แนวทางการบำบัดน้ำเสียสำหรับเซมิคอนดักเตอร์ SiC และ GaN

1. แหล่งที่มาของน้ำเสีย สารมลพิษทั่วไป และลักษณะของน้ำ

น้ำเสียที่เกิดขึ้นจากกระบวนการผลิตชิ้นส่วนเซมิคอนดักเตอร์คาร์บไนด์ซิลิคอน (SiC) และกาเลียมไนไตรด์ (GaN) ส่วนใหญ่มาจากการเจริญเติบโตแบบเอพิแท็กเชียล การกัดกร่อน การฝังไอออน การสะสมฟิล์มบาง การขัดเวเฟอร์และการล้างเวเฟอร์ รวมถึงการล้างห้องสะอาด เมื่อเปรียบเทียบกับน้ำเสียจากกระบวนการผลิตเซมิคอนดักเตอร์ซิลิคอนแบบดั้งเดิม น้ำเสียจากเซมิคอนดักเตอร์รุ่นที่สามมีองค์ประกอบที่ซับซ้อนกว่ามาก และยากต่อการบำบัดอย่างมีนัยสำคัญ

สารปนเปื้อนทั่วไป ได้แก่ ฟลูออไรด์ กรดและด่างในความเข้มข้นสูง อนุภาคคาร์บไนด์ซิลิคอนขนาดจิ๋ว สารประกอบของกาเลียม ไนไตรด์ ไอออนโลหะหนักในปริมาณน้อย และสารอินทรีย์ปนเปื้อนในปริมาณเล็กน้อย เช่น คราบเรซิสต์และสารเคมีที่ใช้ในการล้างคราบ ซึ่งส่งผลให้ระดับ COD เปลี่ยนแปลงอยู่เสมอ

น้ำเสียชนิดนี้มีลักษณะเด่นคือ มีกระแสที่มีความเป็นกรดและเบสสลับกันอย่างรุนแรง มีความเข้มข้นของฟลูออไรด์สูง มีของแข็งลอยตัวที่มีขนาดเล็กมากเป็นพิเศษ และมีสมบัติกัดกร่อนสูงมาก อนุภาคโคลลอยด์ที่มีความเสถียรสูงจะตกตะกอนช้ามาก ส่งผลให้เพิ่มความเสี่ยงต่อการอุดตันภายในท่อและเยื่อกรอง นอกจากนี้ การผลิตเซมิคอนดักเตอร์ที่มีช่องว่างแถบพลังงานกว้าง (wide-bandgap) ยังต้องการน้ำรีไซเคิลที่มีความบริสุทธิ์สูงพิเศษ โดยมาตรฐานคุณภาพน้ำนั้นเข้มงวดกว่ามาตรฐานการบำบัดน้ำเสียอุตสาหกรรมทั่วไปอย่างมาก

2. ปัญหาที่ลูกค้าพบบ่อย

ผู้ผลิตเซมิคอนดักเตอร์ SiC และ GaN มักประสบปัญหาในการบำบัดน้ำเสียหลายประการ

อนุภาคซิลิคอนคาร์ไบด์ (SiC) และแกลเลียมไนไตรด์ (GaN) ที่มีความละเอียดสูงมากนั้นยากต่อการกำจัดด้วยวิธีการตกตะกอนแบบทั่วไป ส่งผลให้เกิดการสะสมของตะกอน ทำให้อุปกรณ์อุดตัน ฟิล์มกรองเกิดการอุดตันบ่อยครั้ง และเกิดการหยุดการผลิตที่มีค่าใช้จ่ายสูง น้ำเสียที่มีฟลูออไรด์สูงซึ่งเกิดขึ้นระหว่างกระบวนการกัดกร่อนนั้นยากต่อการบำบัดอย่างสม่ำเสมอ จึงทำให้การปฏิบัติตามมาตรฐานการปล่อยน้ำเสียสู่สิ่งแวดล้อมที่เข้มงวดยิ่งขึ้นนั้นเป็นเรื่องท้าทาย

