Oplossing voor ultrazuiver water (UPW) voor halfgeleiders

1. Bronnen van grondwater, typische verontreinigingen en kenmerken van waterkwaliteit

Grondwater voor systemen voor ultraschoon water (UPW) voor halfgeleiders wordt meestal gehaald uit gemeentelijke watervoorzieningen of uit eigen grondwaterputten. Het geproduceerde ultraschoon water wordt gebruikt in kritieke productieprocessen voor halfgeleiders, waaronder het etsen van wafers, afzetting van dunne films, chemisch-mechanische planariseren (CMP), reinigen van wafers, fotolithografie en andere geavanceerde fabricageprocessen, waarbij de waterkwaliteit direct van invloed is op de opbrengst van de apparaten en de betrouwbaarheid van de producten.

Typische verontreinigingen in grondwater omvatten calcium- en magnesiumionen (hardheid), zwevende stoffen, colloïdale deeltjes, resterend chloor, sulfaten, silicaten en sporen van zware metalen. Afhankelijk van de waterbron kunnen ook sporen van micro-organismen en totaal organisch koolstof (TOC) aanwezig zijn.

Halfgeleider-UPW-systemen vereisen een van de hoogste waterkwaliteitsnormen in moderne productie. Bijna alle opgeloste ionen, zwevende deeltjes, micro-organismen en organische verontreinigingen moeten worden verwijderd. Het eindproductwater moet een elektrische weerstand van 18,25 MΩ·cm bereiken, terwijl deeltjesverontreiniging, TOC, siliciumdioxide en sporen van metaalionen tot uiterst lage niveaus moeten worden beheerst.

Vergeleken met ultrazuiwer-water-systemen die worden gebruikt in fotovoltaïsche, lithiumbatterij- of andere industriële toepassingen, stellen halfgeleider-UPW-systemen aanzienlijk hogere eisen aan waterzuiverheid, uitzonderlijke operationele stabiliteit en ononderbroken continue prestaties.

2. Veelvoorkomende klantuitdagingen

De voornaamste uitdaging bij de productie van ultrazuiwer water voor halfgeleiders is het behouden van een consistent stabiele waterkwaliteit op uiterst hoge zuiverheidsniveaus.

Schommelingen in de kwaliteit van het bronwater kunnen direct van invloed zijn op de weerstand, de siliciumdioxideconcentratie en de concentratie van sporen ionen, wat mogelijk leidt tot een lagere schijfopbrengst en meer productieafwijkingen.

Conventionele industriële zuiverwatersystemen beschikken doorgaans niet over voldoende zuiveringscapaciteit om sporen van ionen, opgeloste organische stoffen (TOC) en ultrafijne deeltjes volledig te verwijderen, waardoor ze ongeschikt zijn voor geavanceerde halfgeleiderproductieprocessen.

Bovendien zijn filterpatronen, ionenwisselaarsharsen en membraanelementen gevoelig voor vervuiling en prestatievermindering, wat leidt tot frequente onderhoudsstilstanden die de continue productie onderbreken.

Standaardapparatuur maakt vaak gebruik van leidingstelsels en opslagtanks met onvoldoende corrosieweerstand of reinheid, wat het risico op secundaire verontreiniging door materiaaluitspoeling verhoogt.

Aangezien halfgeleiderfabrieken blijven uitbreiden en processtechnologieën zich snel ontwikkelen, bieden conventionele waterzuiveringsystemen met vaste ontwerpen beperkte flexibiliteit voor fabrieksmoderniseringen en capaciteitsuitbreidingen. Fabrikanten hebben in toenemende mate behoefte aan sterk afgestemde, schaalbare en internationaal conforme UPW-systemen die specifiek zijn ontworpen voor geavanceerde halfgeleiderproductie.

3. Behandelingsproces en configuratie van kernapparatuur

Om aan de strenge waterkwaliteitseisen van halfgeleiderproductie te voldoen, gebruiken wij een bewezen meertraps-UPW-productieproces dat bestaat uit:

Voorbehandeling → Tweedelige omgekeerde osmose (RO) → Elektrodeionisatie (EDI) → Gemengd-bedpolijsten → Finale precisiefiltratie

Grondwater ondergaat eerst voorbehandeling via multimediatfiltratie, actieve-koolfiltratie en precisiepatroonfiltratie om zwevende deeltjes, resterend chloor, colloïdale verontreinigingen en grote organische moleculen te verwijderen.

Het voorbehandelde water gaat vervolgens door een tweedelige omgekeerde osmose (RO)-installatie om het grootste deel van de opgeloste zouten, siliciumdioxide en metaalionen te verwijderen.

Een geavanceerd elektrode-ionisatiesysteem (EDI) verwijdert continu de resterende ionische verontreinigingen zonder chemische regeneratie, waardoor het risico op secundaire verontreiniging — zoals bij conventionele ionenwisselaars tijdens regeneratie — wordt uitgesloten.

Ten slotte zorgen een polijstende gemengde-bed-ionenwisselaar en een eindfilter met ultrafiltratie voor ultrazuiwer water met een stabiele weerstand van 18,25 MΩ·cm, volledig in overeenstemming met de eisen van geavanceerde halfgeleiderproductieprocessen.

