Industrielle Reinstwasser-Erzeugung und Abwasserreinigung für die Halbleiterindustrie von H+E

Einführung

Seit mehr als 40 Jahren begleitet HAGER+ELSÄSSER die Technologieführer der Halbleiter- und Solarzellenindustrie und hat in dieser Zeit wesentliche technologische Fortschritte für die zugehörigen Wasseraufbereitungsanlagen aktiv mitbegleitet und gestaltet. Die Experten von HAGER+ELSÄSSER gehen dabei immer von einem sehr praxisorientierten Ansatz aus und entwickelten vor dem Hintergrund eines enormen, in zahlreichen Projekten erworbenen Erfahrungsschatzes jeweils die Anwendung, die sich technisch und wirtschaftlich am besten in den gesamten Produktionsprozess einfügt. In jedem Projekt, bei allen Kunden weltweit.

Herausforderungen unserer Kunden

Unsere Produktionskapazität wird ausgebaut. Wir benötigen deshalb eine Erweiterung der Wasseraufbereitung während die Produktion weiterläuft

Unsere Produktion wird von 1-Schicht auf 24/7 umgestellt. Wir müssen deshalb die Verfügbarkeit der Wasseraufbereitungsanlagen deutlich erhöhen.

Wir bekommen neue Produkte und/oder neue Produktionsprozesse. Wir benötigen deshalb ein Prozess- oder Reinstwasser mit einer höheren Qualität als bisher.

Wir bekommen neue Produkte und/oder neue Produktionsprozesse. Unsere Abwasserzusammensetzung wird sich vermutlich verändern.

Die Wasserbehörde meldet eine Verschärfung der Einleitekriterien für Abwasser an. Welche Folgen hat dies für uns?

Wir sind aufgefordert worden Kosteneinsparpotentiale aufzuzeigen. Können wir auch in der Wasseraufbereitung Potentiale realisieren?

Anwendungsbereiche

Vorbehandlung für die Reinstwasser-Erzeugung

Welche Verfahrenskombination sich am besten für die Reinstwasser-Erzeugung eignet, hängt in jedem Einzelfall von dem zur Verfügung stehenden Rohwasser und der gewünschten Reinstwasser-Qualität ab. Bei den Anlagen von HAGER + ELSÄSSER® steht an erster Stelle die SEMIPURE®-Vorbehandlung mit einer auf den speziellen Anwendungsfall zugeschnittenen Kombination von Verfahren, zu denen meist eine Mehrschichtfiltration sowie die Enthärtung des eingespeisten Rohwassers gehört.

Make-up für die Reinstwasser-Erzeugung

Die anschließende Make-up-Verfahrenskombination ROCEDIS.UPW erzeugt aus dem so aufbereiteten Rohwasser das eigentliche Reinstwasser. Gemäß dem Individualansatz von HAGER + ELSÄSSER arbeiten die Spezialisten des Unternehmens auch in diesem Fall stets die Verfahrenslösung aus, die exakt den gewünschten Reinstwasser-Qualitäten des jeweiligen Kunden entspricht. Hier leisten etwa die Techniken der Umkehrosmose, Membranentgasung, EDI und UV-Behandlung und,falls nötig, auch ein Mischbettfilter ihren Beitrag.

Polishing für die Reinstwasser-Erzeugung

Die letzte Stufe der UPW-Erzeugung bildet ein Loop-System namens SEMICIRCLE, mit dessen Hilfe das gewonnene Reinstwasser an seine verschiedenen Einsatzstellen verteilt wird. Zu seinen Aufgaben zählt auch das Polishing, also die Auffrischung und Bewahrung der nötigen Reinstwasser-Qualität durch eine UV-Behandlung, eine Membranentgasung, den Einsatz eines Polisher-Mischbetts und eine abschließende Ultrafiltration.

