SiC- ja GaN-puolijohdejäteveden käsittelyratkaisu

1. Jätevesien lähteet, tyypilliset saastuttajat ja veden ominaisuudet

Piikikerrosten kasvatuksen, etämisprosessien, ionitörmäyksen, ohutkalvojen sputterointiprosessien, piilevyjen hionnan ja puhdistuksen sekä puhtaiden tilojen pesuprosessien aikana syntyy jätteeksi jäävää vettä piikarbidi- (SiC) ja galliumnitridi- (GaN) puolijohdevalmistuksessa. Vertailussa perinteiseen piipuolijohdejäteveseen kolmannen sukupolven puolijohdejätevesi on huomattavasti monimutkaisemmin koostuvaa ja sitä on merkittävästi vaikeampi käsittellä.

Tyypillisiä kontaminaantteja ovat fluoridi, korkeat happo- ja emäspitoisuudet, erinomaisen hienojakoiset piikarbidihiomajätteet, galliumyhdisteet, nitridit, jäljittäviä raskasmetallioneja sekä pieniä määriä orgaanisia kontaminaantteja, kuten valokuvaresistin jäämiä ja poistokemikaaleja, mikä johtaa vaihteleviin COD-arvoihin.

Jätevesi on luonnehdittavissa vaihtelevina vahvasti happamien ja emäksisten virtausten, korkeiden fluoridipitoisuuksien, erinomaisen hienojakoisten liukenemattomien aineiden ja erittäin syövyttävien ominaisuuksien perusteella. Vakaita kolloidisia hiukkasia laskeutuu hyvin hitaasti, mikä lisää putkistojen saastumisen ja suodatinmuovien tukkoitumisen riskiä. Lisäksi leveän energiavälin puolijohteiden valmistus vaatii erinomaisen puhdasta kierrätettyä vettä, jonka laatuvaatimukset ovat huomattavasti tiukemmat kuin perinteisessä teollisessa jätevesien käsittelyssä.

2. Yleisimmät asiakkaiden haasteet

SiC- ja GaN-puolijohdemateriaalien valmistajat kohtaavat yleensä useita jätevesien käsittelyyn liittyviä haasteita.

Erittäin hienojakoiset SiC- ja GaN-hiukkaset on vaikea poistaa perinteisillä sedimentointimenetelmillä, mikä johtaa saostumien kertymiseen, laitteiston tukkeutumiseen, usein esiintyvään kalvojen saastumiseen ja kalliiseen tuotantonopeuden alentamiseen. Etsoinnissa syntyvä korkean fluoridipitoisuuden omaava jätevesi on vaikea käsittellä yhdenmukaisesti, mikä tekee yhä tiukentuvien ympäristöön liittyvien purkupaikkastandardien noudattamisesta haastavaa.

Tuotantoprosessi tuottaa myös vuorottelevia happamia ja emäksisiä jätevesivirtoja, jotka ovat erittäin syöpäviä ja vaativat erityisiä korroosionkestäviä laitteita eikä tavallisia teollisia järjestelmiä. Samalla puolijohdevalmistajat vaativat erinomaisen korkeita ultra-puhdasta vettä talteenottavia prosenttilukuja, kun taas perinteiset käsittelytekniikat usein eivät täytä vaadittua vedenlaatua, mikä johtaa liialliseen raakaveden kulutukseen ja korkeampiin käyttökustannuksiin.

Lisäksi nykyaikaiset puolijohdetehdasrakennukset tyypillisesti kärsivät rajoitetusta asennustilasta ja nopeasti kehittyvistä tuotantolinjoista, mikä tekee perinteisten suurten jätevesikäsittelylaitosten laajentamisesta tai päivityksestä vaikeaa. Tämän seurauksena kasvaa kysyntä tiukasti mukautettavista, modulaarisista ja kompakteista jätevesikäsittelyjärjestelmistä, jotka on suunniteltu erityisesti tarkkuuspuolijohdeteollisuuden tarpeisiin.

3. Käsittelyprosessi ja ydinvälineiden konfiguraatio

SiC- ja GaN-jätevesien korkean fluoridipitoisuuden, erinomaisen hienojakoisuuden ja syövyttävien ominaisuuksien hoitamiseksi käytämme erityistä käsittelyprosessia, joka koostuu seuraavista vaiheista:

Eroteltu keräys → Tarkka pH:n säätö ja kolloidien epävakauttaminen → Koagulointi ja fluoridin poisto → Hienosuodatus → Edistynyt kalvojen puhdistus → Erittäin puhdasta vettä uudelleenkäyttöön

Happoja, emäksiä, fluoriyhdisteitä ja prosessivesiä sisältävät jätevesivirrat kerätään ja tasataan erikseen, jotta hydraulisten ja vedenlaatuvaihteluiden vaikutukset minimoitaisiin. Tarkka pH-säätö aiheuttaa kolloidipartikkelien epävakautta, kun taas optimoitu koagulaatio- ja sedimentointijärjestelmä poistaa tehokkaasti kelluvat ainekset ja suurimman osan fluoresta.