กระบวนการผลิตยังสร้างน้ำเสียที่มีความเป็นกรดและเบสสลับกัน ซึ่งมีฤทธิ์กัดกร่อนสูง จึงจำเป็นต้องใช้อุปกรณ์ที่ทนต่อการกัดกร่อนโดยเฉพาะ แทนที่จะใช้ระบบอุตสาหกรรมทั่วไป ขณะเดียวกัน ผู้ผลิตชิ้นส่วนเซมิคอนดักเตอร์ต้องการอัตราการนำน้ำบริสุทธิ์สูงพิเศษกลับมาใช้ใหม่ แต่เทคโนโลยีการบำบัดแบบดั้งเดิมมักไม่สามารถตอบสนองคุณภาพน้ำที่กำหนดได้ ส่งผลให้ต้องใช้น้ำจืดมากเกินไปและเพิ่มต้นทุนในการดำเนินงาน

ยิ่งไปกว่านั้น โรงงานผลิตชิ้นส่วนเซมิคอนดักเตอร์สมัยใหม่มักมีพื้นที่ติดตั้งจำกัด และสายการผลิตเปลี่ยนแปลงอย่างรวดเร็ว ทำให้ระบบบำบัดน้ำเสียแบบดั้งเดิมที่มีขนาดใหญ่ยากต่อการขยายหรือปรับปรุงเพิ่มเติม ส่งผลให้เกิดความต้องการที่เพิ่มขึ้นสำหรับระบบบำบัดน้ำเสียที่มีขนาดกะทัดรัด แบบโมดูลาร์ และออกแบบเฉพาะตามความต้องการอย่างสมบูรณ์ เพื่อรองรับการผลิตชิ้นส่วนเซมิคอนดักเตอร์ที่ต้องการความแม่นยำสูง

3. กระบวนการบำบัดและโครงสร้างอุปกรณ์หลัก

เพื่อจัดการกับน้ำเสียจากกระบวนการผลิต SiC และ GaN ซึ่งมีปริมาณฟลูออไรด์สูง มีอนุภาคขนาดเล็กพิเศษ และมีคุณสมบัติเป็นกรดกัดกร่อน เราใช้กระบวนการบำบัดเฉพาะที่ประกอบด้วยขั้นตอนต่อไปนี้

การเก็บรวบรวมแยกประเภท → การปรับค่า pH อย่างแม่นยำและการทำลายความเสถียรของโคลลอยด์ → การรวมตัวของอนุภาคและการกำจัดฟลูออไรด์ → การกรองละเอียด → การทำให้บริสุทธิ์ด้วยเยื่อขั้นสูง → การนำน้ำบริสุทธิ์สูงกลับมาใช้ใหม่

ลำน้ำที่มีความเป็นกรด ความเป็นด่าง สารฟลูออไรด์ และน้ำเสียจากกระบวนการถูกเก็บรวบรวมและปรับสมดุลแยกกัน เพื่อลดการเปลี่ยนแปลงของอัตราการไหลและคุณภาพน้ำให้น้อยที่สุด การควบคุมค่า pH อย่างแม่นยำทำให้อนุภาคโคลลอยด์ไม่เสถียร ในขณะที่ระบบการตกตะกอนและการรวมตัวที่ผ่านการปรับแต่งอย่างเหมาะสมสามารถกำจัดของแข็งแขวนลอยและฟลูออไรด์ส่วนใหญ่ได้อย่างมีประสิทธิภาพ

การดูดซับด้วยถ่านกัมมันต์และการกรองแบบแม่นยำช่วยกำจัดสารอินทรีย์ที่ปนเปื้อนในปริมาณน้อยและสารปนเปื้อนโลหะที่เหลืออยู่ น้ำที่ผ่านการบำบัดแล้วจะไหลผ่านระบบกรองแบบอัลตราฟิลเตรชัน (UF) ตามด้วยระบบออสโมซิสย้อนกลับ (RO) ที่ออกแบบมาเพื่อป้องกันการสะสมของสิ่งสกปรก เพื่อให้ได้น้ำบริสุทธิ์สูง เหมาะสำหรับการล้างวัฟเฟอร์และกระบวนการผลิตเซมิคอนดักเตอร์อื่นๆ

