Alors que les processus de fabrication des semi-conducteurs continuent à itérer et à évoluer vers des processus de 3nm, 2nm et même plus avancés, le traitement de l'eau ultrapure pour l'industrie des semi-conducteurs est devenu l'un des principaux moyens de processus qui déterminent le rendement de la production de puces. Dans le processus de fabrication des plaquettes de semi-conducteurs, les étapes essentielles telles que la gravure, le nettoyage et le dépôt de couches minces sont soumises à des exigences extrêmement élevées en matière de propreté de l'eau. Les traces de particules, les ions métalliques, les matières organiques et les micro-organismes présents dans l'eau peuvent provoquer des problèmes tels que des courts-circuits dans les circuits de précision, des défauts dans les plaquettes et une dégradation des performances des puces, ce qui affecte directement le rendement du produit. C'est pourquoi les professionnels systèmes de traitement de l'eau ultrapure sont des équipements de base indispensables pour les usines de fabrication de semi-conducteurs. La précision de leur purification, leur stabilité opérationnelle et la constance de la qualité de l'eau influencent directement la qualité de la production des procédés de semi-conducteurs avancés.
Comparé à l'eau purifiée utilisée dans les industries traditionnelles, le traitement de l'eau ultrapure pour l'industrie des semi-conducteurs est soumis à des normes d'essai extrêmement strictes. Dans un environnement standard à température constante de 25°C, la résistivité de l'eau ultrapure doit atteindre 18,2 MΩ-cm, ce qui se rapproche de la limite théorique de l'eau pure. Simultanément, la teneur en divers polluants dans l'eau doit être strictement contrôlée : le nombre de particules supérieures à 0,05 micromètre par litre d'eau doit être inférieur à un, la teneur en ions métalliques à l'état de traces doit être inférieure à 0,1 ppb, la teneur totale en carbone organique doit être contrôlée à moins de 1 ppb, et les micro-organismes et les gaz dissous doivent être presque entièrement éliminés. Cette norme extrême de qualité de l'eau ultrapure signifie que la purification de l'eau ultrapure des semi-conducteurs ne peut pas utiliser un seul processus de purification. Elle doit s'appuyer sur un système de purification progressive en plusieurs étapes pour éliminer les différentes impuretés couche par couche.
Le processus de traitement de l'eau ultrapure pour l'industrie des semi-conducteurs
Le processus actuel de traitement de l'eau ultrapure pour l'industrie des semi-conducteurs utilise une architecture technologique de base en trois étapes : prétraitement, dessalement primaire et traitement final fin, couplé à un système de circulation en boucle fermée pour garantir une qualité d'eau stable tout au long du processus.
① Le prétraitement élimine principalement les impuretés macroscopiques et les grosses particules de l'eau brute. Cette unité est équipée d'un filtre multimédia, d'un filtre à charbon actif, d'un adoucisseur d'eau et d'un filtre de sécurité de précision, chacun remplissant sa fonction spécifique pour compléter la purification primaire.
- Les filtres multimédias peuvent intercepter les solides en suspension, les limons et les impuretés colloïdales dans l'eau brute, réduisant ainsi la turbidité de l'eau et l'indice de pollution SDI.
- Les filtres à charbon actif adsorbent efficacement le chlore résiduel, les odeurs et les matières organiques de grande taille, empêchant ainsi l'oxydation et la corrosion des équipements membranaires de précision ultérieurs.
- Les équipements d'adoucissement de l'eau éliminent les ions de calcium et de magnésium de l'eau, évitant ainsi l'entartrage et le colmatage de la membrane d'osmose inverse.
② Le dessalement primaire est l'étape essentielle de l'amélioration de la qualité de l'eau. La technologie la plus répandue dans l'industrie est une combinaison d'osmose inverse en deux étapes et d'électrodéionisation EDI.
