Soluție de tratare a apelor uzate provenite din pasta CMP

1. Surse de ape uzate, poluanți tipici și caracteristici ale apei

Apa uzată din pasta de planarizare chimico-mecanică (CMP) este o apă uzată de proces esențială, generată în timpul fabricării waferelelor semiconductoare. Aceasta provine în principal din polizarea chimico-mecanică (CMP), curățarea waferelelor după CMP, evacuarea pastei uzate și operațiunile de spălare a podelei din camerele curate.

Comparativ cu apa uzată industrială obișnuită, apa uzată din pasta CMP prezintă caracteristici extrem de specializate. Principalii contaminanți sunt particule abrazive de silice (SiO₂) și ceriu (CeO₂) la scară nanometrică, împreună cu ioni metalici în urme, precum cupru (Cu) și aluminiu (Al), dispersanți pentru pasta de polizare, inhibitori de coroziune cum ar fi benzotriazolul (BTA) și acizi sau baze reziduale.

Apa uzată se caracterizează prin turbiditate extrem de ridicată și particule coloidale excepțional de stabile. Datorită dimensiunii ultra-mici a particulelor, substanțele în suspensie sunt dificil de sedimentat și nu pot fi separate eficient cu tehnologiile convenționale de tratare. Deși COD-ul total este relativ scăzut, apa uzată prezintă vâscozitate ridicată, potențial semnificativ de incrustare și fluctuații frecvente ale calității apei, ceea ce face ca înfundarea conductelor și îmbâcsirea membranelor să fie provocări operaționale comune.

În plus, fabricarea semiconductorilor necesită apă regenerată ultrapură, care să îndeplinească specificațiile extrem de riguroase ale apei pentru procese, cerințele privind calitatea apei depășind în mod semnificativ cele ale reutilizării convenționale a apelor uzate industriale.

2. Provocările frecvente ale clienților

Tratarea apelor uzate din procesul CMP ridică mai multe provocări tehnice extrem de specializate, specifice fabricării semiconductorilor.

Coloizii stabili de silice la scară nanometrică sunt dificil de îndepărtat folosind procesele convenționale de sedimentare, ceea ce duce la acumularea de nămol, îngroșarea severă a membranelor, înlocuirea frecventă a membranelor și opriri neplanificate ale sistemului, care afectează direct continuitatea producției de wafere.

Substanțele chimice reziduale utilizate în lustruire și metalele grele în urme pot genera riscuri legate de conformitatea mediului dacă nu sunt eliminate complet.

Deoarece instalațiile de fabricare a semiconductorilor necesită apă regenerată de puritate excepțională, sistemele convenționale de tratare a apei nu reușesc adesea să obțină în mod constant calitatea cerută a apei, ceea ce conduce la rate scăzute de reutilizare a apei și la creșterea costurilor de funcționare.

Echipamentele standardizate de tratare a apelor uzate nu sunt, în general, concepute pentru caracteristicile de vâscozitate ridicată și particule ultrafine ale apelor uzate provenite din pasta de lustruire CMP, oferind o rezistență insuficientă la înfundare și la coroziune.

În plus, uzinele de semiconductori își extind frecvent capacitatea de producție, în timp ce sistemele convenționale de tratare ocupă suprafețe mari și oferă o flexibilitate limitată pentru modernizarea capacității. Ca urmare, soluțiile integrate și personalizate de tratare a apelor uzate, concepute în mod special pentru fabricarea avansată a semiconductorilor, sunt din ce în ce mai solicitate.

3. Procesul de tratare și configurația echipamentelor principale

Pentru a aborda provocările principale ale apelor uzate provenite din procesul CMP – inclusiv coloizii stabili, particulele ultrafine și înfundarea membranelor – utilizăm un proces dedicat de tratare, care constă în:

Colectare separată → Reglare precisă a apei și coagulare → Floculare și sedimentare cu randament ridicat → Filtrare precisă → Purificare avansată prin membrane → Reutilizare a apei ultrapure

Apele uzate provenite din procesul CMP sunt colectate separat și egalizate pentru a menține condiții stabile de tratare.

Ajustarea precisă a pH-ului destabilizează particulele coloidale, în timp ce un sistem performant de coagulare și floculare le aglomerează și le sedimentează rapid, la scară nanometrică.

După sedimentare, majoritatea substanțelor în suspensie și a contaminanților coloidali sunt eliminate înainte ca apa să treacă prin filtrare de precizie și adsorbție pe carbon activ, eliminând compușii organici reziduali și impuritățile de metale în urme.

În final, un sistem de ultrafiltrație (UF) combinat cu un sistem de osmoză inversă (RO) rezistent la îmbâcsire asigură desalinizarea și purificarea avansată, producând apă reutilizabilă de înaltă calitate, potrivită pentru procesele de lustruire și curățare a wafer-elor.

