Soluție pentru tratarea apelor uzate din industria semiconductorilor SiC și GaN

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

Apele uzate generate în cadrul producției de semiconductori din carburi de siliciu (SiC) și azotură de galium (GaN) provin în principal din procesele de creștere epitaxială, gravare, implantare ionica, depunere de straturi subțiri, rectificare și curățare a suporturilor și, respectiv, spălarea camerelor curate. Comparativ cu apele uzate provenite din producția convențională de semiconductori pe bază de siliciu, apele uzate provenite din producția semiconductorilor de generația a treia au o compoziție mult mai complexă și sunt semnificativ mai dificil de tratat.

Contaminanții tipici includ fluorura, concentrații ridicate de acizi și baze, particule ultrafine de carburi de siliciu, compuși ai galiumului, azoturi, ioni de metale grele în urme și cantități mici de contaminanți organici, precum reziduurile de fotorezistență și agenții de îndepărtare, ceea ce conduce la variații ale nivelului de COD.

Apele uzate sunt caracterizate prin fluxuri alternante puternic acide și alcaline, concentrații ridicate de fluor, particule în suspensie ultrafine și proprietăți extrem de corozive. Particulele coloidale stabile se sedimentează foarte încet, ceea ce crește riscul de înfundare a conductelor și de blocare a membranelor. În plus, fabricarea semiconductorilor cu bandă interzisă largă necesită apă reutilizată de puritate extrem de ridicată, iar standardele de calitate a apei sunt considerabil mai riguroase decât cele ale tratării convenționale a apelor uzate industriale.

2. Provocările frecvente ale clienților

Producătorii de semiconductori din SiC și GaN se confruntă frecvent cu mai multe provocări legate de tratarea apelor uzate.

Particulele ultrafine de SiC și GaN sunt dificil de îndepărtat prin sedimentare convențională, ceea ce duce la acumularea de nămol, blocarea echipamentelor, înfundarea frecventă a membranelor și opriri costisitoare ale producției. Apa uzată cu conținut ridicat de fluor generată în timpul proceselor de gravare este dificil de tratat în mod constant, făcându-i greu operatorilor să respecte standardele din ce în ce mai riguroase privind evacuarea în mediu.

Procesul de producție generează, de asemenea, fluxuri alternative de apă uzată acidă și alcalină, cu un grad ridicat de corozivitate, necesitând echipamente special concepute pentru rezistență la coroziune, nu sisteme industriale standard. În același timp, producătorii de componente semiconductoare cer rate extrem de ridicate de recuperare a apei ultrapurificate, iar tehnologiile convenționale de tratare nu reușesc adesea să asigure calitatea necesară a apei, ceea ce duce la o consum excesiv de apă dulce și la costuri operaționale mai mari.

În plus, uzinele moderne de semiconductori au, de obicei, spațiu limitat pentru instalare și linii de producție în continuă evoluție, ceea ce face dificilă extinderea sau modernizarea instalațiilor convenționale de tratare la scară largă. Ca urmare, există o cerere tot mai mare pentru sisteme compacte, modulare și complet personalizate de tratare a apelor uzate, concepute special pentru fabricarea de înaltă precizie a semiconductorilor.

3. Procesul de tratare și configurația echipamentelor principale

Pentru a aborda conținutul ridicat de fluor, particulele ultrafine și caracteristicile corozive ale apelor uzate provenite din procesele de fabricare a SiC și GaN, utilizăm un proces dedicat de tratare care constă în:

Colectare separată → Reglare precisă a pH-ului și destabilizare a coloizilor → Coagulare și eliminare a fluorurilor → Filtrare fină → Purificare avansată prin membrane → Reutilizare a apei ultrapure

Fluxurile de ape uzate acide, alcaline, care conțin fluor și cele provenite din proces sunt colectate și egalizate separat, pentru a minimiza fluctuațiile hidraulice și ale calității apei.

Adsorbția prin carbon activat și filtrarea de precizie elimină compușii organici în urme și contaminanții metalici reziduali. Apa tratată trece apoi printr-un sistem de ultrafiltrație (UF), urmat de un sistem de osmoză inversă (RO) rezistent la îmbâcsire, pentru desalinizare profundă, producând apă de înaltă puritate, potrivită pentru curățarea wafere-lor și alte procese de fabricație a componentelor semiconductoare.

