1. Fuentes de aguas residuales, contaminantes típicos y características de la calidad del agua
Las aguas residuales generadas en la fabricación de obleas semiconductoras (Wafer Fab) son altamente complejas y constan de múltiples corrientes procedentes de procesos distintos. Se generan principalmente durante el grabado de obleas, la deposición de capas finas, la implantación iónica, la fotolitografía, la planarización químico-mecánica (CMP), la limpieza con ácidos y álcalis, y la depuración de gases de escape. Estas corrientes de aguas residuales se clasifican generalmente en cinco categorías: aguas residuales que contienen fluoruro, aguas residuales ácidas y alcalinas, aguas residuales orgánicas, aguas residuales con metales pesados y concentrado de alta salinidad.
Los contaminantes típicos incluyen fluoruros, silicatos, compuestos de boro y fósforo, metales pesados en trazas (como cobre, níquel y cinc), restos de fotorresistores, disolventes orgánicos, tensioactivos, partículas suspendidas ultrafinas e impurezas coloidales.
Las aguas residuales de las fábricas de obleas semiconductoras se caracterizan por fluctuaciones significativas en el caudal, condiciones alternadas ácidas y alcalinas, partículas coloidales altamente estables, baja biodegradabilidad y un alto potencial de incrustaciones y corrosión. Algunos metales pesados existen como complejos metálicos estables que resultan difíciles de eliminar mediante métodos convencionales de tratamiento.
Además, las instalaciones de fabricación de semiconductores están sujetas a normas ambientales extremadamente rigurosas respecto a la descarga y reutilización del agua, lo que convierte a las aguas residuales de las fábricas de obleas en una de las corrientes industriales más técnicamente desafiantes de tratar.
2. Desafíos comunes de los clientes
El tratamiento de aguas residuales en la fabricación de obleas semiconductoras plantea varios retos técnicos altamente especializados.
Los metales pesados complejados y los compuestos fluoruro-silicato estables son difíciles de eliminar mediante procesos convencionales de tratamiento, lo que dificulta el cumplimiento de normas de descarga cada vez más estrictas cuando las características de las aguas residuales varían.
Las partículas coloidales ultrafinas y los residuos de fotorresina suelen provocar la acumulación de lodos, la obstrucción de tuberías y la contaminación severa de membranas, lo que ocasiona paradas frecuentes del equipo que interrumpen la producción continua de obleas.
Dado que la fabricación de semiconductores implica numerosos procesos productivos que generan corrientes distintas de aguas residuales, el tratamiento combinado suele requerir dosificaciones excesivas de productos químicos y produce grandes volúmenes de lodos, lo que conlleva altos costos operativos y de eliminación.
Los equipos estándar de tratamiento de aguas residuales generalmente carecen de la resistencia a la corrosión, la capacidad antiincrustante y la limpieza exigidas en la fabricación de semiconductores, lo que incrementa el riesgo de contaminación secundaria.
Además, las fábricas de semiconductores amplían continuamente su capacidad de producción mientras mantienen diseños compactos de salas limpias. Las instalaciones convencionales de tratamiento de aguas residuales civiles ocupan grandes superficies y ofrecen poca flexibilidad para futuras expansiones, lo que genera una demanda de soluciones integrales y personalizadas de tratamiento de aguas residuales.
3. Proceso de tratamiento y configuración del equipo principal
Para abordar las diversas características y los rigurosos requisitos técnicos de las aguas residuales generadas en las fábricas de obleas de semiconductores, empleamos un proceso de tratamiento totalmente integrado compuesto por:
Recolección segregada → Descomplejación y acondicionamiento del agua → Eliminación de fluoruro y sílice → Coagulación y sedimentación → Tratamiento biológico → Purificación avanzada mediante membranas → Reducción del volumen del concentrado
Cada corriente de aguas residuales se recolecta y homogeniza por separado para minimizar las fluctuaciones hidráulicas y en la calidad del agua.
Un proceso especializado de descomplejación descompone los complejos estables de metales pesados antes de que un sistema preciso de eliminación de fluoruro y sílice retire selectivamente los contaminantes característicos.
A continuación, las aguas residuales pasan por coagulación y sedimentación, seguidas de oxidación avanzada para degradar los compuestos orgánicos refractarios.
Un sistema de tratamiento biológico elimina adicionalmente el DQO residual antes de que el agua atraviese un sistema de ultrafiltración (UF) y una membrana de ósmosis inversa (RO) resistente al ensuciamiento para una purificación avanzada.
El agua regenerada de alta calidad se reutiliza en los procesos de limpieza de la producción de semiconductores, mientras que las aguas residuales concentradas sufren una reducción adicional de volumen para una eliminación eficiente y la recuperación de recursos.
