1. Afvalwaterbronnen, typische verontreinigende stoffen en waterkenmerken
CMP (Chemical Mechanical Planarization)-slurryafvalwater is een cruciaal procesafvalwater dat wordt geproduceerd tijdens de fabricage van halfgeleiderwafers. Het ontstaat voornamelijk bij chemisch-mechanische polijstprocessen (CMP), het reinigen van wafers na CMP, het afvoeren van verbruikte slurry en het wassen van vloeren in cleanrooms.
In vergelijking met conventioneel industrieel afvalwater vertoont CMP-slurryafvalwater zeer gespecialiseerde kenmerken. De belangrijkste verontreinigingen bestaan uit nanoschaal-silica (SiO₂)- en ceria (CeO₂)-slijtpartikels, samen met sporen van metaalionen zoals koper (Cu) en aluminium (Al), dispersiemiddelen uit de polijstslurry, het corrosie-inhibitor benzotriazool (BTA) en restanten van zuren en alkaliën.
Het afvalwater wordt gekenmerkt door een extreem hoge troebelheid en uitzonderlijk stabiele colloïdale deeltjes. Vanwege de ultrafijne deeltjesgrootte is het moeilijk om zwevende stoffen te laten bezinken, en conventionele behandeltechnologieën kunnen deze niet effectief scheiden. Hoewel de totale COD relatief laag is, vertoont het afvalwater een hoge viscositeit, aanzienlijk aanslagvormend vermogen en frequente schommelingen in waterkwaliteit, wat leidt tot veelvoorkomende operationele uitdagingen zoals pijpleidingverstoppingen en membraanvervuiling.
Bovendien vereist de productie van halfgeleiders zeer zuiver gerecupereerd water dat voldoet aan uiterst strenge specificaties voor proceswater; de eisen aan de waterkwaliteit overschrijden die van conventioneel industrieel afvalwaterhergebruik bij lange na.
2. Veelvoorkomende klantuitdagingen
De behandeling van CMP-afvalwater brengt diverse zeer gespecialiseerde technische uitdagingen met zich mee die uniek zijn voor de productie van halfgeleiders.
Stabiele nano-schaal siliciumdioxide-colloïden zijn moeilijk te verwijderen met behulp van conventionele bezinkingsprocessen, wat leidt tot slibopstapeling, ernstige membraanvervuiling, frequente membraanvervanging en ongeplande systeemstoppen die direct van invloed zijn op de continuïteit van wafelproductie.
Restanten van polijstchemicaliën en sporen van zware metalen kunnen leiden tot risico’s op niet-naleving van milieuvoorschriften indien deze niet volledig worden verwijderd.
Aangezien halfgeleiderfabrieken uitzonderlijk hoogwaardig gerecupereerd water vereisen, zijn conventionele waterzuiveringsystemen vaak niet in staat om consistent de vereiste waterkwaliteit te bereiken, wat resulteert in lage waterhergebruikpercentages en hogere bedrijfskosten.
Standaard afvalwaterzuiveringsapparatuur is over het algemeen niet ontworpen voor de hoge viscositeit en ultrafijne deeltjeskenmerken van CMP-slibafvalwater en biedt onvoldoende verstoppings- en corrosiebestendigheid.
Bovendien breiden halfgeleiderfabrieken hun productiecapaciteit vaak uit, terwijl conventionele behandelingsystemen veel ruimte innemen en beperkte flexibiliteit bieden voor capaciteitsuitbreidingen. Daarom is er steeds meer behoefte aan geïntegreerde en op maat gemaakte afvalwaterbehandelingsoplossingen die specifiek zijn ontworpen voor geavanceerde halfgeleiderproductie.
3. Behandelingsproces en configuratie van kernapparatuur
Om de belangrijkste uitdagingen van CMP-afvalwater aan te pakken—zoals stabiele colloïden, ultrafijne deeltjes en membraanvervuiling—gebruiken we een specifiek behandelingsproces dat bestaat uit:
Gescheiden inzameling → Precisie-waterconditionering en coagulatie → Hoogrenderende flocculatie en sedimentatie → Precisiefiltratie → Gevorderde membraanzuivering → Hergebruik van ultrazuiwer water
CMP-afvalwater wordt gescheiden ingezameld en gebalanceerd om stabiele behandelingsomstandigheden te waarborgen.
Nauwkeurige pH-aanpassing destabiliseert colloïdale deeltjes, terwijl een hoogwaardig coagulatie- en flocculatiesysteem nano-schaal schurende deeltjes snel aggregeert en laat bezinken.
Na sedimentatie worden het grootste deel van de zwevende stoffen en colloïdale verontreinigingen verwijderd voordat het water door precisiefiltratie en actieve-kooladsorptie gaat, waardoor resterende organische verbindingen en sporenmetaalverontreinigingen worden geëlimineerd.
Ten slotte zorgt een ultrafiltratiesysteem (UF) in combinatie met een antifouling-reverse-osmose-membranensysteem (RO) voor geavanceerde ontzilting en zuivering, waardoor hoogwaardig gerecupereerd water wordt geproduceerd dat geschikt is voor wafelpolijst- en reinigingsprocessen.
