Con la continua evoluzione dei processi di produzione dei semiconduttori verso processi a 3 nm, 2 nm e ancora più avanzati, il trattamento dell'acqua ultrapura per l'industria dei semiconduttori è diventato uno dei mezzi di processo fondamentali che determinano la resa della produzione di chip. Nel processo di produzione dei wafer di semiconduttori, le fasi principali come l'incisione, la pulizia e la deposizione di film sottili hanno requisiti estremamente elevati per la pulizia dell'acqua. Le particelle in tracce, gli ioni metallici, la materia organica e i microrganismi presenti nell'acqua possono causare problemi quali cortocircuiti nei circuiti di precisione, difetti dei wafer e degrado delle prestazioni dei chip, incidendo direttamente sulla resa dei prodotti. Pertanto, i professionisti sistemi di trattamento dell'acqua ultrapura sono attrezzature di supporto indispensabili per le fabbriche di wafer di semiconduttori. La loro precisione di purificazione, la stabilità operativa e la costanza della qualità dell'acqua condizionano direttamente la qualità di produzione dei processi avanzati dei semiconduttori.
Rispetto all'acqua purificata utilizzata nelle industrie tradizionali, il trattamento dell'acqua ultrapura per l'industria dei semiconduttori prevede standard di prova estremamente severi. In un ambiente standard a temperatura costante di 25°C, la resistività dell'acqua ultrapura deve raggiungere i 18,2 MΩ-cm, avvicinandosi al limite teorico dell'acqua pura. Contemporaneamente, il contenuto di vari inquinanti nell'acqua deve essere rigorosamente controllato: il numero di particelle più grandi di 0,05 micrometri per litro d'acqua deve essere inferiore a uno, il contenuto di ioni metallici in tracce deve essere inferiore a 0,1 ppb, il contenuto di carbonio organico totale deve essere controllato entro 1 ppb e i microrganismi e i gas disciolti devono essere quasi completamente rimossi. Questo standard estremo di qualità dell'acqua ultrapura significa che la purificazione dell'acqua ultrapura dei semiconduttori non può utilizzare un unico processo di purificazione. Deve affidarsi a un sistema di purificazione progressivo a più stadi per rimuovere le varie impurità strato per strato.
Il processo di trattamento dell'acqua ultrapura per l'industria dei semiconduttori
L'attuale processo di trattamento dell'acqua ultrapura per l'industria dei semiconduttori impiega un'architettura tecnologica di base a tre stadi: pretrattamento, desalinizzazione primaria e trattamento finale fine, abbinato a un sistema di circolazione a ciclo chiuso per garantire una qualità dell'acqua stabile durante l'intero processo.
① Il pretrattamento rimuove principalmente le impurità macroscopiche e i contaminanti particellari di grandi dimensioni dall'acqua grezza. Questa unità è dotata di un filtro multimediale, di un filtro a carboni attivi, di un addolcitore d'acqua e di un filtro di sicurezza di precisione, ciascuno dei quali svolge una funzione specifica per completare la depurazione primaria.
- I filtri multimediali sono in grado di intercettare i solidi sospesi, il limo e le impurità colloidali presenti nell'acqua grezza, riducendo la torbidità dell'acqua e l'indice di inquinamento SDI.
- I filtri a carbone attivo assorbono efficacemente il cloro residuo, gli odori e la materia organica di grandi dimensioni, impedendo l'ossidazione e la corrosione delle successive apparecchiature a membrana di precisione.
- Le apparecchiature per l'addolcimento dell'acqua rimuovono gli ioni di calcio e magnesio dall'acqua, evitando incrostazioni e intasamenti della membrana dell'osmosi inversa.
② La desalinizzazione primaria è il passo fondamentale per migliorare la qualità dell'acqua. La tecnologia più diffusa nel settore è una combinazione di osmosi inversa a due stadi ed elettrodeionizzazione EDI.
- La tecnologia di separazione a membrana a osmosi inversa a doppio stadio può rimuovere più di 99% di impurità ioniche, particolato e inquinanti organici dall'acqua. Rispetto all'osmosi inversa a singolo stadio, il processo di osmosi inversa a doppio stadio migliora significativamente il tasso di desalinizzazione e riduce efficacemente il carico operativo delle apparecchiature di trattamento fine a valle.
