Nima uchun yarimo'tkazgichlar sanoatida suvni tozalash ko'pincha oqim bo'yicha loyihalashni talab qiladi?

Yarimo'tkazuvchilarni ishlab chiqarish turli zaharli moddalarga ega murakkab suv oqimlarini hosil qiladi, ularni bir xil usulda tozalash mumkin emas. Yarimo'tkazuvchi suvni tozalash har bir ishlab chiqarish jarayoni kimyoviy jihatdan farq qiladigan chiqindi suvni hosil qilgani uchun oqimdan-oqimga loyihalash talab qilinadi. Ishtirok etuvchi korxona bir vaqtda bir nechta chiqindi suv oqimlarini chiqaradi — kislotali etching eritmalari, metall plating yuvish suvlari, fotoqo'rqituvchi rivojlantiruvchi eritmalari va ftorli tozalovchi vositalar — ularning har biri turli xil osma qatlam, eritilgan ionlar va xavfli birikmalar olib keladi va ular an'anaviy tozalash usullariga turlicha javob beradi.

Barcha yarimo'tkazgich oqimlarini bitta tozalash chizig'iga birlashtirish operatsion samarasizlikka, noqulay qonunbuzarlik natijalariga va kimyoviy reaktivlarning sarfi ortib ketishiga sabab bo'ladi. Birlashtirilgan yondashuv ba'zi zaharlantiruvchilarga ortiqcha, boshqalarga esa yetarli darajada ta'sir etmaslikka olib keladi, shuningdek, loy hajmini va uni yo'q qilish xarajatlarini oshiradi hamda ruxsatnomaga oid qonunbuzarlik xavfini oshiradi. Har bir oqim uchun alohida loyihalash yarimo'tkazgich korxonalarining parallel ravishda turli xil kimyoviy jarayonlarni amalga oshirishini hisobga oladi va har bir oqimning o'ziga xos zaharlantiruvchi tarkibi hamda me'yoriy chegaralari asosida unga mos keladigan tozalash intensivligini talab qiladi.

Yarimo'tkazgich ishlab chiqarishda zaharlantiruvchilarning ajratilishini tushunish

Ko'p sonli jarayon oqimlarining muammosi

Yarimo'tkazgichlar fabrikalari kuniga yuzlab plastinkalar ustida ishlov berish ketma-ketliklarini bajaradi va har biri kimyoviy jihatdan farq qiluvchi chiqindi hosil qiladi. Nam etching operatsiyalari eritilgan kremniy va metallar bilan to'yingan kuchli kislotalarni chiqaradi. Metallarni joylashtirish va plating jarayonlari o'zaro ulanish qatlamlarini shakllantirishda foydalaniladigan mis, volfram, tantaliy va boshqa metallarga boy oqimlarni hosil qiladi. Tozalash va fotoqoplamani olib tashlash bathlari organik birikmalar va ishqoriy eritmalar chiqaradi. CMP surish suvi abraziv zarrachalar va polirovka moddalari o'z ichiga oladi. Agar chiqindilar ajratilmagan bo'lsa, qayta ishlash tizimlari barcha oqimlarda bir vaqtda eng yuqori kontsentratsiyadagi ifloslantiruvchilarga qarshi chiqishi kerak bo'ladi, bu esa texnik jihatdan noqulay va iqtisodiy jihatdan samarasiz.

Har bir oqim turli pH diapazonlariga, zarrachalar o'lchami tarqalishiga va kimyoviy barqarorlik profiliga ega. Metallar bilan to'la ishlov berish chiqindilari uchun yaxshi ishlaydigan qayta ishlash usuli organik moddalarga boy fotoqarshilik chiqindilari uchun mos kelmasligi mumkin. Bu asosiy kimyoviy xilma-xillik yarim o'tkazgichli chiqindilarini qayta ishlash mutaxassislari birlashtirilgan, mos kelmaydigan chiqindilarni gomogenlashtiruvchi nihoyaviy quvur yechimlarini qo'llash o'rniga har bir oqimni alohida loyihalashni tavsiya qilishining sababidir. Ajratish har bir zaharlantiruvchi profiliga mo'ljallangan kimyoviy jarayonlarni, aniq koagulyatsiya dozasi belgilashni va qolish vaqtini optimallashtirishni ta'minlaydi.