Prozesswasseraufbereitung für die Halbleiter- und Solarzellenproduktion

Es benötigen jedoch nicht nur die direkten Produktionsprozesse große Mengen an aufbereitetem Reinstwasser. Darüber hinaus müssen auch die Nebeneinrichtungen wie Kühltürme oder Abluftwäscher mit gereinigtem Prozesswasser versorgt werden. Hierfür verwenden die Experten von HAGER + ELSÄSSER ebenfalls die SEMIPURE®-Vorbehandlung. Ihr wird das zu klärende Prozesswasser vor der weiteren Aufbereitung im Make-up zugeführt und steht danachin der gewünschten Qualität zur Verfügung.

Spülwässeraufbereitung für die Halbleiter- und Solarzellenproduktion

Die großen Mengen an verwendetem hochreinem Wasser in der Halbleiterindustrie verursachen natürlich auch entsprechend hohe Abwassermengen aus den Produktionsprozessen. Diese Abwasserströme werden nach TOC-Gehalten unterschieden. TOC freie beziehungsweise gering belastete Abwässer resultieren aus den finalen Spülprozessen der Wafer, während Abwässer letzterer Art bei verschiedenen anderen Reinigungsprozessen anfallen. In beiden Fällen werden die Anlagen individuell den Abwasserzusammensetzungen angepasst.

HF-Abwasserbehandlung für die Halbleiter- und Solarzellenproduktion

Bei Ätzprozessen werden große Mengen an Flusssäure verwendet, welche sich später im Abwasser wiederfinden. Dieses Abwasser wird daher durch Fällung und Flockung behandelt. Durch Zugabe von Kalkmilch oder Calciumchlorid wird das im Abwasser enthaltene Fluorid in Form von Calciumfluorid ausgefällt. Der erzeugte Calciumfluoridschlamm wird entwässert und entsorgt. Die dazu notwendige Verfahrensstrecke bemisst H + E  individuell in Abhängigkeit von Parametern wie Durchsatz und Fluoridkonzentration.

CMP-Abwasserreinigung für die Halbleiter-Produktion

Die beider Planarisierung der Wafer-Oberflächen anfallenden Abwässer enthalten zum einen das Schleif-Hilfsmittel selbst, zum anderen hohe Konzentrationen von Feststoffpartikeln, die durch den Schleifabrieb entstanden sind. Daher werden mittels Fällung und Flockung die im Abwasser enthaltenen Partikel entfernt. Der erzeugte Schlamm wird entwässert und entsorgt. Die dazu notwendige Verfahrensstrecke bemisst
H + E individuell in Abhängigkeit von Parametern wie Durchsatz und Partikelkonzentration.

Kupfer-CMP-Abwasserreinigung für die Halbleiter-Produktion

Die bei der Planarisierung der Wafer-Oberflächen anfallenden Abwässer enthalten zum einen das kupferhaltige Schleif- und diverse Hilfsmittel selbst, zum anderen hohe Konzentrationen von Feststoffpartikeln, die durch den Schleifabrieb entstanden sind. Um die Einleitgrenzwerte einzuhalten, werden mittels Fällung und Flockung die im Abwasser enthaltenen Partikel entfernt. Der erzeugte metallhaltige Schlamm wird entwässert und entsorgt. Die nachgeschalteten Selektiv-Ionenaustauscher entfernen die Restkonzentrationen an Kupfer. Die Verfahrensstrecke bemisst H + E individuell je nach Durchsatz und Kupferkonzentration.

Neutralisation für die Halbleiter- und Solarzellenproduktion

In aller Regel liegen die behandelten Abwässer aus den vorgenannten Teilstrombehandlungen noch nicht im für die Einleitung zulässigen pH-Bereich. Daher durchlaufen sie zusammen mit anderen gering kontaminierten Spülwässern noch eine mehrstufige Neutralisation, bevor sie in die Kanalisation gelangen.

Hook-up and Sonderleistungen für die Halbleiter- und Solarzellenproduktion

H+E liefert nicht nur die Anlagen zur Erzeugung von Reinstwasser, sondern auch die Verteilsysteme (Loop) inklusive der Anbindung an die Verbraucher (Hook-up). Ebenso liefert H+E die abwasserseitigen Sammelleitungen (Drains) samt der Anbindung an die abwassererzeugenden Tools und komplette Sammelsysteme für verbrauchte Lösemittel.

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