Độ tinh khiết cao là một bài toán bơm khác với ăn mòn hay rò rỉ, và rất dễ lẫn lộn cả ba. Một bơm giải pháp bơm chống ăn mòn được chế tạo để chất lỏng không tấn công bơm. Một bơm giải pháp bơm chống rò rỉ được chế tạo để chất lỏng không thoát khỏi bơm. Một bơm độ tinh khiết cao phải thỏa mãn một yêu cầu thứ ba, lặng lẽ hơn: chất lỏng phải rời khỏi bơm tinh khiết đúng như khi nó đi vào. Điều đó có nghĩa là bản thân bơm không được thêm gì — không hạt mài ra từ phớt, không ion kim loại thôi ra từ bề mặt tiếp xúc, không carbon hữu cơ, không chất bôi trơn, không nước xả rửa. Trong các quá trình bán dẫn, điện tử, dược phẩm và hóa chất tinh, một lượng đưa vào đo bằng phần tỷ đã đủ để loại bỏ sản phẩm. Ở mức đó, độ tinh khiết không phải là thứ có thì tốt — nó là thông số kỹ thuật của sản phẩm, và một bơm lặng lẽ thêm nhiễm bẩn có thể khiến mất một lô wafer hoặc một lượng lớn chất trung gian dược phẩm với chi phí cao hơn nhiều so với giá trị của bơm. Trang này trình bày cách các bơm không phớt và lót fluoropolymer của Aulank giữ cho chất lỏng độ tinh khiết cao và siêu tinh khiết không bị nhiễm bẩn, và nói rõ nơi những nhiệm vụ fab wafer khắt khe nhất cần đến thiết bị chuyên dụng.
Vì sao độ tinh khiết cao đánh bại các bơm tiêu chuẩn
Một bơm thông thường được thiết kế để di chuyển chất lỏng, chứ không phải để giữ nó tinh khiết, và nhiều đặc điểm bình thường của nó là nguồn nhiễm bẩn. Bài toán độ tinh khiết là về những gì bơm đưa vào chất lỏng:
● Hạt mài mòn phớt cơ khí. Một phớt cơ khí cho hai mặt cọ vào nhau, và tiếp xúc đó giải phóng hạt mịn vào chất lỏng. Nó cũng là một đường rò rỉ nhỏ qua các mặt. Với chất lỏng phòng sạch, ngay cả vết đi qua một phớt còn tốt thường cũng là quá nhiều — phớt vừa là điểm rò rỉ vừa là bộ sinh hạt.
● Xả rửa phớt và dịch chắn. Bơm có phớt trong các nhiệm vụ khắc nghiệt bơm một dịch xả rửa hoặc dịch chắn tại phớt. Trong một hệ độ tinh khiết cao, dịch xả rửa đó là con đường trực tiếp để một chất lỏng lạ trộn vào sản phẩm.
● Thôi nhiễm ion kim loại và kim loại. Các chi tiết kim loại tiếp xúc có thể giải phóng ion — natri, kali, canxi, sắt — vào hóa chất siêu tinh khiết ăn mòn và nước khử ion. Những ion đó gây khuyết tật điện trên wafer và có thể ăn mòn hoặc làm thay đổi linh kiện bán dẫn; nhiễm bẩn kim loại làm thay đổi thẳng tính chất điện của chúng.
● Carbon hữu cơ và sự xâm nhập của chất bôi trơn. Tổng carbon hữu cơ (TOC) ảnh hưởng đến sự oxy hóa silic, độ đồng đều khắc và điện áp đánh thủng oxit cổng, nên mọi đóng góp hữu cơ đều quan trọng. Ổ đỡ bôi trơn bằng mỡ hoặc dầu chính là nguồn của loại nhiễm bẩn này.
● Thẩm thấu và thoát khí. Hóa chất ăn mòn có thể hấp thụ vào vật liệu tiếp xúc sai và từ từ giải phóng lại, gây nhiễm chéo và trôi công thức quá trình, trong khi chất nhiễm hữu cơ có thể thoát khí vào chất lỏng hoặc phòng sạch.
● Bề mặt thô ráp và điểm chết. Bề mặt trong thô ráp giữ hạt và cho vi khuẩn nơi phát triển trong nước siêu tinh khiết, còn các vùng tù đọng bên trong bơm giữ lại nhiễm bẩn rồi rỉ ngược vào dòng.
