Soluție de sistem pentru apă ultrapură (UPW) pentru semiconductori

1. Surse de apă brută, contaminanți tipici și caracteristici ale calității apei

Apa brută pentru sistemele de apă ultrapură (UPW) destinate industriei semiconductorilor provine, în mod obișnuit, din surse municipale de apă sau din ape subterane locale. Apele ultrapure produse sunt utilizate în procese critice de fabricare a semiconductorilor, inclusiv gravarea wafere-lor, depunerea straturilor subțiri, planarizarea chimicomecanică (CMP), curățarea wafere-lor, fotolitografia și alte procese avansate de fabricație, unde calitatea apei influențează direct randamentul dispozitivelor și fiabilitatea produselor.

Contaminanții tipici din apa brută includ ioni de duritate (calciu și magneziu), substanțe în suspensie, particule coloidale, clor rezidual, sulfați, silicați și metale grele în urme. În funcție de sursa de apă, pot fi prezente, de asemenea, microorganisme în urme și carbon organic total (TOC).

Sistemele de apă ultrapură (UPW) pentru semiconductori necesită unul dintre cele mai înalte standarde de calitate a apei din producția modernă. Trebuie eliminate practic toți ionii dizolvați, toate particulele în suspensie, microorganismele și contaminanții organici. Apele produse trebuie să atingă o rezistivitate electrică de 18,25 MΩ·cm, în timp ce contaminarea cu particule, TOC-ul, silica-ul și ionii de metale în urmă trebuie controlați la niveluri extrem de scăzute.

În comparație cu sistemele de apă ultrapură utilizate în domeniul fotovoltaic, al bateriilor cu litiu sau al altor aplicații industriale, sistemele UPW pentru semiconductori cer o puritate a apei semnificativ mai ridicată, o stabilitate operațională excepțională și o performanță continuă fără întreruperi.

2. Provocările frecvente ale clienților

Provocarea principală în producerea apei ultrpure pentru semiconductori constă în menținerea unei calități constante și stabile a apei la niveluri de puritate extrem de ridicate.

Fluctuațiile calității apei brute pot afecta direct rezistivitatea, concentrația de silica și nivelurile de ioni în urmă, reducând potențial randamentul de wafere și crescând defectele de producție.

Sistemele industriale convenționale de apă pură nu dispun, în mod tipic, de capacitatea de purificare suficientă pentru a elimina în totalitate ioni în urme, organice dizolvate (TOC) și particule ultrafine, ceea ce le face inadecvate pentru procesele avansate de fabricare a semiconductorilor.

În plus, cartușele filtrante, rășinile de schimb ionic și elementele membranare sunt susceptibile de îmbăcire și degradare a performanței, ceea ce duce la oprirea frecventă a echipamentelor pentru întreținere și la întreruperea producției continue.

Echipamentele standard utilizează adesea sisteme de conducte și rezervoare de stocare care nu oferă o rezistență la coroziune sau o curățenie suficiente, crescând astfel riscul unei contaminări secundare cauzate de eliberarea de substanțe din materiale.

Pe măsură ce fabricile de semiconductori continuă să se extindă și tehnologiile de proces evoluează rapid, sistemele convenționale de tratare a apei, cu proiectare fixă, oferă o flexibilitate limitată pentru modernizarea instalațiilor și extinderea capacității. Producătorii necesită din ce în ce mai mult sisteme UPW extrem de personalizate, scalabile și conforme standardelor internaționale, concepute în mod special pentru fabricarea avansată de semiconductori.

3. Procesul de tratare și configurația echipamentelor principale

Pentru a satisface cerințele stricte privind calitatea apei în producția de semiconductori, folosim un proces probat, în mai multe etape, de obținere a apei ultrapură (UPW), care constă în:

Prelucrare → Osmoză inversă în două trepte (RO) → Deionizare electrochimică (EDI) → Polizare cu rășini mixte → Filtrare finală de precizie

Apa brută este supusă mai întâi unei prelucrări prin filtrare multiplă, filtrare cu carbon activ și filtrare cu cartușe de precizie, pentru eliminarea particulelor în suspensie, a clorului rezidual, a contaminanților coloidali și a moleculelor organice mari.

Apa pretratată trece apoi printr-un sistem de osmoză inversă (RO) în două trepte pentru a elimina cea mai mare parte a sărurilor dizolvate, a dioxidului de siliciu și a ionilor metalici.

Un sistem avansat de electrodeionizare (EDI) elimină în mod continuu contaminanții ionici rămași fără regenerare chimică, eliminând astfel riscul de contaminare secundară asociat regenerării convenționale a schimbului ionic.

În final, un sistem de polizare cu schimb ionic în pat mixt, împreună cu o ultrafiltrație terminală, produce apă ultrapură cu o rezistivitate stabilă de 18,25 MΩ·cm, îndeplinind în totalitate cerințele proceselor avansate de fabricare a semiconductorilor.

