CMP-lietteen jätevesien käsittelyratkaisu

1. Jätevesien lähteet, tyypilliset saastuttajat ja veden ominaisuudet

CMP-prosessivesi (kemiallis-mekaaninen tasaus) liuotinjätevesi on tärkeä prosessijätevesi, joka syntyy puolijohteiden piirisien valmistuksessa. Se syntyy pääasiassa kemiallis-mekaanisesta tasauksesta (CMP), CMP-jälkeisestä piirisien puhdistuksesta, käytetyn liuottimen poistosta ja puhdas huoneen lattian pesusta.

Vertailtaessa perinteisiin teollisuusjätevesiin CMP-liuotinjätevesi osoittaa erityisen erikoisia ominaisuuksia. Pääsaastuttajat ovat nanokokoisia piioksidia (SiO₂) ja tseriumoksidia (CeO₂) hiomahiukkasia sekä jäljellä olevia metalli-ioneja, kuten kuparia (Cu) ja alumiinia (Al), hiomaliuottimen hajottimia, bentsoatriatsolihappoa (BTA) korroosioinhibiittoreita sekä jäljelle jääneitä happoja ja emäksiä.

Jätevesi on erinomaisen epäselkää ja sen kolloidiset hiukkaset ovat erinomaisen vakaita. Ultra-hienon hiukkasen koon vuoksi suspendoituneet aineet eivät laskeutu helposti, eikä niitä voida erottaa tehokkaasti perinteisillä käsittelytekniikoilla. Vaikka kokonaismäinen COD-arvo on suhteellisen alhainen, jätevesi on viskoosia, aiheuttaa helposti saostumia ja sen laatu vaihtelee usein huomattavasti, mikä tekee putkistojen tukkoitumisesta ja suodatinmuovien likaantumisesta yleisiä käyttöhaasteita.

Lisäksi puolijohdevalmistukseen vaaditaan erinomaisen puhdasta kierrätettyä vettä, joka täyttää erinomaisen tiukat prosessivesivaatimukset; vedenlaatua koskevat vaatimukset ovat paljon tiukemmat kuin perinteisessä teollisessa jäteveden kierrätyksessä.

2. Yleisimmät asiakkaiden haasteet

CMP-jäteveden käsittelyyn liittyy useita erityisiä teknisiä haasteita, jotka ovat ainutlaatuisia puolijohdevalmistukselle.

Stabiilit nanomittaiset silikakolloidit on vaikea poistaa perinteisillä sedimentaatiomenetelmillä, mikä johtaa lietteen kertymiseen, vakavaan kalvojen saastumiseen, usein toistuvaan kalvojen vaihtoon ja suunnittelemattomiin järjestelmän pysäytyksiin, jotka vaikuttavat suoraan piirisirujen tuotannon jatkuvuuteen.

Jäljelle jäävät hiomiskemikaalit ja jäljitysmäiset raskasmetallit voivat aiheuttaa ympäristövaatimusten noudattamisen riskejä, jos niitä ei poisteta täysin.

Koska puolijohdetehdasvaatimukset edellyttävät erinomaista puhdistusastetta olevaa kierrätettävää vettä, perinteiset vedenkäsittelyjärjestelmät eivät usein pysty jatkuvasti saavuttamaan vaadittua vedenlaatua, mikä johtaa alhaiseen vedenkierrätysasteeseen ja korkeampiin käyttökustannuksiin.

Standardoidut jäteveden käsittelylaitteet eivät yleensä ole suunniteltu CMP-lietteen jäteveden korkean viskositeetin ja erinomaisen hienojakoisuuden partikkeliominaisuuksia varten, joten niiden tukkeutumis- ja korroosionkestävyys on riittämätön.

Lisäksi puolijohdetehdasrakennukset laajentavat usein tuotantokapasiteettiaan, kun taas perinteiset käsittelyjärjestelmät vaativat suurta tilaa ja tarjoavat rajallista joustavuutta kapasiteetin parantamiseen. Tämän vuoksi integroituja ja mukautettuja jätevesikäsittelyratkaisuja, jotka on suunniteltu erityisesti edistyneen puolijohdeteollisuuden tarpeisiin, tarvitaan yhä enemmän.