Echipamentele principale includ:

• Rezervoare de egalizare rezistente la coroziune și sisteme de reglare a pH-ului
• Reactoare de înaltă eficiență pentru eliminarea fluorului și distrugerea coloizilor
• Sisteme complet automate de înmuiere a apei
• Sisteme de filtrare cu membrană anti-închidere
• Sisteme inteligente de dozare chimică
• Instrumente de monitorizare online a calității apei cu înaltă precizie

4. Avantajele soluției

Această soluție este proiectată în mod special pentru fabricația semiconductorilor din siliciu-carbură (SiC) și azotură de galium (GaN) de generația a treia, abordând eficient trei provocări critice ale industriei: eliminarea particulelor ultrafine, controlul fluorurilor și rezistența la coroziune.

Apa tratată îndeplinește în mod constant atât cerințele de reutilizare în producție, cât și standardele de evacuare în mediu. Echipamentele ne-standardizate pot fi personalizate pentru a se adapta la amenajări compacte ale uzinelor și la medii de funcționare extrem de corozive, având structuri anti-corozive întărite, canale de curgere rezistente la înfundare și design modular compact, adaptat cerințelor unităților de semiconductor.

Toate sistemele electrice centrale de comandă, echipamentele mecanice și componentele de tratare a apei sunt fabricate în conformitate cu standardele internaționale recunoscute CE, UL și ISO, asigurând siguranță superioară, fiabilitate și conformitate reglementară pentru aplicațiile avansate în domeniul semiconductorilor.

Sistemul oferă o rezistență excelentă la fluctuațiile calității apei, reducând în mod semnificativ îngroșarea membranelor, frecvența întreținerii și timpul de nefuncționare operațional. Ratele de reutilizare a apei pot depăși 95 %, reducând în mod substantial consumul de apă dulce și costurile totale de exploatare.

Designul modular și economisitor de spațiu permite o extindere flexibilă a capacității, în timp ce controlul inteligent complet automat asigură o funcționare stabilă pentru producția continuă și de înaltă precizie a componentelor semiconductoare.

5. Referințe privind proiectul și documentația de susținere

Am livrat cu succes sisteme de tratare a apelor uzate pentru facilitățile de producție a waferelelor semiconductoare din SiC și GaN, inclusiv o instalație de referință pentru producția de semiconductoare cu bandă largă, având o capacitate de tratare de 900 m³/zi.

Sistemul a funcționat în mod fiabil, eliminând eficient acumularea particulelor, stabilizând îndepărtarea fluorurilor și producând în mod constant apă regenerată care îndeplinește cerințele de reutilizare a apei ultrapurificată pentru industria semiconductorilor.

Documentația de sprijin include:

• Patente de proces proprietare
• Certificări CE, UL și ISO
• Rapoarte de testare a calității apei efectuate de terți
• Documentație privind acceptarea proiectului
• Proiecte de referință din partea unor producători lideri de semiconductori

6. Domeniul de servicii și procesul de cooperare

Oferim soluții complete EPC „cheie în mână” pentru tratarea apelor uzate destinate producătorilor de semiconductoare de generația a treia, acoperind investigația terenului, analiza calității apei, ingineria proceselor personalizată, fabricarea echipamentelor ne-standard, instalarea, punerea în funcțiune, serviciile de exploatare și întreținere, actualizările sistemului și furnizarea pe toată durata de viață a consumabililor.

Procesul standard de cooperare

• Studiul terenului și prelevarea probelor de apă uzată, cu analiză completă a calității apei
• Proiectarea personalizată a procesului și a echipamentelor, în funcție de condițiile de producție
• Fabricarea echipamentelor și construcția pe teren, după confirmarea contractului
• Instalarea, punerea în funcțiune și exploatarea experimentală integrată până la atingerea unei funcționări stabile și conforme
• Sprijin pentru acceptarea proiectului și instruirea operatorilor
• Întreținere preventivă pe termen lung, asistență tehnică, optimizare a sistemului și servicii de actualizare