Kernapparatuur omvat:

• Volledig automatische voorbehandelingssystemen
• Tweedelige anti-vervuilende omgekeerde-osmose-installaties
• EDI-ultrazuiverwatersystemen
• Polijstende gemengde-bed-ionenwisselaars
• Eindprecisiefiltersystemen
• Intelligente elektrische regelsystemen
• Hoogprecieze online waterkwaliteitsmonitoringinstrumenten

4. Voordelen van de oplossing

Deze oplossing is specifiek ontworpen voor geavanceerde halfgeleiderproductieprocessen en levert consistent ultrazuiwer water dat voldoet aan de strengste industrienormen.

Kritieke waterkwaliteitsparameters – waaronder TOC, deeltjesverontreiniging, siliciumdioxide en sporen van metaalionen – worden nauwkeurig geregeld om het uitvalpercentage van wafers te minimaliseren en de betrouwbaarheid van de productie te maximaliseren.

Wij leveren volledig op maat gemaakte technische oplossingen, gebaseerd op de lay-out van de cleanroom, de proces-technologienode, de productiecapaciteit en de kenmerken van het bronwater. Pijpleidingen van hoogwaardig corrosievast materiaal, compacte, op een skid gemonteerde apparatuur en modulaire uitbreidingsontwerpen elimineren effectief secundaire verontreiniging en bieden ruimte voor toekomstige capaciteitsuitbreidingen.

Alle kernapparatuur, elektrische besturingssystemen en waterbehandelingscomponenten zijn gecertificeerd volgens CE-, UL- en ISO-normen, wat naleving garandeert van internationale veiligheidsvoorschriften en wereldwijde eisen voor halfgeleiderproductie.

Het meertrapszuiveringsproces omvat intelligente waterkwaliteitsmonitoring en automatische procesregeling, waardoor uitstekende weerstand tegen schommelingen in het ruwe water wordt geboden en de levensduur van membranen, harsen en filtercomponenten wordt verlengd.

Het modulaire geïntegreerde ontwerp minimaliseert de benodigde installatieruimte, maakt snelle implementatie mogelijk en biedt uitstekende flexibiliteit voor uitbreiding van halfgeleiderfabrieken en procesupgrades.

5. Projectverwijzingen en ondersteunende documentatie

Wij hebben met succes ultrazuiver-waterinstallaties voor halfgeleiders geleverd aan meerdere wafelfabrieken en halfgeleidermontage- en testfaciliteiten.

Een representatief project is een ultrazuiver-waterinstallatie (UPW) voor een geavanceerde 12-inch halfgeleiderfabriek, waarbij het productwater consistent een elektrische weerstand van 18,25 MΩ·cm behoudt, volledig in overeenstemming met de strengste specificaties voor ultrazuiver water in de halfgeleiderindustrie.

Het systeem heeft betrouwbare, het hele jaar door continue werking aangetoond, wat stabiele productie van halfgeleiders in grote volumes ondersteunt en tegelijkertijd zowel de fabrieksacceptatietests (FAT) als de industrieconformiteitsinspecties met succes heeft doorstaan.

Ondersteunende documentatie omvat:

• Eigendomsrechtelijke octrooien voor het halfgeleider-UPW-proces
• CE-, UL- en ISO-certificeringscertificaten
• Door derden geaccrediteerde rapporten over waterkwaliteitstests
• Documentatie over projectvoltooiing en -acceptatie
• Prestatieverwijzingen uit toonaangevende halfgeleiderprojecten

6. Dienstenscope en samenwerkingsproces

Wij leveren uitgebreide EPC-turnkeyoplossingen voor ultrazuiwer-waterinstallaties voor halfgeleiders, inclusief locatieonderzoek, analyse van de grondwaterkwaliteit, afgestemde procesengineering, ontwerp en fabricage van niet-standaardapparatuur, installatie, inbedrijfstelling, systeemvalidering, bedrijfs- en onderhoudsdiensten, systeemupgrades en levenslange levering van verbruiksmaterialen.

Standaard samenwerkingsproces

• Locatieonderzoek en analyse van grondwater – Uitvoeren van een onderzoek ter plaatse, verzamelen van watermonsters en opstellen van een uitgebreid rapport over de kwaliteit van het grondwater.
• Aangepast technisch ontwerp – Ontwikkel een specifieke UPW-systeemoplossing, apparatuurconfiguratie en commercieel voorstel op basis van de vereisten van het halfgeleiderproces.
• Productie van apparatuur en bouw – Begin met de productie van op maat gemaakte apparatuur en de installatie ter plaatse na bevestiging van het contract.
• Installatie, inbedrijfstelling en systeemvalidering – Voltooi de systeeminstallatie, parameterafstemming en continue proefdraai tot alle waterkwaliteitseisen consistent worden gehaald.
• Projectacceptatie en technische opleiding – Ondersteun de procedures voor projectacceptatie en verstrek uitgebreide operatoropleiding.
• Langetermijn technische ondersteuning – Lever preventief onderhoud, periodieke inspecties, systeemoptimalisatie, prestatie-upgrades en levenslange technische ondersteuning.