Tìm hiểu hệ thống xử lý nước nano bán dẫn đạt quy chuẩn SEMI F63. Giải pháp công nghệ màng lọc RO, hệ EDI và kiểm soát hạt siêu vi sub-micron hiệu quả.
NỘI DUNG BÀI VIẾT
Để làm sạch bề mặt các tấm silicon sau mỗi công đoạn khắc quang học, nhà máy cần sử dụng nước siêu tinh khiết UPW - Ultra Pure Water . Nguồn nước này chuyển động liên tục qua các bề mặt cấu trúc để rửa trôi các hạt bụi bẩn và hóa chất dư thừa.
Chỉ cần 1 ion kim loại dạng vết hoặc 1 hạt bụi sót lại, mạch nano sẽ lập tức bị đoản mạch. Hiệp hội Thiết bị và Vật liệu Bán dẫn Quốc tế đã ban hành bộ quy chuẩn SEMI F63 là kim chỉ nam cho công nghệ của các trạm cấp nước siêu tinh khiết hiện đại ngày nay.
SEMI F63 (Guide for Ultrapure Water Used in Semiconductor Processing) là thông số quy định về chất lượng nước UPW đầu cuối tiếp xúc với wafer. Khác với các quy chuẩn nước dùng trong ngành y tế hay năng lượng, SEMI F63 đẩy các giới hạn tạp chất xuống mức gần như = 0.
Bộ quy chuẩn này quyết định cấu hình thiết bị của hệ thống là thước đo để đánh giá năng lực của một trạm xử lý nước nano bán dẫn. Nếu nguồn nước cấp không đáp ứng độ thuần khiết của SEMI F63, tỷ lệ lỗi sản phẩm trên mỗi tấm wafer sẽ tăng, gây thiệt hại kinh tế cho nhà máy.
Mọi biến động nhỏ của các chỉ số này đều ảnh hưởng đến hiệu suất của quy trình xử lý nước nano bán dẫn. Dưới đây là bảng thông số kiểm soát chất lượng nước UPW theo tiêu chuẩn SEMI F63:
| Chỉ tiêu hóa lý kiểm soát | Đơn vị đo lường | Giá trị yêu cầu (SEMI F63) |
| Điện trở kháng ở 25°C | MΩ·cm | 18.2 (Mức giới hạn lý thuyết) |
| Tổng carbon hữu cơ (TOC) | ppb (µg/L) | < 1.0 |
| Hàm lượng Silica hòa tan | ppb (µg/L) | < 0.5 |
| Oxy hòa tan ($DO$) | ppb (µg/L) | < 1.0 |
| Hạt vi bụi (Kích thước > 0.05 µm) | Hạt/mL | < 1.0 |
| Tổng hàm lượng các ion kim loại | ppt (ng/L) | < 10 |
Một hệ thống sản xuất nước siêu tinh khiết UPW đạt chuẩn SEMI F63 là sự kết hợp khép kín của ba phân hệ thiết bị vận hành liên tục, bổ trợ lẫn nhau:
Nước thô đầu vào được đi qua các cột lọc áp lực đa tầng để loại bỏ độ đục, chất lơ lửng. Tiếp theo, hệ thống màng siêu lọc thô UF được đưa vào để loại bỏ các hạt keo hữu cơ. Than hoạt tính để hấp phụ hoàn toàn Clo dư tác nhân gây oxi hóa phá hủy cấu trúc màng RO.
Hệ thống ép dòng nước sạch qua màng lọc thẩm thấu ngược hai cấp để xử lý 99% tổng chất rắn hòa tan.
Ngay sau màng RO, nước được dẫn trực tiếp vào mô-đun điện khử khoáng EDI. Thiết bị EDI ứng dụng dòng điện 1 chiều kết hợp màng trao đổi ion để liên tục tách các ion khoáng ra ngoài theo đường nước thải mà không cần sử dụng đến các hóa chất axit hay kiềm để hoàn nguyên hạt nhựa.
Nước được cho chạy qua cụm đèn UV để phân hủy TOC, sau đó đi qua cột nhựa trao đổi ion hỗn hợp siêu tinh khiết Mixed Bed Polisher và kết thúc tại màng siêu lọc UF có kích thước cắt phân tử siêu mịn.
Carbon hữu cơ tồn tại trong nước dù ở hàm lượng cực nhỏ sẽ bám dính vào bề mặt wafer, tạo thành lớp màng cản trở các phản ứng trên bề mặt chip. Đồng thời, TOC là nguồn dinh dưỡng kích thích vi khuẩn phát triển, hình thành nên các lớp màng sinh học trong lòng đường ống.