Aktiivihiilen adsorptio ja tarkka suodatus poistavat jäljelle jääneet orgaaniset yhdisteet ja metallipitoiset epäpuhtaudet. Käsitelty vesi kulkee sitten ultra-suodatusjärjestelmän (UF) ja likaantumisen estävän käänteisosmoosijärjestelmän (RO) läpi syväsuolaukseen, jolloin tuotetaan korkealaatuista vettä piirisilikoottien puhdistukseen ja muihin puolijohteiden valmistusprosesseihin.

Ydinlaitteet sisältävät:

• Korroosioluokan tasausaltaat ja pH-säätöjärjestelmät
• Korkeatehokkaat fluorin poisto- ja kolloidien hajottamiseen tarkoitetut reaktorit
• Täysautomaattiset kovuudenpoisto- eli pehmentämisjärjestelmät
• Epäsuotuisan saastumisen estävät kalvo-suodatusjärjestelmät
• Älykkäät kemikaalien annostelujärjestelmät
• Korkean tarkkuuden verkko-ohjatut vedenlaatumittarit

4. Ratkaisun edut

Tämä ratkaisu on erityisesti suunniteltu kolmannen sukupolven SiC- ja GaN-puolijohdevalmistukseen ja ratkaisee tehokkaasti kolme keskitä kriittistä teollisuuden haastetta: erinomaisen hienojen hiukkasten poisto, fluori-ionien säätö ja korroosion kestävyys.

Käsitelty vesi täyttää jatkuvasti sekä tuotannon uudelleenkäytön vaatimukset että ympäristöön päästettävän veden standardit. Mukautettuja ei-standardoituja laitteita voidaan suunnitella tiukkeneviin tehdasrakenteisiin ja erittäin korroosioalttiisiin käyttöympäristöihin; niissä on vahvistettuja korroosionestoja, tukkeutumattomia virtauskanavia ja modulaarisia tiukkoja rakenteita, jotka on suunnattu erityisesti puolijohdetehdasten tarpeisiin.

Kaikki keskitetyt sähköiset ohjausjärjestelmät, mekaaninen laitteisto ja vedenkäsittelykomponentit on valmistettu kansainvallisesti tunnettujen CE-, UL- ja ISO-standardien mukaisesti, mikä takaa erinomaisen turvallisuuden, luotettavuuden ja sääntelyvaatimusten noudattamisen huippuluokan puolijohdesovelluksissa.

Järjestelmä tarjoaa erinomaisen vastustuskyvyn veden laadun vaihteluille, mikä vähentää merkittävästi kalvojen saastumista, huoltotarvetta ja käyttökatkoja. Vesien kierrätysaste voi ylittää 95 %, mikä vähentää huomattavasti makean veden kulutusta ja kokonaistoimintakustannuksia.

Sen modulaarinen, tilasäästävä suunnittelu mahdollistaa joustavan kapasiteetin laajentamisen, kun taas täysin automatisoitu älykäs ohjaus varmistaa vakaa toiminnan jatkuvaa, korkeatarkkuutta vaativaa puolijohdevalmistusta varten.

5. Hankkeita koskevat viitteet ja tukevat asiakirjat

Olemme toimittaneet onnistuneesti jätevesien käsittelyjärjestelmiä SiC- ja GaN-puolijohdelevyjen valmistustiloihin, mukaan lukien vertailukelpainen laajakaistainen puolijohdevalmistustehdas, jonka käsittelykapasiteetti on 900 m³/päivä.

Järjestelmä on toiminut luotettavasti, poistamalla tehokkaasti hiukkasia, vakauttamalla fluoridin poiston ja tuottaen jatkuvasti kierrätettävää vettä, joka täyttää puolijohdealan erityisen puhdasta vettä koskevat käyttövaatimukset. Hanke läpäisi onnistuneesti sekä tehdasvalmiustestauksen että ympäristövaatimusten tarkastukset.

Tukevat dokumentit sisältävät:

• Omien prosessien patentit
• CE-, UL- ja ISO-sertifikaatit
• Kolmannen osapuolen tekemät vedenlaatutestausraportit
• Projektin hyväksyntäasiakirjat
• Viitteitä johtavilta puolijohdevalmistajilta

6. Palvelun laajuus ja yhteistyöprosessi

Tarjoamme kattavia EPC-avainvalmis-jätevesien käsittelyratkaisuja kolmannen sukupolven puolijohdevalmistajille, kattaaen sivututkimukset, veden laatuanalyysit, mukautetun prosessitekniikan suunnittelun, ei-standardien laitteiden valmistuksen, asennuksen, käynnistyksen, käyttö- ja huoltopalvelut, järjestelmien päivitykset sekä elinkaaren ajan kulutustavaratoimitukset.

Standardiytetty yhteistyöprosessi

• Sivuston kartoitus ja jätevesinäytteiden ottaminen sekä kattava vedenlaatuanalyysi
• Tuotanto-olosuhteiden perusteella mukautettu prosessi ja laiteasuunnittelu
• Laitteiden valmistus ja paikan päällä tapahtuva rakentaminen sopimuksen vahvistamisen jälkeen
• Asennus, käynnistys ja kokonaisvaltainen kokeilukäyttö, kunnes saavutetaan vakaa vaatimustenmukaisuus
• Projektin hyväksyntätukea ja käyttäjäkoulutusta
• Pitkäaikainen ennaltaehkäisevä huolto, tekninen tuki, järjestelmän optimointi ja päivityspalvelut