- La technologie de séparation membranaire par osmose inverse en deux étapes permet d'éliminer plus de 99% d'impuretés ioniques, de particules et de polluants organiques de l'eau. Comparé à l'osmose inverse en une seule étape, le processus d'osmose inverse en deux étapes améliore considérablement le taux de dessalement et réduit efficacement la charge de fonctionnement de l'équipement de traitement fin en aval.
- La technologie de séparation membranaire par osmose inverse en deux étapes permet d'éliminer plus de 99% d'impuretés ioniques, de particules et de polluants organiques de l'eau. Comparé à l'osmose inverse en une seule étape, le processus d'osmose inverse en deux étapes améliore considérablement le taux de dessalement et réduit efficacement la charge de fonctionnement de l'équipement de traitement fin en aval.
③ La purification terminale est un processus clé pour atteindre les normes de l'eau ultrapure pour les semi-conducteurs. Elle est principalement utilisée pour éliminer les traces d'impuretés restant dans l'eau de haute pureté, afin de parvenir à une purification ultime de l'eau. La configuration de base de cette unité comprend un système d'oxydation ultraviolet à double longueur d'onde, un dispositif de dégazage sous vide et un équipement de polissage à lit mixte.
- Les lampes ultraviolettes à double longueur d'onde (185 nm et 254 nm) peuvent décomposer efficacement les traces de carbone organique total dans l'eau et tuer les micro-organismes résiduels, ce qui permet de contrôler la teneur en matières organiques à un niveau très bas.
- Les tours de dégazage sous vide éliminent avec précision les gaz dissous, tels que l'oxygène et le dioxyde de carbone, qui affectent la précision du traitement des copeaux.
- Équipé d'un lit mixte de polissage en résine spéciale de haute pureté, il complète la capture finale des ions, élimine complètement les traces résiduelles d'ions métalliques et les ions acides et alcalins, et produit finalement une eau ultrapure qui répond aux normes les plus strictes en matière de semi-conducteurs et présente une résistivité de 18,2 MΩ-cm.
3. Système de distribution en boucle fermée pour le traitement de l'eau ultrapure dans l'industrie des semi-conducteurs
Outre le processus de purification de base, le système de distribution en boucle fermée du traitement de l'eau ultrapure pour l'industrie des semi-conducteurs est essentiel pour assurer la stabilité de la production. L'eau ultrapure purifiée à l'étape terminale a une stabilité extrêmement faible et est très sensible à la contamination secondaire due à des facteurs tels que le matériau des tuyaux, le contact avec l'air et l'adhésion microbienne. C'est pourquoi l'ensemble du système industriel utilise un mode de circulation par pipeline entièrement fermé, associé à une désinfection régulière du pipeline et à une filtration de précision au niveau du terminal, afin d'éliminer complètement la contamination secondaire et de garantir que la qualité de l'eau au point d'utilisation est conforme à la qualité de l'eau effluente de l'équipement.
4. Points clés du traitement de l'eau ultra-pure dans l'industrie des semi-conducteurs
Dans les opérations industrielles et la maintenance, le traitement de l'eau ultrapure pour l'industrie des semi-conducteurs se concentre généralement sur un fonctionnement stable à long terme et une maintenance peu coûteuse. Nous devons établir des cycles de remplacement normalisés pour les consommables tels que les cartouches filtrantes, les médias filtrants et les résines. Simultanément, nous utilisons des équipements de surveillance en ligne pour contrôler en temps réel des indicateurs clés tels que la résistivité de l'eau, le carbone organique total et la concentration de matières particulaires, ce qui permet de détecter rapidement les anomalies de la qualité de l'eau.
Grâce à la normalisation des opérations et de la maintenance, nous pouvons éviter efficacement les fluctuations de la qualité de l'eau causées par le vieillissement de l'équipement et la défaillance des consommables, réduire les taux de défauts de production de copeaux et diminuer les coûts de maintenance globaux. Si vous avez également besoin de cet EDI les systèmes de traitement de l'eau ultrapure, n'hésitez pas à contactez-moi pour un devis.
