Soluție de tratare a apelor uzate din fabricile de wafere pentru semiconductori

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

Apele uzate generate în cadrul fabricilor de wafere semiconductoare (Wafer Fab) sunt extrem de complexe și constau în mai multe fluxuri de proces. Acestea provin în principal din etalarea waferelor, depunerea straturilor subțiri, implantarea ionilor, fotolitografia, planarizarea chimic-mecanică (CMP), curățarea cu acizi și baze, precum și din spălarea gazelor de eșapament. Aceste fluxuri de ape uzate sunt, în general, clasificate în cinci categorii: ape uzate care conțin fluor, ape uzate acide și alcaline, ape uzate organice, ape uzate care conțin metale grele și concentrații cu salinitate ridicată.

Contaminanții tipici includ fluoruri, silicați, compuși ai borului și fosforului, metale grele în urme (cum ar fi cuprul, nichelul și zincul), reziduuri de fotoresist, solvenți organici, agenți tensioactivi, particule în suspensie ultrafine și impurități coloidale.

Apa uzată din fabricile de wafere semiconductoare se caracterizează prin fluctuații semnificative ale debitului, condiții alternativ acide și alcaline, particule coloidale extrem de stabile, biodegradabilitate scăzută și potențial ridicat de formare a depozitelor și coroziune. Unele metale grele există sub formă de complecși metalici stabili, care sunt dificil de îndepărtat prin metode convenționale de tratare.

În plus, instalațiile de fabricație a semiconductorilor sunt supuse unor standarde de evacuare ambientală și de reutilizare a apei extrem de riguroase, ceea ce face ca apa uzată din fabricile de wafere să fie una dintre cele mai complexe tehnologic fluxuri de apă uzată industrială de tratat.

2. Provocările frecvente ale clienților

Tratarea apei uzate în fabricile de wafere semiconductoare prezintă mai multe provocări tehnice extrem de specializate.

Metalele grele complexate și compușii stabili de fluorură-silicat sunt dificil de îndepărtat prin procesele convenționale de tratare, ceea ce complică respectarea standardelor de evacuare din ce în ce mai riguroase atunci când caracteristicile apei uzate variază.

Particulele coloidale ultrafine și reziduurile de fotorezistență cauzează frecvent acumularea de nămol, înfundarea conductelor și îmbinarea severă a membranelor, ceea ce duce la oprirea frecventă a echipamentelor și la întreruperea producției continue de wafere.

Deoarece fabricarea semiconductorilor implică numeroase procese de producție care generează fluxuri diferite de ape uzate, tratarea combinată necesită adesea dozări excesive de reagenți chimici și produce volume mari de nămol, determinând costuri ridicate de funcționare și de eliminare.

Echipamentele standard de tratare a apelor uzate nu dispun, în general, de rezistența la coroziune, capacitatea anti-îmbinare și gradul de curățenie necesare în fabricarea semiconductorilor, ceea ce crește riscul unei contaminări secundare.

În plus, fabricile de semiconductori își extind în mod continuu capacitatea de producție, păstrând în același timp configurații compacte ale camerelor curate. Instalațiile convenționale de tratare a apelor uzate civile ocupă suprafețe mari și oferă o flexibilitate limitată pentru extinderi viitoare, ceea ce generează o cerere pentru soluții integrate și personalizate de tratare a apelor uzate.

3. Procesul de tratare și configurația echipamentelor principale

Pentru a face față caracteristicilor diverse și tehnologic complexe ale apelor uzate provenite din fabricile de wafere pentru semiconductori, utilizăm un proces integrat complet de tratare, care constă în:

Colectare separată → Dezcomplexare și condiționare a apei → Eliminare a fluorurilor și a silicei → Coagulare și sedimentare → Tratare biologică → Purificare avansată prin membrane → Reducere a volumului de concentrate

Fluxurile individuale de ape uzate sunt colectate și egalizate separat, pentru a minimiza fluctuațiile hidraulice și ale calității apei.

Un proces dedicat de decomplexare descompune complexele stabile ale metalelor grele înainte ca un sistem precis de eliminare a fluorurilor și a siliciului să elimine selectiv contaminanții caracteristici.

Apa uzată este apoi supusă coagulării și sedimentării, urmate de oxidare avansată pentru degradarea compușilor organici refractari.

Un sistem de tratare biologică elimină în continuare COD-ul rezidual înainte ca apa să treacă printr-un sistem de ultrafiltrație (UF) și printr-un sistem de membrane de osmoză inversă (RO) rezistent la îmbâcsire pentru purificare avansată.

Apa regenerată de înaltă calitate este reutilizată în procesele de curățare din producția de semiconductori, în timp ce apa uzată concentrată este supusă unei reduceri suplimentare de volum pentru eliminare eficientă și recuperare a resurselor.

