Soluzione per sistema di acqua ultrapura (UPW) per semiconduttori

1. Fonti di acqua grezza, contaminanti tipici e caratteristiche qualitative dell’acqua

L’acqua grezza per i sistemi di acqua ultrapura (UPW) per semiconduttori proviene tipicamente da forniture idriche comunali o da acque sotterranee presenti sul sito. L’acqua ultrapura prodotta viene utilizzata in processi critici di fabbricazione di semiconduttori, tra cui l’incisione di wafer, la deposizione di film sottili, la pianificazione chimico-meccanica (CMP), la pulizia dei wafer, la fotolitografia e altri processi avanzati di fabbricazione, nei quali la qualità dell’acqua influisce direttamente sul rendimento dei dispositivi e sull’affidabilità del prodotto.

I contaminanti tipici nell’acqua grezza includono ioni di durezza come calcio e magnesio, solidi sospesi, particelle colloidali, cloro residuo, solfati, silicati e metalli pesanti in tracce. A seconda della fonte idrica, possono essere presenti anche microorganismi in tracce e carbonio organico totale (TOC).

I sistemi di acqua ultrapura (UPW) per semiconduttori richiedono uno degli standard di qualità dell’acqua più elevati nella moderna produzione industriale. Devono essere rimossi virtualmente tutti gli ioni disciolti, le particelle sospese, i microrganismi e i contaminanti organici. L’acqua prodotta deve raggiungere una resistività elettrica di 18,25 MΩ·cm, mentre la contaminazione da particolato, il carbonio organico totale (TOC), la silice e gli ioni metallici in tracce devono essere controllati a livelli estremamente bassi.

Rispetto ai sistemi di acqua ultrapura utilizzati nel fotovoltaico, nelle batterie al litio o in altre applicazioni industriali, i sistemi UPW per semiconduttori richiedono una purezza dell’acqua significativamente superiore, un’eccezionale stabilità operativa e prestazioni continue senza interruzioni.

2. Principali difficoltà riscontrate dai clienti

La sfida principale nella produzione di acqua ultrapura per semiconduttori consiste nel mantenere costantemente stabile la qualità dell’acqua a livelli di purezza estremamente elevati.

Le fluttuazioni nella qualità dell’acqua grezza possono influenzare direttamente la resistività, la concentrazione di silice e i livelli di ioni in tracce, riducendo potenzialmente il rendimento dei wafer e aumentando i difetti di produzione.

I sistemi convenzionali di acqua pura industriale tipicamente non possiedono capacità di purificazione sufficiente per rimuovere completamente ioni in tracce, composti organici disciolti (TOC) e particelle ultrafini, rendendoli inadatti per processi avanzati di produzione di semiconduttori.

Inoltre, i filtri a cartuccia, le resine a scambio ionico e gli elementi membranari sono soggetti a intasamento e degrado delle prestazioni, causando arresti frequenti per manutenzione che interrompono la produzione continua.

L’equipaggiamento standard spesso utilizza sistemi di tubazioni e serbatoi di stoccaggio con resistenza alla corrosione o livelli di pulizia insufficienti, aumentando il rischio di contaminazione secondaria dovuta al rilascio di materiali.

Poiché gli impianti di produzione di semiconduttori continuano ad espandersi e le tecnologie di processo evolvono rapidamente, i tradizionali sistemi di trattamento dell’acqua con progettazione fissa offrono una flessibilità limitata per gli aggiornamenti degli impianti e l’ampliamento della capacità. I produttori richiedono sempre più sistemi UPW altamente personalizzati, scalabili e conformi alle normative internazionali, specificamente progettati per la fabbricazione avanzata di semiconduttori.

3. Processo di trattamento e configurazione degli equipaggiamenti principali

Per soddisfare i rigorosi requisiti di qualità dell’acqua nella produzione di semiconduttori, impieghiamo un collaudato processo multistadio per la produzione di UPW composto da:

Pretreatment → Double-Pass Reverse Osmosis (RO) → Electrodeionization (EDI) → Mixed-Bed Polishing → Final Precision Filtration

L’acqua grezza subisce innanzitutto un pretrattamento mediante filtrazione multistrato, filtrazione a carbone attivo e filtrazione a cartuccia di precisione, per rimuovere solidi sospesi, cloro residuo, contaminanti colloidali e grandi molecole organiche.

L'acqua pretrattata passa quindi attraverso un sistema a osmosi inversa (RO) a doppio passaggio per rimuovere la stragrande maggioranza dei sali disciolti, della silice e degli ioni metallici.

Un avanzato sistema di elettrodeionizzazione (EDI) rimuove in modo continuo i residui di contaminanti ionici senza rigenerazione chimica, eliminando il rischio di contaminazione secondaria associato alla rigenerazione convenzionale degli scambiatori ionici.

Infine, un sistema di scambio ionico a letto misto di finitura, abbinato a una ultrafiltrazione terminale, produce acqua ultrapura con una resistività stabile di 18,25 MΩ·cm, soddisfacendo pienamente i requisiti dei processi avanzati di produzione di semiconduttori.

