1. Источники сточных вод, типичные загрязнители и характеристики воды
Сточные воды, образующиеся при производстве полупроводниковых изделий на основе карбида кремния (SiC) и нитрида галлия (GaN), в основном возникают на этапах эпитаксиального роста, травления, имплантации ионов, осаждения тонких плёнок, шлифовки и очистки пластин, а также промывки чистых помещений. По сравнению со сточными водами от производства традиционных кремниевых полупроводников сточные воды третьего поколения полупроводников имеют значительно более сложный состав и гораздо труднее поддаются очистке.
Типичные загрязнители включают фториды, высокие концентрации кислот и щелочей, ультрамелкие частицы карбида кремния, соединения галлия, нитриды, следовые количества тяжёлых металлов в ионной форме, а также небольшие объёмы органических загрязнителей — например, остатки фотополимерных резистов и химических веществ для их удаления, что приводит к нестабильным значениям ХПК.
Сточные воды характеризуются чередованием сильно кислых и щелочных потоков, высокими концентрациями фторидов, ультрамелкими взвешенными частицами и высокой коррозионной активностью. Стабильные коллоидные частицы оседают очень медленно, что повышает риск загрязнения трубопроводов и забивания мембран. Кроме того, производство полупроводников с широкой запрещённой зоной требует ультраочищенной регенерированной воды, стандарты качества которой значительно строже, чем у традиционных систем очистки промышленных сточных вод.
2. Типичные проблемы заказчиков
Производители полупроводниковых устройств на основе SiC и GaN часто сталкиваются с рядом проблем при очистке сточных вод.
Сверхтонкие частицы карбида кремния и нитрида галлия трудно удалить традиционным отстаиванием, что приводит к накоплению осадка, засорению оборудования, частому загрязнению мембран и дорогостоящим простою производства. Сточные воды с высоким содержанием фторидов, образующиеся в процессах травления, сложно обрабатывать стабильно, поэтому соблюдение всё более жёстких экологических норм сброса становится затруднительным.
Производственный процесс также генерирует попеременно кислые и щелочные сточные потоки с высокой коррозионной активностью, для которых требуются специализированные коррозионностойкие установки вместо стандартных промышленных систем. В то же время производители полупроводников предъявляют чрезвычайно высокие требования к степени регенерации ультрачистой воды, однако традиционные технологии очистки зачастую не обеспечивают необходимое качество воды, что приводит к чрезмерному расходу пресной воды и росту эксплуатационных затрат.
Кроме того, современные полупроводниковые фабрики, как правило, имеют ограниченное пространство для установки оборудования и быстро меняющиеся производственные линии, что затрудняет расширение или модернизацию традиционных крупногабаритных установок очистки. В результате растёт спрос на компактные, модульные и полностью индивидуализированные системы очистки сточных вод, специально разработанные для высокоточного производства полупроводников.
3. Технологический процесс и конфигурация основного оборудования
Для решения задач, связанных с высоким содержанием фторидов, ультрамелкими частицами и коррозионной активностью сточных вод от производства SiC и GaN, мы применяем специализированный процесс очистки, включающий следующие этапы:
Раздельный сбор → Точная коррекция pH и дестабилизация коллоидов → Коагуляция и удаление фторидов → Тонкая фильтрация → Современная мембранная очистка → Повторное использование ультрачистой воды
Кислые, щелочные, фторсодержащие и технологические сточные воды собираются и выравниваются отдельно для минимизации гидравлических колебаний и колебаний качества воды. Точное регулирование pH-показателя приводит к дестабилизации коллоидных частиц, а оптимизированная система коагуляции и осаждения эффективно удаляет взвешенные вещества и большую часть фторидов.
Адсорбция активированным углём и точечная фильтрация удаляют следовые органические соединения и остаточные металлические загрязнители. Затем очищенная вода проходит через систему ультрафильтрации (UF), а затем — через антизагрязняющую систему обратного осмоса (RO) для глубокого обессоливания, что обеспечивает получение воды высокой степени чистоты, пригодной для промывки пластин и других процессов производства полупроводников.
