Gebruik van ionenwisselhars bij de productie van ultrazuiver water voor de elektronica-industrie

1Toepassingsindustrie

Ionenwisselhars wordt veel gebruikt in deelektronica en halfgeleiderindustrie, voornamelijk voor de productie van ultrazuiver water.

Bij de vervaardiging van wafers, geïntegreerde schakelingen, LCD-panelen, LED-chips en fotovoltaïsche cellen wordt ultrazuiver water gebruikt voor waferreiniging, reiniging van apparatuur, chemische bereiding,en proceskoelingAangezien elektronische componenten een extreem hoge verwerkingsnauwkeurigheid vereisen, kunnen zelfs sporen van ionen, metaalverontreinigingen en organische verontreinigingen in water de kwaliteit van het product beïnvloeden.Productiewater in deze industrie moet aan zeer strenge zuiverheidsvoorschriften voldoen..

2Problemen die moeten worden opgelost

Gewoon kraanwater of rauw water bevat meestal calcium-ionen, magnesium-ionen, natrium-ionen, chloride-ionen, sulfaat-ionen en metaalionen zoals ijzer en koper.Als deze onzuiverheden rechtstreeks in het productieproces van elektronica komen, kunnen zij de volgende problemen veroorzaken:

• Ionenresidu op waferoppervlakken:Ionische onzuiverheden in water kunnen op het oppervlak van de wafer blijven en de daaropvolgende fotolithografie-, etserings- en coatingprocessen beïnvloeden.

• Verminderde opbrengst:Sporen van onzuiverheden kunnen kortsluitingen, lekken of onstabiele prestaties veroorzaken.

• Verontreiniging van apparatuur en leidingen:Metalen ionen en andere onzuiverheden kunnen zich in de apparatuur opslaan en de productie beïnvloeden.

• Onstabiele chemische reacties:Onzuiver water kan de zuiverheid en stabiliteit van elektronische chemicaliën beïnvloeden.

• Slechte reinigingsprestaties:Gewoon water kan verontreinigende stoffen niet effectief verwijderen uit wafers en precisiecomponenten.

• Hoger productiekosten:De afwijzingscijfers van producten nemen toe, terwijl het schoonmaken, onderhouden en stilstaan van apparatuur steeds vaker gebeurt.

De kernvraag die de elektronica-industrie moet oplossen is daarom:

Hoe opgeloste ionen en sporen onzuiverheden uit water te verwijderen om hoogzuiver of ultrazuiver water te produceren dat voldoet aan de vereisten van elektronische productieprocessen.

3. oplossing

In de meeste gevallen wordt een combinatieproces vanomgekeerde osmose (RO) + ionenwisselhars + eindpoetsbehandelingom zuiver water te produceren.

Na de voorbehandeling en omgekeerde osmose worden de meeste vaste stoffen, organische stoffen, zouten en micro-organismen in het water verwijderd.waarbij het kationenafwisselhars en het anionafwisselhars de resterende ionen verder verwijderen.

Het basisbeginsel luidt als volgt:

• met een vermogen van niet meer dan 10 WVerwijdert kationen zoals Ca2+, Mg2+, Na+, Fe3+ en Cu2+ uit water en geeft H+ vrij.

• met een vermogen van meer dan 10 WVerwijdert anionen zoals Cl−, SO42−, HCO3− en NO3− uit water en geeft OH− vrij.

• Combinatie van H+ en OH−:De vrijgekomen H+ en OH− vormen samen watermoleculen, waardoor het ionengehalte in het water verder afneemt.

• met een gewicht van niet meer dan 10 kgIn de laatste polijstfase wordt met ionwisselhars van gemengde lagen sporen van resterende ionen verwijderd en wordt de weerstand en zuiverheid van het geproduceerde water verbeterd.

Een typische processtroom is:

Raw water → Multimedia filtration → Activated carbon filtration → Cartridge filtration → Reverse osmosis system → Cation exchanger → Anion exchanger → Mixed-bed ion exchanger → Ultrapure water point of use

In sommige productielijnen met hogere eisen aan de waterkwaliteit kunnen ook ultraviolette sterilisatie, terminale filtratie en ultrafiltratie worden toegevoegd om organische stoffen verder te beheersen,micro-organismen, en deeltjes.

4. Specifiek toepassingsscenario

Bijvoorbeeld bij het schoonmaken van wafers kunnen na fotolithografie, etsen, ionenimplantatie en andere processen chemische residuen, deeltjes en metaalverontreinigende stoffen op het oppervlak van de wafer blijven.Halvegeleidersfabrikanten gebruiken ultrazuiver water dat is behandeld met ionenwisselhars om wafers meerdere malen te spoelen, waardoor ionenverontreinigingen en metaalverontreiniging in het water effectief worden verminderd.

Na reiniging is het minder waarschijnlijk dat het oppervlak van de wafer nieuwe ionenresiduen vormt.het verminderen van stroombaanfouten veroorzaakt door problemen met de waterkwaliteit en het verbeteren van de precisie van de chipverwerking en het rendement van het product.

5. Resultaten van de aanvragen

Na het aanbrengen van ionenwisselhars om ultrazuiver water te produceren, kunnen fabrikanten van elektronica de volgende resultaten bereiken:

• Verminderd ionegehalte in water, voldoet aan de reinigingsvereisten van wafers en precieze elektronische componenten.

• Lagere besmetting met metaalionen, waardoor het risico op lekken, kortsluitingen en afwijkingen in de prestaties van producten wordt verminderd.

• Verbeterde opbrengst, waardoor de afwijzing van het product als gevolg van onbekwame waterkwaliteit wordt verminderd.

• Bescherming van productieapparatuur, waardoor de ionenoplegging en verontreiniging in pijpleidingen en apparatuur worden verminderd.

• Verbeterde chemische stabiliteit, waardoor verontreinigingen in water de productieprocessen niet kunnen verstoren.

• Een stabielere continuïteit van de productie, waardoor stilstandstijden en onderhoud veroorzaakt door problemen met de waterkwaliteit worden verminderd.

• Lagere totale productiekosten, het verbeteren van de economische voordelen door het verminderen van herwerkingen, afwijzingen en onderhoud van apparatuur.

6Samenvatting van de zaak

In de elektronica- en halfgeleiderindustrie wordt ionenwisselhars hoofdzakelijk gebruikt omVerwijder opgeloste ionen en metaalverontreinigingen uit water en produceer hoogzuiver en ultrazuiver waterDeze technologie lost problemen op zoals ionenverontreiniging in gewoon water, residuen op waferoppervlakken en verminderde productopbrengst.Het is een belangrijk onderdeel van waterzuiveringssystemen voor de elektronische industrie.