Rozwiązanie do oczyszczania ścieków zawierających pastę CMP

1. Źródła ścieków, typowe zanieczyszczenia oraz cechy wody

Ścieki z zawiesiny do polerowania chemiczno-mechanicznego (CMP) stanowią kluczowy strumień ścieków procesowych powstający podczas produkcji płytek półprzewodnikowych. Powstają głównie w wyniku polerowania chemiczno-mechanicznego (CMP), czyszczenia płytek po etapie CMP, odprowadzania zużytej zawiesiny oraz mycia podłóg w pomieszczeniach czystych.

W porównaniu ze standardowymi ściekami przemysłowymi ścieki z zawiesiny CMP charakteryzują się wyjątkowo specyficznymi właściwościami. Główne zanieczyszczenia to cząstki ścierniwe w skali nano: krzemionka (SiO₂) i ceria (CeO₂), a także śladowe ilości jonów metali, takich jak miedź (Cu) i glin (Al), dyspersyjne składniki zawiesiny do polerowania, inhibitor korozji – benzotriazol (BTA) oraz pozostałości kwasów i zasad.

Ścieki charakteryzują się wyjątkowo wysoką mętnością oraz niezwykle stabilnymi cząstkami koloidalnymi. Ze względu na nadmiernie drobny rozmiar cząstek ciała zawieszone są trudne do osadzenia i nie mogą być skutecznie oddzielone przy użyciu konwencjonalnych technologii oczyszczania. Choć ogólny poziom ChZT jest stosunkowo niski, ścieki wykazują wysoką lepkość, znaczne zagrożenie odkładaniem osadów oraz częste wahania jakości wody, co powoduje typowe problemy operacyjne, takie jak zatory w rurociągach i zanieczyszczenie membran.

Ponadto produkcja półprzewodników wymaga ultraczystej wody uzyskanej z recyklingu, spełniającej wyjątkowo rygorystyczne specyfikacje wody procesowej – wymagania dotyczące jakości wody znacznie przekraczają te obowiązujące w przypadku konwencjonalnego ponownego wykorzystania przemysłowych ścieków.

2. Typowe wyzwania klientów

Oczyszczanie ścieków z procesu CMP stwarza kilka wysoce specjalizowanych wyzwań technicznych, charakterystycznych wyłącznie dla produkcji półprzewodników.

Stabilne koloidy krzemionki w skali nanometrycznej trudno usunąć za pomocą konwencjonalnych procesów sedymentacji, co prowadzi do gromadzenia się osadu, intensywnego zanieczyszczenia membran, częstej wymiany membran oraz nieplanowanych wyłączeń systemu, które bezpośrednio wpływają na ciągłość produkcji płytek.

Pozostałe po procesie chemiczne środki do polerowania oraz śladowe ilości metali ciężkich mogą stanowić ryzyko niezgodności z przepisami ochrony środowiska, jeśli nie zostaną całkowicie usunięte.

Ponieważ fabryki produkujące układy scalone wymagają odbieranej wody o wyjątkowo wysokiej czystości, konwencjonalne systemy oczyszczania wody często nie są w stanie osiągać wymaganej jakości wody w sposób spójny, co skutkuje niskim wskaźnikiem ponownego wykorzystania wody oraz wzrostem kosztów eksploatacji.

Standardowe urządzenia do oczyszczania ścieków zazwyczaj nie są zaprojektowane z uwzględnieniem cech zawiesiny z polerowania chemiczno-mechanicznego (CMP), takich jak wysoka lepkość i ultra drobna wielkość cząstek, oferując niewystarczającą odporność na zatykanie i korozję.

Dodatkowo, fabryki półprzewodników często zwiększają moc produkcyjną, podczas gdy tradycyjne systemy oczyszczania zajmują duże powierzchnie i zapewniają ograniczoną elastyczność przy modernizacji mocy przetwarzania. W rezultacie rośnie zapotrzebowanie na zintegrowane i dostosowane rozwiązania do oczyszczania ścieków, specjalnie zaprojektowane dla zaawansowanej produkcji półprzewodników.