- La tecnologia di separazione a membrana a osmosi inversa a doppio stadio può rimuovere più di 99% di impurità ioniche, particolato e inquinanti organici dall'acqua. Rispetto all'osmosi inversa a singolo stadio, il processo di osmosi inversa a doppio stadio migliora significativamente il tasso di desalinizzazione e riduce efficacemente il carico operativo delle apparecchiature di trattamento fine a valle.
La purificazione terminale è un processo chiave per raggiungere gli standard di acqua ultrapura dei semiconduttori. Viene utilizzata principalmente per rimuovere le tracce di impurità rimaste nell'acqua di elevata purezza, ottenendo la purificazione definitiva dell'acqua. La configurazione di base di questa unità comprende un sistema di ossidazione a raggi ultravioletti a doppia lunghezza d'onda, un dispositivo di degassificazione sotto vuoto e un'apparecchiatura di lucidatura a letto misto.
- Le lampade ultraviolette a doppia lunghezza d'onda, 185nm e 254nm, sono in grado di decomporre efficacemente le tracce di carbonio organico totale nell'acqua e di uccidere i microrganismi residui, ottenendo un controllo a bassissimo contenuto di materia organica.
- Le torri di degassificazione sotto vuoto rimuovono con precisione i gas disciolti, come l'ossigeno e l'anidride carbonica, che influiscono sulla precisione della lavorazione dei chip.
- Dotato di un letto misto di lucidatura in resina speciale ad alta purezza, completa la cattura finale degli ioni, rimuove accuratamente gli ioni metallici residui e gli ioni acidi e alcalini, producendo infine acqua ultrapura che soddisfa i migliori standard per i semiconduttori e ha una resistività di 18,2 MΩ-cm.
3. Sistema di erogazione a ciclo chiuso per il trattamento dell'acqua ultrapura per l'industria dei semiconduttori
Oltre al processo di purificazione principale, il sistema di erogazione a ciclo chiuso del trattamento dell'acqua ultrapura per l'industria dei semiconduttori è fondamentale per un funzionamento stabile nella produzione. L'acqua ultrapura purificata allo stadio terminale ha una stabilità estremamente scarsa ed è altamente suscettibile alla contaminazione secondaria dovuta a fattori quali il materiale dei tubi, il contatto con l'aria e l'adesione microbica. Pertanto, l'intero sistema industriale impiega una modalità di circolazione delle tubazioni completamente chiusa, abbinata alla disinfezione regolare delle tubazioni e alla filtrazione di precisione del terminale, per eliminare completamente la contaminazione secondaria e garantire che la qualità dell'acqua al punto di utilizzo sia coerente con la qualità dell'acqua in uscita dall'apparecchiatura.
4. Punti operativi chiave per il trattamento dell'acqua ultrapura nell'industria dei semiconduttori
Nell'ambito delle operazioni industriali e della manutenzione, il trattamento dell'acqua ultrapura per l'industria dei semiconduttori si concentra in genere sul funzionamento stabile a lungo termine e sulla manutenzione a basso costo. Dobbiamo stabilire cicli di sostituzione standardizzati per i materiali di consumo come cartucce filtranti, materiali filtranti e resine. Contemporaneamente, utilizziamo apparecchiature di monitoraggio online per controllare in tempo reale indicatori chiave come la resistività dell'acqua, il carbonio organico totale e la concentrazione di particolato, consentendo di segnalare tempestivamente le anomalie della qualità dell'acqua.
Grazie alla standardizzazione delle operazioni e della manutenzione, possiamo evitare efficacemente le fluttuazioni della qualità dell'acqua causate dall'invecchiamento delle apparecchiature e dai guasti dei materiali di consumo, ridurre i tassi di difettosità della produzione di trucioli e comprimere i costi complessivi di manutenzione. Se avete bisogno anche di questo EDI sistemi di trattamento dell'acqua ultrapura, sentitevi liberi di contattami per un preventivo.
