Processus courants de traitement de l’eau dans l’industrie des semi-conducteurs
Osmose inverse (RO)
Osmose inverse (RO) est un processus crucial de traitement de l’eau largement utilisé dans l’industrie des semi-conducteurs. Il joue un rôle essentiel en garantissant la production de produits semi-conducteurs fiables et de haute qualité.
L'OI fonctionne en appliquant une pression sur une solution, forçant les molécules d'eau à travers une membrane semi-perméable tout en laissant derrière elle les solides dissous et les contaminants. Ce processus élimine efficacement les impuretés telles que les sels, les minéraux, les composés organiques et les bactéries de l’eau.
L’importance de l’OI dans l’industrie des semi-conducteurs réside dans sa capacité à fournir une eau ultra pure qui répond aux exigences de qualité strictes des processus de fabrication de semi-conducteurs. Le niveau de pureté atteint par les systèmes RO est généralement compris entre 99 % et 99,9 %, ce qui en fait une étape essentielle pour obtenir un rendement et des performances élevés.
En éliminant les impuretés, l’OI contribue à minimiser les risques de contamination au cours des différentes étapes de fabrication des semi-conducteurs. Les contaminants tels que les particules, les ions et les substances organiques peuvent nuire aux performances et à la fiabilité des dispositifs semi-conducteurs. RO garantit que ces contaminants sont efficacement éliminés de l’approvisionnement en eau, réduisant ainsi le risque de défauts ou de pannes dans les produits finaux.
De plus, la conformité aux normes et réglementations de l’industrie est un autre aspect clé facilité par les systèmes RO. L'industrie des semi-conducteurs a des directives strictes concernant les niveaux de pureté de l'eau afin de garantir une qualité de produit constante entre les différents fabricants. En utilisant la technologie RO, les entreprises de semi-conducteurs peuvent répondre à ces normes et maintenir leur réputation de fournisseur de dispositifs fiables et performants.
Les systèmes RO font généralement partie d'une configuration de traitement de l'eau plus vaste qui comprend des systèmes de prétraitement tels que des filtres à sédiments, des filtres à charbon actif et des filtres multimédia. Ces étapes de prétraitement éliminent les particules plus grosses et le chlore de l'eau d'alimentation avant qu'elle n'entre dans le système RO. Cela contribue à prolonger la durée de vie des membranes RO en empêchant l'encrassement ou les dommages causés par des matières en suspension ou des produits chimiques.
Déionisation (DI)
La désionisation (DI) est un processus crucial de traitement de l’eau largement utilisé dans l’industrie des semi-conducteurs. Ce processus joue un rôle essentiel pour garantir la qualité et la fiabilité de l’eau utilisée dans divers processus de fabrication. Dans cette section, nous explorerons l'importance de la désionisation, son principe de fonctionnement et son application dans l'industrie des semi-conducteurs.
La désionisation vise principalement à éliminer les ions dissous de l’eau afin d’atteindre des niveaux élevés de pureté. Il s'agit de faire passer l'eau à travers des résines échangeuses d'ions spécialement conçues qui attirent et éliminent les particules chargées telles que les cations (ions chargés positivement) et les anions (ions chargés négativement). Les billes de résine sont généralement fabriquées à partir de polystyrène ou d'autres matériaux similaires comportant des groupes fonctionnels pouvant se lier aux ions.
Le processus de désionisation comprend deux étapes principales : le lit échangeur de cations et le lit échangeur d'anions. Dans le lit échangeur de cations, les ions chargés positivement tels que le calcium, le magnésium, le sodium et le fer sont échangés contre des ions hydrogène. De même, dans le lit échangeur d’anions, les ions chargés négativement comme le chlorure, le sulfate, le nitrate et le bicarbonate sont échangés contre des ions hydroxyde. Grâce à ces échanges, l’eau est efficacement débarrassée de la plupart des impuretés dissoutes.
Dans l’industrie des semi-conducteurs, l’eau déminéralisée est essentielle pour plusieurs raisons. Premièrement, il garantit la qualité des produits en éliminant les contaminants qui pourraient avoir un impact négatif sur les processus de fabrication des semi-conducteurs. Même des traces d'impuretés peuvent avoir des effets néfastes sur les performances et la fiabilité des composants électroniques.
Deuxièmement, l’eau déminéralisée minimise les risques de contamination lors des différentes étapes de fabrication. Les dispositifs semi-conducteurs sont extrêmement sensibles aux particules, même infimes, ou aux résidus chimiques présents dans l'eau. En utilisant de l'eau déminéralisée tout au long du processus de fabrication, les fabricants peuvent réduire considérablement le risque de défauts causés par une contamination par des particules ou des interactions chimiques.
Enfin, le respect des normes et réglementations industrielles est un autre aspect essentiel de l’utilisation de l’eau déminéralisée dans la production de semi-conducteurs. La feuille de route technologique internationale pour les semi-conducteurs (ITRS) fixe des exigences strictes en matière de pureté pour l'eau de traitement utilisée dans la fabrication de semi-conducteurs. La désionisation est l'un des processus clés qui permettent aux entreprises de respecter ces normes et de garantir une qualité constante dans l'ensemble de leurs opérations.
