Contrôle optimal du carbone organique total dans l’eau semi-conductrice
La production de puces semi-conductrices est l'un des processus les plus complexes et les plus précis au monde et nécessite un environnement extrêmement propre, l'eau extrapure étant un élément essentiel à toutes les étapes de la fabrication des plaquettes de silicium. L'eau utilisée dans la production de semi-conducteurs est jusqu'à 1,000 fois plus pure que l'eau utilisée dans d'autres secteurs, tels que les produits pharmaceutiques et les appareils médicaux, ce qui en fait l'une des eaux les plus pures de la planète.
Avec les progrès constants de l'intelligence artificielle, des véhicules semi-autonomes et électriques, et d'autres technologies, la demande de puces à semi-conducteurs n'a jamais été aussi forte. Selon la Semiconductor Industry Association, les ventes mondiales ont atteint 46,2 milliards de dollars en février 2024, soit une augmentation de 16,3 % d'une année sur l'autre.
Les entreprises du monde entier ont besoin de semi-conducteurs plus nombreux et plus performants. Leur production n'est pas une tâche facile et nécessite un contrôle rigoureux des processus et de la contamination des eaux usées.
L’un des paramètres clés pour surveiller la pureté de l’eau extrapure et l’efficacité du procédé est le carbone organique total (COT), qui mesure la concentration des contaminants organiques. Bien que le carbone organique soit présent dans toutes les sources d'eau naturelles, il a un impact significatif sur les processus de production de semi-conducteurs, entraînant des défauts, une réduction du rendement, voire des arrêts de production totaux, qui peuvent coûter jusqu ‘à 125,000 par heure. Le contrôle de la contamination organique permet de protéger la qualité des copeaux et constitue un excellent point de contrôle pour la gestion globale du processus UPW. Au fur et à mesure que la technologie des semi-conducteurs progresse, avec des caractéristiques plus petites et des conceptions plus complexes, la tolérance à la contamination par le COT devient encore plus étroite, ce qui fait du contrôle efficace du COT une priorité absolue pour les fabricants de semi-conducteurs.
Dans l’industrie des semi-conducteurs, les niveaux de COT requis dans l’eau ultrapure sont généralement de l’ordre de quelques parties par milliard (ppb), certains procédés critiques exigeant des concentrations de COT inférieures à un ppb. Lafeuille de route internationale pour les appareils les systèmes publie périodiquemen des mises à jour sur ces valeurs limites. Les niveaux ultra-bas sont motivés par la nécessité de minimiser les défauts et de maintenir des rendements élevés plutôt que par la conformité réglementaire, comme dans d’autres industries.Les niveaux très bas sont motivés par la nécessité de minimiser les défauts et de maintenir des rendements élevés plutôt que par le respect de la réglementation, comme c'est le cas dans d'autres industries.
Compte tenu de l'importance cruciale du contrôle des COT dans la fabrication des semi-conducteurs, les fabricants doivent bien comprendre les risques et les défis associés à la contamination par les COT, ainsi que les stratégies et les technologies les plus efficaces pour maintenir des niveaux de COT ultra-faibles dans leurs systèmes d'épuration des eaux usées.
Risques de ne pas capturer le COT
Les Semiconductor chips include molecular-level functions, so precision is crucial in monitoring contaminants like TOC. semi-conductrices comprennent des fonctions de niveau moléculaire, de sorte que la précision est cruciale pour surveiller les contaminants tels que le COT. Dans les procédés d'imagerie avancés, des composés organiques, même à l'état de traces, peuvent interférer avec les réactions chimiques impliquées dans le modelage de la surface de la plaquette, ce qui entraîne des défauts et une perte de rendement.
Les composés azotés organiques (un type spécifique de composés organiques qui font partie du COT) sont omniprésents dans l’environnement et peuvent pénétrer dans les systèmes d’eau ultrapure par diverses sources, notamment l’eau de source, les additifs chimiques et même les contaminants en suspension dans l’air. Ces composés sont présents dans les sources d’eau du monde entier et sont particulièrement répandus là où les activités agricoles et industrielles locales sont élevées. Zf+ç À l’heure actuelle, alors que l’accent est de plus en plus mis sur les efforts de recyclage et de récupération dans les systèmes d’eau ultrapure de fabrication, le contrôle efficace de l’urée et d’autres contaminants dits récalcitrants devient encore plus critique, car ces concentrations peuvent s’amplifier dans le système au fil du temps.