● Cuốn theo giữa các chất lỏng. Khi một bơm xử lý nhiều loại hóa chất, chất lỏng đọng trong các túi và hấp thụ vào bề mặt tiếp xúc thấm được sẽ cuốn sang chất lỏng kế tiếp, làm nhòe lô này vào lô kia và làm lệch công thức quá trình.
Cách tiếp cận của Aulank: không phớt và fluoropolymer, không thêm gì
Câu trả lời của Aulank cho độ tinh khiết là loại bỏ hai nguồn nhiễm bẩn lớn nhất — phớt động và kim loại tiếp xúc có phản ứng — và giữ đường ướt trơ và nhẵn:
● Không phớt, nên không có hạt phớt hay xả rửa. Bơm dẫn động từ không phớt truyền mô-men qua một vỏ ngăn cách tĩnh, nên không có mặt phớt cọ xát sinh hạt và không có dịch xả rửa để bơm vào. Loại bỏ phớt là loại bỏ cả nguồn hạt lẫn đường rò rỉ trong một bước — cùng nguyên lý không phớt phía sau giải pháp bơm chống rò rỉ, ở đây được áp dụng để bảo vệ sản phẩm thay vì môi trường xung quanh.
● Bề mặt tiếp xúc fluoropolymer. Lớp lót PTFE hoặc PFA tạo một bề mặt tiếp xúc trơ, không phản ứng với chất chiết rất thấp, nên không thôi ion kim loại hay carbon hữu cơ vào chất lỏng. Fluoropolymer chống lại toàn bộ dải hóa chất quá trình ướt — axit, bazơ, chất oxy hóa và dung môi — và độ thấm thấp của chúng hạn chế hấp thụ và nhiễm chéo. Hai loại khác nhau khi dùng: PTFE là lớp lót fluoropolymer đa dụng cho hóa chất ăn mòn độ tinh khiết cao, còn PFA cho bề mặt nhẵn hơn, ít thấm hơn với độ bền cơ học chịu áp suất và nhiệt độ cao hơn, nên được ưa dùng khi chất lỏng độ tinh khiết cao đồng thời nóng hoặc khi chất chiết phải hạ xuống mức thấp nhất.
● Ổ đỡ bôi trơn bằng sản phẩm. Ổ đỡ carbide silic được bôi trơn bằng chính chất lỏng được bơm, nên không có mỡ hay dầu di chuyển vào dòng độ tinh khiết cao.
● Thép không gỉ độ tinh khiết cao ở nơi không cần fluoropolymer. Với nước siêu tinh khiết và khử ion, một đường ướt bằng thép không gỉ nhẵn độ tinh khiết cao chống lại việc giữ hạt và sự phát triển vi khuẩn mà bề mặt thô ráp mời gọi.
● Thủy lực nhẵn, xả cạn được. Một hình học bên trong sạch hạn chế các vùng tù đọng nơi nhiễm bẩn lẽ ra sẽ tích tụ rồi rỉ ngược vào chất lỏng.
Ranh giới trung thực rất quan trọng. Những nhiệm vụ bán dẫn khắt khe nhất — phân phối hóa chất siêu tinh khiết được chứng nhận đến mức chất chiết một chữ số phần tỷ với thử nghiệm hạt và kim loại đầy đủ — là một lĩnh vực chuyên biệt, và bùn mài mòn như CMP hoàn toàn không phải nhiệm vụ của bơm dẫn động từ, vì chất rắn làm mòn khe hở làm việc. Aulank cung cấp bơm không phớt và lót fluoropolymer đủ khả năng cho độ tinh khiết cao dùng cho chuyển, định lượng và tuần hoàn hóa chất độ tinh khiết cao; những chứng nhận fab wafer khắt khe nhất và dịch vụ bùn mài mòn đòi hỏi thiết bị chế tạo riêng cho chúng.
Các loại bơm và nguyên lý làm việc
Bơm dẫn động từ AMC-F lót PTFE (hóa chất ăn mòn độ tinh khiết cao)
bơm dẫn động từ AMC-F lót PTFE là bơm độ tinh khiết cao cốt lõi cho hóa chất ăn mòn. Mọi bề mặt tiếp xúc là fluoropolymer PTFE trên một thân chịu lực, và hệ dẫn động hoàn toàn không phớt, nên chất lỏng chỉ tiếp xúc với một bề mặt trơ, chất chiết thấp, không có phớt sinh hạt. Nó phù hợp với axit, chất oxy hóa và dung môi độ tinh khiết cao nơi cần cả tính trơ hóa học lẫn độ sạch — sự kết hợp của một đường ướt fluoropolymer và một hệ dẫn động từ kín khí.