3. Käsittelyprosessi ja ydinvälineiden konfiguraatio

CMP-jäteveden päähaasteiden – kuten vakaiden kolloidien, erinomaisen hienojen hiukkasten ja kalvojen tukkoitumisen – ratkaisemiseksi käytämme erityistä käsittelyprosessia, joka koostuu seuraavista vaiheista:

Erillinen keräys → Tarkka veden säätö ja koagulaatio → Korkeatehoinen flokulaatio ja sedimentaatio → Tarkka suodatus → Edistynyt kalvopuhdistus → Ultra-puhdan veden uudelleenkäyttö

CMP-jätevesi kerätään erillisesti ja tasataan, jotta käsittelyolosuhteet pysyvät vakaina.

Tarkka pH:n säätö aiheuttaa kolloidipartikkelien epävakaudesta, kun taas korkean suorituskyvyn koagulaatio- ja flokulaatiojärjestelmä kokoaa ja saattaa nopeasti nanoasteikkoisia kuluttavia partikkeleita sedimentoitumaan.

Sedimentoinnin jälkeen suurin osa suspendoiduista aineista ja kolloidisista kontaminaanteista poistetaan ennen kuin vesi kulkee tarkkasuodatuksen ja aktiivihiilen adsorptiosuodatuksen läpi, jolloin jäljelle jääneet orgaaniset yhdisteet ja jäljitysmäiset metalli-epäpuhtaudet poistetaan.

Lopuksi ultrafiltraatio- (UF) järjestelmä yhdistettynä likaantumisenestoon suunniteltuun käänteisosmoosi- (RO) kalvoprosessiin tarjoaa edistynyttä suolapitoisuuden alentamista ja puhdistusta, tuottaen korkealaatuista kierrätysvettä, joka soveltuu piirisileiden kiillotukseen ja puhdistukseen.

Ydinlaitteet sisältävät:

• Älykkäät pH:n säätö- ja kemikaalikäsittelyjärjestelmät
• Korkean tehokkuuden koagulaatio- ja flokulaatioreaktorit
• Tarkat suodatusyksiköt
• Epäsuotuisan saastumisen estävät kalvo-suodatusjärjestelmät
• Aktiivihiilipohjaiset puhdistusjärjestelmät
• Täysin automatisoidut kemikaalien annostelujärjestelmät
• Korkean tarkkuuden verkkoon kytketyt vedenlaatumittausjärjestelmät

4. Ratkaisun edut

Tämä ratkaisu on suunniteltu erityisesti puolijohde-CMP-liuoksen jätevesien käsittelyyn ja ratkaisee tehokkaasti alan vaikeimmin ratkaistavissa olevat ongelmat, kuten hankalan kolloidierottelun ja vakavan kalvosuodattimien saastumisen.

Ainutlaatuinen käsittelyprosessi poistaa tehokkaasti erinomaisen hienojakoiset piioksidihiomahiukkaset, jäljelle jääneet raskasmetallit ja orgaaniset epäpuhtaudet sekä tuottaa jatkuvasti kierrätettävää vettä, joka täyttää puolijohdeprosessivesien uudelleenkäytön vaatimukset.

Tarjoamme täysin mukautettuja laitteistoratkaisuja, jotka on suunniteltu erityisesti puolijohdepuhtaussiivoushuoneiden ympäristöön, tehdasrakennuksen asettelun ja jäteveden ominaisuuksien mukaan. Mukautetut tukkeutumattomat virtauskanavat, korroosionkestävät laitteistokoteloit ja tarkat suodatusrakenteet varmistavat optimaalisen suorituskyvyn vaativissa CMP-jätevesiolosuhteissa.

Kaikki keskitetyt sähköiset ohjausjärjestelmät, mekaaninen laitteisto ja vedenkäsittelykomponentit ovat sertifioituja CE-, UL- ja ISO-standardien mukaisiksi, mikä täyttää kansainväliset turvallisuusvaatimukset edistyneisiin valmistustiloihin Euroopassa ja Pohjois-Amerikassa.

