ระบบผลิตน้ำบริสุทธิ์สุด (UPW) สำหรับอุตสาหกรรมเซมิคอนดักเตอร์

1. แหล่งน้ำดิบ สารปนเปื้อนทั่วไป และลักษณะคุณภาพน้ำ

น้ำดิบสำหรับระบบผลิตน้ำบริสุทธิ์สูง (UPW) สำหรับอุตสาหกรรมเซมิคอนดักเตอร์ มักได้มาจากระบบน้ำประปาของท้องถิ่น หรือแหล่งน้ำบาดาลภายในสถานที่ การผลิตน้ำบริสุทธิ์สูงนี้ใช้ในกระบวนการผลิตเซมิคอนดักเตอร์ที่มีความสำคัญยิ่ง เช่น การกัดแผ่นวัฟเฟอร์ (wafer etching), การสะสมฟิล์มบาง (thin-film deposition), การขัดผิวด้วยสารเคมีและกลไก (chemical mechanical planarization: CMP), การทำความสะอาดแผ่นวัฟเฟอร์, การถ่ายโอนลวดลายด้วยแสง (photolithography) และกระบวนการผลิตขั้นสูงอื่น ๆ ซึ่งคุณภาพของน้ำมีผลโดยตรงต่ออัตราการได้ผลิตภัณฑ์ที่ผ่านเกณฑ์ (device yield) และความน่าเชื่อถือของผลิตภัณฑ์

สารปนเปื้อนทั่วไปในน้ำดิบ ได้แก่ ไอออนของแคลเซียมและแมกนีเซียมที่ทำให้น้ำกระด้าง ของแข็งลอยตัว อนุภาคโคโลอิด คลอรีนตกค้าง ซัลเฟต ซิลิเกต และโลหะหนักในปริมาณน้อย ทั้งนี้ ขึ้นอยู่กับแหล่งน้ำดิบ อาจมีจุลินทรีย์ในปริมาณน้อยและคาร์บอนอินทรีย์รวม (Total Organic Carbon: TOC) ปนเปื้อนอยู่ด้วย

ระบบผลิตน้ำอัลตร้าพิริส (UPW) สำหรับอุตสาหกรรมเซมิคอนดักเตอร์ ต้องการมาตรฐานคุณภาพน้ำที่สูงที่สุดในกระบวนการผลิตสมัยใหม่ โดยต้องกำจัดไอออนที่ละลายได้เกือบทั้งหมด อนุภาคที่แขวนลอย จุลินทรีย์ และสารปนเปื้อนอินทรีย์ให้หมดสิ้น น้ำผลิตต้องมีค่าความต้านทานไฟฟ้าไม่น้อยกว่า 18.25 เมกะโอห์ม·เซนติเมตร ขณะที่ปริมาณอนุภาค คาร์บอนอินทรีย์รวม (TOC) ซิลิกา และไอออนโลหะหนักในระดับรอยเท่านั้น ต้องควบคุมให้อยู่ในระดับต่ำมาก

เมื่อเปรียบเทียบกับระบบผลิตน้ำอัลตร้าพิริสที่ใช้ในอุตสาหกรรมเซลล์แสงอาทิตย์ แบตเตอรี่ลิเธียม หรืออุตสาหกรรมอื่น ๆ ระบบน้ำอัลตร้าพิริสสำหรับเซมิคอนดักเตอร์ต้องการคุณภาพน้ำที่สูงกว่ามาก ความเสถียรในการดำเนินงานที่โดดเด่น และประสิทธิภาพการทำงานอย่างต่อเนื่องโดยไม่มีการหยุดชะงัก

2. ปัญหาที่ลูกค้าพบบ่อย

ความท้าทายหลักในการผลิตน้ำอัลตร้าพิริสสำหรับอุตสาหกรรมเซมิคอนดักเตอร์ คือ การรักษาระดับคุณภาพน้ำให้คงที่และเสถียรในระดับความบริสุทธิ์สูงมาก

ความผันแปรของคุณภาพน้ำดิบสามารถส่งผลกระทบโดยตรงต่อค่าความต้านทานไฟฟ้า ความเข้มข้นของซิลิกา และระดับไอออนในปริมาณรอย ซึ่งอาจทำให้อัตราการได้ชิปเวเฟอร์ลดลง และเพิ่มจำนวนข้อบกพร่องในการผลิต

