วิธีการบำบัดน้ำเสียจากสารขัดผิว CMP

1. แหล่งที่มาของน้ำเสีย สารมลพิษทั่วไป และลักษณะของน้ำ

น้ำเสียจากสารเคมีและของเหลวที่ใช้ในการขัดผิวแบบเคมี-กล (CMP) เป็นน้ำเสียที่เกิดขึ้นในกระบวนการผลิตเวเฟอร์เซมิคอนดักเตอร์ซึ่งมีความสำคัญอย่างยิ่ง น้ำเสียนี้เกิดขึ้นเป็นหลักจากการขัดผิวแบบเคมี-กล (CMP) การล้างเวเฟอร์หลังการขัด การระบายน้ำที่มีส่วนผสมของสารขัดที่หมดอายุการใช้งานแล้ว และการล้างพื้นห้องสะอาด

เมื่อเปรียบเทียบกับน้ำเสียอุตสาหกรรมทั่วไป น้ำเสียจากสารเคมีและของเหลวที่ใช้ในการขัดผิวแบบเคมี-กล (CMP) มีลักษณะเฉพาะที่แตกต่างอย่างมาก สารปนเปื้อนหลักประกอบด้วยอนุภาคสารขัดขนาดนาโน เช่น ซิลิกา (SiO₂) และเซเรีย (CeO₂) ร่วมกับไอออนโลหะปริมาณน้อย เช่น ทองแดง (Cu) และอะลูมิเนียม (Al) สารกระจายตัวในสารขัด สารยับยั้งการกัดกร่อนเบนโซไตรแอโซล (BTA) รวมทั้งกรดและด่างที่คงเหลืออยู่

น้ำเสียประเภทนี้มีความขุ่นสูงมากเป็นพิเศษ และมีอนุภาคคอลลอยด์ที่คงตัวอย่างยิ่ง เนื่องจากขนาดของอนุภาคเล็กมาก ทำให้แขวนลอยไม่สามารถตกตะกอนได้ง่าย และไม่สามารถแยกออกได้อย่างมีประสิทธิภาพด้วยเทคโนโลยีการบำบัดแบบดั้งเดิม แม้ว่าค่า COD โดยรวมจะต่ำค่อนข้าง แต่น้ำเสียชนิดนี้มีความหนืดสูง มีแนวโน้มเกิดคราบสกปรก (scaling) ได้มาก และมีการเปลี่ยนแปลงคุณภาพน้ำบ่อยครั้ง ส่งผลให้เกิดปัญหาการอุดตันในท่อและเยื่อกรอง (membrane fouling) บ่อยครั้งในการปฏิบัติงาน

นอกจากนี้ การผลิตชิ้นส่วนเซมิคอนดักเตอร์ยังต้องการน้ำรีไซเคิลที่บริสุทธิ์สูงเป็นพิเศษ ซึ่งต้องสอดคล้องตามข้อกำหนดด้านคุณภาพน้ำสำหรับกระบวนการผลิตที่เข้มงวดมาก โดยข้อกำหนดด้านคุณภาพน้ำนั้นสูงกว่ามาตรฐานการนำกลับมาใช้ใหม่ของน้ำเสียอุตสาหกรรมทั่วไปอย่างมาก

2. ปัญหาที่ลูกค้าพบบ่อย

การบำบัดน้ำเสียจากกระบวนการ CMP นั้นก่อให้เกิดความท้าทายเชิงเทคนิคเฉพาะทางหลายประการ ซึ่งมีลักษณะเฉพาะสำหรับการผลิตเซมิคอนดักเตอร์

คอลลอยด์ซิลิกาในระดับนาโนที่มีความเสถียรนั้นยากต่อการกำจัดด้วยกระบวนการตกตะกอนแบบเดิม ส่งผลให้เกิดการสะสมของโคลน การอุดตันของเมมเบรนอย่างรุนแรง การเปลี่ยนเมมเบรนบ่อยครั้ง และการหยุดระบบโดยไม่ได้วางแผนไว้ ซึ่งส่งผลกระทบโดยตรงต่อความต่อเนื่องของการผลิตเวเฟอร์

สารเคมีขัดผิวที่เหลือค้างและโลหะหนักในปริมาณน้อยอาจก่อให้เกิดความเสี่ยงด้านการปฏิบัติตามข้อกำหนดด้านสิ่งแวดล้อม หากไม่ถูกกำจัดออกอย่างสมบูรณ์

