Ionenaustauscher zur Sauerstoffentfernung • WASSER & ABWASSER

The specialty chemicals company LANXESS offers ion exchangers for wet-chemical procedures in the electronics industry – including versions for producing ultra-pure water, an indispensable ingredient in the processing of wafers or the complex procedures involved in photolithography in the production of microelectronics and nanoelectronics.
Ionenaustauscher zur Sauerstoffentfernung

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 (englisch: 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.

 

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.