ระบบทั่วไปสำหรับผลิตน้ำบริสุทธิ์เชิงอุตสาหกรรมมักขาดความสามารถในการทำให้บริสุทธิ์อย่างเพียงพอ จึงไม่สามารถกำจัดไอออนในปริมาณน้อย สารอินทรีย์ที่ละลายได้ (TOC) และอนุภาคขนาดเล็กพิเศษได้อย่างสมบูรณ์ ทำให้ไม่เหมาะสมกับกระบวนการผลิตชิ้นส่วนเซมิคอนดักเตอร์ขั้นสูง

นอกจากนี้ ตลับกรอง เรซินแลกเปลี่ยนไอออน และองค์ประกอบเมมเบรน มีแนวโน้มสูงที่จะเกิดการสะสมสิ่งสกปรกและประสิทธิภาพลดลง ส่งผลให้ต้องหยุดดำเนินการเพื่อบำรุงรักษาบ่อยครั้ง ซึ่งขัดขวางการผลิตอย่างต่อเนื่อง

อุปกรณ์มาตรฐานมักใช้ระบบท่อและถังเก็บที่มีความต้านทานการกัดกร่อนหรือระดับความสะอาดไม่เพียงพอ จึงเพิ่มความเสี่ยงของการปนเปื้อนซ้ำจากสารที่ละลายออกมาจากวัสดุ

เมื่อโรงงานผลิตชิ้นส่วนเซมิคอนดักเตอร์ยังคงขยายตัวต่อเนื่อง และเทคโนโลยีการผลิตพัฒนาไปอย่างรวดเร็ว ระบบบำบัดน้ำแบบออกแบบตายตัวตามมาตรฐานเดิมจึงให้ความยืดหยุ่นจำกัดสำหรับการปรับปรุงโรงงานหรือการเพิ่มกำลังการผลิต ผู้ผลิตจึงต้องการระบบน้ำบริสุทธิ์สูง (UPW) ที่ออกแบบเฉพาะทาง สามารถปรับขนาดได้ตามความต้องการ และสอดคล้องกับมาตรฐานสากลสำหรับการผลิตเซมิคอนดักเตอร์ขั้นสูง

3. กระบวนการบำบัดและโครงสร้างอุปกรณ์หลัก

เพื่อตอบสนองข้อกำหนดด้านคุณภาพน้ำที่เข้มงวดสำหรับการผลิตเซมิคอนดักเตอร์ เราใช้กระบวนการผลิตน้ำบริสุทธิ์สูง (UPW) แบบหลายขั้นตอนที่ผ่านการพิสูจน์แล้ว ซึ่งประกอบด้วย:

การเตรียมน้ำดิบ → การกรองย้อนกลับแบบสองขั้นตอน (Double-Pass Reverse Osmosis: RO) → การแยกไอออนด้วยไฟฟ้า (Electrodeionization: EDI) → การขัดเงาด้วยเรซินผสม (Mixed-Bed Polishing) → การกรองขั้นสุดท้ายแบบความแม่นยำสูง

น้ำดิบจะผ่านขั้นตอนการเตรียมก่อนโดยใช้การกรองแบบหลายชั้น (multimedia filtration) การกรองด้วยถ่านกัมมันต์ (activated carbon filtration) และการกรองด้วยไส้กรองแบบความแม่นยำสูง (precision cartridge filtration) เพื่อกำจัดของแข็งลอยตัว คลอรีนที่เหลืออยู่ มลพิษแบบคอลลอยด์ และโมเลกุลอินทรีย์ขนาดใหญ่

น้ำที่ผ่านการบำบัดเบื้องต้นแล้วจะไหลผ่านระบบย้อนกลับแบบสองขั้นตอน (RO) เพื่อกำจัดเกลือที่ละลายได้ ซิลิกา และไอออนของโลหะส่วนใหญ่

ระบบอิเล็กโทรดีไออนไนเซชัน (EDI) ขั้นสูงทำหน้าที่กำจัดสารปนเปื้อนที่มีประจุที่เหลืออยู่อย่างต่อเนื่อง โดยไม่ต้องใช้สารเคมีในการฟื้นฟู จึงหลีกเลี่ยงความเสี่ยงของการปนเปื้อนซ้ำที่มักเกิดขึ้นจากการฟื้นฟูเรซินแบบไอออนเอ็กซ์เชนจ์แบบดั้งเดิม

