Qui si applica il divieto di purezza: il mezzo di processo acqua ultrapura

Sistema di lucidatura ©Werner GmbH 2015

In ricerca e produzione di microcomponenti elettronici per circuiti, orologi, tecnologia medica, sensori e altri settori, vengono sempre richiesti standard più elevati per il mezzo di pulizia, l'acqua ultrapura, poiché la miniaturizzazione delle strutture nei componenti microtecnici procede costantemente. Di conseguenza, cresce continuamente la richiesta di purezza in termini di ioni e particelle, nonché di contenuto di TOC nell'acqua ultrapura.

Mentre le specifiche di acqua ultrapura per analisi o farmaceutica di solito considerano solo la conduttività elettrica e alcuni ioni, la microelettronica e la tecnologia delle microstrutture richiedono uno spettro di parametri molto più ampio: le specifiche attualmente valide per una dimensione di struttura < 0,065 µm sono già vicine al limite di rilevamento delle analisi utilizzate; questo rappresenta un punto di discussione permanente tra le esigenze della microelettronica e i produttori di impianti.

Come specifiche si considerano diverse linee guida, alcune delle quali si sovrappongono: la VDI 2083, ASTM D5129 o ITRS (International Technology Roadmap for Semiconductors). Ognuna di queste linee guida distingue tra diverse qualità in funzione dell'uso, pertanto, ad esempio, nella tecnologia delle microstrutture, a seconda dell'intervallo di dimensioni delle strutture (da 1,2 a 0,065 µm), si possono adottare fino a otto diverse specifiche di acqua ultrapura, ciascuna con differenze fino a 35 parametri!

La produzione di acqua ultrapura avviene in numerosi passaggi di processo, suddivisi in Make UP e Polishing. Il Make UP — la preparazione dell'acqua di alimentazione fino al serbatoio di stoccaggio — viene realizzato quasi esclusivamente attraverso una combinazione di condizionamento, osmosi inversa e CEDI; la qualità raggiunta di norma è < 0,20 µS/cm, e il serbatoio di stoccaggio serve a smorzare i picchi di consumo. Il "Polishing" soddisfa quindi i requisiti della microelettronica e della tecnologia delle microstrutture come passaggio finale. Poiché l'acqua ultrapura con 18,2 MΩ·cm o 0,055 µS/cm non può essere immagazzinata senza perdere qualità, il sistema di polishing deve essere progettato per sfruttare al massimo la portata della rete a circuito chiuso. Il polishing si suddivide nuovamente in vari passaggi di processo a seconda delle esigenze: subito dopo le pompe di pressione, si effettua una disinfezione tramite luce UV (254 nm), spesso anche come ossidazione (185 nm) per ridurre i componenti organici. La successiva desalinizzazione residua, fino a valori di ppt a singolo ione, viene eseguita da uno scambiatore di ioni misto di alta purezza, appositamente prodotto per questa applicazione, chiamato resina ultrapura di grado semiconduttore.
I gas disciolti, in particolare l'ossigeno che favorisce l'ossidazione nelle microstrutture, vengono ridotti dopo il sistema di polishing a vuoto tramite degasaggio a membrana, talvolta con azoto di alta purezza come gas di stripping fino a pochi ppb. Particelle, anch'esse indesiderate nel settore delle microstrutture e della microelettronica, vengono rimosse con un'ulteriore micro- o ultrafiltrazione come ultimo passaggio. La microfiltrazione viene utilizzata per particelle di dimensioni da 0,2 a 0,05 µm; per requisiti di purezza ancora più elevati, dopo la microfiltrazione si effettua un'ultrafiltrazione. Per il polishing, Werner offre da oltre 30 anni sistemi SUPERAQUADEM® appositamente adattati alle esigenze specifiche, con capacità fino a 20 m³/h.

Questi sistemi SUPERAQUADEM® vengono personalizzati per soddisfare le specifiche richieste del cliente, includendo tutti i passaggi di processo necessari. Grazie alla costruzione modulare, è possibile aggiungere ulteriori passaggi anche dopo anni, ad esempio per soddisfare nuove esigenze di specifica delle particelle o di ossigeno disciolto. La tubazione delle componenti e la realizzazione della rete a circuito chiuso vengono eseguite da un team di tecnici specializzati e qualificati, utilizzando saldatrici a controllo computerizzato, in modalità a infrarossi senza contatto o con saldatura WNF® senza sporgenze e scanalature, anche in un modulo mobile di sala bianca, a seconda delle esigenze. I materiali utilizzati, in funzione dei requisiti di purezza specificati, sono PP-H nucleato al beta o PVDF.

Poiché negli ultimi anni le tecnologie di trattamento non hanno fatto passi rivoluzionari, le attuali esigenze si concentrano principalmente sulla purezza dei materiali impiegati, sulle tecniche di produzione e sulla sostenibilità del bilancio acqua-fognatura. Le apparecchiature di acqua ultrapura di Werner beneficiano del design igienico delle tecnologie di processo nel settore farmaceutico, garantendo un'elevata qualità di lavorazione anche nel settore delle microstrutture.

Oltre ai sistemi compatti Point-of-Use per la produzione di acqua ultrapura in laboratorio, Werner GmbH fornisce anche sistemi SUPERAQUADEM® di livello industriale di alta gamma.