ASTM D5127-13 Standardguide för ultrarent vatten för användning inom elektronik- och halvledarindustrin

Standarden "ASTM D5127-13 Standardguide för ultrarent vatten som används inom elektronik- och halvledarindustrin", publicerad av American Society for Testing and Materials (ASTM), beskriver rekommendationer för vattenkvalitet relaterad till produktion inom elektronik- och halvledarindustrin.

Denna standard omfattar sju vattenklassificeringar, inklusive vatten för linjebredder så låga som 0,032 mikron. I samtliga fall gäller rekommendationerna vatten vid distributionspunkten.

Vatten används för att tvätta och skölja halvledarkomponenter under produktionen. Vatten används också för rengörings- och etsningsprocesser, för att generera ångor för oxidation av kiselytor, förbereda fotomasker och avsätta luminescerande material. Andra tillämpningar är utveckling och tillverkning av solid-state-enheter, tunnfilmsenheter, kommunikationslasrar, lysdioder, fotodetektorer, tryckta kretsar, minnesenheter, vakuumrörsenheter eller elektrolytiska anordningar.

Användare som behöver andra vattenkvaliteter än de som beskrivs här bör hänvisa till andra vattenstandarder såsom ASTM D1193-06 Standard Specification for Reagent Water och ASTM D5196-06 Standard Guide for Bioapplication Grade Water.

I denna standard gäller, utöver de termer och definitioner som anges i standarden "ASTM D1129-13 Standardterminologi för vatten", följande definitioner:

• Totalt bakterieantal är det totala antalet odlingsbara mikroorganismer som finns i det specificerade provet, bestämt i enlighet med ASTM F1094 standardtestmetoder, exklusive obligat anaeroba organismer.
• Totalt organiskt kol (TOC) avser den mängd kol som mäts efter att det oorganiska kolet har eliminerats med en av de föreskrivna ASTM-testmetoderna.

Denna standard rekommenderar den erforderliga vattenkvaliteten för elektronik- och mikroelektronikindustrin. Högrent vatten krävs för att förhindra kontaminering av produkter under produktionen, eftersom kontaminering är oacceptabelt och kan leda till låg effektivitet i elektroniska enheter. Vattnets renhetsintervall definieras i enlighet med produktionsprocessen. Ultrarena vattentyper definieras av enhetens linjebredd. I samtliga fall gäller rekommendationerna för vattenkvalitet vid distributionspunkten. Kontamineringsgränserna beror på aktuella kontamineringsspecifikationer och tillgängliga analysmetoder (utförda i ett lämpligt rent laboratorium eller med online-instrumentering). Online- och offline-metoder används i enlighet med gällande branschpraxis. Koncentrering av provet kan krävas för att mäta föroreningar vid de nivåer som anges i tabellen med titeln "Vattenkrav vid distributionspunkten inom elektronik- och halvledarindustrin" som anges i standarden.

Denna standard beskriver sju typer av vatten av elektronisk kvalitet. I samtliga fall gäller rekommendationerna för vattenkvalitet vid distributionspunkten. Klassificeringen är följande:

• Typ E-1: Detta vatten klassificeras som mikroelektroniskt vatten för användning vid tillverkning av anordningar med linjebredder mellan 0,5 och 1,0 µm.
• Typ E-1.1: Detta vatten klassificeras som mikroelektroniskt vatten för användning vid tillverkning av anordningar med linjebredder mellan 0,25 och 0,35 µm.
• Typ E-1.2: Detta vatten klassificeras som mikroelektroniskt vatten för användning vid tillverkning av anordningar med linjebredder mellan 0,09 och 0,18 µm.
• Typ E-1.3: Detta vatten klassificeras som mikroelektroniskt vatten för användning vid tillverkning av anordningar med linjebredder mellan 0,065 och 0,032 µm. Denna typ är det ultimata rent vatten som produceras i stora volymer och är utformat för de mest kritiska mikroelektroniska användningsområdena.
• Typ E-2: Detta vatten klassificeras som mikroelektroniskt vatten för användning vid tillverkning av apparater med dimensioner mellan 1 och 5 µm.
• Typ E-3: Denna vattenklass klassificeras som makroelektroniskt vatten som ska användas vid tillverkning av anordningar med dimensioner större än 5 µm. Denna kvalitet kan användas för att producera större komponenter och vissa mindre komponenter som inte påverkas av spår av föroreningar.
• Typ E-4: Denna klass kan klassificeras som vatten som används vid framställning av pläteringslösningar och andra tillämpningar där det använda vattnet kan vara av lägre kvalitet.