สุดท้าย ระบบแลกเปลี่ยนไอออนแบบผสม (mixed-bed) สำหรับขั้นตอนขัดเงา ร่วมกับระบบกรองแบบอัลตราฟิลเตรชันที่ปลายทาง จะผลิตน้ำบริสุทธิ์สูงสุดที่มีค่าความต้านทานไฟฟ้าคงที่ที่ 18.25 เมกะโอห์ม·เซนติเมตร ซึ่งสอดคล้องตามข้อกำหนดของกระบวนการผลิตชิ้นส่วนเซมิคอนดักเตอร์ขั้นสูงอย่างสมบูรณ์

อุปกรณ์หลักประกอบด้วย:

• ระบบที่ผ่านการบำบัดเบื้องต้นแบบอัตโนมัติเต็มรูปแบบ
• หน่วยย้อนกลับแบบสองขั้นตอน (double-pass RO) ที่ออกแบบป้องกันการอุดตัน
• ระบบผลิตน้ำบริสุทธิ์สูงสุดแบบ EDI
• หน่วยแลกเปลี่ยนไอออนแบบผสม (mixed-bed) สำหรับขั้นตอนขัดเงา
• ระบบที่กรองแบบแม่นยำที่ปลายทาง
• ระบบควบคุมไฟฟ้าอัจฉริยะ
• เครื่องมือตรวจสอบคุณภาพน้ำแบบออนไลน์ที่มีความแม่นยำสูง

4. ข้อได้เปรียบของโซลูชัน

วิธีการนี้ออกแบบมาโดยเฉพาะสำหรับกระบวนการผลิตชิ้นส่วนเซมิคอนดักเตอร์ขั้นสูง และสามารถผลิตน้ำบริสุทธิ์สูงสุดอย่างสม่ำเสมอ ซึ่งสอดคล้องกับมาตรฐานอุตสาหกรรมที่เข้มงวดที่สุด

พารามิเตอร์คุณภาพน้ำที่สำคัญ—รวมถึงสารอินทรีย์ทั้งหมด (TOC) มลพิษจากอนุภาค ซิลิกา และไอออนโลหะหนักในปริมาณน้อย—ได้รับการควบคุมอย่างแม่นยำ เพื่อเพิ่มผลผลิตของเวเฟอร์และเพิ่มความน่าเชื่อถือในการผลิต

เราให้บริการโซลูชันทางวิศวกรรมที่ออกแบบเฉพาะตามผังห้องสะอาด เทคโนโลยีโหนดการผลิต กำลังการผลิต และลักษณะของน้ำดิบ ท่อที่ทนต่อการกัดกร่อนและมีความบริสุทธิ์สูง อุปกรณ์แบบสกิดที่มีขนาดกะทัดรัด และการออกแบบแบบโมดูลาร์ที่รองรับการขยายกำลังการผลิตในอนาคต ช่วยขจัดการปนเปื้อนซ้ำได้อย่างมีประสิทธิภาพ

อุปกรณ์หลักทั้งหมด ระบบควบคุมไฟฟ้า และส่วนประกอบการบำบัดน้ำ ผ่านการรับรองตามมาตรฐาน CE UL และ ISO ซึ่งรับประกันว่าสอดคล้องกับข้อกำหนดด้านความปลอดภัยระดับสากลและข้อกำหนดเฉพาะของการผลิตเซมิคอนดักเตอร์ทั่วโลก

กระบวนการกำจัดสิ่งสกปรกแบบหลายขั้นตอนรวมการตรวจสอบคุณภาพน้ำอย่างชาญฉลาดและการควบคุมกระบวนการโดยอัตโนมัติ ซึ่งช่วยให้ระบบมีความทนทานสูงต่อความผันแปรของน้ำดิบ และยืดอายุการใช้งานของเมมเบรน เรซิน และชิ้นส่วนกรอง

การออกแบบแบบโมดูลาร์แบบบูรณาการช่วยลดพื้นที่ที่จำเป็นสำหรับการติดตั้ง ทำให้สามารถติดตั้งได้อย่างรวดเร็ว และให้ความยืดหยุ่นสูงในการขยายโรงงานผลิตชิปเซมิคอนดักเตอร์และอัปเกรดกระบวนการผลิต

5. ตัวอย่างโครงการที่ผ่านมาและเอกสารสนับสนุน

เราได้ส่งมอบระบบน้ำบริสุทธิ์สูงสำหรับอุตสาหกรรมเซมิคอนดักเตอร์ให้กับโรงงานผลิตเวเฟอร์หลายแห่งและโรงงานประกอบและทดสอบชิปเซมิคอนดักเตอร์มาแล้วอย่างประสบความสำเร็จ