อุปกรณ์หลักประกอบด้วย:

• ถังปรับสมดุลและระบบปรับค่า pH ที่ทนต่อการกัดกร่อน
• ปฏิกรณ์กำจัดฟลูออไรด์อย่างมีประสิทธิภาพสูงและทำลายโครงสร้างโคลลอยด์
• ระบบทำให้น้ำนุ่มแบบอัตโนมัติเต็มรูปแบบ
• ระบบกรองด้วยเมมเบรนแบบต้านการอุดตัน
• ระบบเติมสารเคมีอัจฉริยะ
• เครื่องมือตรวจสอบคุณภาพน้ำแบบออนไลน์ที่มีความแม่นยำสูง

4. ข้อได้เปรียบของโซลูชัน

โซลูชันนี้ออกแบบมาโดยเฉพาะสำหรับการผลิตเซมิคอนดักเตอร์รุ่นที่สามที่ใช้วัสดุซิลิคอนคาร์ไบด์ (SiC) และกาเลียมไนไตรด์ (GaN) โดยสามารถแก้ไขปัญหาสำคัญสามประการของอุตสาหกรรมได้อย่างมีประสิทธิภาพ ได้แก่ การกำจัดอนุภาคขนาดเล็กพิเศษ การควบคุมสารฟลูออไรด์ และความต้านทานต่อการกัดกร่อน

น้ำที่ผ่านการบำบัดแล้วมีคุณภาพสม่ำเสมอและสอดคล้องกับทั้งข้อกำหนดสำหรับการนำกลับมาใช้ในกระบวนการผลิตและมาตรฐานการปล่อยลงสู่สิ่งแวดล้อม สามารถออกแบบอุปกรณ์ที่ไม่ได้มาตรฐานเฉพาะตามความต้องการได้ เพื่อรองรับพื้นที่โรงงานที่มีข้อจำกัดด้านพื้นที่และการทำงานในสภาพแวดล้อมที่มีความกัดกร่อนสูง โดยมีโครงสร้างเสริมความต้านทานการกัดกร่อน ช่องทางไหลที่ป้องกันการอุดตัน และการออกแบบแบบโมดูลาร์ที่มีขนาดกะทัดรัด ซึ่งปรับแต่งให้เหมาะสมกับสถาน facility สำหรับการผลิตเซมิคอนดักเตอร์

ระบบควบคุมไฟฟ้าหลัก อุปกรณ์กลไก และส่วนประกอบการบำบัดน้ำทั้งหมดผลิตขึ้นตามมาตรฐานสากลที่ยอมรับอย่างกว้างขวาง ได้แก่ มาตรฐาน CE, UL และ ISO ซึ่งรับประกันความปลอดภัย ความน่าเชื่อถือ และความสอดคล้องตามระเบียบข้อบังคับในระดับสูงสำหรับการใช้งานในอุตสาหกรรมเซมิคอนดักเตอร์ขั้นสูง

ระบบนี้มีความต้านทานต่อการเปลี่ยนแปลงของคุณภาพน้ำได้อย่างยอดเยี่ยม ช่วยลดการอุดตันของเมมเบรน ความถี่ในการบำรุงรักษา และเวลาที่ระบบหยุดให้บริการลงอย่างมาก อัตราการนำน้ำกลับมาใช้ใหม่สามารถสูงกว่าร้อยละ 95 ซึ่งช่วยลดการใช้น้ำจืดและต้นทุนการดำเนินงานโดยรวมลงอย่างมีนัยสำคัญ

