ASTM D5127-13 Elektronik ve Yarı İletken Endüstrilerinde Kullanılan Ultra Saf Su İçin Standart Kılavuz

Amerikan Test ve Malzeme Kuruluşu (ASTM) tarafından yayınlanan “ASTM D5127-13 Elektronik ve yarı iletken endüstrilerinde kullanılan ultra saf su için standart kılavuz” standardında, elektronik ve yarı iletken endüstrisi üretimi ile ilgili su kalitesine yönelik öneriler açıklanmaktadır.

Bu standart, 0,032 mikron kadar düşük hat genişlikleri için su dahil olmak üzere yedi su sınıflandırması içermektedir. Her durumda, öneriler dağıtım noktasındaki su içindir.

Su, üretim sırasında yarı iletken bileşenlerin yıkanması ve durulanması için kullanılır. Su ayrıca temizleme ve aşındırma işlemleri, silikon yüzeylerin oksidasyonu için buhar oluşturma, foto maskeler hazırlama ve lüminesans malzemeler biriktirme için de kullanılır. Diğer uygulamalar katı hal aygıtları, ince film aygıtları, iletişim lazerleri, ışık yayan diyotlar, foto dedektörler, baskılı devreler, bellek aygıtları, vakum tüplü aygıtlar veya elektrolitik aygıtların geliştirilmesi ve üretimidir.

Burada açıklananlardan farklı su kalitelerine ihtiyaç duyan kullanıcılar, ASTM D1193-06 Reaktif su için standart spesifikasyon” ve “ASTM D5196-06 Biyo-uygulama sınıfı su için standart kılavuz” gibi diğer su standartlarına başvurmalıdır.

Bu standardın amaçları doğrultusunda “ASTM D1129-13 Suyla ilgili standart terminoloji” standardında verilen terimler ve tanımlar yanı sıra şu tanımlar geçerlidir:

• Toplam bakteri sayısı, zorunlu anaerobik organizmalar hariç olmak üzere, ASTM F1094 standardı test yöntemlerine uygun olarak belirlenen, belirtilen örnekte bulunan kültürlenebilir mikroorganizmaların toplam sayısıdır.
• Toplam organik karbon (TOC), inorganik karbon tepkisi, öngörülen ASTM test yöntemlerinden biriyle ortadan kaldırıldıktan sonra ölçülen karbonu ifade eder.

Bu standart, elektronik ve mikroelektronik endüstrileri için gerekli su kalitesini önermektedir. Üretim sırasında ürünlerin kirlenmesini önlemek için yüksek saflıkta su gereklidir, çünkü kirlenme kabul edilemez, düşük elektronik cihaz verimine yol açabilir. Su saflığı aralığı, üretim sürecine uygun olarak tanımlanır. Ultra saf su tipleri, cihaz hattı genişliğine göre tanımlanır. Her durumda, su kalitesi önerileri dağıtım noktasında geçerlidir. Kirlilik limitleri, mevcut kirlenme spesifikasyonlarına ve mevcut analitik yöntemlere (uygun temiz bir laboratuvarda veya çevrimiçi enstrümantasyonla gerçekleştirilen) bağlıdır. Çevrimiçi ve çevrimdışı yöntemler, mevcut endüstri uygulamalarına uygun olarak kullanılır. Standart içinde verilen “Elektronik ve yarı iletken endüstrilerinde dağıtım noktasındaki su gereksinimleri” başlıklı tabloda belirtilen seviyelerdeki kirlilikleri ölçmek için numunenin konsantrasyonu gerekebilir.

Bu standartta yedi tip elektronik sınıfı su açıklanmaktadır. Her durumda, su kalitesi önerileri dağıtım noktasında geçerlidir. Sınıflandırma şu şekildedir:

• Tip E-1: Bu su, 0,5 ile 1,0 µm arasındaki çizgi genişliklerine sahip cihazların üretiminde kullanılmak üzere mikroelektronik su olarak sınıflandırılmıştır.
• Tip E-1.1: Bu su, 0,25 ile 0,35 µm arasındaki çizgi genişliklerine sahip cihazların üretiminde kullanılmak üzere mikroelektronik su olarak sınıflandırılmıştır.
• Tip E-1.2: Bu su, 0,09 ile 0,18 µm arasındaki çizgi genişliklerine sahip cihazların üretiminde kullanılmak üzere mikroelektronik su olarak sınıflandırılmıştır.
• Tip E-1.3: Bu su, 0,065 ile 0,032 µm arasındaki hat genişliklerine sahip cihazların üretiminde kullanılmak üzere mikroelektronik su olarak sınıflandırılmıştır. Bu tip, büyük hacimlerde üretilen nihai pratik saflıktaki sudur ve en kritik mikroelektronik kullanımlar için tasarlanmıştır.
• Tip E-2: Bu su, 1 ile 5 µm arasındaki boyutlara sahip cihazların üretiminde kullanılmak üzere mikroelektronik su olarak sınıflandırılmıştır.
• Tip E-3: Bu su sınıfı, 5 µm’den büyük boyutlara sahip cihazların üretiminde kullanılacak makro elektronik su olarak sınıflandırılır. Bu sınıf, daha büyük bileşenler ve eser miktardaki kirliliklerden etkilenmeyen bazı küçük bileşenler üretmek için kullanılabilir.
• Tip E-4: Bu sınıf, kaplama çözeltilerinin hazırlanmasında ve kullanılan suyun daha düşük kalitede olabileceği diğer uygulamalarda kullanılan su olarak sınıflandırılabilir.