Ajratishni tartibga soluvchi va xavfsizlikka oid omillar

Atmosfera va suvni muhofaza qilish bo‘yicha qonun-qoidalari metallar, ftorid, umumiy osma jismlar hamda organik parametrlarga nisbatan aniq chiqarish chegaralarini belgilaydi. Yarimo‘tkazgichlar ishlab chiqaruvchi korxonalar har bir tartibga solingan parametr bo‘yicha mos kelishini ko‘rsatishlari kerak; shu bilan birga, juda farq qiladigan zahara yuklamasi bo‘lgan suv oqimlarini aralashtirish moslikni nazorat qilish hamda to‘g‘rilash choralari qo‘llashni qiyinlashtiradi. Agar ajratish usuli qo‘llanilsa, operatorlar parallel ravishda tozalash ma'lumotlarini yig‘a oladi, kimyoviy moddalarning sarfi bilan ulardan foydalanish samaradorligini bog‘lay oladi hamda har bir oqim uchun jarayon shartlarini no совместим kimyoviy moddalarning ta'siridan mustaqil ravishda sozlay oladi.

Oqimlar qayta ishlash paytida ajratib turilsa, operatorning xavfsizligi oshadi. Ba'zi jarayon kimyoviy moddalari boshqalari bilan mos kelmaydi — masalan, kislotali etching eritmasini ishqoriy yuvish suviga aralashtirish ortiqcha issiqlik hosil qilishi yoki xavfli birikmalar cho'kmasiga sabab bo'lishi mumkin. Har bir oqimni alohida loyihalash usuli reaktiv kimyoviy moddalarni alohida idishlarga va qayta ishlash chiziqlariga joylashtiradi, har bir oqim chiqarish yoki keyingi tozalash uchun barqaror, reaktiv bo'lmagan holatga yetguncha.

Maqsadli kimyoviy qayta ishlash orqali metallar va ftoridni olib tashlash

Tanlangan cho'kma hosil qilish orqali metallarni olib tashlash

Yarimo'tkazgichlar jarayonlarida ko'plab metallar—mis, volfram, alyuminiy, tantaliy, titan—ishlatiladi va ularning har biri rN oralig'ida turli xil eruvchanlik xatti-harakatlarga ega. Metall ionlari kislotali yoki deyarli neytral sharoitda eritilgan holda qoladi, lekin rN qiymati ishqoriy darajaga ko'tarilganda cho'kib ketadi. Har bir metall oqimini alohida qayta ishlash operatorlarga metall oqimlarining har biri uchun eng yaxshi rN qiymatini tanlash imkonini beradi. Masalan, misga boy plitalash yuvish oqimi mis gidroksidini samarali cho'kizish uchun rN ni 8,5 ga sozlashni talab qilishi mumkin, bo'shliq hosil qilish chiqindisi esa to'liq alyuminiyni olib tashlash uchun rN 9,0 ni talab qiladi.

Yog'ingarchilik kimyoviy usuli nisbatan konsentrlangan metall oqimlariga qo'llanganda eng samarali bo'ladi. No совместим органик моддалар ёки silitsiy dioksid qattiq qismlari bilan aralashgan suyultirilgan metall izlari ko'pincha faol uglerod yoki ion almashinuvi kabi ikkinchi tozalash bosqichlarini talab qiladi, bu esa xarajatlarni va murakkablikni oshiradi. Yuqori metall kontsentratsiyali oqimlarni alohida qayta ishlash orqali operatorlar qimmat tozalashni talab qiladigan hajmini minimal darajada kamaytiradi, shu bilan birga past metall kontsentratsiyali yuvish oqimlarini oddiy birinchi darajali qayta ishlash yo'nalishlaridan o'tkazadi. Bunday optimallashtirish barcha oqimlar birlashtirilib, bir xil bo'lmagan aralashma hosil qilinganda amalga oshirib bo'lmaydi.