3. Proces oczyszczania i konfiguracja kluczowego wyposażenia

Aby rozwiązać główne wyzwania związane ze ściekami z procesu CMP – w tym stabilne koloidy, nadmiernie drobne cząstki oraz zanieczyszczenie membran – stosujemy dedykowany proces oczyszczania składający się z następujących etapów:

Oddzielne zbieranie → precyzyjne dozowanie środków chemicznych i koagulacja → wysokowydajna flokulacja i sedymentacja → precyzyjna filtracja → zaawansowana oczyszczanie membranowe → ponowne wykorzystanie ultraczystej wody

Ścieki z procesu CMP są zbierane oddzielnie i uśredniane, aby zapewnić stabilne warunki oczyszczania.

Dokładna korekcja pH destabilizuje cząstki koloidalne, podczas gdy wysoce wydajny system koagulacji i flokulacji szybko agreguje i osadza cząstki ścierniwe w skali nanometrycznej.

Po osadzeniu większość zawiesiny i zanieczyszczeń koloidalnych jest usuwana, zanim woda przepłynie przez filtrację precyzyjną oraz adsorpcję węglem aktywnym, eliminując pozostałe związki organiczne i śladowe zanieczyszczenia metalami.

Na końcu system ultrafiltracji (UF) w połączeniu z odporną na zanieczyszczenia membraną odwróconej osmozy (RO) zapewnia zaawansowane odsalanie i oczyszczanie, produkując odbudowaną wodę wysokiej jakości, odpowiednią do procesów polerowania i czyszczenia płytek krzemowych.

Główne wyposażenie obejmuje:

• Inteligentne systemy korekcji pH i chemicznego kondycjonowania
• Reaktory koagulacji i flokulacji o wysokiej wydajności
• Jednostki filtracji precyzyjnej
• Systemy filtracji membranowej zapobiegające zanieczyszczeniom
• Systemy oczyszczania węglem aktywnym
• W pełni zautomatyzowane systemy dozowania chemicznego
• Systemy wysokiej precyzji do monitorowania jakości wody w czasie rzeczywistym

4. Zalety rozwiązania

To rozwiązanie zostało specjalnie zaprojektowane do przetwarzania ścieków z zawiesiny stosowanej w procesie polerowania chemiczno-mechanicznego (CMP) w przemyśle półprzewodnikowym i skutecznie radzi sobie z najtrudniejszymi wyzwaniami branżowymi, takimi jak trudna separacja koloidów i intensywne zanieczyszczanie membran.

Wyłącznie opracowany proces oczyszczania skutecznie usuwa nadmiernie drobne cząstki krzemionki, śladowe ilości metali ciężkich oraz pozostałe zanieczyszczenia organiczne, zapewniając przy tym stałą produkcję wody regenerowanej spełniającej normy ponownego wykorzystania w procesach produkcyjnych w przemyśle półprzewodnikowym.

Oferujemy w pełni spersonalizowane rozwiązania sprzętowe dostosowane do środowisk czystych (cleanroom) w przemyśle półprzewodnikowym, układu zakładu oraz charakterystyki ścieków. Indywidualnie zaprojektowane kanały przepływowe zapobiegające zatykaniu się, obudowy urządzeń odpornych na korozję oraz struktury filtracyjne o wysokiej precyzji gwarantują optymalną wydajność w wymagających warunkach eksploatacji ścieków z procesu CMP.

Wszystkie kluczowe systemy elektrycznego sterowania, wyposażenie mechaniczne oraz komponenty do oczyszczania wody są certyfikowane zgodnie ze standardami CE, UL i ISO, co zapewnia zgodność z międzynarodowymi wymaganiami bezpieczeństwa dla zaawansowanych obiektów produkcyjnych w Europie i Ameryce Północnej.