เนื่องจากโรงงานผลิตชิ้นส่วนเซมิคอนดักเตอร์ต้องการน้ำที่นำกลับมาใช้ใหม่ซึ่งมีความบริสุทธิ์สูงเป็นพิเศษ ระบบที่ใช้บำบัดน้ำแบบทั่วไปจึงมักไม่สามารถรักษามาตรฐานคุณภาพน้ำที่กำหนดไว้ได้อย่างสม่ำเสมอ ส่งผลให้อัตราการนำน้ำกลับมาใช้ใหม่ต่ำลงและต้นทุนในการดำเนินงานเพิ่มสูงขึ้น

อุปกรณ์บำบัดน้ำเสียแบบมาตรฐานทั่วไปมักไม่ได้ออกแบบมาสำหรับน้ำเสียจากกระบวนการขัดผิวด้วยสารขัด (CMP) ซึ่งมีความหนืดสูงและมีอนุภาคขนาดเล็กมาก จึงมีความสามารถในการต้านการอุดตันและต้านการกัดกร่อนไม่เพียงพอ

นอกจากนี้ โรงงานผลิตชิ้นส่วนเซมิคอนดักเตอร์มักขยายกำลังการผลิตอยู่เสมอ ขณะที่ระบบบำบัดแบบดั้งเดิมใช้พื้นที่ขนาดใหญ่และมีความยืดหยุ่นจำกัดสำหรับการปรับเพิ่มกำลังการผลิต ดังนั้น จึงมีความต้องการโซลูชันการบำบัดน้ำเสียแบบบูรณาการและปรับแต่งเฉพาะสำหรับการผลิตเซมิคอนดักเตอร์ขั้นสูงเพิ่มมากขึ้นเรื่อย ๆ

3. กระบวนการบำบัดและโครงสร้างอุปกรณ์หลัก

เพื่อแก้ไขปัญหาหลักของน้ำเสียจากกระบวนการ CMP ซึ่งรวมถึงคอลลอยด์ที่มีเสถียรภาพ อนุภาคขนาดเล็กพิเศษ และการอุดตันของเมมเบรน เราใช้กระบวนการบำบัดเฉพาะที่ประกอบด้วย:

การเก็บแยก → การปรับสภาพน้ำอย่างแม่นยำและการทำให้เกิดการตกตะกอนเบื้องต้น → การทำให้เกิดการตกตะกอนอย่างมีประสิทธิภาพสูงและการตกตะกอน → การกรองอย่างแม่นยำ → การทำให้บริสุทธิ์ด้วยเมมเบรนขั้นสูง → การนำน้ำบริสุทธิ์สูงกลับมาใช้ใหม่

น้ำเสียจากกระบวนการ CMP จะถูกเก็บแยกและปรับสมดุลเพื่อรักษาเงื่อนไขการบำบัดให้คงที่

การปรับค่า pH อย่างแม่นยำทำให้อนุภาคโคลลอยด์ไม่เสถียร ขณะที่ระบบการรวมตัวและการจับกลุ่มที่มีประสิทธิภาพสูงสามารถรวบรวมและตกตะกอนอนุภาคขัดขนาดนาโนได้อย่างรวดเร็ว

หลังกระบวนการตกตะกอน ส่วนใหญ่ของแขวนลอยและสารปนเปื้อนคอลลอยด์จะถูกกำจัดออกไป ก่อนที่น้ำจะผ่านระบบกรองแบบละเอียดและกระบวนการดูดซับด้วยถ่านกัมมันต์ เพื่อกำจัดสารอินทรีย์ที่เหลืออยู่และสิ่งเจือปนของโลหะหนักในปริมาณน้อย

สุดท้าย ระบบอัลตราฟิลเตรชัน (UF) ร่วมกับระบบเมมเบรนรีเวอร์สออสโมซิส (RO) แบบต้านการเกิดฝังแน่น จะให้การกำจัดเกลือและบริสุทธิ์น้ำขั้นสูง จนได้น้ำรีไซเคิลคุณภาพสูงที่เหมาะสมสำหรับกระบวนการขัดผิวและล้างแผ่นเวเฟอร์

อุปกรณ์หลักประกอบด้วย:

• ระบบปรับค่า pH และปรับสภาพทางเคมีอย่างชาญฉลาด
• ปฏิกรณ์การรวมตัวและการจับกลุ่มที่มีประสิทธิภาพสูง
• หน่วยกรองความแม่นยำสูง
• ระบบกรองด้วยเมมเบรนแบบต้านการอุดตัน
• ระบบทำให้น้ำบริสุทธิ์ด้วยถ่านกัมมันต์
• ระบบจ่ายสารเคมีอัตโนมัติแบบเต็มรูปแบบ
• ระบบตรวจสอบคุณภาพน้ำแบบออนไลน์ที่มีความแม่นยำสูง

4. ข้อได้เปรียบของโซลูชัน

โซลูชันนี้ออกแบบมาโดยเฉพาะสำหรับน้ำเสียจากกระบวนการขัดผิว (CMP) ของอุตสาหกรรมเซมิคอนดักเตอร์ โดยสามารถแก้ไขปัญหาที่ยากที่สุดในอุตสาหกรรมได้อย่างมีประสิทธิภาพ รวมถึงการแยกคอลลอยด์ที่ยากและภาวะเมมเบรนอุดตันอย่างรุนแรง

กระบวนการบำบัดเฉพาะสิทธิบัตรนี้สามารถกำจัดอนุภาคซิลิกาขนาดเล็กพิเศษ โลหะหนักในปริมาณน้อย และสารปนเปื้อนอินทรีย์ที่เหลืออยู่ได้อย่างมีประสิทธิภาพ พร้อมผลิตน้ำรีไซเคิลที่สอดคล้องตามมาตรฐานการนำกลับมาใช้ใหม่ในกระบวนการผลิตเซมิคอนดักเตอร์อย่างสม่ำเสมอ

เราให้บริการโซลูชันอุปกรณ์ที่ออกแบบเฉพาะตามความต้องการของแต่ละลูกค้า ทั้งในด้านสภาพแวดล้อมห้องสะอาด (cleanroom) ของการผลิตเซมิคอนดักเตอร์ การจัดวางโรงงาน และลักษณะเฉพาะของน้ำเสีย โดยโครงสร้างช่องไหลที่ป้องกันการอุดตันได้ ตัวเรือนอุปกรณ์ที่ทนต่อการกัดกร่อน และโครงสร้างการกรองที่แม่นยำ ล้วนถูกออกแบบมาเพื่อให้ทำงานได้อย่างมีประสิทธิภาพสูงสุดภายใต้สภาวะการดำเนินงานของน้ำเสีย CMP ที่มีความท้าทายสูง

ระบบควบคุมไฟฟ้าหลัก อุปกรณ์กลไก และส่วนประกอบการบำบัดน้ำทั้งหมดผ่านการรับรองตามมาตรฐาน CE, UL และ ISO ซึ่งสอดคล้องกับข้อกำหนดด้านความปลอดภัยระดับสากลสำหรับโรงงานผลิตขั้นสูงในยุโรปและอเมริกาเหนือ

ระบบแสดงความสามารถในการต้านทานต่อการเปลี่ยนแปลงของแรงดันไฮดรอลิกและคุณภาพน้ำได้อย่างโดดเด่น ช่วยลดการสะสมสิ่งสกปรกบนเมมเบรน ความถี่ของการบำรุงรักษา และเวลาที่อุปกรณ์หยุดทำงานได้อย่างมีนัยสำคัญ

อัตราการนำน้ำกลับมาใช้ใหม่เกินร้อยละ 95 ช่วยลดการใช้น้ำจืดและการดำเนินงานต้นทุนลงอย่างมีนัยสำคัญ

การออกแบบแบบโมดูลาร์แบบบูรณาการช่วยลดพื้นที่ติดตั้งให้น้อยที่สุด ขณะเดียวกันก็รองรับการขยายระบบในอนาคตได้อย่างยืดหยุ่น การดำเนินงานอัจฉริยะแบบอัตโนมัติเต็มรูปแบบสนับสนุนความต้องการการผลิตอย่างต่อเนื่องและแม่นยำสูงของโรงงานผลิตเวเฟอร์เซมิคอนดักเตอร์สมัยใหม่

5. ตัวอย่างโครงการที่ผ่านมาและเอกสารสนับสนุน

เราได้ดำเนินโครงการบำบัดน้ำเสียจากสารขัดเงา CMP สำหรับโรงงานผลิตเวเฟอร์เซมิคอนดักเตอร์จนแล้วเสร็จหลายโครงการอย่างประสบความสำเร็จ

