راهنمای استاندارد ASTM D5127-13 برای آب فوق خالص جهت استفاده در صنایع الکترونیک و نیمه هادی

استاندارد "راهنمای استاندارد ASTM D5127-13 برای آب فوق خالص مورد استفاده در صنایع الکترونیک و نیمه‌هادی" که توسط انجمن آزمایش و مواد آمریکا (ASTM) منتشر شده است، توصیه‌هایی را برای کیفیت آب مربوط به تولید صنایع الکترونیک و نیمه‌هادی شرح می‌دهد.

این استاندارد شامل هفت طبقه‌بندی آب، از جمله آب برای عرض خطوط تا 0,032 میکرون است. در همه موارد، توصیه‌ها برای آب در محل توزیع است.

آب برای شستشو و آبکشی اجزای نیمه‌هادی در طول تولید استفاده می‌شود. آب همچنین برای فرآیندهای تمیز کردن و حکاکی، تولید بخار برای اکسیداسیون سطوح سیلیکون، تهیه ماسک‌های نوری و رسوب مواد لومینسانس استفاده می‌شود. سایر کاربردها عبارتند از توسعه و ساخت دستگاه‌های حالت جامد، دستگاه‌های لایه نازک، لیزرهای ارتباطی، دیودهای ساطع‌کننده نور، آشکارسازهای نوری، مدارهای چاپی، دستگاه‌های حافظه، دستگاه‌های لامپ خلاء یا دستگاه‌های الکترولیتی.

کاربرانی که به کیفیت آب متفاوتی از آنچه در اینجا توضیح داده شده نیاز دارند، باید به سایر استانداردهای آب مانند مشخصات استاندارد ASTM D1193-06 برای آب معرف و راهنمای استاندارد ASTM D5196-06 برای آب با درجه کاربرد زیستی مراجعه کنند.

برای اهداف این استاندارد، علاوه بر اصطلاحات و تعاریف ارائه شده در استاندارد "ASTM D1129-13 اصطلاحات استاندارد برای آب"، تعاریف زیر نیز اعمال می‌شود:

• تعداد کل باکتری‌ها، تعداد کل میکروارگانیسم‌های قابل کشت موجود در نمونه مشخص شده است که مطابق با روش‌های استاندارد ASTM F1094 تعیین می‌شود، به استثنای ارگانیسم‌های بی‌هوازی اجباری.
• کل کربن آلی (TOC) به کربنی اشاره دارد که پس از حذف کربن معدنی توسط یکی از روش‌های آزمایش ASTM تعیین‌شده، اندازه‌گیری می‌شود.

این استاندارد کیفیت آب مورد نیاز برای صنایع الکترونیک و میکروالکترونیک را توصیه می‌کند. برای جلوگیری از آلودگی محصولات در طول تولید، به آب با خلوص بالا نیاز است، زیرا آلودگی غیرقابل قبول است و می‌تواند منجر به راندمان پایین دستگاه الکترونیکی شود. محدوده خلوص آب مطابق با فرآیند تولید تعریف می‌شود. انواع آب فوق خالص بر اساس عرض خط دستگاه تعریف می‌شوند. در همه موارد، توصیه‌های مربوط به کیفیت آب در محل توزیع اعمال می‌شود. محدودیت‌های آلودگی به مشخصات آلودگی فعلی و روش‌های تحلیلی موجود (که در یک آزمایشگاه تمیز مناسب یا با ابزار دقیق آنلاین انجام می‌شوند) بستگی دارد. روش‌های آنلاین و آفلاین مطابق با شیوه‌های فعلی صنعت استفاده می‌شوند. ممکن است برای اندازه‌گیری آلاینده‌ها در سطوح مشخص‌شده در جدول «نیازهای آب در نقطه توزیع در صنایع الکترونیک و نیمه‌رسانا» که در استاندارد ارائه شده است، به غلظت نمونه نیاز باشد.

این استاندارد هفت نوع آب با درجه الکترونیکی را توصیف می‌کند. در همه موارد، توصیه‌های مربوط به کیفیت آب در محل توزیع اعمال می‌شود. طبقه بندی به شرح زیر است:

• نوع E-1: این آب به عنوان آب میکروالکترونیکی برای استفاده در تولید دستگاه‌هایی با عرض خط بین 0,5 تا 1,0 میکرومتر طبقه‌بندی می‌شود.
• نوع E-1.1: این آب به عنوان آب میکروالکترونیکی برای استفاده در تولید دستگاه‌هایی با عرض خط بین 0,25 تا 0,35 میکرومتر طبقه‌بندی می‌شود.
• نوع E-1.2: این آب به عنوان آب میکروالکترونیکی برای استفاده در تولید دستگاه‌هایی با عرض خط بین 0,09 تا 0,18 میکرومتر طبقه‌بندی می‌شود.
• نوع E-1.3: این آب به عنوان آب میکروالکترونیکی برای استفاده در تولید دستگاه‌هایی با عرض خط بین 0,065 تا 0,032 میکرومتر طبقه‌بندی می‌شود. این نوع، نهایت خلوص عملی آب تولید شده در حجم زیاد است و برای حیاتی‌ترین کاربردهای میکروالکترونیکی طراحی شده است.
• نوع E-2: این آب به عنوان آب میکروالکترونیکی برای استفاده در تولید دستگاه‌هایی با ابعاد بین ۱ تا ۵ میکرومتر طبقه‌بندی می‌شود.
• نوع E-3: این دسته از آب به عنوان آب ماکروالکترونیکی طبقه‌بندی می‌شود که در تولید دستگاه‌هایی با ابعاد بزرگتر از 5 میکرومتر مورد استفاده قرار می‌گیرد. این گرید می‌تواند برای تولید قطعات بزرگتر و برخی قطعات کوچکتر که تحت تأثیر ناخالصی‌های جزئی قرار نمی‌گیرند، مورد استفاده قرار گیرد.
• نوع E-4: این کلاس ممکن است به عنوان آب مورد استفاده در تهیه محلول‌های آبکاری و سایر کاربردهایی که در آنها آب مورد استفاده ممکن است کیفیت پایین‌تری داشته باشد، طبقه‌بندی شود.