โครงการตัวอย่างหนึ่งคือระบบน้ำบริสุทธิ์สูง (UPW) สำหรับโรงงานผลิตเซมิคอนดักเตอร์ขั้นสูงขนาด 12 นิ้ว ซึ่งน้ำที่ผลิตออกมามีค่าความต้านทานไฟฟ้าคงที่ที่ 18.25 เมกะโอห์ม·เซนติเมตร สอดคล้องตามมาตรฐานน้ำบริสุทธิ์สูงสำหรับอุตสาหกรรมเซมิคอนดักเตอร์ระดับสูงสุด

ระบบได้แสดงให้เห็นถึงการดำเนินงานอย่างต่อเนื่องและเชื่อถือได้ตลอดทั้งปี ซึ่งสนับสนุนการผลิตชิ้นส่วนเซมิคอนดักเตอร์ในปริมาณสูงอย่างมั่นคง และผ่านการทดสอบรับรองที่โรงงาน (FAT) รวมทั้งการตรวจสอบความสอดคล้องตามมาตรฐานอุตสาหกรรมเรียบร้อยแล้ว

เอกสารสนับสนุนประกอบด้วย:

• สิทธิบัตรกระบวนการน้ำอัลตราเพียวสำหรับอุตสาหกรรมเซมิคอนดักเตอร์ที่เป็นกรรมสิทธิ์เฉพาะ
• ใบรับรอง CE, UL และ ISO
• รายงานผลการทดสอบคุณภาพน้ำจากหน่วยงานภายนอกที่ได้รับการรับรอง
• เอกสารการส่งมอบโครงการและการรับรองการเสร็จสิ้นโครงการ
• ข้อมูลอ้างอิงด้านประสิทธิภาพจากโครงการเซมิคอนดักเตอร์ชั้นนำ

6. ขอบเขตการให้บริการและกระบวนการความร่วมมือ

เราให้บริการโซลูชันแบบ EPC แบบครบวงจรสำหรับระบบผลิตน้ำอัลตราเพียวในอุตสาหกรรมเซมิคอนดักเตอร์ ครอบคลุมการสำรวจพื้นที่ การวิเคราะห์คุณภาพน้ำดิบ วิศวกรรมกระบวนการที่ออกแบบเฉพาะ การออกแบบและผลิตอุปกรณ์ที่ไม่ใช่มาตรฐาน การติดตั้ง การเดินระบบ การตรวจสอบและยืนยันระบบ การให้บริการปฏิบัติการและบำรุงรักษา การอัปเกรดระบบ รวมทั้งการจัดหาวัสดุสิ้นเปลืองตลอดอายุการใช้งานของระบบ

ขั้นตอนความร่วมมือมาตรฐาน

• การสำรวจพื้นที่และการวิเคราะห์น้ำดิบ – ดำเนินการสำรวจภาคสนาม เก็บตัวอย่างน้ำ และจัดทำรายงานประเมินคุณภาพน้ำดิบอย่างละเอียด
• การออกแบบวิศวกรรมแบบเฉพาะเจาะจง – พัฒนาระบบ UPW ที่ออกแบบมาโดยเฉพาะ รวมถึงการจัดวางอุปกรณ์และข้อเสนอเชิงพาณิชย์ ตามความต้องการของกระบวนการผลิตเซมิคอนดักเตอร์
• การผลิตอุปกรณ์และการก่อสร้าง – เริ่มการผลิตอุปกรณ์เฉพาะทางและการติดตั้งหน้างานหลังจากยืนยันสัญญาแล้ว
• การติดตั้ง การเดินระบบ และการตรวจสอบระบบ – ดำเนินการติดตั้งระบบให้เสร็จสมบูรณ์ ปรับค่าพารามิเตอร์ให้ตรงตามมาตรฐาน และทดลองใช้งานอย่างต่อเนื่อง จนกว่าคุณภาพน้ำทั้งหมดจะเป็นไปตามข้อกำหนดอย่างสม่ำเสมอ
• การรับรองโครงการและการฝึกอบรมด้านเทคนิค – สนับสนุนขั้นตอนการรับรองโครงการ และจัดการฝึกอบรมผู้ปฏิบัติงานอย่างครอบคลุม
• การสนับสนุนทางเทคนิคระยะยาว – ให้บริการบำรุงรักษาเชิงป้องกัน การตรวจสอบตามรอบเวลา การปรับปรุงประสิทธิภาพของระบบ การอัปเกรดสมรรถนะ และการสนับสนุนทางเทคนิคตลอดอายุการใช้งาน