โครงการตัวอย่างคือโครงการรีไซเคิลน้ำเสียจากกระบวนการ CMP สำหรับโรงงานผลิตเวเฟอร์เซมิคอนดักเตอร์ขนาด 12 นิ้ว ซึ่งมีกำลังการบำบัด 1,000 ลูกบาศก์เมตรต่อวัน

ระบบแสดงผลการดำเนินงานที่มีเสถียรภาพในระยะยาว สามารถแก้ไขปัญหาสะสมของคอลลอยด์ การอุดตันของเมมเบรน และคุณภาพน้ำทิ้งที่ไม่คงที่ได้อย่างสมบูรณ์ น้ำที่ผ่านการรีไซเคิลแล้วสอดคล้องตามมาตรฐานน้ำบริสุทธิ์สูงพิเศษสำหรับใช้ซ้ำในอุตสาหกรรมเซมิคอนดักเตอร์อย่างต่อเนื่อง และผ่านการตรวจสอบความสอดคล้องด้านสิ่งแวดล้อมรวมทั้งการทดสอบรับมอบงานจากโรงงานเรียบร้อยแล้ว

เอกสารสนับสนุนประกอบด้วย:

• สิทธิบัตรกระบวนการบำบัดน้ำเสีย CMP แบบเฉพาะเจาะจง
• ใบรับรอง CE, UL และ ISO
• รายงานผลการวิเคราะห์คุณภาพน้ำจากหน่วยงานภายนอกที่มีความแม่นยำสูง
• เอกสารการส่งมอบโครงการและการรับรองการเสร็จสิ้นโครงการ
• โครงการอ้างอิงภายในอุตสาหกรรมเซมิคอนดักเตอร์

6. ขอบเขตการให้บริการและกระบวนการความร่วมมือ

เราให้บริการโซลูชันแบบ EPC แบบครบวงจรสำหรับการบำบัดน้ำเสียจากสารขัดเงา CMP ครอบคลุมการสำรวจพื้นที่ การเก็บตัวอย่างน้ำเสียและการวิเคราะห์ การออกแบบกระบวนการเฉพาะทาง การออกแบบอุปกรณ์ที่ไม่ได้มาตรฐาน การผลิตอุปกรณ์ การติดตั้ง การเดินระบบ การปฏิบัติการและบำรุงรักษา การปรับปรุงระบบ และการจัดหาสินค้าสิ้นเปลืองตลอดอายุการใช้งาน

ขั้นตอนความร่วมมือมาตรฐาน

• การสำรวจพื้นที่และการเก็บตัวอย่างน้ำ – ดำเนินการตรวจสอบพื้นที่จริง เก็บตัวอย่างน้ำเสีย และจัดทำรายงานการวิเคราะห์คุณภาพน้ำอย่างละเอียด
• การออกแบบวิศวกรรมที่ปรับแต่งเฉพาะ – พัฒนากระบวนการบำบัด โซลูชันอุปกรณ์ที่ปรับแต่งเฉพาะ และข้อเสนอเชิงพาณิชย์ ตามสภาวะการดำเนินงานจริงของโรงงานผลิต
• การผลิตอุปกรณ์และการก่อสร้าง – เริ่มต้นการผลิตอุปกรณ์ที่ปรับแต่งเฉพาะและการก่อสร้างหน้างาน หลังจากยืนยันสัญญาแล้ว
• การติดตั้งและการเดินระบบ – ดำเนินการติดตั้ง การเดินระบบแบบบูรณาการ และการทดลองใช้งานจนกว่าจะบรรลุความเสถียรและสอดคล้องกับข้อกำหนดคุณภาพน้ำอย่างสม่ำเสมอ
• การรับรองโครงการและการฝึกอบรม – ให้ความช่วยเหลือในขั้นตอนการรับรองโครงการ และจัดการฝึกอบรมผู้ปฏิบัติงานอย่างมืออาชีพ
• การสนับสนุนทางเทคนิคระยะยาว – ให้บริการตรวจสอบตามรอบปกติ การบำรุงรักษาเชิงป้องกัน การปรับปรุงประสิทธิภาพระบบ การอัปเกรดอุปกรณ์ และการสนับสนุนทางเทคนิคอย่างต่อเนื่องตลอด 24 ชั่วโมง