Ftorid boshqaruvi va kislota neytrallashishi

Gidroftorid kislotasi va ftor asosidagi etchantlar yarimo'tkazgichli plastinkalarni qayta ishlashda muhim ahamiyatga ega, shuningdek, ftoridni olib tashlash — bu qonuniy talablarga mos kelishning muhim sharti. Ftorid qat'iy tartibga solinadi va ruxsat etilgan chegaradan yuqori miqdorda chiqarilishi huquqbuzarlikka javob berish choralarini keltirib chiqaradi. Ftor bo'ylab boyitilgan suv oqimlarini ajratish orqali kalsiy yoki magniy asosidagi cho'kma kimyoviy usulidan foydalangan holda maxsus ftoridni olib tashlash tizimlarini qo'llash mumkin; bu erda eritilgan ftorid erimaydigan mineral cho'kmaga aylanadi va uni osongina cho'ktirish hamda olib tashlash mumkin.

Fluoridga boy etching eritmalarini boshqa jarayon oqimlaridan ajratib saqlash orqali ishlab chiqarish operatorlari bog‘liq bo‘lmagan zaharli moddalarni ortiqcha qayta ishlamay, yuqori kimyoviy dozalarni qo‘llay oladi. Floridni cho‘ktirish kimyoviy reaksiyasi eng yuqori kiruvchi florid konsentratsiyasida eng arzon turadi; konsentrlangan ftor oqimlarini aralash chiqindi havuziga suyultirish bu iqtisodiy afzallikni yo‘qotadi va cho‘kma hosil bo‘lish dinamikasini murakkablashtiradi. Ajratilgan florid qayta ishlashi shuningdek, normativ hujjatlarga hisobot berish va korxona auditiga mos kelish uchun zarur bo‘lgan aniq massali balansni kuzatish imkonini beradi.

Oqimdan-oqimga dizaynning operatsion va iqtisodiy afzalliklari

Kimyoviy moddalardan foydalanish va cho‘kma hosil bo‘lishining kamayishi

Birlashtirilgan oqimlarga birlashtirilgan yondashuv qo'llanilganda, eng yomon holatdagi zarralarning pik konstsentratsiyasini hal qilish uchun kimyoviy reagentlarni ortiqcha miqdorda qo'llash talab qilinadi. Agar bir oqim maksimal metallar konstsentratsiyasida kelib, ikkinchisi esa past metallar va yuqori kremniy oksidi bilan kelib tushsa, umumiy tozalash usuli butun birlashtirilgan hajmga metallarni olib tashlash uchun eng yuqori metallar yukini hal qilishga yetadigan kimyoviy moddalarni qo'llaydi, bu esa zarralarga boy bo'lmagan qismlarga reagentlarni sarflashga olib keladi. Har bir oqim uchun alohida loyihalash esa mutanosib kimyoviy usullarni qo'llaydi — ya'ni metallarga boy oqimlarga faqat yuqori metallarni olib tashlash dozasi qo'llaniladi, metallarga kam bo'lgan yuvish suvlariga esa oddiy tozalash usuli qo'llaniladi.

Qo'shimcha moddalarning minimal miqdorida qo'llanilishi natijasida yog' qoldiqlarining hajmi to'g'ridan-to'g'ri kamayadi. Har bir koagulyant, rN sozlagich yoki cho'kma hosil qiluvchi modda qattiq chiqindilar hajmini oshirishga hissa qo'shadi. Ayrilgan poluprovodnik suvni tozalash tizimi bir xil kiruvchi yuklarni qayta ishlaydigan birlashtirilgan tizim bilan solishtirganda 20 dan 40 foizgacha kam yog' qoldiqlari hosil qiladi, chunki kimyoviy moddalar dozasi eng yomon taxminlar emas, balki haqiqiy zaharlantiruvchi moddalarning kontsentratsiyasiga moslashtiriladi. Yog' qoldiqlarining hajmi kamayganda chiqindilarni yo'q qilish xarajatlari ham pasayadi; bu xarajatlar ko'pincha umumiy tozalash operatsion xarajatlarining 30 dan 50 foizigacha tashkil qiladi.

