1. Sources d’eau brute, contaminants typiques et caractéristiques de la qualité de l’eau
L’eau brute destinée aux systèmes d’eau ultrapure (UPW) pour semi-conducteurs provient généralement d’alimentations en eau municipales ou d’eaux souterraines sur site. L’eau ultrapure produite est utilisée dans des procédés critiques de fabrication de semi-conducteurs, notamment la gravure de wafers, le dépôt de couches minces, la planarisation chimico-mécanique (CMP), le nettoyage des wafers, la photolithographie et d’autres procédés de fabrication avancés, où la qualité de l’eau influe directement sur le rendement des dispositifs et la fiabilité des produits.
Les contaminants typiques présents dans l’eau brute comprennent les ions responsables de la dureté (calcium et magnésium), les matières en suspension, les particules colloïdales, le chlore résiduel, les sulfates, les silicates et des métaux lourds en traces. Selon la source d’eau, des micro-organismes en traces et du carbone organique total (TOC) peuvent également être présents.
Les systèmes d’eau ultrapure (UPW) pour semi-conducteurs exigent l’un des niveaux de qualité d’eau les plus élevés dans la fabrication moderne. Pratiquement tous les ions dissous, les particules en suspension, les micro-organismes et les contaminants organiques doivent être éliminés. L’eau produite doit atteindre une résistivité électrique de 18,25 MΩ·cm, tandis que la contamination particulaire, le carbone organique total (TOC), la silice et les ions métalliques en traces doivent être maîtrisés à des niveaux extrêmement faibles.
Par rapport aux systèmes d’eau ultrapure utilisés dans les applications photovoltaïques, pour batteries lithium ou d’autres secteurs industriels, les systèmes UPW pour semi-conducteurs exigent une pureté d’eau nettement supérieure, une stabilité opérationnelle exceptionnelle et des performances continues sans interruption.
2. Défis courants rencontrés par les clients
Le défi principal dans la production d’eau ultrapure pour semi-conducteurs consiste à maintenir de façon constante une qualité d’eau stable à des niveaux de pureté extrêmement élevés.
Les fluctuations de la qualité de l’eau brute peuvent directement affecter la résistivité, la concentration de silice et les niveaux d’ions en traces, ce qui risque de réduire le rendement des wafers et d’augmenter les défauts de production.
Les systèmes industriels conventionnels d’eau pure manquent généralement de capacité de purification suffisante pour éliminer complètement les ions en traces, les composés organiques dissous (TOC) et les particules ultrafines, ce qui les rend inadaptés aux procédés avancés de fabrication de semi-conducteurs.
En outre, les cartouches filtrantes, les résines échangeuses d’ions et les éléments membranaires sont sensibles à l’encrassement et à la dégradation de leurs performances, entraînant des arrêts fréquents pour maintenance qui interrompent la production continue.
Les équipements standards utilisent souvent des réseaux de tuyauteries et des cuves de stockage dont la résistance à la corrosion ou le niveau de propreté est insuffisant, augmentant ainsi le risque de contamination secondaire due au lessivage des matériaux.
À mesure que les usines de semi-conducteurs se développent et que les technologies de fabrication évoluent rapidement, les systèmes conventionnels de traitement d’eau à conception fixe offrent une flexibilité limitée pour les mises à niveau des installations et l’extension de leur capacité. Les fabricants exigent de plus en plus des systèmes d’eau ultrapure (UPW) hautement personnalisés, évolutifs et conformes aux normes internationales, spécifiquement conçus pour la fabrication avancée de semi-conducteurs.
3. Procédure de traitement et configuration des équipements principaux
Pour répondre aux exigences strictes en matière de qualité de l’eau dans la fabrication de semi-conducteurs, nous utilisons un procédé éprouvé de production d’UPW en plusieurs étapes, composé de :
Prétraitement → Osmose inverse à double passage (RO) → Déionisation électrochimique (EDI) → Polissage par lit mixte → Filtration finale de précision
L’eau brute subit d’abord un prétraitement comprenant une filtration multicouche, une filtration au charbon actif et une filtration précise par cartouche afin d’éliminer les matières en suspension, le chlore résiduel, les contaminants colloïdaux et les grosses molécules organiques.
L’eau prétraitée traverse ensuite un système d’osmose inverse (OI) à double passage afin d’éliminer la majeure partie des sels dissous, de la silice et des ions métalliques.
Un système avancé de déionisation électrochimique (EDI) élimine en continu les contaminants ioniques résiduels sans régénération chimique, éliminant ainsi le risque de contamination secondaire associé à la régénération classique par échange d’ions.
Enfin, un système de polissage par échange d’ions à lit mixte, couplé à une ultrafiltration terminale, produit de l’eau ultrapure présentant une résistivité stable de 18,25 MΩ·cm, répondant pleinement aux exigences des procédés avancés de fabrication de semi-conducteurs.