Đèn UV giải phóng năng lượng cao, kích thích các phân tử nước tạo ra các gốc tự do ─OH có tính oxi hóa mạnh. Các gốc tự do này sẽ bẻ gãy các mạch carbon hữu cơ thành dạng ion hóa CO2, tạo điều kiện cho các cột hạt nhựa Mixed Bed phía sau giữ lại một cách dễ dàng.
Nước siêu tinh khiết UPW đạt chuẩn SEMI F63 có xu hướng hòa tan và ăn mòn mọi vật chất mà nó tiếp xúc trên đường đi.
Toàn bộ đường ống phải sử dụng nhựa PVDF được liên kết bằng công nghệ hàn nhiệt không vết nhằm loại bỏ các điểm gồ ghề bên trong lòng ống nơi các hạt vi bụi có thể tích tụ.
Hệ thống đường ống phân phối vận hành tuần hoàn liên tục với vận tốc dòng chảy từ 1.5 m/s đến 2.0 m/s. Các nhánh rẽ phải tuân thủ quy tắc không góc chết với tỷ lệ chiều dài nhánh cụt L/D ≤ 2.
Việc thiết kế và thi công một trạm cấp nước siêu tinh khiết đạt chuẩn SEMI F63 đòi hỏi năng lực chuyên môn về kỹ thuật, công nghệ vật liệu và tự động hóa điều khiển. Đây là công trình có giá trị đầu tư lớn, đòi hỏi độ chính xác tuyệt đối trong từng mối hàn và lắp ráp thiết bị.
Chúng tôi tự hào là đơn vị tiên phong tại TPHCM chuyên cung cấp giải pháp trọn gói từ khảo sát mẫu nước, thiết kế sơ đồ công nghệ đến thi công hệ thống UPW chuyên dụng cho ngành vi mạch. Khi đồng hành cùng dịch vụ xử lý nước nano bán dẫn của chúng tôi, quý khách hàng sẽ nhận được sự cam kết về chất lượng nước đầu ra đạt chuẩn, giúp doanh nghiệp vững vàng vượt qua các đợt kiểm duyệt của các đối tác quốc tế.
[ ] Duy trì điện trở kháng dòng quay về liên tục ở mức 18.2 MΩ·cm.
[ ] Kiểm tra chỉ số TOC trực tuyến đảm bảo luôn dao động ngưỡng 1.0 ppb.
[ ] Giám sát áp suất chênh lệch thủy lực qua hệ thống màng siêu lọc UF.
[ ] Kiểm tra nồng độ Oxy hòa tan đảm bảo không > 1.0 ppb để ngăn ngừa lớp oxit tự nhiên hình thành trên tấm wafer.
Hỏi: Tại sao tiêu chuẩn SEMI F63 lại khống chế hàm lượng Silica hòa tan đến dưới 0.5 ppb?
Trả lời: Khi nước bay hơi trên bề mặt wafer dưới tác động của chu trình sấy nhiệt, silica sẽ kết tinh thành các hạt thủy tinh siêu vi bám chặt vào mạch nano, tạo ra các lớp cách điện lỗi làm hỏng toàn bộ cấu trúc của chip xử lý.
Hỏi: Hệ thống EDI đóng vai trò gì trong việc tiết kiệm chi phí vận hành của trạm bán dẫn?
Trả lời: Thiết bị EDI là bước đột phá giúp thay thế hoàn toàn các cột trao đổi ion truyền thống. Nhờ khả năng tự tái sinh hạt nhựa liên tục bằng dòng điện từ quá trình điện phân nước, hệ thống không cần sử dụng đến hóa chất axit hay kiềm để hoàn nguyên, giúp giảm chi phí mua hóa chất, loại bỏ hệ thống xử lý nước thải hoàn nguyên phức tạp và đảm bảo an toàn cho môi trường nhà máy.
.jpg "Công suất bao nhiêu là đủ cho xưởng nước nhỏ?")
-solvay-trung-diep-tin.jpg "Bicarfood Sodium Bicarbonate (Food Additive) Solvay")
-(1).jpg "LIÊN HOAN HOÀN TẤT NHIỆM VỤ ĐI BIỂN VỀ")
-(1).jpg "Sử dụng nước trong dây chuyền sản xuất nước uống đóng chai đóng bình")
.jpg "Xử lý nước sinh hoạt cho bệnh viện- Dược phẩm tại TP.HCM")