اجزای سیستم آب مورد استفاده برای تولید آب با درجه الکترونیکی باید به پنج بخش فرآیندی کلی گروه‌بندی شوند تا سازماندهی اجزای سیستم ساده‌تر شود. این عملیات به شرح زیر است:

• پیش‌تصفیه: تصفیه‌های این گروه شامل افزودن انواع مختلف منعقدکننده‌ها، لخته‌سازها، زلال‌سازها، مخازن ته‌نشینی و سیستم‌های فیلتراسیون ذرات (شامل فیلترهای شنی، المنت‌های فیلتر یکبار مصرف، غشاهای اولترافیلتراسیون و سایر سیستم‌های حذف ذرات) است. بسترهای جاذب یا تله ممکن است شامل شن سبز، کربن فعال و انواع مواد مصنوعی مخصوص ناخالصی‌های آلی و معدنی خاص باشند.
• نمک‌زدایی: این فرآیند برای تولید انواع آب فوق خالص ضروری است و ممکن است شامل تبادل یونی، اسمز معکوس، الکترودیالیز، یونیزاسیون الکترود پیوسته یا فرآیندهای چندگانه‌ای از همه موارد فوق باشد. اندازه سیستم، انتخاب ترکیب فرآیندهای نمک‌زدایی را تعیین می‌کند. پیکربندی‌های مختلف فرآیندهای مختلف باید در نظر گرفته شوند، از جمله دمینرالیزاسیون دو بستری و بستر مختلط، اسمز معکوس چند مرحله‌ای با استفاده از انواع مختلف غشا، یونیزاسیون الکترود و الکترودیالیز.
• سیستم‌های حذف آلی و بیولوژیکی: حذف آلاینده‌های بیولوژیکی و آلی یک افزودنی مهم به هر سیستمی است که برای تهیه آب فوق خالص استفاده می‌شود. ترکیبات آلی محلول، علاوه بر اینکه در آب اولیه وجود دارند، ممکن است در طول فرآیند در سیستم جمع شوند. روش‌های به حداقل رساندن رسوب زیستی شامل افزودن پراکسید هیدروژن و ازن است. برای به دست آوردن حداکثر اثر از تابش، متغیرهایی مانند جریان آب و کدورت، درجه آلاینده‌های خاصی مانند آهن، اسید هیومیک و اسید فلوویک باید در نظر گرفته شوند. با تخریب مواد آلی، کل کربن آلی کاهش می‌یابد.
• حذف ذرات: حذف ذرات در تولید آب فوق خالص با پیش تصفیه که مواد معلق بزرگ را حذف می‌کند، متفاوت است. همه انواع ذرات (بیولوژیکی، آلی یا معدنی) به طور قابل توجهی بر تولید قطعات الکترونیکی تأثیر می‌گذارند. فرآیندهای مورد استفاده برای حذف ذرات معلق عموماً شامل استفاده از یک ساختار غشایی مسطح، استوانه‌ای یا چین‌دار ریزمتخلخل هستند.
• سیستم ذخیره‌سازی و توزیع: ذخیره‌سازی آب با گرید الکترونیکی در طول تولید بسیار مهم است زیرا ناخالصی‌ها متناسب با حلالیت ناخالصی‌ها، سطح تماس و زمان تماس بین آب، هوا، مواد نگهدارنده یا ترکیبی از آنها به آب اضافه می‌شوند. از آنجایی که به حداقل رساندن تماس آب با ظرف نگهداری مهم است، حجم انبار نیز باید به حداقل برسد. برای پوشاندن جو بالای آب ذخیره شده باید از نیتروژن با خلوص بالا استفاده شود.

سازمان ما که سال‌هاست با طیف گسترده‌ای از مطالعات آزمایش، اندازه‌گیری، تحلیل و ارزیابی که انجام می‌دهد، سعی در حمایت از کسب‌وکارها از هر بخشی دارد، دارای کارکنانی قوی است که از نزدیک تحولات جهان در زمینه علم و فناوری را دنبال می‌کنند و دائماً خود را بهبود می‌بخشند. در این زمینه، خدمات آزمایش نیز مطابق با استاندارد «راهنمای استاندارد ASTM D5127-13 برای آب فوق خالص مورد استفاده در صنایع الکترونیک و نیمه‌هادی» به مشاغل ارائه می‌شود.