Komponenterna i vattensystemet som används för att producera vatten av elektronikkvalitet bör grupperas i fem allmänna processavsnitt för att förenkla organisationen av systemkomponenterna. Dessa operationer är följande:

• Förbehandling: Behandlingar i denna grupp innefattar tillsats av olika typer av koaguleringsmedel, flockuleringsmedel, klarningsmedel, sedimenteringstankar och partikelfiltreringssystem (inklusive sandfilter, engångsfilterelement, ultrafiltreringsmembran och andra partikelavlägsningssystem). Adsorbent- eller fällbäddar kan innefatta grön sand, aktivt kol och en mängd olika syntetiska material specifika för särskilda organiska och oorganiska föroreningar.
• Avsaltning: Denna process är grundläggande för produktionen av alla kvaliteter av ultrarent vatten och kan involvera jonbyte, omvänd osmos, elektrodialys, kontinuerlig elektrodjonisering eller flera processer av alla ovanstående. Systemets storlek avgör valet av kombination av avsaltningsprocesser. Olika konfigurationer av olika processer bör övervägas, inklusive tvåbädds- och blandbäddsdemineralisering, flerstegs omvänd osmos med olika membrantyper, elektrodjonisering och elektrodialys.
• Organiska och biologiska system för borttagning: Avlägsnande av biologiska och organiska föroreningar är ett viktigt tillägg till alla system som används för att framställa ultrarent vatten. Upplösta organiska föreningar, förutom att finnas i det ursprungliga vattnet, kan ansamlas i systemet under bearbetningen. Metoder för att minimera biologisk påväxt inkluderar tillsats av väteperoxid och ozon. För att få maximal effekt av bestrålning måste hänsyn tas till variabler som vattenflöde och grumlighet, samt graden av vissa föroreningar som järn, humussyra och fluvinsyra. Totalt organiskt kol minskar när organiska ämnen förstörs.
• Partikelavlägsnande: Partikelavlägsnande vid produktion av ultrarent vatten skiljer sig från förbehandling, som avlägsnar stora suspenderade ämnen. Alla typer av partiklar (biologiska, organiska eller oorganiska) påverkar produktionen av elektroniska komponenter avsevärt. Processer som används för att avlägsna partiklar består vanligtvis av användningen av en platt, cylindrisk eller veckad mikroporös membranstruktur.
• Lagrings- och distributionssystem: Lagring av elektronikvatten under produktionen är avgörande eftersom föroreningar tillsätts vattnet i proportion till föroreningarnas löslighet, kontaktytan och kontakttiden mellan vatten, luft, hållmaterial eller kombinationer därav. Eftersom det är viktigt att minimera vattenkontakten med förvaringsbehållaren, bör även förvaringsvolymen minimeras. Högrent kväve bör användas för att täcka atmosfären ovanför det lagrade vattnet.

Vår organisation, som i åratal har försökt stödja företag från alla sektorer med ett brett utbud av test-, mät-, analys- och utvärderingsstudier, har en stark personalstyrka som noggrant följer utvecklingen i världen inom vetenskap och teknik och ständigt förbättrar sig. I detta sammanhang tillhandahålls även testtjänster till företag i enlighet med standarden ”ASTM D5127-13 Standardguide för ultrarent vatten som används inom elektronik- och halvledarindustrin”.