Tiêu chuẩn ASTM D5127-13 Hướng dẫn về nước siêu tinh khiết sử dụng trong ngành công nghiệp điện tử và bán dẫn

Tiêu chuẩn "ASTM D5127-13 hướng dẫn về nước siêu tinh khiết sử dụng trong ngành công nghiệp điện tử và bán dẫn" do Hiệp hội Thử nghiệm và Vật liệu Hoa Kỳ (ASTM) công bố mô tả các khuyến nghị về chất lượng nước liên quan đến sản xuất trong ngành công nghiệp điện tử và bán dẫn.

Tiêu chuẩn này bao gồm bảy phân loại nước, bao gồm nước có độ rộng đường ống thấp tới 0,032 micron. Trong mọi trường hợp, khuyến nghị đều áp dụng cho nước tại điểm phân phối.

Nước được sử dụng để rửa và tráng các linh kiện bán dẫn trong quá trình sản xuất. Nước cũng được sử dụng cho quá trình làm sạch và khắc, tạo hơi để oxy hóa bề mặt silicon, chuẩn bị mặt nạ quang học và lắng đọng vật liệu phát quang. Các ứng dụng khác bao gồm phát triển và sản xuất các thiết bị trạng thái rắn, thiết bị màng mỏng, laser truyền thông, điốt phát sáng, máy dò quang, mạch in, thiết bị nhớ, thiết bị ống chân không hoặc thiết bị điện phân.

Người dùng yêu cầu chất lượng nước khác với những gì được mô tả ở đây nên tham khảo các tiêu chuẩn nước khác như Tiêu chuẩn kỹ thuật ASTM D1193-06 cho nước thuốc thử và Hướng dẫn tiêu chuẩn ASTM D5196-06 cho nước cấp ứng dụng sinh học.

Cho mục đích của tiêu chuẩn này, ngoài các thuật ngữ và định nghĩa được đưa ra trong tiêu chuẩn "Thuật ngữ tiêu chuẩn ASTM D1129-13 cho nước", các định nghĩa sau đây được áp dụng:

• Tổng số lượng vi khuẩn là tổng số vi sinh vật có thể nuôi cấy có trong mẫu được chỉ định, được xác định theo phương pháp thử nghiệm tiêu chuẩn ASTM F1094, không bao gồm các sinh vật kỵ khí bắt buộc.
• Tổng lượng cacbon hữu cơ (TOC) là lượng cacbon được đo sau khi phản ứng cacbon vô cơ đã bị loại bỏ bằng một trong các phương pháp thử nghiệm ASTM được quy định.

Tiêu chuẩn này khuyến nghị chất lượng nước cần thiết cho ngành công nghiệp điện tử và vi điện tử. Nước có độ tinh khiết cao là cần thiết để ngăn ngừa ô nhiễm sản phẩm trong quá trình sản xuất vì ô nhiễm là điều không thể chấp nhận được và có thể dẫn đến hiệu suất thiết bị điện tử thấp. Phạm vi độ tinh khiết của nước được xác định theo quy trình sản xuất. Các loại nước siêu tinh khiết được xác định theo độ rộng đường ống của thiết bị. Trong mọi trường hợp, khuyến nghị về chất lượng nước đều được áp dụng tại điểm phân phối. Giới hạn ô nhiễm phụ thuộc vào thông số kỹ thuật ô nhiễm hiện tại và các phương pháp phân tích có sẵn (thực hiện trong phòng thí nghiệm sạch phù hợp hoặc bằng thiết bị đo trực tuyến). Các phương pháp trực tuyến và ngoại tuyến được sử dụng theo thông lệ hiện hành của ngành. Nồng độ mẫu có thể được yêu cầu để đo các chất gây ô nhiễm ở mức quy định trong bảng có tiêu đề “Yêu cầu về nước tại điểm phân phối trong ngành công nghiệp điện tử và bán dẫn” được cung cấp trong tiêu chuẩn.

Tiêu chuẩn này mô tả bảy loại nước đạt chuẩn điện tử. Trong mọi trường hợp, khuyến nghị về chất lượng nước đều được áp dụng tại điểm phân phối. Phân loại như sau:

• Loại E-1: Nước này được phân loại là nước vi điện tử để sử dụng trong sản xuất các thiết bị có độ rộng đường dây từ 0,5 đến 1,0 µm.
• Loại E-1.1: Nước này được phân loại là nước vi điện tử để sử dụng trong sản xuất các thiết bị có độ rộng đường dây từ 0,25 đến 0,35 µm.
• Loại E-1.2: Nước này được phân loại là nước vi điện tử để sử dụng trong sản xuất các thiết bị có độ rộng đường dây từ 0,09 đến 0,18 µm.
• Loại E-1.3: Nước này được phân loại là nước vi điện tử để sử dụng trong sản xuất các thiết bị có độ rộng đường dây từ 0,065 đến 0,032 µm. Loại nước này là loại nước có độ tinh khiết thực tế cao nhất được sản xuất với số lượng lớn và được thiết kế cho những mục đích sử dụng vi điện tử quan trọng nhất.
• Loại E-2: Nước này được phân loại là nước vi điện tử để sử dụng trong sản xuất các thiết bị có kích thước từ 1 đến 5 µm.
• Loại E-3: Loại nước này được phân loại là nước điện tử vĩ mô để sử dụng trong sản xuất các thiết bị có kích thước lớn hơn 5 µm. Cấp độ này có thể được sử dụng để sản xuất các thành phần lớn hơn và một số thành phần nhỏ hơn không bị ảnh hưởng bởi tạp chất.
• Loại E-4: Loại này có thể được phân loại là nước dùng để pha chế dung dịch mạ và các ứng dụng khác trong đó nước sử dụng có thể có chất lượng thấp hơn.