Les technologies traditionnelles de surveillance du COT, telles que celles basées sur des mesures directes de conductivité, sont souvent inadéquates pour détecter les composés azotés organiques dans l’eau ultrapure. Souvent, ces technologies ne répondent pas à la présence de ces contaminants, ce qui entraîne des faux négatifs et un faux sentiment de sécurité pour les fabricants de semi-conducteurs. Cependant, la surveillance avancée du COT à l’aide de la technologie conductométrique membranaire est une méthode éprouvée pour mesurer avec précision les composés azotés organiques et fournir des données COT fiables pour le contrôle des procédés*.
En plus d’adopter des technologies avancées de surveillance du COT, les fabricants de semi-conducteurs doivent mettre en œuvre les meilleures pratiques pour prévenir et éliminer les composés azotés organiques de leurs systèmes d’eau ultrapure. Cela peut inclure l’optimisation des processus de purification de l’eau, tels que l’osmose inverse et l’échange d’ions, afin d’éliminer efficacement ces contaminants et la mise en œuvre de protocoles stricts de sélection et de manipulation des matériaux afin de réduire au minimum l’introduction de composés azotés organiques dans le système d’eau ultrapure.
Faux positifs de mesure du COTvZf
Toutes les eaux naturelles contiennent des sels dissous à diverses concentrations qui se dissocient dans l’eau pour former des ions chargés tels que les chlorures, les bromures, les fluorures, les sulfites, les sulfates, les nitrites et les nitrates. Des ions inorganiques comme ceux-ci sont également introduits dans l’eau extrapure par certaines étapes du processus dans les usines de semi-conducteurs et doivent être contrôlés pour éviter les effets néfastes du traitement et la perte de rendement du produit qui en résultent. Lors de l’utilisation de la technologie conductométrique directe, la présence de ces contaminants ioniques inorganiques peut entraîner des mesures de COT faussement positives. La membrane semi-perméable utilisée dans les dispositifs conductométriques à membrane empêche efficacement ces fausses mesures de COT, et offre ainsi un contrôle supérieur du processus de COT par rapport aux dispositifs de conductimétrie directe.
Toute mesure faussement négative ou faussement positive à l’aide de la technologie conductométrique directe crée un risque que les fabricants ne peuvent pas se permettre de prendre.
Comment Veolia résout les défis du COT
Veolia propose une gamme complète de solutions pour aider les fabricants de semi-conducteurs à maintenir des niveaux de COT ultra-faibles dans leurs systèmes d’eau ultrapure. With decades of experience serving the semiconductor industry, Veolia has developed deep expertise in UPW treatment and TOC monitoring, enabling our experts to provide customized solutions that meet the stringent requirements of advanced semiconductor manufacturing processes.
Les Sievers M9e et M500e sont au cœur des solutions de suivi du COT de Veolia pour l'industrie des semi-conducteurs. . Ces analyseurs de pointe utilisent une technologie conductométrique membranaire avancée pour fournir des mesures de COT précises et fiables, jusqu’en parties par billion (ppt). La conception à base de membranes des analyseurs Sievers permet de détecter une large gamme de contaminants organiques, y compris des composés azotés organiques critiques comme l'urée, ce qui permet aux fabricants de semi-conducteurs d'avoir une vue d'ensemble de la qualité de leurs déchets d'équipements électriques et électroniques.
En fournissant des mesures de COT précises et sensibles, les analyseurs Sievers permettent aux fabricants de semi-conducteurs de maintenir un contrôle strict sur la qualité de leur eau ultrapure et de minimiser le risque d’interruptions de processus dues à la contamination par le COT. Beyond providing advanced TOC monitoring equipment, Veolia works closely with semiconductor manufacturers to optimize their entire UPW treatment process for effective TOC control. Contactez nos experts dès aujourd’hui pour découvrir comment nous pouvons vous aider à relever les défis les plus difficiles liés à l’élimination du COT du processus de fabrication des semi-conducteurs.
*J. Rydzewski, "Identification of Critical contaminants by applying an understanding of different TOC measuring technologies". Instruments Presentation at the Executive Forum at Wafertech 2001, Portland OR, December 4-5. 2001