Järjestelmä osoittaa erinomaista vastustuskykyä hydraulisille ja vedenlaatuvaihteluille, mikä vähentää merkittävästi kalvojen saastumista, huoltovälejä ja laitteiston käyttökatkoja.

Veden talteenottoprosentti ylittää 95 %, mikä vähentää merkittävästi makean veden kulutusta ja käyttökustannuksia.

Sen modulaarinen integroitu suunnittelu vähentää asennustilaa minimiin ja mahdollistaa joustavan tulevan laajentamisen. Täysin automatisoitu älykäs toiminta tukee nykyaikaisten puolijohdepiirisirujen valmistuslaitosten jatkuvia ja korkeatarkkuusisia tuotantovaatimuksia.

5. Hankkeita koskevat viitteet ja tukevat asiakirjat

Olemme suorittaneet onnistuneesti useita CMP-liuoksen jätevesien käsittelyhankkeita puolijohdepiirisirujen valmistuslaitoksille.

Esimerkkiprojekti on 12-tuumainen puolijohdelevyjen CMP-jätevesien kierrätysprojekti, jonka käsittelykapasiteetti on 1 000 m³/päivä.

Järjestelmä on osoittanut pitkäaikaista vakavaa toimintaa ja ratkaissut täysin kolloidien kertymisen, kalvojen saastumisen ja epävakaiden puhdistetun veden laadun aiheuttamat ongelmat. Kierrätetty vesi täyttää jatkuvasti puolijohdealan erityisen puhdasta vettä koskevat uudelleenkäyttöstandaardit ja on läpäissyt sekä ympäristövaatimusten noudattamisen tarkastukset että tehtaan hyväksyntätestit.

Tukevat dokumentit sisältävät:

• Omistettujen CMP-jätevesien käsittelyprosessien patentit
• CE-, UL- ja ISO-sertifikaattitodistukset
• Kolmannen osapuolen suuritarkkuusvetelaatututkimusraportit
• Hankkeen valmius- ja hyväksyntäasiakirjoja
• Viitteellisiä projekteja puolijohdealalla

6. Palvelun laajuus ja yhteistyöprosessi

Tarjoamme kattavia EPC-avainvalmisratkaisuja CMP-liuoksen jätevesien käsittelyyn, kattaaen paikallisinvestointit, jätevesinäytteiden ottamisen ja analysoinnin, mukautetun prosessisuunnittelun, ei-standardilaiteiden suunnittelun, laitteiden valmistuksen, asennuksen, käynnistyksen, käytön ja huollon, järjestelmän päivitykset sekä elinkaaren ajan kulutustarvikkeiden toimitukset.

Standardiytetty yhteistyöprosessi

• Paikallisinvestointi ja veden näytteiden ottaminen – Suoritetaan paikan päällä tapahtuva tutkimus, kerätään jätevesinäytteitä ja laaditaan kattava vedenlaatuanalyysiraportti.
• Mukautettu insinööriratkaisun suunnittelu – Kehitetään erityinen käsittelyprosessi, mukautettu laiteratkaisu ja kaupallinen tarjous todellisten puhtausluokkahuoneiden toimintaolosuhteiden perusteella.
• Laitteiden valmistus ja rakentaminen – Aloitetaan mukautettujen laitteiden valmistus ja paikan päällä tapahtuva rakentaminen sopimuksen vahvistamisen jälkeen.
• Asennus ja käyttöönotto – Suoritetaan asennus, yhdennetty käyttöönotto ja kokeilukäyttö, kunnes saavutetaan vakaa noudattaminen vedenlaatua koskevien vaatimusten mukaan.
• Hankkeen hyväksyminen ja koulutus – Autetaan hankkeen hyväksymisprosesseissa ja tarjotaan ammattimaista käyttäjäkoulutusta.
• Pitkäaikainen tekninen tuki – Tarjotaan säännöllisiä tarkastuksia, ennakoivaa huoltoa, järjestelmän optimointia, laitteiden päivityksiä ja 24/7 teknistä tukea.