Les équipements principaux comprennent :
- Systèmes de prétraitement entièrement automatiques
- Unités d’osmose inverse anti-encrassement à double passage
- Systèmes d’eau ultrapure à déionisation électrochimique (EDI)
- Unités d’échange d’ions à lit mixte pour polissage
- Systèmes de filtration terminale de précision
- Systèmes intelligents de commande électrique
- Instruments 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 procédés avancés de fabrication de semi-conducteurs et produit systématiquement de l’eau ultrapure conforme aux normes industrielles les plus exigeantes.
Les paramètres critiques de qualité de l’eau — notamment le carbone organique total (TOC), la contamination particulaire, la silice et les ions métalliques en traces — sont rigoureusement contrôlés afin d’optimiser le rendement des wafers et la fiabilité de la fabrication.
Nous proposons des solutions techniques entièrement sur mesure, fondées sur la disposition des salles propres, le nœud technologique du procédé, la capacité de production et les caractéristiques de l’eau brute. Des canalisations hautement pures et résistantes à la corrosion, des équipements compacts montés sur châssis (skid-mounted) et des conceptions modulaires évolutives éliminent efficacement toute contamination secondaire tout en permettant des mises à niveau futures de la capacité.
L’ensemble des équipements principaux, des systèmes de commande électrique et des composants de traitement de l’eau est certifié selon les normes CE, UL et ISO, garantissant ainsi la conformité aux réglementations internationales en matière de sécurité et aux exigences mondiales de la fabrication de semi-conducteurs.
Le procédé de purification à plusieurs étapes intègre une surveillance intelligente de la qualité de l’eau et une commande automatique du procédé, offrant une excellente résistance aux variations de la qualité de l’eau brute tout en prolongeant la durée de vie des membranes, des résines et des composants de filtration.
La conception intégrée modulaire réduit au minimum les besoins en espace d’installation, permet un déploiement rapide et offre une flexibilité exceptionnelle pour l’extension des usines de fabrication de semi-conducteurs et la modernisation des procédés.
5. Références de projet et documents justificatifs
Nous avons livré avec succès des systèmes d’eau ultrapure pour semi-conducteurs à plusieurs installations de fabrication de wafers ainsi qu’à des usines d’assemblage et de test de semi-conducteurs.
Un projet représentatif est le système d’eau ultrapure (UPW) pour usine de fabrication avancée de semi-conducteurs de 12 pouces, où l’eau produite maintient constamment une résistivité électrique de 18,25 MΩ·cm, conformément aux spécifications les plus exigeantes en matière d’eau ultrapure pour semi-conducteurs.
Le système a démontré un fonctionnement continu fiable tout au long de l’année, assurant une production stable et à haut volume de semi-conducteurs, tout en réussissant avec succès les essais d’acceptation en usine (FAT) ainsi que les inspections de conformité sectorielles.
Les documents justificatifs comprennent :
- Brevets exclusifs sur le procédé d’eau ultrapure (UPW) pour semi-conducteurs
- Certificats de conformité CE, UL et ISO
- Rapports d’analyses de qualité de l’eau certifiés par des tiers accrédités
- Documents de fin de projet et d’acceptation
- Références de performance issues de projets de semi-conducteurs de référence
6. Périmètre des services et processus de coopération
Nous fournissons des solutions clés en main EPC complètes pour les systèmes d’eau ultrapure (UPW) destinés aux semi-conducteurs, couvrant l’étude de site, l’analyse de la qualité de l’eau brute, l’ingénierie de procédé sur mesure, la conception et la fabrication d’équipements non standard, l’installation, la mise en service, la validation du système, les services d’exploitation et de maintenance, les mises à niveau du système, ainsi que la fourniture continue de consommables tout au long de la durée de vie du système.
Processus standard de coopération
- Enquête sur site et analyse de l’eau brute – Réaliser une investigation sur site, prélever des échantillons d’eau et fournir un rapport complet d’évaluation de la qualité de l’eau brute.
- Conception technique personnalisée – Élaborer une solution dédiée de système d’eau ultrapure (UPW), une configuration d’équipements et une proposition commerciale, fondées sur les exigences des procédés semi-conducteurs.
- Fabrication des équipements et construction – Lancer la fabrication sur mesure des équipements et l’installation sur site dès confirmation du contrat.
- Installation, mise en service et validation du système – Finaliser l’installation du système, l’étalonnage des paramètres et un fonctionnement d’essai continu jusqu’à l’obtention constante de toutes les spécifications de qualité de l’eau.
- Acceptation du projet et formation technique – Appuyer les procédures d’acceptation du projet et dispenser une formation complète aux opérateurs.
- Soutien technique à long terme – Assurer la maintenance préventive, les inspections régulières, l’optimisation du système, les mises à niveau de performance et un soutien technique tout au long de la durée de vie.
EN
