Nicht nur sauber, sondern reinst

Der Spezialchemie-Konzern LANXESS hat seinen zur Sauerstoffentfernung bewährten Ionenaustauscher Lewatit K 7333 für den Einsatz in der Elektronik-Industrie weiterentwickelt. Die Verbesserung der Polymermatrix in Verbindung mit einer modifizierten Rezeptur ermöglicht jetzt die Produktion des Palladium dotierten starkbasischen Anionenaustauschers in der höchsten Reinheit. Das erlaubt seinen Einsatz in der Herstellung von Reinstwasser (engl. ultra pure water, UPW) für die Halbleiterfertigung und die Wafer-Polierung. Dort werden ausschließlich speziell gereinigte Ionenaustauscher verwendet, um Wasser mit einer extremen Reinheit herzustellen.

Als einer der führenden Hersteller von Ionenaustauschern will LANXESS mit dem neuartigen Produkt weitere Kunden in der Elektronikindustrie gewinnen und seine Marktposition stärken.

Erfolgreiches Produkt für zukunftsweisende Anwendungen weiterentwickelt

Der Ionenaustauscher hat sich seit einigen Jahren bereits erfolgreich für die katalytische Sauerstoffentfernung in Prozesswässern bewährt. „Das sauerstoffhaltige Wasser fließt durch einen Filter, der mit Lewatit K 7333 befüllt ist. Im Gegenstrom wird Wasserstoff durch den Filter geleitet. Dabei wirkt der Palladium dotierte Ionenaustauscher wie ein Katalysator. Wasserstoff und Sauerstoff reagieren in einer so genannten kalten Verbrennung zu Wasser“, erläutert Hans-Jürgen Wedemeyer, Manager Technical Marketing im Geschäftsbereich Liquid Purification Technologies (LPT) bei LANXESS.

Eine weitere Einsatzmöglichkeit für Lewatit K 7333 ist die katalytische Entfernung von H₂O₂ (Wasserstoffperoxid) ohne Zuhilfenahme von Wasserstoff. Diese Technologie wird zunehmend bei der Herstellung von Reinstwasser verwendet. Das so verbesserte Reinstwasser wird benötigt, da für die immer kleiner werdenden Baugruppenabstände in der Halbleiter-Industrie Restgehalte an Ionen im ppt/ppq-Bereich spezifiziert sind. Der TOC-Gehalt (Total Organic Carbon) sollte im Idealfall an der Nachweisgrenze liegen. „Die Anforderungen an die Reinheit des Wassers steigen mit der Weiterentwicklung der Baugruppen immer weiter an und damit gewinnt der Partikelgehalt im Nanometer-Bereich immer mehr an Bedeutung“, betont Wedemeyer.

Um diese niedrigen Werte zu erzielen, kommt eine UV-Lampe zum Einsatz. Sie oxidiert die noch vorhandene Organik im Wasser zu CO₂.Die Ionenaustauscher nehmen das dann als Hydrogencarbonat auf. Ein negativer Nebeneffekt bei der Behandlung mit ultraviolettem Licht ist die Entstehung von Wasserstoffperoxid (Radiolyse), der die nachgeschalteten Ionenaustauscher schädigt. Das führt zu einem erhöhten TOC-Wert und einer Partikelproduktion der nachgeschalteten Ionenaustauscher. Der Einsatz des Palladium dotierten Lewatit K 7333 entfernt das bei der Radiolyse entstandene Wasserstoffperoxid bis in den niedrigen ppt-Bereich. Dabei gibt der Ionenaustauscher selber nur äußerst geringe Verunreinigungen wie TOC, Partikel oder Restionen ab.

„In vielen Neuanlagen wird momentan diese Technologie eingesetzt und bereits bestehende Anlagen damit nachgerüstet. Wir erwarten daher für unseren Ionenaustauscher Lewatit K 7333 eine gesteigerte Nachfrage, um die wachsenden Anforderungen des benötigten Reinstwassers in der Halbleiter-Industrie erfüllen zu können“, sagt Wedemeyer.

Ionenaustauscher – unentbehrlich für nasschemische Verfahren in der Elektronikindustrie

UPW ist für die Bearbeitung von Wafern oder die komplexen, nasschemischen Verfahrensschritte der Fotolithografie bei der Fertigung von Mikro- und Nanoelektronik unentbehrlich. Mit solchen Verfahren werden Halbleiterbauelemente wie Computerprozessoren, Speicherchips, Leuchtdioden (LED, light-emitting diode), Flüssigkristall (LC, liquid crystal)- und LED-Displays oder Photovoltaikmodule hergestellt. Auch in der Mikrosystemtechnik kommt UPW zum Einsatz, etwa bei der Herstellung und Bearbeitung miniaturisierter mechanischer Bauteile für Mikropumpen, -motoren und -ventile. Hochreines Wasser ist eine wichtige Voraussetzung dafür, Ablagerungen und Verunreinigungen auf filigranen Strukturen bis hinab in den Nanometerbereich zu vermeiden oder zu entfernen, die sonst zu Produktionsfehlern und unvertretbar hohen Ausschussraten führen würden. „In dem Maße, wie die Elektronik in immer kleinere Dimensionen vordringt, steigen kontinuierlich auch die Qualitätsanforderungen an UPW“, unterstreicht Wedemeyer.

Ausführliche Informationen bietet der Internetauftritt www.lewatit.de.