Wasser ist das gebräuchlichste Lösungsmittel in vielen Laboren und die geplanten wissenschaftlichen Verfahren erfordern häufig Reinstwasser. Denn das ist nach außergewöhnlich strengen Maßstäben gereinigt und enthält keinerlei Verunreinigungen, weil so extrem genaue Ergebnisse gewährleistet sind. Reinstwasser kommt üblicherweise bei der Produktion von elektronischen Bauteilen wie Halbleitern und Mikroprozessoren zum Einsatz ebenso wie bei einer Reihe von Anwendungen in der pharmazeutischen Industrie.

Bei der Herstellung elektronischer Bauelemente kommt nur Reinstwasser zum Einsatz, da selbst sehr kleine Verunreinigungen den komplexen Mechanismus beschädigen können.

Bei der Herstellung elektronischer Bauelemente kommt nur Reinstwasser zum Einsatz, da selbst sehr kleine Verunreinigungen den komplexen Mechanismus beschädigen können.Dow Water & Process Solutions

Klasse und Masse

Interessanterweise liegt hier ein Paradoxon vor, denn Reinstwasser ist tatsächlich für den menschlichen Verzehr zu rein. Da es nichts als H2O enthält, entzieht es dem Körper nach der Aufnahme alle Salze und Mineralien. Zum Trinken also nicht geeignet ist Reinstwasser aber für eine breite Palette an Hightech-Produktionsverfahren von wesentlicher Bedeutung, einschließlich der Herstellung von Mikroelektronik. Schließlich verbirgt sich beispielsweise hinter elektronischen Geräten wie Mobiltelefonen ein komplexer Mechanismus an Schaltkreisen und Halbleitern, den selbst kleinste Verunreinigungen beschädigen können. Daher darf nur das allerreinste Wasser bei der Herstellung verwendet werden. Indes zählt nicht nur die Wasserqualität, sondern auch die Menge ‒ der Wasserverbrauch einer Halbleiterproduktionsanlage entspricht dem einer Stadt mit 40.000 bis 50.000 Einwohnern wie etwa Baden-Baden oder Görlitz.

Dow Water & Process Solutions, ein weltweit tätiges Unternehmen im Bereich der nachhaltigen Wassertrenn- und Reinigungstechnologie, bietet eine breite Palette an fortschrittlichen Technologien für die Wasseraufbereitung an. Dazu gehören Ultrafiltration, Umkehrosmose, Ionenaustauschharze und Elektrodeionisation. Sie alle sind für das anspruchsvolle Produktionsverfahren von Reinstwasser wesentlich, bei dem mindestens acht verschiedene Verfahren zu durchlaufen sind:

  • 1. Filterung
  • 2. Umkehrosmose
  • 3. Oxidierung
  • 4. UV
  • 5. Entgasung
  • 6. Elektrodeionisation
  • 7. Ionentauscher
  • 8. Ultrafiltration
Auch die Herstellung von Mikroelektronik kommt nicht ohne Reinstwasser aus und treibt den Wasserverbrauch einer Halbleiterproduktionsanlage in die Höhe.

Auch die Herstellung von Mikroelektronik kommt nicht ohne Reinstwasser aus und treibt den Wasserverbrauch einer Halbleiterproduktionsanlage in die Höhe.Dow Water & Process Solutions

Anionenaustauschharz entfernt ionisierte organische Stoffe

Die Spezifikationen für Reinstwasser und analytische Messmöglichkeiten haben sich weiter entwickelt und können jetzt die hohen Anforderungen der Hersteller von Mikroprozessoren, Halbleitern und anderen siliziumbasierenden Geräten erfüllen. Für Reinstwasser gelten im Allgemeinen Werte von >18,2 MΩ-cm spezifischer Widerstand bei 25° C, geringer Metallgehalt (Teile pro Billion), unter 50 Billionstel anorganische Anionen und Ammoniak, weniger als 0,2 Milliardstel organische Anionen sowie unter 1 Milliardstel gesamter organischer Kohlenstoff (TOC) und Siliziumoxid (gelöst und kolloidal).

Reinstwasser und der Mikrochip

Reinstwasser ist frei von jeglichen Verunreinigungen, sozusagen H2O in der grundlegenden Form, ohne Schmutz, Salze oder Mineralien. Um als Reinstwasser zu gelten, muss Wasser diverse Verfahren wie Filtration, Umkehrosmose, Elektrodeionisation, Ionenaustausch und andere durchlaufen. In der Mikroelektronik dient es beispielsweise zur Reinigung zwischen den Schichten von Mikrochips und deren Leiterbahnen. Dabei sind etwa 2200 Gallonen Wasser erforderlich, um integrierte Schaltkreise auf einem 300-mm-Plättchen zu reinigen. Mikroelektronikanlagen benötigen bis zu 2000 Gallonen Wasser pro Minute für die Herstellung eines Produktes.

Ionenaustauschharze spielen eine wichtige Rolle im Herstellungsprozess von Reinstwasser. Dow bietet speziell entwickelte Ionenaustauschharze an, die eine lange Betriebsdauer und hohe Kapazität zum Polieren von hochreinem Wasser für Spezialelektronikanwendungen besitzen. Zu diesen Anwendungen zählt etwa Herstellung von Anzeigegeräten oder von Chips für integrierte Schaltkreise mit geringer Dichte sowie Back-end Chip-Dicing und Montagearbeiten. Beim Dow Amberjet UP4000 beispielsweise handelt es sich um ein einheitliches, stark basisches Anionenaustauschharz, das speziell für den Einsatz bei der Herstellung von Reinstwasser für die Halbleiterindustrie entwickelt wurde. Es kann in Einzelgefäßen oder in Mischbetteinheiten mit Dow Amberjet UP1400 zum Entfernen von ionisierten organischen Stoffen aus dem Wasser dienen.

Dow Water & Process Solutions bietet unter anderem spezielle Ionenaustauschharze an, die ionisierte organische Stoffe aus dem Wasser entfernen.

Dow Water & Process Solutions bietet unter anderem spezielle Ionenaustauschharze an, die ionisierte organische Stoffe aus dem Wasser entfernen.Dow Water & Process Solutions

Membran hält organische Verbindungen zurück

Nicht ionisierte organische Stoffe jedoch, darunter viele von Menschen erzeugt, lassen sich in der Regel nicht mittels Ionenaustauschverfahren entfernen, sondern erfordern Membranbehandlungen anderer Art. Die Umkehrosmose-Elemente Dow Filmtec SG (in Halbleiterqualität) sind speziell entwickelt und hergestellt, um Reinstwasserqualität für die Herstellung von elektronischen Komponenten wie Chips für Mikroprozessoren zu liefern. Diese Elektronikelemente enthalten eine Membran, die für einen hohen Rückhalt der organischen Verbindungen mit niedrigem Molekulargewicht und Siliziumdioxid sowie ein beschleunigtes TOC-Spülprofil sorgt, was überaus wichtig für die Elektronikfertigung ist.

Productronica 2015: Halle B1, Stand 305