Системы (установки) очистки воды для микроэлектроники
На сегодняшний день микроэлектроника остается по-прежнему одним из катализаторов научно-технического прогресса важнейших отраслей народного хозяйства.
Уровень и скорость ее развития, а также объемы производства ее основных изделий (интегральных микросхем) во многом определяет оборонный, экономический и культурный потенциал страны.
Основными стандартами, которые регламентируют качество воды, применяемой в микроэлектронике, являются стандарты Института полупроводниковой техники и материалов (Semiconductor Equipment and Materials Institute – SEMI) и Американского общества по испытанию материалов (American Society of Testing Materials – ASTM). В РФ требования к такой воде представлены в ОСТ 11.029.003-80.
Поскольку ОСТ 11.029.003-80 был выпущен в 1980 году и требования к деионизованной воде, указанные в нем устарели, в своей деятельности по проектированию и изготовлению установок получения ультрачистой воды для микроэлектроники мы в основном руководствуемся стандартами SEMI и ASTM.
В стандарте ASTM D 5127-90 для деионизованной воды, применяемой в электронике, предусмотрено четыре типа воды, в зависимости от размера полупроводниковых микроэлементов, в производстве которых она используется:
Требования к качеству воды для электронной промышленности по ОСТ 11.029.003-80, ASTM D 5127-90, SEMI «Suggested Guidelines for Pure Water for Semiconductor Processing» (Руководство по чистой воде для производства полупроводниковых приборов), представлены здесь.
Системы очистки воды для микроэлектроники проектируются, комплектуются и изготавливаются с учетом требований указанных стандартов и состава исходной воды.
При проектировании систем получения воды для микроэлектроники следует учитывать ряд ключевых факторов, в том числе:
Высокое качество воды обеспечивается за счет каскадного (модульного) принципа построения системы очистки воды и использования самых передовых методов обработки воды.
Современные системы получения ультрачистой воды для микроэлектроники предусматривают многостадийный процесс, обеспечивающий максимальное качество получаемой воды:
Осуществляются с помощью автоматических самопромывных сетчатых фильтров, использующих в качестве фильтрующего материала сетку из нержавеющей стали с размерами пор 90-100 мкм.
Применяются пластинчатые теплообменники с системой автоматического поддержания температуры кондиционной воды, включающей: блок управления, регулирования и контроля, датчики температуры, клапан седельный регулирующий с редукторным электродвигателем. Система обеспечивает постоянство температуры воды, условия для надлежащей работы установленного оборудования и стабильную производительность всей системы водоподготовки и, соответственно, стабильное высокое качество получаемой воды.
Технологическая схема предварительной очистки исходной воды в зависимости от источника водоснабжения и ее состава может включать в себя следующие стадии:
При необходимости в систему предварительной очистки воды включаются:
Состав системы предварительной очистки воды, количество стадий подготовки воды, аппаратурное оформление технологического процесса зависит от источника водоснабжения, состава исходной воды, требуемой степени очистки конечного продукта и определяется по результатам математического моделирования отдельных стадий процесса.
Технологическая схема обессоливания воды, как правило, состоит из двух ступеней и может включать в себя:
Хранение ультрачистой воды осуществляется в емкости, защищенной дыхательным фильтром от бактерий, пыли, которые могут проникнуть в воду из атмосферного воздуха, оборудованной подачей азота и УФ-стерилизатором внутренней поверхности емкости, препятствующего попаданию атмосферного воздуха и последующим нежелательным реакциям (растворение газов и др.). Конструкция емкости должна предусматривать полный слив воды для проведения регламентных процедур по санитарной обработке, отсутствие застойных зон, душирование стенок емкости. В соответствии с требованиями СНиП 2.04.02-84 «в системах водооснабжения промышленных предприятий должны быть установлены баки-сборники. Емкость сборных баков должна приниматься не менее 10-минутного максимального расхода, но не более 30-минутного максимальной производительности насоса. Число баков при круглогодичной работе надлежит принимать не менее двух, емкостью по 50 % каждый».
Особое внимание в системе распределения ультрачистой воды следует уделять насосной группе осуществляющей транспортировку деионизованной воды из емкостей в систему распределения.
Основной задачей при проектировании системы хранения и распределения воды очищенной является обеспечение постоянного движения воды в трубопроводе, отсутствии застойных зон, которые способствуют росту микроорганизмов и образованию биопленок на поверхностях. Современные системы хранения и распределения подразумевают под собой рециркуляционную систему с однонаправленным движением потока и возможностью полного удаления воды из трубопровода.
Критическими параметрами при хранении и распределении воды очищенной являются:
Поскольку в системе рециркуляции температура деионизованной воды колеблется в пределах 22 ± 1оС, то согласно Правилам GMP она должна быть оборудована установками УФ-стерилизации для снижения уровня микроорганизмов в воде.
Движение воды в трубопроводе должно быть турбулентным со скоростью от 1,5 до 3 м/с. При этом ни одна часть трубопровода не должна находиться в горизонтальном положении, а точки отбора воды должны быть оборудованы мембранными вентилями санитарного исполнения и спроектированы с учетом правила шестикратного диаметра. При этом в точке отбора воды необходимо учитывать потери давления при трении воды о стенки трубопровода, потери в местах соединений, поворотов, подъемов распределительной петли и др. Необходимо учитывать среднесуточное, среднечасовое и пиковое потребление воды. При увеличении пиковых расходов воды рекомендуется организовывать семафорную систему разбора.
При правильном проектировании системы распределения критическим является правильный выбор оборудования для достижения необходимого давления воды. Давление деионизованной воды в системе рециркуляции должно быть в пределах 0,2 - 0,3 МПа, и автоматически поддерживаться за счет установки на линии возврата воды в емкость редукционного клапана, выполняющего роль регулятора давления в «петле» рециркуляции (при увеличении разбора воды из системы, т.е. при снижении давления, клапан автоматически закрывается, при понижении разбора воды происходит обратный процесс).
Система распределения («петля» рециркуляции) должна быть выполнена из труб с внутренней полировкой максимального качества (менее Ra 0,4). При монтаже оборудования используется бесшовная сварка, обеспечивающая отсутствие шероховатостей в местах соединений. Материалом трубопровода и запорно-регулирующей арматуры является поливинилиденфторид (PVDF) или натуральный полипропилен (РР-n), которые обеспечивают необходимую чистоту воды. В большинстве случаев трубопроводы изготовляются в чистых производствах и герметично упаковываются на месте, обеспечивая высокую чистоту продукта.
В «петле» рециркуляции устанавливаются:
В соответствии с ГОСТ 25661-83 «Установки для финишной очистки воды. Общие технические требования» при производстве изделий микроэлектроники 4 степени интеграции непосредственно на месте использования деионизованной воды должны быть смонтированы установки финишной очистки воды, предназначенные для деионизации воды с последующей стерилизацией и очисткой от микрочастиц и микроорганизмов.
Специалисты компании «Мировые Водные Технологии» по Вашему Техническому Заданию осуществят полный комплекс работ:
ПОСЛЕДНИЕ НОВОСТИ:
08.02.2018 Компания «Мировые Водные Технологии» создала новый раздел Реагентная обработка воды, процессы которой осуществляют путем внесения того или иного химического вещества (реагента) в обрабатываемую воду с целью изменения того или иного показателя качества воды до требуемой величины.ФОТОГАЛЕРЕЯ РАБОТ:
Мировые Водные Технологии
Тел.: +7(495)944-57-11, +7(495)944-71-90, +7(495)944-66-89