Kernapparatuur omvat:
- Intelligente pH-aanpassing- en chemische conditioneringssystemen
- Hoogefficiënte coagulatie- en flocculatiereactoren
- Precisiefiltratie-eenheden
- Antifouling membraanfiltersystemen
- Actiefkoolzuiveringsystemen
- Volautomatische chemische doseersystemen
- Hoogprecieze online waterkwaliteitsbewakingssystemen
4. Voordelen van de oplossing
Deze oplossing is specifiek ontworpen voor afvalwater van chemisch-mechanische polijstslurries (CMP) in de halfgeleiderindustrie en lost effectief de meest uitdagende problemen in deze sector op, zoals moeilijke colloïdale scheiding en ernstige membraanvervuiling.
Het gepatenteerde behandelingsproces verwijdert efficiënt ultrafijne silicadeeltjes, sporen van zware metalen en resterende organische verontreinigingen, terwijl het voortdurend gerecupereerd water levert dat voldoet aan de hergebruiksstandaarden voor proceswater in de halfgeleiderproductie.
Wij bieden volledig afgestemde apparatuuroplossingen die zijn afgestemd op de omgeving van halfgeleidercleanrooms, de fabrieksindeling en de kenmerken van het afvalwater. Aangepaste anti-verstoppingsstromingskanalen, corrosiebestendige apparatuurhuisvestingen en precisiefiltratie-structuren garanderen optimale prestaties onder de zware bedrijfsomstandigheden van CMP-afvalwater.
Alle kernsystemen voor elektrische regeling, mechanische apparatuur en waterzuiveringscomponenten zijn gecertificeerd volgens de CE-, UL- en ISO-normen en voldoen aan de internationale veiligheidseisen voor geavanceerde productiefaciliteiten in Europa en Noord-Amerika.
Het systeem toont uitstekende weerstand tegen hydraulische en waterkwaliteitsvariaties, wat aansluitend membraanvervuiling, onderhoudsfrequentie en apparatuurstilstand aanzienlijk vermindert.
De waterterugwinningspercentages overschrijden 95%, wat het verbruik van zoetwater en de bedrijfskosten aanzienlijk verlaagt.
Het modulaire geïntegreerde ontwerp minimaliseert de installatieruimte en biedt tegelijkertijd flexibele toekomstige uitbreidingsmogelijkheden. Volledig geautomatiseerde intelligente bedrijfsvoering ondersteunt de continue, hoogprecieze productievereisten van moderne halfgeleider-waferfabrieken.
5. Projectverwijzingen en ondersteunende documentatie
Wij hebben met succes meerdere CMP-slibafvalwaterbehandelingsprojecten afgerond voor halfgeleider-waferfabrieken.
Een representatief project is het CMP-afvalwaterrecyclingsproject voor een 12-inch halfgeleiderwaferfabriek, met een zuiveringscapaciteit van 1.000 m³/dag.
Het systeem heeft langdurige stabiele werking aangetoond en lost volledig problemen op met betrekking tot colloïdale ophoping, membraanvervuiling en onstabiele afvalwaterkwaliteit. Het gerecupereerde water voldoet consistent aan de hergebruiksstandaarden voor ultrazuiver water in de halfgeleiderindustrie en heeft zowel milieuconformiteitsinspecties als fabrieksacceptatietests met succes doorstaan.
Ondersteunende documentatie omvat:
- Vernieuwende octrooien voor CMP-afvalwatertreatmentsprocessen
- CE-, UL- en ISO-certificeringscertificaten
- Onafhankelijke, hoogprecieze waterkwaliteitstestrapporten
- Documentatie over projectvoltooiing en -acceptatie
- Referentieprojecten binnen de halfgeleiderindustrie
6. Dienstenscope en samenwerkingsproces
Wij leveren uitgebreide EPC-turnkeyoplossingen voor de behandeling van CMP-slibafvalwater, waaronder terreinonderzoek, afvalwatersampling en -analyse, op maat gemaakte procesengineering, ontwerp van niet-standaardapparatuur, fabricage van apparatuur, installatie, inbedrijfstelling, bedrijfsvoering en onderhoud, systeemupgrades en levenslange levering van verbruiksartikelen.
Standaard samenwerkingsproces
- Terreinonderzoek en watersampling – Uitvoeren van een onderzoek ter plaatse, verzamelen van afvalwatersamples en opstellen van een uitgebreid rapport over de waterkwaliteitsanalyse.
- Aangepast technisch ontwerp – Ontwikkel een specifieke behandelingsprocedure, een aangepaste apparatuuroplossing en een commercieel voorstel op basis van de werkelijke productieomstandigheden in de fabriek.
- Apparatuurfabricage en bouw – Start met de fabricage van de aangepaste apparatuur en de bouw ter plaatse na bevestiging van het contract.
- Installatie en inbedrijfstelling – Voltooi de installatie, geïntegreerde inbedrijfstelling en proefdraai totdat een stabiele naleving van de waterkwaliteitseisen is bereikt.
- Projectacceptatie en training – Ondersteun de procedure voor projectacceptatie en verstrek professionele bedienerstraining.
- Langetermijn technische ondersteuning – Verstrek periodieke inspecties, preventief onderhoud, systeemoptimalisatie, apparatuupgraden en 24/7 technische ondersteuning.
EN
