Wasseraufbereitung & Behandlung in der Elektronik- & Halbleiterindustrie
Moderne Halbleiterfabriken verbrauchen täglich Millionen von Litern Wasser, doch die Qualität, die von der Halbleiterfertigung gefordert wird, zählt zu den strengsten aller Branchen. Von 3 nm Logik bis zu Leistungselektronik können selbst Spurenelemente, organische Stoffe oder Partikel die Ausbeute verringern und multimillionenschwere Werkzeuge korrodieren. Daher investieren Fabriken in mehrstufige Reinigungsprozesse, die kommunales Wasser in ultrapures Wasser (UPW) umwandeln, es durch hochglanzpolierte Edelstahl-Schleifen verteilen, verbrauchte Spülungen zurückgewinnen und komplexe Abfallströme vor der Entsorgung neutralisieren. Im Hinblick auf die Regulierung drängen strenger werdende Entladungserlaubnisse und Unternehmens-ESG-Ziele die Anlagen zu nahezu Null-Flüssig-Entladung (ZLD)-Strategien, geschlossenen Recycling-Schleifen und Echtzeitüberwachung von Silikat, TOC, Ammoniak und Schwermetallen. Da die Nachfrage nach Chips bis 2030 voraussichtlich sich verdoppeln wird, sind skalierbare, energieeffiziente Wasserlösungen mittlerweile ebenso strategisch wie Lithografiestufen oder EUV-Masken – was die Wasseraufbereitung zu einer integralen Säule der wettbewerbsfähigen, nachhaltigen Halbleiterproduktion macht.
Wesentliche Prozesse, die Wasseraufbereitung erfordern
Ultrapures Wasser (UPW) Produktion
UPW ist das Rückgrat jeder Fab, produziert durch mehrstufige Umkehrosmose, EDI, UV-TOC-Oxidation, Submikronfiltration und Entgasung, um eine Widerstandsfähigkeit von > 18,2 MΩ‑cm, TOC < 1 ppb und SiO₂ < 0,1 ppb zu erreichen. Ständige Polierung und nichtmetallische Verteilungspipelines verhindern eine Rekontamination.
Photolithographie Spülen & Entwickeln
Nach der Belichtung und Entwicklung des Fotoresists durchlaufen Wafer mehrere DI-Wasser-Spülungen, um verbliebene Chemikalien zu entfernen. Gelöstes Siliziumdioxid, Partikel oder Metalle können zu Musterzusammenbrüchen oder Brückeneffekten führen, daher sind silica-arme UPW und Punkt-der-Nutzung-Ultrafiltrationsanlagen unerlässlich.
Chemisch Mechanische Planarisierung (CMP)
CMP-Schlämme sind eine Mischung aus abrasiven Partikeln und Oxidationsmitteln. Hochdurchflusspolierstufen erfordern konditioniertes Wasser für die Schlämmevorbereitung und umfangreiche Nach-CMP-Reinigung, um kolloidales Siliziumdioxid und Metalle auszuspülen; Rückgewinnungsschleifen können bis zu 70 % des Spülwassers zurückgewinnen.
Nassätzung & Reinigung Bäder
Saure oder alkalische Bäder entfernen Oxide und Verunreinigungen. Das Badaufbereitungswasser muss ionenfrei sein, um die Prozesschemie aufrechtzuerhalten, während verbrauchte Bäder fluorid-, nitrat- und metallhaltiges Abwasser erzeugen, das vor der Wiederverwendung oder Entsorgung pH-anpassung, Fällung und Membranfiltration benötigt.
Diffusionsofen Befeuchtung
Hochtemperaturoxidationsöfen benötigen ultrapures Dampf oder befeuchteten Stickstoff. Gelöste Mineralien fallen als "Schnee" aus und verursachen Mikrodeffekte; daher wird das Speisewasser zuerst destilliert oder aus UPW zerstäubt.
Galvanisieren & Metallmusterung
Kupfer- und Edelmetallbeschichtungszellen verwenden aufbereitetes Spülwasser, um die ionische Stärke zu kontrollieren und den Drag-out zu minimieren. Geschlossene Kreislauf-Elektrodialyse oder Ionenaustausch gewinnen Cu ²⁺- und Au ³⁺-Ionen zurück, reduzieren die chemischen Kosten und erfüllen strenge Entladegrenzen.
Kühltürme & HVAC
Prozesskühler und HVAC für Reinräume verlassen sich auf geschlossene Kreislaufweiche, um Ablagerungen an Wärmetauschern zu vermeiden. Seitenstromfiltration, Zink-Phosphat-Dosierung und Chlordioxid kontrollieren die Bioverkeimung, ohne korrosive Chloride in die Fertigungsumgebung freizusetzen.
Abwasserbehandlung & Rückgewinnung
Gemischte Fertigungsabfälle kombinieren hochkonzentrierte Säuren, Lösungsmittel, Schlämme und HF-reiche Ströme. Typische Behandlungsanlagen umfassen Gleichgewicht, Fluoridprecipitation, fortgeschrittene Oxidation, biologische TOC-Entfernung, Membran-Bioreaktoren und sekundäre RO—oft >80 % des Abwassers werden in den UPW-Behälter zurückgeführt.