Echipamentele principale includ:

• Sisteme automate complete de pretratare
• Unități de osmoză inversă anti-închidere în două trepte
• Sisteme EDI de apă ultrapură
• Unități de schimb ionic în pat mixt pentru polizare
• Sisteme terminale de filtrare de precizie
• Sisteme inteligente de comandă electrică
• Instrumente de monitorizare online a calității apei cu înaltă precizie

4. Avantajele soluției

Această soluție este concepută în mod special pentru procesele avansate de fabricare a semiconductorilor și produce în mod constant apă ultrapură care respectă cele mai înalte standarde industriale.

Parametrii critici ai calității apei—including TOC, contaminarea cu particule, silica și ioni de metale în urme—sunt controlați cu precizie pentru a maximiza randamentul wafer-elor și fiabilitatea fabricării.

Oferim soluții ingineresti complet personalizate, bazate pe configurația cleanroom-ului, nodul tehnologic al procesului, capacitatea de producție și caracteristicile apei brute. Conductele de înaltă puritate, rezistente la coroziune, echipamentele compacte montate pe skid-uri și designurile modulare pentru extindere elimină eficient contaminarea secundară, în timp ce permit actualizări ulterioare ale capacității.

Toate echipamentele principale, sistemele electrice de comandă și componentele de tratare a apei sunt certificate conform standardelor CE, UL și ISO, asigurând conformitatea cu reglementările internaționale de siguranță și cu cerințele globale privind fabricarea semiconductorilor.

Procesul de purificare în mai multe etape include monitorizarea inteligentă a calității apei și controlul automat al procesului, oferind o rezistență excelentă la fluctuațiile apei brute, în timp ce prelungește durata de viață a membranelor, rășinilor și componentelor de filtrare.

Designul modular integrat minimizează cerințele de spațiu pentru instalare, permite implementarea rapidă și oferă o flexibilitate remarcabilă pentru extinderea fabricilor de semiconductori și actualizările de proces.

5. Referințe privind proiectul și documentația de susținere

Am livrat cu succes sisteme de apă ultrapură pentru semiconductori către mai multe facilități de fabricare a waferelor și uzine de asamblare și testare a semiconductoarelor.

Un proiect reprezentativ este un Sistem de Apă Ultrapură (UPW) pentru o Fabrică Avansată de Semiconductori de 12 inch, unde apa produsă menține constant o rezistivitate electrică de 18,25 MΩ·cm, respectând în totalitate cele mai riguroase specificații pentru apa ultrapură utilizată în industria semiconductorilor.

Sistemul a demonstrat o funcționare continuă fiabilă pe tot parcursul anului, susținând o producție stabilă de volum mare de componente semiconductoare și trecând cu succes atât testele de acceptare la fabrică (FAT), cât și inspecțiile de conformitate industriale.

Documentația de sprijin include:

• Patente proprii privind procesul de apă ultrapură (UPW) pentru semiconductoare
• Certificate de conformitate CE, UL și ISO
• Rapoarte de testare a calității apei certificate de terți
• Documentație privind finalizarea și recepția proiectului
• Referințe de performanță din proiecte semiconductoare de referință

6. Domeniul de servicii și procesul de cooperare

Oferim soluții complete cheie-în-mână EPC pentru sistemele de apă ultrapură (UPW) destinate industriei semiconductoare, acoperind investigația terenului, analiza calității apei brute, ingineria proceselor personalizate, proiectarea și fabricarea echipamentelor ne-standard, instalarea, punerea în funcțiune, validarea sistemului, serviciile de exploatare și întreținere, actualizările sistemului și furnizarea pe durata de viață a consumabilelor.

Procesul standard de cooperare

• Studiul terenului și analiza apei brute – Se efectuează o investigație pe teren, se colectează probe de apă și se elaborează un raport complet de evaluare a calității apei brute.
• Proiectare inginerească personalizată – Elaborarea unei soluții dedicate pentru sistemul UPW, a configurației echipamentelor și a propunerii comerciale, în funcție de cerințele procesului semiconductor.
• Fabricarea echipamentelor și construcția – Începem fabricarea echipamentelor personalizate și instalarea in situ, după confirmarea contractului.
• Instalare, punere în funcțiune și validare sistem – Finalizarea instalării sistemului, calibrarea parametrilor și funcționarea continuă de probă până la atingerea constantă a tuturor specificațiilor privind calitatea apei.
• Acceptare proiect și instruire tehnică – Asistență în procedurile de acceptare a proiectului și oferirea unei instruiri complete pentru operatori.
• Suport tehnic pe termen lung – Furnizarea întreținerii preventive, a inspecțiilor rutiniere, a optimizării sistemului, a actualizărilor de performanță și a suportului tehnic pe toată durata de viață.