System wykazuje doskonałą odporność na wahania ciśnienia hydraulicznego oraz jakości wody, znacznie ograniczając zanieczyszczenie membran, częstotliwość konserwacji oraz czas przestoju urządzeń.

Wskaźniki odzysku wody przekraczają 95%, co znacznie zmniejsza zużycie wody słodkiej oraz koszty eksploatacji.

Modułowa, zintegrowana konstrukcja minimalizuje powierzchnię instalacyjną, jednocześnie umożliwiając elastyczne rozbudowy w przyszłości. W pełni zautomatyzowana, inteligentna obsługa spełnia wymagania ciągłej, wysokoprecyzyjnej produkcji obowiązujące w nowoczesnych zakładach do produkcji krzemowych płytek półprzewodnikowych.

5. Przykładowe projekty oraz dokumentacja wspierająca

Zrealizowaliśmy z powodzeniem wiele projektów oczyszczania ścieków z zawiesiny stosowanej w procesie polerowania chemiczno-mechanicznym (CMP) dla zakładów produkujących krzemowe płytki półprzewodnikowe.

Przykładowym projektem jest projekt rekompensaty ścieków z procesu CMP (Chemical Mechanical Polishing) w fabryce płytek półprzewodnikowych o średnicy 12 cali, o zdolności przetwarzania 1000 m³/dzień.

System zapewnia długotrwałą, stabilną pracę i całkowicie eliminuje problemy związane z gromadzeniem się koloidów, zanieczyszczeniem membran oraz niestabilną jakością oczyszczonej wody. Uzyskana woda wtórna spełnia bezwzględnie normy jakości wody ultraczystej stosowanej w przemyśle półprzewodnikowym i z powodzeniem przeszła zarówno inspekcje zgodności środowiskowej, jak i testy akceptacyjne zakładu.

Dokumentacja wspierająca obejmuje:

• Własne patenty na proces oczyszczania ścieków CMP
• Certyfikaty zgodności CE, UL oraz ISO
• Raporty niezależnych, wysokiej precyzji badań jakości wody
• Dokumentacja zakończenia i akceptacji projektu
• Referencyjne projekty w branży półprzewodników

6. Zakres usług i proces współpracy

Oferujemy kompleksowe rozwiązania EPC kluczem-w-rękę do oczyszczania ścieków zawierających zawiesinę z procesu CMP, obejmujące analizę terenu, pobór próbek ścieków i ich analizę, inżynierię procesową dostosowaną do konkretnych potrzeb, projektowanie urządzeń niestandardowych, produkcję sprzętu, montaż, uruchomienie, obsługę i konserwację, modernizacje systemów oraz dostawę materiałów eksploatacyjnych na całe życie systemu.

Standardowy proces współpracy

• Analiza terenu i pobór próbek wody – przeprowadzamy badania w miejscu, pobieramy próbki ścieków oraz wydajemy szczegółowy raport z analizy jakości wody.
• Dostosowane projektowanie inżynieryjne – opracowanie dedykowanego procesu oczyszczania, dostosowanego rozwiązania sprzętowego oraz propozycji handlowej na podstawie rzeczywistych warunków eksploatacji fabryki.
• Produkcja sprzętu i budowa – rozpoczęcie produkcji dostosowanego sprzętu oraz budowy na miejscu po potwierdzeniu umowy.
• Instalacja i uruchomienie – zakończenie instalacji, kompleksowego uruchomienia oraz próbnej eksploatacji aż do osiągnięcia stabilnej zgodności z wymaganiami jakości wody.
• Akceptacja projektu i szkolenia – wspieranie procedur akceptacji projektu oraz zapewnienie profesjonalnych szkoleń dla operatorów.
• Długoterminowa obsługa techniczna – przeprowadzanie regularnych inspekcji, konserwacji zapobiegawczej, optymalizacji systemu, modernizacji sprzętu oraz 24/7 obsługi technicznej.