3.Требования к сверхчистой воде
Микроэлектроника является быстрорастущей отраслью в современном мире, движимая главным образом расширением компьютерных и телекоммуникационных рынков, а также растущими рынками автомобильной, военной и промышленной электроники. Специализированные предприятия занимаются производством микроэлектронных устройств и компонентов, таких как полупроводниковые пластины, микрочипы, плоские дисплеи и солнечные фотоэлектрические элементы. При производстве этих устройств и компонентов используется сверхчистая вода, обладающая самой высокой степенью чистоты, требуемая производителями.
Сверхчистая и ультрачистая — это вода, из которой были удалены все (или большинство) ионов. Активность сверхчистой воды при отмывке очень высока, все посторонние вещества, находящиеся на поверхности, мгновенно переходят в раствор, а так как в самой промывочной воде отсутствуют любые элементы то она не оставляет следов и разводов после мойки.
Потребителями такой воды являются электронная промышленность, теплоэнергетика, медицина и фармацевтика. Источником продукта обычно является водопроводная вода или вода пресных водоемов. [5]
Качественная водоподготовка для микроэлектроники очень важна, поскольку очищенная вода нужна для изготовления полупроводниковых схем и жидкокристаллических дисплеев. Именно поэтому к качеству водоподготовки во время производства микроэлектроники предъявляются повышенные требования.
Очевидно, что самостоятельно спроектировать и смонтировать такую систему водоподготовки просто нереально, этим должны заниматься специалисты соответствующих компаний. Только они могут сделать все качественно, учитывая степень загрязнения исходной воды.
В процессе проектирования и расчета оборудования водоочистки для микроэлектроники они учитывают возможность использования систем хранения и распределения очищенной воды, не оказывающие влияния на весь процесс, возможность осуществления мониторинга и контроля в течение всего производственного процесса.
Ранее для получения ультрачистой воды применяли технологию выпаривания, что, естественно, приводило к значительным материальным затратам. Сегодня водоочистку для предприятия микроэлектроники можно осуществлять методом мембранной дистилляции, используя принцип обратного осмоса. Более того, для получения сверхчистой воды можно после обратноосмотической установки смонтировать фильтры с ионообменной смолой. Принимая во внимание высокую стоимость ионообменных смол, предварительно установленная обратноосмотическая установка позволяет существенно снизить стоимость водоподготовки.
Нужно помнить, что период жизни ультрачистой воды очень короткий, в нее попадает углекислый газ даже при минимальном контакте с воздушной средой. Следовательно, ионообменные установки должны располагаться к потребителям как можно ближе.
Механическая очистка
Водоподготовка в микроэлектронике возможна несколькими способами. Вот наиболее распространенные:
механический;
сорбционный;
обессоливание и умягчение;
обезжелезивание;
обратный осмос;
обеззараживание;
аэрация;
ультрафильтрация.
Оборудование для механической водоподготовки, как правило, устанавливается самым первым. Разнообразные фильтры механической очистки удаляют из воды все твердые примеси – ржавчину, песок, взвеси. Данный способ недорогой, простой в эксплуатации и достаточно эффективный. Механические фильтры необходимы в тех случаях, когда превышены показатели цветности, мутности, появились посторонние вкус и запах, что случается при попадании нефтепродуктов и иных антропогенных соединений.
Ультрафильтрация необходима для удаления из жидкостей, используемых в микроэлектронике, вирусов и бактерий. Использование специального оборудования позволяет выполнить обеззараживание на 99,9%. Принцип работы ультрафильтрационной установки основан разнице размеров бактерий и ячеек мембраны – загрязнения размер имеют больший, так что задерживаются на мембране.
Такие системы рекомендуется устанавливать перед обратноосмотическим оборудованием, системами нанофильтрации и обессоливания. Это увеличивает производительность оборудования и продлевает его срок эксплуатации, в результате чего водоподготовка для микроэлектроники осуществляется более качественно.
На предприятиях микроэлектроники и электронной промышленности используется в основном дистиллированная (иначе – глубоко деионизированная) вода. Она должна соответствовать ОСТ 11.029.003-80 или ASTM D-5127-90 (американский стандарт).
В технологических процессах может быть задействована вода различной степени деионизации: как дистиллированная, так и сверхчистая. Электропроводность первой составляет до 5 мкСм/см, электрическое сопротивления – от 200 кОм*см, электрическое сопротивление сверхчистой воды соответствует 12-18 МОм*см.