Elektronik sınıfı su üretmek için kullanılan su sisteminin bileşenleri, sistemlerin bileşenlerinin organizasyonunu basitleştirme amacıyla beş genel işlem bölümüne gruplandırılmalıdır. Bu işlemler şu şekildedir:

• Ön işlem: Bu gruptaki işlemler, çeşitli tipte koagülanlar, çökeltici maddeler, berraklaştırıcılar, sedimantasyon tankları ve partikül filtrasyon sistemlerinin (kum filtreleri, tek kullanımlık filtre elemanları, ultra filtre membranları ve diğer partikül giderme sistemleri dahil) eklenmesini içerir. Adsorban veya tuzak yatakları, yeşil kum, aktif karbon ve belirli organik ve inorganik safsızlıklar için özel çeşitli sentetik malzemeler içerebilir.
• Tuzdan arındırma: Bu işlem, tüm derecelerde ultra saf su üretimi için temeldir ve iyon değişimi, ters ozmoz, elektrodiyaliz, sürekli elektrod iyonizasyon veya yukarıdakilerin tümünün birden fazla işlemini içerebilir. Sistemin boyutu, tuzdan arındırma işlemlerinin kombinasyonunun seçimini belirler. İki yataklı ve karışık yataklı demineralizasyon, çeşitli membran tiplerini kullanan çok aşamalı ters ozmoz, elektrod iyonizasyon ve elektrodiyaliz dahil olmak üzere farklı işlemlerin çeşitli yapılandırmaları dikkate alınmalıdır.
• Organik ve biyolojik giderme sistemleri: Biyolojik ve organik kirleticilerin giderilmesi, ultra saf su hazırlamak için kullanılan herhangi bir sisteme önemli bir ektir. Çözünmüş organik bileşikler, orijinal suda mevcut olmasının yanı sıra işlem sırasında sistemde birikebilir. Biyolojik kirlenmeyi en aza indirme yöntemleri arasında hidrojen peroksit ve ozon eklenmesi yer alır. Işınlamadan maksimum etkiyi elde etmek için su akışı ve bulanıklık, demir, humik ve fluvik asit gibi belirli kirleticilerin derecesi gibi değişkenler dikkate alınmalıdır. Organiklerin yok edilmesiyle toplam organik karbon azalır.
• Partikül giderimi: Ultra saf su üretiminde partikül giderimi, büyük askıda maddeleri gideren ön işlemden farklıdır. Her tür partikül (biyolojik, organik veya inorganik) elektronik bileşenlerin üretimini önemli ölçüde etkiler. Partikül maddeyi gidermek için kullanılan işlemler genellikle düz, silindirik veya kıvrımlı mikro gözenekli bir membran yapısının kullanımından oluşur.
• Depolama ve dağıtım sistemi: Üretim sırasında elektronik sınıfı suyun depolanması çok önemlidir, çünkü safsızlıklar, safsızlıkların çözünürlüğüne, temas alanına ve su, hava, tutma malzemeleri veya bunların kombinasyonları arasındaki temas süresine orantılı olarak suya eklenir. Suyun depolama kabıyla temasını en aza indirmek önemli olduğundan, depolama hacmi de en aza indirilmelidir. Depolanan suyun üzerindeki atmosferi örtmek için yüksek saflıkta nitrojen kullanılmalıdır.

Yıllardır çok geniş bir yelpazede gerçekleştirdiği test, ölçüm, analiz ve değerlendirme çalışmaları ile her sektörden işletmelere destek olmaya çalışan kuruluşumuz, bilim ve teknoloji alanında dünyada yaşanan gelişmeleri yakından takip eden ve sürekli kendini geliştiren güçlü bir çalışan kadrosuna sahiptir. Bu çerçevede işletmelere “ASTM D5127-13 Elektronik ve yarı iletken endüstrilerinde kullanılan ultra saf su için standart kılavuz” standardına uygun test hizmetleri de verilmektedir.