Echipamentele principale includ:

• Sisteme de colectare și egalizare separate, rezistente la coroziune
• Reactoare pentru decomplexarea metalelor grele
• Reactoare de înaltă eficiență pentru eliminarea fluorurilor
• Sisteme inteligente de dozare chimică
• Sisteme de filtrare cu membrană anti-închidere
• Instrumente de monitorizare online a calității apei
• Sisteme electrice de comandă complet automate

4. Avantajele soluției

Această soluție este proiectată în mod special pentru a face față condițiilor complexe de apă uzată întâlnite în instalațiile de fabricare a waferelelor semiconductoare.

Procesul de tratare proprietar elimină eficient metalele grele, compușii de fluorură-silicat și contaminanții organici refractari, producând în mod constant apă tratată care îndeplinește atât reglementările privind evacuarea în mediu, cât și cerințele de reutilizare a apei în cadrul instalației.

Oferim soluții de echipamente complet personalizate, bazate pe configurația cleanroom-ului, caracteristicile apei uzate, capacitatea de producție și spațiul disponibil pentru instalare. Carcasele personalizate de echipamente rezistente la coroziune, materialele rezistente la uzură, canalele de curgere anti-blocare și echipamentele modulare compacte asigură o performanță optimă în condițiile exigente de funcționare din domeniul semiconductorilor.

Toate echipamentele de bază, componentele electrice de comandă și sistemele de tratare a apei sunt certificate conform standardelor CE, UL și ISO, îndeplinind cerințele stricte de siguranță și conformitate ale uzinelor avansate de fabricare a semiconductorilor din întreaga lume.

Procesul de tratare separat asigură o rezistență excelentă la fluctuațiile hidraulice și ale calității apei, reducând în mod semnificativ frecvența întreținerii, înfundarea membranelor și generarea de nămol.

Ratele de recuperare a apei depășesc 95 %, reducând în mod substanțial consumul de apă dulce și costurile de exploatare, în timp ce se îmbunătățește eficiența generală a producției.

Designul modular integrat minimizează spațiul necesar instalării, permite o extindere flexibilă în viitor și susține funcționarea complet automatizată pentru fabricarea continuă și în volum mare a semiconductorilor.

5. Referințe privind proiectul și documentația de susținere

Am finalizat cu succes proiecte de tratare a apelor uzate pentru mai multe uzine de fabricare a wafersilor semiconductori de 12 inch și 8 inch.

Un proiect reprezentativ este un Sistem Integral de Tratare a Apelor uzate și Reutilizare a Apei pentru o Instalație Avansată de Producție a Plăcuțelor (wafer), cu o capacitate de tratare de 1.200 m³/zi.

Sistemul a demonstrat o funcționare stabilă pe termen lung, rezolvând cu succes probleme legate de concentrații excesive de fluor și siliciu, metale grele reziduale și înfundarea membranelor. Proiectul a trecut atât inspecțiile oficiale de acceptare ambientală, cât și verificările riguroase ale calității apei efectuate de fabrică, asigurând o producție stabilă de plăcuțe (wafer) și operațiuni continue de fabricație.

Documentația de sprijin include:

• Patente proprii privind procesul de tratare a apelor uzate din industria semiconductorilor
• Certificate de conformitate CE, UL și ISO
• Rapoarte de testare a calității apei certificate de terți
• Documentație privind finalizarea și recepția proiectului
• Proiecte de referință pentru principali producători de componente semiconductor

6. Domeniul de servicii și procesul de cooperare

Oferim soluții complete cheie-în-mână EPC pentru tratarea apelor uzate destinate instalațiilor de fabricare a waferelelor semiconductoare, inclusiv investigații de teren, prelevare și analiză a probelor de apă uzată, inginerie de proces personalizată, proiectare de echipamente ne-standard, fabricare, instalare, punere în funcțiune, servicii de exploatare și întreținere, modernizări ale sistemului și furnizare pe toată durata de viață a consumabililor.

Procesul standard de cooperare

• Studiul de teren și analiza apelor uzate – Realizăm investigații in situ, colectăm probe de apă uzată și elaborăm un raport complet de analiză a calității apei.
• Proiectare inginerescă personalizată – Dezvoltăm un proces de tratare dedicat, o soluție de echipamente adaptată și o propunere comercială, în funcție de cerințele procesului de fabricare a waferelelor.
• Fabricarea echipamentelor și construcția – Începem fabricarea echipamentelor personalizate și instalarea in situ, după confirmarea contractului.
• Instalare și punere în funcțiune – Instalare completă, punere în funcțiune integrată și funcționare experimentală continuă până când toate obiectivele de performanță ale tratamentului sunt atinse în mod constant.
• Acceptare proiect și instruire tehnică – Asistență în procedurile de acceptare ambientală și oferirea unei instruiri complete pentru operatori.
• Asistență tehnică pe termen lung – Oferta de inspecții rutiniere, întreținere preventivă, optimizare a sistemului, actualizări ale echipamentelor și asistență tehnică 24/7.