Bơm dẫn động từ quá trình hóa chất AMC-L (quá trình và tuần hoàn độ tinh khiết cao)
Với các nhiệm vụ quá trình và tuần hoàn hóa chất độ tinh khiết cao, bơm dẫn động từ quá trình hóa chất AMC-L kết hợp hệ dẫn động từ không phớt với vật liệu tiếp xúc cấp quá trình được chọn theo chất lỏng. Đây là lựa chọn cho các vòng tuần hoàn độ tinh khiết cao liên tục nơi bơm phải chạy nhiều năm mà không đưa nhiễm bẩn vào hay cần đại tu phớt. Dòng bơm hóa chất rộng hơn bao quát các lựa chọn vật liệu cho các hóa chất khác nhau.
Bơm không phớt bằng thép không gỉ cho nước siêu tinh khiết và DI
Nước siêu tinh khiết và khử ion là một nhiệm vụ độ tinh khiết khác: mối lo là hạt, TOC và sự phát triển vi khuẩn hơn là tấn công ăn mòn. Ở đây một bơm không phớt bằng thép không gỉ nhẵn độ tinh khiết cao là phù hợp — bơm ly tâm lưu lượng cao bằng thép không gỉ CPS-L cho các vòng tuần hoàn lưu lượng cao hơn, và Dòng bơm từ xoáy nơi nhiệm vụ cần cột áp cao ở lưu lượng thấp hơn. Các hệ nước siêu tinh khiết thường được giữ tuần hoàn liên tục để duy trì điện trở suất và ức chế sự phát triển vi khuẩn, nên bơm chạy suốt ngày đêm; một thiết kế không phớt với đường ướt nhẵn phù hợp với nhiệm vụ đó vì nó không thêm hạt vào vòng và không tạo bề mặt thô ráp để màng sinh học bám vào.
Nơi bơm độ tinh khiết cao giải quyết một vấn đề thực tế
Yêu cầu độ tinh khiết xuất hiện trong những ngành sống còn nhờ kiểm soát nhiễm bẩn:
● Hóa chất ướt bán dẫn. Chuyển và định lượng axit, bazơ, chất oxy hóa và dung môi dùng trong làm sạch và khắc wafer — axit hydrofluoric, hỗn hợp axit sulfuric-peroxit, hóa chất làm sạch amoniac và axit clohydric — nơi một ion thôi ra hoặc một hạt giải phóng rơi lên wafer và trở thành một khuyết tật thể hiện thành mất sản lượng. Vai trò của Aulank trong lĩnh vực này được trình bày trong ghi chú của chúng tôi về nhu cầu bơm hóa chất tại các fab bán dẫn.
● Nước siêu tinh khiết và DI. Tuần hoàn nước siêu tinh khiết trong các hệ điện tử và dược phẩm, nơi độ nhám bề mặt và điểm chết sẽ gieo mầm hạt và phát triển vi sinh.
● Hóa chất cấp điện tử và hóa chất tinh. Xử lý hóa chất quá trình độ tinh khiết cao và dung môi cấp điện tử nơi việc nhặt ion kim loại hoặc nhiễm bẩn hữu cơ sẽ đưa sản phẩm ra ngoài thông số.
● Chất lỏng dược phẩm độ tinh khiết cao. Chuyển dung môi độ tinh khiết cao và chất lỏng quá trình nơi cả kiểm soát nhiễm bẩn lẫn không rò rỉ đều áp dụng — trong giới hạn của chứng nhận vệ sinh cụ thể mà mỗi nhiệm vụ đòi hỏi.
● Vật liệu pin độ tinh khiết cao. Di chuyển và định lượng chất điện phân và dung môi độ tinh khiết cao trong sản xuất vật liệu pin, nơi nhiễm bẩn vi lượng làm giảm hiệu năng điện hóa.
● Hóa chất màn hình và quang điện. Tuần hoàn và chuyển chất khắc, chất hiện và hóa chất làm sạch cấp điện tử trong các dây chuyền màn hình phẳng và pin mặt trời, nơi cùng những giới hạn hạt và ion như trong xử lý wafer áp dụng trên các diện tích đế lớn hơn nhiều.
