1. Sources d’eaux usées, polluants typiques et caractéristiques de l’eau
Les eaux usées de boue de polissage chimico-mécanique (CMP) constituent un effluent de procédé critique généré lors de la fabrication de wafers semi-conducteurs. Elles proviennent principalement du polissage chimico-mécanique (CMP), du nettoyage post-CMP des wafers, de l’évacuation des boues usées et des opérations de lavage des sols des salles propres.
Par rapport aux eaux usées industrielles classiques, les eaux usées de boue CMP présentent des caractéristiques hautement spécialisées. Les principaux contaminants sont des particules abrasives à l’échelle nanométrique de dioxyde de silicium (SiO₂) et de dioxyde de cérium (CeO₂), accompagnées d’ions métalliques en traces tels que le cuivre (Cu) et l’aluminium (Al), des dispersants de boue de polissage, des inhibiteurs de corrosion comme le benzotriazole (BTA), ainsi que des acides et des alcalis résiduels.
Les eaux usées se caractérisent par une turbidité extrêmement élevée et des particules colloïdales exceptionnellement stables. En raison de leur taille ultrafine, les matières en suspension sont difficiles à faire sédimenter et ne peuvent pas être efficacement séparées à l’aide des technologies conventionnelles de traitement. Bien que la DCO globale soit relativement faible, les eaux usées présentent une viscosité élevée, un fort potentiel d’entartrage et des fluctuations fréquentes de la qualité de l’eau, ce qui rend fréquents les bouchons dans les canalisations et l’encrassement des membranes.
En outre, la fabrication de semi-conducteurs exige de l’eau recyclée ultrapure répondant à des spécifications extrêmement strictes pour l’eau de procédé, dont les exigences en matière de qualité dépassent largement celles du recyclage conventionnel des eaux usées industrielles.
2. Défis courants rencontrés par les clients
Le traitement des eaux usées issues du polissage chimique-mécanique (CMP) soulève plusieurs défis techniques hautement spécialisés, propres à la fabrication de semi-conducteurs.
Les colloïdes stables de silice à l’échelle nanométrique sont difficiles à éliminer à l’aide des procédés conventionnels de décantation, ce qui entraîne une accumulation de boues, un colmatage sévère des membranes, un remplacement fréquent des membranes et des arrêts imprévus du système, affectant directement la continuité de la production de wafers.
Les produits chimiques résiduels de polissage et les traces de métaux lourds peuvent engendrer des risques de non-conformité environnementale si leur élimination n’est pas complète.
Comme les usines de fabrication de semi-conducteurs exigent une eau recyclée d’une pureté exceptionnellement élevée, les systèmes conventionnels de traitement des eaux ne parviennent souvent pas à atteindre de façon constante la qualité requise, ce qui se traduit par des taux de réutilisation de l’eau faibles et des coûts d’exploitation accrus.
Les équipements standardisés de traitement des eaux usées ne sont généralement pas conçus pour traiter les eaux usées de pâte de polissage chimico-mécanique (CMP), caractérisées par une viscosité élevée et des particules ultrafines, offrant ainsi une résistance insuffisante au colmatage et à la corrosion.
En outre, les usines de semi-conducteurs étendent fréquemment leur capacité de production, tandis que les systèmes conventionnels de traitement occupent une empreinte au sol importante et offrent une flexibilité limitée pour les mises à niveau de capacité. Par conséquent, des solutions intégrées et sur mesure de traitement des eaux usées, spécifiquement conçues pour la fabrication avancée de semi-conducteurs, sont de plus en plus requises.
3. Procédure de traitement et configuration des équipements principaux
Pour relever les défis principaux posés par les eaux usées issues du polissage chimique-mécanique (CMP) — notamment la stabilité des colloïdes, la présence de particules ultrafines et l’encrassement des membranes — nous utilisons une procédure de traitement dédiée composée des étapes suivantes :
Collecte séparée → Conditionnement précis de l’eau et coagulation → Floculation et décantation à haute efficacité → Filtration précise → Purification membranaire avancée → Réutilisation d’eau ultrapure
Les eaux usées issues du CMP sont collectées séparément puis égalisées afin de maintenir des conditions de traitement stables.
Un ajustement précis du pH déséquilibre les particules colloïdales, tandis qu’un système de coagulation et de floculation haute performance agglomère et sédimente rapidement les particules abrasives à l’échelle nanométrique.
Après décantation, la majeure partie des matières en suspension et des contaminants colloïdaux est éliminée avant que l’eau ne passe par une filtration de précision suivie d’une adsorption sur charbon actif, permettant ainsi d’éliminer les composés organiques résiduels et les impuretés métalliques en traces.
Enfin, un système d’ultrafiltration (UF) couplé à un système de membrane d’osmose inverse (RO) anti-encrassement assure une désalinisation et une purification avancées, produisant une eau réutilisable de haute qualité adaptée aux procédés de polissage et de nettoyage des wafers.