Moslashuvchanlik va moslashuvchan jarayon boshqaruvi

Ishlab chiqarish jadvallari turli xil; ba'zi haftalarda intensiv metall qo'yish talab qilinadi, boshqalari esa CMP polirovka ustuvorlik beradi. Oqimlar ajratilganda operatorlar foydalanilmayotgan liniyalarga davo qilishni vaqtinchalik kamaytirish yoki to'xtatish imkoniyatiga ega bo'lib, yuqori hajmli oqimlarga qobiliyatni kengaytirishlari mumkin. Bu moslik birlashtirilgan oqimli tizimlarda mavjud emas, chunki bir xil davo qilish zanjirini to'xtatish butun korxonaning suvni tozalash tizimini to'xtatadi. Har bir oqim uchun alohida infratuzilma shuningdek texniklarga butun yarimo'tkazgichli suvni tozalash operatsiyasini to'xtatmasdan alohida davo qilish skidlarini ta'mirlash imkonini beradi.

Ma'lumot oqimlari mustaqil qolganida nazorat qilish va jarayon sozlamalari tezroq va aniqroq amalga oshiriladi. Agar ajratilgan liniyadan olingan tozalangan chiqindilar sifat tekshiruvidan o'tmasa, operatorlar qaysi jarayon oqimi tekshirish talab qilishini darhol biladi va bir nechta bir vaqtda sodir bo'layotgan muammolar bo'yicha noaniq muammolarni hal qilishdan voz kechib, ildiz sababni aniqlab, uni bartaraf etadi. Bu javobdo'rlik darajasi mos kelishuv doimiylikni yaxshilaydi va standartlardan tashqari chiqarilish davom etish muddatini qisqartiradi.

Tez-tez so'raladigan savollar

Nima uchun barcha yarimo'tkazgich chiqindilari oqimlarini aralashtirib, birgalikda tozalab bo'lmaydi?

Nogiron kimyoviy tarkiblarni birlashtirish — kuchli kislotalarni ishqorlar bilan, metallarga boy chiqindilarni organikga boy chiqindilar bilan, qattiq qismlari ko‘p suyuqliklarni qattiq qismlari kam suyuqliklar bilan — qo‘shimcha xarajatlarga sabab bo‘ladigan va operatsion jihatdan nobarqaror bo‘ladigan tozalash muammolarini yuzaga keltiradi. Aralashma past kontaminatsiyali qismlarning ortiqcha tozalanishiga olib keladi, ajratishga moslashtirilgan kimyoviy jarayonlarning samaradorligini pasaytiradi va yog‘och qoldiqlarining hosil bo‘lishini oshiradi. Shuningdek, aralash oqimlar muammo aniqlashni qiyinlashtiradi, chunki operatorlar qaysi jarayonning noaniq sharoitga sabab bo‘layotganini aniqlay olmaydi.

Oqimdan-oqimga ajratish natijasida odatda qanday xarajatlar tejash mumkin?

Oqimlar bo'yicha yarimo'tkazgichli suvni tozalashni amalga oshiruvchi ob'ektlar, asosan, ifodalanishda haqiqiy zahara yuklanishiga mos ravishda, eng yomon holatlarga qo'yilgan taxminlarga nisbatan kimyoviy moddalar xarajatlarini 25 dan 40 foizgacha va loy chiqarish xarajatlarini 20 dan 35 foizgacha kamaytiradi. Alohida tozalash modullarining boshlang'ich xarajatlari operatsion tejab olingan mablag'lar hisobiga ikki yildan uch yil ichida qoplanadi; shuningdek, har bir oqimning aniq metallar, ftorid va qattiq qismlar tarkibiga mos keladigan optimal tozalash kimyoviy vositalari qo'llanilgani sababli, qonuniy talablarga rioya qilish darajasi oshadi.

Oqimlarni ajratish qonuniy cheklovlarga rioya qilishni qanday yaxshilaydi?

Yarimo'tkazuvchi suvni tozalashda suv oqimlari ajratilganda, har bir tozalash qurilmasi metallar, ftorid va boshqa nazorat qilinadigan parametrlar bo'yicha chiqarish chegaralariga mos ravishda alohida sozlanadi. Operatorlar parallel ravishda tozalash ma'lumotlarini yig'ib, kimyoviy jarayonlarni mustaqil ravishda sozlab, doimiyroq moslik chegara natijalariga erishadi. Aralash oqimlar moslik uchun zaxira hosil qiladi va tozalash mosligini kamaytiradi; agar komponent oqimlardan biri o'zgarsi, butun aralash tizim ta'sirga uchrab, barqaror moslikni saqlash qiyinlashadi.