Chọn bơm theo yêu cầu độ tinh khiết
Là điểm khởi đầu, chất lỏng và yêu cầu độ tinh khiết chỉ ra loại bơm — bao gồm cả trường hợp trung thực khi nhiệm vụ nằm ngoài khả năng của một bơm dẫn động từ:
| Nhiệm vụ độ tinh khiết | Chất lỏng | Yêu cầu chính | Bơm khuyến nghị |
| Chuyển hóa chất ăn mòn độ tinh khiết cao | HF, axit, chất oxy hóa, dung môi | Fluoropolymer trơ, không phớt, không thôi nhiễm | AMC-F từ lót PTFE |
| Quá trình và tuần hoàn hóa chất độ tinh khiết cao | Hóa chất cấp điện tử | Không phớt, đường ướt sạch, không hạt | AMC-L dẫn động từ |
| Tuần hoàn nước siêu tinh khiết / DI | Nước siêu tinh khiết (UPW), nước khử ion | Thép không gỉ nhẵn độ tinh khiết cao, không phớt, TOC thấp | CPS-L thép không gỉ / từ xoáy |
| Định lượng và đo lường độ tinh khiết cao | Phụ gia, thuốc thử sạch | Không xung, không rò rỉ, không nhiễm bẩn | MDC-K bơm bánh răng từ |
| Bùn CMP hoặc nhiệm vụ wafer UHP có chứng nhận | Bùn mài mòn / chứng nhận UHP | Chịu mài mòn hoặc chứng nhận dưới ppb | Thiết bị chuyên dụng (ngoài dải sản phẩm Aulank) |
Bảng chỉ là bước gần đúng đầu tiên. Lựa chọn thực tế phụ thuộc vào chi tiết vật liệu tiếp xúc và độ sạch bên dưới, và mức chứng nhận mà nhiệm vụ thực sự đòi hỏi. Về kỹ thuật phía sau hệ dẫn động không phớt, xem hướng dẫn chọn bơm dẫn động từ.
Những cân nhắc lựa chọn chính
Khi lập thông số cho một bơm độ tinh khiết cao, các tham số quyết định chất lỏng có giữ được sạch hay không là:
● Vật liệu tiếp xúc. Lớp lót fluoropolymer (PTFE hoặc PFA) cho hóa chất ăn mòn độ tinh khiết cao, hoặc thép không gỉ độ tinh khiết cao cho nước siêu tinh khiết — khớp với cả hóa chất lẫn giới hạn chất chiết.
● Giới hạn chất chiết và thôi nhiễm. Chất lỏng phải giữ sạch đến mức nào, biểu thị bằng đóng góp ion, kim loại và hữu cơ mà bơm được phép tạo ra, điều này ấn định vật liệu và độ hoàn thiện.
● Sinh hạt. Thiết kế có tránh các nguồn hạt hay không — hệ dẫn động không phớt loại bỏ phớt, và lựa chọn ổ đỡ chi phối việc sinh hạt mài mòn.
● Độ hoàn thiện bề mặt và khả năng làm sạch. Một bề mặt tiếp xúc nhẵn và một hình học xả cạn được để tránh bẫy hạt, điểm chết và sự phát triển vi khuẩn trong các hệ nước.
● Nhiệt độ. Chất lỏng độ tinh khiết cao có nóng hay không, vì PFA chịu tốt hơn PTFE nơi độ tinh khiết và nhiệt độ cao hơn cùng xuất hiện.
● Điểm làm việc. Lưu lượng và cột áp cho một vòng chuyển hoặc tuần hoàn, hoặc thể tích định lượng và dải điều chỉnh cho một nhiệm vụ định lượng.
● Mức chứng nhận. Tiêu chuẩn độ tinh khiết mà nhiệm vụ phải đạt — và một kiểm tra trung thực xem một bơm công nghiệp độ tinh khiết cao có đáp ứng được hay cần một bơm được chứng nhận chuyên dụng.
Nhận cấu hình bơm độ tinh khiết cao cho quá trình của bạn
Hãy cho chúng tôi biết chất lỏng và yêu cầu độ tinh khiết của nó, nhiệt độ, lưu lượng và cột áp hoặc liều định lượng, và giới hạn chất chiết hoặc độ sạch mà bạn phải đáp ứng, và đội ngũ kỹ thuật của chúng tôi sẽ cấu hình một bơm không phớt, lót fluoropolymer hoặc thép không gỉ độ tinh khiết cao cho nhiệm vụ — hoặc nói thẳng khi nào một bơm được chứng nhận chuyên dụng là lựa chọn đúng. Các lựa chọn vật liệu trải khắp Dòng bơm hóa chất.
Trao đổi với đội ngũ của chúng tôi: Liên hệ Aulank | WhatsApp: +86 13773157367 | Email: info@aulankpump.com
Đọc thêm: giải pháp bơm chống ăn mòn · hướng dẫn chọn bơm dẫn động từ