El equipo principal incluye:
- Sistemas segregados resistentes a la corrosión para la recolección y la equalización
- Reactores de descomplejación de metales pesados
- Reactores de alta eficiencia para la eliminación de fluoruro
- Sistemas inteligentes de dosificación química
- Sistemas de filtración por membrana anticontaminación
- Instrumentos en línea para la monitorización de la calidad del agua
- Sistemas eléctricos de control totalmente automatizados
4. Ventajas de la solución
Esta solución está diseñada específicamente para abordar las complejas condiciones de aguas residuales que se encuentran en las instalaciones de fabricación de obleas de semiconductores.
El proceso de tratamiento patentado elimina eficazmente metales pesados, compuestos de fluoruro-silicato y contaminantes orgánicos refractarios, produciendo de forma constante agua tratada que cumple tanto con las normativas ambientales de vertido como con los requisitos de reutilización del agua en la planta.
Ofrecemos soluciones de equipos totalmente personalizadas, basadas en el diseño de salas limpias, las características de las aguas residuales, la capacidad de producción y el espacio disponible para la instalación. Las carcasas personalizadas de los equipos resistentes a la corrosión, los materiales resistentes al desgaste, los canales de flujo antiobstrucción y los equipos modulares compactos garantizan un rendimiento óptimo en las exigentes condiciones operativas de la industria de semiconductores.
Todo el equipo principal, los componentes de control eléctrico y los sistemas de tratamiento de agua están certificados conforme a las normas CE, UL e ISO, cumpliendo así los rigurosos requisitos de seguridad y conformidad exigidos por las instalaciones avanzadas de fabricación de semiconductores en todo el mundo.
El proceso de tratamiento segregado ofrece una excelente resistencia a las fluctuaciones hidráulicas y de calidad del agua, reduciendo significativamente la frecuencia de mantenimiento, la obstrucción de membranas y la generación de lodos.
Las tasas de recuperación de agua superan el 95 %, lo que reduce sustancialmente el consumo de agua dulce y los costos operativos, al tiempo que mejora la eficiencia general de la producción.
El diseño modular integrado minimiza el espacio necesario para la instalación, permite una expansión futura flexible y soporta una operación completamente automatizada para la fabricación continua y a gran volumen de semiconductores.
5. Referencias del proyecto y documentación de apoyo
Hemos completado con éxito proyectos de tratamiento de aguas residuales para múltiples instalaciones de fabricación de obleas de semiconductores de 12 pulgadas y 8 pulgadas.
Un proyecto representativo es un Sistema Integral de Tratamiento de Aguas Residuales y Reutilización de Agua para una Instalación Avanzada de Fabricación de Obleas, con una capacidad de tratamiento de 1.200 m³/día.
El sistema ha demostrado una operación estable a largo plazo, resolviendo con éxito problemas relacionados con concentraciones excesivas de fluoruro y sílice, metales pesados residuales y ensuciamiento de membranas. El proyecto superó tanto las inspecciones oficiales de aceptación ambiental como la rigurosa verificación de calidad del agua exigida por la fábrica, garantizando así una producción estable de obleas y operaciones continuas de fabricación.
La documentación de apoyo incluye:
- Patentes propietarias de procesos de tratamiento de aguas residuales 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
- Proyectos de referencia para importantes fabricantes de semiconductores
6. Alcance del servicio y proceso de cooperación
Ofrecemos soluciones integrales llave en mano EPC para el tratamiento de aguas residuales en instalaciones de fabricación de obleas semiconductoras, incluyendo investigación del sitio, muestreo y análisis de aguas residuales, ingeniería de procesos personalizada, diseño de equipos no estándar, fabricación, instalación, puesta en marcha, servicios de operación y mantenimiento, actualizaciones del sistema y suministro vitalicio de consumibles.
Proceso Estándar de Cooperación
- Estudio del sitio y análisis de aguas residuales: realizamos una investigación in situ, recolectamos muestras de aguas residuales y elaboramos un informe exhaustivo de análisis de la calidad del agua.
- Diseño de ingeniería personalizado: desarrollamos un proceso de tratamiento específico, una solución de equipos adaptada y una propuesta comercial basadas en los requisitos del proceso de fabricación de obleas.
- Fabricación de equipos e instalación: iniciamos la fabricación de equipos personalizados y la instalación in situ tras la confirmación del contrato.
- Instalación y puesta en marcha: Instalación completa, puesta en marcha integrada y funcionamiento de prueba continuo hasta que se logren de forma constante todos los objetivos de rendimiento del tratamiento.
- Aceptación del proyecto y formación técnica: Asistencia en los procedimientos de aceptación ambiental y formación integral para los operadores.
- Soporte técnico a largo plazo: Ofrecer inspecciones periódicas, mantenimiento preventivo, optimización del sistema, actualizaciones de equipos y soporte técnico las 24 horas del día, los 7 días de la semana.
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