Hier gilt das Rein(st)heitsgebot: Prozessmedium Reinstwasser

Polishingsystem ©Werner GmbH 2015

In Forschung und Produktion von elektronischen Mikrobauteilen für Schaltungen, Uhren, Medizintechnik, Sensoren u.v.a. werden immer höhere Anforderungen an das Reinigungsmedium Reinstwasser gestellt, da die Strukturverkleinerung bei mikrotechnischen Bauteilen stetig fortschreitet. Damit wächst stetig die Anforderung an Ionen- und Partikelfreiheit sowie  TOC- Gehalt im Reinstwasser.

Während Reinstwasserspezifikationen für die Analytik oder  Pharmazie i.d.R. neben der el. Leitfähigkeit nur einzelne Ionen berücksichtigen, erwartet die Mikroelektronik und Mikrostrukturtechnik  ein deutlich erweitertes Spektrum: Aktuell gültige Spezifikationen im Bereich einer Strukturgröße < 0,065 µm stoßen bereits an die Nachweisgrenze der eingesetzten Analytik ; ein permanenter Diskussionspunkt zwischen den Anforderungen der Mikroelektronik und den Anlagenherstellern.

Als Spezifikationen gelten  hier verschiedene, sich z.T. überschneidende Richtlinien: Maßgeblich gilt die VDI 2083, ASTM D5129 oder ITRS (International Technology Roadmap for Semiconductors). Jede dieser Richtlinien unterscheidet noch verschiedene Qualitäten hinsichtlich Einsatzzweck, somit können z.B. in der Mikrostrukturtechnik je nach Strukturgrößenbereich (1,2 bis hinab zu 0,065 µm) acht verschiedene Reinstwasserspezifikationen herangezogen werden, jede einzelne unterscheidet die Wasserqualität in bis zu 35 Parametern!

Die Herstellung von Reinstwasser erfolgt in zahlreichen Prozessschritten, unterteilt in das Make UP und Polishing. Das Make UP – die Aufbereitung vom Speisewasser bis zum Lagertank - wird nahezu ausnahmslos über eine Kombination aus Konditionierung, Reverse Osmose und CEDI realisiert, die hier erreichte Qualität liegt i.d.R. bei < 0,20 µS/cm, der Lagertank dient zur Abpufferung von Verbrauchsspitzen. Das „Polishing“ erfüllt sodann die Anforderungen der Mikroelektronik und Mikrostrukturtechnik als final step. Da Reinstwasser mit 18,2 Mohmxcm bzw. 0.055 µS/cm ohne Qualitätseinbußen nicht gelagert werden kann, muss der Polisher zwangsweise auf die maximal mögliche Durchsatzmenge der Ringleitung ausgelegt werden. Das Polishing gliedert sich je nach Anforderung erneut in eine Vielzahl von Prozessschritten: Unmittelbar nach den Druckerhöhungspumpen erfolgt eine Desinfektion durch UV Licht (254 nm), überwiegend sogar als Oxidation (185 nm) zur Reduktion organischer Bestandteile. Die folgende Restentsalzung bis in den einstelligen ppt Bereich - je Einzelion - übernimmt ein hochreiner, speziell für diese Applikation hergestellter Mischbettionentauscher, das sogenannte Semiconductor-Grade Reinstharz.
Gelöste Gase, isb. der für Mikrostrukturen sehr oxidationsfördernde Sauerstoff,  wird nach dem Reinstharzpolisher über eine Vakuum-Membranentgasung, teilweise mit hochreinem Stickstoff als Strippgas bis auf wenige ppb reduziert. Partikel sind im Bereich der Mikroelektronik und Mikrostrukturtechnik ebenso unerwünscht, es folgt als letzter Schritt eine Mikro- oder Ultrafiltration. Die Mikrofiltration wird für Partikelgrößen von 0,2 bis 0,05 µm eingesetzt; höhere Anforderungen an die Partikelfreiheit erfüllt nach der Mikrofiltration eine Ultrafiltration. Auch für das Polishing bietet Werner seit über 30 Jahren speziell auf die jeweilige Anforderung abgestimmte SUPERAQUADEM® Polishersysteme bis zu einer Leistung von 20 m³/h.

Diese SUPERAQUADEM® Systemlinien werden individuell für die spezifizierte Kundenanforderung mit allen erforderlichen Prozessschritten ausgerüstet. Durch die modulare Bauweise kann auch nach Jahren ein weiterer Prozessschritt addiert werden, z.B. um neuen Anforderungen im Bereich von Partikelspezifikation oder gelöstem Sauerstoff gerecht zu werden. Die Verrohrung der Komponenten aber auch die Realisierung der Ringleitung erfolgt bei Werner durch ein erfahrenes und geschultes Team von Kunststoffschlossern mit computergesteuerten Schweißmaschinen, wahlweise im berührungslosen Infrarotschweißverfahren oder im Wulst- und nutfreiem WNF® Schweißverfahren je nach Anforderung auch in einem mobilen Reinraumzelt. Als Werkstoffe haben sich in Abhängigkeit von den spezifizierten Reinheitsanforderungen beta-nukleiertes PP-H oder PVDF etabliert.

Da die eigentliche Aufbereitungstechnik in den letzten Jahren keine revolutionären Entwicklungsschritte verzeichnen konnte, spezifizieren sich die heutigen Anforderungen vor allem in der Reinheit der eingesetzten Materialien, der Fertigungstechniken und Nachhaltigkeit der Wasser-Abwasserbilanz. Werner Reinstwasseranlagen profitieren vom Hygienic-Design der Verfahrens-und Prozesstechnik im Segment Pharmazie für eine extrem hohe Verarbeitungsqualität auch im Mikro-Strukturbereich.

Neben Point-of-Use Kompaktsystemen zur Reinstwassererzeugung für das Labor stellt Werner GmbH ein SUPERAQUADEM® Reinstwassersystem mit Komponenten aus dem industriellen High-End-Bereich aus.