales de agua pura industrial suelen carecer de capacidad de purificación suficiente para eliminar por completo iones residuales, compuestos orgánicos disueltos (TOC) y partículas ultrafinas, lo que los hace inadecuados para procesos avanzados de fabricación de semiconductores.
Además, los cartuchos de filtro, las resinas de intercambio iónico y los elementos de membrana son propensos a la obstrucción y a la degradación del rendimiento, lo que provoca paradas frecuentes para mantenimiento que interrumpen la producción continua.
Los equipos estándar suelen utilizar sistemas de tuberías y tanques de almacenamiento con resistencia a la corrosión o limpieza insuficientes, lo que incrementa el riesgo de contaminación secundaria causada por la lixiviación de materiales.
A medida que las fábricas de semiconductores siguen expandiéndose y las tecnologías de proceso evolucionan rápidamente, los sistemas convencionales de tratamiento de agua con diseño fijo ofrecen flexibilidad limitada para actualizaciones de planta y expansión de capacidad. Los fabricantes requieren cada vez más sistemas de UPW altamente personalizados, escalables y conformes con normativas internacionales, diseñados específicamente para la fabricación avanzada de semiconductores.
3. Proceso de tratamiento y configuración del equipo principal
Para cumplir con los rigurosos requisitos de calidad del agua en la fabricación de semiconductores, empleamos un probado proceso de producción de UPW en múltiples etapas que consta de:
Pretatamiento → Ósmosis inversa de doble paso (RO) → Electrodesionización (EDI) → Pulido con lecho mixto → Filtración final de precisión
El agua cruda primero pasa por un pretatamiento mediante filtración multicapa, filtración con carbón activado y filtración precisa con cartuchos, para eliminar sólidos en suspensión, cloro residual, contaminantes coloidales y moléculas orgánicas grandes.
El agua pretratada pasa luego por un sistema de ósmosis inversa (OI) de doble paso para eliminar la mayor parte de las sales disueltas, la sílice y los iones metálicos.
Un avanzado sistema de electrodesionización (EDI) elimina continuamente los contaminantes iónicos residuales sin regeneración química, eliminando así el riesgo de contaminación secundaria asociado a la regeneración convencional de intercambio iónico.
Finalmente, un sistema de intercambio iónico de lecho mixto de pulido, junto con una ultrafiltración terminal, produce agua ultrapura con una resistividad estable de 18,25 MΩ·cm, cumpliendo plenamente los requisitos de los procesos avanzados de fabricación de semiconductores.
El equipo principal incluye:
- Sistemas automáticos completos de pretratamiento
- Unidades de ósmosis inversa (OI) antiincrustantes de doble paso
- Sistemas de agua ultrapura por electrodesionización (EDI)
- Unidades de intercambio iónico de lecho mixto de pulido
- Sistemas terminales de filtración de precisión
- Sistemas inteligentes de control eléctrico
- Instrumentos de monitorización en línea de alta precisión para la calidad del agua
4. Ventajas de la solución
Esta solución está diseñada específicamente para procesos avanzados de fabricación de semiconductores y produce de forma constante agua ultrapura que cumple con los estándares industriales más exigentes.
Los parámetros críticos de calidad del agua —incluidos el carbono orgánico total (TOC), la contaminación por partículas, la sílice y los iones metálicos en trazas— se controlan con precisión para maximizar el rendimiento de obleas y la fiabilidad de la fabricación.
Ofrecemos soluciones de ingeniería totalmente personalizadas, basadas en la disposición de la sala limpia, el nodo tecnológico del proceso, la capacidad de producción y las características del agua bruta. Las tuberías de alta pureza y resistencia a la corrosión, los equipos compactos montados sobre bastidor (skid-mounted) y los diseños modulares para expansión eliminan eficazmente la contaminación secundaria y permiten actualizaciones futuras de capacidad.
Todos los equipos principales, los sistemas eléctricos de control y los componentes de tratamiento de agua están certificados conforme a las normas CE, UL e ISO, lo que garantiza el cumplimiento de las regulaciones internacionales de seguridad y de los requisitos de fabricación de semiconductores en todo el mundo.
El proceso de purificación en múltiples etapas incorpora la supervisión inteligente de la calidad del agua y el control automático del proceso, ofreciendo una excelente resistencia a las fluctuaciones del agua cruda y alargando la vida útil de las membranas, resinas y componentes de filtración.
El diseño modular integrado minimiza los requisitos de espacio para la instalación, permite una puesta en marcha rápida y brinda una flexibilidad sobresaliente para la expansión de fábricas de semiconductores y las actualizaciones de procesos.
5. Referencias del proyecto y documentación de apoyo
Hemos entregado con éxito sistemas de agua ultrapura para semiconductores a múltiples instalaciones de fabricación de obleas y plantas de ensamblaje y prueba de semiconductores.
Un proyecto representativo es un Sistema de Agua Ultrapura (UPW) para una Fábrica Avanzada de Semiconductores de 12 pulgadas, donde el agua producida mantiene de forma constante una resistividad eléctrica de 18,25 MΩ·cm, cumpliendo plenamente con las especificaciones más exigentes de agua ultrapura para semiconductores.
El sistema ha demostrado una operación continua fiable durante todo el año, apoyando una producción estable y de alto volumen de semiconductores, además de haber superado con éxito tanto las pruebas de aceptación en fábrica (FAT) como las inspecciones de cumplimiento industrial.
La documentación de apoyo incluye:
- Patentes propietarias del proceso de agua ultrapura (UPW) para semiconductores
- Certificados de conformidad CE, UL e ISO
- Informes de ensayos de calidad del agua certificados por terceros acreditados
- Documentación de finalización y aceptación del proyecto
- Referencias de rendimiento procedentes de proyectos de referencia en el sector de semiconductores
6. Alcance del servicio y proceso de cooperación
Ofrecemos soluciones integrales llave en mano EPC para sistemas de agua ultrapura (UPW) destinados a la industria de semiconductores, que abarcan el estudio del emplazamiento, el análisis de la calidad del agua bruta, la ingeniería de procesos personalizada, el diseño y fabricación de equipos no estándar, la instalación, la puesta en marcha, la validación del sistema, los servicios de explotación y mantenimiento, las actualizaciones del sistema y el suministro continuo de consumibles durante toda la vida útil.
Proceso Estándar de Cooperación
- Estudio del emplazamiento y análisis del agua bruta: realización de una investigación in situ, toma de muestras de agua y elaboración de un informe exhaustivo sobre la evaluación de la calidad del agua bruta.
- Diseño de ingeniería personalizado: Desarrollar una solución específica para el sistema UPW, la configuración de equipos y una propuesta comercial basada en los requisitos del proceso semiconductor.
- Fabricación de equipos e instalación: iniciamos la fabricación de equipos personalizados y la instalación in situ tras la confirmación del contrato.
- Instalación, puesta en marcha y validación del sistema: Completar la instalación del sistema, la calibración de parámetros y la operación de prueba continua hasta lograr sistemáticamente todas las especificaciones de calidad del agua.
- Aceptación del proyecto y formación técnica: Apoyar los procedimientos de aceptación del proyecto y ofrecer una formación integral a los operadores.
- Soporte técnico a largo plazo: Proporcionar mantenimiento preventivo, inspecciones periódicas, optimización del sistema, actualizaciones de rendimiento y soporte técnico durante toda la vida útil.
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