Flux del procés de validació del sistema d'aigua ultrapura[1]
L'aigua ultrapura (UPW), l'aigua d'alta puresa o l'aigua altament purificada (HPW) és aigua que s'ha purificat amb especificacions poc habituals. L'aigua ultrapura és un terme que s'utilitza habitualment en la fabricació per emfatitzar el fet que l'aigua es tracta amb els nivells més alts de puresa per a tots els tipus de contaminants, inclosos: compostos orgànics i inorgànics; matèria dissolta i en partícules; volàtil i no volàtil; reactiu i inert; hidròfil i hidròfob; i gasos dissolts.
UPW i el terme d'aigua desionitzada (DI) no són el mateix. A més del fet que UPW elimina partícules orgàniques i gasos dissolts, un sistema UPW típic té tres etapes: una etapa de pretractament per produir aigua purificada, una etapa primària per purificar encara més l'aigua i una etapa de poliment, la part més cara del procés de tractament.
Configuració típica del sistema d'aigua ultrapura de semiconductors Esquema d'un sistema típic de purificació d'aigua ultrapura per a una planta de semiconductors.
Els requisits més utilitzats per a la qualitat UPW estan documentats per ASTM D5127 "Guia estàndard per a l'aigua ultrapura utilitzada a les indústries de l'electrònica i els semiconductors" i SEMI F63 "Guia per a l'aigua ultrapura utilitzada en el processament de semiconductors".
Relació entre el cabal d'aigua ultrapura i la mida de l'hòstia
Fonts i control
Els bacteris, les partícules, les fonts de contaminació orgàniques i inorgàniques varien en funció d'una sèrie de factors, inclosa l'aigua d'alimentació per fer UPW, així com la selecció dels materials de canonades utilitzats per transportar-lo. Normalment, els bacteris es presenten en unitats formadores de colònies (UFC) per volum d'UPW. Les partícules utilitzen el nombre per volum d'UPW. El carboni orgànic total (TOC), els contaminants metàl·lics i els contaminants aniònics es mesuren en termes adimensionals de parts per notació, com ara ppm, ppb, ppt i ppq.
La contaminació metàl·lica i aniònica dels sistemes UPW pot aturar els processos enzimàtics en el bioprocessament, corroir els equips de la indústria de generació d'energia elèctrica i provocar una fallada a curt o llarg termini dels components electrònics en xips semiconductors i cèl·lules fotovoltaiques. Les seves fonts són similars a les dels TOC. Depenent del nivell de puresa necessari, la detecció d'aquests contaminants pot anar des de lectures simples de conductivitat (electrolítica) fins a instrumentació sofisticada com la cromatografia iònica (IC), l'espectroscòpia d'absorció atòmica (AA) i l'espectrometria de masses de plasma acoblada inductivament (ICP-MS).
Aplicacions
L'aigua ultrapura es tracta a través de múltiples passos per complir amb els estàndards de qualitat dels diferents usuaris.
Les indústries primàries que utilitzen UPW són:
Esquema d'un sistema d'aigua típic en una planta de semiconductors
Procés de fabricació de dispositius semiconductors
solar fotovoltaica
productes farmacèutics
generació d'energia (calderes sub i supercrítiques)
aplicacions especialitzades com ara laboratoris de recerca.
El terme "aigua ultrapura" es va popularitzar a finals de la dècada de 1970 i principis dels vuitanta per descriure la qualitat particular de l'aigua utilitzada per aquestes indústries.
UPW s'utilitza àmpliament a la indústria dels semiconductors on es requereix el grau de puresa més alt. La quantitat d'aigua de grau electrònic o molecular utilitzada per la indústria dels semiconductors és comparable al consum d'aigua d'una ciutat petita; una sola fàbrica pot utilitzar aigua ultrapura (UPW) [2] a una velocitat de 2 MGD, o ~5500 m3/dia. La UPW es produeix normalment in situ.
L'ús d'UPW varia; es pot utilitzar per esbandir l'oblia després de l'aplicació de productes químics, per diluir els mateixos productes químics, en sistemes òptics per a fotolitografia d'immersió o com a maquillatge per al fluid de refrigeració en algunes aplicacions crítiques. La UPW fins i tot de vegades s'utilitza com a font d'humidificació per a l'entorn de la sala blanca.[3]
L'aplicació principal i més crítica d'UPW és la neteja de les oblies dins i després del pas de gravat humit durant l'etapa FEOL.:[4] 118 Les impureses que poden provocar la contaminació del producte o impactar l'eficiència del procés (per exemple, la taxa de gravat) s'han d'eliminar de l'aigua durant l'etapa de neteja i gravat. En els processos de poliment químic-mecànic, s'utilitza aigua a més de reactius i partícules abrasives. A partir de l'any 2002, 1-2 parts de molècules contaminants per milió d'aigua es consideraven "aigua ultrapura" (per exemple, grau de semiconductor).:[4] 118
Estàndards de qualitat de l'aigua per al seu ús en la indústria dels semiconductors