Основное оборудование включает:
- Стойкие к коррозии выравнивающие резервуары и системы регулирования pH
- Высокоэффективные реакторы для удаления фторидов и разрушения коллоидов
- Полностью автоматизированные системы умягчения воды
- Антизагрязняющие мембранные фильтрационные системы
- Интеллектуальные системы дозирования реагентов
- Высокоточные онлайн-приборы для мониторинга качества воды
4. Преимущества решения
Это решение специально разработано для производства полупроводников третьего поколения на основе карбида кремния (SiC) и нитрида галлия (GaN) и эффективно решает три ключевые отраслевые задачи: удаление сверхмелких частиц, контроль содержания фторидов и обеспечение коррозионной стойкости.
Очищенная вода постоянно соответствует как требованиям к повторному использованию в производстве, так и нормативам по сбросу в окружающую среду. Для компактных производственных площадок и условий эксплуатации с высокой коррозионной агрессивностью возможно проектирование нестандартного оборудования, оснащённого усиленными антикоррозионными конструкциями, каналами потока, устойчивыми к засорению, и модульными компактными решениями, адаптированными под нужды полупроводниковых предприятий.
Все основные электрические системы управления, механическое оборудование и компоненты систем водоподготовки изготавливаются в соответствии с международно признанными стандартами CE, UL и ISO, что гарантирует высокий уровень безопасности, надёжности и соответствия нормативным требованиям для высокотехнологичных полупроводниковых применений.
Система обеспечивает превосходную устойчивость к колебаниям качества воды, значительно снижая загрязнение мембран, частоту технического обслуживания и простои в работе. Показатель повторного использования воды может превышать 95 %, что существенно сокращает расход пресной воды и общие эксплуатационные затраты.
Модульная компактная конструкция позволяет гибко наращивать мощность, а полностью автоматизированное интеллектуальное управление гарантирует стабильную работу в непрерывном производстве полупроводниковых изделий с высокой точностью.
5. Ссылки на проекты и сопутствующая документация
Мы успешно поставили системы очистки сточных вод для производственных объектов по выпуску полупроводниковых пластин из карбида кремния (SiC) и нитрида галлия (GaN), включая эталонное предприятие по производству полупроводников с широкой запрещённой зоной мощностью очистки 900 м³/сут.
Система функционировала надёжно, эффективно устраняя накопление частиц, стабилизируя удаление фторидов и постоянно обеспечивая получение регенерированной воды, соответствующей требованиям к ультрачистой воде для повторного использования в полупроводниковой промышленности.
Подтверждающая документация включает:
- Патенты на собственные технологические процессы
- Сертификаты CE, UL и ISO
- Отчёты независимых лабораторий по анализу качества воды
- Документация по приёмке проекта
- Справочные проекты от ведущих производителей полупроводников
6. Объём услуг и процесс сотрудничества
Мы предоставляем комплексные EPC-решения «под ключ» по очистке сточных вод для производителей полупроводников третьего поколения, охватывающие обследование площадки, анализ качества воды, проектирование индивидуальных технологических процессов, изготовление нестандартного оборудования, монтаж, пусконаладочные работы, услуги по эксплуатации и техническому обслуживанию, модернизацию систем, а также поставку расходных материалов на весь срок службы.
Стандартный процесс сотрудничества
- Обследование объекта и отбор проб сточных вод с комплексным анализом качества воды
- Разработка индивидуального технологического процесса и оборудования с учётом условий производства
- Изготовление оборудования и строительство на месте после подтверждения контракта
- Монтаж, пусконаладочные работы и комплексные испытания до достижения устойчивого соответствия требованиям
- Поддержка при приёмке проекта и обучение операторов
- Долгосрочное профилактическое обслуживание, техническая поддержка, оптимизация системы и услуги по модернизации
EN