Les équipements principaux comprennent :
- Systèmes intelligents d’ajustement du pH et de conditionnement chimique
- Réacteurs haute efficacité de coagulation et de floculation
- Unités de filtration de précision
- Systèmes de filtration membranaire anti-encrassement
- Systèmes de purification au charbon actif
- Systèmes de dosage chimique entièrement automatiques
- Systèmes de surveillance en ligne de la qualité de l’eau à haute précision
4. Avantages de la solution
Cette solution est spécifiquement conçue pour les eaux usées issues des boues de polissage chimico-mécanique (CMP) dans le secteur des semi-conducteurs, résolvant efficacement les défis les plus complexes du secteur, notamment la séparation difficile des colloïdes et l’encrassement sévère des membranes.
Le procédé de traitement propriétaire élimine efficacement les particules ultrafines de silice, les métaux lourds en traces et les contaminants organiques résiduels, tout en produisant systématiquement une eau réutilisable conforme aux normes de réutilisation d’eau de processus dans le secteur des semi-conducteurs.
Nous proposons des solutions d’équipements entièrement personnalisées, adaptées aux environnements de salles propres dédiées aux semi-conducteurs, aux aménagements des usines et aux caractéristiques des eaux usées. Des canaux d’écoulement antidébouchons sur mesure, des enveloppes d’équipements résistantes à la corrosion et des structures de filtration de précision garantissent des performances optimales dans les conditions exigeantes d’exploitation des eaux usées CMP.
Tous les systèmes électriques de commande principaux, les équipements mécaniques et les composants de traitement des eaux sont certifiés selon les normes CE, UL et ISO, conformément aux exigences internationales en matière de sécurité pour les installations de fabrication avancée en Europe et en Amérique du Nord.
Le système fait preuve d’une excellente résistance aux fluctuations hydrauliques et de qualité de l’eau, réduisant considérablement l’encrassement des membranes, la fréquence de maintenance et les temps d’arrêt des équipements.
Les taux de récupération des eaux dépassent 95 %, réduisant ainsi considérablement la consommation d’eau douce et les coûts d’exploitation.
Sa conception intégrée modulaire minimise l’espace d’installation tout en permettant une extension future souple. Son fonctionnement entièrement automatisé et intelligent répond aux exigences de production continue et haute précision des usines modernes de fabrication de wafers semi-conducteurs.
5. Références de projet et documents justificatifs
Nous avons mené à bien avec succès plusieurs projets de traitement des eaux usées issues de slurries CMP pour des usines de fabrication de wafers semi-conducteurs.
Un projet représentatif est le projet de recyclage des eaux usées issues du polissage chimique-mécanique (CMP) dans une usine de fabrication de wafers semi-conducteurs de 12 pouces, avec une capacité de traitement de 1 000 m³/jour.
Le système a démontré un fonctionnement stable à long terme, résolvant totalement les problèmes d’accumulation colloïdale, d’encrassement des membranes et de qualité instable des eaux traitées. L’eau recyclée répond systématiquement aux normes d’eau ultrapure pour réutilisation dans l’industrie semi-conductrice et a réussi avec succès à la fois les inspections de conformité environnementale et les essais de réception en usine.
Les documents justificatifs comprennent :
- Brevets exclusifs sur le procédé de traitement des eaux usées CMP
- Certificats de conformité CE, UL et ISO
- Rapports d’analyses de qualité de l’eau réalisées par des laboratoires tiers, à haute précision
- Documents de fin de projet et d’acceptation
- Projets de référence dans le secteur semi-conducteur
6. Périmètre des services et processus de coopération
Nous fournissons des solutions clés en main EPC complètes pour le traitement des eaux usées contenant des boues de polissage chimique-mécanique (CMP), couvrant l’étude de site, la collecte et l’analyse d’échantillons d’eaux usées, l’ingénierie de procédés sur mesure, la conception d’équipements non standard, la fabrication des équipements, l’installation, la mise en service, l’exploitation et la maintenance, les mises à niveau du système, ainsi que la fourniture à vie des consommables.
Processus standard de coopération
- Enquête sur site et prélèvement d’échantillons d’eau – Réaliser une investigation sur site, prélever des échantillons d’eaux usées et établir un rapport complet d’analyse de la qualité de l’eau.
- Conception technique personnalisée – Élaborer un procédé de traitement dédié, une solution d’équipements sur mesure et une proposition commerciale fondées sur les conditions réelles d’exploitation de la fab.
- Fabrication des équipements et construction – Lancer la fabrication sur mesure des équipements et les travaux de construction sur site après confirmation du contrat.
- Installation et mise en service – Finaliser l’installation, la mise en service intégrée et l’exploitation d’essai jusqu’à l’atteinte d’une conformité stable aux exigences de qualité de l’eau.
- Acceptation du projet et formation – Assister aux procédures d’acceptation du projet et dispenser une formation professionnelle aux opérateurs.
- Soutien technique à long terme – Assurer des inspections régulières, une maintenance préventive, une optimisation du système, des mises à niveau des équipements et un soutien technique 24/7.
EN