การออกแบบแบบโมดูลาร์ที่ประหยัดพื้นที่ทำให้สามารถขยายกำลังการผลิตได้อย่างยืดหยุ่น ในขณะที่ระบบควบคุมอัจฉริยะแบบอัตโนมัติเต็มรูปแบบรับประกันการดำเนินงานที่มีเสถียรภาพสำหรับการผลิตชิ้นส่วนเซมิคอนดักเตอร์อย่างต่อเนื่องและแม่นยำสูง

5. ตัวอย่างโครงการที่ผ่านมาและเอกสารสนับสนุน

เราได้ส่งมอบระบบบำบัดน้ำเสียสำหรับโรงงานผลิตเวเฟอร์เซมิคอนดักเตอร์ SiC และ GaN แล้วด้วยความสำเร็จ รวมถึงโรงงานผลิตเซมิคอนดักเตอร์แบบแบนด์แกปกว้าง (wide-bandgap) แห่งหนึ่งซึ่งเป็นกรณีศึกษาอ้างอิง โดยมีกำลังการบำบัด 900 ลูกบาศก์เมตรต่อวัน

ระบบทำงานได้อย่างน่าเชื่อถือ สามารถกำจัดการสะสมของอนุภาคได้อย่างมีประสิทธิภาพ ทำให้การกำจัดฟลูออไรด์มีความเสถียร และผลิตน้ำที่ผ่านการรีไซเคิลได้อย่างสม่ำเสมอ ซึ่งสอดคล้องกับข้อกำหนดสำหรับการนำกลับมาใช้ใหม่ของน้ำบริสุทธิ์พิเศษในอุตสาหกรรมเซมิคอนดักเตอร์ โครงการนี้ผ่านการทดสอบรับรองที่โรงงาน (FAT) และการตรวจสอบความสอดคล้องด้านสิ่งแวดล้อมเรียบร้อยแล้ว

เอกสารสนับสนุนประกอบด้วย:

• สิทธิบัตรกระบวนการเฉพาะของบริษัท
• ใบรับรอง CE, UL และ ISO
• รายงานผลการตรวจสอบคุณภาพน้ำโดยหน่วยงานภายนอก
• เอกสารรับรองโครงการ
• โครงการอ้างอิงจากผู้ผลิตเซมิคอนดักเตอร์ชั้นนำ

6. ขอบเขตการให้บริการและกระบวนการความร่วมมือ

เราให้บริการโซลูชันระบบบำบัดน้ำเสียแบบ EPC แบบครบวงจรสำหรับผู้ผลิตเซมิคอนดักเตอร์รุ่นที่สาม ครอบคลุมทั้งการสำรวจพื้นที่ การวิเคราะห์คุณภาพน้ำ การออกแบบกระบวนการเฉพาะตามความต้องการ การผลิตอุปกรณ์ที่ไม่ได้มาตรฐาน การติดตั้ง การเดินระบบ การให้บริการปฏิบัติการและบำรุงรักษา การปรับปรุงระบบ และการจัดหาสินค้าสิ้นเปลืองตลอดอายุการใช้งาน

ขั้นตอนความร่วมมือมาตรฐาน

• การสำรวจพื้นที่และเก็บตัวอย่างน้ำเสีย พร้อมวิเคราะห์คุณภาพน้ำอย่างละเอียด
• การออกแบบกระบวนการและอุปกรณ์เฉพาะตามเงื่อนไขการผลิต
• การผลิตอุปกรณ์และการก่อสร้างหน้างานหลังยืนยันสัญญา
• การติดตั้ง การปรับแต่ง และการทดลองใช้งานแบบบูรณาการจนกว่าจะบรรลุผลลัพธ์ที่มีเสถียรภาพและเป็นไปตามข้อกำหนด
• การสนับสนุนการรับรองโครงการและการฝึกอบรมผู้ปฏิบัติงาน
• บริการบำรุงรักษาเชิงป้องกันระยะยาว การสนับสนุนทางเทคนิค การปรับปรุงประสิทธิภาพระบบ และการอัปเกรด