Pour mettre en œuvre efficacement la désionisation, les installations de semi-conducteurs utilisent des systèmes DI, qui se composent généralement de lits de résine, de réservoirs de régénération et d'équipements de surveillance. Ces systèmes sont conçus pour gérer des débits élevés tout en maintenant les niveaux de pureté requis. Une surveillance et une maintenance régulières des systèmes DI sont essentielles pour garantir des performances optimales et éviter tout problème potentiel.
Ultrafiltration (UF)
Ultrafiltration (UF) est un processus crucial de traitement de l’eau largement utilisé dans l’industrie des semi-conducteurs. Il joue un rôle important dans l’atteinte des niveaux de pureté élevés requis pour divers processus de fabrication. L'UF est particulièrement efficace pour éliminer les matières en suspension, les particules colloïdales, les bactéries et certaines macromolécules des sources d'eau.
L’un des principaux avantages de l’UF est sa capacité à fonctionner à des pressions relativement basses par rapport aux autres méthodes de filtration. Cela réduit non seulement la consommation d'énergie, mais minimise également le risque d'endommager les composants délicats du système. Les membranes UF ont des pores d'une taille allant de 0,01 à 0,1 microns, ce qui leur permet de rejeter sélectivement les particules et les micro-organismes tout en laissant passer les molécules d'eau.
En utilisant l'UF dans le processus de traitement de l'eau, les fabricants de semi-conducteurs peuvent garantir que leurs produits répondent à des normes strictes de qualité et de fiabilité. L'élimination des matières en suspension et des contaminants aide à prévenir l'encrassement et la corrosion des équipements, qui peuvent compromettre les performances et la durée de vie du produit.
De plus, l'UF contribue à minimiser les risques de contamination en éliminant efficacement les particules qui pourraient potentiellement interférer avec la production de plaquettes ou provoquer des défauts à la surface des dispositifs semi-conducteurs. Ceci est particulièrement crucial dans les environnements ultra-propres où même des impuretés infimes peuvent avoir un impact significatif sur le rendement et la qualité du produit.
En plus de répondre aux exigences des produits, l’industrie des semi-conducteurs doit se conformer à des normes et réglementations industrielles strictes concernant la qualité de l’eau. L'UF constitue une étape essentielle dans la réalisation de ces normes en fournissant un moyen efficace de réduire les niveaux de carbone organique total (COT) dans les sources d'eau. En maintenant systématiquement de faibles niveaux de COT, les fabricants de semi-conducteurs peuvent garantir la conformité aux exigences réglementaires et éviter d’éventuelles amendes ou pénalités.
La mise en œuvre de systèmes UF nécessite un examen attentif de facteurs tels que la qualité de l'eau d'alimentation, la sélection des membranes, la conception du système et les paramètres opérationnels. Des processus de prétraitement tels que des filtres à sédiments et des filtres à charbon actif sont souvent utilisés avant l'UF pour éliminer les particules plus grosses et les matières organiques susceptibles d'encrasser ou d'endommager les membranes.
Électrodéionisation (EDI)
Électrodéionisation (EDI) est un procédé de traitement de l’eau largement utilisé dans l’industrie des semi-conducteurs. Il s’agit d’une technologie avancée qui combine les aspects de l’échange d’ions et de l’électrodialyse pour produire de l’eau de haute pureté pour diverses applications.
Dans le processus EDI, l'eau d'alimentation passe à travers une série de lits de résine échangeuse d'ions et de membranes sélectives d'ions. Ces composants travaillent ensemble pour éliminer les ions dissous de l’eau, ce qui donne une eau exceptionnellement pure à faible conductivité.
L’un des principaux avantages de l’EDI est son fonctionnement continu. Contrairement aux systèmes d'échange d'ions traditionnels qui nécessitent une régénération périodique, l'EDI fonctionne en continu sans avoir recours à des produits chimiques ni à des temps d'arrêt. Cela en fait une solution rentable pour les applications de traitement d’eau à grand volume dans l’industrie des semi-conducteurs.
Un autre avantage de l’EDI est sa capacité à éliminer un large éventail de contaminants de l’eau d’alimentation. Il élimine efficacement les impuretés ioniques dissoutes telles que les sels, les minéraux et les métaux lourds, garantissant ainsi que l'eau traitée répond à des exigences de pureté strictes. Ceci est crucial dans les processus de fabrication de semi-conducteurs où même des traces d’impuretés peuvent avoir un impact négatif sur la qualité et la fiabilité des produits.
L'EDI offre également des avantages environnementaux par rapport à d'autres méthodes de traitement de l'eau. Il élimine le besoin d'agents de régénération chimiques, réduisant ainsi l'utilisation de produits chimiques et la production de déchets. De plus, il nécessite une intervention minimale de l'opérateur et a un faible encombrement, ce qui en fait une option efficace et peu encombrante pour les installations de traitement de l'eau.
Lors de la mise en œuvre d'un système EDI, une conception et un dimensionnement appropriés du système sont essentiels pour garantir des performances optimales. Des facteurs tels que la qualité de l’eau d’alimentation, le débit et le niveau de pureté souhaité doivent être pris en compte lors de la phase de conception. Une maintenance et une surveillance régulières sont également essentielles pour éviter les problèmes d'encrassement ou de tartre qui pourraient affecter l'efficacité du système.