Các thành phần của hệ thống nước được sử dụng để sản xuất nước cấp điện tử nên được nhóm thành năm phần quy trình chung để đơn giản hóa việc tổ chức các thành phần của hệ thống. Các hoạt động này như sau:

• Xử lý sơ bộ: Các phương pháp xử lý trong nhóm này bao gồm việc bổ sung nhiều loại chất keo tụ, chất tạo bông, chất làm trong, bể lắng và hệ thống lọc hạt (bao gồm bộ lọc cát, bộ lọc dùng một lần, màng siêu lọc và các hệ thống loại bỏ hạt khác). Chất hấp phụ hoặc bẫy có thể bao gồm cát xanh, than hoạt tính và nhiều loại vật liệu tổng hợp khác nhau dành riêng cho các tạp chất hữu cơ và vô cơ cụ thể.
• Khử muối: Quá trình này đóng vai trò cơ bản trong việc sản xuất mọi loại nước siêu tinh khiết và có thể bao gồm trao đổi ion, thẩm thấu ngược, điện phân, ion hóa điện cực liên tục hoặc nhiều quá trình trên. Kích thước của hệ thống quyết định sự lựa chọn kết hợp các quy trình khử muối. Cần xem xét nhiều cấu hình khác nhau của các quy trình khác nhau, bao gồm khử khoáng hai tầng và hỗn hợp, thẩm thấu ngược nhiều giai đoạn sử dụng nhiều loại màng khác nhau, ion hóa điện cực và điện phân.
• Hệ thống loại bỏ hữu cơ và sinh học: Loại bỏ các chất gây ô nhiễm hữu cơ và sinh học là một phần bổ sung quan trọng cho bất kỳ hệ thống nào được sử dụng để tạo ra nước siêu tinh khiết. Các hợp chất hữu cơ hòa tan, ngoài việc có trong nước ban đầu, có thể tích tụ trong hệ thống trong quá trình xử lý. Các phương pháp để giảm thiểu tình trạng bám bẩn sinh học bao gồm bổ sung hydro peroxide và ozone. Để đạt được hiệu quả tối đa từ việc chiếu xạ, cần phải tính đến các biến số như lưu lượng nước và độ đục, mức độ của một số chất gây ô nhiễm như sắt, axit humic và axit fluvic. Tổng lượng cacbon hữu cơ giảm khi chất hữu cơ bị phân hủy.
• Loại bỏ hạt: Việc loại bỏ hạt trong sản xuất nước siêu tinh khiết khác với quá trình xử lý trước, loại bỏ các chất lơ lửng có kích thước lớn. Mọi loại hạt (sinh học, hữu cơ hoặc vô cơ) đều ảnh hưởng đáng kể đến quá trình sản xuất linh kiện điện tử. Các quy trình được sử dụng để loại bỏ các hạt vật chất thường bao gồm việc sử dụng cấu trúc màng vi xốp phẳng, hình trụ hoặc có nếp gấp.
• Hệ thống lưu trữ và phân phối: Việc lưu trữ nước dùng cho thiết bị điện tử trong quá trình sản xuất là rất quan trọng vì tạp chất được thêm vào nước theo tỷ lệ độ hòa tan của tạp chất, diện tích tiếp xúc và thời gian tiếp xúc giữa nước, không khí, vật liệu giữ hoặc kết hợp các yếu tố này. Vì điều quan trọng là phải giảm thiểu tiếp xúc của nước với thùng chứa nên thể tích lưu trữ cũng phải được giảm thiểu. Nên sử dụng nitơ có độ tinh khiết cao để phủ lớp khí quyển phía trên nước được lưu trữ.

Tổ chức của chúng tôi, đơn vị đã nỗ lực hỗ trợ các doanh nghiệp trong mọi lĩnh vực bằng nhiều nghiên cứu thử nghiệm, đo lường, phân tích và đánh giá đã thực hiện trong nhiều năm, có đội ngũ nhân viên hùng hậu luôn theo sát diễn biến của thế giới trong lĩnh vực khoa học và công nghệ và không ngừng cải thiện. Trong bối cảnh này, các dịch vụ thử nghiệm cũng được cung cấp cho các doanh nghiệp theo tiêu chuẩn “Hướng dẫn tiêu chuẩn ASTM D5127-13 về nước siêu tinh khiết sử dụng trong ngành công nghiệp điện tử và bán dẫn”.