L'attrezzatura principale comprende:

• Sistemi di pretrattamento completamente automatici
• Unità a osmosi inversa antifouling a doppio passaggio
• Sistemi EDI per acqua ultrapura
• Unità di scambio ionico a letto misto di finitura
• Sistemi di filtrazione terminale di precisione
• Sistemi intelligenti di controllo elettrico
• Strumenti di monitoraggio online della qualità dell'acqua ad alta precisione

4. Vantaggi della soluzione

Questa soluzione è progettata specificamente per processi avanzati di produzione di semiconduttori e genera in modo costante acqua ultrapura conforme agli standard industriali più elevati.

Parametri critici della qualità dell'acqua — inclusi il carbonio organico totale (TOC), la contaminazione da particelle, la silice e gli ioni metallici in tracce — sono controllati con precisione per massimizzare il rendimento dei wafer e l'affidabilità della produzione.

Forniamo soluzioni ingegneristiche completamente personalizzate, basate sulla disposizione della stanza pulita, sul nodo tecnologico del processo, sulla capacità produttiva e sulle caratteristiche dell'acqua grezza. Tubazioni ad alta purezza resistenti alla corrosione, apparecchiature compatte su skid e progetti modulari per espansioni eliminano efficacemente la contaminazione secondaria, consentendo al contempo futuri aggiornamenti di capacità.

Tutti gli apparecchi principali, i sistemi elettrici di controllo e i componenti per il trattamento dell'acqua sono certificati secondo gli standard CE, UL e ISO, garantendo la conformità alle normative internazionali sulla sicurezza e ai requisiti globali per la produzione di semiconduttori.

Il processo di purificazione multistadio incorpora il monitoraggio intelligente della qualità dell’acqua e il controllo automatico del processo, garantendo un’eccellente resistenza alle fluttuazioni dell’acqua grezza e prolungando la durata operativa di membrane, resine e componenti filtranti.

La progettazione modulare integrata riduce al minimo gli spazi necessari per l’installazione, consente un rapido impiego e offre una straordinaria flessibilità per l’ampliamento delle fabbriche di semiconduttori e l’aggiornamento dei processi.

5. Riferimenti di progetto e documentazione di supporto

Abbiamo consegnato con successo sistemi per acqua ultrapura per semiconduttori a numerose strutture per la fabbricazione di wafer e a impianti per l’assemblaggio e il collaudo di semiconduttori.

Un progetto rappresentativo è il sistema per acqua ultrapura (UPW) per una fabbrica avanzata di semiconduttori da 12 pollici, in cui l’acqua prodotta mantiene costantemente una resistività elettrica di 18,25 MΩ·cm, rispettando pienamente le specifiche più rigorose per l’acqua ultrapura nel settore dei semiconduttori.

Il sistema ha dimostrato un funzionamento continuo affidabile durante tutto l’anno, supportando una produzione stabile e ad alto volume di semiconduttori e superando con successo sia i test di accettazione in fabbrica (FAT) sia le ispezioni di conformità industriale.

La documentazione di supporto comprende:

• Brevetti proprietari sul processo UPW per semiconduttori
• Certificati di conformità CE, UL e ISO
• Relazioni di analisi della qualità dell’acqua rilasciate da laboratori accreditati terzi
• Documentazione di completamento e accettazione del progetto
• Riferimenti prestazionali provenienti da progetti semiconduttori di riferimento

6. Ambito di servizio e processo di collaborazione

Offriamo soluzioni chiavi in mano EPC complete per sistemi di acqua ultrapura (UPW) per semiconduttori, che includono indagine sul sito, analisi della qualità dell’acqua grezza, ingegneria di processo personalizzata, progettazione e produzione di apparecchiature non standard, installazione, messa in servizio, validazione del sistema, servizi di esercizio e manutenzione, aggiornamenti del sistema e fornitura a vita di consumabili.

Processo standard di collaborazione

• Indagine sul sito e analisi dell’acqua grezza – Effettuiamo un sopralluogo in loco, preleviamo campioni d’acqua e forniamo una relazione completa di valutazione della qualità dell’acqua grezza.
• Progettazione ingegneristica personalizzata – Sviluppare una soluzione dedicata per il sistema UPW, la configurazione degli impianti e una proposta commerciale basata sui requisiti del processo semiconduttore.
• Produzione degli impianti e costruzione – Avviare la fabbricazione personalizzata degli impianti e l’installazione in loco dopo la conferma del contratto.
• Installazione, messa in servizio e validazione del sistema – Completare l’installazione del sistema, la taratura dei parametri e un funzionamento provvisorio continuo fino al raggiungimento costante di tutte le specifiche qualitative dell’acqua.
• Accettazione del progetto e formazione tecnica – Supportare le procedure di accettazione del progetto e fornire una formazione completa agli operatori.
• Assistenza tecnica a lungo termine – Fornire manutenzione preventiva, ispezioni periodiche, ottimizzazione del sistema, aggiornamenti prestazionali e assistenza tecnica per tutta la vita utile.