Echipamentele principale includ:

• Sisteme inteligente de ajustare a pH-ului și de condiționare chimică
• Reactori eficienți de coagulare și floculare
• Unități de filtrare de precizie
• Sisteme de filtrare cu membrană anti-închidere
• Sisteme de purificare cu carbon activat
• Sisteme complet automate de dozare chimică
• Sisteme în linie de monitorizare a calității apei cu înaltă precizie

4. Avantajele soluției

Această soluție este proiectată în mod special pentru apele uzate provenite din pasta de lustruire chimico-mecanică (CMP) utilizată în industria semiconductorilor, depășind eficient cele mai dificile probleme ale domeniului, inclusiv separarea coloidală dificilă și îngroșarea severă a membranelor.

Procesul de tratare proprietar elimină eficient particulele ultrafine de dioxid de siliciu, metalele grele în urme și contaminanții organici reziduali, producând în mod constant apă regenerată care respectă standardele de reutilizare a apei de proces în industria semiconductorilor.

Oferim soluții de echipamente complet personalizate, adaptate mediilor de sală curată pentru semiconductori, configurației uzinei și caracteristicilor apelor uzate. Canale de curgere personalizate, rezistente la înfundare, carcase ale echipamentelor rezistente la coroziune și structuri de filtrare de precizie asigură o performanță optimă în condițiile operative exigente ale apelor uzate provenite din procesul CMP.

Toate sistemele centrale de control electric, echipamentele mecanice și componentele de tratare a apei sunt certificate conform standardelor CE, UL și ISO, respectând cerințele internaționale de siguranță pentru facilitățile avansate de producție din Europa și America de Nord.

Sistemul demonstrează o rezistență excelentă la fluctuațiile hidraulice și ale calității apei, reducând în mod semnificativ îngroșarea membranelor, frecvența întreținerii și timpul de nefuncționare al echipamentelor.

Ratele de recuperare a apei depășesc 95 %, reducând în mod semnificativ consumul de apă dulce și costurile de exploatare.

Designul său modular integrat minimizează spațiul de instalare, permițând în același timp o extindere flexibilă în viitor. Funcționarea inteligentă complet automatizată susține cerințele moderne de producție continuă și cu înaltă precizie din uzinele de fabricare a waferelelor semiconductoare.

5. Referințe privind proiectul și documentația de susținere

Am finalizat cu succes mai multe proiecte de tratare a apelor uzate provenite din procesul de CMP (Chemical Mechanical Polishing) pentru uzinele de fabricare a waferelelor semiconductoare.

Un proiect reprezentativ este Proiectul de Reciclare a Apelor Reziduale CMP pentru o Fabrică de Waferi Semiconductori de 12 inch, cu o capacitate de tratare de 1.000 m³/zi.

Sistemul a demonstrat un funcționare stabilă pe termen lung, rezolvând în mod complet problemele legate de acumularea coloidală, îmbâcsirea membranelor și calitatea instabilă a efluenților. Apele reutilizate îndeplinesc în mod constant standardele de apă ultrapură pentru reutilizare în domeniul semiconductorilor și au trecut cu succes atât inspecțiile de conformitate ambientală, cât și testele de acceptare la fața locului.

Documentația de sprijin include:

• Patente privative privind procesul de tratare a apelor uzate din CMP
• Certificate de conformitate CE, UL și ISO
• Rapoarte externe de testare de înaltă precizie a calității apei
• Documentație privind finalizarea și recepția proiectului
• Proiecte de referință din industria semiconductorilor

6. Domeniul de servicii și procesul de cooperare

Oferim soluții complete EPC cheie-în-mână pentru tratarea apelor reziduale din pasta CMP, acoperind investigația terenului, colectarea și analiza probelor de apă uzată, ingineria procesului personalizată, proiectarea echipamentelor ne-standard, fabricarea echipamentelor, instalarea, punerea în funcțiune, exploatarea și întreținerea, actualizările sistemului și furnizarea pe durată de viață a consumabililor.

Procesul standard de cooperare

• Investigația terenului și colectarea probelor de apă – Se efectuează o investigație pe teren, se colectează probe de apă uzată și se emite un raport complet de analiză a calității apei.
• Proiectare inginerească personalizată – Elaborarea unui proces de tratare dedicat, a unei soluții echipamente personalizate și a unei propuneri comerciale, pe baza condițiilor reale de funcționare ale fabricii.
• Fabricare echipamente și construcție – Începerea fabricării echipamentelor personalizate și a construcției pe teren după confirmarea contractului.
• Instalare și punere în funcțiune – Finalizarea instalării, a punerii în funcțiune integrate și a funcționării de probă până la atingerea unei funcționări stabile, conform cerințelor privind calitatea apei.
• Acceptare proiect și instruire – Asistență în procedurile de acceptare a proiectului și oferirea unei instruiri profesionale pentru operatori.
• Asistență tehnică pe termen lung – Oferta de inspecții rutiniere, întreținere preventivă, optimizare a sistemului, actualizări ale echipamentelor și asistență tehnică 24/7.